(57)【要約】【課題】  溶媒溶解性に優れたリオトロピック液晶性化合物を用いることにより、良好なカラムナー構造を生じるコーティング液を提供する。【解決手段】  本発明のコーティング液は、π共役系平面骨格部と前記骨格部に結合した１つ又は複数の窒素含有複素環カチオン又は窒素含有複素芳香環カチオンとを有するリオトロピック液晶性化合物と、前記リオトロピック液晶性化合物を溶解させる溶媒と、を有する。前記窒素含有複素環カチオン又は窒素含有複素芳香環カチオンは、共役二重結合を有し且つ複素環を構成する窒素をカチオンとする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
π共役系平面骨格部と前記平面骨格部に結合した１つ又は複数の窒素含有複素環カチオン又は窒素含有複素芳香環カチオンとを有するリオトロピック液晶性化合物と、前記リオトロピック液晶性化合物を溶解させる溶媒と、を有するコーティング液。
【請求項２】
前記窒素含有複素環カチオン又は窒素含有複素芳香環カチオンが、共役二重結合を有し且つ複素環を構成する窒素をカチオンとする、請求項１に記載のコーティング液。
【請求項３】
前記窒素含有複素環カチオン又は窒素含有複素芳香環カチオンの複素環を構成する窒素カチオンに、アルキル基が結合している、請求項２に記載のコーティング液。
【請求項４】
前記アルキル基が炭素数１〜４のアルキル基である請求項３に記載のコーティング液。
【請求項５】
前記１つ又は複数の窒素含有複素環カチオン又は窒素含有複素芳香環カチオンが、前記π共役系平面骨格部の端部に結合している、請求項１〜４のいずれかに記載のコーティング液。
【請求項６】
前記窒素含有複素環カチオン又は窒素含有複素芳香環カチオンが、前記π共役系平面骨格部の一部を成し、π共役系平面骨格を拡張している、請求項１〜５のいずれかに記載のコーティング液。
【請求項７】
前記リオトロピック液晶性化合物が、下記式（１ａ）、（１ｂ）、（１ｃ）又は（１ｄ）で表される化合物を含む請求項１に記載のコーティング液。
【化１】
2012255959.tif 000013
ｎは、１〜４の整数を表し、Ｘｎ−は、対イオンを表し、Ａ１及びＡ２は、それらに下記式（２ａ）又は（２ｂ）で表される基が結合して５員環又は６員環を形成することを表し、Ｂ１及びＢ２は、それらに下記式（２ａ）、（２ｂ）若しくは（２ｃ）で表される基が結合して５員環又は６員環を形成することを表すか、又は、Ｂ１はＲ９を且つＢ１はＲ１０をそれぞれ表し、
【化２】
2012255959.tif 000014
Ｑ１及びＱ２は、それぞれ独立して、置換若しくは無置換のピリジニウム、置換若しくは無置換のピリミジニウム、置換若しくは無置換のピラジニウム、置換若しくは無置換のキノリニウム、置換若しくは無置換のイソキノリニウム、置換若しくは無置換のアクリジニウム、置換若しくは無置換のキナゾリニウム、置換若しくは無置換のキノキサリニウム、置換若しくは無置換のイミダゾリウム、置換若しくは無置換のベンゾイミダゾリウム、置換若しくは無置換のインドリウム、又は、置換若しくは無置換のトリアジニウムを表し、前記Ｑ２は、結合しているイミダゾリン環と一体となった環を形成していてもよく、Ｒ１５は、前記Ｑ１又はＱ２の窒素カチオンに結合した、水素原子、アルキル基、又は、アリール基を表し、Ｒ１乃至Ｒ１４は、それぞれ独立して、水素原子、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアルコキシ基、アセチル基、カルボニル基、ハロゲン原子、置換又は無置換のエステル基、アミド基、アリロキソ基、又は、アリル基を表す。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のコーティング液を展開面に塗工して塗膜を形成し、この塗膜を固化させることによって得られる、光学異方性フィルム。
【請求項９】
請求項８に記載の光学異方性フィルムを備える画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルムの形成材料などとして利用できるコーティング液、並びに、この液を用いて形成された光学異方性フィルム及びこのフィルムを備える画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学異方性フィルムの製造方法として、溶液状態で液晶性を示す化合物を溶媒に溶解させたコーティング液を展開面上に塗工し、塗膜を固化する方法（所謂、溶液流延法）が知られている。このような化合物は、リオトロピック液晶性化合物とも呼ばれる。
リオトロピック液晶性化合物は、コーティング液中においてカラムナー構造体（超分子会合体）を形成するので、この化合物を含む塗膜を固化することにより得られたフィルムは、偏光フィルムなどとして利用できる。
【０００３】
前記リオトロピック液晶性化合物は、その分子中にπ共役系平面骨格部を有する。そして、溶液状態において、複数のリオトロピック液晶性化合物は、その平面骨格部が互いにスタッキングすることによって、カラムナー構造体を成す。
しかしながら、リオトロピック液晶性化合物は、π共役系平面骨格部を有するので、溶媒に対する溶解性が低い。
【０００４】
非特許文献１には、ペリレン系骨格などの平面骨格部を有するリオトロピック液晶性化合物の溶媒溶解性を改善するため、ＣＯＯＨ基などの極性基を有する長鎖アルキル基を、前記平面骨格部の端部に置換することが開示されている。
しかしながら、このような長鎖アルキル基を導入すると、前述の平面骨格部のスタッキングが阻害されるおそれがある。このため、長鎖アルキル基が導入されたリオトロピック液晶性化合物を含むコーティング液は、良好なカラムナー構造を生じない場合がある。
【０００５】
特許文献１には、ペリレン系骨格などの平面骨格部とスルホン酸基とを有するリオトロピック液晶性化合物が開示されている。かかる化合物は、スルホン酸基の存在により、水系溶媒に対する溶解性が優れている。このようなスルホン酸基を有するリオトロピック液晶性化合物は、ペリレン系化合物などを、発煙硫酸又は濃硫酸で処理することによって合成される。
しかしながら、前記硫酸処理は、硫酸の取り扱いに注意を要する。さらに、平面骨格部の特定の位置にスルホン酸基を導入することは困難である。このようにスルホン酸基を有するリオトロピック液晶性化合物は、その合成が煩雑であるという問題点がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Chem. Commun., 2006, 503-505
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００２−５１５０７５（ＷＯ１９９６／０１６０１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、溶媒溶解性に優れたリオトロピック液晶性化合物を用いることにより、良好なカラムナー構造を生じるコーティング液を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のコーティング液は、π共役系平面骨格部と前記平面骨格部に結合した１つ又は複数の窒素含有複素環カチオン又は窒素含有複素芳香環カチオンとを有するリオトロピック液晶性化合物と、前記リオトロピック液晶性化合物を溶解させる溶媒と、を有する。
【００１０】
本発明の好ましいコーティング液は、前記窒素含有複素環カチオン又は窒素含有複素芳香環カチオンが、共役二重結合を有し且つ複素環を構成する窒素をカチオンとする。
【００１１】
本発明の好ましいコーティング液は、前記窒素含有複素環カチオン又は窒素含有複素芳香環カチオンの複素環を構成する窒素カチオンに、アルキル基が結合している。
【００１２】
本発明の好ましいコーティング液は、前記アルキル基が炭素数１〜４のアルキル基である。
【００１３】
本発明の好ましいコーティング液は、前記１つ又は複数の窒素含有複素環カチオン又は窒素含有複素芳香環カチオンが、前記π共役系平面骨格部の端部に結合している。
【００１４】
本発明の好ましいコーティング液は、前記窒素含有複素環カチオン又は窒素含有複素芳香環カチオンが、前記π共役系平面骨格部の一部を成し、π共役系平面骨格を拡張している。
【００１５】
本発明の別の局面によれば、光学異方性フィルムが提供される。
この光学異方性フィルムは、前記いずれかのコーティング液を展開面に塗工して塗膜を形成し、この塗膜を固化させることによって得られる。
【００１６】
本発明の別の局面によれば、画像表示装置が提供される。
この画像表示装置は、その構成部材として、前記光学異方性フィルムを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のコーティング液においては、リオトロピック液晶性化合物が溶媒に良好に溶解しているため、複数のリオトロピック液晶性化合物が良好なカラムナー構造体を成している。かかるコーティング液から形成される塗膜は、リオトロピック液晶性化合物が良好に配向し、この塗膜から光学異方性フィルムを形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】１つの実施形態に係る光学異方性フィルムを示す部分断面図。
【図２】１つの実施形態に係る偏光板を示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［コーティング液］
本発明のコーティング液は、リオトロピック液晶性化合物と溶媒とを有する。
リオトロピック液晶性化合物は、液温や化合物濃度などを変化させることにより、液中において等方相−液晶相の相転移を生じる性質を有する化合物である。
前記コーティング液は、リオトロピック液晶性化合物がカラムナー構造体（超分子会合体）を形成することにより、液晶相を生じる。前記コーティング液は、例えば、偏光フィルムなどの光学異方性フィルムや有機エレクトロニクス素子の有機半導体層の形成材料として好適である。
【００２０】
なお、本明細書において、「ＸＸＸ〜ＹＹＹ］という記載は、「ＸＸＸ以上ＹＹＹ以下」を意味する。また、本明細書において、「置換若しくは無置換」という記載は、「置換基を有する、又は、置換基を有しない」ことを意味する。
【００２１】
（リオトロピック液晶性化合物）
本発明に使用されるリオトロピック液晶性化合物は、その分子中に、π共役系平面骨格部と、前記平面骨格部に結合した１つ又は複数の窒素含有複素環カチオン又は窒素含有複素芳香環カチオンと、を有する化合物である。
なお、リオトロピック液晶性化合物は、溶媒に溶解する前には、任意のアニオンが静電的に結合した、塩の形態で安定化している。リオトロピック液晶性化合物を溶媒に溶解させることにより、前記リオトロピック液晶性化合物の塩は電離してカチオンとなる。
【００２２】
前記π共役系平面骨格部は、単結合と二重結合が交互に配置された環構造を有する。以下、「π共役系平面骨格部」を「平面骨格部」と記す場合がある。
平面骨格部を有するリオトロピック液晶性化合物は、その複数を溶媒に溶解させることにより、平面骨格部が積み重なるπスタックを生じ、安定的なカラムナー構造体を形成する。
【００２３】
平面骨格部としては、ベンゼン環、２以上のベンゼン環が縮合した縮合芳香環、縮合芳香環が２以上結合した多環縮合芳香環、不飽和複素環、２以上の不飽和複素環が縮合した縮合複素環、１以上のベンゼン環又は１以上の縮合芳香環と１以上の複素環とが縮合した縮合複素芳香環、及び、１以上のベンゼン環又は１以上の縮合芳香環と１以上の縮合複素環とが結合した多環縮合複素芳香環などが挙げられる。
【００２４】
前記２以上のベンゼン環が縮合した縮合芳香環としては、下記式（１ｃ）で表されるナフタレン類、アントラセン類、フェナントレン類、ピレン類、及び、トリフェニレン類などが挙げられる。
前記縮合芳香環が２以上結合した多環縮合芳香環としては、下記式（１ａ）で表されるペリレン類、及び、下記式（１ｂ）で表されるものなどが挙げられる。
前記２以上の不飽和複素環が縮合した縮合複素環としては、プリン類、及び、ナフチリジン類などが挙げられる。
前記１以上のベンゼン環又は１以上の縮合芳香環と１以上の複素環とが縮合した縮合複素芳香環としては、インドール類、ベンゾイミダゾール類、キノリン類、キノキサリン類、カルバゾール類、及び、キサンテン類などが挙げられる。
【００２５】
前記窒素含有複素環カチオン又は窒素含有複素芳香環カチオンは、正の電荷を帯び、且つ、複素環を構成する原子のうちの少なくとも１つが窒素である。前記複素環は、その構成原子として窒素を含んでいることを条件にして、窒素以外のヘテロ原子を含んでいてもよい。また、前記複素環は、３員環〜１０員環又はこれらの縮合環であるが、中でも、５員環若しくは６員環又はこれらの縮合環であることが好ましい。
以下、「窒素含有複素環カチオン」を「複素環カチオン」と記し、「窒素含有複素芳香環カチオン」を「複素芳香環カチオン」とそれぞれ記す場合がある。
【００２６】
前記複素環カチオン又は複素芳香環カチオンを構成する複素環は、飽和又は不飽和でもよい。もっとも、平面骨格部と一体となってπ共役を発達させることができるので、前記複素環カチオン又は複素芳香環カチオンを構成する複素環は、不飽和複素環（共役二重結合を有する複素環）を有することが好ましい。
前記複素環カチオン又は複素芳香環カチオンの価数は、１以上であり、好ましくは１〜４であり、より好ましくは１又は２である。
【００２７】
前記複素環カチオン又は複素芳香環カチオンのカチオン種は特に限定されないが、溶媒溶解性を高めることができるので、前記カチオン種は、複素環を構成する窒素であることが好ましい。前記複素環を構成する窒素がその複素環中に複数存在する場合には、それらの少なくとも１つの窒素がカチオンであり、好ましくは、そのうちの１つの窒素がカチオンである。このカチオンとなる窒素は、第３級又は第４級である。
【００２８】
前記１つ又は複数の複素環カチオン又は複素芳香環カチオンは、前記平面骨格部の中央部に結合していてもよいし、又は、前記平面骨格部の端部に結合していてもよい。複素環カチオン又は複素芳香環カチオンをπ共役系拡張部として機能させることができることから、前記１つ又は複数の複素環カチオン又は複素芳香環カチオンは、少なくとも前記平面骨格部の一方の端部に結合していることが好ましく、特に、少なくとも前記平面骨格部の両端部にそれぞれ結合していることがより好ましい。
リオトロピック液晶性化合物の平面視形状が長方形である場合には、前記１つ又は複数の複素環カチオン又は複素芳香環カチオンは、少なくとも前記平面骨格部の長軸方向の一方の端部に結合していることが好ましく、特に、少なくとも前記長軸方向の両端部にそれぞれ結合していることがより好ましい。
【００２９】
前記複素環カチオン又は複素芳香環カチオンは、前記平面骨格部に単結合を介して結合していてもよいし、又は、前記平面骨格部に２箇所以上の独立した結合部を介して結合していてもよい。前記複素環カチオン又は複素芳香環カチオンが前記平面骨格部に２箇所以上の独立した結合部を介して結合することにより、複素環カチオン又は複素芳香環カチオンが前記平面骨格部の一部を成す。このように複素環カチオン又は複素芳香環カチオンが平面骨格部と一体となってπ共役系平面骨格を拡張できるので、複素環カチオン又は複素芳香環カチオンは、前記平面骨格部に２箇所以上の独立した結合部を介して結合していることが好ましい。
【００３０】
前記複素環カチオンを構成する複素環としては、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、イミダゾリン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、プリン、及び、ナフチジンなどが挙げられる。これらは、置換基を有していてもよいし、又は、置換基を有していなくてもよい。
前記複素芳香環カチオンを構成する複素芳香環としては、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、インドール、イソインドール、キノリン、イソキノリン、キナゾリン、キノキサリン、シンノリン、及び、アクリジンなどが挙げられる。これらは、置換基を有していてもよいし、又は、置換基を有していなくてもよい。
【００３１】
上記のようなリオトロピック液晶性化合物は、例えば、下記式（１ａ）、（１ｂ）、（１ｃ）又は（１ｄ）で表される化合物である。これらの式で表されるリオトロピック液晶性化合物は、平面骨格部の化学構造がシンプルでありながらも高い平面性を有する。さらに、これらの式で表されるリオトロピック液晶性化合物は、前記平面骨格部の端部に窒素カチオンを有するので、溶媒溶解性に優れる上、溶液状態で平面骨格部がスタッキングを生じやすい構造である。
【００３２】
【化１】
2012255959.tif 000002
【００３３】
式中、Ｒ１乃至Ｒ８は、それぞれ独立して、水素原子、置換又は無置換のアルキル基（このアルキル基は、好ましくは炭素数１〜４）、置換又は無置換のアルコキシ基（このアルコキシ基は、好ましくは炭素数１〜４）、アセチル基、カルボニル基、ハロゲン原子、置換又は無置換のエステル基（このエステル基は、好ましくは炭素数１〜４）、アミド基、アリロキソ基、又は、アリル基を表す。ｎは、１〜４の整数を表す。Ｘｎ−は、対イオンとなるアニオンを表す。
Ａ１及びＡ２は、それらに下記式（２ａ）又は（２ｂ）で表される基が結合して５員環又は６員環を形成することを表す。
Ｂ１及びＢ２は、それらに下記式（２ａ）、（２ｂ）若しくは（２ｃ）で表される基が結合して５員環又は６員環を形成することを表すか、又は、Ｂ１はＲ９を、Ｂ１はＲ１０をそれぞれ表す。前記Ｒ９及びＲ１０は、それぞれ独立して、水素原子、置換又は無置換のアルキル基（このアルキル基は、好ましくは炭素数１〜４）、置換又は無置換のアルコキシ基（このアルコキシ基は、好ましくは炭素数１〜４）、アセチル基、カルボニル基、ハロゲン原子、置換又は無置換のエステル基（このエステル基は、好ましくは炭素数１〜４）、アミド基、アリロキソ基、又は、アリル基を表す。
【００３４】
【化２】
2012255959.tif 000003
【００３５】
式中、Ｑ１及びＱ２は、それぞれ独立して、置換若しくは無置換のピリジニウム、置換若しくは無置換のピリミジニウム、置換若しくは無置換のピラジニウム、置換若しくは無置換のキノリニウム、置換若しくは無置換のイソキノリニウム、置換若しくは無置換のアクリジニウム、置換若しくは無置換のキナゾリニウム、置換若しくは無置換のキノキサリニウム、置換若しくは無置換のイミダゾリウム、置換若しくは無置換のベンゾイミダゾリウム、置換若しくは無置換のインドリウム、又は、置換若しくは無置換のトリアジニウムを表す。前記Ｑ２は、結合しているイミダゾリン環と一体となった環を形成していてもよい。
Ｒ１５は、前記Ｑ１又はＱ２の窒素カチオンに結合した、水素原子、アルキル基、又は、アリール基を表す。
Ｒ１１乃至Ｒ１４は、それぞれ独立して、水素原子、置換又は無置換のアルキル基（このアルキル基は、好ましくは炭素数１〜４）、置換又は無置換のアルコキシ基（このアルコキシ基は、好ましくは炭素数１〜４）、アセチル基、カルボニル基、ハロゲン原子、置換又は無置換のエステル基（このエステル基は、好ましくは炭素数１〜４）、アミド基、アリロキソ基、又は、アリル基を表す。
【００３６】
平面骨格部のスタッキングを阻害し難いことから、前記各式のＲ１乃至Ｒ１４は、好ましくは、水素原子、無置換の炭素数１〜４のアルキル基、無置換の炭素数１〜４のアルコキシ基、アセチル基、カルボニル基、ハロゲン原子、無置換の炭素数１〜４のエステル基、又は、アミド基である。嵩高くないことから、前記各式のＲ１乃至Ｒ１４は、水素原子、又は、ハロゲン原子であることがより好ましい。
さらに、前記式（１ａ）においては、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ６及びＲ８は、水素原子であることが好ましい。
前記式（２ａ）及び（２ｂ）において、Ｒ１５は、好ましくは、水素原子、又は、炭素数１〜４のアルキル基であり、より好ましくは、炭素数１〜４の直鎖状のアルキル基であり、特に好ましくは、炭素数１又は２のアルキル基である。
【００３７】
前記式（１ａ）乃至（１ｄ）において、ｎは、好ましくは１又は２であり、より好ましくは２である。
前記式（１ａ）乃至（１ｄ）において、Ｘｎ−は、窒素カチオンの対イオンとなるアニオンであれば特に限定されない。前記対イオンとしては、ハロゲンイオン（塩化物イオンなど）、塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、カルボン酸イオン、アルキルカルボン酸イオン、水酸化物イオン、シアン化物イオン、硝酸イオン、炭酸水素イオンなどの１価のアニオン；スルホン酸イオン、炭酸イオン、硫化物イオンなどの２価のアニオン；ホスホン酸イオンなどの３価のアニオン；などが挙げられる。なお、前記式（１ａ）乃至（１ｄ）のカチオンが２価以上で、且つＸｎ−が１価のアニオンである場合には、カチオンの価数に対応した数のＸｎ−が静電的に結合する。また、前記式（１ａ）乃至（１ｄ）のカチオンが１価で、且つＸｎ−が２価以上のアニオンである場合、そのＸｎ−は、液中の他のカチオンと静電的に結合して安定化しているか、或いは、液中の他の式（１ａ）乃至（１ｄ）のカチオンと静電的に結合して安定化している。
【００３８】
前記Ｑ２が式（２ｂ）のイミダゾリン環と一体となった環を形成していない場合、前記Ｑ２は、前記イミダゾリン環の２つの炭素原子の何れかに単結合で結合する。
前記Ｑ１及びＱ２のピリジニウムなどが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、炭素数１〜４のチオアルキル基、ジヒドロキシプロピル基等の炭素数１〜４のヒドロキシアルキル基、炭素数１〜４のアルキルアミノ基、ハロゲノ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アセトアミド基、水酸基、ＳＯ３Ｍ基などのスルホン酸基、及び、ＣＯＯＭ基などのカルボキシル基などが挙げられる。
【００３９】
前記式（２ａ）及び（２ｂ）において、Ｑ１及びＱ２は、それぞれ独立して、好ましくは、置換若しくは無置換のピリジニウム、置換若しくは無置換のピリミジニウム、又は、置換若しくは無置換のピラジニウムであり、より好ましくは、無置換のピリジニウム、無置換のピリミジニウム、又は、無置換のピラジニウムである。
【００４０】
このようなＱ１を有する式（２ａ）の具体例としては、例えば、下記式（２ａ−１）乃至（２ａ−３）で表される。
また、このようなＱ２を有する式（２ｂ）の具体例としては、例えば、下記式（２ｂ−１）乃至（２ｂ−３）で表される。
【００４１】
【化３】
2012255959.tif 000004
【００４２】
【化４】
2012255959.tif 000005
【００４３】
以下の式群（３）の複数のリオトロピック液晶性化合物は、本発明のコーティング液に使用できるリオトロピック液晶性化合物の代表例である。
なお、式群（３）における、各々のＲ１乃至Ｒ１５、Ｑ１、Ｑ２、ｎ及びＸは、上述の通りである。
【００４４】
【化５】
2012255959.tif 000006
【００４５】
【化６】
2012255959.tif 000007
【００４６】
上記リオトロピック液晶性化合物は、例えば、次の方法で合成できる。
常法（大河原信共著、「機能性色素」１９９２年３月１０日、講談社発行）に従い、π共役系平面骨格部を有する化合物（例えば、ペリレン系化合物、ナフタレン系化合物など）を合成した後、それに窒素含有複素環又は窒素含有複素芳香環を更に結合させる。次に、これと塩酸又はハロゲン化アルキル化合物などとを反応させ、必要に応じて、イオン交換を行うことによって、前記リオトロピック液晶性化合物を得ることができる。
【００４７】
（溶媒）
本発明に使用される溶媒は、前記リオトロピック液晶性化合物を溶解させることができるものであれば特に限定されない。
前記リオトロピック液晶性化合物は、複素環カチオン又は複素芳香環カチオンを有するので、水系溶媒又は有機溶媒のいずれにも可溶である。特に、前記リオトロピック液晶性化合物は、水系溶媒に対する溶解性に優れている。水系溶媒は、水；親水性溶媒；水と親水性溶媒の混合溶媒が挙げられる。前記親水性溶媒は、水と略均一に相溶する溶媒である。親水性溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、メチルアルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類；エチレングリコール、ジエチレングリコールなどのグリコール類；メチルセロソルブ、エチルセロソルブなどのセロソルブ類；アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類；酢酸エチルなどのエステル類；などが挙げられる。上記水系溶媒としては、好ましくは、水、又は、水と親水性溶媒の混合溶媒が用いられる。
【００４８】
（コーティング液の調製）
本発明のコーティング液は、前記リオトロピック液晶性化合物を前記溶媒に溶解させることによって得られる。
リオトロピック液晶性化合物及び溶媒は、上記説明した中から適宜選択される。前記リオトロピック液晶性化合物及び溶媒は、それぞれ１種単独で又は２種以上を用いることもできる。
好ましくは、溶媒として、前記水系溶媒が用いられる。
好ましくは、リオトロピック液晶性化合物として、前記式（１ａ）乃至（１ｄ）で表されるものの中から選ばれる少なくとも１種が用いられる。より好ましくは、リオトロピック液晶性化合物として、前記式群（３）で表されるものの中から選ばれる少なくとも１種が用いられ、特に、下記３つの式の中から選ばれる少なくとも１種が用いられる。
【００４９】
【化７】
2012255959.tif 000008
【００５０】
前記コーティング液の調製の際には、前記リオトロピック液晶性化合物を溶媒に入れてもよいし、又は、溶媒をリオトロピック液晶性化合物に注いでもよい。
溶媒の温度は、室温程度であり、例えば、１０〜３５℃程度が挙げられる。
前記リオトロピック液晶性化合物と溶媒を混合することにより、リオトロピック液晶性化合物が溶媒に溶解する。前記リオトロピック液晶性化合物を溶媒に溶解させると、アニオンが電離して複素環カチオン又は複素芳香環カチオンを生じる。
【００５１】
前記コーティング液中のリオトロピック液晶性化合物の濃度は、特に限定されないが、好ましくは、０．０５質量％〜５０質量％であり、好ましくは０．５質量％〜４０質量％である。このような濃度範囲で、前記リオトロピック液晶性化合物は、良好な液晶相を生じ得る。
前記コーティング液は、その液温やリオトロピック液晶性化合物の濃度などを変化させることにより、液晶相を生じる。
前記液晶相は、特に限定されず、ネマチック液晶相、ミドル相、スメクチック液晶相、又は、ヘキサゴナル液晶相などである。液晶相は、偏光顕微鏡で観察される光学模様によって、確認及び識別できる。
【００５２】
なお、前記コーティング液に、添加剤を添加してもよい。添加剤としては、例えば、相溶化剤、界面活性剤、熱安定剤、光安定剤、滑剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤、難燃剤、帯電防止剤、増粘剤などが挙げられる。前記コーティング液中における添加剤の濃度は、好ましくは０を超え１０質量％以下である。
また、前記コーティング液に、上記リオトロピック液晶性化合物以外のリオトロピック液晶性化合物、色素、及び、ポリマーなどを混合してもよい。
【００５３】
また、コーティング液は、適切なｐＨに調整される。コーティング液のｐＨは、好ましくはｐＨ２〜１０程度、より好ましくはｐＨ６〜８程度である。
【００５４】
上記リオトロピック液晶性化合物は、複素環カチオン又は複素芳香環カチオンを有するので、溶媒溶解性に優れている。さらに、リオトロピック液晶性化合物中の複素環カチオン又は複素芳香環カチオンは、平面骨格部の平面性を阻害することもない。このため、複素環カチオン又は複素芳香環カチオンは、隣接するリオトロピック液晶性化合物の平面骨格部同士がスタッキングすることを阻害することなく、むしろ、隣接するリオトロピック液晶性化合物がスタッキングすることを促進する。以上のような理由から、本発明のコーティング液は、その中の複数のリオトロピック液晶性化合物が良好なカラムナー構造体を成している。
【００５５】
極性基を有する長鎖アルキルが導入された従来のリオトロピック液晶性化合物においては、その極性基を有する長鎖アルキルが嵩高いため、それが平面骨格部のスタッキングを阻害する。この点、本発明のリオトロピック液晶性化合物は、スタッキングし易く、さらに、複素環カチオン又は複素芳香環カチオンが平面骨格部のπ共役を拡張するので、良好なカラムナー構造体を成す。
また、本発明のリオトロピック液晶性化合物は、硫酸を使用しないで合成できるため、その合成も簡便である。
【００５６】
リオトロピック液晶性化合物が液中において良好なカラムナー構造体を成す本発明のコーティング液は、例えば、光学異方性フィルムの形成材料として用いることができる。また、前記コーティング液は、塗布型有機エレクトロニクス素子の有機半導体層の形成材料として用いることができる。
【００５７】
［光学異方性フィルムの製造方法］
次に、本発明のコーティング液を用いた光学異方性フィルムの製造方法について説明する。
本発明の光学異方性フィルムは、前記液晶性コーティング液を溶液流延法によって製膜することによって得られる。
【００５８】
光学異方性フィルムは、例えば、下記工程Ａ及び工程Ｂを経て製造でき、必要に応じて、工程Ｂの後、工程Ｃを行ってもよい。
工程Ａ：前記リオトロピック液晶性化合物と溶媒とを含むコーティング液を、展開面上に塗工し、塗膜を形成する工程。
工程Ｂ：前記塗膜を乾燥する工程。
工程Ｃ：工程Ｂで乾燥させた塗膜の表面に、耐水化処理を施す工程。
【００５９】
（工程Ａ）
上記のように調製したコーティング液を、適当な展開面に塗工し、塗膜を形成する。
展開面は、コーティング液を略均一に展開するためのものである。この目的に適していれば展開面の種類は特に限定されない。展開面としては、例えば、ポリマーフィルムの表面、ガラス基板の表面、金属ドラムの表面などが挙げられる。好ましくは、展開面として、ポリマーフィルムやガラス基板のような基材が用いられる。また、展開面の上には、必要に応じて、ＵＶオゾン処理、又は、コロナ放電処理などの処理が施されていてもよい。
【００６０】
前記基材は、少なくともその表面に配向規制力が付与されているものが好ましい。配向規制力を有する基材は、液中のリオトロピック液晶性化合物を確実に配向させることができる。配向基材は、基材の表面に配向規制力を付与することにより得られる。配向規制力の付与方法としては、例えば、基材の表面をベルベット布などを用いてラビング処理する方法；基材の表面にポリイミドなどの膜を形成し、その膜の表面をラビング処理する方法；基材の表面に光反応性化合物からなる膜を形成し、その膜に光照射して配向膜を形成する方法；などが挙げられる。
【００６１】
好ましくは、展開面として、ポリマーフィルムが用いられ、透明性に優れているポリマーフィルム（例えば、ヘイズ値３％以下）が好ましい。
前記ポリマーフィルムの材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系；トリアセチルセルロース等のセルロース系；ポリカーボネート系；ポリメチルメタクリレート等のアクリル系；ポリスチレン等のスチレン系；ポリプロピレン、環状又はノルボルネン構造を有するポリオレフィン等のオレフィン系；などが挙げられる。前記リオトロピック液晶性化合物を良好に配向させるために、ノルボルネン系フィルムを用いることが好ましい。
【００６２】
さらに、前記ポリマーフィルムの表面などの展開面の上には、任意の有機物及び／又は任意の無機物が積層されていてもよい。前記有機物としては、アゾ化合物、フタロシアニン化合物、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン、ポリチオフェン、ポリアニリンなどが挙げられる。前記無機物としては、金やアルミニウムなどの金属、シリコンやＧａＮなどの半導体、ＩＴＯやＴｉＯ２などの金属酸化物などが挙げられる。これらの積層方法は特に限定されず、公知の方法を採用できる。
【００６３】
前記コーティング液の塗工方法は特に限定されず、例えば、従来公知のコータを用いた塗工方法を採用できる。前記コータとしては、バーコータ、ロールコータ、スピンコータ、コンマコータ、グラビアコータ、エアーナイフコータ、ダイコータなどが挙げられる。
液晶相状態のコーティング液を展開面に塗工すると、コーティング液の流動過程で、前記リオトロピック液晶性化合物に剪断応力が加わる。よって、前記カラムナー構造体が配向した塗膜を、展開面上に形成できる。なお、塗工時にコーティング液が等方相状態であっても、後述する塗膜の乾燥過程中に濃度が上がり、複数のリオトロピック液晶性化合物がカラムナー構造を成すようになる。
なお、リオトロピック液晶性化合物の配向を高めるため、必要に応じて、前記塗膜を形成した後、磁場又は電場などを印加してもよい。
【００６４】
（工程Ｂ）
上記コーティング液を塗工して塗膜を形成した後、これを乾燥する。
塗膜の乾燥は、自然乾燥、又は強制的な乾燥などで実施できる。強制的な乾燥としては、減圧乾燥、加熱乾燥、減圧加熱乾燥などが挙げられる。
前記塗膜を乾燥する過程でリオトロピック液晶性化合物の濃度が上昇し、カラムナー構造を成したリオトロピック液晶性化合物が固定される。また、塗工時にカラムナー構造体を生じていない場合でも、前記塗膜を乾燥する過程で濃度が上昇し、リオトロピック液晶性化合物がカラムナー構造を成し且つその状態で固定される。
前記塗膜を乾燥し且つ固化することにより得られたフィルムが、光学異方性フィルムである。
得られた光学異方性フィルムの厚みは、好ましくは０．０５μｍ〜１０μｍであり、好ましくは、０．１μｍ〜５μｍである。
【００６５】
（工程Ｃ）
なお、上記乾燥後の塗膜の表面に耐水性を付与するために、次の処理を行ってもよい。
具体的には、上記乾燥塗膜の表面に、アルミニウム塩、バリウム塩、鉛塩、クロム塩、ストロンチウム塩、セリウム塩、ランタン塩、サマリウム塩、イットリウム塩、銅塩、鉄塩、及び分子内に２個以上のアミノ基を有する化合物塩からなる群から選択される少なくとも１種の化合物塩を含む溶液を接触させる。
この処理を行うことにより、前記化合物塩を含む層が前記乾燥塗膜の表面に形成される。かかる層を形成することにより、乾燥塗膜の表面を水に対して不溶化又は難溶化させることができる。よって、乾燥塗膜（光学異方性フィルム）に、耐水性を付与できる。
【００６６】
前記リオトロピック液晶性化合物が可視光領域において吸収能を有する化合物である場合には、前記得られた光学異方性フィルムは偏光フィルムとして利用できる。前記リオトロピック液晶性化合物が可視光領域において吸収能を有しない又は吸収能が小さい化合物である場合には、前記得られた光学異方性フィルムは位相差フィルムとして利用できる。
【００６７】
［光学異方性フィルムの用途等］
前記コーティング液から形成された光学異方性フィルム１は、図１に示すように、ポリマーフィルムなどの基材２に積層されている。
光学異方性フィルム１は、通常、基材２に積層された状態で使用される。もっとも、前記光学異方性フィルム１を上記基材２から剥離して使用することもできる。
光学異方性フィルム１を偏光フィルムとして利用する場合には、図２に示すように、光学異方性フィルム１（偏光フィルム）に保護フィルム３を積層することが好ましい。保護フィルム３を積層することにより、偏光板５を構成できる。
【００６８】
本発明の光学異方性フィルムの用途は、特に限定されない。本発明の光学異方性フィルムは、例えば、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置などの画像表示装置の構成部材として使用される。
前記画像表示装置が液晶表示装置の場合、その好ましい用途は、テレビ、携帯機器、ゲーム機器などである。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例を示して本発明をさらに説明する。ただし、本発明は、下記実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例で用いた各分析方法は、以下の通りである。
【００７０】
［二色比の測定方法］
グラムトムソン偏光子を備える分光光度計（日本分光（株）製、製品名「Ｖ−７１００」）を用いて、測定対象の偏光フィルムに、直線偏光の測定光を入射して、視感度補正したＹ値のｋ１及びｋ２を求めた。そのｋ１及びｋ２を下記式に代入して、二色比を求めた。ただし、前記ｋ１は、偏光フィルムの最大透過率方向における直線偏光の透過率を表し、前記ｋ２は、前記最大透過率方向に直交する方向における直線偏光の透過率を表す。
式：二色比＝ｌｏｇ（１／ｋ２）／ｌｏｇ（１／ｋ１）
【００７１】
［液晶相の観察方法］
２枚のスライドガラスの間にコーティング液を少量挟み込み、顕微鏡用大型試料加熱冷却ステージ（ジャパンハイテック（株）製、製品名「１００１３Ｌ」）を備える、偏光顕微鏡（オリンパス（株）製、製品名「ＯＰＴＩＰＨＯＴ−ＰＯＬ」）を用いて、液晶相を観察した。
【００７２】
［偏光フィルムの厚みの測定方法］
偏光フィルムの厚みは、ノルボルネン系ポリマーフィルム上に形成された偏光フィルムの一部を剥離し、３次元非接触表面形状計測システム（（株）菱化システム製、製品名「Ｍｉｃｒｏｍａｐ  ＭＭ５２００」）を用い、前記ポリマーフィルムと偏光フィルムの段差を測定した。
【００７３】
［リオトロピック液晶性化合物の合成例１］
ペリレンテトラカルボン酸無水物（１ｇ）をＤＭＦ（５０ｍｌ）に溶解させ、そこに４−アミノピリジン（１ｇ）を加えて１４０℃に加熱して反応させることによって、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（１．１ｇ）を得た。ペリレンテトラカルボン酸ジイミドを単離後、これにヨードメタン（１００ｍｌ）を加えて反応させた。最後に、イオン交換樹脂を用いて、ヨウ素を塩化物イオンへと変換することにより、下記式（４）で表される窒素含有複素環カチオンを有するペリレン化合物（Ｎ，Ｎ’−ビス（４−Ｎ−メチルピリジル）−３，４，９，１０−ペリレンカルボン酸ジイミド二塩化物）（０．７ｇ）を得た。
【００７４】
【化８】
2012255959.tif 000009
【００７５】
［リオトロピック液晶性化合物の合成例２］
４−アミノピリジンに代えて、１，２−ジアミノ−４−ピリジンを用いたこと以外は、上記合成例１と同様にして、下記式（５）で表される窒素含有複素環カチオンを有するペリレン化合物を合成した。
【００７６】
【化９】
2012255959.tif 000010
【００７７】
［実施例１］
上記式（４）のリオトロピック液晶性化合物をイオン交換水に溶解させることにより、濃度３０質量％のコーティング液を調製した。この際、そのリオトロピック液晶性化合物は水に簡単且つ良好に溶解した。得られたコーティング液を、上記液晶相の観察方法に従って、２３℃で観察したところ、ネマチック液晶相を示していた。
【００７８】
前記３０質量％のコーティング液にイオン交換水を加えてこれを希釈することにより、最終的に濃度５質量％のコーティング液を調製した。
この最終的なコーティング液を、ラビング処理及びコロナ処理が施されたノルボルネン系ポリマーフィルム（日本ゼオン（株）製、商品名「ゼオノア」）の前記処理面上に、バーコータ（ＢＵＳＨＭＡＮ社製、製品名「Ｍａｙｅｒ  ｒｏｔ  ＨＳ４」）を用いて塗工し、自然乾燥した。乾燥後の塗膜が、偏光フィルムである。
得られた偏光フィルムの厚みは、約０．１μｍであった。その偏光フィルムの二色比を測定したところ、３．２であった。
【００７９】
［実施例２］
上記式（５）のリオトロピック液晶性化合物をイオン交換水に溶解させることにより、濃度３０質量％のコーティング液を調製した。この際、そのリオトロピック液晶性化合物は水に簡単且つ良好に溶解した。得られたコーティング液を、上記液晶相の観察方法に従って、２３℃で観察したところ、ネマチック液晶相を示していた。
【００８０】
前記３０質量％のコーティング液にイオン交換水を加えてこれを希釈することにより、最終的に濃度５質量％のコーティング液を調製した。
この最終的なコーティング液を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、偏光フィルムを作製した。
実施例２の偏光フィルムの厚みは、約０．１μｍであり、その偏光フィルムの二色比は、１２．５であった。
【００８１】
［比較例１］
比較例１は、前記リオトロピック液晶性化合物の合成例１の中間生成物である、下記式（６）で表されるペリレンテトラカルボン酸ジイミドを用いた。この化合物を用いて、実施例１と同様に、濃度３０質量％のコーティング液を得ようとしたが、この化合物はイオン交換水にほとんど溶解しなかった。そのため、この化合物は、液晶相を示さなかった。
【００８２】
【化１０】
2012255959.tif 000011
【００８３】
［比較例２］
比較例２は、前記リオトロピック液晶性化合物の合成例２の中間生成物である、下記式（７）で表される化合物を用いた。この化合物を用いて、実施例１と同様に、濃度３０質量％のコーティング液を得ようとしたが、この化合物はイオン交換水にほとんど溶解しなかった。そのため、この化合物は、液晶相を示さなかった。
【００８４】
【化１１】
2012255959.tif 000012
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明のコーティング液は、光学異方性フィルムの形成材料、及び、塗布型有機エレクトロニクス素子の有機半導体層の形成材料などとして用いることができる。
などに利用できる。
【符号の説明】
【００８６】
１…光学異方性フィルム、２…基材、３…保護フィルム、５…偏光板
【図１】
2012255959.tif 000015
【図２】
2012255959.tif 000016