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CN115524776A - 光学层叠体、视角控制系统及图像显示装置 - Google Patents

光学层叠体、视角控制系统及图像显示装置 Download PDF

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CN115524776A
CN115524776A CN202210711417.3A CN202210711417A CN115524776A CN 115524776 A CN115524776 A CN 115524776A CN 202210711417 A CN202210711417 A CN 202210711417A CN 115524776 A CN115524776 A CN 115524776A
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CN
China
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liquid crystal
light
formula
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CN202210711417.3A
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星野渉
山田直良
吉成伸一
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Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
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Abstract

本发明的课题在于提供一种用于从所期望的方向观察时能够视觉辨认对比度及清晰性优异的图像的视角控制系统的光学层叠体、视角控制系统及图像显示装置。本发明的光学层叠体具有:光吸收各向异性层,由含有液晶性化合物及二色性物质的液晶组合物形成;第1相邻层,与光吸收各向异性层的一个表面接触而配置;及第2相邻层,和与光吸收各向异性层中的一个表面相反的一侧的表面接触而配置,在所述光学层叠体中,二色性物质的含量相对于液晶组合物的总固体成分质量为7.0质量%以上,光吸收各向异性层的透射率中心轴与光吸收各向异性层表面的法线方向所成的角度θs为5~60°,第1相邻层的折射率n1及第2相邻层的折射率n2均为1.46~1.72。

Description

光学层叠体、视角控制系统及图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种光学层叠体、视角控制系统及图像显示装置。
背景技术
为了防止图像显示装置的窥视或视角控制,已知并用在厚度方向上具有吸收轴的光吸收各向异性层的技术。例如,在专利文献1中公开有一种视角控制系统,其含有二色性物质,并且具有吸收轴与薄膜面的法线所成的角为0°~45°的起偏器(光吸收各向异性层)。
专利文献1:日本特开2009-145776号公报
关于视角控制系统,例如,车载用途中,从驾驶员或副驾驶座的人员的方向、即从想要准确而快速视觉辨认画面来获得信息的方向难以看到画面,另一方面,有时从来自窗玻璃的方向、即从想要消除映入的方向略微看到画面。
这样,在使光透过特定方向的用途中,其角度控制极其重要,为了切断光向除了特定方向以外的角度透过,使光吸收各向异性层具有充分的吸收也极其重要。
本发明人等参考专利文献1中所记载的视角控制系统,可知为了使光吸收各向异性层具有充分的吸收,使用二色性物质的浓度高的光吸收各向异性层的结果,虽然从想要看到图像的方向(所期望的方向)观察时的图像的对比度良好,但是对于从所期望的方向观察时的图像的清晰性存在改善的余地。
发明内容
因此,本发明的课题在于提供一种用于从所期望的方向观察时能够视觉辨认对比度及清晰性优异的图像的视角控制系统的光学层叠体、视角控制系统及图像显示装置。
本发明人等发现了通过以下构成能够解决上述课题。
[1]一种光学层叠体,其具有:
光吸收各向异性层,由含有液晶性化合物及二色性物质的液晶组合物形成;
第1相邻层,与上述光吸收各向异性层的一个表面接触而配置;及
第2相邻层,和与上述光吸收各向异性层中的上述一个表面相反的一侧的表面接触而配置,在所述光学层叠体中,
上述二色性物质的含量相对于上述液晶组合物的总固体成分质量为7.0质量%以上,
上述光吸收各向异性层的透射率中心轴与上述光吸收各向异性层表面的法线方向所成的角度θs为5~60°,
上述第1相邻层的折射率n1及上述第2相邻层的折射率n2均为1.46~1.72。
[2]根据[1]所述的光学层叠体,其中,
上述角度θs与上述折射率n1及上述折射率n2的关系满足下述式(N1)及下述式(N2)。
0.037≤n1/θs≤0.083(N1)
0.037≤n2/θs≤0.083(N2)
[3]根据[1]或[2]所述的光学层叠体,其中,
上述二色性物质的含量相对于上述液晶组合物的总固体成分质量为10.0质量%以上。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的光学层叠体,其中,
上述折射率n1及上述折射率n2中的至少一个为1.50~1.65。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的光学层叠体,其中,
上述折射率n1及上述折射率n2均为1.50~1.65。
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的光学层叠体,其中,
上述折射率n1与上述折射率n2之差的绝对值为0.21以下。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的光学层叠体,其中,
上述第1相邻层及上述第2相邻层中的至少一个含有聚乙烯醇、聚酰亚胺或它们的衍生物。
[8]一种视角控制系统,其具有在面内方向具有吸收轴的起偏器及[1]至[7]中任一项所述的光学层叠体。
[9]一种图像显示装置,其具有显示元件及[8]所述的视角控制系统,
上述视角控制系统配置于上述显示元件中的至少一个主表面。
[10]根据[9]所述的图像显示装置,其中,
上述视角控制系统所具有的光学层叠体配置于比上述视角控制系统所具有的起偏器更靠视觉辨认侧。
发明效果
根据本发明,能够提供一种用于从所期望的方向观察时能够视觉辨认对比度及清晰性优异的图像的视角控制系统的光学层叠体、视角控制系统及图像显示装置。
附图说明
图1是说明偏振光入射到含有倾斜取向的二色性物质的光吸收各向异性层时的光的折射状态的示意图。
图2是说明偏振光入射到含有倾斜取向的二色性物质的光吸收各向异性层时的光的折射状态的示意图。
图3是说明偏振光入射到含有倾斜取向的二色性物质的光吸收各向异性层时的光的折射状态的示意图。
图4是说明偏振光入射到含有倾斜取向的二色性物质的光吸收各向异性层时的光的折射状态的示意图。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。
以下所记载的构成要件的说明是根据本发明的代表性实施方式而完成的,但本发明并不限定于这种实施方式。
另外,在本说明书中用“~”表示的数值范围是指将在“~”的前后记载的数值作为下限值以及上限值包含的范围。在本说明书中阶段性地记载的数值范围内,任意数值范围内所记载的上限值或下限值可以代替为其他阶段性记载的数值范围的上限值或下限值。并且,在本说明书中所记载的数值范围内,任意数值范围内所记载的上限值或下限值可以代替为实施例中所示的值。
并且,在本说明书中,平行及正交分别是指平行±5°的范围及正交±5°的范围,而不是严格意义上的平行及正交。
并且,在本说明书中,液晶组合物及液晶性化合物均包括通过固化等而不再显示液晶性的概念。
并且,在本说明书中,各成分可以使用单独1种与各成分对应的物质,也可以同时使用2种以上。其中,在关于各成分同时使用2种以上的物质的情况下,关于该成分的含量除非另有说明,则是指同时使用的物质的合计的含量。
并且,在本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”为表示“丙烯酸酯”或“甲基丙烯酸酯”的表述,“(甲基)丙烯酸基”为表示“丙烯酸基”或“甲基丙烯酸基”的表述,“(甲基)丙烯酰基”为表示“丙烯酰基”或“甲基丙烯酰基”的表述。
在本说明书中,2个以上的优选的方式的组合为更优选的方式。
[取代基W]
在本说明书中使用的取代基W表示以下的基团。
作为取代基W,例如可举出卤原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的卤代烷基、碳原子数1~20的环烷基、碳原子数1~10的烷基羰基、碳原子数1~10的烷氧基羰基、碳原子数1~10的烷基羰氧基、碳原子数1~10的烷氨基、烷基氨基羰基、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数1~20的烯基、碳原子数1~20的炔基、碳原子数1~20的芳基、杂环基(也称为杂环基)、氰基、羟基、硝基、羧基、芳氧基、甲硅烷氧基、杂环氧基、酰氧基、氨基甲酰氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、氨基(包括苯胺基)、铵基、酰氨基、氨基羰基氨基、烷氧羰基氨基、芳氧羰基氨基、氨磺酰氨基、烷基或芳基磺酰氨基、巯基、烷硫基、芳硫基、杂环硫基、氨磺酰基、磺基、烷基或芳基亚磺酰基、烷基或芳基磺酰基、酰基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、氨基甲酰基、芳基或杂环偶氮基、酰亚胺基、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基氨基、膦酰基、甲硅烷基、肼基、脲基、硼酸基(-B(OH)2)、磷酸基(-OPO(OH)2)、硫酸基(-OSO3H)、其他公知的取代基等。
另外,关于取代基的详细内容,记载于日本特开2007-234651号公报的[0023]段中。
并且,取代基W也可以为由下述式(W1)表示的基团。
[化学式1]
*-LW-SPW-Q (W1)
式(W1)中,LW表示单键或2价的连接基,SPW表示2价的间隔基,Q表示后述的式(LC)中的Q1或Q2,*表示键合位置。
作为LW所表示的2价的连接基,可举出-O-、-(CH2)g-、-(CF2)g-、-Si(CH3)2-、-(Si(CH3)2O)g-、-(OSi(CH3)2)g-(g表示1~10的整数。)、-N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)2-C(Z’)2-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-O-C(O)O-、-N(Z)C(O)-、-C(O)N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)O-、-O-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)N(Z”)-、-N(Z”)-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)-S-、-S-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-N=C(Z’)-(Z、Z’、Z”独立地表示氢原子、碳原子数1~4的烷基、环烷基、芳基、氰基或卤原子。)、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、-SC(O)-及-C(O)S-等。LW可以为组合2个以上这些基团而成的基团(以下,也省略为“L-C”)。
作为SPW所表示的2价的间隔基,可举出碳原子数1~50的直链、支链或环状的亚烷基或碳原子数1~20杂环基。
上述亚烷基、杂环基的碳原子可以被-O-、-Si(CH3)2-、-(Si(CH3)2O)g-、-(OSi(CH3)2)g-(g表示1~10的整数。)、-N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)2-C(Z’)2-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-O-C(O)O-、-N(Z)C(O)-、-C(O)N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)O-、-O-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)N(Z”)-、-N(Z”)-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)-S-、-S-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-N=C(Z’)-(Z、Z’及Z”独立地表示氢原子、碳原子数1~4的烷基、环烷基、芳基、氰基或卤原子。)、-C≡C-、-N=N-、-S-、-C(S)-、-S(O)-、-SO2-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、-SC(O)-及-C(O)S-、组合2个以上这些基团而成的基团取代(以下,也省略为“SP-C”)。
上述亚烷基的氢原子及杂环基的氢原子可以被卤原子、氰基、-ZH、-OH、-OZH、-COOH、-C(O)ZH、-C(O)OZH、-OC(O)ZH、-OC(O)OZH、-NZHZH’、-NZHC(O)ZH’、-NZHC(O)OZH’、-C(O)NZHZH’、-OC(O)NZHZH’、-NZHC(O)NZH’OZH”、-SH、-SZH及-C(S)ZH、-C(O)SZH、-SC(O)ZH取代(以下,也省略为“SP-H”。)。在此,ZH、ZH’表示碳原子数1~10的烷基、卤代烷基、-L-CL(L表示单键或2价的连接基。2价的连接基的具体例与上述的LW及SPW相同。CL表示交联性基团,可举出由后述式(LC)中的Q1或Q2表示的基团,优选由后述式(P-1)~(P-30)表示的交联性基团)。
[光学层叠体]
本发明的光学层叠体为具有由含有液晶性化合物及二色性物质的液晶组合物形成的光吸收各向异性层、与上述光吸收各向异性层的一个表面接触而配置的第1相邻层及和与上述光吸收各向异性层中的上述一个表面相反的一侧的表面接触而配置的第2相邻层的光学层叠体。
并且,本发明的光学层叠体中,上述二色性物质的含量相对于上述液晶组合物的总固体成分质量为7.0质量%以上。
并且,本发明的光学层叠体中,上述光吸收各向异性层的透射率中心轴与上述光吸收各向异性层表面的法线方向所成的角度θs(以下,也简称为“透射率中心轴角度θs”。)为5~60°。
并且,本发明的光学层叠体中,上述第1相邻层的折射率n1及上述第2相邻层的折射率n2均为1.46~1.72。
在此,透射率中心轴是指改变相对于光吸收各向异性层表面的法线方向的斜率角度(极角)和斜率方向(方位角)来测定透射率时表示最高的透射率的方向。
具体而言,使用AxoScan OPMF-1(Opto Science,Inc.制),实际测定波长550nm中的穆勒矩阵。更具体而言,测定时,最初寻找透射率中心轴倾斜的方位角,接着在包含沿着其方位角的光吸收各向异性层的法线方向的表面(包含透射率中心轴且与层表面正交的平面)内,以1°改变作为相对于光吸收各向异性层表面的法线方向的角度的极角直至-70~70°,实际测定波长550nm的穆勒矩阵,导出光吸收各向异性层的透射率。该结果,将透射率最高的方向作为透射率中心轴。
另外,透射率中心轴是指光吸收各向异性层中所含有的二色性物质的吸收轴的方向(分子的长轴方向)。
根据使用本发明的光学层叠体,能够制作从所期望的方向观察时能够视觉辨认对比度及清晰性优异的图像的视角控制系统。其理由的详细内容虽然不明确,但大致推断如下。
首先,本发明中的光吸收各向异性层中,通过使液晶性化合物及二色性物质倾斜取向,调整透射率中心轴角度θs。
而且,本发明中的光吸收各向异性层中,二色性物质的含量高,因此认为表现出充分的吸收。由此,可推测能够抑制光通过除了所期望的方向以外的方向的结果,从所期望的方向观察时的图像的对比度变得良好。
在此,二色性物质的含量高的光吸收各向异性层中,折射率高的二色性物质倾斜取向,因此认为折射率或透射率根据方向而大不相同。关于该理由,一边参考图1~图4一边进行说明。
图1~图4是说明偏振光入射到含有倾斜取向的二色性物质的光吸收各向异性层时的光的折射状态的示意图。
具体而言,图1表示偏振光A(与在面内正投射二色性物质10的吸收轴的轴平行的振动方向的光)沿着二色性物质10的倾斜方向入射到光吸收各向异性层1的情况。并且,图2表示偏振光B(与在面内正投射二色性物质10的吸收轴的轴相交的振动方向的光)沿着二色性物质10的倾斜方向入射到光吸收各向异性层1的情况。并且,图3表示偏振光C(与在面内正投射二色性物质10的吸收轴的轴平行的振动方向的光)沿着与二色性物质10的倾斜方向相交的方向入射到光吸收各向异性层1的情况。并且,图4表示偏振光D(与在面内正投射二色性物质10的吸收轴的轴相交的振动方向的光)沿着与二色性物质10的倾斜方向相交的方向入射到光吸收各向异性层1的情况。
在比较图1~图4之间所入射的光的折射及吸收的程度的情况下,认为图1中光的折射及吸收均为中等程度,图2中光的折射及吸收均较小,图3的例中光的折射及吸收均较大,图4的例中光的折射及吸收均变小。
这样,在以高浓度含有折射率高的二色性物质并且二色性物质倾斜取向的光吸收各向异性层中,折射率根据光的入射方向及偏振光状态而大不相同。在此,光的折射产生在光吸收各向异性层与相邻层的界面,但是通过将相邻层的折射率设在上述范围内,可推测抑制了非预期的方向上的光的折射及透过的结果,提高了图像的清晰性。
〔光吸收各向异性层〕
本发明的光学层叠体所具有的光吸收各向异性层为由含有液晶性化合物及二色性物质的液晶组合物形成的光吸收各向异性层。
光吸收各向异性层的透射率中心轴角度θs为5~60°,从所期望的方向观察时能够视觉辨认清晰性更优异的图像的观点考虑,优选10~50°,更优选13~45°,进一步优选15~40°。
关于使二色性物质取向于所期望的方向的技术,能够参考利用二色性物质的起偏器的制作技术或客主液晶单元的制作技术等。
例如,能够将通过日本特开平11-305036公报或日本特开2002-90526号公报中所记载的二色性偏振光元件的制作方法;日本特开2002-99388号公报或日本特开2016-27387公报中所记载的客主型液晶显示装置的制作方法等利用的技术也利用于本发明中的光吸收各向异性层的制作中。
具体而言,在利用客主型液晶单元的技术的情况下,混合成为客体的二色性物质及成为主机液晶的棒状液晶性化合物,使主机液晶取向并且沿着其液晶分子的取向而使二色性物质的分子取向,固定其取向状态,由此能够制作本发明中的光吸收各向异性层。
为了防止因光吸收各向异性层的光吸收特性的使用环境而引起的变动,优选通过化学键合的形成来固定二色性物质的取向。例如,能够通过进行主机液晶、二色性物质及根据所期望添加的聚合性成分的聚合来固定取向。
<液晶组合物>
本发明的光吸收各向异性层由含有液晶性化合物及二色性物质的液晶组合物形成。
并且,液晶组合物可以含有取向剂、溶剂、聚合引发剂、聚合性化合物、表面改良剂及其他添加剂。
以下,对各成分进行说明。
(液晶性化合物)
液晶组合物含有液晶性化合物。通过含有液晶性化合物,能够抑制二色性物质的析出,并且以高取向度取向二色性物质。
并且,液晶组合物中所含有的液晶性化合物通常能够从其形状分为棒状类和圆盘状类。
并且,液晶性化合物优选为在可见区域不显现二色性的液晶性化合物。
另外,以下的说明中,将“所形成的光吸收各向异性层的取向度变得更高”也称为“本发明的效果更优异”。
作为液晶性化合物,能够使用低分子液晶性化合物及高分子液晶性化合物中的任一种。
在此,“低分子液晶性化合物”是指在化学结构中不具有重复单元的液晶性化合物。
并且,“高分子液晶性化合物”是指在化学结构中具有重复单元的液晶性化合物。
作为低分子液晶性化合物,例如可举出日本特开2013-228706号公报中所记载的液晶性化合物。
作为高分子液晶性化合物,例如可举出日本特开2011-237513号公报中所记载的热致液晶性高分子。并且,高分子液晶性化合物可以在末端具有交联性基团(例如,丙烯酰基及甲基丙烯酰基)。
从容易显现本发明的效果的理由考虑,液晶性化合物优选为棒状液晶性化合物,更优选为高分子液晶性化合物。
并且,从容易显现本发明的效果的理由考虑,液晶性化合物优选为显示热致性的液晶性化合物(以下,也称为“热致液晶”。)。另外,热致液晶是指通过温度变化显示向液晶相的转变的液晶。
液晶性化合物可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
从本发明的效果更优异的观点考虑,液晶性化合物优选含有高分子液晶性化合物,尤其优选含有高分子液晶性化合物及低分子液晶性化合物这两种。
液晶性化合物优选含有由式(LC)表示的液晶性化合物或其聚合物。由式(LC)表示的液晶性化合物或其聚合物为显示液晶性的化合物。液晶性可以为向列相也可以为近晶相,也可以为向列相与近晶相这两种,优选至少显示向列相。
作为近晶相,可以为高阶近晶相。在此所指的高阶近晶相为近晶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、近晶L相,其中,优选为近晶B相、近晶F相、近晶I相。
若液晶性化合物所显示的近晶液晶相为这些高阶近晶液晶相,则能够制作取向有序度更高的光吸收各向异性层。并且,如此由取向有序度高的高阶近晶液晶相制作的光吸收各向异性层为在X射线衍射测定中获得源自称为六方相或晶相的高阶结构的布拉格尖峰的层。上述布拉格尖峰为源自分子取向的面周期结构的峰,根据本发明的液晶组合物,能够获得周期间隔为
Figure BDA0003707001110000102
的光吸收各向异性层。
[化学式2]
Q1-S1-MG-S2-Q2 (LC)
式(LC)中,Q1及Q2分别独立地表示氢原子、卤原子、碳原子数1~20的直链、支链或环状的烷基、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数1~20的烯基、碳原子数1~20的炔基、碳原子数1~20的芳基、杂环基(也称为heterocyclic group)、氰基、羟基、硝基、羧基、芳氧基、甲硅烷氧基、杂环氧基、酰氧基、氨甲酰氧基、烷氧基羰基氧基、芳氧基羰基氧基、氨基(包含苯胺基)、铵基、酰氨基、氨基羰基氨基、烷氧基羰基氨基、芳氧基羰基氨基、氨磺酰基氨基、烷基或芳基磺酰基氨基、巯基、烷硫基、芳硫基、杂环硫基、氨磺酰基、磺基、烷基或芳基亚磺酰基、烷基或芳基磺酰基、酰基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、氨甲酰基、芳基或杂环偶氮基、酰亚胺基、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基氨基、膦酰基、甲硅烷基、肼基、脲基、硼酸基(-B(OH)2)、磷酸基(-OPO(OH)2)、硫酸基(-OSO3H)或由下述式(P-1)~(P-30)表示的交联性基团,Q1及Q2中的至少1个优选为由下述式表示的交联性基团。
[化学式3]
Figure BDA0003707001110000101
式(P-1)~(P-30)中,RP表示氢原子、卤原子、碳原子数1~10的直链、支链或环状的亚烷基、碳原子数1~20的卤代烷基、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数1~20的烯基、碳原子数1~20的炔基、碳原子数1~20的芳基、杂环基(也称为heterocyclic group)、氰基、羟基、硝基、羧基、芳氧基、甲硅烷氧基、杂环氧基、酰氧基、氨甲酰氧基、烷氧基羰基氧基、芳氧基羰基氧基、氨基(包含苯胺基)、铵基、酰氨基、氨基羰基氨基、烷氧基羰基氨基、芳氧基羰基氨基、氨磺酰基氨基、烷基或芳基磺酰基氨基、巯基、烷硫基、芳硫基、杂环硫基、氨磺酰基、磺基、烷基或芳基亚磺酰基、烷基或芳基磺酰基、酰基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、氨甲酰基、芳基或杂环偶氮基、酰亚胺基、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基氨基、膦酰基、甲硅烷基、肼基、脲基、硼酸基(-B(OH)2)、磷酸基(-OPO(OH)2)或硫酸基(-OSO3H),多个RP分别可以相同也可以不同。
作为交联性基团的优选的方式,可举出自由基聚合性基团或阳离子聚合性基团。作为自由基聚合性基团,优选上述式(P-1)表示的乙烯基、由上述式(P-2)表示的丁二烯基、由上述式(P-4)表示的(甲基)丙烯酸基、由上述式(P-5)表示的(甲基)丙烯酰胺基、由上述式(P-6)表示的乙酸乙烯酯基、由上述式(P-7)表示的富马酸酯基、由上述式(P-8)表示的苯乙烯基、由上述式(P-9)表示的乙烯基吡咯烷酮基、由上述式(P-11)表示的马来酸酐基或由上述式(P-12)表示的马来酰亚胺基。作为阳离子聚合性基团,优选由上述式(P-18)表示的乙烯基醚基、由上述式(P-19)表示的环氧基或由上述式(P-20)表示的氧杂环丁基。
式(LC)中,S1及S2分别独立地表示2价的间隔基,S1及S2的优选方式可举出与上述式(W1)中的SPW相同的结构,因此省略其说明。
式(LC)中,MG表示后述的介晶基团。MG所表示的介晶基团是指表示有助于形成液晶的液晶分子的主要骨架的基团。液晶分子显示结晶态与各向同性液态的中间状态(中间相)的液晶性。关于介晶基团,并没有特别限制,例如能够参考“Flussige Kristalle inTabellen II”(VEB Deutsche Verlag fur Grundstoff Industrie,Leipzig,1984年刊)、尤其第7页~第16页的记载及液晶便览编辑委员会编、液晶便览(丸善,2000年刊)、尤其第3章的记载。
MG所表示的介晶基团优选包含2~10个环状结构,更优选包含3~7个。
作为环状结构的具体例,可举出芳香族烃基、杂环基及脂环式基团等。
作为MG所表示的介晶基团,从液晶性的表现、液晶相变温度的调整、原料获取性及合成适性等观点以及本发明的效果更优异的观点考虑,优选由下述式(MG-A)或下述式(MG-B)表示的基团,更优选式(MG-B)表示的基。
[化学式4]
Figure BDA0003707001110000121
式(MG-A)中,A1为选自包括芳香族烃基、杂环基及脂环式基团的组中的2价的基团。这些基团可以被取代基W等取代基取代。
由A1表示的2价的基团优选为4~15元环。并且,由A1表示的2价的基团可以为单环,也可以为稠环。
*表示与S1或S2的键合位置。
作为A1所表示的2价的芳香族烃基,可举出亚苯基、亚萘基、芴-二基、蒽-二基及并四苯-二基等,从介晶骨架的设计的多样性或原材料的获得性等观点考虑,优选亚苯基、亚萘基。
作为A1所表示的2价的杂环基,可以为芳香族或非芳香族中的任一种,但从取向度进一步提高的观点考虑,优选为2价的芳香族杂环基。
作为构成2价的芳香族杂环基的除碳以外的原子,可举出氮原子、硫原子及氧原子。在芳香族杂环基具有多个除碳以外的构成环的原子的情况下,它们可以相同也可以不同。
作为2价的芳香族杂环基的具体例,例如可举出亚吡啶基(吡啶-二基)、哒嗪-二基、咪唑-二基、亚噻吩基(噻吩-二基)、亚喹啉基(喹啉-二基)、亚异喹啉基(异喹啉-二基)、噁唑-二基、噻唑-二基、噁二唑-二基、苯并噻唑-二基、苯并噻二唑-二基、邻苯二甲酰亚胺-二基、噻吩并噻唑-二基、噻唑并噻唑-二基、噻吩并噻吩-二基及噻吩并噁唑-二基、下述结构(II-1)~(II-4)等。
[化学式5]
Figure BDA0003707001110000122
式(II-1)~(II-4)中,D1表示-S-、-O-或NR11-,R11表示氢原子或碳原子数1~6的烷基,Y1表示碳原子数6~12的芳香族烃基或碳原子数3~12的芳香族杂环基,Z1、Z2及Z3分别独立地表示氢原子或碳原子数1~20的脂肪族烃基、碳原子数3~20的脂环式烃基、1价的碳原子数6~20的芳香族烃基、卤原子、氰基、硝基、-NR12R13或-SR12,Z1及Z2可以彼此键合而形成芳香环或芳香族杂环,R12及R13分别独立地表示氢原子或碳原子数1~6的烷基,J1及J2分别独立地表示选自包括-O-、-NR21-(R21表示氢原子或取代基。)、-S-及C(O)-的组中的基团,E表示氢原子或取代基可以键合的第14~16族的非金属原子,Jx表示具有选自包括芳香族烃环及芳香族杂环的组中的至少1个芳香环的碳原子数2~30的有机基团,Jy表示氢原子、可以具有取代基的碳原子数1~6的烷基或具有选自包括芳香族烃环及芳香族杂环的组中的至少1个芳香环的碳原子数2~30的有机基团,Jx及Jy所具有的芳香环可以具有取代基,Jx与Jy可以键合而形成环,D2表示氢原子或可以具有取代基的碳原子数1~6的烷基。
式(II-2)中,在Y1为碳原子数6~12的芳香族烃基的情况下,可以为单环也可以为多环。在Y1为碳原子数3~12的芳香族杂环基的情况下,可以为单环也可以为多环。
式(II-2)中,在J1及J2表示-NR21-的情况下,作为R21的取代基,例如能够参考日本特开2008-107767号公报的0035~0045段的记载,该内容被编入本申请说明书中。
式(II-2)中,在E为取代基可以键合的第14~16族的非金属原子的情况下,优选=O、=S、=NR’、=C(R’)R’。R’表示取代基,作为取代基例如能够参考日本特开2008-107767号公报的[0035]~[0045]段的记载,优选-NZA1ZA2(ZA1及ZA2分别独立地表示氢原子、烷基或芳基。)。
作为A1所表示的2价的脂环式基的具体例,可举出亚环戊基及亚环己基等,碳原子可以被-O-、-Si(CH3)2-、-N(Z)-(Z表示氢原子、碳原子数1~4的烷基、环烷基、芳基、氰基或卤原子。)、-C(O)-、-S-、-C(S)-、-S(O)-及-SO2-、组合2个以上这些基团而成的基团取代。
式(MG-A)中,a1表示2~10的整数。多个A1可以相同也可以不同。
式(MG-B)中,A2及A3分别独立地为选自包括芳香族烃基、杂环基及脂环式基团的组中的2价的基团。A2及A3的具体例及优选方式与式(MG-A)的A1相同,因此省略其说明。
式(MG-B)中,a2表示1~10的整数,多个A2可以相同也可以不同,多个LA1可以相同也可以不同。从本发明的效果更优异的理由考虑,a2更优选为2以上。
式(MG-B)中,LA1为单键或2价的连接基。但是,在a2为1的情况下,LA1为2价的连接基,在a2为2以上的情况下,多个LA1中的至少1个为2价的连接基。
式(MG-B)中,作为LA1所表示的2价的连接基,与LW相同,因此省略对其说明。
作为MG的具体例,例如可举出以下结构,以下结构中,芳香族烃基、杂环基及脂环式基上的氢原子可以被上述的取代基W取代。
[化学式6]
Figure BDA0003707001110000141
[化学式7]
Figure BDA0003707001110000151
[化学式8]
Figure BDA0003707001110000161
<低分子液晶性化合物>
在由式(LC)表示的液晶性化合物为低分子液晶性化合物的情况下,作为介晶基团MG的环状结构的优选方式,可举出亚环己基、亚环戊基、亚苯基、亚萘基、芴-二基、吡啶-二基、哒嗪-二基、噻吩-二基、噁唑-二基、噻唑-二基、噻吩并噻吩-二基等,环状结构的个数优选2~10个,进一步优选3~7个。
作为介晶结构的取代基W的优选的方式,可举出卤原子、卤代烷基、氰基、羟基、硝基、羧基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~10的烷基羰基、碳原子数1~10的烷氧基羰基、碳原子数1~10的烷基羰氧基、氨基、碳原子数1~10的烷氨基、烷基氨基羰基、上述式(W1)的LW为单键且SPW为2价的间隔基且Q为由上述(P-1)~(P-30)表示的交联性基团的基团等,作为交联性基团,优选乙烯基、丁二烯基、(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰胺基、乙酸乙烯酯基、富马酸酯基、苯乙烯基、乙烯基吡咯烷酮基、马来酸酐基、马来酰亚胺基、乙烯基醚基、环氧基、氧杂环丁基。
作为2价的间隔基S1及S2的优选方式,与上述SPW相同,因此省略其说明。
在使用显示近晶性的低分子液晶性化合物的情况下,间隔基的碳原子数(将用“SP-C”取代该碳时为其原子数)优选碳原子数6以上,进一步优选8以上。
在由式(LC)表示的液晶性化合物为低分子液晶性化合物时,可以并用多个低分子液晶性化合物,优选并用2~6种,进一步优选并用2~4种。通过并用低分子液晶性化合物,能够提高溶解性或调整液晶组合物的相变温度。
作为低分子液晶性化合物的具体例,可举出由以下式(LC-1)~(LC-77)表示的化合物,但是低分子液晶性化合物并不限定于这些。
[化学式9]
Figure BDA0003707001110000181
[化学式10]
Figure BDA0003707001110000191
<高分子液晶性化合物>
高分子液晶性化合物优选为包含后述的重复单元的均聚物或共聚物,可以为无规聚合物、封端聚合物、接枝聚合物、星形聚合物等任一聚合物。
(重复单元(1))
高分子液晶性化合物优选包含由式(1)表示的重复单元(以下,也称为“重复单元(1)”。)。
[化学式11]
Figure BDA0003707001110000192
式(1)中,PC1表示重复单元的主链,L1表示单键或2价的连接基,SP1表示间隔基,MG1表示上述式(LC)中的介晶基团MG,T1表示末端基。
作为PC1所表示的重复单元的主链,例如可举出由式(P1-A)~(P1-D)表示的基团,其中,从成为原料的单体的多样性及容易处理的观点考虑,优选由下述式(P1-A)表示的基团。
[化学式12]
Figure BDA0003707001110000201
式(P1-A)~(P1-D)中,“*”表示与式(1)中的L1的键合位置。式(P1-A)~(P1-D)中,R11、R12、R13、R14分别独立地表示氢原子、卤原子、氰基或碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基。上述烷基可以为直链或支链状的烷基,也可以为具有环状结构的烷基(环烷基)。并且,上述烷基的碳原子数优选1~5。
由式(P1-A)表示的基团优选为通过(甲基)丙烯酸酯的聚合而获得的聚(甲基)丙烯酸酯的部分结构的一单元。
由式(P1-B)表示的基团优选为使具有环氧基的化合物的环氧基进行开环聚合而形成的乙二醇单元。
由式(P1-C)表示的基团优选为使具有氧杂环丁烷基的化合物的氧杂环丁烷基进行开环聚合而形成的丙二醇单元。
由式(P1-D)表示的基团优选为通过具有烷氧基甲硅烷基及硅烷醇基中的至少一个基团的化合物的缩聚而获得的聚硅氧烷的硅氧烷单元。在此,作为具有烷氧基甲硅烷基及硅烷醇基中的至少一个基团的化合物,可举出具有由式SiR14(OR15)2-表示的基团的化合物。式中,R14的含义与式(P1-D)中的R14的含义相同,多个R15分别独立地表示氢原子或碳原子数1~10的烷基。
L1所表示的2价的连接基为与上述式(W1)中的LW相同的2价的连接基,作为优选方式,可举出-C(O)O-、-OC(O)-、-O-、-S-、-C(O)NR16-、-NR16C(O)-、-S(O)2-及-NR16R17-等。式中,R16及R17分别独立地表示氢原子、可以具有取代基(例如,上述取代基W)的碳原子数1~6的烷基。在2价的连接基的具体例中,左侧的连接键与PC1键合,右侧的连接键与SP1键合。
在PC1为由式(P1-A)表示的基团的情况下,L1优选由-C(O)O-或-C(O)NR16-表示的基团。
在PC1为由式(P1-B)~(P1-D)表示的基团的情况下,L1优选单键。
SP1所表示的间隔基表示与上述式(LC)中的S1及S2相同的基团,从取向度的观点考虑,优选包含选自包括氧乙烯结构、氧丙烯结构、聚硅氧烷结构及氟化亚烷基结构的组中的至少一种结构的基团或碳原子数2~20的直链或支链亚烷基。其中,上述亚烷基可以包含-O-、-S-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-、-O-CNR-(R表示碳原子数1~10的烷基。)或-S(O)2-。
从容易显现液晶性或原材料的获得性等理由考虑,SP1所表示的间隔基更优选为包含选自包括氧乙烯结构、氧丙烯结构、聚硅氧烷结构及氟化亚烷基结构的组中的至少一种结构的基团。
在此,SP1所表示的氧乙烯结构优选为由*-(CH2-CH2O)n1-*表示的基团。式中,n1表示1~20的整数,*表示与L1或MG1的键合位置。从本发明的效果更优异的理由考虑,n1优选为2~10的整数,更优选为2~6的整数,最优选为2~4的整数。
并且,SP1所表示的氧丙烯结构优选由*-(CH(CH3)-CH2O)n2-*表示的基团。式中,n2表示1~3的整数,*表示与L1或MG1的键合位置。
并且,SP1所表示的聚硅氧烷结构优选由*-(Si(CH3)2-O)n3-*表示的基团。式中,n3表示6~10的整数,*表示与L1或MG1的键合位置。
并且,SP1所表示的氟化亚烷基结构优选由*-(CF2-CF2)n4-*表示的基团。式中,n4表示6~10的整数,*表示与L1或MG1的键合位置。
作为T1所表示的末端基,可举出氢原子、卤原子、氰基、硝基、羟基、-SH、羧基、硼酸基、-SO3H、-PO3H2、-NR11R12(R11及R12分别独立地表示氢原子或取代或未取代的碳原子数1~10的烷基、环烷基或芳基)、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~10的烷硫基、碳原子数1~10的烷氧基羰基氧基、碳原子数1~10的酰氧基、碳原子数1~10的酰氨基、碳原子数1~10的烷氧基羰基、碳原子数1~10的烷氧基羰基氨基、碳原子数1~10的磺酰基氨基、碳原子数1~10的氨磺酰基、碳原子数1~10的氨甲酰基、碳原子数1~10的亚磺酰基及碳原子数1~10的脲基、含有交联性基团的基团等。
作为上述含有交联性基团的基团,例如可举出上述-L-CL。L表示单键或连接基。连接基的具体例与上述LW及SPW相同。CL表示交联性基团,可举出由上述Q1或Q2表示的基团,优选由上述式(P-1)~(P-30)表示的基团。并且,T1也可以为组合2个以上这些基团而成的基团。
从本发明的效果更优异的理由考虑,T1优选碳原子数1~10的烷氧基,更优选碳原子数1~5的烷氧基,进一步优选甲氧基。这些末端基可以进一步被这些基团或日本特开2010-244038号公报中所记载的聚合性基团取代。
从本发明的效果更优异的理由考虑,T1的主链的原子数优选1~20,更优选1~15,进一步优选1~10,尤其优选1~7。通过T1的主链的原子数为20以下,光吸收各向异性层的取向度进一步提高。在此,T1中的“主链”是指与M1键合的最长的分子链,氢原子不计入T1的主链的原子数。例如,在T1为正丁基的情况下,主链的原子数为4,T1为仲丁基时的主链的原子数为3。
重复单元(1)的含量相对于高分子液晶性化合物所具有的总重复单元(100质量%)优选40~100质量%,更优选50~95质量%。若重复单元(1)的含量为40质量%以上,则可获得良好的取向性更优异的光吸收各向异性层。并且,若重复单元(1)的含量为100质量%以下,则可获得良好的取向性更优异的光吸收各向异性层。
在高分子液晶性化合物中可以单独包含一种重复单元(1),也可以包含两种以上。在包含两种以上的重复单元(1)的情况下,上述重复单元(1)的含量是指重复单元(1)的合计含量。
(logP值)
式(1)中,PC1、L1及SP1的logP值(以下,也称为“logP1”。)与MG1的logP值(以下,也称为“logP2”。)之差(|logP1-logP2|)优选为4以上,从更提高光吸收各向异性层的取向度的观点考虑,优选4.25以上,更优选4.5以上。
并且,从调整液晶相变温度及合成适用性的观点考虑,上述差的上限值优选15以下,更优选12以下,进一步优选10以下。
在此,logP值是表现化学结构的亲水性及疏水性的性质的指标,有时被称为亲疏水参数。logP值能够使用ChemBioDraw Ultra或HSPiP(Ver.4.1.07)等软件来进行计算。并且,也能够通过OECD Guidelines for the Testing of Chemicals,Sections 1,TestNo.117的方法等实验地求出。在本发明中只要没有特别指定,则采用在HSPiP(Ver.4.1.07)中输入化合物的结构式来计算的值作为logP值。
如上所述,上述logP1是指PC1、L1及SP1的logP值。“PC1、L1及SP1的logP值”是指将PC1、L1及SP1设为一体的结构的logP值,并不是将PC1、L1及SP1的各自的logP值合计而获得的值,具体而言,logP1通过将式(1)中的PC1~SP1的一连串的结构式输入到上述软件中来进行计算。
但是,在计算logP1的情况下,在PC1~SP1的一连串的结构式中,关于由PC1表示的基团的部分,可以使用由PC1表示的基团其本身的结构(例如,上述式(P1-A)~式(P1-D)等),也可以使用在使为了获得由式(1)表示的重复单元而使用的单体聚合之后可能成为PC1的基团的结构。
在此,后者(可能成为PC1的基团)的具体例如下。在PC1通过(甲基)丙烯酸酯的聚合而获得的情况下为由CH2=C(R1)-表示的基团(R1表示氢原子或甲基。)。并且,在PC1通过乙二醇的聚合而获得的情况下为乙二醇,在PC1为通过丙二醇的聚合而获得的情况下为丙二醇。并且,在PC1通过硅烷醇的缩聚而获得的情况下为硅烷醇(式Si(R2)3(OH)表示的化合物。多个R2分别独立地表示氢原子或烷基。但是,多个R2中的至少1个表示烷基。)。
logP1只要与上述logP2之差为4以上,则可以低于logP2,也可以高于logP2
在此,一般的介晶基团的logP值(上述logP2)趋于在4~6的范围内。此时,在logP1低于logP2的情况下,logP1的值优选1以下,更优选0以下。另一方面,在logP1高于logP2的情况下,logP1的值优选8以上,更优选9以上。
在上述式(1)中的PC1通过(甲基)丙烯酸酯的聚合而获得且logP1低于logP2的情况下,上述式(1)中的SP1的logP值优选0.7以下,更优选0.5以下。另一方面,在上述式(1)中的PC1通过(甲基)丙烯酸酯的聚合而获得且logP1高于logP2的情况下,上述式(1)中的SP1的logP值优选3.7以上,更优选4.2以上。
另外,作为logP值为1以下的结构,例如可举出氧乙烯结构及氧丙烯结构等。作为logP值为6以上的结构,可举出聚硅氧烷结构及氟化亚烷基结构等。
(重复单元(21)及(22))
从提高取向度的观点考虑,高分子液晶性化合物优选在末端上包含具有供电子性及/或电子抽吸性的重复单元。更具体而言,更优选包含具有介晶基团和存在于其末端的σp值大于0的吸电子基团的重复单元(21)和具有介晶基团和存在于其末端的σp值为0以下的基团的重复单元(22)。如此,在高分子液晶性化合物包含重复单元(21)和重复单元(22)的情况下,与仅包含上述重复单元(21)或上述重复单元(22)中的任一个的情况相比,使用其形成的光吸收各向异性层的取向度提高。其理由的详细内容虽然不明确,但大致推断如下。
即,推测通过在重复单元(21)和重复单元(22)中产生的相反方向的偶极矩在分子间相互作用,介晶基团向短轴方向的相互作用变强,液晶的取向朝向变得更均匀,其结果,认为液晶的秩序度变高。由此,推测二色性物质的取向性也变得良好,因此所形成的光吸收各向异性层的取向度变高。
另外,上述重复单元(21)及(22)也可以为由上述式(1)表示的重复单元。
重复单元(21)具有介晶基团和存在于上述介晶基团的末端的σp值大于0的吸电子基团。
上述吸电子基团为位于介晶基团的末端,且σp值大于0的基团。作为吸电子基团(σp值大于0的基团),可举出后述的式(LCP-21)中的由EWG表示的基团,其具体例也相同。
上述吸电子基团的σp值大于0,从光吸收各向异性层的取向度变得更高的观点考虑,优选0.3以上,更优选0.4以上。从取向的均匀性优异的观点考虑,上述吸电子基团的σp值的上限值优选1.2以下,更优选1.0以下。
σp值是指哈米特取代基常数σp值(也简称为“σp值”),其以数值表示取代苯甲酸的酸解离平衡常数下的取代基的效果,是表示取代基的吸电子性及供电子性的强度的参数。本说明书中的哈米特取代基常数σp值是指取代基位于苯甲酸的对位时的取代基常数σ。
本说明书中的各基的哈米特取代基常数σp值采用文献“Hansch et al.,ChemicalReviews,1991,Vol,91,No.2,165-195”中所记载的值。另外,关于上述文献中未示出哈米特取代基常数σp值的基团,能够使用软件“ACD/ChemSketch(ACD/Labs 8.00Release ProductVersion:8.08)”根据苯甲酸的pKa和在对位具有取代基的苯甲酸衍生物的pKa之差来计算哈米特取代基常数σp值。
重复单元(21)只要在侧链中具有介晶基团和存在于上述介晶基团的末端的σp值大于0的吸电子基团,则不受特别限定,但从光吸收各向异性层的取向度变得更高的观点考虑,优选为由下述式(LCP-21)表示的重复单元。
[化学式13]
Figure BDA0003707001110000251
式(LCP-21)中,PC21表示重复单元的主链,更具体而言,表示与上述式(1)中的PC1相同的结构,L21表示单键或2价的连接基,更具体而言,表示与上述式(1)中的L1相同的结构,SP21A及SP21B分别独立地表示单键或间隔基,间隔基的具体例表示与上述式(1)中的SP1相同的结构,MG21表示介晶结构,更具体而言,表示上述式(LC)中的介晶基团MG,EWG表示σp值大于0的吸电子基团。
SP21A及SP21B所表示的间隔基表示与上述式S1及S2相同的基团,优选包含选自包括氧乙烯结构、氧丙烯结构、聚硅氧烷结构及氟化亚烷基结构的组中的至少一种结构的基团或碳原子数2~20的直链或支链亚烷基。其中,上述亚烷基可以包含-O-、-O-CO-、-CO-O-或-O-CO-O-。
从容易显现液晶性或原材料的获得性等的理由考虑,SP1所表示的间隔基优选包含选自包括氧乙烯结构、氧丙烯结构、聚硅氧烷结构及氟化亚烷基结构的组中的至少一种结构。
SP21B优选单键或碳原子数2~20的直链或支链亚烷基。其中,上述亚烷基可以包含-O-、-O-CO-、-CO-O-或-O-CO-O-。
其中,从光吸收各向异性层的取向度变得更高的观点考虑,SP21B所表示的间隔基优选单键。换言之,重复单元(21)优选具有作为式(LCP-21)中的吸电子基团的EWG直接连接于作为式(LCP-21)中的介晶基团的MG21的结构。如此,推测若吸电子基团直接连接于介晶基团,则在高分子液晶性化合物中由适度的偶极矩产生的分子间相互作用更有效地起作用,由此液晶的取向朝向变得更均匀,其结果,认为液晶的秩序度变高,取向度变得更高。
EWG表示σp值大于0的吸电子基团。作为σp值大于0的吸电子基团,可举出酯基(具体而言,由*-C(O)O-RE表示的基团)、(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰氧基、羧基、氰基、硝基、磺基、-S(O)(O)-ORE、-S(O)(O)-RE、-O-S(O)(O)-RE、酰基(具体而言,由*-C(O)RE表示的基团)、酰氧基(具体而言,由*-OC(O)RE表示的基团)、异氰酸酯基(-N=C(O))、*-C(O)N(RF)2、卤原子以及被这些基团取代的烷基(碳原子数优选1~20。)。上述各基团中,*表示与SP21B的键合位置。RE表示碳原子数1~20(优选碳原子数1~4,更优选碳原子数1~2)的烷基。RF分别独立地表示氢原子或碳原子数1~20(优选碳原子数1~4,更优选碳原子数1~2)的烷基。
在上述基团之中,从更发挥本发明的效果的观点考虑,EWG优选由*-C(O)O-RE表示的基团、(甲基)丙烯酰氧基或氰基、硝基。
从维持光吸收各向异性层的高取向度并且能够使高分子液晶性化合物及二色性物质均匀地取向的观点考虑,重复单元(21)的含量相对于高分子液晶性化合物所具有的总重复单元(100质量%)优选为60质量%以下,更优选50质量%以下,尤其优选45质量%以下。
从更发挥本发明的效果的观点考虑,重复单元(21)的含量的下限值相对于高分子液晶性化合物所具有的总重复单元(100质量%)优选1质量%以上,更优选3质量%以上。
在本发明中,高分子液晶性化合物中所包含的各重复单元的含量根据用于获得各重复单元的各单体的装入量(质量)来进行计算。
在高分子液晶性化合物中可以单独包含一种重复单元(21),也可以包含两种以上。若高分子液晶性化合物包含两种以上的重复单元(21),则具有高分子液晶性化合物对溶剂的溶解性提高及容易调整液晶相变温度等优点。在包含两种以上的重复单元(21)的情况下,优选其合计量在上述范围内。
在包含两种以上的重复单元(21)的情况下,可以并用在EWG中不包含交联性基团的重复单元(21)和在EWG中包含聚合性基团的重复单元(21)。由此,光吸收各向异性层的固化性进一步提高。另外,作为交联性基团,优选乙烯基、丁二烯基、(甲基)丙烯酸基、(甲基)丙烯酰胺基、乙酸乙烯酯基、富马酸酯基、苯乙烯基、乙烯基吡咯烷酮基、马来酸酐基、马来酰亚胺基、乙烯基醚基、环氧基、氧杂环丁基。
在该情况下,从光吸收各向异性层的固化性与取向度的平衡的观点考虑,在EWG中包含聚合性基团的重复单元(21)的含量相对于高分子液晶性化合物所具有的总重复单元(100质量%)优选为1~30质量%。
以下,示出重复单元(21)的一例,但重复单元(21)并不限定于以下重复单元。
[化学式14]
Figure BDA0003707001110000271
关于重复单元(21)及重复单元(22),本发明人等对组成(含有比例)以及末端基的供电子性及吸电子性进行了深入研究,其结果发现了,在重复单元(21)的吸电子基团的吸电子性强的情况下(即,σp值大时),若降低重复单元(21)的含有比例,则光吸收各向异性层的取向度变得更高,在重复单元(21)的吸电子基团的吸电子性弱的情况下(即,σp值接近0时),若提高重复单元(21)的含有比例,则光吸收各向异性层的取向度变得更高。
其理由的详细内容虽然不明确,但大致推断如下。即,推测通过在高分子液晶性化合物中由适度的偶极矩产生的分子间相互作用起作用,液晶的取向朝向变得更均匀,其结果,认为液晶的秩序度变高,光吸收各向异性层的取向度变得更高。
具体而言,重复单元(21)中的上述吸电子基团(式(LCP-21)中,EWG)的σp值与高分子液晶性化合物中的重复单元(21)的含有比例(质量基准)之积优选0.020~0.150,更优选0.050~0.130,尤其优选0.055~0.125。若上述积在上述范围内,则光吸收各向异性层的取向度变得更高。
重复单元(22)具有介晶基团和存在于上述介晶基团的末端的σp值为0以下的基团。通过高分子液晶性化合物具有重复单元(22),能够使高分子液晶性化合物及二色性物质均匀地取向。
介晶基团是表示有助于形成液晶的液晶分子的主要骨架的基团,详细内容如后述的式(LCP-22)中的MG中说明,其具体例也相同。
上述基团为位于介晶基团的末端,且σp值为0以下的基团。作为上述基团(σp值为0以下的基团),可举出σp值为0的氢原子及σp值小于0的后述的式(LCP-22)中的由T22表示的基团(给电子基团)。在上述基团之中,σp值小于0的基团(给电子基团)的具体例与后述的式(LCP-22)中的T22相同。
上述基团的σp值为0以下,从取向的均匀性更优异的观点考虑,优选小于0,更优选-0.1以下,尤其优选-0.2以下。上述基团的σp值的下限值优选-0.9以上,更优选-0.7以上。
重复单元(22)只要在侧链中具有介晶基团和存在于上述介晶基团的末端的σp值为0以下的基团,则不受特别限定,但从液晶的取向的均匀性变得更高的观点考虑,优选为不对应于由上述式(LCP-21)表示的重复单元且由下述式(PCP-22)表示的重复单元。
[化学式15]
Figure BDA0003707001110000281
式(LCP-22)中,PC22表示重复单元的主链,更具体而言,表示与上述式(1)中的PC1相同的结构,L22表示单键或2价的连接基,更具体而言,表示与上述式(1)中的L1相同的结构,SP22表示间隔基,更具体而言,表示与上述式(1)中的SP1相同的结构,MG22表示介晶结构,更具体而言,表示与上述式(LC)中的介晶基团MG相同的结构,T22表示哈米特取代基常数σp值小于0的给电子基团。
T22表示σp值小于0的给电子基团。作为σp值小于0的给电子基团,可举出羟基、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基及碳原子数1~10的烷基氨基等。
通过T22的主链的原子数为20以下,光吸收各向异性层的取向度进一步提高。在此,T22中的“主链”是指与MG22键合的最长的分子链,氢原子不计入T22的主链的原子数。例如,在T22为正丁基的情况下,主链的原子数为4,T22为仲丁基时的主链的原子数为3。
以下,示出重复单元(22)的一例,但重复单元(22)并不限定于以下重复单元。
[化学式16]
Figure BDA0003707001110000291
重复单元(21)和重复单元(22)优选结构的一部分相同。推测重复单元彼此的结构越相似,液晶越均匀地排列。由此,光吸收各向异性层的取向度变得更高。
具体而言,从光吸收各向异性层的取向度变得更高的观点考虑,优选满足式(LCP-21)的SP21A和式(LCP-22)的SP22为相同结构、式(LCP-21)的MG21和式(LCP-22)的MG22为相同结构及式(LCP-21)的L21和式(LCP-22)的L22为相同结构中的至少1个,更优选满足2个以上,尤其优选满足全部。
从取向的均匀性优异的观点考虑,重复单元(22)的含量相对于高分子液晶性化合物所具有的总重复单元(100质量%),优选50质量%以上,更优选55质量%以上,尤其优选60质量%以上。
从提高取向度的观点考虑,重复单元(22)的含量的上限值相对于高分子液晶性化合物所具有的总重复单元(100质量%)优选99质量%以下,更优选97质量%以下。
在高分子液晶性化合物中可以单独包含一种重复单元(22),也可以包含两种以上。若高分子液晶性化合物包含两种以上的重复单元(22),则具有高分子液晶性化合物对溶剂的溶解性提高及容易调整液晶相变温度等优点。在包含两种以上的重复单元(22)的情况下,优选其合计量在上述范围内。
(重复单元(3))
从提高针对通用溶剂的溶解性的观点考虑,高分子液晶性化合物能够包含不含有介晶基团的重复单元(3)。尤其,为了抑制取向度的下降并且提高溶解性,作为该不含有介晶基团的重复单元(3),优选为分子量280以下的重复单元。如此,作为通过包含不含有介晶基团的分子量280以下的重复单元来抑制取向度的下降并且提高溶解性的理由,推断如下。
即,认为通过高分子液晶性化合物在其分子链中包含不具有介晶基团的重复单元(3),溶剂容易进入高分子液晶性化合物中,因此溶解性提高,但非介晶性的重复单元(3)会使取向度下降。然而,推断为通过上述重复单元的分子量小,上述包含介晶基团的重复单元(1)、重复单元(21)或重复单元(22)的取向不易紊乱,可抑制取向度的下降。
上述重复单元(3)优选为分子量280以下的重复单元。
重复单元(3)的分子量并不是指为了获得重复单元(3)而使用的单体的分子量,而是指通过单体的聚合而被编入高分子液晶性化合物中的状态下的重复单元(3)的分子量。
重复单元(3)的分子量为280以下,优选180以下,更优选100以下。重复单元(3)的分子量的下限值通常为40以上,更优选50以上。若重复单元(3)的分子量为280以下,则可获得高分子液晶性化合物的溶解性优异并且高取向度的光吸收各向异性层。
另一方面,若重复单元(3)的分子量超过280,则导致上述重复单元(1)、重复单元(21)或重复单元(22)部分的液晶取向紊乱,有时取向度降低。并且,由于溶剂难以进入高分子液晶性化合物中,因此有时高分子液晶性化合物的溶解性下降。
作为重复单元(3)的具体例,可举出不包含交联性基团(例如,烯属不饱和基团)的重复单元(以下,也称为“重复单元(3-1)”。)及包含交联性基团的重复单元(以下,也称为“重复单元(3-2)”。)。
·重复单元(3-1)
作为重复单元(3-1)的聚合中所使用的单体的具体例,可举出丙烯酸[72.1]、α-烷基丙烯酸类(例如,甲基丙烯酸[86.1]、衣康酸[130.1])、由它们衍生的酯类及酰胺类(例如,N-异丙基丙烯酰胺[113.2]、N-正丁基丙烯酰胺[127.2]、N-叔丁基丙烯酰胺[127.2]、N,N-二甲基丙烯酰胺[99.1]、N-甲基甲基丙烯酰胺[99.1]、丙烯酰胺[71.1]、甲基丙烯酰胺[85.1]、二丙酮丙烯酰胺[169.2]、丙烯酰吗啉[141.2]、N-羟甲基丙烯酰胺[101.1]、N-羟甲基甲基丙烯酰胺[115.1]、丙烯酸甲酯[86.0]、丙烯酸乙酯[100.1]、丙烯酸羟基乙酯[116.1]、丙烯酸正丙酯[114.1]、丙烯酸异丙酯[114.2]、丙烯酸2-羟基丙酯[130.1]、丙烯酸2-甲基-2-硝基丙酯[173.2]、丙烯酸正丁酯[128.2]、丙烯酸异丁酯[128.2]、丙烯酸叔丁酯[128.2]、丙烯酸叔戊酯[142.2]、丙烯酸2-甲氧基乙酯[130.1]、丙烯酸2-乙氧基乙酯[144.2]、丙烯酸2-乙氧基乙氧基乙酯[188.2]、丙烯酸2,2,2-三氟乙酯[154.1]、丙烯酸2,2-二甲基丁酯[156.2]、丙烯酸3-甲氧基丁酯[158.2]、丙烯酸乙基卡必醇酯[188.2]、丙烯酸苯氧基乙酯[192.2]、丙烯酸正戊酯[142.2]、丙烯酸正己酯[156.2]、丙烯酸环己酯[154.2]、丙烯酸环戊酯[140.2]、丙烯酸苄酯[162.2]、丙烯酸正辛酯[184.3]、丙烯酸2-乙基己酯[184.3]、丙烯酸4-甲基-2-丙基戊酯[198.3]、甲基丙烯酸甲酯[100.1]、甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯[168.1]、甲基丙烯酸羟基乙酯[130.1]、甲基丙烯酸2-羟基丙酯[144.2]、甲基丙烯酸正丁酯[142.2]、甲基丙烯酸异丁酯[142.2]、甲基丙烯酸仲丁酯[142.2]、甲基丙烯酸辛酯[198.3]、甲基丙烯酸2-乙基己酯[198.3]、甲基丙烯酸2-甲氧基乙酯[144.2]、甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯[158.2]、甲基丙烯酸苄酯[176.2]、甲基丙烯酸2-降冰片基甲酯[194.3]、甲基丙烯酸5-降冰片烯-2-基甲酯[194.3]、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯[157.2])、乙烯酯类(例如,乙酸乙烯酯[86.1])、由马来酸或富马酸衍生的酯类(例如,马来酸二甲酯[144.1]、富马酸二乙酯[172.2])、马来酰亚胺类(例如,N-苯基马来酰亚胺[173.2])、马来酸[116.1]、富马酸[116.1]、对苯乙烯磺酸[184.1]、丙烯腈[53.1]、甲基丙烯腈[67.1]、二烯类(例如,丁二烯[54.1]、环戊二烯[66.1]、异戊二烯[68.1])、芳香族乙烯基化合物(例如,苯乙烯[104.2]、对氯苯乙烯[138.6]、叔丁基苯乙烯[160.3]、α-甲基苯乙烯[118.2])、N-乙烯基吡咯烷酮[111.1]、N-乙烯基噁唑烷酮[113.1]、N-乙烯基琥珀酰亚胺[125.1]、N-乙烯基甲酰胺[71.1]、N-乙烯基-N-甲基甲酰胺[85.1]、N-乙烯基乙酰胺[85.1]、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺[99.1]、1-乙烯基咪唑[94.1]、4-乙烯基吡啶[105.2]、乙烯基磺酸[108.1]、乙烯基磺酸钠[130.2]、烯丙基磺酸钠[144.1]、甲代烯丙基磺酸钠[158.2]、偏二氯乙烯[96.9]、乙烯基烷基醚类(例如,甲基乙烯基醚[58.1])、乙烯[28.0]、丙烯[42.1]、1-丁烯[56.1]以及异丁烯[56.1]。另外,[]内的数值是指单体的分子量。
上述单体可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
在上述单体之中,优选丙烯酸、α-烷基丙烯酸类、由它们衍生的酯类及酰胺类、丙烯腈、甲基丙烯腈以及芳香族乙烯基化合物。
作为上述以外的单体,例如能够使用Research Disclosure No.1955(1980年、7月)中所记载的化合物。
以下,示出重复单元(3-1)的具体例及其分子量,但本发明并不限定于这些具体例。
[化学式17]
Figure BDA0003707001110000322
·重复单元(3-2)
在重复单元(3-2)中,作为交联性基团的具体例,可举出由上述式(P-1)~(P-30)表示的基团,更优选乙烯基、丁二烯基、(甲基)丙烯酸基、(甲基)丙烯酰胺基、乙酸乙烯酯基、富马酸酯基、苯乙烯基、乙烯基吡咯烷酮基、马来酸酐基、马来酰亚胺基、乙烯基醚基、环氧基、氧杂环丁基。
从容易聚合的观点考虑,重复单元(3-2)优选为下述式(3)表示的重复单元。
[化学式18]
Figure BDA0003707001110000321
上述式(3)中,PC32表示重复单元的主链,更具体而言,表示与上述式(1)中的PC1相同的结构,L32表示单键或2价的连接基,更具体而言,表示与上述式(1)中的L1相同的结构,P32表示由上述式(P-1)~(P-30)表示的交联性基团。
以下,示出重复单元(3-2)的具体例及其重均分子量(Mw),但本发明并不限定于这些具体例。
[化学式19]
Figure BDA0003707001110000331
重复单元(3)的含量相对于高分子液晶性化合物所具有的总重复单元(100质量%)小于14质量%,优选7质量%以下,更优选5质量%以下。重复单元(3)的含量的下限值相对于高分子液晶性化合物所具有的总重复单元(100质量%)优选2质量%以上,更优选3质量%以上。若重复单元(3)的含量小于14质量%,则光吸收各向异性层的取向度进一步提高。若重复单元(3)的含量为2质量%以上,则高分子液晶性化合物的溶解性进一步提高。
在高分子液晶性化合物中可以单独包含一种重复单元(3),也可以包含两种以上。在包含两种以上的重复单元(3)的情况下,优选其合计量在上述范围内。
(重复单元(4))
从提高密合性或面状均匀性的观点考虑,高分子液晶性化合物能够包含具有分子链长的柔软结构(后述的式(4)的SP4)的重复单元(4)。关于其理由,推断如下。
即,通过包含这种分子链长的柔软结构,容易产生构成高分子液晶性化合物的分子链彼此的缠绕,光吸收各向异性层的内聚破坏(具体而言,光吸收各向异性层本身被破坏)获得抑制。其结果,推测光吸收各向异性层与基底层(例如,基材或取向膜)的密合性提高。并且,认为面状均匀性的下降是由于二色性物质与高分子液晶性化合物的相容性低而产生。即,认为若二色性物质与高分子液晶性化合物的相容性不充分,则会产生以析出的二色性物质为核的面状不良(取向缺陷)。对此,推测通过高分子液晶性化合物包含分子链长的柔软结构,二色性物质的析出获得抑制而获得了面状均匀性优异的光吸收各向异性层。在此,面状均匀性优异是指包含高分子液晶性化合物的液晶组合物在基底层(例如,基材或取向膜)上被排斥而产生的取向缺陷少。
上述重复单元(4)为下述式(4)表示的重复单元。
[化学式20]
Figure BDA0003707001110000341
上述式(4)中,PC4表示重复单元的主链,更具体而言,表示与上述式(1)中的PC1相同的结构,L4表示单键或2价的连接基,更具体而言,表示与上述式(1)中的L1相同的结构(优选单键),SP4表示主链的原子数为10以上的亚烷基,T4表示末端基,更具体而言,表示与上述式(1)中的T1相同的结构。
PC4的具体例及优选方式与式(1)的PC1相同,因此省略其说明。
从更发挥本发明的效果的观点考虑,作为L4,优选单键。
式(4)中,SP4表示主链的原子数为10以上的亚烷基。其中,构成SP4所表示的亚烷基的1个以上的-CH2-可以被上述“SP-C”取代,尤其优选被选自包括-O-、-S-、-N(R21)-、-C(=O)-、-C(=S)-、-C(R22)=C(R23)-、亚炔基、-Si(R24)(R25)-、-N=N-、-C(R26)=N-N=C(R27)-、-C(R28)=N-及-S(=O)2-的组中的至少一种基团取代。其中,R21~R28分别独立地表示氢原子、卤原子、氰基、硝基或碳原子数1~10的直链或支链的烷基。并且,构成SP4所表示的亚烷基的1个以上的-CH2-中所包含的氢原子可以被上述“SP-H”取代。
SP4的主链的原子数为10以上,从可获得密合性及面状均匀性中的至少一个更优异的光吸收各向异性层的观点考虑,优选15以上,更优选19以上。并且,从可获得取向度更优异的光吸收各向异性层的观点考虑,SP2的主链的原子数的上限优选70以下,更优选60以下,尤其优选50以下。
在此,SP4中的“主链”是指用于直接连接L4与T4所需要的部分结构,“主链的原子数”是指构成上述部分结构的原子的个数。换言之,SP4中的“主链”为连接L4与T4的原子数成为最短的部分结构。例如,SP4为3,7-二甲基癸基时的主链的原子数为10,SP4为4,6-二甲基十二烷基时的主链的原子数为12。并且,下述式(4-1)中,由点线四边形表示的框内相当于SP4,SP4的主链的原子数(相当于由点线圆形包围的原子的合计数)为11。
[化学式21]
Figure BDA0003707001110000351
SP4所表示的亚烷基可以为直链状,也可以为支链状。
从可获得取向度更优异的光吸收各向异性层的观点考虑,SP4所表示的亚烷基的碳原子数优选8~80,更优选15~80,进一步优选25~70,尤其优选25~60。
从可获得密合性及面状均匀性更优异的光吸收各向异性层的观点考虑,构成SP4所表示的亚烷基的1个以上的-CH2-优选被上述“SP-C”取代。
并且,在具有多个构成SP4所表示的亚烷基的-CH2-的情况下,从可获得密合性及面状均匀性更优异的光吸收各向异性层的观点考虑,更优选仅有多个-CH2-的一部分被上述“SP-C”取代。
“SP-C”中,优选选自包括-O-、-S-、-N(R21)-、-C(=O)-、-C(=S)-、-C(R22)=C(R23)-、亚炔基、-Si(R24)(R25)-、-N=N-、-C(R26)=N-N=C(R27)-、-C(R28)=N-及-S(=O)2-的组中的至少1种基团,从可获得密合性及面状均匀性更优异的光吸收各向异性层的观点考虑,进一步优选选自包括-O-、-N(R21)-、-C(=O)-及-S(=O)2-的组中的至少一种基团,尤其优选选自包括-O-、-N(R21)-及-C(=O)-的组中的至少一种基团。
尤其,SP4优选为包含选自包括构成亚烷基的1个以上的-CH2-被-O-取代的氧化烯结构、构成亚烷基的1个以上的-CH2-CH2-被-O-及-C(=O)-取代的酯结构以及构成亚烷基的1个以上的-CH2-CH2-CH2-被-O-、-C(=O)-及-NH-取代的氨基甲酸酯键的组中的至少1个的基团。
构成SP4所表示的亚烷基的1个以上的-CH2-中所包含的氢原子可以被所述的“SP-H”取代。在该情况下,-CH2-中所包含的氢原子的1个以上被“SP-H”取代即可。即,可以是仅有-CH2-中所包含的氢原子中的1个被“SP-H”取代,也可以是-CH2-中所包含的氢原子全部(2个)被“SP-H”取代。
“SP-H”中,优选为选自包括卤原子、氰基、硝基、羟基、碳原子数1~10的直链状的烷基及碳原子数1~10的支链状的烷基、碳原子数1~10卤代烷基的组中的至少一种基团,进一步优选为选自包括羟基、碳原子数1~10的直链状的烷基及碳原子数1~10的支链状的烷基的组中的至少一种基团。
如上所述,T4表示与T1相同的末端基,优选氢原子、甲基、羟基、羧基、磺酸基、磷酸基、硼酸基、氨基、氰基、硝基、可以具有取代基的苯基或-L-CL(L表示单键或2价的连接基。2价的连接基的具体例与上述LW及SPW相同。CL表示交联性基团,可举出由上述Q1或Q2表示的基团,优选由上述式(P-1)~(P-30)表示的交联性基团。),作为上述CL,优选乙烯基、丁二烯基、(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰胺基、乙酸乙烯酯基、富马酸酯基、苯乙烯基、乙烯基吡咯烷酮基、马来酸酐基、马来酰亚胺基、乙烯基醚基、环氧基或氧杂环丁基。
环氧基可以为环氧环烷基,从本发明的效果更优异的观点考虑,环氧环烷基中的环烷基部分的碳原子数优选3~15,更优选5~12,尤其优选6(即,环氧环烷基为环氧环己基的情况)。
作为氧杂环丁基的取代基,可举出碳原子数1~10的烷基,从本发明的效果更优异的观点考虑,优选碳原子数1~5的烷基。作为氧杂环丁基的取代基的烷基可以为直链状,也可以为支链状,从本发明的效果更优异的观点考虑,优选为直链状。
作为苯基的取代基,可举出硼酸基、磺酸基、乙烯基及氨基,从本发明的效果更优异的观点考虑,优选硼酸基。
作为重复单元(4)的具体例,例如可举出以下结构,但是本发明并不限定于这些。另外,在下述具体例中,n1表示2以上的整数,n2表示1以上的整数。
[化学式22]
Figure BDA0003707001110000371
重复单元(4)的含量相对于高分子液晶性化合物所具有的总重复单元(100质量%)优选2~20质量%,更优选3~18质量%。若重复单元(4)的含量为2质量%以上,则可获得密合性更优异的光吸收各向异性层。并且,若重复单元(4)的含量为20质量%以下,则可获得面状均匀性更优异的光吸收各向异性层。
在高分子液晶性化合物中可以单独包含一种重复单元(4),也可以包含两种以上。在包含两种以上的重复单元(4)的情况下,上述重复单元(4)的含量是指重复单元(4)的合计含量。
(重复单元(5))
从面状均匀性的观点考虑,高分子液晶性化合物能够包含使多官能单体聚合而被导入的重复单元(5)。尤其,为了抑制取向度的下降并且提高面状均匀性,优选包含10质量%以下的使该多官能单体聚合而被导入的重复单元(5)。如此,作为通过包含10质量%以下的重复单元(5)来抑制取向度的下降并且提高面状均匀性的理由,推断如下。
重复单元(5)为使多官能单体聚合而被导入到高分子液晶性化合物中的单元。因此,认为在高分子液晶性化合物中包含由重复单元(5)形成了三维交联结构的高分子量体。在此,由于重复单元(5)的含量为少量,因此认为包含重复单元(5)的高分子量体的含有率少。
如此,推测通过存在少量的形成了三维交联结构的高分子量体,液晶组合物的排斥得以抑制而获得了面状均匀性优异的光吸收各向异性层。
并且,由于高分子量体的含量为少量,因此推测能够维持抑制取向度的下降的效果。
上述使多官能单体聚合而被导入的重复单元(5)优选为下述式(5)表示的重复单元。
[化学式23]
Figure BDA0003707001110000381
式(5)中,PC5A及PC5B表示重复单元的主链,更具体而言,表示与上述式(1)中的PC1相同的结构,L5A及L5B表示单键或2价的连接基,更具体而言,表示与上述式(1)中的L1相同的结构,SP5A及SP5B表示间隔基,更具体而言,表示与上述式(1)中的SP1相同的结构,MG5A及MG5B表示介晶结构,更具体而言,表示与上述式(LC)中的介晶基团MG相同的结构,a及b表示0或1的整数。
PC5A及PC5B可以为相同的基团,也可以为互不相同的基团,但从光吸收各向异性层的取向度进一步提高的观点考虑,优选为相同的基团。
L5A及L5B可以均为单键,也可以为相同的基团,还可以为互不相同的基团,但从光吸收各向异性层的取向度进一步提高的观点考虑,均优选为单键或相同的基团,更优选为相同的基团。
SP5A及SP5B可以均为单键,也可以为相同的基团,还可以为互不相同的基团,但从光吸收各向异性层的取向度进一步提高的观点考虑,均优选为单键或相同的基团,更优选为相同的基团。
在此,式(5)中的相同的基团是指无论各基团的键合朝向如何,化学结构均相同,例如SP5A为*-CH2-CH2-O-**(*表示与L5A的键合位置,**表示与MG5A的键合位置。)且SP5B为*-O-CH2-CH2-**(*表示与MG5B的键合位置,**表示与L5B的键合位置。)的情况也是相同的基团。
a及b分别独立地为0或1的整数,从光吸收各向异性层的取向度进一步提高的观点考虑,优选为1。
a及b可以相同也可以不同,但从光吸收各向异性层的取向度进一步提高的观点考虑,均优选为1。
从光吸收各向异性层的取向度进一步提高的观点考虑,a及b的合计优选为1或2(即,由式(5)表示的重复单元具有介晶基团),更优选为2。
从光吸收各向异性层的取向度进一步提高的观点考虑,由-(MG5A)a-(MG5B)b-表示的部分结构优选具有环状结构。在该情况下,从光吸收各向异性层的取向度进一步提高的观点考虑,由-(MG5A2)a-(MG5B)b-表示的部分结构中的环状结构的个数优选2个以上,更优选2~8个,进一步优选2~6个,尤其优选2~4个。
从光吸收各向异性层的取向度进一步提高的观点考虑,MG5A及MG5B所表示的介晶基团分别独立地优选包含1个以上的环状结构,优选包含2~4个,更优选包含2~3个,尤其优选包含2个。
作为环状结构的具体例,可举出芳香族烃基、杂环基及脂环式基团,其中,优选芳香族烃基及脂环式基。
MG5A及MG5B可以为相同的基团,也可以为互不相同的基团,但从光吸收各向异性层的取向度进一步提高的观点考虑,优选为相同的基团。
作为MG5A及MG5B所表示的介晶基团,从显现液晶性、调整液晶相变温度、原料获得性及合成适用性的观点考虑以及本发明的效果更优异的观点考虑,优选为上述式(LC)中的介晶基团MG。
尤其,重复单元(5)优选PC5A和PC5B为相同的基团,L5A和L5B均为单键或相同的基团,SP5A和SP5B均为单键或相同的基团,MG5A和MG5B为相同的基团。由此,更提高光吸收各向异性层的取向度。
重复单元(5)的含量相对于高分子液晶性化合物所具有的所有重复单元的含量(100质量%),优选10质量%以下,更优选0.001~5质量%,进一步优选0.05~3质量%。
在高分子液晶性化合物中可以单独包含一种重复单元(5),也可以包含两种以上。在包含两种以上的重复单元(5)的情况下,优选其合计量在上述范围内。
(星型聚合物)
高分子液晶性化合物可以为星型聚合物。本发明中的星型聚合物是指具有3个以上的以核为起点延伸的聚合物链的聚合物,具体而言,由下述式(6)表示。
作为高分子液晶性化合物而由式(6)表示的星型聚合物为高溶解性(针对溶剂的溶解性优异),并且能够形成取向度高的光吸收各向异性层。
[化学式24]
Figure BDA0003707001110000401
式(6)中,nA表示3以上的整数,优选4以上的整数。nA的上限值并不限定于此,但通常为12以下,优选6以下。
多个PI分别独立地表示包含由上述式(1)、(21)、(22)、(3)、(4)、(5)表示的重复单元中的任一个的聚合物链。其中,多个PI中的至少1个表示包含上述式(1)表示的重复单元的聚合物链。
A表示成为星型聚合物的核的原子团。作为A的具体例,可举出日本特开2011-074280号公报的[0052]~[0058]段、日本特开2012-189847号公报的[0017]~[0021]段、日本特开2013-031986号公报的[0012]~[0024]段、日本特开2014-104631号公报的[0118]~[0142]段等中所记载的从多官能硫醇化合物的硫醇基去除了氢原子的结构。在该情况下,A和PI通过硫醚键键合。
成为A的来源的上述多官能硫醇化合物的硫醇基的数量优选3个以上,更优选4以上。多官能硫醇化合物的硫醇基的数量的上限值通常为12以下,优选6以下。
以下,示出多官能硫醇化合物的具体例。
[化学式25]
Figure BDA0003707001110000411
从提高取向度的观点考虑,高分子液晶性化合物可以为热致性液晶且结晶性高分子。
(热致性液晶)
热致性液晶是指通过温度变化显示向液晶相的转变的液晶。
特定化合物为热致性液晶,可以显示向列相及近晶相中的任一种,但是从更提高光吸收各向异性层的取向度并且变得更难以观察雾度(雾度变得更良好)的理由考虑,优选至少显示向列相。
从更提高光吸收各向异性层的取向度并且变得更难以观察雾度的方面考虑,显示向列相的温度范围优选为(23℃)~450℃,从处理或制造适用性的观点考虑,更优选为40℃~400℃。
(结晶性高分子)
结晶性高分子是指通过温度变化显示向结晶相的转变的高分子。结晶性高分子除了向结晶相的转变以外,还可以显示玻璃转变。
从更提高光吸收各向异性层的取向度并且更难以观察雾度的方面考虑,结晶性高分子优选为加热时具有从晶相向液晶相的转变(中途可以具有玻璃转变)高分子液晶性化合物或通过加热成为液晶状态之后使温度下降时具有向晶相的转变(中途可以具有玻璃转变)的高分子液晶性化合物。
另外,以如下方式评价高分子液晶性化合物有无结晶性。
以相互正交的方式配置光学显微镜(NIKON Co.,Ltd.制的ECLIPSE E600POL)的两片光吸收各向异性层,并在两片光吸收各向异性层之间固定样品台。然后,将少量的高分子液晶性化合物放置于载玻片上,并在置于样品台上的热载台上固定载玻片。一边观察样品的状态,一边将热载台的温度提高至高分子液晶性化合物显示液晶性的温度而使高分子液晶性化合物成为液晶态。在高分子液晶性化合物成为液晶态之后,一边逐渐降低热载台的温度一边观察液晶相变的行为,并记录液晶相变的温度。另外,在高分子液晶性化合物显示多个液晶相(例如,向列相和近晶相)的情况下,还记录所有的其转变温度。
接着,将高分子液晶性化合物的样品约5mg放入铝盘中,盖上盖,并固定于差示扫描量热计(DSC)中(使用空铝盘作为参考)。加热至上述中所测定的高分子液晶性化合物显示液晶相的温度,然后温度保持了1分钟。然后,一边以10℃/分钟的速度降温,一边进行热量测定。从所获得的热量光谱确认发热峰。
其结果,在除液晶相变的温度以外的温度下观测到发热峰的情况下,该发热峰为由结晶化产生的峰,可以说高分子液晶性化合物具有结晶性。
另一方面,在除液晶相变的温度以外的温度下未观测到发热峰的情况下,可以说高分子液晶性化合物不具有结晶性。
获得结晶性高分子的方法并无特别限制,作为具体例,优选使用包含上述重复单元(1)的高分子液晶性化合物的方法,其中,更优选使用包含上述重复单元(1)的高分子液晶性化合物中的优选的方式的方法。
·晶体化温度
从更提高光吸收各向异性层的取向度并且更难以观察雾度的方面考虑,高分子液晶性化合物的晶体化温度优选为-50℃以上且小于150℃,其中,更优选为120℃以下,进一步优选为-20℃以上且小于120℃,其中,尤其优选为95℃以下。从降低雾度的观点考虑,上述高分子液晶性化合物的晶体化温度优选为小于150℃。
另外,晶体化温度为基于上述的DSC中的晶体化的发热峰的温度。
(分子量)
从本发明的效果更优异的观点考虑,高分子液晶性化合物的重均分子量(Mw)优选1000~500000,更优选2000~300000。若高分子液晶性化合物的Mw在上述范围内,则容易处理高分子液晶性化合物。
尤其,从抑制涂布时的裂纹的观点考虑,高分子液晶性化合物的重均分子量(Mw)优选10000以上,更优选10000~300000。
并且,从取向度的温度宽容度的观点考虑,高分子液晶性化合物的重均分子量(Mw)优选小于10000,更优选2000以上且小于10000。
在此,本发明中的重均分子量及数均分子量为通过凝胶渗透色谱(GPC)法测定出的值。
·溶剂(洗脱液):N-甲基吡咯烷酮
·装置名称:TOSOH HLC-8220GPC
·柱:将3根TOSOH TSKgelSuperAWM-H(6mm×15cm)连接使用
·柱温度:25℃
·试样浓度:0.1质量%
·流速:0.35ml/分钟
·校准曲线:使用由TOSOH制的TSK标准聚苯乙烯Mw=2800000~1050(Mw/Mn=1.03~1.06)的7个样品获得的校准曲线
高分子液晶性化合物的液晶性可以显示向列性及近晶性中的任一种,但优选至少显示向列性。
显示向列相的温度范围优选为0℃~450℃,从处理或制造适用性的观点考虑,优选为30℃~400℃。
<含量>
从本发明的效果更优异的观点考虑,液晶性化合物的含量相对于液晶组合物的总固体成分(100质量%)优选10~97质量%,更优选40~95质量%,进一步优选60~95质量%。
在液晶性化合物含有高分子液晶性化合物的情况下,高分子液晶性化合物的含量相对于液晶性化合物的总质量(100质量份)优选10~99质量%,更优选30~95质量%,进一步优选40~90质量%。
在液晶性化合物含有低分子液晶性化合物的情况下,低分子液晶性化合物的含量相对于液晶性化合物的总质量(100质量份)优选1~90质量%,更优选5~70质量%,进一步优选10~60质量%。
在液晶性化合物含有高分子液晶性化合物及低分子液晶性化合物这两种的情况下,从本发明的效果更优异的观点考虑,低分子液晶性化合物的含量与高分子液晶性化合物的含量的质量比(低分子液晶性化合物/高分子液晶性化合物)优选5/95~70/30,更优选10/90~50/50。
在此,“液晶组合物中的固体成分”是指除溶剂以外的成分,作为固体成分的具体例,可举出上述液晶性化合物及后述的二色性物质、聚合引发剂、表面改良剂等。
(二色性物质)
液晶组合物还含有二色性物质。
在本发明中,二色性物质是指吸光度根据方向而不同的色素。二色性物质可以显示液晶性,也可以不显示液晶性。
二色性物质并不受特别限定,可举出可见光吸收物质(二色性色素)、发光物质(荧光物质、磷光物质)、紫外线吸收物质、红外线吸收物质、非线性光学物质、碳纳米管及无机物质(例如量子杆)等,能够使用以往公知的二色性物质(二色性色素)。
作为二色性物质,并无特别限定,优选二色性偶氮色素化合物,能够使用通常用于所谓的涂布型起偏器的二色性偶氮色素化合物。二色性偶氮色素化合物并不受特别限定,能够使用以往公知的二色性偶氮色素,但优选使用后述的化合物。
光吸收各向异性层中,二色性物质可以聚合。
在二色性偶氮色素化合物显示液晶性的情况下,可以显示向列性或近晶性中的任一种。显示液晶相的温度范围优选室温(约20℃~28℃)~300℃,从处理性及制造适用性的观点考虑,更优选为50℃~200℃。
在本发明中,从调整色泽的观点考虑,光吸收各向异性层优选至少具有在波长560~700nm的范围内具有极大吸收波长的至少一种色素化合物(以下,也简称为“第1二色性偶氮色素化合物”。)和在波长455nm以上且小于560nm的范围内具有极大吸收波长的至少一种色素化合物(以下,也简称为“第2二色性偶氮色素化合物”。),具体而言,更优选至少具有后述的由式(1)表示的二色性偶氮色素化合物和后述的由式(2)表示的二色性偶氮色素化合物。
在本发明中,也可以并用3种以上的二色性偶氮色素化合物,例如,从使光吸收各向异性层接近黑色的观点考虑,优选并用第1二色性偶氮色素化合物、第2二色性偶氮色素化合物及在波长380nm以上且小于455nm的范围(优选波长380~454nm的范围)内具有极大吸收波长的至少一种色素化合物(以下,也简称为“第3二色性偶氮色素化合物”。)。
在本发明中,从抗压性变得更良好的理由考虑,优选二色性偶氮色素化合物具有交联性基团。
作为交联性基团,具体而言,例如可举出(甲基)丙烯酰基、环氧基、氧杂环丁基、苯乙烯基等,其中,优选(甲基)丙烯酰基。
·第1二色性偶氮色素化合物
第1二色性偶氮色素化合物优选为具有作为核的发色团(chromophore)和键合于发色团的末端的侧链的化合物。
作为发色团的具体例,可举出芳香族环基(例如,芳香族烃基、芳香族杂环基)、偶氮基等,优选具有芳香族环基及偶氮基这两个的结构,更优选具有芳香族杂环基(优选噻吩并噻唑基)和两个偶氮基的双偶氮结构。
作为侧链,并不受特别限定,可举出由后述式(1)的L3、R2或L4表示的基团。
从调整光吸收各向异性层的色泽的观点考虑,第1二色性偶氮色素化合物优选为在560nm以上且700nm以下(更优选560~650nm,尤其优选560~640nm)的范围内具有最大吸收波长的二色性偶氮色素化合物。
本说明书中的二色性偶氮色素化合物的最大吸收波长(nm)是根据使用将二色性偶氮色素化合物溶解于良溶剂中而成的溶液并由利用分光光度计测定的波长380~800nm的范围内的紫外可见光光谱来求出。
在本发明中,从所形成的光吸收各向异性层的取向度进一步提高的理由考虑,第1二色性偶氮色素化合物优选为由下述式(1)表示的化合物。
[化学式26]
Figure BDA0003707001110000451
式(1)中,Ar1及Ar2分别独立地表示可以具有取代基的亚苯基或可以具有取代基的亚萘基,优选亚苯基。作为取代基,可举出上述的取代基W。
式(1)中,R1表示氢原子、碳原子数1~20的可以具有取代基的直链或支链状的烷基、烷氧基、烷硫基、烷基磺酰基、烷基羰基、烷氧基羰基、酰氧基、烷基碳酸酯基、烷基氨基、酰氨基、烷基羰基氨基、烷氧基羰基氨基、烷基磺酰基氨基、烷基氨磺酰基、烷基氨甲酰基、烷基亚磺酰基、烷基脲基、烷基磷酸酰胺基、烷基亚氨基或烷基甲硅烷基。作为取代基,可举出上述的取代基W。
构成上述烷基的-CH2-可以被-O-、-CO-、-C(O)-O-、-O-C(O)-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-、-N(R1’)-、-N(R1’)-CO-、-CO-N(R1’)-、-N(R1’)-C(O)-O-、-O-C(O)-N(R1’)-、-N(R1’)-C(O)-N(R1’)-、-CH=CH-、-C≡C-、-N=N-、-C(R1’)=CH-C(O)-或-O-C(O)-O-取代。
在R1为除氢原子以外的基团的情况下,各基团所具有的氢原子可以被卤原子、硝基、氰基、-N(R1’)2、氨基、-C(R1’)=C(R1’)-NO2、-C(R1’)=C(R1’)-CN或-C(R1’)=C(CN)2取代。
R1’表示氢原子或碳原子数1~6的直链或支链状的烷基。在各基团中存在多个R1’的情况下,可以彼此相同也可以不同。
式(1)中,R2及R3分别独立地表示氢原子、碳原子数1~20的可以具有取代基的直链或支链状的烷基、烷氧基、酰基、烷氧基羰基、烷基酰胺基、烷基磺酰基、芳基、芳基羰基、芳基磺酰基、芳氧基羰基或芳基酰胺基。作为取代基,可举出上述的取代基W。
构成上述烷基的-CH2-可以被-O-、-S-、-C(O)-、-C(O)-O-、-O-C(O)-、-C(O)-S-、-S-C(O)-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-、-NR2’-、-NR2’-CO-、-CO-NR2’-、-NR2’-C(O)-O-、-O-C(O)-NR2’-、-NR2’-C(O)-NR2’-、-CH=CH-、-C≡C-、-N=N-、-C(R2’)=CH-C(O)-或-O-C(O)-O-取代。
在R2及R3为除氢原子以外的基团的情况下,各基团所具有的氢原子可以被卤原子、硝基、氰基、-OH基、-N(R2’)2、氨基、-C(R2’)=C(R2’)-NO2、-C(R2’)=C(R2’)-CN或-C(R2’)=C(CN)2取代。
R2’表示氢原子或碳原子数1~6的直链或支链状的烷基。在各基团中存在多个R2’的情况下,可以彼此相同也可以不同。
R2及R3可以彼此键合而形成环,R2或R3也可以与Ar2键合而形成环。
从耐光性的观点考虑,R1优选为吸电子基团,R2及R3优选为供电子性低的基团。
关于这种基团的具体例,作为R1,可举出烷基磺酰基、烷基羰基、烷氧基羰基、酰氧基、烷基磺酰基氨基、烷基氨磺酰基、烷基亚磺酰基及烷基脲基等,作为R2及R3,可举出下述结构的基团等。另外,下述结构的基团在上述式(1)中以包含R2及R3所键合的氮原子的形态表示。
[化学式27]
Figure BDA0003707001110000471
以下示出第1二色性偶氮色素化合物的具体例,但并不限定于此。
[化学式28]
Figure BDA0003707001110000481
Figure BDA0003707001110000491
·第2二色性偶氮色素化合物
第2二色性偶氮色素化合物为与第1二色性偶氮色素化合物不同的化合物,具体而言,其化学结构不同。
第2二色性偶氮色素化合物优选为具有作为二色性偶氮色素化合物的核的发色团和键合于发色团的末端的侧链的化合物。
作为发色团的具体例,可举出芳香族环基(例如,芳香族烃基、芳香族杂环基)、偶氮基等,优选具有芳香族烃基及偶氮基这两个的结构,更优选具有芳香族烃基和2或3个偶氮基的双偶氮或三偶氮结构。
作为侧链,并不受特别限定,可举出由后述的式(2)的R4、R5或R6表示的基团。
第2二色性偶氮色素化合物为在波长455nm以上且小于560nm的范围内具有最大吸收波长的二色性偶氮色素化合物,从调整光吸收各向异性层的色泽的观点考虑,优选为在波长455~555nm的范围内具有最大吸收波长的二色性偶氮色素化合物,更优选为在波长455~550nm的范围内具有最大吸收波长的二色性偶氮色素化合物。
尤其,若使用最大吸收波长为560~700nm的第1二色性偶氮色素化合物和最大吸收波长为455nm以上且小于560nm的第2二色性偶氮色素化合物,则更容易调整光吸收各向异性层的色泽。
从光吸收各向异性层的取向度进一步提高的观点考虑,第2二色性偶氮色素化合物优选为由式(2)表示的化合物。
[化学式29]
Figure BDA0003707001110000501
式(2)中,n表示1或2。
式(2)中,Ar3、Ar4及Ar5分别独立地表示可以具有取代基的亚苯基、可以具有取代基的亚萘基或可以具有取代基的杂环基。作为取代基,可举出上述的取代基W。
作为杂环基,可以为芳香族或非芳香族中的任一种。
作为构成芳香族杂环基的除碳以外的原子,可举出氮原子、硫原子及氧原子。在芳香族杂环基具有多个除碳以外的构成环的原子的情况下,它们可以相同也可以不同。
作为芳香族杂环基的具体例,例如可举出亚吡啶基(吡啶-二基)、哒嗪-二基、咪唑-二基、亚噻吩基(噻吩-二基)、亚喹啉基(喹啉-二基)、亚异喹啉基(异喹啉-二基)、噁唑-二基、噻唑-二基、噁二唑-二基、苯并噻唑-二基、苯并噻二唑-二基、邻苯二甲酰亚胺-二基、噻吩并噻唑-二基、噻唑并噻唑-二基、噻吩并噻吩-二基及噻吩并噁唑-二基等。
式(2)中,R4的定义与式(1)中的R1相同。
式(2)中,R5及R6的定义分别与式(1)中的R2及R3相同。
从耐光性的观点考虑,R4优选为吸电子基团,R5及R6优选为供电子性低的基团。
在这种基团中,R4为吸电子基团时的具体例与R1为吸电子基团时的具体例相同,R5及R6为供电子性低的基团时的具体例与R2及R3为供电子性低的基团时的具体例相同。
以下示出第2二色性偶氮色素化合物的具体例,但并不限定于此。
[化学式30]
Figure BDA0003707001110000511
Figure BDA0003707001110000521
Figure BDA0003707001110000531
Figure BDA0003707001110000541
(logP值之差)
logP值为表现化学结构的亲水性及疏水性的性质的指标。第1二色性偶氮色素化合物的侧链的logP值与第2二色性偶氮色素化合物的侧链的logP值之差的绝对值(以下,也称为“logP差”。)优选2.30以下,更优选2.0以下,进一步优选1.5以下,尤其优选1.0以下。若logP差为2.30以下,则第1二色性偶氮色素化合物与第2二色性偶氮色素化合物的亲和性提高而更容易形成排列结构,因此光吸收各向异性层的取向度进一步提高。
另外,在第1二色性偶氮色素化合物或第2二色性偶氮色素化合物的侧链存在多个的情况下,优选至少一个logP差满足上述值。
在此,第1二色性偶氮色素化合物及第2二色性偶氮色素化合物的侧链是指键合于上述发色团的末端的基团。例如,在第1二色性偶氮色素化合物为由式(1)表示的化合物的情况下,式(1)中的R1、R2及R3为侧链,在第2二色性偶氮色素化合物为由式(2)表示的化合物的情况下,式(2)中的R4、R5及R6为侧链。尤其,在第1二色性偶氮色素化合物为由式(1)表示的化合物且第2二色性偶氮色素化合物为由式(2)表示的化合物的情况下,优选R1与R4的logP值之差、R1与R5的logP值之差、R2与R4的logP值之差及R2与R5的logP值之差中至少一个logP差满足上述值。
在此,logP值是表现化学结构的亲水性及疏水性的性质的指标,有时被称为亲疏水参数。logP值能够使用ChemBioDraw Ultra或HSPiP(Ver.4.1.07)等软件来进行计算。并且,也能够通过OECD Guidelines for the Testing of Chemicals,Sections 1,TestNo.117的方法等实验地求出。在本发明中只要没有特别指定,则采用在HSPiP(Ver.4.1.07)中输入化合物的结构式来计算的值作为logP值。
·第3二色性偶氮色素化合物
第3二色性偶氮色素化合物为除第1二色性偶氮色素化合物及第2二色性偶氮色素化合物以外的二色性偶氮色素化合物,具体而言,其化学结构与第1二色性偶氮色素化合物及第2二色性偶氮色素化合物的化学结构不同。若光吸收各向异性层含有第3二色性偶氮色素化合物,则具有容易调整光吸收各向异性层的色泽的优点。
第3二色性偶氮色素化合物的最大吸收波长为380nm以上且小于455nm,优选385~454nm。
作为第3二色性偶氮色素化合物的具体例,可举出国际公开第2017/195833号中所记载的由式(1)表示的化合物。化合物中,可举出除上述第1二色性偶氮色素化合物及上述第2二色性偶氮色素化合物以外的化合物。
以下示出第3二色性偶氮色素化合物的具体例,但本发明并不限定于此。另外,在下述具体例中,n表示1~10的整数。并且,Me表示甲基。
[化学式31]
Figure BDA0003707001110000561
[化学式32]
Figure BDA0003707001110000571
如上所述,二色性物质的含量相对于液晶组合物的总固体成分质量为7.0质量%以上,但是从更提高来自所期望的方向的图像的可见性、更充分切断来自除其以外的方向的图像并且能够视觉辨认对比度更优异的图像的理由考虑,优选10.0质量%以上,更优选13.0质量%以上,进一步优选15.0质量%以上。
从图像的可见性的观点考虑,二色性物质的含量优选50质量%以下,更优选45质量%以下,进一步优选40质量%以下。
(取向剂)
液晶组合物优选含有取向剂。通过含有取向剂,容易将透射率中心轴角度θs设在上述范围内。
作为取向剂,例如可举出日本特表2013-543526号公报的[0042]~[0076]段、日本特表2016-523997号公报的[0089]~[0097]段、日本特开2020-076920号公报的[0153]~[0170]段等中所记载的取向剂,这些可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
本发明中,从更提高来自所期望的方向的图像的可见性并且能够更充分切断来自除其以外的方向的图像的理由考虑,上述取向剂优选为由下述式(B1)表示的鎓化合物。
[化学式33]
Figure BDA0003707001110000581
上述式(B1)中,环A表示由含氮杂环构成的季铵离子。
并且,X表示阴离子。
并且,L1表示2价的连接基。
并且,L2表示单键或2价的连接基团。
并且,Y1表示具有5元环或6元环作为部分结构的2价的连接基。
并且,Z表示具有碳原子数2~20的亚烷基作为部分结构的2价的连接基。
并且,P1及P2分别独立地表示具有聚合性烯属不饱和键的一价的取代基。
环A表示由含氮杂环构成的季铵离子。作为环A的例,可举出吡啶环、皮考啉环、2,2’-联吡啶基环、4,4’-联吡啶基环、1,10-菲咯啉环、喹啉环、噁唑环、噻唑环、咪唑环、吡嗪环、三唑环、四唑环等,优选为季咪唑鎓离子及季吡啶鎓离子。
X表示阴离子。作为X的例,可举出卤阴离子(例如,氟离子、氯离子、溴离子、碘离子等)、磺酸根离子(例如为甲烷磺酸根离子、三氟甲烷磺酸根离子、甲基硫酸根离子、乙烯基磺酸根离子、烯丙基磺酸根离子、对甲苯磺酸根离子、对氯苯磺酸根离子、对乙烯基苯磺酸根离子、1,3-苯二磺酸根离子、1,5-萘二磺酸根离子、2,6-萘二磺酸根离子等)、硫酸根离子、碳酸离子、硝酸根离子、硫氰酸根离子、高氯酸根离子、四氟硼酸根离子、苦味酸根离子、乙酸根离子、苯甲酸离子、对乙烯基苯甲酸离子、甲酸离子、三氟乙酸根离子、磷酸根离子(例如为六氟磷酸根离子)、氢氧化物离子等。优选为卤素阴离子、磺酸根离子、氢氧化物离子。并且,尤其优选氯离子、溴离子、碘离子、甲烷磺酸根离子、乙烯基磺酸根离子、对甲苯磺酸根离子、对乙烯基苯磺酸根离子。
L1表示2价的连接基。作为L1的例,可举出亚烷基、-O-、-S-、-CO-、-SO2-、-NRa-(但是,Ra为碳原子数为1~5的烷基或氢原子)、由与亚烯基、亚炔基或亚芳基的组合构成的碳原子数为1~20的二价的连接基。L1优选碳原子数为1~10的-AL-、-O-AL-、-CO-O-AL-、-O-CO-AL-,更优选碳原子数为1~10的-AL-、-O-AL-,最优选碳原子数为1~5的-AL-、-O-AL-。另外,AL表示亚烷基。
L2表示单键或2价的连接基团。作为L2的例,可举出亚烷基、-O-、-S-、-CO-、-SO2-、-NRa-(但是,Ra为碳原子数为1~5的烷基或氢原子)、由与亚烯基、亚炔基或亚芳基的组合构成的碳原子数为1~10的二价的连接基、单键、-O-、-O-CO-、-CO-O-、-O-AL-O-、-O-AL-O-CO-、-O-AL-CO-O-、-CO-O-AL-O-、-CO-O-AL-O-CO-、-CO-O-AL-CO-O-、-O-CO-AL-O-、-O-CO-AL-O-CO-、-O-CO-AL-CO-O-等。另外,AL表示亚烷基。L2优选单键、碳原子数为1~10的-AL-、-O-AL-、-NRa-AL-O-,进一步优选单键、碳原子数为1~5的-AL-、-O-AL-、-NRa-AL-O-,最优选单键、碳原子数为1~5的-O-AL-、-NRa-AL-O-。
Y1表示具有5或6元环作为部分结构的2价的连接基。作为Y1的例,可举出环己基环、芳香环或杂环等。作为芳香环,例如可举出苯环、茚环、萘环、芴环、菲环、蒽环、联苯环、芘环等,尤其优选苯环、联苯环、萘环。作为构成杂环的杂原子,优选氮原子、氧原子及硫原子,例如可举出呋喃环、噻吩环、吡咯环、吡咯啉环、吡咯烷环、恶唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、咪唑啉环、咪唑烷环、吡唑环、吡唑啉环、吡唑啶环、三唑环、呋咱环、四氮唑环、吡喃环、二噁烷环、二硫杂环己烷环、噻哌喃环、吡啶环、啶环、噁嗪环、吗啉环、噻嗪环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、哌嗪环及三嗪(triazine)环等。杂环优选为6元环。具有由Y1表示的5或6元环作为部分结构的2价的连接基还可以具有取代基(例如,上述的取代基W)。
由Y1表示的2价的连接基优选为具有2个以上的5或6元环的2价的连接基,更优选2个以上的环具有由连接基连接的结构。关于连接基的例,可举出L1及L2所表示的连接基的例或-C≡C-、-CH=CH-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-等。
Z具有碳原子数2~20的亚烷基作为部分结构,表示由与-O-、-S-、-CO-、-SO2-的组合构成的2价的连接基,亚烷基可以具有取代基。作为上述2价的连接基的例,可举出亚烷氧基、聚亚烷基氧基。Z所表示的亚烷基的碳原子数更优选为2~16,进一步优选为2~12,尤其优选为2~8。
P1及P2分别独立地表示具有聚合性烯属不饱和基团的一价的取代基。作为上述具有聚合性烯属不饱和基团的一价的取代基的例,可举出下述式(M-1)~(M-8)。即,具有聚合性烯属不饱和基团的一价的取代基如式(M-8)可以为仅由乙烯基构成的取代基。
[化学式34]
Figure BDA0003707001110000601
式(M-3)、(M-4)中,R表示氢原子或烷基,优选氢原子或甲基。上述式(M-1)~(M-8)之中,优选式(M-1)、式(M-2)、式(M-8),更优选式(M-1)或式(M-8)。尤其,作为P1优选式(M-1)。并且,作为P2,优选式(M-1)或式(M-8),在环A为季咪唑鎓离子的化合物中P2优选为式(M-8)或式(M-1)及在环A为季吡啶鎓离子的化合物中P2优选为式(M-1)。
作为由上述式(B1)表示的鎓化合物,可举出日本特开2012-208397号公报的0052~0058段中所记载的鎓盐、日本特开2008-026730号公报的0024~0055段中所记载的鎓盐及日本特开2002-37777号公报中所记载的鎓盐。
本发明中,从更提高来自所期望的方向的图像的可见性并且能够更充分切断来自除其以外的方向的图像的理由考虑,上述取向剂优选为由下述式(B2)表示的硼酸化合物。
[化学式35]
Figure BDA0003707001110000611
上述(B2)中,R1及R2分别独立地表示氢原子、可以具有取代基的脂肪族烃基、可以具有取代基的芳基或可以具有取代基的杂环基。
并且,R3表示取代基。
作为R1及R2的一方式所表示的脂肪族烃基,可举出碳原子数1~20的取代或未经取代的直链或支链烷基(例如,甲基、乙基、iso-丙基等)、碳原子数3~20的取代或未经取代的环状烷基(例如,环己基等)、碳原子数2~20的烯基(例如,乙烯基等)。
并且,作为R1及R2的一方式所表示的芳基,可举出碳原子数6~20的取代或未经取代的苯基(例如,苯基、甲苯基等)、碳原子数10~20的取代或未经取代的萘基等。
并且,作为R1及R2的一方式所表示的杂环基,例如可举出包含至少一个杂原子(例如,氮原子、氧原子、硫原子等)的取代或未经取代的5元或6元环的基团,具体而言,可举出吡啶基、咪唑基、呋喃基、哌啶基、吗啉代基等。
R1及R2可以彼此连接而形成环,例如R1及R2的异丙基可以连接而形成4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷环。
R1及R2优选氢原子、碳原子数1~3的直链或支链烷基及连接这些而形成环的方式,更优选氢原子。
作为R3所表示的取代基,优选为包含能够与(甲基)丙烯酰基键合的官能团的取代基。
在此,作为能够与(甲基)丙烯酰基键合的官能团,例如可举出乙烯基、丙烯酸基、甲基丙烯酸酯基、丙烯酰胺基、苯乙烯基、乙烯基酮基、丁二烯基、乙烯基醚基、环氧乙烷基、氮丙啶基、氧杂环丁烷基等,其中,优选乙烯基、丙烯酸基、甲基丙烯酸酯基、苯乙烯基、环氧乙烷基或氧杂环丁烷基,更优选乙烯基、丙烯酸基、丙烯酰胺基或苯乙烯基。
作为R3,优选为具有能够与(甲基)丙烯酰基键合的官能团的取代或未经取代的脂肪族烃基、芳基或杂环基。
作为脂肪族烃基,可举出碳原子数1~30的取代或未经取代的直链或支链烷基(例如,甲基、乙基、iso-丙基、正丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、新戊基、1-甲基丁基、异己基、2-甲基己基等)、碳原子数3~20的取代或未经取代的环状烷基(例如,环戊基、环己基、1-金刚烷基、2-降冰片基等)、碳原子数2~20的烯基(例如,乙烯基、1-丙烯基、1-丁烯基、1-甲基-1-丙烯基等)。
作为芳基,可举出碳原子数6~50的取代或未经取代的苯基(例如,苯基、甲苯基、苯乙烯基、4-苯甲酰氧基苯基、4-苯氧羰基苯基、4-联苯基、4-(4-辛氧基苯甲酰氧基)苯氧羰基苯基等)、碳原子数10~50的取代或未经取代的萘基等(例如,未经取代萘基等)。
作为杂环基,例如为包含至少一个杂原子(例如,氮原子、氧原子、硫原子等)的取代或未经取代的5元或6元环的基团,例如可举出吡咯、呋喃、噻吩、吡唑、咪唑、三唑、噁唑、异噁唑、噁二唑、噻唑、噻二唑、吲哚、咔唑、苯并呋喃、二苯并呋喃、硫茚、二苯并噻吩、吲唑苯并咪唑、蒽基、苯并异噁唑、苯并噁唑、苯并噻唑、布丁、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、喹啉、吖啶、异喹啉、酞嗪、喹唑啉、喹喔啉、萘啶、菲咯啉、蝶啶、吗啉、哌啶等的基团。
作为由上述式(B2)表示的硼氧化合物,例如可举出日本特开2008-225281号公报的0023~0032段中所记载的由通式(I)表示的硼氧化合物。
作为由上述式(B2)表示的化合物,也优选以下所例示的化合物。
[化学式36]
Figure BDA0003707001110000631
取向剂的含量相对于液晶组合物中所含有的液晶性化合物与二色性物质的合计100质量份优选0.01~0.1质量份,更优选0.03~0.08质量份。
(溶剂)
从操作性等的观点考虑,液晶组合物优选含有溶剂。
作为溶剂,例如可举出酮类(例如,丙酮、2-丁酮、甲基异丁基酮、环戊酮、环己酮、乙酰丙酮等)、醚类(例如,二噁烷、四氢呋喃、四氢吡喃、二氧戊环、四氢呋喃醇、环戊基甲基醚、二丁醚等)、脂肪族烃类(例如,己烷等)、脂环式烃类(例如,环己烷等)、芳香族烃类(例如,苯、甲苯、二甲苯、四氢萘、三甲苯等)、卤化碳类(例如,二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、二氯乙烷、二氯苯、1,1,2,2-四氯乙烷、氯甲苯等)、酯类(例如,乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯、乙酸正戊酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸苄酯、丁基卡必醇乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、乙酸异戊酯等)、醇类(例如,乙醇、异丙醇、丁醇、环己醇、糠醇、2-乙基己醇、辛醇、苄醇、乙醇胺、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚等)、酚类(例如,苯酚、甲酚等)、溶纤剂类(例如,甲基溶纤剂、乙基溶纤剂及1,2-二甲氧基乙烷等)、溶纤剂乙酸酯类、亚砜类(例如,二甲基亚砜等)、酰胺类(例如,二甲基甲酰胺及二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡络烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮等)及杂环化合物(例如,吡啶、2,6-二甲基吡啶等)等有机溶剂以及水。
这些溶剂可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
在液晶组合物含有溶剂的情况下,溶剂的含量相对于液晶组合物的总质量(100质量%)优选为60~99.5质量%,更优选为70~99质量%,尤其优选为75~98质量%。
(聚合引发剂)
液晶组合物可以含有聚合引发剂。
作为聚合引发剂并无特别限制,优选为具有感光性的化合物、即光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,能够使用各种化合物而无特别限制。光聚合引发剂的例可举出α-羰基化合物(美国专利第2367661号、美国专利第2367670号的各说明书)、偶姻醚(美国专利第2448828号说明书)、α-烃取代芳香族偶姻化合物(美国专利第2722512号说明书)、多核醌化合物(美国专利第3046127号及美国专利第2951758号的各说明书)、三芳基咪唑二聚体和对氨基苯基酮的组合(美国专利第3549367号说明书)、吖啶及吩嗪化合物(日本特开昭60-105667号公报、美国专利第4239850号说明书)、噁二唑化合物(美国专利第4212970号说明书)、邻酰基肟化合物(日本特开2016-27384说明书[0065])及酰基氧化膦化合物(日本特公昭63-40799号公报、日本特公平5-29234号公报、日本特开平10-95788号公报及日本特开平10-29997号公报)等。
作为这种光聚合引发剂,也能够使用市售品,可举出BASF公司制的IRGACURE-184、IRGACURE-907、IRGACURE-369、IRGACURE-651、IRGACURE-819、IRGACURE-OXE-01及IRGACURE-OXE-02等。
在液晶组合物含有聚合引发剂的情况下,聚合引发剂的含量相对于液晶组合物的总固体成分质量优选0.01~30质量%,更优选0.1~15质量%。
(聚合性化合物)
液晶组合物可以含有聚合性化合物。
作为聚合性化合物,可举出包含丙烯酸的化合物(例如,(甲基)丙烯酸酯单体等)。
在液晶组合物含有聚合性化合物的情况下,聚合性化合物的含量相对于液晶组合物的总固体成分质量优选0.5~50质量%,更优选1.0~40质量%。
(表面改良剂)
液晶组合物可以含有表面改良剂。
作为表面改良剂并无特别限制,能够使用高分子系表面改良剂、低分子系表面改良剂,能够使用日本特开2011-237513号公报的[0253]~[0293]段中所记载的化合物。
并且,作为表面改良剂,也能够使用日本特开2007-272185号公报的[0018]~[0043]等中所记载的氟(甲基)丙烯酸酯类聚合物。
并且,作为表面改良剂,也能够使用日本特开2007-069471号公报的[0079]~[0102]段中所记载的化合物、日本特开2013-047204号公报中所记载的由式(4)表示的聚合性液晶性化合物(尤其[0020]~[0032]段中所记载的化合物)、日本特开2012-211306号公报中所记载的由式(4)表示的聚合性液晶性化合物(尤其[0022]~[0029]段中所记载的化合物)、日本特开2002-129162号公报中所记载的由式(4)表示的液晶取向促进剂(尤其[0076]~[0078]段及[0082]~[0084]段中所记载的化合物)、日本特开2005-099248号公报中所记载的由式(4)、(II)及(III)表示的化合物(尤其[0092]~[0096]段中所记载的化合物)、日本专利第4385997号的[0013]~[0059]段中所记载的化合物、日本专利第5034200号的[0018]~[0044]段中所记载的化合物、日本专利第4895088号的[0019]~[0038]段中所记载的化合物。
表面改良剂可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
表面改良剂的含量相对于液晶组合物的总固体成分质量优选0.005~15质量%,更优选0.01~5质量%,进一步优选0.015~3质量%。
<光吸收各向异性层的形成方法>
光吸收各向异性层的形成方法并无特别限定,可举出依次包括如下工序的方法:涂布上述的液晶组合物(以下,也称为“光吸收各向异性层形成用组合物”。)来形成涂布膜的工序(以下,也称为“涂布膜形成工序”。);及使涂布膜中所包含的液晶性成分或二色性物质取向的工序(以下,也称为“取向工序”。)。
另外,液晶性成分是指,不仅包含上述液晶性化合物,在上述二色性物质具有液晶性的情况下,还包含具有液晶性的二色性物质的成分。
(涂布膜形成工序)
涂布膜形成工序为涂布光吸收各向异性层形成用组合物来形成涂布膜的工序。
通过使用含有上述的溶剂的光吸收各向异性层形成用组合物或者使用通过加热等将光吸收各向异性层形成用组合物制成溶熔液等液态物的物质,容易涂布光吸收各向异性层形成用组合物。
光吸收各向异性层形成用组合物的涂布方法,具体而言,例如可举出辊涂法、凹版印刷法、旋涂法、绕线棒涂布法、挤压涂布法、直接凹版涂布法、逆向凹版涂布法、模涂法、喷涂法及喷墨法等公知的方法。
(取向工序)
取向工序为使涂布膜中所包含的液晶性成分取向的工序。由此,可获得光吸收各向异性层。
取向工序可以具有干燥处理。通过干燥处理,能够从涂布膜中去除溶剂等成分。干燥处理可以通过在室温下将涂布膜放置规定时间的方法(例如,自然干燥)来进行,也可以通过进行加热和/或送风的方法来进行。
在此,光吸收各向异性层形成用组合物中所包含的液晶性成分有时通过上述涂布膜形成工序或干燥处理而取向。例如,在光吸收各向异性层形成用组合物制备成包含溶剂的涂布液的方式中,通过干燥涂布膜以从涂布膜中去除溶剂,可获得具有光吸收各向异性的涂布膜(即,光吸收各向异性层)。
在涂布膜中所包含的液晶性成分转变为液晶相的转变温度以上的温度下进行干燥处理的情况下,也可以不实施后述的加热处理。
从制造适用性等方面考虑,涂布膜中所包含的液晶性成分转变为液晶相的转变温度优选10~250℃,更优选25~190℃。若上述转变温度为10℃以上,则不需要进行用于将温度降低至呈液晶相的温度范围的冷却处理等,因此优选。并且,若上述转变温度为250℃以下,则即使在使液晶性成分成为比暂时呈液晶相的温度范围更高温的各向同性液体状态的情况下也不需要高温,能够减少热能的浪费以及基板的变形及变质等,因此优选。
取向工序优选具有加热处理。由此,能够使涂布膜中所包含的液晶性成分取向,因此能够将加热处理后的涂布膜优选用作光吸收各向异性层。
从制造适用性等方面考虑,加热处理优选10~250℃,更优选25~190℃。并且,加热时间优选1~300秒,更优选1~60秒。
取向工序可以具有在加热处理之后实施的冷却处理。冷却处理为将加热后的涂布膜冷却至室温(20~25℃)左右的处理。由此,能够固定涂布膜中所包含的液晶性成分的取向。作为冷却方法并不受特别限定,能够通过公知的方法来实施。
通过以上工序,能够获得光吸收各向异性层。
另外,在本方式中,作为使涂布膜中所包含的液晶性成分取向的方法,可举出干燥处理及加热处理等,但并不限定于此,能够通过公知的取向处理来实施。
(其他工序)
光吸收各向异性层的形成方法可以在上述取向工序之后具有使光吸收各向异性层固化的工序(以下,也称为“固化工序”。)。
例如,在光吸收各向异性层具有交联性基团(聚合性基团)的情况下,固化工序通过加热和/或光照射(曝光)来实施。其中,固化工序优选通过光照射来实施。
用于固化中的光源能够使用红外线、可见光或紫外线等各种光源,但优选为紫外线。并且,可以在固化时一边进行加热一边照射紫外线,也可以经由仅使特定波长透射的滤光片照射紫外线。
在一边加热一边进行曝光的情况下,虽然曝光时的加热温度也取决于液晶膜中所包含的液晶性成分向液晶相的转变温度,但优选为25~140℃。
并且,曝光可以在氮气氛下进行。在通过自由基聚合进行液晶膜的固化的情况下,可减少由氧引起的聚合的阻碍,因此优选在氮气氛下进行曝光。
光吸收各向异性层的厚度并不受特别限定,但从小型轻型化的观点考虑,优选为100~8000nm,更优选为300~5000nm。
〔第1相邻层〕
本发明的光学层叠体所具有的第1相邻层与光吸收各向异性层的一个表面接触而配置。
第1相邻层的折射率n1为1.46~1.72,从所期望的方向观察时能够视觉辨认清晰性更优异的图像的观点考虑,优选1.48~1.68,更优选1.50~1.65。
第1相邻层的折射率n1例如能够通过使用上述的折射率在范围内的材料来调节在上述范围内。
折射率n1是指,通过下述式(R1)求出波长450nm下的平均折射率(nave)、550nm下的平均折射率(nave)及650nm下的平均折射率(nave)之后,将各波长的平均折射率(nave)进行算术平均来获得的值。
nave=(nx+ny+nz)/3 式(R1)
式(R1)中,将第1相邻层面内的折射率成为最大的方向设为x轴,将相对于其正交的方向设为y轴,将相对于面内的法线方向设为z轴,将各自的折射率定义为nx、ny、nz。各折射率使用Woollam公司制的分光椭圆偏振光法M-2000U进行测定。另外,第1相邻层的折射率可以为各向同性,在这种情况下,成为nx=ny=nz
第1相邻层的折射率n1在上述范围内,则并无特别限定,从所期望的方向观察时能够视觉辨认清晰性更优异的图像的观点考虑,优选为取向膜或阻挡层。
并且,从所期望的方向观察时能够视觉辨认清晰性更优异的图像的观点考虑,第1相邻层优选含有聚乙烯醇、聚酰亚胺或它们的衍生物。作为含有这种成分的第1相邻层,可举出后述的取向膜。
作为取向膜,优选能够使二色性物质倾斜取向的膜。
取向膜能够通过如对有机化合物(优选聚合物)的膜表面的摩擦处理、无机化合物的倾斜蒸镀、具有微槽的层的形成或基于朗格缪尔布洛杰特法(LB膜)的有机化合物(例如,ω-二十三烷酸、双十八烷基甲基氯化铵、硬脂酸甲酯)的累积的方法来设置。另外,还已知通过电场的赋予、磁场的赋予或光照射而产生取向功能的取向膜。其中,在本发明中,从容易控制取向膜的预倾角的方面考虑,优选通过摩擦处理形成的取向膜,从取向的均匀性的方面考虑,也优选通过光照射形成的光取向膜。
作为通过摩擦处理而形成的取向膜中所使用的聚合物材料,在多个文献中有记载,并且能够获得多个市售品。
从所期望的方向观察时能够视觉辨认清晰性更优异的图像的观点考虑,第1相邻层优选为含有聚乙烯醇、聚酰亚胺或它们的衍生物的取向膜,更优选为含有改性或未改性的聚乙烯醇的取向膜。
关于取向膜,能够参考国际公开第2001/88574A1号公报的43页24行~49页8行的记载。
取向膜的厚度优选为0.01~10μm,更优选为0.01~1μm。
作为用于通过光照射形成的取向膜的光取向材料,在多个文献等中有记载。在本发明中,作为优选的例,例如可举出日本特开2006-285197号公报、日本特开2007-76839号公报、日本特开2007-138138号公报、日本特开2007-94071号公报、日本特开2007-121721号公报、日本特开2007-140465号公报、日本特开2007-156439号公报、日本特开2007-133184号公报、日本特开2009-109831号公报、日本专利第3883848号、日本专利第4151746号中所记载的偶氮化合物、日本特开2002-229039号公报中所记载的芳香族酯化合物、日本特开2002-265541号公报、日本特开2002-317013号公报中所记载的具有光取向性单元的马来酰亚胺及/或经烯基取代的纳迪克酰亚胺化合物、日本专利第4205195号、日本专利第4205198号所述的光交联性硅烷衍生物、日本特表2003-520878号公报、日本特表2004-529220号公报或日本专利第4162850号中所记载的光交联性聚酰亚胺、聚酰胺或酯。更优选为偶氮化合物、光交联性聚酰亚胺、聚酰胺或酯。
对由上述材料形成的光取向膜实施直线偏振光或非偏振光照射来制造光取向膜。
在本说明书中,“直线偏振光照射”、“非偏振光照射”是指用于使光取向材料产生光反应的操作。所使用的光的波长根据所使用的光取向材料而不同,只要是该光反应中所需要的波长,则不受特别限定。光照射中所使用的光的峰值波长优选200nm~700nm,更优选光的峰值波长为400nm以下的紫外光。
光照射中所使用的光源能够举出通常使用的光源,例如钨灯、卤素灯、氙气灯、氙气闪光灯、汞灯、汞氙气灯及碳弧灯等灯、各种激光器[例如,半导体激光器、氦氖激光器、氩离子激光器、氦镉激光器及YAG(钇铝石榴石)激光器]、发光二极管以及阴极射线管等。
作为获得直线偏振光的方法,能够采用使用偏振片(例如,碘偏振光片、二色性物质偏振片及线栅型偏振片)的方法、使用棱镜类元件(例如,格兰-汤姆逊棱镜)或利用布儒斯特角的反射型起偏器的方法或使用从具有偏振光的激光光源出射的光的方法。并且,可以使用滤光片或波长转换元件等来选择性地仅照射所需要的波长的光。
在所照射的光为直线偏振光的情况下,采用从上表面向取向膜或从背面向取向膜表面垂直或倾斜地照射光的方法。光的入射角度根据光取向材料而不同,优选0~90°(垂直),更优选40~90°。
在为非偏振光的情况下,向取向膜倾斜地照射非偏振光。其入射角度优选10~80°,更优选20~60°,尤其优选30~50°。
照射时间优选1分钟~60分钟,更优选1分钟~10分钟。
在需要进行图案化的情况下,能够采用将使用光掩模的光照射实施图案制作中所需要的次数的方法或通过激光扫描写入图案的方法。
阻挡层优选配置于与设置有第1相邻层中的光吸收各向异性层的表面相反的一侧的表面侧及与设置有第2相邻层中的光吸收各向异性层的表面相反的一侧的表面侧中的至少一个。
在此,阻挡层也称为阻气层(阻氧层),具有从大气中的氧等气体、水分或邻接的层中所包含的化合物等保护本发明的起偏器的功能。
关于阻挡层,例如能够参考日本特开2014-159124号公报的[0014]~[0054]段、日本特开2017-121721号公报的[0042]~[0075]段、日本特开2017-115076号公报的[0045]~[0054]段、日本特开2012-213938号公报的[0010]~[0061]段、日本特开2005-169994号公报的[0021]~[0031]段的记载。
〔第2相邻层〕
本发明的光学层叠体所具有的第2相邻层和与光吸收各向异性层中的上述一个表面相反的一侧的表面(以下,也称为“另一个表面”。)接触而配置。
第2相邻层的折射率n2为1.46~1.72,从所期望的方向观察时能够视觉辨认清晰性更优异的图像的观点考虑,优选1.48~1.68,更优选1.50~1.65。
第2相邻层的折射率n2例如能够通过使用上述的折射率在范围内的材料来调节在上述范围内。
折射率n2使用第2相邻层,除此以外,通过与第1相邻层的折射率n1相同的方法来求出。
从所期望的方向观察时能够视觉辨认清晰性更优异的图像的观点考虑,本发明的光学层叠体中,折射率n1及折射率n2均优选1.48~1.68,更优选1.50~1.65。
从所期望的方向观察时能够视觉辨认清晰性更优异的图像的观点考虑,折射率n1与折射率n2之差的绝对值优选0.21以下,更优选0.04以下。
本发明人等关注于折射率n1及折射率n2与透射率中心轴角度θs的关联性的结果,其理由的详细内容虽不明确,但是发现了通过满足以下式(N1)及(N2)这两种,从所期望的方向观察时能够视觉辨认清晰性更优异的图像。可推测折射率n1及折射率n2与透射率中心轴角度θs密切相关。
0.037≤n1/θs≤0.083 (N1)
0.037≤n2/θs≤0.083 (N2)
从所期望的方向观察时能够视觉辨认清晰性更优异的图像的观点考虑,式(N1)中的n1/θs更优选0.040~0.078,进一步优选0.041~0.070。
从所期望的方向观察时能够视觉辨认清晰性更优异的图像的观点考虑,式(N2)中的n2/θs更优选0.040~0.078,进一步优选0.041~0.070。
第2相邻层的折射率n2在上述范围内,则并无特别限定,从所期望的方向观察时能够视觉辨认清晰性更优异的图像的观点考虑,优选为粘合粘结剂层、上述阻挡层或上述取向膜。在第2相邻层为取向膜或阻挡层的情况下,其具体例及优选方式与作为第1相邻层的取向膜或阻挡层相同。
并且,从所期望的方向观察时能够视觉辨认清晰性更优异的图像的观点考虑,第2相邻层优选含有聚乙烯醇、聚酰亚胺或它们的衍生物。作为含有这种成分的第2相邻层,可举出上述的取向膜。
本说明书中,粘合粘结层是指由粘结剂构成的粘结层或由粘合剂构成的粘合层。
作为构成粘结层的粘结剂,从所期望的方向观察时能够视觉辨认清晰性更优异的图像的观点考虑,优选为聚乙烯醇(PVA)系粘结剂或固化型粘结剂。从二色性物质的耐久性的观点考虑,更优选为透氧性低的聚乙烯醇(PVA)系粘结剂。
固化型粘结剂优选活性能量射线固化型粘结剂,更优选紫外线(UV)固化型粘结剂。
作为UV固化型粘结剂,可举出自由基聚合固化型粘结剂及阳离子聚合固化型粘结剂。
作为自由基聚合固化型粘结剂,可举出(甲基)丙烯酸酯系粘结剂。作为(甲基)丙烯酸酯类粘结剂中的固化性成分,例如可举出具有(甲基)丙烯酰基的化合物、具有乙烯基的化合物。
作为阳离子聚合固化型粘结剂,可举出具有环氧基或氧杂环丁基的化合物。具有环氧基的化合物只要在分子内具有至少两个环氧基,则不受特别限定,能够使用通常已知的各种固化性环氧化合物。作为优选的环氧化合物,作为例可举出在分子内具有至少两个环氧基和至少一个芳香环的化合物(芳香族系环氧化合物)、或在分子内具有至少两个环氧基且其中至少一个形成于构成脂环式环的相邻的两个碳原子之间的化合物(脂环式环氧化合物)等。
作为构成粘合层的粘合剂,可举出橡胶系粘合剂、丙烯酸系粘合剂、硅酮类粘结剂、氨基甲酸酯系粘合剂、乙烯基烷基醚系粘合剂、聚乙烯醇系粘合剂、聚乙烯吡咯烷酮系粘合剂、聚丙烯酰胺系粘合剂、纤维素系粘合剂等。其中,从透明性、耐候性、耐热性等观点考虑,优选为丙烯酸类粘合剂(压敏粘合剂)。
粘合粘结层中除了母材(粘合剂或粘结剂)以外,还可以含有导电性粒子、热膨胀性粒子、交联剂(例如,异氰酸酯系交联剂、环氧系交联剂等)、增粘剂(例如,松脂衍生物树脂、聚萜烯树脂、石油树脂、油溶性酚醛树脂等)、增塑剂、填充剂、老化防止剂、表面活性剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧化剂等添加剂。
粘合粘结层的厚度并无特别限制,但是优选0.01~30μm,更优选0.02~20μm,进一步优选0.05~10μm。
〔其他层〕
本发明的光学层叠体可以具有除了上述以外的层(以下,也称为“其他层”。)。作为其他层的具体例,可举出透明膜基材及阻挡层。
<透明膜基材>
透明膜基材优选配置于与设置有第1相邻层中的光吸收各向异性层的表面相反的一侧的表面侧及与设置有第2相邻层中的光吸收各向异性层的表面相反的一侧的表面侧中的至少一个。
作为透明膜基材,能够使用公知的透明树脂膜、透明树脂板、透明树脂片等,但是并无特别限定。作为透明树脂膜,能够使用纤维素酰化物薄膜(例如,三乙酸纤维素薄膜(折射率1.48)、纤维素二乙酸酯薄膜、乙酸丁酸纤维素薄膜、乙酸丙酸纤维素薄膜)、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚醚砜薄膜、聚丙烯酸类树脂薄膜、聚氨酯系树脂薄膜、聚酯薄膜、聚碳酸酯膜、聚砜薄膜、聚醚薄膜、聚甲基戊烯薄膜、聚醚酮薄膜、(甲基)丙烯腈薄膜等。
其中,透明性高、光学双折射少且容易制造,优选作为偏振片的保护膜通常使用的纤维素酰化物薄膜,尤其优选三乙酸纤维素薄膜。
透明膜基材的厚度通常为20μm~100μm。
本发明中,尤其优选透明膜基材为纤维素酯类薄膜并且其膜厚为20~70μm。
[视角控制系统]
本发明的视角控制系统具有在面内方向具有吸收轴的起偏器及上述的本发明的光学层叠体。
起偏器配置于光学层叠体中的第1相邻层侧或光学层叠体中的第2相邻层侧。
〔起偏器〕
本发明的视角控制系统所具有的起偏器只要为在面内具有吸收轴并且具有将光转换为特定直线偏振光的功能的部件,则并无特别限定,能够利用以往公知的起偏器。
作为起偏器,可使用碘系起偏器、利用了二色性染料的染料系起偏器及多烯系起偏器等。碘系起偏器及染料系起偏器中具有涂布型起偏器及拉伸型起偏器,均能够适用。作为涂布型起偏器,优选利用液晶性化合物的取向使二色性有机色素取向的起偏器,作为拉伸型起偏器,优选将碘或二色性染料吸附于聚乙烯醇并且延伸来制作的起偏器。
并且,作为通过在基材上形成有聚乙烯醇层的层叠薄膜的状态下实施拉伸及染色而获得起偏器的方法,能够举出日本专利第5048120号公报、日本专利第5143918号公报、日本专利第4691205号公报、日本专利第4751481号公报、日本专利第4751486号公报,还能够优选利用与这些起偏器相关的公知的技术。
其中,在容易获取且偏振度优异的方面而言,优选包含聚乙烯醇系树脂(包含-CH2-CHOH-来作为重复单元的聚合物。尤其,选自包含聚乙烯醇及乙烯-乙烯醇共聚物的组中的至少一个)的起偏器。
在本发明中,起偏器的厚度并无特别限定,优选为3μm~60μm,更优选为5μm~20μm,进一步优选为5μm~10μm。
本发明的视角控制系统中,将光吸收各向异性层的透射率中心轴正投影于薄膜面的方向
Figure BDA0003707001110000731
与起偏器的吸收轴
Figure BDA0003707001110000732
所成的角
Figure BDA0003707001110000733
优选为45°~90°,更优选为80°~90°,进一步优选为88°~90°。上述角度越接近90°,越能够增加图像显示装置的容易看到的方向与很难看到的方向的照度对比度。
本发明的视角控制系统可以经由粘合粘结层积层上述光学层叠体及上述起偏器,也可以直接在上述光学层叠体上涂布上述起偏器来积层。另外,在上述光学层叠体具有粘合粘结层的情况下,不设置新的粘合粘结层也能够积层上述光学层叠体及上述起偏器。
〔其他层〕
本发明的视角控制系统为了控制视角的角度依赖性,也能够将上述的光吸收各向异性层进一步与光学各向异性薄膜或起偏器组合而使用。例如,作为透明基材膜,也优选使用由包含碳酸酯、环烯烃、纤维素酰化物、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、马来酸酐等的聚合物构成的具有光学各向异性的树脂膜。
[图像显示装置]
本发明的图像显示装置具有显示元件及上述的本发明的视角控制系统,视角控制系统为配置于显示元件中的至少一个主表面的图像显示装置。
并且,本发明的图像显示装置优选为视角控制系统所具有的上述光学层叠体配置于比视角控制系统所具有的上述起偏器更靠视觉辨认侧的图像显示装置、即从视觉辨认侧依次具有光学层叠体、起偏器及显示元件的图像显示装置。
本发明的图像显示装置中所使用的显示元件,并无特别限定,例如可举出液晶单元、有机电致发光(以下,简称为“EL”。)显示面板及等离子显示面板等。
其中,优选为液晶单元或有机EL显示面板。即,作为本发明的显示装置,优选为作为显示元件使用了液晶单元的液晶显示装置、作为显示元件使用了有机EL显示面板的有机EL显示装置。
图像显示装置中,薄型且能够成形于弯曲面。本发明中所使用的光吸收各向异性层为薄且容易折叠,因此也能够优选适用于显示面为弯曲面的图像显示装置。
并且,图像显示装置中,像素密度超过250ppi,能够进行高清晰的显示。本发明中所使用的光吸收各向异性层不产生干涉波纹而也能够优选适用于这种高清图像显示装置。
〔液晶显示装置〕
作为本发明的显示装置的一例的液晶显示装置,可优选举出具有视角控制系统及液晶单元的方式。
作为具体的构成,具有将视角控制系统配置于前侧偏振片或后侧偏振片的构成。这些构成中,能够进行上下方向或左右方向被遮光的视角控制。
并且,可以在前侧偏振片及后侧偏振片的两个偏振片上配置视角控制系统。通过设为这种构成,能够进行全方位被遮光且经正面方向透光的视角控制。
此外,可以经由相位差层积层多个视角控制系统。通过控制相位差值及光轴方向,能够控制透过性能及遮光性能。例如,通过以起偏器、光学层叠体、λ/2波长板(轴角度相对于起偏器的取向方向偏离45°的角度)、光学层叠体的方式配置,能够进行全方位被遮光且仅正面方向透光的视角控制。作为相位差层,能够使用正A板、负A板、正C板、负C板、B板、O板等。在使视角控制系统薄型化的观点而言,在不损害光学特性、机械物性及制造适用性的范围内,相位差层的厚度优选较薄,具体而言,优选1~150μm,更优选1~70μm,进一步优选1~30μm。
以下,对构成液晶显示装置的液晶单元进行详细叙述。
<液晶单元>
液晶显示装置中所利用的液晶单元优选为VA(Vertical Alignment:垂直取向)模式、OCB(Optically Compensated Bend:光学补偿弯曲)模式、IPS(In-Plane-Switching:面内切换)模式或TN(Twisted Nematic:扭曲向列)模式,但并不限定于这些。
TN模式的液晶单元中,在未施加电压时棒状液晶性分子实质上水平取向,进而扭曲取向为60~120°。TN模式的液晶单元最常用作色彩TFT液晶显示装置,并在多个文献中有记载。
VA模式的液晶单元中,在未施加电压时棒状液晶性分子实质上垂直取向。在VA模式的液晶单元中,除了包含(1)在未施加电压时使棒状液晶性分子实质上垂直取向,在施加电压时使其实质上水平取向的狭义的VA模式的液晶单元(日本特开平2-176625号公报中所记载)以外,还包含(2)为了扩大视角,对VA模式进行了多域化的(MVA模式的)液晶单元(SID97,Digest of tech.Papers(论文集)28(1997)845中所记载)、(3)在未施加电压时使棒状液晶性分子实质上垂直取向,在施加电压时使其扭曲多域取向的模式(n-ASM模式)的液晶单元(日本液晶讨论会的论文集58~59(1998)中所记载)及(4)SURVIVAL模式的液晶单元(LCD International 98中发表)。并且,可以是PVA(Patterned Vertical Alignment:图像垂直调整)型、光取向(Optical Alignment:光学对准)型及PSA(Polymer-SustainedAlignment:聚合物稳定取向)型中的任一种。关于这些模式的详细内容,在日本特开2006-215326号公报及日本特表2008-538819号公报中有详细的记载。
在IPS模式的液晶单元中,液晶性化合物相对于基板实质上平行取向,通过施加与基板面平行的电场,使液晶分子平面响应。即,在未施加电场的状态下,在面内取向液晶性化合物。关于IPS模式,在未施加电场的状态下显示黑色,且上下一对偏振片的吸收轴相互正交。在日本特开平10-54982号公报、日本特开平11-202323号公报、日本特开平9-292522号公报、日本特开平11-133408号公报、日本特开平11-305217号公报、日本特开平10-307291号公报等中公开有使用光学补偿片来降低斜方向上显示黑色时的漏光并改善视角的方法。
〔有机EL显示装置〕
作为本发明的显示装置的一例的有机EL显示装置,例如可优选举出从视觉辨认侧依次具有上述的视角控制系统、λ/4板及有机EL显示面板的方式。
并且,与上述液晶显示装置相同地,可以经由相位差层积层多个视角控制系统,并且配置于有机EL显示面板上。通过控制相位差值及光轴方向,能够控制透过性能及遮光性能。
并且,有机EL显示面板为使用在电极之间(阴极及阳极之间)夹持有机发光层(有机电致发光层)而成的有机EL元件构成的显示面板。有机EL显示面板的结构并无特别限制,可采用公知的结构。
实施例
以下,根据实施例对本发明进一步进行详细说明。只要不脱离本发明的宗旨,则能够适当地变更以下实施例中示出的材料、使用量、比例、处理内容及处理步骤等。因此,本发明的范围不应由以下所示的实施例限定性地进行解释。
[实施例1]
<取向膜的形成>
用碱液对纤维素酰化物薄膜(厚度40μm的TAC基材;TG40 FUJIFILM Co.,Ltd.)的表面进行皂化,通过线棒将取向膜形成用组合物1涂布于其上。将形成有涂膜的支撑体在60℃的暖风下干燥60秒钟,进而在100℃的暖风下干燥120秒钟,形成取向膜1,获得了带取向膜的TAC薄膜1。取向膜1的膜厚为1μm。
Figure BDA0003707001110000771
[化学式37]
Figure BDA0003707001110000772
<光吸收各向异性层1的制作>
对所获得的取向膜1的表面进行摩擦处理,通过线棒连续涂布下述光吸收各向异性层形成用组合物C1,在120℃下加热60秒钟之后,冷却至室温(23℃)。
接着,在80℃下加热60秒钟,并再次冷却至变为室温。
接着,使用LED(light emitting diode:发光二极管)灯(中心波长365nm),在照度200mW/cm2的照射条件下照射2秒钟,由此制作了具有配置成与取向膜1(相当于第1相邻层)的表面接触的光吸收各向异性层1的光学层叠体1。
Figure BDA0003707001110000773
Figure BDA0003707001110000781
[化学式38]
Figure BDA0003707001110000782
Figure BDA0003707001110000791
<透射率中心轴角度θs的测定>
切削所获得的光学层叠体1,取出了光吸收各向异性层1。使用切削而获得的光吸收各向异性层1,通过上述的方法测定了透射率中心轴角度θ。
<对比度>
使用光学层叠体1及玻璃板,将光吸收各向异性层1设为内侧以间隙2μm制作了单元1。制作了在所获得的单元1内填充石蜡的样品1。另外,填充于单元1内的石蜡相当于与光吸收各向异性层1接触的第2相邻层。为了评价光学层叠体中的折射率的关系,模拟地作为第2相邻层使用了液体,但是只要使用具有与石蜡相同的折射率的固体层,则成为同样的评价结果。关于后述的清晰性的评价也相同。
将所获得的样品1组装于JASCO V-670/ARMN-735(JASCO Corporation制),以使将透射率中心轴正投影于薄膜面的方向
Figure BDA0003707001110000792
成为水平。一边使450nm、550nm、650nm的波长下沿水平方向振动的直线偏振光以极角0.5°间距变化一边在θ=-75°~75°的范围内测定了透射率T1。接着,制作从样品1去除光吸收各向异性层1的样品1’,以相同的方式测定透射率T2,将相对于极角的T1/T2的值作为透射率,算出了透射率成为最大的角度θc。
算出θc中的透射率Tm及从θc偏离30°的角度中的透射率T30,由下述式求出了对比度Cr。评价标准如下所述。
Cr=Tm/T30
A:Cr为1.90以上
B:Cr小于1.90且1.70以上
C:Cr小于1.70且1.35以上
D:Cr小于1.35
<清晰性>
分解图像显示装置(“iPad(注册商标)2WiFi模型16GB”、Apple Inc.制),分解图像显示面板,拆卸液晶单元,从液晶单元剥离视认侧偏振片。将上述样品1组装于面板上,以使玻璃成为视觉辨认侧。
在面板上显示图像的状态下,从透射率成为最大的方向附近,在极角±20°的范围内观察图像显示装置。评价标准如下所述。
A:可清晰地视觉辨认面板显示图像
B:在面板显示图像中稍微视觉辨认光晕
C:在面板显示图像中视觉辨认光晕
D:在面板显示图像中较强地视觉辨认光晕
<折射率>
如下求出折射率n1。首先,使用Woollam公司制分光椭圆计法M-2000U,对于上述带取向膜的TAC薄膜1,通过上述式(R1)求出450nm、550nm、650nm的各波长中的平均折射率(nave)。另外,还测定TAC薄膜的折射率,去除了其影响。而且,对各波长的平均折射率(nave)进行算术平均,将所获得的值作为折射率n1。
如下求出折射率n2。首先,使用用于制作光学层叠体1的2片玻璃板,以间隙2μm制作了单元1’。接着,使用Woollam公司制分光椭圆计法M-2000U,对于将石蜡填充于单元1’内的样品1’,通过上述式(R1)求出了波长450nm、550nm、650nm下的平均折射率(nave)。另外,还测定玻璃板的折射率,排出了其影响。而且,对各波长的平均折射率(nave)进行算术平均,将所获得的值作为折射率n2。
另外,后述实施例2~13及比较例1~2中,第1相邻层的折射率n1以与实施例1相同的方式进行了测定。
并且,后述实施例2及9以及比较例1~2中,第2相邻层的折射率n2以与实施例1相同的方式进行了测定。
另一方面,对于实施例3~8及10~13中的第2相邻层的折射率n2,使用各样品,除此以外,通过与折射率n1相同的方法求出。但是,第2相邻层的折射率n2的测定中,测定除了各样品中的第2相邻层以外的层的折射率来去除了其影响。
[实施例2]
将甲苯填充于单元内,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了样品2。代替样品1使用了样品2,除此以外,以与实施例1相同的方式实施了各评价。
[实施例3]
<取向膜的形成>
对实施例1的带取向膜的TAC薄膜1中的取向膜1的表面进行摩擦处理,通过线棒连续涂布下述光吸收各向异性层形成用组合物C2,在120℃下加热60秒钟之后,冷却至室温(23℃)。
接着,在80℃下加热60秒钟,并再次冷却至变为室温。
然后,使用LED灯(中心波长365nm)在照度200mW/cm2的照射条件下照射2秒钟,由此在取向膜1(相当于第1相邻层)的表面上形成了光吸收各向异性层2。
接着,通过线棒将上述取向膜形成用组合物1涂布于与光吸收各向异性层2中的取向膜1相反的一侧的表面。将形成有涂膜的支撑体在60℃的暖风下干燥60秒钟,进而在100℃的暖风下干燥120秒钟形成了取向膜3-2(相当于第2相邻层)。取向膜3-2的膜厚为1μm。如此,获得了光学层叠体3(样品3)。
使用切削光学层叠体3而获得的光吸收各向异性层2,除此以外,以与实施例1相同的方式测定了透射率中心轴角度θs。并且,代替样品1使用了样品3,除此以外,以与实施例1相同的方式实施了各评价。
Figure BDA0003707001110000811
Figure BDA0003707001110000821
[实施例4]
以与实施例3相同的方式,在纤维素酰化物薄膜上形成了取向膜1及光吸收各向异性层2。通过线棒将下述组合物4连续涂布于与光吸收各向异性层2中的取向膜1相反的一侧的表面。将形成有涂膜的支撑体在100℃的暖风下干燥60秒钟,形成了相邻层4-2。相邻层4-2的膜厚为0.5μm。如此,获得了光学层叠体4(样品4)。
使用切削光学层叠体4而获得的光吸收各向异性层2,除此以外,以与实施例1相同的方式测定了透射率中心轴角度θs。并且,代替样品1使用了样品4,除此以外,以与实施例1相同的方式实施了各评价。
Figure BDA0003707001110000822
[化学式39]
Figure BDA0003707001110000823
[实施例5]
以与实施例3相同的方式,在纤维素酰化物薄膜上形成了取向膜1。接着,制备下述组成液5,一边搅拌一边溶解1小时,用0.45μm过滤器进行了过滤。
Figure BDA0003707001110000831
[化学式40]
Figure BDA0003707001110000832
将上述组成液5涂布于上述取向膜1的表面,在60℃下干燥2分钟,获得了涂布膜5。使用紫外线曝光装置从极角30°对所获得的涂布膜5照射紫外线(照射量2000mJ/cm2),制作了带光取向膜5-1(相当于第1相邻层)的薄膜5。光取向膜5-1的膜厚为0.03μm。
接着,通过线棒将下述光吸收各向异性层形成用组合物C3连续涂布于光取向膜5-1的表面,在120℃下加热60秒钟之后,冷却至室温(23℃)。
接着,在80℃下加热60秒钟,并再次冷却至变为室温。
然后,使用LED灯(中心波长365nm)在照度200mW/cm2的照射条件下照射2秒钟,由此在光取向膜5-1的表面形成了光吸收各向异性层3。
接着,通过线棒将上述取向膜形成用组合物1涂布于与光吸收各向异性层3中的取向膜5-1相反的一侧的表面。将形成有涂膜的支撑体在60℃的暖风下干燥60秒钟,进而在100℃的暖风下干燥120秒钟,形成了取向膜3-2(相当于第2相邻层)。取向膜3-2的膜厚为1μm。如此,获得了光学层叠体5(样品5)。
使用切削光学层叠体5而获得的光吸收各向异性层3,除此以外,以与实施例1相同的方式测定了透射率中心轴角度θs。并且,代替样品1使用了样品5,除此以外,以与实施例1相同的方式实施了各评价。
Figure BDA0003707001110000833
Figure BDA0003707001110000841
[实施例6]
以与实施例3相同的方式,在纤维素酰化物薄膜上形成了取向膜1,对表面进行了摩擦处理。接着,使用线棒将下述的相邻层用组合物6-1涂布于取向膜1的表面,制作了涂布层6-1。
接着,在120℃下将涂布层6-1加热30秒钟,并将涂布层6-1冷却至变为室温(23℃)。此外,在80℃下加热60秒钟,并再次冷却至变为室温。
然后,使用LED灯(中心波长365nm)在照度200mW/cm2的照射条件下照射1秒钟,由此在取向膜1的表面制作了相邻层6-1(相当于第1相邻层)。相邻层6-1的膜厚为0.60μm。
Figure BDA0003707001110000842
Figure BDA0003707001110000851
低分子液晶性化合物M-1
[化学式41]
Figure BDA0003707001110000852
表面改良剂F-1
[化学式42]
Figure BDA0003707001110000853
接着,以与实施例3相同的方式,在相邻层6-1上形成光吸收各向异性层2,在与光吸收各向异性层2中的相邻层6-1相反的一侧的表面形成了取向膜3-2(相当于第2相邻层)。如此,获得了光学层叠体6(样品6)。
使用切削光学层叠体6而获得的光吸收各向异性层2,除此以外,以与实施例1相同的方式测定了透射率中心轴角度θs。并且,代替样品1使用了样品6,除此以外,以与实施例1相同的方式实施了各评价。
[实施例7]
以与实施例3相同的方式,在纤维素酰化物薄膜上形成了取向膜1(相当于第1相邻层)及光吸收各向异性层2。将UV固化型粘结剂ARONIX UVX-5457(TOAGOSEI CO.,Ltd.制)涂布于与光吸收各向异性层2中的取向膜1相反的一侧的表面,使用紫外线曝光装置照射紫外线(照射量1000mJ/cm2),形成了粘结层。粘结层(相当于第2相邻层)的膜厚为2μm。如此,获得了光学层叠体7(样品7)。
使用切削光学层叠体7而获得的光吸收各向异性层2,除此以外,以与实施例1相同的方式测定了透射率中心轴角度θs。并且,代替样品1使用了样品7,除此以外,以与实施例1相同的方式实施了各评价。
[实施例8]
代替利用光吸收各向异性层形成用组合物C2所获得的光吸收各向异性层2,使用利用下述光吸收各向异性层形成用组合物C4获得的光吸收各向异性层4,除此以外,以与实施例3相同的方式,获得了光学层叠体8(样品8)。
使用切削光学层叠体8而获得的光吸收各向异性层4,除此以外,以与实施例1相同的方式测定了透射率中心轴角度θs。并且,代替样品1使用了样品8,除此以外,以与实施例1相同的方式实施了各评价。
Figure BDA0003707001110000861
[实施例9]
代替利用光吸收各向异性层形成用组合物C1所获得的光吸收各向异性层1,使用利用下述光吸收各向异性层形成用组合物C9获得的光吸收各向异性层9,除此以外,以与实施例2相同的方式制作了样品9。代替样品1使用了样品9,除此以外,以与实施例1相同的方式实施了各评价。
Figure BDA0003707001110000862
Figure BDA0003707001110000871
[实施例10]
代替利用光吸收各向异性层形成用组合物C2所获得的光吸收各向异性层2,使用利用下述光吸收各向异性层形成用组合物C10获得的光吸收各向异性层10,除此以外,以与实施例3相同的方式,制作了光学层叠体10(样品10)。
使用切削光学层叠体10而获得的光吸收各向异性层10,除此以外,以与实施例1相同的方式测定了透射率中心轴角度θs。并且,代替样品1使用了样品10,除此以外,以与实施例1相同的方式实施了各评价。
Figure BDA0003707001110000872
Figure BDA0003707001110000881
[实施例11]
代替利用光吸收各向异性层形成用组合物C2所获得的光吸收各向异性层2,使用利用下述光吸收各向异性层形成用组合物C11获得的光吸收各向异性层11,除此以外,以与实施例3相同的方式,制作了光学层叠体11(样品11)。
使用切削光学层叠体11而获得的光吸收各向异性层11,除此以外,以与实施例1相同的方式测定了透射率中心轴角度θs。并且,代替样品1使用了样品11,除此以外,以与实施例1相同的方式实施了各评价。
Figure BDA0003707001110000882
[实施例12]
代替利用光吸收各向异性层形成用组合物C2所获得的光吸收各向异性层2,使用利用下述光吸收各向异性层形成用组合物C12获得的光吸收各向异性层12,除此以外,以与实施例3相同的方式,制作了光学层叠体12(样品12)。
使用切削光学层叠体12而获得的光吸收各向异性层12,除此以外,以与实施例1相同的方式测定了透射率中心轴角度θs。并且,代替样品1使用了样品12,除此以外,以与实施例1相同的方式实施了各评价。
Figure BDA0003707001110000891
[实施例13]
代替利用光吸收各向异性层形成用组合物C2所获得的光吸收各向异性层2,使用利用下述光吸收各向异性层形成用组合物C13获得的光吸收各向异性层13,除此以外,以与实施例3相同的方式,制作了光学层叠体13(样品13)。
使用切削光学层叠体13而获得的光吸收各向异性层13,除此以外,以与实施例1相同的方式测定了透射率中心轴角度θs。并且,代替样品1使用了样品13,除此以外,以与实施例1相同的方式实施了各评价。
Figure BDA0003707001110000892
Figure BDA0003707001110000901
[化学式43]
Figure BDA0003707001110000902
[比较例1]
将纯水填充于单元内,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了样品H1。代替样品1使用了样品H1,除此以外,以与实施例1相同的方式实施了各评价。
[比较例2]
代替光吸收各向异性层1,使用利用下述光吸收各向异性层形成用组合物C5形成的光吸收各向异性层5,除此以外,以与实施例1相同的方式,制作了样品H2。
使用切削样品H2而获得的光吸收各向异性层5,除此以外,以与实施例1相同的方式测定了透射率中心轴角度θs。并且,代替样品1使用了样品H2,除此以外,以与实施例1相同的方式实施了各评价。
Figure BDA0003707001110000903
Figure BDA0003707001110000911
将评价结果示于表1。
另外,表中,色素浓度是指相对于光吸收各向异性层形成用组合物(液晶组合物)的总固体成分质量的二色性物质的含量(质量%)。并且,表中,θs/n1是指相对于折射率n1的透射率中心轴角度θs的比率,θs/n2是指相对于折射率n2的透射率中心轴角度θs的比率。
[表1]
Figure BDA0003707001110000921
如表1所示,示出在使用本发明所涉及的实施例1~13的光学层叠体的情况下,与比较例1~2相比,能够视觉辨认对比度及清晰性这两种优异的图像。
由实施例1与实施例2的对比示出,只要折射率n1及折射率n2均在1.50~1.65的范围内,则能够视觉辨认清晰性更优异的图像。
由实施例3与实施例8的对比示出,只要相对于液晶组合物的总固体成分质量的二色性物质的浓度为10.0质量%以上,则能够视觉辨认对比度更优异的图像。
由实施例2与实施例9的对比示出,只要n1/θs及n2/θs的值均为在0.037以上内(实施例2),则能够视觉辨认清晰性更优异之图像。
由实施例3、10及11的对比示出,只要n1/θs及n2/θs的值均在0.083以下内(实施例3及11),则能够视觉辨认清晰性更优异之图像。
符号说明
1-光吸收各向异性层,10-二色性物质,A、B、C、D-偏振光。

Claims (10)

1.一种光学层叠体,其具有:
光吸收各向异性层,由含有液晶性化合物及二色性物质的液晶组合物形成;
第1相邻层,与所述光吸收各向异性层的一个表面接触而配置;及
第2相邻层,和与所述光吸收各向异性层中的所述一个表面相反的一侧的表面接触而配置,
所述二色性物质的含量相对于所述液晶组合物的总固体成分质量为7.0质量%以上,
所述光吸收各向异性层的透射率中心轴与所述光吸收各向异性层表面的法线方向所成的角度θs为5~60°,
所述第1相邻层的折射率n1及所述第2相邻层的折射率n2均为1.46~1.72。
2.根据权利要求1所述的光学层叠体,其中,
所述角度θs与所述折射率n1及所述折射率n2的关系满足下述式(N1)及下述式(N2),
0.037≤n1/θs≤0.083 (N1),
0.037≤n2/θs≤0.083 (N2)。
3.根据权利要求1或2所述的光学层叠体,其中,
所述二色性物质的含量相对于所述液晶组合物的总固体成分质量为10.0质量%以上。
4.根据权利要求1或2所述的光学层叠体,其中,
所述折射率n1及所述折射率n2中的至少一个为1.50~1.65。
5.根据权利要求1或2所述的光学层叠体,其中,
所述折射率n1及所述折射率n2均为1.50~1.65。
6.根据权利要求1或2所述的光学层叠体,其中,
所述折射率n1与所述折射率n2之差的绝对值为0.21以下。
7.根据权利要求1或2所述的光学层叠体,其中,
所述第1相邻层及所述第2相邻层中的至少一个含有聚乙烯醇、聚酰亚胺或它们的衍生物。
8.一种视角控制系统,其具有在面内方向具有吸收轴的起偏器及权利要求1至7中任一项所述的光学层叠体。
9.一种图像显示装置,其具有显示元件及权利要求8所述的视角控制系统,
所述视角控制系统配置于所述显示元件中的至少一个主表面。
10.根据权利要求9所述的图像显示装置,其中,
所述视角控制系统所具有的光学层叠体配置于比所述视角控制系统所具有的起偏器更靠视觉辨认侧。
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