TWI532826B - 液晶組成物 - Google Patents

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Description

液晶組成物
本發明係關於一種液晶組成物、一種液晶膜、一種製備該液晶膜的方法、以及一種顯示裝置。
對於製造更薄、更輕、更大面積之顯示裝置，例如，液晶顯示器(LCD)、漿液晶顯示器面板(PDP)等的需求持續增加，而且試圖改善顯示均勻性、對比度、視角等的研究亦在進行中，以實現更高品質的影像。
可使用包括亮度強化薄膜、相位差薄膜、視角補償薄膜等之光學薄膜，以減少顏色上的變化、確保視角及增加亮度等。
在這些光學膜之中，已知藉由延長一聚合物薄膜以賦予光學各向異性至延長之薄膜，且亦已知藉由將一聚合型液晶化合物固化所製造之液晶薄膜的光學各向異性之使用方法。
液晶分子根據其形狀可分類成桿狀液晶與碟狀液晶。該桿狀液晶之各種型式的配向，包括均質型(homogeneous)、直向型(homeotropic)、斜向型(tilted)、展向型(splay)、膽固醇型等，因此可以展現無法從延長薄膜中獲得之光學性質。舉例而言，藉由塗覆聚合型液晶化合物至延長 薄膜而獲得各種液晶配向特性，更可保證各式各樣的物性。至於配向液晶的方法，使用一磨擦方法或一光配向方法。藉由磨擦方法或光配向方法，可將液晶化合物與溶劑混合並塗覆在配向層上而形成。之後，在用於塗覆該液晶化合物所混合的溶劑乾燥之後，可將液晶配向。然而，因為在溶劑乾燥之後該液晶化合物的流動性低，因此，難以根據存在於較低部位的配向層而將液晶配向。
又，根據在液晶面板中液晶分子的配向，如液晶顯示裝置之顯示裝置分類成各種模式，例如，扭轉向列(twisted nematic,TN)、超扭轉向列(super-twisted nematic,STN)、垂直對齊(vertical alignment,VA)或平面內切換(in-plane switching,IPS)。因此，每一液晶面板具有其固有的配向，因此，在液晶面板中的光學異向性亦有不同處。該液晶面板的光學異向性係根據液晶分子的配向來決定，因此，需要努力使液晶分子的排列更加均勻。
本發明係提供一種液晶組成物、一種液晶薄膜、一種製備液晶薄膜的方法、以及一種液晶裝置。
本發明之一目的係提供一種液晶組成物，其包含液晶化合物與具有20℃或以下的熔點之化合物。
在常溫下可均勻地塗佈該液晶組成物而不需要加熱。因此，就製程而言，使用該液晶組成物具有經濟效益，並可允許簡易操作一設備。在本說明書中，「常溫」一詞指自然溫度，沒有暖化或冷卻，且可指一溫度，例如，約15℃至 約35℃、約20℃至約25℃、約25℃、或約23℃。
此外，甚至在將用於塗佈性而混合的溶劑及其類似物乾燥之後，可確保在該液晶組成物中之適當的流動性，因此，可引起均勻配向。在本發明的具體實施例中，在常溫下，該液晶組成物可具有10 cps至4,000 cps、10 cps至3,500 cps、10 cps至3,000 cps、10 cps至2,500 cps、500 cps至4,000 cps、1,000 cps至4,000 cps、1,500 cps至4,000 cps、500 cps至3,500 cps、1,000 cps至3,000 cps、或1,500 cps至2,500 cps的黏度。該黏度可為在該液晶組成物實質上不包含一溶劑的狀態之黏度。該液晶組成物通常可與溶劑混合並塗佈。因此，該上述的黏度可為在常溫下的黏度，其係測量藉由在塗佈該液晶組成物之後，乾燥該混合溶劑而獲得的塗佈層。該乾燥條件沒有特別限制，並可進行該乾燥使得該溶劑可實質上被移除。可考慮例如該液晶組成物的固體成分及其相似物，而適當地控制該乾燥條件。由於如上所述適當的流動性，因此，具有此黏度範圍的該液晶組成物可包含一均勻配向。此外，即使在大範圍將液晶配向，而具有該黏度範圍的該液晶組成物可獲得一均勻液晶配向，且可提供具有優異的薄膜品質之液晶層。
在本發明的具體實施例中，該液晶化合物可為聚合型液晶化合物。「聚合型液晶化合物」一詞可指一化合物，其包含能夠顯示液晶性質之部位，例如，一液晶原骨架(mesogen backbone)及其相似物，並且亦含有至少一聚合型官能基團。
在本發明之具體實施例，該液晶化合物可包含多官能聚合型液晶化合物作為聚合型液晶化合物。「多官能聚合型液晶化合物」一詞可指包含兩個或以上聚合型官能基之液晶化合物。例如，該多官能聚合型液晶化合物可含有2至10個、2至8個、2至6個、2至5個、2至4個、2至3個、或2個聚合型官能基團。
該聚合型液晶化合物可為，例如，由下式1所表示的化合物。
在式1中，A為一單鍵、-COO-或-OCO-，R1至R10係各自獨立地為氫、一鹵素、一烷基、一烷氧基、一烷氧羰基、一氰基、一硝基、-T-Q-P或一下式2之取代基，或者一對R1至R5中的兩相鄰取代基、或一對R6至R10中的兩相鄰取代基共同形成一經-T-Q-P取代之苯環；其前提為：該R1至R10中至少一者為-T-Q-P或一下式2之取代基、或至少一對R1至R5中的兩相鄰取代基或R6至R10中的兩相鄰取代基共同形成一經-T-Q-P取代之苯環，其中T為一單鍵、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-，Q為一伸烷基或一亞烷基，以及P為一烯基、一環氧基、一氰基、一羧基、一丙烯醯基、一甲 基丙烯醯基、一丙烯醯氧基或一甲基丙烯醯氧基。
在式2中，B係為一單鍵、-COO-或-OCO-，以及R11至R15係各自獨立地為氫、一鹵素、一烷基、一烷氧基、一氰基、一硝基或-T-Q-P；其前提為：R11至R15中至少一者為-T-Q-P，其中T為為一單鍵、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-，Q為一伸烷基或一亞烷基，以及P為一烯基、一環氧基、一氰基、一羧基、一丙烯醯基、一甲基丙烯醯基、一丙烯醯氧基或一甲基丙烯醯氧基。
在本說明書中，符號「」可意謂為鍵結至 母化合物(other compound)的部分。例如，在式2中B的左 側之「」可意謂為B直接鍵結至式1的苯。
在本發明中，「單鍵」一詞可意謂為沒有單獨的原子(separate atom)或原子基存在於相對應的位置。例如，在式1及2中的「單鍵」意謂為沒有單獨原子存在於由A或B所表示的部位。例如，當在式1中的A為單鍵時，配置在A兩側的苯環可直接與彼此鍵結以形成一雙酚結構。
在本說明書中，鹵素的範例包含氟、氯、溴、碘等。
在本發明中，除非另有定義，該烷基的範例包含具有1至20個碳原子、1至16個碳原子、1至12個碳原子、1至8個碳原子、或1至4個碳原子之線性或支鏈的烷基，或具有3至20個碳原子、3至16個碳原子、3至20個碳原子、3至16個碳原子、3至12個碳原子、3至8個碳原子、或3至6個碳原子之環烷基。該烷基可任意地經由一或以上的取代基取代。
在本發明中，除非另有定義，該烷氧基的範例包含具有1至20個碳原子、1至16個碳原子、1至12個碳原子、1至8個碳原子、或1至4個碳原子的烷氧基。該烷氧基可為線性、支鏈或環狀。此外，該烷氧基可任意地經由一或以上的取代基取代。
又，在本發明中，除非另有定義，該伸烷基或亞烷基的範例包含具有1至20個碳原子、1至16個碳原子、1至12個碳原子、1至8個碳原子或1至4個碳原子、3至20個碳原子、3至16個碳原子、3至12個碳原子、或3至8個碳原子的伸烷基或亞烷基。該伸烷基或亞烷基可為線性、支鏈或環狀。該環狀伸烷基或亞烷基可為包含一脂肪族環狀結構之伸烷基或亞烷基。在脂肪族環狀結構中，存在一個或兩個或以上的環。兩個或以上的環可包含在兩個或以上不同的環中含有一或二或以上的碳原子作為共同成分(common component)之條件。該伸烷基或亞烷基可任意地被一或以上的取代基取代。
此外，在說明書中，除非另有定義，烯基的範 例包括具有2至20個碳原子、2至16個碳原子、2至12個碳原子、2至8個碳原子、或2至4個碳原子的烯基。該烯基可為線性、支鏈或環狀。又，該烯基可任意地被一或以上的取代基取代。
在本說明書中，取代基的範例為可經任何化合物或取代基所取代，其包含烷基、烷氧基、烯基、環氧基、氰基、羧基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基、芳基等，但不限於此。
在式1及2中，P可為丙烯醯基(acryloyl group)、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基、或甲基丙烯醯氧基。
在式1及2中，至少一個或以上之-T-Q-P或式2的殘基可存在於其中，可存在於，例如，R3、R8或R13的位置，及例如，可存在一或兩個-T-Q-P或式2的殘基。此外，在式1的化合物或式2的殘基中，除了-T-Q-P或式2的殘基之外，取代基的範例包括氫、鹵素、具有1至4個碳原子的線性或支鏈烷基、具有4至12個碳原子的環烷基、氰基、具有1至4個碳原子的烷氧基、或硝基。在本案的其它具體實施例中，除了-T-Q-P或式2的殘基之外，取代基的範例還包括氫、氯、具有1至4個碳原子的線性或支鏈的烷基、具有4至12個碳原子的環烷基、具有1至4個碳原子的烷氧基、或氰基。
液晶化合物的向列範圍(nematic range)沒有特別限制。本案的具體實施例中，可採用具有5℃或以上的向列範圍的液晶化合物作為液晶化合物。又，該液晶化合物的向列範圍的上限沒有特別限制，但可為，例如200℃或以下。 在本說明書中，「向列範圍」一詞可指將液晶化合物轉換成向列相的溫度。本發明可包含此液晶化合物以提供具有優異的可塗性與在乾燥後之優異流動性之液晶組成物。又，該液晶組成物可提供具有優異品質之液晶層。
該液晶組成物包括具有20℃或以下的熔點之化合物(之後稱作化合物L)。該化合物L可賦予該液晶組成物優異的可塗性及在乾燥後之優異流動性。因此，在塗佈該液晶組成物之後，該化合物L能夠使該液晶組成物均勻地配向。
至於化合物L，可無限制地使用具有上述熔點的化合物，並能夠進行該作用。
在本案的具體實施例中，可使用在常溫下為液態的化合物作為該化合物L。在液態之該化合物L可增加該液晶組成物的流動性以賦予優異的可塗性。此外，在塗佈該液晶組成物之後，該化合物L能夠使該液晶組成物均勻地配向。用於展現效果之化合物L的熔點可為，例如，15℃或以下、10℃或以下、或5℃或以下。又，當在常溫下該化合物L為氣態時，實質上不可能將該化合物L混合在液晶組成物中，因此，可使用具有適當的沸點的液晶組成物。例如，該化合物L的沸點可為約10℃或以上、15℃或以上、20℃或以上、25℃或以上、30℃或以上、35℃或以上、或40℃或以上。
在本案的具體實施例中，可使用在常溫下具有低黏度的化合物作為化合物L。當使用具有低黏度的化合物 作為該化合物L時，可增加該液晶組成物的流動性，從而，賦予優異的可塗性。用於展現效果的該化合物L的黏度可為，例如，1至200 cps。該黏度可為在常溫下的黏度。
使用具有上述溫度與黏度的化合物，以促使確保在乾燥之後該液晶組成物的流動性。
在本案的具體實施例中，該化合物L可為非液晶化合物。此外，關於非液晶化合物，例如，可使用丙烯酸酯及其相似物。關於丙烯酸酯，可使用不影響該液晶化合物配向的化合物及其相似物。
在本案的具體實施例中，可使用由下式3所式的化合物作為該化合物L。
在式3中，G為氫原子或烷基，A為伸烷基或亞烷基，及Q為-O-Ar-L-Ar、-O-Ar、-O-P或-U，其中，Ar為單價或二價芳香環化合物，L為-COO-或-OCO-，P為烯基、環氧基、氰基、羧基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基，及U為單價雜環化合物。
在本說明書中，除非另有定義，「單價或二價芳香環化合物」一詞可指衍生自一化合物的單價或二價殘基， 該化合物包含具有苯環的化合物、或包含兩個或以上苯環彼此連結或縮和的結構、或其衍生物。即，「單價或二價芳香環化合物」一詞的範圍可包含一般稱為芳基、所謂的芳烷基及其相似物之芳基。如上所述的單價或二價芳香環化合物之範例包含具有6至25個碳原子、6至21個碳原子、6至18個碳原子、6至13個碳原子的單價或二價環化合物。該單價或二價芳香環化合物可任意地經一或以上的取代基取代。
在本說明書中，除非另有定義，「單價雜環化合物」可指衍生自環狀有機化合物的單價殘基，更具體而言，在有機化合物中的環係由碳與除了碳之外的原子(雜原子)所形成。如上所述的該單價雜環化合物可具有，例如，3至20、3至16、3至12或3至8環結構原子。雜原子的範例包含氧、氮、硫及其相似物以及合適為氧或氮、或氧，而且一或二個環結構原子可為雜原子。該單價雜環化合物可任意地經一或以上的取代基取代。
該化合物可為，例如，在式3中的化合物，A為具有1至20個碳原子的伸烷基或亞烷基，及Q為-O-Ar-L-Ar、-O-Ar、-O-P或-U，其中，Ar為具有6至12個碳原子之單價芳香環化合物，P為丙烯醯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基，及U為具有3至8環結構原子並包含一氧原子或一氮原子作為雜原子之單價雜環化合物。
在本案的具體實施例中，該化合物可為式3的化合物，其中A為具有1至4個碳原子之線性或支鏈的伸烷 基或亞烷基，及Q為-O-Ar，其中，Ar為具有6至12個碳原子之單價芳香環化合物。
在本案的其它具體實施例中，該化合物可為在式3的化合物，其中，A為具有4至15個碳原子的線性、支鏈或環狀伸烷基或亞烷基，及Q為-O-P，其中，P為丙烯醯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基。
在本案的其它具體實施例，該化合物可為在式3的化合物，其中，A為具有1至4個碳原子的線性或支鏈伸烷基或亞烷基，以及Q為-U，其中，U為具有3至8個環結構原子並包含氧原子或氮原子作為雜原子之單價雜環化合物。
在液晶組成物中的化合物L的比率沒有特別限制，而且可依期望的效果進行選擇。在本案的具體實施例中，以100重量份的液晶化合物為基準，該化合物L可包含0.1至70重量份的比率。又，在本案的另一具體實施例中，以100重量份的液晶化合物為基準，該化合物L可包含0.1至60重量份、0.1至50重量份、0.1至40重量份、0.1至30重量份、0.1至20重量份、0.1至18重量份、0.1至16重量份、0.1至14重量份、0.1至12重量份、0.1至10重量份、0.1至8重量份、1至70重量份、1至50重量份、1至20重量份、3至20重量份、1至14重量份、或3至10重量份。可確保在此範圍內液晶化合物有效且均勻的配向與配向穩定性。然而，該範圍在此沒有特別限制，且根據化合物L的形式，只要對液晶配向性質的影響為極小地，以100重量份的液晶化 合物為基準，可使用約20至70重量份或50至70重量份的範圍。在本說明書中，除非另有定義，「重量份」單位可指重量比率。
當液晶化合物為聚合型液晶化合物時，該液晶組成物可另外地包含，例如，自由基起始劑或陽離子起始劑。已知一自由基起始劑有利於聚合型液晶化合物之反應或聚合。合適的自由基光起始劑的範例包含：胺基酮，例如，2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-嗎啉基)-1-丙酮、2-苯甲基-2-(二甲基胺基)-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮等；苯偶姻醚(benzoin ether)，例如，苯偶姻甲基醚、苯偶姻異丙基醚等；取代的苯偶姻醚，例如，茴香甲基醯(anisoin methyl ether)等；取代的苯乙酮類，例如，2,2-二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮等；取代的α-乙烯醇類(α-ketols)，例如，2-甲基-2-羥基苯丙酮(2-methyl-2-hydroxypropiophenone)等；芳香氧化膦，例如，雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基氧化膦等；芳香磺醯基氯類，例如，2-萘-磺醯基氯等；光敏肟類(photoactive oximes)，例如，1-苯基-1,2-丙二酮-2(O-乙氧基羰基)肟等；及其相似物以及其混合物，但不限於此。
有用的熱自由基起始劑之範例包括：偶氮化合物，例如，2,2'偶氮-雙(二異丁腈)(2,2'-azo-bis(isobutyronitrile))、2,2'-偶氮雙異丁酸二甲酯(dimethyl 2,2'-azo-bis(isobutyrate))、偶氮-雙(二苯甲烷)(azo-bis(diphenyl methane),)、4-4'-偶氮-雙(4-氰基物酸)(4-4'-azo-bis(4-cyanopentanoic acid))等；過氧化物，例如，過氧化氫、過氧化苯甲醯基、異丙苯基過氧化物、 三級丁基過氧化物、過氧化環己酮、戊二酸過氧化物(glutaric acid peroxide)、月桂醯基過氧化物、甲基乙基酮過氧化物等；氫過氧化物類，例如，三級丁基氫過氧化物、異丙苯氫過氧化物等；過酸類，例如，過醋酸、過苯甲酸、過硫酸鉀、過硫酸銨等；過酸酯類(peresters)，例如，二異丙酯過碳酸鈉(diisopropyl percarbonate)等；熱氧化還原起始劑(thermal redox initiator)及其相似物，等及其混合物，但不限於此。
在本案的具體實施例中，作為一自由基起始劑，在考慮一般的用途及同時引發的容易度、無溶劑加工性質、以及儲存安定性等時，可使用自由基起始劑。基於上述理由，關於自由基光起始劑，可使用，例如，選自胺基同類(amino ketones)、乙烯苯類(acetophenones)、芳香磷化氫氧化物(aromatic phosphine oxide)及其混合物之自由基光起始劑。
關於陽離子起始劑，亦可使用在本領域中已知的起始劑。有用的陽離子起始劑之範例包括在本領域中各種實用的已知材料，例如，鎓鹽，一特殊的有機金屬錯合物等，及其混合物。有用的鎓鹽之範例包含具有AX結構式的鎓鹽，其中，A為有機陽離子(選自例如，重氮、碘鎓及鋶陽離子，及具體而言，可選自二苯基碘鎓、三苯基鋶及苯基苯硫基二苯基鋶)，及X為陰離子(例如，有機磺酸酯或金屬或非金屬鹵化物(metalloid halide))。尤其，有用的鎓鹽之範例包括芳基重氮鹽(aryl diazonium salt)、二芳基碘鎓鹽、及三芳基鋶鹽，但不限於此。有用的陽離子熱起始劑之範例包括咪唑及超酸(superacid)的第四氨鹽(quaternary ammonium salt)(例如，SbF6 的第四氨鹽)等及其混合物。在本發明的具體實施例中，關於陽離子起始劑，在考慮一般的使用及同時引發的容易度、無溶劑處理及儲存穩定性時，可使用陽離子光起始劑。在陽離子光起始劑之間，基於前述理由，可使用選自鎓鹽及其混合物陽離子光起始劑。
自由基起始劑或陽離子起始劑的特殊比率沒有特別限制，且可根據目的選擇適當的比率。例如，以100重量份液晶化合物為基準，該起始劑可包含於0.01至20重量份的比率，但不限於此。當該起始劑的比率過低時，不能衍生一適當的聚合反應，以及當其比率過高時，由於在形成液晶層之後形成殘餘的起始劑，可能破壞物理性質，因此在考慮這些情況時，可選擇適當的比率。
該液晶組成物可另外包含一介面活性劑。該介面活性劑的範例包含碳氟系或矽系介面活性劑。碳氟系介面活性劑之範例包括來自美國3M公司的Fluorad FC4430、Fluorad FC4432及Fluorad FC4434等，及來自美國Dupont公司的Zonyl，以及該矽系介面活性劑之範例包括來自BYK-Chemie公司的BYK等，但介面活性劑不限於此。
該介面活性劑沒有特別的限制，且以100重量份的均質地配向液晶化合物為基準，該介面活性劑可包含在約0.05至5重量份的數量。當該介面活性劑的比率非常低時，該液晶層的表面的狀態可變差，且當該比率非常高時，藉由該介面活性劑可產生污點，因此，在考慮這些條件時，可選擇適當的比率。
該液晶組成物可另外包括一溶劑。該溶劑的範例包括：鹵代烴，例如，氯仿、二氯甲烷、四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯等；芳香烴，例如，苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯(methoxybenzene)、1,2-二甲氧基苯(1,2-dimethoxybenzene)等；酮系溶劑，例如，丙酮、甲基乙基酮、環己酮、環戊酮等；賽路蘇類(cellosolves)，例如，甲基賽路蘇(methyl cellosolve)、乙基賽路蘇(ethyl cellosolve)、丁基賽路蘇(butyl cellosolve)等；或醚類，例如，二甘醇二甲基醚(DEGDME)、二丙二醇二甲基醚(DPGDME)等，及其相似物，但不限於此。該溶劑可包含於單一溶劑或混合溶劑的形式。在液晶組成物中之該溶劑的比率沒有特別地限制，且可依期望的效果(例如，可塗性等)選擇適當比率的溶劑。
除了前述的添加劑之外，若有需要，該液晶組成物可另外地包括已知的添加劑，例如，穩定劑或非聚合型非液晶化合物等。
本發明的另一個態樣提供一液晶薄膜(LCF)。示範性液晶薄膜可具有由上述液晶組成物所形成的一液晶層。
在液晶層的液晶組成物可包含於一配向狀態。可聚合該化合物，例如，均質型、直向型、斜向型、展向型或膽固醇型配向狀態，並包含於該液晶層。
在本發明的一具體實施例中，該液晶化合物可包含於均質型配向狀態。在本發明中，「均質地配向」一詞意指相對於該液晶層的平面而言，包含該液晶化合物的該液晶層的光軸具有約0°至約25°、約0°至約15°、約0°至約10°、約 0°至約5°或約0°的一傾斜角。在本說明書中，「光軸」一詞意指當光通過一相對應的區域時之一慢軸或一快軸，且一般可指慢軸。
該液晶層包含，例如，液晶化合物，且該液晶化合物可包含於一聚合形式。此外，在本說明書中，「該聚合型液晶化合物為包含於聚合形式」意指將該液晶化合物聚合以形成骨架，例如，在液晶層的液晶聚合物之主鏈或側鏈之狀態。
該液晶層亦可包含在非聚合狀態的聚合性液晶化合物，或另外包含已知的添加劑，例如，穩定劑、非聚合型非液晶化合物、起始劑等。
該液晶薄膜可應用於各種用途。在本案的具體實施例中，該液晶層展現相延遲特徵，因此，可使用該液晶薄膜於一相位差薄膜、一視野角補償膜薄膜、一反射型偏光板等中，其可被應用至顯示裝置，例如，液晶顯示裝置(LCD)等。在本發明的具體實施例中，該液晶層可為展現1/4、1/2或3/4波長層特徵之相位差層。在本說明書中，「n波長層」一詞可指一相位延遲元件，其可遲滯入射至波長層上之光之相位n次。
示範性液晶薄膜可另外地包含一基材層。當另外地包含該基材層時，可將該液晶層形成在該基材層的至少一側。圖1為一說明性液晶薄膜100的橫截面視圖，並說明液晶層101形成在一基材層102的一側之情形。
可使用各種基材層。本發明的具體實施例，作 為該基材層，可使用光學等向性基材層、光學異向性基材層，例如，展現相位遲滯特徵等之一相位遲滯層，或偏光元件等。
關於該光學等向性基材層，可使用一透明基材層，例如，玻璃、透明塑膠層等。塑膠基材層的範例包括：一纖維素基材層，例如一雙乙醯纖維素(DAC)或三乙醯纖維素(TAC)基材層；一環-烯烴共聚物(COP)基材層，例如，一原冰片烯衍生物樹脂基材層等；一丙烯酸系基材層，例如一聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)基材層等；一聚碳酸酯(PC)基材層；一烯烴系基材層，例如一聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)基材層等；一聚乙烯醇(PVA)基材層；一聚醚(PES)基材層；一聚二醚酮(PEEK)基材層；一聚醚醯亞胺(PEI)基材層；一聚乙烯萘亞甲基(PEN)基材層；一聚酯基材層，例如一聚乙烯對苯二甲酸(PET)基材層；一聚亞醯胺(PI)基材層；一聚碸(PSF)基材層；一聚芳香酯(PAR)基材層或一氟樹脂基材層。例如，該基材層可為薄片或薄膜形式。
關於該光學各向異性的基材層，例如，相延遲層，例如可使用一1/4波長層或一1/2波長層及其相似物。前述相延遲層可為一藉由將一聚合型液晶化合物進行配向及聚合所形成之液晶聚合物層，或一透過延長或縮短製程而提供雙折射的塑膠膜或薄片。
作為該偏光元件，可使用本技術領域中已知的典型元件。例如，作為該偏光元件，可使用藉由將二色性染料吸收與配向至一聚乙烯醇樹脂上而製備的一元件。
若有需要，可將該基材層進行各種表面處理， 例如低反射處理、抗反射處理、抗眩光處理及/或高解析度抗眩光處理等。
該說明性的液晶薄膜可另外包括一配向層，其係形成於該基材層及該液晶層之間。例如，參見圖1，液晶薄膜100可包括一配向層用來作為一附加層，該附加層形成於基材層102及液晶層101之間。該配向層可在該液晶薄膜形成期間，用來將一液晶化合物進行配向。可使用本技術領域中已知的典型配向層，例如，利用一壓印法所形成之配向層、一光配向層、或一摩擦配向層及其相似物，以作為該配向層。該配向層具有一任意地結構，且該配向層亦可藉由直接地摩擦或延長該基材層而不需要使用該配向層，而對該基材層賦予配向性質。
本發明的另一其它態樣係提供液晶薄膜的製造方法。用於製備液晶薄膜的說明性方法可包括：利用包含該液晶組成物之塗佈溶液，並藉由配向組成物之液晶化合物來形成液晶層。
該液晶層可藉由包含：形成一配向層；形成包含該液晶組成物之塗佈溶液之塗佈層；以及在將該組成物的液晶化合物配向時，藉由聚合反應而形成液晶層之方法而製備。例如，該配向層可形成於上述基材層上。
例如，藉由摩擦一聚合物薄膜(例如聚亞醯胺等)或塗佈一光配向化合物，並且經由照射線性偏振光等將該化合物進行配向之方法；或一壓印法，例如奈米壓印等可形成配向層。能夠配向液晶化合物之各種配向層之形成方法在本 技術領域中為已知的。
藉由使用已知的方法將該組成物塗佈在配向層上，可形成該液晶組成物的塗佈層。在本發明的具體實施例中，可在常溫下塗佈該組成物。即，可在15℃至35℃、20℃至25℃、25℃或23℃之溫度下，進行該組成物的塗佈製程。當在前述範圍中進行該組成物的塗佈製程，不需要添加熱，因此，就製程而言，該製程有經濟效益，因此允許簡單操作設備。
藉由塗佈液晶組成物而形成的塗佈層可具有流動性。在本發明的具體實施例中，在常溫下，該塗佈層可具有10 cps至4,000 cps、10 cps至3,500 cps、10 cps至3,000 cps、10 cps至2,500 cps、10 cps至2,000 cps、10 cps至1,500 cps、10 cps至1,000 cps、10 cps至500 cps或10 cps至250 cps的黏度。如上所述，該黏度可為在實質上不包含一溶劑的液晶組成物的黏度。具有上述黏度範圍的塗佈層促使該液晶組成物根據存在於較低位置的配向層的配向圖案而配向，因此，可引起均勻的液晶化合物的配向。又，當塗佈層具有該黏度範圍時，可在常溫下配向該液晶化合物。在本發明的具體實施例中，在該溫度下將該塗佈層配向，該溫度可為15℃至35℃、20℃至25℃、25℃、或23℃。因此，在配向液晶組成物不需要添加熱，並可解決在添加熱等情況下的問題。
根據配向層的配向圖案而配向的液晶化合物可經由聚合反應製程以形成液晶層。該聚合反應製程可在液晶薄膜領域中之一般條件下進行。
本發明的又另一態樣提供一顯示裝置。一說明性顯示裝置可包含該液晶薄膜。例如，該顯示裝置可為液晶顯示裝置(LCD)。
在顯示裝置等中，可使用該液晶薄膜於各種用途。例如，該液晶薄膜可作為用於液晶顯示裝置的一光學補償基材。因此，可包含液晶薄膜作為該裝置的一光學補償基材。此外，可使用該薄膜作為：一相位差薄膜，例如，一超扭轉向列型(超扭轉向列型)((STN)LCD、一薄膜電晶體扭轉向列型(thin film transistor-twisted nematic)(TFT-TN)LCD、一垂直配向(vertical alignment)(VA)LCD或一平面內切換(in-plane switching)(IPS)LCD等，一1/2波長板；一1/4波長板；一具有反波長色散特性的薄膜；一光學補償薄膜；一彩色濾光片；一包括偏光板或一偏光器的疊層膜；一偏光板補償薄膜等。
根據該液晶薄膜的用途，藉由使用該薄膜而配置一顯示裝置的方法沒有特別的限制。在各種方法中，該薄膜設置於該裝置的位置或配置該裝置的方法為已知的，而且所有的方法都可以使用。
根據本發明的說明性液晶組成物，該液晶組成物在常溫下可均勻地塗佈，而不需要添加熱，因此，就製程而言，該製程有經濟效益，因此，允許簡單操作設備。又，根據說明性液晶組成物，即使在用於該液晶組成物的溶劑乾燥之後，可確保一適當的流動性，因此，可引起均勻地配向。 此外，根據說明性的液晶組成物，即使在廣大區域中將液晶配向，仍可進行均勻的液晶配向。
100‧‧‧液晶薄膜
101‧‧‧液晶層
102‧‧‧基材層
圖1係根據本發明的具體實施例的液晶薄膜之示意圖。
圖2係經由偏光顯微鏡觀察由實施例1所製備的液晶薄膜的影像。
圖3係經由偏光顯微鏡觀察由比較例2所製備的液晶薄膜的影像。
之後，將更詳細描述本發明的具體實施例。然而，本發明不限於下文所揭示的具體實施例，但可應用在各種形式。為了使本技術領域中具有通常知識者能夠具體且實施本發明，因此，描述下述實施例。
之後，參考範例與比較例將更詳細描述該液晶組成物與液晶薄膜。然而，該液晶組成物與該液晶薄膜的範圍並不限於下述的實施例中。
將藉由下述的方法來評估在範例與比較例中的下述物理性質。
1.液晶配向性質的均勻性之評估
當使偏光顯微鏡的兩個偏光板之傳送軸相互垂直時，將在實施例或比較例所製備的液晶薄膜配置在兩個偏光板之間。此時，將液晶薄膜配置，使得其光軸與偏光板之一的傳送軸相配。在上述狀態下，藉由使用CA210來測量漏 光程度，CA210為用於測量互相垂直的偏光板之間的亮度之設備。因為越小的漏光程度，則液晶配向性質的均勻性越佳，因此，藉由使用漏光的程度來評估液晶薄膜的液晶配向性質之均勻性。
<評估標準>
◎：亮度小於0.3 cd/m2
○：亮度為0.3 cd/m2或以上及小於0.5 cd/m2
X：亮度為0.5 cd/m2或以上
實施例1
在一TAC基材層(折射率：1.49，厚度：80,000 nm)的一側塗覆用來形成光配向層的組成物，使該乾燥後之塗層的厚度可達約1,000 Å，並且在烘箱中於80℃下進行乾燥2分鐘。藉由將聚原冰片烯(分子量(Mw)=150,000)及丙烯酸單體之混合物與光起始劑(Irgacure 907)混合以製備一組成物，其中該聚原冰片烯具有一下式A的桂皮酸(cinnamate)基團，接著將輸出的混合物溶解於甲苯溶劑中，以使該聚原冰片烯具有2重量%的固體濃度(聚原冰片烯：丙烯酸單體：光起始劑=2：1：0.25(重量比))，且使用該組成物作為用以形成光配向層的組成物。
將用來形成光配向層的乾燥組成物經過一配向處理以形成一光配向層。將能夠以一預定方向產生線性偏光的線柵偏光板定位於上述經乾燥的組成物的上部；然後，藉由將該乾燥組成物照射紫外線射線(300 mW/cm2)約30秒而進行配向處理，同時將該TAC基材層以約3 m/min的速率移動。接著，將一液晶層形成於該經過配向處理的配向層上。關於該液晶組成物，製備一液體化合物，以100重量份的液晶化合物為基準，製備之該液體化合物包含由下式B所表示的液晶化合物、5重量份的由下式4所示的化合物(熔點-3℃)、一適當份量的該光起始劑(Irgacure 907)及75重量份的甲苯溶劑。接著，在常溫下將該液晶組成物塗佈在該配向層上，使其具有約1μm的乾燥厚度，從而形成一塗佈層。之後，在常溫下將該塗佈層乾燥約2分鐘。在乾燥之後，量測該塗佈層在常溫下具有約2,000 cps的黏度。接著，根據在下半部位的配向層的配向，將該液晶組成物配向，而且藉由照射紫外線(300 mW/cm2)於其上約10秒以形成液晶層，從而製備液晶薄膜。
實施例2
除了在製備該液晶組成物期間，使用由下述式C所示的液晶化合物取代由式B所示的液晶化合物混合以外，液晶薄膜的製備方法與實施例1相同。
實施例3
除了在製備該液晶組成物期間，使用由下述式5所表示的化合物取代由式4所示的液晶化合物混合以外，液晶薄膜的製備方法與實施例1相同。
實施例4
除了在製備該液晶組成物期間，使用由下述式5所示的化合物取代由式4所示的液晶化合物混合以外，液晶薄膜的製備方法與實施例2相同。
實施例5
除了在製備該液晶組成物期間，使用由下述式 6所示的化合物取代由式4所示的液晶化合物混合以外，液晶薄膜的製備方法與實施例1相同。
實施例6
除了在製備該液晶組成物期間，使用由下述式6所示的化合物取代由式4所示的液晶化合物混合以外，液晶薄膜的製備方法與實施例2相同。
實施例7
除了在製備該液晶組成物期間，使用由下述式7所示的化合物取代由式4所示的液晶化合物混合以外，液晶薄膜的製備方法與實施例1相同。
實施例8
除了在製備該液晶組成物期間，使用由下述式7所示的化合物取代由式4所示的液晶化合物混合以外，液 晶薄膜的製備方法與實施例2相同。
比較例1
除了在製備該液晶組成物期間，不混合式4的化合物以外，液晶薄膜的製備方法與實施例1相同。
比較例2
除了在製備該液晶組成物期間，不混合式4的化合物以外，液晶薄膜的製備方法與實施例2相同。
比較例3
除了在製備該液晶組成物期間，將混合丙烯酸二十二酯(behenyl acrylate)來代替式4的化合物以外，液晶薄膜的製備方法與實施例1相同。
測試例
藉由使用在實施例1與比較例2的液晶薄膜作為代表例來評估液晶薄膜的薄膜品質。
當偏光顯微鏡的兩個偏光板的傳送軸互相垂直時，將實施例1或比較例2所製備的液晶薄膜配置在兩個偏光板之間。此時，將該液晶薄膜配置使得其光軸與該偏光板之一的傳送軸相配。在前述的狀態下，使用該偏光顯微鏡觀察液晶薄膜的表面。圖2說明藉由使用該偏光顯微鏡而獲得的實施例1的液晶薄膜影像，以及圖3說明藉由使用該偏光顯微鏡而獲得的比較例2的液晶薄膜影像。
本發明係參照特定實施例而呈現並描述，本技術領域者將了解在不背離本發明後述申請專利範圍所定義之權利範圍下可有形式及細節上的多種變化。
100‧‧‧液晶薄膜
101‧‧‧液晶層
102‧‧‧基材層

Claims (18)

  1. 一種液晶組成物，包括：一液晶化合物；以及一化合物，其具有20℃或以下的熔點；其中，以100重量份的液晶化合物為基準，包含具有沸點20℃或以下之該化合物之比例為0.1至40重量份。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中，於該液晶組成物不包含一溶劑的狀態下，該液晶組成物在常溫下具有10cps至4,000cps的黏度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中，該液晶化合物為由下式1所示的一聚合型液晶化合物： 在式1中，A為一單鍵、-COO-或-OCO-，R1至R10係各自獨立地為氫、一鹵素、一烷基、一烷氧基、一烷氧羰基、一氰基、一硝基、-T-Q-P或一下式2之取代基，或者一對R1至R5中的兩相鄰取代基、或一對R6至R10中的兩相鄰取代基共同形成一經-T-Q-P取代之苯環；其前提為：該取代基R1至R10中至少一者為-T-Q-P或一下式2之取代基，或至少一對R1至R5中的兩相鄰取代基或R6至R10中的兩相 鄰取代基共同形成一經-T-Q-P取代之苯環，其中T為一單鍵、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-，Q為一伸烷基或一亞烷基，以及P為一烯基、一環氧基、一氰基、一羧基、一丙烯醯基、一甲基丙烯醯基、一丙烯醯氧基或一甲基丙烯醯氧基； 在式2中，B係為一單鍵、-COO-或-OCO-，以及R11至R15係各自獨立地為氫、一鹵素、一烷基、一烷氧基、一烷氧羰基、一氰基、一硝基或-T-Q-P；其前提為：R11至R15中至少一者為-T-Q-P，其中T為為一單鍵、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-，Q為一伸烷基或一亞烷基，以及P為一烯基、一環氧基、一氰基、一羧基、一丙烯醯基、一甲基丙烯醯基、一丙烯醯氧基或一甲基丙烯醯氧基。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中，具有20℃或以下的熔點之該化合物具有10℃或以上的沸點。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中，具有20℃或以下的熔點之該化合物具有一非液晶化合物。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中，具有20℃或以下的熔點之該化合物係由下式3所示： 在式3中，G為一氫原子或一烷基，A為一伸烷基或一亞烷基；以及Q為-O-Ar-L-Ar、-O-Ar、-O-P或-U，其中，Ar為一單價或二價芳香環化合物，L為-COO-或-OCO-，P為一烯基、一環氧基、一氰基、一羧基、一丙烯醯基、一甲基丙烯醯基、一丙烯醯氧基或一甲基丙烯醯氧基，以及U為單價雜環化合物。
  7. 如申請專利範圍第6項之液晶組成物，其中，A為具有1至20個碳原子的一伸烷基或一亞烷基，以及Q為-O-Ar、-O-P或-U，其中，Ar為具有6至12個碳原子之一單價芳香環化合物，P為一丙烯醯基、一甲基丙烯醯基、一丙烯醯氧基或一甲基丙烯醯氧基，以及U為具有3至8環構成原子及包含一氧原子或一氮原子作為一雜原子之單價雜環化合物。
  8. 如申請專利範圍第6項之液晶組成物，其中，A為具有1至4個碳原子的直鏈或支鏈伸烷基或亞烷基，以及Q為- O-Ar，其中Ar為具有6至12個碳原子之單價芳香環化合物。
  9. 如申請專利範圍第6項之液晶組成物，其中，A為直鏈、支鏈或環狀伸烷基或亞烷基，以及Q為-O-P，其中P為一丙烯醯基、一甲基丙烯醯基、一丙烯醯氧基或一甲基丙烯醯氧基。
  10. 如申請專利範圍第6項之液晶組成物，其中，A為具有1至4個碳原子的直鏈或支鏈的伸烷基或亞烷基，以及Q為-U，其中U為具有3至8環構成原子及包含一氧原子或依氮原子作為一雜原子之單價雜環化合物。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之液晶化合物，更包含一自由基起始劑或一陽離子起始劑。
  12. 一種液晶膜，其係具有一液晶層，該液晶層係由一液晶組成物所形成，該液晶組成物包括：一液晶化合物；以及一化合物，其具有20℃或以下的熔點；其中，以100重量份的液晶化合物為基準，包含具有沸點20℃或以下之該化合物之比例為0.1至70重量份。
  13. 如申請專利範圍第12項之液晶膜，更包含一基材層，其中，該液晶層係形成在該基材層之一側。
  14. 如申請專利範圍第13項之液晶膜，其中，該基材層為一光學等向性基材層、一光學異向性基材層、或一偏光元件。
  15. 一種製備液晶膜的方法，包括：塗覆一塗佈溶液，該塗佈溶液包括一液晶組成物，其中該液晶組成物包括：一液晶化合物；以及一化合物，其具有20℃或以下的熔點；其中，以100重量份的液晶化合物為基準，包含具有沸點20℃或以下之該化合物之比例為0.1至70重量份；以及配向該組成物之該液晶化合物。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中，在15℃至35°C下，塗覆包含該液晶組成物之該塗佈溶液。
  17. 如申請專利範圍第15項之方法，其中，在15℃至35°C下，配向該液晶化合物。
  18. 一種液晶裝置，其係包括如申請專利範圍第12項所述之液晶膜。
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