CN117784464A - 光吸收各向异性层、层叠体、光学膜、图像显示装置、背光模组 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供一种含有二色性物质,从正面观察时的透射率高且能够降低倾斜方向的透射率的光吸收各向异性层、层叠体、光学膜、图像显示装置及背光模组。本发明的光吸收各向异性层包括液晶性化合物及至少1种二色性物质,二色性物质相对于膜面垂直取向,光吸收各向异性层在波长550nm下的取向度为0.95以上。
Description
本申请是2022年6月22日递交的中国专利申请No.202080089362.6(国际申请号为PCT/JP2020/046278,发明名称:光吸收各向异性层、层叠体、光学膜、图像显示装置、背光模组)的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种光吸收各向异性层、层叠体、光学膜、图像显示装置及背光模组。
背景技术
已知一种为了防止窥视液晶显示装置或控制视角而使用在厚度方向上具有吸收轴的各向异性光吸收层的技术。例如,在专利文献1及2中,提出一种与使用了薄膜的视角控制系统相关的偏振元件,该薄膜包括二色性物质,且吸收轴与薄膜表面的法线所形成的角为0~45°。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-145776号公报
专利文献2:国际公开第2018/079854号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
近年来,存在节能或有机EL(电致发光)的寿命等问题,对膜面正面方向的透射率高的薄膜的要求越来越高。
本发明的课题在于提供一种包括二色性物质,从正面方向观察时的透射率高且从倾斜方向观察时的透射率低的光吸收各向异性层。
并且,本发明的课题在于提供一种层叠体、光学膜、图像显示装置及背光模组。
用于解决技术课题的手段
本发明人等发现通过将二色性物质相对于膜面垂直取向的光吸收各向异性层在波长550nm下的取向度设为0.95以上,正面的透射率高且能够降低倾斜方向的透射率,从而完成了本发明。
即,发现了通过以下构成能够解决上述课题。
(1)一种光吸收各向异性层,其包括:
液晶性化合物、至少1种二色性物质、和垂直取向剂,
二色性物质相对于膜面垂直取向,
光吸收各向异性层在波长550nm下的取向度为0.95以上。
(2)根据(1)所述的光吸收各向异性层,其中,光吸收各向异性层在波长420nm下的取向度为0.93以上。
(3)一种光吸收各向异性层,其具有:
区域A,其包括液晶性化合物及至少1种二色性物质;及区域B,其与区域A相比,从极角30°观察时的倾斜透射率更高,
二色性物质相对于膜面垂直取向,
区域A在波长550nm下的取向度为0.95以上。
(4)根据(3)所述的光吸收各向异性层,其中,区域A从极角30°观察时的倾斜透射率为10%以下,区域B从极角30°观察时的倾斜透射率为80%以上。
(5)一种层叠体,其层叠有(1)至(4)中任一项所述的光吸收各向异性层和二色性物质相对于膜面水平取向的偏振器层。
(6)一种层叠体,其层叠有(1)至(4)中任一项所述的光吸收各向异性层和液晶性化合物及二色性物质相对于膜面水平取向的偏振器层。。
(7)一种光学膜,其具有(1)至(4)中任一项所述的光吸收各向异性层或者(5)或(6)所述的层叠体。
(8)一种图像显示装置,其具有(1)至(4)中任一项所述的光吸收各向异性层、(5)或(6)所述的层叠体、或者(7)所述的光学膜。
(9)根据(8)所述的图像显示装置,其在显示部分具有曲面部。
(10)一种图像显示装置,其具有(3)或(4)所述的光吸收各向异性层且能够切换视场角。
(11)一种图像显示装置,其具有(1)或(2)所述的光吸收各向异性层且能够切换视场角。
(12)一种背光模组,其从视觉辨认侧具有第一导光板、滤光元件及第二导光板,
滤光元件为(1)或(2)所述的光吸收各向异性层,
所述背光模组能够切换视场角。
发明效果
根据本发明,能够提供一种包括二色性物质,从正面方向观察时的透射率高且从倾斜方向观察时的透射率低的光吸收各向异性层。
并且,根据本发明,能够提供一种层叠体、光学膜、图像显示装置及背光模组。
附图说明
图1是本发明的一实施例的背光模组的概略图。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。
以下记载的构成要件的说明有时根据本发明的代表性实施方式而完成,但是本发明并不限定于这种实施方式。
另外,在本说明书中使用“~”表示的数值范围表示将记载于“~”的前后的数值作为下限值及上限值而包括的范围。
本说明书中,平行及正交并不是指严格意义上的平行及正交,而是指平行或正交的±5°的范围。
并且,在本说明书中,将改变光吸收各向异性层相对于法线方向的倾斜角度(极角)和倾斜方向(方位角)来测定了透射率时的透射率最高的方向设为透射率中心轴,当透射率中心轴与光吸收各向异性层的膜面(光吸收各向异性层的主表面)的角度几乎垂直时,定义为二色性物质垂直取向。透射率中心轴与膜面的角度为垂直的取向是指,在70~90°的范围内的取向,优选为在80~90°的范围内的取向,更优选为在85~90°的范围内的取向。
并且,在本说明书中,液晶性组合物、液晶性化合物的概念中还包括因固化等而已不再显示液晶性的液晶性组合物、液晶性化合物。
并且,在本说明书中,各成分可以单独使用1种对应于各成分的物质,也可以并用2种以上。在此,关于各成分,当并用2种以上的物质的情况下,关于该成分的含量,只要没有特别指定,是指并用的物质的合计含量。
并且,在本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”为表示“丙烯酸酯”或“甲基丙烯酸酯”的标记,“(甲基)丙烯酸”为表示“丙烯酸”或“甲基丙烯酸”的标记,“(甲基)丙烯酰基”为表示“丙烯酰基”或“甲基丙烯酰基”的标记。
<光吸收各向异性层的第1实施方式>
本发明的光吸收各向异性层的第1实施方式为包括液晶性化合物和至少1种二色性物质,且二色性物质相对于膜面(光吸收各向异性层的主表面)垂直取向的光吸收各向异性层,其满足光吸收各向异性层在波长550nm下的取向度为0.95以上。
另外,在进一步提高从正面方向观察光吸收各向异性层时的透射率,且能够进一步降低从倾斜方向观察时的透射率的点(以下,还简称为“本发明的效果更优异的点”)上,上述光吸收各向异性层在波长550nm下的取向度优选为0.96以上。上限并没有特别限制,可以举出1.00。
上述波长550nm下的取向度可以通过以下的方法来计算。
使用AxoScan OPMF-1(Opto Science,Inc.制),测定波长550nm下的光吸收各向异性层的透射率。在测定时,将光吸收各向异性层相对于法线方向的角度即极角从0~60°为止以每5°进行变更,同时测定各极角在全方位角度下的波长550nm下的透射率。接着,在去除表面反射的影响之后,将透射率最高的方位角及极角下的透射率设为Tm(0),将在透射率最高的方位角方向上从透射率最高的极角进一步使极角倾斜40°的角度下的透射率设为Tm(40)。根据得到的Tm(0)及Tm(40)并通过下述式计算吸光度,计算A(0)及A(40)。
A=-log(Tm)
在此,Tm表示透射率,A表示吸光度。
根据计算出的A(0)及A(40)计算以下述式定义的取向度S。
S=(4.6×A(40)-A(0))/(4.6×A(40)+2×A(0))
本发明的光吸收各向异性层的第1实施方式中,正面的透射率高且能够降低倾斜方向的透射率。推测这是因为以下的原因。
为了降低倾斜方向的透射率,能够通过增加光吸收各向异性层的厚度来实现,但同时,正面的透射率可能会降低。认为通过将波长550nm下的光吸收各向异性层的取向度设为0.95以上,二色性物质的吸收轴从垂直方向偏移的存在频度降低。由此,能够抑制从正面方向观察光吸收各向异性层时的基于二色性物质的吸收,其结果推测为能够提高正面方向的透射率。
并且,在能够使正面方向的色调为中性的点上,光吸收各向异性层在波长420nm下的取向度优选满足0.93以上。其中,在能够使正面方向的色调为更中性的点上,波长420nm下的取向度优选为0.94以上。上限并没有特别限制,优选为1.00。
关于包括二色性物质的光吸收各向异性层的色调控制,通常,通过调整光吸收各向异性层中所含的二色性物质的添加量来进行。但是,发现仅调整二色性物质的添加量,无法使正面方向和倾斜方向的色调同时为中性状态。可知无法使正面方向和倾斜方向的色调为中性状态的原因是因为波长420nm的取向度较低,通过将波长420nm下的取向度设为高取向度,能够使正面方向和倾斜方向的色调为中性。
关于上述波长420nm下的取向度的计算方法,可以举出将上述的波长550nm下的取向度的计算方法中的测定波长从550nm变更为420nm的方法。
[液晶性化合物]
光吸收各向异性层包括液晶性化合物。通过包括液晶性化合物,能够抑制二色性物质的析出,同时能够使二色性物质以高取向度取向。
液晶性化合物为不显示出二色性的液晶性化合物。
作为液晶性化合物,能够使用低分子液晶性化合物及高分子液晶性化合物中的任一种,优选并用两者。在此,“低分子液晶性化合物”是指,在化学结构中不具有重复单元的液晶性化合物。在此,“高分子液晶性化合物”是指,在化学结构中具有重复单元的液晶性化合物。
作为低分子液晶性化合物,例如可以举出日本特开2013-228706号公报中所记载的液晶性化合物。作为低分子液晶性化合物,也能够优选使用显示近晶相的液晶性化合物。
作为高分子液晶性化合物,例如,可以举出日本特开2011-237513号公报中所记载的热致液晶性高分子。并且,从光吸收各向异性膜的强度(尤其耐弯曲性)优异的观点考虑,高分子液晶性化合物优选具有在末端具有交联性基团的重复单元。作为交联性基团,例如,可以举出日本特开2010-244038号公报的[0040]~[0050]段中所记载的聚合性基团。这些之中,从反应性及合成适用性提高的观点考虑,优选为丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基、氧杂环丁基或苯乙烯基,更优选为丙烯酰基或甲基丙烯酰基。
当本发明中的光吸收各向异性层包括高分子液晶性化合物的情况下,高分子液晶性化合物优选形成向列型液晶相。
显示向列型液晶相的温度范围优选为室温(23℃)~450℃,从处理或制造适用性的观点考虑,优选为50~400℃。
相对于光吸收各向异性层中的二色性物质的含量100质量份,液晶性化合物的含量优选为25~2000质量份,更优选为100~1300质量份,进一步优选为200~900质量份。通过液晶性化合物的含量在上述范围内,光吸收各向异性层的取向度进一步得到提高。
液晶性化合物可以单独包含1种,也可以包含2种以上。。当含有2种以上液晶性化合物的情况下,上述液晶性化合物的含量是指液晶性化合物的含量的合计。
从取向度更优异的观点考虑,液晶性化合物优选为包含下述式(1L)所表示的重复单元(以下,也称为“重复单元(1L)”)的高分子液晶性化合物。
[化学式1]
上述式(1L)中,P1表示重复单元的主链,L1表示单键或2价的连接基团,SP1表示间隔基团,M1表示介晶基团,T1表示末端基。
作为P1所表示的重复单元的主链,具体而言,例如,可以举出下述式(P1-A)~(P1-D)所表示的基团,其中,从作为原料的单体的多样性及容易处理的观点考虑,优选为下述式(P1-A)所表示的基团。
[化学式2]
式(P1-A)~(P1-D)中,“*”表示与式(1L)中的L1的键合位置。式(P1-A)~(P1-D)中,R1、R2、R3及R4分别独立地表示氢原子、卤原子、碳原子数1~10的烷基或碳原子数1~10的烷氧基。上述烷基可以为直链或支链的烷基,也可以为具有环状结构的烷基(环烷基)。并且,上述烷基的碳原子数优选为1~5。
式(P1-A)所表示的基团优选为通过(甲基)丙烯酸酯的聚合而得到的聚(甲基)丙烯酸酯的部分结构的一单元。
式(P1-B)所表示的基团优选为使具有环氧基的化合物的环氧基进行开环聚合而形成的乙二醇单元。
式(P1-C)所表示的基团优选为使具有氧杂环丁烷基的化合物的氧杂环丁烷基进行开环聚合而形成的丙二醇单元。
式(P1-D)所表示的基团优选为通过具有烷氧基甲硅烷基及硅烷醇基中的至少一个基团的化合物的缩聚而得到的聚硅氧烷的硅氧烷单元。在此,作为具有烷氧基甲硅烷基及硅烷醇基中的至少一个基团的化合物,可以举出具有式SiR4(OR5)2-所表示的基团的化合物。式中,R4的含义与式(P1-D)中的R4的含义相同,多个R5分别独立地表示氢原子或碳原子数1~10的烷基。
L1表示单键或2价的连结基团。
作为L1所表示的2价的连结基团,可以举出-C(O)O-、-OC(O)-、-O-、-S-、-C(O)NR3-、-NR3C(O)-、-SO2-及-NR3R4-等。式中,R3及R4分别独立地表示氢原子、可以具有取代基W(后述)的碳原子数1~6的烷基。
当P1为式(P1-A)所表示的基团的情况下,从取向度更优异的观点考虑,L1优选-C(O)O-所表示的基团。
当P1为式(P1-B)~(P1-D)所表示的基团的情况下,从取向度更优异的观点考虑,L1优选单键。
从容易显现液晶性或原材料的获得性等观点考虑,SP1所表示的间隔基团优选包含选自包括氧乙烯结构、氧丙烯结构、聚硅氧烷结构及氟化亚烷基结构的组中的至少一种结构。
在此,SP1所表示的氧化乙烯结构优选为*-(CH2-CH2O)n1-*所表示的基团。式中,n1表示1~20的整数,*表示与上述式(1L)中的L1或M1的键合位置。从取向度更优异的观点考虑,n1优选为2~10的整数,更优选为2~4的整数,进一步优选为3。
并且,从取向度更优异的观点考虑,SP1所表示的氧丙烯结构优选为*-(CH(CH3)-CH2O)n2-*所表示的基团。式中,n2表示1~3的整数,*表示与L1或M1的键合位置。
并且,从取向度更优异的观点考虑,SP1所表示的聚硅氧烷结构优选为*-(Si(CH3)2-O)n3-*所表示的基团。式中,n3表示6~10的整数,*表示与L1或M1的键合位置。
并且,从取向度更优异的观点考虑,SP1所表示的氟化亚烷基结构优选为*-(CF2-CF2)n4-*所表示的基团。式中,n4表示6~10的整数,*表示与L1或M1的键合位置。
M1所表示的介晶基团是表示有助于液晶形成的液晶分子的主要骨架的基团。液晶分子显示出结晶状态与各向同性液体状态的中间状态(中间相)的液晶性。关于介晶基团并没有特别限制,例如能够参考“Flussige Kristalle in Tabellen II”(VEB DeutscheVerlag fur Grundstoff Industrie,Leipzig、1984年刊)、尤其第7页~第16页的记载、及液晶便览编辑委员会编、液晶便览(丸善、2000年刊)、尤其第3章的记载。
作为介晶基团,例如优选为具有选自包括芳香烃基、杂环基及脂环式基团的组中的至少一种环状结构的基团。
从取向度更高的观点考虑,介晶基团优选具有芳香烃基,更优选具有2~4个的芳香烃基,进一步优选具有3个芳香烃基。
作为介晶基团,从液晶性的显现、液晶相转变温度的调整、原料获取性及合成适用性的观点、以及取向度更优异的观点考虑,优选为下述式(M1-A)或下述式(M1-B)所表示的基团,更优选为式(M1-B)所表示的基团。
[化学式3]
式(M1-A)中,A1是选自包括芳香烃基、杂环基及脂环式基的组中的2价基团。这些基团可以被烷基、氟化烷基、烷氧基或取代基W取代。
A1所表示的2价基团优选为4~6元环。并且,A1所表示的2价基团可以是单环,也可以是稠环。
*表示与SP1或T1的键合位置。
作为A1所表示的2价的芳香烃基,可以举出亚苯基、亚萘基、芴-二基、蒽-二基及并四苯-二基等,从介晶骨架的设计多样性或原材料的获取性等观点考虑,优选为亚苯基或亚萘基,更优选为亚苯基。
作为A1所表示的2价杂环基,可以是芳香族及非芳香族中的任一种,从取向度进一步得到提高的观点考虑,优选为2价芳香族杂环基。
作为构成2价芳香族杂环基的除了碳以外的原子,可以举出氮原子、硫原子及氧原子。当芳香族杂环基具有多个除了碳以外的构成环的原子的情况下,这些原子可以相同,也可以不同。
作为2价芳香族杂环基的具体例,例如可以举出亚吡啶基(吡啶-二基)、哒嗪-二基、咪唑-二基、亚噻吩基(噻吩-二基)、亚喹啉基(喹啉-二基)、异亚喹啉基(异喹啉-二基)、噁唑-二基、噻唑-二基、噁二唑-二基、苯并噻唑-二基、苯并噻二唑-二基、邻苯二甲酰亚胺-二基、噻吩并噻唑-二基、噻唑并噻唑-二基、噻吩并噻吩-二基及噻吩并噁唑-二基等。
作为A1所表示的2价的脂环式基团的具体例,可以举出亚环戊基及亚环己基等。
上述式(M1-A)中,a1表示1~10的整数。当a1为2以上的情况下,多个A1可以相同也可以不同。
式(M1-B)中,A2及A3分别独立地为选自包括芳香烃基、杂环基及脂环式基团的组中的2价的基团。A2及A3的具体例及优选方式与式(M1-A)的A1相同,因此省略其说明。
式(M1-B)中,a2表示1~10的整数,当a2为2以上的情况下,多个A2可以相同也可以不同,多个A3可以相同也可以不同,多个LA1可以相同也可以不同。从取向度更优异的观点考虑,a2优选为2以上的整数,更优选为2。
式(M1-B)中,当a2为1的情况下,LA1为2价的连结基团。当a2为2以上的情况下,多个LA1分别独立地为单键或2价的连结基团,多个LA1中的至少一个为2价的连结基团。当a2为2的情况下,从取向度更优异的观点考虑,优选2个LA1中,其中一个为2价的连结基团,另一个为单键。
式(M1-B)中,作为LA1所表示的2价的连结基团,可以举出-O-、-(CH2)g-、-(CF2)g-、-Si(CH3)2-、-(Si(CH3)2O)g-、-(OSi(CH3)2)g-(g表示1~10的整数。)、-N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)2-C(Z’)2-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-O-C(O)O-、-N(Z)C(O)-、-C(O)N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)O-、-O-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)N(Z”)-、-N(Z”)-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)-S-、-S-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-N=C(Z’)-(Z、Z’、Z”分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基、环烷基、芳基、氰基或卤原子。)、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、-SC(O)-及-C(O)S-等。其中,从取向度更优异的观点考虑,优选为-C(O)O-。LA1也可以是将这些基团组合了两个以上的基团。
作为M1的具体例,例如可以举出以下结构。另外,在下述具体例中,“Ac”表示乙酰基。
[化学式4]
[化学式5]
作为T1所表示的末端基团,可以举出氢原子、卤原子、氰基、硝基、羟基、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~10的烷硫基、碳原子数1~10的烷氧基羰基氧基、碳原子数1~10的烷氧基羰基(ROC(O)-:R为烷基)、碳原子数1~10的酰氧基、碳原子数1~10的酰氨基、碳原子数1~10的烷氧基羰基氨基、碳原子数1~10的磺酰基氨基、碳原子数1~10的氨磺酰基、碳原子数1~10的氨基甲酰基、碳原子数1~10的亚磺酰基、碳原子数1~10的脲基及含有(甲基)丙烯酰氧基的基团等。作为上述含有(甲基)丙烯酰氧基的基团,例如,可以举出-L-A(L表示单键或连结基团。连结基团的具体例与上述L1及SP1相同。A表示(甲基)丙烯酰氧基)所表示的基团。
从取向度更优异的观点考虑,T1优选为碳原子数1~10的烷氧基,更优选为碳原子数1~5的烷氧基,进一步优选为甲氧基。这些末端基团可以被这些基团或上述的交联性基团进一步取代。
从取向度更优异的观点考虑,T1的主链的原子数优选为1~20,更优选为1~15,进一步优选为1~10,尤其优选为1~7。通过T1的主链的原子数为20以下,光吸收各向异性层的取向度进一步得到提高。在此,T1中的“主链”是指与M1键合的最长的分子链,氢原子不计入T1的主链的原子数中。例如,当T1为正丁基的情况下,主链的原子数为4,在T1为仲丁基的情况下,主链的原子数为3。
从取向度更优异的观点考虑,相对于高分子液晶性化合物所具有的总重复单元100质量%,重复单元(1L)的含量优选为20~100质量%。
在本发明中,高分子液晶性化合物中所包含的各个重复单元的含量根据为了得到各个重复单元而使用的各个单体的装入量(质量)来计算。
在高分子液晶性化合物中,可以单独包含1种重复单元(1L),也可以包含2种以上。其中,从取向度更优异的观点考虑,优选在高分子液晶性化合物中包含2种重复单元(1L)。
当高分子液晶性化合物包含2种重复单元(1L)的情况下,从取向度更优异的观点考虑,在其中一个(重复单元A)中,T1所表示的末端基团为烷氧基,在另一个(重复单元B)中,T1所表示的末端基团为除了烷氧基以外的基团。
从取向度更优异的观点考虑,在上述重复单元B中,T1所表示的末端基团优选为烷氧基羰基、氰基或含有(甲基)丙烯酰氧基的基团,更优选为烷氧基羰基或氰基。
从取向度更优异的观点考虑,高分子液晶性化合物中的上述重复单元A的含量与高分子液晶性化合物中的上述重复单元B的含量的比例(A/B)优选为50/50~95/5,更优选为60/40~93/7,进一步优选为70/30~90/10。
并且,高分子液晶性化合物可以具有重复单元(1L)的同时还具有不包含介晶基团的重复单元。作为不包含介晶基团的重复单元,可以举出式(1L)中的M1为单键的重复单元。
当高分子液晶性化合物具有不包含介晶基团的重复单元的情况下,从取向度更优异的观点考虑,相对于高分子液晶性化合物所具有的总重复单元100质量%,优选为超过0质量%且30质量%以下,更优选为超过10质量%且20质量%以下。
从取向度更优异的观点考虑,高分子液晶性化合物的重均分子量(Mw)优选为1000~500000,更优选为2000~300000。若高分子液晶性化合物的Mw在上述范围内,则高分子液晶性化合物的处理变得容易。
尤其,从抑制涂布时的裂纹的观点考虑,高分子液晶性化合物的重均分子量(Mw)优选为10000以上,更优选为10000~300000。
并且,从取向度的温度宽容度的观点考虑,高分子液晶性化合物的重均分子量(Mw)优选为小于10000,优选为2000以上且小于10000。
在此,本发明中的重均分子量及数均分子量为通过凝胶渗透色谱(GPC)法测定出的值。
·溶剂(洗脱液):N-甲基吡咯烷酮
·装置名称:TOSOH HLC-8220GPC
·管柱:将3根TOSOH TSKgelSuperAWM-H(6mm×15cm)连接使用
·管柱温度:25℃
·试样浓度:0.1质量%
·流速:0.35mL/min
·校准曲线:TOSOH CORPORATION制造的TSK标准聚苯乙烯使用了Mw=2800000~1050(Mw/Mn=1.03~1.06)为止的7个样品的校准曲线
对本说明书中的取代基W进行说明。
作为取代基W,例如,可以举出烷基(优选碳原子数为1~20、更优选碳原子数为1~12、进一步优选碳原子数为1~8的烷基,例如,可以举出甲基、乙基、异丙基、叔丁基、正辛基、正癸基、正十六烷基、环丙基、环戊基及环己基等。)、烯基(优选碳原子数为2~20、更优选碳原子数为2~12、进一步优选碳原子数为2~8的烯基,例如,可以举出乙烯基、芳基、2-丁烯基及3-戊烯基等。)、炔基(优选碳原子数为2~20、更优选碳原子数为2~12、进一步优选碳原子数为2~8的炔基,例如,可以举出炔丙基及3-戊炔基等。)、芳基(优选碳原子数为6~30、更优选碳原子数为6~20、进一步优选碳原子数为6~12的芳基,例如,可以举出苯基、2,6-二乙基苯基、3,5-二三氟甲基苯基、苯乙烯基、萘基及联苯基等。)、经取代或未经取代的氨基(优选碳原子数为0~20、更优选碳原子数为0~10、进一步优选碳原子数为0~6的氨基,例如,可以举出未取代氨基、甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基及苯胺基等。)、烷氧基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~15,例如,可以举出甲氧基、乙氧基及丁氧基等。)、氧羰基(优选碳原子数为2~20,更优选碳原子数为2~15,进一步优选为2~10,例如,可以举出甲氧基羰基、乙氧基羰基及苯氧基羰基等。)、酰氧基(优选碳原子数为2~20,更优选碳原子数为2~10,进一步优选为2~6,例如,可以举出乙酰氧基、苯甲酰氧基、丙烯酰基及甲基丙烯酰基等)、酰氨基(优选碳原子数为2~20,更优选碳原子数为2~10,进一步优选碳原子数为2~6,例如,可以举出乙酰氨基及苯甲酰氨基等。)、烷氧基羰基氨基(优选碳原子数为2~20,更优选碳原子数为2~10,进一步优选碳原子数为2~6,例如,可以举出甲氧基羰基氨基等。)、芳氧基羰基氨基(优选碳原子数为7~20,更优选碳原子数为7~16,进一步优选碳原子数为7~12,例如,可以举出苯氧基羰基氨基等。)、磺酰氨基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~10,进一步优选碳原子数为1~6,例如,可以举出甲磺酰氨基及苯磺酰氨基等。)、氨磺酰基(优选碳原子数为0~20,更优选碳原子数为0~10,进一步优选碳原子数为0~6,例如可以举出氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基及苯基氨磺酰基等。)、氨甲酰基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~10,进一步优选碳原子数为1~6,例如可以举出未取代的氨甲酰基、甲基氨甲酰基、二乙基氨甲酰基及苯基氨甲酰基等。)、烷硫基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~10,进一步优选碳原子数为1~6,例如,可以举出甲硫基及乙硫基等。)、芳硫基(优选碳原子数为6~20,更优选碳原子数为6~16,进一步优选碳原子数为6~12,例如可以举出苯硫基等。)、磺酰基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~10,进一步优选碳原子数为1~6,例如可以举出甲磺酰基及甲苯磺酰基等。)、亚硫酰基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~10,进一步优选碳原子数为1~6,例如,可以举出甲烷亚硫酰基及苯亚硫酰基等。)、脲基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~10,进一步优选碳原子数为1~6,例如,可以举出未取代的脲基、甲基脲基及苯基脲基等。)、磷酸酰胺基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~10,进一步优选碳原子数为1~6,例如,可以举出二乙基磷酸酰胺基及苯基磷酸酰胺基等。)、羟基、巯基、卤原子(例如,可以举出氟原子、氯原子、溴原子及碘原子等。)、氰基、硝基、羟肟酸基、亚磺基、肼基、亚氨基、偶氮基、含杂原子环基(优选碳原子数为1~30、更优选碳原子数为1~12的含杂原子环基,例如为具有氮原子、氧原子、硫原子等杂原子的含杂原子环基,例如,可以举出环氧基、氧杂环丁基、咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、马来酰亚胺基、苯并噁唑基、苯并咪唑基及苯并噻唑基等。)甲硅烷基(优选碳原子数为3~40、更优选碳原子数为3~30、进一步优选碳原子数为3~24的甲硅烷基,例如,可以举出三甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基等。)、羧基、磺酸基、磷酸基等。
[二色性物质]
关于本发明中所使用的二色性物质,并没有特别限定,可以举出可见光吸收物质(二色性色素及二色性偶氮化合物)、发光物质(荧光物质、磷光物质)、紫外线吸收物质、红外线吸收物质、非线形光学物质、碳纳米管及无机物质(例如量子杆)等,能够使用以往公知的二色性物质(二色性色素)。
尤其优选使用的二色性物质为二色性偶氮色素化合物。
关于二色性偶氮色素化合物,并没有特别限定,能够使用以往公知的二色性偶氮色素,但优选使用后述的化合物。
在本发明中,二色性偶氮色素化合物是指吸光度根据方向而不同的色素。
二色性偶氮色素化合物可以显示出液晶性,也可以不显示出液晶性。
当二色性偶氮色素化合物显示出液晶性的情况下,可以显示出向列性或近晶性中的任一种。显示出液晶相的温度范围优选为室温(约20℃~28℃)~300℃,从处理性及制造适用性的观点考虑,更优选为50~200℃。
在本发明中,从调整色调的观点考虑,光吸收各向异性层优选至少包含在波长560~700nm的范围内具有极大吸收波长的至少一种色素化合物(以下,也简称为“第1二色性偶氮色素化合物”。)和在波长455nm以上且小于560nm的范围内具有极大吸收波长的至少一种色素化合物(以下,也简称为“第2二色性偶氮色素化合物”。),具体而言,更优选至少包含后述的式(1)所表示的二色性偶氮色素化合物和后述的式(2)所表示的二色性偶氮色素化合物。
在本发明中,也可以并用3种以上的二色性偶氮色素化合物,例如,从使光吸收各向异性层接近黑色的观点考虑,优选并用第1二色性偶氮色素化合物、第2二色性偶氮色素化合物及在波长380nm以上且小于455nm的范围内具有极大吸收波长的至少一种色素化合物(以下,也简称为“第3二色性偶氮色素化合物”。)。
在本发明中,从抗压性变得更良好的观点考虑,优选二色性偶氮色素化合物具有交联性基团。
作为交联性基团,具体而言,例如,可以举出(甲基)丙烯酰基、环氧基、氧杂环丁基及苯乙烯基等,其中,优选(甲基)丙烯酰基。
(第1二色性偶氮色素化合物)
第1二色性偶氮色素化合物优选为具有作为核的发色团(chromophore)和键合于发色团的末端的侧链的化合物。
作为发色团的具体例,可以举出芳香族环基(例如,芳香烃基、芳香族杂环基)及偶氮基等,优选具有芳香族环基及偶氮基这两者的结构,更优选具有芳香族杂环基(优选噻吩并噻唑基)和两个偶氮基的双偶氮结构。
作为侧链,并没有特别限定,可以举出后述的式(1)的R1、R2及R3所表示的基团。
第1二色性偶氮色素化合物为在波长560nm以上且700nm以下的范围内具有最大吸收波长的二色性偶氮色素化合物,从调整光吸收各向异性层的色调的观点考虑,优选为在波长560~650nm的范围内具有最大吸收波长的二色性偶氮色素化合物,更优选为在波长560~640nm的范围内具有最大吸收波长的二色性偶氮色素化合物。
本说明书中的二色性偶氮色素化合物的最大吸收波长(nm)是根据使用将二色性偶氮色素化合物溶解于良溶剂中而成的溶液并利用分光光度计测定的波长380~800nm的范围内的紫外可见光光谱来求出。
在本发明中,从所形成的光吸收各向异性层的取向度进一步得到提高的观点考虑,第1二色性偶氮色素化合物优选为下述式(1)所表示的化合物。
[化学式6]
式(1)中,Ar1及Ar2分别独立地表示可以具有取代基的亚苯基或可以具有取代基的亚萘基,优选亚苯基。
式(1)中,R1表示氢原子、碳原子数1~20的可以具有取代基的直链或支链状的烷基、烷氧基、烷硫基、烷基磺酰基、烷基羰基、烷氧基羰基、酰氧基、烷基碳酸酯基、烷基氨基、酰氨基、烷基羰基氨基、烷氧基羰基氨基、烷基磺酰基氨基、烷基氨磺酰基、烷基氨甲酰基、烷基亚磺酰基、烷基脲基、烷基磷酸酰胺基、烷基亚氨基或烷基甲硅烷基。
构成上述烷基的-CH2-可以被-O-、-CO-、-C(O)-O-、-O-C(O)-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-、-N(R1’)-、-N(R1’)-CO-、-CO-N(R1’)-、-N(R1’)-C(O)-O-、-O-C(O)-N(R1’)-、-N(R1’)-C(O)-N(R1’)-、-CH=CH-、-C≡C-、-N=N-、-C(R1’)=CH-C(O)-或-O-C(O)-O-取代。
当R1为除了氢原子以外的基团的情况下,各基团所具有的氢原子可以被卤原子、硝基、氰基、-N(R1’)2、氨基、-C(R1’)=C(R1’)-NO2、-C(R1’)=C(R1’)-CN或-C(R1’)=C(CN)2取代。
R1’表示氢原子或碳原子数1~6的直链或支链状的烷基。当在各基团中存在多个R1’的情况下,彼此可以相同也可以不同。
式(1)中,R2及R3分别独立地表示氢原子、碳原子数1~20的可以具有取代基的直链或支链状的烷基、烷氧基、酰基、烷氧基羰基、烷基酰胺基、烷基磺酰基、芳基、芳基羰基、芳基磺酰基、芳氧基羰基或芳基酰胺基。
构成上述烷基的-CH2-可以被-O-、-S-、-C(O)-、-C(O)-O-、-O-C(O)-、-C(O)-S-、-S-C(O)-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-、-NR2’-、-NR2’-CO-、-CO-NR2’-、-NR2’-C(O)-O-、-O-C(O)-NR2’-、-NR2’-C(O)-NR2’-、-CH=CH-、-C≡C-、-N=N-、-C(R2’)=CH-C(O)-或-O-C(O)-O-取代。
当R2及R3为除了氢原子以外的基团的情况下,各基团所具有的氢原子可以被卤原子、硝基、氰基、-OH基、-N(R2’)2、氨基、-C(R2’)=C(R2’)-NO2、-C(R2’)=C(R2’)-CN或-C(R2’)=C(CN)2取代。
R2’表示氢原子或碳原子数1~6的直链或支链状的烷基。当在各基团中存在多个R2’的情况下,彼此可以相同也可以不同。
R2及R3可以彼此键合而形成环,R2或R3也可以与Ar2键合而形成环。
从耐光性的观点考虑,R1优选为吸电子基团,R2及R3优选为供电子性低的基团。
作为这种基团的具体例,作为R1,可以举出烷基磺酰基、烷基羰基、烷氧基羰基、酰氧基、烷基磺酰基氨基、烷基氨磺酰基、烷基亚磺酰基及烷基脲基等,作为R2及R3,可以举出下述结构的基团等。另外,下述结构的基团在上述式(1)中以包含R2及R3所键合的氮原子的形态表示。
[化学式7]
以下示出第1二色性偶氮色素化合物的具体例,但并不限定于此。
[化学式8]
/>
(第2二色性偶氮色素化合物)
第2二色性偶氮色素化合物为与第1二色性偶氮色素化合物不同的化合物,具体而言,其化学结构不同。
第2二色性偶氮色素化合物优选为具有作为二色性偶氮色素化合物的核的发色团和键合于发色团的末端的侧链的化合物。
作为发色团的具体例,可以举出芳香族环基(例如,芳香烃基、芳香族杂环基)及偶氮基等,优选具有芳香烃基及偶氮基这两者的结构,更优选具有芳香烃基和2个或3个偶氮基的双偶氮或三偶氮结构。
作为侧链并不受特别限定,可以举出后述的式(2)的R4、R5或R6所表示的基团。
第2二色性偶氮色素化合物为在波长455nm以上且小于560nm的范围内具有最大吸收波长的二色性偶氮色素化合物,从调整光吸收各向异性层的色调的观点考虑,优选为在波长455~555nm的范围内具有最大吸收波长的二色性偶氮色素化合物,更优选为在波长455~550nm的范围内具有最大吸收波长的二色性偶氮色素化合物。
尤其,若使用在560~700nm的范围内具有最大吸收波长的第1二色性偶氮色素化合物和在455nm以上且小于560nm的范围内具有最大吸收波长的第2二色性偶氮色素化合物,则更容易调整光吸收各向异性层的色调。
从光吸收各向异性层的取向度进一步得到提高的观点考虑,第2二色性偶氮色素化合物优选为式(2)所表示的化合物。
[化学式9]
式(2)中,n表示1或2。
式(2)中,Ar3、Ar4及Ar5分别独立地表示可以具有取代基的亚苯基、可以具有取代基的亚萘基或可以具有取代基的杂环基。
作为杂环基,可以为芳香族及非芳香族中的任一种。
作为构成芳香族杂环基的除了碳以外的原子,可以举出氮原子、硫原子及氧原子。当芳香族杂环基具有多个除了碳以外的构成环的原子的情况下,这些原子可以相同,也可以不同。
作为芳香族杂环基的具体例,例如可以举出亚吡啶基(吡啶-二基)、哒嗪-二基、咪唑-二基、亚噻吩(噻吩-二基)、亚喹啉基(喹啉-二基)、亚异喹啉基(异喹啉-二基)、噁唑-二基、噻唑-二基、噁二唑-二基、苯并噻唑-二基、苯并噻二唑-二基、邻苯二甲酰亚胺-二基、噻吩并噻唑-二基、噻唑并噻唑-二基、噻吩并噻吩-二基及噻吩并噁唑-二基等。
式(2)中,R4的定义与式(1)中的R1相同。
式(2)中,R5及R6的定义分别与式(1)中的R2及R3相同。
从耐光性的观点考虑,R4优选为吸电子基团,R5及R6优选为供电子性低的基团。
在这种基团中,R4为吸电子基团时的具体例与R1为吸电子基团时的具体例相同,R5及R6为供电子性低的基团时的具体例与R2及R3为供电子性低的基团时的具体例相同。
以下示出第2二色性偶氮色素化合物的具体例,但并不限定于此。
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
(logP值之差)
logP值为表现化学结构的亲水性及疏水性的性质的指标。第1二色性偶氮色素化合物的侧链的logP值与第2二色性偶氮色素化合物的侧链的logP值之差的绝对值(以下,也称为“logP差”。)优选为2.30以下,更优选为2.0以下,进一步优选为1.5以下,尤其优选为1.0以下。若logP差为2.30以下,则第1二色性偶氮色素化合物与第2二色性偶氮色素化合物的亲和性得到提高而更容易形成排列结构,因此光吸收各向异性层的取向度进一步得到提高。
另外,当第1二色性偶氮色素化合物或第2二色性偶氮色素化合物的侧链存在多个的情况下,优选至少一个logP差满足上述值。
在此,第1二色性偶氮色素化合物及第2二色性偶氮色素化合物的侧链是指键合于上述发色团的末端的基团。例如,当第1二色性偶氮色素化合物为式(1)所表示的化合物的情况下,式(1)中的R1、R2及R3为侧链,当第2二色性偶氮色素化合物为式(2)所表示的化合物时,式(2)中的R4、R5及R6为侧链。尤其,当第1二色性偶氮色素化合物为式(1)所表示的化合物且第2二色性偶氮色素化合物为式(2)所表示的化合物的情况下,优选R1与R4的logP值之差、R1与R5的logP值之差、R2与R4的logP值之差及R2与R5的logP值之差中至少一个logP差满足上述值。
在此,logP值是表现化学结构的亲水性及疏水性的性质的指标,有时被称为亲疏水参数。logP值能够使用ChemBioDraw Ultra或HSPiP(Ver.4.1.07)等软件来进行计算。并且,也能够通过OECD Guidelines for the Testing of Chemicals,Sections 1,TestNo.117的方法等实验地求出。本发明中只要没有特别指定,则采用在HSPiP(Ver.4.1.07)中输入化合物的结构式来计算出的值作为logP值。
(第3二色性偶氮色素化合物)
第3二色性偶氮色素化合物为除了第1二色性偶氮色素化合物及第2二色性偶氮色素化合物以外的二色性偶氮色素化合物,具体而言,其化学结构与第1二色性偶氮色素化合物及第2二色性偶氮色素化合物的化学结构不同。当光吸收各向异性层含有第3二色性偶氮色素化合物的情况下,具有容易调整光吸收各向异性层的色调的优点。
第3二色性偶氮色素化合物的最大吸收波长为380nm以上且小于455nm,优选为385~454nm。
作为第3二色性偶氮色素化合物,优选为下述式(6)所表示的二色性偶氮色素。
[化学式14]
式(6)中,A及B分别独立地表示交联性基团。
式(6)中,a及b分别独立地表示0或1。从波长420nm下的取向度优异的观点而言,a及b优选均为0。
式(6)中,当a=0的情况下,L1表示1价的取代基,当a=1的情况下,L1表示单键或2价的连接基团。并且,当b=0的情况下,L2表示1价的取代基,当b=1的情况下,L2表示单键或2价的连接基团。
式(6)中,Ar1表示(n1+2)价的芳香烃基或杂环基,Ar2表示(n2+2)价的芳香烃基或杂环基,Ar3表示(n3+2)价的芳香烃基或杂环基。
式(6)中,R1、R2及R3分别独立地表示1价的取代基。当n1≥2的情况下,多个R1彼此可以相同也可以不同,当n2≥2的情况下,多个R2彼此可以相同也可以不同,当n3≥2的情况下,多个R3彼此可以相同也可以不同。
式(6)中,k表示1~4的整数。当k≥2的情况下,多个Ar2彼此可以相同也可以不同,多个R2彼此可以相同也可以不同。
式(6)中,n1、n2及n3分别独立地表示0~4的整数。其中,当k=1的情况下,n1+n2+n3≥0,当k≥2的情况下,n1+n2+n3≥1。
式(6)中,作为A及B所表示的交联性基团,例如,可以举出日本特开2010-244038号公报的[0040]至[0050]段中所记载的聚合性基团。在这些之中,从提高反应性及合成适用性的观点考虑,优选为丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基、氧杂环丁基及苯乙烯基,从能够进一步提高溶解性的观点考虑,更优选为丙烯酰基及甲基丙烯酰基。
式(6)中,当a=0的情况下,L1表示1价的取代基,当a=1的情况下,L1表示单键或2价的连接基团。并且,当b=0的情况下,L2表示1价的取代基,当b=1的情况下,L2表示单键或2价的连接基团。
作为L1及L2所表示的1价的取代基,优选为了提高二色性物质的溶解性而导入的基团或者为了调节作为色素的色调而导入的具有供电子性或吸电子性的基团。
例如,作为取代基,能够使用
烷基(优选碳原子数为1~20、更优选碳原子数为1~12、进一步优选碳原子数为1~8的烷基,例如,可以举出甲基、乙基、异丙基、叔丁基、正辛基、正癸基、正十六烷基、环丙基、环戊基、环己基等。)、
烯基(优选碳原子数为2~20、更优选碳原子数为2~12、进一步优选碳原子数为2~8的烯基,例如,可以举出乙烯基、烯丙基、2-丁烯基、3-戊烯基等。)、
炔基(优选碳原子数为2~20、更优选碳原子数为2~12、进一步优选碳原子数为2~8的炔基,例如,可以举出炔丙基、3-戊炔基等。)、
芳基(优选碳原子数为6~30、更优选碳原子数为6~20、进一步优选碳原子数为6~12的芳基,例如,可以举出苯基、2,6-二乙基苯基、3,5-二三氟甲基苯基、萘基及联苯基等。)、
经取代或未经取代的氨基(优选碳原子数为0~20、更优选碳原子数为0~10、进一步优选碳原子数为0~6的氨基,例如,可以举出未取代氨基、甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基及苯胺基等。)、
烷氧基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~15,例如,可以举出甲氧基、乙氧基及丁氧基等。)、
氧羰基(优选碳原子数为2~20,更优选碳原子数为2~15,进一步优选为2~10,例如,可以举出甲氧基羰基、乙氧基羰基及苯氧基羰基等。)、
酰氧基(优选碳原子数为2~20,更优选碳原子数为2~10,进一步优选为2~6,例如,可以举出乙酰氧基及苯甲酰氧基等。)、
酰氨基(优选碳原子数为2~20,更优选碳原子数为2~10,进一步优选碳原子数为2~6,例如,可以举出酰氨基及苯甲酰氨基等。)、
烷氧基羰基氨基(优选碳原子数为2~20,更优选碳原子数为2~10,进一步优选碳原子数为2~6,例如,可以举出甲氧基羰基氨基等。)、
芳氧基羰基氨基(优选碳原子数为7~20,更优选碳原子数为7~16,进一步优选碳原子数为7~12,例如,可以举出苯氧基羰基氨基等。)、磺酰氨基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~10,进一步优选碳原子数为1~6,例如,可以举出甲磺酰氨基及苯磺酰氨基等。)、氨磺酰基(优选碳原子数为0~20,更优选碳原子数为0~10,进一步优选碳原子数为0~6,例如可以举出氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基及苯基氨磺酰基等。)、
氨甲酰基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~10,进一步优选碳原子数为1~6,例如可以举出未取代的氨甲酰基、甲基氨甲酰基、二乙基氨甲酰基及苯基氨甲酰基等。)、
烷硫基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~10,进一步优选碳原子数为1~6,例如,可以举出甲硫基及乙硫基等。)、
芳硫基(优选碳原子数为6~20,更优选碳原子数为6~16,进一步优选碳原子数为6~12,例如可以举出苯硫基等。)、
磺酰基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~10,进一步优选碳原子数为1~6,例如,可以举出甲磺酰基、甲苯磺酰基等。)、亚硫酰基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~10,进一步优选碳原子数为1~6,例如,可以举出甲烷亚硫酰基及苯亚硫酰基等。)、脲基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~10,进一步优选碳原子数为1~6,例如,可以举出未取代的脲基、甲基脲基及苯基脲基等。)、
磷酸酰胺基(优选碳原子数为1~20,更优选碳原子数为1~10,进一步优选碳原子数为1~6,例如,可以举出二乙基磷酸酰胺基及苯基磷酸酰胺基等。)、
含杂原子环基(优选碳原子数为1~30、更优选为1~12的含杂原子环基,例如,为具有氮原子、氧原子及硫原子等含杂原子的含杂原子基,例如,可以举出咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基等。)、
甲硅烷基(优选碳原子数为3~40、更优选碳原子数为3~30、进一步优选碳原子数为3~24的甲硅烷基,例如,可以举出三甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基等。)、
卤原子(例如,可以举出氟原子、氯原子、溴原子及碘原子等。)、羟基、巯基、氰基、硝基、羟肟酸基、亚磺基、肼基、亚氨基及偶氮基等。
这些取代基可以进一步被这些取代基取代。并且,当具有2个以上的取代基的情况下,可以相同也可以不同。并且,在可能的情况下,可以相互键合而形成环。
作为上述取代基进一步被上述取代基取代的基团,例如,可以举出烷氧基被烷基取代的基团即RB-(O-RA)na-基。其中,式中,RA表示碳原子数1~5的亚烷基,RB表示碳原子数1~5的烷基,na表示1~10(优选为1~5,更优选为1~3)的整数。
在这些之中,作为L1及L2所表示的1价的取代基,优选烷基、烯基、烷氧基及这些基团进一步被这些基团取代的基团(例如,上述RB-(O-RA)na-基),更优选烷基、烷氧基及这些基团进一步被这些基团取代的基团(例如,上述RB-(O-RA)na-基)。
作为L1及L2所表示的2价的连接基团,例如,可以举出-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-CO-NRN-、-O-CO-NRN-、-NRN-CO-NRN-、-SO2-、-SO-、亚烷基、环亚烷基及亚烯基以及将这些基团组合2个以上而成的基团等。
在这些之中,优选将亚烷基与选自包括-O-、-COO-、-OCO-及-O-CO-O-的组中的1种以上的基团组合而成的基团。
其中,RN表示氢原子或烷基。当存在多个RN的情况下,多个RN彼此可以相同也可以不同。
从二色性物质的溶解性进一步得到提高的观点考虑,L1及L2中的至少一者的主链的原子的数量优选为3个以上,更优选为5个以上,进一步优选为7个以上,尤其优选为10个以上。并且,主链的原子数量的上限值优选为20个以下,更优选为12个以下。
另一方面,从光吸收各向异性层的取向度进一步得到提高的观点考虑,L1及L2中的至少一者的主链的原子数量优选为1~5个。
在此,当存在式(6)中的A的情况下,L1中的“主链”是指,为了直接连结与L1连结的“O”原子和“A”所需要的部分,“主链的原子的数量”是指,构成上述部分的原子的个数。同样地,当存在式(6)中的B的情况下,L2中的“主链”是指,为了直接连结与L2连结的“O”原子和“B”所需要的部分,“主链的原子的数量”是指,构成上述部分的原子的数量。另外,“主链的原子的数量”中不包括后述的支链的原子的数量。
并且,当不存在A的情况下,L1中的“主链的原子的数量”是指,不包含支链的L1的原子的个数。当不存在B的情况下,L2中的“主链的原子的数量”是指,不包含支链的L2的原子的个数。
具体而言,在下述式(D1)中,L1的主链的原子的数量为5个(下述式(D1)的左侧的虚线框内的原子的数量),L2的主链的原子的数量为5个(下述式(D1)的右侧的虚线框内的原子的数量)。并且,下述式(D10)中,L1的主链的原子的数量为7个(下述式(D10)的左侧的虚线框内的原子的数量),L2的主链的原子的数量为5个(下述式(D10)的右侧的虚线框内的原子的数量)。
[化学式15]
L1及L2可以不具有支链。
在此,当式(6)中存在A的情况下,L1中的“支链”是指,除为了直接连结与式(6)中的L1连结的“O”原子和“A”所需要的部分以外的部分。同样地,当式(6)中存在B的情况下,L2中的“支链”是指,除为了直接连结与式(6)中的L2连结的“O”原子和“B”所需要的部分以外的部分。
并且,当式(6)中不存在A的情况下,L1中的“支链”是指,除了以与式(6)中的L1连结的“O”原子为起点而延伸的最长的原子链(即主链)以外的部分。同样地,当式(6)中不存在B的情况下,L2中的“支链”是指,除了以与式(6)中的L2连结的“O”原子为起点而延伸的最长的原子链(即主链)以外的部分。
支链的原子的数量优选为3以下。通过支链的原子的数量为3以下,具有光吸收各向异性层的取向度进一步得到提高等优点。另外,支链的原子的数量中不包括氢原子的数量。
式(6)中,Ar1表示(n1+2)价(例如,当n1为1时为3价),Ar2表示(n2+2)价(例如,当n2为1时为3价),Ar3表示(n3+2)价(例如,当n3为1时为3价)的芳香烃基或杂环基。在此,可以换句话说Ar1~Ar3分别为被n1~n3个取代基(后述的R1~R3)取代的2价的芳香烃基或2价的杂环基。
作为Ar1~Ar3所表示的2价的芳香烃基,可以为单环,也可以具有2环以上的稠环结构。从溶解性进一步得到提高的观点考虑,2价的芳香烃基的环数优选为1~4,更优选为1~2,进一步优选为1(即为亚苯基)。
作为2价的芳香烃基的具体例,可以举出亚苯基、薁-二基、亚萘基、芴-二基、蒽-二基及并四苯-二基等,从溶解性进一步得到提高的观点考虑,优选亚苯基或亚萘基,更优选亚苯基。
以下示出第3二色性色素化合物的具体例,但本发明并不限定于此。另外,下述具体例中,n表示1~10的整数。
[化学式16]
[化学式17]
在420nm的取向度优异的点上,优选第3二色性偶氮色素化合物不具有自由基聚合性基团。例如,可以举出以下的结构。
[化学式18]
在420nm的取向度尤其优异的点上,第3二色性偶氮色素化合物更优选为具有下述式(1-1)所表示的结构的二色性物质。
[化学式19]
式(1-1)中,R1、R3、R4、R5、n1、n3、L1及L2的定义分别与式(1)的R1、R3、R4、R5、n1、n3、L1及L2相同。
式(1-1)中,R21及R22的定义分别独立地与式(1)的R2相同。
式(1-1)中,n21及n22的定义分别独立地与式(1)的n2相同。
n1+n21+n22+n3≥1,n1+n21+n22+n3优选为1~9,更优选为1~5。
以下示出二色性物质的具体例,但本发明并不限定于这些。
[化学式20]
[化学式21]
[化学式22]
二色性物质的含量相对于光吸收各向异性层的总质量,优选为10~30质量%,更优选为15~30质量%,进一步优选为18~28质量%,尤其优选为20~26质量%。。若二色性物质的含量在上述范围内,则即使在将光吸收各向异性层设为薄膜的情况下,也能够得到高取向度的光吸收各向异性层。因此,容易得到柔性优异的光吸收各向异性层。
第1二色性偶氮色素化合物的含量相对于光吸收各向异性层中的二色性物质整体的含量100质量份,优选为40~90质量份,更优选为45~75质量份。
第2二色性偶氮色素化合物的含量相对于光吸收各向异性层中的二色性物质整体的含量100质量份,优选为6~50质量份,更优选为8~35质量份。
第3二色性偶氮色素化合物的含量相对于光吸收各向异性层中的二色性偶氮色素化合物的含量100质量份,优选为3~35质量份,更优选为5~35质量份。
为了调整光吸收各向异性层的色调,能够任意地设定第1二色性偶氮色素化合物、第2二色性偶氮色素化合物及根据需要使用的第3二色性偶氮色素化合物的含有比。但是,第2二色性偶氮色素化合物相对于第1二色性偶氮色素化合物的含有比(第2二色性偶氮色素化合物/第1二色性偶氮色素化合物)以摩尔换算优选为0.1~10,更优选0.1~2,尤其优选为0.1~0.5。若第2二色性偶氮色素化合物相对于第1二色性偶氮色素化合物的含有比在上述范围内,则可以提高取向度。
本发明中的光吸收各向异性层例如能够使用包含上述液晶性化合物及二色性物质的光吸收各向异性层形成用组合物来制作。
光吸收各向异性层形成用组合物可以包含除了液晶性化合物及二色性物质以外的成分,例如,可以举出溶剂、垂直取向剂、表面改良剂、聚合性成分及聚合引发剂(例如,自由基聚合引发剂)等。在这种情况下,本发明中的光吸收各向异性层包括除了液态成分(溶剂等)以外的固体成分。
作为表面改良剂,能够使用后述的实施例栏中所记载的表面改良剂。
当光吸收各向异性层形成用组合物包含表面改良剂的情况下,表面改良剂的含量相对于光吸收各向异性层形成用组合物中的上述二色性物质与上述液晶性化合物的合计100质量份,优选为0.001~5质量份。
作为聚合性成分,可以举出包含丙烯酸酯的化合物(例如,丙烯酸酯单体)。在这种情况下,本发明中的光吸收各向异性层包含使包含上述丙烯酸酯的化合物聚合而得到的聚丙烯酸酯。
作为聚合性成分,例如,可以举出日本特开2017-122776号公报的[0058]段中所记载的化合物。
当光吸收各向异性层形成用组合物包含聚合性成分的情况下,聚合性成分的含量相对于光吸收各向异性层形成用组合物中的上述二色性物质与上述液晶性化合物的合计100质量份,优选为3~20质量份。
当使用液晶性化合物的情况下,例如,能够利用客主(guest host)型液晶单元的技术,伴随客体液晶的取向而使二色性物质的分子成为如上述的所期望的取向。具体而言,将成为客体的二色性物质和成为主体液晶的液晶性化合物进行混合,使客体液晶取向,并且随着液晶分子的取向而使二色性物质的分子取向,并固定该取向状态,由此能够制作本发明中的光吸收各向异性层。
为了防止本发明中的光吸收各向异性层的光吸收特性因使用环境而发生变动,优选通过形成化学键来固定二色性物质的取向。例如,能够通过进行客体液晶、二色性物质或者根据需要而添加的聚合性成分的聚合,来固定取向。
并且,可以将在一对基板上具有至少包含二色性物质和液晶性化合物(客体液晶)的液晶层的客主型液晶单元其本身用作为本发明中的光吸收各向异性层。客体液晶的取向(及伴随其的二色性物质的取向)能够通过形成于基板内表面上的取向膜进行控制,只要不施加电场等外部刺激,则其取向状态得以保持,从而能够使本发明中的光吸收各向异性层的光吸收特性保持恒定。
[垂直取向剂]
作为垂直取向剂,可以举出硼酸化合物及鎓盐。
作为硼酸化合物,优选式(30)所表示的化合物。
式(30)
[化学式23]
式(30)中,R1及R2分别独立地表示氢原子、经取代或未经取代的脂肪族烃基、经取代或未经取代的芳基、或者经取代或未经取代的含杂原子环基。
R3表示包含(甲基)丙烯酸基的取代基。
作为硼酸化合物的具体例,可以举出日本特开2008-225281号公报的[0023]~[0032]段中所记载的通式(I)所表示的硼酸化合物。
作为硼酸化合物,也优选以下例示的化合物。
[化学式24]
作为鎓盐,优选式(31)所表示的化合物。
式(31)
[化学式25]
式(31)中,环A表示由含氮杂环组成的季铵离子。X-表示阴离子。L1表示2价的连结基团。L2表示单键或2价的连结基团。Y1表示具有5元环或6远环作为部分结构的2价的连结基团。Z表示具有2~20的亚烷基作为部分结构的2价的连结基团。P1及P2分别独立地表示具有聚合性烯属不饱和键的一价的取代基。
作为鎓盐的具体例,可以举出日本特开2012-208397号公报的[0052]~[0058]段中所记载的鎓盐、日本特开2008-026730号公报的[0024]~[0055]段中所记载的鎓盐、及日本特开2002-037777号公报中所记载的鎓盐。
光吸收各向异性层形成用组合物(光吸收各向异性层)中的垂直取向剂的含量相对于液晶性化合物总质量,优选为0.1~400质量%,更优选为0.5~350质量%。
垂直取向剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。当使用2种以上垂直取向剂的情况下,它们的合计量优选在上述范围内。
[适合垂直取向的流平剂]
光吸收各向异性层形成用组合物(光吸收各向异性层)优选包含以下的流平剂。当光吸收各向异性层形成用组合物(光吸收各向异性层)包含流平剂时,抑制施加于光吸收各向异性层的表面上的干燥风引起的面状的粗糙,从而二色性物质进一步均匀地取向。
关于流平剂,没有特别限制,优选为包含氟原子的流平剂(氟系流平剂)或包含硅原子的流平剂(硅系流平剂),更优选为氟系流平剂。
作为氟系流平剂,可以举出脂肪酸的一部分被氟烷基取代的多元羧酸的脂肪酸酯类、及具有氟取代基的聚丙烯酸酯类。尤其,当作为二色性物质及液晶性化合物而使用棒状化合物的情况下,从促进二色性物质及液晶性化合物的垂直取向的观点考虑,优选包含源自式(40)所表示的化合物的重复单元的流平剂。
式(40)
[化学式26]
R0表示氢原子、卤原子或甲基。
L表示2价的连结基团。作为L,优选为碳原子数2~16的亚烷基,在上述亚烷基中不相邻的任意的-CH2-可以被-O-、-COO-、-CO-或-CONH-取代。
n表示1~18的整数。
具有源自式(40)所表示的化合物的重复单元的流平剂还可以包含其他重复单元。
作为其他重复单元,可以举出源自式(41)所表示的化合物的重复单元。
式(41)
[化学式27]
R11表示氢原子、卤原子或甲基。
X表示氧原子、硫原子或-N(R13)-。R13表示氢原子或碳原子数1~8的烷基。
R12表示氢原子、可以具有取代基的烷基或可以具有取代基的芳香族基。并且,上述烷基的碳原子数优选为1~20。上述烷基可以为直链状、支链状及环状中的任一种。
并且,作为上述烷基可以具有的取代基,可以举出聚(亚烷氧)基及聚合性基。聚合性基团的定义如上所述。
当流平剂包含源自式(40)所表示的化合物的重复单元及源自式(41)所表示的化合物的重复单元的情况下,源自式(40)所表示的化合物的重复单元的含量相对于流平剂所包括的总重复单元优选为10~90摩尔%,更优选为15~95摩尔%。
当流平剂包含源自式(40)所表示的化合物的重复单元及源自式(41)所表示的化合物的重复单元的情况下,源自式(41)所表示的化合物的重复单元的含量相对于流平剂所包括的总重复单元优选为10~90摩尔%,更优选为5~85摩尔%。
并且,作为流平剂,还可以举出代替上述的源自式(40)所表示的化合物的重复单元而包含源自式(42)所表示的化合物的重复单元的流平剂。
式(42)
[化学式28]
R2表示氢原子、卤原子或甲基。
L2表示2价的连结基团。
n表示1~18的整数。
作为流平剂的具体例,可以举出日本特开2004-331812号公报的[0046]~[0052]段中所例示的化合物、及日本特开2008-257205号公报的[0038]~[0052]段中所记载的化合物。
光吸收各向异性层形成用组合物(光吸收各向异性层)中的流平剂的含量相对于液晶性化合物总质量,优选为0.001~10质量%,更优选为0.01~5质量%。
流平剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。当使用2种以上流平剂的情况下,它们的合计量优选在上述范围内。
[聚合引发剂]
光吸收各向异性层形成用组合物优选包含重合引发剂。
作为聚合引发剂,并没有特别的限制,但优选为具有感光性的化合物即光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,能够无特别限制地使用各种化合物。光聚合引发剂的例子可以举出α-羰基化合物(美国专利第2367661号、美国专利第2367670号的各说明书)、偶姻醚(美国专利第2448828号说明书)、α-烃取代芳香族偶姻化合物(美国专利第2722512号说明书)、多核醌化合物(美国专利第3046127号及美国专利2951758号的各说明书)、三芳基咪唑二聚物与对氨基苯基酮的组合(美国专利第3549367号说明书)、吖啶及吩嗪化合物(日本特开昭60-105667号公报及美国专利第4239850号说明书)、噁二唑化合物(美国专利第4212970号说明书)、邻酰基肟化合物(日本特开2016-027384号公报的[0065]段)及酰基氧化膦化合物(日本特公昭63-40799号公报、日本特公平5-029234号公报、日本特开平10-095788号公报及日本特开平10-029997号公报)等。
作为这种光聚合引发剂,也能够使用市售品,可以举出BASF公司制的Irgacure-184、Irgacure-907、Irgacure-369、Irgacure-651、Irgacure-819、Irgacure-OXE-01及Irgacure-OXE-02等。
当光吸收各向异性层形成用组合物包含聚合引发剂的情况下,相对于光吸收各向异性层形成用组合物中的上述二色性物质和上述高分子液晶性化合物的合计100质量份,聚合引发剂的含量优选为0.01~30质量份,更优选为0.1~15质量份。通过聚合引发剂的含量为0.01质量份以上,光吸收各向异性膜的耐久性变得良好,通过为30质量份以下,光吸收各向异性膜的取向度变得更良好。
聚合引发剂可以单独使用1种,也可以同时使用2种以上。当包含2种以上的聚合引发剂的情况下,优选其合计量在上述范围内。
[溶剂]
从操作性等观点考虑,光吸收各向异性层形成用组合物优选含有溶剂。
作为溶剂,例如可以举出酮类(例如,丙酮、2-丁酮、甲基异丁基酮、环戊酮及环己酮等)、醚类(例如,二噁烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、环戊基甲醚、四氢吡喃及二氧戊环等)、脂肪族烃类(例如,己烷等)、脂环式烃类(例如,环己烷等)、芳香族烃类(例如,苯、甲苯、二甲苯及三甲基苯等)、卤代碳类(例如,二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、二氯苯及氯甲苯等)、酯类(例如,乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯及乳酸乙酯等)、醇类(例如,乙醇、异丙醇、丁醇、环己醇、异戊醇、新戊醇、二丙酮醇及苄醇等)、溶纤剂类(例如,甲基溶纤剂、乙基溶纤剂及1,2-二甲氧基乙烷等)、溶纤剂乙酸酯类、亚砜类(例如,二甲基亚砜等)、酰胺类(例如,二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮及N-乙基吡咯烷酮等)及含杂原子环化合物(例如,吡啶等)等有机溶剂以及水。这些溶剂可以单独使用1种,也可以同时使用2种以上。
在这些溶剂中,优选酮类(尤其是环戊酮、环己酮)、醚类(尤其是四氢呋喃、环戊基甲醚、四氢吡喃及二氧戊环)及酰胺类(尤其是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮及N-乙基吡咯烷酮)。
当光吸收各向异性层形成用组合物包含溶剂的情况下,溶剂的含量相对于光吸收各向异性层形成用组合物的总质量,优选为80~99质量%,更优选为83~98质量%,进一步优选为85~96质量%。
当包含2种以上溶剂的情况下,上述溶剂的含量是指溶剂的含量的合计。
<光吸收各向异性层的形成方法>
关于光吸收各向异性层的形成方法,并没有特别限定,可以举出依次包括如下工序的方法:涂布上述的光吸收各向异性层形成用组合物而形成涂布膜的工序(以下,也称为“涂布膜形成工序”。);及使涂布膜中所包括的液晶性成分取向的工序(以下,也称为“取向工序”。)。
另外,液晶性成分是如下成分:不仅包含上述的液晶性化合物,当上述二色性物质具有液晶性的情况下,还包含具有液晶性的二色性物质。
作为光吸收各向异性层,优选为使用光吸收各向异性层形成用组合物得到的层,更优选为对使用光吸收各向异性层形成用组合物得到的涂布膜实施固化处理而得到的层(固化层)。
[涂布膜形成工序]
涂布膜形成工序为涂布光吸收各向异性层形成用组合物而形成涂布膜的工序。
通过使用含有上述溶剂的光吸收各向异性层形成用组合物或者使用将光吸收各向异性层形成用组合物通过加热等而制成熔融液等液状物的光吸收各向异性层形成用组合物,容易涂布光吸收各向异性层形成用组合物。
另外,优选以光吸收各向异性层形成用组合物中所含的各种成分的含量成为上述的光吸收各向异性层中的各成分的含量的方式进行调整。
作为光吸收各向异性层形成用组合物的涂布方法,具体而言,例如可以举出辊涂法、凹版印刷法、旋涂法、绕线棒涂布法、挤出涂布法、直接凹版涂布法、反凹版涂布法、模涂法、喷涂法及喷墨法等公知的方法。
[取向工序]
取向工序是使涂布膜中所包含的液晶性成分取向的工序。由此,可得到光吸收各向异性层。
取向工序可以具有干燥处理。通过干燥处理,能够从涂布膜中去除溶剂等成分。干燥处理可以通过将涂布膜在室温下放置规定时间的方法(例如自然干燥)来进行,也可以通过加热和/或送风的方法来进行。
在此,光吸收各向异性层形成用组合物中所包含的液晶性成分有时通过上述涂布膜形成工序或干燥处理而取向。例如,在光吸收各向异性层形成用组合物被制备成包含溶剂的涂布液的方式中,通过干燥涂布膜而从涂布膜去除溶剂,能够得到具有吸光各向异性的涂布膜(即,光吸收各向异性膜)。
当以涂布膜中所包含的液晶性成分转变为液晶相的转变温度以上的温度进行干燥处理的情况下,可以不实施后述加热处理。
从制造适用性方面考虑,涂布膜中所包含的液晶性成分转变为液晶相的转变温度优选为10~250℃,更优选为25~190℃。若上述转变温度为10℃以上,则不需要用于将温度降低至呈液晶相的温度范围的冷却处理等,因此优选。并且,若上述转变温度为250℃以下,则在设为比暂且呈液晶相的温度范围更高温的各向同性液体状态时也不需要高温,从而能够减少热能的浪费、基板的变形及变质等,因此优选。
取向工序优选具有加热处理。由此,能够使涂布膜中所包含的液晶性成分取向,因此能够将加热处理后的涂布膜优选用作光吸收各向异性膜。
从制造适用性方面考虑,加热处理优选10~250℃,更优选25~190℃。并且,加热时间优选为1~300秒,更优选为1~60秒。
取向工序可以具有在加热处理之后实施的冷却处理。冷却处理是将加热后的涂布膜冷却至室温(20~25℃)左右的处理。由此,能够固定涂布膜中所包含的液晶性成分的取向。作为冷却方式,没有特别限定,能够利用公知的方法来实施。
通过以上工序,能够得到光吸收各向异性膜。
另外,在本方式中,作为使涂布膜中所包含的液晶性成分取向的方法,举出了干燥处理及加热处理等,但是并不限定于此,能够通过公知的取向处理来实施。
[其他工序]
光吸收各向异性层的形成方法可以在上述取向工序之后具有使光吸收各向异性层固化的工序(以下,也称为“固化工序”。)。
例如,当光吸收各向异性层具有交联性基团(聚合性基团)的情况下,固化工序通过加热和/或光照射(曝光)来实施。其中,固化工序优选通过光照射而实施。
用于固化的光源能够使用红外线、可见光及紫外线等各种光源,但优选为紫外线。并且,当固化时,可以一边加热,一边照射紫外线,也可以经由仅透射特定波长的滤光器来照射紫外线。
当一边加热一边进行曝光的情况下,虽然曝光时的加热温度也取决于液晶膜中所包含的液晶性成分转变为液晶相的转变温度,但优选为25~140℃。
并且,曝光也可以在氮环境下进行。当通过自由基聚合来进行液晶膜的固化的情况下,由于氧引起的聚合的阻碍减少,因此优选在氮环境下进行曝光。
关于光吸收各向异性层的厚度,没有特别限定,但从将后述的本发明的层叠体用于偏振元件时的柔性的观点考虑,优选为100~8000nm,更优选为300~5000nm。
<光吸收各向异性层的第2实施方式>
本发明的光吸收各向异性层的第2实施方式为具有包含液晶性化合物及至少1种二色性物质的区域A、和相比区域A从极角30°观察时的倾斜透射率更高的区域B的光吸收各向异性层,其中,二色性物质相对于膜面(光吸收各向异性层的主表面)垂直取向,区域A在波长550nm下的取向度为0.95以上。
光吸收各向异性层的第2实施方式在面内方向具有区域A和区域B这2个区域。区域A具有与上述的光吸收各向异性层的第1实施方式相同的结构。即,区域A包含上述的液晶性化合物及二色性物质。并且,在区域A中,二色性物质相对于膜面垂直取向,区域A显示规定的取向度。
与区域A相比,区域B为从极角30°观察时的倾斜透射率更高的区域。即,将从极角30°观察区域A时的倾斜透射率和从极角30°观察区域B时的倾斜透射率进行比较的情况下,从极角30°观察区域B时的倾斜透射率更高。
上述倾斜透射率是指在波长550nm下的透射率。
区域B可以是空间,也可以是与区域A相同的包含液晶性化合物的区域。区域B中可以包含二色性物质,但如上所述,二色性物质的含量被调整为使区域A和区域B满足规定的透射率的关系。区域B中的二色性物质的含量相对于区域B的总质量,优选为3质量%以下,更优选为1质量%以下,进一步优选为0质量%。
区域A从极角30°观察时的倾斜透射率优选为10%以下,区域B的从极角30°观察的倾斜透射率优选为80%以上。
在光吸收各向异性层的第2实施方式中,能够在一部分的区域中增加或减少(偏振光的)视角依赖性。由此,也能够仅在增加了视角依赖性的区域显示机密度高的信息。并且,作为显示装置,通过自由控制视角依赖性还能够进行外观优异的设计。在微型LED(lightemitting diode)等显示装置中,为了防止从发光部向周边区域漏光,如下进行图案化、即、将除了发光部以外的区域设为上述区域B,将发光部设为上述区域A,由此能够提高画面中的明暗的反差。
另外,关于光吸收各向异性层中的区域A和区域B的配置位置,并没有特别限制,能够根据使用目的而适当配置。例如,可以将区域A和区域B配置成交替的条纹状,也可以将光吸收各向异性层的一部分作为区域B,将其他所有区域作为区域A。
关于光吸收各向异性层的第2实施方式的形成方法,并没有特别限制,能够利用WO2019/176918号公报中所记载的公知的各种方法。作为一例,可以举出在面内控制光吸收各向异性层的厚度的方法、使光吸收各向异性层中的二色性色素化合物不均匀地分布的方法及对光学上均匀的光吸收各向异性层进行后加工的方法等。
作为在面内控制光吸收各向异性层的厚度的方法,可以举出利用光刻的方法、利用压印的方法及在具有凹凸结构的基材上形成光吸收各向异性层的方法等。
作为使光吸收各向异性层中的二色性色素化合物不均匀地分布的方法,可以举出通过溶剂浸渍提取二色性色素的方法(脱色(breaching))。
另外,作为对光学上均匀的光吸收各向异性层进行后加的方法,可以举出通过激光加工等切割平坦的光吸收各向异性层的一部分的方法。
<层叠体>
本发明的层叠体为层叠上述的光吸收各向异性层(第1实施方式及第2实施方式)和使二色性物质水平取向的偏振器层的层叠体。由此,能够降低倾斜的光的透射率,并通过缩小视场角而能够在隐私薄膜等用途中使用。
关于使二色性物质水平取向的偏振器层,并没有特别限定。可以为在聚乙烯醇或其他高分子树脂上染色二色性物质并对其进行拉伸而水平取向的偏振器,也可以为如本发明的光吸收各向异性层那样活用液晶性化合物的取向而使二色性物质水平取向的偏振器,但优选为不进行拉伸而利用液晶的取向性使二色性物质取向的偏振器。
利用液晶的取向性而使二色性物质取向的偏振器具有如下多个优点:厚度为0.1~5μm左右,能够使其非常薄层化;如日本特开2019-194685号公报中所记载的那样,弯曲时不易产生裂纹或热变形小;及如日本专利6483486号公报中所记载的那样,即使是超过50%的透射率的高的偏振片,其耐久性也优异等。
利用这些优点,能够用于如下用途:要求高亮度或小型轻量的用途、微细的光学系统用途、成型为具有曲面的部位的用途及柔性部位中的用途。
[阻挡层]
本发明的层叠体优选具有光吸收各向异性层的同时还具有阻挡层。
在此,阻挡层也被称为阻气层(阻氧层),具有保护本发明的光吸收各向异性层免受大气中的氧等气体、水分或相邻层中所包含的化合物等影响的功能。
关于阻挡层,例如能够参考日本特开2014-159124号公报的[0014]~[0054]段、日本特开2017-121721号公报的[0042]~[0075]段、日本特开2017-115076号公报的[0045]~[0054]段、日本特开2012-213938号公报的[0010]~[0061]段及日本特开2005-169994号公报的[0021]~[0031]段的记载。
[折射率调整层]
本发明的层叠体中,光吸收各向异性层的高折射率引起的内部反射有时会成为问题。在这种情况下,优选具有折射率调整层。折射率调整层为以与光吸收各向异性层接触的方式配置的层,波长550nm下的面内平均折射率为1.55~1.70。优选为用于进行所谓的折射率匹配的折射率调整层。
<光学膜>
本发明的光学膜具有上述的光吸收各向异性层或者上述的层叠体。
光学膜也可以具有除了光吸收各向异性层及层叠体以外的其他部件。
[透明基材薄膜]
本发明的光学膜可以具有透明基材薄膜。
作为透明基材薄膜,能够使用公知的透明树脂薄膜、透明树脂板及透明树脂薄片等,并没有特别限定。作为透明树脂薄膜,可以举出纤维素酰化物薄膜(例如,三乙酸纤维素薄膜(折射率1.48)、二乙酸纤维素薄膜、乙酸丁酸纤维素薄膜、乙酸丙酸纤维素薄膜)、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜、聚醚砜薄膜、环烯烃系薄膜、聚丙烯酸系树脂薄膜、聚氨酯系树脂薄膜、聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚砜薄膜、聚醚薄膜、聚甲基戊烯薄膜、聚醚酮薄膜及(甲基)丙烯腈薄膜等。
其中,优选透明性高、光学双折射少、容易制造、通常被用作偏振片的保护膜的纤维素酰化物薄膜,更优选为三乙酸纤维素薄膜。
透明基材薄膜的厚度通常为20~100μm。
在本发明中,透明基材薄膜为纤维素酯系薄膜,且其膜厚优选为20~70μm。
并且,通过将设置有聚丙烯酸系薄膜或者硬涂层的高硬度薄膜用作透明基材,能够防止在与其他部件的贴合工序(例如直线偏振片等)或将其装入图像显示装置的工序中,本发明的光吸收各向异性层受损。
并且,作为透明基材,通过使用聚对苯二甲酸乙二酯薄膜或者环烯烃系薄膜等低透湿性·低氧透射性薄膜,能够提高光吸收各向异性层的耐高温高湿性或耐光性。
[取向膜]
本发明的光学膜在透明基材薄膜与光吸收各向异性层之间可以具有取向膜。
关于取向膜,只要能够在取向膜上使二色性物质成为所期望的取向状态,则可以为任何层。
例如,可以使用由多官能丙烯酸酯化合物形成的膜或聚乙烯醇。特别优选聚乙烯醇。
为了控制视场角的角度依赖性,能够将本发明的光吸收各向异性层、层叠体及光学膜与光学各向异性薄膜或旋转器组合而使用。
<光学膜的制造方法>
作为本发明的光学膜的制造方法的一例,可以举出依次包括如下工序的方法:将上述光吸收各向异性层形成用组合物涂布于上述透明基材薄膜上而形成涂布膜的工序;使上述涂布膜中所含的液晶性成分取向而得到上述光吸收各向异性层的工序;及以与上述光吸收各向异性层相邻的方式形成保护层的工序。
各工序能够按照公知的方法来实施,并没有特别限定。
另外,液晶性成分是如下成分:不仅包含上述的液晶性化合物,当上述二色性物质具有液晶性的情况下,还包含具有液晶性的二色性物质。
[粘合层]
本发明的层叠体及光学膜可以具有粘合层。
粘合层优选为与通常的液晶显示装置中所使用的粘接剂相同的透明且光学各向同性的粘接剂,通常使用压敏型粘接剂。
粘合层中,除了母材(粘合剂)、导电性粒子及根据需要而使用的热膨胀性粒子之外,还可以配合交联剂(例如,异氰酸酯系交联剂、环氧系交联剂等)、增粘剂(例如,松香衍生物树脂、聚萜烯树脂、石油树脂及油溶性酚醛树脂等)、增塑剂、填充剂、抗老化剂、表面活性剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、以及抗氧化剂等适当的添加剂。
粘合层的厚度并没有特别限制,优选为20~500μm,更优选为20~250μm。当粘合层的厚度为20μm以上的情况下,容易得到所需的粘接力或再次加工适用性,当粘合层的厚度为500μm以下的情况下,能够抑制粘合剂从图像显示装置的周边端部挤出,或者渗出。
粘合层的形成中例如可以举出如下方法:将包含母材、导电性粒子及根据需要的热膨胀性粒子、添加剂以及溶剂等涂布液直接涂布于被涂布物并经由剥离衬纸进行压接的方法;及在适当的剥离衬纸(剥离纸等)上涂布涂布液而形成热膨胀性粘合层,并将其压接转印(转移)在被涂布物上的方法等。
[粘接层]
本发明的层叠体及光学膜可以具有粘接层。
粘接层中所含的粘接剂通过贴合后的干燥或反应显现出粘接性。
例如,聚乙烯醇系粘接剂(PVA类粘接剂)通过干燥显现出粘接性,从而能够将材料彼此进行粘接。
作为通过反应而显现出粘接性的固化型粘接剂的具体例,可以举出如(甲基)丙烯酸酯系粘接剂那样的活性能量射线固化型粘接剂或阳离子聚合固化型粘接剂。另外,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。作为(甲基)丙烯酸酯类粘接剂中的固化性成分,例如可以举出具有(甲基)丙烯酰基的化合物及具有乙烯基的化合物。并且,作为阳离子聚合固化型粘接剂,也能够使用具有环氧基或氧杂环丁基的化合物。具有环氧基的化合物只要在分子内具有至少2个环氧基,则没有特别限定,能够使用通常已知的各种固化性环氧化合物。作为优选的环氧化合物,作为例子可以举出在分子内具有至少2个环氧基和至少1个芳香环的化合物(芳香族类环氧化合物)、或在分子内具有至少2个环氧基且其中至少1个形成于构成脂环式环的相邻的两个碳原子之间的化合物(脂环式环氧化合物)等。
其中,从耐加热变形的观点考虑,优选使用通过紫外线照射而固化的紫外线固化型粘接剂。
粘接层及粘合层的各层可以通过利用水杨酸酯系化合物、苯酚系化合物、苯并三唑系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物及镍络合物盐系化合物等紫外线吸收剂进行处理的方式,具有紫外线吸收能力。
通过适当的方式进行粘合层或粘接层向薄膜的贴附。例如,可以举出如下方式:制备在由甲苯或乙酸乙酯等适当的溶剂的单独物或者混合物组成的溶剂中溶解或分散有基础聚合物或者其组合物的10~40重量%左右的粘合剂溶液,并将其以流延方式或涂布方式等适当的展开方式直接贴附于薄膜上的方式、或者在分离器上形成粘合层并将其进行转移的方式。
粘合层及粘接层能够作为不同组成或者种类等的叠加层而设置于薄膜的单面或者两面上。并且,当设置于两面上的情况下,能够在薄膜的表面及背面形成组成、种类及厚度等不同的粘合层。
并且,在贴附粘接剂或粘合剂之前,以提高粘接性等为目的,也可以对配置粘接剂或粘合剂的对象物进行表面改性处理。作为具体的处理,可以举出电晕处理、等离子体处理、底漆处理及皂化处理等。
<图像显示装置>
本发明的图像显示装置具有上述的本发明的光吸收各向异性层、上述的本发明的层叠体或者上述的本发明的光学膜。
与使用了二色性物质的以往公知的视场角控制薄膜相比,本发明的光学膜的正面透射率更高且倾斜透射率更低,因此对于实现窄视场角,有用性高。作为视场角控制薄膜,已知有3M Company制光控制薄膜,但是存在厚度大或容易产生周期性结构引起的波纹等问题,因此通过替换为本发明的光学膜来使用,能够有助于提高图像显示装置的画质、薄层化、小型化及提高外观设计性。
关于本发明的图像显示装置中所使用的显示元件,并没有特别限定,例如可以举出液晶单元、有机电致发光(以下,简称为“EL”。)显示面板及等离子显示面板等。
在这些之中,优选为液晶单元或有机EL显示面板,更优选为液晶单元。即,作为本发明的图像显示装置,优选为将液晶单元用作显示元件的液晶显示装置、将有机EL显示面板用作显示元件的有机EL显示装置,更优选为液晶显示装置。
[液晶显示装置]
作为本发明的图像显示装置的一例的液晶显示装置,可以优选举出具有上述本发明的光吸收各向异性层和液晶单元的方式。更优选举出具有上述本发明的层叠体(其中,不包括λ/4板)和液晶单元的液晶显示装置。
另外,在本发明中,优选将本发明的层叠体用作设置于液晶单元的两侧的偏振元件中的前侧偏振元件,更优选将本发明的层叠体用作前侧及后侧的偏振元件。
以下,对构成液晶显示装置的液晶单元进行详细叙述。
(液晶单元)
液晶显示装置中所利用的液晶单元优选为VA(Vertical Alignment:垂直取向)模式、OCB(Optically Compensated Bend:光学补偿弯曲)模式、IPS(In-Plane-Switching:面内切换)模式、或TN(Twisted Nematic:扭曲向列)模式,但并不限定于此。
在TN模式的液晶单元中,未施加电压时棒状液晶性分子实质上水平取向,进而以60~120゜扭曲取向。TN模式的液晶单元最常用作彩色TFT(Thin Film Transistor:薄膜晶体管)液晶显示装置,并在许多文献中有记载。
在VA模式的液晶单元中,在未施加电压时棒状液晶性分子实质上垂直取向。VA模式的液晶单元中,除了(1)使棒状液晶性分子在未施加电压时实质上垂直取向,在施加电压时实质上水平取向的狭义的VA模式的液晶单元(日本特开平2-176625号公报记载)以外,还包括:(2)为了扩大视角而将VA模式多域化的(MVA模式的)液晶单元(SID97、Digest oftech.Papers(论文集)28(1997)845记载)、(3)使棒状液晶性分子在未施加电压时实质上垂直取向,在施加电压时扭曲并多域取向的模式(n-ASM模式的)的液晶单元(日本液晶研讨会的论文集58~59(1998)记载)及(4)SURVIVAL模式的液晶单元(在LCD国际98中发布)。并且,可以为PVA(Patterned Vertical Alignment:图案化垂直取向)型、光取向型(OpticalAlignment)及PSA(Polymer-Sustained Alignment:聚合物稳定取向)中的任一种。关于这些模式的详细内容,在日本特开2006-215326号公报及日本特表2008-538819号公报中有详细记载。
在IPS模式的液晶单元中,棒状液晶性分子相对于基板实质上平行取向,通过施加与基板面平行的电场,使液晶分子平面响应。在IPS模式中,在未施加电场的状态下变为黑色显示,上下一对偏振片的吸收轴正交。在日本特开平10-54982号公报、日本特开平11-202323号公报、日本特开平9-292522号公报、日本特开平11-133408号公报、日本特开平11-305217号公报及日本特开平10-307291号公报等中公开有使用光学补偿片减少倾斜方向上的黑色显示时的漏光来改善视场角的方法。
[有机EL显示装置]
作为本发明的图像显示装置的一例的有机EL显示装置,例如,可以优选举出从视觉辨认侧依次具有上述的本发明的光吸收各向异性层、水平取向偏振器、λ/4板、有机EL显示面板的方式。
并且,有机EL显示面板为使用在电极之间(阴极与阳极之间)夹持有机发光层(有机电致发光层)而成的有机EL元件来构成的显示面板。有机EL显示面板的结构并没有特别限制,可以采用公知的结构。
[曲面图像显示装置]
作为本发明的曲面图像显示装置的一例,在日本特开2017-181821号公报、日本特开2017-181819号公报、日本特开2017-102456号公报及日本特开2014-095901号公报等中有公开。
曲面图像显示装置在显示部分具有曲面部。由于本发明的光吸收各向异性层的刚性小,因此能够使形状沿上述显示部分的曲面部变形。即,能够使本发明的光吸收各向异性层变形为使其本身具有曲面部。
另外,关于本发明的层叠体及光学膜,由于刚性低,因此能够使形状沿上述显示部分的曲面部变形。即,能够使本发明的层叠体及光学膜变形为使其本身具有曲面部。
[能够切换视场角的图像显示装置(能够将视场角进行切换的图像显示装置)]
通过使用本发明的光吸收各向异性层、层叠体及光学膜,能够使光的射出角度变窄。关于能够切换视场角的图像显示装置,已知有各种方式,但以生成窄的射出角度的光为目的,能够使用本发明的光吸收各向异性层、层叠体及光学膜。
例如,在使用本发明的光吸收各向异性层、层叠体及光学膜生成窄的射出角度的光之后,如日本特开平9-105907号公报中所记载,使其通过控制有无光扩散的元件,由此能够切换窄视场角/宽视场角。
或者,如日本特开2017-098246号公报中所记载,从视觉辨认侧,由反棱镜片、以比较大的入射角度向上述反棱镜片射入光的第一导光板(从反棱镜片射出的光为窄视场角)、吸收从倾斜入射的光并将窄的射出角度的光以比较小的入射角度向上述反棱镜片射入光的滤光元件和第二导光板(从反棱镜片射出的光为窄视场角)构成的窄视场角/宽视场角切换背光系统中,作为上述滤光元件,能够使用本发明的光吸收各向异性层、层叠体或光学膜。
并且,能够在本发明的光吸收各向异性层和水平取向偏振器之间,配置液晶单元等相位差调制元件来进行窄视场角/光视场角切换。例如,若将VA模式或者ECB模式的液晶单元用作相位差调制单元,则液晶单元中的液晶在垂直取向的状态下成为窄视场角,液晶单元中的液晶在倾斜取向时成为宽视场角模式,从而能够通过对单元的电压施加有无来控制窄视场角/宽视场角。
并且,作为相位差调制单元,也可以考虑使用IPS模式的液晶单元。使无电压施加时的液晶单元的取向方向和水平取向偏振器的吸收轴方向成为平行或者垂直方向,通过施加电压而使液晶单元的取向方向发生变化,从而能够将视场角从窄视场角切换为宽视场角。
并且,如后述的实施例7所示,将本发明的权利要求3、4中记载的区域A、区域B按每个发光像素进行图案化,并通过控制每个发光像素的点亮,能够切换窄视场角/宽视场角。
实施例
以下,根据实施例,对本发明进行具体说明。只要不脱离本发明的宗旨,则以下实施例中所示的材料、试剂、物质量及其比例以及操作等可以适当进行变更。因此,本发明并不限定于以下实施例。
<实施例1>
如下制作色素沿垂直方向取向的光吸收各向异性层。
[透明支撑体1的制作]
将纤维素酰化物薄膜1(厚度40μm的TAC基材;TG40 FUJIFILM Corporation)的表面在碱性溶液中进行皂化,并通过绕线棒在其上涂布了取向层形成用涂布液1。将形成有涂膜的支撑体用60℃的暖风干燥60秒钟,进而用100℃的暖风干燥120秒钟而形成取向层,由此得到了带取向层的TAC薄膜。
取向层的膜厚为1μm。
改性聚乙烯醇
[化学式29]
[光吸收各向异性层P1的形成]
用绕线棒在所得到的取向层PA1上连续涂布下述光吸收各向异性层形成用组合物P1而形成了涂布层P1。
接着,在140℃下将涂布层P1加热30秒钟,并将涂布层P1冷却至室温(23℃)。
接着,将涂布层P1在80℃下加热60秒钟,并再次冷却至室温。
然后,使用LED灯(中心波长365nm)在照度200mW/cm2的照射条件下对涂布层P1照射2秒钟,由此在取向层1上制作了光吸收各向异性层P1。
涂布层P1的膜厚为3μm,光吸收各向异性层P1在波长550nm下的取向度为0.96。
将其设为光吸收各向异性薄膜1。
二色性物质D-1
[化学式30]
二色性物质D-2
[化学式31]
二色性物质D-3
[化学式32]
高分子液晶性化合物P-1[化学式33]
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化合物E-1
[化学式34]
化合物E-2
[化学式35]
表面活性剂F-1
[化学式36]
表面活性剂F-2
[化学式37]
[层叠体A1的制作]
以与国际公开第2015/166991号记载的带单面保护膜的偏振片02相同的方法,制作了偏振器的厚度为8μm且偏振器的单面露出的偏振片1。
对偏振片1的偏振器露出的面和在上述中制作的光吸收各向异性薄膜1的光吸收各向异性层表面进行电晕处理,并使用下述的PVA粘接剂1进行贴合,由此制作了层叠体A1。
(PVA粘接剂1的制备)
相对于含有乙酰乙酰基的聚乙烯醇类树脂(平均聚合度:1200,皂化度:98.5摩尔%,乙酰乙酰化度:5摩尔%)100质量份,在30℃的温度条件下,将羟甲基三聚氰胺20质量份溶解于纯水中,制备出将固体成分浓度调整为3.7%的水溶液。
[图像显示装置A1的制作]
分解作为IPS模式的液晶显示装置的iPad Air(注册商标)Wi-Fi型号16GB(AppleInc.制),取出了液晶单元。从液晶单元剥离视觉辨认侧偏振片,并使用下述的粘合剂片1在剥离了视觉辨认侧偏振片的面上贴合上述制作的层叠体A1,以使偏振片1侧成为液晶单元侧。此时,贴合成偏振片1的吸收轴的方向与贴合在产品上的视觉辨认侧偏振片的吸收轴相同。贴合后,重新组装而制作了图像显示装置A1。
(粘合剂片1的制作)
按照以下步骤制备出丙烯酸酯系聚合物。
在具备冷却管、氮导入管、温度计及搅拌装置的反应容器中,使丙烯酸丁酯95重量份、丙烯酸5重量份通过溶液聚合法聚合而得到了平均分子量200万、分子量分布(Mw/Mn)3.0的丙烯酸酯类聚合物A1。
接着,除了所得到的丙烯酸酯系聚合物A1(100质量份)以外,还混合CORONATE L(甲苯二异氰酸酯的三羟甲基丙烷付加物的75质量%乙酸乙酯溶液、1分子中的异氰酸酯基数:3个、Nippon Polyurethane IndustryCo.,Ltd.制)(1.0质量份)及硅烷偶联剂KBM-403(Shin-Etsu ChemicalCo.,Ltd.制)(0.2质量份),最后以总固体成分浓度成为10质量%的方式添加乙酸乙酯,由此制作了粘合剂形成用组合物。使用模涂机将该组合物涂布于利用硅系剥离剂进行了表面处理的分离薄膜上,并在90℃的环境下使其干燥1分钟,由此得到了丙烯酸酯系粘合剂片(粘合剂片1)。粘合剂片1的膜厚为25μm、粘合剂片1的储能模量为0.1MPa。
<实施例2>
将光吸收各向异性层形成用组合物P1变更为光吸收各向异性层形成用组合物P2,除此以外,以与实施例1相同的方式,制作了实施例2的图像显示装置A2。
二色性物质D-4
[化学式38]
<实施例3>
将光吸收各向异性层形成用组合物P1变更为光吸收各向异性层形成用组合物P3,除此以外,以与实施例1相同的方式,制作了实施例3的图像显示装置A3。
高分子液晶性化合物P-2
[化学式39]
低分子液晶性化合物M-1
[化学式40]
<实施例4>
将光吸收各向异性层形成用组合物P1变更为光吸收各向异性层形成用组合物P4,除此以外,以与实施例1相同的方式,制作了实施例4的图像显示装置A4。
二色性物质D-5
[化学式41]
<实施例5>
[纤维素酰化物薄膜1的制作]
(芯层纤维素酰化物浓液的制作)
将下述组合物投入到混合罐中,并进行搅拌而溶解各成分,由此制备出用作芯层纤维素酰化物浓液的乙酸纤维素溶液。
化合物F
[化学式42]
(外层纤维素酰化物浓液的制作)
在上述芯层纤维素酰化物浓液90质量份中加入下述消光剂溶液10质量份而制备了用作外层纤维素酰化物浓液的乙酸纤维素溶液。
(纤维素酰化物薄膜2的制作)
将上述芯层纤维素酰化物浓液和上述外层纤维素酰化物浓液用平均孔径34μm的滤纸及平均孔径10μm的烧结金属过滤器进行过滤之后,将上述芯层纤维素酰化物浓液和其两侧的外层纤维素酰化物浓液这3层同时从流延口流延到20℃的滚筒上(带式流延机)。
接着,在溶剂含有率大致为20质量%的状态下从滚筒剥取薄膜,将薄膜的宽度方向的两端用拉幅机夹具进行固定,一边以1.1倍的拉伸倍率沿横向拉伸一边进行了干燥。
然后,通过在热处理装置的辊之间进行输送而进一步进行干燥,从而制作出厚度20μm的光学膜,将其作为纤维素酰化物薄膜2。所得到的纤维素酰化物薄膜2的面内延迟为0nm。
[透明支撑体2的制作]
用绕线棒将后述的光取向层形成用涂布液PA1连续涂布于上述纤维素酰化物薄膜2上。用140℃的暖风将形成有涂膜的支撑体干燥120秒钟,接着,对涂膜进行偏振光紫外线照射(10mJ/cm2,使用超高压汞灯),由此形成光取向层PA1而得到了带有光取向层的TAC薄膜。光取向层PA1的膜厚为0.3μm。
聚合体PA-1
[化学式43]
产酸剂PAG-1
[化学式44]
产酸剂CPI-110F
[化学式45]
[偏振器层1的形成]
在所得到的光取向层PA1上利用线棒连续涂布下述的偏振器层形成用组合物1,由此形成了涂布层1。
接着,在140℃下将涂布层1加热30秒钟,并将涂布层1冷却至室温(23℃)。
接着,在80℃下将所得到的涂布层1加热60秒钟,并再次进行冷却使其成为室温。
然后,使用LED灯(中心波长365nm)在照度200mW/cm2的照射条件下照射2秒钟,由此在光取向层PA1上制作了偏振器层1。偏振器层1的膜厚为1.6μm。
表面活性剂F-3
[化学式46]
[取向层1的形成]
对偏振器层1的表面进行电晕处理之后,利用绕线棒连续地涂布了上述取向层形成用涂布液1。然后,通过在100℃的暖风下干燥2分钟,在偏振器层1上形成了厚度1.0μm的聚乙烯醇(PVA)取向层1。
[光吸收各向异性层P1的形成]
用绕线棒在所得到的取向层1上连续地涂布上述光吸收各向异性层形成用组合物P1而形成了涂布层P1。
接着,在140℃下将涂布层P1加热30秒钟,并将涂布层P1冷却至室温(23℃)。
接着,在80℃下对所得到的涂布层P1加热60秒钟,并再次进行冷却使其成为室温。
然后,使用LED灯(中心波长365nm)在照度200mW/cm2的照射条件下照射2秒钟,由此在取向层1上制作出光吸收各向异性层P1,并将其设为层叠体A5。涂布层P1的膜厚为3μm,光吸收各向异性层P1在波长550nm下的取向度为0.96。
[图像显示装置A5的制作]
分解作为IPS模式的液晶显示装置的iPad Air(注册商标)Wi-Fi型号16GB(AppleInc.制),取出了液晶单元。从液晶单元剥离视觉辨认侧偏振片,并使用上述粘合剂片1在剥离了视觉辨认侧偏振片的面上贴合上述制作的层叠体A5,以使纤维素酰化物薄膜2侧成为液晶单元侧。此时,贴合成偏振器层1的吸收轴的方向与贴合在产品上的视觉辨认侧偏振片的吸收轴相同。贴合后,重新组装而制作了图像显示装置A5。
<比较例1>
将光吸收各向异性层形成用组合物P1变更为光吸收各向异性层形成用组合物P5,除此以外,以与实施例1相同的方式,制作了图像显示装置B1。
二色性物质D-6
[化学式47]
高分子液晶性化合物P-3
[化学式48]
<比较例2>
将光吸收各向异性层的膜厚从3μm变更为4.5μm,除此以外,以与比较例1相同的方式,制作了图像显示装置B2。
<性能的评价>
(1)取向度的评价
通过以下的方法对所得到的各向异性光吸收层在波长550nm下的取向度进行了计算。
在使用AxoScan OPMF-1(Opto Science,Inc.制)进行测定时,一边将光吸收各向异性层相对于法线方向的角度即极角从0~90°为止以每5°进行变更,一边测定了各极角在全方位角度下的波长550nm下的透射率。接着,在去除表面反射的影响之后,将透射率最高的方位角及极角下的透射率设为Tm(0),将在透射率最高的方位角方向上从透射率最高的极角进一步使极角倾斜40°的角度下的透射率设为Tm(40)。根据所得到的Tm(0)及Tm(40)并通过下述式计算吸光度,并计算出了A(0)及A(40)。
A=-log(Tm)
在此,Tm表示透射率,A表示吸光度。
通过计算出的A(0)及A(40),计算出了以下述式定义的波长550nm下的取向度S。
S=(4.6×A(40)-A(0))/(4.6×A(40)+2×A(0))
通过将上述波长从550nm变更为420nm,计算出了波长420nm下的取向度S。
(2)透射率和色调的评价
使用测定仪(EZ-Contrast XL88、ELDIM社制),对上述制作的图像显示装置A1的白显示画面的极角0°(正面方向)的亮度Y(0)A1、极角30°(倾斜方向)的亮度Y(30)A1、极角0°的色调a*(0)A1、色调b*(0)A1、极角30°的色调a*(30)A1、色调b*(30)A1进行了测定。
并且,在图像显示装置A1的制作中,将没有光吸收各向异性层的偏振片贴合于液晶单元,除此以外,以与实施例1相同的方式,制作图像显示装置C,并以与上述记载相同的方式,测定了白显示画面的极角0°(正面方向)的亮度Y(0)C、极角30°(倾斜方向)的亮度Y(30)C。通过与不包括光吸收各向异性层的图像显示装置C的亮度进行比较,求出了正面透射率T0(T(0))及倾斜透射率T30(T(30))。
具体而言,使用下述式进行计算,并按照下述的基准对透射率进行了评价。
T(0)={Y(0)A1/Y(0)C}×100
T(30)={Y(30)A1/Y(30)C}×100
A:极角0°(正面)透射率为80%以上,
且极角30°(倾斜)透射率为10%以下。
B:极角0°(正面)透射率低于80%,
且极角30°(倾斜)透射率为10%以下。
或者,极角0°(正面)透射率为80%以上,
且极角30°(倾斜)透射率高于10%。
或者,极角0°(正面)透射率低于80%,
且极角30°(倾斜)透射率高于10%。
并且,关于色调评价,使用下述式进行计算,并按照下述的基准对色调进行了评价。
|a*b*|=√(a*(0)A12+b*(0)A12)
+√(a*(30)A12+b*(30)A12)
AA:|a*b*|小于12
A:|a*b*|为12以上且小于15
B:|a*b*|为15以上
代替图像显示装置A1,使用图像显示装置A2~A5、B1~B2,并按照与上述相同的步骤,实施了透射率和色调的评价。
另外,在实施例1~5中得到的光吸收各向异性层中,二色性物质相对于膜面垂直取向。垂直取向的定义如上述。
表1中,“550nm取向度”表示光吸收各向异性层在波长550nm下的取向度,“420nm取向度”表示光吸收各向异性层在波长420nm下的取向度。
“透射率”栏的“正面”栏表示正面透射率,“30°”栏表示极角30°(倾斜)透射率。
[表1]
[确认曲面加工适当性]
在具有曲面的智能手机(Galaxy Note9 Samsung制)的显示画面上,以偏振片1侧为贴合侧,使用市售的粘合剂SK2057(Soken Chemical&Engineering Co.,Ltd.制)贴合了在实施例1中制作的层叠体A1。由于层叠体A1的膜厚为100μm以下且刚性较低,因此在显示画面的曲面部分气泡等也没有进入,能够干净的进行了贴合。
接着,使用市售的粘合剂SK2057(Soken Chemical&Engineering Co.,Ltd.制),将具有与本发明的光学膜相同的性能且在市面上广泛普及的百叶窗型的光学膜(3MTM安全/隐私过滤器PF12 H2系列)贴合在上述智能手机的显示画面上。由于百叶窗型的光学膜的膜厚为500μm且刚性较高,因此气泡进入到显示画面的曲面部分,而无法干净的进行贴合。
<实施例6>
[光吸收各向异性层的形成]
如下所述制作了具有区域A和区域B的图案的光吸收各向异性层。
用绕线棒在实施例1的取向层PA1上连续涂布上述的光吸收各向异性层形成用组合物P1而形成了涂布层P1。
接着,在140℃下将涂布层P1加热30秒钟,并将涂布层P1冷却至室温(23℃)。
接着,在80℃下对所得到的涂布层P1加热60秒钟,并再次进行冷却使其成为室温。
然后,在照度28mW/cm2的照射条件下经由掩模照射60秒钟高压汞灯所射出的光,由此在取向膜PA上制作出在面内具有液晶性化合物的固化区域和未固化区域的光吸收各向异性层。另外,掩模是具有纵10mm×横50mm的矩形的透光部作为区域A的具有遮光部(区域B)和透光部的掩模图案。
将具有在所制作的面内具有液晶性化合物的固化区域(区域A)和未固化区域(区域B)的光吸收各向异性层的薄膜在乙醇中浸渍3分钟之后,清洗去除未聚合的液晶性化合物,从而形成了具有在面内具有偏振度不同的区域A及区域B的图案光吸收各向异性层的光吸收各向异性薄膜6。
在区域A中,二色性物质相对于膜面垂直取向。垂直取向的定义如上述。
并且,区域A中的波长550nm下的取向度为0.96,波长420nm下的取向度为0.94。
而且,区域A的极角30°透射率为10%以下,正面透射率为80%以上。区域B的极角30°透射率以及正面透射率均为80%以上。
[层叠体A6的制作]
以与国际公开第2015/166991号记载的带单面保护膜的偏振片02相同的方法,制作了偏振器的厚度为8μm且偏振器的单面露出的偏振片1。
使用上述粘合剂片1贴合上述偏振片1的偏振器露出的面和所制作的光吸收各向异性薄膜6的光吸收各向异性层表面,从而制作了层叠体A6。
[图像显示装置A6的制作]
以与上述图像显示装置A1相同的方式,将层叠体A1变更为层叠体A6,从而制作了图像显示装置A6。仅区域A的部分为窄视场角,并且仅从正面才能够清晰的进行视觉辨认。
<实施例7>
[光吸收各向异性层的形成]
如下所述制作了具有区域A和区域B的图案的光吸收各向异性层。
用绕线棒在实施例1的取向层PA1上连续涂布上述的光吸收各向异性层形成用组合物P1而形成了涂布层P1。
接着,在140℃下将涂布层P1加热30秒钟,并将涂布层P1冷却至室温(23℃)。
接着,在80℃下对所得到的涂布层P1加热60秒钟,并再次进行冷却使其成为室温。
然后,在照度28mW/cm2的照射条件下经由掩模照射60秒钟高压汞灯所射出的光,由此在取向膜上制作出在面内具有液晶性化合物的固化区域和未固化区域的光吸收各向异性层。另外,掩模使用了如下的掩模图案:具有纵85μm×横50mm的矩形的透光部作为区域A,具有纵85μm×横50mm的矩形的遮光部作为区域B,将区域A和区域B交替配置,具有纵向50mm的长度。
将具有在所制作的面内具有液晶性化合物的固化区域(区域A)和未固化区域(区域B)的光吸收各向异性层的薄膜在乙醇中浸渍3分钟之后,清洗去除未聚合的液晶性化合物,从而形成了具有在面内含有具有偏振度不同的区域A及区域B的光吸收各向异性层的光吸收各向异性薄膜7。
在区域A中,二色性物质相对于膜面垂直取向。垂直取向的定义如上述。
并且,区域A中的波长550nm下的取向度为0.96,波长420nm下的取向度为0.94。
而且,区域A的极角30°透射率为10%以下,正面透射率为80%以上。区域B的极角30°透射率以及正面透射率均为80%以上。
[层叠体A7的制作]
以与国际公开第2015/166991号记载的带单面保护膜的偏振片02相同的方法,制作了偏振器的厚度为8μm且偏振器的单面露出的偏振片1。
使用粘合剂SK2057(Soken Chemical&Engineering Co.,Ltd.制)贴合上述偏振片1的偏振器露出的面和所制作的光吸收各向异性薄膜7的光吸收各向异性层表面,从而制作了层叠体A7。
[图像显示装置A7的制作]
分解Samsung制智能手机GaLaxy S4,并剥离了贴合于EL基板上的偏振片。在剥离了偏振片的EL基板上,使用粘合剂SK2057(Soken Chemical&Engineering Co.,Ltd.制),贴合了PURE-ACE WR W142(TEIJIN PHARMA LIMITED.制)和上述记载的层叠体A7,以使PURE-ACE WR W142成为EL基板侧,并且,使层叠体A7的光吸收各向异性薄膜7侧成为视觉辨认侧。此时,以使层叠体A7的区域A和区域B与EL基板的像素一致的方式进行贴合。
准备了如下图像:在所制作的图像显示装置A7中,仅在与区域A重叠的像素上显示图像的图像α、和仅在与区域B重叠的像素上显示图像的图像β。当显示图像α的情况下,相对于贴合在图像显示装置A7上的薄膜的吸收轴,从极角30°的方向观察图像时,图像变暗且无法识别图像。并且,当显示图像β的情况下,相对于贴合在图像显示装置A7上的薄膜的吸收轴,从极角30°的方向观察图像时,亮度的变化较小且能够识别图像。因此,能够确认到通过使用图案光吸收各向异性薄膜7,能够制作出可以切换视场角的图像显示装置。
<实施例8>
参考日本特开2017-098246号公报的实施例,将滤光元件140作为在实施例1中所制作的光吸收各向异性薄膜1,制作了能够切换视场角的背光模组。
图1是本发明的一实施例的背光模组的概略图。
参考图1,本实施例的背光模组100包括第一面光源组件110、第二面光源组件120、第一光学片130及滤光元件140。
第一面光源组件110包括第一发光单元111及第一导光板112,第一导光板112具有对置的第一出光面114与第一底面115及位于第一出光面114与第一底面115之间的第一入光面113,第一发光单元111位于第一导光板112的第一入光面113的附近。
第二面光源组件120位于第一面光源组件110的上方,且包括第二发光单元121及第二导光板122,第二导光板122具有对置的第二出光面124与第二底面125及位于第二出光面124与第二底面125之间的第二入光面123,第二发光单元121位于第二导光板122的第二入光面123的附近。
第一光学片130位于第二面光源组件120的上方,且包括沿第一方向(例如,X轴方向)排列的多个棱镜柱131,棱镜柱131的前端132朝向第二面光源组件120。在本实施例中,棱镜柱131的轴延伸方向沿第二方向(例如,Z轴方向)延伸,且第一方向与第二方向垂直。滤光元件140位于第一面光源组件110与第二面光源组件120之间,且滤光元件140使规定的入射角度范围内的入射光线透过。
第一发光单元111提供光线,该光线从第一入光面113进入到第一导光板112内,第一导光板112对光线进行转换而将其作为从第一导光板112的第一出光面114射出的第一面光源。第二发光单元121提供光线,该光线从第二入光面123进入到第二导光板122内,第二导光板122对光线进行转换而将其作为从第二导光板122的第二出光面124射出的第二面光源。
第一发光单元111和第二发光单元121例如均包括基板(未图示)及配置于基板上的多个发光元件(未图示)例如发光二极管,但并不限定于此。本发明不限定第一发光单元111及第二发光单元121的种类。并且,在第一导光板112的第一底面115及第二导光板122的第二底面125上,能够设置用于调整光线从第一出光面114及第二出光面124射出时的光型的微结构(未图示)。上述微结构可以为网点、曹等,但并不限定于此。
第一光学片130例如为反棱镜片或者具有反棱镜片结构的复合光学片,能够使入射角度不同的光线从第一光学片130射出时成为不同的射出角度。以从棱镜柱131的第一表面133入射的光线为例,当入射角度比较大的情况下,光线折射到第二表面134且被第二表面134反射之后,以比较小的射出角度从第一光学片130的出光侧135射出。当入射角度比较大的情况下,光线在折射之后直接以比较大的射出角度从第一光学片130的出光侧135射出。并且,各棱镜柱131的轴延伸方向例如与Z轴方向平行。可以对各棱镜柱131的前端132实施倒角处理例如圆形倒角。
具体而言,当第一发光单元111开启时,光线L1主要以比较小的入射角度入射于第一光学片130的棱镜柱131的第一表面133及第二表面134,因此以比较大的射出角度从第一光学片130的出光侧135射出。当第二发光单元121开启时,光线L2主要以比较大的入射角度入射于图1的第一光学片130的棱镜柱131的第一表面133及第二表面134,因此以比较小的射出角度从第一光学片130的出光侧135射出。当第一发光单元111和第二发光单元121同时开启时,射出角度比较大的光线L1和射出角度比较小的光线L2从第一光学片130的出光侧135射出并重叠之后,能够形成宽视角面光源。因此,当第一发光单元111和第二发光单元121同时开启时,能够定义为宽视角模式。另一方面,当第一发光单元111为关闭且第二发光单元121为开启时,射出角度比较小的光线L2从第一光学片130的出光侧135射出之后,形成窄视角面光源。因此,当第二发光单元121为开启且第一发光单元111为关闭时,能够定义为窄视角模式。即,图1所述的背光模组相当于能够切换视场角的背光模组。
如上所述,确认到通过将本发明的光吸收各向异性薄膜1用作滤光元件140,能够成为正面亮度高且能够切换视场角的背光模组。
符号说明
100-背光模组,110-第一面源组件,111-第一发光单元,112-第一导光板,113-第一入射面,114-第一射出面,115-第一底面,120-第二面源组件,121-第二发光单元,122-第二导光板,123-第二入射面,124-第二射出面,125-第二底面,130-第一光学片,131-棱镜柱,132-前端,133-第一表面,134-第二表面,135-出光侧,140-滤光元件(光吸收各向异性薄膜),151、153-扩散片,152-棱镜片。
Claims (12)
1.一种光吸收各向异性层,其包括液晶性化合物、至少1种二色性物质、和垂直取向剂,
所述二色性物质相对于膜面垂直取向,
所述光吸收各向异性层在波长550nm下的取向度为0.95以上。
2.根据权利要求1所述的光吸收各向异性层,其中,
所述光吸收各向异性层在波长420nm下的取向度为0.93以上。
3.一种光吸收各向异性层,其具有:
区域A,其包括液晶性化合物及至少1种二色性物质;及区域B,其与所述区域A相比,从极角30°观察时的倾斜透射率更高,
所述二色性物质相对于膜面垂直取向,
所述区域A在波长550nm下的取向度为0.95以上。
4.根据权利要求3所述的光吸收各向异性层,其中,
所述区域A从极角30°观察时的倾斜透射率为10%以下,所述区域B从极角30°观察时的倾斜透射率为80%以上。
5.一种层叠体,其层叠有权利要求1至4中任一项所述的光吸收各向异性层、和二色性物质相对于膜面水平取向的偏振器层。
6.一种层叠体,其层叠有权利要求1至4中任一项所述的光吸收各向异性层、和液晶性化合物及二色性物质相对于膜面水平取向的偏振器层。
7.一种光学膜,其具有权利要求1至4中任一项所述的光吸收各向异性层、或者权利要求5或6所述的层叠体。
8.一种图像显示装置,其具有权利要求1至4中任一项所述的光吸收各向异性层、权利要求5或6所述的层叠体、或者权利要求7所述的光学膜。
9.根据权利要求8所述的图像显示装置,其中,在显示部分具有曲面部。
10.一种图像显示装置,其具有权利要求3或4所述的光吸收各向异性层,且能够切换视场角。
11.一种图像显示装置,其具有权利要求1或2所述的光吸收各向异性层,且能够切换视场角。
12.一种背光模组,其从视觉辨认侧具有第一导光板、滤光元件及第二导光板,
所述滤光元件为权利要求1或2所述的光吸收各向异性层,
所述背光模组能够切换视场角。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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