TW202140255A - 光學積層體 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題在於提供一種包含相位差層(1)之光學積層體(11),其即使在照射高強度的紫外線時亦不易產生光學性能變化,並且即使在嚴苛環境下亦不易產生性能變化而具有高耐久性。
本發明解決上述課題之手段為一種光學積層體(11),係包含:相位差層(1),其包含由含有至少1種聚合性液晶化合物之聚合性液晶組成物的硬化物所構成之相位差顯現層;以及氣體阻隔層(2),其鄰接於前述相位差層(1)的至少一面;其中,前述氣體阻隔層(2)具有500cm3/(m2‧24h‧atm)以下的氧氣穿透度。
Description
本發明係關於一種光學積層體,尤其關於包含相位差層與鄰接於該相位差層之氣體阻隔層的光學積層體。
平面顯示器(FPD:Flat Panel Display)所使用之相位差板,已知有顯示反波長分散性之相位差板。形成該相位差板之聚合性液晶化合物一般而言已知在紫外線區域中具有極大吸收,且由該聚合性液晶化合物所形成之相位差板的相位差值容易因紫外線至可見光區域的光暴露而產生變化。由於相位差板中之相位差值的變化可能成為導致該相位差板之光學性能降低的因素,因而著手開發即使暴露在紫外線等亦不易產生相位差值的變化之相位差板。
例如專利文獻1中揭示一種技術,其係藉由使用聚合性液晶組成物來製作相位差板而維持相位差板整體之相位差值變化的均衡,該聚合性液晶組成物含有包含「暴露在紫外線時之相位差值呈正向變化之聚合性液晶化合物、以及相位差值呈負向變化之聚合性液晶化合物」之2種以上的聚合性液晶化合物。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2019-003177號公報
如上述專利文獻1所揭示般,近年來已進行開發對於光暴露而不易產生相位差值變化之相位差板,惟對於具有高耐久性之光學積層體(相位差板)的強烈期望仍然存在。
本發明之目的係針對上述期望而提供不同於專利文獻1之新穎解決手段,亦即,提供即使不使用對於光暴露而產生相對性相位差值變化之2種聚合性液晶化合物亦可滿足上述期望之手段,因此,該目的係提供一種即使在照射高強度紫外線時亦不易產生光學性能變化並且在嚴苛環境下亦不易產生性能變化而具有高耐久性之包含相位差層之光學積層體。
本發明係提供下列較佳樣態。
[1]一種光學積層體,係包含:相位差層,其包含由含有至少1種聚合性液晶化合物之聚合性液晶組成物的硬化物所構成之相位差顯現層;以及氣體阻隔層,其鄰接於前述相位差層的至少一面;
其中,前述氣體阻隔層具有500cm3/(m2‧24h‧atm)以下的氧氣穿透度。
[2]如前述[1]所述之光學積層體,其中,氣體阻隔層含有具有交聯結構之聚合物。
[3]如前述[2]所述之光學積層體,其中,交聯結構係來自疏水性交聯劑。
[4]如前述[3]所述之光學積層體,其中,疏水性交聯劑含有選自由異氰酸酯系交聯劑、多元醛系交聯劑及金屬化合物系交聯劑所組成之群組的至少1種。
[5]如前述[2]至[4]中任一項所述之光學積層體,其中,聚合物含有聚乙烯醇系樹脂。
[6]如前述[1]至[5]中任一項所述之光學積層體,其中,前述氣體阻隔層係鄰接於相位差層的雙面而配置。
[7]如前述[1]至[6]中任一項所述之光學積層體,其中,前述氣體阻隔層係被覆相位差層之厚度方向的至少1個側面。
[8]如前述[1]至[7]中任一項所述之光學積層體,係更含有偏光片層。
[9]如前述[8]所述之光學積層體,其中,偏光片層與相位差層僅隔著鄰接於相位差層之氣體阻隔層而積層。
根據本發明,可提供一種包含相位差層之光學積層體,其即使在照射高強度的紫外線時亦不易產生光學性能變化,並且在嚴苛環境下亦不易產生性能變化而具有高耐久性。
1:相位差層
2:氣體阻隔層
3:配向膜
4:相位差顯現層
5:可剝離基材
6:黏著劑層
7:偏光片層
8:前面板
9:接著劑層
11:光學積層體
圖1 為顯示本發明之光學積層體之層構成的一例之概略剖面圖。
圖2 為顯示本發明之光學積層體之層構成的一例之概略剖面圖。
圖3 為顯示本發明之光學積層體之層構成的一例之概略剖面圖。
圖4 為顯示本發明之光學積層體之層構成的一例之概略剖面圖。
圖5 為顯示本發明之光學積層體之層構成的一例之概略剖面圖。
以下詳細說明本發明的實施型態。惟本發明的範圍並不限定於在此所說明之實施型態,在不損及本發明的主旨之範圍內可進行各種變更。
本發明之光學積層體包含相位差層以及鄰接於前述相位差層的至少一面之氣體阻隔層。以下係根據圖1及圖2來說明本發明之光學積層體之層構成的一例,惟本發明之光學積層體並不限定於此等樣態。
圖1所示之光學積層體11包含相位差層1以及鄰接於前述相位差層1的一面之氣體阻隔層2。於此光學積層體11中,相位差層1是由配向膜3以及形成於該配向膜3上之相位差顯現層4所構成。
並且,於本說明書中,關於所謂相位差層,當相位差顯現層形成於配向膜上時,相位差層係意指由配向膜與形成於該配向膜上之相位差顯現層所組成之構成,當相位差顯現層係在無配向膜之情形下而形成時,則相位差層係意指由該相位差顯現層所組成之構成。
就本發明之光學積層體而言,除了包含相位差層與氣體阻隔層之外,亦可包含能組裝於圖像顯示裝置等之具有各種功能之其他層而構成。其他層例如可列舉出:(可剝離)基材、偏光片層、保護層或硬塗層等硬化樹脂層、黏接著劑層、前面板等。於圖1所示之光學積層體11中,相位差層1形成於可剝離基材5上,例如在將可剝離基材5剝離後,藉由在相位差層1的配向膜3側形成第2氣體阻隔層2,而得到如圖2所示之於相位差層1的雙面具有氣體阻隔層2之光學積層體11。此外,例如如圖3所示,在由圖1及圖2所示之層構成所組
成之積層體的氣體阻隔層2上隔著黏著劑(Pressure-sensitive Adhesive)層而積層偏光片層7,藉此而得到包含相位差層1與偏光片層7之光學積層體11(橢圓偏光板)。此等光學積層體在將可剝離基材5剝離後,例如可藉由隔著黏接著劑層將相位差層1貼合於顯示元件等而組裝於圖像顯示裝置等。
關於由在紫外線區域具有極大吸收之聚合性液晶化合物的硬化物所形成之相位差板,其由於光暴露而導致相位差值降低之原因,可認為係因在有氧氣存在之環境下之光暴露而在液晶硬化物中生成過氧化自由基之故。例如,構成光學積層體之黏接著劑層一般多具有高氣體穿透度,所以,在含有黏著劑層作為構成光學積層體之層時,氣體狀態的氧氣容易從該黏著劑層侵入光學積層體內,容易引起侵入光學積層體內之氧氣往相位差層之擴散。本發明之光學積層體係藉由在相位差層的至少一面具有氧氣穿透度低之氣體阻隔層,而成為抑制氧氣往相位差層擴散的效果優異之積層體。
本發明之光學積層體包含鄰接於相位差層的至少一面之氣體阻隔層,前述氣體阻隔層具有500cm3/(m2‧24h‧atm)以下的氧氣穿透度。藉由使氧氣穿透度為前述上限值以下之氣體阻隔層以鄰接於相位差層之方式而存在,可得到抑制例如從構成光學積層體之黏著劑層所侵入之氧氣往相位差層內之擴散的效果。從得到更高的氧氣擴散抑制效果之觀點而言,鄰接於相位差層之氣體阻隔層的氧氣穿透度較佳為300cm3/(m2‧24h‧atm)以下,尤佳為200cm3/(m2‧24h‧atm)以下,更佳為150cm3/(m2‧24h‧atm)以下,特佳為100cm3/(m2‧24h‧atm)以下。由於氧氣穿透度愈低,氧氣擴散抑制效果愈優異,所以於本發明中之前述氧氣穿透度的下限值並無特別限定,可為0cm3/(m2‧24h‧atm)。
氣體阻隔層的氧氣穿透度可藉由依據JIS K 7126-1之差壓式氣體穿透度測定法進行測定。詳細而言,可依循後述實施例所記載之方法進行測定。
於本發明中,氣體阻隔層可僅設置在相位差層的單面,亦可鄰接於雙面而設置。關於要將氣體阻隔層配置在相位差層的何面,可因應相位差層及氣體阻隔層以外之構成光學積層體之其他層的種類或其配置來適當地決定,較佳係在最終的光學積層體中於存在有黏著劑層之側之相位差層的面上存在有氣體阻隔層。此外,在相位差層係由配向膜與相位差顯現層所構成時,較佳係於相位差顯現層之與配向膜為相反側的面上存在有氣體阻隔層。於相位差層的雙面上存在有氣體阻隔層時,其中至少一方之氣體阻隔層的氧氣穿透度必須為前述上限值以下,較佳係雙面之氣體阻隔層的氧氣穿透度皆為上述上限值以下。
於本發明的一樣態中,氣體阻隔層較佳係被覆相位差層之厚度方向的至少1個側面。一般的光學積層體多是最終為矩形葉片狀,於該光學積層體中,於相位差層的厚度方向存在有4個側面。於本發明中,所謂「氣體阻隔層被覆相位差層之厚度方向的至少1個側面」係意指例如該相位差層的側面中之至少1個側面在其至少一部分被氣體阻隔層所被覆之狀態。藉由使相位差層之厚度方向的側面被氣體阻隔層所被覆,可減少相位差層與外部環境(外部氣體)直接接觸之區域,可防止空氣中的氧氣或水分經由相位差層之厚度方向的側面侵入層內。藉此,容易有效地抑制由光暴露所導致之相位差層之相位差值的降低。於本發明之光學積層體中,較佳係相位差層之厚度方向的至少1個側面的整面被氣體阻隔層所被覆,更佳係相位差層之全部側面的整面被氣體阻隔層所被覆。
於本發明中,鄰接於相位差層而配置之氣體阻隔層的厚度,係可因應構成氣體阻隔層之材料、光學積層體的層構成等來適當地決定。從確保充分
的氣體阻隔性之觀點而言,氣體阻隔層的厚度較佳為0.01μm以上,尤佳為0.05μm以上,更佳為0.1μm以上。此外,從光學積層體的薄型化、抑制因干渉所導致之色不均、以及賦予彎折性之觀點而言,較佳為50μm以下,尤佳為10μm以下,更佳為5μm以下。於本發明之光學積層體中存在有複數層氣體阻隔層時,該等氣體阻隔層的厚度可互為相同或相異,較佳係複數層氣體阻隔層全部皆具有上述範圍內的厚度。並且,氣體阻隔層的膜厚可藉由膜厚計進行測定。
於本發明之光學積層體中,鄰接於相位差層而配置之氣體阻隔層較佳為含有聚合物之層。關於可構成氣體阻隔層之聚合物材料,只要是能夠得到氧氣穿透度為500cm3/(m2‧24h‧atm)以下之層者,就無特別限定,可使用公知的聚合物材料,聚合物材料較佳係含有樹脂。於本發明中,構成氣體阻隔層之樹脂可為熱塑性樹脂及熱硬化性樹脂中之任一種,例如可列舉出:聚乙烯醇系樹脂、聚酯系樹脂、聚烯烴系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂等。此等可僅使用1種或組合2種以上而使用。其中,聚合物材料較佳為聚乙烯醇系樹脂、環氧系樹脂,從氧氣穿透度低且容易形成氧氣往相位差層之侵入抑制效果優異之氣體阻隔層之觀點而言,尤佳為聚乙烯醇系樹脂。
於本發明的一樣態中,鄰接於相位差層而配置之氣體阻隔層是由含有聚乙烯醇系樹脂之樹脂組成物(以下亦稱為「PVA系樹脂組成物」)所形成。
於本說明書中,所謂聚乙烯醇系樹脂,係意指含有50質量%以上之來自乙烯醇的構成單元之樹脂。所謂聚乙烯醇系樹脂,係意指含有50質量%以上之來自乙烯醇的構成單元之樹脂。聚乙烯醇系樹脂可藉由將具有來自乙烯酯的結構
單元之聚乙烯酯系樹脂進行皂化而得到。構成聚乙烯酯系樹脂之乙烯酯係例如可列舉出乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等,較佳為乙酸乙烯酯。
聚乙烯酯系樹脂可為乙酸乙烯酯等乙烯酯的均聚物,亦可為該乙烯酯及可與其共聚合之其他單體之共聚物。可與乙烯酯共聚合之其他單體係例如可列舉出:不飽和羧酸類、不飽和磺酸類、烯烴類、乙烯醚類、具有銨基之丙烯醯胺類等。
氣體阻隔層所使用之聚乙烯醇系樹脂可為部分皂化的聚乙烯醇系樹脂或完全皂化的聚乙烯醇系樹脂。聚乙烯醇系樹脂的皂化度並無特別限定而可適當地決定,一般為70莫耳%以上,較佳為80莫耳%以上,尤佳為85莫耳%以上,更佳為90莫耳%以上。聚乙烯醇系樹脂的皂化度為上述之下限以上時,所得到之氣體阻隔層的耐水性、或與鄰接於氣體阻隔層之層的密著性係容易提升。並且,聚乙烯醇系樹脂之皂化度的上限可為100莫耳%以下,較佳為99.95莫耳%以下。聚乙烯醇系樹脂的皂化度可依據JIS K6726所記載之方法進行測定。
將聚乙烯酯系樹脂進行皂化之方法並無特別限定,可採用以往公知的方法,可列舉例如在醇等有機溶劑中且在觸媒的存在下進行皂化之方法等。
氣體阻隔層所使用之聚乙烯醇系樹脂可為均聚物或共聚物。藉由選擇與聚乙烯醇構成共聚物之單體的種類,可對於氣體阻隔層賦予氧氣穿透抑制性、耐水性或與所鄰接之層之密著性等各種功能。聚乙烯醇共聚物可列舉出例如乙烯-聚乙烯醇共聚物、丙烯酸或甲基丙烯酸甲酯-聚乙烯醇等。聚乙烯醇共聚物中之乙烯醇單元的量較佳為80至98莫耳%,尤佳為85至98莫耳%。
聚乙烯醇的平均聚合度較佳為1000至10000,尤佳為1000至5000,更佳為1100至3000。在此,所謂平均聚合度係意指數量平均聚合度。平
均聚合度位於此範圍時,可兼具含有該聚乙烯醇之水溶液物性的穩定性、以及所得到之硬化膜的氧氣阻隔性及耐水性。並且,聚乙烯醇的平均聚合度係意指依據JIS K6726的記載所測定之平均聚合度。
氣體阻隔層所使用之聚乙烯醇系樹脂較佳係經改質者。就改質聚乙烯醇系樹脂而言,可列舉出例如:經乙醯乙醯基改質之聚乙烯醇系樹脂、經羧酸改質之聚乙烯醇系樹脂、經羰基改質之聚乙烯醇系樹脂、經磺酸改質之聚乙烯醇系樹脂、經醯肼基改質之聚乙烯醇系樹脂、經硫醇基改質之聚乙烯醇系樹脂、經烷基改質之聚乙烯醇系樹脂、經矽基改質之聚乙烯醇系樹脂、經聚乙二醇基改質之聚乙烯醇系樹脂、經環氧乙烷基改質之聚乙烯醇系樹脂、經具有胺甲酸乙酯鍵之基改質之聚乙烯醇系樹脂、經磷酸酯基改質之聚乙烯醇系樹脂等。使用如此經改質之聚乙烯醇系樹脂時,因可使後述由交聯劑所致之交聯反應的選擇性增加,且容易提高交聯反應性,並提升氣體阻隔層的耐水性及與鄰接於氣體阻隔層之層之密著性,故為較佳。
上述聚乙烯醇系樹脂可單獨使用或組合2種以上而使用。此外,聚乙烯醇系樹脂亦可使用市售品。
於本發明中,氣體阻隔層較佳係含有具有交聯結構之聚合物。藉由含有具有交聯結構之聚合物,使氣體阻隔層成為緊密的結構,變得容易提升氧氣穿透抑制效果,且變得容易提升氣體阻隔層與其鄰接之層之密著性。
當氣體阻隔層係由PVA系樹脂組成物所形成時,就可用以將交聯結構導入至聚乙烯醇系聚合物中之交聯劑而言,係可使用公知用來作為聚乙烯醇系樹脂中之交聯劑的化合物。該交聯劑可列舉出例如:乙醛酸鹽等離子鍵結性交聯劑或環氧系交聯劑等水溶性添加劑或交聯劑、異氰酸酯系交聯劑、乙二醛(Glyoxal)或
乙二醛衍生物等多元醛系交聯劑、氯化鋯系或乳酸鈦系等金屬化合物系交聯劑等疏水性交聯劑。其中,從可對於氣體阻隔層賦予與其鄰接之層的高密著性以及優異耐水性之觀點而言,構成氣體阻隔層之聚合物中的交聯結構較佳係來自疏水性交聯劑,尤佳係來自選自由異氰酸酯系交聯劑、多元醛系交聯劑及金屬化合物系交聯劑所組成之群組的至少1種交聯劑。交聯劑可單獨使用或組合2種以上而使用。
交聯劑可使用市售品。就水溶性的交聯劑而言,可列舉出例如:「Safelink SPM-01」(Mitsubishi Chemical股份有限公司製)、「Sumirez Resin 650」(田岡化學工業股份有限公司製)等。此外,就疏水性的交聯劑而言,可列舉出例如:「Burnock DNW-5000」(DIC股份有限公司製)、「Orgatix ZB-400」(Matsumoto Fine Chemical股份有限公司製)、「Orgatix TC-310」(Matsumoto Fine Chemical股份有限公司製)等。
於本發明中,在為了將交聯結構導入至構成氣體阻隔層之聚合物中而使用交聯劑時,其添加量可因應所使用之交聯劑的種類等來適當地決定。PVA系樹脂組成物中之交聯劑的含量係相對於聚乙烯醇系樹脂100質量份而通常為0.1至100質量份,較佳為1至50質量份,尤佳為10至30質量份。交聯劑的含量在上述範圍時,氣體阻隔層變得緊密,變得容易提升氧氣穿透抑制效果,且變得容易提升氣體阻隔層與其鄰接之層之密著性。再者,於使用疏水性交聯劑時,可將充分高的耐水性賦予至所得到之氣體阻隔層。
可形成氣體阻隔層之PVA系樹脂組成物,通常係調製為使聚乙烯醇系樹脂溶解於溶劑而成之溶液。PVA系樹脂組成物中的溶劑可列舉出水、
醇、水與醇之混合物等,較佳為水。例如,可藉由將PVA系樹脂組成物塗佈於形成該氣體阻隔層之面並使該塗膜乾燥且硬化而得到氣體阻隔層。
藉由將溶劑添加至聚乙烯醇系樹脂或交聯劑而得到之PVA系樹脂的固形份濃度,較佳為2至50質量%,尤佳為5至30質量%,更佳為5至15質量%。PVA系樹脂組成物的固形份濃度在上述範圍內時,由於該組成物的黏度降低,所以塗佈性或處理性變得良好。並且,在此所謂「固形份」係意指從PVA系樹脂組成物中排除水等溶劑後之成分。
PVA系樹脂組成物中除了含有聚乙烯醇系樹脂、交聯劑及水等溶劑之外,亦可含有添加劑等其他成分。就該其他成分而言,可列舉出例如防腐劑、調平劑等。當氣體阻隔層形成用組成物含有添加劑等其他成分時,其量係以氣體阻隔層形成用組成物的固形份計而較佳為10質量%以下,尤佳為5質量%以下。
形成PVA系樹脂組成物之塗膜之方法並無特別限定,可列舉出例如:旋轉塗佈法、擠壓法、凹版塗佈法、模具塗佈法、棒塗佈法、濕膜塗佈(applicator)法等塗佈法;柔版印刷法(flexography)等印刷法等公知的方法。
用以由PVA系樹脂組成物之塗膜來形成氣體阻隔層之乾燥溫度或時間等並無特別限定,可因應所使用之氣體阻隔層形成用組成物之組成等來適當地決定。乾燥處理係可藉由例如吹送熱風等來進行,其溫度通常為40至100℃,較佳為60至100℃的範圍內。此外,乾燥時間通常為10至600秒。
於本發明的其他一樣態中,鄰接於相位差層而配置之氣體阻隔層係由含有活性能量線硬化性樹脂之硬化性組成物(以下亦稱為「氣體阻隔層形成用硬化性組成物」)所形成。
氣體阻隔層形成用硬化性組成物可列舉出例如:含有環氧系化合物與陽離子聚合起始劑之陽離子聚合性的硬化性組成物;含有丙烯酸系硬化成分與自由基聚合起始劑之自由基聚合性的硬化性組成物;含有環氧系化合物等陽離子聚合性硬化成分及丙烯酸系化合物等自由基聚合性硬化成分兩者,且更含有陽離子聚合起始劑及自由基聚合起始劑之硬化性組成物;以及不含聚合起始劑惟藉由照射電子束而硬化之硬化性組成物等。其中,從因低氧氣穿透性所致之針對高強度紫外線之耐久性、以及耐水性之觀點而言,氣體阻隔層較佳為含有環氧系樹脂之層,更佳係由含有環氧系化合物之含陽離子聚合性環氧系化合物之硬化性組成物所形成。
就可適用之環氧系化合物而言,可列舉出例如:對於芳香族多元醇的芳香環進行氫化反應而得到脂環式多元醇後,藉由使該脂環式多元醇與表氯醇進行反應而得到之氫化環氧系化合物(具有脂環式環之多元醇的縮水甘油醚);脂肪族多元醇或其環氧烷加成物的聚縮水甘油醚等脂肪族環氧系化合物;於分子內具有1個以上之鍵結於脂環式環之環氧基之作為環氧系化合物的脂環式環氧系化合物等。此等可單獨使用或組合2種以上而使用。
氣體阻隔層形成用硬化性組成物可為無溶劑者,亦可將有效成分以溶劑稀釋。有效成分以溶劑稀釋時,該溶劑可列舉出例如甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、二氯甲烷等揮發性溶劑。以溶劑稀釋時之有效成分的稀釋倍率較佳為2至40倍,尤佳為10至30倍。並且,於本說明書中,上述所謂「有效成分」係意指氣體阻隔層形成用硬化性組成物的固形份,亦即,從氣體阻隔層形成用硬化性組成物中排除溶劑等揮發性成分後之全部成分。
氣體阻隔層形成用硬化性組成物的有效成分中之環氧系化合物的含量較佳為70至99質量%,尤佳為90至95質量%。
當氣體阻隔層形成用硬化性組成物含有陽離子系環氧系化合物作為硬化性成分時,較佳係含有光陽離子聚合起始劑。光陽離子聚合起始劑可列舉出例如:芳香族重氮鹽(Aromatic Diazonium Salt);芳香族錪鹽(Aromatic Iodonium Salt)或芳香族鋶鹽(Aromatic Sulfonium Salt)等鎓鹽(Onium Salt);鐵-丙二烯錯合物等。
氣體阻隔層形成用硬化性組成物中之光陽離子聚合起始劑的含量係相對於陽離子系環氧系化合物100質量份,較佳為0.1至30質量份,尤佳為1至10質量份。
氣體阻隔層形成用硬化性組成物可視需要而含有:氧雜環丁烷(Oxetane)、多元醇等陽離子聚合促進劑、光增感劑、離子捕集劑、抗氧化劑、鏈轉移劑、黏著賦予劑、熱塑性樹脂、填充劑、流動調整劑、塑化劑、消泡劑、抗靜電劑、調平劑、及/或溶劑等添加劑。
在將氣體阻隔層形成用硬化性組成物塗佈於形成氣體阻隔層之面後,藉由照射活性能量線使其硬化,能夠形成氣體阻隔層。氣體阻隔層形成用硬化性組成物的塗佈方法可採用與PVA系樹脂組成物的塗佈方法相同之方法。
活性能量線的光源可列舉出例如:低壓汞燈、中壓汞燈、高壓汞燈、超高壓汞燈、氙燈、鹵素燈、碳弧燈、鎢燈、鎵燈、準分子雷射、發光波長範圍為380至440nm之LED光源、化學燈、黑光燈、微波激發汞燈、金屬鹵化物燈等。
紫外線照射強度通常為10至3,000mW/cm2。紫外線照射強度較佳係對於聚合起始劑的活化為有效之波長區域中的強度。光的照射時間通常為0.1秒至10分鐘,較佳為1秒至5分鐘,尤佳為5秒至3分鐘,更佳為10秒至1分鐘。以如此之紫外線照射強度照射1次或複數次後,其積算光量為10至3,000mJ/cm2,較佳為50至2,000mJ/cm2,尤佳為100至1,000mJ/cm2。
於本發明中,當氣體阻隔層被覆相位差層之厚度方向的至少1個側面時,例如可藉由將被氣體阻隔層所被覆之相位差層浸漬在用以形成氣體阻隔層之組成物(溶液)中,以使相位差層的側面被脫模用膜的側面所被覆之形式,將相位差層與脫模用膜經由用以形成氣體阻隔之組成物(溶液)來接著等方法,以氣體阻隔層來被覆相位差層之厚度方向的側面。
於本發明之光學積層體中,相位差層係包含:由含有至少1種聚合性液晶化合物之聚合性液晶組成物(以下亦稱為「聚合性液晶組成物」)的硬化物所構成之相位差顯現層。就形成相位差顯現層之聚合性液晶化合物而言,可因應所期望之光學特性,適當地選自在相位差膜的領域中以往公知的聚合性液晶化合物。
聚合性液晶化合物係具有聚合性基之液晶化合物。關於聚合性液晶化合物,一般而言,可列舉出例如:單獨使該聚合性液晶化合物在特定方向配向之狀態下聚合所得到之聚合物(硬化物)為顯示正波長分散性之聚合性液晶化合物、以及為顯示反波長分散性之聚合性液晶化合物。於本發明中,可僅使用其中任一種類的聚合性液晶化合物,亦可混合使用兩種聚合性液晶化合物。本發明之光學積層體中,藉由使氧氣穿透度低之氣體阻隔層鄰接於相位差層而配置,故使降低往相位差層內擴散之氧氣量之效果變得優異。因此,當含有由特定聚合性
液晶化合物(該聚合性液晶化合物係一般多在紫外線區域具有極大吸收,且容易因在存在有氧氣之環境下受到光暴露而生成過氧化自由基者)所形成之相位差顯現層時,可更顯著地得到本發明之效果。因此,構成本發明之光學積層體之相位差顯現層,較佳為含有顯示所謂反波長分散性之聚合性液晶化合物之聚合性液晶組成物的硬化物。
所謂聚合性基係意指可參與聚合反應之基。於本發明中,形成相位差層之聚合性液晶化合物所具有之聚合性基較佳為光聚合性基。所謂光聚合性基係意指屬於聚合性基且可藉由從光聚合起始劑所產生之反應活性物種(例如活性自由基或酸等)而參與聚合反應之基。就光聚合性基而言,可列舉出例如:乙烯基、乙烯氧基、1-氯乙烯基、異丙烯基、4-乙烯基苯基、(甲基)丙烯醯基、環氧乙烷基(Oxiranyl)、氧雜環丁烷基。其中,較佳為(甲基)丙烯醯基、乙烯氧基、環氧乙烷基及氧雜環丁烷基,尤佳為丙烯醯基。聚合性液晶化合物所顯示之液晶性可為熱致性液晶或溶致性液晶,就可進行精密的膜厚控制之觀點而言,較佳為熱致性液晶。此外,熱致性液晶中的相秩序結構可為向列液晶、層列液晶或盤形液晶。聚合性液晶化合物可單獨使用或組合兩種以上而使用。
具有所謂T字型或H型的分子結構之聚合性液晶化合物係在使其聚合而硬化時容易顯現反波長分散性,並且具有T字型的分子結構之聚合性液晶化合物係有顯現更強的反波長分散性之傾向。
所謂反波長分散性,係意指在短波長的面內相位差值係大於在長波長的面內相位差值之光學特性。具體而言,於本發明中,所謂顯示反波長分散性之聚合性液晶化合物,係意指聚合性液晶化合物之配向狀態之聚合物滿足下述式之化合物:
Re(450)<Re(550)<Re(650)
Re(λ)表示在波長λ之相位差板的正面遲滯。
再者,於本發明中,顯示反波長分散性之聚合性液晶化合物,較佳係聚合性液晶化合物之配向狀態之聚合物滿足下述式(I)及(II)者。
Re(450)/Re(550)≦1.0 (I)
1.0≦Re(650)/Re(550) (II)
式中,Re(λ)表示與上述相同涵義。
顯示反波長分散性之聚合性液晶化合物係較佳為具有下述(A)至(D)的特徴之化合物:
(A)可形成向列相或層列相之化合物;
(B)在該聚合性液晶化合物的長軸方向(a)上具有π電子;
(C)在相對於長軸方向(a)而為交叉之方向[交叉方向(b)]上具有π電子;
(D)以存在於長軸方向(a)之π電子的總和作為N(π a)並以存在於長軸方向之分子量的總和作為N(Aa)時以下述式(i)所定義之聚合性液晶化合物之長軸方向(a)的π電子密度:
D(π a)=N(π a)/N(Aa) (i),以及
以存在於交叉方向(b)之π電子的總和作為N(π b)並以存在於交叉方向(b)之分子量的總和為N(Ab)時以下述式(ii)所定義之聚合性液晶化合物之交叉方向(b)上的π電子密度:
D(π b)=N(π b)/N(Ab) (ii),
該兩者成為式(iii)的關係[亦即交叉方向(b)的π電子密度大於長軸方向(a)的π電子密度]
0≦[D(π a)/D(π b)]<1 (iii)。
如上述所記載般,在長軸及與其交叉之方向上具有π電子之聚合性液晶化合物一般係容易成為T字結構。
於上述(A)至(D)的特徴中,長軸方向(a)及π電子數N係定義如下。
‧例如若是具有棒狀結構之化合物,則長軸方向(a)為其棒狀的長軸方向。
‧於長軸方向(a)上所存在之π電子數N(π a)中,並不包含因聚合反應而消失之π電子。
‧於長軸方向(a)上所存在之π電子數N(π a)中,係包含:長軸上的π電子及與此共軛之π電子的總和數,例如在存在於長軸方向(a)且滿足休克耳定則(Hückel's Rule)之環中所存在之π電子的數目。
‧於交叉方向(b)上所存在之π電子數N(π b)中,並不包含因聚合反應而消失之π電子。
滿足上述特徵之聚合性液晶化合物係在長軸方向具有液晶原結構(mesogenic structure)。藉由此液晶原結構來顯現液晶相(向列相、層列相)。
藉由將滿足上述(A)至(D)之聚合性液晶化合物加熱至相轉移溫度以上,可形成向列相或層列相。於此聚合性液晶化合物所配向形成之向列相或層列相中,通常,係以聚合性液晶化合物的長軸方向相互平行之方式來配向,此長軸方向係成為向列相或層列相的配向方向。在將此聚合性液晶化合物形成為膜狀並使其以向列相或層列相的狀態來聚合時,可形成由以配向於長軸方向(a)的狀態所聚合之聚合物所構成之聚合物膜。此聚合物膜係藉由長軸方向(a)上的π電子與交叉方向(b)上的π電子來吸收紫外線。在此,將由交叉方向(b)上的π
電子所吸收之紫外線的吸收極大波長設定為λ bmax。λ bmax通常為300nm至400nm。由於π電子的密度滿足上述式(iii)且交叉方向(b)的π電子密度大於長軸方向(a)的π電子密度,因此,成為在交叉方向(b)具有振動面之直線偏光紫外線(波長為λ bmax)的吸收會大於在長軸方向(a)具有振動面之直線偏光紫外線(波長為λ bmax)的吸收之聚合物膜。其比值(直線偏光紫外線的交叉方向(b)的吸光度/長軸方向(a)的吸光度之比值)例如為超過1.0,較佳為1.2以上,通常為30以下,例如為10以下。
一般而言,具有上述特徴之聚合性液晶化合物,一般多為在以配向於某一方向之狀態進行聚合時該聚合物的雙折射率顯示反波長分散性者。如此之聚合性液晶化合物,具體而言可列舉出例如下述式(1)所表示之聚合性液晶化合物(1)(以下亦稱為「聚合性液晶化合物(1)」)。
當聚合性液晶化合物為具有上述式(1)所表示之結構之化合物時,可得到顯示反波長分散性、且於寬廣的波長區域中可進行一致的偏光轉換、並且於使用在顯示裝置時能夠賦予良好顯示特性之聚合性液晶組成物。
式(1)中,Ara為可具有取代基之二價芳香族基。
L1a、L2a、B1a及B2a分別獨立地為單鍵或二價連結基,且為碳數1至4的伸烷基、-COO-、-OCO-、-O-、-S-、-ROR-、-RCOOR-、-ROCOR-、ROC=OOR-、-N=N-、-CR'=CR'-或-C≡C-。在此,前述R係分別獨立地表示單鍵或碳數1至4的伸烷基,R'係分別獨立地表示碳數1至4的烷基或氫原子。
G1a及G2a係分別獨立地表示二價芳香族基或二價脂環式烴基,該脂環式烴基所含有之氫原子可經鹵素原子、碳數1至4的烷基、碳數1至4的氟烷基、碳數1至4的烷氧基、氰基或硝基所取代,構成該二價芳香族基或二價脂環式烴基之碳原子可經氧原子、硫原子或氮原子所取代。
E1a及E2a係分別獨立地表示碳數1至17的烷二基。在此,該烷二基所含有之氫原子可經鹵素原子所取代,該烷二基所含有之-CH2-可經-O-、-S-、-Si-所取代。
P1a及P2a係分別獨立地表示氫原子或聚合性基,P1a及P2a中的至少1個為聚合性基。
ka及la分別獨立地表示0至3的整數,且滿足1≦ka+la的關係。在此,於2≦ka+la之情形時,B1a及B2a、G1a及G2a分別可互為相同或相異。
L1a及L2a較佳係分別獨立地為單鍵、碳數1至4的伸烷基、-O-、-S-、-ROR-、-RCOOR-、-ROCOR-、-ROC=OOR-、-N=N-、-CR'=CR'-或-C≡C-。在此,R分別獨立地表示單鍵或碳數1至4的伸烷基,R'分別獨立地表示碳數1至4的烷基或氫原子。L1a及L2a尤佳係分別獨立地為單鍵、-OR"-、-CH2-、-CH2CH2-、-COOR"-或-OCOR"-。在此,R"分別獨立地表示單鍵、-CH2-、-CH2CH2-中任一者。L1a及L2a更佳係分別獨立地為單鍵、-O-、-CH2CH2-、-COO-、-COOCH2CH2-或-OCO-。式(1)中,L1a及L2a可互為相同或相異,惟從可容易製造聚合性液晶化合物並抑制製造成本之觀點而言,L1a與L2a較佳係互為相同。在此,所謂「L1a與L2a互為相同」係意指從以Ara為中心來觀看時之L1a與L2a的結構互為相同。下列關於B1a與B2a、G1a與G2a、E1a與E2a、P1a與P2a中的關係亦同。
B1a及B2a較佳係分別獨立地為單鍵、碳數1至4的伸烷基、-O-、-S-、-ROR-、-RCOOR-、-ROCOR-或-ROC=OOR-。在此,R係分別獨立地表示單鍵或碳數1至4的伸烷基。B1a及B2a尤佳係分別獨立地為單鍵、-OR"-、-CH2-、-CH2CH2-、-COOR"-或-OCOR"-。在此,R"係分別獨立地表示單鍵、-CH2-、-CH2CH2-中任一者。B1a及B2a更佳係分別獨立地為單鍵、-O-、-CH2CH2-、-COO-、-COOCH2CH2-、-OCO-或-OCOCH2CH2-。式(1)中,B1a及B2a可互為相同或相異,惟從可容易製造聚合性液晶化合物並抑制製造成本之觀點而言,B1a與B2a較佳係互為相同。
G1a及G2a較佳係分別獨立地為可經選自由鹵素原子及碳數1至4的烷基所組成之群組的至少1種取代基所取代之1,4-伸苯二基、可經選自由鹵素原子及碳數1至4的烷基所組成之群組的至少1種取代基所取代之1,4-環己烷二基,尤佳為經甲基所取代之1,4-伸苯二基、無取代之1,4-伸苯二基、或無取代之1,4-反式-環己烷二基,特佳為無取代之1,4-伸苯二基或無取代之1,4-反式-環己烷二基。式(1)中,G1a及G2a可互為相同或相異,惟從可容易製造聚合性液晶化合物並抑制製造成本之觀點而言,G1a及G2a較佳係互為相同。當存在有複數個G1a及G2a時,較佳係至少1個為二價脂環式烴基。此外,鍵結於L1a或L2a之G1a及G2a中的至少1個尤佳為二價脂環式烴基,尤其從顯示良好的液晶性之觀點而言,鍵結於L1a或L2a之G1a及G2a中任1個更佳為1,4-反式-環己烷二基。
E1a及E2a較佳係分別獨立地為碳數1至17的烷二基,尤佳為碳數4至12的烷二基。式(1)中,E1a及E2a可互為相同或相異,惟從可容易製造聚合性液晶化合物並抑制製造成本之觀點而言,E1a與E2a較佳係互為相同。
從顯現反波長分散性之觀點而言,ka及la較佳為2≦ka+la≦6的範圍,較佳為ka+la=4,ka=2且la=2係因會成為對稱結構而為較佳。
P1a或P2a所表示之聚合性基可列舉出例如:環氧基、乙烯基、乙烯氧基、1-氯乙烯基、異丙烯基、4-乙烯基苯基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、環氧乙烷基、及氧雜環丁烷基等。其中,較佳為丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯氧基、環氧乙烷基及氧雜環丁烷基,尤佳為丙烯醯氧基。式(1)中,P1a及P2a可互為相同或相異,惟從可容易製造聚合性液晶化合物並抑制製造成本之觀點而言,E1a與E2a較佳係互為相同。
從可容易製造聚合性液晶化合物並抑制製造成本之觀點而言,尤佳係L1a=L2a且G1a=G2a且B1a=B2a且E1a=E2a且P1a=P2a且ka=la。
Ara為可具有取代基之二價芳香族基。於本發明中,所謂芳香族基係意指具有平面性之環狀結構的基,且該環結構所具有之π電子數依循休克耳定則而為[4n+2]個(n表示整數)者,當含有-N=或-S-等雜原子而形成環結構時,係包含:含有此等雜原子上的非共鍵電子對而滿足休克耳定則且具有芳香族性者。
Ara所表示之可具有取代基之芳香族基較佳係具有:可具有取代基之芳香族烴環、或可具有取代基之芳香族雜環。就前述芳香族烴環而言,可列舉出例如苯環、萘環、蒽(Anthracene)環等,尤可列舉出例如苯環、萘環等。就前述芳香族雜環而言,可列舉出例如:呋喃(Furan)環、苯并呋喃環、吡咯(Pyrrole)環、吲哚(Indole)環、噻吩(Thiophene)環、苯并噻吩環、吡啶(Pyridine)環、吡嗪(Pyrazine)環、嘧啶(Pyrimidine)環、三唑(Triazole)環、三嗪(Triazine)環、二氫吡咯(Pyrroline)環、咪唑(Imidazole)環、吡唑(Pyrazole)環、噻唑(Thiazole)環、苯并噻
唑環、噻吩并噻唑環、噁唑(Oxazole)環、苯并噁唑環、及菲羅林(Phenanthroline)環等。於Ara中含有氮原子時,該氮原子較佳係具有π電子。
其中,Ara較佳係具有含有選自由氮原子、氧原子及硫原子所組成之群組的至少2個雜原子之芳香族雜環,尤佳係具有噻唑環或苯并噻唑環,更佳係具有苯并噻唑環。另外,當Ara具有含有選自由氮原子、氧原子及硫原子所組成之群組的至少2個雜原子之芳香族雜環時,前述芳香族雜環係可與式(1)中的L1a及L2b直接鍵結而構成二價芳香族基,亦可作為與L1a及L2b直接鍵結之二價芳香族基的取代基而含有之,惟較佳係含有前述芳香族雜環之Ara基整體相對於分子配向方向而立體地配置在大致呈正交之方向。
式(1)中,Ara所表示之二價芳香族基所含有之π電子的總和數Nπ較佳為12以上,尤佳為13以上,更佳為16以上。此外,較佳為32以下,尤佳為30以下,更佳為28以下,特佳為24以下。
Ara所表示之芳香族基可列舉出例如下述式(Ar-1)至(Ar-22)所表示之基。
式(Ar-1)至式(Ar-22)中,*標記係表示連結部,Z0、Z1及Z2係分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、碳數1至12的烷基、氰基、硝基、碳數1至12的烷基亞磺醯基、碳數1至12的烷基磺醯基、羧基、碳數1至12的氟烷基、碳數1至6的烷氧基、碳數1至12的烷硫基、碳數1至12的N-烷基胺基、碳
數2至12的N,N-二烷基胺基、碳數1至12的N-烷基胺磺醯基或碳數2至12的N,N-二烷基胺磺醯基。
Q1及Q2係分別獨立地表示-CR2’ R3’-、-S-、-NH-、-NR2’-、-CO-或-O-,R2’及R3’係分別獨立地表示氫原子或碳數1至4的烷基。
J1及J2係分別獨立地表示碳原子或氮原子。
Y1、Y2及Y3係分別獨立地表示可經取代之芳香族烴基或芳香族雜環基。
W1及W2係分別獨立地表示氫原子、氰基、甲基或鹵素原子,m係表示0至6的整數。
就Y1、Y2及Y3中的芳香族烴基而言,可列舉出例如苯基、萘基、蒽基、菲基、聯苯基等碳數6至20的芳香族烴基,較佳為苯基、萘基,尤佳為苯基。就芳香族雜環基而言,可列舉出例如呋喃基、吡咯基、噻吩基、吡啶基、噻唑基、苯并噻唑基等至少含有1個氮原子、氧原子、硫原子等雜原子之碳數4至20的芳香族雜環基,較佳為呋喃基、噻吩基、吡啶基、噻唑基、苯并噻唑基。
Y1、Y2及Y3係可分別獨立地為可經取代之多環系芳香族烴基或多環系芳香族雜環基。多環系芳香族烴基係意指縮合多環系芳香族烴基或是來自芳香環集合之基。多環系芳香族雜環基係意指縮合多環系芳香族雜環基或是來自芳香環集合之基。
Z0、Z1及Z2較佳係分別獨立地為氫原子、鹵素原子、碳數1至12的烷基、氰基、硝基、碳數1至12的烷氧基,Z0更佳為氫原子、碳數1至12的烷基、氰基,Z1及Z2更佳為氫原子、氟原子、氯原子、甲基、氰基。
Q1及Q2較佳為-NH-、-S-、-NR2’-、-O-,R2’較佳為氫原子。其中,特佳為-S-、-O-、-NH-。
於式(Ar-16)至(Ar-22)中,Y1可與其所鍵結之氮原子及Z0而一起形成芳香族雜環基。就芳香族雜環基而言,可列舉前述作為Ar可具有之芳香族雜環所列舉者,例如可列舉出吡咯環、咪唑環、二氫吡咯環、吡啶環、吡嗪環、嘧啶環、吲哚環、喹啉(Quinoline)環、異喹啉環、嘌呤(Purine)環、吡咯啶(Pyrrolidine)環等。此芳香族雜環基亦可具有取代基。此外,Y1可與其所鍵結之氮原子及Z0一起成為前述可經取代之多環系芳香族烴基或多環系芳香族雜環基。可列舉出例如苯并呋喃環、苯并噻唑環、苯并噁唑環等。
於式(Ar-1)至(Ar-22)中,從分子的穩定性之觀點而言,較佳為式(Ar-6)及式(Ar-7)。其中,尤佳為下述式(1-1-A)所表示之二價芳香族基。
式中,Q1、Y1、Z1及Z2係具有與前述相同之涵義。
就Ara所表示之芳香族基而言,亦可列舉出例如下列式(Ar-23)所表示之基。
式(Ar-23)中,*、Z1、Z2、Q1及Q2係表示與前述相同之涵義,U1係表示取代基可鍵結之第14屬至第16屬的非金屬原子。就第14屬至第16屬的非金屬原子而言,可列舉出例如碳原子、氮原子、氧原子及硫原子,較佳為=O、=S、=NR'及=C(R')R'等。就取代基R'而言,可列舉出例如氫原子、鹵素原子、烷基、鹵化烷基、烯基、芳基、氰基、胺基、硝基、亞硝基、羧基、碳數1至6的烷基亞磺醯基、碳數1至6的烷基磺醯基、碳數1至6的氟烷基、碳數1至6的烷氧基、碳數1至6的烷基硫基(alkylsulfanyl)、碳數1至6的N-烷基胺基、碳數2至12的N,N-二烷基胺基、碳數1至6的N-烷基胺磺醯基、碳數2至12的二烷基胺磺醯基等,當非金屬原子為碳原子(C)時的2個R'可互為相同或相異。
於本發明中,就聚合性液晶化合物(1)而言,可列舉出例如日本特開2019-003177號公報等所記載之化合物。
聚合性液晶化合物(1)係包含:聚合性液晶化合物(A),其係該聚合性液晶化合物之配向狀態之聚合物顯示反波長分散性,並且,相對於單獨使該聚合性液晶化合物於配向狀態下照射500mJ/cm2的紫外線後所測定之於波長450nm的相位差值[R(A,500,450)],單獨使該聚合性液晶化合物於配向狀態下照射3000mJ/cm2的紫外線後所測定之於波長450nm的相位差值[R(A,3000,450)](以下亦稱為「△Re(450)」)為呈正向變化者;以及聚合性液晶化合物(B),其係該聚合性液晶化合物之配向狀態之聚合物顯示反波長分散性,並且,相對於單獨使該
聚合性液晶化合物於配向狀態下照射500mJ/cm2的紫外線後所測定之於波長450nm的相位差值[R(A,500,450)],單獨使該聚合性液晶化合物於配向狀態下照射3000mJ/cm2的紫外線後所測定之於波長450nm的相位差值[R(A,3000,450)]為呈負向變化者。
於本說明書中,所謂相位差值「呈正向變化」係意指相對於單獨使成為對象之聚合性液晶化合物於配向狀態下照射500mJ/cm2的紫外線後所測定之於波長450nm的相位差值[R(A,500,450)],單獨使該聚合性液晶化合物於配向狀態下照射3000mJ/cm2的紫外線後所測定之於波長450nm的相位差值[R(A,3000,450)]係較大。相反的,所謂相位差值「呈負向變化」係意指相對於前述相位差值[R(A,500,450)],該相位差值[R(A,3000,450)]係較小。並且,於本說明書中,△Re(450)的變化係以絕對值計為1.5nm以下,較佳為1nm以下,尤佳為0.5nm以下時,該聚合性液晶化合物係設定為在上述特定紫外線照射條件下具有相位差值不會變化之性質之化合物。
於本發明中,聚合性液晶化合物的相位差值[R(A,500,450)],係藉由在將經添加既定量的聚合起始劑及溶劑之含有聚合性液晶化合物之溶液塗佈於配向膜上後,以使於波長365nm的積算光量成為500mJ/cm2之方式照射波長365nm的紫外線,並針對所得到之液晶硬化層測定相對於波長450nm的光之面內相位差值而得到之值。此外,聚合性液晶化合物的相位差值[R(A,3000,450)],係藉由對於已測定前述相位差值[R(A,500,450)]後之液晶硬化層,以使於波長365nm的積算光量成為2500mJ/cm2之方式更進一步照射波長365nm的紫外線(亦即,與製作液晶硬化層時所照射之紫外線一起累積計算,以使於波長365nm
照射時的積算光量成為3000mJ/cm2之方式照射)後,針對液晶硬化層測定相對於波長450nm的光之內面相位差值而得到之值。
關於聚合性液晶化合物,尤其關於在波長250至400nm的紫外線區域具有極大吸收之顯示反波長分散性之聚合性液晶化合物,有因照射紫外線而使其光學特性產生變化之情形。關於在上述特定條件下將紫外線照射到聚合性液晶化合物時的△Re(450)會呈正向變化或呈負向變化,通常是由聚合性液晶化合物的分子結構所決定,尤其在上述式(1)所表示之聚合性液晶化合物中,可認為係由Ara所具有之分子結構所決定。
雖不必然限定為如此,惟當式(1)中之Ara所表示之芳香族基係由氮原子、硫原子、氧原子、碳原子及氫原子所構成時,上述紫外線照射條件下的相位差值係有呈正向變化之傾向。因此,當式(1)中之Ara所表示之芳香族基係由氮原子、硫原子、氧原子、碳原子及氫原子所構成之二價芳香族基時,該聚合性液晶化合物多會成為上述紫外線照射條件下的相位差值呈正向變化之化合物。更具體而言,上述紫外線照射條件下的相位差值呈正向變化之聚合性液晶化合物(A)係可列舉出例如:式(1)所表示之化合物,其中,前述式(1-1-A)中的Q1為-S-,且Y1為具備具有烯基結構之多環式芳香族雜環的芳香族基者。若具有烯基結構,因受到光氧化反應而使烯基部分被氧化,故使相位差值有增加(正向變化)之傾向。
另一方面,雖不必然限定為如此,惟當式(1)中之Ara所表示之芳香族基係由氮原子、硫原子、碳原子及氫原子所構成時,上述紫外線照射條件下的相位差值係有呈負向變化之傾向。因此,當式(1)中之Ara所表示之芳香族基係由氮原子、硫原子、碳原子及氫原子所構成之二價芳香族基時,該聚合性液晶化
合物多會成為上述紫外線照射條件下的相位差值呈負向變化之化合物。更具體而言,上述紫外線照射條件下的相位差值呈負向變化之聚合性液晶化合物(B)係可列舉出例如:式(1)所表示之化合物,其中,前述式(1-1-A)中的Q1為-S-,Y1為具備不具有烯基結構之多環式芳香族雜環的芳香族基,尤其是Y1為具備不具有烯基結構並含有2個雜原子之多環式芳香族雜環的芳香族基,特別是Y1為具備不具有烯基結構且為五員環與六員環之縮合環並且於五員環部分含有2個雜原子之多環式芳香族雜環的芳香族基。
當聚合性液晶組成物含有因紫外線照射而使△Re(450)呈正向變化之聚合性液晶化合物以及使△Re(450)呈負向變化之聚合性液晶化合物時,於照射紫外線時各聚合性液晶化合物中的光學特性變化被抵銷,可抑制在照射紫外線時作為聚合性液晶組成物之光學特性的變化,惟在本發明之光學膜中,可藉由鄰接於相位差層而配置之氣體阻隔層來抑制因在氧氣存在下的光暴露所引起之過氧化自由基的生成本身,並且即使僅含有上述△Re(450)呈正向變化之聚合性液晶化合物(A)以及△Re(450)呈負向變化之聚合性液晶化合物(B)中之任一者,亦可抑制相位差層中之相位差值的變化,而能夠提供耐久性優異之光學積層體。
於本發明中,形成相位差顯現層之聚合性液晶組成物中,聚合性液晶化合物可僅單獨使用1種或組合使用複數種。就聚合性液晶化合物(1)以外的聚合性化合物而言,可列舉出例如:於紫外線區域不具有光吸收且在上述紫外線照射條件下之相位差值不會有變化之聚合性液晶化合物。雖不必然限定為如此,惟其具體例可列舉出多種顯示正波長分散性之聚合性液晶化合物,可使用例如於液晶便覧(液晶便覽編集委員會編、丸善股份有限公司、平成12年10月30
日發行)的「3.8.6網絡(完全交聯型)」、「6.5.1液晶材料b.聚合性向列液晶材料」所記載之化合物中具有聚合性基之化合物等。此外,此等聚合性液晶化合物亦可使用市售的製品。
於本發明中,形成相位差顯現層之聚合性液晶組成物較佳係含有聚合性液晶化合物(1)。相對於聚合性液晶組成物所含有之聚合性液晶化合物的總量100質量份,其含量較佳為60質量份以上,尤佳為70質量份以上,更佳為80質量份以上,聚合性液晶組成物所含有之聚合性液晶化合物亦可全部為聚合性液晶化合物(1)。
聚合性液晶組成物中之聚合性液晶化合物的含量相對於聚合性液晶組成物的固形份100質量份,該含量可例如為70至99.5質量份,較佳為80至99質量份,尤佳為85至98質量份,更佳為90至95質量份。若聚合性液晶化合物的含量在上述範圍內,從所得到之相位差顯現層的配向性之觀點而言較為有利。並且,於本說明書中所謂聚合性液晶組成物的固形份,係意指從聚合性液晶組成物中排除有機溶劑等揮發性成分後之全部成分。
於本發明中,形成相位差顯現層之聚合性液晶組成物較佳係含有聚合起始劑。聚合起始劑係藉由賦予熱或光來生成反應活性因子而能夠使聚合性液晶等開始聚合反應之化合物。反應活性因子可列舉出例如自由基、陽離子或陰離子等活性因子。其中,從較容易控制反應進行之觀點而言,較佳為藉由光照射來產生自由基之光聚合起始劑。
就光聚合起始劑而言,可列舉出例如:安息香(Benzoin)化合物、二苯基酮(Benzophenone)化合物、苄基縮酮化合物、α-羥基酮化合物、α-胺基酮化合物、三嗪化合物、錪鹽及鋶鹽。具體而言可列舉出:Irgacure(註冊商標)907、
Irgacure 184、Irgacure 651、Irgacure 819、Irgacure 250、Irgacure 369、Irgacure 379、Irgacure 127、Irgacure 2959、Irgacure 754、Irgacure 379EG(以上為BASF JAPAN股份有限公司製)、Seikuol BZ、Seikuol Z、Seikuol BEE(以上為精工化學股份有限公司製)、Kayacure(Kayacure)BP100(日本化藥股份有限公司製)、Kayacure UVI-6992(Dow公司製)、Adeka Optomer SP-152、Adeka Optomer SP-170、Adeka Optomer N-1717、Adeka Optomer N-1919、Adeka Arcles NCI-831、Adeka Arcles NCI-930(以上為ADEKA股份有限公司製)、TAZ-A、TAZ-PP(以上為Nihon Siber Hegner公司製)及TAZ-104(Sanwa Chemical公司製)。
於本發明中,聚合性液晶組成物較佳係含有至少1種光聚合起始劑,尤佳係含有1種或2種光聚合起始劑。
由於可充分地活用從光源所發出之能量且生產性優異,所以光聚合起始劑的極大吸收波長較佳為300nm至400nm,尤佳為300nm至380nm,當中較佳為α-苯乙酮(α-Acetophenone)系聚合起始劑、肟(Oxime)系光聚合起始劑。
α-苯乙酮化合物可列舉出2-甲基-2-嗎啉基-1-(4-甲硫基苯基)丙烷-1-酮、2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-2-苄基丁烷-1-酮及2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-2-(4-甲基苯基甲基)丁烷-1-酮等,尤佳可列舉出2-甲基-2-嗎啉-1-(4-甲硫基苯基)丙烷-1-酮及2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-2-苄基丁烷-1-酮。α-苯乙酮化合物的市售品可列舉出例如Irgacure 369、379EG、907(以上為BASF JAPAN股份有限公司製)以及Seikuol BEE(精工化學公司製)等。
肟系光聚合起始劑係藉由照射光而生成甲基自由基。藉由此甲基自由基,而使所形成之液晶硬化層(相位差顯現層)的深部中之聚合性液晶化合物
的聚合可適當地進行。此外,從使所形成之液晶硬化層深部中的聚合反應更有效率地進行之觀點而言,較佳係使用能夠有效率地應用波長350nm以上的紫外線之光聚合起始劑。就能夠有效率地應用波長350nm以上的紫外線之光聚合起始劑而言,較佳為三嗪化合物或肟酯型咔唑化合物,從感度之觀點而言,尤佳為肟酯型咔唑化合物。肟酯型咔唑化合物可列舉出例如:1,2-辛烷二酮、1-[4-(苯基硫)-2-(O-苯甲醯基肟)]、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)等。肟酯型咔唑化合物的市售品可列舉出例如:Irgacure OXE-01、Irgacure OXE-02、Irgacure OXE-03(以上皆為BASF JAPAN股份有限公司製)、Adeka Optomer N-1919、Adeka Arcles NCI-831(以上皆為ADEKA股份有限公司製)等。
光聚合起始劑的添加量係相對於聚合性液晶化合物100質量份而通常為0.1質量份至30質量份,較佳為1質量份至20質量份,尤佳為1質量份至15質量份。若在上述範圍內,則聚合性基的反應可充分地進行並且聚合性液晶化合物的配向不易紊亂。
藉由調配聚合禁止劑,可控制聚合性液晶化合物的聚合反應。
就聚合禁止劑而言,可列舉出例如:對苯二酚(Hydroquinone)及具有烷醚等取代基之對苯二酚類;丁基鄰苯二酚(Butyl Catechol)等具有烷醚等取代基之鄰苯二酚類;五倍子酚(Pyrogallol)類、2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧基自由基等自由基捕集劑;硫酚類;β-萘胺類及β-萘酚類。為了在不使聚合性液晶化合物的配向產生紊亂之情形下而使聚合性液晶化合物聚合,聚合禁止劑的含量係相對於聚合性液晶化合物100質量份而通常為0.01至10質量份,較佳為0.1至5質量份,更佳為0.1至3質量份。
再者,藉由使用增感劑,可使光聚合起始劑達到高感度化。光增感劑可列舉出例如:氧雜蒽酮(Xanthone)、噻吨酮(Thioxanthone)等氧雜蒽酮類;蒽及具有烷醚等取代基之蒽類;吩噻嗪(Phenothiazine);紅螢烯(Rubrene)。光增感劑可列舉出例如:氧雜蒽酮、噻吨酮等氧雜蒽酮類;蒽及具有烷醚等取代基之蒽類;吩噻嗪;紅螢烯。光增感劑的含量係相對於聚合性液晶化合物100質量份而通常為0.01至10質量份,較佳為0.05至5質量份,更佳為0.1至3質量份。
再者,聚合性液晶組成物亦可含有調平劑。調平劑為具有調整聚合性液晶組成物的流動性而使塗佈其所得到之膜更為平坦之功能之添加劑,可列舉出例如:聚矽氧(silicone)系、聚丙烯酸酯系及全氟烷基系的調平劑。具體而言可列舉出例如:DC3PA、SH7PA、DC11PA、SH28PA、SH29PA、SH30PA、ST80PA、ST86PA、SH8400、SH8700、FZ2123(以上皆為Toray Dow Corning股份有限公司製);KP321、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341、X22-161A、KF6001(以上皆為信越化學工業股份有限公司製);TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF-4446、TSF4452、TSF4460(以上皆為Momentive Performance Materials Japan有限公司製);Fluorinert(註冊商標)FC-72、同系列之FC-40、FC-43、FC-3283(以上皆為Sumitomo 3M股份有限公司製);Megafac(註冊商標)R-08、同系列之R-30、R-90、F-410、F-411、F-443、F-445、F-470、F-477、F-479、F-482、F-483(以上皆為DIC股份有限公司製);Eftop(商品名稱)EF301、同系列之EF303、EF351、EF352(以上皆為Mitsubishi Materials Electronic Chemicals股份有限公司製);Surflon(註冊商標)S-381、同系列之S-382、S-383、S-393、SC-101、SC-105、KH-40、SA-100(以上皆為AGC Seimi Chemical股份有限公司製);商品名稱E1830、E5844(Daikin Fine Chemical研究所股份有限公司
製);BM-1000、BM-1100、BYK-352、BYK-353及BYK-361N(皆為商品名稱,BM Chemie公司製)等。其中,較佳為聚丙烯酸酯系調平劑及全氟烷基系調平劑。
聚合性液晶組成物中之調平劑的含量係相對於聚合性液晶化合物100質量份而較佳為0.01至5質量份,更佳為0.05至3質量份。調平劑的含量在上述範圍內時,容易使聚合性液晶化合物呈水平配向,並且所得到之相位差顯現層有變得更平滑之傾向故較佳。聚合性液晶組成物亦可含有2種以上的調平劑。
於本發明的一樣態中,相位差顯現層係具有下述式(I)、(II)及(III)所表示之光學特性。該相位差顯現層,通常係使聚合性液晶化合物以相對於該相位差顯現層的平面呈配向為水平方向之狀態進行硬化而成之硬化物。
Re(450)/Re(550)≦1.00 (I)
1.00≦Re(650)/Re(550) (II)
100nm≦Re(550)≦180nm (III)
式中,Re(λ)係表示相位差顯現層的於波長λ nm之面內相位差值,Re=(nx(λ)-ny(λ))×d(d係表示相位差顯現層的厚度;nx係表示在相位差顯現層所形成之折射率橢圓體中,在與相位差顯現層的平面呈平行之方向之於波長λ nm的主折射率;ny係表示在相位差顯現層所形成之折射率橢圓體中,在與相位差顯現層的平面呈平行且與前述nx的方向呈正交之方向之於波長λ nm的折射率)。
當相位差顯現層滿足式(I)及(II)時,該相位差顯現層係顯示在短波長的面內相位差值小於在長波長的面內相位差值之所謂反波長分散性。從提升反波長分散性且更加提升相位差層的光學特性之觀點而言,Re(450)/Re(550)較
佳為0.70以上,尤佳為0.78以上,此外,較佳為0.92以下,尤佳為0.90以下,更佳為0.88以下,特佳為0.87以下,特別佳為0.86以下。此外,Re(650)/Re(550)較佳為1.0以上,尤佳為1.01以上,更佳為1.02以上。
上述面內相位差值係能夠藉由相位差顯現層的厚度d來調整。由於面內相位差值係根據上述式Re(λ)=(nx(λ)-ny(λ))×d決定,故為了得到期望的面內相位差值(Re(λ):於波長λ(nm)時之相位差顯現層的面內相位差值),調整3維折射率與膜厚d即可。
此外,當相位差顯現層滿足式(III)時,在將包含該相位差顯現層之光學積層體(橢圓偏光板)適用在有機EL顯示裝置之情形下,正面反射色相的提升效果(抑制著色之效果)優異。面內相位差值的尤佳範圍為120nm≦Re(550)≦170nm,更佳範圍為130nm≦Re(550)≦150nm。
於本發明中,相位差層可藉由包含例如下列步驟之方法來製造:
將聚合性液晶組成物的塗膜形成於支撐基材或配向膜上,使該塗膜乾燥並且使該聚合性液晶組成物中的聚合性液晶化合物配向之步驟;以及
在保持配向狀態下直接使聚合性液晶化合物聚合,而形成作為液晶硬化層之相位差顯現層之步驟。
聚合性液晶組成物的塗膜係可藉由將聚合性液晶組成物塗佈於支撐基材上或後述配向膜上等而形成。聚合性液晶組成物的黏度較佳係以容易塗佈之方式調整為例如10mPa‧s以下,更佳約為0.1至7mPa‧s。聚合性液晶組成物的黏度能夠藉由溶劑的含量來調整。
就溶劑而言,較佳為可溶解聚合性液晶化合物之溶劑,此外,較佳為相對於聚合性液晶化合物的聚合反應呈惰性之溶劑。
就溶劑而言,可列舉出例如:水、甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇、丙二醇、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚及丙二醇單甲醚等醇溶劑;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇甲醚乙酸酯、γ-丁內酯、丙二醇甲醚乙酸酯及乳酸乙酯等酯溶劑;丙酮、甲基乙基酮、環戊酮、環己酮、2-庚酮及甲基異丁基酮等酮溶劑;戊烷、己烷及庚烷等脂肪族烴溶劑;甲苯及二甲苯等芳香族烴溶劑;乙腈等腈溶劑;四氫呋喃及二甲氧基乙烷等醚溶劑;三氯甲烷及氯苯等含氯溶劑;二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮(N-methyl-2-Pyrrolidone)、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮(1,3-dimethyl-2-imidazolidinone)等醯胺系溶劑等。此等溶劑可僅使用1種或組合2種以上而使用。其中,較佳為醇溶劑、酯溶劑、酮溶劑、含氯溶劑、醯胺系溶劑及芳香族烴溶劑。
聚合性液晶組成物100質量份中所佔有之溶劑含量較佳為50至98質量份,尤佳為70至95質量份。因此,聚合性液晶組成物中的固形份濃度較佳為2至50質量%,尤佳為5至30%,更佳為5至15%。聚合性液晶組成物的固形份在上述上限值以下時,由於聚合性液晶組成物的黏度降低,故塗佈其所得到之相位差顯現層的厚度變得大致均一,而有不易產生不均之傾向。此外,固形份在上述下限值以上時,相位差層不會變得過薄,而有賦予液晶面板的光學補償所需之雙折射率之傾向。上述固形份可考量所欲製造之相位差顯現層的厚度來適當地決定。
就支撐基材而言,可列舉出例如玻璃基材及膜基材,從加工性之觀點而言,較佳為膜基材。構成膜基材之樹脂可列舉出例如:聚乙烯、聚丙烯、降莰烯系聚合物等聚烯烴;環狀烯烴系樹脂;聚乙烯醇;聚對酞酸乙二酯;聚甲基丙烯酸酯;聚丙烯酸酯;纖維素三乙酸酯、纖維素二乙酸酯及纖維素乙酸酯丙
酸酯等纖維素酯;聚萘二甲酸乙二酯;聚碳酸酯;聚碸;聚醚碸;聚醚酮;聚苯硫醚及聚伸苯醚等塑膠。
支撐基材亦可使用市售的製品。市售的纖維素酯基材可列舉出例如:“Fujitac膜”(Fujifilm股份有限公司製);“KC8UX2M”、“KC8UY”及“KC4UY”(以上皆為Konica Minolta Opto股份有限公司製)等。
市售的環狀烯烴系樹脂可列舉出例如:“Topas”(註冊商標)(Ticona公司(德國)製)、“Arton”(註冊商標)(JSR股份有限公司製)、“ZEONOR”(註冊商標)、“ZEONEX”(註冊商標)(以上皆為Zeon Japan股份有限公司製)及“Apel”(註冊商標)(三井化學股份有限公司製)。能夠藉由溶劑澆鑄法、熔融擠壓法等公知的手段將如此之環狀烯烴系樹脂予以製膜而形成為基材。亦可使用市售的環狀烯烴系樹脂基材。市售的環狀烯烴系樹脂基材可列舉出例如:“Essina”(註冊商標)、“SCA40”(註冊商標)(以上皆為積水化學工業股份有限公司製)、“ZEONOR膜”(註冊商標)(Optes股份有限公司製)及“Arton膜”(註冊商標)(JSR股份有限公司製)。
從可進行實用性處理之程度之質量的觀點而言,基材的厚度係以薄為較佳,惟太薄時會導致強度降低而有使加工性惡化之傾向。基材的厚度通常為5μm至300μm,較佳為20μm至200μm。此外,藉由將基材剝離並僅轉印相位差層,可得到更進一步的薄膜化之效果。
就將聚合性液晶組成物塗佈於基材等之方法而言,可列舉出例如:旋轉塗佈法、擠壓法、凹版塗佈法、壓模塗佈法、棒塗佈法、濕膜塗佈法等塗佈法;柔版印刷法等印刷法等公知的方法。
其次,藉由乾燥等來去除溶劑而形成乾燥塗膜。乾燥方法可列舉出例如自然乾燥法、通風乾燥法、加熱乾燥及減壓乾燥法等。此時,藉由將由聚合性液晶組成物所得到之塗膜予以加熱,能夠從塗膜中乾燥去除溶劑,並能夠使聚合性液晶化合物相對於塗膜平面而配向於期望的方向(例如水平方向)。塗膜的加熱溫度可考量所使用之聚合性液晶化合物及形成塗膜之基材等之材質等來適當地決定,為了使聚合性液晶化合物進行相轉移至液晶相狀態,通常必須為液晶相轉移溫度以上的溫度。為了一邊去除聚合性液晶組成物中所含有之溶劑且一邊使聚合性液晶化合物成為期望的配向狀態,例如可加熱至大約前述聚合性液晶組成物所含有之聚合性液晶化合物的液晶相轉移溫度(層列相轉移溫度或向列相轉移溫度)以上的溫度為止。
再者,液晶相轉移溫度能夠使用例如具備溫度調節台之偏光顯微鏡、或示差掃描熱析儀(DSC:Differential Scanning Calorimeter)、熱重示差熱析儀(TG-DTA:Thermogravimetric-Differential Thermal Analysis)等進行測定。此外,當組合使用2種以上聚合性液晶化合物時,上述相轉移溫度係意指:將構成聚合性液晶組成物之全部聚合性液晶化合物以與聚合性液晶組成物中的組成相同之比率進行混合,使用該經混合後之聚合性液晶化合物的混合物,以與使用1種聚合性液晶化合物時相同之方式進行測定之溫度。此外,一般而言,已知聚合性液晶組成物中之聚合性液晶化合物的液晶相轉移溫度亦有低於作為聚合性液晶化合物單體的液晶相轉移溫度之情形。
加熱時間可因應加熱溫度、所使用之聚合性液晶化合物的種類、溶劑的種類或其沸點及其量等來適當地決定,通常為15秒至10分鐘,較佳為0.5至5分鐘。
「從塗膜除去溶劑」係可與「加熱至聚合性液晶化合物之液晶相轉移溫度以上」同時進行或是另外進行,惟從生產性提升之觀點而言,較佳係同時進行。在進行「加熱至聚合性液晶化合物進行液晶相轉移溫度以上」前,可設置預乾燥步驟,該預乾燥步驟係在不會使由聚合性液晶組成物所得到之塗膜中所含有之聚合性液晶化合物進行聚合之條件下用以適度地去除塗膜中的溶劑之步驟。就該預乾燥步驟中的乾燥方法而言,可列舉出例如自然乾燥法、通風乾燥法、加熱乾燥及減壓乾燥法等,該乾燥步驟中的乾燥溫度(加熱溫度)可因應所使用之聚合性液晶化合物的種類、溶劑的種類或其沸點及其量等來適當地決定。
其次,在所得到之乾燥塗膜中,藉由在保持聚合性液晶化合物的配向狀態下直接使聚合性液晶化合物進行聚合,而形成相位差顯現層,其為以所期望的配向狀態存在之聚合性液晶化合物的聚合物。聚合方法通常係使用光聚合法。於光聚合中,關於照射至乾燥塗膜之光,係可配合該乾燥塗膜所含有之光聚合起始劑的種類、聚合性液晶化合物的種類(尤其是該聚合性液晶化合物所具有之聚合性基的種類)及其量來適當地選擇。其具體例可列舉出例如選自由可見光、紫外線、紅外線、X射線、α射線、β射線及γ射線所組成之1種以上的光或活性電子射線。其中,就容易控制聚合反應的進行之觀點、或就可利用該領域中廣泛使用之光聚合裝置之觀點而言,較佳為紫外線,並且,較佳係以能藉由紫外線來進行光聚合之方式預先選擇聚合性液晶組成物中所含有之聚合性液晶化合物及光聚合起始劑的種類。
此外,於聚合時,亦可藉由一邊以適當的冷卻手段來冷卻乾燥塗膜且一邊進行光照射,而控制聚合溫度。若藉由採用此冷卻手段以更低溫來實施聚合性液晶化合物的聚合,則即使基材採用耐熱性較低者,亦能夠適當地形成相
位差顯現層。此外,亦可在不會發生因光照射時的熱所造成之不良情況(因基材的熱所造成之變形等)之範圍內提高聚合溫度,以促進聚合反應。於光聚合時,亦能夠藉由進行遮蔽或顯影等而得到經圖案化之硬化膜。
就前述活性能量線的光源而言,可列舉出例如與先前在氣體阻隔層形成用硬化性組成物的硬化時所能夠使用之活性能量線的光源所例示者相同者。紫外線照射強度通常為10至3,000mW/cm2。紫外線照射強度較佳為對於光聚合起始劑的活化為有效之波長區域內的強度。光的照射時間通常為0.1秒至10分鐘,較佳為0.1秒至5分鐘,尤佳為0.1秒至3分鐘,更佳為0.1秒至1分鐘。以如此之紫外線照射強度照射1次或複數次時,其積算光量為10至3,000mJ/cm2,較佳為50至2,000mJ/cm2,尤佳為100至1,000mJ/cm2。
相位差顯現層的厚度能夠因應光學積層體的用途、所適用之顯示裝置等來適當地選擇,較佳為0.1至10μm,尤佳為0.2至5μm,更佳為0.2至3μm。
聚合性液晶組成物的塗膜亦可形成於配向膜上。配向膜係使聚合性液晶化合物在期望的方向進行液晶配向,且具有配向限制力。例如,在從聚合性液晶組成物來製作滿足上述式(I)至(III)之相位差顯現層時,較佳係使用具有使聚合性液晶化合物在水平方向配向之配向限制力之水平配向膜。配向限制力可藉由配向膜的種類、表面狀態或磨刷(rubbing)條件等而任意地進行調整,當配向膜係由光配向性聚合物所形成時,可藉由偏光照射條件等而任意地進行調整。
就配向膜而言,較佳係具有不會因聚合性液晶組成物的塗佈等而溶解之耐溶劑性,此外,在由於為了進行溶劑的去除或聚合性液晶化合物的配向,以具有加熱處理中的耐熱性者較佳。配向膜可列舉出例如含有配向性聚合物
之配向膜、光配向膜以及在表面具有凹凸圖案或複數個溝槽之溝槽(groove)配向膜、在配向方向經拉伸之拉伸膜等,從配向角的精度及品質之觀點而言,較佳為光配向膜。
就配向性聚合物而言,可列舉出例如:分子內具有醯胺鍵之聚醯胺或明膠類、分子內具有醯亞胺鍵之聚醯亞胺及屬於其水解物之聚醯胺酸、聚乙烯醇、經烷基改質之聚乙烯醇、聚丙烯醯胺、聚噁唑、聚乙烯亞胺、聚苯乙烯、聚乙烯吡咯啶酮、聚丙烯酸及聚丙烯酸酯類。其中,較佳為聚乙烯醇。配向性聚合物可單獨使用或組合2種以上使用。
含有配向性聚合物之配向膜,通常係藉由將於溶劑中溶解有配向性聚合物之組成物(以下有時稱為「配向性聚合物組成物」)塗佈於基材並去除溶劑,或是將配向性聚合物組成物塗佈於基材並去除溶劑然後進行磨刷(磨刷法)而得到。溶劑可列舉出與先前在聚合性液晶組成物中所能夠使用之溶劑所例示者相同者。
配向性聚合物組成物中之配向性聚合物的濃度,只要是能使配向性聚合物材料完全溶解於溶劑之範圍即可,相對於溶液係以固形份換算計而較佳為0.1至20%,更佳為0.1至10%左右。
配向性聚合物組成物亦可直接使用市售的配向膜材料。市售的配向膜材料可列舉出例如:Sunever(註冊商標、日產化學工業股份有限公司製)、Optomer(註冊商標、JSR股份有限公司製)等。
就將配向性聚合物組成物塗佈於基材之方法而言,可列舉出與先前在將聚合性液晶組成物塗佈於支撐基材之方法所例示者相同者。
就去除配向性聚合物組成物所含有之溶劑之方法而言,可列舉出例如:自然乾燥法、通風乾燥法、加熱乾燥及減壓乾燥法等。
為了將配向限制力賦予至配向膜,能夠視需要進行磨刷處理(磨刷法)。就藉由磨刷法來賦予配向限制力之方法而言,可列舉出例如:使將配向性聚合物組成物塗佈於基材並進行回火後形成於基材表面之配向性聚合物的膜,與捲繞有磨刷布並旋轉之磨刷輥接觸之方法。進行磨刷處理時,若進行遮蔽,則亦可將配向方向相異之複數個區域(圖案)形成於配向膜。
光配向膜通常是將含有具有光反應性基之聚合物或單體與溶劑之組成物(以下亦稱為「光配向膜形成用組成物」)塗佈於基材,並在去除溶劑後經由照射偏光(較佳為偏光UV)而得到。光配向膜係可藉由選擇所照射之偏光的偏光方向來任意地控制配向限制力的方向,故針對此點而言亦為有利。
所謂光反應性基,係意指藉由照射光來產生液晶配向能之基。具體而言,可列舉出參與藉由光照射所產生之分子的配向激發或異性化反應、二聚化反應、光交聯反應或光分解反應等成為液晶配向能的起源之光反應之基。其中,參與二聚化反應或光交聯反應之基係因配向性優異而為較佳。就光反應性基而言,較佳係具有不飽和鍵之基,更佳係具有雙鍵之基,特佳係具有選自由碳-碳雙鍵(C=C鍵)、碳-氮雙鍵(C=N鍵)、氮-氮雙鍵(N=N鍵)及碳-氧氣雙鍵(C=O鍵)所組成之群組的至少1種之基。
就具有C=C鍵之光反應性基而言,可列舉出例如:乙烯基、多烯基、茋(Stilbene)基、茋唑(Stilbazole)基、茋唑鹽(Stilbazolium)基、查酮(Chalcone)基及桂皮醯基(Cinnamoyl)等。
就具有C=N鍵之光反應性基而言,可列舉出例如芳香族希夫鹼(Aromatic Schiff Base)基、具有芳香族腙(Aromatic Hydrazone)等結構之基。就具有N=N鍵之光反應性基而言,可列舉出例如偶氮苯基、偶氮萘基、芳香族雜環偶氮基、雙偶氮基、甲臘(Formazan)基及具有偶氮氧苯結構之基等。就具有C=O鍵之光反應性基而言,可列舉出例如二苯基酮基、香豆素(Cumarin)基、蒽醌(Anthraquinone)基及順丁烯二醯亞胺基等。此等基亦可具有烷基、烷氧基、芳基、烯丙氧基、氰基、烷氧羰基、羥基、磺酸基、鹵化烷基等取代基。
其中,較佳為參與光二聚化反應之光反應性基,就使光配向所需之偏光照射量較少且易於得到熱穩定性及經時穩定性優異之光配向膜之觀點而言,較佳為桂皮醯基及查酮基。具有光反應性基之聚合物,特佳係具有該聚合物側鏈的末端部成為桂皮酸結構之桂皮醯基。
藉由將光配向膜形成用組成物塗佈於基材上,能夠在基材上形成光配向激發層。該組成物所含有之溶劑可列舉出與先前所例示之聚合性液晶組成物所能夠使用之溶劑為相同的溶劑,可因應具有光反應性基之聚合物或單體的溶解性來適當地選擇。
光配向膜形成用組成物中之具有光反應性基之聚合物或單體的含量,可因應聚合物或單體的種類或成為目的之光配向膜的厚度來適當地調節,相對於光配向膜形成用組成物的質量,較佳係設定為至少0.2質量%,尤佳為在0.3至10質量%的範圍。在不顯著地損及光配向膜的特性之範圍內,光配向膜形成用組成物可含有聚乙烯醇或聚醯亞胺等高分子材料或光增感劑。
就將光配向膜形成用組成物塗佈於基材之方法而言,可列舉出與將配向性聚合物組成物塗佈於基材之方法為相同的方法。從塗佈後之光配向膜
形成用組成物中去除溶劑之方法,係可列舉出例如自然乾燥法、通風乾燥法、加熱乾燥及減壓乾燥法等。
在照射偏光時,對於從塗佈於基材上之光配向膜形成用組成物中去除溶劑後而成者,可以直接照射偏光UV之形式、或是以從基材側照射偏光並使偏光穿透而進行照射之形式。此外,該偏光特佳係實質上為平行光。所照射之偏光的波長,可為具有光反應性基之聚合物或單體的光反應性基能夠吸收光能量之波長區域者。具體而言,特佳為波長250至400nm之範圍的UV(紫外線)。就該偏光照射所使用之光源而言,可列舉出例如氙燈、高壓汞燈、超高壓汞燈、金屬鹵化物燈、KrF、ArF等紫外線雷射等,尤佳為高壓汞燈、超高壓汞燈及金屬鹵化物燈。此等中,由於高壓汞燈、超高壓汞燈及金屬鹵化物燈係於波長313nm之紫外線的發光強度大,故為較佳。藉由使來自前述光源的光通過適當的偏光片而照射,而能夠照射偏光UV。該偏光片可使用偏光濾光片或Glan-Thompson、Glan-Taylor等偏光稜鏡或是線柵型式的偏光片。
再者,於進行磨刷或偏光照射時,若進行遮蔽,則亦可形成液晶配向的方向相異之複數個區域(圖案)。
溝槽(groove)配向膜係在膜表面具有凹凸圖案或複數個溝槽(槽)之膜。在將聚合性液晶化合物塗佈於具有等間隔地排列之複數個直線狀溝槽之膜時,液晶分子係在沿著該溝槽之方向配向。
就得到溝槽配向膜之方法而言,可列舉出例如:隔著具有圖案形狀的狹縫之曝光用遮罩使感光性聚醯亞胺膜表面曝光後,進行顯影及淋洗處理以形成凹凸圖案之方法;將硬化前之UV硬化樹脂的層形成於表面具有溝槽之板狀原盤,然後將所形成之樹脂層移往基材並進行硬化之方法;以及對於在基材
上所形成之硬化前的UV硬化樹脂膜,將具有複數個溝槽之輥狀原盤予以壓抵而形成凹凸,然後進行硬化之方法等。
配向膜(含有配向性聚合物之配向膜或光配向膜)的厚度通常為10至10000nm的範圍,較佳為10至1000nm的範圍,尤佳為10至500nm以下,更佳為10至300nm,特佳為50至250nm的範圍。
於本說明書中,所謂光學積層體,係意指包含發揮光學性功能之層(例如發揮用以提升圖像的觀看容易度的功能之層)而構成,並且可組裝於有機EL顯示裝置等圖像顯示裝置中之具有各種光學特性之積層體。本發明之光學積層體,只要是包含相位差層以及鄰接於該相位差層之氣體阻隔層者即可,可為僅由相位差層及氣體阻隔層所構成者,亦可為除了包含相位差層及氣體阻隔層之外也包含偏光片層等其他層者。此外,本發明之光學積層體亦可為包含在組裝於圖像顯示裝置等時可剝離之基材層等而構成者。
本發明之光學積層體中,除了包含相位差層及氣體阻隔層之外亦包含偏光片層時,該光學積層體可發揮作為橢圓偏光板的功能。
偏光片層為至少包含直線偏光片之具有偏光功能之層,亦可更包含貼合於直線偏光片的至少一面之熱塑性樹脂膜等。所謂直線偏光片,係意指具有「在使無偏光的光入射時,使具有與吸收軸正交之振動面之直線偏光穿透的性質」之光學元件。
直線偏光片係可為例如使聚乙烯醇系樹脂膜配向並吸附配向碘等雙色性色素者。直線偏光片可為在單層的聚乙烯醇系樹脂膜(聚乙烯醇樹脂膜所含有之聚乙烯醇分子經配向者)上吸附配向有雙色性色素者,亦可為在基材膜上設置吸附配向有雙色性色素之聚乙烯醇系樹脂層之兩層以上的積層膜。
此直線偏光片可藉由例如包含下列步驟之方法等該領域中公知的方法來製造:將聚乙烯醇系樹脂膜單軸拉伸之步驟、以雙色性色素將聚乙烯醇系樹脂膜染色而使該雙色性色素吸附之步驟、以硼酸水溶液來處理該吸附有雙色性色素之聚乙烯醇系樹脂膜之步驟、以及在以硼酸水溶液處理後進行水洗之步驟。
於單層的聚乙烯醇樹脂膜吸附配向有雙色性色素而成之直線偏光片的厚度,較佳為20μm以下,尤佳為15μm以下,更佳為10μm以下。
當偏光片層係由直線偏光片與於其至少一面積層有熱塑性樹脂膜等之結構所構成時,直線偏光片與熱塑性樹脂膜可藉由接著劑等來貼合。熱塑性樹脂膜較佳係可使用與「可用於形成相位差層之支撐基材」所例示之樹脂膜相同的膜。
當本發明之光學積層體包含偏光片層時,偏光片層與氣體阻隔層及/或相位差層,較佳係以使相位差顯現層的慢軸(光軸)與偏光片層的吸收軸所形成之角度成為45±5°之方式而積層。
如圖4所示,於本發明的一樣態中,相位差層1與偏光片層7僅隔著鄰接於相位差層1之氣體阻隔層2而積層。亦即,於該樣態中,鄰接於前述相位差層之氣體阻隔層與偏光片層之間,並不存在用以貼合此等層之黏接著劑層。黏接著劑層,尤其是黏著劑層,係多為氣體狀的氧氣或水分容易侵入者,當在相位差層的附近存在有黏著劑層時,氧氣或水分容易擴散至相位差層內。當相位差層與偏光片層僅隔著氣體阻隔層而積層時,可降低侵入至光學積層體內之氧氣或水分的量,並得到由氣體阻隔層所帶來之氧氣及/或水分的擴散抑制效果,因此,可令人期待對於光學積層體賦予更高的耐久性。
於本發明的其他一樣態中,偏光片層與氣體阻隔層及/或相位差層係例如能夠隔著黏接著劑層等而積層。用以貼合偏光片層與氣體阻隔層及/或相位差層之黏接著劑層,較佳係由黏著劑所形成。就黏著劑而言,只要為可發揮用以貼合氣體阻隔層或偏光片層等各層之層的功能者即可,能夠使用公知的黏著劑組成物。
例如,黏著劑組成物可列舉出例如以(甲基)丙烯酸系、橡膠系、胺甲酸乙酯(urethane)系、酯系、聚矽氧系、聚乙烯醚系般之樹脂為主成分之黏著劑組成物。其中,以透明性、耐候性、耐熱性等優異之(甲基)丙烯酸系樹脂為基礎聚合物之黏著劑組成物係較佳。
就使用於黏著劑組成物之(甲基)丙烯酸系樹脂(基礎聚合物)而言,較佳係使用例如以如(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等(甲基)丙烯酸酯的1種或2種以上作為單體之聚合物或共聚物。基礎聚合物較佳係使極性單體共聚合者。就極性單體而言,可列舉出例如如(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基胺乙酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等具有羧基、羥基、醯胺基、胺基、環氧基等之單體。
含有此種共聚物之黏著劑係黏著性優異,且即使在貼合於被轉印體後移除時於被轉印體亦不易產生殘膠等,可較容易移除,故為較佳。
黏著劑組成物可僅含有上述基礎聚合物,亦可含有交聯劑。就交聯劑而言,可例示出例如:會與羧基形成羧酸金屬鹽之2價以上的金屬離子;會與羧基形成醯胺鍵之多胺化合物;會與羧基形成酯鍵之聚環氧化合物或多元醇;會與羧基形成醯胺鍵之聚異氰酸酯化合物。
黏著劑組成物亦可視需要含有溶劑,溶劑可列舉出作為可使用在聚合性液晶組成物等之溶劑所例示的溶劑。
黏著劑層的厚度可因應光學積層體的層構成等而適當地決定。於本發明之光學積層體中,由於具有鄰接於相位差層之氣體阻隔層,故即使氧氣或水分從黏著劑層侵入至光學積層體內時,抑制相位差層中之相位差值變化之效果亦優異。因此,即使氧氣或水分容易侵入之黏著劑層的厚度為較大時,亦可提供耐久性優異之光學積層體。所以,本發明之光學積層體中之黏著劑層的厚度可為例如1μm以上100μm以下。從光學積層體的薄型化之觀點而言,較佳為25μm以下,尤佳為20μm以下,更佳為15μm以下。於本發明之光學積層體中含有複數層黏著劑層時,較佳係至少鄰接或接近於相位差層及/或氣體阻隔層而設置之黏著劑層的厚度為在上述範圍內,尤佳係本發明之光學積層體所包含之全部黏著劑層的厚度為在上述範圍內。
如圖5所示,於本發明的一樣態中,本發明之光學積層體係包含前面板。於圖5中,前面板8係隔著接著劑層9而與偏光片層7貼合。
前面板可為例如熱塑性樹脂膜。就構成熱塑性樹脂膜之樹脂而言,可列舉出例如由下列者所構成之樹脂膜:聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴系樹脂;降莰烯系聚合物等環狀聚烯烴系樹脂;聚對酞酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系樹脂;聚(甲基)丙烯酸甲酯等(甲基)丙烯酸系樹脂;纖維素三乙酸酯、纖維素二乙酸酯及纖維素乙酸酯丙酸酯等纖維素酯系樹脂;聚乙烯醇及聚乙酸乙烯酯等乙烯醇系樹脂;聚碳酸酯系樹脂;聚苯乙烯系樹脂;聚芳酯系樹脂;聚碸系樹脂;聚醚碸系樹脂;聚醯胺系樹脂;聚醯亞胺系樹脂;聚醚酮系樹脂;聚苯硫醚系樹脂;聚伸苯醚系樹脂及此等之混合物、共聚合物等。上述樹脂中,較佳係使用環狀聚烯
烴系樹脂、聚酯系樹脂、纖維素酯系樹脂及(甲基)丙烯酸系樹脂中之任一種或此等之混合物。熱塑性樹脂膜可為1種或混合2種以上的上述樹脂材料而成之單層或是具有2層以上之多層結構。當具有多層結構時,構成各層之樹脂可互為相同或不同。
於熱塑性樹脂膜中,除了樹脂材料之外,亦可添加任意的添加劑。
添加劑例如可列舉出:紫外線吸收劑、抗氧化劑、滑劑、塑化劑、脫模劑、防著色劑、阻燃劑、中核劑、抗靜電劑、顏料及著色劑等。
從光學積層體的薄型化及可撓性之觀點以及光學積層體的耐久性之觀點而言,用來作為前面板之熱塑性樹脂膜的厚度較佳為2μm以上300μm以下,尤佳為5μm以上200μm以下,更佳為5μm以上100μm以下,特佳為5μm以上50μm以下,特別佳為5μm以上30μm以下。
用以將前面板與偏光片層等貼合之接著劑層,較佳係由接著劑所形成者,特佳是由水系接著劑所形成者。就水系接著劑而言,只要是可發揮將前面板接著保持於偏光片層等的層之功能者即可,可使用公知的水系接著劑組成物。
例如,水系接著劑組成物為以水溶性樹脂或水分散性樹脂作為主成分而成之接著劑。就水溶性樹脂或水分散性樹脂而言,可列舉出例如:(甲基)丙烯酸系樹脂;聚乙烯醇系樹脂;聚乙烯縮醛系樹脂;乙烯-乙烯醇共聚物系樹脂;聚乙烯吡咯啶酮系樹脂;聚醯胺胺系樹脂;環氧系樹脂;三聚氰胺系樹脂;脲系樹脂;聚醯胺系樹脂;聚酯系樹脂;聚胺甲酸乙酯系樹脂;甲基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素等纖維素系樹脂;海藻酸鈉、澱粉等多醣類等。此等當中,較佳為
(甲基)丙烯酸系樹脂、聚乙烯醇系樹脂或聚乙烯縮醛系樹脂等含羥基樹脂,尤佳為聚乙烯醇系樹脂。
水系接著劑組成物中之水溶性樹脂或水分散性樹脂的含量,可因應所使用之樹脂的種類等適當地決定,相對於水100質量份,該含量通常為1至10質量份,較佳為1至5質量份。
由水系接著劑組成物所形成之接著劑層的厚度通常為0.02至5μm,較佳為0.05至2μm,更佳為0.1至1μm。由乾燥固化型接著劑所形成之黏接著劑層過厚時,容易變得外觀不良。
本發明係能夠提供一種包含本發明之光學積層體之顯示裝置作為實施型態之一。於本說明書中,所謂顯示裝置,係意指具有顯示機構之裝置,並且包含發光元件或發光裝置作為發光源。顯示裝置可列舉出例如:液晶顯示裝置、有機電致發光(EL:Electroluminescence)顯示裝置、無機電致發光(EL)顯示裝置、觸控面板顯示裝置、電子發射顯示裝置(電場發射顯示裝置(FED等)、表面電場發射顯示裝置(SED)、電子紙(使用電子油墨或電泳元件之顯示裝置)、電漿顯示裝置、投射型顯示裝置(具有光柵式光閥(GLV:Grating Light Valve)之顯示裝置、數位微鏡元件(DMD:Digital Micromirror Device)之顯示裝置等)及壓電陶瓷顯示器等。液晶顯示裝置亦包含穿透型液晶顯示裝置、半穿透型液晶顯示裝置、反射型液晶顯示裝置、直視型液晶顯示裝置及投射型液晶顯示裝置等之任一種。此等顯示裝置可為顯示2維圖像之顯示裝置,亦可為顯示3維圖像之立體顯示裝置。
[實施例]
下列係藉由實施例來進一步詳細地說明本發明。實施例中的「%」及「份」在未特別言明時係指質量%及質量份。
1.光學積層體的製作
(1)包含偏光片層之積層體1的製作
使用下列構件製作第一積層體。
〈前面板〉
前面板係使用經施行皂化處理後之25μm厚的纖維素三乙酸酯系樹脂膜(Konica Minolta股份有限公司製、「KC2UA」)。
〈脫模用基材〉
脫模用基材A係使用未施行皂化處理之40μm厚的纖維素三乙酸酯系樹脂膜(Konica Minolta股份有限公司製、「KC4UY」)。
脫模用基材B係使用未施行皂化處理之25μm厚的纖維素三乙酸酯系樹脂膜(Konica Minolta股份有限公司製、「KC2UA」)。
脫模用基材C係使用未施行電暈處理之50μm厚的環烯烴系樹脂膜(Zeon Japan股份有限公司製、「ZF-14-50」)。
脫模用基材D係使用未施行電暈處理之23μm厚的環烯烴系樹脂膜(Zeon Japan股份有限公司製、「ZF-14-23」)。
〈水系接著劑層〉
在常溫下以質量比1:1混合下述組成液A與組成液B,攪拌30分鐘而調製水系接著劑層形成用組成物。
組成液A:將皂化度為99.2莫耳%之經乙醯乙醯基改質之聚乙烯醇系樹脂(Mitsubishi Chemical股份有限公司製、「Gohsenol Z200」)溶解於水(蒸餾水),調
製固形份8質量%的PVA水溶液。以質量比成為3.0:0.7之方式混合所調製之8質量%PVA溶液與乙二醛40%水溶液,然後以使全固形份相對於水100份而成為3份之方式進行調整,製作組成液A。
組成液B:將皂化度為99.2莫耳%之經乙醯乙醯基改質之聚乙烯醇系樹脂(Mitsubishi Chemical股份有限公司製、「Gohsenol Z200」)溶解於水(蒸餾水),調製固形份8質量%的PVA水溶液。以質量比成為3.0:0.09之方式混合所調製之8質量%PVA溶液與氯化鋅,然後以使全固形份相對於水100份而成為3份之方式進行調整,製作組成液B。
〈偏光片層〉
準備使碘吸附配向於聚乙烯醇系樹脂膜而成之屬於單軸拉伸膜的直線偏光片(厚度:8μm),以作為偏光片層。
第一積層體的製作
於偏光片層的一面隔著水系接著劑層形成用組成物而積層前面板,並且於偏光片層的另一面隔著純水而積層脫模用基材A,在通過一對貼合輥間後,以85℃乾燥3分鐘,而得到具有前面板/水系接著劑層/偏光片層/脫模用基材A的層構成之積層體1。於偏光片層與脫模用基材A之間並未中介存在有接著劑,脫模用基材A係以可剝離之方式積層於偏光片層。藉由剝離前述積層體1的脫模用基材A,得到具有前面板/水系接著劑層/偏光片層的層構成之第一積層體。
(2)包含相位差層之積層體的製作
〈相位差層〉
相位差層係由以可剝離之方式形成於下述相位差層基材上之下述光配向膜與相位差顯現層所構成。
(i)光配向膜形成用組成物的調製
混合下述結構的光配向性材料5份(重量平均分子量:30000)與環戊酮(溶劑)95份。將所得到之混合物於80℃攪拌1小時而得到光配向膜形成用組成物。
(ii)相位差顯現層形成用組成物的調製
為了形成相位差顯現層,使用下述聚合性液晶化合物α與聚合性液晶化合物β。聚合性液晶化合物α係依據日本特開2010-31223號公報所記載之方法來製造。此外,聚合性液晶化合物β係依據日本特開2009-173893號公報所記載之方法來製造。以下分別列示其分子結構。
聚合性液晶化合物α係相對於在單獨配向之狀態下照射500mJ/cm2的紫外線後所測定之在波長450nm的相位差值[R(A,500,450)],在單獨配向之狀態下照射3000mJ/cm2的紫外線後所測定之在波長450nm的相位差值[R(A,3000,450)]呈正向變化之聚合性液晶化合物。此外,關於在波長550nm的相位差值,相對於在波長550nm且在單獨配向之狀態下照射500mJ/cm2的紫外線後所測定之相位差值[R(A,500,550)],在單獨配向之狀態下照射3000mJ/cm2的紫外線後所測定之相位差值[R(A,3000,550)]亦呈正向變化。
聚合性液晶化合物β係具有在上述特定紫外線照射條件下之相位差值不會變化之性質之聚合性液晶化合物。
[聚合性液晶化合物α]
[聚合性液晶化合物β]
以87:13的質量比混合聚合性液晶化合物α及聚合性液晶化合物β。針對所得到之混合物100份,添加1.0份的調平劑(DIC股份有限公司製、「Megafac F-556」)以及6份之作為聚合起始劑的2-二甲基胺基-2-苄基-1-(4-嗎啉基苯基)丁烷-1-酮(IGM Resins B.V.公司製「Omnirad 369」)。再者,以使固形份濃度成為13%之方式添加N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP),於80℃攪拌1小時,而得到相位差顯現層形成用組成物。
(iii)相位差層基材的製備
於50μm厚的環烯烴系樹脂膜(Zeon Japan股份有限公司製、「ZF-14-50」)上施行電暈處理,而形成相位差層基材。電暈處理係使用Ushio電機股份有限公司製的TEC-4AX來進行。電暈處理係以輸出0.78kW、處理速度10m/分鐘的條件進行1次。
(iv)光配向膜的形成
使用線棒塗佈機(折原製作所有限公司製、「G-7型塗佈裝置」)將光配向膜形成用組成物塗佈於在玻璃基板上所固定之相位差層基材,以80℃乾燥1分鐘。使用偏光UV照射裝置(Ushio電機股份有限公司製、「SPOT CURE SP-9」),以
在波長313nm之積算光量成為100mJ/cm2之方式,以軸角度45°對塗佈膜實施偏光UV曝光。藉由光學膜厚計(Filmetrics股份有限公司製、「F20」)測定所得到之光配向膜的膜厚,其結果為100nm。
(v)相位差顯現層的形成
使用線棒塗佈機(折原製作所有限公司製、「G-7型塗佈裝置」)將相位差顯現層形成用組成物塗佈於前述光配向膜上,以120℃乾燥1分鐘。使用高壓汞燈(Ushio電機股份有限公司製、「Unicure VB-15201BY-A」),對塗佈膜照射紫外線(於氮氣環境下、在波長365nm之積算光量:500mJ/cm2)而形成相位差顯現層。其次,將黏著劑層積層於相位差顯現層上,隔著該黏著劑層將由相位差顯現層/光配向膜/相位差層基材的層構成所組成之積層體貼合於玻璃。
附帶說明,作為前述黏著劑層,係製備:具有積層於(甲基)丙烯酸系黏著劑層(厚度:15μm)的一面之輕剝離性無基材膜(以下亦僅稱為「輕剝離NCF」)、以及積層於另一面之重剝離性無基材膜(以下亦僅稱為「重剝離NCF」)之黏著積層體。包含黏著劑層之光學積層體係可藉由將經剝離輕剝離NCF後所露出之面密著轉印於被黏著層(相位差顯現層)而得到。
繼而,剝離相位差層基材,而得到用以測定遲滯(retardation)之樣本。使用相位差測定裝置(王子計測機器股份有限公司製、「KOBRA-WPR」)測定在波長550nm之遲滯,其結果為142nm。
(3)氣體阻隔層的製作及氧氣穿透度的測定
依循下列步驟來製作氣體阻隔層1至3。
(i)氣體阻隔層形成用組成物的調製
〈氣體阻隔層1形成用組成物(非疏水性交聯PVA系樹脂組成物)〉
將皂化度為99.2莫耳%之經乙醯乙醯基改質之聚乙烯醇系樹脂(Mitsubishi Chemical製、Gohsenol Z200)溶解於水(蒸餾水),調製固形份8質量%的PVA水溶液。以質量比成為3.0:0.3之方式混合所調製之8質量%PVA溶液以及作為交聯劑的乙醛酸鈉10質量%(Mitsubishi Chemical股份有限公司製、「Safelink SPM-01」),然後以使全固形份相對於水100份而成為3分之方式進行調整,製備氣體阻隔層1形成用組成物。
〈氣體阻隔層2形成用組成物(疏水性交聯PVA系樹脂組成物)〉
將皂化度為99.2莫耳%之經乙醯乙醯基改質之聚乙烯醇系樹脂(Mitsubishi Chemical股份有限公司製、「Gohsenol Z200」)溶解於水(蒸餾水),調製固形份8質量%的PVA水溶液。以使質量比成為3.0:0.7之方式混合所調製之8質量%PVA溶液以及作為交聯劑的乙二醛40%水溶液,然後以使全固形份相對於水100份而成為3份之方式進行調整,得到PVA系樹脂組成物A。
另外,將皂化度為99.2莫耳%之經乙醯乙醯基改質之聚乙烯醇系樹脂(Mitsubishi Chemical股份有限公司製、Gohsenol Z200」)溶解於水(蒸餾水),調製固形份8質量%的PVA水溶液。以使質量比成為3.0:0.09之方式混合所調製之8質量%PVA溶液以及氯化鋅,然後以全固形份相對於水100份而成為3份之方式進行調整,得到PVA系樹脂組成物B。
於常溫下以質量比1:1來混合前述所調製之PVA系樹脂組成物A及B,攪拌30分鐘,而製備氣體阻隔層2形成用組成物。
〈氣體阻隔層3形成用組成物〉
作為氣體阻隔層3形成用組成物,係製備:含有環氧系聚合性化合物、聚合起始劑、光增感劑及調平劑且不含溶劑之氣體阻隔層3形成用組成物。
(ii)氧氣穿透度的測定方法
〈氧氣穿透度的測定方法〉
氧氣的氣體穿透度係使用依據JIS K 7126-1(差壓法)之差壓式氣體穿透度測定裝置(GTR TEC股份有限公司製、「GTR-30AS」)進行測定。
測定條件係如下所述。附帶說明,於下列內容中,在未特別言明時係將氧氣的氣體穿透度僅簡稱為「氧氣穿透度」。
測定條件
‧測定溫度:30℃
‧穿透面積:15.2cm2
‧穿透氣體:超高純度氧氣
‧氣體供給壓力:2kgf/cm2(223cmHg)
‧積層體的氣體穿透方向:從塗佈面往基材面穿透
‧氣體穿透時間:0分鐘、15分鐘及30分鐘
〈積層體各層之氧氣穿透度的計算〉
使用下述式(X),從二層積層體的氧氣穿透度中求取各層的氧氣穿透度。
(TA)-1+(TB)-1=(TAB)-1 (X)
式中,將A層的氧氣穿透度設定為TA,將B層的氧氣穿透度設定為TB,將A層與B層之積層體的氧氣穿透度設定為TAB。
(ii)氣體阻隔層1至3的製作及各層的氧氣穿透度的測定
用以製作氣體阻隔層1至3之基材係使用25μm厚的纖維素三乙酸酯系樹脂膜(Konica Minolta股份有限公司製「KC2UA」)。該基材的氧氣穿透度為1600cm3/(m2‧24h‧atm)。
〈氣體阻隔層1〉
於經施行皂化處理後之25μm厚的纖維素三乙酸酯系樹脂膜(Konica Minolta股份有限公司製、「KC2UA」)基材與脫模用基材A之間滴入氣體阻隔層1形成用組成物,在通過一對貼合輥間後,以80℃乾燥3分鐘,而得到具有25μm厚的纖維素三乙酸酯系樹脂膜基材/氣體阻隔層1/脫模用基材A的層構成之積層體。經剝離前述積層體的脫模用基材A而得到之由25μm厚的纖維素三乙酸酯系樹脂膜基材/氣體阻隔層1所構成之積層體的氧氣穿透度係未達100cm3/(m2‧24h‧atm)而為檢測下限。從該測定值與依據式(X)而算出之值中,得知氣體阻隔層1的氧氣穿透度係未達100cm3/(m2‧24h‧atm)。
此外,依據使用掃描型電子顯微鏡(日本電子股份有限公司製「JSM-7500F」)之切斷面長度而測定測定氣體阻隔層1的厚度,結果,最薄部為0.1μm且最厚部為0.2μm。
〈氣體阻隔層2〉
除了使用氣體阻隔層2形成用組成物來取代氣體阻隔層1形成用組成物之外,其他係依據與氣體阻隔層1相同之步驟來形成具有25μm厚的纖維素三乙酸酯系樹脂膜基材/氣體阻隔層2/脫模用基材A的層構成之積層體,並測定氧氣穿透度。氣體阻隔層2的氧氣穿透度係未達100cm3/(m2‧24h‧atm)。此外,依據使用掃描型電子顯微鏡(日本電子股份有限公司製「JSM-7500F」)之切斷面長度而測定測定氣體阻隔層2的厚度,結果,最薄部為0.1μm且最厚部為0.2μm。
〈氣體阻隔層3〉
於經施行電暈處理後之25μm厚的纖維素三乙酸酯系樹脂膜(Konica Minolta股份有限公司製「KC2UA」)基材與脫模用基材C之間滴入氣體阻隔層3形成用組成物,在通過一對貼合輥間後,使用紫外線照射裝置(使用Heraeus股份有限公司製的氘燈)並以積算光量成為400mJ/cm2(UVB)之方式照射紫外線。藉此,得到具有25μm厚的纖維素三乙酸酯系樹脂膜基材/氣體阻隔層3/脫模用基材C的層構成之積層體。經剝離前述積層體的脫模用基材C所得到之25μm厚的纖維素三乙酸酯系樹脂膜基材/氣體阻隔層3之積層體的氧氣穿透度為750cm3/(m2‧24h‧atm)。從該測定值與依據式(X)而算出之值中,得知氣體阻隔層3的氧氣穿透度為1400cm3/(m2‧24h‧atm)。
此外,使用掃描型電子顯微鏡(Filmetrics股份有限公司製「F20」)測定氣體阻隔層3的厚度,其結果為2.5μm。
〈黏著劑層〉
將厚度15μm的丙烯酸系黏著劑層積層於25μm厚的纖維素三乙酸酯系樹脂膜(Konica Minolta股份有限公司製、「KC2UA」)基材上,並測定25μm厚的纖維素三乙酸酯系樹脂膜/黏著劑層之積層體的氧氣穿透度,其氧氣穿透度為1600cm3/(m2‧24h‧atm)。從該測定值與依據式(X)而算出之值中,得知該黏著劑層的氧氣穿透度為超過測定上限之值。
(4)實施例及比較例的積層體及環境試驗用樣本的製作
(i)實施例1
〈第二積層體的製作〉
於相位差層基材上所形成之相位差層(相位差層基材/光配向膜/相位差顯現層的構成)的相位差顯現層面上,隔著氣體阻隔層2形成用組成物來積層脫模用
基材A,在通過一對貼合輥間後,以80℃乾燥3分鐘,而得到由脫模用基材A/氣體阻隔層2/相位差層/相位差層基材所構成之積層體。相位差層的樣本寬度係與脫模用基材A的樣本寬度相同,脫模用基材A係以可剝離之方式積層於氣體阻隔層2。從前述積層體中將前述脫模用基材A剝離,藉由將由重剝離NCF/黏著劑層所構成之積層體的黏著劑層面密著積層於氣體阻隔層2面,而得到具有由重剝離NCF/黏著劑層/氣體阻隔層2/相位差層/相位差層基材所組成之層構成之積層體2。藉由剝離前述積層體2的重剝離NCF,能夠得到由「由黏著劑層/氣體阻隔層2/相位差層所構成之第二積層體(於發光部(玻璃板)側無氣體阻隔層)」與「相位差層基材」所構成之積層體。
〈環境試驗用樣本的製作〉
將第一積層體的偏光片層側、以及第二積層體與相位差層基材之積層體的黏著劑層側進行密著積層,而得到由「由前面板/水系接著劑層/偏光片層/黏著劑層/氣體阻隔層2/相位差層所構成之第三積層體」以及「相位差層基材」所構成之積層體。其次,隔著黏著劑層將經剝離前述積層體的相位差層基材後所露出之面與厚度0.7mm的玻璃板進行密著積層,而得到環境試驗用樣本。該環境試驗用樣本係由第三積層體/黏著劑層/玻璃板所構成,以使第三積層體的各邊比起玻璃板的各邊更位於內側10mm之方式來製作。玻璃板的大小設定為50mm×50mm。附帶說明,用以貼合前述積層體與玻璃板之黏著劑層係與用以貼合第一積層體與第二積層體之黏著劑層相同。
(ii)實施例2
〈第二積層體的製作〉
隔著氣體阻隔層2形成用組成物,將脫模用基材A積層於相位差層基材上所形成之相位差層(相位差層基材/光配向膜/相位差顯現層的構成)的相位差顯現層面,在通過一對貼合輥間後,以80℃乾燥3分鐘,而得到由脫模用基材A/氣體阻隔層2/相位差層/相位差層基材所構成之積層體。其次,隔著氣體阻隔層2形成用組成物,將脫模用基材B積層於經從前述積層體中剝離相位差層基材後所露出之面上,在通過一對貼合輥間後,以80℃乾燥3分鐘,而得到由脫模用基材A/氣體阻隔層2/相位差層/氣體阻隔層2/脫模用基材B所構成之積層體。兩片脫模用基材係分別以可剝離之方式積層於氣體阻隔層2,比起脫模用基材B而可先剝離脫模用基材A。將由重剝離NCF/黏著劑層所構成之積層體的黏著劑層面密著積層於經剝離前述積層體的脫模用基材A後所露出之氣體阻隔層2的面,而得到具有由重剝離NCF/黏著劑層/氣體阻隔層2/相位差層/氣體阻隔層2/脫模用基材B所組成之層構成之積層體。藉由將前述積層體的重剝離NCF剝離,可得到由「由黏著劑層/氣體阻隔層2/相位差層/氣體阻隔層2所構成之第二積層體(雙面氣體阻隔層)」以及「脫模用基材B」所構成之積層體。
〈環境試驗用樣本的製作〉
將第一積層體的偏光片層側、以及第二積層體與脫模用基材B之積層體的黏著劑層側進行密著積層,而得到由「由前面板/水系接著劑層/偏光片層/黏著劑層/氣體阻隔層2/相位差層/氣體阻隔層2所構成之第三積層體」以及「脫模用基材B」所構成之積層體。其次,隔著與實施例1中所使用者相同之黏著劑層,將經剝離前述積層體的脫模用基材B後所露出之面與厚度0.7mm的玻璃板進行密著積層,而得到環境試驗用樣本。該環境試驗用樣本是由第三積層體/黏著劑層/
玻璃板所構成,以使第三積層體的各邊比起玻璃板的各邊更位於內側10mm之方式來製作。玻璃板的大小設定為50mm×50mm。
(iii)實施例3
〈第二積層體的製作〉
當隔著氣體阻隔層2形成用組成物將脫模用基材A積層於相位差層的相位差顯現層面時,將相位差層的樣本寬度設為比脫模用基材A的樣本寬度更窄10mm,於相位差層之厚度方向的全端部亦形成氣體阻隔層2,除此之外係與實施例2同樣操作而得到第二積層體。
〈環境試驗用樣本的製作〉
與實施例2同樣操作而得到環境試驗用樣本。
(iv)實施例4
隔著氣體阻隔層2形成用組成物,將相位差層的相位差顯現層面與第一積層體的偏光片層面予以積層,在通過一對貼合輥間後,以80℃乾燥3分鐘,而得到由「由前面板/水系接著劑層/偏光片層/氣體阻隔層2/相位差層所構成之第三積層體(無黏著劑層,且於發光部(玻璃板)側無氣體阻隔層)」以及「相位差層基材」所構成之積層體。隔著與實施例1中所使用者相同之黏著劑層,將經從前述積層體中剝離相位差層基材後所露出之面與厚度0.7mm的玻璃板進行密著積層,而得到環境試驗用樣本。該環境試驗用樣本係由第三積層體/黏著劑層/玻璃板所構成,以使第三積層體的各邊比起玻璃板的各邊更位於內側10mm之方式來製作。玻璃板的大小設定為50mm×50mm。
(v)實施例5
〈第二積層體的製作〉
除了使用氣體阻隔層1形成用組成物作為氣體阻隔層形成用組成物之外,其他係與實施例1同樣操作而得到第二積層體(於發光部(玻璃板)側無氣體阻隔層)。
〈環境試驗用樣本的製作〉
與實施例1同樣操作而得到環境試驗用樣本。
(vi)比較例1
隔著黏著劑層,將第一積層體的偏光片層面與相位差層的相位差顯現層面予以積層,而得到由「由前面板/水系接著劑層/偏光片層/黏著劑層/相位差層所構成之第三積層體」以及「相位差層基材」之層構成所組成之積層體。隔著與實施例1中所使用者相同之黏著劑層,將經從前述積層體中剝離相位差層基材後所露出之面與厚度0.7mm的玻璃板進行密著積層,而得到環境試驗用樣本。
(vii)比較例2
〈第二積層體的製作〉
隔著氣體阻隔層3形成用組成物,將脫模用基材C積層於相位差層的相位差顯現層面,在通過一對貼合輥間後,使用紫外線照射裝置(使用Heraeus股份有限公司製的氘燈)並以使積算光量成為400mJ/cm2(UVB)之方式照射紫外線,而得到由脫模用基材C/氣體阻隔層3/相位差層/相位差層基材所構成之積層體。脫模用基材C係以可剝離之方式積層於氣體阻隔層3。從前述積層體中剝離前述脫模用基材C,並將由重剝離NCF/黏著劑層所構成之積層體的黏著劑層面密著積層於氣體阻隔層的3面,而得到具有由重剝離NCF/黏著劑層/氣體阻隔層3/相位差層/相位差層基材所構成之層構成之積層體。藉由將前述積層體的重剝離
NCF剝離,可得到由「由黏著劑層/氣體阻隔層3/相位差層所構成之第二積層體(於發光部(玻璃板)側無氣體阻隔層)」以及「相位差層基材」所構成之積層體。
〈環境試驗用樣本的製作〉
與實施例1同樣操作而得到環境試驗用樣本。
(viii)比較例3
〈第二積層體的製作〉
隔著氣體阻隔層3形成用組成物,將脫模用基材C積層於相位差層的相位差顯現層面,在通過一對貼合輥間後,使用紫外線照射裝置(使用Heraeus股份有限公司製的氘燈)並以使積算光量成為400mJ/cm2(UVB)之方式照射紫外線,而得到由脫模用基材C/氣體阻隔層3/相位差層/相位差層基材所構成之積層體。其次,隔著氣體阻隔層3形成用組成物,將脫模用基材D積層於經從前述積層體中剝離相位差層基材後所露出之面上,在通過一對貼合輥間後,以使積算光量成為400mJ/cm2(UVB)之方式照射紫外線,而得到由脫模用基材C/氣體阻隔層3/相位差層/氣體阻隔層3/脫模用基材D所構成之積層體。兩片脫模用基材分別以可剝離之方式積層於氣體阻隔層3,比起脫模用基材D而可先剝離脫模用基材C。將由重剝離NCF/黏著劑層所構成之積層體的黏著劑層面,密著積層於經剝離前述積層體的脫模用基材C後所露出之氣體阻隔層3的面上,而得到具有由重剝離NCF/黏著劑層/氣體阻隔層3/相位差層/氣體阻隔層3/脫模用基材D所組成之層構成之積層體。藉由將前述積層體的重剝離NCF剝離,可得到由「由黏著劑層/氣體阻隔層3/相位差層/氣體阻隔層3所構成之第二積層體(雙面氣體阻隔層)」以及「脫模用基材D」所構成之積層體。
〈環境試驗用樣本的製作〉
將第一積層體的偏光片層側、以及第二積層體與脫模用基材D之積層體的黏著劑層側進行密著積層,而得到由「由前面板/水系接著劑層/偏光片層/黏著劑層/氣體阻隔層3/相位差層/氣體阻隔層3所構成之第三積層體」以及「脫模用基材D」所構成之積層體。其次,隔著與實施例1中所使用者相同之黏著劑層,將經剝離前述積層體的脫模用基材D後所露出之面與厚度0.7mm的玻璃板進行密著積層,而得到環境試驗用樣本。
(5)環境試驗的方法與結果的評估
針對實施例1至實施例5以及比較例1至比較例3的實施型態而製作上述環境試驗用樣本,並評定環境試驗耐久性。環境試驗係進行光線暴露試驗與溫水浸漬試驗。將各結果表示於表1。
(i)〈光線暴露試驗的方法〉
光線暴露耐久性係進行採用下述裝置及方法之劣化試驗來評定。光源係由氙弧燈、石英玻璃及晝光濾片所構成,試驗槽內溫度係調整成不超過45℃。
測定裝置:ATLAS Suntest XLS+(Ametek股份有限公司製)
條件:在300nm至800nm波長區之照射能量267W/m2×300小時
(ii)〈光線暴露耐久性的評估1‧中央部遲滯變化〉
針對光線暴露耐久性試驗前後的環境試驗用樣本之面內中央部的同一處,藉由相位差測定裝置(王子計測機器股份有限公司製、「KOBRA-WPR」)測定在波長550nm之遲滯R0(nm),並求取光線暴露耐久性試驗前後的變化量。
於R0變化低於約1nm之樣本中,無法確認到可明顯看到之反射色變化,惟於R0變化超過2nm之樣本中,係引起顯著的反射色變化,導致黑顯示能力的大幅降低。
(iii)〈光線暴露耐久性的評估2‧端部反射色變化〉
隔著黏著劑層將鋁箔(UACJ製箔股份有限公司製、「My Foil」)貼合於環境試驗用樣本的玻璃面而製成樣本,使用該樣本,求得光線暴露耐久性試驗前後之樣本的端部色變化部的長度。由於圖像顯示裝置的色變化會有超過被覆智慧型手機或電視的圖像顯示裝置的邊之非觀看部分而產生變色之疑慮,所以端部色變化長度必須未達3mm。
(iv)〈溫水浸漬試驗的方法〉
將環境試驗用樣本浸漬在60℃的純水10小時,觀察浸漬前後的變化。
(v)〈溫水浸漬耐久性的評估〉
×係因溫水浸漬而導致水分從氣體阻隔層的端部往面內中央部侵蝕,於氣體阻隔層與相位差層之間可見有斑點狀的浮起、剝離者。另一方面,○係於偏光片層端部可見有未達0.5mm的穿透色變化部分,但未見水分往偏光片中央部侵蝕,且未觀看到浮起、剝離等者。
1:相位差層
2:氣體阻隔層
3:配向膜
4:相位差顯現層
5:可剝離基材
11:光學積層體
Claims (9)
- 一種光學積層體,係包含:相位差層,其包含由含有至少1種聚合性液晶化合物之聚合性液晶組成物的硬化物所構成之相位差顯現層;以及氣體阻隔層,其鄰接於前述相位差層的至少一面;其中,前述氣體阻隔層具有500cm3/(m2‧24h‧atm)以下的氧氣穿透度。
- 如請求項1所述之光學積層體,其中,氣體阻隔層含有具有交聯結構之聚合物。
- 如請求項2所述之光學積層體,其中,交聯結構係來自疏水性交聯劑。
- 如請求項3所述之光學積層體,其中,疏水性交聯劑含有選自由異氰酸酯系交聯劑、多元醛系交聯劑及金屬化合物系交聯劑所組成之群組的至少1種。
- 如請求項2至4中任一項所述之光學積層體,其中,聚合物含有聚乙烯醇系樹脂。
- 如請求項1至5中任一項所述之光學積層體,其中,前述氣體阻隔層係鄰接於相位差層的雙面而配置。
- 如請求項1至6中任一項所述之光學積層體,其中,前述氣體阻隔層係被覆相位差層之厚度方向的至少1個側面。
- 如請求項1至7中任一項所述之光學積層體,係更含有偏光片層。
- 如請求項8所述之光學積層體,其中,偏光片層與相位差層僅隔著鄰接於相位差層之氣體阻隔層而積層。
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