具体实施方式
以下,具体说明用于实施本发明的代表性的方式,但本发明,只要不超出其要旨,可不限于以下的方式,各种变形实施。
本发明为含有基板、各向异性色素膜及树脂组合物层的偏光元件,以及偏光元件的制造方法。
(偏光元件)
本发明的偏光元件是含有基板、各向异性色素膜及树脂组合物层的偏光元件,在基板上,以各向异性色素膜、树脂组合物的顺序层积。即,含有在基板面上通过连续涂布得到的各向异性色素膜及各向异性色素膜上设置的树脂组合物层。偏光元件并不仅限于各向异性色素膜及树脂组合物层,为了使偏光性能、机械强度提高等,也可具有其他的层。例如,基板及各向异性色素膜之间,各向异性色素膜及树脂组合物层之间等可含有其他的层。
此外,本发明中的图案表示,在基板上形成的各向异性色素膜的形状图案,图案轮廓部分是指,包含构成各向异性色素膜的图案的外形的线的带。
本发明的偏光元件的特征在于,各向异性色素膜的上表面及全部侧面被树脂组合物层覆盖,且,基板的层积面上具有未形成各向异性色素膜及树脂组合物的部分。
由于各向异性色素膜的上表面及全部侧面被树脂组合物覆盖,侧蚀的问题可解决,可提供可靠性高的偏光元件。此外,由于基板上具有未形成各向异性色素膜及树脂组合物层的部分,面板组装时的基板贴合及电极配线变得容易,偏光元件的制造成品率提高。此外,基板贴合部分及配线部分的剥离强度等提高,偏光元件及面板的可靠性提高。
不存在所述各向异性色素膜及树脂组合物层的部分在偏光元件中的存在比率无特别限制,可根据所期望的偏光元件及面板的大小、贴合基板的密封材的大小及粘着强度、电极配线及电极配线取出的带宽度适当调整。
作为本发明的偏光元件的其他实施方式,是在基板上含有多个独立的各向异性色素膜的偏光元件,该偏光元件的特征在于,该多个各向异性色素膜,其上表面及全部侧面被树脂组合物层覆盖。
独立的意思是指,多个各向异性色素膜之间并不连续,即各自的各向异性色素膜之间,存在有各向异性色素膜及树脂组合物层不存在的部分。
多个各向异性色素膜可全部为同一形状,也可含有不同形状,但从制造上的观点出发,优选全部为同一形状。此外,其形状可为任意形状,但从制造上的观点出发,优选矩形。此外,多个指2个以上即可,可根据使用的基板的大小和所期望的偏光元件的大小等适当调整。
从防止各向异性色素膜的侧蚀的观点出发,覆盖各向异性色素膜的树脂的厚度,特别是各向异性色素膜的侧面上的树脂层的厚度优选20nm以上,更优选50nm以上。此外,优选2000nm以下,更优选1000nm以下。
此外,制造本发明的偏光元件的方法无特别限制,例如可通过以下说明的制造方法等获得,但并不限于该方法。
(基板)
作为本发明中的基板,虽无特别限制,但优选具有良好的表面性状、接触角特性和吸水特性的基板。作为形成这样的基板的基材,可举例如,玻璃等的无机材料;三乙酸酯树脂、丙烯酸酯系树脂、聚酯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯系树脂、三醋酸纤维素系树脂、降冰片烯系树脂、环状聚烯烃系树脂及聚氨酯系树脂等的高分子材料等。它们可以一种单独或2种以上并用。特别地,基板优选包含含有高分子材料的高分子基材的基板。
作为基板的吸水率,通常为5%以下,优选3%以下,更优选1%以下。吸水率若过大,用湿式成膜法形成各向异性偏光材料的膜时,存在基板吸湿、基板弯曲,涂布缺陷容易产生的情况。此外,用涂布法形成各向异性色素膜后,存在基板膨润,产生光学缺陷的情况。
此外,本实施方式中的“吸水率”是指,用ASTM D570的试验方法,在23℃的水中浸渍4小时后测定的重量变化率的值。
从在基板面中的形成各向异性色素膜的面上,使各向异性色素膜所含有的色素等的各向异性偏光材料更好地按照一定方向取向的观点出发,可预先设置取向处理层。关于取向处理层的形成方法,可按照“液晶概览(液晶便覧)”(丸善株式会社、平成12年10月30日出版)226页~239页等中记载的公知的方法。
此外,作为基板的形状,可以是一定尺寸的膜状(片状)、也可以是连续的膜状(带状)。此外,作为基板的厚度,通常为0.01mm~3mm,优选0.02mm~2mm。
作为基板的全光线透过率,通常为80%以上,优选85%以上,更优选90%以上。此外,本实施方式中的“全光线透过率”是指,使用积分球测色仪所测定的、扩散透光和平行光透光的合计值。
(各向异性色素膜)
本发明中的各向异性色素膜是指,从膜的厚度方向及任意正交的面内2个方向的立体坐标系上的合计3个方向选择的任意的2个方向上的电磁学性质上,具有各向异性的光学膜。作为电磁学的性质,可举例如吸收、折射等的光学性质,电阻、容量等的电学性质等。
本发明中的各向异性膜含有色素,只要是显现上述各向异性的材料则无特别限制。在色素以外,根据需要可含有粘合剂树脂、单体、固化剂及添加剂等。
(色素)
作为本发明中的色素,可适用二向色性色素。此外,色素优选具有用于取向控制的液晶相的色素。此处,具有液晶相的色素的意思是指,在溶剂中呈现易溶液晶性的色素。
作为本发明中使用的色素,为了能够通过涂布形成各向异性色素膜,优选在水或有机溶剂中可溶,特别优选水溶性的。进一步优选的是,“有机概念图-基础和应用”(甲田善生著、三共出版、1984年)中定义的无机性值比有机性值小的化合物。此外,在未成为盐的游离的状态下,其分子量优选200以上,特别优选300以上,并且,优选1500以下,特别优选1200以下。此外,水溶性是指,室温下化合物在水中,通常溶解0.1重量%以上,优选1%以上。
作为色素,具体可举例如,偶氮系色素、二苯乙烯系色素、花青苷系色素、酞菁系色素、稠合多环系色素(二萘嵌苯系、恶嗪系)等。这些色素中,优选在各向异性色素膜中可取得较高分子排列偶氮系色素。偶氮系色素是指,带有至少一个1上偶氮基的色素。其一个分子中的偶氮基的数量,从色调及制造方面的观点出发,优选2以上,优选6以下,更优选4以下。
本发明中使用的色素并无特别限制,可使用公知的色素。
作为色素,可举例如如下日本专利,特表平08-511109号公报、特开平09-230142号公报、特开2006-079030号公报、特开2007-302807号公报、特开2007-272211号公报、特开2007-186428号公报、特开2008-69300号公报、特开2008-081700号公报、特开2009-169341号公报、特开2009-161722号公报、特开2009-173849号公报、特开2010-039154号公报、特开2010-168570号公报、特开2010-180314号公报、特开2010-266769号公报、特开2011-012152号公报、特开2011―016922号公报、特开2010-100059号公报、特开2011-141331号公报、特表2001-504238号公报及特开2006-48078号公报等中记载的色素。
色素可以游离酸的形式使用,也可酸基的一部分可变为盐型。此外,盐型的色素和游离酸型的色素可混合。此外,制造时得到盐型时可直接使用,也可变换为所期望的盐型。作为盐型的交换方法,可使用任意的公知方法,可举例如以下的方法。
1)向以盐型得到的色素的水溶液中添加盐酸等的强酸,将色素以游离酸的形式酸析出后,通过具有所期望的相对离子的碱溶液(例如,氢氧化锂水溶液)将色素酸性基中和的盐交换方法。
2)向以盐型得到的色素的水溶液中添加具有所期望的相对离子的大量过剩的中性盐(例如氯化锂),以盐析饼的形式进行盐交换的方法。
3)将以盐型得到的色素的水溶液,用强酸性阳离子交换树脂处理,将色素以游离酸的形式酸析出后,通过具有所期望的相对离子的碱溶液(例如,氢氧化锂水溶液)将色素酸性基中和的盐交换方法。
4)使以盐型得到的色素的水溶液接触作用于,在预先用具有所期望的相对离子的碱溶液(例如,氢氧化锂水溶液)处理过的强酸性阳离子交换树脂上,进行盐交换的方法。
此外,色素所具有的酸性基为游离酸型还是盐型,取决于色素的pKa和色素水溶液的pH。
作为上述的盐型,可举例如Na、Li、K等的碱金属的盐、可被烷基或羟烷基取代的铵盐,或有机胺的盐。作为有机胺的例子,可举例如碳原子数1~6的低级烷基胺、羟基取代的碳原子数1~6的低级烷基胺、羧基取代的碳原子数1~6的低级烷基胺等。这些盐型混合时,其种类并不限于1种,可多种混合。
此外,本发明中,色素可单独使用,但它们也可以2种以上并用,此外,在不使取向降低的程度下,可混合使用上述示例以外的色素。据此,可制造具有各种色相的各向异性色素膜。
混合其他的色素时,作为混合用色素的例子,可举例如,C.I.直接黄12、C.I.直接黄34、C.I.直接黄86、C.I.直接黄142、C.I.直接黄132、C.I.酸性黄25、C.I.直接橙39、C.I.直接橙72、C.I.直接橙79、C.I.酸性橙28、C.I.直接红39、C.I.直接红79、C.I.直接红81、C.I.直接红83、C.I.直接红89、C.I.酸性红37、C.I.直接紫9、C.I.直接紫35、C.I.直接紫48、C.I.直接紫57、C.I.直接蓝1、C.I.直接蓝67、C.I.直接蓝83、C.I.直接蓝90、C.I.直接绿42、C.I.直接绿51、C.I.直接绿59等。
(树脂组合物层)
作为本发明中的树脂组合物,只要在不损害本发明的效果的范围内并无特别限制,但优选不具有光学各向异性的,因为不会阻碍各向异性色素膜的性能。
本发明中的光学各向异性是指,从树脂组合物层的厚度方向及任意正交的面内2个方向的立体坐标系上的合计3个方向选择的任意的2个方向上的电磁学性质上,具有各向异性。
本发明中的树脂组合物层所用的树脂组合物,为了不损害各向异性色素膜的光学特性,优选厚度为500nm时,550nm的光线透过率为80%以上,更优选85%以上,特别优选90%以上。没有特别上限,优选更高的。
本发明中的树脂组合物层所用的树脂组合物可含有单体、树脂、表面活性剂、聚合引发剂、密合提高剂及溶剂等。
作为本发明中的树脂组合物所含有的树脂,可举例如含有光聚合性单体等的感光性树脂;丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、尼龙树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂等的热塑性树脂;环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂等的热固性树脂等。
作为本发明中的感光性树脂,没有特别限制,但从感光度的点出发,优选含有光聚合性单体。
作为光聚合性单体,可举例如,分子内至少有1个乙烯性不饱和基的化合物(以下,成为“乙烯性单体”)。具体可举例如,(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸烷基酯、丙烯腈、苯乙烯以及具有1个乙烯性不饱和键的羧酸和多元或一元醇的单酯,1分子中具有两个以上乙烯性不饱和基的多官能乙烯性单体等。
作为所述感光性树脂,可含有侧链上具有乙烯性双键的树脂。涂布·干燥·曝光,形成树脂组合物层时的感光度良好,固化后的压入硬度、刮擦硬度等的机械强度优良,作为对光散射或树脂组合物层形成后的层积产生不良影响的原因的表面粗糙度降低、针孔等缺陷极少的层可形成。因而,侧链上只要具有乙烯性双键,树脂并不特定。
作为树脂的分子量,根据凝胶渗透色谱仪(GPC)测定的聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw)通常为1000以上,优选1500以上,通常为20000以下,优选15000以下。通过重均分子量不要过小,感光度和涂膜强度倾向于维持·提高,通过不要过大,再溶解性和异物等产生等的问题倾向于被抑制。
作为侧链上具有乙烯性双键的树脂,从机械强度、耐水性及耐溶剂性方面考虑,而特别优选具有羧基的环氧(甲基)丙烯酸酯树脂。
作为所述感光性树脂,可含有光聚合引发剂。光聚合引发剂是,具有直接吸收光,引起分解反应或脱氢反应,产生聚合活性自由基的功能的成分。根据需要,可添加使用增感色素等的添加剂。
作为光聚合引发剂,可举例如,含有日本专利特开昭59-152396号公报、日本专利特开昭61-151197号各公报中记载的茂钛化合物的茂金属化合物;日本专利特开2000-56118号公报中记载的六芳基双咪唑衍生物;日本专利特开平10-39503号公报记载的卤甲基化恶二唑衍生物;卤甲基-s-三嗪衍生物;N-苯基甘氨酸等的N-芳基-α-氨基酸类;N-芳基-α氨基酸盐类;N-芳基-α-氨基酸酯类等的自由基活性剂;α-氨基烷基苯酮衍生物;日本专利特开2000-80068号公报、日本专利特开2006-36750号公报等记载的肟酯衍生物等。
作为本发明中的热塑性树脂,没有特别限制。可举例如,丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、尼龙树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚烯烃树脂、纤维素树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯醇树脂、聚氯乙烯树脂、丁缩醛树脂、苯乙烯-马来酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物及聚醋酸乙烯等。这些可单独使用,也可混合。此外,在不损害本发明的效果的范围内,可含有改性剂等其他成分。
作为丙烯酸树脂,例如,可使用如下日本专利:特开平7-207211号、特开平8-259876号、特开平10-300922号、特开平11-140144号、特开平11-174224号、特开2000-56118号、特开2003-233179号、特开2007-270147号等各公报等记载的各种各样的高分子化合物。可举例如,对含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯和其他的自由基聚合性单体间的共聚物,向该共聚物所具有的环氧基的至少一部分加成不饱和一元酸形成的树脂,或向通过该加成反应生成的羟基的至少一部分加成多元酸酐所得到的树脂;主链上含有羧基的直链状碱性可溶性树脂;向主链上含有羧基的直链状碱性可溶性树脂的羧基部分,加成含有环氧基的不饱和化合物的树脂;(甲基)丙烯酸系树脂等。
作为聚氨酯树脂,例如,可使用日本专利特开平2-158633号及特开2011-5846号等各公报等记载的各种各样的高分子化合物。
通常,聚氨酯树脂通过多元醇和异氰酸酯的反应制作,作为多元醇,可举例如,聚碳酸酯多元醇类、聚酯多元醇类、聚醚多元醇类、聚烯烃多元醇类、丙烯酸多元醇类等。
作为异氰酸酯,可举例如,甲苯二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、联甲苯胺二异氰酸酯等的芳香族二异氰酸酯,α、α、α、α-四甲基苯二甲基二异氰酸酯等的具有芳香环的脂肪族二异氰酸酯;亚甲基二异氰酸酯、丙烯二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等的脂肪族二异氰酸酯;环己烷二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异亚丙基二环己基二异氰酸酯等的脂环族二异氰酸酯。
这些单独使用、多种并用均可。
作为本发明中的热固性树脂,无特别限制,但可举例如,环氧树脂、酚醛树脂、苯代三聚氰二胺树脂、松香改性马来酸树脂、松香改性延胡索酸树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂及尿素树脂等。
作为环氧树脂,可举例如,双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂等的双酚型环氧树脂;联苯酚型环氧树脂;脂环式环氧树脂;脂肪族链状环氧树脂;缩水甘油酯型环氧树脂;将酚、甲酚、烷基酚、儿茶酚、双酚F、双酚A、双酚S、芴双酚等的酚化合物和甲醛、水杨醛等的醛化合物之间的缩合物进行缩水甘油醚化而得到的化合物;将二官能酚进行缩水甘油醚化得到的化合物;将二官能醇缩水甘油醚化得到的化合物;将多酚缩水甘油醚化得到的化合物,以及这些化合物的氢化物或卤化物等。
作为固化热固性树脂的固化剂,只要具有固化的作用则无特别限制,但可举例如下。
酸酐类:均苯四甲酸酐等的芳香族酸酐类;四氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、端甲基亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、十二烯基琥珀酸酐、三烷基四氢邻苯二甲酸酐等的环状脂肪族酸酐类。
咪唑类:咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、2-十七烷基咪唑、4,5-二苯基咪唑等。
胺类:双(4-氨基环己基)甲烷、双(氨基甲基)环己烷、间苯二甲胺、3,9-双(3-氨基丙基)-2,4,8,10-四螺[5,5]十一烷等的脂肪族及脂环族胺类;间苯二胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯砜等的芳香族胺类;苄基二甲胺、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、1,8-二氮杂双环-(5,4,0)-十一碳烯-7、1,5-氮杂二环-(4,3,0)-壬烯-7等的叔胺类及上述胺类的盐类。
s-三嗪类:2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-乙氧基萘基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-乙氧基羰基萘基)-4,6-双(三氯甲基)-S-三嗪等的卤代甲基s-三嗪类等。
多酚类:邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、双酚F、双酚A、双酚S、联苯酚、苯酚酚醛类、甲酚酚醛类、双酚A等的二元酚的酚醛化物类、三羟甲基苯基甲烷类、芳烷基多酚类、双环戊二烯多酚类等。
作为上述以外的固化剂,可举例如鏻盐类;有机膦化合物类或它们的盐类;辛酸锌、辛酸锡等的金属皂类。
这些固化剂可单独1种使用,但也可以两种以上并用。
使用环氧树脂时,酸酐和环氧基易于缩合,从耐水性、耐溶剂性的点出发是优选的。此外,酸酐和咪唑类共用,易于进行缩合,从耐水性、耐溶剂性的点出发是优选的。
本发明中的树脂组合物层,为提高润湿性、涂布性等,可含有表面活性剂。
作为表面活性剂,例如,可使用阴离子系、阳离子系、非离子系、两性表面活性剂等各种表面活性剂。其中,由于对各特性产生不良影响的可能性较低这一点,优选使用非离子系表面活性剂,其中,氟系或硅系的表面活性剂在涂布性方面较为有效。
作为氟系表面活性剂,可举例如全氟烷基磺酸、全氟烷基羧酸、含氟调聚物醇等,作为硅系表面活性剂,可举例如各种直链及带有支链的聚醚改性硅等。
本发明中的树脂组合物层,为改善树脂组合物层的密合性,例如,可含有硅烷偶联剂、磷酸系密合提高剂等。
作为硅烷偶联剂的种类,可使用环氧系、(甲基)丙烯酸系、氨系等各种中的单独一种,或2种以上混合。
本发明的偏光元件的制造方法至少包括如下工序(以下,下述(1)的工序表示“(1)工序”,此外,与(1)工序相同,存在“(2)工序”、“(3)工序”、“(4)工序”的表述。)。
(1)在基板面上形成各向异性色素膜的工序,
(2)除去所述各向异性色素膜的一部分,形成多个被分离的各向异性色素膜的工序,
(3)在各向异性色素膜上形成树脂组合物层的工序,
(4)树脂组合物层形成后,除去图案及图案轮廓部分以外的不要部分的工序。
本发明的制造方法,只要具有(1)~(4)工序,各工序的次数并无限制。优选依次进行(1)工序至(4)工序,但其间可以有其他工序,例如(2)工序和(3)工序之间可以有其他工序。此外,本发明的偏光元件的制造中,经过(1)工序和(2)工序后,可再进行(1)工序。
((1)工序:各向异性色素膜的形成方法)
本发明的制造方法的特征在于,作为(1)工序,具有在基板面上形成各向异性色素膜的工序。作为形成各向异性色素膜的方法,优选连续涂布含有色素的各向异性色素膜形成用组合物。连续涂布是指,并非每1个图案间歇涂布,而是连续涂布多个图案和/或轮廓部分。基板上设有多个图案时,1次连续涂布设置的图案,多个图案分别涂布等,可根据基板的大小和涂布装置适当调整。
本发明中的各向异性色素膜形成用组合物,只要含有色素,且是显现各向异性的材料的话就没有特别限制。此外,为在基板上通过涂布形成各向异性色素膜,优选是含有色素及溶剂的组合物。作为该组合物的样态,可以是溶液状,可以是凝胶状,可以是色素在溶剂中分散的状态。此外,这些之外,根据需要,可含有粘合剂树脂、单体、固化剂及添加剂等。
此外,本工序使用的色素,可使用上述偏光元件的结构中所述的色素。
此处,从形成高取向度的溶剂蒸发后所形成的各向异性色素膜的观点出发,各向异性色素膜形成用组合物,作为组合物为液晶相的状态是优选的。此外,本实施方式中,液晶相的状态是指,《液晶的基础和应用》(液晶の基礎と応用)(松本正一·角田市良著,1991)的1~16页记载的状态。特别优选第3页记载的向列相。
(各向异性色素膜形成用组合物的溶剂)
作为溶剂,水、有水混合性的有机溶剂或它们的混合物是合适的。作为有机溶剂,可举例如,甲醇、乙醇、异丙醇、甘油等的醇类;乙二醇、二乙二醇等的二醇类;甲基纤维素溶剂、乙基纤维素溶剂等的纤维素溶剂类;等的单独或2种以上混合的溶剂。
(各向异性色素膜形成用组合物中的色素的浓度)
作为各向异性色素膜形成用组合物中的色素的浓度,虽与成膜条件有关,但优选0.01重量%以上,更优选0.1重量%以上,优选50重量%以下,更优选30重量%以下。通过色素浓度不要过低,在得到的各向异性色素膜中,可获得充分的二色比等各向异性。此外,通过不要过高,粘度不会变的过高,可均一地薄膜涂布,倾向于可抑制各向异性色素膜形成用组合物中色素的析出。
(各向异性色素膜形成用组合物的添加剂)
各向异性色素膜形成用组合物中,进一步根据需要,可混合表面活性剂、流平剂、偶联剂及pH调整剂等添加剂。通过添加剂,有时可使润湿性、涂布性提高。
作为表面活性剂,可使用阴离子性、阳离子性及非离子型中的任一种。其添加浓度无特别限制,作为足够用于获得添加的效果、且不阻碍分子的取向的量,在各向异性色素膜形成用组合物中的浓度,通常优选0.05重量%以上,0.5重量%以下。
此外,为了抑制各向异性色素膜形成用组合物中的色素的成盐或凝集等不稳定性等的目的,可将公知的酸/碱等pH调整剂等,在各向异性色素膜形成用组合物的构成成分混合前后或混合中的任一时候添加。此外,作为上述之外的添加剂,可使用“Additive forCoating",Edited by J.Bieleman,Willey-VCH(2000)”记载的公知的添加剂。
作为涂布各向异性色素膜形成用组合物,形成各向异性色素膜的方法,没有特别限制,但可举例如,原崎勇次著“涂布工学(コーティング工学)”(株式会社朝仓书店,1971年3月20日发行)253页~277页记载的方法,市村国宏监修“分子协调材料的创制和应用(分子協調材料の創製と応用)”(株式会社CMC出版,1998年3月3日发行)118页~149页记载的方法,在具有段差结构的基板(可预先实施取向处理)上通过槽模涂法、旋涂法、喷涂法、棒涂法、辊涂法、刮刀涂布法、帘式涂布法、喷涂法、浸渍法等涂布的方法。其中,若采用槽模涂法,可获得均一性较高的各向异性色素膜,因而较适宜。
((2)工序:各向异性色素膜图案轮廓部分的除去方法)
本发明中,作为(2)工序,具有上述各向异性色素膜形成后,除去各向异性色素膜的一部分,形成多个被分离的各向异性色素膜的工序。更具体地,具有将各向异性色素膜的图案轮廓部分从基板除去的工序。图案轮廓部分除去后,后述的树脂组合物层等通过涂布等而形成,据此,在除去的部分上树脂组合物被涂布,各向异性色素膜的侧面变为由树脂组合物覆盖的状态。据此,各向异性色素膜的侧蚀和剥离不会产生,可维持偏光元件的性能及可靠性。此外,各向异性色素膜形成后,难以受到制造工序中使用的溶剂等的影响,制造工序的自由度提高。
将各向异性色素膜的图案轮廓部分从基板除去的方法没有特别限制,根据图案的大小、制造工序等适当选择即可。此外,除去的时机没有特别限制,根据除去的方法,可在涂布、干燥各向异性色素膜形成用组合物前,也可在干燥后。
此外,除去的面积并无特别限制,但树脂组合物和基板之间的密合性可被充分确保的程度的面积是优选的。例如,可将邻接的基板上的各向异性色素膜的图案间的全部除去,或者,可以是在邻接的基板上的各向异性色素膜的图案间有各向异性色素膜残存的状态,但从生产效率的点出发,除去的面积越小越为优选。
作为除去的方法,具体地,可举例如,使用摩擦部件和溶剂的擦除法,利用研磨带或刀刃等的刮除法,组合溶剂喷出喷嘴和吸入喷嘴的喷嘴法,及用激光照射的烧除激光法等。其中,擦除法中,除去的各向异性色素膜难以产生粒子缺陷,因而是优选的。此外,喷嘴法或激光法,对基板并不接触,对其他层的影响较少,因而是优选的。
(各向异性色素膜的不溶化处理工序)
在按照上述那样所得到的各向异性色素膜上,可设置进行不溶化处理的工序。进行不溶化处理的工序,在(1)工序后、(2)工序后均可。
不溶化的意思是,通过使膜中的化合物的溶解性降低,抑制该化合物从膜的溶出,提高膜的稳定性的处理工序。具体地,可举例如,将较少的价数的离子置换为比其价数更大的离子(例如,将1价的离子置换为高价的离子)的处理。作为这样的处理方法,例如,细田丰著“理论制造染料化学”(技报堂、1975年)435~437页等记载的处理工序等的公知的方法可被使用。优选地,将得到的各向异性色素膜,用特开2007-241267号公报等记载的方法处理,成为对水的不溶性膜,从后工序的容易程度及耐久性等观点出发是优选的。
((3)工序:树脂组合物层的形成方法)
本发明的偏光元件的制造中,作为(3)工序,具有在将所述各向异性色素膜的图案轮廓部分从基板除去后,在各向异性色素膜上形成树脂组合物层的工序。树脂组合物的形成方法,只要能使各向异性色素膜上表面及其侧面上变为被树脂组合物层覆盖的状态,则无特别限制。特别地,通过涂布树脂组合物而设置树脂组合物层的方法,从膜形成的容易性及稳定性的点出发是优选的。
本发明中,涂布方法没有特别限制,在涂布面积、装置及涂布的树脂组合物的特性上,可使用适宜的公知方法。具体地,在槽模涂法、旋涂法、喷涂法、棒涂法、辊涂法、刮刀涂布法、帘式涂布法、喷涂法、浸渍法等以外,可举例如,胶印、凹板、柔版、丝网、喷墨等的印刷方式。其中,全面涂布时,由于均一性良好且液材利用率高,优选使用槽模涂法等,部分涂布时,由于图案化精度较好,优选胶印印刷法等。
本发明中的树脂组合物,可使用上述偏光元件的结构中所述的树脂组合物的各材料,这些材料在溶解或分散于有机溶剂等中的状态下被使用。
作为有机溶剂,沸点(压力1013.25[hPa]的条件下。以下,关于沸点都一样。)优选在100~300℃的范围内选择。更优选具有120~280℃的沸点的溶剂。
作为这样的溶剂,例如,选自乙二醇单烷基醚类;二醇二烷基醚类;二醇二乙酸酯类;烷基乙酸酯类;醚类;酮类;一元或多元醇类;脂肪族烃类;脂环式烃类;芳香族烃类;链状或环状酯类;烷氧基羧酸类;卤代烃类;醚酮类;腈类,可单独使用,也可两种以上并用。
后述的旋涂法及模涂法那样的涂布方式中,作为有机溶剂,沸点优选在100~200℃的范围内选择。更优选具有120~170℃的沸点的东西。通过使沸点不要太过低,可抑制不均等,此外,通过不要过高,倾向于在各向异性色素膜及树脂组合物层上不施加过剩的负荷即可干燥。
上述有机溶剂之中,从涂布性、表面张力等的平衡较好,组合物中的构成成分的溶解度较高出发,优选丙二醇单甲醚乙酸酯等的二醇烷基醚乙酸酯。
树脂组合物层的涂布,可以和各向异性色素膜一样在基板面上连续涂布,也可以将基板上的一部分分割涂布。例如,可以仅在各向异性色素膜及除去各向异性色素膜的图案轮廓部分上涂布,此外,与之同时,可在其他的基板上的部分涂布。轮廓部分上的涂布,只要各向异性色素膜的侧面变为被树脂组合物覆盖的状态,可以是在各向异性色素膜及除去各向异性色素膜的图案轮廓部分的全部上,此外,也可以是在各向异性色素膜及除去各向异性色素膜的图案轮廓部分的一部分上。
此外,树脂组合物的厚度,作为干燥后的膜厚,通常优选20nm以上,更优选50nm以上,此外,优选2000nm以下,更优选1000nm以下。此外,可在干燥后的树脂层上进行交联操作、补强。
进行上述树脂组合物的涂布、干燥后,曝光,可根据需要通过热固化或光固化,制作树脂组合物层。
涂布树脂组合物后的涂膜的干燥,优选使用热板、IR烤炉或对流烤炉的干燥法。干燥的条件可根据溶剂成分的种类,使用的干燥机的性能等适当选择。干燥时间,根据溶剂成分的种类,使用的干燥机的性能,通常在40~200℃的温度下在15秒~5分钟的范围内选择,优选在50~130℃的温度下在30秒~3分钟的范围内选择。
涂膜的固化可在树脂组合物的涂膜上照射紫外线或可见光的光源进行。使用的光源没有特别限制,可举例如,氙灯、卤素灯、钨灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、中压汞灯、低压汞灯、碳弧、荧光灯等灯光源,或氩离子激光、YAG激光、准分子激光、氮激光、氦镉激光、半导体激光等的激光源等。使用特定波长的光照射时,可利用光学过滤器。
上述涂膜曝光后,可实施热固化处理。这时候,热固化处理的条件为,温度在100~280℃的范围,优选150~250℃的范围选择,时间在5~60分钟的范围内选择。得到的树脂组合物的膜厚,通常为20nm以上,优选50nm以上,另一方面,通常为2000nm以下,优选1000nm以下。
((4):不要部分的树脂组合物层及各向异性色素膜的除去方法)
本发明中,作为(4)工序,具有形成上述树脂组合物层后,将图案及图案轮廓部分以外的偏光元件作为不要部分除去的工序。不要部分的除去,根据其后的制造工序可除去一部分,此外,除去方法可为多种组合。
据此,各向异性色素膜为被树脂组合物层覆盖的状态,除去不要部分的时候,各向异性色素膜的侧蚀和剥离不会产生,可维持偏光元件的性能及可靠性。
作为除去方法,具体可举例如,光刻法、干式蚀刻法、喷砂法及干冰洗净法等。例如,使用光刻法时,作为树脂组合物使用感光性树脂,通过将图案及图案部分以外用掩模进行曝光·显影,可除去不要部分。使用光刻法时,由于除去部分的残渣极少,例如,可使密封元件时的密合性提高。
曝光工序所用的光没有特别限制,但可举例如汞灯、金属卤化物灯等的紫外线、电子束等。
通过显影进行未曝光部分的除去时,作为碱性显影液,可使用碳酸钠、氢氧化钠等的钠系水溶液;二甲基苄胺、三乙醇胺等的有机碱等。此外,显影液中,可添加消泡剂及表面活性剂等。
作为显影处理方法,可适用喷淋显影法、喷涂显影法、浸润(浸渍)显影法及桨版(盛液)显影法等。
使用干式蚀刻法时,作为树脂组合物无需感光性,通过将图案及图案轮廓部分用掩模进行干式蚀刻,可除去不要部分。对图案及图案轮廓部分进行掩模的方法没有特别限制,但例如,可使用通过在粘贴干膜抗蚀剂后或涂布光致抗蚀剂后,仅使作为掩模使用的部分曝光显影而得到掩模的方法;粘贴裁剪成预先设定的掩模形状的膜或薄片的方法;全面粘贴膜后,裁剪多余的地方得到掩模形状的方法;以及通过柔版或丝网版等的印刷方式将掩模材料的浆液图像印刷的方法等。
干式蚀刻后,可保留设置的掩模,也可除去。除去的方法没有特别限制,可用化学溶剂等剥离,机械剥离也可以。此外,可在通过干式蚀刻的不要部分的除去的同时除去。
使用干冰洗净法时,作为树脂组合物无需感光性,通过将图案及图案轮廓部分用掩模进行洗净,可除去不要部分。使用干冰洗净方式时,如喷砂法那样不会残留投射材,因而容易后处理。
其中,光刻法图像化精度较好,因而优选,此外,干冰洗净法产量较高,因而优选。
以下参照附图,关于本发明的实施方式进行说明,但本发明并不限于这些方式。此外,各图中,使各层或各部件为图面上可识别的程度的大小,因而有各自的比例尺表示不同的情况。
<实施方式1>
图1中,展示了本发明的工序1中形成各向异性色素膜的模式图。在基板1上,通过连续涂布形成各向异性色素膜2(斜线部分)。具体地,将含有上述那样的色素及溶剂的各向异性色素膜形成用组合物用模具等涂布。通过该涂布带来的应力施加,赋予各向异性色素膜取向性。
为了提高各向异性色素膜形成用组合物的涂布性,可对涂布面进行亲水化处理。此外,因提高取向性等的理由,形成各向异性色素膜前,可在基板上形成取向膜等。
图2(a)中展示了本发明的(2)工序中将图案轮廓部分从基板除去的模式图。从在基板1上形成的各向异性色素膜2,仅除去图案轮廓部分3。具体地,将干燥的各向异性色素膜,在擦拭带的摩擦部件上浸渍溶剂,使各向异性色素膜溶解,同时吸收除去。
图2(b)展示了图2(a)所示的基板的侧面图。除去的图案轮廓部分是凹陷的。
图3为,本发明的(3)工序中,除去图案轮廓部分后,在形成有各向异性色素膜的基板上连续进行树脂组合物的涂布时的侧面图。具体地,作为上述树脂组合物,将感光性树脂用槽模法进行涂布。
在各向异性色素膜2及除去的图案轮廓部分3上形成有树脂组合物层4,在变凹的除去的图案轮廓部分上形成了树脂组合物层,各向异性色素膜的与基板相接的面以外是被树脂组合物层覆盖的状态。
图4是将,在本发明的(4)工序中,用光刻法除去各向异性色素膜形成用组合物及图案轮廓部分以外时的曝光状态从侧面展示的模式图。树脂组合物层4形成后,为使各向异性色素膜除与基板相接的面以外其他都变为被树脂组合物层覆盖的状态,仅曝光各向异性色素膜及图案轮廓部分上形成的树脂组合物层。不要部分,通过掩模5而不曝光,通过之后的显影,该不要部分可简易地除去。
图5为展示曝光显影后的偏光元件的侧面的模式图。各向异性色素膜被树脂组合物层覆盖的偏光元件形成有图案。之后根据各用途,可在偏光元件上形成其他层。
<实施方式2>
与实施方式1相同,形成本发明的(1)工序的各向异性色素膜,将本发明的(2)工序的图案轮廓部分从基板除去。
图6为,通过本发明的(3)工序除去图案轮廓部分后,在作为偏光元件使用的各向异性色素膜部分及图案轮廓部分的一部分上进行树脂组合物的涂布时的侧面图。具体地,将上述的树脂组合物通过胶印印刷进行图案涂布。
各向异性色素膜2及除去的图案轮廓部分3的一部分上形成有树脂组合物层4,各向异性色素膜除与基板相接的面以外其他都是被树脂组合物层覆盖的状态。
在本发明的(4)工序中,除去未被图6的树脂组合物覆盖的各向异性色素膜。具体地,使用干式蚀刻法、喷砂法、干冰洗净法、化学蚀刻法、UV抛光法等除去,获得展示图5的偏光元件的侧面的模式图那样的偏光元件。之后根据各用途,可在偏光元件上形成其他层。此外,除去的时机没有特别限制,可根据除去的方法适当选择。例如,可在树脂组合物涂布后,树脂组合物干燥前,也可在干燥后。
<实施方式3>