TW200927837A - Liquid crystal coating solution, and polarizing film - Google Patents

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Shichi Matsuda
Kyoko Nishiguchi
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Description

200927837 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種液晶性塗佈液以及使用其而製作之偏 光膜。 【先前技術】
液晶面板中’係使用偏光板來控制通過液晶之光線之旋 光性。先前，作為該等偏光板’廣泛使用將聚乙烯醇等之 樹脂膜用碘或二色性色素染色，並沿一個方向加以延伸所 得之偏光板。但是，上述偏光板存在以下問題：於某些色 素或樹脂膜種類下，耐熱性或耐光性並不充分，而且隨著 液晶面板大型化，製造臈之裝置亦大型化。 針對於此，已知有將含有溶致型液晶化合物之液晶性塗 佈液流延於玻璃板或樹脂膜等基材上，並使溶致型液晶化 合物配向而形成偏光膜的方法。溶致型液晶化合物於溶液 中形成表現液晶性之超分子聚㈣，藉由施加剪切應力而 流延含有該超分子聚集體之液晶性塗佈液時，超分子聚集 體之長軸方向配向於流延方向上^偶氮化合物係此種溶致 型液晶化合物之一種（專利文獻D。溶致型液晶化合物之偏 光膜無需進行延伸，^會由於延伸而導致寬度方向上產生 收縮，故而容易獲得寬度較寬之偏光膜。並且此種偏光膜 可使膜厚顯者變薄’因此其前景值得期待。 乂旦是，流延先前之含有偶氮化合物之液晶性塗佈液而獲 侍的偏光膜存在下述問題： 缸於乾娣過程中，會有微細結晶 析出於膜中’導致偏光膜之霧度（光散射）增大、透明性惡 I35853.doc 200927837 化。因此’業界正在謀求一種霧度問題得到解決之含有新 顆之偶氮化合物的液晶性塗佈液。 [專利文獻1]日本專利特開2006-323377號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 本發明之目的在於對由含有偶氮化合物之液晶性塗佈液 所獲得的偏光膜，提供一種於乾燥過程中，微細結晶析出 於膜中而導致偏光膜之霧度（光散射）增大、透明性惡化的 問題得到解決的含有新穎之偶氮化合物的液晶性塗佈液。 [解決問題之技術手段] 本發明者等人對含有偶氮化合物之液晶性塗佈液的微細 結晶析出現象進行了銳意研究，結果發現，藉由使用包含 t定之位置上取代有磺酸基等取代基之胺基萘酚骨架的偶 虱化合物可抑制析出’從而可獲得霧度較小之偏光膜。 本發明之要旨如下所述。 (1)本發明之液晶性塗佈液之特徵在於：包含下述通式 (1)所表不之偶氮化合物以及溶解上述偶氮化合物之溶劑： [化1]
式（1)中，Q〗表示可具有取代基之芳基，Q2表示可具有取 代基之伸芳基，R表示氫原子、碳數為U之烷基、乙醯 135853.doc 200927837 基、苯曱醯基或者苯基（該等基可具有取代基），Μ表示相 對離子。 (2) 本發明之液晶性塗佈液之特徵在於：上述偶氮化合 物之濃度為0.5重量％〜5〇重量％。 (3) 本發明之液晶性塗佈液之特徵在於··上述液晶性塗 佈液之pH值為5〜9。 • (4)本發明之偏光膜之特徵在於：其係將上述液晶性塗 佈液流延成薄膜狀並加以乾燥而獲得者。 ❹ [發明之效果] 藉由使用本發明之含有新穎之偶氮化合物的液晶性塗佈 液，可使流延含有偶氮化合物之液晶性塗佈液並加以乾燥 而獲得的偏光膜中，於乾燥過程中微細結晶析出於膜中的 現象得到抑制，從而獲得霧度較小之偏光膜。 【實施方式】 本發明者等人認為，含有上述偶氮化合物之本發明之液 ❹ 晶性塗佈液，可抑制流延液晶性塗佈液後進行乾燥時會析 2微細結晶之現象。其結果，引起霧度之微細結晶相比先 . 前大幅減少，從而使霧度降低。本發明者等人認為，本發 明之液晶性塗佈液係藉由對塗佈液中所含之偶氮化合物之 .肖構中，由於平面性較高而有較高之可能性成為缺乏溶解 性之部位的胺基萘酚骨架的特定位置處導入磺酸基，而使 偶氮化合物變得容易溶解，從而可抑制微細結晶之析出。 [液晶性塗佈液] 本發明之液晶性塗佈液包含下述通式〇)所表示之偶氮 135853.doc 200927837 化合物以及溶解該偶氮化合物之溶劑： [化1]
…⑴ 式（1)中’ Ql表示可具有取代基之芳基，q2表示可具有取 代基之伸芳基，R表示氫原子、碳數為1〜3之烷基、乙醯 基、苯甲醯基或者苯基（該等基可具有取代基），M表示相 對離子。 本發明之液晶性塗佈液中，上述偶氮化合物於溶液中形 成超刀子聚集體而表現出液晶相。對液晶相並無特別限 制，可列舉向列型液晶相、六方液晶相等。該等液晶相可 藉由使用偏光顯微鏡來觀察其光學紋理而加以識別、確 認。 本發明之液晶性塗佈液中的上述偶氮化合物之濃度較好 的是0.5重量％〜5〇重量％。若可獲得上述範圍之濃度的至 少一部分表現出穩定之液晶相的液晶性塗佈液則可容易 地獲传目標厚度（例如〇.4 μηι)之偏光膜。 本發明之液晶性塗佈液之ρΗ值較好的是5〜9。若值為 上述範圍，則可獲得配向度較高之偏光膜，並且不會腐蝕 不鏽鋼等金屬製之塗佈機，故而生產性優異。 本發明之液晶性塗佈液只要含有上述特定之偶氮化合物 135853.doc 200927837 與溶劑，則可添加其他任意物質，例如可添加其他液晶化 合物或添加劑。作為添加劑，例如可列舉界面活性劑、抗 氧化劑、抗靜電劑等。該等添加劑之濃度通常 %。 對本發明之液晶性塗佈液之製備方法並無㈣限制，例 如既可於溶劑中添加上鐵化合物，亦可相反地於上述 偶氮化合物中添加溶劑。 [偶氮化合物]
本發明之液晶性塗佈液中所使用的偶氮化合物係以上述 通式⑴所表示之化合物，其具有當於溶解於溶劑中形成溶 液之狀態下改變其溫度或濃度’貝會產生等向相_液晶相 =相轉移的性質（溶致液晶性）。以上述通式⑴所表示之偶 氮化合物於可見光區域（波長為380 nm〜780 nm)表現出吸 收一色性，藉由使其特定位置處具有磺酸基等取代基，可 抑制微細結晶之析出，從而可獲得霧度較小之偏光膜。 上述式（1)中，Q〗表示可具有取代基之芳基，Q2表示可 具有取代基之伸芳基，取代基係使用適合於調整吸收波長 之範圍之取代基。 上述式（1)中’ R表示氫原子、碳數為i〜3之烷基、乙醯 基、苯甲酿基或者苯基（該等基可具有取代基）。 上述式（1)中，M表示相對離子’較好的是氫原子、鹼金 屬原子、驗土金屬原子、上述金屬之金屬離子或者經取代 或未經取代之銨離子。作為金屬離子，例如可列舉：Li+、
Ni 、Fe 、Cu2+、Ag+、Zn2+、Al3+、Pd2+、Cd2+、 135853.doc 200927837 對離子Μ為多價離子之 有-個多價離子(相對
Sn2+、c〇2+、Mn2+、Ce3+ 等。於相 情形時’複數分子之偶氮化合物共 離子）。 述通式（2)或者（3)所表示 上述偶氣化合物較好的是以下 者： [化2]
SO3M ···⑵ [化3]
❹ ;式⑺及（3)中，與式⑴相同；χ表示氣原子、函素 原子m基、碳數為卜4之烧基、碳數為卜4之烧氧 基或者-so3m基。 上述式⑴及式（2)所表示之偶氛化合物例如可藉由以下 方式而獲得.利用常法使苯胺衍生物與萘衍生物重氮化並 進行偶合反應而獲得單偶氮化合物，之後進一步重氮化， 並與1-胺基-8-萘酚衍生物進行偶合反應。 135853.doc 200927837 [溶劑] 本發明中所使用之溶劑係溶解上述偶氮化合物者 的是使用親水性溶劑。上述親水性溶劑較好的是 類、溶纖劑類以及該等之混合溶劑。亦可於溶劑令添加甘 油、乙二醇等水溶性化合物。該等添加物可用於調整偶氮 化合物之易溶性或液晶性塗佈液之乾燥速度。 [偏光膜] 本發明之偏光膜可藉由將本發明之液晶性塗佈液流延於 基材或金屬轉筒表面並加以乾燥而獲得。至於流延方法， 只要可均一地流延液晶性塗佈液則並無特別限制，可使用 適當之塗佈機，例如斜板式塗佈機、槽模塗佈機、到棒塗 佈機（bar coater)、棒式塗佈機（rod c〇ater)、輥塗佈機、簾 幕式塗佈機、喷霧塗佈機等。對乾燥方法並無特別限制， 可採用自然乾燥、減壓乾燥、加熱乾燥、減壓加熱乾燥 等。作為加熱乾燥方法，可使用空氣循環式乾燥烘箱或者 加熱輥等任意之乾燥裝置進行加熱乾燥。加熱乾燥時之乾 燥溫度較好的是50°C〜120°C。本發明之偏光膜較好的是， 以使殘存溶劑量相對於膜之總重量為5重量％以下之方式 對其進行乾燥。 本發明之偏光膜較好的是於可見光區域（波長為38〇 nm〜780 nm)表現出吸收二色性。此種特性可藉由使上述偶 氮化合物於偏光膜中配向而獲得。上述偶氮化合物於液晶 性塗佈液中形成超分子聚集體，當一面施加剪切應力一面 流延液晶性塗佈液時，超分子聚集體之長軸方向配向於流 135S53.doc 12 200927837 延方向上。配向方法除施加剪切應力以外，亦可組合使用 摩擦處理或光配向等配向處理、以及利用磁場或電場之配 向等。 本發明之偏光膜之厚度較好的是0.1 μηι〜3 μιη。本發明 之偏光膜之偏光度較好的是90%以上，更好的是95%以 上。利用本發明’可使偏光膜之霧度值較好的是達到1〇0/〇 . 以下，更好的是5%以下，進而更好的是2%以下。 [基材] © 對用來流延本發明之液晶性塗佈液之基材並無特別限 制’既可為單層亦可為複數層之積層體（例如包含配向膜 者）°基材具體可列舉玻璃板或樹脂膜。於基材包含配向 膜之情形時，配向膜較好的是經實施配向處理者。作為包 含配向膜之基材，例如可列舉於玻璃板上塗佈聚醯亞胺膜 而獲得之基材。對該聚醯亞胺膜，可藉由公知之方法，例 如摩擦等機械配向處理或者光配向處理等而賦予其配向 性。基材玻璃較好的是液晶單元中所使用之無鹼玻璃。於 需要可撓性之用途中，較好的是樹脂膜基材。可藉由摩擦 等對樹脂膜之表面實施配向處理，亦可於樹脂膜之表面形 成由其他材料所構成之配向膜。作為用作基材之樹脂膜之 ' 材料’只要為具有膜形成性之樹脂則並無特別限定，可列 舉♦苯乙烯系樹脂、（曱基）丙烯酸系樹脂、聚酯系樹脂、 聚烯烴系樹脂、降宿稀系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、纖維素 系樹脂、聚乙烯醇系樹脂、聚碳酸酯系樹脂。基材之厚度 除取決於用途以外並無特別限定，通常為1 μιη〜1000 μηι之 135853.doc -13· 200927837 範圍。 [偏光膜之用途] 本發明之偏光膜可較好地用作偏光元件。偏光元件可用 於各種液晶面板，例如：電腦、影印機等〇A設備（〇ffice automation equipment，辦公室自動化設備），行動電話、 鐘錶、數位相機、攜帶式資訊終端、便攜式遊戲機等行動 ' 設備，視訊攝影機、電視、微波爐等家用設備，後台監視 器，汽車導航、汽車音響等車載用設備，商鋪用螢幕等顯 © 示設備’監控用監視器等警戒設備，看護用監視器、醫療 用監視器等醫療設備之液晶面板。可將本發明之偏光膜自 基材剝離後使用’亦可於與基材積層之狀態下使用。於與 基材積層之狀態下應用於光學用途之情形時，基材較好的 是對可見光透明者。於自基材剝離之情形時，較好的是積 層於其他支持體或光學元件上使用。 [實施例] [實施例1] 利用常法（細田豐著「理論製造染料化學第5版」1968 年7月15曰由技法堂發行，第135頁〜152頁），使4_硝基苯 胺與8-胺基-2-萘績酸重氮化並進行偶合反應，獲得單偶氣 化合物。同樣利用常法將所獲得之單偶氮化合物重氮化， 進而與1-胺基_8_萘盼_2,4_二橫酸鐘鹽進行偶合反應，獲得 含有下述結構式（4)之偶氮化合物之粗產物，用氯化鋰對該 粗產物進行鹽析，藉此獲得下述結構式（4)之偶氮化合物： [化4] 135853.doc • 14- 200927837
將上述結構式（4)之偶氮化合物溶解於離子交換水中， 製備20重量％之液晶性塗佈液。該液晶性塗佈液之pH值為 7.8。用聚乙烯滴管汲取該液晶性塗佈液並夾持於2片載玻 片之間，於室溫（23°C)下用偏光顯微鏡進行觀察，結果觀 察到向列型液晶相。 使用到棒塗佈機（BUSCHMAN公司製造商品名「Mayer rot HS4」）’於經實施摩擦處理及電暈處理之降搐烯系聚 合物膜（日本ΖΕΟΝ公司製造商品名「Zeonor」）之表面， 將上述液晶性塗佈液流延成薄膜狀，於23。(：之恆溫室内使 其自然乾燥’製作出厚度為〇.4 pm之偏光膜。所獲得之偏 光膜之光學特性示於表！。 [實施例2] 除將4-硝基苯胺變更為對茴香胺以外’以與實施例1相 同之方法獲得下述結構式（5)之化合物： [化5]
…⑸ 135853.doc 15 200927837 將上述結構式（5)之偶氮化合物溶解於離子交換水中， 製備20重量％之液晶性塗佈液。該液晶性塗佈液之pH值為 7.5。用聚乙烯滴管汲取該液晶性塗佈液並夾持於2片載玻 片之間，於室溫（23 °C )下用偏光顯微鏡進行觀察，結果觀 察到向列型液晶相。用離子交換水進一步稀釋上述液晶性 塗佈液，製備10重量％之液晶性塗佈液。使用該液晶性塗 佈液，以與實施例1相同之方法製作厚度為0.6 μηι之偏光 膜。所獲得之偏光臈之光學特性示於表1。 [實施例3] 除將4-硝基苯胺變更為對曱笨胺以外，以與實施例1相 同之方法獲得下述結構式（6)之化合物： [化6]
將上述結構式（6)之偶氮化合物溶解於離子交換水中， 製備20重量％之液晶性塗佈液。該液晶性塗佈液之pH值為 7.5°用聚乙烤滴管汲取該液晶性塗佈液並夾持於2片載玻 片之間’於室溫（23 t)下用偏光顯微鏡進行觀察，結果觀 察到向列型液晶相。用離子交換水進一步稀釋上述液晶性 塗佈液，製備10重量％之液晶性塗佈液。使用該液晶性塗 135853.doc -16- 200927837 佈液’以與實施例1相同之方法製作厚度為〇 .6 μίη之偏光 膜。所獲得之偏光膜之光學特性示於表1。 [實施例4] 除將8 -胺基-2-萘續酸變更為5 -胺基-1-萘紛_3-績酸水合 物以外，以與實施例1相同之方法獲得下述結構式（7)之化 合物： [化7]
將上述結構式（7)之偶氮化合物溶解於離子交換水中， 製備20重量％之液晶性塗佈液。該液晶性塗佈液之pH值為 8.3。用聚乙稀·滴官汲取該液晶性塗佈液並夹持於2片載玻 片之間’於室溫（23C)下用偏光顯微鏡進行觀察，结果觀 察到向列型液晶相。用離子交換水進一步稀釋上述液晶性 塗佈液，製備5重量％之液晶性塗佈液。除使用該液晶性 塗佈液並使用刮棒塗佈機（BUSCHMAN公司製造商品名 「Mayer rot HS9」）以外，以與實施例1相同之方法製作厚 度為0.6 μίη之偏光膜。所獲得之偏光膜之光學特性示於 表1。 [比較例1] 除使用7-胺基-1-萘酚-3,6-二磺酸鋰鹽來代替丨-胺某 135853.doc •17· 200927837 萘酚-2,4-二績酸鋰鹽以外， 溆謦搞你丨 Γ以與貫施例1相同之方法獲得 下述式（8)之偶氮化合物： [化8]
將上述結構式（8)之偶氮化合物溶解於離子交換水中， 製備20重量％之液晶性塗佈液。該液晶性塗佈液之值為 6.7。用聚乙烯滴管汲取該液晶性塗佈液並夾持於2片載玻 片之間，於室溫（23。〇下用偏光顯微鏡進行觀察，結果觀 察到向列型液晶相。使用上述液晶性塗佈液，以與實施例 1相同之方法製作厚度為0.8 μιη之偏光膜。所獲得之偏光 膜之光學特性示於表1。 [比較例2] 除將4-硝基苯胺變更為對茴香胺以外，以邀 ”比較例1相 同之方法獲得下述結構式（9)之化合物： [化9]
135853.doc -18· 200927837 將上述結構式（9)之偶氮化合物溶解於離子交換水中， 製備20重量％之液晶性塗佈液。該液晶性塗佈液之pH值為 6·〇。用聚乙烯滴管汲取該液晶性塗佈液並夾持於2片載玻 片之間，於室溫（231 )下用偏光顯微鏡進行觀察，結果觀 察到向列型液晶相。用離子交換水進一步稀釋上述液晶性 塗佈液，製備10重量％之液晶性塗佈液。使用該液晶性塗 佈液，以與實施例丨相同之方法製作厚度為〇 6 μιη之偏光 膜。所獲得之偏光膜之光學特性示於表1。 [比較例3] 除將4-硝基苯胺變更為對曱苯胺以外，以與比較例1相 同之方法獲得下述結構式（10)之化合物： [化 10] ❹
…(10) 將上述結構式（10)之偶氮化合物溶解於離子交換水中， 製備20重量％之液晶性塗佈液。該液晶性塗佈液之pH值為 6·〇。用聚乙烯滴管汲取該液晶性塗佈液並夾持於2片載玻 片之間’於室溫（23C)下用偏光顯微鏡進行觀察，結果觀 察到向列型液晶相。用離子交換水進一步稀釋上述液晶性 塗佈液’製備1 〇重量％之液晶性塗佈液。使用該液晶性塗 135853.doc -19- 200927837 佈液，以與實施例1相同之方法製作厚度為0.6 μηι之偏光 膜。所獲得之偏光膜之光學特性示於表1。 [表1] 化合物 偏光度(％) 霧度值(％) 實施例1 化合物(4) 98.0 1.8 實施例2 化合物(5) 99.7 0.9 實施例3 化合物(6) 98.8 0.7 實施例4 化合物(7) 97.7 1.2 比較例1 化合物(8) 98.1 12.3 比較例2 化合物(9) 92.5 17.9 比較例3 化合物(10) 92.7 16.5 [測定方法] [液晶相之觀察] 用聚乙烯滴管汲取少量之液晶性塗佈液，並夾持於2片 載玻片（松浪玻璃公司製造商品名「MATSUNAMI SLIDE GLASS」）之間，用偏光顯微鏡（Olympus公司製造商品名 「OPTIPHOT-POL」）觀察該液晶性塗佈液。 [pH值之測定] 液晶性塗佈液之pH值，係使用pH值測定器（DENVER INSTRUMENT公司製造商品名「Ultra BASIC」）進行測 定。 [厚度之測定] 將偏光膜之一部分剝離，使用非接觸式三維表面形狀測 定系統（Ryoka Systems公司製造 製品名 「Micromap MM5200」）測定階差，藉此求出厚度。 [偏光度之測定] 使用分光光度計（曰本分光公司製造商品名「V-7100」）， 135853.doc -20- 200927837 測定波長380 nm〜780 nm之範圍之偏振光透過光譜。求出 利用該光譜而進行能見度修正後的最大透過率方向之直線 偏振光的透過率丫,、以及與其正交之方向的透過率Y2，藉 由偏光度求出偏光度。 [霧度之測定;| 使用霧度測定裝置（村上色彩研究所製造製品名「HR-WO」）’於室溫（23〇c )下測定霧度。重複次數為3次，將3 次測定之平均值作為測定值。 ❹ 135853.doc

Claims (1)

  1. 200927837 十、申請專利範圍： 1. 一種液晶性塗佈 之偶亂化合物以 [化1] 液，其特徵在於包含下述通式（1)所表八 及溶解上述偶氮化合物之溶劑·· 7、
    (式⑴中，Q,表示可具有取代基之芳基，Q2表示可具有 取代基之伸芳基，R表示氫原子、碳數為1〜3之烷基、乙 醯基苯甲醯基或者苯基（該等基可具有取代基卜Μ表 示相對離子）。 2. 如味求項丨之液晶性塗佈液，其中上述偶氮化合物之濃 度為0.5重量％〜50重量％。 3. 如明求項丨或2之液晶性塗佈液，其中上述液晶性塗佈液 ❹ 之PH值為5〜9。 種偏光膜，其特徵在於：其係將如請求項丨至3中任一 < 項之液晶性塗佈液流延成薄膜狀並加以乾燥而獲得者。 135853.doc 200927837 七、指定代表圖·· (一) 本案指定代表圖為：（無） (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：
    OH NHR Q 厂 N=N_
    S03M …⑴
    135853.doc
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