CN101861534A - 偏振片生成用涂布液及偏振片 - Google Patents

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Abstract

一种偏振片生成用涂布液，其含有在波长400nm以上的可见光区域内具有光吸收特性的溶致液晶化合物(A)、在波长400nm以上的可见光区域内不具有光吸收特性或者光吸收特性小的溶致液晶化合物(B)、和溶解前述溶致液晶化合物(A)及溶致液晶化合物(B)的溶剂。

Description

偏振片生成用涂布液及偏振片
技术领域
本发明涉及能够维持较高的透射率且透射率的膜内均匀性高的偏振片生成用涂布液以及由该涂布液生成的偏振片。
背景技术
以往，如以往日本特开2000-061755号公报所记载的那样，已知有在基材上涂布含有溶致液晶化合物和水的水溶液(涂布液)，并使其干燥及发生取向，从而形成偏振片的方法。
如此地，由含有溶致液晶化合物的水溶液制成的偏振片，与通常被广泛使用的用碘染色聚乙烯醇而得到的偏振片相比，其膜厚可制得特别薄，有望在将来得到应用。
专利文献1：日本特开2000-061755号公报(第2页～第15页，图1，图2)
发明内容
发明要解决的问题
然而，前述的以往的由溶致液晶化合物所生成的偏振片，由于其具有高的吸光度而使得单位膜厚的吸光度(光学密度)变得过高，会导致透射光强度相对于入射光强度极度地降低。偏振片越厚则该倾向变得越大，因此为了获得一定程度以上的透射光强度，例如，需要将干燥后的膜厚涂布成薄至0.5μm以下。此外，由于膜厚较薄，因而存在因些微的涂布不均(膜厚的偏差)而损害偏振片的透射率的膜内均匀性的问题。
在上述情况下，期望出现降低光学密度且能够涂布成适度的膜厚的偏振片生成用涂布液，以及维持较高的透射率且透射率的膜内均匀性良好的偏振片。
本发明是为了解决前述现有的问题而作出的，其目的在于提供能够维持高的透射率且透射率的膜内均匀性高的偏振片生成用涂布液及由该涂布液所生成的偏振片。
用于解决问题的方案
为了达成前述目的，本发明所述的偏振片生成用涂布液，其特征在于，含有在波长400nm以上的可见光区域内具有光吸收特性的溶致液晶化合物(A)、在波长400nm以上的可见光区域内不具有光吸收特性或者光吸收特性小的溶致液晶化合物(B)、和溶解前述溶致液晶化合物(A)和溶致液晶化合物(B)的溶剂。
另外，本说明书中，所述“可见光区域”是指波长380nm～780nm的区域。
在优选的实施方式中，理想的是前述偏振片生成用涂布液在1重量％～50重量％的全部固体成分浓度的至少一部分中表现出液晶性。
在优选的实施方式中，理想的是前述溶致液晶化合物(A)与前述溶致液晶化合物(B)的重量比(A∶B)为90∶10～50∶50。
在优选的实施方式中，理想的是前述溶致液晶化合物(A)为偶氮系化合物、蒽醌系化合物、苝系化合物、喹酞酮系化合物、萘醌系化合物或部花青系化合物。
在优选的实施方式中，理想的是前述溶致液晶化合物(B)为芳香族三聚氰胺系化合物、苯并咪唑系化合物、菲并喹喔啉系化合物、苊并喹喔啉系化合物、长链烷基系化合物或纤维素系化合物。
此外，本发明所述的偏振片，其特征在于，其是通过在基材上涂布上述任意的偏振片生成用涂布液并进行干燥而得到的。
发明的效果
能够获得维持较高的透射率且透射率的膜内均匀性较高的偏振片。
具体实施方式
[本发明的概要]
本发明所述的偏振片生成用涂布液，其特征在于，含有
(1)在波长400nm以上的可见光区域内具有光吸收特性的溶致液晶化合物(A)、
(2)在波长400nm以上的可见光区域内不具有光吸收特性或者光吸收特性小的溶致液晶化合物(B)、和
(3)溶解前述溶致液晶化合物(A)及溶致液晶化合物(B)的溶剂。
在此种偏振片生成用涂布液中，通过混合在波长400nm以上的可见光区域内具有光吸收特性的溶致液晶化合物(A)和在波长400nm以上的可见光区域内不具有光吸收特性或者光吸收特性小的溶致液晶化合物(B)，即使每单位膜厚的溶致液晶化合物(A)的含量减少，溶致液晶化合物(B)也能够补充其减少的部分并发生取向，从而能够形成稳定的液晶相。其结果，由于作为膜整体的取向结构得以维持，因而，能降低每单位膜厚的吸光度(光学密度)而不会降低二色性比，能够生成可维持良好的透射率的膜内均匀性的偏振片。
[溶致液晶化合物]
本发明中所述的溶致液晶化合物是指，通过改变温度或溶液浓度而发生各向同性相-液晶相的相转变的化合物。对于液晶相没有特别的限制，例如，可列举出向列型液晶相、近晶型液晶相、胆甾型液晶相等。这些液晶相可通过用偏振光显微镜所观察到的液晶相的光学形态来进行识别。
[溶致液晶化合物(A)]
本发明所述的溶致液晶化合物(A)通常在波长处于350nm～800nm的范围的可见光区域之内的、波长400nm以上的可见光区域内具有光吸收特性。所述溶致液晶化合物(A)理想的是在波长400nm～700nm的范围、优选波长460nm～660nm、更优选520nm～620nm的可见光区域内表现出最大吸收。此外，溶致液晶化合物(A)理想的是，其分子的长轴方向的跃迁矩比短轴方向的跃迁矩大，或者分子的短轴方向的跃迁矩比长轴方向的跃迁矩大，换言之，其为表现出吸收二色性的液晶化合物。此种表现出吸收二色性的溶致液晶化合物(A)可以通过使其发生取向而生成偏振片。
作为前述溶致液晶化合物(A)理想的是从偶氮系化合物、蒽醌系化合物、苝系化合物、喹酞酮系化合物、萘醌系化合物或部花青系化合物中来进行选择。此种化合物在溶液状态下表现出液晶性(溶致液晶性)，且可以表现出吸收二色性。
前述溶致液晶化合物(A)优选为偶氮系化合物或苝系化合物。这是由于其取向性优异，可增大可见光区域的吸收二色性的缘故。
偶氮系化合物优选为下述化学通式1表示的化合物。式中，Q1表示苯基或萘基(这些基团也可以具有取代基)，Q2和Q3各自独立地表示亚苯基或亚萘基(这些基团可以具有取代基)，R表示氢原子、碳原子数1～3的烷基、乙酰基、苯甲酰基或苯基(也可以有取代基)，k表示0～4的整数，I表示0～4的整数(其中，满足k+1≤4)，m表示0～2的整数，M表示抗衡离子。
前述化学通式1表示的偶氮系化合物，可以根据细田丰著《理论制造染料化学》(参照昭和43年7月15日，技法堂发行，第5版，第135页～第152页)，例如，通过将各自具有氨基的2种化合物进行重氮化、及偶联反应来获得。另外，由偶氮键连接的取代基Q2的数量可以通过反复进行重氮化、及偶联反应来使其增加。
[化学式1]
Figure GPA00001138930200051
苝化合物优选为下述化学通式2表示的化合物。式中，Q4表示式(a)或(b)；L1、L2、L3和L4各自独立地表示氢原子、碳原子数1～5的烷基、碳原子数1～5的烷氧基、卤素原子、羟基、或氨基；o、p、q、r分别表示0～2的整数；s表示0～4的整数(其中，满足o+p+q+r+s≤8)，M表示抗衡离子。式(a)中，Q5分别独立地表示苯基、苯基烷基、或萘基(这些基团可以具有取代基)，L5表示氢原子、碳原子数1～5的烷基、碳原子数1～5的烷氧基、卤素原子、羟基或氨基；t表示0～4的整数。
化学通式2表示的苝系化合物，例如，可以按照日本特表平8-511109号公报中记载的方法来获得。
[化学式2]
Figure GPA00001138930200061
前述化学通式1和2表示的溶致液晶化合物，由于其本身单独形成稳定的液晶相，因而发生高度取向。其结果可以获得可见光区域的吸收二色性大的偏振片。
[溶致液晶化合物(B)]
本发明所述的溶致液晶化合物(B)，通常在波长处于350nm～800nm的范围的可见光区域之内的、波长400nm以上的可见光区域内不具有光吸收特性或者光吸收特性小。所述溶致液晶化合物(B)理想的是在波长400nm以上不具有光吸收特性，但也可以为在波长400nm附近的可见光区域内显示微小的光吸收特性的化合物(在波长400nm以上光吸收特性小的化合物)。另外，本说明书中所述“光吸收特性小”包括：溶致液晶化合物(B)单体的吸收光谱在波长400nm下摩尔吸光系数为50以下的物质。
波长400nm附近的吸收带，由于难以给在其后生成的偏振片的光学特性带来不良影响，因此能够使用在波长400nm以上光吸收特性小的化合物。
前述溶致液晶化合物(B)理想的是在波长200nm～400nm，优选240nm～400nm，更优选290nm～390nm内表现出最大吸收。此外，溶致液晶化合物(B)理想的是，其分子的长轴方向的跃迁矩比短轴方向的跃迁矩大，或者分子的短轴方向的跃迁矩比长轴方向的跃迁矩大，换言之，其为表现出吸收二色性的液晶化合物。此种溶致液晶化合物(B)由于其单独发生取向，因而能够作为相位差膜来使用。
作为前述溶致液晶化合物(B)理想的是芳香族三聚氰胺系化合物、苯并咪唑系化合物、菲并喹喔啉系化合物、苊并喹喔啉系化合物、长链烷基系化合物或纤维素系化合物。此种化合物在溶液状态下表现出液晶性(溶致液晶性)，且在波长400nm以上的可见光区域内不具有光吸收特性或光吸收特性小。只要是这样的溶致液晶化合物(B)，则不会阻碍前述溶致液晶化合物(A)的取向，且与溶致液晶化合物(A)的相容性也良好，也能够相应于其混合比例而使溶致液晶化合物(A)的光学密度降低。
前述溶致液晶化合物(B)优选为苊并喹喔啉系化合物。所述苊并喹喔啉系化合物优选为下述化学通式3表示的化合物。式中，k为0～4的整数，l和m各自为0～3的整数，n为1～4的整数(这里，k、l、m和n的值，满足式：k+l+m+n≤10)。
[化学式3]
Figure GPA00001138930200081
前述化学通式3的化合物，由于其本身单独形成稳定的液晶相，因而不会扰乱溶致液晶化合物(A)的取向。其结果可以在维持偏振片形成能力的状态下得到光学密度小的涂布液。
前述苊并喹喔啉系化合物，如日本特表2007-512236号公报中记载的那样，例如，可通过苊醌或其衍生物与邻苯二胺或其衍生物的缩合反应来获得。
化学通式3中，M优选为氢原子、碱金属原子、碱土金属原子、金属离子、或者取代或非取代的铵离子。作为金属离子，例如，可列举出Ni2+、Fe3+、Cu2+、Ag+、Zn2+、Al3+、Pd2+、Cd2+、Sn2+、Co2+、Mn2+、Ce3+等。例如，在本发明的偏振片由水溶液来生成的情况下，前述M也可以最初选择可以提高在水中的溶解性的基团，成膜后为了提高耐水性而替换成对水不溶性或难溶性的基团。
[溶剂]
本发明中的作为溶解溶致液晶化合物(A)和溶致液晶化合物(B)的溶剂，只要是可溶解两溶致液晶化合物(A)、(B)的溶剂，则没有特别的限制。具体而言，作为溶剂理想的是亲水性溶剂。作为亲水性溶剂，例如，可列举出水、醇类、溶纤剂类等。
[偏振片生成用涂布液]
在通过溶剂溶解前述溶致液晶化合物(A)和溶致液晶化合物(B)而成的偏振片生成用涂布液中，可以含有例如，表面活性剂、抗氧剂、抗静电剂等任意的添加物。所述偏振片生成用涂布液理想的是在1重量％～50重量％的全部固体成分浓度的至少一部分中表现出液晶性。
此外，偏振片生成用涂布液中的前述溶致液晶化合物(A)和前述溶致液晶化合物(B)的重量比(A∶B)理想的是90∶10～50∶50。该重量比(A∶B)更理想的是80∶20～70∶30。只要是此种混合比，就能够调制出光学密度降低、且能以适度的涂布厚度进行涂布的偏振片生成用涂布液，此外，由所述涂布液所生成的偏振片，能够生成膜内的透射率的均匀性良好的溶致液晶化合物的偏振片。
此外，按前述那样调制出的偏振片生成用涂布液，在其吸收光谱测定(波长400nm以上的可见光区域)中，能够使浓度1摩尔％(光程长度0.5mm)下的吸光度优选成为2.0～3.5，更优选为2.5～3.0。
另外，由于以往的含有溶致液晶化合物的涂布液在浓度1摩尔％(光程长度0.5mm)下的吸光度为4.0左右，由此可见本实施方式所述的偏振片生成用涂布液的光学密度与以往的涂布液相比，可以称得上足够小。
对于前述溶致液晶化合物(A)和溶致液晶化合物(B)的混合方法，没有特别的限制。例如，可以将溶致液晶化合物(A)和(B)混合后，加入溶剂而制成涂布液。此外，也可以先将溶致液晶化合物(A)和(B)之一与溶剂混合，再向其中混合另一溶致液晶化合物。另外，还可以将溶致液晶化合物(A)和(B)分别与溶剂混合，然后再将两者混合制成涂布液。
[偏振片]
本实施方式所述的偏振片是通过在基材上涂布前述涂布液并进行干燥而得到的。
这里，基材是为了均匀地涂布涂布液而使用的，作为所述基材，例如，可以使用玻璃基板、石英基板、高分子薄膜、塑料基板、铝或铁等的金属板、陶瓷基板、硅晶圆等能够使用、且可任意选择的适当的基板。此外，在偏振片的生成时采用的涂布液的涂布方法和干燥方法，可以采用任意适当的方法。
前述溶致液晶化合物(A)和(B)可以在溶剂的挥发过程中采用任意的方法使其发生取向。例如，通过使用实施了取向处理的基材，可以使各溶致液晶化合物在与该取向处理方向平行或垂直方向上发生取向。这里，作为溶致液晶化合物的取向方法，除了通常的取向处理以外，可以采用磁场、电场等任意的方法。
根据本实施方式，偏振片的膜厚可以为例如0.6μm以上。具体而言，作为偏振片的膜厚，优选为0.6μm～1.5μm，更优选为0.7μm～0.9μm。
此外，偏振片的平均透射率理想的是30％以上，更理想的是40％以上。
此外，偏振片的平均二色性比理想的是10以上，更理想的是15以上。
此外，偏振片理想的是其平均透射率为40％以上，且[平均透射率/膜厚]的值为40～70的范围。
如前述那样所生成的偏振片适于在液晶显示装置中使用。作为液晶显示装置，可列举出电脑监视器、笔记本电脑、复印机等的显示器中使用的液晶显示装置。
实施例
在波长570nm下表现出最大吸收、且含有苝系的溶致液晶化合物(向列型液晶化合物)的浓度16重量％的水溶液(OptivaInc.制造的商品名“NO15”)65份中，混合在波长400nm以上的可见光区域内基本上不表现出光吸收特性、且在波长380nm下表现出最大吸收的含有喹喔啉苊-2，5-二磺酸盐(苊并喹喔啉系化合物)的浓度16重量％的水溶液35份，在室温(23℃)下调制成表现出向列型液晶相的涂布液。
采用滑动式涂料器在玻璃基板上涂布该涂布液，使涂布厚度为5μm，将其在23℃下自然干燥。将这样得到的偏振片带玻璃基板(光学上的各向同性)一起测得的各物性示于表1中。
比较例1
采用滑动式涂布器在玻璃基板上涂布在波长570nm下表现出最大吸收的浓度16重量％的溶致液晶化合物(向列型液晶化合物)的水溶液(Optiva Inc.制造的商品名“NO 15”)，使得涂布厚度为5μm，将其在23℃下自然干燥。将这样得到的偏振片带玻璃基板(光学上的各向同性)一起测得的各物性示于表1中。
比较例2
采用滑动式涂布器在玻璃基板上涂布在波长570nm下表现出最大吸收的浓度16重量％的溶致液晶的水溶液(Optiva Inc.制造的商品名“NO 15”)，使涂布厚度为3μm，将其在23℃下自然干燥。将这样得到的偏振片带玻璃基板(光学上的各向同性)一起测得的个物性示于表1中。
[表1]
 厚度(μm)   平均透射率(％)   平均二色性比   透射率的面内偏差(％)
 实施例   0.8   41   18   1
 比较例1   0.8   28   16   1
 比较例2   0.5   41   18   3
另外，在表1中，偏振片的透射率采用分光光度计(日本分光公司制造的制品名“V-7100”)进行了测定。
此外，有关偏振片的透射率的面内偏差，制作纵8cm×横8cm的样品，自边缘起每间隔2cm在纵方向取3点，在横方向取3点，共计9点，测定透射率，求得平均值及面内偏差。另外，面内偏差为透射率的(最大值-最小值)。
此外，使用带有格兰-汤普森(Glan-Thompson)起偏振器的分光光度计(日本分光公司制造的制品名“U-4100”)，入射波长600nm的直线偏振光的测定光，求出k 1和k2，按下述式算出偏振片的二色比。
[公式1]
Figure GPA00001138930200121
这里，上述k1表示最大透射率方向的直线偏振光的透射率，k2表示与最大透射率方向垂直的方向的直线偏振光的透射率。
接着，通过自纵8cm×横8cm的样品的边缘起每间隔2cm在纵方向取3点，在横方向取3点，共计9点测定的值的平均值来求得。
表1中，实施例所述的偏振片的平均透射率为41％，并且，透射率的面内偏差为1％。由此可知实施例的偏振片，其平均透射率高，且透射率的面内偏差小。
与此相对，比较例1的偏振片，虽然其透射率的面内偏差小为1％，但是其平均透射率低为28％。此外，比较例2的偏振片，虽然其平均透射率高为41％，但是其透射率的面内偏差大为3％，此外，[平均透射率/膜厚]的值为82，成为70以上的值。
产业上的可利用性
综上所述，根据本发明的偏振片生成用涂布液，可以获得能够维持高的透射率且透射率的膜内均匀性高的偏振片，所述偏振片在例如液晶显示装置的显示特性的提高方面极为有用。

Claims (6)

1.一种偏振片生成用涂布液，其含有在波长400nm以上的可见光区域内具有光吸收特性的溶致液晶化合物(A)、
在波长400nm以上的可见光区域内不具有光吸收特性或者光吸收特性小的溶致液晶化合物(B)、和
溶解前述溶致液晶化合物(A)及溶致液晶化合物(B)的溶剂。
2.根据权利要求1所述的偏振片生成用涂布液，其中，所述偏振片生成用涂布液在1重量％～50重量％的全部固体成分浓度的至少一部分中表现出液晶性。
3.根据权利要求1或2所述的偏振片生成用涂布液，其中，所述溶致液晶化合物(A)与所述溶致液晶化合物(B)的重量比A∶B为90∶10～50∶50。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的偏振片生成用涂布液，其中，所述溶致液晶化合物(A)为偶氮系化合物、蒽醌系化合物、苝系化合物、喹酞酮系化合物、萘醌系化合物或部花青系化合物。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的偏振片生成用涂布液，其中，所述溶致液晶化合物(B)为芳香族三聚氰胺系化合物、苯并咪唑系化合物、菲并喹喔啉系化合物、苊并喹喔啉系化合物、长链烷基系化合物或纤维素系化合物。
6.一种偏振片，其是通过在基材上涂布权利要求1～5中任一项所述的偏振片生成用涂布液并进行干燥而得到的。
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