CN114026469A - 层叠光学膜及其制造方法、偏振片以及图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请的层叠光学膜(10)在膜基材(1)上具备棒状液晶化合物水平取向而成的取向液晶层(3)。膜基材是沿至少一个方向拉伸而成的聚合物膜。膜基材与取向液晶层相接，膜基材的慢轴方向与取向液晶层的慢轴方向不平行。通过膜基材的取向调整力，能够使棒状液晶化合物沿与膜基材的拉伸方向不平行的方向水平取向。

Description

层叠光学膜及其制造方法、偏振片以及图像显示装置
技术领域
本发明涉及在膜基材上具备取向液晶层的层叠光学膜及其制造方法。 进而，本发明涉及将层叠光学膜与起偏器层叠而成的偏振片及图像显示装 置。
背景技术
液晶显示装置由于其显示原理在液晶单元的两面配置起偏器，并且出 于提高对比度、扩大视角之类的光学补偿的目的，在液晶单元与起偏器之 间配置相位差板。例如，在从倾斜方向视觉确认液晶显示装置的情况下， 由于两片起偏器的吸收轴方向的表观上的角度从90°偏移，因此导致发生漏 光而对比度下降。故而，出于对两片起偏器的表观上的吸收轴方向的偏移 进行补偿的目的而使用相位差板。有机EL显示装置中，为了对外部光被金属电极(阴极)反射而被视觉确认为像镜面那样进行抑制，在单元的视觉 确认侧表面配置了圆偏振片(偏振片与具有1/4波长的延迟的相位差膜的 层叠体)。
作为相位差板，使用非液晶性聚合物的拉伸膜、使液晶化合物沿规定 方向取向而成的取向液晶层。理想的是，用于补偿起偏器的表观上的吸收 轴方向的偏移、用于防反射的圆偏振片的相位差板的波长越长，则越是具 有大的延迟，在可见光的整个波长区域波长与延迟之比恒定。然而，波长 越长则越是具有大的延迟(所谓的“反向波长色散”的)材料有限，大部分 的聚合物及液晶材料的波长越长则越是显示出小的延迟(正向色散)或者 不论波长如何均显示出大致恒定的延迟(低色散)。
提出了通过将多个相位差板层叠而对延迟的波长色散进行调整的方 法。例如，专利文献1中提出了如下方法：以慢轴方向正交的方式将延迟 的波长色散不同的两片相位差板层叠而形成延迟显示出反向波长色散的层 叠相位差板。专利文献2中公开了可以通过以两片相位差板的慢轴方向既 不平行也不正交的角度将两者层叠而对波长色散进行调整。
专利文献3中公开了在由聚合物的拉伸膜形成的相位差板上具备液晶 化合物水平取向而成的取向液晶层的层叠相位差板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-27118号公报
专利文献2：日本特开平10-63816号公报
专利文献3：WO2016/121856号
发明内容
发明所要解决的问题
就辊对辊方式来说，以慢轴方向成为不平行的方式将多个拉伸膜层叠 并不容易。因此，难以认为专利文献1、专利文献2所记载的层叠相位差板 的生产性高。另外，隔着粘合剂等将多个拉伸膜层叠而成的层叠相位差板 的厚度变大而不适于薄型化、轻质化。
取向液晶层与聚合物的拉伸膜相比双折射大。另外，如专利文献3所 记载那样，如果利用拉伸膜的取向调整力，则可与拉伸膜相接地层叠取向 液晶，因此有利于薄型化、轻质化。然而，如果使液晶化合物在拉伸膜上 取向，则通常液晶化合物会与聚合物的取向方向(拉伸方向)平行取向， 因此为了使聚合物的拉伸膜与取向液晶层的慢轴方向不平行，需要设置具 有与聚合物膜的拉伸方向不平行的方向的取向调整力的取向膜。就方法来 说，需要沿与聚合物膜的拉伸方向不平行的方向进行研磨，因此难以应用 辊对辊方式，难以认为生产性高。
用于解决问题的手段
本发明的层叠光学膜在沿至少一个方向拉伸而成的聚合物膜基材上具 备棒状液晶化合物水平取向而成的取向液晶层。在膜基材的表面未设置取 向膜，膜基材与取向液晶层相接。膜基材的慢轴方向与取向液晶层的慢轴 方向不平行。膜基材的慢轴方向与取向液晶层的慢轴方向所成的角例如为 5°以上，还可以大于45°。
通过利用膜基材的取向调整力，能够使棒状液晶化合物沿与膜基材的 拉伸方向不平行的方向水平取向。作为具有这样的取向调整力的膜基材， 可以使用包含在主链的重复单元具有不对称碳的聚合物的膜。
膜基材可包含酯系聚合物。作为酯系聚合物，可以列举出：聚酯、聚 碳酸酯、聚芳酯等。酯系聚合物可包含具有不对称碳的环状二醇作为二醇 成分。作为包含不对称碳的环状二醇，可以列举出：异山梨糖醇、异甘露 糖醇、异艾杜糖醇等。酯系聚合物除了包含具有不对称碳的二醇成分以外 还可以包含不具有不对称碳的二醇成分。不具有不对称碳的二醇成分可以 是脂环式二醇。
棒状液晶化合物优选为热致液晶。棒状液晶化合物可以是液晶聚合物， 还可以是聚合性液晶化合物的聚合物。就聚合性液晶化合物的聚合物来说， 只要聚合前的单体显示出液晶性就行，还可以是聚合后不显示出液晶性的 聚合物。
例如，将含有液晶化合物的液晶组合物涂布于膜基材上，并对膜基材 上的液晶组合物进行加热，使液晶化合物以液晶状态取向，由此可得到层 叠光学膜。在液晶化合物为光聚合性液晶单体的情况下，优选在膜基材上 对包含光聚合性液晶单体的液晶组合物进行加热而使液晶单体取向之后通 过照射光使液晶单体聚合或交联。
层叠光学膜在波长为450nm下的正面延迟Re(450)与波长为550nm下 的正面延迟Re(550)之比Re(450)/Re(550)可以小于1.00。
膜基材在波长为450nm下的正面延迟Re(450)与在波长为550nm下的 正面延迟Re(550)之比Re(450)/Re(550)可以是0.90～1.05。在该情况下，取 向液晶层的Re(450)/Re(550)优选比膜基材的Re(450)/Re(550)大。
通过将上述层叠光学膜与起偏器层叠，能够形成带相位差板的偏振片。 层叠光学膜及具备层叠光学膜的偏振片可用作图像显示装置用光学构件。
发明效果
以慢轴方向不平行的方式配置由可分别单独作为相位差板发挥功能的 拉伸膜基材与取向液晶层的层叠光学膜能够对延迟的波长色散进行调整， 可以用作以图像显示装置的光学补偿、防反射等为目的的层叠相位差板。
附图说明
图1是一个实施方式的层叠光学膜的剖视图。
图2是一个实施方式的偏振片的剖视图。
具体实施方式
图1是本发明的一个实施方式的层叠光学膜的剖视图。层叠光学膜10 具备与膜基材1相接地密合层叠的取向液晶层3。
[液晶化合物及液晶组合物]
就取向液晶层来说，棒状液晶化合物沿规定方向水平取向。在膜基材 上涂布液晶组合物，并对液晶组合物进行加热而使液晶化合物沿规定方向 取向，然后使取向状态固定，由此形成取向液晶层。
棒状液晶化合物可以是主链型液晶，还可以是侧链型液晶。棒状液晶 化合物可以是液晶聚合物，还可以是聚合性液晶化合物的聚合物。如果聚 合前的液晶化合物(单体)显示出液晶性，则还可以是聚合后不显示出液 晶性的化合物。
作为聚合性液晶化合物，例如可以列举出：使用聚合物粘合剂可将棒 状液晶化合物的取向状态固定的聚合性液晶化合物、具有通过聚合可将液 晶化合物的取向状态固定的聚合性官能团的聚合性液晶化合物等。其中， 优选具有光聚合性官能团的聚合性液晶化合物。
液晶化合物优选为通过加热而显现液晶性的热致液晶。热致液晶会随 着温度变化而发生晶相、液晶相、各向同性相的相转变。作为显示出热致 性的棒状液晶化合物，可以列举出：甲亚胺类、氧化偶氮类、氰基联苯类、 氰基苯酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯酯类、氰基苯基环己烷类、氰基 取代苯基嘧啶类、烷氧基取代苯基嘧啶类、苯基二噁烷类、二苯乙炔类、 烯基环己基苯甲腈类等。
光聚合性液晶化合物(液晶单体)在一分子中具有介晶基元和至少一 个光聚合性官能团。液晶单体显示出液晶性的温度(液晶相转变温度)优 选为40～200℃，更优选为50～150℃，进一步优选为55～100℃。
作为液晶单体的介晶基元，可以列举出：联苯基、苯基苯甲酸酯基、 苯基环己烷基、氧化偶氮苯基、甲亚胺基、偶氮苯基、苯基嘧啶基、二苯 基乙炔基、二苯基苯甲酸酯基、联环己烷基、环己基苯基、联三苯基等环 状结构。这些环状单元的末端可具有氰基、烷基、烷氧基、卤素基团等取 代基。
作为光聚合性官能团，可以列举出：(甲基)丙烯酰基、环氧基、乙烯 醚基等。其中，优选为(甲基)丙烯酰基。光聚合性液晶单体优选在一分 子中具有两个以上光聚合性官能团。通过使用包含两个以上光聚合性官能 团的液晶单体，在光固化后的液晶层导入桥联结构，因此取向液晶层的耐 久性趋向于提高。
作为在一分子中具有介晶基元和多个(甲基)丙烯酰基的光聚合性热 致液晶单体的一个例子，可以列举出由下述通式(I)表示的化合物。
化学式1
Figure BDA0003281276420000051
式(I)中，R为氢原子或甲基，A及D分别独立地为1,4-亚苯基或1,4- 亚环己基，B为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、4,4’-亚联苯基或4,4’-双亚环己 基，Y及Z分别独立地为-COO-、-OCO-或-O-。g及h分别独立地为2～6 的整数。
作为由上述通式(I)表示的光聚合性液晶单体的市售品，可例示出 BASF制造的“Paliocolor LC242”。
液晶组合物可包含光聚合引发剂。在通过紫外线照射而使液晶单体固 化的情况下，为了促进光固化，液晶组合物优选包含由照射光生成自由基 的光聚合引发剂(光自由基产生剂)。也可根据液晶单体的种类(光聚合性 官能团的种类)而使用光阳离子产生剂、光阴离子产生剂。光聚合引发剂 的用量相对于液晶单体100重量份为0.01～10重量份左右。除了光聚合引 发剂以外还可以使用敏化剂等。
通过将液晶单体及聚合引发剂等与溶剂混合，可制备液晶组合物。溶 剂只要可以溶解液晶单体并且不会侵蚀膜基材(或侵蚀性较低)，就没有特 别限定，可以列举出：氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、 三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯、邻二氯苯之类的卤代烃类；苯酚、对氯苯酚 之类的酚类；苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯、1,2-二甲氧基苯之类的芳香族 烃类；丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、环戊酮、2-吡咯啶酮、N- 甲基-2-吡咯啶酮之类的酮系溶剂；乙酸乙酯、乙酸丁酯之类的酯系溶剂； 叔丁醇、甘油、乙二醇、三乙二醇、乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲醚、丙 二醇、二丙二醇、2-甲基-2,4-戊二醇之类的醇系溶剂；二甲基甲酰胺、二甲 基乙酰胺之类的酰胺系溶剂；乙腈、丁腈之类的腈系溶剂；二乙醚、二丁 醚、四氢呋喃之类的醚系溶剂；乙基熔纤剂、丁基熔纤剂等。还可以使用 两种以上溶剂的混合溶剂。
液晶组合物的固体成分浓度通常为5～60重量％左右。液晶组合物还 可以包含表面活性剂、流平剂之类的添加剂。
[膜基材]
通过使用膜基材作为涂布液晶组合物的支撑体，可通过辊对辊实施从 涂布液晶组合物至基于液晶单体的基于光聚合的固化为止的一系列工序， 因此能够提高层叠光学膜的生产性。
膜基材1为拉伸膜。通过对聚合物膜进行拉伸，构成膜的聚合物的分 子链优先沿拉伸方向取向，设置于膜基材1上的取向液晶层3的液晶化合 物沿规定方向水平取向的取向调整力发挥作用。
拉伸膜的拉伸倍率只要是可发挥取向调整力的程度就行，例如为1.05 倍～5倍左右。拉伸膜还可以是双轴拉伸膜。即使为双轴拉伸膜，只要使用 纵向与横向的拉伸倍率不同的拉伸膜，就可具有使液晶化合物沿规定方向 取向的作用。
用作膜基材1的拉伸膜的正面延迟优选为10nm以上。在膜基材为具 有10nm以上的正面延迟的拉伸膜的情况下，构成膜的聚合物优先沿规定 方向取向，因此使液晶化合物沿规定方向水平取向的取向调整力容易发挥 作用。
在将膜基材1与取向液晶层3的层叠体用作层叠相位差板的情况下， 只要与层叠相位差板的光学设计相应地对膜基材1的正面延迟等进行设定 就行。膜基材1在波长为550nm下的正面延迟Re(550)例如为10～1000nm。
膜基材1的厚度没有特别限定，如果考虑操作性等，则优选为10～ 300μm左右。从使取向调整力作用于液晶化合物的观点考虑，膜基材1的 面内双折射Δn(正面延迟除以厚度所得的值)优选为1×10-5以上，更优选 为3×10-5以上，进一步优选为5×10-5以上。膜基材1的面内双折射Δn还可 以是1×10-4以上、3×10-4以上或5×10-4以上。
作为构成膜基材的聚合物材料，使用不会溶解于液晶组合物的溶剂并 且具有用于使液晶化合物取向而进行的加热时的耐热性的材料。作为聚合 物，可以列举出：聚酯、聚芳酯、聚碳酸酯之类的主链具有酯键的酯系聚 合物；聚烯烃、环状聚烯烃、纤维素系聚合物、丙烯酸系聚合物、苯乙烯 系聚合物等。
膜基材优选具有使液晶化合物与膜的拉伸方向(聚合物的取向方向) 不平行地水平取向的取向调整力。如果在具有这样的取向调整力的膜基材 上涂布液晶组合物并通过加热而成为液晶相，则通过膜基材的取向调整力 而使液晶化合物沿规定方向水平取向。
通常的聚合物的拉伸膜具有使液晶化合物沿与拉伸方向(聚合物的取 向方向)平行的方向水平取向的取向调整力。如果使棒状液晶化合物在这 样的拉伸聚合物膜上取向，则形成聚合物膜的拉伸方向与液晶化合物的取 向方向平行的层叠膜。
与此相对，通过使用具有使棒状液晶化合物与聚合物的取向方向不平 行地取向的作用的膜基材，膜基材1中的聚合物的取向方向与取向液晶层3 中的液晶化合物的取向方向成为不平行。因此，得到膜基材1的慢轴方向 与取向液晶层3的慢轴方向不平行的层叠光学膜。
作为具有使液晶化合物与拉伸方向不平行地取向的取向调整力的聚合 物，可以列举出在主链的重复单元具有不对称碳的聚合物。在主链的重复 单元具有不对称碳的聚合物通过使用具有不对称碳的化合物作为单体成分 而得到。认为：在构成膜基材的聚合物包含在主链具有不对称碳的重复单 元并且聚合物沿规定方向取向的情况下，如果使液晶性化合物在其上以液 晶相的形式取向，则在包含不对称碳(手性中心)的结构单元与液晶化合 物的相互作用下，产生使液晶性化合物沿与聚合物分子的取向方向不同的 方向取向的作用。
聚合物的种类没有特别限定，从容易控制对液晶化合物的取向调整力 的方面考虑，优选为酯系聚合物。酯系聚合物是在主链包含酯键的聚合物， 并且通过二羟基化合物(二醇)与包含羰基的化合物的缩合、加聚或酯交 换等而得到。作为酯系聚合物，可以列举出：聚酯、聚碳酸酯、聚芳酯等。 其中，从主链中的源自二醇成分的结构的比率高的方面考虑，优选为聚碳 酸酯(碳酸酯)。
作为酯系聚合物的二醇成分，可以列举出：脂环式二醇、具有环状醚 结构的二醇、脂肪族二醇、氧亚烷基二醇类、芳香族二醇等。通过使用具 有不对称碳的二醇，得到包含具有不对称碳的重复单元的聚合物。作为具 有不对称碳的二醇，例如可以列举出环状二醇。环状二醇优选为构成环的 碳原子中的至少一个为不对称碳的环状二醇，并且优选为非芳香族环状二 醇。
环状二醇的环结构可以是仅具有碳的脂环结构，还可以是包含氧、氮、 硫之类的杂原子的非芳香族杂环。作为杂环，例如可以列举出环状醚。环 状二醇的环结构可以是单环，还可以是多环。
环状二醇可以在构成环的碳原子直接键合有羟基，还可以隔着亚甲基、 亚丙基之类的亚烷基在构成环的碳原子键合有羟基。作为具有不对称碳的 环状二醇的例子，可以列举出异山梨糖醇及作为其光学异构体的异甘露糖 醇及异艾杜糖醇。
酯系聚合物除了包含不对称碳的二醇以外还可以包含不含不对称碳的 二醇作为二醇成分。
作为脂环式二醇，可以列举出：环己烷二甲醇、三环癸烷二甲醇、五 环十五烷二甲醇、十氢萘二甲醇、2,3-降冰片烷二甲醇、金刚烷二甲醇、环 己二醇、十氢萘二醇、降冰片烷二醇、金刚烷二醇等。
作为脂肪族二醇，可以列举出：乙二醇、丙二醇、丁二醇、庚二醇、 己二醇等。作为氧亚烷基二醇类，例如可以列举出：二乙二醇、三乙二醇、 四乙二醇、聚乙二醇等。作为芳香族二醇，可以列举出以2,2-双(4-羟苯基) 丙烷(＝双酚A)为代表的双酚类。
聚碳酸酯之类的酯系聚合物优选除了包含不对称碳的二醇以外还包含 脂环式二醇作为二醇成分。通过使酯系聚合物在主链包含脂环结构，聚合 物的耐热性趋向于提高。另外，通过使酯系聚合物于主链包含脂环结构， 倾向于拉伸膜的延迟显示出平坦的波长色散。在上述脂环式二醇之中，优 选为环己烷二甲醇、三环癸烷二甲醇、金刚烷二醇、五环十五烷二甲醇， 其中，优选为1,4-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,2-环己烷二甲醇、 三环癸烷二甲醇。
在酯系聚合物的二醇成分的总量100摩尔％之中，包含不对称碳的二 醇的量优选为30摩尔％以上，更优选为40摩尔％以上，进一步优选为50 摩尔％以上。包含不对称碳的二醇的比率还可以是55摩尔％以上或60摩 尔％以上。如果使包含不对称碳的二醇的量为上述范围，则对于膜基材上 的液晶化合物的取向调整力趋向于提高。可以是选自异山梨糖醇、异甘露 糖醇及异艾杜糖醇中的一种以上的二醇的量为上述范围，还可以是异山梨 糖醇的量为上述范围。
包含不对称碳的二醇的比率可以是95摩尔％以下、90摩尔％以下、85 摩尔％以下或80摩尔％以下。酯系聚合物还可以包含5摩尔％以上、10摩 尔％以上或20摩尔％以上的脂环式二醇作为二醇成分。
膜基材可包含多种酯系聚合物。另外，还可以包含除了酯系聚合物以 外的聚合物。相对于构成膜基材的树脂材料总计100重量份，在主链的重 复单元中具有不对称碳的酯系聚合物的含量优选为50重量份以上，更优选 为60重量份以上，进一步优选为70重量份以上。主链的重复单元中具有 不对称碳的酯系聚合物的含量还可以为80重量份以上、90重量份以上、95 重量份以上或100重量份。
[在膜基材上形成取向液晶层]
通过在膜基材1上涂布液晶组合物并通过加热使液晶化合物以液晶状 态取向，形成膜基材1与取向液晶层3密合层叠而成的层叠光学膜。在膜 基材上涂布液晶组合物的方法没有特别限定，可采用旋涂法、模涂法、辊 吻涂布法、凹版涂布法、反向涂布法、喷涂法、迈尔棒涂法(Meyer bar coat)、 刀辊涂布法、气刀涂布法等。通过在涂布溶液之后去除溶剂，在膜基材上 形成液晶组合物层。涂布厚度优选以使溶剂干燥后的液晶组合物层的厚度(取向液晶层的厚度)成为0.1～20μm左右的方式进行调整。
通过对形成于膜基材上的液晶组合物层进行加热而制成液晶相，液晶 化合物取向。具体来说，将液晶组合物涂布于膜基材上，然后加热至液晶 组合物的N(向列相)-I(各向同性液体相)转变温度(以下简称为N-I转 变温度)以上，使液晶组合物成为各向同性相液体状态。然后，根据需要 进行缓慢冷却而使之显现向列相。此时，期望暂时保持为呈液晶相的温度 而使液晶相畴成长而成为单畴。或者，还可以将液晶组合物涂布于膜基材 上，然后将温度保持在显现向列相的温度范围内一定时间而使液晶化合物 取向。如上所述，通过使用包含规定的聚合物的膜基材，能够使液晶化合 物沿与膜基材的拉伸方向不同的方向水平取向。
使液晶化合物取向时的加热温度根据液晶组合物的种类而适当选择就 行，通常为40～200℃左右。如果加热温度过低，则倾向于向液晶相的转变 变得不充分，如果加热温度过高，则存在取向缺陷增加的情况。加热时间 只要以液晶相畴充分成长的方式进行调整就行，通常为30秒钟～30分钟左 右。
优选通过加热使液晶化合物取向，然后冷却至玻璃转变温度以下的温 度。冷却方法没有特别限定，例如可以从加热氛围取出至室温。也可进行 空气冷却、水冷之类的强制冷却。
通过对液晶层照射光，在光聚合性液晶化合物(液晶单体)具有液晶 规则性的状态下进行光固化。照射光只要可使光聚合性液晶化合物聚合就 行，通常使用波长为250～450nm的紫外线或可见光。在液晶组合物包含 光聚合引发剂的情况下，只要选择光聚合引发剂具有灵敏度的波长的光就 行。作为照射光源，使用低压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物 灯、氙气灯、LED、黑光灯、化学灯等。为了促进光固化反应，照射光优 选在氮气之类的不活泼气体氛围中进行。
照射强度只要根据液晶组合物的组成、光聚合引发剂的添加量等来适 当进行调整就行。照射能量(累计照射光量)通常为20～10000mJ/cm2左 右，优选为50～5000mJ/cm2，更优选为100～800mJ/cm2。为了促进光固化 反应，还可以在加热条件下实施照射光。
使液晶单体光固化后得到的聚合物为非液晶性，不会发生基于温度变 化的液晶相、玻璃相、晶相的转变。因此，在使液晶单体沿规定方向取向 的状态下光固化而成的液晶层难以发生基于温度变化的分子取向的变化。 另外，取向液晶层与包含非液晶材料的膜相比双折射明显大，因此能够使 具有所期望的延迟的光学各向异性元件的厚度明显减小。取向液晶层的厚 度只要根据目标的延迟值等来设定就行，通常为0.1～20μm左右，优选为0.2～10μm，更优选为0.5～7μm。
液晶组合物向膜基材上涂布、基于加热的液晶化合物的取向及光固化 可一边将长条的膜基材沿长度方向运送，一边以辊对辊方式实施。通过以 辊对辊方式在膜基材上形成取向液晶层，可得到长条的层叠光学膜。长条 的层叠光学膜可以以卷状卷取而成为卷绕体。长条状的层叠光学膜的宽度 可以是300mm以上、500mm以上、800mm以上或1000mm以上。长条状 的层叠光学膜的长度可以是10m以上、50m以上、100m以上、300m以上 或500m以上。
如上所述，就本发明的层叠光学膜来说，取向液晶层3与拉伸膜基材1 相接，利用拉伸膜基材1的取向调整力，取向液晶层3的液晶化合物沿膜 基材1的面内方向取向(水平取向)。膜基材1的拉伸方向与取向液晶层3 中的液晶化合物的取向方向不平行。因此，膜基材1的慢轴方向与取向液 晶层3的慢轴方向不平行。
膜基材1的慢轴方向与取向液晶层3的慢轴方向所成的角例如为5～ 90°。在以膜基材1的慢轴方向为基准(0°)的情况下，取向液晶层3的慢 轴方向θ可以是5°以上、10°以上、15°以上、20°以上、30°以上或40°以上。 θ可以是45°，还可以大于45°，还可以是50°以上、60°以上或70°以上。θ 可以是90°，还可以是85°以下。
膜基材1为拉伸膜，就算以单独也能够作为相位差板发挥功能。取向 液晶层3由于液晶分子水平取向而能够以单层作为相位差板发挥功能。通 过使膜基材1的慢轴方向与取向液晶层3的慢轴方向不平行，能够调整层 叠相位差板的延迟。
例如，在膜基材1的正面延迟比取向液晶层3的正面延迟大并且膜基 材1的慢轴方向与取向液晶层3的慢轴方向正交的情况下，层叠相位差板 的正面延迟成为用膜基材1的正面延迟减去取向液晶层3的正面延迟而得 到的值。通过利用这样的特性，能够对层叠相位差板的延迟的波长色散进 行调整。相位差板的正面延迟的波长色散可以以在波长为450nm下的正面 延迟Re(450)与在波长为550nm下的正面延迟Re(550)之比Re(450)/Re(550) 来进行评价。
在膜基材1的正面延迟比取向液晶层3的正面延迟大并且膜基材1的 Re(450)/Re(550)比取向液晶层3的Re(450)/Re(550)小的情况下，可使层叠 光学膜的Re(450)/Re(550)比膜基材1单体时的Re(450)/Re(550)小。膜基材1的慢轴方向与取向液晶层3的慢轴方向未必一定正交，在角度θ大于45° 的情况下，可对基于如上所述那样的“减法”的层叠相位差板的波长色散进 行调整。在基于减法对层叠相位差板的波长色散进行调整的情况下，膜基 材1的慢轴方向与取向液晶层3的慢轴方向所成的角θ优选为50°以上，更 优选为60°以上，进一步优选为70°以上。
通过利用如上所述的正面延迟的“减法”，也可得到Re(450)/Re(550)小 于1并且波长越长则具有越大延迟的层叠相位差板。层叠相位差板的 Re(450)/Re(550)可以是0.75～0.99。层叠相位差板的Re(450)/Re(550)还可以 是0.95以下、0.92以下或0.90以下。Re(450)/Re(550)还可以是0.80以上。 延迟显示出理想的反向波长色散的相位差板的Re(450)/Re(550)为0.82。
在膜基材1单体的正面延迟的波长色散较小(例如Re(450)/Re(550)为 0.90～1.05)并且取向液晶层的Re(450)/Re(550)比膜基材的Re(450)/Re(550) 大的情况下，可得到Re(450)/Re(550)小的层叠相位差板。
膜基材1的Re(450)/Re(550)可以是0.95～1.03。取向液晶层3的 Re(450)/Re(550)越大，则基于正面延迟的减法的波长色散的调整效果越大。 取向液晶层3的Re(450)/Re(550)可以是1.05以上、1.08以上或1.10以上。
层叠光学膜的正面延迟只要根据利用目的来适当进行设定就行，例如 为10～500nm左右。在将层叠光学膜与起偏器层叠而形成圆偏振片的情况 下，层叠光学膜的Re(550)优选为90～180nm，更优选为110～160nm，进 一步优选为120～150nm。
[取向液晶层及层叠光学膜的应用]
在与膜基材1之上相接地设置有取向液晶层3的层叠光学膜10可以直 接用作层叠相位差板。
还可以从层叠光学膜10的膜基材1剥离取向液晶层3而转印至其它基 材。在从长条的层叠光学膜10剥离取向液晶层3而转印至其它基材的情况 下，也可通过辊对辊方式来实施。取向液晶层3由于在与膜基材的长度方 向不平行的方向具有慢轴，因此即使在与其它基材层叠的情况下，也可以 应用于对延迟的波长色散进行调整等。另外，还可以将取向液晶层与起偏 器层叠而形成圆偏振片、椭圆偏振片。
可以在层叠光学膜的一主面或两主面层叠起偏器而形成偏振片。图2 是在层叠光学膜10的一主面层叠有起偏器的偏振片的剖视图。就偏振片50 来说，隔着粘接剂层41在起偏器20的一主面层叠有层叠光学膜10。图2 中，层叠光学膜10的膜基材1侧的面与起偏器20贴合，但也可以取向液 晶层3侧的面与起偏器20贴合。另外，还可以在层叠光学膜10与起偏器 20之间层叠有其它膜。
隔着粘接剂层42在起偏器20的另一主面贴合有作为起偏器保护膜的 透明膜30。此外，本发明的偏振片只要在起偏器20的一主面层叠有层叠光 学膜10就行，也可以省略透明膜30。在偏振片上还可以层叠有除了层叠光 学膜及起偏器保护膜以外的光学膜。作为光学膜的具体例，可以列举出： 相位差膜、视角扩大膜、视角限制(防窥)膜、亮度提高膜之类的功能性 膜。在偏振片上还可以层叠有用于与图像显示单元等贴合的粘接剂层、粘 合剂层。
具备取向液晶层的层叠光学膜及偏振片可用作图像显示装置用光学 膜。例如，通过在图像显示单元的表面配置层叠光学膜或具备层叠光学膜 的偏振片而形成图像显示装置。
就液晶显示装置来说，出于适当转换从液晶单元向视觉确认侧射出的 光的偏振状态并提高视角特性等目的，有时会在图像显示单元(液晶单元) 与起偏器之间配置作为光学补偿膜的相位差板。就有机EL显示装置来说， 为了对外部光被金属电极层反射而看起来像镜面那样进行抑制，有时会在 单元与偏振片之间配置1/4波片。另外，通过在偏振片的视觉确认侧配置 1/4波片，使出射光成为圆偏振光，就算对于配戴有偏光太阳眼镜的视觉确 认者，也能够使其视觉确认到恰当的图像显示。
实施例
以下，举出实施例来对本发明进行更详细说明，但本发明并不限于下 述例子。
[实施例1]
＜拉伸膜基材的制作＞
使用以70：30的摩尔比包含异山梨糖醇和1,4-环己烷二甲醇作为二醇 成分的聚碳酸酯树脂的粒料，通过熔融挤出法制得了厚度为100μm的未拉 伸膜。使用拉幅拉伸机在拉伸温度131℃下沿宽度方向拉伸至1.6倍，由此 得到了宽度方向与慢轴方向一致的拉伸聚碳酸酯膜A。该膜在波长为590nm 下的正面延迟为360nm。
＜取向组合物的制备＞
将显示出向列液晶相的光聚合性液晶化合物(BASF制造的“Paliocolor LC242”)100重量份、表面活性剂(BYK-Chemie制造的“BYK-361”)0.5 重量份、光聚合引发剂(BASF制造的“Irgacure 907”)3重量份及甲苯200 重量份混合，由此制备了液晶组合物溶液A。
＜取向液晶层的形成＞
以棒式涂布机向上述拉伸聚碳酸酯膜A涂布液晶组合物A，以110℃ 加热150秒，然后冷却至室温。之后，在氮气氛围下照射紫外线而进行光 聚合，由此形成了膜厚为2.7μm的取向液晶层。
[实施例2]
＜拉伸膜基材的制作＞
使用以70：30的摩尔比包含异山梨糖醇和三环癸烷二甲醇作为二醇成 分的聚碳酸酯树脂的粒料，通过熔融挤出法制得了厚度为100μm的未拉伸 膜。使用辊拉伸机，在拉伸温度133℃下沿长度方向进行自由端单轴拉伸至 2.1倍，由此得到了长度方向与慢轴方向一致的拉伸聚碳酸酯膜B。该膜在 波长为590nm下的正面延迟为360nm。
＜取向液晶层的形成＞
使用上述拉伸聚碳酸酯膜B来代替拉伸聚碳酸酯膜A。除此以外，与 实施例1同样地在拉伸膜基材上形成了取向液晶层。
[比较例1]
＜拉伸膜基材的制作＞
使用可任意设定夹具的移动速度的线性马达式拉幅拉伸机，将厚度为 80μm的降冰片烯系树脂膜(日本瑞翁制造的“Zeonor Film”)以慢轴方向相 对于运送方向成为45°的方式进行斜向拉伸，由此得到了拉伸降冰片烯膜。 该膜在波长为590nm下的正面延迟为69nm。
＜取向组合物的制备及取向液晶层的形成＞
除了将溶剂从甲苯变更为甲乙酮以外，与实施例1同样地制备了液晶 组合物溶液B。在上述拉伸降冰片烯膜上涂布液晶组合物B，与实施例1 同样地进行加热、冷却及光聚合，由此形成了取向液晶层。
[评价]
就延迟及慢轴方向的测定来说，使用偏振光/相位差测定系统 (Axometrics制造，制品名“AxoScan”)并在23℃的环境中进行了测定。延 迟的值如果无特别记载，则是波长为550nm的测定值。就取向液晶层(单 体)的测定来说，将取向液晶层转印至表面设置有粘合剂的玻璃板的附设 有粘合剂的一面，并将膜基材剥离去除，将由此得到的试样用作延迟测定 用试样。
＜液晶层的取向性＞
实施例1及实施例2的取向液晶层的慢轴方向相对于膜基材的慢轴方 向为80°。以慢轴方向为中心在-70°～+70°的范围使试样旋转而测得了每10° 的延迟，结果是以旋转角0°(垂直入射)为中心，正侧与负侧的延迟呈大 致对称。由这些结果确认了：就实施例1及实施例2来说，拉伸膜基材上 的取向液晶层沿相对于膜基材的慢轴为80°的方向水平取向。
比较例1的取向液晶层的慢轴方向与膜基材(斜向拉伸膜)的慢轴方 向平行。与上述同样地，以慢轴方向为中心在-70°～+70°的范围使试样旋转 而测得了延迟，结果是正侧与负侧的延迟呈大致对称，因此确认了：液晶 化合物沿与膜基材的慢轴平行的方向水平取向。
＜正面延迟的波长色散＞
实施例1的层叠相位差膜在波长为450nm下的正面延迟Re(450)为 118nm，在波长为550nm下的正面延迟Re(550)为132nm，Re(450)/Re(550) 为0.89，并显示出反向波长色散特性。实施例1的拉伸膜基材(聚碳酸酯 膜A)单体的Re(450)为372nm，Re(550)为362nm，Re(450)/Re(550)为1.02， 可知：通过在拉伸膜基材上形成慢轴方向呈80°倾斜地水平取向的取向液晶 层，Re(450)/Re(550)变小。实施例2的层叠相位差膜也与实施例1同样， Re(450)/Re(550)为0.89，通过在拉伸膜基材(聚碳酸酯膜B)上形成慢轴方 向呈80°倾斜地水平取向的取向液晶层，Re(450)/Re(550)变小。
符号说明
1 膜基材
3 取向液晶层
10 层叠光学膜
20 起偏器
30 透明膜
41、42 粘接剂层
50 偏振片

Claims (14)

1.一种层叠光学膜，其在膜基材上具备棒状液晶化合物水平取向而成的取向液晶层，
其中，所述膜基材是沿至少一个方向拉伸而成的聚合物膜，
所述膜基材与所述取向液晶层相接，
所述膜基材的慢轴方向与所述取向液晶层的慢轴方向不平行。
2.根据权利要求1所述的层叠光学膜，其中，所述膜基材包含在主链的重复单元具有不对称碳的聚合物。
3.根据权利要求2所述的层叠光学膜，其中，所述膜基材包含具有酯键的酯系聚合物，
其包含具有不对称碳的环状二醇作为所述酯的二醇成分。
4.根据权利要求3所述的层叠光学膜，其中，包含所述不对称碳的环状二醇包含选自异山梨糖醇、异甘露糖醇及异艾杜糖醇中的一种以上。
5.根据权利要求3或4所述的层叠光学膜，其进一步包含脂环式二醇作为所述酯的二醇成分。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的层叠光学膜，其中，所述酯系聚合物为聚碳酸酯。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的层叠光学膜，其中，所述棒状液晶化合物为光聚合性热致液晶化合物的聚合物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的层叠光学膜，其在波长为450nm下的正面延迟Re(450)与在波长为550nm下的正面延迟Re(550)之比Re(450)/Re(550)为0.75～0.99。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的层叠光学膜，其中，所述膜基材在波长为550nm下的正面延迟Re(550)比所述取向液晶层在波长为550nm下的正面延迟Re(550)大，
所述膜基材在波长为450nm下的正面延迟Re(450)与在波长为550nm下的正面延迟Re(550)之比Re(450)/Re(550)为0.90～1.05，
所述取向液晶层的Re(450)/Re(550)比所述膜基材的Re(450)/Re(550)大。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的层叠光学膜，其中，所述膜基材的慢轴方向与所述取向液晶层的慢轴方向所成的角大于45°。
11.一种偏振片，其是权利要求1至10中任一项所述的层叠光学膜与起偏器层叠而成的。
12.一种图像显示装置，其在图像显示单元的表面具备权利要求1至10中任一项所述的层叠光学膜。
13.权利要求1至10中任一项所述的层叠光学膜的制造方法，其中，将含有液晶化合物的液晶组合物涂布于膜基材上，
对所述膜基材上的液晶组合物进行加热，并使液晶化合物以液晶状态取向。
14.根据权利要求13所述的层叠光学膜的制造方法，其中，所述液晶化合物为光聚合性液晶单体，
使所述光聚合性液晶单体在所述膜基材上取向，然后通过照射光使所述液晶单体聚合或交联。
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