CN105378519B - 光学膜、偏振片、图像显示装置及光学膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供一种无褶皱且支撑体与取向膜的粘附性优异的光学膜、以及使用该光学膜的偏振片及图像显示装置。本发明的光学膜依次具有透明支撑体、取向膜及光学各向异性层,其中,透明支撑体含有丙烯酸树脂,在透明支撑体与取向膜之间具有厚度为50nm~200nm且透明支撑体的构成材料和取向膜的构成材料混合存在的混合层。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学膜、偏振片、图像显示装置及光学膜的制造方法。
背景技术
由光学各向异性材料构成的相位差片使用于LCD显示装置、有机EL显示装置、触摸面板、亮度强化膜等显示装置中。
这种相位差片中,作为支撑体,一般使用纤维素系树脂薄膜(尤其是纤维素酰化物(TAC)膜)(例如,参考专利文献1及2)。
在此,已知纤维素酰化物(TAC)膜相对于温度、湿度的尺寸变化较大(例如,参考专利文献3),存在取向膜随着支撑体的尺寸变化而伸缩,从而在光学各向异性层的面内(尤其在端部)延迟发生变化的问题。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-217001号公报
专利文献2:日本特开2012-008170号公报
专利文献3:日本特开2011-191756号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
本发明人对作为支撑体材料的相对于湿度、温度的尺寸变化较小的丙烯酸树脂进行了研究,其结果明确了因形成设置于支撑体上的取向膜的涂布液中所使用的溶剂,有时会在所得到的光学膜上产生褶皱或者支撑体与取向膜的粘附性变差。
因此,本发明的课题在于提供一种无褶皱且支撑体与取向膜的粘附性优异的光学膜、以及使用该光学膜的偏振片及图像显示装置。
用于解决技术课题的手段
本发明人为了实现上述课题而进行了深入研究,其结果发现通过在支撑体与取向膜之间形成透明支撑体的构成材料和取向膜的构成材料混合存在的特定厚度的混合层,能够制作出无褶皱且支撑体与取向膜的粘附性优异的光学膜,以完成了本发明。
即,发现能够通过以下结构来实现上述目的。
[1]一种光学膜,其依次具有透明支撑体、取向膜及光学各向异性层,其中,
透明支撑体含有丙烯酸树脂,
在透明支撑体与取向膜之间具有厚度为50nm~200nm且透明支撑体的构成材料和取向膜的构成材料混合存在的混合层。
[2]根据[1]所述的光学膜,其中,光学各向异性层在波长550nm下的面内延迟为40nm~240nm。
[3]根据[1]或[2]所述的光学膜,其中,取向膜含有聚乙烯醇衍生物。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的光学膜,其中,光学各向异性层为具有面内慢轴方向及面内延迟中的至少一者不同的两个以上的相位差区域的图案光学各向异性层。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的光学膜,其中,所述光学膜还具有硬涂层。
[6]一种偏振片,其具有[1]至[5]中任一项所述的光学膜及偏振器。
[7]一种图像显示装置,其中,具有[1]至[5]中任一项所述的光学膜、偏振器及液晶单元或有机EL显示面板。
[8]根据[7]所述的图像显示装置,其中,从辨识侧依次具有光学膜、偏振器及液晶单元。
[9]根据[7]所述的图像显示装置,其中,从辨识侧依次具有偏振器、光学膜及液晶单元。
[10]根据[7]所述的图像显示装置,其中,从辨识侧依次具有偏振器、光学膜及有机EL显示面板。
[11]一种光学膜的制造方法,其为制作[1]至[5]中任一项所述的光学膜的方法,所述方法具有:
混合层/取向膜形成工序,在含有丙烯酸树脂的透明支撑体上,使用含有一种或两种以上的溶剂且溶剂的平均SP值为25~55的涂布液来形成取向膜,并且在透明支撑体与取向膜之间形成厚度为50nm~200nm且透明支撑体的构成材料和取向膜的构成材料混合存在的混合层;及
光学各向异性层形成工序,在取向膜上,使用含有液晶性化合物的光学各向异性层形成用组合物来形成光学各向异性层,从而制作光学膜。
[12]根据[11]所述的光学膜的制造方法,其中,溶剂的平均SP值为25~40。
[13]根据[11]或[12]所述的光学膜的制造方法,其中,涂布液的固体成分浓度为60质量%以下。
发明效果
根据本发明,能够提供一种无褶皱且支撑体与取向膜的粘附性优异的光学膜、以及使用该光学膜的偏振片及图像显示装置。
附图说明
图1(A)~图1(C)是分别表示本发明的光学膜的一例的示意性剖视图。
图2(A)及图2(B)是分别表示本发明的偏振片的一例的示意性剖视图。
图3(A)~图3(D)是分别表示本发明的图像显示装置(液晶显示装置)的一例的示意性剖视图。
图4(A)及图4(B)是分别表示本发明的图像显示装置(有机EL显示装置)的一例的示意性剖视图。
图5是利用扫描型电子显微镜(SEM)以倍率5万倍对由透明支撑体、混合层及取向膜构成的层叠体的剖面进行摄影的照片。
图6(A)~图6(C)是分别表示图案光学各向异性层的例子的示意性主视图。
图7是表示本发明的偏振片(图案圆偏振片)的一例的示意图。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。
以下所记载的构成要件的说明是基于本发明的代表性实施方式而进行的,但本发明并不限定于这种实施方式。
另外,本说明书中,用“~”表示的数值范围是指将“~”的前后所记载的数值作为下限值及上限值而包含的范围。
接着,对本说明书中所使用的术语进行说明。
[延迟(Re)]
Re(λ)及Rth(λ)分别表示波长λ下的面内延迟及厚度方向的延迟。Re(λ)通过在KOBRA 21ADH或KOBRA WR(均为Oji Scientific Instruments Co.,Ltd.制)中使波长λnm的光沿薄膜法线方向入射而测定。当选择测定波长λnm时,能够手动更换波长选择滤波器或利用程序等转换测定值来进行测定。Re(λ)、Rth(λ)的测定方法的详细内容记载于日本特开2013-041213号公报的段落0010~0012中,其内容作为参考而引入本说明书中。
另外,本说明书中,关于测定波长没有特别的附加记载时,测定波长为550nm。
并且,本说明书中,关于角度(例如“90°”等角度)及其关系(例如“正交”、“平行”、“同一方向”及“以45°交叉”等),包含本发明所属的技术领域中容许的误差范围。此时,作为容许的误差,例如是指小于严格的角度±10°的范围内等,具体而言,与严格的角度的误差优选为5°以下,更优选为3°以下。
1.光学膜
本发明涉及一种依次具有透明支撑体、取向膜及光学各向异性层的光学膜。
在此,本发明的光学膜为如下光学膜:透明支撑体含有丙烯酸树脂,在透明支撑体与取向膜之间具有透明支撑体的构成材料和取向膜的构成材料混合存在的特定厚度的混合层。
如上所述,本发明人发现通过在支撑体与取向膜之间以特定厚度形成透明支撑体的构成材料和取向膜的构成材料混合存在的混合层,能够制作出无褶皱且支撑体与取向膜的粘附性优异的光学膜。
关于可得到这种效果的原因,本发明人推测如下。
首先,得知当形成取向膜的涂布液中所含的溶剂的平均SP值小于25时,形成取向膜时含有丙烯酸树脂的透明支撑体溶解,对涂布液进行干燥时支撑体收缩,产生褶皱(参考比较例4及5)。
另一方面,得知当形成取向膜的涂布液中所含的溶剂的平均SP值超过55时,由于透明支撑体完全不溶解,因此透明支撑体与取向膜之间的界面粘附变弱,导致取向膜剥离(参考比较例1~3)。
因此,本发明中,认为通过使用含有平均SP值为25~55的溶剂的涂布液来形成取向膜,从而透明支撑体的表面稍微溶解,通过以所希望的厚度形成透明支撑体(丙烯酸树脂)和取向膜混合的混合层,从而抑制褶皱的产生,并且粘附性也变良好。
将本发明中的光学膜的一例的示意性剖视图示于图1。
另外,本发明中的图为示意图,各层的厚度的关系、位置关系等未必与实际一致。以下图也一样。
图1所示的光学膜10依次具有透明支撑体16、混合层15、取向膜14及光学各向异性层12。
并且,如图1(B)所示,光学膜10可在透明支撑体16的设有混合层15的一侧的相反侧具有硬涂层18,如图1(C)所示,也可在光学各向异性层12的设有取向膜14的一侧的相反侧具有硬涂层18。
2.偏振片
本发明还涉及一种使用本发明的光学膜的偏振片(以下,也简称为“本发明的偏振片”)。
本发明的偏振片为具有本发明的光学膜及偏振器的偏振片。
将本发明的偏振片的一例的示意性剖视图示于图2。
图2(A)所示的偏振片20依次具有光学各向异性层12、取向膜14、混合层15、透明支撑体16及偏振器22。
并且,图2(B)所示的偏振片20依次具有透明支撑体16、混合层15、取向膜14、光学各向异性层12及偏振器22。
并且,可在偏振器22的与配置有光学膜10的面不同的另一侧的面配置任意偏振器保护膜24。同样地,也可在偏振器22的配置有光学膜10的面根据需要配置未图示的偏振器保护膜。
在此,偏振片20中的光学各向异性层12、取向膜14、混合层15及透明支撑体16根据上述图1(A)所示的光学膜10构成,但也可以以图1(B)及图1(C)所示的方式构成。具体而言,在图2(A)所示的方式中,可在光学各向异性层12上设置硬涂层18,在图2(B)所示的方式中,可在透明支撑体16上设置硬涂层18。
并且,图2(A)中的透明支撑体16与偏振器22、以及图2(B)中的光学各向异性层12与偏振器22可经由未图示的粘合剂或粘接剂贴合。
3.图像显示装置
本发明还涉及一种使用本发明的光学膜的图像显示装置(以下,也简称为“本发明的图像显示装置”)。
本发明的图像显示装置为具有本发明的光学膜、偏振器及液晶单元或有机EL显示面板的图像显示装置。
将本发明的图像显示装置的一例的液晶显示装置的模式性剖视图示于图3。
图3(A)及图3(B)所示的液晶显示装置30中,以本发明的光学膜10成为最表面(辨识侧)的方式配置有本发明的偏振片20。
另一方面,图3(C)及图3(D)所示的液晶显示装置30中,以辨识侧的偏振器22的保护膜24成为最表层(辨识侧)的方式配置有本发明的偏振片20。
并且,在背光侧的偏振器34的表面及背面分别配置有任意偏振器保护膜36及38。另外,关于偏振器保护膜34及36,可设为与液晶单元的驱动模式相对应的光学补偿膜。
在此,关于各个层,可经由未图示的粘合剂或粘接剂进行贴合。
将本发明的图像显示装置的一例的有机EL(电致发光)显示装置的示意性剖视图示于图4。
图4(A)及图4(B)所示的有机EL显示装置40具有以偏振器22的保护膜24成为最表层(辨识侧)的方式配置的本发明的偏振片20及有机EL显示面板42。
在此,关于各个层,可经由未图示的粘合剂或粘接剂进行贴合。
[光学膜]
以下,对本发明的光学膜中所使用的各种部件进行详细说明。
〔透明支撑体〕
本发明的光学膜中的透明支撑体至少含有丙烯酸树脂。
在此,“丙烯酸树脂”是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚合物,以下说明中,也称为“(甲基)丙烯酸系聚合物”。另外,(甲基)丙烯酸系聚合物为包含甲基丙烯酸系聚合物和丙烯酸系聚合物这两者的概念。
并且,透明支撑体中的丙烯酸树脂的含量并没有特别限定,优选为主成分(超过透明支撑体的固体成分的50质量%),更优选为70~97质量%。
本发明中,作为上述丙烯酸树脂,可适当使用日本特开2010-079175号公报的[0033]~[0063]段落中所记载的丙烯酸树脂、共聚成分。
并且,作为这种丙烯酸树脂,可使用市售品,例如可使用PMMA(DIANAL BR88,重均分子量:1500000,Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.制)、ARTON(F5023,JSR Corporation制)等。
〔混合层〕
本发明的光学膜中的混合层为上述透明支撑体的构成材料(丙烯酸树脂)和后述的取向膜的构成材料混合存在的层。
在此,混合层的存在及厚度能够按以下顺序进行确认。
首先,利用Leica company制超薄切片机(Ultramicrotome)EM UC6和DiatomeCo.Ltd.制金刚石刀,将在透明支撑体上形成后述的取向膜之后的层叠体沿厚度方向进行切割。
接着,利用JEOL DATUM LTD.制的亲水化装置HDT-400,对所切割的剖面实施亲水化处理。
接着,利用MEIWAFOSIS CO.,LTD.制Neo Osmium coater,对实施了亲水化处理的剖面进行Osmium coat之后,利用Hitachi High-Technologies Corporation制S-5500型的扫描型电子显微镜(SEM)以倍率5万倍进行观察,由此能够确认混合层的存在及厚度(参考图5)。
本发明中,上述混合层的厚度为50nm~200nm,支撑体与取向膜的粘附性变得更加良好,当使用于立体图像显示装置时,从图案光学各向异性层的条状图案的直线性变良好的原因考虑,优选为80nm~150nm。
并且,本发明中,混合层中的上述透明支撑体的构成材料(丙烯酸树脂)与后述的取向膜的构成材料的比率优选为1/99~99/1,更优选为10/90~90/10。
〔取向膜〕
本发明的光学膜中的取向膜为设置于透明支撑体与光学各向异性层之间的、用于形成光学各向异性层的取向膜。
如上所述,取向膜使用含有一种或两种以上的溶剂且溶剂的平均SP值为25~55的涂布液来形成。
在此,SP值表示利用Hoy法〔Low-molecular Liquid(Solvents)〕计算出的溶解度参数。
并且,平均SP值是指与质量比例相对应的各溶剂的SP值的平均值,具体而言,能够使用下述式(I)来计算。另外,当仅使用一种溶剂时,平均SP值是指该溶剂的SP值。
[数式1]
式(1)
(式中,Σ表示合计,Si表示第i溶剂的SP值,Wi表示第i溶剂相对于所有溶剂的质量分数(第i溶剂的质量/所有溶剂的合计质量)。)
在此,SP值25~55的溶剂优选为醇系溶剂,作为其具体例,可以举出甲醇〔SP值:37〕、乙醇〔SP值:31〕、正丙醇〔SP值:28〕、异丙醇(以下,也略称为“IPA”)〔SP值:27〕、正丁醇(以下,也略称为“n-BuOH”)〔SP值:26〕、异丁醇(以下,也略称为“i-BuOH”)〔SP值:25〕、丙二醇(以下,略称为“PG”)〔SP值:32〕等,它们可单独使用一种,也可以同时使用两种以上。
本发明中,当混合使用两种以上的溶剂时,只要混合溶剂的SP值成为25~55,则也可以同时使用SP值不满足25~55的其他溶剂。
这种其他溶剂并没有特别限定,例如可以举出水〔SP值:72〕、2-丁醇〔SP值:24〕、叔丁醇〔SP值:22〕、丙酮〔SP值:24〕、甲乙酮(以下,也略称为“MEK”)〔SP值:22〕等。
并且,当使用这种其他溶剂时,从相溶性的观点考虑,优选各溶剂的SP值之差为50以下。
本发明中,从粘附性变得更加良好的原因考虑,优选上述溶剂(包含混合溶剂)的平均SP值为25~40。
取向膜一般以聚合物为主成分。作为取向膜用聚合物材料,在很多文献中有记载,能够获得很多市售品。本发明中所利用的聚合物材料优选聚乙烯醇或聚酰亚胺及其衍生物。尤其优选改性或未改性的聚乙烯醇。关于本发明中可使用的取向膜,可参考WO01/88574A1号公报的43页24行~49页8行、日本专利第3907735号公报的段落[0071]~[0095]中所记载的改性聚乙烯醇。
从氧透过率的观点考虑,优选取向膜的厚度较薄,但从赋予用于形成光学各向异性层的取向能力及使支撑体的表面凹凸缓和来形成均匀膜厚的光学各向异性层的观点考虑,需要一定程度的厚度。具体而言,取向膜的厚度优选为0.01μm~10μm,更优选为0.01μm~1μm,进一步优选为0.01μm~0.5μm。
并且,本发明中,也优选利用光取向膜。作为光取向膜并没有特别限定,可使用WO2005/096041号公报的段落[0024]~[0043]中所记载的聚酰胺化合物、聚酰亚胺化合物等聚合物材料、Rolic echnologies Ltd.制的商品名LPP-JP265CP等。
〔光学各向异性层〕
本发明的光学膜中的光学各向异性层为含有液晶性化合物的光学各向异性层。
<液晶性化合物>
液晶性化合物根据其形状,一般可分类为棒状类型和圆盘状类型。并且,进一步分别具有低分子和高分子类型。高分子一般是指聚合度为100以上的化合物(高分子物理·相转变动力学,土井正男著,2页,岩波书店,1992)。本发明中,也可使用任何液晶性化合物,但优选使用棒状液晶性化合物或盘状液晶性化合物(圆盘状液晶性化合物)。可以使用两种以上的棒状液晶性化合物、两种以上的圆盘状液晶性化合物、或棒状液晶性化合物与圆盘状液晶性化合物的混合物。为了将上述的液晶性化合物固定化,更优选使用具有聚合性基团的棒状液晶性化合物或圆盘状液晶性化合物来形成,进一步优选液晶性化合物在一个分子中具有两个以上的聚合性基团。当液晶性化合物为两种以上的混合物时,优选至少一种液晶性化合物在一个分子中具有两个以上的聚合性基团。
作为棒状液晶性化合物,例如可优选使用日本特表平11-513019号公报的权利要求1、日本特开2005-289980号公报的段落[0026]~[0098]中所记载的棒状液晶性化合物,作为盘状液晶性化合物,例如可优选使用日本特开2007-108732号公报的段落[0020]~[0067]、日本特开2010-244038号公报的段落[0013]~[0108]中所记载的盘状液晶性化合物,但并不限定于这些。
<取向>
优选液晶性化合物的分子以垂直取向、水平取向、混合取向及倾斜取向中的任意一种取向状态固定化。
在此,混合取向是指圆盘状液晶性化合物的分子的圆盘面或棒状液晶性化合物的分子的分子对称轴与层平面的角度在光学各向异性层的深度方向上且随着自取向膜表面的距离的增加而增加或减少的取向。
优选上述角度随着距离的增加而增加。
并且,作为上述角度的变化,可以是连续增加、连续减少、间歇增加、间歇减少、包含连续增加和连续减少的变化、或包含增加及减少的间歇变化。间歇变化包含在厚度方向中途倾斜角没有变化的区域。
另外,上述角度即使包含角度没有变化的区域,只要整体增加或减少即可,但优选连续变化。当然,也可以是均匀且一致倾斜的取向。
作为将液晶性化合物以这种混合取向状态固定化的方式,例如可以举出用作扭曲取向模式液晶显示装置的光学补偿膜的方式,具体而言,可优选使用日本特开2012-3183号公报的段落[0123]~[0126]中所记载的方式,但本发明并不限定于这些。
另一方面,为了使光学各向异性层作为λ/4板发挥功能,有时对液晶性化合物的取向状态进行控制。
在此,λ/4板(具有λ/4功能的板)是指具有将某一特定波长的直线偏振光转换为圆偏振光(或将圆偏振光转换为直线偏振光)的功能的板。更具体而言,是规定波长λnm下的面内延迟值显示λ/4(或其奇数倍)的板。
当λ/4板为单层结构时,优选偏振器的吸收轴与λ/4板的面内慢轴所成的角度为45°,当为层叠多层的结构时,可适当采用公知的结构、轴关系。
作为λ/4板为单层结构的方式,例如可以举出拉伸聚合物薄膜、在支撑体上设有具有λ/4功能的光学各向异性层的相位差膜等。
并且,作为λ/4板为多层结构的方式,例如可以举出将λ/4板和λ/2板层叠而成的宽频带λ/4板。另外,在宽频带λ/4板中,优选λ/4板的面内慢轴与λ/2板的面内慢轴所成的角度为60°。
构成λ/4板的材料只要显示上述特性,则并没有特别限制,可以举出如上述光学各向异性层中所述那样含有液晶化合物的方式(例如,含有均匀取向的液晶性化合物的光学各向异性层)、聚合物薄膜等。其中,在容易控制上述特性这点上,优选含有液晶性化合物。更具体而言,优选λ/4板为具有聚合性基团的液晶性化合物(棒状液晶性化合物或盘状液晶性化合物)通过聚合等进行固定而形成的层,此时,成为层之后已无需显示液晶性。
此时,当使用棒状液晶性化合物时,优选将棒状液晶性化合物以水平取向的状态固定化,当使用盘状液晶性化合物时,优选将盘状液晶性化合物以垂直取向的状态固定化。另外,本发明中,“棒状液晶性化合物水平取向”是指棒状液晶性化合物的指向失(director)与层面平行,“盘状液晶性化合物垂直取向”是指盘状液晶性化合物的圆盘面与层面垂直。并不是严格要求水平、垂直,而是意味着分别从准确的角度为±20°的范围。优选为±5°以内,更优选为±3°以内,进一步优选为±2°以内,最优选为±1°以内。
并且,为了使液晶性化合物成为水平取向、垂直取向状态,可使用促进水平取向、垂直取向的添加剂(取向控制剂)。作为添加剂,可使用各种公知的添加剂。
λ/4板的形成方法并没有特别限制,可采用公知的方法,例如可以举出上述形成第1光学各向异性层的方法(使用含有具有聚合性基团的液晶化合物的组合物的方法)。
<延迟>
本发明的光学膜的延迟根据所使用的图像显示装置的用途而不同,因此并没有特别限定,优选波长550nm下的面内延迟为40nm~240nm。
尤其,在图像显示装置中,从接近准确的圆偏振光的原因考虑,优选光学各向异性层具有相位差为λ/4左右的相位差区域。具体而言,波长550nm下的面内延迟值(Re(550))可以以理想值(137.5nm)为中心具有25nm左右的误差,例如,更优选为110nm~165nm,进一步优选为115nm~150nm,尤其优选为120nm~145nm。
并且,当使本发明的光学膜作为多层结构的λ/4板、例如作为上述将λ/4板和λ/2板层叠而成的宽频带λ/4板发挥功能时,相当于λ/2板的光学各向异性层在波长550nm下的面内延迟值(Re(550))可以以理想值(275nm)为中心具有25nm左右的误差,例如优选为250nm~300nm,更优选为260nm~290nm。
另一方面,当将本发明的光学膜使用于TN模式液晶单元的光学补偿膜时,优选波长550nm下的面内延迟为40nm~80nm。
<厚度>
本发明中,对于上述光学各向异性层的厚度并没有特别限定,优选为0.1μm~10μm,更优选为0.5μm~5μm。
<图案光学各向异性层>
本发明中,从分别形成右旋圆偏振光和左旋圆偏振光且可适合使用于立体图像显示装置的原因考虑,上述光学各向异性层优选为具有面内慢轴方向及面内延迟中的至少一者不同的两个以上的相位差区域的图案光学各向异性层,具体而言,更优选为包含面内慢轴方向及面内延迟中的至少一者相互不同的第1相位差区域及第2相位差区域且第1及第2相位差区域在面内交替配置的图案光学各向异性层。
在图6(A)~图6(C)中示出图案光学各向异性层的例子的示意性主视图。
例如,图6(A)~图6(C)所示的光学各向异性层12为如下图案光学各向异性层:包含面内慢轴方向中的至少一者相互不同的第1相位差区域12a及第2相位差区域12b,且第1相位差区域12a及第2相位差区域12b在面内交替配置。另外,在第1相位差区域12a及第2相位差区域12b中分别具有相互正交的面内慢轴a及b。
并且,光学各向异性层12中的第1相位差区域12a及第2相位差区域12b的形状及配置图案如图6(A)及图6(B)所示,可以是将条状图案交替配置的方式,如图6(C)所示,也可以是将矩形状的图案以格子状配置的方式。
另外,当将后述的本发明的偏振片用作圆偏振片时,如图7所示,偏振片20(圆偏振片)配置成如下:相对于在光学各向异性层12中的第1相位差区域12a及第2相位差区域12b的相位差分别为λ/4左右且慢轴a及b的方向90°不同的光学膜10,第1相位差区域12a的慢轴a及第2相位差区域12b的慢轴b与偏振器22的吸收轴23分别以45°交叉(当将第1相位差区域16a的慢轴a及第2相位差区域16b的慢轴b分别设为45°时,偏振器22的吸收轴23为0°)。
作为上述图案光学各向异性层的形成方法,可例示出以下优选的方式,但并不限定于这些,可利用各种公知的方法来形成。
第1优选方式为如下方法:利用控制液晶性化合物的取向的多种作用,其后,通过外部刺激(热处理等)使任意一种作用消失,使规定的取向控制作用占主导。作为上述方法,例如通过基于取向膜的取向控制能力和添加于液晶性化合物中的取向控制剂的取向控制能力的复合作用,使液晶性化合物成为规定的取向状态,将其固定而形成一个相位差区域之后,通过外部刺激(热处理等)使任意一种作用(例如基于取向控制剂的作用)消失,使其他取向控制作用(基于取向膜的作用)占主导,由此实现其他取向状态,将其固定而形成另一个相位差区域。关于该方法的详细内容,在日本特开2012-008170号公报的段落[0017]~[0029]中有记载,其内容作为参考而引入本说明书中。
第2优选方式为利用图案取向膜的方式。该方式中,形成具有相互不同的取向控制能力的图案取向膜,在之上配置液晶性化合物,使液晶性化合物取向。液晶性化合物通过图案取向膜各自的取向控制能力来实现相互不同的取向状态。将各自的取向状态固定,由此与取向膜的图案相对应地形成第1及第2相位差区域的图案。图案取向膜可利用印刷法、对摩擦取向膜的掩模摩擦、对光取向膜的掩模曝光等来形成。在不需要大型设备这点及制造轻松这点上,优选利用印刷法的方法。关于该方法的详细内容,在日本特开2012-032661号公报的段落[0166]~[0181]中有记载,其内容作为参考而引入本说明书中。
作为第3优选方式,例如为在取向膜中添加光酸产生剂的方式。该例子中,在取向膜中添加光酸产生剂,通过图案曝光来形成光酸产生剂分解而产生酸性化合物的区域和不产生酸性化合物的区域。光未照射部分中,光酸产生剂处于几乎未分解的状态,取向膜材料、液晶性化合物及根据需要添加的取向控制剂的相互作用支配取向状态,使液晶性化合物在其慢轴与摩擦方向正交的方向取向。若向取向膜照射光而产生酸性化合物,则其相互作用已不占主导,由摩擦取向膜的摩擦方向支配取向状态,液晶性化合物以其慢轴与摩擦方向平行的方式平行取向。作为取向膜中所使用的光酸产生剂,可优选使用水溶性化合物。可使用的光酸产生剂的例子包含Prog.Polym.Sci.,23卷、1485页(1998年)中所记载的化合物。作为光酸产生剂,尤其优选使用吡啶嗡盐、碘嗡盐及锍盐。关于该方法的详细内容,在日本专利申请2010-289360号说明书中有记载,其内容作为参考而引入本说明书中。
〔其他层、任意成分〕
<硬涂层>
在本发明的光学膜中,为了赋予薄膜的物理强度,优选具有硬涂层。具体而言,可在透明支撑体的设有取向膜的一侧的相反侧具有硬涂层(参考图1(B)),也可在光学各向异性层的设有取向膜的一侧的相反侧具有硬涂层(参考图1(C))。
作为硬涂层,可使用日本特开2009-98658号公报的段落[0190]~[0196]中所记载的硬涂层。
<紫外线吸收剂>
考虑到外光(尤其是紫外线)的影响,优选本发明的光学膜含有紫外线(UV)吸收剂,更优选在透明支撑体中含有紫外线吸收剂。
作为紫外线吸收剂,可使用能够显现紫外线吸收性的公知的任何一种。这种紫外线吸收剂中,为了得到较高的紫外线吸收性且在电子图像显示装置中使用的紫外线吸收能力(紫外线截止能力),优选苯并三唑系或羟基苯基三嗪系的紫外线吸收剂。并且,为了扩大紫外线的吸收宽度,可同时使用两种以上的最大吸收波长不同的紫外线吸收剂。
[光学膜的制造方法]
制作本发明的光学膜的制造方法为具有如下工序的光学膜的制造方法,即,
混合层/取向膜形成工序,在含有丙烯酸树脂的透明支撑体上,使用含有一种或两种以上的溶剂且溶剂的平均SP值为25~55的涂布液来形成取向膜,并且在透明支撑体与取向膜之间形成透明支撑体的构成材料和取向膜的构成材料混合存在的混合层;及
光学各向异性层形成工序,在取向膜上,使用含有液晶性化合物的光学各向异性层形成用组合物来形成光学各向异性层,从而制作光学膜。
在此,关于透明支撑体、取向膜形成用的涂布液及溶剂、以及液晶性化合物,与上述本发明的光学膜中所说明的内容相同。
〔混合层/取向膜形成工序〕
混合层/取向膜形成工序只要是使用含有一种或两种以上的溶剂且溶剂的平均SP值为25~55的涂布液来形成的工序,则并没有特别限定,例如能够通过将含有上述溶剂及取向膜用的聚合物材料等的取向膜涂布液涂布于透明支撑体上并进行干燥来形成。
本发明中,从涂布性优异的原因考虑,涂布液的固体成分浓度优选为60质量%以下,更优选为30~55质量%。
<光学各向异性层形成工序>
光学各向异性层形成工序例如可举出将液晶性化合物以取向状态固定化的方法。此时,作为将液晶性化合物固定化的方法,可优选例示出使用具有聚合性基团的液晶性化合物作为上述液晶性化合物进行聚合的固定化方法等。另外,光学各向异性层可以是单层结构,也可以是层叠结构。
[偏振片]
以下,对本发明的偏振片中所使用的各种部件进行详细说明。
在此,本发明的偏振片具有上述本发明的光学膜及偏振器。
〔偏振器〕
偏振器可使用一般的偏振器。作为本发明中可使用的偏振器,例如可使用由通过碘、二色性染料染色的聚乙烯醇薄膜等构成的偏振器。
〔粘合剂层〕
在光学各向异性层与偏振器之间可配置粘合剂层。作为为了层叠光学各向异性层与偏振器而使用的粘合剂层,例如含有表示利用动态粘弹性测定装置测定的储存弹性模量G’与损失弹性模量G”之比(tanδ=G”/G’)为0.001~1.5的物质的、所谓的粘合剂、容易蠕变的物质等。作为可在本发明中使用的粘合剂,例如可以举出聚乙烯醇系粘合剂,但并不限定于此。
[图像显示装置]
以下,对本发明的图像显示装置中所使用的各种部件进行详细说明。
在此,本发明的图像显示装置为具有上述本发明的光学膜、偏振器及液晶单元或有机EL显示面板的图像显示装置。
本发明中,图像显示装置中的层结构的顺序并没有特别限定,可以是从辨识侧依次具有光学膜、偏振器及液晶单元的方式,也可以是从辨识侧依次具有偏振器、光学膜及液晶单元或有机EL显示面板的方式。
另外,在透过模式的液晶面板等图像显示面板的辨识侧具有用于显示图像的偏振器的方式中,也优选将该偏振器用作本发明的偏振片中的偏振器,由本发明的偏振片兼作图像显示装置中的辨识侧的偏振片的方式。
〔液晶显示装置〕
作为本发明的图像显示装置的一例的液晶显示装置,例如,如上所述,可以举出从辨识侧依次具有本发明的光学膜、偏振器及液晶单元的方式(图3(A)及图3(B))、从辨识侧依次具有偏振器、本发明的光学膜及液晶单元的方式(图3(C)及图3(D))。
<液晶单元>
本发明的图像显示装置(液晶显示装置)中所利用的液晶单元优选为VA模式、OCB模式、IPS模式或TN模式,但并不限定于这些。
TN模式的液晶单元中,无电压施加时棒状液晶性分子实质上水平取向,而且以60~120°扭曲取向。TN模式的液晶单元被用作彩色TFT液晶显示装置的情况最多,在很多文献中有记载。
VA模式的液晶单元中,无电压施加时棒状液晶性分子实质上垂直取向。VA模式的液晶单元除了(1)使棒状液晶性分子在无电压施加时实质上垂直取向,而在电压施加时实质上水平取向的狭义的VA模式的液晶单元(记载于日本特开平2-176625号公报)以外,还包含(2)为了扩大视角,将VA模式多域化的(MVA模式的)液晶单元(记载于SID97、Digest oftech.Papers(预稿集)28(1997)845)、(3)使棒状液晶性分子在无电压施加时实质上垂直取向,而在电压施加时扭曲多域取向的模式(n-ASM模式)的液晶单元(记载于日本液晶讨论会的预稿集58~59(1998))及(4)SURVIVAL模式的液晶单元(在LCD International 98中发表)。并且,也可以是PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光取向型(OpticalAlignment)及PSA(Polymer-Sustained Alignment)中的任意一种。关于这些模式的详细内容,在日本特开2006-215326号公报及日本特表2008-538819号公报中有详细记载。
IPS模式的液晶单元中,棒状液晶分子相对于基板实质上平行取向,通过施加与基板面平行的电场,液晶分子会平面响应。IPS模式在无电场施加状态下成为黑显示,上下一对偏振片的吸收轴相正交。使用光学补偿片来减少倾斜方向上的黑显示时的漏光并改善视角的方法公开于日本特开平10-54982号公报、日本特开平11-202323号公报、日本特开平9-292522号公报、日本特开平11-133408号公报、日本特开平11-305217号公报、日本特开平10-307291号公报等中。
〔有机EL显示装置〕
作为本发明的图像显示装置的一例的有机EL显示装置,例如,如上所述,可以举出从辨识侧依次具有偏振器、本发明的光学膜及有机EL显示面板的方式(图4)。
在此,有机EL显示面板为使用在电极之间(阴极与阳极之间)夹持有机发光层(有机电致发光层)而成的有机EL元件而构成的显示面板。
有机EL显示面板的结构并没有特别限制,可采用公知的结构。
实施例
以下,根据实施例对本发明进行进一步详细的说明。以下实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理顺序等只要不脱离本发明的宗旨,则可适当进行变更。因此,本发明的范围不应通过以下所示的实施例作限定性解释。
[实施例1]
<光学膜的制作>
(浓液的制备)
将下述组成的各成分投入混合罐中,一边加热一边搅拌,使各成分溶解,制备出浓液。
[化学式1]
B-7(分子量:247,由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.获得)
(透明支撑体的制作)
使用带式流延装置,使所制备的浓液从流延模向2000mm宽度且不锈钢制的环形带(流延支撑体)均匀流延。
在浓液中的残留溶剂量成为15质量%的时刻,从流延支撑体作为高分子膜而进行剥离,不利用拉幅机积极拉伸而进行传送,并在干燥区以120℃进行干燥,制作出含有丙烯酸树脂的透明支撑体。
(带曝光前取向膜的透明支撑体的制作)
在所制作的透明支撑体上,利用#14的线棒涂布下述组成的取向膜涂布液。在25℃下干燥30秒之后,进一步放入125℃的烘箱中干燥100秒钟,形成带曝光前取向膜的透明支撑体。取向膜的膜厚为0.49μm。
[化学式2]
(紫外线曝光)
在上述取向膜上,相对于条状掩模的条纹保持45°的角度,以900rpm沿一方向往复移动1次来进行摩擦处理。
接着,将透射部的横条纹宽度363μm、屏蔽部的横条纹宽度363μm的条状掩模配置于上述制作的带曝光前取向膜的透明支撑体上,在室温空气下,使用200nm~400nm的波长区域中的照度为500mW/cm2的紫外线照射装置(Light Hammer 10,240W/cm,Fusion UVSystems Inc.制)作为光源单元照射0.06秒钟(30mJ/cm2)紫外线来形成图案取向膜。
(图案光学各向异性层的形成)
接着,利用#3.2的线棒涂布下述光学各向异性层用涂布液。另外,在膜面温度115℃下加热熟化1分钟之后冷却至90℃,并在空气下使用20mW/cm2的气冷金属卤化物灯(EYEGRAPHICS CO.,LTD.制)照射20秒钟紫外线,将该取向状态固定化,由此形成图案光学各向异性层,制作出光学膜。掩模曝光部分(第1相位差区域)中盘状液晶化合物以慢轴方向与摩擦方向平行的方式垂直取向,未曝光部分(第2相位差区域)中以正交的方式垂直取向。另外,光学各向异性层的膜厚为1.16μm。
[化学式3]
盘状液晶化合物E-2
盘状液晶化合物E-3
取向膜界面取向剂(II-1)
取向膜界面取向剂(III-1)
空气界面取向剂(P-2)
空气界面取向剂(P-3)
[实施例2~7、比较例1~5]
在取向膜涂布液的组成中,将溶剂的种类及量改变为下述第1表所示的内容,除此以外,通过与实施例1相同的方法来制作出光学膜。
[参考例1]
将透明支撑体改变为利用以下所示的方法制作的TAC膜,除此以外,通过与实施例1相同的方法来制作出光学膜。
(1)芯层用浓液1的制备
制备出下述组成的芯层用浓液
[化学式4]
化合物1
化合物2
具体而言,利用以下方法进行制备。
向具有搅拌叶片的4000L的不锈钢制溶解罐中添加第1溶剂、第2溶剂及第3溶剂并充分搅拌之后,缓慢添加乙酸纤维素粉体(片)、磷酸三苯酯、磷酸联苯基二苯酯、化合物1及化合物2,制备成使整体成为2000kg。
在溶解罐内,在以搅拌剪切速度最初为5m/sec的圆周速度进行搅拌的溶解器型的偏心搅拌轴及中心轴上具有锚翼并以圆周速度1m/sec(剪切应力:1×104kgf/m/sec2)进行搅拌的条件下分散30分钟。分散结束后,停止高速搅拌,将锚翼的圆周速度设为0.5m/sec来进一步搅拌100分钟。
利用泵,将乙酸纤维素粉体溶胀而得到的溶液从溶解罐中输送至带夹套的配管。接着,在带夹套的配管中加热至50℃,进一步在2MPa的加压化下加热至90℃,使溶液完全溶解。加热时间为15分钟。
接着,将温度降低至36℃,使溶液通过公称孔径8μm的滤材,得到浓液。
在80℃下,将如此所得的浓缩前浓液在调整为常压的闪蒸装置内进行闪蒸,并利用冷凝器回收分离蒸发的溶剂。闪蒸后的浓液的固体成分浓度为21.8质量%。闪蒸装置的闪蒸罐使用在中心轴上具有锚翼的闪蒸罐,以圆周速度0.5m/sec进行搅拌来进行脱泡。罐内的浓液的温度为25℃,罐内的平均滞留时间为50分钟。
接着,通过向该浓液照射较弱的超声波来进行除泡。其后,在加压至1.5MPa的状态下,最初使浓液通过公称孔径10μm的烧结纤维金属过滤器,接着同样通过10μm的烧结纤维过滤器。过滤后的浓液温度调整为36℃,并储存于2000L的不锈钢制的储料罐内。储料罐使用在中心轴上具有锚翼的储料罐,以圆周速度0.3m/sec始终进行搅拌,由此得到芯层用浓液。
(2)支撑体层用浓液1-a的制备
经由静止型混合器,使消光剂(二氧化硅(粒径20nm))、剥离促进剂(柠檬酸乙酯(柠檬酸、单乙酯、二乙酯、三乙酯的混合物))及芯层用浓液1混合来制备支撑体层用浓液1-a。关于添加量,以总固体成分浓度成为20.5质量%、消光剂浓度成为0.05质量%、剥离促进剂浓度成为0.03质量%的方式进行添加。
(3)空气层用浓液1-b的制备
经由静止型混合器,使消光剂(二氧化硅(粒径20nm))与所述芯层用浓液1混合来制备空气层用浓液1-b。关于添加量,以总固体成分浓度成为20.5质量%、消光剂浓度成为0.1质量%的方式进行添加。
(4)通过共流延进行的制膜
作为流延模,使用如下装置,即,装备调整为共流延用的进料头,使得除了主流以外还可在两面分别进行层叠而能够成型出3层结构的薄膜的装置。以下说明中,将由主流形成的层称作芯层,将支撑体面侧的层称作支撑体层,将相反侧的面称作空气层。另外,浓液的送液流路使用芯层用、支撑体层用、空气层用这3种流路。
将上述芯层用浓液、支撑体层用浓液1-a及空气层用浓液1-b从流延口向冷却至-5℃的滚筒上共流延。此时,将各浓液的流量调整为厚度之比成为空气层/芯层/支撑体层=3/54/3。通过在滚筒上以230m3/分钟吹出34℃的干燥风而使流延的浓液膜干燥,在残留溶剂为150%的状态下从滚筒剥离。在进行剥离时,沿传送方向(长度方向)进行17%的拉伸。其后,一边用针板拉幅机(日本特开平4-1009号公报的图3中所记载的针板拉幅机)抓握薄膜的宽度方向(与流延方向正交的方向)的两端一边进行传送。而且,通过在热处理装置的辊之间进行传送来进一步进行干燥,制造出薄膜厚度约60μm的TAC膜。
[参考例2]
将透明支撑体改变为利用以下所示的方法制作的PET膜,除此以外,通过与实施例1相同的方法制作出光学膜。
(PET膜的制作)
在135℃下,将不含粒子的聚酯树脂颗粒90质量份作为基材薄膜原料进行6小时减压干燥(1Torr)之后,供给至挤出机,在285℃下进行溶解。利用不锈钢烧结体的滤材(截止95%的公称孔径10μm粒子)过滤该聚合物,从挤出口挤出成薄片状之后,利用静电施加流延法,卷绕于表面温度30℃的铸造滚筒上进行冷却固化,制作出未拉伸膜。
将该未拉伸膜导向拉幅机拉伸机,一边用夹具抓握薄膜的端部,一边导向温度125℃的热风区,并沿宽度方向拉伸至4.0倍。接着,以保持沿宽度方向拉伸的宽度的状态,在温度225℃下进行30秒钟处理,再沿宽度方向进行3%的松弛处理,得到薄膜厚度约50μm的单轴取向PET膜。
[实施例8]
将取向膜的形成及光学各向异性层的形成改变为以下所示的内容,除此以外,通过与实施例1相同的方法制作出光学膜。
(取向膜的形成)
利用#16的线棒涂布机涂布28mL/m2下述组成的取向膜涂布液。以60℃的温风干燥60秒,再以90℃的温风干燥150秒来制作出取向膜。
[化学式5]
在25℃下干燥60秒钟,并以60℃的温风干燥60秒钟,再以90℃的温风干燥150秒钟。干燥后的取向膜的厚度为1.1μm。
(摩擦处理)
以速度20m/分钟传送所形成的取向膜,设定摩擦辊(300mm直径)以沿长度方向进行摩擦处理,以650rpm进行旋转来对纤维素酰化物膜的取向膜设置表面实施摩擦处理。
(光学各向异性层的形成)
接着,在取向膜上,使#2.8的线棒以391旋转沿着与薄膜的传送方向相同的方向旋转,从而将下述组成的含有盘状液晶的涂布液连续涂布于以20m/分钟传送中的取向膜面。
[化学式6]
结构式(C)
氟系聚合物A
接着,通过从室温连续加温至100℃的工序使溶剂干燥,然后,在130℃的干燥区中,以盘状液晶化合物层的膜面风速成为2.5m/sec的方式加热约90秒钟,使盘状液晶化合物取向。
接着,以薄膜的表面温度为约130℃的状态,通过紫外线照射装置(紫外线灯:输出120W/cm)照射4秒钟紫外线来进行交联反应,将盘状液晶化合物固定为该取向。
[实施例9]
将光学各向异性层的形成改变为以下所示的内容,除此以外,通过与实施例8相同的方法制作出光学膜。
(光学各向异性层的形成)
对取向膜连续实施摩擦处理。此时,长条形状的薄膜的长度方向与传送方向平行,摩擦辊的旋转轴相对于薄膜长度方向为顺时针45°的方向。
利用#2.7的线棒,将下述组成的含有盘状液晶化合物的涂布液连续涂布于上述中所形成的取向膜。薄膜的传送速度(V)设为36m/min。为了涂布液的溶剂的干燥及盘状液晶化合物的取向熟化,以80℃的温风加热90秒钟。接着,在80℃下进行UV照射,将液晶化合物的取向固定化来形成光学各向异性层,从而得到光学膜。
[化学式7]
盘状液晶化合物
吡啶嗡盐
氟系聚合物(FP1)
[实施例10]
将光学各向异性层的形成改变为以下所示的内容,除此以外,通过与实施例1相同的方法制作出光学膜。
(光学各向异性层的形成)
使#3.2的线棒以391旋转沿着与薄膜的传送方向相同的方向旋转,将下述组成的光学各向异性层用涂布液连续涂布于以10m/分钟传送中的薄膜的光取向处理后的取向膜面。涂布量为4ml/m2。在80℃的加热区内进行传送,在膜面温度80℃下干燥1分钟,使涂布的组合物成为液晶相状态并使其均匀取向之后冷却至室温。
最后,卷取成圆筒状,得到卷状光学膜。第1相位差区域与第2相位差区域的慢轴相正交,膜厚为0.9μm。从光学膜仅剥离光学各向异性层,测定光学各向异性层的分子对称轴的平均方向的结果,相对于光学膜的长度方向成45°。
[化学式8]
棒状液晶I-27
水平取向剂A
[实施例11]
将取向膜的形成改变为以下所示的内容,除此以外,通过与实施例1相同的方法制作出光学膜。
(带光取向膜的透明支撑体的制作)
使下述结构的光取向材料以1%溶解于IPA中,并利用线棒连续涂布于实施例1中制作的透明支撑体上。以100℃的温风干燥60秒,形成光取向膜。取向膜的膜厚为0.1μm。
[化学式9]
(光取向处理)
以速度10m/分钟传送形成有光取向膜的上述支撑体,通过设置于基板上10mm的曝光狭缝,照射0.1秒钟1000mW/cm2的偏振紫外线,从而赋予第1相位差区域用的光取向功能。另外,偏振曝光的偏振轴相对于传送方向设为45°。
接着,利用前后具备的传送辊,向图案曝光的成为底座的辊(滚筒)上连续传送。在成为底座的辊上,通过沿与传送方向平行的方向以200μm间距刻有狭缝的光掩模和与该光掩模平行地设置于基板上10mm的曝光狭缝,向形成有光取向膜的支撑体上100μm上照射0.4秒钟1000mW/cm2的偏振紫外线,从而赋予第2相位差区域用的光取向功能。光掩模的条纹模样与传送方向平行,即光掩模的透光部与遮光部沿与传送方向正交的方向交替配置。另外,偏振曝光的偏振轴相对于传送方向为-45°,对成为底座的辊设置基于水冷的温度控制功能,以支撑体温度在曝光的整个工序中成为40℃以下的方式进行控制。并且,在曝光过程中,支撑体维持为被按压在辊上的状态。
[实施例12]
在实施例1中制作的光学膜的光学各向异性层形成面上形成以下所示的防眩性硬涂层。
(防眩性硬涂层)
将各成分以成为下述组成的方式与MIBK(甲基异丁基酮)和MEK(甲乙酮)的混合溶剂(89对11(质量比))进行混合。利用孔径30μm的聚丙烯制过滤器进行过滤来制备防眩性硬涂层涂布液1。各涂布液的固体成分浓度为40质量%。另外,在制备涂布液时,以后述分散液的状态添加树脂粒子及蒙脱石。
[化学式10]
流平剂(P-4)
(树脂粒子分散液的制备)
在搅拌中的MIBK溶液中缓慢加入透光性树脂粒子(Techpolymer SSX,SekisuiPlastics Co.,Ltd.制)直至分散液的固体成分浓度成为30质量%,并搅拌30分钟,从而制备透光性树脂粒子的分散液。
(蒙脱石分散液的制备)
使用最终在防眩性硬涂层涂布液1中所使用的所有MEK,在MEK中一边进行搅拌一边缓慢加入蒙脱石(Lucentite STN,Co-op Chemical Co.,Ltd.制),并搅拌30分钟,从而制备蒙脱石的分散液。
(防眩层1的涂设)
将形成有光学各向异性层的支撑体以卷形态卷出,并使用防眩性硬涂层涂布液1,以膜厚成为4μm的方式涂设防眩层。
具体而言,利用日本特开2006-122889号公报的实施例1中所记载的使用狭缝模具的模涂法,以传送速度30m/分钟的条件涂布各涂布液,在80℃下干燥150秒之后,进一步在氮气吹扫下氧浓度约0.1%中,使用160W/cm的气冷金属卤化物灯(EYE GRAPHICS CO.,LTD.制)照射照度400mW/cm2、照射量180mJ/cm2的紫外线,使涂布层固化来形成防眩性硬涂层。
[实施例13]
将光学各向异性层的形成改变为以下所示的内容,除此以外,通过与实施例1相同的方法制作出光学膜。
(光学各向异性层A的形成)
在取向膜表面上,沿相对于透明支撑体的长度方向向左60°的方向连续实施摩擦处理。使用棒涂布机,在摩擦处理面上涂布下述光学各向异性层涂布液。接着,在膜面温度115℃下加热熟化90秒钟之后冷却至80℃,并在空气中使用20mW/cm2的气冷金属卤化物灯(EYE GRAPHICS CO.,LTD.制),以照射量成为200mJ/cm2的方式照射紫外线来将其取向状态固定化,由此形成光学各向异性层A。所形成的光学各向异性层A中,盘状液晶以慢轴方向与摩擦方向正交的方式垂直取向。光学各向异性层A的波长450nm、550nm及650nm的延迟值如下。另外,光学各向异性层的厚度为2.5μm。
·ReA(450):273nm
·ReA(550):250nm
·ReA(650):240nm
·ReA(450)/ReA(650):1.14
[化学式11]
盘状液晶E-1
盘状液晶2
取向膜界面取向剂1
取向膜界面取向剂2
含氟化合物
[化学式12]
改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
层间取向剂
(光学各向异性层B的形成)
沿与光学各向异性层A的慢轴正交的方向,对上述光学各向异性层A的表面连续实施摩擦处理。使用棒涂布机,在摩擦处理面上涂布下述的光学各向异性层用涂布液。接着,在膜面温度60℃下加热熟化60秒钟,并在空气中使用20mW/cm2的气冷金属卤化物灯(EYEGRAPHICS CO.,LTD.制)照射紫外线,将其取向状态固定化,由此形成光学各向异性层B。所形成的光学各向异性层B中,棒状液晶以慢轴方向与摩擦方向平行的方式水平取向。光学各向异性层B的波长450nm、550nm及650nm的延迟值如下。另外,光学各向异性层B的厚度为1.0μm。
·ReB(450):141nm
·ReB(550):125nm
·ReB(650):120nm
·ReB(450)/ReB(650):1.18
另外,上述光学各向异性层A的ReA(550)及光学各向异性层B的ReB(550)相当于ReA(550)>ReB(550)的关系。
[化学式13]
对于所制作的各光学膜,利用以下所示的方法对粘附性、褶皱(变形)的有无、面内延迟的不均匀及直线性进行评价。将这些结果示于下述第1表。
另外,在下述第1表中,关于光学各向异性层的形态,将利用实施例1的方法形成的光学各向异性层的形态略记为“A”,将利用实施例8的方法形成的光学各向异性层的形态略记为“B”,将利用实施例9的方法形成的光学各向异性层的形态略记为“C”,将利用实施例13的方法形成的光学各向异性层的形态略记为“D”。
同样地,在下述第1表中,关于光学各向异性层的液晶材料,将使用盘状液晶化合物的情况略记为“DLC:Discotic Liquid Crystal”。
<粘附性>
粘附性利用JIS K5600-5-6:1999中所记载的横切法进行评价。
具体而言,在所制作的光学膜的表面(光学各向异性层侧)以1mm间隔切入100个棋盘格,重复进行5次贴附Nitto Denko Corporation制NT胶带之后用100g的砝码往复摩擦10次而进行粘附并在10分钟之后剥离的工序之后,对100格中未剥离而残留的部位的个数进行计数,按以下基准进行评价。
A:剥离个数为10个以下,粘附性优异
B:11个~99个被剥离,粘附性较差
C:100个被剥离,粘附性极差
<褶皱的有无>
将所制作的光学膜以1m的长度切出,目视确认以未施加张力的状态扩展时的长度方向的凹凸变形,按以下基准评价褶皱的有无。
A:未辨识出显著的凹凸。
B:面内有一个显著的凹凸。
C:面内有两个以上的显著的凹凸。
<面内延迟的不均匀>
就面内延迟的不均匀而言,针对所制作的光学膜的任意100点,使用KOBRA-21ADH(Oji Scientific Instruments Co.,Ltd.制)分别测定Re,计算出各绝对值的最大值与最小值之差。
A:最大Re与最小Re之差为5nm以下
B:最大Re与最小Re之差超过5nm且8nm以下
C:最大Re与最小Re之差超过8nm且10nm以下
<3D显示不均匀>
对于光学各向异性层的形态为A的光学膜,利用以下所示的方法评价3D显示不均匀。
就3D显示不均匀而言,在容易辨识出3D显示不均匀的图像中进行强制评价。
具体而言,在液晶显示装置上显示出白与黑上下方向交替排列的条纹图像,带上3D眼镜,将在正面辨识出白条纹的一侧的眼镜进行遮光来观察液晶显示装置,按下述基准进行评价。在该评价中,在显示面内黑显示部分意味着没有串扰或串扰较小,辨识出亮度泄漏的部分及白显示部分意味着有串扰。
(评价基准)
A:在强制评价中,显示面内整体为黑显示且完全未辨识出串扰、或为容许辨识出稍微的亮度泄漏的程度,在基于3D动画来源的评价中也未辨识出串扰。
B:在强制评价中,虽然辨识出亮度泄漏,但在基于3D动画来源的评价中,几乎未辨识出串扰。
C:在强制评价中,也辨识出亮度泄漏,在基于3D动画来源的评价中,也辨识出串扰。
<直线性>
针对光学各向异性层的形态为A的光学膜,利用以下所示的方法评价直线性。
评价光学膜的图案光学各向异性层的条状图案从条纹线抖动的最大量。
具体而言,将光学膜的长度方向作为长边,以能贴合于42英寸的广角液晶的尺寸切出,求出条纹从直线抖动的最大量。实用上,优选A、B、C,更优选A、B,最优选A。
A:抖动的最大量在10μm以内
B:抖动的最大量超过10μm且在20μm以内
C:抖动的最大量超过20μm且在30μm以内
D:抖动的最大量超过30μm且在60μm以内
E:抖动的最大量超过60μm
<图案特性(边界线宽度)>
针对光学各向异性层的形态为A的光学膜,利用以下所示的方法评价图案特性。
将光学膜的图案光学各向异性层以第1相位差区域或第2相位差区域中的任意一者的慢轴与在正交位组合的两片偏振片中的任意一者的偏振轴平行的方式插入偏振片之间,而且,将相位差530nm的灵敏色板以其慢轴与偏振片的偏振轴成45°的角度的方式置于光学各向异性层上。将此时被观察的条纹图案边界区域的宽度定义为边界线宽度。可评价为该边界线宽度越小,面内的均匀性越高,越可得到良好的3D画质。
如第1表所示,可知当形成取向膜的涂布液中所含的溶剂的平均SP值超过55时,由于透明支撑体与取向膜之间的混合层的厚度小于50nm,因此透明支撑体与取向膜的界面粘附变弱,导致取向膜剥离(比较例1~3)。
并且,可知当形成取向膜的涂布液中所含的溶剂的平均SP值小于25时,由于透明支撑体与取向膜之间的混合层的厚度厚于200nm,对涂布液进行干燥时支撑体收缩,会产生褶皱(比较例4~5)。
另外,可知无论是关于形成取向膜的涂布液中所含的溶剂的平均SP值在25~55的范围外的方式,还是关于将光学各向异性层的形态改变为B~D的例子,均具有与比较例1~5相同的倾向。
并且,可知即使在形成取向膜的涂布液中所含的溶剂的平均SP值小于25的情况下,若使用TAC膜或PET膜作为透明支撑体,则也不会产生褶皱,但直线性变差或粘附性变差(参考例1~2)。
相对于此,可知使用含有平均SP值25~55的溶剂的涂布液来形成取向膜且在透明支撑体与取向膜之间形成有厚度为50nm~200nm的混合层的光学膜没有褶皱,支撑体与取向膜的粘附性优异(实施例1~13)。
尤其,由实施例1~7的对比可知,若取向膜涂布液的溶剂的平均SP值为25~40,则支撑体与取向膜的粘附性会变得更加良好。
并且,由实施例5与实施例11的对比可知,通过取向膜含有聚乙烯醇衍生物,图案特性得到提高。
符号说明
10-光学膜,12-光学各向异性层,12a-第1相位差区域,a-第1相位差区域的慢轴,12b-第2相位差区域,b-第2相位差区域的慢轴,14-取向膜,15-混合层,16-透明支撑体,18-硬涂层,20-偏振片,22-偏振器,23-偏振器的吸收轴,24-偏振器保护膜,30-液晶显示装置,32-液晶单元,34-偏振器,36、38-偏振器保护膜,40-有机EL显示装置,42-有机EL显示面板。
Claims (17)
1.一种光学膜,其依次具有透明支撑体、取向膜及光学各向异性层,其中,
所述透明支撑体含有丙烯酸树脂,
在所述透明支撑体与所述取向膜之间具有厚度为50nm~200nm且所述透明支撑体的构成材料和所述取向膜的构成材料混合存在的混合层,
所述混合层是在含有丙烯酸树脂的透明支撑体上涂布含有平均SP值为25~55的溶剂的涂布液来形成取向膜时形成的层。
2.根据权利要求1所述的光学膜,其中,
所述光学各向异性层在波长550nm下的面内延迟为40nm~240nm。
3.根据权利要求1或2所述的光学膜,其中,
所述取向膜含有聚乙烯醇衍生物。
4.根据权利要求1或2所述的光学膜,其中,
所述光学各向异性层为具有面内慢轴方向及面内延迟中的至少一者不同的两个以上的相位差区域的图案光学各向异性层。
5.根据权利要求3所述的光学膜,其中,
所述光学各向异性层为具有面内慢轴方向及面内延迟中的至少一者不同的两个以上的相位差区域的图案光学各向异性层。
6.根据权利要求1或2所述的光学膜,其中,
所述光学膜还具有硬涂层。
7.根据权利要求3所述的光学膜,其中,
所述光学膜还具有硬涂层。
8.根据权利要求4所述的光学膜,其中,
所述光学膜还具有硬涂层。
9.根据权利要求5所述的光学膜,其中,
所述光学膜还具有硬涂层。
10.一种偏振片,其具有权利要求1至9中任一项所述的光学膜及偏振器。
11.一种图像显示装置,其具有权利要求1至9中任一项所述的光学膜、偏振器、及液晶单元或有机EL显示面板。
12.根据权利要求11所述的图像显示装置,其中,
从辨识侧依次具有所述光学膜、所述偏振器及所述液晶单元。
13.根据权利要求11所述的图像显示装置,其中,
从辨识侧依次具有所述偏振器、所述光学膜及所述液晶单元。
14.根据权利要求11所述的图像显示装置,其中,
从辨识侧依次具有所述偏振器、所述光学膜及所述有机EL显示面板。
15.一种光学膜的制造方法,其为制作权利要求1至9中任一项所述的光学膜的方法,所述方法具有:
混合层/取向膜形成工序,在含有丙烯酸树脂的透明支撑体上,使用含有一种或两种以上的溶剂且所述溶剂的平均SP值为25~55的涂布液来形成取向膜,并且在所述透明支撑体与所述取向膜之间形成厚度为50nm~200nm且所述透明支撑体的构成材料和所述取向膜的构成材料混合存在的混合层;及
光学各向异性层形成工序,在所述取向膜上,使用含有液晶性化合物的光学各向异性层形成用组合物来形成光学各向异性层,从而制作光学膜。
16.根据权利要求15所述的光学膜的制造方法,其中,
所述溶剂的平均SP值为25~40。
17.根据权利要求15或16所述的光学膜的制造方法,其中,
所述涂布液的固体成分浓度为60质量%以下。
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