TW201930568A - 液晶組成物及液晶固化薄膜 - Google Patents
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Abstract
一種液晶組成物,其包含可顯現逆波長色散性之雙折射的液晶性化合物及界面活性劑,其中界面活性劑具有:亦可經烷基取代的聚氧乙烯鏈、包含與前述聚氧乙烯鏈之一端鍵結之氟原子的第一末端基,以及包含與前述聚氧乙烯鏈之另一端鍵結之氟原子的第二末端基。
Description
本發明係關於液晶組成物及液晶固化薄膜。
作為光學薄膜之一種,使用液晶性化合物來製造的液晶固化薄膜已為人所知。此薄膜一般具備由使包含液晶性化合物之液晶組成物定向,並維持其定向狀態直接使其固化之固化物所形成的液晶固化層。作為此種液晶固化薄膜,已提案有專利文獻1所記載者。
『專利文獻』
《專利文獻1》:日本專利第5604774號公報
《專利文獻1》:日本專利第5604774號公報
液晶固化薄膜通常包含液晶性化合物。此液晶性化合物之分子有時會相對於液晶固化層的層體平面傾斜。如此具備包含分子傾斜之液晶性化合物的液晶固化層之液晶固化薄膜,有時會設置於影像顯示裝置。包含分子傾斜之液晶性化合物的液晶固化層,由於不僅在其面內方向,亦可在厚度方向上適度調整雙折射,故可期待改善視角特性等顯示特性。
另一方面,作為液晶性化合物,以往一般為可顯現順波長色散性之雙折射的液晶性化合物(以下適時稱作「順色散液晶性化合物」。)。然而,就在寬廣的波長範圍中使液晶固化層發揮其光學功能的觀點而言,以使用可顯現逆波長色散性之雙折射之液晶性化合物(以下適時稱作「逆色散液晶性化合物」。)的液晶固化層為符合期望。
於是,本發明人嘗試開發包含分子相對於液晶固化層傾斜之逆色散液晶性化合物的液晶固化層。然卻發現,若欲使逆色散液晶性化合物之分子相對於液晶固化層的層體平面傾斜,則容易在液晶固化層發生定向缺陷。
本發明係鑑於前述問題而首創者,其目的在於提供:可抑制液晶固化層之定向缺陷的液晶組成物,所述液晶固化層包含分子相對於液晶固化層的層體平面傾斜之逆色散液晶性化合物;包含液晶固化層的液晶固化薄膜,所述液晶固化層包含分子相對於液晶固化層的層體平面傾斜之逆色散液晶性化合物且可抑制定向缺陷。
本發明人為能解決前述問題而專心致志進行研究。其結果,本發明人發現:藉由組合逆色散液晶性化合物與指定界面活性劑,所述界面活性劑具有聚氧乙烯鏈及包含與該聚氧乙烯鏈之兩端鍵結之氟原子的末端基,可解決前述問題,進而完成本發明。
亦即,本發明包含下述者。
[1]一種液晶組成物,其包含可顯現逆波長色散性之雙折射的液晶性化合物及界面活性劑,其中
前述界面活性劑具有:亦可經烷基取代的聚氧乙烯鏈、包含與前述聚氧乙烯鏈之一端鍵結之氟原子的第一末端基,以及包含與前述聚氧乙烯鏈之另一端鍵結之氟原子的第二末端基。
前述界面活性劑具有:亦可經烷基取代的聚氧乙烯鏈、包含與前述聚氧乙烯鏈之一端鍵結之氟原子的第一末端基,以及包含與前述聚氧乙烯鏈之另一端鍵結之氟原子的第二末端基。
[2]如[1]所記載之液晶組成物,其中前述界面活性劑係由下述式(1)所表示。
『化1』
(在前述式(1)中,
Rs0 分別獨立表示氫原子或甲基,
Ys1 表示選自由化學上的單鍵、-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-NRs3 -、-NRs3 -C(=O)-及-NRs3 -而成之群組者,
Ys2 表示選自由化學上的單鍵、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-NRs3 -、-NRs3 -C(=O)-及-NRs3 -而成之群組者,
Rs3 表示氫原子或碳原子數1~6的烷基,
Rs1 及Rs2 分別獨立表示具有1個以上之-CF3 基之碳原子數1~12的有機基,
n表示2~16之任一整數。)
『化1』
(在前述式(1)中,
Rs0 分別獨立表示氫原子或甲基,
Ys1 表示選自由化學上的單鍵、-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-NRs3 -、-NRs3 -C(=O)-及-NRs3 -而成之群組者,
Ys2 表示選自由化學上的單鍵、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-NRs3 -、-NRs3 -C(=O)-及-NRs3 -而成之群組者,
Rs3 表示氫原子或碳原子數1~6的烷基,
Rs1 及Rs2 分別獨立表示具有1個以上之-CF3 基之碳原子數1~12的有機基,
n表示2~16之任一整數。)
[3]如[1]或[2]所記載之液晶組成物,其中前述第一末端基及前述第二末端基包含全氟己基或六氟丙烯寡聚物基。
[4]一種液晶固化薄膜,其包含由如[1]~[3]之任一項所記載之液晶組成物之固化物所形成的液晶固化層。
[5]如[4]所記載之液晶固化薄膜,其中前述液晶固化層所包含之前述液晶性化合物的至少一部分之分子相對於前述液晶固化層的層體平面傾斜。
根據本發明,可提供:可抑制液晶固化層之定向缺陷的液晶組成物,所述液晶固化層包含分子相對於液晶固化層的層體平面傾斜之逆色散液晶性化合物;含有包含分子相對於液晶固化層的層體平面傾斜之逆色散液晶性化合物且可抑制定向缺陷之液晶固化層的液晶固化薄膜。
以下揭示示例物及實施型態以詳細說明本發明。惟本發明並非受限於以下所揭示之示例物及實施型態者,在不脫離本發明之申請專利範圍的範圍內得任意變更而實施。
在以下說明中,所謂某層體的「面內方向」,除非另有註記,否則表示平行於層體平面的方向。
在以下說明中,所謂某層體的「厚度方向」,除非另有註記,否則表示垂直於層體平面的方向。因此,除非另有註記,否則某層體的面內方向與厚度方向垂直。
在以下說明中,所謂某面的「傾斜方向」,除非另有註記,否則表示對於此面既不平行亦不垂直的方向,具體上係指前述面之極角為5°以上且85°以下之範圍的方向。
在以下說明中,所謂逆波長色散性的雙折射,除非另有註記,否則係指「在波長450 nm的雙折射Δn(450)及在波長550 nm的雙折射Δn(550)」滿足下述式(N1)的雙折射。可顯現此種逆波長色散性之雙折射的液晶性化合物,通常量測波長愈長,可顯現愈大的雙折射。
Δn(450)<Δn(550) (N1)
Δn(450)<Δn(550) (N1)
在以下說明中,所謂順波長色散性的雙折射,除非另有註記,否則係指「在波長450 nm的雙折射Δn(450)及在波長550 nm的雙折射Δn(550)」滿足下述式(N2)的雙折射。可顯現此種順波長色散性之雙折射的液晶性化合物,通常量測波長愈長,可顯現愈小的雙折射。
Δn(450)>Δn(550) (N2)
Δn(450)>Δn(550) (N2)
在以下說明中,某層體的面內延遲Re,除非另有註記,否則係由Re=(nx-ny)×d所表示之值。於此,nx表示與層體的厚度方向垂直之方向(面內方向)且賦予最大折射率之方向的折射率。ny表示層體之前述面內方向且與nx的方向正交之方向的折射率。d表示層體的厚度。延遲的量測波長,除非另有註記,否則為590 nm。面內延遲Re可使用相位差計(Axometrics公司製「AxoScan」)來量測。
在以下說明中,所謂固有雙折射值為正的樹脂,意謂延伸方向之折射率大於與之正交之方向之折射率的樹脂。並且,所謂固有雙折射值為負的樹脂,意謂延伸方向之折射率小於與之正交之方向之折射率的樹脂。固有雙折射值得由介電常數分布計算。
在以下說明中,所謂某層體之慢軸的方向,除非另有註記,否則係指面內方向之慢軸的方向。
在以下說明中,所謂元件的方向為「平行」及「垂直」,除非另有註記,否則在不損及本發明之效果的範圍內,亦可包含例如±4°、以±3°為佳、以±1°為較佳之範圍內的誤差。
在以下說明中,除非另有註記,否則所謂某層體所包含之液晶性化合物之分子的「傾斜角」,表示此液晶性化合物之分子相對於層體平面所夾之角度,有時亦稱為「傾角」。此傾斜角相當於在液晶性化合物之分子的折射率橢球體上最大折射率之方向與層體平面所夾之角度之中最大的角度。並且,在以下說明中,除非另有註記,否則所謂「傾斜角」,表示液晶性化合物之分子相對於該液晶性化合物所包含的層體之層體平面的傾斜角。相對於層體平面的傾斜角有時稱作「相對於(與此層體平面平行之)面內方向的傾斜角」。
在以下說明中,具有取代基之基的碳原子數,除非另有註記,否則不含前述取代基之碳原子數。據此,舉例而言,「亦可具有取代基之碳原子數1~20的烷基」之記載,係表示不含取代基之碳原子數的烷基本身的碳原子數為1~20。
[1.液晶組成物的概要]
本發明之一實施型態相關之液晶組成物,包含作為可顯現逆波長色散性之雙折射之液晶性化合物的逆色散液晶性化合物及指定界面活性劑。藉由如此將逆色散液晶性化合物與指定界面活性劑組合而包含,能夠抑制液晶固化層中之定向缺陷,同時維持逆色散液晶性化合物之分子的傾斜定向狀態。所謂逆色散液晶性化合物之分子的傾斜定向狀態,表示逆色散液晶性化合物之分子相對於液晶固化層的層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜的定向狀態。並且,所謂某液晶性化合物之分子相對於層體平面(亦即相對於面內方向)「傾斜」,表示其分子相對於層體平面(亦即相對於面內方向)的傾斜角位於5°以上且85°以下的範圍。如此傾斜的液晶性化合物之分子,通常成為相對於層體平面(亦即相對於面內方向)既不平行亦不垂直的狀態。
[2.逆色散液晶性化合物]
逆色散液晶性化合物係具有液晶性的化合物,通常在使該逆色散液晶性化合物定向的情況下可呈現液晶相。
並且,逆色散液晶性化合物,如前所述,係可顯現逆波長色散性之雙折射的液晶性化合物。所謂可顯現逆波長色散性之雙折射的液晶性化合物,係指在形成該液晶性化合物之層體,並於此層體中使液晶性化合物定向時,顯現逆波長色散性之雙折射的液晶性化合物。
通常在使液晶性化合物均勻定向的情況下,可藉由調查液晶性化合物之層體所顯示之雙折射的波長色散性,來確認此液晶性化合物所顯示之雙折射的逆波長色散性。於此,所謂使液晶性化合物均勻定向,係指形成包含該液晶性化合物之層體,並使在此層體中之液晶性化合物之分子的折射率橢球體上最大折射率的方向,沿與前述層體之面平行的某一方向定向。並且,前述層體的雙折射可由「(層體的面內延遲)÷(層體的厚度)」求得。
逆色散液晶性化合物的雙折射,顯現為:在該逆色散液晶性化合物之分子的折射率橢球體上,表現最大折射率之方向的折射率與交叉於此方向之另一方向的折射率之差。並且,前述各方向之折射率的波長色散性得因應逆色散液晶性化合物的分子結構而相異。據此,舉例而言,在折射率相對為大的某方向上,以長波長所量測到的折射率雖然小於以短波長所量測到的折射率,但此等之差為小。另一方面,在折射率相對為小的另一方向上,以長波長所量測到的折射率小於以短波長所量測到的折射率,且此等之差為大。在此種範例中之前述方向間的折射率差,若量測波長短則變小,若量測波長長則變大。其結果,逆色散液晶性化合物可顯現逆波長色散性的雙折射。
如前所述,逆色散液晶性化合物通常可藉由具有與順色散液晶性化合物相異的結構,顯示逆波長色散性。而且,藉由此種結構的差異,逆色散液晶性化合物有時在此波長色散性以外,亦表現與順色散液晶性化合物相異的性狀。可想見在包含相對於層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜之逆色散液晶性化合物之分子的液晶固化層中容易發生定向缺陷之性狀,亦為起因於逆色散液晶性化合物所具有之結構而產生的性狀之一。於本實施型態中,係如此解決在逆色散液晶性化合物所特有之問題者,且係發揮與以往使用一般順色散液晶性化合物之技術相異之特殊效果者。
逆色散液晶性化合物以具有聚合性為佳。因此,逆色散液晶性化合物以其分子包含丙烯醯基、甲基丙烯醯基及環氧基等聚合性基為佳。具有聚合性的逆色散液晶性化合物可在呈現液晶相的狀態下聚合,維持液晶相中之分子的定向狀態直接變成聚合物。因此,能夠在液晶固化層中固定逆色散液晶性化合物的定向狀態、提高液晶性化合物的聚合度而提高液晶固化層的機械性強度。
逆色散液晶性化合物的分子量以300以上為佳,以500以上為較佳,以800以上為尤佳,且以2000以下為佳,以1700以下為較佳,以1500以下為尤佳。藉由使用具有此種範圍之分子量的逆色散液晶性化合物,可尤其優化液晶組成物的塗布性。
在量測波長590 nm的逆色散液晶性化合物之雙折射Δn,以0.01以上為佳,以0.03以上為較佳,且以0.15以下為佳,以0.10以下為較佳。藉由使用具有此種範圍之雙折射Δn的逆色散液晶性化合物,容易獲得定向缺陷少的液晶固化層。並且,通常藉由使用具有此種範圍之雙折射Δn的逆色散液晶性化合物,可輕易獲得逆色散液晶性化合物之分子的實質最大傾斜角為大的液晶固化層。
液晶性化合物的雙折射可藉由例如下述方法來量測。
製作液晶性化合物之層體,使此層體所包含之液晶性化合物均勻定向。之後,量測此層體的面內延遲。然後,可由「(層體的面內延遲)÷(層體的厚度)」求得液晶性化合物的雙折射。此時,為使面內延遲及厚度的量測變得容易,亦可使已均勻定向之液晶性化合物的層體固化。
逆色散液晶性化合物可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。
作為逆色散液晶性化合物之例,可列舉由下述式(I)所示者。
『化2』
在式(I)中,Ar表示由下述式(II-1)~式(II-7)之任一者所示之基。在式(II-1)~式(II-7)中,*表示與Z1
或Z2
的鍵結位置。
『化3』
在前述式(II-1)~式(II-7)中,E1
及E2
分別獨立,表示選自由-CR11
R12
-、-S-、-NR11
-、-CO-及-O-而成之群組之基。並且,R11
及R12
分別獨立,表示氫原子或碳原子數1~4的烷基。其中,E1
及E2
分別獨立以-S-為佳。
在前述式(II-1)~式(II-7)中,D1
~D3
分別獨立,表示亦可具有取代基的芳烴環基或亦可具有取代基的芳雜環基。D1
~D3
所表示之基的碳原子數(包含取代基的碳原子數。)分別獨立,通常為2~100。
在D1
~D3
中之芳烴環基的碳原子數以6~30為佳。作為在D1
~D3
中之碳原子數6~30的芳烴環基,可列舉例如:苯基、萘基等。其中,作為芳烴環基,以苯基為較佳。
作為在D1
~D3
中之芳烴環基得具有之取代基,可列舉例如:氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;甲基、乙基、丙基等碳原子數1~6的烷基;乙烯基、烯丙基等碳原子數2~6的烯基;三氟甲基等碳原子數1~6的鹵化烷基;二甲基胺基等碳原子數1~12的N,N-二烷基胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等碳原子數1~6的烷氧基;硝基;-OCF3
;-C(=O)-Rb
;-O-C(=O)-Rb
;-C(=O)-O-Rb
;-SO2
Ra
;等。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
Ra
表示選自由:碳原子數1~6的烷基;以及亦可具有碳原子數1~6的烷基或碳原子數1~6的烷氧基作為取代基之碳原子數6~20的芳烴環基;而成之群組之基。
Rb
表示選自由:亦可具有取代基之碳原子數1~20的烷基;亦可具有取代基之碳原子數2~20的烯基;亦可具有取代基之碳原子數3~12的環烷基;及亦可具有取代基之碳原子數6~12的芳烴環基;而成之群組之基。
在Rb
中之碳原子數1~20的烷基之碳原子數,以1~12為佳,以4~10為較佳。作為在Rb
中之碳原子數1~20的烷基,可列舉例如:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、1-甲基戊基、1-乙基戊基、二級丁基、三級丁基、正戊基、異戊基、新戊基、正己基、異己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一基、正十二基、正十三基、正十四基、正十五基、正十六基、正十七基、正十八基、正十九基及正二十基等。
作為在Rb
中之碳原子數1~20的烷基得具有之取代基,可列舉例如:氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;二甲基胺基等碳原子數2~12的N,N-二烷基胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基、丁氧基等碳原子數1~20的烷氧基;甲氧甲氧基、甲氧乙氧基等經碳原子數1~12的烷氧基取代之碳原子數1~12的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子數6~20的芳烴環基;三唑基、吡咯基、呋喃基、噻吩基、噻唑基、苯并噻唑-2-基硫基等碳原子數2~20的芳雜環基;環丙基、環戊基、環己基等碳原子數3~8的環烷基;環戊氧基、環己氧基等碳原子數3~8的環烷氧基;四氫呋喃基、四氫哌喃基、二氧𠷬基、二氧𠮿基等碳原子數2~12的環狀醚基;苯氧基、萘氧基等碳原子數6~14的芳氧基;三氟甲基、五氟乙基、-CH2
CF3
等1個以上之氫原子經氟原子取代之碳原子數1~12的氟烷基;苯并呋喃基;苯并哌喃基;苯并二氧呃基;及苯并二氧𠮿基;等。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
在Rb
中之碳原子數2~20的烯基之碳原子數以2~12為佳。作為在Rb
中之碳原子數2~20的烯基,可列舉例如:乙烯基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、異丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、癸烯基、十一烯基、十二烯基、十三烯基、十四烯基、十五烯基、十六烯基、十七烯基、十八烯基、十九烯基及二十烯基等。
作為在Rb
中之碳原子數2~20的烯基得具有之取代基,可列舉例如與在Rb
中之碳原子數1~20的烷基得具有之取代基相同之例。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
作為在Rb
中之碳原子數3~12的環烷基,可列舉例如:環丙基、環丁基、環戊基、環己基及環辛基等。其中,作為環烷基,以環戊基及環己基為佳。
作為在Rb
中之碳原子數3~12的環烷基得具有之取代基,可列舉例如:氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;二甲基胺基等碳原子數2~12的N,N-二烷基胺基;甲基、乙基、丙基等碳原子數1~6的烷基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等碳原子數1~6的烷氧基;硝基;及苯基、萘基等碳原子數6~20的芳烴環基;等。其中,作為環烷基的取代基,以氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;甲基、乙基、丙基等碳原子數1~6的烷基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等碳原子數1~6的烷氧基;硝基;及苯基、萘基等碳原子數6~20的芳烴環基為佳。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
作為在Rb
中之碳原子數6~12的芳烴環基,可列舉例如:苯基、1-萘基、2-萘基等。其中,作為芳烴環基,以苯基為佳。
作為在Rb
中之碳原子數6~12的芳烴環基得具有之取代基,可列舉例如:氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;二甲基胺基等碳原子數2~12的N,N-二烷基胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基、丁氧基等碳原子數1~20的烷氧基;甲氧甲氧基、甲氧乙氧基等經碳原子數1~12的烷氧基取代之碳原子數1~12的烷氧基;硝基;三唑基、吡咯基、呋喃基、噻吩基等碳原子數2~20的芳雜環基;環丙基、環戊基、環己基等碳原子數3~8的環烷基;環戊氧基、環己氧基等碳原子數3~8的環烷氧基;四氫呋喃基、四氫哌喃基、二氧𠷬基、二氧𠮿基等碳原子數2~12的環狀醚基;苯氧基、萘氧基等碳原子數6~14的芳氧基;三氟甲基、五氟乙基、-CH2
CF3
等1個以上之氫原子經氟原子取代之碳原子數1~12的氟烷基;-OCF3
;苯并呋喃基;苯并哌喃基;苯并二氧呃基;苯并二氧𠮿基;等。其中,作為芳烴環基的取代基,以氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基、丁氧基等碳原子數1~20的烷氧基;硝基;呋喃基、噻吩基等碳原子數2~20的芳雜環基;環丙基、環戊基、環己基等碳原子數3~8的環烷基;三氟甲基、五氟乙基、-CH2
CF3
等1個以上之氫原子經氟原子取代之碳原子數1~12的氟烷基;-OCF3
為佳。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
在D1
~D3
中之芳雜環基的碳原子數以2~30為佳。作為在D1
~D3
中之碳原子數2~30的芳雜環基,可列舉例如:1-苯并呋喃基、2-苯并呋喃基、咪唑基、吲哚啉基、呋呫基、㗁唑基、喹啉基、噻二唑基、噻唑基、噻唑并吡𠯤基、噻唑并吡啶基、噻唑并嗒𠯤基、噻唑并嘧啶基、噻吩基、三𠯤基、三唑基、㖠啶基、吡𠯤基、吡唑基、哌喃基、吡啶基、嗒𠯤基、嘧啶基、吡咯基、呔𠯤基、呋喃基、苯[c]噻吩基、苯[b]噻吩基、苯并異㗁唑基、苯并異噻唑基、苯并咪唑基、苯并㗁二唑基、苯并㗁唑基、苯并噻二唑基、苯并噻唑基、苯并三𠯤基、苯并三唑基及苯并吡唑基等。其中,作為芳雜環基,以呋喃基、哌喃基、噻吩基、㗁唑基、呋呫基、噻唑基及噻二唑基等單環的芳雜環基;以及苯并噻唑基、苯并㗁唑基、喹啉基、1-苯并呋喃基、2-苯并呋喃基、酞醯亞胺基、苯[c]噻吩基、苯[b]噻吩基、噻唑并吡啶基、噻唑并吡𠯤基、苯并異㗁唑基、苯并㗁二唑基及苯并噻二唑基等稠環的芳雜環基為較佳。
作為在D1
~D3
中之芳雜環基得具有之取代基,可列舉例如與在D1
~D3
中之芳烴環基得具有之取代基相同之例。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
在前述式(II-1)~式(II-7)中,D4
~D5
分別獨立,表示亦可具有取代基的非環狀基。D4
及D5
亦可結伴形成環。D4
~D5
所表示之基的碳原子數(包含取代基的碳原子數。)分別獨立,通常為1~100。
在D4
~D5
中之非環狀基的碳原子數以1~13為佳。作為在D4
~D5
中的非環狀基,可列舉例如:碳原子數1~6的烷基;氰基;羧基;碳原子數1~6的氟烷基;碳原子數1~6的烷氧基;-C(=O)-CH3
;-C(=O)NHPh;-C(=O)-ORx
。其中,作為非環狀基,以氰基、羧基、-C(=O)-CH3
、-C(=O)NHPh、-C(=O)-OC2
H5
、-C(=O)-OC4
H9
、-C(=O)-OCH(CH3
)2
、-C(=O)-OCH2
CH2
CH(CH3
)-OCH3
、-C(=O)-OCH2
CH2
C(CH3
)2
-OH及-C(=O)-OCH2
CH(CH2
CH3
)-C4
H9
為佳。前述Ph表示苯基。並且,前述Rx
表示碳原子數1~12的有機基。作為Rx
的具體例,可列舉:碳原子數1~12的烷氧基或亦可經羥基取代之碳原子數1~12的烷基。
作為在D4
~D5
中之非環狀基得具有之取代基,可列舉例如與在D1
~D3
中之芳烴環基得具有之取代基相同之例。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
在D4
及D5
結伴形成環的情況下,會因前述D4
及D5
而形成包含環的有機基。作為此有機基,可列舉例如由下述式所示之基。在下述式中,*表示各有機基中,D4
及D5
所鍵結之碳的位置。
『化4』
R*
表示碳原子數1~3的烷基。
R**
表示選自由碳原子數1~3的烷基及亦可具有取代基的苯基而成之群組之基。
R***
表示選自由碳原子數1~3的烷基及亦可具有取代基的苯基而成之群組之基。
R****
表示選自由氫原子、碳原子數1~3的烷基、羥基及-COOR13
而成之群組之基。R13
表示碳原子數1~3的烷基。
作為苯基得具有之取代基,可列舉例如:鹵素原子、烷基、烯基、芳基、雜環基、羥基、羧基、烷氧基、芳氧基、醯氧基、氰基及胺基。其中,作為取代基,以鹵素原子、烷基、氰基及烷氧基為佳。苯基所具有之取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
在前述式(II-1)~式(II-7)中,D6
表示選自由-C(Rf
)=N-N(Rg
)Rh
、-C(Rf
)=N-N=C(Rg
)Rh
及-C(Rf
)=N-N=Ri
而成之群組之基。D6
所表示之基的碳原子數(包含取代基的碳原子數。)通常為3~100。
Rf
表示選自由:氫原子;以及甲基、乙基、丙基及異丙基等碳原子數1~6的烷基;而成之群組之基。
Rg
表示選自由:氫原子;以及亦可具有取代基之碳原子數1~30的有機基;而成之群組之基。
作為在Rg
中之亦可具有取代基之碳原子數1~30的有機基,可列舉例如:亦可具有取代基之碳原子數1~20的烷基;碳原子數1~20的烷基所包含之至少一個-CH2
-經-O-、-S-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-或-C(=O)-取代之基(惟排除2個以上-O-或-S-分別鄰接而中介的情況);亦可具有取代基之碳原子數2~20的烯基;亦可具有取代基之碳原子數2~20的炔基;亦可具有取代基之碳原子數3~12的環烷基;亦可具有取代基之碳原子數6~30的芳烴環基;亦可具有取代基之碳原子數2~30的芳雜環基;-SO2
Ra
;-C(=O)-Rb
;-CS-NH-Rb
。Ra
及Rb
的意義係如同上述。
在Rg
中之碳原子數1~20的烷基之良佳碳原子數的範圍及示例物,與在Rb
中之碳原子數1~20的烷基相同。
作為在Rg
中之碳原子數1~20的烷基得具有之取代基,可列舉例如:氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;二甲基胺基等碳原子數2~12的N,N-二烷基胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基、丁氧基等碳原子數1~20的烷氧基;甲氧甲氧基、甲氧乙氧基等經碳原子數1~12的烷氧基取代之碳原子數1~12的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子數6~20的芳烴環基;三唑基、吡咯基、呋喃基、噻吩基等碳原子數2~20的芳雜環基;環丙基、環戊基、環己基等碳原子數3~8的環烷基;環戊氧基、環己氧基等碳原子數3~8的環烷氧基;四氫呋喃基、四氫哌喃基、二氧𠷬基、二氧𠮿基等碳原子數2~12的環狀醚基;苯氧基、萘氧基等碳原子數6~14的芳氧基;1個以上之氫原子經氟原子取代之碳原子數1~12的氟烷基;苯并呋喃基;苯并哌喃基;苯并二氧呃基;苯并二氧𠮿基;-SO2
Ra
;-SRb
;經-SRb
取代之碳原子數1~12的烷氧基;羥基;等。Ra
及Rb
的意義係如同上述。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
在Rg
中之碳原子數2~20的烯基之良佳碳原子數的範圍及示例物,與在Rb
中之碳原子數2~20的烯基相同。
作為在Rg
中之碳原子數2~20的烯基得具有之取代基,可列舉例如與在Rg
中之碳原子數1~20的烷基得具有之取代基相同之例。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
作為在Rg
中之碳原子數2~20的炔基,可列舉例如:乙炔基、丙炔基、2-丙炔基(炔丙基)、丁炔基、2-丁炔基、3-丁炔基、戊炔基、2-戊炔基、己炔基、5-己炔基、庚炔基、辛炔基、2-辛炔基、壬炔基、癸炔基、7-癸炔基等。
作為在Rg
中之碳原子數2~20的炔基得具有之取代基,可列舉例如與在Rg
中之碳原子數1~20的烷基得具有之取代基相同之例。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
作為在Rg
中之碳原子數3~12的環烷基,可列舉例如與在Rb
中之碳原子數3~12的環烷基相同之例。
作為在Rg
中之碳原子數3~12的環烷基得具有之取代基,可列舉例如與在Rg
中之碳原子數1~20的烷基得具有之取代基相同之例。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
作為在Rg
中之碳原子數6~30的芳烴環基,可列舉例如與在D1
~D3
中之碳原子數6~30的芳烴環基相同之例。
作為在Rg
中之碳原子數6~30的芳烴環基得具有之取代基,可列舉例如與在D1
~D3
中之芳烴環基得具有之取代基相同之例。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
作為在Rg
中之碳原子數2~30的芳雜環基,可列舉例如與在D1
~D3
中之碳原子數2~30的芳雜環基相同之例。
作為在Rg
中之碳原子數2~30的芳雜環基得具有之取代基,可列舉例如與在D1
~D3
中之芳烴環基得具有之取代基相同之例。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
在上述者中,作為Rg
,以亦可具有取代基之碳原子數1~20的烷基;碳原子數1~20的烷基所包含之至少一個-CH2
-經-O-、-S-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-或-C(=O)-取代之基(惟排除2個以上-O-或-S-分別鄰接而中介的情況);亦可具有取代基之碳原子數3~12的環烷基;亦可具有取代基之碳原子數6~30的芳烴環基;以及,亦可具有取代基之碳原子數2~30的芳雜環基為佳。其中,作為Rg
,以亦可具有取代基之碳原子數1~20的烷基;以及,碳原子數1~20的烷基所包含之至少一個-CH2
-經-O-、-S-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-或-C(=O)-取代之基(惟排除2個以上-O-或-S-分別鄰接而中介的情況)為尤佳。
Rh
表示具有選自由碳原子數6~30的芳烴環及碳原子數2~30的芳雜環而成之群組之1個以上之芳環的有機基。
作為Rh
之佳例,可列舉:(1)具有1個以上之碳原子數6~30的芳烴環之碳原子數6~40的環烴基。以下將此具有芳烴環的環烴基適時稱作「(1)環烴基」。作為(1)環烴基之具體例,可列舉下述基。
『化5』
(1)環烴基亦可具有取代基。作為(1)環烴基得具有之取代基,可列舉例如:氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;甲基、乙基、丙基等碳原子數1~6的烷基;乙烯基、烯丙基等碳原子數2~6的烯基;三氟甲基等碳原子數1~6的鹵化烷基;二甲基胺基等碳原子數2~12的N,N-二烷基胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等碳原子數1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子數6~20的芳烴環基;-OCF3
;-C(=O)-Rb
;-O-C(=O)-Rb
;-C(=O)-O-Rb
;-SO2
Ra
;等。Ra
及Rb
之意義係如同上述。此等之中,以鹵素原子、氰基、碳原子數1~6的烷基及碳原子數1~6的烷氧基為佳。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
作為Rh
之另一佳例,可列舉:(2)具有選自由碳原子數6~30的芳烴環及碳原子數2~30的芳雜環而成之群組之1個以上之芳環之碳原子數2~40的雜環基。以下將此具有芳環的雜環基適時稱作「(2)雜環基」。作為(2)雜環基之具體例,可列舉下述基。R分別獨立表示氫原子或碳原子數1~6的烷基。
『化6』
『化7』
『化8』
『化9』
『化10』
『化11』
『化12』
『化13』
(2)雜環基亦可具有取代基。作為(2)雜環基得具有之取代基,可列舉例如與(1)環烴基得具有之取代基相同之例。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
作為Rh
之又另一佳例,可列舉:(3)經選自由碳原子數6~30的芳烴環基及碳原子數2~30的芳雜環基而成之群組之1個以上之基取代之碳原子數1~12的烷基。以下將此經取代之烷基適時稱作「(3)取代烷基」。
作為在(3)取代烷基中之「碳原子數1~12的烷基」,可列舉例如:甲基、乙基、丙基、異丙基等。
作為在(3)取代烷基中之「碳原子數6~30的芳烴環基」,可列舉例如與在D1
~D3
中之碳原子數6~30的芳烴環基相同之例。
作為在(3)取代烷基中之「碳原子數2~30的芳雜環基」,可列舉例如與在D1
~D3
中之碳原子數2~30的芳雜環基相同之例。
(3)取代烷基亦可更具有取代基。作為(3)取代烷基得具有之取代基,可列舉例如與(1)環烴基得具有之取代基相同之例。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
作為Rh
之又另一佳例,可列舉:(4)經選自由碳原子數6~30的芳烴環基及碳原子數2~30的芳雜環基而成之群組之1個以上之基取代之碳原子數2~12的烯基。以下將此經取代之烯基適時稱作「(4)取代烯基」。
作為在(4)取代烯基中之「碳原子數2~12的烯基」,可列舉例如:乙烯基、烯丙基等。
作為在(4)取代烯基中之「碳原子數6~30的芳烴環基」,可列舉例如與在D1
~D3
中之碳原子數6~30的芳烴環基相同之例。
作為在(4)取代烯基中之「碳原子數2~30的芳雜環基」,可列舉例如與在D1
~D3
中之碳原子數2~30的芳雜環基相同之例。
(4)取代烯基亦可更具有取代基。作為(4)取代烯基得具有之取代基,可列舉例如與(1)環烴基得具有之取代基相同之例。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
作為Rh
之又另一佳例,可列舉:(5)經選自由碳原子數6~30的芳烴環基及碳原子數2~30的芳雜環基而成之群組之1個以上之基取代之碳原子數2~12的炔基。以下將此經取代之炔基適時稱作「(5)取代炔基」。
作為在(5)取代炔基中之「碳原子數2~12的炔基」,可列舉例如:乙炔基、丙炔基等。
作為在(5)取代炔基中之「碳原子數6~30的芳烴環基」,可列舉例如與在D1
~D3
中之碳原子數6~30的芳烴環基相同之例。
作為在(5)取代炔基中之「碳原子數2~30的芳雜環基」,可列舉例如與在D1
~D3
中之碳原子數2~30的芳雜環基相同之例。
(5)取代炔基亦可更具有取代基。作為(5)取代炔基得具有之取代基,可列舉例如與(1)環烴基得具有之取代基相同之例。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
作為Rh
之良佳具體例,可列舉下述基。
『化14』
作為Rh
之更佳具體例,可列舉下述基。
『化15』
作為Rh
之尤佳具體例,可列舉下述基。
『化16』
上述Rh
之具體例,亦可更具有取代基。作為此取代基,可列舉例如:氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;甲基、乙基、丙基等碳原子數1~6的烷基;乙烯基、烯丙基等碳原子數2~6的烯基;三氟甲基等碳原子數1~6的鹵化烷基;二甲基胺基等碳原子數2~12的N,N-二烷基胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等碳原子數1~6的烷氧基;硝基;-OCF3
;-C(=O)-Rb
;-O-C(=O)-Rb
;-C(=O)-O-Rb
;-SO2
Ra
;等。Ra
及Rb
的意義係如同上述。此等之中,以鹵素原子、氰基、碳原子數1~6的烷基及碳原子數1~6的烷氧基為佳。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
Ri
表示具有選自由碳原子數6~30的芳烴環及碳原子數2~30的芳雜環而成之群組之1個以上之芳環的有機基。
作為Ri
之佳例,可列舉:具有1個以上之碳原子數6~30的芳烴環之碳原子數6~40的環烴基。
並且,作為Ri
之另一佳例,可列舉:具有選自由碳原子數6~30的芳烴環及碳原子數2~30的芳雜環而成之群組之1個以上之芳環之碳原子數2~40的雜環基。
作為Ri
之尤佳具體例,可列舉下述基。R的意義係如同上述。
『化17』
由式(II-1)~式(II-7)之任一者所示之基,除了D1
~D6
以外亦可更具有取代基。作為此取代基,可列舉例如:鹵素原子、氰基、硝基、碳原子數1~6的烷基、碳原子數1~6的鹵化烷基、碳原子數1~6的N-烷基胺基、碳原子數2~12的N,N-二烷基胺基、碳原子數1~6的烷氧基、碳原子數1~6的烷基亞磺醯基、羧基、碳原子數1~6的硫烷基、碳原子數1~6的N-烷基胺磺醯基、碳原子數2~12的N,N-二烷基胺磺醯基。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
作為在式(I)中之Ar的佳例,可列舉由下述式(III-1)~式(III-10)所示之基。並且,由式(III-1)~式(III-10)所示之基,亦可具有碳原子數1~6的烷基作為取代基。下述式中,*表示鍵結位置。
『化18』
作為式(III-1)及式(III-4)之尤佳具體例,可列舉下述基。下述式中,*表示鍵結位置。
『化19』
『化20』
『化21』
『化22』
『化23』
在式(I)中,Z1
及Z2
分別獨立,表示選自由單鍵、-O-、-O-CH2
-、-CH2
-O-、-O-CH2
-CH2
-、-CH2
-CH2
-O-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-S-、-S-C(=O)-、-NR21
-C(=O)-、-C(=O)-NR21
-、-CF2
-O-、-O-CF2
-、-CH2
-CH2
-、-CF2
-CF2
-、-O-CH2
-CH2
-O-、-CH=CH-C(=O)-O-、-O-C(=O)-CH=CH-、-CH2
-C(=O)-O-、-O-C(=O)-CH2
-、-CH2
-O-C(=O)-、-C(=O)-O-CH2
-、-CH2
-CH2
-C(=O)-O-、-O-C(=O)-CH2
-CH2
-、-CH2
-CH2
-O-C(=O)-、-C(=O)-O-CH2
-CH2
-、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=C(CH3
)-、-C(CH3
)=N-、-N=N-及-C≡C-而成之群組之任一者。R21
分別獨立,表示氫原子或碳原子數1~6的烷基。
在式(I)中,A1
、A2
、B1
及B2
分別獨立,表示選自由亦可具有取代基之脂環基以及亦可具有取代基之芳基而成之群組之基。A1
、A2
、B1
及B2
所表示之基的碳原子數(包含取代基的碳原子數。)分別獨立,通常為3~100。其中,A1
、A2
、B1
及B2
分別獨立,以亦可具有取代基之碳原子數5~20的脂環基或亦可具有取代基之碳原子數2~20的芳基為佳。
作為在A1
、A2
、B1
及B2
中之脂環基,可列舉例如:環戊烷-1,3-二基、環己烷-1,4-二基、環庚烷-1,4-二基、環辛烷-1,5-二基等碳原子數5~20的環烷二基;十氫萘-1,5-二基、十氫萘-2,6-二基等碳原子數5~20的雙環烷二基;等。其中,以亦可經取代之碳原子數5~20的環烷二基為佳,以環己烷二基為較佳,以環己烷-1,4-二基為尤佳。脂環基可為反式體,亦可為順式體,還可為順式體與反式體的混合物。其中,以反式體為較佳。
作為在A1
、A2
、B1
及B2
中之脂環基得具有之取代基,可列舉例如:鹵素原子、碳原子數1~6的烷基、碳原子數1~5的烷氧基、硝基、氰基等。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
作為在A1
、A2
、B1
及B2
中之芳基,可列舉例如:1,2-伸苯基、1,3-伸苯基、1,4-伸苯基、1,4-伸萘基、1,5-伸萘基、2,6-伸萘基、4,4’-伸聯苯基等碳原子數6~20的芳烴環基;呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、吡𠯤-2,5-二基等碳原子數2~20的芳雜環基;等。其中,以碳原子數6~20的芳烴環基為佳,以伸苯基為更佳,以1,4-伸苯基為尤佳。
作為在A1
、A2
、B1
及B2
中之芳基得具有之取代基,可列舉例如與在A1
、A2
、B1
及B2
中之脂環基得具有之取代基相同之例。取代基的數量可為一個,亦可為多個。並且,多個取代基可彼此相同亦可相異。
在式(I)中,Y1
~Y4
分別獨立,表示選自由單鍵、-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-NR22
-C(=O)-、-C(=O)-NR22
-、-O-C(=O)-O-、-NR22
-C(=O)-O-、-O-C(=O)-NR22
-及-NR22
-C(=O)-NR23
-而成之群組之任一者。R22
及R23
分別獨立,表示氫原子或碳原子數1~6的烷基。
在式(I)中,G1
及G2
分別獨立,表示選自由碳原子數1~20的脂族烴基;以及,碳原子數3~20的脂族烴基所包含之1個以上之亞甲基(-CH2
-)經-O-或-C(=O)-取代之基;而成之群組之有機基。G1
及G2
之前述有機基所包含之氫原子,亦可被碳原子數1~5的烷基、碳原子數1~5的烷氧基或鹵素原子取代。惟G1
及G2
之兩末端的亞甲基(-CH2
-)不被-O-或-C(=O)-取代。
作為在G1
及G2
中之碳原子數1~20的脂族烴基之具體例,可列舉碳原子數1~20的伸烷基。
作為在G1
及G2
中之碳原子數3~20的脂族烴基之具體例,可列舉碳原子數3~20的伸烷基。
在式(I)中,P1
及P2
分別獨立,表示聚合性基。作為在P1
及P2
中之聚合性基,可列舉例如:丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基等由CH2
=CR31
-C(=O)-O-所表示之基;乙烯基;乙烯醚基;對二苯乙烯基;丙烯醯基;甲基丙烯醯基;羧基;甲基羰基;羥基;醯胺基;碳原子數1~4的烷基胺基;胺基;環氧基;氧呾基;醛基;異氰酸酯基;硫異氰酸酯基;等。R31
表示氫原子、甲基或氯原子。其中,以由CH2
=CR31
-C(=O)-O-所表示之基為佳,以CH2
=CH-C(=O)-O-(丙烯醯氧基)、CH2
=C(CH3
)-C(=O)-O-(甲基丙烯醯氧基)為較佳,以丙烯醯氧基為尤佳。
在式(I)中,p及q分別獨立,表示0或1。
由式(I)所示之逆色散液晶性化合物,得藉由例如國際專利公開第2012/147904號所記載之肼化合物與羰化合物的反應來製造。
[3.界面活性劑]
本發明之一實施型態相關之液晶組成物所包含的界面活性劑具有:亦可經烷基取代的聚氧乙烯鏈、包含與前述聚氧乙烯鏈之一端鍵結之氟原子的第一末端基,以及包含與前述聚氧乙烯鏈之另一端鍵結之氟原子的第二末端基。以下將此界面活性劑適時稱作「特定界面活性劑」。
所謂聚氧乙烯鏈,表示由結構式「-(CH2
-CH2
-O)m
-」所示之結構。於此,m表示2以上的整數。就實現定向缺陷之格外有效的抑制,同時維持逆色散液晶性化合物之分子的傾斜定向狀態的觀點而言,m的範圍以與後述式(1)中之n相同之範圍為佳。
在特定界面活性劑的聚氧乙烯鏈中,氫原子亦可經烷基取代。前述烷基的碳原子數,在實現定向缺陷之有效的抑制,同時維持逆色散液晶性化合物之分子的傾斜定向狀態的觀點上,通常為1~6,以1~3為佳,以1~2為較佳,以1為尤佳。並且,在各個由結構式「-(CH2
-CH2
-O)-」所示之聚氧乙烯鏈的重複單元中,取代基的種類、取代位置及數量可相同,亦可相異。在尤其有效抑制定向缺陷的觀點上,特定界面活性劑的聚氧乙烯鏈,以不具取代基為佳。
在聚氧乙烯鏈之一端鍵結有包含氟原子的第一末端基。第一末端基,就實現定向缺陷之格外有效的抑制,同時維持逆色散液晶性化合物之分子的傾斜定向狀態的觀點而言,以包含氟原子的有機基為佳,以包含-CF3
基的有機基為較佳。前述有機基的碳原子數,就實現定向缺陷之格外有效的抑制,同時維持逆色散液晶性化合物之分子的傾斜定向狀態的觀點而言,通常為1以上,以2以上為佳,以3以上為較佳,且以24以下為佳,以12以下為較佳,以10以下為更佳,以8以下為尤佳。
作為第一末端基的有機基以包含一部分或全部之氫原子經氟原子取代的脂族烴基為佳。前述脂族烴基可為飽和脂族烴基,亦可為不飽和脂族烴基。其中,前述脂族烴基以不含環的鏈狀脂族烴基為佳。再者,前述脂族烴基,以全部之氫原子經氟原子取代為尤佳。藉此,可格外有效抑制定向缺陷,同時維持逆色散液晶性化合物之分子的傾斜定向狀態。由此種觀點而言,若要舉第一末端基之佳例,可舉出包含全氟烷基及全氟烯基之基。
作為良佳全氟烷基,可舉出例如:全氟己基。
作為良佳全氟烯基,可舉出例如:六氟丙烯寡聚物基。所謂六氟丙烯寡聚物基,表示具有自六氟丙烯寡聚物去除一個氟原子的結構之基。若要舉出佳例作為此六氟丙烯寡聚物基,可列舉例如由下述式所示之基。
『化24』
亦可為經氟原子取代之前述脂族烴基其自身為第一末端基。並且,亦可為於經氟原子取代之前述脂族烴基鍵結有適切之連結基之基為第一末端基。在此情況下,在聚氧乙烯鏈之一端,中介連結基以鍵結經氟原子取代之前述脂族烴基。
作為連結基,可列舉例如:-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-NRs3
-、-NRs3
-C(=O)-、-NRs3
-等。Rs3
表示氫原子或碳原子數1~6的烷基。其中,就實現定向缺陷之格外有效的抑制,同時維持逆色散液晶性化合物之分子的傾斜定向狀態的觀點而言,作為連結基,以-O-為佳。作為具有-O-作為連結基的第一末端基,可列舉例如:全氟烷氧基、全氟烯氧基。
在聚氧乙烯鏈之另一端鍵結有包含氟原子的第二末端基。作為第二末端基,可自已說明作為第一末端基之範圍選擇任意基來使用。藉此,可獲得與在第一末端基之說明中所述之優點相同的優點。
特定界面活性劑可不具聚合性,亦可具有聚合性。具有聚合性的特定界面活性劑可藉由使液晶組成物之層體固化的工序來聚合,故通常在液晶固化層中為聚合物之分子的一部分所包含。
作為良佳特定界面活性劑,可舉出由式(1)所示之界面活性劑。藉由使用由式(1)所示之界面活性劑,可格外有效抑制定向缺陷,同時維持逆色散液晶性化合物之分子相對於液晶固化層的層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜。
『化25』
在式(1)中,Rs0
分別獨立表示氫原子或甲基。
在式(1)中,Ys1
表示選自由化學上的單鍵、-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-NRs3
-、-NRs3
-C(=O)-及-NRs3
-而成之群組者。Rs3
之意義係如同上述。其中,就實現定向缺陷之格外有效的抑制,同時維持逆色散液晶性化合物之分子的傾斜定向狀態的觀點而言,Ys1
以-O-為佳。
在式(1)中,Ys2
表示選自由化學上的單鍵、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-NRs3
-、-NRs3
-C(=O)-及-NRs3
-而成之群組者。Rs3
之意義係如同上述。其中,就實現定向缺陷之格外有效的抑制,同時維持逆色散液晶性化合物之分子的傾斜定向狀態的觀點而言,Ys2
以化學上的單鍵為佳。
在式(1)中,Rs1
及Rs2
分別獨立表示具有1個以上之-CF3
基之碳原子數1~12的有機基。更詳細而言,前述有機基的碳原子數通常為1以上,以3以上為佳,以5以上為尤佳,且以12以下為佳,以11以下為較佳,以10以下為尤佳。有機基以一部分或全部的氫原子經氟原子取代的脂族烴基為佳。前述脂族烴基可為飽和脂族烴基,亦可為不飽和脂族烴基。其中,前述脂族烴基以不含環的鏈狀脂族烴基為佳。再者,前述脂族烴基以全部的氫原子經氟原子取代為尤佳。其中,尤其以全氟己基等全氟烷基及六氟丙烯寡聚物基等全氟烯基為尤佳。作為六氟丙烯寡聚物基之良佳結構式之例,可列舉與上述者相同者。藉此,可格外有效抑制定向缺陷,同時維持逆色散液晶性化合物之分子的傾斜定向狀態。
在式(1)中,n表示2~16之任一整數。藉此,可格外有效抑制定向缺陷,同時維持逆色散液晶性化合物之分子的傾斜定向狀態。
作為在上述特定界面活性劑之中尤佳之例,可列舉例如:由下述式(S1)~(S2)所示之界面活性劑。
『化26』
特定界面活性劑可使用單獨1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。
特定界面活性劑的量,相對於逆色散液晶性化合物100重量份,以0.03重量份以上為佳,以0.05重量份以上為較佳,且以0.50重量份以下為佳,以0.30重量份以下為較佳。藉由特定界面活性劑的量位於前述範圍,可格外有效抑制定向缺陷,同時維持逆色散液晶性化合物之分子的傾斜定向狀態。
[4.液晶組成物得包含之任意成分]
液晶組成物亦可視需求更包含任意成分組合於上述逆色散液晶性化合物及特定界面活性劑。任意成分可使用單獨1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。
液晶組成物亦可包含特定界面活性劑以外之任意界面活性劑作為任意成分。就穩定獲得期望之液晶固化層的觀點而言,作為任意界面活性劑,以在分子中包含氟原子的界面活性劑為佳。
任意界面活性劑以非離子系界面活性劑為佳。在任意界面活性劑為不含離子性基之非離子系界面活性劑的情況下,可尤其優化液晶固化層的表面狀態及定向性。
任意界面活性劑可不具聚合性,亦可具有聚合性。具有聚合性的任意界面活性劑可藉由使液晶組成物之層體固化的工序來聚合,故通常在液晶固化層中為聚合物之分子的一部分所包含。
任意界面活性劑可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。
任意界面活性劑的量,相對於逆色散液晶性化合物100重量份,以0.03重量份以上為佳,以0.05重量份以上為較佳,且以0.50重量份以下為佳,以0.30重量份以下為較佳。藉由任意界面活性劑的量位於前述範圍,可增有效大在液晶固化層中之逆色散液晶性化合物之分子的實質最大傾斜角。
液晶組成物亦可包含聚合起始劑作為任意成分。聚合起始劑的種類得因應液晶組成物所包含之聚合性之化合物的種類來選擇。舉例而言,若聚合性的化合物為自由基聚合性,即得使用自由基聚合起始劑。並且,若聚合性的化合物為陰離子聚合性,即得使用陰離子聚合起始劑。再者,若聚合性的化合物為陽離子聚合性,即得使用陽離子聚合起始劑。聚合起始劑可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。
聚合起始劑的量,相對於逆色散液晶性化合物100重量份,以0.1重量份以上為佳,以0.5重量份以上為較佳,且以30重量份以下為佳,以10重量份以下為較佳。藉由聚合起始劑的量落於前述範圍,可使聚合有效率進行。
液晶組成物亦可包含溶劑作為任意成分。作為溶劑,以可溶解逆色散液晶性化合物者為佳。作為此種溶劑,通常使用有機溶劑。作為有機溶劑之例,可列舉:環戊酮、環己酮、甲基乙基酮、丙酮、甲基異丁基酮等酮溶劑;乙酸丁酯、乙酸戊酯等乙酸酯溶劑;氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷等鹵化烴溶劑;1,4-二氧𠮿、環戊基甲基醚、四氫呋喃、四氫哌喃、1,3-二氧𠷬、1,2-二甲氧基乙烷等醚溶劑;及甲苯、二甲苯、1,3,5-三甲苯等芳烴系溶劑。並且,溶劑可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。
溶劑的沸點,就操作性優異之觀點而言,以60℃~250℃為佳,以60℃~150℃為較佳。
溶劑的量,相對於逆色散液晶性化合物100重量份,以200重量份以上為佳,以250重量份以上為較佳,以300重量份以上為尤佳,且以650重量份以下為佳,以550重量份以下為較佳,以450重量份以下為尤佳。藉由將溶劑的量定於前述範圍的下限值以上可抑制異物產生,且藉由定於前述範圍的上限值以下可降低乾燥負荷。
為了更增大液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物之分子的傾斜角,液晶組成物亦可包含可發揮增大逆色散液晶性化合物之分子的實質最大傾斜角之作用的傾斜作用成分作為任意成分。作為傾斜作用成分的種類及量,得採用例如:日本專利公開第2018-162379號公報(或日本專利申請第2017-060154號之說明書)、國際專利公開第2018/173778號(或日本專利申請第2017-060122號之說明書)、日本專利公開第2018-163218號公報(或日本專利申請第2017-059327號之說明書)所記載者。
作為液晶組成物得包含之其他任意成分,可列舉例如:金屬;金屬錯合物;氧化鈦等金屬氧化物;染料、顏料等著色劑;螢光材料、磷光材料等發光材料;均染劑;觸變劑;膠化劑;多醣類;紫外線吸收劑;紅外線吸收劑;抗氧化劑;離子交換樹脂;等。此等成分的量,相對於逆色散液晶性化合物的合計100重量份,各自得定為0.1重量份~20重量份。
[5.液晶組成物的狀態]
液晶組成物可為流體狀,亦可為固體狀。液晶組成物的狀態得因應液晶組成物的使用態樣來調整。舉例而言,在將液晶組成物塗布於支撐面以形成液晶組成物之層體時,液晶組成物以流體狀為佳。並且,舉例而言,在使液晶組成物之層體所包含之液晶性化合物定向時,液晶組成物以流體狀為佳。
[6.液晶固化薄膜]
本發明之一實施型態相關之液晶固化薄膜,包含由上述液晶組成物之固化物所形成的液晶固化層。由於係由液晶組成物之固化物所形成,故液晶固化層包含逆色散液晶性化合物之分子。
液晶組成物的固化通常藉由聚合該液晶組成物所包含之聚合性的化合物來達成。據此,液晶固化層通常包含液晶組成物所包含之成分之一部分或全部的聚合物。因此,在逆色散液晶性化合物具有聚合性的情況下,液晶固化層得為包含維持聚合前的定向狀態直接聚合之逆色散液晶性化合物之聚合物的層體。通常會因聚合而失去逆色散液晶性化合物的液晶性,但在本申請中,如此經聚合之逆色散液晶性化合物亦包含於用語「液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物」。
在液晶固化層中,逆色散液晶性化合物通常其定向狀態得為固定。用語「定向狀態固定的逆色散液晶性化合物」中,包含前述逆色散液晶性化合物的聚合物。液晶固化層亦可包含定向狀態未固定的逆色散液晶性化合物之分子,組合於定向狀態固定的逆色散液晶性化合物之分子,但以液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物之分子全為定向狀態固定為佳。
液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物的至少一部分之分子相對於該液晶固化層的層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜。在液晶固化層中,逆色散液晶性化合物之分子之中,可為一部分相對於液晶固化層的層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜,亦可為全部相對於液晶固化層的層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜。舉例而言,液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物之分子的傾斜角,有時在厚度方向上愈接近一側愈小,愈遠離前述一側愈大。據此,在液晶固化層的前述一側之鄰近部分中,逆色散液晶性化合物之分子可能相對於層體平面(亦即相對於面內方向)平行。並且,在液晶固化層之與前述一側相反之側之面的鄰近部分中,逆色散液晶性化合物之分子可能相對於層體平面(亦即相對於面內方向)垂直。然而,即使於在液晶固化層的表面鄰近部分逆色散液晶性化合物之分子如此相對於層體平面(亦即相對於面內方向)平行或垂直的情況下,通常在排除了液晶固化層的表面鄰近部分之部分中,逆色散液晶性化合物之分子仍相對於層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜。
液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物的至少一部分之分子,相對於該液晶固化層的層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜一事,可藉由利用具有充分解析度的偏光顯微鏡觀察包含液晶固化層之剖面的切片來確認。為使逆色散液晶性化合物之分子的傾斜易於觀看,此觀察亦可視需求在觀察樣本與偏光顯微鏡的物鏡之間插入波長板作為試板來實施。
或者,液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物的至少一部分之分子,相對於該液晶固化層的層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜一事,可如下所述操作來確認。在相對於液晶固化層之面內的快軸方向垂直的量測方向上,量測在入射角θ的液晶固化層的延遲R(θ)。然後,將在入射角θ的液晶固化層之延遲R(θ)除以在入射角0°的液晶固化層之延遲R(0°),求得延遲比R(θ)/R(0°)。在描繪將如此求得之延遲比R(θ)/R(0°)定為縱軸、將入射角θ定為橫軸之圖表的情況下,只要所獲得之圖表對θ=0°為不對稱,即可確認到液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物的至少一部分之分子,相對於該液晶固化層的層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜。
以下舉例以更具體說明之。圖1係將某例相關之液晶固化層的延遲比R(θ)/R(0°)對入射角θ作圖的圖表。若液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物之所有分子的傾斜角為0°或90°,則延遲比R(θ)/R(0°),如在圖1中以虛線所示之例,會對θ=0°之直線(在圖1中通過θ=0°的縱軸)呈線對稱。相對於此,若液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物的至少一部分之分子,相對於液晶固化層的層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜,則延遲比R(θ)/R(0°),如在圖1中以實線所示之例,通常會對θ=0°之直線呈不對稱。因此,在延遲比R(θ)/R(0°)為對θ=0°不對稱的情況下,可判定液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物的至少一部分之分子,相對於該液晶固化層的層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜。
藉由使用上述實施型態相關之液晶組成物,可在包含逆色散液晶性化合物的液晶固化層中,抑制定向缺陷,所述逆色散液晶性化合物,其分子如前所述相對於液晶固化層的層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜。具體而言,相較於包含分子相對於層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜之逆色散液晶性化合物之以往的液晶固化層,可更減少液晶固化層之單位面積的定向缺陷之數量。根據本發明人的研究,可想見可獲得此種效果的機制係如同下述。一般而言,界面活性劑愈具有高的氟含量,由於愈會在短時間內吸附於界面,故有愈容易獲得良好表面狀態之液晶固化層的傾向。因此,界面活性劑的含氟基以每1分子多於1個為佳。另一方面,因逆色散液晶性化合物具有特異的分子結構,故其傾斜定向狀態容易發生定向缺陷。於此,特定界面活性劑具有含氟基之數量為每1分子2個以上且立體障礙少的結構。因此推測:特定界面活性劑相較於具有複雜之結構的界面活性劑,在與逆色散液晶性化合物組合而使用的情況下,不易發生定向之混亂。惟本發明之技術範圍並不受限於前述所說明之機制。
液晶固化層由於包含相對於該液晶固化層的層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜之逆色散液晶性化合物的分子,故通常具有5°以上且85°以下的實質最大傾斜角。所謂某層體所包含之液晶性化合物之分子的「實質最大傾斜角」,係指在假設此層體之一面之分子的傾斜角為0°,且分子的傾斜角在厚度方向上以一定比率變化的情況下,液晶性化合物之分子之傾斜角的最大值。通常,在包含液晶性化合物之層體中,液晶性化合物之分子的傾斜角,在厚度方向上愈靠近層體之一側愈小,愈遠離前述一側愈大。實質最大傾斜角表示假設此種在厚度方向上之傾斜角之變化的比率(亦即,愈靠近一側愈減少,愈遠離一側愈增加之變化的比率)為一定而計算出之傾斜角的最大值。舉例而言,在使形成於支撐面上之液晶組成物之層體固化而獲得的液晶固化層中,實質最大傾斜角表示:在假設於液晶固化層之支撐面側之面之分子的傾斜角為0°,且分子的傾斜角在厚度方向上以一定比率變化的情況下,逆色散液晶性化合物之分子之傾斜角的最大值。
前述實質最大傾斜角係揭示液晶固化層所包含之液晶性化合物之分子的傾斜角之大小的指標。通常,愈為實質最大傾斜角大的液晶固化層,此液晶固化層所包含之液晶性化合物之分子之整體所看到的傾斜角有愈大的傾向。因此,藉由調整液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物之分子的實質最大傾斜角,能調整液晶固化層之厚度方向的雙折射。
液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物之分子的實質最大傾斜角之具體範圍,得因應液晶固化薄膜的用途來設定。舉例而言,前述實質最大傾斜角,以15°以上為佳,以20°以上為較佳,以40°以上為尤佳,且以85°以下為佳,以83°以下為較佳,以80°以下為尤佳。在液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物之分子的實質最大傾斜角位於此種範圍的情況下,在以往,抑制定向缺陷一事實屬困難。有鑑於此情事,可如此在實質最大傾斜角大的液晶固化層中抑制定向缺陷一事,有在實用上優異的意義。
液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物之分子的實質最大傾斜角,可藉由後述實施例所記載之量測方法來量測。
在液晶固化層的面內方向上,逆色散液晶性化合物之分子的定向方向通常均勻。因此,液晶固化層通常具有自厚度方向看液晶固化層之與逆色散液晶性化合物之分子的定向方向平行的面內慢軸。而且,由於如此在面內方向上逆色散液晶性化合物沿一定之定向方向定向,故液晶固化層通常具有指定之大小的面內延遲。
液晶固化層係由包含逆色散液晶性化合物之液晶組成物的固化物所形成,故通常具有逆波長色散性之面內延遲。於此,所謂逆波長色散性之面內延遲,係指在波長450 nm的面內延遲Re(450)及在波長550 nm的面內延遲Re(550)滿足下述式(N3)的面內延遲。其中,液晶固化層的面內延遲以滿足下述式(N4)為佳。如此具有逆波長色散性之面內延遲的液晶固化層,在1/4波長板或1/2波長板等光學用途上,可在寬廣的波長頻寬中均勻顯現功能。
Re(450)/Re(550)<1.00 (N3)
Re(450)/Re(550)<0.90 (N4)
Re(450)/Re(550)<1.00 (N3)
Re(450)/Re(550)<0.90 (N4)
液晶固化層之具體面內延遲的範圍得因應使用此液晶固化層而製造的光學薄膜之用途來任意設定。舉例而言,在欲使液晶固化層作為1/4波長板發揮功能的情況下,液晶固化層的面內延遲在量測波長590 nm中,以100 nm以上為佳,以110 nm以上為較佳,以120 nm以上為尤佳,且以180 nm以下為佳,以170 nm以下為較佳,以160 nm以下為尤佳。
液晶固化層的厚度,以0.5 μm以上為佳,以1 μm以上為較佳,且以10 μm以下為佳,以7 μm以下為較佳。在此種厚度的液晶固化層中,可有效抑制定向缺陷,同時維持逆色散液晶性化合物之分子的傾斜狀態。
液晶固化薄膜可為僅包含液晶固化層的薄膜,亦可為包含任意層體組合於液晶固化層的薄膜。作為任意層體,可列舉:使用於液晶固化層之製造的基材;相位差薄膜;用以與其他部件接合的接合劑層;優化薄膜之光滑性的基墊層;耐衝擊性聚甲基丙烯酸樹脂層等硬塗層;抗反射層;防汙層;等。
液晶固化薄膜以透明性優異為佳。具體而言,液晶固化薄膜的全光線穿透率,以75%為佳,以80%以上為較佳,以84%以上為尤佳。並且,液晶固化薄膜的霧度,以5%以下為佳,以3%以下為較佳,以1%以下為尤佳。全光線穿透率可使用紫外線─可見光分光計在波長400 nm~700 nm的範圍量測。並且,霧度可使用霧度計來量測。
液晶固化薄膜的厚度,以0.5 μm以上為佳,以1.0 μm以上為較佳,且以300 μm以下為佳,以200 μm以下為較佳。
液晶固化薄膜的製造方法只要可獲得期望之液晶固化薄膜,即為任意。在一實施型態中,液晶固化薄膜可藉由包含下述工序的製造方法來製造:
(i)形成液晶組成物之層體的工序;
(ii)使液晶組成物之層體所包含之逆色散液晶性化合物定向的工序;與
(iii)使液晶組成物之層體固化,獲得液晶固化層的工序。
(i)形成液晶組成物之層體的工序;
(ii)使液晶組成物之層體所包含之逆色散液晶性化合物定向的工序;與
(iii)使液晶組成物之層體固化,獲得液晶固化層的工序。
在工序(i)中,通常在適切的支撐面形成液晶組成物之層體。作為支撐面,得使用可支撐液晶組成物之層體的任意面。作為此支撐面,就優化液晶固化層的表面狀態之觀點而言,以使用無凹部及凸部的平坦面為佳。並且,就提高液晶固化層之生產性的觀點而言,作為前述支撐面,以使用長條之基材的表面為佳。於此,所謂「長條」,係指相對於輻寬具有5倍以上之長度的形狀,以具有10倍或其以上之長度為佳,具體上係指具有可收捲成輥狀儲存或搬運之程度之長度的薄膜之形狀。
作為基材,通常使用樹脂薄膜或玻璃板。尤其,在高溫下進行定向處理的時候,以選擇可耐受此溫度之基材為佳。作為樹脂,通常使用熱塑性樹脂。其中,就定向限制力之高、機械性強度之高及成本之低的觀點而言,作為樹脂,以具有正的固有雙折射值之樹脂為佳。再者,就透明性、低吸濕性、尺寸穩定性及輕量性優異而言,以使用降𦯉烯系樹脂等包含含脂環結構聚合物的樹脂為佳。若要以商品名舉出基材所包含之樹脂的合適之例,可列舉日本瑞翁公司製「ZEONOR」作為降𦯉烯系樹脂。
於作為支撐面之基材的表面,為了促進在液晶組成物之層體中之逆色散液晶性化合物的定向,以施加用以賦予定向限制力的處理為佳。所謂定向限制力,係指可使液晶組成物所包含之逆色散液晶性化合物等液晶性化合物定向之「面的性質」。作為用以對支撐面賦予定向限制力的處理,可列舉例如:光定向處理、摩擦處理、離子束定向處理、延伸處理等。
在形成液晶組成物之層體的工序(i)中,液晶組成物通常係以流體狀來準備。因此,通常於支撐面塗布液晶組成物,形成液晶組成物之層體。作為塗布液晶組成物的方法,可列舉例如:簾塗法、擠製塗法、輥塗法、旋塗法、浸塗法、棒塗法、噴塗法、斜板式塗法、印刷塗法、凹版塗法、模具塗法、間隙塗法及浸漬法。
於形成液晶組成物之層體的工序(i)之後,進行使液晶組成物之層體所包含之逆色散液晶性化合物定向的工序(ii)。在進行定向時,通常將液晶組成物之層體,於指定之溫度條件下指定多少時間就維持多久。藉此,在液晶組成物之層體中,逆色散液晶性化合物等液晶性化合物定向。
通常,在面內方向上,逆色散液晶性化合物會沿相應於支撐面之定向限制力的方向定向。並且,在厚度方向上,逆色散液晶性化合物之分子的至少一部分會以相對於面內方向傾斜之方式定向。為了促進逆色散液晶性化合物之分子相對於層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜之定向,亦可採用例如下述傾斜促進方法:適當製備液晶組成物之組成的方法;使用具有定向限制力之支撐面的方法,所述定向限制力會使逆色散液晶性化合物之分子以相對於層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜之方式定向;施加磁場的方法;適度調整定向時之溫度條件的方法;等。作為此等傾斜促進方法,亦可適用例如:日本專利第5363022號公報、國際專利公開第2018/173778號(或日本專利申請第2017-060122號)、日本專利公開第2018-163218號公報(或日本專利申請第2017-059327號)、日本專利公開第2018-162379號公報(或日本專利申請第2017-060154號)、國際專利公開第2018/173773號(或日本專利申請第2017-060159號)所記載之方法。
其中,工序(ii)以液晶組成物之層體的溫度條件滿足指定要件之方式來進行為佳。具體而言,以在工序(ii)中之液晶組成物之層體的溫度條件,成為與試驗組成物之殘留成分黏度通常呈800 cP以下(厘泊)的溫度條件相同之方式來進行為佳。前述所謂試驗組成物,係具有已自液晶組成物排除聚合起始劑之組成的組成物。並且,所謂試驗組成物的殘留成分黏度,係在與工序(ii)之液晶組成物的層體為相同溫度條件下,試驗組成物之殘留成分的黏度。並且,所謂試驗組成物的殘留成分,係於試驗組成物所包含之成分之中,在與工序(ii)之液晶組成物的層體為相同溫度條件下未氣化而殘留的成分。藉由以滿足此種要件之方式來進行工序(ii),可使液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物之分子以相對於層體平面(亦即相對於面內方向)大幅傾斜之方式定向。
茲更詳細說明之。在將使逆色散液晶性化合物定向的工序(ii),以滿足前述要件之方式來進行的情況下,該工序(ii)係將液晶組成物之層體,調整成與試驗組成物的殘留成分黏度落於指定範圍的溫度條件為相同溫度條件再進行。前述殘留成分黏度之具體的範圍通常為800 cP以下,以600 cP以下為佳,以400 cP以下為較佳,以200 cP以下為更佳。以與如此試驗組成物的殘留成分黏度變低之溫度條件為相同溫度條件,來使液晶組成物的層體中之液晶性化合物定向,藉此可增大液晶固化層所包含之逆色散液晶性化合物之分子的實質最大傾斜角。前述殘留成分黏度的下限,就獲得期望之厚度的液晶固化層之觀點而言,以5 cP以上為佳,以10 cP以上為較佳。
在與工序(ii)之液晶組成物的層體為相同溫度條件下,試驗組成物的殘留成分黏度可藉由下述方法來量測。
準備已自液晶組成物排除聚合起始劑的試驗組成物。將此試驗組成物以旋轉蒸發儀減壓濃縮以去除溶劑,獲得殘留成分。預先對此殘留成分,在使量測溫度變化的同時量測黏度,以獲得量測溫度與在此量測溫度下之黏度的資訊。以下將此資訊適當稱作「溫度─黏度資訊」。由此「溫度─黏度資訊」,將在工序(ii)中之液晶組成物的層體之溫度下的黏度理解為殘留成分黏度。
作為在與工序(ii)之液晶組成物的層體為相同溫度條件下,使試驗組成物的殘留成分黏度落於上述範圍的方法,可列舉例如下述(A)及(B)的方法。
(A)適度調整在使逆色散液晶性化合物定向的工序(ii)中之液晶組成物之層體的溫度。在此方法中,通常會如此調整:藉由使液晶組成物之層體的溫度足夠高溫,來降低在與此溫度相同之溫度條件下之試驗組成物的殘留成分黏度,使之變成上述範圍。
(B)適度調整液晶組成物的組成。在此方法中,通常會如此調整:藉由將適切之種類及量的添加劑組合至逆色散液晶性化合物,作為液晶組成物所包含之成分,來降低包含該添加劑之試驗組成物的殘留成分黏度,使之變成上述範圍。
(A)適度調整在使逆色散液晶性化合物定向的工序(ii)中之液晶組成物之層體的溫度。在此方法中,通常會如此調整:藉由使液晶組成物之層體的溫度足夠高溫,來降低在與此溫度相同之溫度條件下之試驗組成物的殘留成分黏度,使之變成上述範圍。
(B)適度調整液晶組成物的組成。在此方法中,通常會如此調整:藉由將適切之種類及量的添加劑組合至逆色散液晶性化合物,作為液晶組成物所包含之成分,來降低包含該添加劑之試驗組成物的殘留成分黏度,使之變成上述範圍。
關於在工序(ii)中之液晶組成物之層體之溫度條件的調整,可參照國際專利公開第2018/173773號(或日本專利申請第2017-060159號之說明書)的記載。
在使逆色散液晶性化合物定向的工序(ii)之後,進行使液晶組成物之層體固化以獲得液晶固化層的工序(iii)。在此工序(iii)中,通常藉由聚合液晶組成物所包含之聚合性的化合物來使液晶組成物之層體固化。因此,舉例而言,在逆色散液晶性化合物具有聚合性的情況下,逆色散液晶性化合物通常會維持其分子之配向直接聚合。因聚合會失去固化前的流動性,故通常在所獲得之液晶固化層中,逆色散液晶性化合物的定向狀態會以固化前的定向狀態直接固定。
作為聚合方法,得選擇適合液晶組成物所包含之成分之性質的方法。作為聚合方法,可列舉例如:照射活性能量線的方法及熱聚合法。其中,由於不需加熱而可使聚合反應在室溫下進行,故以照射活性能量線的方法為佳。於此,所照射之活性能量線得包含:可見光、紫外線及紅外線等光線,以及電子束等任意能量線。
其中,就操作簡便而言,以照射紫外線等光線的方法為佳。紫外線照射時的溫度以定為基材的玻璃轉移溫度以下為佳,以150℃以下為佳,以100℃以下為較佳,以80℃以下為尤佳。紫外線照射時的溫度之下限得定為15℃以上。紫外線的照射強度,以0.1 mW/cm2
以上為佳,以0.5 mW/cm2
以上為較佳,且以10000 mW/cm2
以下為佳,以5000 mW/cm2
以下為較佳。紫外線的照射量,以0.1 mJ/cm2
以上為佳,以0.5 mJ/cm2
以上為較佳,且以10000 mJ/cm2
以下為佳,以5000 mJ/cm2
以下為較佳。
藉由上述實施型態相關之製造方法,可製造包含液晶固化層的液晶固化薄膜。在此製造方法中,通常可獲得包含基材與形成於此基材之支撐面上之液晶固化層的液晶固化薄膜。
上述實施型態相關之液晶固化薄膜的製造方法亦可更包含任意工序組合於上述工序(i)~工序(iii)。
液晶固化薄膜的製造方法亦可包含例如自支撐面剝離液晶固化層的工序。
並且,液晶固化薄膜的製造方法亦可包含例如於液晶固化層上更形成任意層體的工序。
再者,液晶固化薄膜的製造方法,亦可包含例如將形成於基材上之液晶固化層轉印至任意薄膜層的工序。因此,液晶固化薄膜的製造方法亦可包含例如:在將形成於基材上之液晶固化層與任意薄膜層貼合之後,視需求剝離基材,獲得包含液晶固化層及任意薄膜層之液晶固化薄膜的工序。此時,於貼合亦可使用適切的黏合劑或接合劑。
根據前述般的製造方法,使用長條的基材,可獲得長條的液晶固化薄膜。此種長條的液晶固化薄膜能連續製造,且生產性優異。並且,由於長條的液晶固化薄膜可藉由輥對輥進行與其他薄膜的貼合,故在此點上生產性優異。通常長條的液晶固化薄膜會被收捲,在輥的狀態下儲存及搬運。
『實施例』
以下揭示實施例以具體說明本發明。惟本發明並非受限於以下所揭示之實施例者,在未脫離本發明之申請專利範圍及其均等範圍的範圍內得任意變更並實施。
在以下說明中,表示量的「%」及「份」,除非另有註記,否則為重量基準。並且,以下所說明之操作,除非另有註記,否則在常溫常壓大氣中進行。
在後述實施例1~8及比較例1~7中,使液晶組成物層所包含之液晶性化合物定向時的加熱條件,皆為對應於所使用之液晶組成物之試驗組成物的殘留成分黏度呈800 cP以下的溫度條件。
[液晶性化合物的說明]
以下所說明之在實施例及比較例中使用的逆色散液晶性化合物A、逆色散液晶性化合物B、順色散液晶性化合物C的結構,分別如同下述式(A)、式(B)及式(C)所揭示。
『化27』
[界面活性劑的說明]
以下所說明之在實施例及比較例中使用的界面活性劑S1~S8的結構,分別如同下述式(S1)~式(S8)所揭示。
『化28』
[評價方法]
[1.液晶固化層之定向缺陷的評價方法]
使用偏光顯微鏡,在正交尼寇稜鏡下,穿透觀察液晶固化薄膜的液晶固化層。在此觀察時,物鏡設定成20倍。自觀察的結果,藉由下述基準來評價定向缺陷。
「良」:定向缺陷的數量未達10條/mm2 。
「不良」:定向缺陷的數量為10條/mm2 以上。
「良」:定向缺陷的數量未達10條/mm2 。
「不良」:定向缺陷的數量為10條/mm2 以上。
[2.液晶固化層所包含之液晶性化合物之分子的實質最大傾斜角的量測方法]
圖2係用以說明自傾斜方向量測液晶固化層100之延遲時之量測方向的立體圖。在圖2中,箭號A1表示液晶固化層100之面內的慢軸方向,箭號A2表示液晶固化層100之面內的快軸方向,箭號A3表示液晶固化層100的厚度方向。
使用相位差計(Axometrics公司製「AxoScan」),如圖2所示,在入射角θ為-50°~50°的範圍,量測液晶固化層100的延遲。此時,量測方向A4設定成相對於液晶固化層100之面內的快軸方向A2垂直。並且,量測波長為590 nm。
自所量測到之延遲,藉由附屬於前述相位差計的分析軟體(Axometrics公司製的分析軟體「Multi-Layer Analysis」;分析條件為分析波長590 nm、層體分割數20層),分析在液晶固化層100中的液晶性化合物之分子的實質最大傾斜角。
藉由以下基準評價所獲得之實質最大傾斜角。
「A」:40°以上。
「B」:20°以上且未達40°。
「C」:未達20°。
「A」:40°以上。
「B」:20°以上且未達40°。
「C」:未達20°。
[實施例1]
(液晶組成物的製造)
混合由式(A)所示之「逆色散液晶性化合物A」100重量份、由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份、光聚合起始劑(BASF公司製「Irgacure OXE04」)4.3重量份,以及作為溶劑的環戊酮162.3重量份及作為溶劑的1,3-二氧𠷬243.5重量份,獲得液晶組成物。
(支撐基材的準備)
準備在單面貼合有保護薄膜之由熱塑性的降𦯉烯樹脂而成之樹脂薄膜(日本瑞翁公司製「ZeonorFilm ZF16」;厚度100 μm)作為支撐基材。此支撐基材係無延遲之光學各向同性的薄膜。自此支撐基材剝離保護薄膜,再對保護剝離之面施以電暈處理。隨後,對支撐基材的電暈處理面施以摩擦處理。
(液晶固化層的形成)
於支撐基材的摩擦處理面,使用線棒,塗布前述液晶組成物,形成液晶組成物之層體。
隨後,將此液晶組成物之層體,在設定成145℃的烘箱內加熱4分鐘,使層體內的液晶性化合物定向。
之後,對液晶組成物之層體在氮氣環境下照射500 mJ/cm2
的紫外線,使液晶組成物之層體固化,形成厚度2 μm的液晶固化層。
藉此,獲得包含支撐基材與液晶固化層的液晶固化薄膜。使用所獲得之液晶固化薄膜,藉由上述方法,進行液晶固化層的評價。
[實施例2]
使用由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.075重量份與由式(S3)所示之「界面活性劑S3」0.075重量份的組合,代替由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份。除了以上事項以外,藉由與實施例1相同的操作,進行液晶固化薄膜的製造及評價。
[實施例3]
使用由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.075重量份與由式(S4)所示之「界面活性劑S4」0.075重量份的組合,代替由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份。除了以上事項以外,藉由與實施例1相同的操作,進行液晶固化薄膜的製造及評價。
[實施例4]
使用由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.075重量份與由式(S5)所示之「界面活性劑S5」0.075重量份的組合,代替由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份。除了以上事項以外,藉由與實施例1相同的操作,進行液晶固化薄膜的製造及評價。
[實施例5]
使用由式(S2)所示之「界面活性劑S2」0.15重量份,代替由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份。除了以上事項以外,藉由與實施例1相同的操作,進行液晶固化薄膜的製造及評價。
[實施例6]
使用由式(S2)所示之「界面活性劑S2」0.075重量份與由式(S6)所示之「界面活性劑S6」0.075重量份的組合,代替由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份。除了以上事項以外,藉由與實施例1相同的操作,進行液晶固化薄膜的製造及評價。
[實施例7]
使用由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.075重量份與由式(S2)所示之「界面活性劑S2」0.075重量份的組合,代替由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份。除了以上事項以外,藉由與實施例1相同的操作,進行液晶固化薄膜的製造及評價。
[實施例8]
使用由式(B)所示之「逆色散液晶性化合物B」100重量份,代替由式(A)所示之「逆色散液晶性化合物A」100重量份。並且,使用由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.075重量份與由式(S4)所示之「界面活性劑S4」0.075重量份的組合,代替由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份。除了以上事項以外,藉由與實施例1相同的操作,進行液晶固化薄膜的製造及評價。
[比較例1]
使用由式(S7)所示之「界面活性劑S7」0.15重量份,代替由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份。除了以上事項以外,藉由與實施例1相同的操作,進行液晶固化薄膜的製造及評價。
[比較例2]
使用由式(S7)所示之「界面活性劑S7」0.075重量份與由式(S3)所示之「界面活性劑S3」0.075重量份的組合,代替由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份。除了以上事項以外,藉由與實施例1相同的操作,進行液晶固化薄膜的製造及評價。
[比較例3]
使用由式(S7)所示之「界面活性劑S7」0.075重量份與由式(S5)所示之「界面活性劑S5」0.075重量份的組合,代替由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份。除了以上事項以外,藉由與實施例1相同的操作,進行液晶固化薄膜的製造及評價。
[比較例4]
使用由式(S6)所示之「界面活性劑S6」0.15重量份,代替由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份。除了以上事項以外,藉由與實施例1相同的操作,進行液晶固化薄膜的製造及評價。
[比較例5]
使用由式(S6)所示之「界面活性劑S6」0.075重量份與由式(S8)所示之「界面活性劑S8」0.075重量份的組合,代替由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份。除了以上事項以外,藉由與實施例1相同的操作,進行液晶固化薄膜的製造及評價。
[比較例6]
使用由式(C)所示之「順色散液晶性化合物C」100重量份,代替由式(A)所示之「逆色散液晶性化合物A」100重量份。並且,使用由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.075重量份與由式(S4)所示之「界面活性劑S4」0.075重量份的組合,代替由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份。除了以上事項以外,藉由與實施例1相同的操作,進行液晶固化薄膜的製造及評價。
[比較例7]
使用市售之界面活性劑(NEOS公司製「FTERGENT FTX218」)0.15重量份,代替由式(S1)所示之「界面活性劑S1」0.15重量份。此界面活性劑「FTX-218」係在每一分子中具有4個鍵結至聚氧乙烯鏈之末端的六氟丙烯寡聚物基的界面活性劑。除了以上事項以外,藉由與實施例1相同的操作,進行液晶固化薄膜的製造及評價。
[結果]
在上述實施例1~8中,自藉由[2.液晶固化層所包含之液晶性化合物之分子的實質最大傾斜角的量測方法]所量測到的延遲,求得延遲比R(θ)/R(0°),並描繪出將延遲比R(θ)/R(0°)定為縱軸的圖表。此圖表對於θ=0°為不對稱。據此,可確認到:在實施例1~8中獲得之液晶固化層所包含之液晶性化合物的至少一部分之分子相對於層體平面(亦即相對於面內方向)傾斜。
前述實施例及比較例的結果揭示於下述表1。
『表1』
[表1.實施例及比較例的結果]
[表1.實施例及比較例的結果]
100‧‧‧液晶固化層
〈圖1〉圖1係將某例相關之液晶固化層的延遲比R(θ)/R(0°)對入射角θ作圖的圖表。
〈圖2〉圖2係用以說明自傾斜方向量測液晶固化層之延遲時之量測方向的立體圖。
Claims (5)
- 一種液晶組成物,其包含可顯現逆波長色散性之雙折射的液晶性化合物及界面活性劑,其中該界面活性劑具有:亦可經烷基取代的聚氧乙烯鏈、包含與該聚氧乙烯鏈之一端鍵結之氟原子的第一末端基,以及包含與該聚氧乙烯鏈之另一端鍵結之氟原子的第二末端基。
- 如請求項1所述之液晶組成物,其中該界面活性劑係由下述式(1)所表示:『化1』(在前述式(1)中, Rs0 分別獨立表示氫原子或甲基, Ys1 表示選自由化學上的單鍵、-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-NRs3 -、-NRs3 -C(=O)-及-NRs3 -而成之群組者, Ys2 表示選自由化學上的單鍵、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-NRs3 -、-NRs3 -C(=O)-及-NRs3 -而成之群組者, Rs3 表示氫原子或碳原子數1~6的烷基, Rs1 及Rs2 分別獨立表示具有1個以上之-CF3 基之碳原子數1~12的有機基, n表示2~16之任一整數)。
- 如請求項1或2所述之液晶組成物,其中該第一末端基及該第二末端基包含全氟己基或六氟丙烯寡聚物基。
- 一種液晶固化薄膜,其包含由如請求項1至3之任一項所述之液晶組成物之固化物所形成的液晶固化層。
- 如請求項4所述之液晶固化薄膜,其中該液晶固化層所包含之該液晶性化合物的至少一部分之分子相對於該液晶固化層的層體平面傾斜。
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