TWI797256B - 液晶固化層及其製造方法、光學薄膜、偏光板以及顯示裝置 - Google Patents

液晶固化層及其製造方法、光學薄膜、偏光板以及顯示裝置 Download PDF

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TWI797256B
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Abstract

一種液晶固化層,其係由液晶組成物之固化物所形成的液晶固化層,前述液晶組成物包含:具有逆波長色散特性的聚合性液晶化合物,與含有單體單元A及單體單元B的共聚物,所述單體單元A包含含有芳環之一價之基,所述單體單元B包含亦可具有取代基之一價的脂族烴基,在前述液晶固化層中,前述聚合性液晶化合物的主鏈液晶原(mesogen)相對於前述液晶固化層之層體平面以85°~90°的傾斜角度定向。

Description

液晶固化層及其製造方法、光學薄膜、偏光板以及顯示裝置
本發明係關於液晶固化層及其製造方法、光學薄膜、偏光板以及顯示裝置。
作為相位差薄膜等光學薄膜,已知有使用液晶組成物而製造者。此光學薄膜通常具備藉由液晶組成物之固化物所形成的液晶固化層。此光學薄膜可藉由調整液晶固化層所包含之液晶化合物的定向,發揮各式各樣的光學特性。於專利文獻1~3中已提案有用以在此種液晶固化層中,使液晶化合物沿液晶固化層之厚度方向定向的技術。
另一方面,以往的液晶化合物大部分為具有順波長色散特性者,但近年來,已提案具有逆波長色散特性的液晶化合物(專利文獻4)。
『專利文獻』 《專利文獻1》:日本專利第4174192號公報 《專利文獻2》:日本專利公開第2006-106662號公報 《專利文獻3》:日本專利第5209223號公報 《專利文獻4》:日本專利公開第2010-084032號公報
具有逆波長色散特性的液晶化合物,有時表現與具有順波長色散特性的液晶化合物相異之性狀。因此,即使單純將以往用以使液晶化合物定向的技術應用於具有逆波長色散特性的液晶化合物上,亦難以獲得作為目的之定向狀態。其中,增大液晶化合物的主鏈液晶原(mesogen)相對於層體平面所夾之傾斜角,來達成朝厚度方向定向一事,尤為困難。
本發明係鑑於前述問題而首創者,目的在於提供:一種液晶固化層及其製造方法,所述液晶固化層係由包含「具有逆波長色散特性之聚合性液晶化合物」之液晶組成物之固化物所形成的液晶固化層,且可增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度;具備前述液晶固化層的光學薄膜;具備前述液晶固化層的偏光板;以及具備前述液晶固化層的顯示裝置。
本發明人嘗試使用將「具有逆波長色散特性的聚合性液晶化合物」及「發揮作為定向助劑之功能的指定共聚物」組合而包含的液晶組成物,於定向膜上形成液晶固化層。其結果,本發明人發現在前述液晶固化層中,聚合性液晶化合物的主鏈液晶原沿液晶固化層之厚度方向定向。根據此種見解,本發明人完成本發明。
亦即,本發明包含下述內容。
[1]一種液晶固化層,其係由液晶組成物之固化物所形成的液晶固化層;其中 前述液晶組成物包含:具有逆波長色散特性的聚合性液晶化合物,與含有單體單元A及單體單元B的共聚物,所述單體單元A包含含有芳環之一價之基,所述單體單元B包含亦可具有取代基之一價的脂族烴基; 在前述液晶固化層中,前述聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於前述液晶固化層之層體平面以85°~90°的傾斜角度定向。
[2]如[1]所記載之液晶固化層,其中前述聚合性液晶化合物係由下述式(I)所示。 『化1』
Figure 02_image001
[在前述式(I)中, Ar表示由下述式(II-1)~式(II-7)之任一者所示之基。惟由式(II-1)~式(II-7)之任一者所示之基於D1 ~D6 以外亦可具有取代基。 『化2』
Figure 02_image003
(前述式(II-1)~式(II-7)中, *表示與Z1 或Z2 的鍵結位置。 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。R11 及R12 分別獨立表示氫原子或碳原子數1~4的烷基。 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。 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。 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。Rf 表示選自由氫原子,以及碳原子數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。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。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。) 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。 A1 、A2 、B1 及B2 分別獨立表示選自由亦可具有取代基的脂環基及亦可具有取代基的芳基而成之群組之基。 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。 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個以上之亞甲基經-O-或-C(=O)-取代之基,而成之群組的有機基。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 之兩末端的亞甲基不被-O-或-C(=O)-取代。 P1 及P2 分別獨立表示聚合性官能基。 p及q分別獨立表示0或1。]
[3]如[1]或[2]所記載之液晶固化層,其中前述單體單元A係由下述式(A)所示, 前述單體單元B係由下述式(B)所示。 『化3』
Figure 02_image005
(在前述式(A)中, Ra1 表示氫原子或甲基, Xa1 及Xa2 分別獨立表示二價的連結基, Ra2 表示選自由碳原子數1~6的烷基、碳原子數1~6的烷氧基、鹵素原子、氰基及異氰酸基而成之群組之至少一者, n1表示1~14的整數, n2表示1或2的整數, n3表示1或2的整數。) 『化4』
Figure 02_image007
(在前述式(B)中, Rb1 表示氫原子或甲基, Xb1 表示單鍵或二價的連結基, Rb2 表示亦可具有取代基之一價的脂族烴基。)
[4]如[1]~[3]之任一項所記載之液晶固化層,其中前述單體單元A與前述單體單元B的莫耳比為90:10~60:40。
[5]一種光學薄膜,其具備如[1]~[4]之任一項所記載之液晶固化層。
[6]如[5]所記載之光學薄膜,其更具備定向膜。
[7]如[5]或[6]所記載之光學薄膜,其更具備基材。
[8]如[5]~[7]之任一項所記載之光學薄膜,其更具備λ/4板。
[9]一種偏光板,其具備如[5]~[8]之任一項所記載之光學薄膜與直線偏光件。
[10]一種顯示裝置,其具備如[9]所記載之偏光板。
[11]一種液晶固化層的製造方法,其係如[1]~[4]之任一項所記載之液晶固化層的製造方法,包含: 形成定向膜的工序、 於前述定向膜上形成液晶組成物之層體的工序,與 使液晶組成物之層體固化以獲得液晶固化層的工序。
根據本發明,可提供:一種液晶固化層及其製造方法,所述液晶固化層係由包含「表現逆波長色散特性之聚合性液晶化合物」之液晶組成物之固化物所形成的液晶固化層,且可增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度;具備前述液晶固化層的光學薄膜;具備前述液晶固化層的偏光板;以及具備前述液晶固化層的顯示裝置。
以下揭示實施型態及示例物以詳細說明本發明。惟本發明並非受限於以下所揭示之實施型態及示例物者,在不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而實施。
在以下說明中,所謂「逆波長色散特性」,除非另有註記,否則係指在波長450 nm及550 nm的雙折射Δn(450)及Δn(550)滿足下述式(i)的特性。 Δn(450) < Δn(550)   (i)
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。並且,某層體之厚度方向的延遲Rth,除非另有註記,否則係由Rth={[(nx+ny)/2]-nz}×d所表示之值。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。nz表示層體之厚度方向的折射率。d表示層體的厚度。延遲可使用相位差計(Axometrics公司製「AxoScan」)來量測。
在以下說明中,所謂偏光板,除非另有註記,否則不僅包含剛性的部件,亦包含例如樹脂薄膜般具有可撓性的部件。
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,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.液晶固化層的概要]
本發明之一實施型態相關之液晶固化層係由液晶組成物之固化物所形成,所述液晶組成物包含具有逆波長色散特性的聚合性液晶化合物與指定共聚物。前述共聚物係將指定之單體單元A及單體單元B組合而含有的共聚物。此共聚物由於通常會發揮促進聚合性液晶化合物之主鏈液晶原朝厚度方向定向的作用,故以下適時稱為「定向助劑」。
於前述由液晶組成物之固化物所形成的液晶固化層中,包含已聚合或未聚合的聚合性液晶化合物。據此,於液晶固化層中,包含聚合性液晶化合物的主鏈液晶原。在液晶固化層中,可增大此聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。因此,能實現聚合性液晶化合物的主鏈液晶原沿液晶固化層之厚度方向或近乎其之方向定向的液晶固化層。
[2.液晶組成物]
液晶組成物包含聚合性液晶化合物及作為定向助劑的共聚物。並且,液晶組成物亦可更包含任意成分,組合於聚合性液晶化合物及定向助劑。
[2.1.聚合性液晶化合物]
聚合性液晶化合物係具有液晶性的化合物。因此,在將聚合性液晶化合物摻合至組成物並使之定向的情況下,通常可呈現液晶相。
聚合性液晶化合物具有聚合性。據此,聚合性液晶化合物可在呈現液晶相的狀態下聚合,並在維持液晶相中之分子的定向狀態下就此變成聚合物。因此,能在液晶固化層中固定聚合性液晶化合物的定向狀態,或提高聚合性液晶化合物的聚合度以提高液晶固化層的機械性強度。
聚合性液晶化合物具有逆波長色散特性。所謂「具有逆波長色散特性的聚合性液晶化合物」,除非另有註記,否則係指在使之均勻定向而做成聚合物的情況下,所獲得之聚合物表現逆波長色散特性的聚合性液晶化合物。並且,所謂使聚合性液晶化合物均勻定向,係指形成包含該聚合性液晶化合物之層體,使在此層體中之聚合性液晶化合物之分子之折射率橢球體上最大折射率的方向,沿與前述層體之面(亦即層體平面)平行的某一方向定向。
液晶化合物的雙折射一般顯現為:在該液晶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液晶化合物的分子結構而異。據此。在某例相關之液晶化合物中,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較以短波長所量測到的折射率還小,但此等之差為小。另一方面,在前述例相關之液晶化合物中,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較以短波長所量測到的折射率還小,且此等之差為大。諸如此例所相關之液晶化合物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,前述液晶化合物可顯現逆波長色散特性。
如前所述,具有逆波長色散特性的聚合性液晶化合物通常可藉由具有與具有順波長色散特性的液晶性化合物相異之結構,顯示逆波長色散特性。而且,藉由此種結構的差異,具有逆波長色散特性的液晶性化合物有時在此波長色散特性以外,還表現與具有順波長色散特性的液晶性化合物相異之性狀。在具有逆波長色散特性的聚合性液晶化合物與具有順波長色散特性的液晶化合物之間,有時候用以達成朝厚度方向定向的條件為相異一事,亦可想見為前述相異之性狀之一。本實施型態係解決在如此具有逆波長色散特性的聚合性液晶化合物所特有之問題者,且係發揮與以往使用一般液晶化合物之技術相異之特殊效果者。
聚合性液晶化合物由於具有聚合性,故通常包含聚合性官能基。聚合性液晶化合物之每1分子的聚合性官能基之數量可為1個,亦可為2個以上。並且,聚合性官能基的種類可為1種,亦可為2種以上。
聚合性液晶化合物的分子量以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聚合性液晶化合物,可格外優化液晶組成物的塗布性。
在量測波長590 nm之聚合性液晶化合物的雙折射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的聚合性液晶化合物,容易獲得定向缺陷少的液晶固化層。並且,通常若使用具有此種範圍之雙折射Δn的聚合性液晶化合物,則容易增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面的傾斜角度。
液晶化合物的雙折射可藉由例如下述方法來量測。
製作液晶化合物之層體,使此層體所包含之液晶化合物均勻定向。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化合物的層體固化。在使用聚合性液晶化合物的情況下,通常可藉由使聚合性液晶化合物聚合來使層體固化。
聚合性液晶化合物可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。
作為具有逆波長色散特性之聚合性液晶化合物的佳例,可舉出由下述式(I)所示之化合物。
『化5』
Figure 02_image009
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6』
Figure 02_image011
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。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7』
Figure 02_image013
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-5)~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;-Gx -Yx -Fx ;-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。
Gx 表示選自由亦可具有取代基之碳原子數1~30之2價的脂族烴基;以及亦可具有取代基之碳原子數3~30之2價的脂族烴基所包含之至少一個-CH2 -經-O-、-S-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-O-、-NR14 -C(=O)-、-C(=O)-NR14 -、-NR14 -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);而成之群組的有機基。R14 表示氫原子或碳原子數1~6的烷基。前述「2價的脂族烴基」以2價的鏈狀脂族烴基為佳,以伸烷基為較佳。
Yx 表示選自由-O-、-C(=O)-、-S-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-S-C(=O)-、-NR15 -C(=O)-、-C(=O)-NR15 -、-O-C(=O)-NR15 -、-NR15 -C(=O)-O-、-N=N-及-C≡C-而成之群組之基。R15 表示氫原子或碳原子數1~6的烷基。其中,作為Yx ,以-O-、-O-C(=O)-O-及-C(=O)-O-為佳。
Fx 表示具有芳烴環及芳雜環之至少一者的有機基。此有機基的碳原子數以2以上為佳,以7以上為較佳,以8以上為更佳,以10以上為尤佳,且以30以下為佳。前述有機基的碳原子數中,不含取代基的碳原子。作為Fx 之具體例,可列舉與後述Rh 之具體例相同之例。
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8』
Figure 02_image015
(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 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。
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9』
Figure 02_image017
『化10』
Figure 02_image019
『化11』
Figure 02_image021
『化12』
Figure 02_image023
『化13』
Figure 02_image025
『化14』
Figure 02_image027
『化15』
Figure 02_image029
『化16』
Figure 02_image031
(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17』
Figure 02_image033
作為Rh 之更佳具體例,可列舉下述基。
『化18』
Figure 02_image035
作為Rh 之尤佳具體例,可列舉下述基。
『化19』
Figure 02_image037
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20』
Figure 02_image039
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21』
Figure 02_image041
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22』
Figure 02_image043
Figure 02_image045
『化23』
Figure 02_image047
『化24』
Figure 02_image049
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,表示聚合性官能基。作為在P1 及P2 中之聚合性官能基,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)所示之聚合性液晶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。
在液晶組成物中之聚合性液晶化合物的比例,以10重量%以上為佳,以15重量%以上為較佳,以18重量%以上為尤佳,且以45重量%以下為佳,以40重量%以下為較佳,以30重量%以下為尤佳。
[2.2.共聚物(定向助劑)]
定向助劑係將指定單體單元A及單體單元B組合而含有的共聚物。
單體單元A包含含有芳環之一價之基。此一價之基通常對於作為定向助劑之共聚物的主鏈鍵結作為側鏈。於是,在以下說明中,將此「含有芳環之一價之基」適時稱作「側鏈基A」。
作為單體單元A之側鏈基A所含有的芳環,可列舉:苯環、萘環、蒽環等芳烴環。其中,以苯環為佳。藉由使用苯環,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
單體單元A之1個側鏈基A所含有的芳環之數量可為1個,亦可為2個以上。其中,1個側鏈基A所具有的芳環之數量,以2個~6個為佳,以2個~4個為尤佳。在1個側鏈基A所具有的芳環之數量位於前述範圍的情況下,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
單體單元A之側鏈基A所含有的芳環,以中介適切的連結基來鍵結於作為定向助劑之共聚物的主鏈而非直接鍵結為佳。因此,側鏈基A以含有芳環及將此芳環與單體單元A之主鏈連結的連結基為佳。並且,前述連結基以包含氧原子等雜原子為佳。作為格外適合之連結基之例,可舉出例如包含-COO-基的連結基。在此種情況下,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
單體單元A之側鏈基A的碳原子數,以8以上為佳,以10以上為較佳,以12以上為尤佳,且以32以下為佳,以28以下為較佳,以24以下為尤佳。藉由側鏈基A的碳原子數位於前述範圍,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
單體單元A之側鏈基A的分子量,以150以上為佳,以200以上為較佳,以250以上為尤佳,且以800以下為佳,以700以下為較佳,以600以下為尤佳。藉由側鏈基A的分子量位於前述範圍,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
作為單體單元A的尤佳例,可舉出由下述式(A)所示之單體單元。
『化25』
Figure 02_image051
(在前述式(A)中, Ra1 表示氫原子或甲基, Xa1 及Xa2 分別獨立表示二價的連結基, Ra2 表示選自由碳原子數1~6的烷基、碳原子數1~6的烷氧基、鹵素原子、氰基及異氰酸基(-N=C=O基)而成之群組之至少一者, n1表示1~14的整數, n2表示1或2的整數, n3表示1或2的整數。)
在由式(A)所示之單體單元中,於下述式以虛線包圍的一價之基相當於側鏈基A。
『化26』
Figure 02_image053
在前述式(A)中,Ra1 表示氫原子或甲基。其中,作為Ra1 ,以甲基為佳。藉由使用甲基,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
在前述式(A)中,Xa1 表示二價的連結基。作為Xa1 之例,可列舉:-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-N=N-、-N=CH-、-C(=O)-NH-、-C≡C-等。其中,以-O-為佳。藉由使用-O-,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
在前述式(A)中,Xa2 表示二價的連結基。作為Xa2 之例,可列舉:-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-N=N-、-N=CH-、-C(=O)-NH-、-C≡C-等。其中,以-C(=O)-O-及-O-C(=O)-為佳,以-C(=O)-O-為尤佳。藉由使用前述良佳之連結基作為Xa2 ,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
在前述式(A)中,Ra2 表示選自由碳原子數1~6的烷基、碳原子數1~6的烷氧基、鹵素原子、氰基及異氰酸基而成之群組之至少一者。作為烷基,可列舉例如:甲基、乙基、丙基等。作為烷氧基,可列舉例如:甲氧基、乙氧基、丙氧基等。作為鹵素原子,可列舉例如:氟原子、氯原子等。其中,以烷氧基為佳,以甲氧基為尤佳。在此種情況下,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
在前述式(A)中,n1表示1~14的整數。其中,n1以2以上為佳,以3以上為較佳,且以14以下為佳,以12以下為較佳,以10以下為尤佳。在n1位於前述範圍的情況下,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
在式(A)中,n2表示1或2的整數。
在式(A)中,n3表示1或2的整數。
若要舉出由式(A)所示之單體單元A之例,可舉出例如由下述式(A-1)所示之單體單元。
『化27』
Figure 02_image055
單體單元B包含亦可具有取代基之一價的脂族烴基。因此,通常包含前述一價的脂族烴基之一價之基對於作為定向助劑之共聚物的主鏈鍵結作為側鏈。於是,在以下說明中,將「包含亦可具有取代基之一價的脂族烴基之前述一價之基」適時稱作「側鏈基B」。
單體單元B所含有之一價的脂族烴基以鏈狀的脂族烴基為佳。並且,前述一價的脂族烴基以飽和脂族烴基為佳。其中,前述一價的脂族烴基以烷基為佳。在此種情況下,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
單體單元B所含有之一價的脂族烴基的碳原子數通常為1~30。其中,前述一價的脂族烴基的碳原子數以3以上為佳,以6以上為較佳,以7以上為尤佳,且以22以下為佳,以15以下為較佳,以10以下為尤佳。藉由一價的脂族烴基的碳原子數位於前述範圍,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
若要舉出單體單元B所含有之一價的脂族烴基之例,可列舉:甲基、乙基、己基、庚基、辛基、癸基、二十基等烷基。其中,以不具支鏈的直鏈烷基為佳。藉由使用直鏈烷基,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
單體單元B所含有之一價的脂族烴基中,該脂族烴基的氫原子亦可經取代基取代。作為取代基,可列舉:氟原子、氯原子等鹵素原子等。取代基的數量可為1個,亦可為2個以上。並且,取代基的種類可為1種,亦可為2種以上。其中,以鹵素原子為佳,以氟原子為較佳。再者,氟原子以至少鍵結於脂族烴基之末端的碳原子為尤佳。在此種情況下,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
單體單元B的脂族烴基以中介適切的連結基來鍵結於作為定向助劑之共聚物的主鏈而非直接鍵結為佳。因此,側鏈基B以含有前述亦可具有取代基之一價的脂族烴基及將此脂族烴基與單體單元B的主鏈連結的連結基為佳。並且,前述連結基以包含氧原子等雜原子為佳。作為格外合適之連結基之例,可列舉例如包含-COO-基的連結基。在此種情況下,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
單體單元B以不含芳環為佳。因此,側鏈基B以不含芳環為佳。
單體單元B之側鏈基B的碳原子數,以3以上為佳,以5以上為較佳,以7以上為尤佳,且以16以下為佳,以14以下為較佳,以12以下為尤佳。藉由側鏈基B的碳原子數位於前述範圍,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
單體單元B之側鏈基B的分子量,以250以上為佳,以300以上為較佳,以350以上為尤佳,且以800以下為佳,以700以下為較佳,以600以下為尤佳。藉由側鏈基B的分子量位於前述範圍,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
作為單體單元B之尤佳例,可舉出由下述式(B)所示之單體單元。
『化28』
Figure 02_image057
(在前述式(B)中, Rb1 表示氫原子或甲基, Xb1 表示單鍵或二價的連結基, Rb2 表示亦可具有取代基之一價的脂族烴基。)
在由式(B)所示之單體單元中,於下述式以虛線包圍之一價之基相當於側鏈基B。
『化29』
Figure 02_image058
在前述式(B)中,Rb1 表示氫原子或甲基。其中,作為Rb1 ,以甲基為佳。藉由使用甲基,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
在前述式(B)中,Xb1 表示單鍵或二價的連結基。作為二價的連結基之例,可列舉:-C(=O)-、-C(=O)-O-、-(CH2 CH2 O)n4 -等。於此,n4表示1~6的整數。其中,以單鍵為佳。藉由Xb1 為單鍵,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
在前述式(B)中,Rb2 表示亦可具有取代基之一價的脂族烴基。亦可具有取代基之一價的脂族烴基之範圍係如同上述。
若要舉出由式(B)所示之單體單元B之例,可舉出例如由下述式(B-1)所示之單體單元。
『化30』
Figure 02_image059
作為定向助劑的共聚物所含有之單體單元A與單體單元B的莫耳比(單體單元A:單體單元B),以90:10~60:40為佳,以85:15~65:35為較佳,以80:20~70:30為尤佳。在單體單元A與單體單元B的莫耳比位於前述範圍的情況下,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
在作為定向助劑的共聚物中之單體單元A及單體單元B的合計比例,以80重量%~100重量%為佳,以90重量%~100重量%為較佳,以95重量%~100重量%為尤佳。在作為定向助劑的共聚物中單體單元A及單體單元B所佔之比例為如此大的情況下,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
在共聚物中,將某單體聚合而形成的單體單元在前述共聚物中的比例,除非另有註記,否則通常與該某單體佔據在此共聚物的聚合中使用之所有單體的比率(進料比)一致。因此,舉例而言,在共聚物中之單體單元A的比例,通常與對應於單元單體A佔據在此共聚物的聚合中使用之所有單體的比率一致。
作為定向助劑的共聚物亦可更含有任意單體單元組合至單體單元A及單體單元B。惟就有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度的觀點而言,任意單體單元以少為佳。
作為定向助劑的共聚物的重量平均分子量Mw,以2,000以上為佳,以2,500以上為較佳,以3,000以上為尤佳,且以100,000以下為佳,以50,000以下為較佳,以30,000以下為尤佳。藉由定向助劑的重量平均分子量Mw位於前述範圍,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。再者,通常可優化液晶固化層的定向性。
重量平均分子量可藉由使用四氫呋喃作為溶劑(惟在試樣不溶於四氫呋喃的情況下亦可使用甲苯)的凝膠滲透層析法,來量測為聚異戊二烯或聚苯乙烯換算之值。
前述作為定向助劑的共聚物,通常可藉由包含使「對應單體單元A的單體」與「對應單體單元B的單體」共聚合之工序的製造方法來製造。舉例而言,含有由式(A)所示之單體單元A及由式(B)所示之單體單元B的定向助劑,可藉由包含使「對應單體單元A的丙烯酸系或甲基丙烯酸系之單體」與「對應單體單元B的丙烯酸系或甲基丙烯酸系之單體」共聚合之工序的製造方法來製造。
共聚合得藉由例如:自由基聚合方式、陽離子聚合方式、陰離子聚合方式等任意聚合方式進行。在共聚合中,通常使用聚合起始劑。作為此聚合起始劑,可使用例如:偶氮雙異丁腈、過氧化苯甲醯基等。
液晶組成物所包含之定向助劑的量,相對於聚合性液晶化合物100重量份,以1重量份以上為佳,以2重量份以上為較佳,以3重量份以上為尤佳,且以10重量份以下為佳,以9重量份以下為較佳,以8重量份以下為尤佳。藉由定向助劑的量位於前述範圍,可有效增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度。並且,尤因藉由定向助劑的量為前述範圍的下限值以上,可提升聚合性液晶化合物的定向性,故可抑制在液晶固化層中之定向缺陷的發生。
[2.3.任意成分]
液晶組成物亦可包含任意成分組合至聚合性液晶化合物及定向助劑。並且,任意成分可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。
作為任意成分,可舉出例如聚合起始劑。由於可藉由聚合起始劑來促進聚合性液晶化合物的聚合,故可快速進行液晶組成物的固化。聚合起始劑的種類得因應液晶組成物所包含之聚合性液晶化合物的種類來選擇。舉例而言,若聚合性液晶化合物為自由基聚合性,即得使用自由基聚合起始劑。並且,若聚合性液晶化合物為陰離子聚合性,即得使用陰離子聚合起始劑。再者,若聚合性液晶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,相對於聚合性液晶化合物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。
作為任意成分,可舉出例如溶劑。作為溶劑,以可溶解聚合性液晶化合物者為佳。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,相對於聚合性液晶化合物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。
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;界面活性劑;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,相對於聚合性液晶化合物100重量份,各自得定為0.1重量份~20重量份。
[3.液晶固化層的物性及尺寸]
液晶固化層係由上述液晶組成物的固化物所形成。液晶組成物的固化通常藉由聚合性液晶化合物的聚合來達成。因此,液晶固化層包含已聚合的聚合性液晶化合物(亦即聚合性液晶化合物的聚合物)。液晶固化層雖亦可包含未聚合的聚合性液晶化合物,但以液晶固化層所包含之聚合性液晶化合物全都已聚合為佳。
由於液晶固化層如前所述包含聚合或未聚合的聚合性液晶化合物,故液晶固化層包含此聚合性液晶化合物的主鏈液晶原。在液晶固化層中,聚合性液晶化合物的主鏈液晶原會相對於該液晶固化層之層體平面以指定範圍的傾斜角度定向。具體而言,前述傾斜角度通常為85°~90°,以86°~90°為佳,以87°~90°為尤佳。如此,在液晶固化層中,可使聚合性液晶化合物的主鏈液晶原朝厚度方向或近乎其之方向定向。
聚合性液晶化合物的主鏈液晶原之定向方向,通常與在聚合性液晶化合物之分子的折射率橢球體上最大折射率之方向一致。因此,液晶固化層所包含之聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度,可藉由量測液晶固化層的延遲,並自此所量測到的延遲計算而求得。如此所求得之傾斜角度,表示液晶固化層所包含之主鏈液晶原平均的傾斜角度。前述延遲的量測係在相對於液晶固化層之層體平面極角為-40°~40°之範圍,以10°為間隔的量測方向來進行。並且,前述延遲的量測可使用相位差計(Axometrics公司製「AxoScan」)來進行。根據前述相位差計,可自動計算:厚度方向的延遲(Rth);以及在聚合性液晶化合物之分子的折射率橢球體上最大折射率之方向與液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度(傾角)β。
在液晶固化層中,通常聚合性液晶化合物之主鏈液晶原的定向性良好。據此,在液晶固化層中,定向缺陷的發生受到抑制。因此,在某實施型態中,可獲得如下優點。於面光源上,將2片直線偏光板設置成正交尼寇稜鏡,並於此2片直線偏光板之間,設置液晶固化層。在液晶固化層中,由於定向缺陷的發生受到抑制,故可均勻化在面內中的延遲。據此,在自相對於液晶固化層之層體平面垂直的方向觀察此系統之與面光源相反之側的情況下,可抑制與周圍明亮程度相異之部分的產生。
液晶固化層所包含之聚合性液晶化合物的主鏈液晶原沿液晶固化層的厚度方向或近乎其之方向定向。據此,通常可減小液晶固化層在面內方向的雙折射。因此,可減小液晶固化層的面內延遲。據此,在某實施型態中,可獲得如下所述之優點。於面光源上,將2片直線偏光板設置成正交尼寇稜鏡,並於此2片直線偏光板之間,設置液晶固化層。液晶固化層由於面內延遲小,故可抑制沿厚度方向穿透該液晶固化層之偏光之偏光狀態的變化。據此,在自相對於液晶固化層之層體平面垂直的方向觀察此系統之與面光源相反之側的情況下,可抑制光線的穿透。
液晶固化層具體之面內延遲的範圍得因應液晶固化層的用途而任意設定。舉例而言,在量測波長590 nm之液晶固化層的面內延遲,得以0 nm~5 nm為佳,以0 nm~3 nm為較佳,以0 nm~1 nm為尤佳。
由於液晶固化層所包含之聚合性液晶化合物的主鏈液晶原會沿液晶固化層的厚度方向或近乎其之方向定向,故通常液晶固化層在該液晶固化層的厚度方向上具有大的雙折射。據此,液晶固化層可具有相應於其雙折射之大小的厚度方向之延遲。液晶固化層具體的厚度方向之延遲的範圍得因應液晶固化層的用途而任意設定。舉例而言,在量測波長590 nm之液晶固化層的厚度方向之延遲,得以-160 nm以上為佳,以-150 nm以上為較佳,以-140 nm以上為尤佳,且以-10 nm以下為佳,以-20 nm以下為較佳,以-30 nm以下為尤佳。
由於聚合性液晶化合物具有逆波長色散特性,故通常液晶固化層亦具有逆波長色散特性。據此,在量測波長450 nm及550 nm之液晶固化層的厚度方向之延遲Rth(450)及Rth(550)通常滿足下述式(ii)。 |Rth(450)| < |Rth(550)|   (ii)
液晶固化層的厚度得因應液晶固化層的用途而任意設定。具體之液晶固化層的厚度得以0.3 μm以上為佳,以0.5 μm以上為較佳,以0.7 μm以上為尤佳,並且,以2.5 μm以下為佳,以2.0 μm以下為較佳,以1.5 μm以下為尤佳。
[4.液晶固化層的製造方法]
液晶固化層的製造方法並無限制。舉例而言,液晶固化層可藉由包含: 形成定向膜的工序; 於定向膜上形成液晶組成物之層體的工序;與 使液晶組成物之層體固化以獲得液晶固化層的工序;的製造方法來製造。以下詳細說明此例相關之液晶固化層的製造方法。
[4.1.定向膜的形成]
作為定向膜,可使用由包含具有垂直定向性基之化合物的材料所形成之膜。所謂垂直定向性基,表示包含碳原子數為約6~20之烴基之基,具體上係表示由下述式[C]所示之基。
『化31』
Figure 02_image060
(式[C]中, Yc1 表示單鍵或鍵結基, Yc2 表示單鍵、碳原子數1~15的伸烷基或-CH2 -CH(OH)-CH2 -,或者表示選自由苯環、環己烷環及雜環而成之群組之二價的環狀基,前述環狀基上的任意氫原子亦可經碳原子數1~3的烷基、碳原子數1~3的烷氧基、碳原子數1~3的含氟烷基、碳原子數1~3的含氟烷氧基或氟原子取代, Yc3 表示單鍵或碳原子數1~15的伸烷基, Yc4 表示單鍵,或者表示選自由苯環、環己烷環及雜環而成之群組之二價的環狀基或碳原子數17~30且具有類固醇骨架之二價的有機基,前述環狀基上之任意氫原子亦可經碳原子數1~3的烷基、碳原子數1~3的烷氧基、碳原子數1~3的含氟烷基、碳原子數1~3的含氟烷氧基或氟原子取代, Yc5 表示選自由苯環、環己烷環及雜環而成之群組之二價的環狀基,此等環狀基上之任意氫原子亦可經碳原子數1~3的烷基、碳原子數1~3的烷氧基、碳原子數1~3的含氟烷基、碳原子數1~3的含氟烷氧基或氟原子取代, nc表示0~4的整數,在nc為2以上的情況下,Yc5 彼此可相同亦可相異, Yc6 表示氫原子、碳原子數1~18的烷基、碳原子數1~18的含氟烷基、碳原子數1~18的烷氧基或碳原子數1~18的含氟烷氧基, Yc2 及Yc3 中之伸烷基以及前述環狀基上之取代基或Yc6 中之烷基、含氟烷基、烷氧基及含氟烷氧基,亦可為直鏈狀、分枝狀或環狀之任一者或者此等之組合, 並且,Yc2 及Yc3 中之伸烷基以及Yc6 中之烷基、含氟烷基、烷氧基及含氟烷氧基,只要鍵結基彼此不相鄰亦可經1乃至3個鍵結基中斷, 再者,在Yc2 、Yc4 或Yc5 表示二價的環狀基,或者Yc4 表示具有類固醇骨架之二價的有機基,或者Yc2 表示-CH2 -CH(OH)-CH2 -,或者Yc2 或Yc3 表示伸烷基,或者Yc6 表示烷基或含氟烷基時,「該二價的環狀基、該具有類固醇骨架之二價的有機基、該-CH2 -CH(OH)-CH2 -、該伸烷基、該烷基及該含氟烷基」與「鄰接於此等之基」的鍵結可為單鍵亦可中介鍵結基, 而且,上述鍵結基表示選自由-O-、-CH2 O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-CO-O-、-O-CO-NH-及-NH-CO-NH-而成之群組之基, 其中Yc2 乃至Yc6 係以亦包含鍵結基在內碳原子數之合計為6~30的方式來選擇)。
作為良佳垂直定向性基,可舉出例如碳原子數約6~20的烴基。作為碳原子數6~20的烴基,可列舉例如:直鏈狀、分枝狀或環狀之碳原子數6~20的烷基;或包含芳基之碳原子數6~20的烴基。
作為垂直定向性基,舉例而言,在上述式[C]中,以Yc1 、Yc2 及Yc4 為單鍵、Yc3 為單鍵或碳原子數1~15的伸烷基、nc為0、Yc6 為碳原子數1~18的烷基、Yc3 與Yc6 之碳原子數之合計為6~20的烷基(a-1)為佳。作為此種烷基(a-1),可列舉例如:正己基、1-甲基正戊基、2-甲基正戊基、3-甲基正戊基、4-甲基正戊基、1,1-二甲基正丁基、1,2-二甲基正丁基、1,3-二甲基正丁基、2,2-二甲基正丁基、2,3-二甲基正丁基、3,3-二甲基正丁基、1-乙基正丁基、2-乙基正丁基、1,1,2-三甲基正丙基、1,2,2-三甲基正丙基、1-乙基-1-甲基正丙基、1-乙基-2-甲基正丙基、正庚基、1-甲基正己基、2-甲基正己基、3-甲基正己基、1,1-二甲基正戊基、1,2-二甲基正戊基、1,3-二甲基正戊基、2,2-二甲基正戊基、2,3-二甲基正戊基、3,3-二甲基正戊基、1-乙基正戊基、2-乙基正戊基、3-乙基正戊基、1-甲基-1-乙基正丁基、1-甲基-2-乙基正丁基、1-乙基-2-甲基正丁基、2-甲基-2-乙基正丁基、2-乙基-3-甲基正丁基、正辛基、1-甲基正庚基、2-甲基正庚基、3-甲基正庚基、1,1-二甲基正己基、1,2-二甲基正己基、1,3-二甲基正己基、2,2-二甲基正己基、2,3-二甲基正己基、3,3-二甲基正己基、1-乙基正己基、2-乙基正己基、3-乙基正己基、1-甲基-1-乙基正戊基、1-甲基-2-乙基正戊基、1-甲基-3-乙基正戊基、2-甲基-2-乙基正戊基、2-甲基-3-乙基正戊基、3-甲基-3-乙基正戊基、正壬基、正癸基、正十一基、正十二基、正十三基、正十四基、正十五基等。
再者,作為垂直定向性基,除了上述以外,舉例而言,在上述式[C]中,亦以Yc1 乃至Yc4 為單鍵、nc為2乃至3、Yc5 為選自由苯環及環己烷環而成之群組之二價的環狀基、Yc6 為碳原子數1~18的烷基之基(a-2)為佳。作為此種基(a-2),舉例而言,以由下述(a-2-1)~(a-2-7)所示之基為佳。
『化32』
Figure 02_image062
在式(a-2-1)~(a-2-7)中,Y6 表示碳原子數1~18的烷基。
並且,作為垂直定向性基,除了上述以外,舉例而言,在上述式[C]中,亦以Yc1 乃至Yc3 為單鍵、Yc4 為碳原子數17~30且具有類固醇骨架之二價的有機基、nc為0、Yc6 為氫原子之基(a-3)為佳。作為此種基(a-3),舉例而言,以由下述式(a-3-1)~(a-3-8)所示之基為佳。
『化33』
Figure 02_image064
Figure 02_image066
在式(a-3-1)~(a-3-8)中,*表示鍵結位置。
關於垂直定向性基之詳情,得參照國際專利公開第2015/019962號、國際專利公開第2015/030004號、國際專利公開第2016/031917號、國際專利公開第2016/039337號及國際專利公開第2016/129642號的記載。
定向膜通常可使用包含具有垂直定向性基之化合物的定向膜組成物,而形成於適切之支撐面上。作為支撐面,得使用可支撐定向膜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,在高溫下進行加熱處理或定向處理的時候,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。
作為具有垂直定向性基的化合物,得使用具有垂直定向性基的任意化合物。其中,具有垂直定向性基的化合物,就獲得穩定之定向膜的觀點而言,以包含能交聯之交聯性基組合至垂直定向性基為佳。作為具有垂直定向性基的化合物,得使用例如:國際專利公開第2015/019962號、國際專利公開第2015/030004號、國際專利公開第2016/031917號、國際專利公開第2016/039337號及國際專利公開第2016/129642號之記載的化合物。並且,具有垂直定向性基的化合物可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。
定向膜組成物亦可更包含任意成分組合至具有垂直定向性基的化合物。舉例而言,定向膜組成物亦可包含交聯劑。藉由使用交聯劑,可獲得穩定的定向膜。作為交聯劑,得使用例如:國際專利公開第2015/019962號、國際專利公開第2015/030004號、國際專利公開第2016/031917號、國際專利公開第2016/039337號及國際專利公開第2016/129642號之記載的化合物。並且,交聯劑可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。交聯劑的量,相對於具有垂直定向性基的化合物100重量份,以1重量份以上為佳,以5重量份以上為較佳,且以100重量份以下為佳,以80重量份以下為較佳。
作為定向膜組成物得包含之任意成分,可舉出例如酸觸媒。藉由使用酸觸媒,可促進交聯反應。作為酸觸媒,得使用例如:國際專利公開第2015/030004號所記載的化合物。並且,酸觸媒可單獨使用1種,亦可以任意比率組合2種以上使用。酸觸媒的量,相對於具有垂直定向性基的化合物100重量份,以0.01質量份以上為佳,以0.1質量份以上為較佳,以0.5質量份以上為更佳,且以20質量份以下為佳,以15質量份以下為較佳,以10質量份以下為尤佳。
作為定向膜組成物得包含之任意成分之其他例,可列舉例如:國際專利公開第2015/019962號、國際專利公開第2015/030004號、國際專利公開第2016/031917號、國際專利公開第2016/039337號及國際專利公開第2016/129642號之記載的化合物。
通常藉由包含將定向膜組成物塗布於支撐面之工序的形成方法,可形成定向膜。作為塗布方法,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。
在塗布好定向膜組成物之後,亦可視需求進行對藉由塗布而形成之定向膜組成物之層體施以加熱處理的工序。藉由加熱處理,可自定向膜組成物之層體去除溶劑等揮發成分。並且,在定向膜組成物包含能交聯之成分的情況下,可藉由加熱處理來使交聯反應進行。藉由交聯,可抑制定向膜所包含之成分於液晶組成物的溶析。加熱溫度以60℃~200℃為佳,以70℃~160℃為較佳。並且,加熱時間以0.4分鐘~60分鐘為佳,以0.5分鐘~10分鐘為較佳。
藉由將定向膜組成物塗布於支撐面並視需求施以加熱處理,可獲得定向膜。此定向膜的厚度得為例如0.05 μm~5 μm。
[4.2.液晶組成物之層體的形成]
在形成定向膜的工序之後,進行於此定向膜上形成液晶組成物之層體的工序。液晶組成物通常以液體狀來準備。據此,通常於定向膜上塗布液晶組成物,形成液晶組成物之層體。作為塗布方法,可列舉例如與定向膜組成物之塗布方法相同之例。
[4.3.液晶組成物之層體所包含之聚合性液晶化合物的定向]
在形成液晶組成物之層體的工序之後,視需求進行對液晶組成物之層體施以定向處理以使聚合性液晶化合物定向的工序。藉此,液晶組成物之層體所包含之聚合性液晶化合物之分子沿該層體之厚度方向或近乎其之方向定向。
在定向處理中,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。定向溫度得定為液晶組成物之的液晶化溫度以上之溫度。並且,定向溫度以未達基材所包含之樹脂的玻璃轉移溫度之溫度為佳。藉此,可抑制因定向處理所致之基材之應變的發生。若要舉出定向處理之條件的具體例,得定為在50℃~160℃之溫度條件下處理30秒鐘~5分鐘的條件。
惟聚合性液晶化合物的定向有時即使不施以特別的處理亦可進行。據此,只要可獲得期望之液晶固化層,則不一定要進行定向處理。
[4.4.液晶組成物之層體的固化]
在形成液晶組成物之層體並視需求施以定向處理之後,進行使液晶組成物之層體固化以獲得液晶固化層的工序。在此工序中,通常藉由聚合性液晶化合物的聚合來使液晶組成物之層體固化。聚合性液晶化合物通常在維持其分子之定向下就此聚合。由於會因固化而失去固化前的流動性,故通常在所獲得之液晶固化層中,聚合性液晶化合物之主鏈的定向係以固化前的狀態就此固定。如此一來,可獲得包含聚合性液晶化合物之主鏈液晶原的液晶固化層,所述聚合性液晶化合物之主鏈液晶原已朝厚度方向或近乎其之方向定向。
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。
[4.5.任意工序]
藉由以上製造方法,可獲得由液晶組成物的固化物所形成的液晶固化層。此製造方法亦可更包含任意工序組合至上述工序。
液晶固化層的製造方法亦可包含例如對支撐面施以表面處理的工序。藉由表面處理,可提高支撐面與定向膜的密合性。作為表面處理,可列舉例如:電暈處理、電漿處理、紫外線照射處理等。
通常在前述製造方法中,可獲得液晶固化層作為包含基材、定向膜及液晶固化層之多層薄膜的一部分。於是,液晶固化層的製造方法亦可包含例如自前述多層薄膜剝離基材的工序作為任意工序。並且,液晶固化層的製造方法亦可包含例如自前述多層薄膜剝離基材及定向膜的工序作為任意工序。
再者,液晶固化層的製造方法亦可包含例如將液晶固化層轉印至任意薄膜層的工序作為任意工序。據此,舉例而言,液晶固化層的製造方法亦可包含在將液晶固化層與任意薄膜層貼合之後,視需求剝離基材或定向膜而獲得包含液晶固化層及任意薄膜層之薄膜的工序。此時,於貼合中,亦可使用適切的黏合劑或接合劑。
並且,液晶固化層的製造方法,亦可包含例如於液晶固化層上進一步形成任意層體的工序。作為任意層體,可列舉例如:用以與其他部件接合的接合層;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。
根據如前所述之製造方法,可使用長條的基材以獲得長條的液晶固化層。根據此種製造方法,能連續製造液晶固化層,生產性優異。並且,長條的液晶固化層由於可藉由輥對輥來進行與其他薄膜層的貼合,故在這點上亦生產性優異。通常長條的液晶固化層會被收捲而在輥的狀態下儲存及搬運。
[4.6.可達成朝厚度方向定向之機制的說明]
揭示範例以說明可藉由上述製造方法來增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度的機制。惟本發明之技術範圍並非依以下所說明之機制而受限者。
圖1係繪示形成於定向膜120上之液晶組成物之層體130之一例的剖面示意圖。
如圖1所示,在此例中,於基材110上形成有定向膜120,於此定向膜120上形成有液晶組成物之層體130。定向膜120由於係由包含具有垂直定向性基121之化合物的材料所形成,故於其表面120U具有垂直定向性基121。此垂直定向性基121通常沿液晶組成物之層體130的厚度方向延伸。
於液晶組成物之層體130包含聚合性液晶化合物131及定向助劑132。定向助劑132具有主鏈133與鍵結於此主鏈的側鏈134。側鏈134相當於單體單元A的側鏈基A及單體單元B的側鏈基B之一者或兩者。此時,至少一部分──以全部為佳──的定向助劑132可偏處於液晶組成物之層體130的空氣界面130U之鄰近處。若然,定向助劑132的側鏈134會沿液晶組成物之層體130的厚度方向延伸。
在此種狀態下,聚合性液晶化合物131藉由定向膜120的垂直定向性基121及定向助劑132的側鏈134來限制住其主鏈液晶原的方向,使之沿液晶組成物之層體130的厚度方向或近乎其之方向定向。藉此,本發明人推想:係可在使此液晶組成物之層體130固化而獲得之液晶固化層(圖未繪示。)中,增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度者。
[5.光學薄膜]
本發明之一實施型態相關之光學薄膜具備上述液晶固化層。此光學薄膜可活用液晶固化層優異的光學特性而作為光學部件使用。若要舉出光學薄膜具體的用途之例,可列舉:偏光件保護薄膜、光學補償薄膜、視角擴大薄膜等。
光學薄膜可為僅具備液晶固化層的薄膜,但亦可更具備任意層體組合至液晶固化層。
舉例而言,光學薄膜亦可具備定向膜。此種光學薄膜通常具有包含液晶固化層及定向膜的多層結構。
並且,舉例而言,光學薄膜亦可具備基材。此種光學薄膜通常具有依序包含液晶固化層、定向膜及基材的多層結構。
再者,舉例而言,光學薄膜亦可具備λ/4板。所謂λ/4板,係指在波長550 nm具有指定範圍之面內延遲的層體。具體而言,λ/4板在波長550 nm的面內延遲,以110 nm以上為佳,以120 nm以上為較佳,以125 nm以上為尤佳,且以165 nm以下為佳,以155 nm以下為較佳,以150 nm以下為尤佳。作為此種λ/4板,可使用例如:將樹脂薄膜延伸而獲得之延伸薄膜、由與上述液晶組成物相同或相異之液晶組成物的固化物所形成的光學各向異性層等。
作為任意層體之其他例,可列舉例如:相位差薄膜;用以與其他部件接合的接合層;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。
光學薄膜以透明性優異為佳。具體而言,光學薄膜的全光線穿透率以75%以上為佳,以80%以上為較佳,以84%以上為尤佳。並且,光學薄膜的霧度以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。
[6.偏光板]
本發明之一實施型態相關之偏光板具備上述光學薄膜與直線偏光件。光學薄膜,如前所述,可增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度,故具有厚度方向的雙折射。據此,光學薄膜可對沿相對於偏光板之厚度方向既非平行亦非垂直之傾斜方向穿透偏光板的光線,進行適切的光學補償。
作為直線偏光件,可列舉例如:藉由在使聚乙烯醇薄膜吸附碘或二色性染料之後,於硼酸浴中單軸延伸而獲得的薄膜;藉由使聚乙烯醇薄膜吸附碘或二色性染料並延伸,再進一步將分子鏈中之一部分聚乙烯醇單元改質為聚伸乙烯單元而獲得的薄膜。並且,作為直線偏光件之其他例,可列舉:柵格偏光件、多層偏光件等具有將偏光分離為反射光與穿透光之功能的偏光件。此等之中,作為直線偏光件,以含有聚乙烯醇的偏光件為佳。
若使自然光入射至直線偏光件,則僅有單一方向的偏光會穿透。此直線偏光件之偏光度並不特別受限,但以98%以上為佳,以99%以上為較佳。
並且,直線偏光件的厚度,以5 μm~80 μm為佳。
並且,在光學薄膜包含λ/4板的情況下,將此光學薄膜與偏光板組合而包含的偏光板可作為圓偏光板或橢圓偏光板發揮功能。此種偏光板在例如設置於顯示裝置的情況下,可獲得可抑制外界光線之反射的效果。並且,此種偏光板可獲得可提升在戴上偏光太陽眼鏡時之可視性這樣的效果。在此等情況下,由於光學薄膜具備具有厚度方向之雙折射的液晶固化層,故不僅在相對於顯示面垂直的正面方向,在相對於顯示面不平行的傾斜方向上亦可獲得前述效果。
在欲使偏光板作為圓偏光板發揮功能的情況下,直線偏光件的偏光吸收軸與λ/4板的慢軸所夾之角度以45°或者接近其之角度為佳。前述角度以45°±5°(亦即40°~50°)為佳,以45°±4°(亦即41°~49°)為較佳,以45°±3°(亦即42°~48°)為尤佳。
偏光板除了直線偏光件及光學薄膜以外,亦可更包含任意層體。作為任意層體,可列舉例如:用以將直線偏光件與光學薄膜貼合的接合層;用以保護直線偏光件的偏光件保護薄膜層;等。
[7.顯示裝置]
本發明之一實施型態相關之顯示裝置具備上述偏光板。作為此種顯示裝置,可列舉:有機電致發光顯示裝置(以下適時稱作「有機EL顯示裝置」。)、液晶顯示裝置等。
有機EL顯示裝置具備上述偏光板,通常更具備有機電致發光元件(以下適時稱作「有機EL元件」。)。有機EL顯示裝置通常於有機EL元件的觀看側具備偏光板。並且,偏光板自有機EL元件側依序具備光學薄膜及直線偏光件。在光學薄膜具備λ/4板的情況下,此偏光板可作為反射抑制薄膜發揮功能。
以下舉出偏光板作為圓偏光板發揮功能之情形為例,來說明抑制反射的機制。自裝置外部入射之光線,僅其一部分之直線偏光通過直線偏光件,繼而通過包含λ/4板的光學薄膜,藉以變成圓偏光。圓偏光係藉由有機EL元件內之將光線反射的構成元件(有機EL元件的反射電極等)反射,再次通過光學薄膜,藉此成為具有與入射之直線偏光的振動方向正交之振動方向的直線偏光,而變得不通過直線偏光件。於此,所謂直線偏光的振動方向,意謂直線偏光之電場的振動方向。藉此,達成抑制反射的功能。此種抑制反射的原理,可參照日本專利公開第H9-127885號公報。由於光學薄膜所包含之液晶固化層可增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度,而藉此具有厚度方向的雙折射,故可獲得不僅在顯示面的正面方向,在傾斜方向上亦可獲得前述抑制反射的效果。其結果,可獲得視角寬廣的有機EL顯示裝置。
再者,於有機EL顯示裝置中偏光板自有機EL元件側亦可依序具備「直線偏光件」及「具備λ/4板之光學薄膜」。舉例而言,亦可於有機EL元件的觀看側設置依序具備「具備λ/4板之光學薄膜」、「直線偏光件」及「具備λ/4板之光學薄膜」的偏光板。在此情況下,如同後述液晶顯示裝置,可提升在戴上偏光太陽眼鏡時的可視性。
有機EL元件通常依序具備透明電極層、發光層及電極層,得藉由自透明電極層及電極層施加電壓使發光層產生光。作為構成有機發光層的材料之例,可列舉:聚對伸苯乙烯系、聚茀系及聚乙烯咔唑系的材料。並且,發光層亦可具有多個發光色相異之層體的堆疊體,或者於某色素之層體摻雜相異色素的混合層。再者,有機EL元件亦可具備電洞注入層、電洞傳輸層、電子注入層、電子傳輸層、等電位面形成層、電荷產生層等功能層。
在偏光板自液晶單元側依序具備「直線偏光件」及「具備λ/4板之光學薄膜」的情況下,可提升在戴上偏光太陽眼鏡時的可視性。以下舉出偏光板作為圓偏光板發揮功能之情形為例,說明可視性提升的機制。顯示影像的光線會在穿透液晶單元及偏光板的直線偏光件之時間點變成直線偏光。此直線偏光可能因偏光太陽眼鏡而受到遮蔽。然而,前述直線偏光會藉由穿透包含λ/4板的光學薄膜而變成圓偏光。由於此圓偏光之至少一部分可穿透偏光太陽眼鏡,故可提升在戴上偏光太陽眼鏡時的可視性。由於光學薄膜所包含之液晶固化層可增大聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度,而藉此具有厚度方向的雙折射,故不僅在顯示面的正面方向,在傾斜方向上亦可獲得前述可視性提升的效果。其結果,可獲得即使在戴上偏光太陽眼鏡時視角亦寬廣的液晶顯示裝置。
液晶單元得使用例如:平面切換(IPS)模式、垂直排列(VA)模式、多區域垂直排列(MVA)模式、連續焰火狀排列(CPA)模式、混合排列向列(HAN)模式、扭轉向列(TN)模式、超扭轉向列(STN)模式、光學補償彎曲(OCB)模式等任意模式的液晶單元。
『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,在不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而實施。
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。
[實施例1]
(1-1.定向膜組成物的製備)
將定向材組成物(日產化學公司製「HSPA-612」)100.0重量份及定向材用固化劑組成物(日產化學公司製「HSPA-CAT1」)3.0重量份混合並攪拌,製備定向膜組成物(1)。前述定向材組成物及定向材用固化劑組成物各自的組成如同下述表1所揭示。定向材組成物(日產化學公司製「HSPA-612」)包含化合物與交聯劑作為樹脂組成物,所述化合物包含由式[C]所示之垂直定向性基及交聯性基。
『表1』 [表1.定向材組成物及定向材用固化劑組成物的組成]
Figure 108105145-A0304-0001
(1-2.定向膜的形成)
準備由降𦯉烯系聚合物所形成之長條的樹脂薄膜(日本瑞翁公司製「ZeonorFilm:ZF16-100」;厚度100 μm)作為支撐體。此樹脂薄膜所包含之樹脂的玻璃轉移溫度Tg為163℃。
對支撐體的表面,以200 W·min/m2 之強度施以電暈處理。於支撐體的電暈處理面,使用線棒(#2)棒塗前述定向膜組成物(1),形成定向膜組成物(1)之層體。之後,對定向膜組成物(1)之層體,以在乾燥烘箱內110℃1分鐘的條件施以加熱處理,於支撐體上形成定向膜。藉此,獲得具備支撐體及定向膜的多層支撐薄膜。
(1-3.定向助劑的製造)
將由式(X-1)所示之含有芳環的單體、由式(X-2)所示之含有脂族烴基的單體、由式(X-3)所示之作為聚合起始劑的偶氮雙異丁腈及作為溶劑的環戊酮,以下述表2所揭示之重量比混合及攪拌來使之溶解。之後,藉由在氮氣環境下於80℃使之反應16小時,獲得包含由式(X-4)所示之作為共聚物的定向助劑的環戊酮溶液。接下來,對此溶液進行乾燥處理,使環戊酮揮發而獲得定向助劑。
『表2』 [表2.單體混合溶液].
Figure 108105145-A0304-0002
『化34』
Figure 02_image068
(1-4.液晶組成物的製造)
將由下述式(I-1)所示之具有逆波長色散特性的聚合性液晶化合物100重量份、前述定向助劑5重量份、光聚合起始劑(BASF公司製「Irgacure Oxe04」)3重量份與環戊酮432重量份混合及攪拌而溶解,獲得液晶組成物。
『化35』
Figure 02_image070
(I-1)
(1-5.液晶固化層的製造)
於前述多層支撐薄膜的定向膜上,使用線棒(#4)棒塗液晶組成物,形成液晶組成物之層體。接下來,對液晶組成物之層體,以在乾燥烘箱內110℃3分鐘的條件施以定向處理。之後,對液晶組成物之層體,在氧氣濃度1000 ppm以下的氣體環境下,使用高壓水銀燈照射500 mJ/cm2 以上的紫外線,使液晶組成物之層體固化。藉此,獲得具備液晶固化層/定向膜/支撐體的光學薄膜。
(1-6.評價用試樣的製作)
對前述光學薄膜的液晶固化層側之面以200 W·min/m2 的強度施以電暈處理。將此經電暈處理的液晶固化層之面與玻璃基板中介黏合劑而貼合。之後,剝離定向膜及支撐體,獲得具備液晶固化層/黏合劑/玻璃基板的評價用試樣(1)。
(1-7.液晶固化層之定向狀態的觀察)
於面光源上,將2片直線偏光板設置成正交尼寇稜鏡。於2片直線偏光板之間設置評價用試樣(1)。此時,評價用試樣(1)係以直線偏光板的面內方向與評價用試樣的液晶固化層之層體平面成為平行的方式設置。
在使面光源發光的狀態下,自相對於評價用試樣(1)的液晶固化層之層體平面垂直的方向進行觀察(平行配置)。此觀察係自相較於距面光源為遠處的直線偏光板還距前述面光源更遠的位置進行。其結果,並無因消偏光或面內延遲所致之漏光。
再者,在偏光板平面的同一面內,以相對於偏光板之吸收軸為45°方向的軸為中心,使評價用試樣(1)的液晶固化層之層體平面稍微旋轉(傾斜配置)。在此狀態下進行觀察的結果,觀察到漏光。
(1-8.聚合性液晶化合物之主鏈液晶原之傾斜角度的量測)
對評價用試樣(1),使用相位差計(Axometrics公司製「AxoScan」),在極角-40°~40°之範圍以10°為間隔量測延遲。由於玻璃基板及黏合劑不具有延遲,故所量測之延遲係評價用試樣(1)之液晶固化層的延遲。自此量測結果,藉由利用前述相位差計的自動計算,求得液晶固化層所包含之聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於液晶固化層之層體平面所夾之傾斜角度β。若主鏈液晶原沿液晶固化層的面內方向定向則傾斜角度β呈0°,若主鏈液晶原與液晶固化層的厚度方向平行則傾斜角度β呈90°。
量測的結果,評價用試樣(1)之主鏈液晶原的傾斜角度β為90.0°。自此結果可確認到:評價用試樣(1)的液晶固化層所包含之聚合性液晶化合物的主鏈液晶原沿液晶固化層的厚度方向定向。
[實施例2]
在前述工序(1-4)中,將定向助劑的量變更為3重量份。除了以上事項以外進行與實施例1相同的操作,進行評價用試樣(2)的製造及評價。
[實施例3]
在前述工序(1-4)中,將定向助劑的量變更為1重量份。除了以上事項以外進行與實施例1相同的操作,進行評價用試樣(3)的製造及評價。
[實施例4]
在前述工序(1-4)中,將定向助劑的量變更為7重量份。除了以上事項以外進行與實施例1相同的操作,進行評價用試樣(4)的製造及評價。
[實施例5]
在前述工序(1-3)中,將由式(X-1)所示之含有芳環的單體與由式(X-2)所示之含有脂族烴基的單體之莫耳比變更為80:20。除了以上事項以外進行與實施例1相同的操作,進行評價用試樣(5)的製造及評價。
[比較例1]
在前述工序(1-4)中,不使用定向助劑。除了以上事項以外進行與實施例1相同的操作,進行評價用試樣(6)的製造及評價。
[比較例2]
未進行定向膜的形成。亦即,對作為支撐體之樹脂薄膜的表面,以200 W·min/m2 的強度施以電暈處理。然候,對此支撐體的電暈處理面,進行液晶組成物的棒塗。除了以上事項以外進行與實施例1相同的操作,進行評價用試樣(8)的製造及評價。
[結果]
實施例及比較例的結果揭示於下述表3。在下述表3中,簡稱的意義係如同下述。 莫耳比(A/B):由式(X-1)所示之含有芳環的單體與由式(X-2)所示之含有脂族烴基的單體之聚合比(莫耳比)。 平行配置:評價用試樣自相對於液晶固化層之層體平面垂直之方向的觀察結果。 傾斜配置:評價用試樣自相對於液晶固化層之層體平面傾斜之方向的觀察結果。
『表3』 [表3.實施例及比較例的結果]
Figure 108105145-A0304-0003
[討論]
如表3所揭示,在實施例中,獲得了90°或接近90°之值作為主鏈液晶原的傾斜角β之值。並且,在實施例中,由在平行配置下無漏光或幾乎無漏光一事可知定向狀態良好。據此,確認到:藉由本發明,可達成聚合性液晶化合物之良好的垂直定向狀態,實現聚合性液晶化合物的主鏈液晶原朝厚度方向定向的液晶固化層。
相對於此,在比較例中,於聚合性液晶化合物發生定向不良,發生定向缺陷。而且,此結果無法使聚合性液晶化合物的主鏈液晶原朝厚度方向定向。
110‧‧‧基材 120‧‧‧定向膜 120U‧‧‧定向膜之表面 121‧‧‧垂直定向性基 130‧‧‧液晶組成物之層體 130U‧‧‧液晶組成物之層體的空氣界面 131‧‧‧聚合性液晶化合物 132‧‧‧定向助劑 133‧‧‧定向助劑的主鏈 134‧‧‧定向助劑的側鏈
〈圖1〉圖1係繪示形成於定向膜上之液晶組成物之層體之一例的剖面示意圖。
110‧‧‧基材
120‧‧‧定向膜
120U‧‧‧定向膜之表面
121‧‧‧垂直定向性基
130‧‧‧液晶組成物之層體
130U‧‧‧液晶組成物之層體的空氣界面
131‧‧‧聚合性液晶化合物
132‧‧‧定向助劑
133‧‧‧定向助劑的主鏈
134‧‧‧定向助劑的側鏈

Claims (11)

  1. 一種液晶固化層,其係由液晶組成物之固化物所形成的液晶固化層;其中前述液晶組成物包含:具有逆波長色散特性的聚合性液晶化合物,與含有單體單元A及單體單元B的共聚物,所述單體單元A包含含有芳環之一價之基,所述單體單元B包含亦可具有取代基之一價的脂族烴基;前述共聚物的量相對於前述聚合性液晶化合物100重量份為3重量份以上;在前述液晶固化層中,前述聚合性液晶化合物的主鏈液晶原相對於前述液晶固化層之層體平面以85°~90°的傾斜角度定向。
  2. 如請求項1所述之液晶固化層,其中前述聚合性液晶化合物係由下述式(I)所示:
    Figure 108105145-A0305-02-0084-1
    〔在前述式(I)中,Ar表示由下述式(II-1)~式(II-7)之任一者所示之基;惟由式(II-1)~式(II-7)之任一者所示之基於D1~D6以外亦可具有取代基;『化2』
    Figure 03_image003
    (前述式(II-1)~式(II-7)中, *表示與Z1 或Z2 的鍵結位置; 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;R11 及R12 分別獨立表示氫原子或碳原子數1~4的烷基; 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; 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; 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;Rf 表示選自由氫原子,以及碳原子數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;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;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) 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; A1 、A2 、B1 及B2 分別獨立表示選自由亦可具有取代基的脂環基及亦可具有取代基的芳基而成之群組之基; 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; 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個以上之亞甲基經-O-或-C(=O)-取代之基,而成之群組的有機基;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 之兩末端的亞甲基不被-O-或-C(=O)-取代; P1 及P2 分別獨立表示聚合性官能基; p及q分別獨立表示0或1]。
  3. 如請求項1所述之液晶固化層,其中前述單體單元A係由下述式(A)所示,前述單體單元B係由下述式(B)所示:『化3』
    Figure 03_image005
    (在前述式(A)中, Ra1 表示氫原子或甲基, Xa1 及Xa2 分別獨立表示二價的連結基, Ra2 表示選自由碳原子數1~6的烷基、碳原子數1~6的烷氧基、鹵素原子、氰基及異氰酸基而成之群組之至少一者, n1表示1~14的整數, n2表示1或2的整數, n3表示1或2的整數)『化4』
    Figure 03_image007
    (在前述式(B)中, Rb1 表示氫原子或甲基, Xb1 表示單鍵或二價的連結基, Rb2 表示亦可具有取代基之一價的脂族烴基)。
  4. 如請求項1所述之液晶固化層,其中前述單體單元A與前述單體單元B的莫耳比為90:10~60:40。
  5. 一種光學薄膜,其具備如請求項1至4之任一項所述之液晶固化層。
  6. 如請求項5所述之光學薄膜,其更具備定向膜。
  7. 如請求項5所述之光學薄膜,其更具備基材。
  8. 如請求項5所述之光學薄膜,其更具備λ/4板。
  9. 一種偏光板,其具備如請求項5至8之任一項所述之光學薄膜與直線偏光件。
  10. 一種顯示裝置,其具備如請求項9所述之偏光板。
  11. 一種液晶固化層的製造方法,其係如請求項1至4之任一項所述之液晶固化層的製造方法,包含:形成定向膜的工序、 於前述定向膜上形成液晶組成物之層體的工序,與 使液晶組成物之層體固化以獲得液晶固化層的工序。
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