JP7188437B2 - 光学異方性層、光学異方性積層体、偏光板、並びに画像表示装置 - Google Patents
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Description
〔1〕 第1位相差層及び第2位相差層を備える光学異方性層であって、
前記第1位相差層及び前記第2位相差層が、式(1)~式(5)を満たす、光学異方性層:
nz(P1)>nx(P1)≧ny(P1) 式(1)
nx(P2)≧ny(P2)>nz(P2) 式(2)
|Rth(P1)|>|Rth(P2)| 式(3)
Rth(P1)(450)/Rth(P1)(550)<Rth(P2)(450)/Rth(P2)(550) 式(4)
Rth(P2)(450)/Rth(P2)(550)>1.14 式(5)
但し、
nx(P1)、ny(P1)及びnz(P1)は、前記第1位相差層の主屈折率であり、
nx(P2)、ny(P2)及びnz(P2)は、前記第2位相差層の主屈折率であり、
前記Rth(P1)は、前記第1位相差層の波長590nmにおける厚み方向のレターデーションであり、
前記Rth(P2)は、前記第2位相差層の波長590nmにおける厚み方向のレターデーションであり、
前記Rth(P1)(450)は、前記第1位相差層の波長450nmにおける厚み方向のレターデーションであり、
前記Rth(P1)(550)は、前記第1位相差層の波長550nmにおける厚み方向のレターデーションであり、
前記Rth(P2)(450)は、前記第2位相差層の波長450nmにおける厚み方向のレターデーションであり、
前記Rth(P2)(550)は、前記第2位相差層の波長550nmにおける厚み方向のレターデーションである。
〔2〕 前記第2位相差層が、下記式(I)で表される部分構造を有するセルロースエステル(I)を含む層である、〔1〕に記載の光学異方性層。
〔3〕 前記式(I)中、PDGが下記式(II)で表される〔2〕に記載の光学異方性層。
Ayは、水素原子または置換基を有していてもよい炭素数1~30の有機基を表し、
Azは、炭素数6~30の芳香族炭化水素環および炭素数2~30の芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する有機基を表し、Azが有する芳香環は置換基を有していてもよく、
Qは、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、
E1およびE2は、それぞれ独立して、-CR11R12-、-S-、-NR11-、-CO-、または-O-を表し、R11及びR12は、それぞれ独立して水素原子、または炭素数1~4のアルキル基を表し、
D1~D3は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表し、
D4およびD5は、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~6のアルキルスルフィニル基、炭素数1~6のアルキルスルホニル基、カルボキシル基、炭素数1~6のフルオロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭素数1~6のN-アルキルアミノ基、炭素数2~12のN,N-ジアルキルアミノ基、炭素数1~6のN-アルキルスルファモイル基、炭素数2~12のN,N-ジアルキルスルファモイル基、-C(=O)-Rx、-C(=O)-ORx、若しくは-C(=O)NR10Rxを表すか、又は、D4およびD5はこれらが一緒になって環を形成している有機基である。
Rxは、水素原子、又は炭素数1~20の有機基であり、
Rcは、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~6のアルキルスルフィニル基、炭素数1~6のアルキルスルホニル基、カルボキシル基、炭素数1~6のフルオロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数1~6のチオアルキル基、炭素数1~6のN-アルキルアミノ基、炭素数2~12のN,N-ジアルキルアミノ基、炭素数1~6のN-アルキルスルファモイル基、または炭素数2~12のN,N-ジアルキルスルファモイル基を表し、Rcが複数存在する場合、それらは、それぞれ同一であっても、相異なっていてもよい。
R10は前記と同じ意味を表し、
pは0~3の整数であり、
nは0または1を表す。*はBとの結合を表す。〕
〔4〕 XGが、前記式(IV-1)~(IV-3)の何れかで表され、
Ayは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2~20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~20のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数3~12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30の芳香族炭化水素環基、または、置換基を有していてもよい炭素数2~30の芳香族複素環基を表す、〔3〕に記載の光学異方性層。
〔5〕 Axが下記式(V)で示される、〔3〕または〔4〕に記載の光学異方性層。
R1~R4は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~6のフルオロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、-OCF3、または、-C(=O)-O-Rbを表し、
Rbは、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2~20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3~12のシクロアルキル基、または、置換基を有していてもよい炭素数6~12の芳香族炭化水素環基を表し、
複数のR2~R5同士は、すべて同一であっても、相異なっていてもよく、環を構成する少なくとも1つのC-R1~C-R4は、窒素原子に置き換えられていてもよい。〕
〔6〕 前記第2位相差層が、ベンゾチアゾール環を側鎖に有するセルロースエステルを含む層である、〔1〕に記載の光学異方性層。
〔7〕 前記セルロースエステル(I)が、セルロースエステル(I’)における水酸基の一部又は全部が前記式(I)で表される部分構造で置換されてなる構造を有し、前記セルロースエステル(I’)は、前記セルロースエステル(I)以外のセルロースエステルであり、前記セルロースエステル(I’)が、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテート、セルロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートフタレート、及びこれらの混合物からなる群より選択されるものである〔2〕~〔6〕のいずれか1項に記載の光学異方性層。
〔8〕 前記第2位相差層が、コレステリック液晶組成物の硬化物の層であり、前記コレステリック液晶組成物は、芳香族イミン構造を有する重合性液晶化合物を含む組成物である、〔1〕に記載の光学異方性層。
〔9〕 前記第1位相差層が、重合体を含み、前記重合体が、ポリビニルカルバゾール、ポリフマル酸エステル、セルロース誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれる、〔1〕~〔8〕のいずれか1項に記載の光学異方性層。
〔10〕 〔1〕~〔9〕のいずれか1項に記載の光学異方性層、及び第3位相差層を備える光学異方性積層体であって、
前記第3位相差層が、式(6)~式(7)を満たす、光学異方性積層体:
nx(P3)>ny(P3)≧nz(P3) 式(6)
110nm≦Re(P3)(590)≦170nm 式(7)
但し、
nx(P3)、ny(P3)及びnz(P3)は、前記第3位相差層の主屈折率であり、
Re(P3)(590)は、前記第3位相差層の波長590nmにおける面内レターデーションである。
〔11〕 直線偏光子と、
〔10〕に記載の光学異方性積層体とを備える、偏光板。
〔12〕 〔11〕に記載の偏光板を備える、画像表示装置。
〔13〕 直線偏光子と、
〔10〕に記載の光学異方性積層体と、
有機エレクトロルミネッセンス素子と、を、この順に備える、画像表示装置。
ある層の厚み方向のレターデーションRthが逆波長分散性を示す、とは、当該層の波長450nm及び550nmにおける厚み方向のレターデーションRth(450)及びRth(550)が、Rth(450)/Rth(550)<1.00を満たすことをいう。Rthが逆波長分散性を有する層は、好ましくはさらに、当該層の波長550nm及び650nmにおける厚み方向のレターデーションRth(550)及びRth(650)が、Rth(550)/Rth(650)<1.00を満たす。
本発明の光学異方性層は、第1位相差層及び第2位相差層を備える光学異方性層であって、第1位相差層及び第2位相差層は、下記式(1)~式(5)を満たす。
nz(P1)>nx(P1)≧ny(P1) 式(1)
nx(P2)≧ny(P2)>nz(P2) 式(2)
|Rth(P1)|>|Rth(P2)| 式(3)
Rth(P1)(450)/Rth(P1)(550)<Rth(P2)(450)/Rth(P2)(550) 式(4)
Rth(P2)(450)/Rth(P2)(550)>1.14 式(5)
第1位相差層は、前記式(1)を満たす層である。
第1位相差層の屈折率nx(P1)と屈折率ny(P1)とは、値が同じであるか近いことが好ましい。具体的には、屈折率nx(P1)と屈折率ny(P1)の差nx(P1)-ny(P1)は、好ましくは0.00000~0.00100、より好ましくは0.00000~0.00050、特に好ましくは0.00000~0.00020である。屈折率差nx(P1)-ny(P1)が前記の範囲に収まることにより、所望の光学的特性を有する光学異方性層を容易に得ることができる。
第1位相差層を構成する材料は、溶液を用いた塗工法により前記式(1)を満たす層を形成しうる材料を用いることが、所望の光学的特性を有し且つ薄い第1位相差層を容易に製造することができるため好ましい。具体的には、当該材料を含む塗工液を支持面上に塗工して塗工液層を得、これを硬化させることにより、前記式(1)を満たす層を形成しうることが好ましい。
ポリフマル酸エステルの例としては、フマル酸ジイソプロピルとアクリル酸3-エチル-3-オキセタニルメチルとの共重合体;及びフマル酸ジイソプロピルとケイ皮酸エステルとの共重合体が挙げられる。
第1位相差層は、ポジC重合体のみからなってもよいが、ポジC重合体に組み合わせて、更に、任意の成分を含みうる。
第1位相差層を構成する材料は、上に述べたポジC重合体に限られず、その他の材料であってもよい。例えば、垂直配向する液晶性化合物を含む材料を用いうる。かかる材料としては、市販の材料(例えば、DIC社製、商品名UCL-018)を用いうる。
第1位相差層は、ポジC重合体を含む溶液を用いた塗工法により形成しうる。具体的には、ポジC重合体、及び必要に応じて任意の成分を、適切な溶媒に溶解し、塗工液を得る。当該塗工液を、適切な基材に塗工する。その後、必要に応じて乾燥の操作を行い、溶媒を揮発させることにより、基材上にポジC重合体を含む第1位相差層を得ることができる。溶媒としては、メチルエチルケトン、1,3-ジオキソラン、N-メチルピロリドン(NMP)等の既知の溶媒から適切なものを適宜選択しうる。塗工液中のポジC重合体の濃度は、例えば10重量%~20重量%としうる。ポジC重合体として、上に述べた特定のものを採用した場合、所望の光学的特性を有する光学異方性層を容易に得ることができ、特に有利である。基材としては、特に限定されず、ポリエチレンテレフタレートフィルム(例えば東洋紡社製「コスモシャイン(登録商標)A4100」)等のフィルムを用いうる。
第2位相差層は、前記式(2)及び式(5)を満たす層である。
第2位相差層の屈折率nx(P2)と屈折率ny(P2)とは、値が同じであるか近いことが好ましい。具体的には、屈折率nx(P2)と屈折率ny(P2)の差nx(P2)-ny(P2)は、好ましくは0.00000~0.00100、より好ましくは0.00000~0.00050、特に好ましくは0.00000~0.00020である。屈折率差nx(P2)-ny(P2)が前記の範囲に収まることにより、所望の光学的特性を有する光学異方性層を容易に得ることができる。
第2位相差層を構成する材料は、溶液を用いた塗工法により前記式(2)及び式(5)を満たす層を形成しうる材料を用いることが、所望の光学的特性を有し且つ薄い第2位相差層を容易に製造することができるため好ましい。具体的には、当該材料を含む塗工液を支持面上に塗工して塗工液層を得、これに乾燥、光照射等の硬化の工程を施すことにより、前記式(2)及び式(5)を満たす層を形成しうることが好ましい。
セルロースエステル(I)は、式(I)で表される部分構造を有する。
D1~D3の例としての置換基を有する芳香族炭化水素環基の好ましい例としては、当該芳香族炭化水素環基の例の炭化水素環にさらに置換基を設けた構造を有する基が挙げられる。
群G001において、RaおよびRbは下記と同じ意味を表す。
D1~D3の例としての置換基を有する芳香族複素環基の好ましい例としては、前記の芳香族複素環基の例の複素環にさらに置換基を設けた構造を有する基が挙げられる。
R*は、炭素数1~3のアルキル基を表し、
R**は、炭素数1~3のアルキル基、又は置換基を有していてもよいフェニル基を表し、
R***は、炭素数1~3のアルキル基、又は置換基を有していてもよいフェニル基を表し、
R****は、水素原子、炭素数1~3のアルキル基、水酸基、又は-COORyを表し、Ryは炭素数1~3のアルキル基を表す。
群G004中の*は、D4及びD5が、二重結合を介して、式(IV-8)で表される基の他の部分と結合する位置を表す。
Ayの例としての、置換基を有する炭素数1~20のアルキル基の例としては、前記のアルキル基の例のそれぞれにさらに置換基を設けた構造を有する基が挙げられる。
群G006:フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子;
シアノ基、ジメチルアミノ基等の炭素数2~12のN,N-ジアルキルアミノ基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1~20のアルコキシ基;
メトキシメトキシ基、メトキシエトキシ基等の、炭素数1~12のアルコキシ基で置換された炭素数1~12のアルコキシ基;
ニトロ基、フェニル基、ナフチル基等の炭素数6~20の芳香族炭化水素環基;
トリアゾリル基、ピロリル基、フラニル基、チオフェニル基等の、炭素数2~20の芳香族複素環基;
シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3~8のシクロアルキル基;
シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の炭素数3~8のシクロアルキルオキシ基;
テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、ジオキソラニル基、ジオキサニル基等の炭素数2~12の環状エーテル基;
フェノキシ基、ナフトキシ基等の炭素数6~14のアリールオキシ基;
1個以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1~12のフルオロアルキル基;並びに
ベンゾフリル基、ベンゾピラニル基、ベンゾジオキソリル基、ベンゾジオキサニル基、-SO2Ra、-SRb、-SRbで置換された炭素数1~12のアルコキシ基、及び水酸基。
群G006において、RaおよびRbは下記と同じ意味を表す。
Ayの例としての、置換基を有する炭素数2~20のアルケニル基の例としては、前記のアルケニル基の例のそれぞれにさらに置換基を設けた構造を有する基が挙げられる。
Ayの例としての、置換基を有する炭素数2~20のアルキニル基の例としては、前記のアルキニル基の例のそれぞれにさらに置換基を設けた構造を有する基が挙げられる。
Ayの例としての、置換基を有する炭素数3~12のシクロアルキル基の例としては、前記のシクロアルキル基の例のそれぞれにさらに置換基を設けた構造を有する基が挙げられる。
Ayの例としての、置換基を有する炭素数6~30の芳香族炭化水素環基の例としては、前記の芳香族炭化水素環基の例のそれぞれにさらに置換基を設けた構造を有する基が挙げられる。
Ayの例としての、置換基を有する炭素数6~30の芳香族複素環基の例としては、前記の芳香族複素環基の例のそれぞれにさらに置換基を設けた構造を有する基が挙げられる。
Rbの例としての、置換基を有する炭素数1~20のアルキル基の例としては、前記のアルキル基の例のそれぞれにさらに置換基を設けた構造を有する基が挙げられる。
シアノ基;
ジメチルアミノ基等の炭素数2~12のN,N-ジアルキルアミノ基;
メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1~20のアルコキシ基;
メトキシメトキシ基、メトキシエトキシ基等の、炭素数1~12のアルコキシ基で置換された炭素数1~12のアルコキシ基;
ニトロ基;
フェニル基、ナフチル基等の炭素数6~20の芳香族炭化水素環基;
トリアゾリル基、ピロリル基、フラニル基、チエニル基、チアゾリル基、ベンゾチアゾール-2-イルチオ基等の、炭素数2~20の芳香族複素環基;
シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3~8のシクロアルキル基;
シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の炭素数3~8のシクロアルキルオキシ基;
テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、ジオキソラニル基、ジオキサニル基等の炭素数2~12の環状エーテル基;
フェノキシ基、ナフトキシ基等の炭素数6~14のアリールオキシ基;
トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、-CH2CF3等の、1個以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1~12のフルオロアルキル基;
ベンゾフリル基;ベンゾピラニル基;ベンゾジオキソリル基;およびベンゾジオキサニル基。
Rbの例としての、置換基を有する炭素数2~20のアルケニル基の例としては、前記のアルケニル基の例のそれぞれにさらに置換基を設けた構造を有する基が挙げられる。
Rbの例としての、置換基を有する炭素数3~12のシクロアルキル基の例としては、前記のシクロアルキル基の例のそれぞれにさらに置換基を設けた構造を有する基が挙げられる。
Rbの例としての、置換基を有する炭素数6~12の芳香族炭化水素環基の例としては、前記の芳香族炭化水素環基の例のそれぞれにさらに置換基を設けた構造を有する基が挙げられる。
(Ax-1)一以上の炭素数6~30の芳香族炭化水素環を有する、炭素数6~40の炭化水素環基。
(Ax-2)炭素数6~30の芳香族炭化水素環および炭素数2~30の芳香族複素環からなる群から選ばれる一以上の芳香環を有する、炭素数2~40の複素環基。
(Ax-3)炭素数6~30の芳香族炭化水素環基および炭素数2~30の芳香族複素環基の少なくとも1つで置換された、炭素数1~12のアルキル基。
(Ax-4)炭素数6~30の芳香族炭化水素環基および炭素数2~30の芳香族複素環基の少なくとも1つで置換された、炭素数2~12のアルケニル基。
(Ax-5)炭素数6~30の芳香族炭化水素環基および炭素数2~30の芳香族複素環基の少なくとも1つで置換された、炭素数2~12のアルキニル基。
(Ax-6)(Ax-1)~(Ax-5)の芳香環に、さらに置換基を設けた構造を有する基。
(Ax-3)~(Ax-5)に設けられる、炭素数6~30の芳香族炭化水素環基の例としては、フェニル基及びナフチル基が挙げられ、より好ましい例としてはフェニル基が挙げられる。
(Ax-3)~(Ax-5)に設けられる、炭素数2~30の芳香族複素環基の例としては、前記群G002が挙げられ、より好ましい例としては、前記群G003が挙げられる。
群G024において、Rb及びRaは、前記と同じ意味を表す。
R1~R4は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~6のフルオロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、-OCF3、または、-C(=O)-O-Rbを表す。
Rbの定義及び具体例は前記の通りである。
複数のR2~R5同士は、すべて同一であっても、相異なっていてもよく、環を構成する少なくとも1つのC-R1~C-R4は、窒素原子に置き換えられていてもよい。
(Az-1)一以上の炭素数6~30の芳香族炭化水素環を有する、炭素数6~40の炭化水素環基。
(Az-2)炭素数6~30の芳香族炭化水素環および炭素数2~30の芳香族複素環からなる群から選ばれる一以上の芳香環を有する、炭素数2~40の複素環基。
(Az-3)(Az-1)~(Az-2)の芳香環に、さらに置換基を設けた構造を有する基。
合成方法(A):Yが-O-C(=O)-である場合の合成方法、及び
合成方法(B):Yが-O-C(=O)-NR10-である場合の合成方法
のそれぞれについて説明する。
合成方法(A-1):式PDG-C(=O)-OHで表される化合物(A-1)を用いる合成方法、及び
合成方法(A-2):式PDG-C(=O)-Lで表される化合物(A-2)を用いる合成方法
が挙げられる。前記式中、PDGは、式(I)におけるPDGと同じものを表し、Lはハロゲン原子、メタンスルホニルオキシ基、パラトルエンスルホニルオキシ基、又はベンゼンスルホニルオキシ基を表す。
合成方法(A-1-1):カルボジイミド等の縮合剤を用いる方法、
合成方法(A-1-2):酸触媒を用いる共沸脱水による方法、及び
合成方法(A-1-3):塩基触媒を用いる共沸脱水による方法
が挙げられる。
脱水縮合剤を用いる際には、4-(ジメチルアミノ)ピリジン等の活性化剤を、反応系に共存させることもできる。
コレステリック液晶組成物の硬化物は、コレステリック液晶組成物を硬化して得られる材料である。コレステリック液晶組成物は、コレステリック液晶相を呈しうる重合性液晶化合物を含む組成物である。コレステリック液晶組成物の硬化物の層は、通常、重合性液晶化合物が重合して得られた樹脂の層であり、好ましくは、コレステリック規則性を有する樹脂層(以下において、単に「コレステリック樹脂層」という場合がある)である。より具体的には、コレステリック液晶組成物において重合性液晶化合物がコレステリック液晶相を呈した状態において、重合性液晶化合物を重合させることにより、コレステリック規則性を有する樹脂層を得ることができる。
Yの組み合わせとして特に好ましいのは、合成しやすさ及び本発明の所望の効果をより良好に発現させる観点から、Y1とY3が-C(=O)-O-であり、Y4とY6が-O-C(=O)-であり、Y2とY5が-O-である組み合わせ、あるいは、Y1~Y3が-C(=O)-O-であり、Y4~Y6が-O-C(=O)-である組み合わせである。
Z1及びZ2の炭素数2~10のアルケニル基の具体例としては、CH2=CH-、CH2=C(CH3)-、CH2=CH-CH2-、CH3-CH=CH-、CH2=CH-CH2-CH2-、CH2=C(CH3)-CH2-CH2-、(CH3)2C=CH-CH2-、(CH3)2C=CH-CH2-CH2-、CH2=C(Cl)-、CH2=C(CH3)-CH2-、CH3-CH=CH-CH2-等が挙げられる。
中でも、Z1及びZ2としては、本発明の所望の効果をより良好に発現させる観点から、CH2=CH-、CH2=CH(CH3)-、CH2=C(Cl)-、CH2=CH-CH2-、CH2=C(CH3)-CH2-、又はCH2=C(CH3)-CH2-CH2-であることがより好ましい。
原料の入手しやすさの観点から、(1)X1~X8がいずれも水素原子であるか、(2)X1~X5及びX7がいずれも水素原子であり、かつX6及びX8が-OCH3、-OCH2CH3、若しくは-CH3であるか、(3)X1~X5、X7及びX8がいずれも水素原子であり、かつX6が-C(=O)-OR23、-OCH3、-OCH2CH3、-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3若しくはフッ素原子であるか、又は(4)X1~X4及びX6~X8がいずれも水素原子であり、かつX5が-C(=O)-O-R23、-OCH3、-OCH2CH3、-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3若しくはフッ素原子であることが好ましい。
コレステリック液晶組成物は、重合性液晶化合物以外の重合性化合物を含有し得る。かかる重合性化合物の好ましい例としては、下記式(II’)で示されるアキラルな化合物が挙げられる。以下において、この化合物を重合性化合物(ii)という場合がある。
MGは、4,4’-ビフェニレン基、4,4’-ビシクロヘキシレン基、2,6-ナフチレン基、及び4,4’-ベンズアルデヒドアジン基(-C6H4-CH-=N-N=CH-C6H4-,ここで-C6H4-はp-フェニレン基)からなる群より選択されるメソゲン基を表す。MGは好ましくは4,4’-ビフェニレン基である。
n1は、0~6、好ましくは0~2の整数を表す。
Y11は、単結合、-O-、-S-、-CO-、-CS-、-OCO-、-CH2-、-OCH2-、-NHCO-、-OCOO-、-CH2COO-、及び-CH2OCO-からなる群より選択される基を表す。Y11は好ましくは-OCO-である。
Z4は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2~10のアルケニル基を表す。Z4は好ましくはCH2=CH-である。
コレステリック液晶組成物が含有しうる、重合性液晶化合物以外の重合性化合物のさらなる例としては、重合性キラル化合物が挙げられる。重合性キラル化合物としては、分子内にキラルな炭素原子を有し、重合性液晶化合物と重合可能な化合物であって、かつ重合性液晶化合物の配向を乱さないものを適宜選択して用いうる。上に述べた重合性液晶化合物(i)は、重合性キラル化合物と混合することでコレステリック相を発現し得る。
ここで、「重合」とは、通常の重合反応のほか、架橋反応を含む広い意味での化学反応を意味するものとする。
コレステリック液晶組成物においては、重合性キラル化合物を一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
コレステリック液晶組成物は、重合反応をより効率的に行う観点から、光重合開始剤を含有しうる。
これらの重合開始剤は一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
コレステリック液晶組成物は、表面張力を調整するために、界面活性剤を含有しうる。当該界面活性剤としては、特に限定はないが、通常、ノニオン系界面活性剤が好ましい。界面活性剤としては、市販品を用いうる。市販品の例としては、セイミケミカル(株)製KH-40、及びネオス社製FTX-209Fが挙げられる。コレステリック液晶組成物が重合性液晶化合物(i)及び界面活性剤を含有する場合において、界面活性剤の配合割合は、重合性液晶化合物(i)100重量部に対し、通常、0.01~10重量部、好ましくは0.1~2重量部である。
コレステリック液晶組成物は、通常、上に述べた成分(重合性液晶化合物(i)、重合性化合物(ii)、重合性キラル化合物、光重合開始剤、及び任意の添加剤)を適当な有機溶媒に溶解させることにより調製することができる。
コレステリック樹脂層は、コレステリック液晶組成物を基材に塗工してコレステリック液晶組成物の層を得て、これを硬化することにより形成しうる。基材としては、特に限定されず、ポリエチレンテレフタレートフィルム(例えば東洋紡社製「コスモシャイン(登録商標)A4100」)等のフィルムを用いうる。基材フィルムには、必要に応じて、ラビング処理等の配向規制力を付与する処理を施しうる。硬化の工程に先立って、必要に応じてコレステリック液晶組成物の層に配向処理を施すことができる。配向処理は、例えば液晶組成物の層を50~150℃で0.5~10分間加温することにより行うことができる。
本発明の光学異方性層が備える第1位相差層及び第2位相差層は、前記式(3)及び式(4)を満たす。
光学異方性層は、その主屈折率nx(A)、ny(A)及びnz(A)が、nz(A)>nx(A)≧ny(A)を満たすものとしうる。このような主屈折率を有する光学異方性層は、ポジティブCフィルムとして用いうる。そのため、この光学異方性層を円偏光板に組み込んで画像表示装置に適用した場合に、画像表示装置の表示面の傾斜方向において、外光の反射を抑制したり、画像を表示する光が偏光サングラスを透過できるようにしたりできる。さらに、画像表示装置が液晶表示装置である場合には、通常、視野角を広げることができる。そのため、画像表示装置の表示面を傾斜方向から見た場合に、画像の視認性を高めることができる。
0.50<Rth(A)(450)/Rth(A)(550)<1.00 式(8)
1.00≦Rth(A)(650)/Rth(A)(550)<1.25 式(9)
Re(A590)≦10nm 式(10)
-200nm≦Rth(A)(590)≦-10nm 式(11)
光学異方性層の製造方法は、特に限定されず、任意の製造方法を採用しうる。
例えば、適切な基材の面上に、上に述べた方法により、第1位相差層及び第2位相差層のそれぞれを形成し、それらを貼合することにより、光学異方性層を製造しうる。当該製造方法を採用することにより、第1位相差層及び第2位相差層のそれぞれを、溶液を用いた塗工法により容易に製造し、且つ、各層の光学的特性を所望のものに容易に調整しうる。
または、適切な基材の面上に、上に述べた方法により、第1位相差層及び第2位相差層のいずれか一方を形成し、形成した層を基材として、その面上に、第1位相差層及び第2位相差層の他方を形成することによっても、光学異方性層を製造しうる。
本発明の光学異方性積層体は、上述した光学異方性層、及び第3位相差層を備える。
光学異方性積層体における光学異方性層としては、上述したものを用いる。ただし、光学異方性積層体においては、波長590nmにおける光学異方性層の面内レターデーションRe(A)(590)、及び、波長590nmにおける光学異方性層の厚み方向のレターデーションRth(A)(590)が、下記式(12)及び式(13)を満たすことが好ましい。
Re(A)(590)≦10nm 式(12)
-110nm≦Rth(A)(590)≦-20nm 式(13)
第3位相差層は、式(6)~式(7)を満たす。
nx(P3)>ny(P3)≧nz(P3) 式(6)
110nm≦Re(P3)(590)≦170nm 式(7)
110nm≦Re(P3)(590)≦170nm 式(14)
0.75<Re(P3)(450)/Re(P3)(550)<1.00 式(15)
1.01<Re(P3)(650)/Re(P3)(550)<1.25 式(16)
光学異方性積層体は、光学異方性層及び第3位相差層に組み合わせて、更に任意の層を備えうる。任意の層としては、例えば、粘着剤層、ハードコート層等が挙げられる。
光学異方性積層体の製造方法は、特に限定されず、任意の製造方法を採用しうる。
例えば、適切な基材の面上に、上に述べた方法により、光学異方性層及び第3位相差層のそれぞれを形成し、それらを貼合することにより、光学異方性層を製造しうる。
または、適切な基材の面上に、上に述べた方法により、光学異方性層及び第3位相差層のいずれか一方を形成し、形成した層を基材として、その面上に、光学異方性層及び第3位相差層の他方を形成することによっても、光学異方性積層体を製造しうる。
本発明の偏光板は、直線偏光子と、上述した光学異方性層、又は光学異方性積層体とを備える。このような偏光板は、画像表示装置に設けることにより、画像表示装置を傾斜方向から見た場合の画像の視認性を高めることができる。
また、直線偏光子の厚みは、好ましくは5μm~80μmである。
本発明の画像表示装置は、上述した本発明の偏光板を備える。本発明の画像表示装置はまた、通常、画像表示素子を備える。画像表示装置において、偏光板は、通常、画像表示素子の視認側に設けられる。この際、偏光板の向きは、その偏光板の用途に応じて任意に設定しうる。よって、画像表示装置は、光学異方性層、又は光学異方性積層体と;偏光子と;画像表示素子と;を、この順に備えていてもよい。また、画像表示装置は、偏光子と;光学異方性層、又は光学異方性積層体と;画像表示素子と;を、この順に備えていてもよい。
本発明の画像表示装置は、本発明の光学異方性層を構成要素として含み、これにより、外光の反射を抑制したり、画像を表示する光が偏光サングラスを透過しうるようにしたりすることができる。さらに、そのような効果を有しながら、且つ、耐久性が高く、良好な色調を有する表示装置とすることができる。
本発明の光学異方性層は、画像表示素子を備える画像表示装置以外にも、種々の用途に用いうる。例えば、看板等の画像表示素子を有しない表示装置、照明装置、光源装置等の任意の装置に、色味の改善などの目的で設けうる。
〔光学特性の測定〕
フィルム(基材フィルム等)上に形成された、試料層(光学異方性層、位相差層等)の光学特性(屈折率、レターデーション及び逆波長分散特性)は、下記の方法で測定した。
ある基材(基材フィルム等)上に形成された試料層(光学異方性層、位相差層等)の厚みは、膜厚測定装置(フィルメトリクス社製「フィルメトリクス」)を用いて、測定した。
(1-1.第1位相差層)
ポリ(9-ビニルカルバゾール)(Aldlich社製、商品番号182605、重量平均分子量1,100,000以下、粉末)を、固形分濃度が12%となるようにN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に溶解させて、塗工液を作製した。
(1-2-1.中間体(Im-A)の合成)
目的物の構造は1H-NMRで同定した。1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):7.60(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.53(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.27(ddd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz,8.0Hz)、7.06(ddd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz,8.0Hz)、4.22(s,2H)、3.74(t,2H,J=7.5Hz)、1.69-1.76(m,2H)、1.29-1.42(m,6H)、0.89(t,3H,J=7.0Hz)
温度計を備えた3口反応器において、窒素気流中、CAB551-0.2(イーストマンケミカルプロダクト社製、商品名)8g、(1-2-2)で合成した中間体(Im-B)2.14g(5.6mmol)及び4-(ジメチルアミノ)ピリジン684mg(5.6mmol)をN-メチルピロリドン200mlに溶解させ、溶液を得た。この溶液に1-エチル-3-(3―ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩1.29g(6.72mmol)を加えて23℃にて18時間撹拌し、反応を行った。反応終了後、反応液を水2リットルに投入して、酢酸エチル200mlで2回抽出した。酢酸エチル層を集めて、無水硫酸ナトリウムで乾燥させて、硫酸ナトリウムをろ別した。酢酸エチル層をロータリーエバポレーターにて溶媒を蒸発除去した後、得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム:メタノール=9:1(容積比))により精製した。溶媒を留去して得られたオイルにクロロホルム80mlを加えた。このクロロホルム溶液をヘキサン1リットルにゆっくり滴下して、再沈殿精製を行った。析出した固体をろ過により集めて、ヘキサンで洗浄した。得られた固体を真空乾燥機で乾燥させて、セルロースエステル(I)であるCAB-001を、4.0gの淡黄色固体として得た。この固体の一部をサンプリングしてDMSO-d6に溶解させて1H-NMRにて、CAB-001に導入されている置換基の導入率を算出した。その結果、置換基は、水酸基:6.68mol%、-COCH3:48.75mol%、-COCH2CH2CH3:42.92mol%、中間体(Im-B)由来の基:1.65mol%から構成されていることが分かった。
CAB-001を、固形分濃度が12%となるように1,3-ジオキソランに溶解させて、塗工液を作製した。
塗工液層の厚みは、得られる第2位相差層の厚みが12μm程度になるように調整した。
粘着剤層付きガラス板の粘着剤層に、(1-1)で得た複層物の第1位相差層側の面を貼合し、その後基材フィルムを剥離した。これにより、第1位相差層を粘着剤層付きガラス板に転写し、(第1位相差層)/(粘着剤層)/(ガラス板)の層構成を有する複層物を得た。
得られた光学異方性層の光学特性を測定し、式(3)、式(4)及び式(5)の要件を満たすか否かを判定し、ポジティブCフィルム又はネガティブCフィルムに該当するか否かを判定した。また、得られた光学異方性層のRthの波長分散性が、逆波長分散(Rth(A)(450)/Rth(A)(550)<1.00)であるか否かを判定した。
下記の変更点の他は、実施例1と同じ操作を行い、第1位相差層、第2位相差層及び光学異方性層を得て評価した。
・(1-1)での塗工液の塗工において、塗工液層の厚みを、得られる第1位相差層の厚みが7μm程度になるように調整した。
(3-1.第2位相差層:コレステリック液晶層)
下記の材料を混合して、コレステリック液晶組成物1を調製した:
化合物1:16.1重量部、化合物2:4.0重量部、キラル化合物(BASF社製「LC756」):2.35重量部、重合開始剤(チバスペシャルティケミカル社製「イルガキュア379EG」):0.6重量部、界面活性剤(ネオス社製「FTX-209F」):0.022重量部、シクロペンタノン:51.6重量部。
下記の変更点の他は、実施例1の(1-1)及び(1-3)と同じ操作を行い、第2位相差層及び光学異方性層を得て評価した。
・(1-1)での塗工液の塗工において、塗工液層の厚みを、得られる第1位相差層の厚みが19μm程度になるように調整した。
・(1-2)で得た複層物に代えて、(3-1)で得た複層物を用いた。
下記の変更点の他は、実施例1と同じ操作を行い、第1位相差層、第2位相差層及び光学異方性層を得て評価した。
・(1-1)での塗工液の塗工において、塗工液層の厚みを、得られる第1位相差層の厚みが5μm程度になるように調整した。
(C2-1.第2位相差層:TAC)
三酢酸セルロース(略名TAC、和光純薬工業株式会社より購入)を、固形分濃度が12%となるように1,3-ジオキソランに溶解させて、塗工液を作製した。基材フィルムの裏面上に、塗工液を塗工して、塗工液層を形成した。塗工は、アプリケーターを用いて、基材フィルムの裏面上に行った。塗工液層の厚みは、得られる第2位相差層の厚みが30μm程度になるように調整した。
下記の変更点の他は、実施例1の(1-1)及び(1-3)と同じ操作を行い、第2位相差層及び光学異方性層を得て評価した。
・(1-1)での塗工液の塗工において、塗工液層の厚みを、得られる第1位相差層の厚みが12μm程度になるように調整した。
・(1-2)で得た複層物に代えて、(C2-1)で得た複層物を用いた。
(C3-1.第2位相差層)
第2位相差層として、CAB-001の層及びTACの層からなる位相差層を製造した。CAB-001の層及びTACの層の厚みは、第2位相差層のRth(P2)(450)/Rth(P2)(550)が1.14以下となり、且つ、第1位相差層と組み合わせて得られる光学異方性層の波長分散性及びRth(590)が実施例1の光学異方性層と同程度となるよう調整した。
まず、塗工液層の厚みを、得られる層の厚みが26.7μmになるよう調整した他は、実施例1の(1-2)と同じ操作により、基材フィルム上にCAB-001の層を形成し、(CAB-001の層)/(基材フィルム)の層構成を有する複層物(i)を得た。
下記の変更点の他は、実施例1の(1-1)及び(1-3)と同じ操作を行い、第2位相差層及び光学異方性層を得て評価した。
・(1-1)での塗工液の塗工において、塗工液層の厚みを、得られる第1位相差層の厚みが22.3μm程度になるように調整した。
・(1-2)で得た複層物に代えて、(C3-1)で得た複層物(iv-C3)を用いた。
(C4-1.第2位相差層)
Rth(P2)(450)/Rth(P2)(550)がさらに小さくなるよう、CAB-001の層及びTACの層の厚みの比を変更した他は、比較例3の(C3-1)と同じ操作により、位相差層を製造した。
下記の変更点の他は、実施例1の(1-1)及び(1-3)と同じ操作を行い、第2位相差層及び光学異方性層を得て評価した。
・(1-1)での塗工液の塗工において、塗工液層の厚みを、得られる第1位相差層の厚みが22.3μm程度になるように調整した。
・(1-2)で得た複層物に代えて、(C4-1)で得た複層物(iv-C4)を用いた。
*式(4):光学異方性層が、式(4)(Rth(P1)(450)/Rth(P1)(550)<Rth(P2)(450)/Rth(P2)(550))を満たすか否かの判定結果。併せて、Rth(P1)(450)/Rth(P1)(550)及びRth(P2)(450)/Rth(P2)(550)の数値を示す。Y:式(4)を満たす。N:式(4)を満たさない。
*式(5):光学異方性層が、式(5)(Rth(P2)(450)/Rth(P2)(550)>1.14)を満たすか否かの判定結果。併せて、Rth(P2)(450)/Rth(P2)(550)の数値を示す。Y:式(5)を満たす。N:式(5)を満たさない。
*位相差種類:光学異方性層が、ポジティブCフィルム又はネガティブCフィルムに該当するか否かの判定結果。ポジC:ポジティブCフィルムに該当する。ネガC:ネガティブCフィルムに該当する。
*より強い順分散:順波長分散性であり、比較例1よりもさらに順波長分散性の傾向が高い。
Claims (11)
- 第1位相差層及び第2位相差層を備える光学異方性層であって、
前記第1位相差層及び前記第2位相差層が、式(1)~式(5)を満たす、光学異方性層であって、:
nz(P1)>nx(P1)≧ny(P1) 式(1)
nx(P2)≧ny(P2)>nz(P2) 式(2)
|Rth(P1)|>|Rth(P2)| 式(3)
Rth(P1)(450)/Rth(P1)(550)<Rth(P2)(450)/Rth(P2)(550) 式(4)
Rth(P2)(450)/Rth(P2)(550)>1.14 式(5)
但し、
nx(P1)、ny(P1)及びnz(P1)は、前記第1位相差層の主屈折率であり、
nx(P2)、ny(P2)及びnz(P2)は、前記第2位相差層の主屈折率であり、
前記Rth(P1)は、前記第1位相差層の波長590nmにおける厚み方向のレターデーションであり、
前記Rth(P2)は、前記第2位相差層の波長590nmにおける厚み方向のレターデーションであり、
前記Rth(P1)(450)は、前記第1位相差層の波長450nmにおける厚み方向のレターデーションであり、
前記Rth(P1)(550)は、前記第1位相差層の波長550nmにおける厚み方向のレターデーションであり、
前記Rth(P2)(450)は、前記第2位相差層の波長450nmにおける厚み方向のレターデーションであり、
前記Rth(P2)(550)は、前記第2位相差層の波長550nmにおける厚み方向のレターデーションであり、
前記第2位相差層が、下記式(I)で表される部分構造を有するセルロースエステル(I)を含む層であり、
〔式(I)中、*は前記部分構造が前記セルロースエステル(I)における糖単位に結合する部位を表し、Yは、-O-C(=O)-、又は-O-C(=O)-NR 10 -を表し、R 10 は、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、PDGは環構造を有する有機基であって、前記環構造に含まれるπ電子数が12以上である有機基を表す。〕
前記式(I)中、PDGが下記式(II)で表される、光学異方性層。
〔式(II)中、Bは、化学的な単結合および下記式(III-1)~(III-26)のいずれかを表し、
XGは、下記式(IV-1)~(IV-8)のいずれかを表し、
Axは、炭素数6~30の芳香族炭化水素環および炭素数2~30の芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する有機基を表し、Axが有する芳香環は置換基を有していてもよく、
Ayは、水素原子または置換基を有していてもよい炭素数1~30の有機基を表し、
Azは、炭素数6~30の芳香族炭化水素環および炭素数2~30の芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する有機基を表し、Azが有する芳香環は置換基を有していてもよく、
Qは、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、
E 1 およびE 2 は、それぞれ独立して、-CR 11 R 12 -、-S-、-NR 11 -、-CO-、または-O-を表し、R 11 及びR 12 は、それぞれ独立して水素原子、または炭素数1~4のアルキル基を表し、
D 1 ~D 3 は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表し、
D 4 およびD 5 は、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~6のアルキルスルフィニル基、炭素数1~6のアルキルスルホニル基、カルボキシル基、炭素数1~6のフルオロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭素数1~6のN-アルキルアミノ基、炭素数2~12のN,N-ジアルキルアミノ基、炭素数1~6のN-アルキルスルファモイル基、炭素数2~12のN,N-ジアルキルスルファモイル基、-C(=O)-Rx、-C(=O)-ORx、若しくは-C(=O)NR 10 Rxを表すか、又は、D 4 およびD 5 はこれらが一緒になって環を形成している有機基である。
Rxは、水素原子、又は炭素数1~20の有機基であり、
Rcは、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~6のアルキルスルフィニル基、炭素数1~6のアルキルスルホニル基、カルボキシル基、炭素数1~6のフルオロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数1~6のチオアルキル基、炭素数1~6のN-アルキルアミノ基、炭素数2~12のN,N-ジアルキルアミノ基、炭素数1~6のN-アルキルスルファモイル基、または炭素数2~12のN,N-ジアルキルスルファモイル基を表し、Rcが複数存在する場合、それらは、それぞれ同一であっても、相異なっていてもよい。
R 10 は前記と同じ意味を表し、
pは0~3の整数であり、
nは0または1を表す。*はBとの結合を表す。〕 - XGが、前記式(IV-1)~(IV-3)の何れかで表され、
Ayは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2~20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~20のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数3~12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30の芳香族炭化水素環基、または、置換基を有していてもよい炭素数2~30の芳香族複素環基を表す、請求項1に記載の光学異方性層。 - Axが下記式(V)で示される、請求項1または2に記載の光学異方性層。
〔式(V)中、E3は-CR11R12-、-S-、-NR11-、-CO-、または-O-を表し、R11及びR12は、それぞれ独立して水素原子、または炭素数1~4のアルキル基を表し、
R1~R4は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~6のフルオロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、-OCF3、または、-C(=O)-O-Rbを表し、
Rbは、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2~20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3~12のシクロアルキル基、または、置換基を有していてもよい炭素数6~12の芳香族炭化水素環基を表し、
複数のR2~R5同士は、すべて同一であっても、相異なっていてもよく、環を構成する少なくとも1つのC-R1~C-R4は、窒素原子に置き換えられていてもよい。〕 - 前記第2位相差層が、ベンゾチアゾール環を側鎖に有するセルロースエステルを含む層である、請求項1に記載の光学異方性層。
- 前記セルロースエステル(I)が、セルロースエステル(I’)における水酸基の一部又は全部が前記式(I)で表される部分構造で置換されてなる構造を有し、前記セルロースエステル(I’)は、前記セルロースエステル(I)以外のセルロースエステルであり、前記セルロースエステル(I’)が、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテート、セルロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートフタレート、及びこれらの混合物からなる群より選択されるものである請求項1~4のいずれか1項に記載の光学異方性層。
- 前記第2位相差層が、コレステリック液晶組成物の硬化物の層であり、前記コレステリック液晶組成物は、芳香族イミン構造を有する重合性液晶化合物を含む組成物である、請求項1に記載の光学異方性層。
- 前記第1位相差層が、重合体を含み、前記重合体が、ポリビニルカルバゾール、ポリフマル酸エステル、セルロース誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれる、請求項1~6のいずれか1項に記載の光学異方性層。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載の光学異方性層、及び第3位相差層を備える光学異方性積層体であって、
前記第3位相差層が、式(6)~式(7)を満たす、光学異方性積層体:
nx(P3)>ny(P3)≧nz(P3) 式(6)
110nm≦Re(P3)(590)≦170nm 式(7)
但し、
nx(P3)、ny(P3)及びnz(P3)は、前記第3位相差層の主屈折率であり、
Re(P3)(590)は、前記第3位相差層の波長590nmにおける面内レターデーションである。 - 直線偏光子と、
請求項8に記載の光学異方性積層体とを備える、偏光板。 - 請求項9に記載の偏光板を備える、画像表示装置。
- 直線偏光子と、
請求項8に記載の光学異方性積層体と、
有機エレクトロルミネッセンス素子と、を、この順に備える、画像表示装置。
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