TWI685559B - 聚合性液晶化合物、組合物及其聚合體、偏光板、顯示元件以及光學各向異性膜的製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本發明關於一種具有茚酮或α-萘滿酮或者與它們類似的骨架的聚合性液晶化合物、包含所述聚合性液晶化合物的組合物、以所述聚合性液晶化合物為原料的聚合體及光學各向異性膜、以及它們的製造方法。
有時以視場角的廣域化或高對比度化為目的而在液晶顯示器中內置相位差板。有時以有效的抗反射為目的而在有機電致發光(Electroluminescence,EL)顯示器中內置包含相位差板及偏振元件的圓偏振片。
顯示出雙折射性的液晶聚合體可用作相位差板。
包含聚合性液晶化合物的聚合性液晶組合物顯示出雙折射。聚合性液晶化合物的配向通過聚合而被固定。如此,聚合性液晶化合物成為液晶聚合體的原料。
若在液晶顯示器中使用作為以往的顯示出正波長分散特性的液晶聚合體的相位差板,則存在偏振狀態根據波長發生變化,而無法獲得所意圖達到的色相的課題。
若在有機EL顯示器中使用作為以往的顯示出正波長分散特性的液晶聚合體的、包含相位差板及偏振元件的圓偏振片,則存在偏振狀態根據波長發生變化,而無法獲得對可見區域的總波長進行有效地抗反射的功能的課題。
為了解決所述兩個課題,需要伴隨可見光區域的波長的增加而
液晶聚合體的延遲的降低程度低的液晶聚合體。液晶聚合體作為光學各向異性膜而在專利文獻1~專利文獻5中有記載。
[專利文獻1]日本專利特表2010-522893號公報
[專利文獻2]日本專利特開2009-179563號公報
[專利文獻3]國際公開第2012/060011號
[專利文獻4]日本專利特開2005-289980號公報
[專利文獻5]日本專利特開2010-31223號公報
本發明的課題在於提供一種聚合性液晶化合物,其成為伴隨可見光區域的波長的增加而液晶聚合體的延遲的降低程度低的液晶聚合體的原料。
發明者們發現,具有茚酮或α-萘滿酮或者它們的衍生物的骨架的聚合性液晶化合物的聚合體伴隨可見光區域的波長的增加而液晶聚合體的延遲的降低程度低,從而完成了發明。
(式(1)中,A1獨立地為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基,所述1,4-伸苯基中,至少一個氫可經氟、氯、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷氧基羰基或碳數1~5的烷醯基取代,Z1獨立地為單键、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-OCH2CH2O-、-CH2CH2COO-、-OCOCH2CH2-、-CH2CH2OCO-或-COOCH2CH2-,X1為單鍵、-CH2-、-O-、-S-、-NR2-或-CO-,R2為氫或碳數1~5的烷基,W1及W2獨立地為氫、氟、碳數1~5的烷基或碳數1~5的氟烷基,T1及T2獨立地為氫、非定域化的電子數6~18的芳香環、碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基或碳數1~12的烷硫基,所述烷基、所述烷氧基及所述烷硫基中,至少一個-CH2-可經-O-或-S-取代,至少一個氫可經氟取代,T1與T2可彼此鍵結而形成環,m獨立地為0~3的整數,且m的和為1以上,Y1獨立地為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-,Q1獨立地為單鍵或碳數1~20的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-CH≡CH-取代,PG獨立地為烷基或式(PG-1)~式(PG-9)的任一者所表示的聚合性基)
(式(PG-1)~式(PG-9)中,R1獨立地為氫、鹵素、甲基、乙基或三氟甲基)。
[2]根據[1]所述的聚合性液晶化合物,其中,T1及T2的其中一者是非定域化的電子數6~18的芳香環,且T1及T2的另一者是氫、甲基或非定域化的電子數6~18的芳香環。
(式(G-1)~式(G-9)中,X2為-O-或-S-,至少一個-CH=可被取代為-N=,至少一個氫可經氟、氯、氰基、三氟乙醯基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷氧基羰基或碳數1~5的烷醯
基取代)。
[4]根據[1]所述的聚合性液晶化合物,其中,T1及T2獨立地為碳數1~12的烷硫基,所述烷硫基中,至少一個-CH2-可經-O-或-S-取代,所述烷硫基中,至少一個氫可經氟取代。
[5]根據[1]所述的聚合性液晶化合物,其中,T1及T2彼此鍵結而形成具有至少一個硫原子的碳數4~11的單環或稠環。
[6]根據[1]或[5]所述的聚合性液晶化合物,其中,T1及T2彼此鍵結而形成二噻烷、二硫雜環戊烷、二硫醇或苯並二硫醇。
[7]根據[1]至[6]所述的聚合性液晶化合物,其中,PG為式(PG-1)~式(PG-9)的官能基。
[8]根據[1]至[6]所述的聚合性液晶化合物,其中,PG為式(PG-1)的官能基,R1為氫或甲基。
[9]根據[1]至[8]所述的聚合性液晶化合物,其中,A1中的至少一個為1,4-伸環己基,Z1中的至少一個為-CH2CH2COO-或-OCOCH2CH2-,m為2。
[10]根據[1]至[9]所述的聚合性液晶化合物,其中,X1為單鍵。
[11]一種聚合性液晶組合物,其含有至少一個根據[1]至[10]中任一項所述的聚合性液晶化合物。
[12]根據[11]所述的聚合性液晶組合物,其含有4重量%~50重量%的根據[1]至[10]中任一項所述的聚合性液晶化合物。
[13]一種液晶聚合體,其是根據[11]或[12]所述的聚合性液晶組合物硬化而成。
[14]根據[13]所述的液晶聚合體,其中,液晶分子的相同的配向狀態固定化。
[15]根據[13]或[14]所述的液晶聚合體,其中,(對膜面垂直入射波長450nm的光時的延遲)/(對膜面垂直入射波長550nm的光時的延遲)為1.05以下。
[16]一種偏振片,其具有根據[13]至[15]中任一項所述的液晶聚合體。
[17]一種顯示元件,其具有根據[13]至[15]中任一項所述的液晶聚合體。
[18]根據[17]所述的顯示元件,其更具有偏振片。
[19]一種液晶聚合體的製造方法,其包括使根據[11]或[12]所述的聚合性液晶組合物聚合的步驟。
根據本發明,可製造伴隨可見光區域的波長的增加而液晶聚合體的延遲的降低程度低的液晶聚合體。
本發明中,所謂“波長分散特性”是指可見光區域的各波長下的液晶聚合體的雙折射率的分佈。
本發明中,所謂“正波長分散特性”是指伴隨可見光區域的波長的增加而液晶聚合體的延遲的降低大。
本發明中,“△n”是指液晶聚合體的雙折射率。
本發明中,所謂“△n(550)”是指波長550nm下的液晶聚合體的雙折射率。
本發明中,所謂“Re450nm”是指對膜面垂直入射波長450nm的光時的延
遲。
本發明中,所謂“Re550nm”是指對膜面垂直入射波長550nm的光時的延遲。
本發明中,所謂“Re650nm”是指對膜面垂直入射波長650nm的光時的延遲。
本發明中,所謂“芳香環”是指具有包括稠環或環集合(ring assemblies)的環結構者,且是通過價電子的非定域化而較假定價電子的定域化時能量性成為更穩定的狀態的官能部。所述官能部還包含具有氧原子、氮原子或硫原子者。
本發明中,所謂“化合物(X)”是指式(X)所表示的化合物。此處,“化合物(X)”中的X是指文字列、數字、符號等。
其中,本發明中,所謂“化合物(M)”是化合物(M1)、化合物(M2)及化合物(M3)以及它們的衍生物的總稱。
本發明中,所謂“液晶化合物”是指具有液晶相的化合物,以及化合物單體中即便不具有液晶相,但在與其他液晶化合物混合時,也可用作液晶組合物的成分的化合物的總稱。
本發明中,所謂“聚合性化合物”是指如下化合物,所述化合物具有通過光、熱、催化劑等方法進行聚合而變化為含有更大分子量的高分子的能力。
本發明中,所謂“聚合性液晶化合物”是指為液晶化合物且聚合性化合物者。
本發明中,所謂“單官能化合物”是指具有一個如下官能基的化合物,所述官能基具有通過光、熱、催化劑及其他方法而變化為含有更大分子量的高分子的能力。
本發明中,所謂“多官能化合物”是指具有多個如下官能基的化合物,所述官能基具有通過光、熱、催化劑及其他方法而變化為含有更大分子量的高分子的能力。
本發明中,所謂“X官能化合物”是指具有X個如下官能基的化合物,所述官能基具有通過光、熱、催化劑及其他方法而變化為含有更大分子量的高分子的能力。此處,“X官能化合物”中的X為整數。
本發明中,所謂“聚合性液晶組合物”是指包含聚合性化合物及液晶化合物的組合物以及包含“聚合性液晶化合物”的組合物。
本發明中,所謂“帶有基板的液晶聚合體”是指將基板上的聚合性液晶組合物聚合而獲得者。
本發明中,所謂“不帶基板的液晶聚合體”是指自“帶有基板的液晶聚合體”中去除基板而得者。
本發明中,所謂“液晶聚合體”是指“帶有基板的液晶聚合體”及“不帶基板的液晶聚合體”的總稱。
本發明中,所謂“傾斜角”是指液晶分子的配向方向與支持基材的面之間的角度。
本發明中,所謂“平行配向”是指傾斜角為0度至5度。
本發明中,所謂“垂直配向”是指傾斜角為85度至90度。
本發明中,所謂“傾斜配向”是指隨著液晶分子的長軸的配向方向遠離基材,從相對於基材平行而上升為垂直的狀態。
本發明中,所謂“扭曲配向”是指液晶分子的長軸方向的配向方向相對於基材平行,且隨著遠離基材,而以螺旋軸為中心呈階梯狀扭轉的狀態。
本發明中,所謂“室溫”是指15℃至35℃。
化學式中,在表示為與構成環的碳的鍵結位置和化學鍵交叉的
情況下,是指其官能基的鍵結位置可任意取代於構成所述環的原子上。
在所述官能基的個數為0的情況下,表示並無所述官能基的取代。
另外,在化學式中具有下述官能基的記載的情況下,設為波線部是指所述官能基的鍵結位置。此處,下述的C為任意的原子或官能部。
《聚合性液晶化合物》
本發明的聚合性液晶化合物包含化合物(1)。組合物中的化合物(1)的種類可為一種,也可為多種。通過利用式(1)所表示的聚合性液晶化合物,可製造對於波長450nm的光的雙折射率△n(450)與對於波長550nm的光的雙折射率△n(550)滿足△n(450)/△n(550)≦1.05的關係的光學各向異性膜,即正波長分散特性低的液晶聚合體。
因此,有時伴隨可見光區域的波長的增加,所述液晶聚合體的延遲增加。
認為利用式(1)所表示的聚合性液晶化合物而成為正波長分散特性低的液晶聚合體的原因為以下理由。折射率的波長分散特性如勞倫茨-勞倫茲(Lorentz-Lorenz)式所示般,與物質的吸收波形有密切的關係。
在液晶分子的短軸方嚮導入吸收可見光的取代基而吸收在短軸方向振動的長波長的光。吸收可見光的取代基有具有電子共軛系的芳香環等。在液晶分子的長軸中導入不吸收可見光的取代基而不吸收在長軸方向振動的長波長的光。不吸收可見光的取代基有不具有電子共軛系的脂肪環等。若物質的光吸收極大波長帶附近的入射光的波長發生變化,則物質的
折射率急劇增大。折射率對於波長的變化伴隨有延遲對於波長的變化。因此,液晶聚合體的正波長分散特性可通過液晶聚合體中的液晶分子的設計等來控制。
本發明的聚合性液晶組合物即便含有大量的聚合性液晶化合物,在將溶劑去除後,也不會在聚合性液晶組合物中產生結晶。若使用所述聚合性液晶組合物,則可獲得無配向缺陷的液晶聚合體。因此,可獲得延遲不會依存於液晶聚合體的入射面中的入射點而產生變動的液晶聚合體。
所述式(1)中,A1獨立地為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基。為了使正波長分散特性下降,更優選的是A1為1,4-伸環己基,為了具有更大的雙折射率,更優選的是A1為1,4-伸苯基。所述1,4-伸苯基中,至少一個氫可經氟、氯、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷氧基羰基或碳數1~5的烷醯基取代。
在所述1,4-伸苯基未經取代時,雙折射率高。
式(1)中,Z1獨立地為單键、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-OCH2CH2O-、-CH2CH2COO-、-OCOCH2CH2-、-CH2CH2OCO-或-COOCH2CH2-。在Z1為-COO-、-OCO-、-CH2CH2COO-或-OCOCH2CH2-的情況下,所述組合物的液晶相容易顯現,
且可廉價地製造化合物。另外,在Z1中的至少一個為-CH2CH2COO-或-OCOCH2CH2-的情況下,所述組合物中的其他液晶化合物及有機溶劑不易發生相分離,所述組合物的透明點下降。
在m獨立地為0~3的整數,且m的和為1以上時,化合物(1)容易顯現出所述組合物的液晶相,所述組合物中的其他液晶化合物及有機溶劑不易發生相分離。另外,在m為2的情況下,即便所述組合物中的有機溶劑的濃度上升,也可不發生相分離而維持液晶相。
在X1為單鍵、-CH2-、-O-、-S-、-NR2-或-CO-,且R2為氫或碳數1~5的烷基時,化合物(1)的正波長分散特性低。
在W1及W2分別獨立地為氫、氟或碳數1~5的烷基時,化合物(1)的正波長分散特性低。在W1及W2均為氫時,組合物的液晶相容易顯現。在W1及W2的至少一者為氟或碳數1~5的烷基的情況下,所述組合物中的其他液晶化合物及有機溶劑不易發生相分離。
式(1)中,T1及T2獨立地為氫、非定域化的電子數6~18的芳香環、碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基或碳數1~12的烷硫基,所述烷基、所述烷氧基或所述烷硫基中,至少一個-CH2-可經-O-或-S-取代,至少一個氫可經氟取代,進而,T1與T2可彼此鍵結而形成環。
再者,本發明中,所謂“非定域化的電子數”是指將(a)構成所述結構式中的共軛雙鍵的雙鍵的個數、以及(b)與所述結構式中的共軛雙鍵的原子群鄰接的(i)氮原子、(ii)氧原子及(iii)硫原子的個數的合計
的和乘以兩倍所得的數。
(A)所述組合物的正波長分散特性低且對於所述組合物而言,所述組合物中的其他液晶化合物及有機溶劑不易發生相分離,因此優選為
如下化合物(1):T1及T2獨立地為氫、甲基或非定域化的電子數6~18的芳香環且任一者是非定域化的電子數6~18的芳香環。就製造成本低的方面而言,更優選為所述芳香環為式(G-1)~式(G-9)的化合物(1)。
式(G-1)~式(G-9)中,X2為-O-或-S-,至少一個-CH=可被取代為-N=,至少一個氫可經氟、氯、氰基、三氟乙醯基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷氧基羰基或碳數1~5的烷醯基取代。
(B)所述組合物的正波長分散特性低且對於所述組合物而言,所述組合物中的其他液晶化合物及有機溶劑不易發生相分離,因此優選為如下化合物(1):T1及T2獨立地為碳數1~12的烷硫基。此處,所述烷硫基的至少一個-CH2-可經-O-或-S-取代,所述烷硫基的至少一個氫可經氟取代。
(C)所述組合物的正波長分散特性低且對於所述組合物而言,所述組合物中的其他液晶化合物及有機溶劑不易發生相分離,因此優選為T1及T2彼此鍵結而形成具有至少一個硫原子的碳數4~11的單環或稠環,具體而言,優選為所述環結構為具有至少一個硫原子的5員環、6員環或5
員環與6員環的稠環的化合物(1)。就製造成本低的方面而言,更優選為所述環結構為二噻烷、二硫雜環戊烷、二硫醇或苯並二硫醇的化合物(1)。
式(1)中,Y1獨立地為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-,Q1分別獨立地為單鍵或碳數1~20的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2-可經-O-、-COO-或-OCO-取代。在Q1為碳數1~20的伸烷基的情況下,組合物的液晶相容易顯現,其他液晶化合物及有機溶劑容易發生相分離。
PG獨立地為烷基或式(PG-1)~式(PG-9)的任一者所表示的聚合性基。烷基的碳數可列舉1~12。
式(PG-1)~式(PG-9)中,R1獨立地為氫、鹵素、甲基、乙基或三氟甲基。所述鹵素可例示氟、氯、溴或碘。在製作膜時,優選為具有聚合性基的化合物,因此PG優選為式(PG-1)~式(PG-9)的任一者所表示的聚合性基。
式(PG-1)~式(PG-9)所表示的聚合性基的選擇可通過膜的製造條件來選擇適當者。然而,在利用通常所使用的光硬化來製作膜的情況下,就高硬化性、對溶劑的溶解性、操作容易性的方面而言,優選為選擇丙烯酸基或甲基丙烯酸基等的式(PG-1)。
接下來示出式(1)所表示的聚合性液晶化合物的優選例。但並不限定於以下所示者。
式(1-1-1)~式(1-1-8)、式(1-2-1)~式(1-2-10)、或式(1-3-1)~式(1-3-15)中,Y1獨立地為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-,Q1獨立地為單鍵或碳數1~20的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2-可經-O-、-COO-或-OCO-取代,PG獨立地為烷基或所述式(PG-1)~式(PG-9)
所表示的任一種聚合性基。
化合物(1)可通過將公知的有機合成化學的方法加以組合來合成。在起始物質中導入目標末端基、環及鍵結基的方法記載於:《侯本-懷爾》(Houben-Wyle,有機化學方法(Methods of Organic Chemistry),喬治-蒂姆出版社(Georg Thieme Verlag),斯圖加特(Stuttgart))、《有機合成》(Organic Syntheses,約翰威立父子出版公司(John Wily & Sons,Inc.))、《有機反應》(Organic Reactions,約翰威立父子出版公司(John Wily & Sons,Inc.))、《綜合有機合成》(Comprehensive Organic Synthesis,培格曼出版公司(Pergamon Press))、以及新實驗化學講座(丸善)中。
化合物(1)可通過以下反應步驟來合成。
化合物(1)的核骨架結構可由如二甲氧基茚酮、二甲氧基-α-萘滿酮或二甲氧基-α-萘滿酮衍生物般的具有活性亞甲基的化合物而合成。所述式的X1為-CH2-、-O-、-S-、-NR2-或-CO-,-NR2-的R2為氫或碳數1~5的烷基。具體而言,可使4,7-二甲氧基-1-茚酮與二硫化碳及碘化甲基反應而將亞甲基-雙(甲硫基)結構導入至茚酮的2位。對其進行脫保護並加以二酯化,由此可合成供於化合物(1)的合成的化合物。
進而,通過將碘化甲基取代為二溴乙烷,也可導入二硫雜環戊
烷結構。
可使苯甲醛等芳香環醛與甲氧基茚酮、二甲氧基-α-萘滿酮或二甲氧基-α-萘滿酮衍生物等的具有活性亞甲基的化合物發生作用,來導入苯乙烯結構。
通過使用4-羥基環己烷羧酸及其衍生物,可導入1,4-伸環己基。
所述式中,r為2~20的整數。
所合成的化合物的結構可通過質子核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)光譜來確認。
《聚合性液晶組合物》
本發明的聚合性液晶組合物含有一個以上的化合物(1)。本發明的聚合性液晶組合物在比較低的溫度下具有向列相或碟狀相的液晶相。在將本發明的聚合性液晶組合物塗敷於經摩擦處理等配向處理的塑料基板上或由塑料的薄膜包覆表面的支持基板上來製膜的情況下,成為平行配向或傾斜配向。另外,在對本發明的聚合性液晶組合物添加後述的非聚合性或聚合性的光學活性化合物的情況下,成為扭曲配向。若在本發明的聚合性液晶組合物中加入後述的具有卡多(cardo)結構的化合物、或者末端具有極性基的化合物,則容易獲得垂直配向。所述極性基有羥基、羧基、氨基、硫醇基、磺酸基、酯基、醯胺基及銨基。
就控制波長分散特性的觀點而言,若將聚合性液晶組合物的總
重量設為100%,則本發明的聚合性液晶組合物優選為含有4重量%~50重量%的化合物(1)。
本發明的聚合性液晶組合物中還可含有化合物(1)以外的液晶化合物。
所述液晶化合物可自作為液晶化合物的數據庫的《液晶》(LiqCryst,LCI出版社股份有限公司(LCI Publisher GmbH),漢堡(Hamburg),德國(Germany))中所記載的化合物中選擇。其中優選為化合物(LC)。
式(LC)中,A2獨立地為選自1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、吡啶-2,5-二基(pyridine-2,5-diyl)、1,3-二噁烷-2,5-二基及萘-2,6-二基中的任一個二價基,所述二價基中,至少一個氫可經氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷氧基羰基或碳數1~5的烷醯基取代,Z2分別獨立地為單鍵或碳數1~20的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代,所述伸烷基中,至少一個氫可經鹵素取代,b為1~5的整數,R3獨立地為氫、氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~10的烷基或碳數1~10的烷氧基,所述烷基中至少一個-CH2-可經-CH=CH-取代。
以下,示出化合物(LC)所表示的化合物的具體例。
本發明的聚合性液晶組合物中的化合物(LC)的含量優選為50重量%以下。
本發明的聚合性液晶化合物中可含有下述化合物(M1)、化合物(M2)及化合物(M3)。
式(M1)、式(M2)及式(M3)中,AM獨立地為選自1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、1,4-亞環己烯基、吡啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、萘-2,6-二基或芴-2,7-二基中的任一個二價基,所述二價基中,至少一個氫可經氟、氯、氰基、羥基、甲醯基、三氟乙醯基、二氟甲基、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷氧基羰基或碳數1~5的烷醯基取代,ZM獨立地為單鍵、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2CH2COO-、-OCOCH2CH2-、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=C(CH3)-、-C(CH3)=N-、-N=N-或-C≡C-,XM為氫、氟、氯、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、碳數1~20的烷基、碳數1~20的烯基、碳數1~20的烷氧基或碳數1~20的烷氧基羰基,q為1~4的整數,c及d獨立地為0~3的整數,且為1≦c+d≦4的關係,a獨立地為0~20的整數,RM獨立地為氫或甲基,
YM獨立地為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-,QM獨立地為單鍵、-O-或-COO-。
所述組合物的正波長分散特性低,所述組合物在室溫下容易顯現液晶相,即便所述組合物中的有機溶劑的濃度下降,也可不發生相分離而維持液晶相,並且化合物的製造廉價且容易,因此優選為化合物(M1)及化合物(M2)的至少一者的AM為1,4-伸環己基,且除此以外的AM為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基。
所述組合物的正波長分散特性低,所述組合物在室溫下容易顯現液晶相,即便所述組合物中的有機溶劑的濃度下降,也可不發生相分離而維持液晶相,並且化合物的製造廉價且容易,因此優選為化合物(M1)及化合物(M2)的ZM為單鍵、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-CH2CH2COO-或-OCOCH2CH2-。
化合物(M1)為單官能化合物,因此加入有化合物(M1)的液晶組合物容易控制液晶溫度範圍、光學特性及配向性。另外,若增加化合物(M1)的添加量,則有傾斜角變高的傾向,而容易獲得垂直配向。
化合物(M2)為二官能化合物,因此加入有化合物(M2)的聚合性液晶組合物的聚合體成為三維結構。所述聚合體成為與加入有化合物(M1)的聚合性液晶組合物的聚合體相比較而言硬的聚合體。
化合物(M3)為三官能化合物,因此加入有化合物(M3)的聚合性液晶組合物的聚合體成為與加入有化合物(M2)的聚合性液晶組合物的聚合體相比較而言硬的聚合體。
以下,示出式(M1)所表示的化合物的優選例。
式(M1-1)~式(M1-24)中,RM獨立地為氫或甲基,a獨立地為1~12的整數。
以下,示出化合物(M2)的優選例。
式(M2-1)~式(M2-31)中,RM獨立地為氫或甲基,a獨立地為1~12的整數。
以下,示出化合物(M3)的優選例。
式(M3-1)~式(M3-10)中,RM獨立地為氫或甲基,a獨立地為1~12的整數。
在室溫下容易顯現液晶相,容易調整雙折射率的波長分散特性,且具有良好的塗布性,因此在將化合物(1)的總重量與化合物(M)的總重量設為100重量%時,聚合性液晶組合物中的化合物(M)的含量優選為1重量%~70重量%。
《向聚合性液晶組合物中添加的化合物等》
向本發明的聚合性液晶組合物中添加的化合物可根據各功能僅添加一種,也可添加兩種以上。
表面活性劑可分為離子性表面活性劑或非離子性表面活性劑。非離子性表面活性劑可使液晶聚合體的平滑性提高。非離子性表面活性劑具有抑制液晶聚合體的空氣界面側的傾斜配向的效果。因此,優選為向聚合性液晶組合物中添加非離子性表面活性劑。矽酮系非離子性表面活性劑、氟系非離子性表面活性劑、乙烯基系非離子性表面活性劑、烴系非離子性表面活性劑等為非離子性表面活性劑。
由於具有與其他聚合性液晶化合物一體化的效果,因此優選為添加作為聚合性化合物的表面活性劑。就與聚合性液晶化合物的反應性的觀點而言,所述表面活性劑優選為利用紫外線開始聚合反應的表面活性劑。
由於液晶聚合體容易成為均勻配向,以及由於聚合性液晶組合物的塗布性提高,因此聚合性液晶組合物中的表面活性劑優選為0.0001重量%~0.1重量%,更優選為0.0001重量%~0.005重量%。
離子性表面活性劑可列舉:鈦酸鹽系化合物、咪唑啉、四級銨鹽、氧化烷基胺、聚胺衍生物、聚氧化乙烯-聚氧化丙烯縮合物、聚乙二醇及其酯、月桂基硫酸鈉、月桂基硫酸銨、月桂基硫酸胺類、烷基取代芳香族磺酸鹽、烷基磷酸鹽、脂肪族或芳香族磺酸甲醛縮合物、月桂基醯胺丙基甜菜鹼、月桂基氨基乙酸甜菜鹼、聚乙二醇脂肪酸酯類、聚氧化乙烯烷基胺、全氟烷基磺酸鹽、全氟烷基羧酸鹽等。
矽酮系非離子性表面活性劑可列舉:珀利弗洛(Polyflow)KL-400HF、珀利弗洛(Polyflow)KL-401、珀利弗洛(Polyflow)KL-402、珀利弗洛(Polyflow)KL-403、珀利弗洛(Polyflow)KL-404、BYK-300、BYK-302、BYK-306、BYK-307、BYK-310、BYK-315、BYK-320、BYK-322、BYK-323、BYK-325、BYK-330、BYK-331、BYK-333、BYK-337、BYK-341、BYK-342、BYK-344、BYK-345、BYK-346、BYK-347、BYK-348、BYK-349、BYK-370、BYK-371、BYK-375、BYK-377、BYK-378、BYK-3455、BYK-3500、BYK-3510、BYK-3530、BYK-3570、BYK-希克林(Silclean)3720、迪高弗洛(TEGOFlow)425等。
氟系非離子性表面活性劑可列舉:BYK-340、福傑特(Ftergent)251、福傑特(Ftergent)212M、福傑特(Ftergent)215M、福傑特(Ftergent)250、福傑特(Ftergent)222F、福傑特(Ftergent)245F、福傑特(Ftergent)208G、福傑特(Ftergent)240G、福傑特(Ftergent)220P、福傑特(Ftergent)228P、福傑特(Ftergent)FTX-218、福傑特(Ftergent)DFX-18、福傑特(Ftergent)710FL、福傑特(Ftergent)710FM、福傑特(Ftergent)710FS、
福傑特(Ftergent)730LM、美佳法(Megafac)F-251、美佳法(Megafac)F-410、美佳法(Megafac)F-430、美佳法(Megafac)F-444、美佳法(Megafac)F-477、美佳法(Megafac)F-551、美佳法(Megafac)F-553、美佳法(Megafac)F-554、美佳法(Megafac)F-556、美佳法(Megafac)F-557、美佳法(Megafac)F-558、美佳法(Megafac)F-559、美佳法(Megafac)F-562、美佳法(Megafac)F-563、美佳法(Megafac)F-565、美佳法(Megafac)F-570、美佳法(Megafac)R-40、美佳法(Megafac)R-41、美佳法(Megafac)R-43、美佳法(Megafac)R-94等。
乙烯基系非離子性表面活性劑可列舉:珀利弗洛(Polyflow)No.7、珀利弗洛(Polyflow)No.50EHF、珀利弗洛(Polyflow)No.54N、珀利弗洛(Polyflow)No.75、珀利弗洛(Polyflow)No.77、珀利弗洛(Polyflow)No.85HF、珀利弗洛(Polyflow)No.90、珀利弗洛(Polyflow)No.95、珀利弗洛(Polyflow)No.99C、BYK-350、BYK-352、BYK-354、BYK-355、BYK-358N、BYK-361N、BYK-380N、BYK-381、BYK-392、BYK-399、BYK-希克林(Silclean)3700、迪高弗洛(TEGOFlow)300、迪高弗洛(TEGOFlow)370、迪高弗洛(TEGOFlow)ZFS460等。
利用紫外線開始聚合反應的表面活性劑可列舉:福傑特(Ftergent)601AD、福傑特(Ftergent)602A、福傑特(Ftergent)650A、美佳法(Megafac)RS-55、美佳法(Megafac)RS-56、美佳法(Megafac)RS-72-K、美佳法(Megafac)RS-75、美佳法(Megafac)RS-78、美佳法(Megafac)RS-90等。
濕潤劑可列舉:珀利弗洛(Polyflow)的KL-100、KL-700、LE-604、LE-605及LE-606,迪高(TEGO)的双生(Twin)4000、迪高(TEGO)的濕潤(Wet)系列KL245、250、260、265、270、280、500、505及510
以及埃夫科纳(AFCONA)公司製造的3000系列3277、3700及3770等。
此外,珀利弗洛(Polyflow)、BYK、迪高(TEGO)、福傑特(Ftergent)、美佳法(Megafac)為註冊商標。
本發明中,所謂“非液晶性聚合性化合物”是指並非為聚合性液晶化合物的聚合性化合物。
本發明的聚合性液晶組合物還可含有非液晶性聚合性化合物。為了維持液晶相,以所述聚合性液晶組合物中的聚合性化合物的合計重量比計,所述聚合性液晶組合物中的非液晶性聚合性化合物的合計重量優選為0.1以下。
向液晶組合物中添加多官能聚合性化合物會使液晶聚合體的機械強度或耐化學品性或者所述兩者提高。
作為單官能化合物的非液晶性聚合性化合物可列舉:苯乙烯、核取代苯乙烯、丙烯腈、氯乙烯、偏二氯乙烯、乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基磺酸、脂肪酸乙烯酯、α,β-乙烯性不飽和羧酸、烷基的碳數為1~18的(甲基)丙烯酸的烷基酯、羥基烷基的碳數為1~18的(甲基)丙烯酸的羥基烷基酯、氨基烷基的碳數為1~18的(甲基)丙烯酸的氨基烷基酯、含醚氧的烷基的碳數為3~18的(甲基)丙烯酸的含醚氧的烷基酯、N-乙烯基乙醯胺、對第三丁基苯甲酸乙烯酯、N,N-二甲基氨基苯甲酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、特戊酸乙烯酯、2,2-二甲基丁酸乙烯酯、2,2-二甲基戊酸乙烯酯、2-甲基-2-丁酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、2-乙基-2-甲基丁酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸二環戊氧基乙酯、(甲基)丙烯酸異冰片基氧基乙酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸金剛烷基酯、(甲基)丙烯酸二甲基金剛烷基酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、2-丙烯醯氧基乙基丁二酸、2-丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸、2-丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲
酸、2-丙烯醯氧基乙基-2-羥基乙基鄰苯二甲酸、酸式磷酸2-丙烯醯氧基乙酯、酸式磷酸2-甲基丙烯醯氧基乙酯、聚合度為1~100的聚乙二醇、聚丙二醇、環氧乙烷與環氧丙烷的共聚物等聚烷二醇的單(甲基)丙烯酸酯或二(甲基)丙烯酸酯、或末端由碳數1~6的烷基來封端的聚合度為1~100的聚乙二醇、聚丙二醇以及作為環氧乙烷與環氧丙烷的共聚物聚烷二醇的單(甲基)丙烯酸酯等。此處所述的“脂肪酸乙烯酯”可列舉乙酸乙烯酯等。此處所述的“α,β-乙烯性不飽和羧酸”可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸等。此處所述的“含醚氧的烷基的碳數為3~18的(甲基)丙烯酸的含醚氧的烷基酯”可列舉:甲氧基乙酯、乙氧基乙酯、甲氧基丙酯、甲基香芹基酯、乙基香芹基酯、以及丁基香芹基酯等。
作為二官能化合物的非液晶性聚合性化合物可列舉:1,4-丁烷二醇二丙烯酸酯、1,6-己烷二醇二丙烯酸酯、1,9-壬烷二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二羥甲基三環癸烷二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、雙酚A環氧乙烷(ethylene oxide,EO)加成二丙烯酸酯、雙酚A二丙烯酸縮水甘油酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、這些化合物的甲基丙烯酸酯化合物等。
雙酚A二丙烯酸縮水甘油酯也被稱為畢斯寇特(Viscoat)V#700。
並非為二官能化合物的多官能化合物的非液晶性聚合性化合物可列舉:季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基EO加成三丙烯酸酯、磷酸三丙烯醯基氧基乙酯、異氰脲酸三(丙烯醯基氧基乙基)酯、烷基改性二季戊四醇三丙烯酸酯、EO改性三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、環氧丙烷(propylene oxide,PO)改性三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、烷基改性二季戊四醇四丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇單羥基五丙烯酸酯、烷基改性二季戊
四醇五丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羥甲基EO加成三甲基丙烯酸酯、磷酸三甲基丙烯醯基氧基乙酯、異氰脲酸三(甲基丙烯醯基氧基乙基)酯、烷基改性二季戊四醇三甲基丙烯酸酯、EO改性三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、PO改性三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、烷基改性二季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、二季戊四醇單羥基五甲基丙烯酸酯、烷基改性二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、畢斯寇特(Viscoat)V#802及畢斯寇特(Viscoat)V#1000等。此處,畢斯寇特(Viscoat)為註冊商標。
向聚合性液晶組合物中添加具有雙酚結構或卡多結構的非液晶性聚合性化合物會提高聚合體的硬化度以及誘導液晶聚合體的垂直配向。
具有卡多結構的聚合性芴衍生物可列舉化合物(α-1)~化合物(α-3)等。
式(α-1)~式(α-3)中,Rα獨立地為氫或甲基,s獨立地為0~4的整數。
為了使聚合速度最優化,本發明的聚合性液晶組合物可含有聚合引發劑。聚合引發劑有光自由基引發劑等。
所述光自由基引發劑可列舉:1-羥基-環己基-苯基-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、對甲氧基苯基-2,4-雙(三氯甲基)三嗪、2-(對丁氧基苯乙烯基)-5-三氯甲基-1,3,4-噁二唑、9-苯基吖啶、9,10-苯並吩嗪、二苯甲酮(benzophenone)/米其勒酮混合物、六芳基聯咪唑/巰基苯並咪唑混合物、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、苄基二甲基縮酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙烷-1-酮、2,4-二乙基氧雜蒽酮/對二甲基氨基苯甲酸甲酯混合物、二苯甲酮/甲基三乙醇胺混合物、艾迪科奧托馬(Adeka optomer)N-1919、艾迪科克魯斯(Adeka cruise)NCI-831、艾迪科克魯斯(Adeka cruise)NCI-930、豔佳固(Irgacure)127、豔佳固(Irgacure)369、豔佳固(Irgacure)379、豔佳固(Irgacure)500、豔佳固(Irgacure)754、豔佳固(Irgacure)784、豔佳固(Irgacure)819、豔佳固(Irgacure)907、豔佳固(Irgacure)1300、豔佳固(Irgacure)1700、豔佳固(Irgacure)1800、豔佳固(Irgacure)1850、豔佳固(Irgacure)1870、豔佳固(Irgacure)2959、豔佳固(Irgacure)OXE01、豔佳固(Irgacure)OXE02、德牢固(Darocure)4265、德牢固(Darocure)MBF、德牢固(Darocure)TPO等。此處,艾迪科(Adeka)、豔佳固(Irgacure)及德牢固(Darocure)為註冊商標。
聚合性液晶組合物中的光自由基聚合引發劑的總含有重量優選為聚合性液晶組合物中的多官能化合物的總含量的0.0001~0.20,更優選為0.001~0.15,進而優選為0.01~0.15。
可將增感劑與光自由基聚合引發劑一起添加於聚合性液晶組合物中。增感劑可列舉:異丙基硫雜蒽酮、二乙基硫雜蒽酮、乙基-4-二甲基
氨基苯甲酸酯、2-乙基己基-4-二甲基氨基苯甲酸酯等。
聚合性液晶組合物中的鏈轉移劑調整所得的不帶基板的液晶聚合體的反應率及所得的不帶基板的液晶聚合體中的聚合體的鏈長。
所述鏈轉移劑的量增大會使所述反應率下降。增大所述鏈轉移劑的量會使所述聚合體的鏈長減少。
就發揮所述效果的方面而言,鏈轉移劑優選為硫醇衍生物及苯乙烯二聚體衍生物。
硫醇衍生物有單官能性硫醇衍生物及多官能性硫醇衍生物。
單官能性硫醇衍生物可列舉:十二烷硫醇、2-乙基己基-(3-巰基)丙酸酯等。多官能性硫醇衍生物可列舉:三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)、1,4-雙(3-巰基丁醯基氧基)丁烷、季戊四醇四(3-巰基丁酸酯)、1,3,5-三(3-巰基丁基氧基乙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮等。
所述苯乙烯二聚體系鏈轉移劑可列舉:2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、2,4-二苯基-1-丁烯等。
向聚合性液晶組合物中添加聚合防止劑會防止聚合性液晶組合物的保存時的聚合開始。聚合防止劑可列舉:(1)作為具有亞硝基的化合物的2,5-二(第三丁基)羥基甲苯、對苯二酚、亞甲基藍、二苯基苦味酸醯肼、吩噻嗪、N,N-二甲基-4-亞硝基苯胺等、以及(2)作為苯並噻嗪衍生物的鄰羥基二苯甲酮、2H-1,3-苯並噻嗪-2,4(3H)二酮等。
向聚合性液晶組合物中添加聚合阻礙劑會抑制由聚合性液晶組合物中的自由基的產生所引起的聚合性液晶組合物中的聚合反應。聚合阻礙劑的添加會使聚合性液晶組合物的保存性提高。
所述聚合阻礙劑可列舉:(1)酚系抗氧化劑、(2)硫系抗氧化劑、(3)磷酸系抗氧化劑等。
向聚合性液晶組合物中添加紫外線吸收劑會使聚合性液晶組合物的耐候性提高。
所述紫外線吸收劑可列舉:帝奴彬(Tinuvin)PS、帝奴彬(Tinuvin)P、帝奴彬(Tinuvin)99-2、帝奴彬(Tinuvin)109、帝奴彬(Tinuvin)213、帝奴彬(Tinuvin)234、帝奴彬(Tinuvin)326、帝奴彬(Tinuvin)328、帝奴彬(Tinuvin)329、帝奴彬(Tinuvin)384-2、帝奴彬(Tinuvin)571、帝奴彬(Tinuvin)900、帝奴彬(Tinuvin)928、帝奴彬(Tinuvin)1130、帝奴彬(Tinuvin)400、帝奴彬(Tinuvin)405、帝奴彬(Tinuvin)460、帝奴彬(Tinuvin)479、帝奴彬(Tinuvin)5236、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-32、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-34、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-36、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-31、艾迪科斯塔布(Adekastab)1413、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-51等。此處,帝奴彬(Tinuvin)及艾迪科斯塔布(Adekastab)為註冊商標。
向聚合性液晶組合物中添加光穩定劑會使聚合性液晶組合物的耐候性提高。
所述光穩定劑可列舉:帝奴彬(Tinuvin)111FDL、帝奴彬(Tinuvin)123、帝奴彬(Tinuvin)144、帝奴彬(Tinuvin)152、帝奴彬(Tinuvin)292、帝奴彬(Tinuvin)622、帝奴彬(Tinuvin)770、帝奴彬(Tinuvin)765、帝奴彬(Tinuvin)780、帝奴彬(Tinuvin)905、帝奴彬(Tinuvin)5100、帝奴彬(Tinuvin)5050、帝奴彬(Tinuvin)5060、帝奴彬(Tinuvin)5151、齊馬素布(Chimassorb)119FL、齊馬素布(Chimassorb)944FL、齊馬素布(Chimassorb)944LD、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-52、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-57、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-62、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-67、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-63P、艾
迪科斯塔布(Adekastab)LA-68LD、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-77、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-82、艾迪科斯塔布(Adekastab)LA-87、氰特(Cytec)公司製造的辛素布(Cyasorb)UV-3346以及古德裡奇(Goodrich)公司的古德萊特(Goodrite)UV-3034等。此處,帝奴彬(Tinuvin)、齊馬素布(Chimassorb)及艾迪科斯塔布(Adekastab)為註冊商標。
向聚合性液晶組合物中添加抗氧化劑會使聚合性液晶組合物的耐候性提高。
所述抗氧化劑可列舉:艾迪科斯塔布(Adekastab)AO-20、AO-30、AO-40、AO-50、AO-60、AO-80、斯密萊澤(Sumilizer)BHT、斯密萊澤(Sumilizer)BBM-S及斯密萊澤(Sumilizer)GA-80、易璐諾斯(Irganox)1076、易璐諾斯(Irganox)1010、易璐諾斯(Irganox)3114、易璐諾斯(Irganox)245等。此處,艾迪科斯塔布(Adekastab)、斯密萊澤(Sumilizer)及易璐諾斯(Irganox)為註冊商標。
向聚合性液晶組合物中添加矽烷偶合劑會改善基板與不帶基板的液晶聚合體之間的密接性。
所述矽烷偶合劑可列舉:乙烯基三烷氧基矽烷、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-氨基乙基)3-氨基丙基三烷氧基矽烷、N-(1,3-二甲基亞丁基)-3-(三烷氧基矽烷基)-1-丙烷胺、3-縮水甘油氧基丙基三烷氧基矽烷、3-氯三烷氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三烷氧基矽烷等。另外,向聚合性液晶組合物中添加將所述矽烷偶合劑中的烷氧基矽烷基取代為一個以上的甲基而成的矽烷偶合劑也會改善所述密接性。
為了容易進行塗布,優選為在聚合性液晶組合物中添加溶劑。
溶劑的成分可列舉:酯、醯胺系化合物、醇、醚、二醇單烷基
醚、芳香族烴、鹵化芳香族烴、脂肪族烴、鹵化脂肪族烴、脂環式烴、酮、乙酸酯系溶劑等。
所謂醯胺系化合物是指具有醯胺基且成為溶劑的成分的化合物。所謂乙酸酯系溶劑是指具有乙酸酯結構且成為溶劑的成分的化合物。
所述酯可列舉:乙酸烷基酯、三氟乙酸乙酯、丙酸烷基酯、丁酸烷基酯、丙二酸二烷基酯、二醇酸烷基酯、乳酸烷基酯、單乙酸甘油酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯等。
此處所述的“乙酸烷基酯”可列舉:乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸異丙酯、乙酸丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸異丁酯、乙酸戊酯、乙酸異戊酯等。此處所述的“丙酸烷基酯”可列舉:丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯等。此處所述的“丁酸烷基酯”可列舉:丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丁酸異丁酯、丁酸丙酯等。此處所述的“丙二酸二烷基酯”可列舉丙二酸二乙酯等。此處所述的“二醇酸烷基酯”可列舉二醇酸甲酯、二醇酸乙酯等。此處所述的“乳酸烷基酯”可列舉:乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸異丙酯、乳酸正丙酯、乳酸丁酯、乳酸乙基己酯等。
所述醯胺系化合物可列舉:N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基丙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺、N,N-二乙基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺二甲基縮醛、N-甲基己內醯胺、二甲基咪唑烷酮等。
所述醇可列舉:甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、第三丁醇、第二丁醇、丁醇、2-乙基丁醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、1-十二烷醇、乙基己醇、3,5,5-三甲基己醇、正戊醇、六氟-2-丙醇、丙三醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、
己二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、2,4-戊二醇、2,5-己二醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇、環己醇、甲基環己醇等。
所述醚可列舉:乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、雙(2-丙基)醚、1,4-二噁烷、四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)等。
所述二醇單烷基醚可列舉:乙二醇單烷基醚、二乙二醇單烷基醚、三乙二醇單烷基醚、丙二醇單烷基醚、二丙二醇單烷基醚、乙二醇單烷基醚乙酸酯、二乙二醇單烷基醚乙酸酯、三乙二醇單烷基醚乙酸酯、丙二醇單烷基醚乙酸酯、二丙二醇單烷基醚乙酸酯、二乙二醇甲基乙醚等。
此處所述的“乙二醇單烷基醚”可列舉:乙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚等。此處所述的“二乙二醇單烷基醚”可列舉二乙二醇單乙醚等。此處所述的“丙二醇單烷基醚”可列舉丙二醇單丁醚等。此處所述的“二丙二醇單烷基醚”可列舉二丙二醇單甲醚等。此處所述的“乙二醇單烷基醚乙酸酯”可列舉乙二醇單丁醚乙酸酯等。此處所述的“二乙二醇單烷基醚乙酸酯”可列舉二乙二醇單乙醚乙酸酯等。此處所述的“丙二醇單烷基醚乙酸酯”可列舉:丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯及丙二醇單丁醚乙酸酯等。此處所述的“二丙二醇單烷基醚乙酸酯”可列舉二丙二醇單甲醚乙酸酯等。
所述芳香族烴可列舉:苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、乙基苯、二乙基苯、異丙基苯、正丙基苯、第三丁基苯、第二丁基苯、正丁基苯、四氫萘。
所述鹵化芳香族烴可列舉氯苯等。所述脂肪族烴可列舉己烷、庚烷等。鹵化脂肪族烴可列舉:氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯等。脂環式烴可列舉環己烷、十氫萘等。
所述酮可列舉:丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、環戊酮、甲基丙基酮等。
乙酸酯系溶劑可列舉:乙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、乙醯乙酸甲酯、乙酸1-甲氧基-2-丙酯等。
就與聚合性液晶化合物的相溶性的觀點而言,聚合性液晶組合物中的溶劑優選為30重量%~96重量%,更優選為50重量%~90重量%,進而優選為60重量%~80重量%。
本發明的液晶聚合體可含有具有光學活性的化合物。與具有光學活性的化合物複合化的液晶聚合體顯示出扭曲配向。所述液晶聚合體可用作300nm~2000nm的波長區域中的選擇反射膜及負型C板(Negative C plate)。
具有光學活性的化合物可列舉:具有不對稱碳的化合物、具有聯萘結構及螺烯結構等的軸不對稱化合物以及具有環芬結構等的面不對稱化合物等。就將扭曲配向的螺旋間距固定化的觀點而言,所述情況下的具有光學活性的化合物優選為聚合性化合物。
本發明的液晶聚合體可含有二色性色素。與二色性色素複合化的液晶聚合體可用作吸收型偏振片。
二色性色素優選為在300nm~700nm的範圍內具有極大吸收波長者。二色性色素可利用吖啶色素、噁嗪色素、花青色素、萘色素、偶氮色素、蒽醌色素等。偶氮色素可列舉:單偶氮色素、雙偶氮色素、三偶氮色素、四偶氮色素、二苯乙烯偶氮色素等。
本發明的液晶聚合體可含有螢光色素。與螢光色素複合化的液晶聚合體可用作偏振發光型膜及波長轉化膜。
《基板》
基板的材質可列舉:玻璃、塑料、金屬等。可對所述玻璃或金屬的表面實施狹縫狀加工。關於所述塑料,可實施延伸處理及親水化處理以及疏
水化處理等表面處理。
所述玻璃的基板有鹼玻璃、硼矽酸玻璃、燧石玻璃(flint glass)等。
所述塑料的基板可列舉:聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯胺、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酮硫醚、聚醚碸、聚碸、聚苯硫醚、聚苯醚、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚縮醛、聚碳酸酯、聚芳酯、丙烯酸樹脂、聚乙烯醇、聚丙烯、纖維素、三乙醯基纖維素、三乙醯基纖維素的部分皂化物、環氧樹脂、酚樹脂、環烯烴系樹脂等。
所述環烯烴系樹脂可列舉降冰片烯系樹脂、二環戊二烯系樹脂等。
在基板上形成粘底塗層(anchor coat)會改善基板與不帶基板的液晶聚合體的密接性。所述粘底塗層包含無機物、有機物或其混合物。
所述金屬的基板可列舉鋁、鐵、銅等。
當在基板上形成平行配向及傾斜配向的液晶聚合體的情況下,在基板上塗布聚合性液晶組合物之前,對基板進行表面處理,誘導液晶聚合體的配向。所述表面處理可列舉:(a)對基板進行摩擦,(b)對基板進行傾斜蒸鍍氧化矽,(c)對基板設置聚合體被膜並對所述聚合體被膜照射偏光紫外線(Ultra Violet,UV)等方法。
以下順序為所述摩擦的一例。
(1)將包含人造絲、棉、聚醯胺等原材料的摩擦布捲繞於金屬輥等上,(2)使所述輥與基板接觸,(3)使所述輥一邊旋轉,一邊使所述輥與基板表面平行地移動,或者在將所述輥固定的狀態下使基板移動。
也可在摩擦之前,在基板上設置聚合體的被膜,在所述被膜上進行摩
擦。
通過摩擦,可防止液晶聚合體的配向的缺陷等。
《液晶聚合體》
本發明的帶有基板的液晶聚合體利用以下的步驟而獲得。
(1)在基板上塗布聚合性液晶組合物,視需要使其乾燥而形成塗膜。
(2)為了使液晶分子配向為相同的狀態,將塗膜保持為顯示液晶相的溫度。
(3)利用光、熱、催化劑等方法使所述聚合性液晶組合物聚合,獲得帶有基板的液晶聚合體。
由此,塗膜中的聚合性液晶組合物在液晶狀態下固定化。
就基板上的聚合性液晶組合物的膜厚的均勻性的觀點而言,塗布方法優選為:旋塗法、微型凹版塗布法、凹版塗布法、線棒塗布法、浸漬塗布法、噴霧塗布法、彎月面塗布(meniscus coat)法以及模塗布法。
若為了一邊施加剪切應力一邊塗布聚合性液晶組合物而使用線棒塗布法,則不需要進行用以在基板上形成平行配向及傾斜配向的液晶聚合體的摩擦。
為了在基板上形成不帶基板的液晶聚合體,所述乾燥的方法優選為熱處理。可利用熱板、乾燥爐以及溫風或熱風的吹附等進行所述熱處理。
對於塗布聚合性液晶組合物而言,可使用各種塗布法。
為了獲得本發明的液晶聚合體,可利用電子束、紫外線、可見光線、紅外線等方法。為了獲得液晶聚合體,所照射的光的波長的範圍為150nm~500nm。優選的範圍為250nm~450nm,更優選的範圍為300nm~400nm。
所述光的光源可利用低壓水銀燈、高壓放電燈、短弧放電燈。所述低壓水銀燈可列舉:殺菌燈、螢光化學燈、黑光燈等。所述高壓放電燈可列舉高壓水銀燈、金屬鹵化物燈等。所述短弧放電燈可列舉:超高壓水銀燈、氙燈、水銀氙燈等。
根據所求出的延遲或所求出的雙折射率,決定液晶聚合體的厚度。液晶聚合體的厚度優選為0.05μm~100μm,更優選為0.1μm~50μm,進而優選為0.5μm~20μm。液晶聚合體的霧度值優選為2.0%以下,更優選為1.0%以下。液晶聚合體的可見光區域的透過率優選為80%以上,更優選為90%以上。
液晶聚合體的雙折射率的提高可減少液晶聚合體的厚度。液晶聚合體的厚度的減少會改善霧度值、透過率等的光學特性。因此,需要液晶聚合體的雙折射率的提高。
液晶聚合體可配置於液晶顯示元件的液晶單元的內外。由熱歷程所引起的液晶聚合體的延遲的變動少,且自液晶聚合體向液晶溶出的雜質少,因此液晶聚合體可配置於液晶單元的內部。
將偏振片作為基板而形成液晶聚合體,由此可製造具有光學補償等功能的偏振片。例如,將具有1/4波長板的延遲的液晶聚合體與偏振片加以組合,可製造圓偏振片。
所述偏振片可列舉摻雜碘或二色性色素的吸收型偏振片、以及線柵(wire grid)偏振片等反射型偏振片。
有機EL顯示器中,以防止外光反射為目的,而在視認側使用包含1/4波長板與偏振片的圓偏振片。為了顯現出對可見區域的總波長進行有效地抗反射的功能,必須對1/4波長板的波長分散特性進行控制。
為了提高色斑或視場角特性等視認性,將液晶聚合體用作1/4
波長板或1/2波長板等相位差板時的波長分散特性優選為Re450nm/Re550nm≦1.05。另外,為了設定相對於綠而言最優選的延遲,且藍色的視場角特性並不發生惡化,液晶聚合體的波長分散特性進而優選為0.75≦Re450nm/Re550nm≦1.05。
另外,為了設定相對於綠而言最優選的延遲,且紅色的視場角特性並不發生惡化,液晶聚合體的波長分散特性進而優選為Re650nm/Re550nm≧1.00。
本發明並非僅限制於所公開的實施例。
本發明的實施例中,“Al2O3-KL”是指利用本說明書中記載的方法而製成的固載氟化鉀的氧化鋁。
本發明的實施例中,“DCC”是指1,3-二環己基碳二醯亞胺。
本發明的實施例中,“DMAP”是指4-二甲基氨基吡啶。
本發明的實施例中,“pTSA”是指對甲苯磺酸。
本發明的實施例中,“IPA”是指2-丙醇。
本發明的實施例中,“Irg-907”是指日本巴斯夫(BASF Japan)(股)製造的豔佳固(Irgacure)(商標)907(Irg-907)。
本發明的實施例中,“NCI-930”是指艾迪科(ADEKA)(股)製造的艾迪科克魯斯(Adeka cruise)(商標)NCI-930。
本發明的實施例中,“FTX-218”是指尼歐斯(Neos)(股)製造的福傑特(Ftergent)(商標)FTX-218。
本發明的實施例中,“迪高弗洛(TEGOFlow)370”是指日本贏創(Evonik Japan)(股)的迪高弗洛(TEGOFlow)(商標)370。
本發明的實施例中,“珀利弗洛(POLYFLOW)No.75”是指共榮社化學(股)的珀利弗洛(POLYFLOW)(商標)No.75。
本發明的實施例中,“PIA-5370”是指JNC(股)製造的立訊校準器(LIXON Aligner)PIA-5370。
<聚合條件>
對塗膜照射光而使聚合性液晶組合物聚合的光源使用250W的超高壓水銀燈(牛尾(Ushio)電機公司製造,多光源燈(Multi-Light)-250)。聚合是在氮氣環境下的室溫下進行。照射光為30mW/cm2(365nm),照射時間為30秒。
<化合物的結構確認>
化合物的結構是通過布魯克(Bruker)製造的DRX-500的500MHz的質子NMR的測定而確認。所記載的數值的單位為ppm。s表示單峰,d表示雙峰,t表示三峰,m表示多峰。
<相轉變溫度>
在熔點測定裝置的熱板上放置試樣,利用偏振顯微鏡測定轉變溫度。一邊以3℃/min的速度升溫一邊進行轉變溫度的測定。在表示轉變溫度時,結晶相、向列相、碟狀相、各向同性液體分別表述為“C”、“N”、“S”、“I”。各自的相之間的數字是指以攝氏度來表示的轉變溫度。“C 50 N 63 I”表示在50℃下從結晶轉變為向列相,在63℃下從向列相轉變為各向同性液體。括弧內表示單變(monotropic)的液晶相。
<通過目視的觀察方法>
在配置為正交尼科耳的兩片偏振片之間夾持形成有相位差膜的基板來觀察。使所述基板在水平面內旋轉,確認明暗的狀態。對形成有相位差膜的基板進行偏振顯微鏡觀察,確認配向缺陷的有無。當在暗狀態下存在光透過而可見的部位、或者無法同時確認明狀態及暗狀態時,設為“存在配向缺陷”。在並非為“存在配向缺陷”時,設為“不存在配向缺陷”。
<膜厚測定>
將液晶聚合體的部分自帶有液晶膜的玻璃基板削出。利用作為微細形狀測定裝置的科磊(KLA TENCOR)(股)製造的阿爾法臺階儀(Alpha Step)IQ來測定所述部分的階差。
<利用偏振分析裝置的測定>
延遲(retardation)是利用神技(Shintec)(股)製造的奧匹洛(OPIPRO)偏振分析裝置進行測量。一邊使光的入射角相對於液晶聚合體的表面而自90°起減少一邊對延遲進行測量。測量中所使用的光的波長為450nm、550nm及650nm。
<雙折射率△n的評價>
利用延遲/膜厚而算出各波長下的雙折射率△n。
<波長分散特性的評價>
為了評價波長分散特性,而求出Re450nm/Re550nm及Re650nm/Re550nm。
<鉛筆硬度>
液晶聚合體的硬度是除了本說明書中記載的部分以外,利用JIS標準“JIS-K-5400 8.4鉛筆劃痕試驗”來測定。使用三菱鉛筆(股)製造的鉛筆Uni(商標)。使用吉光精機製造的鉛筆硬度計C-221。利用以45°的角度固定的鉛筆的芯來劃過液晶聚合體。測定液晶聚合體中產生傷痕最輕的鉛筆的芯的硬度。
<配向的評價>
作為帶有摩擦處理完畢的配向膜的玻璃基板而使用的玻璃的厚度為1.1mm。立訊校準器(LIXON Aligner)是聚醯胺酸為面向水平配向模式的低預傾角用聚醯胺酸的立訊校準器PIA-5370。
帶有摩擦處理完畢的配向膜的玻璃基板是利用以下步驟製作。
(1)將聚醯胺酸旋塗於玻璃上來製作塗膜。
(2)在80℃的熱板上自所述塗膜上去除溶劑。
(3)將所述塗膜在230℃的烘箱中煆燒30分鐘。
(4)利用人造絲布來對所述塗膜進行摩擦處理。
<固載氟化鉀的氧化鋁的合成>
將20g的氟化鉀、30g的管柱色譜法(Column Chromatography)用中性氧化鋁加入至200mL的水中,在室溫下攪拌1小時。在減壓下將水蒸餾去除。將所得的結晶在110℃下煆燒3小時,由此獲得固載氟化鉀的氧化鋁。
[實施例1]
按照以下順序來合成化合物(1-3-1-1)。
將10.0g的4,7-二甲氧基-1-茚酮、40.0g的固載氟化鉀的氧化鋁加入至100mL的乙腈中,在氮氣環境下、室溫下進行攪拌。向其中添加4.8g的二硫化碳,在室溫下攪拌1小時。其後,添加10.3g的1,2-二溴乙烷,進而在室溫下攪拌16小時。在反應液中加入水及二氯甲烷,利用矽藻土來將雜質過濾分離。對濾液進行萃取,利用水來對有機層進行清洗,並利用
無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將溶劑蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,並進行減壓乾燥,由此獲得6.7g的產物,並命名為化合物(ex-1)。
此處,管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-乙酸乙酯混合物v/v=2/1。
將6.7g的化合物(ex-1)加入至133mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下、-78℃下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加12.5g的三溴化硼。滴加後,在-78℃下攪拌1小時,其後,在室溫下攪拌16小時。將反應液注入至冰水中來進行淬冷,並將析出物過濾分離。利用水來對結晶進行充分清洗,並進行減壓乾燥,由此獲得5.5g的產物,並命名為化合物(ex-2)。
將25.0g的反式-4-羥基環己烷羧酸及26.3g的三乙胺加入至125mL的N,N-二甲基甲醯胺(dimethylformamide,DMF)中,在氮氣環境下、10℃以下一邊冷卻一邊攪拌。向其中緩慢滴加14.7g的氯甲基甲醚。滴加後,在室溫下攪拌8小時。加入乙酸乙酯及水來對有機層進行萃取,利用飽和碳酸氫鈉水及水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將乙酸乙酯蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,並進行減壓乾燥,由此獲得25.2g的產物,並命名為化合物(ex-3)。此處,管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-乙酸乙酯混合物v/v=2/1。
將25.2g的化合物(ex-3)、42.9g的化合物(ex-4)及3.3g的4-二甲基氨基吡啶(4-dimethylaminopyridine,DMAP)加入至430mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加使29.0g的1,3-二環己基碳二醯亞胺(1,3-dicyclohexylcarbodiimide,DCC)溶解的60mL二氯甲烷溶液。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,
利用飽和碳酸氫鈉水及水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將二氯甲烷蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,並進行減壓乾燥。將所得的殘渣及2.1g的對甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid,pTSA)加入至110mL的THF及55mL的IPA的混合溶液中,在40℃下加熱攪拌8小時。加入乙酸乙酯及水來對有機層進行萃取,利用飽和食鹽水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將溶劑蒸餾去除,並利用乙酸乙酯及庚烷的混合溶液來對殘渣進行再結晶,由此獲得31.8g的產物,並命名為化合物(ex-5)。此處,管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-乙酸乙酯混合物v/v=2/1。
將1.5g的化合物(ex-2)、5.0g的化合物(ex-5)、及0.3g的DMAP加入至50mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加使2.4g的DCC溶解的5mL的二氯甲烷溶液。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,利用水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將二氯甲烷蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,並利用甲醇進行再結晶,由此獲得4.6g的化合物(1-3-1-1)。此處,管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-乙酸乙酯混合物v/v=8/1。
化合物(1-3-1-1)的相轉變溫度及NMR分析值如以下所述。
相轉變溫度:C 122 I
1H-NMR(CDCl3;δppm):7.24(d,1H),7.11(d,4H),6.99(d,1H),6.82(d,4H),6.40(d,2H),6.16-6.08(m,2H),5.82(d,2H),4.82-4.74(m,2H),4.17(t,4H),3.94(t,4H),3.54(t,2H),3.49(s,2H),3.42(t,2H),2.89(t,4H),2.77-2.69(m,1H),2.66-2.56(m,5H),2.37-2.28(m,2H),2.26-2.18(m,2H),2.13-2.05(m,4H),1.84-1.67(m,12H),1.55-1.41(m,12 H).
將實施例1的1,2-二溴乙烷變更為1,3-二溴丙烷,除此以外,利用實施例1中記載的方法來合成化合物(1-3-2-1)。
化合物(1-3-2-1)的相轉變溫度及NMR分析值如以下所述。
相轉變溫度:C 126 I
1H-NMR(CDCl3;δppm):7.21(d,1H),7.11(d,4H),6.97(d,1H),6.82(d,4H),6.40(d,2H),6.16-6.08(m,2H),5.82(d,2H),4.82-4.74(m,2H),4.17(t,4H),3.93(t,4H),3.46(s,2H),3.07(t,2H),3.00(t,2H),2.89(t,4H),2.76-2.68(m,1H),2.65-2.55(m,5H),2.36-2.17(m,6H),2.12-2.04(m,4H),1.83-1.67(m,12H),1.56-1.49(m,12H).
[實施例3]
按照以下順序來合成化合物(1-2-1-1)。
將6.0g的4,7-二甲氧基-1-茚酮及24g的Al2O3-KF加入至60mL的乙腈中,在氮氣環境下、室溫下進行攪拌。向其中添加3.3g的二硫化碳,在室溫下攪拌1小時。其後,添加9.8g的碘化甲基,進而在室溫下攪拌16小時。在反應液中加入水及乙酸乙酯,利用矽藻土來將雜質過濾分離。對濾液進行萃取,利用水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將溶劑蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,並進行減壓乾燥,由此獲得5.7g的產物,並命名為化合物(ex-6)。此處,管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-乙酸乙酯混合物v/v=4/1。
將5.7g的化合物(ex-6)加入至114mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下、-78℃下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加10.6g的三溴化硼。滴加後,在-78℃下攪拌1小時,其後,在室溫下攪拌16小時。將反應液注入至冰水中來進行淬冷,加入乙酸乙酯進行萃取。利用飽和碳酸氫鈉水,繼而利用水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將溶劑蒸餾去除,由此獲得5.0g的產物,並命名為化合物(ex-7)。
將1.5g的化合物(ex-8)、5.0g的化合物(ex-5)、及0.3g的DMAP加入至50mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加使2.4g的DCC溶解的5mL的二氯甲烷溶液。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,利用水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將二氯甲烷蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,並利用甲醇進行再結晶,由此獲得3.3g的化合物(1-2-1-1)。此處,管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-乙酸乙酯混合物v/v=8/1。
化合物(1-2-1-1)的相轉變溫度及NMR分析值如以下所述。
相轉變溫度:C 103(N 84)I
1H-NMR(CDCl3;δppm):7.25(d,1H),7.11(d,4H),6.98(d,1H),6.82(d,4H),6.40(d,2H),6.16-6.08(m,2H),5.82(d,2H),4.82-4.74(m,2H),4.17(t,4H),3.94(t,4H),3.64(s,2H),2.88(t,4H),2.76-2.68(m,1H),2.66-2.57(m,5H),2.54(s,3H),2.51(s,3H),2.35-2.28(m,2H),2.25-2.18(m,2H),2.13-2.04(m,4H),1.84-1.67(m,12H),1.56-1.41(m,1 2H).
將實施例1的碘化甲基變更為碘化丙基,除此以外,利用實施例1中記載的方法來合成化合物(1-2-2-1)。
化合物(1-2-2-1)的相轉變溫度及NMR分析值如以下所述。
相轉變溫度:C 78(N 52)I
1H-NMR(CDCl3;δppm):7.23(d,1H),7.11(d,4H),6.97(d,1H),6.82(d,4H),6.40(d,2H),6.16-6.08(m,2H),5.82(d,2H),4.83-4.74(m,2H),4.17(t,4H),3.93(t,4H),3.64(s,2H),3.03-2.95(m,4H),2.89(t,4H),2.77-2.69(m,1H),2.67-2.57(m,5H),2.35-2.28(m,2H),2.25-2.18(m,2H),2.13-2.04(m,4H),1.84-1.63(m,16H),1.56-1.41(m,12H),1.05-0.99(m,6H).
按照以下順序來合成化合物(1-1-1-1)。
將3.0g的4,7-二甲氧基-1-茚酮及1.7g的苯甲醛加入至24mL的乙醇中,在氮氣環境下、10℃以下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加1.7mL的40重量%氫氧化鈉水溶液,在室溫下攪拌16小時。在反應液中加入水來將析出物過濾分離。利用乙醇來對所得的結晶進行再結晶,由此獲得4.0g的產物,並命名為化合物(ex-8)。
將4.0g的化合物(ex-8)加入至40mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下、-78℃下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加7.9g的BBr3。滴加後,在-78℃下攪拌1小時,其後,在室溫下攪拌16小時。將反應液注入至冰水中來進行淬冷,加入乙酸乙酯來對有機層進行萃取。利用飽和碳酸氫鈉水及水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將溶劑蒸餾去除,並利用乙醇/庚烷進行再結晶,由此獲得2.4g並命名為化合物(ex-9)。
將1.4g的化合物(ex-9)、5.0g的化合物(ex-5)及0.3g的DMAP加入至50mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加使2.4g的DCC溶解的二氯甲烷溶液5mL。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,利用水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將二氯甲烷蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,利用甲醇進行再結晶,由此獲得3.0g的化合物
(1-1-1-1)。此處,管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-乙酸乙酯混合物v/v=8/1。
化合物(1-1-1-1)的相轉變溫度及NMR分析值如以下所述。
相轉變溫度:C 101(N 100)I
1H-NMR(CDCl3;δppm):7.63-7.57(m,3H),7.50-7.40(m,3H),7.33(d,1H),7.11(d,4H),7.05(d,1H),6.83(d,4H),6.40(d,2H),6.16-6.08(m,2H),5.82(d,2H),4.85-4.77(m,2H),4.17(t,4H),3.94(t,4H),3.84(s,2H),2.94-2.88(m,4H),2.75-2.57(m,6H),2.37-2.30(m,2H),2.28-2.21(m,2H),2.15-2.08(m,4H),1.88-1.68(m,12H),1.55-1.41(m,12H).
按照以下順序來合成化合物(1-3-10-1)。
將5.5g的60重量%氫化鈉加入至150mL的甲苯中,在氮氣環境下、室溫下進行攪拌。向其中滴加25.0g的磷醯基乙酸三甲酯(Phosphonoacetic acid trimethyl ester),在室溫下攪拌1小時。其後,滴加使19g的2',5'-二甲氧基苯乙酮溶解的40mL的甲苯溶液,在加熱回流下攪拌8小時。向反應液中加入飽和氯化銨溶液並進行萃取。利用水來對有機
層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將溶劑蒸餾去除,並進行減壓乾燥,由此獲得17.3g的產物,並命名為化合物(ex-10)。
將17.3g的化合物(ex-10)、1.2g的10重量%鈀碳加入至300mL的乙醇中,使用高壓釜,在7MPa下的氫氣環境下、室溫下攪拌24小時。使反應液通過矽藻土,在減壓下將溶劑蒸餾去除。將所得的殘渣、4.9g的氫氧化鈉、及72mL的水加入至72mL的甲醇中,在加熱回流下攪拌3小時。加入3N的鹽酸水溶液。加入甲苯並進行萃取,利用水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將溶劑蒸餾去除,利用庚烷進行再結晶,由此獲得14.8g的產物,並命名為化合物(ex-11)。
將14.8g的化合物(ex-11)及0.1g的DMF加入至100mL的甲苯中,在氮氣環境下、60℃下進行攪拌。向其中滴加亞硫醯氯9.4g,在60℃下攪拌4小時。其後,在減壓下將反應液的溶劑蒸餾去除,而獲得殘渣。將9.2g的氯化鋁加入至180mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下、10℃以下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加使所述殘渣溶解的50mL的二氯甲烷溶液。滴加後,在室溫下攪拌24小時。將反應液注入至冰水中來進行淬冷,並進行萃取。利用飽和碳酸氫鈉水,繼而利用水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將溶劑蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,並進行減壓乾燥,由此獲得10.4g的產物,並命名為化合物(ex-12)。管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-乙酸乙酯混合物v/v=3/1。
將10.4g的化合物(ex-12)加入至200mL的DMF中,在氮氣環境下、室溫下進行攪拌。向其中添加5.3g的60重量%氫化鈉。進而添加4.8g的二硫化碳,在室溫下攪拌1小時。其後,添加10.9g的1,2-二溴乙烷,進而在室溫下攪拌1小時。向反應液中加入1N鹽酸水溶液及乙酸乙
酯,並進行萃取。利用水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將溶劑蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,並進行減壓乾燥,由此獲得11.5g的產物,並命名為化合物(ex-13)。管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-乙酸乙酯混合物v/v=4/1。
將11.5g的化合物(ex-13)加入至115mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下、-78℃下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加20.5g的三溴化硼。滴加後,在-78℃下攪拌1小時,其後,在室溫下攪拌16小時。將反應液注入至冰水中來進行淬冷,並將析出物過濾分離。利用水來對結晶進行充分清洗,並進行減壓乾燥,由此獲得10.3g的產物,並命名為化合物(ex-14)。
將1.5g的化合物(ex-14)、5.0g的化合物(ex-5)、及0.3g的DMAP加入至50mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加使2.4g的DCC溶解的5mL的二氯甲烷溶液。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,利用水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將二氯甲烷蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,並利用甲醇進行再結晶,由此獲得3.7g的化合物(1-3-10-1)。管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-乙酸乙酯混合物v/v=8/1。
化合物(1-3-10-1)的相轉變溫度及NMR分析值如以下所述。
相轉變溫度:C 137 I
1H-NMR(CDCl3;δppm):7.23(d,1H),7.11(d,4H),6.99(d,1H),6.82(d,4H),6.40(d,2H),6.16-6.08(m,2H),5.82(d,2H),4.82-4.74(m,2H),4.17(t,4H),3.94(t,4H),3.80-3.75(m,1H),3.52-3.36(m,4H),2.89(t,4H),2.76-2.69(m,1H),2.65-2.56(m,5H),2.36-2.18(m,4H),2.13-2.04(m,4H),1.84-1.68(m,12H),1.55-1.41(m,12H).
以如下方式來合成化合物(1-3-12-1)。
將27.7g的2,5-二甲氧基苯甲醛及24g的米氏酸加入至700mL的水中,在氮氣環境下、75℃下攪拌2小時。將反應液放置冷卻,並將析出物過濾分離。利用甲醇進行再結晶,由此獲得31.0g的產物,並命名為化合物(ex-15)。
將30.0g的化合物(ex-15)、12.6g的乙酸鈉、及21.9g的(三氟甲基)三甲基矽烷加入至150mL的DMF中,在氮氣環境下、50℃下攪拌2小時。其後,加入7.5mL的濃鹽酸,在氮氣環境下、110℃下攪拌1小時。將水及乙酸乙酯加入至反應液中,並進行萃取。利用水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將溶劑蒸餾去除,利用庚烷進行再結晶,由此獲得18.1g的產物,並命名為化合物(ex-16)。
將18.1g的化合物(ex-16)、0.1g的DMF加入至100mL的甲苯中,在氮氣環境下、60℃下進行攪拌。向其中滴加9.3g的亞硫醯氯,在60℃下攪拌4小時。其後,在減壓下將反應液的溶劑蒸餾去除,而獲得殘渣。將9.1g的氯化鋁加入至220mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下、10℃
以下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加使所述殘渣溶解的二氯甲烷50mL溶液。滴加後,在室溫下攪拌24小時。將反應液注入至冰水中來進行淬冷,並進行萃取。利用飽和碳酸氫鈉水,繼而利用水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將溶劑蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,並進行減壓乾燥,由此獲得7.0g的產物,並命名為化合物(ex-17)。管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-乙酸乙酯混合物v/v=9/1。
將7.0g的化合物(ex-17)加入至30mL的DMF中,在氮氣環境下、室溫下進行攪拌。向其中添加2.3g的60重量%氫化鈉,在室溫下攪拌1小時。進而添加2.3g的二硫化碳,在室溫下攪拌1小時。其後,添加5.2g的1,2-二溴乙烷,進而在室溫下攪拌1小時。向反應液中加入1N鹽酸水溶液及乙酸乙酯,並進行萃取。利用水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將溶劑蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,並進行減壓乾燥,由此獲得7.1g的產物,並命名為化合物(ex-18)。管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-乙酸乙酯混合物v/v=9/1。
將7.1g的化合物(ex-18)加入至70mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下、-78℃下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加10.7g的三溴化硼。滴加後,在-78℃下攪拌1小時,其後,在室溫下攪拌16小時。將反應液注入至冰水中來進行淬冷,並將析出物過濾分離。利用水來對結晶進行充分清洗,並進行減壓乾燥,由此獲得5.9g的產物,並命名為化合物(ex-19)。
將1.9g的化合物(ex-19)、5.0g的化合物(ex-5)、及0.3g的DMAP加入至50mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加使2.4g的DCC溶解的5mL的二氯甲烷溶液。滴加後,在室溫下
攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,利用水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將二氯甲烷蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,並利用甲醇進行再結晶,由此獲得3.8g的化合物(1-3-12-1)。管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-乙酸乙酯混合物v/v=9/1。
化合物(1-3-12-1)的相轉變溫度及NMR分析值如以下所述。
相轉變溫度:C 150 I
1H-NMR(CDCl3;δppm):7.30(d,1H),7.14-7.09(m,5H),6.81(d,4H),6.40(d,2H),6.16-6.08(m,2H),5.81(d,2H),4.82-4.74(m,2H),4.52-4.46(m,1H),4.17(t,4H),3.94(t,4H),3.57-3.50(m,3H),3.33-3.26(m,1H),2.89(t,4H),2.76-2.68(m,1H),2.62-2.56(m,5H),2.34-2.27(m,2H),2.25-2.16(m,2H),2.12-2.05(m,4H),1.84-1.68(m,12H),1.55-1.40(m,12H).
<聚合性液晶組合物的製作>
以下示出作為聚合性液晶組合物的成分的化合物(M2-7-1)、化合物(M2-1-1)、化合物(M2-1-2)及化合物(M1-24-1)的結構。
在表1及表2中示出本發明的實施例中確認的聚合性液晶組合物中的化合物與含量。表1及表2的“0”表示不含有。
[比較例1]
以下示出作為聚合性液晶組合物的成分的化合物(C-1)的結構。
此處,(C-1)的合成順序如以下所述。
化合物(cex-1)是依據有機化學期刊(J.Org.Chem.)69,2164-2177(2004)中記載的方法而合成。
將5.0g的化合物(cex-1)及6.4g的環戊酮加入至50mL的DMF中,在氮氣環境下、100℃下攪拌8小時。放置冷卻,加入乙酸乙酯及水並進行萃取。利用1N鹽酸水溶液,繼而利用飽和食鹽水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將溶劑蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,並進行減壓乾燥,由此獲得化合物(cex-2)1.2g。管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-甲醇混合物v/v=10/1。
化合物(cex-3)是依據日本專利特開2011-231098號公報中記載的方法而合成。
將1.2g的化合物(cex-2)、5.0g的化合物(cex-3)、及0.3g的DMAP加入至50mL的二氯甲烷中,在氮氣環境下一邊冷卻一邊攪拌。向其中滴加使2.4g的DCC溶解的5mL的二氯甲烷溶液。滴加後,在室溫下攪拌16小時。將析出的沉澱物過濾分離,利用水來對有機層進行清洗,並利用無水硫酸鎂進行乾燥。在減壓下將二氯甲烷蒸餾去除,利用管柱色譜法來對殘渣進行純化,並利用甲醇進行再結晶,由此獲得2.9g的化合物(C-1)。
管柱色譜法的填充材料為二氧化矽凝膠,溶離液為甲苯-乙酸乙酯混合物v/v==9/1。
<液晶聚合體的製作>
按照以下順序製作液晶聚合體(F-1)。
(1)通過旋塗,將液晶組合物(S-1)塗布於帶有摩擦處理完畢的配向膜的玻璃基板上。
(2)使用熱板,將所述基板在80℃~100℃下加熱2分鐘。
(3)繼而,使用熱板,將所述基板在50℃~60℃下保持1分鐘。
(4)繼而,將所述基板在室溫下冷卻1分鐘,
(5)利用紫外線照射,使所述基板在空氣中聚合。
液晶聚合體(F-1)不存在配向缺陷。
按照實施例9中記載的順序,使用液晶組合物(S-2)~液晶組合物(S-8)來代替液晶組合物(S-1),而分別獲得液晶聚合體(F-2)~液晶聚合體(F-8)。液晶聚合體(F-2)~液晶聚合體(F-8)不存在配向缺陷。
按照實施例9中記載的順序,使用液晶組合物(SC-1)及液晶組合物(SC-2)來代替液晶組合物(S-1),而分別獲得液晶聚合體(CF-1)及液晶聚合體(CF-2)。液晶聚合體(CF-1)~液晶聚合體(CF-2)不存在配向缺陷。
利用實施例9中記載的方法,分別由液晶組合物(SC-1)及液晶組合物(SC-2)而獲得液晶聚合體(CF-1)及液晶聚合體(CF-2)。
在欲利用實施例9中記載的方法,由液晶組合物(SC-3)而獲
得液晶聚合體時,在(2)的階段中結晶析出。因此,難以由液晶組合物(SC-3)獲得不存在配向缺陷的液晶聚合體。根據所述結果可知:與化合物(C-1)相比,化合物(1)即便為更多的含量,也可獲得不存在配向缺陷的液晶聚合體。
<光學各向異性膜的光學特性>
將液晶聚合體的波長分散特性的比較示於表3中。Re450nm、Re550nm及Re650nm的單位為nm。液晶聚合體的膜厚的單位為μm。
根據表3,液晶聚合體(F-1)~液晶聚合體(F-8)的Re450/Re550與液晶聚合體(CF-1)及液晶聚合體(CF-2)的Re450/Re550相比較而言顯著低。另一方面,液晶聚合體(F-1)~液晶聚合體(F-8)的Re650/Re550與液晶聚合體(CF-1)及液晶聚合體(CF-2)的Re650/Re550相比較而言顯著高。
據此瞭解到,可由本發明的聚合性液晶組合物獲得伴隨可見光區域的
波長的增加而液晶聚合體的延遲的降低少的液晶聚合體。
以本發明的聚合性液晶組合物為原料的液晶聚合體可用於相位差膜、光學補償膜、反射膜、選擇反射膜、抗反射膜、視場角補償膜、液晶配向膜、偏振元件、圓偏振元件、橢圓偏振元件等包含光學各向異性膜的膜或具有元件的顯示元件。
Claims (19)
- 一種聚合性液晶化合物,以式(1)表示:(式(1)中, A1 獨立地為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基,所述1,4-伸苯基中,至少一個氫可經氟、氯、三氟甲基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數1~5的烷氧基羰基或碳數1~5的烷醯基取代, Z1 獨立地為單键、-OCH2 -、-CH2 O-、-COO-、-OCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-OCH2 CH2 O-、-CH2 CH2 COO-、-OCOCH2 CH2 -、-CH2 CH2 OCO-或-COOCH2 CH2 -, X1 為單鍵、-CH2 -、-O-、-S-、-NR2 -或-CO-,R2 為氫或碳數1~5的烷基, W1 及W2 獨立地為氫、氟、碳數1~5的烷基或碳數1~5的氟烷基, T1 及T2 獨立地為氫、非定域化的電子數6~18的芳香環、碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基或碳數1~12的烷硫基,所述烷基、所述烷氧基及所述烷硫基中,至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代,至少一個氫可經氟取代,T1 與T2 可彼此鍵結而形成環, m獨立地為0~3的整數,且m的和為1以上, Y1 獨立地為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-, Q1 獨立地為單鍵或碳數1~20的伸烷基,所述伸烷基中,至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-CH≡CH-取代; PG獨立地為烷基或式(PG-1)~式(PG-9)的任一者所表示的聚合性基)(式(PG-1)~式(PG-9)中,R1 獨立地為氫、鹵素、甲基、乙基或三氟甲基)。
- 如申請專利範圍第1項所述的聚合性液晶化合物,其中:T1 及T2 的其中一者是非定域化的電子數6~18的芳香環,且T1 及T2 的另一者是氫、甲基或非定域化的電子數6~18的芳香環。
- 如申請專利範圍第1項所述的聚合性液晶化合物,其中:T1 及T2 獨立地為碳數1~12的烷硫基,所述烷硫基中,至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代,所述烷硫基中,至少一個氫可經氟取代。
- 如申請專利範圍第1項所述的聚合性液晶化合物,其中:T1 及T2 彼此鍵結而形成具有至少一個硫原子的碳數4~11的單環或稠環。
- 如申請專利範圍第1項或第5項所述的聚合性液晶化合物,其中:T1 及T2 彼此鍵結而形成二噻烷、二硫雜環戊烷、二硫醇或苯並二硫醇。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的聚合性液晶化合物,其中:PG為式(PG-1)~式(PG-9)的官能基。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的聚合性液晶化合物,其中:PG為式(PG-1)的官能基,R1 為氫或甲基。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的聚合性液晶化合物,其中:A1 中的至少一個為1,4-伸環己基,Z1 中的至少一個為-CH2 CH2 COO-或-OCOCH2 CH2 -,m為2。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的聚合性液晶化合物,其中:X1 為單鍵。
- 一種聚合性液晶組合物,其含有至少一個如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的聚合性液晶化合物。
- 如申請專利範圍第11項所述的聚合性液晶組合物,其中:含有4重量%~50重量%的所述聚合性液晶化合物。
- 一種液晶聚合體,其是如申請專利範圍第11項或12所述的聚合性液晶組合物硬化而成。
- 如申請專利範圍第13項所述的液晶聚合體,其中:液晶分子的相同的配向狀態固定化。
- 如申請專利範圍第13項或第14項所述的液晶聚合體,其中:(對膜面垂直入射波長450 nm的光時的延遲)/(對膜面垂直入射波長550 nm的光時的延遲)為1.05以下。
- 一種偏振片,其具有如申請專利範圍第13項至第15項中任一項所述的液晶聚合體。
- 一種顯示元件,其具有如申請專利範圍第13項至第15項中任一項所述的液晶聚合體。
- 如申請專利範圍第17項所述的顯示元件,其中:更具有偏振片。
- 一種光學各向異性膜的製造方法,其包括使如申請專利範圍第11項或第12項所述的聚合性液晶組合物聚合的步驟。
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