(57)【要約】【課題】青色レーザー光に対して高い耐光性を有するカイラル剤等およびそれを用いた光学素子を提供する。【解決手段】一般式（１）【化１】2008222829.tif 000030で表され、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立に、１，４−シクロヘキシレン基を１個含む炭素数が１０〜２０の炭化水素基であり、基中にエーテル結合性の酸素原子もしくはエステル結合を有していてもよく、また基中の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよく、Ｐ１及びＰ２の一方は、さらに重合性官能基を含むことを特徴とするカイラル剤。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表されるカイラル剤であって、
Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立に１，４−シクロヘキシレン基を１個含む炭素数が１０〜２０の炭化水素基であり、基中にエーテル結合性の酸素原子もしくはエステル結合を有していてもよく、また基中の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよく、Ｐ１及びＰ２の一方は、さらに重合性官能基を含むことを特徴とするカイラル剤。
【化１】
2008222829.tif 000027
【請求項２】
下記一般式（１Ａ）または下記一般式（１Ｂ）で表されるカイラル剤であって、
Ｑ１及びＱ４は、それぞれ独立に、
ＣＨ２＝ＣＲ１−ＣＯＯ−（Ｌ）ｍ−Ｅ１−
で表される基であり、
Ｑ２及びＱ３は、それぞれ独立に、
−Ｅ２−Ｒ２
で表される基であり、
Ｒ１は、水素原子またはメチル基であり、
Ｒ２は、水素原子、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数１以上８以下のアルキル基、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数１以上８以下のアルコキシ基、フッ素原子からなる群より選択される基であり、
ｍは、０または１であり、
Ｌは、フッ素原子で置換されていてもよい（ＣＨ２）ｐＯ−、−（ＣＨ２）ｑ−もしくは−（ＣＨ２）ｒＯＣＯ−、またはそれらの同じ基もしくは異なる基の組み合わせであり、
ｐ，ｑ及びｒは、単独の場合には２以上８以下の整数であり、同じ基もしくは異なる基の組み合わせの場合にはメチレン基の総数が２以上８以下となる数であり、
Ｅ１及びＥ２は、１，４−シクロへキシレン基である請求項１に記載のカイラル剤。
【化２】
2008222829.tif 000028
【化３】
2008222829.tif 000029
【請求項３】
Ｒ２は、炭素数１以上８以下のアルキル基、炭素数１以上８以下のアルコキシ基、フッ素原子からなる群より選択される基である請求項２に記載のカイラル剤。
【請求項４】
２５０ｎｍでの波長でモル吸光係数が２００００以下である請求項１〜３のいずれかに記載のカイラル剤。
【請求項５】
重合性液晶化合物と請求項１〜４のいずれかに記載のカイラル剤とを含むことを特徴とする重合性液晶組成物。
【請求項６】
表面に配向処理を施した一対の基板間に請求項５に記載の重合性液晶組成物を挟持して、重合させて得られた高分子液晶を有することを特徴とする光学素子。
【請求項７】
屈折率が等方性の第１の光学材料及び請求項５に記載の重合性液晶組成物を重合させて得られた高分子液晶からなる屈折率が異方性の第２の光学材料が格子状に配置されていることを特徴とする回折光学素子。
【請求項８】
第１の円偏光に対する前記第１の光学材料の屈折率は、第１の円偏光に対する前記第２の光学材料の屈折率と実質的に等しく、第１の円偏光と逆向きに回転する第２の円偏光に対する前記第１の光学材料の屈折率は、第２の円偏光に対する前記第２の光学材料の屈折率と異なる請求項７に記載の回折光学素子。
【請求項９】
光記録媒体に情報を記録する及び／又光記録媒体に記録された情報を再生する光情報記録再生装置であって、請求項７または８に記載の回折光学素子を含むことを特徴とする光記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカイラル剤、それを含む重合性液晶組成物、それを用いた光学素子および光記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コレステリック液晶における液晶分子は、螺旋状にねじれた配向を有しており、その螺旋のピッチに対応する、左右円偏光成分の一方を選択反射する性質がある。このため、コレステリック液晶は、様々な光学素子に利用されている。このようなコレステリック液晶は、ネマチック液晶材料のような液晶材料に、不斉中心を有するカイラル剤を添加することによって得られる。
【０００３】
コレステリック液晶としては、温度特性が良好なこと、信頼性が高いことから、高分子タイプのコレステリック液晶が有用である。高分子コレステリック液晶は、重合性官能基を有する液晶性化合物と、重合性官能基を有するカイラル剤とを含む重合性液晶組成物を重合することによって得ることができる。
【０００４】
従来、コレステリック液晶を得るために液晶材料に添加される様々なカイラル剤が、開発されており、例えば、イソソルビドの骨格構造を有するカイラル剤が、開示されている。
【０００５】
イソソルビドの骨格構造を有するカイラル剤としては、例えば、特許文献１には、イソソルビドの骨格構造を中心とした対称構造及び２個〜６個の重合可能な基を備えた化合物が開示されている。また、特許文献２には、イソソルビドの骨格構造を有するが重合性官能基を有さないカイラルドーパントが、開示されている。さらに、特許文献３には、イソソルビドの骨格構造を有し、イソソルビド骨格構造の両側に存在する環の数が異なるカイラル化合物が開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された化合物を、重合性液晶性化合物と混ぜて重合性液晶組成物として重合させて、高分子のコレステリック液晶を得る際には、以下の問題があった。特許文献１に開示されるような２個〜６個の重合可能な基を備えた化合物の重合速度は、単官能の重合性液晶性化合物の重合速度より速い。このため、重合反応の初期には、特許文献１に開示されるような２個〜６個の重合可能な基を備えた化合物の重合反応に寄与する割合が多く、一方、重合反応の後期には、単官能の重合性液晶性化合物の重合反応に寄与する割合が多い。よって、重合反応によって得られる重合体の組成が、重合の初期と重合の後期との間で変動することがある。その結果、得られる高分子のコレステリック液晶の選択反射帯が、重合前の液晶組成物における選択反射帯よりも広くなったり、選択反射帯の矩形の形状が崩れてしまったりすることがある。なお、高分子のコレステリック液晶の選択反射帯は、高分子のコレステリック液晶が左右円偏光成分の一方を選択反射する光の波長領域を意味する。
【０００７】
また、特許文献２に開示されるような、イソソルビドの骨格構造を有するが重合性官能基を有さないカイラルドーパントは、重合性液晶性化合物との相溶性が低いことがある。
このため、重合性液晶性化合物を重合するとき、得られる重合体とカイラルドーパントとの間で相分離が起こることがある。また、重合性液晶性化合物の重合後に、カイラルドーパントが析出することがある。さらに、特許文献２に開示されるようなカイラルドーパントは、重合性官能基を有さないため、高分子のコレステリック液晶を製造することができない。
【０００８】
近年、光ディスクの大容量化を図るため、情報の書き込み、読み取りに使用されるレーザー光を短波長化し、光ディスク上の凹凸ピットサイズをより小さくすることが進められている。ＣＤでは波長７８０ｎｍ、ＤＶＤでは波長６６０ｎｍのレーザー光が使用されているが、次世代光ディスクでは、波長３００〜４５０ｎｍのレーザー光の使用が検討されている。これに伴い、波長３００〜４５０ｎｍのレーザー光（以下、青色レーザー光とも記す。）を変調するための光学素子が求められている。
【０００９】
しかし、特許文献１、３等に記載された従来から知られたカイラル剤は青色レーザー光に対する耐光性が不充分であり、次世代光ディスク用光学素子に用いるには問題があった。
【００１０】
【特許文献１】特表平９−５０６０８８号公報
【特許文献２】特表２０００−５１５４９６号公報
【特許文献３】特開２００３−１３７８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は青色レーザー光に対して高い耐光性を有する光硬化型カイラル剤であって、重合性液晶性化合物との相溶性に優れ、重合性液晶性化合物と混ぜて重合性液晶組成物として重合した際にも均一な重合が可能なカイラル剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、ソルビトール骨格を持つ化合物であって、その置換基に特定の基を有する化合物が青色レーザー光に対して高い耐光性を発揮し、重合性液晶性化合物との相溶性に優れ、重合性液晶性化合物と混ぜて重合性液晶組成物として重合した際にも均一な重合が可能であり、優れた特性の光学素子を得ることができることを見出した。
すなわち、本発明は下記の発明を提供する。
【００１３】
［１］下記一般式（１）で表されるカイラル剤であって、
Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立に１，４−シクロヘキシレン基を１個含む炭素数が１０〜２０の炭化水素基であり、基中にエーテル結合性の酸素原子もしくはエステル結合を有していてもよく、また基中の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよく、Ｐ１及びＰ２の一方は、さらに重合性官能基を含むことを特徴とするカイラル剤。
【００１４】
【化１】
2008222829.tif 000002
【００１５】
［２］下記一般式（１Ａ）または下記一般式（１Ｂ）で表されるカイラル剤であって、
Ｑ１及びＱ４は、それぞれ独立に、
ＣＨ２＝ＣＲ１−ＣＯＯ−（Ｌ）ｍ−Ｅ１−
で表される基であり、
Ｑ２及びＱ３は、それぞれ独立に、
−Ｅ２−Ｒ２
で表される基であり、
Ｒ１は、水素原子またはメチル基であり、
Ｒ２は、水素原子、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数１以上８以下のアルキル基、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数１以上８以下のアルコキシ基、フッ素原子からなる群より選択される基であり、
ｍは、０または１であり、
Ｌは、フッ素原子で置換されていてもよい（ＣＨ２）ｐＯ−、−（ＣＨ２）ｑ−もしくは−（ＣＨ２）ｒＯＣＯ−、またはそれらの同じ基もしくは異なる基の組み合わせであり、
ｐ，ｑ及びｒは、単独の場合には２以上８以下の整数であり、同じ基もしくは異なる基の組み合わせの場合にはメチレン基の総数が２以上８以下となる数であり、
Ｅ１及びＥ２は、１，４−シクロへキシレン基である前記［１］に記載のカイラル剤。
【００１６】
【化２】
2008222829.tif 000003
【００１７】
【化３】
2008222829.tif 000004
【００１８】
［３］Ｒ２は、炭素数１以上８以下のアルキル基、炭素数１以上８以下のアルコキシ基、フッ素原子からなる群より選択される基である前記［２］に記載のカイラル剤。
【００１９】
［４］２５０ｎｍでの波長でモル吸光係数が２００００以下である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のカイラル剤。
【００２０】
［５］重合性液晶化合物と前記［１］〜［４］のいずれかに記載のカイラル剤とを含むことを特徴とする重合性液晶組成物。
【００２１】
［６］表面に配向処理を施した一対の基板間に前記［５］に記載の重合性液晶組成物を挟持して、重合させて得られた高分子液晶を有することを特徴とする光学素子。
【００２２】
［７］屈折率が等方性の第１の光学材料及び前記［５］に記載の重合性液晶組成物を重合させて得られた高分子液晶からなる屈折率が異方性の第２の光学材料が格子状に配置されていることを特徴とする回折光学素子。
【００２３】
［８］第１の円偏光に対する前記第１の光学材料の屈折率は、第１の円偏光に対する前記第２の光学材料の屈折率と実質的に等しく、第１の円偏光と逆向きに回転する第２の円偏光に対する前記第１の光学材料の屈折率は、第２の円偏光に対する前記第２の光学材料の屈折率と異なる前記［７］に記載の回折光学素子。
【００２４】
［９］光記録媒体に情報を記録する及び／又光記録媒体に記録された情報を再生する光情報記録再生装置であって、前記［７］または［８］に記載の回折光学素子を含むことを特徴とする光記録再生装置。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のカイラル剤は構造中に３００〜４５０ｎｍの波長領域で吸光係数の小さいシクロへキシレン基を有するため、青色レーザー光による光劣化が抑制され、その結果、青色レーザー光に対する耐光性の優れたカイラル剤を提供することができる。また、Ｐ１及びＰ２は、夫々シクロヘキシレン基を１個のみ有するので、他の重合性液晶化合物との相溶性も良くしやすい。また、材料Ｐ１及びＰ２の一方に重合性官能基を設けることにより、カイラル剤のみが早期に重合してしまうことによる重合初期と終期での特性変化が少なくなり、均一な重合物が得られやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
本発明のカイラル剤は、下記一般式（１）で表されるカイラル剤であって、
Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立に１，４−シクロヘキシレン基を１個含む炭素数が１０〜２０の炭化水素基であり、基中にエーテル結合性の酸素原子もしくはエステル結合を有していてもよく、また基中の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよく、Ｐ１及びＰ２の一方は、さらに重合性官能基を含むものである。
すなわち、一般式（１）で表される化合物は、不斉炭素原子を有するカイラル剤である。
【００２７】
【化４】
2008222829.tif 000005
【００２８】
ここで、Ｐ１及びＰ２は、いずれも１，４−シクロへキシレン基を１個含む炭素数が１０〜２０の炭化水素基である。この炭化水素基は、基中にエーテル結合性の酸素原子もしくはエステル結合を有していてもよく、また基中の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい。すなわち、Ｐ１及びＰ２の各々に含まれる環は、夫々１，４−シクロヘキシレン基１個のみである。これにより、青色レーザー光に対する耐光性を向上させ、他の重合性液晶化合物との相溶性も向上させることができる。また、紫外領域でも吸収が小さいので、透明性が高い。
【００２９】
これは、環構造としてフェニル基ではなく、シクロへキシレン基を用いることで、より吸収を短波長化し青色レーザーに対する耐光性がよくなるためである。また、環をソルビトールの両側に各々、１つにすることで多環に比べて結晶化点が小さくなるためである。カイラル剤及び重合性液晶性化合物を含む組成物を調製する際、これらの材料の融点が高いと、両者を充分に混合するために加熱が必要となる。この加熱により不均一な熱重合反応が進行しやすくなり、均一な高分子コレステリック液晶を得ることが困難となるおそれがある。また、結晶化点が高いと、組成物においてカイラル剤が析出しやすく、高分子コレステリック液晶が不均一になるおそれもある。
【００３０】
また、Ｐ１及びＰ２の一方は、重合性官能基を含む。言い換えれば、Ｐ１及びＰ２の一方が、重合性官能基を含み、他方は、重合性官能基を含まない。重合性官能基は、炭素−炭素二重結合（−Ｃ＝Ｃ−）を含む官能基である。重合性官能基としては、例えば、アクリロイル基（ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯ−）及びメタクリロイル基（ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯ−）などが挙げられる。
【００３１】
Ｐ１、Ｐ２は、それぞれ独立に４−置換−シクロヘキサンカルボン酸のカルボキシル基の水素原子を除いた基が好ましい。このＰ１、Ｐ２の一方の４位には重合性不飽和基を有する置換基を有し、他方の４位には重合性不飽和基を有しない置換基を有する。重合性不飽和基を有しない置換基としては、後述のＲ２が好ましく、特に炭素数８以下のアルキル基が好ましい。重合性不飽和基を有する置換基としてはＣＨ２＝ＣＲ１−ＣＯＯ−（Ｌ）ｍ− (Ｒ１、Ｌ、ｍは後述のものと同じ)が好ましく、特に、ＣＨ２＝ＣＲ１−ＣＯＯ−（ＣＨ２）ｒ−ＯＣＯ− (Ｒ１、ｒは後述のものと同じ)が好ましい。
【００３２】
本発明では青色レーザー光に対して高い耐光性を有するカイラル剤を提供することができる。ここでいう耐光性はＫｒレーザー（波長４０７ｎｍ、４１３ｎｍのマルチモード）を温度８０℃において、積算曝露エネルギー１５Ｗ・ｈｏｕｒ／ｍｍ2照射する加速試験において、４０５ｎｍでの光線透過率の変動値から求められる。この変動値が小さい場合に高耐光性であるとする。
【００３３】
また、本発明のカイラル剤は、高いＨＴＰ（Ｈｅｌｉｃａｌ  Ｔｗｉｓｔｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ：らせん誘起力）を有し得る。カイラル剤のＨＴＰは、
ＨＴＰ＝（ＰＣ）−１
で定義され、Ｐは、カイラル剤によるコレステリック液晶のピッチ（μｍ）を表し、Ｃは、カイラル剤を含む組成物におけるカイラル剤の濃度（質量％）を表す。
さらに、本発明のカイラル剤の温度変化に対するカイラル剤のＨＴＰの変化は、比較的小さい。
【００３４】
本発明のカイラル剤は、下記一般式（１Ａ）または下記一般式（１Ｂ）で表されるカイラル剤であることが好ましい。これは下記一般式（１Ａ）または一般式（１Ｂ）で表される化合物は、不斉炭素原子を有するカイラル剤である。
イソソルビドの骨格にエステル結合−シクロへキシレン基を繋げることでより大きなＨＴＰを出すことができる。また、液晶化合物に構造が類似していることになり、液晶化合物と組成物にした際に相溶性が良く、重合時に相分離を起こしにくい。特に、４００ｎｍ〜５００ｎｍまで選択反射領域を移動させるためのカイラル剤の添加量が少なくて済み、かつホストとなる液晶組成物との相溶性が良く、カイラル剤と混ぜることにより結晶化点が比較的低い液晶組成物が提供できる。
【００３５】
【化５】
2008222829.tif 000006
【００３６】
【化６】
2008222829.tif 000007
【００３７】
ここで、Ｑ１及びＱ４は、それぞれ独立に、ＣＨ２＝ＣＲ１−ＣＯＯ−（Ｌ）ｍ−Ｅ１−で表される基である。また、Ｑ２及びＱ３は、それぞれ独立に、−Ｅ２−Ｒ２で表される基である。
【００３８】
Ｒ１は、水素原子またはメチル基であり、水素原子が好ましい。Ｒ２は、水素原子、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数１以上８以下のアルキル基、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数１以上８以下のアルコキシ基、フッ素原子からなる群より選択される基である。
【００３９】
炭素数１以上８以下のアルキル基は、直鎖または分岐鎖の炭素数１以上８以下のアルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基などが挙げられる。炭素数１以上８以下のアルコキシ基は、直鎖または分岐鎖の炭素数１以上８以下のアルコキシ基であり、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ｎ−ペンチルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基、ｎ−ヘプチルオキシ基、ｎ−オクチルオキシ基などが挙げられる。
【００４０】
本発明のカイラル剤において、好ましくは、ＨＴＰを大きくする観点からは、Ｒ２は炭素数１以上８以下のアルキル基、炭素数１以上８以下のアルコキシ基からなる群より選択される基であることが好ましい。具体的には、ｎ−プロピル基、ペンチル基、ｎ−へプチル基が好ましい。
【００４１】
ｍは、０または１であり、１が好ましい。Ｌは、−（ＣＨ２）ｐＯ−、−（ＣＨ２）ｑ−及び−（ＣＨ２）ｒＯＣＯ−、またはそれらの同じ基もしくは異なる基の組み合わせである。すなわち、−（ＣＨ２）ｐ１Ｏ−（ＣＨ２）ｐ２Ｏ−のように同じ基を組み合わせてもよいし、−（ＣＨ２）ｐ３Ｏ−（ＣＨ２）ｒ１ＯＣＯ−のように異なる基を組み合わせてもよい。中でも、−（ＣＨ２）ｒＯＣＯ−を含むことが好ましい。
【００４２】
ｐ、ｑ及びｒは、単独の場合には２以上８以下の整数である。同じ基もしくは異なる基の組み合わせの場合にはメチレン基の総数が２以上８以下となる数である。すなわち、上記の例のように、−（ＣＨ２）ｐ１Ｏ−（ＣＨ２）ｐ２Ｏ−の場合には、ｐ１＋ｐ２を２以上８以下の整数とし、−（ＣＨ２）ｐ３Ｏ−（ＣＨ２）ｒ１ＯＣＯ−の場合には、ｐ３＋ｒ１を２以上８以下の整数とする。特には、単独でかつ２以上４以下の整数とすることが温度特性が良くなるので好ましい。
【００４３】
Ｅ１及びＥ２は、１，４−シクロへキシレン基であり、Ｑ１及びＱ２またはＱ３及びＱ４に環構造として夫々１個含まれる。この１，４−シクロへキシレン基は、青色レーザー光に対する耐光性を向上させる。この１，４−シクロへキシレン基は、通常の液晶とは異なり、シスでもトランスでも使用できるが、重合性液晶化合物との相溶性の点からはトランス−１，４−シクロへキシレン基であることが好ましい。
【００４４】
本発明のカイラル剤としては、下記化合物が好ましい。なお、Ｑ１〜Ｑ４の好ましい態様は、下記化合物中に例示される。
【００４５】
【化７】
2008222829.tif 000008
【００４６】
【化８】
2008222829.tif 000009
【００４７】
【化９】
2008222829.tif 000010
【００４８】
このように、本発明のカイラル剤は、イソソルビド誘導型の中心骨格の両側のそれぞれに１，４−シクロへキシレン基を１個有し、イソソルビド誘導型の中心骨格の片側にのみ重合性官能基、好ましくはＣＨ２＝ＣＲ１−ＣＯＯ−を有する。
【００４９】
本発明のカイラル剤は、青色レーザー光に対して高い耐光性を有し、ＨＴＰが大きいことが特徴である。さらに、他の重合性液晶化合物との相溶性に優れ、均一な重合物が得やすい。
【００５０】
本発明のカイラル剤の一般式（１Ａ）の化合物及び一般式（１Ｂ）の化合物は、例えば以下のような方法で合成できる。なお、式中のＥＤＣは、１−エチル−３−（ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩を表し、ＤＭＡＰは４−ジメチルアミノピリジンを表す。
【００５１】
【化１０】
2008222829.tif 000011
【００５２】
【化１１】
2008222829.tif 000012
【００５３】
［合成方法１］
本発明のカイラル剤のうち、一般式（１Ａ）で表される化合物は、イソソルビド（２）と所定の第１のカルボン酸（Ｑ２ＣＯＯＨ）との縮合反応によって化合物（３Ａ）を得て、つぎに化合物（３Ａ）と、第２のカルボン酸（Ｑ１ＣＯＯＨ）とを反応させることによって化合物（１Ａ）を得ることができる。
【００５４】
［合成方法２］
また、一般式（１Ｂ）で表される化合物は、イソソルビド（２）と所定のカルボン酸（Ｑ４ＣＯＯＨ）との縮合反応によって化合物（３Ｂ）を得て、つぎに化合物（３Ｂ）と酸塩化物（Ｑ３ＣＯＣｌ）との反応によって化合物（１Ｂ）を得ることができる。
【００５５】
なお、Ｑ１ＣＯＯＨ、Ｑ２ＣＯＯＨ、Ｑ３ＣＯＣｌ、Ｑ４ＣＯＯＨは市販されている化合物をそのまま使用するか、市販されている化合物から誘導して使用できる。
【００５６】
本発明のカイラル剤は、重合性液晶化合物と混合して重合性液晶組成物として用いられる。本発明のカイラル剤は、重合性液晶組成物１００重量部の中に１〜２０重量部含まれる。カイラル剤以外の成分としては、重合性液晶化合物５０〜９８重量部、重合性非液晶化合物０〜３０重量部、光硬化開始剤０．１〜５重量部、その他添加剤０〜１０重量部があり、最終的な組成物として液晶性を示せばよい。特に、光重合で硬化可能な組成物が液晶性を保ったまま硬化させ易いので好ましい。
【００５７】
この重合性液晶組成物は、表面に配向処理を施した一対の基板間に挟持して、重合させて用いられる。具体的には、ガラス、プラスチック等の基板の表面にポリイミド膜等を形成してラビングしたり、斜め蒸着をすることにより、配向膜を形成する。この基板を配向処理面が対向するようにして配置して、重合性液晶組成物を挟持するようにする。
【００５８】
このためには、基板の周辺にシール材を配置して２枚の基板を一定の間隙をもった状態で接着して空セルを形成して、注入口から重合性液晶組成物を注入して硬化させればよい。また、一方の基板の周辺にシール材を配置して、重合性液晶組成物を注ぎ、他方の基板をその上に圧着しながらシール部を接着する方法を用いて製造することもできる。
【００５９】
上記の説明では、説明を簡単にするために配向膜しか触れなかったが、光学特性制御のために電極を設けたり、反射型素子として使用するために反射膜を設けたり、基板の表面にフレネルレンズ構成、回折格子用の格子、色調調整用の着色層、迷光抑制用の低反射層等を設けてもよい。
【００６０】
回折光学素子として用いる場合には、基板の内面に格子を形成する必要がある。通常は、あらかじめ屈折率が等方性の第１の光学材料による格子を形成しておき、残りの部分に本発明のカイラル剤を含んだ重合性液晶組成物を充填して重合させて得られた高分子液晶からなる屈折率が異方性の第２の光学材料を配置する。これにより偏光回折光学素子を形成することができる。なお、工程的には複雑となるが、逆にあらかじめ重合性液晶組成物による屈折率が異方性の第２の光学材料の格子を形成し、その後、残りの部分に屈折率が等方性の第１の光学材料を充填して硬化させることも可能である。
【００６１】
この場合、第１の円偏光に対する前記第１の光学材料の屈折率は、第１の円偏光に対する前記第２の光学材料の屈折率と実質的に等しく、第１の円偏光と逆向きに回転する第２の円偏光に対する前記第１の光学材料の屈折率は、第２の円偏光に対する前記第２の光学材料の屈折率と異なるようにすることができる。これにより、第一の円偏光を透過させることができ、また、格子の厚さにより第二の円偏光の回折量を調整できるようになる。
【００６２】
本発明の光学素子は、偏光回折光学素子、位相差板、波面補正素子等に利用できる。このような光学素子を、光記録媒体に情報を記録する及び／又光記録媒体に記録された情報を再生する光情報記録再生装置のレーザー光の光路中に配置して用いるのに適している。
特に、最近実用化が始まったＢＤやＨＤＤＶＤのような青色レーザー光を用いた光情報記録再生装置用の光ヘッドに好適である。
【実施例】
【００６３】
［例１］カイラル剤（Ｂ１）の合成
上記した合成方法２に従って、化合物（Ｂ１）を合成した。
【００６４】
【化１２】
2008222829.tif 000013
【００６５】
（１）化合物Ｑ４ＣＯＯＨ（Ｂ１−１）の合成
攪拌装置、滴下ロート、還流管を装備した５００ｍＬの三口フラスコに、トランス−１，４−シクロヘキサンジカルボン酸（４）を１７．２ｇ（０．１ｍｏｌ）、塩化チオニル２３．６ｇ（０．２ｍｏｌ)、ＤＭＦ２滴、トルエン５００ｍＬを加え１１０℃で３時間加熱還流した。反応終了後、溶液を７０℃で濃縮した。溶媒を完全に留去して得られた酸塩化物であるトランス−１，４−シクロヘキサンジカルボン酸クロリド（５）を１Ｌのジクロロメタンに溶解させた。
【００６６】
この酸塩化物のジクロロメタン溶液に、４−ヒドロキシブチルアクリレート（６）１４．４ｇ（０．１ｍｏｌ)とピリジン７．９ｇ（０．１ｍｏｌ）とを１Ｌのジクロロメタンに溶解させた溶液を３時間かけてゆっくり滴下した。１時間、室温で攪拌させた後、水１００ｍＬを添加し反応を停止させた。反応終了後、水およびジクロロメタンで洗浄し、有機層を回収した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濾過により無水硫酸マグネシウムを除去し、濾液を濃縮した。この濾液をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒として、酢酸エチル：ヘキサン＝１：１）で精製し、化合物（Ｂ１−１）を得た。収量１３．４ｇ、収率４５％、ＧＣ純度９７％であった。
【００６７】
１ＨＮＭＲ（４００ＭＨｚ、溶媒：ＣＤＣｌ3、内部標準：ＴＭＳ）δ（ｐｐｍ）
１．４１−２．１１（ｍ，１２Ｈ）、２．３０−２．３５（ｍ，２Ｈ）、４．２８−４．３８（ｍ，４Ｈ）、５．８６−６．４６（ｍ，３Ｈ）
【００６８】
【化１３】
2008222829.tif 000014
【００６９】
（２）化合物（Ｂ１−２）の合成
５００ｍＬの三口フラスコに化合物（Ｂ１−１）を１５．８ｇ（０．０４２ｍｏｌ）、イソソルビド（２）６．１ｇ（０．０４２ｍｏｌ）、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１６ｇ（０．０８３ｍｏｌ）、４−ジメチルアミノピリジン０．７ｇおよびジクロロメタン２００ｍＬを加え、室温で一晩撹拌した後、１ｍｏｌ／Ｌの塩化アンモニウム水溶液１００ｍＬを加え、反応を停止した。ついで、反応溶液に水及びジクロロメタンを加えて洗浄し、回収した有機層を５％塩酸水溶液および飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濾過により無水硫酸マグネシウムを除去した後、溶媒を濃縮した。得られた濾液をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒として、ヘキサン：酢酸エチル＝５：５）により精製し、化合物（Ｂ１−２）を得た。収量は１２．３ｇ、収率６８．７％であった。
【００７０】
１ＨＮＭＲ（４００ＭＨｚ、溶媒：ＣＤＣｌ3、内部標準：ＴＭＳ）δ（ｐｐｍ）
１．２６−３．５７（ｍ，１５Ｈ）、３．５８−３．７６（ｍ，１Ｈ）、３．７６−４．６２（ｍ，１０Ｈ）、５．２３（ｓ，１Ｈ）、５．８２−７．３０（ｍ，３Ｈ）
【００７１】
【化１４】
2008222829.tif 000015
【００７２】
（３）化合物（Ｂ１−３）の合成
窒素雰囲気下にて５００ｍＬの三口フラスコにトランス−４−n―ペンチルシクロヘキサンカルボン酸（７）６．５５ｇ（０．０３３ｍｏｌ)、塩化チオニル７．８ｇ（０．０６６ｍｏｌ）、ＤＭＦ２滴及びトルエン２００ｍＬを加え１００℃で３時間還流した。その後、反応溶液を濃縮しトランス−４−ｎ−ペンチルシクロヘキサンカルボニルクロライド（Ｂ１−３）を得た。
【００７３】
【化１５】
2008222829.tif 000016
【００７４】
（４）化合物（Ｂ１）の合成
攪拌装置、還流管を装備した５００ｍＬの三口フラスコに上記で合成した化合物（Ｂ１−２）を６．５６ｇ（０．０２２ｍｏｌ）、トリエチルアミンを３．３４ｇ（０．０３３ｍｏｌ）及びジクロロメタンを１５０ｍＬ加え、それらの混合物を室温で攪拌した。ついで上記で合成したトランス−４−ｎ−ペンチルシクロヘキサンカルボニルクロライド（Ｂ１−３）５．７ｇ（０．０２６ｍｏｌ）を５０ｍＬジクロロメタンに溶解させ、５分かけてゆっくり混合物に滴下した。室温で一晩攪拌した後、水５０ｍＬで反応を停止させた。ジクロロメタンおよび水で分液し、有機層を回収した。さらに有機層を炭酸水素ナトリウム水溶液で十分に分液し、未反応のカルボン酸を水層に移動させた。
回収した有機層を５％塩酸水溶液で洗浄した後、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、溶媒を濃縮した。得られた濾液をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒として、ヘキサン：酢酸エチル＝３：２）で精製し、メタノールで再結晶し化合物（Ｂ１）を得た。収量７．９ｇ、収率６０％であり、化合物（Ｂ１）についてのＮＭＲの分析結果は、次の通りであった。
【００７５】
１ＨＮＭＲ（４００ＭＨｚ、溶媒：ＣＤＣｌ3、内部標準：ＴＭＳ）δ（ｐｐｍ）
０．８６−２．２９（ｍ，３５Ｈ）、３．９２−４．２１（ｍ，８Ｈ）、４．４４−４．８４（ｍ，２Ｈ）、５．１２−５．１９（ｍ，２Ｈ）、５．８２−６．４３（ｍ，３Ｈ）
【００７６】
【化１６】
2008222829.tif 000017
【００７７】
［例２］カイラル剤（Ｂ２）の合成
上記した合成方法２に従って、化合物（Ｂ２）を合成した。
【００７８】
【化１７】
2008222829.tif 000018
【００７９】
例１と同様の方法で、化合物（Ｂ１−２）とトランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキサンカルボン酸から得られる酸塩化物であるトランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキサンカルボニルクロライドとの反応により、化合物（Ｂ２）を得た。化合物（Ｂ２）の収率は、６０．０％であり、化合物（Ｂ２）についてのＮＭＲの分析結果は、次の通りであった。
１ＨＮＭＲ（４００ＭＨｚ、溶媒：ＣＤＣｌ3、内部標準：ＴＭＳ）δ（ｐｐｍ）
０．８６−２．２９（ｍ，３1Ｈ）、３．９１−４．４６（ｍ，８Ｈ）、４．４４−４．８３（ｍ，２Ｈ）、５．１２−５．１８（ｍ，２Ｈ）、５．８２−６．４３（ｍ，３Ｈ）
【００８０】
［例３］カイラル剤（Ｂ３）の合成
上記した合成方法２に従って、化合物（Ｂ３）を合成した。
【００８１】
【化１８】
2008222829.tif 000019
【００８２】
（１）化合物Ｑ４ＣＯＯＨ（Ｂ３−１）の合成
例１と同様な反応で、４−ヒドロキシブチルアクリレートの代わりに２−ヒドロキシエチルアクリレート（８）を用いて、トランス−１，４−シクロヘキサンジカルボン酸から得られる酸塩化物との反応により化合物（Ｂ３−１）を合成した。収率は４２％だった。
【００８３】
１ＨＮＭＲ（４００ＭＨｚ、溶媒：ＣＤＣｌ3、内部標準：ＴＭＳ）δ（ｐｐｍ）
１．４１−２．１１（ｍ，８Ｈ）、２．３−２．３５（ｍ，２Ｈ）、４．２８−６．４６（ｍ，４Ｈ）、５．８８−６．４６（ｍ，３Ｈ）
【００８４】
【化１９】
2008222829.tif 000020
【００８５】
（２）化合物（Ｂ３−２）の合成
例１の化合物と同様な反応により化合物（Ｂ１−１）の代わりに化合物（Ｂ３−１）を用いて、イソソルビド（２）との反応により化合物（Ｂ３−２）を合成した。収率７０％であった。
【００８６】
１ＨＮＭＲ（４００ＭＨｚ、溶媒：ＣＤＣｌ3、内部標準：ＴＭＳ）δ（ｐｐｍ）
１．２６−３．５７（ｍ，１１Ｈ）、３．５８−３．７６（ｍ，１Ｈ）、３．７６−４．６５（ｍ，１０Ｈ）、５．２３（ｓ，１Ｈ）、５．８−６．４３（ｍ，３Ｈ）
【００８７】
【化２０】
2008222829.tif 000021
【００８８】
（３）化合物（Ｂ３）の合成
例１の化合物と同様な反応により化合物（Ｂ３−２）と、トランス−４−n―ペンチルシクロヘキサンカルボン酸から得られる酸塩化物（トランス−４−ｎ−ペンチルシクロヘキサンカルボニルクロライド）との反応により化合物（Ｂ３）を合成した。収率は、６５．０％であり、化合物（Ｂ３）についてのＮＭＲの分析結果は、次の通りであった。
【００８９】
１ＨＮＭＲ（４００ＭＨｚ、溶媒：ＣＤＣｌ3、内部標準：ＴＭＳ）δ（ｐｐｍ）
０．８８−２．２９（ｍ，３１Ｈ）、３．９１−３．９６（ｍ，４Ｈ）、４．３５-４．３６（ｍ，５Ｈ）、４．８２−５．１８（ｍ，３Ｈ）、５．８２−６．４３（ｍ，３Ｈ）
【００９０】
［例４］カイラル剤の物性評価（１）
例１〜３で合成されたカイラル剤の融点、ＨＴＰ（ヘリカルツイスティングパワー）、及び旋光性を、以下のように測定した。
【００９１】
（１）カイラル剤の融点の測定方法
合成したカイラル剤の結晶を２枚のプレパラートにはさむことによってセルを形成し、セルを５℃／分の速度にて昇温した。セルの昇温中、顕微鏡でセルを観察し、カイラル剤の結晶の融解が観察され始めた温度をカイラル剤の融点とした。
【００９２】
（２）重合性液晶組成物の調整
下記重合性液晶化合物（Ｒ１）、下記重合性液晶化合物（Ｒ２）を１１：９（モル比）で混合したもの９０重量部に、カイラル剤である化合物（Ｂ１）を１０重量部添加し、重合性液晶組成物１を調製した。次に、重合性液晶組成物１に光重合開始剤を液晶組成物１の１００重量部に対して０．５重量部添加し、重合性液晶組成物１Ａを得た。同様に化合物（Ｂ２）を１０重量部添加した重合性液晶組成物２Ａ、化合物（Ｂ３）を１０重量部添加した重合性液晶組成物３Ａも調合した。なお、光重合開始剤は、チバスペシャリティーケミカルズ社製「イルガキュアー７５４」を用いた。
【００９３】
比較例として、本発明におけるＥ１，Ｅ２が１，４−シクロヘキシレン基ではなく、１，４−フェニレン基であるカイラル剤（９）を用意した。また、Ｅ１が１，４−フェニレン基であり、Ｅ２が１，４−シクロヘキシレン基のカイラル剤（１０）を用意した。下記重合性液晶化合物（Ｒ１）、下記重合性液晶化合物（Ｒ２）を１１：９（モル比）で混合したもの９０重量部に、カイラル剤（９）を１０重量部添加し、さらに上記と同じ光重合開始剤を０．５重量部添加して、液晶組成物４Ａを調整した。
【００９４】
【化２１】
2008222829.tif 000022
【００９５】
【化２２】
2008222829.tif 000023
【００９６】
（３）カイラル剤のＨＴＰの測定
調合した重合性液晶組成物１Ａ〜４Ａを各々、あらかじめｔａｎθの値を測定したくさび型セルにそれらの重合性液晶組成物を等方相の状態で注入した。セルを室温まで冷却し、顕微鏡を用いて、Ｇｒａｎｄｊｅａｎ−Ｃａｎｏくさび法により、カイラル剤のＨＴＰを算出した。その結果を表１に示す。
【００９７】
（４）カイラル剤の旋光性の測定
旋光性が左旋性と右旋性である２種類のカイラル剤１重量部を、それぞれ、シアノビフェニル系ネマチック液晶（Ａｌｄｒｉｃｈ社製「５ＣＢ」）９９重量部に混合して、旋光性試験用の液晶組成物９、１０を調製した。同様に５ＣＢに化合物（Ｂ１）〜（Ｂ３）及び比較例の化合物（９）を各々１重量部混合して液晶組成部５〜８を調整した。二つ孔のＥＨＣ社製のセル（セルギャップ：１０μｍ）を準備し、セルの左の孔から液晶組成物５〜８を注入し、右の孔から前記した旋光性が左または右の旋光性試験用の液晶組成物９、１０を注入し、セルの中央付近における液の接触部分を観察する手法（コンタクトメソッド）により旋光性を判断した。その結果を表１に示す。
【００９８】
【表１】
2008222829.tif 000024
【００９９】
［例５］カイラル剤の物性評価（２）
本発明のカイラル剤（Ｂ１）、比較例として上記した化合物（９）および化合物（１０）をそれぞれＴＨＦに濃度が１０−５ｍｏｌ/Ｌとなるように溶解させ、吸収極大波長（λｍａｘ）、吸収端波長および２５０ｎｍでのモル吸光係数εを測定した結果を表２に示す。
【０１００】
【表２】
2008222829.tif 000025
【０１０１】
本発明のカイラル剤（Ｂ１）と比較例のカイラル剤（９）、（１０）のモル吸光係数と波長の関係を示すグラフを図１に示す。上記の表では２５０ｎｍにおけるモル吸光係数を示したが、グラフでは波長によるモル吸光係数をより詳しく見ることができる。
本発明のシクロへキサン環を有するカイラル剤は、比較例のベンゼン環を含むカイラル剤より短波長側まで低いモル吸光係数を示す。比較例のカイラル剤は、２９０ｎｍ付近から急速にモル吸光係数が増加するのに対し、本発明のカイラル剤はモル吸光係数の増加が緩やかであり、２５０ｎｍの波長領域でもほぼ２００００以下のモル吸光係数を示す。
【０１０２】
［例６］光学素子の作成
（１）重合性液晶組成物の調製
下記重合性液晶化合物（Ｒ３）、下記重合性液晶化合物（Ｒ４）を１：１（モル比）で混合したもの９０重量部に、本発明のカイラル剤である化合物（Ｂ１）を１０重量部添加し、重合性液晶組成物１１を調製した。次に、重合性液晶組成物１１に光重合開始剤（チバスペシャリティーケミカルズ社製「イルガキュアー７５４」）を重合性液晶組成物１１の１００重量部に対して０．５重量部添加し、重合性液晶組成物１１Ａを得た。
【０１０３】
比較例として、同様に下記重合性液晶化合物（Ｒ３）、下記重合性液晶化合物（Ｒ４）を１：１（モル比）で混合したもの９０重量部に、前記したカイラル剤である化合物（４）を１０重量部添加し、重合性液晶組成物１２を調整した。また、同様に重合性液晶組成物１２に上記と同じ光重合開始剤を重合性液晶組成物１２の１００重量部に対して０．５重量部添加し、重合性液晶組成物１２Ａを得た。
【０１０４】
【化２３】
2008222829.tif 000026
【０１０５】
（２）光学素子の作製
縦５ｃｍ、横５ｃｍ、厚さ０．５ｍｍのガラス板にポリイミド溶液をスピンコータで塗布して乾燥した後、ナイロンクロスで一定方向にラビング処理してガラス基板を作製した。
配向処理を施した面が向かい合うように、２枚のガラス基板を接着剤を用いて貼り合わせてセルを作製した。接着剤には、直径４μｍのガラスビーズを添加し、ガラス基板の間隔が４μｍになるように調整した。
【０１０６】
次に、セル内に重合性液晶組成物１１Ａを１０５℃で注入した。５０℃において、強度１３５ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を積算光量が７２９００ｍＪ／ｃｍ２となるよう照射して光重合を行って光学素子１１を得た。
同様に、セル内に重合性液晶組成物１２Ａを１０５℃で注入した。５０℃において、強度１３５ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を積算光量が７２９００ｍＪ／ｃｍ２となるよう照射して光重合を行って光学素子１２を得た。
【０１０７】
（３）光学素子の評価
上記で作成した光学素子１１に、Ｋｒレーザー（波長４０７ｎｍ、４１３ｎｍのマルチモード）を照射し、青色レーザー光曝露加速試験を行った。照射条件は、温度８０℃、積算曝露エネルギー１５Ｗ・ｈｏｕｒ／ｍｍ２とした。加速試験前の４０５ｎｍの透過率に対する試験後の透過率の変動幅は１％未満であった。同様に、光学素子１２に対しても青色レーザー光曝露加速試験を行った。光学素子１２では、加速試験前の４０５ｎｍの透過率に対する試験後の透過率の変動幅は３．２％だった。
本発明のイソソルビド構造の両側に環構造としてシクロへキサン環を各１個のみ有するカイラル剤は、短波長側まで低いモル吸光係数を示し、２５０ｎｍの波長領域でも２００００以下のモル吸光係数を示すため、このカイラル剤を用いて作製される光学素子は青色レーザー光に対する耐光性に優れることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明によれば、青色レーザー光による光劣化が少ない耐光性に優れたカイラル剤が得られるので、それを用いて青色レーザーを用いた光学素子、特に、高密度光記録媒体の読み書きに使用される光ヘッド用の光学素子及びその光学素子を用いた光ヘッドに好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】図１は、本発明のカイラル剤と比較例のカイラル剤のモル吸光係数と波長の関係を示すグラフである。
【図１】
2008222829.tif 000031