CN111830749A - 层叠体及其制法、光学膜层的形成方法、偏光膜及其制法、液晶显示元件的制法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种层叠体及其制法、光学膜层的形成方法、偏光膜及其制法、液晶显示元件的制法。本发明的课题为获得具有光学功能的光学膜与液晶取向膜的剥离性良好、且液晶取向性良好、表面粗糙度小的光学膜。在具有支撑体(11)、形成于支撑体(11)上的液晶取向膜(12)、以及形成于液晶取向膜(12)上的光学膜(13)的层叠体(10)中,液晶取向膜(12)是使用液晶取向剂而形成,所述液晶取向剂含有选自由自由基捕捉剂及表面改质剂所组成的群组中的至少一种,光学膜(13)是使液晶组合物硬化而获得。
Description
技术领域
本发明涉及一种层叠体以及层叠体的制造方法、光学膜层的形成方法、偏光膜及其制法、液晶显示元件的制法。
背景技术
在液晶显示器等液晶显示装置中使用各种光学材料。作为光学材料,例如已知有相位差膜或视角补偿膜、抗反射膜等光学补偿膜。这些中,例如相位差膜是以消除显示的着色或消除因视觉方向而导致显示颜色及对比度比发生变化的视角依存性为目的来使用。作为相位差膜,已知有对塑料膜实施延伸处理而成者、或使用液晶涂布技术而成者等。
为了实现液晶显示器等的显示品质的进一步改善,以前提出有各种相位差膜(例如,参照专利文献1或专利文献2)。专利文献1及专利文献2中揭示有:通过仅将形成于塑料膜上的液晶取向膜及光学各向异性膜中的光学各向异性膜转印于液晶显示装置的基板或偏光板上并贴附转印膜,从而对被粘附体赋予所期望的功能。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利第5363022号公报
[专利文献2]国际公开第2016/158298号
发明内容
[发明所要解决的问题]
在通过转印膜而对被粘附体赋予光学功能的情况下,若转印膜难以自液晶取向膜剥落,则有成为如下状态的担忧:在将转印膜转印于被粘附体上后,液晶取向膜局部附着于转印膜。在此情况下,有无法对被粘附体赋予充分的光学功能的担忧。另外,在用于显示装置的用途的情况下,在被粘附体中,为了充分获得转印膜带来的光学补偿效果等,而要求转印膜容易自液晶取向膜剥落,并且转印后的光学膜的表面粗糙度小。
本发明的目的之一在于获得具有光学功能的光学膜与液晶取向膜的剥离性良好、且液晶取向性良好、表面粗糙度小的光学膜。
[解决问题的技术手段]
本发明为了解决所述课题而采用以下手段。
<1>一种层叠体,其为具有支撑体、形成于所述支撑体上的液晶取向膜、以及形成于所述液晶取向膜上的光学膜层的层叠体,并且所述液晶取向膜是使用液晶取向剂而形成,所述液晶取向剂含有选自由自由基捕捉剂及表面改质剂所组成的群组中的至少一种,所述光学膜层是使液晶组合物硬化而获得。
<2>根据所述<1>的层叠体,其中所述层叠体是用以将所述层叠体所具有的所述光学膜层转印于被粘附体而在所述被粘附体上形成所述光学膜层。
<3>根据所述<1>或<2>的层叠体,其中所述液晶取向剂含有具有光取向性基的聚合物。
<4>根据所述<1>至<3>中任一项的层叠体,其中所述液晶取向剂含有具有肉桂酸结构的聚合物。
<5>根据所述<1>至<4>中任一项的层叠体,其中所述液晶组合物含有相位差显示出逆波长分散性的聚合性液晶。
<6>一种层叠体的制造方法,其制造层叠体,所述层叠体具有支撑体、形成于所述支撑体上的液晶取向膜、以及形成于所述液晶取向膜上的光学膜层,所述制造方法包括:将液晶取向剂涂布于所述支撑体上来形成涂膜的工序,所述液晶取向剂含有选自由聚合抑制剂及表面改质剂所组成的群组中的至少一种;通过对所述涂膜赋予液晶取向能力而在所述支撑体上形成所述液晶取向膜的工序;以及通过使液晶组合物硬化而在所述液晶取向膜上形成所述光学膜层的工序。
<7>一种光学膜层的形成方法,其为在被粘附体上形成光学膜层的方法,并且包括:将根据所述<1>至<5>中任一项的层叠体所具有的光学膜层转印于所述被粘附体上的工序。
<8>一种带有相位差膜的偏光膜的制造方法,其为制造带有相位差膜的偏光膜的方法,并且包括:将根据所述<1>至<5>中任一项的层叠体所具有的光学膜层转印于偏光膜上的工序。
<9>一种带有相位差膜的偏光膜,其是将根据所述<1>至<5>中任一项的层叠体所具有的光学膜层转印于偏光膜上而成。
<10>一种液晶显示元件的制造方法,其为制造液晶显示元件的方法,并且包括:构筑液晶单元的工序,所述液晶单元具有相向配置的一对基板与设置于所述一对基板间的液晶层;以及将根据所述<1>至<5>中任一项的层叠体所具有的光学膜层转印于所述液晶单元的所述一对基板的至少一者的外侧的工序。
<11>一种层叠体的制造方法,其制造层叠体,所述层叠体具有支撑体、形成于所述支撑体上的液晶取向膜、以及形成于所述液晶取向膜上的光学膜层且显示出光学各向异性,所述制造方法包括:将液晶取向剂涂布于所述支撑体上来形成涂膜的工序;通过对所述涂膜赋予液晶取向能力而在所述支撑体上形成所述液晶取向膜的工序;以及通过使液晶组合物硬化而在所述液晶取向膜上形成所述光学膜层的工序,形成所述涂膜的工序为通过在25℃~100℃的范围内的温度下进行加热而在所述支撑体上形成所述涂膜的工序。
<12>根据所述<11>的层叠体的制造方法,其中所述液晶取向剂含有选自由聚酰亚胺、及具有保护基的胺系硬化剂所组成的群组中的至少一种。
[发明的效果]
根据本发明的层叠体,可在基材上形成液晶取向性良好、且液晶膜的表面粗糙度优异的光学膜层。因此,使用本发明的层叠体而形成于被粘附体上的光学膜因液晶显示元件的显示品质的改良效果高而可适宜地用于图像显示领域等中。另外,根据本发明的液晶取向剂,可形成如下液晶取向膜:与光学膜(转印膜)的剥离性良好、且可获得剥离后的液晶膜的表面粗糙度优异的转印膜。
附图说明
图1中的(a)至(c)是表示光学膜的形成方法的示意图。
[符号的说明]
10:层叠体
11:支撑体
12:液晶取向膜
13:光学膜
21:被粘附体
22:粘接层
23:转印膜。
具体实施方式
《第1实施方式》
以下,一边适宜参照附图一边对本实施方式的液晶取向剂进行说明。本实施方式的液晶取向剂为如下用途的液晶取向剂:通过自依次层叠有支撑体11、液晶取向膜12及光学膜13的层叠体10将光学膜13转印于与支撑体11不同的基材(被粘附体21)上,从而形成用以获得具有光学膜13的被粘附体21的液晶取向膜12。光学膜13相当于“转印膜”。以下,对本实施方式的液晶取向剂中所调配的成分、以及视需要而任意调配的其他成分进行说明。
<聚合物[A]>
本实施方式的液晶取向剂含有聚合物[A]。聚合物[A]优选为选自由聚有机硅氧烷、苯乙烯-顺丁烯二酰亚胺系共聚物、丙烯酸系聚合物、聚酰胺酸、聚酰亚胺及聚酰胺酸酯所组成的群组中的至少一种聚合物。聚合物[A]优选为具有光取向性基的聚合物。
聚合物[A]所具有的光取向性基为通过基于光照射的光异构化反应、光二聚化反应、光分解反应、光致弗里斯重排(photo Fries rearrangement)反应等而对膜赋予各向异性的官能基。作为光取向性基的具体例,例如可列举:包含偶氮苯或其衍生物作为基本骨架的含偶氮苯的基、包含肉桂酸或其衍生物作为基本骨架的含肉桂酸结构的基、包含查尔酮或其衍生物作为基本骨架的含查尔酮的基、包含二苯甲酮或其衍生物作为基本骨架的含二苯甲酮的基、包含香豆素或其衍生物作为基本骨架的含香豆素的基等。这些中,聚合物[A]所具有的光取向性基优选为选自由含偶氮苯的基及含肉桂酸结构的基所组成的群组中的一种。尤其,就具有高的取向能力的方面及容易导入至聚合物的方面而言,优选为含肉桂酸结构的基,具体而言,优选为下述式(1)所表示的基。
[化1]
(式(1)中,R1及R2分别独立地为氢原子、卤素原子、碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基或氰基;R3为卤素原子、碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基或氰基;a为0~4的整数;其中,在a为2以上的情况下,多个R3为彼此相同的基或不同的基;X1为氧原子、硫原子或-NR8-(其中,R8为氢原子或一价有机基);“*”表示键结键)
作为所述式(1)所表示的基,可列举:将肉桂酸所具有的羧基或肉桂酰胺所具有的氨基羰基的一个氢原子去除而获得的一价基、或在所述一价基所具有的苯环上导入取代基而成的基(以下,也将这些称为“顺式肉桂酸酯基”)、或者肉桂酸所具有的羧基或肉桂酰胺所具有的氨基羰基被酯化且在苯环上键结二价有机基而成的一价基、或在所述一价基所具有的苯环上导入取代基而成的基(以下,也将这些称为“反式肉桂酸酯基”)等。
在X1为-NR8-的情况下,R8优选为氢原子、碳数1~6的一价烃基或叔丁氧基羰基。a优选为0或1。
顺式肉桂酸酯基例如可由下述式(cn-1)表示,反式肉桂酸酯基例如可由下述式(cn-2)表示。
[化2]
(式(cn-1)中,R4为氢原子、卤素原子、碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基或氰基;R5为亚苯基、亚联苯基、亚联三苯基或亚环己基、或者这些基所具有的氢原子的至少一部分经卤素原子、碳数1~10的烷基、碳数1~10的烷氧基、所述烷氧基的氢原子的至少一部分被卤素原子取代而成的一价基或氰基取代而成的基;A1为单键、氧原子、硫原子、碳数1~3的烷二基、-CH=CH-、-NH-、*1-COO-、*1-OCO-、*1-NH-CO-、*1-CO-NH-、*1-CH2-O-或*1-O-CH2-(“*1”表示与R5的键结键);b为0或1;
式(cn-2)中,R6为碳数1~3的烷基;A2为氧原子、*2-COO-、*2-OCO-、*2-NH-CO-或*2-CO-NH-(“*2”表示与R7的键结键);R7为碳数1~6的烷二基;c为0或1;
式(cn-1)及式(cn-2)中的R1、R2、R3、X1及a的含义与所述式(1)相同;“*”表示键结键)
关于聚合物[A],相对于聚合物[A]的合成中所使用的单量体的总量,光取向性基的含有比例优选为1摩尔%~70摩尔%,更优选为3摩尔%~60摩尔%,进而更优选为5摩尔%~60摩尔%。
就可获得与光学膜的剥离性、透明性及液晶取向性更良好的液晶取向膜的方面而言,聚合物[A]优选为具有聚合性基。若聚合物[A]具有聚合性基,则可提高光学膜相对于液晶取向膜的剥离性、透明性及液晶取向性的改善效果,从而优选。再者,作为在液晶取向剂中的聚合物成分具有聚合性基时所述改善效果进一步变高的理由,推测为:通过聚合性基所引起的分子间或分子内的交联而液晶取向膜的硬度变高,而且液晶取向膜对于支撑体的粘接性提高,由此将光学各向异性膜自液晶取向膜完美地剥离,结果,光学各向异性膜的取向限制力及透明性变高。
作为聚合性基,优选为可通过光或热而在相同或不同的分子间形成共价键的基,例如可列举:(甲基)丙烯酰基、乙烯基、乙烯基苯基、亚乙烯基、乙烯基氧基(CH2=CH-O-)、顺丁烯二酰亚胺基、烯丙基、乙炔基、烯丙基氧基、环状醚基等。这些中,就对于光的反应性高的方面而言,优选为(甲基)丙烯酰基及环状醚基,更优选为(甲基)丙烯酰基及环氧基。再者,(甲基)丙烯酰基为包含丙烯酰基及甲基丙烯酰基的含义,环氧基为包含氧杂环丙基及氧杂环丁基的含义。相对于构成聚合物[A]的单量体单元的整体,聚合性基的含有比例优选为50摩尔%以下,更优选为1摩尔%~40摩尔%。
其次,关于聚合物[A]的具体例,列举聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺酸酯、聚有机硅氧烷、苯乙烯-顺丁烯二酰亚胺系共聚物、以及丙烯酸系聚合物为例进行说明。
[聚酰胺酸]
作为聚合物[A]的聚酰胺酸优选为在主链中具有光取向性基。所述聚酰胺酸例如可使四羧酸二酐与二胺化合物反应而获得。就单体的选择自由度高的方面而言,优选为可通过使用在主链中包含光取向性基的二胺(以下,也称为“特定二胺”)的聚合来获得。
聚酰胺酸的合成中所使用的四羧酸二酐并无特别限定,例如可使用日本专利特开2010-97188号公报中记载的四羧酸二酐等现有公知的各种四羧酸二酐。
作为特定二胺,可优选地使用下述式(2)所表示的芳香族二胺。
[化3]
(式(2)中,X2及X3分别独立地为单键或二价连结基,Y1为所述式(1)所表示的二价基;a为0或1;其中,在a为0的情况下,X2为单键,且式(2)中的一级氨基键结于所述式(1)中的苯环上)
所述式(2)中,作为X2及X3为二价连结基时的具体例,可列举:-O-、-COO-、-NH-、-NHCO-、碳数1~3的烷二基等。就可进一步提高聚合物[A]的光反应性的方面而言,a优选为0。
作为特定二胺的具体例,例如可列举下述式所表示的化合物等。再者,特定二胺可单独使用一种,也可组合两种以上。
[化4]
在聚酰胺酸的合成时,也可并用特定二胺以外的其他二胺。其他二胺并无特别限定,例如可使用日本专利特开2010-97188号公报中记载的二胺等现有公知的二胺化合物。在并用其他二胺的情况下,相对于合成中所使用的二胺化合物的合计量,特定二胺的使用比例优选为设为10摩尔%以上,更优选为设为30摩尔%以上。作为其他二胺,可单独使用一种,也可使用两种以上。
聚酰胺酸的合成反应优选为在有机溶媒中进行。此时的反应温度优选为-20℃~150℃,反应时间优选为0.1小时~24小时。作为反应中所使用的有机溶媒,例如可列举:非质子性极性溶媒、酚系溶媒、醇、酮、酯、醚、卤化烃、烃等。有机溶媒的使用量优选为设为四羧酸二酐及二胺化合物的合计量相对于反应溶液的总量而成为0.1质量%~50质量%的量。
[聚酰亚胺]
在聚合物[A]为聚酰亚胺的情况下,聚酰亚胺可通过如下方式获得:对以所述方式合成的聚酰胺酸进行脱水闭环并加以酰亚胺化。
聚酰亚胺可为对作为其前体的聚酰胺酸所具有的酰胺酸结构的全部进行脱水闭环而成的完全酰亚胺化物,也可为仅对酰胺酸结构的一部分进行脱水闭环、且酰胺酸结构与酰亚胺环结构并存的部分酰亚胺化物。本实施方式的聚酰亚胺的酰亚胺化率优选为30%以上,更优选为40%~99%,进而更优选为50%~99%。所述酰亚胺化率是以百分率表示酰亚胺环结构的数量相对于聚酰亚胺的酰胺酸结构的数量与酰亚胺环结构的数量的合计而所占的比例。此处,酰亚胺环的一部分也可为异酰亚胺环。
聚酰胺酸的脱水闭环优选为利用如下方法来进行:对聚酰胺酸进行加热的方法;或将聚酰胺酸溶解于有机溶媒中,并在所述溶液中添加脱水剂及脱水闭环催化剂且视需要进行加热的方法。其中,优选为利用后述的方法。
于在聚酰胺酸的溶液中添加脱水剂及脱水闭环催化剂的方法中,作为脱水剂,例如可使用乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。相对于聚酰胺酸的酰胺酸结构的1摩尔,脱水剂的使用量优选为设为0.01摩尔~20摩尔。作为脱水闭环催化剂,例如可使用吡啶、三甲吡啶、二甲吡啶、三乙胺等三级胺。相对于所使用的脱水剂1摩尔,脱水闭环催化剂的使用量优选为设为0.01摩尔~10摩尔。作为脱水闭环反应中所使用的有机溶媒,可列举作为聚酰胺酸的合成中所使用的有机溶媒而例示的有机溶媒。脱水闭环反应的反应温度优选为0℃~180℃,更优选为10℃~150℃。反应时间优选为1.0小时~120小时,更优选为2.0小时~30小时。
如此,可获得含有聚酰亚胺的反应溶液。所述反应溶液可直接提供给液晶取向剂的制备,也可自反应溶液中去除脱水剂及脱水闭环催化剂后再提供给液晶取向剂的制备,也可将聚酰亚胺分离后再提供给液晶取向剂的制备,或者也可将所分离的聚酰亚胺精制后再提供给液晶取向剂的制备。这些精制操作可依照公知的方法来进行。此外,聚酰亚胺也可通过聚酰胺酸酯的酰亚胺化而获得。
[聚酰胺酸酯]
在聚合物[A]为聚酰胺酸酯的情况下,聚酰胺酸酯例如可利用如下方法等而获得:[I]使通过所述合成反应而获得的聚酰胺酸与酯化剂反应的方法;[II]使四羧酸二酯与二胺反应的方法;[III]使四羧酸二酯二卤化物与二胺反应的方法。
再者,在本说明书中,所谓“四羧酸二酯”,是指四羧酸所具有的4个羧基中的2个被酯化且其余的2个为羧基的化合物。所谓“四羧酸二酯二卤化物”,是指四羧酸所具有的4个羧基中的2个被酯化且其余的2个被卤化的化合物。
作为方法[I]中所使用的酯化剂,例如可列举:含羟基的化合物、缩醛系化合物、卤化物、含环氧基的化合物等。作为这些的具体例,含羟基的化合物例如可列举:甲醇、乙醇、丙醇等醇类,苯酚、甲酚等酚类等;缩醛系化合物例如可列举:N,N-二甲基甲酰胺二乙基缩醛、N,N-二乙基甲酰胺二乙基缩醛等;卤化物例如可列举:溴甲烷、溴乙烷、溴代十八烷、氯甲烷、氯代十八烷、1,1,1-三氟-2-碘乙烷等;含环氧基的化合物例如可列举:环氧丙烷等。
方法[II]中所使用的四羧酸二酯例如可通过如下方式而获得:使用甲醇或乙醇等醇类,对聚酰胺酸的合成中所例示的四羧酸二酐进行开环。再者,方法[II]中,作为酸衍生物,可仅使用四羧酸二酯,也可并用四羧酸二酐。作为所使用的二胺,可列举聚酰胺酸的合成中所例示的二胺。
方法[II]的反应优选为在有机溶媒中、在适当的脱水催化剂的存在下进行。作为有机溶媒,可列举作为聚酰胺酸的合成中所使用的有机溶媒而例示的有机溶媒。作为脱水催化剂,例如可列举:4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓卤化物、羰基咪唑、磷系缩合剂等。此时的反应温度优选为-20℃~150℃,更优选为0℃~100℃。反应时间优选为0.1小时~24小时,更优选为0.5小时~12小时。
方法[III]中所使用的四羧酸二酯二卤化物例如可通过如下方式而获得:使以所述方式获得的四羧酸二酯与亚硫酰氯等适当的氯化剂反应。再者,方法[III]中,作为酸衍生物,可仅使用四羧酸二酯二卤化物,也可并用四羧酸二酐。作为所使用的二胺,可列举聚酰胺酸的合成中所例示的二胺。
方法[III]的反应优选为在有机溶媒中、在适当的碱的存在下进行。作为有机溶媒,可列举作为聚酰胺酸的合成中所使用的有机溶媒而例示的有机溶媒。作为碱,例如可优选地使用:吡啶、三乙胺等三级胺;氢化钠、氢化钾、氢氧化钠、氢氧化钾、钠、钾等碱金属类等。此时的反应温度优选为-20℃~150℃,更优选为0℃~100℃。反应时间优选为0.1小时~24小时,更优选为0.5小时~12小时。
液晶取向剂中所含的聚酰胺酸酯可仅具有酰胺酸酯结构,也可为酰胺酸结构与酰胺酸酯结构并存的部分酯化物。再者,将聚酰胺酸酯溶解而成的反应溶液可直接提供给液晶取向剂的制备,也可将反应溶液中所含的聚酰胺酸酯分离后再提供给液晶取向剂的制备,或者也可将所分离的聚酰胺酸酯精制后再提供给液晶取向剂的制备。聚酰胺酸酯的分离及精制可依照公知的方法来进行。
[溶液粘度及重量平均分子量]
以所述方式获得的聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺优选为在将其制成浓度为10质量%的溶液时,显示出10mPa·s~800mPa·s的溶液粘度者,更优选为显示出15mPa·s~500mPa·s的溶液粘度者。再者,聚合物的溶液粘度(mPa·s)是使用E型旋转粘度计在25℃下对如下聚合物溶液进行测定而得的值,所述聚合物溶液是使用设为测定对象的聚合物的良溶媒(例如,γ-丁内酯、N-甲基-2-吡咯烷酮等)制备而成的浓度为10质量%的聚合物溶液。
以所述方式获得的聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺的利用凝胶渗透色谱法(GelPermeation Chromatography,GPC)来测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw)优选为1,000~500,000,更优选为2,000~300,000。分子量分布(Mw/Mn)优选为7以下,更优选为5以下。
[聚有机硅氧烷]
在聚合物[A]为具有光取向性基的聚有机硅氧烷(以下,也称为“聚有机硅氧烷[A]”)的情况下,合成聚有机硅氧烷[A]的方法并无特别限定,就简便且可提高光取向性基的导入率的方面而言,优选为利用如下方法:将含环氧基的烷氧基硅烷、或含环氧基的烷氧基硅烷与其他硅烷化合物的混合物加以水解缩合而获得含环氧基的聚有机硅氧烷,继而,使所获得的含环氧基的聚有机硅氧烷与具有光取向性基的羧酸(以下,也称为“特定羧酸”)反应。
含环氧基的聚有机硅氧烷例如可通过对水解性的硅烷化合物进行水解、缩合而获得。作为所使用的硅烷化合物,只要显示出水解性,则并无特别限制,例如可列举:四烷氧基硅烷、苯基三烷氧基硅烷、二烷基二烷氧基硅烷、单烷基三烷氧基硅烷、巯基烷基三烷氧基硅烷、脲基烷基三烷氧基硅烷、氨基烷基三烷氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三烷氧基硅烷、3-(3,4-环氧环己基)丙基三烷氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰基氧基丙基三烷氧基硅烷、乙烯基三烷氧基硅烷、对苯乙烯基三烷氧基硅烷、三甲氧基硅烷基丙基琥珀酸酐等。硅烷化合物可单独使用这些的一种或组合使用两种以上。
硅烷化合物的水解、缩合反应是通过如下方式而进行:使如上所述的硅烷化合物的一种或两种以上与水优选为在适当的催化剂及有机溶媒的存在下反应。在水解、缩合反应时,相对于硅烷化合物(合计量)1摩尔,水的使用比例优选为1摩尔~30摩尔。作为催化剂,例如可列举:酸、碱金属化合物、有机碱、钛化合物、锆化合物等。催化剂的使用量根据催化剂的种类、温度等反应条件等而不同,应适宜设定,例如相对于硅烷化合物的合计量,优选为0.05倍摩尔~1倍摩尔。作为反应中所使用的有机溶媒,例如可列举:烃、酮、酯、醚、醇等。这些中,优选为使用非水溶性或难水溶性的有机溶媒。相对于反应中所使用的硅烷化合物的合计100质量份,有机溶媒的使用比例优选为10质量份~1,000质量份。
所述水解、缩合反应例如优选为通过油浴等而进行加热(例如,加热至40℃~130℃)来实施。加热时间优选为设为0.5小时~8小时。在反应结束后,视需要利用水对自反应液分取出的有机溶媒层进行清洗,并利用干燥剂对有机溶媒层进行干燥后,去除溶媒,由此可获得目标聚有机硅氧烷。再者,聚有机硅氧烷的合成方法并不限于所述水解、缩合反应,例如也可利用使水解性硅烷化合物在草酸及醇的存在下进行反应的方法等而进行。
继而,使所获得的含环氧基的聚有机硅氧烷与特定羧酸反应。由此,含环氧基的聚有机硅氧烷所具有的环氧基与羧酸反应而获得聚有机硅氧烷[A]。
特定羧酸只要具有光取向性基,则并无特别限定,优选为具有含肉桂酸结构的基的羧酸。作为此种特定羧酸,例如可列举在所述式(cn-1)及所述式(cn-2)分别所表示的基的X1为氧原子的基中的键结键的部分键结有氢原子的羧酸等。再者,特定羧酸可单独使用一种或组合使用两种以上。
在含环氧基的聚有机硅氧烷与特定羧酸的反应时,也可使用不具有光取向性基的羧酸(其他羧酸)。所使用的其他羧酸并无特别限制,可优选地使用具有聚合性基的羧酸(以下,也称为“含聚合性基的羧酸”),可更适宜地使用所述聚合性基为(甲基)丙烯酰基的羧酸。在含环氧基的聚有机硅氧烷与特定羧酸的反应时,通过并用含聚合性基的羧酸,可获得光学各向异性膜与液晶取向膜的剥离性更良好的液晶取向膜,就此方面而言适宜。作为聚合性基的具体例,可应用与聚合物[A]可具有的聚合性基相关的所述说明。聚有机硅氧烷[A]优选为至少具有环氧基,更优选为具有(甲基)丙烯酰基与环氧基。与含环氧基的聚有机硅氧烷进行反应的羧酸也可为羧酸酐。
作为含聚合性基的羧酸的具体例,例如可列举:(甲基)丙烯酸、顺丁烯二酸、富马酸、柠康酸、中康酸、衣康酸、ω-羧基-聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯、邻苯二甲酸单羟基乙基(甲基)丙烯酸酯等不饱和羧酸;偏苯三甲酸酐、顺丁烯二酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、顺式-1,2,3,4-四氢邻苯二甲酸酐等不饱和多元羧酸酐等。含聚合性基的羧酸可单独使用这些的一种或组合使用两种以上。作为其他羧酸,除含聚合性基的羧酸以外,例如也可使用丙酸、苯甲酸、甲基苯甲酸、具有垂直取向性基的羧酸等。
在含环氧基的聚有机硅氧烷与羧酸的反应时,就使所述反应充分进行且减少未反应的羧酸的量的观点而言,相对于聚有机硅氧烷所具有的环氧基的合计1摩尔,羧酸的使用比例优选为设为0.001摩尔~1.5摩尔,就获得光学各向异性膜与液晶取向膜的剥离性更良好的液晶取向膜的观点而言,更优选为设为0.01摩尔以上且未满1.0摩尔,进而更优选为设为0.1摩尔~0.8摩尔。在所述反应时,通过相对于聚有机硅氧烷所具有的环氧基的合计1摩尔而将羧酸的使用比例设为未满1摩尔,可获得具有光取向性基与环氧基的聚有机硅氧烷[A]。就可进一步提高液晶取向膜与光学各向异性膜的剥离性的方面而言,聚有机硅氧烷[A]优选为在侧链具有环氧基。
就使液晶取向膜12的液晶取向性良好的观点而言,相对于反应中所使用的羧酸的总量,特定羧酸的使用比例(在使用两种以上的情况下为其合计量)优选为设为10摩尔%以上,更优选为设为20摩尔%以上。在使用含聚合性基的羧酸的情况下,相对于反应中所使用的羧酸的总量,含聚合性基的羧酸的使用比例优选为设为1摩尔%以上,更优选为设为3摩尔%~50摩尔%,进而更优选为设为5摩尔%~30摩尔%。
含环氧基的聚有机硅氧烷与羧酸的反应优选为在催化剂及有机溶媒的存在下进行。作为催化剂,优选为使用三级有机胺或者四级有机胺。相对于含环氧基的聚有机硅氧烷100质量份,催化剂的使用比例优选为0.1质量份~20质量份。作为所使用的有机溶媒,就原料及产物的溶解性以及产物的精制的容易性的观点而言,优选为设为选自由醚、酯及酮所组成的群组中的至少一种。作为特别优选的溶媒的具体例,可列举:2-丁酮、2-己酮、甲基异丁基酮及乙酸丁酯等。所述有机溶媒优选为以固体成分浓度(反应溶液中的溶媒以外的成分的合计质量相对于溶液的总质量所占的比例)成为5质量%~50质量%的比例来使用。反应温度优选为0℃~200℃,反应时间优选为0.1小时~50小时。在反应结束后,优选为利用水对自反应液分取出的有机溶媒层进行清洗。
关于聚有机硅氧烷[A],利用GPC来测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw)优选为处于100~50,000的范围内,更优选为处于200~10,000的范围内。
[苯乙烯-顺丁烯二酰亚胺系共聚物]
在聚合物[A]为具有光取向性基的苯乙烯-顺丁烯二酰亚胺系共聚物(以下,也称为“聚合物[As]”)的情况下,合成聚合物[As]的方法并无特别限定。聚合物[As]也可进而具有聚合性基。聚合物[As]所具有的聚合性基优选为可通过光或热而在相同或不同的分子间形成共价键的基,例如可列举:(甲基)丙烯酰基、乙烯基、乙烯基苯基、乙烯基醚基、烯丙基、乙炔基、烯丙基氧基、环状醚基、下述式(22)~式(25)分别所表示的基等。再者,在下述式中,作为R12~R15的二价有机基,可列举碳数1~20的二价烃基、在所述二价烃基的碳-碳键间具有-O-、-CO-、-COO-等的基等。这些中,聚合物[As]所具有的聚合性基优选为(甲基)丙烯酰基或环氧基,更优选为环氧基。
[化5]
(式(22)~式(25)中,R12~R14分别独立地为单键或二价有机基,R15为二价有机基;“*”表示键结键)
聚合物[As]可仅含有源自具有苯乙烯基的单量体(以下,也称为“苯乙烯系化合物”)的结构单元、与源自具有顺丁烯二酰亚胺基的单量体(以下,也称为“顺丁烯二酰亚胺系化合物”)的结构单元,也可进而含有源自苯乙烯系化合物及顺丁烯二酰亚胺系化合物以外的单量体的结构单元。相对于苯乙烯-顺丁烯二酰亚胺系共聚物的所有结构单元,源自苯乙烯系化合物的结构单元的含有比例优选为2摩尔%~80摩尔%,更优选为5摩尔%~70摩尔%。另外,相对于苯乙烯-顺丁烯二酰亚胺系共聚物的所有结构单元,源自顺丁烯二酰亚胺系化合物的结构单元的含有比例优选为2摩尔%~80摩尔%,更优选为5摩尔%~70摩尔%。
作为苯乙烯系化合物的具体例,例如可列举:苯乙烯、甲基苯乙烯、二乙烯基苯、3-乙烯基苯甲酸、4-乙烯基苯甲酸、3-(缩水甘油基氧基甲基)苯乙烯、4-(缩水甘油基氧基甲基)苯乙烯、4-缩水甘油基-α-甲基苯乙烯等。作为顺丁烯二酰亚胺系化合物,例如可列举:N-甲基顺丁烯二酰亚胺、N-环己基顺丁烯二酰亚胺、N-苯基顺丁烯二酰亚胺、3-(2,5-二氧代-3-吡咯啉-1-基)苯甲酸、4-(2,5-二氧代-3-吡咯啉-1-基)苯甲酸、4-(2,5-二氧代-3-吡咯啉-1-基)苯甲酸甲酯、下述式(m3-1)~式(m3-5)分别所表示的含光取向性基的化合物等。
[化6]
再者,作为苯乙烯系化合物、顺丁烯二酰亚胺系化合物,可单独使用这些的一种或组合使用两种以上。
聚合物[As]可通过使用苯乙烯系化合物及顺丁烯二酰亚胺系化合物的聚合而获得。所述聚合优选为在聚合引发剂的存在下且在有机溶媒中进行。作为所使用的聚合引发剂,例如优选为2,2'-偶氮双(异丁腈)、2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物。相对于反应中所使用的所有单体100质量份,聚合引发剂的使用比例优选为设为0.01质量份~30质量份。作为所使用的有机溶媒,例如可列举:醇、醚、酮、酰胺、酯、烃化合物等。此时,反应温度优选为设为30℃~120℃,反应时间优选为设为1小时~36小时。有机溶媒的使用量(a)优选为设为反应中所使用的单体的合计量(b)相对于反应溶液的总体量(a+b)而成为0.1质量%~60质量%的量。
就可进一步提高液晶取向膜与光学各向异性膜的剥离性的方面而言,聚合物[As]优选为具有环氧基、通过加热而与环氧基反应的官能基、以及光取向性基的苯乙烯-顺丁烯二酰亚胺系共聚物。作为通过加热而与环氧基反应的官能基,就保存稳定性高且与环氧基的反应性高的方面而言,优选为羧基或保护羧基。
在聚合物[As]具有环氧基、以及通过加热而与环氧基反应的官能基的情况下,相对于聚合物[As]的合成中所使用的单量体的总量,聚合物[As]中的环氧基的含有比例优选为1摩尔%~60摩尔%,更优选为10摩尔%~50摩尔%。另外,通过加热而与环氧基反应的官能基的含有比例优选为1摩尔%~90摩尔%,更优选为10摩尔%~80摩尔%。
关于聚合物[As],利用GPC来测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw)优选为1,000~300,000,更优选为2,000~100,000。Mw与利用GPC来测定的聚苯乙烯换算的数量平均分子量(Mn)的比所表示的分子量分布(Mw/Mn)优选为10以下,更优选为8以下。
[(甲基)丙烯酸系聚合物]
在聚合物[A]为具有光取向性基的(甲基)丙烯酸系聚合物(以下,也称为“聚合物[Am]”)的情况下,合成聚合物[Am]的方法并无特别限定。聚合物[Am]也可进而具有聚合性基。
聚合物[Am]优选为在侧链具有环氧基作为聚合性基。此种聚合物[Am]例如可利用如下方法而获得:使包含具有环氧基的(甲基)丙烯酸系化合物的单量体在聚合引发剂的存在下进行聚合,继而,使所获得的聚合物(以下,也称为“含环氧基的聚(甲基)丙烯酸酯”)与含光取向性基的羧酸反应。再者,关于合成反应中的各种条件,可应用聚合物[As]的说明。
作为含环氧基的(甲基)丙烯酸系单量体,例如可列举具有环氧基的不饱和羧酸酯,作为其具体例,例如可列举:(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、α-乙基丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧丁酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、(甲基)丙烯酸6,7-环氧庚酯、丙烯酸4-羟基丁基缩水甘油醚、(甲基)丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯等。
在所述聚合时,作为含环氧基的(甲基)丙烯酸系单量体以外的其他单量体,例如可与含环氧基的(甲基)丙烯酸系单量体一起并用(甲基)丙烯酸、顺丁烯二酸、乙烯基苯甲酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、N-甲基顺丁烯二酰亚胺、N-环己基顺丁烯二酰亚胺、N-苯基顺丁烯二酰亚胺等。再者,其他单量体可单独使用这些的一种,也可组合使用两种以上。
关于聚合物[Am],利用GPC来测定的聚苯乙烯换算的数量平均分子量(Mn)优选为250~500,000,更优选为500~100,000,进而更优选为1,000~50,000。
<特定添加剂[B]>
本实施方式的液晶取向剂含有选自由自由基捕捉剂及表面改质剂所组成的群组中的至少一种作为特定添加剂[B]。
[自由基捕捉剂]
自由基捕捉剂优选为具有下述式(11)所表示的基或下述式(12)所表示的基。
[化7]
(式(11)中,R1为氢原子、碳数1~20的烷基、碳数6~20的芳基、碳数7~13的芳烷基、1,3-二氧代丁基或1,4-二氧代丁基;另外,式(11)所表示的基也可自R1所表示的烷基、芳基、芳烷基、1,3-二氧代丁基及1,4-二氧代丁基中去除1个氢原子而成为二价基并形成分子链的一部分;R2~R5分别独立地为碳数1~6的烷基、碳数6~12的芳基或碳数7~13的芳烷基;X1为单键、羰基、*-(CH2)n-O-、-O-、或*-CONH-;其中,“*”所表示的键结键表示与哌啶环进行键结的部位;另外,n为1~4的整数;X2~X5分别独立地为单键、羰基、**-CH2-CO-或**-CH2-CH(OH)-;其中,“**”所表示的键结键表示与哌啶环进行键结的部位;式(11)中的“*”表示键结键)
[化8]
(式(12)中,R6为碳数4~16的烃基、或所述烃基的碳骨架链中具有氧原子或硫原子的基;a为0~3的整数;R7为氢原子或碳数1~16的烃基;其中,在存在多个R7的情况下,多个R7为彼此相同的基或不同的基)
所述式(11)中,作为R1所表示的碳数1~20的烷基,例如可列举:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一基、十二基、十三基、十四基、十五基、十六基、十七基、十八基、十九基等。作为所述R1所表示的碳数6~20的芳基,例如可列举:苯基、3-氟苯基、3-氯苯基、4-氯苯基、4-异丙基苯基、4-正丁基苯基、3-氯-4-甲基苯基、4-吡啶基、2-苯基-4-喹啉基、2-(4'-叔丁基苯基)-4-喹啉基、2-(2'-硫代苯基)-4-喹啉基等。作为所述R2~R5所表示的碳数1~6的烷基,例如可列举:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。作为所述R1~R5所表示的碳数7~13的芳烷基,例如可列举:苄基、苯乙基等。作为所述R2~R5所表示的碳数6~12的芳基,例如可列举苯基等。作为所述R6所表示的、碳数4~16的烃基或所述烃基的碳骨架链中具有氧原子或硫原子的基,例如可列举:叔丁基、1-甲基十五基、辛基硫代甲基、十二基硫代甲基、叔丁氧基、1-甲基十五基氧基、辛基氧基甲基等。作为R7所表示的碳数1~16的烃基,例如可列举:甲基、叔丁基、1-甲基十五基、辛基硫代甲基等。
作为具有所述式(11)所表示的基的自由基捕捉剂,例如可列举胺系抗氧化剂等,作为具有所述式(12)所表示的基的自由基捕捉剂,例如可列举酚系自由基捕捉剂等。这些自由基捕捉剂可单独使用或组合使用两种以上。
作为胺系自由基捕捉剂,例如可列举:琥珀酸二甲酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸甲酯、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基、碳酸=双(2,2,6,6-四甲基-1-十一基氧基哌啶-4-基)酯、五甲基哌啶基甲基丙烯酸酯、四甲基哌啶基甲基丙烯酸酯、N,N',N″,N″′-四-(4,6-双-(丁基-(N-甲基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)氨基)-三嗪-2-基)-4,7-二氮杂癸烷-1,10-二胺、二丁基胺1,3,5-三嗪N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基-1,6-六亚甲基二胺与N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁基胺的缩聚物、聚[{6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}六亚甲基{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}]、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]甲基]丁基丙二酸酯等。
作为酚系自由基捕捉剂,例如可列举:三-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)-异氰脲酸酯、三-(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)-丁烷、4,4'-亚丁基双(6-叔丁基-间甲酚)、3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸硬脂基酯、季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,4,6-三(3',5'-二-叔丁基-4'-羟基苄基)均三甲苯、硫代二亚乙基双[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、N,N'-己烷-1,6-二基双[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基丙酰胺]、异辛基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、4,6-双(十二基硫代甲基)-邻甲酚、4,6-双(辛基硫代甲基)-邻甲酚、亚乙基双(氧基亚乙基)双[3-(5-叔丁基-4-羟基-间甲苯基)丙酸酯]、六亚甲基双[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,3,5-三[(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲苯基)甲基]-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、2,6-二-叔丁基-4-(4,6-双(辛基硫基)-1,3,5-三嗪-2-基氨基)苯酚等。
再者,作为这些自由基捕捉剂,可使用市售品。作为胺系自由基捕捉剂的市售品,例如可列举:艾迪科斯塔波(Adekastab)LA-52、LA-57、LA-63、LA-68、LA-72、LA-77、LA-81、LA-82、LA-87、LA-402、LA-502(以上,艾迪科(ADEKA)制造),智玛索布(CHIMASSORB)119、智玛索布(CHIMASSORB)2020、智玛索布(CHIMASSORB)944、地奴彬(TINUVIN)622、地奴彬(TINUVIN)123、地奴彬(TINUVIN)144、地奴彬(TINUVIN)765、地奴彬(TINUVIN)770、地奴彬(TINUVIN)111、地奴彬(TINUVIN)783、地奴彬(TINUVIN)791(以上,日本巴斯夫(BASFJapan)制造)等。
作为酚系自由基捕捉剂的市售品,例如可列举:艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-20、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-30、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-40、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-50、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-60、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-80、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-330(以上,艾迪科(ADEKA)制造),易璐诺斯(IRGANOX)1010、易璐诺斯(IRGANOX)1035、易璐诺斯(IRGANOX)1076、易璐诺斯(IRGANOX)1098、易璐诺斯(IRGANOX)1135、易璐诺斯(IRGANOX)1330、易璐诺斯(IRGANOX)1726、易璐诺斯(IRGANOX)1425、易璐诺斯(IRGANOX)1520、易璐诺斯(IRGANOX)245、易璐诺斯(IRGANOX)259、易璐诺斯(IRGANOX)3114、易璐诺斯(IRGANOX)3790、易璐诺斯(IRGANOX)5057、易璐诺斯(IRGANOX)565、易璐佳莫德(IRGAMOD)295(以上,日本巴斯夫(BASF Japan)制造)等。
另外,作为所述具有式(11)所表示的基的自由基捕捉剂以及具有式(12)所表示的基的自由基捕捉剂以外的其他自由基捕捉剂,例如可列举:磷系自由基捕捉剂、硫系自由基捕捉剂以及这些的混合系化合物等。
作为磷系自由基捕捉剂,例如可列举:3,9-双(4-壬基苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷、3,9-双(十八基氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷、3,9-双(2,6-二-叔丁基-4-甲基苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷、2,4,8,10-四(1,1-二甲基乙基)-6-[(2-乙基己基)氧基]-12H-二苯并[d,g][1,3,2]二氧杂磷杂环辛二烯、三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯、四(2,4-二-叔丁基-5-甲基苯基)[1,1-联苯基]-4,4'-二基双膦酸酯、三[2-[[2,4,8,10-四-叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧磷杂-6-基]氧基]乙基]胺、双(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双[2,4-双(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯基]乙基酯亚磷酸等。
作为硫系自由基捕捉剂,例如可列举:二-十二基3,3'-硫代二丙酸酯、二-十八基3,3'-硫代二丙酸酯等。
作为磷系自由基捕捉剂的市售品,例如可列举:艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-4C、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-8、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-36、HP-10、2112(以上,艾迪科(ADEKA)制造),GSY-P101(以上,堺化学工业制造),易璐佛斯(IRGAFOS)168、易璐佛斯(IRGAFOS)12、易璐佛斯(IRGAFOS)126、易璐佛斯(IRGAFOS)38、易璐佛斯(IRGAFOS)P-EPQ(以上,日本巴斯夫(BASF Japan)制造)等。
作为硫系自由基捕捉剂的市售品,例如可列举:艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-412、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-503(以上,艾迪科(ADEKA)制造),易璐诺斯(IRGANOX)PS800FL、易璐诺斯(IRGANOX)PS 802FL(以上,日本巴斯夫(BASF Japan)制造)等。
作为混合系自由基捕捉剂的市售品,例如可列举:艾迪科斯塔波(Adekastab)A-611、艾迪科斯塔波(Adekastab)A-612、艾迪科斯塔波(Adekastab)A-613、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-37、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-15、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-18、328(以上,艾迪科(ADEKA)制造),地奴彬(TINUVIN)111、地奴彬(TINUVIN)783、地奴彬(TINUVIN)791(以上,日本巴斯夫(BASF Japan)制造)等。
所述中,本实施方式的液晶取向剂中所调配的自由基捕捉剂优选为选自由酚系自由基捕捉剂及胺系自由基捕捉剂所组成的群组中的至少一种。
相对于[A]聚合物100质量份,自由基捕捉剂的含有比例优选为0.1质量份~10质量份,更优选为0.1质量份~5质量份,特别优选为0.1质量份~3质量份。通过以所述比例含有自由基捕捉剂,可在基材上形成液晶取向性良好且液晶膜的表面粗糙度优异的光学膜层。另外,与具有光学功能的光学膜(转印膜)的剥离性良好,可获得剥离后的液晶膜的表面粗糙度得到减低的转印膜。另外,通过将自由基捕捉功能导入聚合物侧链,也可显现出相同的效果。
[表面改质剂]
表面改质剂对液晶取向膜的表面状态进行改质,尤其具有改善液晶组合物的涂布性的效果。通过液晶取向剂含有表面改质剂,可改善转印后的液晶取向膜的膜质。作为表面改质剂,例如可使用表面活性剂、气体产生剂。
(表面活性剂)
作为所述表面活性剂,例如可列举:非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子性表面活性剂、硅酮系表面活性剂、氟系表面活性剂等。作为所述非离子表面活性剂的具体例,可列举:聚氧乙烯烷基醚等醚型;甘油酯的聚氧乙烯醚等醚酯型;聚乙二醇脂肪酸酯、甘油酯、脱水山梨糖醇酯等酯型等。作为非离子表面活性剂的市售品,可列举:纽考鲁(Newcol)2320、纽考鲁(Newcol)714-F、纽考鲁(Newcol)723、纽考鲁(Newcol)2307、纽考鲁(Newcol)2303(以上,日本乳化剂公司),皮傲宁(Pionin)D-1107-S、皮傲宁(Pionin)D-1007、皮傲宁(Pionin)D-1106-DIR、纽卡鲁根(Newkalgen)TG310(以上,竹本油脂公司)等。
作为所述阳离子表面活性剂的具体例,可列举脂肪族胺盐、脂肪族铵盐等。另外,作为所述阴离子表面活性剂的具体例,可列举:脂肪酸皂、烷基醚羧酸盐等羧酸盐;烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、α-烯烃磺酸盐等磺酸盐;高级醇硫酸酯盐、烷基醚硫酸盐等硫酸酯盐;烷基磷酸酯等磷酸酯盐等。作为非离子性表面活性剂,可列举:聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚甘油脂肪酸酯等。
非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂及非离子性表面活性剂中,具有聚硅氧烷结构的表面活性剂为硅酮系表面活性剂,具有全氟烷基的表面活性剂为氟系表面活性剂。作为硅酮系表面活性剂的具体例,可列举:烷基改性硅油、聚醚改性硅油、氨基改性硅油、环氧改性硅油、羧基改性硅油等。作为氟系表面活性剂的具体例,可列举:含全氟烷基的寡聚物、全氟烷基羧酸盐、全氟烷基磷酸酯、全氟烷基磺酸盐、全氟烷基三甲基铵盐、全氟烷基环氧乙烷加成物等。
作为所述表面活性剂,就表面改质效果更高的方面而言,优选使用选自由硅酮系表面活性剂及氟系表面活性剂所组成的群组中的至少一种,尤其优选使用硅酮系表面活性剂。再者,所述表面活性剂可单独使用一种,或者组合使用两种以上。
相对于液晶取向剂中所含的聚合物[A]100质量份,表面活性剂的含有比例优选为5质量份以下,更优选为3质量份以下,特别优选为1质量份以下。另外,相对于液晶取向剂中所含的聚合物[A]100质量份,表面活性剂的含有比例优选为0.01质量份以上,特别优选为0.05质量份以上。通过以所述比例含有表面活性剂,可在基材上形成液晶取向性良好且液晶膜的表面粗糙度优异的光学膜层,就此方面而言优选。另外,与具有光学功能的光学膜(转印膜)的剥离性良好,且可获得剥离后的液晶膜的表面粗糙度优异的转印膜,就此方面而言优选。
(气体产生剂)
作为所述气体产生剂,只要通过光照射产生气体成分即可,可优选地使用醌二叠氮化合物。作为醌二叠氮化合物,优选为使用酚性化合物或醇性化合物(以下,称为“母核”)、与1,2-萘醌二叠氮磺酰卤的缩合物。
作为所述母核,例如可列举:三羟基二苯甲酮、四羟基二苯甲酮、五羟基二苯甲酮、六羟基二苯甲酮、(多羟基苯基)烷烃、其他母核等。
作为1,2-萘醌二叠氮磺酰卤,优选为1,2-萘醌二叠氮磺酰氯。作为1,2-萘醌二叠氮磺酰氯,例如可列举:1,2-萘醌二叠氮-4-磺酰氯、1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯等。这些中,更优选为1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯。
在酚性化合物或醇性化合物(母核)、与1,2-萘醌二叠氮磺酰卤的缩合反应中,相对于酚性化合物或醇性化合物中的OH基数,使用相当于优选为30摩尔%~85摩尔%、更优选为50摩尔%~70摩尔%的1,2-萘醌二叠氮磺酰卤。缩合反应可利用公知的方法来实施。
作为这些醌二叠氮化合物,可适宜使用4,4'-[1-[4-[1-[4-羟基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亚乙基]双酚(1.0摩尔)与1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯(2.0摩尔)的缩合物。再者,作为醌二叠氮化合物,可单独使用或组合使用两种以上。
相对于液晶取向剂中所含的聚合物[A]100质量份,气体产生剂的含有比例优选为15质量份以下,更优选为10质量份以下,特别优选为8质量份以下。另外,相对于液晶取向剂中所含的聚合物[A]100质量份,气体产生剂的含有比例优选为0.1质量份以上,更优选为0.5质量份以上,特别优选为1质量份以上。通过以所述比例含有气体产生剂,可在基材上形成液晶取向性良好且液晶膜的表面粗糙度优异的光学膜层。另外,与具有光学功能的光学膜(转印膜)的剥离性良好,且可获得剥离后的液晶膜的表面粗糙度优异的转印膜。
(其他聚合物)
关于本实施方式的液晶取向剂,在含有具有光取向性基的聚合物作为聚合物成分的情况下,就可使液晶取向膜的电特性及液晶取向性更良好的方面而言,优选为同时含有具有光取向性基的聚合物、以及不具有光取向性基的聚合物(以下,称为“其他聚合物”)。其他聚合物并无特别限制,例如可列举:将聚酰胺酸、聚酰胺酸酯、聚酰亚胺、聚酯、聚酰胺、纤维素衍生物、聚缩醛、聚苯乙烯衍生物、苯乙烯-顺丁烯二酰亚胺系共聚物、(甲基)丙烯酸系聚合物等作为主骨架的聚合物。其他聚合物优选为其主链为选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯、聚酰亚胺及(甲基)丙烯酸系聚合物所组成的群组中的任一种。在将其他聚合物调配至液晶取向剂中的情况下,相对于液晶取向剂中的聚合物成分的合计100质量份,其他聚合物的含有比例优选为90质量份以下,更优选为80质量份以下。
<其他成分>
本实施方式的液晶取向剂视需要可含有特定添加剂[B]以外的其他成分作为添加剂。作为所述其他成分,例如可列举硬化催化剂、硬化促进剂等。
(硬化催化剂)
硬化催化剂为具有对于环氧结构间的交联反应而言的催化作用的成分,且以促进所述交联反应为目的而含有于液晶取向剂中。硬化催化剂优选为金属螯合物化合物,优选为使用选自铝、钛及锆中的金属的乙酰丙酮络合物或乙酰乙酸络合物。具体而言,例如可列举:二异丙氧基乙基乙酰乙酸酯铝、三(乙酰基丙酮酸)铝、三(乙基乙酰乙酸酯)铝、二异丙氧基双(乙基乙酰乙酸酯)钛、二异丙氧基双(乙酰基丙酮酸)钛、三-正丁氧基乙基乙酰乙酸酯锆、二-正丁氧基双(乙基乙酰乙酸酯)锆等。相对于液晶取向剂中的聚合物成分的合计100质量份,金属螯合物化合物的使用比例优选为0.1质量份~50质量份,更优选为0.5质量份~30质量份。
(硬化促进剂)
硬化促进剂是以强化硬化催化剂的催化作用并促进环氧结构间的交联反应为目的而含有于液晶取向剂中的成分。作为硬化促进剂,例如可使用具有苯酚基、硅烷醇基、硫醇基、磷酸基、磺酸基、羧基、羧酸酐基等的化合物。作为硬化促进剂的具体例,例如可列举:氰基苯酚、硝基苯酚、甲氧基苯氧基苯酚、硫代苯氧基苯酚、4-苄基苯酚、三甲基硅烷醇、三乙基硅烷醇、1,1,3,3-四苯基-1,3-二硅氧烷二醇、1,4-双(羟基二甲基硅烷基)苯、三苯基硅烷醇、三(对甲苯基)硅烷醇、二苯基硅烷二醇、偏苯三甲酸等。相对于液晶取向剂中的聚合物成分的合计100质量份,硬化促进剂的使用比例优选为30质量份以下,更优选为0.1质量份~20质量份。
再者,液晶取向剂也可在不妨碍本发明的目的及效果的范围内含有所述以外的成分。这些的调配比例可根据所调配的各化合物而在不妨碍本发明的效果的范围内适宜设定。
(溶剂)
液晶取向剂是以聚合物[A]、特定添加剂[B]及任意使用的其他成分优选为分散或溶解于适当的溶媒中而成的液状的组合物的形式制备。所使用的溶媒优选为有机溶媒,可适宜地使用醇、醚、酮、酰胺、酯、烃等。这些中,优选为使用选自多元醇的部分酯、多元醇醚、醚、酮及酯中的一种以上的溶剂(以下,也称为“A溶剂”)。具体而言,作为多元醇的部分酯,可优选地使用丙二醇单甲醚乙酸酯;作为多元醇醚,可优选地使用选自丙二醇单甲醚及乙二醇单丁醚(丁基溶纤剂)中的一种以上;作为醚,可优选地使用选自二乙二醇乙基甲基醚及四氢呋喃中的一种以上;作为酮,可优选地使用选自甲基乙基酮、环戊酮及环己酮中的一种以上;作为酯,可优选地使用选自乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸叔丁酯、乙酰乙酸乙酯及丙二醇单甲醚乙酸酯中的一种以上。
在制备液晶取向剂时,作为溶媒,可单独使用所述A溶剂,也可同时使用A溶剂及其他溶剂(以下,也称为“B溶剂”)。作为B溶剂,例如可列举:N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、1,2-二甲基-2-咪唑烷酮、N,N-二甲基甲酰胺等。B溶剂可单独使用一种或组合使用两种以上。
所使用的A溶剂及B溶剂的使用比例可根据聚合物相对于溶剂的溶解性而适宜选择。具体而言,相对于液晶取向剂的制备中所使用的溶剂的合计量,A溶剂的使用比例优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上。另外,相对于液晶取向剂的制备中所使用的溶剂的合计量,B溶剂的使用比例优选为95质量%以下,更优选为90质量%以下。
就使液晶取向剂的涂布性、及所形成的涂膜的膜厚适度的观点而言,溶剂的使用比例优选为设为液晶取向剂的固体成分浓度(液晶取向剂中的溶媒以外的所有成分的合计质量在聚合物组合物的总质量中所占的比例)成为0.2质量%~10质量%的比例,更优选为设为成为3质量%~10质量%的比例。
<层叠体及其制造方法>
如图1中的(a)至(c)所示,本实施方式的层叠体10是依次层叠支撑体11、液晶取向膜12及光学膜13而成。光学膜13为包含液晶化合物的薄膜,可为包含单层的薄膜,也可为包含多层的薄膜。作为光学膜13为多层结构时的例子,例如可列举:延迟(retardation)相互不同的两个以上的液晶层层叠而成的多层结构;在液晶层与液晶层之间介隔存在其他层(例如,粘接层或粘合层等)而成的多层结构等。层叠体10例如可利用包括以下工序1~工序3的方法而制造。
(工序1:涂膜的形成)
首先,在支撑体11上涂布液晶取向剂,优选为对涂布面进行加热,由此在支撑体11上形成涂膜。作为支撑体11,可优选地使用透明的树脂膜。具体而言,例如可列举:包含酰化纤维素、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、环状聚烯烃等合成树脂的膜。这些中,支撑体11优选为由三乙酰纤维素、聚对苯二甲酸乙二酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯或聚醚醚酮的树脂材料形成。由这些树脂材料形成的支撑体11对于在液晶取向剂的制备时所适宜使用的溶剂(仅A溶剂、或A溶剂与B溶剂的混合溶媒)的耐性适度,且可使形成于支撑体11上的液晶取向膜对支撑体11的密接性与液晶取向性更良好,就此方面而言优选。针对所使用的支撑体11,为了使支撑体11的表面与液晶取向膜12的密接性更良好,也可对形成液晶取向膜12的面实施皂化处理等现有公知的前处理。
液晶取向剂对支撑体11的涂布可利用适宜的涂布方法。具体而言,例如可采用:辊涂布机法、旋转器法、喷墨印刷法、棒涂布机法、挤出模(extrusion die)法、直接凹版涂布机法、腔室刮刀涂布机法、胶印凹版涂布机法、含浸涂布机法、MB涂布机法等。在液晶取向剂的涂布后,优选为对涂布面进行加热(烘烤)。此时的加热温度优选为40℃~150℃,更优选为80℃~140℃。加热时间优选为0.1分钟~15分钟,更优选为1分钟~10分钟。形成于支撑体11上的涂膜的膜厚优选为1nm~1μm,更优选为5nm~0.5μm。由此,成为液晶取向膜12的涂膜形成于支撑体11上。
(工序2:光取向处理)
在涂布于支撑体11上的液晶取向剂含有具有光取向性基的聚合物的情况下,优选为继而通过对以所述方式形成于基板上的涂膜照射光而对涂膜赋予液晶取向能力,从而形成液晶取向膜12。此处,作为照射光,例如可列举包含150nm~800nm的波长的光的紫外线、可见光线等。这些中,优选为包含300nm~400nm的波长的光的紫外线。照射光可为偏光,也可为非偏光。作为偏光,优选为使用包含直线偏光的光。关于光的照射,在所使用的光为偏光的情况下,可自垂直的方向对基板面进行照射,也可自倾斜方向对基板面进行照射,或者也可将这些组合来进行。在照射非偏光的情况下,需要自倾斜的方向对基板面进行照射。
作为所使用的光源,例如可列举:低压水银灯、高压水银灯、氘灯、金属卤化物灯、氩共振灯、氙灯、水银-氙灯(Hg-Xe灯)等。偏光可通过将这些光源与例如滤光器、衍射光栅等并用的方法等而获得。光的照射量优选为设为0.1mJ/cm2~1,000mJ/cm2,更优选为设为1mJ/cm2~500mJ/cm2。
(工序3:光学膜的形成)
继而,在以所述方式进行光照射后的涂膜(液晶取向膜12)上涂布含有聚合性液晶的液晶组合物并加以硬化。由此,在液晶取向膜12的表面上形成作为具有光学功能的转印膜的光学膜13。此处所使用的聚合性液晶为通过加热及光照射中的至少任一处理而聚合的液晶化合物。作为聚合性液晶所具有的聚合性基,例如可列举(甲基)丙烯酰基、乙烯基、乙烯基苯基、烯丙基等,优选为(甲基)丙烯酰基。
作为聚合性液晶,只要为具有聚合性基的液晶化合物即可,可使用现有公知者。具体而言,例如可列举非专利文献1(《可UV硬化的液晶与其应用》、液晶、第3卷第1号(1999年)、pp34~42)中所记载的向列液晶。在此情况下,优选为具有(甲基)丙烯酰基与液晶原(mesogen)骨架的液晶化合物。另外,也可为胆固醇型液晶、盘状液晶(discotic liquidcrystal)、添加有手性剂的扭转向列取向型液晶等。
作为聚合性液晶,优选为相位差显示出逆波长分散性的液晶,尤其可适宜地使用下述式所表示的化合物(1)。
[化9]
在表示化合物(1)的式中,U1及U2分别彼此独立地选自
[化10]
中,且包含这些的镜像,其中,环U1及环U2分别经由轴键结而与中央的三苯基四乙炔基键结,这些环中的1个或2个非邻接的CH2基可经O和/或S取代,环U1及环U2可经1个以上的基L取代,
Q1及Q2分别彼此独立地为CH或SiH,
Q3为C或Si,
A1~A4分别独立地选自非芳香族、芳香族或杂芳香族碳环式或杂环式基中,所述基可经1个以上的基R5取代,其中,-(A1-Z1)m-U1-(Z2-A2)n-及-(A3-Z3)o-U2-(Z4-A4)p-分别不含比非芳香族基多的芳香族基,优选为不含比1个多的芳香族基,
Z1~Z4分别独立地为-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR0-、-NR0-CO-、-NR0-CO-NR0-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=CH-、-CY1=CY2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR0-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-CR0R00-或单键,
Y1及Y2分别彼此独立地为H、F、Cl、CN或R0,
R0及R00分别独立地为H或具有1个~12个C原子的烷基,
m及n分别独立地为0~4的整数,
o及p分别独立地为0~4的整数,
R1~R5分别独立地为选自H、卤素、-CN、-NC、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)NR0R00、-C(=O)X0、-C(=O)R0、-NH2、-NR0R00、-SH、-SR0、-SO3H、-SO2R0、-OH、-NO2、-CF3、-SF5、P-Sp-、可经取代的硅烷基、具有1个~40个C原子的二价碳基(carbyl group)或烃基(hydrocarbyl group)(所述基可经取代,也可包含1个以上的杂原子)中的相同的基或不同的基、或者表示P或P-Sp-、或者经P或P-Sp-取代,其中,所述化合物包含至少一个基R1~R4(所述基表示P或P-Sp-、或者经P或P-Sp-取代),
P为聚合性基,
Sp为间隔基或单键。
另外,作为聚合性液晶,可适宜使用下述式所表示的化合物(2)。
[化11]
在表示化合物(2)的式中,R1及R2分别独立地为直接键结、可经取代的碳数1~10的亚烷基、可经取代的碳数4~10的亚芳基、或可经取代的碳数5~12的亚芳烷基、或者选自由可经取代的碳数1~10的亚烷基、可经取代的碳数4~10的亚芳基及可经取代的碳数5~12的亚芳烷基所组成的群组中的2个以上的基通过氧原子、可经取代的硫原子、可经取代的氮原子或羰基连结而成的基,
R4~R9分别独立地为氢原子、可经取代的碳数1~10的烷基、可经取代的碳数4~10的芳基、可经取代的碳数1~10的酰基、可经取代的碳数1~10的烷氧基、可经取代的碳数1~10的芳基氧基、可经取代的碳数1~10的酰基氧基、可经取代的氨基、具有取代基的硫原子、卤素原子、硝基、或氰基。其中,R4~R9中的邻接的至少两个基可彼此键结而形成环。
R10表示氢原子、或可经取代的碳数1~10的烷基。
n表示1~5的整数。
另外,作为聚合性液晶,可适宜地使用下述式所表示的化合物(A)。
[化12]
在表示化合物(A)的式中,X1表示氧原子、硫原子或-NR1-。R1表示氢原子或碳数1~4的烷基。
Y1表示可具有取代基的碳数6~12的一价芳香族烃基或可具有取代基的碳数3~12的一价芳香族杂环式基。
Q3及Q4分别独立地表示氢原子、可具有取代基的碳数1~20的一价脂肪族烃基、碳数3~20的一价脂环式烃基、可具有取代基的碳数6~20的一价芳香族烃基、卤素原子、氰基、硝基、-NR2R3或-SR2,或Q3与Q4彼此键结而与这些所键结的碳原子一起形成芳香环或芳香族杂环。R2及R3分别独立地表示氢原子或碳数1~6的烷基。
D1及D2分别独立地表示单键、-C(=O)-O-、-C(=S)-O-、-CR4R5-、-CR4R5-CR6R7-、-O-CR4R5-、-CR4R5-O-CR6R7-、-CO-O-CR4R5-、-O-CO-CR4R5-、-CR4R5-O-CO-CR6R7-、-CR4R5-CO-O-CR6R7-、-NR4-CR5R6-或-CO-NR4-。
R4、R5、R6及R7分别独立地表示氢原子、氟原子或碳数1~4的烷基。
G1及G2分别独立地表示碳数5~8的二价脂环式烃基,构成所述脂环式烃基的亚甲基可经取代为氧原子、硫原子或-NH-,构成所述脂环式烃基的亚甲基可经取代为三级氮原子。
L1及L2分别独立地表示一价有机基,L1及L2中的至少一个具有聚合性基。
化合物(A)中的L1优选为下述式(A1)所表示的基。另外,L2优选为下述式(A2)所表示的基。
P1-F1-(B1-A1)k-E1- (A1)
P2-F2-(B2-A2)l-E2- (A2)
[式(A1)及式(A2)中,
B1、B2、E1及E2分别独立地表示-CR4R5-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-O-、-CS-O-、-O-CS-O-、-CO-NR1-、-O-CH2-、-S-CH2-或单键;
A1及A2分别独立地表示碳数5~8的二价脂环式烃基或碳数6~18的二价芳香族烃基,构成所述脂环式烃基的亚甲基可经取代为氧原子、硫原子或-NH-,构成所述脂环式烃基的亚甲基可经取代为三级氮原子;
k及l分别独立地表示0~3的整数;
F1及F2表示碳数1~12的二价脂肪族烃基;
P1表示聚合性基;
P2表示氢原子或聚合性基;
R4及R5分别独立地表示氢原子、氟原子或碳数1~4的烷基]
在使用聚合性液晶来形成光学各向异性膜的情况下,可使用多种液晶化合物的混合物,也可进而使用含有公知的聚合引发剂或适当的溶媒、聚合性单体、表面活性剂等的组合物。在所形成的液晶取向膜12上涂布聚合性液晶时,例如可采用棒涂布机法、辊涂布机法、旋转器法、印刷法、喷墨法等适宜的涂布方法。
继而,针对以所述方式形成的聚合性液晶的涂膜,实施选自加热及光照射中的一种以上的处理,由此使所述涂膜硬化而形成液晶层(光学膜13)。就可获得良好的取向的方面而言,优选为重叠地进行这些处理。涂膜的加热温度可根据所使用的聚合性液晶的种类而适宜选择。例如,在使用默克(Merck)公司制造的RMS03-013C的情况下,优选为在40℃~80℃的范围的温度下进行加热。加热时间优选为0.5分钟~5分钟。作为对于涂膜的照射光,可优选地使用具有200nm~500nm的范围的波长的非偏光的紫外线。作为光的照射量,优选为设为50mJ/cm2~10,000mJ/cm2,更优选为设为100mJ/cm2~5,000mJ/cm2。再者,对于涂膜的偏光放射线的照射可自规定的偏光方向仅进行一次,也可对涂膜照射多次偏光方向(入射方向)不同的放射线。
作为所形成的光学膜13的厚度,可根据所期望的光学特性而适宜设定。例如,作为相位差膜,在制造波长540nm的可见光的1/2波长板的情况下,选择如作为相位差膜的光学膜13的相位差成为240nm~300nm般的厚度,若为1/4波长板,则选择如相位差成为120nm~150nm般的厚度。可获得目标相位差的光学膜13的厚度根据所使用的聚合性液晶的光学特性而不同。例如,在使用默克(Merck)制造的RMS03-013C的情况下,用以制造1/4波长板的厚度为0.6μm~1.5μm的范围。如此,获得层叠体10。再者,在光学膜13为多层结构的情况下,所述光学膜13例如可通过反复进行聚合性液晶的涂布与硬化处理而获得。
<光学补偿膜的形成方法>
根据层叠体10,将层叠体10所具有的光学膜13转印于被粘附体21(参照图1的(b))上,由此可在被粘附体21上形成作为转印膜23的光学膜(参照图1的(c))。具体而言,首先,以所述方式获得层叠体10(参照图1的(a)),继而,将层叠体10的光学膜13侧的面与被粘附体21贴合(参照图1的(b))。此时,也可在层叠体10的光学膜13侧的面、及被粘附体21的面的至少一者上形成粘接层22,并经由粘接层22将层叠体10与被粘附体21贴合。继而,将支撑体11自被粘附体21分离。由此,在液晶取向膜12与光学膜13的边界部分产生剥落,从而将光学膜13转印于被粘附体21的表面上。如此,在被粘附体21上形成光学膜13(转印膜23)(参照图1的(c))。作为光学膜13,例如可列举:相位差膜、视角补偿膜、抗反射膜等。
转印光学膜13的被粘附体21并无特别限定。例如,构筑在相向配置的一对基板间设置有液晶层的液晶单元,将所述液晶单元中的一对基板(例如玻璃基板)设为被粘附体21。然后,在所述一对基板的至少一者的外侧贴合层叠体10的光学膜13侧的面来转印光学膜13。由此,可获得如下液晶显示元件:在液晶单元中的一对基板的外侧具有转印膜23。或者,也可将偏光膜设为被粘附体21,并在偏光膜上(优选为在偏光膜的偏光层侧的面上)贴合层叠体10的光学膜13侧的面来转印光学膜13。在将光学膜13转印于偏光膜的偏光层侧的面上的情况下,偏光膜的被转印面优选为包含转印时的收缩小的材质。具体而言,可列举包含三乙酰纤维素(Triacetyl Cellulose,TAC)的保护层、或在聚乙烯醇上吸附有碘的液晶层等的表面为被转印面的形态。
在光学膜13为相位差膜的情况下,可获得具有相位差膜的偏光膜(带有相位差膜的偏光膜)。所述带有相位差膜的偏光膜例如可作为圆偏光板来使用。另外,光学膜13通过与直线偏光板组合,而作为具有抗反射功能的光学膜有用。被粘附体21优选为玻璃基材、三乙酰纤维素基材或聚乙烯醇基材,更优选为玻璃基材或三乙酰纤维素基材。
针对被粘附体21,也可使用多个层叠体10来进行多次光学膜13的转印。具体而言,首先,将第一液晶取向膜及第一光学膜依次层叠于支撑体上而成的第一层叠体贴合于被粘附体21上,由此将第一光学膜转印于被粘附体21上。继而,将第二液晶取向膜及第二光学膜依次层叠于支撑体上而成的第二层叠体贴合于被粘附体21中的第一光学膜的形成面上而将第二光学膜转印于第一光学膜的表面上。由此,可在被粘附体21上形成包括第一光学膜及第二光学膜的包含多层结构的光学膜。再者,在包含多层结构的光学膜中,光学膜并不限于两层,也可设为三层以上。
《第2实施方式》
对本实施方式的层叠体的制造方法、及所述层叠体的制造中所使用的液晶取向剂进行说明。本实施方式的层叠体为具有支撑体、形成于支撑体上的液晶取向膜、以及形成于液晶取向膜上的光学膜、且显示出光学各向异性的层叠体(以下,称为“光学各向异性层叠体”)。另外,本实施方式的液晶取向剂为如下用途的液晶取向剂:形成用以获得光学各向异性层叠体的液晶取向膜。以下,以与所述第1实施方式的液晶取向剂的不同点为中心,对本实施方式的液晶取向剂中所调配的成分、以及视需要而任意调配的其他成分进行说明。
<液晶取向剂>
本实施方式的液晶取向剂含有聚合物[A]。关于聚合物[A],可应用所述第1实施方式的说明。关于本实施方式的液晶取向剂,在通过低温煅烧来形成液晶取向膜的情况下,就可形成液晶取向性优异、且表面粗糙度小的光学膜层的方面而言,优选为含有选自由聚酰亚胺、及具有保护基的胺系硬化剂所组成的群组中的至少一种化合物(以下,也称为“特定硬化剂(E)”)。
在使用聚酰亚胺作为特定硬化剂(E)的情况下,作为聚酰亚胺的优选的具体例,可列举所述第1实施方式中所例示的聚酰亚胺。作为特定硬化剂(E)的聚酰亚胺的酰亚胺化率优选为5%以上,更优选为10%以上,进而更优选为30%以上。另外,作为特定硬化剂(E)的聚酰亚胺的酰亚胺化率优选为95%以下,更优选为80%以下,进而更优选为70%以下。
在使用聚酰亚胺作为特定硬化剂(E)的情况下,相对于液晶取向剂中所含的聚合物[A]的总量(包含作为特定硬化剂(E)的聚酰亚胺),聚酰亚胺的含有比例优选为10质量%以上,更优选为20质量%以上,进而更优选为50质量%以上,特别优选为70质量%以上。再者,聚酰亚胺可单独使用一种,也可组合使用两种以上。再者,在液晶取向剂含有聚酰亚胺的情况下,聚酰亚胺既为聚合物[A]也为特定硬化剂(E)。
作为特定硬化剂(E)的具有保护基的胺系硬化剂(以下,也称为“特定胺系硬化剂”)并无特别限定,作为优选的化合物,可列举下述式(13)所表示的化合物。
[化13]
(式(13)中,R11及R12满足下述(i)或(ii);
(i)R11为氢原子或一价有机基,R12为(m+r)价的有机基;
(ii)R11与R12键结并通过R11及R12所键结的氮原子、R11以及R12来形成含氮杂环;
X1为保护基,X2为可与所述聚合物成分形成共价键或离子键的基、或者通过分子间的X2彼此来进行聚合的基;其中,X2为与基“-N(R11)2-k-(X1)k”不同的基;m为1以上的整数,r为0以上的整数,且满足m+r≧2;在m为2以上的情况下,多个X1、R11独立地具有所述定义,在r为2以上的情况下,多个X2独立地具有所述定义;k为1或2;在k为2的情况下,多个X1独立地具有所述定义)
所述式(13)中,X1可列举在热、光、酸、碱等条件下脱离的基,优选为通过热而脱离的基。具体而言,例如可列举:氨基甲酸酯系保护基、酰胺系保护基、酰亚胺系保护基、磺酰胺系保护基等。作为X1的优选的具体例,可列举下述式(3-1)~式(3-5)分别所表示的基等。
[化14]
(式(3-1)~式(3-5)中,“*”表示与氮原子键结的键结键)
在X2为通过分子间的X2彼此来进行聚合的基时,例如可列举(甲基)丙烯酰基、乙烯基等。在X2为可与聚合物成分形成共价键或离子键的基时,例如可列举:一级氨基、-NH-NH2、(甲基)丙烯酰基、烷氧基硅烷基、环氧基、环状碳酸酯基、下述式(5-1)所表示的基、下述式(5-2)所表示的基等。
[化15]
(式(5-1)及式(5-2)中,“*”表示键结键)
作为式(13)中的R12,例如可列举:碳数1~40的二价烃基;在所述烃基的碳-碳键间包含-O-、-CO-、-COO-、-NH-、-NHCO-等含杂原子的基的基A;所述烃基或基A与所述含杂原子的基键结而成的基B;所述烃基、基A或基B的氢原子经卤素原子等取代而成的基等。这些中,R12优选为碳数1~20的二价链状烃基或在所述链状烃基的碳-碳键间包含-O-的基,更优选为碳数1~20的直链状或分支状的烷二基。
作为R11的一价有机基,例如可列举:烷基、环烷基、芳基、芳烷基等。R11优选为氢原子或碳数1~20的烷基,更优选为氢原子或碳数1~6的烷基,进而更优选为氢原子或碳数1~3的烷基。
m为1以上的整数,优选为1~6的整数。r为0以上的整数,优选为0~3的整数。就实现机械强度及液晶取向性的并存的观点而言,m+r优选为2~6的整数,更优选为2~4的整数。k为1或2,特别优选为1。
作为特定胺系硬化剂的优选的具体例,可列举下述式(Ad-1)~式(Ad-23)分别所表示的化合物等。
[化16]
(式(Ad-1)~式(Ad-16)中,R1为所述式(3-1)~式(3-4)的任一者所表示的基,R2及R3分别独立地为氢原子或所述式(3-1)~式(3-5)的任一者所表示的基,R5为下述式(4-1)~式(4-8)的任一者所表示的基;n为1~20的整数)
[化17]
(式(Ad-17)~式(Ad-23)中,R4为所述式(3-1)~式(3-4)的任一者所表示的基,R5及R6分别独立地为下述式(4-1)~式(4-8)的任一者所表示的基;n为1~20的整数)
[化18]
(式(4-1)~式(4-8)中,“*”表示键结键)
在使用特定胺系硬化剂作为特定硬化剂(E)的情况下,相对于液晶取向剂中所含的聚合物[A]的总量100质量份,特定胺系硬化剂的含有比例优选为0.1质量份以上,更优选为1质量份以上,进而更优选为3质量份以上,特别优选为5质量份以上。另外,相对于液晶取向剂中所含的聚合物[A]的总量100质量份,特定胺系硬化剂的含有比例优选为50质量份以下,更优选为40质量份以下,进而更优选为30质量份以下,特别优选为5质量份以下。再者,作为特定胺系硬化剂,可单独使用一种,也可组合使用两种以上。
本实施方式的液晶取向剂视需要也可含有其他成分作为添加剂。作为其他成分,例如可列举所述第1实施方式中所说明的硬化催化剂、硬化促进剂、特定添加剂[B]等。这些的调配比例可根据所调配的各化合物而在不妨碍本发明的效果的范围内适宜设定。本实施方式的液晶取向剂与所述第1实施方式同样地,优选为以溶解或分散于溶剂中而成的聚合物组合物的形式制备。关于所使用的溶剂,可应用所述第1实施方式的说明。
<光学各向异性层叠体的制造方法>
其次,对本实施方式的光学各向异性层叠体的制造方法进行说明。本制造方法包括以下的工序(A1)、工序(A2)以及工序(A3)。
(A1)将液晶取向剂涂布于支撑体上来形成涂膜的工序。
(A2)通过对工序(A1)中所获得的涂膜赋予液晶取向能力而在支撑体上形成液晶取向膜的工序。
(A3)通过使液晶组合物硬化而在液晶取向膜上形成光学膜的工序。
在工序(A1)中,与所述第1实施方式中的工序1同样地,首先,在支撑体上涂布液晶取向剂,并对涂膜面进行加热,由此在支撑体上形成涂膜。关于支撑体及涂布方法,可应用所述第1实施方式中的支撑体11及涂布方法的说明。在形成涂膜时,本实施方式中,通过在25℃~100℃的范围内的温度下进行加热而在支撑体上形成涂膜。就可提高支撑体的选择自由度的方面以及可减低制造成本的方面而言,加热温度(烘烤温度)优选为80℃以下,更优选为70℃以下,进而更优选为65℃以下。另外,为了确保良好的液晶取向性,烘烤温度优选为25℃以上,更优选为30℃以上。烘烤时间优选为0.1分钟~20分钟,更优选为1分钟~10分钟。
本制造方法中,作为加热处理,仅包含25℃~100℃的范围内的温度下的加热处理,实质上不含超过100℃的温度下的加热处理。因此,可将包含玻璃化转变温度或熔点低的树脂材料的基材作为支撑体来制造光学各向异性层叠体,且支撑体的材料选择自由度高,就此方面而言适宜。再者,关于工序(A2)及工序(A3),分别为与所述第1实施方式的工序2及工序3相同的处理,因此在此省略说明。
关于如此获得的光学各向异性层叠体,取向膜的裂缝或剥落少,液晶取向性良好,且光学膜层的表面粗糙度小,显示出高透过率。另外,通过低温(例如100℃以下)的煅烧工序,可获得具有支撑体与液晶取向膜以及光学膜层的光学各向异性层叠体,且支撑体的材料选择自由度高。因此,本实施方式的光学各向异性层叠体对于相位差膜或视角补偿膜、抗反射膜等光学补偿膜、偏光膜等各种用途而言有用。
[实施例]
以下,利用实施例进一步进行具体说明,但本揭示的内容并不限定于这些实施例。
在以下例子中,利用以下方法来测定聚合物的重量平均分子量Mw、数量平均分子量Mn及环氧当量、聚合物溶液的溶液粘度以及聚酰亚胺的酰亚胺化率。以下例子中所使用的原料化合物及聚合物的需要量是通过视需要反复进行下述合成例中所示的合成规模下的合成来确保。
[聚合物的重量平均分子量Mw及数量平均分子量Mn]
Mw及Mn是利用以下条件下的GPC来测定的聚苯乙烯换算值。
管柱:东曹(Tosoh)(股)制造、TSKgelGRCXLII
溶剂:四氢呋喃或含溴化锂及磷酸的N,N-二甲基甲酰胺溶液
温度:40℃
压力:68kgf/cm2
[环氧当量]
环氧单量是利用日本工业标准(Japanese Industrial Standards,JIS)C 2105中记载的盐酸-甲基乙基酮法而测定。
[聚合物溶液的溶液粘度]
聚合物溶液的溶液粘度(mPa·s)是使用E型旋转粘度计在25℃下进行测定。
[聚酰亚胺的酰亚胺化率]
将聚酰亚胺的溶液投入至纯水中,将所得的沉淀在室温下充分地减压干燥后,溶解于氘化二甲基亚砜中,以四甲基硅烷作为基准物质,在室温下测定1H-核磁共振(1H-Nuclear magnetic resonance,1H-NMR)。根据所获得的1H-NMR光谱,利用下述数式(1)所表示的式子来求出酰亚胺化率。
酰亚胺化率(%)=(1-A1/A2×α)×100 (1)
(数式(1)中,A1是在化学位移10ppm附近出现的源自NH基的质子的峰值面积,A2是源自其他质子的峰值面积,α是其他质子相对于聚合物的前体(聚酰胺酸)中的NH基的1个质子的个数比例)
再者,以下,有时将式(X)所表示的化合物简略为“化合物(X)”。
<具有环氧基的聚有机硅氧烷的合成>
[合成例1]
在具备搅拌机、温度计、滴加漏斗及回流冷却管的反应容器中投入70.5g的2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、14.9g的四乙氧基硅烷、85.4g的乙醇及8.8g的三乙胺,并在室温下混合。继而,在自滴加漏斗花30分钟滴加70.5g的脱离子水后,在回流下进行搅拌且在80℃下反应2小时。对反应溶液进行浓缩,利用乙酸丁酯进行稀释,并将所述操作反复进行2次,由此蒸馏去除三乙胺及水,从而获得包含聚有机硅氧烷(SEp-1)的聚合物溶液。进行1H-核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)分析,结果,确认到在反应中未引起环氧基的副反应。所述聚有机硅氧烷(SEp-1)的Mw为11,000,环氧当量为182g/摩尔。
<肉桂酸衍生物的合成>
肉桂酸衍生物的合成反应是在惰性环境中进行。
[合成例2]
在具备冷却管的500mL的三口烧瓶中混合19.2g的1-溴-4-环己基苯、0.18g的乙酸钯、0.98g的三(2-甲苯基)膦、32.4g的三乙胺、135mL的二甲基乙酰胺。利用注射器将7g的丙烯酸添加于所述混合溶液中并加以搅拌。进而,一边在120℃下对混合溶液进行3小时加热一边进行搅拌。利用薄层色谱法(Thin-Layer Chromatography,TLC)确认到反应的结束后,将反应溶液冷却至室温。过滤分离沉淀物后,将滤液注入至300mL的1N盐酸水溶液中并回收沉淀物。利用乙酸乙酯与己烷的1:1(质量比)溶液对所回收的沉淀物进行再结晶,由此获得10.2g的下述式(M-1)所表示的化合物(肉桂酸衍生物(M-1))。
[化19]
<光取向性聚有机硅氧烷的合成>
[合成例3]
在100mL的三口烧瓶中投入11.3g的合成例1中所获得的具有环氧基的聚有机硅氧烷(SEp-1)、13.3g的乙酸正丁酯、1.7g的合成例2中所获得的肉桂酸衍生物(M-1)及0.10g的四级胺盐(三亚普罗(SAN APRO)公司,优卡特(UCAT)18X),在80℃下搅拌12小时。在反应结束后,进而追加20g的乙酸正丁酯,对所述溶液进行三次水洗后,进而追加20g的乙酸正丁酯,以固体成分浓度成为10质量%的方式蒸馏去除溶媒。由此,获得含有作为光取向性聚有机硅氧烷的聚合物(S-1)的固体成分浓度为10质量%的乙酸正丁酯溶液。聚合物(S-1)的重量平均分子量Mw为17,000。
<聚(甲基)丙烯酸酯的合成>
[合成例4]
依照国际公开第2013/081066号的段落[0068]中的记载,将下述式(10)所表示的单体溶解于四氢呋喃中,并添加作为聚合引发剂的偶氮双异丁腈(Azobisisobutyronitrile,AIBN)而进行聚合,由此获得聚合物(PAC-1)。
[化20]
<聚酰胺酸的合成>
[合成例5]
将19.61g(0.1摩尔)的环丁烷四羧酸二酐、以及21.23g(0.1摩尔)的2,2'-二甲基-4,4'-二氨基联苯溶解于367.6g的N-甲基-2-吡咯烷酮中,并在室温下进行6小时反应。将反应混合物注入至大量过剩的甲醇中,使反应产物沉淀。利用甲醇对所述沉淀物进行清洗,并在减压下且在40℃下干燥15小时,由此获得35g的聚酰胺酸(PAA-1)。
[合成例6]
将39.89g(0.094摩尔)的下述式(aa-1)所表示的化合物、以及26.83g(0.1摩尔)的下述式(da-1)所表示的化合物溶解于378.08g的N-甲基-2-吡咯烷酮中,并在40℃下进行6小时反应。将反应混合物注入至大量过剩的甲醇中,使反应产物沉淀。利用甲醇对所述沉淀物进行清洗,并在减压下且在40℃下干燥15小时,由此获得50g的聚酰胺酸(PAA-2)。
[化21]
<聚酰亚胺的合成>
[合成例7]
将21.07g(0.094摩尔)的2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐及26.83g(0.1摩尔)的所述式(da-1)所表示的化合物溶解于271.50g的N-甲基-2-吡咯烷酮中,并在40℃下进行6小时反应。其后,添加159.7g的N-甲基-2-吡咯烷酮、5.95g的吡啶及7.68g的乙酸酐,并在110℃下进行4小时脱水闭环反应。继而,将反应混合物注入至大量过剩的甲醇中,使反应产物沉淀。利用甲醇对所述沉淀物进行清洗,并在减压下且在40℃下干燥15小时,由此获得50g的酰亚胺化率约为40%的聚酰亚胺(PI-1)。
[合成例8]
将39.89g(0.094摩尔)的所述式(aa-1)所表示的化合物及26.83g(0.1摩尔)的所述式(da-1)所表示的化合物溶解于378.08g的N-甲基-2-吡咯烷酮中,并在40℃下进行6小时反应。其后,添加222.4g的N-甲基-2-吡咯烷酮、5.95g的吡啶及7.68g的乙酸酐,并在110℃下进行4小时脱水闭环反应。继而,将反应混合物注入至大量过剩的甲醇中,使反应产物沉淀。利用甲醇对所述沉淀物进行清洗,并在减压下且在40℃下干燥15小时,由此获得50g的酰亚胺化率约为65%的聚酰亚胺(PI-2)。
<聚合性液晶组合物的制备>
制备聚合性液晶组合物(RM-1)~聚合性液晶组合物(RM-4)。各聚合性液晶组合物如下所述。
·RM-1:
将50质量份的下述式(RMM-1)所表示的化合物、50质量份的巴斯夫(BASF)公司制造的LC242、300质量份的环戊酮、5质量份的2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙烷-1-酮(艳佳固(IRGACURE)907)、0.1质量份的2,5-二-叔丁基氢喹啉、以及0.1质量份的3M公司制造的FC171混合而成的组合物。
·RM-2:
将50质量份的下述式(RMM-2)所表示的化合物、50质量份的巴斯夫(BASF)公司制造的LC242、300质量份的环戊酮、5质量份的2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙烷-1-酮(艳佳固(IRGACURE)907)、0.1质量份的2,5-二-叔丁基氢喹啉、以及0.1质量份的3M公司制造的FC171混合而成的组合物。
·RM-3:
将100质量份的下述式(RMM-3)所表示的化合物、33质量份的下述式(RMM-4)所表示的化合物、8质量份的艳佳固(IRGACURE)369、作为流平剂的0.1质量份的聚丙烯酸酯化合物(BYK-361N)、6.7质量份的拉洛莫拉(LALOMERLR)9000、546质量份的环戊酮、364质量份的N-甲基吡咯烷酮混合而成的组合物。
·RM-4:
将100质量份的巴斯夫(BASF)公司制造的LC242、300质量份的环戊酮、5质量份的2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙烷-1-酮(艳佳固(IRGACURE)907)、0.1质量份的2,5-二-叔丁基氢喹啉、以及0.1质量份的3M公司制造的FC171混合而成的组合物。
[化22]
[化23]
[化24]
[化25]
<液晶取向膜的制作及评价>
[实施例1]
1.光学各向异性膜(光学膜)形成用液晶取向剂的制备
将作为聚合物成分的相当于100质量份的量的合成例6中获得的聚合物(PAA-2)、2质量份的2,4,6-三(3',5'-二-叔丁基-4'-羟基苄基)均三甲苯(受阻酚系化合物)混合,向其中添加作为溶媒的N-甲基-2-吡咯烷酮(N-Methyl-2-Pyrrolidone,NMP)及丁基溶纤剂(butyl cellosolve,BC),以固体成分浓度成为4质量%、各溶媒的质量比成为NMP:BC=60:40的方式进行制备。继而,利用孔径1μm的过滤器对所述所获得的溶液进行过滤,由此制备液晶取向剂(A-1)。
2.转印用层叠体的制作
使用棒涂布机将所述制备的液晶取向剂(A-1)涂布于作为支撑体的具有硬涂层的聚醚醚酮膜上,在烘箱内且在120℃下烘烤2分钟而形成膜厚0.1μm的涂膜。继而,使用Hg-Xe灯及格兰-泰勒棱镜(Glan-Taylor prism),对所述涂膜表面自膜面的法线方向照射40mJ/cm2的包含313nm的亮线的偏光紫外线,从而制作液晶取向膜。继而,利用孔径0.2μm的过滤器对聚合性液晶组合物(RM-1)进行过滤,并使用棒涂布机涂布于液晶取向膜的表面上。继而,利用设定为65℃的烘箱进行1分钟烘烤后,使用Hg-Xe灯对聚合性液晶照射1,000mJ/cm2的包含365nm的亮线的非偏光的紫外线,加以硬化。所获得的膜的膜厚为1.0μm。
3.液晶涂布性的评价
将所述2.中所获得的转印用层叠体在正交尼科尔棱镜(crossed nicol)下配置成液晶取向方向与偏光板的偏光轴错开45°,通过目视观察聚合性液晶的凹陷或针孔的有无。关于评价,将未观察到针孔或凹陷所致的涂布不均的情况设为液晶涂布性“良好”,将观察到针孔或凹陷所致的涂布不均的情况设为液晶涂布性“不良”。在本实施例中,未观察到针孔或凹陷所致的涂布不均,判断为液晶涂布性“良好”。
4.层叠体(液晶膜表面)的粗糙度评价
利用原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)对所述2.中所获得的转印用层叠体进行观察,从而测定中心平均粗糙度(Ra)。评价是将Ra未满2.0nm的情况设为表面粗糙度“良好(A)”、将2.0nm以上且未满5.0nm的情况设为“可(B)”、将5.0nm以上的情况设为“不良(C)”来进行。本实施例的表面粗糙度为“良好(A)”。
5.液晶剥离性的评价
使用所述2.中所获得的转印用层叠体,并通过JIS规格K5600-5-6(国际标准化组织(International Standardization Organization,ISO)2409)中记载的横切试验对光学各向异性膜相对于液晶取向膜的剥离性进行评价。关于涂膜的切割,在涂膜上切入直角的格子图案,且在所述切入到达至支撑体的表面的状态下进行评价。在最表面的光学各向异性膜充分密接于胶带而完全剥离且液晶取向膜残留于支撑体的情况下,可谓光学各向异性膜相对于液晶取向膜的剥离性良好。具体而言,对于试验结果,以下述六个分类来实施评价,在分类0或分类1的情况下,判断为剥离性“良好”,在分类2或分类3的情况下,判断为剥离性“可”,在分类4或分类5的情况下,判断为剥离性“不良”。本实施例为分类0,剥离性为“良好”。
分类0:切割的边缘完全平滑,且任一格子的网格中均无取向膜的剥落,仅光学各向异性膜被剥离的状态。
分类1:在切割的交差点处,取向膜与光学各向异性膜一起产生小的剥落。其中,在横切部分,受到影响的部分明确地未超出5%的状态。
分类2:取向膜沿切割的边缘而剥落,或在交差点处与光学各向异性膜一起剥落,或者为这两者的状态。其中,在横切部分,受到影响的部分明确地超过5%但未超出15%的状态。
分类3:取向膜沿切割的边缘而局部或整个面地与光学各向异性膜一起产生大的剥落,或网格的许多部分局部或整个面地与光学各向异性膜一起剥落,或者为这两者的状态。其中,在横切部分,受到影响的部分明确地超过15%但未超出35%的状态。
分类4:取向膜沿切割的边缘而局部或整个面地与光学各向异性膜一起产生大的剥落,或多处的网格局部或整个面地与光学各向异性膜一起剥落,或者为这两者的状态。其中,在横切部分,受到影响的部分明确地超过35%但未超出65%的状态。
分类5:产生不被分类为分类4的大的剥落的状态。
6.剥离后的液晶膜的表面粗糙度评价
在玻璃基板上涂敷粘合剂,将所述“2.转印用层叠体的制作”中形成于液晶取向膜上的液晶膜转印至玻璃基板上。利用原子力显微镜(AFM)对所获得的液晶膜的表面进行观察,从而测定中心平均粗糙度(Ra)。评价是将Ra未满2.0nm的情况设为表面粗糙度“良好(A)”、将2.0nm以上且未满5.0nm的情况设为“可(B)”、将5.0nm以上的情况设为“不良(C)”来进行。再者,液晶膜的表面粗糙度越小,越可谓转印后的液晶膜(即转印膜)的雾度值小,为高透过率。本实施例的表面粗糙度为“良好(A)”。
7.液晶取向性的评价
关于转印于玻璃基板上的光学各向异性膜,通过正交尼科尔棱镜下的目视及偏光显微镜来观察液晶取向性。将通过目视观察到液晶取向性良好且通过偏光显微镜未观察到异常域的情况评价为“良好(A)”,将虽于目视下观察到取向性良好但通过偏光显微镜观察到异常域的情况评价为“可(B)”,将通过目视观察到液晶取向性的异常的情况评价为“不良(C)”。结果,所述实施例中,液晶取向性为“良好(A)”的评价。
[实施例2~实施例6、比较例1~比较例2]
除如下述表1所记载般变更液晶取向剂的调配组成以外,与实施例1中的制备液晶取向剂(A-1)的方法同样地制备液晶取向剂(A-2)~液晶取向剂(A-6)以及液晶取向剂(R-1)及液晶取向剂(R-2)。另外,使用如下述表1所示般的液晶取向剂(A-2)~液晶取向剂(A-6)以及液晶取向剂(R-1)及液晶取向剂(R-2)来代替液晶取向剂(A-1),除此方面以外,与实施例1同样地进行各种评价。
[表1]
表1中的“质量份”的数值表示各化合物相对于液晶取向剂的制备中所使用的聚合物成分的合计100质量份的调配比例(质量份)。表1中,化合物的简称如下所述(关于下述表3也同样如此)。
<特定添加剂>
A-1:2,4,6-三(3',5'-二-叔丁基-4'-羟基苄基)均三甲苯(受阻酚系化合物)
A-2:艾迪科(ADEKA)公司制造艾迪科斯塔波(Adekastab)LA-72(受阻胺系化合物)
SA-1:东丽陶氏(Toray DOW)公司制造陶西路(DOWSIL)SH8400(硅酮系表面活性剂)
SA-2:迪爱生(DIC)公司制造的美佳法(Megafac)F-554(氟系表面活性剂)
PHOTO-1:大东化学(Daito chemix)公司制造的4C-PA-280(萘醌二叠氮(naphthoquinone diazide,NQD)型感光剂)
<催化剂>
B-1:三(乙酰基丙酮酸)铝(铝螯合物A(W),川研精细化学(Kawaken FineChemical)制造)
<硬化促进剂>
K-1:三(对甲苯基)硅烷醇
<溶剂>
BA:乙酸正丁酯
PGMEA:丙二醇单甲醚乙酸酯
PGME:丙二醇单甲醚
THF:四氢呋喃
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
GBL:γ-丁内酯
BC:丁基溶纤剂
将实施例1~实施例6及比较例1~比较例2的各种评价结果汇总于下述表2中。
[表2]
(相位差的评价)
与实施例1及实施例3同样地制作光学各向异性膜。继而,对这些膜评价相位差,结果,实施例1中所制作的光学各向异性膜显示出在波长增大的同时相位差增大的逆波长分散性,但实施例3中所制作的光学各向异性膜显示出在波长增大的同时相位差减小的顺波长分散性。
(作为圆偏光板的用途)
与实施例1中的“2.转印用层叠体的制作”同样地制造层叠体。再者,聚合性液晶层的厚度调整为1/4λ。继而,在三立子(SANRITZ)(股)制造的偏光板HLC2-2518上涂敷粘合剂,并将所述层叠体以层叠体的迟相轴方向与偏光板的吸收轴的角度成为45度的方式加以贴合。继而,剥离支撑体及取向膜,从而制造圆偏光板。
关于所获得的圆偏光板,在分光光度计V-550(日本分光(股)制造)上装设适配器(adapter)ARV-474,在380nm~780nm的波长区域,自圆偏光板面的法线方向测定入射角(极角)5°下的出射角5°的镜面反射率,结果,得知为0.2%而具有良好的抗反射功能。
如上所述,明确的是:通过使用含有特定添加剂[B]的液晶取向剂,可获得液晶取向膜的表面粗糙度小、与光学各向异性膜的剥离性良好且剥离后的光学各向异性膜的表面粗糙度小、透明性良好的液晶取向膜。因此,对于如下情况而言有用:在使用含有特定添加剂[B]的液晶取向剂形成的液晶取向膜的表面上形成光学膜(液晶层),并使所获得的层叠体的光学膜侧密接于被粘附体,然后进行剥离,由此获得在被粘附体上仅转印有光学膜的结构体。
[实施例7]
1.光学各向异性膜(光学膜)形成用液晶取向剂的制备
将作为溶媒的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)及丁基溶纤剂(BC)添加于作为聚合物成分的相当于100质量份的量的合成例7中获得的聚合物(PI-1)中,以固体成分浓度成为4质量%、各溶媒的质量比成为NMP:BC=50:50的方式进行制备。继而,利用孔径1μm的过滤器对所述所获得的溶液进行过滤,由此制备液晶取向剂(A-7)。
2.光学各向异性层叠体的制作
使用棒涂布机将所述制备的液晶取向剂(A-7)涂布于作为支撑体的具有硬涂层的三乙酰纤维素膜上,在烘箱内且在60℃下烘烤2分钟而形成膜厚0.1μm的涂膜。继而,使用Hg-Xe灯及格兰-泰勒棱镜,对所述涂膜表面自膜面的法线方向照射40mJ/cm2的包含313nm的亮线的偏光紫外线,从而制作液晶取向膜。继而,利用孔径0.2μm的过滤器对聚合性液晶组合物(RM-1)进行过滤,并使用棒涂布机涂布于液晶取向膜的表面上。继而,利用设定为65℃的烘箱进行1分钟烘烤后,使用Hg-Xe灯对聚合性液晶照射1,000mJ/cm2的包含365nm的亮线的非偏光的紫外线,加以硬化。所获得的光学各向异性层叠体的厚度为1.0μm。
3.取向膜的耐裂纹性的评价
对于所述2.中所获得的光学各向异性层叠体,通过目视观察液晶取向膜的裂缝及剥落(将其称为“裂纹”)的有无。于在液晶取向膜的内部产生交联不均的情况下,容易在交联过度进行的部分中产生裂缝或剥落。关于评价,将在液晶取向膜中未观察到裂纹的情况设为耐裂纹性“良好”,将在液晶取向膜中观察到裂纹的情况设为耐裂纹性“不良”。本实施例中,未在取向膜中观察到裂纹,判断为取向膜的耐裂纹性“良好”。
4.层叠体表面(液晶膜表面)的粗糙度评价
利用原子力显微镜(AFM)对所述2.中所获得的光学各向异性层叠体进行观察,从而测定中心平均粗糙度(Ra)。评价是将Ra未满2.0nm的情况设为表面粗糙度“良好(A)”、将2.0nm以上且未满5.0nm的情况设为“可(B)”、将5.0nm以上的情况设为“不良(C)”来进行。本实施例的表面粗糙度为“良好(A)”。
5.液晶取向性的评价
对于所述2.中所制作的光学各向异性层叠体,通过正交尼科尔棱镜下的目视及偏光显微镜来观察液晶取向性。将通过目视观察到液晶取向性良好且通过偏光显微镜未观察到异常域的情况评价为“良好(A)”,将虽于目视下观察到取向性良好但通过偏光显微镜观察到异常域的情况评价为“可(B)”,将通过目视观察到液晶取向性的异常的情况评价为“不良(C)”。结果,所述实施例中,液晶取向性为“良好(A)”的评价。
[实施例8~实施例11、比较例3~比较例4]
除如下述表3所记载般变更液晶取向剂的调配组成以外,与实施例7中的制备液晶取向剂(A-7)的方法同样地制备液晶取向剂(A-8)~液晶取向剂(A-11)以及液晶取向剂(R-1)及液晶取向剂(R-2)。另外,使用如下述表3所示般的液晶取向剂(A-8)~液晶取向剂(A-11)以及液晶取向剂(R-1)及液晶取向剂(R-2)来代替液晶取向剂(A-7),除此方面以外,与实施例7同样地进行各种评价。
[表3]
表3中的“质量份”的数值表示各化合物相对于液晶取向剂的制备中所使用的聚合物成分的合计100质量份的调配比例(质量份)。表3中,化合物的简称如下所述。
<硬化促进剂>
K-2:己烷-1,6-二基二氨基甲酸=二-叔丁酯(下述式(K-2)所表示的化合物)
[化26]
将实施例7~实施例11及比较例3~比较例4的各种评价结果汇总于下述表4中。
[表4]
如上所述,明确的是:通过使用含有聚酰亚胺或特定胺系硬化剂的液晶取向剂,即便在将烘烤温度设定为低温的情况下,也可获得液晶取向性良好、且光学膜层的表面粗糙度小的光学各向异性层叠体。另外,在所获得的光学各向异性层叠体的取向膜中并未观察到裂缝或剥落。
Claims (12)
1.一种层叠体,其为具有支撑体、形成于所述支撑体上的液晶取向膜、以及形成于所述液晶取向膜上的光学膜层的层叠体,并且
所述液晶取向膜是使用液晶取向剂而形成,所述液晶取向剂含有选自由自由基捕捉剂及表面改质剂所组成的群组中的至少一种,
所述光学膜层是使液晶组合物硬化而获得。
2.根据权利要求1所述的层叠体,其中所述层叠体是用以将所述层叠体所具有的所述光学膜层转印于被粘附体而在所述被粘附体上形成所述光学膜层。
3.根据权利要求1或2所述的层叠体,其中所述液晶取向剂含有具有光取向性基的聚合物。
4.根据权利要求1或2所述的层叠体,其中所述液晶取向剂含有具有肉桂酸结构的聚合物。
5.根据权利要求1或2所述的层叠体,其中所述液晶组合物含有相位差显示出逆波长分散性的聚合性液晶。
6.一种层叠体的制造方法,其制造层叠体,所述层叠体具有支撑体、形成于所述支撑体上的液晶取向膜、以及形成于所述液晶取向膜上的光学膜层,所述层叠体的制造方法包括:
将液晶取向剂涂布于所述支撑体上来形成涂膜的工序,所述液晶取向剂含有选自由聚合抑制剂及表面改质剂所组成的群组中的至少一种;
通过对所述涂膜赋予液晶取向能力而在所述支撑体上形成所述液晶取向膜的工序;以及
通过使液晶组合物硬化而在所述液晶取向膜上形成所述光学膜层的工序。
7.一种光学膜层的形成方法,其为在被粘附体上形成光学膜层的方法,并且包括:
将根据权利要求1至5中任一项所述的层叠体所具有的光学膜层转印于所述被粘附体上的工序。
8.一种带有相位差膜的偏光膜的制造方法,其为制造带有相位差膜的偏光膜的方法,并且包括:
将根据权利要求1至5中任一项所述的层叠体所具有的光学膜层转印于偏光膜上的工序。
9.一种带有相位差膜的偏光膜,其是将根据权利要求1至5中任一项所述的层叠体所具有的光学膜层转印于偏光膜上而成。
10.一种液晶显示元件的制造方法,其为制造液晶显示元件的方法,并且包括:
构筑液晶单元的工序,所述液晶单元具有相向配置的一对基板与设置于所述一对基板间的液晶层;以及
将根据权利要求1至5中任一项所述的层叠体所具有的光学膜层转印于所述液晶单元的所述一对基板的至少一者的外侧的工序。
11.一种层叠体的制造方法,其制造层叠体,所述层叠体具有支撑体、形成于所述支撑体上的液晶取向膜、以及形成于所述液晶取向膜上的光学膜层且显示出光学各向异性,所述层叠体的制造方法包括:
将液晶取向剂涂布于所述支撑体上来形成涂膜的工序;
通过对所述涂膜赋予液晶取向能力而在所述支撑体上形成所述液晶取向膜的工序;以及
通过使液晶组合物硬化而在所述液晶取向膜上形成所述光学膜层的工序,
形成所述涂膜的工序为通过在25℃~100℃的范围内的温度下进行加热而在所述支撑体上形成所述涂膜的工序。
12.根据权利要求11所述的层叠体的制造方法,其中所述液晶取向剂含有选自由聚酰亚胺、及具有保护基的胺系硬化剂所组成的群组中的至少一种。
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