TWI701144B - 複層薄膜及其製造方法、光學異向性轉印體的製造方法、光學異向性層、光學異向性構件及其製造方法及光學層積體 - Google Patents
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Abstract
本發明係一種複層薄膜,其係具備:第一基材;及直接形成在上述第一基材上的包含硬化液晶分子的光學異向性層的複層薄膜,上述第一基材,具有配向限制力,且上述第一基材在23℃的拉伸彈性模數為2500MPa以上。
Description
本發明係關於具有光學異向性層的複層薄膜及其製造方法;使用上述的複層薄膜的光學異向性轉印體的製造方法;由上述光學異向性轉印體獲得的光學異向性層;具有上述光學異向性層的光學異向性構件及光學層積體;以及,使用上述的光學層積體的光學異向性構件的製造方法。
相位差板,是廣泛地用來作為液晶顯示裝置及有機電發致光顯示裝置等的顯示裝置的構成元件。以下,有將有機電致發光,稱為「有機EL」。用於顯示裝置的相位差板,係要求在用於顯示的全波長區域(通常係可見光區域),藉由均勻地顯現1/4波長、1/2波長等的所期望的延遲,在用於顯示的全波長區域顯現此效果。
用於製造如此的相位差板的方法之一,已知將可呈現液晶相的化合物,以保持呈現液晶相的狀態的成形為固體薄膜的方法,如此的方法之例,可列舉將包含具有聚合性且可呈現液晶相的聚合性波晶化合物的組合物,塗佈於適當的基材的表面作成層,使此層內的聚合性液晶化合物配向,進一步維持此配向狀態使之聚合,形成具有光學異向性的薄膜的方法。
使用此方法,則可得在面內均勻地顯現延遲的相位差板。此外,使用此方法,則可藉由適宜選擇聚合性液晶化合物,得到在可見光波長區域產生一致的延遲的相位差板。在此方法,作為使可呈現液晶相的化合物配向的方法,先前研究了各式各樣的方法。例如,如專利文獻1~3,藉由使用施以延伸處理的薄膜作為基材,使液晶化合物配向的方法為已知。
[專利文獻1]日本特開平3-9325號公報
[專利文獻2]日本特開平4-16919號公報
[專利文獻3]日本特開2003-207641號公報
然而,在使用聚合性液晶化合物的先前的方法,會因聚合造成的熱收縮及熱膨脹等,而在製造的薄膜表面產生皺紋之情形。如此的皺紋,雖然通常很微小,但難以得到平面性良好的薄膜而會成為延遲等的光學特性的擾亂的原因,故以予以抑制為佳。
本發明係有鑒於上述課題而創案者,其目的係在於提供:具備表面的皺紋被抑制的光學異向性層的複層薄膜;具備表面的皺紋被抑制的光學異向性層的複層薄膜的製造方法;具備表面的皺紋被抑制的光學異向性層的光學異向性轉印體的製造方法;表面的皺紋被抑制的光學異向性層;具備表面
的皺紋被抑制的光學異向性層的光學異向性構件;具備表面的皺紋被抑制的光學異向性層的光學層積體;以及使用上述光學層積體的光學異向性構件的製造方法。
本發明者為解決上述課題專心研究的結果,發現藉由在具有既定的拉伸彈性模數及配向限制力的基材上,直接設光學異向性層,可抑制在此光學異向性層的表面的皺紋,而完成本發明。
即,本發明係如下所示。
[1]一種複層薄膜,其係具備:第一基材;及直接形成在上述第一基材上的硬化液晶分子的光學異向性層的複層薄膜,上述第一基材,具有配向限制力,且上述第一基材在23℃的拉伸彈性模數為2500MPa以上。
[2]如[1]所述之複層薄膜,其中上述第一基材的配向限制力,係藉由延伸所產生。
[3]如[1]或[2]所述之複層薄膜,其中上述第一基材,具有遲相軸,上述光學異向性層,具有與上述第一基材的遲相軸方向略平行的遲相軸。
[4]如[1]至[3]所述之任何一項之複層薄膜,其中上述第一基材,係由具有正的固有雙折射值的樹脂組成。
[5]如[1]至[4]所述之任何一項之複層薄膜,其中上述第一基材的雙折射△n為0.0010以上。
[6]如[1]至[5]所述之任何一項之複層薄膜,其中上述第一基材係由包含結晶性脂環式構造的聚合物的樹脂所組成。
[7]如[6]所述之複層薄膜,其中上述包含脂環式構造的聚合物,係二環戊二烯的開環聚合物的氫化物。
[8]如[1]至[7]所述之任何一項之複層薄膜,其中上述光學異向性層的厚度為5μm以下。
[9]一種光學異向性轉印體的製造方法,其包含:由[1]至[8]所述之任何一項之複層薄膜的第一基材剝離光學異向性層的步驟;及將上述光學異向性層與第二基材黏合的步驟。
[10]一種複層薄膜的製造方法,其係製造[1]至[8]所述之任何一項之複層薄膜方法,其包含:將由包含結晶性的聚合物的樹脂所組成的延伸前薄膜,以上述聚合物的玻璃轉移溫度Tg-30℃以上、上述聚合物的玻璃轉移溫度Tg+60℃以下的溫度延伸,得到延伸薄膜的步驟;在上述聚合物的玻璃轉移溫度以上、上述聚合物的熔點以下的溫度,邊使上述延伸薄膜維持平坦,邊使上述延伸薄膜的緊張緩和,得到第一基材的步驟;在上述第一基材上,直接塗佈含有聚合性液晶化合物的液晶組合物,形成液晶組合物之層的步驟;使上述液晶組合物之層中的上述聚合性液晶化合物配向的步驟;及使上述聚合性液晶化合物聚合,得到光學異向性層的步驟。
[11]一種光學異向性層,其係由[9]所述之光學異向性轉印體的製造方法所製造的光學異向性轉印體,剝離上述第二基材而得。
[12]一種光學異向性構件,其具備:[11]所述之光學異向性層,及第三基材。
[13]如[12]所述之光學異向性構件,其中上述第三基材係直線偏光片。
[14]如[12]所述之光學異向性構件,其中上述第三基材係光學補償層。
[15]一種光學層積體,其具備:以[9]所述之光學異向性轉印體的製造方法所製造的光學異向性轉印體;及第三基材。
[16]如[15]所述之光學層積體,其中上述第三基材係直線偏光片。
[17]如[15]所述之光學層積體,其中上述第三基材係光學補償層。
[18]一種光學異向性構件,其係由[15]~[17]所述之任何一項之光學層積體,剝離上述第二基材而得。
根據本發明的複層薄膜,可抑制在光學異向層的表面形成皺紋。
根據本發明的複層薄膜的製造方法,可製造具備表面的皺紋被抑制的光學異向性層的複層薄膜。
根據本發明的光學異向性轉印體的製造方法,可製造具備表面的皺紋被抑制的光學異向性層的光學異向性轉印體。
根據本發明的光學異向性層,可抑制在其表面形成皺紋。
根據本發明的光學異向性構件,可抑制在光學異向性層的表面的形成皺紋。
根據本發明的光學層積體,可抑制在異向性層的表面形成皺紋。
根據本發明的光學異向性構件的製造方法,可使用光學層積體,製造上述光學異向性構件。
以下,顯示關於本發明的實施形態及例示物等詳細說明。惟,本發明並非限定於以下所示的實施形態及例示物等,可在不脫離本發明的申請範圍及其均等的範圍的範圍任意變更實施。
在以下的說明,所謂「長條狀」的薄膜,係指對寬度,具有5倍以上的長度的薄膜,以具有10倍或其以上的長度為佳,具體係指可捲取成捲筒狀保管或搬運的程度的長度的薄膜。
在以下的說明,所謂長條狀的薄膜的「配向角」,若無特別提及,係薄膜的遲相軸對薄膜的寬度方向所呈角度。
在以下的說明,所謂固有雙折射值為正的樹脂,係延伸方向的折射率較與其正交的方向的折射率大的樹脂。此外,所謂固有雙折射值為負的樹脂,係延伸方向的折射率較其正交的方向的折射率小的樹脂。固有雙折射值,可由介電常數
分佈計算。
在以下的說明,若無特別提及,某膜的面內延遲Re,係以Re=(nx-ny)×d表示之值,某膜的厚度方向的延遲Rth,係以Rth=[{(nx+ny)/2}-nz]×d表示之值。在此,nx係表示在垂直於此膜的厚度度方向的方向(面內方向)顯示最大的折射率的方向的折射率,ny係表示在此膜的上述面內方向與nx的方向垂直的方向的折射率,nz係表示此膜的厚度方向的折射率,d係表示此膜的濃度。
在以下的說明,所謂元件的方向「平行」及「垂直」,若無特別提及,在不損及本發明的效果的範圍內,可包含例如±5°,較佳的是±3°,更佳的是±1°的誤差。
在以下的說明,「偏光板」、「1/2波長板」、「1/4波長板」及「相位差板」等的板狀的形狀的構件,若無特別提及,並非限定於剛直的構件,亦可為薄膜狀的具有可撓性者。
[1.複層薄膜的概要]
本發明的複層薄膜,具備:第一基材;及直接形成在第一基材上的包含硬化液晶分子的光學異向性層。第一基材,通常呈長條狀或單張的薄膜,在此薄膜的表面上形成光學異向性層。在此,所謂「硬化液晶分子」,係將可呈現液晶相的化合物,保持呈現液晶相的狀態作成固體時的此化合物的分子。硬化液晶分子之例,可列舉將聚合性液晶化合物聚合而成的聚合物。
[2.第一基材的構成]
第一基材,具有配向限制力。所謂第一基材的配向限制
力,係指可使塗佈在第一基材上的液晶組合物中的聚合性液晶化合物配向之第一基材的性質。藉由第一基材具有配向限制力,可將光學異向性層直接形成在第一基材上。
第一基材的配向限制力,可係以任意處理所產生者。使第一基材產生配向限制力的處理,可列舉例如,光配向處理(參照日本專利第2980558號公報、日本特開平11-153712號公報)、摩擦處理(日本特開平08-160430號公報、日本特開2000-267105號公報、日本特開2002-6322號公報、日本特開2000-298210號公報、日本特開2002-328371號公報),離子束照射處理(日本特開平3-83017號公報、日本特開平8-313912號公報、日本特開2006-047724號公報、日本專利第3823962號公報、日本專利第4775968號公報),蒸鍍膜形成處理(日本特開昭56-66826等公報、日本特開平7-33885號公報、日本特開2007-017890號公報)、延伸處理等。尤其,由於可有效地抑制因異物的附著而產生配向缺陷,且可迅速地賦予第一基材配向限制力,以延伸處理為佳。因此,第一基材配向限制力,以延伸所產生者為佳。然後,第一基材,以延伸基材為佳。
第一基材在23℃的拉伸彈性模數,通常為2500MPa以上,以2700MPa以上為佳,以3000MPa以上更佳;以5000MPa以下為佳,以4500MPa以下更佳,以3500MPa以下特別佳。藉由第一基材具有如此大的拉伸彈性模數,可抑制形成在此第一基材上的光學異向性層的表面形成皺紋。
此外,第一基材的拉伸彈性模數,可在其整個面內方向為均一,亦可在其面內方向為不均。在此,所謂第一基
材的面內方向,係表示與第一基材的厚度方向垂直的方向。第一基材的拉伸彈性模數,在其面內方向不均勻時,是以在第一基材的所有的方向,拉伸彈性模數收於上述範圍為佳。通常,第一基材具有遲相軸時,在第一基材的遲相軸方向及垂直於上述遲相軸方向的面內方向之中,在其中一個方向,第一基材的拉伸彈性模數呈最大;而在另一方向,第一基材的拉伸彈性模數呈最小。因此,第一基材的遲相軸方向及垂直於上述遲相軸方向的面內方向的雙方的拉伸彈性模數若收於上述範圍,則可說第一基材的所有方向的拉伸彈性模數收於上述範圍。
第一基材可藉由具有如上所述的大的拉伸彈性模數,抑制光學異向性層形成皺紋的理由,可推測如下。惟,本發明的技術上範圍,不應限定於下述理由。
通常,使包含在形成於基材上的液晶組合物之層的聚合性液晶化合物配向或者聚合時,基板會被加熱。例如,若為了促進配向或熱聚合的進行而加熱,則基材會藉由上述的熱而被加熱。此外,例如,若為進行光聚合而進行光照射,則基材吸收上述光,結果,基材被加熱。藉由如此的加熱,先前的基材,會因熱收縮或熱膨脹而產生尺寸變化,而此尺寸變化成了在光學異向性層的皺紋的原因。相對於此,第一基材由於具有很大的拉伸彈性模數,故即使因加熱而在第一基材內產生欲熱收縮或熱膨脹的應力,由於尺寸不容易變化,故可抑制在光學異向性層形成皺紋。
第一基材的拉伸彈性模數,可藉由下述方法測定。
在第一基材,設定欲測定拉伸彈性模數的測定方向。然
後,由上述第一基材,切出具有平行於第一基材的測定方向的長邊的矩形的試驗片(寬度10mm×長度250mm)。將此試驗片向長邊方向拉伸到形變時的應力,基於JIS K7113,使用拉伸試驗機,以溫度23℃、濕度60±5%RH、夾具間距離115mm、拉伸速度100mm/min的條件作測定。進行3次如此的測定。然後,由測定的應力與對應此應力的形變的測定資料,在試驗片的形變為0.6%~1.2%的範圍,每0.2%選擇測定資料。即,選擇試驗片的形變為0.6%、0.8%、1.0%及1.2%時的測定資料。由此選擇的3次份的測定資料,使用最小平方法,計算在第一基材的測定方向的拉伸彈性模數。
第一基材的材料,可使用可賦予第一基材的表面配向限制力的任意材料。通常,使用樹脂作為第一基材的材料。樹脂,可使用包含各種聚合物的樹脂。這個聚合物,可列舉含有脂環構造的聚合物、纖維素酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇、聚醯亞胺,UV穿透丙烯酸、聚碳酸酯,聚碸、聚醚碸、環氧聚合物、聚苯乙烯,及上述的組合。
特別是,作為第一基材的材料的樹脂,是以具有正的固有雙折射值為佳。使用具有正的固有雙折射值的樹脂作為材料時,可容易得到具備高配向限制力、高強度、低成本等的良好的特性的第一基材。
再者,第一基材的材料,以包含結晶性的聚合物的樹脂為佳。所謂,結晶性的聚合物,係指具有熔點的聚合物。即,結晶性的聚合物,係指可以示差掃描熱量計(DSC)觀測熔點的聚合物。包含結晶性的聚合物的樹脂,有拉伸彈性模數較
大的傾向。因此,藉由使用由包含結晶性的聚合物的樹脂組成的第一基材,可有效地抑制在光學異向性層形成皺紋。在以下的說明,有將包含結晶性的聚合物的樹脂,適宜稱為「結晶性樹脂」的情況。
結晶性的聚合物,可列舉含有結晶性的脂環式構造的聚合物,及結晶性的聚苯乙烯系聚合物(參照日本特開2011-118137號公報)。尤其,由於透明性、低吸濕、尺寸穩定性及輕量性優良,以含有結晶性的脂環式構造的聚合物為佳。
所謂含有脂環式構造的聚合物,係於分子內具有脂環式構造的聚合物,係指將環狀烯烴作為單體使用的聚合反應而得之聚合物或其氫化物。含有脂環式構造的聚合物所具有的脂環式構造,可列舉例如環烷構造及環烯構造。上述之中,由可容易得到熱穩定等的特性優良的第一基材,以環烷構造為佳。包含於1個脂環式構造的碳原子數,以4個以上為佳,以5個以上更佳;以30個以下為佳,以20個以下更佳,以15個以下特別佳。藉由使包含於1個脂環式構造的碳原子數在上述範圍內,可使機械性強度、耐熱性及成形性高度地平衡。
在含有脂環式構造的聚合物,具有環式構造的構造單位對全構造單位的比例,以30重量%以上為佳,以50重量%以上更佳,以70重量%以上特別佳。藉由使具有脂環式構造的構造單位在含有脂環式構造的聚合物的比例如上所述的多,可提高耐熱性。
此外,在含有脂環式構造的聚合物,具有脂環式構造的構造單位以外的殘部,並無特別限定,可按照使用目的適宜選擇。
結晶性的含有脂環式構造的聚合物的熔點Tm,以200℃以上為佳,以230℃以上更佳,以290℃以下為佳。藉由使用如此的熔點Tm的脂環式構造含有聚合物,可得成形性與耐熱性的平衡更優良的第一基材。
結晶性的含有脂環式構造的聚合物的重量平均分子量(Mw),以1000以上為佳,以2,000以上更佳;以1,000,000以下為佳,以500,000以下更佳。具有如此的重量平均分子量的含有脂環式構造的聚合物,成形加工性與耐熱性的平衡優良。
結晶性的含有脂環式構造的聚合物的分子量分佈(Mw/Mn),以1.0以上為佳,以1.5以上更佳;以4.0以下為佳,以3.5以下更佳。在此,Mn係數目平均分子量。具有如此的分子量分佈的含有脂環式構造的聚合物,成形加工性優良。
含有脂環式構造的聚合物的重量平均分子量(Mw)及分子量分佈(Mw/Mn),可以四氫呋喃作為沖提溶劑的凝膠滲透層析(GPC),以聚苯乙烯換算值測定。
結晶性的含有脂環式構造的聚合物的玻璃轉移溫度Tg,並無特別是限定,通常為85℃以上,通常為170℃以下。
上述的含有脂環式構造的聚合物,可列舉例如,下述聚合物(α)~聚合物(δ)。上述之中,由於容易得到耐熱性優良的第一基材,結晶性的含有脂環式構造的聚合物,以聚合物(β)為佳。
聚合物(α):環狀烯烴單體的開環聚合物,而具有結晶性
者。
聚合物(β):聚合物(α)的氫化物,而具有結晶性者。
聚合物(γ):環狀烯烴單體的加成聚合物,而具有結晶性者。
聚合物(δ):聚合物(γ)的氫化物,而具有結晶性者。
具體而言,含有脂環式構造的聚合物,以二環戊二烯的開環聚合物而具有結晶性者,及二環戊二烯的開環聚合物的氫化物而具有結晶性者更佳,以二環戊二烯的開環聚合物的氫化物而具有結晶性者特別佳。在此,所謂二環戊二烯的開環聚合物,係指來自二環戊二烯的構造單位對全構造單位的比例,通常為50重量%以上,以70重量%以上為佳,以90重量%以上更佳,進一步以100重量%的聚合物為佳。
以下,說明聚合物(α)及聚合物(β)製造方法。
用於製造聚合物(α)及聚合物(β)的環狀烯烴單體,係具有以碳原子形成的環構造,在此環中具有碳-碳雙鍵鍵結的化合物。環狀烯烴單體的例子,可列舉降冰片烯系單體等。此外,聚合物(α)為共聚物時,環狀烯烴單體,可使用單環的環狀烯烴。
降冰片烯系單體,係含有降冰片烯環的單體。降冰片烯系單體,可列舉例如雙環[2.2.1]庚-2-烯(俗名:降冰片烯)、5-亞乙基-雙環[2.2.1]庚-2-烯(俗名:亞乙基降冰片烯)及其衍生物(例如,在環具有取代基者)等的2環式單體;三環[4.3.0.12,5]癸-3,7-二烯(俗名:二環戊二烯)及其衍生物等的3環式單體;7,8-苯並三環[4.3.0.12,5]癸-3-烯(俗名:亞甲基四氫芴;又稱1,4-亞甲基-1,4,4a,9a-四氫芴)及其衍生物、四環[4.4.0.12,5.17,10]癸-3-烯(俗名:四環癸烯)、8-亞乙基四環
[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯及其衍生物等的4環式單體等。
在上述單體,取代基,可列舉例如,甲基、乙基等的烷基;乙烯基等的烯基;丙-2-亞基等的亞烷基;苯基等的芳基;羥基;酸酐基;羧基;甲氧基羰基等的烷氧基羰基等。此外上述取代基,可以1種單獨,亦可以任意比例具有2種以上。
單環的環狀烯烴,可列舉例如,環丁烯、環戊烯、甲基環戊烯、環己烯、甲基環己烯、環庚烯、環辛烯等的環狀單烯烴;環己二烯、甲基環己二烯、環辛二烯、甲基環辛二烯、苯基環辛二烯等的環狀二烯烴等。
環狀烯烴單體,可以1種單獨,亦可以任意比例組合2種以上使用。使用2種以上的環狀烯烴單體時,聚合物(α),可為嵌段共聚物,亦可為隨機共聚物。
於環狀烯烴單體,有存在內型體與外型體的立體異構物。環狀烯烴單體,可使用內型體與外型體之任一。此外,亦可以內型體與外型體之中的一方單獨使用,亦可使用以任意比例包含內型體與外型體的異構物混合物。尤其,由於可提高含有脂環式構造的聚合物的結晶性、容易得到耐熱性更佳的第一基材,以提高其中一個的立體異構物的比例為佳。例如,內型體或外型體的比例,以80%以上為佳,以90%以上更佳,以95%以上為更佳。此外,由於容易合成,以內型體的比例高為佳。
在聚合物(α)的合成,通常,使用開環聚合觸媒。開環聚合觸媒,可以1種單獨使用,異可以任意比例組合2種
以上使用。如此的聚合物(α)的合成用的開環聚合觸媒,以可使環狀烯烴單體開環聚合,生成間規立體規則性的開環聚合物者為佳。較佳的開環聚合觸媒,可列舉包含下式(1)所示金屬化合物者。
M(NR1i)Xi 4-a(ORZi)a‧Lb (1)
(在式(1)
M係表示選自由週期表第6族的過渡金屬原子所組成之群之金屬原子,R1i,係表示可在3位、4位及5位的至少1個位置具有取代基的苯基、或以-CH2R3i(R3i係表示選自由氫原子、可具有取代基的烷基、及可具有取代基的芳基所組成之群之基)表示之基,R2i,係表示選自由可具有取代基的烷基、及可具有取代基的芳基所組成之群之基,Xi,係選自由鹵素原子、可具有取代基的烷基、可具有取代基的芳基、及烷基矽基所組成之群之基,L,係表示電子供給性的中性配位基,a,係表示0或1之數,b,係表示0~2的整數。)
在式(1),M係表示選自由週期表第6族的過渡金屬原子所組成之群之金屬原子。此M,以鉻、鉬及鎢為佳,以鉬及鎢更佳,以鎢特別佳。
在式(1),R1i,表示可在3位、4位及5位的至少1個位置具有取代基的苯基、或以-CH2R3i表示之基。
R1i的可在3位、4位及5位的至少在1個位置具有取代基的苯基的碳原子數,以6~20為佳,以6~15更佳。此外,上述取代基,可列舉例如甲基、乙基等的烷基;氟原子、氯原子、溴原子等的鹵素原子;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等的烷氧基。上述取代基,可以1種單獨具有,亦可以任意比例2種以上具有。再者,在R1i,存在於3位、4位及5位的至少2個位置的取代基,亦可互相鍵結形成環構造。
在3位、4位及5位的至少1個位置具有取代基的苯基可列舉例如,無取代苯基;4-甲基苯基、4-氯苯基、3-甲氧基苯基、4-環己基苯基、4-甲氧基苯基等的1取代苯基;3,5-二甲基苯基、3,5-二氯苯基,3,4-二甲基苯基、3,5-二甲氧基苯基等的二取代苯基;3,4,5-三甲基苯基、3,4,5-三氯苯基等的三取代苯基;2-萘基、3-甲基-2-萘基、4-甲基-2-萘基等的可具有取代基的2-萘基等。
在R1i的以-CH2R3i表示之基,R3i係表示選自由氫原子、可具有取代基的烷基、及可具有取代基的芳基所組成之群之基。
R3i的可具有取代基的烷基的碳原子數,以1~20為佳,以1~10更佳。此烷基,可為直鏈狀,亦可為分枝狀。再者,上述取代基,可列舉例如苯基,4-甲基苯基等的可具有取代基的苯基;甲氧基、乙氧基等的烷氧基等。上述取代基,可以1種單獨使用,亦可以任意比例組合2種以上使用。
R3i的可具有取代基的烷基,可列舉例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、新戊基、苄基、
2-苯基-2-甲基丙基等。
R3i的可具有取代基的芳基的碳原子數,以6~20為佳,以6~15更佳。再者,上述取代基,可列舉例如,甲基、乙基等的烷基;氟原子、氯原子、溴原子等的鹵素原子;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等的烷氧基等。上述取代基,可以1種單獨使用,亦可以任意比例組合2種以上使用。
R3i的可具有取代基的芳基,可列舉例如,苯基、1-萘基、2-萘基、4-甲基苯基、2,6-二甲基苯基等。
上述之中,以R3i表示的基,以碳原子數1~20的烷基為佳。
在式(1),R2i,係表示可具有取代基的烷基、及可具有取代基的芳基所組成之群之基,R2i的可具有取代基的烷基及可具有取代基的芳基,可分別任意使用選自由R3i的可具有取代基的烷基及可具有取代基的芳基所示範圍。
在式(1),Xi係表示選自由鹵素原子、可具有取代基的烷基、可具有取代基的芳基、及烷矽基所組成之群之基。
Xi的鹵素原子,可列舉例如,氯原子、溴原子、碘原子。
Xi的可具有取代基的烷基及可具有取代基的芳基可分別任意使用選自由R3i的可具有取代基的烷基及可具有取代基的芳基所示範圍。
Xi的烷基矽基,可列舉例如,三甲基矽基、三乙基矽基、第三丁基二甲基矽基等。
以式(1)表示的金屬化合物,在1分子中具有2個以上的Xi時,上述Xi可為互相相同,亦可不同。再者,亦可2以上
的Xi互相鍵結形成環構造。
在式(1),L係電子供給性的中性配位基。
L的電子供給性的中性配位基,可列舉例如,含有週期表第14族或第15族的原子的電子供給性化合物。其具體例,可列舉三甲基膦、三異丙基膦、三環己基膦、三苯基膦等的膦類;二***、二丁醚、1,2-二甲氧基乙烷、四氫呋喃等的醚類;三甲胺、三乙胺、吡啶、甲基吡啶等的胺類等。上述之中,以醚類為佳。此外,以式(1)表示的金屬化合物,在1分子中具有2個以上的L時,上述L,可互相相同,亦可不同。
以式(1)表示的金屬化合物,以具有苯基醯亞胺的鎢化合物為佳。即,在式(1),以M為鎢原子,且R1i為苯基的化合物為佳。再者,其中,以四氯鎢苯基醯亞胺(四氫呋喃)錯合物為更佳。
以式(1)表示的金屬化合物的製造方法,並無特別限定。例如,如日本特開平5-345817號公報所述,可藉由混合以下物質,製造式(1)所示金屬化合物:第6族過渡金屬的氧鹵化物;可在第3位、第4位及第5位之至少1個位子具有取代基的苯基異氰酸酯類或一取代甲基異氰酸酯類;電子供給性的中性配合基(L);以及,依需求的醇類、金屬烷氧化合物及金屬芳基醚。
在上述的製造方法,式(1)所示金屬化合物,通常,係以包含在反應液中的狀態獲得。可在金屬化合物的製造後,將上述反應液直接用於作為開環聚合反應的觸媒液。此外,亦可藉由結晶化等的純化處理,將金屬化合物由反應液單離及純
化後,將所得金屬化合物供於開環聚合反應。
開環聚合觸媒,可單獨使用式(1)所示金屬化合物,亦可將式(1)所示金屬化合物與其他的成分組合使用。例如,藉由將式(1)所示的金屬化合物與有機金屬還原劑組合使用,可提升聚合活性。
有機金屬還原劑,可列舉例如,具有碳原子數1~20的碳氫基的週期表第1族、第2族、第12族、第13族或者14族的有機金屬化合物。如此的有機金屬化合物,可列舉例如,甲基鋰、正丁基鋰、苯基鋰等的有基鋰;丁基乙基鎂、丁基辛基鎂、二己基鎂、乙基氯化鎂、正丁基氯化鎂、烯丙基溴化鎂等的有機鎂;二甲基鋅、二乙基鋅、二苯基鋅等的有機鋅;三甲基鋁、三乙基鋁、三異丁基鋁、二乙基氯化鋁、乙基三氯化二鋁、乙基二氯化鋁、二乙基二乙氧基鋁、二異丁基異丁氧基鋁、乙基二乙氧基鋁、異丁基二異丁氧基鋁等的有機鋁;四甲基錫、四(正丁基)錫、四苯基錫等的有機錫等。上述之中,以有機鋁或有機錫為佳。此外,有機金屬還原劑,可以1種單獨使用,亦可以任意比例組合2種以上使用。
開環聚合反應,通常係在有機溶劑中進行。有機溶劑,可使用可將開環聚合物及其氫化物,以既定的條件中溶解或分散,且不阻礙開環聚合反應及氫化反應者。如此的有機溶劑,可列舉例如戊烷、己烷、庚烷等的脂肪烴溶劑;環戊烷、環己烷、甲基環己烷、二甲基環己烷、三甲基環己烷、乙基環癸烷、二甲基環己烷、十氫萘、二環丁烷、三環癸烷、六氫茚、環辛烷等的脂環烴溶劑;苯、甲苯、二甲苯等的芳香烴溶劑;
二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷等的鹵素系脂肪烴溶劑;氯化苯、二氯苯等的鹵素系芳香烴溶劑;硝基甲烷、硝基苯、乙腈等的含氮碳化氫溶劑;二***、四氫呋喃等的醚溶劑;組合上述的混合溶劑等。上述之中,有機溶劑,以芳香烴溶劑、脂肪烴溶劑、脂環烴溶劑、醚溶劑為佳。
開環聚合反應,例如,可藉由將環狀烯烴單體與式(1)所示的金屬化合物、及依需求的金屬還原劑混合,使之開始。將上述成分混合的順序,並無特別限定。例如,可將包含式(1)所示金屬化合物及有機金屬還原劑的溶液,與包含環狀烯烴單體的溶液混合。此外,亦可將包含環狀烯烴單體及式(1)所示的金屬化合物,與包含有機金屬還原劑的溶液混合。再者,亦可將式(1)所示的金屬化合物溶液,與包含環狀烯烴單體的溶液及有機金屬還原劑的溶液混合。混合各成分時,可一次將各個成分的全量混合,亦可分成數次混合。此外,亦可花相對較長的時間(例如1分鐘以上)連續地混合。
在開環聚合反應的開始時的反應液中的環狀烯烴單體的濃度,以1重量%以上為佳,以2重量%以上更佳,以3重量%特別佳;以50重量%以下為佳,以45重量%以下更佳,以40重量%以下特別佳。藉由使環狀烯烴單體的濃度在上述範圍的下限值以上,可提高產能。此外,藉由使之在上限值以下,可使開環聚合反應後的反應液的黏度較低,故可容易地進行之後的氫化反應。
用於開環聚合反應的式(1)所示金屬化合物的量,以「金屬化合物:環狀烯烴單體」莫耳比,設定在落於既定範
圍為佳。具體而言,上述莫耳比以1:100~1:2,000,000為佳,以1:500~1:1,000,000更佳,以1:1000~1:500,000為特佳。藉由使金屬化合物的量在上述範圍的下限值以上,可得充分的聚合活性,此外,藉由使之在上限值以下,可在反應後容易去除金屬化合物。
有機金屬還原劑的量,係相對於式(1)所示金屬化合物1莫耳,以0.1莫耳以上為佳,以0.2莫耳以上更佳,以0.5莫耳以上特別佳;以100莫耳以下為佳,以50莫耳以下更佳,以20莫耳以下特別佳。藉由使有機金屬還原劑的量在上述範圍的下限值以上,可使聚合活性充分地高。此外,藉由使之在上限值以下,可抑制副反應的發生。
聚合物(α)的聚合反應系,亦可含有活性調整劑。藉由使用活性調整劑,可將開環聚合觸媒穩定化、調整開環聚合反應的反應速度、調整聚合物的分子量分佈等。
活性調整劑,可使用具有官能基的有機化合物。如此的活性調整劑,可列舉例如,含氧化合物、含氮化合物、含磷有機化合物等。
含氧化合物,可列舉例如二***、二異丙醚、二丁醚、苯甲醚、呋喃、四氫呋喃等醚類;丙酮、苯甲酮、甲基環己酮醇等的酮類;醋酸乙酯等的酯類等。
含氮化合物,可列舉例如,乙腈、苯甲腈等的腈類;三乙胺、三異丙胺、奎寧環、N,N-二乙基苯胺等的胺類;吡啶、2,4-甲基吡啶、2,6-甲基吡啶、2-第三丁基吡啶等的吡啶類等。
含磷化合物,可列舉例如,三苯膦、三環己基膦、磷酸三
苯酯、磷酸三甲酯等的膦類;三苯氧化膦等的氧化膦類等。
活性調整劑,可以1種單獨使用,亦可以任意比例組合2種以上使用。
在聚合物(α)的聚合反應系的活性調整劑的量,相對於式(1)所示金屬化合物100莫耳%,以0.01莫耳%~100莫耳%為佳。
聚合物(α)的聚合反應系,為了調整聚合物(α)的分子量,亦可包含分子量調整劑。分子量調整劑,可列舉例如1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯等的α-烯烴類;苯乙烯、乙烯基甲苯等的芳香族乙烯基化合物;乙基乙烯基醚、異丁基乙烯基醚、烯丙基縮水甘油醚、醋酸烯丙酯、烯丙醇、縮水甘油甲基丙烯酸酯等的含氧乙烯基化合物;烯丙基氯等的含鹵素的乙烯基化合物;丙烯醯胺等的含氮乙烯基化合物;1,4-戊二烯,1,4-己二烯、1,5-己二烯、1,6-庚二烯、2-甲基-1,4-戊二烯,2,5-二甲基-1,5-己二烯等的非共軛二烯;1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯,1,3-戊二烯,1,3-己二烯等的共軛二烯等。
分子量調整劑,可以1種單獨使用,亦可以任意比例組合2種以上使用。
在用於聚合聚合物(α)的聚合反應系的分子量調整劑的量,可按照目標分子量適宜決定。分子量調整劑的具體的量,相對於環狀烯烴單體,以0.1莫耳%~50莫耳%的範圍為佳。
聚合溫度,以-78℃以上為佳,以-30℃特別佳;以+200℃以下為佳,以+180℃以下更佳。
聚合時間,可依存於反應規模。具體的聚合時間,係1分
鐘至1000小時的範圍。
以上述的製造方法,可得聚合物(α)。藉由將此聚合物(α)氫化,可製造聚合物(β)。
聚合物(α)的氫化,可例如,依照常法在氫化觸媒的存在下,對包含聚合物(α)的反應系內供給氫而進行。在此氫化反應,只要將反應條件適當地設定,通常,氫化物的間規性並不會氫化反應而變化。
氫化觸媒,可使用習知作為烯烴化合物的氫化觸媒的均相觸媒及不均相觸媒。
均相觸媒,可列舉例如,醋酸鈷/三乙基鋁、乙基醋酸鎳/三異丁基鋁、二氯二茂鈦/正丁基鋰、二氯二茂鋯/第二丁基鋰、鈦酸四丁酯/二甲基鎂等的過渡金屬化合物與鹼金屬化合物的組合所組成的觸媒;二氯雙(三苯膦)鈀、叁(三苯膦)羰基氫氯化釕、雙(三環己基膦)羰基氫氯化釕、雙(三環己基膦)亞苄基二氯化釕(IV)、叁(三苯膦)氯化銠等的貴金屬錯合物觸媒等。
不均相觸媒,可列舉例如,鎳、鈀、鉑、銠、釕等的金屬觸媒;鎳/二氧化矽、鎳/矽藻土、鎳/氧化鋁、鈀/碳、鈀/二氧化矽、鈀/矽藻土、鈀/氧化鋁等的以碳、二氧化矽、矽藻土、氧化鋁、氧化鈦等的擔體擔持上述金屬而成的固體觸媒。
氫化觸媒,可以1種單獨使用,亦可以任意比例組合2種以上使用。
氫化反應,通常,係惰性有機溶劑中進行。惰性有機溶劑,可列舉苯、甲苯等的芳香烴溶劑;戊烷、己烷等的脂肪烴溶劑;環己烷、十氫萘等的脂環烴溶劑;四氫呋喃、乙
二醇二甲醚等的醚溶劑等。惰性有機溶劑,可以1種單獨使用,亦可以任意比例組合2種以上使用。此外,惰性有機溶劑,可與使用於開環聚合反應的有機溶劑相同者,亦可為不同者。再者,亦可對開環聚合反應的反應液混合氫化觸媒,進行氫化反應。
氫化反應的反應條件,通常,根據使用的氫化觸媒而不同。
氫化反應的反應溫度,以-20℃以上為佳,以-10℃以上更佳,以0℃以上特別佳;以+250℃以下為佳,以+220℃以下更佳,以+200℃以下特別佳。藉由使反應溫度在上述範圍的下限值以上,可使反應速度變快,此外,藉由使之在上限值以下,可抑制副反應的發生。
氫壓力,以0.01MPa以上為佳,以0.05MP以上更佳,以0.1MPa以上特別佳;以20MPa以下為佳,以15MPa以下更佳,以10MPa以下特別佳。藉由使氫壓力在上述範圍的下限值以上,可使反應速度變快。此外,藉由使之在上限值以下,無須高耐壓反應裝置等的特別的裝置,而可抑制設備成本。
氫化反應的反應時間,可以達成所期望的氫化率任意設定時間,以0.1小時~10小時為佳。
氫化反應後,通常,依照常法,回收聚合物(α)的氫化物的聚合物(β)。
在氫化反應的氫化率(氫化的主鏈雙鍵的比例),以98%以上為佳,以99%以上更佳,氫化率越高,可使含有脂環
式構造的聚合物的耐熱性良好。
在此,聚合物的氫化率,係以鄰二氯苯-d4作為溶劑,在145℃測定1H-NMR而測定。
接著,說明聚合物(γ)及聚合物(δ)的製造方法。
用於製造聚合物(γ)及聚合物(δ)的環狀烯烴單體,可任意使用選自由作為可使用於聚合物(α)及聚合物(β)的製造的環狀烯烴單體所示的範圍。此外,環狀烯烴單體,可以1種單獨使用,亦可以任意比例組合2種以上使用。
在聚合物(γ)的製造,可使用組合可與環狀烯烴單體共聚合的任意單體,與環狀烯烴單體組合作為單體。任意單體,可列舉例如,乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯等的碳原子數2~20的α-烯烴;苯乙烯、α-甲基苯乙烯等的芳香環乙烯基化合物;1,4-己二烯、4-甲基-1,4-己二烯、5-甲基-1,4-己二烯、1,7-辛二烯等的非共軛二烯等。上述之中,以α-烯烴為佳,以乙烯更佳。此外,任意的單體,可以1種單獨使用,亦可以任意比例組合2種以上使用。
環狀烯烴單體與任意的單體的量的比例,以重量比(環狀烯烴單體:任意單體),是以30:70~99:1為佳,以50:50~97:3更佳,以70:30~95:5特別佳。
使用2種以上的環狀烯烴單體時,及組合環狀烯烴單體與任意的單體使用時,聚合物(γ),可為嵌段共聚物,亦可為隨機共聚物。
在聚合物(γ)的合成,通常,使用加成聚合觸媒。如此的加成聚合觸媒,可列舉例如,由鈀化合物及有機鋁化合
物所形成的鈀系觸媒、由鈦化合物及有機鋁化合物所形成的鈦系觸媒,由鋯錯合物及鋁氧烷所形成的鋯系觸媒等。此外,加成聚合觸媒,可以1種單獨使用,亦可以任意比例組合2種以上使用。
加成聚合觸媒的量,相對於單體1莫耳,以0.000001莫耳以上為佳,以0.00001莫耳以上更佳;以0.1莫耳以下為佳;以0.01莫耳以下更佳。
環狀烯烴單體的加成聚合,通常,係於有機溶劑中進行。有機溶劑,可任意使用選自由可用於環狀烯烴單體的開環聚合的有機溶劑所示的範圍。此外,有機溶劑,可以1種單獨使用,亦可以任意比例組合2種以上使用。
用於製造聚合物(γ)的聚合的聚合溫度,以-50℃以上為佳,以-30℃以上更佳,以-20℃以上特別佳;以250℃以下為佳,以200℃以下更佳,以150℃以上特別佳。此外,聚合時間,以30分鐘以上為佳,以1小時以上更佳;以20小時以下為佳,以10小時以下更佳。
藉由上述製造方法,可得聚合物(γ)。藉由將此聚合物(γ)氫化,可製造聚合物(δ)。
聚合物(γ)的氫化,可以與先前所示氫化聚合物(α)的方法同樣的方法進行。
上述的結晶性的含有脂環式構造的聚合物,以具有間規構造為佳,此間規立體規則性的程度越高越佳。由於藉此可提高含有脂環式構造的聚合物的結晶性,故可使拉伸彈性模數特別大。含有脂環式構造的聚合物的具體的外消旋二聯體
的比例,以51%以上為佳,以60%以上更佳,以70%以上特別佳。
外消旋二聯體的比例,可以13C-NMR光譜分析測定。具體而言,可以下述方法測定。
以鄰二氯苯-d4作為溶劑,在200℃,使用inverse-gated decoupling(反閘控去耦合)法,進行聚合物試料的13C-NMR測定。由此13C-NMR的測定結果,以鄰二氯苯-d4的127.5ppm的波峰作為基準位移,基於來自內消旋二聯體的43.35ppm的訊號,與來自外消旋二聯體的43.43ppm的訊號的強度比,求聚合物試料的外消旋二聯體的比例。
在結晶性樹脂的結晶性聚合物的比例,以50重量%以上為佳,以70重量%以上更佳,以90重量%以上特別佳。藉由使結晶性的聚合物的比例在上述範圍的下限值以上,可提升第一基材的耐熱性及拉伸彈性模數。
包含在第一基材中的結晶性聚合物,在製造第一基材前,亦可尚未進行結晶化,但以在製造第一基材之後,充分進行結晶化為佳。包含在第一基材中的結品性聚合物的具體的結晶化度的範圍,以10%以上為佳,以15%以上更佳,以20%以上特別佳。藉由使結晶化度在上述範圍的下限值以上,可賦予第一基材很高的耐熱性、耐藥品性及拉伸彈性模數。上述結晶化度的上限,並無特別限制,由第一基材的透明性的觀點,以70%以下為佳,以60%以下更佳,以50%以下特別佳。聚合物的結晶化度,可藉由X射線繞射法測定。
作為第一基材的材料的樹脂,可與上述聚合物組
合,包含任意成分。任意成分,可列舉例如,酚系抗氧化劑、磷系抗氧化劑、硫系抗氧化劑等的抗氧化劑;受阻胺系光安定劑等的光安定劑;石油系蠟、費托蠟、聚烯蠟等的蠟;山梨醇系化合物、有機磷酸的金屬鹽、有機羧酸的金屬鹽、高嶺土、及滑石等的核劑;二胺基苯乙烯衍生物、香豆素衍生物、唑系衍生物(例如,苯並噁唑衍生物、苯並***衍生物、苯並咪唑衍生物、及苯並噻唑衍生物)、咔唑衍生物、吡啶衍生物、萘酸衍生物、及咪唑酮衍生物等的螢光增白劑;苯甲酮系紫外線吸收劑、柳酸系紫外線吸收劑、苯並***系紫外線吸收劑等的紫外線吸收劑;滑石、二氧化矽、碳酸鈣、玻璃纖維等的無機填充劑;著色劑;難燃劑;難燃助劑;抗靜電劑;塑化劑;近紅外線吸收劑;潤滑劑;填充劑等。此外,任意的成分,可以1種單獨使用,亦可以任意比例組合2種以上使用。
第一基材,具有遲相軸為佳。遲相軸,通常係藉由包含在第一基材中的聚合物的分子的配向所發生。此外,包含在第一基材中的聚合物的分子有配向時,會在第一基材產生對應此配向方向的配向限制力。因此,具有遲相軸的第一基材,通常具有良好的配向限制力。如此的遲相軸,可藉由延伸而產生。
第一基材的遲相軸方向,可按照對光學異向性層所要求的光學特性設定。尤其,長條狀的第一基材,以在相對於第一基材的寬度方向為非平行亦非垂直的斜向具有遲相軸為佳。具體而言,相對於第一基材的寬度方向,與第一基材的遲相軸所形成的配向角的範圍,以10°以上為佳,以30°以上
更佳,以40°以上特別佳;以85°以下為佳,以80°以下更佳,以75°以下特別佳。藉由使第一基材的配向角落於上述範圍,可使形成在第一基材上的光學異向性層的遲相軸方向為傾斜方向,故可將光學異向性層做成可有效率地製造圓偏光板的構件。此外,在某態樣,第一基材的配向角,以15°±5°、45°±5°、67.6°±5°、75°±5°為佳、以15°±4°、45°±4°、67.5°±4°、75°±4°更佳,進一步以15°±3°、45°±3°、67.6°±3°、75°±3°的特定範圍為佳。
第一基材以具有光學異向性為佳,因此以具有雙折射△n為佳。第一基材的具體的雙折射△n,以0.0010以上為佳,以0.0030以上更佳,以0.010以上特別佳;以0.100以下為佳,以0.090以下更佳,以0.060以下特別佳。在具有如此的雙折射△n的第一基材,通常,分子導向基大致均勻地在橫跨整個厚度方向配向,而可賦予第一基材良好的配向限制力。因此,與以摩擦處理等處理而僅在表面層賦予配向限制力的第一基材相比,可有效地抑制因環境的影響(熱、光、氧等)的經時性的配向限制力的緩和。
第一基材,以透明性優良為佳。具體而言,第一基材的全光線穿透率,以80%以上為佳,以85%以上更佳,以88%以上特別佳。第一基材的全光線穿透率,可使用紫外‧可見光光譜儀,在波長400nm~700nm測定。
第一基材,以霧度小為佳。具體而言,第一基材的霧度,以5%以下為佳,以3%以下更佳,以1%以下特別佳。第一基材的霧度,可將此第一基材以選擇的任意部位切出
50mm×50mm的正方形的薄膜樣品,之後,對此薄膜樣品,使用霧度計測定。
第一基材,以吸水率低為佳。具體而言,第一基材的吸水率,以0.1%以下為佳,以0.08%以下更佳,以0.05%以下特別佳。
吸水率,可以下述方法測定。可將此第一基材以選擇的任意部位切出150mm×150mm的正方形的薄膜樣品,測定樣品的質量。之後,將此樣品,浸漬於23℃的水中24小時,測定浸漬後的樣品的質量。然後,算出藉由浸漬所增加的試驗片的質量,對浸漬前的樣品的質量的比例,作為吸水率(%)。
第一基材,以尺寸變化率的絕對值小為佳。具體而言,以150℃加熱1小時時的尺寸變化率的絕對值,在膜面內的任意方向,以1%以下為佳,以0.5%以下更佳,以0.1%以下特別佳。
熱尺寸變化率,可以下述方法測定。
將此第一基材以選擇的任意部位切出150mm×150mm的正方形的薄膜樣品。將此樣品,在150℃的烘箱內加熱60分鐘,冷卻至23℃(室溫)。之後,測定樣品的四邊的長度及2條對角線的長度。根據測定的四邊的各個長度,基於下式(a),算出熱尺寸變化。在式(a),LA係表示加熱後的樣品的邊的長度。
熱尺寸變化率(%)=[(LA-150)/150]×100 (a)
此外,根據測定的2條對角線的長度,基於下式(b),算出尺寸變化率。在式(b),LD係表示加熱後的樣品的對角線的長度。
熱尺寸變化率(%)=[(LD-212.13)/212.13]×100 (b)
然後,可算出所得6個熱尺寸變化率的計算值中絕對值成最大的值,作為第一基材的熱尺寸變化率(%)。熱膨脹大者,熱尺寸變化率會顯示較大的值。
第一基材,按照用途,亦可具有延遲。例如,將複層薄膜使用於作為相位差薄膜、光學補償薄膜等的光學薄膜時,第一基材以具有延遲為佳,在測定波長為590nm的第一基材的面內延遲Re,以30nm以上為佳,以50nm以上更佳;以500nm以下為佳,以300nm以下更佳。
第一基材的厚度,以1μm以上為佳,以3μm以上更佳,以10μm以上特別佳;以1mm以下為佳,以500μm以下更佳,以200μm以下特別佳。藉由使第一基材的厚度在上述範圍的下限值以上,可得適度的強度,藉由使之在上限值以下,製造長條狀的複層薄膜時,可捲取。
[3.第一基材的製造方法]
第一基材,通常,係在準備樹脂薄膜之後,藉由包含對此樹脂薄膜施以產生配向限制力的處理的步驟的製造方法而製造。使樹脂薄膜產生配向限制力的處理,可列舉例如,光配向處理、摩擦處理、離子束照射處理、蒸鍍膜形成處理及延伸處理等。尤其以延伸處理為佳。因此,以下作為第一基材的製造方法之例,說明藉由對包含結晶性的聚合物的結晶性樹脂所組成的樹脂薄膜進行延伸處理得到第一基材的方法。
在此例示之第一基材的製造方法,包含:準備結晶性樹脂所組成的樹脂薄膜作為延伸前薄膜的步驟;將延伸前
薄膜延伸得到延伸薄膜的步驟;邊使上述延伸薄膜維持平坦,邊使上述延伸薄膜的緊張緩和,得到第一基材的步驟。此外,此製造方法,在得到延伸薄膜之後,緩和此延伸薄膜的應力之前,包含促進包含於延伸薄膜中的結晶性的聚合物的結晶化的步驟為佳。
[3.1.延伸前薄膜的製造步驟]
在上述的製造方法,進行準備延伸前薄膜的步驟。延伸前薄膜,可藉由例如射出成形法、擠出成形法、壓製成形法、膨脹成形法、吹膨成形法、淋幕成形法、注模成形法、壓縮成形法等的樹脂成形法,將結晶性樹脂成形為薄膜狀而製造。上述之中,由於容易控制厚度,以擠出成形法為佳。
藉由擠出成形法製造延伸前薄膜時,在此擠出成形法的製造條件是以如下為佳。料管溫度(溶融樹脂溫度)以Tm以上為佳,Tm+20℃以上更佳;以Tm+100℃以下為佳,以Tm+50℃以下更佳。此外,澆鑄輥筒溫度以Tg-50℃以上為佳;以Tg+70℃以下為佳,以Tg+40℃以下更佳。再者,冷卻輥筒溫度以Tg-70℃以上為佳,以Tg-50℃以上更佳;以Tg+60℃以下為佳,以Tg+30℃以下更佳。藉由以如此的條件製造延伸前薄膜,可容易地製造厚度1μm~1mm的延伸前薄膜。在此,所謂「Tm」係表示結晶性聚合物的熔點,「Tg」係表示結晶性聚合物的玻璃轉移溫度。
[3.2.延伸步驟]
在上述製造方法,將準備的延伸前薄膜進行延伸得到延伸薄膜的延伸步驟。延伸的方向,可按照對光學異向性層所要求
的所期望的配向方向適宜設定。
延伸方法並無特別限制,可採用任意的延伸方法,例如將延伸前薄膜向長邊方向單軸延伸的方法(縱單軸延伸法),將延伸前薄膜向寬度方向單軸延伸的方法(橫單軸延伸法)等的單軸延伸法;將延伸前薄膜向長邊方向延伸的同時,向寬度方向延伸的同時雙軸延伸法,將延伸前薄膜向長邊方向及寬度方向的一方延伸後,向另一方延伸的逐步雙軸延伸法等的雙軸延伸法;將延伸前薄膜向寬度方向,並非平行亦非垂直的傾斜方向延伸的方法(傾斜延伸法)。
上述縱單軸延伸法,可列舉例如,利用輥筒之間周速差的延伸方法等。
此外,上述橫單軸條法,可列舉例如,使用擴布延伸機的延伸方法。
再者,上述同時雙軸延伸法,可列舉例如使用具備可沿著導軌移動地設置且可將延伸前薄膜固定的複數夾具的擴布延伸機的延伸方法。在此方法,將夾具的間隔拉開而將延伸前薄膜向長邊方向延伸的同時,藉由導軌的擴展角度,將延伸前薄膜向寬度方向伸延。
此外,上述逐步雙軸延伸法,可列舉例如,利用輥筒間的周速差,將延伸前薄膜向長邊方向延伸之後,將此延伸前薄膜的兩端部以夾具把持,藉由擴布延伸機向寬度方向延伸的延伸方法等。
再者,上述傾斜延伸法,可列舉例如,使用可對延伸前薄膜在長邊方向或寬度方向,施以左右不同的速度的輸送力、拉
力或拉取力的擴布延伸機,將延伸前薄膜向傾斜方向連續地延伸的延伸方法等。
將延伸前薄膜延伸時的延伸溫度,以(Tg-30℃)以上為佳,以(Tg-20℃)以上更佳,以(Tg-10℃)以上特別佳;以(Tg+60℃)以下為佳,以(Tg+50℃)以下更佳,以(Tg+40℃)以下特別佳。在此,所謂「Tg」係表示結晶性聚合物的玻璃轉移溫度。藉由以如此的溫度範圍進行延伸,可使包含在延伸薄膜中的聚合物分子適當地配向。
將延伸前薄膜延伸時的延伸倍率,以1.1倍以上為佳,以1.2倍以上更佳,以1.5以上特別佳;以20倍以下為佳,以10倍以下更佳,以5倍以下特別佳。在此,例如如雙軸延伸法,向不同的複數方向進行延伸時,上述的延伸倍率,係表示在各延伸方向的延伸倍率的積所表示的總延伸倍率。藉由使延伸倍率在上述範圍的上限值以下,由於可使薄膜斷裂的可能性小,故可容易地進行第一基材的製造。
藉由對延伸前薄膜施以如上所述的延伸處理,可使薄膜中的聚合物分子配向,故可得具有配向限制力的延伸薄膜。此外,通常,由於可藉由延伸,抑制在結晶化促進步驟產生很大的結晶粒,故可抑制起因於結晶粒的白化,因此,可提升第一基材的透明性。再者,由於通常藉由延伸可對延伸薄膜賦予光學異向性,故可顯現雙折射及延遲等的光學特性。
[3.3.結晶化促進步驟]
得到延伸薄膜之後,以進行促進包含在延伸薄膜中的聚合物的結晶化的結晶化促進步驟為佳。藉由促進結晶化,可有效
地提升延伸薄膜的拉伸彈性模數。
結晶化的促進,可藉由將延伸薄膜調整在既定的溫度而進行。促進結晶化時的溫度範圍,可在結晶性聚合物的玻璃轉移溫度Tg以上,結晶性聚合物的熔點Tm以下的溫度範圍任意設定。尤其上述溫度範圍的設定,以使結晶化的速度變大為佳,具體而言,以Tg+20℃以上為佳,以Tg+30℃以上更佳;以Tm-20℃以下為佳,以Tm-40℃以下更佳。藉由使促進結晶化時的溫度在上述範圍的下限值以上,可有效地促進結晶化,此外,藉由使之在上限值以下,可抑制第一基材的白濁。
使延伸薄膜為如上所述的溫度時,通常,進行延伸薄膜的加熱。用於此時加熱裝置,由於加熱裝置與延伸薄膜不用接觸,故以可使延伸薄膜的氣氛溫度上升的加熱裝置為佳。列舉出較佳的加熱裝置的具體例,可列舉烘箱及加熱爐。
結晶化的促進,以對延伸薄膜保持拉緊的狀態進行為佳。藉此,可抑制延伸薄膜因在促進結晶化時的熱收縮的變形,故可不會損及延伸薄膜的平滑性而促進此延伸薄膜中的聚合物的結晶化。在此,所謂使延伸薄膜拉緊的狀態,係指對延伸薄膜施加張力的狀態。惟,在將延伸薄膜拉緊的狀態,不包含延伸薄膜實質被延伸的狀態。此外,所謂實質被延伸,通常係指延伸薄膜的任意一個方向的延伸倍率為1.1倍以上的情形。
保持延伸薄膜時,可以適當的保持具保持延伸薄膜。保持具,可為連續地保持延伸薄膜者,亦可係隔著間隔間歇地保持者。例如,亦可藉由以既定的間隔排列的保持具間歇
地保持延伸薄膜。
延伸薄膜,係例如以此延伸薄膜的二邊以上保持,可以成拉緊的狀態。藉此,可妨礙延伸薄膜被保持而拉緊的狀態的區域因熱收縮而變形。為在延伸薄膜的寬闊的面積妨礙變形,延伸薄膜,以包含相對的二邊保持,將保持的邊之間的區域拉緊的狀態為佳。例如,在矩形的單張的延伸薄膜,以此延伸薄膜的相對的二邊(例如,長邊之間,或短邊之間)保持,使上述兩邊之間的區域呈拉緊的狀態,可妨礙此單張的延伸薄膜的全面的變形。此外,例如,在長條的延伸薄膜,藉由將此延伸薄膜的寬度方向的端部的兩邊(即,長邊)保持,將上述兩邊之間的區域呈拉緊的狀態,可妨礙此長條的延伸薄膜的全面的變形。如此地妨礙變形的延伸薄膜,即使因熱收縮而在薄膜內發生應力,亦可抑制皺紋等的變形的出現。此時,例如藉由以包含與延伸方向(雙軸延伸時係延伸倍率較大的方向)正交的二邊的邊保持延伸薄膜,對延伸方向施加張力將延伸薄膜拉緊,則可特別有效地抑制變形。
為有效地抑制因結晶化的促進造成的變形,以更多的邊保持延伸薄膜為佳。因此,例如,單張的延伸薄膜,以其全邊保持為佳。列舉具體例,則矩形的單張的延伸薄膜,以四邊被保持為佳。
可將延伸薄膜以邊保持的保持具,以在延伸薄膜的邊以外的部分不與延伸薄膜接觸者為佳。藉由使用如此的保持具,可得平滑性更優良的第一基材。
此外,保持具,以可將保持具相互的相對位置在
結晶化促進步驟固定者為佳。如此的保持具,由於在結晶化促進步驟,保持具相互的位置並不會相對地移動,故容易抑制延伸薄膜實質性的延伸及收縮。
較佳的保持具,可列舉例如,在模框以既定間隔設置且可把持延伸薄膜的邊的夾子等的把持具,作為矩形的延伸薄膜用的保持具。此外,例如,用於保持在長條的延伸薄膜的寬度方向的端部的二邊的保持具,可列舉設於擴布延伸機的可把持延伸薄膜的邊的把持具。
長條的延伸薄膜,可以在於此延伸薄膜的長邊方向的端部的邊(即,短邊)保持,惟亦可在為了促進延伸薄膜的結晶化而被調整至既定溫度的處理區域的長邊方向的兩側保持,取代以上述的邊保持。例如,可在延伸薄膜的處理區域的長邊方向的兩側,設置保持裝置,其可保持延伸薄膜而不使其熱收縮而呈拉緊狀態。如此的保持裝置,可列舉例如,2個輥筒的組合、擠出機與拉取輥筒的組合等。藉由上述的組合,對延伸薄膜施加輸送張力等的張力,在進行結晶化的促進的處理區域,可抑制此延伸薄膜的熱收縮。因此,若使用上述的組合作為保持裝置,可邊將延伸薄膜向長邊方向輸送而保持此延伸薄膜,故可有效率地製造第一基材。
此外,藉由結晶化促進步驟,可消除可成為在高溫環境下的尺寸變化的原因的薄膜內的應力。因此,可製造熱膨脹小,熱尺寸變化率小的第一基材。
用於促進延伸薄膜的結晶化的維持既定溫度的處理時間,以1秒以上為佳,以5秒以上更佳;以30分鐘以下
為佳,以10分鐘以下更佳。藉由使處理時間在上述範圍的下限值以上,可充分進行延伸薄膜所包含的聚合物的結晶化,可有效地提高第一基材的耐熱性。此外,藉由使處理時間在上述範圍的上限值以下,可抑制第一基材的白濁。
[3.4.緩和步驟]
依需求進行結晶化促進步驟之後,為了由延伸薄膜去除殘留應力,邊使上述延伸薄膜維持平坦,邊使上述延伸薄膜的緊張緩和,進行得到第一基材的緩和步驟。
所謂延伸薄膜的緊張的緩和,係指將用於延伸或促進結晶化而被延伸機或保持裝置保持的緊張的狀態解放,只要延伸薄膜沒有緊張,亦可以保持裝置保持延伸薄膜。一旦緩和如此的緊張,則延伸薄膜呈可產生熱收縮的狀態。在緩和步驟,藉由使延伸薄膜產生熱收縮,可消除第一基材在加熱時所產生的應力。因此,可以縮小第一基材在高溫環境下的熱收縮,故可得在高溫環境下的尺寸穩定性優良的第一基材。
延伸薄膜的緊張的緩和,可以短暫進行,亦可長時間連續或分階段進行。惟,為抑制所得的第一基材產生波浪及皺紋等的變形,緊張的緩以連續或分階段進行為佳。
上述延伸薄膜的緊張的緩和,係一邊維持延伸薄膜的平坦而一邊進行。在此,所謂將延伸薄膜維持平坦,係指將延伸薄膜保持平面形狀而不使延伸薄膜產生波浪及皺紋等的變形。藉此,可抑制所得的第一基材產生波浪及皺紋等的變形。
緩和緊張時的延伸薄膜的處理溫度,可設定在結
晶性的聚合物的玻璃轉移溫度Tg以上、結晶性的聚合物的熔點Tm以下的溫度範圍。具體的處理溫度,以Tg+20℃以上為佳,以Tg+30℃以上更佳;以Tm-20℃以下為佳,以Tm-40℃以下更佳。此外,由結晶化促進步驟不經冷卻持續進行緩和步驟時,在緩和步驟方面的延伸薄膜的處理溫度,以與在結晶化促進步驟的溫度相同為佳。藉此,可抑制在緩和步驟的延伸薄膜的溫度不均,或提升第一基材的產能。
在緩和步驟,將延伸薄膜維持在上述的溫度範圍的處理時間,以1秒以上為佳,以5秒以上更佳;以10分鐘以下為佳。藉由將處理時間設定在上述範圍的下限值以上,可有效地提升第一基材在高溫環境下的尺寸穩定性。此外,藉由使之在上限值以下,可有效地提升第一基材在高溫環境下的尺寸穩定性,此外,可抑制第一基材因進行緩和步驟的結晶化的白濁。
在緩和步驟,緩和單張的延伸薄膜的緊張時,可採用例如,一邊保持此延伸薄膜的四邊,一邊將保持部分的間隔連續或分階段縮小的方法。此時,在延伸薄膜的四邊,可同時縮小保持部分的間隔。此外,亦可在一部分的邊,縮小保持部分的間隔之後,縮小其他的一部分的邊的保持部分的間隔。再者,亦可維持不縮小一部分的邊的保持部分的間隔。此外,亦可將一部分的邊的保持部分的間隔連續或分階段縮小,將其他的一部分的邊的保持部分的間隔一次縮小。
此外,在如上所述的緩和步驟,緩和長條的延伸薄膜的緊張時,可採用例如,使用擴布延伸機,將可引導夾具
的導軌的間隔在延伸薄膜的輸送方向縮小、縮小相鄰的夾具的間隔等的方法
如上所述,以保持延伸薄膜的狀態,縮小保持部分的間隔,進行延伸薄膜的緊張的緩和時,縮小間隔的程度,可按照延伸薄膜的殘留的應力的大小設定。在緩和步驟,縮小保持間隔的具體的程度,是在緩和步驟的處理溫度而在不對延伸薄膜賦予緊張的狀態的熱收縮率為S(%)時,以0.1S以上為佳,以0.5S以上更佳,以0.7S以上特別佳;以1.2S以下為佳,以1.0S以下更佳,以0.95S以下特別佳。此外,例如,如在正交的2方向的熱收縮率S不同之情形,在上述收縮率S有異向性時,對各方向在上述範圍內可設定縮小保持間隔的程度。藉由使之在如此的範圍,可充分去除第一基材的殘留應力,且可使之維持平坦性。
上述熱收縮率S,可以如下方法測定。
在室溫23℃的環境下,將延伸薄膜,切出150mm×150mm的大小的正方形做為試料薄膜。將此試料薄膜,在設定成與緩和步驟的處理溫度相同的溫度的烘箱內加熱60分鐘,冷卻至23℃(室溫)之後,測定平行於欲求試料薄膜的熱收縮率S的方向的兩邊的長度。
根據測定的兩邊各個長度,基於下式(A)算出試料薄膜的熱收縮率S。在式(A),L1係表示測定加熱後的試料薄膜的的兩邊的一邊的長度,L2係表示另一邊的長度。
熱收縮率S(%)=[(300-L1-L2)/300]×100 (A)
[4.光學異向性層的構成]
本發明的複層薄膜,具備直接形成在第一基材上的包含硬化液晶分子的光學異向性層。所謂對第一基材上的光學異向性層的「直接」形成,係指在第一基材的表面,未隔著其他的層而形成光學異向性層。藉由採用具有高拉伸彈性模數的第一基材,且光學異向性層直接形成在其上,在光學異向性層,可抑制在表面形成皺紋。
在光學異向性層,硬化液晶分子,是向對應第一基材的配向限制力的方向配向。例如,第一基材係具有藉由延伸而產生的配向限制力時,包含於光學異向性層中的硬化液晶分子,可具有沿著與第一基材的遲相軸的方向大略相同的方向的配向規則性。
硬化液晶分子,較佳的是具有沿著與第一基材的遲相軸的方向大略相同的方向的均勻配向規則性。在此,所謂「具有均勻配向規則性」,係將硬化液晶分子的液晶元的長軸方向投影在薄膜面所得的線的平均方向,向與薄膜面平行的某一方向(例如第一基材的表面導向基的方向)整齊排列。再者,所謂「沿著」某既定的方向均勻配向規則性,係指此整齊排列方向,與上述既定的方向大略一致。例如,所謂上述既定的方向,係指第一基材的表面導向基的方向或第一基材的遲相軸方向。硬化液晶分子是否具有均勻配向規則性,及其整齊排列方向,可藉由使用以AxoScan(Axo metrics公司製)所代表的相位差計的遲相軸方向的測定、及在遲相軸方向的每個入射角的延遲分佈的測定來確認。
在此,硬化液晶分子,係將具有棒狀的分子構造
的聚合性液晶化合物聚合而成者時,通常,此聚合性液晶化合物的液晶元的長軸方向,是成為硬化液晶分子的液晶元的長軸方向。此外,如使用逆波長分散聚合性液晶化合物(後述)作為聚合性液晶化合物時,在光學異向性層中,存在配向方向不同的複數種類的液晶元時,上述之中最長的種類的液晶元的長軸方向所排列的方向,成為此排列方向。
再者,所謂沿著與第一基材的遲相軸的方向「大略」相同的方向的配向,係指第一基材的遲相軸的方向與液晶元的排列方向所成的角在5°以內。此角以3°以內為佳,以1°以內更佳。
使用具有遲相軸者作為第一基材,並且適當地選擇光學異向性層的材料,可對光學異向性層賦予沿著與第一基材的遲相軸方向大略相同方向的均勻配向規則性等的配向規則性,結果,可得到具有如此的配向規則性的光學異向性層。
特別是,使用具有藉由延伸而產生的配向限制力的第一基材時,可以以因摩擦所產生的發塵、發生損傷、及混入異物少的狀態得到在所期望的方向具有遲相軸的光學異向性層。其結果,可得配向缺陷少的光學異向性層。具體而言,將光學異向性層以顯微鏡觀察時,觀察到的缺陷、異物等少,可得線缺陷等的配向缺陷少的光學異向性層。
如此的光學異向性層,通常,具有與第一基材的遲相軸方向大略平行的遲相軸。在此,所謂光學異向性層的遲相軸方向與第一基材的遲相軸「大略平行」,係指光學異向性層的遲相軸方向與第一基材的遲相軸所成的角度,通常為±5°
以內,以±3°以內為佳,以±1°以內更佳。
光學異向性層為長條狀時,光學異向性層的遲相軸對光學異向性層的寬度方向所成的配向角的範圍,可以與第一基材的配向角相同。具體而言,光學異向性層的配向角,以10°以上為佳,以30°以上更佳,以40°以上特別佳;以85°以下為佳,以80°以下更佳,以70°以下特別佳。此外,在某態樣,光學異向性層的的配向角可以是以下的特定範圍:以15°±5、45°±5°、67.5°±5°、75°±5°為佳,以15°±4°、45°±4°、67.5°±4°、75°±4°更佳,以15°±3°、45°±3°、67.5°±3°、75°±3°特別佳。藉由具有如此的角度關係,可使光學異向性層成為可有效地製造元偏光板的材料。
光學異向性層的延遲,可按照光學異向性層的用途設定。例如以測定波長590nm測定的光學異向性層的面內延遲Re,在108nm~168nm的範圍時,此光學異向性層,可使用於作為1/4波長板。此外,以測定波長590nm測定的光學異向性層的面內延遲Re,在245nm~305nm的範圍時,此光學異向性層,可使用於作為1/2波長板。更具體而言,使用於作為1/4波長板時,在測定波長590nm測定的光學異向性層的面內延遲Re,以128nm以上為佳,以133以上更佳;以148nm以下為佳,以143nm以下更佳。此外,使用於作為1/2波長板時,在測定波長590nm測定的光學異向性層的面內延遲Re,以265nm以上為佳,以270nm以上更佳;以285nm以下為佳,以280nm以下更佳。
光學異向性層,具有逆波長分散性為佳。即,光
學異向性層所具有的波長分散,是相較於短波長,對於長波長的穿透光顯示較大的面內延遲。此外,光學異向性層,至少在可見光的頻譜區域的一部分、較佳的是在全部具有如此的逆波長分散性。藉由光學異向性層具有逆波長分散性,可在1/4波長板或1/2波長板之類的光學用途,在廣闊的頻譜區域均一地顯現功能。
光學異向性層的厚度,可適宜調整,使延遲等的特性在所期望的範圍。光學異向性層的具體的厚度,以0.5μm以上為佳,以0.8μm以上更佳,以1.0μm以上特別佳;以5μm以下為佳,以4μm以下更佳,以3.5μm以下特別佳。
光學異向性層的形狀及長度及寬度係任意。光學異向性層,與第一基材同樣地,可為長條狀,亦可作成單張。
[5.光學異向性層的形成方法]
光學異向性層,典型上,可以藉由包含以下步驟的方法形成:在第一基材上,直接塗佈含有聚合性液晶化合物的液晶組合物,形成液晶組合物之層的步驟;使液晶組合物之層中的聚合性液晶化合物配向的步驟;及使聚合性液晶化合物聚合,得到光學異向性層的步驟。
[5.1.液晶組合物]
液晶組合物,係包含聚合***晶化合物,可依需求包含任意的成分的組合物。此外,所謂作為液晶組合物的成分的液晶化合物,係調合於液晶組合物使之配向時,可呈現液晶相的化合物。再者,所謂聚合性液晶化合物,係指以呈現此液晶相的狀態在液晶組合物中聚合,可維持在液晶相的分子配向成為聚
合物的液晶化合物。此外,所謂逆波長分散聚合性液晶化合物,係指如此地作成聚合物時,所得聚合物顯示逆波長分散性的聚合性液晶化合物。
在以下的說明,有將液晶組合物的成分、且為具有聚合性的化合物(具有聚合性液晶化合物及其他的聚合性的化合物等)予以統稱,僅稱為「聚合性化合物」的情況。
[5.1.1.聚合性液晶化合物]
聚合性液晶化合物,可列舉例如,具有聚合性基的液晶化合物、可形成側鏈型液晶高分子的化合物、圓盤狀液晶性化合物等。具有聚合性基的液晶化合物,可列舉例如日本特開平11-513360號公報、日本特開2002-030042號公報、日本特開2004-204190號公報、日本特開2005-263789號公報、日本特開2007-119415號公報、日本特開2007-186430號公報等的文獻所記載的具有聚合性基的棒狀液晶化合物。此外,側鏈型液晶高分子化合物,可列舉例如日本特開2003-177242號公報等的文獻所述的鏈鏈型液晶高分子化合物。以產品名列舉較佳的液晶化合物之例,則可列舉BASF公司製「LC242」等。圓盤狀液晶性化合物的具體例,可列舉日本特開平8-50206號公報、文獻(C.Destrade et al.,Mol.Crysr.Liq.Cryst.vol.71,page 111(1981);日本化學會編,季刊化學總說,No.22,液晶化學,第5章、第10章第2節(1994);B.Kohne et al.,Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.,page 1794(1985);J.Zhang et al.,J.Am.Chem.Soc.,vol.116,page 2655(1994))所記載。上述液晶化合物及以下所說明的逆波長分散聚合性液晶化合物,可以1種單
獨使用,亦可以任意比例組合2種以上使用。
聚合性液晶化合物的一部分或全部,以使用逆波長分散聚合性液晶化合物為佳。藉由使用逆波長分散聚合性液晶化合物,可容易地得到具有逆波長分散性的光學異向性層。
逆波長分散聚合性液晶化合物之例,可列舉在其分子中具有主鏈液晶元,及鍵結於主鏈液晶元的側鏈液晶元的化合物。在如此的逆波長分散聚合性液晶化合物已配向的狀態,側鏈液晶元與主鏈液晶元可配向在不同的方向。因此,在光學異向性層,主鏈液晶元及側鏈液晶元可向不同的方向配向。藉由如此的配向,光學異向性層可呈現逆波長分散性。
逆波長分散聚合性液晶化合物的較佳的的具體例,可列舉下式(I)所示化合物。在以下的說明,有將式(1)所示化合物,適宜稱為「化合物(I)」。
在化合物(I),基-Y5-A4-(Y3-A2)n-Y1-A1-Y2-(A3-Y4)m-A5-Y6成為主鏈液晶元,另一方面的基>A1-C(Q1)=N-N(Ax)Ay成為側鏈液晶元,基A1影響主鏈液晶元及側鏈液晶元的雙方的性質
式(I)中,Y1~Y8係分別獨立地表示化學單鍵、-O-、-S-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-O-、-NR1-C(=O)-、-C(=O)-NR1-、-O-C(=O)-NR1-、-NR1-C(=O)-O-、-NR1-C(=O)-NR1-、-O-NR1-或-NR1-O-。
在此,R1係表示氫原子或碳數1~6的烷基。
R1的碳數1~6的烷基,可列舉甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、正己基等。
R1,以氫原子或碳數1~4的烷基為佳
在化合物(I),Y1~Y8分別獨立地以化學單鍵、-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-或-O-C(=O)-O-為佳。
在化合物(I),G1、G2係分別獨立地表示可具有取代基的碳數1~20的二價脂肪族基。
碳數1~20的二價脂肪族基,可列舉具有碳數1~20的亞烷基、碳數2~20的亞烯基等的鏈狀構造的二價脂肪族基;碳數3~20的環烷二基、碳數4~20的環烯二基、碳數10~30的二價脂環式縮合環基等的二價的脂肪族基等。
G1及G2的二價脂肪族基的取代基,可列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等的鹵素原子;甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、正戊氧基、正己氧基等的碳數1~6的烷氧基等。其中,以氟原子、甲氧基、乙氧基為佳。
此外,在上述脂肪族基,在每1個脂肪族基,亦可有1個以上的-O-、-S-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-O-、-NR2-C(=O)-、-C(=O)-NR2-、-NR2-、或-C(=O)-介於其間。惟
排除-O-或-S-分別鄰接2個以上而介於其間的情形。在此,R2係表示與上述R1同樣的氫原子或碳數1~6的烷基,以氫原子或甲基為佳。
介於上述脂肪族基間的基,以-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-為佳。
有上述基介於其間的脂肪族基的具體例,可列舉-CH2-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-S-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-C(=O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(=O)-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(=O)-O-CH2-、-CH2-O-C(=O)-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-NR2-C(=O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(=O)-NR2-CH2-、-CH2-NR2-CH2-CH2、-CH2-C(=O)-CH2-等。
上述之中,由更良好地顯現本發明所期望的效果的觀點,G1、G2分別獨立地以具有碳數1~20的亞烷基、碳數2~20的亞烯基等的鏈狀構造的二價脂肪族基為佳,以亞甲基、亞乙基、三亞甲基、亞丙基、四亞甲基、五亞甲基、六亞甲基、八亞甲基、十亞甲基[-(CH2)10-]等的碳數1~12的亞烷基更佳,以四亞甲基[-(CH2)4-]、六亞甲基[-(CH2)6-]、八亞甲基[-(CH2)8-]、及十亞甲基[-(CH2)10-]特別佳。
在上述式(I),Z1、Z2係分別獨立地表示,無取代或可以鹵素原子取代的碳數2~10的烯基。
此烯基的碳數,以2~6為佳。Z1及Z2的烯基的取代基的鹵素原子,可列舉氟原子、氯原子、溴原子等,以氯原子為佳。
Z1及Z2的碳數2~10的烯基的具體例,可列舉CH2=CH-、CH2=C(CH3)-,CH2=CH-CH2-、CH3-CH=CH-、
CH2=CH-CH2-CH2-、CH2=C(CH3)-CH2-CH2-、(CH3)2C=CH-CH2-、(CH3)2C=CH-CH2-CH2-、CH2=C(Cl)-,CH2=C(CH3)-CH2-、CH3-CH=CH-CH2-等。
尤其,由可更良好地顯現本發明所期望的效果的觀點,Z1及Z2,分別獨立地以CH2=CH-、CH2=C(CH3)-,CH2=C(Cl)-,CH2=CH-CH2-、CH2=C(CH3)-CH2-或CH2=C(CH3)-CH2-CH2-為佳,以CH2=CH-、CH2=C(CH3)-、或CH2=C(Cl)-更佳,以CH2=CH-特別佳。
在上述式(I),Ax係表示具有選自由芳香烴環及芳香族雜環所組成之群之至少一個芳香環的碳數2~30的有機基。「芳香環」係指具有遵照Huckel法則的廣義的芳香族性的環狀構造,即,具有(4n+2)個π電子的環狀共軛構造、及噻吩、呋喃、苯並噻唑等所代表,硫、氧、氮等的雜原子的孤立電子對參與π電子系而顯示芳香族性者。
Ax的具有選自由芳香烴環及芳香族雜環所組成之群之至少一個芳香環的碳數2~30的有機基,亦可具有複數個芳香環者,亦可為具有芳香烴環及芳香族雜環。
上述芳香烴環,可列舉苯環、萘環、蒽環等。上述芳香族雜環,可列舉吡咯環、呋喃環、噻吩環、吡啶環、噠嗪環、嘧啶環、吡嗪環、吡唑環、咪唑環、噁唑環、噻唑環等的單環的芳香族雜環;苯並噻唑環、苯並噁唑環、喹啉環、酞嗪環、苯並咪唑環、苯並吡唑環、苯並呋喃環、苯並噻吩環、噻唑並嘧啶環、噁唑並吡啶環、噻唑並哌嗪環、噁唑並哌嗪環、噻唑並哌啶環、噻唑並噠嗪環、噻唑並嘧啶環、噁唑並嘧啶環
等的縮合環的芳香族雜環等。
Ax所具有的芳香環亦可具有取代基。此取代基,可列舉氟原子、氯原子等的鹵素原子;氰基;甲基、乙基、丙基等的碳數1~6的烷基;乙烯基、烯丙基等的碳數2~6的烯基;三氟甲基等的碳數1~6的鹵化烷基;二甲基胺基等的取代胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等的碳數1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等的芳基;-C(=O)-R5;-C(=O)-OR5;-SO2R6等。在此,R5係表示碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、或碳數3~12的環烷基,R6係表示與後述R4同樣的碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、苯基,或4-甲基苯基。
此外,Ax所具有的芳香環,亦可具有複數相同或相異的取代基,相鄰的兩個取代基亦可一起鍵結形成環。形成的環可為單環,亦可為縮合多環,亦可為不飽和環、飽和環。
再者,Ax的碳數2~30的有機基的「碳數」,係不含有取代基的碳原子的有機基全體的總碳數的意思(在後述的Ay亦相同。)。
Ax的具有選自由芳香烴環及芳香族雜環所組成之群之至少一個芳香環的碳數2~30的有機基,可列舉例如,芳香烴環基;芳香族雜環基;具有選自由芳香烴環基及芳香族雜環所組成之群之至少一個芳香環的碳數3~30的烷基;選自由芳香烴環基及芳香族雜環所組成之群之至少一個芳香環的碳數4~30的烯基;選自由芳香烴環基及芳香族雜環所組成之群之至少一個芳香環的碳數4~30的炔基等。
將Ax的較佳的具體例表示如下。惟,在本發明,
Ax不應限定於以下所示者。再者,下式中,「-」係表示由環的任意位置所延伸的懸鍵(以下相同。)
(1)芳香烴環基
(2)芳香族雜環基
上述式中,E係表示NR6a、氧原子或硫原子。在此,R6a係表示氫原子;或,甲基、乙基、丙基等的碳數1~6的烷基。
上述式中,X、Y、Z係分別獨立地表示NR7、氧原子、硫原子、-SO-或-SO2-(惟,排除氧原子、硫原子、-SO-、-SO2-,分別鄰接之情形)。R7係與上述R6a同樣地表示氫原子;或,甲基、乙基、丙基等的碳數1~6的烷基。
(上述式中X係表示與上述相同的意思。)
再者,以下述所示之任何一個基更佳。
Ax所具有的環亦可具有取代基。此取代基,可列舉氟原子、氯原子等的鹵素原子;氰基;甲基、乙基、丙基等的碳數1~6的烷基;乙烯基、烯丙基等的碳數2~6的烯基;三氟甲基等的碳數1~6的鹵化烷基;二甲基胺基等的取代胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等的碳數1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等的芳基;-C(=O)-R8;-C(=O)-OR8;-SO2R6等。在此,R8係表示甲基、乙基等的碳數1~6的烷基;或,苯基等的碳數6~14的芳基。尤其,以鹵素原子、氰基、碳數1~6的烷基,及碳數1~6的烷氧基為佳。
Ax所具有的環,亦可具有複數相同或相異的取代基,相鄰的兩個取代基亦可一起鍵結形成環。形成的環,可為單環,亦可為縮合多環。
Ax的碳數2~30的有機基的「碳數」,係不含有取代基的碳原子的有機基全體的總碳數的意思(在後述的Ay亦相同。)。
在上述式(I),Ay係表示氫原子、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基、可具有取代基的碳數2~20的炔基、-C(=O)-R3、-SO2-R4、-C(=S)NH-R9、或具有選自由芳香烴
環及芳香族雜環所組成之群之至少一個芳香環的碳數2~30的有機基。在此,R3係表示可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基、或是碳數5~12的芳香烴環基;R4係表示碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、苯基、或4-甲基苯基;R9係表示可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基、可具有取代基的碳數5~20的芳香族基。
Ay的可具有取代基的碳數1~20的烷基的碳數1~20的烷基,可列舉甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、1-甲基戊基、1-乙基戊基、第二丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、正己基、異己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一基、正十二基、正十三基、正十四基、正十五基、正十六基、正十七基、正十八基,正十九基,正二十基等。可具有取代基的碳數1~20的烷基的碳數,以1~12為佳,以4~10更佳
Ay的可具有取代基的碳數2~20的烯基的碳數2~20的烯基,可列舉乙烯基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、異丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十二烯基、十三烯基、十四烯基、十五烯基、十六烯基、十七烯基、十八烯基、十九烯基、二十烯基等。
可具有取代基的碳數2~20的烯基的碳數,以2~12為佳。
Ay的可具有取代基的碳數3~12的環烷基的碳數3~12的環烷基,可列舉環丙基、環丁基、環戊基、環己基、
環辛基等。
Ay的可具有取代基的碳數2~20的炔基的碳數2~20的炔基,可列舉乙炔基、丙炔基,2-丙炔基(炔丙基)、丁炔基、2-丁炔基、3-丁炔基、戊炔基、2-戊炔基、己炔基、5-己炔基、庚炔基、辛炔基、2-辛炔基、壬炔基、癸炔基、7-癸炔基等。
Ay的可具有取代基的碳數1~20的烷基、及可具有取代基的碳數2~20的烯基的取代基,可列舉氟原子、氯原子等的鹵素原子;氰基;二甲基胺基等的取代胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基、丁氧基等的碳數1~20的烷氧基;甲氧基甲氧基、甲氧基乙氧基等的以碳數1~12的烷氧基取代的碳數1~12的烷氧基;硝基;苯基、萘基等的芳基;環丙基、環戊基、環己基等的碳數3~8的環烷基;環戊氧基、環己氧基等的碳數3~8的環烷氧基;四氫呋喃基、四氫吡喃基、二氧雜環戊烷基、二噁烷基等的碳數2~12的環狀醚基;苯氧基、萘氧基等的碳數6~14的芳氧基;三氟甲基、五氟乙基,-CH2CF3等的至少1個以氟原子取代的碳數1~12的氟烷氧基;苯並呋喃基;苯並吡喃基;苯並二氧雜環戊烷基;苯並二噁烷基;-C(=O)-R7a;-C(=O)-OR7a;-SO2R8a;-SR10;以-SR10取代的碳數1~12的烷氧基;羥基等。在此,R7a及R10係分別獨立地表示碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、碳數3~12的環烷基、或碳數6~12的芳香烴環基,R8a係表示與上述R4相同的碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、苯基,或4-甲基苯基。
Ay的可具有取代基的碳數3~12的環烷基的取代
基,可列舉氟原子、氯原子等的鹵素原子;氰基;二甲基胺基等的取代胺基;甲基、乙基、丙基等的碳數1~6的烷基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等的碳數1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等的芳基;環丙基、環戊基、環己基等的碳數3~8的環烷基;-C(=O)-R7a;-C(=O)-OR79;-SO2R8a;羥基等。在此R7a、R8a係表示與上述相同的意思。
Ay的可具有取代基的碳數2~20的烯基的取代基,可列舉與可具有取代基的碳數1~20的烷基、及可具有取代基的碳數2~20的烯基的取代基相同的取代基。
在Ay之以-C(=O)-R3表示的基,R3係表示可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基、或是碳數5~12的芳香烴環基。上述具體例,可列舉與作為上述Ay的可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、及可具有取代基的碳數3~12的環烷基,以及,在上述Ax所說明之芳香烴環基之中的碳數5~12所列舉之例之相同者。
在Ay之以-SO2-R4表示的基,R4係表示碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、苯基、或4-甲基苯基。R4的碳數1~20的烷基、及碳數2~20的烯基的具體例,可列舉與作為上述Ay的碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基所列舉之例之相同者。
在Ay之以-C(=S)NH-R9表示的基,R9係表示可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基、或是可具有取代基
的碳數5~20的芳香族基。上述具體例,可列舉與作為上述Ay的可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、及可具有取代基的碳數3~12的環烷基;以及,在上述Ax所說明之芳香烴環基之中的碳數5~20所列舉之例之相同者。
Ay的具有選自由芳香烴環及芳香族雜環所組成之群之至少一個芳香環的碳數2~30的有機基,可列舉在上述Ax所例示之相同者。
上述之中,Ay,以氫原子、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基、可具有取代基的碳數2~20的炔基,-C(=O)-R3、-SO2-R4、或選自由芳香烴環及芳香族雜環所組成之群之至少一個芳香環之碳數2~30的有機基所表示的基為佳,再者,Ay,以氫原子、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基、可具有取代基的碳數2~20的炔基、可具有取代基的碳數6~12的芳香烴環基、可具有取代基的碳數3~9的芳香族雜環基,以-C(=O)-R3、-SO2-R4所表示之基更佳。在此,R3、R4係表示與上述相同的意思。
Ay的可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數2~20的炔基的取代基,可列舉鹵素原子、氰基、碳數1~20的烷氧基、以碳數1~12的烷氧基取代的碳數1~12的烷氧基、苯基、環己基、碳數2~12的環狀醚基、碳數6~14的芳氧基、羥基、苯並二噁
唑基、苯基磺醯基、4-甲基苯基磺醯基、苯醯基,-SR10為佳。在此,R10係表示與上述相同的意思。
Ay的可具有取代基的碳數3~12的環烷基、可具有取代基的碳數6-12的芳香烴環基、可具有取代基的碳數3-9的芳香族雜環基的取代基,以氟原子、碳數1~6的烷基、碳數1~6烷氧基、氰基為佳。
此外,Ax與Ay亦可一起形成環。此環,可列舉可具有取代基的碳數4~30的不飽和雜環、碳數6~30的不飽和碳環。上述碳數4~30的不飽和雜環、碳數6~30的不飽和碳環,並無特別限制,可具有芳香族性亦可沒有。
表示的部分者。
(式中X、Y、Z係表示與上述相同的意思。)
此外,上述環可具有取代基。此取代基,可列舉與例示作為Ax所具有的芳香環的取代基之相同者。
包含在Ax與Ay中的π電子的總數,由可更良好地顯現本發明所期望的效果的觀點,以4以上、24以下為佳,以6以上、20以下更佳,進一步以6以上、18以下為佳。
Ax與Ay的較佳的組合,可列舉下述組合(α)及組合(β)。
(α)Ax係碳數4~30的芳香烴環基或芳香族雜環基,Ay係氫
原子、碳數3~8的環烷基、可具有(鹵素原子、氰基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基,或碳數3~8的環烷基)作為取代基的碳數6~12的芳香烴環基、可具有(鹵素原子、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、氰基)作為取代基的碳數3~9的芳香族雜環基、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數1~20的烯基、或是可具有取代基的碳數2~20的炔基,此取代基為鹵素原子、氰基、碳數1~20的烷氧基、以碳數1~12的烷氧基取代的碳數1~12的烷氧基、苯基、環己基、碳數2~12的環狀醚基、碳數6~14的芳氧基、羥基、苯並二噁唑基、苯磺醯基、苯醯基、-SR10之任一的組合;(β)Ax與Ay一起形成不飽和雜環或不飽和碳環者。在此,R10係表示與上述相同的意思。
Ax與Ay的較佳的組合,可列舉下述組合(γ)。
(γ)Ax係具有下述構造之基之任一,Ay係氫原子、碳數3~8的環烷基、可具有(鹵素原子、氰基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基,或碳數3~8的環烷基)作為取代基的碳數6~12的芳香烴環基、可具有(鹵素原子、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、氰基)作為取代基的碳數3~9的芳香族雜環基、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數1~20的烯基、或是可具有取代基的碳數2~20的炔基,此取代基為鹵素原子、氰基、碳數1~20的烷氧基、以用碳數1~12的烷氧基取代的碳數1~12的烷氧基、苯基、環己基、碳數2~12的環狀醚基、碳數6~14的芳氧基、羥基、苯並二噁唑基、苯磺醯基、苯醯基,-SR10之任一的組合。在此,R10係表示與上述相同的
意思。
(式中X、Y係表示與上述相同的意思。)
Ax與Ay之特別佳的組合,可列舉下述組合(δ)。
(δ)Ax係具有下述構造之基的任一,Ay係氫原子碳數3~8的環烷基、可具有(鹵素原子、氰基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基,或碳數3~8的環烷基)作為取代基的碳數6~12的芳香烴環基、可具有(鹵素原子、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、氰基)作為取代基的碳數3~9的芳香族雜環基、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數1~20的烯基、可具有取代基的碳數2~20的炔基,此取代基為鹵素原
子、氰基、碳數1~20的烷氧基、以碳數1~12的烷氧基取代的碳數1~12的烷氧基、苯基、環己基、碳數2~12的環狀醚基、碳數6~14的芳氧基、羥基、苯並二噁唑基、苯磺醯基、苯醯基以及-SR10之任一的組合。下述式中X係表示與上述相同的意思。在此,R10係表示與上述相同的意思。
在上述式(I),A1係表示可具有取代基的三價的芳香族基。三價的芳香族基,可為三價的碳環式芳香族基,亦可為三價的雜環式芳香族基。由可更良好地顯現本發明所期望的效果的觀點,以三價的碳環式芳香族基為佳,以三價的苯環基或三價的萘環基更佳,進一步以下述式所示的三價的苯環基或三價的萘環基為佳。再者,在下述式為了使鍵結狀態更明確,權宜上記載取代基Y1、Y2(Y1、Y2係表示與上述相同的意思。以下相同。)。
上述之中,A1以下述所示式(A11)~(A25)所示之基更佳,進一步以式(A11)、(A13)、(A15)、(A19)、(A23)所示之基為佳,以式(A11)、(A23)所示之基特別佳。
A1的三價的芳香族基之可具有的取代基,可列舉
與例示作為上述AX的芳香族基的取代基之相同者。A1,以不具有取代基者為佳。
在上述式(I),A2、A3係表示分別獨立表示可具有取代基的碳數3~30的二價的脂環烴基。碳數3~30的二價的脂環烴基,可列舉例如碳數3~30的環烷二基、碳數10~30二價的脂環式縮合環基等。
碳數3~30的環烷二基,可列舉例如環丙烷二基;環丁烷-1,2-二基、環丁烷-1,3-二基等的環丁烷二基;環戊烷-1,2-二基、環戊烷-1,3-二基等的環戊烷二基;環己烷-1,2-二基、環己烷-1,3-二基、環己烷-1,4-二基等的環己烷二基;環庚烷-1,2-二基、環庚烷-1,3-二基、環庚烷-1,4-二基等的環庚烷二基;環辛烷-1,2-二基、環辛烷-1,3-二基、環辛烷-1,4-二基、環辛烷-1,5-二基等的環辛烷二基;環癸烷-1,2-二基、環癸烷-1,3-二基、環癸烷-1,4-二基、環癸烷-1,5-二基等的環癸烷二基;環十二烷-1,2-二基、環十二烷-1,3-二基、環十二烷-1,4-二基、環十二烷-1,5-二基等的環十二烷二基;環十四烷-1,2-二基、環十四烷-1,3-二基、環十四烷-1,4-二基、環十四烷-1,5-二基、環十四烷-1,7-二基等的環十四烷二基;環二十烷-1,2-二基、環二十烷-1,10-二基等的環二十烷二基等。
碳數10~30的二價的脂環式縮合環基,可列舉例如十氫萘-2,5-二基、十氫萘-2,7-二基等的十氫萘二基;金剛烷-1,2-二基、金剛烷-1,3-二基等的金剛烷二基;二環[2.2.1]庚-2,3-二基、二環[2.2.1]庚-2,5-二基、二環[2.2.1]庚-2,6-二基等的二環[2.2.1]庚二基等。
上述二價的脂環烴基,可在任意位置具有取代基。取代基,可列舉與例示作為上述AX的芳香族基的取代基之相同者。
上述之中,A2、A3,以碳數3~12的二價的脂環烴基為佳,以碳數3~12的環烷二基更佳,進一步以下述式(A31)~(A34)表示的基為佳,以上述式(A32)表示的基特別佳。
上述碳數3~30的二價的脂環烴基,根據與Y1及Y3(或Y2及Y4)鍵結的碳原子的立體配置的不同,可存在順式、反式的立體異構物。例如,環己烷-1,4-二基之情形,可存在如下所示,順式的異構物(A32a)與反式的異構物(A32b)。
上述碳數3~30的二價的脂環烴基,可為順式或反式均可,或亦可為順式與反式的異構物的混合物,由於配向性良好,以反式或順式為佳,以反式更佳。
在上述式(I),A4、A5表示分別獨立地表示可具有取代基的碳數6~30的二價的芳香族基。A4、A5的芳香族基,可為單環者,亦可為多環者。A4、A5的較佳的具體例,可列舉如下者。
上述A4、A5的二價的芳香族基可在任意位置具有取代基。此取代基,可列舉鹵素原子、氰基、羥基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、硝基、-C(=O)-OR8b基等。在此,R8b係碳數1~6的烷基。尤其以鹵素原子、碳數1~6的烷基、烷氧基為佳。此外,鹵素原子以氟原子為佳,碳數1~6的烷基以甲基、乙基、丙基為佳,烷氧基以甲氧基、乙氧基為更佳。
上述之中,由可更良好地顯現本發明所期望的效果的觀點,A4、A5,分別獨立地以可具有取代基的下式(A41)、(A42)及(A43)所示之基更佳,以可具有取代基的式(A41)所示之基特別佳。
在上述式(I),Q1係表示氫原子、可具有取代基的碳數1~6的烷基。可具有取代基的碳數1~6的烷基,可列舉用於說明上述Ay的可具有取代基的碳數1~20的烷基中,碳數為1~6者。上述之中,Q1以氫原子或碳數1~6的烷基為佳,以氫原子及甲基更佳。
在上述式(I),m及n係分別獨立地表示0或1。尤其m以1為佳,此外,n以1為佳。
化合物(I),可例如,以國際公開第2012/147904號所記載的肼化合物與羰基化合物反應製造。
[5.1.2.聚合性單體]
液晶組合物,可包含聚合性單體,作為任意的成分。所謂「聚合性單體」,係指具有聚合能、可作為單體而作用的化合物之中,特別是,聚合性液晶化合物以外的化合物。
聚合性單體,可使用例如,在每1分子具有1個以上的聚合性基者。藉由具有聚合性基,可在形成光學異向性層時達成
聚合。此外,聚合性單體,係在每1分子具有2個以上的聚合性基的架橋性單體時,可達成交聯性聚合。此聚合性基之例,可列舉化合物(I)中的基Z1-Y7-及Z2-Y8-同樣的基,聚合性基的具體例,可列舉丙烯醯基、甲基丙烯醯基、及環氧基。
聚合性單體,其本身可為非液晶性者。在此,所謂其本身係「非液晶性」,係此聚合性單體本身,放置在由室溫至200℃的任一溫度,在配向處理的第一基材上不顯示配向者。是否顯示配向,在偏光顯微鏡的正交偏光穿透觀察,將樣品在面內方向上旋轉時,有無明暗對比而判斷。
在液晶組合物,聚合性單體的調合比例,對聚合性液晶化合物100重量部,以1重量部以上為佳,以5重量部以上更佳;以100重量部以下為佳,以50重量部以下更佳。在此範圍內,藉由為了顯示所期望的波長分散特性(順波長分散特性或逆波長分散特性)而適宜調整聚合性單體的配合比例,可容易精密地控制波長分散特性。
聚合性單體,可藉由已知的製造方法製造。或,關於具有與化合物(I)類似的構造者,可依照化合物(I)的製造方法製造。
[5.1.3.液晶組合物的任意的成分]
液晶組合物,除了聚合性液晶化合物及聚合性單體外,可依需求包含以下所例示者等的任意成分。
液晶組合物可包含光聚合起始劑。聚合起始劑,可按照液晶組合物中的聚合性液晶化合物及聚合性單體等的聚合性化合物所具有的聚合性基的種類適宜選擇。分別例如:
聚合性基若為自由基聚合性,則以自由基聚合起始劑;聚合性基若為陰離子聚合性基,則以陰離子聚合起始劑;聚合性基若為陽離子聚合性基則使用陽離子聚合起始劑。
自由基聚合起始劑,可使用:藉由加熱,可產生使聚合性化合物開始聚合的活性種的化合物的熱自由基產生劑;及可藉由可見光、紫外線(i線等)、遠紫外線、電子束、X射線等的曝光光的曝光,產生可使聚合性化合物開始聚合的活性種的化合物的光自由基產生劑之任一,惟,使用光自由基產生劑較佳。
光自由基產生劑,可列舉例如國際公開第2012/147904號所述之苯乙酮系化合物、雙咪唑系化合物、三嗪系化合物、O-醯肟系化合物、鎓鹽系化合物、二苯乙醇酮系化合物、二苯甲酮系化合物、α-二酮系化合物、多核醌系化合物、呫噸酮系化合物、重氮系化合物、醯亞胺磺酸酯系化合物等。
上述陰離子聚合起始劑,可列舉例如,烷基鋰化合物;聯苯、萘、花等的單鋰鹽或單鈉鹽;二鋰鹽、三鋰鹽等的多官能性起始劑等。
此外,上述陽離子聚合起始劑,可列舉例如硫酸、磷酸、過氯酸、三氟甲烷磺酸等的質子酸;三氟化硼、氯化鋁、四氯化鈦、四氯化錫等的路易斯酸;芳香族鎓鹽或芳香族鎓鹽、與還原劑的併用系。
上述聚合起始劑,可以一種單獨或組合二種以上使用。
在液晶組合物,聚合起始劑的調合比例,相對於聚合性化合物100重量份,以0.1重量部以上為佳,以0.5重量部以上更佳;以30重量部以下為佳,以10重量部以下。
液晶組合物,可包含用於調整表面張力的界面活性劑。此界面活性劑,並無特別限定,通常,以非離子系界面活性劑為佳,分子量為數千程度的寡聚物的非離子系界面活性劑為更佳。上述界面活性劑,可列舉OMNOVA公司的PolyFox的「PF-151N」、「PF-636」、「PF-6320」、「PF-656」、「PF-6520」、「PF-3320」、「PF-651」、「PF-652」;NEOS公司的Ftergent的「FTX-209F」、「FTX-208G」、「FTX-204D」;SEIMI CHEMICAL公司的Surflone的「KH-40」、「S-420」等。此外,界面活性劑,可以1種單獨使用,亦可以任意比例組合2種以上使用。在液晶組合物,界面活性劑的比例,相對於聚合性化合物100重量部,以0.01重量部以上為佳,以0.1重量部以上更佳;以10重量部以下為佳,以2重量部以下更佳。
液晶組合物可包含有機溶劑等的溶劑。此有機溶劑之例,可列舉環戊酮、環己酮、甲乙酮、丙酮、甲基異丁酮等的酮類溶劑;醋酸丁酯、醋酸戊酯等的醋酸酯類溶劑;氯甲烷、二氯甲烷、二氯乙烷等的鹵化烴類溶劑;1,4-二氧雜環乙烷、環戊甲醚、四氫呋喃、四氫吡喃、1,3-二氧雜環戊烷、1,2-二甲氧基乙烷等的醚類溶劑;以及甲苯、二甲苯、均三甲苯等的芳香烴。溶劑的沸點,由操作性優良的觀點,以60~250℃為佳,以60~150℃更佳。
溶劑的使用量,於相對聚合性化合物100重量份,以重量
份100~1000重量份為佳。
液晶組合物可進一步包含金屬、金屬錯合物、染料及顏料等的色素、螢光材料及磷光材料等的發光材料、調平劑、搖變劑、凝膠化劑、多醣類、紫外線吸收劑、紅外線吸收劑、抗氧化劑、離子交換樹脂、氧化鈦等的金屬氧化物等的任意添加劑。
在聚合性組合物,此任意的添加劑的調合比例,相對於聚合性化合物100重量份,通常各0.1重量份~20重量份。
液晶組合物,通常可藉由將上述成分混合而調製。
[5.2.塗佈步驟]
形成光學異向性層時,直接將液晶組合物塗佈在第一基材的表面,進行形成液晶組合物層的塗佈步驟。此時,使用長條狀的第一基材時,在連續輸送的第一基材的一方的面上,塗佈液晶組合物。通常,第一基材的輸送方向,與液晶組合物的塗佈方向,可為同一方向。
塗佈方法,可列舉淋幕塗佈法、擠出塗佈法、輥輪塗佈法、旋轉塗佈法、浸漬塗佈法、棒塗佈法、噴霧塗佈法、斜板塗佈法、印刷塗佈法、凹版塗佈法、膜具塗佈法、蓋塗佈法,及浸漬法。例如,在膜具塗佈法,使模具的膜唇方向與第一基材的寬度方向平行配置時,液晶組合物的塗佈方向,與基材的輸送方向(通常,係長條狀的第一基材的長邊方向)相同。塗佈之液晶組合物層的厚度,可按照對光學異向性層所要求的所期望的厚度適宜設定。
[6.3.配向步驟]
在形成液晶組合物層之後,進行使液晶組合物層中的聚合性液晶化合物配向的配向步驟。聚合性液晶化合物的配向,有藉由塗佈馬上達成配向之情形,惟亦有按照需要,在塗佈後,藉由施以加溫等的配向處理而達成之情形。配向處理的條件,可按照使用的液晶組合物的性質設定。可為例如,在50℃~160℃的溫度條件,處理30秒~5分鐘的條件。
聚合性液晶化合物,會向對應第一基材的配向限制力的方向配向。例如,第一基材具有藉由延伸所產生的配向限制力時,藉由適當地設定使用的液晶組合物的組成及處理條件,包含於液晶組合物層的聚合性液晶化合物,可達成沿著第一基材的遲相軸方向大略相同方向的配向。藉此,如果需要,可使使用的液晶組合物的塗佈方向,與聚合性液晶化合物的配向方向不同。即,如果需要.可使使用的液晶組合物的塗佈方向,與聚合性液晶化合物的配向方向交差。
[5.4.乾燥步驟]
在光學異向性層的形成方法,使液晶組合物層中的聚合性液晶化合物配向的步驟之後,可馬上進行使聚合性液晶化合物聚合的步驟,惟在使聚合性液晶化合物聚合的步驟之前,可依需求,進行使液晶組合物層乾燥的步驟。此乾燥,可以自然乾燥、加熱乾燥、減壓乾燥、減壓加熱乾燥等的乾燥方法達成。藉由此乾燥,可由液晶組合物層,去除溶劑。
[5.5聚合步驟]
在使聚合性液晶化合物配向之後,進行使聚合性液晶化合物聚合,得到光學異向性層的步驟。聚合性液晶化合物的聚合
方法,可選擇適合聚合性化合物及聚合起始劑等的液晶組合物的成分的方法。聚合方法之例,可列舉照射活性能量線的方法,及熱聚合法。尤其,由於無須加熱、可在室溫進行反應,以照射活性能量線的方法為佳。在此,照射的活性能量線,包含可見光線、紫外線、及紅外線等的光,以及電子束等的任意的能量線。尤其,由於操作簡便,以照射紫外線等的光的方法為佳。
紫外線照射時的溫度,以30℃以下為佳。紫外線照射時的溫度的下限,可為15℃以上。紫外線照射強度,通常在0.1mW/cm2~1000W/cm2的範圍,以0.5W/cm2~600W/cm2的範圍為佳。紫外線照射時間,在1秒~300秒的範圍,以5秒~100秒的範圍為佳。紫外線累積照度(mJ/cm2)=紫外線照射強度(mW/cm2)×照射時間(秒)。
[6.任意的層]
本發明的複層薄膜,可與上述第一基材及光學異向性層組合,亦可進一步具備任意的層。例如,可在光學異向性層之與第一基材的相反側,具備保護薄膜層。
[7.複層薄膜的製造方法]
本發明的複層薄膜,可藉由包含製造第一基材的步驟;及在此第一基材上形成光學異向性層的步驟的製造方法來製造。第一基材的製造方法,及光學異向性層的形成方法,係如上所述。
若列舉複層薄膜的較佳的製造方法之例,則可列舉包含:將由由結晶性樹脂組成的延伸前薄膜延伸,得到延伸
薄膜的步驟(延伸步驟);邊使上述延伸薄膜維持平坦,邊使上述延伸薄膜的緊張緩和,得到第一基材的步驟(緩和步驟);在第一基材上,直接塗佈液晶組合物,形成液晶組合物層的步驟(塗佈步驟);使液晶組合物層中的聚合性液晶化合物配向的步驟(配向步驟);使聚合性液晶化合物聚合,形成光學異向性層的步驟(聚合構成)的製造方法。
根據此製造方法,可製造具備由結晶性樹脂組成的第一基材,及直接形成在此第一基材上的光學異向性層的複層薄膜。如此製造的複層薄膜,由於係在具有平滑的表面及優良的尺寸穩定性的第一基材上形成光學異向性層,故可特別有效地抑制在光學異向性層的表面形成皺紋。
[8.光學異向性轉印體]
使用本發明的複層薄膜,可製造光學異向性轉印體。光學異向性轉印體,具備光學異向性層及第二基材。如此的光學異向性轉印體,可藉由包含以下步驟的製造方法製造:由複層薄膜的第一基材剝離光學異向性層的剝離步驟;及將此光學異向性層與第二基材的黏合的黏合步驟。剝離步驟及黏合步驟,任一步驟均可先進行,亦可將兩步驟同時進行。
第二基材,可列舉例如,膠膜等的可保護光學異向性層的薄膜。膠膜,可使用習知者(例如,Tredegar公司製「FF1025」、「FF1035」;Sun A Kaken公司製「SAT116T」、「SAT2038T-JSL」及「SAT4538T-JSL」;藤森工業公司製「NBO-0424」、「TFB-K001」、「TFB-K042L」及「TFB-K202」;日立化成公司製「DT-2200-25」及「K-6040」;寺岡製造所公
司製「6010#75」,「6010#100」,「6011#75」及「6093#75」)。由具有如此的第二基材的光學異向性轉印體,可容易地將光學異向性層轉印至其他的構件。因此,使用光學異向性轉印體,可容易地製造具有光學異向性層的光學構件。
第二基材的別的例,可列舉光學等向性的基材薄膜。所謂光學等向性,具體而言,面內延遲Re,以未滿10nm為佳,以未滿5nm更佳。此外,光學等向性的基材,在厚度方向的延遲Rth,以未滿10nm為佳,以未滿5nm更佳。
光學等向性的基材薄膜的材料之例,可列舉樹脂。樹脂,可列舉例如,作為第一基材的材料所說明的範圍者。如此的樹脂的薄膜,不做延伸,可直接用於作為第二基材。具備光學等向性的基材薄膜作為第二基材的光學異向性轉印體,可直接組入顯示裝置等的光學裝置,用於作為光學構件。
光學異向性轉印體,可為長條狀的薄膜,亦可為單張。製造長條狀的光學異向性轉印體時,將光學異向性層由複層薄膜剝離,將此與長條狀的第二基材黏合的步驟,以捲對捲的操作進行。
光學異向性轉印體,可使用於作為,藉由調整電壓使液晶的配向變化的液晶面板、具備包夾液晶面板而配置的偏光板的液晶顯示裝置的光學補償薄膜、偏光轉換元件等的光學元件。液晶面板,其顯示模式並無特別限制。液晶面板的顯示模式,可列舉例如橫向電場效應(IPS模式),垂直排列(VA)模式、多域分割垂直配向(MVA)模式、扭轉向列(TN)模式、超扭轉向列(STN)模式、光學補償彎曲(OCB)模式等。
[9.圓偏光板]
藉由使用光學異向性層,可製造圓偏光板。此圓偏光板,可藉由包含將1層以上的光學異向性層及直線偏光片黏合的步驟的製造方法而製造。
圓偏光板的具體態樣,可列舉如下2個態樣。
圓偏光板(i):光學異向性層與直線偏光片黏合而成的圓偏光板,光學異向性層係由本發明的複層薄膜剝離而成之層的圓偏光板。
圓偏光板(ii):將1/4波長板、1/2波長板與直線偏光片黏合而成的圓偏光板,1/4波長板、1/2波長板或上述的雙方,係由本發明的複層薄膜剝離而成之層的圓偏光板。
圓偏光板所具備的光學異向性層,可直接使用由本發明的複層薄膜剝離者。此外,圓偏光板所具備的光學異向性層,亦可係由本發明的複層薄膜剝離,暫時與第二基材黏合作為光學異向性轉印體,可將此光學異向性轉印體直接使用,或,亦可使用再度由光學異向性轉印體剝離的光學異向性層。
光學異向性層由複層薄膜的剝離步驟,與光學異向性層與別的層(別的光學異向性層、直線偏光片等)黏合的步驟,任一均可先進行。例如,複層薄膜的光學異向性層的面與直線偏光片的一方的面黏合,之後,進行第一基材剝離的步驟亦可。
在圓偏光板(ii),1/4波長板的遲相軸,與1/2波長板的遲相軸及直線偏光片的穿透軸的關係,可為已知各種關係。例如,將本發明的複層薄膜的光學異向性層使用於作為1/4
波長板及1/2波長板的雙方時,1/2波長板的遲相軸的方向對偏光片的穿透軸或吸收軸的方向呈15°或接近此角度,1/4波長板的遲相軸的方向對偏光片的穿透軸或吸收軸的方向呈75°或接近此角度的關係。在此,所謂15°或接近此角度,係可例如15°±5°,以15°±°4為佳,以15°±3°更佳。此外,所謂75°或接近此角度,係可例如75°±5°,以75°±°4為佳,以75°±3°更佳。藉由具有如此的態樣,可將圓偏光板,使用於作為有機電激發光顯示裝置用的廣域抗反射膜。
在某產品(複層薄膜、圓偏光板、顯示裝置等),面內光學軸(遲相軸、穿透軸、吸收軸等)的方向及幾何學的方向(膜的長邊方向及短邊方向等)的角度關係,通常,將某方向的偏移規定為正,另一方向的偏移為負。此外,此正及負面的方向,共同地規定在此產品內的構成元件。例如,在某圓偏光板,所謂「1/2波長板的遲相軸的方向對直線偏光片的穿透軸或吸收軸的方向為15°,1/4波長板的遲相軸的方向對直線偏光片的穿透軸或吸收軸的方向為75°」,係表示下述2種情形:
‧將此圓偏光板由某一方的面觀察,則1/2波長板的遲相軸的方向,由直線偏光片的穿透軸或吸收軸的方向向順時鐘方向偏移15°,且1/4波長板的遲相軸的方向,由直線偏光片的穿透軸或吸收軸的方向向順時鐘方向偏移75°。
‧將此圓偏光板由某一方的面觀察,則1/2波長板的遲相軸的方向,由直線偏光片的穿透軸或吸收軸的方向向逆時鐘方向偏移15°,且1/4波長板的遲相軸的方向,由直線偏光片的穿透軸或吸收軸的方向向逆時鐘方向偏移75°。
圓偏光板(i)的更具體的態樣,可列舉具有1層1/4波長板作為光學異向性層,1/4波長板的遲相軸的方向對直線偏光片的穿透軸或吸收軸為45°或或接近此角度的關係的態樣。在此,所謂45°或接近此角度,係可例如45°±5°,以45°±°4為佳,以45°±3°更佳。藉由具有如此的態樣,可將圓偏光板,使用於作為有機電激發光顯示裝置用的抗反射膜。
複層薄膜、光學異向性層、直線偏光片等的薄膜為長條狀時,黏合可以捲對捲進行。所謂以捲對捲的黏合,係將長條狀的薄膜由捲筒送出,將其輸送,在輸送線上進行與別的薄膜的黏合步驟,進一步將所得黏合物捲取成捲筒的態樣的黏合。例如,將直線偏光片與複層薄膜黏合時,可由長條狀的複層薄膜的捲筒送出複層薄膜,將其輸送,藉由在輸送線上進行與直線偏光片的黏合步驟,將所得黏合物捲取成捲筒,以捲對捲進行黏合。此時,直線偏光片,亦可係由捲筒送出供於黏合步驟。
直線偏光片,可使用用於液晶顯示裝置,及其他的光學裝置等的裝置的已知的偏光片。直線偏光片之例,可列舉使聚乙烯醇膜吸附碘或二色性染料之後,在硼酸浴中單軸延伸而得;及使聚乙烯醇膜吸附碘或二色性染料延伸,進一步使分子鏈中的聚乙烯醇單位的一部分變性為聚亞乙烯基單位而得。直線偏光片的其他例,可列舉柵格偏光片、多層偏光片、膽固醇液晶偏光片等的可將偏光分離為反射光與穿透光的功能的偏光片。上述之中以含有聚乙烯醇的偏光片為佳。
使自然光入射偏光片,則只穿透一方的偏光。偏
光片的偏光度,並無特別限定,以98%以上為佳,以99%以上更佳。偏光片的平均厚度以5~80μm為佳。
圓偏光板的用途之一,可列舉作為具有有機EL元件的顯示裝置的抗反射膜的用途。即,在顯示裝置的表面,將圓偏光板,使直線偏光片側的面朝向視認側而設置,可抑制由裝置外部入射的光在裝置內反射而向裝置外部出射,結果,可抑制顯示裝置的顯示面的閃耀等的不期望的現象。具體係由外部入射的光,只有其一部分的直線偏光通過直線偏光片,接著藉由其通過光學異向性層而成為圓偏光。在此所述圓偏光,只要是實質上可顯現抗反射功能的範圍,亦包含橢圓偏光。圓偏光,係被反射裝置內的光的構成元件(反射電極等)反射,藉由再次通過光學異向性層,成具有偏光軸在與入射的直線偏光的偏光軸正交的方向的直線偏光,變得不會通過直線偏光片。藉此,可達成抗反射的功能。此時,特別是只要是如上所述的圓偏光板(ii),則可達成在廣域的抗反射功能。具備上述光學異向性層的圓偏光板,由於抑制在光學異向性層的表面形成皺紋,故缺陷少,因此可得特別良好的抗反射的效果。此外,光學異向性層的3維折射率(nx、ny、nz)的關係,亦可使用例如具有「nx>ny=nz」、「nx>ny>nz」、「nx>nz>ny」、「nz>nx≧ny」等的關係的光學異向性層。藉由使用具有3維折射率為「nx>nz>ny」的關係的光學異向性層,不僅可具有正面方向的抗反射功能,亦可具有傾斜方向的抗反射功能。
圓偏光板,可依需求具備任意的層。任意的層之例,可列舉用於與其他的構件接著的接著層、使膜的滑性變好
的墊子層、耐衝擊性聚甲基丙烯酸酯樹脂層等的硬塗層、抗反射層、抗污層等。
[10.顯示裝置]
圓偏光板,可使用於作為液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置等的顯示裝置的構成元件。特別是對有機EL顯示裝置設置圓偏光板為佳。如此的有機EL顯示裝置,在具有顯示元件的有機EL元件的顯示裝置,如上說明所述,可具備圓偏光板作為抗反射薄膜。
再者,在顯示裝置,在圓偏光板之外,亦可設置稜鏡陣列板片、透鏡陣列板片、光擴散板、亮度提升薄膜等的任意構件。
[11.光學層積體]
藉由使用上述的光學異向性轉印體,可得光學層積體。光學層積體,係具備光學異向性轉印體及第三基材的構件。光學層積體,可藉由包含將光學異向性轉印體及第三基材黏合的步驟的製造方法而製造。在此製造方法,通常,係將光學異向性轉印體的光學異向性層側的面與第三基材黏合。光學層積體,可按照第三基材的種類,使用於作為具有各式各樣的光學特性的光學元件。
第三基材,例如,亦可係上述直線偏光片。藉由使用直線偏光片作為第三基材,可得具備第二基材、光學異向性層及直線偏光片的圓偏光板,作為光學層積體。
第三基材,例如,亦可係光學補償層。光學補償層,可採用對應對光學層積體所要求的光學性功能的適當的種類的層。尤其,光學補償層,以使用可作用作為正C板的層為
佳,因此,光學補償層的折射率nx、ny及nz,以滿足nz>nx≧ny為佳。可作用作為正C板的層,可使用例如日本專利2818983號公報或日本特開平6-88909號公報等所記載的延伸膜;日本特開2010-126583號公報等所記載的聚(N-乙烯基咔唑)與聚苯乙烯的共聚物;專利3842102號公報所記載的垂直(homeotropic)配向液晶薄膜。
尤其,光學補償層的折射率nx與折射率ny,其值以相同或相近為佳。具體而言,折射率nx與折射率ny的差nx-ny,以0.00000~0.00100為佳,以0.00000~0.00050更佳,以0.00000~0.00020特別佳,藉由使折射率差nx-ny落於上述範圍,將光學異向性轉印體與第三基材的光學補償層黏合時,無須調整黏合方向。
在測定波長為590nm的光學補償層的面內延遲Re,以0nm~10nm為佳,以0nm~5nm更佳,以0nm~2nm特別佳。藉由使光學補償層的面內延遲Re落於上述範圍,將光學異向性轉印體與第三基材的光學補償層黏合時,無須調整黏合方向。
在測定波長為590nm的光學補償層的厚度方向的延遲Rth,以-200nm以上為佳,以-130nm以上更佳,以-100nm以上特別佳;以-10nm以下為佳,以-30nm以下更佳,以-50nm以下特別佳。藉由使光學補償層的厚度方向的延遲Rth落於上述範圍,可使光學異向性層發揮良好的光學補償功能。
上述光學補償層,可使用例如,樹脂薄膜層、液晶組合物的層、使液晶組合物硬化的層等。
光學補償層的厚度,以1.0μm以上為佳,以3.0μm以上更佳;以50μm以下為佳,以40μm以下更佳,以30μm以下特別佳。
光學層積體,可與光學異向性轉印體及第三基材組合,進一步具備任意的層。任意的層,可列舉例如,用黏合光學異向性轉印體及第三基材的接著層。
[12.光學異向性構件]
藉由由光學異向性轉印體剝離第二基材,可得上述光學異向性層。使用此光學異向性層,可得光學異向性構件。
光學異向性構件,係具備由光學異向性轉印體剝離第二基材而得的光學異向性層,及第三基材的構件。光學異向性構件,可藉由包含以下步驟的製造方法而製造:從光學異向性轉印體剝離光學異向性層的步驟,及將光學異向性層及第三基材黏合的步驟。在此製造方法,通常,在將光學異向性層由光學異向性轉印體剝離的步驟之後,進行將光學異向性層及第三基材黏合的步驟。此外,光學異向性構件,可藉由包含將第二基材由光學層積體剝離的步驟的製造方法製造。
光學異向性構件,可按照第三基材的種類,使用於作為具有各式各樣的光學特性的光學元件。
第三基材,例如,亦可係上述直線偏光片。藉由使用直線偏光片作為第三基材,可得具備光學異向性層及直線偏光片的圓偏光板,作為光學異向性構件。
第三基材,例如,亦可係上述光學補償層。光學補償層,可使用在光學層積體的項目所說明的同樣的層。
光學異向性構件,可與光學異向性層及第三基材組合,進一步具備任意的層。任意的層,可列舉例如,用於黏合光學異向性層及第三基材的接著層。
[實施例]
以下,顯示實施例具體說明本發明,惟本發明並非限定於以下所說明的實施例,在不脫離本發明的申請範圍及其均等的範圍的範圍可任意變更實施。
在以下的說明,表示量的「%」及「份」,若無特別提及係重量基準。此外,以下所說明的操作,若無特別提及,係在常溫及常壓的條件進行。
[評估方法]
[重量平均分子量及數目平均分子量的測定方法]
聚合物的重量平均分子量及數目平均分子量,係以凝膠滲透層析(GPC)系統(TOSO公司製「HLC-8320」),以聚苯乙烯換算值測定。測定時,管柱使用H類管柱(TOSO公司製),溶劑使用四氫呋喃。此外,測定時的溫度為40℃。
[玻璃轉移溫度Tg及熔點Tm的測定方法]
在氮氣氛下將加熱為300℃的試料以液態氮急冷,使用示差掃描熱量計(DSC),以10℃/分升溫分別求試料的玻璃轉移溫度Tg及熔點Tm。
[聚合物的氫化率的測定方法]
聚合物的氫化率,係以鄰二氯苯-d4為溶劑,在145℃,以1H-NMR測定而測定。
[聚合物的外消旋二聯體的比例的測定方法]
以鄰二氯苯-d4為溶劑,在200℃,使用inverse-gated decoupling(反閘控去耦合)法,進行聚合物試料的13C-NMR測定。由此13C-NMR的測定結果,以鄰二氯苯-d4的127.5ppm的波峰作為基準位移,基於來自內消旋二聯體的43.35ppm的訊號,與來自外消旋二聯體的43.43ppm的訊號的強度比,求聚合物試料的外消旋二聯體的比例。
[薄膜的配向角的測定方法]
使用偏光顯微鏡(奧林巴斯公司製,偏光顯微鏡「BX51」),在薄膜的寬度方向的50mm間隔的複數點,觀察面內的遲相軸,測定遲相軸與薄膜的寬度方向所形成的角度(配向角)。然後,將測定的複數點的上述配向角的平均值,作為此薄膜的配向角(即,對寬度方向的遲相軸方向)。
[薄膜的面內延遲的測定方法]
使用相位差計(王子計測公司製「KOBRA-21ADH」),在薄膜的寬度方向的50mm間隔的複數的點,測定面內延遲。然後,將測定的複數點的上述延遲的平均值,作為此薄膜的面內延遲。此時的測定波長為590nm。
[薄膜霧度的測定方法]
將薄膜以選擇的任意部位切出50mm×50mm的正方形的薄膜樣品。之後,對此薄膜樣品,使用霧度計(日本電色工業公司製「NDH5000」)測定霧度。
[薄膜拉伸彈性模數的測定方法]
由薄膜,分別切出在上述薄膜的長邊方向具有平行的長邊的矩形的第一試驗片(寬度10mm×長度250mm),及在上述薄膜
的寬度方向具有平行的長邊的矩形的第二試驗片(長度250mm×寬度10mm)。將這些第一試驗片及第二試驗片分別向長邊方向拉伸到形變時的應力,基於JIS K7113,使用具有溫恆溫濕槽的拉伸試驗機(英士特.日本公司製5564型數位材料試驗機),以溫度23℃、濕度60±5%RH、夾具間距離115mm、拉伸速度100mm/min的條件測定。將如此的測定,對第一試驗片及第二試驗片,分別進行3次。然後,由測定的應力與對應此應力的應變的測定資料,在試驗片的應變為0.6%~1.2%的範圍,每0.2%選擇測定資料。即,選擇試驗片的應變為0.6%、0.8%、1.0%及1.2%時的測定資料。由此選擇的3次份的測定資料,使用最小平方法,計算薄膜的拉伸彈性模數。
[基材薄膜的熱尺寸變化率的測定方法]
在室溫23℃的環境下,將基材薄膜切出150mm×150mm的正方形的薄膜樣品,作為試料薄膜。將此試料薄膜,在150℃的烘箱內加熱60分鐘,冷卻至23℃(室溫)之後,測定樣品的四邊的長度及2條對角線的長度。根據測定的四邊的各個長度,基於下式(a),算出熱尺寸變化率。在式(a),LA係表示加熱後的樣品(試料薄膜)的邊的長度。
熱尺寸變化率(%)=[(LA-150)/150]×100 (a)
此外,根據測定的2條對角線的長度,基於下式(b),算出熱尺寸變化率。在式(b),LD係表示加熱後的樣品的對角線的長度。
熱尺寸變化率(%)=[(LD-212.13)/212.13]×100 (b)
然後,算出所得6個熱尺寸變化率的計算值中絕對值成最
大的值,作為第一基材的熱尺寸變化率(%)。
[基材薄膜的遲相軸與光學異向性層的遲相軸的偏離角度的測定方法]
對基材薄膜塗佈液晶組合物之前,在基材薄膜的塗佈液晶組合物的面的相反面,描繪基準線。此外,在形成光學異向性層之後,在光學異向性層的表面,與基材薄膜的基準線重疊的位置,描繪基準線。之後,將複層薄膜的光學異向性層,經由黏著劑黏合在玻璃板,由基材薄膜剝離。然後,分別將基材薄膜的遲相軸、及光學異向性層的遲相軸,以相位差計(Axometrics公司製「Axo Scan」)測定。測定基材薄膜的遲相軸與描繪在基材薄膜的基準線所形成的角度,及光學異向性層的遲相軸與描繪在光學異向性層的基準線所形成的角度。由上述測定的角度,計算基材薄膜的遲相軸與光學異向性層的遲相軸的偏離角度。
[光學異向性層的配向度的評估方向]
將複層薄膜的光學異向性層黏合在玻璃板,剝離基材薄膜,製造樣品。將此樣品置於2片的直線偏光片(偏光片及檢光片)之間。此時,上述直線偏光片,係由厚度方向所視,設定方向而使偏光穿透軸互相垂直。此外,光學異向性層的遲相軸,係由厚度方向所視,設定成與直線偏光片的偏光穿透軸平行或垂直。以此狀態,將穿透樣品的光的穿透率(正交尼科爾穿透率),使用分光光度計(日本分光公司製「V7200」)及自動偏光薄膜測定裝置(日本分光公司製「VAP-7070S」)測定。基於測定的穿透率,將光學異向性層的配向度,以如下基準評
估。在此,所謂「成底的波長」,係指可見光區域的波長之中,正交尼科爾穿透率成最小的波長。
「優」:在成底的波長的正交尼科爾穿透率為0.010%以下。
「良」:在成底的波長的正交尼科爾穿透率超過0.010%,0.020%以下。
「可」:在成底的波長的正交尼科爾穿透率超過0.020%,0.030%以下。
「不可」:在成底的波長的正交尼科爾穿透率超過0.030%。
[表面皺紋的評估方法]
將複層薄膜,切成10cm×10cm,得到樣品。將此樣品,置於偏光片與檢光片之間,一邊旋轉檢光片一邊觀察,將光學異向性層的表面的皺紋的狀態,以如下基準評估。
「優」:無法確認因皺紋的不均
「良」:在極少部分確認到因皺紋的不均
「不良」:部分可確認到因皺紋的不均
「不可」:因皺紋的不均顯著而在外觀亦可確認到不均
[製造例1:基材薄膜A的製造]
(二環戊二烯的開環聚合物的氫化物的製造步驟)
將金屬製的耐壓反應器充分乾燥之後,做氮置換。在此金屬耐壓反應器,放入154.6份環己烷、42.8份二環戊二烯(外型體含有率99%以上)的濃度70%的環己烷溶液(二環戊二烯的量為30份)、及1.9份1-己烯,加溫至53℃。
對將0.014份四氯化鎢苯基醯亞胺(四氫呋喃)錯合物溶解在0.70份的甲苯的溶液,加入0.061份濃度19%的二乙
基二乙氧基鋁/正己烷溶液,攪拌10分鐘,調製觸媒溶液。
將此觸媒溶液加入耐壓反應器,開始開環聚合反應。之後,一邊保持在53℃、一邊使之反應4小時,得到二環戊二烯的開環聚合物的溶液。
所得二環五二烯的開環聚合物的數目平均分子量(Mn)及重量平均分子量(Mw)分別為8,750及28,100,由上述求得的分子量分佈(Mw/Mn)為3.21。
對所得二環戊二烯的開環聚合物的溶液200份,加入0.037份作為停止劑的1,2-乙烷二醇,加溫至60℃,攪拌1小時使聚合反應停止。對此,加入1份水滑石樣化合物(協和化學工業公司製「KYAWAAD(註冊商標)2000」),加溫至60℃,攪拌1小時。之後,加入0.4份過濾助劑(昭和化學工業公司製「Radiolite(註冊商標)#1500」),使用PP褶卡式濾器(ADVANTEC東洋公司製「TCP-HX」),濾別吸附劑與溶液。
對過濾後的二環戊二烯的開環聚合物的溶液200份(聚合物量30份),加入100份環己烷,添加0.0043份三(三苯膦)羰基氫氯化釕,以氫壓6Mpa,在180℃進行4小時氫化反應。藉此,得到包含二環戊二烯的開環聚合物的氫化物的反應液。此反應液,係氫化物析出成漿料溶液。
將包含在上述反應液的氫化物與溶液,使用離心分離器予以分離,以60℃減壓乾燥24小時,得到28.5份具有結晶性的二環戊二烯的開環聚合物的氫化物。此氫化物的氫化率為99%以上、玻璃轉移溫度Tg為93℃、熔點(Tm)為262℃,外消旋二聯體的比例為89%。
(延伸前薄膜的製造步驟)
將如此所得的二環五二烯的開環聚合物的氫化物100份,混合1.1份抗氧化劑(肆(亞甲基-3-(3',5'-二第三丁基-4'-羥苯基)丙酸酯)甲烷:BASF日本公司製「IRGANOX(註冊商標)1010」),得到成為薄膜材料的結晶性樹脂。
將上述的結晶性樹脂,投入具有四個內徑為3mmΦ的模穴的雙軸擠出機(東芝機械公司製「TEM-37B」)。藉由上述雙軸擠出機,將結晶性樹脂以熱熔融擠出成形,成形為膠條狀的成形體。將此成形體以切膠機細切,得到結晶性樹脂的膠粒。上述雙軸擠出機的運作條件,表示如下。
.料筒設定溫度:270℃~280℃
.模具設定溫度:250℃
.螺桿轉速:145rpm
.供料轉速:50rpm
接著,將所得膠粒,供給具備T型模具的熱熔融擠出薄膜成形機。使用此薄膜成形機,將由上述結晶性樹脂組成的長條的延伸前薄膜(厚度50μm,寬度860mm),以26.45m/分的速度,以捲筒捲取的方法製造。將上述薄膜成形機的運作條件,表示如下。
料筒溫度設定:280℃~290℃
模具溫度:270℃
螺桿轉速:30rpm
測定所得延伸前薄膜的霧度的結果為0.3%。
(延伸步驟)
準備具備可將長條的延伸前薄膜的寬度方向的端部的兩邊把持的夾具的擴布延伸機。將長條的延伸前薄膜供於上述擴布延伸機,以夾具把持延伸前薄膜的寬度方向的端部的兩邊,向延伸前薄膜的寬度方向,以延伸倍率2.41倍單軸延伸,得到延伸薄膜。將擴布延伸機的運作條件表示如下。
.延伸速度:5000mm/min
.延伸溫度:110℃
(結晶化促進步驟)
藉由以擴布延伸機的夾具保持延伸薄膜的寬度方向的端部的兩邊,使延伸薄膜為拉緊的狀態。然後,將此延伸薄膜,在烘箱內以200℃進行加熱處理30秒,進行促進包含在延伸薄膜中的二環戊二烯的開環聚合物的氫化物的結晶化的結晶化促進步驟,得到基材薄膜A。此基材薄膜A的厚度為20μm,配向角為0°,面內延遲Re為270nm,在23℃的拉伸彈性模數,在長邊方向為2587MPa,在寬度方向為2518MPa。此外,測定基材薄膜A的霧度的結果為0.4%。再者,以上述方法測定基材薄膜A在溫度150℃的熱尺寸變化率的結果為1.5%。此外,基材薄膜A的吸水率為0.009%。
[製造例2:基材薄膜B的製造]
藉由將以製造例1所製造的基材薄膜A的寬度方向的端部的兩邊以擴布延伸機的夾具把持,將基材薄膜A安裝在擴布延伸機。然後,在溫度200℃進行緩和步驟,邊將基材薄膜A維持平坦,邊進行緩和基材薄膜A的緊張,得到基材薄膜B。在此緩和步驟,是藉由將擴布延伸裝置的夾具向基材薄膜A的面
內方向移動,縮小夾具間的距離,藉此使基材薄膜A的緊張緩和。此外,上述夾具間的距離,係花30秒鐘,向基材薄膜A的寬度方向縮小1.0%。此基材薄膜B的厚度為18μm,配向角0°,面內延遲Re為268nm,在23℃的拉伸彈性模數,在長邊方向為3311MPa,在寬度方向為3119MPa。此外,測定基材薄膜B的霧度的結果,霧度為0.4%。再者,以上述方法測定基材薄膜B在溫度150℃的熱尺寸變化率的結果為0.5%。此外,基材薄膜B的吸水率為0.009%。
[製造例3:基材薄膜C的製造]
將熱塑性降冰片烯樹脂的膠粒(日本ZEON株式會社製。玻璃轉移溫度126℃),在100℃乾燥5小時。將乾燥後的膠粒供給擠出機,在擠出機內使之熔融。然後,使熔融的樹脂,通過高分子管及高分子過濾器,由T模具板擠出在澆鑄輥筒上成為片狀,冷卻而得到厚度60μm、寬1350mm的延伸前薄膜。將此延伸前薄膜,一邊與膠膜(Tredegar公司製「FF1025」)黏合並保護、一邊捲取,得到薄膜捲筒。
由上述薄膜捲筒拉出延伸前薄膜,剝離膠膜。之後,將延伸前薄膜以延伸倍率1.5倍,延伸溫度142℃向傾斜方向施以單軸延伸處理,得到作為延伸薄膜的基材薄膜C。此基材薄膜C的厚度為35μm,配向角15°,面內延遲Re為141nm,在23℃的拉伸彈性模數,在長邊方向為2402MPa,在寬度方向為2390MPa。此外,測定基材薄膜C的霧度的結果,霧度為0.1%。再者,以上述的方法嘗試測定基材薄膜C在溫度150℃的熱尺寸變化率,但在全面發生皺紋而無法測定。此
外,基材薄膜C的吸水率為0.009%。
[製造例4:液晶組合物I的製造]
將24.15份聚合性液晶化合物(BASF公司製「LC242」。以下式(A1)表示的化合物)、0.12份界面活性劑(NEOS公司製「Ftergent FTX-209F」)、0.73份聚合起始劑(BASF公司製「IRGACURE 379」及75.00份溶劑混合,得到液晶組合物I。
[製造例5:液晶組合物的製造]
將21.25份式(B1)所示逆波長分散聚合性液晶化合物、0.11份界面活性劑(AGC清美化學公司製「Surflon S420」)、0.64份聚合起始劑(BASF公司製「IRGACURE 379」)及78.00份溶劑(環戊酮,日本ZEON公司製)混合,得到液晶組合物II。
[實施例1]
準備以製造例1所製造的基材薄膜A作為第一基材。在此基材薄膜A上,在室溫25℃,將製造例4所製造的液晶組合
物1,使用模具塗佈機直接塗佈,形成液晶組合物的層。液晶組合物I的塗佈,係藉由將模具的膜唇方向與第一基材的寬度方向平行配置,使塗佈方向與基材薄膜A的長邊方向平行而進行。將此液晶組合物之層,以配向溫度110℃加熱2.5分鐘,藉此使液晶組合物層中的聚合性液晶化合物配向。之後,對液晶組合物層,在氮氣氛下照射100mJ/cm2以上的紫外線,使聚合性液晶化合物聚合,形成乾燥膜厚1.1μm的均勻配向的光學異向性層。藉此,得到具備基材薄膜A、及直接形成在基材薄膜A上的光學異向性層的複層薄膜。對如此所得的複層薄膜,以上述方法,進行基材薄膜的遲相軸與光學異向性層的遲相軸的偏離角度、光學異向性層的配向度、以及表面皺紋的評估。
[實施例2]
使用基材薄膜B來取代基材薄膜A,將液晶組合物I的塗佈量,變更為光學異向性層的乾燥厚度為2.2μm。以上的事項以外,以與實施例1同樣地進行複層薄膜的製造及評估。
[實施例3]
使用液晶組合物II來取代液晶組合物1的液晶組合物,將配向溫度由110℃變更為115℃。以上的事項以外,以與實施例1同樣地進行複層薄膜的製造及評估。
[實施例4]
使用基材薄膜B來取代基材薄膜A,使用液晶組合物II來取代液晶組合物1,將配向溫度由110℃變更為115℃。以上的事項以外,以與實施例1同樣地進行複層薄膜的製造及評估。
[比較例1]
使用以製造例1所製造的延伸前薄膜來取代基材薄膜A。以上的事項以外,以與實施例1同樣地進行複層薄膜的製造及評估。然而,在液晶組合物層無法使聚合性液晶化合物配向,故形成光學等向性層來取代光學異向性層。
[比較例2]
使用基材薄膜C來取代基材薄膜A。以上的事項以外,以與實施例1同樣地進行複層薄膜的製造及評估。
[結果]
將實施例及比較例的結果,示於下述第1表。在下述第1表,簡稱的意思如下。
POLY-D:結晶性樹脂
COP:熱可塑性降冰片烯樹脂
配向角:基材薄膜的配向角
Re:面內延遲
△n:雙折射
拉伸彈性模數MD:在基材薄膜的長邊方向的拉伸彈性模數
拉伸彈性模數TD:在基材薄膜的寬度方向的拉伸彈性模數
[討論]
由第1表可知,在實施例,藉由結晶性樹脂所組成的延伸薄膜的基材薄膜所具有配向限制力,使包含在光學異向性層中的硬化液晶分子配向,而實現高的配向度。再者,在實施例,由於基材薄膜的拉伸彈性模數為既定值以上而變得較大,故抑制在光學異向性層的表面形成皺紋。因此,由上述實施例,可確認藉由本發明,可實現具備抑制表面的皺紋的光學異向性層
的複層薄膜。
Claims (17)
- 一種複層薄膜,其係具備:第一基材;及包含直接形成在上述第一基材上的硬化液晶分子的光學異向性層的複層薄膜,上述第一基材,具有配向限制力,且上述第一基材在23℃的拉伸彈性模數為2500MPa以上,以及上述第一基材,具有遲相軸,上述光學異向性層,具有與上述第一基材的遲相軸方向所成的角度為±5°以內的遲相軸。
- 如專利申請範圍第1項所述之複層薄膜,其中上述第一基材的配向限制力,係藉由延伸所產生。
- 如專利申請範圍第1項所述之複層薄膜,其中上述第一基材,係由具有正的固有雙折射值的樹脂構成。
- 如專利申請範圍第1項所述之複層薄膜,其中上述第一基材的雙折射△n為0.0010以上。
- 如專利申請範圍第1項所述之複層薄膜,其中上述第一基材係由包含含有結晶性脂環式構造的聚合物的樹脂所構成。
- 如專利申請範圍第5項所述之複層薄膜,其中上述含有結晶性脂環式構造的聚合物,係二環戊二烯的開環聚合物的氫化物。
- 如專利申請範圍第1項所述之複層薄膜,其中上述光學異向性層的厚度為5μm以下。
- 一種光學異向性轉印體的製造方法,其包含:由專利申請範圍第1至7項所述之任何一項之複層薄膜的第一基材剝離光學異向性層的步驟;及將上述光學異向性層與第二基材黏合的步驟。
- 一種複層薄膜的製造方法,其係製造專利申請範圍第1至7項所述之任何一項之複層薄膜方法,其包含:將由包含結晶性的聚合物的樹脂所構成的延伸前薄膜,以上述聚合物的玻璃轉移溫度Tg-30℃以上、上述聚合物的玻璃轉移溫度Tg+60℃以下的溫度延伸,得到延伸薄膜的步驟;在上述聚合物的玻璃轉移溫度以上、上述聚合物的熔點以下的溫度,邊使上述延伸薄膜維持平坦,邊使上述延伸薄膜的緊張緩和,得到第一基材的步驟;在上述第一基材上,直接塗佈含有聚合性液晶化合物的液晶組合物,形成液晶組合物之層的步驟;使上述液晶組合物之層中的上述聚合性液晶化合物配向的步驟;及使上述聚合性液晶化合物聚合,得到光學異向性層的步驟。
- 一種光學異向性層,其係由專利申請範圍第8項所述之光學異向性轉印體的製造方法所製造的光學異向性轉印體,剝離上述第二基材而得。
- 一種光學異向性構件,其具備:專利申請範圍第10項所述之光學異向性層,及第三基材。
- 如專利申請範圍第11項所述之光學異向性構件,其中上述 第三基材係直線偏光片。
- 如專利申請範圍第11項所述之光學異向性構件,其中上述第三基材係光學補償層。
- 一種光學層積體,其具備:以專利申請範圍第8項所述之光學異向性轉印體的製造方法所製造的光學異向性轉印體;及第三基材。
- 如專利申請範圍第14項所述之光學層積體,其中上述第三基材係直線偏光片。
- 如專利申請範圍第14項所述之光學層積體,其中上述第三基材係光學補償層。
- 一種光學異向性構件的製造方法,其係由專利申請範圍第14項所述之光學層積體,剝離上述第二基材。
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