CN107418594B - 液晶组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种液晶组合物,其抑制液晶化合物的取向缺陷的产生,并且溶解于溶剂时的保存稳定性优异,优选适合于构成能够进行良好的圆偏振光转换的相位差膜。一种液晶组合物,其包含在主链中具有3个以上环结构的聚合性液晶化合物和铝,上述铝的含量相对于上述聚合性液晶化合物为1ppm以上且170ppm以下。
Description
技术领域
本发明涉及液晶组合物、以及包含上述液晶组合物的相位差膜、偏振板和光学显示器。
背景技术
用于平板显示装置(FPD)的相位差膜等光学膜例如有:将使聚合性液晶化合物溶于溶剂而得到的涂敷液涂布于支承基材后进行聚合而得到的光学膜。以往,聚合性液晶化合物已知例如:连接有2~4个六元环的棒状结构的向列液晶化合物等(例如非专利文献1)。
另一方面,已知作为相位差膜,作为其特性之一要求能够在全波长范围中进行偏振光转换,在显示[Re(450)/Re(550)]<1且[Re(650)/Re(550)]>1的逆波长分散性的波长范围中,理论上能够进行一样的偏振光转换。可构成这样的相位差膜的聚合性化合物已知专利文献1的化合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-207765号公报
非专利文献
非专利文献1:液晶便览、液晶便览编集委员会编、2000年、第312页
发明内容
发明要解决的问题
在制造上述这样的涂敷型的光学膜时,需要聚合性液晶化合物在溶剂中的高的溶解性。然而,上述聚合性液晶化合物多数情况下由于其化学结构从而在各种溶剂中的溶解性差,在涂敷液的保存时有时聚合性液晶化合物发生结晶化而析出,所析出的结晶成为光学膜的缺陷的原因。另外,通常为了提高在溶剂中的溶解性,可使用在具有多个环状结构的化合物中导入长链烷基的方法,若在聚合性液晶化合物中导入长链烷基作为取代基,则由于导入的取代基而扰乱液晶化合物的分子取向,导致产生光学膜中的取向缺陷。
因此,本发明的目的在于提供一种包含聚合性液晶化合物的液晶组合物,其抑制液晶化合物的取向缺陷的产生,并且溶解于溶剂时的保存稳定性优异,优选适合于构成可进行良好的偏振光转换的相位差膜。
用于解决问题的手段
本发明提供以下的适宜方案[1]~[12]。
[1]一种液晶组合物,其包含在主链中具有3个以上环结构的聚合性液晶化合物和铝,所述铝的含量相对于所述聚合性液晶化合物为1ppm以上且170ppm以下。
[2]如上述[1]所述的液晶组合物,其包含:选自酰胺系溶剂、酮系溶剂、醚系溶剂和酯系溶剂中的至少1种有机溶剂。
[3]如上述[1]或[2]所述的液晶组合物,其中,所述聚合性液晶化合物为下述式(A)所示的聚合性液晶化合物,
式(A)中,m和n各自独立地表示0~3的整数,
B1、B2、D1、D2、E1和E2各自独立地表示-CR1R2-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-C(=S)-O-、-O-C(=S)-、-O-C(=S)-O-、-CO-NR1-、-NR2-CO-、-O-CH2-、-CH2-O-、-S-CH2-、-CH2-S-或单键,R1和R2各自独立地表示氢原子、氟原子或碳数为1~4的烷基,
A1、A2、G1和G2各自独立地表示碳数3~16的二价脂环式烃基或碳数6~20的二价芳香族烃基,在该脂环式烃基和该芳香族烃基中包含的氢原子可以被卤素原子、-R3、-OR3、氰基或硝基取代,在该脂环式烃基中包含的-CH2-可以被-O-、-S-、-NH-或-NR4-取代,在该脂环式烃基中包含的-CH(-)-可以被-N(-)-取代,R3和R4各自独立地表示碳数1~4的烷基,在该烷基中包含的氢原子可以被氟原子取代,
F1和F2各自独立地表示碳数1~12的烷烃二基,在该烷烃二基中包含的氢原子可以被-OR3或卤素原子取代,在该烷烃二基中包含的-CH2-可以被-O-或-CO-取代,
P1和P2各自独立地表示氢原子或聚合性基团,其中,P1和P2之中至少1个表示聚合性基团,
Ar为经取代或未取代的二价芳香族基团,该芳香族基团中包含至少1个氮原子、氧原子或硫原子。
[4]如上述[3]所述的液晶组合物,其中,G1和G2均为反式-环己烷-1,4-二基。
[5]如上述[3]或[4]所述的液晶组合物,其中,所述式(A)中的Ar是具有10个以上且30个以下的π电子的芳香族基团。
[6]如上述[1]~[5]中任一项所述的液晶组合物,其中,所述聚合性液晶化合物的最大吸收波长λmax为300~400nm。
[7]如上述[3]~[6]中任一项所述的液晶组合物,其中,所述式(A)中的Ar为具有杂环的芳香族基团。
[8]如上述[7]所述的液晶组合物,其中,所述具有杂环的芳香族基团为具有苯并噻唑基的芳香族基团。
[9]一种相位差膜,其包含上述[1]~[8]中任一项所述的液晶组合物。
[10]如上述[9]所述的相位差膜,其满足下述式(1),
0.80≤Re(450)/Re(550)<1.00 (1)
式中,Re(λ)表示对于波长λnm的光的正面相位差值。
[11]一种偏振板,其包含上述[9]或[10]所述的相位差膜。
[12]一种光学显示器,其包含上述[11]所述的偏振板。
发明的效果
根据本发明,可以提供一种液晶组合物,其抑制液晶化合物的取向缺陷的产生,并且溶解于溶剂时的保存稳定性优异。
具体实施方式
本发明的液晶组合物包含在主链中具有3个以上环结构的聚合性液晶化合物。需要说明的是,在本发明中,“主链”是聚合性液晶化合物的分子链中的主要的碳链,是指相当于碳数最大的枝干的部分。
<聚合性液晶化合物>
本发明的液晶组合物中包含的聚合性液晶化合物在主链中具有3个以上的环结构。上述聚合性液晶化合物的主链中可包含的环结构可以举出一价或二价的脂环式烃基、芳香族烃基、芳香族杂环基等。这些环结构各自可以为单环系,也可以为多环系。另外,多环系的情况下,可以为稠合型的多环系结构,也可以为集合型的多环系结构。
单环系的环结构例如可以举出3~20元环的脂环式烃基、芳香族烃基或芳香族杂环基等,优选为4~10元环的脂环式烃基、芳香族烃基或芳香族杂环基,更优选为五元环或六元环的脂环式烃基、芳香族烃基或芳香族杂环基,进一步优选为六元环的环结构的脂环式烃基、芳香族烃基或芳香族杂环基。具体来说,例如可以举出苯环、环己烷环、嘧啶环、哒嗪环、吡嗪环、吡啶环、哌啶环、四氢吡喃环、二噁烷环、噻嗪环等。
多环系的环结构可以举出多环系芳香族基团、芳香族杂环基、多环系脂环式烃基等,优选为具有杂环的多环系芳香族基团。具体来说,例如可以举出吲哚基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并噻唑基等。
聚合性液晶化合物中的环结构的数量为3个以上,优选为13个以下,更优选为9个以下,优选为5个以上,进一步优选为5个以上且7个以下,特别优选为5个。通过在主链中具有3个以上、优选为5个以上的环结构,液晶相的热稳定性提高。需要说明的是,本发明中,环结构为多环系的基团的情况下,该基团整体计作1个环结构。
本发明的液晶化合物中包含的聚合性液晶化合物优选为下述式(A)所示的在主链中具有3个以上、进一步优选为5个以上的环结构的化合物。主链中优选包含2环以上单环系的环结构,进一步优选包含4环以上单环系的环结构。若聚合性液晶化合物为下述式(A)所示的化合物,则在溶剂中的溶解性优异,不易产生取向缺陷,能够更好地体现本发明所期望的效果。
式(A):
式(A)中,m和n各自独立地表示0~3的整数,在m为2以上的整数的情况下,多个A1和B1相互可以相同也可以不同,在n为2以上的整数的情况下,多个A2和B2相互可以相同也可以不同。
B1、B2、D1、D2、E1和E2各自独立地表示-CR1R2-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-C(=S)-O-、-O-C(=S)-、-O-C(=S)-O-、-CO-NR1-、-NR2-CO-、-O-CH2-、-CH2-O-、-S-CH2-、-CH2-S-或单键,R1和R2各自独立地表示氢原子、氟原子或碳数1~4的烷基。
A1、A2、G1和G2各自独立地表示碳数3~16的二价脂环式烃基或碳数6~20的二价芳香族烃基,在该脂环式烃基和该芳香族烃基中包含的氢原子可以被卤素原子、-R3、-OR3、氰基或硝基取代,在该脂环式烃基中包含的-CH2-可以被-O-、-S-、-NH-或-NR4-取代,在该脂环式烃基中包含的-CH(-)-可以被-N(-)-取代,R3和R4各自独立地表示碳数1~4的烷基,在该烷基中包含的氢原子可以被氟原子取代。
F1和F2各自独立地表示碳数1~12的烷烃二基,在该烷烃二基中包含的氢原子可以被-OR3或卤素原子取代,在该烷烃二基中包含的-CH2-可以被-O-或-CO-取代。
P1和P2各自独立地表示氢原子或聚合性基团(其中,P1和P2之中至少1个表示聚合性基团)。
Ar为可经取代的二价芳香族基团,在该芳香族基团中包含至少1个氮原子、氧原子或硫原子。
式(A)中,m和n各自独立地表示0~3的整数。在聚合性液晶化合物在主链中具有5个以上环结构的情况下,m和n中任一方为0时,另一方表示2或3的整数。m和n优选为1或2,更优选为1。另外,从容易制造聚合性液晶化合物、能够抑制制造成本的观点出发,m和n优选为相互相同的整数。此外,在m和n为2或3的情况下,存在的多个A和B各自可以相互相同,也可以不同。从容易在工业上制造聚合性液晶化合物的观点出发,存在的多个A和B各自优选相互相同。
式(A)中,B1、B2、D1、D2、E1和E2各自独立地表示-CR1R2-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-C(=S)-O-、-O-C(=S)-、-O-C(=S)-O-、-CO-NR1-、-NR2-CO-、-O-CH2-、-CH2-O-、-S-CH2-、-CH2-S-或单键。上述式中,R1和R2各自独立地表示氢原子、氟原子或碳数1~4的烷基。
从容易表现出液晶相的观点出发,B1和B2各自独立地优选为-O-、-S-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-、-O-C(=S)-、-O-C(=S)-O-、-O-CH2-或-CH2-O-,更优选为-O-、-O-CO-或-CO-O-。从容易制造聚合性液晶化合物、能够抑制制造成本的观点出发,B1和B2优选相互相同。需要说明的是,B1和B2相互相同是指,以Ar为中心进行观察时的B1和B2的结构相互相同,例如在B1为-O-CO-的情况下,与B1相互相同的B2为-CO-O-。以下,D1与D2、E1与E2、A1与A2、G1与G2、F1与F2以及P1与P2的关系也是同样的。
从容易表现出液晶相的观点出发,D1、D2、E1和E2各自独立地优选为-O-、-S-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-、-CO-NR1-或-NR2-CO-,更优选为-O-、-O-CO-或-CO-O-。从容易制造聚合性液晶化合物、能够抑制制造成本的观点出发,D1与D2以及E1与E2各组优选相互相同。
式(A)中,A1、A2、G1和G2各自独立地表示碳数3~16的二价脂环式烃基或碳数6~20的二价芳香族烃基。上述二价脂环式烃基的碳数优选为4~15、更优选为5~10、进一步优选为5或6。上述二价芳香族烃基的碳数优选为6~18、更优选为6~16、进一步优选为5或6。在上述脂环式烃基和上述芳香族烃基中包含的氢原子可以被卤素原子、-R3、-OR3、氰基或硝基取代。此处,R3表示碳数1~4的烷基,在该烷基中包含的氢原子可以被氟原子取代。
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,优选为碳数1~3的烷基,更优选为碳数1或2的烷基,特别优选为甲基。
-OR3中的碳数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,优选为碳数1~3的烷氧基,更优选为碳数1或2的烷氧基,特别优选为甲氧基。
上述二价脂环式烃基可以举出环烷烃二基等。在该脂环式烃基中包含的-CH2-(亚甲基)可以被-O-、-S-、-NH-或-NR4-取代,-CH(-)-可以被-N(-)-取代。此处,R4表示氢原子或碳数1~4的烷基。
二价脂环式烃基可以举出下述式(g-1)~式(g-4)所示的基团。在脂环式烃基中包含的-CH2-取代成-O-、-S-、-NH-或-NR4-的二价脂环式烃基可以举出下述式(g-5)~式(g-8)所示的基团。在脂环式烃基中包含的-CH(-)-取代成-N(-)-的二价脂环式烃基可以举出下述式(g-9)和式(g-10)所示的基团。它们优选为五元环或六元环的脂环式烃基。
二价脂环式烃基优选为式(g-1)所示的基团,进一步优选为环己烷-1,4-二基,特别优选为反式-环己烷-1,4-二基。
上述二价芳香族烃基例如可以举出式(a-1)~式(a-8)所示的基团。二价芳香族烃基优选为1,4-亚苯基。
从本发明的化合物的制造上的观点出发,在本发明的一个实施方式中,A1和A2各自独立地优选为二价芳香族烃基。另外,在本发明的一个实施方式中,从本发明的化合物的制造上的观点出发,G1和G2各自独立地优选为二价脂环式烃基,更优选为反式-环己烷-1,4-二基,特别优选G1和G2均为反式-环己烷-1,4-二基。G1和G2均为反式-环己烷-1,4-二基的情况下,显示出特别良好的液晶性。另外,从容易制造聚合性液晶化合物、能够抑制制造成本的观点出发,A1与A2以及G1与G2各组优选相互相同。
式(A)中,F1和F2各自独立地表示碳数1~12、优选为2~15、更优选为3~12、进一步优选为4~10的烷烃二基。在该烷烃二基中包含的氢原子可以被-OR3或卤素原子取代,在该烷烃二基中包含的-CH2-可以被-O-或-CO-取代。R3表示碳数1~4的烷基,在该烷基中包含的氢原子可以被氟原子取代。从容易制造聚合性液晶化合物、能够抑制制造成本的观点出发,F1与F2优选相互相同。
式(A)中,P1和P2各自独立地表示氢原子或聚合性基团。另外,P1和P2之中至少1个为聚合性基团,优选P1和P2均为聚合性基团。聚合性基团是指,包含可参与聚合反应的基团的基团。可参与聚合反应的基团可以举出:乙烯基、对(2-苯基乙烯基)苯基、丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基、羧基、甲基羰基、羟基、氨甲酰基、碳数1~4的烷基氨基、氨基、甲酰基、-N=C=O、-N=C=S、环氧乙基、氧杂环丁基等。
从适合光聚合的方面考虑,聚合性基团优选为自由基聚合性基团或阳离子聚合性基团。尤其,从容易操作和制造的方面考虑,优选丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰基或甲基丙烯酰氧基,从聚合性高的方面考虑,更优选丙烯酰基或丙烯酰氧基。
式(A)中,Ar所示的二价芳香族基团包含至少1个氮原子、氧原子或硫原子。此处,本发明中,Ar所示的二价芳香族基团“包含至少1个氮原子、氧原子或硫原子”是指,只要在Ar中包含这些杂原子即可,Ar可以具有杂环,也可以不具有杂环。从所得到的相位差膜的逆波长分散性的表现的观点出发,Ar所示的二价芳香族基团优选为具有杂环的芳香族基团。这样的芳香族基团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,更优选具有苯环、噻唑环或苯并噻唑环的芳香族基团,进一步优选为具有苯并噻唑环的芳香族基团。
Ar所示的芳香族基团优选具有π电子。从由液晶组合物得到的相位差膜的逆波长分散性的表现的观点出发,该芳香族基团中包含的π电子的合计数Nπ优选为10个以上,更优选为12个以上,进一步优选为14个以上,优选为30个以下,更优选为25个以下。
Ar所示的芳香族基团例如可以举出以下的基团。
式(Ar-1)~式(Ar-20)中,*部表示连接部,Z0’、Z1’和Z2’各自独立地表示氢原子、卤素原子、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的氟烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~6的烷基硫基、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-CR5R6-、-S-、-NR7-、-CO-或-O-。
R5、R6和R7各自独立地表示氢原子或碳数1~4的烷基。
Y1’、Y2’和Y3’各自独立地表示可以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、甲基或卤素原子。
m表示0~6的整数。
作为卤素原子,可举出氟原子、氯原子、溴原子和碘原子等,优选氟原子、氯原子或溴原子。
作为碳数1~6的烷基,可举出甲基、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和2的烷基,特别优选甲基。
作为碳数1~6的烷基亚磺酰基,可举出甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、丙基亚磺酰基、异丙基亚磺酰基、丁基亚磺酰基、异丁基亚磺酰基、仲丁基亚磺酰基、叔丁基亚磺酰基、戊基亚磺酰基、己基亚磺酰基等,优选碳数1~4的烷基亚磺酰基,更优选碳数1和2的烷基亚磺酰基,特别优选甲基亚磺酰基。
作为碳数1~6的烷基磺酰基,可举出甲基磺酰基、乙基磺酰基、丙基磺酰基、异丙基磺酰基、丁基磺酰基、异丁基磺酰基、仲丁基磺酰基、叔丁基磺酰基、戊基磺酰基、己基磺酰基等,优选碳数1~4的烷基磺酰基,更优选碳数1和2的烷基磺酰基,特别优选甲基磺酰基。
作为碳数1~6的氟烷基,可举出氟甲基、三氟甲基、氟乙基、五氟乙基、七氟丙基、九氟丁基等,优选碳数1~4的氟烷基,更优选碳数1和2的氟烷基,特别优选三氟甲基。
作为碳数1~6的烷氧基,可举出甲氧基、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和2的烷氧基,特别优选甲氧基。
作为碳数1~6的烷基硫基,可举出甲基硫基、乙基硫基、丙基硫基、异丙基硫基、丁基硫基、异丁基硫基、仲丁基硫基、叔丁基硫基、戊基硫基、己基硫基等,优选碳数1~4的烷基硫基,更优选碳数1和2的烷基硫基,特别优选甲基硫基。
作为碳数1~6的N一烷基氨基,可举出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和2的N-烷基氨基,特别优选N-甲基氨基。
作为碳数2~12的N,N-二烷基氨基,可举出N,N-二甲基氨基、N-甲基-N-乙基氨基、N,N-二乙基氨基、N,N-二丙基氨基、N,N-二异丙基氨基、N,N-二丁基氨基、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-二甲基氨基。
作为碳数1~6的N-烷基氨磺酰基,可举出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和2的N-烷基氨磺酰基,特别优选N-甲基氨磺酰基。
作为碳数2~12的N,N-二烷基氨磺酰基,可举出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、卤素原子、甲基、氰基、硝基、羧基、甲基磺酰基、三氟甲基、甲氧基、甲基硫基、N-甲基氨基、N,N-二甲基氨基、N-甲基氨磺酰基或N,N-二甲基氨磺酰基。
作为R5、R6和R7中的碳数1~4的烷基,可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基等,优选碳数1和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-。
作为Y1’、Y2’和Y3’中的芳香族烃基,可举出苯基、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。作为芳香族杂环基,可举出呋喃基、吡咯基、噻吩基、吡啶基、噻唑基、苯并噻唑基等包含至少1个氮原子、氧原子、硫原子等杂原子的碳数4~20的芳香族杂环基。其中,优选呋喃基、吡咯基、噻吩基、吡啶基、噻唑基、苯并噻唑基。
所述芳香族烃基和芳香族杂环基可以具有至少1个取代基,作为取代基,可举出卤素原子、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的氟烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~6的烷基硫基、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,优选卤素原子、碳数1和2的烷基、氰基、硝基、碳数1和2的烷基磺酰基、碳数1和2的氟烷基、碳数1和2的烷氧基、碳数1和2的烷基硫基、碳数1和2的N-烷基氨基、碳数2~4的N,N-二烷基氨基、碳数1和2的烷基氨磺酰基。
作为卤素原子、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的氟烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~6的烷基硫基、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,可举出与在前面的例示同样的基团。
式(Ar-14)~(Ar-20)中,从分子稳定性的观点出发,优选式(Ar-6)和式(Ar-7)。
式(Ar-14)~(Ar-20)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’可以与其所键合的氮原子和Z0’一起为后述的可以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以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香环集合的基团。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香环集合的基团。例如Y1’、Y2’和Y3’各自独立地优选为式(Y1-1)~式(Y1-7)所示的任一基团,更优选为式(Y1-1)或式(Y1-4)所示的任一基团。
上述式(Y1-1)~式(Y1-7)中,*部表示连接部,Z3各自独立地表示卤素原子、碳数1~6的烷基、氰基、硝基、氮氧基(nitroxide group)、砜基、亚砜基、羧基、碳数1~6的氟烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~6的硫烷基、碳数2~8的N,N-二烷基氨基或碳数1~4的N-烷基氨基。
V1和V2各自独立地表示-CO-、-S-、-NR8-、-O-、-Se-或-SO2-。
W1~W5各自独立地表示-C=或-N=。
其中,V1、V2和W1~W5中的至少1个表示包含S、N、O或Se的基团。
R8表示氢原子或碳数1~4的烷基。
a各自独立地表示0~3的整数。
b各自独立地表示0~2的整数。
式(Y1-1)~式(Y1-7)所示的任一基团优选为下述式(Y2-1)~式(Y2-16)所示的任一基团,更优选为下述式(Y3-1)~式(Y3-6)所示的任一基团,特别优选为式(Y3-1)或式(Y3-3)所示的基团。此外,*部表示连接部。
式(Y2-1)~式(Y2-16)中,Z3、a、b、V1、V2和W1~W5表示与上述相同的含义。
式(Y3-1)~式(Y3-6)中,Z3、a、b、V1、V2和W1表示与上述相同的含义。
作为Z3,可举出卤素原子、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的氟烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~6的烷基硫基、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。其中,优选卤素原子、甲基、乙基、异丙基、仲丁基、氰基、硝基、砜基、氮氧基、羧基、三氟甲基、甲氧基、硫甲基、N,N-二甲基氨基、N-甲基氨基,更优选卤素原子、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。
作为卤素原子、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的氟烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~6的烷基硫基、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,可举出与前面的例示同样的基团。
V1和V2优选各自独立地为-S-、-NR8-或-O-。
W1~W5优选各自独立地为-C=或-N=。
V1、V2和W1~W5中的至少1个优选表示包含S、N或O的基团。
a优选为0或1。b优选为0。
作为Y1’~Y3’的具体例,例如可举出下述式(ar-1)~式(ar-846)所示的基团。此外,*部表示连接部。
式(A)所示的聚合性液晶化合物具体而言例如可以举出以下的化合物。需要说明的是,本发明的液晶组合物中,作为聚合性液晶化合物,可以仅包含1种聚合性液晶化合物,可以包含2种以上的聚合性液晶化合物。
本发明中,聚合性液晶化合物的最大吸收波长(λmax)优选为300~400nm,更优选为315~385nm,进一步优选为320~380nm。若聚合性液晶化合物的最大吸收波长(λmax)为上述下限值以上,则由液晶组合物的取向状态下的聚合物构成的相位差膜具有易于显示出逆波长分散性的倾向。若聚合性液晶化合物的最大吸收波长(λmax)为上述上限值以下,则由于可见光区域中的吸收被抑制,因此可以抑制对膜的着色。
上述聚合性液晶化合物的制造方法没有特别限定,例如可以根据其结构将Methoden der Organischen Chemie、Organic Reactions、Organic Syntheses、Comprehensive Organic Synthesis、新实验化学讲座等中记载的公知的有机合成反应(例如缩合反应、酯化反应、Williamson反应、乌尔曼反应、Wittig反应、席夫碱生成反应、苄基化反应、薗頭(sonogashira)反应、铃木-宫浦反应、根岸反应、熊田反应、桧山反应、布赫瓦尔德-哈特维希反应、Friedel-Crafts反应、Heck反应、醇醛缩合反应等)适当组合来进行制造。
具体来说,例如作为上述聚合性液晶化合物的1种的下述式(A-1)所示的聚合性液晶化合物(式中的m=n的情况下)可以通过进行式(B)所示的醇化合物(B)与式(C)所示的羧酸化合物(C)的酯化反应来制造。
HO-Ar-OH (B)
需要说明的是,上述式(A-1)、(B)和(C)中的Ar、A1、B1、E1、F1、G1、P1、m、n与上文中的规定相同。
醇化合物(B)只要是在芳香族基团Ar上键合有2个羟基的化合物即可。芳香族基团Ar与前面的规定相同,例如可以举出在上述式(Ar-1)~(Ar-20)中2个*部为羟基的化合物。
羧酸(C)可以单独使用,也可以组合使用。使用2种以上的羧酸化合物(C)的情况下,可以得到以Ar为中心时左右的结构不同的聚合性液晶化合物。羧酸化合物(C)例如可以举出以下的式(R-1)~式(R-104)所示的化合物。
式(R-1)~式(R-104)中的n表示1~12的整数。另外,环己烷环优选为反式体。
醇化合物(B)与羧酸化合物(C)的酯化反应优选在缩合剂的存在下进行。通过在缩合剂的存在下进行酯化反应,可以高效且迅速地进行酯化反应。
作为缩合剂,可举出1-环己基-3-(2-吗啉基乙基)碳二亚胺甲基-对甲苯磺酸盐、二环己基碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(水溶性碳二亚胺:作为WSC市售)、双(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺和、双(三甲基甲硅烷基)碳二亚胺等碳二亚胺化合物,2-甲基-6-硝基苯甲酸酐、2,2’-羰基双-1H-咪唑、1,1’-乙二酰基二咪唑、叠氮磷酸二苯酯、1(4-硝基苯磺酰基)-1H-1,2,4-三唑、1H-苯并三唑-1-基氧基三吡咯烷基鏻六氟磷酸盐、1H-苯并三唑-1-基氧基三(二甲基氨基)鏻六氟磷酸盐、N,N,N’,N’-四甲基-O-(N-琥珀酰亚胺基)脲鎓四氟硼酸盐、N-(1,2,2,2-四氯乙氧基羰基氧基)琥珀酰亚胺、N-苄氧羰基琥珀酰亚胺、O-(6-氯苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲鎓四氟硼酸盐、O-(6-氯苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸盐、2-溴-1-乙基吡啶鎓四氟硼酸盐、2-氯-1,3-二甲基氯化咪唑啉鎓、2-氯-1,3-二甲基咪唑啉鎓六氟磷酸盐、2-氯-1-甲基碘化吡啶鎓、2-氯-1-甲基吡啶鎓对甲苯磺酸盐、2-氟-1-甲基吡啶鎓对甲苯磺酸盐和三氯乙酸五氯苯基酯等。
缩合剂优选为碳二亚胺化合物、2,2’-羰基双-1H-咪唑、1,1’-乙二酰基二咪唑、叠氮磷酸二苯酯、1H-苯并三唑-1-基氧基三吡咯烷基鏻六氟磷酸盐、1H-苯并三唑-1-基氧基三(二甲基氨基)鏻六氟磷酸盐、N,N,N’,N’-四甲基-O-(N-琥珀酰亚胺基)脲鎓四氟硼酸盐、N-(1,2,2,2-四氯乙氧基羰基氧基)琥珀酰亚胺、O-(6-氯苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲鎓六氟磷酸盐、2-氯-1,3-二甲基氯化咪唑啉鎓、2-氯-1,3-二甲基咪唑啉鎓六氟磷酸盐、2-氯-1-甲基碘化吡啶鎓和2-氯-1-甲基吡啶鎓对甲苯磺酸盐。
缩合剂更优选为碳二亚胺化合物、2,2’-羰基双-1H-咪唑、1H-苯并三唑-1-基氧基三吡咯烷基鏻六氟磷酸盐、1H-苯并三唑-1-基氧基三(二甲基氨基)鏻六氟磷酸盐、N,N,N’,N’-四甲基-O-(N-琥珀酰亚胺基)脲鎓四氟硼酸盐、O-(6-氯苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲鎓六氟磷酸盐、2-氯-1,3-二甲基氯化咪唑啉鎓和2-氯-1-甲基碘化吡啶鎓,从经济性的观点出发,进一步优选碳二亚胺化合物。
碳二亚胺化合物中,优选二环己基碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(水溶性碳二亚胺:作为WSC市售)和双(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺。
缩合剂的使用量相对于醇化合物(B)1摩尔通常为2~4摩尔。
另外,酯化反应中可以加入N-羟基琥珀酰亚胺、苯并三唑、对硝基苯酚、3,5-二丁基-4-羟基甲苯等作为添加剂后进行混合。添加剂的使用量相对于缩合剂1摩尔优选为0.01~1.5摩尔。
酯化反应可以在催化剂的存在下进行。作为催化剂,可举出N,N-二甲基氨基吡啶、N,N-二甲基苯胺、二甲基铵五氟苯磺酸盐等。其中,优选N,N-二甲基氨基吡啶和N,N-二甲基苯胺,更优选N,N-二甲基氨基吡啶。催化剂的使用量相对于醇化合物(B)1摩尔优选为0.01~0.5摩尔。
作为溶剂,可举出丙酮、甲基乙基酮、环戊酮、环己酮、甲基戊基酮或甲基异丁基酮等酮系溶剂;戊烷、己烷或庚烷等脂肪族烃溶剂;甲苯、二甲苯、苯或氯苯等芳香族烃溶剂;乙腈等腈系溶剂;四氢呋喃、二甲氧基乙烷等醚系溶剂;乳酸乙酯等酯系溶剂;氯仿、二氯甲烷等卤代烃溶剂;二甲基亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、六甲基磷酸三酰胺等非质子性极性溶剂;等等。这些有机溶剂可以单独使用,也可以组合多种使用。
从反应产率、生产率的观点出发,溶剂优选为戊烷、己烷、庚烷、甲苯、二甲苯、苯、氯苯、氯仿、二氯甲烷等非极性有机溶剂,更优选为甲苯、二甲苯、苯、氯苯、氯仿和二氯甲烷。
羧酸化合物(C)的使用量相对于醇化合物(B)1摩尔优选为2~10摩尔,更优选为2~5摩尔,进一步优选为2~3摩尔。
溶剂的使用量相对于醇化合物(B)与羧酸化合物(C)的合计1质量份优选为0.5~50质量份,更优选为1~20质量份,进一步优选为2~10质量份。
从反应产率、生产率的观点出发,酯化反应的温度优选为-20~120℃,更优选为-20~60℃,进一步优选为-10~20℃。另外,从反应产率、生产率的观点出发,酯化反应的时间优选为1分钟~72小时,更优选为1~48小时,进一步优选为1~24小时。可以从所得到的悬浮液通过过滤、倾析等方法得到聚合性液晶化合物。
<液晶组合物>
本发明的液晶组合物在上述聚合性液晶化合物以外包含铝。本发明的液晶组合物中,铝作为催化剂发挥作用,基于液晶组合物中包含的聚合性液晶化合物而形成聚合物。据认为,由此,本发明的液晶组合物在溶于溶剂时,在溶解了聚合性液晶化合物及其聚合物的溶液中,聚合物能够提高聚合性液晶化合物的溶剂化而使得过饱和状态稳定化。因此,本发明的液晶组合物即便在长期保存中也能够抑制聚合性液晶化合物的析出,保存稳定性优异。
一般而言,为了提高在溶剂中的溶解性,可使用在具有多个环状结构的化合物中导入长链的烷基的方法,若在聚合性液晶化合物中导入长链烷基作为取代基,则由于所导入的取代基的存在而扰乱液晶化合物的分子的取向,因此导致光学膜中的取向缺陷。在本发明的液晶组合物中,在不导入长链烷基等取代基的情况下,以铝作为催化剂,由聚合性液晶化合物形成其聚合物,通过作为单体的聚合性液晶化合物和其聚合物的存在,能够抑制聚合性液晶化合物的析出。因此,本发明的液晶组合物不容易发生取向缺陷,并且能够实现高的保存稳定性。
本发明的液晶组合物中包含的铝的形态没有特别限定,可以为单质的铝,也可以为铝合金,也可以为三价铝化合物。铝合金例如可以举出铝-铜系合金、铝-硅系合金、铝-镍系合金、铝-铁系合金、铝-镁系合金等,三价铝化合物例如可以举出氯化铝、氧化铝、磷化铝、硝酸铝、氢氧化铝、磷酸铝、硅酸铝、硫酸铝等。这些铝化合物可以包含单独1种,也可以包含2种以上,可以包含单质铝、铝合金和铝化合物。
本发明的液晶组合物中包含的铝可以在制备液晶组合物时按照规定浓度添加,另外,也可以来源于在制备聚合性液晶化合物、液晶组合物的过程中使用的铝,也可以来源于在原料中含有且经由该原料而带入的铝。
在本发明的液晶组合物中,铝的含量相对于液晶组合物中包含的聚合性液晶化合物为1ppm以上且170ppm以下。若铝的含量小于1ppm,则铝作为催化剂不能充分发挥作用,有可能难以生成聚合性液晶化合物的聚合物。另一方面,若铝的含量大于170ppm,则聚合反应过度推进,液晶组合物有形成凝胶状的倾向,有可能难以涂布于支承基材等。在本发明的液晶组合物中,铝的含量的下限值优选为1ppm以上,更优选为2ppm以上,进一步优选为5ppm以上。另外,上限值优选为170ppm以下,更优选为160ppm以下,进一步优选为110ppm以下。若铝的含量处于上述范围内,则可以得到长期的保存稳定性优异的液晶组合物。对于铝的含量而言,通过在实施例的栏中记载的ICP(电感耦合等离子体)发光分析法测定铝元素的含量。
为了有效推进聚合反应,本发明的液晶组合物优选包含有机溶剂。本发明的液晶组合物中可含有的有机溶剂为可溶解聚合性液晶化合物等的有机溶剂,只要为对聚合反应惰性的溶剂即可。
这样的有机溶剂例如可以举出:甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、甲基溶纤剂、丁基溶纤剂或丙二醇单甲醚等醇;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或乳酸乙酯等酯系溶剂;丙酮、甲乙酮、环戊酮、环己酮、甲基戊基酮或甲基异丁基酮等酮系溶剂;戊烷、己烷或庚烷等非氯系脂肪族烃溶剂;甲苯、二甲苯或苯酚等非氯系芳香族烃溶剂、乙腈等腈系溶剂;四氢呋喃或二甲氧基乙烷等醚系溶剂;氯仿或氯苯等氯系溶剂;N-甲基吡咯烷酮(NMP)或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等酰胺系溶剂等,优选酯系溶剂、酮系溶剂、非氯系芳香族烃溶剂、醚系溶剂和酰胺系溶剂,更优选酮系溶剂和酰胺系溶剂,进一步优选酰胺系溶剂。这些有机溶剂可以使用单独1种,也可以组合使用多种。
本发明的液晶组合物中的有机溶剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份优选为100~10000质量份,更优选为200~5000质量份,进一步优选为500~2500质量份。若有机溶剂的含量为上述范围内,则所得光学膜(相位差膜)不会变得过薄,趋于容易得到具有液晶面板的光学补偿所需的双折射率的光学膜。
另外,本发明的液晶组合物在各种有机溶剂中的溶解性优异。因此,本发明的液晶组合物的溶解于溶剂时的保存稳定性优异,并且在能够减少在涂敷时和保存时等中使用的有机溶剂的量这方面也有利。例如,在使用N-甲基吡咯烷酮作为溶剂的情况下,溶剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份即便为例如2500质量份以下、例如1500质量份以下、尤其1000质量份以下,也能够长期(例如24小时以上、优选为72小时以上)地抑制聚合性液晶化合物的析出。
本发明的液晶化合物例如可以通过混合聚合性液晶化合物、铝和有机溶剂而得到。为了能够使聚合性液晶化合物容易溶于有机溶剂,并且以铝作为催化剂有效推进聚合性液晶化合物的聚合反应,优选在聚合性液晶化合物、铝和有机溶剂的混合时或混合后进行加热。施加这样的加热的情况下,加热温度、加热时间只要适当确定使得能够形成所期望的量和分子量的聚合物即可。在本发明的一个实施方式中,加热温度例如为40~200℃,优选为45~150℃、更优选为50~100℃。另外,加热时间例如为1分钟~24小时、优选为1~12小时、更优选为1~8小时。
上述加热具体来说例如可以通过在小管(vial tube)中投入液晶组合物、溶剂、搅拌子,使用转盘(carousel)进行搅拌由此进行。
在本发明的液晶组合物中,在铝的存在下由聚合性液晶化合物形成的聚合物优选具有优选为5000~100000的、更优选为8000~80000的、进一步优选为10000~60000的通过凝胶浸透色谱(GPC)测定的重均分子量(Mw)。若由聚合性液晶化合物形成的聚合物的重均分子量处于上述范围内,则液晶组合物不易形成凝胶状,不易对在支承基材等上的涂布造成障碍。
本发明的液晶组合物包含使得在通过凝胶浸透色谱(GPC)测定的面积百分率值中,相对于液晶组合物中包含的聚合性液晶化合物和所形成的聚合物的总峰面积,聚合物的面积百分率值优选为0.1%以上且30%以下、更优选为0.2%以上且25%以下、进一步优选为0.3%以上且20%以下、特别优选为0.4%以上且16%以下的量的聚合物。若所形成的聚合物的面积百分率值为上述下限值以上,则在保存时聚合性液晶化合物不易析出,在使本发明的液晶组合物溶于各种溶剂时,能够长期(例如24小时以上、优选为72小时以上)地抑制聚合性液晶化合物的析出。另外,若为上述上限值以下,则液晶组合物不易形成凝胶状,不易对在支承基材等上的涂布造成障碍。需要说明的是,上述面积百分率值是使用GPC(聚苯乙烯标准)通过下述式算出的值。
本发明的液晶组合物的最大吸收波长(λmax)优选为300~400nm、更优选为315~385nm、进一步优选为320~380nm。若液晶组合物的最大吸收波长(λmax)为上述下限值以上,则由液晶组合物的取向状态下的聚合物构成的相位差膜具有易于显示出逆波长分散性的倾向。若液晶组合物的最大吸收波长(λmax)为上述上限值以下,则由于可见光区域中的吸收被抑制,因此可以抑制对膜的着色。
在本发明的一个实施方式中,提供一种由上述液晶组合物的取向状态下的聚合物构成的相位差膜(以下也称作“本发明的相位差膜”)。本发明的相位差膜优选满足下述式(1)的波长分散度Re(450nm)/Re(550nm)。
0.80≤Re(450)/Re(550)<1.00 (1)
[式(1)中,Re(λ)表示对于波长λnm的光的正面相位差值。]
本发明的相位差膜的波长分散度Re(450nm)/Re(550nm)更优选为0.8以上且小于0.97,进一步优选为0.8以上且小于0.96。若本发明的相位差膜的波长分散度Re(450nm)/Re(550nm)为上述下限值以上,则在450nm附近的短波长范围中能够进行偏振光转换,因而优选。若本发明的相位差膜的波长分散度Re(450nm)/Re(550nm)小于上述上限值,则所得相位差膜由于显示逆波长分散性,因而优选。
本发明的相位差膜的透明性优异,可以在各种各样的光学显示器中使用。该相位差膜的厚度优选为0.1~10μm,从减小光弹性的方面考虑,进一步优选为0.5~3μm。
在将本发明的相位差膜用于λ/4板的情况下,调整相位差膜的膜厚使得所得相位差膜在波长550nm的相位差值(Re(550nm))优选为113~163nm、更优选为130~150nm、特别优选为约135nm~150nm即可。
为了将本发明的相位差膜用作VA(Vertical Alignment,垂直取向)模式用光学膜,只要调整相位差膜的膜厚使得Re(550nm)优选为40~100nm、更优选为60~80nm左右即可。
通过将本发明的相位差膜与偏振膜组合,提供偏振板(以下也称作“本发明的偏振板”)、尤其椭圆偏振板和圆偏振板。在这些椭圆偏振板和圆偏振板中,本发明的相位差膜贴合于偏振膜。另外,在本发明中,也可以提供:在该椭圆偏振板或圆偏振板上进一步贴合有本发明的相位差膜作为宽带λ/4板的宽带圆偏振板。
在本发明的一个实施方式中,可以用于包含本发明的偏振板的光学显示器、例如反射型液晶显示器和有机电致发光(EL)显示器。上述FPD没有特别限定,例如可以列举液晶显示装置(LCD)、有机EL显示装置。
在本发明中,光学显示器具备本发明的偏振板,例如可列举:具有将本发明的偏振板与液晶面板贴合的贴合品的液晶显示装置、具备将本发明的偏振板与发光层贴合的有机EL面板的有机EL显示装置。
需要说明的是,在本发明中,相位差膜是指,用于将线偏振光转换为圆偏振光、椭圆偏振光,或者反之将圆偏振光或椭圆偏振光转换为线偏振光的膜。本发明的相位差膜包含本发明的液晶组合物的聚合物。即,本发明的相位差膜包含由源自于聚合性液晶化合物的结构单元构成的聚合物。
本发明的相位差膜例如可以通过以下的方法进行制造。
首先,在本发明的液晶组合物中根据需要加入聚合引发剂、阻聚剂、光敏剂或流平剂等添加剂,制备混合溶液。
[聚合引发剂]
本发明的液晶组合物出于具有使所得到的相位差膜固化的作用,也可以包含聚合引发剂。聚合引发剂只要具有引发聚合性液晶化合物的聚合的能力就没有特别限制,可以从公知的聚合引发剂中适当选择使用。本发明中,聚合引发剂可以举出光聚合引发剂和热聚合引发剂等。优选为光聚合引发剂。
光聚合引发剂例如可以举出:苯偶姻类、二苯甲酮类、苯偶酰缩酮类、α-羟基酮类、α-氨基酮类、碘鎓盐或锍盐等,更具体而言,可列举IRGACURE(ィルガキユァ)907、IRGACURE184、IRGACURE 651、IRGACURE 819、IRGACURE 250、IRGACURE 369(以上均为Ciba Japan株式会社制)、SEIKUOL BZ、SEIKUOL Z、SEIKUOL BEE(以上均为精工化学株式会社制)、KAYACURE(カヤキユァ一)BP100(日本化药株式会社制)、KAYACURE UVI-6992(Dow公司制)、ADEKA OPTMER SP-152或ADEKA OPTMER SP-170(以上均为株式会社ADEKA制)等。
本发明的液晶组合物中的聚合引发剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份例如为0.1~30质量份,优选为0.5~20质量份,更优选为0.5~10质量份。如果聚合引发剂的含量为上述范围内,则能够在不扰乱液晶化合物的取向性的情况下使聚合性液晶化合物聚合。
[阻聚剂]
在制备本发明的相位差膜时,可以使用阻聚剂。阻聚剂例如可列举:对苯二酚或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-萘基胺类或β-萘酚类等。
通过使用阻聚剂,可以控制聚合性液晶化合物的聚合,可以提高所得相位差膜的稳定性。阻聚剂的使用量例如相对于聚合性液晶化合物100质量份为0.1~30质量份,优选为0.5~10质量份。如果为上述范围内,则可以在不扰乱液晶化合物的取向性的情况下使聚合性液晶化合物聚合。
[光敏剂]
另外,在制备本发明的相位差膜时,可以使用光敏剂。光敏剂例如可列举:呫吨酮或噻吨酮等呫吨酮类、蒽或烷基醚等具有取代基的蒽类、吩噻嗪或红荧烯。
通过使用光敏剂,可以使聚合性液晶化合物的聚合高灵敏度化。
光敏剂的使用量相对于聚合性液晶化合物100质量份例如为0.1~30质量份,优选为0.5~10质量份。如果为上述范围内,则可以在不扰乱液晶化合物的取向性的情况下使聚合性液晶化合物聚合。
[流平剂]
此外,在制备本发明的相位差膜时,可以使用流平剂。流平剂例如可列举:放射线固化涂料用添加剂(BYK-CHEMIE JAPAN制:BYK-352,BYK-353,BYK-361N)、涂料添加剂(东丽道康宁株式会社制:SH28PA、DC11PA、ST80PA)、涂料添加剂(信越化学工业株式会社制:KP321、KP323、X22-161A、KF6001)或氟系添加剂(大日本油墨化学工业株式会社制:F-445、F-470、F-479)等。
通过使用流平剂,可以使所得相位差膜平滑化。此外,在相位差膜的制造过程中,可以控制含有液晶组合物的混合溶液的流动性,或者调整将聚合性液晶化合物聚合而得到的相位差膜的交联密度。另外,流平剂的使用量的具体数值例如相对于聚合性液晶化合物100质量份为0.1~30质量份,优选为0.5~10质量份。如果为上述范围内,则可以在不扰乱液晶化合物的取向性的情况下使聚合性液晶化合物聚合。
含有本发明的液晶组合物的混合溶液的粘度为了容易涂布而优选调整为例如10Pa·s以下、优选为0.1~7Pa·s左右。需要说明的是,混合溶液的粘度可以通过有机溶剂的含量进行调整。
另外,上述混合溶液中的固体成分的浓度例如为5~50质量%,优选5~30%,更优选5%~15%。此外,此处所称的“固体成分”是指从混合溶液(液晶组合物)中除去溶剂后的成分。固体成分的浓度为5%以上时,相位差膜不会变得过薄,具有可给予液晶面板的光学补偿所需的双折射率的倾向。另外,固体成分的浓度为50%以下时,混合溶液的粘度低,因此具有相位差膜的膜厚不易产生不均的倾向,因而优选。
接着在支承基材上涂布含有本发明的液晶组合物的混合溶液并进行干燥,则可得到未聚合膜。在未聚合膜显示出向列相等液晶相时,所得到的相位差膜具有基于单畴取向的双折射性。未聚合膜在0~120℃左右、优选25~80℃的低温进行取向,因此,作为取向膜可以使用耐热性并不充分的支承基材。另外,即使在取向后进一步冷却至30~10℃左右也不会发生结晶化,因此操作容易。
此外,通过适宜调整混合溶液的涂布量、浓度,能够以给与期望的相位差的方式调整膜厚。在聚合性液晶化合物的量一定的混合溶液的情况下,所得到的相位差膜的相位差值(迟延值、Re(λ))由式(I)确定,因此为了得到期望的Re(λ),可以对膜厚d进行调整。
Re(λ)=d×Δn(λ) (I)
(式中,Re(λ)表示波长λnm下的相位差值,d表示膜厚,Δn(λ)表示波长λnm下的双折射率。)
作为向支承基材的涂布方法,例如可举出挤出涂布法、直接凹版涂布法、反转凹版涂布法、CAP涂布法或模头涂布法等。另外,可举出使用浸涂机、棒涂机或旋转涂布机等涂布机进行涂布的方法等。
作为上述支承基材,例如可举出玻璃、塑料片、塑料膜或透光性膜。此外,作为上述透光性膜,例如可举出聚乙烯、聚丙烯、降冰片烯系聚合物等聚烯烃膜、聚乙烯醇膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚甲基丙烯酸酯膜、聚丙烯酸酯膜、纤维素酯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜、聚碳酸酯膜、聚砜膜、聚醚砜膜、聚醚酮膜、聚苯硫醚膜或聚苯醚膜等。
例如在本发明的相位差膜的贴合工序、搬运工序、保存工序等需要相位差膜的强度的工序中,通过使用支承基材,也能够在不发生破损等的情况下容易地进行操作。
另外,优选在支承基材上形成取向膜,然后在取向膜上涂敷含有本发明的液晶组合物的混合溶液。取向膜优选在含有本发明的液晶组合物等的混合溶液的涂敷时具有不溶解于混合溶液的溶剂耐性;在溶剂的除去、液晶取向的加热处理时具有耐热性;在摩擦时不引起因摩擦等造成的剥离等,优选由聚合物或含有聚合物的组合物构成。
作为上述聚合物,例如可举出分子内具有酰胺键的聚酰胺、明胶类、分子内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、聚乙撑亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸或聚丙烯酸酯类等聚合物。这些聚合物可以单独使用,也可以混合2种以上或者制成共聚物。这些聚合物可以通过基于脱水、脱胺等的缩聚、自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等链式聚合、配位聚合或开环聚合等容易地得到。
另外,这些聚合物可以溶解于溶剂后进行涂布。溶剂没有特别限制,具体地可举出水;甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、甲基溶纤剂、丁基溶纤剂或丙二醇单甲醚等醇;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇甲醚乙酸酯、γ-丁内酯、丙二醇甲醚乙酸酯或乳酸乙酯等酯系溶剂;丙酮、甲基乙基酮、环戊酮、环己酮、甲基戊基酮或甲基异丁基酮等酮系溶剂;戊烷、己烷或庚烷等非氯系脂肪族烃溶剂;甲苯或二甲苯等非氯系芳香族烃溶剂、乙腈等腈系溶剂;四氢呋喃或二甲氧基乙烷等醚系溶剂;氯仿或氯苯等氯系溶剂;等等。这些有机溶剂可以单独使用,也可以组合多种使用。
另外,为了形成取向膜,可以直接使用市售的取向膜材料。作为市售的取向膜材料,可举出Sunever(注册商标,日产化学工业公司制)或Optomer(注册商标,JSR公司制)等。
若使用这样的取向膜,则无需进行基于拉伸的折射率控制,因此双折射的面内不均变小。因此,可发挥出如下效果:能够在支承基材上提供能够应对平板显示装置(FPD)的大型化的大相位差膜。
作为在上述支承基材上形成取向膜的方法,例如将市售的取向膜材料、作为取向膜的材料的化合物制成溶液后涂布在上述支承基材上,然后进行退火,由此可以在上述支承基材上形成取向膜。
这样得到的取向膜的厚度例如为10nm~10000nm,优选10nm~1000nm。若为上述范围,则能够使聚合性液晶化合物等在该取向膜上以期望的角度进行取向。
另外,这些取向膜可以根据需要进行摩擦或偏振UV照射。
通过形成取向膜,能够使聚合性液晶化合物等在期望的方向上发生取向。
作为摩擦取向膜的方法,例如可以使用如下的方法:使卷绕有摩擦布且旋转的摩擦辊与载置于物台而搬送的取向膜接触。
如上所述,在制备未聚合膜的工序中,可以在层叠于任意支承基材上的取向膜上层叠未聚合膜(液晶层)。此时,与制作液晶单元并在该液晶单元中注入液晶组合物的方法相比,能够降低生产成本。另外,能够进行卷筒膜形式的膜生产。
溶剂的干燥可以在进行聚合的同时进行,但从成膜性的观点出发优选在聚合前使大部分溶剂干燥。
作为溶剂的干燥方法,例如可举出自然干燥、通风干燥、减压干燥等方法。作为具体的加热温度,优选为10~120℃,进一步优选为25~80℃。另外,作为加热时间,优选为10秒~60分钟,更优选为30秒~30分钟。加热温度和加热时间若在上述范围内,则作为上述支承基材能够使用耐热性并不充分的支承基材。
接着,将上文中得到的未聚合膜聚合并使其固化。由此,成为聚合性液晶化合物的取向性被固定化的膜、即包含本发明的液晶组合物的聚合物的膜(以下也称为“聚合膜”)。由此,可以制造出在膜的平面方向上折射率变化小、在膜的法线方向上折射率变化大的聚合膜。
使未聚合膜聚合的方法根据聚合性液晶化合物(A)的种类来确定。若聚合性液晶化合物(A)中含有的聚合性基团为光聚合性,则可以通过光聚合使上述未聚合膜聚合,若该聚合性基团为热聚合性,则可以通过热聚合使上述未聚合膜聚合。本发明中,特别优选通过光聚合使未聚合膜聚合。若利用光聚合,则能够在低温下使未聚合膜聚合,因此支承基材的耐热性的选择范围广。另外,工业上的制造也变得容易。另外,从成膜性的观点出发,也优选光聚合。光聚合通过对未聚合膜照射可见光、紫外光或激光来进行。从操作性的观点出发,特别优选紫外光的光照射可以在边加温至聚合性液晶化合物(A)成为液晶相的温度边进行。此时,也可以利用掩模等将聚合膜图案化。
另外,本发明的相位差膜与拉伸聚合物由此赋予相位差的拉伸膜相比,为更薄的膜。
本发明的相位差膜的制造方法中,可以还包括剥离支承基材的工序。通过设为这样的构成,所得到的层叠体成为由取向膜和相位差膜构成的膜。另外,除将上述支承基材剥离的工序外,可以还包括将取向膜剥离的工序。通过设为这样的构成,能够得到相位差膜。
实施例
以下,通过实施例进一步详细地说明本发明。例中的“%”和“份”只要没有特别记载则为质量%和质量份。
凝胶渗透色谱(GPC)分析条件如下所示。
<GPC分析条件>
测定装置:HLC-8220(东曹公司)
色谱柱:TSKgel Super Multipore HZ-N 3根
色谱柱温度:40℃
入口炉(Inlet oven):40℃
流动相:四氢呋喃
分析时间:20分钟
样品泵流量:0.35mL/分钟
参比泵流量:0.35mL/分钟
注入量:10μm
检测:紫外吸收(波长:254nm)
铝的含量依据以下的方法通过ICP发光分析进行测定。
(i)在石英制分解容器中量取试样。
(ii)向所量取的试样加入硫酸和硝酸,在加热板上进行加热分解。
(iii)在试样的颜色从褐色变为黑色的时刻从加热板取下,放置冷却。
(iv)接着加入纯水和盐酸,在加热板上进行加热溶解。
(v)将所得到的溶液用纯水进行定容,使用ICP发光分析装置(SPS5520、日立高新技术)测定Al元素的含量。
1.实施例1~5
(1)聚合性液晶化合物的合成
(1-1)合成例(1)
依据以下的方法,合成了包含下述式(A-1)所示的聚合性液晶化合物(以下也称作“化合物(A-1)”)和铝的聚合性液晶混合物(A-1a)。
(i)式(C-1-1)所示的化合物的合成
式(C-1-1)所示的化合物参考专利文献(日本特开2015-157776)进行合成。
将设置有迪姆罗特(dimroth)冷凝管和温度计的100mL四口烧瓶内设为氮气氛,将上述式(B)所示的反式-环己烷二羧酸36g(为市售品,通过上述ICP发光分析测定的铝元素含量为3ppm)和N-甲基-2-吡咯烷酮(关东化学株式会社制)72g混合,得到了溶液。在所得到的溶液中加入上述式(D)所示的单醇化合物9.9g、二丁基羟基甲苯(以下简称为“BHT”。和光纯药工业株式会社制)0.7g和4-二甲氨基吡啶(以下简称为“DMAP”。和光纯药工业株式会社制)0.055g,调温至45℃。用时1小时在所得到的混合物中滴加二异丙基碳二亚胺(以下简称为“IPC”。和光纯药工业株式会社制)6.9g,之后搅拌15小时,由此进行酯化反应,得到了反应混合物A。
另一方面,将氢氧化钠(关东化学株式会社制)2.1g和水145g混合,将所得到的混合物滴加至上述反应混合物A,搅拌2小时而得到了悬浮液。对所得到的悬浮液进行过滤,对所得到的固形物利用甲醇与水的混合溶剂(质量比1∶1)进行6次洗涤,进一步,在30℃进行减压干燥由此得到了上述式(C-1-1)所示的化合物(C-1-1a)12.6g。以化合物(D)为基准的化合物(C-1-1a)的产率为77%。通过ICP发光分析测定的化合物(C-1-1a)中的铝的含量示于表1。
(ii)聚合性液晶混合物(A-1a)的合成
将设置有迪姆罗特冷凝管和温度计的100mL四口烧瓶内设为氮气氛,将通过上述合成方法合成的化合物(C-1-1a)11.02g、参考专利文献(日本特开2011-207765)合成的化合物(F-1-1)4.00g、二甲氨基吡啶(以下简称为“DMAP”。和光纯药工业株式会社制)0.02g、二丁基羟基甲苯(以下简称为“BHT”。和光纯药工业株式会社制)0.20g和氯仿(关东化学株式会社制)58g混合,然后用滴液漏斗加入二异丙基碳二亚胺(以下简称为“IPC”。和光纯药工业株式会社制)4.05g,在0℃反应一夜。反应结束后,进行过滤除去不溶成分。将所得到的氯仿溶液滴加至相对于含有的氯仿的重量为3倍重量的乙腈(和光纯药工业株式会社制)。接下来,进行过滤,取出析出的固体,用20g的乙腈洗涤3次后,在30℃进行减压干燥,由此得到了含有化合物(A-1)和铝的聚合性液晶混合物(A-1a)。表1中示出聚合性液晶混合物(A-1a)的产量、聚合性液晶混合物(A-1a)的产率、聚合性液晶混合物(A-1a)中的铝含量、化合物(A-1)的最大吸收波长(λmax)。需要说明的是,聚合性液晶混合物(A-1a)的产率以化合物(F-1-1)为基准进行计算。
(1-2)合成例(2)
(i)式(C-1-1)所示的化合物的合成
除了使用批次不同的反式-环己烷二羧酸[铝元素含量为450ppm(ICP发光分析)的市售品]以外,通过与合成例1的(i)同样的方法,得到了上述式(C-1-1)所示的化合物(C-1-1b)。以化合物(D)为基准的化合物(C-1-1b)的产率为77%。通过ICP发光分析测定的化合物(C-1-1b)中的铝的含量示于表1。
(ii)聚合性液晶混合物(A-1b)的合成
使用化合物(C-1-1b)代替化合物(C-1-1a),除此以外,通过与合成例1同样的方法,得到了含有化合物(A-1)和铝的聚合性液晶混合物(A-1b)。聚合性液晶混合物(A-1b)的产量、聚合性液晶混合物(A-1b)的产率、聚合性液晶混合物(A-1b)中的铝含量、化合物(A-1)的最大吸收波长(λmax)示于表1。需要说明的是,聚合性液晶混合物(A-1b)的产率以化合物(F-1-1)为基准进行计算。
表1
(2)液晶组合物的制备
依据表2所示组成,在小管中投入在合成例1和合成例2中得到的聚合性液晶混合物、聚合引发剂、流平剂、阻聚剂和溶剂,使用转盘在80℃搅拌5小时,得到了液晶组合物(1)~(5)。需要说明的是,表2所示组成表示加热前的各成分的质量%。另外,以表2的比例进行混合时的液晶组合物中的相对于化合物(A-1)的铝含量示于表3。
需要说明的是,下述聚合引发剂(IRGACURE369)、流平剂(BYK-361N)、阻聚剂(BHT)和溶剂(NMP)的铝含量均为0(零)ppm。
表2
聚合引发剂:2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)丁烷-1-酮(IRGACURE 369:BASF日本公司制)
流平剂:聚丙烯酸酯化合物(BYK-361N:BYK-CHEMIE日本制)
阻聚剂:BHT(和光纯药工业株式会社制)
溶剂:N-甲基吡咯烷酮(NMP:关东化学株式会社制)
所得到的液晶组合物(1)~(5)各自包含聚合性液晶化合物(A-1)的聚合物。使用GPC,测定了上述聚合物的重均分子量和面积百分率值。其结果示于表3。
表3
(3)保存稳定性评价
将液晶组合物(1)~(5)分别在25℃保管,随着时间推移通过目视确认有无结晶析出,依据以下的评价基准评价了保存稳定性。结果示于表4。
保存稳定性评价基准
1:保管后立即析出
2:保管24小时后无析出
3:保管48小时后无析出
4:保管72小时后无析出
(4)光学膜(相位差膜)的制作
<光取向膜形成用组合物的制备>
混合下述成分,将所得到的混合物在80℃搅拌1小时,由此得到了光取向膜形成用组合物(1)。
光取向性材料(5份):
溶剂(95份):环戊酮
<光学膜的制造例>
如下制造了光学膜。对于环烯烃聚合物膜(COP)(ZF-14、日本瑞翁株式会社制),使用电晕处理装置(AGF-B10、春日电机株式会社制)以输出功率0.3kW、处理速度3m/分钟的条件进行1次处理。在实施了电晕处理的表面上,棒涂涂布上述光取向膜形成用组合物(1),在80℃干燥1分钟,使用偏振UV照射装置(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。对于所得到的取向膜的膜厚,利用激光显微镜(LEXT、奥林巴斯株式会社制)进行测定,结果为100nm。
接下来,将以与上述保存稳定性评价同样的步骤进行制备的液晶组合物(1)~(5)分别使用棒涂机涂布在取向膜上,在120℃干燥1分钟后,使用高压汞灯(Unicure VB-15201BY-A、牛尾电机株式会社制)照射紫外线(氮气氛下、波长:365nm、波长365nm的累计光量:1000mJ/cm2),由此制成了光学膜。需要说明的是,所得到的光学膜的Re(450)/Re(550)的值为0.82,满足了式(1):0.8≤Re(450)/Re(550)<1.00的光学特性。
(5)取向缺陷的确认
将所得到的光学膜分别切成10cm见方,使用偏振光显微镜(LEXT、奥林巴斯公司制)利用目视确认画面上的取向缺陷的个数。结果示于表4。
取向缺陷评价基准
1:整个面产生取向缺陷(>100个)
2:11~100个
3:1~10个
4:无缺陷
表4
2.实施例6~10
(1)聚合性液晶化合物的合成
(1-1)合成例(3)
依据以下的方法,合成了包含下述式(A-2)所示的聚合性液晶化合物(以下也称作“化合物(A-2)”)和铝的聚合性液晶混合物(A-2a)。
将合成例1中使用的化合物(F-1-1)变为化合物(F-1-2),除此以外,在与合成例(1)同样的条件下得到了含有化合物(A-2)和铝的聚合性液晶混合物(A-2a)。需要说明的是,化合物(F-1-2)参考专利文献(日本特开2010-31223)进行合成。表5中示出化合物(C-1-1a)中的铝含量、聚合性液晶混合物(A-2a)的产量、聚合性液晶混合物(A-2a)的产率、聚合性液晶混合物(A-2a)中的铝含量、化合物(A-2)的最大吸收波长(λmax)。需要说明的是,聚合性液晶混合物(A-2a)的产率以化合物(F-1-2)为基准进行计算。
(1-2)合成例(4)
将化合物(F-1-1)变更为化合物(F-1-2),除此以外,在与合成例(2)同样的条件下,得到了含有化合物(A-2)和铝的聚合性液晶混合物(A-2b)。化合物(C-1-1b)中的铝含量、聚合性液晶混合物(A-2b)的产量、聚合性液晶混合物(A-2b)的产率、聚合性液晶混合物(A-2b)中的铝含量、化合物(A-2)的最大吸收波长(λmax)示于表5。需要说明的是,聚合性液晶混合物(A-2b)的产率以化合物(F-1-2)为基准进行计算。
表5
(2)液晶组合物的制备
使用在合成例3和合成例4中得到的聚合性液晶混合物,依据表6所示组成,以与实施例1同样的方法制备了液晶组合物(6)~(10)。需要说明的是,表6所示组成表示加热前的各成分的质量%。另外,以表6的比例进行混合时的液晶组合物中的相对于化合物(A-2)的铝含量示于表7。
表6
所得到的液晶组合物(6)~(10)各自包含聚合性液晶化合物(A-2)的聚合物。使用GPC测定了上述聚合物的重均分子量和面积百分率值。其结果示于表7。
表7
(3)保存稳定性评价、光学膜(相位差膜)的制作和取向缺陷的确认
对于所得到的液晶组合物(6)~(10),通过与实施例1同样的方法评价了保存稳定性。进而,通过与实施例1同样的方法制作光学膜,对所得到的光学膜有无取向缺陷进行确认。其结果示于表8。
表8
3.实施例11~15
(1)聚合性液晶化合物的合成
(1-1)合成例(5)
依据以下的方法,合成了包含下述式(A-3)所示的聚合性液晶化合物(以下也称作“化合物(A-3)”)和铝的聚合性液晶混合物(A-3a)。
将合成例1中使用化合物(F-1-1)变为化合物(F-1-3),除此以外在与合成例1同样的条件下得到了包含化合物(A-3)和铝的聚合性液晶混合物(A-3a)。需要说明的是,化合物(F-1-3)参考专利文献(日本特开2011-207765)进行合成。表9中示出(C-1-1a)中的铝含量、聚合性液晶混合物(A-3a)的产量、聚合性液晶混合物(A-3a)的产率、聚合性液晶混合物(A-3a)中的铝含量、化合物(A-3)的最大吸收波长(λmax)。
需要说明的是,聚合性液晶混合物(A-3a)的产率以化合物(F-1-3)为基准进行计算。
(1-2)合成例(6)
将化合物(F-1-1)变为化合物(F-1-3),除此以外在与合成例(2)同样的条件下得到了含有化合物(A-3)和铝的聚合性液晶混合物(A-3b)。化合物(C-1-1b)中的铝含量、聚合性液晶混合物(A-3b)的产量、聚合性液晶混合物(A-3b)的产率、聚合性液晶混合物(A-3b)中的铝含量、化合物(A-3)的最大吸收波长(λmax)示于表1。需要说明的是,聚合性液晶混合物(A-3b)的产率以化合物(F-1-3)为基准进行计算。
表9
(2)液晶组合物的制备
使用在合成例5和合成例6中得到的聚合性液晶混合物,依据表10所示组成,以与实施例1同样的方法制备了液晶组合物(11)~(15)。需要说明的是,表10所示组成表示加热前的各成分的质量%。另外,以表10的比例进行混合时的液晶混合物中的相对于化合物(A-3)的铝含量示于表11。
表10
所得到的液晶组合物(11)~(15)各自包含聚合性液晶化合物(A-3)的聚合物。使用GPC测定了上述聚合物的重均分子量和面积百分率值。其结果示于表11。
表11
(3)保存稳定性评价、光学膜(相位差膜)的制作和取向缺陷的确认
对于所得到的液晶组合物(11)~(15),通过与实施例1同样的方法评价了保存稳定性。进而,通过与实施例1同样的方法制作光学膜,对所得到的光学膜有无取向缺陷进行确认。其结果示于表12。
表12
4.比较例1~6
(1)液晶组合物的制备
使用在合成例(1)~(6)中得到的聚合性液晶混合物(A-1a)~(A-3b),依据表13所示组成,通过与实施例1同样的方法制备了液晶组合物(16)~(21)。需要说明的是,表13所示组成表示加热前的各成分的质量%。另外,相对于液晶组合物中含有的聚合性液晶化合物的铝含量示于表14。
表13
(2)保存稳定性评价
对于所得到的液晶组合物(16)、(18)和(20),通过与实施例1同样的方法评价了保存稳定性。其结果示于表14。需要说明的是,液晶组合物(17)、(19)和(21)在对构成液晶组合物的各成分进行加热、混合时发生了凝胶化,因此未能够评价保存稳定性。
表14
如表4、表8和表12所示,包含在主链中具有3个以上(进而5个以上)环结构的聚合性液晶化合物和相对于上述聚合性液晶化合物为1ppm以上且170ppm以下的铝的实施例1~15的液晶组合物在保管后可长时间地抑制结晶的析出,保存稳定性优异。另外,使用实施例1~15的液晶组合物形成的光学膜为无取向缺陷的光学膜。与此相对,即便是包含与在本发明的实施例中使用的聚合性液晶化合物相同的聚合性液晶化合物的液晶组合物,在相对于聚合性液晶化合物的铝含量小于1ppm的液晶组合物(比较例1、3和5)的情况下,也得不到聚合性液晶化合物的聚合物,保管后立即观察到结晶的析出,确认到保存稳定性差。
5.实施例16~实施例17和比较例7
以下,示出了使用在聚合性液晶混合物中添加氯化铝而制备的液晶组合物的情况下的保存稳定性试验结果。
(1)液晶组合物的制备
使用在合成例(1)中得到的聚合性液晶混合物(A-1a),依据表15所示组成,添加该聚合性液晶混合物(A-1a)、氯化铝(关东化学株式会社制)、聚合引发剂(IRGACURE 369)、流平剂(BYK-361N)、阻聚剂(BHT)和溶剂(NMP),除此以外与实施例1同样的方法制备了液晶组合物(22)、(23)和(24)。需要说明的是,表15所示的组成表示各成分相对于加热前的液晶组合物[聚合性液晶混合物(A-1a)、氯化铝、聚合引发剂、流平剂、阻聚剂和溶剂]的合计量(100质量%)的质量%。另外,以表15的比例进行混合时的液晶组合物中的相对于化合物(A-1)的铝含量(IPC分析法)示于表16。需要说明的是,使用的聚合引发剂(IRGACURE 369)、流平剂(BYK-361N)、阻聚剂(BHT)和溶剂(NMP)的铝含量均为0(零)ppm。
表15
所得到的液晶组合物(22)、(23)和(24)各自包含聚合性液晶化合物(A-1)的聚合物。使用GPC测定了上述聚合物的重均分子量和面积百分率值。其结果示于表16。另外,一并示出各液晶组合物的最大吸收波长的测定结果。需要说明的是,液晶组合物(24)的聚合物分子量(Mw)、聚合物面积百分率和最大吸收波长由于加热中的凝胶化而未能测定。
表16
(3)保存稳定性评价、光学膜(相位差膜)的制作和取向缺陷的确认
对于所得到的液晶组合物(22)和(23),通过与实施例1同样的方法评价了保存稳定性。进而,通过与实施例1同样的方法制作光学膜,对所得到的光学膜有无取向缺陷进行确认。其结果示于表17。需要说明的是,液晶组合物(24)发生了凝胶化,因此未能进行保存稳定性的评价、光学膜的制作。
表17
Claims (11)
1.一种液晶组合物,其包含在主链中具有3个以上环结构的聚合性液晶化合物、光聚合引发剂、有机溶剂和铝,所述铝的含量相对于所述聚合性液晶化合物为1ppm以上且170ppm以下,
所述聚合性液晶化合物为下述式(A)所示的聚合性液晶化合物,
式(A)中,m和n各自独立地表示0~3的整数,
B1、B2、D1、D2、E1和E2各自独立地表示-CR1R2-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-C(=S)-O-、-O-C(=S)-、-O-C(=S)-O-、-CO-NR1-、-NR2-CO-、-O-CH2-、-CH2-O-、-S-CH2-、-CH2-S-或单键,R1和R2各自独立地表示氢原子、氟原子或碳数为1~4的烷基,
A1、A2、G1和G2各自独立地表示碳数3~16的二价脂环式烃基或碳数6~20的二价芳香族烃基,在该脂环式烃基和该芳香族烃基中包含的氢原子可以被卤素原子、-R3、-OR3、氰基或硝基取代,在该脂环式烃基中包含的-CH2-可以被-O-、-S-、-NH-或-NR4-取代,在该脂环式烃基中包含的-CH(-)-可以被-N(-)-取代,R3和R4各自独立地表示碳数1~4的烷基,在该烷基中包含的氢原子可以被氟原子取代,
F1和F2各自独立地表示碳数1~12的烷烃二基,在该烷烃二基中包含的氢原子可以被-OR3或卤素原子取代,在该烷烃二基中包含的-CH2-可以被-O-或-CO-取代,
P1和P2各自独立地表示氢原子或聚合性基团,其中,P1和P2之中至少1个表示聚合性基团,
Ar为经取代或未取代的二价芳香族基团,该芳香族基团中包含至少1个氮原子、氧原子或硫原子。
2.如权利要求1所述的液晶组合物,其中,所述有机溶剂为选自酰胺系溶剂、酮系溶剂、醚系溶剂和酯系溶剂中的至少1种有机溶剂。
3.如权利要求1或2所述的液晶组合物,其中,G1和G2均为反式-环己烷-1,4-二基。
4.如权利要求1或2所述的液晶组合物,其中,所述式(A)中的Ar是具有10个以上且30个以下的π电子的芳香族基团。
5.如权利要求1或2所述的液晶组合物,其中,所述聚合性液晶化合物的最大吸收波长λmax为300~400nm。
6.如权利要求1或2所述的液晶组合物,其中,所述式(A)中的Ar为具有杂环的芳香族基团。
7.如权利要求6所述的液晶组合物,其中,所述具有杂环的芳香族基团为具有苯并噻唑基的芳香族基团。
8.一种相位差膜,其由权利要求1~7中任一项所述的液晶组合物制成。
9.如权利要求8所述的相位差膜,其满足下述式(1),
0.80≤Re(450)/Re(550)<1.00 (1)
式中,Re(λ)表示对于波长λnm的光的正面相位差值。
10.一种偏振板,其包含权利要求8或9所述的相位差膜。
11.一种光学显示器,其包含权利要求10所述的偏振板。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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