TW202043044A - 積層光學膜及其製造方法、偏光板及圖像顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之積層光學膜(10)於膜基材(1)上具備棒狀液晶化合物經水平配向而成之配向液晶層(3)。膜基材係沿至少一方向經延伸之聚合物膜。膜基材與配向液晶層相接，膜基材之遲相軸方向與配向液晶層之遲相軸方向不平行。利用膜基材之配向規制力，可使棒狀液晶化合物沿與膜基材之延伸方向不平行之方向水平配向。

Description

積層光學膜及其製造方法、偏光板及圖像顯示裝置
本發明係關於一種膜基材上具備配向液晶層之積層光學膜及其製造方法。進而，本發明係關於一種將積層光學膜與偏光元件積層而成之偏光板及圖像顯示裝置。
液晶顯示裝置基於其顯示原理，於液晶單元之兩面配置有偏光元件，且於液晶單元與偏光元件之間，出於進行對比度提高或視角擴大等光學補償之目的而配置有相位差板。例如，於自斜方向視認液晶顯示裝置之情形時，由於2片偏光元件之吸收軸方向之表觀上之角度自90°偏移，故而產生漏光，成為對比度下降之原因。因此，出於補償2片偏光元件之表觀上之吸收軸方向之偏移的目的而使用有相位差板。有機EL(Electroluminescence，電致發光)顯示裝置中，為抑制外界光於金屬電極(陰極)反射而被視認成如鏡面，於單元之視認側表面配置有圓偏光板(偏光板與具有1/4波長之延遲之相位差膜之積層體)。
作為相位差板，使用有非液晶性聚合物之延伸膜、使液晶化合物沿特定方向配向過之配向液晶層。用於補償偏光元件之表觀上之吸收軸方向之偏移、抗反射之圓偏光板中所使用之相位差板理想的是越為長波長，具有越大之延遲，且遍及可見光之全波長區域，波長與延遲之比為固定。然而，越為長波長則具有越大之延遲(所謂之「反波長色散」)之材料有限，大部分之聚合物及液晶材料係越為長波長則呈現越小之延遲(正色散)，或不論波長如何均呈現大致固定之延遲(低色散)。
提出有藉由將複數之相位差板積層，而調整延遲之波長色散之方法。例如，專利文獻1中提出有如下方法：將延遲之波長色散不同之2片相位差板以遲相軸方向正交之方式積層而形成延遲呈現反波長色散之積層相位差板。專利文獻2中揭示有藉由將2片相位差板以兩者之遲相軸方向既不平行亦不正交之角度積層，而可調整波長色散。
專利文獻3中揭示有於包含聚合物之延伸膜之相位差板上，具備液晶化合物經水平配向而成之配向液晶層之積層相位差板。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平5-27118號公報 [專利文獻2]日本專利特開平10-63816號公報 [專利文獻3]WO2016/121856號
[發明所欲解決之問題]
利用卷對卷方式，將複數之延伸膜以遲相軸方向成不平行之方式積層並不容易。因此，專利文獻1或專利文獻2中記載之積層相位差板難以謂之為生產性較高。又，將複數之延伸膜經由黏著劑等積層而成之積層相位差板之厚度變大，不適於薄型化、輕量化。
配向液晶層與聚合物之延伸膜相比，雙折射較大。又，如專利文獻3所記載，若利用延伸膜之配向規制力，則可與延伸膜相接地積層配向液晶，因此有利於薄型化、輕量化。然而，若於延伸膜上使液晶化合物配向，則通常液晶化合物會與聚合物之配向方向(延伸方向)平行配向，因此為使聚合物之延伸膜與配向液晶層之遲相軸方向成不平行，需要設置具有與聚合物膜之延伸方向不平行之方向之配向規制力之配向膜。該方法中，需要於與聚合物膜之延伸方向不平行之方向進行摩擦，而難以應用卷對卷方式，難以謂之為生產性較高。 [解決問題之技術手段]
本發明之積層光學膜係於沿至少一方向經延伸之聚合物膜基材上，具備棒狀液晶化合物經水平配向而成之配向液晶層。於膜基材之表面未設置配向膜，膜基材與配向液晶層相接。膜基材之遲相軸方向與配向液晶層之遲相軸方向不平行。膜基材之遲相軸方向與配向液晶層之遲相軸方向所成之角例如為5°以上，亦可大於45°。
藉由利用膜基材之配向規制力，可使棒狀液晶化合物沿與膜基材之延伸方向不平行之方向水平配向。作為具有此種配向規制力之膜基材，可使用含有主鏈之重複單元中具有不對稱碳之聚合物之膜。
膜基材可含有酯系聚合物。作為酯系聚合物，可例舉：聚酯、聚碳酸酯、聚芳酯等。酯系聚合物可含有具有不對稱碳之環狀二醇作為二醇成分。作為含有不對稱碳之環狀二醇，可例舉：異山梨糖醇、異甘露糖醇、異艾杜糖醇等。酯系聚合物除具有不對稱碳之二醇成分以外，亦可含有不具有不對稱碳之二醇成分。不具有不對稱碳之二醇成分可為脂環式二醇。
棒狀液晶化合物較佳為熱致液晶。棒狀液晶化合物可為液晶聚合物，亦可為聚合性液晶化合物之聚合物。聚合性液晶化合物之聚合物只要聚合前之單體呈現液晶性即可，可為聚合後不呈現液晶性者。
例如，藉由將含有液晶化合物之液晶組合物塗佈於膜基材上，並將膜基材上之液晶組合物加熱，使液晶化合物以液晶狀態配向，而獲得積層光學膜。於液晶化合物為光聚合性液晶單體之情形時，較佳為將含有光聚合性液晶單體之液晶組合物於膜基材上加熱，使液晶單體配向之後，藉由光照射使液晶單體聚合或交聯。
積層光學膜之波長450 nm下之正面延遲Re(450)與波長550 nm下之正面延遲Re(550)之比Re(450)/Re(550)可未達1.00。
膜基材之波長450 nm下之正面延遲Re(450)與波長550 nm下之正面延遲Re(550)之比Re(450)/Re(550)可為0.90～1.05。於此情形時，配向液晶層之Re(450)/Re(550)較佳為大於膜基材之Re(450)/Re(550)。
藉由將上述積層光學膜與偏光元件積層，可形成附有相位差板之偏光板。積層光學膜及具備積層光學膜之偏光板可用作圖像顯示裝置用之光學構件。 [發明之效果]
以遲相軸方向不平行之方式配置有分別可單獨作為相位差板發揮功能之延伸膜基材與配向液晶層之積層光學膜可調整延遲之波長色散，從而可用作以圖像顯示裝置之光學補償、抗反射等為目的之積層相位差板。
圖1係本發明之一實施形態之積層光學膜之剖視圖。積層光學膜10具備與膜基材1相接地密接積層之配向液晶層3。
[液晶化合物及液晶組合物] 配向液晶層中，棒狀液晶化合物沿特定方向水平配向。於膜基材上塗佈液晶組合物，並將液晶組合物加熱而使液晶化合物沿特定方向配向之後，讓配向狀態固定，藉此形成配向液晶層。
棒狀液晶化合物可為主鏈型液晶，亦可為側鏈型液晶。棒狀液晶化合物可為液晶聚合物，亦可為聚合性液晶化合物之聚合物。只要聚合前之液晶化合物(單體)呈現液晶性，則亦可為聚合後不呈現液晶性者。
作為聚合性液晶化合物，例如可例舉：使用聚合物黏合劑可將棒狀液晶化合物之配向狀態固定之聚合性液晶化合物；具有藉由聚合可將液晶化合物之配向狀態固定之聚合性官能基之聚合性液晶化合物等。其中，較佳為具有光聚合性官能基之聚合性液晶化合物。
液晶化合物較佳為藉由加熱而顯現液晶性之熱致液晶。熱致液晶會隨著溫度變化而發生結晶相、液晶相、各向同性相之相轉移。作為呈現熱致之棒狀液晶化合物，可例舉：甲亞胺類、氧偶氮類、氰基聯苯類、氰基苯酯類、苯甲酸酯類、環己烷羧酸苯酯類、氰基苯基環己烷類、經氰基取代之苯基嘧啶類、經烷氧基取代之苯基嘧啶類、苯基二㗁烷類、二苯乙炔類、烯基環己基苯甲腈類等。
光聚合性液晶化合物(液晶單體)於1分子中具有液晶原基與至少一個光聚合性官能基。液晶單體呈現液晶性之溫度(液晶相轉移溫度)較佳為40～200℃，更佳為50～150℃，進而較佳為55～100℃。
作為液晶單體之液晶原基，可例舉：聯苯基、苯基苯甲酸酯基、苯基環己烷基、氧偶氮苯基、甲亞胺基、偶氮苯基、苯基嘧啶基、二苯基乙炔基、二苯基苯甲酸酯基、聯環己烷基、環己基苯基、聯三苯基等環狀結構。該等環狀單元之末端可具有氰基、烷基、烷氧基、鹵基等取代基。
作為光聚合性官能基，可例舉：(甲基)丙烯醯基、環氧基、乙烯醚基等。其中，較佳為(甲基)丙烯醯基。光聚合性液晶單體較佳為於1分子中具有2個以上之光聚合性官能基。藉由使用含有2個以上之光聚合性官能基之液晶單體，而於光硬化後之液晶層導入交聯結構，因此存在配向液晶層之耐久性提高之傾向。
作為於1分子中具有液晶原基與複數之(甲基)丙烯醯基之光聚合性熱致液晶單體之一例，可例舉下述通式(I)所示之化合物。
[化1]
Figure 02_image001
式(I)中，R為氫原子或甲基，A及D分別獨立為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基，B為1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、4,4'-聯伸苯基或4,4'-聯伸環己基，Y及Z分別獨立為-COO-、-OCO-或-O-。g及h分別獨立為2～6之整數。
作為上述通式(I)所示之光聚合性液晶單體之市售品，可例示BASF製造之「Paliocolor LC242」。
液晶組合物可含有光聚合起始劑。於藉由紫外線照射使液晶單體硬化之情形時，為促進光硬化，液晶組合物較佳為含有藉由光照射會生成自由基之光聚合起始劑(光自由基產生劑)。亦可根據液晶單體之種類(光聚合性官能基之種類)，使用光陽離子產生劑或光陰離子產生劑。光聚合起始劑之使用量相對於液晶單體100重量份而為0.01～10重量份左右。除光聚合起始劑以外，亦可使用增感劑等。
藉由將液晶單體及聚合起始劑等與溶劑混合，可製備液晶組合物。溶劑只要為可溶解液晶單體且不會侵蝕膜基材(或侵蝕性較低)者，則並無特別限定，可例舉：氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯、鄰二氯苯等鹵代烴類；苯酚、對氯苯酚等酚類；苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯、1,2-二甲氧基苯等芳香族烴類；丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、環戊酮、2-吡咯啶酮、N-甲基-2-吡咯啶酮等酮系溶劑；乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯系溶劑；第三丁醇、甘油、乙二醇、三乙二醇、乙二醇單甲醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇、二丙二醇、2-甲基-2,4-戊二醇等醇系溶劑；二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺等醯胺系溶劑；乙腈、丁腈等腈系溶劑；二乙醚、二丁醚、四氫呋喃等醚系溶劑；乙基賽路蘇、丁基賽路蘇等。亦可使用2種以上之溶劑之混合溶劑。
液晶組合物之固形物成分濃度通常為5～60重量%左右。液晶組合物亦可含有界面活性劑、調平劑等添加劑。
[膜基材] 藉由使用膜基材作為要塗佈液晶組合物之支持體，可利用卷對卷實施自液晶組合物之塗佈至液晶單體之基於光聚合之硬化為止的一連串步驟，因此可提高積層光學膜之生產性。
膜基材1為延伸膜。藉由將聚合物膜延伸，構成膜之聚合物之分子鏈優先沿延伸方向配向，從而使設於膜基材1上之配向液晶層3之液晶化合物沿特定方向水平配向之配向規制力發揮作用。
延伸膜之延伸倍率只要為可發揮配向規制力之程度即可，例如為1.05倍～5倍左右。延伸膜亦可為雙軸延伸膜。即便為雙軸延伸膜，只要使用縱向與橫向之延伸倍率不同者，便可具有使液晶化合物沿特定方向配向之作用。
用作膜基材1之延伸膜之正面延遲較佳為10 nm以上。於膜基材為具有10 nm以上之正面延遲之延伸膜之情形時，構成膜之聚合物優先沿特定方向配向，因此使液晶化合物沿特定方向水平配向之配向規制力易發揮作用。
於將膜基材1與配向液晶層3之積層體用作積層相位差板之情形時，只要配合積層相位差板之光學設計而設定膜基材1之正面延遲等即可。膜基材1之波長550 nm下之正面延遲Re(550)例如為10～1000 nm。
膜基材1之厚度並無特別限定，若考慮操作性等，則較佳為10～300 μm左右。就使配向規制力作用於液晶化合物之觀點而言，膜基材1之面內雙折射Δn(正面延遲除以厚度所得之值)較佳為1×10-5 以上，更佳為3×10-5 以上，進而較佳為5×10-5 以上。膜基材1之面內雙折射Δn亦可為1×10-4 以上、3×10-4 以上或5×10-4 以上。
作為構成膜基材之聚合物材料，使用不會溶解於液晶組合物之溶劑且具有旨在使液晶化合物配向之加熱時之耐熱性者。作為聚合物，可例舉：聚酯、聚芳酯、聚碳酸酯等主鏈具有酯鍵之酯系聚合物；聚烯烴、環狀聚烯烴、纖維素系聚合物、丙烯酸系聚合物、苯乙烯系聚合物等。
膜基材較佳為具有使液晶化合物與膜之延伸方向(聚合物之配向方向)不平行地水平配向之配向規制力。若於具有此種配向規制力之膜基材上塗佈液晶組合物並藉由加熱而成為液晶相，則利用膜基材之配向規制力，液晶化合物沿特定方向水平配向。
通常之聚合物之延伸膜具有使液晶化合物沿與延伸方向(聚合物之配向方向)平行之方向水平配向之配向規制力。若於此種延伸聚合物膜上使棒狀液晶化合物配向，則形成聚合物膜之延伸方向與液晶化合物之配向方向平行之積層膜。
相對於此，藉由使用具有使棒狀液晶化合物與聚合物之配向方向不平行地配向之作用之膜基材，膜基材1中之聚合物之配向方向與配向液晶層3中之液晶化合物之配向方向成不平行。因此，獲得膜基材1之遲相軸方向與配向液晶層3之遲相軸方向不平行之積層光學膜。
作為具有使液晶化合物與延伸方向不平行地配向之配向規制力之聚合物，可例舉主鏈之重複單元中具有不對稱碳之聚合物。主鏈之重複單元中具有不對稱碳之聚合物係藉由使用具有不對稱碳之化合物作為單體成分而獲得。認為於構成膜基材之聚合物含有主鏈中具有不對稱碳之重複單元，且聚合物沿特定方向配向之情形時，若於其上使液晶性化合物以液晶相之形式配向，則於含有不對稱碳(對掌性中心)之結構單元與液晶化合物之相互作用下，產生使液晶性化合物沿與聚合物分子之配向方向不同之方向配向之作用。
聚合物之種類並無特別限定，就易控制對液晶化合物之配向規制力之方面而言，較佳為酯系聚合物。酯系聚合物為主鏈中含有酯鍵之聚合物，且係藉由二羥基化合物(二醇)與含有羰基之化合物之縮合、複加成或酯交換等而獲得。作為酯系聚合物，可例舉：聚酯、聚碳酸酯、聚芳酯等。其中，就主鏈中之源自二醇成分之結構之比率較高之方面而言，較佳為聚碳酸酯(碳酸酯)。
作為酯系聚合物之二醇成分，可例舉：脂環式二醇、具有環狀醚結構之二醇、脂肪族二醇、氧伸烷基二醇類、芳香族二醇等。藉由使用具有不對稱碳之二醇，而獲得含有具有不對稱碳之重複單元之聚合物。作為具有不對稱碳之二醇，例如可例舉環狀二醇。環狀二醇較佳為構成環之碳原子中之至少一個為不對稱碳者，且較佳為非芳香族環狀二醇。
環狀二醇之環結構可為僅具有碳之脂環結構，亦可為含有氧、氮、硫等雜原子之非芳香族雜環。作為雜環，例如可例舉環狀醚。環狀二醇之環結構可為單環，亦可為多環。
環狀二醇可於構成環之碳原子上直接鍵結有羥基，亦可於構成環之碳原子上經由亞甲基、伸丙基等伸烷基而鍵結有羥基。作為具有不對稱碳之環狀二醇之例，可例舉異山梨糖醇及作為其光學異構物之異甘露糖醇以及異艾杜糖醇。
酯系聚合物除含有不對稱碳之二醇以外，亦可含有不含不對稱碳之二醇作為二醇成分。
作為脂環式二醇，可例舉：環己烷二甲醇、三環癸烷二甲醇、五環十五烷二甲醇、十氫萘二甲醇、2,3-降𦯉烷二甲醇、金剛烷二甲醇、環己二醇、十氫萘二醇、降𦯉烷二醇、金剛烷二醇等。
作為脂肪族二醇，可例舉：乙二醇、丙二醇、丁二醇、庚二醇、己二醇等。作為氧伸烷基二醇類，例如可例舉：二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇等。作為芳香族二醇，可例舉2,2-雙(4-羥苯基)丙烷(＝雙酚A)所代表之雙酚類。
聚碳酸酯等酯系聚合物較佳為除含有不對稱碳之二醇以外，含有脂環式二醇作為二醇成分。藉由酯系聚合物於主鏈含有脂環結構，存在聚合物之耐熱性提高之傾向。又，藉由酯系聚合物於主鏈含有脂環結構，存在延伸膜之延遲呈現平坦之波長色散之傾向。上述脂環式二醇中，較佳為環己烷二甲醇、三環癸烷二甲醇、金剛烷二醇、五環十五烷二甲醇，其中，較佳為1,4-環己烷二甲醇、1,3-環己烷二甲醇、1,2-環己烷二甲醇、三環癸烷二甲醇。
於酯系聚合物之二醇成分之總量100莫耳%中，含有不對稱碳之二醇之量較佳為30莫耳%以上，更佳為40莫耳%以上，進而較佳為50莫耳%以上。含有不對稱碳之二醇之比率亦可為55莫耳%以上或60莫耳%以上。若含有不對稱碳之二醇之量為上述範圍，則存在對膜基材上之液晶化合物之配向規制力提高之傾向。可為選自由異山梨糖醇、異甘露糖醇及異艾杜糖醇所組成之群中之1種以上之二醇之量為上述範圍，亦可為異山梨糖醇之量為上述範圍。
含有不對稱碳之二醇之比率可為95莫耳%以下、90莫耳%以下、85莫耳%以下或80莫耳%以下。酯系聚合物亦可含有5莫耳%以上、10莫耳%以上或20莫耳%以上之脂環式二醇作為二醇成分。
膜基材可含有複數種酯系聚合物。又，亦可含有酯系聚合物以外之聚合物。主鏈之重複單元中具有不對稱碳之酯系聚合物之含量相對於構成膜基材之樹脂材料合計100重量份，較佳為50重量份以上，更佳為60重量份以上，進而較佳為70重量份以上。主鏈之重複單元中具有不對稱碳之酯系聚合物之含量亦可為80重量份以上、90重量份以上、95重量份以上或100重量份。
[配向液晶層於膜基材上之形成] 藉由在膜基材1上塗佈液晶組合物並利用加熱使液晶化合物以液晶狀態配向，而形成膜基材1與配向液晶層3密接積層而成之積層光學膜。於膜基材上塗佈液晶組合物之方法並無特別限定，可採用：旋轉塗佈、模嘴塗佈、接觸輥式塗佈、凹版塗佈、反向塗佈、噴塗、邁耶棒式塗佈(Meyer bar coat)、刀輥式塗佈、氣刀塗佈等。藉由塗佈溶液之後去除溶劑，而於膜基材上形成液晶組合物層。塗佈厚度較佳為以將溶劑乾燥後之液晶組合物層之厚度(配向液晶層之厚度)成為0.1～20 μm左右之方式進行調整。
藉由將形成於膜基材上之液晶組合物層加熱而成為液晶相，液晶化合物進行配向。具體而言，將液晶組合物塗佈於膜基材上之後，加熱至液晶組合物之N(向列相)-I(各向同性液體相)轉移溫度(以下簡稱為N-I轉移溫度)以上，而使液晶組合物成為各向同性相液體狀態。然後，視需要進行緩冷使其顯現向列相。此時，理想的是暫時保持為呈液晶相之溫度，使液晶相疇成長而成為單疇。或者，亦可將液晶組合物塗佈於膜基材上之後，將溫度保持在顯現向列相之溫度範圍內一定時間而使液晶化合物配向。如上所述，藉由使用含有特定之聚合物之膜基材，可使液晶化合物沿與膜基材之延伸方向不同之方向水平配向。
使液晶化合物配向時之加熱溫度只要根據液晶組合物之種類而適當選擇即可，通常為40～200℃左右。若加熱溫度過低，則存在向液晶相之轉移變得不充分之傾向，若加熱溫度過高，則存在配向缺陷增加之情形。加熱時間只要以液晶相疇充分成長之方式進行調整即可，通常為30秒～30分鐘左右。
較佳為藉由加熱使液晶化合物配向之後，冷卻至玻璃轉移溫度以下之溫度。冷卻方法並無特別限定，例如只要自加熱氛圍取出至室溫即可。亦可進行空氣冷卻、水冷等強製冷卻。
藉由對液晶層進行光照射，而以光聚合性液晶化合物(液晶單體)具有液晶規則性之狀態進行光硬化。照射光只要可使光聚合性液晶化合物聚合即可，通常使用波長250～450 nm之紫外線或可見光。於液晶組合物含有光聚合起始劑之情形時，只要選擇光聚合起始劑具有感度之波長之光即可。作為照射光源，使用低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵化物燈、氙氣燈、LED(light-emitting diode，發光二極體)、黑光燈、化學燈等。為促進光硬化反應，光照射較佳為於氮氣等惰性氣體氛圍下進行。
照射強度只要根據液晶組合物之組成、光聚合起始劑之添加量等而適當調整即可。照射能量(累計照射光量)通常為20～10000 mJ/cm2 左右，較佳為50～5000 mJ/cm2 ，更佳為100～800 mJ/cm2 。為促進光硬化反應，亦可於加熱條件下實施光照射。
使液晶單體光硬化後之聚合物為非液晶性，不會發生基於溫度變化之液晶相、玻璃相、結晶相之轉移。因此，以使液晶單體沿特定方向配向之狀態光硬化而成之液晶層難以發生基於溫度變化之分子配向之變化。又，配向液晶層與包含非液晶材料之膜相比，雙折射明顯較大，因此可使具有所需延遲之光學各向異性元件之厚度明顯變小。配向液晶層之厚度只要根據目標之延遲值等而設定即可，通常為0.1～20 μm左右，較佳為0.2～10 μm，更佳為0.5～7 μm。
液晶組合物向膜基材上之塗佈、藉由加熱之液晶化合物之配向及光硬化可一面將長條之膜基材沿長度方向搬送，一面以卷對卷方式實施。藉由以卷對卷方式於膜基材上形成配向液晶層，而獲得長條之積層光學膜。長條之積層光學膜可呈卷狀卷取而成為捲繞體。長條狀之積層光學膜之寬度可為300 mm以上、500 mm以上、800 mm以上或1000 mm以上。長條上之積層光學膜之長度可為10 m以上、50 m以上、100 m以上、300 m以上或500 m以上。
如上所述，本發明之積層光學膜中配向液晶層3與延伸膜基材1相接，且利用延伸膜基材1之配向規制力，配向液晶層3之液晶化合物沿膜基材1之面內方向配向(水平配向)。膜基材1之延伸方向與配向液晶層3中之液晶化合物之配向方向不平行。因此，膜基材1之遲相軸方向與配向液晶層3之遲相軸方向不平行。
膜基材1之遲相軸方向與配向液晶層3之遲相軸方向所成之角例如為5～90°。以膜基材1之遲相軸方向為基準(0°)之情形時之配向液晶層3之遲相軸方向θ可為5°以上、10°以上、15°以上、20°以上、30°以上或40°以上。θ可為45°，亦可大於45°，亦可為50°以上、60°以上或70°以上。θ可為90°，亦可為85°以下。
膜基材1為延伸膜，單獨亦可作為相位差板發揮功能。配向液晶層3由於液晶分子水平配向，故而單層便可作為相位差板發揮功能。藉由膜基材1之遲相軸方向與配向液晶層3之遲相軸方向不平行，可調整積層相位差板之延遲。
例如，於膜基材1之正面延遲大於配向液晶層3之正面延遲，膜基材1之遲相軸方向與配向液晶層3之遲相軸方向正交之情形時，積層相位差板之正面延遲成為膜基材1之正面延遲減去配向液晶層3之正面延遲所得之值。藉由利用此種特性，可調整積層相位差板之延遲之波長色散。相位差板之正面延遲之波長色散可利用波長450 nm下之正面延遲Re(450)相對於波長550 nm下之正面延遲Re(550)之比Re(450)/Re(550)進行評價。
於膜基材1之正面延遲大於配向液晶層3之正面延遲，膜基材1之Re(450)/Re(550)小於配向液晶層3之Re(450)/Re(550)之情形時，可使積層光學膜之Re(450)/Re(550)小於膜基材1單獨體之情形時之Re(450)/Re(550)。膜基材1之遲相軸方向與配向液晶層3之遲相軸方向並非必須正交，於角度θ大於45°之情形時，可進行利用如上所述之「減法」之積層相位差板之波長色散之調整。於利用減法調整積層相位差板之波長色散之情形時，膜基材1之遲相軸方向與配向液晶層3之遲相軸方向所成之角θ較佳為50°以上，更佳為60°以上，進而較佳為70°以上。
藉由利用如上所述之正面延遲之「減法」，亦可獲得Re(450)/Re(550)小於1，越為長波長則具有越大之延遲之積層相位差板。積層相位差板之Re(450)/Re(550)可為0.75～0.99。積層相位差板之Re(450)/Re(550)亦可為0.95以下、0.92以下或0.90以下。Re(450)/Re(550)亦可為0.80以上。延遲呈現理想之反波長色散之相位差板之Re(450)/Re(550)為0.82。
於膜基材1單獨體之正面延遲之波長色散較小(例如，Re(450)/Re(550)為0.90～1.05)，配向液晶層之Re(450)/Re(550)大於膜基材之Re(450)/Re(550)之情形時，獲得Re(450)/Re(550)較小之積層相位差板。
膜基材1之Re(450)/Re(550)可為0.95～1.03。配向液晶層3之Re(450)/Re(550)越大，利用正面延遲之減法之波長色散之調整效果越大。配向液晶層3之Re(450)/Re(550)可為1.05以上、1.08以上或1.10以上。
積層光學膜之正面延遲只要根據利用目的而適當設定即可，例如為10～500 nm左右。於將積層光學膜與偏光元件積層而形成圓偏光板之情形時，積層光學膜之Re(550)較佳為90～180 nm，更佳為110～160 nm，進而較佳為120～150 nm。
[配向液晶層及積層光學膜之應用] 於膜基材1上相接地設有配向液晶層3之積層光學膜10可直接用作積層相位差板。
亦可自積層光學膜10之膜基材1剝離配向液晶層3而轉印至其他基材。於自長條之積層光學膜10剝離配向液晶層3而轉印至其他基材之情形時，亦可利用卷對卷方式實施。配向液晶層3由於在與膜基材之長度方向不平行之方向具有遲相軸，故而即便於與其他基材積層之情形時，亦可應用於延遲之波長色散之調整等。又，亦可將配向液晶層與偏光元件積層而形成圓偏光板或橢圓偏光板。
可於積層光學膜之一主面或兩主面積層偏光元件而形成偏光板。圖2係於積層光學膜10之一主面積層有偏光元件之偏光板之剖視圖。偏光板50中，於偏光元件20之一主面經由接著劑層41而積層有積層光學膜10。圖2中，積層光學膜10之膜基材1側之面與偏光元件20貼合，但亦可為配向液晶層3側之面與偏光元件20貼合。又，亦可於積層光學膜10與偏光元件20之間積層有其他膜。
於偏光元件20之另一主面經由接著劑層42而貼合有作為偏光元件保護膜之透明膜30。再者，本發明之偏光板只要於偏光元件20之一主面積層有積層光學膜10即可，亦可省略透明膜30。於偏光板，亦可積層有積層光學膜及偏光元件保護膜以外之光學膜。作為光學膜之具體例，可例舉：相位差膜、視角擴大膜、視角限制(防窺)膜、增亮膜等功能性膜。於偏光板，亦可積層有用於與圖像顯示單元等貼合之接著劑層或黏著劑層。
具備配向液晶層之積層光學膜及偏光板可用作圖像顯示裝置用光學膜。例如，藉由在圖像顯示單元之表面配置積層光學膜或具備積層光學膜之偏光板而形成圖像顯示裝置。
液晶顯示裝置中，出於適當轉換自液晶單元向視認側出射之光之偏光狀態，使視角特性提高等目的，存在於圖像顯示單元(液晶單元)與偏光元件之間配置作為光學補償膜之相位差板之情形。有機EL顯示裝置中，為抑制外界光於金屬電極層反射而被視認為如鏡面，存在於單元與偏光板之間配置1/4波長板之情形。又，藉由在偏光板之視認側配置1/4波長板，使出射光成為圓偏光，對於配戴有偏光太陽眼鏡之視認者，亦可使其視認到恰當之圖像顯示。 [實施例]
以下，例舉實施例對本發明更詳細地進行說明，但本發明並不限定於下述例。
[實施例1] ＜延伸膜基材之製作＞ 使用以70：30之莫耳比含有異山梨糖醇與1,4-環己烷二甲醇作為二醇成分之聚碳酸酯樹脂之顆粒，利用熔融擠出法製作厚度100 μm之未延伸膜。使用拉幅延伸機，於延伸溫度131℃沿寬度方向延伸至1.6倍，而獲得寬度方向與遲相軸方向一致之延伸聚碳酸酯膜A。該膜之波長590 nm下之正面延遲為360 nm。
＜配向組合物之製備＞ 將呈現向列液晶相之光聚合性液晶化合物(BASF製造之「Paliocolor LC242」)100重量份、界面活性劑(BYK-Chemie製造之「BYK-361」)0.5重量份、光聚合起始劑(BASF製造之「Irgacure 907」)3重量份、及甲苯200重量份混合，而製備液晶組合物溶液A。
＜配向液晶層之形成＞ 對上述延伸聚碳酸酯膜A利用棒式塗佈機塗佈液晶組合物A，在110℃加熱150秒之後，冷卻至室溫。其後，於氮氣氛圍下照射紫外線，進行光聚合，而形成膜厚2.7 μm之配向液晶層。
[實施例2] ＜延伸膜基材之製作＞ 使用以70：30之莫耳比含有異山梨糖醇與三環癸烷二甲醇作為二醇成分之聚碳酸酯樹脂之顆粒，利用熔融擠出法製作厚度100 μm之未延伸膜。使用輥延伸機，於延伸溫度133℃沿長度方向進行自由端單軸延伸至2.1倍，而獲得長度方向與遲相軸方向一致之延伸聚碳酸酯膜B。該膜之波長590 nm下之正面延遲為360 nm。
＜配向液晶層之形成＞ 使用上述延伸聚碳酸酯膜B代替延伸聚碳酸酯膜A。除此以外，以與實施例1同樣之方式於延伸膜基材上形成配向液晶層。
[比較例1] ＜延伸膜基材之製作＞ 使用可任意設定夾具之移動速度之線性馬達式之拉幅延伸機，將厚度80 μm之降𦯉烯系樹脂膜(日本瑞翁製造之「ZeonorFilm」)以遲相軸方向相對於搬送方向成為45°之方式斜向延伸，而獲得延伸降𦯉烯膜。該膜之波長590 nm下之正面延遲為69 nm。
＜配向組合物之製備及配向液晶層之形成＞ 將溶劑自甲苯變更為甲基乙基酮，除此以外，以與實施例1同樣之方式製備液晶組合物溶液B。於上述延伸降𦯉烯膜上塗佈液晶組合物B，與實施例1同樣地進行加熱、冷卻及光聚合，而形成配向液晶層。
[評價]
於延遲及遲相軸方向之測定時，使用偏光・相位差測定系統(Axometrics製造，製品名「AxoScan」)，於23℃之環境下進行測定。延遲之值只要無特別記載，則為波長550 nm之測定值。於配向液晶層(單獨體)之測定時，於表面設有黏著劑之玻璃板之附設黏著劑之面上轉印配向液晶層，並將膜基材剝離去除，將如此所得者用作延遲測定用試樣。
＜液晶層之配向性＞ 實施例1及實施例2之配向液晶層之遲相軸方向相對於膜基材之遲相軸方向而為80°。以遲相軸方向為中心，於-70°～+70°之範圍使試樣旋轉，測定每隔10°之延遲，結果以旋轉角0°(垂直入射)為中心，正側與負側之延遲呈大致對稱。根據該等結果，於實施例1及實施例2中確認到延伸膜基材上之配向液晶層沿相對於膜基材之遲相軸而為80°之方向水平配向。
比較例1之配向液晶層之遲相軸方向與膜基材(斜向延伸膜)之遲相軸方向平行。與上述同樣地，以遲相軸方向為中心，於-70°～+70°之範圍使試樣旋轉而測定延遲，結果正側與負側之延遲呈大致對稱，因此確認到液晶化合物沿與膜基材之遲相軸平行之方向水平配向。
＜正面延遲之波長色散＞ 實施例1之積層相位差膜之波長450 nm下之正面延遲Re(450)為118 nm，波長550 nm下之正面延遲Re(550)為132 nm，Re(450)/Re(550)為0.89，呈現反波長色散特性。實施例1之延伸膜基材(聚碳酸酯膜A)單獨體之Re(450)為372 nm，Re(550)為362 nm，Re(450)/Re(550)為1.02，可知藉由在延伸膜基材上形成遲相軸方向呈80°傾斜地水平配向之配向液晶層，Re(450)/Re(550)變小。實施例2之積層相位差膜亦與實施例1同樣地，Re(450)/Re(550)為0.89，藉由在延伸膜基材(聚碳酸酯膜B)上形成遲相軸方向呈80°傾斜地水平配向之配向液晶層，Re(450)/Re(550)變小。
1:膜基材 3:配向液晶層 10:積層光學膜 20:偏光元件 30:透明膜 41,42:接著劑層 50:偏光板
圖1係一實施形態之積層光學膜之剖視圖。 圖2係一實施形態之偏光板之剖視圖。

Claims (14)

  1. 一種積層光學膜，其係於膜基材上具備棒狀液晶化合物經水平配向而成之配向液晶層者， 上述膜基材係沿至少一方向經延伸之聚合物膜， 上述膜基材與上述配向液晶層相接， 上述膜基材之遲相軸方向與上述配向液晶層之遲相軸方向不平行。
  2. 如請求項1之積層光學膜，其中上述膜基材含有主鏈之重複單元中具有不對稱碳之聚合物。
  3. 如請求項2之積層光學膜，其中上述膜基材含有具有酯鍵之酯系聚合物， 作為上述酯之二醇成分，含有具有不對稱碳之環狀二醇。
  4. 如請求項3之積層光學膜，其中上述含有不對稱碳之環狀二醇含有選自由異山梨糖醇、異甘露糖醇及異艾杜糖醇所組成之群中之1種以上。
  5. 如請求項3之積層光學膜，其中作為上述酯之二醇成分，進而含有脂環式二醇。
  6. 如請求項3之積層光學膜，其中上述酯系聚合物為聚碳酸酯。
  7. 如請求項1至6中任一項之積層光學膜，其中上述棒狀液晶化合物為光聚合性熱致液晶化合物之聚合物。
  8. 如請求項1至6中任一項之積層光學膜，其中波長450 nm下之正面延遲Re(450)與波長550 nm下之正面延遲Re(550)之比Re(450)/Re(550)為0.75～0.99。
  9. 如請求項1至6中任一項之積層光學膜，其中上述膜基材之波長550 nm下之正面延遲Re(550)大於上述配向液晶層之波長550 nm下之正面延遲Re(550)， 上述膜基材之波長450 nm下之正面延遲Re(450)與波長550 nm下之正面延遲Re(550)之比Re(450)/Re(550)為0.90～1.05， 上述配向液晶層之Re(450)/Re(550)大於上述膜基材之Re(450)/Re(550)。
  10. 如請求項1至6中任一項之積層光學膜，其中上述膜基材之遲相軸方向與上述配向液晶層之遲相軸方向所成之角大於45°。
  11. 一種偏光板，其係將如請求項1至10中任一項之積層光學膜與偏光元件積層而成。
  12. 一種圖像顯示裝置，其於圖像顯示單元之表面具備如請求項1至10中任一項之積層光學膜。
  13. 一種積層光學膜之製造方法，其係如請求項1至10中任一項之積層光學膜之製造方法， 將含有液晶化合物之液晶組合物塗佈於膜基材上， 將上述膜基材上之液晶組合物加熱，使液晶化合物以液晶狀態配向。
  14. 如請求項13之積層光學膜之製造方法，其中上述液晶化合物為光聚合性液晶單體， 於上述膜基材上使上述光聚合性液晶單體配向之後，利用光照射使上述液晶單體聚合或交聯。
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