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CN116057430A - 光学层叠体及包含其的椭圆偏光板 - Google Patents

光学层叠体及包含其的椭圆偏光板 Download PDF

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CN116057430A
CN116057430A CN202180056410.6A CN202180056410A CN116057430A CN 116057430 A CN116057430 A CN 116057430A CN 202180056410 A CN202180056410 A CN 202180056410A CN 116057430 A CN116057430 A CN 116057430A
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CN
China
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film
liquid crystal
group
optical laminate
polarizer
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CN202180056410.6A
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幡中伸行
村野耕太
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明的目的是提供在弯曲时不易产生应变、高弯曲性及斜向反射率优异的光学层叠体、尤其是适合于柔性显示器的光学层叠体。光学层叠体,其为依次包含相位差膜、偏光片和透明保护膜的光学层叠体,前述相位差膜包含具有100g/m2/24小时以上的透湿度的基材膜、和在该基材膜上形成的液晶固化膜,所述液晶固化膜的厚度为0.5μm以上3μm以下,并且以单层满足下述式(1)及(2),前述偏光片由包含二向色性色素的聚乙烯醇系树脂膜构成,前述透明保护膜具有90%以上的全光线透过率、以及30%以下的380nm透过率,前述相位差膜、前述偏光片和前述透明保护膜隔着粘接剂层而相邻。Re(450)/Re(550)≤1.00(1)1.00≤Re(650)/Re(550)(2)〔式中,Re(λ)表示波长λ处的面内相位差值〕。

Description

光学层叠体及包含其的椭圆偏光板
技术领域
本发明涉及光学层叠体、前述光学层叠体的卷、以及包含前述光学层叠体的椭圆偏光板及有机EL显示装置。
背景技术
椭圆偏光板是偏光板与相位差板层叠而成的光学构件,例如,在有机EL图像显示装置等以平面状态显示图像的装置中,被用于防止构成该装置的电极处的光反射。作为构成该椭圆偏光板的相位差板,通常使用所谓的λ/4板。作为这样的相位差板,已知有使用了通过在基材上涂布聚合性液晶化合物并使其固化而制作的液晶固化膜的相位差板(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-207765号公报
发明内容
发明所要解决的课题
近年来,存在对显示器的柔性化的要求,认为需要薄型化并且具有高弯曲性的椭圆偏光板。引用文献1中记载的那样的使聚合性液晶化合物固化而得到的相位差膜从实现薄型化的观点考虑适合于柔性显示器,可以通过将由这样的液晶固化膜形成的相位差板(膜)介由压敏式粘合剂转印至偏光板而制作椭圆偏光板(膜)。
然而,本申请的发明人发现,若使用压敏式粘合剂来使由液晶固化膜形成的相位差板转印,则在将由此形成的椭圆偏光板弯曲时容易在弯曲点处产生应变,会因此产生条纹状的缺陷、来自倾斜方向的光反射率(斜向反射率)的上升。
本发明的目的是提供在弯曲时不易产生应变、高弯曲性及斜向反射率优异的光学层叠体、尤其是适合于柔性显示器的光学层叠体。
用于解决课题的手段
本申请的发明人为了解决上述课题而进行了深入研究,结果,完成了本发明。即,本发明包括以下的方式。
[1]光学层叠体,其为依次包含相位差膜、偏光片和透明保护膜的光学层叠体,
前述相位差膜包含具有100g/m2/24小时以上的透湿度的基材膜、和在该基材膜上形成的液晶固化膜,所述液晶固化膜的厚度为0.5μm以上3μm以下,并且以单层满足下述式(1)及(2):
Re(450)/Re(550)≤1.00 (1)
1.00≤Re(650)/Re(550) (2)
〔式中,Re(λ)表示波长λ处的面内相位差值〕,
前述偏光片由包含二向色性色素的聚乙烯醇系树脂膜构成,前述透明保护膜具有90%以上的全光线透过率、以及30%以下的380nm透过率,
前述相位差膜、前述偏光片和前述透明保护膜隔着粘接剂层而相邻。
[2]如前述[1]所述的光学层叠体,其中,前述基材膜的全光线透过率为90%以上,并且对于550nm的光的厚度方向的相位差值Rth(550)的绝对值为5nm以下。
[3]如前述[1]或[2]所述的光学层叠体,其中,前述相位差膜在基材膜与液晶固化膜之间具有厚度为10nm以上1000nm以下的光取向膜。
[4]如前述[1]~[3]中任一项所述的光学层叠体,其中,前述液晶固化膜是使在波长300~400nm之间具有至少1个极大吸收的至少1种化合物进行固化而得到的膜。
[5]如前述[1]~[4]中任一项所述的光学层叠体,其中,前述液晶固化膜满足下述式(3):
100nm≤Re(550)≤170nm (3)
〔式中,Re(λ)表示波长λ处的面内相位差值〕。
[6]如前述[1]~[5]中任一项所述的光学层叠体,其中,前述透明保护膜具有100g/m2/24小时以上的透湿度。
[7]如前述[1]~[6]中任一项所述的光学层叠体,其中,前述粘接剂层是由干燥固化型粘接剂形成的层。
[8]如前述[7]所述的光学层叠体,其中,前述干燥固化型粘接剂包含聚乙烯醇。
[9]如前述[1]~[8]中任一项所述的光学层叠体,其中,相位差膜与将相位差膜和偏光片贴合的粘接剂层在前述液晶固化膜侧相接。
[10]光学层叠体卷,其是将前述[1]~[9]中任一项所述的光学层叠体卷绕而形成的。
[11]椭圆偏光板,其包含前述[1]~[9]中任一项所述的光学层叠体。
[12]有机EL显示装置,其包含前述[11]所述的椭圆偏光板。
[13]柔性图像显示装置,其包含前述[11]所述的椭圆偏光板。
[14]如前述[13]所述的柔性图像显示装置,其还包含视窗和触摸传感器。
发明效果
根据本发明,可以提供在弯曲时不易产生应变、高弯曲性及斜向反射率优异的光学层叠体、尤其是适合于柔性显示器的光学层叠体。
附图说明
[图1]为示出本发明的光学层叠体的层构成的一个例子的概略截面图。
[图2]为示出本发明的光学层叠体的层构成的一个例子的概略截面图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是,本发明的范围并不限定于此处说明的实施方式,可以在不损害本发明的主旨的范围内进行各种变更。
本发明的光学层叠体依次包含相位差膜、偏光片和透明保护膜,相位差膜、偏光片和透明保护膜各自隔着粘接剂层而相邻。
(粘接剂层)
本发明的光学层叠体中,相位差膜与偏光片、以及偏光片与透明保护膜各自隔着粘接剂层而层叠。通过将相位差膜与偏光片、以及偏光片与透明保护膜各自利用粘接剂层贴合,从而在将得到的光学层叠体反复弯曲的情况下,认为构成相位差膜的液晶固化膜中的变形与作为光学层叠体整体的变形容易相互追随,不易产生相对于弯曲点的应变,能够抑制因前述应变而产生的条纹状的缺陷、斜向反射率的上升。
将相位差膜与偏光片、以及偏光片与透明保护膜粘接的粘接剂层可以利用粘接剂形成。作为能形成所述粘接剂层的粘接剂,例如,可举出水系粘接剂等干燥固化型粘接剂、及活性能量射线固化型粘接剂等化学反应型粘接剂。将相位差膜与偏光片、以及偏光片与透明保护膜粘接的粘接剂层也可以由彼此不同的粘接剂形成,但优选由相同的粘接剂形成。
作为干燥固化型粘接剂,例如,可举出含有具有羟基、羧基或氨基等质子性官能团和烯键式不饱和基团的单体的聚合物或者聚氨酯树脂作为主成分、并且还含有多元醛、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键式不饱和基团的单体的聚合物,可举出乙烯-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、及聚乙烯醇系树脂等。
作为聚乙烯醇系树脂,可举出聚乙烯醇、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。关于水系的干燥固化型粘接剂中的聚乙烯醇系树脂的含量,相对于水100质量份而言,通常为1~10质量份,优选为1~5质量份。
作为聚氨酯树脂,可举出聚酯系离子交联聚合物型聚氨酯树脂等。
此处所谓聚酯系离子交联聚合物型聚氨酯树脂,是具有聚酯骨架的聚氨酯树脂,并且是在其中导入少量的离子性成分(亲水成分)而得到的树脂。所述离子交联聚合物型聚氨酯树脂以不使用乳化剂的方式在水中乳化而成为乳液,因此能够制成水系的干燥固化型粘接剂。使用聚酯系离子交联聚合物型聚氨酯树脂的情况下,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,可举出使表氯醇与聚酰胺聚胺(其是通过二亚乙基三胺或三亚乙基四胺等多亚烷基多胺与己二酸等二羧酸的反应而得到的)反应而得到的聚酰胺环氧树脂等。作为所述聚酰胺环氧树脂的市售品,可举出“Sumirez resin(注册商标)650”及“Sumirez resin(注册商标)675”(以上为Sumika Chemtex Co.,Ltd.制)、“WS-525”(日本PMC株式会社制)等。配合环氧树脂的情况下,相对于聚乙烯醇系树脂100质量份而言,其添加量通常为1~100质量份,优选为1~50质量份。
其中,干燥固化型粘接剂优选为包含聚乙烯醇系树脂的水系的干燥固化型粘接剂。
干燥固化型粘接剂可以包含溶剂。作为溶剂,可举出水、水与亲水性有机溶剂(例如醇溶剂、醚溶剂、酯溶剂等)的混合溶剂、有机溶剂等。
作为化学反应型粘接剂的活性能量射线固化型粘接剂是受到活性能量射线的照射而固化的粘接剂。活性能量射线固化型粘接剂可以包含溶剂。
作为活性能量射线固化型粘接剂,可举出: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、并且还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,不含这些聚合引发剂而通过照射电子束来固化的粘接剂等。
其中,作为活性能量射线固化型粘接剂,优选为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、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。作为丙烯酸系固化成分,可举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸羟基乙酯等(甲基)丙烯酸酯及(甲基)丙烯酸等。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除环氧化合物以外的化合物。作为除环氧化合物以外的化合物,可举出氧杂环丁烷化合物、丙烯酸系化合物等。
作为自由基聚合引发剂,可举出作为可配合在形成液晶固化膜的聚合性液晶组合物中的自由基聚合引发剂而在后文中记述的光聚合引发剂。作为阳离子聚合引发剂的市售品,可举出“KAYARAD”(注册商标)系列(日本化药株式会社制)、“Cyracure UVI”系列(DowChemical Company制)、“CPI”系列(San-Apro株式会社制)、“TAZ”、“BBI”及“DTS”(以上为Midori Kagaku Co.,Ltd.制)、“ADEKA OPTOMER”系列(株式会社ADEKA制)、“RHODORSIL”(注册商标)(Rhodia株式会社制)等。相对于活性能量射线固化型粘接剂100质量份而言,自由基聚合引发剂以及阳离子聚合引发剂的含量通常为0.5~20质量份,优选为1~15质量份。
将相位差膜、偏光片及透明保护膜依次层叠而形成的光学层叠体中,从层叠体的薄型化、弯曲性的提高等的观点考虑,认为与由高粘性材料形成的压敏式粘合剂相比,使用干燥固化型粘接剂、化学反应型粘接剂等粘接剂是有利的。另一方面,本发明的光学层叠体包含以单层显示出由式(1)及(2)表示的光学特性的液晶固化膜,形成这样的液晶固化膜的聚合性液晶化合物如后述的那样,通常大多在波长300~400nm之间具有极大吸收波长。另外,在装配至图像显示装置中时位于观看侧的透明保护膜为了保护光学层叠体的内部结构免受紫外线损伤而具有紫外线吸收能力,由此,在这样的构成的光学层叠体的制造中,有时所照射的紫外线被液晶固化膜、透明保护膜吸收,对粘接剂的固化而言充分的量的紫外线难以到达至层叠体内部。因此,在有可能成为被具有紫外线吸收能力的层(液晶固化膜及透明保护膜)夹持的构成的本发明的光学层叠体中,从薄型化、弯曲性的提高的观点、以及可得到各层间的密合性更优异的光学层叠体的观点考虑,使用干燥固化型粘接剂作为用于将相位差膜与偏光片、以及偏光片与透明保护膜贴合的粘接剂是有利的。
将相位差膜与偏光片、以及偏光片与透明保护膜贴合的粘接剂层的厚度各自优选为10nm以上,更优选为30nm以上,进一步优选为50nm以上,优选为5μm以下,更优选为3μm以下,进一步优选为2μm以下。若粘接剂层的厚度在上述范围内,则在反复弯曲的情况下,不易产生弯曲点处的应变,容易抑制由此导致的条纹状缺陷的产生、斜向反射率的上升。将相位差膜与偏光片、以及偏光片与透明保护膜贴合的粘接剂层的厚度可以相同,也可以彼此不同。
粘接剂层的厚度可以使用例如干涉膜厚计、激光显微镜或触针式膜厚计等进行测定。
(相位差膜)
构成本发明的光学层叠体的相位差膜包含具有100g/m2/24小时以上的透湿度的基材膜、和在该基材膜上形成的液晶固化膜。基材膜的透湿度优选为150g/m2/24小时以上,更优选为200g/m2/24小时以上。若构成相位差膜的基材膜的透湿度为上述下限以上,则成为容易控制将相位差膜与偏光片层叠而形成的光学层叠体中的水分的构成,特别是在使用干燥固化型粘接剂作为形成粘接剂层的粘接剂的情况下,容易除去粘接剂中的溶剂,容易制备具有与在基材膜上形成的液晶固化膜所具有的弹性、弯曲性接近的物理特性的粘接剂层。因此,在将光学层叠体弯曲时,将各层粘接的粘接剂层不易对液晶固化膜中的变形造成影响,光学层叠体整体的变形与各层中的变形容易相互追随。由此,即使在反复弯曲的情况下,也不易引起弯曲点处的应变的产生,能够抑制由此导致的条纹状的缺陷、斜向反射率的上升。基材膜的透湿度的上限没有特别限定,通常为1000g/m2/24小时以下,优选为500g/m2/24小时以下。
需要说明的是,基材膜的透湿度例如可以根据JIS Z 0208(杯式法)进行测定。详细而言,可以按照后述的实施例中记载的方法进行测定。
基材膜的透湿度可通过构成膜的树脂的种类、膜的厚度、表面处理等来控制。
作为构成具有100g/m2/24小时以上的透湿度的基材膜的树脂,例如,可举出三乙酸纤维素、聚乙烯吡咯烷酮系聚合物、(甲基)丙烯酰胺系聚合物等,从获得的容易性等的观点考虑,优选为三乙酸纤维素。可以利用溶剂流延法、熔融挤出法等已知的手段对这样的树脂进行制膜从而制成基材膜。另外,也可以利用市售品。
基材膜的厚度可以根据所期望的光学层叠体的构成而适宜确定,从光学层叠体的薄型化、加工性、弯曲性及强度等的观点考虑,通常为5μm~300μm,优选为15μm~200μm,更优选为20μm~150μm。
基材膜具有优选为90%以上、更优选为92%以上的全光线透过率。若全光线透过率为上述下限值以上,则能够构成透明性高、光学特性优异的光学层叠体。基材膜中的全光线透过率的上限值没有特别限定,为100%以下即可。全光线透过率例如可以按照JIS K7361进行测定。
对于基材膜而言,对于550nm的光的厚度方向的相位差值Rth(550)的绝对值优选为5nm以下,更优选为3nm以下。通过控制基材膜的厚度方向的相位差值,从而不易对由于液晶固化膜而受到期待的光学特性造成影响,能够将得到的光学层叠体的斜向反射率抑制在低水平。这样的光学层叠体在装配至显示装置等中时,在对黑色显示时的漏光、色相变化的抑制方面优异,因此成为在光学特性上有利的光学层叠体。基材膜的前述相位差值Rth(550)越小越优选,也可以为0nm。基材膜的相位差值Rth(550)除了可通过添加剂的配合来控制以外,也可通过流延方法等来控制。
对于基材膜的表面,根据构成要形成的液晶固化膜、取向膜的成分、可与基材膜相接的粘接剂的成分等,也可以为了提高与它们的密合性等而实施电晕处理、等离子体处理等表面处理。
本发明中,构成相位差膜的液晶固化膜是以单层满足下述式(1)及(2)的液晶固化膜。
Re(450)/Re(550)≤1.00 (1)
1.00≤Re(650)/Re(550) (2)
〔式中,Re(λ)表示波长λ处的面内相位差值〕
所谓“以单层满足”,是指由包含液晶化合物的聚合性液晶化合物得到的1层固化膜以单层显示出由上述式(1)及(2)表示的光学特性。
液晶固化膜满足式(1)及(2)的情况下,该液晶固化膜显示出所谓的逆波长分散性,即,短波长处的面内相位差值小于长波长处的面内相位差值。在显示出逆波长分散性的情况下,有容易在可见光的较宽的波长范围内发挥同样的相位差性能的倾向,光学层叠体的光学特性容易提高。通过使用具有以单层满足上述式(1)及(2)的光学特性的液晶固化膜(以下,也称为“液晶固化膜(x)”),能够得到光学特性优异并且更薄的相位差膜。
为了使逆波长分散性提高、从而能够进一步改善液晶固化膜的正面方向的反射色相的提高效果,Re(450)/Re(550)优选为0.70以上,更优选为0.78以上,另外,优选为0.95以下,更优选为0.92以下。另外,Re(650)/Re(550)优选为1.0以上,更优选为1.01以上,进一步优选为1.02以上。
上述面内相位差值可以通过液晶固化膜的厚度d1来调整。液晶固化膜的面内相位差值由Re=(nx(λ)-ny(λ))×d(式中,d表示液晶固化膜的厚度,nx表示液晶固化膜所形成的折射率椭球中与液晶固化膜的平面平行的方向的波长λnm处的主折射率,ny表示液晶固化膜所形成的折射率椭球中与液晶固化膜的平面平行、并且与前述nx的方向正交的方向的波长λnm处的折射率)决定,因此,为了获得所期望的面内相位差值,调整三维折射率和膜厚d即可。
此外,液晶固化膜(x)优选满足下述式(3):
100nm≤Re(550)≤170nm (3)
〔式中,Re(λ)表示波长λ处的面内相位差值〕。
若液晶固化膜(x)满足式(3),则容易提高将包含该液晶固化膜(x)的光学层叠体(椭圆偏光板)应用于有机EL显示装置的情况下的黑色显示时的正面反射色相。面内相位差值的进一步优选的范围为130nm≤ReA(550)≤150nm。
本发明中,液晶固化膜(x)可以由包含至少1种聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物的固化物形成。作为聚合性液晶化合物,只要能形成具有所期望的光学特性的液晶固化膜,就没有特别限定,可以使用在相位差膜的领域中以往已知的聚合性液晶化合物。
聚合性液晶化合物是具有聚合性基团的液晶化合物。作为聚合性液晶化合物,通常可举出通过使该聚合性液晶化合物单独在沿特定方向取向的状态下聚合而得到的聚合物(固化物)显示出正波长分散性的聚合性液晶化合物和显示出逆波长分散性的聚合性液晶化合物。从容易得到单独满足由上述式(1)及(2)表示的光学特性的液晶固化膜的观点考虑,本发明中,构成相位差膜的液晶固化膜(x)优选为包含通过单独以沿特定方向取向的状态聚合而得到的聚合物(固化物)显示出逆波长分散性的聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物的固化物。
所谓聚合性基团,是指能参与聚合反应的基团。本发明中,形成液晶固化膜的聚合性液晶化合物所具有的聚合性基团优选为光聚合性基团。所谓光聚合性基团,是指能利用由光聚合引发剂产生的反应活性种、例如活性自由基、酸等而参与聚合反应的聚合性基团。作为光聚合性基团,例如可举出乙烯基、乙烯基氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯基苯基、丙烯酰基氧基、甲基丙烯酰基氧基、氧杂环丙基、氧杂环丁基。其中,优选为丙烯酰基氧基、甲基丙烯酰基氧基、乙烯基氧基、氧杂环丙基及氧杂环丁基,更优选为丙烯酰基氧基。
聚合性液晶化合物所显示的液晶性可以为热致性液晶,也可以为溶致性液晶,但从能进行精密的膜厚控制的方面考虑,优选为热致性液晶。另外,作为热致性液晶中的相有序结构,可以为向列型液晶,也可以为近晶型液晶,还可以为盘状液晶。聚合性液晶化合物可以单独使用或者组合使用两种以上。
具有所谓的T字型或H型的分子结构的聚合性液晶化合物容易呈现逆波长分散性,具有T字型的分子结构的聚合性液晶化合物存在呈现更强的逆波长分散性的倾向。
作为显示出逆波长分散性的聚合性液晶化合物,优选为具有下述(A)~(D)的特征的化合物。
(A)为能形成向列相或近晶相的化合物。
(B)在该聚合性液晶化合物的长轴方向(a)上具有π电子。
(C)在与长轴方向(a)交叉的方向〔交叉方向(b)〕上具有π电子。
(D)将存在于长轴方向(a)上的π电子的合计设为N(πa)、将存在于长轴方向上的分子量的合计设为N(Aa)而由下述式(i)定义的聚合性液晶化合物的长轴方向(a)的π电子密度:
D(πa)=N(πa)/N(Aa)(i)、与
将存在于交叉方向(b)上的π电子的合计设为N(πb)、将存在于交叉方向(b)上的分子量的合计设为N(Ab)而由下述式(ii)定义的聚合性液晶化合物的交叉方向(b)的π电子密度:
D(πb)=N(πb)/N(Ab) (ii)
存在式(iii)的关系〔即,交叉方向(b)的π电子密度大于长轴方向(a)的π电子密度〕。
0≤〔D(πa)/D(πb)〕<1 (iii)
如上文记载的那样在长轴及与其交叉的方向上具有π电子的聚合性液晶化合物通常容易成为T字结构。
上述(A)~(D)的特征中,长轴方向(a)及π电子数N如下所述地定义。
·对于长轴方向(a)而言,例如为具有棒状结构的化合物时,是该棒状的长轴方向。
·存在于长轴方向(a)上的π电子数N(πa)不包含通过聚合反应而消失的π电子。
·存在于长轴方向(a)上的π电子数N(πa)是长轴上的π电子及与其共轭的π电子的合计数量,例如包含在存在于长轴方向(a)上并且满足休克尔规则的环上存在的π电子的数量。
·存在于交叉方向(b)上的π电子数N(πb)不包含通过聚合反应而消失的π电子。
满足上述条件的聚合性液晶化合物在长轴方向上具有介晶结构。通过该介晶结构而呈现液晶相(向列相、近晶相)。
通过将满足上述(A)~(D)的聚合性液晶化合物加热至相转变温度以上,从而能形成向列相、近晶相。在该聚合性液晶化合物取向而形成的向列相或近晶相中,通常,以聚合性液晶化合物的长轴方向相互平行的方式取向,该长轴方向成为向列相或近晶相的取向方向。若将这样的聚合性液晶化合物制成膜状、使其以向列相或近晶相的状态进行聚合,则能够形成由以沿长轴方向(a)取向的状态聚合而得到的聚合物构成的聚合物膜。该聚合物膜利用长轴方向(a)上的π电子和交叉方向(b)上的π电子吸收紫外线。此处,将由交叉方向(b)上的π电子吸收的紫外线的吸收极大波长设为λbmax。λbmax通常为300nm~400nm。π电子的密度满足上述式(iii),交叉方向(b)的π电子密度大于长轴方向(a)的π电子密度,因此,成为在交叉方向(b)具有振动面的直线偏光紫外线(波长为λbmax)的吸收比在长轴方向(a)具有振动面的直线偏光紫外线(波长为λbmax)的吸收大的聚合物膜。其比(直线偏光紫外线的交叉方向(b)的吸光度/长轴方向(a)的吸光度之比)例如大于1.0,优选为1.2以上,通常为30以下,例如为10以下。
具有上述特征的聚合性液晶化合物通常大多是在以沿一个方向取向的状态聚合时其聚合物的双折射率显示出逆波长分散性的聚合性液晶化合物。具体而言,例如,可举出下述式(X)表示的化合物(以下,也称为“聚合性液晶化合物(X)”)。
[化学式1]
Figure BDA0004113342420000131
式(X)中,Ar表示具有可具有取代基的芳香族基团的二价基团。此处所谓芳香族基团,例如可举出后述的(Ar-1)~(Ar-23)所例示的基团。另外,Ar可以具有2个以上芳香族基团。该芳香族基团中可以包含氮原子、氧原子、硫原子中的至少1个以上。Ar中包含的芳香族基团为2个以上的情况下,2个以上的芳香族基团可以彼此通过单键、-CO-O-、-O-等二价的键合基团而键合。
G1及G2各自独立地表示二价的芳香族基团或二价的脂环式烃基。此处,该二价的芳香族基团或二价的脂环式烃基中包含的氢原子可以被卤素原子、碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的氟烷基、碳原子数1~4的烷氧基、氰基或硝基取代,构成该二价的芳香族基团或二价的脂环式烃基的碳原子可以替换为氧原子、硫原子或氮原子。
L1、L2、B1及B2各自独立地为单键或二价的连接基团。
k、l各自独立地表示0~3的整数,满足1≤k+l的关系。此处,在2≤k+l的情况下,B1及B2、G1及G2各自可以彼此相同,也可以不同。
E1及E2各自独立地表示碳原子数1~17的烷烃二基,更优选为碳原子数4~12的烷烃二基。另外,烷烃二基中包含的氢原子可以被卤素原子取代,该烷烃二基中包含的-CH2-可以替换为-O-、-S-、-C(=O)-。
P1及P2彼此独立地表示聚合性基团或氢原子,至少1个为聚合性基团。
G1及G2各自独立地优选为可以被选自由卤素原子及碳原子数1~4的烷基组成的组中的至少1个取代基取代的1,4-亚苯基二基(phenylenediyl group)、可以被选自由卤素原子及碳原子数1~4的烷基组成的组中的至少1个取代基取代的1,4-环己烷二基,更优选为被甲基取代的1,4-亚苯基二基、未取代的1,4-亚苯基二基、或未取代的1,4-反式-环己烷二基,特别优选为未取代的1,4-亚苯基二基、或未取代的1,4-反式-环己烷二基。
另外,优选存在有多个的G1及G2中的至少1个为二价的脂环式烃基,另外,更优选与L1或L2键合的G1及G2中的至少1个为二价的脂环式烃基。
L1及L2各自独立地优选为单键、碳原子数1~4的亚烷基、-O-、-S-、-Ra1ORa2-、-Ra3COORa4-、-Ra5OCORa6-、-Ra7OC=OORa8-、-N=N-、-CRc=CRd-、或-C≡C-。此处,Ra1~Ra8各自独立地表示单键、或碳原子数1~4的亚烷基,Rc及Rd表示碳原子数1~4的烷基或氢原子。L1及L2各自独立地更优选为单键、-ORa2-1-、-CH2-、-CH2CH2-、-COORa4-1-、或-OCORa6-1-。此处,Ra2-1、Ra4-1、Ra6-1各自独立地表示单键、-CH2-、-CH2CH2-中的任一者。L1及L2各自独立地进一步优选为单键、-O-、-CH2CH2-、-COO-、-COOCH2CH2-、或-OCO-。
B1及B2各自独立地优选为单键、碳原子数1~4的亚烷基、-O-、-S-、-Ra9ORa10-、-Ra11COORa12-、-Ra13OCORa14-、或-Ra15OC=OORa16-。此处,Ra9~Ra16各自独立地表示单键、或碳原子数1~4的亚烷基。B1及B2各自独立地更优选为单键、-ORa10-1-、-CH2-、-CH2CH2-、-COORa12 -1-、或-OCORa14-1-。此处,Ra10-1、Ra12-1、Ra14-1各自独立地表示单键、-CH2-、-CH2CH2-中的任一者。B1及B2各自独立地进一步优选为单键、-O-、-CH2CH2-、-COO-、-COOCH2CH2-、-OCO-、或-OCOCH2CH2-。
从呈现逆波长分散性的观点考虑,k及l优选为2≤k+l≤6的范围,优选k+l=4,更优选k=2并且l=2。若k=2并且l=2,则成为对称结构,因此是优选的。
作为P1或P2表示的聚合性基团,可举出环氧基、乙烯基、乙烯基氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯基苯基、丙烯酰基氧基、甲基丙烯酰基氧基、氧杂环丙基、及氧杂环丁基等。
其中,优选为丙烯酰基氧基、甲基丙烯酰基氧基、乙烯基及乙烯基氧基,更优选为丙烯酰基氧基、甲基丙烯酰基氧基。
Ar优选具有选自可具有取代基的芳香族烃环、可具有取代基的芳香族杂环、及吸电子性基团中的至少1个。作为该芳香族烃环,例如,可举出苯环、萘环、蒽环等,优选为苯环、萘环。作为该芳香族杂环,可举出呋喃环、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、及菲咯啉环等。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环。另外,在Ar中包含氮原子的情况下,该氮原子优选具有π电子。
式(X)中,Ar表示的基团所具有的π电子的合计数量Nπ通常为6以上,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32以下,更优选为26以下,进一步优选为24以下。
作为Ar中包含的芳香族基团,例如可举出以下的基团。
[化学式2]
Figure BDA0004113342420000161
式(Ar-1)~式(Ar-23)中,符号*表示连接部,Z0、Z1及Z2各自独立地表示氢原子、卤素原子、碳原子数1~12的烷基、氰基、硝基、碳原子数1~12的烷基亚磺酰基、碳原子数1~12的烷基磺酰基、羧基、碳原子数1~12的氟烷基、碳原子数1~12的烷氧基、碳原子数1~12的烷基硫基、碳原子数1~12的N-烷基氨基、碳原子数2~12的N,N-二烷基氨基、碳原子数1~12的N-烷基氨磺酰基或碳原子数2~12的N,N-二烷基氨磺酰基。另外,Z0、Z1及Z2可以包含聚合性基团。
Q1及Q2各自独立地表示-CR2’R3’-、-S-、-NH-、-NR2’-、-CO-或-O-,R2’及R3’各自独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基。
J1及J2各自独立地表示碳原子、或氮原子。
Y1、Y2及Y3各自独立地表示可经取代的芳香族烃基或芳香族杂环基。
W1及W2各自独立地表示氢原子、氰基、甲基或卤素原子,m表示0~6的整数。
作为Y1、Y2及Y3中的芳香族烃基,可举出苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基等碳原子数6~20的芳香族烃基,优选为苯基、萘基,更优选为苯基。作为芳香族杂环基,可举出呋喃基、吡咯基、噻吩基、吡啶基、噻唑基、苯并噻唑基等包含至少1个氮原子、氧原子、硫原子等杂原子的碳原子数4~20的芳香族杂环基,优选为呋喃基、噻吩基、吡啶基、噻唑基、苯并噻唑基。
Y1、Y2及Y3各自独立地可以为可经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、或来自芳香环集合的基团。多环系芳香族杂环基是指稠合多环系芳香族杂环基、或来自芳香环集合的基团。
Z0、Z1及Z2各自独立地优选为氢原子、卤素原子、碳原子数1~12的烷基、氰基、硝基、碳原子数1~12的烷氧基,Z0进一步优选为氢原子、碳原子数1~12的烷基、氰基,Z1及Z2进一步优选为氢原子、氟原子、氯原子、甲基、氰基。另外,Z0、Z1及Z2可以包含聚合性基团。
Q1及Q2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-23)中,式(Ar-6)及式(Ar-7)从分子稳定性的观点考虑是优选的。
式(Ar-16)~(Ar-23)中,Y1可以与其所键合的氮原子及Z0一起形成芳香族杂环基。作为芳香族杂环基,可举出作为Ar可具有的芳香族杂环而在前文中记述的基团,例如,可举出吡咯环、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及Z0一起为前述的可经取代的多环系芳香族烃基或多环系芳香族杂环基。例如,可举出苯并呋喃环、苯并噻唑环、苯并噁唑环等。
本发明中,构成相位差膜的液晶固化膜(x)优选在波长300~400nm之间具有至少1个极大吸收,形成液晶固化膜(x)的聚合性液晶化合物优选为在波长300~400nm之间具有极大吸收波长的聚合性液晶化合物。在聚合性液晶组合物中包含光聚合引发剂的情况下,有在长期保存时进行聚合性液晶化合物的聚合反应及凝胶化的担忧,但若聚合性液晶化合物的极大吸收波长为300~400nm,则即使在保存过程中曝露于紫外光,也能够有效地抑制来自光聚合引发剂的反应活性种的产生及由该反应活性种导致的聚合性液晶化合物的聚合反应及凝胶化的进行。因此,在聚合性液晶组合物的长期稳定性这一点上变得有利,能够提高得到的液晶固化膜的取向性及膜厚的均匀性。需要说明的是,聚合性液晶化合物的极大吸收波长可以在溶剂中使用紫外可见分光光度计进行测定。该溶剂为能将聚合性液晶化合物溶解的溶剂,例如可举出氯仿、四氢呋喃等。
作为能形成液晶固化膜(x)的聚合性液晶化合物,具体而言,可举出日本特开2011-207765号公报、日本特开2010-031223号公报等中记载的那样的聚合性液晶化合物。另外,只要能形成以单层满足上述式(1)及(2)的液晶固化膜(x),则也可以适量地使用其均聚物显示出正波长分散性的聚合性液晶化合物。
关于用于形成液晶固化膜(x)的聚合性液晶组合物中的聚合性液晶化合物的含量,相对于聚合性液晶组合物的固态成分100质量份而言,例如为70~99.5质量份,优选为80~99质量份,更优选为85~98质量份,进一步优选为90~95质量份。若聚合性液晶化合物的含量在上述范围内,则从得到的液晶固化膜(x)的取向性的观点考虑是有利的。需要说明的是,本说明书中,所谓聚合性液晶组合物的固态成分,是指从聚合性液晶组合物中除去有机溶剂等挥发性成分而得到的全部成分。
用于形成液晶固化膜(x)的聚合性液晶组合物可以除了聚合性液晶化合物之外还包含溶剂、聚合引发剂、流平剂、抗氧化剂、光敏化剂、反应性添加剂等添加剂。这些成分各自可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。
聚合性液晶组合物通常以溶解于溶剂中的状态涂布至基材膜等,因此优选包含溶剂。作为溶剂,优选为能将聚合性液晶化合物溶解、但对于聚合性液晶化合物的聚合反应而言为非活性的溶剂。另外,优选为不会将使用的基材膜溶解的溶剂。作为溶剂,例如,可举出水、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、乙二醇甲基醚、乙二醇丁基醚、1-甲氧基-2-丙醇、2-丁氧基乙醇及丙二醇单甲基醚等醇溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇甲基醚乙酸酯、γ-丁内酯、丙二醇甲基醚乙酸酯及乳酸乙酯等酯溶剂;丙酮、甲基乙基酮、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;乙基环己烷等脂环式烃溶剂;甲苯、二甲苯及苯甲醚等芳香族烃溶剂;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;二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮等酰胺系溶剂等。这些溶剂可以单独使用或者组合使用两种以上。其中,从膜涂覆的观点考虑,优选使用选自醇溶剂、酯溶剂、酮溶剂、含氯溶剂、酰胺系溶剂及芳香族烃溶剂中的至少1种,从聚合性液晶化合物的溶解性的观点考虑,更优选使用选自酯溶剂、酮溶剂、酰胺系溶剂及芳香族烃溶剂中的至少1种。
相对于聚合性液晶组合物100质量份而言,聚合性液晶组合物中的溶剂的含量优选为50~98质量份,更优选为70~95重量份。因此,固态成分优选在聚合性液晶组合物100质量份中占2~50质量份。若固态成分为50质量份以下,则聚合性液晶组合物的粘度变低,因此膜的厚度变得大致均匀,存在不易产生不均的倾向。上述固态成分可以考虑要制造的聚合性液晶固化膜的厚度而适宜地确定。
聚合引发剂是能通过热或光的作用生成反应活性种从而引发聚合性液晶化合物等的聚合反应的化合物。作为反应活性种,可举出自由基或阳离子或者阴离子等活性种。其中,从容易控制反应这样的观点考虑,优选为通过光照射而产生自由基的光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,例如,可举出苯偶姻化合物、二苯甲酮化合物、苯偶酰缩酮化合物、肟化合物、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,也可以使用市售品。具体而言,可举出Irgacure(イルガキュア,注册商标)907、Irgacure 184、Irgacure651、Irgacure 819、Irgacure 250、Irgacure 369、Irgacure 379、Irgacure127、Irgacure 2959、Irgacure 754、Irgacure 379EG(以上为BASF Japan Ltd.制)、SEIKUOLBZ、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 OPTOMER SP-152、ADEKA OPTOMER SP-170、ADEKA OPTOMER N-1717、ADEKA OPTOMER N-1919、ADEKA ARKLSNCI-831、ADEKA ARKLS NCI-930(以上为株式会社ADEKA制)、TAZ-A、TAZ-PP(以上为NihonSiberHegner K.K.制)及TAZ-104(Sanwa Chemical Co.,Ltd.制)等。
聚合性液晶组合物中包含的光聚合引发剂至少为1种,也可以组合使用多种,可以基于与聚合性液晶组合物中包含的聚合性液晶化合物的关系而适宜选择。
光聚合引发剂能够充分地有效利用从光源发出的能量,生产率优异,因此,优选极大吸收波长为300nm~400nm,更优选为300nm~380nm,其中,优选为α-苯乙酮系聚合引发剂、肟系光聚合引发剂。
作为α-苯乙酮化合物,可举出2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲基硫烷基苯基)丙烷-1-酮、2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-2-苄基丁烷-1-酮及2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-2-(4-甲基苯基甲基)丁烷-1-酮等,更优选可举出2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲基硫烷基苯基)丙烷-1-酮及2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-2-苄基丁烷-1-酮。作为α-苯乙酮化合物的市售品,可举出Irgacure 369、379EG、907(以上为BASF Japan Ltd.制)及SEIKUOLBEE(精工化学公司制)等。
肟酯系光聚合引发剂可通过照射光而生成苯基自由基、甲基自由基等自由基。通过该自由基而使聚合性液晶化合物的聚合适宜地进行,其中,产生甲基自由基的肟酯系光聚合引发剂从聚合反应的引发效率高这一点考虑是优选的。另外,从使聚合反应更高效地进行这样的观点考虑,优选使用能高效地利用波长350nm以上的紫外线的光聚合引发剂。作为能高效地利用波长350nm以上的紫外线的光聚合引发剂,优选为包含肟酯结构的三嗪化合物、咔唑化合物,从敏感度的观点考虑,更优选为包含肟酯结构的咔唑化合物。作为包含肟酯结构的咔唑化合物,可举出1-[4-(苯基硫基)-1,2-辛二酮2-(O-苯甲酰肟)]、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙酮-1-(O-乙酰肟)等。作为肟酯系光聚合引发剂的市售品,可举出Irgacure OXE-01、Irgacure OXE-02、Irgacure OXE-03(以上为BASFJapan Ltd.制)、ADEKA OPTOMER N-1919、ADEKA ARKLS NCI-831(以上为株式会社ADEKA制)等。
相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,光聚合引发剂的含量通常为0.1~30质量份,优选为1~20质量份,更优选为1~15质量份。若在上述范围内,则聚合性基团的反应充分进行,并且,不易扰乱聚合性液晶化合物的取向。
流平剂是具有调整聚合性液晶组合物的流动性、使涂布组合物而得到的涂膜更平坦的功能的添加剂。例如,可举出有机硅系、聚丙烯酸酯系及全氟烷基系的流平剂。作为流平剂,也可以使用市售品,具体而言,可举出DC3PA、SH7PA、DC11PA、SH28PA、SH29PA、SH30PA、ST80PA、ST86PA、SH8400、SH8700、FZ2123(以上全部为Dow Corning Toray Co.,Ltd.制)、KP321、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341、X22-161A、KF6001(以上全部为信越化学工业(株)制)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF-4446、TSF4452、TSF4460(以上全部为迈图高新材料日本合同公司制)、fluorinert(フロリナート)(注册商标)FC-72、fluorinert FC-40、fluorinert FC-43、fluorinert FC-3283(以上全部为Sumitomo3MLtd.制)、MEGAFACE(注册商标)R-08、MEGAFACE R-30、MEGAFACE R-90、MEGAFACE F-410、MEGAFACE F-411、MEGAFACE F-443、MEGAFACE F-445、MEGAFACE F-470、MEGAFACE F-477、MEGAFACE F-479、MEGAFACE F-482、MEGAFACE F-483、MEGAFACE F-556(以上均为DIC(株)制)、F-top(商品名)EF301、F-top EF303、F-top EF351、F-top EF352(以上全部为Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co.,Ltd.制)、Surflon(注册商标)S-381、Surflon S-382、Surflon S-383、Surflon S-393、Surflon SC-101、Surflon SC-105、KH-40、SA-100(以上全部为AGC Seimi Chemical Co.,Ltd.制)、商品名E1830、商品名E5844(Daikin Fine Chemical Kenkyusho,K.K.制)、BM-1000、BM-1100、BYK-352、BYK-353及BYK-361N(均为商品名:BM Chemie公司制)等。流平剂可以单独使用或者组合使用2种以上。
相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,流平剂的含量优选为0.01~5质量份,进一步优选为0.05~3质量份。若流平剂的含量在上述范围内,则存在容易使聚合性液晶化合物取向、并且得到的液晶固化膜变得更平滑的倾向,因此是优选的。
通过配合抗氧化剂,能够对聚合性液晶化合物的聚合反应进行控制。作为抗氧化剂,可以为选自酚系抗氧化剂、胺系抗氧化剂、醌系抗氧化剂、亚硝基系抗氧化剂中的主抗氧化剂,也可以为选自磷系抗氧化剂及硫系抗氧化剂中的次抗氧化剂。
为了在不扰乱聚合性液晶化合物的取向的情况下使聚合性液晶化合物进行聚合,相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,抗氧化剂的含量通常为0.01~10质量份,优选为0.1~5质量份,进一步优选为0.1~3质量份。
抗氧化剂可以单独使用或者组合使用2种以上。
通过使用光敏化剂,能够使光聚合引发剂高敏感度化。作为光敏化剂,例如,可举出呫吨酮、噻吨酮等呫吨酮类;蒽及烷基醚等具有取代基的蒽类;吩噻嗪;红荧烯。光敏化剂可以单独使用或者组合使用2种以上。相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,光敏化剂的含量通常为0.01~10质量份,优选为0.05~5质量份,进一步优选为0.1~3质量份。
通过使用反应添加剂,能提高基材膜与液晶固化膜的密合性、相位差膜与粘接剂层的密合性。作为反应性添加剂,优选为在其分子内具有碳-碳不饱和键和活性氢反应性基团的物质。需要说明的是,此处所谓“活性氢反应性基团”,是指对羧基(-COOH)、羟基(-OH)、氨基(-NH2)等含有活性氢的基团具有反应性的基团,缩水甘油基、噁唑啉基、碳二亚胺基、氮丙啶基、酰亚胺基、异氰酸酯基、异硫氰酸酯基、马来酸酐基等为其代表例。反应性添加剂所具有的、碳-碳不饱和键或活性氢反应性基团的个数通常各自为1~20个,优选各自为1~10个。
在反应性添加剂中,优选存在至少2个活性氢反应性基团,在该情况下,存在有多个的活性氢反应性基团可以相同,也可以不同。
反应性添加剂所具有的碳-碳不饱和键可以为碳-碳双键、碳-碳三键、或它们的组合,但优选为碳-碳双键。其中,作为反应性添加剂,优选以乙烯基及/或(甲基)丙烯酸系基团的形式包含碳-碳不饱和键。进而,活性氢反应性基团为选自由环氧基、缩水甘油基及异氰酸酯基组成的组中的至少1种的反应性添加剂是优选的,具有丙烯酸系基团和异氰酸酯基的反应性添加剂是更优选的。
作为反应性添加剂的具体例,可举出甲基丙烯酰氧基缩水甘油基醚、丙烯酰氧基缩水甘油基醚等具有(甲基)丙烯酸系基团和环氧基的化合物;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)丙烯酸系基团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)丙烯酸系基团和内酯基的化合物;乙烯基噁唑啉、异丙烯基噁唑啉等具有乙烯基和噁唑啉基的化合物;丙烯酸异氰酸酯基甲酯、甲基丙烯酸异氰酸酯基甲酯、丙烯酸2-异氰酸酯基乙酯或甲基丙烯酸2-异氰酸酯基乙酯等具有(甲基)丙烯酸系基团和异氰酸酯基的化合物的低聚物等。另外,可举出甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐、马来酸酐或乙烯基马来酸酐等具有乙烯基、亚乙烯基和酸酐的化合物等。其中,优选为甲基丙烯酰氧基缩水甘油基醚、丙烯酰氧基缩水甘油基醚、丙烯酸异氰酸酯基甲酯、甲基丙烯酸异氰酸酯基甲酯、乙烯基噁唑啉、丙烯酸2-异氰酸酯基乙酯、甲基丙烯酸2-异氰酸酯基乙酯或上述的低聚物,特别优选为丙烯酸异氰酸酯基甲酯、丙烯酸2-异氰酸酯基乙酯或上述的低聚物。
作为前述反应性添加剂,可以直接使用市售品,或者根据需要对市售品进行纯化而使用。作为市售品,例如,可举出Laromer(注册商标)LR-9000(BASF公司制)。
聚合性液晶组合物包含反应性添加剂的情况下,相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,反应性添加剂的含量通常为0.01~10质量份,优选为0.1~7质量份。
用于形成液晶固化膜(x)的聚合性液晶组合物各自可以通过于规定温度对聚合性液晶化合物、和溶剂、聚合引发剂等成分进行搅拌等而得到。
液晶固化膜(x)例如可以通过包括下述工序的方法来制造:
在基材膜或后述的取向膜等上,形成包含至少1种聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物的涂膜,对该涂膜进行干燥,并且使该聚合性液晶组合物中的聚合性液晶化合物进行取向的工序;以及,
在保持取向状态的情况下使聚合性液晶化合物进行聚合,形成液晶固化膜的工序。
聚合性液晶组合物的涂膜可以通过在基材膜或如后文所述的形成于基材膜上的取向膜等上涂布聚合性液晶组合物而形成。
作为将聚合性液晶组合物涂布于基材膜等的方法,可举出旋涂法、挤压法、凹版涂布法、模涂法、棒涂法、涂敷器法等涂布法、柔版法等印刷法等已知的方法。
接着,通过干燥等而将溶剂除去,由此形成干燥涂膜。作为干燥方法,可举出自然干燥法、通风干燥法、加热干燥及减压干燥法等。此时,通过对由聚合性液晶组合物得到的涂膜进行加热,能够将溶剂从涂膜中干燥除去,并且使聚合性液晶化合物沿着相对于涂膜平面呈水平的方向等所期望的方向取向。涂膜的加热温度可考虑使用的聚合性液晶化合物及形成涂膜的基材膜等的材质等而适宜地确定,为了使聚合性液晶化合物相转变为液晶相状态,通常需要为液晶相转变温度以上的温度。为了一边将聚合性液晶组合物中包含的溶剂除去、一边使聚合性液晶化合物成为所期望的取向状态,例如,可以加热至前述聚合性液晶组合物中包含的聚合性液晶化合物的液晶相转变温度(近晶相转变温度或向列相转变温度)程度以上的温度。加热温度优选为比聚合性液晶化合物的液晶相转变温度高3℃以上、更优选为高5℃以上的温度。加热温度的上限值没有特别限定,为了避免由加热导致的对涂膜、基材膜等的损伤,优选为180℃以下,更优选为150℃以下。
需要说明的是,液晶相转变温度可以使用例如具备温度调节台的偏光显微镜、差示扫描量热仪(DSC)、热重量差示热分析装置(TG-DTA)等进行测定。另外,作为聚合性液晶化合物而组合使用2种以上的情况下,上述相转变温度是指:使用将构成聚合性液晶组合物的全部聚合性液晶化合物以与聚合性液晶组合物中的组成相同的比率混合而得到的聚合性液晶化合物的混合物,与使用1种聚合性液晶化合物的情况同样地测定的温度。另外,也已知通常存在聚合性液晶组合物中的聚合性液晶化合物的液晶相转变温度较之作为聚合性液晶化合物单体的液晶相转变温度而言降低的情况。
加热时间可根据加热温度、使用的聚合性液晶化合物的种类、溶剂的种类、其沸点及其量等而适宜地确定,通常为0.5~10分钟,优选为0.5~5分钟。
溶剂从涂膜的除去可以与聚合性液晶化合物向液晶相转变温度以上的加热同时进行,也可以另外进行,但从提高生产率的观点考虑,优选同时进行。在进行聚合性液晶化合物向液晶相转变温度以上的加热之前,也可以设置用于在由聚合性液晶组合物得到的涂膜中包含的聚合性液晶化合物不会聚合的条件下将涂膜中的溶剂适度地除去的预干燥工序。作为所述预干燥工序中的干燥方法,可举出自然干燥法、通风干燥法、加热干燥及减压干燥法等,该干燥工序中的干燥温度(加热温度)可根据使用的聚合性液晶化合物的种类、溶剂的种类、其沸点及其量等而适宜地确定。
接着,在所得到的干燥涂膜中,在保持聚合性液晶化合物的取向状态的情况下,通过光照射而使聚合性液晶化合物进行聚合,由此形成作为以所期望的取向状态存在的聚合性液晶化合物的聚合物的液晶固化膜。作为聚合方法,通常使用光聚合法。在光聚合中,作为向干燥涂膜照射的光,可根据该干燥涂膜中包含的光聚合引发剂的种类、聚合性液晶化合物的种类(尤其是该聚合性液晶化合物所具有的聚合性基团的种类)及其量而适宜选择。作为其具体例,可举出选自由可见光、紫外光、红外光、X射线、α射线、β射线及γ射线组成的组中的1种以上的光、活性电子射线等活性能量射线。其中,从容易控制聚合反应的进行的方面、可以使用本领域中广泛使用的装置作为光聚合装置这样的方面考虑,优选为紫外光,优选以能利用紫外光进行光聚合的方式预先选择聚合性液晶组合物中含有的聚合性液晶化合物、光聚合引发剂的种类。另外,在聚合时,也可以一边利用适当的冷却手段对干燥涂膜进行冷却一边进行光照射,由此控制聚合温度。通过这样的冷却手段的采用,于较低温度实施聚合性液晶化合物的聚合时,即使使用耐热性较低的基材,也能够适当地形成液晶固化膜。另外,也可以通过在不会产生由光照射时的热导致的不良情况(基材膜因热而发生的变形等)的范围内提高聚合温度来促进聚合反应。在光聚合时,也可以通过进行掩蔽、显影等而得到经图案化的固化膜。
作为前述活性能量射线的光源,例如,可举出低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、氙灯、卤素灯、碳弧灯、钨灯、镓灯、准分子激光、发出波长范围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。
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光聚合引发剂的活化而言有效的波长区域中的强度。照射光的时间通常为0.1秒~10分钟,优选为0.1秒~5分钟,更优选为0.1秒~3分钟,进一步优选为0.1秒~1分钟。以这样的紫外线照射强度照射1次或多次时,其累积光量为10~3,000mJ/cm2,优选为50~2,000mJ/cm2,更优选为100~1,000mJ/cm2
液晶固化膜(x)的厚度为0.5μm以上3μm以下,更优选为1.0μm以上,进一步优选为1.5μm以上,另外,更优选为2.5μm以下。若液晶固化膜(x)的膜厚为上述范围,则容易显现出规定的光学特性,除此以外,在反复弯曲时,也容易抑制弯曲点处的应变的产生。液晶固化膜(x)的厚度可以使用干涉膜厚计、激光显微镜或触针式膜厚计等进行测定。
液晶固化膜(x)可以在取向膜上形成。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控制力的膜。通过利用具有使聚合性液晶化合物沿水平方向取向的取向控制力的水平取向膜、具有使聚合性液晶化合物沿垂直方向取向的取向控制力的垂直取向膜来形成液晶固化膜,能够以更高的精度使聚合性液晶化合物沿所期望的方向取向,能够得到在装配至显示装置等中时显示出优异的光学特性的液晶固化膜。取向控制力可通过取向膜的种类、表面状态、摩擦条件等而任意调整,在取向膜由光取向性聚合物形成的情况下,可通过偏振光照射条件等而任意调整。
作为取向膜,优选为具有不会由于聚合性液晶组合物的涂布等而溶解的耐溶剂性、而且具有用于溶剂的除去、聚合性液晶化合物的取向的加热处理中的耐热性的取向膜。作为取向膜,可举出包含取向性聚合物的取向膜、光取向膜及在表面具有凹凸图案、多个槽的凹槽取向膜、沿取向方向进行了拉伸的拉伸膜等,从取向角的精度及品质的观点考虑,优选为光取向膜。
作为取向性聚合物,例如,可举出在分子内具有酰胺键的聚酰胺、明胶类、在分子内具有酰亚胺键的聚酰亚胺及作为其水解物的聚酰胺酸、聚乙烯醇、烷基改性聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚噁唑、聚乙烯亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸及聚丙烯酸酯类。其中,优选为聚乙烯醇。取向性聚合物可以单独使用或者组合使用2种以上。
包含取向性聚合物的取向膜通常可通过将取向性聚合物溶解于溶剂而成的组合物(以下,也称为“取向性聚合物组合物”)涂布至基材膜等的应形成取向膜的表面并除去溶剂、或者将取向性聚合物组合物涂布于基材并除去溶剂、进行摩擦(摩擦法)而得到。作为溶剂,可举出与作为可用于聚合性液晶组合物的溶剂而在前文中例示的溶剂同样的溶剂。
取向性聚合物组合物中的取向性聚合物的浓度只要在取向性聚合物材料能够完全溶解于溶剂的范围内即可,相对于溶液而言,按固态成分换算,优选为0.1~20%,进一步优选为0.1~10%左右。
作为取向性聚合物组合物,也可以直接使用市售的取向膜材料。作为市售的取向膜材料,可举出SUNEVER(注册商标,日产化学工业(株)制)、OPTMER(注册商标,JSR(株)制)等。
作为将取向性聚合物组合物涂布至基材膜等的应形成取向膜的表面的方法,可举出与作为向基材膜涂布聚合性液晶组合物的方法而例示的方法同样的方法。
作为将取向性聚合物组合物中包含的溶剂除去的方法,可举出自然干燥法、通风干燥法、加热干燥及减压干燥法等。
为了向取向膜赋予取向控制力,可以根据需要进行摩擦处理(摩擦法)。作为利用摩擦法赋予取向控制力的方法,可举出下述方法:使通过将取向性聚合物组合物涂布于基材并进行退火而在基材表面形成的取向性聚合物的膜与缠绕有摩擦布且正在旋转的摩擦辊接触。若在进行摩擦处理时实施掩蔽,则也能够在取向膜上形成取向的方向不同的多个区域(图案)。
光取向膜通常可通过下述方式得到:将包含具有光反应性基团的聚合物及/或单体和溶剂的组合物(以下,也称为“光取向膜形成用组合物”)涂布至应形成取向膜的基材膜表面,除去溶剂后照射偏振光(优选为偏振UV光)。光取向膜从可以通过选择照射的偏振光的偏光方向来任意控制取向控制力的方向的方面来看也是有利的。
所谓光反应性基团,是指通过照射光而产生液晶取向能力的基团。具体而言,可举出参与通过照射光而产生的分子的取向诱发或异构化反应、二聚化反应、光交联反应或光分解反应等成为液晶取向能力的起源的光反应的基团。其中,从取向性优异的方面考虑,优选为参与二聚化反应或光交联反应的基团。作为光反应性基团,优选为具有不饱和键、尤其是双键的基团,特别优选为具有选自由碳-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)组成的组中的至少1个的基团。
作为具有C=C键的光反应性基团,可举出乙烯基、多烯基、茋基、茋唑基(stilbazole group)、茋唑鎓基、查尔酮基及肉桂酰基等。
作为具有C=N键的光反应性基团,可举出具有芳香族席夫碱、芳香族腙等结构的基团。作为具有N=N键的光反应性基团,可举出偶氮苯基、偶氮萘基、芳香族杂环偶氮基、双偶氮基、甲臜基、及具有氧化偶氮苯结构的基团等。作为具有C=O键的光反应性基团,可举出二苯甲酮基、香豆素基、蒽醌基及马来酰亚胺基等。这些基团可具有烷基、烷氧基、芳基、烯丙基氧基、氰基、烷氧基羰基、羟基、磺酸基、卤代烷基等取代基。
其中,优选为参与光二聚化反应的光反应性基团,从光取向所需要的偏振光照射量较少、并且容易得到热稳定性、经时稳定性优异的光取向膜这样的方面考虑,光反应性基团优选为肉桂酰基及查尔酮基。特别是在液晶固化膜由具有(甲基)丙烯酰基氧基作为聚合性基团的聚合性液晶化合物形成的情况下,若使用具有聚合物侧链的末端部成为肉桂酸结构这样的肉桂酰基的聚合物作为形成取向膜的具有光反应性基团的聚合物,则能够提高与液晶固化膜的密合性。
作为光取向膜形成用组合物中包含的溶剂,可举出与作为可用于聚合性液晶组合物的溶剂而在前文中例示的溶剂同样的溶剂,可以根据具有光反应性基团的聚合物或单体的溶解性而适宜选择。
光取向膜形成用组合物中的具有光反应性基团的聚合物或单体的含量可以根据聚合物或单体的种类、作为目标的光取向膜的厚度而适宜调节,相对于光取向膜形成用组合物的质量而言,优选设定为至少0.2质量%,更优选为0.3~10质量%的范围。在不显著损害光取向膜的特性的范围内,光取向膜形成用组合物也可以包含聚乙烯醇、聚酰亚胺等高分子材料、光敏化剂。
作为在应形成取向膜的表面涂布光取向膜形成用组合物的方法,可举出与涂布取向性聚合物组合物的方法同样的方法。作为从所涂布的光取向膜形成用组合物中除去溶剂的方法,例如,可举出自然干燥法、通风干燥法、加热干燥及减压干燥法等。
为了照射偏振光,可以为向从涂布于基板膜上的光取向膜形成用组合物中除去溶剂而得到的产物直接照射偏振UV光的形式,也可以为从基材膜侧照射偏振光、使偏振光透过来进行照射的形式。另外,特别优选该偏振光实质上为平行光。进行照射的偏振光的波长宜为具有光反应性基团的聚合物或单体的光反应性基团能吸收光能的波长区域的波长。具体而言,特别优选波长为250~400nm的范围的UV(紫外线)。作为该偏振光照射中使用的光源,可举出氙灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、KrF、ArF等紫外光激光等,更优选为高压汞灯、超高压汞灯及金属卤化物灯。它们之中,高压汞灯、超高压汞灯及金属卤化物灯的波长为313nm的紫外线的发光强度大,因此是优选的。可以使来自前述光源的光从适当的偏光片通过而进行照射,由此照射偏振UV光。作为所述偏光片,可以使用偏振滤光片、格兰-汤姆逊(Glan-Thomson)、格兰-泰勒(Glan-Taylor)等偏光棱镜、线栅型的偏光片。
需要说明的是,若在进行摩擦或偏振光照射时实施掩蔽,则也能够形成液晶取向的方向不同的多个区域(图案)。
凹槽(groove)取向膜是在膜表面具有凹凸图案或多个凹槽(槽)的膜。在具有等间隔地排列的多个直线状凹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。
作为得到凹槽取向膜的方法,可举出: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从而形成凹凸图案的方法;在表面具有槽的板状原版上形成固化前的UV固化树脂的层,将所形成的树脂层转移至基材等之后进行固化的方法;以及,将具有多个槽的卷状原版压抵至在应形成取向膜的表面上形成的固化前的UV固化树脂的膜,形成凹凸,然后进行固化的方法等。
取向膜(包含取向性聚合物的取向膜或光取向膜)的厚度通常为10nm以上10000nm以下的范围,优选为10nm以上2500nm以下的范围,更优选为10nm以上1000nm以下的范围,进一步优选为10nm以上500nm以下,特别优选为50nm以上250nm以下的范围。
(偏光片)
构成本发明的光学层叠体的偏光片是具有从入射的自然光中提取出直线偏振光的功能的膜,并且是包含二向色性色素的聚乙烯醇系树脂膜。作为构成聚乙烯醇系树脂膜的聚乙烯醇系树脂,可以使用聚乙酸乙烯酯系树脂的皂化物。作为聚乙酸乙烯酯系树脂,除了作为乙酸乙烯酯的均聚物的聚乙酸乙烯酯以外,还可举出乙酸乙烯酯与能和其共聚的其他单体的共聚物(例如,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等)。
作为能和乙酸乙烯酯共聚的其他单体,例如,可举出不饱和羧酸类、烯烃类、乙烯基醚类、不饱和磺酸类、具有铵基的丙烯酰胺类等。
聚乙烯醇系树脂的皂化度通常为85~100摩尔%左右,优选为98摩尔%以上。聚乙烯醇系树脂可以进行改性,例如,也可以使用利用醛类进行改性而得到的聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛。聚乙烯醇系树脂的聚合度通常为1,000~10,000左右,优选为1,500~5,000的范围。
对这样的聚乙烯醇系树脂进行制膜而得到的膜可用作偏光膜的坯膜。对聚乙烯醇系树脂进行制膜的方法没有特别限定,可以利用已知的方法制膜。聚乙烯醇系坯膜的膜厚例如可以设定为10~150μm左右。
偏光片通常经由下述工序来制造:对这样的聚乙烯醇系树脂膜进行单轴拉伸的工序;利用二向色性色素对聚乙烯醇系树脂膜进行染色,由此使二向色性色素吸附的工序;利用硼酸水溶液对吸附有二向色性色素的聚乙烯醇系树脂膜进行处理的工序;以及,在基于硼酸水溶液的处理后进行水洗处理的工序。需要说明的是,通过利用二向色性色素对聚乙烯醇系树脂膜进行染色,从而二向色性色素包含于聚乙烯醇系树脂膜中。利用所述制造方法来制造偏光片的情况下,偏光片成为包含二向色性色素的拉伸聚乙烯醇系树脂膜。
聚乙烯醇系树脂膜的单轴拉伸可以在二向色性色素的染色前进行,也可以与染色同时进行,或者也可以在染色之后进行。在染色之后进行单轴拉伸的情况下,该单轴拉伸可以在硼酸处理之前进行,也可以在硼酸处理中进行。也可以在上述多个阶段中进行单轴拉伸。在单轴拉伸时,可以在圆周速度不同的辊间沿单轴拉伸,也可以使用热辊沿单轴拉伸。另外,单轴拉伸可以为在大气中进行拉伸的干式拉伸,也可以为使用溶剂、在使聚乙烯醇系树脂膜溶胀的状态下进行拉伸的湿式拉伸。从抑制偏光片的变形的观点考虑,拉伸倍率优选为8倍以下,更优选为7.5倍以下,进一步优选为7倍以下。另外,从呈现作为偏光片的功能的观点考虑,拉伸倍率通常为4.5倍以上。通过使拉伸倍率在上述范围内,能够抑制偏光片的经时变形。
作为利用二向色性色素对聚乙烯醇系树脂膜进行染色的方法,例如,可以举出将聚乙烯醇系树脂膜浸渍于含有二向色性色素的水溶液中的方法。作为二向色性色素,例如,可使用碘或二向色性染料。二向色性染料包括例如C.I.直接红(DIRECT RED)39等由双偶氮化合物形成的二向色性直接染料、由三偶氮、四偶氮化合物等形成的二向色性直接染料。需要说明的是,聚乙烯醇系树脂膜优选在染色处理之前预先实施在水中的浸渍处理。
在使用碘作为二向色性色素的情况下,通常采用在含有碘及碘化钾的水溶液中浸渍聚乙烯醇系树脂膜从而进行染色的方法。
该水溶液中的碘的含量按每100质量份水计通常为0.01~1质量份左右。另外,碘化钾的含量按每100质量份水计通常为0.5~20质量份左右。染色中使用的水溶液的温度通常为20~40℃左右。另外,在该水溶液中的浸渍时间(染色时间)通常为20~1,800秒左右。
需要说明的是,在含有碘及碘化钾的水溶液中浸渍聚乙烯醇系树脂膜之前,为了使其溶胀而使染色变得容易,可以将该膜浸渍于水中。所述浸渍处理的温度通常为20~80℃,优选为30~60℃,浸渍时间(染色时间)通常为20~1800秒。
另一方面,在使用二向色性的有机染料作为二向色性色素的情况下,通常采用在包含水溶性二向色性染料的水溶液中浸渍聚乙烯醇系树脂膜从而进行染色的方法。
该水溶液中的二向色性有机染料的含量按每100质量份水计通常为1×10-4~10质量份左右,优选为1×10-3~1质量份,进一步优选为1×10-3~1×10-2质量份。该水溶液可以包含硫酸钠等无机盐作为染色助剂。染色中使用的二向色性染料水溶液的温度通常为20~80℃左右。另外,在该水溶液中的浸渍时间(染色时间)通常为10~1,800秒左右。
基于二向色性色素的染色后的硼酸处理通常可以通过将经染色的聚乙烯醇系树脂膜浸渍于硼酸水溶液中的方法来进行。该硼酸水溶液中的硼酸的含量按每100质量份水计通常为2~15质量份左右,优选为5~12质量份。在使用碘作为二向色性色素的情况下,该硼酸水溶液优选含有碘化钾,该情况下的碘化钾的含量按每100质量份水计通常为0.1~15质量份左右,优选为5~12质量份。在硼酸水溶液中的浸渍时间通常为60~1,200秒左右,优选为150~600秒,进一步优选为200~400秒。硼酸处理的温度通常为50℃以上,优选为50~85℃,进一步优选为60~80℃。
硼酸处理后的聚乙烯醇系树脂膜通常进行水洗处理。水洗处理例如可以通过将经硼酸处理的聚乙烯醇系树脂膜浸渍于水中的方法来进行。水洗处理中的水的温度通常为5~40℃左右。
另外,浸渍时间通常为1~120秒左右。
在水洗后实施干燥处理,从而得到偏光片。干燥处理例如可以使用热风干燥机、远红外线加热器来进行。干燥处理的温度通常为30~100℃左右,优选为50~80℃。干燥处理的时间通常为60~600秒左右,优选为120~600秒。通过干燥处理,从而偏光片的水分率被降低至实用程度。其水分率通常为5~20质量%左右,优选为8~15质量%。若水分率在上述范围内,则可得到具有适度的挠性、并且热稳定性优异的偏光片。
以如上方式对聚乙烯醇系树脂膜进行单轴拉伸、基于二向色性色素的染色、硼酸处理、水洗及干燥从而得到。
偏光片的厚度优选为5~40μm,更优选为5~20μm。
(透明保护膜)
本发明的光学层叠体包含隔着粘接剂层而贴合在偏光片的与相位差膜呈相反侧的面的透明保护膜。偏光片的膜厚较薄,其表面容易损伤,因此,通常,为了防止来自外部的损伤、污染,在偏光片的两面具备保护膜的情况较多,但在本发明的光学层叠体中,在偏光片的相位差膜侧的面上未层叠保护膜。由此,能成为更薄、并且斜向反射率低的光学层叠体。
本发明中,该透明保护膜具有90%以上、更优选为92%以上的全光线透过率。若全光线透过率为上述下限值以上,则能够构成透明性高、光学特性优异的光学层叠体。基材膜中的全光线透过率的上限值没有特别限定,为100%以下即可。全光线透过率例如可以按照JIS K 7361进行测定。
另外,前述透明保护膜中的380nm透过率为30%以下,优选为25%以下,更优选为20%以下。若透明保护膜的380nm透过率为上述上限以下,则在将包含该透明保护膜的光学层叠体装配至图像显示装置中的情况下,能够保护构成光学层叠体内部的层(偏光片、液晶固化膜等)免受观看侧所曝露的紫外线的损伤。透明保护膜的380nm透过率的下限值没有特别限定,也可以为0%。为了使透明保护膜中的380nm透过率为30%以下,透明保护膜可以包含紫外线吸收剂等。380nm透过率例如可以依据分光光度计进行测定。
作为隔着粘接剂层而与偏光片贴合的透明保护膜,只要满足上述的全光线透过率及380nm透过率即可,可以使用已知的树脂膜。作为可构成透明保护膜的树脂,例如,可举出聚乙烯、聚丙烯、及降冰片烯系聚合物这样的聚烯烃;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;三乙酸纤维素、二乙酸纤维素、及纤维素乙酸酯丙酸酯这样的纤维素酯;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。可以利用溶剂流延法、熔融挤出法等已知的手段对这样的树脂进行制膜并制成膜状。对于透明保护膜的表面,也可以实施有机硅处理这样的脱模处理、电晕处理、等离子体处理等表面处理。
本发明的一个实施方式中,透明保护膜具有优选为100g/m2/24小时以上、更优选为150g/m2/24小时以上、进一步优选为200g/m2/24小时以上的透湿度。若透明保护膜的透湿度为上述下限值以上,则在使用干燥固化型粘接剂将相位差膜与偏光片层叠从而形成光学层叠体时,不仅可以从构成相位差膜的基材膜、而且也可以从透明保护膜将干燥固化型粘接剂中的溶剂高效地除去。由此,能够得到下述光学层叠体,其在进行了弯曲时,在基材膜上形成的液晶固化膜中的变形与作为光学层叠体的变形容易相互追随,即使在反复弯曲的情况下,也不易引起弯曲点处的应变的产生。另外,与仅基材膜具有高透湿度的情况相比,能缩短除去粘接剂中的溶剂的时间,因此,在生产率的方面也会是有利的。透明保护膜的透湿度的上限没有特别限定,通常为1000g/m2/24小时以下,优选为500g/m2/24小时以下。透明保护膜的透湿度可以利用与基材膜的透湿度同样的方法进行测定。
在使用具有100g/m2/24小时以上的透湿度的透明保护膜的情况下,透明保护膜与基材膜可以相同也可以不同。
透明保护膜的厚度可以根据所期望的光学层叠体的构成而适宜确定,从光学层叠体的薄型化、加工性、弯曲性及强度等的观点考虑,通常为5μm~300μm,优选为20μm~200μm,更优选为20μm~150μm。
以下,基于图1及图2对本发明的光学层叠体的层构成的一个例子进行说明,但本发明的光学层叠体并不限定于这些方式。图1所示的光学层叠体100包含:相位差膜1、隔着粘接剂层2而层叠于前述相位差膜的一面的偏光片3、和进一步隔着粘接剂层4而层叠于偏光片3的与相位差膜1呈相反侧的面的透明保护膜5。图1所示的光学层叠体100中,相位差膜1包含隔着取向膜12而形成于基材膜11上的液晶固化膜13。
本发明的光学层叠体除了包含相位差膜、偏光片和透明保护膜、以及将它们各自相互粘接的粘接剂层之外,还可以包含可装配至图像显示装置等中的具有各种功能的其他层而构成,但在彼此相邻而成的、相位差膜/粘接剂层/偏光片/粘接剂层/透明保护膜的层构成中不装配其他层。作为其他层,可举出:例如用于将光学层叠体装配至图像显示装置中的粘合粘接剂层;例如包含液晶化合物相对于膜面而沿垂直方向取向的这样的、具有与液晶固化膜(x)不同的光学特性的液晶固化膜的第2相位差膜等。
本发明中,相位差膜可以在构成相位差膜的基材膜及液晶固化膜中的任意侧隔着粘接剂层而与偏光片层叠。例如,图1所示的光学层叠体100中,构成相位差膜1的基材膜11隔着粘接剂层2而与偏光片3层叠。另一方面,图2所示的光学层叠体100中,构成相位差膜1的液晶固化膜13隔着粘接剂层2而与偏光片3层叠。
在将本发明的光学层叠体装配至图像显示装置等中时,构成相位差膜的液晶固化膜(x)未与用于将光学层叠体与图像显示单元等构成图像显示装置的构件粘接的粘合剂层相接的情况下,光学层叠体的耐热性容易提高。因此,本发明的一个实施方式中,优选相位差膜在构成该相位差膜的液晶固化膜侧与使相位差膜与偏光片粘接的粘接剂层相接。
本发明的光学层叠体可以通过将相位差膜和偏光片和透明保护膜各自介由粘接剂进行贴合而制造。在使用干燥固化型粘接剂作为粘接剂的情况下,可以向相位差膜、偏光片及/或透明保护膜的贴合面涂布/注入干燥固化型粘接剂,形成相位差膜/粘接剂层/偏光片/粘接剂层/透明保护膜的层叠体之后,进行干燥而将粘接剂中的溶剂从该层叠体中除去,使其固化,由此将各层贴合。
该干燥处理及/或溶剂的除去例如可以通过吹喷热风来进行,其温度虽然也取决于溶剂的种类,但在通常为30~200℃、优选为35~150℃、更优选为40~100℃、进一步优选为50~100℃的范围内。另外,干燥时间通常为10秒~30分钟左右。
另外,使用活性能量射线固化型粘接剂的情况下,通过照射活性能量射线而使活性能量射线固化型粘接剂固化,由此得到粘接剂层。活性能量射线的光源没有特别限定,优选为在波长400nm以下具有发光分布的活性能量射线,更优选为紫外线。作为光源,具体而言,可举出低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、化学灯、黑光灯、微波激发汞灯、及金属卤化物灯等。
向活性能量射线固化型粘接剂的光照射强度可根据活性能量射线固化型粘接剂的组成而适宜地确定,没有特别限定,对于聚合引发剂的活化而言有效的波长区域的照射强度通常为10~3,000mW/cm2。向活性能量射线固化型粘接剂的光照射时间根据进行固化的活性能量射线固化型粘接剂而适宜选择即可,没有特别限制,通常为0.1秒~10分钟,优选为1秒~5分钟,更优选为5秒~3分钟,进一步优选为10秒~1分钟。以这样的紫外线照射强度照射1次或多次时,其累积光量通常为10~3,000mJ/cm2,优选为50~2,000mJ/cm2,更优选为100~1,000mJ/cm2
本发明的光学层叠体可以通过辊对辊(Roll to Roll)方式而连续地制造。例如,可通过下述方式而连续地制造:制作卷绕成卷状的包含基材膜和液晶固化膜(x)的相位差膜,一边将该相位差膜开卷一边输送,使用用于将各层粘接的粘接剂,在该相位差膜上依次层叠另行制作的偏光片及透明保护膜之后,通过干燥或光固化等而使粘接剂固化。
因此,本发明的一个实施方式中,本发明的光学层叠体可以为卷绕成卷状的光学层叠体卷的形态。
包含相位差膜和偏光片的本发明的光学层叠体也可以为椭圆偏光板,因此,本发明包括包含本发明的光学层叠体的椭圆偏光板。
本发明的一个实施方式中,优选以构成本发明的光学层叠体及椭圆偏光板的液晶固化膜的慢轴(光轴)与偏光片的吸收轴所成的角成为45±5°的方式层叠。
本发明的椭圆偏光板可以用于各种显示装置。
所谓显示装置,是具有显示元件的装置,并且包含发光元件或发光装置作为发光源。作为显示装置,可举出液晶显示装置、有机电致发光(EL)显示装置、无机电致发光(EL)显示装置、触摸面板显示装置、电子发射显示装置(例如场发射显示装置(FED)、表面场发射显示装置(SED))、电子纸(使用了电子墨、电泳元件的显示装置、等离子体显示装置、投射型显示装置(例如光栅光阀(GLV)显示装置、具有数字微镜器件(DMD)的显示装置)及压电陶瓷显示器等。液晶显示装置包括透过型液晶显示装置、半透过型液晶显示装置、反射型液晶显示装置、直视型液晶显示装置及投影型液晶显示装置等中的任意液晶显示装置。这些显示装置可以为显示二维图像的显示装置,也可以为显示三维图像的立体显示装置。特别地,本发明的椭圆偏光板可以合适地用于有机电致发光(EL)显示装置及无机电致发光(EL)显示装置,本发明的层叠体可以合适地用于液晶显示装置及触摸面板显示装置。这些显示装置通过具备不易产生干涉不均的本发明的层叠体,从而能够呈现良好的图像显示特性。
本发明的一个实施方式中,上述显示装置优选为柔性图像显示装置,本发明也包括包含本发明的椭圆偏光板的柔性图像显示装置。
具有本发明的椭圆偏光板的柔性图像显示装置优选还具有视窗(window)和触摸传感器。
柔性图像显示装置例如由柔性图像显示装置用层叠体、和有机EL显示面板形成,相对于有机EL显示面板而在观看侧配置柔性图像显示装置用层叠体,并且以可折弯的方式构成。作为柔性图像显示装置用层叠体,除了上述的本发明的椭圆偏光板之外,还可包含视窗、(触摸面板)触摸传感器等。它们的层叠顺序是任意的,但优选从观看侧起按视窗、椭圆偏光板、触摸传感器的顺序、或者按视窗、触摸传感器、椭圆偏光板的顺序层叠。
若在触摸传感器的观看侧存在椭圆偏光板,则触摸传感器的图案变得不易被视觉辨认,显示图像的视觉辨认性变好,因此是优选的。各个构件可以使用粘接剂、粘合剂等进行层叠。另外,柔性图像显示装置用层叠体可以具备在前述视窗、椭圆偏光板、触摸传感器中的任意层的至少一面形成的遮光图案。
视窗配置于柔性图像显示装置的观看侧,担负着保护其他构成要素不受来自外部的冲击或温度湿度等环境变化的影响的作用。以往,作为这样的保护层,使用了玻璃,但柔性图像显示装置中的视窗并非像玻璃那样具有刚性且坚硬,而具有柔性的特性。前述视窗由柔性的透明基材形成,可以在至少一面包含硬涂层。
作为构成柔性图像显示装置用层叠体的视窗、触摸传感器等,没有特别限定,可采用以往已知的视窗、触摸传感器等。
实施例
以下,通过实施例来更具体地说明本发明。需要说明的是,如无特别说明,例中的“%”及“份”分别是指质量%及质量份。
〔实施例1〕
(1)光取向膜形成用组合物的制作
将下述化学式表示的数均分子量为28000的聚合物(1)2份与邻二甲苯98份混合,于80℃对所得到的混合物进行1小时搅拌,由此得到光取向膜形成用组合物。
聚合物(1)
[化学式3]
Figure BDA0004113342420000401
〔式中,Me表示甲基。〕
(2)液晶固化膜形成用的聚合性液晶组合物的制备
将下述结构的聚合性液晶化合物A-1(86.0份)、聚合性液晶化合物A-2(14.0份)、聚丙烯酸酯化合物(流平剂/BYK-361N;BYK-Chemie公司制)(0.12份)、2-二甲基氨基-2-苄基-1-(4-吗啉代苯基)丁烷-1-酮(光聚合引发剂/Irgacure 369;Ciba SpecialtyChemicals Inc.制)(3.0份)、和LALOMER LR9000(BASF Japan Ltd.制)(2.0份)混合。进一步以固态成分浓度成为9%的方式添加苯甲醚。得到包含聚合性液晶化合物A-1及聚合性液晶化合物A-2的聚合性液晶组合物(A1)。
需要说明的是,聚合性液晶化合物A-1是利用日本特开2010-31223号公报中记载的方法合成的。在氯仿中测定的聚合性液晶化合物A-1的极大吸收波长λmax(LC)为350nm。
聚合性液晶化合物A-1:
[化学式4]
Figure BDA0004113342420000411
聚合性液晶化合物A-2:
[化学式5]
Figure BDA0004113342420000412
(3)相位差膜的制作
使用电晕处理装置(AGF-B10;春日电机株式会社制),在输出功率为0.3kW、处理速度为3m/分钟的条件下对三乙酸纤维素膜(Konica Minolta公司制KC4CZ-TAC,厚度为40μm)处理1次。在实施了电晕处理的表面上,用棒涂机涂布前述光取向膜形成用组合物,于80℃进行1分钟干燥,使用偏振UV光照射装置(带有偏光片单元的SPOT CURE SP-7;USHIO INC.制),以100mJ/cm2的累积光量实施偏振UV光曝光,形成光取向膜。利用偏振光椭圆率测量仪(ellipsometer)M-220(日本分光株式会社制)对所得到的光取向膜的厚度进行测定,结果为100nm。
按照以下的方法,测定作为相位差膜的基材膜而使用的前述三乙酸纤维素膜(KC4CZ-TAC)的透湿度及全光线透过率。
(透湿度的测定)
利用JIS Z 0208中规定的杯式法,测定温度为40℃、相对湿度为90%时的保护膜的透湿度〔g/(m2·24hr)〕。上述TAC膜的透湿度为370g/m2/24小时。
(全光线透过率的测定)
依照JIS K7361,使用(株)村上色彩技术研究所制的雾度计HM150,对全光线透过率进行测定。上述TAC膜的全光线透过率为93%。
另外,对作为基材的上述TAC膜的波长550nm处的相位差值〔Re(550)及Rth(550)〕进行测定,结果大约为0。
接着,利用棒涂机在前述光取向膜上涂布先前制备的包含聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物(A1),于120℃进行1分钟干燥。然后,使用高压汞灯(UniQure VB-15201BY-A;USHIO INC.制),从涂布有聚合性液晶组合物(A1)的面侧照射紫外线(氮气氛下,波长313nm处的累积光量:500mJ/cm2),由此形成了作为由三乙酸纤维素膜(基材膜)/光取向膜/液晶固化膜形成的层叠体的相位差膜。利用激光显微镜(LEXT;Olympus株式会社制)对所得到的液晶固化膜的厚度进行测定,结果为2.3μm。
对所得到的相位差膜的波长550nm处的相位差值进行测定,结果,Re(550)=140nm。另外,对所得到的相位差膜的波长450nm及波长650nm处的相位差值进行测定,结果,Re(450)/Re(550)=0.85,Re(650)/Re(550)=1.05。
(4)偏光片的制作(碘PVA型偏光片)
通过干式拉伸而将厚度为30μm的聚乙烯醇膜(PVA:平均聚合度约2400,皂化度99.9摩尔%以上)单轴拉伸至约5倍,进一步地,在保持拉紧状态的情况下,在40℃的纯水中浸渍40秒钟。然后,于28℃在碘/碘化钾/水的质量比为0.044/5.7/100的染色水溶液中浸渍30秒钟,进行染色处理。接下来,于70℃在碘化钾/硼酸/水的质量比为11.0/6.2/100的硼酸水溶液中浸渍120秒钟。接下来,利用8℃的纯水清洗15秒钟后,在以300N的张力保持的状态下,于60℃干燥50秒钟,接着于75℃干燥20秒钟,得到碘在聚乙烯醇膜中吸附取向而成的厚度为12μm的偏光片。
(5)光学层叠体的制作
使上文中制作的相位差膜及偏光片、以及作为透明保护膜的三乙酸纤维素膜(TAC:Konica Minolta Opto Co.,Ltd.制“KC4UY”)依次层叠,以前述相位差膜的三乙酸纤维素侧和偏光片、以及前述透明保护膜的三乙酸纤维素与该偏光片的与相位差膜相反的一侧相接的方式注入水系的干燥固化型粘接剂,以偏光片的吸收轴与相位差膜中的液晶固化膜的慢轴成为45°的方式利用夹持辊进行贴合。一边将所得到的贴合物的张力保持为430N/m,一边于60℃干燥2分钟,得到由液晶固化膜/光取向膜/基材膜/粘接剂层/偏光片/粘接剂层/透明保护膜形成的光学层叠体I(椭圆偏光板)。
需要说明的是,上述水系的干燥固化型粘接剂是向水100份中添加羧基改性聚乙烯醇(KURARAY POVAL KL318;KURARAY Co.,Ltd.制)3份、和水溶性聚酰胺环氧树脂(Sumirez resin 650;Sumika Chemtex Co.,Ltd.制,固态成分浓度为30%的水溶液)1.5份而制备的。
与前述的基材膜中的测定方法同样地操作而测定透明保护膜的透湿度及全光线透过率,结果,透湿度为350g/m2/24小时,全光线透过率为93%。
另外,使用在分光光度计(岛津制作所株式会社制UV-3150)上设置带有偏光片的折叠器(folder)而得到的装置,通过双光束法测定透明保护膜的380nm透过率。该折叠器在参比侧设置有将光量的50%截断的筛网。透明保护膜的380nm透过率为8%。
(6)光学层叠体的评价
(i)弯曲性的评价
使用JIS-K-5600-5-1中记载的涂料一般试验方法―耐弯曲性(圆筒形芯轴法)的方法,如下所述地进行弯曲性的评价。
以25mm×200mm见方切取光学层叠体,使用圆筒型芯轴法耐弯曲性试验机类型II型(TP技研株式会社制),在温度为25℃、相对湿度为55%RH的条件下,将相位差膜的液晶固化层作为外侧而缠绕于直径为6mm(弯曲半径R=3mm)的芯轴棒,进行弯曲性试验。使用试验后的光学层叠体,在暗室环境下,利用照明透过光进行目视确认,对裂纹的产生状况进行观察,结果,将能视觉辨认到破裂的情况判定为“×”,将不能视觉辨认到破裂的情况判定为“○”。将结果示于表1。
(ii)斜向反射率的评价
如下所述地测定光学层叠体的斜向反射率。使用丙烯酸系粘合剂将光学层叠体的来自相位差膜的一侧(在光学层叠体I的情况下,为液晶固化膜)与反射板(镜面铝板)贴合,制作测定样品。
使用分光测色计(Konica Minolta(株)制CM3700A),从8°方向使D65光源的光入射至测定样品,对斜向反射率(反射Y值)进行测定。斜向反射率为1%以上且小于6%时,记为○,斜向反射率为6%以上且小于8%时,记为△,斜向反射率为8%以上时,记为×。将结果示于表1。
(iii)耐热试验的评价
使用丙烯酸系粘合剂将光学层叠体的来自相位差膜的一侧与玻璃板贴合,制作测定样品。
将所得到的测定样品投入85℃的烘箱中,经过500小时后,对面内相位差值进行测定,使用王子计测机器株式会社制的KOBRA-WR,测定耐热试验前后的550nm处的面内相位差值的变化量。变化量为1nm以上且小于3nm时,记为○,变化量为3nm以上且小于5nm时,记为△,变化量为5nm以上时,记为×。将结果示于表1。
〔实施例2〕
在将相位差膜与偏光片贴合时,将液晶固化膜侧与偏光片贴合,除此以外,与实施例1同样地操作,制造由基材膜/光取向膜/液晶固化膜/粘接剂层/偏光片/粘接剂层/透明保护膜形成的光学层叠体,并进行评价。将结果示于表1。
〔实施例3〕
作为透明保护膜,使用聚甲基丙烯酸甲酯树脂膜(住友化学株式会社制,透湿度:50g/m2/24小时,全光线透过率:93%,380nm透过率:6%),除此以外,与实施例1同样地操作,制造由基材膜/光取向膜/液晶固化膜/粘接剂层/偏光片/粘接剂层/透明保护膜形成的光学层叠体,并进行评价。
将结果示于表1。
〔实施例4〕
作为透明保护膜,使用添加有紫外线吸收剂的环烯烃聚合物膜(COP;ZF-14;日本ZEON株式会社制,透湿度:13g/m2/24小时,全光线透过率:92%,380nm透过率:8%),除此以外,与实施例1同样地操作,制造由基材膜/光取向膜/液晶固化膜/粘接剂层/偏光片/粘接剂层/透明保护膜形成的光学层叠体,并进行评价。将结果示于表1。
〔比较例1〕
作为基材膜,使用作为实施例1的透明保护膜而使用的TAC膜,在光学层叠体的制作工序中,利用与实施例1中使用的粘接剂同样的水系的干燥固化型粘接剂将透明保护膜与偏光片贴合之后,使用固化后的厚度为5μm的丙烯酸系粘合剂,将偏光片的未层叠透明保护膜的一侧的面与相位差膜的液晶固化膜侧贴合,将作为基材膜的三乙酸纤维素膜剥离,除此以外,与实施例1同样地操作,制造由光取向膜/液晶固化膜/粘合剂层/偏光片/粘接剂层/透明保护膜形成的光学层叠体,并进行评价。将结果示于表1。
〔比较例2〕
不将作为基材膜的三乙酸纤维素剥离,除此以外,与比较例1同样地操作,制造由基材膜/光取向膜/液晶固化膜/粘合剂层/偏光片/粘接剂层/透明保护膜形成的光学层叠体,并进行评价。将结果示于表1。
〔参考例1〕
作为基材膜,使用环烯烃聚合物膜(COP;ZF-14;日本ZEON株式会社制,透湿度:13g/m2/24小时,全光线透过率:92%,380nm透过率:90%),除此以外,与实施例4同样地操作,制造由基材膜/光取向膜/液晶固化膜/粘接剂层/偏光片/粘接剂层/透明保护膜形成的光学层叠体,并进行评价。将结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0004113342420000471
确认到具有依照本发明的层构成的光学层叠体(实施例1~4)的弯曲性优异,斜向反射率低。
附图标记说明
1:相位差膜
2:粘接剂层
3:偏光片
4:粘接剂层
5:透明保护膜
11:基材膜
12:取向膜
13:液晶固化膜
100:光学层叠体

Claims (14)

1.光学层叠体,其为依次包含相位差膜、偏光片和透明保护膜的光学层叠体,
所述相位差膜包含具有100g/m2/24小时以上的透湿度的基材膜、和在所述基材膜上形成的液晶固化膜,所述液晶固化膜的厚度为0.5μm以上3μm以下,并且以单层满足下述式(1)及(2):
Re(450)/Re(550)≤1.00 (1)
1.00≤Re(650)/Re(550) (2)
式中,Re(λ)表示波长λ处的面内相位差值,
所述偏光片由包含二向色性色素的聚乙烯醇系树脂膜构成,所述透明保护膜具有90%以上的全光线透过率、以及30%以下的380nm透过率,
所述相位差膜、所述偏光片和所述透明保护膜隔着粘接剂层而相邻。
2.如权利要求1所述的光学层叠体,其中,所述基材膜的全光线透过率为90%以上,并且对于550nm的光的厚度方向的相位差值Rth(550)的绝对值为5nm以下。
3.如权利要求1或2所述的光学层叠体,其中,所述相位差膜在基材膜与液晶固化膜之间具有厚度为10nm以上1000nm以下的光取向膜。
4.如权利要求1~3中任一项所述的光学层叠体,其中,所述液晶固化膜是使在波长300~400nm之间具有至少1个极大吸收的至少1种化合物进行固化而得到的膜。
5.如权利要求1~4中任一项所述的光学层叠体,其中,所述液晶固化膜满足下述式(3):
100nm≤Re(550)≤170nm (3)
式中,Re(λ)表示波长λ处的面内相位差值。
6.如权利要求1~5中任一项所述的光学层叠体,其中,所述透明保护膜具有100g/m2/24小时以上的透湿度。
7.如权利要求1~6中任一项所述的光学层叠体,其中,所述粘接剂层是由干燥固化型粘接剂形成的层。
8.如权利要求7所述的光学层叠体,其中,所述干燥固化型粘接剂包含聚乙烯醇。
9.如权利要求1~8中任一项所述的光学层叠体,其中,相位差膜与将相位差膜和偏光片贴合的粘接剂层在所述液晶固化膜侧相接。
10.光学层叠体卷,其是将权利要求1~9中任一项所述的光学层叠体卷绕而形成的。
11.椭圆偏光板,其包含权利要求1~9中任一项所述的光学层叠体。
12.有机EL显示装置,其包含权利要求11所述的椭圆偏光板。
13.柔性图像显示装置,其包含权利要求11所述的椭圆偏光板。
14.如权利要求13所述的柔性图像显示装置,其还包含视窗和触摸传感器。
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