CN102245736B - 液晶性涂布液及偏光膜 - Google Patents

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Abstract

流延包含以往的偶氮化合物的液晶性涂布液而获得的偏光膜在干燥过程中，膜中会析出微细晶体，使得偏光膜的雾度(光散射)增大、透明性恶化。本发明的液晶性涂布液包含通式(1)所示的偶氮化合物和用于溶解该偶氮化合物的溶剂。通式(1)中，Q1表示可以具有取代基的芳基。Q2表示可以具有取代基的亚芳基。R表示氢原子、碳原子数1～3的烷基、乙酰基、苯甲酰基或可以具有取代基的苯基。M表示抗衡离子。

Description

液晶性涂布液及偏光膜
技术领域
本发明涉及液晶性涂布液以及使用其来制作的偏光膜。
背景技术
作为液晶面板的偏光板，将聚乙烯醇等树脂薄膜用碘、二色性色素染色、并沿一个方向拉伸而成的偏光板被广泛使用。但是根据色素、树脂薄膜的种类，上述偏光板的耐热性、耐光性会不足。另外，随着液晶面板的大型化，薄膜的制造装置也必须大型化。
与此相对，已知有在玻璃板、树脂薄膜等基材上流延包含溶致液晶化合物的液晶性涂布液、使溶致液晶化合物取向来形成偏光膜的方法。
溶致液晶化合物在溶液中形成显示液晶性的超分子缔合体。若对包含其的液晶性涂布液施加剪切应力使其流延，则超分子缔合体的长轴方向会沿流延方向取向。
作为这样的溶致液晶化合物，有偶氮化合物(专利文献1)。溶致液晶化合物的偏光膜不需要拉伸。另外，还可以使膜厚非常薄。因此溶致液晶化合物的偏光膜的前景备受期待。
然而，流延包含以往的偶氮化合物的液晶性涂布液而获得的偏光膜在干燥过程中，膜中会析出微细晶体，使得偏光膜的雾度(光散射)增大、透明性恶化。因此，需要能够解决雾度问题的、包含新型偶氮化合物的液晶性涂布液。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-323377号公报
发明内容
发明要解决的问题
流延包含以往的偶氮化合物的液晶性涂布液而获得的偏光膜在干燥过程中，膜中会析出微细晶体，使得偏光膜的雾度(光散射)增大、透明性恶化。本发明提供解决了该雾度问题的、包含新型偶氮化合物的液晶性涂布液。
用于解决问题的方案
本发明的要旨如下所述。
(1)本发明的液晶性涂布液包含下述通式(1)所示的偶氮化合物和用于溶解该偶氮化合物的溶剂。
Figure BPA00001389103900021
通式(1)中，Q1表示可以具有取代基的芳基。Q2表示可以具有取代基的亚芳基。R表示氢原子、碳原子数1～3的烷基、乙酰基、苯甲酰基或可以具有取代基的苯基。M表示抗衡离子。
(2)本发明的液晶性涂布液的溶剂为亲水性溶剂。
(3)本发明的液晶性涂布液的偶氮化合物的浓度为0.5重量％～50重量％。
(4)本发明的液晶性涂布液的pH为5～9。
(5)本发明的偏光膜是将上述液晶性涂布液流延成薄膜状、进行干燥而获得的。
本发明人等对包含偶氮化合物的液晶性涂布液的微细晶体的析出进行了深入的研究。结果发现，通过使用包含特定位置被取代成磺酸基等取代基而得到的氨基萘酚骨架的偶氮化合物，可以得到雾度小的偏光膜。
由于氨基萘酚骨架的平面性高，因此其成为缺乏溶解性的部位的可能性高。本发明的液晶性涂布液在特定位置导入磺酸基来使氨基萘酚骨架易于溶解。可认为，由此可以抑制微细晶体析出。
包含上述偶氮化合物的本发明的液晶性涂布液在流延、干燥时，微细晶体的析出得到抑制。其结果是，会成为雾度的原因的微细晶体的大小远小于以往。可认为，由此可以使雾度减小。
发明的效果
将包含本发明的偶氮化合物的液晶性涂布液流延、干燥而获得的偏光膜在干燥过程中，膜中的微细晶体的析出得到抑制。通过使用包含本发明的偶氮化合物的液晶性涂布液可以得到雾度小的偏光膜。
具体实施方式
[液晶性涂布液]
本发明的液晶性涂布液包含下述通式(1)所示的偶氮化合物和用于溶解该偶氮化合物的溶剂。
Figure BPA00001389103900031
通式(1)中，Q1表示可以具有取代基的芳基。Q2表示可以具有取代基的亚芳基。R表示氢原子、碳原子数1～3的烷基、乙酰基、苯甲酰基或可以具有取代基的苯基。M表示抗衡离子。
在本发明的液晶性涂布液中，上述偶氮化合物会在液体中形成超分子缔合体、显示液晶相。对液晶相没有特别的限制，可列举出向列型液晶相、六角液晶相(hexagonal liquid crystalphase)等。这些液晶相可以用偏光显微镜观察光学图案来进行识别、确认。
本发明的液晶性涂布液中的偶氮化合物的浓度优选为0.5重量％～50重量％。在上述浓度范围中的至少一部分能获得显示稳定的液晶相的液晶性涂布液，能容易地获得目标厚度的偏光膜。
本发明的液晶性涂布液的pH优选为5～9。若pH为上述范围，则可以获得取向度高的偏光膜。另外，由于其不会腐蚀不锈钢等金属制的涂布机，因此生产率优异。
本发明的液晶性涂布液只要包含上述偶氮化合物和溶剂，就可以包含其他任意物质，例如其他液晶化合物、添加剂。作为添加剂，例如可列举出表面活性剂、抗氧化剂、抗静电剂。这些添加剂的浓度通常低于10重量％。
对本发明的液晶性涂布液的制备方法没有特别的限制，例如可以在溶剂中加入偶氮化合物，也可以反过来在偶氮化合物中加入溶剂。
[偶氮化合物]
本发明的液晶性涂布液中使用的偶氮化合物为上述通式(1)所示的化合物。该偶氮化合物具有如下性质：若在溶解于溶剂的溶液状态下使其浓度发生变化，则会引起各向同性相-液晶相的相变(溶致液晶性)。
通式(1)所示的偶氮化合物在可见光区域(波长380nm～780nm)显示吸收二色性。由于通式(1)所示的偶氮化合物在特定位置具有磺酸基等取代基，因此微细晶体的析出得到抑制，可以获得雾度小的偏光膜。
通式(1)中，Q1表示可以具有取代基的芳基。Q2表示可以具有取代基的亚芳基。作为Q1和Q2的取代基，可以使用适于对吸收波长的范围进行调整的取代基。
R表示氢原子、碳原子数1～3的烷基、乙酰基、苯甲酰基或可以具有取代基的苯基。
M表示抗衡离子，优选为氢原子、碱金属原子、碱土金属原子、其他金属离子、取代或未取代的铵离子。作为金属离子，例如可列举出Li+、Ni2+、Fe3+、Cu2+、Ag+、Zn2+、Al3+、Pd2+、Cd2+、Sn2+、Co2+、Mn2+、Ce3+等。抗衡离子M为多价离子时，多个偶氮化合物共有一个多价离子(抗衡离子)。
通式(1)所示的偶氮化合物例如可以如下获得：通过常用方法使苯胺衍生物和萘衍生物进行重氮化及偶联反应来获得单偶氮化合物，然后进一步进行重氮化，并与1-氨基-8-萘酚衍生物进行偶联反应来获得。
[溶剂]
本发明中使用的溶剂为用于溶解上述偶氮化合物的物质，优选使用亲水性溶剂。亲水性溶剂优选为水、醇类、溶纤剂类及它们的混合溶剂。溶剂中可以添加甘油、乙二醇等水溶性化合物。这些添加物可以用于调整偶氮化合物的易溶性、液晶性涂布液的干燥速度。
[偏光膜]
本发明偏光膜是将本发明的液晶性涂布液在基材、金属鼓表面流延、进行干燥来获得的。
对于流延手段，只要能将液晶性涂布液流延均匀就没有特别的限制，可以使用适当的涂布机，例如滑动式涂布机(slidecoater)、槽模涂布机、线棒涂布机(bar coater)、棒式涂布机(rod coater)、辊涂布机、帘式涂布机、喷雾涂布机等。
对干燥方法没有特别的限制，可以使用自然干燥、减压干燥、加热干燥、减压加热干燥等。作为加热干燥的手段，可使用空气循环式干燥炉、热辊等任意的干燥装置。加热干燥时的干燥温度优选为50℃～120℃。本发明的偏光膜优选进行干燥，以使得残留溶剂量相对于膜的总重量为5重量％以下。
本发明的偏光膜优选在可见光区域(波长380nm～780nm)显示吸收二色性。该特性可以通过使偏光膜中的偶氮化合物取向来获得。偶氮化合物在液晶性涂布液中形成超分子缔合体。若边对液晶性涂布液施加剪切应力边使其流延，则超分子缔合体的长轴方向会沿流延方向取向。作为取向手段，不仅仅有剪切应力，还可以组合摩擦处理、光取向等取向处理、利用磁场、电场的取向等。
本发明的偏光膜的厚度优选为0.1μm～3μm。本发明的偏光膜的偏光度优选为95％以上、更优选为97％以上。根据本发明，偏光膜的雾度值可优选地设定为10％以下，更优选地设定为5％以下，进一步优选地设定为2％以下。
[基材]
对用于流延本发明的液晶性涂布液的基材没有特别的限制，可以是单层的物质，也可以是多层的物质(例如包含取向膜的层叠体)。
作为具体的基材，可列举出玻璃板、树脂薄膜。基材包含取向膜时，取向膜优选进行过取向处理。
作为包含取向膜的基材，例如可举出在玻璃板上涂布聚酰亚胺膜而得到的基材。可以通过公知的方法，例如摩擦等机械取向处理、光取向处理等来对该聚酰亚胺膜赋予取向性。作为基材的玻璃，液晶单元中使用的无碱玻璃是优选的。
在需要挠性的用途中，树脂薄膜基材是适宜的。可以通过摩擦等对树脂薄膜的表面进行取向处理、也可以在树脂薄膜的表面形成由其他原材料形成的取向膜。
作为基材所用的树脂薄膜的原材料，只要是具有薄膜形成性能的树脂就没有特别的限制，例如可列举出苯乙烯系树脂、(甲基)丙烯酸系树脂、聚酯系树脂、聚烯烃系树脂、降冰片烯系树脂、聚酰亚胺系树脂、纤维素系树脂、聚乙烯醇系树脂、聚碳酸酯系树脂。基材的厚度除了由用途决定以外，对其没有特别的限制，一般为1μm～1000μm的范围。
[偏光膜的用途]
本发明的偏光膜适宜用作偏光元件。偏光元件可用于各种设备的液晶面板，例如液晶电视、电脑显示器、手机、数码相机、摄像机、游戏机、车载导航仪、OA设备、FA设备、医疗设备、安保设备等的液晶面板。
本发明的偏光膜可以从基材上剥离来使用，也可以在与基材层叠的状态下使用。在与基材层叠的状态下用于光学用途时，基材优选对于可见光是透明的。从基材上剥离下来时，优选层叠于其他的支撑体、光学元件来使用。
实施例
[实施例1]
根据常用方法，使4-硝基苯胺与8-氨基-2-萘磺酸进行重氮化和偶联反应来获得单偶氮化合物。“常用方法”根据细田丰著《理论制造 染料化学 第5版》昭和43年7月15日技法堂发行的135页～152页。
同样根据常用方法使所得单偶氮化合物重氮化，并进一步与1-氨基-8-萘酚-4，6-二磺酸锂盐进行偶联反应来获得包含结构式(2)的偶氮化合物的粗产物。用氯化锂对其进行盐析，由此获得结构式(2)的偶氮化合物。
Figure BPA00001389103900081
将结构式(2)的偶氮化合物溶解于离子交换水，制备出其为20重量％的液晶性涂布液。该液晶性涂布液的pH为7.4。用聚乙烯吸管吸取该液晶性涂布液并夹在2片载玻片之间，用偏光显微镜在室温(23℃)下观察，结果观察到向列型液晶相。
用离子交换水稀释上述液晶性涂布液，以使其为5重量％的方式进行制备。用线棒涂布机(BUSCHMAN公司制造的Mayerrot HS9)将该液晶性涂布液涂布在经过摩擦处理和电晕处理的降冰片烯系聚合物薄膜(ZEON CORPORATION制造的ZEONOR)上。此后，在23℃的恒温室内自然干燥，制作出厚度0.6μm的偏光膜。所得偏光膜的光学特性示于表1。
[实施例2]
除了使用5-氨基-2-萘磺酸代替8-氨基-2-萘磺酸以外，用与实施例1同样的方法获得结构式(3)的偶氮化合物。
将结构式(3)的偶氮化合物溶解于离子交换水，制备出其为20重量％的液晶性涂布液。该液晶性涂布液的pH为7.2。用聚乙烯吸管吸取该液晶性涂布液并夹在2片载玻片之间，用偏光显微镜在室温(23℃)下观察，结果观察到向列型液晶相。
用离子交换水稀释上述液晶性涂布液，以使其为5重量％的方式进行制备。使用该液晶性涂布液，用与实施例1同样的方法制作厚度0.6μm的偏光膜。所得偏光膜的光学特性示于表1。
[比较例1]
除了使用7-氨基-1-萘酚-3，6-二磺酸锂盐代替1-氨基-8-萘酚-2，4-二磺酸锂盐以外，用与实施例1同样的方法获得结构式(4)的偶氮化合物。
Figure BPA00001389103900091
将结构式(4)的偶氮化合物溶解于离子交换水，制备出其为20重量％的液晶性涂布液。该液晶性涂布液的pH为6.7。用聚乙烯吸管吸取该液晶性涂布液并夹在2片载玻片之间，用偏光显微镜在室温(23℃)下观察，结果观察到向列型液晶相。
使用上述的液晶性涂布液，用与实施例1同样的方法制作厚度0.6μm的偏光膜。所得偏光膜的光学特性示于表1。
[比较例2]
除了使用对茴香胺代替4-硝基苯胺以外，用与比较例1同样的方法获得结构式(5)的偶氮化合物。
[化学式5]
Figure BPA00001389103900101
将结构式(5)的偶氮化合物溶解于离子交换水，制备出其为20重量％的液晶性涂布液。该液晶性涂布液的pH为6.0。用聚乙烯吸管吸取该液晶性涂布液并夹在2片载玻片之间，用偏光显微镜在室温(23℃)下观察，结果观察到向列型液晶相。
用离子交换水稀释上述液晶性涂布液，以使其为10重量％的方式进行制备。使用该液晶性涂布液，用与实施例1同样的方法制作厚度0.6μm的偏光膜。所得偏光膜的光学特性示于表1。
[比较例3]
除了使用对甲苯胺代替4-硝基苯胺以外，用与比较例1同样的方法获得结构式(6)的偶氮化合物。
Figure BPA00001389103900102
将结构式(6)的偶氮化合物溶解于离子交换水，制备出其为20重量％的液晶性涂布液。该液晶性涂布液的pH为6.0。用聚乙烯吸管吸取该液晶性涂布液并夹在2片载玻片之间，用偏光显微镜在室温(23℃)下观察，结果观察到向列型液晶相。
用离子交换水稀释上述液晶性涂布液，以使其为10重量％的方式进行制备。使用该液晶性涂布液，用与实施例1同样的方法制作厚度0.6μm的偏光膜。所得偏光膜的光学特性示于表1。
[表1]
  化合物   偏光度(％)   雾度值(％)
  实施例1   化合物(2)   97.8   2.9
  实施例2   化合物(3)   96.7   1.3
  比较例1   化合物(4)   98.1   12.3
  比较例2   化合物(5)   92.5   17.9
  比较例3   化合物(6)   92.7   16.5
[测定方法]
[厚度]
将偏光膜的一部分剥离，用三维非接触表面形状计测系统(Ryoka systems Inc.制造的Micromap MM5200)测定高低差，求得偏光膜的厚度。
[液晶相]
用聚乙烯吸管吸取少量的液晶性涂布液并夹在2片载玻片之间，使用具有显微镜用大型试样加热冷却台(JAPAN HIGHTECH CO.，LTD.制造的10013L)的偏光显微镜(OlympusCorporation制造的OPTIPHOT-POL)来观察液晶相。
[pH]
液晶性涂布液的pH使用pH计(DENVER INSTRUMENT公司制造的Ultra BASIC)进行测定。
[偏光度]
使用具有格兰-汤普森(GLAN-THOMPSON)偏振片的分光光度计(日本分光公司制造的V-7100)测定波长380nm～780nm的范围的偏光透射谱。由该谱求出经过了可见度修正的透射率Y1、Y2，通过下式求出偏光度。
偏光度＝(Y1-Y2)/(Y1+Y2)
透射率Y1是最大透射率方向上的直线偏振光的透射率、透射率Y2是与最大透射率方向正交的方向上的透射率。
[雾度]
雾度使用雾度测定装置(村上色彩研究所制造的HR-100)在室温(23℃)下进行测定。反复测定3次，以其平均值为测定值。
产业上的可利用性
本发明的偏光膜可适宜地用作偏光元件。偏光元件可用于各种设备的液晶面板，例如液晶电视、电脑显示器、手机、数码相机、摄像机、游戏机、车载导航仪、OA设备、FA设备、医疗设备、安保设备等的液晶面板。

Claims (9)

1.一种液晶性涂布液，其特征在于，其包含下述通式(1)所示的偶氮化合物和用于溶解所述偶氮化合物的溶剂，
Figure FPA00001389103800011
通式(1)中，Q1表示可以具有取代基的芳基；Q2表示可以具有取代基的亚芳基；R表示氢原子、碳原子数1～3的烷基、乙酰基、苯甲酰基或可以具有取代基的苯基；M表示抗衡离子。
2.根据权利要求1所述的液晶性涂布液，其特征在于，所述溶剂为亲水性溶剂。
3.根据权利要求1或2所述的液晶性涂布液，其特征在于，所述偶氮化合物的浓度为0.5重量％～50重量％。
4.根据权利要求1或2所述的液晶性涂布液，其特征在于，所述液晶性涂布液的pH为5～9。
5.根据权利要求3所述的液晶性涂布液，其特征在于，所述液晶性涂布液的pH为5～9。
6.一种偏光膜，其特征在于，其是将权利要求1或2所述的液晶性涂布液流延成薄膜状、进行干燥而获得的。
7.一种偏光膜，其特征在于，其是将权利要求3所述的液晶性涂布液流延成薄膜状、进行干燥而获得的。
8.一种偏光膜，其特征在于，其是将权利要求4所述的液晶性涂布液流延成薄膜状、进行干燥而获得的。
9.一种偏光膜，其特征在于，其是将权利要求5所述的液晶性涂布液流延成薄膜状、进行干燥而获得的。
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