TW201305690A - 光學膜疊層體及其製造方法與使用此光學膜疊層體之液晶顯示面板 - Google Patents

光學膜疊層體及其製造方法與使用此光學膜疊層體之液晶顯示面板 Download PDF

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Abstract

本發明提供光學膜疊層體，該光學膜疊層體薄型化且具有光學補償功能。根據本發明，提供了下述(i)與(ii)疊層而成的光學膜疊層體，該(i)為由具有感光性基團的液晶性材料構成的正C板，該(ii)為由具有感光性基團的液晶性材料構成的正A板、光學雙軸性板或O板；其中，光學膜疊層體是上述的兩板不經接合劑以直接密合進行疊層而成的。

Description

光學膜疊層體及其製造方法與使用此光學膜疊層體之液晶顯示面板 【關聯申請】
本申請主張2011年6月9日提申的日本特願2011-129107和2011年8月29日提申的日本特願2011-186395的優先權，通過參照引用其整體使其成為本申請的一部分。
本發明涉及液晶顯示裝置中使用的光學膜疊層體、其製造方法和使用其的液晶顯示面板，詳細地說，本發明涉及具有可改善液晶顯示裝置的視角特性的光學補償功能的光學膜疊層體、其製造方法和使用其的液晶顯示面板。
在液晶顯示裝置中，要求廣視角化、高對比度化。作為這樣的液晶顯示裝置，可以舉出平面轉換(In-plane Switching：IPS)模式等的液晶顯示裝置(LCD)。但是，在這樣的液晶顯示裝置中，在從斜向對配置在液晶顯示裝置的前面、背面的2片正交的偏光板進行觀察的情況下，2片偏光板的吸收軸也會在表觀上偏離於正交，從而在黑顯示下產生漏光，具有對比度降低這樣的問題。
考慮到這樣的問題，在專利文獻1中通過模擬提出了下述方法，該方法為，在IPS-LCD中通過利用第一補償層(正C板)以及第二補償層(正A板)而使基於觀察方向的視角特性得以改善；該第一補償層(正C板)具有正單軸性的光學各向異性，其光軸在相對於基板面的垂直方向(z方向)延伸，第二補償層(正A板)具有正單軸性的光學各向異性，其光軸在平行於基板面的方向延伸。
在專利文獻2中提出了一種構成，在該構成中，配置有拉伸 膜、由液晶性材料形成的表現出面內單軸性的層(正A板)、以及由液晶性材料形成的垂直(homeotropic)排列層(正C板)。
進一步地，在專利文獻3中提出了由正A板和正C板形成的構成，其中的正A板由取向成沿面(homogeneous)排列的液晶組合物的固化層或硬化層形成，正C板由取向成垂直排列的液晶組合物的固化層或硬化層形成。
另一方面，在IPS-LCD中，從有利於回應速度的改善的方面出發，嘗試了對液晶材料賦予預傾角，但是通過模擬提出了下述提案，在該提案中，通過作為第一光學補償層的正C板與傾斜取向的具有正單軸性光學各向異性的第二光學補償層來改善所產生的預傾角引起的視角特性的惡化(非專利文獻1)。
作為這樣的正C板與傾斜取向層的組合，如習知技術所提出，作為正C板，可以使用UV硬化型垂直取向的液晶膜；作為傾斜取向層，可以使用通過電場、磁場、取向膜等手段使液晶材料傾斜取向或彎曲取向並使其取向固定的液晶膜等。此處，作為將正C板與傾斜取向層疊層並配置於IPS-LCD面板的手段，可以舉出如專利文獻4所公開的在二個光學元件的間隙填滿接合劑層或黏合劑層的方法。
【現有技術文獻】 【專利文獻】
專利文獻1：日本特開平11-133408號公報
專利文獻2：日本特開2009-122715號公報
專利文獻3：日本專利4592005號公報
專利文獻4：日本特開2005-70097號公報
【非專利文獻】
非專利文獻1：JOURNAL OF DISPLAY TECHNOLOGY、第2卷、第3號(2006年9月刊)
在專利文獻1中，關於具體的膜構成並無記載，也並未示出實施例。並且，在專利文獻2中，在實施例記載了作為正A板使用拉伸的PC(聚碳酸酯)膜或COP(環烯烴聚合物)膜、作為正C板使用UV硬化型垂直取向的液晶膜的示例，但對於通過將此等疊層而固定的手段卻未有任何明確記載。在專利文獻3中，使用液晶組合物的固化層或硬化層是作為有助於液晶顯示裝置的薄型化這一內容來提出的，但作為將此等疊層的手段，記載的是在各光學元件(偏光板、正A板、正C板和液晶胞)的間隙填滿接合劑層或黏合劑層的方法。在這樣的方法中，儘管可使正A板和正C板薄型化，但為了將此等黏接或黏合，無法省略接合劑層或黏合劑層，具有層厚會增加該接合劑層或黏合劑層的厚度的問題，無法充分實現薄型化。
在上述非專利文獻1中提出的正C板與傾斜取向層(O板)的組合中，如專利文獻4所揭示，為了將正C板與傾斜取向層疊層，需要使用接合劑或黏合劑，層厚會增加該接合劑層或黏合劑層的厚度，在特別要求薄型化的攜帶型終端中，具有LCD面板變厚這樣的問題。
因而，本發明所要解決的課題在於，使由正C板與正A板、光學雙軸性板或O板形成的光學補償膜層進一步薄型化。
另外，本發明所要解決的另一課題在於，提供製造薄型化的光學補償膜的方法。
並且進一步地，本發明所要解決的又一課題在於，提供使用了薄型化的光學補償膜的液晶顯示面板。
本案發明人為解決上述問題進行了深入研究，結果發現，可以不使用接合劑或黏合劑(下面，在本說明書中，也將接合劑與黏合劑合併僅稱為接合劑。)而使正C板與正A板、光學雙軸性板或O板直接密合來進行疊層，從而完成了本發明。
本發明第一構成是一種光學膜疊層體，其為由具有感光性基團的液晶性材料構成的正C板與由具有感光性基團的液晶性材料構成的正A板、光學雙軸性板或O板疊層而成的光學膜疊層體，該光學膜疊層體的特徵在於，該光學膜疊層體是上述正C板與上述正A板、光學雙軸性板或O板不經接合劑以直接密合進行疊層而成的。
上述正C板較佳為由垂直取向層構成。
上述正A板較佳為在膜面內取向的正單軸性雙折射體；上述光學雙軸性板較佳為雙軸性雙折射體，其為折射率橢圓體的最大軸位於膜面內的雙折射體。
上述O板較佳為單軸性或雙軸性雙折射體(其中，折射率橢圓體的最大軸不位於膜面內和法線方向)。
本發明第二構成是含有偏光板與上述光學膜疊層體的液晶顯示面板。
上述液晶顯示面板中，在依序配置(i)偏光板；(ii)正C板；(iii)正A板、光學雙軸性板、或O板；以及(iv)液晶胞的情況下，較佳為上述正A板、光學雙軸性板或O板的面內慢軸與偏光板的吸收軸平行；在依序配置(i)偏光板；(ii)正A板、光學雙軸性板、或O板；(iii)正C板；以及(iv)液晶胞的情況下，較佳為上述正A板、光學雙軸性板或O板的面內慢軸與偏光板的吸收軸正交。
本發明第三構成是製造光學膜疊層體的方法，該製造方法的特徵在於：在正C板(層A)上形成正A板、光學雙軸性板或O板(層B)，其中該正C板(層A)由垂直取向層構成，該垂直取向層由具有感光性基團的液晶性材料(材料a)形成、且該垂直取向層未進行取向固定；該正A板、光學雙軸性板或O板(層B)由具有感光性基團的液晶性材料(材料b)形成；接下來，通過對層A與層B的疊層體照射非偏光性紫外線，使上述層A與上述層B中的取向固定，同時將兩層不經接合劑以直接密合進行疊層。
上述層A較佳為如下製造：將材料a溶解在溶劑中，將所得溶液塗布在支持體膜上來形成層，進行乾燥(脫溶劑)和加熱，由此來製造層A。並且，上述層B較佳為如下製造：將材料b溶解在溶劑中，將所得溶液塗布在層A上來形成層，進行乾燥，接下來進行線性偏光性紫外線的照射，由此來製造層B。
較佳為材料a的感光性基團與材料b的感光性基團為受到光的作用而相互反應的感光性基團；更佳為材料a的感光性基團與材料b的感光性基團相同。
根據本發明的第一構成，由於得到了上述正C板與上述正A板、光學雙軸性板或O板不經接合劑以直接密合進行疊層而成的光學膜疊層體，因而該光學膜疊層體可用作薄型化的光學補償膜。由於上述正C板與上述正A板、光學雙軸性板或O板密合著，因而兩板間不會發生剝離，製成了耐久性高的光學補償膜。
根據本發明的第二構成，在含有偏光板與上述光學膜疊層體 的液晶顯示面板中，通過使上述正A板、光學雙軸性板或O板的面內慢軸與偏光板的吸收軸正交或平行，正面視的透過光不會受到相位差，發揮出了降低從斜向對正交的2片偏光板進行觀察時所產生的漏光的效果。
根據本發明的第三構成，由於在正C板上不使用接合劑地密合了正A板、光學雙軸性板或O板而得到了兩層間不易發生剝離的光學膜疊層體，因而可得到薄型化的液晶顯示裝置。可利用一系列步驟來實施正C板與正A板、光學雙軸性板或O板這兩層的形成、並且不使用接合劑進行疊層，因而不會發生易於附著於接合劑塗布面的異物的混入，不良品發生率低，可設定有效的製造生產線。
本發明中，在材料a的感光性基團與材料b的感光性基團為受到光的作用而相互反應的感光性基團的情況下，進一步較佳為在材料a的感光性基團與材料b的感光性基團相同的情況下，在構成兩板的層A與層B的界面，材料a與材料b的感光性基團彼此易於通過光反應而結合，認為可以得到更為強固的密合結構。
(實施發明之形態) (光學膜疊層體的基本構成)
本發明的光學膜疊層體由(i)正C板與(ii)正A板、光學雙軸性板或O板的疊層體構成。
本發明中，所謂正C板指的是，在將面內的主折射率設為nx(慢軸方向)、ny(快軸方向)、將厚度方向的主折射率設為nz時，折射率分佈滿足nz>nx=ny的正單軸性相位差光學元件。該正C板由垂直取向層構成，該垂直取向層由具有感光性基團的液晶性材料形成。
本發明中，所謂正A板指的是折射率分佈滿足nx>ny=nz的正單軸性相位差光學元件。該正A板由具有感光性基團的液晶性材料形成，通常由沿面取向層構成。
本發明中，所謂光學雙軸性板指的是折射率分佈包括nx>nz>ny、nx>ny>nz等、滿足nx≠ny≠nz的雙軸性相位差光學元件。
本發明中，所謂O板指的是從面內方向和Z軸方向(垂直於面內方向的厚度方向)觀察時光軸方向為傾斜的板。該O板由具有感光性基團的液晶性材料形成，通常由液晶的光軸傾斜取向的傾斜取向層構成。
本發明中，上述的正C板與正A板、光學雙軸性板或O板不經接合劑而直接疊層，並且不易發生層間剝離。通過以下揭示的特定方法來進行正C板的形成以及正A板、光學雙軸性板或O板的形成，從而可以不經接合劑而得到無層間剝離的光學膜疊層體。
圖1為示出本發明的光學膜疊層體的一例的示意圖。本發明的光學膜疊層體1中，正A板或光學雙軸性板2與正C板3在界面4不經接合劑而直接疊層。
圖2為示出本發明的光學膜疊層體的其他一例的示意圖。本發明的光學膜疊層體5中，正C板(垂直取向層)7與O板(傾斜取向層)6在界面8不經接合劑而直接疊層。
(正C板)
本發明中，正C板由垂直取向層構成，該垂直取向層由具有感光性基團的液晶性材料形成。此處，所謂垂直取向指的是液晶性材料相對於板法線方向平行且同樣取向的狀態，即為垂直取向的狀態。可進行垂直取向的液晶性材料可以為液晶性聚合物，也可以為液晶性單體。
(正A板)
本發明中，正A板由沿面取向層構成，該沿面取向層由具有感光性基團的液晶性材料形成。此處，所謂沿面取向指的是液晶性材料相對於膜平面平行、且沿同一方位進行排列的狀態(光學單軸性)。可進行沿面取向的液晶性材料可以為液晶性聚合物，也可以為液晶性單體。
(光學雙軸性板)
本發明中，光學雙軸性板是由以具有感光性基團的液晶性材料形成的、液晶性材料在膜平面呈雙軸取向的層構成。可形成雙軸取向的層的液晶性材料可以為液晶性聚合物也可以為液晶性單體。
(光取向層)
上述的正A板(光學單軸性)與光學雙軸性板為液晶基元(mesogen)在面內取向且顯示出光學各向異性的光取向層，因而在以下的記載中有時稱為光取向層。
(O板)
本發明中，所謂O板意味著由具有感光性基團的液晶性材料形成的、液晶性材料相對於膜平面傾斜(傾斜角度大於0°、小於90°)排列的傾斜取向層。O板可以為單軸性或雙軸性雙折射體(其中，折射率橢圓體的最大軸不位於膜面內和法線方向)。
可進行傾斜取向的液晶性材料可以為液晶性聚合物，也可以為液晶性單體。
(具有感光性基團的液晶性材料)
本發明中，作為用於形成正C板(垂直取向層)、正A板(沿面取向層)、光學雙軸性板和O板的具有感光性基團的液晶性材料，可以舉出具有包含下述結構的側鏈的感光性側鏈型液晶性聚合物，該結構為將(i)肉桂醯基、查耳酮基、亞肉桂基、聯苯丙烯醯 基、呋喃基丙烯醯基、萘基丙烯醯基(或此等的衍生物)等感光性基團與(ii)多用作液晶性聚合物的液晶基元成分的聯苯、三聯苯、苯基苯甲酸酯、偶氮苯等的取代基隔著或不隔著間隔物結合而成的結構。需要说明的是，下述聚合物也較佳為用於本發明中：該聚合物具有在側鏈末端具有羧基的感光性側鏈，該側鏈末端的羧基的氫鍵引起的二聚化導致形成剛直的結構，即使側鏈本身在結構中不含有液晶原基元也表現出液晶性。作為構成上述感光性側鏈型液晶性聚合物的主鏈，可以舉出將上述側鏈隔著間隔物結合而成的烴、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、矽氧烷、馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺等。這些聚合物可以為由相同重複單元形成的均聚物；或由具有結構不同的側鏈的2種以上的單元形成的共聚物；或在具有含感光性基團的側鏈的單元上以無損於液晶性的程度配合具有不含感光性基團的側鏈的單元而得到的共聚物中的任一種。需要說明的是，在本發明中，所謂感光性基團指的是通過光照射而與其他分子結合的官能團。另外，在本發明中，所謂液晶性材料指的是材料本身在受到物理性外部刺激(加熱、冷卻、電場、磁場、施加剪切等)時顯示出液晶性、或通過與溶劑或非液晶性成分混合而表現出液晶性的材料。
進一步，為了提高耐熱性，也可以是向上述聚合物中導入反應性基團，利用異氰酸酯材料、環氧材料等交聯劑以無損於液晶性的程度導入了交聯結構的聚合物；並且，也可以加入下述作為低分子材料的2官能性低分子材料進行聚合，從而含有交聯性聚合物。
(垂直取向層、光取向層、傾斜取向層的形成)
本發明中，垂直取向層可如下形成：將上述液晶性材料(液晶性聚合物)、較佳為後述化學式1~3所示的液晶性材料(液晶性聚合物)溶解在溶劑中，由所得溶液製膜，除去溶劑後進行加熱，由此形成垂直取向層。
本發明中，光取向層可如下形成：向上述液晶性材料(液晶性聚 合物)中根據需要加入下述記載的低分子化合物，將所得組合物溶解在溶劑中，由所得溶液製膜，除去溶劑後對膜照射線性偏光性紫外線、進行加熱，由此形成光取向層。
本發明中，傾斜取向層可如下形成：向上述液晶性材料(液晶性聚合物)中根據需要加入下述記載的低分子化合物，將所得組合物溶解在溶劑中，由所得溶液製膜，除去溶劑後自傾斜方向對膜照射線性偏光性紫外線、進行加熱，由此形成傾斜取向層。
按上述方式形成的垂直取向層、光取向層和傾斜取向層可以通過進一步照射非偏光性紫外線而使各自的取向固定。
(疊層體的形成)
本發明的光學膜疊層體可如下製造：首先按上述方法形成垂直取向層，接下來，在所形成的垂直取向層的上面直接按上述方法形成光取向層或傾斜取向層；或者首先形成光取向層或傾斜取向層，接下來，在光取向層或傾斜取向層上形成垂直取向層，由此來製造本發明的光學膜疊層體。由此，可以不經接合劑來形成由垂直取向層與光取向層或傾斜取向層構成的光學膜疊層體。下面，在本說明書中，對於首先形成垂直取向層、接下來形成光取向層或傾斜取向層的情況進行具體說明。
(形成垂直取向層的聚合物)
本發明中，作為用於形成垂直取向層的聚合物，較佳為使用具有下述化學式1、2或3所示側鏈的單體形成的聚合物。
上述化學式1和化學式2的各式中，n表示1~12的整數、m表示1~12的整數；X或Y分別表示無、-COO、-OCO-、-N=N-、-C=C-或-C6H4-；W1表示肉桂醯基、查耳酮基、亞肉桂基、聯苯丙烯醯基、呋喃基丙烯醯基、萘基丙烯醯基或者此等的衍生物，或表示-H、-OH或者-CN；W2表示肉桂醯基、查耳酮基、亞肉桂基、聯苯丙烯醯基、呋喃基丙烯醯基、萘基丙烯醯基或者此等的衍生物，或表示-H、-OH或者-CN。
上述式所表示的側鏈中，具有W1和W2表示為-H、-OH或-CN的側鏈的單體不顯示感光性，在使用該材料的情況下，通過與側鏈具有感光性基團的單體共聚，可以得到本發明中所用的具有感光性基團的液晶性聚合物。進行共聚的情況下，上述式所表示的不顯示感光性的單體比例越高則越易於得到容易進行垂直取向的聚合物，共聚比例可根據垂直取向性與液晶性的平衡進行適宜設定。這種情況下，作為側鏈具有感光性基團的液晶性單體，從提高垂直取向層與光取向層或傾斜取向層在界面處的密合的方面考慮，較佳為使用與後述的用於形成光取向層或傾斜取向層的液晶性單體具有相同或類似的化學結構的單體。
化學式3的式中，s表示0或1，t表示1~3的整數，R表示H、烷基、烷氧基或鹵素。
對於由具有上述的化學式1~3所示側鏈的單體單元形成的液晶性聚合物，根據需要在上述液晶性聚合物中加入低分子化合 物、其他成分(聚合催化劑等)，將此等溶解在適當的溶劑中，將所製備的塗布液塗布在支持體上、除去溶劑，由此可以在支持體上形成液晶性聚合物層。
作為溶劑，可以舉出二烷、二氯乙烷、環己酮、甲苯、四氫呋喃、鄰二氯苯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等，這些溶劑可以單獨或混合使用。在將塗布液塗布在支持體上、除去溶劑的過程中，所形成的層開始顯示出垂直取向，通過在乾燥後進一步進行加熱，垂直取向增強。乾燥可以在常溫下進行，也可以在材料的各向同性相轉移溫度以下的溫度進行加熱。需要說明的是，根據材料的不同，支持體膜的表面有時顯示出垂直取向。
作為支持體，可以由各種高分子膜中適宜選擇進行使用。可以列舉例如：聚對苯二甲酸乙二醇酯膜、二乙醯纖維素和三乙醯纖維素等纖維素系聚合物膜；雙酚A‧碳酸共聚物等聚碳酸酯系聚合物膜；聚乙烯、聚丙烯和乙烯‧丙烯共聚物等直鏈或支鏈狀聚烯烴膜；聚醯胺系膜、醯亞胺系聚合物膜、碸系聚合物膜等。
將含有具有上述化學式1~3所示側鏈的聚合性單元的液晶性聚合物溶解在上述溶劑中，將所得溶液通過旋塗、輥塗、絲網印刷法、刀塗、噴塗等塗布方法塗布在上述支持體上使之成為特定厚度的膜，塗布後進行乾燥除去溶劑，進一步在80~130℃、較佳為在100~120℃進行加熱，之後進行冷卻，由此可形成垂直取向層。即使對如上所述形成的垂直取向層照射偏光性紫外線，對取向也幾乎沒有影響，可以維持垂直取向。可通過對如此形成的垂直取向層照射非偏光性紫外線來固定取向，但在本發明中，如後該，需要在疊層光取向層或傾斜取向層後進行。
(光取向層和傾斜取向層的形成)
在如上所述形成的垂直取向層上，使用含有具有上述式1~3 所示側鏈的單元的液晶性聚合物、較佳為使用與形成上述垂直取向層的液晶性聚合物相同的液晶性聚合物，將其溶解在溶劑中，將所得液晶性聚合物溶液塗布在上述垂直取向層上，塗布後進行乾燥，不進行乾燥後加熱而照射線性偏光性紫外線、進行加熱，液晶性聚合物形成光取向層或傾斜取向層，接下來照射非偏光性紫外線，從而可使其取向固定。
並且，在如上所述形成的垂直取向層上，也可以通過上述方法由下述液晶性聚合物來形成光取向層或傾斜取向層，該液晶性聚合物為與由具有上述式1~3所示側鏈的聚合性單體形成的聚合物不同的液晶性聚合物。
作為形成該光取向層或傾斜取向層的液晶性聚合物，可以使用日本特開平11-189665號公報、日本特開2002-202409號公報、日本特開2004-170595號公報、日本特開2005-232345號等中由本申請人揭示的液晶性聚合物，其中，從兩層間的界面處的密合性易於得到的方面考慮，較佳為選擇與形成垂直取向層的液晶性聚合物在化學結構上的類似性高的物質。例如，在形成垂直取向層的液晶聚合物的感光性基團與形成光取向層或傾斜取向層的液晶聚合物的感光性基團為肉桂醯基的情況下，一對肉桂醯基各自的雙鍵打開，可以形成環丁烷鍵(參照下述化學式4)，因而在兩層間的界面也會由於同樣的反應而發生二聚化，認為可以在界面得到強固密合。
(低分子材料)
本發明中，為了增強光取向層或傾斜取向層中的取向，較佳為在上述具有感光性基團的液晶性聚合物中混合低分子材料，對該混合物照射線性偏光性紫外線，來形成本發明中的光取向層或傾斜取向層。作為該低分子材料，較佳為使用如下形成的具有液晶性的材料：其具有作為液晶基元成分已知的聯苯、三聯苯、苯基苯甲酸酯、偶氮苯等取代基，這樣的取代基與烯丙基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、肉桂酸基(或其衍生物基團)等官能團藉由如上所述的彎曲成分(屈曲成分)進行結合，從而形成該具有液晶性的材料。這些低分子材料不僅可以單獨使用一種材料，還可將多種材料混合。這樣的低分子材料較佳為在相對於液晶性聚合物為5~50重量%、較佳為10~30重量%的範圍內進行添加，在添加這樣的低分子材料的情況下，為了促進低分子材料的聚合，較佳為加入苯偶姻甲醚、苯偶姻異丙醚及α,α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮之類的苯偶姻衍生物；二苯甲酮、2,4-二氯二苯甲酮、鄰苯甲醯苯甲酸甲酯、4,4’-雙(二甲胺基)二苯甲酮及4,4’-雙(二乙基胺基)二苯甲酮之類的二苯甲酮衍生物等光敏劑。
(線性偏光性紫外線照射)
將具有感光性基團的液晶性聚合物或在上述聚合物中混合了低分子材料而成的混合物溶解在二烷、二氯乙烷、環己酮、甲苯、四氫呋喃、鄰二氯苯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等溶劑中，將所製備的溶液塗布在垂直取向層上進行乾燥來形成膜。這種情況下的乾燥可以在常溫下進行，根據材料的不同，也可以在例如60℃以下的低溫進行加熱。若溫度過高，則所形成的膜可能會出現白濁。
接下來，對所形成的膜照射線性偏光性紫外線。作為紫外線源，使用低壓汞燈、中壓汞燈、或者高壓汞燈等水銀激發光源或氙光源等，通過使來自上述光源的光穿過偏光膜或偏光棱鏡，可以得到線性偏振光。本發明中，在斜向照射紫外線的情況下，相對於配置在對水平面為法線方向的紫外線源，使被照射膜相對於水平面較佳為在0<X<85°的範圍傾斜來進行照射，更佳為在5<X<60°的範圍傾斜來進行照射。通過如此地傾斜來進行照射，可以得到光軸以0<Y<45°、較佳為以2<Y<40°傾斜取向的傾斜取向層。根據所期望的光補償的程度來選擇傾斜取向度。
通過該照射，液晶性聚合物在光學上沿單軸或雙軸取向、或傾斜取向。為進行該光反應，需要進行感光性基團的部分可以發生反應的波長的光照射。儘管根據側鏈種類的不同也有所不同，但該波長通常多為200-500nm，其中250-400nm的有效性高。即使進行這樣的線性偏光性紫外線照射，也不會對垂直取向層的取向帶來實質性影響。
(線性偏振光紫外線照射後的加熱)
偏光性紫外線照射後，通過對膜進行加熱，由於膜內的分子運動而使未發生光反應的聚合物側鏈與低分子材料在與進行了光反應的側鏈相同的方向進行再取向。其結果，在膜整體中，在所照射的線性偏振光的電場振動方向及相對於照射光進行方向的垂直方向，聚合物的側鏈與低分子材料的分子發生取向，被誘發出雙折射性，形成光取向層或傾斜取向層。偏光性紫外線照射後的 加熱促進了該再取向。加熱溫度較佳為設定為垂直取向層的材料的各向同性相轉移溫度以下。
將如此曝光後進行加熱而使未反應側鏈發生了取向的膜、或在加熱下進行曝光而發生了取向的膜冷卻至該高分子的軟化點以下時，分子被凍結，得到光取向層或傾斜取向層。冷卻較佳為通過通常的放置冷卻來進行，若進行急速冷卻，則再取向可能不充分。
(非偏光性紫外線照射)
接下來，較佳為對上述的光取向層或傾斜取向層照射非偏光性紫外線。若照射非偏光性紫外線，則殘存在膜中的未反應的具有感光性基團的液晶性聚合物發生反應，取向被固定，形成穩定的光取向層或傾斜取向層，同時在垂直取向層中的取向也被固定。並且，在垂直取向層與光取向層或傾斜取向層的界面，光反應在形成各層的液晶性聚合物的感光性基團間發生，據認為有助於兩層間的高密合性。需要說明的是，非偏光性紫外線的照射通常不經加熱來進行，但在需要調整(降低)相位差值的情況下，也可加熱來進行照射。
可以如上所述形成光取向層，但通過構成所用液晶性聚合物的側鏈、主鏈的選擇、低分子化合物的配合、溶劑的選擇、乾燥條件、紫外線照射條件等的選擇，所得到的光取向層不僅可能會顯示出光學雙軸性，也可能顯示出光學單軸性(沿面取向)。
如上所述，不使用接合劑而直接在垂直取向層上形成光取向層或傾斜取向層，由此可以形成本發明的光學膜疊層體。對於在支持體上形成的光學膜疊層體，若將黏合劑預先塗布至構成液晶面板的偏光板或液晶胞，則可通過轉移至其上而與支持體膜分離。
(垂直取向層、光取向層和傾斜取向層的厚度)
垂直取向層、光取向層和傾斜取向層的厚度較佳為分別為0.3~3μm，更佳為為0.5~2.5μm。
根據本發明，由垂直取向層以及光取向層或傾斜取向層構成的光學膜疊層體可以形成0.6~6μm這樣非常薄的程度，因而與現有的液晶顯示裝置中所用的光學補償膜(即使薄也有15μm的厚度)相比，實現了顯示裝置的薄型化。
從本發明的光學膜疊層體的耐剝離性的方面考慮，形成垂直取向層的感光性液晶性聚合物的感光性基團與形成光取向層或傾斜取向層的液晶性聚合物的感光性基團較佳為受到光的作用而相互反應的感光性基團，更佳為二者的感光性基團相同，這是由於，在垂直取向層與光取向層或傾斜取向層的界面，由於紫外線照射，相接觸的聚合物感光性基團彼此進行化學結合，從而提高密合性。需要說明的是，在上述感光性基團中，肉桂醯基、查耳酮基、亞肉桂基的感光性基團彼此為可相互反應的感光性基團；聯苯丙烯醯等具有丙烯醯基的感光性基團彼此為可相互反應的感光性基團。
(液晶顯示面板)
由上述光學膜疊層體、偏光板和液晶胞構成液晶顯示面板。作為偏光板、液晶胞，公知物均可使用。作為偏光板，通常使用以含有碘或二色性染料的聚乙烯醇系樹脂為主成分的單向拉伸膜。並且，作為液晶胞，可以舉出透過型、反射型、半透過型的各種液晶胞。液晶胞中，若以基於液晶取向的模式為例進行列舉，則可以舉出TN型、STN型、VA(垂直排列，vertical alignment)型、MVA(多區域垂直排列，multi-domain vertical alignment)型、OCB(光學自補償彎曲，optically compensated bend)型、ECB(電控雙折射，electrically controlled biriefringence)型、HAN(混合排列向列，hybrid-aligned nematic)型、IPS(平面內轉換，in-plane switching)、雙穩態向列(Bistable Nematic)型、ASM(軸對稱排列微胞，Axially Symmetric Aligned Microcell)型、半色調灰階型、利用強介電性液晶、反強介電性液晶的顯示方式等。
(液晶面板構成要件的配置)
圖3示出了構成本發明的液晶面板的光學膜疊層體(由正C板與下述光取向層或傾斜取向層構成，該光取向層由正A板或光學雙軸性板構成；該傾斜取向層由O板構成)與偏光板的配置例，在2片偏光板11,11之中視認側的偏光板(並非為背光源側的一片板)11與液晶胞(未圖示)的位置14之間配置光學膜疊層體，在圖3(a)的方式中，在視認側的偏光板11側配置正C板(垂直取向層)12；在圖3(b)的方式中，在視認側的偏光板11側配置光取向層或傾斜取向層13。在圖3(a)的方式中，視認側的偏光板11的吸收軸方向與光取向層或傾斜取向層13的面內慢軸平行配置；在圖3(b)的方式中，視認側的偏光板11的吸收軸與光取向層或傾斜取向層13的面內慢軸正交地進行配置。需要說明的是，在圖3中，示出了本發明的光學膜疊層體配置於視認側的偏光板的示例，其不僅可配置於視認側的偏光板，也可配置於背光源側的偏光板。
(液晶顯示面板的用途)
本發明的液晶顯示面板由上述的光學膜疊層體和偏光板構成，其可用於個人電腦、液晶電視、行動電話、攜帶型資訊終端(PDA)等液晶顯示裝置中。其中，本發明的液晶面板適合用於液晶顯示裝置中，尤其適合用於IPS模式的液晶顯示裝置中，在使用光取向層的情況下，在液晶電視中，在使用傾斜取向層的情況下特別適用於行動電話等中。
【實施例】
以下基於實施例和比較例對本發明進行更詳細的說明，但本發明並不受實施例的限定。本發明的實施例和比較例中所用材料所涉及的合成方法如下所示。並且，本發明的實施例和比較例中 得到的樣品哪個為正C板、正A板、雙軸性板或O板的判定按如下進行。
(單體1)
通過在鹼性條件下對4,4’-聯苯二醇與2-氯乙醇進行加熱來合成4-羥基-4’-羥基乙氧基聯苯。在鹼性條件下使該生成物與1,6-二溴己烷反應，來合成4-(6-溴己氧基)-4’-羥基乙氧基聯苯。接下來，使甲基丙烯酸鋰發生反應，來合成化學式5所表示的單體1。
(單體2)
在鹼性條件下向單體1中加入肉桂醯氯，來合成化學式6所示的單體2。
(單體3)
將對香豆酸與6-氯-1-己醇在鹼性條件下進行加熱，來合成4-(6-羥基己氧基)肉桂酸。在對甲苯磺酸的存在下向該生成物中大過量加入甲基丙烯酸進行酯化反應，合成化學式7所表示的單體3。
(低分子材料1)
使4,4’-聯苯二醇與6-溴己醇在鹼性條件下進行反應來合成4,4’-雙(6-溴己氧基)聯苯。接下來，在鹼性條件下加入甲基丙烯醯氯進行反應，對生成物進行再結晶，由此來合成化學式8所示的低分子材料1。
(聚合物1)
將單體1與單體2以摩爾比3：7溶解在四氫呋喃中，添加AIBN(偶氮二異丁腈)作為反應引發劑，在70℃下進行24小時聚合來得到感光性聚合物1。該聚合物1呈液晶性。
(聚合物2)
將單體2溶解在四氫呋喃中，添加AIBN(偶氮二異丁腈)作為反應引發劑，在70℃下進行24小時聚合，從而得到感光性聚合物2。該聚合物2呈液晶性。
(聚合物3)
將單體3溶解在二烷中，添加AIBN(偶氮二異丁腈)作為反應引發劑，在70℃下進行24小時聚合，從而得到感光性聚合物3。該聚合物3呈液晶性。
(正C板、正A板、雙軸性板和O板的判定方法)
使用自動雙折射率計，通過晶體旋轉法求出相位差值的角度依賴性，基於其角度依賴性進行判定。
[實施例1]
將聚合物1溶解在環己酮中，向其中添加相對於聚合物1為0.02重量份的市售(東京化成)4,4’-雙(二乙基胺基)二苯甲酮，製備溶液1。使用旋塗機將該溶液塗布在聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(PET膜)上使其厚度約為1.5μm。將該基板在室溫(約25℃)進行乾燥，接下來加熱至100℃，之後冷卻，形成第一塗布膜。接下來，將4.2重量%的聚合物2與0.8重量%的低分子材料1溶解於甲苯中，向其中添加相對於聚合物2和低分子材料1的合計重量為0.02重量份的市售[東京化成工業株式會社製造]4,4’-雙(二乙基胺基)二苯甲酮，製備溶液2。使用旋塗機將該溶液2塗布在第一塗膜上為約1.8μm、進行乾燥，在第一塗膜上形成第二塗布膜。此處，不對第一塗膜進行光照射，在不固定取向的狀態下(感光性基團未反應的狀態下)，在第一塗膜上形成第二塗布膜。
接下來，使用格蘭-泰勒棱鏡將高壓汞燈發出的光變為線性偏光性，對該塗膜照射300秒，隨後在100℃進行加熱，然後用30分鐘時間緩緩冷卻至室溫，誘發取向。進一步地，為了固定取向，將高壓汞燈發出的光不轉換為線性偏振光來進行照射1500秒。
對於如此製作的塗膜，可以使用黏合劑從PET支持體轉移至液晶胞或偏光板。並且，對於其光學特性，確認到具有由正C板(垂直取向層)與正A板(光取向層)的疊層體形成的光學特性，在從斜向對正交的2片偏光板進行觀察的情況下所產生的漏光能夠得到降低。進一步地，為了確認第一塗布膜與第二塗布膜的塗膜界面的密合性，嘗試使用透明膠帶(Cellotape)進行塗膜界面處的剝離，但在塗膜界面處未觀察到剝離，確認到具有良好的密合性。
[實施例2]
將聚合物3溶解在1,4-二烷中製備溶液3。使用旋塗機將該溶液塗布在聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(PET膜)上使其厚度為約1.5μm。將該基板在室溫(約25℃)進行乾燥，接下來加熱至130℃，之後冷卻，形成溶液3的第一塗布膜。接下來，再次使用溶液3，在第一塗膜上利用旋塗機塗布為約2.0μm，進行乾燥，在第一塗膜上形成第二塗布膜。此處，不對第一塗膜進行光照射，在不固定取向的狀態下(感光性基團未反應的狀態下)，在第一塗膜上形成第二塗布膜。
接下來，使用格蘭-泰勒棱鏡將高壓汞燈發出的光變為線性偏光性，對該塗膜照射300秒，隨後在130℃進行加熱然後用30分鐘時間緩緩冷卻至室溫，誘發取向。進一步地，為了固定取向，將高壓汞燈發出的光不轉換為線性偏振光來進行照射900秒。
對於如此製作的塗膜，可以使用黏合劑從PET基材轉移至液晶胞或偏光板。並且，對於其光學特性，確認到具有由正C板和具有面內各向異性的層的疊層體形成的光學特性。進一步地，為了確認第一塗布膜與第二塗布膜的塗膜界面的密合性，嘗試使用透明膠帶進行塗膜界面處的剝離，但在塗膜界面處未觀察到剝離，確認到具有良好的密合性。
[比較例1]
將聚合物1溶解於環己酮中，向其中加入相對於聚合物1為0.02重量份的市售(東京化成)4,4’-雙(二乙基胺基)二苯甲酮，製備溶液1。使用旋塗機將該溶液塗布在聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(PET膜)上使其厚度為約1.5μm。將該基板在室溫(約25℃)進行乾燥，接下來加熱至100℃，然後用30分鐘的時間進行冷卻。接著，將高壓汞燈發出的光不轉換為線性偏振光來進行照射1500秒，使取向固定，形成第一塗布膜(垂直取向層)。接下來，將4.2重量%的聚合物2與0.8重量%的低分子材料1溶解在甲苯中，向其中添加 相對於聚合物2與低分子材料1的合計重量為0.02重量份的市售(東京化成)4,4’-雙(二乙基膠基)二苯甲酮，製備溶液2。使用旋塗機將該溶液2塗布在第一塗膜上為約1.8μm、進行乾燥，在第一塗膜上形成第二塗布膜。
接下來，使用格蘭-泰勒棱鏡將高壓汞燈發出的光變為線性偏光性，對該塗膜照射300秒，隨後在100℃進行加熱，然後用30分鐘時間緩緩冷卻至室溫，誘發取向。進一步地，為了固定取向，將高壓汞燈發出的光不轉換成線性偏振光來進行照射1500秒。
對於如此製作的塗膜，可以使用黏合劑從PET基材轉移至液晶胞、偏光板。並且，對於其光學特性，確認到具有由正C板與正A板的疊層體形成的光學特性，在從斜向對正交的2片偏光板進行觀察的情況下所產生的漏光能夠得到降低。但是，在為了確認第一塗布膜與第二塗布膜的塗膜界面的密合性而嘗試使用透明膠帶進行塗膜界面處的剝離時，在塗膜界面處觀察到剝離，塗膜界面處的密合性低，並非為可實用的塗膜。
[比較例2]
將聚合物3溶解在1,4-二烷中，製備溶液3。使用旋塗機將該溶液塗布在聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(PET膜)上使其厚度為約1.5μm。將該基板在室溫(約25℃)進行乾燥，接下來加熱至130℃，之後用30分鐘時間進行冷卻。接著，將高壓汞燈發出的光不轉換成線性偏振光來進行照射1500秒，形成第一塗布膜(垂直取向層)。接下來，再次使用溶液3，利用旋塗機塗布在第一塗膜上為約2.0μm，進行乾燥，在第一塗膜上形成第二塗布膜。
接下來，使用格蘭-泰勒棱鏡將高壓汞燈發出的光變為線性偏光性，對該塗膜照射300秒，接著在130℃進行加熱，然後用30分鐘時間緩緩冷卻至室溫，誘發取向。進一步地，為了固定取向，將高壓汞燈發出的光不轉換成線性偏振光來進行照射900秒。
對於如此製作的塗膜，可以使用黏合劑從PET基材轉移至液晶胞、偏光板。並且，對於其光學特性，確認到具有由正C板和具有面內各向異性的層的疊層體形成的光學特性。但是，在為了確認第一塗布膜與第二塗布膜的塗膜界面的密合性而嘗試使用透明膠帶進行塗膜界面處的剝離時，在塗膜界面處觀察到剝離，塗膜界面處的密合性低，並非為可實用的塗膜。
(實施例3)
在實施例1中，不對第一塗膜進行光照射，在不固定取向的狀態下(感光性基團未反應的狀態下)，在第一塗膜上形成第二塗布膜，然後使該塗布膜相對於水平面傾斜20°，使用格蘭-泰勒棱鏡將高壓汞燈發出的光變為線性偏光性，從相對於水平面的法線方向照射300秒(光的電場振動面與膜傾斜軸正交)。隨後在100℃進行加熱，然後用30分鐘時間緩緩冷卻至室溫，誘發取向。進一步地，為了固定取向，將高壓汞燈發出的光不轉換成線性偏振光來進行照射1500秒。
對於如此製作的塗膜，可以使用黏合劑從PET支持體轉移至液晶胞或偏光板。並且，對於其光學特性，確認到具有由正C板(垂直取向層)與傾斜取向層(O板)(傾斜角；10°)的疊層體形成的光學特性。進一步地，為了確認第一塗布膜與第二塗布膜的塗膜界面的密合性，嘗試使用透明膠帶進行塗膜界面處的剝離，但在塗膜界面處未觀察到剝離，確認到具有良好的密合性。
[實施例4]
將聚合物1溶解在環己酮中，向其中添加相對於聚合物1為0.02重量份的市售(東京化成)的4,4’-雙(二乙基胺基)二苯甲酮來製備溶液1。使用旋塗機將該溶液塗布在聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(PET膜)上使其厚度為約1.5μm。將該基板在室溫(約25℃)進行乾燥，接著加熱至100℃，然後用30分鐘時間進行冷卻。接著，將 高壓汞燈發出的光不轉換成線性偏振光來進行照射1500秒，使取向固定，形成第一塗布膜(垂直取向層)。接下來，將4.2重量%的聚合物2與0.8重量%的低分子材料1溶解在甲苯中，向其中添加相對於聚合物2與低分子材料1的合計重量為0.02重量份的市售(東京化成)4,4’-雙(二乙基胺基)二苯甲酮，製備溶液2。使用旋塗機將該溶液2塗布在第一塗膜上為約1.8μm、進行乾燥，在第一塗膜上形成第二塗布膜。
接下來，使該塗布膜相對於水平面傾斜20°，使用格蘭-泰勒棱鏡將高壓汞燈發出的光變為線性偏光性，從相對於水平面的法線方向照射300秒(光的電場振動面與膜傾斜軸正交)。隨後在100℃進行加熱，然後用30分鐘時間緩緩冷卻至室溫，誘發取向。進一步地，為了固定取向，將高壓汞燈發出的光不轉換成線性偏振光來進行照射1500秒。
對於如此製作的塗布膜，可以使用黏合劑從PET基材轉移至液晶胞或偏光板。並且，對於其光學特性，確認到具有由正C板與O板的疊層體形成的光學特性。
但是，在為了確認第一塗布膜與第二塗布膜的塗膜界面的密合性而嘗試使用透明膠帶進行塗膜界面處的剝離時，與實施例1相比易於剝離，從密合性的方面考慮並不充分。
[產業利用性]
如上所述，利用本發明的光學膜疊層體可得到薄型化並具有光學補償功能的光學膜，因而可有助於液晶顯示裝置的薄型化。本發明的液晶面板適用於液晶電視或攜帶型終端等液晶顯示裝置中。
如上所述，參照附圖對本發明的較佳為實施方式進行了說明，但也可以在不脫離本發明宗旨的範圍內進行各種追加、變更 或削除，這樣的內容也包含在本發明的範圍中。
1‧‧‧光學膜疊層體
2‧‧‧正A板
3‧‧‧正C板
4‧‧‧界面
5‧‧‧光學膜疊層體
6‧‧‧O板
7‧‧‧正C板
8‧‧‧界面
11‧‧‧偏光板
12‧‧‧正C板(垂直取向層)
13‧‧‧光取向層或傾斜取向層
14‧‧‧液晶胞的配置位置
在附圖中，2個以上的附圖中的相同零件編號表示相同部分。
圖1為示出本發明光學膜疊層體(正C板與正A板或光學雙軸性板)的一例的示意圖。
圖2為示出本發明光學膜疊層體(正C板與O板)的其他一例的示意圖。
圖3為示出本發明的液晶面板中的偏光板與光學膜疊層體的配置例的示意圖。
1‧‧‧光學膜疊層體
2‧‧‧正A板
3‧‧‧正C板
4‧‧‧界面

Claims (13)

  1. 一種光學膜疊層體，係為正C板、與正A板、光學雙軸性板或O板疊層而成的光學膜疊層體，該正C板由具有感光性基團的液晶性材料構成，該正A板、光學雙軸性板或O板由具有感光性基團的液晶性材料構成；其特徵在於：該光學膜疊層體是該正C板、與該正A板、光學雙軸性板或O板不經接合劑以直接密合進行疊層而成的。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學膜疊層體，其中，該正C板由垂直取向層構成。
  3. 如申請專利範圍第1項之光學膜疊層體，其中，該正A板為在膜面內取向的正單軸性雙折射體。
  4. 如申請專利範圍第1項之光學膜疊層體，其中，該光學雙軸性板為雙軸性雙折射體，折射率橢圓體的最大軸位於膜面內。
  5. 如申請專利範圍第1項之光學膜疊層體，其中，該O板為單軸性或雙軸性雙折射體(但是，折射率橢圓體的最大軸不位於膜面內與法線方向)。
  6. 一種液晶顯示面板，係包含偏光板與如申請專利範圍第1項之光學膜疊層體。
  7. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示面板，其中，當依序配置：偏光板；正C板；正A板、光學雙軸性板或O板；以及液晶胞之情況，該正A板、光學雙軸性板或O板的面內慢軸與偏光板的吸收軸平行。
  8. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示面板，其中，當依序配置偏光板；正A板、光學雙軸性板或O板；正C板；以及液晶胞之情況，該正A板、光學雙軸性板或O板的面內慢軸與偏光板的吸收軸正交。
  9. 一種光學膜疊層體的製造方法，其特徵在於：在作為層A的正C板上形成作為層B的正A板、光學雙軸性板或O板，其中該作為層A的正C板由垂直取向層構成，該垂直 取向層由作為材料a的具有感光性基團的液晶性材料形成，且未進行取向固定；該作為層B的正A板、光學雙軸性板或O板由作為材料b的具有感光性基團的液晶性材料形成；接著，藉由對層A與層B的疊層體照射非偏光性紫外線，將該層A與該層B中的取向進行固定，同時將兩層不經接合劑以直接密合進行疊層。
  10. 如申請專利範圍第9項之光學膜疊層體的製造方法，其中，該層A係如下製造：將該材料a溶解在溶劑中，將所得溶液塗布在支持體膜上形成層，進行乾燥與加熱而製造層A。
  11. 如申請專利範圍第9項之光學膜疊層體的製造方法，其中，該層B係如下製造：將該材料b溶解在溶劑中，將所得溶液塗布在該層A上形成層，進行乾燥，接著進行線性偏光性紫外線照射，由此而製造層B。
  12. 如申請專利範圍第9項之光學膜疊層體的製造方法，其中，該材料a的感光性基團與材料b的感光性基團為受到光的作用而相互反應的感光性基團。
  13. 如申請專利範圍第12項之光學膜疊層體的製造方法，其中，該液晶性材料a的感光性基團與材料b的感光性基團相同。
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