TWI409321B - Liquid crystal coating liquid and polarizing film - Google Patents

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Description

液晶性塗布液及偏光膜 發明領域
本發明係有關於一種液晶性塗布液及使用其所製造之偏光膜。
 發明背景
作為液晶面板的偏光板，係廣泛地使用藉由碘或二色性色素將聚乙烯醇等的樹脂薄膜染色並在一方向拉伸而成之偏光板。但是上述偏光板係因色素或樹脂薄膜的種類，耐熱性或耐光性不充分。而且伴隨著液晶面板的大型化，薄膜的製造裝置必須大型化。
對此，已知有一種方法，係將含有具有易溶(lyotropic)液晶化合物之液晶性塗布液，延流至玻璃板或樹脂薄膜等的基材上，並使易溶液晶化合物配向來形成偏光膜之方法。
易溶液晶化合物在溶液中係形成顯示液晶性的超分子締合體，若對含有其的液晶性塗布液施加剪切應力而使其延流時，超分子締合體的長軸方向會配向於延流方向。
作為此種易溶液晶化合物，有偶氮化合物(專利文獻1)。易溶液晶化合物的偏光膜不需要拉伸。又，能夠將膜厚度顯著地薄化。因此，易溶液晶化合物的偏光膜之將來性被期待。
但是先前之將含有偶氮化合物的液晶性塗布液延流而得到的偏光膜，於乾燥過程在膜中有微細結晶析出而偏光膜的霧度(光散射)變大，致使透明性變差。因此，為了解決霧度的問題，要求一種含有新穎偶氮化合物之液晶性塗布液。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]　特開2006-323377號公報
先前之將含有偶氮化合物的液晶性塗布液延流而得到的偏光膜，於乾燥過程在膜中有微細結晶析出而偏光膜的霧度(光散射)變大，致使透明性變差。為了解決該霧度的問題，本發明係提供一種含有新穎偶氮化合物之液晶性塗布液。
本發明的要點如以下。
(1)本發明的液晶性塗布液係含有下述通式(1)所表示的偶氮化合物及溶解該偶氮化合物之溶劑。
通式(1)中，Q1 係表示亦可具有取代基之芳基。Q2 係表示亦可具有取代基之伸芳基。R係表示氫原子、碳數1～3的烷基、乙醯基、苯甲醯基或亦可具有取代基之苯基。M係表示相對離子。
(2)本發明的液晶性塗布液，其中溶劑係親水性溶劑。
(3)本發明的液晶性塗布液，其中偶氮化合物的濃度為0.5重量%～50重量%。
(4)本發明的液晶性塗布液，其中液晶性塗布液的pH為5～9。
(5)本發明的偏光膜，其係將上述的液晶性塗布液延流成為薄膜狀並乾燥而得到。
本發明者等對於含有偶氮化合物的液晶性塗布液之微細結晶的析出進行專心研討。其結果，發現藉由使用磺酸基等的取代基係在特定位置取代而成之含有胺基萘酚骨架的偶氮化合物，能夠得到霧度小的偏光膜。
因為胺基萘酚骨架係平面性高，成為缺乏溶解性的部位之可能性高。本發明的液晶性塗布液係在特定位置導入磺酸基而變為容易將胺基萘酚骨架溶解。認為藉此能夠抑制微細結晶的析出。
含有上述的偶氮化合物之本發明的液晶性塗布液，係在延流並使其乾燥時能夠抑制微細結晶的析出。其結果，相較於先前，成為霧度的原因之微細結晶的大小係變小。認為藉此能夠減少霧度。
將含有本發明的偶氮化合物之液晶性塗布液延流並乾燥而得到的偏光膜，能夠抑制於乾燥過程在膜中有微細結晶析出。藉由使用含有本發明的偶氮化合物之液晶性塗布液，能夠得到霧度小的偏光膜。
 用以實施發明之形態 [液晶性塗布液]
本發明的液晶性塗布液係含有通式(1)所表示的偶氮化合物及溶解該偶氮化合物之溶劑。
通式(1)中，Q1 係表示亦可具有取代基之芳基。Q2 係表示亦可具有取代基之伸芳基。R係表示氫原子、碳數1～3的烷基、乙醯基、苯甲醯基或亦可具有取代基之苯基。M係表示相對離子。
在本發明的液晶性塗布液，上述的偶氮化合物在溶液中係形成超分子締合體並顯示液晶相。液晶相沒有特別限制，可舉出向列液晶相、六角形(hexagonal)液晶相等。該等液晶相能夠藉由使用偏光顯微鏡觀察光學花紋來識別、確認。
在本發明的液晶性塗布液之偶氮化合物的濃度係以0.5重量%～50重量%為佳。在上述濃度範圍，能夠得到至少一部分顯示安定的液晶相之液晶性塗布液，能夠容易地得到目標厚度的偏光膜。
本發明的液晶性塗布液的pH係以5～9為佳。pH在上述範圍時，能夠得到配向度高的偏光膜。又，因為不會腐蝕不鏽鋼等金屬製塗布器，生產性優良。
本發明的液晶性塗布液係只要含有上述的偶氮化合物及溶劑，亦可含有其他任意物，例如其他液晶化合物或添加劑。作為添加劑，可舉出界面活性劑、抗氧化劑、抗靜電劑。該等添加劑的濃度係通常小於10重量%。
本發明的液晶性塗布液的調配方法係沒有特別限制，例如可在溶劑添加偶氮化合物，相反地，亦可在偶氮化合物添加溶劑。
[偶氮化合物]
在本發明的液晶性塗布液所使用的偶氮化合物係上述通式(1)所表示的化合物。該偶氮化合物係使其溶解在溶劑而成的溶液狀態，若變化其濃度時具有產生各向同相-液晶相的相轉移之性質(易溶液晶性)。
在通式(1)所表示的偶氮化合物係在可見光區域(波長380nm～780nm)顯示吸收二色性。因為通式(1)所表示的偶氮化合物在特定位置具有磺酸基等的取代基，能夠抑制微細結晶的析出，且能夠得到霧度小的偏光膜。
在通式(1)中，Q1 係表示亦可具有取代基之芳基。Q2 係表示亦可具有取代基之伸芳基。作為Q1 及Q2 的取代基，能夠使用適合用以調整吸收波長的範圍之取代基。
R係表示氫原子、碳數1～3的烷基、乙醯基、苯甲醯基或亦可具有取代基之苯基。
M係表示相對離子，較佳是氫原子、鹼金屬原子、鹼土類金屬原子、其他的金屬離子、取代或未取代的銨離子。作為金屬離子，可舉出例如Li+ 、Ni2+ 、Fe3+ 、Cu2+ 、Ag+ 、Zn2 +、Al3 +、Pd2 +、Cd2 +、Sn2 +、Co2 +、Mn2 +、Ce3 +等。相對離子M係多價離子時，複數種偶氮化合物可共有一個多價離子(相對離子)。
通式(1)所表示的偶氮化合物係例如能夠藉由將苯胺衍生物及萘衍生物，使用常用方法使其重氮化及偶合反應而成為一偶氮化合物後，進而重氮化並使其與1-胺基-8-萘酚衍生物偶合反應來得到。
[溶劑]
在本發明所使用的溶劑係將上述偶氮化合物溶解者，以使用親水性溶劑為佳。親水性溶劑以水、醇類、賽路蘇類及該等的混合溶劑為佳。亦可在溶劑添加甘油、乙二醇等水溶性的化合物。該等添加物能夠使用於調整偶氮化合物的易溶性或液晶性塗布液的乾燥速度。
[偏光膜]
本發明的偏光膜能夠將本發明的液晶性塗布液延流於基材或金屬轉筒表面並乾燥而得到。
延流手段係只要能夠將液晶性塗布液均勻地延流，沒有特別限制，能夠使用適當的塗布器、例如斜板式塗布器(slide coater)、縫口塗布器、棒塗布器、桿塗布器、輥塗布器、簾流塗布器、噴霧塗布器等。
乾燥方法沒有特別限制，能夠使用自然乾燥、減壓乾燥、加熱乾燥、減壓加熱乾燥等。作為加熱乾燥手段，能夠使用空氣循環式乾燥烘箱或熱輥等任意的乾燥裝置。加熱乾燥時之乾燥溫度以50℃～120℃為佳。本發明的偏光膜係以相對於膜的總重量，殘留溶劑量為5重量%以下的方式乾燥為佳。
本發明的偏光膜係以在可見光區域(波長380nm～780nm)顯示吸收二色性為佳。該特性能夠藉由偶氮化合物在偏光膜中配向來得到。偶氮化合物在液晶性塗布液中係形成超分子締合體，若對液晶性塗布液邊施加剪切應力邊使其延流時，超分子締合體的長軸方向會配向於延流方向。作為配向手段係未只限定於剪切應力，亦可組合摩擦處理或光配向等的配向處理、藉由磁場或電場之配向等。
本發明的偏光膜之厚度以0.1μm～3μm為佳。本發明的偏光膜之偏光度以95%以上為佳，以97%以上為更佳。依照本發明，以將偏光膜的霧度值設為10%以下為佳，以5%以下為較佳，以2%以下為更佳。
[基材]
用以延流本發明的液晶性塗布液之基材沒有特別限制，可以是單層者，亦可以是複數層者(例如含有配向膜之積層體)。
具體上，作為基材可舉出玻璃板或樹脂薄膜。基材係含有配向膜時，配向膜以經施加配向處理者為佳。
作為含有配向膜之基材，可舉出例如在玻璃板塗布聚醯亞胺膜而成之基材。該聚醯亞胺膜能夠使用眾所周知的方法例如摩擦等機械性配向處理、或光配向處理等來賦予配向性。作為基材的玻璃，以液晶胞所使用的無鹼玻璃為佳。
必要撓性的用途係以樹脂薄膜為佳。樹脂薄膜的表面亦可經藉由摩擦等之配向處理，亦可在樹脂薄膜的表面形成由其他材料所構成之配向膜。
作為基材所使用的樹脂薄膜之材料，只要是具有薄膜形成性，沒有特別限定，可舉出例如苯乙烯系樹脂、(甲基)丙烯酸系樹脂、聚酯系樹脂、聚烯系樹脂、降烯系樹脂、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。基材的厚度係除了依照用途以外沒有特別限定，通常為1μm～1000μm的範圍。
[偏光膜的用途]
本發明的偏光膜係適合使用作為偏光元件。偏光元件能夠使用於各種機器的液晶面板、例如液晶顯示器、電腦顯示器、行動電話、攝錄影機、遊戲機、汽車導航器、OA機器、FA機器、醫療機器、警備機器等的液晶面板。
本發明的偏光膜可從基材剝離而使用，亦可與基材積層後直接使用。與基材積層後直接使用於光學用途時，基材以對可見光透明者為佳。從基材剝離時，以積層其他支撐體或光學元件而使用為佳。
[實施例] [實施例1]
將4-硝基苯胺及8-胺基-2-萘磺酸依照常用方法使其重氮化及偶合反應而得到一偶氮化合物。「常用方法」係依照細田豊著「理論製造　染料化學　第5版」)昭和43年7月15日技報堂發行，第135頁～152頁)。
將所得到的一偶氮化合物，同樣地依照常用方法重氮化，進而與1-胺基-8-萘酚-2,4-二磺酸鋰鹽進行偶合反應而得到含下述構造式(2)的偶氮化合物之粗生成物。藉由將其以氯化鋰鹽析，來得到下述構造式(2)的偶氮化合物。
將構造式(2)的偶氮化合物溶解於離子交換水，來調製20重量%的液晶性塗布液。該液晶性塗布液的pH係7.4。使用聚乙烯滴管採取該液晶性塗布液並夾於二片玻璃載片之間，且在室溫(23℃)使用偏光顯微鏡觀察時，係觀察到向列液晶相。
將上述液晶性塗布液用離子交換水稀釋並以成為5重量%的方式調製。在經施加摩擦處理及電暈處理之降烯系樹脂薄膜(日本ZEON公司製ZEONOR)的表面，使用棒塗布器(BUSCHMAN公司製Mayerrot HS9)塗布該液晶性塗布液，隨後，在23℃的恆溫室使其自然乾燥，來製造厚度為0.6μm偏光膜。所得到的偏光膜的光學特性係如表1所示。
[實施例2]
除了使用5-胺基-2-萘磺酸代替8-胺基-2-萘磺酸以外，使用與實施例1同樣的方法來得到構造式(3)的偶氮化合物。
將構造式(3)的偶氮化合物溶解於離子交換水，來調製20重量%的液晶性塗布液。該液晶性塗布液的pH係7.2。使用聚乙烯滴管採取該液晶性塗布液並夾於二片玻璃載片之間，且在室溫(23℃)使用偏光顯微鏡觀察時，係觀察到向列液晶相。
將上述液晶性塗布液用離子交換水稀釋並以成為5重量%的方式調製。使用該液晶性塗布液並藉由與實施例1同樣的方法來製造厚度為0.6μm偏光膜。所得到的偏光膜的光學特性係如表1所示。
[比較例1]
除了使用7-胺基-1-萘酚-3,6-二磺酸鋰鹽代替1-胺基-8-萘酚-2,4-二磺酸鋰鹽以外，使用與實施例1同樣的方法來得到構造式(4)的偶氮化合物。
將構造式(4)的偶氮化合物溶解於離子交換水，來調製20重量%的液晶性塗布液。該液晶性塗布液的pH係6.7。使用聚乙烯滴管採取該液晶性塗布液並夾於二片玻璃載片之間，且在室溫(23℃)使用偏光顯微鏡觀察時，係觀察到向列液晶相。
使用該液晶性塗布液並藉由與實施例1同樣的方法來製造厚度為0.6μm偏光膜。所得到的偏光膜的光學特性係如表1所示。
[比較例2]
除了使用對茴香胺代替4-硝基苯胺以外，使用與比較例1同樣的方法來得到構造式(5)的偶氮化合物。
使構造式(5)的偶氮化合物溶解於離子交換水，來調製20重量%的液晶性塗布液。該液晶性塗布液的pH係6.0。使用聚乙烯滴管採取該液晶性塗布液並夾於二片玻璃載片之間，且在室溫(23℃)使用偏光顯微鏡觀察時，係觀察到向列液晶相。
將上述液晶性塗布液用離子交換水稀釋並以成為10重量%的方式調製。使用該液晶性塗布液並藉由與實施例1同樣的方法來製造厚度為0.6μm偏光膜。所得到的偏光膜的光學特性係如表1所示。
[比較例3]
除了使用對對甲苯胺代替4-硝基苯胺以外，使用與比較例1同樣的方法來得到構造式(6)的偶氮化合物。
使構造式(6)的偶氮化合物溶解於離子交換水，來調製20重量%的液晶性塗布液。該液晶性塗布液的pH係6.0。使用聚乙烯滴管採取該液晶性塗布液並夾於二片玻璃載片之間，且在室溫(23℃)使用偏光顯微鏡觀察時，係觀察到向列液晶相。
將上述液晶性塗布液用離子交換水稀釋並以成為10重量%的方式調製。使用該液晶性塗布液並藉由與實施例1同樣的方法來製造厚度為0.6μm偏光膜。所得到的偏光膜的光學特性係如表1所示。
[測定方法] [厚度]
將偏光膜的一部分剝離，並使用三維非接觸表面形狀計量系統(菱化SYSTEM公司製Micromap MM5200)測定段差，來求取偏光膜的厚度。
[液晶相]
使用聚乙烯滴管採取少量液晶性塗布液並夾於二片玻璃載片(松浪GLASS公司製MATWUNAMI SLIDE GLASS)之間，且使用具備顯微鏡用大型試料加熱冷卻載物台(JAPAN HIGH TECH公司製10013L)之偏光顯微鏡(OLYMPUS公司製OPTIPHOT-POL)在室溫(23℃)觀察。
[pH]
液晶性塗布液的pH係使用pH計(DENVER INSTRUMENT公司製UltraBasic)來測定。
[偏光度]
使用具備格蘭-湯姆森(Glan-Thomson)偏光鏡之分光光度計(日本分光公司製U-7100)，測定在波長380nm～780nm的範圍之偏光透射光譜。從該光譜求取已進行視感度修正之透射率Y1 、Y2 。並從
偏光度=(Y1 -Y2 )/(Y1 +Y2 )
求取偏光度。透射率Y1 係表示最大透射率方向的直線偏光之透射率，Y2 係表示與最大透射率方向正交的方向之透射率。
[霧度]
霧度係使用霧度測定裝置(村上色彩研究所製HR-100)，在室溫(23℃)測定。重複測定3次並將其平均值設作測定值。
[產業之可利用性]
本發明的偏光膜係適合使用作為偏光元件。偏光元件係例如使用於各種機器的液晶面板、例如液晶電視、電腦顯示器、行動電話、數位相機、攝錄影機、遊戲機、汽車導航器、OA機器、FA機器、醫療機器、警備機器等的液晶面板。

Claims (9)

  1. 一種液晶性塗布液，其特徵係含有下述通式(1)所表示的偶氮化合物及溶解該偶氮化合物之溶劑， (通式(1)中，Q1 係表示亦可具有取代基之芳基，Q2 係表示亦可具有取代基之伸芳基，R係表示氫原子、碳數1～3的烷基、乙醯基、苯甲醯基或亦可具有取代基之苯基，M係表示相對離子)。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶性塗布液，其中該溶劑係親水性溶劑。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之液晶性塗布液，其中該偶氮化合物的濃度為0.5重量%～50重量%。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之液晶性塗布液，其中該液晶性塗布液的pH為5～9。
  5. 如申請專利範圍第3項之液晶性塗布液，其中該液晶性塗布液的pH為5～9。
  6. 一種偏光膜，其係將如申請專利範圍第1或2項之液晶性塗布液延流成為薄膜狀並乾燥而得到。
  7. 一種偏光膜，其係將如申請專利範圍第3項液晶性塗布液延流成為薄膜狀並乾燥而得到。
  8. 一種偏光膜，其係將如申請專利範圍第4項液晶性塗布液延流成為薄膜狀並乾燥而得到。
  9. 一種偏光膜，其係將如申請專利範圍第5項液晶性塗布液延流成為薄膜狀並乾燥而得到。
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