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CN111527425B - 光吸收各向异性膜、光学层叠体及图像显示装置 - Google Patents

光吸收各向异性膜、光学层叠体及图像显示装置 Download PDF

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CN111527425B CN201880083664.5A CN201880083664A CN111527425B CN 111527425 B CN111527425 B CN 111527425B CN 201880083664 A CN201880083664 A CN 201880083664A CN 111527425 B CN111527425 B CN 111527425B
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Abstract

本发明的课题在于提供一种二色性偶氮色素的取向度优异的光吸收各向异性膜及包含该光吸收各向异性膜的光学层叠体以及使用该光学层叠体的图像显示装置。本发明的光吸收各向异性膜为使用含有二色性偶氮色素化合物、液晶性化合物及下述式(1)所表示的化合物的液晶组合物而形成且正面透射率为60%以下的光吸收各向异性膜,其中,二色性偶氮色素化合物相对于液晶性化合物的含有质量比率为5~35质量%。
Figure DDA0002553697220000011

Description

光吸收各向异性膜、光学层叠体及图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种光吸收各向异性膜、光学层叠体及图像显示装置。
背景技术
近年来,有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiode:OLED)的开发正在进行中,并对所使用的各部件进行可挠化。其中,对为了防止外光的反射而使用的圆偏振片要求高偏振度和挠性。
以往,在圆偏振片中使用碘偏振器,但碘偏振器是通过使碘溶解或吸附于如聚乙烯醇那样的高分子材料并将其膜沿一方向以高倍率拉伸为薄膜状而制作的,因此不具有充分的柔性。
因此,正在研究在透明薄膜等基板上涂布二色性色素并利用分子间相互作用等使其取向的偏振器。
例如,在专利文献1中提出有将二色性偶氮色素在具有高取向性的液晶基质中相溶而成的具有高二色性比的偏振元件。
并且,在专利文献2中提出有使用二色性偶氮色素而高浓度且薄膜并且具有高偏振度的偏振器。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5923941号公报
专利文献2:日本专利第5437744号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
本发明人等对使用二色性偶氮色素的涂布型的偏振器(光吸收各向异性膜)进行了研究,其结果明确了与碘偏振器的水平相比取向度并不充分,有改善的余地。
因此,本发明的课题在于提供一种二色性偶氮色素化合物的取向度优异的光吸收各向异性膜、光学层叠体及使用该光学层叠体的图像显示装置。
用于解决技术课题的手段
本发明人等为了实现上述课题而进行了深入研究,其结果发现通过使用掺和有二色性偶氮色素化合物及液晶性化合物并且掺和有规定的化合物的液晶组合物,能够形成取向度高的光吸收各向异性膜,并完成了本发明。
即,本发明人等发现了通过以下构成能够解决上述课题。
[1]一种光吸收各向异性膜,其使用含有二色性偶氮色素化合物、液晶性化合物及下述式(1)所表示的化合物的液晶组合物而形成且正面透射率为60%以下,其中,
二色性偶氮色素化合物相对于液晶性化合物的含有质量比率为5~35质量%。
[化学式1]
Figure BDA0002553697200000021
其中,上述式(1)中,
Ar表示具有单环结构、稠环结构及多环结构中的任一种环结构的芳香族烃环。
R1表示选自由烷基、烯基、炔基、芳基、1价的杂环基及甲硅烷基组成的组中的任一种基团。
m表示1~3的整数。
n表示1~6的整数,当n为2~6的整数时,多个R1分别可以相同也可以不同,并且可以相互键合而形成环。
[2]根据[1]所述的光吸收各向异性膜,其中,二色性偶氮色素化合物相对于液晶性化合物的含有质量比率为5~25质量%。
[3]根据[1]或[2]所述的光吸收各向异性膜,其中,二色性偶氮色素化合物相对于液晶性化合物的含有质量比率为超过10质量%且25质量%以下。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的光吸收各向异性膜,其中,上述式(1)所表示的化合物相对于二色性偶氮色素化合物的含有摩尔比率为1~50摩尔%。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的光吸收各向异性膜,其中,上述式(1)所表示的化合物相对于二色性偶氮色素化合物的含有摩尔比率为3.5~10摩尔%。
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的光吸收各向异性膜,其中,上述式(1)中的m为1。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的光吸收各向异性膜,其中,液晶组合物含有下述式(3)所表示的二色性偶氮色素化合物。
[化学式2]
Figure BDA0002553697200000031
其中,上述式(3)中,
C1及C2分别独立地表示1价的取代基。其中,C1及C2中的至少一者表示交联性基团。
M1及M2分别独立地表示2价的连接基团。其中,M1及M2中的至少一者的主链的原子的数量为4个以上。
Ar1及Ar2分别独立地表示可以具有取代基的亚苯基、可以具有取代基的亚萘基及可以具有取代基的亚联苯基中的任一种基团。
E表示氮原子、氧原子及硫原子中的任一种原子。
R1表示氢原子或取代基。
R2表示氢原子或可以具有取代基的烷基。
n表示0或1。其中,当E为氮原子时,n为1,当E为氧原子或硫原子时,n为0。
[8]根据[1]至[7]中任一项所述的光吸收各向异性膜,其中,液晶组合物含有具有下述式(6)所表示的重复单元的高分子液晶性化合物。
[化学式3]
Figure BDA0002553697200000041
其中,上述式(6)中,
R表示氢原子或甲基。
L表示单键或2价的连接基团。
B表示氢原子、卤原子、氰基、烷基、烷氧基、氨基、氧羰基、酰氧基、酰氨基、烷氧基羰基氨基、磺酰氨基、氨磺酰基、氨甲酰基、烷硫基、磺酰基、亚磺酰基、脲基或交联性基团。
M表示下述式(1-1)所表示的介晶基团。
[化学式4]
Figure BDA0002553697200000042
其中,上述式(1-1)中,
Ar11及Ar12分别独立地表示可以具有取代基的亚苯基或亚联苯基。
L11及L12分别独立地表示单键或不包含偶氮基的2价的连接基团。
Y表示亚氨基、-OCO-CH=CH-基或-CH=CH-CO2-基。
m1及m2分别独立地表示1~3的整数。
当m1为2~3的整数时,多个Ar11分别可以相同也可以不同,多个L11分别可以相同也可以不同。
当m2为2~3的整数时,多个Ar12分别可以相同也可以不同,多个L12分别可以相同也可以不同。
[9]根据[1]至[8]中任一项所述的光吸收各向异性膜,其中,式(1)所表示的化合物为二丁基羟基甲苯。
[10]一种光学层叠体,其具有[1]至[9]中任一项所述的光吸收各向异性膜和光取向层,光吸收各向异性膜形成于光取向层上。
[11]一种光学层叠体,其依次具有第1氧阻挡层、[1]至[9]中任一项所述的光吸收各向异性膜或[10]所述的光学层叠体及第2氧阻挡层。
[12]根据[10]或[11]所述的光学层叠体,其还具有λ/4板。
[13]一种图像显示装置,其具有[1]至[9]中任一项所述的光吸收各向异性膜或[10]至[12]中任一项所述的光学层叠体及图像显示元件。
发明效果
根据本发明,能够提供一种二色性偶氮色素的取向度优异的光吸收各向异性膜、光吸收各向异性膜及包含光吸收各向异性膜的光学层叠体及使用该光学层叠体的图像显示装置。
附图说明
图1A是表示本发明的光学层叠体的一例的示意性剖视图。
图1B是表示本发明的光学层叠体的一例的示意性剖视图。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。
以下记载的构成要件的说明是根据本发明的代表性实施方式而进行的,但本发明并不限定于这种实施方式。
另外,在本说明书中,使用“~”表示的数值范围是指将“~”的前后所记载的数值作为下限值及上限值而包含的范围。
并且,在本说明书中,各成分可以单独使用一种对应于各成分的物质,也可以同时使用两种以上。在此,关于各成分,当同时使用两种以上的物质时,只要没有特别指定,则关于该成分的含量是指同时使用的物质的合计含量。
并且,在本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”为表示“丙烯酸酯”或“甲基丙烯酸酯”的标记,“(甲基)丙烯酸”为表示“丙烯酸”或“甲基丙烯酸”的标记,“(甲基)丙烯酰基”为表示“丙烯酰基”或“甲基丙烯酰基”的标记。
本发明的光吸收各向异性膜的优选的方式为用作偏振器并与相位差膜(光学各向异性层)组合。因此,对关于相位差膜的说明而使用的术语进行说明。
<慢轴>
在本说明书中,“慢轴”是指在面内折射率成为最大的方向。另外,称为相位差膜的慢轴时,是指相位差膜整体的慢轴。
<Re(λ)、Rth(λ)>
在本说明书中,Re(λ)及Rth(λ)各自表示在波长λ下的面内的延迟及厚度方向的延迟。没有特别记载时,波长λ设为550nm。
在本说明书中,Re(λ)及Rth(λ)为在AxoScan(Axometrics公司制造)中在波长λ下测定出的值。
具体而言,通过在AxoScan中输入平均折射率((nx+ny+nz)/3)和膜厚(d(μm))来计算出
慢轴方向(°)
Re(λ)=R0(λ)
Rth(λ)=((nx+ny)/2-Nz)×d。
另外,R0(λ)显示为由AxoScan计算出的数值,但表示Re(λ)。
<A板、C板>
在本说明书中,A板及C板如下定义。
A板有正A板(正的A板)和负A板(负的A板)这两种,在将薄膜面内的慢轴方向(面内的折射率成为最大的方向)的折射率设为nx、将在面内与面内的慢轴正交的方向的折射率设为ny、将厚度方向的折射率设为nz时,正A板满足式(A1)的关系,负A板满足式(A2)的关系。另外,正A板的Rt h显示出正的值,负A板的Rth显示出负的值。
式(A1)nx>ny≒nz
式(A2)ny<nx≒nz
另外,上述“≒”不仅包括两者完全相同的情况,还包括两者实质上相同的情况。“实质上相同”是指,例如(ny-nz)×d(其中,d为薄膜的厚度)为-10~10nm、优选为-5~5nm的情况也包括在“ny≒nz”中,(nx-nz)×d为-10~10nm、优选为-5~5nm的情况也包括在“nx≒nz”中。
C板有正C板(正的C板)和负C板(负的C板)这两种,正C板满足式(C1)的关系,负C板满足式(C2)的关系。另外,正C板的Rth显示出负的值,负C板的Rth显示出正的值。
式(C1)nz>nx≒ny
式(C2)nz<nx≒ny
另外,上述“≒”不仅包括两者完全相同的情况,还包括两者实质上相同的情况。“实质上相同”是指,例如(nx-ny)×d(其中,d为薄膜的厚度)为0~10nm、优选为0~5nm的情况也包括在“nx≒ny”中。
<逆波长分散性>
在本说明书中,逆波长分散性是指Re(450)<Re(550)<Re(650)的关系。
具体而言,Re(450)/Re(550)优选在0.8~0.9的范围内,Re(650)/R e(550)优选在1.03~1.25的范围内。
并且,关于上述C板,C板为逆波长分散性是指Rth(450)<Rth(550)<Rth(650)的关系。
[光吸收各向异性膜]
本发明的光吸收各向异性膜(层)由含有二色性偶氮色素化合物、液晶性化合物及后述的式(1)所表示的化合物(以下,也简称为“特定化合物(1)”。)的液晶组合物形成。
在本发明中,从提高二色性偶氮色素化合物的取向度的观点考虑,二色性偶氮色素化合物相对于液晶性化合物的含有质量比率为5~35质量%,优选为5~25质量%,更优选为超过10质量%且25质量%以下。
并且,本发明的光吸收各向异性膜假定偏振器,正面透射率为60%以下,优选为25%~60%,进一步优选为35%~55%。
在本发明的光吸收各向异性膜中,如上所述,通过使用含有二色性偶氮色素化合物及液晶性化合物且还含有特定化合物(1)的液晶组合物而形成,能够提高二色性偶氮色素化合物的取向度。
其原因的详细内容虽然不明确,但本发明人等推测基于以下原因。
认为二色性偶氮色素化合物及液晶性化合物的介晶部位形成微取向区域,这在宏观上对二色性偶氮色素化合物的取向度产生影响。而且,推定特定化合物(1)通过填补二色性偶氮色素化合物及液晶性化合物的介晶部位的取向空间或消除应变来辅助二色性偶氮色素化合物及液晶性化合物的介晶部位的微取向,从而在宏观上对二色性偶氮色素化合物的取向度的提高产生影响。
〔液晶组合物〕
以下,对本发明的光吸收各向异性膜的形成中所使用的液晶组合物中所包含的各成分进行详细叙述。
<特定化合物(1)>
液晶组合物中所包含的特定化合物(1)为下述(1)所表示的化合物。
[化学式5]
Figure BDA0002553697200000081
上述式(1)中,Ar表示具有单环结构、稠环结构及多环结构中的任一种环结构的芳香族烃环。
并且,R1表示选自由烷基、烯基、炔基、芳基、1价的杂环基及甲硅烷基组成的组中的任一种基团。
并且,m表示1~3的整数。
并且,n表示1~6的整数,当n为2~6的整数时,多个R1分别可以相同也可以不同,并且可以相互键合而形成环。
如上所述,上述式(1)中的m表示1~3的整数,优选为1。
作为上述式(1)中的Ar的一方式所表示的单环结构,具体而言,例如可以举出苯、甲苯等。
并且,作为另一方式所表示的稠环结构,具体而言,例如可以举出萘、蒽等2~3个环稠合而成的结构。
并且,作为另一方式所表示的多环结构,具体而言,例如可以举出联苯、三联苯等2~3个环连接而成的结构。
在这些之中,优选为单环结构,更优选为苯环。
作为上述式(1)中的R1的一方式所表示的烷基,优选碳原子数1~15的烷基,更优选碳原子数1~10的烷基,尤其优选碳原子数1~5的烷基。烷基可以为直链状、支链状、环状,并且可以进一步具有取代基。作为烷基的具体例,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、正辛基、二十烷基、2-乙基己基、环己基、环戊基、4-正十二烷基环己基、双环[1,2,2]庚烷-2-基、双环[2,2,2]辛烷-3-基等。在这些之中,优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基。
作为上述式(1)中的R1的一方式所表示的烯基,优选碳原子数2~15的烯基,更优选碳原子数2~10的烯基,尤其优选碳原子数2~5的烯基。烯基可以为直链状、支链状、环状,并且可以进一步具有取代基。作为烯基的具体例,可以举出乙烯基、1-丙烯基、1-丁烯基、1-甲基-1-丙烯基、1-环戊烯基、1-环己烯基等,其中,优选(乙烯基、1-丙烯基、1-丁烯基)。
作为上述式(1)中的R1的一方式所表示的炔基,优选碳原子数2~15的炔基,更优选碳原子数2~10的炔基,尤其优选碳原子数2~5的炔基。炔基可以为直链状、支链状、环状,并且可以进一步具有取代基。作为炔基的具体例,可以举出乙炔基、1-丙炔基、1-丁炔基、1-辛炔基等,其中,优选乙炔基、1-丙炔基、1-丁炔基。
作为上述式(1)中的R1的一方式所表示的芳基,优选碳原子数6~18的芳基,更优选碳原子数6~14的芳基,尤其优选碳原子数6~10的芳基。作为芳基的具体例,可以举出苯基、萘基、蒽基、芘基等,其中,优选苯基、萘基。
作为上述式(1)中的R1的一方式所表示的1价的杂环基,优选碳原子数1~10的杂环基,更优选碳原子数2~7的杂环基,尤其优选5元环或6元环的杂环基。杂环基可以为稠环,也可以芳香族环与杂环稠合。作为杂环基的具体例,可以举出4-吡啶基、2-呋喃基、2-噻吩基、2-嘧啶基、2-苯并噻唑基等,其中,优选4-吡啶基、2-呋喃基。另外,作为杂原子,优选氮原子、硫原子、氧原子等,更优选硫原子。
作为上述式(1)中的R1的一方式所表示的甲硅烷基,优选碳原子数3~15的甲硅烷基,更优选3~10的甲硅烷基,尤其优选3~6的甲硅烷基。作为甲硅烷基的具体例,可以举出三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、苯基二甲基甲硅烷基等,其中,优选三甲基甲硅烷基。
在上述烷基、烯基、炔基、芳基、杂环基及甲硅烷基之中,具有氢原子的基团的其氢原子可以被下述取代基取代。
作为取代基的例子,可以举出卤原子、烷基(包括环烷基、双环烷基)、烯基(包括环烯基、双环烯基)、炔基、芳基、杂环基、羟基、硝基、羧基、烷氧基、芳氧基、甲硅烷氧基、杂环氧基、酰氧基、氨甲酰氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、氧化烯基、氨基(包括苯胺基)、酰氨基、氨基羰基氨基、烷氧基羰基氨基、芳氧基羰基氨基、氨磺酰基氨基、烷基及芳基磺酰氨基、巯基、烷硫基、芳硫基、杂环硫基、氨磺酰基、磺基、烷基及芳基亚磺酰基、烷基及芳基磺酰基、酰基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、氨甲酰基、芳基及杂环偶氮基、酰亚胺基、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基氨基、甲硅烷基等。取代基可以是具有两个以上,也可以是由一种以上构成。
作为上述式(1)中的R1,在上述烷基、烯基、炔基、芳基、1价的杂环基及甲硅烷基之中,优选为烷基。
如上所述,上述式(1)中的n表示1~6的整数,优选为2~4,更优选为3。
作为特定化合物(1),具体而言,例如可以举出以下所示的化合物。其中,优选为二丁基羟基甲苯。
[化学式6]
Figure BDA0002553697200000101
特定化合物(1)的含量以相对于二色性偶氮色素化合物的摩尔比率优选为1~500摩尔%,更优选为1~50摩尔%,进一步优选为2~50摩尔%,尤其优选为3.5~10摩尔%。
<二色性偶氮色素化合物>
液晶组合物中所包含的二色性偶氮色素化合物并不受特别限定,能够使用以往公知的二色性偶氮色素,可以单独含有一种二色性偶氮色素化合物,也可以含有两种以上。
在本发明中,二色性色素化合物是指吸光度根据方向而不同的色素。
二色性色素化合物可以显示出液晶性,也可以不显示出液晶性。
当二色性色素化合物显示出液晶性时,可以显示出向列性或近晶性中的任一种。显示出液晶相的温度范围优选室温(约20℃~28℃)~300℃,从处理性及制造适用性的观点考虑,更优选为50℃~200℃。
在本发明中,从使光吸收各向异性膜接近黑色的观点考虑,例如优选同时使用在波长370~550nm的范围内具有极大吸收波长的至少一种色素化合物(第1二色性色素)和在波长500~700nm的范围内具有极大吸收波长的至少一种色素化合物(第2二色性色素)。
在本发明中,出于抗压性变得更良好的原因,优选二色性偶氮色素化合物具有交联性基团。
作为交联性基团,具体而言,例如可以举出(甲基)丙烯酰基、环氧基、氧杂环丁基、苯乙烯基等,其中,优选(甲基)丙烯酰基。
在本发明中,从光吸收各向异性膜的取向度与均匀性的平衡变得良好的观点考虑,液晶组合物中所包含的二色性偶氮色素化合物的含量以固体成分比率优选为5~25质量%,更优选为5~20质量%,进一步优选为10~15质量%。
作为二色性偶氮色素化合物,优选为下述式(2)所表示的二色性色素化合物(以下,也简称为“特定二色性色素化合物”。)。
[化学式7]
Figure BDA0002553697200000111
其中,式(2)中,A1、A2及A3分别独立地表示可以具有取代基的2价的芳香族基团。
并且,式(2)中,L1及L2分别独立地表示取代基。
并且,式(2)中,m表示1~4的整数,当m为2~4的整数时,多个A2可以彼此相同也可以不同。另外,m优选为1或2。
对上述式(2)中A1、A2及A3所表示的“可以具有取代基的2价的芳香族基团”进行说明。
作为上述取代基,例如可以举出日本特开2011-237513号公报的[0237]~[0240]段中所记载的取代基组G,其中,可以优选举出卤原子、烷基、烷氧基、烷氧基羰基(例如,甲氧基羰基、乙氧基羰基等)、芳氧基羰基(例如,苯氧基羰基、4-甲基苯氧基羰基、4-甲氧基苯基羰基等)等,可以更优选举出烷基,可以进一步优选举出碳原子数1~5的烷基。
另一方面,作为2价的芳香族基团,例如可以举出2价的芳香族烃基及2价的芳香族杂环基。
作为上述2价的芳香族烃基,例如可以举出碳原子数6~12的亚芳基,具体而言,可以举出亚苯基、枯烯基(cumenylenegroup)、均三甲苯基、甲亚苯基(tolylenegroup)、亚二甲苯基等。其中,优选亚苯基。
并且,作为上述2价的芳香族杂环基,优选源自单环或2环性的杂环的基团。作为构成芳香族杂环基的除碳以外的原子,可以举出氮原子、硫原子及氧原子。当芳香族杂环基具有多个除碳以外的构成环的原子时,它们可以相同也可以不同。作为芳香族杂环基,具体而言,可以举出亚吡啶基(吡啶-二基)、亚喹啉基(喹啉-二基)、亚异喹啉基(异喹啉-二基)、苯并噻二唑-二基、邻苯二甲酰亚胺-二基、噻吩并噻唑-二基(以下,简称为“噻吩并噻唑基”。)等。
在上述2价的芳香族基团之中,优选2价的芳香族烃基。
在此,还优选A1、A2及A3中的任意一个为可以具有取代基的2价的噻吩并噻唑基。另外,2价的噻吩并噻唑基的取代基的具体例与上述的“可以具有取代基的2价的芳香族基团”中的取代基相同,优选的方式也相同。
并且,更优选A1、A2及A3中的A2为2价的噻吩并噻唑基。在该情况下,A1及A2表示可以具有取代基的2价的芳香族基团。
当A2为2价的噻吩并噻唑基时,优选A1及A2中的至少一者为可以具有取代基的2价的芳香族烃基,优选A1及A2这两者为可以具有取代基的2价的芳香族烃基。
对上述式(2)中L1及L2所表示的“取代基”进行说明。
作为上述取代基,优选为了提高溶解性或向列液晶性而导入的基团、为了调节作为色素的色调而导入的具有供电子性或吸电子性的基团或具有为了固定取向而导入的交联性基团(聚合性基团)的基团。
例如,作为取代基,包括烷基(是优选碳原子数1~20、更优选碳原子数1~12、尤其优选碳原子数1~8的烷基,例如可以举出甲基、乙基、异丙基、叔丁基、正辛基、正癸基、正十六烷基、环丙基、环戊基、环己基等)、烯基(是优选碳原子数2~20、更优选碳原子数2~12、尤其优选碳原子数2~8的烯基,例如可以举出乙烯基、烯丙基、2-丁烯基、3-戊烯基等)、炔基(是优选碳原子数2~20、更优选碳原子数2~12、尤其优选碳原子数2~8的炔基,例如可以举出炔丙基、3-戊炔基等)、芳基(是优选碳原子数6~30、更优选碳原子数6~20、尤其优选碳原子数6~12的芳基,例如可以举出苯基、2,6-二乙基苯基、3,5-二三氟甲基苯基、苯乙烯基、萘基、联苯基等)、取代或未取代的氨基(是优选碳原子数0~20、更优选碳原子数0~10、尤其优选碳原子数0~6的氨基,例如可以举出未取代的氨基、甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基、苯胺基等)、烷氧基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~15,例如可以举出甲氧基、乙氧基、丁氧基等)、氧羰基(优选碳原子数2~20,更优选碳原子数2~15,尤其优选2~10,例如可以举出甲氧基羰基、乙氧基羰基、苯氧基羰基等)、酰氧基(优选碳原子数2~20,更优选碳原子数2~10,尤其优选2~6,例如可以举出乙酰氧基、苯甲酰氧基、丙烯酰基及甲基丙烯酰基等)、酰氨基(优选碳原子数2~20,更优选碳原子数2~10,尤其优选碳原子数2~6,例如可以举出乙酰氨基、苯甲酰氨基等)、烷氧基羰基氨基(优选碳原子数2~20,更优选碳原子数2~10,尤其优选碳原子数2~6,例如可以举出甲氧基羰基氨基等)、芳氧基羰基氨基(优选碳原子数7~20,更优选碳原子数7~16,尤其优选碳原子数7~12,例如可以举出苯氧基羰基氨基等)、磺酰氨基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~10,尤其优选碳原子数1~6,例如可以举出甲磺酰氨基、苯磺酰氨基等)、氨磺酰基(优选碳原子数0~20,更优选碳原子数0~10,尤其优选碳原子数0~6,例如可以举出氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基、苯基氨磺酰基等)、氨甲酰基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~10,尤其优选碳原子数1~6,例如可以举出未取代的氨甲酰基、甲基氨甲酰基、二乙基氨甲酰基、苯基氨甲酰基等)、烷硫基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~10,尤其优选碳原子数1~6,例如可以举出甲硫基、乙硫基等)、芳硫基(优选碳原子数6~20,更优选碳原子数6~16,尤其优选碳原子数6~12,例如可以举出苯硫基等)、磺酰基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~10,尤其优选为碳原子数1~6,例如可以举出甲磺酰基、甲苯磺酰基等)、亚磺酰基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~10,尤其优选碳原子数1~6,例如可以举出甲烷亚磺酰基、苯亚磺酰基等)、脲基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~10,尤其优选碳原子数1~6,例如可以举出未取代的脲基、甲基脲基、苯基脲基等)、磷酸酰胺基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~10,尤其优选碳原子数1~6,例如可以举出二乙基磷酸酰胺基、苯基磷酸酰胺基等)、羟基、巯基、卤原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、硝基、羟肟酸基、亚磺基、肼基、亚氨基、偶氮基、杂环基(是优选碳原子数1~30、更优选1~12的杂环基,例如为具有氮原子、氧原子、硫原子等杂原子的杂环基,例如可以举出环氧基、氧杂环丁基、咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基等)、甲硅烷基(是优选碳原子数3~40、更优选碳原子数3~30、尤其优选碳原子数3~24的甲硅烷基,例如可以举出三甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基等)。
这些取代基可以进一步被这些取代基取代。并且,当具有两个以上的取代基时,可以相同也可以不同。并且,在可能的情况下,可以相互键合而形成环。
作为L1及L2所表示的取代基,优选为可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的烯基、可以具有取代基的炔基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的烷氧基、可以具有取代基的氧羰基、可以具有取代基的酰氧基、可以具有取代基的酰氨基、可以具有取代基的氨基、可以具有取代基的烷氧基羰基氨基、可以具有取代基的磺酰氨基、可以具有取代基的氨磺酰基、可以具有取代基的氨甲酰基、可以具有取代基的烷硫基、可以具有取代基的磺酰基、可以具有取代基的脲基、硝基、羟基、氰基、亚氨基、偶氮基、卤原子及杂环基,更优选为可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的烯基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的烷氧基、可以具有取代基的氧羰基、可以具有取代基的酰氧基、可以具有取代基的氨基、硝基、亚氨基及偶氮基。
优选L1及L2中的至少一者包含交联性基团(聚合性基团),更优选L1及L2这两者中包含交联性基团。
作为交联性基团,具体而言,可以举出日本特开2010-244038号公报的[0040]~[0050]段中所记载的聚合性基团,从反应性及合成适用性的观点考虑,优选丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基、氧杂环丁基及苯乙烯基,优选丙烯酰基及甲基丙烯酰基。
作为L1及L2的优选方式,可以举出被上述交联性基团取代的烷基、被上述交联性基团取代的二烷基氨基及被上述交联性基团取代的烷氧基。
(第2二色性偶氮色素)
在本发明中,出于能够在长波侧实现高取向度的原因,优选液晶组合物含有下述式(3)所表示的二色性偶氮色素化合物作为上述第2二色性色素。
[化学式8]
Figure BDA0002553697200000151
上述式(3)中,C1及C2分别独立地表示1价的取代基。其中,C1及C2中的至少一者表示交联性基团。
上述式(3)中,M1及M2分别独立地表示2价的连接基团。其中,M1及M2中的至少一者的主链的原子的数量为4个以上。
上述式(3)中,Ar1及Ar2分别独立地表示可以具有取代基的亚苯基、可以具有取代基的亚萘基及可以具有取代基的亚联苯基中的任一种基团。
上述式(3)中,E表示氮原子、氧原子及硫原子中的任一种原子。
上述式(3)中,R1表示氢原子或取代基。
上述式(3)中,R2表示氢原子或可以具有取代基的烷基。
上述式(3)中,n表示0或1。其中,当E为氮原子时,n为1,当E为氧原子或硫原子时,n为0。
对上述式(3)中C1及C2所表示的1价的取代基进行说明。
作为C1及C2所表示的1价的取代基,优选为了提高偶氮化合物的溶解性或向列液晶性而导入的基团、为了调节作为色素的色调而导入的具有供电子性或吸电子性的基团或为了固定取向而导入的交联性基团(聚合性基团)。
例如,作为取代基,包括烷基(是优选碳原子数1~20、更优选碳原子数1~12、尤其优选碳原子数1~8的烷基,例如可以举出甲基、乙基、异丙基、叔丁基、正辛基、正癸基、正十六烷基、环丙基、环戊基及环己基等)、烯基(是优选碳原子数2~20、更优选碳原子数2~12、尤其优选碳原子数2~8的烯基,例如可以举出乙烯基、烯丙基、2-丁烯基及3-戊烯基等)、炔基(是优选碳原子数2~20、更优选碳原子数2~12、尤其优选碳原子数2~8的炔基,例如可以举出炔丙基及3-戊炔基等)、芳基(是优选碳原子数6~30、更优选碳原子数6~20、尤其优选碳原子数6~12的芳基,例如可以举出苯基、2,6-二乙基苯基、3,5-二三氟甲基苯基、苯乙烯基、萘基及联苯基等)、取代或未取代的氨基(是优选碳原子数0~20、更优选碳原子数0~10、尤其优选碳原子数0~6的氨基,例如可以举出未取代的氨基、甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基及苯胺基等)、烷氧基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~15,例如可以举出甲氧基、乙氧基及丁氧基等)、氧羰基(优选碳原子数2~20,更优选碳原子数2~15,尤其优选2~10,例如可以举出甲氧基羰基、乙氧基羰基及苯氧基羰基等)、酰氧基(优选碳原子数2~20,更优选碳原子数2~10,尤其优选2~6,例如可以举出乙酰氧基、苯甲酰氧基、丙烯酰基及甲基丙烯酰基等)、酰氨基(优选碳原子数2~20,更优选碳原子数2~10,尤其优选碳原子数2~6,例如可以举出乙酰氨基及苯甲酰氨基等)、烷氧基羰基氨基(优选碳原子数2~20,更优选碳原子数2~10,尤其优选碳原子数2~6,例如可以举出甲氧基羰基氨基等)、芳氧基羰基氨基(优选碳原子数7~20,更优选碳原子数7~16,尤其优选碳原子数7~12,例如可以举出苯氧基羰基氨基等)、磺酰氨基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~10,尤其优选碳原子数1~6,例如可以举出甲磺酰氨基及苯磺酰氨基等)、氨磺酰基(优选碳原子数0~20,更优选碳原子数0~10,尤其优选碳原子数0~6,例如可以举出氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基及苯基氨磺酰基等)、氨甲酰基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~10,尤其优选碳原子数1~6,例如可以举出未取代的氨甲酰基、甲基氨甲酰基、二乙基氨甲酰基及苯基氨甲酰基等)、烷硫基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~10,尤其优选碳原子数1~6,例如可以举出甲硫基及乙硫基等)、芳硫基(优选碳原子数6~20,更优选碳原子数6~16,尤其优选碳原子数6~12,例如可以举出苯硫基等)、磺酰基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~10,尤其优选碳原子数1~6,例如可以举出甲磺酰基及甲苯磺酰基等)、亚磺酰基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~10,尤其优选碳原子数1~6,例如可以举出甲烷亚磺酰基及苯亚磺酰基等)、脲基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~10,尤其优选碳原子数1~6,例如可以举出未取代的脲基、甲基脲基及苯基脲基等)、磷酸酰胺基(优选碳原子数1~20,更优选碳原子数1~10,尤其优选碳原子数1~6,例如可以举出二乙基磷酸酰胺基及苯基磷酸酰胺基等)、羟基、巯基、卤原子(例如为氟原子、氯原子、溴原子及碘原子)、氰基、硝基、羟肟酸基、亚磺基、肼基、亚氨基、偶氮基、杂环基(是优选碳原子数1~30、更优选1~12的杂环基,例如为具有氮原子、氧原子、硫原子等杂原子的杂环基,例如可以举出环氧基、氧杂环丁基、咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基及苯并噻唑基等)及甲硅烷基(是优选碳原子数3~40、更优选碳原子数3~30、尤其优选碳原子数3~24的甲硅烷基,例如可以举出三甲基甲硅烷基及三苯基甲硅烷基等)。
这些取代基可以进一步被这些取代基取代。并且,当具有两个以上的取代基时,可以相同也可以不同。并且,在可能的情况下,可以相互键合而形成环。
式(3)中,C1及C2中的至少一者表示交联性基团,从光吸收各向异性膜的耐久性更优异的观点考虑,优选C1及C2这两者为交联性基团。
作为交联性基团,具体而言,可以举出日本特开2010-244038号公报的[0040]~[0050]段中所记载的聚合性基团,从反应性及合成适用性的观点考虑,优选丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基、氧杂环丁基或苯乙烯基,优选丙烯酰基或甲基丙烯酰基。
对上述式(3)中M1及M2所表示的2价的连接基团进行说明。
作为2价的连接基团,例如可以举出-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-CO-NRN-、-O-CO-NRN-、-SO2-、-SO-、亚烷基、亚环烷基及亚烯基以及将这些基团组合两个以上而成的基团等。
在这些之中,优选将亚烷基与选自包括-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-CO-NRN-、-O-CO-NRN-、-SO2-及-SO-的组中的一种以上的基团组合而成的基团。另外,RN表示氢原子或烷基。
并且,M1及M2中的至少一者的主链的原子的数量为4个以上,优选为7个以上,更优选为10个以上。并且,主链的原子的数量的上限值优选为20个以下,更优选为15个以下。
在此,M1中的“主链”是指为了直接连接式(3)中的“C1”与“Ar1”所需要的部分,“主链的原子的数量”是指构成上述部分的原子的个数。同样地,M2中的“主链”是指为了直接连接式(3)中的“C2”与“E”所需要的部分,“主链的原子的数量”是指构成上述部分的原子的数量。另外,“主链的原子的数量”中不包括后述的支链的原子的数量。
具体而言,下述式(D7)中,M1的主链的原子的数量为6个(下述式(D7)的左侧的点线框内的原子的数量),M2的主链的原子的数量为7个(下述式(D7)的右侧的点线框内的原子的数量)。
[化学式9]
Figure BDA0002553697200000181
在本发明中,M1及M2中的至少一者只要是主链的原子的数量为4个以上的基团即可,若M1及M2中的一者的主链的原子的数量为4个以上,则另一个主链的原子数可以为3个以下。
M1及M2的主链的原子的数量的合计优选5~30个,更优选7~27个。通过主链的原子的数量的合计为5个以上,二色性色素化合物更容易聚合,通过主链的原子的数量的合计为30个以下,可得到取向度优异的光吸收各向异性膜,或者二色性偶氮色素化合物的熔点上升而可得到耐热性优异的光吸收各向异性膜。
M1及M2可以具有支链。在此,M1中的“支链”是指除为了直接连接上述式(3)中的C1与Ar1所需要的部分以外的部分。同样地,M2中的“支链”是指除为了直接连接上述式(3)中的C2与E所需要的部分以外的部分。
支链的原子的数量优选为3个以下。通过支链的原子的数量为3个以下,具有光吸收各向异性膜的取向度进一步得到提高等优点。另外,支链的原子的数量中不包括氢原子的数量。
以下例示M1及M2的优选结构,但本发明并不限定于这些。另外,下述结构中的“*”表示C1与Ar1的连接部或C2与E的连接部。
[化学式10]
Figure BDA0002553697200000191
在本发明中,关于上述式(3)中的M1,从提高取向度的观点考虑,优选具有氧原子。
对上述式(3)中的Ar1及Ar2所表示的“可以具有取代基的亚苯基”、“可以具有取代基的亚萘基”及“可以具有取代基的亚联苯基”进行说明。
作为取代基并不受特别限定,可以举出卤原子、烷基、烷氧基、烷硫基、氧羰基、硫代烷基、酰氧基、酰氨基、烷氧基羰基氨基、磺酰氨基、氨磺酰基、氨甲酰基、亚磺酰基及脲基等。这些取代基可以进一步被这些取代基取代。在这些之中,优选烷基,进一步优选碳原子数1~5的烷基,从容易获得原材料及取向度的观点考虑,优选甲基及乙基。
Ar1及Ar2为可以具有取代基的亚苯基、可以具有取代基的亚萘基或可以具有取代基的亚联苯基,但从容易获得可以具有取代基的原材料及取向度的观点考虑,优选为亚苯基。
上述式(3)中,与Ar1连接的“M1”及“N”优选位于Ar1中的对位。并且,与Ar2连接的“E”及“N”优选位于Ar1中的对位。
上述式(3)中,E表示氮原子、氧原子及硫原子中的任一原子,从合成适用性的观点考虑,优选为氮原子。
并且,从容易使二色性色素化合物在短波长侧具有吸收(例如,在500~530nm附近具有极大吸收波长)的观点考虑,上述式(3)中的E优选为氧原子。
另一方面,从容易使二色性色素化合物在长波长侧具有吸收(例如,在600nm附近具有极大吸收波长)的观点考虑,上述式(3)中的E优选为氮原子。
上述式(3)中,R1表示氢原子或取代基。
R1所表示的“取代基”的具体例及优选方式与上述Ar1及Ar2中的取代基相同,优选的方式也相同,因此省略其说明。
上述式(3)中,R2表示氢原子或可以具有取代基的烷基,优选为可以具有取代基的烷基。
作为取代基,例如可以举出卤原子、羟基、酯基、醚基及硫醚基等。
作为烷基,可以举出碳原子数1~8的直链状、支链状或环状的烷基。其中,优选碳原子数1~6的直链状的烷基,更优选碳原子数1~3的直链状的烷基,进一步优选甲基或乙基。
另外,当E为氮原子时,R2成为存在于式(3)中的基团(即,是指n=1的情况)。另一方面,当E为氧原子或硫原子时,R2成为不存在于式(3)中的基团(即,是指n=0的情况)。
上述式(3)中,n表示0或1。其中,当E为氮原子时,n为1,当E为氧原子或硫原子时,n为0。
以下示出上述式(3)的二色性偶氮色素化合物的具体例,但本发明并不限定于这些。
[化学式11]
Figure BDA0002553697200000211
(第1二色性偶氮色素)
在本发明中,出于能够在短波侧实现高取向度的原因,优选液晶组合物含有下述式(4)所表示的二色性偶氮色素化合物作为上述第1二色性色素。
[化学式12]
Figure BDA0002553697200000221
上述式(4)中,A及B分别独立地表示交联性基团。
上述式(4)中,a及b分别独立地表示0或1。其中,a+b≥1。
上述式(4)中,当a=0时,L1表示1价的取代基,当a=1时,L1表示单键或2价的连接基团。并且,当b=0时,L2表示1价的取代基,当b=1时,L2表示单键或2价的连接基团。
上述式(4)中,Ar1表示(n1+2)价的芳香族烃基或杂环基,Ar2表示(n2+2)价的芳香族烃基或杂环基,Ar3表示(n3+2)价的芳香族烃基或杂环基。
上述式(4)中,R1、R2及R3分别独立地表示1价的取代基。当n1≥2时,多个R1可以彼此相同也可以不同,当n2≥2时,多个R2可以彼此相同也可以不同,当n3≥2时,多个R3可以彼此相同也可以不同。
上述式(4)中,k表示1~4的整数。当k≥2时,多个Ar2可以彼此相同也可以不同,多个R2可以彼此相同也可以不同。
上述式(4)中,n1、n2及n3分别独立地表示0~4的整数。其中,当k=1时,n1+n2+n3≥0,当k≥2时,n1+n2+n3≥1。
关于上述式(4),与WO2017/195833的式(1)相同,可以进行参考。
以下示出上述式(4)的二色性色素化合物的具体例,但本发明并不限定于这些。另外,在下述具体例中,n表示1~10的整数。
[化学式13]
Figure BDA0002553697200000231
[化学式14]
Figure BDA0002553697200000241
<液晶性化合物>
本发明的光吸收各向异性膜的形成中所使用的液晶组合物含有液晶性化合物。通过包含液晶性化合物,能够抑制二色性色素化合物的析出,同时能够使二色性色素化合物以高取向度取向。
本发明中的液晶性化合物是指不显示出二色性的液晶性化合物。
作为液晶性化合物,能够使用低分子液晶性化合物及高分子液晶性化合物中的任一种。在此,“低分子液晶性化合物”是指在化学结构中不具有重复单元的液晶性化合物。并且,“高分子液晶性化合物”是指在化学结构中具有重复单元的液晶性化合物。
作为低分子液晶性化合物,例如可以举出日本特开2013-228706号公报中所记载的液晶性化合物。
作为高分子液晶性化合物,例如可以举出日本特开2011-237513号公报中所记载的热致液晶性高分子。并且,高分子液晶性化合物可以在末端具有交联性基团(例如,丙烯酰基及甲基丙烯酰基)。
液晶性化合物可以单独使用一种,也可以同时使用两种以上。
当含有液晶性化合物时,液晶性化合物的含量以固体成分比率优选75~95质量份,更优选75~90质量份,进一步优选80~90质量份。通过液晶性化合物的含量在上述范围内,光吸收各向异性膜的取向度进一步得到提高。
(低分子液晶性化合物)
作为低分子液晶性化合物,优选下述式(5)所表示的低分子液晶性化合物。
U1-V1-W1-X1-Y1-X2-Y2-X3-W2-V2-U2(5)
[式(5)中,X1、X2及X3相互独立地表示可以具有取代基的1,4-亚苯基或可以具有取代基的环己烷-1,4-二基。其中,X1、X2及X3中的至少一个为可以具有取代基的1,4-亚苯基。构成环己烷-1,4-二基的-CH2-可以被取代为-O-、-S-或-NR-。R表示碳原子数1~6的烷基或苯基。
Y1及Y2相互独立地表示-CH2CH2-、-CH2O-、-COO-、-OCOO-、单键、-N=N-、-CRa=CRb-、-C≡C-或CRa=N-。Ra及Rb分别独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基。
U1表示氢原子或聚合性基团。
U2表示聚合性基团。
W1及W2分别独立地表示单键、-O-、-S-、-COO-或OCOO-。
V1及V2分别独立地表示可以具有取代基的碳原子数1~20的烷二基(alkanediylgroup),构成烷二基的-CH2-可以被取代为-O-、-S-或NH-。]
关于上述式(5),是日本特开2017-083843号的式(A)的化合物,可以进行参考。
作为低分子液晶性化合物的具体例,可以举出式(B-1)~式(B-25)所表示的化合物。当低分子液晶性化合物具有环己烷-1,4-二基时,该环己烷-1,4-二基优选为反式体。
[化学式15]
Figure BDA0002553697200000261
Figure BDA0002553697200000271
其中,优选选自包括式(B-2)、式(B-3)、式(B-4)、式(B-5)、式(B-6)、式(B-7)、式(B-8)、式(B-13)、式(B-14)、式(B-15)、式(B-16)及式(B-17)所表示的化合物的组中的至少一种。
例示出的低分子液晶性化合物能够单独使用或者组合使用。并且,当组合两种以上的低分子液晶性化合物时,优选至少一种为低分子液晶性化合物,更优选两种以上为低分子液晶性化合物。通过进行组合,有时即使在液晶-结晶相变温度以下的温度下也能够暂时保持液晶性。作为组合两种低分子液晶性化合物时的混合比,通常为1:99~50:50,优选为5:95~50:50,更优选为10:90~50:50。
低分子液晶性化合物所显示出的液晶状态优选为近晶相,从能够制造取向有序度更高的偏振层的观点上,更优选为高阶近晶相。“高阶近晶相”是指近晶B相、近晶D相、近晶E相、近晶F相、近晶G相、近晶H相、近晶I相、近晶J相、近晶K相及近晶L相,其中,更优选近晶B相、近晶F相及近晶I相。取向有序度高的偏振层在X射线衍射测定中可得到源自六方晶相或晶相之类的高阶结构的布拉格峰。“布拉格峰”是指源自分子取向的晶面周期结构的峰,优选为周期间隔为
Figure BDA0002553697200000272
的偏振层。
低分子液晶性化合物例如利用Lubetal.Recl.Trav.Chim.Pays-Bas,115,321-328(1996)或日本专利第4719156号等中所记载的公知方法来制造。
(高分子液晶性化合物)
液晶组合物优选含有高分子液晶性化合物。
作为高分子液晶性化合物的结构,优选含有包含下述式(6)所表示的重复单元的高分子液晶性化合物。
[化学式16]
Figure BDA0002553697200000281
其中,上述式(6)中,
R表示氢原子或甲基。
L表示单键或2价的连接基团。
B表示氢原子、卤原子、氰基、烷基、烷氧基、氨基、氧羰基、酰氧基、酰氨基、烷氧基羰基氨基、磺酰氨基、氨磺酰基、氨甲酰基、烷硫基、磺酰基、亚磺酰基、脲基或交联性基团。
M表示下述式(1-1)所表示的介晶基团。
[化学式17]
Figure BDA0002553697200000282
其中,上述式(1-1)中,
Ar11及Ar12分别独立地表示可以具有取代基的亚苯基或亚联苯基。
L11及L12分别独立地表示单键或不包含偶氮基的2价的连接基团。
Y表示亚氨基、-OCO-CH=CH-基或-CH=CH-CO2-基。
m1及m2分别独立地表示1~3的整数。
当m1为2~3的整数时,多个Ar11分别可以相同也可以不同,多个L11分别可以相同也可以不同。
当m2为2~3的整数时,多个Ar12分别可以相同也可以不同,多个L12分别可以相同也可以不同。
对上述式(6)中的L所表示的2价的连接基团进行说明。
作为2价的连接基团,例如可以举出-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-NRNCO-、-CONRN-、亚烷基或将这些基团组合两个以上而成的2价的基团等。另外,RN表示氢原子或烷基。
在这些之中,优选为将选自包括-O-、-COO-及-OCO-的组中的一种以上的基团与亚烷基组合而成的2价的基团。
并且,从显示出液晶性的观点考虑,亚烷基的碳原子数优选为2~16。
对上述式(6)中的M所表示的上述式(1-1)所表示的介晶基团进行说明。另外,上述式(1-1)中,*表示与上述式(6)中的L或B的键合位置。
上述式(1-1)中,Ar11及Ar12分别独立地表示可以具有取代基的亚苯基或亚联苯基。
在此,作为取代基并不受特别限定,可以举出卤原子、烷基、烷氧基、烷硫基、氧羰基、硫代烷基、酰氧基、酰氨基、烷氧基羰基氨基、磺酰氨基、氨磺酰基、氨甲酰基、亚磺酰基及脲基等。
上述式(1-1)中,L11及L12分别独立地表示单键或不包含偶氮基的2价的连接基团。
在此,作为2价的连接基团,例如可以举出-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-NRNCO-、-CONRN-、亚烷基或将这些基团组合两个以上而成的2价的基团等。另外,RN表示氢原子或烷基。
上述式(1-1)中,Y表示亚氨基、-OCO-CH=CH-基或-CH=CH-CO2-基。
上述式(1-1)中,m1及m2分别独立地表示1~3的整数。
在此,从显示出液晶性的观点考虑,m1及m2合计优选为2~5的整数,合计优选为2~4的整数。
对上述式(6)中的B进行说明。
B表示氢原子、卤原子、氰基、烷基、烷氧基、氨基、氧羰基、烷氧基羰基、酰氧基、(聚)亚烷氧基、酰氨基、烷氧基羰基氨基、磺酰氨基、氨磺酰基、氨甲酰基、烷硫基、磺酰基、亚磺酰基或脲基。
在这些之中,从显现液晶性或调整相变温度的观点及溶解性的观点等考虑,优选为氰基、烷基、烷氧基、氧羰基、烷氧基羰基、(聚)亚烷氧基或烷硫基,更优选为烷基、烷氧基或(聚)亚烷氧基。
并且,从显现液晶性或调整相变温度的观点及溶解性的观点等考虑,B中除氢原子、卤原子及氰基以外的烷基等的碳原子数优选为1~20,更优选为1~11。
对上述式(6)中的B表示交联性基团的情况进行说明。
作为交联性基团,例如可以举出日本特开2010-244038号公报的[0040]~[0050]段中所记载的聚合性基团,其中,从反应性及合成适用性的观点考虑,优选丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基、氧杂环丁基或苯乙烯基,更优选丙烯酰基或甲基丙烯酰基(以下,也简称为“(甲基)丙烯酰基”。)。
上述高分子液晶性化合物的液晶性可以显示出向列性及近晶性中的任一种,优选至少显示出向列性。
显示出向列相的温度范围优选为室温(23℃)~300℃,从处理或制造适用性的观点考虑,优选为50℃~200℃。
另外,在本发明中,上述高分子液晶性化合物的重均分子量(Mw)优选为1000~100000,更优选为2000~60000。并且,数平均分子量(Mn)优选为500~80000,更优选为1000~30000。
在此,本发明中的重均分子量及数均分子量为通过凝胶渗透色谱(GPC)法测定出的值。
·溶剂(洗脱液):四氢呋喃
·装置名称:TOSOHHLC-8220GPC
·柱:将3根TOSOHTSKgelSuperHZM-H(4.6mm×15cm)连接使用
·柱温度:25℃
·试样浓度:0.1质量%
·流速:0.35ml/min
·校准曲线:使用由TOSOH制造的TSK标准聚苯乙烯Mw=2800000~1050(Mw/Mn=1.03~1.06)的7个样品得到的校准曲线
在本发明中,出于可见光区域中的吸收少、更容易维持可见光区域中的二色性色素化合物的取向的原因,上述高分子液晶性化合物的极大吸收波长优选为380nm以下。
并且,在本发明中,从光吸收各向异性膜的二色性比进一步得到提高的原因,上述高分子液晶性化合物的介晶基团中所包含的苯环的数量优选为3个以上。
作为具有上述式(6)所表示的重复单元的高分子液晶性化合物,具体而言,例如可以举出下述结构式所表示的高分子液晶性化合物。另外,下述结构式中,R表示氢原子或甲基。
[化学式18]
Figure BDA0002553697200000311
作为在本发明中进一步优选的高分子液晶性化合物,优选含有包含后述的式(7)所表示的重复单元的高分子液晶性化合物。。在后述的式(7)中,P1(以下,也称为“主链”。)、L1及SP1(以下,也称为“间隔基团”。)的logP值与M1(以下,也称为“介晶基团”。)的logP值之差为4以上。
通过使用上述高分子液晶性化合物,能够形成取向度高的光吸收各向异性膜。其原因的详细内容虽然不明确,但大致推定如下。
logP值为表现化学结构的亲水性及疏水性的性质的指标。后述的式(7)所表示的重复单元的主链、L1及间隔基团的logP值与介晶基团的logP值相差规定值以上,因此处于从主链至间隔基团为止的结构与介晶基团的相容性低的状态。由此,推测高分子液晶性化合物的结晶性变高,处于高分子液晶性化合物的取向度高的状态。如此,推测若高分子液晶性化合物的取向度高,则高分子液晶性化合物与二色性色素化合物的相容性下降(即,二色性色素化合物的结晶性得到提高),二色性色素化合物的取向度得到提高。其结果,认为所得到的光吸收各向异性膜的取向度变高。
在本发明中优选的高分子液晶性化合物包含下述式(7)所表示的重复单元(在本说明书中,也称为“重复单元(7)”。)。并且,在重复单元(7)中,P1、L1及SP1的logP值与M1的logP值之差为4以上。
[化学式19]
Figure BDA0002553697200000321
上述式(7)中,P1表示重复单元的主链,L1表示单键或2价的连接基团,SP1表示间隔基团,M1表示介晶基团,T1表示末端基。
其中,当M1具有连接基团时,不包含偶氮基作为连接基团。
作为P1所表示的重复单元的主链,具体而言,例如可以举出下述式(P1-A)~(P1-D)所表示的基团,其中,从成为原料的单体的多样性及容易处理的观点考虑,优选下述式(P1-A)所表示的基团。
[化学式20]
Figure BDA0002553697200000322
式(P1-A)~(P1-D)中,“*”表示与式(7)中的L1的键合位置。式(P1-A)中,R1表示氢原子或甲基。式(P1-D)中,R2表示烷基。
式(P1-A)所表示的基团优选为通过(甲基)丙烯酸酯的聚合而得到的聚(甲基)丙烯酸酯的部分结构的一单元。
式(P1-B)所表示的基团优选为使乙二醇聚合而得到的聚乙二醇中的乙二醇单元。
式(P1-C)所表示的基团优选为使丙二醇聚合而得到的丙二醇单元。
式(P1-D)所表示的基团优选为通过硅烷醇的缩聚而得到的聚硅氧烷的硅氧烷单元。其中,硅烷醇为式Si(R2)3(OH)所表示的化合物。式中,多个R2分别独立地表示氢原子或烷基。其中,多个R2中的至少一个表示烷基。
L1表示单键或2价的连接基团。
作为L1所表示的2价的连接基团,可以举出-C(O)O-、-OC(O)-、-O-、-S-、-C(O)NR3-、-NR3C(O)-、-SO2-及-NR3R4-等。式中,R3及R4分别独立地表示氢原子、可以具有取代基的碳原子数1~6的烷基。
当P1为式(P1-A)所表示的基团时,L1优选-C(O)O-所表示的基团。
当P1为式(P1-B)~(P1-D)所表示的基团时,L1优选单键。
出于容易显现液晶性或原材料的获得性等原因,SP1所表示的间隔基团优选包含选自包括氧乙烯结构、氧丙烯结构、聚硅氧烷结构及氟化亚烷基结构的组中的至少一种结构。
在此,SP1所表示的氧乙烯结构优选*-(CH2-CH2O)n1-*所表示的基团。式中,n1表示1~20的整数,*表示与L1或M1的键合位置。
并且,SP1所表示的氧丙烯结构优选*-(CH(CH3)-CH2O)n2-*所表示的基团。式中,n2表示1~3的整数,*表示与L1或M1的键合位置。
并且,SP1所表示的聚硅氧烷结构优选*-(Si(CH3)2-O)n3-*所表示的基团。式中,n3表示6~10的整数,*表示与L1或M1的键合位置。
并且,SP1所表示的氟化亚烷基结构优选*-(CF2-CF2)n4-*所表示的基团。式中,n4表示6~10的整数,*表示与L1或M1的键合位置。
M1所表示的介晶基团是指表示有助于形成液晶的液晶分子的主要骨架的基团。液晶分子显示出结晶态与各向同性液态的中间状态(中间相)的液晶性。关于介晶基团并没有特别限制,例如能够参考“FlussigeKristalleinTabellenII”(V EBDeutscheVerlagfurGrundstoffIndustrie,Leipzig、1984年刊)、尤其是第7页~第16页的记载及液晶便览编辑委员会编、液晶便览(丸善、2000年刊)、尤其是第3章的记载。
作为介晶基团,例如优选具有选自包括芳香族烃基、杂环基及脂环式基团的组中的至少一种环状结构的基团。
作为介晶基团,从液晶性的显现、液晶相变温度的调整、原料获得性及合成适用性的观点考虑,优选下述式(M1-A)或下述式(M1-B)所表示的基团。
[化学式21]
Figure BDA0002553697200000341
式(M1-A)中,A1为选自包括芳香族烃基、杂环基及脂环式基团的组中的2价的基团。这些基团可以被烷基、氟化烷基、烷氧基或取代基取代。
A1所表示的2价的基团优选为4~6元环。并且,A1所表示的2价的基团可以为单环,也可以为稠环。
*表示与SP1或T1的键合位置。
作为A1所表示的2价的芳香族烃基,可以举出亚苯基、亚萘基、芴-二基、蒽-二基及并四苯-二基等,从介晶骨架的设计的多样性或原材料的获得性等观点考虑,优选亚苯基或亚萘基,更优选亚苯基。
作为A1所表示的2价的杂环基,可以为芳香族或非芳香族中的任一种,但从取向度进一步得到提高的观点考虑,优选为2价的芳香族杂环基。
作为构成2价的芳香族杂环基的除碳以外的原子,可以举出氮原子、硫原子及氧原子。当芳香族杂环基具有多个除碳以外的构成环的原子时,它们可以相同也可以不同。
作为2价的芳香族杂环基的具体例,例如可以举出亚吡啶基(吡啶-二基)、哒嗪-二基、咪唑-二基、亚噻吩(噻吩-二基)、亚喹啉基(喹啉-二基)、亚异喹啉基(异喹啉-二基)、噁唑-二基、噻唑-二基、噁二唑-二基、苯并噻唑-二基、苯并噻二唑-二基、邻苯二甲酰亚胺-二基、噻吩并噻唑-二基、噻唑并噻唑-二基、噻吩并噻吩-二基及噻吩并噁唑-二基等。
作为A1所表示的2价的脂环式基团的具体例,可以举出亚环戊基及亚环己基等。
式(M1-A)中,a1表示1~10的整数。当a1为2以上时,多个A1可以相同也可以不同。
式(M1-B)中,A2及A3分别独立地为选自包括芳香族烃基、杂环基及脂环式基团的组中的2价的基团。A2及A3的具体例及优选方式与式(M1-A)的A1相同,因此省略其说明。
式(M1-B)中,a2表示1~10的整数,当a2为2以上时,多个A2可以相同也可以不同,多个A3可以相同也可以不同,多个LA1可以相同也可以不同。
式(M1-B)中,当a2为1时,LA1为2价的连接基团。当a2为2以上时,多个LA1分别独立地为单键或2价的连接基团,多个LA1中的至少一个为2价的连接基团。
式(M1-B)中,作为LA1所表示的2价的连接基团,可以举出-O-、-(C H2)g-、-(CF2)g-、-Si(CH3)2-、-(Si(CH3)2O)g-、-(OSi(CH3)2)g-(g表示1~10的整数。)、-N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)2-C(Z’)2-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-O-C(O)O-、-N(Z)C(O)-、-C(O)N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)O-、-O-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)N(Z”)-、-N(Z”)-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)-S-、-S-C(O)-C(Z)=C(Z’)-(Z、Z’、Z”独立地表示氢、C1~C4烷基、环烷基、芳基、氰基或卤原子。)、-C≡C-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、-SC(O)-及-C(O)S-等。LA1也可以为将这些基团组合两个以上而成的基团。
作为M1的具体例,例如可以举出以下结构。另外,在下述具体例中,“A c”表示乙酰基。
[化学式22]
Figure BDA0002553697200000361
[化学式23]
Figure BDA0002553697200000371
作为T1所表示的末端基,可以举出氢原子、卤原子、氰基、硝基、羟基、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~10的烷硫基、碳原子数1~10的氧羰基、碳原子数1~10的酰氧基、碳原子数1~10的酰氨基、碳原子数1~10的烷氧基羰基、碳原子数1~10的烷氧基羰基氨基、碳原子数1~10的磺酰氨基、碳原子数1~10的氨磺酰基、碳原子数1~10的氨甲酰基、碳原子数1~10的亚磺酰基及碳原子数1~10的脲基等。这些末端基可以进一步被这些基团或日本特开2010-244038号公报中所记载的聚合性基团取代。
T1的主链的原子数优选1~20,更优选1~15,进一步优选1~10,尤其优选1~7。通过T1的主链的原子数为20以下,光吸收各向异性膜的取向度进一步得到提高。在此,T1中的“主链”是指与M1键合的最长的分子链,氢原子不计入T1的主链的原子数。例如,当T1为正丁基时,主链的原子数为4,T1为仲丁基时的主链的原子数为3。
重复单元(7)的含量相对于高分子液晶性化合物所具有的所有重复单元100质量%,优选20~100质量%,更优选30~99.9质量%,进一步优选40~99.0质量%。
在本发明中,根据用于得到各重复单元的各单体的装入量(质量)来计算出高分子液晶性化合物中所包含的各重复单元的含量。
在高分子液晶性化合物中可以单独包含一种重复单元(7),也可以包含两种以上。若高分子液晶性化合物包含两种以上的重复单元(7),则具有高分子液晶性化合物对溶剂的溶解性得到提高及容易调整液晶相变温度等优点。当包含两种以上的重复单元(7)时,优选其合计量在上述范围内。
当包含两种以上的重复单元(7)时,可以同时使用在T1中不包含聚合性基团的重复单元(7)和在T1中包含聚合性基团的重复单元(7)。由此,光吸收各向异性膜的固化性进一步得到提高。
在该情况下,高分子液晶性化合物中的、在T1中包含聚合性基团的重复单元(7)相对于在T1中不包含聚合性基团的重复单元(7)的比例(在T1中包含聚合性基团的重复单元(7)/在T1中不包含聚合性基团的重复单元(7))以质量比优选0.005~4,更优选0.01~2.4。若质量比为4以下,则具有取向度优异的优点。若质量比为0.05以上,则光吸收各向异性膜的固化性进一步得到提高。
(logP值)
式(7)中,P1、L1及SP1的logP值(以下,也称为“logP1”。)与M1的logP值(以下,也称为“logP2”。)之差(|logP1-logP2|)为4以上,从光吸收各向异性膜的取向度进一步得到提高的观点考虑,优选4.25以上,更优选4.5以上。
并且,从调整液晶相变温度及合成适用性的观点考虑,上述差的上限值优选15以下,更优选12以下,进一步优选10以下。
在此,logP值是表现化学结构的亲水性及疏水性的性质的指标,有时被称为亲疏水参数。能够使用ChemBioDrawUltra或HSPiP(Ver.4.1.07)等软件来计算logP值。并且,也能够通过OECDGuidelinesfortheTestingofChemicals,Sections1,TestNo.117的方法等实验地求出。本发明中只要没有特别指定,则采用在HSPiP(Ver.4.1.07)中输入化合物的结构式来计算出的值作为logP值。
如上所述,上述logP1是指P1、L1及SP1的logP值。“P1、L1及SP1的l ogP值”是指将P1、L1及SP1设为一体的结构的logP值,并不是将P1、L1及SP1的各自的logP值合计的值,具体而言,通过将式(7)中的P1~SP1的一连串的结构式输入到上述软件来计算出logP1
但是,当计算logP1时,在P1~SP1的一连串的结构式中,关于P1所表示的基团的部分,可以使用P1所表示的基团其本身的结构(例如,上述式(P1-A)~式(P1-D)等),也可以使用在使为了得到式(7)所表示的重复单元而使用的单体聚合之后可能成为P1的基团的结构。
在此,后者(可能成为P1的基团)的具体例如下。当P1通过(甲基)丙烯酸酯的聚合而得到时为CH2=C(R1)-所表示的基团(R1表示氢原子或甲基。)。并且,当P1通过乙二醇的聚合而得到时为乙二醇,当P1为通过丙二醇的聚合而得到时为丙二醇。并且,当P1通过硅烷醇的缩聚额得到时为硅烷醇(式Si(R2)3(OH)所表示的化合物。多个R2分别独立地表示氢原子或烷基。其中,多个R2中的至少一个表示烷基。)。
logP1只要与上述logP2之差为4以上,则可以低于logP2,也可以高于logP2。
在此,一般的介晶基团的logP值(上述logP2)具有在4~6的范围内的倾向。此时,当logP1低于logP2时,logP1的值优选1以下,更优选0以下。另一方面,当logP1高于logP2时,logP1的值优选8以上,更优选9以上。
当上述式(7)中的P1通过(甲基)丙烯酸酯的聚合而得到且logP1低于l ogP2时,上述式(7)中的SP1的logP值优选0.7以下,更优选0.5以下。另一方面,当上述式(7)中的P1通过(甲基)丙烯酸酯的聚合而得到且logP1高于logP2时,上述式(7)中的SP1的logP值优选3.7以上,更优选4.2以上。
另外,作为logP值为1以下的结构,例如可以举出氧乙烯结构及氧丙烯结构等。作为logP值为6以上的结构,可以举出聚硅氧烷结构及氟化亚烷基结构等。
高分子液晶性化合物的重均分子量(Mw)优选1000~500000,更优选3000~100000,进一步优选5000~50000。若高分子液晶性化合物的Mw在上述范围内,则容易处理高分子液晶性化合物。
尤其,从抑制涂布时的裂纹的观点考虑,高分子液晶性化合物的重均分子量(Mw)优选10000以上,更优选10000~100000。
并且,从取向度的温度宽容度的观点考虑,高分子液晶性化合物的重均分子量(Mw)优选小于50000,优选3000以上且小于50000。
在此,如上所述,本发明中的重均分子量及数均分子量为通过凝胶渗透色谱(GPC)法测定出的值。
高分子液晶性化合物的液晶性可以显示出向列性及近晶性中的任一种,优选至少显示出向列性。
显示出向列相的温度范围优选为室温(23℃)~450℃,从处理或制造适用性的观点考虑,优选为50℃~400℃。
<表面改良剂>
本发明的光吸收各向异性膜的形成中所使用的液晶组合物优选包含表面改良剂。通过包含表面改良剂,可期待涂布表面的平滑性得到提高而取向度得到提高,或者抑制凹陷及不均匀而面内均匀性得到提高。
作为表面改良剂,优选使液晶性化合物在涂布表面侧呈水平的表面改良剂,能够使用日本特开2011-237513号公报的[0253]~[0293]段中所记载的化合物(水平取向剂)。
当液晶组合物含有表面改良剂时,表面改良剂的含量相对于液晶组合物中的上述二色性色素化合物与上述液晶性化合物的合计100质量份,优选0.001~5质量份,优选0.01~3质量份。
<聚合引发剂>
本发明的光吸收各向异性膜的形成中所使用的液晶组合物可以含有聚合引发剂。
作为聚合引发剂并没有特别限制,但优选为具有感光性的化合物即光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,能够无特别限制地使用各种化合物。光聚合引发剂的例子可以举出α-羰基化合物(美国专利第2367661号、美国专利第2367670号的各说明书)、偶姻醚(美国专利第2448828号说明书)、α-烃取代的芳香族偶姻化合物(美国专利第2722512号说明书)、多核醌化合物(美国专利第3046127号及美国专利2951758号的各说明书)、三芳基咪唑二聚物与对氨基苯基酮的组合(美国专利第3549367号说明书)、吖啶及吩嗪化合物(日本特开昭60-105667号公报及美国专利第4239850号说明书)、噁二唑化合物(美国专利第4212970号说明书)及酰基氧化膦化合物(日本特公昭63-040799号公报、日本特公平5-029234号公报、日本特开平10-095788号公报及日本特开平10-029997号公报)等。
作为这种光聚合引发剂,也能够使用市售品,可以举出BASF公司制造的IRGACURE184、IRGACURE907、IRGACURE369、IRGACURE651、IRGACU RE819及IRGACUREOXE-01等。
当液晶组合物含有聚合引发剂时,聚合引发剂的含量相对于液晶组合物中的上述二色性色素化合物与上述液晶性化合物的合计100质量份,优选0.01~30质量份,优选0.1~15质量份。通过聚合引发剂的含量为0.01质量份以上,光吸收各向异性膜的固化性变得良好,通过为30质量份以下,光吸收各向异性膜的取向变得良好。
<溶剂>
从操作性等观点考虑,本发明的光吸收各向异性膜的形成中所使用的液晶组合物优选含有溶剂。
作为溶剂,例如可以举出酮类(例如,丙酮、2-丁酮、甲基异丁基酮、环戊酮、环己酮等)、醚类(例如,二噁烷、四氢呋喃等)、脂肪族烃类(例如,己烷等)、脂环式烃类(例如,环己烷等)、芳香族烃类(例如,苯、甲苯、二甲苯、三甲基苯等)、卤代碳类(例如,二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、二氯苯、氯甲苯等)、酯类(例如,乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等)、醇类(例如,乙醇、异丙醇、丁醇、环己醇等)、溶纤剂类(例如,甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、1,2-二甲氧基乙烷等)、溶纤剂乙酸酯类、亚砜类(例如,二甲基亚砜等)、酰胺类(例如,二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等)及杂环化合物(例如,吡啶等)等有机溶剂以及水。这些溶剂可以单独使用一种,也可以同时使用两种以上。
在这些溶剂之中,优选使用有机溶剂,更优选使用卤化碳类或酮类。
当液晶组合物包含溶剂时,溶剂的含量相对于液晶组合物的总质量,优选为80~99质量%,更优选为83~97质量%,尤其优选为85~95质量%。
<其他成分>
本发明的光吸收各向异性膜的形成中所使用的液晶组合物还可以含有除上述特定二色性色素化合物以外的二色性色素化合物,并且可以含有多种上述特定二色性色素化合物。当含有多个二色性色素化合物时,从使液晶组合物进一步固化的观点考虑,优选含有具有与上述特定二色性色素化合物交联的交联性基团的二色性色素化合物,进一步优选含有多种上述特定二色性色素化合物。
<形成方法>
使用上述液晶组合物的光吸收各向异性膜的形成方法并不受特别限定,可以举出依次包括如下工序的方法:将上述液晶组合物涂布于透明支撑体上而形成涂布膜的工序(以下,也称为“涂布膜形成工序”。);及使涂布膜中所包含的液晶性成分取向的工序(以下,也称为“取向工序”。)。
另外,液晶性成分是不仅包含上述液晶性化合物,当上述二色性色素化合物具有液晶性时,还包含具有液晶性的二色性色素化合物的成分。
(涂布膜形成工序)
涂布膜形成工序为将液晶组合物涂布于透明支撑体上而形成涂布膜的工序。
通过使用上述含有溶剂的液晶组合物或使用通过加热等使液晶组合物成为溶融液等液状物的液体液晶组合物,容易将液晶组合物涂布于透明支撑体上。
作为液晶组合物的涂布方法,具体而言,例如可以举出辊涂法、凹版印刷法、旋涂法、绕线棒涂布法、挤压涂布法、直接凹版涂布法、逆向凹版涂布法、模涂法、喷涂法及喷墨法等公知的方法。
另外,在本方式中示出了将液晶组合物涂布于透明支撑体上的例子,但并不限定于此,例如也可以在设置于透明支撑体上的取向层上涂布液晶组合物。在后面对取向层的详细内容进行叙述。
(取向工序)
取向工序为使涂布膜中所包含的液晶性成分取向的工序。由此,可得到光吸收各向异性膜。
取向工序可以具有干燥处理。通过干燥处理,能够从涂布膜中去除溶剂等成分。干燥处理可以通过在室温下将涂布膜放置规定时间的方法(例如,自然干燥)来进行,也可以通过进行加热和/或送风的方法来进行。
在此,液晶组合物中所包含的液晶性成分有时通过上述涂布膜形成工序或干燥处理而取向。例如,在将液晶组合物制备成包含溶剂的涂布液的方式中,通过干燥涂布膜以从涂布膜中去除溶剂,可得到具有光吸收各向异性的涂布膜(即,光吸收各向异性膜)。
当在涂布膜中所包含的液晶性成分转变为液晶相的转变温度以上的温度下进行干燥处理时,也可以不实施后述的加热处理。
从制造适用性等方面考虑,涂布膜中所包含的液晶性成分转变为液晶相的转变温度优选10~250℃,更优选25~190℃。若上述转变温度为10℃以上,则不需要进行用于将温度降低至呈液晶相的温度范围的冷却处理等,因此优选。并且,若上述转变温度为250℃以下,则即使在使液晶性成分成为比暂时呈液晶相的温度范围更高温的各向同性液体状态的情况下也不需要高温,能够减少热能的浪费以及基板的变形及变质等,因此优选。
取向工序优选具有加热处理。由此,能够使涂布膜中所包含的液晶性成分取向,因此能够将加热处理后的涂布膜优选用作光吸收各向异性膜。
从制造适用性等方面考虑,加热处理优选10~250℃,更优选25~190℃。并且,加热时间优选1~300秒,更优选1~60秒。
取向工序可以具有在加热处理之后实施的冷却处理。冷却处理为将加热后的涂布膜冷却至室温(20~25℃)左右的处理。由此,能够固定涂布膜中所包含的液晶性成分的取向。作为冷却方法并不受特别限定,能够通过公知的方法来实施。
通过以上工序,能够得到光吸收各向异性膜。
另外,在本方式中,作为使涂布膜中所包含的液晶性成分取向的方法,可以举出干燥处理及加热处理等,但并不限定于此,能够通过公知的取向处理来实施。
(其他工序)
光吸收各向异性膜的制造方法可以在上述取向工序之后具有使光吸收各向异性膜固化的工序(以下,也称为“固化工序”。)。
例如,当光吸收各向异性膜具有交联性基团(聚合性基团)时,固化工序通过加热和/或光照射(曝光)来实施。其中,固化工序优选通过光照射来实施。
固化中所使用的光源能够使用红外线、可见光或紫外线等各种光源,但优选为紫外线。并且,可以在固化时一边进行加热一边照射紫外线,也可以通过仅使特定波长透射的滤波器照射紫外线。
当一边加热一边进行曝光时,虽然曝光时的加热温度也取决于光吸收各向异性膜中所包含的液晶性成分转变为液晶相的转变温度,但优选为25~140℃。
并且,曝光也可以在氮气氛下进行。当通过自由基聚合进行光吸收各向异性膜的固化时,可减少由氧引起的聚合的阻碍,因此优选在氮气氛下进行曝光。
在本发明中,光吸收各向异性膜的厚度并不受特别限定,但优选为0.1~5.0μm,更优选为0.3~1.5μm。
[光学层叠体]
本发明的光学层叠体为具有上述本发明的光吸收各向异性膜和取向层(尤其是光取向层)且光吸收各向异性膜形成于取向层上的光学层叠体。
并且,本发明的光学层叠体可以具有透明支撑体、氧阻挡层、λ/4板等。
在此,本发明中所说的“透明”表示可见光的透射率为60%以上,优选为80%以上,尤其优选为90%以上。
在图1A及图1B中示出表示本发明的光学层叠体的一例的示意性剖视图。
在此,图1A所示的光学层叠体10为依次具有透明支撑体12、氧阻挡层14、光取向层16及光吸收各向异性膜18的层结构(以下,也简称为“结构A”。)的光学层叠体。
并且,图1B所示的光学层叠体20为依次具有透明支撑体12、光取向层16及光吸收各向异性膜18的层结构(以下,也简称为“结构B”)的光学层叠体。
〔取向层〕
本发明优选在上述本发明的光吸收各向异性膜的下层具有取向层。
取向层只要能够在取向层上使液晶组合物中所包含的二色性偶氮色素化合物成为所期望的取向状态,则可以为任何层。
并且,取向层能够利用对有机化合物(优选聚合物)的膜表面的摩擦处理、无机化合物的倾斜蒸镀、具有微槽的层的形成或基于朗格缪尔布洛杰特法(LB膜)的有机化合物(例如,ω-二十三烷酸、双十八烷基甲基氯化铵、硬脂酸甲酯等)的累积那样的方法来设置。另外,还已知通过电场的赋予、磁场的赋予或光照射而产生取向功能的取向层。
在这些之中,从取向层的预倾角的易控制性的观点考虑,优选通过摩擦处理而形成的取向层,从取向的均匀性的观点考虑,更优选通过光照射而形成的光取向层。
<摩擦处理取向层>
作为通过摩擦处理而形成的取向层中所使用的聚合物材料,在许多文献中有记载,并且能够获得许多市售品。在本发明中,优选使用聚乙烯醇或聚酰亚胺及其衍生物。关于取向层,能够参考国际公开第2001/88574A1号公报的43页24行~49页8行的记载。取向层的厚度优选为0.01~10μm,进一步优选为0.01~1μm。
<光取向层>
在提高二色性偶氮色素化合物的取向度的观点上,本发明优选应用包含光活性化合物的光取向层。
光取向层是指将包含具有光反应性基团的化合物和溶剂的组合物(以下,根据情况称为“光取向层形成用组合物”。)涂布于基材,并通过照射偏振光(优选偏振光紫外线(UV))来赋予了取向限制力的取向层。
光反应性基团是指通过照射光而产生液晶取向能力的基团。具体而言,是产生通过照射光而产生的如分子(称为光活性化合物)的取向诱导或异构化反应、二聚化反应、光交联反应或光分解反应那样的、成为液晶取向能力的起源的光反应的基团。
作为光反应性基团,优选具有不饱和键、尤其具有双键的光反应性基团,更优选具有选自包括碳-碳双键(C=C键)、碳-氮双键(C=N键)、氮-氮双键(N=N键)及碳-氧双键(C=O键)的组中的至少一个的基团。
作为具有C=C键的光反应性基团,例如可以举出乙烯基、多烯基、芪基、芪唑基、芪唑鎓基(stilbazoliumgroup)、查耳酮基及肉桂酰基。
作为具有C=N键的光反应性基团,例如可以举出具有芳香族席夫碱及芳香族肼等的结构的基团。
作为具有C=O键的光反应性基团,例如可以举出二苯甲酮基、香豆素基、蒽醌基及马来酰亚胺基。
作为具有N=N键的光反应性基团,例如可以举出偶氮苯基、偶氮萘基、芳香族杂环偶氮基、双偶氮基及甲臜基等或以氧化偶氮苯为基本结构的基团。
这些基团可以具有烷基、烷氧基、芳基、烯丙氧基、氰基、烷氧基羰基、羟基、磺酸基或卤代烷基等取代基。
在这些基团之中,优选肉桂酰基或偶氮苯基,因为光取向所需要的偏振光照射量比较少,且可容易得到热稳定性或经时稳定性优异的光取向层在日本专利5300776号公报的[0211]~[0263]中有具体的化合物的记载,并且优选使用这些化合物。
作为具有偶氮苯基的光活性化合物,尤其优选的是其特征在于由下述通式(I)表示的光活性化合物。
通式(I)
[化学式24]
Figure BDA0002553697200000461
式中,R21~R24分别独立地表示氢原子或取代基,其中,R21~R24所表示的基团中的至少一个表示羧基或磺基;m表示1~4的整数,n表示1~4的整数,o表示1~5的整数,p表示1~5的整数,当m、n、o及p表示2以上的整数时,具有多个的R21~R24可以相同也可以不同。
以下举出通式(I)所表示的化合物的具体例,但并不限于以下具体例。
[化学式25]
Figure BDA0002553697200000471
Figure BDA0002553697200000472
其中,在取向度优异的观点上,优选E-1至E-17的不具有聚合性基团的低分子量的化合物。
取向层优选为在波长550nm下的平均折射率为1.55以上且1.8以下的取向层。在进一步提高防反射性能的观点上,为了减小与各向异性光吸收膜的折射率差,在波长550nm下的平均折射率进一步优选为1.55~1.7。
取向层在波长550nm下的面内折射率各向异性Δn优选为0.05以上且0.45以下。更优选为0.1以上且0.4以下,进一步优选为0.1以上且0.3以下。
通过适当地控制取向层的折射率各向异性,能够进一步提高防反射功能。
光取向层的厚度优选在10nm~10000nm的范围内,更优选在10nm~1000nm的范围内,进一步优选在10~300nm的范围内。通过适当地控制取向层的厚度,能够利用干涉进一步提高防反射性能。
光取向层形成用组合物可以包含除光活性化合物以外的一种以上的其他添加剂。例如,以调整光取向层形成用组合物的折射率为目的而添加添加剂。
作为添加剂,从与光活性化合物的相容性的观点考虑,优选具有亲水性基团和(甲基)丙烯酰氧基的化合物,能够添加不会显著降低取向能力的程度。作为亲水性基团,可以举出羟基、羧基、磺基、氨基等。
当以调整光取向层形成用组合物的折射率为目的而使用添加剂时,添加剂的折射率优选1.4~1.6,更优选1.4~1.55。
作为将光取向层形成用组合物涂布于基材上的方法,可以采用旋涂法、挤出法、凹版涂布法、模涂法、棒涂法及涂覆器法等涂布法或柔版法等印刷法等公知的方法。另外,当通过卷对卷(RolltoRoll)形式的连续制造方法实施偏振器的制造时,作为涂布方法,通常采用凹版涂布法、模涂法或柔版法等印刷法。
对由上述材料形成的光取向层实施直线偏振光或非偏振光照射来制造光取向层。
在本说明书中,“直线偏振光照射”“非偏振光照射”是指用于使光取向材料产生光反应的操作。所使用的光的波长根据所使用的光取向材料而不同,只要是该光反应中所需要的波长,则并不受特别限定。光照射中所使用的光的峰值波长优选200nm~700nm,更优选光的峰值波长为400nm以下的紫外光。
光照射中所使用的光源能够举出通常使用的光源,例如能够举出钨灯、卤素灯、氙气灯、氙气闪光灯、汞灯、汞氙气灯及碳弧灯等灯、各种激光器[例如,半导体激光器、氦氖激光器、氩离子激光器、氦镉激光器及YAG(钇铝石榴石)激光器等]、发光二极管以及阴极射线管等。
作为得到直线偏振光的方法,能够采用使用偏振片(例如,碘偏振片、二色色素偏振片及线栅型偏振片等)的方法、使用棱镜类元件(例如,格兰-汤姆逊棱镜)或利用布儒斯特角的反射型偏振器的方法或使用从具有偏振光的激光光源出射的光的方法。并且,可以使用滤波器或波长转换元件等选择性地仅照射所需要的波长的光。
当所照射的光为直线偏振光时,采用从上表面向取向层或从背面向取向层表面垂直或倾斜地照射光的方法。光的入射角度根据光取向材料而不同,优选0~90°(垂直),优选40~90°。
当为非偏振光时,对取向层倾斜地照射非偏振光。其入射角度优选10~80°,更优选20~60°,进一步优选30~50°。
照射时间优选1分钟~60分钟,更优选1分钟~10分钟。
当需要进行图案化时,能够采用将使用光掩模的光照射实施图案制作中所需要的次数的方法或通过激光扫描写入图案的方法。
〔氧阻挡层〕
以提高耐光性为目的,本发明的光学层叠体可以在光取向层的与光吸收各向异性膜相反的一侧及光吸收各向异性膜的与光取向层相反的一侧具有氧阻挡层。
尤其在玻璃表面的智能手机等中,玻璃还发挥氧阻挡的功能,但为了实现可挠化,需要将表面玻璃和玻璃基板替换为树脂,并且需要氧阻挡的功能。例如,在TV(television:电视机)等中在表面侧不使用玻璃而使用玻璃基板时,也可以仅在表面侧具有氧阻挡层。
“氧阻挡层”是指具有氧阻挡功能的氧阻挡膜,作为具体例,可以举出包含聚乙烯醇、聚乙烯乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、纤维素醚、聚酰胺、聚酰亚胺、苯乙烯/马来酸共聚物、明胶、偏二氯乙烯及纤维素纳米纤维等有机化合物的层。
另外,在本说明书中,氧阻挡功能并不限于使氧完全无法通过的状态,还包括根据目标性能使少量的氧通过的状态。
例如,还优选对取向层或表面膜等其他功能层赋予氧阻挡功能而整合功能。当在透明支撑体上设置氧阻挡层且在其上设置具有上述通式(I)所表示的偶氮苯化合物的光取向层时,从提高取向性的观点考虑,氧阻挡层中优选使用皂化度95mol%以上的聚乙烯醇或皂化度95mol%以上的改性聚乙烯醇。
并且,还可以举出由金属化合物构成的薄层(金属化合物薄层)。金属化合物薄层的形成方法只要是能够形成目标薄层的方法,则能够使用任何方法。例如,溅射法、真空蒸镀法、离子镀法及等离子体CVD(ChemicalVaporDeposi tion:化学气相沉积)法等是适合的,具体而言,能够采用日本专利第3400324号、日本特开2002-322561号、日本特开2002-361774号各公报中所记载的形成方法。
金属化合物薄层中所包含的成分只要能够发挥氧阻挡功能,则并不受特别限定,例如能够使用包含选自Si、Al、In、Sn、Zn、Ti、Cu、Ce或Ta等中的一种以上的金属的氧化物、氮化物或氧化氮化物等。在这些之中,优选选自Si、Al、In、Sn、Zn及Ti中的金属的氧化物、氮化物或氧化氮化物,尤其优选选自Si、Al、Sn及Ti中的金属氧化物、氮化物或氧化氮化物。它们可以含有其他元素作为次要成分。还优选如日本特开2016-155255号公报中所记载的由铝化合物与磷化合物的反应产物构成的层。
并且,氧阻挡层例如如美国专利第6413645号公报、日本特开2015-226995号公报、日本特开2013-202971号公报、日本特开2003-335880号公报、日本特公昭53-012953号公报、日本特开昭58-217344号公报中所记载,可以为上述包含有机材料的层与金属化合物薄层叠的方式,如国际公开2011/011836号公报、日本特开2013-248832号公报、日本专利第3855004号公报中所记载,也可以为将有机化合物与无机化合物混合而成的层。
当本发明的光学层叠体具有后述的λ/4板且λ/4板为在支撑体上设置有具有λ/4功能的光学各向异性层的相位差膜时,上述氧阻挡层可以兼作具有λ/4功能的光学各向异性层的取向层。在这种情况下,优选为包含聚乙烯醇、聚酰胺或聚酰亚胺的氧阻挡层。
在包含有机化合物的层的情况下,氧阻挡层的膜厚优选0.1~10μm,更优选0.5~5.5μm。在金属化合物薄层的情况下,氧阻挡层的膜厚优选5nm~500n m,更优选10nm~200nm。
〔粘接剂层〕
在构成本发明的光学层叠体的各层的层叠中能够使用任意适当的粘接剂层或后述的粘合剂层。
作为构成粘接剂层的粘接剂,可以采用任意适当的形态的粘接剂。作为具体例,可以举出水性粘接剂、溶剂型粘接剂、乳液类粘接剂、无溶剂型粘接剂、活性能量射线固化型粘接剂、热固型粘接剂。作为活性能量射线固化型粘接剂,可以举出电子射线固化型粘接剂、紫外线固化型粘接剂、可见光固化型粘接剂。能够优选使用水性粘接剂及活性能量射线固化型粘接剂。作为水性粘接剂的具体例,可以举出异氰酸酯类粘接剂、聚乙烯醇类粘接剂(PVA类粘接剂)、明胶类粘接剂、乙烯基类胶乳类、水类聚氨酯、水类聚酯。作为活性能量射线固化型粘接剂的具体例,可以举出(甲基)丙烯酸酯类粘接剂。另外,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。作为(甲基)丙烯酸酯类粘接剂中的固化性成分,例如可以举出具有(甲基)丙烯酰基的化合物、具有乙烯基的化合物。并且,作为阳离子聚合固化型粘接剂,也能够使用具有环氧基或氧杂环丁基的化合物。具有环氧基的化合物只要在分子内具有至少两个环氧基,则并不受特别限定,能够使用一般已知的各种固化性环氧化合物。作为优选的环氧化合物,作为例子可以举出在分子内具有至少两个环氧基和至少一个芳香环的化合物(芳香族类环氧化合物)或在分子内具有至少两个环氧基且其中至少一个形成于构成脂环式环的相邻的两个碳原子之间的化合物(脂环式环氧化合物)等。
在一个实施方式中,作为构成上述粘接剂层的粘接剂,使用PVA类粘接剂。通过使用PVA类粘接剂,即使在使用不使活性能量射线透射的材料的情况下,也能够粘接材料彼此。在另一实施方式中,作为构成上述粘接剂层的粘接剂,使用活性能量射线固化型粘接剂。若使用活性能量射线固化型粘接剂,则即使是材料表面为疏水性且用PVA粘接剂也不会粘接的材料,也能够得到足够的层间剥离力。
粘接剂层的储存弹性模量在70℃以下的区域中优选为1.0×106Pa,更优选为1.0×107Pa以上。粘接剂层的储存弹性模量的上限例如为1.0×1010Pa。
粘接剂层的厚度代表性地优选为0.01μm~7μm,更优选为0.01μm~5μm。
在活性能量射线固化型粘接剂中,引发剂或光敏剂的选择也是重要的,作为具体例,在日本特开2018-017996号公报的实施例中记载有(甲基)丙烯酸酯类粘接剂,作为阳离子聚合固化型粘接剂,能够参考日本特开2018-035361号公报、日本特开2018-041079号公报的记载来制作。
在本发明的方式之一的圆偏振片中,抑制内部反射是重要的,还优选在粘接剂层中进行折射率匹配。例如,在日本特开2018-017996号公报中记载有折射率为1.52~1.64的粘接剂的具体例。
〔粘合层〕
从在上述氧阻挡层的与光吸收各向异性膜侧相反的一侧贴合其他功能层(例如,后述的λ/4板等)的观点考虑,本发明的光学层叠体可以具有粘合层。
作为粘合层中所包含的粘合剂,例如可以举出橡胶类粘合剂、丙烯酸类粘合剂、硅酮类粘合剂、氨基甲酸酯类粘合剂、乙烯基烷基醚类粘合剂、聚乙烯醇类粘合剂、聚乙烯吡咯烷酮类粘合剂、聚丙烯酰胺类粘合剂、纤维素类粘合剂等。
在这些之中,从透明性、耐候性、耐热性等观点考虑,优选为丙烯酸类粘合剂(压敏粘合剂)。
作为丙烯酸类粘合剂,优选酯部分的烷基为甲基、乙基或丁基等碳原子数为20以下的烷基的(甲基)丙烯酸酯(以下,有时将丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯统称为(甲基)丙烯酸酯,将丙烯酸和甲基丙烯酸统称为“(甲基)丙烯酸”。)与(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸羟基乙酯等具有官能团的(甲基)丙烯酸类单体的共聚物。
包含这种共聚物的粘合剂的粘合性优异,并且,贴合于显示装置之后进行剥离时也不会在显示装置上发生残胶等,并且能够比较容易进行剥离,因此优选。丙烯酸类聚合物的玻璃化转变温度优选25℃以下,更优选0℃以下。这种丙烯酸类聚合物的重均分子量优选为10万以上。
并且,粘合剂中可以含有光扩散剂。光扩散剂用于对粘合剂层赋予光扩散性,只要是具有与粘合剂层所包含的聚合物不同的折射率的微粒即可,作为光扩散剂,可以举出由无机化合物构成的微粒或由有机化合物(聚合物)构成的微粒。包括丙烯酸类聚合物在内,构成粘合剂层的基础聚合物显示出1.4左右的折射率,因此作为光扩散剂,从其折射率为1~2左右的光扩散剂中适当地选择即可。粘合剂所包含的作为有效成分的聚合物与光扩散剂的折射率差通常为0.01以上,并且从液晶显示装置的亮度和视觉辨认度的观点考虑,优选设为0.01以上且0.5以下。用作光扩散剂的微粒优选球形且接近单分散的微粒,例如优选使用平均粒径在2~6μm左右的范围内的微粒。
通过一般的最小偏角法或阿贝折射仪测定折射率。作为由无机化合物构成的微粒,例如能够举出氧化铝(折射率1.76)及氧化硅(折射率1.45)等。
并且,作为由有机化合物(聚合物)构成的微粒,例如能够举出三聚氰胺珠(折射率1.57)、聚甲基丙烯酸甲酯珠(折射率1.49)、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物树脂珠(折射率1.50~1.59)、聚碳酸酯珠(折射率1.55)、聚乙烯珠(折射率1.53)、聚苯乙烯珠(折射率1.6)、聚氯乙烯珠(折射率1.46)及硅酮树脂珠(折射率1.46)等。
光扩散剂的掺和量可以考虑分散该光扩散剂的粘合剂层所需要的雾度值或适用该光扩散剂的显示装置的亮度等来适当地确定,一般相对于构成粘合剂层的树脂100重量份为3~30重量份左右。
从确保适用具备粘合剂层的圆偏振片的显示装置的亮度并且使其难以产生显示图像的渗色或模糊的观点考虑,分散有光扩散剂的粘合剂层的雾度值优选设在20~80%的范围内。雾度值为(漫透射率/总透光率)×100(%)所表示的值,依据JISK7105来测定。
粘合层例如能够通过如下方法等来形成:将粘合剂的溶液涂布于脱模片上,并进行干燥之后,将其转印到透明树脂层的表面的方法;将粘合剂的溶液直接涂布于透明树脂层的表面,并进行干燥的方法。
粘合剂的溶液例如制备成在甲苯或乙酸乙酯等溶剂中溶解或分散有粘合剂的10~40质量%左右的溶液。
涂布法能够采用逆向涂布、凹版涂布等辊涂法、旋涂法、丝网涂布法、喷注涂布法、浸渍法、喷涂法等。
在偏振器或其他功能层与粘合剂层之间可以具有底漆层。底漆层通常包含透明树脂,并且由透明树脂溶液形成。底漆层能够抑制在形成粘合剂层时偏振器或其他功能层的缺陷。作为透明树脂,优选涂布性优异且形成底漆层之后的透明性及密合性优异的透明树脂。
透明树脂溶液的溶剂中根据透明树脂的溶解性能够使用苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃溶剂;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等酮溶剂;乙酸乙酯、乙酸异丁酯等酯溶剂;二氯甲烷、三氯乙烯、氯仿等氯化烃溶剂;乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇等醇溶剂等一般的有机溶剂,但若使用包含有机溶剂的透明树脂溶液来形成底漆层,则有可能对液晶固化膜的光学特性产生影响,因此优选使用将水作为溶剂的溶液来形成底漆层。
作为透明树脂,能够举出环氧树脂。环氧树脂可以为一液固化型,也可以为二液固化型。尤其优选水溶性的环氧树脂。作为水溶性的环氧树脂,可以举出使环氧氯丙烷与通过如二亚乙基三胺或三亚乙基四胺那样的多亚烷基多胺与如己二酸那样的二羧酸的反应而得到的聚酰胺多胺进行反应而得到的聚酰胺环氧树脂。作为该聚酰胺环氧树脂的市售品,可以举出由SumikaChemtexCo.,Ltd.销售的SumirezResin(注册商标)650(30)或SumirezResin(注册商标)675(注册商标)等。
当使用水溶性的环氧树脂作为透明树脂时,为了进一步提高涂布性,优选同时使用聚乙烯醇类树脂等其他水溶性树脂。聚乙烯醇类树脂可以为如部分皂化聚乙烯醇、完全皂化聚乙烯醇、羧基改性聚乙烯醇、乙酰乙酰基改性聚乙烯醇、羟甲基改性聚乙烯醇、氨基改性聚乙烯醇那样的经改性的聚乙烯醇类树脂。作为适当的聚乙烯醇类树脂的市售品,可以举出由KURARAYCO.,LTD.销售的含有阴离子性基团的聚乙烯醇的KL-318(商品名)等。
当由包含水溶性的环氧树脂的溶液形成底漆层时,环氧树脂相对于水100重量份,优选设在0.2~1.5重量份左右的范围内。并且,当在该溶液中掺和聚乙烯醇类树脂时,其量相对于水100重量份,优选设在1~6重量份左右。底漆层的厚度优选设在0.1~10μm左右的范围内。
底漆层的形成方法并不受限制,能够使用直接凹版法、逆向凹版法、模涂法、逗号涂布法、棒涂法等公知的各种涂布法。
粘合剂层除了能够通过将粘合剂涂布于相位差层、偏振器或底漆层的表面并进行干燥的方法来形成以外,还能够通过如下方法来形成:通过在实施了脱模处理的薄膜的脱模处理面涂布粘合剂并进行干燥来形成粘合剂层之后,将该带有粘合剂层的薄膜以粘合剂层侧成为贴合面的方式贴合于相位差层、偏振器或底漆层的表面。优选对形成粘合剂层的底漆层表面预先实施电晕放电处理。由此,能够进一步提高底漆层与粘合剂层的密合性。
并且,作为脱模片的构成材料,例如可以举出聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯等合成树脂薄膜;橡胶片;纸;布;无纺布;丝网;发泡片;金属箔等适当的薄片体等。
在本发明中,任意的粘合层的厚度并不受特别限定,但优选为3μm~50μm,更优选为4μm~40μm,进一步优选为5μm~30μm。
粘合剂层的储存弹性模量(G’)在25℃下优选为0.01MPa~10.00MPa,更优选为0.05MPa~2.00MPa,进一步优选为0.05MPa~0.50MPa。
若粘合剂层的储存弹性模量在这样的范围内,则能够得到具有非常优异的弯曲性的光学层叠体。其结果,可实现能够弯曲或能够折叠的有机EL显示装置。
关于粘合剂的制作方法,可以举出日本专利第6123563号公报的实施例1或日本特开2017-165941号公报的比较例3等。并且,如日本特开2017-165941号公报的实施例1那样,还能够在粘合剂层中添加色素化合物,从而还能够防止有机EL的劣化或调整发光元件的色相。并且,还优选如日本特开2016-105166号公报那样,对粘合剂赋予对水分或氧的阻挡功能。
在日本专利第6123563号公报中,关于依次具有基材、第一取向层、偏振层、第二取向层、相位差层及粘合剂层的圆偏振片的剥离强度进行了记载。作为剥离强度的设计指南的一例,如下述所示。
以如下方式测定粘合剂层与圆偏振片表面的剥离强度。
从表面上具有粘合剂层的本圆偏振片剪裁宽度25mm×长度约200mm的试验片,将其粘合剂面贴合于玻璃板之后,使用拉伸试验机夹紧试验片的长度方向一端(宽度25mm的一边),在温度23℃、相对湿度60%的气氛下以十字头速度(夹紧移动速度)200mm/分钟进行依据JISK6854-1:1999“密合剂-剥离密合强度试验方法-第1部:90度剥离”的90°剥离试验。
优选依次具有基材、第一取向层、偏振层、第二取向层、相位差层及粘合剂层的圆偏振片中的、基材与第一取向层的剥离强度(F1)低于第一取向层与偏振层的剥离强度(F2)、第二取向层与相位差层的剥离强度(F3)及相位差层与粘合剂层的剥离强度(F4)。能够通过基材及第一取向层来调整剥离强度(F1)。
例如,表面上具有与取向层形成化学键的官能团的基材具有基材与第一取向层的剥离强度(F1)变高的倾向。因此,作为用于降低剥离强度(F1)的基材,优选表面的官能团少的基材,并且优选表面未实施形成官能团的表面处理的基材。
并且,具有与基材形成化学键的官能团的取向层具有基材与第一取向层的剥离强度(F1)变高的倾向。因此,作为用于降低剥离强度(F1)的取向层,优选与基材形成化学键的官能团少的取向层。并且,为了降低(F1),优选取向性聚合物组合物或光取向层形成用组合物中不包含使基材与取向层交联的试剂,进一步优选不包含溶解基材的溶剂等成分。通过基材表面被取向性聚合物组合物或光取向层形成用组合物溶解,具有基材与第一取向层的剥离强度(F1)变大的倾向。
为了提高剥离强度(F2)、(F3)及(F4),只要在第一取向层与偏振层、第二取向层与相位差层及相位差层与粘合剂层之间形成化学键即可。
通过从表面上具有粘合剂层的圆偏振片上去除基材,可得到具有粘合剂层的圆偏振膜。作为去除基材的方法,可以举出任意的方法。
〔光学补偿膜〕
光学补偿膜优选用于液晶显示装置(LCD)的光学补偿用途,其能够改善从倾斜方向视觉辨认时的色泽变化或黑显示时的漏光。例如,能够在IPS液晶显示装置的偏振器与液晶单元之间设置光学补偿膜。尤其,已知通过在IPS液晶的光学补偿中层叠使用正A板及正C板可得到很大的效果。
例如,通过将本发明的光吸收各向异性膜用作偏振器并层叠光学补偿膜,能够将该光吸收各向异性膜作为偏振片的一部分来使用。
当光学补偿膜由正A板及正C板构成时,可以在正A板侧的面上与偏振器层叠,也可以在其相反的一侧的面上与偏振器层叠。
当以使偏振器、正A板及正C板成为此顺序的方式层叠光学膜和偏振器时,正A板的慢轴方向与偏振膜的吸收轴方向所成的角优选在90°±10°的范围内。
当以使偏振器、正C板及正A板成为此顺序的方式层叠光学膜和偏振膜时,优选正A板的慢轴方向与偏振膜的吸收轴方向平行。
关于正A板及正C板的制作方法,如日本专利第6243869号公报所述,能够通过层叠液晶取向的膜来实现薄层化。当然,也能够由树脂制作正A板及正C板,例如如日本特开2018-056069号公报的[0055]~[0069]中所记载的将聚碳酸酯树脂拉伸而成的膜、如日本特开2006-072309号公报所述,将降冰片烯树脂拉伸而成的膜、如日本专利第4757347号公报所述,将聚芳酯树脂拉伸而成的膜等。
作为正A板及正C板的光学特性,尤其从抑制色泽变化的观点考虑,优选Re或Rth的波长分散显示出逆分散性。
〔防反射板〕
防反射板是将本发明的光吸收各向异性膜作为偏振器并与下述所记载的λ/4板组合而构成的。
λ/4板为具有将某一特定波长的直线偏振光转换为圆偏振光(或者将圆偏振光转换为直线偏振光)的功能的板,并且是在特定波长λnm下的面内延迟R e(λ)满足Re(λ)=λ/4的板(相位差膜),优选将正A板的Re调整为λ/4来制作。为了改善从倾斜方向视觉辨认时的色泽变化或黑显示时的漏光,优选进一步组合正C板。此时,优选调整为使防反射板的总Rth接近零。
防反射板优选用于如液晶显示装置(LCD)、等离子显示面板(PDP)、电致发光显示器(ELD)或阴极射线管显示装置(CRT)那样的图像显示装置的防反射用途,其能够提高显示光的对比度比。
例如,能够在有机EL显示装置的光取出面侧设置防反射板。在该情况下,外光通过偏振器成为直线偏振光,接着通过相位差板成为圆偏振光。当它被有机EL面板的金属电极等反射时,圆偏振光状态反转,当再次通过相位差板时,成为与入射时相比倾斜90°的直线偏振光,到达偏振器并被吸收。其结果,能够抑制外光的影响。
防反射板虽然外光的防反射能优异,但缺点是图像显示的亮度大幅下降。作为增亮膜,还优选将如日本特开2017-068111号公报或日本专利第4011292号公报中所记载的胆甾醇型液晶层与防反射板组合使用。
防反射板例如能够通过将本发明的光吸收各向异性膜和λ/4的正A板及正C板利用粘接剂等贴合来制造。当光学膜由λ/4的正A板及正C板构成时,可以在正C板侧的面上与偏振器粘接,也可以在其相反的一侧的面上与偏振器粘接。
或者,能够通过在偏振器上直接形成λ/4的正A板及正C板来制造。还优选如日本专利第6243869号公报的实施例19中所记载,在偏振器与正A板之间添加取向层。并且,如日本专利第6243869号公报的实施例1所述,也能够在偏振器与正A板之间添加保护层。或者,也能够采用在形成λ/4的正A板及正C板之后形成本发明的光吸收各向异性膜的方法。
防反射板的正A板的慢轴方向与偏振膜的吸收轴方向所成的角优选在45°±10°的范围内。作为正A板及正C板的光学特性,尤其从抑制色泽变化的观点考虑,优选Re或Rth的波长分散显示出逆分散性。
在制造防反射板时,例如优选包括将偏振器和正A板及正C板分别以长条的状态连续层叠的工序。根据所使用的图像显示装置的画面的大小来剪裁长条的防反射板。
〔λ/4板〕
本发明的光学层叠体可以在上述粘合层的与透明树脂层侧相反的一侧具有λ/4板。
在此,“λ/4板”是指具有λ/4功能的板,具体而言为将某一特定波长的直线偏振光转换为圆偏振光(或将圆偏振光转换为直线偏振光に)的功能的板。
作为λ/4板的具体例,例如可以举出美国专利申请公开2015/0277006号等。
例如,作为λ/4板为单层结构的方式,具体而言,可以举出拉伸聚合物薄膜或在支撑体上设置有具有λ/4功能的光学各向异性层的相位差膜等,并且,作为λ/4板为多层结构的方式,具体而言,可以举出将λ/4板与λ/2板层叠而成的宽频带λ/4板。
设置有具有λ/4功能的光学各向异性层的相位差膜更优选为包含液晶性化合物(圆盘状液晶、棒状液晶性化合物等)中的至少一种的1层以上的相位差膜,该液晶性化合物是使显现出向列液晶层或近晶液晶层的液晶单体进行聚合而形成的。
并且,作为光学性能优异的λ/4板,还进一步优选使用逆波长分散性的液晶性化合物。具体而言,可以优选使用国际公开号WO2017/043438中所记载的通式(II)的液晶性化合物。关于使用逆波长分散性的液晶性化合物的λ/4板的制作方法,也能够参考WO2017/043438的实施例1~10或日本特开2016-091022的实施例1的记载。
〔其他功能层〕
作为功能层,可以举出选自包括防反射层、防眩层及硬涂层的组中的至少一种。它们使用公知的层材料。另外,这些层可以层叠多个层。
防反射层不同于上述的由本发明的光学膜和偏振片构成的所谓的圆偏振片的防反射板,是指通过使用光的干扰的结构来减少反射的结构体。作为最简单的结构,防反射层可以为仅由低折射率层构成的结构。为了进一步降低反射率,优选组合折射率高的高折射率层与折射率低的低折射率层而构成防反射层。作为结构例,有从下侧依次为高折射率层/低折射率层的双层的结构、或将不同折射率的3层以中折射率层(折射率比下层高且折射率比高折射率层低的层)/高折射率层/低折射率层的顺序层叠的结构等,还提出了层叠更多的防反射层的结构。其中,从耐久性、光学特性、成本或生产率等考虑,优选在硬涂层上依次具有中折射率层/高折射率层/低折射率层,例如可以举出日本特开平8-122504号公报、日本特开平8-110401号公报、日本特开平10-300902号公报、日本特开2002-243906号公报、日本特开2000-111706号公报等中所记载的结构。并且,在本日本特开2008-262187号公报中记载有对膜厚变动的耐用(Robust)性优异的3层结构的防反射膜。当将上述3层结构的防反射膜设置于图像显示装置的表面时,能够使反射率的平均值成为0.5%以下,能够明显减少映入,从而能够得到立体感优异的图像。并且,可以对各层赋予其他功能,例如可以举出设为防污性的低折射率层、抗静电性的高折射率层、抗静电性的硬涂层、防眩性的硬涂层的例子(例如,日本特开平10-206603号公报、日本特开2002-243906号公报、日本特开2007-264113号公报等)等。
〔透明支撑体〕
在制造本发明的光学层叠体时,优选涂布于透明支撑体上。作为形成透明支撑体的材料,例如可以举出聚碳酸酯类聚合物;聚对苯二甲酸乙二酯(PE T)、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯类聚合物;聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸类聚合物;聚苯乙烯、丙烯腈/苯乙烯共聚物(AS树脂)等苯乙烯类聚合物;聚乙烯、聚丙烯、乙烯/丙烯共聚物等聚烯烃类聚合物;氯乙烯类聚合物;尼龙、芳香族聚酰胺等酰胺类聚合物;酰亚胺类聚合物;砜类聚合物;聚醚砜类聚合物;聚醚醚酮类聚合物;聚苯硫醚类聚合物;偏二氯乙烯类聚合物;乙烯醇类聚合物;乙烯醇缩丁醛类聚合物;芳酯类聚合物;聚甲醛类聚合物;环氧类聚合物等。
并且,作为形成透明支撑体的材料,能够优选使用热塑性降冰片烯类树脂。作为这种热塑性降冰片烯类树脂,可以举出ZeonCorporation制造的ZEONEX、ZEONOR、JSRCorporation制造的ARTON等。
并且,作为形成透明支撑体的材料,还能够优选使用以三乙酰纤维素(TA C)为代表的纤维素类聚合物。
在本发明中,透明支撑体的厚度并不受特别限定,但优选为100μm以下,更优选为80μm以下,进一步优选为10~80μm。
在最终使用形态下,还优选在透明支撑体与透明氧阻挡层或透明支撑体与光取向层的界面处剥离后使用。另外,还优选根据使用用途选择与耐湿性、耐热性、耐折弯性等功能相应的薄膜,并用粘合剂等贴合后使用。
〔用途〕
本发明的光学层叠体能够用作偏振元件(偏振片),具体而言,例如能够用作直线偏振片或圆偏振片。
当本发明的光学层叠体不具有上述λ/4板等光学各向异性层时,光学层叠体能够用作直线偏振片。另一方面,当本发明的光学层叠体具有上述λ/4板时,光学层叠体能够用作圆偏振片。
本发明的光学层叠体由于取向度高,因此折射率的各向异性大,需要在透射轴方向和吸收轴方向上分别考虑折射率匹配。并且,当色素浓度超过10%时,折射率显示出1.6以上的高的值,因此为了减少内部反射,需要设计成尽可能减小各部件的折射率差。也能够添加折射率匹配层,但优选进行减小取向层、氧阻挡层、粘合剂层、粘接剂层、表面基材、硬涂层等各层的折射率差的设计。
〔光学层叠体的制造方法〕
作为制作上述本发明的光学层叠体的优选的制造方法之一,至少具有:在上述透明支撑体上形成光取向层的工序A;及进一步在其上层形成光吸收各向异性膜的工序B。
更具体而言,形成光取向层的工序A包括准备和输送透明支撑体薄膜的工序(A1)、涂布光取向层形成用组成液的工序(A2)、干燥所涂布的组成液的工序(A3)及向涂布膜进行光照射而使其光取向的工序(A4)。接着,形成光吸收各向异性膜的工序B包括输送具有上述光取向层的薄膜的工序(B1)、涂布光吸收各向异性膜形成用组成液的工序(B2)、对所涂布的组成液进行干燥及热老化的工序(B3)及向涂布膜进行UV照射而使其固化的工序(B4)。
[图像显示装置]
本发明的图像显示装置具有上述本发明的光吸收各向异性膜或本发明的光学层叠体。
本发明的图像显示装置中所使用的显示元件并不受特别限定,例如可以举出液晶单元、有机电致发光(以下,简称为“EL”。)显示面板及等离子显示面板等。
在这些之中,优选为液晶单元或有机EL显示面板,更优选为液晶单元。即,作为本发明的图像显示装置,优选为使用液晶单元作为显示元件的液晶显示装置、使用有机EL显示面板作为显示元件的有机EL显示装置,更优选为液晶显示装置。
〔液晶显示装置〕
作为本发明的图像显示装置的一例的液晶显示装置,是具有上述本发明的光学层叠体和液晶单元的液晶显示装置。
另外,在本发明中,在设置于液晶单元的两侧的光学层叠体之中,优选使用本发明的光学层叠体作为前侧的偏振元件,更优选使用本发明的光学层叠体作为前侧及后侧的偏振元件。
以下,对构成液晶显示装置的液晶单元进行详细叙述。
<液晶单元>
液晶显示装置中所利用的液晶单元优选为VA(VerticalAlignment:垂直取向)模式、OCB(OpticallyCompensatedBend:光学补偿弯曲)模式、IPS(In-Plane-Switching:面内切换)模式或TN(TwistedNematic:扭曲向列),但并不限定于此。
在TN模式的液晶单元中,在未施加电压时棒状液晶性分子(棒状液晶性化合物)实质上水平取向,进而以60~120゜扭曲取向。TN模式的液晶单元最经常用作彩色TFT液晶显示装置,并在许多文献中有记载。
在VA模式的液晶单元中,在未施加电压时棒状液晶性分子实质上垂直取向。在VA模式的液晶单元中,除了(1)使棒状液晶性分子在未施加电压时实质上垂直取向,且在施加电压时实质上水平取向的狭义的VA模式的液晶单元(记载于日本特开平2-176625号公报)以外,还包括(2)为了扩大视场角而将VA模式多畴化的(MVA模式(Multi-domainVerticalAlignment:多畴垂直取向)的)液晶单元(记载于SID97、Digestoftech.Papers(预稿集)28(1997)845)、(3)使棒状液晶性分子在未施加电压时实质上垂直取向,且在施加电压时扭曲畴化取向的模式(n-ASM(Axiallysymmetricalignedmicrocell:轴对称排列微单元)模式)的液晶单元(记载于日本液晶讨论会的预稿集58~59(1998))及(4)SURVIVAL模式的液晶单元(在LCD(liquidcrystaldisplay:液晶显示器)国际98发表)。并且,可以为PVA(PatternedVerticalAlignment:图案化垂直取向)型、光取向型(OpticalAlignment)及PSA(Polymer-Sustaine dAlignment:聚合物稳定取向)中的任一种。关于这些模式的详细内容,在日本特开2006-215326号公报及日本特表2008-538819号公报中有详细记载。
在IPS模式的液晶单元中,棒状液晶性分子相对于基板实质上平行取向,通过施加与基板面平行的电场,使液晶分子平面响应。在IPS模式中,在未施加电场时变为黑显示,上下一对偏振片的吸收轴正交。在日本特开平10-054982号公报、日本特开平11-202323号公报、日本特开平9-292522号公报、日本特开平11-133408号公报、日本特开平11-305217号公报、日本特开平10-307291号公报等中公开有使用光学补偿片减少倾斜方向上的黑显示时的漏光来改善视场角的方法。
(有机EL显示装置)
作为本发明的图像显示装置的一例的有机EL显示装置,例如可以优选举出从视觉辨认侧依次具有上述本发明的光学层叠体和有机EL显示面板的方式。在该情况下,在光学层叠体中,从视觉辨认侧依次配置有透明支撑体、根据需要设置的取向层、光吸收各向异性膜、透明树脂层、粘合层及λ/4板。
并且,有机EL显示面板为使用在电极之间(阴极与阳极之间)夹持有机发光层(有机电致发光层)而成的有机EL元件来构成的显示面板。有机EL显示面板的结构并不受特别限制,可以采用公知的结构。
作为有机EL显示装置的优选方式的详细例,以下从目视侧开始依次示出层结构。
盖玻璃/粘合层/(氧阻挡层)/(折射率匹配层)/本发明的光吸收各向异性膜/(粘接剂层)/(取向层)/正A板/(粘接剂层)/正C板/粘合层/触摸传感器/粘合层/有机EL元件/聚酰亚胺基板/PET薄膜(100μm)
硬涂层(有机层)/硬涂层(有机无机混合层)/覆盖用树脂基材(聚酰亚胺)/粘合层/氧阻挡层/(折射率匹配层)/本发明的光吸收各向异性膜/(粘接剂层)/(取向层)/正A板/(粘接剂层)/正C板/粘合层/触摸传感器/粘合层/有机EL元件/聚酰亚胺基板/阻挡膜/聚酰亚胺薄膜
<折叠用途有机EL显示装置>
作为本发明的一方式,关于折叠用途有机EL显示装置,除了偏振器以外,能够参考日本特开2018-056069号公报的记载。由于无法使用盖玻璃,因此需要表面薄膜。例如,在[0030]~[0040]中记载有如下:作为具有在3mm以下(例如,3mm、2mm、1mm)的曲率半径下能够折弯优选20万次、更优选30万次、进一步优选50万次的弯曲性的基材,优选聚酰亚胺类树脂;作为硬涂层,优选在紫外线固化型丙烯酸类树脂中掺和了二氧化硅粒子或笼状硅倍半氧烷化合物等的有机无机混合材料。
实施例
以下,根据实施例对本发明进行进一步详细的说明。以下实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理步骤等只要不脱离本发明的宗旨,则能够适当地进行变更。因此,本发明的范围不应通过以下所示的实施例进行限定性的解释。
[制作例1~28]
<取向层的制作>
以下述组成制备取向层形成用组成液1,一边搅拌一边在95℃下加热溶解1小时,并用0.45μm过滤器进行了过滤。
Figure BDA0002553697200000641
用碱性洗剂清洗玻璃基材(CentralGlassCo.,Ltd.制造,青板玻璃,尺寸300mm×300mm,厚度1.1mm),接着,注入纯水之后,干燥了玻璃基材。
使用#12的棒将上述取向层形成用组成液1涂布于干燥后的玻璃基材上,并将所涂布的取向层形成用组成液1在110℃下干燥2分钟而在玻璃基材上形成了涂布膜。
对所得到的涂布膜实施1次摩擦处理(辊的转速:1000转/间隔物厚度2.9mm,载物台速度1.8m/分钟)而在玻璃基材上制作出取向层1。
<光吸收各向异性膜1的制作>
在所得到的取向层1上以1000转旋涂下述液晶组合物P1而形成了涂布膜。
将涂布膜在室温下干燥30秒钟之后,进一步在140℃下加热了90秒钟。
接着,将涂布膜冷却至变为室温之后,在80℃下加热60秒钟,并再次冷却至变为室温。
然后,使用高压汞灯在照度28mW/cm2的照射条件下照射60秒钟,由此在取向层1上制作出光吸收各向异性膜1。另外,所形成的光吸收各向异性膜1的正面透射率为60%以下。
Figure BDA0002553697200000642
Figure BDA0002553697200000651
<光吸收各向异性膜2~16的制作>
如下述表1及表2那样将液晶组合物P1的组成替换为P2~P16,并以与光吸收各向异性膜1相同的方式制作出光吸收各向异性膜2~16。另外,所形成的光吸收各向异性膜2~16的正面透射率为60%以下。
<光吸收各向异性膜17~20的制作>
如下述表2那样将液晶组合物P1的组成替换为P17~P20,并以与光吸收各向异性膜1相同的方式在所得到的取向层1上以1000转进行旋涂而形成了涂布膜。
将涂布膜在室温下干燥30秒钟之后,进一步在140℃下加热了90秒钟。
接着,将涂布膜冷却至变为室温之后,使用高压汞灯在照度28mW/cm2的照射条件下照射60秒钟,由此在取向层1上制作出光吸收各向异性膜17~20。另外,所形成的光吸收各向异性膜17~20的正面透射率为60%以下。
<光吸收各向异性膜21~28的制作>
如下述表3那样将液晶组合物P1的组成替换为P21~P28,并以与光吸收各向异性膜1相同的方式在所得到的取向层1上以1000转进行旋涂而形成了涂布膜。
将涂布膜在室温下干燥30秒钟之后,进一步在140℃下加热了90秒钟。
接着,将涂布膜冷却至变为室温之后,在80℃下加热60秒钟,并再次冷却至变为室温。
然后,使用高压汞灯在照度28mW/cm2的照射条件下照射60秒钟,由此在取向膜1上制作出光吸收各向异性膜21~28。另外,所形成的光吸收各向异性膜21~28的正面透射率为60%以下。
[表1]
Figure BDA0002553697200000661
*1二色性偶氮色素化合物相对于液晶性化合物的含有质量比率(质量%)
*2特定化合物相对于二色性偶氮色素化合物的含有质量比率(摩尔%)
[表2]
Figure BDA0002553697200000671
*1二色性偶氮色素化合物相对于液晶性化合物的含有质量比率(质量%)
*2特定化合物相对于二色性偶氮色素化合物的含有质量比率(摩尔%)
[表3]
Figure BDA0002553697200000681
*1二色性偶氮色素化合物相对于液晶性化合物的含有质量比率(质量%)
*2特定化合物相对于二色性偶氮色素化合物的含有质量比率(摩尔%)
以下示出表1~3中的二色性偶氮色素化合物等的结构。
二色性偶氮色素化合物D1
[化学式26]
Figure BDA0002553697200000691
二色性偶氮色素化合物D2
[化学式27]
Figure BDA0002553697200000692
二色性偶氮色素化合物D3
[化学式28]
Figure BDA0002553697200000693
二色性偶氮色素化合物D4
[化学式29]
Figure BDA0002553697200000694
二色性偶氮色素化合物D5
[化学式30]
Figure BDA0002553697200000695
二色性偶氮色素化合物D6
[化学式31]
Figure BDA0002553697200000696
二色性偶氮色素化合物D7
[化学式32]
Figure BDA0002553697200000701
液晶性化合物M1(平均分子量16000)
[化学式33]
Figure BDA0002553697200000702
液晶性化合物M2(平均分子量15000)
[化学式34]
Figure BDA0002553697200000703
液晶性化合物M3(平均分子量18000)
[化学式35]
Figure BDA0002553697200000704
液晶性化合物M4(以下述化合物A/下述化合物B=75/25进行混合)(化合物A)
[化学式36]
Figure BDA0002553697200000705
(化合物B)
[化学式37]
Figure BDA0002553697200000711
特定化合物(1)-1
[化学式38]
Figure BDA0002553697200000712
特定化合物(1)-2
[化学式39]
Figure BDA0002553697200000713
特定化合物(1)-3
[化学式40]
Figure BDA0002553697200000714
特定化合物(1)-4
[化学式41]
Figure BDA0002553697200000715
特定化合物(1)-5
[化学式42]
Figure BDA0002553697200000721
表面改良剂F1
[化学式43]
Figure BDA0002553697200000722
<光吸收各向异性膜1~28的取向度的评价>
在光学显微镜(NikonCorporation制造,产品名“ECLIPSEE600POL”)的光源侧插入直线偏振器的状态下,在样品台上设置制作例的各光吸收各向异性膜,使用多通道光谱仪(OCEAN OPTICS,Inc.制造,产品名“QE65000”)测定400~700nm的波长域中的光吸收各向异性膜的吸光度,并通过以下式计算出取向度。将结果示于下述表4。
取向度:S=[(Az0/Ay0)-1]/[(Az0/Ay0)+2]
Az0:光吸收各向异性膜对吸收轴方向的偏振光的吸光度
Ay0:光吸收各向异性膜对偏光轴方向的偏振光的吸光度
[表4]
Figure BDA0002553697200000731
*1二色性偶氮色素化合物相对于液晶性化合物的含有质量比率(质量%)
*2特定化合物相对于二色性偶氮色素化合物的含有质量比率(摩尔%)
根据表4所示的结果可知,本发明的光吸收各向异性膜通过含有特定化合物(1)而显现出取向度的提高。
并且,能够确认到与制作例15相比,二色性偶氮色素化合物相对于液晶性化合物的含有质量比率大的制作例16的取向度较差。
[制作例29~30]
<氧阻挡层形成用组成液A1的制备>
以下述组成制备氧阻挡层形成用组成液A1,一边搅拌一边在95℃下加热溶解1小时,并用0.45μm过滤器进行了过滤。
Figure BDA0002553697200000741
将PVA103作为原料,利用日本特开平9-152509中所记载的方法合成了以下示出结构式的改性PVA1。
[化学式44]
Figure BDA0002553697200000742
<光取向层形成用组成液E1的制备>
以下述组成制备光取向层形成用组成液E1,一边搅拌一边溶解1小时,并用0.45μm过滤器进行了过滤。
Figure BDA0002553697200000743
Figure BDA0002553697200000751
光取向材料E-1
[化学式45]
Figure BDA0002553697200000752
<液晶组合物P29的制备>
以下述组成制备液晶组合物P29,一边搅拌一边在50℃下加热溶解3小时,并用0.45μm过滤器进行了过滤。
化合物(1)-1添加了色素的6摩尔%。
Figure BDA0002553697200000753
表面改良剂F-2
[化学式46]
Figure BDA0002553697200000761
<液晶组合物P30的制备>
以下述组成制备液晶组合物P30,一边搅拌一边在50℃下加热溶解3小时,并用0.45μm过滤器进行了过滤。
化合物(1)-1添加了色素的6摩尔%。
Figure BDA0002553697200000762
<制作例29的光学层叠体29的制作>
〔氧阻挡层的制作〕
对厚度40μm的TAC基材(TG40、FUJIFILMCo.,Ltd.制造)的表面进行皂化处理之后,用绕线棒涂布了下述组成的氧阻挡层形成用组成液A1。然后,用100℃的暖风干燥2分钟,由此得到了在TAC基材上形成有厚度0.8μm的聚乙烯醇(PVA)透明氧阻挡层的透明支撑体1。
(光取向层的制作)
将上述光取向层用涂布液E1涂布于透明支撑体1上,并在60℃下干燥了2分钟。然后,使用偏振光紫外线曝光装置向所得到的涂布膜照射直线偏振光紫外线(照度4.5mW、照射量500mJ/cm2)而制作出厚度0.03μm的光取向层1。
(光吸收各向异性膜的形成)
用绕线棒在所得到的光取向层1上涂布了液晶组合物P29。
接着,在140℃下加热90秒钟,并冷却至变为室温(23℃)。
接着,在80℃下加热60秒钟,并再次冷却至变为室温。
然后,通过使用高压汞灯在照度28mW/cm2的照射条件下照射60秒钟而形成厚度0.6μm的光吸收各向异性膜,从而能够制作出制作例29的光学层叠体29。另外,所形成的光吸收各向异性膜的正面透射率为60%以下。
若利用上述方法测定取向度,则为0.97,能够实现接近碘偏振器的水平的高取向度的涂布型偏振器。
<制作例30的光学层叠体30的制作>
(光吸收各向异性膜的形成)
用#4的绕线棒在以与制作例29相同的方式得到的光取向层1上涂布了液晶组合物P30。
接着,在120℃下加热60秒钟,并冷却至变为室温。
然后,通过使用高压汞灯在照度28mW/cm2的照射条件下照射60秒钟而形成厚度0.6μm的光吸收各向异性膜,从而能够制作出制作例30的光学层叠体30。另外,所形成的光吸收各向异性膜的正面透射率为60%以下。
[制作例31~32]
将以与制作例29及30相同的方式制作出的光学层叠体设置于真空成膜装置内,在下述条件下通过等离子体CVD法在光吸收各向异性膜的表面上形成厚度20nm的由SiOxCy所表示的氧化硅构成的氧阻挡层,从而制作出在光吸收各向异性膜上形成有氧阻挡层的层叠体31及32。
所使用的气体:六甲基二硅氧烷(HMDSO)5sccm/氧50sccm的混合气体
施加频率:13.56MHz
施加功率:0.5kW
<耐光性的评价>
利用超级氙灯耐候试验机“SX-75”(SugaTestInstrumentsCo.,Ltd.制造,60℃、50%RH条件),从上述制作出的层叠体31及32的支撑体侧以150W/m2(300-400nm)照射了300小时的氙光。经过规定时间之后,测定了层叠体的取向度的变化。与制作例29及30中所制作出的层叠体相比,制作例31及32中所制作出的在光吸收各向异性膜上形成有氧阻挡层的层叠体抑制了取向度的下降。
[制作例33~34]
〔λ/4相位差膜1的制作〕
<光取向层形成用组合物1的制备>
(聚合物J-1的合成)
向具备搅拌机、温度计、滴液漏斗及回流冷却管的反应容器中装入2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷100.0质量份、甲基异丁基酮500质量份及三乙胺10.0质量份,并在室温下搅拌了混合物。接着,将去离子水100质量份从滴液漏斗经30分钟滴加到所得到的混合物中之后,在回流下一边将混合物混合一边在80℃下使其反应了6小时。反应结束后,取出有机相,利用0.2质量%硝酸铵水溶液清洗了有机相,直至冲洗后的水成为中性。然后,在减压下从所得到的有机相中蒸馏去除溶剂及水,以粘稠的透明液体的形式得到了具有环氧基的聚有机硅氧烷。
对该具有环氧基的聚有机硅氧烷进行了1H-NMR(NuclearMagneticResonan ce:核磁共振)分析,其结果,在化学位移(δ)=3.2ppm附近如理论强度那样得到基于环氧乙烷基的峰,确认到在反应中未产生环氧基的副反应。该具有环氧基的聚有机硅氧烷的重均分子量Mw为2,200,环氧当量为186g/摩尔。
接着,向100mL的三口烧瓶中装入上述中所得到的具有环氧基的聚有机硅氧烷10.1质量份、含有丙烯酸基的羧酸(TOAGOSEICO.,LTD.制造,商品名“A RONIXM-5300”,丙烯酸ω-羧基聚己内酯(聚合度n≒2))0.5质量份、乙酸丁酯20质量份、利用日本特开2015-026050号公报的合成例1的方法得到的肉桂酸衍生物1.5质量份及四丁基溴化铵0.3质量份,并将所得到的混合物在90℃下搅拌了12小时。搅拌后,用与所得到的混合物等量(质量)的乙酸丁酯稀释混合物,进而水洗了3次稀释的混合物。浓缩所得到的混合物,反复进行2次用乙酸丁酯进行稀释的操作,最终得到了包含具有光取向性基团的聚有机硅氧烷(下述聚合物J-1)的溶液。该聚合物J-1的重均分子量Mw为9,000。并且,进行1H-NMR分析的结果,聚合物J-1中的具有肉桂酸酯基的成分为23.7质量%。
聚合物J-1
[化学式47]
Figure BDA0002553697200000791
(光取向层形成用组合物1的制备)
混合以下成分而制备出光取向层形成用组合物1。
Figure BDA0002553697200000792
低分子化合物R-1
[化学式48]
Figure BDA0002553697200000793
添加剂(B-1):San-AproLtd.制造的TA-60B(以下,参考结构式)
[化学式49]
Figure BDA0002553697200000801
<光学各向异性层用涂布液的制备>
制备出下述组成的光学各向异性层用涂布液。
Figure BDA0002553697200000802
另外,与下述液晶性化合物L-3及L-4的丙烯酰氧基相邻的基团表示亚烯基(甲基取代为亚乙基而得到的基团),下述液晶性化合物L-3及L-4表示甲基的位置不同的位置异构体的混合物。
[化学式50]
Figure BDA0002553697200000811
<纤维素酰化物薄膜1的制作>
(芯层纤维素酰化物浓液的制作)
将下述组合物投入到混合罐中,并进行搅拌而溶解各成分而制备出用作芯层纤维素酰化物浓液的乙酸纤维素溶液。
Figure BDA0002553697200000812
Figure BDA0002553697200000821
化合物F
[化学式51]
Figure BDA0002553697200000822
(外层纤维素酰化物浓液的制作)
向上述芯层纤维素酰化物浓液90质量份中加入下述消光剂溶液10质量份而制备出用作外层纤维素酰化物浓液的乙酸纤维素溶液。
Figure BDA0002553697200000823
(纤维素酰化物薄膜1的制作)
将上述芯层纤维素酰化物浓液和上述外层纤维素酰化物浓液用平均孔径34μm的滤纸及平均孔径10μm的烧结金属过滤器进行过滤之后,将上述芯层纤维素酰化物浓液和其两侧的外层纤维素酰化物浓液以3层同时从流延口向20℃的滚筒上流延(带式流延机)。
接着,在溶剂含有率大致为20质量%的状态下剥取,将薄膜的宽度方向的两端用拉幅机夹具进行固定,一边以1.1倍的拉伸倍率沿横向拉伸一边进行了干燥。
然后,通过在热处理装置的辊之间进行输送而进一步进行干燥,制作出厚度40μm的光学膜,将其作为纤维素酰化物薄膜1。所得到的纤维素酰化物薄膜1的面内延迟为0nm。
<λ/4相位差膜1的制作>
用棒涂布机在所制作出的纤维素酰化物薄膜1的一侧的面上涂布了预先制备出的光取向层形成用组合物1。
涂布后,在120℃的加热板上干燥1分钟而去除溶剂,形成了厚度0.3μm的光异构化组合物层。
通过对所得到的光异构化组合物层进行偏振光紫外线照射(10mJ/cm2,使用超高压汞灯)而形成了光取向层。
接着,用棒涂布机在光取向层上涂布预先制备出的光学各向异性层用涂布液而形成了组合物层。
将所形成的组合物层在加热板上暂时加热至110℃之后,冷却至60℃而使取向稳定化。
然后,保持为60℃,在氮气氛下(氧浓度100ppm)通过紫外线照射(500mJ/cm2,使用超高压汞灯)将取向固定化而形成厚度2.3μm的光学各向异性层,从而制作出λ/4相位差膜1。所得到的λ/4相位差膜1的面内延迟为140nm。
〔正C板膜2的制作〕
作为临时支撑体,使用了市售的三乙酰纤维素薄膜“Z-TAC”(FUJIFILMC o.,Ltd.制造)(将其作为纤维素酰化物薄膜2)。
使纤维素酰化物薄膜2通过温度60℃的介电式加热辊而将薄膜表面温度升温至40℃之后,使用棒涂布机在薄膜的一面以涂布量14ml/m2涂布下述所示的组成的碱溶液,并加热至110℃,并且在NoritakeCo.,Ltd.制造的蒸汽式远红外加热器的下方输送了10秒钟。
接着,同样使用棒涂布机涂布了纯水3ml/m2
接着,反复进行3次基于喷注式涂布机的水洗和基于气刀的脱水之后,在70℃的干燥区域输送10秒钟而进行干燥,从而制作出经碱皂化处理的纤维素酰化物薄膜2。
Figure BDA0002553697200000841
使用上述经碱皂化处理的纤维素酰化物薄膜2,用#8的绕线棒连续地涂布了下述组成的取向层形成用涂布液。用60℃的暖风干燥60秒,进而用100℃的暖风干燥120秒而形成了取向层。
Figure BDA0002553697200000842
在上述中所制作出的具有取向膜的纤维素酰化物薄膜2上涂布下述涂布液N,并在60℃下熟化60秒之后,通过在空气下使用70mW/cm2的气冷金属卤化物灯(EYEGRAPHICSCo.,Ltd.制造)照射1000mJ/cm2的紫外线将其取向状态固定化而使聚合性棒状液晶性化合物垂直取向,从而制作出正C板膜1。在波长550nm下,Rth为-60nm。
Figure BDA0002553697200000843
Figure BDA0002553697200000851
[化学式52]
Figure BDA0002553697200000852
〔圆偏振片的制作〕
在λ/4相位差膜1的光学各向异性层侧通过粘合剂贴合上述中所制作出的正C板膜2的光学各向异性层侧,并去除了纤维素酰化物薄膜2及取向层。另外,在λ/4相位差膜侧通过粘合剂贴合制作例31及32中所制作出的光学层叠体31及32而得到了圆偏振片。与通常的圆偏振片(约110μm)相比,得到了非常薄的圆偏振片(约50μm)。
将搭载有有机EL面板(有机EL显示元件)的SAMSUNGCo.,Ltd.制造的GALAXYS5进行分解,从有机EL显示装置上剥离带有圆偏振片的触摸面板,进而从触摸面板上剥离圆偏振片,使有机EL显示元件、触摸面板及圆偏振片分别单独分离。接着,将单独分离的触摸面板与有机EL显示元件再次贴合,进而将上述中所制作出的圆偏振片以正C板侧成为面板侧的方式贴合于触摸面板上而制作出有机EL显示装置。
对于所制作出的有机EL显示装置进行了与使用PURE-ACEWR(TEIJINLI MITED.制造)作为λ/4板的情况相同的评价的结果,确认到即使在使用λ/4相位差膜1与正C板膜2的光学层叠体作为λ/4板的情况下,也可发挥相同的效果。
[制作例35~38]
(粘接剂A的制作)
以与日本特开2018-017996号公报的粘接剂A相同的方式制作出光固化粘接剂A。
(粘接剂B的制作)
以与日本特开2018-035361号公报的实施例8相同的方式制作出光固化粘接剂B。
(粘接剂C的制作)
以与日本特开2018-035361号公报的实施例12相同的方式制作出光固化粘接剂C。
(粘接剂D的制作)
以与日本特开2018-017996号公报的粘接剂D相同的方式制作出光固化粘接剂D。
对于制作例31,代替制作圆偏振片时的粘合剂而使用上述粘接剂A~D来制作有机EL显示装置,将其作为制作例35~38。与制作例31同样地确认到外光的反射得到了抑制。
[制作例39~41]
(粘合剂A的制作)
以与日本特开2017-134414号公报的实施例1的粘合剂相同的方式制作出粘合剂A。
(粘合剂B的制作)
以与日本特开2017-165941号公报的实施例1相同的方式制作出粘合剂B。
(粘合剂C的制作)
以与日本特开2017-165941号公报的比较例1相同的方式制作出粘合剂C。
对于制作例35,在圆偏振片与触摸面板的贴合中使用上述粘合剂A~C来制作有机EL显示装置,将其作为制作例39~41。与制作例31同样地确认到外光的反射得到了抑制。
符号说明
10、20-光学层叠体,12-透明支撑体,14-氧阻挡层,16-光取向层,18-光吸收各向异性膜。

Claims (11)

1.一种光吸收各向异性膜,其使用含有二色性偶氮色素化合物、液晶性化合物及下述式(1)所表示的化合物的液晶组合物而形成,且正面透射率为60%以下,其中,
所述二色性偶氮色素化合物相对于所述液晶性化合物的含有质量比率为5~35质量%,
所述式(1)所表示的化合物相对于所述二色性偶氮色素化合物的含有摩尔比率为3.5~10摩尔%,
Figure FDA0003691119800000011
其中,所述式(1)中,
Ar表示具有单环结构、稠环结构及多环结构中的任一种环结构的芳香族烃环,其中,Ar不具有OH和R1以外的取代基,
R1表示选自由烷基、烯基、炔基、芳基、1价的杂环基及甲硅烷基组成的组中的任一种基团,
m表示1~3的整数,
n表示1~6的整数,当n为2~6的整数时,多个R1分别可以相同也可以不同,并且也可以相互键合而形成环。
2.根据权利要求1所述的光吸收各向异性膜,其中,
所述二色性偶氮色素化合物相对于所述液晶性化合物的含有质量比率为5~25质量%。
3.根据权利要求1或2所述的光吸收各向异性膜,其中,
所述二色性偶氮色素化合物相对于所述液晶性化合物的含有质量比率超过10质量%且为25质量%以下。
4.根据权利要求1或2所述的光吸收各向异性膜,其中,
所述式(1)中的m为1。
5.根据权利要求1或2所述的光吸收各向异性膜,其中,
所述液晶组合物含有下述式(3)所表示的二色性偶氮色素化合物,
Figure FDA0003691119800000021
其中,所述式(3)中,
C1及C2分别独立地表示1价的取代基,其中,C1及C2中的至少一者表示交联性基团,
M1及M2分别独立地表示2价的连接基团,其中,M1及M2中的至少一者的主链的原子的数量为4个以上,
Ar1及Ar2分别独立地表示可以具有取代基的亚苯基、可以具有取代基的亚萘基及可以具有取代基的亚联苯基中的任一种基团,
E表示氮原子、氧原子及硫原子中的任一种原子,
R1表示氢原子或取代基,
R2表示氢原子或可以具有取代基的烷基,
n表示0或1,其中,当E为氮原子时,n为1,当E为氧原子或硫原子时,n为0。
6.根据权利要求1或2所述的光吸收各向异性膜,其中,
所述液晶组合物含有具有下述式(6)所表示的重复单元的高分子液晶性化合物,
Figure FDA0003691119800000022
其中,所述式(6)中,
R表示氢原子或甲基,
L表示单键或2价的连接基团,
B表示氢原子、卤原子、氰基、烷基、烷氧基、氨基、氧羰基、酰氧基、酰氨基、烷氧基羰基氨基、磺酰氨基、氨磺酰基、氨甲酰基、烷硫基、磺酰基、亚磺酰基、脲基或交联性基团,
M表示下述式(1-1)所表示的介晶基团,
Figure FDA0003691119800000031
其中,所述式(1-1)中,
Ar11及Ar12分别独立地表示可以具有取代基的亚苯基或亚联苯基,
L11及L12分别独立地表示单键或不包含偶氮基的2价的连接基团,
Y表示亚氨基、-OCO-CH=CH-基、或-CH=CH-CO2-基,
m1及m2分别独立地表示1~3的整数,
当m1为2~3的整数时,多个Ar11分别可以相同也可以不同,多个L11分别可以相同也可以不同,
当m2为2~3的整数时,多个Ar12分别可以相同也可以不同,多个L12分别可以相同也可以不同。
7.根据权利要求1或2所述的光吸收各向异性膜,其中,
所述式(1)所表示的化合物为二丁基羟基甲苯。
8.一种光学层叠体,其具有权利要求1至7中任一项所述的光吸收各向异性膜、和光取向层,所述光吸收各向异性膜形成于所述光取向层上。
9.一种光学层叠体,其依次具有第1氧阻挡层、权利要求1至7中任一项所述的光吸收各向异性膜或权利要求8所述的光学层叠体、及第2氧阻挡层。
10.根据权利要求8或9所述的光学层叠体,其中,还具有λ/4板。
11.一种图像显示装置,其具有权利要求1至7中任一项所述的光吸收各向异性膜或权利要求8至10中任一项所述的光学层叠体、及图像显示元件。
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