CN105062504B - 一种增亮膜用可聚合性液晶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可聚合性液晶组合物，它包含重量百分比10‑80％的双官能团可聚合液晶；重量百分比10‑60％的单官能团可聚合液晶；以及重量百分比0.1‑30％的手性可聚合液晶。本发明提供的可聚合性液晶组合物，具有成本低廉、可常温加工、无相容性问题，且不易黄变、使用寿命长等优点，可以用于增亮膜领域。

Description

一种增亮膜用可聚合性液晶组合物

技术领域

本发明涉及一种可聚合性液晶组合物及其在光学膜中的应用。

背景技术

背光源技术是TFT-LCD核心技术之一，占TFT-LCD总成本的25％～35％。而光增强膜占背光源系统成本的30％～40％。目前人们对液晶显示器的低功耗、长时间待机提出了更高的要求。众所周知，液晶自身不会发光，需要有背光源支持发光，LCD亮度的高低在一定程度上影响着图像的质量。但背光系统占整个主机的电耗比重很高(笔记本计算机的液晶显示屏耗电约为6.5W，其中背光源系统的耗电量为5W左右，显示屏的驱动耗电量为1.5W左右)，增加背光源本身的亮度非明智之举，使用光增强膜成为必不可少的措施之一。光增强膜可以使各类液晶显示器更明亮、更鲜艳，更薄和更节能。

光增强膜的基础是非吸收型偏振片。它允许一种偏振光透过，而另一种与之相对的偏振光被反射回来，而不是被吸收掉。被反射的偏振光通过处理，可以再次导向该偏振片，于是又有一部分光线通过。如此循环，就能够充分利用所有入射光线。目前市场上光增强膜主要有3M公司的周期双层膜光增强膜(VIKUITI膜)、默克公司的手性向列相(也即为胆甾相)液晶高分子光增强膜(Transmax膜)，台湾精迈科技发明的利用胆固醇液晶的CBEF增亮膜等产品。

作为3M公司重大发明技术之一的周期双层膜增强膜，制作过程比较复杂。首先是两种高分子薄膜交替挤压成多达百层，而厚度仅有大约400～500um的薄膜。通过3M的单轴拉伸技术沿膜面内某一方向进行拉伸，使其中一种膜在该方向的折射率发生变化，从而形成该方向折射率交替变化而其垂直方向折射率基本不变的薄膜材料；为使其作用范围覆盖整个可见光波段，高分子薄膜各层的厚度还要随着其厚度方向而逐渐改变。通过光线在偏振片上循环往复的入射，最终这种偏振片的光线利用率可以达到70％左右。

荷兰家D.J.Broer利用胆甾相液晶材料成功开发出胆甾相液晶高分子光增强膜，形成默克公司的Transmax薄膜。

胆甾相液晶材料对圆偏振光有选择反射的特点，可以把与其螺距旋转方向相同的偏振方向的圆偏振光反射回去而允许相反偏振方向的圆偏振光透过。例如，当N*相液晶材料的螺距结构是左旋时，它把左旋圆偏振光反射回去而允许右旋圆偏振光透过。左旋圆偏振光经过一个1/4波片后则会转变为线性偏振光。如果将反射回来的左旋圆偏振光通过一个镜面再反射回去，它将变成右旋圆偏振光。如此循环往复，最终这种偏振片的光线利用率可以达到75％～80％，甚至更高。具体的制备方法为：把手性液晶性光聚合单体/光聚合单体/光引发剂/色素混合物夹在两层透明塑料薄膜中，用紫外光照射薄膜引发光聚合单体聚合。由于色素的存在，紫外光强度在薄膜内形成梯度变化，在靠近紫外光一侧薄膜内紫外光强度较强，相反的一侧较弱。在紫外光强度较强一侧，光聚合单体较易发生分子间交联反应，光聚合单体浓度较紫外光强度较弱一侧低，聚合单体则由紫外光强度较弱一侧向较强一侧扩散。所以在紫外光强度较强和较低一侧，薄膜内液晶分子螺旋排列的螺距分别较大和较小，螺距沿其厚度方向逐渐变化，薄膜反射光谱覆盖可见光波段。

专利EP0606940A2提出以不同单体聚合，因扩散效应而产生连续梯度分布之螺距值。但若要得到具有较广频宽的产品，必须额外添加染料来造成光源强度随薄膜纵向深度不同而有所差异，对膜厚的要求极为苛刻。

根据胆甾相液晶的选择反射特性，其中心反射波长(λ)与液晶材料的螺距(p)及平均折射率(n)成正比，有如下公式：

λ＝n×p；

同时，反射光谱波带(Δλ)是与胆甾相液晶材料的螺距(p)及双折射率(Δn)成正比：

Δλ＝Δn×p

可见，为了拓宽中心反射波长或者反射光谱波带，可以提高调节Δn，也可以通过调节螺距p。

将氰基、硫氰基等强极性基团引入液晶结构，可以提高Δn，但强极性基团的引入，会导致化合物产生较大极性，从而对水汽比较敏感，由于氰基等强极性基团的引入，考虑到氰基本身对金属有一定吸附作用，会导致产品中的金属离子超标，进而引起制备的光学膜产品品质无法提高；

将炔键引入液晶结构，相比氰基能够更有效的提高Δn。

专利CN1707330中提出的反射式偏光膜，包含向列型液晶和手性化合物，使向列性液晶的长轴方向渐次相差一个角度，从而形成螺旋状。同时，通过控制胆固醇聚合物配方中单体的不同比例来实现反射波波长的全覆盖。不过，采用的液晶单体及手性剂含有炔类结构，产品容易变质引起黄变，使用寿命较短。

专利CN103409145A提供一种可聚合液晶配方，其中部分单体也含有炔类结构，也容易引起黄变，使用寿命较短。

因此，仍需要一种可聚合液晶组合物，解决本领域液晶的相容性和黄变性能。

发明内容

发明目的：本发明的发明目的是为了克服现有技术的不足，提供一种可聚合性液晶组合物，该液晶组合物具有成本低廉、可常温加工、无相容性问题，且不易黄变等优点，可以用于增亮膜领域。

技术方案：为了达到上述发明目的，本发明提供一种聚合性液晶组合物，所述可聚合性液晶组合物包括：

重量百分比10-80％的双官能团可聚合液晶化合物；

重量百分比10-60％的单官能团可聚合液晶化合物；以及

重量百分比0.1-30％的手性可聚合液晶化合物。

在本发明的实施方案中，所述双官能团液晶化合物为通式Ⅰ表示的化合物：

其中，

A和B相同或不同，各自独立地表示氢或者甲基；

Sp₁和Sp₂相同或不同，各自独立地表示1-11个碳的烷基链；

Z₁、Z₂、Z₃和Z₄相同或不同，各自独立地表示-O-、-CO-、-OCO-、-COO-或-O-CO-O-；

R表示甲基或卤素；

m表示0或1。

优选地，所述Sp₁和Sp₂相同或不同，各自独立地表示3-10个碳的烷基链；所述Z₁、Z₂、Z₃和Z₄相同或不同，各自独立地表示-OCO-、-COO-或-OCOO-。

在本发明的实施方案中，所述单官能团液晶化合物为通式Ⅱ表示的化合物：

其中，

AS表示氢或者甲基；

L表示1-11个碳的烷基链；

Z₅和Z₆相同或不同，各自独立地表示单键、-O-、-CO-、-OCO-、-COO-或-OCOO-；

表示亚苯基或者环己基；

X表示单键、-O-、-OCO-、-COO-或-OCOO-；

Rd表示1-11个碳的烷基；

n表示0或1。

在本发明的实施方案中，所述手性可聚合液晶化合物为通式Ⅲ表示的化合物：

其中，

Sp₃和Sp₄相同或不同，各自独立地表示1-11个碳的烷基链；

Z₇、Z₈、Z₉、Z₁₀、Z₁₁和Z₁₂相同或不同，各自独立地表示-O-、-CO-、-OCO-、-COO-或-OCOO-；

相同或不同，各自独立地表示苯基或者萘基；

n表示0或1。

优选地，所述双官能团可聚合性液晶化合物占所述液晶组合物总重量的30-70％；所述单官能团可聚合液晶化合物占所述液晶组合物总重量的20-40％；以及所述手性可聚合液晶化合物占所述液晶组合物总重量的0.1-20％。

本发明还提供包含上述聚合性液晶组合物在制备增亮膜中的应用。

具体实施方式

以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。

实施例1

制备包含如下结构化合物的液晶组合物：

将上述得到的液晶组合物固化后阳光照射10天，未黄变。

液晶组合物在常温为液态，可常温涂布加工。

液晶组合物的常温液态可保持5天不析出，相容性好。

实施例2

制备包含如下结构化合物的液晶组合物：

将上述得到的液晶组合物固化后阳光照射10天，未黄变。

液晶组合物在常温为液态，可常温涂布加工。

液晶组合物的常温液态可保持5天不析出，相容性好。

实施例3

将上述得到的液晶组合物固化后阳光照射10天，未黄变。

液晶组合物在常温为液态，可常温涂布加工。

液晶组合物的常温液态可保持5天不析出，相容性好。

实施例4

将上述得到的液晶组合物固化后阳光照射10天，未黄变。

液晶组合物在常温为液态，可常温涂布加工。

液晶组合物的常温液态可保持5天不析出，相容性好。

实施例5

将上述得到的液晶组合物固化后阳光照射10天，未黄变。

液晶组合物在常温为液态，可常温涂布加工。

液晶组合物的常温液态可保持5天不析出，相容性好。

实施例6

将上述得到的液晶组合物固化后阳光照射10天，未黄变。

液晶组合物在常温为液态，可常温涂布加工。

液晶组合物的常温液态可保持5天不析出，相容性好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种聚合性液晶组合物，其特征在于，它包括：

重量百分比10-80％的双官能团可聚合液晶化合物；

重量百分比10-60％的单官能团可聚合液晶化合物；以及

重量百分比0.1-30％的手性可聚合液晶化合物；

所述手性可聚合液晶化合物为通式Ⅲ表示的化合物：

其中，

Sp₃和Sp₄相同或不同，各自独立地表示1-11个碳的烷基链；

Z₇、Z₈、Z₉、Z₁₀、Z₁₁和Z₁₂相同或不同，各自独立地表示-O-、-CO-、-OCO-、-COO-或-OCOO-；

相同或不同，各自独立地表示苯基或者萘基；

n表示0或1。

2.根据权利要求1所述的聚合性液晶组合物，其特征在于，所述双官能团液晶化合物为通式Ⅰ表示的化合物：

其中，

A和B相同或不同，各自独立地表示氢或者甲基；

Sp₁和Sp₂相同或不同，各自独立地表示1-11个碳的烷基链；

Z₁、Z₂、Z₃和Z₄相同或不同，各自独立地表示-O-、-CO-、-OCO-、-COO-或-OCOO-；

R表示甲基或卤素；

m表示0或1。

3.根据权利要求2所述的聚合性液晶组合物，其特征在于，所述Sp₁和Sp₂相同或不同，各自独立地表示3-10个碳的烷基链；所述Z₁、Z₂、Z₃和Z₄相同或不同，各自独立地表示-OCO-、-COO-或-OCOO-。

4.根据权利要求1所述的聚合性液晶组合物，其特征在于，所述单官能团液晶化合物为通式Ⅱ表示的化合物：

其中，

AS表示氢或者甲基；

L表示1-11个碳的烷基链；

Z₅和Z₆相同或不同，各自独立地表示单键、-O-、-CO-、-OCO-、-COO-或-OCOO-；

表示亚苯基或者环己基；

X表示单键、-O-、-OCO-、-COO-或-OCOO-；

Rd表示1-11个碳的烷基；

n表示0或1。

5.根据权利要求4所述的聚合性液晶组合物，其特征在于，所述双官能团可聚合性液晶化合物占所述液晶组合物总重量的30-70％；所述单官能团可聚合液晶化合物占所述液晶组合物总重量的20-40％；以及所述手性可聚合液晶化合物占所述液晶组合物总重量的0.1-20％。

6.根据权利要求5所述的聚合性液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含：

占所述液晶组合物总重量33％的化合物

占所述液晶组合物总重量33％的化合物

占所述液晶组合物总重量33％的化合物

以及

占所述液晶组合物总重量1％的化合物

或者所述的液晶组合物包含：

占所述液晶组合物总重量30％的化合物

占所述液晶组合物总重量30％的化合物

占所述液晶组合物总重量30％的化合物

以及

占所述液晶组合物总重量10％的化合物

或者所述的液晶组合物包含：

占所述液晶组合物总重量50％的化合物

占所述液晶组合物总重量10％的化合物

占所述液晶组合物总重量39％的化合物

占所述液晶组合物总重量1％的化合物

或者所述的液晶组合物包含：

占所述液晶组合物总重量60％的化合物

占所述液晶组合物总重量8％的化合物

占所述液晶组合物总重量30％的化合物

以及

占所述液晶组合物总重量2％的化合物

或者所述的液晶组合物包含：

占所述液晶组合物总重量30％的化合物

占所述液晶组合物总重量10％的化合物

占所述液晶组合物总重量40％的化合物

以及

占所述液晶组合物总重量20％的化合物

或者所述的液晶组合物包含：

占所述液晶组合物总重量33％的化合物

占所述液晶组合物总重量33％的化合物

占所述液晶组合物总重量33％的化合物

以及

占所述液晶组合物总重量1％的化合物

7.权利要求1-6任一项所述的聚合性液晶组合物在制备增亮膜中的应用。