CN112300807A - 含聚合性液晶组成液的容器及聚合性液晶组成液的保管方法 - Google Patents

含聚合性液晶组成液的容器及聚合性液晶组成液的保管方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及含聚合性液晶组成液的容器及聚合性液晶组成液的保管方法。本发明的课题是提供适合于对用于在经暂时或长期保管时得到均质且不易产生取向缺陷的液晶固化层的聚合性液晶组成液进行保管的含聚合性液晶组成液的容器。本发明的解决方案是一种含聚合性液晶组成液的容器,其包含气相部和由聚合性液晶组成液形成的液相部,前述聚合性液晶组成液包含:聚合性液晶化合物;选自由酮系溶剂、酰胺系溶剂、酯系溶剂及醚系溶剂组成的组中的1种以上的溶剂;光聚合引发剂;和相对于该聚合性液晶化合物而言为0.1质量%以上且2质量%以下的阻聚剂,前述气相部的氧浓度为0.05容积%以上且20.8容积%以下。

Description

含聚合性液晶组成液的容器及聚合性液晶组成液的保管方法
技术领域
本发明涉及含聚合性液晶组成液的容器及聚合性液晶组成液的保管方法。
背景技术
近年,随着图像显示装置的薄型化,正在开发包含通过将聚合性液晶化合物涂布于基材、取向膜上并使其在取向状态下固化而得到的液晶固化层的相位差膜等光学膜。在这样的光学膜的制造中,从成膜性、处理性等观点出发,通常,聚合性液晶化合物以将该聚合性液晶化合物溶于溶剂等而得到的聚合性液晶组成液的形式涂布于基材、取向膜上。
在光学膜的实际制造现场中,有时将聚合性液晶组成液在用于制造液晶固化层之前暂时或长期地填充于容器而保管,提出了用于储藏或运输这样的液态有机材料的各种有机材料用容器(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2016/052060号
发明内容
发明要解决的问题
若使用将聚合性液晶化合物在溶解于溶剂的状态下暂时或长期地保管后的聚合性液晶组成液来制造液晶固化层,则有时在液晶固化层的取向性方面产生缺陷、或生成氧化物而使色相劣化、或者聚合率降低,有时变得难以确保制造的液晶固化层的均质性。
因此,本发明的目的在于,提供适合于对用于在经暂时或长期保管时得到均质且不易产生取向缺陷的液晶固化层的聚合性液晶组成液进行保管的含聚合性液晶组成液的容器。
用于解决问题的方案
本发明包含以下的优选方式。
[1]含聚合性液晶组成液的容器,其包含气相部和由聚合性液晶组成液形成的液相部,
前述聚合性液晶组成液包含:聚合性液晶化合物;选自由酮系溶剂、酰胺系溶剂、酯系溶剂及醚系溶剂组成的组中的1种以上的溶剂;光聚合引发剂;和相对于该聚合性液晶化合物而言为0.1质量%以上且2质量%以下的阻聚剂,
前述气相部的氧浓度为0.05容积%以上且20.8容积%以下。
[2]如前述[1]所述的含聚合性液晶组成液的容器,其中,前述聚合性液晶化合物具有(甲基)丙烯酰基。
[3]如前述[1]或[2]所述的含聚合性液晶组成液的容器,其中,前述聚合性液晶化合物在波长300nm以上且400nm以下的范围内显示出最大吸收。
[4]如前述[1]~[3]中任一项所述的含聚合性液晶组成液的容器,其中,作为前述阻聚剂,包含选自由酚系化合物及胺系化合物组成的组中的1种以上。
[5]如前述[1]~[4]中任一项所述的含聚合性液晶组成液的容器,其中,前述气相部的氧浓度为0.1容积%以上且10容积%以下。
[6]如前述[1]~[5]中任一项所述的含聚合性液晶组成液的容器,其中,容器的全光线透过率为20%以下。
[7]聚合性液晶组成液的保管方法,其包括将聚合性液晶组成液在氧浓度为0.05容积%以上且20.8容积%以下的气氛下保管在容器中,所述聚合性液晶组成液包含:聚合性液晶化合物;选自由酮系溶剂、酰胺系溶剂、酯系溶剂及醚系溶剂组成的组中的1种以上的溶剂;光聚合引发剂;和相对于该聚合性液晶化合物而言为0.1质量%以上且2质量%以下的阻聚剂。
[8]如前述[7]所述的聚合性液晶组成液的保管方法,其中,在全光线透过率为20%以下的容器中进行保管。
[9]如前述[7]或[8]所述的聚合性液晶组成液的保管方法,其中,在10℃以上且50℃以下进行保管。
发明的效果
根据本发明,可以提供适合于对用于在经暂时或长期保管时得到均质且不易产生取向缺陷的液晶固化层的聚合性液晶组成液进行保管的含聚合性液晶组成液的容器。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式详细地进行说明。需要说明的是,本发明的范围不限定于此处说明的实施方式,可以在不损害本发明的主旨的范围内进行各种变更。
<含聚合性液晶组成液的容器>
本发明的含聚合性液晶组成液的容器包含气相部和由聚合性液晶组成液形成的液相部。即,本发明中“含聚合性液晶组成液的容器”是指在内部存在有气相部和由聚合性液晶组成液形成的液相部的状态的容器。
(A)气相部
气相部由包含氧的气体构成。本发明中,气相部的氧浓度相对于在含聚合性液晶组成液的容器内气相部所占的容积而言为0.05容积%以上且20.8容积%以下。通过使气相部的氧浓度为20.8容积%以下,从而能够抑制因在聚合性液晶组成液中经时地生成过氧化物而可发生的聚合性液晶组成液的着色(黄变)。由此,能够防止由该聚合性液晶组成液形成的液晶固化层的着色。另外,通过使气相部的氧浓度为0.05容积%以上,从而聚合性液晶组成液中包含的阻聚剂充分发挥功能,能够有效地抑制组成液中的聚合性液晶化合物的聚合。由此,能够抑制在组成液中形成的聚合物所引起的取向缺陷从而形成均质的液晶固化层。气相部的氧浓度优选为20容积%以下,更优选为10容积%以下,进一步优选为5容积%以下,特别优选为3容积%以下,另外,优选为0.08容积%以上,更优选为0.1容积%以上。
气相部的氧浓度例如可以利用氧浓度计进行测定,可以测定填充有液相部的容器内的氧浓度,并且通过如下方法来进行控制:将容器内的气体用非活性气体进行置换直到气相部的氧浓度成为规定的浓度;在真空的气氛下进行脱气以使氧浓度成为规定的浓度;用混合有氧气和非活性气体的气体进行置换以使氧浓度成为规定的范围;等等。
作为非活性气体,例如,可举出氮气、氦气、氩气等稀有气体或它们的混合物等。从经济性及处理的容易性的观点出发,优选使用氮气。
(B)液相部
液相部由聚合性液晶组成液形成。本发明中,聚合性液晶组成液包含聚合性液晶化合物、溶剂、光聚合引发剂和阻聚剂。以下,对本发明的聚合性液晶组成液中包含的成分详细地进行说明。
(聚合性液晶化合物)
聚合性液晶组成液包含聚合性液晶化合物。本发明中,聚合性液晶化合物是指包含聚合性官能团的液晶化合物,特别优选具有光聚合性官能团的液晶化合物。光聚合性官能团是指,可因由后述的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。作为光聚合性官能团,可举出乙烯基、乙烯基氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯基苯基、(甲基)丙烯酰基(即,甲基丙烯酰基或丙烯酰基)、环氧乙烷基、氧杂环丁基等。其中,优选(甲基)丙烯酰基。液晶性可以为热致性液晶也可以为溶致性液晶,作为相有序结构,可以为向列型液晶,也可以为近晶型液晶。作为聚合性液晶化合物,可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。
对于聚合性液晶化合物于特定的氧浓度下存在的本发明的含聚合性液晶组成液的容器而言,能够抑制保管时的聚合性液晶组成液的着色、聚合性液晶化合物的聚合所导致的取向缺陷的产生。因此,本发明可以广泛地应用于在要求高的光学特性、优异的外观的光学膜的领域中使用以往已知的聚合性液晶化合物的聚合性液晶组成液。从光学特性的观点出发,作为聚合性液晶化合物,例如,可举出满足以下的(1)~(4)的化合物。
(1)为可形成向列相或近晶相的化合物。
(2)在该聚合性液晶化合物的长轴方向(a)上具有π电子。
(3)在相对于长轴方向(a)交叉的方向〔交叉方向(b)〕上具有π电子。
(4)将存在于长轴方向(a)的π电子的合计设为N(πa)、存在于长轴方向的分子量的合计设为N(Aa)并通过下述式(i)定义的聚合性液晶化合物的长轴方向(a)的π电子密度:
D(πa)=N(πa)/N(Aa) (i)
与将存在于交叉方向(b)的π电子的合计设为N(πb)、存在于交叉方向(b)的分子量的合计设为N(Ab)并通过下述式(ii)定义的聚合性液晶化合物的交叉方向(b)的π电子密度:
D(πb)=N(πb)/N(Ab) (ii)
存在式(iii)
0≤〔D(πa)/D(πb)〕<1 (iii)
的关系〔即,交叉方向(b)的π电子密度比长轴方向(a)的π电子密度大〕。另外,如上述所记载那样在长轴及相对于长轴的交叉方向上具有π电子的聚合性液晶化合物通常容易形成T字结构。
上述(1)~(4)的特征中,长轴方向(a)及π电子数N如下地来定义。
·对于长轴方向(a)而言,例如为具有棒状结构的化合物时,为其棒状的长轴方向。
·存在于长轴方向(a)上的π电子数N(πa)中不包含通过聚合反应而消失的π电子。
·存在于长轴方向(a)上的π电子数N(πa)为长轴上的π电子及与其共轭的π电子的合计数,例如包含在存在于长轴方向(a)上且满足休克尔规则的环上存在的π电子的数量。
·存在于交叉方向(b)上的π电子数N(πb)中不包含通过聚合反应而消失的π电子。
满足上述的聚合性液晶化合物在长轴方向具有介晶结构。通过该介晶结构呈现液晶相(向列相、近晶相)。
满足上述(1)~(4)的聚合性液晶化合物通过涂布于基材或取向膜上并加热至相变温度以上,可以形成向列相、近晶相。该聚合性液晶化合物进行取向而形成的向列相或近晶相通常以聚合性液晶化合物的长轴方向彼此平行的方式进行取向,该长轴方向成为向列相的取向方向。若将这样的聚合性液晶化合物制成膜状并使其在向列相或近晶相的状态下聚合,则能够形成由在沿长轴方向(a)取向的状态下进行聚合而成的聚合物形成的聚合物膜。该聚合物膜通过长轴方向(a)上的π电子和交叉方向(b)上的π电子来吸收紫外线。此处,将通过交叉方向(b)上的π电子吸收的紫外线的吸收最大波长记为λbmax。λbmax通常为300nm~400nm。π电子的密度满足上述式(iii),交叉方向(b)的π电子密度比长轴方向(a)的π电子密度大,因此成为在交叉方向(b)具有振动面的直线偏光紫外线(波长为λbmax)的吸收比在长轴方向(a)具有振动面的直线偏光紫外线(波长为λbmax)的吸收大的聚合物膜。其比(直线偏光紫外线的交叉方向(b)的吸光度/长轴方向(a)的吸光度的比)例如超过1.0,优选为1.2以上,通常为30以下,例如为10以下。
对于具有上述特征的聚合性液晶化合物而言,通常,其取向状态的聚合物的双折射率大多表现逆波长色散性。从容易得到光学特性更优异的液晶固化层的观点出发,本发明中聚合性液晶组成液所包含的聚合性液晶化合物优选表现逆波长色散性。
作为这样的聚合性液晶化合物,具体而言可举出例如下述式(A1)所示的化合物:
Figure BDA0002599893590000061
式(A1)中,Ar表示含有可以具有取代基的芳香族基团的二价基团。此处所说的芳香族基团是指该环结构具有的π电子数按照休克尔规则为[4n+2]个的基团,例如可以借助二价的连接基团而具有2个以上后述的(Ar-1)~(Ar-23)所例示那样的Ar基团。此处n表示整数。在包含-N=、-S-等杂原子而形成环结构的情况下,也包括包含这些杂原子上的非共价键电子对在内满足休克尔规则、从而具有芳香性的情况。优选在该芳香族基团中包含氮原子、氧原子、硫原子中的至少1者以上。二价基团Ar中包含的芳香族基团可以为1个,也可以为2个以上。芳香族基团为1个的情况下,二价基团Ar可以为可以具有取代基的二价的芳香族基团。二价基团Ar中包含的芳香族基团为2个以上的情况下,2个以上的芳香族基团彼此可以以单键、-CO-O-、-O-等二价的键合基团键合。
G1及G2各自独立地表示二价的芳香族基团或二价的脂环式烃基。此处,该二价的芳香族基团或二价的脂环式烃基中包含的氢原子可以被卤素原子、碳数1~4的烷基、碳数1~4的氟烷基、碳数1~4的烷氧基、氰基或硝基取代,构成该二价的芳香族基团或二价的脂环式烃基的碳原子可以被氧原子、硫原子或氮原子取代。
L1及L2各自独立地为具有酯结构的二价的连接基团。
B1及B2各自独立地为单键或二价的连接基团。
k、l各自独立地表示0~3的整数,满足1≤k+l的关系。此处,2≤k+l的情况下,B1及B2、G1及G2各自可以彼此相同,也可以不同。
E1及E2各自独立地表示碳数1~17的烷二基(alkanediyl),此处,更优选碳数4~12的烷二基。另外,烷二基中包含的氢原子可以被卤素原子取代,该烷二基中包含的-CH2-可以被-O-、-S-、-SiH2-、-C(=O)-取代。
P1及P2各自独立地表示光聚合性基团或氢原子,至少1者为(甲基)丙烯酰基。
G1及G2各自独立地优选为可以被选自由卤素原子及碳数1~4的烷基组成的组中的至少1个取代基取代的1,4-亚苯基二基(phenylenediyl)、可以被选自由卤素原子及碳数1~4的烷基组成的组中的至少1个取代基取代的1,4-环己烷二基,更优选为被甲基取代的1,4-亚苯基二基、未取代的1,4-亚苯基二基、或未取代的1,4-反式环己烷二基,特别优选为未取代的1,4-亚苯基二基、或未取代的1,4-反式环己烷二基。
另外,优选存在多个的G1及G2中的至少1个为二价的脂环式烃基,另外,更优选与L1或L2键合的G1及G2中的至少1者为二价的脂环式烃基。
L1及L2各自独立地优选为-Ra1COORa2-(Ra1及Ra2各自独立地表示单键或碳数1~4的亚烷基),更优选为-COORa2-1-(Ra2-1表示单键、-CH2-、-CH2CH2-中的任一者),进一步优选为-COO-或-COOCH2CH2-。
B1及B2各自独立地优选为单键、碳数1~4的亚烷基、-O-、-S-、-Ra3ORa4-、-Ra5COORa6-、-Ra7OCORa8-、或-Ra9OC=OORa10-。此处,Ra3~Ra10各自独立地表示单键、或碳数1~4的亚烷基。B1及B2各自独立地更优选为单键、-ORa4-1-、-CH2-、-CH2CH2-、-COORa6-1-、或-OCORa8-1-。此处,Ra4-1、Ra6-1、Ra8-1各自独立地表示单键、-CH2-、-CH2CH2-中的任一者。B1及B2各自独立地进一步优选为单键、-O-、-CH2CH2-、-COO-、-COOCH2CH2-、-OCO-或-OCOCH2CH2-。
对于k及l而言,从表现逆波长色散性的观点出发,优选2≤k+l≤6的范围,优选k+l=4,更优选k=2并且l=2。k=2并且l=2时呈对称结构,因此优选。
作为P1或P2所示的光聚合性基团,可举出环氧基、乙烯基、乙烯基氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯基苯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧乙烷基、及氧杂环丁基等。P1或P2中至少1者为丙烯酰基或甲基丙烯酰基,优选P1及P2均为丙烯酰基或甲基丙烯酰基,更优选丙烯酰基。
Ar优选具有选自可以具有取代基的芳香族烃环、可以具有取代基的芳香族杂环、及吸电子性基团中的至少1种。作为该芳香族烃环,例如,可举出苯环、萘环、蒽环等,优选苯环、萘环。作为该芳香族杂环,可举出呋喃环、苯并呋喃环、吡咯环、吲哚环、噻吩环、苯并噻吩环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、三唑环、三嗪环、吡咯啉环、咪唑环、吡唑环、噻唑环、苯并噻唑环、噻吩并噻唑环、噁唑环、苯并噁唑环、及菲咯啉环等。其中,优选具有噻唑环、苯并噻唑环、或苯并呋喃环,进一步优选具有苯并噻唑基。另外,Ar含有氮原子的情况下,该氮原子优选具有π电子。
式(A1)中,Ar所示的二价的芳香族基团中包含的π电子的合计数Nπ优选为8以上,更优选为10以上,进一步优选为14以上,特别优选为16以上。另外,优选为30以下,更优选为26以下,进一步优选为24以下。
作为Ar所示的芳香族基团,例如可举出以下的基团。
Figure BDA0002599893590000091
式(Ar-1)~式(Ar-23)中,符号*表示连接部,Z0、Z1及Z2各自独立地表示氢原子、卤素原子、碳数1~12的烷基、氰基、硝基、碳数1~12的烷基亚磺酰基、碳数1~12的烷基磺酰基、羧基、碳数1~12的氟烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数1~12的烷硫基、碳数1~12的N-烷基氨基、碳数2~12的N,N-二烷基氨基、碳数1~12的N-烷基氨磺酰基或碳数2~12的N,N-二烷基氨磺酰基。另外,Z0、Z1及Z2可以包含聚合性基团。
Q1及Q2各自独立地表示-CR1’R2’-、-S-、-NH-、-NR1’-、-CO-或-O-,R1’及R2’各自独立地表示氢原子或碳数1~4的烷基。
J1及J2各自独立地表示碳原子、或氮原子。
Y1、Y2及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及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Y1、Y2及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,优选呋喃基、噻吩基、吡啶基、噻唑基、苯并噻唑基。
Y1、Y2及Y3各自独立地可以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。
Z0、Z1及Z2各自独立地优选为氢原子、卤素原子、碳数1~12的烷基、氰基、硝基、碳数1~12的烷氧基、Z0进一步优选氢原子、碳数1~12的烷基、氰基,Z1及Z2进一步优选氢原子、氟原子、氯原子、甲基、氰基。另外,Z0、Z1及Z2可以包含聚合性基团。
Q1及Q2优选-NH-、-S-、-NR1’-、-O-,R1’优选氢原子。其中,特别优选-S-、-O-、-NH-。
式(Ar-1)~(Ar-23)中,式(Ar-6)及式(Ar-7)从分子的稳定性的观点出发是优选的。
式(Ar-16)~(Ar-23)中,Y1可以跟其键合的氮原子及Z0一起形成芳香族杂环基。作为芳香族杂环基,可举出作为Ar可以具有的芳香族杂环而在前面叙述的例子,例如,可举出吡咯环、咪唑环、吡咯啉环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、吲哚环、喹啉环、异喹啉环、嘌呤环、吡咯烷环等。该芳香族杂环基可以具有取代基。另外,Y1可以跟其键合的氮原子及Z0一起形成为前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。例如,可举出苯并呋喃环、苯并噻唑环、苯并噁唑环等。
聚合性液晶化合物优选在波长300nm以上且400nm以下、更优选在波长315nm以上且385nm以下、进一步优选在波长320nm以上且380nm以下的范围内显示最大吸收(λmax)。本发明中聚合性液晶组成液中包含光聚合引发剂,因此变得在保管中容易发生聚合反应及凝胶化。通过使聚合性液晶化合物在波长300nm以上且400nm以下的范围内显示出最大吸收,从而能够防止保管中的聚合反应及凝胶化、使长期保管成为可能。需要说明的是,聚合性液晶化合物的最大吸收波长为300nm以上时,有由聚合性液晶化合物的取向状态下的聚合物构成的液晶固化层容易表现逆波长色散性的倾向。聚合性液晶化合物的最大吸收波长为400nm以下时,可见光区域的吸收得以抑制,因此能够抑制对液晶固化层的着色。聚合性液晶化合物的最大吸收波长可以通过在能够将聚合性液晶化合物溶解的溶剂中使用UV可见分光光度计来测定。
聚合性液晶组成液中的聚合性液晶化合物的含量可以根据该聚合性液晶化合物、以及溶剂、光聚合引发剂及阻聚剂的种类及含量等来适宜选择。本发明的一实施方式中,聚合性液晶组成液中的聚合性液晶化合物的含量相对于聚合性液晶组成液的固态成分100质量份而言优选为70质量份以上且99.5质量份以下,更优选为80质量份以上且99质量份以下,进一步优选为90质量份以上且98质量份以下。此处,本发明中固态成分是指从聚合性液晶组成液中去除溶剂等挥发成分后的成分的合计。
(溶剂)
聚合性液晶组成液包含选自由酮系溶剂、酰胺系溶剂、酯系溶剂及醚系溶剂组成的组中的1种以上的溶剂。选自前述组中的溶剂在氧的存在下产生活性自由基,由此使在聚合性液晶组成液中同时包含的阻聚剂发挥功能,可有助于抑制聚合性液晶化合物的聚合物形成。另一方面,这些溶剂由于在氧的存在下会产生过氧化物,因此溶剂自身有容易经时地发生着色(黄变)的倾向。本发明中通过将气相部的氧浓度控制为特定的范围,从而抑制聚合性液晶组成液的着色并确保阻聚剂发挥功能所需的氧浓度,由此即使是在将聚合性液晶组成液暂时或长期保管时,也能够有效地抑制聚合性液晶化合物的聚合物形成及聚合性液晶组成液的着色。对于这些溶剂而言,可以根据使用的聚合性液晶化合物的种类来适宜选择能够将使用的聚合性液晶化合物溶解、并且相对于该聚合性液晶化合物为非活性的溶剂。这些溶剂可以单独使用,也可以组合使用。
本发明中酮系溶剂是指在分子内含有-CO-且不含-COO-的溶剂,例如,可举出丙酮、甲乙酮、环戊酮、环己酮、环庚酮、甲基戊基酮、甲基异丁基酮、N-甲基-2-吡咯烷酮等。
作为酰胺系溶剂,例如,可举出N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等分子内具有酰胺键的有机溶剂。
本发明中酯系溶剂是指在分子内含有-COO-的溶剂,例如,可举出乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单丙醚乙酸酯、乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯及二乙二醇单丁醚乙酸酯等。
本发明中醚系溶剂是指在分子内含有-O-且不含-COO-的溶剂,例如,可举出乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚、3-甲氧基-1-丁醇、3-甲氧基-3-甲基丁醇、四氢呋喃、四氢吡喃、1,4-二氧六环、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二丙基醚、二乙二醇二丁基醚、二甲氧基乙烷等。
本发明的一实施方式中,聚合性液晶组成液中的溶剂的含量相对于聚合性液晶组成液的固态成分100质量份而言优选为10质量份以上且10000质量份以下,更优选为50质量份以上且5000质量份以下,进一步优选为500质量份以上且3000质量份以下。
(光聚合引发剂)
聚合性液晶组成液包含光聚合引发剂。通过包含光聚合引发剂,从而对本发明的聚合性液晶组成液照射光时,则液体中的聚合性液晶化合物开始聚合。
光聚合引发剂的种类可以根据使用的聚合性液晶化合物来适宜选择,没有特别限定。作为光聚合引发剂,例如,可举出肟化合物、苯偶姻化合物、二苯甲酮化合物、烷基苯酮化合物、酰基氧化膦化合物、三嗪化合物、碘鎓盐及锍盐等。光聚合引发剂可以单独使用或组合使用2种以上。
作为苯偶姻化合物,例如,可举出苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚及苯偶姻异丁基醚等。作为二苯甲酮化合物,例如,可举出二苯甲酮、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫醚、3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧化羰基)二苯甲酮及2,4,6-三甲基二苯甲酮等。作为烷基苯酮化合物,例如,可举出二乙氧基苯乙酮、2-甲基-2-吗啉基-1-(4-甲硫基苯基)丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)丁烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1,2-二苯基-2,2-二甲氧基乙烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-〔4-(2-羟基乙氧基)苯基〕丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮及2-羟基-2-甲基-1-〔4-(1-甲基乙烯基)苯基〕丙烷-1-酮的低聚物等。作为酰基氧化膦化合物,例如,可举出2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦等。作为三嗪化合物,例如,可举出2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基萘基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯乙烯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(呋喃-2-基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪及2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪等。
作为肟化合物,例如,优选包含肟结构的三嗪化合物、咔唑化合物,从敏感度的观点出发,更优选包含肟酯结构的咔唑化合物。作为包含肟结构的咔唑化合物,可举出1,2-辛烷二酮、1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰基肟)]、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙酮1-(O-乙酰肟)等。
作为光聚合引发剂,可以使用市售的光聚合引发剂。作为市售的光聚合引发剂,例如,可举出“Irgacure(注册商标)907”、“Irgacure(注册商标)184”、“Irgacure(注册商标)651”、“Irgacure(注册商标)819”、“Irgacure(注册商标)250”、“Irgacure(注册商标)369”、“Irgacure(注册商标)OXE-01”、“Irgacure(注册商标)OXE-02”、“Irgacure(注册商标)OXE-03”(BASF Japan Ltd.制);“SEIKUOL(注册商标)BZ”、“SEIKUOL(注册商标)Z”、“SEIKUOL(注册商标)BEE”(精工化学株式会社);“kayacure(注册商标)BP100”(日本化药株式会社);“kayacure(注册商标)UVI-6992”(Dow Inc.制);“Adekaoptomer SP-152”、“AdekaoptomerSP-170”、“Adekaoptomer N-1919”、“ADEKA ARKLS NCI-831”(株式会社ADEKA);“TAZ-A”、“TAZ-PP”(日本Siber Hegner公司);及“TAZ-104”(SANWA CHEMICAL CO.,LTD.)等。
聚合性液晶组成液中的光聚合引发剂的含量可以根据该组成液中包含的聚合性液晶化合物及阻聚剂的种类及其含量等来适宜调整。例如,光聚合引发剂的含量相对于聚合性液晶组成液中包含的聚合性液晶化合物100质量份而言优选为0.1质量份以上且30质量份以下,更优选为0.5质量份以上且10质量份以下。若光聚合引发剂的含量为这样的范围内,则在使用聚合性液晶组成液时,聚合性液晶化合物的聚合性基团的反应会充分进行,并且不易使聚合性液晶化合物的取向混乱。
(阻聚剂)
本发明中聚合性液晶组成液包含阻聚剂。本发明的含聚合性液晶组成液的容器通过同时包含含有规定量阻聚剂的聚合性液晶组成液和控制为上述特定氧浓度的气相,从而能够在抑制保管中的聚合性液晶组成液中的聚合性液晶化合物的聚合反应进行的状态下进行长期保管。由此,能够在确保聚合性液晶化合物的高聚合率的状态下抑制由该聚合性液晶化合物形成液晶固化层时的取向缺陷的产生。
阻聚剂可以根据构成聚合性液晶组成液的聚合性液晶化合物、溶剂及光聚合引发剂等来适宜选择。作为阻聚剂,例如,可举出酚系化合物、胺系化合物、硫系化合物、磷系化合物等。它们可以单独使用或组合使用2种以上。
这些之中,从更有效地抑制聚合性液晶组成液中包含的聚合性液晶化合物的聚合反应的进行、不易产生取向缺陷、容易得到均匀的液晶固化层的方面出发,作为阻聚剂,优选包含选自由酚系化合物及胺系化合物组成的组中的1种以上。
作为酚系化合物,例如,可举出2-叔丁基-6-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2-[1-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)乙基]-4,6-二叔戊基苯基丙烯酸酯、3,9-双[2-{3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、2,2’-亚甲基双(6-叔丁基-4-甲基苯酚)、4,4’-亚丁基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4,4’-硫代双(2-叔丁基-5-甲基苯酚)、2,2’-硫代双(6-叔丁基-4-甲基苯酚)、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、3,3’,3”,5,5’,5”-六叔丁基-a,a’,a”-(均三甲苯-2,4,6-三基)三对甲酚、季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚及6-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙氧基]-2,4,8,10-四叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂庚英(dioxaphosphepin)等。或者可以使用市售的酚系阻聚剂(抗氧化剂)。
作为胺系化合物,例如,可举出N,N’-二仲丁基对苯二胺、N,N’-二异丙基对苯二胺、N,N’-二环己基对苯二胺、N,N’-二苯基对苯二胺、N,N’-双(2-萘基)-对苯二胺等。或者可以使用市售的胺系阻聚剂(抗氧化剂)。
本发明中,聚合性液晶组成液以相对于聚合性液晶化合物而言为0.1质量%以上且2质量%以下的量包含阻聚剂。通过在控制为上述特定氧浓度的气相的存在下、以相对于聚合性液晶化合物而言为0.1质量%以上的量包含阻聚剂,从而能够抑制保管中的聚合反应的进行,能够抑制聚合性液晶化合物的氧化。通过以相对于聚合性液晶化合物而言为2质量%以下的量包含阻聚剂,从而能够抑制对保管后的聚合性液晶化合物的聚合率的影响,可确保高的聚合率。本发明中,阻聚剂的量优选为0.15质量%以上,更优选为0.2质量%以上,进一步优选为0.3质量%以上。进而,本发明中阻聚剂的量优选为1.9质量%以下,更优选为1.5质量%以下,进一步优选为1.3质量%以下,更进一步优选为1.2质量%以下,特别优选为1质量%以下。
(其他成分)
聚合性液晶组成液可以适宜包含光敏剂、流平剂等其他添加剂。添加剂可以单独使用或组合使用2种以上。
通过使用光敏剂,从而能够使光聚合引发剂高敏感度化。作为光敏剂,例如,可举出呫吨酮、噻吨酮等呫吨酮类、蒽及具有烷基醚等取代基的蒽类、吩噻嗪、红荧烯(rubrene)等。光敏剂可以单独使用或组合使用2种以上。
光敏剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份而言优选可以为0.01质量份以上且10质量份以下,更优选为0.05质量份以上且5质量份以下,进一步优选为0.1质量份以上且3质量份以下。
流平剂为具有调整聚合性液晶组成液的流动性、并使涂布该组成液而得到的液晶固化层更平坦的功能的添加剂。例如,可举出硅烷偶联剂等有机硅系、聚丙烯酸酯系及全氟烷基系的流平剂。具体而言,可举出DC3PA、SH7PA、DC11PA、SH28PA、SH29PA、SH30PA、ST80PA、ST86PA、SH8400、SH8700、FZ2123(以上,全部为Dow Corning Toray Co.,Ltd.制)、KP321、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341、X22-161A、KF6001、KBM-1003、KBE-1003、KBM-303、KBM-402、KBM-403、KBE-402、KBE-403、KBM-1403、KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103、KBM-602、KBM-603、KBM-903、KBE-903、KBE-9103、KBM-573、KBM-575、KBE-585、KBM-802、KBM-802、KBM-803、KBE-846、KBE-9007(以上,全部为信越化学工业株式会社制)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF-4446、TSF4452、TSF4460(以上,全部为Momentive Performance Materials Japan LLC制)、Fluorinert(注册商标)FC-72、Fluorinert FC-40、Fluorinert FC-43、Fluorinert FC-3283(以上,全部为Sumitomo 3MLimited制)、MEGAFACE(注册商标)R-08、MEGAFACE R-30、MEGAFACE R-90、MEGAFACE F-410、MEGAFACE F-411、MEGAFACE F-443、MEGAFACE F-445、MEGAFACE F-470、MEGAFACE F-477、MEGAFACE F-479、MEGAFACE F-482、MEGAFACE F-483(以上,均为DIC株式会社制)、EFTOP(商品名)EF301、EFTOP EF303、EFTOP EF351、EFTOP EF352(以上,全部为MitsubishiMaterials Electronic Chemicals Co.,Ltd.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,全部为AGC Seimi Chemical Co.,Ltd.制)、商品名E1830、商品名E5844(Daikin FineChemical Kenkyusho,K.K.制)、BM-1000、BM-1100、BYK-352、BYK-353及BYK-361N(均为商品名:BM Chemie公司制)等。流平剂可以单独使用或组合使用2种以上。流平剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份而言优选可以为0.01质量份以上且5质量份以下,更优选为0.05质量份以上且3质量份以下。
聚合性液晶组成液例如可以通过对聚合性液晶化合物、溶剂、光聚合引发剂、阻聚剂、和根据需要的添加剂进行搅拌混合来制造。前述搅拌混合优选在低氧浓度的气氛下、例如氧浓度为0.1容积%以上且4容积%以下的气氛下进行搅拌混合。另外,边搅拌聚合性液晶组成液边混合的情况下,通过在氧浓度更低的气氛下进行操作,能够促进聚合性液晶化合物向溶剂中的溶解,并且即使周边气体卷入至液体中也能够抑制得到的聚合性液晶组成液的溶解氧浓度。
作为用于将聚合性液晶化合物、溶剂等搅拌混合的机器,可以适宜选择该领域中以往已知的机器而使用。另外,搅拌/混合条件(例如,搅拌速度、温度、时间等)可以根据使用的聚合性液晶化合物、溶剂的种类、搅拌/混合机器等来适宜选择。
对于本发明的含聚合性液晶组成液的容器,其容器自身的构成材料只要不损害填充至该容器中的聚合性液晶组成液的功能,就没有特别限定。
例如,作为容器的材料,可举出金属材料、树脂材料或玻璃材料等。其中,为了容易抑制在聚合性液晶组成液的保管中由光的照射导致的聚合性液晶化合物的聚合反应,优选透光性低的材料。作为这样的材料,为金属材料,更优选为具有遮光性的金属材料,例如,可举出耐腐蚀性钢铁、钛金属、钛合金等、遮光玻璃等。
容器的全光线透过率优选为20%以下,更优选为15%以下,进一步优选为13%以下,更进一步优选为10%以下,特别优选为5%以下。优选作为容器整体而言全光线透过率在前述的范围内。容器的全光线透过率例如可以依据JIS K7105:1981进行测定。通过使容器的全光线透过率更低,从而能够抑制聚合反应的进行,因此不需要将含聚合性液晶组成液的容器在例如暗处进行保管等,即使在亮处也能够直接进行保管及输送等。
本发明的含聚合性液晶组成液的容器优选的是,以优选40%以上且99%以下、更优选50%以上且98%以下、进一步优选60%以上且97%以下、更进一步优选70%以上且96%以下、特别优选75%以上且95%以下的容量将聚合性液晶组成液填充至容器内。聚合性液晶组成液的填充量为上述范围内时,能够在不使容器中的聚合性液晶组成液的功能劣化的状态下适当地进行保存及输送等。
将聚合性液晶组成液填充至容器内后,控制容器内的气相部中的氧浓度并用盖等适宜地将容器密封,由此可以制造本发明的含聚合性液晶组成液的容器。容器内的气相部中的氧浓度的调整可以在用盖等将容器密封之前或之后中的任意阶段进行。
<聚合性液晶组成液的保管方法>
本发明的聚合性液晶组成液的保管方法包括将聚合性液晶组成液在氧浓度为0.05容积%以上且20.8容积%以下的气氛下保管在容器中,所述聚合性液晶组成液包含:聚合性液晶化合物;选自由酮系溶剂、酰胺系溶剂、酯系溶剂及醚系溶剂组成的组中的1种以上的溶剂;光聚合引发剂;和相对于该聚合性液晶化合物而言为0.1质量%以上且2质量%以下的阻聚剂。
聚合性液晶组成液中的、聚合性液晶化合物、溶剂、光聚合引发剂及阻聚剂的种类及含量、聚合性液晶组成液的制造方法、以及保管中使用的容器的详情与上述的本发明的含聚合性液晶组成液的容器中叙述的内容同样。
本发明的聚合性液晶组成液的保管方法中,通过与上述的本发明的含聚合性液晶组成液的容器同样地,将上述包含特定量的阻聚剂的聚合性液晶组成液在特定范围的氧浓度气氛下保管,从而能够在暂时或长期(例如6个月以上期间)的保管中防止聚合性液晶组成液的着色并使阻聚剂充分发挥功能,能够抑制聚合性液晶化合物的聚合反应的进行,并且能够抑制保管后的聚合性液晶化合物的聚合率的降低。
本发明的聚合性液晶组成液的保管方法中,聚合性液晶组成液优选在50℃以下保管。通过在50℃以下保管聚合性液晶组成液,从而能够更有效地抑制保管中的聚合性液晶化合物的聚合反应的进行。聚合性液晶组成液更优选在40℃以下、进一步优选在35℃以下、更进一步优选在30℃以下进行保管。另外,聚合性液晶组成液优选在10℃以上保管。通过在10℃以上保管聚合性液晶组成液,从而能够抑制因聚合性液晶组成液发生冻结等而损害聚合性液晶化合物的功能的情况。聚合性液晶组成液的保管温度更优选为15℃以上且40℃以下,进一步优选为20℃以上且30℃以下。
对于本发明的含聚合性液晶组成液的容器内的聚合性液晶组成液、在该容器内保管了一定时间的聚合性液晶组成液、及通过本发明的聚合性液晶组成液的保管方法进行了保管的聚合性液晶组成液而言,由于基于本发明效果的保存稳定性而在保管中不易产生聚合性液晶化合物的聚合物,能够抑制由此引起的取向缺陷的产生,并且还可以防止聚合性液晶组成液的着色,因此适于要求高光学特性及优异的外观的光学膜领域中的液晶固化层的制造。
可以由本发明的含聚合性液晶组成液的容器内的聚合性液晶组成液、在该容器内保管了一定时间的聚合性液晶组成液等通过以下的方法来制造液晶固化层,所述方法包括例如下述工序:
将聚合性液晶组成液涂布于基材或取向膜上而得到涂布层的工序(以下,也称为“涂布工序”);
从涂布工序中得到的涂布层中将溶剂除去,使聚合性液晶化合物取向的工序(以下,也称为“干燥工序”);和
使通过干燥工序进行了取向的聚合性液晶化合物聚合,由此使聚合性液晶层固化而得到液晶固化层的工序(以下,也称为“固化工序”)。
作为将聚合性液晶组成液涂布于基材上的方法,可举出挤出涂布法、直接凹版涂布法、逆转凹版涂布法、CAP涂布法、狭缝涂布法、模涂法等。另外,也可以举出使用浸渍涂布机、棒涂机、旋涂器等涂布机进行涂布的方法等。
其中,从能够以辊对辊(Roll to Roll)形式连续进行涂布的方面来看,优选CAP涂布法、喷墨法、浸渍涂布法、狭缝涂布法、模涂法及利用棒涂机的涂布方法。以辊对辊形式进行涂布的情况下,也可以在基材上涂布光取向膜形成用组合物等而形成取向膜,进而在得到的取向膜上连续地涂布聚合性液晶组成液。
基材优选为树脂基材。作为构成基材的树脂,例如,可举出聚乙烯、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;及聚苯醚(polyphenylene oxide)等。其中,优选由聚乙烯、聚丙烯、降冰片烯系聚合物等聚烯烃形成的基材。
可以在基材上的涂布聚合性液晶组成液的面形成有取向膜。取向膜具有使聚合性液晶化合物在期望的方向上取向的取向控制力。
作为取向膜,优选具有不因聚合性液晶组成液的涂布等而溶解的耐溶剂性、另外对后述的溶剂的除去、聚合性液晶化合物的取向用的加热处理具有耐热性。作为取向膜,可举出包含取向性聚合物的取向膜、光取向膜、及在表面具有凹凸图案、多个槽的沟槽取向膜等。
包含取向性聚合物的情况下,作为取向性聚合物,例如,可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、聚乙烯亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸及聚丙烯酸酯类。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常通过如下来得到:将取向性聚合物溶解于溶剂而得的取向性聚合物组合物涂布于基材,将溶剂除去而形成涂布膜;或者,将取向性聚合物组合物涂布于基材,将溶剂除去而形成涂布膜,对该涂布膜进行摩擦。
取向性聚合物组合物中的取向性聚合物的浓度只要在取向性聚合物会完全溶解于溶剂的范围即可。取向性聚合物相对于取向性聚合物组合物的含量优选为0.1质量%以上且20质量%以下,更优选为0.1质量%以上且10质量%以下。
作为取向性聚合物组合物,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,可举出与之前作为将聚合性液晶组成液涂布于基材上的方法而记载的方法同样的方法。作为将取向性聚合物组合物中包含的溶剂除去的方法,可举出自然干燥法、通风干燥法、加热干燥及减压干燥法等。
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,能够对前述涂布膜赋予取向控制力。
作为摩擦处理的方法,例如,可举出使前述涂布膜与缠绕有摩擦布并进行旋转的摩擦辊接触的方法。在进行摩擦处理时,如果进行遮蔽,则也能够在取向膜上形成取向方向不同的多个区域(图案)。
光取向膜通常通过将包含具有光反应性基团的聚合物或单体和溶剂的光取向膜形成用组合物涂布于基材并将溶剂除去后照射偏振光(优选偏振UV光)来得到。光取向膜可以通过选择照射的偏振光的偏振方向来任意控制取向控制力的方向。
光反应性基团是指通过进行光照射而产生液晶取向能力的基团。具体而言,可举出参与通过光照射而产生的分子的取向诱导反应、异构化反应、光二聚化反应、光交联反应或光分解反应等作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、特别是具有双键的基团,特别优选具有选自由碳-碳双键(C=C键)、碳-氮双键(C=N键)、氮-氮双键(N=N键)及碳-氧双键(C=O键)组成的组中的至少1者的基团。
作为具有C=C键的光反应性基团,例如,可举出乙烯基、多烯基、茋基、苯乙烯基吡啶基(stilbazole group)、苯乙烯基吡啶鎓基(stilba zolium group)、查尔酮基及肉桂酰基。作为具有C=N键的光反应性基团,例如,可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,例如,可举出偶氮苯基、偶氮萘基、芳香族杂环偶氮基、双偶氮基、甲臜(formazan)基、及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,例如,可举出二苯甲酮基、香豆素基、蒽醌基及马来酰亚胺基。这些基团可以具有烷基、烷氧基、芳基、烯丙氧基、氰基、烷氧基羰基、羟基、磺酸基、卤代烷基等取代基。
参与光二聚化反应或光交联反应的基团从取向性优异的方面来看是优选的。其中,优选参与光二聚化反应的光反应性基团,从取向所需的偏振光照射量比较少、并且容易得到热稳定性、经时稳定性优异的光取向膜这样的方面来看,优选肉桂酰基及查尔酮基。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为肉桂酸结构那样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根据聚合物或单体的种类、目标光取向膜的厚度进行调节,优选至少设为0.2质量%以上,更优选0.3质量%以上且10质量%以下的范围。在不明显损害光取向膜的特性的范围内,光取向膜形成用组合物可以包含聚乙烯醇、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于基材的方法,可举出与上述的将取向性聚合物组合物涂布于基材的方法同样的方法。作为从所涂布的光取向膜形成用组合物中将溶剂除去的方法,可举出与从取向性聚合物组合物中将溶剂除去的方法相同的方法。
照射偏振光时,可以为对从涂布于基材上的光取向膜形成用组合物中除去溶剂而成者直接照射偏振光的形式,也可以为从基材侧照射偏振光并使偏振光透过基材而进行照射的形式。另外,该偏振光实质上为平行光时是优选的。对于照射的偏振光的波长而言,具有光反应性基团的聚合物或单体的光反应性基团可吸收光能的波长区域为宜。具体而言,特别优选波长250nm~400nm的范围的UV(紫外线)。作为照射该偏振光的光源,可举出氙灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、KrF、ArF等紫外光激光等。其中,高压汞灯、超高压汞灯及金属卤化物灯因波长313nm的紫外线的发光强度大而优选。使来自前述光源的光通过适当的偏光层并进行照射,从而能够照射偏振UV光。作为偏光层,可举出偏振滤光片、格兰汤普森及格兰泰勒等的偏光棱镜、以及线栅型的偏光层。
需要说明的是,进行摩擦或偏振光照射时,如果进行遮蔽,则也能够形成液晶取向的方向不同的多个区域(图案)。
沟槽(groove)取向层为在膜表面具有凹凸图案或多个沟槽(槽)的膜。在具有以等间隔排列的多个直线状的沟槽的膜上涂布聚合性液晶化合物的情况下,液晶分子在沿着该槽的方向上取向。
作为得到沟槽取向层的方法,可举出以下方法:隔着具有图案形状的狭缝的曝光用掩模对感光性聚酰亚胺膜表面进行曝光后,进行显影及冲洗处理而形成凹凸图案的方法;在表面具有槽的板状的原版上形成固化前的UV固化树脂的层,将形成的树脂层移至基材后进行固化的方法;以及,将具有多个槽的卷状的原版按压于形成于基材上的固化前的UV固化树脂的膜而形成凹凸,其后进行固化的方法等。
干燥工序中,作为从涂布工序中得到的涂布层中将溶剂除去的方法,例如,可举出自然干燥、通风干燥、加热干燥、减压干燥及将它们组合而成的方法。其中,优选自然干燥或加热干燥。干燥温度优选0℃以上且200℃以下的范围,更优选20℃以上且150℃以下的范围,进一步优选50℃以上且130℃以下的范围。干燥时间优选为10秒钟以上且20分钟以下,更优选为30秒钟以上且10分钟以下。
固化工序中,通过干燥工序而进行了取向的聚合性液晶化合物的聚合可以通过用于使具有聚合性官能团的化合物聚合的已知的方法来进行,例如可以采用基于活性能量射线的照射的光聚合。
作为照射的活性能量射线,根据聚合性液晶化合物的种类、包含光聚合引发剂的情况下根据光聚合引发剂的种类、及它们的量来适宜选择。具体而言,可举出选自由可见光、紫外光、红外光、X射线、α射线、β射线、及γ射线组成的组中的1种以上的光。其中,从容易控制聚合反应的进行的方面、及可以使用作为光聚合装置而在本领域中广泛应用的装置这样的方面来看,优选紫外光,优选以可利用紫外光进行光聚合的方式来选择聚合性液晶化合物的种类。
作为前述活性能量射线的光源,例如,可举出低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、氙灯、卤素灯、碳弧灯、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、金属卤化物灯等。
紫外线照射强度通常为10mW/cm2以上且3,000mW/cm2以下。紫外线照射强度优选为对光聚合引发剂的活化有效的波长区域的强度。照射光的时间通常为0.1秒以上且10分钟以下,优选为0.1秒以上且5分钟以下,更优选为0.1秒以上且3分钟以下,进一步优选为0.1秒以上且1分钟以下。以这样的紫外线照射强度进行1次或多次照射时,其累积光量为10mJ/cm2以上且3,000mJ/cm2以下,优选为50mJ/cm2以上且2,000mJ/cm2以下,更优选为100mJ/cm2以上且1,000mJ/cm2以下。
实施例
以下,使用实施例及比较例更具体地对本发明进行说明,但本发明不限定于这些。另外,本说明书中记载的浓度(容积%及质量%)及聚合率的计算基于通过与以下的实施例同样的方法测定的值。
(实施例1)
·聚合性液晶组成液的制备
通过日本特开2010-31223号公报中记载的方法,合成下述式所示的聚合性液晶化合物(A)。将聚合性液晶化合物(A)100质量份、聚丙烯酸酯化合物(流平剂)(BYK-361N;BYK-Chemie公司制)0.1质量份、2-二甲基氨基-2-苄基-1-(4-吗啉基苯基)丁烷-1-酮(Irgacure369(Irg369);BASF Japan Ltd.制)3质量份、和作为阻聚剂的二丁基羟基甲苯(以下,也称为“BHT”)0.1质量份在氧浓度为0.1~4.0容积%的气氛下混合。向得到的混合物中以固态成分浓度成为13%的方式添加N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP),在50℃下搅拌1小时,由此得到包含聚合性液晶化合物(A)的聚合性液晶组成液(1)。
Figure BDA0002599893590000251
·聚合性液晶组成液向容器内的填充及保管
用铝箔覆盖500mL的3口茄形烧瓶的整面,将光遮蔽。向遮蔽后的茄形烧瓶中填充相对于该茄形烧瓶的总容量500份而言为400份的所得聚合性液晶组成液(1)。对填充有聚合性液晶组成液(1)的茄形烧瓶用氮气进行置换而将气相部(即,相对于茄形烧瓶的总容量500份而言为100份)的氧浓度调整为0.1容积%,在80℃的油浴中加热24小时。加热后将聚合性液晶组成液(1)冷却至常温(25℃),得到含聚合性液晶组成液的容器(1)。
将所得含聚合性液晶组成液的容器于23℃下在暗处保管1个月。
<取向性的评价>
用旋涂器将聚酰亚胺(SUNEVER,日产化学制品)涂布于作为基材的4cm×4cm玻璃上,于80℃下干燥1分钟后,实施摩擦处理而得到取向膜。所得光取向膜的厚度为100nm。从在23℃的暗处保管了1个月的含聚合性液晶组成液的容器中取出聚合性液晶组成液(1),用孔径0.2μm的过滤器(PTFE型)在40℃下进行压滤。将过滤后的聚合性液晶组成液(1)涂布在前述的取向膜上,于120℃干燥1分钟后,使用高压汞灯从聚合性液晶组成液(1)的涂布面侧照射紫外线(氮气气氛下,波长:365nm,波长365nm下的累积光量为500mJ/cm2),由此形成液晶固化层,得到包含液晶固化层/取向膜层/基材的层叠体(以下,也称为“相位差板”)。用偏光显微镜(BX51,Olympus Corporation制)以400倍的倍率对所得液晶固化层进行观察。将在表面未观察到取向缺陷者记为“○”、将在表面观察到取向缺陷者评价为“×”。将结果示于表1。
<色相的评价>
使用于23℃下保管了1个月的聚合性液晶组成液(1),依据“JIS K0071-2:1998化学制品的颜色试验方法-第2部:加德纳色数”,评价组成液的颜色。将色相为2~4者记为“〇”,为5~6者记为“Δ”,为7~者记为“×”。将结果示于表1。
<聚合率的评价>
对所得相位差板的表面进行红外全反射吸收光谱测定(入射角为45°)。所测定的源自烯属不饱和键的面内弯曲振动(1408cm-1)的峰强度I(1)为0.0025,源自芳香环的不饱和键的伸缩振动(1504cm-1)的峰强度I(2)为0.050。算出相位差板的与厚度方向垂直的面中照射了紫外线的面的P值(P=峰强度I(1)/峰强度I(2))(P值=0.050)。
同样地使将聚合性液晶化合物(A)溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮而得到的溶液干燥,得到聚合性液晶化合物(A)的单独层。不对得到的层进行光照射。实施所得层的红外全反射吸收光谱测定,算出作为聚合性液晶化合物(A)的P值的P0值,结果为0.3226。
根据算出的P值和P0值,算出(1-P/P0)×100的值,将该值作为相位差板的聚合率(%)。根据该计算方法,本相位差板的聚合率为84.6%。以下,作为聚合率的评价,将根据上述式算出的聚合率(%)为80以上者记为“〇”,将不足80者记为“×”。将结果示于表1。
(实施例2及实施例3)
将BHT的含量分别设为0.3质量份或1.0质量份,除此以外,与实施例1同样地操作,制备聚合性液晶组成液(2)及(3)。与实施例1同样地操作,制作分别填充有聚合性液晶组成液(2)及(3)的含聚合性液晶组成液的容器(2)或(3),进行在容器内保管1个月后的、液晶固化层的取向性的评价、聚合性液晶组成液(2)及(3)的色相的评价以及液晶固化层中的聚合性液晶化合物的聚合率的评价。将结果汇总示于表1。
(实施例4)
调整容器内的气相部的氧浓度以使其成为1.0容积%,将制备聚合性液晶组成液时的溶剂变更为环戊酮(CYP),除此以外,与实施例2同样地操作,制备聚合性液晶组成液(4)。与实施例1同样地操作,制作填充有聚合性液晶组成液(4)的含聚合性液晶组成液的容器,进行在容器内保管1个月后的、液晶固化层的取向性的评价、聚合性液晶组成液(4)的色相的评价及液晶固化层中的聚合性液晶化合物的聚合率的评价。将结果汇总示于表1。
(实施例5)
调整容器内的气相部的氧浓度以使其成为10.0容积%,除此以外,与实施例1同样地操作,制作填充有聚合性液晶组成液(1)的含聚合性液晶组成液的容器(5)。与实施例1同样地进行在容器内保管1个月后的、液晶固化层的取向性的评价、含聚合性液晶组成液的容器(5)中的聚合性液晶组成液的色相的评价及液晶固化层中的聚合性液晶化合物的聚合率的评价。将结果汇总示于表1。
(实施例6)
调整容器内的气相部的氧浓度以使其成为10.0容积%,除此以外,与实施例3同样地操作,制作填充有聚合性液晶组成液(3)的含聚合性液晶组成液的容器(6)。与实施例1同样地进行在容器内保管1个月后的、液晶固化层的取向性的评价、含聚合性液晶组成液的容器(6)中的聚合性液晶组成液的色相的评价及液晶固化层中的聚合性液晶化合物的聚合率的评价。将结果汇总示于表1。
(实施例7)
调整容器内的气相部的氧浓度以使其成为5.0容积%,除此以外,与实施例5同样地操作,制作填充有聚合性液晶组成液(1)的含聚合性液晶组成液的容器(7)。与实施例1同样地进行在容器内保管1个月后的、液晶固化层的取向性的评价、含聚合性液晶组成液的容器(7)中的聚合性液晶组成液的色相的评价及液晶固化层中的聚合性液晶化合物的聚合率的评价。将结果汇总示于表1。
(实施例8及实施例9)
将制备聚合性液晶组成液时的溶剂分别变更为丙二醇单甲醚(PG ME)或丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA),除此以外,与实施例4同样地操作,制备聚合性液晶组成液(8)及(9)。与实施例1同样地操作,制作分别填充有聚合性液晶组成液(8)或(9)的含聚合性液晶组成液的容器(8)及(9),进行在容器内保管1个月后的、液晶固化层的取向性的评价、聚合性液晶组成液(8)及(9)的色相的评价及液晶固化层中的聚合性液晶化合物的聚合率的评价。将结果汇总示于表1。
(实施例10)
将聚合性液晶化合物(A)变更为下述结构的聚合性液晶化合物(B),除此以外,与实施例4同样地操作,制备聚合性液晶组成液(10)。与实施例1同样地操作,制作填充有聚合性液晶组成液(10)的含聚合性液晶组成液的容器(10),进行在容器内保管1个月后的、液晶固化层的取向性的评价、聚合性液晶组成液(10)的色相的评价及液晶固化层中的聚合性液晶化合物的聚合率的评价。将结果汇总示于表1。
Figure BDA0002599893590000291
(实施例11)
将聚合性液晶化合物(A)变更为下述结构的聚合性液晶化合物(C),除此以外,与实施例4同样地操作,制备聚合性液晶组成液(11)。与实施例1同样地操作,制作填充有聚合性液晶组成液(11)的含聚合性液晶组成液的容器(11),进行在容器内保管1个月后的、液晶固化层的取向性的评价、聚合性液晶组成液(11)的色相的评价及液晶固化层中的聚合性液晶化合物的聚合率的评价。将结果汇总示于表1。
Figure BDA0002599893590000292
(比较例1)
不进行容器内的气相部的氧浓度的控制,该氧浓度为21.0容积%,除此以外,与实施例2同样地操作,制作填充有聚合性液晶组成液(2)的含聚合性液晶组成液的容器(1’)。与实施例1同样地进行在容器内保管1个月后的、液晶固化层的取向性的评价、含聚合性液晶组成液的容器(1’)中的聚合性液晶化合物的色相的评价及液晶固化层中的聚合性液晶化合物的聚合率的评价。将结果汇总示于表1。
(比较例2)
用氮气进行置换以使容器内的气相部的氧浓度成为0.01容积%,除此以外,与实施例2同样地操作,制作填充有聚合性液晶组成液(2)的含聚合性液晶组成液的容器(2’)。与实施例1同样地进行在容器内保管1个月后的、液晶固化层的取向性的评价、含聚合性液晶组成液的容器(2’)中的聚合性液晶化合物的色相的评价及液晶固化层中的聚合性液晶化合物的聚合率的评价。将结果汇总示于表1。
(比较例3)
将BHT的含量设为0.6质量%,除此以外,与比较例2同样地操作,制备聚合性液晶组成液(3’)。与实施例1同样地操作,制作填充有聚合性液晶组成液(3’)的含聚合性液晶组成液的容器(3’),进行在容器内保管1个月后的、液晶固化层的取向性的评价、聚合性液晶组成液(3’)的色相的评价及液晶固化层中的聚合性液晶化合物的聚合率的评价。将结果汇总示于表1。
(比较例4)
将BHT的含量设为3.0质量%,除此以外,与实施例4同样地操作,制备聚合性液晶组成液(4’)。与实施例1同样地操作,制作填充有聚合性液晶组成液(4’)的含聚合性液晶组成液的容器(4’),进行在容器内保管1个月后的、液晶固化层的取向性的评价、聚合性液晶组成液(4’)的色相的评价及液晶固化层中的聚合性液晶化合物的聚合率的评价。将结果汇总示于表1。
[表1]
Figure BDA0002599893590000311
根据上述表1可确认,遵从本发明的实施例1~实施例11中,在保管中聚合性液晶化合物的聚合物的生成得以抑制,可防止使用该液晶组成液来形成液晶固化层时的取向缺陷的产生。与此相对,比较例1~比较例4中,在液晶固化层产生取向缺陷,或聚合率显著降低。

Claims (9)

1.含聚合性液晶组成液的容器,其包含气相部和由聚合性液晶组成液形成的液相部,
所述聚合性液晶组成液包含:聚合性液晶化合物;选自由酮系溶剂、酰胺系溶剂、酯系溶剂及醚系溶剂组成的组中的1种以上的溶剂;光聚合引发剂;和相对于该聚合性液晶化合物而言为0.1质量%以上且2质量%以下的阻聚剂,
所述气相部的氧浓度为0.05容积%以上且20.8容积%以下。
2.如权利要求1所述的含聚合性液晶组成液的容器,其中,所述聚合性液晶化合物具有(甲基)丙烯酰基。
3.如权利要求1或2所述的含聚合性液晶组成液的容器,其中,所述聚合性液晶化合物在波长300nm以上且400nm以下的范围内显示出最大吸收。
4.如权利要求1~3中任一项所述的含聚合性液晶组成液的容器,其中,作为所述阻聚剂,包含选自由酚系化合物及胺系化合物组成的组中的1种以上。
5.如权利要求1~4中任一项所述的含聚合性液晶组成液的容器,其中,所述气相部的氧浓度为0.1容积%以上且10容积%以下。
6.如权利要求1~5中任一项所述的含聚合性液晶组成液的容器,其中,容器的全光线透过率为20%以下。
7.聚合性液晶组成液的保管方法,其包括将聚合性液晶组成液在氧浓度为0.05容积%以上且20.8容积%以下的气氛下保管在容器中,所述聚合性液晶组成液包含:聚合性液晶化合物;选自由酮系溶剂、酰胺系溶剂、酯系溶剂及醚系溶剂组成的组中的1种以上的溶剂;光聚合引发剂;和相对于该聚合性液晶化合物而言为0.1质量%以上且2质量%以下的阻聚剂。
8.如权利要求7所述的聚合性液晶组成液的保管方法,其中,在全光线透过率为20%以下的容器中进行保管。
9.如权利要求7或8所述的聚合性液晶组成液的保管方法,其中,在10℃以上且50℃以下进行保管。
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