CN107446594A - 光学膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学膜,其在波长600~680nm的范围具有极大吸收,具有高的二向色性比,此外耐光性优异。本发明的光学膜包含以通式(1)表示的化合物和聚合性液晶化合物的聚合物。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学膜。
背景技术
下述专利文献1、2中,记载有包含分散于取向了的聚合性液晶化合物中的、吸收二向色性的光的化合物(二向色性色素)的偏振膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2007-510946号公报(2007年4月26日公表)
专利文献2:日本特开2013-101328号公报(2013年5月23日公开)
发明内容
发明所要解决的问题
但是,由于上述专利文献1、2中记载的偏振膜的二向色性比、耐光性(耐光性)不够充分,因此在包含上述的二向色性色素的偏振膜(光学膜)的领域中,希望有与以往的光学膜相比耐光性更加优异的光学膜。
用于解决问题的方法
为了解决上述的问题,本发明包含以下的发明。
<1>一种光学膜,其包含以下述通式(1)表示的化合物和聚合性液晶化合物的聚合物。
化1
[通式(1)中,R1表示碳原子数1~11的烷基。
P1及P2各自独立地表示-S-、-O-或-N(R12)-,R12表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,Q1及Q2各自独立地表示=N-或=CH-。
Ar表示以下述通式(Ar-1)或下述通式(Ar-2)表示的基团。
化2
(上述通式中,*表示与N的键合部位。)
R2表示选自下述所示的基团中的基团。
化3
此处,R7~R9为氢原子以外的取代基,各自独立地表示碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤素原子、或氰基,构成上述烷基及上述烷氧基的一个以上的氢原子也可以由卤素原子或羟基取代。
m为0~10的整数,在同一基团中有两个m的情况下,这两个m可以彼此相同,也可以不同。p、q、r各自独立地表示0~2的整数。]
<2>根据<1>中记载的光学膜,其中,以上述通式(1)表示的化合物是以下述通式(2)表示的化合物。
化4
[通式(2)中,R1、以及R2表示与通式(1)中的R1、以及R2相同的意味。]
<3>根据<1>或<2>中记载的光学膜,其中,包含具有彼此不同的结构的2种以上的以上述通式(1)表示的化合物。
<4>根据<3>中记载的光学膜,其中,具有彼此不同的结构的2种以上的以上述通式(1)表示的化合物分别仅在通式(1)中的R1中具有彼此不同的结构。
<5>根据<1>~<4>中任一项记载的光学膜,其中,上述聚合性液晶化合物是显示出近晶型液晶相的化合物。
<6>根据<1>~<5>中任一项记载的光学膜,其中,上述聚合性液晶化合物是以下述通式(4)表示的化合物。
U1-V1-W1-X1-Y1-X2-Y2-X3-W2-V2-U2(4)
(式中,X1、X2及X3各自独立地表示可以具有取代基的1,4-亚苯基、或可以具有取代基的环己烷-1,4-二基。其中,X1、X2及X3中的至少一个是可以具有取代基的1,4-亚苯基。构成环己烷-1,4-二基的-CH2-可以被取代为-O-、-S-或-NR-。R表示碳原子数1~6的烷基或苯基。
Y1及Y2各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-COO-、-OCOO-、-N=N-、-CRa=CRb-、-C≡C-、或-CRa=N-。Ra及Rb各自独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基。
U1表示氢原子或聚合性基团。
U2表示聚合性基团。
W1及W2各自独立地表示单键、-O-、-S-、-COO-、或-OCOO-。
V1及V2各自独立地表示可以具有取代基的碳原子数1~20的烷二基,构成该烷二基的-CH2-可以被取代为-O-、-S-或-NH-。)
<7>一种组合物,其包含以下述通式(1)表示的化合物和聚合性液晶化合物。
化5
[通式(1)中,R1表示碳原子数1~11的烷基。
P1及P2各自独立地表示-S-、-O-或-N(R12)-,R12表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,Q1及Q2各自独立地表示=N-或=CH-。
Ar表示以下述通式(Ar-1)或下述通式(Ar-2)表示的基团。
化6
(上述通式中,*表示与N的键合部位。)
R2表示选自下述所示的基团中的基团。
化7
此处,R7~R9为氢原子以外的取代基,各自独立地表示碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤素原子、或氰基,构成上述烷基及上述烷氧基的一个以上的氢原子也可以由卤素原子或羟基取代。
m为0~10的整数,在同一基团中有两个m的情况下,这两个m可以彼此相同,也可以不同。p、q、r各自独立地表示0~2的整数。]
<8>根据<7>中记载的组合物,其包含具有彼此不同的结构的2种以上的以上述通式(1)表示的化合物。
<9>一种光学膜,其由<7>或<8>中记载的组合物形成。
<10>一种圆偏振板,其具备<1>~<6>的中任一项或<9>中记载的光学膜。
<11>一种显示装置,其具备<1>~<6>中任一项或<9>中记载的光学膜。
<12>一种化合物,其以下述通式(1)表示。
化8
[通式(1)中,R1表示碳原子数1~11的烷基。
P1及P2各自独立地表示-S-、-O-或-N(R12)-,R12表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,Q1及Q2各自独立地表示=N-或=CH-。
Ar表示以下述通式(Ar-1)或下述通式(Ar-2)表示的基团。
化9
(上述通式中,*表示与N的键合部位。)
R2表示选自下述所示的基团中的基团。
化10
此处,R7~R9为氢原子以外的取代基,各自独立地表示碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤素原子、或氰基,构成上述烷基及上述烷氧基的一个以上的氢原子也可以由卤素原子或羟基取代。
m为0~10的整数,在同一基团中有两个m的情况下,这两个m可以彼此相同,也可以不同。p、q、r各自独立地表示0~2的整数。]
<13>一种以下述通式(1)表示的化合物的制造方法,其包括使以下述通式(3)、下述通式(5)、或下述通式(6)表示的化合物与以下述通式(R1-2)表示的化合物反应的工序。
化11
[上述通式中,R1表示碳原子数1~11的烷基。
P1及P2各自独立地表示-S-、-O-或-N(R12)-,R12表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,Q1及Q2各自独立地表示=N-或=CH-。
Ar表示以下述通式(Ar-1)或下述通式(Ar-2)表示的基团。
化12
(上述通式中,*表示与N的键合部位。)
R2表示选自下述所示的基团中的基团。
化13
此处,R7~R9为氢原子以外的取代基,各自独立地表示碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤素原子、或氰基,构成上述烷基及上述烷氧基的一个以上的氢原子也可以由卤素原子或羟基取代。
m为0~10的整数,在同一基团中有两个m的情况下,这两个m可以彼此相同,也可以不同。p、q、r各自独立地表示0~2的整数。]
<14>根据<13>中记载的制造方法,其中,包括使以上述通式(3)、上述通式(5)、或上述通式(6)表示的化合物与具有彼此不同的结构的至少2种以通式(R1-2)表示的化合物反应的工序。
<15>一种以下述通式(3)表示的化合物的制造方法,其中,使以下述通式(5-1)表示的化合物与以下述通式(R2-1)表示的化合物在N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、或二甲亚砜的存在下反应。
化14
[上述通式中,P1及P2各自独立地表示-S-、-O-或-N(R12)-,R12表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,Q1及Q2各自独立地表示=N-或=CH-。
B-表示阴离子。
Ar表示以下述通式(Ar-1)或下述通式(Ar-2)表示的基团。
化15
(上述通式中,*表示与N的键合部位。)
R2表示选自下述所示的基团中的基团。
化16
此处,R7~R9为氢原子以外的取代基,各自独立地表示碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤素原子、或氰基,构成上述烷基及上述烷氧基的一个以上的氢原子也可以由卤素原子或羟基取代。
m为0~10的整数,在同一基团中有两个m的情况下,这两个m可以彼此相同,也可以不同。p、q、r各自独立地表示0~2的整数。]
发明效果
本发明的光学膜与以往的光学膜相比,可以起到耐光性更加优异的效果。
具体实施方式
以下,对本发明的一个实施方式进行详细说明。而且,本申请中,所谓“A~B”,表示“A以上且B以下”。
[实施方式1:光学膜、实施方式2:组合物]
本发明的实施方式1的光学膜含有以下述通式(1)表示的化合物(以下也称作化合物(1))和聚合性液晶化合物的聚合物。另外,本发明的实施方式2的组合物含有化合物(1)和聚合性液晶化合物。
化17
[通式(1)中,R1表示碳原子数1~11的烷基。
P1及P2各自独立地表示-S-、-O-或-N(R12)-,R12表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,Q1及Q2各自独立地表示=N-或=CH-。
Ar表示以下述通式(Ar-1)或下述通式(Ar-2)表示的基团。
化18
(上述通式中,*表示与N的键合部位。)
R2表示选自下述所示的基团中的基团。
化19
此处,R7~R9为氢原子以外的取代基,各自独立地表示碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤素原子、或氰基,构成上述烷基及上述烷氧基的一个以上的氢原子也可以由卤素原子或羟基取代。
m为0~10的整数,在同一基团中有两个m的情况下,这两个m可以彼此相同,也可以不同。p、q、r各自独立地表示0~2的整数。]
另外,本发明的实施方式1的光学膜可以是通过使用本发明的实施方式2的组合物、使该组合物中的聚合性液晶化合物聚合(固化)而成的光学膜。换言之,本发明的实施方式1的光学膜可以由本发明的实施方式2的组合物形成。具体而言,本发明的光学膜通常可以通过向基材上、或形成于基材上的取向膜上涂布含有聚合性液晶化合物的本发明的组合物、使该组合物中的聚合性液晶化合物聚合而得到。
本发明的光学膜例如可以是偏振膜。本发明的光学膜优选为在聚合性液晶化合物取向了的状态下固化而得的液晶固化膜,更优选为在聚合性液晶化合物相对于基材面沿水平方向或垂直方向取向了的状态下固化而得的液晶固化膜。
本发明的组合物可以通过使该组合物中的聚合性液晶化合物聚合而形成含有作为二向色性色素发挥作用的化合物(1)的偏振膜。
对本发明的组合物中可以包含的各成分说明如下。而且,本发明的光学膜中可以包含的各成分除了聚合性液晶化合物成为该聚合性液晶化合物的聚合物以外,与本发明的组合物中可以包含的成分相同。另外,将聚合性液晶化合物的聚合物的含量换算为其聚合前的聚合性液晶化合物的量而记载。
<二向色性色素>
本发明的化合物(1)作为二向色性色素发挥作用,通常在波长400~800nm的范围内具有吸收。
化合物(1)的偶氮苯部位的位置异构优选为反式。
作为化合物(1)中的R1、碳原子数1~11的烷基,例如可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、以及正癸基等不具有取代基的直链状或支链状的烷基。
作为化合物(1)中的R12、碳原子数1~4的烷基,例如可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等不具有取代基的直链状或支链状的烷基。
化合物(1)中的P1及P2优选为-S-。另外,化合物(1)中的Q1、Q2优选Q1为=CH-,并且Q2为=N-。因而,化合物(1)更优选为以下述通式(2)表示的化合物(以下也称作化合物(2))。
化20
[通式(2)中,R1、以及R2表示与通式(1)中的R1、以及R2相同的意味。]
化合物(1)中的R7~R9为氢原子以外的取代基,各自独立地表示碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤素原子、或氰基。另外,R7~R9取代于化合物(1)中的芳香族基的哪个位置都可以。
作为碳原子数1~4的烷基,例如可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等不具有取代基的直链状或支链状的烷基。
构成该碳原子数1~4的烷基的一个以上的氢原子也可以由卤素原子(例如氟原子)或羟基取代。作为一个以上的氢原子由卤素原子等取代了的烷基,例如可以举出氟甲基、三氟甲基、五氟乙基、九氟丁基等碳原子数1~4的卤代烷基;羟基甲基、2-羟基乙基等碳原子数1~4的羟基烷基。
作为碳原子数1~4的烷氧基,例如可以举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基等不具有取代基的直链状或支链状的烷氧基。
构成该碳原子数1~4的烷氧基的一个以上的氢原子也可以由卤素原子(例如氟原子)或羟基取代。作为一个以上的氢原子由卤素原子等取代了的烷氧基,例如可以举出氟甲氧基、三氟甲氧基、五氟乙氧基、九氟丁氧基等碳原子数1~4的卤代烷氧基;羟基甲氧基、2-羟基乙氧基等碳原子数1~4的羟基烷氧基。
通式(1)中的p、q、r各自独立地为0~2的整数,更优选为0。
化合物(1)中的R2是选自下述所示的基团中的基团,
化21
其中,更优选为-N(CH2-CH3)2。
作为化合物(1)的具体例,例如可以举出分别以下述式(1-1)~下述式(1-34)表示的化合物等。
化22
作为本发明的光学膜或本发明的组合物中所含的化合物(1),在上述化合物(1)的具体例中,优选选自以式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)、式(1-4)、式(1-5)、式(1-6)及式(1-7)表示的化合物中的化合物,更优选选自以式(1-3)及式(1-5)表示的化合物中的化合物。
本发明的光学膜或本发明的组合物中所含的化合物(1)可以是1种,也可以是具有彼此不同的结构的2种以上的化合物(1)的混合物。从可以提高本发明的组合物的稳定性,作为其结果,可以提高本发明的光学膜的生产率的方面考虑,优选含有2种以上的具有彼此不同的结构的化合物(1)。
对此可以认为是因为,通过含有2种以上的化合物(1),在本发明的组合物中,各个化合物(1)难以结晶化,因而各个化合物(1)的相容性(溶解性)提高,其结果是,本发明的组合物的稳定性提高。
另外,作为具有彼此不同的结构的2种以上的化合物(1),从发挥上述的提高稳定性的效果、并且可以容易地制备具有彼此不同的结构的2种以上的化合物(1)的观点考虑,优选为R1彼此不同、R1以外的部位的结构彼此相同的化合物(1)的混合物。
化合物(1)可以利用以往公知的合成方法合成,优选利用后述的本发明的以通式(1)表示的化合物的制造方法制造。
本发明的化合物(1)的含量以相对于本发明的组合物中的后述的聚合性液晶化合物100质量份的含量表示,优选为50质量份以下,更优选为0.1质量份以上且20质量份以下,进一步优选为0.1质量份以上且10质量份以下。从使用本发明的组合物形成本发明的光学膜时,即,使该组合物中的聚合性液晶化合物聚合时,不会扰乱其取向的方面考虑,优选上述含量为上述范围内。在本发明的光学膜及组合物中所含的化合物(1)为2种以上的情况下,只要其合计量为上述范围即可。
而且,对于本发明的光学膜中的化合物(1)的含量,在将本发明的光学膜中的聚合性液晶化合物的聚合物的质量换算为聚合前的聚合性液晶化合物的质量后,将其质量设为100质量份,以此时的含量表示,优选为与本发明的组合物中的上述的优选范围相同的范围。
<聚合性液晶化合物>
所谓聚合性液晶化合物,是在分子内具有聚合性基团、并可以通过发生取向而显示出液晶相的化合物,优选为可以通过单独地发生取向而显示出液晶相的化合物。
所谓聚合性基团,是指参与聚合反应的基团,优选为光聚合性基团。此处,所谓聚合性基团,是指可以利用从后述的聚合引发剂中产生的活性自由基或酸等参与聚合反应的基团。作为聚合性基团,可以举出乙烯基、乙烯基氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯基苯基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、环氧乙基、以及氧杂环丁烷基。其中,优选丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基氧基、环氧乙基、以及氧杂环丁烷基,更优选丙烯酰氧基。
聚合性液晶化合物可以是热致液晶型,也可以是溶致液晶型。
本发明的聚合性液晶化合物优选为显示出近晶型液晶相的近晶型液晶化合物,更优选为显示出高次近晶型液晶相的高次近晶型液晶化合物。含有显示出近晶型液晶相的聚合性液晶化合物的本发明的组合物可以提供偏振性能更加优异的偏振膜(光学膜)。本发明的组合物也可以含有2种以上的聚合性液晶化合物。
化合物(1)即使是在由显示出近晶型液晶相的聚合性液晶化合物形成的紧密的分子链间分散的状态,也可以显示出高的二向色性。因而,含有化合物(1)的本发明的组合物可以用于二向色性比高的偏振膜(光学膜)的形成。
作为高次近晶型液晶相,可以举出近晶B相、近晶D相、近晶E相、近晶F相、近晶G相、近晶H相、近晶I相、近晶J相、近晶K相、以及近晶L相。其中,优选近晶B相、近晶F相、以及近晶I相,更优选近晶B相。如果聚合性液晶化合物所显示的近晶型液晶相是这些高次近晶相,则可以得到取向有序度更高的偏振膜(光学膜)。由含有显示出取向有序度高的高次近晶型液晶相的聚合性液晶化合物的组合物得到的偏振膜(光学膜)在X射线衍射测定中显示出来自于六方(Hexatic)相或结晶(Cystal)相之类的高次结构的布拉格峰。所谓布拉格峰,是来自于分子取向的面周期结构的峰。由本发明的组合物得到的偏振膜(光学膜)所具有的周期间隔(有序周期)优选为0.30~0.50nm。
聚合性液晶化合物所显示的液晶相的种类例如可以利用以下所示的方法来确认。即,准备恰当的基材,在该基材上涂布含有聚合性液晶化合物和溶剂的溶液而形成涂布膜后,进行加热处理或减压处理,由此除去该涂布膜中所含的溶剂。接下来,将形成于基材上的涂布膜加热至各向同性相温度后,慢慢地冷却,对由此显现出的液晶相利用借助偏振显微镜的织构观察、X射线衍射测定或差示扫描量热测定进行检查。在该检查中,例如可以确认,通过冷却到第一温度而显示出向列型液晶相,继而通过慢慢地冷却到第二温度而显示出近晶型液晶相。
聚合性液晶组合物优选为以式(4)表示的化合物(以下也称作“化合物(4)”)。
U1-V1-W1-X1-Y1-X2-Y2-X3-W2-V2-U2(4)
(式中,X1、X2及X3各自独立地表示可以具有取代基的1,4-亚苯基、或可以具有取代基的环己烷-1,4-二基。其中,X1、X2及X3中的至少一个是可以具有取代基的1,4-亚苯基。构成环己烷-1,4-二基的-CH2-可以被取代为-O-、-S-或-NR-。R表示碳原子数1~6的烷基或苯基。
Y1及Y2各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-COO-、-OCOO-、-N=N-、-CRa=CRb-、-C≡C-、或-CRa=N-。Ra及Rb各自独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基。
U1表示氢原子或聚合性基团。
U2表示聚合性基团。
W1及W2各自独立地表示单键、-O-、-S-、-COO-、或-OCOO-。
V1及V2各自独立地表示可以具有取代基的碳原子数1~20的烷二基,构成该烷二基的-CH2-可以被取代为-O-、-S-或-NH-。)
在化合物(4)中,X1、X2及X3中的至少一个优选为可以具有取代基的1,4-亚苯基。
可以具有取代基的1,4-亚苯基优选为不具有取代基的1,4-亚苯基。可以具有取代基的环己烷-1,4-二基优选为可以具有取代基的反式-环己烷-1,4-二基。可以具有取代基的反式-环己烷-1,4-二基优选为不具有取代基的反式-环己烷-1,4-二基。
作为可以具有取代基的1,4-亚苯基、或可以具有取代基的环己烷-1,4-二基所任意具有的取代基,可以举出甲基、乙基、正丁基等碳原子数1~4的烷基、氰基、以及卤素原子。
Y1优选为单键、-CH2CH2-、或-COO-,Y2优选为-CH2CH2-或-CH2O-。
U1为氢原子或聚合性基团,优选为聚合性基团。U2为聚合性基团。U1及U2优选均为聚合性基团,更优选均为光聚合性基团。具有光聚合性基团的聚合性液晶化合物可以在更低温条件下聚合,从这一点考虑有利。
以U1及U2表示的聚合性基团也可以彼此不同,然而优选相同。作为聚合性基团,可以举出乙烯基、乙烯基氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯基苯基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、环氧乙烷基、以及氧杂环丁烷基。其中,优选乙烯基氧基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、环氧乙烷基、以及氧杂环丁烷基,更优选丙烯酰氧基。
作为以V1及V2表示的烷二基,可以举出亚甲基、亚乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、庚烷-1,7-二基、辛烷-1,8-二基、癸烷-1,10-二基、十四烷-1,14-二基、以及二十烷-1,20-二基。V1及V2优选为碳原子数2~12的烷二基,更优选为碳原子数6~12的烷二基。
作为可以具有取代基的碳原子数1~20的烷二基所任意具有的取代基,可以举出氰基及卤素原子。该烷二基优选为不具有取代基的烷二基,更优选为不具有取代基、且为直链状的烷二基。
W1及W2各自独立,优选为单键或-O-。
作为化合物(4)的具体例,可以举出以下述式(4-1)~式(4-43)表示的化合物。在化合物(4)具有环己烷-1,4-二基的情况下,该环己烷-1,4-二基优选为反式。
化23
在上述的聚合性液晶化合物的具体例中,优选选自以式(4-5)、式(4-6)、式(4-7)、式(4-8)、式(4-9)、式(4-10)、式(4-11)、式(4-12)、式(4-13)、式(4-14)、式(4-15)、式(4-22)、式(4-24)、式(4-25)、式(4-26)、式(4-27)、式(4-28)、以及式(4-29)表示的化合物中的至少1种的化合物(4)。
本发明的光学膜及本发明的组合物也可以含有2种以上的化合物(4)。在组合2种以上的聚合性液晶化合物的情况下,优选其中的至少1种为化合物(4),更优选其中的2种以上为化合物(4)。通过组合2种以上的聚合性液晶化合物,即使是液晶-结晶相转变温度以下的温度,也会有可以暂时地保持液晶相的情况。作为组合2种聚合性液晶化合物时的混合比,通常为1:99~50:50,优选为5:95~50:50,更优选为10:90~50:50。
化合物(4)例如可以利用Lub等Recl.Trav.Chim.Pays-Bas,115,321-328(1996)、日本专利第4719156号等公知文献中记载的方法来制造。
对于本发明的组合物中的聚合性液晶化合物的含量,从提高聚合性液晶化合物的取向性的观点考虑,相对于本发明的组合物的固体成分100质量份,优选为70~99.5质量份,更优选为80~99质量份,进一步优选为80~94质量份,特别优选为80~90质量份。此处,所谓固体成分,是指本发明的组合物中的溶剂以外的成分的合计量。
另外,对于本发明的光学膜中的聚合性液晶化合物的聚合物的含量,将聚合性液晶化合物的聚合物换算为聚合性液晶化合物的质量,优选为与本发明的组合物中的聚合性液晶化合物的含量的上述的优选范围相同的范围。
本发明的光学膜及本发明的组合物优选含有聚合引发剂及溶剂,根据需要,也可以还含有光敏剂、阻聚剂及流平剂。
<聚合引发剂>
聚合引发剂是可以引发聚合性液晶化合物的聚合反应的化合物。作为聚合引发剂,优选因光的作用而产生活性自由基的光聚合引发剂。
作为聚合引发剂,可以举出苯偶姻化合物、二苯甲酮化合物、烷基苯酮化合物、酰基氧化膦化合物、三嗪化合物、碘鎓盐、以及锍盐。
作为苯偶姻化合物,可以举出苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、以及苯偶姻异丁醚。
作为二苯甲酮化合物,可以举出二苯甲酮、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯硫醚、3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧基羰基)二苯甲酮、以及2,4,6-三甲基二苯甲酮。
作为烷基苯酮化合物,可以举出二乙氧基苯乙酮、2-甲基-2-吗啉基-1-(4-甲硫基苯基)-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-1-丁酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1,2-二苯基-2,2-二甲氧基-1-乙酮、2-羟基-2-甲基-1-〔4-(2-羟基乙氧基)苯基〕-1-丙酮、1-羟基环己基苯基酮、以及2-羟基-2-甲基-1-〔4-(1-甲基乙烯基)苯基〕-1-丙酮的低聚物。
作为酰基氧化膦化合物,可以举出2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、以及双(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦。
作为三嗪化合物,可以举出2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基萘基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯乙烯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(呋喃-2-基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪、以及2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪。
作为碘鎓盐及锍盐,例如可以举出以下式表示的盐。
化24
聚合引发剂可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为聚合引发剂,也可以使用市售品。作为市售的聚合引发剂,可以举出Irgacure(注册商标)907、184、651、819、250、以及369(Ciba Specialty Chemicals株式会社制);SEIKUOL(注册商标)BZ、Z、以及BEE(精工化学株式会社制);kayacure(注册商标)BP100、以及UVI-6992(Dow Chemical株式会社制);ADEKA OPTOMER SP-152、以及SP-170(株式会社ADEKA制);TAZ-A、以及TAZ-PP(日本Siber Hegna株式会社制);以及TAZ-104(株式会社三和Chemical制)。
在本发明的组合物含有聚合引发剂的情况下,对于本发明的组合物中的聚合引发剂的含量,从难以扰乱聚合性液晶化合物的取向的观点考虑,相对于聚合性液晶化合物100质量份,通常为0.1~30质量份,优选为0.5~10质量份,更优选为0.5~8质量份。另外,对于本发明的光学膜中的聚合引发剂的含量,将聚合性液晶化合物的聚合物换算为聚合性液晶化合物的质量,优选为与本发明的组合物中的聚合引发剂的含量的上述的优选范围相同的范围。
<溶剂>
溶剂优选为可以将聚合性液晶化合物及化合物(1)完全溶解的溶剂。另外,优选为对于聚合性液晶化合物的聚合反应为惰性的溶剂。
作为溶剂,例如可以举出甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚及丙二醇单甲醚等醇溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇甲醚乙酸酯、γ-丁内酯、丙二醇甲醚乙酸酯及乳酸乙酯等酯溶剂;丙酮、甲乙酮、环戊酮、环己酮、2-庚酮及甲基异丁基酮等酮溶剂;戊烷、己烷及庚烷等脂肪族烃溶剂;甲苯及二甲苯等芳香族烃溶剂;乙腈等腈溶剂;四氢呋喃及二甲氧基乙烷等醚溶剂;氯仿及氯苯等含氯溶剂;等。这些溶剂可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。
溶剂在组合物100质量份中所占的含量优选为50质量份~98质量份。因而,在组合物100质量份中所占的固体成分优选为2质量份~50质量份。如果组合物的固体成分为50质量份以下,则组合物的粘度降低,因此所得的光学膜的厚度大致均匀,会有难以在光学膜中产生不均的趋势。上述固体成分可以考虑意图制造的光学膜的厚度而适当地确定。
而且,形成本发明的光学膜的方法通常包括利用干燥从所形成的涂布膜中除去溶剂的工序,因此在本发明的光学膜中,不含有溶剂,或者以可以忽视的程度少量含有。
<敏化剂>
通过使用敏化剂,可以进一步促进聚合性液晶化合物的聚合反应。
作为敏化剂,特别是在本发明的组合物中含有光聚合引发剂的情况下,优选光敏剂。作为敏化剂,例如可以举出氧杂蒽酮及噻吨酮等氧杂蒽酮化合物(2,4-二乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮等);蒽及含有烷氧基的蒽(二丁氧基蒽等)等蒽化合物;吩噻嗪及红荧烯等。
组合物中的敏化剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份优选为0.1质量份~30质量份,更优选为0.5质量份~10质量份,进一步优选为0.5质量份~8质量份。另外,对于本发明的光学膜中的敏化剂的含量,将聚合性液晶化合物的聚合物换算为聚合性液晶化合物的质量,优选为与本发明的组合物中的敏化剂的含量的上述的优选范围相同的范围。
<阻聚剂>
通过使用阻聚剂,可以控制聚合性液晶化合物的聚合反应的进行程度。
作为阻聚剂,可以举出2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚等酚系化合物、硫代二丙酸二月桂酯等硫系化合物、亚磷酸三辛酯等磷系化合物、以及以2,2,6,6-四甲基哌啶为代表的包含受组胺结构的胺系化合物等自由基捕捉剂。
从作为液晶固化膜的光学膜的着色少的方面考虑,作为阻聚剂,优选酚系化合物。
组合物中的阻聚剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份优选为0.1质量份~30质量份,更优选为0.5质量份~10质量份,进一步优选为0.5质量份~8质量份。如果为上述范围内,则可以不扰乱聚合性液晶化合物的取向地使之聚合。阻聚剂可以仅使用1种,也可以并用2种以上。另外,对于本发明的光学膜中的阻聚剂的含量,将聚合性液晶化合物的聚合物换算为聚合性液晶化合物的质量,优选为与本发明的组合物中的阻聚剂的含量的上述的优选范围相同的范围。
<流平剂>
所谓流平剂,是具有调整组合物的流动性、使得涂布组合物而得的膜更加平坦的功能的添加剂,可以举出表面活性剂。作为优选的流平剂,可以举出“BYK-361N”(BYKChemie公司制)等以聚丙烯酸酯化合物作为主成分的流平剂、以及Surflon(注册商标)“S-381”(AGC Seimi Chemical株式会社制)等以含氟原子化合物作为主成分的流平剂。
组合物中的流平剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份优选为0.01质量份~5质量份,更优选为0.1质量份~3质量份。如果为上述范围内,则容易使聚合性液晶化合物水平取向,并且所得的光学膜有变得更加平滑的趋势。组合物也可以含有2种以上的流平剂。另外,对于本发明的光学膜中的流平剂的含量,将聚合性液晶化合物的聚合物换算为聚合性液晶化合物的质量,优选为与本发明的组合物中的流平剂的含量的上述的优选范围相同的范围。
<光学膜的构件>
通常可以通过在基材上、或形成于基材上的取向膜上涂布含有聚合性液晶化合物的本发明的组合物,并使该组合物中的聚合性液晶化合物聚合,而得到本发明的光学膜。
对构成本发明的光学膜的构件,具体而言,对本发明的光学膜的制造中所用的基材及取向膜进行以下说明。
<基材>
作为基材,可以举出玻璃基材及塑料基材,优选为塑料基材。作为构成塑料基材的塑料,例如可以举出聚乙烯、聚丙烯、降冰片烯系聚合物等聚烯烃;环状烯烃系树脂;聚乙烯醇;聚对苯二甲酸乙二醇酯;聚甲基丙烯酸酯;聚丙烯酸酯;三乙酰纤维素、二乙酰纤维素及纤维素乙酸酯丙酸酯等纤维素酯;聚萘二甲酸乙二醇酯;聚碳酸酯;聚砜;聚醚砜;聚醚酮;聚苯硫醚及聚苯醚;等塑料。
作为市售的纤维素酯基材,可以举出“Fujitac Film”(富士胶片株式会社制);“KC8UX2M”、“KC8UY”及“KC4UY”(以上为Konica Minolta Opto株式会社制)等。
作为市售的环状烯烃系树脂,可以举出“Topas”(注册商标)(Ticona社(德)制)、“Arton”(注册商标)(JSR株式会社制)、“ZEONOR”(注册商标)、“ZEONEX”(注册商标)(以上为日本ZEON株式会社制)及“Apel”(注册商标)(三井化学株式会社制)。将此种环状烯烃系树脂利用溶剂流延法、熔融挤出法等公知的方法制膜,就可以制成基材。也可以使用市售的环状烯烃系树脂基材。作为市售的环状烯烃系树脂基材,可以举出“S-SINA”(注册商标)、“SCA40”(注册商标)(以上为积水化学工业株式会社制)、“ZEONOR FILM”(注册商标)(OPTES株式会社制)及“Arton膜”(注册商标)(JSR株式会社制)。
对于基材的厚度,从作为可以实现实用的处置的程度的质量的方面考虑,优选薄的厚度,然而如果过薄,则强度降低,会有加工性差的趋势。基材的厚度通常为5μm~300μm,优选为20μm~200μm。
<取向膜>
取向膜是厚度为500nm以下的膜,是使聚合性液晶化合物沿所期望的方向进行液晶取向的、具有取向限制力的膜。作为取向膜,可以举出由取向性聚合物形成的取向膜、光取向膜、以及沟槽(groove)取向膜。
取向膜使得聚合性液晶化合物的液晶取向容易。水平取向、垂直取向、混合取向、倾斜取向等液晶取向的状态根据取向膜及聚合性液晶化合物的性质而变化,可以任意选择其组合。如果取向膜是作为取向限制力体现出水平取向的材料,则聚合性液晶化合物可以形成水平取向或混合取向,如果是体现出垂直取向的材料,则聚合性液晶化合物可以形成垂直取向或倾斜取向。此处所说的“水平”、“垂直”等表达在以光学膜(偏振膜)平面为基准的情况下,表示取向了的聚合性液晶化合物的长轴的方向。所谓垂直取向,是具有沿与光学膜(偏振膜)平面垂直的方向取向了的聚合性液晶化合物的长轴的取向。此处所说的所谓“垂直”,是指相对于光学膜(偏振膜)平面为90°±20°的角度。
取向限制力在取向膜由取向性聚合物形成的情况下,可以利用该聚合物的表面状态、摩擦条件任意地调整,在由光取向性聚合物形成的情况下,可以利用对该聚合物的偏振光照射条件等任意地调整。也可以通过选择聚合性液晶化合物的表面张力、液晶性等物性,来控制聚合性液晶化合物的液晶取向。
作为形成于基材与光学膜(偏振膜)之间的取向膜,优选不溶于在取向膜上形成光学膜(偏振膜)时所使用的溶剂中、且在用于溶剂的除去或液晶的取向的加热处理中具有耐热性的膜。作为取向膜,可以举出包含取向性聚合物的取向膜、光取向膜及沟槽取向膜等。
取向膜的厚度通常为10nm~500nm,优选为10nm~200nm。
<包含取向性聚合物的取向膜>
包含取向性聚合物的取向膜通常通过如下操作获得,即,将在溶剂中溶解取向性聚合物而得的组合物(以下有时称作取向性聚合物组合物)涂布于基材上,除去溶剂而得到,或者将取向性聚合物组合物涂布于基材上,除去溶剂,并进行摩擦(摩擦法)而得到。
取向性聚合物组合物中的取向性聚合物的浓度只要是可以将取向性聚合物材料完全溶解于溶剂中的范围内即可,然而相对于溶液以固体成分换算优选为0.1质量%~20质量%,更优选为0.1质量%~10质量%。
作为市售的取向性聚合物组合物,可以举出SUNEVER(注册商标)(日产化学工业株式会社制)或OPTOMER(注册商标)(JSR株式会社制)等。
<光取向膜>
光取向膜通常是通过将包含具有光反应性基团的聚合物或单体(光取向性材料)和溶剂的组合物(以下有时称作光取向膜形成用组合物)涂布于基材上、并照射偏振光(优选为偏振光UV)而得到。从可以通过选择所照射的偏振光的偏光方向而任意地控制取向限制力的方向的方面考虑,更优选光取向膜。
所谓光反应性基团,是指因照射光而产生液晶取向能力的基团。具体而言,光反应性基团是产生光反应的基团,所述光反应是通过照射光而产生的分子的取向诱导或异构化反应、二聚化反应、光交联反应、或光分解反应之类的反应,成为液晶取向能的起源。在该光反应性基团中,从取向性优异的方面考虑,优选引起二聚化反应或光交联反应的基团。作为可以产生上述反应的光反应性基团,优选具有不饱和键、特别是双键的基团,特别优选具有选自碳-碳双键(C=C键)、碳-氮双键(C=N键)、氮-氮双键(N=N键)、以及碳-氧双键(C=O键)中的至少一个的不饱和键的基团。
相对于光取向膜形成用组合物而言的、具有光反应性基团的聚合物或单体的含量优选为0.2质量%以上,特别优选为0.3质量%~10质量%。光取向膜形成用组合物也可以在不明显损害光取向膜的特性的范围内,包含聚乙烯醇、聚酰亚胺等高分子材料或光敏剂。
在照射偏振光时,可以是向从涂布于基板上的光取向膜形成用组合物中除去了溶剂的组合物直接照射偏振光的形式,也可以是从基材侧照射偏振光、使偏振光透过而向组合物照射的形式。该偏振光特别优选实质上为平行光。所照射的偏振光的波长最好是具有光反应性基团的聚合物或单体的光反应性基团可以吸收光能的波长区域的波长。具体而言,特别优选波长250nm~400nm的UV(紫外线)。
而且,在进行摩擦或偏振光照射时,如果进行遮蔽,则也可以形成液晶取向的方向不同的多个区域(图案)。
<沟槽取向膜>
沟槽(groove)取向膜是在膜表面具有凹凸图案或多个沟槽(槽)的膜。在具有等间隔地排列的多个直线状的沟槽的膜上涂布了聚合性液晶化合物的情况下,液晶分子在沿着该槽的方向上取向。
作为获得沟槽取向膜的方法,可以举出在感光性聚酰亚胺膜表面夹隔着具有图案形状的狭缝的曝光用掩模曝光后、进行显影及漂洗处理而形成凹凸图案的方法;在表面具有槽的板状的原盘上形成固化前的UV固化树脂的层、将树脂层向基材转移后进行固化的方法;以及向形成于基材上的固化前的UV固化树脂的膜推压具有多个槽的辊筒状的原盘而形成凹凸、其后进行固化的方法等。具体而言,可以举出日本特开平6-34976号公报及日本特开2011-242743号公报中记载的方法等。
作为涂布本发明的组合物的方法,可以举出与作为将取向性聚合物组合物涂布于基材上的方法例示的上述方法相同的方法。
在本发明的组合物含有溶剂的情况下,通常从已经形成的涂布膜中除去溶剂。作为溶剂的除去方法,可以举出自然干燥法、通风干燥法、加热干燥法及减压干燥法等。
已经形成的涂布膜中所含的聚合性液晶化合物通常加热到转变为溶液状态的温度以上,然后冷却到发生液晶取向的温度,由此进行取向,形成液晶相。
已经形成的涂布膜中所含的聚合性液晶化合物发生取向的温度只要预先利用使用了含有该聚合性液晶化合物的组合物的织构观察等求出即可。另外,也可以同时地进行溶剂的除去和液晶取向。作为此时的温度,也要根据所除去的溶剂、聚合性液晶化合物的种类而定,然而优选为50~200℃的范围,在基材为树脂基材的情况下,更优选为80~130℃的范围。
在使用作为1/4波长板的基材得到具有本发明的光学膜和该1/4波长板的圆偏振板的情况下,聚合性液晶化合物的取向方向只要使所得的光学膜的透射轴与该基材的慢轴(光轴)实质上为45°即可。
通过向取向了的聚合性液晶化合物照射活性能量射线,而使聚合性液晶化合物聚合。
通过使取向了的聚合性液晶化合物聚合,就可以得到包含在取向了的状态下聚合了的聚合性液晶化合物、和与该聚合性液晶化合物一起取向了的化合物(1)的光学膜。
包含在保持近晶型液晶相的状态下聚合了的聚合性液晶化合物的光学膜(偏振膜)与以往的主宾型偏振膜相比,即与在保持向列型液晶相的状态下使聚合性液晶化合物等聚合而得的偏振膜相比,偏振性能高,另外,与仅涂布了二向色性色素或溶致液晶型的液晶化合物的偏振膜相比,偏振性能及强度优异。
作为活性能量射线的光源,只要是产生紫外线、电子束、X射线等的光源即可。优选为低压水银灯、中压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯、化学灯、黑光灯、微波激发水银灯、金属卤化物灯等在波长400nm以下具有发光分布的光源。
活性能量射线的照射能量优选设定为对于聚合引发剂的活化有效的波长区域的照射强度达到10~5000mJ/cm2,更优选设定为达到100~2000mJ/cm2。如果照射能量低于10mJ/cm2,则会有聚合性液晶化合物的固化变得不充分的趋势。
如此形成的本发明的光学膜的厚度优选为0.5μm以上且10μm以下的范围,更优选为1μm以上且5μm以下的范围。本发明的光学膜的厚度可以利用干涉膜厚计、激光显微镜或探针式膜厚计的测定求出。
本发明的光学膜特别优选为在X射线衍射测定中可以得到布拉格峰的光学膜。作为此种可以得到布拉格峰的本发明的光学膜,例如可以举出显示出来自于六方相或结晶相的衍射峰的偏振膜。
本发明的光学膜的极大吸收(λmax1)优选存在于350nm~550nm的范围中,更优选存在于430nm~550nm的范围中。另外,与将本发明的光学膜中所含的化合物(1)溶解于恰当的溶剂中后测定出的极大吸收(λmax2)相比,优选λmax1发生了红移。该红移是在化合物(1)分散于由聚合了的聚合性液晶化合物形成的分子链间时体现出的移动,显示出化合物(1)与该分子链强烈地发生了相互作用。所谓红移,是指吸收极大的差(λmax1-λmax2)为正的值,该差优选为10nm以上,更优选为30nm以上。
本发明的光学膜所显示出的二向色性比为30以上,优选为40以上,更优选为50以上。
在所使用的基材并非1/4波长板的情况下,通过将所得的本发明的光学膜(偏振膜)与1/4波长板层叠,可以得到圆偏振板。此时,优选以使本发明的光学膜的透射轴与1/4波长板的慢轴(光轴)实质上为45°的方式层叠。另外,通过使本发明的光学膜(偏振膜)的透射轴与1/4波长板等相位差膜的光轴一致、或正交,也可以得到作为光学补偿膜发挥作用的圆偏振板。
本发明的光学膜与1/4波长板的层叠可以与形成有本发明的光学膜的基材、或形成有取向膜的基材一起进行,也可以去除基材、或基材及取向膜后进行。形成于基材、或形成有取向膜的基材的表面的本发明的光学膜与1/4波长板的层叠例如可以通过在将形成有本发明的偏振膜的面与1/4波长板用胶粘剂贴合后、去除该基材、或形成有光学膜的基材而进行。在该情况下,胶粘剂可以涂布于本发明的光学膜,也可以涂布于1/4波长板。
<光学膜的用途>
光学膜(偏振膜)及圆偏振板可以用于各种各样的显示装置中。
所谓显示装置,是具有显示元件的装置,作为发光源包含发光元件或发光装置。作为显示装置,可以举出液晶显示装置、有机电致发光(EL)显示装置、无机电致发光(EL)显示装置、触控面板显示装置、电子发射显示装置(场发射显示装置(FED等)、表面电场发射显示装置(SED))、电子纸(使用了电子墨水、电泳元件的显示装置)、等离子体显示装置、投射型显示装置(光栅光阀(GLV)显示装置、具有数字微镜器件(DMD)的显示装置等)及压电陶瓷显示器等。液晶显示装置包括透射型液晶显示装置、半透射型液晶显示装置、反射型液晶显示装置、直视型液晶显示装置及投影型液晶显示装置等的任意一种。这些显示装置可以是显示二维图像的显示装置,也可以是显示三维图像的立体显示装置。特别是圆偏振板可以有效地用于有机EL显示装置及无机EL显示装置中,光学补偿偏振板可以有效地用于液晶显示装置及触控面板显示装置中。
[实施方式3:化合物(1)、实施方式4:化合物(1)的制造方法、实施方式5:化合物(3)的制造方法]
本发明的实施方式3的化合物是以下述通式(1)表示的化合物,即上述的化合物(1)。构成化合物(1)的基团与上述的基团相同。
化25
[通式(1)中,R1表示碳原子数1~11的烷基。
P1及P2各自独立地表示-S-、-O-或-N(R12)-,R12表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,Q1及Q2各自独立地表示=N-或=CH-。
Ar表示以下述通式(Ar-1)或下述通式(Ar-2)表示的基团。
化26
(上述通式中,*表示与N的键合部位。)
R2表示选自下述所示的基团中的基团。
化27
此处,R7~R9为氢原子以外的取代基,各自独立地表示碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤素原子、或氰基,构成上述烷基及上述烷氧基的一个以上的氢原子也可以由卤素原子或羟基取代。
m为0~10的整数,在同一基团中有两个m的情况下,这两个m可以彼此相同,也可以不同。p、q、r各自独立地表示0~2的整数。]
本发明的实施方式4的以通式(1)表示的化合物(化合物(1))的制造方法包括使以下述通式(3)、下述通式(5)、或下述通式(6)表示的化合物(也分别称作化合物(3)、化合物(5)、化合物(6))与以下述通式(R1-2)表示的化合物(以下也称作化合物(R1-2))反应的工序。
化28
[上述通式中,R1、R2、R12、R7~R9、P1、P2、Q1、Q2、Ar与通式(1)中所示的基团相同。另外,m、p、q、r是与通式(1)中所示的范围相同范围的整数。]
本发明的实施方式5的以通式(3)表示的化合物(化合物(3))的制造方法可以通过使以下述通式(5-1)表示的化合物与以下述通式(R2-1)表示的化合物在N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、或二甲亚砜的存在下反应而得到。
化29
[上述通式中,R1、R2、R12、R7~R9、P1、P2、Q1、Q2、Ar与通式(1)中所示的基团相同。m、p、q、r是与通式(1)中所示的范围相同范围的整数。B-表示阴离子。]
B-通常表示以HB表示的质子酸的阴离子,作为以B-表示的阴离子,例如可以举出氯化物离子、硫酸氢离子及磷酸二氢离子等。
本发明的化合物(1)的制造方法中,在获得具有彼此不同的结构的至少2种以上的化合物(1)的情况下,优选包括使以上述通式(3)、上述通式(5)、或上述通式(6)表示的化合物(化合物(3)、化合物(5)或化合物(6))与具有彼此不同的结构的至少2种以上述通式(R1-2)表示的化合物(化合物(R1-2))反应的工序。通过使具有彼此不同的结构的至少2种化合物(R1-2)与化合物(3)、化合物(5)或化合物(6)反应,可以分别利用一次的反应得到具有彼此不同的结构的至少2种以上的化合物(1)。此外,如上所述,通过使本发明的组合物中含有具有彼此不同的结构的至少2种以上的化合物(1),可以提高该组合物的稳定性,其结果是,可以提高本发明的光学膜的生产率。即,通过使用具有彼此不同的结构的至少2种的化合物(R1-2),可以容易地制造更适于光学膜的制造的、具有彼此不同的结构的2种以上的化合物(1)。
另外,作为本发明的化合物(1)的制造方法,优选如后述的具体的方法所述,在最后包括使化合物(3)与化合物(R1-2)反应而得到化合物(1)的工序。在上述工序中,使化合物(3)的末端的羰基酯化而制造化合物(1)。此时,通过使用具有彼此不同的结构的至少2种化合物(R1-2),可以容易地制造除了仅R1彼此不同以外具有相同的结构的至少2种化合物(1)。
以下,基于具体地表示作为化合物(1)中的一种的化合物(1-3)的制造方法的方案对本发明的制造方法的一例进行说明。而且,在以下所示的方案1~3中,在表示化合物(X)(X=1、3、5、6、5-1、R1-2或R2-1)中所含的具体的化合物的情况下,分别称作化合物(X-1A)。
化30
方案1
如方案1所示,作为起始物质,可以使用以上述通式(2-1A)表示的化合物(以下称作化合物(2-1A))。作为化合物(2-1A),例如可以使用Building Blocks Library公司制UORSY等市售品。
首先,通过对化合物(2-1A)用碱进行处理,而制备化合物(6-1A)。作为上述碱,没有特别限定,可以使用氢氧化钠、氢氧化钾等。而且,上述碱可以是1种,也可以使用2种以上的混合物。
接下来,由化合物(6-1A)制备化合物(5-1A)。作为化合物(5-1)的制备方法,可以使用依照日本特开2009-215442号中记载的方法的方法。
继而,依照以下所示的方案2,由化合物(5-1A)合成化合物(3-1A)。将其详细的反应条件等表示如下。
化31
方案2
首先,将化合物(5-1A)在硫酸、磷酸、或盐酸等质子酸的存在下使用亚硝酸钠、亚硝基硫酸等重氮化剂进行重氮化,制备化合物(5-1-1A)。而且,上述质子酸可以是1种,也可以使用2种以上的混合物。另外,上述重氮化剂可以是1种,也可以使用2种以上的混合物。该反应可以在溶剂的存在下进行,也可以在不存在条件下进行。另外,也可以通过过多地使用上述质子酸,而将该质子酸作为溶剂的一部分利用。此时的反应温度可以根据所用的化合物(5-1A)的种类选择恰当的范围,例如为-20~100℃的范围。反应时间可以通过用液相色谱或气相色谱分析反应途中的反应混合物、对化合物(5-1A)的消耗的程度和/或化合物(5-1-1A)的生成的程度进行定量·确认来确定。也可以取代亚硝酸钠而使用亚硝酸钾和/或亚硝基硫酸。通常所得的化合物(5-1)在反应结束后直接作为混合物被用于其后的反应,然而也可以进行分离或提纯。
然后,通过使所得的化合物(5-1-1A)与化合物(R2-1-1A)进行重氮偶联反应,而制备化合物(3-1A)。此时,通过使化合物(R2-1-1A)以外的芳香族化合物反应,可以合成取代基不同的重氮化合物。另外,此时的反应温度可以根据化合物(5-1-1A)的种类选择恰当的范围,例如为-20~100℃的范围。另外,反应溶剂可以根据化合物(5-1-1A)的种类选择恰当的范围,例如可以使用选自水、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、以及二甲亚砜、优选为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、以及二甲亚砜中的至少一个溶剂。反应时间可以通过用液相色谱或气相色谱分析反应途中的反应混合物、对化合物(5-1-1A)的消耗的程度和/或化合物(3-1A)的生成的程度进行定量·确认来确定。
通过对包含化合物(3-1A)的反应结束后的混合物实施过滤及利用恰当的溶剂的清洗,可以得到化合物(3-1A)的固体。通常,清洗溶剂使用与反应溶剂相同的化合物,然而也可以是与反应溶剂不同的化合物。所得的固体在减压干燥后被用于其后的反应,也可以通过组合硅胶柱层析、再制浆、重结晶、或再沉淀中的一个以上的方法来进行提纯。
最后,依照以下所示的方案3,由化合物(3-1A)合成化合物(1-3)。将其详细的反应条件等表示如下。
化32
方案3
首先,向化合物(3-1A)中添加化合物(R1-2-1A)。化合物(R1-2-1A)的添加量可以根据化合物(3-1A)的溶解性适当地变更,例如,以化合物(3-1A)的质量为基准,是化合物(R1-2-1A)/化合物(3-1A)=1~500的范围。另外,也可以作为溶剂添加甲苯、苯。接下来,加入硫酸,进行加热·搅拌。硫酸的添加量可以适当地变更,例如,以化合物(3-1A)的摩尔数为基准,是硫酸/化合物(3-1A)=0.01~10。此时的反应温度可以根据所用的化合物(3-1A)和/或化合物(R1-2-1A)的种类选择恰当的范围,例如为20~150℃的范围。反应时间可以通过用液相色谱或气相色谱分析反应途中的反应混合物、对化合物(3-1A)的消耗的程度和/或化合物(1-3)的生成的程度进行定量·确认来确定。
上述硫酸也可以变更为各种脱水缩合试剂。例如,也可以替换为IPC(N,N-二异丙基碳二亚胺)/DMAP(N,N-二甲氨基吡啶)混合系的脱水缩合试剂。
通过对包含化合物(1-3)的反应结束后的混合物,实施借助分液操作的水清洗及有机层的浓缩干燥固化、使用了不良溶剂的晶析,可以得到化合物(1-3)的固体。在分液操作中的有机层中可以使用各种溶剂,例如可以使用乙酸乙酯等酯溶剂。另外,作为晶析中的不良溶剂,例如可以使用己烷、庚烷。所得的固体优选通过组合硅胶柱层析、再制浆、重结晶、或再沉淀中的一个以上的方法,反复进行提纯,而将LC纯度(area%/254nm)设为90%以上。
依照上述的方法,根据作为目标的化合物(1),适当地变更起始物质、化合物(3)、化合物(5)、化合物(6)、化合物(R1-2)、化合物(R2-1)及其他的使用药品,由此可以得到各种化合物(1)。
本发明并不限定于上述的各实施方式,可以在技术方案中所示的范围中进行各种变更,对于将不同的实施方式中分别公开的技术方法适当地组合而得的实施方式,也包含于本发明的技术范围中。此外,通过将各实施方式中分别公开的技术方法组合,可以形成新的技术特征。
[实施例]
以下,利用实施例,对本发明进一步详细说明,然而本发明并不应当受这些实施例限定。实施例中记载的“%”及“份”只要没有特别指出,就是指“质量%”及“质量份”。
[二向色性色素的制备]
利用以下的制造例1中记载的方法,制备出实施例中使用的二向色性色素。
[制造例1]
化33
将化合物(5-1A)0.50g、85%磷酸17.5g在80℃搅拌、混合5分钟,得到混合物(a)。将所得的混合物(a)冷却到0℃后,滴加40%亚硝基硫酸4.7g并搅拌30分钟,得到混合物(b)。将所得的混合物(b)在0℃滴加到由作为化合物(R2-1-1A)的N,N-二乙基苯胺2.9g、乙酸钠6.7g、N-甲基吡咯烷酮58.8g、甲醇44.1g及水14.7g构成的混合物(c)中并搅拌,升温到室温后,搅拌1小时,得到混合物(d)。此后,过滤从混合物(d)中析出的、包含化合物(3-1A)的析出物而得到固体。将所得的固体用水-甲醇混合溶剂(=1:1)清洗后,使之减压干燥,由此得到化合物(3-A)0.51g。将所得的化合物(3-A)的特性等表示如下。
收率:(化合物(5-1A)基准):67%
Mw:464(LC-MS)
极大吸收波长(λmax2)=554nm(四氢呋喃溶液)
接下来,使用所得的化合物(3-A),制备出化合物(1-3)。
化34
将化合物(3-1A)0.13g、作为化合物(R1-2-1A)的1-丁醇15.0g、以及98%硫酸0.025g在室温混合5分钟后,升温到100℃而搅拌4小时,得到混合物(e)。将所得的混合物(e)恢复到室温,加入乙酸乙酯10g及水10g并混合,得到混合物(f)。分离所得的混合物(f)的有机层,用水清洗该有机层后,进行减压干燥,由此得到固体。
利用硅胶柱层析(洗脱液:氯仿/庚烷=5/1~20/1)对所得的固体进行了提纯。用水-甲醇混合溶剂(=1:2)清洗所得的固体后,使之干燥,由此得到作为蓝色固体的化合物(1-3)0.04g。
将所得的化合物(1-3)的特性等表示如下。
收率:(化合物3-1A基准):24%
Mw:520(LC-MS)
极大吸收波长(λmax2)=572nm(氯仿溶液)。
[聚合性液晶化合物的制备]
利用以下的制造例2中记载的方法,制备出实施例中使用的聚合性液晶化合物。
[制造例2]
利用现有文献:Lub等Recl.Trav.Chim.Pays-Bas,115,321-328(1996)中记载的方法,制备出作为聚合性液晶化合物的、以下述化学式(4-6)表示的化合物(以下称作化合物(4-6))。另外,利用依照上述现有文献中记载的方法的方法,制备出作为聚合性液晶化合物的、以下述化学式(4-8)表示的化合物(以下称作化合物(4-8))。
化35
[相变温度的测定]
使用以下所示的方法,测定出化合物(4-6)、化合物(4-8)的相变温度。
在形成有取向膜的玻璃基板上,形成由化合物(4-6)或化合物(4-8)构成的膜,一边加热,一边利用借助偏振显微镜(BX-51、Olympas株式会社制)的织构观察测定出相变温度。
其结果是,化合物(4-6)在升温到120℃后,在降温时,在112℃相变为向列相,在110℃相变为近晶A相,在94℃相变为近晶B相。另外,化合物(4-8)在升温到140℃后,在降温时,在131℃相变为向列相,在80℃相变为近晶A相,在68℃相变为近晶B相。
[实施例1]
[组合物的制备]
将以下所示的化合物及药剂混合,在80℃搅拌1小时而得到组合物(1):
聚合性液晶化合物:化合物(4-6) 75份
化合物(4-8) 25份
化合物(1):化合物(1-3) 2.9份
聚合引发剂:2-二甲基氨基-2-苄基-1-(4-吗啉基苯基)-1-丁酮(Irgacure 369;Ciba Specialty Chemicals公司制) 6份
流平剂:聚丙烯酸酯化合物(BYK-361N;BYK-Chemie公司制) 1.5份
溶剂:二甲苯-异佛尔酮混合溶剂(=95:5) 250份。
[光学膜的作制及评价]
利用以下所示的方法,制作作为光学膜的偏振膜(1),评价了其物性等。
<1.取向膜的形成>
在玻璃基板上,利用旋涂法涂布聚乙烯醇(聚乙烯醇1000完全皂化型、和光纯药工业株式会社制)的2质量%水溶液,干燥后,形成厚100nm的膜。接下来,对所得的膜的表面实施摩擦处理,由此形成取向膜。摩擦处理是使用半自动摩擦装置(商品名:LQ-008型、常阳工学株式会社制),用布(商品名:YA-20-RW、吉川化工株式会社制)在按入量0.15mm、转速500rpm、16.7mm/s的条件下进行。利用该摩擦处理,得到在玻璃基板上形成有取向膜的层叠体1。
<2.偏振膜的形成>
在层叠体1的取向膜上,利用旋涂法涂布上述组合物(1),在120℃的热板上加热干燥1分钟后,迅速地冷却到室温,在上述取向膜上形成包含取向了的聚合性液晶化合物的干燥被膜。然后,使用UV照射装置(SPOT CURE SP-7;USHINO电机株式会社制),以曝光量1500mJ/cm2(365nm基准)对干燥被膜照射紫外线,由此使该干燥被膜中所含的聚合性液晶化合物在保持取向状态的同时聚合,由干燥被膜形成偏振膜(1)而得到层叠体2。利用激光显微镜(Olympas株式会社制OLS3000)测定上述偏振膜(1)的厚度,其结果为1.7μm。
<3.二向色性比的测定>
使用在分光光度计(岛津制作所株式会社制UV-3150)中安放有具备层叠体2的夹具的装置,利用双光束法测定出极大吸收波长下的透射轴方向的吸光度(A1)及吸收轴方向的吸光度(A2)。在该夹具的参照侧(リファレンス側),设有阻断50%的光量的网状物。根据所测定的透射轴方向的吸光度(A1)及吸收轴方向的吸光度(A2)的值,算出上述吸光度的比(A2/A1),作为二向色性比。
极大吸收波长(λmax):656nm
二向色性比(极大吸收波长):45。
<4.耐光性的评价>
在已经形成的偏振膜(1)的表面配置保护膜(40μmTAC(Konica Minolta株式会社制“KC4UY”)),从其上方在下述条件下照射光,由此评价了耐光性。偏振膜(1)的极大吸收波长656nm下的、耐光性试验后的偏振膜(1)的吸光度为试验前的95%。另一方面,使用日本特开2013-101328号公报中记载的(实施例4)中所示的二向色性色素,利用与上述方法相同的方法形成偏振膜而进行了耐光性试验,其结果是,该偏振膜的极大吸收波长610nm下的、耐光性试验后的该偏振膜的吸光度为试验前的87%。将其结果表示于表1中。
而且,耐光性试验中的光的照射条件如下所示。
使用机器:ATLAS公司制Suntest XLS+
使用光源:氙弧灯
曝光条件:250mW/m2
试验时间:120小时
暴露量:108000KJ/m2
温度:60℃。
[表1]
*耐光性=(耐光性试验后的极大吸收波长下的吸光度)/(耐光性试验前的极大吸收波长下的吸光度)
[结论]
根据二向色性比的测定的结果判明,由于化合物(1-3)在氯仿中的极大吸收波长(λmax2)为572nm,因此发生了红移。由于该红移的存在,在本发明的光学膜中,在聚合性液晶化合物聚合而成的紧密的分子链间分散有化合物(1-3)时,显示出该化合物(1-3)与该分子链强烈地相互作用。即可知,本发明的光学膜在波长600~680nm的范围具有极大吸收,并且具有高二向色性比。
另外,根据耐光性的评价、特别是表1的记载可知,本发明的光学膜在耐光性方面更加优异。
产业上的可利用性
由本发明的组合物形成的光学膜、或本发明的光学膜与以往的光学膜相比耐光性优异。因而,本发明的光学膜(偏振膜)可以在具备该光学膜的液晶显示装置、液晶单元、圆偏振板、以及有机EL显示装置的制造领域中广泛地利用。
Claims (15)
1.一种光学膜,其包含以下述通式(1)表示的化合物、和聚合性液晶化合物的聚合物;
通式(1)中,R1表示碳原子数1~11的烷基;
P1及P2各自独立地表示-S-、-O-或-N(R12)-,R12表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,Q1及Q2各自独立地表示=N-或=CH-;
Ar表示以下述通式(Ar-1)或下述通式(Ar-2)表示的基团;
所述通式中,*表示与N的键合部位;
R2表示选自下述所示的基团中的基团;
此处,R7~R9为氢原子以外的取代基,各自独立地表示碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤素原子、或氰基,构成所述烷基及所述烷氧基的一个以上的氢原子也可以由卤素原子或羟基取代;
m为0~10的整数,在同一基团中有两个m的情况下,这两个m可以彼此相同,也可以不同;p、q、r各自独立地表示0~2的整数。
2.根据权利要求1所述的光学膜,其中,
以所述通式(1)表示的化合物是以下述通式(2)表示的化合物:
通式(2)中,R1、以及R2表示与通式(1)中的R1、以及R2相同的意味。
3.根据权利要求1或2所述的光学膜,其中,
包含具有彼此不同的结构的2种以上的以所述通式(1)表示的化合物。
4.根据权利要求3所述的光学膜,其中,
具有彼此不同的结构的2种以上的以所述通式(1)表示的化合物分别仅在通式(1)中的R1中具有彼此不同的结构。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的光学膜,其中,
所述聚合性液晶化合物是显示出近晶型液晶相的化合物。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的光学膜,其中,
所述聚合性液晶化合物是以下述通式(4)表示的化合物:
U1-V1-W1-X1-Y1-X2-Y2-X3-W2-V2-U2 (4)
式中,X1、X2及X3各自独立地表示可以具有取代基的1,4-亚苯基、或可以具有取代基的环己烷-1,4-二基;其中,X1、X2及X3中的至少一个是可以具有取代基的1,4-亚苯基;构成环己烷-1,4-二基的-CH2-可以被置换为-O-、-S-或-NR-;R表示碳原子数1~6的烷基或苯基;
Y1及Y2各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-COO-、-OCOO-、-N=N-、-CRa=CRb-、-C≡C-、或-CRa=N-;Ra及Rb各自独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基;
U1表示氢原子或聚合性基团;
U2表示聚合性基团;
W1及W2各自独立地表示单键、-O-、-S-、-COO-、或-OCOO-;
V1及V2各自独立地表示可以具有取代基的碳原子数1~20的烷二基,构成该烷二基的-CH2-可以被置换为-O-、-S-或-NH-。
7.一种组合物,其包含以下述通式(1)表示的化合物、和聚合性液晶化合物;
通式(1)中,R1表示碳原子数1~11的烷基;
P1及P2各自独立地表示-S-、-O-或-N(R12)-,R12表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,Q1及Q2各自独立地表示=N-或=CH-;
Ar表示以下述通式(Ar-1)或下述通式(Ar-2)表示的基团;
所述通式中,*表示与N的键合部位;
R2表示选自下述所示的基团中的基团;
此处,R7~R9为氢原子以外的取代基,各自独立地表示碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤素原子、或氰基,构成所述烷基及所述烷氧基的一个以上的氢原子也可以由卤素原子或羟基取代;
m为0~10的整数,在同一基团中有两个m的情况下,这两个m可以彼此相同,也可以不同;p、q、r各自独立地表示0~2的整数。
8.根据权利要求7所述的组合物,其中,
包含具有彼此不同的结构的2种以上的以所述通式(1)表示的化合物。
9.一种光学膜,其由权利要求7或8所述的组合物形成。
10.一种圆偏振板,其具备权利要求1~6中任一项、或权利要求9所述的光学膜。
11.一种显示装置,其具备权利要求1~6中任一项、或权利要求9所述的光学膜。
12.一种化合物,其以下述通式(1)表示:
通式(1)中,R1表示碳原子数1~11的烷基;
P1及P2各自独立地表示-S-、-O-或-N(R12)-,R12表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,Q1及Q2各自独立地表示=N-或=CH-;
Ar表示以下述通式(Ar-1)或下述通式(Ar-2)表示的基团;
所述通式中,*表示与N的键合部位;
R2表示选自下述所示的基团中的基团;
此处,R7~R9为氢原子以外的取代基,各自独立地表示碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤素原子、或氰基,构成上述烷基及上述烷氧基的一个以上的氢原子也可以由卤素原子或羟基取代;
m为0~10的整数,在同一基团中有两个m的情况下,这两个m可以彼此相同,也可以不同;p、q、r各自独立地表示0~2的整数。
13.一种以下述通式(1)表示的化合物的制造方法,该制造方法包括使以下述通式(3)、下述通式(5)、或下述通式(6)表示的化合物与以下述通式(R1-2)表示的化合物反应的工序;
所述通式中,R1表示碳原子数1~11的烷基;
P1及P2各自独立地表示-S-、-O-或-N(R12)-,R12表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,Q1及Q2各自独立地表示=N-或=CH-;
B-表示阴离子;
Ar表示以下述通式(Ar-1)或下述通式(Ar-2)表示的基团;
所述通式中,*表示与N的键合部位;
R2表示选自下述所示的基团中的基团;
此处,R7~R9为氢原子以外的取代基,各自独立地表示碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤素原子、或氰基,构成所述烷基及所述烷氧基的一个以上的氢原子也可以由卤素原子或羟基取代;
m为0~10的整数,在同一基团中有两个m的情况下,这两个m可以彼此相同,也可以不同;p、q、r各自独立地表示0~2的整数。
14.根据权利要求13所述的制造方法,该制造方法包括使以所述通式(3)、所述通式(5)、或所述通式(6)表示的化合物、与具有彼此不同的结构的至少2种的以所述通式(R1-2)表示的化合物反应的工序。
15.一种以下述通式(3)表示的化合物的制造方法,该制造方法包括使以下述通式(5-1)表示的化合物与以下述通式(R2-1)表示的化合物在N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、或二甲亚砜的存在下反应;
所述通式中,P1及P2各自独立地表示-S-、-O-或-N(R12)-,R12表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,Q1及Q2各自独立地表示=N-或=CH-;
Ar表示以下述通式(Ar-1)或下述通式(Ar-2)表示的基团;
所述通式中,*表示与N的键合部位;
R2表示选自下述所示的基团中的基团;
此处,R7~R9为氢原子以外的取代基,各自独立地表示碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤素原子、或氰基,构成所述烷基及所述烷氧基的一个以上的氢原子也可以由卤素原子或羟基取代;
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