CN106918862B - 相位差膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种相位差膜,所述相位差膜由于对400nm附近的短波长的可见光显示高吸收选择性,因而具有高耐光性,并且在用于显示装置时可赋予良好的显示特性。满足下述式(1)~(4)全部的相位差膜:2≤A(380)(1);0.5≤A(400)(2);0.4≥A(420)/A(400)(3);100nm≤Re(550)≤170nm(4);式中,A(λ)表示波长λnm处的吸光度、Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值。

Description

相位差膜
技术领域
本发明涉及相位差膜、包含上述相位差膜的圆偏振板和具备上述相位差膜的显示装置。
背景技术
有机EL显示装置、液晶显示装置等平板显示装置(FPD)中使用有机EL元件、液晶单元等显示元件以及偏振板、相位差膜等光学膜等各种各样的部件。这些部件中使用的有机EL化合物和液晶化合物等材料为有机物,因此有时因紫外线(UV)造成的劣化成为问题。为了解决这样的问题,进行了各种各样的对策。
例如专利文献1中,通过在这些显示装置中使用的偏振板的保护膜中添加UV吸收剂由此实现防止部件的劣化。另外,在对显示装置的薄型化的追求中,要求无保护膜的偏振板,专利文献2中公开了尝试由具有UV吸收功能的聚合性液晶化合物制作相位差膜,使得表现出UV吸收功能和相位差功能两者。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-308936号公报
专利文献2:日本特开2015-143789号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来,在液晶显示器等显示装置中,存在长时间的显示器观看时的疲劳、视力下降的问题,作为其对策,要求将短波长的可见光(400nm附近)截断的蓝光截断功能。
另外,在本发明中明确了构成显示装置的各种部件不仅因紫外线,也会因短波长区域的可见光而性能劣化,对于偏振板等光学膜,要求对于400nm附近的光具有吸收特性。另一方面,为了对显示装置赋予良好的显示特性,需要对于大于430nm的可见光区域(例如蓝色光)显示吸收特性,并且对于400nm附近的短波长的可见光具有高光选择吸收性是重要的。
此外,针对对显示装置的薄型化的要求,为了具有充分的UV吸收特性且实现光学膜的薄型化,考虑在相位差膜等光学膜中配合光吸收剂。尽管经常进行在粘合剂中配合光吸收剂,但是由粘合剂形成的层多数情况下较厚,因此显示装置的薄型化有可能变得困难。
另一方面,在光学膜中配合光吸收剂的情况下,并非使用微米级的粘合剂,而能够使用纳米级的粘接剂将相位差膜与其他部件贴合,期待实现进一步的薄型化。但是,若在光学膜中配合光吸收剂,则需要光吸收剂在形成光学膜的液晶化合物、涂敷液中的高溶解性、与形成相位差膜的材料的亲和性。由于其不充分,有时在相位差膜形成后紫外线吸收剂随着时间推移发生渗出,或者另外阻碍液晶化合物的取向导致光学功能下降。
由此,本发明提供一种相位差膜,所述相位差膜由于对400nm附近的短波长的可见光显示高的光吸收选择性,因而具有高耐光性,并且在用于显示装置时可赋予良好的显示特性。
用于解决问题的手段
本发明提供以下的适宜方案[1]~[11]。
[1]一种相位差膜,其满足下述式(1)~(4)的全部,
2≤A(380) (1)
0.5≤A(400) (2)
0.4≥A(420)/A(400) (3)
100nm≤Re(550)≤170nm (4)
式中,A(λ)表示波长λnm处的吸光度,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值。
[2]如上述[1]所述的相位差膜,其厚度为0.5μm以上且5μm以下。
[3]如上述[1]或[2]所述的相位差膜,其是包含聚合性液晶化合物的在取向状态下的聚合物的层。
[4]如上述[1]~[3]中任一项所述的相位差膜,其还具有下述式(5)和式(6)所示的光学特性,
Re(450)/Re(550)≤1 (5)
1≤Re(650)/Re(550) (6)
式中,Re(λ)表示对于波长λnm的光的面内相位差值。
[5]如上述[1]~[4]中任一项所述的相位差膜,其中,聚合性液晶化合物的在取向状态下的聚合物在波长300~400nm显示最大吸收,并且显示满足式(1)的吸收。
[6]如上述[1]~[5]中任一项所述的相位差膜,其中,包含在波长360~420nm显示最大吸收的化合物。
[7]如上述[6]所述的相位差膜,其中,
在波长360~420nm显示最大吸收的化合物满足下述式(I),
Figure BDA0001193412120000031
式(I)中,R1表示氢原子或碳数1~10的烷基,在该烷基具有至少一个亚甲基的情况下,该亚甲基的至少一个可以被氧原子或硫原子取代,
A1、A2和A3相互独立地表示氢原子、碳数1~6的烷基、芳香族烃基或芳香族杂环基,在该烷基具有至少一个亚甲基的情况下,该亚甲基的至少一个可以被仲氨基、氧原子、硫原子取代,该芳香族烃基和芳香族杂环基可以具有取代基,A1与A2、A2与A3可以相互连结形成环结构,
X1和X2相互独立地表示吸电子性基团,X1和X2可以相互连结形成环结构。
[8]一种圆偏振板,其中,以上述[1]~[7]中任一项所述的相位差膜的慢轴与偏振板的吸收轴实质上成45°的方式层叠。
[9]一种有机电致发光显示装置,其具有上述[8]所述的圆偏振板。
[10]一种椭圆偏振板,其中,以上述[1]~[7]中任一项所述的相位差膜的慢轴与偏振板的吸收轴实质上一致或正交的方式层叠。
[11]一种液晶显示装置,其具有上述[10]所述的椭圆偏振板。
发明效果
根据本发明,可以提供一种相位差膜,所述相位差膜通过对400nm附近的短波长的可见光显示高的吸收特性而具有高耐光性,并且具备蓝光截断功能,而且在用于显示装置时可赋予良好的显示特性。
具体实施方式
以下,对于本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是,本发明的范围不限于在此说明的实施方式,可以在不损害本发明的主旨构成的范围内进行各种变更。
本发明的相位差膜是满足下述式(1)~(4)的相位差膜。
2≤A(380) (1)
0.5≤A(400) (2)
0.4≥A(420)/A(400) (3)
100nm≤Re(550)≤170nm (4)
在上述式(1)和(2)中,A(λ)表示波长λnm处的吸光度,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值。在满足上述式(1)~(4)的情况下,所述相位差膜成为对于380nm附近的紫外线和400nm附近的短波长的可见光显示高的吸收特性,可以抑制因380nm附近的紫外线和400nm附近的短波长的可见光造成的劣化,并且在用于显示装置时可赋予良好的显示特性的相位差膜。
A(380)的值越大则越显示波长380nm处的吸收高,若该值小于2,则波长380nm处的吸收弱,位于下层的有机EL元件等显示元件的劣化容易发生。紫外线区域的光特别容易引起构成显示装置的各部件的劣化,因此本发明的相位差膜的A(380)的值为2以上,优选为2.2以上,更优选为2.5以上,进一步优选为2.8以上,特别优选为3以上。A(380)的值的上限没有特别限定,从与相位差膜的相容性的观点出发,通常优选为4以下。
A(400)的值越大,则越显示波长400nm处的吸收高,若该值小于0.5,则波长400nm处的吸收弱,容易由于400nm附近的光而使相位差膜发生劣化,并且在用于显示装置时位于相位差膜更下层的有机EL元件等显示元件的劣化容易发生。由于不仅紫外线连400nm附近的光也引起构成显示装置的各部件的劣化,并且出于赋予良好的蓝光截断功能的目的,本发明的相位差膜的A(400)的值为0.5以上,优选为0.6以上,更优选为0.7以上,进一步优选为1以上,特别优选为1.2以上,例如为2以上。A(400)的值的上限没有特别限定,从与相位差膜的相容性的观点出发,通常优选为4以下。
A(420)/A(400)的值表示相对于波长420nm处的吸收的强度的波长400nm处的吸收的强度,该值越小则表示越在400nm附近的波长范围具有特异性吸收。该值越小,则越形成黄色少的透明的相位差膜。该值大于0.4的情况下,由于不能充分吸收400nm附近的光,或者吸收从有机EL元件等显示元件发出的420nm附近的蓝色光,由此在将其用于显示装置的情况下,有损害良好的色彩表现、显示装置的显示特性下降的倾向。因此,本发明的相位差膜的A(420)/A(400)的值为0.4以下,优选为0.3以下,更优选为0.25以下,进一步优选为0.23以下,特别优选为0.2以下,例如为0.15以下。其下限值没有特别限定,通常优选为0.01以上。本发明的适宜的一个实施方式中,A(420)/A(400)的值为0.07~0.15。
在本发明的相位差膜中,由于具有上述式(4)所示的光学特性,因而能够作为1/4波片发挥功能。本发明的相位差膜在理论上优选Re(550)=137.5nm,作为可得到良好的显示特性的范围,优选满足下述式(4-1)。
130nm≤Re(550)≤150nm (4-1)
此外,本发明的相位差膜优选具有逆波长分散性。逆波长分散性是指,短波长下的面内相位差值比长波长下的面内相位差值更大的光学特性,优选相位差膜满足上述式(5)和式(6)。需要说明的是,Re(λ)表示对于波长λnm的光的面内相位差值。
Re(450)/Re(550)≤1 (5)
1≤Re(630)/Re(550) (6)
在本发明的相位差膜具有逆波长分散性的情况下,由于降低在显示装置中的黑显示时的着色,因此是优选的,在下述式(5)中,更优选0.82≤Re(450)/Re(550)≤0.93。
具有满足上述式(5)和式(6)的光学特性的本发明的相位差膜通过与偏振板组合,可以得到椭圆偏振板或圆偏振板。所述圆偏振板对于可见光区域中的各波长的光可得到同样的偏振光转换的特性,因此防反射特性趋于优异,此外,对380nm附近的紫外线和400nm附近的短波长的可见光具有高耐光性。
本发明的相位差膜优选为包含聚合性液晶化合物的在取向状态下的聚合物的层(以下也称作“光学各向异性层”)。聚合性液晶化合物是指,具有聚合性官能团、特别是光聚合性官能团的液晶化合物。光聚合性官能团是指,可以通过从光聚合引发剂产生的活性自由基、酸等而参与聚合反应的基团。光聚合性官能团可以举出:乙烯基、乙烯基氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯基苯基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、环氧乙基、氧杂环丁基等。其中,优选丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基氧基、环氧乙基和氧杂环丁基,更优选丙烯酰氧基。液晶性可以是热致性液晶也可以是溶致性液晶,另外,热致性液晶中的相秩序结构可以为向列液晶也可以为近晶液晶。
从表现出上述的逆波长分散性的观点考虑,聚合性液晶化合物特别优选下述式(a)的结构。
式(a):
Figure BDA0001193412120000061
式(a)中,Ar为二价芳香族基团,该芳香族基团中包含氮原子、氧原子、硫原子之中的至少一种以上,
G表示二价脂环式烃基,此处,在该脂环式烃基中包含的氢原子可以被取代成卤原子、碳数1~4的烷基、碳数1~4的氟代烷基、碳数1~4的烷氧基、氰基或硝基,该脂环式烃基中包含的-CH2-(亚甲基)可以被-O-、-S-或NH-取代,
B表示单键或二价连结基,
A表示碳数3~20的二价脂环式烃基或碳数6~20的二价芳香族烃基,该脂环式烃基和该芳香族烃基中包含的氢原子可以经可经卤原子取代的碳数1~4的烷基、可经氟原子取代的碳数1~4的烷氧基、氰基或硝基所取代,该脂环式烃基中包含的-CH2-可以经-O-、-S-或NR1-取代,该脂环式烃基中包含的-CH(-)-可以经-N(-)-取代,R1表示氢原子或碳数1~4的烷基,
k表示0~3的整数,此处,在k为2以上的整数的情况下,多个A和B相互可以相同也可以不同,
E表示碳数1~17的链烷烃二基,此处,链烷烃二基中包含的氢原子可以经卤原子取代,该链烷烃二基中包含的-CH2-可以经-O-或CO-取代,
P表示聚合性基团。
式(a)中,从表现逆波长分散性的观点出发,Ar所示的二价芳香族基团优选为具有杂环的芳香族基团,例如包含氮原子、氧原子、硫原子之中至少一种以上,例如可以举出:具有呋喃环、苯并呋喃环、吡咯环、噻吩环、吡啶环、噻唑环、苯并噻唑环、邻二氮杂菲环等的芳香族基团。其中,具有杂环的芳香族基团更优选为具有苯环、噻唑环、苯并噻唑环的芳香族基团,进一步优选为具有苯并噻唑基的芳香族基团。另外,Ar中的芳香族环中包含的氮原子优选具有π电子。
从表现逆波长分散性的观点出发,该芳香族环中包含的π电子的总量数Nπ优选为10以上、更优选为12以上、进一步优选为14以上,优选为30以下、更优选为25以下。
Ar所示的芳香族环可以举出例如以下的基团。
Figure BDA0001193412120000081
[式(Ar-1)~式(Ar-22)中,*标记表示连结部,Z0、Z1和Z2各自独立地表示氢原子、卤原子、碳数1~6的烷基、氰基、硝基、碳数1~6的烷基亚磺酰基、碳数1~6的烷基磺酰基、羧基、碳数1~6的氟代烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~6的烷硫基、碳数1~6的N-烷基氨基、碳数2~12的N,N-二烷基氨基、碳数1~6的N-烷基氨磺酰基或碳数2~12的N,N-二烷基氨磺酰基。
Q1、Q2和Q3各自独立地表示-CR2’R3’-、-S-、-NR2’-、-CO-或O-。
R2’和R3’各自独立地表示氢原子或碳数1~4的烷基。
Y1、Y2和Y3各自独立地表示可经取代的芳香族烃基或芳香族杂环基。
W1和W2各自独立地表示氢原子、氰基、甲基或卤原子。
m表示0~6的整数。]
卤原子可以举出氟原子、氯原子、溴原子和碘原子等,优选氟原子、氯原子或溴原子。
碳数1~6的烷基可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基和己基等,优选碳数1~4的烷基,更优选碳数1~2的烷基,特别优选甲基。
碳数1~6的烷基亚磺酰基可以举出甲亚磺酰基、乙亚磺酰基、丙亚磺酰基、异丙亚磺酰基、丁亚磺酰基、异丁亚磺酰基、仲丁亚磺酰基、叔丁亚磺酰基、戊亚磺酰基、己亚磺酰基等,优选碳数1~4的烷基亚磺酰基,更优选碳数1~2的烷基亚磺酰基,特别优选甲基亚磺酰基。
碳数1~6的烷基磺酰基可以举出甲磺酰基、乙磺酰基、丙磺酰基、异丙磺酰基、丁磺酰基、异丁磺酰基、仲丁磺酰基、叔丁磺酰基、戊磺酰基、己磺酰基等,优选碳数1~4的烷基磺酰基,更优选碳数1~2的烷基磺酰基,特别优选甲磺酰基。
碳数1~6的氟代烷基可以参加氟甲基、三氟甲基、氟乙基、五氟乙基、七氟丙基、九氟丁基等,优选碳数1~4的氟代烷基,更优选碳数1~2的氟代烷基,特别优选三氟甲基。
碳数1~6的烷氧基可以举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基等,优选碳数1~4的烷氧基,更优选碳数1~2的烷氧基,特别优选甲氧基。
碳数1~6的烷硫基可以举出甲硫基、乙硫基、丙硫基、异丙硫基、丁硫基、异丁硫基、仲丁硫基、叔丁硫基、戊硫基、己硫基等,优选碳数1~4的烷硫基,更优选碳数1~2的烷硫基,特别优选甲硫基。
碳数1~6的N-烷基氨基可以举出N-甲基氨基、N-乙基氨基、N-丙基氨基、N-异丙基氨基、N-丁基氨基、N-异丁基氨基、N-仲丁基氨基、N-叔丁基氨基、N-戊基氨基、N-己基氨基等,优选碳数1~4的N-烷基氨基,更优选碳数1~2的N-烷基氨基,特别优选N-甲基氨基。
碳数2~12的N,N-二烷基氨基可以举出N,N-二甲氨基、N-甲基-N-乙基氨基、N,N-二乙氨基、N,N-二丙基氨基、N,N-二异丙基氨基、N,N-二丁氨基、N,N-二异丁基氨基、N,N-二戊基氨基、N,N-二己基氨基等,优选碳数2~8的N,N-二烷基氨基,更优选碳数2~4的N,N-二烷基氨基,特别优选N,N-二甲氨基。
碳数1~6的N-烷基氨磺酰基可以举出N-甲基氨磺酰基、N-乙基氨磺酰基、N-丙基氨磺酰基、N-异丙基氨磺酰基、N-丁基氨磺酰基、N-异丁基氨磺酰基、N-仲丁基氨磺酰基、N-叔丁基氨磺酰基、N-戊基氨磺酰基、N-己基氨磺酰基等,优选碳数1~4的N-烷基氨磺酰基,更优选碳数1~2的N-烷基氨磺酰基,特别优选N-甲基氨磺酰基。
碳数2~12的N,N-二烷基氨磺酰基可以举出N,N-二甲基氨磺酰基、N-甲基-N-乙基氨磺酰基、N,N-二乙基氨磺酰基、N,N-二丙基氨磺酰基、N,N-二异丙基氨磺酰基、N,N-二丁基氨磺酰基、N,N-二异丁基氨磺酰基、N,N-二戊基氨磺酰基、N,N-二己基氨磺酰基等,优选碳数2~8的N,N-二烷基氨磺酰基,更优选碳数2~4的N,N-二烷基氨磺酰基,特别优选N,N-二甲基氨磺酰基。
Z0、Z1和Z2各自独立地优选为氢原子、卤原子、甲基、氰基、硝基、羧基、甲磺酰基、三氟甲基、甲氧基、甲硫基、N-甲基氨基、N,N-二甲氨基、N-甲基氨磺酰基或N,N-二甲基氨磺酰基。
R2’和R3’中的碳数1~4的烷基可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基等,优选碳数1~2的烷基,更优选甲基。
Q1和Q2各自独立地优选为-S-、-CO-、-NH-、-N(CH3)-,Q3优选为-S-、-CO-。
Y1、Y2和Y3中的芳香族烃基可以举出苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基等碳数6~20的芳香族烃基,优选苯基、萘基,更优选苯基。芳香族杂环基可以举出:呋喃基、吡咯基、噻吩基、吡啶基、噻唑基、苯并噻唑基等包含至少一个的氮原子、氧原子、硫原子等杂原子的碳数4~20的芳香族杂环基,优选呋喃基、吡咯基、噻吩基、吡啶基、噻唑基。
所述芳香族烃基和芳香族杂环基可以具有至少一个取代基,取代基可以举出卤原子、碳数1~6的烷基、氰基、硝基、碳数1~6的烷基亚磺酰基、碳数1~6的烷基磺酰基、羧基、碳数1~6的氟代烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~6的烷硫基、碳数1~6的N-烷基氨基、碳数2~12的N,N-二烷基氨基、碳数1~6的N-烷基氨磺酰基、碳数2~12的N,N-二烷基氨磺酰基等,优选卤原子、碳数1~2的烷基、氰基、硝基、碳数1~2的烷基磺酰基、碳数1~2的氟代烷基、碳数1~2的烷氧基、碳数1~2的烷硫基、碳数1~2的N-烷基氨基、碳数2~4的N,N-二烷基氨基、碳数1~2的烷基氨磺酰基。
卤原子、碳数1~6的烷基、氰基、硝基、碳数1~6的烷基亚磺酰基、碳数1~6的烷基磺酰基、羧基、碳数1~6的氟代烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~6的烷硫基、碳数1~6的N-烷基氨基、碳数2~12的N,N-二烷基氨基、碳数1~6的N-烷基氨磺酰基和碳数2~12的N,N-二烷基氨磺酰基可以举出与上述的基团同样的基团。
式(Ar-14)中,Y1可以与其所键合的氮原子和Z0一起形成芳香族杂环基。例如可以举出:吡咯环、咪唑环、吡啶环、嘧啶环、吲哚环、喹啉环、异喹啉环、嘌呤环、吡咯烷环、哌啶环等。该芳香族杂环基可以具有取代基。另外,Y1也可以是可与其所键合的氮原子和Z0一起形成的后述的可经取代的多环系芳香族烃基或多环系芳香族杂环基。
Y1、Y2和Y3可以各自独立地为可经取代的多环系芳香族烃基或多环系芳香族杂环基。多环系芳香族烃基是指稠合多环系芳香族烃基、或源自芳环集合(ring assembly)的基团。多环系芳香族杂环基是指稠合多环系芳香族杂环基、或源自芳环集合的基团。Y1、Y2及Y3分别独立地优选式(Y1-1)~式(Y1-7)所示的任一基团,更优选式(Y1-1)或式(Y1-4)所示的任一基团。
Figure BDA0001193412120000111
[式(Y1-1)~式(Y1-7)中,*记号表示连结部,Z3分别独立地表示卤原子、碳数1~6的烷基、氰基、硝基、氮氧化物基团(日文:ニトロキシキド基)、砜基、亚砜基、羧基、碳数1~6的氟代烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~6的硫代烷基、碳数2~8的N,N-二烷基氨基或碳数1~4的N-烷基氨基。
V1及V2分别独立地表示-CO-、-S-、-NR4-、-O-、-Se-或-SO2-。
W1~W5分别独立地表示-C=或-N=。
其中,V1、V2及W1~W5中的至少1个表示含有S、N、O或Se的基团。
R4表示氢原子或碳数1~4的烷基。
a分别独立地表示0~3的整数。
b分别独立地表示0~2的整数。]
式(Y1-1)~式(Y1-7)所示的任一基团优选式(Y2-1)~式(Y2-16)所示的任一基团,更优选式(Y3-1)~式(Y3-6)所示的任一基团,特别优选式(Y3-1)或式(Y3-3)所示的基团。
下述式(Y2-1)~式(Y2-16)中,Z3、a、b、V1、V2及W1~W5表示与上述相同的意思。
Figure BDA0001193412120000131
Figure BDA0001193412120000141
上述式(Y3-1)~式(Y3-6)中,Z3、a、b、V1、V2及W1表示与上述相同的意思。
作为Z3,可以列举卤原子、碳数1~6的烷基、氰基、硝基、碳数1~6的烷基亚磺酰基、碳数1~6的烷基磺酰基、羧基、碳数1~6的氟代烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~6的烷硫基、碳数1~6的N-烷基氨基、碳数2~12的N,N-二烷基氨基、碳数1~6的N-烷基氨磺酰基、碳数2~12的N,N-二烷基氨磺酰基等,优选卤原子、甲基、乙基、异丙基、仲丁基、氰基、硝基、砜基、氮氧化物基团、羧基、三氟甲基、甲氧基、硫代甲基、N,N-二甲基氨基或N-甲基氨基,更优选卤原子、甲基、乙基、异丙基、仲丁基、氰基、硝基、三氟甲基,特别优选甲基、乙基、异丙基、仲丁基、戊基、己基。
作为卤原子、碳数1~6的烷基、碳数1~6的烷基亚磺酰基、碳数1~6的烷基磺酰基、碳数1~6的氟代烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~6的烷硫基、碳数1~6的N-烷基氨基、碳数2~12的N,N-二烷基氨基、碳数1~6的N-烷基氨磺酰基及碳数2~12的N,N-二烷基氨磺酰基,可以列举与上述相同的例子。
V1及V2分别独立地优选为-S-、-NR4-或-O-。
W1~W5分别独立地优选为-C=或-N=。
V1、V2及W1~W5中的至少1个优选表示含有S、N或O的基团。
a优选为0或1。b优选为0。
式(a)中,G为二价脂环式烃基,其碳数例如为3~30、优选为3~20、更优选为4~15、进一步优选为5~10。二价脂环式烃基可以举出环烷烃二基等。该脂环式烃基中包含的氢原子可以被取代成卤原子、碳数1~4的烷基、碳数1~4的氟代烷基、碳数1~4烷氧基、氰基或硝基,该脂环式烃基中包含的-CH2-(亚甲基)可被-O-、-S-或NH-取代。
碳数1~4的烷基可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基等,优选碳数1~3的烷基,更优选碳数1~2的烷基,特别优选甲基。
碳数1~4的氟代烷基可以举出氟甲基、三氟甲基、氟乙基、五氟乙基、七氟丙基、九氟丁基等,优选碳数1~3的氟代烷基,更优选碳数1~2的氟代烷基,特别优选三氟甲基。
碳数1~4的烷氧基可以举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基等,优选碳数1~3的烷氧基,更优选碳数1~2的烷氧基,特别优选甲氧基。
二价脂环式烃基可以举出式(g-1)~式(g-4)所示的基团。脂环式烃基中包含的-CH2-置换成-O-、-S-或N(R5’)-的二价脂环式烃基可以举出式(g-5)~式(g-8)所示的基团。R5’表示氢原子或碳数1~4的烷基。脂环式烃基中包含的-CH(-)-置换成-N(-)-的二价脂环式烃基可以举出式(g-9)~式(g-10)所示的基团。优选为五元环或六元环的脂环式烃基。
Figure BDA0001193412120000151
二价脂环式烃基优选为式(g-1)所示的基团,进一步优选为1,4-环己烷二基,特别优选为反式-1,4-环己烷二基。
式(a)中,B为单键或二价连结基。二价连结基例如可以举出-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-C(=S)-O-、-O-C(=S)-、-CR6’R7’-、-CR6’R7’-CR8’R9’-、-O-CR6’R7’-、-CR6’R7’-O-、-CR6’R7’-O-CR8’R9’-、-CR6’R7’-O-CO-、-O-CO-CR6’R7’-、-CR6’R7’-O-CO-CR8’R9’-、-CR6’R7’-CO-O-CR8’R9’-、-NR10’-CR6’R7’-、-CR6’R7’-NR10’-、-CO-NR10’-、-NR10’-CO-、-O-、-S-、-NR10’-、-CR6’=CR7’-等。R6’、R7’、R8’和R9’各自独立地表示氢原子、氟原子或碳数1~4的烷基。R10’表示氢原子或碳数1~4的烷基。
B优选为-O-、-S-、-O-CO-、-O-C(=S)-、-O-CR6’R7’-、-NR10’-CR6’R7’-或NR10’-CO-。D1和D2更优选为-O-、-S-、-O-CO-、-O-C(=S)-或NR10-CO-。R6’、R7’、R8’和R9’各自独立地优选为氢原子或碳数1~4的烷基,更优选为氢原子、甲基或乙基。R10’优选为氢原子、甲基或乙基。
式(a)中,A表示碳数3~20的二价脂环式烃基或碳数6~20的二价芳香族烃基,优选表示碳数4~15的二价脂环式烃基或碳数6~15的二价芳香族烃基,更优选表示碳数5~12的二价脂环式烃基或碳数6~12的二价芳香族烃基,进一步优选表示碳数6~10的二价脂环式烃基或碳数6~10的二价芳香族烃基。优选为五元环或六元环的脂环式烃基。
该脂环式烃基和该芳香族烃基中包含的氢原子可经氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等卤原子;甲基、乙基、异丙基、叔丁基等碳数1~4的烷基;三氟甲基等碳数1~4的氟代烷基;氰基;硝基取代。该脂环式烃基中包含的-CH2-可被-O-、-S-或NR11’-取代,该脂环式烃基中包含的-CH(-)-可被-N(-)-取代,在此R11’表示氢原子或碳数1~4的烷基。
二价脂环式烃基例如可以举出上述式(g-1)~式(g-10)所示的基团。
二价脂环式烃基优选为式(g-1)所示的基团,进一步优选为1,4-环己烷二基,特别优选为反式-1,4-环己烷二基。
二价芳香族烃基例如可以举出式(a-1)~式(a-8)所示的基团。
Figure BDA0001193412120000171
二价芳香族烃基优选为1,4-亚苯基。
式(a)中,k表示0~3的整数,优选为1或2,更优选为1。需要说明的是,在k为2以上的整数的情况下,多个A和B相互可以相同也可以不同。从工业上容易得到式(a)所示的聚合性液晶化合物的观点出发,多个A和B优选相互相同。
式(a)中,E表示碳数1~17、优选为2~15、更优选为3~12、进一步优选为4~10的链烷烃二基。该链烷烃二基中包含的氢原子可以经卤原子取代,该链烷烃二基中包含的-CH2-可被-O-或CO-取代。
式(a)所示的聚合性液晶化合物例如可以举出以下的化合物。所述聚合性液晶化合物可以单独使用,也可以组合使用两种以上。以下结构式中,*标记表示连结部。结构式中两个*标记可以连结由相同式子表示的基团,也可以连结由不同式子表示的基团。
Figure BDA0001193412120000172
Figure BDA0001193412120000181
Figure BDA0001193412120000191
Figure BDA0001193412120000201
Figure BDA0001193412120000211
Figure BDA0001193412120000221
Figure BDA0001193412120000231
Figure BDA0001193412120000241
Figure BDA0001193412120000251
Figure BDA0001193412120000261
Figure BDA0001193412120000271
Figure BDA0001193412120000281
Figure BDA0001193412120000291
Figure BDA0001193412120000301
Figure BDA0001193412120000311
Figure BDA0001193412120000321
Figure BDA0001193412120000331
Figure BDA0001193412120000341
Figure BDA0001193412120000351
在制造聚合性液晶化合物的在取向状态下的聚合物的情况下,在基材、或形成于基材上的取向膜上涂布根据情况用溶剂进行稀释的含有聚合性液晶化合物的组合物(以下也称作“光学各向异性层形成用组合物”),根据情况对溶剂进行干燥后使之聚合,由此可得到聚合性液晶化合物的在取向状态下的聚合物。
通过聚合性液晶化合物在维持在取向状态的状态下进行聚合,可得到维持取向状态的液晶固化膜,该液晶固化膜构成相位差膜。
从提高聚合性液晶化合物的取向性的观点出发,光学各向异性层形成用组合物中的聚合性液晶化合物的含量相对于光学各向异性层形成用组合物的固体成分100质量份通常为70~99.5质量份,优选为80~99质量份,更优选为80~94质量份,进一步优选为80~90质量份。本说明书中的固体成分是指,从光学各向异性层形成用组合物除去溶剂后的成分的总量。
光学各向异性层形成用组合物除了聚合性液晶化合物以外可以包含溶剂、光聚合引发剂、阻聚剂、光敏剂、流平剂等公知的成分。
[溶剂]
作为溶剂,优选:可将聚合性液晶化合物等光学各向异性层形成用组合物的构成成分溶解的有机溶剂,更优选:可将聚合性液晶化合物等光学各向异性层形成用组合物的构成成分溶解并且对聚合性液晶化合物的聚合反应为惰性的溶剂。具体来说,可以举出:水、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、甲基溶纤剂、丁基溶纤剂、丙二醇单甲醚、苯酚等醇溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇甲基醚乙酸酯、γ-丁内酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、乳酸乙酯等酯溶剂;丙酮、甲乙酮、环戊酮、环己酮、甲基戊基酮、甲基异丁基酮等酮溶剂;戊烷、己烷、庚烷等未氯代的脂肪族烃溶剂;甲苯、二甲苯等未氯代的芳香族烃溶剂;乙腈等腈溶剂;四氢呋喃、二甲氧基乙烷等醚溶剂;和氯仿、氯苯等氯代烃溶剂。可以组合使用二种以上的有机溶剂。其中,优选醇溶剂、酯溶剂、酮溶剂、未氯代的脂肪族烃溶剂和未氯代的芳香族烃溶剂。
溶剂的含量相对于光学各向异性层形成用组合物的固体成分100质量份优选为10~10000质量份,更优选为100~5000质量份。光学各向异性层形成用组合物中的固体含量浓度优选为2~50质量%,更优选为5~50质量%。“固体成分”是指,从光学各向异性层形成用组合物除去溶剂后的成分的总量。
[光聚合引发剂]
光聚合引发剂优选为通过光照射产生自由基的光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,可以举出:苯偶姻化合物、二苯甲酮化合物、苯偶酰缩酮化合物、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物、α-苯乙酮化合物、三嗪化合物、碘鎓盐和锍盐。具体来说,可以举出:IRGACURE(Irgacure)(注册商标)907、IRGACURE 184、IRGACURE 651、IRGACURE 819、IRGACURE 250、IRGACURE 369(以上均为BASF Japan株式会社制)、SEIKUOL(注册商标)BZ、SEIKUOL Z、SEIKUOL BEE(以上均为精工化学株式会社制)、KAYACURE(カヤキユア一)(注册商标)BP100(日本化药株式会社制)、KAYACURE UVI-6992(Dow公司制)、ADEKA OPTMER(注册商标)SP-152、ADEKA OPTMER SP-170(以上均为株式会社ADEKA制)、TAZ-A、TAZ-PP(以上为日本SiberHegner公司制)和TAZ-104(Sanwa Chemical公司制)等。其中,优选α-苯乙酮化合物,α-苯乙酮化合物可以举出:2-甲基-2-吗啉基-1-(4-甲基硫基苯基)丙烷-1-酮、2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-2-苄基丁烷-1-酮和2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-2-(4-甲基苯基甲基)丁烷-1-酮等,可更优选地举出2-甲基-2-吗啉基-1-(4-甲基硫基苯基)丙烷-1-酮和2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-2-苄基丁烷-1-酮。α-苯乙酮化合物的市售品可以举出:IRGACURE369、379EG、907(以上为BASF Japan株式会社制)和SEIKUOL BEE(精工化学社制)等。
为了能够充分有效利用从光源发射的能量、生产率优异,光聚合引发剂的最大吸收波长优选为300nm~380nm,更优选为300nm~360nm。
为了不扰乱聚合性液晶化合物的取向地对聚合性液晶化合物进行聚合,聚合引发剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份通常为0.1~30质量份,优选为0.5~10质量份。
[阻聚剂]
阻聚剂可以控制聚合性液晶化合物的聚合反应。
阻聚剂可以举出:对苯二酚和烷基醚等具有取代基的对苯二酚类;丁基儿茶酚等的烷基醚等具有取代基的儿茶酚类;邻苯三酚类、2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧自由基等自由基捕捉剂;苯硫酚类;β-萘基胺类和β-萘酚类。
为了不扰乱聚合性液晶化合物的取向地对聚合性液晶化合物进行聚合,阻聚剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份通常为0.1~30质量份,优选为0.5~10质量份。
[光敏剂]
光敏剂可以举出呫吨酮、噻吨酮等呫吨酮类;蒽和烷基醚等具有取代基的蒽类;吩噻嗪;红荧烯。
通过使用光敏剂,能够使光聚合引发剂高灵敏度化。光敏剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份通常为0.1~30质量份,优选为0.5~10质量份。
[流平剂]
流平剂可以举出有机改性硅油系、聚丙烯酸酯系和全氟烷基系的流平剂。具体来说,可以举出:DC3PA、SH7PA、DC11PA、SH28PA、SH29PA、SH30PA、ST80PA、ST86PA、SH8400、SH8700、FZ2123(以上均为东丽道康宁株式会社制)、KP321、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341、X22-161A、KF6001(以上均为信越化学工业株式会社制)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF-4446、TSF4452、TSF4460(以上均为MomentivePerformance Materials Japan公司制)、Fluorinert(フロリナ一ト)(注册商标)FC-72、Fluorinert FC-40、Fluorinert FC-43、Fluorinert FC-3283(以上均为住友3M株式会社制)、Megafac(注册商标)R-08、Megafac R-30、Megafac R-90、Megafac F-410、Megafac F-411、Megafac F-443、Megafac F-445、Megafac F-470、Megafac F-477、Megafac F-479、Megafac F-482、Megafac F-483(以上均为DIC株式会社制)、F top(商品名)EF301、F topEF303、F top EF351、F top EF352(以上均为Mitsubishi Materials ElectronicChemicals株式会社制)、Surflon(注册商标)S-381、Surflon S-382、Surflon S-383、Surflon S-393、Surflon SC-101、Surflon SC-105、KH-40、SA-100(以上均为AGC SeimiChemical株式会社制)、商品名E1830、商品名E5844(株式会社Daikin Fine ChemicalLaboratory制)、BM-1000、BM-1100、BYK-352、BYK-353和BYK-361N(均为商品名:BM Chemie公司制造)。可以组合2种以上的流平剂。
通过使用流平剂,可以形成更平滑的光学各向异性层。
另外,在具有光学各向异性层的光学膜的制造过程中,可以控制光学各向异性层形成用组合物的流动性或对相位差膜的交联密度进行调整。流平剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份通常为0.1~40质量份,优选为0.1~30质量份,更优选为0.1~10质量份。
<光学各向异性层形成用组合物的涂布>
在制造聚合性液晶化合物的在取向状态下的聚合物的情况下,在基材、或形成于基材上的取向膜上涂布光学各向异性层形成用组合物,该基材优选为树脂基材。树脂基材通常为透明树脂基材。透明树脂基材是指,具有可透过光、尤其可见光的透光性的基材,透光性是指,在波长380nm~780nm中的所有光线的透射率为80%以上的特性。树脂基材通常使用膜状的基材,优选使用长条膜卷。
[基材]
构成基材的树脂可以举出:聚乙烯、聚丙烯、降冰片烯系聚合物等聚烯烃;聚乙烯醇;聚对苯二甲酸乙二醇酯;聚甲基丙烯酸酯;聚丙烯酸酯;纤维素酯;聚萘二甲酸乙二醇酯;聚碳酸酯;聚砜;聚醚砜;聚醚酮;聚苯硫醚;以及聚苯醚。其中,优选为包含聚乙烯、聚丙烯、降冰片烯系聚合物等聚烯烃的基材。
基材的厚度通常为5μm~300μm,优选为20μm~200μm。
另外,通过将基材剥离而仅转印聚合性液晶化合物的在取向状态下的聚合物,由此可得到进一步的薄膜化效果。
[取向膜]
基材上的待涂布光学各向异性层形成用组合物的面可以形成有取向膜。取向膜是指,具有使上述聚合性液晶化合物沿所期望的方向取向的取向限制力的膜。
取向膜优选为:具有在光学各向异性层形成用组合物的涂布等的作用下不溶解的溶剂耐性,并且具有在用于溶剂的除去、后述的聚合性液晶化合物的取向的加热处理中的耐热性的取向膜。取向膜可以举出:包含取向性聚合物的取向膜、光取向膜、以及在表面具有凹凸图案、多个槽的沟槽取向膜等。
这样取向膜使聚合性液晶化合物的取向变容易。另外,通过取向膜的种类、摩擦条件,能够进行水平取向、垂直取向、混合取向和倾斜取向等各种各样的取向的控制。通过使棒状液晶化合物水平取向,或者使圆盘状液晶化合物垂直取向,由此能够控制正面延迟的值。
取向膜的厚度通常为10nm~10000nm的范围,优选为10nm~1000nm的范围,进一步优选为50nm~200nm的范围。
[包含取向性聚合物的取向膜]
取向性聚合物可以举出:具有酰胺键的聚酰胺、明胶类、具有酰亚胺键的聚酰亚胺及作为其水解物的聚酰胺酸、聚乙烯醇、烷基改性聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚噁唑、聚亚乙基亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和聚丙烯酸酯类。其中,优选聚乙烯醇。可以组合2种以上的取向性聚合物。
包含取向性聚合物的取向膜通过可如下得到:将取向性聚合物溶解于溶剂而成的取向性聚合物组合物涂布于基材,除去溶剂形成涂布膜;或者将取向性聚合物组合物涂布于基材,除去溶剂形成涂布膜,对该涂布膜进行摩擦由此得到。
取向性聚合物组合物中的取向性聚合物的浓度只要是取向性聚合物完全溶于溶剂的范围即可。在取向性聚合物组合物中的取向性聚合物的含量优选为0.1~20质量%,更优选为0.1~10质量%。
取向性聚合物组合物可以从市场获得。市售的取向性聚合物组合物可以举出:Sunever(注册商标、日产化学工业株式会社制)、OPTMER(注册商标、JSR株式会社制)等。
作为将取向性聚合物组合物涂布于基材的方法,可以举出:与后述的将光学各向异性层形成用组合物涂布于基材的方法同样的方法。除去取向性聚合物组合物中包含的溶剂的方法可以举出:自然干燥法、通风干燥法、加热干燥和减压干燥法等。
可以对由取向性聚合物组合物形成的涂布膜实施摩擦处理。通过实施摩擦处理,可以对上述涂布膜赋予取向限制力。
摩擦处理的方法可以举出:使上述涂布膜与卷绕摩擦布并旋转的摩擦辊接触的方法。在进行摩擦处理时,如果进行掩模处理,则也能够对取向膜形成取向的方向不同的多个区域(图案)。
[光取向膜]
光取向膜通常是通过将包含具有光反应性基团的聚合物或单体和溶剂的组合物涂布在基材上,除去溶剂后照射偏振光(优选为偏振UV)而得到。光取向膜可以通过选择所照射的偏振光的偏振方向,而任意地控制取向限制力的方向。
所谓光反应性基团,是指通过照射光而产生取向能力的基团。具体而言,可以举出参与通过照射光而发生的分子的取向诱发反应、异构化反应、光二聚反应、光交联反应或光分解反应等成为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、特别是双键的基团,特别优选具有选自碳-碳双键(C=C键)、碳-氮双键(C=N键)、氮-氮双键(N=N键)和碳-氧双键(C=O键)中的至少一个的基团。
作为具有C=C键的光反应性基团,可以举出:乙烯基、多烯基、茋基、茋唑基(stilbazole)、茋唑鎓基(stilbazolium)、查耳酮基和肉桂酰基等。作为具有C=N键的光反应性基团,可以举出:具有芳香族席夫碱、芳香族腙等结构的基团。作为具有N=N键的光反应性基团,可以举出:偶氮苯基、偶氮萘基、芳香族杂环偶氮基、双偶氮基、甲臜基(formazane)和具有氧化偶氮苯结构的基团。作为具有C=O键的光反应性基团,可以举出二苯甲酮基、香豆素基、蒽醌基和马来酰亚胺基。这些基团也可以具有烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、氰基、烷氧羰基、羟基、磺酸基和卤代烷基等取代基。
从取向性优异的方面考虑,优选参与光二聚化反应或光交联反应的基团。其中,优选参与光二聚化反应的光反应性基团,从光取向中所必需的偏振光照射量较少、并且容易得到热稳定性、经时稳定性优异的光取向层的方面考虑,优选肉桂酰基及查耳酮基。作为具有光反应性基团的聚合物,特别优选该聚合物侧链的末端部成为肉桂酸结构的具有肉桂酰基的聚合物。
光取向膜形成用组合物中的具有光反应性基团的聚合物或单体的含量可以通过聚合物或单体的种类、作为目标的光取向膜的厚度进行调节,优选设为至少0.2质量%以上,更优选0.3~10质量%的范围。就光取向膜形成用组合物而言,也可以在不显著损害光取向膜的特性的范围内,含有聚乙烯醇、聚酰亚胺等高分子材料、光敏剂。
作为将光取向膜形成用组合物涂布在基材上的方法,可以举出与后述的将光学各向异性层形成用组合物涂布在基材上的方法同样的方法。作为从所涂布的光取向膜形成用组合物中除去溶剂的方法,可以举出与从取向性聚合物组合物中除去溶剂的方法相同的方法。
在照射偏振光时,既可以是对从涂布于基板上的光取向膜形成用组合物中除去了溶剂的材料直接照射偏振光的形式,也可以是从基材侧照射偏振光、使偏振光透射地照射基板的形式。另外,该偏振光优选实质上为平行光。所照射的偏振光的波长是具有光反应性基团的聚合物或单体的光反应性基团能吸收光能的波长区域的波长为宜。具体而言,特别优选波长250~400nm的范围的UV(紫外线)。作为照射该偏振光的光源,可以举出:氙灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、KrF、ArF等紫外光激光器等。其中,出于波长313nm的紫外线的发光强度大,因此优选高压汞灯、超高压汞灯及金属卤化物灯。通过将来自上述光源的光从适当的偏振层通过而照射,可以照射偏振UV。作为偏振层,可以使用偏振光过滤器、格兰-汤姆逊(Glan-thompson)和格兰-泰勒(Glan-Taylor)等偏振棱镜以及线栅型的偏振层。
如果在进行偏振光照射时进行掩模处理,则可以在取向膜上形成取向的方向不同的多个区域(图案)。
<光学各向异性层形成用组合物的涂布>
在上述基材或取向膜上涂布光学各向异性层形成用组合物。将光学各向异性层形成用组合物涂布于基材上的方法可以举出:挤出涂布法、直接凹版涂布法、逆转凹版涂布法、CAP涂布法、狭缝涂布法、模涂布法等。另外,还可以举出使用浸涂涂布机、棒涂机、旋涂机等涂布机进行涂布的方法等。其中,从能够以卷对卷(Roll to Roll)形式连续地进行涂布的观点考虑,优选利用CAP涂布法、喷墨法、浸涂涂布法、狭缝涂布法、模涂布法和棒涂机的涂布方法。以卷对卷(Roll to Roll)形式进行涂布时,也可以在基材上涂布光取向膜形成用组合物等形成取向膜,进而在所得到的取向膜上连续地涂布光学各向异性层形成用组合物。
<光学各向异性层形成用组合物的干燥>
除去光学各向异性层形成用组合物中包含的溶剂的干燥方法可以举出:自然干燥、通风干燥、加热干燥、减压干燥和将这些组合的方法。其中,优选自然干燥或加热干燥。干燥温度优选0~250℃的范围,更优选50~220℃的范围,进一步优选60~170℃的范围。干燥时间优选为10秒钟~20分钟,更优选为30秒钟~10分钟。光取向膜形成用组合物和取向性聚合物组合物也可以同样地进行干燥。
<聚合性液晶化合物的聚合>
使本发明中的聚合性液晶化合物聚合的方法优选为光聚合。光聚合如下实施:对于在基材上或取向膜上涂布有包含聚合性液晶化合物的光学各向异性层形成用组合物的层叠体照射活性能量射线由此实施。所照射的活性能量射线根据干燥覆膜中包含的聚合性液晶化合物的种类(尤其聚合性液晶化合物具有的光聚合性官能团的种类)、包含光聚合引发剂的情况下根据光聚合引发剂的种类和它们的量进行适当选择。具体来说,可以举出选自可见光、紫外光、红外光、X射线、α射线、β射线和γ射线中的一种以上的光。其中,从容易控制聚合反应的进行的观点以及可以使用作为光聚合装置可在本领域中广泛使用的装置的观点考虑,优选紫外光,优选选择聚合性液晶化合物的种类使得可通过紫外光进行光聚合。
光学各向异性层形成用组合物包含光聚合引发剂的情况下,优选选择光聚合引发剂的种类使得可通过紫外光进行光聚合。
上述活性能量射线的光源可以举出:低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、氙灯、卤灯、碳精电弧灯、钨灯、镓灯、准分子激光、发出波长范围380~440nm的光的LED光源、化学灯、黑光灯、微波激发汞灯、金属卤化物灯。
照射光的时间通常为0.1秒~10分钟,优选为0.1秒~1分钟,更优选为0.1秒~30秒,进一步优选为0.1秒~10秒。
如果为上述范围,则可以得到透明性更优异的光学各向异性层。
本发明的相位差膜(光学各向异性层)的厚度可以根据其用途适当进行调节,优选为0.5μm~5μm,从减小光弹性的观点考虑,更优选0.5μm~4μm,进一步优选为0.5μm~3μm。
聚合性液晶化合物的在取向状态下的聚合物的最大吸收波长(λmax)优选为250~400nm,更优选为280~390nm,进一步优选为300~380nm,特别优选为315~385nm,尤其优选为330~360nm。若聚合性液晶化合物的在取向状态下的聚合物的最大吸收波长(λmax)为上述下限值以上,则包含所述聚合物的相位差膜具有容易显示逆波长分散性的趋势。若聚合性液晶化合物的在取向状态下的聚合物的最大吸收波长(λmax)为上述上限值以下,则在可见光区域中的吸收得到抑制,膜不易发生着色。
另外,聚合性液晶化合物的在取向状态下的聚合物优选满足上述式(1)。通过满足上述式(1),可以抑制380nm附近的紫外线所造成的相位差膜的劣化、有机EL元件等显示元件的劣化。
此外,包含聚合性液晶化合物的在取向状态下的聚合物的液晶固化膜(相位差膜)优选具有逆波长分散性,即优选满足上述式(5)和式(6)。
本发明的相位差膜优选包含在波长360~420nm显示最大吸收波长(λmax)的化合物(以下有时称作“光选择吸收性化合物”)。
本发明的相位差膜包含在波长360~420nm显示最大吸收波长(λmax)的化合物的情况下,可以通过对短波长的可见光显示高的光选择吸收性从而发挥高的耐光性,此外,可以得到在用于显示装置时可赋予良好的显示特性的相位差膜。
在波长360~420nm显示最大吸收波长(λmax)的化合物只要显示上述吸收特性就特别限定,可以使用例如公知的紫外线吸收剂等,从耐光性和显示特性的观点出发,更优选为在波长380~430nm显示最大吸收的化合物,进一步优选为对400nm附近的波长区域显示光选择吸收性的化合物。
在本发明中,光选择吸收性化合物例如可以举出:满足下述式(3’)的化合物。
0.4≥ε(420)/ε(400) (3’)
式(3’)中,ε(400)表示波长400nm的克吸光系数,ε(420)表示波长420nm的克吸光系数。
上述所述,ε(420)/ε(400)的值表示相对于波长420nm中的吸收的强度的波长400nm中的吸收的强度,若该值越小,则越表示在400nm附近的波长区域具有特异性的吸收。通过包含具有这样的吸收特性的化合物,可以对相位差膜赋予在400nm附近的波长区域中的高的光选择吸收性,可以提高相位差膜的耐光性。另外,由于对于从有机EL元件等显示元件发出的420nm附近的蓝色光的吸收低,因此在将包含这样的化合物的相位差膜用于显示装置的情况下,可在不损害色彩表现的情况下得到良好的显示特性。光选择吸收性化合物的ε(420)/ε(400)的值为优选为0.4以下,更优选为0.3以下,进一步优选为0.25以下,特别优选为0.23以下,尤其优选为0.2以下,例如为0.15以下。其下限值没有特别限定,从维持光选择吸收性化合物所带来的400nm附近的吸收功能的观点出发,通常优选为0.01以上。在本发明的适宜的一个实施方式中,ε(420)/ε(400)的值为0.016~0.207。
在本发明中,光选择吸收性化合物除了上述式(3’)以外,还优选满足下述式(7)和(8)。
λmax<420nm (7)
ε(400)≥40 (8)
式(7)中,λmax表示光选择吸收性化合物的最大吸收波长。式(8)中,ε(400)表示波长400nm的克吸光系数,克吸光系数的单位以L/(g·cm)进行定义。
在满足上述式(7)和(8)的情况下,可以说是该光选择吸收性化合物的最大吸收在420nm的更短波长侧存在并且在波长400nm附近显示高的吸收的化合物。通过包含这样的光选择吸收性化合物,可以在不对显示特性造成影响的情况下得到具有高的耐光性的光学层叠体。另外,从能够以少量发挥高的吸收效果的观点考虑也是有利的。在本发明中,光选择吸收性化合物的最大吸收λmax更优选位于410nm以下,进一步优选位于400nm以下。另外,ε(400)的值更优选为60以上,进一步优选为80以上,特别优选为100以上。需要说明的是,ε(400)的值通常为500以下。
显示上述吸收特性的光选择吸收性化合物例如可以举出:下述式(I)所示的化合物。下述式(I)所示的化合物在光选择吸收性、在相位差膜中的配合的容易性、具有高摩尔吸光系数的观点等方面优异。
Figure BDA0001193412120000451
上述式(I)中,R1表示氢原子或碳数1~10的烷基,从作为目标的光吸收选择性的观点出发,优选表示碳数1~8,更优选表示碳数1~5,进一步优选表示碳数1~3的烷基。此处,在该烷基具有至少一个亚甲基的情况下,该亚甲基的至少一个可以被氧原子或硫原子取代。所述烷基例如可以举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正己基、正辛基、正癸基、甲氧基、乙氧基和异丙氧基等。
上述式(I)中,A1、A2和A3相互独立地表示氢原子、碳数1~6的烷基、芳香族烃基或芳香族杂环基。此处,在上述烷基具有至少一个亚甲基的情况下,该亚甲基的至少一个可被仲氨基、氧原子、硫原子取代。所述烷基例如可以举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正己基、甲氧基、乙氧基和异丙氧基等。
上述式(I)中的作为A1、A2和A3而表示的芳香族烃基和芳香族杂环基可以具有取代基。取代基例如可以举出:卤原子、碳数1~6的烷基、氰基、硝基。作为这样的芳香族烃基,优选碳数6~12的芳香族烃基,例如可以举出苯基、萘基。另外,芳香族杂环基优选为碳数3~9的芳香族杂环基,例如可以举出:吡啶基、吡咯烷基、喹啉基、噻吩基、咪唑基、噁唑基、吡咯基、噻唑基和呋喃基等。
A1与A2、A2与A3可以相互连结形成环结构。由A1与A2形成的环结构例如可以举出4~8元环的含氮环结构,优选为五元环或六元环的含氮环结构。具体来说,例如可以举出:吡咯烷环、吡咯啉环、咪唑烷环、咪唑啉环、噁唑啉环、噻唑啉环、哌啶环、吗啉环、哌嗪环等。这些环可以具有取代基。取代基可以举出:与作为A1、A2和A3而表示的芳香族烃基和芳香族杂环基可具有的取代基所例示的取代基相同的取代基。
由A2与A3形成的环结构,可以举出4~8元环的含氮环结构,优选五元环或六元环的含氮环结构。这些环可以具有取代基,作为这样的环结构,可以举出与作为由上述A1与A2形成的环结构所例示的环结构相同的环结构。另外,由A2与A3形成的环结构可以与芳香族环、脂肪族环等其他环结构一起形成稠环结构。
上述式(I)中,X1和X2相互独立地表示吸电子性基团。吸电子性基团例如可以举出:-CN(氰基)、-NO2(硝基)、卤原子、经卤原子取代的烷基、-Y1-R4[式中,R4表示氢原子、碳数2~50的烷基、或者具有至少一个亚甲基的碳数为2~50且该亚甲基的至少一个被置换成氧原子的烷基,该烷基上的碳原子可以键合有取代基,Y1表示-CO-、-COO-、-OCO-、-NR5CO-或-CONR6-(R5和R6各自独立地表示氢原子、碳数1~6的烷基或苯基)]。X1和X2可以相互连结形成环结构。由X1与X2形成的环结构例如可以举出:麦尔酮酸(Meldrum′s acid)结构、巴比妥酸(Barbituric acid)结构、达美酮(Dimedone)结构等。
从光选择吸收性和与相位差膜材料的相容性的观点出发,X1优选为-CN(氰基)、-NO2(硝基)、卤原子、或者Y1为-CO-、-COO-或-OCO-的-Y1-R4,更优选-CN(氰基)、或Y1为-COO-的-Y1-R4。同样地从光选择吸收性和与相位差膜材料的相容性的观点出发,X2优选为-CN(氰基)、-NO2(硝基)、卤原子、或者Y1为-CO-、-COO-或-OCO-的-Y1-R4,更优选Y1为-COO-的-Y1-R4。另外,也优选X1和X2相互连结形成环结构。
上述式(I)所示的光选择吸收性化合物具体例如可以举出以下的化合物。下述式(Ia)所示的化合物和下述式(Ib)所示的化合物等。
Figure BDA0001193412120000471
[式中,R2和R3相互独立地表示氢原子或碳数1~12的烷基,
A表示亚甲基、仲氨基、氧原子或硫原子,
R1、X1和X2表示与上文相同的含义]
Figure BDA0001193412120000472
[式中,A1’表示氢原子、碳数1~6的烷基、芳香族烃基或芳香族杂环基,在该烷基具有至少一个亚甲基的情况下,该亚甲基的至少一个可以被仲氨基、氧原子、硫原子取代,该芳香族烃基和芳香族杂环基可以具有取代基,
R1、X1和X2表示与上文相同的含义]
从光选择吸收性的观点出发,上述式(Ia)中的R2和R3优选表示氢原子或碳数1~10的烷基,更优选表示氢原子或碳数1~8的烷基,进一步优选表示氢原子或碳数1~5的烷基,特别优选表示氢原子或碳数1~3的烷基,非常优选表示氢原子。
从表现高的光选择吸收性的观点出发,上述式(Ia)中的A优选表示亚甲基或氧原子。
上述式(Ib)中,作为A1’表示的烷基例如可以举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正己基、甲氧基、乙氧基、异丙氧基等。另外,作为A1’表示的芳香族烃基和芳香族杂环基可以具有取代基,这样的取代基可以举出:与上述式(I)中的作为A1、A2和A3表示的芳香族烃基和芳香族杂环基可具有的取代基所例示的取代基相同的取代基。这样的芳香族烃基优选为碳数6~12的芳香族烃基,例如可以举出苯基、萘基等。另外,芳香族杂环基优选为碳数3~9的芳香族杂环基,例如可以举出:吡啶基、吡咯烷基、喹啉基、噻吩基、咪唑基、噁唑基、吡咯基、噻唑基、呋喃基等。从制造上的容易性的观点出发,A1’优选为苯基、萘基,更优选为苯基。
上述式(Ia)所示的光选择吸收性化合物具体而言例如可以举出:以下这样的化合物。
Figure BDA0001193412120000481
下述式(Ia-I)所示的化合物等。
Figure BDA0001193412120000482
[式(Ia-I)中,A、R1~R4、X1和Y1各自表示与上文相同的含义]。
其中,从相位差膜包含光选择吸收性化合物的情况下,从与相位差膜材料的相容性的观点出发,优选相位差膜包含式(Ia-I)所示的光选择吸收性化合物。
从与疏水性物质的亲和性和/或在疏水性溶剂中的溶解性以及经济性的观点出发,式(Ia-I)中的R4中的碳数2~50的烷基优选碳数为2~30,更优选为2~20,进一步优选为2~10。
从与疏水性物质的亲和性和/或在疏水性溶剂中的溶解性以及经济性的观点出发,R4中的具有至少一个亚甲基的碳数2~50的烷基优选碳数为3~45,更优选为4~40,进一步优选为5~43,特别优选为6~40,尤其优选为8~38,非常优选为碳数10~35,非常特别优选为碳数12~34,例如表示碳数14~32的烷基。此处,具有至少一个亚甲基的碳数2~50的烷基中,该亚甲基的至少一个可以被置换成氧原子,例如可以举出:甲氧基、乙氧基、丙氧基、2-甲氧基乙氧基甲基、二乙二醇基、三乙二醇基、二丙二醇基、三丙二醇基等。
从与疏水性物质的亲和性和/或在疏水性溶剂中的溶解性的观点出发,在R4为碳数2~50、尤其碳数3~50的烷基的情况下,R4可以是碳数3~12、尤其碳数6~10的具有分支结构的烷基。
此处,具有分支结构的烷基表示,该烷基具有的碳原子的至少一个是叔碳或季碳的烷基。碳数3~12的具有分支结构的烷基的具体例可以举出:具有下述结构的烷基。
Figure BDA0001193412120000501
*表示连结部。
另外,R4的烷基上的碳原子上可以键合有取代基。取代基例如可以举出:卤原子、碳数1~6的烷基、氰基、硝基、碳数1~6的烷基亚磺酰基、碳数1~6的烷基磺酰基、羧基、碳数1~6的氟代烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~6的烷硫基、碳数1~6的N-烷基氨基、碳数2~12的N,N-二烷基氨基、碳数1~6的N-烷基氨磺酰基、碳数2~12的N,N-二烷基氨磺酰基等。
从光选择吸收性和与光学各向异性层形成用组合物的相容性的观点出发,式(Ia-I)中的Y1优选为-CO-、-COO-、-OCO-或O-,更优选为-CO-、-COO-或OCO-。
上述式(Ia-I)所示的化合物例如可以举出:下述式(Ia-II)所示的化合物等。
Figure BDA0001193412120000511
由于式(Ia-II)所示的化合物的光选择吸收性高、与疏水性物质的亲和性和/或在疏水性溶剂中的溶解性优异,本发明的相位差膜优选包含式(Ia-II)所示的光选择吸收性化合物。
式(Ia-II)中,R1表示与上文相同的含义。R4’表示氢原子或碳数2~20的烷基,在该烷基具有至少一个亚甲基的情况下,该亚甲基的至少一个可以被氧原子取代。这样的烷基可以举出:在上述式(Ia-I)中的R4中所例示的烷基。
上述式(Ia-II)所示的化合物例如可以举出:下述式(Ia-III)所示的化合物等。
Figure BDA0001193412120000512
[式中,R4”表示碳数1~6的烷基,n表示1~10的整数]
式(Ia-III)所示的光选择吸收性化合物对400nm附近的波长区域具有高的光选择吸收性,并且在各种溶剂中的溶解性和/或与各种化合物的亲和性优异,有显示两亲性的趋势。因此,能够容易地溶于在该领域中通常使用的各种溶剂,另外,也不容易发生渗出,可以对相位差膜赋予高的耐光性。因此,式(Ia-III)所示的光选择吸收性化合物在本发明中是特别优选的光选择吸收性化合物之一。
在式(Ia-III)中,R4”优选为碳数2~5的烷基,更优选为碳数3或4的烷基。另外,n优选为1~8的整数,更优选为1~6的整数,例如为1~4的整数,尤其1~3的整数。若n为上述范围内,则在疏水性溶剂中的溶解性和/或与疏水性物质的亲和性良好,作为相位差膜材料,容易溶于用于溶解液晶化合物的疏水性溶剂,并且也不容易发生渗出。另外,若n为上述范围内,则一分子具有的光吸收性提高,即便构成光学层叠体的部件中包含的化合物(I)为少量,也可以表现出蓝光截断功能,另外,例如在相位差膜中含有式(Ia-III)所示的化合物的情况下,不容易损害相位差膜的光学功能。
式(Ia-III)所示的化合物具体而言可以举出例如以下的化合物。
Figure BDA0001193412120000521
上述式(Ib)所示的光选择吸收性化合物具体而言可以举出以下的化合物。
Figure BDA0001193412120000522
和下述式(Ib-I)所示的化合物等。
Figure BDA0001193412120000523
[式中,R1和R4’表示与上述式(Ia-II)中的R1和R4’相同的含义]。
其中,从制造上的容易性的观点出发,式(Ib)所示的光选择吸收性化合物优选为式(Ib-I)所示的化合物。
式(Ib-I)所示的化合物具体来说可以举出例如以下的化合物。
Figure BDA0001193412120000524
Figure BDA0001193412120000531
本发明中,光选择吸收性化合物优选包含至少一种式(I)所示的化合物,更优选包含选自式(Ia)所示的化合物和式(Ib)所示的化合物中的至少一种,进一步优选包含选自式(Ia-I)所示的化合物和式(Jb-I)所示的化合物中的至少一种。
上述式(Ia-II)所示的化合物例如可以如下进行制造:将2-甲基吡咯啉利用甲基化剂制成1,2-二甲基吡咯啉鎓盐,接着与N,N’-二苯基甲脒反应。最后在乙酸酐和胺催化剂存在下使活性亚甲基化合物发生反应,由此进行制造。上述式(Ia)、(Ia-I)和(Ia-III)所示的化合物可以通过与上述式(Ia-II)所示的化合物同样的方法进行制造。式(Ib)和(Ib-I)所示的化合物可以通过使3-甲酰基吲哚与活性亚甲基化合物反应(Knoevenagel反应)而得到,反应中可以并用胺催化剂。在式(Ib)和(Ib-I)中的R1为碳数1~10的烷基的情况下,可以在碱催化剂存在下使卤化烷基与3-甲酰基吲哚反应,之后与活性亚甲基化合物发生反应,由此制造目标光选择吸收性化合物。另外,这些的化合物可以使用市售品。
对于本发明的相位差膜而言,涉及上述式(2)和(3)的光吸收特性可以通过配合上述光选择吸收性化合物进行控制。在本发明的相位差膜包含上述光选择吸收性化合物的情况下,例如将光选择吸收性化合物配合至之前所述的包含聚合性液晶化合物的光学各向异性层形成用组合物中即可。
光选择吸收性化合物的含量与所用的光选择吸收性化合物的种类、其组合、所用的溶剂的种类和量、相位差膜的膜厚等相应地适当确定即可。在本发明的一个实施方式中,光选择吸收性化合物的含量相对于相位差膜的固体成分100质量份优选为0.1~20质量份,更优选为1~20质量份,进一步优选为3~12质量份。通过以上述范围内的量包含光选择吸收性化合物,没有随着时间推移从相位差膜中的析出等,另外,在包含聚合性液晶化合物的相位差膜的情况下,可以在不妨害该聚合性液晶化合物的取向的条件下得到所期望的相位差膜。
此外,本发明的相位差膜中,除了上述那样的在400nm附近显示高的光选择吸收性的光选择吸收性化合物以外,可以包含在300~380nm的波长区域显示吸收的在该领域中通常使用的公知的紫外线吸收剂。作为这样的紫外线吸收剂,例如可以举出:三唑化合物、三嗪化合物等。通过并用紫外线吸收剂,可以更有效地抑制由紫外线造成的相位差膜的性能劣化。
在本发明的另一实施方式中,提供包含本发明的相位差膜和偏振板的椭圆偏振板和圆偏振板。在本发明的一个实施方式中,在偏振板上层叠本发明的相位差膜的情况下,优选以相位差膜的慢轴(光轴)与偏振板的吸收轴实质上呈45°的方式进行层叠。通过以本发明的相位差膜的慢轴(光轴)与偏振板的吸收轴实质上呈45°的方式进行层叠,可以得到作为圆偏振板的功能。另外,也可以以本发明的相位差膜的慢轴与偏振板的吸收轴实质上一致或正交的方式进行层叠。通过使本发明的相位差膜的慢轴与偏振板的吸收轴实质上一致或正交,也可以作为光学补偿膜发挥功能。需要说明的是,实质上45°通常是指45±5°的范围,实质上一致或正交通常是指0±5°的范围或90±5°的范围。
需要说明的是,上述偏振板是指,具有将入射的自然光提取成线偏振光的功能的偏振板。在此,偏振板的具体例可以举出:经单轴拉伸的聚乙烯醇系树脂膜上吸附取向有碘、二色性染料等二色性色素的偏振板。另外,也可使用涂布型的薄膜偏振板。涂布型的薄膜偏振板例如可以使用日本特开2012-58381、日本特开2013-37115、国际公开第2012/147633、国际公开第2014/091921中例示的涂布型的薄膜偏振板。偏振片的厚度没有特别限定,通常使用0.5~35μm。
在本发明中,还可以提供具备上述椭圆偏振板或圆偏振板的有机EL显示装置和液晶显示装置。本发明的椭圆偏振板或圆偏振板可以根据需要进行裁切并用于有机EL显示装置、液晶显示装置等显示装置。椭圆偏振板或圆偏振板通常经由粘合剂贴合于显示装置。具备本发明的椭圆偏振板或圆偏振板的显示装置不仅具有对紫外线区域的光的耐光性,而且具有对400nm附近的短波长的可见光的高的耐光性。因此,构成显示装置的显示元件、光学膜的劣化的抑制效果优异。同时,本发明的椭圆偏振板或圆偏振板不易吸收显示蓝色的波长420nm附近的光,因此所述显示装置能够达成良好的色彩表现。
实施例
以下,通过实施例对本发明进一步进行详细说明。例中的“%”和“份”只要没有特别记载就指质量%和质量份。
[光取向膜形成用组合物的制备]
将下述光取向性材料5份和环戊酮(溶剂)95份混合,将所得到的混合物在80℃搅拌1小时,由此得到光取向膜形成用组合物。下述光取向性材料通过日本特开2013-33248号公报记载的方法进行合成。
Figure BDA0001193412120000551
[包含聚合性液晶化合物的组合物A的制备]
将下述聚合性液晶化合物A(12.0份)、聚丙烯酸酯化合物(0.12份、流平剂、BYK-361N;BYK-Chemie公司制)、下述聚合引发剂(0.72份)、下述光吸收剂(0.36份)和环戊酮(100份、溶剂)混合,得到了包含聚合性液晶化合物的组合物A。需要说明的是,聚合性液晶化合物A利用日本特开2010-31223号公报中记载的方法进行合成。使用紫外可视分光光度计(UV3150株式会社岛津制作所制)测定聚合性液晶化合物A的最大吸收波长λmax(LC),结果为350nm。
·聚合性液晶化合物A
Figure BDA0001193412120000561
·聚合引发剂:2-二甲氨基-2-苄基-1-(4-吗啉基苯基)丁-1-酮(IRGACURE369;BASF Japan公司制)
·流平剂:聚丙烯酸酯化合物(BYK-361N;BYK-Chemie公司制)
·光吸收剂:BONASORB UA-3911(Orient Chemical公司制、λmax=392nm、ε(420)/ε(400)=0.207(2-丁酮中)、ε(400)=115L/(g·cm)、ε(420)=23.9L/(g·cm))
[包含聚合性液晶化合物的组合物B的制备]
作为光吸收剂,使用BONASORB UA-3912(Orient Chemical公司制、λmax=386nm、ε(420)/ε(400)=0.145(2-丁酮中)、ε(400)=66.3L/(g·cm)、ε(420)=9.6L/(g·cm))0.36份代替BONASORB UA-3911,除此以外与组合物A的制备同样地进行,得到了包含聚合性液晶化合物的组合物B。
[包含聚合性液晶化合物的组合物C的制备]
作为光吸收剂,使用S0511(FEW公司制、λmax=392nm、ε(420)/ε(400)=0.016(2-丁酮中)、ε(400)=197L/(g·cm)、ε(420)=3.2L/(g·cm))0.24份代替BONASORB UA-3911,除此以外与组合物A的制备同样地进行,得到了包含聚合性液晶化合物的组合物C。
[包含聚合性液晶化合物的组合物D的制备]
作为光吸收剂,使用化合物UVA-01(λmax=389nm、ε(420)/ε(400)=0.015(2-丁酮中)、ε(400)=125L/(g·cm)、ε(420)=1.9L/(g·cm))0.36份代替BONASORB UA-3911,除此以外与组合物A的制备同样地进行,得到了包含聚合性液晶化合物的组合物D。需要说明的是,化合物UVA-01以以下步骤制备。
·化合物UVA-01的合成例
Figure BDA0001193412120000571
将设置有dimroth冷凝管和温度计的200mL四口烧瓶内设为氮气氛,投入参考日本特开2014-194508进行合成的UVA-M-02粉末10g、乙酸酐(和光纯药工业株式会社制)3.7g、氰基乙酸2-乙氧基乙酯(东京化成工业株式会社制)5.8g和乙腈(和光纯药工业株式会社制)60g,利用磁力搅拌器进行搅拌。在内温25℃从滴加漏斗用时1小时滴加N,N-二异丙基乙胺(以下缩写为DIPEA。东京化成工业株式会社制)4.7g,滴加结束后在内温25℃进一步保温2小时。反应结束后,使用减压蒸发器除去乙腈,利用过滤除去在所得到的油状物中加入甲苯而生成的不溶成分。使用减压蒸发器再次对滤液进行浓缩,将浓缩后的溶液供于柱色谱(硅胶)进行纯化,进行从甲苯中的重结晶,由此得到目标物质。将该结晶进行60℃减压干燥,由此得到了5.2g作为黄色粉末的UVA-01。产率为65%。另外,在2-丁酮中使用紫外可视分光光度计(UV3150株式会社岛津制作所制)测定UVA-01的最大吸收波长λmax(LC),结果为389nm。另外,ε(400)为125L/(g·cm),ε(420)/ε(400)为0.015。此外,CDCl3中的1H-NMR测定的结果如下所述。
1H-NMR(CDCl3)δ:1.21(t、3H)、2.10(quin.2H)、2.98-3.04(m、5H)、3.54-3.72(m、6H)、4.31(t、2H)、5.53(d、2H)、7.93(d、2H)
[包含聚合性液晶化合物的组合物E的制备]
除了未使用光吸收剂以外,与组合物A的制备同样地进行,得到了包含聚合性液晶化合物的组合物E。
[包含聚合性液晶化合物的组合物F的制备]
使用下述聚合性液晶化合物B(12.0份、PaliocolorLC242(注册商标);BASF社制)代替聚合性液晶化合物A,并且作为光吸收剂使用上述化合物UVA-01(1.44份),除此以外与组合物A的制备同样地进行,得到了包含聚合性液晶化合物的组合物F。使用紫外可视分光光度计(UV3150株式会社岛津制作所制)测定聚合性液晶化合物B的最大吸收波长λmax(LC),结果为252nm。
·聚合性液晶化合物B
Figure BDA0001193412120000581
[偏振板的制造]
通过干式拉伸将厚度30μm的聚乙烯醇膜(平均聚合度约2400、皂化度99.9摩尔%以上)单轴拉伸约4倍,继而在保持张紧状态的状态下,在40℃的纯水中浸渍40秒钟。之后,在28℃于碘/碘化钾/水的重量比为0.044/5.7/100的染色水溶液中浸渍30秒钟进行染色处理。
接着,在70℃于碘化钾/硼酸/水的重量比为11.0/6.2/100的硼酸水溶液中浸渍120秒钟。接下来,利用8℃的纯水洗涤15秒钟后,在以300N的张力进行保持的状态下,在60℃干燥50秒钟,接着在75℃干燥20秒钟,得到了在聚乙烯醇膜上吸附取向有碘的厚度12μm的偏振片。
在所得到的偏振片与环烯烃聚合物膜(COP、日本瑞翁株式会社制ZF-14无UV吸收特性)之间注入水系粘接剂,利用夹持辊进行贴合。一边将所得到的贴合物的张力保持在430N/m,一边在60℃干燥2分钟,得到了在单面具有作为保护膜的环烯烃膜的偏振板。需要说明的是,上述水系粘接剂如下制备:在水100份中添加羧基改性聚乙烯醇(KURARAYPOVALKL318;株式会社kuraray制)3份、水溶性聚酰胺环氧树脂(Sumirez Resin 650;Sumika Chemtex株式会社制;固体含量浓度30%的水溶液)1.5份从而进行制备。
如以所述进行,测定了所得到的偏振板的偏振度Py和单体透射率Ty。
对于透射轴方向的单体透射率(T1)和吸收轴方向的单体透射率(T2),使用在分光光度计(UV-3150;株式会社岛津制作所制)上安装有带偏振片的支架的装置,通过双光束法在2nm步长380~680nm的波长范围进行测定。使用下述式(p)以及(q),算出各波长下的单体透射率、偏振度,进而根据JIS Z8701的2度视野(C光源)进行视觉灵敏度修正,算出视觉灵敏度修正单体透射率(Ty)和视觉灵敏度修正偏振度(Py)。其结果,得到视觉灵敏度修正单体透射率Ty为43.0%,视觉灵敏度修正偏振度Py为99.99%的吸收型偏振板。
需要说明的是,波长380nm的透射率为40.3%,波长400nm的透射率为40.8%,波长420nm的透射率为41.2%,波长430nm的透射率为42.4%。
单体透射率Ty(%)={(T1+T2)/2}×100 (p)
偏振度Py(%)={(T1-T2)/(T1+T2)}×100 (q)
[实施例1]
[光学各向异性层1的制造]
对于环烯烃聚合物膜(COP;ZF-14;日本瑞翁株式会社制ZF-14),使用电晕处理装置(AGF-B10、春日电机株式会社制)在输出功率0.3kW、处理速度3m/分钟的条件下处理1次。在实施了电晕处理的表面棒涂涂布上述光取向膜形成用组合物,在80℃干燥1分钟,使用偏振UV照射装置(带偏振片单元的SPOT CURE SP-7;牛尾电机株式会社制),以100mJ/cm2的累计光量实施了偏振UV曝光,形成了取向膜。利用Ellipsometer M-220(日本分光株式会社制)测定所得到的取向膜的厚度,结果为100nm。
接着,使用棒涂机在取向膜上涂布之前制备的包含聚合性液晶化合物的组合物A,在120℃干燥1分钟。之后,使用高压汞灯(Unicure VB-15201BY-A;牛尾电机株式会社制),从涂布有组合物A的面侧照射紫外线(在氮气氛下、波长313nm的累计光量:500mJ/cm2),由此形成包含光学各向异性层1(相位差膜)的光学膜。利用激光显微镜(LEXT;奥林巴斯株式会社制)对所得到的光学各向异性层1的厚度进行测定,结果为2.1μm。
在所得到的光学膜的光学各向异性层1侧贴合粘合剂(Lintec制、丙烯酸系压敏粘合剂片)后,贴合于使用电晕处理装置(AGF-B10;春日电机株式会社制)在输出功率0.3kW、处理速度3m/分钟的条件下进行1次处理后的偏振板。此时,以光学各向异性层1的慢轴相对于偏振板的吸收轴的关系为45°的方式进行层叠形成了圆偏振板。之后,通过将基材的COP膜剥离,由此得到了在偏振板转印了光学各向异性层1的圆偏振板1。
[面内相位差值Re(λ)和吸光度A(λ)的测定]
为了测定光学各向异性层1的面内相位差值Re(λ)和吸光度A(λ),在另行同样地制作的光学膜的光学各向异性层1侧贴合上述粘合剂,同样地转印至玻璃,由此制作了测定用样品。使用该样品,通过双折射测定装置(KOBRA-WR;王子测量设备株式会社制)测定波长450nm、波长550nm和波长630nm的面内相位差值Re(λ),并且通过紫外可视分光光度计(UV-3150;株式会社岛津制作所制)测定波长380nm、波长400nm和波长420nm的吸光度A(λ)。将其结果示于表1。
[圆偏振板的透射率T(λ)的测定]
在所得到的圆偏振板1的光取向膜侧进一步经由粘合剂(Lintec制、丙烯酸系压敏粘合剂片)贴合于玻璃,同样地使用紫外可视分光光度计在波长300~800nm的范围测定透射谱。波长380nm、波长400nm、波长420nm和波长430nm的透射率T(λ)示于表2。
[圆偏振板的反射色相的测定]
另外,在圆偏振板1的光取向膜侧进一步经由上述粘合剂依次贴合铝的反射基材(制造商:光、型号:HA0323)。对于该贴合物,从圆偏振板1侧由6°方向照射C光源的光,测定了反射谱。根据所得到的反射谱与C光源的等色函数,算出L*a*b*(CIE)表色系中的色度a*和b*。将其结果示于表2。
[OLED的光提取效率]
另外,基于OLED发光谱和圆偏振板的透射谱,依据下述式计算OLED的光提取效率,将结果示于表2。需要说明的是,λBLUE=430nm、λGREEN=550nm、λRED=620nm。
OLED光提取效率(%)=OLED发光强度(λ)×圆偏振板透射率(%)
[实施例2]
使用组合物B代替组合物A,除此以外,与实施例1同样地进行,制作了光学各向异性层2和圆偏振板2。将光学各向异性层2的厚度、面内相位差值Re(λ)和吸光度A(λ)的结果示于表1,将圆偏振板的透射率T(λ)、反射色相和OLED的光提取效率的结果示于表2。
[实施例3]
使用组合物C代替组合物A,除此以外与实施例1同样地进行,制作了光学各向异性层3和圆偏振板3。将光学各向异性层3的厚度、面内相位差值Re(λ)和吸光度A(λ)的结果示于表1,将圆偏振板的透射率T(λ)、反射色相和OLED的光提取效率的结果示于表2。
[实施例4]
使用组合物D代替组合物A,除此以外与实施例1同样地进行,制作了光学各向异性层4和圆偏振板4。将光学各向异性层4的厚度、面内相位差值Re(λ)和吸光度A(λ)的结果示于表1,将圆偏振板的透射率T(λ)、反射色相和OLED的光提取效率的结果示于表2。
[实施例5]
使用组合物F代替组合物A,除此以外与实施例1同样地进行,制作了光学各向异性层5和圆偏振板5。将光学各向异性层5的厚度、面内相位差值Re(λ)和吸光度A(λ)的结果示于表1,将圆偏振板的透射率T(λ)、反射色相和OLED的光提取效率的结果示于表2。
[比较例1]
使用组合物E代替组合物A,除此以外与实施例1同样地进行,制作了光学各向异性层6和圆偏振板6。将光学各向异性层6的厚度、面内相位差值Re(λ)和吸光度A(λ)的结果示于表1,将圆偏振板的透射率T(λ)、反射色相和OLED的光提取效率的结果示于表2。
表1
Figure BDA0001193412120000621
表2
Figure BDA0001193412120000622
[紫外光暴露试验]
将上述制作的实施例1~4的圆偏振板和比较例1的圆偏振板经由粘合剂贴合于玻璃后,投入碳精电弧耐候性试验机(Suga Test Instruments制、SUNSHINE WETHER METER78.5W/m2、波长300~400nm),从偏振板侧实施200小时的紫外光暴露试验。对于曝光前和曝光后的各偏振板,通过双折射测定装置(KOBRA-WR;王子测量设备株式会社制)测定波长450nm、波长550nm和波长630nm的面内相位差值Re(λ)。将其结果示于表3。
表3
Figure BDA0001193412120000631
实施例1~5的圆偏振板1~5能够在不妨害从OLED出射的光的条件下高效地从源自外部光的紫外线中减少蓝色的光。由此可知,能够在保护OLED等显示元件的同时减小显示器观看时的疲劳感。另外可知,在紫外光暴露试验中,对于实施例1~4的圆偏振板1~4而言,曝光前后的Re(450)/Re(550)的变化比比较例1的圆偏振板6小,相位差膜自身的波长分散性的下降也得到改善。另外,在实施例1~5中,外部光的反射色相也与中性(NEUTRAL)接近,能够得到更清晰的显示。

Claims (8)

1.一种相位差膜,其满足下述式(1)~(4)的全部、且是包含聚合性液晶化合物的在取向状态下的聚合物和在波长360nm~420nm显示最大吸收的化合物的层,
2≤A(380) (1)
0.5≤A(400) (2)
0.4≥A(420)/A(400) (3)
100nm≤Re(550)≤170nm (4)
式中,A(λ)表示波长λnm处的吸光度,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值,
所述波长360nm~420nm显示最大吸收的化合物满足下述式(Ia):
Figure FDA0002950031070000011
式(Ia)中,R1表示氢原子或碳数1~10的烷基,在该烷基具有至少一个亚甲基的情况下,该亚甲基的至少一个可以被氧原子或硫原子取代,R2和R3相互独立地表示氢原子或碳数1~12的烷基,A表示亚甲基、仲氨基、氧原子或硫原子,X1和X2相互独立地表示吸电子性基团,X1和X2可以相互连结形成环结构。
2.如权利要求1所述的相位差膜,其厚度为0.5μm以上且5μm以下。
3.如权利要求1或2所述的相位差膜,其还具有下述式(5)和式(6)所示的光学特性,
Re(450)/Re(550)≤1 (5)
1≤Re(650)/Re(550) (6)
式中,Re(λ)表示对于波长λnm的光的面内相位差值。
4.如权利要求1或2所述的相位差膜,其中,聚合性液晶化合物的在取向状态下的聚合物在波长300nm~400nm显示最大吸收,并且显示满足式(1)的吸收。
5.一种圆偏振板,其中,以权利要求1~4中任一项所述的相位差膜的慢轴与偏振板的吸收轴实质上成45°的方式层叠。
6.一种有机电致发光显示装置,其具备权利要求5所述的圆偏振板。
7.一种椭圆偏振板,其中,以权利要求1~4中任一项所述的相位差膜的慢轴与偏振板的吸收轴实质上一致或正交的方式层叠。
8.一种液晶显示装置,其具备权利要求7所述的椭圆偏振板。
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