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CN106371164A - 层叠体、包含层叠体的圆偏振板及具备层叠体的显示装置 - Google Patents

层叠体、包含层叠体的圆偏振板及具备层叠体的显示装置 Download PDF

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CN106371164A CN201610586671.XA CN201610586671A CN106371164A CN 106371164 A CN106371164 A CN 106371164A CN 201610586671 A CN201610586671 A CN 201610586671A CN 106371164 A CN106371164 A CN 106371164A
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

依次层叠有在300~380nm的范围具有极大吸收波长的光学各向异性层、取向膜和粘合粘接剂层且光学各向异性层满足式(Y)的层叠体发挥在被暴露于高温环境时的光学各向异性层的光学特性的下降少这样的效果。“50<(1-P’/P0)×100<85...(Y)”(P’是光学各向异性层的层叠有取向膜的一侧的与厚度方向垂直的面中的P值。P0为聚合性液晶化合物的P值)。

Description

层叠体、包含层叠体的圆偏振板及具备层叠体的显示装置
技术领域
本发明涉及层叠体、包含层叠体的圆偏振板及具备层叠体的显示装置。
背景技术
有机EL显示装置或液晶显示装置等显示装置(FPD)中使用有机EL元件或液晶单元等部件。在这些部件中使用的有机EL化合物及液晶化合物为有机物,因此紫外线(UV)导致的劣化成为问题。因此,实施了在这些显示装置中使用的偏振板的保护膜或相位差板中添加UV吸收剂等的对策。另一方面,在追求显示装置的薄型轻量化中要求无需保护膜的偏振板。
专利文献1中记载了由具有UV吸收特性的聚合性液晶化合物形成的相位差膜(光学各向异性层)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利申请公开第2015/0062505号说明书(2015年3月5日公开)
发明内容
发明要解决的问题
然而,该光学各向异性层由于自身的UV吸收特性,而存在膜深部的聚合性液晶化合物的UV固化(聚合)不能充分高的问题。因此,在所得到的光学各向异性层的表面层叠粘合粘接剂层后,若暴露于高温环境,则未反应的聚合性液晶化合物的一部分在粘合粘接剂层中溶解扩散,聚合性液晶化合物成为各向同性,因此存在该光学各向异性层的光学特性下降这样的问题。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题,本发明提供以下的[1]~[12]。
[1]一种层叠体,其中依次层叠有:使聚合性液晶化合物聚合而成的在300~380nm的范围具有极大吸收波长的光学各向异性层、取向膜和粘合粘接剂层,
所述光学各向异性层满足以下的式(Y),
50<(1-P’/P0)×100<85…(Y),
式中,P’表示光学各向异性层的层叠有取向膜的一侧的与厚度方向垂直的面中的P值,
P0表示所述聚合性液晶化合物的P值。
P值由I(1)/I(2)表示,
I(1)表示基于红外全反射吸收光谱测定的源自烯属不饱和键的面内弯曲振动的峰强度,I(2)表示基于红外全反射吸收光谱测定的源自芳环的不饱和键的伸缩振动的峰强度。
[2]如[1]所述的层叠体,其中,所述光学各向异性层满足以下的式(1),
100nm<Re(550)<160nm…(1)
Re(550)表示波长550nm时的面内相位差值。
[3]如[1]所述的层叠体,其中,所述光学各向异性层满足以下的式(1’),
100nm<Re(550)<150nm…(1’)
Re(550)表示波长550nm时的面内相位差值。
[4]如[1]~[3]中任一项所述的层叠体,其中,光学各向异性层满足式(1)及式(2),
Re(450)/Re(550)≤1.0…(3)
1.00≤Re(650)/Re(550)…(4)
式中,Re(450)表示对于波长450nm的光的面内相位差值,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值,Re(650)表示对于波长650nm的光的面内相位差值。
[5]如[1]~[4]中任一项所述的层叠体,其中,所述聚合性液晶化合物的极大吸收波长λmax(LC)满足以下的式(2),
300nm≤λmax(LC)≤380nm…(2)。
[6]如[1]~[4]中任一项所述的层叠体,其中,所述光学各向异性层包含至少一种光聚合引发剂,
至少一种所述光聚合引发剂为肟系光聚合引发剂。
[7]如[6]所述的层叠体,其中,至少一种所述光聚合引发剂在小于350nm和350nm以上具有极大吸收波长。
[8]如[1]~[7]中任一项所述的层叠体,其中,所述光学各向异性层包含至少两种光聚合引发剂,
至少一种所述光聚合引发剂在小于350nm具有极大吸收波长,且至少一种所述光聚合引发剂在350nm以上具有极大吸收波长。
[9]如[1]~[8]中任一项所述的层叠体,其中,所述取向膜为通过光二聚化反应表现取向限制力的包含单体或聚合物的光取向膜。
[10]如[1]~[9]中任一项所述的层叠体,其中,所述粘合粘接剂层包含含有源自丙烯酸化合物或甲基丙烯酸化合物的结构单元的聚合物,且所述光学各向异性层包含具有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的聚合性液晶化合物的聚合物。
[11]一种圆偏振板,其包含[1]~[10]中何一项所述的层叠体。
[12]一种有机电致发光显示装置,其具备[1]~[10]中何一项所述的层叠体。
[13]一种触控面板显示装置,其具备[1]~[10]中何一项所述的层叠体。
发明效果
本发明涉及的层叠体发挥在被暴露于高温环境时的光学特性的下降少这样的效果。
具体实施方式
以下,对于本发明的一个实施方式进行详细说明。需要说明的是,在本申请中,“A~B”表示为“A以上且B以下”。
[实施方式1:层叠体]
本发明涉及的层叠体具备在光学各向异性层和粘合粘接剂之间存在取向膜的构成。本发明涉及的层叠体通过具备上述构成,能够抑制在被暴露于高温环境时未反应的聚合性液晶化合物的一部分在粘合粘接剂中发生溶解扩散,从而抑制被暴露于高温环境时的光学各向异性层的光学特性的下降。
上文所示的P值表示,在红外全反射吸收光谱测定中,源自烯属不饱和键的面内弯曲振动的峰强度(I(1))相对于源自芳环的不饱和键的伸缩振动的峰强度(I(2))的比。在聚合性液晶化合物的固化(聚合)中,芳环的不饱和键不反应,而烯属不饱和键消失。因此,通过求出以不反应的芳环的不饱和键的峰强度为相对基准的P值,能够算出液晶固化膜中含有的烯属不饱和键的量。因而,使用(1-P’/P0)×100能够算出通过聚合性液晶化合物的聚合形成的液晶固化膜中的聚合度。
由(1-P’/P0)×100算出的值为大于50的值,优选为60以上,更优选为65以上。另外,由(1-P’/P0)×100算出的值小于85,优选为80以下,更优选为75以下,进一步优选为70以下。若由(1-P’/P0)×100算出的值大于50,则层叠体被暴露于高温环境时的光学特性的下降趋于减少。另外,若由(1-P’/P0)×100算出的值小于85,则层叠体有表现高的光学特性(波长色散特性等)的趋势。
[光学各向异性层]
本发明的层叠体中包含的光学各向异性层是通过在包含聚合性液晶化合物的组合物中使上述聚合性液晶化合物聚合由此使上述组合物固化而成的层。上述光学各向异性层可包含以下所示的聚合性液晶化合物的聚合物。上述光学各向异性层可由使上述组合物固化而成的液晶固化膜而成。以下,也将上述组合物称作光学各向异性层形成用组合物。光学各向异性层形成用组合物除聚合性液晶化合物以外还可包含溶剂、光聚合引发剂。另外,光学各向异性层形成用组合物可还包含敏化剂、阻聚剂、流平剂及密合性提高剂等。
本发明的层叠体中的光学各向异性层通常如下形成:在形成于基材上的取向膜上涂布光学各向异性层形成用组合物,使上述光学各向异性层形成用组合物中包含的聚合性液晶化合物聚合由此形成。
光学各向异性层通常为以聚合性液晶化合物发生取向的状态固化的厚度为5μm以下的膜,优选为以聚合性液晶化合物相对于基材面沿水平方向或垂直方向取向的状态固化的液晶固化膜。
光学各向异性层的厚度优选为0.5~5μm,更优选为1~3μm。光学各向异性层的厚度可以通过干涉膜厚计、激光显微镜或触针式膜厚计进行测定。
以聚合性液晶化合物相对于基材面沿水平方向取向的状态固化的光学各向异性层优选对于波长λnm的光的面内相位差即R(λ)满足下述式(1)所示的光学特性,更优选满足下述式(1)、下述式(3)及下述式(4)所示的光学特性。下述式(1)优选为下述式(1’)。
100nm<Re(550)<160nm…(1)
100nm<Re(550)<150nm…(1’)
(式(1)和(1’)中,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值(面内延迟)。)
Re(450)/Re(550)≤1.0…(3)
1.00≤Re(650)/Re(550)…(4)
(式中,Re(450)表示对于波长450nm的光的面内相位差值,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值,Re(650)表示对于波长650nm的光的面内相位差值。)
“Re(450)/Re(550)”更优选为0.9以下。
以聚合性液晶化合物相对于基材面沿垂直方向取向的状态固化的光学各向异性层优选满足下述式(5)。
nz>nx≈ny…(5)
(式中,nz表示厚度方向的折射率。nx表示在面内产生最大的折射率的方向的折射率。ny表示在面内与nx的方向正交的方向的折射率。)
光学各向异性层的面内相位差值可以通过光学各向异性层的厚度进行调整。面内相位差值由下述式(50)决定,因而为了得到所期望的面内相位差值(Re(λ)),调整Δn(λ)和膜厚d即可。
Re(λ)=d×Δn(λ)…(50)
(式中,Re(λ)表示波长λnm时的面内相位差值,d表示膜厚,Δn(λ)表示波长λnm时的双折射率。)
以聚合性液晶化合物相对于基材面沿垂直方向取向的状态进行固化的光学各向异性层中,Re(550)优选为0~10nm,更优选为0~5nm。厚度方向的相位差值Rth优选为-10~-300nm,更优选为-20~-200nm。满足式(5)且Re(550)及Rth为上述范围内的光学各向异性层尤其适合于IPS(平面转换,in-plane switching)模式的液晶显示装置的补偿。
Rth可以根据相位差值R40和面内的相位差值R0算出,所述相位差值R40是以面内的快轴为倾斜轴倾斜40度而测定的。即,Rth可以根据面内的相位差值R0、相位差值R40、光学各向异性层的厚度d及光学各向异性层的平均折射率n0,通过下述式(9)~(11)求出nx、ny及nz,将它们代入式(8)而算出,所述相位差值R40是以快轴为倾斜轴倾斜40度而测定的。
Rth=[(nx+ny)/2-nz]×d…(8)
R0=(nx-ny)×d…(9)
(nx+ny+nz)/3=n0…(11)
此处,
[聚合性液晶化合物]
本发明中的聚合性液晶化合物是指具有聚合性基团且具有液晶性的化合物。聚合性基团是指参与聚合反应的基团,优选为光聚合性基团。此处,光聚合性基团是指,可借助由光聚合引发剂产生的活性自由基、酸等而参与聚合反应的基团。
作为聚合性基团,例如可列举乙烯基、乙烯基氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯基苯基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、环氧乙基、氧杂环丁基等。其中,优选乙烯基氧基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、环氧乙基及氧杂环丁基,更优选丙烯酰氧基。液晶性可以为热致性液晶也可以为溶致液晶,从能够进行精细的膜厚控制的观点考虑,优选热致性液晶。另外,可以为热致性液晶中的向列液晶也可以为近晶液晶。从制造的容易性的观点出发,液晶性优选为热致性液晶中的向列液晶。
从体现上述的逆波长色散性的观点考虑,聚合性液晶化合物优选具有下述式(I)的结构。
L-G-D-Ar-D-G-L (I)
式(I)中,Ar表示取代或未取代的二价芳香族基团。该芳香族基团是指,具有平面性的环结构基团,该环结构具有的π电子数遵从休克尔规则为[4n+2]个。在此,n表示整数。在环结构包含-N=及-S-等杂原子的情况下,也包括这些杂原子上的非共价键电子对和环结构具有的π电子满足休克尔规则而具有芳香族性的情况。二价芳香族基团中优选包含选自氮原子、氧原子及硫原子中的至少一种原子。
两个D各自独立地为单键或二价连接基团。作为这些D的例子可举出与后述的式(A)的D1及D2相同的例子。
两个G各自独立地表示二价脂环式烃基。作为这些G的例子可举出与后述的式(A)的G1及G2相同的例子。
两个L各自独立地表示一价有机基,至少一个具有聚合性基团。作为这些L的例子可举出与后述的式(A)的L1及L2相同的例子。
Ar优选具有选自具有取代基或未取代的芳香族烃环、具有取代基或未取代的芳香族杂环和吸电子基团中的至少之一。作为该芳香族烃环,例如可列举苯环、萘环、蒽环等,优选苯环、萘环。作为该芳香族杂环,可列举呋喃环、苯并呋喃环、吡咯环、吲哚环、噻吩环、苯并噻吩环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、三唑环、三嗪环、吡咯啉环、咪唑环、吡唑环、噻唑环、苯并噻唑环、噻吩并噻唑环、噁唑环、苯并噁唑环和邻二氮杂菲环等。其中,优选具有噻唑环、苯并噻唑环或苯并呋喃环,进一步优选具有苯并噻唑基。另外,在Ar中包含氮原子的情况下,优选该氮原子具有π电子。
式(I)中,Ar所示的二价芳香族基团中包含的π电子的总数Nπ优选为8以上,更优选为10以上,进一步优选为14以上,特别优选为16以上。另外,优选为30以下,更优选为26以下,进一步优选为24以下。
作为Ar所示的芳香族基团,例如可列举以下的基团。
式(Ar-1)~式(Ar-22)中,*标记表示连接部,Z0、Z1和Z2各自独立地表示氢原子、卤原子、碳数1~12的烷基、氰基、硝基、碳数1~12的烷基亚磺酰基、碳数1~12的烷基磺酰基、羧基、碳数1~12的氟代烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~12的烷硫基、碳数1~12的N-烷基氨基、碳数2~12的N,N-二烷基氨基、碳数1~12的N-烷基氨磺酰基或碳数2~12的N,N-二烷基氨磺酰基。
Q1、Q2和Q3各自独立地表示-CR2’R3’-、-S-、-NH-、-NR2’-、-CO-或-O-,R2’和R3’各自独立地表示氢原子或碳数1~4的烷基。
J1、和J2各自独立地表示碳原子或氮原子。
Y1、Y2和Y3各自独立地表示取代或未取代的芳香族烃基或芳香族杂环基。
W1和W2各自独立地表示氢原子、氰基、甲基或卤原子,m表示0~6的整数。
作为Y1、Y2和Y3中的芳香族烃基,可列举苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基等碳数6~20的芳香族烃基,优选苯基、萘基,更优选苯基。作为芳香族杂环基,可列举呋喃基、吡咯基、噻吩基、吡啶基、噻唑基、苯并噻唑基等包含至少一个的氮原子、氧原子、硫原子等杂原子的碳数4~20的芳香族杂环基,优选呋喃基、噻吩基、吡啶基、噻唑基、苯并噻唑基。
Y1、Y2和Y3各自独立地表示取代或未取代的多环系芳香族烃基或多环系芳香族杂环基。多环系芳香族烃基是指,稠合多环系芳香族烃基或来自芳环集合的基团。多环系芳香族杂环基是指,稠合多环系芳香族杂环基或来自芳环集合的基团。
Z0、Z1和Z2各自独立地优选为氢原子、卤原子、碳数1~6的烷基、氰基、硝基、碳数1~12的烷氧基,Z0进一步优选为氢原子、碳数1~12的烷基、氰基,Z1和Z2进一步优选为氢原子、氟原子、氯原子、甲基、氰基。
Q1、Q2和Q3优选为-NH-、-S-、-NR2’-、-O-,R2’优选为氢原子。其中特别优选为-S-、-O-、-NH-。
式(Ar-1)~(Ar-22)之中,从分子的稳定性的观点出发,优选式(Ar-6)和式(Ar-7)。
在式(Ar-16)~(Ar-22)中,Y1可以与其所键合的氮原子和Z0一同形成芳香族杂环基。作为芳香族杂环基,可列举作为Ar可具有的芳香族杂环而在上文中描述的芳香族杂环基,例如可列举吡咯环、咪唑环、吡咯啉环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、吲哚环、喹啉环、异喹啉环、嘌呤环、吡咯烷环等。该芳香族杂环基可具有取代基。另外,Y1可以与其所键合的氮原子和Z0一起为上述取代或未取代的多环系芳香族烃基或多环系芳香族杂环基。例如可列举苯并呋喃环、苯并噻唑环、苯并噁唑环等。
作为上述聚合性液晶化合物,优选为下述式(A)所示的化合物(以下有时称作化合物(A))。聚合性液晶化合物可以仅使用一种,也可以组合使用两种以上,在组合使用两种以上的情况下,优选至少一种为化合物(A),更优选至少两种为化合物(A)。
(式中,X1表示氧原子、硫原子或-NR1-。R1表示氢原子或碳数1~4的烷基。Y1表示具有取代基或未取代的碳数6~12的一价芳香族烃基、或者具有取代基或未取代的碳数3~12的一价芳香族杂环基。Q3和Q4各自独立地表示氢原子、具有取代基或未取代的碳数1~20的一价脂肪族烃基、碳数3~20的一价脂环式烃基、具有取代基或未取代的碳数6~20的一价芳香族烃基、卤原子、氰基、硝基、-NR2R3或-SR2,或者Q3与Q4相互键合而与它们所键合的碳原子一起形成芳环或芳香族杂环。R2及R3各自独立地表示氢原子或碳数1~6的烷基。D1及D2各自独立地表示单键、-C(=O)-O-、-C(=S)-O-、-CR4R5-、-CR4R5-CR6R7-、-O-CR4R5-、-CR4R5-O-CR6R7-、-C(=O)-O-CR4R5-、-O-C(=O)-CR4R5-、-CR4R5-O-C(=O)-CR6R7-、-CR4R5-C(=O)-O-CR6R7-、-NR4-CR5R6-或-C(=O)-NR4-。R4、R5、R6及R7各自独立地表示氢原子、氟原子或碳数1~4的烷基。G1及G2各自独立地表示碳数5~8的二价脂环式烃基,构成该脂环式烃基的亚甲基可以被置换成氧原子、硫原子或-NH-,构成该脂环式烃基的次甲基可以被置换成叔氮原子。L1及L2各自独立地表示一价有机基,L1及L2之中的至少一个具有聚合性基团。该聚合性基团如上文中的说明。)
化合物(A)中的L1优选为下述式(A1)所示的基团,化合物(A)中的L2优选为下述式(A2)所示的基团。
P1-F1-(B1-A1)k-E1-…(A1)
P2-F2-(B2-A2)l-E2-…(A2)
(式中,B1、B2、E1及E2各自独立地表示-CR4R5-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-O-、-CS-O-、-O-C(=S)-O-、-C(=O)-NR1-、-O-CH2-、-S-CH2-或单键。A1及A2各自独立地表示碳数5~8的二价脂环式烃基或碳数6~18的二价芳香族烃基,构成该脂环式烃基的亚甲基可以置换成氧原子、硫原子或-NH-,构成该脂环式烃基的次甲基可以置换成叔氮原子。k及l各自独立地表示0~3的整数。F1及F2各自独立地表示碳数1~12的二价脂肪族烃基。P1表示氢原子或聚合性基团,优选为聚合性基团。P2表示氢原子或聚合性基团。P1及P2只要它们之中至少一个为聚合性基团即可。R4及R5各自独立地表示氢原子、氟原子或碳数1~4的烷基。)
作为优选的化合物(A),可列举日本特表2011-207765号公报记载的聚合性液晶化合物。
作为与化合物(A)不同的聚合性液晶化合物,可列举包含下述式(X)所示的基团的化合物(以下有时称作化合物(X))。
P11-B11-E11-B12-A11-B13-…(X)
(式中,P11表示聚合性基团。A11表示二价脂环式烃基或二价芳香族烃基。该二价脂环式烃基及二价芳香族烃基中包含的氢原子可以经卤原子、碳数1~6的烷基、碳数1~6的烷氧基、氰基或硝基取代,该碳数1~6的烷基及该碳数1~6的烷氧基中包含的氢原子可以经氟原子取代。B11表示-O-、-S-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NR16-、-NR16-C(=O)-、-C(=O)-、-CS-或单键。R16表示氢原子或碳数1~6的烷基。B12及B13各自独立地表示-C≡C-、-CH=CH-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-C(=O)-NR16-、-NR16-C(=O)-、-OCH2-、-OCF2-、-CH2O-、-CF2O-、-CH=CH-C(=O)-O-、-O-C(=O)-CH=CH-或单键。E11表示碳数1~12的烷烃二基,该烷烃二基中包含的氢原子可以经碳数1~5的烷氧基取代,该烷氧基中包含的氢原子可以经卤原子取代。构成该烷烃二基的-CH2-可以置换成-O-或-C(=O)-。)
作为聚合性液晶化合物的具体例,可列举:液晶便览(液晶便览编辑委员会编、丸善株式会社、平成12年10月30日发行)的“3.8.6网络(完全交联型)”、“6.5.1液晶材料b.聚合性向列液晶材料”中记载的化合物之中具有聚合性基团的化合物、以及在日本特开2010-31223号公报、日本特开2010-270108号公报、日本特开2011-6360号公报及日本特开2011-207765号公报中记载的聚合性液晶化合物等。
本发明中的聚合性液晶化合物优选具有满足以下的式(2)的极大吸收波长λmax(LC)。
300nm≤λmax(LC)≤380nm…(2)
换言之,以保护液晶显示装置、EL显示装置等的元件免受紫外线为目的,光学各向异性层优选在有可能招致该元件劣化的300~380nm的范围具有极大吸收波长,更优选在330~380nm的范围具有极大吸收波长。即,光学各向异性层优选由在波长300~380nm的范围具有极大吸收波长的聚合性液晶化合物形成,更优选由在波长330~380nm的范围具有极大吸收波长的聚合性液晶化合物形成。
上述光学各向异性层形成用组合物的固体成分100质量份中所占的聚合性液晶化合物的合计的含量通常为70~99.5质量份,优选为80~99质量份,更优选为80~94质量份,进一步优选为80~90质量份。如果上述合计的含量为上述范围内,则所得光学各向异性层的取向性趋于提高。此处,固体成分是指,从组合物除去溶剂后的成分的合计量。
<溶剂>
作为溶剂,优选能够完全溶解聚合性液晶化合物的溶剂,另外,优选对聚合性液晶化合物的聚合反应为惰性的溶剂。
作为溶剂,例如可列举:甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚及丙二醇单甲醚等醇溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇甲醚乙酸酯、γ-丁内酯、丙二醇甲醚乙酸酯及乳酸乙酯等酯溶剂;丙酮、甲乙酮、环戊酮、环己酮、2-庚酮及甲基异丁基酮等酮溶剂;戊烷、己烷及庚烷等脂肪族烃溶剂;甲苯及二甲苯等芳香族烃溶剂;乙腈等腈溶剂;四氢呋喃及二甲氧基乙烷等醚溶剂;氯仿及氯苯等含氯溶剂;等等。这些溶剂可以仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
组合物100质量份中所占的溶剂的含量优选为50~98质量份。因此,组合物100质量份中所占的固体成分优选为2~50质量份。若组合物的固体成分为50质量份以下,则组合物的粘度降低,因而光学各向异性层的厚度变得大致均匀,有光学各向异性层不易产生不均的趋势。上述固体成分可以考虑想要制造的光学各向异性层的厚度适当确定。
<光聚合引发剂>
光聚合引发剂更优选为在光照射的作用下产生自由基的光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,例如可列举苯偶姻化合物、二苯甲酮化合物、联苯酰缩酮化合物、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物、三嗪化合物、碘鎓盐及锍盐。具体来说,可列举:IRGACURE(イルガキュア、注册商标)907、IRGACURE 184、IRGACURE 651、IRGACURE 819、IRGACURE250、IRGACURE 369、IRGACURE 379、IRGACURE 127、IRGACURE2959、IRGACURE 754、IRGACURE 379EG(以上为BASF日本株式会社制)、SEIKUOL BZ、SEIKUOL Z、SEIKUOL BEE(以上为精工化学株式会社制)、KAYACURE(カヤキュアー)BP100(日本化药株式会社制)、KAYACURE UVI-6992(Dow公司制)、ADEKA OPTMER SP-152、ADEKA OPTMER SP-170、ADEKAOPTMER N-1717、ADEKA OPTMER N-1919、ADEKA ARKLS NCI-831、ADEKA ARKLS NCI-930(以上为株式会社ADEKA制)、TAZ-A、TAZ-PP(以上为日本Siber Hegner公司制)及TAZ-104(Sanwa Chemical公司制)。
在光学各向异性层形成用组合物中,所包含的光聚合引发剂为至少一种,优选为一种或两种。
另外,优选至少一种光聚合引发剂为在分子内具有肟结构的肟系光聚合引发剂。
肟系光聚合引发剂由于受到光的照射而生成甲基自由基。借助该甲基自由基,光学各向异性层的深部(在光学各向异性层的形成时,与照射光的一侧为相反侧,本发明的层叠体中的取向膜侧)中的聚合性液晶化合物的聚合适当地进行,另外,取向膜与具有肟结构的光聚合引发剂发生键合,由此光学各向异性层与取向膜的密合性增大。从在基材上形成取向膜,在上述取向膜上形成光学各向异性层后除去基材这样的本发明的层叠体的制造方法中,在除去基材时可保持残留取向膜的状态仅除去基材的观点考虑,优选使用具有肟结构的光聚合引发剂。
作为本发明中的光聚合引发剂,为了有效地使用小于波长350nm的紫外线和波长350nm以上的紫外线,优选使用主感光波长彼此不同的两种以上的光聚合引发剂。
作为能够有效利用波长小于350nm的紫外线的光聚合引发剂,优选使用α-苯乙酮化合物,作为α-苯乙酮化合物,例如可列举2-甲基-2-吗啉基-1-(4-甲基硫基苯基)丙-1-酮、2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-2-苄基丁-1-酮及2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-2-(4-甲基苯基甲基)丁-1-酮等,更优选可列举2-甲基-2-吗啉基-1-(4-甲基硫基苯基)丙-1-酮及2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-2-苄基丁-1-酮。作为α-苯乙酮化合物的市售品,可列举IRGACURE369、IRGACURE 379EG、IRGACURE 907(以上为BASF日本株式会社制)及SEIKUOL BEE(精工化学株式会社制)等。
另外,从使光学各向异性层的深部中的聚合反应更有效地进行的观点出发,优选使用能够有效利用波长350nm以上的紫外线的光聚合引发剂,例如可以使用在包含光聚合引发剂1mg的100mL氯仿溶液中的波长350nm的吸光度为0.10以上的该光聚合引发剂。作为能够有效利用波长350nm以上的紫外线的光聚合引发剂,优选三嗪化合物、肟酯型咔唑化合物,从灵敏度的观点出发,更优选肟酯型咔唑化合物。作为肟酯型咔唑化合物,可列举1,2-辛二酮、1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰肟)]、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰肟)等。作为肟酯型咔唑化合物的市售品,可列举IRGACURE OXE-01、IRGACURE OXE-02、IRGACURE OXE-03(以上为BASF日本株式会社制)、ADEKA OPTMER N-1919、ADEKA ARKLS NCI-831(以上为株式会社ADEKA制)等。
另外,从使聚合反应更有效进行的观点出发,光聚合引发剂优选在波长300nm以上具有2个以上的极大吸收。作为在波长300nm以上具有2个以上的极大吸收的光聚合引发剂,可列举ADEKA ARKLS NCI-831(株式会社ADEKA制)、IRGACURE OXE-03(BASF日本株式会社制)等。
光聚合引发剂的添加量相对于聚合性液晶化合物100质量份通常为0.1~30质量份,优选为1~20质量份,更优选为3~18质量份。也就是说,光聚合引发剂的总量相对于聚合性液晶化合物的总量的比例通常为0.1~30质量%,优选为1~20质量%,更优选为3~18质量%。如果为上述范围内,则不容易扰乱聚合性液晶化合物的取向。
[敏化剂]
通过在光学各向异性层形成用组合物中包含敏化剂,能够进一步促进在形成光学各向异性层时的聚合性液晶化合物的聚合反应。
作为敏化剂,优选光敏剂。作为敏化剂,例如可列举占吨酮及噻吨酮等占吨酮化合物(2,4-二乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮等);蒽及含有烷氧基的蒽(二丁氧基蒽等)等蒽化合物;吩噻嗪及红荧烯等。
光学各向异性层形成用组合物中的敏化剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份优选为0.1~30质量份,更优选为0.5~10质量份,进一步优选为0.5~8质量份。
[阻聚剂]
通过使用阻聚剂,能够控制形成光学各向异性层时的聚合性液晶化合物的聚合反应的进行程度。
作为阻聚剂,可列举2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚等酚系化合物、硫代二丙酸二月桂酯等硫系化合物、亚磷酸三辛酯等磷系化合物、及以2,2,6,6-四甲基哌啶为代表的包含受阻胺结构的胺系化合物等自由基捕捉剂。
本发明的层叠体中的光学各向异性层的着色少的观点考虑,作为阻聚剂,优选酚系化合物。
光学各向异性层形成用组合物中的阻聚剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份优选为0.1~30质量份,更优选为0.5~10质量份,进一步优选为0.5~8质量份。如果阻聚剂的含量为上述范围内,则能够不扰乱聚合性液晶化合物的取向地进行聚合,因此是优选的。阻聚剂可以仅使用一种,也可以并用两种以上。
[流平剂]
流平剂是指,具有调整组合物的流动性而使涂布组合物而得到的膜更平坦的功能的添加剂,可列举表面活性剂。作为优选的流平剂,可列举BYK-361N”(BYK Chemie公司制)等以聚丙烯酸酯化合物为主要成分的流平剂、及Surflon(注册商标)“S-381”(AGC SeimiChemical株式会社制)等以含氟原子的化合物为主要成分的流平剂。
光学各向异性层形成用组合物中的流平剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份优选为0.01~5质量份,进一步优选为0.1~3质量份。若流平剂的含量为上述范围内,则易于使聚合性液晶化合物水平取向,并且所得的光学各向异性层有变得更平滑的趋势,因此是优选的。光学各向异性层形成组合物可以含有两种以上流平剂。
[密合性提高剂]
光学各向异性层形成用组合物中包含密合性提高剂的情况下,所形成的光学各向异性层与取向膜的密合性增大。因此,从在基材上形成取向膜,在上述取向膜上形成光学各向异性层后除去基材这样的本发明的层叠体的制造方法中,可保持残留取向膜的状态仅除去基材的观点考虑,优选光学各向异性层形成用组合物包含密合性提高剂。
作为密合性提高剂,如果是在一分子内包含两个以上的上述聚合性基团的具有交联性结构的化合物则能够在UV照射时赋予密合性,可列举多官能丙烯酸酯、多官能硫醇。另外,如果是具有环氧结构、异氰酸酯结构的化合物则能够在加热干燥时赋予密合性。选择在光和热这两者中均具有反应性的化合物是更有效的。
作为密合性提高剂的具体例,可列举:甲基丙烯酰氧基缩水甘油醚、丙烯酰氧基缩水甘油醚等具有(甲基)丙烯酰基和环氧基的化合物;氧杂环丁烷丙烯酸酯、氧杂环丁烷甲基丙烯酸酯等具有(甲基)丙烯酰基和氧杂环丁烷基的化合物;内酯丙烯酸酯、内酯甲基丙烯酸酯等具有(甲基)丙烯酰基和内酯基的化合物;乙烯基恶唑啉、异丙烯基恶唑啉等具有乙烯基和恶唑啉基的化合物;丙烯酸异氰酸基甲酯、甲基丙烯酸异氰酸基甲酯、丙烯酸2-异氰酸基乙酯及甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯等具有(甲基)丙烯酰基和异氰酸酯基的化合物的低聚物等。另外,可列举:甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐、马来酸酐及乙烯基马来酸酐等具有乙烯基或亚乙烯基以及酸酐的化合物等。其中,优选甲基丙烯酰氧基缩水甘油醚、丙烯酰氧基缩水甘油醚、丙烯酸异氰酸基甲酯、甲基丙烯酸异氰酸基甲酯、乙烯基恶唑啉、丙烯酸2-异氰酸基乙酯、甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯及上述的低聚物,特别优选丙烯酸异氰酸基甲酯、丙烯酸2-异氰酸基乙酯及上述的低聚物。
具体来说,优选下述式(Y)所示的化合物。
(式(Y)中,n表示1~10的整数,R1’表示碳数为2~20的二价脂肪族烃基或脂环式烃基、或者碳数为5~20的二价芳香族烃基。各重复单元中具有的两个R2’中一者为-NH-,另一者为>N-C(=O)-R3’所示的基团。R3’表示羟基或具有碳-碳不饱和键的基团。
式(Y)中的R3’之中,至少一个R3’为具有碳-碳不饱和键的基团。)
上述式(Y)所示的密合性提高剂之中,特别优选为下述式(YY)所示的化合物(以下有时称作化合物(YY))(需要说明的是,n与上文含义相同)。
化合物(YY)能够直接使用市售品或根据需要纯化后使用。作为市售品,可列举Laromer(注册商标)LR-9000(BASF日本公司制)、EBECRYL系列(Daicel-allnex公司制)、Karenz系列(昭和电工株式会社制)等。
[基材]
作为基材,可列举玻璃基材及塑料基材,优选为塑料基材。作为构成塑料基材的塑料,例如可列举聚乙烯、聚丙烯、降冰片烯系聚合物等聚烯烃;环状烯烃系树脂;聚乙烯醇;聚对苯二甲酸乙二醇酯;聚甲基丙烯酸酯;聚丙烯酸酯;三乙酰纤维素、二乙酰纤维素及乙酸丙酸纤维素等纤维素酯;聚萘二甲酸乙二醇酯;聚碳酸酯;聚砜;聚醚砜;聚醚酮;聚苯硫醚及聚苯醚;等塑料。
作为市售的纤维素酯基材,可列举“Fujitac film”(富士胶片株式会社制);“KC8UX2M”、“KC8UY”及“KC4UY”(以上为Konica Minolta Opto株式会社制)等。
作为市售的环状烯烃系树脂,可列举“Topas”(注册商标)(Ticona公司(德)制)、“Arton”(注册商标)(JSR株式会社制)、“ゼオノア(ZEONOR)”(注册商标)、“ゼオネックス(ZEONEX)”(注册商标)(以上为日本瑞翁株式会社制)及“APEL”(注册商标)(三井化学株式会社制)。可以将这样的环状烯烃系树脂通过溶剂流延法、熔融挤出法等公知的方法进行制膜后作为基材。也可以使用市售的环状烯烃系树脂基材。作为市售的环状烯烃系树脂基材,可列举“エスシーナ”(注册商标)、“SCA40”(注册商标)(以上为积水化学工业株式会社制)、“ZEONOR膜”(注册商标)(OPTES株式会社制)及“Arton膜”(注册商标)(JSR株式会社制)。
从为能够在实用上处置的程度的质量的观点考虑,基材的厚度优选薄,但是若过薄则强度下降,加工性趋于劣化。基材的厚度通常为5~300μm,优选为20~200μm。
[取向膜]
本发明的层叠体中包含的取向膜是具有使聚合性液晶化合物沿所期望的方向进行液晶取向的取向限制力的膜。作为取向膜,可列举包含取向性聚合物的取向膜、光取向膜、及沟槽(groove)取向膜。
取向膜使聚合性液晶化合物的液晶取向变得容易。水平取向、垂直取向、混合取向、倾斜取向等液晶取向的状态根据取向膜及聚合性液晶化合物的性质而变化,其组合可以任意选择。取向膜如果是作为取向限制力表现出水平取向的材料,则聚合性液晶化合物能够形成水平取向或混合取向,如果为表现出垂直取向的材料,则聚合性液晶化合物能够形成垂直取向或倾斜取向。“水平”、“垂直”等表述在以光学各向异性层平面为基准的情况下表示取向的聚合性液晶化合物的长轴的方向。水平取向是指,在相对于光学各向异性层平面的平行方向上具有所取向的聚合性液晶化合物的长轴的取向。此处所指的“平行”是指,相对于光学各向异性层平面呈0°±20°的角度。垂直取向是指,在相对于光学各向异性层平面的垂直方向上具有所取向的聚合性液晶化合物的长轴的取向。此处所指的“垂直”是指,相对于光学各向异性层平面呈90°±20°的角度。
在取向膜由取向性聚合物形成的情况下,取向限制力能够根据该聚合物的表面状态、摩擦条件任意进行调整,在由光取向性聚合物形成的情况下,能够根据对于该聚合物的偏振光照射条件等任意进行调整。通过选择聚合性液晶化合物的表面张力、液晶性等物性,也能够控制聚合性液晶化合物的液晶取向。
在光学各向异性层满足式(5)的情况下,形成该光学各向异性层的聚合性液晶化合物的液晶取向优选为垂直取向。为了使聚合性液晶化合物垂直取向,优选使用具有包含硅原子、氟原子等的非极性取代基的取向膜,作为该取向膜,可以使用在日本专利第4605016号、日本专利第4985906号、日本专利第4502119号及WO2008/117760号中记载的通常作为垂直取向型液晶显示元件的液晶取向膜使用的材料。
在基材和光学各向异性层之间形成的取向膜不溶于在取向膜上形成光学各向异性层时所使用的溶剂,优选具有在用于溶剂的除去、液晶的取向的加热处理中的耐热性的膜。作为取向膜,可列举包含取向性聚合物的取向膜、光取向膜及沟槽取向膜等。
取向膜的厚度通常为10~500nm,优选为10~200nm。
[包含取向性聚合物的取向膜]
包含取向性聚合物的取向膜通常可如下得到:将在溶剂中溶解有取向性聚合物的组合物(以下有时称作取向性聚合物组合物)涂布于基材后除去溶剂,由此得到;或者将取向性聚合物组合物涂布于基材,将溶剂除去,进行摩擦(摩擦法),由此得到。
取向性聚合物组合物中的取向性聚合物的浓度只要是取向性聚合物材料能够完全溶于溶剂的范围内即可,以固体成分换算计,相对于溶液优选为0.1~20质量%,进一步优选为0.1~10质量%。
作为市售的取向性聚合物组合物,可列举Sunever(注册商标)(日产化学工业株式会社制)或OPTMER(注册商标)(JSR株式会社制)等。
作为将取向性聚合物组合物涂布于基材的方法,可列举旋涂法、挤出法、凹版涂布法、模涂法、棒涂法及涂敷器法等涂布法、柔版印刷法等印刷法等公知的方法。
通过除去取向性聚合物组合物中包含的溶剂,形成取向性聚合物的干燥覆膜。作为溶剂的除去方法,可列举自然干燥法、通风干燥法、加热干燥法及减压干燥法等。
作为进行摩擦的方法,可列举使将取向性聚合物组合物涂布于基材并进行退火由此在该基材表面形成的取向性聚合物的膜与卷绕摩擦布并进行旋转的摩擦辊接触的方法。
[光取向膜]
光取向膜通常可如下得到:将包含具有光反应性基团的聚合物或单体(光取向性材料)和溶剂的组合物(以下也称作光取向膜形成用组合物)涂布于基材,照射偏振光(优选为偏振光UV)而得到光取向膜。光取向膜能够通过选择所照射的偏振光的偏振方向任意控制取向限制力的方向,从这一点考虑,更优选光取向膜。
光反应性基团是指,通过照射光而产生液晶取向能力力的基团。具体来说,是发生通过照射光而产生的分子的取向诱发、或者异构化反应、二聚化反应、光交联反应或光分解反应之类的作为液晶取向能力力的起源的光反应的基团。该光反应性基团之中,从取向性优异的观点考虑,优选发生二聚化反应或光交联反应的基团。
作为可发生上述反应的光反应性基团,优选具有不饱和键、尤其双键的基团,特别优选具有选自碳-碳双键(C=C键)、碳-氮双键(C=N键)、氮-氮双键(N=N键)及碳-氧双键(C=O键)中的至少一个的基团。
作为具有C=C键的光反应性基团,可列举乙烯基、多烯基、茋基、芪唑基(stilbazole)、芪唑盐基(stilbazolium)、查尔酮基及肉桂酰基等。作为具有C=N键的光反应性基团,可列举具有芳香族席夫碱及芳香族腙等结构的基团。作为具有N=N键的光反应性基团,可列举:偶氮苯基、偶氮萘基、芳香族杂环偶氮基、双偶氮基及甲基等、以氧化偶氮苯为基础结构的基团。作为具有C=O键的光反应性基团,可列举二苯甲酮基、香豆素基、蒽醌基及马来酰亚胺基等。这些基团可以具有烷基、烷氧基、芳基、烯丙氧基、氰基、烷氧羰基、羟基、磺酸基及卤代烷基等取代基。
其中,优选参与光二聚化反应的光反应性基团,从光取向所需的偏振光照射量比较少且容易得到热稳定性、经时稳定性优异的光取向层的观点考虑,优选肉桂酰基及查尔酮基。作为具有光反应性基团的聚合物,特别优选为该聚合物侧链的末端部为肉桂酸结构的具有肉桂酰基的聚合物。
另外,作为本发明的层叠体中的取向膜,特别优选包含通过光二聚化反应表现取向限制力的单体或聚合物的取向膜、即发生光二聚化反应的光取向膜。通过使本发明的层叠体中包含的取向膜为发生光二聚化反应的光取向膜,在聚合性液晶化合物的聚合时,在聚合性液晶化合物与光取向膜之间可产生键合,其结果能够提高光取向膜与光学各向异性层之间的密合力。
作为光取向膜形成用组合物的溶剂,优选溶解具有光反应性基团的聚合物及单体的溶剂,作为该溶剂,可列举作为取向性聚合物组合物的溶剂所列举的溶剂等。
相对于光取向膜形成用组合物的具有光反应性基团的聚合物或单体的含量优选为0.2质量%以上,特别优选为0.3~10质量%。光取向膜形成用组合物在不显著损害光取向膜的特性的范围内可以包含聚乙烯醇、聚酰亚胺等高分子材料、光敏剂。
作为将光取向膜形成用组合物涂布于基材的方法,可列举与将取向性聚合物组合物涂布于基材的方法同样的方法。作为由所涂布的光取向膜形成用组合物除去溶剂的方法,可列举与由取向性聚合物组合物除去溶剂的方法相同的方法。
为了照射偏振光,可以是对从在基板上涂布的光取向膜形成用组合物除去溶剂后的组合物直接照射偏振光的形式,也可以是从基材侧照射偏振光,使偏振光透过而照射组合物的形式。该偏振光特别优选实质上为平行光。所照射的偏振光的波长可以为具有光反应性基团的聚合物或单体的光反应性基团能够吸收光能的波长区域的波长。具体来说,特别优选为波长250~400nm的UV(紫外线)。作为用于该偏振光照射的光源,可列举氙灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、KrF、ArF等紫外光激光等,更优选高压汞灯、超高压汞灯及金属卤化物灯。这些灯由于波长313nm的紫外线的发光强度大,因而是优选的。透过适当的偏振片照射来自光源的光,由此能够照射偏振光。作为该偏振片,可以使用偏振滤光器、格兰-汤姆逊(Glan-thompson)、格兰-泰勒(Glan-Taylor)等偏振棱镜、线栅型的偏振片。
需要说明的是,在进行摩擦或偏振光照射时,如果进行掩模,也能够形成液晶取向的方向不同的多个区域(图案)。
[沟槽取向膜]
沟槽(groove)取向膜是在膜表面具有凹凸图案或多个沟槽(槽)的膜。在具有等间隔排列的多个直线状的沟槽的膜上涂布聚合性液晶化合物的情况下,液晶分子在沿着该槽的方向上取向。
作为得到沟槽取向膜的方法,可列举:隔着具有图案形状的狭缝的曝光用掩模对感光性聚酰亚胺膜表面进行曝光后,进行显影及漂洗处理而形成凹凸图案的方法;在表面具有槽的板状的母盘上形成固化前的UV固化树脂的层,将树脂层转移至基材后进行固化的方法;以及,将具有多个槽的辊状的母盘压靠于在基材上形成的固化前的UV固化树脂的膜而形成凹凸,在之后进行固化的方法等。具体来说,可以举出日本特开平6-34976号公报及日本特开2011-242743号公报记载的方法等。
[粘合粘接剂层]
粘合粘接剂层由粘合粘接剂形成。作为粘合粘接剂,可列举粘合剂、干燥固化型粘接剂及化学反应型粘接剂。作为化学反应型粘接剂,例如可列举活性能量射线固化型粘接剂。优选的粘合粘接剂层为粘合剂或由活性能量射线固化型粘接剂形成的粘接剂层。
[粘合剂]
粘合剂通常包含聚合物,可以包含溶剂。
作为聚合物,可列举丙烯酸系聚合物、硅酮系聚合物、聚酯、聚氨酯或聚醚等。其中,包含丙烯酸系聚合物的丙烯酸系的粘合剂由于光学透明性优异、具有适度的润湿性、凝聚力、粘接性优异而且耐候性、耐热性等高、在加热、加湿的条件下不易发生浮起、剥离等,因此是优选的。
作为丙烯酸系聚合物,优选为:酯部分的烷基为甲基、乙基或丁基等碳数1~20的烷基的(甲基)丙烯酸酯(以下有时将丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯统称为(甲基)丙烯酸酯,有时将丙烯酸和甲基丙烯酸统称为(甲基)丙烯酸)与(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟乙酯等具有官能团的(甲基)丙烯酸单体的共聚物。
包含这样的共聚物的粘合剂由于粘合性优异,并且在显示装置贴合后进行去除时,也能够不在显示装置上产生残胶等地比较容易地进行去除,因而是优选的。丙烯酸系聚合物的玻璃化转变温度优选为25℃以下,更优选为0℃以下。这样的丙烯酸系聚合物的质均分子量优选为10万以上。
作为溶剂,可列举作为取向性聚合物组合物的溶剂所列举的溶剂等。
粘合剂可含有光散射剂。光散射剂是对粘合剂赋予光散射性的添加剂,只要是具有与粘合剂包含的聚合物的折射率不同的折射率的微粒即可。作为光散射剂,可列举包含无机化合物的微粒、及包含有机化合物(聚合物)的微粒。包括丙烯酸系聚合物在内,粘合剂包含的作为有效成分的聚合物大多具有1.4左右的折射率,因此优选从其折射率为1~2的光散射剂中适当选择。粘合剂包含的作为有效成分的聚合物与光散射剂的折射率差通常为0.01以上,从显示装置的明亮度与显示性的观点出发,优选0.01~0.5。用作光散射剂的微粒优选为球形的微粒,其还优选为近乎单分散的微粒,更优选为平均粒径为2~6μm的微粒。
折射率通过常规的最小偏角法或阿贝折射计进行测定。
作为包含无机化合物的微粒,可列举氧化铝(折射率1.76)及氧化硅(折射率1.45)等。
作为由有机化合物(聚合物)构成的微粒,可列举:三聚氰胺珠(折射率1.57)、聚甲基丙烯酸甲酯珠(折射率1.49)、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物树脂珠(折射率1.50~1.59)、聚碳酸酯珠(折射率1.55)、聚乙烯珠(折射率1.53)、聚苯乙烯珠(折射率1.6)、聚氯乙烯珠(折射率1.46)、及硅树脂珠(折射率1.46)等。
光散射剂的含量通常相对于聚合物100质量份为3~30质量份。
从确保显示装置的明亮度并且不易产生显示像的色渗(にじみ)、模糊的观点出发,由分散有光散射剂的粘合剂形成的粘合粘接剂层的雾度值优选为20~80%。雾度值为“(散射透射率/总透光率)×100(%)”所示的值,依据JIS K 7105进行测定。
由粘合剂形成的粘合粘接剂层的厚度根据其密合力等进行决定,因此没有特别限制,通常为1~40μm。从加工性、耐久性等方面出发,该厚度优选为3~25μm,更优选为5~20μm。通过将由粘合剂形成的粘合粘接剂层的厚度设为5~20μm,能够保持从正面观察显示装置时、从斜向观察显示装置时的明亮度,并且不易产生显示像的色渗、模糊。
[干燥固化型粘接剂]
干燥固化型粘接剂可以包含溶剂。
作为干燥固化型粘接剂,可列举:含有具有羟基、羧基或氨基等质子性官能团和烯属不饱和基团的单体的聚合物或者氨基甲酸酯树脂作为主要成分,还含有多元醛、环氧化合物、环氧树脂、三聚氰胺化合物、氧化锆化合物及锌化合物等交联剂或固化性化合物的组合物等。
作为具有羟基、羧基或氨基等质子性官能团和烯属不饱和基团的单体的聚合物,可列举:乙烯-马来酸共聚物、衣康酸共聚物、丙烯酸共聚物、丙烯酰胺共聚物、聚乙酸乙烯酯的皂化物以及聚乙烯醇系树脂等。
作为聚乙烯醇系树脂,可列举聚乙烯醇、部分皂化聚乙烯醇、完全皂化聚乙烯醇、羧基改性聚乙烯醇、乙酰乙酰基改性聚乙烯醇、羟甲基改性聚乙烯醇及氨基改性聚乙烯醇等。水系的粘合粘接剂中的聚乙烯醇系树脂的含量相对于水100质量份通常为1~10质量份,优选为1~5质量份。
作为氨基甲酸酯树脂,可列举聚酯系离聚物型氨基甲酸酯树脂等。此处所指的聚酯系离聚物型氨基甲酸酯树脂是指,为具有聚酯骨架的氨基甲酸酯树脂且其中导入有少量的离子性成分(亲水成分)的树脂。该离聚物型氨基甲酸酯树脂由于不使用乳化剂而在水中乳化形成乳液,因此能够制成水系的粘合粘接剂。使用聚酯系离聚物型氨基甲酸酯树脂的情况下,配合水溶性的环氧化合物作为交联剂是有效的。
作为环氧树脂,可列举:使表氯醇与由二亚乙基三胺或三亚乙基四胺等聚亚烷基多元胺与己二酸等二羧酸的反应得到的聚酰胺多元胺反应而得到的聚酰胺环氧树脂等。作为该聚酰胺环氧树脂的市售品,可列举“Sumirez Resin(注册商标)650”及“Sumirez Resin675”(以上为Sumika Chemtex株式会社制)、“WS-525”(日本PMC株式会社制)等。配合环氧树脂的情况下,环氧树脂的添加量相对于聚乙烯醇系树脂100质量份通常为1~100质量份,优选为1~50质量份。
由干燥固化型粘接剂形成的粘合粘接剂层的厚度通常为0.001~5μm,优选为0.01~2μm,进一步优选为1μm以下。若由干燥固化型粘接剂形成的粘合粘接剂层过厚,则光学各向异性层容易变得外观不良。
[活性能量射线固化型粘接剂]
活性能量射线固化型粘接剂可以包含溶剂。活性能量射线固化型粘接剂是指,受到活性能量射线的照射而发生固化的粘接剂。
作为活性能量射线固化型粘接剂,可列举:含有环氧化合物和阳离子聚合引发剂的阳离子聚合性的粘接剂;含有丙烯酸系固化成分和自由基聚合引发剂的自由基聚合性的粘接剂;含有环氧化合物等阳离子聚合性的固化成分及丙烯酸系化合物等自由基聚合性的固化成分这两者并且含有阳离子聚合引发剂及自由基聚合引发剂的粘接剂;以及,不包含这些聚合引发剂而通过照射电子束进行固化的粘接剂等。优选含有丙烯酸系固化成分和自由基聚合引发剂的自由基聚合性的活性能量射线固化型粘接剂。另外,优选能够实质上无溶剂地使用的含有环氧化合物和阳离子聚合引发剂的阳离子聚合性的活性能量射线固化型粘接剂。
作为环氧化合物,可列举:具有羟基的芳香族化合物或链状化合物的缩水甘油醚化物、具有氨基的化合物的缩水甘油基氨基化物、具有C-C双键的链状化合物的环氧化物、在饱和碳环上直接或经由亚烷基键合有环氧丙氧基或环氧乙基、或者在饱和碳环上直接键合有环氧基的脂环式环氧化合物等。这些环氧化合物可以仅使用一种,也可以组合使用两种以上。其中,脂环式环氧化合物的阳离子聚合性优异,因此是优选的。
作为环氧化合物的市售品,可列举“jER”系列(三菱化学株式会社制)、“EPICLON”(DIC株式会社制)、“EPOTOHTO”(注册商标)(东都化成株式会社制)、“ADEKA RESIN”(注册商标)(株式会社ADEKA制)、“Denacol”(注册商标)(Nagase Chemtex株式会社制)、“DowEpoxy”(陶氏化学公司制)、“TEPIC”(注册商标)(日产化学工业株式会社制)等。作为脂环式环氧化合物,可列举“CELLOXIDE”系列及“CYCLOMER”(均为株式会社Daicel制)、“CyracureUVR”系列(陶氏化学公司制)等。
含有环氧化合物的活性能量射线固化型粘接剂可以还含有环氧化合物以外的化合物。作为环氧化合物以外的化合物,可列举氧杂环丁烷化合物、丙烯酸酯化合物等。其中,由于存在能够在阳离子聚合中促进固化速度的可能性,因而优选并用氧杂环丁烷化合物。
作为氧杂环丁烷化合物,可列举“ARONE OXETANE”(注册商标)系列(东亚合成株式会社制)、“ETERNACOLL”(注册商标)系列(宇部兴产株式会社制)等。
包含环氧化合物、氧杂环丁烷化合物的活性能量射线固化型粘接剂优选无溶剂地使用。
阳离子聚合引发剂是指,受到紫外线等活性能量射线的照射而产生阳离子种的化合物,可列举芳香族重氮鎓盐;芳香族碘鎓盐及芳香族锍盐等鎓盐;以及铁-芳烃络合物。这些阳离子聚合引发剂可以仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
作为阳离子聚合引发剂的市售品,可列举“KAYARAD”(注册商标)系列(日本化药株式会社制)、“Cyracure UVI”系列(陶氏化学公司制)、“CPI”系列(Sanapro株式会社制)、“TAZ”、“BBI”及“DTS”(以上为绿化学株式会社制)、“ADEKA OPTMER”系列(株式会社ADEKA制)、“RHODORSIL”(注册商标)(Rhodia株式会社制)等。
阳离子聚合引发剂的含量相对于活性能量射线固化型粘接剂100质量份通常为0.5~20质量份,优选为1~15质量份。
作为丙烯酸系固化成分,可列举(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯等(甲基)丙烯酸酯及(甲基)丙烯酸等。
作为自由基聚合引发剂,可列举夺氢型光自由基产生剂及裂解型光自由基产生剂等。
作为夺氢型光自由基产生剂,可列举1-甲基萘等萘衍生物、蒽衍生物、芘衍生物、咔唑衍生物、二苯甲酮衍生物、噻吨酮衍生物及香豆素衍生物等。
作为裂解型光自由基产生剂,可列举苯偶姻醚衍生物、苯乙酮衍生物等芳烷基酮类、肟酮类、酰基磷氧化物类、硫代苯甲酸-S-苯酯、二茂钛类及将它们高分子量化的衍生物等。
裂解型光自由基产生剂之中优选酰基磷氧化物类,具体来说优选三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(商品名“DAROCURE TPO”;BASF日本株式会社制)、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-(2,4,4-三甲基戊基)氧化膦(商品名“CGI 403”;BASF日本株式会社制)或双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-2,4-二戊氧基苯基氧化膦(商品名“IRGACURE 819”;BASF日本株式会社制)。
活性能量射线固化型粘接剂可以含有敏化剂。敏化剂的含量相对于活性能量射线固化型粘接剂100质量份优选为0.1质量份~20质量份。
活性能量射线固化型粘接剂中还可以含有离子捕捉剂、抗氧化剂、链转移剂、增粘剂、热塑性树脂、填充剂、流动调节剂、增塑剂及消泡剂等。
本说明书中,活性能量射线定义为能够将产生活性物种的化合物分解而产生活性物种的能量射线。作为这样的活性能量射线,可列举可见光、紫外线、红外线、X射线、α线、β线、γ射线及电子射线等,优选紫外线及电子射线。
电子射线照射的加速电压通常为5~300kV,优选为10~250kV。照射线量通常为5~100kGy,优选为10~75kGy。电子射线照射通常在非活性气体中进行,也可以在大气中或导入少量氧的条件下进行。
紫外线照射强度通常为10~3,000mW/cm2。紫外线照射强度优选为对于阳离子聚合引发剂或自由基聚合引发剂的活性化有效的波长区域中的强度。若以这样的紫外线照射强度照射一次或多次,其累计光量为10~3,000mJ/cm2、优选为50~2,000mJ/cm2、更优选为100~1,000mJ/cm2。累计光量为该范围以下的情况下,聚合性液晶化合物的固化不充分,有时得不到良好的转印性。反之,累计光量为该范围以上的情况下,包含光学各向异性层的光学膜有时发生着色。
作为紫外线的光源,可列举:低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、氙灯、卤灯、碳精电弧灯、钨灯、镓灯、准分子激光、发出波长380~440nm的光的LED光源、化学灯、黑光灯、微波激发汞灯、金属卤化物灯等。
作为溶剂,可列举:水;甲醇、乙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、仲丁醇、叔丁醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇等醇;丙醚、异丙醚、丁醚、异丁醚、正戊醚、异戊醚、甲基丁基醚、甲基异丁基醚、甲基正戊基醚、甲基异戊基醚、乙基丙基醚、乙基异丙醚、乙基丁基醚、乙基异丁基醚、乙基正戊基醚、乙基异戊基醚等饱和脂肪族醚化合物;烯丙醚、乙基烯丙基醚等不饱和脂肪族醚化合物;苯甲醚、苯乙醚、苯醚、苄醚等芳香族醚化合物;四氢呋喃、四氢吡喃、二氧六环等环状醚化合物;乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚等乙二醇醚化合物;甲酸、乙酸、乙酸酐、丙烯酸、柠檬酸、丙酸、丁酸等单羧酸化合物;甲酸丁酯、甲酸戊酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸2-乙基己酯、乙酸环己酯、乙酸丁基环己酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸戊酯、丁酸丁酯、碳酸二乙酯、草酸二乙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、磷酸三乙酯等有机酸酯化合物;丙酮、乙酮、丙酮、丁酮、甲基异丙基酮、甲基异丁基酮、二异丁基酮、乙酰丙酮、二丙酮醇、环己酮、环戊酮、甲基环己酮、环庚酮等酮化合物;琥珀酸、戊二酸、己二酸、十一烷二酸、丙酮酸、柠康酸等二羧酸化合物;1,4-二氧六环、糠醛、N-甲基吡咯烷酮等。
其中,优选水及醇,更优选碳数为1~4的醇,进一步优选为选自甲醇、乙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、仲丁醇、叔丁醇、乙二醇、丙二醇及丁二醇中的至少一种的醇,特别优选为异丙醇和/或1-丁醇。
水可以为纯水,也可以包含自来水程度的杂质。
由活性能量射线固化型粘接剂形成的粘合粘接剂层的厚度通常为0.001~5μm,优选为0.01μm以上,另外,优选为2μm以下,进一步优选为1μm以下。若由活性能量射线固化型粘接剂形成的粘合粘接剂层过厚,则光学各向异性层容易变得外观不良。
[层叠体的制造方法]
作为本发明的层叠体的制造方法,可列举:在基材上形成取向膜,在上述取向膜上形成光学各向异性层,剥离除去上述基材后,在除去上述基材后的上述取向膜的表面层叠粘合粘接剂层的方法。该情况下,从能够不在上述光学各向异性层与上述取向膜之间产生剥离地除去基材的观点考虑,形成上述光学各向异性层的工序优选采用如下工序:将包含肟系光聚合引发剂和聚合性液晶化合物的光学各向异性层形成用组合物涂布于上述取向膜上,照射光由此使上述聚合性液晶化合物聚合而形成上述光学各向异性层。另外,从能够不在上述光学各向异性层与上述取向膜之间产生剥离地除去基材的观点考虑,作为形成上述光学各向异性层的工序,还优选采用如下工序:将包含密合性提高剂和聚合性液晶化合物的光学各向异性层形成用组合物涂布于上述取向膜上,照射光由此使上述聚合性液晶化合物聚合而形成上述光学各向异性层。
在表面具有与取向膜形成化学键的官能团的基材有该官能团与取向膜形成化学键而使得难以去除基材的趋势。因而在剥离去除基材的情况下,优选表面的官能团少的基材,优选未对表面实施形成官能团的表面处理的基材。
具有与基材形成化学键的官能团的取向膜有基材与取向膜的密合力增大的趋势,因此在剥离去除基材的情况下,优选与基材形成化学键的官能团少的取向膜。取向性聚合物组合物及光取向膜形成用组合物等的溶液优选不包含使基材与取向膜交联的试剂,此外,优选不包含溶解基材的溶剂等成分。
具有与光学各向异性层形成化学键的官能团的取向膜有光学各向异性层与取向膜的密合力增大的趋势。因而,优选与取向膜形成化学键的官能团多的光学各向异性层,光学各向异性层形成用组合物优选包含使取向膜与光学各向异性层交联的试剂。
通常,在形成光学各向异性层的情况下,将包含聚合性液晶化合物的光学各向异性层形成用组合物层叠在基材上,从聚合性液晶化合物侧对该聚合性液晶化合物进行紫外光(UV)的照射来进行聚合性液晶化合物的聚合。因此,光学各向异性层中的取向膜侧的界面附近的聚合性液晶化合物的聚合物的聚合度趋于降低。之后,若在光学各向异性层上层叠粘合粘接剂层并施加热,则未反应的聚合性液晶化合物的一部分在粘合粘接剂层中溶解扩散而变得各向同性,因此层叠体的光学特性下降。尤其在粘合粘接剂层及光学各向异性层均包含含有源自丙烯酸化合物或甲基丙烯酸化合物的结构单元的聚合物的情况下,由于粘合粘接剂层及光学各向异性层中包含的该聚合物的相容性高,因此光学各向异性层的表面容易被侵蚀,未反应的聚合性液晶化合物的一部分容易在粘合粘接剂层中溶解扩散,因而层叠体的光学特性容易下降。由于层叠体具备取向膜,因而能够抑制上述的光学特性的下降。由此,从能够抑制通常难以抑制的光学特性的下降的观点考虑,在本发明的层叠体中,优选:粘合粘接剂层包含含有源自丙烯酸化合物或甲基丙烯酸化合物的结构单元的聚合物,并且上述光学各向异性层包含含有具有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的聚合性液晶化合物的聚合物。
作为在形成于基材上的取向膜表面涂布光学各向异性层形成用组合物的方法,可列举:与作为将取向性聚合物组合物涂布于基材的方法所例示的上述方法相同的方法。所涂布的组合物的厚度考虑所得到的光学各向异性层的厚度进行确定。
接着,通过在聚合性液晶化合物不发生聚合的条件下除去组合物中包含的溶剂,在取向膜表面形成光学各向异性层形成用组合物的干燥覆膜。作为溶剂的除去方法,可以举出自然干燥法、通风干燥法、加热干燥法及减压干燥法等。
对干燥覆膜进行加热等,使干燥覆膜中包含的聚合性液晶化合物发生液晶取向后,在保持着该液晶取向的状态下,对干燥覆膜照射能量,由此使聚合性液晶化合物聚合。组合物由于含有光聚合引发剂,因而优选照射光聚合引发剂被活性化的条件的能量。所照射的光根据干燥覆膜中包含的光聚合引发剂的种类、或聚合性液晶化合物的种类(尤其该聚合性液晶化合物具有的聚合基的种类)及其量进行适当选择。作为上述的光,可以举出选自可见光、紫外光及激光中的光、活性电子射线等。其中,从容易控制聚合反应的进行、作为聚合涉及的装置能够使用在本领域广泛使用的光的观点考虑,优选紫外光。因此,优选选择组合物中含有的聚合性液晶化合物及光聚合引发剂的种类使得能够通过紫外光进行聚合。在进行聚合时,优选在紫外光照射的同时通过适当的冷却装置对干燥覆膜进行冷却由此控制聚合温度。如果通过这样的冷却在更低温使聚合性液晶化合物聚合,则即便基材使用耐热性低的材质,也能够适当地制造光学各向异性层。
如此,具有液晶取向的光学各向异性层形成于基材表面或取向膜表面。
[实施方式2:圆偏振板]
本发明可以为包含上述实施方式1涉及的层叠体的圆偏振板。上述圆偏振板可具有依次层叠有偏振片或偏振板、第二粘合粘接剂层、光学各向异性层、取向膜和第一粘合粘接剂层的结构。此处,第一粘合粘接剂层表示本发明的实施方式1涉及的层叠体中包含的粘合粘接剂层,第二粘合粘接剂层表示在该光学各向异性层上形成的粘合粘接剂层。
[圆偏振板的制造方法]
作为圆偏振板的制造方法,可列举如下方法:首先,在基材表面形成取向膜,在其上形成光学各向异性层,制作依次具有基材、取向膜、光学各向异性层的膜,接着,在该膜中的光学各向异性层之上形成第二粘合粘接剂层,经由该粘合粘接剂层将该膜贴附于作为被转印体的偏振片或偏振板,之后,在通过仅从该膜去除基材而出现的上述取向膜的表面形成第一粘合粘接剂层。此处,也可以不将第二粘合粘接剂层形成于上述光学各向异性层上而是形成于偏振片或偏振板上,在其上贴附上述膜中的光学各向异性层。此外,该光学各向异性层可以为以相对于基材面沿水平方向使聚合性液晶化合物取向的状态进行固化而成的膜。
<被转印体>
本发明的圆偏振板的制作中的被转印体为偏振片或偏振板。需要说明的是,在制作圆偏振板以外的产品(例如在显示器上直接形成等)的情况下,也可使用偏振片及偏振板以外的被转印体(例如显示器、与上述基材相同材质的被转印体等)。
[偏振片及偏振板]
偏振片具有偏振功能。作为偏振片,可列举吸附有具有吸收各向异性的色素的拉伸膜、或者涂布了具有吸收各向异性的色素的膜等。作为具有吸收各向异性的色素,可以举出二向色性色素。
吸附有具有吸收各向异性的色素的拉伸膜通常经过如下工序进行制造:对聚乙烯醇系树脂膜进行单轴拉伸的工序;用二向色性色素对聚乙烯醇系树脂膜进行染色,由此吸附该二向色性色素的工序;将吸附二向色性色素后的聚乙烯醇系树脂膜用硼酸水溶液进行处理的工序;以及,在利用硼酸水溶液的处理后进行水洗的工序。
作为二向色性色素,可列举碘、二向色性的有机染料。作为二向色性的有机染料,包含C.I.DIRECT RED 39等双偶氮化合物的二向色性直接染料;以及包含三偶氮、四偶氮等化合物的二向色性直接染料等。
如此对聚乙烯醇系树脂膜进行单轴拉伸、利用二向色性色素的染色、硼酸处理、水洗及干燥而得到的偏振片的厚度优选为5~40μm。
作为涂布具有吸收各向异性的色素的膜,可列举:将包含具有液晶性的二向色性色素的组合物涂布而得到的膜、或者将包含二向色性色素和聚合性液晶化合物的组合物涂布而得到的膜等。
涂布具有吸收各向异性的色素的膜优选薄,若过薄则强度下降,有加工性变差的趋势。该膜的厚度通常为20μm以下,优选为5μm以下,更优选为0.5~3μm。
作为具有吸收各向异性的色素的膜,具体来说可列举日本特开2012-33249号公报等所述的膜。
从上述的薄型化的观点出发,偏振片优选为涂布了具有吸收各向异性的色素的膜。
通过粘接剂在偏振片的至少一个面层叠透明保护膜,可得到偏振板。作为透明保护膜,优选与上述基材同样的透明膜。
[第二粘合粘接剂层]
第二粘合粘接剂层可以由与第一粘合粘接剂层、即本发明的实施方式1的层叠体中的粘合粘接剂层同样的粘合粘接剂形成。
[实施方式3:显示装置]
本发明可以为包含上述实施方式1涉及的层叠体的显示装置。上述显示装置可以为例如有机EL显示装置、触控面板显示装置等各种各样的显示装置。另外,上述显示装置可包含上述实施方式2涉及的圆偏振板。
上述显示装置是指,具有显示元件的装置,包含发光元件或发光装置作为发光源。作为显示装置,可列举液晶显示装置、有机电致发光(EL)显示装置、无机电致发光(EL)显示装置、触控面板显示装置、电子发射显示装置(场发射显示装置(FED等)、表面场发射显示装置(SED))、电子纸(使用电子墨、电泳元件的显示装置)、等离子体显示装置、投射型显示装置(光栅光阀(GLV)显示装置、具有数字微镜器件(DMD)的显示装置等)及压电陶瓷显示器等。液晶显示装置还包括透射型液晶显示装置、半透射型液晶显示装置、反射型液晶显示装置、直视型液晶显示装置及投射型液晶显示装置等中的任意种。这些显示装置可以为显示二维图像的显示装置,可以为显示三维图像的立体显示装置。尤其,作为具备包含该层叠体的圆偏振板的显示装置,优选有机EL显示装置及无机EL显示装置。另外,作为具备包含该层叠体的光学补偿偏振板的显示装置,优选液晶显示装置及触控面板显示装置。
实施例
以下,通过实施例及比较例对本发明进一步进行详细说明。实施例及比较例中的“%”及“份”只要没有特别记载,就指“质量%”及“质量份”。
在实施例1~7、比较例1~3及参考例中使用的聚合物膜、装置及测定方法如下所述。
·环烯烃聚合物(COP)膜使用了日本瑞翁株式会社制的ZF-14。
·电晕处理装置使用了春日电机株式会社制的AGF-B10。
·电晕处理使用上述电晕处理装置在输出功率0.3kW、处理速度3m/分钟的条件下进行1次。
·偏振光UV照射装置使用了牛尾电机株式会社制的带偏振片单元的SPOT CURESP-7。
·激光显微镜使用了奥林巴斯株式会社制的LEXT。
·高压汞灯使用了牛尾电机株式会社制的Unicure VB-15201BY-A。
·面内相位差值是使用王子测量设备株式会社制的KOBRA-WR进行测定的。
·膜厚是使用日本分光株式会社制的椭偏仪M-220进行测定的。
·红外全反射吸收光谱使用Agilent公司制的型号670-IR进行测定。
光学各向异性层、层叠体等的制造中使用了以下所示的“光取向膜形成用组合物”、“摩擦取向性聚合物组合物”、“包含聚合性液晶化合物的组合物”、“偏振板”及“粘接剂组合物”。
[光取向膜形成用组合物的制备]
将下述结构的光取向性材料5份和环戊酮(溶剂)95份作为成分进行混合,将所得到的混合物在80℃搅拌1小时,由此得到光取向膜形成用组合物。下述光取向性材料以日本特开2013-33248号公报记载的方法进行合成。
[摩擦取向性聚合物组合物的制备]
将市售的聚乙烯醇(聚乙烯醇1000;完全皂化型;和光纯药工业株式会社制)2份加入水100份中后,在100℃加热1小时,得到了摩擦取向性聚合物组合物。
[包含聚合性液晶化合物的组合物的制备]
将下述结构的聚合性液晶化合物A、聚丙烯酸酯化合物(流平剂)(BYK-361N;BYK-Chemie公司制)和下述聚合引发剂作为成分进行混合,得到了包含聚合性液晶化合物的组合物。
聚合性液晶化合物A以日本特开2010-31223号公报记载的方法进行合成。聚合性液晶化合物A的极大吸收波长λmax(LC)为350nm。
聚丙烯酸酯化合物的量相对于聚合性液晶化合物A100份设为0.01份。
作为聚合引发剂使用下述三种,相对于聚合性液晶化合物A 100份,对于每个实施例,以表1所示的添加量添加下述表1所示的聚合引发剂。
·IRGACURE OXE-03(BASF日本株式会社制)
·ADEKA ARKLS NCI-831(株式会社ADEKA制)
·2-二甲氨基-2-苄基-1-(4-吗啉基苯基)丁烷-1-酮(IRGACURE 369(Irg369);BASF日本株式会社制)
另外,在实施例6中,使用Laromer(注册商标)LR-9000(BASF日本公司制)作为密合性提高剂。
[偏振板的制造]
将平均聚合度约2,400、皂化度99.9摩尔%以上且厚度75μm的聚乙烯醇膜在30℃的纯水中浸渍后,在碘/碘化钾/水的重量比为0.02/2/100的水溶液中于30℃进行浸渍来进行碘染色(碘染色工序)。将经过碘染色工序的聚乙烯醇膜在碘化钾/硼酸/水的重量比为12/5/100的水溶液中于56.5℃进行浸渍来进行硼酸处理(硼酸处理工序)。将经过硼酸处理工序的聚乙烯醇膜在8℃的纯水中进行清洗后,在65℃进行干燥,得到了聚乙烯醇吸附取向有碘的偏振片(拉伸后的厚度27μm)。此时,在碘染色工序和硼酸处理工序中,进行了聚乙烯醇膜的拉伸。该拉伸中的总拉伸倍率为5.3倍。
将所得到的偏振片边用经皂化处理的两张三乙酰纤维素膜(Konica MinoltaOpto株式会社制;KC4UY;TAC 40μm)夹持边经由水系粘接剂用加持辊进行贴合。边将所得到的贴合物的张力保持在430N/m,边在60℃干燥2分钟,得到在双面具有作为保护膜的三乙酰纤维素膜的偏振板(1)。需要说明的是,上述水系粘接剂是在水100份中添加羧基改性聚乙烯醇(株式会社kuraray制;KURARAY POVAL KL318)3份、水溶性聚酰胺环氧树脂(SumikaChemtex株式会社制;Sumirez Resin 650;固体含量浓度30%的水溶液)1.5份来制备的。
[粘接剂组合物的制造]
混合以下的各成分制备紫外线固化性粘接剂组合物。
·3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯:40份
·双酚A的二缩水甘油醚:60份
·二苯基(4-苯硫基苯基)锍六氟锑酸盐(光阳离子聚合引发剂):4份
[实施例1]
[光学各向异性层1的制造]
在包含以下的表1所述的聚合性液晶化合物的组合物中添加N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)作为溶剂使得固体含量浓度为13%,在80℃搅拌1小时,由此得到了涂敷液。
使用电晕处理装置(AGF-B10、春日电机株式会社制)在输出功率0.3kW、处理速度3m/分钟的条件下对环烯烃聚合物膜(COP、日本瑞翁株式会社制ZF-14)处理一次。在实施了电晕处理的表面用棒涂机涂布光取向膜形成用组合物,在80℃干燥1分钟,使用偏振UV照射装置(SPOT CURE SP-7;牛尾电机株式会社制)以100mJ/cm2的累计光量实施了偏振UV曝光。用椭偏仪对所得到的取向膜的膜厚进行测定,结果为100nm。
接着,使用棒涂机在取向膜上涂布先前制备的包含含有聚合性液晶化合物的组合物的涂敷液,在120℃干燥1分钟后,使用高压汞灯(UnicureVB-15201BY-A、牛尾电机株式会社制),从涂布了包含聚合性液晶化合物的组合物的面侧照射紫外线(在氮气氛下、波长313nm的累计光量:500mJ/cm2),由此形成了包含光学各向异性层1的光学膜。
在所得到的光学膜上贴合粘合剂后,将其贴合于使用电晕处理装置(AGF-B10、春日电机株式会社制)在输出功率0.3kW、处理速度3m/分钟的条件下进行了一次处理的偏振板。此时,以光学各向异性层的慢轴相对于偏振板的吸收轴的关系为45°的方式进行层叠,形成了圆偏振板。之后,通过剥离基材的COP膜,得到了在偏振板上转印了光学各向异性层1的圆偏振板。
使用椭偏仪M-220对所剥离的COP膜测定膜厚,结果无光取向膜,因而确认到该光取向膜被转印至偏振板侧。对如此得到的圆偏振板的波长450nm、波长550nm以及波长650nm的相位差值进行测定,结果各波长下的相位差值为Re(450)=121nm、Re(550)=139nm、Re(650)=142nm,面内相位差值的关系如下所述。
Re(450)/Re(550)=0.87
Re(650)/Re(550)=1.02
(式中,Re(450)表示对于波长450nm的光的面内相位差值,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值,Re(650)表示对于波长650nm的光的面内相位差值。)
即,光学各向异性层1具有下述式(1)、(3)及(4)所示的光学特性。需要说明的是,上述偏振板在波长550nm的面内相位差值大致为0,因此不影响该面内相位差值的关系。式(1)优选为下述式(1’)。
100nm<Re(550)<160nm…(1)
100nm<Re(550)<150nm…(1’)
Re(450)/Re(550)≤1.0…(3)
1.00≤Re(650)/Re(550)…(4)
[红外全反射吸收光谱测定]
对于所得到的圆偏振板的光取向膜侧进行红外全反射吸收光谱测定(入射角45°)。需要说明的是,由于光取向膜的膜厚极薄至100nm,因此此处的测定值反映位于光取向膜的内侧的光学各向异性层的状态。所测定的源自烯属不饱和键的面内弯曲振动(1408cm-1)的峰强度I(1)为0.0040,源自芳环的不饱和键的伸缩振动(1504cm-1)的峰强度I(2)为0.046,“P’=I(1)/I(2)=0.087”。另外,同样地实施聚合性液晶化合物A的红外全反射吸收光谱测定并计算P0值,结果为0.3226。即为“(1-P’/P0)×100=73”,确认到为式(Y)的范围。
[耐热试验时的相位差值测定]
在所得到的圆偏振板的光取向膜侧进一步依次贴合粘合剂(包含丙烯酸系聚合物的粘合剂)、玻璃基材。将所得到的层叠体投入85℃的烘箱,经过500小时后,测定面内相位差值,算出耐热试验前后的面内相位差值的变化量(耐热试验时的面内相位差值的变化)。
[实施例2]
用棒涂机涂布光取向膜形成用组合物时通过改变线棒的粗细将光取向膜的膜厚调整为300nm,除此以外与实施例1同样地进行,制作了包含光学各向异性层1的圆偏振板。此时,对于转印剥离后的COP面用椭偏仪进行测定,结果未观察到取向膜。进一步,进行与实施例1同样的操作,分别测定算出了层叠体的面内相位差值及耐热试验前后的面内相位差值的变化量。
[实施例3]
用滴管在与实施例1同样地得到的光学膜与偏振板之间滴加粘接剂组合物,用辊式层压机进行压合后,使用高压汞灯(Unicure VB-15201BY-A、牛尾电机株式会社制)从COP面侧照射紫外线(在氮气氛下、波长313nm的累计光量:500mJ/cm2)由此进行贴合,除此以外与实施例1同样地进行,制作了包含光学各向异性层1的圆偏振板。此时,对于转印剥离后的COP面用椭偏仪进行测定,结果未观察到取向膜。进一步,进行与实施例1同样的操作,分别测定算出了层叠体的面内相位差值及耐热试验前后的面内相位差值的变化量。
[实施例4~6]
将包含聚合性液晶化合物的组合物改变为以下的表1所示的组成,除此以外与实施例1同样地进行,制作了分别包含光学各向异性层2~4的圆偏振板。此时,对于转印剥离后的COP面用椭偏仪进行测定,结果未观察到取向膜。进一步,进行与实施例1同样的操作,分别测定算出了层叠体的面内相位差值及耐热试验前后的面内相位差值的变化量。
[实施例7]
将用高压汞灯的波长313nm的累计光量从500mJ/cm2改为300mJ/cm2,除此以外与实施例1同样地进行,制作了包含光学各向异性层5的圆偏振板。此时,对于转印剥离后的COP面用椭偏仪进行测定,结果未观察到取向膜。进一步,进行与实施例1同样的操作,分别测定算出了层叠体的面内相位差值及耐热试验前后的面内相位差值的变化量。
[比较例1]
将包含聚合性液晶化合物的组合物改变为以下的表1所示的组成,除此以外与实施例1同样地进行,制作了包含光学各向异性层7的圆偏振板。此时,对于转印剥离后的COP面用椭偏仪进行测定,结果确认到存在100nm的厚度的取向膜。进一步,进行与实施例1同样的操作,分别测定算出了层叠体的面内相位差值及耐热试验前后的面内相位差值的变化量。
[比较例2]
将包含聚合性液晶化合物的组合物改变为以下的表1所示的组成,除此以外与实施例3同样地进行,制作了包含光学各向异性层7的圆偏振板。此时,对于转印剥离后的COP面用椭偏仪进行测定,结果确认到存在100nm的厚度的取向膜。进一步,进行与实施例1同样的操作,分别测定算出了层叠体的面内相位差值及耐热试验前后的面内相位差值的变化量。
[比较例3]
将“用棒涂机涂布光取向膜形成用组合物,在80℃干燥1分钟,使用偏振UV照射装置(SPOT CURE SP-7;牛尾电机株式会社制)以100mJ/cm2的累计光量实施偏振UV曝光”改为“使用摩擦取向性聚合物组合物进行涂布,在80℃加热干燥1分钟后实施摩擦处理来形成取向膜”,除此以外与实施例1同样地进行,制作了包含光学各向异性层1的圆偏振板。此时,对于转印剥离后的COP面用椭偏仪进行测定,结果确认到存在100nm的厚度的取向膜。进一步,进行与实施例1同样的操作,分别测定算出了层叠体的面内相位差值及耐热试验前后的面内相位差值的变化量。
[比较例4]
将聚合性液晶化合物改变为以下的表1所示的组成,且将用高压汞灯的波长313nm的累计光量从500mJ/cm2改变为100mJ/cm2,除此以外与实施例1同样地进行,制作了包含光学各向异性层8的圆偏振板。此时,对于转印剥离后的COP面用椭偏仪进行测定,结果未观察到取向膜。进一步,进行与实施例1同样的操作,分别测定算出了层叠体的面内相位差值及耐热试验前后的面内相位差值的变化量。
[比较例5]
将包含聚合性液晶化合物的组合物改变为以下的表1所示的组成,除此以外与实施例1同样地进行,制作了包含光学各向异性层9的圆偏振板。此时,对于转印剥离后的COP面用椭偏仪进行测定,结果未观察到取向膜。进一步,进行与实施例1同样的操作,分别测定算出了层叠体的面内相位差值及耐热试验前后的面内相位差值的变化量。
[参考例]
将紫外线照射时的波长313nm的累计光量从500mJ/cm2改变为5000mJ/cm2,除此以外与实施例1同样地进行,制作光学各向异性层6,进而制作了包含光学各向异性层6的圆偏振板。此时,对于转印剥离后的COP面用椭偏仪进行测定,结果确认到存在100nm的厚度的取向膜。进一步,进行与实施例1同样的操作,分别测定算出了层叠体的面内相位差值及耐热试验前后的面内相位差值的变化量。
对如此得到的圆偏振板的波长450nm、波长550nm以及波长650nm的相位差值进行测定,结果在各波长下的相位差值为Re(450)=126nm、Re(550)=139nm、Re(650)=141nm,Re(450)/Re(550)=0.91。该值与实施例1相比为较大的值,结果波长色散特性变差。需要说明的是,如上所述那样“Re(450)/Re(550)”大于0.9时,蓝和红色的光的漏光(抜け)增大从而并不实用。
在实施例1~7、比较例1~5及参考例中制造的圆偏振板的构成及该圆偏振板的红外全反射吸收光谱测定的结果等示于以下的表1。
表1
在实施例1~7、比较例1~5及参考例中制造的圆偏振板在耐热性试验前后的面内相位差值的测定结果示于以下的表2。
表2
(结果)
由表1及表2的记载可知,与在比较例1~5中得到的不具备偏振膜的圆偏振板相比,在实施例1~7中得到的具备取向膜的圆偏振板的光学各向异性层在耐热试验后的面内相位差值的变化(下降)量小。
由此可知,满足上述式(Y)且具备取向膜的在实施例1~7中得到的圆偏振板在耐热试验后的面内相位差值的变化(下降)量小,此外波长色散特性之类光学特性优异。
产业上的可利用性
本发明的层叠体及圆偏振板能够抑制严苛的使用环境(例如暴露于高温环境)导致的面内相位差值的下降。因此,利用上述的优异特性,本发明的层叠体及圆偏振板能够用于液晶显示装置等各种各样的显示装置。

Claims (13)

1.一种层叠体,其中依次层叠有:使聚合性液晶化合物聚合而成的在300~380nm的范围具有极大吸收波长的光学各向异性层、取向膜和粘合粘接剂层,
所述光学各向异性层满足以下的式(Y),
50<(1-P’/P0)×100<85…(Y),
式中,P’表示光学各向异性层的层叠有取向膜的一侧的与厚度方向垂直的面中的P值,
P0表示所述聚合性液晶化合物的P值,
P值由I(1)/I(2)表示,
I(1)表示基于红外全反射吸收光谱测定的源自烯属不饱和键的面内弯曲振动的峰强度,I(2)表示基于红外全反射吸收光谱测定的源自芳环的不饱和键的伸缩振动的峰强度。
2.如权利要求1所述的层叠体,其中,所述光学各向异性层满足以下的式(1),
100nm<Re(550)<160nm…(1)
Re(550)表示波长550nm时的面内相位差值。
3.如权利要求1所述的层叠体,其中,所述光学各向异性层满足以下的式(1’),
100nm<Re(550)<150nm…(1’)
Re(550)表示波长550nm时的面内相位差值。
4.如权利要求1所述的层叠体,其中,光学各向异性层满足式(1)及式(2),
Re(450)/Re(550)≤1.0…(3)
1.00≤Re(650)/Re(550)…(4)
式中,Re(450)表示对于波长450nm的光的面内相位差值,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值,Re(650)表示对于波长650nm的光的面内相位差值。
5.如权利要求1所述的层叠体,其中,所述聚合性液晶化合物的极大吸收波长λmax(LC)满足以下的式(2),
300nm≤λmax(LC)≤380nm…(2)。
6.如权利要求1所述的层叠体,其中,所述光学各向异性层包含至少一种光聚合引发剂,
至少一种的所述光聚合引发剂为肟系光聚合引发剂。
7.如权利要求6所述的层叠体,其中,至少一种所述光聚合引发剂在小于350nm和350nm以上具有极大吸收波长。
8.如权利要求1所述的层叠体,其中,所述光学各向异性层包含至少两种光聚合引发剂,
至少一种所述光聚合引发剂在小于350nm具有极大吸收波长,且至少一种所述光聚合引发剂在350nm以上具有极大吸收波长。
9.如权利要求1所述的层叠体,其中,所述取向膜为通过光二聚化反应表现取向限制力的包含单体或聚合物的光取向膜。
10.如权利要求1所述的层叠体,其中,所述粘合粘接剂层包含含有源自丙烯酸化合物或甲基丙烯酸化合物的结构单元的聚合物,且所述光学各向异性层包含具有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的聚合性液晶化合物的聚合物。
11.一种圆偏振板,其包含权利要求1~10中何一项所述的层叠体。
12.一种有机EL显示装置,其具备权利要求1~10中何一项所述的层叠体。
13.一种触控面板显示装置,其具备权利要求1~10中何一项所述的层叠体。
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