CN114245875A - 光学各向异性层的制造方法、层叠体的制造方法、带偏振器的光学各向异性层的制造方法、带偏振器的层叠体的制造方法、组合物、光学各向异性层 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液晶化合物的取向状态被固定且沿厚度方向具有多个液晶化合物的取向状态不同的区域的光学各向异性层的简便的制造方法、层叠体的制造方法、带偏振器的光学各向异性层的制造方法、带偏振器的层叠体的制造方法、组合物及光学各向异性层。本发明的光学各向异性层的制造方法包括:工序1,将组合物层形成于基板上,所述组合物层包含至少包含感光性手性试剂的手性试剂及聚合性液晶化合物;工序2,对组合物层实施加热处理以使组合物层中的液晶化合物取向;工序3,在工序2之后,在氧浓度为1体积%以上的条件下,对组合物层进行光照射;及工序4,对组合物层实施固化处理而形成光学各向异性层,并且在加热条件下实施工序3,或者进一步包括在工序3与工序4之间对组合物层实施加热处理的工序5,手性试剂的合计含量为规定量。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学各向异性层的制造方法、层叠体的制造方法、带偏振器的光学各向异性层的制造方法、带偏振器的层叠体的制造方法、组合物及光学各向异性层。
背景技术
具有折射率各向异性的相位差层(光学各向异性层)适用于显示装置的防反射膜及液晶显示装置的光学补偿膜等各种用途中。
作为光学各向异性层,如专利文献1所述,公开有由多个层构成的层叠型光学各向异性层。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5960743号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
以往,在制造如专利文献1所述的光学各向异性层时,通过对每一层进行涂布而形成层叠的光学各向异性层,因此存在生产率低且成本变高等问题。
并且,期望如下光学各向异性层:在厚度方向上具有多个液晶化合物的取向状态不同的区域,并且在层内不易产生剥离。
鉴于上述情况,本发明的课题在于,提供一种液晶化合物的取向状态被固定且沿厚度方向具有多个液晶化合物的取向状态不同的区域的光学各向异性层的简便的制造方法。
并且,本发明的课题还在于,提供一种光学各向异性层,其在厚度方向上具有多个液晶化合物的取向状态不同的区域,并且在层内不易产生剥离。
并且,本发明的课题还在于,提供一种层叠体的制造方法、带偏振器的光学各向异性层的制造方法、带偏振器的层叠体的制造方法及组合物。
用于解决技术课题的手段
本发明人等对现有技术的问题点进行深入研究的结果,发现通过以下结构能够解决上述课题。
(1)一种光学各向异性层的制造方法,所述制造方法包括:
工序1,将组合物层形成于基板上,所述组合物层包含至少包含通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂的手性试剂及具有聚合性基团的液晶化合物;
工序2,对组合物层实施加热处理以使组合物层中的液晶化合物取向;
工序3,在工序2之后,在氧浓度为1体积%以上的条件下,对组合物层进行光照射;
工序4,对已实施光照射的组合物层实施固化处理而固定液晶化合物的取向状态以形成沿厚度方向具有多个液晶化合物的取向状态不同的区域的光学各向异性层,
在加热条件下实施工序3,或者进一步包括在工序3与工序4之间对组合物层实施加热处理的工序5,
手性试剂的合计含量相对于液晶化合物的总质量为5.0质量%以下。
(2)根据(1)所述的光学各向异性层的制造方法,其中,手性试剂的合计含量相对于液晶化合物的总质量为1.0质量%以下。
(3)根据(1)或(2)所述的光学各向异性层的制造方法,其中,组合物层包含2种以上的手性试剂,
工序1中的组合物层中的2种以上的手性试剂的加权平均螺旋扭转力的绝对值为0.0~0.5μm-1。
(4)根据(3)所述的光学各向异性层的制造方法,其中,光学各向异性层沿厚度方向具有:第1区域,将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成;及第2区域,将均匀取向的液晶化合物的取向状态固定而成。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的光学各向异性层的制造方法,其中,工序3中的光照射的照射量为300mJ/cm2以下。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的光学各向异性层的制造方法,其中,通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂具有联萘部分结构、异山梨醇部分结构及异甘露糖醇部分结构中的任一个部分结构。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的光学各向异性层的制造方法,其中,通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂具有能够进行光异构化的双键。
(8)一种层叠体的制造方法,其将通过(1)至(7)中任一项所述的制造方法而获得的光学各向异性层与C板进行层叠而获得层叠体。
(9)一种带偏振器的光学各向异性层的制造方法,其将通过(1)至(7)中任一项所述的制造方法而获得的光学各向异性层与偏振器进行层叠而获得带偏振器的光学各向异性层。
(10)一种带偏振器的层叠体的制造方法,其将通过(8)所述的制造方法而获得的层叠体与偏振器进行层叠而获得带偏振器的层叠体。
(11)一种组合物,其包含至少包含通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂的手性试剂及具有聚合性基团的液晶化合物,
手性试剂的合计含量相对于液晶化合物的总质量为5.0质量%以下。
(12)根据(11)所述的组合物,其包含2种以上的手性试剂,
2种以上的手性试剂的加权平均螺旋扭转力的绝对值为0.0~0.5μm-1。
(13)一种光学各向异性层,其使用液晶化合物而形成,其中,
光学各向异性层包含流平剂,
一边从光学各向异性层的一个表面朝向另一个表面照射离子束,一边利用飞行时间型二次离子质谱法分析光学各向异性层的深度方向的成分而获得源自流平剂的二次离子强度在深度方向上的分布(profile),在光学各向异性层的一个表面上的源自流平剂的二次离子强度及光学各向异性层的另一个表面上的源自流平剂的二次离子强度中,将源自流平剂的二次离子强度大的设为第1强度且将成为第1强度的1/1000的二次离子强度设为第2强度,并且在将在分布中表示第2强度的最靠一个表面侧的深度位置设为第1位置且将在分布中表示第2强度的最靠另一个表面侧的深度位置设为第2位置时,在第1位置与第2位置之间的区域中的任一深度中均未观测到第1强度的1/500以上的源自流平剂的二次离子强度,
光学各向异性层满足以下的必要条件1或必要条件2。
必要条件1:光学各向异性层沿厚度方向具有:将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域;及将均匀取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域。
必要条件2:光学各向异性层沿厚度方向具有多个将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域,多个区域中的液晶化合物的扭曲角度分别不同。
发明效果
根据本发明,能够提供一种液晶化合物的取向状态被固定且沿厚度方向具有多个液晶化合物的取向状态不同的区域的光学各向异性层的简便的制造方法。
根据本发明,能够提供一种光学各向异性层,其在厚度方向上具有多个液晶化合物的取向状态不同的区域,并且在层内不易产生剥离。
并且,根据本发明,能够提供一种层叠体的制造方法、带偏振器的光学各向异性层的制造方法、带偏振器的层叠体的制造方法及组合物。
附图说明
图1是用于说明本发明的第1实施方式的工序1的一例的组合物层的剖视图。
图2是用于说明本发明的第1实施方式的工序2的一例的组合物层的剖视图。
图3是用于说明实施了本发明的第1实施方式的工序5时的一例的组合物层的剖视图。
图4是标绘了关于手性试剂A及手性试剂B的每一个的螺旋扭转力(HT P:HelicalTwisting Power)(μm-1)×浓度(质量%)与光照射量(mJ/cm2)的关系的图表的示意图。
图5是标绘了在同时使用手性试剂A及手性试剂B的体系中加权平均螺旋扭转力(μm-1)与光照射量(mJ/cm2)的关系的图表的示意图。
图6是用于说明本发明的第1实施方式的工序1的另一例的组合物层的剖视图。
图7是用于说明实施了本发明的第1实施方式的工序5时的另一例的组合物层的剖视图。
图8是表示本发明的层叠体的一实施方式的剖视图。
图9是表示本发明的带偏振器的光学各向异性层的一实施方式的剖视图。
图10是用于说明利用飞行时间型二次离子质谱法(TOF-SIMS)分析光学各向异性层的深度方向的成分而检测到的源自流平剂的二次离子强度在深度方向上的分布的概略图。
图11是表示图10的光学各向异性层的一例的概略图。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。另外,在本说明书中,用“~”表示的数值范围是指将“~”前后所记载的数值作为下限值及上限值而包含的范围。首先,对本说明书中所使用的术语进行说明。
除非另有说明,则慢轴为在550nm下的定义。
在本发明中,Re(λ)及Rth(λ)分别表示波长λ下的面内的延迟及厚度方向上的延迟。除非另有说明,则波长λ设为550nm。
在本发明中,Re(λ)及Rth(λ)为利用AxoScan(Axometrics公司制)在波长λ下进行测量而获得的值。通过在AxoScan中输入平均折射率((nx+ny+nz)/3)和膜厚(d(μm))来计算
慢轴方向(°)
Re(λ)=R0(λ)
Rth(λ)=((nx+ny)/2-nz)×d。
另外,R0(λ)显示为利用AxoScan计算的数值,但是表示Re(λ)。
在本说明书中,关于折射率nx、ny及nz,使用阿贝折射仪(NAR-4T、AT AGO CO.,LTD.制),并使用钠灯(λ=589nm)作为光源进行测量。并且,在测量波长依赖性的情况下,能够利用多波长阿贝折射仪DR-M2(ATAGO CO.,LTD.制)与干涉滤光器组合而进行测量。
并且,能够使用聚合物手册(JOHN WILEY&SONS,INC)及各种光学膜的目录的值。将主要光学膜的平均折射率的值例示于以下:纤维素酰化物(1.48)、环烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)及聚苯乙烯(1.59)。
本说明书中的“光”表示活化光线或放射线,例如表示汞灯的明线光谱、以准分子激光为代表的远紫外线、极紫外线(EUV光:Extreme Ultraviolet)、X射线、紫外线及电子束(EB:Electron Beam)等。其中,优选紫外线。
在本说明书中,“可见光”是指380~780nm的光。并且,在本说明书中,在对测量波长没有特别描述的情况下,测量波长为550nm。
在本说明书中,在光学各向异性层中液晶化合物扭曲取向的情况下,其扭曲角优选超过0°且小于360°。
作为本发明的光学各向异性层的制造方法的特征点,可以举出使用规定量的手性试剂的点及实施规定工序的点,所述手性试剂至少包含通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂。
如在后段进行详细叙述,在本发明中,首先,使组合物层中的液晶化合物取向。在所形成的组合物层的基板侧的一部分的区域中氧浓度低,在与基板侧相反的一侧的表面侧的其他区域中氧浓度高。因此,在若对这种组合物层进行光照射,则氧浓度高的区域中,难以进行液晶化合物的聚合,通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂感光,手性试剂的螺旋扭转力发生变化。因此,通过之后的加热处理而液晶化合物的取向状态发生变化。相对于此,在组合物层中的氧浓度低的区域中,优先进行液晶化合物的聚合,光照射前的液晶化合物的取向状态被固定。作为结果,可以制造沿厚度方向具有多个被固定的液晶化合物的取向状态不同的区域的光学各向异性层。
以下,对本发明的光学各向异性层的制造方法的优选方式进行详细叙述。
<<第1实施方式>>
本发明的光学各向异性层的制造方法的第1实施方式包括以下的工序1~工序5。
工序1:将组合物层形成于基板上的工序,所述组合物层包含至少包含通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂的手性试剂及具有聚合性基团的液晶化合物
工序2:对组合物层实施加热处理以使组合物层中的液晶化合物取向的工序
工序3:在工序2之后,在氧浓度为1体积%以上的条件下,对组合物层进行光照射的工序
工序5:在工序3与后述工序4之间对组合物层实施加热处理的工序
工序4:对已实施光照射的组合物层实施固化处理而固定液晶化合物的取向状态以形成沿厚度方向具有多个液晶化合物的取向状态不同的区域的光学各向异性层的工序
另外,手性试剂的合计含量相对于液晶化合物的总质量为5.0质量%以下。
以下,对上述各工序的步骤进行详细叙述。
另外,上述第1实施方式具有工序5,但是如后述,也可以为不实施工序5而在加热条件下实施工序3的方式。
<工序1>
工序1为将组合物层形成于基板上的工序,所述组合物层包含至少包含通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂的手性试剂及具有聚合性基团的液晶化合物。通过实施本工序,可以形成实施后述光照射处理的组合物层。
以下,首先,对本工序中所使用的材料进行详细叙述之后,对工序的步骤进行详细叙述。
(手性试剂)
工序1的组合物层包含至少包含通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂的手性试剂。首先,对通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂进行详细叙述。
另外,手性试剂的螺旋扭转力(HTP)为表示下述式(X)所表示的螺旋取向能力的因子。
式(X)HTP=1/(螺旋节距的长度(单位:μm)×手性试剂相对于液晶化合物的浓度(质量%))[μm-1]
螺旋节距的长度是指胆甾醇型液晶相的螺旋结构的节距P(=螺旋的周期)的长度,能够利用液晶便览(MARUZEN GROUP出版)的196页中所记载的方法进行测量。
通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂(以下,也简称为“手性试剂A”。)可以为液晶性,也可以为非液晶性。手性试剂A通常包含不对称碳原子的情况较多。另外,手性试剂A可以为不包含不对称碳原子的轴向不对称化合物或表面不对称化合物。
手性试剂A可以为通过光照射而螺旋扭转力增加的手性试剂,也可以为螺旋扭转力减少的手性试剂。其中,优选为通过光照射而螺旋扭转力减少的手性试剂。
另外,在本说明书中,“螺旋扭转力的增加及减少”表示将手性试剂A的初始(光照射前)的螺旋方向设为“正”时的增减。因此,在通过光照射而螺旋扭转力不断减少且超过0而螺旋方向成为“负”的情况下(即,扭转与初始(光照射前)的螺旋方向相反的螺旋方向的螺旋的情况下),也对应于“螺旋扭转力减少的手性试剂”。
作为手性试剂A,可以举出所谓的光反应型手性试剂。光反应型手性试剂为如下化合物:具有手性部位和通过光照射而结构发生变化的光反应部位,例如,根据照射量使液晶化合物的扭曲力显著变化。
作为通过光照射而结构发生变化的光反应部位的例,可以举出光致变色化合物(内田欣吾、入江正浩、化学工业、vol.64、640p,1999、内田欣吾、入江正浩、精细化学、vol.28(9)、15p,1999)等。并且,上述结构发生变化表示通过向光反应部位照射光而产生的分解、加成反应、异构化、消旋化、[2+2]光环化及二聚反应等,上述结构发生变化可以是不可逆的。并且,作为手性部位,例如相当于野平博之、化学总论、No.22液晶的化学、73p:1994中所记载的不对称碳等。
作为手性试剂A,例如可以举出日本特开2001-159709号公报的0044~0047段中所记载的光反应型手性试剂、日本特开2002-179669号公报的0019~0043段中所记载的光学活性化合物、日本特开2002-179633号公报的0020~0044段中所记载的光学活性化合物、日本特开2002-179670号公报的0016~0040段中所记载的光学活性化合物、日本特开2002-179668号公报的0017~0050段中所记载的光学活性化合物、日本特开2002-180051号公报的0018~0044段中所记载的光学活性化合物、日本特开2002-338575号公报的0016~0055段中所记载的光学活性异山梨醇衍生物、日本特开2002-080478号公报的0023~0032段中所记载的光反应型光学活性化合物、日本特开2002-080851号公报的0019~0029段中所记载的光反应型手性试剂、日本特开2002-179681号公报的0022~0049段中所记载的光学活性化合物、日本特开2002-302487号公报的0015~0044段中所记载的光学活性化合物、日本特开2002-338668号公报的0015~0050段中所记载的光学活性聚酯、日本特开2003-055315号公报的0019~0041段中所记载的联萘酚(binaphthyl)衍生物、日本特开2003-073381号公报的0008~0043段中所记载的光学活性俘精酸酐(Fulgide)化合物、日本特开2003-306490号公报的0015~0057段中所记载的光学活性异山梨醇衍生物、日本特开2003-306491号公报的0015~0041段中所记载的光学活性异山梨醇衍生物、日本特开2003-313187号公报的0015~0049段中所记载的光学活性异山梨醇衍生物、日本特开2003-313188号公报的0015~0057段中所记载的光学活性异甘露糖醇衍生物、日本特开2003-313189号公报的0015~0049段中所记载的光学活性异山梨醇衍生物、日本特开2003-313292号公报的0015~0052段中所记载的光学活性聚酯/酰胺、WO2018/194157号公报的0012~0053段中所记载的光学活性化合物及日本特开2002-179682号公报的0020~0049段中所记载的光学活性化合物等。
作为手性试剂A,其中,优选为至少具有光异构化部位的化合物,光异构化部位更优选具有能够进行光异构化的双键。作为上述具有能够进行光异构化的双键的光异构化部位,从容易发生光异构化且光照射前后的螺旋扭转力差大等的观点而言,优选为肉桂酰部位、查耳酮部位、偶氮苯部位或芪部位,进一步从可见光的吸收小等的观点而言,更优选为肉桂酰部位、查耳酮部位或芪部位。另外,光异构化部位对应于上述通过光照射而结构发生变化的光反应部位。
并且,从初始(光照射前)的螺旋扭转力高且基于光照射的螺旋扭转力的变化量更优异的观点而言,手性试剂A优选具有反式的能够进行光异构化的双键。
并且,从初始(光照射前)的螺旋扭转力低且基于光照射的螺旋扭转力的变化量更优异的观点而言,手性试剂A优选具有顺式的能够进行光异构化的双键。
手性试剂A优选具有选自联萘部分结构、异山梨醇部分结构(源自异山梨醇的部分结构)及异甘露糖醇部分结构(源自异甘露糖醇的部分结构)中的任一个部分结构。另外,联萘部分结构、异山梨醇部分结构及异甘露糖醇部分结构分别是指以下结构。
联萘部分结构中的实线和虚线平行的部分表示单键或双键。另外,在以下所示的结构中,*表示键合位置。
[化学式1]
手性试剂A可以具有聚合性基团。聚合性基团的种类并无特别限制,优选为能够进行加成聚合反应的官能团,更优选为聚合性烯属不饱和基团或环聚合性基团,进一步优选为(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基或烯丙基。
作为手性试剂A,优选为式(C)所表示的化合物。
式(C) R-L-R
R分别独立地表示具有选自包括肉桂酰部位、查耳酮部位、偶氮苯部位及芪部位的组中的至少1个部位的基团。
L表示从式(D)所表示的结构去除2个氢原子而形成的2价的连结基团(从上述联萘部分结构去除2个氢原子而形成的2价的连结基团)、式(E)所表示的2价的连结基团(由上述异山梨醇部分结构构成的2价的连结基团)或式(F)所表示的2价的连结基团(由上述异甘露糖醇部分结构构成的2价的连结基团)。
在式(E)及式(F)中,*表示键合位置。
[化学式2]
在工序1中,至少可以使用上述手性试剂A。工序1可以为使用2种以上的手性试剂A的方式,也可以为使用至少1种手性试剂A和至少1种通过光照射而螺旋扭转力不会发生变化的手性试剂(以下,也简称为“手性试剂B”。)的方式。
手性试剂B可以为液晶性,也可以为非液晶性。手性试剂B通常包含不对称碳原子的情况较多。另外,手性试剂B可以为不包含不对称碳原子的轴向不对称化合物或表面不对称化合物。
手性试剂B可以具有聚合性基团。作为聚合性基团的种类,可以举出手性试剂A可以具有的聚合性基团。
作为手性试剂B,能够使用公知的手性试剂。
手性试剂B优选为扭转与上述手性试剂A相反方向的螺旋的手性试剂。即,例如在通过手性试剂A扭转的螺旋向右的情况下,通过手性试剂B扭转的螺旋向左。
手性试剂A及手性试剂B的摩尔吸光系数并无特别限制,但是后述工序3中照射的光的波长(例如,365nm)下的摩尔吸光系数优选为100~100,000L/(mol·cm),优选为500~50,000L/(mol·cm)。
组合物层中的手性试剂A及手性试剂B的各含量能够根据要形成的光学各向异性层的特性(例如,延迟或波长色散)适当设定。另外,光学各向异性层中的液晶化合物的扭曲角大程度上依赖于手性试剂A及手性试剂B的种类及其添加浓度,因此通过调节这些,能够获得所期望的扭曲角。
组合物层中的上述手性试剂A的含量并无特别限制,但是从液晶化合物容易均匀取向的观点而言,相对于液晶化合物的总质量优选为5.0质量%以下,更优选为3.0质量%以下,进一步优选为2.0质量%以下,尤其优选小于1.0质量%,最优选为0.8质量%以下,尤其最优选为0.5质量%以下。下限并无特别限制,但是优选为0.01质量%以上,更优选为0.02质量%以上,进一步优选为0.05质量%以上。
另外,上述手性试剂A可以单独使用1种,也可以同时使用2种以上。在同时使用2种以上的上述手性试剂A的情况下,合计含量优选在上述范围内。
组合物层中的上述手性试剂B的含量并无特别限制,但是从液晶化合物容易均匀取向的观点而言,相对于液晶化合物的总质量优选为5.0质量%以下,更优选为3.0质量%以下,进一步优选为2.0质量%以下,尤其优选小于1.0质量%,最优选为0.8质量%以下,尤其最优选为0.5质量%以下。下限并无特别限制,但是优选为0.01质量%以上,更优选为0.02质量%以上,进一步优选为0.05质量%。
另外,上述手性试剂B可以单独使用1种,也可以同时使用2种以上。在同时使用2种以上的上述手性试剂B的情况下,合计含量优选在上述范围内。
组合物层中的手性试剂的合计含量(所有手性试剂的总含量)相对于液晶化合物的总质量为5.0质量%以下。其中,从本发明的效果更优异的观点而言,优选为4.0质量%以下,更优选为2.0质量%以下,进一步优选为1.0质量%以下。下限并无特别限制,但是优选为0.01质量%以上,更优选为0.02质量%以上,进一步优选为0.05质量%以上。
(液晶化合物)
工序1的组合物层包含具有聚合性基团的液晶化合物。
关于液晶化合物的种类,并无特别限制。通常,液晶化合物能够根据其形状分类为棒状类型(棒状液晶化合物)和圆盘状类型(盘状液晶化合物)。而且,液晶化合物能够分类为低分子类型和高分子类型。高分子通常是指聚合度为100以上的化合物(高分子物理/相变动力学,土井正男著,2页,岩波书店,1992)。在本发明中,也能够使用任意的液晶化合物,但是优选使用棒状液晶化合物或盘状液晶化合物,更优选使用棒状液晶化合物。可以使用2种以上的棒状液晶化合物、2种以上的盘状液晶化合物或棒状液晶化合物与盘状液晶化合物的混合物。
另外,作为棒状液晶化合物,例如能够优选使用日本特表平11-513019号公报的权利要求1或日本特开2005-289980号公报的0026~0098段中所记载的棒状液晶化合物。
作为盘状液晶化合物,例如能够优选使用日本特开2007-108732号公报的0020~0067段或日本特开2010-244038号公报的0013~0108段中所记载的盘状液晶化合物。
液晶化合物所具有的聚合性基团的种类并无特别限制,优选为能够进行加成聚合反应的官能团,更优选为聚合性烯属不饱和基团或环聚合性基团,进一步优选为(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基或烯丙基。
另外,在本发明中所制造的光学各向异性层为具有聚合性基团的液晶化合物(具有聚合性基团的棒状液晶化合物或盘状液晶化合物)通过聚合等被固定而形成的层,在形成为层之后不再需要显示液晶性。
组合物层中的液晶化合物的含量并无特别限制,但是从容易控制液晶化合物的取向状态的观点而言,相对于组合物层的总质量优选为60质量%以上,更优选为70质量%以上。上限并无特别限制,但是优选为99质量%以下,更优选为97质量%以下。
(其他成分)
组合物层可以包含除了上述手性试剂及液晶化合物以外的其他成分。
例如,组合物层可以包含聚合引发剂。在组合物层包含聚合引发剂的情况下,更有效地进行具有聚合性基团的液晶化合物的聚合。
作为聚合引发剂,可以举出公知的聚合引发剂,可以举出光聚合引发剂及热聚合引发剂,优选为光聚合引发剂。尤其,优选为对在后述工序4中照射的光进行感光的聚合引发剂。
并且,聚合引发剂优选在工序3中照射的光的波长中最大的摩尔吸光系数相对于在工序4中照射的光的波长中最大的摩尔吸光系数为0.1倍以下。
组合物层中的聚合引发剂的含量并无特别限制,但是相对于组合物层的总质量优选为0.01~20质量%,更优选为0.5~10质量%。
组合物层可以包含与具有聚合性基团的液晶化合物不同的聚合性单体。作为聚合性单体,可以举出自由基聚合性化合物及阳离子聚合性化合物,优选为多官能性自由基聚合性单体。作为聚合性单体,例如可以举出日本特开2002-296423号公报中的0018~0020段中所记载的聚合性单体。
组合物层中的聚合性单体的含量并无特别限制,但是相对于液晶化合物总质量优选为1~50质量%,更优选为5~30质量%。
组合物层可以包含表面活性剂。作为表面活性剂,可以举出以往公知的化合物,优选为氟系化合物。具体而言,例如可以举出日本特开2001-330725号公报中的0028~0056段中所记载的化合物及日本专利申请2003-295212号公报中的0069~0126段中所记载的化合物。
组合物层可以包含聚合物。作为聚合物,可以举出纤维素酯。作为纤维素酯,可以举出日本特开2000-155216号公报中的0178段中所记载的纤维素酯。
组合物层中的聚合物的含量并无特别限制,但是相对于液晶化合物总质量优选为0.1~10质量%,更优选为0.1~8质量%。
除了上述以外,组合物层还可以包含促进水平取向或垂直取向的添加剂(取向控制剂)以使液晶化合物成为水平取向状态或垂直取向状态。
组合物层可以包含流平剂。
流平剂并无特别限制,从容易形成后述流平剂的分布的观点而言,优选为氟系流平剂或硅系流平剂,更优选为氟系流平剂。
氟系流平剂为具有氟原子的流平剂,优选具有氟代脂肪族基团。
氟系流平剂优选具有式(1)所表示的重复单元。
[化学式3]
式(1)中,R1表示氢原子、卤原子或甲基。
L1表示单键或2价的连结基团。2价的连结基团并无特别限制,例如可以举出2价的烃基(例如,碳原子数1~10的亚烷基、碳原子数1~10的亚烯基及碳原子数1~10的亚炔基等2价的脂肪族烃基以及亚芳基等2价的芳香族烃基)、2价的杂环基、-O-、-S-、-NH-、-CO-或将这些组合而成的基团(例如,-CO-O-、-O-2价的烃基-、-(O-2价的烃基)m-O-(m表示1以上的整数)及-O-CO-2价的烃基-等)。
n表示1~18的整数,优选为4~12的整数,更优选为6~8的整数。
X为氢原子或氟原子。
作为式(1)所表示的重复单元,从容易形成后述流平剂的分布的观点而言,优选为式(2)所表示的重复单元。
[化学式4]
式(2)中,R1、n及X的定义与上述式(1)中的各基团的定义相同。
Y表示氧原子、硫原子或-N(R2)-。R2表示氢原子或可以具有取代基的碳原子数1~8的烷基。
m表示1~6的整数,优选为1~3的整数。
氟系流平剂可以仅具有1种式(1)所表示的重复单元,也可以具有2种以上。
氟系流平剂中的式(1)所表示的重复单元的含量并无特别限制,从容易形成后述流平剂的分布的观点而言,相对于氟系流平剂的所有重复单元优选为20~100质量%,更优选为30~95质量%。
在氟系流平剂具有2种以上的式(1)所表示的重复单元的情况下,其合计含量优选在上述范围内。
氟系流平剂可以具有除了式(1)所表示的重复单元以外的其他重复单元。
作为其他重复单元,例如可以具有包含亲水性基团(例如,聚(氧化烯)基、羟基等)的重复单元。
氟系流平剂可以具有式(3)所表示的重复单元。
[化学式5]
R3表示氢原子、卤原子或甲基。
L2表示单键或2价的连结基团。2价的连结基团的定义如上所述。
L3表示亚烷基。亚烷基的碳原子数优选为2~3。
p表示4~20的整数,优选为5~15的整数。
R4表示氢原子或取代基。作为取代基,例如可以举出烷基、烷氧基、卤原子、芳基、氰基、羟基、氨基或将这些组合而成的基团(例如,-亚烷基-OH等)。
氟系流平剂可以仅具有1种式(3)所表示的重复单元,也可以具有2种以上。
氟系流平剂中的式(3)所表示的重复单元的含量并无特别限制,从容易形成后述流平剂的分布的观点而言,相对于氟系流平剂的所有重复单元优选为2~70质量%,更优选为5~60质量%。
在氟系流平剂具有2种以上的式(3)所表示的重复单元的情况下,其合计含量优选在上述范围内。
氟系流平剂的重均分子量并无特别限制,但是从容易形成后述流平剂的分布的观点而言,优选为3000~30000,更优选为5000~25000。
作为硅系流平剂,优选为包含多个二烷基甲硅烷氧基单元作为重复单元的流平剂。
组合物层中的流平剂的含量并无特别限制,但是从可以获得在所获得的光学各向异性层内更不易产生剥离的光学各向异性层的观点而言,相对于组合物层的总质量优选为0.010~5.000质量%,更优选为0.020~2.000质量%。
(基板)
基板为支承组合物层的板。
作为基板,优选为透明基板。另外,透明基板是指可见光的透射率为60%以上的基板,其透射率优选为80%以上,更优选为90%以上。
基板的波长550nm下的厚度方向的延迟值(Rth(550))并无特别限制,但是优选为-110~110nm,更优选为-80~80nm。
基板的波长550nm下的面内的延迟值(Re(550))并无特别限制,但是优选为0~50nm,更优选为0~30nm,进一步优选为0~10nm。
作为形成基板的材料,优选为光学性能透明性、机械的强度、热稳定性、水分屏蔽性及各向同性等优异的聚合物。
作为能够用作基板的聚合物膜,例如可以举出纤维素酰化物膜(例如,三醋酸纤维素膜(折射率1.48)、二醋酸纤维素膜、醋酸丁酸纤维素膜、醋酸丙酸纤维素膜)、聚乙烯及聚丙烯等聚烯烃膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯及聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯膜、聚醚砜膜、聚甲基丙烯酸甲酯等聚丙烯膜、聚氨酯膜、聚碳酸酯膜、聚砜膜、聚醚膜、聚甲基戊烯膜、聚醚酮膜、(甲基)丙烯腈膜以及具有脂环式结构的聚合物的膜(降冰片烯系树脂(ARTON:产品名称、JSR Corporation.制、非晶质聚烯烃(ZEONEX:产品名称、Zeon Corporat ion制)))。
其中,作为聚合物膜的材料,优选为三乙酰纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯或具有脂环式结构的聚合物,更优选为三乙酰纤维素。
基板可以包含各种添加剂(例如,光学的各向异性调整剂、波长色散调整剂、微粒、增塑剂、防紫外线剂、劣化抑制剂、剥离剂等)。
基板的厚度并无特别限制,但是优选为10~200μm,更优选为10~100μm,进一步优选为20~90μm。并且,基板可以由多片层叠而形成。为了改善基板与设置于基板上的层的粘接,可以对基板的表面实施表面处理(例如,辉光放电处理、电晕放电处理、紫外线(UV)处理、火焰处理)。
并且,可以在基板上设置粘接层(底涂层)。
并且,为了对基板赋予输送工序中的滑动性,或者防止卷取之后的背面与表面的粘贴,可以在基板的单侧配置聚合物层,所述聚合物层将平均粒径为10~100nm左右的无机粒子以固体成分质量比混合5~40质量%而形成。
基板也可以为所谓的伪支承体。即,在实施本发明的制造方法之后,可以将基板从光学各向异性层剥离。
并且,可以对基板的表面直接实施摩擦处理。即,可以使用已实施摩擦处理的基板。摩擦处理的方向并无特别限制,根据欲使液晶化合物取向的方向,适当选择最佳的方向。
摩擦处理能够适用作为LCD(liquid crystal display:液晶显示器)的液晶取向处理工序而被广泛采用的处理方法。即,能够使用通过使用纸、纱布、毛毡、橡胶、尼龙纤维或聚酯纤维等向一定方向摩擦基板的表面而获得取向的方法。
在基板上可以配置有取向膜。
取向膜能够利用如有机化合物(优选为聚合物)的摩擦处理、无机化合物的倾斜蒸镀、具有微槽的层的形成或基于朗缪尔-布洛杰特法(LB膜)的有机化合物(例如,ω-二十三烷酸、双十八烷基甲基氯化铵、硬脂酸甲酯)的累积的方法而形成。
而且,也已知有通过赋予电场、赋予磁场或光照射(优选为偏振光)而产生取向功能的取向膜。
取向膜优选通过聚合物的摩擦处理而形成。
作为取向膜中所包含的聚合物,例如可以举出日本特开平8-338913号公报中的0022段中所记载的甲基丙烯酸酯系共聚物、苯乙烯系共聚物、聚烯烃、聚乙烯醇及改性聚乙烯醇、聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、聚酯、聚酰亚胺、乙酸乙烯酯共聚物、羧甲基纤维素以及聚碳酸酯。并且,也能够将硅烷偶联剂用作聚合物。
其中,优选为水溶性聚合物(例如,聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、羧甲基纤维素、明胶、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇),更优选为明胶、聚乙烯醇或改性聚乙烯醇,进一步优选为聚乙烯醇或改性聚乙烯醇。
如上所述,取向膜能够通过将包含作为取向膜形成材料的上述聚合物及任意的添加剂(例如,交联剂)的溶液涂布于基板上之后,进行加热干燥(使交联)并进行摩擦处理而形成。
(工序1的步骤)
在工序1中,在基板上形成包含上述成分的组合物层,但是其步骤并无特别限制。例如,可以举出将包含上述手性试剂及具有聚合性基团的液晶化合物的组合物涂布于基板上,并根据需要实施干燥处理的方法(以下,也简称为“涂布方法”。)及另外形成组合物层而转印于基板上的方法。其中,从生产率的观点考虑,优选为涂布方法。
以下,对涂布方法进行详细叙述。
涂布方法中所使用的组合物包含上述手性试剂、具有聚合性基团的液晶化合物及除此以外根据需要使用的其他成分(例如,聚合引发剂、聚合性单体、表面活性剂、聚合物及流平剂等)。
组合物中的各成分的含量优选调整为上述组合物层中的各成分的含量。
涂布方法并无特别限制,例如可以举出线棒涂布法、挤出涂布法、直接凹版涂布法、逆向凹版涂布法及模涂法。
另外,根据需要,在涂布组合物之后,可以实施将涂布于基板上的涂膜进行干燥的处理。通过实施干燥处理,能够从涂膜中去除溶剂。
涂膜的膜厚并无特别限制,但是优选为0.1~20μm,更优选为0.2~15μm,进一步优选为0.5~10μm。
<工序2>
工序2为对组合物层实施加热处理以使组合物层中的液晶化合物取向的工序。通过实施本工序,组合物层中的液晶化合物成为规定的取向状态(例如,均匀取向状态)。
作为加热处理的条件,根据所使用的液晶化合物选择最佳的条件。
其中,作为加热温度,10~250℃的情况较多,40~150℃的情况更多,50~130℃的情况更多。
作为加热时间,0.1~60分钟的情况较多,0.2~5分钟的情况更多。
通过工序2获得的液晶化合物的取向状态根据上述手性试剂的螺旋扭转力而变化。
例如,如后述,为了形成沿厚度方向具有将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的第1区域和将均匀取向的液晶化合物的取向状态固定而成的第2区域的光学各向异性层,通过工序1形成的组合物层中的手性试剂的加权平均螺旋扭转力的绝对值优选为0.0~1.9μm-1,更优选为0.0~1.5μm-1,进一步优选为0.0~1.0μm-1,尤其优选为0.0~0.5μm-1,更尤其优选为0.0~0.02μm-1,最优选为零。
另外,手性试剂的加权平均螺旋扭转力表示在组合物中包含2种以上的手性试剂的情况下,组合物层中所包含的各手性试剂的螺旋扭转力与各手性试剂在组合物层中的浓度(质量%)之积除以组合物层中的手性试剂的合计浓度(质量%)而获得的值的合计值。例如,在同时使用2种类的手性试剂(手性试剂X及手性试剂Y)的情况下,由下述式(Y)表示。
式(Y)加权平均螺旋扭转力(μm-1)=(手性试剂X的螺旋扭转力(μm-1)×组合物层中的手性试剂X的浓度(质量%)+手性试剂Y的螺旋扭转力(μm-1)×组合物层中的手性试剂Y的浓度(质量%))/(组合物层中的手性试剂X的浓度(质量%)+组合物层中的手性试剂Y的浓度(质量%))
其中,在上述式(Y)中,在手性试剂的螺旋方向右旋的情况下,其螺旋扭转力设为正的值。并且,在手性试剂的螺旋方向左旋的情况下,其螺旋扭转力设为负的值。即,例如在螺旋扭转力为10μm-1的手性试剂的情况下,在通过上述手性试剂扭转的螺旋的螺旋方向右旋时,将螺旋扭转力表示为10μm-1。另一方面,在通过上述手性试剂扭转的螺旋的螺旋方向左旋时,螺旋扭转力表示为-10μm-1。
在通过工序1形成的组合物层中的手性试剂的加权平均螺旋扭转力的绝对值为0的情况下,如图1所示,可以在基板10上形成液晶化合物LC均匀取向的组合物层12。另外,图1是基板10和组合物层12的截面的概略图。另外,在图1所示的组合物层12中,手性试剂A和手性试剂B以相同浓度存在,通过手性试剂A扭转的螺旋方向为左旋,通过手性试剂B扭转的螺旋方向为右旋。并且,手性试剂A的螺旋扭转力的绝对值与手性试剂B的螺旋扭转力的绝对值相同。
在本说明书中,均匀取向是指液晶化合物的分子轴(例如,在棒状液晶化合物的情况下对应于长轴)相对于组合物层表面水平且在同一方位上排列的状态(光学的一轴性)。
其中,水平并不严格要求为水平,而是表示组合物层内的液晶化合物的平均分子轴与组合物层的表面所形成的倾斜角小于20度的取向。
并且,同一方位并不严格要求为同一方位,而是表示在面内的任意20处的位置上测量了慢轴的方位时,20处的慢轴的方位中慢轴方位的最大差(20个慢轴方位中差最大的2个慢轴方位的差)小于10°。
另外,在图1中,对液晶化合物LC均匀取向的方式进行了叙述,但是只要液晶化合物成为规定的取向状态,则并不限定于该方式,例如,如在后段进行详细叙述,也可以为液晶化合物沿着沿组合物层的厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的方式。
<工序3>
工序3为在工序2之后,在氧浓度为1体积%以上的条件下,对组合物层进行光照射的工序。以下,使用附图对本工序的机构进行说明。另外,以下以对图1所示的组合物层12实施了工序3的例为代表例进行说明。
如图2所示,在上述工序2中,在氧浓度为1体积%以上的条件下,从基板10的与组合物层12侧相反的一侧的方向(图2中的空心箭头的方向)进行光照射。另外,在图2中,光照射从基板10侧实施,但是也可以从组合物层12侧实施。
此时,若将组合物层12的基板10侧的下侧区域12A和与基板10侧相反的一侧的上侧区域12B进行比较,则上侧区域12B的表面在空气侧,因此上侧区域12B中的氧浓度高,下侧区域12A中的氧浓度低。因此,若对组合物层12进行光照射,则在下侧区域12A中容易进行液晶化合物的聚合,液晶化合物的取向状态被固定。另外,在下侧区域12A中也存在手性试剂A,手性试剂A也感光而螺旋扭转力发生变化。然而,由于在下侧区域12A中液晶化合物的取向状态被固定,因此即使实施后述对被光照射的组合物层实施加热处理的工序4,也不会发生液晶化合物的取向状态的变化。
并且,由于在上侧区域12B中氧浓度高,因此即使进行光照射,液晶化合物的聚合也被氧阻碍而难以进行聚合。而且,在上侧区域12B中也存在手性试剂A,因此手性试剂A感光而螺旋扭转力发生变化。因此,若实施后述工序4(加热处理),则液晶化合物的取向状态沿发生变化的螺旋扭转力而变化。
即,通过实施工序3,在组合物层的基板侧的区域(下侧区域)中容易进行液晶化合物的取向状态的固定化。并且,在组合物层的与基板侧相反的一侧的区域(上侧区域)中难以进行液晶化合物的取向状态的固定化,成为螺旋扭转力根据感光的手性试剂A而变化的状态。
工序3在氧浓度为1体积%以上的条件下实施。其中,在光学各向异性层中,从容易形成液晶化合物的取向状态不同的区域的观点而言,氧浓度优选为2体积%以上,更优选为5体积%以上。上限并无特别限制,但是可以举出100体积%。
工序3中的光照射的照射强度并无特别限制,能够根据手性试剂A的螺旋扭转力适当确定。工序3中的光照射的照射量并无特别限制,但是从容易形成规定的光学各向异性层的观点而言,优选为300mJ/cm2以下,更优选为200mJ/cm2以下。作为下限,从容易形成规定的光学各向异性层的观点而言,优选为10mJ/cm2以上,更优选为30mJ/cm2以上。
另外,第1实施方式中的工序3中的光照射优选在15~70℃(优选为15~50℃)下实施。
用于光照射的光只要为手性试剂A感光的光即可。即,用于光照射的光只要为使手性试剂A的螺旋扭转力发生变化的活化光线或放射线,则并无特别限制,例如可以举出汞灯的明线光谱、以准分子激光为代表的远紫外线、极紫外线、X射线、紫外线及电子束。其中,优选紫外线。
<工序5>
工序5为在工序3与后述工序4之间对组合物层实施加热处理的工序。通过实施本工序,在已实施光照射的组合物层中的手性试剂A的螺旋扭转力发生变化的区域中,液晶化合物的取向状态发生变化。更具体而言,本工序为对工序3之后的组合物层实施加热处理以使在工序3中未被固定的组合物层中的液晶化合物取向的工序。
以下,使用附图对本工序的机构进行说明。另外,以下以在对图1所示的组合物层12实施工序3之后,实施了工序5的情况为代表例进行说明。
如上所述,若对图1所示的组合物层12实施工序3,则在下侧区域12A中液晶化合物的取向状态被固定而在上侧区域12B中难以进行液晶化合物的聚合,液晶化合物的取向状态未被固定。并且,在上侧区域12B中,手性试剂A的螺旋扭转力发生变化。若这种手性试剂A的螺旋扭转力发生变化,则与光照射前的状态进行比较,在上侧区域12B中扭曲液晶化合物的力发生变化。对这一点进行更详细说明。
如上所述,在图1所示的组合物层12中,手性试剂A和手性试剂B以相同浓度存在,通过手性试剂A扭转的螺旋方向为左旋,通过手性试剂B扭转的螺旋方向为右旋。并且,手性试剂A的螺旋扭转力的绝对值与手性试剂B的螺旋扭转力的绝对值相同。因此,进行光照射之前的组合物层中的手性试剂的加权平均螺旋扭转力为0。
将上述方式示于图4中。在图4中,纵轴表示“手性试剂的螺旋扭转力(μm-1)×手性试剂的浓度(质量%)”,其值离零越远,螺旋扭转力越大。首先,进行光照射之前的组合物层中的手性试剂A与手性试剂B的关系对应于光照射量为0的时点,并且对应于“手性试剂A的螺旋扭转力(μm-1)×手性试剂A的浓度(质量%)”的绝对值与“手性试剂B的螺旋扭转力(μm-1)×手性试剂B的浓度(质量%)”的绝对值相等的状态。即,引起左旋的手性试剂A和引起右旋的手性试剂B这两者的螺旋扭转力相互抵消。
在这种状态的上侧区域12B中进行光照射,如图4所示,在根据光照射量而手性试剂A的螺旋扭转力减少的情况下,如图5所示,上侧区域12B中的手性试剂的加权平均螺旋扭转力变大,右旋的螺旋扭转力变强。即,关于扭转液晶化合物的螺旋的螺旋扭转力,照射量越大,在手性试剂B扭转的螺旋的方向(+)上螺旋扭转力越大。
因此,若对这种加权平均螺旋扭转力发生变化的工序3之后的组合物层12实施加热处理以促进液晶化合物的再取向,则如图3所示,在上侧区域12B中,液晶化合物LC沿着沿组合物层12的厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向。
另一方面,如上所述,在组合物层12的下侧区域12A中,在工序3时进行液晶化合物的聚合而液晶化合物的取向状态被固定,因此不进行液晶化合物的再取向。
如上所述,通过实施工序5,沿组合物层的厚度方向形成多个液晶化合物的取向状态不同的区域。
另外,在上述图4及图5中,对使用通过光照射而螺旋扭转力减少的手性试剂作为手性试剂A的方式进行了说明,但是并不限定于该方式。例如,可以使用通过光照射而螺旋扭转力增加的手性试剂作为手性试剂A。此时,通过光照射而手性试剂A扭转的螺旋扭转力变大,液晶化合物沿手性试剂A扭转的旋转方向扭曲取向。
并且,在上述图4及图5中,对同时使用手性试剂A和手性试剂B的方式进行了说明,但是并不限定于该方式。例如,也可以为使用2种手性试剂A的方式。具体而言,也可以为同时使用引起左旋的手性试剂A1和引起右旋的手性试剂A2的方式。手性试剂A1及手性试剂A2可以分别独立地为螺旋扭转力增加的手性试剂,也可以为螺旋扭转力减少的手性试剂。例如,可以同时使用引起左旋且通过光照射而螺旋扭转力增加的手性试剂和引起右旋且通过光照射而螺旋扭转力减少的手性试剂。
作为加热处理的条件,根据所使用的液晶化合物选择最佳的条件。
其中,作为加热温度,优选为从工序3的状态进行加热的温度,35~250℃的情况较多,50~150℃的情况更多,超过50℃且150℃以下的情况更多,60~130℃的情况尤其多。
作为加热时间,0.01~60分钟的情况较多,0.03~5分钟的情况更多。
另外,工序5中的加热处理的温度与工序3中的光照射时的温度之差优选为5℃以上,更优选为10~110℃,更优选为20~110℃。
并且,光照射后的组合物层中的手性试剂的加权平均螺旋扭转力的绝对值并无特别限制,但是光照射后的组合物层中的手性试剂的加权平均螺旋扭转力与光照射前的加权平均螺旋扭转力之差的绝对值优选为0.05μm-1以上,更优选为0.05~10.0μm-1,进一步优选为0.1~10.0μm-1。
<工序4>
工序4为在工序5之后,对已实施光照射的组合物层实施固化处理而固定液晶化合物的取向状态以形成沿厚度方向具有多个液晶化合物的取向状态不同的区域的光学各向异性层的工序。通过实施本工序,组合物层中的液晶化合物的取向状态被固定,作为结果可以形成规定的光学各向异性层。另外,例如在对上述图3所示的组合物层12实施固化处理的情况下,可以形成沿厚度方向具有将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的第1区域和将均匀取向的液晶化合物的取向状态固定而成的第2区域的光学各向异性层。
固化处理的方法并无特别限制,可以举出光固化处理及热固化处理。其中,优选为光照射处理,更优选为紫外线照射处理。
紫外线照射利用紫外线灯等光源。
光(例如,紫外线)的照射量并无特别限制,但是通常优选为100~800mJ/cm2左右。
光照射时的环境并无特别限制,光照射可以在空气下实施,光照射也可以在非活性环境下实施。尤其,光照射优选在氧浓度小于1体积%的条件下实施。
在实施光固化处理作为固化处理的情况下,光固化时的温度条件并无特别限制,只要为保持工序5中的液晶化合物的取向状态的温度即可,工序5的加热处理的温度与光固化处理时的温度之差优选在100℃以内,更优选在80℃以内。
另外,优选为工序5的加热处理的温度与光固化处理时的温度相同或者光固化处理时的温度更低的温度。
在实施固化处理而获得的光学各向异性层中,液晶化合物的取向状态被固定。
另外,“已固定”的状态为液晶化合物的取向被保持的状态最典型且优选的方式。并不限于此,具体而言,更优选为在通常为0~50℃、更严酷的条件下为-30~70℃的温度范围内,在层中没有流动性,并且在不会因外场或外力而使取向形态发生变化的情况下能够稳定地保持被固定的取向形态的状态。
另外,在光学各向异性层中,最终层中的组合物不再需要显示液晶性。
在上述图3所示的方式中,制作沿厚度方向具有将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴向右扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的第1区域和将均匀取向的液晶化合物的取向状态固定而成的第2区域的光学各向异性层,但是本发明并不限定于上述方式。
例如,液晶化合物的扭曲取向也可以为左扭曲。即,液晶化合物的扭曲取向的方向可以为左扭曲(逆时针扭曲),也可以为右扭曲(顺时针扭曲)。
另外,作为液晶化合物的取向状态的特定方法,可以举出公知的方法。例如,可以举出利用偏振光显微镜观察光学各向异性层的截面来确定液晶化合物的取向状态的方法。
并且,在图3所示的方式中,光学各向异性层具有2个液晶化合物的取向状态不同的区域,但是本发明并不限定于上述方式,光学各向异性层可以具有3个以上的液晶化合物的取向状态不同的区域。
在光学各向异性层具有2个液晶化合物的取向状态不同的区域的情况下,2个区域中厚度厚的区域的厚度与2个区域中厚度薄的区域的厚度之比并无特别限制,但是优选超过1且9以下,更优选超过1且4以下。
另外,在2个区域的厚度相同的情况下,上述比成为1。
并且,光学各向异性层可以为沿厚度方向具有将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的第1区域和将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴以与第1区域不同的扭曲角度扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的第2区域的光学各向异性层。
作为形成如上所述的液晶化合物的扭曲角的角度不同的区域的方法,例如可以举出增大通过上述工序1形成的组合物层中的手性试剂的加权平均螺旋扭转力的绝对值(例如,超过0μm-1)的方法。在通过工序1形成的组合物层中的手性试剂的加权平均螺旋扭转力的绝对值大的情况下,首先,如图6所示,在实施了工序2的组合物层120中,液晶化合物沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向。若对这种组合物层实施上述工序(尤其,工序3),则在氧浓度低的组合物层中的区域(图7中的下侧区域120A)中液晶化合物的扭曲取向直接被固定而在氧浓度高的组合物层中的区域(图7中的上侧区域120B)中螺旋扭转力发生变化,从而在实施工序5之后,作为结果,能够形成液晶化合物的扭曲角的角度不同的区域。
所形成的光学各向异性层中的光学特性并无特别限制,根据用途选择最佳的值。以下,作为一例,对通过上述步骤制作的光学各向异性层(以下,将该方式也称为“光学各向异性层A”。)的情况进行详细叙述,所述光学各向异性层沿厚度方向具有将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的第1区域和将均匀取向的液晶化合物的取向状态固定而成的第2区域。
在将上述光学各向异性层A的第1区域的厚度设为d1且将在波长550nm下进行测量的第1区域的折射率各向异性设为Δn1的情况下,从能够将光学各向异性层优选适用于圆偏振片的观点而言,第1区域优选满足以下的式(1-1)。
式(1-1)100nm≤Δn1d1≤240nm
其中,更优选满足式(1-2),进一步优选满足式(1-3)。
式(1-2)120nm≤Δn1d1≤220nm
式(1-3)140nm≤Δn1d1≤200nm
另外,折射率各向异性Δn1表示第1区域的折射率各向异性。
第1区域中的液晶化合物的扭曲角的绝对值并无特别限制,但是从能够将光学各向异性层优选适用于圆偏振片的观点而言,优选为60~120°,更优选为70~110°。
另外,首先,液晶化合物扭曲取向是指以第1区域的厚度方向为轴,从第1区域的一个表面(图3中的基板10侧的表面)至另一个表面(图3中的与基板10侧相反的一侧的表面)为止的液晶化合物扭曲。因此,上述扭曲角表示第1区域的一个表面上的液晶化合物的分子轴(在棒状液晶化合物的情况下为长轴)与第1区域的另一个表面上的液晶化合物的分子轴所形成的角度。
关于扭曲角的测量方法,使用Axometrics公司的Axoscan,并使用Axomet rics公司的装置分析软件进行测量。
并且,在将上述光学各向异性层A的第2区域的厚度设为d2且将在波长550nm下进行测量的第2区域的折射率各向异性设为Δn2的情况下,从能够将光学各向异性层优选适用于圆偏振片的观点而言,第2区域优选满足以下的式(2-1)。
式(2-1)100nm≤Δn2d2≤240nm
其中,更优选满足式(2-2),进一步优选满足式(2-3)。
式(2-2)120nm≤Δn2d2≤220nm
式(2-3)140nm≤Δn2d2≤200nm
另外,折射率各向异性Δn2表示第2区域的折射率各向异性。
第2区域为将均匀取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域。均匀取向的定义如上所述。
另外,Δn1d1与Δn2d2之差并无特别限制,但是从能够将光学各向异性层优选适用于圆偏振片的观点而言,优选为-50~50nm,更优选为-30~30nm。
并且,如上述方式,在利用本发明的制造方法而形成的光学各向异性层沿厚度方向具有2个液晶化合物的取向状态不同的区域的情况下(以下,将2个区域称为区域X及区域Y。),区域X的区域Y侧的表面上的慢轴与区域Y的区域X侧的表面上的慢轴平行的情况较多。
光学各向异性层中的光学特性并不限定于上述方式,例如在光学各向异性层沿厚度方向具有2个液晶化合物的取向状态不同的区域的情况下,优选2个区域分别满足日本专利第5960743号的权利要求1或6所述的第1光学各向异性层及第2光学各向异性层的光学特性(液晶化合物的扭曲角、Δnd、ReB、慢轴的关系)。
并且,作为其他方式,在光学各向异性层沿厚度方向具有2个区域的情况下,优选2个区域满足日本专利第5753922号中所记载的第1光学各向异性层及第2光学各向异性层的光学特性(液晶化合物的扭曲角、Δn1d1、Δn2d2、慢轴的关系)。
光学各向异性层优选表示逆波长色散性。
即,光学各向异性层的波长450nm下进行测量的面内延迟即Re(450)、光学各向异性层的波长550nm下进行测量的面内延迟即Re(550)及光学各向异性层的波长650nm下进行测量的面内延迟即Re(650)优选处于Re(450)≤Re(550)≤Re(650)的关系。
光学各向异性层的光学特性并无特别限制,但是优选作为λ/4板而发挥功能。
λ/4板为具有将某一特定的波长的直线偏振光转换成圆偏振光(或者,将圆偏振光转换成直线偏振光)的功能的板,并且是指特定的波长λnm下的面内延迟Re(λ)满足Re(λ)=λ/4的板(光学各向异性层)。
该式只要在可见光区域中的任一波长(例如,550nm)下实现即可,但是优选波长550nm下的面内延迟Re(550)满足110nm≤Re(550)≤180nm的关系。
光学各向异性层的厚度并无特别限制,但是优选为0.05~10μm,更优选为0.1~8.0μm,进一步优选为0.2~6.0μm。
<<第2实施方式>>
本发明的光学各向异性层的制造方法的第2实施方式包括以下的工序1、工序2、工序3及工序4。其中,在第2实施方式中,在加热条件下实施工序3。
工序1:将组合物层形成于基板上的工序,所述组合物层包含至少包含通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂的手性试剂及具有聚合性基团的液晶化合物
工序2:对组合物层实施加热处理以使组合物层中的液晶化合物取向的工序
工序3:在工序2之后,在氧的存在下,对组合物层进行光照射的工序
工序4:对已实施光照射的组合物层实施固化处理而固定液晶化合物的取向状态以形成沿厚度方向具有多个液晶化合物的取向状态不同的区域的光学各向异性层的工序
除了在第2实施方式中不实施工序5而在加热条件下实施工序3的观点以外,第2实施方式和第1实施方式实施相同的处理。
以下,仅对第2实施方式的工序3(尤其,加热处理)进行说明。
在第2实施方式中,工序3在加热条件下实施。
作为加热处理的条件,根据所使用的液晶化合物选择最佳的条件。
其中,作为加热温度,35~250℃的情况较多,50~150℃的情况更多,超过50℃且150℃以下的情况更多,60~130℃的情况尤其多。
作为加热时间,0.01~60分钟的情况较多,0.03~5分钟的情况更多。
在第2实施方式中,通过在工序3中实施加热处理,能够在不另外实施加热工序的情况下形成如图3所示的组合物层。
<<用途>>
光学各向异性层能够与各种部件组合。
例如,上述光学各向异性层可以与其他光学各向异性层组合。即,如图8所示,可以制作包括基板10、通过上述制造方法而制造的光学各向异性层20及其他光学各向异性层22的层叠体24。另外,图8中所记载的层叠体24包括基板10,但是在层叠体中可以不包括基板。
其他光学各向异性层并无特别限制,例如可以举出A板(正A板及负A板)及C板(正C板及负C板)。其中,从容易适用于后述各种用途(例如,圆偏振片)的观点而言,优选为C板。
C板的波长550nm下的厚度方向的延迟的绝对值的范围并无特别限制,但是优选为5~300nm,更优选为10~200nm。
另外,在本说明书中,A板及C板如下定义。
A板具有正A板(正的A板)和负A板(负的A板)这2种,在将膜面内的慢轴方向(在面内的折射率最大的方向)的折射率设为nx、将在面内与面内的慢轴正交的方向的折射率设为ny、将厚度方向的折射率设为nz时,正A板满足式(A1)的关系,负A板满足式(A2)的关系。另外,正A板的Rth表示正值,负A板的Rth表示负值。
式(A1) nx>ny≈nz
式(A2) ny<nx≈nz
另外,上述“≈”不仅包括两者完全相同的情况,还包括两者实际上相同的情况。所谓“实际上相同”是指,例如(ny-nz)×d(其中,d为膜的厚度)为-10~10nm、优选为-5~5nm的情况也包含在“ny≈nz”中,(nx-nz)×d为-10~10nm、优选为-5~5nm的情况也包含在“nx≈nz”中。
C板存在正C板(正的C板)和负C板(负的C板)这2种,正C板满足式(C1)的关系,负C板满足式(C2)的关系。另外,正C板的Rth表示负值,负C板的Rth表示正值。
式(C1) nz>nx≈ny
式(C2) nz<nx≈ny
另外,上述“≈”不仅包括两者完全相同的情况,还包括两者实际上相同的情况。所谓“实际上相同”是指,例如(nx-ny)×d(其中,d为膜的厚度)为0~10nm、优选为0~5nm的情况也包含在“nx≈ny”中。
上述层叠体的制造方法并无特别限制,可以举出公知的方法。例如,可以举出将通过本发明的制造方法而获得的光学各向异性层与其他光学各向异性层(例如,C板)进行层叠而获得层叠体的方法。作为上述层叠的方法,可以将另外制作的其他光学各向异性层贴合于通过本发明的制造方法而获得的光学各向异性层上,也可以在通过本发明的制造方法而获得的光学各向异性层上涂布用于形成其他光学各向异性层的组合物而形成其他光学各向异性层。
并且,利用本发明的制造方法而获得的光学各向异性层可以与偏振器组合。即,如图9所示,可以制作包括基板10、通过上述制造方法而制造的光学各向异性层20及偏振器26的带偏振器的光学各向异性层28。在图9中,在基板10上配置有偏振器26,但是并不限定于该方式,也可以在光学各向异性层20上配置有偏振器26。
并且,图9中所记载的带偏振器的光学各向异性层28包括基板10,但是在带偏振器的光学各向异性层中也可以不包括基板。
将光学各向异性层与偏振器进行层叠时的位置关系并无特别限制,但是在光学各向异性层沿厚度方向具有将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的第1区域和将均匀取向的液晶化合物的取向状态固定而成的第2区域的情况下,从能够将光学各向异性层优选适用于圆偏振片等的观点而言,第2区域的面内慢轴与偏振器的吸收轴所形成的角度的绝对值优选为5~25°,更优选为10~20°。
并且,在上述第2区域的面内慢轴与偏振器的吸收轴所形成的角度为负时,优选第1区域中的液晶化合物的扭曲角度也为负,在上述第2区域的面内慢轴与偏振器的吸收轴所形成的角度为正时,优选第1区域中的液晶化合物的扭曲角度也为正。
另外,在从偏振器侧可见时,上述面内慢轴与偏振器所形成的角度为负的情况表示以偏振器的吸收轴为基准,面内慢轴的旋转角度为顺时针的情况,在从偏振器侧可见时,上述面内慢轴与偏振器所形成的角度为正的情况表示以偏振器的吸收轴为基准,面内慢轴的旋转角度为逆时针的情况。
并且,关于液晶化合物的扭曲角度,以在表面侧(正前方侧)的液晶化合物的取向轴方向为基准,将里侧的液晶化合物的取向轴方向为顺时针(右转)时表示为负,将逆时针(左转)时表示为正。
偏振器只要为具有将自然光转换成特定的直线偏振光的功能的部件即可,例如可以举出吸收型偏振器。
偏振器的种类并无特别限制,能够利用通常使用的偏振器,例如可以举出碘系偏振器、利用了二色性染料的染料系偏振器及多烯系偏振器。碘系偏振器及染料系偏振器通常通过使碘或二色性染料吸附于聚乙烯醇上并延伸来制作。
另外,在偏振器的单面或两面上可以配置有保护膜。
上述带偏振器的光学各向异性层的制造方法并无特别限制,可以举出公知的方法。例如,可以举出将通过本发明的制造方法而获得的光学各向异性层与偏振器进行层叠而获得带偏振器的光学各向异性层的方法。
另外,在上述对将光学各向异性层与偏振器进行层叠的方式进行了叙述,但是在本发明中,也可以将上述层叠体与偏振器进行层叠而制造带偏振器的层叠体。
光学各向异性层能够适用于各种用途。例如,光学各向异性层能够优选适用于圆偏振片,也能够将上述带偏振器的光学各向异性层用作圆偏振片。
具有上述结构的圆偏振片优选用于如液晶显示装置(LCD)、等离子显示面板(PDP)、电致发光显示器(ELD)及阴极射线管显示装置(CRT)的图像显示装置的防反射用途,能够提高显示光的对比度比。
例如,可以举出在有机EL显示装置的光取出面侧使用了本发明的圆偏振片的方式。此时,外光通过偏振膜而成为直线偏振光,接着穿过光学各向异性层而成为圆偏振光。在圆偏振光被金属电极反射时圆偏振光状态反转,在再次穿过光学各向异性层时,成为从入射时倾斜90°的直线偏振光而到达偏振膜并被吸收。作为结果,能够抑制外光的影响。
其中,上述带偏振器的光学各向异性层或带偏振器的层叠体优选适用于有机EL显示装置。即,带偏振器的光学各向异性层或带偏振器的层叠体优选配置于有机EL显示装置的有机EL面板上并适用于防反射用途。
有机EL面板为在阳极、阴极这一对电极之间形成发光层或包括发光层的多个有机化合物薄膜的部件,除了发光层以外还可以具有空穴注入层、空穴传输层、电子注入层、电子传输层及保护层等,并且这些各层可以分别具备其他功能。关于各层的形成,能够分别使用各种材料。
<<光学各向异性层>>
以下,对本发明的光学各向异性层的一实施方式进行详细叙述。
作为本发明的光学各向异性层的优选方式之一,可以举出具有后述结构的光学各向异性层(以下,也称为“特定光学各向异性层”。)。特定光学各向异性层在厚度方向上具有多个液晶化合物的取向状态不同的区域,并且在层内不易产生剥离。
在现有技术中,在制造层叠型光学各向异性层时,通过对每一层进行涂布而形成层叠的光学各向异性层。另一方面,在现有技术中,发现了如下:用于形成光学各向异性层的组合物包含流平剂,在将这种组合物涂布2次以上而形成了在厚度方向上具有多个液晶化合物的取向状态不同的区域的光学各向异性层的情况下,在光学各向异性层中的内部存在流平剂不均匀地分布的区域。而且,发现在该不均匀地分布的区域中容易产生剥离。
相对于此,在特定光学各向异性层中,通过控制层内部的流平剂的分布,能够防止在层内产生剥离。
特定光学各向异性层为使用液晶化合物而形成的光学各向异性层,并且包含流平剂。
并且,在特定光学各向异性层中,一边从特定光学各向异性层的一个表面朝向另一个表面照射离子束,一边利用飞行时间型二次离子质谱法分析特定光学各向异性层的深度方向的成分而获得源自流平剂的二次离子强度在深度方向上的分布,在特定光学各向异性层的一个表面上的源自流平剂的二次离子强度及特定光学各向异性层的另一个表面上的源自流平剂的二次离子强度中,将源自流平剂的二次离子强度大的设为第1强度且将成为第1强度的1/1000的二次离子强度设为第2强度,并且在将在分布中表示第2强度的最靠一个表面侧的深度位置设为第1位置且将在分布中表示第2强度的最靠另一个表面侧的深度位置设为第2位置时,在第1位置与第2位置之间的区域中的任一深度中均未观测到第1强度的1/500以上的源自流平剂的二次离子强度。
而且,特定光学各向异性层满足以下的必要条件1或必要条件2。
必要条件1:特定光学各向异性层沿厚度方向具有:将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域;及将均匀取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域,
必要条件2:特定光学各向异性层沿厚度方向具有多个将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域,多个区域中的液晶化合物的扭曲角度分别不同。
以下,对特定光学各向异性层的方式进行详细叙述。
特定光学各向异性层为使用液晶化合物而形成的层。
更具体而言,特定光学各向异性层为满足后述必要条件1~2的光学各向异性层,详细内容将在后段进行详细叙述。
特定光学各向异性层包含流平剂。
流平剂的定义如上所述。
特定光学各向异性层中的流平剂的含量并无特别限制,但是从可以获得在光学各向异性层内更不易产生剥离的光学各向异性层的观点而言,相对于特定光学各向异性层的总质量优选为0.010~5.000质量%,更优选为0.020~2.000质量%。
特定光学各向异性层可以包含除了上述材料以外的其他材料。
作为其他材料,可以举出在用于形成上述光学各向异性层的组合物中可以包含的其他成分。
一边从特定光学各向异性层的一个表面朝向另一个表面照射离子束,一边利用飞行时间型二次离子质谱法分析特定光学各向异性层的深度方向的成分而获得源自流平剂的二次离子强度在深度方向上的分布,在特定光学各向异性层的一个表面上的源自流平剂的二次离子强度及特定光学各向异性层的另一个表面上的源自流平剂的二次离子强度中,将源自流平剂的二次离子强度大的设为第1强度且将成为第1强度的1/1000的二次离子强度设为第2强度,并且在将在分布中表示第2强度的最靠一个表面侧的深度位置设为第1位置且将在分布中表示第2强度的最靠另一个表面侧的深度位置设为第2位置时,在第1位置与第2位置之间的区域中的任一深度中均未观测到第1强度的1/500以上的源自流平剂的二次离子强度。
以下,使用附图对上述必要条件进行详细叙述。另外,在以下所示的图中,为了容易理解而以比例尺等与实际数据不同的形式记载有发明内容。
在图10中示出一边从特定光学各向异性层的一个表面朝向另一个表面溅射离子,一边利用TOF-SIMS分析各层中的深度方向的成分而获得的分布的一例。另外,在本说明书中,深度方向是指以特定光学各向异性层的一个表面为基准,朝向另一个表面的方向。
在图10中所记载的深度方向上的分布中,横轴(图10中,沿纸面的左右方向延伸的轴)表示以特定光学各向异性层的一个表面为基准的深度,纵轴(图10中,沿纸面的上下方向延伸的轴)表示源自流平剂的二次离子强度。
另外,关于TOF-SIMS法,具体而言,记载于The Japan Society of Vacu um andSurface Science编辑“表面分析技术选书二次离子质谱法”MARUZEN GROUP(1999年出版)中。
图10中的分布对应于一边从图11所示的配置于基板10上的特定光学各向异性层200的一个表面200A(特定光学各向异性层200的与基板10相反的一侧的表面)朝向另一个表面200B(特定光学各向异性层200的基板10侧的表面)溅射离子,一边利用TOF-SIMS分析各层中的深度方向的成分而获得的结果。
另外,图11所示的特定光学各向异性层200对应于将包含规定成分(手性试剂、液晶化合物及流平剂)的光学各向异性层形成用组合物涂布于基板10上而形成的方式的一例。
图10中的横轴为0的位置与特定光学各向异性层200的表面200A对应,横轴为E的位置与特定光学各向异性层200的表面200B对应。即,横轴的0至E与特定光学各向异性层200的一个表面至另一个表面对应。
另外,在一边照射离子束一边利用TOF-SIMS分析特定光学各向异性层的深度方向的成分时,重复在进行表面深度区域1~2nm的成分分析之后,进一步在深度方向上挖掘1nm至几百nm并进行下一个表面深度区域1~2nm的成分分析的一系列操作。
在图10所示的深度方向上的分布中示出源自流平剂的二次离子强度的结果。
另外,在本说明书中,通过利用TOF-SIMS分析特定光学各向异性层的深度方向的成分而检测到的深度方向上的分布所求出的“源自流平剂的二次离子强度”是指源自流平剂的碎片离子的强度。
如图10所示,若一边从特定光学各向异性层的一个表面朝向另一个表面照射离子束,一边利用TOF-SIMS法分析特定光学各向异性层的深度方向的成分,则首先观测到源自流平剂的二次离子强度高,若进一步朝向深度方向照射离子束,则其强度逐渐降低。而且,若朝向另一个表面侧,则源自流平剂的二次离子强度保持低的状态,并且随着接近另一个表面侧而其强度开始增加。
流平剂容易不均匀地分布在空气界面侧及基板界面侧(尤其,空气界面侧),因此如上所述,在一个表面附近及另一个表面附近,源自流平剂的二次离子强度容易显高。
接着,在以上述方式获得的分布中,绘制基线以确定二次离子强度的基准。具体而言,如图10所示,绘制由粗虚线表示的基线BL,并将该位置设为二次离子强度为0的点。
另外,作为基线的绘制方法,首先在将从特定光学各向异性层的一个表面朝向另一个表面侧相当于特定光学各向异性层整体的厚度的1/10的深度位置设为基准位置SP1且将相当于特定光学各向异性层整体的厚度的9/10的深度位置设为基准位置SP2时,求出位于基准位置SP1与基准位置SP2之间的源自流平剂的二次离子强度的平均值,并以其平均值绘制基线。即,计算在基准位置SP1与基准位置SP2之间的区域中的源自流平剂的二次离子强度的平均值,沿横轴描绘表示其平均值的直线,并将该直线设为基线。
接着,在以上述方式获得的分布中,特定光学各向异性层的一个表面上的源自流平剂的二次离子强度及特定光学各向异性层的另一个表面上的源自流平剂的二次离子强度中,将源自流平剂的二次离子强度大的设为第1强度。在图10中,和特定光学各向异性层的与基板相反的一侧的表面对应的一个表面上的源自流平剂的二次离子强度(图10中的深度位置为0的源自流平剂的二次离子强度)大于和特定光学各向异性层的基板侧的表面对应的另一个表面上的源自流平剂的二次离子强度(图10中的深度位置为E的源自流平剂的二次离子强度),因此将和特定光学各向异性层的与基板相反的一侧的表面对应的一个表面上的源自流平剂的二次离子强度设为第1强度S1。
另外,如图10所示,上述第1强度S1表示以上述基线BL为基准的强度。即,作为基线BL的位置为0的二次离子强度,计算第1强度S1。
接着,将成为第1强度S1的1/1000的二次离子强度设为第2强度S2。
作为上述特定光学各向异性层的一个表面上的源自流平剂的二次离子强度,采用从一个表面沿深度方向10nm之间的区域中的源自流平剂的二次离子强度的最大值。
并且,作为上述特定光学各向异性层的另一个表面上的源自流平剂的二次离子强度,采用从另一个表面朝向一个表面侧10nm之间的区域中的源自流平剂的二次离子强度的最大值。
接着,在图10所示的分布中,将表示第2强度S2的最靠一个基板侧的深度位置设为第1位置P1,将表示第2强度S2的最靠另一个基板侧的深度位置设为第2位置P2。
接着,观测第1位置P1与第2位置P2之间的区域的深度位置中的源自流平剂的二次离子强度。在特定光学各向异性层中,在第1位置P1与第2位置P2之间的区域中的任一深度中均未观测到第1强度S1的1/500以上的源自流平剂的二次离子强度。更具体而言,在图10中示出成为第1强度S1的1/500的强度作为第3强度S3,并且观测到在第1位置P1与第2位置P2之间的区域中的任一深度位置中的源自流平剂的二次离子强度不是第3强度S3以上。
通过满足如上所述的必要条件,抑制特定光学各向异性层的内部的剥离。
另外,在第1位置P1与第2位置P2之间的区域中的任一深度位置中的源自流平剂的二次离子强度为第3强度S3以上的情况下,在该第3强度S3以上的深度位置附近容易产生剥离。
关于如上所述的流平剂的分布状态,例如能够通过上述光学各向异性层的制造方法的步骤来实现。更具体而言,通过使用组合物并实施上述光学各向异性层的制造方法,能够制造特定光学各向异性层,所述组合物包含至少包含通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂的手性试剂、具有聚合性基团的液晶化合物及流平剂。在上述制造方法中,能够通过涂布1次组合物来实现光学各向异性层,所述光学各向异性层在厚度方向上具有多个液晶化合物的取向状态不同的区域。因此,在这种步骤中涂布组合物而形成的组合物层中,流平剂容易不均匀地分布在空气界面侧或涂布组合物的基板侧,作为结果,在光学各向异性层中,能够实现上述流平剂的分布状态,并且能够在厚度方向上形成多个液晶化合物的取向状态不同的区域。
关于特定光学各向异性层,光学各向异性层满足以下的必要条件1或必要条件2。
必要条件1:光学各向异性层沿厚度方向具有:将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域;及将均匀取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域。
必要条件2:光学各向异性层沿厚度方向具有多个将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域,多个区域中的液晶化合物的扭曲角度分别不同。
满足必要条件1的特定光学各向异性层对应于上述光学各向异性层A。
满足必要条件1的特定光学各向异性层的光学特性优选表示光学各向异性层A的光学特性。
在满足必要条件1的特定光学各向异性层包含2个将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域的情况下,优选所包含的2个区域分别满足日本专利第5960743号的权利要求1或6所述的第1光学各向异性层及第2光学各向异性层的光学特性(液晶化合物的扭曲角、Δnd、ReB、慢轴的关系)。
并且,在满足必要条件2的特定光学各向异性层包含2个将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域且将一个区域设为区域A及将另一个区域设为区域B的情况下,在将区域A的厚度设为dA且将在波长550nm下进行测量的区域A的折射率各向异性层设为ΔA时,从能够将光学各向异性层优选适用于圆偏振片的观点而言,区域A优选满足以下的式(3-1)。
式(3-1)205nm≤ΔnAdA≤345nm
其中,更优选满足式(3-2),进一步优选满足式(3-3)。
式(3-2)225nm≤ΔnAdA≤325nm
式(3-3)245nm≤ΔnAdA≤305nm
区域A中的液晶化合物的扭曲角的绝对值并无特别限制,但是从能够将光学各向异性层优选适用于圆偏振片的观点而言,优选超过0°且60°以下,更优选为10~50°。
在将区域B的厚度设为d2且将在波长550nm下进行测量的区域B的折射率各向异性设为ΔnB的情况下,从能够将光学各向异性层优选适用于圆偏振片的观点而言,区域B优选满足以下的式(4-1)。
式(4-1)70nm≤ΔnBdB≤210nm
其中,更优选满足式(4-2),进一步优选满足式(4-3)。
式(4-2)90nm≤ΔnBdB≤190nm
式(4-3)110nm≤ΔnBdB≤170nm
区域B中的液晶化合物的扭曲角的绝对值并无特别限制,但是从能够将光学各向异性层优选适用于圆偏振片的观点而言,优选为50~110°,更优选为60~100°。
并且,在满足必要条件2的特定光学各向异性层包含2个将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域的情况下,优选所包含的2个区域满足日本专利第5753922号的权利要求1或5所述的第1光学各向异性层及第2光学各向异性层的光学特性(液晶化合物的扭曲角、Δn1d1、Δn2d2、慢轴的关系)。
实施例
以下举出实施例和比较例对本发明的特征进一步进行具体地说明。以下实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容及处理步骤等,只要不脱离本发明的宗旨,则能够适当变更。因此,本发明的范围不应被以下所示的具体例做限定性解释。
<实施例1>
(纤维素酰化物膜(基板)的制作)
将下述组合物投入至混合罐中并进行搅拌,进一步在90℃下加热了10分钟。之后,利用平均孔径34μm的滤纸及平均孔径10μm的烧结金属过滤器过滤所获得的组合物,从而制备了掺杂液。掺杂液的固体成分浓度为23.5质量%,增塑剂的添加量为与纤维素酰化物的比例,掺杂液的溶剂为二氯甲烷/甲醇/丁醇=81/18/1(质量比)。
[化学式6]
[化学式7]
使用滚筒制膜机流延了以上述方式制作的掺杂液。从模具流延掺杂液以使其与冷却至0℃的金属支承体接触之后,剥离了所获得的料片(膜)。另外,滚筒为SUS制。
在将流延而获得的料片(膜)从滚筒剥离之后进行膜输送时,在30~40℃下,使用用夹子夹住料片的两端并进行输送的拉幅机装置,在拉幅机装置内干燥了20分钟。随后,一边辊输送料片一边通过区域加热而进行了后干燥。对所获得的料片实施滚花处理之后,进行了卷取。
所获得的纤维素酰化物膜的膜厚为40μm,波长550nm下的面内延迟Re(550)为1nm,波长550nm下的厚度方向的延迟Rth(550)为26nm。
(光学各向异性层的形成)
对以上述方式制作的纤维素酰化物膜连续地实施了摩擦处理。此时,长条状的膜的长度方向与输送方向平行,膜的长度方向(输送方向)与摩擦辊的旋转轴所形成的角度设为74.5°。将膜的长度方向(输送方向)设为90°,从膜侧观察,若以膜宽度方向为基准(0°)顺时针方向表示正的值,则摩擦辊的旋转轴为15.5°。换言之,摩擦辊的旋转轴的位置为以膜的长度方向为基准逆时针旋转74.5°的位置。
将经上述摩擦处理的纤维素酰化物膜作为基板,使用模头涂布机涂布包含下述组成的棒状液晶化合物的光学各向异性层形成用组合物(1),从而形成了组合物层(对应于工序1)。另外,工序1中的组合物层中的手性试剂的加权平均螺旋扭转力的绝对值为0.0μm-1。
接着,将所获得的组合物层在80℃下加热了60秒钟(对应于工序2)。通过该加热而组合物层的棒状液晶化合物沿规定方向取向。
之后,在包含氧的空气(氧浓度:约20体积%)下,在30℃下,使用365nm的LED灯(Acroedge Co.,Ltd.制),将紫外线照射于(照射量:70mJ/cm2)组合物层上(对应于工序3)。
接着,将所获得的组合物层在80℃下加热了10秒钟(对应于工序5)。
之后,进行氮气吹扫以使氧浓度成为100体积ppm,并在80℃下,使用金属卤化物灯(EYE GRAPHICS Co.,Ltd.制),将紫外线照射于(照射量:500mJ/cm2)组合物层上,从而形成了固定了液晶化合物的取向状态的光学各向异性层(对应于工序4)。以上述方式制作了光学膜(F-1)。
另外,光学各向异性层形成用组合物(1)中的左扭曲手性试剂(L1)的365nm下的摩尔吸光系数为1,900L/(mol·cm),关于该手性试剂的HTP,若照射(70mJ/cm2)365nm的光,则与照射前相比,增加了32μm-1。
右扭曲手性试剂(R1)的365nm下的摩尔吸光系数为12,100L/(mol·cm),关于该手性试剂的HTP,若照射(70mJ/cm2)365nm的光,则与照射前相比,减少了45μm-1。
光聚合引发剂(Irgacure907)在365nm的吸收几乎没有(摩尔吸光系数140L/(mol·cm)),吸收峰值波长306nm下的摩尔吸光系数为18,600L/(mol·cm)。
棒状液晶化合物(A)
[化学式8]
左扭曲手性试剂(L1)
[化学式9]
右扭曲手性试剂(R1)
[化学式10]
聚合性单体(A)
[化学式11]
聚合性单体(B)
[化学式12]
聚合物(A)(式中,各重复单元中所记载的数值表示各重复单元相对于所有重复单元的含量(质量%)。)
[化学式13]
聚合物(B)(式中,各重复单元中所记载的数值表示各重复单元相对于所有重复单元的含量(质量%)。)
[化学式14]
与摩擦方向平行地切削以上述方式制作的光学膜(F-1),并利用偏振光显微镜从截面方向观察了光学各向异性层。光学各向异性层的厚度为2.3μm,在光学各向异性层的基板侧的厚度(d2)1.2μm的区域(第2区域)中没有扭曲角的均匀取向,在光学各向异性层的空气侧(与基板相反的一侧)的厚度(d1)1.1μm的区域(第1区域)中液晶化合物扭曲取向。
另外,使用Axometrics公司的Axoscan及Axometrics公司的分析软件(Multi-Layer Analysis:多层膜分析)求出了光学膜(F-1)的光学特性。第2区域的波长550nm下的Δn2与厚度d2之积(Δn2d2)为184nm,液晶化合物的扭曲角为0°,液晶化合物相对于长条的长度方向的取向轴角度在与基板接触的一侧为-15.5°,在与第1区域接触的一侧为-15.5°。
并且,第1区域的波长550nm下的Δn1与厚度d1之积(Δn1d1)为165nm,液晶化合物的扭曲角度为88°,液晶化合物相对于长条的长度方向的取向轴角度在与第2区域接触的一侧为-15.5°,在空气侧为-103.5°。
另外,光学各向异性层中所包含的液晶化合物的取向轴角度设为以基板的长度方向为基准的0°,从光学各向异性层的表面侧观察基板,将顺时针(右转)时表示为负,将逆时针(左转)时表示为正。
并且,其中,关于液晶化合物的扭曲结构,从光学各向异性层的表面侧观察基板,以在表面侧(正前方侧)的液晶化合物的取向轴方向为基准,将基板侧(里侧)的液晶化合物的取向轴方向为顺时针(右转)时表示为负,将逆时针(左转)时表示为正。
(偏振器的制作)
在30℃下,将厚度80μm的聚乙烯醇(PVA)膜在碘浓度0.05质量%的碘水溶液中浸渍60秒钟而进行了染色。接着,将所获得的膜在硼酸浓度4质量%浓度的硼酸水溶液中浸渍60秒钟期间纵向延伸至原始长度的5倍之后,在50℃下干燥4分钟,从而获得了厚度20μm的偏振器。
(偏振器保护膜的制作)
准备市售的纤维素酰化物系膜的FUJITAC TG40UL(Fujifilm Corporation制),以1.5摩尔/升浸渍于55℃的氢氧化钠水溶液中之后,用水充分冲洗了氢氧化钠。之后,将所获得的膜以0.005摩尔/升在35℃的稀硫酸水溶液中浸渍1分钟之后,浸渍于水中以充分冲洗了稀硫酸水溶液。最后,在120℃下充分干燥所获得的膜,从而制作了对表面进行了皂化处理的偏振器保护膜。
(圆偏振片的制作)
与所述偏振器保护膜的制作相同地,对以上述方式制作的光学膜(F-1)进行皂化处理,并使用聚乙烯醇系粘接剂将所述偏振器及所述偏振器保护膜连续地贴合于光学膜(F-1)中所包括的基板面上,从而制作了长条状的圆偏振片(P-1)。即,圆偏振片(P-1)依次具有偏振器保护膜、偏振器、基板及光学各向异性层。
另外,偏振器的吸收轴与圆偏振片的长度方向一致,第2区域的面内慢轴相对于偏振器的吸收轴的旋转角度为15.5°,第1区域的与第2区域侧相反的一侧的表面的面内慢轴相对于偏振器的吸收轴的旋转角度为103.5°。
另外,从偏振器侧观察光学各向异性层,上述面内慢轴的旋转角度设为以基板的长度方向为基准的0°,逆时针方向以正的角度值表示,顺时针以负的角度值表示。
<实施例2>
(正C板的制作)
将上述纤维素酰化物膜作为基板,使用模头涂布机涂布下述光学各向异性层形成用组合物(2),并利用40℃的暖风加热60秒钟,从而形成了涂膜。接着,进行氮气吹扫以使氧浓度成为100体积ppm,并在40℃下,使用金属卤化物灯(EYE GRAPHICS Co.,Ltd.制),对所获得的涂膜进行紫外线照射(照射量:300mJ/cm2),从而形成了固定了液晶化合物的取向状态的正C板。以上述方式制作了光学膜(F-2)。
所获得的正C板的波长550nm下的面内延迟Re为0nm,厚度方向的延迟Rth为-60nm。
聚合物(C)(式中,各重复单元中所记载的数值表示各重复单元相对于所有重复单元的含量(质量%)。)
[化学式15]
聚合物(D)(式中,各重复单元中所记载的数值表示各重复单元相对于所有重复单元的含量(质量%)。)
[化学式16]
鎓盐化合物(A)
[化学式17]
(圆偏振片的制作)
将压敏型粘合剂贴合于所述圆偏振片(P-1)中所包括的光学各向异性层上,并进一步贴合所制作的光学膜(F-2)中所包括的正C板之后,剥离光学膜(F-2)中所包括的基板,从而制作了长条状的圆偏振片(P-2)。即,圆偏振片(P-2)依次具有偏振器保护膜、偏振器、基板、光学各向异性层及正C板。
<实施例3>
(光学各向异性层的形成)
对以与实施例1相同的方式制作的纤维素酰化物膜连续地实施了摩擦处理。此时,长条状的膜的长度方向与输送方向平行,膜的长度方向(输送方向)与摩擦辊的旋转轴所形成的角度设为80°。将膜的长度方向(输送方向)设为90°,从膜侧观察,若以膜宽度方向为基准(0°)顺时针方向表示正的值,则摩擦辊的旋转轴为10°。换言之,摩擦辊的旋转轴的位置为以膜的长度方向为基准逆时针旋转80°的位置。
将经上述摩擦处理的纤维素酰化物膜作为基板,使用模头涂布机涂布包含下述组成的棒状液晶化合物的光学各向异性层形成用组合物(3),从而形成了组合物层(对应于工序1)。另外,工序1中的组合物层中的手性试剂的加权平均螺旋扭转力的绝对值为0.0μm-1。
接着,将所获得的组合物层在80℃下加热了60秒钟(对应于工序2)。通过该加热而组合物层的棒状液晶化合物沿规定方向取向。
之后,在包含氧的空气(氧浓度:约20体积%)下,在30℃下,使用365nm的LED灯(Acroedge Co.,Ltd.制),将紫外线照射于(照射量:35mJ/cm2)组合物层上(对应于工序3)。
接着,将所获得的组合物层在80℃下加热了10秒钟(对应于工序5)。
之后,进行氮气吹扫以使氧浓度成为100体积ppm,并在80℃下,使用金属卤化物灯(EYE GRAPHICS Co.,Ltd.制),将紫外线照射于(照射量:500mJ/cm2)组合物层上,从而形成了固定了液晶化合物的取向状态的光学各向异性层(对应于工序4)。以上述方式制作了光学膜(F-3)。
另外,光学各向异性层形成用组合物(3)中的左扭曲手性试剂(L2)的365nm下的摩尔吸光系数为40L/(mol·cm),关于该手性试剂的HTP,即使照射(35mJ/cm2)365nm的光,与照射前相比,也没有变化。
右扭曲手性试剂(R2)的365nm下的摩尔吸光系数为38,450L/(mol·cm),关于该手性试剂的HTP,若照射(35mJ/cm2)365nm的光,则与照射前相比,减少了35μm-1。
光聚合引发剂(Irgacure819)在365nm的吸收小(摩尔吸光系数860L/(mol·cm)),吸收峰值波长290nm下的摩尔吸光系数为7,700L/(mol·cm)。
棒状液晶化合物(B)
[化学式18]
聚合性化合物(C)
[化学式19]
左扭曲手性试剂(L2)
[化学式20]
右扭曲手性试剂(R2)
[化学式21]
聚合物(E)(式中,各重复单元中所记载的数值表示各重复单元相对于所有重复单元的含量(质量%)。)
[化学式22]
与摩擦方向平行地切削以上述方式制作的光学膜(F-3),并利用偏振光显微镜从截面方向观察了光学各向异性层。光学各向异性层的厚度为2.7μm,在光学各向异性层的基板侧的厚度(d2)1.3μm的区域(第2区域)中没有扭曲角的均匀取向,在光学各向异性层的空气侧(与基板相反的一侧)的厚度(d1)1.4μm的区域(第1区域)中液晶化合物扭曲取向。
另外,使用Axometrics公司的Axoscan及Axometrics公司的分析软件(Multi-Layer Analysis:多层膜分析)求出了光学膜(F-3)的光学特性。第2区域的波长550nm下的Δn2与厚度d2之积(Δn2d2)为173nm,液晶化合物的扭曲角为0°,液晶化合物相对于长条的长度方向的取向轴角度在与基板接触的一侧为-10°,在与第1区域接触的一侧为-10°。
并且,第1区域的波长550nm下的Δn1与厚度d1之积(Δn1d1)为184nm,液晶化合物的扭曲角度为75°,液晶化合物相对于长条的长度方向的取向轴角度在与第2区域接触的一侧为-10°,在空气侧为-85°。
(圆偏振片的制作)
与实施例1相同地,对以上述方式制作的光学膜(F-3)进行皂化处理,并使用聚乙烯醇系粘接剂将所述偏振器及所述偏振器保护膜连续地贴合于光学膜(F-3)中所包括的基板面上,从而制作了长条状的圆偏振片(P-3)。即,圆偏振片(P-3)依次具有偏振器保护膜、偏振器、基板及光学各向异性层。
另外,偏振器的吸收轴与圆偏振片的长度方向一致,第2区域的面内慢轴相对于偏振器的吸收轴的旋转角度为10°,第1区域的与第2区域侧相反的一侧的表面的面内慢轴相对于偏振器的吸收轴的旋转角度为85°。
<实施例4>
(光学各向异性层的形成)
对以与实施例1相同的方式制作的纤维素酰化物膜连续地实施了摩擦处理。此时,长条状的膜的长度方向与输送方向平行,膜的长度方向(输送方向)与摩擦辊的旋转轴所形成的角度设为90°。将膜的长度方向(输送方向)设为90°,从膜侧观察,若以膜宽度方向为基准(0°)顺时针方向表示正的值,则摩擦辊的旋转轴为0°。换言之,摩擦辊的旋转轴的位置为以膜的长度方向为基准逆时针旋转0°的位置。
将经上述摩擦处理的纤维素酰化物膜作为基板,使用模头涂布机涂布包含下述组成的棒状液晶化合物的光学各向异性层形成用组合物(4),从而形成了组合物层(对应于工序1)。另外,工序1中的组合物层中的手性试剂的加权平均螺旋扭转力的绝对值为0.03μm-1。
接着,将所获得的组合物层在80℃下加热了60秒钟(对应于工序2)。通过该加热而组合物层的棒状液晶化合物沿规定方向取向。
之后,在包含氧的空气(氧浓度:约20体积%)下,在30℃下,使用365nm的LED灯(Acroedge Co.,Ltd.制),将紫外线照射于(照射量:50mJ/cm2)组合物层上(对应于工序3)。
接着,将所获得的组合物层在80℃下加热了10秒钟(对应于工序5)。
之后,进行氮气吹扫以使氧浓度成为100体积ppm,并在80℃下,使用金属卤化物灯(EYE GRAPHICS Co.,Ltd.制),将紫外线照射于(照射量:500mJ/cm2)组合物层上,从而形成了固定了液晶化合物的取向状态的光学各向异性层(对应于工序4)。以上述方式制作了光学膜(F-4)。
另外,关于光学各向异性层形成用组合物(4)中的左扭曲手性试剂(L2)的HTP,若照射(50mJ/cm2)365nm的光,则与照射前相比,减少了1μm-1。
关于右扭曲手性试剂(R2)的HTP,若照射(50mJ/cm2)365nm的光,则与照射前相比,减少了37μm-1。
与摩擦方向平行地切削以上述方式制作的光学膜(F-4),并利用偏振光显微镜从截面方向观察了光学各向异性层。光学各向异性层的厚度为3.1μm,在光学各向异性层的基板侧的厚度(d2)2.1μm的区域(第2区域)及光学各向异性层的空气侧(与基板相反的一侧)的厚度(d1)1.0μm的区域(第1区域)中液晶化合物均扭曲取向,但是第2区域与第1区域的扭曲角度不同。
另外,使用Axometrics公司的Axoscan及Axometrics公司的分析软件(Multi-Layer Analysis:多层膜分析)求出了光学膜(F-4)的光学特性。第2区域的波长550nm下的Δn2与厚度d2之积(Δn2d2)为275nm,液晶化合物的扭曲角为25°,液晶化合物相对于长条的长度方向的取向轴角度在与基板接触的一侧为0°,在与第1区域接触的一侧为-25°。
并且,第1区域的波长550nm下的Δn1与厚度d1之积(Δn1d1)为138nm,液晶化合物的扭曲角度为79°,液晶化合物相对于长条的长度方向的取向轴角度在与第2区域接触的一侧为-25°,在空气侧为-104°。
(圆偏振片的制作)
与实施例1相同地,对以上述方式制作的光学膜(F-4)进行皂化处理,并使用聚乙烯醇系粘接剂将所述偏振器及所述偏振器保护膜连续地贴合于光学膜(F-4)中所包括的基板面上,从而制作了长条状的圆偏振片(P-4)。即,圆偏振片(P-4)依次具有偏振器保护膜、偏振器、基板及光学各向异性层。
另外,偏振器的吸收轴与圆偏振片的长度方向一致,第2区域的面内慢轴相对于偏振器的吸收轴的旋转角度为0°,第1区域的与第2区域侧相反的一侧的表面的面内慢轴相对于偏振器的吸收轴的旋转角度为104°。
<实施例5>
(碱皂化处理)
使所述纤维素酰化物膜穿过温度60℃的介电式加热辊以将膜表面温度升温至40℃之后,使用棒涂布机将下述所示的组成的碱溶液以涂布量14ml/m2涂布于膜的带面上,并向加热至110℃的NORITAKE CO.,LIMITED制的蒸汽型远红外加热器的下方输送了10秒钟。接着,同样地使用棒涂布机将纯水涂布了3ml/m2。接着,反复进行3次基于喷射式涂布机的水洗和基于气刀的脱水之后,向70℃的干燥区域输送10秒钟以进行干燥,从而制作了经碱皂化处理的纤维素酰化物膜。
(取向膜的形成)
利用#14的线棒将下述组成的取向膜涂布液连续涂布于纤维素酰化物膜的经碱皂化处理的面上。利用60℃的暖风干燥了60秒钟,进一步利用100℃的暖风干燥了120秒钟。所使用的改性聚乙烯醇的皂化度为96.8%。
改性聚乙烯醇-1(式中,各重复单元中所记载的数值表示各重复单元相对于所有重复单元的含量(mol%)。)
[化学式23]
(光学各向异性层的形成)
对以上述方式制作的取向膜连续地实施了摩擦处理。此时,长条状的膜的长度方向与输送方向平行,膜的长度方向(输送方向)与摩擦辊的旋转轴所形成的角度设为78°。将膜的长度方向(输送方向)设为90°,从膜侧观察,若以膜宽度方向为基准(0°)顺时针方向表示正的值,则摩擦辊的旋转轴为12°。换言之,摩擦辊的旋转轴的位置为以膜的长度方向为基准逆时针旋转78°的位置。
将经上述摩擦处理的纤维素酰化物膜作为基板,使用模头涂布机涂布包含下述组成的棒状液晶化合物的光学各向异性层形成用组合物(5),从而形成了组合物层(对应于工序1)。另外,工序1中的组合物层中的手性试剂的加权平均螺旋扭转力的绝对值为0.0μm-1。
接着,将所获得的组合物层在80℃下加热了60秒钟(对应于工序2)。通过该加热而组合物层的棒状液晶化合物沿规定方向取向。
之后,在包含氧的空气(氧浓度:约20体积%)下,在30℃下,使用365nm的LED灯(Acroedge Co.,Ltd.制),将紫外线照射于(照射量:35mJ/cm2)组合物层上(对应于工序3)。
接着,将所获得的组合物层在80℃下加热了10秒钟(对应于工序5)。
之后,进行氮气吹扫以使氧浓度成为100体积ppm,并在80℃下,使用金属卤化物灯(EYE GRAPHICS Co.,Ltd.制),将紫外线照射于(照射量:500mJ/cm2)组合物层上,从而形成了固定了液晶化合物的取向状态的光学各向异性层(对应于工序4)。以上述方式制作了光学膜(F-5)。
与摩擦方向平行地切削以上述方式制作的光学膜(F-5),并利用偏振光显微镜从截面方向观察了光学各向异性层。光学各向异性层的厚度为2.7μm,在光学各向异性层的基板侧的厚度(d2)1.3μm的区域(第2区域)中没有扭曲角的均匀取向,在光学各向异性层的空气侧(与基板相反的一侧)的厚度(d1)1.4μm的区域(第1区域)中液晶化合物扭曲取向。
另外,使用Axometrics公司的Axoscan及Axometrics公司的分析软件(Multi-Layer Analysis:多层膜分析)求出了光学膜(F-5)的光学特性。第2区域的波长550nm下的Δn2与厚度d2之积(Δn2d2)为175nm,液晶化合物的扭曲角为0°,液晶化合物相对于长条的长度方向的取向轴角度在与基板接触的一侧为-12°,在与第1区域接触的一侧为-12°。
并且,第1区域的波长550nm下的Δn1与厚度d1之积(Δn1d1)为182nm,液晶化合物的扭曲角度为79°,液晶化合物相对于长条的长度方向的取向轴角度在与第2区域接触的一侧为-12°,在空气侧为-91°。
(圆偏振片的制作)
将形成于长条状支承体(间隔体)上的压敏型粘合层与以上述方式制作的光学膜(F-5)中所包括的光学各向异性层的空气侧(与基板相反的一侧)的面连续地贴合,接着剥离了光学膜(F-5)中所包括的基板。此时,光学膜(F-5)中所包括的光学各向异性层的第2区域与取向膜的界面处剥离。使用紫外线固化型粘接剂将所述偏振器及所述偏振器保护膜连续地贴合于以上述方式暴露的第2区域的与取向膜接触的面上,从而制作了长条状的圆偏振片(P-5)。即,圆偏振片(P-5)依次具有偏振器保护膜、偏振器、光学各向异性层、压敏型粘合层及间隔体。
另外,偏振器的吸收轴与圆偏振片的长度方向一致,第2区域的面内慢轴相对于偏振器的吸收轴的旋转角度为12°,第1区域的与第2区域侧相反的一侧的表面的面内慢轴相对于偏振器的吸收轴的旋转角度为91°。
<比较例1>
在所述实施例1中,在工序3中,在氮气吹扫下(氧浓度100体积ppm)进行基于365nm的LED灯的照射来代替在包含氧的空气(氧浓度:约20体积%)下实施基于365nm的LED灯的照射,除此以外,以与光学膜(F-1)的制作方法相同的方式制作了光学膜(C-1)。
另外,按照与上述实施例1相同的步骤观察了光学各向异性层的截面的结果,遍及所获得的光学各向异性层的厚度方向整个区域形成有均匀取向,没有获得本发明的所期望的效果。
利用Axometrics公司制的Axoscan测量所制作的光学各向异性层的波长λ下的面内延迟Re(λ)。将结果示于表1中。
<有机EL显示装置的制作及显示性能的评价>
(在显示装置上的安装)
将搭载有机EL面板的Samsung Electronics Co.,Ltd.制GALAXY S4进行分解,并剥离圆偏振片,在其上将上述实施例中所制作的圆偏振片(P-1)~(P-5)以使偏振器保护膜配置于外侧的方式贴合于显示装置上。
(显示性能的评价)
(正面方向)
在所制作的有机EL显示装置上显示黑色,在明光下从正面方向观察,并以下述基准对着色进行了评价。将结果示于表1中。
4:着色完全不可见。(允许)
3:虽然可见着色,但是非常轻微(允许)
2:稍微可见着色,反射光也稍微有,无法允许。
1:可见着色,反射光也多,无法允许。
(倾斜方向)
在所制作的有机EL显示装置上显示黑色,在明光下从极角45°投射荧光灯,从全方位观察了反射光。以下述基准对色调变化的方位角依赖性进行了评价。将结果示于表1中。
4:色差完全不可见。(允许)
3:虽然可见色差,但是非常轻微(允许)
2:可见色差,但是反射光小,使用上没有问题。(允许)
1:可见色差,反射光也多,无法允许。
在表1中,“氧浓度”一栏表示工序3中的氧浓度。
“C板的有无”一栏表示所制作的圆偏振片中是否包括正C板。
在“多个取向区域的有无”一栏中,将可以形成沿厚度方向具有多个被固定的液晶化合物的取向状态不同的区域的光学各向异性层的情况表示为“有”,将不是的情况(在光学各向异性层中没有多个取向状态不同的区域的情况)表示为“无”。
[表1]
如上述表1所示,确认了本发明的光学各向异性层的相位差显示逆波长色散性,若将该光学各向异性层用于有机EL显示装置,则抑制着色和反射。
<比较例2>
对以上述方式制作的纤维素酰化物膜连续地实施了摩擦处理。此时,长条状的膜的长度方向与输送方向平行,膜的长度方向(输送方向)与摩擦辊的旋转轴所形成的角度设为80°。将膜的长度方向(输送方向)设为90°,从膜侧观察,若以膜宽度方向为基准(0°)顺时针方向表示正的值,则摩擦辊的旋转轴为10°。换言之,摩擦辊的旋转轴的位置为以膜的长度方向为基准逆时针旋转80°的位置。
将经上述摩擦处理的纤维素酰化物膜作为基板,使用模头涂布机涂布包含下述组成的棒状液晶化合物的光学各向异性层形成用组合物(C2-1),从而形成了组合物层。
接着,将所获得的组合物层在100℃下加热了60秒钟。通过该加热而组合物层的棒状液晶化合物沿规定方向取向。
之后,进行氮气吹扫以使氧浓度成为100体积ppm,并在55℃下,使用金属卤化物灯(EYE GRAPHICS Co.,Ltd.制),将紫外线照射于(照射量:200mJ/cm2)组合物层上,从而形成了固定了液晶化合物的取向状态的光学各向异性层。
之后,使用模头涂布机将包含棒状液晶化合物的光学各向异性层形成用组合物(C2-2)涂布于上述光学各向异性层上,从而形成了组合物层。
接着,将所获得的组合物层在100℃下加热了60秒钟(对应于工序2)。通过该加热而组合物层的棒状液晶化合物沿规定方向取向。
之后,进行氮气吹扫以使氧浓度成为100体积ppm,并在55℃下,使用金属卤化物灯(EYE GRAPHICS Co.,Ltd.制),将紫外线照射于(照射量:500mJ/cm2)组合物层上,从而形成了固定了液晶化合物的取向状态的光学各向异性层。以上述方式制作了光学膜(C-2)。
<比较例3>
使用光学各向异性层形成用组合物(C3)来代替光学各向异性层形成用组合物(C2-1),除此以外,按照与比较例1相同的步骤制造了光学膜(C-3)。
<比较例4>
使用光学各向异性层形成用组合物(C4)来代替光学各向异性层形成用组合物(C2-1),除此以外,按照与比较例1相同的步骤制造了光学膜(C-4)。
与摩擦方向平行地切削以上述方式制作的光学膜(C-2)~(C-4),并利用偏振光显微镜从截面方向观察了光学各向异性层。光学各向异性层的厚度为2.7μm,在光学各向异性层的基板侧的厚度(d2)1.3μm的区域(第2区域)中没有扭曲角的均匀取向,在光学各向异性层的空气侧(与基板相反的一侧)的厚度(d1)1.4μm的区域(第1区域)中液晶化合物扭曲取向。
另外,使用Axometrics公司的Axoscan及Axometrics公司的分析软件(Multi-Layer Analysis:多层膜分析)求出了光学膜(C-2)~(C-4)的光学特性。第2区域的波长550nm下的Δn2与厚度d2之积(Δn2d2)为173nm,液晶化合物的扭曲角为0°,液晶化合物相对于长条的长度方向的取向轴角度在与基板接触的一侧为-10°,在与第1区域接触的一侧为-10°。
并且,第1区域的波长550nm下的Δn1与厚度d1之积(Δn1d1)为184nm,液晶化合物的扭曲角度为75°,液晶化合物相对于长条的长度方向的取向轴角度在与第2区域接触的一侧为-10°,在空气侧为-85°。
另外,光学各向异性层中所包含的液晶化合物的取向轴角度设为以膜的长度方向为基准的0°,从光学各向异性层的表面侧观察膜,将顺时针(右转)时表示为负,将逆时针(左转)时表示为正。
并且,其中,关于液晶化合物的扭曲结构,从光学各向异性层的表面侧观察基板,以在表面侧(正前方侧)的液晶化合物的取向方向为基准,将基板侧(里侧)的液晶化合物的取向方向为顺时针(右转)时表示为负,将逆时针(左转)时表示为正。
并且,关于实施例3及比较例2~比较例4的光学各向异性层,如上所述,一边利用Ar+团簇枪将膜沿光学各向异性层的深度方向进行切削,一边利用飞行时间型二次离子质谱仪(TOF-SIMS)(IONTOF公司制“SIMS5”)进行了深度方向的成分的分析。
另外,在实施例3的光学各向异性层中,可以获得如图10所示的分布,在第1位置与第2位置之间的区域中的任一深度中均未观测到第1强度的1/500以上的源自流平剂的二次离子强度。
在后述表中的“二次离子强度”一栏中,将在第1位置与第2位置之间的区域中的任一深度中均未观测到第1强度的1/500以上的源自流平剂的二次离子强度的情况表述为“A”,将观测到的情况表述为“B”。
另外,在比较例2~比较例4中,在第1位置与第2位置之间的区域中观测到的源自流平剂的二次离子强度的最大值分别为第1强度的1/12、1/120及1/400。
<剥离性评价>
对所获得的光学膜的光学各向异性层实施交叉切割百格试验,在实施了5次透明胶带(注册商标)(NICHIBAN CO.,LTD.制No.405)剥离时,对剥离了一半以上的面积的格的数量进行计数,并以以下基准进行了评价。另外,对交叉切割的划线深度进行截面的光学显微镜观察,在光学各向异性层的膜厚方向的3/4以上的深度上有切口,对划线刃施加切口不到达基板的压力来实施了划线。
实际使用上优选为A。
A:剥离的格为0格以上且小于10格
B:剥离的格为10格以上且小于30格
C:剥离的格为30格以上且小于50格
D:剥离的格为50格以上
[表2]
光学膜 | 二次离子强度 | 剥离性 | |
实施例3 | F-3 | A | A |
比较例2 | C-2 | B | D |
比较例3 | C-3 | B | C |
比较例4 | C-4 | B | B |
如上述表所示,在本发明的光学各向异性层中,可以获得所期望的效果。
相对于此,在比较例中产生格的剥离,利用截面的光学显微镜观察了所剥离的格的剥离位置的结果,剥离发生在光学各向异性层的内部。
<比较例5>
对以上述方式制作的纤维素酰化物膜连续地实施了摩擦处理。此时,长条状的膜的长度方向与输送方向平行,膜的长度方向(输送方向)与摩擦辊的旋转轴所形成的角度设为90°。将膜的长度方向(输送方向)设为90°,从膜侧观察,若以膜宽度方向为基准(0°)顺时针方向表示正的值,则摩擦辊的旋转轴为0°。换言之,摩擦辊的旋转轴的位置为以膜的长度方向为基准逆时针旋转0°的位置。
将经上述摩擦处理的纤维素酰化物膜作为基板,使用模头涂布机涂布包含下述组成的棒状液晶化合物的光学各向异性层形成用组合物(C5-1),从而形成了组合物层。
接着,将所获得的组合物层在100℃下加热了60秒钟。通过该加热而组合物层的棒状液晶化合物沿规定方向取向。
之后,进行氮气吹扫以使氧浓度成为100体积ppm,并在55℃下,使用金属卤化物灯(EYE GRAPHICS Co.,Ltd.制),将紫外线照射于(照射量:200mJ/cm2)组合物层上,从而形成了固定了液晶化合物的取向状态的光学各向异性层。
之后,使用模头涂布机将包含棒状液晶化合物的光学各向异性层形成用组合物(C5-2)涂布于上述光学各向异性层上,从而形成了组合物层。
接着,将所获得的组合物层在100℃下加热了60秒钟。通过该加热而组合物层的棒状液晶化合物沿规定方向取向。
之后,进行氮气吹扫以使氧浓度成为100体积ppm,并在55℃下,使用金属卤化物灯(EYE GRAPHICS Co.,Ltd.制),将紫外线照射于(照射量:500mJ/cm2)组合物层上,从而形成了固定了液晶化合物的取向状态的光学各向异性层。以上述方式制作了光学膜(C-5)。
与摩擦方向平行地切削以上述方式制作的光学膜(C-5),并利用偏振光显微镜从截面方向观察了光学各向异性层。光学各向异性层的厚度为3.1μm,在光学各向异性层的基板侧的厚度(d2)2.1μm的区域(第2区域)及光学各向异性层的空气侧(与基板相反的一侧)的厚度(d1)1.0μm的区域(第1区域)中液晶化合物均扭曲取向,但是第2区域与第1区域的扭曲角度不同。
另外,使用Axometrics公司的Axoscan及Axometrics公司的分析软件(Multi-Layer Analysis:多层膜分析)求出了光学膜(F-4)的光学特性。第2区域的波长550nm下的Δn2与厚度d2之积(Δn2d2)为275nm,液晶化合物的扭曲角为25°,液晶化合物相对于长条的长度方向的取向轴角度在与基板接触的一侧为0°,在与第1区域接触的一侧为-25°。
并且,第1区域的波长550nm下的Δn1与厚度d1之积(Δn1d1)为138nm,液晶化合物的扭曲角度为79°,液晶化合物相对于长条的长度方向的取向轴角度在与第2区域接触的一侧为-25°,在空气侧为-104°。
另外,光学各向异性层中所包含的液晶化合物的取向轴角度设为以膜的长度方向为基准的0°,从光学各向异性层的表面侧观察膜,将顺时针(右转)时表示为负,将逆时针(左转)时表示为正。
并且,其中,关于液晶化合物的扭曲结构,从光学各向异性层的表面侧观察基板,以在表面侧(正前方侧)的液晶化合物的取向方向为基准,将基板侧(里侧)的液晶化合物的取向方向为顺时针(右转)时表示为负,将逆时针(左转)时表示为正。
使用所获得的光学膜,实施了基于上述TOF-SIMS的分析和<剥离性评价>。将结果示于表3中。另外,在实施例4中,在第1位置与第2位置之间的区域中的任一深度中均仅观测到第1强度的1/1000以下的源自流平剂的二次离子强度。
并且,在比较例5中,在第1位置与第2位置之间的区域中观测到的源自流平剂的二次离子强度的最大值为第1强度的1/400。
[表3]
光学膜 | 二次离子强度 | 剥离性 | |
实施例4 | F-4 | A | A |
比较例5 | C-5 | B | B |
如上述表所示,在本发明的光学各向异性层中,可以获得所期望的效果。
相对于此,在比较例中产生格的剥离,利用截面的光学显微镜观察了所剥离的格的剥离位置的结果,剥离发生在光学各向异性层的内部。
符号说明
10-基板,12、120-组合物层,12A、120A-下侧区域,12B、120B-上侧区域,20、200-光学各向异性层,22-其他光学各向异性层,24-层叠体,26-偏振器,28-带偏振器的光学各向异性层。
Claims (13)
1.一种光学各向异性层的制造方法,所述制造方法包括:
工序1,将组合物层形成于基板上,所述组合物层包含至少包含通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂的手性试剂、及具有聚合性基团的液晶化合物;
工序2,对所述组合物层实施加热处理,使所述组合物层中的液晶化合物取向;
工序3,在所述工序2之后,在氧浓度为1体积%以上的条件下,对所述组合物层进行光照射;及
工序4,对已实施光照射的组合物层实施固化处理而固定所述液晶化合物的取向状态,形成沿厚度方向具有多个所述液晶化合物的取向状态不同的区域的光学各向异性层,
在加热条件下实施所述工序3,或者进一步包括在所述工序3与所述工序4之间对所述组合物层实施加热处理的工序5,
所述手性试剂的合计含量相对于所述液晶化合物的总质量为5.0质量%以下。
2.根据权利要求1所述的光学各向异性层的制造方法,其中,
所述手性试剂的合计含量相对于所述液晶化合物的总质量为1.0质量%以下。
3.根据权利要求1或2所述的光学各向异性层的制造方法,其中,
所述组合物层包含2种以上的手性试剂,
所述工序1中的所述组合物层中的所述2种以上的手性试剂的加权平均螺旋扭转力的绝对值为0.0~0.5μm-1。
4.根据权利要求3所述的光学各向异性层的制造方法,其中,
所述光学各向异性层沿厚度方向具有:将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的第1区域;及将均匀取向的液晶化合物的取向状态固定而成的第2区域。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学各向异性层的制造方法,其中,
所述工序3中的光照射的照射量为300mJ/cm2以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学各向异性层的制造方法,其中,
通过所述光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂具有联萘部分结构、异山梨醇部分结构及异甘露糖醇部分结构中的任一个部分结构。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学各向异性层的制造方法,其中,
通过所述光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂具有能够进行光异构化的双键。
8.一种层叠体的制造方法,其将通过权利要求1至7中任一项所述的制造方法而获得的光学各向异性层与C板进行层叠而获得层叠体。
9.一种带偏振器的光学各向异性层的制造方法,其将通过权利要求1至7中任一项所述的制造方法而获得的光学各向异性层与偏振器进行层叠而获得带偏振器的光学各向异性层。
10.一种带偏振器的层叠体的制造方法,其将通过权利要求8所述的制造方法而获得的层叠体与偏振器进行层叠而获得带偏振器的层叠体。
11.一种组合物,其包含至少包含通过光照射而螺旋扭转力发生变化的感光性手性试剂的手性试剂、及具有聚合性基团的液晶化合物,
所述手性试剂的合计含量相对于所述液晶化合物的总质量为5.0质量%以下。
12.根据权利要求11所述的组合物,其中,包含2种以上的手性试剂,所述2种以上的手性试剂的加权平均螺旋扭转力的绝对值为0.0~0.5μm-1。
13.一种光学各向异性层,其是使用液晶化合物而形成的,其中,
所述光学各向异性层包含流平剂,
一边从所述光学各向异性层的一个表面朝向另一个表面照射离子束,一边利用飞行时间型二次离子质谱法分析所述光学各向异性层的深度方向的成分,获得源自所述流平剂的二次离子强度在深度方向上的分布,在所述光学各向异性层的所述一个表面上的源自所述流平剂的二次离子强度及所述光学各向异性层的所述另一个表面上的源自所述流平剂的二次离子强度中,将源自所述流平剂的二次离子强度中的较大者设为第1强度,且将成为所述第1强度的1/1000的二次离子强度设为第2强度,并且在将在所述分布中表示所述第2强度的最靠所述一个表面侧的深度位置设为第1位置且将在所述分布中表示所述第2强度的最靠所述另一个表面侧的深度位置设为第2位置时,在所述第1位置与所述第2位置之间的区域中的任一深度中,均未观测到所述第1强度的1/500以上的源自所述流平剂的二次离子强度,
所述光学各向异性层满足以下的必要条件1或必要条件2,
必要条件1:所述光学各向异性层沿厚度方向具有:将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域;及将均匀取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域,
必要条件2:所述光学各向异性层沿厚度方向具有多个将沿着沿厚度方向延伸的螺旋轴扭曲取向的液晶化合物的取向状态固定而成的区域,多个所述区域中的液晶化合物的扭曲角度分别不同。
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