CN103842858B - 长条型图案取向膜及使用其的长条型图案相位差薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明的主要目的在于提供一种可容易且大量地制造图案相位差薄膜的长条型图案取向膜。本发明通过提供一种长条型图案取向膜而解决上述问题,所述长条型图案取向膜的特征在于:其为长条状,且具有含有光取向材料的取向层,上述取向层包含第1取向区域和第2取向区域,所述第1取向区域使具有折射率异向性的棒状化合物沿固定的方向排列,所述第2取向区域使上述棒状化合物沿与上述第1取向区域不同的方向排列。
Description
技术领域
本发明涉及一种可容易且大量地制造图案相位差薄膜的长条型图案取向膜。
背景技术
作为平板显示器,现在主流为二维显示的平板显示器,但近年来,能够进行三维显示的平板显示器开始受到注目,也存在一部分市售品。而且,倾向于在今后的平板显示器中理所应当地要求能够进行三维显示作为其性能,因而在广泛的领域中正在推进能够进行三维显示的平板显示器的研究。
在平板显示器中进行三维显示时,通常必需对视听者以某种方式分别地显示右眼用影像与左眼用影像。作为分别地显示右眼用影像与左眼用影像的方法,已知有例如称为“被动方式”的方法。参照附图对如上所述的被动方式的三维显示方式进行说明。图19是表示被动方式的三维显示的一例的概略图。如图19所示,在该方式中,首先,将构成平板显示器的像素呈图案状分割为右眼用影像显示像素与左眼用影像显示像素这2种的多个像素,使一组像素显示右眼用影像,使另一组像素显示左眼用影像。另外,使用直线偏振片、及形成了与该像素的分割图案相对应的图案状的相位差层的图案相位差薄膜,将右眼用影像与左眼用影像转换为相互处于正交关系的圆偏振光。进而,使视听者佩戴对右眼用透镜与左眼用透镜采用相互正交的圆偏振光透镜的圆偏振光眼镜,使右眼用影像仅通过右眼用透镜,且使左眼用影像仅通过左眼用透镜。以上述方式使右眼用影像仅到达右眼,使左眼用影像仅到达左眼从而能够进行三维显示的方式即为被动方式。
上述的被动方式中,存在如下的优点:通过使用上述图案相位差薄膜和对应的圆偏振光眼镜,可容易地实现三维显示。
然而,如上所述,在被动方式中,必需使用图案相位差薄膜,但现状是对于如上所述的图案相位差薄膜尚未广泛地进行研究、开发,作为标准的技术也还没有确立。就该方面而言,在专利文献1中,公开了包含如下各部件作为图案相位差薄膜的图案相位差板,所述部件为:光取向膜,其在玻璃基板上取向规制力被控制成图案状;及相位差层,其形成于该光取向膜上,且以液晶化合物的排列与上述光取向膜的图案相对应的方式构图。然而,如上所述的专利文献1中公开的图案相位差板必需使用玻璃板,故而价格较高,且无法大量地制造大面积的图案相位差板,在实用性上存在难点。
根据如上所述的情况,关于具有实用性的图案相位差薄膜仍然处于研究开发阶段,几乎不存在达到被一般人所知程度的图案相位差薄膜,其结果是,存在尚未获得能够利用廉价且简易的方法大量地制造、并且能够显示三维影像的显示装置的问题。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2005-49865号公报
发明内容
(发明所要解决的问题)
本发明鉴于如上所述的情况而完成,其主要目的在于提供一种可容易且大量地制造图案相位差薄膜的长条型图案取向膜。
(解决问题的手段)
为解决上述课题,本发明提供一种长条型图案取向膜,其特征在于:其为长条状,且具有含有光取向材料的取向层,所述取向层包含第1取向区域和第2取向区域,所述第1取向区域使具有折射率异向性的棒状化合物沿固定的方向排列,所述第2取向区域使所述棒状化合物沿与所述第1取向区域不同的方向排列。
根据本发明,通过包含第1取向区域及第2取向区域,可利用涂布棒状化合物,容易地形成包含与棒状化合物的排列方向不同的第1相位差区域及第2相位差区域的相位差层。
另外,通过为长条状,可容易地形成能大量形成图案相位差薄膜的长条型图案相位差薄膜。另外,通过为长条状,可使制造制程的自由度较高。
在本发明中,优选在上述第1取向区域及上述第2取向区域形成有在长边方向上相互平行的带状图案。
其原因在于,这样易于使形成有上述第1相位差区域及第2相位差区域的图案与显示设备中所使用的彩色滤光片等中形成有像素的图案呈对应关系。另外,准备卷绕成辊状的长条状的取向层,一面将该辊状的长条状的取向层卷开一面搬送,并且一面连续地搬送一面照射偏振光紫外线,由此可容易且大量地形成。
在本发明中,优选使上述第1取向区域及上述第2取向区域的上述棒状化合物排列的方向相差90°。其原因在于,在如上所述的图案取向膜上形成有相位差层时,可在相位差层中包含的第1相位差区域与上述第2相位差区域中使折射率成为最大的方向(慢轴(solwaxis)方向)形成相互正交的关系,而可更佳地用于制造3D显示设备。
在本发明中,优选使上述第1取向区域及上述第2取向区域的上述棒状化合物排列的方向相对于长边方向分别为0°及90°的方向,或使上述第1取向区域及上述第2取向区域的上述棒状化合物排列的方向相对于长边方向分别为45°及135°的方向。
其原因在于,通过如上所述的排列方向,例如可较佳地用于TN(Twisted Nematic,扭曲向列)方式的3D液晶显示设备。
其原因在于,通过为如上所述的排列方向,例如可较佳地用于VA(VerticalAlignment,垂直取向)方式或IPS(In Plane Switching,共平面切换)方式的3D液晶显示设备。
在本发明中,优选于上述取向层上形成有透明薄膜基材。其原因在于,可使取向层的形成变得容易。
在本发明中,优选在上述透明薄膜基材的与形成有上述取向层的面相反的面上形成有抗反射层和/或防眩层。其原因在于,当制造显示设备时,可形成能获得显示质量良好的显示设备的图案相位差薄膜。
本发明提供一种长条型图案相位差薄膜,其特征在于,包含:上述长条型图案取向膜;及相位差层,其形成于上述长条型图案取向膜的上述取向层上,且含有具有折射率异向性的棒状化合物。
根据本发明,通过包含上述长条型图案取向膜,而可包含棒状化合物的排列方向不同的第1相位差区域及第2相位差区域。
因此,可容易且大量地形成可应用于三维显示设备的图案相位差薄膜。
另外,通过为长条状,而可使图案相位差薄膜的制造制程的自由度较高。
在本发明中,优选上述相位差层的面内延迟值(retardation)相当于λ/4份。由此,通过上述第1相位差区域与第2相位差区域的直线偏振光可分别成为相互处于正交关系的圆偏振光,因此通过使上述相位差层的面内延迟值相当于λ/4份,可使本发明的长条型图案位相位差薄膜更佳地用于制造3D显示设备。
在本发明中,优选于上述相位差层上依次形成有粘着层及隔离件。其原因在于可使与其他构件的贴合变得容易。
(发明效果)
根据本发明的长条型图案取向膜,能够实现可容易且大量地制造图案相位差薄膜的效果。
附图说明
图1是图2的A-A线剖面图。
图2是表示本发明的长条型图案取向膜的一例的概略平面图。
图3是表示本发明的长条型图案取向膜的其他例的概略平面图。
图4是表示本发明的长条型图案取向膜的其他例的概略剖面图。
图5是表示本发明的长条型图案取向膜的制造方法的一例的工序。
图6是表示本发明的长条型图案取向膜制造装置的一例的概略图。
图7是表示本发明的长条型图案取向膜制造装置的其他例的概略图。
图8是对本发明中使用的曝光工序进行说明的说明图。
图9是对本发明中使用的曝光工序进行说明的说明图。
图10是对本发明中使用的曝光工序进行说明的说明图。
图11是对本发明中使用的曝光工序进行说明的说明图。
图12是对本发明中使用的曝光工序进行说明的说明图。
图13是图15的B-B线剖面图。
图14是图15的B-B线立体图。
图15是表示本发明的长条型图案相位差薄膜的一例的概略平面图。
图16是表示本发明的长条型图案相位差薄膜的其他例的概略剖面图。
图17是表示本发明的长条型图案相位差薄膜制造装置的一例的概略图。
图18是表示本发明的长条型图案相位差薄膜制造装置的其他例的概略图。
图19是表示可利用被动方式显示三维影像的液晶显示设备的例的概略图。
具体实施方式
本发明涉及一种长条型图案取向膜及使用其的长条型图案相位差薄膜。
以下,详细地对本发明的长条型图案取向膜及长条型图案相位差薄膜进行说明。
A.长条型图案取向膜
首先,对本发明的长条型图案取向膜进行说明。
本发明的长条型图案取向膜的特征在于:其为长条状,且具有含有光取向材料的取向层,上述取向层包含第1取向区域和第2取向区域,所述第1取向区域使具有折射率异向性的棒状化合物沿固定的方向排列,所述第2取向区域使所述棒状化合物沿与所述第1取向区域不同的方向排列。
参照图对如上所述的本发明的长条型图案取向膜进行说明。图1是图2的A-A线剖面图,图2是表示本发明的长条型图案相位差薄膜的一例的概略平面图。如图1及图2所示,本发明的长条型图案取向膜10包含:长条状的透明薄膜基材1及形成于上述透明薄膜基材1上,为长条状且含有光取向材料的取向层2,上述取向层2包含:第1取向区域2a,其使上述棒状化合物沿固定的方向排列;及第2取向区域2b,其使上述棒状化合物沿与上述第1取向区域2a不同的方向排列。
予以说明,在该例中,第1取向区域具有使棒状化合物沿与长边方向(长条方向)正交的方向排列的取向规制力,第2取向区域具有使棒状化合物沿与长边方向平行的方向排列的取向规制力。另外,第1取向区域2a及第2取向区域2b分别形成为与长边方向(长条方向)平行的W1宽度、W2宽度的带状。
予以说明,所谓长条状,是指几何学上为长方体或与长方体类似的形状中,尤其长度远大于宽度及厚度,且厚度远小于长度及宽度的形状。例如,是指为带状的形状且为能够卷绕成辊状的程度的长度的形状。作为如上所述的长条型图案相位差薄膜的长度,根据对制造装置可设置的重量等任意地决定即可,具体而言,长度优选设为10m以上的范围内,其中,优选设为50m~5000m的范围内,特别优选设为100m~4000m的范围内。
另外,长度优选相对于宽度为10倍以上,其中,优选50倍~5000倍的范围内,特别优选100倍~4000倍的范围内。另外,厚度优选宽度的1/1000倍~1/1000000倍的范围内,尤其,就具体的厚度而言,取向层优选0.01μm~1.0μm,相位差层优选0.5μm~2μm,透明薄膜基材优选10~1000μm的范围内。其原因在于处理性等优异。
根据本发明,通过包含第1取向区域及第2取向区域,而可利用涂布棒状化合物,容易地形成包含棒状化合物的排列方向不同的第1相位差区域及第2相位差区域的相位差层。
另外,通过为长条状,可利用连续地涂布棒状化合物,容易地形成能大量形成图案相位差薄膜的长条型图案相位差薄膜。另外,通过为长条状,可使长条型图案相位差薄膜的制造制程的自由度较高,例如可制成辊状加以保存,或可在以辊状保存的状态下卷出而形成长条型图案相位差薄膜等。
本发明的长条型图案取向膜至少包含取向层。
以下,详细地对本发明的长条型图案取向膜的各构成进行说明。
1.取向层
本发明中使用的取向层为长条状且含有光取向材料。
另外,其具有当形成相位差层时使棒状化合物排列的功能。而且,本发明中使用的取向层通过将上述第1取向区域及第2取向区域呈图案状形成于表面,从而可依据该图案使第1相位差区域与上述第2相位差区域呈图案状配置于上述相位差层。
(1)第1取向区域及第2取向区域
本发明中的形成于取向层的第1取向区域及第2取向区域均为具有使相位差层中所含有的棒状化合物沿一个方向排列的功能的区域,但使棒状化合物排列的方向互不相同。另外,在本发明中,该第1取向区域及第2取向区域形成为图案状。
本发明中的取向层中形成第1取向区域及第2取向区域的图案可根据本发明的长条型图案取向膜的用途等而适当决定,并无特别限定。作为如上所述的图案,例如可列举带状图案、马赛克状图案、锯齿配置状图案等。其中,在本发明中,优选上述第1取向区域及上述第2取向区域形成为相互平行的带状图案。通过以如上所述的图案形成第1取向区域及第2取向区域,例如在使用利用本发明的长条型图案取向膜而形成的图案相位差薄膜制造液晶显示设备时,易于使形成有上述第1取向区域及上述第2取向区域的图案与液晶显示设备中使用的彩色滤光片中形成有像素的图案呈对应关系。因此,通过上述第1取向区域及上述第2取向区域形成为相互平行的带状图案,可使用本发明的长条型图案取向膜容易地制造3D液晶显示设备。换言之,可使本发明的长条型图案取向膜较佳地用于3D液晶显示设备。
另外,通过上述第1取向区域及上述第2取向区域形成为相互平行的带状图案,在使用本发明的长条型图案取向膜制造等离子显示器、有机EL(Electro-Luminescence,电致发光)或FED(Field Emission Display,场发射显示器)等发光型显示设备时,易于使形成有上述第1取向区域及上述第2取向区域的图案与发光型显示设备中的发光型显示器中形成有像素部的图案隔着偏振片呈对应关系。因此,通过上述第1取向区域及上述第2取向区域形成为相互平行的带状图案,可使用本发明的长条型图案取向膜容易地制造3D发光型显示设备。换言之,可使本发明的长条型图案取向膜较佳地用于3D发光型显示设备。再者,也可根据需要对上述发光型显示设备使用彩色滤光片。
予以说明,作为上述第1取向区域及上述第2取向区域形成为相互平行的带状图案的情况的具体例,例如可列举已说明的图1及图2所示的情况。
在上述第1取向区域及第2取向区域形成为带状图案时,第1取向区域及第2取向区域的宽度可相同,也可不同。然而,在本发明中,优选第1取向区域的宽度与第2取向区域的宽度相同。其原因在于,由于液晶显示设备中使用的彩色滤光片中,通常包含R、G、B等的像素部以同一宽度形成,故而通过将上述第1取向区域及上述第2取向区域的宽度设为同一宽度,在使用本发明的长条型图案取向膜制造能够进行三维显示的液晶显示设备时,易于使形成有上述第1取向区域及上述第2取向区域的图案与液晶显示设备中使用的彩色滤光片中形成有像素部的图案呈对应关系,其结果,可使用本发明的长条型图案取向膜容易地制造3D液晶显示设备。另外,由于发光型显示设备中使用的像素部也以同一宽度形成,故而通过将上述第1取向区域及上述第2取向区域的宽度设为同一宽度,在使用本发明的长条型图案取向膜制造能够进行三维显示的发光型显示设备时,易于使形成有上述第1取向区域及上述第2取向区域的图案与发光型显示设备中使用的形成有像素部的图案呈对应关系,其结果,可使用本发明的长条型图案取向膜容易地制造3D发光型显示设备。在与彩色滤光片的条纹图案进行位置对准时,优选将形成有上述第1取向区域及上述第2取向区域的图案与上述彩色滤光片的条纹图案设为呈对应关系那样的宽度。
作为上述第1取向区域及上述第2取向区域的具体宽度,根据本发明的长条型图案取向膜的用途而适当决定。例如,在将本发明的长条型图案取向膜用于制造能够进行三维显示的液晶显示设备时,上述第1取向区域及第2取向区域的宽度以与液晶显示设备中使用的彩色滤光片中形成有像素部的宽度相对应的方式适当决定。如上所述,上述第1取向区域及第2取向区域的宽度并无特别限定,通常,优选50μm~1000μm的范围内,更优选为100μm~600μm的范围内。
另外,在本发明中,在上述第1取向区域及上述第2取向区域形成为上述带状图案时,也可在上述第1取向区域及上述第2取向区域之间设置吸收光的黑线。在此情况时,黑线的宽度并无特别限定,通常,优选10μm~30μm的范围内。
再者,作为形成有如上所述的黑线的区域,既可为具有取向规制力的区域,也可为不具有取向规制力的区域。
进而,在本发明中,在上述第1取向区域及上述第2取向区域形成为上述带状图案时,作为形成带状图案的方向,并无特别限定。例如,上述带状图案的形成方向既可为与本发明的长条型图案取向膜的长边方向(长条方向)平行的方向,或也可为正交方向,进而,也可为倾斜地交叉的方向。其中,在本发明中,上述带状图案优选带状的形成方向为与长条型图案取向膜的长边方向平行的方向,即,上述第1取向区域及上述第2取向区域形成为在长边方向上相互平行的带状图案。
由此,易于使形成有上述第1相位差区域及第2相位差区域的图案与显示设备中使用的彩色滤光片等中形成有像素的图案呈对应关系。另外,可通过准备卷绕成辊状的长条状的取向层,一面将该辊状的长条状的取向层卷开一面连续地搬送,并且照射偏振光紫外线,而容易且大量地形成。
作为本发明中的第1取向区域及第2取向区域所具有的取向规制力,即,使棒状化合物排列的方向,只要为互不相同即可并无特别限定,优选相差90°。其原因在于,可形成具有使棒状化合物排列的方向正交那样的取向规制力的第1取向区域及第2取向区域,即,可在上述第1相位差区域与上述第2相位差区域中使折射率成为最大的方向(慢轴方向)成为相互正交的关系,故可更佳地用于制造能进行三维显示的显示设备。
再者,所谓相差90°的方向,只要使用本发明的长条型图案取向膜形成能够进行三维显示的显示设备时,可精度良好地进行三维显示即可,并无特别限定,通常,优选90°±3°的范围内,其中,优选90°±2°左右的范围内,其中,优选90°±1°左右的范围内。其原因在于可制成高性能的能够进行三维显示的显示设备。
作为如上所述的使棒状化合物排列的方向相差90°的第1取向区域及第2取向区域的具体例,优选如已说明的图2所示,相对于长条型图案取向膜的长边方向为90°(第1取向区域2a)及0°(第2取向区域2b)的方向,或如图3所示,相对于长边方向为45°(第1取向区域2a)及135°(第2取向区域2b)的方向。其原因在于,通过为90°及0°的方向,例如可较佳地用于TN方式的三维液晶显示设备。另外,通过为45°及135°的方向,例如可较佳地用于VA方式或IPS方式的三维液晶显示设备。
再者,关于图3中的符号,由于表示与图2相同的部件,故省略此处的说明。另外,各取向区域中的箭头的方向为使各个区域中的棒状化合物排列的方向。
(2)光取向材料
本发明中使用的光取向材料是指可通过偏振光紫外线照射而表现取向规制力的材料。另外,“取向规制力”是指使下述的棒状化合物排列的相互作用。
作为如上所述的光取向材料,只要为通过照射偏振光而表现上述取向规制力者,则并无特别限定。如上所述的光取向材料可大致分为通过顺式-反式变化仅使分子形状发生变化而可逆地改变取向规制力的光异构化材料、及通过照射偏振光而使分子本身发生变化的光反应材料。在本发明中,优选使用上述光异构化材料及上述光反应材料中的任一种,但更优选使用光反应材料。如上所述,光反应材料是通过照射偏振光使分子发生反应而表现取向规制力的材料,故而能够不可逆地表现取向规制力。因此,光反应材料在取向规制力的经时稳定性方面更优异。
上述光反应材料可根据通过偏振光照射而发生的反应的类型加以区分。具体而言,可分为通过发生光二聚反应而表现取向规制力的光二聚型材料、通过发生光分解反应而表现取向规制力的光分解型材料、通过发生光结合反应而表现取向规制力的光结合型材料、及通过发生光分解反应与光结合反应而表现取向规制力的光分解-结合型材料等。在本发明中,可优选地使用上述光反应材料的任一种,其中,就稳定性及反应性(感度)等观点而言,更优选为使用光二聚型材料。
本发明中使用的光二聚型材料只要为通过发生光二聚反应可表现取向规制力的材料,则并无特别限定。其中,在本发明中,发生光二聚反应的光的波长优选280nm以上,特别优选280nm~400nm的范围内,进而优选300nm~380nm的范围内。
作为如上所述的光二聚型材料,可例示含有肉桂酸酯、香豆素、苯亚甲基邻苯二甲酰亚胺、苯亚甲基苯乙酮、二苯乙炔、苯乙烯基吡啶、尿嘧啶、喹啉酮、顺丁烯二酰亚胺、或亚肉桂基乙酸衍生物的聚合物。其中,在工序中,优选使用含有肉桂酸酯或香豆素中的至少一方的聚合物、含有肉桂酸酯及香豆素的聚合物。作为如上所述的光二聚型材料的具体例,例如可列举日本专利特开平9-118717号公报、日本专利特表平10-506420号公报、日本专利特表2003-505561号公报、及WO2010/150748号公报、WO2011/1260195公报、WO2011/126021号公报、WO2011/126022号公报中记载的化合物。
作为本发明中的上述肉桂酸酯及香豆素,优选使用下述式Ia、Ib所示的化合物。
上式中,A表示嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、2,5-亚噻吩基、2,5-亚呋喃基、1,4-或2,6-亚萘基,或表示未被取代,或表示被氟、氯或碳原子为1~18个的环状、直链状或支链状烷基残基(可以未被取代,或者可以被氟、氯一个或多个取代,也可以为一个以上的不邻接的-CH2-基独立地被基C取代)进行了一个或多个取代的亚苯基。
上式中,B表示氢原子,或者表示可与第二物质例如聚合物、低聚物、单体、光活性聚合物、光活性低聚物和/或光活性单体或者表面发生反应或相互作用的基团。
上式中,C表示选自-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR1-、-NR1-CO-、-CO-NR1-、-NR1-CO-O-、-O-CO-NR1-、-NR1-CO-NR1-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-及-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-(R1表示氢原子或低级烷基)中的基团。
上式中,D表示选自-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR1-、-NR1-CO-、-CO-NR1-、-NR1-CO-O-、-O-CO-NR1-、-NR1-CO-NR1-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-及-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-(R1表示氢原子或低级烷基)中的基团、芳香族基或脂环基。
上式中,S1及S2相互独立地表示单键或间隔基单元,例如碳原子为1~40个的直链状或支链状亚烷基(未被取代,或者被氟、氯进行了一个或多个取代,也可为1个以上的不邻接的-CH2-基独立地由基D取代,但氧原子相互之间未直接键合)。
上式中,Q表示氧原子或-NR1-(R1表示氢原子或低级烷基)。
上式中,X及Y相互独立地表示氢、氟、氯、氰基、碳原子为1~12个的烷基(有时被氟取代,有时1个以上的不邻接的烷基-CH2-基被-O-、-CO-O-、-O-CO-和/或-CH=CH-取代)。
再者,作为如上所述的光二聚型材料,具体而言,可使用WO08/031243号公报或WO08/130555号公报中由Rolic公司作为ROP-103(商品名)而市售的材料。
另外,作为本发明中使用的光取向材料,也可为具有折射率异向性的材料。其原因在于,在使用如上所述的光取向材料时,可将利用本发明的制造方法而制造的图案取向膜用作图案相位差薄膜。
再者,作为如上所述的具有折射率异向性的光取向材料,具体而言,可使用日本专利特开2002-82224号公报中记载的材料。
再者,本发明中使用的光取向材料可仅使用1种,也可使用2种以上。
(3)取向层
本发明中使用的取向层至少含有光取向材料,也可视需要含有其他化合物。
作为如上所述的其他化合物,只要不损害本发明的取向层的取向规制力,就无特别限定。在本发明中,作为如上所述的其他化合物,优选使用具有一个以上的官能团的单体或低聚物。其原因在于,通过包含如上所述的单体或低聚物,可使取向层与形成于取向层上且含有具有折射率异向性的棒状化合物的相位差层的密接性优异。
作为本发明中使用的上述单体或低聚物,例如可将具有丙烯酸酯系的官能团的单官能单体(例如,反应性(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮)及多官能单体(例如,聚羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、己二醇(甲基)丙烯酸酯、三乙(聚丙)二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸聚(甲基)丙烯酸酯(例如,异氰脲酸EO二丙烯酸酯等))、或双酚芴衍生物(例如,双苯氧基乙醇芴二(甲基)丙烯酸酯、双酚芴二环氧(甲基)丙烯酸酯)等作为单体或混合物而使用。
进而,上述单体或低聚物优选使用在常温(20~25℃)下为固体者。由此,即便透明薄膜基材上层叠有取向层形成用层的长条型取向膜形成用薄膜是在卷成辊状的状态下保管,也可防止发生因在透明基材的背面贴附取向层形成用层而引起的粘连。
作为本发明中的单体或低聚物的含量,只要不损害取向层的取向规制力,且可发挥所期望的密接性等,就无特别限定,优选相对于上述光取向材料的质量为0.01倍~3倍的范围内,特别优选0.05倍~1.5倍的范围内。
本发明中的取向层的厚度只要为可对下述的具有折射率异向性的棒状化合物表现所期望的取向规制力的范围内,则并无特别限定,通常,优选0.01μm~1.0μm的范围内,其中,优选0.03μm~0.5μm的范围内,特别优选0.05μm~0.20μm的范围内。
2.长条型图案取向膜
本发明的长条型图案取向膜至少包含取向层,且通常包含形成于上述取向层上的透明薄膜基材。其原因在于,可通过准备长条状的透明薄膜基材,在该长条状的透明薄膜基材上涂布含有上述光取向材料的取向层形成用涂敷液,而容易地形成长条状的取向层。
另外,在本发明中,也可视需要具有其他构成。作为如上所述的其他构成的例,例如可列举如图4中例示的那样,上述透明薄膜基材1的与形成有上述取向层2的面相反的面上所形成的防眩层或抗反射层5等。其原因在于,当制造显示设备时,可形成能获得显示质量良好的显示设备的图案相位差薄膜。
再者,关于图4中的符号,由于表示与图1相同的部件,故省略此处的说明。
(1)透明薄膜基材
本发明中使用的透明薄膜基材具有支撑取向层等的功能,且形成为长条状。
本发明中使用的透明薄膜基材优选相位差性较低者。更具体而言,本发明中使用的透明薄膜基材优选面内延迟值(Re值)为0nm~10nm的范围内,更优选为0nm~5nm的范围内,进而优选0nm~3nm的范围内。其原因在于,若透明薄膜基材的面内延迟值大于上述范围,则有使用本发明的长条型图案取向膜而形成的可显示三维影像的显示设备的显示质量变差的情况。
本发明中使用的透明薄膜基材优选可见光区域中的透射率为80%以上,更优选为90%以上。此处,透明薄膜基材的透射率可利用JISK7361-1(塑料-透明材料的总透光率的试验方法)而测定。
本发明中使用的透明薄膜基材优选具有能够卷绕成辊状的可挠性的柔性材料。
作为如上所述的柔性材料,可例示纤维素衍生物、降冰片烯系聚合物、环烯烃系聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚芳酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚砜、非晶聚烯烃、改质丙烯酸系聚合物、聚苯乙烯、环氧树脂、聚碳酸酯、聚酯类等。其中,在本发明中,优选使用纤维素衍生物。其原因在于,纤维素衍生物尤其在光学等向性方面优异,因此在使用本发明的长条型图案取向膜而形成图案相位差薄膜时,光学特性优异。
在本发明中,在上述纤维素衍生物中,优选使用纤维素酯,进而,在纤维素酯类中,优选使用酰化纤维素类。其原因在于,酰化纤维素类在工业上被广泛使用,故于获得容易性的方面有利。
作为上述酰化纤维素类,优选碳数2~4的低级脂肪酸酯。作为低级脂肪酸酯,可以例如像乙酰纤维素那样,仅包含单一的低级脂肪酸酯,也可以例如像乙酰丁酰纤维素或乙酰丙酰纤维素那样包含多个脂肪酸酯。
在本发明中,在上述低级脂肪酸酯中,特别优选使用乙酰纤维素。作为乙酰纤维素,优选使用平均乙酰化度为57.5%~62.5%(取代度:2.6~3.0)的三乙酰纤维素。此处,乙酰化度是指每纤维素单元质量的键合乙酸量。乙酰化度可利用ASTM:D-817-91(乙酰纤维素等的试验方法)中的乙酰度的测定及计算而求得。再者,构成三乙酰纤维素薄膜的三乙酰纤维素的乙酰化度可将薄膜中所含有的增塑剂等杂质去除后,利用上述方法而求得。
本发明中使用的透明薄膜基材的厚度只要根据本发明的长条型图案取向膜的用途等,能够赋予该长条型图案取向膜所需的自我支撑性的范围内,则并无特别限定,通常,优选25μm~125μm的范围内,其中,优选40μm~100μm的范围内,特别优选60μm~80μm的范围内。其原因在于,若透明薄膜基材的厚度较上述范围薄,则存在无法赋予本发明的长条型图案取向膜所需的自我支撑性的情况。另外,若厚度较上述范围厚,则例如存在当对本发明的长条型图案取向膜进行裁割加工,形成单片的图案相位差薄膜时,导致加工屑增加,或裁割刀的磨耗变快的情况。
本发明中使用的透明薄膜基材的构成并不限定于包含单一的层的构成,也可具有层叠多层的构成。在具有层叠多层的构成时,既可层叠同一组成的层,另外,也可层叠具有不同组成的多个层。
本发明中使用的透明薄膜基材形成为长条状,对于长度等,可设定为与上述取向层相同。
(2)防眩层及抗反射层
在本发明中,通过形成如上所述的抗反射层,有当使用本发明的长条型图案取向膜制造液晶显示设备时,可获得显示质量良好的液晶显示设备的优点。再者,上述抗反射层及防眩层可仅使用其中一方,也可使用两者。
上述防眩层是具有如下功能的层:使因来自太阳或荧光灯等的外部光入射至显示设备的显示画面进行反射而产生的画面的映入减少。另一方面,上述抗反射层具有如下功能:通过抑制表面的正反射率而图像的对比度变高,其结果,使图像的辨识性提高。作为本发明中使用的防眩层、抗反射层,只要为具有所期望的防眩功能或抗反射功能的层,则并无特别限定,作为以提高显示图像质量为目的而用于显示设备中的防眩层、抗反射层,通常可使用公知者。作为上述防眩层,例如可列举分散有微粒的树脂层,作为上述抗反射层,例如可列举具有层叠了折射率不同的多个层的构成的层。再者,若在防眩层的最外表面设置抗反射层,则可进一步提高明室中的图像的辨识性。
3.长条型图案取向膜的制造方法
作为本发明的长条型图案取向膜的制造方法,只要为可稳定地制造至少包含上述取向层的长条型图案取向膜的方法,则并无特别限定,可使用一般的取向层的制造方法。
在本发明中,其中优选如下的包括准备工序及曝光处理的方法,上述准备工序是在长条状的透明薄膜基材上涂布含有光取向材料的取向层形成用涂敷液,而形成包含未取向的取向层形成用层的长条型取向膜形成用薄膜,上述曝光处理包括:第1曝光处理,一面连续地搬送上述长条型取向膜形成用薄膜,一面对上述取向层形成用层照射偏振光紫外线;及第2曝光处理,照射偏振光方向与第1曝光处理中照射的偏振光紫外线不同的偏振光紫外线,且上述曝光工序中,上述第1曝光处理及第2曝光处理的至少任一方对上述取向层形成用层图案照射偏振光紫外线。其原因在于,可容易且连续地形成长条型图案取向膜。
参照图对如上所述的本发明的长条型图案取向膜的制造方法进行说明。图5表示上述长条型图案取向膜的制造方法的一例的工序图。如图5中例示,首先,在透明薄膜基材1上涂布取向层形成用涂敷液(图5(a)),形成包含透明薄膜基材1及形成于上述透明薄膜基材1上且含有光取向材料的取向层形成用层2′的长条型取向膜形成用薄膜3,一面连续地搬送该长条型取向膜形成用薄膜3,一面隔着掩模对上述取向层形成用层2′图案照射偏振光紫外线(图5(b)),而形成第1取向区域2a,继而,全面照射与形成第1取向区域2a时的偏振光紫外线不同的偏振光紫外线(图5(c)),由此形成使棒状化合物排列的方向与第1取向区域2a不同的第2取向区域2b,而获得长条型图案取向膜10(图5(d))。
再者,在该例中,图5(a)为准备工序。另外,图5(b)~(c)为曝光工序,图5(b)为第1曝光处理,图5(c)为第2曝光处理。
另外,参照图对如上所述的长条型图案取向膜的形成中使用的长条型图案取向膜的制造装置进行说明。图6及图7表示长条型图案取向膜制造装置的一例的概略图。如图6及图7中例示所示,长条型图案取向膜制造装置30包含:搬送机构,其包含连续地搬送透明薄膜基材1的卷出·卷绕装置31a及搬送用辊31b;及曝光机构,其包含对连续地搬送的上述长条型取向膜形成用薄膜3的取向层形成用层照射偏振光紫外线的第1曝光部32a及第2曝光部32b。长条型图案取向膜制造装置30还包含:在透明薄膜基材1上涂布取向层形成用涂敷液而形成取向层形成用层的取向层形成用涂敷液涂布装置33a及使涂膜干燥的干燥装置33b。
此处,在图6中,第1曝光部32a包含以与取向层形成用层上正交的方式照射紫外线的光源34、偏振元件35及具有图案状的开口部的掩模36,对搬送用辊上的长条型取向膜形成用薄膜3进行图案照射。另一方面,第2曝光部32b包含偏光轴的方向与第1曝光部不同的偏振元件35。
另外,在图7中,第1曝光部32a及第2曝光部32b两者均包含上述掩模36,对搬送用辊31b上的取向层形成用层上图案照射偏振光紫外线。
(1)准备工序
本发明中的准备工序形成包含透明薄膜基材、及形成于上述透明薄膜基材上且含有光取向材料的取向层形成用层的长条型取向膜形成用薄膜。
作为本工序中的含有光取向材料的取向层形成用层的形成方法,只要为能够以所期望的厚度形成含有光取向材料的取向层形成用层的方法,则并无特别限定,可列举于透明薄膜基材上涂敷含有上述光取向材料的取向层形成用涂敷液的方法。
作为如上所述的取向层形成用涂敷液中所含有的光取向材料的含量,只要为根据涂布方式等,可使上述取向层形成用涂敷液成为所期望的粘度的范围内,则并无特别限定。其中,在本工序中,取向层形成用涂敷液中的上述光取向材料的含量为0.5质量%~50质量%,优选1质量%~30质量%,更优选为2质量%~20质量%的范围内。其原因在于,若光取向材料的含量多于上述范围,则有根据涂布方式,而难以形成平面性优异的取向层形成用层的情况,另外,若比上述范围薄,则溶剂的干燥负荷增加,因此有无法使涂布速度成为所期望的范围的可能性。
作为本工序中的取向层形成用涂敷液中使用的溶剂,只要为可使光取向材料等溶解为所期望的浓度的溶剂,则并无特别限定,例如可例示苯、己烷等烃系溶剂,甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮系溶剂,四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、丙二醇单乙醚(PGME,Propylene Glycol Monomethyl Ether)等醚系溶剂,氯仿、二氯甲烷等卤代烷系溶剂,乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇单甲醚乙酸酯等酯系溶剂,N,N-二甲基甲酰胺等酰胺系溶剂,及二甲亚砜等亚砜系溶剂,环己烷等环己酮系溶剂,甲醇、乙醇、及丙醇等醇系溶剂,但并不限定于这些。另外,本工序中使用的溶剂既可为1种,也可为2种以上的溶剂的混合溶剂。
作为本工序中的取向层形成用涂敷液的涂敷方法,只要为可达成所期望的平面性的方法,则并无特别限定。作为具体的涂布方式,可例示凹版涂布法、反向涂布法、刮涂法、浸涂法、喷涂法、气刀涂布法,旋转涂布法、辊涂法、印刷法、浸渍提拉法、帘式涂布法、模涂法、浇铸法、棒式涂布法、挤压涂布法、E型涂布方法等。
对于上述取向层形成用涂敷液的涂膜的厚度,只要为可达成所期望的平面性的范围内,则并无特别限定,通常,优选0.1μm~50μm的范围内,特别优选0.5μm~30μm的范围内,其中,优选0.5μm~10μm的范围内。
上述取向层形成用涂敷液的涂膜的干燥方法可使用加热干燥方法、减压干燥方法、间隙干燥方法等通常使用的干燥方法。另外,本工序中的干燥方法并不限定于单一的方法,例如通过基于残留的溶剂量而依次改变干燥方式等方法,也可采用多个干燥方式。
进而,作为上述取向层形成用涂敷液的涂膜的干燥方法,可使用将调整为固定温度的干燥风吹至上述涂膜的方法,在使用如上所述的干燥方法时,吹至上述涂膜的干燥风的风速优选3m/秒以下,特别优选0.5m/秒以下。
利用本工序而形成的长条型取向膜形成用薄膜至少包含上述透明薄膜基材及取向层形成用层,但为实现透明薄膜基材及取向层形成用层之间的密接性的提高、及防止增塑剂等成分从透明薄膜基材转移至取向层形成用层或取向层形成用层中所含有的光取向材料向透明薄膜基材转移的阻隔性的提高,也可视需要包含中间层(例如,使季戊四醇三丙烯酸酯(PETA,Pentaerythritol Triacrylate)等交联性单体固化所得的厚度1μm左右的层)。
(2)曝光工序
本发明中的曝光工序包含:第1曝光处理,其中一面连续地搬送长条型取向膜形成用薄膜,一面对上述取向层形成用层照射偏振光紫外线;及第2曝光处理,其中照射偏振光方向与第1曝光处理中照射的偏振光紫外线不同的偏振光紫外线,并且曝光工序中的上述第1曝光处理及第2曝光处理的至少任一方对上述取向层形成用层图案照射偏振光紫外线。
作为本工序中的长条型取向膜形成用薄膜的搬送方法,只要为可连续地搬送长条型取向膜形成用薄膜的方法,则并无特别限定,可利用使用一般的搬送机构的方法。具体而言,可列举使用供给辊状的长条型取向膜形成用薄膜的卷出机及卷绕长条型取向膜形成用薄膜或长条型图案取向膜的卷绕机等的方法,使用带式输送机、搬送用辊等的方法。另外,也可为使用在通过进行空气的喷出与抽吸而使长条型取向膜形成用薄膜悬浮的状态下进行搬送的悬浮式搬送台的方法。
另外,关于搬送时的对于长条型取向膜形成用薄膜的张力赋予的有无,只要为可稳定地连续搬送长条型取向膜形成用薄膜的方法,则并无特别限定,优选在施加已定的张力的状态下搬送。其原因在于可更稳定地连续搬送。
作为本工序中使用的搬送机构的颜色,在配置于对长条型取向膜形成用薄膜照射偏振光紫外线的部位时,优选不反射已透射长条型取向膜形成用薄膜的偏振光紫外线的颜色。具体而言,优选黑色。作为设为如上所述的黑色的方法,例如可列举对表面进行铬处理的方法。
作为本工序中的搬送用辊的形状,只要为可稳定地搬送长条型取向膜形成用薄膜者,则并无特别限定,在配置于对长条型取向膜形成用薄膜照射偏振光紫外线的部位时,优选可使长条型取向膜形成用薄膜的取向层形成用层表面与曝光机构的距离保持固定的形状,通常,优选正圆形状。
作为本工序中的第1曝光处理及第2曝光处理中照射的偏振光紫外线的偏振光方向,可设为使上述第1取向区域及第2取向区域的棒状化合物排列的方向那样的偏振光方向。
具体而言,在光取向材料表现出在沿着偏振光紫外线的偏振光方向的方向上使棒状化合物排列的取向规制力时,可将第1曝光处理及第2曝光处理中照射的偏振光方向分别设为与使棒状化合物排列的方向相同。
作为本工序中照射的偏振光紫外线,既可聚光,也可不聚光,但在如对下述搬送用辊上的长条型取向膜形成用薄膜进行上述图案照射时,即,在照射偏振光紫外线的区域内,与偏振光紫外线的光源之间的距离产生差时,优选相对于搬送方向聚光。其原因在于,可减少由于与光源的距离所产生的影响,而图案精度良好地形成取向区域。
再者,作为如上所述的聚光方法,可列举通常使用的方法,例如使用具有所期望的形状的聚光反射器或聚光透镜的方法。在本发明中,优选偏振光紫外线为相对于与搬送方向正交的方向(宽度方向)相平行的光,作为平行化方法,可列举通常使用的方法,例如使用具有所期望的形状的聚光反射器或聚光透镜的方法。
作为本工序中照射的偏振光紫外线的波长,可根据光取向材料等而适当设定,可设为使一般的光取向材料表现取向规制力时使用的波长,具体而言,优选使用波长为210nm~380nm、优选230nm~380nm、进而优选250nm~380nm的照射光。
作为如上所述的紫外线的光源,可例示低压水银灯(杀菌灯、荧光化学灯、黑光灯)、高压放电灯(高压水银灯、金属卤素灯)、短弧放电灯(超高压水银灯、氙气灯、水银氙气灯)等。其中,可优选使用金属卤素灯、氙气灯、高压水银灯等。
作为本工序中照射的偏振光紫外线的生成方法,只要为可稳定地照射偏振光紫外线的方法,则并无特别特限定,可使用经由仅能够使固定的方向的偏振光通过的偏振元件进行紫外线照射的方法。
作为如上所述的偏振元件,可使用偏振光的生成中通常使用的偏振元件,例如可列举具有狭缝状的开口部的线栅型偏振元件、或使用层叠多块石英板而利用布儒斯特角进行偏振光分离的方法或利用折射率不同的蒸镀多层膜的布儒斯特角而进行偏振光分离的方法者等。
作为本工序中照射的偏振光紫外线的照射量,只要为可形成具有所期望的取向规制力的取向区域,则并无特别限定,例如,在波长为310nm时,优选5mJ/cm2~500mJ/cm2的范围内,其中,优选7mJ/cm2~300mJ/cm2的范围内,且优选10mJ/cm2~100mJ/cm2的范围内。其原因在于,可形成具有充分的取向规制力的取向区域。
作为本工序中的偏振光紫外线的照射距离,即受到偏振光紫外线的照射的长条型取向膜形成用薄膜的搬送方向的距离,只要为可在各曝光处理中成为上述照射量的距离,则并无特别限定,可根据线速度等而适当设定。
在本工序中,在照射距离较短时,有图案精度容易变高的优点,在照射距离较长时,有可形成即便在线速度较快的情况时也具有充分的取向规制力的取向区域的优点。
再者,作为使照射距离变长的方法,可列举将各曝光处理中的偏振光紫外线的照射次数设为数次,或在搬送方向上使照射面积变大的方法。
作为本工序中的第1及第2曝光处理中的偏振光紫外线的照射方法,只要至少任一方为对上述取向层形成用层图案照射偏振光紫外线,且可形成使棒状化合物排列的方向不同的第1及第2取向区域,则并无特别限定,具体而言,可设为:第1曝光处理为全面照射、第2曝光处理为图案照射(第1实施方式);第1曝光处理为图案照射、第2曝光处理为全面照射(第2实施方式);第1曝光处理为图案照射、第2曝光处理为图案照射(第3实施方式)。此处,在第1实施方式的情况下,作为取向层形成用层,可通过使用含有光异构化材料等能够可逆地改变取向规制力的材料者,而形成第1取向区域及第2取向区域。具体而言,如图8中例示所示,作为第1曝光处理进行全面照射(图8(a)),继而,作为第2曝光处理,图案照射偏振光方向与第1曝光处理不同的偏振光紫外线(图8(b)),由此可形成第1取向区域及第2取向区域(图8(c))。
另外,在第2实施方式的情况下,作为取向层形成用层,可通过使用含有光二聚型材料等无法如光反应性材料等那样可逆地改变取向规制力的材料者,来形成第1取向区域及第2取向区域。具体而言,如已说明的图5所示,作为第1曝光处理进行图案照射(图5(b)),继而,作为第2曝光处理,全面照射偏振光方向与第1曝光处理不同的偏振光紫外线(图5(c)),由此可形成第1取向区域及第2取向区域(图5(d))。
进而,在第3实施方式的情况下,作为取向层形成用层,可通过使用可逆地改变取向规制力或无法可逆地改变取向规制力的材料,而形成第1取向区域及第2取向区域。具体而言,如图9中例示所示,作为第1曝光处理进行图案照射(图9(a)),继而,作为第2曝光处理,对与第1曝光处理中照射的区域不同的区域图案照射偏振光方向与第1曝光处理不同的偏振光紫外线(图9(b)),由此可形成第1取向区域及第2取向区域(图9(c))。
再者,关于图8~图9中的符号,由于表示与图1相同的部件,故省略此处的说明。
在本工序中,其中优选第1曝光处理及第2曝光处理的一方为图案照射,另一方为全面照射,特别优选第2实施方式即第1曝光处理为图案照射且第2曝光处理为全面照射。其原因在于,通过另一方为全面照射,可使进行曝光工序的设备变得简单,可容易且低成本地形成能使棒状化合物于互不相同的方向上排列的第1取向区域及第2取向区域。
进而,由于无需在第1曝光处理及第2曝光处理中进行图案对准,故可容易地形成图案精度良好的第1及第2取向区域。
另外,通过为第2实施方式的方法,可使用如上所述在取向规制力的经时稳定性方面优异的光反应材料作为构成取向层形成用层的材料。
作为进行本工序中的图案照射的方法,只要为可图案精度良好地照射偏振光紫外线者,则并无特别限定,优选于搬送上述长条型取向膜形成用薄膜的搬送机构上进行上述图案照射,即,以对搬送机构上的长条型取向膜形成用薄膜进行图案照射的方式配置进行图案照射的曝光部及搬送机构,其中,优选搬送受到上述图案照射的部位的上述长条型取向膜形成用薄膜的搬送机构为搬送用辊,即,对搬送用辊上的长条型取向膜形成用薄膜进行上述图案照射。其原因在于,可使光源与长条型取向膜形成用薄膜的距离稳定地保持固定,而可精度良好地形成能使棒状化合物于互不相同的方向上排列的第1取向区域及第2取向区域。另外,通过使用搬送用辊,可容易地使光源与长条型取向膜形成用薄膜的距离稳定地保持固定。
另外,在以照射距离变长的方式进行本工序中的图案照射的情况下,具体而言,将各曝光处理中的偏振光紫外线的照射次数设为多次,或在搬送方向上使照射面积变大而进行图案照射的情况下进行图案照射的方法,只要为可图案精度良好地形成各曝光处理中形成的图案状的取向区域的方法,则并无特别限定,优选各曝光处理中进行的图案照射是在同一搬送机构上进行的方法,即,以对同一搬送机构上的长条型取向膜形成用薄膜进行的方式配置进行各曝光处理的图案照射的曝光机构及搬送机构。其原因在于,通过在同一搬送机构上进行,可防止所搬送的长条型取向膜形成用薄膜在搬送中在宽度方向上发生振动等,而可图案精度良好地照射偏振光紫外线。
具体而言,在图案照射的照射次数为多次的情况下,优选各曝光处理中进行的数次图案照射是在同一搬送机构上进行的方法,即,上述图案照射为多次图案照射,且以各曝光处理中进行的多次图案照射在同一搬送机构上进行的方式配置曝光机构及搬送机构。其原因在于,通过各曝光处理中进行的多次图案照射在同一搬送机构上进行,可容易地使多次图案照射中包含的各个图案照射间的图案相对于上述长条型取向膜形成用薄膜的的位置对准,而可图案精度良好地形成第1取向区域及第2取向区域。另外,即便于1次图案照射中照射量不足的情况下,通过对同一部位照射多次,也可获得充分的照射量,而可高速地搬送上述长条型取向膜形成用薄膜。
图10表示于第1曝光处理中从数台第1曝光部32a进行多次图案照射时,多次图案照射在同一搬送机构上进行的例子的说明图。
另外,作为在上述第1曝光处理及第2曝光处理这两处理均为图案照射(第3实施方式)时进行图案照射的方法,也可为两处理的图案处理在不同的搬送机构上进行的方法,优选两处理的图案照射在同一搬送机构上进行,即,以进行第1曝光处理及第2曝光处理的第1曝光部及第2曝光部对同一搬送机构上的长条型取向膜形成用薄膜进行图案照射的方式配置曝光机构及搬送机构。其原因在于,通过图案照射在同一搬送机构上进行,可容易地使上述第1及第2曝光处理间的图案相对于上述长条型取向膜形成用薄膜的位置对准,而可图案精度良好地形成第1取向区域及第2取向区域。
图11是表示第1曝光处理及第2曝光处理分别从第1曝光部32a及第2曝光部32b呈图案状照射偏振光紫外线的图案照射,且两处理的图案照射在同一搬送机构上进行的例子的说明图。
在本工序中,在如第3实施方式那样,第1曝光处理及第2曝光处理两者均为图案照射时,第1曝光处理及第2曝光处理的图案照射的图案也可在第1及第2取向区域之间具有不照射偏振光紫外线的区域(非照射区域)。
图12是表示形成非照射区域时的一例的工序图。如图12中例示所示,通过在第1曝光处理及第2曝光处理这两个处理中使用具有阻断偏振光紫外线的照射那样的遮光部的掩模(图12(a)~(b)),如图12(c)所示,俯视时,可在第1取向区域与第2取向区域之间形成非照射区域2c(非取向性区域2c)。
再者,在非照射区域2c中,由于光取向材料未受到偏振光紫外线照射的照射,故成为取向规制力未表现的非取向性区域。形成在上述非取向性区域上的具有折射率异向性的棒状化合物可设为未取向状态(各棒状化合物分子的取向方向针对每个分子而无规则地分布)的缓冲区域。即,如图12(d)中例示所示,在俯视时包含将第1取向区域2a、非取向性区域2c及第2取向区域2b依次重复1次以上的图案那样的包含非取向性区域的取向层2上形成有相位差层时,相位差层4在俯视时,包含将位于第1取向区域2a正上部的第1相位差区域4a、位于非照射区域2c(能够确定是制造产物时,有时称作非取向性区域2c)正上部的缓冲区域4c及位于第2取向区域2b正上部的第2相位差区域4b依次重复1次以上的图案。相位差层的俯视构成成为在第1相位差区域4a与第2相位差区域4b之间夹着窄宽度的带状缓冲区域4c的配置。再者,上述非取向性区域(非照射区域)2c或缓冲区域4c的宽度可设为0.1μm~10μm左右。在所获得的长条型图案相位差薄膜20中,相位差层4的俯视图案为第1相位差区域4a、缓冲区域4c及第2相位差区域4b依次重复1次以上的图案时,由于第1相位差区域4a与第2相位差区域4b的交界线附近成为不清楚的透射光的像,故可减少因像素的重复周期与第1相位差区域4a及第2相位差区域4b的重复周期的干涉而产生的迭纹(条纹图形),可实现不产生该迭纹或即便产生该迭纹但程度也很轻的效果。
再者,关于图12中的符号,由于表示与图1相同的部件,故省略此处的说明。
作为本工序中的图案的形成方法,只要为可以所期望的图案状照射偏振光紫外线的方法,则并无特别限定,通常使用在长条型取向膜形成用薄膜与光源之间配置下述掩模的方法,所述掩模具有可使偏振光紫外线仅以所期望的图案透射的开口部。
作为构成本工序中的掩模的材料,只要可形成所期望的开口部,则并无特别限定,可列举由紫外线所引起的劣化几乎不存在的金属或石英等。在本工序中,其中优选对合成石英呈图案状蒸镀Cr所得者。其原因在于,相对于温度·湿度变化等的尺寸稳定性优异,可在取向层形成用层图案精度良好地形成取向区域。
作为进行本工序中的全面照射的方法,只要可在已定的范围中稳定地照射偏振光紫外线,则并无特别限定,优选对搬送机构间的上述长条型取向膜形成用薄膜进行上述全面照射,其中优选对位于搬送用辊间的长条型取向膜形成用薄膜进行上述全面照射。其原因在于可实现低成本化。另外,可使进行曝光工序的时间选择的自由度较高。
在本工序中,当对取向层形成用层照射偏振光紫外线时,优选以取向层形成用层的温度成为固定的方式进行温度调节。其原因在于可精度良好地形成取向区域。
在本工序中,其中优选以取向层形成用层设为15℃~90℃的范围内的方式进行温度调节,其中优选设为15℃~60℃的范围内。
另外,作为温度调节的方法,可列举使用通常的加热·冷却装置等温度调节装置的方法。具体而言,可列举使用可鼓风已定的温度的空气的鼓风装置的方法或使用可进行温度调节的装置作为上述搬送机构的方法,更具体而言,可列举使用可进行温度调节的搬送用辊或带式输送机等的方法。
6.用途
作为本发明的长条型图案取向膜的用途,例如可列举三维显示设备中使用的图案相位差薄膜等。其中,可优选用于要求容易且大量地生产的图案相位差薄膜的形成。
B.长条型图案相位差薄膜
继而,对本发明的长条型图案相位差薄膜进行说明。
本发明的长条型图案相位差薄膜的特征在于包含:上述长条型图案取向膜;及相位差层,其形成于上述长条型图案取向膜的上述取向层上,且含有具有折射率异向性的棒状化合物。
参照图对如上所述的本发明的长条型图案相位差薄膜进行说明。图13是图15的B-B线剖面图,图14是图15的B-B线立体图,图15是表示本发明的长条型图案相位差薄膜的一例的概略平面图。如图13~图15中例示所示,本发明的长条型图案相位差薄膜20包含:上述长条型图案取向膜10;及相位差层4,其形成于上述长条型图案取向膜10中所包含的取向层2上,且含有具有折射率异向性的棒状化合物。另外,相位差层4与上述第1取向区域2a及第2取向区域2b的图案相同,且包含棒状化合物沿着这些取向区域所具有的取向规制力排列的第1相位差区域4a及第2位相差区域4b。
再者,在图15中,为容易说明,省略相位差层的记载。另外,在该例中,第1取向区域具有使棒状化合物沿与长边方向正交的方向排列的取向规制力,第2取向区域具有使棒状化合物沿与长边方向平行的方向排列的取向规制力。
根据本发明,通过包含上述长条型图案取向膜,可具有棒状化合物的排列方向不同的第1相位差区域及第2相位差区域。
因此,可容易且大量地形成可应用于三维显示设备的图案相位差薄膜。
另外,通过为长条状,可使图案相位差薄膜的制造制程的自由度较高。
本发明的长条型图案相位差薄膜至少包含上述长条型图案取向膜及相位差层。
以下,详细地对本发明的长条型图案相位差薄膜的各构成进行说明。
再者,关于上述长条型图案取向膜,由于与上述“A.长条型图案取向膜”的项中记载的内容相同,故省略此处的说明。
1.相位差层
本发明中的相位差层形成于上述取向层上,且通过含有具有折射率异向性的棒状化合物而对本发明的长条型图案相位差薄膜赋予相位差性。另外,在本发明中,通过形成上述图案取向膜即具有如上所述的特征的取向层,可使本发明中的相位差层中第1相位差区域与第2相位差区域形成为与形成了上述第1取向区域及上述第2取向区域的图案相同的图案形状,且使棒状化合物在沿着各个取向区域所具有的取向规制力的方向上排列。
本发明中使用的相位差层通过含有下述的棒状化合物,从而表现相位差性,该相位差性的程度依赖于棒状化合物的种类及相位差层的厚度而决定。因此,本发明中使用的相位差层的厚度只要为可达成已定的相位差性的范围内则并无特别限定,可根据本发明的长条型图案相位差薄膜的用途等而适当决定。另外,在本发明中的相位差层中,第1相位差区域及第2相位差区域的厚度大致相同。其中,本发明中的相位差层的厚度优选相位差层的面内延迟相当于λ/4份的范围内。由此,可在本发明的长条型图案相位差薄膜中,将通过上述第1相位差区域及上述第2相位差区域的直线偏振光分别设为相互处于正交关系的圆偏振光,故而可使本发明的长条型图案相位差薄膜更佳地用于3D显示设备。
在本发明中,在将相位差层的厚度设定为相位差层的面内延迟相当于λ/4份的范围内的距离时,具体设为何种程度的距离要根据下述的棒状化合物的种类而适当决定。然而,就该距离而言,若为本发明中通常使用的棒状化合物,则通常为0.5μm~2μm的范围内,但并不限定于此。
继而,对相位差层中所含有的棒状化合物进行说明。本发明中使用的棒状化合物具有折射率异向性。作为本发明中的相位差层中所含有的棒状化合物,只要为通过规则地排列而可对本发明中的相位差层赋予所期望的相位差性者则并无特别限定。其中,本发明中使用的棒状化合物优选显示液晶性的液晶性材料。其原因在于,液晶性材料的折射率异向性较大,因此对本发明的长条型图案相位差薄膜赋予所期望的相位差性变得容易。
作为本发明中使用的上述液晶性材料,例如可列举呈现向列相、层列相等液晶相的材料。在本发明中,呈现这些中任一液晶相的材料均可优选使用,其中,优选使用呈现向列相的液晶性材料。其原因在于,呈现向列相的液晶性材料与呈现其他液晶相的液晶性材料相比,易于规则地排列。
另外,在本发明中,作为呈现上述向列相的液晶性材料,优选使用在内消旋配合基(mesogenic group)两端具有间隔基的材料。其原因在于,由于在内消旋配合基两端具有间隔基的液晶性材料的柔软性优异,故通过使用如上所述的液晶性材料,可使本发明的长条型图案相位差薄膜的透明性优异。
进而,本发明中使用的棒状化合物优选使用在分子内具有聚合性官能团者,其中,更优选使用具有可进行三维交联的聚合性官能团者。其原因在于,通过上述棒状化合物具有聚合性官能团,可聚合并固定上述棒状化合物,故而可获得排列稳定性优异且不易产生相位差性的经时变化的相位差层。再者,在使用具有聚合性官能团的棒状化合物时,在本发明中的相位差层中含有通过聚合性官能团而交联的棒状化合物。
再者,上述“三维交联”是指使液晶性分子相互三维地聚合,而成为网状(网状物)结构的状态。
作为上述聚合性官能团,例如可列举利用紫外线、电子束等游离反射线、或热量的作用而聚合的聚合性官能团。作为这些聚合性官能团的代表例,可列举自由基聚合性官能团或阳离子聚合性官能团等。进而,作为自由基聚合性官能团的代表例,可列举具有至少一个可进行加成聚合的乙烯性不饱和双键的官能团,作为具体例,可列举具有取代基或不具有取代基的乙烯基、丙烯酸基(为包含丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基的总称)等。另外,作为上述阳离子聚合性官能团的具体例,可列举环氧基等。除此以外,作为聚合性官能团,例如可列举异氰酸酯基、不饱和三键等。这些中,就制程上的方面而言,优选使用具有乙烯性不饱和双键的官能团。
进而,本发明中的棒状化合物为表现液晶性的液晶性材料,特别优选在末端具有上述聚合性官能团者。其原因在于,通过使用如上所述的液晶材料,例如可相互进行三维聚合而成为网状(网状物)结构的状态,故而可形成具备排列稳定性且光学特性的表现性优异的上述相位差层。
再者,在本发明中,在使用在单侧末端具有聚合性官能团的液晶性材料时,可与其他分子进行交联而使排列稳定化。
作为本发明中使用的棒状化合物的具体例,可例示下述式(1)~(17)所示的化合物。
再者,在本发明中,上述棒状化合物可仅使用1种,也可混合使用2种以上。例如,当混合使用在两末端具有一个以上的聚合性官能团的液晶性材料、以及在单侧末端具有一个以上的聚合性官能团的液晶性材料作为上述棒状化合物时,就可通过两者的调配比的调整而任意地调整聚合密度(交联密度)及光学特性,从该方面出发优选。另外,就可靠性确保的观点而言,优选在两末端具有一个以上的聚合性官能团的液晶性材料,就液晶取向的观点而言,优选两末端的聚合性官能团为一个。
2.长条型图案相位差薄膜
(1)其他构成
本发明的长条型图案相位差薄膜至少包含上述图案取向膜及相位差层,也可视需要包含其他构成。作为如上所述的其他构成的例,例如,可列举如图16中例示的形成于相位差层4上的粘着层6及隔离件7。
再者,作为本发明中的粘着层及隔离件,可使用一般的相位差薄膜中使用的粘着层及隔离件。
(2)长条型图案相位差薄膜
本发明的相位差薄膜具有如下的构成:以与形成有上述第1取向区域及第2取向区域的图案相对应的方式,在相位差层呈图案状形成有第1相位差区域与第2相位差区域。此处,对于上述第1相位差区域及第2相位差区域所具有的相位差性的程度,并无特别限定,可根据本发明的长条型图案相位差薄膜的用途等而适当决定。因此,对于第1相位差区域及第2相位差区域所表现的具体的面内延迟的数值范围,也无特别限定,根据长条型图案相位差薄膜的用途进行适当调整即可。其中,在将本发明的长条型图案相位差薄膜用于制造3D液晶显示设备时,优选相位差层的面内延迟值相当于λ/4份的程度。更具体而言,上述相位差层的面内延迟值优选100nm~160nm的范围内,更优选为110nm~150nm的范围内,进而优选120nm~140nm的范围内。再者,在本发明中的相位差层中,第1相位差区域及第2相位差区域所表现的面内延迟值除慢轴的方向不同以外,均大致相同。
此处,面内延迟值是表示折射率异向体的面内方向上的双折射性的程度的指标,在面内方向上将折射率最大的慢轴方向的折射率设为Nx,将与慢轴方向正交的快轴(fastaxis)方向的折射率设为Ny,将与折射率异向性体的面内方向垂直的方向的厚度设为d时,为由
Re[nm]=(Nx-Ny)×d[nm]
所示的值。关于面内延迟值(Re值),例如可使用王子计测机器株式会社制造KOBRA-WR,利用平行尼科耳棱镜旋转法而测定,微小区域的面内延迟值也可利用AXOMETRICS公司(美国)制造的AxoScan使用缪勒矩阵而测定。另外,在本案说明书中,只要不特别地另外进行记载,则Re值是指波长为589nm时的值。
另外,对在本发明中的相位差层中形成有第1相位差区域及第2相位差区域的图案,也无特别限定,可根据本发明的长条型图案相位差薄膜的用途等而适当决定。再者,形成有第1相位差区域及第2相位差区域的图案与取向层中形成有第1取向区域及第2取向区域的图案一致,故而通过对形成第1取向区域及第2取向区域的图案进行选择,将同时确定形成有第1相位差区域及第2相位差区域的图案。
再者,在本发明的长条型图案相位差薄膜中,在相位差层形成有包含第1相位差区域及第2相位差区域的图案,可通过例如在偏振片正交尼科耳棱镜中加入样品,使样品旋转时确认明线与暗线的反转而进行评估。此时,在包含第1相位差区域及第2相位差区域的图案微细时,利用偏光显微镜进行观察即可。另外,也可利用上述的AxoScan测定各图案内的慢轴的方向(角度)。
3.长条型图案相位差薄膜的制造方法
作为本发明的长条型图案相位差薄膜的制造方法,只要为可稳定地制造依次层叠有上述透明薄膜基材、取向层及相位差层的长条型图案相位差薄膜的方法,则并无特别限定,可使用一般的相位差薄膜的制造方法。
具体而言,可列举如下的方法:在上述图案取向膜的上述取向层上涂敷含有棒状化合物的相位差层形成用涂敷液,使涂膜中所含有的棒状化合物沿着上述取向层中所包含的取向区域所具有的取向规制力排列,视需要进行固化处理而形成相位差层。
另外,参照图对如上所述的本发明的长条型图案相位差薄膜的形成中使用的长条型图案相位差薄膜制造装置进行说明。图17及图18表示长条型图案相位差薄膜制造装置的一例的概略图。如图17及图18中例示所示,长条型图案相位差薄膜制造装置40除包含上述长条型图案取向膜制造装置以外,也包含:涂布机构41,其在由上述制造装置形成的长条型图案取向膜10的取向层上涂布含有具有折射率异向性的棒状化合物的相位差层形成用涂敷液;取向机构42,其使上述相位差层形成用涂敷液的涂膜中所含有的棒状化合物沿着上述取向层中所包含的第1取向区域及第2取向区域的不同的取向方向排列;及固化机构43,其照射紫外线以使棒状化合物固化,所述长条型图案相位差薄膜制造装置40制造长条型图案相位差薄膜20。
本发明中的相位差层形成用涂敷液通常包含棒状化合物与溶剂,也可视需要包含其他化合物。作为上述相位差层形成用涂敷液中使用的溶剂,只要可使上述棒状化合物溶解为所期望的浓度且不侵蚀透明薄膜基材,则并无特别限定,具体而言,可设为与上述“A.长条型图案取向膜”的项中记载的溶剂相同。
上述相位差层形成用涂敷液中的上述棒状化合物的含量只要为根据将上述相位差层形成用涂敷液涂布于透明薄膜基材上的涂敷方式等,可使上述相位差层形成用涂敷液的粘度为所期望的值的范围内,则并无特别限定。其中,在本发明中,上述棒状化合物的含量优选上述相位差层形成用涂敷液中的5质量%~40质量%的范围内,其中优选10质量%~30质量%的范围内。
另外,作为其他化合物,只要不会在本发明中使用的相位差层中损害棒状化合物的排列秩序,则并无特别限定。作为本发明中使用的上述其他化合物,可列举例如聚合引发剂、聚合抑制剂、增塑剂、表面活性剂及硅烷偶合剂等。
在本工序中,在使用上述聚合性液晶材料作为上述棒状化合物时,优选使用聚合引发剂或聚合抑制剂作为上述其他化合物。
作为本发明中使用的聚合引发剂,可使用二苯甲酮系化合物等一般而言公知的聚合引发剂。另外,在使用聚合引发剂时,可并用聚合引发助剂。作为如上所述的聚合引发助剂,可例示三乙醇胺、甲基二乙醇胺等三级胺类,或苯甲酸2-二甲基氨基乙酯、4-二甲基酰胺苯甲酸乙酯等苯甲酸衍生物,但并不限定于这些。
作为将上述相位差层形成用涂敷液涂敷于上述透明薄膜基材上的涂布方法及上述相位差层形成用涂敷液的涂膜的干燥方法,只要为可达成所期望的平面性的方法,则并无特别限定,可采用与上述“A.长条型图案取向膜”的项中记载的方法相同的方法。
在本发明中,作为使形成于取向层上的上述相位差层形成用涂敷液的涂膜中所含有的棒状化合物沿着上述取向层中所包含的取向区域所具有的取向规制力排列的方法,只要为可使其沿所期望的方向排列的方法,则并无特别限定,可使用一般的方法,在棒状化合物为液晶性材料时,使用将上述涂膜升温至棒状化合物的液晶相形成温度以上的方法。
另外,在使用聚合性材料作为上述棒状化合物时,聚合上述聚合性材料的方法并无特别限定,根据上述聚合性材料所具有的聚合性官能团的种类而适当决定即可。
4.用途
作为本发明的长条型图案相位差薄膜的用途,可列举例如三维显示设备中使用的图案相位差薄膜等。其中,可优选用于要求容易且大量地生产的图案相位差薄膜的形成中。
本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式仅仅是例示,具有与本发明的专利请求范围中记载的技术思想实质上相同的构成且发挥相同的作用效果的实施方式均包含于本发明的技术范围中。
[实施例1
以下,列举实施例及比较例对本发明进行具体说明。
(实施例1)
使透明微粒分散于透明树脂中后涂布于厚度80μm的TAC(三乙酰纤维素)薄膜(富士胶片株式会社制造Fujitac),而获得浊度值为10~15的AG(Anti Glare,防眩)薄膜(大日本印刷株式会社制造),在该AG薄膜的AG面的相反侧的面涂布含有PETA与光聚合引发剂的涂敷液并使其UV(Ultraviolet,紫外线)固化而成膜厚度1μm的中间层(阻挡层),准备制作宽度1m、长度2000m的辊状卷材。利用图6所示的装置将含有光二聚反应型的光取向材料(商品名:ROP-103、Rolic公司制造)作为光取向材料的取向层形成用涂敷液涂布于上述中间层侧并使其干燥,而成膜厚度0.1μm的取向层形成用层。进而,隔着与卷材的搬送方向平行的方向利用铬在合成石英上形成宽度500μm的条纹图案所得的掩模,照射通过线栅的偏振光紫外线(偏光轴相对于薄膜的搬送方向为45度的方向)。继而,不通过掩模而通过线栅照射偏振光紫外线(偏光轴相对于薄膜的搬送方向为-45度的方向),而获得具有取向层的长条型图案取向膜。
在上述构图后的长条型图案取向膜的取向层上涂布溶解于溶剂中的液晶(Merck株式会社制造licrivue(商标注册)RMS03-013C(商品名))、使其干燥(液晶取向),并冷却至室温左右后进行紫外线固化,而形成相位差层的厚度为1μm的长条型图案相位差薄膜。
利用偏振片正交尼科耳棱镜观察所获得的长条型图案相位差薄膜,结果根据明暗图形确认到取向层被构图。
(实施例2)
使用图7所示的装置,在第2次偏振光紫外线照射中,隔着将第1次偏振光紫外线照射中使用的开口部与遮光部交换的掩模照射偏振光紫外线,而形成包含取向层的长条型图案取向膜,除此以外,以与实施例1相同的方式形成长条型图案相位差薄膜。利用偏振片正交尼科耳棱镜观察所获得的长条型图案相位差薄膜,结果获得相同的结果。
(实施例3)
使用图17所示的装置,从卷材连续地形成长条型图案相位差薄膜,除此以外,以与实施例1相同的方式形成长条型图案相位差薄膜。利用偏振片正交尼科耳棱镜观察所获得的长条型图案相位差薄膜,结果获得相同的结果。
(实施例4)
使用图18所示的装置,从卷材连续地形成长条型图案相位差薄膜。除此以外,以与实施例3相同的方式形成长条型图案相位差薄膜。利用偏振片正交尼科耳棱镜观察所获得的长条型图案相位差薄膜,结果获得相同的结果。
符号说明
1 透明薄膜基材
2′ 取向层形成用层
2 取向层
2a 第1取向区域
2b 第2取向区域
2c 非取向性区域
3 长条型取向膜形成用薄膜
4 相位差层
4a 第1相位差区域
4b 第2相位差区域
4c 缓冲区域
5 抗反射层或防眩层
6 粘着层
7 隔离件
10 长条型图案取向膜
20 长条型图案相位差薄膜
Claims (10)
1.一种长条型图案取向膜,其特征在于:
其为长条状,且具有含有光取向材料的取向层,
所述取向层包含第1取向区域和第2取向区域,所述第1取向区域使具有折射率异向性的棒状化合物沿固定的方向排列,所述第2取向区域使所述棒状化合物沿与所述第1取向区域不同的方向排列,
在所述取向层上形成有透明薄膜基材
所述取向层在俯视时,在所述第1取向区域及所述第2取向区域之间具有非取向性区域,
所述非取向性区域与所述第1取向区域及所述第2取向区域为同一材料。
2.如权利要求1所述的长条型图案取向膜,其中,
所述第1取向区域及所述第2取向区域形成为在长边方向上相互平行的带状图案。
3.如权利要求1或2所述的长条型图案取向膜,其中,
使所述第1取向区域及所述第2取向区域的所述棒状化合物排列的方向相差90°。
4.如权利要求3所述的长条型图案取向膜,其中,
使所述第1取向区域及所述第2取向区域的所述棒状化合物排列的方向,相对于长边方向分别为0°及90°的方向。
5.如权利要求3所述的长条型图案取向膜,其中,
使所述第1取向区域及所述第2取向区域的所述棒状化合物排列的方向,相对于长边方向分别为45°及135°的方向。
6.如权利要求1或2所述的长条型图案取向膜,其中,
在所述透明薄膜基材的与形成有所述取向层的面相反的面上,形成有抗反射层和/或防眩层。
7.一种长条型图案相位差薄膜,其特征在于,包含:
权利要求1~6中任一项所述的长条型图案取向膜;及
相位差层,其形成于所述长条型图案取向膜的所述取向层上,且含有 具有折射率异向性的棒状化合物。
8.如权利要求7所述的长条型图案相位差薄膜,其中,
所述取向层在俯视时,包含将所述第1取向区域、所述非取向性区域及所述第2取向区域依次重复1次以上的图案,
所述相位差层在俯视时,包含将位于所述第1取向区域正上部的第1相位差区域、位于所述非取向性区域正上部的缓冲区域及位于所述第2取向区域正上部的第2相位差区域依次重复1次以上的图案。
9.如权利要求7或8所述的长条型图案相位差薄膜,其中,
所述相位差层的面内延迟值相当于λ/4份。
10.如权利要求7或8所述的长条型图案相位差薄膜,其中,
在所述相位差层上依次形成有粘着层及隔离件。
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