CN103364861B - 圆偏振光板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明,可以提供薄型且防反射性能优异的圆偏振光板、该圆偏振光板的制造方法以及配备有该圆偏振光板的显示装置。提供圆偏振光板及其(连续)制造方法,及具有该圆偏振光板与有机EL显示元件等显示元件的显示装置,所述圆偏振光板的特征在于,依次设置有由含有聚合性液晶化合物的液晶相位差层形成用组合物形成的液晶相位差层高分子膜经拉伸形成的相位差膜构成的相位差层,和由含有二色性色素的偏光层形成用组合物形成的偏光层,该顺序设置的。

Description

圆偏振光板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种圆偏振光板及其制造方法。
背景技术
液晶显示装置中所使用的宽频带圆偏振光板(圆偏振光板)通常通过粘合剂或者胶粘剂将由用碘染色的聚乙烯醇形成的偏光膜与1/2波长板以及1/4波长板贴合,例如使1/2波长板以及1/4波长板的慢轴与偏振光膜的吸收轴所成的角分别为15°以及75°,使其层积而制造出。然而,不能避免这样的圆偏振光板其总厚度很厚,不适合作为用于目前要求更薄型化的显示装置中的圆偏振光板。因此,避免贴合引起的层积,尝试着通过涂层方法形成偏振光膜、1/2波长板或者1/4波长板的任一个,制造薄型的圆偏振光板。
例如,专利文献1中所述的圆偏振光板,其层积了使用热致液晶性或者溶致液晶性的物质所形成的偏振镜与相位差层(正波长分散性膜)。
现有技术
专利文献
专利文献1日本专利特开2009-251288号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,根据本发明者的研究,可得知上述专利文献1所述的圆偏振光板作为圆偏振光板,其防反射性能不足。
解决课题的手段
本发明包括以下发明。
(1)圆偏振光板,其依次设置有由含有聚合性液晶化合物的液晶相位差层形成用组合物形成的液晶相位差层,
由高分子膜经拉伸形成的相位差膜构成的相位差层,和
由含有二色性色素的偏光层形成用组合物形成的偏光层。
(2)(1)中所述的圆偏振光板,其中,上述偏光层形成用组合物还进一步地含有聚合性液晶化合物。
(3)(2)中所述的圆偏振光板,其中,上述偏光层形成用组合物中所含上述聚合性液晶化合物是呈现近晶相的液晶状态的化合物。
(4)(1)~(3)的任一项所述的圆偏振光板,其中,上述相位差层为1/2波长板,并且上述液晶相位差层为1/4波长板。
(5)(1)~(4)的任一项所述的圆偏振光板,其中,上述偏光层,在X射线衍射测定中得到布拉格峰。
(6)(1)~(5)的任一项所述的圆偏振光板,其中,上述液晶相位差层与上述相位差层之间设有第1取向层,
并且上述相位差层与上述偏光层之间设有第2取向层。
(7)(6)中所述的圆偏振光板,液晶相位差层是通过将含有聚合性液晶化合物的液晶相位差层形成用组合物涂敷在第1取向层中形成的。
(8)(6)或者(7)中所述的圆偏振光板,偏光层是通过将含有二色性色素的偏光层形成用组合物涂敷在第2取向层中形成的。
(9)(6)~(8)中任一项所述的圆偏振光板,上述第1取向层和/或上述第2取向层,由含有光致取向性材料的取向层形成用组合物形成。
(10)一种圆偏振光板的制造方法,具有以下的准备工序、液晶相位差层形成工序以及偏光层形成工序。
准备工序:准备高分子膜经拉伸形成的相位差膜的工序,
液晶相位差层形成工序:在该相位差膜的一侧的面上涂敷含有聚合性液晶化合物的液晶相位差层形成用组合物,由涂敷的液晶相位差层形成用涂敷膜形成液晶相位差层的工序;
偏光层形成工序:在该相位差膜的另一侧的面上涂敷含有二色性色素的偏光层形成用组合物,由涂敷的偏光层形成用涂敷膜形成偏光层的工序。
(11)一种显示装置,其配备有(1)~(9)中任一项所述的圆偏振光板与显示元件。
(12)(11)所述的显示装置,其配备有液晶盒、有机EL元件或者触摸面板作为显示元件。
发明的效果
根据本发明,可以提供薄型且防反射性能优异的圆偏振光板、该圆偏振光板的制造方法以及配备有该圆偏振光板的显示装置。
附图说明
图1是表示本发明的圆偏振光板的截面结构的示意图。
图2是表示本发明的圆偏振光板的连续制造方法其中一例的示意图。
图3是表示使用本发明的圆偏振光板的EL显示装置的截面结构的示意图。
图4是表示使用本发明的圆偏振光板的EL显示装置的截面结构的示意图。
符号说明
1 相位差层
2 液晶相位差层
2A 取向层
3 偏光层
3A 取向层
100 本圆偏振光板
110 相位差膜
120 第1积层体
140 第2积层体
150 第3积层体
210 第1滚筒 210A 卷芯
220 第2滚筒 220A 卷芯
211A,211B 涂布装置
212A,212B 干燥装置
213A 光照射装置
213B 光照射装置
300 辅助滚筒
30 EL显示装置
33 基板
34 层间绝缘膜
35 像素电极
36 有机功能层
37 阴极电极
38 干燥剂
39 封装盖
40 薄膜晶体管
41 肋状物
42 薄膜封止膜
具体实施方式
<圆偏振光板>
本发明的圆偏振光板(以下,有时根据场合称之为“本圆偏振光板”。),其特征为,依次设置有
由含有聚合性液晶化合物的液晶相位差层形成用组合物形成的液晶相位差层,
由高分子膜经拉伸形成的相位差膜构成的相位差层,
和由含有二色性色素的偏光层形成用组合物形成的偏光层。
这样的本圆偏振光板的结构中,优选上述相位差层为1/2波长板,上述液晶相位差层为1/4波长板。首先,对本圆偏振光板的制造方法进行说明。
图1是表示本发明的圆偏振光板的结构的示意图。图1(A1)的结构涉及按液晶相位差层2、相位差层1与偏光层3的顺序设置的本圆偏振光板100。
图1(A2)的结构涉及作为本圆偏振光板的优选结构,进一步地分别在液晶相位差层2与相位差层1之间设置了取向层2A,偏光层3与相位差层1之间设置了取向层3A的本圆偏振光板100。
<本圆偏振光板的制造方法(以下,有时根据场合称之为“本制造方法”。)>
本圆偏振光板的制造方法通常具有以下的准备工序、液晶相位差层形成工序以及偏光层形成工序。
准备工序:准备高分子膜经拉伸形成的相位差膜的工序;
液晶相位差层形成工序:在该相位差膜的一侧的面上涂敷含有聚合性液晶化合物的液晶相位差层形成用组合物,由涂敷的液晶相位差层形成用涂敷膜形成液晶相位差层的工序;
偏光层形成工序:在该相位差膜的另一侧的面上涂敷含有二色性色素的偏光层形成用组合物,由涂敷的偏光层形成用涂敷膜形成偏光层的工序。准备工序:
本制造方法的准备工序中准备的相位差膜通过拉伸高分子膜而形成。该高分子膜优选可透过光特别是可见光的具有透明性的膜。透明性是指对于波长380~780nm的光线的透过率在80%以上的特性。构成这样的高分子膜的高分子,可举例如,聚乙烯、聚丙烯、降冰片稀系聚合物等聚烯烃;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、二乙酰纤维素以及纤维素乙酸酯丙酸酯等纤维素酯;聚萘二甲酸乙二醇酯;聚碳酸酯;聚砜;聚醚砜;聚醚酮;聚苯硫醚以及聚苯醚等。从容易购买到或更高的透明性的点出发,优选由纤维素酯、环状烯烃系树脂、聚碳酸酯构成的高分子膜。
其中,从容易控制相位差性的点出发,特别优选由环状烯烃系树脂构成的高分子膜(以下称之为环状烯烃系树脂膜。)。
环状烯烃系树脂容易从市场上购买到。作为市售环状烯烃系树脂,可列举如“Topas”[Ticona社(德)];“アートン(Arton)”[JSR(株)];“ゼオノア(ZEONOR)”以及“ゼオネックス(ZEONEX)”[日本瑞翁(株)];“アペル”[三井化学(株)制]等。例如,可以通过溶剂烧铸法或熔融挤出法等公知的制膜方法进行制膜,将上述环状烯烃系树脂制成膜(环状烯烃系树脂膜)。此外,也可以使用以成膜的形态在市场出售的环状烯烃系树脂膜。这样的市售环状烯烃系树脂膜可举例如,“エスシーナ”以及“SCA40”[积水化学工业(株)];“ゼオノア膜(ZEONOR FILM)”[オプテス(Optes)(株)];“アートン膜(Arton FILM)”[JSR(株)]等。
环状烯烃系树脂由降冰片烯或多环降冰片稀系单体等环状烯烃的聚合物或者共聚物等构成。该环状烯烃的聚合物或者共聚物可以部分含有开环部分,此外,还可被氢化。进一步地,从不明显损害透明性、或不明显增大吸湿性这一点出发,该环状烯烃系树脂例如可以是环状烯烃与链状烯烃或乙烯基化芳香族化合物(苯乙烯等)的共聚物。此外,环状烯烃系树脂的分子内可以引入极性基团。
作为上述链状烯烃举例有乙烯以及丙烯等。此外,作为上述乙烯基化芳香族化合物,举例有苯乙烯、α-甲基苯乙烯以及烷基取代苯乙烯等。上述共聚物中,相对于环状烯烃系树脂的全部结构单元,来源于环状烯烃的结构单元的含有比例通常在50摩尔%以下,优选15~50摩尔%。当环状烯烃系树脂为由环状烯烃、链状烯烃与乙烯基化芳香族化合物得到的三元共聚物时,相对于该环状烯烃系树脂的全部结构单元,来源于链状烯烃的结构单元的含有比例通常在5~80摩尔%,来源于乙烯基化芳香族化合物的结构单元的含有比例通常在5~80摩尔%。这样的三元共聚物的环状烯烃系树脂有这样的优点,在制造该环状烯烃系树脂时,高价的环状烯烃的使用量可以比较少。
由高分子膜制造相位差膜的方法,举例有拉伸高分子膜的方法。拉伸方法可举例如以下方法。
准备卷绕有高分子膜的滚筒(卷绕体),从这样的卷绕体中连续的绕出高分子膜,将绕出的高分子膜运送至加热炉。
加热炉的设定温度通常在高分子膜的玻璃化温度(℃)~[玻璃化温度+100](℃)的范围,优选玻璃化温度(℃)~[玻璃化温度+50](℃)的范围。
在该加热炉中,沿高分子膜的前进方向拉伸或者沿与其前进方向垂直的方向拉伸时,以任意角度倾斜调整运送方向或张力,进行单轴或者双轴的拉伸。
拉伸的倍率通常为1.1~6倍,优选在1.1~3.5倍。
此外,作为倾向拉伸的方法,只要是能够连续地使取向轴向以期望的角度倾斜,就没有特别限定,可以采用公知的拉伸方法。作为这样的拉伸方法可举例如,日本专利特开昭50-83482号公报或日本专利特开平2-113920号公报中所述方法。
可以根据构成高分子膜的树脂的取向双折射性决定拉伸倍率。通过取向所产生的双折射Δn与拉伸后的厚度d的乘积为延迟值,其以波长550nm为基准,如果是在200~320nm的范围内,则得到的相位差膜作为1/2波长板使用。
作为本偏光板的相位差层优选这样的1/2波长板。
高分子膜的厚度,从其重量具有操作的实用性以及确保充分的透明性的点出发,优选薄的,但是太薄会倾向于使强度下降,加工性变差。高分子膜的适宜厚度通常为5~300μm,优选20~200μm,进一步地优选20~100μm。拉伸后的相位差膜的厚度通过拉伸前的高分子膜的厚度或拉伸倍率来决定。
液晶相位差层形成工序:
液晶相位差层由含有聚合性液晶化合物的液晶相位差层形成用组合物形成,其优选由通过在上述相位差膜上涂敷液晶相位差层形成用组合物得到的液晶相位差层形成用涂敷膜形成。
作为液晶相位差层形成用组合物中所含的聚合性液晶化合物可举例如,式
(I)、式(II)、式(III)、式(IV)、式(V)以及式(VI)分别所表示的化合物。
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-B15-A14-B16-E12-B17-P12 (I)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-B15-A14-F11 (II)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-B15-E12-B17-P12 (III)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-F11 (IV)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-E12-B17-P12 (V)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-F11 (VI)
(式中,P11以及P12表示聚合性基团。
A11~A14表示2价脂环式烃基或者2价芳香族烃基。该2价脂环式烃基以及2价芳香族烃基中所含的氢原子可以被卤素原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的烷氧基、氰基或者硝基取代,该碳原子数1~6的烷基以及该碳原子数1~6的烷氧基中所含的氢原子可以被氟原子取代。此外,构成2价脂环式烃基的-CH2-,可以被-O-、-S-或者-NR50-取代。R50为碳原子数1~6的烷基或者苯基。
B11以及B17表示-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CO-NR16-、-NR16-CO-、-CO-、-CS-或者单键。R16表示氢原子或者碳原子数1~6的烷基。
B12~B16分别独立地表示-C≡C-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-N=CH-、-N=N-、-C(=O)-NR16-、-NR16-C(=O)-、-OCH2-、-OCF2-、-CH2O-、-CF2O-、-CH=CH-C(=O)-O-、-O-C(=O)-CH=CH-、-CRa=CRb-、-C≡C-、-CRa=N-或者单键。Ra以及Rb各自独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基。
E11以及E12表示碳原子数1~20的亚烷基。该亚烷基中所含的氢原子可以被碳原子数1~5的烷氧基取代,该烷氧基中所含的氢原子可以被卤素原子取代。此外,构成该亚烷基的-CH2-可以被-O-、-S-、-NH-或者-CO-取代。
F11表示氢原子、碳原子数1~13的烷基、碳原子数1~13的烷氧基、氰基、硝基、三氟甲基、二甲氨基、羟基、甲醇基、甲酰基、磺基(-SO3H)、羧基、碳原子数1~10的烷氧羰基或者卤素原子,该烷基及烷氧基中所含-CH2-可以被-O-置换。)
A11~A14表示的2价芳香族烃基以及2价脂环式烃基的碳原子数优选3~18的范围,更优选5~12的范围,特别优选5或者6。A11优选1,4-亚环己基、1,4-亚苯基。
El1以及E12表示的碳原子数1~20的亚烷基优选直链状的碳原子数1~12的亚烷基。构成碳原子数1~12的亚烷基的-CH2-可以被-O-置换。
具体地举例有亚甲基、亚乙基、1,3-亚丙基、1,4-亚丁基、1,5-亚戊基、1,6-亚巴基、1,7-亚庚基、1,8-亚辛基、1,9-亚壬基、1,10-亚癸基、1,11-亚十一烷基以及1,12-亚十二烷基等碳原子数1~12的直链状亚烷基;-CH2-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-以及-CH2-CH2-O-CH2-CH2-0-CH2-CH2-O-CH2-CH2-等。
p11以及p12表示的聚合性基团,从容易聚合反应的点出发,优选自由基聚合性基团或者阳离子聚合性基团,从容易操作且聚合性液晶化合物的制造自身也容易的点出发,聚合性基团优选下述式(P-11)~式(P-15)所示的基团。
(P-11) (P-12) (P-13) (P-14) (P-15)
[式(P-11)~(P-15)中,
R17~R21分别独立地表示碳原于数1~6的烷基或者氢原子。]
式(P-11)~式(P-13)所示的基团的具体例可列举如下记式(P-16)~式(P-20)所示的基团。
(P-16) (P-17) (P-18) (P-19) (P-20)
p11优选式(P-14)~式(P-20)所示的基团。更优选乙烯基、对蔗基、环氧基或者环氧丙烷基。
pll-Bll-所示的基团进一步优选丙烯酚基氧基或者甲基丙烯酚基氧基。
聚合性液晶化合物的具体例举例有液晶手册(液晶手册编辑委员会编,丸善(株)平成12年10月30日发行)的“3.8.6网络组织(完全交联型)”、“6.5.1液晶材料b.聚合性向列型液晶材料”中所述的化合物中具有聚合性基团的化合物。液晶相位差层形成用组合物中所含的聚合性液晶化合物可以并用不同种的聚合性液晶化合物。
作为液晶相位差层形成用组合物中所含的聚合性液晶化合物的具体例,可举例以下式(I-1)~式(I-4)、式(II-1)~式(II-4)、式(III-1)~式(III-26)、式(IV-1)~式(IV-19)、式(V-1)~式(V-2)、式(VI-1)~式(VI-6)分别表示的化合物等。但是,式中k1以及k2表示2~12的整数。这些聚合性液晶化合物由于容易合成且容易购买到,所以优选。
液晶相位差层形成用组合物含有溶有聚合性液晶化合物的溶剂。
该溶剂选择对聚合性液晶化合物有充分的溶解性并且对聚合性液晶化合物的聚合反应惰性的溶剂。这样的溶剂可举例如水;甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、乙二醇甲基醚、乙二醇丁基醚以及丙二醇单甲基醚等醇溶剂;醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙二醇甲基醚乙酸酯、γ-丁内酯或者丙二醇甲基醚乙酸酯以及乳酸乙酯等酯溶剂;丙酮、甲基乙基甲酮、环戊酮、环己酮、2-庚酮以及甲基异丁基酮等酮溶剂;戊烷、己烷以及正庚烷等脂肪族烃溶剂;甲苯以及二甲苯等芳香族烃溶剂;乙腈等腈溶剂;四氢呋喃以及二甲氧基乙烷等醚溶剂;氯仿以及氯苯等氯代烃溶剂等。这些溶剂可以单独使用,也可以组合使用。
液晶相位差层形成用组合物中,相对于液晶相位差层形成用组合物的固体成分,聚合性液晶化合物的含有比例通常在1~70质量%,优选10~40质量%。聚合性液晶化合物的含有比例如果是在上述范围内,涂层时不会发生所谓的滴水,得到的液晶相位差层中不会产生斑点,故而优选。在这里所称的固体成分,是除去液晶相位差层形成用组合物中的溶剂后成分的总量。另外,该液晶相位差层形成用组合物中含有多种聚合性液晶化合物时,其总含有比例在上述范围内为佳。
液晶相位差层形成用组合物优选含有聚合引发剂。聚合引发剂为能够使聚合性液晶化合物的聚合反应开始的化合物。作为聚合引发剂,从可以在低温条件下开始聚合反应这点出发,优选光聚合引发剂。具体地,使用通过光的作用产生活性自由基或者酸的化合物作为光聚合引发剂。该光聚合引发剂中,更优选通过光的作用产生活性自由基的。
作为聚合引发剂,举例有安息香化合物、二苯甲酮化合物、烷基苯酮化合物、酰基磷化氢氧化物、三嗪化合物、碘鎓盐以及锍盐等。
作为安息香化合物举例有安息香、安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香异丙基醚、安息香异丁基醚等。
作为二苯甲酮化合物举例有二苯甲酮、邻苯甲酰基安息香酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫、3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧羰基)二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮等。。
作为烷基苯酮化合物举例有,二乙氧基苯乙酮、2-甲基-2-吗啉代基-1-(4-甲硫基苯基)丙烷-1-酮、2-苯酰-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1,2-二苯基-2,2-二甲氧基乙烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基甲酮以及2-羟基-2-甲基-1-(4-(1-甲基乙烯基)苯基)丙烷-1-酮的低聚物等。
作为酰基磷化氢氧化物,举例有2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基磷化氢氧化物以及双(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基磷化氢氧化物等。
三嗪化合物举例有2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基萘基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯乙烯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(2-(呋喃-2-基)乙烯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(2-(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)乙烯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基)-1,3,5-三嗪等。
光聚合引发剂可以使用市售材料。作为市售的光聚合引发剂举例有,“イルガキュア(Irgacure)907”、“イルガキュア184”、“イルガキュア651”、“イルガキュア819”、“イルガキュア250”、“イルガキュア369”(汽巴·日本(株));“セイクオール(Seikuol)BZ”、“セイクオールZ”、“セイクオールBEE”(精工化学(株));“カヤキュアー(kayacure)BP100”(日本化药(株));“カヤキュアーUVI-6992”(陶氏公司制);“アデカオプトマー(AdekaOptomer)SP-152”、“アデカオプトマーSP-170”((株)艾迪科);“TAZ-A”、“TAZ-PP”(日本大昌华嘉社);以及“TAZ-104”(三和化学社)等。
在由液晶相位差层形成用组合物形成液晶相位差层时,在由相位差膜形成的相位差层上涂敷液晶相位差层形成用组成物,形成液晶相位差层形成用涂布膜。此时,优选在相位差膜上要形成相位差层的那一面,预先形成取向层,在其上形成液晶相位差层。在相位差膜上形成的取向层上涂敷液晶相位差层形成用组合物,形成液晶相位差层形成用涂敷膜,通过该取向层的作用可以形成具有期望的慢轴的液晶相位差层。
上述取向层优选具有涂敷液晶相位差层形成用组合物等而不会溶解的这种程度的耐溶剂性。此外,优选对用于从由液晶相位差层形成用组合物形成的液晶相位差层形成用涂敷膜中除去溶剂、或者用于使该涂敷膜中的聚合性液晶化合物以期望的方向取向的加热处理具有耐热性。
作为取向层中所含的取向性聚合物,可以举例有分子内具有酰胺键的聚酰胺或明胶类、分子内具有亚胺键的聚酰亚胺及其水解物即聚酰胺酸、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、聚丙烯酸或聚丙烯酸酯类等的聚合物。其中,优选聚乙烯醇。取向性聚合物可以单独使用也可以组合使用。
可以通过将取向性聚合物作成溶解于溶剂中的取向层形成用组合物,将其涂敷在相位差膜上,在其上形成取向层。作为取向层形成用组合物含有的溶剂可举例如,作为上述液晶相位差层形成用组合物含有的溶剂而举例的溶剂中,可以例举充分地溶解取向性聚合物的溶剂。
作为取向层形成用组合物可以使用市售材料。作为市售的取向层形成用组合物,举例有サンエバー(Sunever)(注册商标、日产化学工业(株)制)、オプトマー(Optomer)(注册商标、JSR(株)制)等。
作为相位差膜上形成取向层的方法可举例如,在相位差膜上涂敷取向层形成用组合物然后退火的方法。如此得到的取向层的厚度通常为10nm~10000nm,理想的是10nm~1000nm。
为了赋予上述取向层取向锚定力,可以根据需要进行摩擦(摩擦法)。通过赋予取向锚定力可以使聚合性液晶化合物以期望的方向取向。
作为通过摩擦法赋予取向锚定力的方法,可列举如,准备好已绕入摩擦布且正在旋转的摩擦滚筒,将取向层形成用涂敷膜在相位差膜上形成的积层板,置于平台上,将其运送至旋转的研磨滚筒中,使该取向膜形成用的涂布膜与旋转的摩擦滚筒接触的方法。
此外,取向层还可以由通过光照射出现取向锚定力的光致取向性材料形成(以下,将对光致取向性材料进行光照射而形成的取向层称之为光取向层)。通过由光致取向性材料形成光取向诱导层,照射偏光(优选偏光UV),赋予光取向诱导层取向锚定力而形成取向层。因此,通过选择照射的偏光的方向,可以自由地控制聚合性液晶化合物的取向方向,故而优选。光致取向性材料含有具有光反应性基团的聚合物或者单体。以下,将含有光致取向性材料与溶剂的取向层形成用组合物称之为光取向层形成用组合物。光反应性基团是通过光的照射(光照射)而出现液晶取向能力的基团。具体地,是作为液晶取向能力的起源的由光照射引发的分子取向诱导或者异构反应,二聚反应、光交联反应或者光分解反应之类的光反应。该光反应性基团中,从其取向性优异且保持形成偏光层时的液晶状态的点出发,优选利用二聚反应或者光交联反应。引发以上之类的反应的光反应性基团,优选具有不饱和键、特别是双键的,特别优选具有从碳-碳双键(C=C键)、碳-氮双键(C=N键)、氮-氮双键(N=N键)、以及碳-氧双键(C=O键)所成群中选择的至少一个的光反应性基团。
具有C=C键的光反应性基团可举例如乙烯基、多烯基、茋基、苯乙烯基吡啶基、苯乙烯基吡啶盐(stilbazolium)基、查耳酮基以及肉桂酰基等。具有C=N键的光反应性基举例有具有芳香族席夫碱以及芳香族腙等结构的基团。具有N=N键的光反应性基团举例有偶氮苯基、偶氮萘基、芳香族杂环偶氮基、双偶氮基以及甲臜基等或以氧化偶氮苯为基本结构的基团。具有C=O键的光反应性基团举例有二苯甲酮基、香豆素基、蒽醌基以及马来酰亚胺基等。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、磺酸基以及卤化烷基等取代基。
其中,优选能够进行光二聚反应的光反应性基团,因为肉桂酰基以及查耳酮基在光取向中必需的偏光照射量比较少并且容易得到热稳定性或经时稳定性优异的光取向层,故而优选。进一步来说,作为具有光反应性基团的聚合物,特别优选该聚合物侧链末端部位为桂皮酸结构之类的具有肉桂酰基的。
作为光取向层形成用组合物的溶剂可举例如作为上述液晶相位差层形成用组合物含有的溶剂而举例的溶剂中,可以充分地溶解光致取向性材料的溶剂。
相对于光取向层形成用组合物,具有光反应性基团的聚合物或者单体的浓度,可通过具有该光反应性基团的聚合物或者单体的种类或要制造的光取向层厚度适当调节,以固体成分浓度来表示,优选至少0.2质量%的,特别优选0.3~10质量%的范围的。此外,在不明显损害光取向层特性的范围内,该光取向层形成用组合物可以含有聚乙烯醇或聚酰亚胺等高分子材料或光敏化剂。
作为在相位差膜上涂敷取向层形成用组合物或者光取向层形成用组合物的方法,可采用公知的方法如旋涂工艺法、挤压法、照像凹版涂覆法、模具涂覆法、棒式涂覆法以及敷贴器法等涂敷法或柔印法等印刷法。
由在相位差膜上涂敷光取向层形成用组合物形成的光取向诱导层而形成光取向层的方法,可举例如以下方法。
首先,对涂敷光取向层形成用组合物得到的涂敷膜进行退火处理,除去该涂敷膜中所含的溶剂。这样的退火处理的温度以及时间根据光取向层形成用组合物中所含的溶剂等的种类采用适当的条件。
对退火处理后的光取向诱导层,可以通过偏光(优选偏光UV)照射赋予其取向锚定力。通过这样的偏光照射得到在期望的取向方向具有取向锚定力的取向层。本发明中,必须在相对于作为基板的相位差膜的慢轴既不水平也不垂直的方向上照射偏光,实际上优选相对于相位差膜的慢轴为60°或者-60°的方向上照射的。
规定这样形成的取向层的厚度,使得本圆偏振光板的总厚度没有显著超过后述范围,通常为10~1000nm。这样的取向层的厚度,可以通过涂敷取向层形成用组合物形成的涂敷膜的厚度来控制。通过干涉膜厚仪或激光显微镜或者触针式膜厚仪来测定取向层的厚度。
接着,在形成的取向层上涂敷液晶相位差层形成用组合物。涂敷方法举例有与作为取向层形成用组合物的涂敷方法来例示的方法相同的方法。
接着,通过干燥除去取向层上涂敷形成的液晶相位差层形成用涂敷膜中所含的溶剂,形成干燥覆膜。干燥方法可举例如自然干燥法、通风干燥法、加热干燥以及减压干燥法等。
接着,对干燥覆膜照射光使干燥覆膜中的聚合性液晶化合物聚合形成液晶相位差层。照射在干燥覆膜上的光,可以根据该干燥覆膜中所含的聚合性液晶化合物的种类或者聚合引发剂的种类及其量,在可见光、紫外光、激光或者活性电子束中选择。其中,从容易控制聚合反应的进行或光聚合中涉及的装置是在本领域中广泛使用的点出发,优选紫外光。因此,选择上述液晶相位差层形成用组成物中含有的聚合性液晶化合物、以及光聚合引发剂的种类,使得能够通过紫外光进行聚合。
规定这样形成的液晶相位差层的厚度,使得本圆偏振光板的总厚度没有显著超过后述范围,通常为0.5~5.0μm。这样的液晶相位差层的厚度,可以通过控制涂敷液晶相位差层形成用组合物形成的液晶相位差层形成用涂敷膜的厚度或聚合性液晶化合物的双折射率来控制。
偏光层形成工序:
接着,在液晶相位差层与相位差膜层积成的积层板,优选液晶相位差层、取向层与相位差膜层积成的积层板的相位差膜侧(即设置有液晶相位差层的面的相对面)形成偏光层。
首先,对偏光层形成中使用的偏光层形成用组合物进行说明。该偏光层形成用组合物含有二色性色素。二色性色素是具有分子长轴方向的吸光度与短轴方向的吸光度不同的性质的色素。如果具有上述性质,二色性色素可以是染料,也可以是颜料,也可以是多种化合物的混合物。
优选上述二色性色素在300~700nm的范围内有最大吸收波长(λMAX)。作为这样的二色性色素,可举例如吖啶色素、氧氮杂芑色素、花青苷色素、萘色素、偶氮色素以及蒽醌色素等,其中优选偶氮色素。作为偶氮色素,举例有单偶氮色素、双偶氮色素、三偶氮色素、四偶氮色素以及茋偶氮色素,优选双偶氮色素以及三偶氮色素。
作为偶氮色素,可举例如式(1)所示的化合物(以下有时称为“化合物(1)”)。
A1(-N=N-A2p-N=N-A3 (1)
[式(1)中,
A1以及A3分别独立地表示可以具有取代基的苯基、可以具有取代基的萘基或者可以具有取代基的1价杂环基团。A2表示可以具有取代基的对亚苯基、可以具有取代基的1,4-亚萘基或者可以具有取代基的2价杂环基团。p表示1~4的整数。p为2以上的整数时,多个A2相互可以相同也可以不同。]
作为1价的杂环基,举例有喹啉、噻唑、苯并噻唑、噻吩噻唑、咪唑、苯并咪唑、噁唑以及苯并噁唑等杂环化合物除去1个氢原子后的基团。杂环化合物除去2个氢原子后的基团相当于2价杂环基团,这样的杂环化合物的具体例如上所述。
A1以及A3中的苯基、萘基以及1价杂环基团,以及A2中的对亚苯基、1,4-亚萘基以及2价杂环基团中可任意具有的取代基,举例有碳原子数1~4的烷基;甲氧基、乙氧基以及丁氧基等碳原子数1~4的烷氧基;三氟甲基等碳原子数1~4的氟代烷基;氰基;硝基;卤素原子;氨基,二乙氨基以及吡咯烷基等取代或者无取代的氨基(取代氨基是指具有1个或者2个碳原子数1~6的烷基的氨基、或者2个取代烷基互相结合的碳原子数2~8的亚烷基形成的氨基。无取代氨基为-NH2。)。
化合物(1)优选下式(1-1)~式(1-6)分别所示的化合物。
[式(1-1)~(1-6)中,
R1~R20分别独立地表示氢原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、氰基、硝基、取代或者无取代的氨基(取代氨基以及无取代氨基的定义如前所述)、氯原子或者三氟甲基。
n1~n4各自独立地表示0~3的整数。
n1在2以上时,多个R2相互可以相同也可以不同,
n2在2以上时,多个R6相互可以相同也可以不同,
n3在2以上时,多个R9相互可以相同也可以不同,
n4在2以上时,多个R14相互可以相同也可以不同。]
上述偏光层形成用组合物,除含有二色性色素外,优选含有聚合性液晶化合物。对聚合性液晶化合物的定义,与液晶相位差层形成用组合物中所含的聚合性液晶化合物相同,但,偏光层形成用组成物中所含的聚合性液晶化合物优选呈现近晶相液晶态的,进一步优选呈现高次近晶相液晶态的。
高次近晶相为近晶B相、近晶D相、近晶E相、近晶F相、近晶G相、近晶H相、近晶I相、近晶J相、近晶K相以及近晶L相,其中更优选近晶B相、近晶F相以及近晶I相。因为聚合性液晶化合物呈现出的近晶液晶相为这些高次近晶相时,可形成更高取向秩序度的偏光层,故而特别优选。此外,这样取向秩序度高的偏光膜,在X射线衍射测定中得到来自六角相或结晶相这种高次结构的布拉格峰。该布拉格峰来自分子取向的面周期结构,根据本发明的偏光层形成用组合物,可以得到周期间隔为的本偏光膜。
聚合性液晶化合物举例有,与液晶相位差层形成用组合物含有的聚合性液晶化合物相同的化合物。优选例如式(2)所示的化合物(以下根据场合称之为“化合物(2)”)。化合物(2)容易呈现近晶相的液晶状态,故而优选。
U1-V1-W1-X1-Y1-X2-Y2-X3-W2-V2-U2 (2)
[式(2)中,
X1、X2以及X3互相独立地表示可以具有取代基的1,4-亚苯基或可以具有取代基的1,4-亚环己基。但是,X1、X2以及X3中的至少1个为可以具有取代基的1,4-亚苯基。构成可以具有取代基的1,4-亚环己基的-CH2-可以被-O-、-S-或者-NR-取代。R为碳原子数1~6的烷基或者苯基。
Y1以及Y2分别独立地表示-CH2CH2-、-CH2O-、-COO-、-OCOO-、单键、-N=N-、-CRa=CRb-、-C≡C-或者-CRa=N-。Ra以及Rb相互独立地表示氢原子或者碳原子数1~4的烷基。
U1表示氢原子或者聚合性基团。
U2表示聚合性基团。
W1以及W2分别独立地表示单键、-O-、-S-、-COO-或者-OCOO-。
V1以及V2分别独立地表示可以具有取代基的1~20的亚烷基、构成该亚烷基的-CH2-可以被-O-、-S-或者-NH-取代。]
化合物(2)中,如上所述,X1、X2以及X3中的至少两个,优选可以具有取代基的1,4-亚苯基。
可以具有取代基的1,4-亚苯基,优选没有取代的。可以具有取代基的1,4-亚环己基优选反式-1,4-亚环己基,可以具有取代基的反式-1,4-亚环己基优选无取代的。
作为可以具有取代基的1,4-亚苯基或者上述1,4-亚环己基的任意具有的取代基举例有甲基、乙基以及丁基等碳原子数1~4的烷基;氰基;卤素原子等。
化合物(2)的Y1优选-CH2CH2-、-COO-或者单键,Y2优选-CH2CH2-或者-CH2O-。
U2表示聚合性基团。U1为氢原子或者聚合性基团,优选聚合性基团。U1以及U2均优选聚合性基团,更优选同时为光聚合性基团。光聚合性基团是通过由后述光聚合引发剂产生的活性自由基或酸等能够参与聚合反应的基团。使用具有光聚合性基团的聚合性液晶化合物,有利于化合物(2)能够在更低温条件下聚合。
化合物(2)中,U1以及U2的聚合性基团可以各自不同,优选相同种类的基团。作为聚合性基团,举例有乙烯基、乙烯氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯苯基、丙烯酰基氧基、甲基丙烯酰氧基、环氧乙烷基以及环氧丙烷基等。其中,优选丙烯酰基氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯氧基、环氧乙烷基以及环氧丙烷基,更优选丙烯酰基氧基。
V1以及V2表示的可以具有取代基的碳原子数1~20的亚烷基中,作为碳原子数1~20的亚烷基,举例有亚甲基、亚乙基、1,3-亚丙基、1,3-亚丁基、1,4-亚丁基、1,5-亚戊基、1,6-亚己基、1,7-亚庚基、1,8-亚辛基、1,10-亚癸基、1,14-亚十四烷基以及1,20-亚二十烷基等。V1以及V2优选碳原子数2~12的亚烷基,更优选碳原子数6~12的亚烷基。
作为可以具有取代基的碳原子数1~20的亚烷基中任意具有的取代基,举例有氰基以及卤素原子等,该亚烷基优选无取代基的,更优选无取代基并且直链状的亚烷基。
W1以及W2分别独立地表示单键或者-O-。
作为化合物(2),举例有式(2-1)~式(2-23)中分别所示的化合物等。这样的化合物(2)的具体例,具有1,4-亚环己基时,该1,4-亚环己基优选反式体。
偏光层形成用组合物含有的聚合性液晶化合物可以单独或者组合使用。当组合使用时,优选至少1种为化合物(2)。
2种聚合性液晶化合物混合使用时,其混合比通常为1:99~50:50,优选5:95~50:50,更优选10:90~50:50。
偏光层形成用组合物的聚合,通过预先求出偏光层形成用组合物中所含的聚合性液晶化合物的相变温度,调整聚合性液晶化合物之外的成分进行实施,使该聚合性液晶化合物在低于其相变温度的温度条件下聚合。另外,偏光层形成用组合物中,使用2种以上聚合性液晶组合物的混合物时,求出该2种以上聚合性液晶化合物的混合物的相变温度后,与上述同样条件下实施。
例示的化合物(2)中,优选分别由式(2-2)、式(2-3)、式(2-4)、式(2-6)、式(2-7)、式(2-8)、式(2-13)、式(2-14)以及式(2-15)所示的化合物。通过混合2种以上这些聚合性液晶化合物,可以在低于相变温度的温度条件下,即在充分保持高次近晶相的液晶态下进行聚合。更具体地是这些聚合性液晶化合物,可以在70℃以下优选60℃以下的温度条件下,在充分保持高次近晶相的液晶态下进行聚合。
偏光层形成用组合物中的聚合性液晶化合物的含有比例,相对于偏光层形成用组合物的固体成分,优选70~99.9质量%,更优选90~99.9质量%。聚合性液晶化合物的含有比例如果是在上述范围内,倾向于聚合性液晶化合物的取向性高。在这里,固体成分是指从偏光层形成用组合物中除去溶剂后的成分的总量。
偏光层形成用组合物中所含的聚合性液晶化合物,可通过举例如,Lubetal.Recl.Trav.Chim.Pays-Bas,115,321-328(1996)、或者日本专利第4719156号中所述的公知的方法来制造。
偏光层形成用组合物优选含有溶剂。溶剂优选能够完全溶解聚合性液晶化合物以及二色性色素的溶剂,此外,聚合性液晶化合物的聚合反应中优选惰性溶剂,作为其具体例举例有与上述液晶相位差层形成用组合物含有的溶剂同样的溶剂。
溶剂的含量,优选相对于上述偏光层形成用组合物的总量为50~98质量%。换言之,偏光层形成用组合物中的固体成分优选2~50质量%。
偏光层形成用组合物优选含有流平剂。该流平剂可调整偏光层形成用组合物的流动性,具有使涂敷了偏光层形成用组合物得到的偏光层形成用涂布膜更平坦的功能,可以列举表面活性剂等。作为优选的流平剂举例有,以聚丙烯酸酯化合物为主成分的流平剂以及以含有氟原子的化合物为主成分的流平剂等。
以聚丙烯酸酯化合物为主成分的流平剂,举例有“BYK-350”、“BYK-352”、“BYK-353”、“BYK-354”、“BYK-355”、“BYK-358N”、“BYK-361N”、“BYK-380”、“BYK-381”以及“BYK-392”[BYKChemie社]等。
以含有氟原子的化合物为主成分的流平剂,举例有“メガファックR-08”、同“R-30”、同“R-90”、同“F-410”、同“F-411”、同“F-443”、同“F-445”、同“F-470”、同“F-471”、同“F-477”、同“F-479”、同“F-482”以及同“F-483”[DIC(株)];“Surflon(サーフロン)S-381”、同“S-382”、同“S-383”、同“S-393”、同“SC-101”、同“SC-105”、“KH-40”以及“SA-100”[AGCセイミケミカル(株)];“E1830”、“E5844”[(株)DaikinFine Chemical(ダイキンファインケミカル)研究所];“エフトップ”EF301”、同“EF303”、同“EF351”以及同“EF352”[三菱材料电子化成(株)]等。
偏光层形成用组合物含有流平剂时,其含量相对于聚合性液晶化合物100质量份,通常为0.3质量份以上,5质量份以下,优选0.5质量份以上3质量份以下。流平剂的含量在上述范围内,容易使聚合性液晶化合物水平取向,并且倾向于得到的偏光膜更平滑。相对于聚合性液晶化合物,流平剂的含量超过上述范围,倾向于得到的偏光层中容易不均匀。另外,该偏光层形成用组合物可以含有2种以上流平剂。
偏光层形成用组合物优选含有聚合引发剂。聚合引发剂为能够使聚合性液晶化合物的聚合反应开始的化合物。作为聚合引发剂,从可以在低温条件下开始聚合反应这点出发,优选光聚合引发剂。具体地使用通过光的作用产生活性自由基或者酸的化合物作为光聚合引发剂。该光聚合引发剂中,更优选通过光的作用产生活性自由基的。
作为聚合引发剂举例有与液晶相位差层形成用组合物含有的聚合引发剂同样的聚合引发剂。
偏光层形成用组合物中含有聚合引发剂时,其含量可以根据偏光层形成用组合物中所含的聚合性液晶化合物的种类及其量适当调节,通常相对于聚合性液晶化合物的合计100质量份,聚合引发剂的含量为0.1~30质量份,优选0.5~15质量份,更优选0.5~8质量份。聚合引发剂的含量,如果是在该范围内,不会打乱聚合性液晶化合物的取向,故而优选。
偏光层形成用组合物含有光聚合引发剂时,该偏光层形成用组合物中可以含有光敏化剂。作为光敏化剂,举例有氧杂蒽酮和噻吨酮等氧杂蒽酮系化合物(例如2,4-二乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮等),蒽以及含有烷氧基的蒽(例如,二丁氧基蒽等)等蒽化合物;吩噻嗪以及红荧烯等。
偏光层形成用组合物含有光聚合引发剂以及光敏化剂时,更加促进了该偏光层形成用组合物中含有的聚合性液晶化合物的聚合反应。这样的光敏化剂的含量,可以根据并用的光聚合引发剂以及聚合性液晶化合物的种类及其量适当调节,相对于聚合性液晶化合物的总数100质量份,通常在0.1~30质量份,优选0.5~10质量份,更优选0.5~8质量份。
偏光层形成用组合物中,为了使聚合性液晶化合物的聚合反应更稳定的进行,可以含有聚合抑制剂。通过聚合抑制剂可以控制聚合性液晶化合物的聚合反应的进行程度。
作为聚合抑制剂,举例有氢醌和含有烷氧基的氢醌、含有烷氧基的儿茶酚(例如丁基儿茶酚等)、邻苯三酚,2、2、6、6-四甲基-1-哌啶基氧基自由基等的自由基捕获剂,硫酚类,β-萘基胺类以及β-萘酚类。
偏光层形成用组合物中含有聚合抑制剂时,其含量可以根据并用的聚合性液晶化合物的种类及其量及光敏化剂的使用量等适当调节,通常相对于聚合性液晶化合物的含量100质量份,为0.1~30质量份。优选0.5~10质量份,更优选0.5~8质量份。聚合抑制剂的含量,如果是在该范围内,不会打乱偏光层形成用组合物中含有的聚合性液晶化合物的取向,故而优选。
偏光层形成用组合物中二色性色素的含量,可以根据该二色性色素的种类等适当调节,通常相对于聚合性液晶化合物的含量100质量份,为0.1质量份以上50质量份以下。优选0.1质量份以上20质量份以下,更优选0.1质量份以上15质量份以下。二色性色素的含量,如果是在该范围内,可以在不打乱聚合性液晶化合物的取向的情况下,使该聚合性液晶化合物聚合,故而优选。
接着,对使用偏光层形成用组合物在相位差膜上、优选在取向层上形成偏光层的方法进行说明。
首先,在相位差膜上涂敷偏光层形成用组合物形成偏光层形成用涂敷膜。此时,优选在相位差膜上的要形成偏光层的面上预先设置取向层。这样的取向层的形成方法举例有,在液晶相位差层形成的说明中已经记述的与取向层的形成方法相同的方法。偏光层与相位差膜之间设置的取向层,与液晶相位差层与相位差膜之间设置的取向层相同,优选光取向层。规定偏光层与相位差膜之间设置的取向层的厚度,使得本圆偏振光板的总厚度不明显地超过后述范围,通常为10~1000nm。本发明中,必须在相对于作为基板的相位差膜的慢轴既不水平也不垂直地照射偏光,实际上优选相对于相位差膜的慢轴为15°或者-15°的方向照射。
作为取向层上涂敷偏光层形成用组合物的方法,举例有与取向层形成用组合物的涂敷方法中例示的方法相同的方法。
接着,在偏光层形成用涂敷膜中所含的聚合性液晶化合物不会聚合的条件下通过干燥除去溶剂,形成干燥覆膜。干燥方法可举例如自然干燥法、通风干燥法、加热干燥以及减压干燥法等。接着,优选使干燥覆膜中所含的聚合性液晶组合物的液晶态成为向列相后,再将该向列相相转移为近晶相。为了像这样经由向列相而形成近晶相,可采用如,加热至干燥覆膜中所含的聚合性液晶化合物相转移为向列相的液晶态的温度以上,接着冷却直至该聚合性近晶液晶化合物呈现近晶相的液晶态时的温度的方法。
使干燥覆膜中的聚合性液晶化合物成为近晶液晶态,或者经由向列液晶态成为近晶液晶态,通过测定该聚合性液晶化合物的相变温度,可以容易地得到控制液晶态的条件(加热条件)。
接着对聚合性液晶化合物的聚合工序进行说明。在这里,对使偏光层形成用组合物中含有光聚合引发剂,使干燥覆膜中的聚合性液晶化合物的液晶态呈为近晶相后,在保持该近晶相的液晶态的情况下,使该聚合性液晶化合物进行光聚合的方法进行详述。光聚合中,作为照射干燥覆膜的光,根据该干燥覆膜中所含的光聚合引发剂的种类或者聚合性液晶化合物的种类(特别是聚合性液晶化合物具有的聚合性基团的种类)及其量,可以适当地通过由可见光、紫外光、以及激光所成群中选择的光或活性电子束来进行。这其中,从容易控制聚合反应的进行或光聚合中涉及的装置为本领域中常用的装置这一点出发,优选紫外光。因此,优选选用可以通过紫外光进行光聚合的上述偏光层形成用组合物中含有的聚合性液晶化合物或光聚合引发剂的种类。此外,聚合时,照射紫外光的同时可以通过适当的冷却方法,冷却干燥覆膜控制聚合温度。通过采用这样的冷却方法,有着在更低温下实施聚合性液晶化合物的聚合,相位差膜中即使使用耐热性低的材料也可以适当地形成偏光层的优点。另外,光聚合时,通过进行遮蔽或显影,可以得到有图案的偏光层。
通过进行以上之类的光聚合,上述聚合性液晶化合物保持在近晶相、优选已例示的高次近晶相的液晶态进行聚合形成偏光层。聚合性液晶化合物保持在近晶相的液晶态聚合得到的偏光层,伴随着上述二色性色素的作用,有着与以往的主客体型偏光层即保持在向列相的液晶态使聚合性液晶化合物等聚合得到的偏光层相比较,偏光性能更好的优点。进一步地,与只涂敷二色性色素或溶致液晶的比较,有着强度更优异的优点。
规定这样形成的偏光层的厚度,使得本圆偏振光板的总厚度不显著超过后述范围,例如优选0.5μm以上10μm以下的范围,进一步优选1μm以上5μm以下。
以上,可以通过已说明的本制造方法制造本圆偏振光板,在这里已说明的本制造方法中的液晶相位差层形成工序以及偏光层形成工序的顺序可以反过来。此处已说明的本制造方法,是按照准备工序、液晶相位差层形成工序以及偏光层形成工序这个顺序实施的方法,按照准备工序、偏光层形成工序以及液晶相位差层形成工序这个顺序实施也可以得到本圆偏振光板。各种情况下各工序的条件上文中已经说明。
以上,只对本发明中圆偏振光板的制造方法的概要进行了说明,商业中制造圆偏振光板时,要求是可以连续制造本偏光板的方法。作为这样的连续的制造方法的适宜的例子例如有卷对卷(Roll to Roll形式)的方法(以下,根据场合称之为“连续的本制造方法”。)。
作为连续的本制造方法的一个实施方式可举例如
(i)准备相位差膜卷绕在卷芯上的滚筒的工序;
(ii)连续地从该滚筒绕出该相位差膜的工序;
(iii)在该相位差膜上涂敷取向层形成用组合物,连续在该相位差膜上形成第一取向层的工序;
(iv)在(iii)中形成的第一取向层上涂敷液晶相位差层形成用组合物,连续在第一取向层上形成液晶相位差层的工序;
(v)在该相位差膜上的与形成该液晶相位差层的面相反的面上,涂敷取向层形成用组合物,连续在该相位差膜上形成第二取向层的工序;
(vi)在(v)中形成的第二取向层上涂敷偏光层形成用组合物,连续在第二取向层上形成偏光层,得到本圆偏振光板的工序;
(vii)将连续得到的本圆偏振光板卷绕在第2卷芯上,得到第2滚筒的工序。
以下,参照图2说明该连续的本制造方法,该图中,省略了相当于(iii)以及(v)的取向层的形成的具体情况。
首先,在(i)中,准备卷绕有相位差膜的滚筒210的工序。
(ii)由第1滚筒210连续的绕出相位差膜110、(iii)中,在相位差膜的一个面上,形成第一取向层(图中没有显示),在此面上形成取向层,得到第1积层板120。
接着,(iv)中,在(iii)中形成的第一取向层上形成液晶相位差层。具体地,使用涂敷装置211A涂敷液晶相位差层形成用组合物,在该取向层上形成液晶相位差层形成用涂敷膜。通过干燥装置212A一起除去形成的上述涂敷膜与相位差膜的溶剂等。进一步地,通过光照射装置213A进行光照射,得到设置了相位差层与液晶相位差层的第2积层板140。
接着,(v)中,在第2积层板140的与设有液晶相位差层的面相反的面上,形成第二取向层(图中没有显示),得到形成有第二取向层的第3积层体。
在(v)中得到的第3积层板150的第二取向层上,在(vi)中形成偏光层。具体地,使用涂敷设备211B涂敷偏光层形成用组合物,在第二取向层上形成偏光层形成用涂敷膜。通过干燥装置212B一起除去形成的上述涂敷膜与相位差膜的溶剂等。进一步地,通过光照射装置213B进行光照射,得到按液晶相位差层、相位差层与偏光层这样的顺序设置的本圆偏振光板100。
将连续得到的本圆偏振光板100卷绕在第2卷芯上,得到第2滚筒220。
本圆偏振光板的总厚度,与要求薄型化的显示装置相适宜。这样的厚度,通常为20~200μm,优选20~100μm。
进一步地根据本圆偏振光板的用途,将这样得到的本圆偏振光板100按期望的尺寸裁剪,作为显示装置的构件使用。
优选的本圆偏振光板是控制液晶相位差层、相位差层以及偏光层的慢轴等所成的角度的。
参照图1显示本圆偏振光板100的优选方式。本圆偏振光板100中,优选相位差层1具有1/2波长板功能的,并且液晶相位差层具有1/4波长板功能的。然后,液晶相位差层2(1/4波长板)的慢轴相对于相位差层1(1/2波长板)的慢轴所成的角度中的小角度(AG2)与偏光层3的吸收轴或者透过轴相对于相位差层1(1/2波长板)的慢轴所成的角度中的小角度(AG3)优选分别为以下组合。
·AG2实际为60°、AG3实际为-15°的组合,
·AG2实际为90°、AG3实际为-22.5°的组合。
本圆偏振光板可以用于各种显示装置中。显示装置是具有显示元件的装置,其含有作为发光源的发光元件或者发光装置。作为显示装置可举例如,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、电子发射显示装置(例如场致发射显示装置(FED)、表面场发射显示装置(SED)、电子纸(使用电子油墨或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、具有数字微镜装置(DMD)的显示装置)以及压电陶瓷显示器等。液晶显示装置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以及投影型液晶显示装置等的任一个。这些显示装置可以是表示2维图像的显示装置,也可以是显示3维立体图像的显示装置。特别是可以在有机电致发光(EL)显示装置或者无机电致发光(EL)显示装置中有效使用。
作为具有本圆偏振光板的显示装置的一例,参照图4对EL显示装置(以下根据场合称之为“本EL显示装置”。)进行说明。本EL显示装置30,是在形成像素电极35的基板33上,层积作为发光源的有机功能层36以及阴极电极37层积而成。夹持有基板33,在与有机功能层36相反的一侧配置本圆偏振光板100。对像素电极35施加正电压,阴极电极37施加负电压,像素电极35以及阴极电极37间通入直流电流使有机功能层36发光。作为发光源的有机功能层36由电子输送层、发光层以及空穴输送层等组成。由有机功能层36射出的光经过像素电极35、层间绝缘膜34、基板33、本圆偏振光板100。虽然是对具有有机功能层36的有机EL显示装置进行了说明,其也适用于具有无机功能层的无机EL显示装置。
制造本EL显示装置30时,首先在基板33上形成薄膜晶体管40期望的形状。之后使层间绝缘膜34成膜,接着用溅镀法使像素电极35成膜,形成图案,然后,层积有机功能层36。
接着,在基板33的与设有薄膜晶体管40的一面相反的面上,设置本圆偏振光板100。这时,将本圆偏振光板100的相位差层2配置在基板33侧。
接着对本EL显示装置30的本圆偏振光板110之外的构件进行简单说明。
作为基板33,举例有蓝宝石玻璃基板、石英玻璃基板、苏打玻璃基板以及氧化铝等陶瓷基板;铜等金属基板;塑料基板等。图中虽然没显示,基板33上可以形成热传导性膜。作为热传导性膜举例有金刚石薄膜(DLC等)等。像素电极35为反射型时,光向与基材33反向的方向出射。因此,不止可以使用透明材料,还可以使用不锈钢等非透明材料。基板可以是单独形成的,也可以是多个基板用胶粘剂贴合而成的层积基板。此外,这些基板并不限定于板状,也可以是膜状。
作为薄膜晶体管40例如可使用多晶硅晶体管等。薄膜晶体管40设置于像素电极35的端部,其大小在10~30μm左右。另外,像素电极35的大小在20μm×20μm~300μm×300μm左右。
基板33上设有薄膜晶体管40的电极丝,电极丝的电阻小,具有与像素电极35通电后将电阻值抑制得较低的功能,一般地,其电极丝使用Al、Al以及过渡金属(Ti除外)、Ti或者氮化钛(TiN)的任意1种或者2种以上。
薄膜晶体管40与像素电极35之间设置有层间绝缘膜34。层间绝缘膜34可以是将SiO2等的氧化硅、氮化硅等无机系材料溅镀或真空蒸镀所成膜、SOG(旋涂玻璃法)上形成的氧化硅层、光刻胶、聚酰亚胺以及丙烯酸树脂等树脂系材料的涂膜等、具有绝缘性的材料的任一项。
层间绝缘膜34上形成肋状物41。肋状物41配置于像素电极35的周围(相邻像素之间)。作为肋状物41的材料举例有丙烯酸树脂以及聚酰亚胺树脂等。肋状物41的厚度优选1.0μm以上3.5μm以下,更优选1.5μm以上2.5μm以下。
接着对由作为透明电极的像素电极35与作为发光源的有机功能层36和阴极电极37形成的EL元件进行说明。有机功能层36具有分别至少1层的空穴输送层以及发光层,例如依次具有电子注入输送层、发光层、空穴输送层以及空穴注入层。
作为像素电极35,可举例如,ITO(掺锡氧化铟)、IZO(掺锌氧化铟)、IGZO、ZnO、SnO2以及In2O3等。特别优选ITO或IZO。对于像素电极35的厚度,具有可以充分地注入空穴的一定以上的厚度即可,优选为10~500nm左右。
像素电极35可以通过蒸镀法(优选溅镀法)形成。对溅镀气体没有特别限制,可以使用Ar、He、Ne、Kr以及Xe等惰性气体或者这些的混合气体。
构成阴极电极37的材料可使用举例如,K、Li、Na、Mg、La、Ce、Ca、Sr、Ba、Al、Ag、In、Sn、Zn以及Zr等金属元素,为了提高电极的工作稳定性,优选使用由例示的金属元素中选择2种成分或者3种成分的合金系,作为合金系,优选例如Ag·Mg(Ag:1~20at%)、Al·Li(Li:0.3~14at%)、In·Mg(Mg:50~80at%)以及Al·Ca(Ca:5~20at%)等。
阴极电极37通过蒸镀法以及溅镀法等形成。优选阴极电极37的厚度在0.1nm以上,更优选为1~500nm以上。
空穴注入层具有使由像素电极35注入空穴变得容易的功能,空穴输送层具有输送空穴的功能以及妨碍电子的功能,称之为电荷注入层或电荷输送层。
发光层的厚度、空穴注入层与空穴输送层的合并厚度以及电子注入输送层的厚度没有特别限定,根据形成方法可不同,优选5~100nm左右的。空穴注入层或空穴输送层可以使用各种有机化合物。空穴注入输送层、发光层以及电子注入输送层的形成中,从可以形成均质薄膜这一点考虑,可以使用真空蒸镀法。。
作为发光源的有机功能层36,可以使用利用单线态激子的发光(荧光)的材料、利用三线态激子的发光(磷光)的材料、含有利用单线态激子的发光(荧光)的材料与利用三线态激子的发光(磷光)的材料的材料、通过有机物形成的材料、含有通过有机物形成的材料与通过无机物形成的材料的材料、高分子材料、低分子材料、含有高分子材料与低分子材料的材料等。但是不限定于此,使用作为EL元件所用的公知的各种各样材料的有机功能层36可以用于本EL显示装置30中。
阴极电极37与封装盖39之间的空间中配置有干燥剂38,因为有机功能层36不耐湿。通过干燥剂38吸收水分可以防止有机功能层36的劣化。
图3表示本EL显示装置30的其他方式的截面构成的概略图。该本EL显示装置30具有使用了薄膜封止膜42的封闭结构,也可以由阵列基材的反面得到出射光。
作为薄膜封止膜42,优选使用在电解电容的膜上蒸镀有DLC(类金刚石)的DLC膜。DLC膜有非常难以被水分渗透的特性,防湿性能较高。同时,可以将DLC膜等直接蒸镀在阴极电极37的表面形成。同时,也可以树脂薄膜和金属薄膜多层层积形成薄膜封止膜42。
具有本圆偏振光板100的本EL显示装置,因为本圆偏振光板100具有极其优异的防反射性能,在明处观察时没有黑色的着色,其作为显示装置,特性优异。
【实施例】
以下,通过实施例进一步地详细说明本发明。下述实施例中的"%"以及“份”,只要没有特别记载,就表示质量%以及质量份。
实施例1
(液晶相位差层形成用组合物(1)的配制)
混合下述成分,在80℃时搅拌1小时,得到液晶相位差层形成用组合物(1)。
聚合性液晶化合物;商品名LC-242BASF社制 100份
聚合引发剂;
2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗琳基丙烷-1-酮
(イルガキュア(Irgacure)907:汽巴精化有限公司(チバスペシャルテイケミカルズ社)制)3份
溶剂;环戊酮 250份
(光取向层形成用组合物(1)的配制)
混合下述成分,在80℃下搅拌1小时,得到光取向层形成用组合物(1)。
光致取向性材料; 5份
溶剂;环戊酮 95份
(偏光层形成用组合物(1)的配制)
混合下述成分,在80℃下搅拌1小时,得到含有二色性色素的偏光层形成用的组合物)
聚合性液晶化合物;
化合物(2-6) 75份
化合物(2-7) 25份
二色性色素;
二色性色素(1-1-1) 2.5份
二色性色素(1-1-2) 2.5份
二色性色素(1-3-1) 2.5份
聚合引发剂;
2-二甲基氨基-2-苯酰-1-(4-吗啉代基苯基)丁烷-1-酮(イルガキュア(Irgacure)369:汽巴精化有限公司(チバスペシャルティケミカルズ社)社制)6份
流平剂;
聚丙烯酸酯化合物(BYK-361N;BYK-Chemie社制) 1.5份
溶剂;环戊酮 250份
(相变温度的测定)
将偏光层形成用组合物(1)涂敷在玻璃上,干燥,制作样品,用偏光显微镜进行织构观察确认相变温度。由偏光层形成用组合物(1)得到的干燥覆膜,将其升温至140℃后,降温时,在108℃时相转变为向列相,在101℃时相转变为近晶A相,在76℃时相转变为近晶B相。
(本圆偏振光板的制造)
1.第二取向层的形成
相位差膜使用为环状烯烃系树脂的一轴拉伸膜的1/2波长板(ゼオノア(ZEONOR)膜,日本瑞翁株式会社,平面内相位差值Ro:270nm)。
通过棒式涂层法在该相位差膜上涂敷光取向层形成用组合物(1),60℃下在干燥烤箱中加热干燥1分钟。对得到的光取向诱导层照射偏光UV,形成光取向层。使用UV照射装置(SPOTCURESP-7;ウシオ电机株式会社制),在波长365nm下测定强度为100mJ的条件下照射偏光UV。此外,偏光UV的偏光方向与相位差膜所构成的相位差层的慢轴成角15°下进行。
2.偏光层的形成
通过棒式涂层法在第二取向层上涂敷偏光层形成用组合物(1),120℃下在干燥烤箱中加热干燥1分钟。冷却至室温得到干燥覆膜。使用UV照射装置(SPOT CURESP-7;ウシオ电机株式会社制),对得到的干燥覆膜照射曝光量1200mJ/cm2(365nm基准)的紫外线,形成偏光层,得到带有偏光层的相位差膜(1)。此时通过激光显微镜(奥林巴斯株式会社制OLS3000)测定偏光层的厚度,为1.9μm。
3.第一取向层的形成
在得到的带偏光层的相位差膜(1)的与偏光层这一面相对的面上通过棒式涂层法涂敷光取向层形成用组合物(1),在60℃下的干燥烤箱中加热干燥1分钟。然后,对得到的光取向诱导层实施偏光UV照射处理形成光取向层。照射偏光UV的条件与上述第二取向层相同。偏光UV的偏光方向是与由相位差膜形成的相位差层的慢轴成角60°(此时,偏光膜的吸收轴是-15°)。
4.相位差层的形成
通过棒式涂层法在第一取向层上涂敷液晶相位差层形成用组合物(1),50℃下在干燥烤箱中加热干燥1分钟,然后,冷却至室温得到干燥覆膜。使用UV照射装置(SPOTCURESP-7;ウシオ电机株式会社制),对得到的干燥覆膜照射露光量500mJ/cm2(365nm基准)的紫外线,形成液晶相位差层,得到本圆偏振光板(1)。此时通过激光显微镜(奥林巴斯株式会社制OLS3000)测定相位差层的厚度,为1.0μm。通过接触式膜厚仪测定本圆偏振光板(1)的总厚度,为46μm。
(本圆偏振光板(1)的评价)
1.X射线衍射测定
通过X射线衍射装置X’PertPROMPD(スペクトリス株式会社制)对本圆偏振光板(1)的偏光层进行X射线衍射测定。使用Cu作为靶,在X射线管电流40mA、X射线管电压45kV的条件下产生的X射线通过固定发散狭缝1/2°从摩擦方向入射(预先求出位于偏光层下的取向层的摩擦方向),在扫描范围2θ=4.0~40.0°的范围内以2θ=0.01671°的步宽进行扫描测定的结果,在2θ=20.12°附近得到半峰宽度(FWHM)=大约0.29°的尖锐的布拉格峰(摩擦峰)。此外,与取向方向垂直的方向的入射也得到同等结果。根据峰位置求出的晶格周期(秩序周期)(d)大约是由此可知形成了反映高次近晶相的结构。
2.反射率的测定
为了确认本圆偏振光板(1)的有用性,如下测定反射率。使用粘合剂贴合制成的本圆偏振光板(1)的液晶相位差层侧与反射板(镜面铝板),准备测定样品。
使用分光光度计(岛津制作所株式会社制UV-3150),对于测定样品,以法线方向12°入射波长400至700nm的范围的光,步长为2nm,测定反射光的反射率,以只设有反射板而没贴合本圆偏振光板(1)时,测定的反射率为100%,进行比较,400至700nm范围内的光,其任一波长在1~10%左右,可以在贯通整个的可见光域内得到充分的防反射特性。
实施例2
与实施例1相同,在相位差膜的一个面上形成光取向层(偏光UV的偏光方向相对于相位差膜的慢轴为60°),在此光取向层上形成液晶相位差层。然后,在带液晶相位差的相位差膜的与液晶相位差的面相对的面上,形成光取向层(偏光UV的偏光方向相对于相位差膜的慢轴为15°),在此光取向层上进一步地形成偏光层,制作本圆偏振光板(2)。
通过接触式膜厚仪测定本圆偏振光板(2)的总厚度,为46μm。
与实施例1同样,使用粘合剂将本圆偏振光板(2)贴合在反射板上,测定反射率,在400至700nm范围内的光,任一波长均在1~10%左右,可以在贯通整个的可见光域内得到充分的防反射特性。
比较例1
使用环状烯烃系树脂的一轴拉伸膜的1/4波长板(ゼオノア(ZEONOR)膜,日本瑞翁株式会社,平面内相位差值Ro:138nm)作为相位差膜,与实施例1同样,在相位差膜的一个面上形成光取向层(偏光UV的偏光方向相对于相位差膜的慢轴为45°),在此光取向层上进一步地形成偏光层,制作圆偏振光板(3)。
与实施例1同样,使用粘合剂将圆偏振光板(3)贴合在反射板上,测定反射率,在500~600nm的光,反射率良好,在1~10%左右,但是,400~500nm以及600~700nm的光,其反射率在10%以上,反射光呈现蓝紫色,不具有充分的防反射功能。
参考例1
将作为偏光板的碘-PVA偏光板(スミカラン住友化学株式会社制厚度105μm)切为100×100mm的小片,使吸收轴为0°,将实施例1中使用的1/2波长板切为100×100mm的小片,使慢轴为15°,将比较例1中使用的1/4波长板切为100×100mm的小片,使慢轴为75°。使用丙烯酸系胶粘剂(膜厚25μm)进行片贴合,将各个膜作成偏光板+1/2波长板+1/4波长板,制成圆偏振光板(4)。
与实施例1同样,使用粘合剂将圆偏振光板(4)贴合在反射板上,测定反射率,在400至700nm范围内的光,任一波长均在1~10%左右,可以在贯通整个的可见光域内得到充分的防反射特性。但是,通过接触式膜厚仪测定其总厚度为240μm,大约为本圆偏振光板(1)的5倍厚。
产业上的可利用性
本发明的圆偏振光板(本圆偏振光板)在有机EL显示装置等中有用。

Claims (6)

1.一种圆偏振光板,其依次设置有
由含有聚合性液晶化合物的液晶相位差层形成用组合物形成的液晶相位差层,
由高分子膜经拉伸形成的相位差膜构成的相位差层,和
由含有二色性色素和聚合性液晶化合物的偏光层形成用组合物形成的偏光层,
所述相位差层为1/2波长板,并且所述液晶相位差层为1/4波长板,
所述偏光层形成用组合物中所含的所述聚合性液晶化合物是呈现近晶相的液晶状态的化合物,
所述偏光层,在X射线衍射测定中得到布拉格峰,
所述液晶相位差层与所述相位差层之间设有第1取向层,并且所述相位差层与所述偏光层之间设有第2取向层,
所述液晶相位差层是通过将所述液晶相位差层形成用组合物涂敷在第1取向层上形成的,
所述偏光层是通过将所述偏光层形成用组合物涂敷在第2取向层上形成的,
所述液晶相位差层的慢轴相对于相位差层的慢轴所成的角度中的小角度AG2,
与偏光层的吸收轴或者透过轴相对于相位差层的慢轴所成的角度中的小角度AG3为以下的组合,
(1)AG2实际为60°、AG3实际为-15°的组合,或者
(2)AG2实际为90°、AG3实际为-22.5°的组合。
2.如权利要求1所述的圆偏振光板,所述第1取向层和/或所述第2取向层由含有光致取向性材料的取向层形成用组合物形成。
3.一种圆偏振光板的制造方法,具有以下的准备工序、液晶相位差层形成工序以及偏光层形成工序,
准备工序:准备高分子膜经拉伸形成的相位差膜的工序;
液晶相位差层形成工序:在该相位差膜的一侧的面上设置第1取向层,在所述第1取向层上涂敷含有聚合性液晶化合物的液晶相位差层形成用组合物,由涂敷的液晶相位差层形成用涂敷膜形成液晶相位差层的工序;
偏光层形成工序:在该相位差膜的另一侧的面上设置第2取向层,在所述第2取向层上涂敷含有二色性色素和聚合性液晶化合物的偏光层形成用组合物,由涂敷的偏光层形成用涂敷膜形成偏光层的工序,
其中,所述相位差层为1/2波长板,所述液晶相位差层为1/4波长板,所述液晶相位差层的慢轴相对于相位差层的慢轴所成的角度中的小角度AG2,
与偏光层的吸收轴或者透过轴相对于相位差层的慢轴所成的角度中的小角度AG3为以下的组合,
(1)AG2实际为60°、AG3实际为-15°的组合,或者
(2)AG2实际为90°、AG3实际为-22.5°的组合。
4.一种显示装置,其具有权利要求1或2所述的圆偏振光板与显示元件。
5.如权利要求4所述的显示装置,其配备有液晶盒或者有机EL元件作为显示元件。
6.如权利要求4所述的显示装置,其配备有触摸面板作为显示元件。
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