CN115917378A - 光学层叠体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供具有即使在照射高强度的紫外线的情况下光学性能也不易发生变化、即使在严酷的环境下也不易发生性能变化的高的耐久性的、包含相位差层(1)的光学层叠体(11)。一种光学层叠体(11),其包含:包含相位差表现层的相位差层(1),以及与所述相位差层(1)的至少一个面邻接的阻气层(2),所述相位差表现层由包含至少1种聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物的固化物构成,所述阻气层(2)具有500cm3/(m2·24h·atm)以下的氧气透过率。
Description
技术领域
本发明涉及光学层叠体,特别是涉及包含相位差层和与该相位差层邻接的阻气层的光学层叠体。
背景技术
作为用于平板显示器(FPD)的相位差板,已知有显示出逆波长分散性的相位差板。已知形成这样的相位差板的聚合性液晶化合物一般而言在紫外线区域具有极大吸收,由该聚合性液晶化合物形成的相位差板的相位差值容易因紫外光至可见光区域的光暴露而发生变化。
相位差板中的相位差值的变化可能成为该相位差板的光学性能降低的主要因素,因此正在开发即使在暴露于紫外光等的情况下也不易产生相位差值的变化的相位差板。
例如,专利文献1中公开了一种通过使用包含2种以上的聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物来制作相位差板,从而作为相位差板整体保持相位差值变化的均衡的技术,其中,所述2种以上的聚合性液晶化合物包含在暴露于紫外光的情况下相位差值呈正向变化的聚合性液晶化合物、和相位差值呈负向变化的聚合性液晶化合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2019-003177号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来,如上述专利文献1所公开地,正在推进对于光暴露不易产生相位差值的变化的相位差板的开发,但对于具有高的耐久性的光学层叠体(相位差板)的强烈要求依然存在。
本发明的目的是,针对上述要求,提供与专利文献1不同的新的解决方案,即,即使不使用对于光暴露产生相对的相位差值变化的2种聚合性液晶化合物也可满足上述要求的方案,目的是提供具有即使在照射高强度的紫外线的情况下光学性能也不易发生变化、即使在严酷的环境下也不易发生性能变化的高的耐久性的、包含相位差层的光学层叠体。
用于解决问题的方案
本发明提供以下的合适的实施方式。
[1]一种光学层叠体,其包含:包含相位差表现层的相位差层,以及与所述相位差层的至少一个面邻接的阻气层,所述相位差表现层由包含至少1种聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物的固化物构成,
所述阻气层具有500cm3/(m2·24h·atm)以下的氧气透过率。
[2]根据所述[1]所述的光学层叠体,其中,阻气层包含具有交联结构的聚合物。
[3]根据所述[2]所述的光学层叠体,其中,交联结构源自疏水性交联剂。
[4]根据所述[3]所述的光学层叠体,其中,疏水性交联剂包含选自异氰酸酯系交联剂、多元醛系交联剂及金属化合物系交联剂中的至少1种。
[5]根据所述[2]~[4]中任一项所述的光学层叠体,其中,聚合物包含聚乙烯醇系树脂。
[6]根据所述[1]~[5]中任一项所述的光学层叠体,其中,所述阻气层与相位差层的两面邻接配置。
[7]根据所述[1]~[6]中任一项所述的光学层叠体,其中,所述阻气层覆盖相位差层的厚度方向的至少1个侧面。
[8]根据所述[1]~[7]中任一项所述的光学层叠体,其还包含偏振片层。
[9]根据所述[8]所述的光学层叠体,其中,偏振片层和相位差层仅隔着与相位差层邻接的阻气层而层叠。
发明效果
根据本发明,能够提供具有即使在照射高强度的紫外线的情况下光学性能也不易发生变化、即使在严酷的环境下也不易发生性能变化的高的耐久性的、包含相位差层的光学层叠体。
附图说明
图1是示出本发明的光学层叠体的层构成的一例的概要截面图。
图2是示出本发明的光学层叠体的层构成的一例的概要截面图。
图3是示出本发明的光学层叠体的层构成的一例的概要截面图。
图4是示出本发明的光学层叠体的层构成的一例的概要截面图。
图5是示出本发明的光学层叠体的层构成的一例的概要截面图。
具体实施方式
以下,针对本发明的实施方式详细地进行说明。需要说明的是,本发明的范围并不限于此处说明的实施方式,在不损害本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。
本发明的光学层叠体包含相位差层、和与所述相位差层的至少一个面邻接的阻气层。以下,基于图1和图2对本发明的光学层叠体的层构成的一例进行说明,但本发明的光学层叠体不限于这些方式。
图1所示的光学层叠体11包含相位差层1、和与所述相位差层1的一个面邻接的阻气层2。该光学层叠体11中,相位差层1由取向膜3、和形成在该取向膜3上的相位差表现层4构成。
需要说明的是,本说明书中,所谓相位差层,在相位差表现层形成在取向膜上的情况下,是指由取向膜和在该取向膜上形成的相位差表现层形成的构成,在相位差表现层没有取向膜地形成的情况下,是指由该相位差表现层形成的构成。
本发明的光学层叠体在相位差层和阻气层的基础上,还可以包含具有可组装于图像显示装置等的各种功能的其他层而构成。作为其他层,可举出例如,(可剥离的)基材、偏振片层、保护层或硬涂层等固化树脂层、粘合剂/粘接剂层(日文:粘接着剤層)、前面板等。图1所示的光学层叠体11中,相位差层1形成在可剥离的基材5上,例如,通过剥离可剥离的基材5后,在相位差层1的取向膜3侧形成第2阻气层2,从而可得到如图2所示的、在相位差层1的两面具有阻气层2的光学层叠体11。另外,例如,如图3所示地,通过隔着粘合剂层6将偏振片层7层叠至包含图1和图2所示的层构成的层叠体的阻气层2,从而可得到包含相位差层1和偏振片层7的光学层叠体11(椭圆偏振板)。这些光学层叠体通过将可剥离的基材5剥离后,例如经由粘合剂/粘接剂层将相位差层1贴合于显示元件等,从而能够组装于图像显示装置等。
据认为由在紫外线区域具有极大吸收的聚合性液晶化合物的固化物形成的相位差板的起因于光暴露的相位差值降低的一个原因在于,由于在氧存在的环境下的光暴露,在液晶固化物中生成过氧化自由基。例如,构成光学层叠体的粘合剂/粘接剂层一般而言大多具有高的气体透过率,因此在包含粘合剂层作为构成光学层叠体的层的情况下,气体状态的氧容易从该粘合剂层侵入至光学层叠体内,容易引起侵入至光学层叠体内的氧向相位差层的扩散。本发明的光学层叠体通过在相位差层的至少一个面具有氧气透过率低的阻气层,从而成为抑制氧向相位差层的扩散的效果优异的层叠体。
本发明的光学层叠体包含与相位差层的至少一个面邻接的阻气层,所述阻气层具有500cm3/(m2·24h·atm)以下的氧气透过率。通过氧气透过率为所述上限以下的阻气层与相位差层邻接存在,从而可得到例如抑制从构成光学层叠体的粘合剂层侵入的氧向相位差层内的扩散的效果。从得到氧气的更高的扩散抑制效果的观点出发,与相位差层邻接的阻气层的氧气透过率优选为300cm3/(m2·24h·atm)以下,更优选为200cm3/(m2·24h·atm)以下,进一步优选为150cm3/(m2·24h·atm)以下,特别优选为100cm3/(m2·24h·atm)以下。氧气透过率越低,则氧气扩散抑制效果越优异,因此本发明中所述氧气透过率的下限没有特别限定,可以为0cm3/(m2·24h·atm)。
阻气层的氧气透过率能够通过根据JIS K 7126-1的差压式气体透过率测定法进行测定。详细而言,能够根据后述的实施例中记载的方法进行测定。
本发明中,阻气层可以仅设置于相位差层的单面,也可以与两面邻接设置。关于在相位差层的哪个面配置阻气层,根据除相位差层和阻气层以外的、构成光学层叠体的其他层的种类、其配置来适当决定即可,优选在最终的光学层叠体中粘合剂层存在的一侧的相位差层的面存在阻气层。另外,在相位差层包含取向膜和相位差表现层的情况下,优选在相位差表现层的与取向膜相反侧的面存在阻气层。在相位差层的两面存在阻气层的情况下,需要其中的至少一个阻气层的氧气透过率为所述上限以下,优选两面的阻气层的氧气透过率均为上述上限以下。
在本发明的一个方式中,优选阻气层覆盖相位差层的厚度方向的至少1个侧面。通常的光学层叠体大多最终为矩形的单张状,在这样的光学层叠体中在相位差层的厚度方向上存在4个侧面。本发明中,所谓阻气层覆盖相位差层的厚度方向的至少1个侧面,是指例如对于这样的相位差层的至少1个侧面,在其至少一部分中被阻气层覆盖的状态。通过相位差层的厚度方向的侧面被阻气层覆盖,从而能够减少相位差层与外部环境(外部空气)直接接触的区域,可防止空气中的氧、水分经由相位差层的厚度方向的侧面侵入至层内。由此,容易有效地抑制因光暴露引起的相位差层的相位差值的降低。本发明的光学层叠体中,更优选相位差层的厚度方向的至少1个侧面的整个面被阻气层覆盖,进一步优选相位差层的全部侧面的整个面被阻气层覆盖。
本发明中,与相位差层邻接配置的阻气层的厚度能够根据构成阻气层的材料、光学层叠体的层构成等而适当决定。从确保充分的阻气性的观点出发,阻气层的厚度优选为0.01μm以上,更优选为0.05μm以上,进一步优选为0.1μm以上。另外,从光学层叠体的薄型化、干涉引起的颜色不均的抑制、弯曲性的赋予的观点出发,优选为50μm以下,更优选为10μm以下,进一步优选为5μm以下。在本发明的光学层叠体中存在多个阻气层的情况下,这些阻气层的厚度彼此可以相同也可以不同,优选多个阻气层全部具有上述范围内的厚度。需要说明的是,阻气层的膜厚能够利用膜厚计进行测定。
本发明的光学层叠体中与相位差层邻接配置的阻气层优选为包含聚合物的层。作为可构成阻气层的聚合物材料,只要是可得到氧气透过率为500cm3/(m2·24h·atm)以下的层的聚合物材料,就没有特别限定,可以使用公知的聚合物材料,优选包含树脂作为聚合物材料。本发明中构成阻气层的树脂可以为热塑性树脂和热固化性树脂中的任意者,可举出例如聚乙烯醇系树脂、聚酯系树脂、聚烯烃系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚碳酸酯系树脂、丙烯酸系树脂、环氧系树脂等。这些可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。其中,作为聚合物材料,优选聚乙烯醇系树脂、环氧系树脂,从易于形成氧气透过率低、抑制氧气侵入至相位差层的效果优异的阻气层的观点出发,更优选聚乙烯醇系树脂。
本发明的个方式中,与相位差层邻接配置的阻气层由包含聚乙烯醇系树脂的树脂组合物(以下,也称为“PVA系树脂组合物”)形成。
本说明书中,聚乙烯醇系树脂是指包含50质量%以上的源自乙烯醇的结构单元的树脂。聚乙烯醇系树脂是指包含50质量%以上的源自乙烯醇的结构单元的树脂。聚乙烯醇系树脂可以通过将具有源自乙烯基酯的结构单元的聚乙烯基酯系树脂进行皂化而得到。作为构成聚乙烯基酯系树脂的乙烯基酯,可举出例如乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等,优选乙酸乙烯酯。
聚乙烯基酯系树脂可以是乙酸乙烯酯等乙烯基酯的均聚物,另外,也可以是与能够与该乙烯基酯共聚的其他单体的共聚物。作为可与乙烯基酯共聚的其他单体,可举出例如不饱和羧酸类、不饱和磺酸类、烯烃类、乙烯基醚类、具有铵基的丙烯酰胺类等。
用于阻气层的聚乙烯醇系树脂可以为部分皂化的聚乙烯醇系树脂,也可以为完全皂化的聚乙烯醇系树脂。聚乙烯醇系树脂的皂化度没有特别限定,只要适当决定即可,一般而言为70摩尔%以上,优选为80摩尔%以上,更优选为85摩尔%以上,进一步优选为90摩尔%以上。若聚乙烯醇系树脂的皂化度为上述下限以上,则得到的阻气层的耐水性、与和阻气层邻接的层的密合性容易提高。聚乙烯醇系树脂的皂化度的上限可以为100摩尔%以下,优选为99.95摩尔%以下。需要说明的是,聚乙烯醇系树脂的皂化度能够根据JIS K6726所记载的方法进行测定。
对聚乙烯基酯系树脂进行皂化的方法没有特别限定,可以采用现有公知的方法,可举出例如在醇等有机溶剂中,在催化剂的存在下进行皂化的方法等。
用于阻气层的聚乙烯醇系树脂可以为均聚物,也可以为共聚物。通过选择构成与聚乙烯醇的共聚物的单体的种类,可对阻气层赋予氧气透过抑制、耐水性、与邻接的层的密合性等各种功能。作为聚乙烯醇共聚物,可举出例如乙烯-聚乙烯醇共聚物、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯-聚乙烯醇等。聚乙烯醇共聚物中的乙烯醇单元的量优选为80~98摩尔%,更优选为85~98摩尔%。
聚乙烯醇的平均聚合度优选为1000~10000,更优选为1000~5000,进一步优选为1100~3000。此处,平均聚合度是指数均聚合度。若平均聚合度为该范围,则能够兼顾包含该聚乙烯醇的水溶液物性的稳定性、得到的固化膜的氧气阻隔性以及耐水性。需要说明的是,聚乙烯醇的平均聚合度意指根据JIS K6726的记载而测定的平均聚合度。
作为用于阻气层的聚乙烯醇系树脂,优选为经改性的聚乙烯醇系树脂。作为改性聚乙烯醇系树脂,可举出例如乙酰乙酰基改性的聚乙烯醇系树脂、羧酸改性的聚乙烯醇系树脂、羰基改性的聚乙烯醇系树脂、磺酸改性的聚乙烯醇系树脂、酰肼基改性的聚乙烯醇系树脂、硫醇基改性的聚乙烯醇系树脂、烷基改性的聚乙烯醇系树脂、甲硅烷基改性的聚乙烯醇系树脂、聚乙二醇基改性的聚乙烯醇系树脂、环氧乙烷基改性的聚乙烯醇系树脂、由具有氨基甲酸酯键的基团改性的聚乙烯醇系树脂、由磷酸酯基改性的聚乙烯醇系树脂等。若使用这样的经改性的聚乙烯醇系树脂,则后述的利用交联剂的交联反应的选择项增加,易于提高交联反应性,阻气层的耐水性、与和阻气层邻接的层的密合性提高,因此优选。
上述聚乙烯醇系树脂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。另外,作为聚乙烯醇系树脂,可以使用市售品。
本发明中,阻气层优选包含具有交联结构的聚合物。通过包含具有交联结构的聚合物,阻气层成为致密的结构,易于提高抑制氧气透过的效果,并且易于提高阻气层与和其邻接的层的密合性。
在阻气层由PVA系树脂组合物形成的情况下,作为可用于向聚乙烯醇系聚合物中导入交联结构的交联剂,可以使用作为聚乙烯醇系树脂中的交联剂而公知的化合物。作为这样的交联剂,可举出例如乙醛酸盐等离子键性交联剂、环氧系交联剂等水溶性添加剂或交联剂、异氰酸酯系交联剂、乙二醛或乙二醛衍生物等的多元醛系交联剂、氯化锆系或乳酸钛系等金属化合物系交联剂等疏水性交联剂。其中,从可对阻气层赋予与邻接的层的高的密合性以及优异的耐水性的观点出发,优选构成阻气层的聚合物中的交联结构源自疏水性交联剂,更优选源自选自异氰酸酯系交联剂、多元醛系交联剂和金属化合物系交联剂中的至少1种交联剂。交联剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为交联剂,可以使用市售品。作为水溶性的交联剂,可举出例如“Safelink SPM-01”(三菱化学株式会社制)、“Sumirez Resin650”(田冈化学工业株式会社制)等。另外,作为疏水性的交联剂,可举出例如“BURNOCK DNW-5000”(DIC株式会社制)、“ORGATIX ZB-400”(Matsumono Fine Chemical Co.,Ltd.制)、“ORGATIX TC-310”(Matsumono Fine ChemicalCo.,Ltd.制)等。
本发明中,为了在构成阻气层的聚合物中导入交联结构而使用交联剂的情况下,其添加量根据所用的交联剂的种类等而适当决定即可。PVA系树脂组合物中的交联剂的含量相对于聚乙烯醇系树脂100质量份,通常为0.1~100质量份,优选为1~50质量份,更优选为10~30质量份。若交联剂的含量为上述范围,则阻气层变得致密,容易提高抑制氧气透过的效果,另外,容易提高阻气层与和其邻接的层的密合性。进而,在使用疏水性交联剂的情况下,能够对得到的阻气层赋予充分高的耐水性。
可形成阻气层的PVA系树脂组合物通常以将聚乙烯醇系树脂溶解于溶剂而得的溶液的形式制备。作为PVA系树脂组合物中的溶剂,可举出水、醇、水与醇的混合物等,优选水。例如,能够通过在形成该阻气层的面涂敷PVA系树脂组合物,将该涂膜干燥而使其固化来得到阻气层。
通过在聚乙烯醇系树脂、交联剂中添加溶剂而得到的PVA系树脂的固体成分浓度优选为2~50质量%,更优选为5~30质量%,进一步优选为5~15质量%。若PVA系树脂组合物的固体成分浓度在上述范围内,则该组合物的粘度变低,因此涂敷性、处理性良好。需要说明的是,此处所述的“固体成分”是指,从PVA系树脂组合物去除水等溶剂而得的成分。
PVA系树脂组合物除了聚乙烯醇系树脂、交联剂和水等溶剂之外,还可以包含添加剂等其他成分。作为这样的其他成分,可举出例如防腐剂、流平剂等。在阻气层形成用组合物包含添加剂等其他成分的情况下,其含量基于阻气层形成用组合物的固体成分优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下。
形成PVA系树脂组合物的涂膜的方法没有特别限定,可举出例如旋涂法、挤出法、凹版涂布法、模涂法、棒涂法、涂敷器法等涂布法、柔版印刷法等印刷法等公知的方法。
用于由PVA系树脂组合物的涂膜形成阻气层的干燥温度、时间等没有特别限定,根据所用的阻气层形成用组合物的组成等适当决定即可。干燥处理例如可以通过吹送热风等而进行,其温度通常为40~100℃,优选为60~100℃的范围内。另外,干燥时间通常为10~600秒。
在本发明的另一个方式中,与相位差层邻接配置的阻气层由包含活性能量射线固化性树脂的固化性组合物(以下,也称为“阻气层形成用固化性组合物”)形成。
作为阻气层形成用固化性组合物,可举出含有环氧系化合物和阳离子聚合引发剂的阳离子聚合性的固化性组合物、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固化性组合物、包含环氧系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且还包含阳离子聚合引发剂和自由基聚合引发剂的固化性组合物、以及不包含聚合引发剂而通过照射电子束进行固化的固化性组合物等。其中,从由氧气透过性低引起的对于高强度紫外线的耐久性、和耐水性的观点出发,优选阻气层为包含环氧系树脂的层,优选由包含环氧系化合物的含阳离子聚合性环氧系化合物的固化性组合物形成。
作为能够合适地使用的环氧系化合物,可举出将对芳香族多元醇的芳香环进行氢化反应而得到的脂环式多元醇与表氯醇反应而得到的氢化环氧系化合物(具有脂环式环的多元醇的缩水甘油基醚);脂肪族多元醇或其环氧烷加成物的聚缩水甘油基醚等脂肪族环氧系化合物;作为在分子内具有1个以上的与脂环式环键合的环氧基的环氧系化合物的脂环式环氧系化合物等。这些可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
阻气层形成用固化性组合物可以无溶剂,也可以将有效成分用溶剂进行稀释。作为将有效成分用溶剂稀释的情况下的溶剂,可举出例如甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、二氯甲烷等挥发性溶剂。用溶剂稀释的情况下的有效成分的稀释倍率优选为2~40倍,更优选为10~30倍。需要说明的是,本说明书中,上述“有效成分”是指阻气层形成用固化性组合物的固体成分,即从阻气层形成用固化性组合物去除溶剂等挥发性成分而得的全部成分。
阻气层形成用固化性组合物的有效成分中的环氧系化合物的含量优选为70~99质量%,更优选为90~95质量%。
阻气层形成用固化性组合物包含阳离子系环氧系化合物作为固化性成分的情况下,优选含有光阳离子聚合引发剂。作为光阳离子聚合引发剂,可举出例如芳香族重氮盐;芳香族碘鎓盐、芳香族锍盐等鎓盐;铁-芳烃络合物等。
阻气层形成用固化性组合物中的光阳离子聚合引发剂的含量相对于阳离子系环氧系化合物100质量份,优选为0.1~30质量份,更优选为1~10质量份。
阻气层形成用固化性组合物能够根据需要含有氧杂环丁烷、多元醇等阳离子聚合促进剂、光敏剂、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、消泡剂、抗静电剂、流平剂、和/或溶剂等添加剂。
通过将阻气层形成用固化性组合物涂敷于用于形成阻气层的面,然后照射活性能量射线进行固化,从而能够形成阻气层。作为阻气层形成用固化性组合物的涂布方法,可采用与PVA系树脂组合物的涂布方法同样的方法。
作为活性能量射线的光源,可举出例如低压汞灯、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于聚合引发剂的活化而言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1秒~5分钟,更优选为5秒~3分钟,进一步优选为10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。
本发明中,在阻气层覆盖相位差层的厚度方向的至少1个侧面的情况下,可以通过例如,以将被阻气层覆盖的相位差层浸渍于用于形成阻气层的组合物(溶液)中的、相位差层的侧面被脱模用膜的侧面覆盖的形式,借助用于形成阻气的组合物(溶液)将相位差层和脱模用膜粘接等的方法,用阻气层覆盖相位差层的厚度方向的侧面。
本发明的光学层叠体中,相位差层包含相位差表现层,该相位差表现层包含含有至少1种聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物(以下,也称为“聚合性液晶组合物”)的固化物。作为形成相位差表现层的聚合性液晶化合物,可以根据期望的光学特性,从相位差膜的领域中的现有公知的聚合性液晶化合物中适当选择。
聚合性液晶化合物为具有聚合性基团的液晶化合物。作为聚合性液晶化合物,一般而言可举出通过将该聚合性液晶化合物单独在特定方向上取向的状态下进行聚合而得到的聚合物(固化物)显示出正波长分散性的聚合性液晶化合物和显示出逆波长分散性的聚合性液晶化合物。本发明中,可以仅使用任一个种类的聚合性液晶化合物,也可以将两个种类的聚合性液晶化合物混合使用。
对于本发明的光学层叠体而言,通过将氧气透过率低的阻气层与相位差层邻接配置,从而减少向相位差层内扩散的氧气的量的效果优异。因此,一般而言,在包含由聚合性液晶化合物形成的相位差表现层的情况下,能够更显著地得到本发明的效果,该聚合性液晶化合物大多在紫外线区域具有极大吸收、在氧存在的环境下容易因光暴露而生成过氧化自由基。因此,构成本发明的光学层叠体的相位差表现层优选为包含显示出所谓的逆波长分散性的聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物的固化物。
聚合性基团是指可参与聚合反应的基团。本发明中,形成相位差层的聚合性液晶化合物所具有的聚合性基团优选为光聚合性基团。光聚合性基团是指,为聚合性基团、且可通过由光聚合引发剂产生的反应活性物种、例如活性自由基、酸等而参与聚合反应的基团。作为光聚合性基团,可举出例如乙烯基、乙烯氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯基苯基、(甲基)丙烯酰基、环氧乙烷基、氧杂环丁烷基。其中,优选(甲基)丙烯酰基、乙烯氧基、环氧乙烷基及氧杂环丁烷基,更优选丙烯酰基。聚合性液晶化合物所显示的液晶性可以为热致性液晶,也可以为溶致性液晶,从可实现致密的膜厚控制的方面出发,优选热致性液晶。另外,作为热致性液晶中的相秩序结构,可以为向列液晶,可以为近晶液晶,也可以为盘状液晶。聚合性液晶化合物能够单独使用或组合使用两种以上。
具有所谓的T字型或H型的分子结构的聚合性液晶化合物在进行聚合而使其固化时容易表现出逆波长分散性,具有T字型的分子结构的聚合性液晶化合物有表现出更强的逆波长分散性的倾向。
所谓逆波长分散性,是指在短波长的面内相位差值大于在长波长的面内相位差值的光学特性。具体而言,本发明中,显示出逆波长分散性的聚合性液晶化合物,是指聚合性液晶化合物的取向状态的聚合物满足下述式的化合物:
Re(450)<Re(550)<Re(650)
〔Re(λ)表示在波长λ处的相位差板的正面延迟〕。
进而,本发明中,显示出逆波长分散性的聚合性液晶化合物优选为聚合性液晶化合物的取向状态的聚合物满足下述式(I)及(II)。
Re(450)/Re(550)≤1.0 (I)
1.0≤Re(650)/Re(550) (II)
〔式中,Re(λ)表示与上述相同的含义。〕
作为显示出逆波长分散性的聚合性液晶化合物,优选为具有下述(A)~(D)的特征的化合物。
(A)是可形成向列相或近晶相的化合物。
(B)在该聚合性液晶化合物的长轴方向(a)上具有π电子。
(C)在相对于长轴方向(a)交叉的方向〔交叉方向(b)〕上具有π电子。
(D)将存在于长轴方向(a)的π电子的合计设为N(πa)、将存在于长轴方向的分子量的合计设为N(Aa),以下述式(i)定义的聚合性液晶化合物的长轴方向(a)的π电子密度:
D(πa)=N(πa)/N(Aa) (i)
与将存在于交叉方向(b)的π电子的合计设为N(πb)、将存在于交叉方向(b)的分子量的合计设为N(Ab),以下述式(ii)定义的聚合性液晶化合物的交叉方向(b)的π电子密度:
D(πb)=N(πb)/N(Ab) (ii)
处于式(iii)的关系〔即,交叉方向(b)的π电子密度大于长轴方向(a)的π电子密度〕
0≤〔D(πa)/D(πb)〕<1 (iii)。
如上述记载地,在长轴和相对于其的交叉方向上具有π电子的聚合性液晶化合物一般而言易于成为T字结构。
在上述(A)~(D)的特征中,长轴方向(a)和π电子数N如以下地进行定义。
·例如若是具有棒状结构的化合物,则长轴方向(a)为其棒状的长轴方向。
·存在于长轴方向(a)上的π电子数N(πa)不包含因聚合反应而消失的π电子。
·存在于长轴方向(a)上的π电子数N(πa)为长轴上的π电子和与其共轭的π电子的合计数,包含例如在存在于长轴方向(a)上且满足休克尔定律的环上所存在的π电子的数量。
·存在于交叉方向(b)上的π电子数N(πb)不包含因聚合反应而消失的π电子。
满足上述的聚合性液晶化合物在长轴方向上具有介晶结构。通过该介晶结构,表现出液晶相(向列相、近晶相)。
通过将满足上述(A)~(D)的聚合性液晶化合物加热至相转变温度以上,从而能够形成向列相、近晶相。在该聚合性液晶化合物进行取向而形成的向列相或近晶相中,通常,以聚合性液晶化合物的长轴方向相互平行的方式进行取向,该长轴方向成为向列相或近晶相的取向方向。若将这样的聚合性液晶化合物制成膜状,使其在向列相或近晶相的状态下进行聚合,则能够形成包含以在长轴方向(a)上取向的状态进行了聚合的聚合物的聚合物膜。该聚合物膜利用长轴方向(a)上的π电子和交叉方向(b)上的π电子来吸收紫外线。此处,将利用交叉方向(b)上的π电子吸收的紫外线的吸收极大波长设为λbmax。λbmax通常为300nm~400nm。π电子的密度滿足上述式(iii),交叉方向(b)的π电子密度大于长轴方向(a)的π电子密度,因此,成为在交叉方向(b)上具有振动面的直线偏振紫外线(波长为λbmax)的吸收大于在长轴方向(a)上具有振动面的直线偏振紫外线(波长为λbmax)的吸收的聚合物膜。其比值(直线偏振紫外线的交叉方向(b)的吸光度/长轴方向(a)的吸光度之比)例如超过1.0,优选为1.2以上,通常为30以下,例如为10以下。
一般而言,具有上述特征的聚合性液晶化合物在以一个方向上进行了取向的状态下进行聚合时其聚合物的双折射率大多显示出逆波长分散性。作为这样的聚合性液晶化合物,具体而言,可举出例如下述式(1)所示的聚合性液晶化合物(1):
[化学式1]
(以下,也称为“聚合性液晶化合物(1)”)。若聚合性液晶化合物为具有上述式(1)所示的结构的化合物,则能够得到显示出逆波长分散性、且在宽的波长区域中可进行同样的偏振光转换、并且在用于显示装置的情况下可赋予良好的显示特性的聚合性液晶组合物。
式(1)中,Ara为可以具有取代基的二价的芳香族基团。
L1a、L2a、B1a和B2a各自独立地为单键或二价的连接基团,即碳原子数1~4的亚烷基、-COO-、-OCO-、-O-、-S-、-ROR-、-RCOOR-、-ROCOR-、ROC=OOR-、-N=N-、-CR’=CR’-或-C≡C-。此处,所述R各自独立地表示单键或碳原子数1~4的亚烷基,R’各自独立地表示碳原子数1~4的烷基或氢原子。
G1a和G2a各自独立地表示二价的芳香族基团或二价的脂环式烃基,该脂环式烃基所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的氟代烷基、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氧原子、硫原子或氮原子取代。
E1a和E2a各自独立地表示碳原子数1~17的烷二基。此处,该烷二基所含的氢原子可以被卤素原子取代,该烷二基所含的-CH2-可以被-O-、-S-、-Si-取代。
P1a和P2a各自独立地表示氢原子或聚合性基团,P1a和P2a中的至少1个为聚合性基团。
ka和la各自独立地表示0~3的整数,满足1≤ka+la的关系。此处,2≤ka+la的情况下,B1a和B2a、G1a和G2a彼此可以相同,也可以不同。
L1a和L2a各自独立地优选为单键、碳原子数1~4的亚烷基、-O-、-S-、-ROR-、-RCOOR-、-ROCOR-、-ROC=OOR-、-N=N-、-CR’=CR’-或-C≡C-。此处,R各自独立地表示单键或碳原子数1~4的亚烷基,R’各自独立地表示碳原子数1~4的烷基或氢原子。L1a和L2a各自独立地更优选为单键、-OR”-、-CH2-、-CH2CH2-、-COOR”-或-OCOR”-。此处,R”各自独立地表示单键、-CH2-、-CH2CH2-中的任意者。L1a和L2a各自独立地进一步优选为单键、-O-、-CH2CH2-、-COO-、-COOCH2CH2-或-OCO-。式(1)中,L1a和L2a彼此可以相同,也可以不同,从聚合性液晶化合物的制造变得容易、能够抑制制造成本的观点出发,优选L1a和L2a彼此相同。需要说明的是,所谓L1a和L2a彼此相同,是指将Ara视为中心的情况下的L1a和L2a的结构彼此相同。以下,B1a和B2a、G1a和G2a、E1a和E2a、P1a和P2a的关系也是同样。
B1a和B2a各自独立地优选为单键、碳原子数1~4的亚烷基、-O-、-S-、-ROR-、-RCOOR-、-ROCOR-或-ROC=OOR-。此处,R各自独立地表示单键、或碳原子数1~4的亚烷基。B1a和B2a各自独立地更优选为单键、-OR”-、-CH2-、-CH2CH2-、-COOR”-或-OCOR”-。
此处,R”各自独立地表示单键、-CH2-、-CH2CH2-中的任意者。B1a和B2a各自独立地进一步优选为单键、-O-、-CH2CH2-、-COO-、-COOCH2CH2-、-OCO-或-OCOCH2CH2-。式(1)中,B1a和B2a彼此可以相同,也可以不同,从聚合性液晶化合物的制造变得容易、能够抑制制造成本的观点出发,优选B1a和B2a彼此相同。
G1a和G2a各自独立地优选为可以被选自卤素原子和碳原子数1~4的烷基中的至少1个取代基取代的1,4-苯二基、可以被选自卤素原子和碳原子数1~4的烷基中的至少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-苯二基、无取代的1,4-苯二基或无取代的1,4-trans-环己烷二基,特别优选为无取代的1,4-苯二基或无取代的1,4-trans-环己烷二基。式(1)中,G1a和G2a彼此可以相同,也可以不同,从聚合性液晶化合物的制造变得容易、能够抑制制造成本的观点出发,优选G1a与G2a彼此相同。在存在多个G1a和G2a的情况下,优选其中至少1个为二价的脂环式烃基。另外,更优选与L1a或L2a键合的G1a和G2a中的至少1个为二价的脂环式烃基,特别是,从显示出良好的液晶性的方面出发,进一步优选与L1a或L2a键合的G1a和G2a均为1,4-trans-环己烷二基。
E1a和E2a各自独立地优选为碳原子数1~17的烷二基,更优选为碳原子数4~12的烷二基。式(1)中,E1a和E2a彼此可以相同,也可以不同,从聚合性液晶化合物的制造变得容易、能够抑制制造成本的观点出发,优选E1a和E2a彼此相同。
从表现逆波长分散性的观点出发,ka和la优选为2≤ka+la≤6的范围,优选为ka+la=4,为了成为对称结构,更优选为ka=2且la=2。
作为P1a或P2a所示的聚合性基团,可举出环氧基、乙烯基、乙烯氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯基苯基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、环氧乙烷基以及氧杂环丁烷基等。其中,优选丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯氧基、环氧乙烷基以及氧杂环丁烷基,更优选丙烯酰氧基。式(1)中,P1a和P2a彼此可以相同,也可以不同,从聚合性液晶化合物的制造变得容易、能够抑制制造成本的观点出发,优选E1a和E2a彼此相同。
从聚合性液晶化合物的制造变得容易、能够抑制制造成本的观点出发,更优选为L1a=L2a且G1a=G2a且B1a=B2a且E1a=E2a且P1a=P2a且ka=la。
Ara为可以具有取代基的二价的芳香族基团。本发明中,芳香族基团是指具有平面性的环状结构的基团,该环结构所具有的π电子数根据休克尔定律为[4n+2]个(n表示整数),在包含-N=、-S-等杂原子而形成环结构的情况下,包含:含有这些杂原子上的非共价键电子对从而满足休克尔定律、具有芳香族性的基团。
Ara所示的可具有取代基的芳香族基团优选具有:可具有取代基的芳香族烃环或可具有取代基的芳香族杂环。
作为所述芳香族烃环,可举出例如苯环、萘环、蒽环等,可举出苯环、萘环等。作为所述芳香族杂环,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、苯并噁唑环和菲咯啉环等。在Ara中包含氮原子的情况下,该氮原子优选具有π电子。
其中,Ara优选为具有包含选自氮原子、氧原子和硫原子中的至少2个杂原子的芳香族杂环,更优选具有噻唑环或苯并噻唑环,进一步优选具有苯并噻唑环。需要说明的是,在Ara具有包含选自氮原子、氧原子和硫原子中的至少2个杂原子的芳香族杂环的情况下,所述芳香族杂环可以与式(1)中的L1a和L2b直接键合而构成二价的芳香族基团,也可以作为与L1a和L2b直接键合的二价的芳香族基团的取代基而被包含,优选包含所述芳香族杂环的Ara基整体相对于分子取向方向而立体配置在大致正交方向上。
式(1)中,Ara所示的二价的芳香族基团所含的π电子的合计数Nπ优选为12以上,更优选为13以上,进一步优选为16以上。另外,优选为32以下,更优选为30以下,进一步优选为28以下,特别优选为24以下。
作为Ara所示的芳香族基团,可举出例如下述式(Ar-1)~(Ar-22)所示的基团。
[化学式2]
式(Ar-1)~式(Ar-22)中,*标记表示连接部,Z0、Z1和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的氟代烷基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数1~12的烷硫基、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和Q2各自独立地表示-CR2’R3’-、-S-、-NH-、-NR2’-、-CO-或-O-,R2’和R3’各自独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基。
J1和J2各自独立地表示碳原子、或氮原子。
Y1、Y2和Y3各自独立地表示可以被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和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个氮原子、氧原子、硫原子等杂原子的碳原子数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、Y2和Y3可以各自独立地为可以被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缩合多环系芳香族烃基、或源自芳香环集合的基团。多环系芳香族杂环基是指缩合多环系芳香族杂环基、或源自芳香环集合的基团。
Z0、Z1和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和Z2进一步优选为氢原子、氟原子、氯原子、甲基、氰基。
Q1和Q2优选为-NH-、-S-、-NR2’-、-O-,R2’优选为氢原子。其中,特别优选-S-、-O-、-NH-。
式(Ar-16)~(Ar-22)中,Y1可以与其所键合的氮原子和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可具有的芳香族杂环而上述的芳香族杂环基,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和Z0一起为上述可以被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。
式(Ar-1)(Ar-22)中,从分子的稳定性的观点出发,优选式(Ar-6)和式(Ar-7)。其中,更优选为下述式(1-1-A)所示的二价的芳香族基团。
[化学式3]
〔式中,Q1、Y1、Z1和Z2具有与上述相同的含义。〕
作为Ara所示的芳香族基团,也可举出以下的式(Ar-23)所示的基团。
[化学式4]
式(Ar-23)中,*、Z1、Z2、Q1和Q2表示与上述相同的含义,U1表示可以键合取代基的第14族~第16族的非金属原子。作为第14族~第16族的非金属原子,可举出例如碳原子、氮原子、氧原子和硫原子,优选可举出=O、=S、=NR’及=C(R’)R’等。作为取代基R’,可举出例如氢原子、卤素原子、烷基、卤代烷基、烯基、芳基、氰基、氨基、硝基、亚硝基、羧基、碳原子数1~6的烷基亚磺酰基、碳原子数1~6的烷基磺酰基、碳原子数1~6的氟代烷基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数1~6的烷基硫基、碳原子数1~6的N-烷基氨基、碳原子数2~12的N,N-二烷基氨基、碳原子数1~6的N-烷基氨磺酰基、碳原子数2~12的二烷基氨磺酰基等,非金属原子为碳原子(C)的情况下的2个R’彼此可以相同,也可以不同。
本发明中,作为聚合性液晶化合物(1),可举出例如日本特开2019-003177号公报等中记载的化合物。
聚合性液晶化合物(1)包含:聚合性液晶化合物(A),该聚合性液晶化合物的取向状态的聚合物显示出逆波长分散性,并且相对于在将该聚合性液晶化合物单独取向的状态下照射500mJ/cm2的紫外线后所测定的波长450nm处的相位差值〔R(A,500,450)〕,在将该聚合性液晶化合物单独取向的状态下照射3000mJ/cm2的紫外线后所测定的波长450nm处的相位差值〔R(A,3000,450)〕(以下,也称为“ΔRe(450)”)呈正向变化;以及聚合性液晶化合物(B),该聚合性液晶化合物的取向状态的聚合物显示出逆波长分散性,并且相对于在将该聚合性液晶化合物单独取向的状态下照射500mJ/cm2的紫外线后所测定的波长450nm处的相位差值〔R(A,500,450)〕,在将该聚合性液晶化合物单独取向的状态下照射3000mJ/cm2的紫外线后所测定的波长450nm处的相位差值〔R(A,3000,450)〕呈负向变化。
本说明书中,所谓相位差值“呈正向变化”,是指相对于在将成为对象的聚合性液晶化合物单独取向的状态下照射500mJ/cm2的紫外线后所测定的波长450nm处的相位差值〔R(A,500,450)〕,在将该聚合性液晶化合物单独取向的状态下照射3000mJ/cm2的紫外线后所测定的波长450nm处的相位差值〔R(A,3000,450)〕变大。相反地,所谓相位差值“呈负向变化”,是指相对于上述相位差值〔R(A,500,450)〕,相位差值〔R(A,3000,450)〕变小。需要说明的是,本说明书中,ΔRe(450)的变化以绝对值计为1.5nm以下、优选为1nm以下、更优选为0.5nm以下的情况下,该聚合性液晶化合物设为具有在上述特定的紫外线照射条件下相位差值不变化的性质的化合物。
本发明中,聚合性液晶化合物的相位差值〔R(A,500,450)〕是通过在将添加了规定量的聚合引发剂和溶剂的包含聚合性液晶化合物的溶液涂敷于取向膜上后,以使波长365nm处的累积光量成为500mJ/cm2的方式照射波长365nm的紫外线,并测定所得到的液晶固化层对于波长450nm的光的面内相位差值而得到的值。另外,聚合性液晶化合物的相位差值〔R(A,3000,450)〕是通过对于测定了所述相位差值〔R(A,500,450)〕的液晶固化层,进一步以波长365nm处的累积光量成为2500mJ/cm2的方式照射(即,与液晶固化层的制作时所照射的紫外线一起累计,以波长365nm处的照射时的累积光量成为3000mJ/cm2的方式照射)波长365nm的紫外线后,测定液晶固化层对于波长450nm的光的内面相位差值而得到的值。
聚合性液晶化合物、特别是显示出在波长250~400nm的紫外线区域具有极大吸收的逆波长分散性的聚合性液晶化合物,有时其光学特性会因照射紫外线而发生变化。关于在上述特定条件下对聚合性液晶化合物照射紫外线的情况下的ΔRe(450)是呈正向变化还是呈负向变化,据认为通常是由聚合性液晶化合物的分子结构所决定,特别是由上述式(1)所示的聚合性液晶化合物中的Ara所具有的分子结构所决定。
虽然未必限定于此,但在式(1)中的Ara所示的芳香族基团由氮原子、硫原子、氧原子、碳原子和氢原子构成的情况下,有上述紫外线照射条件下的相位差值呈正向变化的倾向。因此,在式(1)中的Ara所示的芳香族基团为由氮原子、硫原子、氧原子、碳原子和氢原子构成的二价的芳香族基团的情况下,该聚合性液晶化合物大多成为在上述紫外线照射条件下的相位差值呈正向变化的化合物。作为在上述紫外线照射条件下的相位差值呈正向变化的聚合性液晶化合物(A),更具体而言,可举出例如上述式(1-1-A)中的Q1为-S-、Y1为具备具有烯基结构的多环式芳香族杂环的芳香族基团的式(1)所示的化合物。若具有烯基结构,则受到光氧化反应,有烯基部分发生氧化从而相位差值增加(呈正向变化)的倾向。
另一方面,虽然未必限定于此,但在式(1)中的Ara所示的芳香族基团由氮原子、硫原子、碳原子和氢原子构成的情况下,有上述紫外线照射条件下的相位差值呈负向变化的倾向。因此,在式(1)中的Ara所示的芳香族基团为由氮原子、硫原子、碳原子和氢原子构成的二价的芳香族基团的情况下,该聚合性液晶化合物大多成为在上述紫外线照射条件下的相位差值呈负向变化的化合物。作为在上述紫外线照射条件下的相位差值呈负向变化的聚合性液晶化合物(B),更具体而言,可举出例如:式(1)所示的化合物,其中,上述式(1-1-A)中的Q1为-S-、Y1为具备不具有烯基结构的多环式芳香族杂环的芳香族基团,进而Y1为具备不具有烯基结构、且包含2个杂原子的多环式芳香族杂环的芳香族基团,特别是Y1为具备不具有烯基结构、且为五元环和六元环的缩合环并且五元环部分中包含2个杂原子的多环式芳香族杂环的芳香族基团。
在聚合性液晶组合物包含通过紫外线照射而使ΔRe(450)呈正向变化的聚合性液晶化合物、和使ΔRe(450)呈负向变化的聚合性液晶化合物的情况下,在照射紫外线的情况下的各聚合性液晶化合物的光学特性变化被抵消,可抑制紫外线照射时的作为聚合性液晶组合物的光学特性的变化,但在本发明的光学膜中,通过与相位差层邻接配置的阻气层,能够抑制在氧的存在下进行光暴露所引起的过氧化自由基的生成本身,因此即使在仅包含上述的ΔRe(450)呈正向变化的聚合性液晶化合物(A)和ΔRe(450)呈负向变化的聚合性液晶化合物(B)中的任一者的情况下,也可抑制相位差层中的相位差值的变化,可提供耐久性优异的光学层叠体。
对于本发明中形成相位差表现层的聚合性液晶组合物,作为聚合性液晶化合物,可以仅单独使用1种,也可以组合使用多种。作为除聚合性液晶化合物(1)以外的聚合性化合物,可举出例如在紫外线区域不具有光吸收、在上述紫外线照射条件下相位差值不变化的聚合性液晶化合物。虽然未必限定于此,但作为其具体例可举出大量的显示出正波长分散性的聚合性液晶化合物,例如,可以使用液晶便览(液晶便览编集委员会编、丸善(株)平成12年10月30日发行)的“3.8.6网络(完全交联型)”、“6.5.1液晶材料b.聚合性向列液晶材料”中记载的化合物之中具有聚合性基团的化合物等。另外,作为这些聚合性液晶化合物,可以使用市售的产品。
本发明中形成相位差表现层的聚合性液晶组合物优选包含聚合性液晶化合物(1)。其含量相对于聚合性液晶组合物所含的聚合性液晶化合物的总量100质量份,优选为60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,聚合性液晶组合物所含的聚合性液晶化合物可以全部为聚合性液晶化合物(1)。
聚合性液晶组合物中的聚合性液晶化合物的含量相对于聚合性液晶组合物的固体成分100质量份,例如为70~99.5质量份,优选为80~99质量份,更优选为85~98质量份,进一步优选为90~95质量份。若聚合性液晶化合物的含量为上述范围内,则从得到的相位差表现层的取向性的观点出发是有利的。需要说明的是,本说明书中,所谓聚合性液晶组合物的固体成分,是指从聚合性液晶组合物中去除有机溶剂等挥发性成分而得的全部的成分。
本发明中形成相位差表现层的聚合性液晶组合物优选包含聚合引发剂。聚合引发剂是通过赋予热或光而生成反应活性物种、可引发聚合性液晶等的聚合反应的化合物。作为反应活性物种,可举出自由基、阳离子或阴离子等活性物种。其中,从反应控制容易的观点出发,优选通过光照射产生自由基的光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,可举出例如苯偶姻化合物、二苯甲酮化合物、苄基缩酮化合物、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物、三嗪化合物、碘鎓盐和锍盐。具体而言,可举出Irgacure(Irgacure、注册商标)907、Irgacure 184、Irgacure 651、Irgacure 819、Irgacure 250、Irgacure 369、Irgacure 379、Irgacure 127、Irgacure 2959、Irgacure754、Irgacure 379EG(以上,BASF Japan株式会社制)、Seikuol BZ、Seikuol Z、SeikuolBEE(以上,精工化学株式会社制)、kayacure(kayacure)BP100(日本化药株式会社制)、kayacure UVI-6992(Dow公司制)、Adeka Optomer SP-152、Adeka Optomer SP-170、AdekaOptomer N-1717、Adeka Optomer N-1919、Adeka Arcles NCI-831、Adeka Arcles NCI-930(以上,株式会社ADEKA制)、TAZ-A、TAZ-PP(以上,Nihon Siber Hegner公司制)以及TAZ-104(Sanwa Chemical公司制)。
本发明中,聚合性液晶组合物优选包含至少1种光聚合引发剂,更优选包含1种或者2种光聚合引发剂。
由于能够充分地活用从光源发出的能量、且生产性优异,因此,光聚合引发剂的极大吸收波长优选为300nm~400nm,更优选为300nm~380nm,其中,优选为α-苯乙酮系聚合引发剂、肟系光聚合引发剂。
作为α-苯乙酮化合物,可举出2-甲基-2-吗啉基-1-(4-甲基硫苯基)丙烷-1-酮、2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-2-苄基丁烷-1-酮以及2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-2-(4-甲基苯基甲基)丁烷-1-酮等,更优选可举出2-甲基-2-吗啉基-1-(4-甲基硫苯基)丙烷-1-酮以及2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-2-苄基丁烷-1-酮。作为α-苯乙酮化合物的市售品,可举出Irgacure369、379EG、907(以上,BASF Japan(株)制)以及Seikuol BEE(精工化学公司制)等。
肟系光聚合引发剂受到光照射而生成甲基自由基。通过该甲基自由基,所形成的液晶固化层(相位差表现层)的深部处的聚合性液晶化合物的聚合合适地进行。另外,从使所形成的液晶固化层深部处的聚合反应更有效地进行的观点出发,优选使用能够有效地利用波长350nm以上的紫外线的光聚合引发剂。作为能够有效地利用波长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,从灵敏度的观点出发,更优选肟酯型咔唑化合物。作为肟酯型咔唑化合物,可举出1,2-辛烷二酮、1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰基肟)];乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰基肟)等。作为肟酯型咔唑化合物的市售品,可举出Irgacure OXE-01、Irgacure OXE-02、IrgacureOXE-03(以上,BASF Japan株式会社制)、Adeka Optomer N-1919、Adeka Arcles NCI-831(以上,株式会社ADEKA制)等。
光聚合引发剂的添加量相对于聚合性液晶化合物100质量份,通常为0.1质量份~30质量份,优选为1质量份~20质量份,更优选为1质量份~15质量份。若为上述范围内,则聚合性基团的反应充分地进行,且聚合性液晶化合物的取向不易紊乱。
通过配合阻聚剂,能够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;丁基儿茶酚等具有烷基醚等取代基的儿茶酚类;邻苯三酚类、2,2,6,6-四甲基-1-哌啶基氧基自由基等自由基捕捉剂;硫酚类;β-萘胺类以及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使聚合性液晶化合物聚合,阻聚剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份,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。
此外,通过使用敏化剂,能够使光聚合引发剂高灵敏度化。作为光敏剂,可举出例如呫吨酮、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。作为光敏剂,可举出例如呫吨酮、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。光敏剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份,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。
此外,聚合性液晶组合物可以包含流平剂。流平剂为具有调整聚合性液晶组合物的流动性、使将其涂布而得到的膜更平坦的功能的添加剂,可举出例如硅酮系、聚丙烯酸酯系以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,全部为Toray Dow Corning(株)制)、KP321、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341、X22-161A、KF6001(以上,全部为信越化学工业(株)制)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF-4446、TSF4452、TSF4460(以上,全部为Momentive Performance Materials Japan合同会社制)、Fluorinert(fluorinert)(注册商标)FC-72、Fluorinert FC-40、Fluorinert FC-43、Fluorinert FC-3283(以上,全部为住友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、Megafac F-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,全部为Mitsubishi Material Electronic Chemicals(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,全部为AGC Seimi Chemical(株)制)、商品名E1830、商品名E5844((株)Daikin Fine Chemical研究所制)、BM-1000、BM-1100、BYK-352、BYK-353以及BYK-361N(均为商品名:BMChemie公司制)等。其中,优选为聚丙烯酸酯系流平剂和全氟烷基系流平剂。
聚合性液晶组合物中的流平剂的含量相对于聚合性液晶化合物100质量份,优选为0.01~5质量份,进一步优选为0.05~3质量份。若流平剂的含量为上述范围内,则容易使聚合性液晶化合物水平取向,且有得到的相位差表现层变得更平滑的倾向,因此优选。聚合性液晶组合物可以含有2种以上的流平剂。
本发明的一个方式中,相位差表现层具有下述式(I)、(II)和(III)所示的光学特性。该相位差表现层通常为聚合性液晶化合物相对于该相位差表现层平面在水平方向上取向的状态下进行固化而成的固化物。
Re(450)/Re(550)≤1.00 (I)
1.00≤Re(650)/Re(550) (II)
100nm≤Re(550)≤180nm (III)
〔式中,Re(λ)表示相位差表现层的波长λnm处的面内相位差值,Re=(nx(λ)-ny(λ))×d(d表示相位差表现层的厚度,nx表示在相位差表现层所形成的折射率椭圆体中,在与相位差表现层的平面平行的方向上的波长λnm处的主折射率,ny表示在相位差表现层所形成的折射率椭圆体中,在相对于相位差表现层的平面平行且相对于上述nx的方向正交的方向上的波长λnm处的折射率)。〕
在相位差表现层满足式(I)和(II)的情况下,该相位差表现层显示出在短波长处的面内相位差值小于在长波长处的面内相位差值的、所谓的逆波长分散性。从逆波长分散性提高、相位差层的光学特性进一步提高的方面出发,Re(450)/Re(550)优选为0.70以上,更优选为0.78以上,另外,优选为0.92以下,更优选为0.90以下,进一步优选为0.88以下,特别优选为0.87以下,更特别优选为0.86以下。另外,Re(650)/Re(550)优选为1.0以上,更优选为1.01以上,进一步优选为1.02以上。
上述面内相位差值能够通过相位差表现层的厚度d来调整。面内相位差值由上述式Re(λ)=(nx(λ)-ny(λ))×d来决定,因此为了得到期望的面内相位差值(Re(λ):波长λ(nm)处的相位差表现层的面内相位差值),调整3维折射率和膜厚d即可。
另外,在相位差表现层满足式(III)的情况下,在将包含该相位差表现层的光学层叠体(椭圆偏振板)应用于有机EL显示装置的情况下的正面反射色调的提高效果(抑制着色的效果)优异。面内相位差值的更优选的范围为120nm≤Re(550)≤170nm,进一步优选的范围为130nm≤Re(550)≤150nm。
本发明中,相位差层例如能够通过包含以下工序的方法来制造:
在支承基材或取向膜上形成聚合性液晶组合物的涂膜,将该涂膜干燥,并且使该聚合性液晶组合物中的聚合性液晶化合物取向的工序;以及
在保持取向状态的情况下使聚合性液晶化合物聚合,形成作为液晶固化层的相位差表现层的工序。
聚合性液晶组合物的涂膜能够通过在支承基材上或后述的取向膜上等涂布聚合性液晶组合物来形成。为了易于涂布,聚合性液晶组合物的粘度优选调整为例如10mPa·s以下、优选为0.1~7mpa·s左右。聚合性液晶组合物的粘度能够通过溶剂的含量来调整。
作为溶剂,优选可溶解聚合性液晶化合物的溶剂,另外,优选对于聚合性液晶化合物的聚合反应为非活性的溶剂。
作为溶剂,可举出例如水、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、乙二醇甲基醚、乙二醇丁基醚和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和乳酸乙酯等酯溶剂;丙酮、甲基乙基酮、环戊酮、环己酮、2-庚酮和甲基异丁基酮等酮溶剂;戊烷、己烷和庚烷等脂肪族烃溶剂;甲苯和二甲苯等芳香族烃溶剂;乙腈等腈溶剂;四氢呋喃和二甲氧基乙烷等醚溶剂;氯仿和氯苯等含氯溶剂;二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮等酰胺系溶剂等。这些溶剂可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。其中,优选醇溶剂、酯溶剂、酮溶剂、含氯溶剂、酰胺系溶剂以及芳香族烃溶剂。
溶剂在聚合性液晶组合物100质量份中所占的含量优选为50~98质量份,更优选为70~95质量份。因此,聚合性液晶组合物中的固体成分浓度优选为2~50质量%,更优选为5~30%,进一步优选为5~15%。若聚合性液晶组合物的固体成分为上述上限值以下,则聚合性液晶组合物的粘度变低,因此有将其涂布而得到的相位差表现层的厚度变得大致均匀、不易产生不均的倾向。另外,若固体成分为上述下限值以上,则相位差层不会变得过薄,有赋予对液晶面板的光学补偿而言必需的双折射率的倾向。上述固体成分可以考虑想要制造的相位差表现层的厚度而适当决定。
作为支承基材,可举出玻璃基材和膜基材,从加工性的观点出发,优选膜基材。作为构成膜基材的树脂,可举出例如聚乙烯、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、二乙酰纤维素和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;聚苯硫醚以及聚苯醚;等塑料。
作为支承基材,可以使用市售的产品。作为市售的纤维素酯基材,可举出“Fujitac膜”(富士胶片株式会社制);“KC8UX2M”、“KC8UY”以及“KC4UY”(以上,Konica Minolta Opto株式会社制)等。
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(ZEONOR)”(注册商标)、“ZEONEX(ZEONEX)”(注册商标)(以上,日本Zeon株式会社制)以及“Apel”(注册商标)(三井化学株式会社制)。可以通过溶剂浇铸法、熔融挤出法等公知的手段将这样的环状烯烃系树脂进行制膜,从而制成基材。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“Essina”(注册商标)、“SCA40”(注册商标)(以上,积水化学工业株式会社制)、“ZEONOR膜”(注册商标)(Optes株式会社制)以及“Arton膜”(注册商标)(JSR株式会社制)。
从能够进行实用性的处理的程度的质量的方面出发,基材的厚度优选较薄,但过薄时有强度降低、加工性劣化的倾向。基材的厚度通常为5μm~300μm,优选为20μm~200μm。另外,通过将基材剥离而仅转印相位差层,可得到进一步的薄膜化效果。
作为将聚合性液晶组合物涂布于基材等的方法,可举出旋涂法、挤出法、凹版涂布法、模涂法、棒涂法、涂敷器法等涂布法、柔版印刷法等印刷法等公知的方法。
接下来,通过干燥等将溶剂去除,由此形成干燥涂膜。作为干燥方法,可举出自然干燥法、通风干燥法、加热干燥以及减压干燥法等。此时,通过对由聚合性液晶组合物得到的涂膜进行加热,能够将溶剂从涂膜中干燥去除,并且使聚合性液晶化合物相对于涂膜平面在期望的方向(例如,水平方向)上取向。涂膜的加热温度可考虑所用的聚合性液晶化合物和形成涂膜的基材等的材质等来适当决定,为了使聚合性液晶化合物向液晶相状态相转变,通常,需要为液晶相转变温度以上的温度。为了一边将聚合性液晶组合物所含的溶剂去除,一边使聚合性液晶化合物成为期望的取向状态,例如,可以加热至上述聚合性液晶组合物所含的聚合性液晶化合物的液晶相转变温度(近晶相转变温度或向列相转变温度)左右以上的温度。
需要说明的是,液晶相转变温度例如能够使用具有温度调节台的偏振光显微镜、差示扫描量热计(DSC)、热重差示热分析装置(TG-DTA)等进行测定。另外,作为聚合性液晶化合物组合使用2种以上的情况下,上述相转变温度是指,使用将构成聚合性液晶组合物的全部聚合性液晶化合物以与聚合性液晶组合物中的组成相同的比率混合而得的聚合性液晶化合物的混合物,与使用1种聚合性液晶化合物的情况同样地操作而测定的温度。另外,一般而言,已知也存在聚合性液晶组合物中的聚合性液晶化合物的液晶相转变温度低于作为聚合性液晶化合物单体的液晶相转变温度的情况。
加热时间可根据加热温度、所用的聚合性液晶化合物的种类、溶剂的种类、其沸点及其量等而适当决定,通常为15秒~10分钟,优选为0.5~5分钟。
从涂膜去除溶剂可以与加热至聚合性液晶化合物的液晶相转变温度以上的操作同时进行,也可以另行进行,从生产性提高的观点出发,优选同时进行。在进行加热至聚合性液晶化合物的液晶相转变温度以上的操作之前,可以设置用于在由聚合性液晶组合物得到的涂膜中所含的聚合性液晶化合物不聚合的条件下将涂膜中的溶剂适度地去除的预干燥工序。作为该预干燥工序中的干燥方法,可举出自然干燥法、通风干燥法、加热干燥和减压干燥法等,该干燥工序中的干燥温度(加热温度)可根据所用的聚合性液晶化合物的种类、溶剂的种类、其沸点及其量等而适当决定。
接下来,在得到的干燥涂膜中,通过在保持聚合性液晶化合物的取向状态的情况下,使聚合性液晶化合物聚合,从而可形成作为在期望的取向状态下存在的聚合性液晶化合物的聚合物的相位差表现层。作为聚合方法,通常可使用光聚合法。光聚合中,作为向干燥涂膜照射的光,可根据该干燥涂膜所含的光聚合引发剂的种类、聚合性液晶化合物的种类(特别是,该聚合性液晶化合物所具有的聚合性基团的种类)及其量而适当选择。作为其具体例,可举出选自可见光、紫外光、红外光、X射线、α射线、β射线以及γ射线中的1种以上的光或活性电子射线。其中,从易于控制聚合反应的进行的方面、作为光聚合装置能够使用本领域广泛使用的装置的方面出发,优选紫外光,并且优选以能够利用紫外光来进行光聚合的方式预先选择聚合性液晶组合物所含有的聚合性液晶化合物、光聚合引发剂的种类。
另外,聚合时,通过一边利用适当的冷却手段将干燥涂膜冷却一边进行光照射,也能够控制聚合温度。若通过采用这样的冷却手段在更低温下实施聚合性液晶化合物的聚合,则即使基材使用耐热性比较低的基材,也能够适当地形成相位差表现层。另外,还能够通过在不会发生因光照射时的热导致的不良情况(基材的因热导致的变形等)的范围内提高聚合温度,从而促进聚合反应。光聚合时,也能够通过进行遮蔽、显影等来得到经图案化的固化膜。
作为所述活性能量射线的光源,可举出与作为可在阻气层形成用固化性组合物的固化时使用的活性能量射线的光源而在先例示的光源同样的光源。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于光聚合引发剂的活化而言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。若以这样的紫外线照射强度照射1次或多次,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。
相位差表现层的厚度可以根据光学层叠体的用途、所应用的显示装置等而适当选择,优选为0.1~10μm,更优选为0.2~5μm,进一步优选为0.2~3μm。
聚合性液晶组合物的涂膜可以在取向膜上形成。取向膜具有使聚合性液晶化合物在期望的方向上进行液晶取向的取向限制力。例如,在由聚合性液晶组合物制作满足上述式(I)~(III)那样的相位差表现层时,优选使用具有使聚合性液晶化合物在水平方向上取向的取向限制力的水平取向膜。取向限制力能够根据取向膜的种类、表面状态、摩擦条件等而任意地调整,在取向膜由光取向性聚合物形成的情况下,可以通过偏振光照射条件等来任意地调整。
作为取向膜,优选为具有不会因聚合性液晶组合物的涂布等而溶解的溶剂耐性,并且具有用于溶剂的去除、聚合性液晶化合物的取向的加热处理中的耐热性。作为取向膜,可举出包含取向性聚合物的取向膜、光取向膜和在表面具有凹凸图案、多个沟的沟槽取向膜、在取向方向上进行了拉伸的拉伸膜等,从取向角的精度和品质的观点出发优选光取向膜。
作为取向性聚合物,可举出例如在分子内具有酰胺键的聚酰胺或明胶类、在分子内具有酰亚胺键的聚酰亚胺及作为其水解物的聚酰胺酸、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、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸以及聚丙烯酸酯类。其中,优选聚乙烯醇。取向性聚合物可以单独使用或组合使用2种以上。
包含取向性聚合物的取向膜通常通过将取向性聚合物溶解于溶剂而成的组合物(以下,有时称为“取向性聚合物组合物”)涂布于基材上并将溶剂去除;或者将取向性聚合物组合物涂布于基材,将溶剂去除,并进行摩擦(摩擦法)而得到。作为溶剂,可举出与作为可用于聚合性液晶组合物的溶剂而在先例示的溶剂同样的溶剂。
关于取向性聚合物组合物中的取向性聚合物的浓度,只要是取向性聚合物材料能够在溶剂中完全溶解的范围即可,相对于溶液以固体成分换算计优选为0.1~20%,进一步优选为0.1~10%左右。
作为取向性聚合物组合物,可以直接使用市售的取向膜材料。作为市售的取向膜材料,可举出Sunever(注册商标,日产化学工业(株)制)、Optomer(注册商标,JSR(株)制)等。
作为将取向性聚合物组合物涂布于基材的方法,可举出与作为将聚合性液晶组合物涂布于支承基材的方法所例示的方法同样的方法。
作为将取向性聚合物组合物所含的溶剂去除的方法,可举出自然干燥法、通风干燥法、加热干燥以及减压干燥法等。
为了对取向膜赋予取向限制力,可以根据需要进行摩擦处理(摩擦法)。作为通过摩擦法来赋予取向限制力的方法,可举出使通过将取向性聚合物组合物涂布于基材并进行退火从而在基材表面形成的取向性聚合物的膜与卷绕有摩擦布并旋转的摩擦辊接触的方法。进行摩擦处理时,若进行遮蔽,则也可以在取向膜形成取向的方向不同的多个区域(图案)。
光取向膜通常是通过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(以下,也称为“光取向膜形成用组合物”)涂布于基材,将溶剂去除后照射偏振光(优选为偏振UV)而得到。光取向膜可以通过选择所照射的偏振光的偏振方向来任意地控制取向限制力的方向,在这一方面是有利的。
所谓光反应性基团,是指通过光照射而产生液晶取向能的基团。具体而言,可举出参与通过光照射产生的分子的取向诱导或异构化反应、二聚化反应、光交联反应或光分解反应等成为液晶取向能的起源的光反应的基团。其中,参与二聚化反应或光交联反应的基团的取向性优异,因此优选。作为光反应性基团,优选具有不饱和键,特别是双键的基团,特别优选具有选自碳-碳双键(C=C键)、碳-氮双键(C=N键)、氮-氮双键(N=N键)以及碳-氧双键(C=O键)中的至少1种的基团。
作为具有C=C键的光反应性基团,可举出乙烯基、多烯基、茋基、茋唑基、茋唑鎓基、查尔酮基以及肉桂酰基等。
作为具有C=N键的光反应性基团,可举出芳香族席夫碱基、具有芳香族腙等结构的基团。作为具有N=N键的光反应性基团,可举出偶氮苯基、偶氮萘基、芳香族杂环偶氮基、双偶氮基、甲臜基、以及具有氧化偶氮苯结构的基团等。作为具有C=O键的光反应性基团,可举出二苯甲酮基、香豆素基、蒽醌基以及马来酰亚胺基等。这些基团可以具有烷基、烷氧基、芳基、烯丙氧基、氰基、烷氧基羰基、羟基、磺酸基、卤代烷基等取代基。
其中,优选参与光二聚化反应的光反应性基团,从光取向所需的偏振光照射量比较少、且易于得到热稳定性、经时稳定性优异的光取向膜的方面出发,优选肉桂酰基和查耳酮基。作为具有光反应性基团的聚合物,特别优选该聚合物侧链的末端部具有成为肉桂酸结构那样的肉桂酰基的聚合物。
通过将光取向膜形成用组合物涂布于基材上,能够在基材上形成光取向诱导层。作为该组合物所含的溶剂,可举出与作为可用于聚合性液晶组合物的溶剂而在先例示的溶剂同样的溶剂,可以根据具有光反应性基团的聚合物或单体的溶解性而适当选择。
光取向膜形成用组合物中的具有光反应性基团的聚合物或单体的含量可以根据聚合物或单体的种类、目标的光取向膜的厚度而适宜调节,相对于光取向膜形成用组合物的质量,优选设为至少0.2质量%,更优选设为0.3~10质量%的范围。在不显著损害光取向膜的特性的范围内,光取向膜形成用组合物可以包含聚乙烯醇、聚酰亚胺等高分子材料、光敏剂。
作为将光取向膜形成用组合物涂布于基材的方法,可举出与将取向性聚合物组合物涂布于基材的方法同样的方法。作为从涂布的光取向膜形成用组合物去除溶剂的方法,可举出例如自然干燥法、通风干燥法、加热干燥以及减压干燥法等。
就照射偏振光而言,对于从涂布于基材上的光取向膜形成用组合物去除溶剂而得的物质,可以是直接照射偏振UV的形式,也可以是从基材侧照射偏振光、并使偏振光透射而进行照射的形式。另外,该偏振光特别优选实质上为平行光。照射的偏振光的波长可以是具有光反应性基团的聚合物或单体的光反应性基团可吸收光能的波长区域的波长。具体而言,特别优选波长250~400nm的范围的UV(紫外线)。作为该偏振光照射所用的光源,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,更优选高压汞灯、超高压汞灯和金属卤化物灯。这些之中,由高压汞灯、超高压汞灯和金属卤化物灯的波长313nm的紫外线的发光强度大,因此优选。通过使来自所述光源的光通过适当的偏振片而照射,从而能够照射偏振UV。作为该偏振片,可以使用偏振光滤光片、格兰汤普森、格兰泰勒等偏振光棱镜、线栅型的偏振片。
需要说明的是,在进行摩擦或偏振光照射时,若进行遮蔽,则也可以形成液晶取向的方向不同的多个区域(图案)。
沟槽(groove)取向膜是在膜表面具有凹凸图案或多个沟槽(沟)的膜。在将聚合性液晶化合物涂布于具有等间隔排列的多个直线状的沟槽的膜的情况下,液晶分子在沿着该沟的方向上取向。
作为得到沟槽取向膜的方法,可举出:在感光性聚酰亚胺膜表面隔着具有图案形状的狭缝的曝光用掩膜进行曝光后,进行显影和冲洗处理来形成凹凸图案的方法;将固化前的UV固化树脂的层形成于在表面具有沟的板状的原盘,将所形成的树脂层向基材转移后进行固化的方法;以及将具有多个沟的辊状的原盘按压于形成在基材的固化前的UV固化树脂的膜从而形成凹凸,其后进行固化的方法等。
取向膜(包含取向性聚合物的取向膜或光取向膜)的厚度通常为10~10000nm的范围,优选为10~1000nm的范围,更优选为10~500nm以下,进一步优选为10~300nm,特别优选为50~250nm的范围。
本说明书中,所谓光学层叠体,意指包含在光学上发挥功能的层(例如,用于提高图像的易见性而发挥功能的层)而构成,并且可组装于有机EL显示装置等图像显示装置的具有各种光学特性的层叠体。本发明的光学层叠体只要包含相位差层和与该相位差层邻接的阻气层即可,可以仅由相位差层和阻气层构成,也可以除了相位差层和阻气层之外还包含偏振片层等其他层。另外,本发明的光学层叠体也可以包含在组装于图像显示装置等时可剥离的基材层等而构成。
在本发明的光学层叠体除了相位差层和阻气层之外还包含偏振片层的情况下,该光学层叠体可作为椭圆偏振板发挥功能。
偏振片层为至少包含直线偏振片的具有偏振功能的层,也可以进一步包含在直线偏振片的至少一个面贴合的热塑性树脂膜等。所谓直线偏振片,是指具有在使无偏振的光入射时、使具有与吸收轴正交的振动面的直线偏振光透射的性质的光学元件。
直线偏振片例如可以为将碘等二色性色素吸附取向于使聚乙烯醇系树脂膜进行取向而得的直线偏振片。直线偏振片可以为在单层的聚乙烯醇系树脂膜(聚乙烯醇树脂膜所含的聚乙烯醇分子进行取向而得者)吸附取向二色性色素而得的直线偏振片,也可以为在基材膜上设置了吸附取向有二色性色素的聚乙烯醇系树脂层而成的二层以上的层叠膜。
这样的直线偏振片例如能够通过包含以下工序的方法等该领域中公知的方法来制造:将聚乙烯醇系树脂膜进行单轴拉伸的工序;通过用二色性色素将聚乙烯醇系树脂膜进行染色,从而使该二色性色素吸附的工序;将吸附有二色性色素的聚乙烯醇系树脂膜用硼酸水溶液处理的工序;以及在通过硼酸水溶液进行处理后进行水洗的工序。
二色性色素吸附取向于单层的聚乙烯醇树脂膜而成的直线偏振片的厚度优选为20μm以下,更优选为15μm以下,进一步优选为10μm以下。
在偏振片层包含直线偏振片和在其至少一个面层叠了热塑性树脂膜等的结构的情况下,直线偏振片与热塑性树脂膜能够利用粘接剂等进行贴合。作为热塑性树脂膜,能够优选使用与作为可用于形成相位差层的支承基材所例示的树脂膜同样的膜。
在本发明的光学层叠体包含偏振片层的情况下,偏振片层与阻气层和/或相位差层优选以相位差表现层的慢轴(光轴)与偏振片层的吸收轴所成的角度成为45±5°的方式进行层叠。
如图4所示地,本发明的一个方式中,相位差层1和偏振片层7仅隔着与相位差层1邻接的阻气层2而层叠。即,该方式中,在与所述相位差层邻接的阻气层与偏振片层之间不存在用于将它们贴合的粘合剂/粘接剂层。粘合剂/粘接剂层、特别是粘合剂层大多是容易使气体状的氧气、水分侵入的层,在相位差层的附近存在粘合剂层的情况下,易于发生氧气、水分向相位差层内的扩散。在相位差层和偏振片层仅隔着阻气层而层叠的情况下,能够减少向光学层叠体内侵入的氧气、水分的量,并且可得到阻气层带来的氧气和/或水分的扩散抑制效果,因此可期待对光学层叠体赋予更高的耐久性。
本发明的另一个方式中,偏振片层与阻气层和/或相位差层例如可以隔着粘合剂/粘接剂层等而层叠。用于将偏振片层与阻气层和/或相位差层贴合的粘合剂/粘接剂层优选由粘合剂形成。作为粘合剂,只要可作为将阻气层、偏振片层等各层贴合的层发挥功能即可,可以使用公知的粘合剂组合物。
例如,作为粘合剂组合物,可举出以(甲基)丙烯酸系、橡胶系、氨基甲酸酯系、酯系、硅酮系、聚乙烯基醚系之类的树脂作为主成分的粘合剂组合物。其中,优选以透明性、耐候性、耐热性等优异的(甲基)丙烯酸系树脂作为基础聚合物的粘合剂组合物。
作为粘合剂组合物所用的(甲基)丙烯酸系树脂(基础聚合物),例如可合适地使用以(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯之类的(甲基)丙烯酸酯的1种或2种以上作为单体的聚合物或共聚物。优选使极性单体与基础聚合物共聚。作为极性单体,可以举出例如(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯之类的、具有羧基、羟基、酰胺基、氨基、环氧基等的单体。
包含这样的共聚物的粘合剂的粘合性优异,即使在贴合于被转印体后移除时,被转印体也不会产生残胶等,能够比较容易地移除,因此优选。
粘合剂组合物可以仅包含上述基础聚合物,也可以包含交联剂。作为交联剂,可例示:可与羧基之间形成羧酸金属盐的2价以上的金属离子;可与羧基之间形成酰胺键的多胺化合物;可与羧基之间形成酯键的多环氧化合物、多元醇;可与羧基之间形成酰胺键的多异氰酸酯化合物。
粘合剂组合物根据需要可以包含溶剂,作为溶剂,可举出作为可用于聚合性液晶组合物等的溶剂所例示的溶剂。
粘合剂层的厚度可根据光学层叠体的层构成等而适当决定。本发明的光学层叠体中,由于具有与相位差层邻接的阻气层,因此即使在氧气、水分从粘合剂层侵入至光学层叠体内的情况下,抑制相位差层中的相位差值的变化的效果也优异。因此,即使在氧气、水分易于侵入的粘合剂层的厚度比较大的情况下,也可提供耐久性优异的光学层叠体。因此,本发明的光学层叠体中的粘合剂层的厚度例如可以为1μm以上且100μm以下。从光学层叠体的薄型化的观点出发,优选为25μm以下,更优选为20μm以下,进一步优选为15μm以下。在本发明的光学层叠体中包含多个粘合剂层的情况下,优选至少与相位差层和/或阻气层邻接或接近而设置的粘合剂层的厚度为上述范围内,更优选本发明的光学层叠体所含的全部的粘合剂层的厚度为上述范围内。
如图5所示地,本发明的一个方式中,本发明的光学层叠体包含前面板。图5中,前面板8经由粘接剂层9与偏振片层7贴合。
前面板例如可以为热塑性树脂膜。作为构成热塑性树脂膜的树脂,可举出例如由以下等构成的树脂膜:聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系树脂;降冰片烯系聚合物等环状聚烯烃系树脂;聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯系树脂;聚(甲基)丙烯酸甲酯等(甲基)丙烯酸系树脂;三乙酰纤维素、二乙酰纤维素和纤维素乙酸酯丙酸酯等纤维素酯系树脂;聚乙烯醇和聚乙酸乙烯酯等乙烯醇系树脂;聚碳酸酯系树脂;聚苯乙烯系树脂;聚芳酯系树脂;聚砜系树脂;聚醚砜系树脂;聚酰胺系树脂;聚酰亚胺系树脂;聚醚酮系树脂;聚苯硫醚系树脂;聚苯醚系树脂、以及它们的混合物、共聚物。上述树脂之中,优选使用环状聚烯烃系树脂、聚酯系树脂、纤维素酯系树脂和(甲基)丙烯酸系树脂中的任一者或它们的混合物。热塑性树脂膜可以为将如上所述的树脂材料的1种或2种以上混合而成的单层,也可以具有2层以上的多层结构。具有多层结构的情况下,构成各层的树脂彼此可以相同,也可以不同。
热塑性树脂膜中,除了树脂材料之外还可以添加任意的添加剂。
作为添加剂,可举出例如紫外线吸收剂、抗氧化剂、润滑剂、增塑剂、脱模剂、防着色剂、阻燃剂、成核剂、抗静电剂、顔料以及着色剂等。
从光学层叠体的薄型化和挠性的观点、以及光学层叠体的耐久性的观点出发,作为前面板使用的热塑性树脂膜的厚度优选为2μm以上且300μm以下,更优选为5μm以上且200μm以下,进一步优选为5μm以上且100μm以下,特别优选为5μm以上且50μm以下,尤其优选为5μm以上且30μm以下。
用于将前面板与偏振片层等贴合的粘接剂层优选由粘接剂、特别是水系粘接剂形成。作为水系粘接剂,只要可作为将前面板粘接保持于偏振片层等的层发挥功能即可,能够使用公知的水系粘接剂组合物。
例如,水系粘接剂组合物是以水溶性树脂或水分散性树脂作为主成分而成的粘接剂。作为水溶性树脂或水分散性树脂,可举出例如(甲基)丙烯酸系树脂;聚乙烯醇系树脂;聚乙烯醇缩醛系树脂;乙烯-乙烯醇共聚物系树脂;聚乙烯基吡咯烷酮系树脂;聚酰胺胺系树脂;环氧系树脂;三聚氰胺系树脂;脲系树脂;聚酰胺系树脂;聚酯系树脂;聚氨酯系树脂;甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素系树脂;海藻酸钠、淀粉等多糖类等。这些之中,优选为(甲基)丙烯酸系树脂;聚乙烯醇系树脂、聚乙烯醇缩醛系树脂等含羟基的树脂,更优选为聚乙烯醇系树脂。
水系粘接剂组合物中的水溶性树脂或水分散性树脂的含量根据所用的树脂的种类等而适当决定即可,相对于水100质量份,通常为1~10质量份,优选为1~5质量份。
由水系粘接剂组合物形成的粘接剂层的厚度通常为0.02~5μm,优选为0.05~2μm,进一步优选为0.1~1μm。由干燥固化型粘接剂形成的粘合剂/粘接剂层过厚时,容易变得外观不良。
本发明作为实施方式之一能够提供包含本发明的光学层叠体的显示装置。本说明书中,所谓显示装置,是指具有显示机构的装置,包含发光元件或发光装置作为发光源。作为显示装置,可举出液晶显示装置、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(电场发射显示装置(FED等)、表面电场发射显示装置(SED))、电子纸(使用电子墨水、电泳元件的显示装置)、等离子体显示装置、投射型显示装置(光栅光阀(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。液晶显示装置也包含透射型液晶显示装置、半透射型液晶显示装置、反射型液晶显示装置、直视型液晶显示装置以及投射型液晶显示装置等中的任一者。这些显示装置可以为显示2维图像的显示装置,也可以为显示3维图像的立体显示装置。
实施例
以下,通过实施例更详细地说明本发明。例中的“%”和“份”如果没有特别说明,则为质量%和质量份。
1.光学层叠体的制作
(1)包含偏振片层的层叠体1的制作
使用以下的部件,制作第一层叠体。
<前面板>
作为前面板,使用实施了皂化处理的25μm厚的三乙酰纤维素系树脂膜(KonicaMinolta株式会社制,“KC2UA”)。
<脱模用基材>
作为脱模用基材A,使用未实施皂化处理的40μm厚的三乙酰纤维素系树脂膜(Konica Minolta株式会社制,“KC4UY”)。
作为脱模用基材B,使用未实施皂化处理的25μm厚的三乙酰纤维素系树脂膜(Konica Minolta株式会社制,“KC2UA”)。
作为脱模用基材C,使用未实施电晕处理的50μm厚的环烯烃系树脂膜(Zeon Japan株式会社制,“ZF-14-50”)。
作为脱模用基材D,使用未实施电晕处理的23μm厚的环烯烃系树脂膜(Zeon Japan株式会社制,“ZF-14-23”)。
<水系粘接剂层>
在常温下,将下述组合液A和组合液B以质量比1∶1混合,搅拌30分钟来制备水系粘接剂层形成用组合物。
组合液A:将皂化度为99.2摩尔%的乙酰乙酰基改性聚乙烯醇系树脂(三菱化学株式会社制,“Gohsenol Z200”)溶解于水(蒸馏水)中,制备固体成分8质量%的PVA水溶液。将制备的8质量%PVA溶液和乙二醛40%水溶液以质量比成为3.0∶0.7的方式混合,进而以相对于水100份而言全部固体成分成为3份的方式进行调整,制作组合液A。
组合液B:将皂化度为99.2摩尔%的乙酰乙酰基改性聚乙烯醇系树脂(三菱化学株式会社制,“Gohsenol Z200”)溶解于水(蒸馏水)中,制备固体成分8质量%的PVA水溶液。将制备的8质量%PVA溶液和氯化锌以质量比成为3.0∶0.09的方式进行混合,进而以相对于水100份而言全部固体成分成为3份的方式进行调整,制作组合液B。
<偏振片层>
作为偏振片层,准备作为使碘吸附、取向于聚乙烯醇系树脂膜而成的单轴拉伸膜的直线偏振片(厚度:8μm)。
第一层叠体的制作
在偏振片层的一个面经由水系粘接剂层形成用组合物层叠前面板,并且在偏振片层的另一个面经由纯水层叠脱模用基材A,在通过一对贴合辊间后,以85℃干燥3分钟,从而得到具有前面板/水系粘接剂层/偏振片层/脱模用基材A的层构成的层叠体1。在偏振片层与脱模用基材A之间并未夹设有粘接剂,脱模用基材A可剥离地层叠于偏振片层。通过剥离上述层叠体1的脱模用基材A,得到具有前面板/水系粘接剂层/偏振片层的层构成的第一层叠体。
(2)包含相位差层的层叠体的制作
<相位差层>
相位差层包含在下述的相位差层基材上可剥离地形成的下述光取向膜和相位差表现层。
(i)光取向膜形成用组合物的制备
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。通过将得到的混合物在80℃下搅拌1小时,从而得到光取向膜形成用组合物。
[化学式5]
(ii)相位差表现层形成用组合物的制备
为了形成相位差表现层,使用下述的聚合性液晶化合物α和聚合性液晶化合物β。聚合性液晶化合物α利用日本特开2010-31223号公报所记载的方法制造。另外,聚合性液晶化合物β根据日本特开2009-173893号公报所记载的方法制造。以下示出各自的分子结构。
聚合性液晶化合物α是相对于在单独取向的状态下照射500mJ/cm2的紫外线后所测定的波长450nm处的相位差值〔R(A,500,450)〕,在单独取向的状态下照射3000mJ/cm2的紫外线后所测定的波长450nm处的相位差值〔R(A,3000,450)〕呈正向变化的聚合性液晶化合物。另外,对于波长550nm处的相位差值,相对于在波长550nm处的单独取向的状态下照射500mJ/cm2的紫外线后所测定的相位差值〔R(A,500,550)〕,在单独取向的状态下照射3000mJ/cm2的紫外线后所测定的相位差值〔R(A,3000,550)〕也呈正向变化。
聚合性液晶化合物β是具有在上述特定的紫外线照射条件下相位差值不变化的性质的聚合性液晶化合物。
[聚合性液晶化合物α]
[化学式6]
[聚合性液晶化合物β]
[化学式7]
将聚合性液晶化合物α和聚合性液晶化合物β以87∶13的质量比混合。对于得到的混合物100份,添加流平剂(DIC株式会社制,“Megafac F-556”)1.0份、作为聚合引发剂的2-二甲基氨基-2-苄基-1-(4-吗啉基苯基)丁烷-1-酮(IGM Resins B.V.制“Omnirad 369”)6份。进而,以固体成分浓度成为13%的方式添加N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP),在80℃下搅拌1小时,由此得到相位差表现层形成用组合物。
(iii)相位差层基材的准备
在50μm厚的环烯烃系树脂膜(Zeon Japan株式会社制,“ZF-14-50”)上实施电晕处理,作为相位差层基材。电晕处理使用Ushio电机株式会社制的TEC-4AX来进行。电晕处理在输出0.78kW、处理速度10m/分钟的条件下进行1次。
(iv)光取向膜的形成
利用线棒涂布机(有限会社折原制作所制,“G-7型涂敷装置”)将光取向膜形成用组合物涂布于固定在玻璃基板上的相位差层基材,在80℃下干燥1分钟。对于涂布膜,使用偏振UV照射装置(Ushio电机株式会社制,“SPOT CURE SP-9”),以波长313nm处的累积光量成为100mJ/cm2的方式,以轴角度45°实施偏振UV曝光。利用光学膜厚计(Filmetrics株式会社制,“F20”)对所得的光取向膜的膜厚进行测定,结果为100nm。
(v)相位差表现层的形成
利用线棒涂布机(有限会社折原制作所制,“G-7型涂敷装置”)将相位差表现层形成用组合物涂布于上述光取向膜上,在120℃下干燥1分钟。对于涂布膜,使用高压汞灯(Ushio电机株式会社制,“Unicure VB-15201BY-A”),照射紫外线(在氮气氛下,波长365nm处的累积光量:500mJ/cm2),形成相位差表现层。接下来,在相位差表现层上层叠粘合剂层,经由该粘合剂层,将包含相位差表现层/光取向膜/相位差层基材的层构成的层叠体贴合于玻璃。
需要说明的是,作为上述粘合剂层,准备具有层叠在(甲基)丙烯酸系粘合剂层(厚度:15μm)的一个面的轻剥离性无载体膜(以下,也简称为“轻剥离NCF”)和层叠在另一个面的重剥离性无载体膜(以下,也简称为“重剥离NCF”)的粘合层叠体。包含粘合剂层的光学层叠体通过将剥离了轻剥离NCF而露出的面密合转印于被粘层(相位差表现层)而得到。
接下来,剥离相位差层基材,从而得到了用于测定延迟的样品。利用相位差测定装置(王子计测机器株式会社制,“KOBRA-WPR”)测定波长550nm处的延迟,结果为142nm。
(3)阻气层的制作和氧透过率的测定
按照以下来制作阻气层1~3。
(i)阻气层形成用组合物的制备
<阻气1形成用组合物(非疏水性交联PVA系树脂组合物)>
将皂化度为99.2摩尔%的乙酰乙酰基改性聚乙烯醇系树脂(三菱化学制,Gohsenol Z200)溶解于水(蒸馏水)中,制备固体成分8质量%的PVA水溶液。将制备的8质量%PVA溶液、和作为交联剂的乙醛酸钠10质量%(三菱化学株式会社制,“SafelinkSPM-01”)以质量比成为3.0∶0.3的方式混合,进而以相对于水100份而言全部固体成分成为3份的方式进行调整,从而准备阻气1形成用组合物。
<阻气2形成用组合物(疏水性交联PVA系树脂组合物)>
将皂化度为99.2摩尔%的乙酰乙酰基改性聚乙烯醇系树脂(三菱化学株式会社制,“Gohsenol Z200”)溶解于水(蒸馏水)中,制备固体成分8质量%的PVA水溶液。将制备的8质量%PVA溶液、和作为交联剂的乙二醛40%水溶液以质量比成为3.0∶0.7的方式混合,进而以相对于水100份而言全部固体成分成为3份的方式进行调整,从而得到PVA系树脂组合物A。
另外,将皂化度为99.2摩尔%的乙酰乙酰基改性聚乙烯醇系树脂(三菱化学株式会社制,“Gohsenol Z200”)溶解于水(蒸馏水)中,制备固体成分8质量%的PVA水溶液。将制备的8质量%PVA溶液、和氯化锌以质量比成为3.0∶0.09的方式混合,进而以相对于水100份而言全部固体成分成为3份的方式进行调整,从而得到PVA系树脂组合物B。
将上述制备的PVA系树脂组合物A和B在常温下以质量比1:1混合,搅拌30分钟,从而准备阻气2形成用组合物。
<阻气3形成用组合物>
作为阻气3形成用组合物,准备含有环氧系聚合性化合物、聚合引发剂、光敏剂和流平剂、且不含溶剂的阻气3形成用组合物。
(ii)氧气透过率的测定方法
<氧气透过率的测定方法>
氧气的气体透过率使用根据JIS K 7126-1(差压法)的差压式气体透过率测定装置(GTR TEC株式会社制,“GTR-30AS”)进行测定。
测定条件如下所述。需要说明的是,以下在没有特别说明的情况下,将氧气的气体透过率简称为“氧透过率”。
测定条件
·测定温度:30℃
·透过面积:15.2cm2
·透过气体:超高纯度氧气
·气体供给压力:2kgf/cm2(223cmHg)
·层叠体的气体透过方向:从涂敷面向基材面透过
·气体透过时间:0分钟、15分钟和30分钟
<层叠体各层的氧透过率的计算>
使用下述式(X),由二层层叠体的氧透过率求出各层的氧透过率。
(TA)-1+(TB)-1=(TAB)-1 (X)
[式中,将A层的氧透过率设为TA,将B层的氧透过率设为TB,将A层和B层的层叠体的氧透过率设为TAB。]
(ii)阻气层1~3的制作及各层的氧透过率的测定
作为用于制作阻气层1~3的基材,使用25μm厚的三乙酰纤维素系树脂膜(KonicaMinolta株式会社制“KC2UA”)。该基材的氧透过率为1600cm3/(m2·24h·atm)。
<阻气层1>
在实施了皂化处理的25μm厚的三乙酰纤维素系树脂膜(Konica Minolta株式会社制,“KC2UA”)基材与脱模用基材A之间滴加阻气1形成用组合物,通过一对贴合辊间后,使之在80℃下干燥3分钟,从而得到具有25μm厚的三乙酰纤维素系树脂膜基材/阻气层1/脱模用基材A的层构成的层叠体。剥离上述层叠体的脱模用基材A而得到的包含25μm厚的三乙酰纤维素系树脂膜基材/阻气层1的层叠体的氧透过率为不足100cm3/(m2·24h·atm)的检测下限。根据该测定值和由式(X)得到的计算值,阻气层1的氧透过率不足100cm3/(m2·24h·atm)。
另外,通过使用了扫描电子显微镜(日本电子株式会社制“JSM-7500F”)的切断面测长来测定阻气层1的厚度,结果最薄部0.1μm且最厚部0.2μm。
<阻气层2>
替代阻气1形成用组合物而使用阻气2形成用组合物,除此以外,利用与阻气层1同样的步骤,形成具有25μm厚的三乙酰纤维素系树脂膜基材/阻气层2/脱模用基材A的层构成的层叠体,测定氧透过率。阻气层2的氧透过率不足100cm3/(m2·24h·atm)。另外,通过使用了扫描电子显微镜(日本电子株式会社制“JSM-7500F”)的切断面测长来测定阻气层2的厚度,结果最薄部0.1μm且最厚部0.2μm。
<阻气层3>
在实施了电晕处理的25μm厚的三乙酰纤维素系树脂膜(Konica Minolta株式会社制“KC2UA”)基材与脱模用基材C之间滴加阻气3形成用组合物,通过一对贴合辊间后,使用紫外线照射装置(使用Heraeus株式会社制的氘灯)以累积光量成为400mJ/cm2(UVB)的方式照射紫外线。由此,得到具有25μm厚三乙酰纤维素系树脂膜基材/阻气层3/脱模用基材C的层构成的层叠体。剥离上述层叠体的脱模用基材C而得的25μm厚三乙酰纤维素系树脂膜基材/阻气层3的层叠体的氧透过率为750cm3/(m2·24h·atm)。根据该测定值和由式(X)得到的计算值,阻气层3的氧透过率为1400cm3/(m2·24h·atm)。
另外,使用扫描电子显微镜(Filmetrics株式会社制“F20”)测定阻气层3的厚度,结果为2.5μm。
<粘合剂层>
在25μm厚的三乙酰纤维素系树脂膜(Konica Minolta株式会社制,“KC2UA”)基材上层叠厚度15μm的丙烯酸系粘合剂层来测定25μm厚的三乙酰纤维素系树脂膜/粘合剂层层叠体的氧透过率,结果氧透过率为1600cm3/(m2·24h·atm)。根据该测定值和由式(X)得到的计算值,该粘合剂层的氧透过率为超过测定上限的值。
(4)实施例和比较例的层叠体及环境试验用样品的制作
(i)实施例1
<第二层叠体的制作>
经由阻气2形成用组合物将脱模用基材A层叠在相位差层基材上所形成的相位差层(相位差层基材/光取向膜/相位差表现层的构成)的相位差表现层面,通过一对贴合辊间后,使之在80℃下干燥3分钟,从而得到包含脱模用基材A/阻气层2/相位差层/相位差层基材的层叠体。相位差层的样品宽度与脱模用基材A的样品宽度相同,脱模用基材A可剥离地层叠于阻气层2。
通过从上述层叠体剥离上述脱模用基材A而在阻气层2的面上密合层叠包含重剥离NCF/粘合剂层的层叠体的粘合剂层面,从而得到具有包含重剥离NCF/粘合剂层/阻气层2/相位差层/相位差层基材的层构成的层叠体2。通过剥离所述层叠体2的重剥离NCF,能够得到包含含有粘合剂层/阻气层2/相位差层的第二层叠体(无发光部(玻璃板)侧阻气层)和相位差层基材的层叠体。
<环境试验用样品的制作>
将第一层叠体的偏振片层侧、与第二层叠体和相位差层基材的层叠体的粘合剂层侧进行密合层叠,得到包含相位差层基材与含有前面板/水系粘接剂层/偏振片层/粘合剂层/阻气层2/相位差层的第三层叠体的层叠体。接下来,将所述层叠体的剥离相位差层基材而露出的面与厚度0.7mm的玻璃板经由粘合剂层进行密合层叠,得到环境试验用样品。该环境试验用样品包含第三层叠体/粘合剂层/玻璃板,以第三层叠体的各边位于比玻璃板的各边更内侧10mm的方式制作。玻璃板的大小设为50mm×50mm。需要说明的是,用于将所述层叠体与玻璃板贴合的粘合剂层与用于将第一层叠体与第二层叠体贴合的粘合剂层相同。
(ii)实施例2
<第二层叠体的制作>
经由阻气2形成用组合物将脱模用基材A层叠在相位差层基材上所形成的相位差层(相位差层基材/光取向膜/相位差表现层的构成)的相位差表现层面,通过一对贴合辊间后,使之在80℃下干燥3分钟,从而得到包含脱模用基材A/阻气层2/相位差层/相位差层基材的层叠体。接下来,经由阻气2形成用组合物将脱模用基材B层叠在从所述层叠体剥离相位差层基材而露出的面,通过一对贴合辊间后,在80℃下干燥3分钟,从而得到包含脱模用基材A/阻气层2/相位差层/阻气层2/脱模用基材B的层叠体。两个脱模用基材各自可剥离地层叠于阻气层2,可以在脱模用基材B之前剥离脱模用基材A。将包含重剥离NCF/粘合剂层的层叠体的粘合剂层面密合层叠在所述层叠体的剥离脱模用基材A而露出的阻气层2的面,由此得到具有包含重剥离NCF/粘合剂层/阻气层2/相位差层/阻气层2/脱模用基材B的层构成的层叠体。通过剥离所述层叠体的重剥离NCF,能够得到包含脱模用基材B与含有粘合剂层/阻气层2/相位差层/阻气层2的第二层叠体(两面阻气层)的层叠体。
<环境试验用样品的制作>
将第一层叠体的偏振片层侧、与第二层叠体和脱模用基材B的层叠体的粘合剂层侧进行密合层叠,得到包含脱模用基材B与含有前面板/水系粘接剂层/偏振片层/粘合剂层/阻气层2/相位差层/阻气层2的第三层叠体的层叠体。接下来,将所述层叠体的剥离脱模用基材B而露出的面与厚度0.7mm的玻璃板经由与实施例1中使用的粘合剂层同样的粘合剂层进行密合层叠,得到环境试验用样品。该环境试验用样品包含第三层叠体/粘合剂层/玻璃板,以第三层叠体的各边位于比玻璃板的各边更内侧10mm的方式制作。玻璃板的大小设为50mm×50mm。
(iii)实施例3
<第二层叠体的制作>
经由阻气2形成用组合物将脱模用基材A层叠在相位差层的相位差表现层面时,使相位差层的样品宽度比脱模用基材A的样品宽度窄10mm,在相位差层的厚度方向的全部端部也形成阻气层2,除此以外,与实施例2同样地操作,得到第二层叠体。
<环境试验用样品的制作>
与实施例2同样地操作,得到环境试验用样品。
(iv)实施例4
将相位差层的相位差表现层面和第一层叠体的偏振片层面经由阻气2形成用组合物进行层叠,通过一对贴合辊间后,使之在80℃下干燥3分钟,得到包含相位差层基材与含有前面板/水系粘接剂层/偏振片层/阻气层2/相位差层的第三层叠体(无粘合剂层、且无发光部(玻璃板)侧阻气层)的层叠体。将从所述层叠体剥离相位差层基材而露出的面与厚度0.7mm的玻璃板经由与实施例1中使用的粘合剂层同样的粘合剂层进行密合层叠,得到环境试验用样品。该环境试验用样品包含第三层叠体/粘合剂层/玻璃板,以第三层叠体的各边位于比玻璃板的各边更内侧10mm的方式制作。玻璃板的大小设为50mm×50mm。
(v)实施例5
<第二层叠体的制作>
作为阻气形成用组合物,使用了阻气1形成用组合物,除此以外,与实施例1同样地操作,得到第二层叠体(无发光部(玻璃板)侧阻气层)。
<环境试验用样品的制作>
与实施例1同样地操作,得到环境试验用样品。
(vi)比较例1
将第一层叠体的偏振片层面和相位差层的相位差表现层面经由粘合剂层进行层叠,得到包含相位差层基材与含有前面板/水系粘接剂层/偏振片层/粘合剂层/相位差层的第三层叠体的层构成的层叠体。将从所述层叠体剥离相位差层基材而露出的面与厚度0.7mm的玻璃板经由与实施例1中使用的粘合剂层同样的粘合剂层进行密合层叠,得到环境试验用样品。
(vii)比较例2
<第二层叠体的制作>
经由阻气3形成用组合物将脱模用基材C层叠在相位差层的相位差表现层面,通过一对贴合辊间后,使用紫外线照射装置(使用Heraeus株式会社制的氘灯)以累积光量成为400mJ/cm2(UVB)的方式照射紫外线,得到包含脱模用基材C/阻气层3/相位差层/相位差层基材的层叠体。
脱模用基材C可剥离地层叠于阻气层3。通过从所述层叠体剥离所述脱模用基材C而在阻气层3面密合层叠包含重剥离NCF/粘合剂层的层叠体的粘合剂层面,从而得到具有包含重剥离NCF/粘合剂层/阻气层3/相位差层/相位差层基材的层构成的层叠体。通过剥离所述层叠体的重剥离NCF,能够得到包含相位差层基材与含有粘合剂层/阻气层3/相位差层的第二层叠体(无发光部(玻璃板)侧阻气层)的层叠体。
<环境试验用样品的制作>
与实施例1同样地操作,得到环境试验用样品。
(viii)比较例3
<第二层叠体的制作>
经由阻气3形成用组合物将脱模用基材C层叠在相位差层的相位差表现层面,通过一对贴合辊间后,使用紫外线照射装置(使用Heraeus株式会社制的氘灯)以累积光量成为400mJ/cm2(UVB)的方式照射紫外线,得到包含脱模用基材C/阻气层3/相位差层/相位差层基材的层叠体。接下来,经由阻气3形成用组合物将脱模用基材D层叠在从所述层叠体剥离相位差层基材而露出的面,通过一对贴合辊间后,以累积光量成为400mJ/cm2(UVB)的方式照射紫外线,得到包含脱模用基材C/阻气层3/相位差层/阻气层3/脱模用基材D的层叠体。两个脱模用基材各自可剥离地层叠于阻气层3,可以在脱模用基材D之前剥离脱模用基材C。将包含重剥离NCF/粘合剂层的层叠体的粘合剂层面密合层叠在所述层叠体的剥离脱模用基材C而露出的阻气层3面,由此得到具有包含重剥离NCF/粘合剂层/阻气层3/相位差层/阻气层3/脱模用基材D的层构成的层叠体。通过剥离所述层叠体的重剥离NCF,能够得到包含脱模用基材D与含有粘合剂层/阻气层3/相位差层/阻气层3的第二层叠体(两面阻气层)的层叠体。
<环境试验用样品的制作>
将第一层叠体的偏振片层侧、与第二层叠体和脱模用基材D的层叠体的粘合剂层侧进行密合层叠,得到包含脱模用基材D与含有前面板/水系粘接剂层/偏振片层/粘合剂层/阻气层3/相位差层/阻气层3的第三层叠体的层叠体。接下来,将所述层叠体的剥离脱模用基材D而露出的面与厚度0.7mm的玻璃板经由与实施例1中使用的粘合剂层同样的粘合剂层进行密合层叠,得到环境试验用样品。
(5)环境试验的方法和结果的评价
针对实施例1~实施例5和比较例1~比较例3的实施方式,制作上述环境试验用样品,评价环境试验耐久性。作为环境试验,进行光线暴露试验和温水浸渍试验。各结果示于表1。
(i)<光线暴露试验的方法>
光线暴露耐久性进行使用下述装置和方法的劣化试验而评价。光源包括氙弧灯、石英玻璃以及日光滤光片,试验槽内温度以不超过45℃的方式进行调整。
测定装置:ATLAS Suntest XLS+(Ametek株式会社制)
条件:在300nm~800nm波长区域的照射能量267W/m2×300小时
(ii)<光线暴露耐久性的评价1·中央部延迟变化>
针对光线暴露耐久性试验前后的环境试验用样品的面内中央部的同一位置,利用相位差测定装置(王子计测机器株式会社制,“KOBRA-WPR”)测定波长550nm处的延迟R0(nm),求出光线暴露耐久性试验前后的变化量。
在R0变化低于1nm左右的样品中,无法确认到能够明确观察到的反射色变化,在R0变化超过2nm的样品中引起显著的反射色变化,导致黑色显示能力的大幅降低。
(iii)<光线暴露耐久性的评价2·端部反射色变化>
经由粘合剂层将铝箔(株式会社UACJ制箔制,“MyFoil”)贴合在环境试验用样品的玻璃面而制成样品,使用该样品,求出光线暴露耐久性试验前后的样品的端部色变化部的长度。由于有图像显示装置的色变化会超过覆盖智能手机、电视的图像显示装置的边的非观察部分而变色的担心,因此端部色变化长度必须小于3mm。
(iv)<温水浸渍试验的方法>
将环境试验用样品浸渍于60℃的纯水10小时,观察浸渍前后的变化。
(v)<温水浸渍耐久性的评价>
将温水浸渍导致水分从阻气层的端部侵蚀至面内中央部,在阻气层与相位差层之间观察到斑点状的浮起、剥离的情况设为×。另一方面,将在偏振片层端部观察到小于0.5mm的透过色变化部分、但没有水分浸蚀至偏振片中央部、也未观察到浮起、剥离等的情况设为○。
[表1]
附图标记说明
1:相位差层
2:阻气层
3:取向膜
4:相位差表现层
5:可剥离基材
6:粘合剂层
7:偏振片层
8:前面板
9:粘接剂层
11:光学层叠体
Claims (9)
1.一种光学层叠体,其包含:包含相位差表现层的相位差层,以及与所述相位差层的至少一个面邻接的阻气层,所述相位差表现层由包含至少1种聚合性液晶化合物的聚合性液晶组合物的固化物构成,
所述阻气层具有500cm3/(m2·24h·atm)以下的氧气透过率。
2.根据权利要求1所述的光学层叠体,其中,阻气层包含具有交联结构的聚合物。
3.根据权利要求2所述的光学层叠体,其中,交联结构源自疏水性交联剂。
4.根据权利要求3所述的光学层叠体,其中,疏水性交联剂包含选自异氰酸酯系交联剂、多元醛系交联剂及金属化合物系交联剂中的至少1种。
5.根据权利要求2~4中任一项所述的光学层叠体,其中,聚合物包含聚乙烯醇系树脂。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的光学层叠体,其中,所述阻气层与相位差层的两面邻接配置。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的光学层叠体,其中,所述阻气层覆盖相位差层的厚度方向的至少1个侧面。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的光学层叠体,其还包含偏振片层。
9.根据权利要求8所述的光学层叠体,其中,偏振片层和相位差层仅隔着与相位差层邻接的阻气层而层叠。
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