TWI384267B - And a polarizing film for forming a polarizing film - Google Patents

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Description

偏光膜生成用塗布液及偏光膜
本發明係關於一種偏光膜生成用塗布液以及由該塗布液所生成之偏光膜，該偏光膜可維持較高之透射率且透射率之膜內均一性較高。
先前以來，如日本專利特開2000-061755號公報所記載，已知有將包含溶致液晶化合物與水之水溶液(塗布液)塗布於基材上，並進行乾燥及配向而形成偏光膜的方法。
與通常通用之以碘將聚乙烯醇染色而成之偏光膜相比，如此由包含溶致液晶化合物之水溶液所製成的偏光膜可使膜厚顯著變薄，其前景受到期待。
專利文獻1：日本專利特開2000-061755號公報(第2頁~第15頁，圖1、圖2)
但是，上述先前之由溶致液晶化合物所生成之偏光膜的吸光度較高，由此導致單位膜厚之吸光度(光學密度)過高，透射光強度相對於入射光強度大幅下降。偏光膜越厚該傾向越大，因此，為獲得一定程度以上之透射光強度，例如必需塗布得較薄，以使乾燥後之膜厚為0.5μm以下。另外，由於膜厚較薄，因此存在稍有塗布不均(膜厚不均一)即會使偏光膜之透射率之膜內均一性受到損害的問題。
於此種情況下，期待出現一種可降低光學密度從而以適度膜厚來塗布之偏光膜生成用塗布液，以及可維持較高之透射率且透射率之膜內均一性良好的偏光膜。
本發明係為消除上述先前之問題研究而成者，其目的在於提供一種偏光膜生成用塗布液以及由該塗布液所生成之偏光膜，該偏光膜可維持較高之透射率且透射率之膜內均一性較高。
為達成上述目的，本發明之偏光膜生成用塗布液之特徵在於包含：於波長400nm以上之可見光區域具有光吸收特性之溶致液晶化合物(A)、於波長400nm以上之可見光區域不具有光吸收特性或者光吸收特性小之溶致液晶化合物(B)、以及溶解上述溶致液晶化合物(A)與溶致液晶化合物(B)之溶劑。
另外，本說明書中，所謂「可見光區域」，係指波長為380nm~780nm之區域。
於較好實施形態中，較理想的是上述偏光膜生成用塗布液中濃度為1重量%~50重量%之總固形分的至少一部分表現液晶性。
於較好實施形態中，較理想的是上述溶致液晶化合物(A)與上述溶致液晶化合物(B)之重量比(A：B)為90：10~50：50。
於較好實施形態中，較理想的是上述溶致液晶化合物(A)為偶氮系化合物、蒽醌系化合物、苝系化合物、喹啉黃系化合物、萘醌系化合物或者部花青素系化合物。
於較好實施形態中，較理想的是上述溶致液晶化合物(B)為芳香族三聚氰胺系化合物、苯并咪唑系化合物、菲并喹啉(phenanthroquinoxaline)系化合物、苊并喹啉(acenaphthoquinoxaline)系化合物、長鏈烷烴系化合物或者纖維素系化合物。
另外，本發明之偏光膜之特徵在於：其係將如上述任一項之偏光膜生成用塗布液塗布於基材上，加以乾燥而獲得者。
利用本發明，可獲得一種可維持較高之透射率且透射率之膜內均一性較高的偏光膜。
 [本發明之概要]
本發明之偏光膜生成用塗布液之特徵在於包含：
(1)於波長400nm以上之可見光區域具有光吸收特性之溶致液晶化合物(A)、
(2)於波長400nm以上之可見光區域不具有光吸收特性或者光吸收特性小之溶致液晶化合物(B)、以及
(3)溶解上述溶致液晶化合物(A)與溶致液晶化合物(B)之溶劑。
上述偏光膜生成用塗布液中，將於波長400nm以上之可見光區域具有光吸收特性之溶致液晶化合物(A)、與於波長400nm以上之可見光區域不具有光吸收特性或者光吸收特性較小之溶致液晶化合物(B)混合，藉此，儘管單位膜厚之溶致液晶化合物(A)之含量減少，但溶致液晶化合物(B)補充了該減少部分並配向，從而可形成穩定之液晶相。其結果，作為膜整體之配向結構得到維持，因此可生成不降低二色比即可使單位膜厚之吸光度(光學密度)降低，且可良好地維持透射率之膜內均一性的偏光膜。
[溶致液晶化合物]
於本發明中，所謂溶致液晶化合物，係指藉由改變溫度或溶液濃度而產生等向相-液晶相之相轉移的化合物。關於液晶相並無特別限制，例如可列舉向列型液晶相、層列型液晶相、膽固醇型液晶相等。該等液晶相可藉由以偏光顯微鏡觀察的液晶相之光學形態而加以識別。
[溶致液晶化合物(A)]
本發明之溶致液晶化合物(A)通常於波長為350nm~800nm之範圍的可見光區域中的波長400nm以上之可見光區域具有光吸收特性。該溶致液晶化合物(A)較理想的是，於波長400nm~700nm之範圍，較好的是波長460nm~660nm，更好的是520nm~620nm之可見光區域表現最大吸收。進而，溶致液晶化合物(A)較理想的是，分子長軸方向之遷移矩大於短軸方向之遷移矩，或者分子短軸方向之遷移矩大於長軸方向之遷移矩，換言之，溶致液晶化合物(A)係表現出吸收二色性者。此種表現吸收二色性之溶致液晶化合物(A)可藉由配向而生成偏光膜。
作為上述溶致液晶化合物(A)，較理想的是選自偶氮系化合物、蒽醌系化合物、苝系化合物、喹啉黃系化合物、萘醌系化合物或者部花青素系化合物。此種化合物於溶液狀態下表現出液晶性(溶致液晶性)且可表現出吸收二色性。
上述溶致液晶化合物(A)較好的是偶氮系化合物或苝系化合物。其原因在於，偶氮系化合物或苝系化合物之配向性優異，可增大於可見光區域之吸收二色性。
偶氮系化合物較好的是下述化學通式1所表示之化合物。式中，Q1表示苯基或萘基(該等基可具有取代基)，Q2與Q3分別獨立表示伸苯基或伸萘基(該等基可具有取代基)，R表示氫原子、碳數為1~3之烷基、乙醯基、苯甲醯基或苯基(可具有取代基)，k表示0~4之整數，I表示0~4之整數(其中，滿足k＋1≦4)，m表示0~2之整數，M表示相對離子。
上述化學通式1所表示之偶氮系化合物可根據細田豐編著之「理論製造染料化學」(1968年7月15日，技法堂發行，第5版，參照第135頁~第152頁)，例如使分別具有胺基之2種化合物重氮化以及偶合反應而獲得。另外，以偶氮鍵連結之取代基Q2之數量，可藉由反覆進行重氮化以及偶合反應而增加。
苝化合物較好的是下述化學通式2所表示之化合物。式中，Q4表示式(a)或(b)，L1、L2、L3以及L4分別獨立表示氫原子、碳數為1~5之烷基、碳數為1~5之烷氧基、鹵素原子、羥基或胺基，o、p、q、r分別表示0~2之整數，s表示0~4之整數(其中，滿足o＋p＋q＋r＋s≦8)，M表示相對離子。式(a)中，Q5分別獨立表示苯基、苯基烷基或萘基(該等基可具有取代基)，L5表示氫原子、碳數為1~5之烷基、碳數為1~5之烷氧基、鹵素原子、羥基或胺基，t表示0~4之整數。
化學通式2所表示之苝系化合物，例如可藉由日本專利特表平8-511109號公報中所記載之方法而獲得。
上述化學通式1及2所表示之溶致液晶化合物，其本身可單獨形成穩定之液晶相，因此高度配向。其結果，可獲得可見光區域之吸收二色性較大的偏光膜。
[溶致液晶化合物(B)]
本發明之溶致液晶化合物(B)通常於波長為350nm~800nm之範圍的可見光區域中之波長400nm以上之可見光區域不具有光吸收特性，或者光吸收特性較小。該溶致液晶化合物(B)較理想的是於波長400nm以上不具有光吸收特性，但於波長400nm附近之可見光區域表現出少許光吸收特性之化合物(於波長400nm以上光吸收特性較小之合物)亦可。另外，於本說明中，所謂「光吸收特性較小」，包括溶致液晶化合物(B)單體之吸收光譜於波長400nm下，莫耳吸光係數為50以下之情形。
波長400nm附近之吸收帶不易對之後所生成的偏光膜之光學特性造成不良影響，因此可使用於波長400nm以上光吸收特性較小之化合物。
上述溶致液晶化合物(B)較理想的是，於波長200nm~400nm，較好的是240nm~400nm，更好的是290nm~390nm表現出最大吸收。進而，溶致液晶化合物(B)較理想的是，分子長軸方向之遷移矩大於短軸方向之遷移矩，或者分子短軸方向之遷移矩大於長軸方向之遷移矩，換言之，溶致液晶化合物(B)係表現出吸收二色性者。此種溶致液晶化合物(B)可藉由單獨配向製成相位差膜而使用。
作為上述溶致液晶化合物(B)，較理想的是芳香族三聚氰胺系化合物、苯并咪唑系化合物、菲并喹啉系化合物、苊并喹啉系化合物、長鏈烷烴系化合物或者纖維素系化合物。此種化合物於溶液狀態下表現出液晶性(溶致液晶性)，且於波長400nm以上之可見光區域不具有光吸收特性，或者光吸收特性較小。如上所述，若為溶致液晶化合物(B)，則不會阻礙上述溶致液晶化合物(A)之配向，且其與溶致液晶化合物(A)之相溶性亦良好，並可與其混合比率相對應地降低溶致液晶化合物(A)之光學密度。
上述溶致液晶化合物(B)較好的是苊并喹啉系化合物。該苊并喹啉系化合物較好的是下述化學通式3所表示之化合物。式中，k為0~4之整數，1及m分別為0~3之整數，n為1~4之整數(其中，k、l、m以及n之值滿足式：k＋1＋m＋n≦10)。
上述化學通式3之化合物自身可單獨形成穩定之液晶相，因此不會擾亂溶致液晶化合物(A)之配向。其結果，可獲得偏光膜形成能力仍得到維持而光學密度較小之塗布液。
如日本專利特表2007-512236號公報所記載，上述苊并喹啉系化合物例如可藉由苊醌或其衍生物、與鄰苯二胺或其衍生物之縮合反應而獲得。
化學通式3中，M較好的是氫原子、鹼金屬原子、鹼土金屬原子、金屬離子、或者經取代或未經取代之銨離子。作為金屬離子，例如可列舉：Ni2＋ 、Fe3＋ 、Cu2＋ 、Ag＋ 、Zn2＋ 、Al3＋ 、Pd2＋ 、Cd2＋ 、Sn2＋ 、Co2＋ 、Mn2＋ 、Ce3＋ 等。例如，於本發明之偏光膜係由水溶液所生成時，上述M亦可最初預先選擇可提高於水中之溶解性之基，成膜後將其取代成水不溶性或難溶性之基以提高耐水性。
[溶劑]
於本發明中，作為溶解溶致液晶化合物(A)與溶致液晶化合物(B)之溶劑，只要可將兩溶致液晶化合物(A)、(B)溶解則無特別限制。具體而言，溶劑較理想的是親水性溶劑。作為親水性溶劑，例如可列舉水、醇類、溶纖劑類(Cellosolve)等。
[偏光膜生成用塗布液]
將上述溶致液晶化合物(A)與溶致液晶化合物(B)用溶劑溶解而成之偏光膜生成用塗布液中，可含有例如界面活性劑、抗氧化劑、抗靜電劑等任意之添加物。較理想的是，該偏光膜生成用塗布液中濃度為1重量%~50重量%之總固形分之至少一部分表現液晶性。
另外，偏光膜生成用塗布液中上述溶致液晶化合物(A)與上述溶致液晶化合物(B)之重量比(A：B)，較理想的是90：10~50：50。該重量比(A：B)更理想的是80：20~70：30。若為此種混合比，則可製備出可降低光學密度，且可以適度塗布厚度進行塗布之偏光膜生成用塗布液，而且，利用該塗布液，可生成膜內之透射率之均一性良好的溶致液晶化合物之偏光膜。
另外，以上述方式所製備之偏光膜生成用塗布液，於其吸收光譜測定(波長400nm以上之可見光區域)中，可使濃度1莫耳%(光程長度為0.5mm)下之吸光度較好的是2.0~3.5，更好的是2.5~3.0。
另外，先前之包含溶致液晶化合物之塗布液於濃度1莫耳%(光程長度為0.5mm)下的吸光度為4.0左右，因此對比先前之塗布液，本實施形態之偏光膜生成用塗布液之光學密度可謂充分小。
上述溶致液晶化合物(A)與溶致液晶化合物(B)之混合方法並無特別限制。例如，可先將溶致液晶化合物(A)與(B)混合，然後添加溶劑而形成塗布液。另外，亦可先將溶致液晶化合物(A)以及(B)中之一方與溶劑混合，然後於其中混合另一方之溶致液晶化合物。進而，亦可將溶致液晶化合物(A)以及(B)分別分開與溶劑混合，然後將兩者混合而形成塗布液。
[偏光膜]
本實施形態之偏光膜可藉由將上述塗布液塗布於基材上，加以乾燥而獲得。
此處，基材係用於均一地塗布塗布液，作為該基材，例如可使用玻璃基板、石英基板、高分子膜、塑膠基板、鋁或鐵等之金屬板、陶瓷基板、矽晶圓等，並且可使用任意選擇之適當基板。另外，生成偏光膜時之塗布液的塗布方法以及乾燥方法可採用任意適當之方法。
上述溶致液晶化合物(A)以及(B)可於溶劑揮發過程中，利用任意方法進行配向。例如，可藉由使用實施了配向處理之基材，使各溶致液晶化合物沿與該基材之配向處理方向平行或正交方向配向。此處，作為溶致液晶化合物之配向方法，除通常之配向處理以外亦可採用磁場、電場等任意方法。
根據本實施形態，可使偏光膜之膜厚例如為0.6μm以上。具體而言，偏光膜之膜厚較好的是0.6μm~1.5μm，更好的是0.7μm~0.9μm。
另外，偏光膜之平均透射率較理想的是30%以上，更理想的是40%以上。
進而，偏光膜之平均二色比較理想的是10以上，更理想的是15以上。
另外，較理想的是，偏光膜之平均透射率為40%以上，且[平均透射率/膜厚]之值為40~70之範圍。
以上述方式而生成之偏光膜適合用於液晶顯示裝置。作為液晶顯示裝置，可列舉電腦顯示器以及筆記型電腦、影印機等之顯示器之可使用偏光膜者。
[實施例]
將於波長570nm表現最大吸收，且含有苝系之溶致液晶化合物(向列型液晶化合物)的濃度為16重量%之水溶液(Optiva公司製造，商品名「NO15」)65份，與於波長400nm以上之可見光區域幾乎不表現光吸收特性，且於波長380nm表現最大吸收的含有喹啉基苊-2,5-二磺酸鹽(苊并喹啉系化合物)的濃度為16重量%之水溶液35份進行混合，製備於室溫(23℃)下表現向列型液晶相之塗布液。
使用滑動式塗布機，將該塗布液塗布於玻璃基板上，使塗布厚度達到5μm，並於23℃下進行自然乾燥。對如此而獲得之偏光膜與玻璃基板(光學等向性)一起測定諸物性，結果示於表1。
比較例1
使用滑動塗布機，將於波長570nm表現最大吸收之溶致液晶化合物(向列型液晶化合物)的16重量%之水溶液(Optiva公司製造，商品名「NO15」)塗布於玻璃基板上，使塗布厚度達到5μm，並於23℃下進行自然乾燥。對如此而獲得之偏光膜與玻璃基板(光學等向性)一起測定諸物性，結果示於表1。
比較例2
使用滑動塗布機，將於波長570nm表現最大吸收之溶致液晶的16重量%之水溶液(Optiva公司製造，商品名「NO15」)塗布於玻璃基板上，使塗布厚度達到3μm，並於23℃下進行自然乾燥。對如此而獲得之偏光膜與玻璃基板(光學等向性)一起測定諸物性，結果示於表1。
另外，表1中，偏光膜之透射率係使用分光光度計(日本分光公司製造，產品名「V-7100」)而測定。
另外，關於偏光膜之透射率之面內不均一度，係製作縱8cm×橫8cm之樣品，以距離邊為2cm之間隔，在縱方向上取3點、橫方向上取3點共取9點，測定該9點之透過率，求出平均值以及面內不均一度。另外，面內不均一度為透射率之(最大值-最小值)。
進而，關於偏光膜之二色比，係使用具備葛蘭-湯普生(Glan Thompson)偏光子之分光光度計(日本分光公司製造，產品名「U-4100」)，射入波長為600nm之直線偏光之測定光，求出k1及k2，並利用下式進行計算。
此處，上述k1表示最大透射率方向之直線偏光的透射率，k2表示與最大透射率方向正交之方向之直線偏光的透射率。
並且，製作平均縱8cm×橫8cm之樣品，以距離邊為2cm之間隔，在縱方向上取3點、橫方向上取3點共取9點，對該9點進行測定，根據所測定之值的平均值而求得。
表1中，實施例之偏光膜之平均透射率為41%，另外，透射率之面內不均一度為1%，藉此可知，實施例之偏光膜的平均透射率較高且透射率之面內不均一度較小。
與此相對，比較例1之偏光膜的透射率之面內不均一度雖較小為1%，但是平均透射率較低為28%。另外，比較例2之偏光膜的平均透射率雖較高為41%，但是透射率之面內不均一度較大為3%，而且[平均透射率/膜厚]之值為82，係70以上之值。
 [產業上之可利用性]
如上所述，利用本發明之偏光膜生成用塗布液，可獲得可維持較高之透射率且透射率之膜內均一性較高的偏光膜，該偏光膜對於提高例如液晶顯示裝置之顯示特性極為有用。

Claims (6)

  1. 一種偏光膜生成用塗布液，其包含：於波長400nm以上之可見光區域具有光吸收特性之溶致液晶化合物(A)、於波長400nm以上之可見光區域不具有光吸收特性或光吸收特性小之溶致液晶化合物(B)、以及溶解上述溶致液晶化合物(A)與溶致液晶化合物(B)之溶劑。
  2. 如請求項1之偏光膜生成用塗布液，其中上述偏光膜生成用塗布液中濃度為1重量%~50重量%之總固形分的至少一部分表現液晶性。
  3. 如請求項1或2之偏光膜生成用塗布液，其中上述溶致液晶化合物(A)與上述溶致液晶化合物(B)之重量比(A：B)為90：10~50：50。
  4. 如請求項1或2之偏光膜生成用塗布液，其中上述溶致液晶化合物(A)為偶氮系化合物、蒽醌系化合物、苝系化合物、喹啉黃系化合物、萘醌系化合物或部花青素系化合物。
  5. 如請求項1或2之偏光膜生成用塗布液，其中上述溶致液晶化合物(B)為芳香族三聚氰胺系化合物、苯并咪唑系化合物、菲并喹啉系化合物、苊并喹啉系化合物、長鏈烷烴系化合物或纖維素系化合物。
  6. 一種偏光膜，其係將如請求項1至5中任一項之偏光膜生成用塗布液塗布於基材上，加以乾燥而獲得者。
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