CN104950373B - 液晶化合物、光学膜以及光学膜的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供液晶化合物、光学膜以及光学膜的制造方法。本发明的光学膜的逆波长分散性大,并包含含有下述通式(1)所示化合物的光学各向异性层或通过含有下述通式(1)所示化合物的聚合性组合物的固化而形成的光学各向异性层。

Description

液晶化合物、光学膜以及光学膜的制造方法
技术领域
本发明涉及液晶化合物、光学膜以及光学膜的制造方法。
背景技术
当单色光透过λ/4相位差片或λ/2相位差片时,易于向具有适当相位差的波长变换。但是,当多个单色光混在的白色光透过时,难以使全部光线变换成具有适当相位差的波长。其原因在于,构成相位差片的材料相对于各单色光具有不同的相位差,一般来说越是短波长成分则越易产生相位差。如此透过相位差片的白色光相对于各个单色光会产生不同的相位差(将如此因波长不同而具有不同相位差的状态称作具有波长分散性)。
因此,由于透过相位差片获得的白色光具有波长分散性,因此存在以下问题:各波长下偏振光状态发生变化,因此通过相位差片变换的偏振光变得有颜色。
为了解决上述问题,对针对宽波长域的光可赋予均匀的相位差的宽带域相位差片进行了各种研究。具体而言,对显示以长波长赋予更大相位差的逆波长分散性的化合物进行了各种研究(例如专利文献1~3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-273925号公报
专利文献2:日本特开2009-274984号公报
专利文献3:WO2012/147904号
发明内容
发明欲解决的课题
本发明的课题在于提供显示优异的逆波长分散性的光学膜。本发明还提供在制造显示优异的逆波长分散性的光学膜中能够使用的、合成容易的新型液晶化合物。
用于解决课题的方法
用于解决课题的手段如以下<1>~<17>所述。
<1>一种光学膜,其包含含有下述通式(1)所示化合物的光学各向异性层或通过含有下述通式(1)所示化合物的聚合性组合物的固化而形成的光学各向异性层;
通式(1)中,L1~L6各自独立地表示单键或连接基团,
A1表示可具有取代基的芳香族基团,
A2、A3各自独立地表示可具有取代基的环状脂肪族基团,
B1、B2各自独立地表示可具有取代基的环状脂肪族基团或可具有取代基的芳香族基团,
Sp1、Sp2各自独立地表示间隔基团,
P1、P2各自独立地表示聚合性基团、烷基或氢原子,
Y表示单键或连接基团,
Z表示可具有取代基的芳香族基团,
a、b各自独立地表示0~2中的任一整数。
<2>根据上述<1>所述的光学膜,其中,Y表示单键、-R1C=CR`11-、-R2C=N-、-N=N-、-CO-NR3-、-NR4-CO-、-R5C=N-NR6-、-CO-NR7-NR8-、-R9C=N-S-、-CO-NR10-S-、-CO-S-、-R11C=N-N=或-R12C=C-NR13-,R1~R10、R12~R13各自独立地表示氢原子或碳数为1~6的烷基,R11表示氢原子、酯基、酰基或氰基。
<3>根据上述<1>或<2>所述的光学膜,其中,Z是从下述Z-1~Z-7中的任一个表示的芳香族环状化合物中除去1个或2个氢原子而获得的芳香族基团,其中,Q表示-O-、-S-、-NR17-,R17表示氢原子或碳数为1~6的烷基;Z-1~Z-7表示的芳香族环状化合物均可具有取代基。
<4>根据上述<1>~<3>中任一项所述的光学膜,其中,A1是下述A1-1、A1-2或A1-3表示的3价芳香族基团,其中,A1-1、A1-2或A1-3表示的3价芳香族基团均可具有取代基,*1、*2、*Y分别表示与L1、L2、Y的键合位置。
<5>根据上述<1>~<4>中任一项所述的光学膜,其中,A2、A3、B1、B2均是反式-1,4-亚环己基。
<6>根据上述<1>~<5>中任一项所述的光学膜,其中,间隔基团是碳数为2~12的亚烷基或碳数为2~12的亚烷基氧基。
<7>根据上述<1>~<6>中任一项所述的光学膜,其中,L1、L2各自独立地为单键、-CO-、-CO-O-或-O-CO-。
<8>根据上述<1>~<7>中任一项所述的光学膜,其中,L3、L4各自独立地表示单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-或-NR25-CO-NR26-,R21~R26表示氢原子或碳数为1~6的烷基。
<9>根据上述<1>~<8>中任一项所述的光学膜,其包含通过含有通式(1)所示化合物的聚合性组合物的固化而形成的光学各向异性层,上述聚合性组合物含有至少1种以上的非对称的聚合性化合物。
<10>根据上述<1>~<9>中任一项所述的光学膜,其包含通过含有通式(1)所示化合物的聚合性组合物的固化而形成的光学各向异性层,上述聚合性组合物含有B1和B2各自独立地为可具有取代基的2价环状脂肪族基团的通式(1)所示的化合物和B1和B2各自独立地为可具有取代基的2价芳香族基团的通式(1)所示的化合物
<11>根据上述<1>~<10>中任一项所述的光学膜,其包含通过含有通式(1)所示化合物的聚合性组合物的固化而形成的光学各向异性层,并含有光取向膜,上述光学各向异性层与上述光取向膜直接接触。
<12>一种偏振片,其包含上述<1>~<11>中任一项所述的光学膜。
<13>一种圆偏振片,其包含上述<1>~<11>中任一项所述的光学膜。
<14>一种显示装置,其包含上述<1>~<11>中任一项所述的光学膜。
<15>下述通式(3)所示的化合物;
通式(3)
式中,
L31、L32各自独立地表示单键、-CO-、-CO-O-或-O-CO-,
L33、L34各自独立地表示单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-、-NR25-CO-NR26-,R21~R26表示氢原子或碳数为1~6的烷基,
Sp31、Sp32各自独立地表示间隔基团,
P31、P32各自独立地表示聚合性基团,
Y3表示单键、-R5C=N-NR6-,R5及R6各自独立地表示氢原子或碳数为1~6的烷基,
Z3为从下述Z-1、Z-2、Z-4中的任一个表示的芳香族环状化合物中除去1个氢原子而获得的芳香族基团,其中,Q表示-O-、-S-、-NR17-,R17表示氢原子或碳数为1~6的烷基,Z-1、Z-2、Z-4表示的芳香族环状化合物均可具有取代基,
a3、b3各自独立地表示0或1的整数。
<16>根据上述<15>所述的化合物,其中,a3、b3均为0且在Y-Z的部位上含有供氢键性基团和受氢键性基团。
<17>上述<15>或<16>所述化合物的制造方法,其包含利用混合酸酐法将1,4-反式环己烷二羧酸单酯化的工序。
发明效果
通过本发明提供显示优异的逆波长分散性的光学膜。另外,通过本发明还提供在制造显示优异的逆波长分散性的光学膜中能够使用的、合成容易的新型液晶化合物。
附图说明
图1表示实施例中制作的光学膜1、3、12、21在各个波长λ下的Re(λ)/Re(550)的变化的图。
具体实施方式
以下对本发明详细地进行说明。以下所记载的构成要件的说明有时是基于本发明的代表性实施方式而进行的,但本发明并不限于那样的实施方式。其中,本说明书中使用“~”表示的数值范围是指将“~”前后记载的数值作为下限值及上限值并包括在内的范围。另外,关于角度的“正交”及“平行”是指严格的角度±10°的范围,以及关于角度的“相同”及“不同”可根据其差是否小于5°来进行判断。
本说明书中“慢轴”是指在面内折射率达到最大的方向,“偏振片”只要没有特别的叙述,则以包括长条状偏振片及裁剪成组装到显示装置的大小的偏振片这两者在内的含义使用。其中,这里所说的“裁剪”也包括“冲裁”及“裁切”等。另外,本说明书中,将“偏振片”中特别是包含本发明的光学膜或通常的λ/4板与偏振膜的层叠体的形态称作“圆偏振片”。
另外,有机EL显示装置是指有机电致发光显示装置。
本说明书中,“倾斜角”(也称作倾角)是指倾斜的液晶与层平面所成的角度,其是指在液晶化合物的折射率椭圆体中最大折射率的方向与层平面所成角度中的最大角度。因此,在具有正的光学各向异性的棒状液晶化合物中,倾角是指棒状液晶化合物的长轴方向,即指向矢方向与层平面所成的角度。另外,本发明中,“平均倾角”是指相位差层的上界面的倾角至下界面的倾角的平均值。
本说明书中,逆波长分散性是指越为长波长则延迟的绝对值越大的性质。
本说明书中,Re(λ)、Rth(λ)分别表示波长λ下的面内的延迟及厚度方向的延迟。Re(λ)是在KOBRA 21ADH或WR(商品名,王子计测机器株式会社制)中使波长λnm的光向膜法线方向入射而测定的。
所测定的膜在用单轴或双轴的折射率椭圆体表示时,利用以下的方法算出Rth(λ)。
以面内的慢轴(利用KOBRA 21ADH或WR进行判断)为倾斜轴(旋转轴)(没有慢轴时以膜面内的任意方向为旋转轴),相对于膜法线方向以10度间隔从各个倾斜向向入射波长λnm的光直至距离法线方向为单侧50度,共计测定6点的Re(λ),根据该测定的延迟值和平均折射率的假定值以及所输入的膜厚值,由KOBRA 21ADH或WR算出Rth(λ)。
上述中,当为具有从法线方向以面内的慢轴为旋转轴、在某个倾斜角度处延迟的值变为零的方向的膜时,在比该倾斜角度大的倾斜角度下延迟值的符号变为负的后,利用KOBRA 21ADH或WR算出。
另外,还可以以慢轴为倾斜轴(旋转轴)(没有慢轴时以膜面内的任意方向为旋转轴)、从任意倾斜的2个方向测定延迟值,根据该值和平均折射率的假定值以及所输入的膜厚值,由以下的数学式(1)及数学式(2)算出Rth。
数学式(1)
数学式(2)
式中,Re(θ)表示从法线方向倾斜了角度θ的方向的延迟值。nx表示面内的慢轴方向的折射率、ny表示面内的与nx正交的方向的折射率、nz表示与nx及ny正交的方向的折射率。d表示膜的膜厚。
所测定的膜无法用单轴或双轴的折射率椭圆体表现、即为所谓的没有光学轴(OPTIC AXIS)的膜时,利用以下方法算出Rth(λ)。
以面内的慢轴(利用KOBRA 21ADH判断)为倾斜轴(旋转轴)、相对于膜法线方向从-50度至+50度以10度间隔从各个倾斜向向入射波长λnm的光,测定11个点的Re(λ),基于该测定的延迟值和平均折射率的假定值以及输入的膜厚值,利用KOBRA 21ADH或WR算出Rth(λ)。
上述测定中,平均折射率的假定值可以使用聚合物手册(JOHN WILEY&SONS,INC)、各种光学膜的目录值。平均折射率的值未知时,可以利用阿贝折射计进行测定。以下示例出主要的光学膜的平均折射率的值:酰化纤维素(1.48)、环烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)、聚苯乙烯(1.59)。通过输入这些平均折射率的假定值和膜厚,利用KOBRA 21ADH算出nx、ny、nz。由该算出的nx、ny、nz,进一步算出Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
<<光学膜>>
本说明书中,光学膜是指可以在各种显示装置、发光装置、偏振片等各种光学元件等光学部件中使用的膜。光学膜包含光学各向异性层。光学膜除了光学各向异性层之外,还可以包含支撑体、取向层、粘接层等其他的功能性层。
光学膜优选例如为200μm以下、100μm以下、60μm以下、40μm以下、25μm以下、10μm以下或5μm以下的膜厚。另外,也可以是0.1μm以上、1μm以上。
[光学各向异性层]
光学膜包含光学各向异性层。光学各向异性层是指测定面内方向或厚度方向的延迟时延迟不为0的入射方向和波长为一个、即具有非各向同性的光学特性的层。光学各向异性层的厚度因所使用的原材料或设定的相位差值的不同而不同,优选为0.1~20μm、更优选为0.5~15μm、进一步优选为1.0~10μm。另外,光学各向异性层的波长550nm下的面内延迟Re(550)因用途不同而优选范围不同。
光学膜中的光学各向异性层只要是含有通式(1)所示化合物的光学各向异性层或通过含有下述通式(1)所示化合物的聚合性组合物的固化而形成的光学各向异性层即可。
<<通式(1)所示的化合物>>
通式(1)中,L1~L6各自独立地表示单键或连接基团,A1表示可具有取代基的芳香族基团,
A2、A3各自独立地表示可具有取代基的环状脂肪族基团,
B1、B2各自独立地表示可具有取代基的环状脂肪族基团,
Sp1、Sp2各自独立地表示间隔基团,
P1、P2各自独立地表示聚合性基团、烷基或氢原子,
Y表示单键或连接基团,
Z表示可具有取代基的芳香族基团,
a、b各自独立地表示0~2中的任一整数。
本说明书中,可具有取代基时的取代基的数量以及其种类、取代位置并无限定,当存在2个或3个以上取代基时,它们可相同也可不同。作为取代基的种类,并无特别限定。作为取代基的例子,可列举出烷基、烷氧基、烷基取代烷氧基、环状烷基、苯基、萘基等芳基、氰基、氨基、硝基、烷基羰基、磺酸基、羟基等。特别是作为Z中芳香族基团可具有的取代基,可以是从通式(1)除去Z而获得的取代基。另外,也可以是从通式(1)除去Z-Y-而获得的基团成为Z的取代基。即,通式(1)所示的化合物可以是以下通式(11)或通式(12)所示的化合物。
通式(11)中,Z-Sub表示Z中不包括从通式(1)除去Z而获得的取代基的部分结构。
烷基可以是直链状或支链状的任一种。烷基的碳原子数优选为1~30、更优选为1~10、特别优选为1~6。作为烷基的例子,例如可列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、1,1-二甲基丙基、正己基、异己基、直链状或支链状的庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基或十二烷基。与烷基有关的上述说明对于包含烷基的烷氧基、烷基取代烷氧基、烷基羰基中的烷基而言也是同样的。
环状烷基的碳原子数优选为3~30、更优选为3~7。作为环状烷基的例子,例如可列举出环丙基、环戊基、环己基、环庚基等。芳香族基团只要是从芳香族环状化合物除去1个、2个或3个氢原子而形成的基团即可。芳香族环状化合物可以是单环化合物、也可以是含有2个以上环的缩合环化合物。另外,环状化合物可以仅通过碳原子构成环,也可以是含有除碳原子以外的原子来构成环。例如可以含有1个或2个以上选自氮原子、硫原子及氧原子中的原子。作为构成环的原子的数目,并无特别限定,可以是5~18左右、优选为5~14、更优选为5~10。
作为芳基的例子,可列举出苯基、萘基等。
L1~L6各自独立地表示单键或连接基团。
L1~L6表示的“连接基团”是指选自碳原子、氧原子、氮原子、硫原子等中的原子1~5个、优选1~3个串联而构成的2价基团。作为“连接基团”的例子,可列举出-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-或-NR25-CO-NR26-,(R21~R26均表示氢原子或碳数为1~6的烷基)、-R1C=CR11-、-R2C=N-、-N=N-、-CO-NR3-、-NR4-CO-、-R5C=N-NR6-、-CO-NR7-NR8-、-R9C=N-S-、-CO-NR10-S-、-CO-S-或-R11C=N-N=、-R12C=C-NR13-(R1~R10、R12、R13各自独立地表示氢原子或碳数为1~6的烷基,R11表示氢原子、酯基、酰基或氰基)等。
上述连接基团中,连接方向为左侧记载的元素(若为“-O-CO-”则为“O”)键合于通式(1)的位于P1侧的元素上。
作为L1、L2,各自独立地优选单键、-CO-、-CO-O-或-O-CO-。
作为L3、L4、L5、L6,各自独立地优选-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-或-NR25-CO-NR26-。
A1表示可具有取代基的芳香族基团。
A1中的芳香族基团只要是从芳香族环状化合物除去1个、2个或3个氢原子而形成的基团即可。芳香族环状化合物可以是单环化合物、也可以是含有2个以上环的缩合环化合物。另外,环状化合物可以仅通过碳原子构成环,也可以是含有除碳原子以外的原子来构成环。作为除碳原子以外的原子的具体例子,例如可列举出氮原子、硫原子及氧原子等,可以含有1个或2个以上选自其中的原子。构成环的碳原子及除碳原子以外的原子的总数并无特别限定,可以是5~18左右、优选为5~14、更优选为5~10。
A1优选为从无取代的苯环或萘环除去3个氢原子而形成的基团,具体而言,优选为下述A1-1、A1-2或A1-3表示的3价芳香族基团。*1、*2、*Y分别表示与L1、L2、Y的键合位置。下述A1-1、A1-2或A1-3表示的3价芳香族基团可以具有取代基也没有取代基,优选没有取代基。
A2、A3各自独立地表示可具有取代基的环状脂肪族基团。
A2、A3中的环状脂肪族基团只要是从环状烷烃除去2个氢原子而得到的2价基团,碳原子的一部分可以被上述除碳原子以外的原子(例如杂原子)取代。形成环状脂肪族基团的环状烷烃的碳原子及除碳原子以外的原子的总数优选为3~10、更优选为3~7。作为环状烷烃的例子,可列举出环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷、环庚烷等。
作为A2、A3,优选为可具有取代基的碳原子数为3~7的亚环烷基,更优选从环己烷除去2个氢原子而得到的可具有取代基的2价基团、进一步优选可具有取代基的1,4-亚环己基、特别优选可具有取代基的反式-1,4-亚环己基、最优选无取代的反式-1,4-亚环己基。
B1、B2各自独立地表示可具有取代基的2价的环状脂肪族基团或可具有取代基的2价的芳香族基团。
B1、B2为可具有取代基的2价的环状脂肪族基团时,环状脂肪族基团的定义与在上述A2、A3的说明中表示的环状脂肪族基团的含义相同,B1、B2的优选范围也与A2、A3相同。
B1、B2为可具有取代基的芳香族基团时,其定义与上述A1的说明中表示的芳香族基团的含义相同。B1、B2优选为从可具有取代基的苯或萘中除去氢原子而形成的二价的芳香族基团、更优选为可具有取代基的1,4-亚苯基、特别优选为无取代的1,4-亚苯基。
优选B1、B2各自独立地为可具有取代基的2价的环状脂肪族基团,更优选为可具有取代基的反式-1,4-亚环己基、进一步优选为无取代的反式-1,4-亚环己基。但是,如后所述,为了制作本发明的光学膜,在使用2种以上通式(1)所示的化合物的情况下,还优选与B1、B2各自独立地为可具有取代基的2价环状脂肪族基团的通式(1)所示的化合物一起,还含有B1、B2各自独立地为可具有取代基的2价芳香族基团的通式(1)所示的化合物。
Sp1、Sp2各自独立地表示间隔基团。
“间隔基团”是指通式(1)所示化合物中将环状基所连接的部位与聚合性基团等的末端部连接的基团。作为间隔基团并无特别限定,可列举出碳数为2~12的亚烷基或碳数为2~12的亚烷基氧基等。亚烷基或亚烷基氧基的亚烷基部分可以是直链状也可以是支链状。
作为间隔基团的具体例子,可列举出-(CH2)n-、-(CH2)n-O-、-(CH2-O-)n-、-(CH2CH2-O-)m等。n表示2~12的整数、m表示2~6的整数。
具体而言,Sp1、Sp2优选为上述中的-(CH2)n-O-,其中更优选n表示2~6的整数的情况。
P1、P2各自独立地表示聚合性基团、烷基或氢原子。
P1、P2表示的聚合性基团并无特别限定,优选为可自由基聚合或阳离子聚合的聚合性基团。作为可自由基聚合的聚合性基团,可以使用通常已知的自由基聚合性基团,作为优选者可列举出烯键式不饱和基团,其中优选(甲基)丙烯酰基。已知丙烯酰基的聚合速度一般来说很快,从提高生产率的观点出发,优选丙烯酰基,甲基丙烯酰基也可作为高双折射性液晶的聚合性基团同样地使用。作为可阳离子聚合的聚合性基团,可以使用通常已知的阳离子聚合性基团,作为优选者可列举出开环聚合性基团。开环聚合性基团因聚合所导致的收缩少且可抑制层间的靠近,因此优选。具体而言,可列举出脂环式醚基、环状缩醛基、环状内酯基、环状硫代醚基、螺环原酸酯基、乙烯基等。其中,优选脂环式醚基、乙烯基,特别优选环氧基、氧杂环丁基、乙烯基。
作为特别优选的P1、P2表示的聚合性基团的例子,可列举出下述例子。
P1、P2表示的烷基可以是直链状或支链状的任一种。烷基的碳原子数优选为1~30、更优选为1~10、特别优选为1~6。作为烷基的例子,例如可列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、1,1-二甲基丙基、正己基、异己基、直链状或支链状的庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基或十二烷基。与烷基有关的上述说明对于包含烷基的烷氧基、烷基取代烷氧基、烷基羰基中的烷基而言也是同样的。
P1、P2优选均为聚合性基团、特别优选均为丙烯酰基。
Y表示单键或连接基团。
Y为连接基团时,其定义与L1~L6表示的连接基团的含义相同。Y优选为单键或-R5C=N-NR6-。
Z表示可具有取代基的芳香族基团、其定义与A1表示的芳香族基团的含义相同。Z优选为从下述Z-1~Z-7中的任一个表示的芳香族环状化合物中除去1个或2个氢原子而得到的芳香族基团。所除去的氢原子的数量在介由单键与Y键合时可以为1个,在介由双键与Y键合时可以为2个。下述Z-1~Z-7中,Q表示-O-、-S-、-NR17-,R17表示氢原子或碳数为1~6的烷基,下述Z-1~Z-7中的任一个表示的的芳香族基团可具有取代基。作为取代基,优选甲基、甲氧基等,更优选没有取代基。
Z优选例如为以下所示的基团。
*表示取代位置
Y-Z部位从提高液晶显现性的观点出发,优选具有氢键性取代基。氢键性取代基在后叙述。从溶解性及合成的简便性的观点出发,a、b优选各自独立地表示0或1。
作为通式(1)所示的化合物,可列举出A2、A3、B1、B2均为反式-1,4-亚环己基的化合物作为优选的例子。
此外,通式(1)所示的化合物优选为以下通式(3)所示的化合物。通式(3)
通式(3)中,L31、L32各自独立地表示单键、-CO-、-CO-O-或-O-CO-;
L33、L34各自独立地表示单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-、-NR25-CO-NR26-,R21~R26均表示氢原子或碳数为1~6的烷基,
Sp31、Sp32表示间隔基团,
P31、P32各自独立地表示聚合性基团,
Y表示单键、-R5C=N-NR6-,R5及R6各自独立地表示氢原子或碳数为1~6的烷基,
Z3是从下述Z-1、Z-2、Z-4中的任一个表示的芳香族环状化合物中除去1个氢原子而得到的芳香族基团,其中,Q表示-O-、-S-、-NR17-,R17表示氢原子或碳数为1~6的烷基,下述Z-1、Z-2、Z-4中的任一个表示的的芳香族环状化合物可具有取代基;
a3、b3各自独立地表示0或1的整数。
以下作为通式(1)所示的化合物,举出具体的例子,但通式(1)所示的化合物并不限定于以下的例子。
表示
通式(1)所示的化合物可以单独使用也可以将2种以上组合使用。即,本发明的光学膜中的光学各向异性层、或用于制作该光学各向异性层的聚合性组合物可以含有1种通式(1)所示的化合物,也可以含有2种以上。特别是,用于制作光学各向异性层的聚合性组合物含有2种以上通式(1)所示的化合物时,还优选与B1和B2各自独立地为可具有取代基的2价环状脂肪族基团的通式(1)所示的化合物一起,还含有B1和B2各自独立地为可具有取代基的2价芳香族基团的通式(1)所示的化合物。
作为B1和B2各自独立地为可具有取代基的2价芳香族基团的通式(1)所示的化合物,特别优选以下通式(2)所示的化合物。
通式(2)中,L'1~L'6各自独立地表示单键或连接基团,
A'1表示可具有取代基的芳香族基团,
A'2、A'3各自独立地表示可具有取代基的环状脂肪族基团,
B'1、B'2各自独立地表示可具有取代基的芳香族基团,
Sp'1、Sp'2各自独立地表示间隔基团,
P'1、P'2各自独立地表示聚合性基团,
Y'表示单键或连接基团,
Z'表示可具有取代基的芳香族基团。
作为通式(2)中的L'1~L'6、A'1~A'3、B'1、B'2、Sp'1、Sp'2、P'1、P'2、Y'、Z'的具体例子,分别可列举出作为通式(1)中的L1~L6、A1~A3、B1、B2、Sp1、Sp2、P1、P2、Y、Z的优选例子所示例的基团。
通式(1)所示化合物的制造方法优选为利用混合酸酐法的酯化,其包含以下工序:通过将通式(A)所示的羧酸导入到混合酸酐中进行活化的活化工序;和在碱的存在下使通过上述活化工序活化的通式(A)所示的羧酸(1,4-反式环己烷二羧酸等)与通式(B)所示的化合物反应的工序。据报告利用环烷烃二羧酸的酰氯法的酯化的收率低(WO2011/068138),但上述利用混合酸酐法的酯化收率良好,可获得通式(C)所示的环烷烃二羧酸单酯。酯化中使用的通式(B)所示的化合物优选为伯醇、仲醇或酚,特别优选伯醇。
通式中,Cy表示脂肪族环状取代基、R表示取代基。
作为上述活化工序中使用的活化剂并无特别限定,可以使用甲磺酰氯或甲苯磺酰氯等。作为上述碱并无特别限定,可以使用叔胺(例如三乙基胺、二异丙基乙基胺)、无机盐等。上述活化工序的反应温度根据溶剂的种类等的不同而不同,优选为0~30℃。
从上述通式(B)所示的化合物不会受到活化剂的不良影响的观点出发,优选在上述活化工序之后添加上述通式(B)所示的化合物。优选在上述活化工序之后,使通过上述活化工序活化的通式(A)所示的羧酸及通式(A)所示的羧酸在碱的存在下与上述通式(B)所示的化合物进行反应。对于使上述通式(B)所示化合物与经活化的上述通式(A)所示的羧酸进行反应时的反应温度并无特别限定,优选为0~30℃、更优选为10~25℃。
<<含有通式(1)所示化合物的光学各向异性层>>
本发明的一个方式中,特别是通式(1)所示化合物不含聚合性基团时,通式(1)所示的化合物成为高分子组合物的一个成分,之后可以由该高分子组合物形成光学各向异性层。
作为高分子组合物的材料并无特别限定,例如可列举出由酯、碳酸酯、烯烃、乙炔、环烯烃、降冰片烯等构成的高分子或纤维素,还可以混合使用多种材料。
高分子组合物优选以纤维素为主成分。
这里,“为主成分”是指相对于高分子组合物整体含有优选50质量%以上、更优选75质量%以上的纤维素。
制成以纤维素为主成分的高分子组合物时,通式(1)所示化合物的含量相对于纤维素100质量份优选为0.1~50质量份、更优选为0.1~30质量份、进一步优选为0.5~30质量份、最优选为1~30质量份。
纤维素优选为酰化纤维素。
以下对酰化纤维素进行说明。
[酰化纤维素]
<酰化纤维素原料棉>
作为酰化纤维素的原料棉(也称作原料纤维素),有棉短绒或木浆(阔叶树木浆、针叶树木浆)等,无论是从何种原料纤维素获得的酰化纤维素均可使用,也可根据情况混合后使用。关于这些原料纤维素的详细记载例如可以使用「プラスチック材料講座(17)繊維素系樹脂」(丸澤·宇田著、日刊工業新聞社、1970年発行)や発明協会公開技報2001-1745(7~8頁)中记载的纤维素。
上述特定的酰化纤维素是纤维素的羟基被乙酰基及碳原子数为3以上的酰基取代而得到的纤维素的混合脂肪酸酯,优选是对纤维素的羟基的取代度为满足下述数学式(5)及数学式(6)的酰化纤维素。
数学式(5):2.0≤A+B≤3.0
数学式(6):0<B
上述式中A表示取代纤维素的羟基的乙酰基的取代度、B表示取代纤维素的羟基的碳原子数为3以上的酰基的取代度。
构成纤维素的β-1,4键合的葡萄糖单元在2位、3位及6位具有游离的羟基。酰化纤维素是利用酰基将这些羟基的一部分或全部酯化而得到的聚合物。酰基取代度是指在2位、3位及6位的各处纤维素发生酯化的比例(100%酯化为取代度1)。
<酰化纤维素的聚合度>
酰化纤维素的聚合度优选以粘度平均聚合度计为180~700,就醋酸纤维素而言,更优选为180~550、进一步优选为180~400、特别优选为180~350。通过使聚合度为700以下,酰化纤维素的胶浆液的粘度变得过高、利用流延进行的膜制造有变得容易的倾向。另外,通过使聚合度为180以上,有所制作的膜的强度进一步提高的倾向,因此优选。平均聚合度可通过宇田等的极限粘度法(宇田和夫·斉藤秀夫著、「繊維学会誌」、第18巻、第1号、105~120頁、1962年)来测定。具体而言,可根据日本特开平9-95538号公报中记载的方法进行测定。
另外,酰化纤维素的分子量分布通过凝胶渗透色谱法进行评价,优选其多分散性指数Mw/Mn(Mw为质均分子量、Mn为数均分子量)小、分子量分布窄。作为具体的Mw/Mn的值,优选为1.0~3.0、更优选为1.0~2.0、进一步优选为1.0~1.6。
当除去低分子成分时,平均分子量(聚合度)增高,但粘度会比通常的酰化纤维素低,因此有用。低分子成分少的酰化纤维素可通过从利用通常的方法合成的酰化纤维素中将低分子成分除去来获得。低分子成分的除去可通过用适当的有机溶剂对酰化纤维素进行洗涤来实施。其中,当制造低分子成分少的酰化纤维素时,优选将乙酰化反应中的硫酸催化剂量调整至相对于纤维素100质量份为0.5~25质量份。当使硫酸催化剂的量为上述范围时,可以合成在分子量分布方面也优选(分子量分布均匀的)的酰化纤维素。在用于酰化纤维素膜的制造时,酰化纤维素的含水率优选为2质量%以下、更优选为1质量%以下、进一步优选为0.7质量%以下。已知通常的酰化纤维素以2.5~5质量%的比例含水。此时,为了达到优选的含水率,优选对酰化纤维素进行干燥。干燥方法只要是能够达到目标含水率的方法则无特别限定。
作为酰化纤维素的原料棉或合成方法,例如可优选采用発明協会公開技報(公技番号2001-1745、7頁~12頁、2001年3月15日発行、発明協会)中记载的原料棉或合成方法。
<酰化纤维素中的添加剂>
在酰化纤维素溶液中除了上述通式(1)所示的化合物之外,可以添加各种添加剂(例如防紫外线剂、增塑剂、劣化防止剂、微粒、光学特性调整剂等)。另外,通式(1)所示化合物及其他添加剂的添加时期可以在胶浆制作工序的任何时候添加,也可在胶浆制备工序的最后作为制备工序添加这些添加剂。
<酰化纤维素溶液的有机溶剂>
当由高分子组合物制作光学各向异性层时,特别是由含酰化纤维素的组合物制作光学各向异性层时,优选利用溶剂流延法制造酰化纤维素膜,更优选使用将酰化纤维素溶解于有机溶剂而成的溶液(胶浆)进行制造。优选使用的有机溶剂优选为从碳原子数为3~12的酯、酮、醚及碳原子数为1~7的卤代烃中选择的溶剂。酯、酮及醚可以具有环状结构。具有2个以上的酯、酮及醚的官能团(即-O-、-CO-及-COO-)中的任一种的化合物也可作为主溶剂使用,例如可具有醇性羟基等其他的官能团。为具有两种以上官能团的主溶剂时,其碳原子数只要在具有任一种官能团的化合物的规定范围内即可。
另外,也可将氯系的卤代烃作为主溶剂,例如如公开技法公開技法(公開技報2001-1745、12頁~16頁、2001年発行、発明協会)中记载的那样,可以以非氯系溶剂作为主溶剂。
[光学膜]
接着,对使用了酰化纤维素溶液的膜的制造方法进行叙述。制造酰化纤维素膜的方法及设备可以广泛采用以往用于三醋酸纤维素膜制造的溶液流延制膜方法及溶液流延制膜装置。
<酰化纤维素膜的制造工序>
(溶解工序)
酰化纤维素溶液(胶浆)的制备中的溶解方法并无特别限定,可以在室温下通过冷却溶解法或高温溶解方法、进而它们的组合来实施。例如,关于伴随酰化纤维素溶液的制备、进而溶解工序的溶液浓缩、过滤的各工序,优选使用発明協会公開技報(公技番号2001-1745、22頁~25頁、2001年3月15日発行、発明協会)中详细记载的制造工序。
作为酰化纤维素溶液的胶浆透明度,优选为85%以上、更优选为88%以上、进一步优选为90%以上。作为具体的胶浆透明度的计算方法,将胶浆液注入到1cm见方的玻璃池中,用分光光度计(UV-3150,商品名,岛津制作所)测定550nm的吸光度。预先测定仅为溶剂的情况作为空白,由与空白的吸光度之比算出酰化纤维素溶液的透明度。
(流延、干燥、卷取工序)
将由溶解机(釜)制备的胶浆(酰化纤维素溶液)暂时储存在储存釜中,对胶浆中含有的气泡进行脱泡,进行最终制备。使胶浆从胶浆排出口通过例如可利用转速高精度地进行定量送液的加压型定量齿轮泵送至加压型模,将胶浆从加压型模的金属口(狭缝)均匀地流延至环状运行的流延部的金属支撑体上,在金属支撑体大致为一周的剥离点处,将半干的胶浆膜(也称作料片)从金属支撑体上剥离。利用夹子将得到的料片的两端夹住,一边保持宽度一边用拉幅机进行搬送、干燥,接着利用干燥装置的轧辊组机械地搬送得到的膜,结束干燥,用卷取机以规定长度卷取成辊状。拉幅机与轧辊组的干燥装置的组合根据其目的而变化。例如,在作为电子显示器用的光学部件的功能性保护膜或卤化银照片感光材料中使用的溶液流延制膜方法中,除了溶液流延制膜装置之外,为了对底涂层、防静电层、防光晕层、保护层等膜进行表面加工,多附加有涂布装置。关于这些内容详细地记载于発明協会公開技報(公技番号2001-1745、25頁~30頁、2001年3月15日発行、発明協会)。
(拉伸处理)
酰化纤维素膜优选通过拉伸处理来调整延迟值。特别是,当使酰化纤维素膜的面内延迟值为高的值时,可以使用积极地在宽度方向拉伸的方法,例如日本特开昭62-115035号、日本特开平4-152125号、日本特开平4-284211号、日本特开平4-298310号及日本特开平11-48271号的各公报等中记载的对所制造的膜进行拉伸的方法。
膜的拉伸在常温或加热条件下实施。加热温度优选在膜的玻璃化转变温度以下。膜的拉伸可以是仅为纵或横向的单轴拉伸、也可以是同时或逐步的双轴拉伸。膜优选进行1~200%的拉伸、更优选进行1~100%的拉伸、进一步优选进行1~50%的拉伸。
例如,在将本发明的光学膜用于偏振片时,为了抑制从斜向向观察偏振片时的漏光,需要将偏振膜的透射轴与酰化纤维素膜的面内的慢轴平行地配置。连续制造的轧辊膜状的偏振膜的透射轴一般来说与轧辊膜的宽度方向平行,因此为了连续地贴合由轧辊膜状的偏振膜和轧辊膜状的酰化纤维素膜构成的保护膜,优选轧辊膜状的保护膜的面内慢轴与膜的宽度方向平行。因此,优选在宽度方向上更多地进行拉伸。另外,拉伸处理可以在制膜工序的途中进行,也可对制膜后进行了卷取的坯布进行拉伸处理。在前者的情况下,可以以含有残留溶剂的状态进行拉伸,可以优选以2~30质量%的残留溶剂量进行拉伸。
干燥后得到的酰化纤维素膜的厚度根据使用目的而不同,优选为1~500μm的范围、更优选为5~300μm的范围、进一步优选为5~150μm的范围。另外,作为光学用、特别是VA液晶显示装置用,优选为8~110μm。膜厚的调整可按照达到所需的厚度的方式对胶浆中含有的固体成分浓度、模的金属口的狭缝间隙、从模挤出的挤出压力、金属支撑体速度等进行调节。
如上获得的酰化纤维素膜的宽度优选为0.5~3m、更优选为0.6~2.5m、进一步优选为0.8~2.2m。长度优选是每1根轧辊以100~10000m进行卷取、更优选为500~7000m、进一步优选为1000~6000m。卷取时,优选至少在一端赋予滚花,滚花的宽度优选为3mm~50mm、更优选为5mm~30mm,高度优选为0.5~500μm、更优选为1~200μm。其可单面挤压也可两面挤压。
膜宽度方向的Re(550)值的不均优选为±5nm、更优选为±3nm。另外,宽度方向的Rth(550)值的不均优选为±10nm、更优选为±5nm。另外,长度方向的Re值及Rth值的不均优选在宽度方向的不均的范围内。
<<通过含有通式(1)所示化合物的聚合性组合物的固化而形成的光学各向异性层>>
本发明的一个方式中,特别是通式(1)所示化合物含有聚合性基团时或与通式(1)所示化合物一起使用其他聚合性化合物时,上述聚合性化合物可以为聚合性组合物的一个成分。通过使这种含有通式(1)所示化合物的聚合性组合物固化,可以形成光学各向异性层。
[聚合性组合物]
[与通式(1)所示化合物不同的液晶化合物]
用于形成光学各向异性层的聚合性组合物除了通式(1)所示的化合物之外,还可含有其他的液晶化合物。
例如,还优选含有以下通式(I)所示结构的化合物。
通式(I):
Q1-SP11-X1-M1-(Y1-L-Y2-M2)r-X2-SP12-Q2
式中,
r是表示(Y1-L-Y2-M2)的重复数的0以上的整数,
Q1及Q2为聚合性基团,
SP11及SP12表示间隔基团,
X1及X2为单键或氧原子,
-Y1-L-Y2—表示直链的亚烷基或含有-O-或-C(=O)-中的至少1个以上的亚烷基,
M1为用-Ar1-COO-Ar2-COO-Ar3-COO-或-Ar1-COO-Ar2-COO-Ar3-或-Ar1-COO-Ar2-Ar3-表示的基团,
M2为用-Ar3-OCO-Ar2-OCO-Ar1-OCO-或-Ar3-OCO-Ar2-OCO-Ar1-或-Ar3-OCO-Ar2-Ar1-表示的基团,
Ar1、Ar2、Ar3各自独立地表示环状基团。
Q1及Q2各自独立地表示聚合性基团,与通式(1)中的P1、P2表示的聚合性基团的含义相同,优选范围也相同。
SP11及SP12表示间隔基团,与通式(1)中的Sp1、Sp2表示的间隔基团的含义相同。
SP11及SP12表示的间隔基团优选碳数为2~12的亚烷基或碳数为2~12的环氧烷烃、更优选碳数为2~12的环氧烷烃。
环氧烷烃优选为环氧乙烷。含有2~3个单元作为重复单元的结构、即-(CH2)n-O-中n表示2~6的整数时,由于能够较宽地控制液晶相的温度范围,因此特别优选。
另外,SP11及SP12表示的间隔基团所含的碳原子数优选为2~8的整数。
r表示0以上的整数,优选0~3、更优选0~2、特别优选0~1。
Ar1、Ar2、Ar3各自独立地表示被任意数量的溴原子、甲基、甲氧基取代的亚苯基或亚联苯基。Ar1、Ar2、Ar3所含苯环的总数优选为3~6、更优选为3~5、特别优选为3~4。
通式(I)所示本发明的化合物可组合已知的合成反应来合成。即,可参照各种文献(例如Methoden derOrganischen Chemie(Houben-Weyl编)、Some specific methods(Thieme-Verlag,Stuttgart著)、実験化学講座および新実験化学講座)中记载的方法来合成。另外,作为合成方法,还可参照美国专利4683327号、美国专利4983479号、美国专利5622648号、美国专利5770107号、国际专利(WO)95/22586号、国际专利(WO)97/00600号、国际专利(WO)98/47979号及英国专利2297549号的各说明书的记载。
作为其他的液晶化合物,还优选以下通式(101)所示的液晶化合物。通式(101)所示的液晶化合物由于是键合在构成介晶基团的中心的环结构上的基团为左右非对称的结构,因此结晶性降低。因此,通过与通式(1)所示化合物进行并用,具有抑制液晶化合物的结晶析出的效果提高的倾向。
通式(101)中,
A101表示碳原子数为2~18的亚甲基、亚甲基中的1个CH2或不相邻的2个以上的CH2可以被-O-取代,
Z101表示-CO-、-O-CO-或单键、
Z102表示-CO-或-CO-CH=CH-、
R101表示氢原子或甲基、
R102表示氢原子、卤原子、碳原子数为1~4的直链烷基、甲氧基、乙氧基、可具有取代基的芳香环、环己基、乙烯基、甲酰基、硝基、氰基、乙酰基、乙酰氧基、N-乙酰基酰胺基、丙烯酰基氨基、N,N-二甲基氨基、马来酰亚胺基、甲基丙烯酰基氨基、烯丙氧基、烯丙氧基氨基甲酰基、烷基的碳数为1~4的N-烷基氧基氨基甲酰基、N-(2-甲基丙烯酰基氧基乙基)氨基甲酰氧基、N-(2-丙烯酰氧基乙基)氨基甲酰氧基或下述式(1-2)所示的结构,
L101、L102、L103及L104各自独立地表示碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为1~4的烷氧基、碳原子数为2~5的烷氧基羰基、碳原子数为2~4的酰基、卤原子或氢原子,L101、L102、L103及L104中的至少1个表示除氢原子以外的基团。
-Z105-T-Sp-P 式(1-2)
式(1-2)中,P表示丙烯酸基、甲基丙烯酸基或氢原子,
Z105表示单键、-COO-、-CONR1-或-COS-,R1表示氢原子或甲基,
T表示1,4-亚苯基,
Sp表示可具有取代基的碳数为1~12的2价脂肪族基团,该脂肪族基团中的1个CH2或不相邻的2个以上的CH2可被-O-、-S-、-OCO-、-COO-或-OCOO-取代。
[倾角控制剂]
聚合性组合物还可含有倾角控制剂。通过添加倾角控制剂,可以控制液晶化合物的支撑体侧或空气界面侧(制造时)的极角。
倾角控制剂作为一个例子可以使用含有氟脂肪族基团的单体的共聚物,优选使用与芳香族缩合环官能团的共聚物或者与含有羧基、磺基或膦酰基氧基或其盐的单体的共聚物。另外,通过使用多种倾角控制剂,可更为精密且稳定地进行控制。作为这种倾角控制剂,可以参照日本特开2008-257205号公报的段落0022~0063、日本特开2006-91732号公报的段落0017~0124的记载。
其中,除了在聚合性组合物中使用倾角控制剂的手段以外,作为控制液晶化合物的倾斜角的手段,有通过控制了摩擦条件的取向膜赋予预倾斜角的方法。用于赋予预倾斜角的取向膜与倾角控制剂还可并用。
[聚合引发剂]
聚合性组合物还可含有聚合引发剂。在液晶化合物具有聚合性基团时或者含有聚合性化合物时优选配合聚合引发剂。作为聚合引发剂的具体例子,包括α-羰基化合物(美国专利2367661号、美国专利2367670号的各说明书记载)、偶姻醚(美国专利2448828号说明书记载)、α-烃取代芳香族偶姻化合物(美国专利2722512号说明书记载)、多核醌化合物(美国专利3046127号、美国专利2951758号的各说明书记载)、三芳基咪唑二聚物与对氨基苯基酮的组合(美国专利3549367号说明书记载)、吖啶及吩嗪化合物(日本特开昭60-105667号公报、美国专利4239850号说明书记载)、噁二唑化合物(美国专利4212970号说明书记载)、酰基氧化膦化合物(日本特公昭63-40799号公报、日本特公平5-29234号公报、日本特开平10-95788号公报、日本特开平10-29997号公报记载)。
关于聚合引发剂,作为光聚合引发剂的具体例子,可列举出由株式会社BASFJapan公司出售的Irgacure系列(例如Irgacure 651、Irgacure 754、Irgacure 184、Irgacure 2959、Irgacure 907、Irgacure 369、Irgacure 379、Irgacure 819等)、Darocure系列(例如Darocure TPO、Darocure 1173等)、Quantacure PDO,由Lamberti公司出售的Ezacure系列(例如Ezacure TZM、Ezacure TZT、Ezacure KTO46等)等。
光聚合引发剂的用量优选为聚合性液晶化合物的0.01~20质量%、更优选为0.5~5质量%。
[非液晶性的聚合性化合物]
聚合性组合物还可含有非液晶性的聚合性化合物。
作为与液晶化合物一起使用的非液晶性的聚合性化合物,只要是与液晶化合物具有相容性、不会显著引起液晶化合物的倾斜角变化或取向障碍,则无特别限定。其中,优选使用具有聚合活性的烯键式不饱和基团、例如乙烯基、乙烯基氧基、丙烯酰基及甲基丙烯酰基等的化合物。
非液晶性的聚合性化合物使用聚合活性的基团(反应性官能团)的数量为2以上的聚合性化合物,由于可期待提高取向膜与光学各向异性层的密合性的效果,因此特别优选。非液晶性的聚合性化合物可以是聚合物,优选为单体(例如重均分子量2000以下)。
作为非液晶性的聚合性化合物的具体例子,可列举出多元醇与(甲基)丙烯酸的酯(例如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-环己烷二丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,2,3-环己烷四甲基丙烯酸酯、聚氨酯聚丙烯酸酯、聚酯聚丙烯酸酯)、乙烯基苯及其衍生物(例如1,4-二乙烯基苯、4-乙烯基苯甲酸-2-丙烯酰基乙基酯、1,4-二乙烯基环己酮)、乙烯基砜(例如二乙烯基砜)、丙烯酰胺(例如亚甲基双丙烯酰胺)及甲基丙烯酰胺。
非液晶性的聚合性化合物在聚合性用组合物中可以仅含1种,也可含有2种以上。非液晶性的聚合性化合物的含量相对于液晶化合物一般来说为0.5~50质量%的范围、优选为1~30质量%的范围。
[其他添加剂]
聚合性组合物除了上述以外,还可含有日本特开2004-238431号公报的段落<0052>~<0082>中记载的交联性聚合物。另外,还可含有用于控制表面性状或表面形状的表面活性剂、降低取向温度的添加剂(增塑剂)、聚合性单体、用于赋予其他功能性的药剂等。
[溶剂]
聚合性组合物还可含有溶剂。作为组合物的溶剂,优选使用有机溶剂。有机溶剂的例子包括酰胺(例如N,N-二甲基甲酰胺)、亚砜(例如二甲基亚砜)、杂环化合物(例如吡啶)、烃(例如苯、己烷)、烷基卤化物(例如氯仿、二氯甲烷)、酯(例如醋酸甲酯、醋酸丁酯)、酮(例如丙酮、甲乙酮、环己酮)、醚(例如四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷)。优选烷基卤化物及酮。溶剂可以仅为1种,也可并用2种以上的有机溶剂。溶剂优选按照组合物的固体成分浓度达到10~50质量%的方式进行调整。
[利用聚合性组合物的固化的光学各向异性层的制造方法]
光学各向异性层可如下制造:在支撑体表面或支撑体上形成有上述聚合性组合物的取向膜的表面上应用聚合性组合物,使聚合性组合物固化,从而制造。另外,也可对偏振膜(例如聚乙烯醇膜)的表面进行摩擦处理,在其表面应用聚合性组合物,使聚合性组合物固化,从而制造。
[支撑体]
本发明的光学膜还可含有支撑体。支撑体特别优选在通过聚合性化合物的固化形成光学各向异性层时包含。支撑体具有作为用于涂布上述聚合性组合物的基材的功能或用于维持光学各向异性层的层形状的功能。支撑体可以被用作用于涂布上述聚合性组合物的基材,在形成光学各向异性层之后进行剥离的临时支撑体。即,本发明的光学膜也可不包含支撑体,例如可以是仅取向膜兼具作为支撑体的功能。在形成光学各向异性层之后用于剥离时,可以使用易于剥离的表面性状的材质,作为这种形成用的临时支撑体,可以使用玻璃或未进行易粘接处理的聚酯膜等。
作为支撑体(临时支撑体),除了塑料膜之外,还可使用玻璃。作为塑料膜的例子,可列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚烯烃、纤维素、有机硅等。
另外,取向膜兼具作为支撑体的功能时,可列举出后述的材料。
作为支撑体的膜厚,可以为5μm~1000μm左右,优选为10μm~250μm、更优选为15μm~90μm。
另外,也可不与聚合物膜层叠,对起偏器进行摩擦,直接在形成有光学各向异性层的薄膜的偏振片或液晶单元等玻璃基板上进行制作。
[取向处理和取向膜]
在形成光学各向异性层时,需要用于使组合物中的液晶化合物的分子处于所需取向状态的技术。一般来说例如是利用取向膜使液晶化合物在所需方向上取向的技术。作为取向膜,可列举出由聚合物等有机化合物构成的摩擦处理膜或无机化合物的斜向蒸镀膜、具有微沟槽的膜或累积有ω-二十三酸或二(十八烷基)甲基氯化铵、硬脂酸甲酯等有机化合物利用Langmuir-Blodgett法的LB膜的膜(单分子累积膜)等。进而,还可列举出在光的照射下产生取向功能的取向膜等。作为取向膜,还优选对聚合物层的表面进行摩擦处理而形成的膜。摩擦处理通过用纸或布在一定方向上对聚合物层的表面进行数次来实施。取向层中使用的聚合物的种类可优选使用聚酰亚胺、聚乙烯基醇、日本特开平9-152509号公报中记载的具有聚合性基团的聚合物等。取向层的厚度只要能够提供取向功能则不需很厚,优选为0.01~5μm、更优选为0.05~2μm。取向膜具有实施了摩擦处理的摩擦处理面。作为摩擦处理可利用通常的摩擦处理方法,例如可通过用摩擦辊对取向膜的表面进行摩擦来实施。在长条状的由聚合物膜构成的支撑体上连续形成取向膜的方式中,从制造适应性的观点出发,摩擦处理的方向(摩擦方向)优选与支撑体的长度方向一致。在偏振膜的表面等直接形成光学各向异性层的情况也相同。
作为取向膜,可以使用对光取向性的原材料照射偏振光或非偏振光而制成的取向膜的所谓光取向膜。光取向膜优选通过从垂直方向或斜向进行偏振光照射的工序或从斜向进行非偏振光照射的工序来赋予取向控制力。
光取向膜中,由于通过上述那样的非接触的光照射来使光取向材料取向,因此不易如摩擦等那样产生不均匀的物理性凹凸形状。因此,在使用了利用光取向膜制作的光学膜的液晶显示装置中,可以降低漏光、实现高对比度。通过利用光取向膜,例如通过来自垂直方向的光照射,能够制作预倾斜角为0°的对称性优异的取向膜。通过利用所得取向膜,能够以优异的对称性使聚合性组合物中的液晶化合物水平取向。因此,包含利用光取向膜形成的光学各向异性层的光学膜对于特别是如IPS模式液晶显示装置那样、不需要驱动液晶的预倾斜角的液晶显示装置的光学补偿是有用的。
作为光取向膜中使用的光取向材料,例如可列举出日本特开2006-285197号公报、日本特开2007-76839号公报、日本特开2007-138138号公报、日本特开2007-94071号公报、日本特开2007-121721号公报、日本特开2007-140465号公报、日本特开2007-156439号公报、日本特开2007-133184号公报、日本特开2009-109831号公报、专利第3883848号、日本专利第4151746号中记载的偶氮化合物,日本特开2002-229039号公报中记载的芳香族酯化合物、日本特开2002-265541号公报、日本特开2002-317013号公报中记载的具有光取向性单元的马来酰亚胺和/或链烯基取代纳特酰亚胺化合物、日本专利第4205195号、日本专利第4205198号中记载的光交联性硅烷衍生物、日本特表2003-520878号公报、日本特表2004-529220号公报、日本专利第4162850号中记载的光交联性聚酰亚胺、聚酰胺或酯、日本特开平9-118717号公报、日本特表平10-506420号公报、日本特表2003-505561号公报、WO2010/150748号、日本特开2013-177561号公报、日本特开2014-12823号公报中记载的可光二倍体化的化合物,特别是肉桂酸酯化合物、查耳酮化合物、香豆素化合物。作为特别优选的例子,可列举出偶氮化合物、光交联性聚酰亚胺、聚酰胺、酯、肉桂酸酯化合物、查耳酮化合物。
(涂布方法)
作为在取向膜或偏振膜的表面上涂布聚合性组合物时的方法,可列举出帘涂法、浸涂法、旋涂法、印刷涂布法、喷涂法、狭缝式涂布法、辊涂法、坡流涂布法、刮刀涂布法、凹版涂布法、绕线棒涂布法等公知的方法。
另外,光学各向异性层的制造方法的详细情况可参照日本特开2008-225281号公报或日本特开2008-026730号公报的记载。
(液晶化合物的取向)
只要在聚合性组合物的固化之前使聚合性组合物的涂布层的液晶化合物取向即可,取向处理可通过室温等使其干燥或进行加热来进行。通过取向处理形成的液晶相一般来说由于温度或压力的变化可以使其转变。为具有溶致性的液晶时,也可利用溶剂量来使其转变。
棒状液晶化合物表现向列相的温度区域通常高于棒状液晶化合物表现近晶相的温度区域。因此,优选通过将棒状液晶化合物加热至棒状液晶化合物表现向列相的温度区域,接着,使加热温度降低至棒状液晶化合物表现近晶相的温度区域,从而使棒状液晶化合物从向列相转变为近晶相。
另外,本说明书中,近晶相是指集中在一个方向上的分子具有层结构的状态。另外,向列相是指其构成分子虽然具有取向秩序,但没有三维的位置秩序的状态。液晶化合物是否以近晶相的状态固定的确认可通过利用X射线衍射图案来进行观察。当以近晶相的状态固定时,由于观察到来自层秩序的X射线衍射图案,因此能够辨别固定的状态。光学各向异性层可以是将近晶相液晶以显示向列相的状态固定化而成的。液晶化合物是否以向列相的状态固定的确认可通过利用X射线衍射图案的观察来进行。当以向列相的状态固定时,由于未观测到来自于层形成的低角侧的尖锐的峰,仅在宽角侧观测到宽的光晕峰(halopeak),因此可辨别固定的状态。
在棒状液晶化合物表现向列相的温度区域内,需要加热一定时间至棒状液晶化合物形成单畴。加热时间优选为10秒~20分钟、更优选为10秒~10分钟、最优选为10秒~5分钟。
在棒状液晶化合物表现近晶相的温度区域内,需要加热一定时间至棒状液晶化合物表现近晶相。加热时间优选为10秒~20分钟、更优选为10秒~10分钟、最优选为10秒~5分钟。
[取向状态的固定]
取向状态的固定可通过热聚合或利用活性能量射线(紫外线)照射的光聚合来进行,通过适当选择适于该聚合的聚合性基团或聚合引发剂来进行。考虑到制造适应性等时,可优选使用利用紫外线照射的聚合反应。紫外线的照射量很少时,未聚合的聚合性棒状液晶化合物残留,光学特性显示温度变化、成为经时地发生劣化的原因。
因此,优选按照残留的聚合性棒状液晶化合物的比例达到5%以下的方式确定照射条件。照射条件取决于聚合性组合物的配方或光学各向异性层的膜厚,但作为标准优选以200mJ/cm2以上的照射量进行。
<<光学膜的用途>>
本发明的光学膜例如作为用于对液晶单元进行光学补偿的光学补偿膜或者有机EL显示装置中使用的宽带域λ/4板或λ/2板、λ/4板的相位差片是有用的。宽带域λ/4板或λ/2板、λ/4板的相位差片可以在有机EL显示装置中与偏振膜组合而用作防反射片。
特别是,本发明的光学膜由于成为抑制了倾斜角的A板或准A板,因此优选还可用作使用了预倾角为0°的光取向膜的IPS型或FFS型液晶显示装置的光学补偿膜。
本发明的光学膜最优选是在波长450nm、550nm及650nm下测定的延迟值Re(450)、Re(550)及Re(650)满足下述式(A-1)~(A-3)的正A板。
式(A-1)100≤Re(550)≤180nm
式(A-2)0.70≤Re(450)/Re(550)≤0.90
式(A-3)1.00≤Re(650)/Re(550)≤1.30
满足下述式(A-1a)~(A-3c)的性能的化合物(A板光学膜的性能)通过与其他的液晶化合物混合,可以表现宽范围的逆波长分散性并可以提高显示性能,因此优选。
式(A-1a)0≤Re(450)/Re(550)≤0.8
式(A-2b)1.00≤Re(650)/Re(550)≤1.40
式(A-3c)Re(x)/Re(550)=0
式(A-3c)中,x表示250nm以上且小于550nm的波长。
作为具有满足这种式(A-1a)~(A-3c)的性能的化合物,例如作为通式(1)所示的化合物,可列举出使用了由通式(3)表示且a及b均为0、Y或Z中具有氢键性取代基的化合物的情况,但并不限于这些。
含有使用满足式(A-1a)~(A-3c)的化合物制作的A板的光学膜显示,波长为x nm(250≤x≤550)时,Re为0,以x nm为界,分子的慢轴发生反转。其中,为了调整波长分散性,还可适当地混合上述其他的液晶化合物。例如,可列举出通式(101)所示的化合物。通过将至少2种以上的如此不同的液晶化合物混合,可以将Re(450)/Re(550)调整至0.10~1.11、将Re(650)/Re(550)调整至0.94~1.26。
[氢键性取代基]
本说明书中,氢键性取代基包含供氢键性基团和受氢键性基团。供氢键性基团及受氢键性基团更优选处于能够相互间形成氢键的位置上,进一步优选上述供氢键性基团与上述受氢键性基团形成氢键。
作为供氢键性基团,优选氨基、酰基氨基、烷氧基羰基氨基、芳基氧基羰基氨基、磺酰基氨基、羟基、巯基、羧基、取代有吸电子性基团的亚甲基、取代有吸电子性基团的次甲基,更优选磺酰基氨基、酰基氨基、氨基、羟基、取代有吸电子性基团的次甲基,进一步优选氨基、取代有吸电子性基团的次甲基。
受氢键性基团是指如形成氢键时接受氢原子那样的受电子性的结构(以下记为受氢性结构)以及含有所述结构作为部分结构的化合物及连接基团。
作为受氢性结构基团,可列举出含杂环上的具有非共价电子对的杂原子、羟基、醛、酮、羧酸酯、羧酰胺、内酯、内酰胺、磺酰胺、磷酰胺、氨基甲酸酯、脲、醚结构(特别是具有聚醚结构所含的氧原子的高分子结构)或脂肪族胺、芳香族胺、羧酰胺等。作为更优选的受氢键性基团,可列举出含杂环上的具有非共价电子对的杂原子。
作为上述Y-Z部位具有的氢键性取代基,还优选例如供氢键性基团为-NH-键、受氢键性基团为含杂环上的具有非共价电子对的杂原子。
[正C板」
此外,还优选在本发明的光学膜上层叠有在波长550nm下测定的厚度方向的延迟值即Rth(550)满足下述式(1C-)的正C板的方式。通过为这样的方式,例如作为有机EL用防反射或IPS型的光学补偿膜,可以大幅改善斜向的色泽变化或漏光。特别是,作为有机EL用防反射,正面的反射率也可改善。
式(C-1)-180≤Rth(550)≤-10
实施例
以下举出实施例和比较例更为具体地说明本发明的特征。以下实施例所示的材料、用量、比例、处理内容、处理顺序等只要不脱离本发明的主旨,则可以适当地进行变更。因此,本发明的范围并不受以下所示具体例子的限定性解释。
<化合物25-D的合成>
按照以下的方案合成化合物(25-D)。
化合物25-D-I利用日本专利4397550的段落<0108>中记载的方法进行合成,通过对溶剂进行减压浓缩来进行分离。
将25-D-I(22.0g,91.0mmol)的DMAc(N,N-二甲基乙酰胺)溶液(18ml)放至烧杯中,添加4-羟基环己烷羧酸(14.2g,97.2mmol)、BHT(二丁基羟基甲苯)(356mg)、碘化钾(1.6g,9.8mmol)及三乙基胺(14.8ml,105.4mmol),加热至70℃。在70℃下搅拌混合物6小时,之后冷却至室温,添加纯水和醋酸乙酯。使用饱和碳酸氢钠水溶液、1M盐酸水溶液、饱和食盐水对用醋酸乙酯提取的有机层进行洗涤,使用旋转式蒸发器将溶剂除去。进行使用了硅胶的柱色谱法进行精制,获得25-D-II(15.6g,71%)。
将反式-1,4-环己烷二羧酸25-D-III 7.4g(0.085mol)和甲苯25mL添加至烧瓶中,在室温下添加N,N-二甲基甲酰胺0.2mL及亚硫酰氯8mL,在油温为70℃的油浴中加热搅拌3小时。将溶剂蒸馏除去后,添加四氢呋喃50mL,在室温下添加化合物25-D-II 11.6g(0.043mol),一边冷却至0℃以下一边用注射器滴加吡啶3.5mL(0.044mol)。室温下搅拌滴加后的溶液2小时,之后添加吡啶10mL、水100mL及醋酸乙酯100mL,对产物进行提取,有机层用硫酸钠干燥、浓缩。使用硅胶柱色谱法进行精制,获得25-D-V(7.1g,37%)。
将25-D-V(3.1g,7.2mmol)的醋酸乙酯溶液(10mL)放至烧瓶中,添加BHT(20mg)和DMAc(2.3ml),将内温冷却至5℃。用注射器将亚硫酰氯(0.53ml,7.3mmol)滴加至混合物中,注意内温不要上升至10℃以上。一边将内温维持在5℃一边搅拌1小时,之后滴加二异丙基乙基胺(0.98ml,5.6mmol),接着滴加25-D-VI(0.8g,3.3mmol)和DMAP(N,N-二甲基-4-氨基吡啶)(20mg,0.15mmol)的THF(四氢呋喃)溶液(5ml)。之后,滴加二异丙基乙基胺(2.6mL,15.1mmol),注意内温不要上升至10℃以上。室温下搅拌滴加后的溶液2小时,之后添加甲醇(1mL)使反应停止,接着添加水和氯仿。利用旋转式蒸发器从用氯仿提取的有机层中将溶剂除去,利用使用了硅胶的柱色谱法进行精制,获得25-D(1.4g,39%)。
1H-NMR(溶剂:CDCl3)δ(ppm):1.3-1.7(m,16H),1.7-1.8(m,8H),1.9-2.2(m,16H),2.2-2.4(m,4H),2.5-2.8(m,2H),4.1-4.3(m,8H),4.7-4.8(m,2H),5.8(d,1H),6.1(dd,1H),6.4(d,1H),7.1-7.3(m,2H),7.4-7.5(m,1H),7.5-7.6(m,1H),7.9(d,1H),8.0-8.1(m,2H)
通过使用偏光显微镜的组织观察求得所得示例化合物(25-D)的相转变温度,结果110℃下从结晶相变成向列液晶相并在超过168℃时变成各向同性液体相。
<化合物2-B的合成>
将25-D-V(3.1g,7.2mmol)的醋酸乙酯溶液(10mL)放至烧瓶中,添加BHT(20mg)和DMAc(2.3ml),将内温冷却至5℃。用注射器将亚硫酰氯(0.53ml,7.3mmol)滴加至混合物中,注意内温不要上升至10℃以上。在5℃下搅拌1小时之后,滴加二异丙基乙基胺(0.98ml,5.6mmol),接着滴加2,5-二羟基苯甲醛(450mg,3.3mmol)和DMAP(20mg,0.15mmol)的THF溶液(5ml)。之后,滴加二异丙基乙基胺(2.6mL,15.1mmol),注意内温不要上升至10℃以上。室温下搅拌滴加后的溶液2小时,之后添加甲醇(1mL)使反应停止,接着添加水和氯仿。利用旋转式蒸发器从用氯仿提取的有机层中将溶剂除去,利用使用了硅胶的柱色谱法进行精制,获得2-B-I(2.0g,64%)。
将2-B-I(0.36g,0.379mmol)的THF溶液(5ml)放至烧瓶中,添加BHT(10mg)、10-樟脑磺酸(0.9mg,0.004mmol)及2-肼基苯并噻唑(75mg,0.454mmol),室温下搅拌3小时。在搅拌后的溶液中添加水和氯仿,将有机层回收。用饱和碳酸氢钠水溶液、饱和食盐水溶液对回收的有机层进行洗涤。用旋转式蒸发器将溶剂除去,利用使用了硅胶的柱色谱法进行精制,获得2-B(0.2g,48%)。
1H-NMR(溶剂:DMSO-d6)δ(ppm):1.3-1.6(m,16H),1.6-1.7(m,8H),1.9(m,8H),2.0(m,4H),2.1-2.2(m,4H),2.3-2.4(m,4H),2.6-2.8(m,2H),4.0(m,4H),4.1(m,4H),4.6(m,2H),5.9(dd,1H),6.2(dd,1H),6.3(dd,1H),7.1(m,1H),7.2(m,2H),7.3(m,1H),7.5(d,1H),7.6(d,1H),7.8(d,1H),8.1(s,1H),12.5(s,1H)
通过利用偏光显微镜的组织观察求得所得示例化合物(2-B)的相转变温度,结果90℃下从结晶相变成向列液晶相且在超过272℃时变成各向同性液体相。
<化合物5-B的合成>
化合物5-B-I通过日本特开2009-179563号公报的段落<0124>~<0137>中记载的方法进行合成。
将5-B-I(5.4g,12mmol)的THF溶液放至烧瓶中,添加BHT(10mg)和TEA(三乙基胺)(5.0ml),在室温下搅拌3小时。之后对溶剂减压浓缩后,利用硅胶柱色谱法对浓缩物进行精制,获得目标化合物5-B-II(2.0g,40%)。
在5-B-II(1.5g,3.6mmol)的醋酸乙酯溶液(5mL)中添加BHT(10mg)和DMAc(1.3ml),将内温冷却至5℃。将亚硫酰氯(0.27ml,3.7mmol)滴加至混合物中,注意内温不要上升至10℃以上。在5℃下对滴加后的溶液搅拌1小时,之后用注射器滴加二异丙基乙基胺(0.49ml,2.8mmol),接着用注射器滴加二羟基苯甲醛(225mg,1.7mmol)和DMAP(10mg,0.08mmol)的THF溶液(3ml)。之后,用注射器滴加二异丙基乙基胺(1.3mL,7.6mmol),注意内温不要上升至10℃以上。室温下搅拌2小时,之后添加甲醇(1mL)使反应停止,接着添加水和氯仿。利用旋转式蒸发器从用氯仿提取的有机层中将溶剂除去,利用使用了硅胶的柱色谱法进行精制,获得5-B-III(0.98g,61%)。
在5-B-III(0.9g,0.95mmol)的THF溶液(15ml)中添加10-樟脑磺酸(4.5mg,0.02mmol)及2-肼基苯并噻唑(190mg,1.15mmol),室温下搅拌3小时。在搅拌后的溶液中添加水和氯仿,将有机层回收。用饱和碳酸氢钠水溶液、饱和食盐水溶液对回收的有机层进行洗涤。用旋转式蒸发器将溶剂除去,利用使用了硅胶的柱色谱法进行精制,获得5-B(0.5g,52%)。
按照以下的方案合成化合物(8-B)。
将反式-1,4-环己烷二羧酸8-B-I(5.0g,0.022mol)的THF溶液(36ml)放至烧瓶中,添加BHT(120mg)。在混合物中添加甲磺酰氯(0.93ml,0.012mol),之后用注射器滴加三乙基胺(1.83ml,0.013mol),注意内温不要上升至25℃以上。对滴加后的溶液搅拌2小时,之后添加DMAP(0.13g)和4-羟基丁基丙烯酸酯8-B-II(1.57g,0.011mol),用10分钟的时间滴加三乙基胺(1.83ml,0.013mol)。在室温下搅拌滴加后的溶液4小时,之后添加水和醋酸乙酯,停止反应。用1M盐酸水溶液、饱和碳酸氢钠水溶液、1M盐酸水溶液、饱和食盐水对用醋酸乙酯提取的有机层进行洗涤,使用旋转式蒸发器将溶剂除去。利用使用了硅胶的柱色谱法进行精制,获得8-B-III(2.5g,75%)。
将8-B-III(6.0g,20.1mmol)的醋酸乙酯溶液(35ml)放于烧杯中,添加BHT(70mg)和DMAc(10ml),将内温冷却至5℃。用注射器将亚硫酰氯(2.51g,21.1mmol)滴加至混合物中,注意内温不要上升至10℃以上。在5℃下对滴加后的溶液搅拌1小时,之后滴加二异丙基乙基胺(19.8g,15.3mmol),接着用注射器滴加2,5-二羟基苯甲醛(1.32g,9.6mmol)和DMAP(60mg,0.49mmol)的THF溶液(20ml)。之后,滴加二异丙基乙基胺(5.6g,43.1mmol),注意内温不要上升至10℃以上。室温下搅拌滴加后的溶液2小时,之后添加甲醇(1mL)使反应停止,接着添加水和氯仿。利用旋转式蒸发器从用氯仿提取的有机层中将溶剂除去,利用使用了硅胶的柱色谱法进行精制,获得8-B-V(3.5g,52%)。
在8-B-V(2.0g,2.86mmol)的THF溶液(30ml)中添加BHT(15mg)、10-樟脑磺酸(6.6mg,0.03mmol)及2-肼基苯并噻唑(0.57g,3.43mmol),室温下搅拌3小时。在搅拌后的溶液中添加水和氯仿,将有机层回收。用饱和碳酸氢钠水溶液、饱和食盐水溶液对回收的有机层进行洗涤。用旋转式蒸发器将溶剂除去,利用使用了硅胶的柱色谱法进行精制,获得8-B(1.5g,62%)。
1H-NMR(溶剂:DMSO-d6)δ(ppm):1.4-1.6(m,8H),1.6-1.7(m,8H),2.0(m,4H),2.1-2.2(m,4H),2.3-2.5(m,2H),2.6-2.8(m,2H),4.1(m,4H),4.1(m,4H),6.0(dd,1H),6.2(dd,1H),6.3(dd,1H),7.1(m,1H),7.2(m,2H),7.3(m,1H),7.5(br,1H),7.6(d,1H),7.8(d,1H),8.1(s,1H),12.5(s,1H)
通过利用偏光显微镜的组织观察求得所得示例化合物(8-B)的相转变温度,结果室温至125℃显示向列液晶相且在超过125℃时变成各向同性液体相。
按照以下的方案合成化合物(44-A)。
<化合物44-A的合成>
在44-A-I(0.86g,3.6mmol)(Yantai valliant Fine Chem.制)的醋酸乙酯溶液(5mL)中添加BHT(10mg)和DMAc(1.3ml),将内温冷却至5℃。在混合物中滴加亚硫酰氯(0.27ml,3.7mmol),注意内温不要上升至10℃以上。在5℃下对滴加后的溶液搅拌1小时,之后滴加二异丙基乙基胺(0.49ml,2.8mmol),接着滴加2,5-二羟基苯甲醛(225mg,1.7mmol)和DMAP(10mg,0.08mmol)的THF溶液(3ml)。之后,滴加二异丙基乙基胺(1.3mL,7.6mmol),注意内温不要上升至10℃以上。室温下对滴加后的溶液搅拌2小时,之后添加甲醇(1mL)使反应停止,接着添加水和氯仿。利用旋转式蒸发器从用氯仿提取的有机层中将溶剂除去,利用使用了硅胶的柱色谱法进行精制,获得44-A-II(0.69g,70%)。
在4-A-II(0.55g,0.95mmol)的THF溶液(15ml)中添加BHT(5mg)、10-樟脑磺酸(4.5mg,0.02mmol)及2-肼基苯并噻唑(190mg,1.15mmol),室温下搅拌3小时。在搅拌后的溶液中添加水和氯仿,将有机层回收。用饱和碳酸氢钠水溶液、饱和食盐水溶液对回收的有机层进行洗涤。用旋转式蒸发器将溶剂除去,利用使用了硅胶的柱色谱法进行精制,获得44-A(0.28g,40%)。
(光学膜1的制作)
<支撑体的皂化>
作为支撑体使用了市售的三乙酰纤维素膜“Z-TAC”(富士胶片公司制)。使支撑体通过温度调整至60℃的介电式加热辊,使支撑体的膜表面温度升温至40℃之后,使用棒涂机以14ml/m2的涂布量在膜的一面涂布下述所示组成的碱溶液。之后,将支撑体加热至110℃,搬送至株式会社Noritake制蒸汽式远红外加热器下10秒钟。接着,同样使用棒涂机,在涂布了碱溶液的面上以3ml/m2涂布纯水。接着,分别反复3次进行利用喷注式刮刀涂布机的水洗和利用气刀的脱水,之后搬送至70℃的干燥区域10秒钟进行干燥,制作经碱皂化处理的透明支撑体。
<取向膜1的制作>
使用所得透明支撑体,利用绕线棒在经碱皂化处理的面上涂布下述组成的取向膜1形成用涂布液。用60℃的温风对涂布面干燥60秒、进而用100℃的温风对涂布面干燥120秒,形成取向膜1。
(实施例1)
<光学各向异性层1的制作>
接着,制作下述的光学各向异性层用涂布液1。
液晶化合物2-B
含氟化合物A
在室温大气下使用160W/cm2的气冷金属卤化物灯(Eyegraphics株式会社制)对所制作的取向膜1照射紫外线。此时,将线栅起偏器(Moxtek社制,ProFlux PPL02)与取向膜1的面平行地设置,进行曝光。此时所用紫外线的照度在UV-A区域(波长380nm~320nm的累计)中为100mW/cm2、照射量在UV-A区域中为1000mJ/cm2
接着,使用棒涂机将光学各向异性层用涂布液1涂布在照射了紫外线的光取向处理面上。在膜面温度为190℃下加热熟化30秒,冷却至150℃之后,在大气下使用70mW/cm2的气冷金属卤化物灯(Eyegraphics株式会社制)照射1000mJ/cm2的紫外线,将其取向状态固定化,从而形成光学各向异性层1,获得光学膜1。所形成的光学各向异性层1为液晶化合物2-B与偏振光照射方向正交地取向,慢轴方向与偏振光照射方向也正交。使用自动双折射率计(KOBRA-21ADH,王子计测机器(株)公司制)确认光学膜1的光学特性,结果波长550nm下Re为125nm、Rth为65nm、Re(450)/Re(550)为0.70、Re(650)/Re(550)为1.07。
(实施例2)
(光学膜2的制作)<光学各向异性层2的制作>
将实施例1中使用的光学各向异性层用涂布液1的液晶性化合物2-B变更成5-B,制作光学各向异性层用涂布液2。将实施例1中使用的光学各向异性层用涂布液1变更成光学各向异性层用涂布液2,除此之外与实施例1同样地形成光学各向异性层2,获得光学膜2。使用自动双折射率计(KOBRA-21ADH,王子计测机器(株)公司制)确认光学膜2的光学特性,结果波长550nm下Re为130nm、Rth为65nm、Re(450)/Re(550)为0.74、Re(650)/Re(550)为1.06。
液晶化合物5-B
(实施例3)
(光学膜3的制作)<光学各向异性层3的制作>
将实施例1中使用的光学各向异性层用涂布液1的液晶性化合物2-B变更成以80:20(质量比)混合有化合物8-B和化合物B的液晶混合物,制作光学各向异性层用涂布液3。将实施例1中使用的光学各向异性层用涂布液1变更成光学各向异性层用涂布液3,除此之外与实施例1同样地形成光学各向异性层3,获得光学膜3。使用自动双折射率计(KOBRA-21ADH、王子计测机器(株)公司制)确认光学膜3的光学特性,结果波长550nm下Re为140nm、Rth为70nm、Re(450)/Re(550)为0.78、Re(650)/Re(550)为1.05。
(比较例1)
(光学膜11的制作)<光学各向异性层11的制作>
将实施例1中使用的光学各向异性层用涂布液1的液晶性化合物2-B变更成化合物A,制作光学各向异性层用涂布液11。将实施例1中使用的光学各向异性层用涂布液1变更成光学各向异性层用涂布液11,除此之外与实施例1同样地形成光学各向异性层11,获得光学膜11。使用自动双折射率计(KOBRA-21ADH、王子计测机器(株)公司制)确认光学膜11的光学特性,结果波长550nm下Re为130nm、Rth为65nm、Re(450)/Re(550)为0.90、Re(650)/Re(550)为1.01。
(比较例2)
(光学膜12的制作)<光学各向异性层12的制作>
将实施例1中使用的光学各向异性层用涂布液1的液晶性化合物2-B变更成实施例3中使用的化合物B,制作光学各向异性层用涂布液12。将实施例1中使用的光学各向异性层用涂布液1变更成光学各向异性层用涂布液12,除此之外利用与实施例1同样的方法进行涂布,使其以向列液晶状态取向、通过照射紫外线进行取向固定化,形成光学各向异性层12,获得光学膜12。使用自动双折射率计(KOBRA-21ADH、王子计测机器(株)公司制)确认光学膜12的光学特性,结果波长550nm下Re为135nm、Rth为67nm、Re(450)/Re(550)为1.10、Re(650)/Re(550)为0.95。
(实施例4)
<有机EL用防反射板的制作>
(取向膜1-1的制作)
作为支撑体使用市售的三乙酰纤维素膜“Z-TAC”(富士胶片公司制),使用#8的绕线棒连续地涂布下述组成的取向膜1形成用涂布液,接着,用60℃的温风对涂布面干燥60秒、进而用100℃的温风对涂布面干燥120秒,形成取向膜1-1。
(正C板1-1的制作)
在获得的取向膜1-1上涂布下述正C板形成用涂布液1-1,在膜面温度为60℃下加热熟化60秒之后,在大气下使用70mW/cm2的气冷金属卤化物灯(Eyegraphics株式会社制)照射1000mJ/cm2的紫外线。如此使其取向状态固定化,从而使聚合性液晶化合物B01及B02垂直取向,制作正C板1-1。使用自动双折射率计(KOBRA-21ADH,王子计测机器(株)公司制)确认光学特性,结果波长550nm下Re为0nm、Rth为110nm、光轴的倾角为90°、聚合性棒状液晶化合物为垂直取向。
(防反射板的制作)
使用具有仅单面被三乙酰纤维素(厚40μm)保护的、经拉伸的聚乙烯基醇构成的起偏器(厚20μm)的层叠体。在上述层叠体的起偏器一侧的面上(未被三乙酰纤维素保护的面)上,利用光学上各向同性的粘接剂(SK2057,综研化学公司制)粘贴按顺序层叠有光学膜1(正A板)及上述正C板1-1(但按照550nm下的Rth达到-65nm的方式控制正C板的厚度)的光学各向异性层,制作有机EL用防反射板(圆偏振片)。此时,起偏器的透射轴与正A板的光学各向异性层的慢轴所成的角为45°。
<实施例5~6>
在实施例4的有机EL用防反射板的制作中,除了分别将光学膜1变更成光学膜2、3之外,利用与实施例4同样的顺序制作实施例5、6的有机EL用防反射板。
<比较例3~5>
在实施例4的有机EL用防反射板的制作中,除了分别将光学膜1变更成光学膜11及光学膜12之外,利用与实施例4同样的顺序制作比较例3、4的防反射板。
进而,在实施例4的有机EL用防反射板的制作中,将光学膜1变更成光学膜11,不实施正C板的贴合,除此之外按照与实施例4同样的顺序制作比较例5的有机EL用防反射板。
<在有机EL元件上的安装及显示性能的评价>
(在显示装置上的安装)
将有机EL面板搭载的SAMSUNG公司制GALAXY SII分解,将圆偏振片剥离,贴合实施例4~6及比较例3~5的防反射板,制作显示装置。
(显示性能的评价)
对于所制作的有机EL显示装置,在明光下对可见性及显示品位进行评价。
使显示装置为白显示、黑显示、图像显示,观察从正面及60度极角照射荧光灯时的反射光。利用下述标准评价正面及60度极角的显示品位。将结果示于表1。
4:完全观察不到着色。(容许)
3:虽然观察到色差、但极为微小(容许)
2:虽然观察到色差但反射光小、使用上没有问题。(容许)
1:观察到色差、反射光也多、无法容许。
表1
(光学膜21的制作)
制作下述光学各向异性层用涂布液21。
将实施例1中使用的光学各向异性层用涂布液1变更成光学各向异性层用涂布液21,除此之外利用与实施例1相同的方法进行涂布,使其以向列液晶状态取向,利用紫外线照射进行取向固定化,形成光学各向异性层21,获得光学膜21。使用自动双折射率计(KOBRA-21ADH、王子计测机器(株)公司制)确认光学膜21的光学特性,结果波长550nm下Re为130nm、Rth为65nm、Re(450)/Re(550)为0.10、Re(650)/Re(550)为1.26。将光学膜21随波长λ不同的Re(λ)/Re(550)的变化与光学膜1、3、12随波长λ不同的Re(λ)/Re(550)的变化一起示于图1中。
获得具有以波长λ为400nm~650nm的范围测定Re(λ)时Re(λ)/Re(550)的值从减少转为增加的波长λ1的A板膜。
(醋酸纤维素膜的制作1)
将下述醋酸纤维素溶液组成的各成分投入到混合罐中一边加热一边搅拌,将各成分溶解,制备醋酸纤维素溶液。
(醋酸纤维素溶液组成)
在其他的混合罐中投入下述示例化合物(44-A)或下述比较化合物(1)和二氯甲烷87质量份及甲醇13质量份,一边加热一边进行搅拌,制备各延迟控制剂溶液。其中,各化合物的添加量如表2的记载所示。
在醋酸纤维素溶液474质量份中分别混合36质量份的上述制备的延迟控制剂溶液,充分搅拌制备胶浆。示例化合物或比较化合物的量按照相对于醋酸纤维素100质量份添加表2中记载的质量份进行调整。
使用带式流延机对所得胶浆进行流延。在拉伸温度为150℃的条件下通过自由端单轴拉伸以15%的拉伸倍率对残留溶剂量为15质量%的膜进行横向拉伸,制造醋酸纤维素膜(厚:92μm)。
对所制作的醋酸纤维素膜利用KOBRA 21ADH(商品名,王子计测机器(株)制)将各波长的光沿膜法线方向入射,测定波长450nm、550nm、630nm下的Re值。将结果示于表2。其中,表2中的No.1是除了不添加延迟控制剂溶液之外同样地制造的醋酸纤维素膜。
示例化合物44-A
比较化合物(1)
表2
由表2所示结果可知,未使用延迟控制剂溶液的试样No.1的波长450nm的Re值明显小,通过膜的拉伸,未表现出Re。另外可知,添加了比较化合物(1)的试样No.2、3未获得双折射Δn的逆波长分散性。
与其相对,本发明的试样(试样No.4、5)可获得优异的双折射Δn的波长分散性。

Claims (17)

1.一种光学膜,其包含含有下述通式(1)所示化合物的光学各向异性层或通过含有下述通式(1)所示化合物的聚合性组合物的固化而形成的光学各向异性层;
通式(1)中,L1~L6各自独立地表示单键或连接基团,
A1表示可具有取代基的芳香族基团,
A2、A3各自独立地表示可具有取代基的环状脂肪族基团,
B1、B2各自独立地表示可具有取代基的环状脂肪族基团,
Sp1、Sp2各自独立地表示碳数为2~12的亚烷基或碳数为2~12的亚烷基氧基,
P1、P2各自独立地表示聚合性基团、烷基或氢原子,
Y表示-R1C=CR`11-、-R2C=N-、-N=N-、-CO-NR3-、-NR4-CO-、-R5C=N-NR6-、-CO-NR7-NR8-、-R9C=N-S-、-CO-NR10-S-、-CO-S-、-R11C=N-N=或-R12C=C-NR13-,R1~R10、R12~R13各自独立地表示氢原子或碳数为1~6的烷基,R11表示氢原子、酯基、酰基或氰基,
Z表示可具有取代基的芳香族基团,
a、b各自独立地表示0~2中的任一整数。
2.根据权利要求1所述的光学膜,其中,通式(1)的Y-Z部位具有氢键性取代基。
3.根据权利要求2所述的光学膜,其中,所述氢键性取代基包含供氢键性基团和受氢键性基团,
所述供氢键性基团为选自氨基、酰基氨基、烷氧基羰基氨基、芳基氧基羰基氨基、磺酰基氨基、羟基、巯基、羧基、取代有吸电子性基团的亚甲基和取代有吸电子性基团的次甲基中的至少一种,
所述受氢键性基团为选自含杂环上的具有非共价电子对的杂原子、羟基、醛、酮、羧酸酯、羧酰胺、内酯、内酰胺、磺酰胺、磷酰胺、氨基甲酸酯、脲、醚结构、脂肪族胺、芳香族胺和羧酰胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的光学膜,其中,Z是从下述Z-1~Z-7中的任一个表示的芳香族环状化合物中除去1个或2个氢原子而获得的芳香族基团,其中,Q表示-O-、-S-、-NR17-,R17表示氢原子或碳数为1~6的烷基;Z-1~Z-7表示的芳香族环状化合物均可具有取代基;
5.根据权利要求1所述的光学膜,其中,A1是下述A1-1、A1-2或A1-3表示的3价芳香族基团,其中,A1-1、A1-2或A1-3表示的3价芳香族基团均可具有取代基,*1、*2、*Y分别表示与L1、L2、Y的键合位置;
6.根据权利要求1所述的光学膜,其中,A2、A3、B1、B2均是反式-1,4-亚环己基。
7.根据权利要求1所述的光学膜,其中,L1、L2各自独立地为单键、-CO-、-CO-O-或-O-CO-。
8.根据权利要求1所述的光学膜,其中,L3、L4各自独立地表示单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-或-NR25-CO-NR26-,R21~R26各自独立地表示氢原子或碳数为1~6的烷基。
9.根据权利要求1所述的光学膜,其包含通过含有所述通式(1)所示化合物的聚合性组合物的固化而形成的光学各向异性层,所述聚合性组合物含有至少1种以上的非对称的聚合性化合物。
10.根据权利要求1所述的光学膜,其包含通过含有通式(1)所示化合物的聚合性组合物的固化而形成的光学各向异性层,所述聚合性组合物含有B1和B2各自独立地为可具有取代基的2价环状脂肪族基团的通式(1)所示的化合物和B1和B2各自独立地为可具有取代基的2价芳香族基团的通式(1)所示的化合物。
11.根据权利要求1所述的光学膜,其包含通过含有所述通式(1)所示化合物的聚合性组合物的固化而形成的光学各向异性层,并含有光取向膜,所述光学各向异性层与所述光取向膜直接接触。
12.一种偏振片,其包含权利要求1~11中任一项所述的光学膜。
13.一种圆偏振片,其包含权利要求1~11中任一项所述的光学膜。
14.一种显示装置,其包含权利要求1~11中任一项所述的光学膜。
15.下述通式(3)所示的化合物;
通式(3)
式中,
L31、L32各自独立地表示单键、-CO-、-CO-O-或-O-CO-,
L33、L34各自独立地表示单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-、-NR25-CO-NR26-,R21~R26表示氢原子或碳数为1~6的烷基,
Sp31、Sp32各自独立地表示碳数为2~12的亚烷基或碳数为2~12的亚烷基氧基,
P31、P32各自独立地表示聚合性基团,
Y3表示单键、-R5C=N-NR6-,R5及R6各自独立地表示氢原子或碳数为1~6的烷基,
Z3为从下述Z-1、Z-2、Z-4中的任一个表示的芳香族环状化合物中除去1个氢原子而获得的芳香族基团,其中,Q表示-O-、-S-、-NR17-,R17表示氢原子或碳数为1~6的烷基,Z-1、Z-2、Z-4表示的芳香族环状化合物均可具有取代基,
a3、b3各自独立地表示0或1的整数;
16.根据权利要求15所述的化合物,其中,a3、b3均为0且在Y-Z的部位上含有供氢键性基团和受氢键性基团。
17.权利要求15或16所述的化合物的制造方法,其包含利用混合酸酐法将1,4-反式环己烷二羧酸单酯化的工序。
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