CN111033330A - 带光学补偿功能的相位差板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在带光学补偿功能的椭圆偏光板中使用的带光学补偿功能的相位差板,所述带光学补偿功能的椭圆偏光板适用于柔性显示器,并且在以显示了图像的状态进行折叠时也不产生褶皱等不良情况等。本发明的带光学补偿功能的相位差板为包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的层叠体,且满足以下的关系(1)~(4)。水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜的层间距离为5μm以下(1);在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜的层间包含水平取向膜或垂直取向膜(2);ReA(450)/ReA(550)<1.00···(3);RthC(450)/RthC(550)<1.00···(4)。

Description

带光学补偿功能的相位差板
技术领域
本发明涉及带光学补偿功能的相位差板。
背景技术
椭圆偏光板为偏光板与相位差板层叠而得到的光学部件,例如在以平面状态显示图像的有机EL图像显示装置中,使用椭圆偏光板来防止在构成装置的电极处发生光反射。该椭圆偏光板中,作为相位差板,使用所谓的λ/4板。
作为该椭圆偏光板中使用的相位差板,从在可见光的宽波长范围发挥同等相位差性能的方面考虑,优选显示逆波长分散性的相位差板。作为显示逆波长分散性的相位差板,已知仅由下述水平取向液晶固化膜形成的相位差板,所述水平取向液晶固化膜是使显示逆波长分散性的聚合性液晶化合物以沿水平方向取向的状态进行聚合固化而得到的。
另外,还要求带光学补偿功能的椭圆偏光板,其具有从倾斜方向观察时也发挥出与从正面方向观察时同样的光学性能这样进行补偿的功能,作为这样的带光学补偿功能的椭圆偏光板中使用的带光学补偿功能的相位差板,专利文献1〔日本特开2015-163935号公报〕中提出了具备逆波长分散性的水平取向液晶固化膜、同时还具备使聚合性液晶化合物以垂直取向的状态进行聚合固化而得到的垂直取向液晶固化膜的相位差板。就该文献中具体公开的垂直取向液晶固化膜而言,其不显示逆波长分散性而是显示通常的正波长分散性,在通常的以平面状态显示图像的图像显示装置中发挥充分的补偿功能。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-163935号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,就上述以往的带光学补偿功能的椭圆偏光板而言,在应用于可折叠的所谓柔性显示器的情况下,以显示了图像的状态折叠时,实质上,折叠部分的仰角(膜平面与观察者观察画面的方向所成的角)非常小,因此无法充分地补偿光学性能,已发现会以着色的状态反射外部光、在折叠时产生褶皱等不良情况。
因此,本发明的目的在于开发在带光学补偿功能的椭圆偏光板中使用的带光学补偿功能的相位差板,所述带光学补偿功能的椭圆偏光板适用于柔性显示器,并且在以显示了图像的状态进行折叠时也不产生褶皱等不良情况,充分地补偿光学性能,不会以着色的状态反射外部光。
用于解决课题的手段
本申请的发明人为了解决上述课题而进行了深入研究,结果完成了本发明。
即,本发明中包含以下的方案。
〔1〕带光学补偿功能的相位差板,其为包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的层叠体,
所述水平取向液晶固化膜为包含聚合性液晶化合物的组合物以沿相对膜面内而言水平的方向取向的状态进行固化而成的,
所述垂直取向液晶固化膜为包含聚合性液晶化合物的组合物以沿相对膜面内而言垂直的方向取向的状态进行固化而成的,
所述带光学补偿功能的相位差板满足以下的关系(1)~(4)。
水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜的层间距离为5μm以下。···(1)
在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜的层间包含水平取向膜或垂直取向膜。···(2)
ReA(450)/ReA(550)<1.00···(3)
〔式中,ReA(λ)表示水平取向液晶固化膜的波长λnm处的面内相位差值。
面内相位差值ReA(λ)的定义如下所述。
ReA(λ)=(nxA(λ)-nyA(λ))×dA
其中,nxA(λ)表示水平取向液晶固化膜的膜面内的、相对波长λ(nm)的光的主折射率,
nyA(λ)表示与nxA(λ)在同一面内正交的方向上的、相对波长λ(nm)的光的折射率,
dA表示水平取向液晶固化膜的厚度。〕
RthC(450)/RthC(550)<1.00···(4)
〔式中,RthC(λ)表示垂直取向液晶固化膜的波长λnm处的厚度方向的相位差值。相位差值RthC(λ)的定义如下所述。
RthC(λ)=((nxC(λ)+nyC(λ))/2-nzC(λ))×dC
其中,nxC(λ)表示垂直取向液晶固化膜的膜面内的、相对波长λ(nm)的光的主折射率,
nyC(λ)表示与nxC(λ)在同-面内正交的方向上的、相对波长λ(nm)的光的折射率,
nzC(λ)表示垂直取向液晶固化膜的厚度方向上的、相对波长λ(nm)的光的折射率,
dC表示垂直取向液晶固化膜的厚度。〕
需要说明的是,式(4)中,nxC=nyC时,nxC可以设为膜面内任意方向上的折射率。
〔2〕如上述〔1〕所述的带光学补偿功能的相位差板,其为包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的层叠体,且满足以下所示的关系(5)。
|R0(550)-R40(550)|<10nm···(5)
其中,R0(λ)表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板的、相对波长λ(nm)的光的面内相位差值。
另外,R40(λ)表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板内、绕着与膜面内的主折射率方向在同一面内正交的方向(快轴方向)旋转40°时的表观相位差值,且为相对波长λ(nm)的光的相位差值。
〔3〕如上述〔1〕或上述〔2〕所述的带光学补偿功能的相位差板,其为包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的层叠体,且满足以下所示的关系(6)。
|R0(450)-R40(450)|<10nm···(6)
〔其中,R0(λ)表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板的、相对波长λ(nm)的光的面内相位差值。
另外,R40(λ)表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板内、绕着与膜面内的主折射率方向在同一面内正交的方向(快轴方向)旋转40°时的表观相位差值,且为相对波长λ(nm)的光的相位差值。〕
〔4〕如上述〔1〕~上述〔3〕中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板,其为包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的层叠体,且满足以下所示的关系(7)。
|{R0(450)-R40(450)}-{R0(550)-R40(550)}|<3nm···(7)
〔其中,R0(λ)表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板的、相对波长λ(nm)的光的面内相位差值。
另外,R40(λ)表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板内、绕着与膜面内的主折射率方向在同一面内正交的方向(快轴方向)旋转40°时的表观相位差值,且为相对波长λ(nm)的光的相位差值。〕
〔5〕如上述〔1〕~上述〔4〕中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板,其中,水平取向液晶固化膜、垂直取向液晶固化膜、及水平取向膜或垂直取向膜的波长550nm处的平均折射率差为0.20以下。
〔6〕如上述〔1〕~上述〔5〕中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板,其中,在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜之间包含水平取向膜,且该水平取向膜为光取向膜。
〔7〕如上述〔1〕~上述〔6〕中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板,其中,在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜之间包含水平取向膜,且该水平取向膜包含肉桂酰基。
〔8〕如上述〔1〕~上述〔7〕中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板,其中,在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜之间包含垂直取向膜,且该垂直取向膜的膜厚为30nm以上且1μm以下。
〔9〕如上述〔1〕~〔8〕中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板,其中,在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜之间包含垂直取向膜,且该垂直取向膜为由在构成元素中包含Si元素、C元素及O元素的化合物形成的膜。
〔10〕椭圆偏光板,其是上述〔1〕~上述〔9〕中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板、与偏光板层叠而得到的。
〔11〕有机EL显示装置,其包含上述〔10〕所述的椭圆偏光板。
发明的效果
就使用了本发明的带光学补偿功能的相位差板的带光学补偿功能的椭圆偏光板而言,应用于柔性显示器并进行了弯折时,反射色相变化减少。
具体实施方式
〔水平取向液晶固化膜〕
水平取向液晶固化膜是在膜平面内具有折射率各向异性的膜,且由包含聚合性液晶化合物的聚合物形成。从能够任意地设计水平取向液晶固化膜的薄膜化及波长分散特性的方面考虑,优选利用下述方法进行水平取向液晶固化膜的形成,所述方法为将聚合性液晶组合物涂布于水平取向膜上,利用加热及/或光照射,使包含取向状态的聚合性液晶化合物的组合物聚合。
水平取向液晶固化膜所形成的三维折射率椭球可具有双轴性,但优选具有单轴性。就水平取向液晶固化膜而言,其可以是由包含下述聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物的聚合物形成的水平取向液晶固化膜,所述聚合性液晶化合物处于相对水平取向液晶固化膜的平面而言沿水平方向取向的状态;也可以是混合取向液晶固化膜或倾斜取向液晶固化膜。就通过聚合性液晶的取向而形成的折射率椭球的3个方向上的折射率nx、ny及nz而言,可具有nx>ny≈nz(称为正A板),或nx<ny≈nz(称为负A板)的关系。nx表示在水平取向液晶固化膜所形成的折射率椭球中,与水平取向液晶固化膜的平面平行的方向上的主折射率。ny表示在水平取向液晶固化膜所形成的折射率椭球中,与水平取向液晶固化膜的平面平行、并且与该nx的方向正交的方向上的折射率。nz表示在水平取向液晶固化膜所形成的折射率椭球中,与水平取向液晶固化膜的平面垂直的方向上的折射率。
水平取向液晶固化膜可以使用棒状的聚合性液晶和圆盘状的聚合性液晶中的任一者,但优选棒状的聚合性液晶。棒状的聚合性液晶形成水平取向液晶固化膜时,水平取向液晶固化膜成为正A板。
水平取向液晶固化膜在膜的面内具有光学各向异性的情况下,相对波长550nm的光的面内相位差值即Re1(550)优选满足下述式(21)所示的光学特性。另外,就水平取向液晶固化膜而言,相对波长450nm的光的面内相位差值即Re1(450)、相对波长550nm的光的面内相位差值即Re1(550)及相对波长650nm的光的面内相位差值即Re1(650)也优选满足式(22)及式(23)所示的光学特性。水平取向液晶固化膜更优选满足下述式(21)、下述式(22)及下述式(23)所示的光学特性。
120nm≤ReA(550)≤170nm...(21)
[式中,ReA(550)表示水平取向液晶固化膜的相对波长550nm的光的面内相位差值(面内延迟)。]
ReA(450)/ReA(550)≤1.0...(22)
1.00≤ReA(650)/ReA(550)...(23)
[式中,分别地,ReA(450)表示水平取向液晶固化膜的相对波长450nm的光的面内相位差值,ReA(550)表示水平取向液晶固化膜的相对波长550nm的光的面内相位差值,ReA(650)表示水平取向液晶固化膜的相对波长650nm的光的面内相位差值。]
水平取向液晶固化膜的面内相位差值ReA(550)超过式(21)的范围时,会产生下述问题:使用了带光学补偿功能的椭圆偏光板(其包含带光学补偿功能的相位差板)的显示器正面的色相变红或者变蓝。作为面内相位差值的进一步优选的范围,130nm≤ReA(550)≤160nm。水平取向液晶固化膜的“ReA(450)/ReA(550)”超过1.0时,具备该水平取向液晶固化膜的椭圆偏光板在短波长侧的椭圆率变差。若椭圆偏光板在短波长侧的椭圆率变差而小于1.0,则存在下述倾向:从正面观察时,在短波长侧作为椭圆偏光板的功能受损。该“ReA(450)/ReA(550)”优选为0.75~0.92,更优选为0.77~0.87,进一步优选为0.79~0.85。
水平取向液晶固化膜的面内相位差值可通过水平取向液晶固化膜的厚度来进行调节。由于面内相位差值由下述式(24)决定,因此,为了得到所期望的面内相位差值(ReA(λ):波长λ(nm)处的水平取向液晶固化膜的面内相位差值),调节三维折射率和膜厚dA即可。需要说明的是,三维折射率取决于后述的聚合性液晶化合物的分子结构及取向状态。
ReA(λ)=(nxA(λ)-nyA(λ))×dA(24)
[式中,在水平取向液晶固化膜所形成的折射率椭球中,具有nxA(λ)>nyA(λ)≈nzA(λ)的关系,nxA(λ)表示与水平取向液晶固化膜平面平行的方向上的、相对波长λ(nm)的光的主折射率。nyA(λ)表示在水平取向液晶固化膜所形成的折射率椭球中,与水平取向液晶固化膜平面平行并且与该nxA(λ)的方向正交的方向上的、相对波长λ(nm)的光的折射率。dA表示水平取向液晶固化膜的厚度。]
水平取向液晶固化膜优选为包含如上述那样取向状态的聚合性液晶化合物的组合物的聚合物。形成水平取向液晶固化膜的聚合性液晶化合物为具有聚合性官能团、特别是光聚合性官能团的液晶化合物。所谓光聚合性官能团,是指可利用由光聚合引发剂产生的活性自由基、酸等而参与聚合反应的基团。作为光聚合性官能团,可举出乙烯基、乙烯基氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯基苯基、丙烯酰基氧基、甲基丙烯酰基氧基、环氧乙基、氧杂环丁基等。其中,优选丙烯酰基氧基、甲基丙烯酰基氧基、乙烯基氧基、环氧乙基及氧杂环丁基,更优选丙烯酰基氧基。液晶性可以是热致性液晶,也可以是溶致性液晶,作为相序结构,可以是向列型液晶,也可以是近晶型液晶。
本发明中,从呈现逆波长分散性、满足上述式(21)及(22)或者后述的(31)及(32)的关系的观点考虑,聚合性液晶化合物优选为下述式(I)表示的化合物,
Figure BDA0002386511280000081
式(I)中,Ar表示可以具有取代基的二价的芳香族基团。此处所谓的芳香族基团,是指下述基团,其为具有平面性的环状结构的基团,且该环结构所具有的π电子数按照休克尔规则计为[4n+2]个。此处,n表示整数。在包含-N=、-S-等杂原子而形成环结构的情况下,也包括包含这些杂原子上的非共价键电子对在内满足休克尔规则、从而具有芳香性的情况。该二价的芳香族基团中,优选包含氮原子、氧原子、硫原子中的至少1种以上。
G1及G2各自独立地表示二价的芳香族基团或二价的脂环式烃基。
此处,该二价的芳香族基团或二价的脂环式烃基中包含的氢原子可以被卤素原子、碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的氟烷基、碳原子数1~4的烷氧基、氰基或硝基取代,构成该二价的芳香族基团或二价的脂环式烃基的碳原子可以被替换为氧原子、硫原子或氮原子。
L1、L2、B1及B2各自独立地为单键或二价的连接基团。
k、l各自独立地表示0~3的整数,满足1≤k+l的关系。此处,在2≤k+l的情况下,B1及B2、G1及G2各自彼此可以相同也可以不同。
E1及E2各自独立地表示碳原子数1~17的烷烃二基(alkanediyl),此处,烷烃二基中包含的氢原子可以被卤素原子取代,该烷烃二基中包含的-CH2-可以被替换为-O-、-S-、-Si-。P1及P2彼此独立地表示聚合性基团或氢原子,至少1个为聚合性基团。
G1及G2各自独立地优选为可以被选自由卤素原子及碳原子数1~4的烷基组成的组中的至少1个取代基取代的1,4-亚苯基(phenylenediyl)、可以被选自由卤素原子及碳原子数1~4的烷基组成的组中的至少1个取代基取代的1,4-环己烷二基,更优选为被甲基取代的1,4-亚苯基、未取代的1,4-亚苯基、或未取代的1,4-反式-环己烷二基,尤其优选为未取代的1,4-亚苯基、或未取代的1,4-反式-环己烷二基。另外,优选的是,存在有多个的G1及G2中的至少1个为二价的脂环式烃基,另外,更优选的是,与L1或L2键合的G1及G2中的至少1个为二价的脂环式烃基。
L1及L2各自独立地优选为单键、碳原子数1~4的亚烷基、-O-、-S-、-Ra1ORa2-、-Ra3COORa4-、-Ra5OCORa6-、Ra7OC=OORa8-、-N=N-、-CRc=CRd-、或-C三C-。此处,Ra1~Ra8各自独立地表示单键、或碳原子数1~4的亚烷基,Rc及Rd表示碳原子数1~4的烷基或氢原子。L1及L2各自独立地更优选为单键、-ORa2-1-、-CH2-、-CH2CH2-、-COORa4-1-、或-OCORa6-1-。此处,Ra2-1、Ra4-1、Ra6-1各自独立地表示单键、-CH2-、-CH2CH2-中的任一种。L1及L2各自独立地进一步优选为单键、-O-、-CH2CH2-、-COO-、-COOCH2CH2-、或-OCO-。
B1及B2各自独立地优选为单键、碳原子数1~4的亚烷基、-O-、-S-、-Ra9ORa10-、-Ra11COORa12-、-Ra13OCORa14-、或Ra15OC=OORa16-。此处,Ra9~Ra16各自独立地表示单键、或碳原子数1~4的亚烷基。B1及B2各自独立地更优选为单键、-ORa10-1-、-CH2-、-CH2CH2-、-COORa12 -1-、或-OCORa14-1-。此处,Ra10-1、Ra12-1、Ra14-1各自独立地表示单键、-CH2-、-CH2CH2-中的任一种。B1及B2各自独立地进一步优选为单键、-O-、-CH2CH2-、-COO-、-COOCH2CH2-、-OCO-、或-OCOCH2CH2-。
从呈现逆波长分散性的观点考虑,k及1优选为2≤k+1≤6的范围,优选k+1=4,更优选k=2并且1=2。k=2并且1=2时,成为对称结构,因而进一步优选。
E1及E2各自独立地优选为碳原子数1~17的烷烃二基,更优选为碳原子数4~12的烷烃二基。
作为P1或P2表示的聚合性基团,例如可举出环氧基、乙烯基、乙烯基氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯基苯基、丙烯酰基氧基、甲基丙烯酰基氧基、环氧乙基、及氧杂环丁基等。这些之中,优选丙烯酰基氧基、甲基丙烯酰基氧基、乙烯基氧基、环氧乙基及氧杂环丁基,更优选丙烯酰基氧基。
Ar优选具有选自可以具有取代基的芳香族烃环、可以具有取代基的芳香族杂环、及吸电子性基团中的至少一种。作为该芳香族烃环,例如可举出苯环、萘环、蒽环等,优选苯环、萘环。作为该芳香族杂环,可举出呋喃环、苯并呋喃环、吡咯环、吲哚环、噻吩环、苯并噻吩环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、三唑环、三嗪环、吡咯啉环、咪唑环、吡唑环、噻唑环、苯并噻唑环、噻吩并噻唑环、噁唑环、苯并噁唑环、及菲洛啉环等。这些之中,优选具有噻唑环、苯并噻唑环、或苯并呋喃环,进一步优选具有苯并噻唑基。另外,Ar中包含氮原子时,该氮原子优选具有π电子。
式(I)中,Ar表示的2价的芳香族基团中包含的π电子的总数Nπ优选为8以上,更优选为10以上,进一步优选为14以上,尤其优选为16以上。另外,优选为30以下,更优选为26以下,进一步优选为24以下。
作为Ar表示的芳香族基团,例如可举出以下的基团。
Figure BDA0002386511280000111
式(Ar-1)~式(Ar-22)中,*符号表示连接部,Z0、Z1及Z2各自独立地表示氢原子、卤素原子、碳原子数1~12的烷基、氰基、硝基、碳原子数1~12的烷基亚磺酰基、碳原子数1~12的烷基磺酰基、羧基、碳原子数1~12的氟烷基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数1~12的烷基硫基、碳原子数1~12的N-烷基氨基、碳原子数2~12的N,N-二烷基氨基、碳原子数1~12的N-烷基氨磺酰基或碳原子数2~12的N,N-二烷基氨磺酰基。
Q1及Q2各自独立地表示-CR2’R3’-、-S-、-NH-、-NR2’-、-CO-或-O-,R2’及R3’各自独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基。
J1、及J2各自独立地表示碳原子或氮原子。
Y1、Y2及Y3各自独立地表示可经取代的芳香族烃基或芳香族杂环基。
W1及W2各自独立地表示氢原子、氰基、甲基或卤素原子,m表示0~6的整数。
作为Y1、Y2及Y3中的芳香族烃基,可举出苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基等碳原子数6~20的芳香族烃基,优选苯基、萘基,更优选苯基。作为芳香族杂环基,可举出呋喃基、吡咯基、噻吩基、吡啶基、噻唑基、苯并噻唑基等包含至少1个杂原子(氮原子、氧原子、硫原子等)的碳原子数4~20的芳香族杂环基,优选呋喃基、噻吩基、吡啶基、噻唑基、苯并噻唑基。
Y1及Y2各自独立地可以为可经取代的多环系芳香族烃基或多环系芳香族杂环基。多环系芳香族烃基是指稠合多环系芳香族烃基、或来自芳香环集合的基团。多环系芳香族杂环基是指稠合多环系芳香族杂环基、或来自芳香环集合的基团。
Z0、Z1及Z2各自独立地优选为氢原子、卤素原子、碳原子数1~12的烷基、氰基、硝基、碳原子数1~12的烷氧基,Z0进一步优选为氢原子、碳原子数1~12的烷基、氰基,Z1及Z2进一步优选为氢原子、氟原子、氯原子、甲基、氰基。
Q1及Q2优选为-NH-、-S-、-NR2’-、-O-,R2’优选为氢原子。其中,尤其优选为-S-、-O-、-NH-。
式(Ar-1)~(Ar-22)中,从分子的稳定性的观点考虑,优选式(Ar-6)及式(Ar-7)。
式(Ar-16)~(Ar-22)中,Y1可以与其所键合的氮原子及Z0一起形成芳香族杂环基。作为芳香族杂环基,可举出作为Ar可以具有的芳香族杂环而在上文说明的芳香族杂环基,可举出例如吡咯环、咪唑环、吡咯啉环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、吲哚环、喹啉环、异喹啉环、嘌呤环、吡咯烷环等。该芳香族杂环基可以具有取代基。另外,Y1可以与其所键合的氮原子及Z0一起形成为上述的可经取代的多环系芳香族烃基或多环系芳香族杂环基。可举出例如苯并呋喃环、苯并噻唑环、苯并噁唑环等。需要说明的是,上述式(I)表示的化合物例如可按照日本特开2010-31223号公报中记载的方法进行制造。
聚合性液晶化合物可以单独使用或组合两种以上而使用。并用两种以上时,相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,上述式(I)表示的化合物的含量优选为50质量份以上,更优选为70质量份以上,进一步优选为80质量份以上。
水平取向液晶固化膜的形成中使用的水平取向液晶固化膜形成用组合物(以下,也称为聚合性液晶组合物)可以进一步包含溶剂、光聚合引发剂、阻聚剂、光敏剂、流平剂、密合性提高剂。这些添加剂可以单独使用或组合两种以上而使用。
相对于聚合性液晶组合物的固态成分100质量份而言,聚合性液晶化合物的含量为例如70~99.5质量份,优选为80~99质量份,更优选为90~98质量份。含量在上述范围内时,存在水平取向液晶固化膜的取向性提高的倾向。此处,固态成分是指从组合物中除去溶剂后的成分的总量。
作为溶剂,优选能够将聚合性液晶化合物溶解的溶剂,另外,优选对聚合性液晶化合物的聚合反应呈非活性的溶剂。作为溶剂,例如,可举出水、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、乙二醇甲基醚、乙二醇丁基醚、1-甲氧基-2-丙醇、2-丁氧基乙醇及丙二醇单甲基醚等醇溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇甲基醚乙酸酯、γ-丁内酯、丙二醇甲基醚乙酸酯及乳酸乙酯等酯溶剂;丙酮、甲基乙基酮、环戊酮、环己酮、2-庚酮及甲基异丁基酮等酮溶剂;戊烷、己烷及庚烷等脂肪族烃溶剂;乙基环己烷等脂环式烃溶剂;甲苯及二甲苯等芳香族烃溶剂;乙腈等腈溶剂;四氢呋喃、苯甲醚及二甲氧基乙烷等醚溶剂;氯仿及氯苯等含氯溶剂;二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮等酰胺系溶剂等。这些溶剂可以单独使用或组合两种以上而使用。但是,上述式(I)所示的化合物通常具有较大的共轭体系,因此在溶剂中的溶解性低,上文示例的溶剂中,优选使用醇溶剂、酯溶剂、酮溶剂、含氯溶剂、醚系溶剂、酰胺系溶剂及芳香族烃溶剂,更优选使用酯溶剂、酮溶剂、含氯溶剂、醚系溶剂、酰胺系溶剂。
相对于聚合性液晶组合物100质量份而言,溶剂的含量优选为50~98质量份,更优选为70~95重量份。因此,在组合物100质量份中所占的固态成分优选为2~50质量份。组合物的固态成分为50质量份以下时,组合物的粘度降低,因此水平取向液晶固化膜的厚度变得大致均匀,存在水平取向液晶固化膜中不易产生不均的倾向。上述固态成分可考虑要制造的水平取向液晶固化膜的厚度而适当确定。
聚合引发剂为通过热或光的参与而生成反应活性物质、能够引发聚合性液晶等的聚合反应的化合物。作为反应活性物质,可举出自由基、阳离子、或阴离子等活性物质。其中,从容易控制反应这样的观点考虑,优选通过光照射而进行反应的光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,可举出光自由基聚合引发剂、光阳离子聚合引发剂等。作为光自由基聚合引发剂,可举出苯偶姻化合物、二苯甲酮化合物、苯偶酰缩酮化合物、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物、三嗪化合物等,作为光阳离子聚合引发剂,可举出芳香族重氮鎓盐、芳香族碘鎓盐、芳香族锍盐等鎓盐、铁-芳烃络合物等。
具体而言,可举出Irgacure(注册商标)907、Irgacure 184、Irgacure 651、Irgacure 819、Irgacure 250、Irgacure 369、Irgacure 379、Irgacure 127、Irgacure2959、Irgacure 754、Irgacure 379EG(以上为BASF Japan 株式会社制)、SEIKUOL BZ、SEIKUOL Z、SEIKUOL BEE(以上为精工化学株式会社制)、Kayacure BP 100(日本化药株式会社制)、Kayacure UVI-6992(DOW公司制)、ADEKA Optomer SP-152、ADEKA Optomer SP-170、ADEKA Optomer N-1717、ADEKA Optomer N-1919、ADEKA ARKLS NCI-831、ADEKA ARKLSNCI-930(以上为株式会社ADEKA制)、TAZ-A、TAZ-PP(以上为日本Siber Hegner公司制)及TAZ-104(三和化学公司制)、KAYARAD(注册商标)系列(日本化药株式会社制)、CYRACUREUVI系列(Dow Chemical公司制)、CPI系列(SAN-APRO株式会社制)、TAZ、BBI及DTS(以上为Midori化学株式会社制)、RHODORSIL(注册商标)(Rhodia株式会社制)等。光聚合引发剂可以单独使用或组合两种以上而使用。这些之中,从容易控制反应这样的观点考虑,优选通过光照射而产生自由基的光自由基聚合引发剂。
就光聚合引发剂而言,从能够充分利用由光源发出的能量、使生产率优异这样的观点考虑,优选最大吸收波长存在于300nm~400nm的范围内,更优选存在于300nm~380nm的范围内。另外,从同样的观点考虑,优选α-苯乙酮系聚合引发剂、肟系光聚合引发剂。
作为α-苯乙酮系聚合引发剂,例如,可举出2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲基硫基苯基)-1-丙酮、2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-2-苄基-1-丁酮及2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-2-(4-甲基苯基甲基)-1-丁酮等,更优选可举出2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲基硫基苯基)-1-丙酮及2--二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-2-苄基-1-丁酮。作为α-苯乙酮化合物的市售品,可举出Irgacure 369、379EG、907(以上为BASF Japan(株)制)及SEIKUOL BEE(精工化学公司制)等。
肟系光聚合引发剂通过照射光而生成自由基。通过该自由基,使得在水平取向液晶固化膜的深部中的聚合性液晶化合物的聚合得以良好地进行。另外,从使水平取向液晶固化膜的深部中的聚合反应更高效地进行这样的观点考虑,优选使用能够高效地利用波长350nm以上的紫外线的光聚合引发剂。作为能够高效地利用波长350nm以上的紫外线的光聚合引发剂,优选三嗪化合物、肟酯型咔唑化合物,从敏感度的观点考虑,更优选肟酯型咔唑化合物。作为肟酯型咔唑化合物,例如可举出1,2-辛二酮、1-[4-(苯基硫基)-2-(O-苯甲酰基肟)]、O-乙酰基-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(乙酮肟)等。作为肟酯型咔唑化合物的市售品,可举出Irgacure OXE-01、Irgacure OXE-02、Irgacure OXE-03(以上为BASF Japan株式会社制)、ADEKA Optomer N-1919、ADEKA ARKLS NCI-831(以上为株式会社ADEKA制)等。
相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,光聚合引发剂的添加量通常为0.1~30质量份,优选为1~20质量份,更优选为1~15质量份。在上述范围内时,聚合性基团的反应充分进行,并且不易使聚合性液晶化合物的取向紊乱。
通过配合阻聚剂,可以控制聚合性液晶化合物的聚合反应。作为阻聚剂,可举出氢醌及具有烷基醚等取代基的氢醌类;丁基邻苯二酚等具有烷基醚等取代基的邻苯二酚类;连苯三酚类、2,2,6,6-四甲基-1-哌啶基氧基自由基等自由基捕获剂;苯硫酚类;β-萘基胺类及β-萘酚类。为了在不使聚合性液晶化合物的取向紊乱的情况下将聚合性液晶化合物聚合,相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,阻聚剂的含量通常为0.01~10质量份,优选为0.1~5质量份,进一步优选为0.1~3质量份。阻聚剂可以单独使用或组合两种以上而使用。
此外,通过使用光敏剂,可以使光聚合引发剂高敏感度化。作为光敏剂,例如可举出呫吨酮、噻吨酮等呫吨酮类;蒽及具有烷基醚等取代基的蒽类;吩噻嗪;红荧烯。光敏剂可以单独使用或组合两种以上而使用。相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,光敏剂的含量通常为0.01~10质量份,优选为0.05~5质量份,进一步优选为0.1~3质量份。
所谓流平剂,是指具有调节聚合性液晶组合物的流动性、使涂布组合物而得到的层更平坦的功能的添加剂,例如,可举出硅烷偶联剂等有机硅系及聚丙烯酸酯系及全氟烷基系的流平剂。具体而言,可举出DC3PA、SH7PA、DC11PA、SH28PA、SH29PA、SH30PA、ST80PA、ST86PA、SH8400、SH8700、FZ2123(以上均为东丽道康宁(株)制)、KP321、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341、X22-161A、KF6001、KBM-1003、KBE-1003、KBM-303、KBM-402、KBM-403、KBE-402、KBE-403、KBM-1403、KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103、KBM-602、KBM-603、KBM-903、KBE-903、KBE-9103、KBM-573、KBM-575、KRE-585、KBM-802、KBM-802、KBM-803、KBE-846、KBE-9007(以上均为信越化学工业(株)制)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF-4446、TSF4452、TSF4460(以上均为迈图高新材料日本合同公司制)、Fluorinert(注册商标)FC-72、Fluorinert FC-40、Fluorinert FC-43、Fluorinert FC-3283(以上均为住友3M(株)制)、MEGAFAC(注册商标)R-08、MEGAFAC R-30、MEGAFAC R-90、MEGAFAC F-410、MEGAFAC F-411、MEGAFAC F-443、MEGAFAC F-445、MEGAFACF-470、MEGAFAC F-477、MEGAFAC F-479、MEGAFAC F-482、MEGAFAC F-483(以上均为DIC(株)制)、EFTOP(商品名)EF301、EFTOP EF303、EFTOP EF351、EFTOP EF352(以上均为三菱材料电子化成(株)制)、Surflon(注册商标)S-381、Surflon S-382、Surflon S-383、Surflon S-393、Surflon SC-101、Surflon SC-105、KH-40、SA-100(以上均为AGC清美化学(株)制)、商品名E1830、商品名E5844((株)大金精密化学研究所制)、BM-1000、BM-1100、BYK-352、BYK-353及BYK-361N(均为商品名:BM Chemie公司制)等。流平剂可以单独使用或组合两种以上而使用。
相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,流平剂的含量优选为0.01~5质量份,进一步优选为0.05~3质量份。流平剂的含量在上述范围内时,有得到的水平取向液晶固化膜变得更平滑的倾向,因此优选。
聚合性液晶组合物可以通过将聚合性液晶化合物、和添加剂等聚合性液晶化合物以外的成分于规定温度搅拌等而得到。
水平取向液晶固化膜可通过下述方式得到:将上述聚合性液晶组合物涂布于后述的水平取向膜上,接着除去溶剂,通过加热及/或活性能量射线使包含取向状态的聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物固化。
作为将聚合性液晶组合物涂布于水平取向膜上的方法(以下,有时称为涂布方法A),例如,可举出挤出涂覆法、直接凹版涂覆法、逆式凹版涂覆法、CAP涂覆法、狭缝涂覆法、微凹版法、模涂法、喷墨法等。另外,还可举出使用浸涂机、棒涂机、旋涂机等涂布机进行涂布的方法等。其中,在以辊对辊(Roll to Roll)方式连续地涂布的情况下,优选为基于微凹版法、喷墨法、狭缝涂覆法、模涂法的涂布方法。
作为将溶剂除去的方法(以下,有时称为溶剂除去方法A),例如,可举出自然干燥、通风干燥、加热干燥、减压干燥及将它们组合的方法。其中,优选自然干燥或加热干燥。干燥温度优选为0~200℃的范围,更优选为20~150℃的范围,进一步优选为50~130℃的范围。干燥时间优选为10秒~20分钟,更优选为30秒~10分钟。
作为照射的活性能量射线,可根据聚合性液晶化合物的种类(特别是,聚合性液晶化合物所具有的光聚合性官能团的种类)、光聚合引发剂的种类(包含光聚合引发剂的情况下)、及它们的量而适当地选择。具体而言,可举出选自由可见光、紫外光、红外光、X射线、α射线、β射线、及γ射线组成的组中的一种以上的光。其中,从容易控制聚合反应的进行的方面、及能使用作为光聚合装置已在本领域中广泛使用的装置这样的方面考虑,优选紫外光,优选以能通过紫外光而进行光聚合的方式选择聚合性液晶化合物的种类。
作为上述活性能量射线的光源,例如,可举出低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、氙灯、卤素灯、碳弧灯、钨灯、镓灯、准分子激光、发出波长范围380~440nm的光的LED光源、化学灯、黑光灯、微波激发汞灯、金属卤化物灯等。
紫外线照射强度通常为10~3,000mW/cm2。紫外线照射强度优选为对光阳离子聚合引发剂或光自由基聚合引发剂的活化有效的波长区域中的强度。照射光的时间通常为0.1秒~10分钟,优选为0.1秒~5分钟,更优选为0.1秒~3分钟,进一步优选为0.1秒~1分钟。
以这样的紫外线照射强度照射1次或多次时,其累积光量为10~3,000mJ/cm2,优选为50~2,000mJ/cm2,更优选为100~1,000mJ/cm2。累积光量为上述的下限以下时,聚合性液晶化合物的固化变得不充分,有时无法获得良好的转印性。反之,累积光量为上述的上限以上时,有时包含水平取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板发生着色。
从功能性膜的薄膜化的观点考虑,水平取向液晶固化膜的膜厚优选为5μm以下,更优选为3μm以下,进一步优选为2.5μm以下。另外,水平取向液晶固化膜的膜厚的下限优选为0.1μm以上,更优选为0.5μm以上,进一步优选为1.0μm以上。水平取向液晶固化膜的膜厚可以使用椭圆偏振计或接触式膜厚计进行测定。
〔水平取向膜〕
取向膜为具有使液晶固化膜的聚合性液晶化合物沿规定方向取向的取向控制力的膜。另外,通过取向膜的种类、摩擦条件、光照射条件,能够控制垂直取向、水平取向、混合取向、及倾斜取向等各种取向。其中,水平取向膜为具有使液晶固化膜的聚合性液晶化合物沿水平方向取向的取向控制力的取向膜。因此,通过使用水平取向膜,从而能够形成水平取向液晶膜。
作为取向膜,优选的是,具有不会由于聚合性液晶组合物的涂布等而发生溶解的耐溶剂性,而且具有相对于用于除去溶剂、使聚合性液晶化合物取向的加热处理的耐热性。
作为显示出使水平取向液晶固化膜沿水平方向取向的取向控制力的水平取向膜,可举出摩擦取向膜、光取向膜及在表面具有凹凸图案、多个槽的凹槽取向膜等。在应用于例如长条的卷状膜的情况下,从能够容易地控制取向方向的方面考虑,优选光取向膜。
就摩擦取向膜而言,通常可通过将包含取向性聚合物和溶剂的组合物(以下,也称为摩擦取向膜形成用组合物)涂布于基材等上,将溶剂除去而形成涂布膜,对该涂布膜进行摩擦,从而赋予取向控制力。
作为取向性聚合物,例如,可举出具有酰胺键的聚酰胺、明胶类、具有酰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、聚丙烯酸及聚丙烯酸酯类。这些取向性聚合物可以单独使用或组合两种以上而使用。
摩擦取向膜形成用组合物中的取向性聚合物的浓度只要为取向性聚合物完全溶解于溶剂的范围即可。相对于该组合物100质量份而言,取向性聚合物的含量优选为0.1~20质量份,更优选为0.1~10质量份。
摩擦取向膜形成用组合物可从市场获得。作为市售品,可举出SUNEVER(注册商标,日产化学工业(株)制)、OPTMER(注册商标,JSR(株)制)等。
溶剂可以使用例如水平取向液晶固化膜一项中示例的溶剂。作为将摩擦取向膜形成用组合物涂布于基材等的方法,可举出上述涂布方法A,作为除去溶剂的方法,可举出上述溶剂除去方法A。
作为摩擦处理的方法,例如可举出使上述涂布膜与缠绕有摩擦布并进行旋转的摩擦辊接触的方法。在进行摩擦处理时,若进行遮蔽(masking),则也能在取向膜上形成取向方向不同的多个区域(图案)。
光取向膜通常可通过下述方式得到:将包含具有光反应性基团的聚合物或单体和溶剂的组合物(也称为光取向膜形成用组合物)涂布于基材等上,在将溶剂除去后,照射偏振光(优选为偏振UV光)、。就光取向膜而言,通过对照射的偏振光的偏振方向进行选择,能够任意地控制取向控制力的方向。
所谓光反应性基团,是指通过进行光照射而产生取向能力的基团。具体而言,可举出参与通过光照射而发生的分子的取向诱发反应、异构化反应、光二聚化反应、光交联反应或光分解反应等成为取向能力的来源的光反应的基团。作为光反应性基团,优选具有不饱和键、尤其是双键的基团,尤其优选具有选自由碳-碳双键(C=C键)、碳-氮双键(C=N键)、氮-氮双键(N=N键)及碳-氧双键(C=O键)组成的组中的至少一种的基团。
作为具有C=C键的光反应性基团,例如可举出乙烯基、多烯基、茋基、茋唑基(stilbazole group)、茋唑鎓基(stilbazolium group)、查尔酮基及肉桂酰基。作为具有C=N键的光反应性基团,例如可举出具有芳香族席夫碱、芳香族腙等结构的基团。作为具有N=N键的光反应性基团,可举出例如偶氮苯基、偶氮萘基、芳香族杂环偶氮基、双偶氮基、甲臜(formazan)基、及具有氧化偶氮苯结构的基团。作为具有C=O键的光反应性基团,例如可举出二苯甲酮基、香豆素基、蒽醌基及马来酰亚胺基。这些基团可以具有烷基、烷氧基、芳基、烯丙基氧基、氰基、烷氧基羰基、羟基、磺酸基、卤代烷基等取代基。从取向性优异方面考虑,优选为参与光二聚化反应或光交联反应的基团。其中,优选为参与光二聚化反应的光反应性基团,从取向所需要的偏振光照射量较少,并且容易得到热稳定性、经时稳定性优异的光取向膜这方面考虑,优选肉桂酰基及查尔酮基。作为具有光反应性基团的聚合物,尤其优选为该聚合物侧链的末端部成为肉桂酸结构或肉桂酸酯结构的那样的具有肉桂酰基的聚合物。
具有光反应性基团的聚合物或单体的含量可根据聚合物或单体的种类、作为目标的光取向膜的厚度进行调节,相对于光取向膜形成用组合物100质量份而言,优选为至少0.2质量份以上,更优选为0.3~10质量份的范围。
溶剂可以使用例如水平取向液晶固化膜一项中示例的溶剂。作为将光取向膜形成用组合物涂布于基材等上的方法,可举出上述涂布方法A,作为将溶剂除去的方法,可举出上述溶剂除去方法A。
为了照射偏振光,例如,可以是直接向从被涂布于基材等上的光取向膜形成用组合物中除去溶剂后得到的产物照射偏振光的方式。另外,优选该偏振光实质上为平行光。照射的偏振光的波长优选为具有光反应性基团的聚合物或单体的光反应性基团能吸收光能的波长区域的波长。具体而言,尤其优选为波长250~400nm的范围的UV(紫外线)。作为照射该偏振光的光源,可举出氙灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、KrF、ArF等紫外光激光等。其中,高压汞灯、超高压汞灯及金属卤化物灯由于波长313nm的紫外线的发光强度大,因而优选。通过使来自上述光源的光从适当的偏光元件通过而进行照射,从而能照射偏振UV光。作为偏光元件,可举出偏振滤光片、格兰-汤普森及格兰-泰勒等偏光棱镜、以及线栅。其中,从大面积化和对热的耐受性的观点考虑,优选线栅型的偏光元件。
需要说明的是,在进行摩擦或偏振光照射时,若进行遮蔽,则还能形成液晶取向的方向不同的多个区域(图案)。
凹槽(groove)取向膜是在膜表面具有凹凸图案或多个凹槽(槽)的膜。将聚合性液晶化合物涂布于具有等间隔地排列的多个直线状凹槽的膜时,液晶分子将在沿着该槽的方向上取向。
作为得到凹槽取向膜的方法,可举出:隔着具有图案形状的狭缝的曝光用掩模对感光性聚酰亚胺膜表面进行曝光,然后进行显影及漂洗处理而形成凹凸图案的方法;在表面具有槽的板状原版上形成固化前的UV固化树脂的层,将形成的树脂层移至基材等,然后进行固化的方法;以及,将具有多个槽的卷状原版按压于在基材等上形成的固化前的UV固化树脂的膜,从而形成凹凸,然后进行固化的方法;等等。
上述摩擦取向膜形成用组合物、上述光取向膜形成用组合物等水平取向膜形成用组合物除了包含溶剂外,还可包含水平取向液晶固化膜一项中示例的添加剂等。
从带光学补偿功能的相位差板的薄膜化的观点考虑,水平取向膜的膜厚优选为1μm以下,更优选为0.5μm以下,进一步优选为0.3μm以下。另外,水平取向膜的膜厚优选为1nm以上,更优选为5nm以上,进一步优选为10nm以上,尤其优选为30nm以上。水平取向膜的膜厚可以使用椭圆偏振计或接触式膜厚计进行测定。
[垂直取向液晶固化膜]
水平取向液晶固化膜为在与膜平面垂直的方向上具有折射率各向异性的膜,且由包含聚合性液晶化合物的聚合物形成。从能够任意地设计垂直取向液晶固化膜的薄膜化及波长分散特性的方面考虑,优选利用下述方法进行垂直取向液晶固化膜的形成,所述方法为将聚合性液晶组合物涂布于垂直取向膜上,利用加热及/或光照射,使包含取向状态的聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物聚合。
垂直取向液晶固化膜所形成的三维折射率椭球可具有双轴性,但优选具有单轴性。就垂直取向液晶固化膜而言,其可以是由包含下述聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物的聚合物形成的垂直取向液晶固化膜,所述聚合性液晶化合物处于相对液晶固化膜的平面沿垂直方向取向的状态;也可以是混合取向液晶固化膜或倾斜取向液晶固化膜。就通过聚合性液晶的取向而形成的折射率椭球的3个方向上的折射率nx、ny及nz而言,可以具有nz>nx≈ny(称为正C板)或nz<nx≈ny(称为负C板)的关系。nx表示在垂直取向液晶固化膜所形成的折射率椭球中,与垂直取向液晶固化膜的平面平行的方向上的主折射率。ny表示在垂直取向液晶固化膜所形成的折射率椭球中,与垂直取向液晶固化膜的平面平行、并且与该nx的方向正交的方向上的折射率。需要说明的是,nx=ny时,nx可在垂直取向液晶固化膜的平面内取任意方向。nz表示在垂直取向液晶固化膜所形成的折射率椭球中,与垂直取向液晶固化膜的平面垂直的方向上的折射率。
垂直取向液晶固化膜可以使用棒状的聚合性液晶和圆盘状的聚合性液晶中的任一者,但优选棒状的聚合性液晶。棒状的聚合性液晶形成垂直取向液晶固化膜时,垂直取向液晶固化膜成为正C板。
垂直取向液晶固化膜为正C板的情况下,就垂直取向液晶固化膜而言,相对波长λnm的光的厚度方向的相位差值即RthC(λ)优选满足下述式(31)所示的光学特性。另外,也优选满足下述式(32)及式(33)所示的光学特性。垂直取向液晶固化膜更优选满足下述式(31)、下述式(32)及下述式(33)所示的光学特性。
-100nm≤RthC(550)≤-50nm...(31)
(式中,RthC(550)表示相对波长550nm的光的厚度方向的相位差值。)
RthC(450)/RthC(550)≤1.0...(32)
1.00≤RthC(650)/RthC(550)...(33)
(式中,分别地,RthC(450)表示相对波长450nm的光的厚度方向的相位差值,RthC(550)表示相对波长550nm的光的厚度方向的相位差值,RthC(650)表示相对波长650nm的光的厚度方向的相位差值。)
垂直取向液晶固化膜的厚度方向的相位差值RthC(550)超过式(31)的范围时,会产生下述问题:使用了带光学补偿功能的椭圆偏光板(其包含带光学补偿功能的相位差板)的显示器的斜向的色相变红或者变蓝。作为厚度方向的相位差值的更优选范围,-95nm≤RthC(550)≤-55nm,作为进一步优选的范围,-90nm≤RthC(550)≤-60nm。垂直取向液晶固化膜的“RthC(450)/RthC(550)”超过1.0时,具备该垂直取向液晶固化膜的椭圆偏光板在短波长侧的从斜向观察时的椭圆率变差。若椭圆偏光板在短波长侧的椭圆率变差而小于1.0,则存在下述倾向:在短波长侧作为椭圆偏光板的功能受损。“RthC(450)/RthC(550)”优选为0.75~0.92,更优选为0.77~0.87,进一步优选为0.79~0.85。
垂直取向液晶固化膜的厚度方向的相位差值可通过垂直取向液晶固化膜的厚度来调节。由于厚度方向的相位差值由下述式(34)决定,因此,为了得到所期望的厚度方向的相位差值(RthC(λ):波长λ(nm)处的垂直取向液晶固化膜的厚度方向的相位差值),调节三维折射率和膜厚dC即可。需要说明的是,三维折射率取决于后述的聚合性液晶化合物的分子结构及取向性。
RthC(λ)=[(nxC(λ)+nyC(λ))/2-nzC(λ)]×dC...(34)
(式中,在垂直取向液晶固化膜所形成的折射率椭球中,具有nzC(λ)>nxC(λ)≈nyC(λ)的关系,式中,nzC(λ)表示在垂直取向液晶固化膜所形成的折射率椭球中,与垂直取向液晶固化膜平面垂直的方向上的、相对波长λ(nm)的光的折射率。nxC(λ)表示在垂直取向液晶固化膜所形成的折射率椭球中,与垂直取向液晶固化膜平面平行的方向上的、相对波长λ(nm)的光的最大折射率。nyC(λ)表示在垂直取向液晶固化膜所形成的折射率椭球中,与垂直取向液晶固化膜平面平行并且与上述nxC的方向正交的方向上的、相对波长λ(nm)的光的折射率。但是,nxC(λ)=nyC(λ)时,nxC(λ)表示与垂直取向液晶固化膜平面平行的任意方向上的折射率。此处,dC表示垂直取向液晶固化膜的厚度。)
垂直取向液晶固化膜优选为包含如上述那样垂直取向状态的聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物的聚合物。形成垂直取向液晶固化膜的聚合性液晶化合物为具有聚合性官能团、特别是光聚合性官能团的液晶化合物。所谓光聚合性官能团,是指可利用由光聚合引发剂产生的活性自由基、酸等而参与聚合反应的基团。作为光聚合性官能团,可举出乙烯基、乙烯基氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯基苯基、丙烯酰基氧基、甲基丙烯酰基氧基、环氧乙基、氧杂环丁基等。其中,优选丙烯酰基氧基、甲基丙烯酰基氧基、乙烯基氧基、环氧乙基及氧杂环丁基,更优选丙烯酰基氧基。液晶性可以是热致性液晶,也可以是溶致性液晶,作为相序结构,可以是向列型液晶,也可以是近晶型液晶。
垂直取向液晶固化膜的形成中使用的聚合性液晶化合物优选使用上述的式(I)所示的化合物。通过使用式(I)所示的化合物,从而能够呈现逆波长分散性,并满足上述(31)及(32)的关系。
垂直取向液晶固化膜中使用的聚合性液晶化合物可以单独使用或组合两种以上而使用。并用两种以上时,相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,上述式(I)所示的化合物的含量优选为50质量份以上,更优选为70质量份以上,进一步优选为80质量份以上。
垂直取向液晶固化膜中使用的垂直取向液晶固化膜形成用组合物(以下,也称为聚合性液晶组合物)可以进一步包含溶剂、光聚合引发剂、阻聚剂、光敏剂、流平剂、密合性提高剂。这些添加剂可以单独使用或组合两种以上而使用。
相对于聚合性液晶组合物的固态成分100质量份而言,聚合性液晶化合物的含量为例如70~99.5质量份,优选为80~99质量份,更优选为90~98质量份。含量在上述范围内时,存在垂直取向液晶固化膜的取向性提高的倾向。此处,固态成分是指从组合物中除去溶剂后的成分的总量。
作为溶剂,优选能够将聚合性液晶化合物溶解的溶剂,另外,优选对聚合性液晶化合物的聚合反应呈非活性的溶剂。作为溶剂,可以使用与水平取向液晶固化膜形成用组合物中使用的溶剂同样的溶剂。
相对于聚合性液晶组合物100质量份而言,溶剂的含量优选为50~98质量份,更优选为70~95重量份。因此,在组合物100质量份中所占的固态成分优选为2~50质量份。组合物的固态成分为50质量份以下时,组合物的粘度降低,因此垂直取向液晶固化膜的厚度变得大致均匀,有在垂直取向液晶固化膜中不易产生不均的倾向。上述固态成分可考虑要制造的垂直取向液晶固化膜的厚度而适当确定。
聚合引发剂为通过热或光的参与而生成反应活性物质、能够引发聚合性液晶等的聚合反应的化合物。作为反应活性物质,可举出自由基、阳离子、或阴离子等活性物质。其中,从容易控制反应这样的观点考虑,优选通过光照射而进行反应的光聚合引发剂。光聚合引发剂可使用与水平取向液晶固化膜形成用组合物中使用的光聚合引发剂同样的引发剂。
相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,光聚合引发剂的添加量通常为0.1~30质量份,优选为1~20质量份,更优选为1~15质量份。在上述范围内时,聚合性基团的反应充分进行,并且不易使聚合性液晶化合物的取向紊乱。
通过配合阻聚剂,从而能够控制聚合性液晶化合物的聚合反应。作为阻聚剂,可以使用与水平取向液晶固化膜形成用组合物中使用的阻聚剂同样的阻聚剂。为了在不使聚合性液晶化合物的取向紊乱的情况下将聚合性液晶化合物聚合,相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,阻聚剂的含量通常为0.01~10质量份,优选为0.1~5质量份,进一步优选为0.1~3质量份。阻聚剂可以单独使用或组合两种以上而使用。
此外,通过使用光敏剂,可以使光聚合引发剂高敏感度化。作为光敏剂,可以使用与水平取向液晶固化膜形成用组合物中使用的光敏剂同样的光敏剂。相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,光敏剂的含量通常为0.01~10质量份,优选为0.05~5质量份,进一步优选为0.1~3质量份。
所谓流平剂,是指具有调节聚合性液晶组合物的流动性、使涂布组合物而得到的层更平坦的功能的添加剂,可以使用与水平取向液晶固化膜形成用组合物中使用的流平剂同样的流平剂。
相对于聚合性液晶化合物100质量份而言,流平剂的含量优选为0.01~5质量份,进一步优选为0.05~3质量份。流平剂的含量在上述范围内时,具有使得到的垂直取向液晶固化膜更平滑的倾向,因此优选。
垂直取向液晶固化膜的形成中使用的聚合性液晶组合物可以通过将聚合性液晶化合物、和添加剂等聚合性液晶化合物以外的成分于规定温度进行搅拌等而得到。
垂直取向液晶固化膜可以通过下述方式得到:将上述聚合性液晶组合物涂布于后述的垂直取向膜上,接着将溶剂除去,利用加热及/或活性能量射线,使包含取向状态的聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物固化。
将聚合性液晶组合物涂布于垂直取向膜上的方法可以使用与形成水平取向液晶固化膜时相同的方法。
将溶剂除去的方法可以使用与形成水平取向液晶固化膜时相同的方法。
作为照射的活性能量射线,可根据聚合性液晶化合物的种类(特别是,聚合性液晶化合物所具有的光聚合性官能团的种类)、光聚合引发剂的种类(包含光聚合引发剂的情况下)、及它们的量而适当地选择。具体而言,可举出选自由可见光、紫外光、红外光、X射线、α射线、β射线、及γ射线组成的组中的一种以上的光。其中,从容易控制聚合反应的进行的方面、及能使用作为光聚合装置已在本领域中广泛使用的装置这样的方面考虑,优选紫外光,优选以能通过紫外光而进行光聚合的方式选择聚合性液晶化合物的种类。
作为上述活性能量射线的光源,可以使用与形成水平取向液晶固化膜时使用的光源相同的光源。
紫外线照射强度通常为10~3,000mW/cm2。紫外线照射强度优选为对光阳离子聚合引发剂或光自由基聚合引发剂的活化有效的波长区域中的强度。照射光的时间通常为0.1秒~10分钟,优选为0.1秒~5分钟,更优选为0.1秒~3分钟,进一步优选为0.1秒~1分钟。
以这样的紫外线照射强度照射1次或多次时,其累积光量为10~3,000mJ/cm2,优选为50~2,000mJ/cm2,更优选为100~1,000mJ/cm2。累积光量为上述的下限以下时,聚合性液晶化合物的固化变得不充分,有时无法获得良好的转印性。反之,累积光量为上述的上限以上时,有时包含垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板发生着色。
从功能性膜的薄膜化的观点考虑,垂直取向液晶固化膜的膜厚优选为3μm以下,更优选为2μm以下,进一步优选为1.5μm以下。另外,垂直取向液晶固化膜的膜厚的下限优选为0.1μm以上,更优选为0.3μm以上,进一步优选为0.5μm以上。垂直取向液晶固化膜的膜厚可以使用椭圆偏振计或接触式膜厚计进行测定。
[垂直取向膜]
取向膜为具有使液晶固化膜的聚合性液晶化合物沿规定方向取向的取向控制力的膜。另外,通过取向膜的种类、摩擦条件、光照射条件,能够控制垂直取向、水平取向、混合取向、及倾斜取向等各种取向。其中,垂直取向膜为具有使液晶固化膜的聚合性液晶化合物沿垂直方向取向的取向控制力的取向膜。因此,通过使用垂直取向膜,从而能够形成垂直取向液晶膜。
作为垂直取向膜,优选应用使基材等的表面的表面张力降低这样的材料。作为这样的材料,可举出上述的取向性聚合物、例如聚酰亚胺、聚酰胺、其水解物即聚酰胺酸、全氟烷基等氟系聚合物、及硅烷化合物以及通过它们的缩合反应而得到的聚硅氧烷化合物。垂直取向膜可以通过下述方式得到:将包含这样的材料和溶剂、例如垂直取向液晶膜一项中示例的溶剂的组合物(以下,也称为垂直取向膜形成用组合物)涂布于基材等上,在除去溶剂后,对涂布膜实施加热等。
在垂直取向膜中使用硅烷化合物的情况下,从容易降低表面张力、容易提高与同垂直取向膜相邻的层的密合性的观点考虑,垂直取向膜优选为由在构成元素中包含Si元素和C元素的化合物形成的膜,可合适地使用硅烷化合物。本发明中,在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜之间配置垂直取向膜的情况下,垂直取向膜、与水平取向液晶固化膜及垂直取向液晶固化膜呈现高的密合性,能够在带光学补偿功能的相位差板中有效地抑制或防止各层间的界面处的剥离。
作为硅烷化合物,可优选应用上述的硅烷偶联剂等有机硅系,例如,可举出乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基-亚丁基)丙胺、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基二甲氧基甲基硅烷、3-环氧丙氧基丙基乙氧基二甲基硅烷等。
硅烷化合物可以为有机硅单体型,也可以为有机硅低聚物(聚合物)型。将有机硅低聚物以(单体)-(单体)共聚物的形式示出时,可举出:3-巯基丙基三甲氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、3-巯基丙基三甲氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物、3-巯基丙基三乙氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、及3-巯基丙基三乙氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物这样的含有巯基丙基的共聚物;巯基甲基三甲氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、巯基甲基三甲氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物、巯基甲基三乙氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、及巯基甲基三乙氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物这样的含有巯基甲基的共聚物;3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、及3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物这样的含有甲基丙烯酰氧基丙基的共聚物;3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物、3-丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、3-丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物、3-丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、及3-丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物这样的含有丙烯酰氧基丙基的共聚物;乙烯基三甲氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、乙烯基三甲氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物、乙烯基三乙氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、乙烯基三乙氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物、乙烯基甲基二甲氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、乙烯基甲基二甲氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物、乙烯基甲基二乙氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、及乙烯基甲基二乙氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物这样的含有乙烯基的共聚物;3-氨基丙基三甲氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、3-氨基丙基三甲氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物、3-氨基丙基三乙氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、3-氨基丙基三乙氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物、3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物、3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷-四甲氧基硅烷共聚物、及3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷-四乙氧基硅烷共聚物这样的含有氨基的共聚物等。硅烷化合物可以单独使用或组合两种以上而使用。另外,也可以使用有时也被用作流平剂的硅烷偶联剂等。
这些之中,优选在分子末端具有烷基的硅烷化合物,更优选具有碳原子数3~30的烷基的硅烷化合物。
从更容易提高密合性的观点、及垂直取向液晶固化膜形成用组合物的涂布性的观点、及后述的带光学补偿功能的相位差板的制造方法中配置于下层的层不易溶解的观点考虑,垂直取向膜优选为由在构成元素中包含Si元素、C元素及O元素的化合物形成的膜。另外,形成垂直取向膜的硅烷化合物的包含与Si原子键合的C原子在内的取代基(优选为烷基或烷氧基)的碳原子数优选为1~30,更优选为2~25,进一步优选为3~20。即,Si元素与C元素的比率(Si/C,摩尔比)优选为0.03~1.00,更优选为0.04~0.50,进一步优选为0.05~0.33。Si/C比为上述的下限以上时,垂直取向液晶固化膜形成用组合物的涂布性提高,Si/C比为上述的上限以下时,能够提高与相邻的层的密合性。
溶剂可以使用例如水平取向液晶固化膜一项中示例的溶剂。作为涂布垂直取向膜形成用组合物的方法,可举出上述涂布方法A,作为将溶剂除去的方法,可举出上述溶剂除去方法A。
垂直取向膜形成用组合物除了包含溶剂外,还可包含水平取向液晶固化膜一项中示例的添加剂等。
从带光学补偿功能的相位差板的薄膜化、及取向控制力的呈现的观点考虑,垂直取向膜的膜厚优选为1μm以下,更优选为0.3μm以下,进一步优选为0.1μm以下。另外,垂直取向膜的膜厚优选为1nm以上,更优选为5nm以上,进一步优选为10nm以上,尤其优选为30nm以上。垂直取向膜的膜厚可以使用椭圆偏振计或接触式膜厚计进行测定。
〔基材〕
基材为涂布取向膜形成用组合物、液晶固化膜形成用组合物时使用的材料,可以为将基材剥离而将涂布于基材上的膜转印的设计,也可以为被赋予了与基材的密合性而无法转印的设计,从薄膜化的观点考虑,优选为向被转印体转印、能够将基材剥离的设计。作为上述这样的基材,可举出玻璃基材及膜基材,从加工性的观点考虑,优选为膜基材,从能够连续地制造的方面考虑,更优选为长条的卷状膜。作为构成膜基材的树脂,例如,可举出聚乙烯、聚丙烯、降冰片烯系聚合物等聚烯烃;环状烯烃系树脂;聚乙烯醇;聚对苯二甲酸乙二醇酯;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;聚苯硫醚及聚苯醚等塑料。可以对该基材的表面实施有机硅处理这样的脱模处理。作为市售的纤维素酯基材,可举出“FUJITACFILM”(Fuji Photo Film株式会社制);“KC8UX2M”、“KC8UY”及“KC4UY”(以上为Konica Minolto Opto株式会社制)等。可以将这样的树脂通过溶剂浇铸法、熔融挤出法等已知的手段进行制膜而制成基材。
作为市售的环状烯烃系树脂,可举出“Topas”(注册商标)(Ticona公司(德国)制)、“ARTON”(注册商标)(JSR株式会社制)、“ZEONOR”(注册商标)、“ZEONEX”(注册商标)(以上为Japan ZEON株式会社制)及“Apel”(注册商标)(三井化学株式会社制)。也可以使用市售的环状烯烃系树脂基材。作为市售的环状烯烃系树脂基材,可举出“Escena”(注册商标)、“SCA40”(注册商标)(以上为积水化学工业株式会社制)、“ZEONORFILM”(注册商标)(OPTES株式会社制)及“ARTONFILM”(注册商标)(JSR株式会社制)。
基材优选为容易层叠水平取向液晶固化膜、水平取向膜、垂直取向液晶固化膜、垂直取向膜、并且容易剥离的厚度。这样的基材的厚度通常为5~300μm,优选为20~200μm。
〔带光学补偿功能的相位差板〕
本发明的带光学补偿功能的相位差板依次包含水平取向液晶固化膜、水平取向膜或垂直取向膜、垂直取向液晶固化膜,并满足以下记载的要件(1)~(4)。
水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜的层间距离为5μm以下。···(1)
在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜的层间包含水平取向膜或垂直取向膜。···(2)
满足以下的关系式
ReA(450)/ReA(550)<1.00···(3)。
此处,ReA(λ)表示水平取向液晶固化膜的波长λnm处的面内相位差值。
相位差值的定义如下所述。
ReA(λ)=(nxA-nyA)×dA
其中,nxA表示水平取向液晶固化膜的膜面内的主折射率,nyA表示与nxA在同一面内正交的方向上的折射率,dA表示水平取向液晶固化膜的厚度。
满足以下的关系式
RthC(450)/RthC(550)<1.00···(4)。
此处,RthC(λ)表示垂直取向液晶固化膜的波长λnm处的厚度方向的相位差值。相位差值的定义如下所述。
RthC(λ)=((nxC+nyC)/2-nzC)×dC
其中,nxC表示垂直取向液晶固化膜的膜面内的主折射率,nyC表示与nxC在同一面内正交的方向上的折射率,nzC表示垂直取向液晶固化膜的厚度方向上的折射率,dC表示垂直取向液晶固化膜的厚度。
需要说明的是,nxC=nyC时,nxC可以设为膜面内任意方向上的折射率。
另外,水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜的层间距离如式(1)那样为5μm以下,优选为1μm以下,更优选为0.5μm以下,进一步优选为0.3μm以下。另外,水平取向膜的膜厚优选为1nm以上,更优选为5nm以上,进一步优选为10nm以上,尤其优选为30nm以上。
带光学补偿功能的相位差板优选满足以下的关系式(5)。为了使得在将使用了带光学补偿功能的相位差板的带光学补偿功能的椭圆偏光板应用于显示器时、斜向的波长550nm附近的漏光量变少,|R0(550)-R40(550)|的值越小越好。|R0(550)-R40(550)|的值优选小于10nm,更优选为5nm以下,进一步优选为3nm以下,尤其优选为2nm以下。
|R0(550)-R40(550)|<10nm···(5)
此处,R0(λ)表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板的面内相位差值。另外,R40表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板内、绕着与膜面内的主折射率方向在同一面内正交的方向(快轴方向)旋转40°时的表观相位差值。
带光学补偿功能的相位差板优选满足以下的关系式(6)。为了使得在将使用了带光学补偿功能的相位差板的带光学补偿功能的椭圆偏光板用于显示器时、斜向的波长450nm附近的漏光量变少,|R0(450)-R40(450)|的值越小越好。|R0(450)-R40(450)|的值优选小于10nm,更优选为5nm以下,进一步优选为3nm以下,尤其优选为2nm以下。
|R0(450)-R40(450)|<10nm···(6)
其中,R0(λ)表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板的面内相位差值。另外,R40表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板内、绕着与膜面内的主折射率方向在同一面内正交的方向(快轴方向)旋转40°时的表观相位差值。
此外,关系式(5)、及(6)所示的值之差优选满足以下关系式式(7)。
|{R0(450)-R40(450))-{R0(550)-R40(550)}|<3nm···(7)
满足关系式(7)的情况下,将使用了带光学补偿功能的相位差板的带光学补偿功能的椭圆偏光板应用于显示器时,正面及斜向的反射色相接近黑色,因此优选(7)的值为3nm以下,更优选为2nm以下,进一步优选为1nm以下。
另外,在各层的平均折射率差(即构成本发明的带光学补偿功能的相位差板的各层的平均折射率、与同该层相邻的其他层的平均折射率之差)大的情况下,有时因在层间发生的界面反射的影响而发生漏光。各层的波长550nm处的平均折射率差优选为0.20以下,更优选为0.15以下,进一步优选为0.10以下,尤其优选为0.05以下。为该范围时,能够抑制由界面反射导致的漏光的发生。
作为各层的平均折射率之差,具体而言,可举出:
(1)水平取向液晶固化膜的平均折射率与垂直取向液晶固化膜的平均折射率之差;
(2)在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜之间包含水平取向膜的情况下,
(2-a)水平取向液晶固化膜的平均折射率与水平取向膜的平均折射率之差,
(2-b)水平取向膜的平均折射率与垂直取向液晶固化膜的平均折射率之差;
(3)在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜之间包含垂直取向膜的情况下,
(3-a)水平取向液晶固化膜的平均折射率与垂直取向膜的平均折射率之差,
(3-b)垂直取向膜的平均折射率与垂直取向液晶固化膜的平均折射率之差;
等等。
本发明的带光学补偿功能的相位差板可以包含除水平取向液晶固化膜、水平取向膜、垂直取向液晶固化膜、及垂直取向膜以外的层,作为其具体例,可举出其他取向液晶固化膜、其他取向膜、保护层等。作为其他取向液晶固化膜,可举出上文中示例的垂直取向液晶固化膜、水平取向液晶固化膜等,作为其他取向膜,可举出上文中示例的取向膜等。
保护层优选由下述保护层形成用组合物形成,所述保护层形成用组合物通常含有:水溶性聚合物,即由多官能丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)、氨基甲酸酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯等形成的丙烯酸系低聚物或聚合物、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉类、甲基纤维素、羧甲基纤维素、海藻酸钠等;和溶剂。
保护层形成用组合物中含有的溶剂可举出与上文中示例的溶剂同样的溶剂,其中,从不会使形成保护层的层溶解的方面考虑,优选为选自由水、醇溶剂及醚溶剂组成的组中的至少一种溶剂。作为醇溶剂,可举出甲醇、乙醇、丁醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、乙二醇甲基醚、乙二醇丁基醚及丙二醇单甲基醚。作为醚溶剂,可举出乙二醇单甲基醚乙酸酯及丙二醇单甲基醚乙酸酯。其中,优选乙醇、异丙醇、丙二醇单甲基醚及丙二醇单甲基醚乙酸酯。
保护层的膜厚为0.1μm~10μm,更优选为0.1μm~3μm。
[带光学补偿功能的相位差板的制造方法]
本发明的带光学补偿功能的相位差板的制造方法只要为能够将水平取向液晶固化膜、水平取向膜或垂直取向膜、垂直取向液晶固化膜依次层叠的方法即可,没有特别限定,优选为:在基材上层叠水平取向膜,接着层叠水平取向液晶固化膜,进而层叠垂直取向膜,然后层叠垂直取向液晶固化膜的方法(以下,称为制造方法A);或者,在基材上层叠垂直取向膜,接着层叠垂直取向液晶固化膜,进而层叠水平取向膜,然后层叠水平取向液晶固化膜的方法(以下,称为制造方法B)。水平取向液晶固化膜、水平取向膜、垂直取向液晶固化膜、垂直取向膜的层叠方法可以使用上述的各层的形成方法。
利用制造方法A或制造方法B制造带光学补偿功能的相位差板时,可能因配置于下层的液晶固化膜的取向而产生取向不良、取向缺陷。即,制造方法A的情况下,由于在下层层叠水平取向液晶固化膜之后层叠垂直取向液晶固化膜,因此,在形成垂直取向液晶固化膜时,可能受到下层的水平取向液晶固化膜的影响而产生取向不良、取向缺陷;制造方法B的情况下,同样地在下层层叠垂直取向液晶固化膜之后层叠水平取向液晶固化膜,因此,在形成水平取向液晶固化膜时,可能受到下层的垂直取向液晶固化膜的影响而产生取向不良、取向缺陷。因此,根据为了形成要层叠的各层而使用的组合物(水平取向膜形成用组合物、水平取向液晶固化膜形成用组合物、垂直取向膜形成用组合物、垂直取向液晶固化膜形成用组合物)的溶剂种类,也存在下述情况:使得下层溶解而产生光学特性的变化、取向不良、取向缺陷等。因此,必须对为了形成要层叠的各层而使用的组合物中包含的材料·溶剂·固态成分浓度·涂布方法·膜厚等进行适当选择。
〔带光学补偿功能的椭圆偏光板〕
就本发明的带光学补偿功能的相位差板而言,通过与被转印体贴合并将基材剥离而被转印、或者在带基材的状态下介由粘合剂等进行层叠,由此能够将带光学补偿功能的相位差板所具有的功能、即其光学特性赋予至被转印体,能够制造赋予了带光学补偿功能的相位差板的光学特性的光学层叠体。其中,在与偏光板进行了层叠的情况下,能够制作带光学补偿功能的椭圆偏光板。本发明的实施方式中,优选以使水平取向液晶固化膜的慢轴(光轴)与偏光板的吸收轴成为实质上45°的方式进行层叠。通过以使本发明的光学膜的慢轴(光轴)与偏光板的吸收轴成为实质上45°的方式进行层叠,从而能够获得作为圆偏光板的功能。需要说明的是,所谓实质上45°,通常为45±5°的范围。
[被转印体]
作为被转印体,可举出:单层结构的光学膜,例如偏光板、相位差板、亮度提高膜、防眩膜、防反射膜、扩散膜、聚光膜等;多层结构的光学膜,例如相位差板、椭圆偏光板,这些之中,可优选使用相位差板、相位差板、偏光板、椭圆偏光板。本发明中的光学层叠体可用于图像显示装置,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、触摸面板显示装置、电子发射显示装置(场发射显示装置(FED等)、表面场发射显示装置(SED))、电子纸(使用了电子油墨、电泳元件的显示装置)、等离子显示装置、投射型显示装置(光栅光阀(grating light valve)(GLV)显示装置、具有数字微镜器件(DMD)的显示装置等)及压电陶瓷显示器等,尤其可合适地用于有机EL显示装置及触摸面板显示装置等。
[偏光板]
作为偏光板,由具有偏光功能的偏光片形成。作为偏光片,可举出吸附有具有吸收各向异性的色素的拉伸膜、或者涂布取向有具有吸收各向异性的色素的膜。作为具有吸收各向异性的色素,可举出二色性色素。
吸附有具有吸收各向异性的色素的拉伸膜通常经由下述工序来制造:对聚乙烯醇系树脂膜进行单轴拉伸的工序;通过用二色性色素对聚乙烯醇系树脂膜进行染色,从而使其吸附该二色性色素的工序;用硼酸水溶液对吸附有二色性色素的聚乙烯醇系树脂膜进行处理的工序;以及在利用硼酸水溶液进行处理后进行水洗的工序。通过使以这样的方式得到的偏光片与透明保护膜贴合,从而可得到偏光板。作为二色性色素,可举出碘、二色性的有机染料。作为二色性的有机染料,可举出C.I.直接红39等由双偶氮化合物形成的二色性直接染料及由三偶氮、四偶氮等化合物形成的二色性直接染料等。如上述那样,对聚乙烯醇系树脂膜进行单轴拉伸、基于二色性色素的染色、硼酸处理、水洗及干燥而得到的偏光片的厚度优选为5μm~40μm。
[粘结剂]
作为粘结剂,可举出压敏式粘合剂、干燥固化型粘接剂及化学反应型粘接剂。作为化学反应型粘接剂,例如,可举出活性能量射线固化型粘接剂。
压敏式粘合剂通常包含聚合物,也可包含溶剂。作为聚合物,可举出丙烯酸系聚合物、有机硅系聚合物、聚酯、聚氨酯、或聚醚等。其中,对于包含丙烯酸系聚合物的丙烯酸系粘合剂而言,光学透明性优异,具有适度的润湿性、凝集力,粘接性优异,而且耐气候性、耐热性等优异,在加热或加湿的条件下不易发生浮起、剥离等,因而优选。
作为丙烯酸系聚合物,优选酯部分的烷基为甲基、乙基或丁基等碳原子数1~20的烷基的(甲基)丙烯酸酯、与(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟基乙酯等具有官能团的(甲基)丙烯酸系单体形成的共聚物。
对于包含这样的共聚物的压敏式粘合剂而言,粘合性优异,在贴合于被转印体后将其去除时也不会在被转印体上产生粘胶残留物等,能较容易地去除,因而优选。丙烯酸系聚合物的玻璃化转变温度优选为25℃以下,更优选为0℃以下。这样的丙烯酸系聚合物的质均分子量优选为10万以上。
作为溶剂,可举出上文中作为溶剂而列举的溶剂等。压敏式粘合剂可含有光扩散剂。光扩散剂是向粘合剂赋予光扩散性的添加剂,只要是具有与粘合剂所含有的聚合物的折射率不同的折射率的微粒即可。作为光扩散剂,可举出由无机化合物形成的微粒、及由有机化合物(聚合物)形成的微粒。由于包括丙烯酸系聚合物在内、粘合剂作为有效成分而含有的聚合物大多具有1.4~1.6左右的折射率,因此,优选从折射率为1.2~1.8的光扩散剂中适当选择。粘合剂作为有效成分而含有的聚合物与光扩散剂的折射率之差通常为0.01以上,从显示装置的亮度和显示性的观点考虑,优选为0.01~0.2。作为光扩散剂使用的微粒优选为球形并且接近单分散的微粒,更优选平均粒径为2~6μm的微粒。折射率可利用常规的最小偏向角法或阿贝折射仪测定。
作为由无机化合物形成的微粒,可举出氧化铝(折射率1.76)及氧化硅(折射率1.45)等。作为由有机化合物(聚合物)形成的微粒,可举出三聚氰胺珠(折射率1.57)、聚甲基丙烯酸甲酯珠(折射率1.49)、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物树脂珠(折射率1.50~1.59)、聚碳酸酯珠(折射率1.55)、聚乙烯珠(折射率1.53)、聚苯乙烯珠(折射率1.6)、聚氯乙烯珠(折射率1.46)、及有机硅树脂珠(折射率1.46)等。相对于聚合物100质量份而言,光扩散剂的含量通常为3~30质量份。
压敏式粘合剂的厚度可根据其密合力等来确定,因而没有特别限制,通常为1μm~40μm。从加工性、耐久性等方面考虑,该厚度优选为3μm~25μm,更优选为5μm~20μm。通过使由粘合剂形成的粘结剂层的厚度为5μm~20μm,从而能保持从正面观察显示装置的情况、从斜向观察显示装置的情况下的亮度,不易产生显示图像的污点、模糊。
干燥固化型粘接剂可以含有溶剂。作为干燥固化型粘接剂,可举出下述组合物等,所述组合物含有具有羟基、羧基或氨基等质子性官能团和烯键式不饱和基团的单体的聚合物、或氨基甲酸酯聚合物作为主成分,并且还含有多元醛、环氧化合物、环氧树脂、三聚氰胺化合物、氧化锆化合物、及锌化合物等交联剂或固化性化合物。作为具有羟基、羧基或氨基等质子性官能团和烯键式不饱和基团的单体的聚合物,可举出乙烯-马来酸共聚物、衣康酸共聚物、丙烯酸共聚物、丙烯酰胺共聚物、聚乙酸乙烯酯的皂化物、及聚乙烯醇系树脂等。
作为聚乙烯醇系树脂,可举出聚乙烯醇、部分皂化聚乙烯醇、完全皂化聚乙烯醇、羧基改性聚乙烯醇、乙酰乙酰基改性聚乙烯醇、羟甲基改性聚乙烯醇、及氨基改性聚乙烯醇等。相对于水100质量份而言,水系的粘结剂中的聚乙烯醇系树脂的含量通常为1~10质量份,优选为1~5质量份。
作为聚氨酯树脂,可举出聚酯系离子交联聚合物型聚氨酯树脂等。
此处所谓聚酯系离子交联聚合物型聚氨酯树脂,是指具有聚酯骨架、且在其中导入有少量的离子性成分(亲水成分)的聚氨酯树脂。对于该离子交联聚合物型聚氨酯树脂而言,由于以不使用乳化剂的方式在水中乳化而形成乳液,因此,可制成水系的粘结剂。在使用聚酯系离子交联聚合物型聚氨酯树脂的情况下,配合水溶性的环氧化合物作为交联剂是有效的。
作为环氧树脂,可举出使聚酰胺多胺(polyamidepolyamine)(其是通过二亚乙基三胺或三亚乙基四胺等多亚烷基多胺(polyalkylene polyamine)与己二酸等二羧酸的反应而得到的)与表氯醇反应而得到的聚酰胺环氧树脂等。作为所述的聚酰胺环氧树脂的市售品,可举出“SUMIREZRESIN(注册商标)650”及“SUMIREZRESIN675”(以上为SumikaChemtex Co.,Ltd.制)、“WS-525”(日本PMC株式会社制)等。在配合环氧树脂的情况下,其添加量相对于聚乙烯醇系树脂100质量份而言通常为1~100质量份,优选为1~50质量份。
由干燥固化型粘接剂形成的粘结剂层的厚度通常为0.001~5μm,优选为0.01~2μm,进一步优选为0.01~0.5μm。由干燥固化型粘接剂形成的粘结剂层过厚时,容易变得外观不良。
活性能量射线固化型粘接剂可含有溶剂。所谓活性能量射线固化型粘接剂,是指受到活性能量射线的照射而发生固化的粘接剂。作为活性能量射线固化型粘接剂,可举出含有环氧化合物和阳离子聚合引发剂的阳离子聚合性的粘接剂;含有丙烯酸系固化成分和自由基聚合引发剂的自由基聚合性的粘接剂;含有环氧化合物等阳离子聚合性的固化成分和丙烯酸系化合物等自由基聚合性的固化成分这两者、而且还含有阳离子聚合引发剂和自由基聚合引发剂的粘接剂;以及不含这些聚合引发剂、通过照射电子束而发生固化的粘接剂等。
其中,优选含有丙烯酸系固化成分和光自由基聚合引发剂的自由基聚合性的活性能量射线固化型粘接剂、含有环氧化合物和光阳离子聚合引发剂的阳离子聚合性的活性能量射线固化型粘接剂。作为丙烯酸系固化成分,可举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸羟基乙酯等(甲基)丙烯酸酯及(甲基)丙烯酸等。含有环氧化合物的活性能量射线固化型粘接剂还可含有环氧化合物以外的化合物。作为环氧化合物以外的化合物,可举出氧杂环丁烷化合物、丙烯酸系化合物等。
作为光自由基聚合引发剂及光阳离子聚合引发剂,可举出上述的光自由基聚合引发剂及光阳离子聚合引发剂。相对于活性能量射线固化型粘接剂100质量份而言,自由基聚合引发剂及阳离子聚合引发剂的含量通常为0.5~20质量份,优选为1~15质量份。
活性能量射线固化型粘接剂中,还可含有离子捕获剂、抗氧化剂、链转移剂、增粘剂、热塑性树脂、填充剂、流动调节剂、增塑剂及消泡剂等。
本说明书中,所谓活性能量射线,被定义为:能使可产生活性种的化合物分解而产生活性种的能量射线。作为这样的活性能量射线,可举出可见光、紫外线、红外线、X射线、α射线、β射线、γ射线及电子束等,优选紫外线及电子束。优选的紫外线的照射条件与上述的聚合性液晶化合物的聚合同样。
实施例
以下,利用实施例更具体地说明本发明。需要说明的是,例中的“%”及“份”只要没有特别限定,则是指质量%及质量份。另外,以下的实施例中,膜厚使用日本分光株式会社制的椭圆偏振计M-220、或接触式膜厚计(Nikon公司制的MH-15M,Counter TC101,MS-5C)进行测定。另外,厚度方向的相位差值Rth(λ)、面内相位差值Re(λ)、从40°方向测定时的表观相位差值R40(λ)使用王子计测机器株式会社KOBRA-WPR、或日本分光株式会社制的椭圆偏振计M-220进行测定并计算。另外,Si/C的比率可由垂直取向膜的元素分析、使用了X射线光电能谱法的表面构成元素的测定而算出;或者,在完全知晓垂直取向膜的形成所使用的化合物的结构式的情况下,可由结构式算出。另外,电晕处理装置使用春日电机株式会社制的AGF-B10。电晕处理可以在将组合物涂布于基材时适当实施。使用上述电晕处理装置,在输出功率为0.3kW、处理速度为3m/分钟的条件下进行1次。
[实施例1]
〔水平取向膜形成用组合物的制备〕
作为成分,将下述结构的光取向性材料5份(重均分子量:30000)和环戊酮(溶剂)95份混合,将得到的混合物于80℃搅拌1小时,由此得到水平取向膜形成用组合物。
Figure BDA0002386511280000421
〔垂直取向膜形成用组合物的制备〕
使信越化学工业株式会社制的硅烷偶联剂“KBE-9103”溶解于以9∶1(质量比)的比例混合乙醇和水而得到的混合溶剂中,得到固态成分为0.5%的垂直取向膜形成用组合物。
〔水平取向液晶固化膜形成用组合物、及垂直取向液晶固化膜形成用组合物的制备〕
对以90∶10的质量比混合以下所示的聚合性液晶化合物A及聚合性液晶化合物B而得到的混合物,添加流平剂(F-556;DIC公司制)1.0份、及作为聚合引发剂的2-二甲基氨基-2-苄基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮(“Irgacure 369(Irg369)”,BASF JAPAN株式会社制)6份。
进而,以固态成分浓度成为13%的方式添加N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP),于80℃搅拌1小时,由此得到水平取向液晶固化膜形成用组合物、及垂直取向液晶固化膜形成用组合物。
聚合性液晶化合物A利用日本特开2010-31223号公报中记载的方法制造。另外,聚合性液晶化合物B按照日本特开2009-173893号公报中记载的方法制造。以下示出各自的分子结构。
[聚合性液晶化合物A]
Figure BDA0002386511280000431
[聚合性液晶化合物B]
Figure BDA0002386511280000432
〔偏光板的制造〕
将平均聚合度约2,400、皂化度99.9摩尔%以上、厚度75μm的聚乙烯醇膜浸渍于30℃的纯水中后,于30℃浸渍于碘/碘化钾/水的质量比为0.02/2/100的水溶液中,进行碘染色(碘染色工序)。将经历了碘染色工序的聚乙烯醇膜于56.5℃浸渍于碘化钾/硼酸/水的质量比为12/5/100的水溶液中,进行硼酸处理(硼酸处理工序)。用8℃的纯水将经历了硼酸处理工序的聚乙烯醇膜清洗后,于65℃干燥,得到聚乙烯醇中吸附取向有碘的偏光片(拉伸后的厚度为27μm)。此时,在碘染色工序和硼酸处理工序中进行拉伸。该拉伸中的总拉伸倍率为5.3倍。介由水系粘接剂,用夹持辊将得到的偏光片与经皂化处理的三乙酰纤维素膜(Konica Minolto制KC4UYTAC 40μm)贴合。在将得到的贴合物的张力保持为430N/m的同时,于60℃干燥2分钟,得到在单面具有三乙酰纤维素膜作为保护膜的偏光板。需要说明的是,上述水系粘接剂是向水100份中添加羧基改性聚乙烯醇(Kuraray制,“Kuraray PovalKL318”)3份和水溶性聚酰胺环氧树脂(住化Chemtex制,“Sumirez Resin 650”,固态成分浓度为30%的水溶液〕1.5份而制备的。
对得到的偏光板进行光学特性的测定。测定是将上文中得到的偏光板的偏光片面作为入射面、利用分光光度计(“V7100”,日本分光制)实施的。偏光板的吸收轴与聚乙烯醇的拉伸方向一致,得到的偏光板的可见度修正单体透射率为42.1%,可见度修正偏光度为99.996%,单体色相a为-1.1,单体色相b为3.7。
〔包含基材、水平取向膜、水平取向液晶固化膜的层叠体的制造〕
在日本ZEON株式会社制的COP膜(ZF-14-50)上实施电晕处理后,用棒涂机涂布水平取向膜形成用组合物,于80℃干燥1分钟,使用偏振UV光照射装置(“SPOT CURE SP-9”,Ushio电机株式会社制),在波长313nm处的累积光量:100mJ/cm2的条件下,以轴角度45°实施偏振UV曝光。用椭圆偏振计对得到的水平取向膜的膜厚进行测定,结果为100nm。
接着,用棒涂机,在水平取向膜上涂布水平取向液晶固化膜形成用组合物,于120℃干燥1分钟后,用高压汞灯(“UnicureVB-15201BY-A”,Ushio电机株式会社制)照射紫外线(氮气氛下,波长365nm处的累积光量:500mJ/cm2),由此形成水平取向液晶固化膜,得到包含基材、水平取向膜及水平取向液晶固化膜的层叠体。用椭圆偏振计对水平取向液晶固化膜的膜厚进行测定,结果为2.3μm。
〔水平取向液晶固化膜的Re测定〕
对于利用上述方法制造的水平取向液晶固化膜的面内相位差值ReA(λ)而言,介由粘合剂贴合于玻璃上后,将作为基材的COP剥离,然后用测定机(“KOBRA-WPR”,王子计测机器株式会社制)进行测定。对各波长处的相位差值ReA(λ)进行测定而得到的结果为:ReA(450)=121nm、ReA(550)=142nm、ReA(650)=146nm、ReA(450)/ReA(550)=0.85。
〔包含基材、水平取向膜、水平取向液晶固化膜、垂直取向膜、垂直取向液晶固化膜的层叠体的制造〕
在利用上述方法制造的包含基材、水平取向膜及水平取向液晶固化膜的层叠体上实施电晕处理后,用棒涂机涂布垂直取向膜形成用组合物,于80℃干燥1分钟,得到垂直取向膜。用椭圆偏振计对得到的垂直取向膜的膜厚进行测定,结果为50nm。
进而,用棒涂机,在垂直取向膜上涂布垂直取向液晶固化膜形成用组合物,于120℃干燥1分钟,然后用高压汞灯(“Unicure VB-15201BY-A”,Ushio电机株式会社制)照射紫外线(氮气氛下,波长365nm处的累积光量:500mJ/cm2),由此形成垂直取向液晶固化膜,得到包含基材、水平取向膜、水平取向液晶固化膜、垂直取向膜、垂直取向液晶固化膜的层叠体。用椭圆偏振计测定垂直取向液晶固化膜的膜厚,结果为1.2μm。另外,水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜的层间距离为50nm。另外,垂直取向膜的构成元素比为Si/C=0.33。
〔垂直取向液晶固化膜的Rth测定〕
为了测定垂直取向液晶固化膜的Rth,利用与上述同样的步骤,在日本ZEON株式会社制的COP膜(ZF-14-50)上制造垂直取向膜、及垂直取向液晶固化膜,介由粘合剂(Lintec公司制压敏式粘合剂15μm)将垂直取向液晶固化膜与玻璃贴合,在确认了COP无相位差后,用椭圆偏振计,改变光向样品的入射角而测定相位差值。另外,450nm及550nm的波长λ处的平均折射率是用折射率计(株式会社Atago制,“多波长阿贝折射仪DR-M4”)进行测定的。根据得到的膜厚、平均折射率、及椭圆偏振计的测定结果算出的ReC分别为:RthC(450)=-63nm、RthC(550)=-73nm、RthC(450)/RthC(550)=0.85。
〔包含水平取向液晶固化膜、垂直取向膜、垂直取向液晶固化膜的层叠体(带光学补偿功能的相位差板)的R0、及R40的测定〕
介由粘合剂(Lintec公司制压敏式粘合剂15μm),将利用上述方法制造的包含基材、水平取向膜、水平取向液晶固化膜、垂直取向膜、垂直取向液晶固化膜的层叠体与玻璃贴合,剥离COP而制作测定用样品,然后,在确认了水平取向膜及垂直取向膜没有相位差后,用KOBRA-WPR,对带光学补偿功能的相位差板的正面方向的相位差值R0(λ)、及以水平取向液晶固化膜的快轴作为中心而倾斜40°时的相位差值R40(λ)进行测定。根据得到的R0(λ)及R40(λ)的值计算|R0(550)-R40(550)|、|R0(450)-R40(450)|、及|{R0(450)-R40(450)}-{R0(550)-R40(550)}|,将得到的结果示于表1。
〔各层的面内平均折射率之差〕
按照上述方法将各层涂布于玻璃上,使用折射率计(株式会社Atago制,“多波长阿贝折射仪DR-M4”)或椭圆偏振计算出各层的平均折射率,确认了各层的面内平均折射率之差为0.2以下。
〔弯曲性试验〕
在利用上述方法制作的包含基材、水平取向膜、水平取向液晶固化膜、垂直取向膜、垂直取向液晶固化膜的层叠体的涂膜面侧,载置厚度为0.7mm的玻璃板,以趴伏于玻璃板的方式将层叠体弯曲180度,然后用10倍的放大镜,使荧光灯的光透过,对弯曲部分进行观察,确认有无褶皱。将结果示于表1。
〔弯曲部的反射色相确认〕
对利用上述方法制作的包含基材、水平取向膜、水平取向液晶固化膜、垂直取向膜、垂直取向液晶固化膜的层叠体的涂膜面侧实施电晕处理之后,以使偏光板的吸收轴与水平取向膜的慢轴所成的角度成为45°的方式,介由粘合剂而贴合于偏光板上,将基材剥离,制作带光学补偿功能的椭圆偏光板。之后,介由粘合剂贴合于铝箔,在偏光板侧以成为半径1cm的方式弯曲180°,通过目视观察弯曲部分的反射色相。将结果示于表1。需要说明的是,本试验中使用的偏光板如下进行制作。
(实施例2及3)
除了将垂直取向膜的膜厚如表1记载的那样进行变更以外,与实施例1同样地制作带光学补偿功能的相位差板,实施相位差值测定、弯曲性试验及弯曲部的反射色相确认。将结果示于表1。
(实施例4)
将0.5重量%的聚酰亚胺(“SUNEVER SE-610”,日产化学工业株式会社制)、72.3重量%的N-甲基-2-吡咯烷酮、18.1重量%的2-丁氧基乙醇、9.1重量%的乙基环己烷、及0.01重量%的DPHA(新中村化学制)混合,制作垂直取向膜形成用组合物B,使用该垂直取向膜形成用组合物B,除此以外,与实施例1同样地制作带光学补偿功能的相位差板,实施相位差值测定、弯曲性试验及弯曲部的反射色相确认。将结果示于表1。需要说明的是,用椭圆偏振计测定垂直取向膜的膜厚,结果为0.2μm。由此可见,水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜的层间距离为0.2μm。另外,确认到:涂布垂直取向液晶固化膜形成用组合物时,垂直取向膜被溶剂侵蚀,局部地产生了取向缺陷、取向不良。
(实施例5)
将基材变更为实施了脱模处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(Lintec(株)制SP-PLR382050,以下,简记为“隔膜”。),将层叠顺序变更为垂直取向膜、垂直取向液晶固化膜、水平取向膜、水平取向液晶固化膜的顺序,除此以外,与实施例1同样地制作带光学补偿功能的相位差板,实施相位差值测定、弯曲性试验及弯曲部的反射色相确认。将结果示于表1。需要说明的是,用椭圆偏振计测定水平取向膜的膜厚,结果为0.2μm。由此可见,水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜的层间距离为0.2μm。
(比较例1)
将垂直取向液晶固化膜形成用组合物变更为以下记载的垂直取向液晶固化膜形成用组合物(B),将涂布上述垂直取向液晶固化膜形成用组合物(B)之后的干燥温度从120℃变更为80℃,除此以外,与实施例1中记载的方法同样地制作带光学补偿功能的相位差板,实施相位差值测定、弯曲性试验及弯曲部的反射色相确认。将结果示于表1。
(垂直取向液晶固化膜形成用组合物(B)的制备)
对以下记载的液晶化合物LC242:Paliocolor LC242(BASF公司注册商标),添加0.1份流平剂F-556、及3份聚合引发剂Irg369,以固态成分浓度成为13%的方式添加环戊酮,得到垂直取向液晶固化膜形成用组合物(B)。将得到的液晶组合物的名称设为“组合物V”。
液晶化合物LC242:Paliocolor LC242(BASF公司注册商标)
Figure BDA0002386511280000481
(比较例2)
利用实施例1中记载的方法制造水平取向膜、水平取向液晶固化膜的层叠体后,另行利用与实施例相同的方法而在COP上准备垂直取向膜、垂直取向液晶固化膜的层叠体(Lintec公司制)。用粘合剂(Lintec公司制压敏式粘合剂15μm)将得到的层叠体彼此贴合,制作了带光学补偿功能的相位差板。实施相位差值测定、弯曲性试验及弯曲部的反射色相确认。将结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0002386511280000491
对于使用了实施例1~5的带光学补偿功能的相位差板的带光学补偿功能的椭圆偏光板而言,可知应用于柔性显示器并进行了弯折时,弯曲部分的反射色相变化减少。

Claims (11)

1.带光学补偿功能的相位差板,其为包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的层叠体,
所述水平取向液晶固化膜为包含聚合性液晶化合物的组合物以沿相对膜面内而言水平的方向取向的状态进行固化而成的,
所述垂直取向液晶固化膜为包含聚合性液晶化合物的组合物以沿相对膜面内而言垂直的方向取向的状态进行固化而成的,
所述带光学补偿功能的相位差板满足以下的关系(1)~(4):
水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜的层间距离为5μm以下…(1)
在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜的层间包含水平取向膜或垂直取向膜…(2)
ReA(450)/ReA(550)<1.00…(3)
RthC(450)/RthC(550)<1.00…(4)
式(3)中,ReA(λ)表示水平取向液晶固化膜的波长λnm处的面内相位差值,
面内相位差值ReA(λ)的定义如下所述,
ReA(λ)=(nxA(λ)-nyA(λ))×dA
其中,nxA(λ)表示水平取向液晶固化膜的膜面内的、相对波长λ(nm)的光的主折射率,
nyA(λ)表示与nxA(λ)在同一面内正交的方向上的、相对波长λ(nm)的光的折射率,
dA表示水平取向液晶固化膜的厚度;
式(4)中,RthC(λ)表示垂直取向液晶固化膜的波长λnm处的厚度方向的相位差值,相位差值RthC(λ)的定义如下所述,
RthC(λ)=((nxC(λ)+nyC(λ))/2-nzC(λ))×dC
其中,nxC(λ)表示垂直取向液晶固化膜的膜面内的、相对波长λ(nm)的光的主折射率,
nyC(λ)表示与nxC(λ)在同一面内正交的方向上的、相对波长λ(nm)的光的折射率,
nzC(λ)表示垂直取向液晶固化膜的厚度方向上的、相对波长λ(nm)的光的折射率,
dC表示垂直取向液晶固化膜的厚度。
2.如权利要求1所述的带光学补偿功能的相位差板,其为包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的层叠体,且满足以下所示的关系(5),
|R0(550)-R40(550)|<10nm…(5)
其中,R0(λ)表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板的、相对波长λ(nm)的光的面内相位差值,
另外,R40(λ)表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板内、绕着与膜面内的主折射率方向在同一面内正交的方向(快轴方向)旋转40°时的表观相位差值,且为相对波长λ(nm)的光的相位差值。
3.如权利要求1~2中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板,其为包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的层叠体,且满足以下所示的关系(6),
|R0(450)-R40(450)|<10nm…(6)
其中,R0(λ)表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板的、相对波长λ(nm)的光的面内相位差值,
另外,R40(λ)表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板内、绕着与膜面内的主折射率方向在同一面内正交的方向(快轴方向)旋转40°时的表观相位差值,且为相对波长λ(nm)的光的相位差值。
4.如权利要求1~3中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板,其为包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的层叠体,且满足以下所示的关系(7),
|{R0(450)-R40(450)}-{R0(550)-R40(550)}|<3nm…(7)
其中,R0(λ)表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板的、相对波长λ(nm)的光的面内相位差值,
另外,R40(λ)表示包含水平取向液晶固化膜和垂直取向液晶固化膜的带光学补偿功能的相位差板内、绕着与膜面内的主折射率方向在同一面内正交的方向(快轴方向)旋转40°时的表观相位差值,且为相对波长λ(nm)的光的相位差值。
5.如权利要求1~4中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板,其中,水平取向液晶固化膜、垂直取向液晶固化膜、及水平取向膜或垂直取向膜的波长550nm处的平均折射率差为0.20以下。
6.如权利要求1~5中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板,其中,在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜之间包含水平取向膜,且所述水平取向膜为光取向膜。
7.如权利要求1~6中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板,其中,在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜之间包含水平取向膜,且所述水平取向膜包含肉桂酰基。
8.如权利要求1~7中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板,其中,在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜之间包含垂直取向膜,且所述垂直取向膜的膜厚为30nm以上且1μm以下。
9.如权利要求1~8中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板,其中,在水平取向液晶固化膜与垂直取向液晶固化膜之间包含垂直取向膜,且所述垂直取向膜为由在构成元素中包含Si元素、C元素及O元素的化合物形成的膜。
10.椭圆偏光板,其是权利要求1~9中任一项所述的带光学补偿功能的相位差板、与偏光板层叠而得到的。
11.有机EL显示装置,其包含权利要求10所述的椭圆偏光板。
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