TWI388886B - 相位差薄膜及其製造方法,光學功能薄膜,偏光薄膜,暨顯示裝置 - Google Patents
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- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Description
本發明係關於裝入液晶顯示裝置等之顯示裝置所用之相位差薄膜及其製造方法、光學功能薄膜、偏光薄膜暨顯示裝置。
習知之一般液晶顯示裝置係如圖17所示般,可列舉具有入射側之偏光板102A、射出側之偏光板102B、和液晶元件104者。偏光板102A及102B為僅令具有指定振動方向之振動面的直線偏光(圖中,以箭頭予以模式性圖示)選擇性地穿透之方式構成,各個振動方向為相互呈直角關係之方式,以正交尼科爾(Cross-Nicol)狀態對向配置。又,液晶元件104包含對應於像素的多數元件,被配置於偏光板102A與102B之間。
此處,於此類液晶顯示裝置100中,若舉出液晶元件104為採用具有負介電異向性之向列液晶所封裝之VA(Vertical Alignment,垂直排列)方式(圖中,以虛線模式性圖示液晶的指示器)的情況為例,則穿透入射側之偏光板102A的直線偏光於液晶元件104中穿透非驅動狀態之元件部分時,係不被相位位移而穿透,且被射出側的偏光板102B所遮斷。相對地,液晶元件104中穿透驅動狀態之元件部分時,直線偏光被相位位移,且根據此相位位移量的光線穿透射出側的偏光板102B而被射出。如此,經由對各元件適當控制液晶元件104的驅動電壓,可於射出側的偏光板102B側顯示出所希望的影像。另外,液晶顯示裝置100並不限定採用如上述之光穿透及遮斷的態樣,亦考慮令液晶元件104中非驅動狀態之元件部分所射出之光穿透射出側的偏光板102B而射出,另一方面,由驅動狀態之元件部分所射出之光被射出側之偏光板102B遮斷般所構成的液晶顯示裝置。
然而,若考慮如上述VA方式之液晶元件104中直線偏光穿透非驅動狀態之元件部分的情況,則液晶元件104具有雙折射性,因厚度方向之折射率與面方向的折射率不同,故穿透入射側偏光板102A的直線偏光中沿著液晶元件104之法線入射的光雖未被相位位移地穿透,但穿透入射側偏光板102A之直線偏光中由液晶元件104法線傾斜之方向入射的光在穿透液晶元件104時產生相位差,變成橢圓偏光。此現象係起因於液晶元件104內以垂直方向配向的液晶分子作用為正的C平面。另外,相對於穿透液晶元件104之光(穿透光)所產生之相位差大小,亦被液晶元件104內所封入之液晶分子的雙折射值或液晶元件104的厚度、穿透光的波長等所影響。
根據以上之現象,液晶元件104內的元件為非驅動狀態,即使於本來直線偏光為直接穿透而被射出側之偏光板102B所遮斷之情況,由液晶元件104法線傾斜方向所射出的一部分光仍由射出側之偏光板102B漏出。
因此,於如上述之習知的液晶顯示裝置100中,相較於自正面觀察的影像,由液晶元件104法線傾斜方向所觀察之影像的顯示品質主要因對比度降低而具有惡化的問題(視角依賴性之問題)。
為了改善如上述之習知液晶顯示裝置100中之視角依賴性的問題,直到目前已開發各式各樣的技術,其一已知為例如專利文獻1或專利文獻2所揭示般,使用具有膽固醇規則性之分子構造的相位差層(顯示雙折射性之相位差層),將此類相位差層配置於液晶元件與偏光板之間,藉以進行光學補償的液晶顯示裝置。
此處,具有膽固醇規則性之分子構造的相位差光學元件中,λ=nav.p(p:液晶分子之螺旋構造中的螺旋(helical)間距,nav:垂直於螺旋軸之平面內的平均折射率)所示之選擇反射波長係例如專利文獻1或專利文獻2所揭示般,調整成比穿透光的波長更小、或者更大。
另一方面,例如專利文獻3所揭示般,亦已知使用圓盤狀化合物所構成的相位差層(顯示雙折射性之相位差層),將此類相位差層配置於液晶元件與偏光板之間,藉以進行光學補償的液晶顯示裝置。
於如上述之相位差光學元件中,與上述液晶元件之情況同樣地,由相位差層法線傾斜方向入射的直線偏光,於穿透相位差層時產生相位差而變成橢圓偏光。此現象起因於膽固醇規則性之分子排列和圓盤狀化合物本身作用為負的C平面。另外,相對於穿透相位差層之光(穿透光)所產生之相位差大小,亦被相位差層內之液晶分子的雙折射值或相位差層的厚度、穿透光的波長等所影響。
因此,若使用如上述的相位差層,令作用為正的C平面之VA方式液晶元件所產生的相位差、與作用為負的C平面之相位差層所產生的相位差相抵銷般地適當設計相位差層,則可大幅改善液晶顯示裝置之視角依賴性的問題。另外,此情況,令上述正的C平面與上述負的C平面之厚度方向的阻滯值和成為正值般,即,若使上述負的C平面之厚度方向的阻滯值絕對值比上述正的C平面之厚度方向的阻滯值絕對值更小,則可以上述殘留之正的C平面成分與另外準備之A平面改善偏光板視角依賴性。可經由正的C平面與A平面改善偏光板視角依賴性之情事,例如揭示於非專利文獻1和非專利文獻2。
但是,如上所述之相位差層,於相位差層與基材(例如偏光層之保護薄膜TAC(纖維素三乙酸酯薄膜))之間的密黏性具有問題。
為了解決此問題,例如專利文獻4所揭示般,提案將液晶與配向膜予以熱處理,以令密黏性提高。但是,此方法在基材不為玻璃基板,而為耐濕熱性低的基材(例如TAC)時,由於水分的影響,基材會伸縮,在此影響下令液晶層剝離,對於易受水分影響的基材難稱為充分的方法。
作為原本不存在上述密黏性問題的方法,例如專利文獻5和專利文獻6所揭示般,於製造纖維素乙酸酯薄膜時,亦考慮應用於纖維素乙酸酯溶液中混合阻滯提升劑而成膜出纖維素乙酸酯薄膜的方法。但是,此類方法中,因為於纖維素乙酸酯薄膜成膜時必須混入阻滯提升劑,故必然令一個批量的數量變大,具有對於少數量難以輕易取得任意之阻滯的問題。又,阻滯提升劑通常為斥水性,故由於將其於全體中混合,使令纖維素乙酸酯薄膜的表背兩面變成斥水性,亦具有令該相位差層與聚乙烯醇等之親水性樹脂所構成之偏光板層合時的接黏性降低的問題。
[專利文獻1]日本專利特開平3-67219號公報[專利文獻2]日本專利特開平4-322223號公報[專利文獻3]日本專利特開平10-312166號公報[專利文獻4]日本專利特開2003-207644號公報[專利文獻5]日本專利特開2000-111914號公報[專利文獻6]日本專利特開2001-249223號公報[非專利文獻1]J.Chen等人,SID98 Digest,p315(1998)[非專利文獻2]T.Ishinabe等人,SID00 Digest,p1094(2000)
本發明為考慮此類問題點而完成者,主要目的在於提供無如上述形成相位差層時所產生之相位差層由基材剝離等問題且可靠度高,即使少數量亦可輕易取得任意的阻滯值,且與偏光層等之親水性薄膜的接黏性亦良好的相位差薄膜。
本發明為了達成上述目的,其第一態樣為經由提供於高分子薄膜內含有具折射率異向性之材料(以下有時稱為折射率異向性材料)而構成的相位差薄膜,上述折射率異向性材料為於上述高分子薄膜之厚度方向具有濃度梯度為其特徵之相位差薄膜,則可解決上述問題。
又,本發明為了達成上述目的,其第二態樣為經由提供於高分子薄膜內滲透具折射率異向性之材料為其特徵之相位差薄膜,則可解決上述問題。
又,本發明為了達成上述目的,其第三態樣為經由提供於高分子薄膜內含有具折射率異向性之材料所構成的相位差薄膜,該具折射率異向性之材料為於該高分子薄膜之厚度方向具有濃度梯度,該濃度梯度為連續性變化為其特徵之相位差薄膜,則可解決上述問題。
本發明為例如將折射率異向性材料溶解於溶劑的塗佈液塗佈至高分子薄膜表面,令高分子薄膜膨潤,且令折射率異向性材料滲透則可輕易地於高分子薄膜表面附近填充折射率異向性材料,如此則可取得於上述高分子薄膜之厚度方向具折射率異向性材料之濃度梯度的相位差薄膜。又,經由變更上述塗佈液之份量和濃度,則可輕易變更作為相位差薄膜的阻滯值。因此,具有可以小批量輕易取得具有任意之阻滯值的相位差薄膜的優點。又,並非如習知般於基材上將其與別層之相位差層接黏形成層合而成的相位差薄膜,故不會產生相位差層由基材剝離之問題,具有耐熱性和耐水性等之可靠度和耐鹼性(耐鹼化處理性)和重製性(重複使用性)變高之優點。
於本發明中,令上述具折射率異向性材料於該高分子薄膜之厚度方向的濃度梯度連續性變化之情況,尤其因為對於層內特定界面的應力變得不集中,故剝離強度變強,耐熱性和耐水性(於使用環境下之冷熱重複、或與水接觸時對於界面剝離的耐久性)等之可靠度和耐鹼性和重製性變高。
於本發明中,上述高分子薄膜以折射率具有規則性者為佳。經由使用此類高分子薄膜,使得填充之折射率異向性材料可強化上述高分子薄膜所具有之折射率的規則性,可取得具有各種特性的相位差薄膜。
又,於本發明中,上述折射率異向性材料以具有液晶性的材料為佳。若為具有液晶性的材料,則於填充至高分子薄膜內之時,有採用液晶構造之情況,對於高分子薄膜可有效地發揮效果。
又,於本發明中,上述折射率異向性材料的分子構造以棒狀為佳。經由使用具有棒狀分子構造的折射率異向性材料,可強化上述高分子薄膜所具有之折射率的規則性。
又,於本發明中,上述折射率異向性材料以具有聚合性官能基者為佳。將折射率異向性材料填充至高分子薄膜內之後,使用此聚合性官能基,將折射率異向性材料予以聚合且高分子化,藉此,可防止作成相位差薄膜後滲出折射率異向性材料,可作成安定的相位差薄膜。
更且,於本發明中,上述具折射率異向性之材料以含有具聚合性官能基者和不具有聚合性官能基者為佳。此情況,經由不具有聚合性官能基者,令相位差功能更加強化,且經由具有聚合性官能基者,令薄膜的可靠度提高。
於本發明中,上述具折射率異向性之材料於上述高分子薄膜之厚度方向的濃度梯度,以上述高分子薄膜之一表面側為高濃度,朝向另一表面側成為低濃度的濃度梯度為佳。經由作成此類構成,於低濃度側之表面側經由含有或滲透具折射率異向性之材料,使得對高分子薄膜固有的性質不會或極少造成影響,故例如將此相位差薄膜直接貼附偏光層作成偏光薄膜的情形中,經由在此低濃度側(具體而言在未填充折射率異向性材料側)之表面貼黏偏光層,則不會阻礙接黏性,可取得偏光薄膜。
上述相位差薄膜對於純水的接觸角以一表面與另一表面不同為佳。經由作成此類構成,例如在對此相位差薄膜將PVA以作為基材般親水性樹脂系之偏光層予以直接貼附作成偏光薄膜的情形中,若令具有較低接觸角的表面接黏於偏光層,則即使使用水系接黏劑亦不會阻礙接黏性,可取得偏光薄膜。
又,於本發明中,上述折射率異向性材料於該高分子薄膜厚度方向的濃度梯度,亦可於上述高分子薄膜之兩表面側為高濃度,而朝向中央部變成低濃度的濃度梯度。經由作成此類構成,例如僅於一表面側填充折射率異向性材料之情形中,即使阻滯值為不足的情況,經由使高分子薄膜的兩表面側為高濃度,亦即於兩表面側填充折射率異向性材料,可作成充分的阻滯值。
又,於本發明中,以具有上述具折射率異向性材料之濃度梯度為緩慢的區域、和上述具折射率異向性材料之濃度梯度為急遽的區域為佳。於此類情形中,經由相位差的強化及剝離強度或耐熱性、耐水性的強化,可具有所欲的相位差且提高可靠度。
又,以具有不含有上述具折射率異向性之材料的區域為佳。未含有折射率異向性材料的區域,由於高分子薄膜所具有之性質係直接殘留,故例如可利用高分子薄膜本身的良好接黏性。更且,含有折射率異向性材料的相位差強化區域之強度有時會降低,但經由具有如上述之不含有折射率異向性材料的區域,則具有可維持作為相位差薄膜之強度等之優點。
於本發明中,將上述相位差薄膜於上述薄膜之面內方向之遲相軸方向的折射率視為nx、薄膜面內方向之進相軸方向的折射率視為ny、薄膜厚度方向之折射率視為nz、厚度視為d,將Rth[nm]={(nx+ny)/2-nz}×d所示之Rth視為厚度方向阻滯時,該厚度方向阻滯以70~300nm為佳。於本發明中,可實質上擴大所得之阻滯值的範圍,於此類情形中,可提高視角改善效果。
又,於本發明中,上述相位差薄膜根據JIS-K7105測定時之霧值以1%以下為佳。於此類情形中,偏光狀態無散亂,且可提高視角改善效果。
於本發明中,上述相位差薄膜於可見光區域的阻滯值,以短波長側比長波長側更大為佳。一般而言,液晶顯示裝置之液晶層所用之液晶材料於可見光區域的阻滯值係短波長側比長波長側更大。因此,將本發明之相位差薄膜例如使用作為光學補償板時,具有可於可見光區域之全波長中進行補償的優點。
另一方面,於本發明中,上述相位差薄膜於可見光區域的阻滯值係長波長側比短波長側更大亦可。於此情形中,將本發明之相位差薄膜例如與偏光薄膜貼合而使用作為偏光板時,因具有補償漏光優良之優點,故為佳。
又,於本發明中,上述相位差薄膜以波長550nm測定之厚度方向阻滯(Rth)於薄膜面方向的誤差,以Rth之平均值作為基準,於±5nm之範圍內為佳。經由此類小誤差,例如將此相位差薄膜以光學補償薄膜型式應用於顯示裝置之情況,顯示畫面內被均勻地光學補償,可取得視角等之顯示品質優良的顯示裝置。
更且,於本發明中,上述相位差薄膜以可捲成最小直徑為6英吋以下之滾筒狀為佳。相位差薄膜為了提高量產性、生產效率,係作成長形之帶狀薄膜(亦稱為捲材)形態,且於製造、檢查及後加工時以外之保管、搬送及加工待機時,於圓筒上捲繞之滾筒形態為佳。
又,於本發明中,提供以令單層之上述相位差薄膜2片以上相互貼合為其特徵的相位差薄膜。經由如此,可實現僅一片所無法實現之大的阻滯值(光學異向性值),並且可實現僅一片所無法實現之複雜的光學異向性。
本發明並提供令上述相位差薄膜與相位差薄膜以外之光學功能層直接貼合為其特徵的光學功能薄膜。本發明之光學功能薄膜因例如光學補償等之本發明相位差薄膜所具有之功能、與例如防反射等之其他功能,係以一個兼具,故具有不需要另外設置具有各種功能之薄膜的優點。
本發明並提供令上述相位差薄膜與偏光層直接貼合為其特徵的偏光薄膜。通常,偏光薄膜係於偏光層之兩表面貼黏保護薄膜供使用,但若根據本發明,則因其一者之保護薄膜可作成上述的相位差薄膜,故例如於必須另外之光學補償板的情形等中,經由使用本發明之偏光薄膜,可具有不需要另外設置光學補償板的優點。
更且,本發明以提供令上述本發明之相位差薄膜、光學功能薄膜或偏光薄膜之任一者配置於光路徑為其特徵的顯示裝置。經由配置無剝離等問題,且具有適切阻滯之本發明的相位差薄膜,可取得可靠度高、顯示品質優良的顯示裝置。又,經由配置本發明之光學功能薄膜,不需要分別設置光學功能層和相位差層,可取得顯示品質優良的顯示裝置。更且,經由配置本發明之偏光薄膜,不需要另外設置光學補償板,可取得顯示品質優良的顯示裝置。
更且,本發明係提供以具有:於高分子薄膜之至少一表面,將折射率異向性材料於溶劑中溶解或分散而成之形成相位差強化區域用塗佈液予以塗佈的塗佈步驟;令上述塗佈步驟所塗佈之上述形成相位差強化區域用塗佈液中之上述折射率異向性材料滲透於上述高分子薄膜的滲透步驟;及令上述塗佈步驟所塗佈之上述形成相位差強化區域用塗佈液中之上述溶劑乾燥的乾燥步驟;為其特徵之相位差薄膜的製造方法。若根據本發明,經由塗佈上述形成相位差強化區域用塗佈液,可輕易形成相位差薄膜,且僅變更上述相位差強化區域用塗佈液之塗佈量等,即可變更所得相位差薄膜的阻滯值。因此,若根據本發明,則具有即使為少數量亦可輕易取得容易具有任意之阻滯值的相位差薄膜的優點。
上述發明中,上述滲透步驟亦可於上述乾燥步驟中進行。經由調整乾燥溫度等,則於乾燥中可令折射率異向性材料滲透於高分子薄膜內。又,經由控制乾燥條件,亦可控制折射率異向性材料的滲透程度,進而可控制折射率異向性(阻滯值)。
更且,於本發明中,於上述乾燥步驟後,具有令上述高分子內滲透之上述折射率異向性材料固定化的固定化步驟為佳。例如,於折射率異向性材料具有聚合性官能基之情形等中,令折射率異向性材料於高分子薄膜內滲透後聚合且高分子化,藉此可防止製造後折射率異向性材料由表面滲出,可提高相位差薄膜的安定性。
本發明之相位差薄膜並無形成相位差層時所產生之相位差層由基材剝離等問題,耐熱性和耐水性等之可靠度和耐鹼性、重製性等為高,即使在批量小之情況,亦可輕易取得任意之阻滯值的效果。更且,與偏光層等之親水性薄膜的接黏性亦可為良好且耐鹼性亦優良,故為適合與偏光層直接貼合的相位差薄膜。
本發明包含相位差薄膜及其製造方法、使用相位差薄膜的光學功能薄膜、偏光薄膜、以及使用此等薄膜的顯示裝置。以下,分別詳述。
A.相位差薄膜首先,說明本發明之相位差薄膜。
本發明之第一態樣中的相位差薄膜為於高分子薄膜內含有折射率異向性材料的相位差薄膜,其特徵為,上述折射率異向性材料於上述高分子薄膜的厚度方向具有濃度梯度。
又,本發明之第二態樣中的相位差薄膜之特徵為,於高分子薄膜內滲透具折射率異向性的材料。
更且,本發明之第三態樣中的相位差薄膜係於高分子薄膜內含有具折射率異向性材料的相位差薄膜,其特徵為,上述具折射率異向性材料於上述高分子薄膜的厚度方向具有濃度梯度,該濃度梯度為連續性變化。
圖1為示出本發明之相位差薄膜之一例的剖面圖。圖1所示之例中,於高分子薄膜1之一表面側,形成含有折射率異向性材料的相位差強化區域2。此情況之折射率異向性材料的濃度梯度為,形成相位差強化區域2之表面3側的濃度高,而於未形成之表面4側未含有折射率異向性材料。本發明中所謂濃度梯度,若於厚度方向之任意2點中之濃度為不同者,則亦包含於此類一部分區域中存在折射率異向性材料,於其他領域中未存在折射率異向性材料的情形。
於本發明中,如此於相位差薄膜內形成存在折射率異向性材料的相位差強化區域,形成折射率異向性材料的濃度梯度,故此相位差強化區域強化作為相位差層的作用,因此可達成根據雙折射性的各種光學功能。例如,如後述般,使用作用為負C平面之TAC(纖維素三乙酸酯)作為高分子薄膜,且使用分子構造為棒狀之液晶材料作為折射率異向性材料之情況,因上述相位差強化區域強化作為負C平面的作用,故本發明之相位差薄膜成為更加強化作為負C平面的功能者。
本發明之相位差薄膜係如「B.相位差薄膜之製造方法」之欄所詳述,例如,塗佈溶解或分散著上述折射率異向性材料的形成相位差強化區域用塗佈液,僅由高分子薄膜表面滲透折射率異向性材料,填充至高分子薄膜內,即可輕易形成相位差強化區域,故具有即使於小批量且必須具有多種阻滯值之補償板等之情形中,仍可輕易且低費用地取得相位差薄膜的優點。
又,如上述般,本發明之相位差薄膜與基材上形成相位差層之習知者不同,由於在相位差薄膜內形成填充有折射率異向性材料的相位差強化區域與未填充的基材區域,故無習知問題之相位差層剝離的問題,且耐熱性和耐水性等之可靠度變高,可安定使用。更且,因耐鹼性變高,故例如對於與偏光層貼合時的鹼化處理具有耐性。又,因重製性(重複使用性)優良,故於製程上具有產率佳之優點。
又,由高分子薄膜表面滲透折射率異向性材料而填充至高分子薄膜內之情形中,通常,上述具折射率異向性之材料於高分子薄膜厚度方向的濃度梯度為連續性變化。於此情形中,尤其對於層內特定界面的應力變得不集中,故剝離強度變強,耐熱性和耐水性(使用環境下之冷熱重複,或與水接觸時對於界面剝離的耐久性)等的可靠度變高。
以下,對於此類本發明之相位差薄膜,詳細說明各構成。
1.高分子薄膜本發明所用之高分子薄膜並無特別限定,通常以可穿透可見光區域光線之樹脂所形成者較適於使用。此處,所謂穿透可見光區域之光線,為可見光區域380~780nm中之平均透光率為50%以上、較佳為70%以上、更佳為85%以上之情況。另外,透光率的測定為使用紫外線可見分光光度計(例如,(股)島津製作所製UV-3100PC),於室溫、大氣中測定之值。
本發明所用之高分子薄膜以折射率具有規則性者為佳。即,本發明所用之高分子薄膜以具有面內阻滯及/或厚度方向阻滯者為佳。本發明中之相位差薄膜可取得較大的阻滯值且發揮作為光學補償板等之光學功能薄膜的功能之理由雖未明確,但推測為根據下列理由。即,將折射率異向性材料填充至高分子薄膜時,所填充的折射率異向性材料更加強化高分子薄膜本來所具有之雙折射性等之折射率的規則性,推測藉此可取得具有各種特性的相位差薄膜。因此,本發明所用之高分子薄膜可適用於具有任何折射率之規則性者。
本發明中折射率之規則性可列舉例如(1)高分子薄膜具有作為負的C平面之作用;(2)經延伸之高分子薄膜具有負的C平面、正的C平面、A平面或雙軸性平面的特性等。
本發明所用之高分子薄膜,厚度方向阻滯(Rth)為在20nm~100nm之範圍內為佳,特別以25nm~80nm之範圍內為佳,其中又以30nm~60nm之範圍內為佳。
又,面內阻滯(Re)以0nm~300nm之範圍內為佳,且特別以0nm~150nm之範圍內為佳,其中又以0nm~125nm之範圍內為佳。
此處,上述厚度方向及面內方向阻滯值為例如使用自動雙折射測定裝置(例如王子計測機器股份有限公司製,商品名:KOBRA-21ADH),於23℃、55%RH之環境下,於波長為589nm中進行三次元折射率測定,求出折射率nx、ny、nz則可取得。
又,於本發明中,如後述「B.相位差薄膜之製造方法」之欄所詳述般,將上述折射率異向性材料於溶劑中溶解或分散之形成相位差強化區域用塗佈液,於高分子薄膜之表面進行塗佈,經由溶劑膨潤,令上述折射率異向性材料於高分子薄膜內滲透,填充至高分子薄膜內,故以對於指定溶劑之膨潤度高者為佳。具體而言,將高分子薄膜浸漬於指定之溶劑時,高分子薄膜以膨潤為佳。此現象可以目視判斷,例如形成高分子薄膜(膜厚:數μm),並於其上滴下溶劑,觀察溶劑的滲透程度,可確認對於溶劑的膨潤性。
本發明所用之高分子薄膜可為具有可撓性的可撓材料,或,亦可為非可撓性的堅硬(rigid)材料,但以使用可撓材料為佳。經由使用可撓材料,可令本發明之相位差薄膜的製造步驟為輥對輥(roll to roll)步驟,可取得生產性優良的相位差薄膜。
作為構成上述可撓材料的材料,可例示纖維素樹脂、降烯系聚合物、環烯烴系聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚醯亞胺、聚芳酯化合物、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碸、聚醚碸、非晶質聚烯烴、改質丙烯酸系聚合物、聚苯乙烯、環氧樹脂、聚碳酸酯、聚酯類等,於本發明中較適合使用纖維素樹脂及降烯系聚合物。
上述降烯系聚合物可列舉環烯烴聚合物(COP)或環烯烴共聚物(COC),於本發明中,使用環烯烴聚合物為佳。環烯烴聚合物因水分的吸收性及穿透性低,故經由令本發明所用之高分子薄膜由環烯烴聚合物所構成,可使得本發明之相位差薄膜之光學特性的經時安定性優良。
本發明所用之上述環烯烴聚合物的具體例可列舉例如JSR股份有限公司製之商品名:ARTON。
上述纖維素樹脂以使用纖維素酯為佳,更且,於纖維素酯類中,以使用纖維素醯化物類為佳。纖維素醯化物類由於在工業上廣被使用,故由取得容易性方面而言為有利。
上述纖維素醯化物類以碳數2~4個之低脂肪酸酯為佳。低脂肪酸酯可例如纖維素乙酸酯般,僅含有單一的低脂肪酸酯,又,亦可例如纖維素乙酸酯丁酸酯或纖維素乙酸酯丙酸酯般,含有複數脂肪酸酯亦可。
於本發明中,上述低脂肪酸酯中,以纖維素乙酸酯為特別適於使用。纖維素乙酸酯以使用平均醋化度57.5~62.5%(取代度:2.6~3.0)的三乙醯纖維素為最佳。此處,所謂醋化度意指每纖維素單位質量的結合乙酸量。醋化度可根據ASTM:D-817-91(纖維素乙酸酯等之試驗方法)中之乙醯化度的測定及計算求出。
本發明所用之高分子薄膜亦可施以延伸處理。經由施以延伸處理,可令上述折射率異向性材料易滲透於高分子薄膜中。此類延伸處理並無特別限定,可根據構成高分子薄膜之材料等而任意決定。延伸處理可例示單軸延伸處理和雙軸延伸處理。
本發明所用之高分子薄膜的構成並非僅限於單一層所構成,亦可具有複數層層合之構成。具有複數層層合之構成時,可將同一組成之層予以層合,或將具有不同組成之複數層予以層合。
本發明所用之高分子薄膜的膜厚並無特別限定,適當選定即可。因此,本發明所謂之薄膜並不限定於所謂之狹義薄膜,亦包含所謂之薄片、板之領域的膜厚者。但,通常多使用較薄膜的物質。膜厚通常為10μm~200μm之範圍內,特別以20μm~100μm之範圍內者適於使用。
又,於使用延伸而成之高分子薄膜的情形中,經由對於偏光層之層合等之後加工時所加之熱,具有產生收縮(延伸恢復)的傾向。於此情形中,有時隨著收縮而令阻滯值變動。為了防止此情形,乃預先將高分子薄膜予以加熱處理(退火),令可使高分子薄膜收縮的殘留應力開放或緩和為佳。此加熱處理的溫度條件通常以高分子薄膜之玻璃轉移溫度至熔融溫度(或熔點)為止之間的溫度為佳。
又,後述厚度方向阻滯中的誤差亦依賴於所用的高分子薄膜,故為減小誤差,令所用高分子薄膜於波長550nm所測定之厚度方向阻滯(Rth)於薄膜面方向中之誤差,以Rth之平均值作為基準,在±5nm之範圍內為佳。
2.折射率異向性材料其次,說明關於本發明所用之折射率異向性材料。本發明所用之折射率異向性材料若為可填充至高分子薄膜內,且具有雙折射性之材料則無特別限定。
於本發明中,由對高分子薄膜內填充的容易度而言,以分子量較小的材料較適於使用。具體而言,以分子量為200~1200之範圍內、特別以400~800之範圍內的材料為適於使用。另外,此處所謂分子量,對於具有後述聚合性官能基,於高分子薄膜內所聚合之折射率異向性材料,係顯示聚合前的分子量。
本發明所用之折射率異向性材料以分子構造為棒狀之材料為佳。若為棒狀之材料,則可較輕易進入高分子薄膜內的間隙。
又,本發明所用之折射率異向性材料以具有液晶性之材料(液晶性分子)為佳。如此令折射率異向性材料為液晶性分子之情況,在將折射率異向性材料填充至高分子薄膜內之時,於高分子薄膜內有成為液晶狀態的可能性,可令折射率異向性材料之雙折射性更有效地反映至相位差薄膜。
於本發明中,折射率異向性材料可使用向列液晶性分子材料、膽固醇液晶性分子材料、手性(chiral)向列液晶性分子材料、矩列(smectic)液晶性分子材料、盤狀(Discotic)液晶性分子材料,其中,折射率異向性材料以向列液晶性分子材料為佳。若為向列液晶性分子材料,則進入高分子薄膜內間隙之數~數百向列液晶性分子於高分子薄膜中配向,故可更加確實實現折射率異向性。尤其,上述向列液晶性分子為於液晶原(mesogen)兩端具有間隔件之分子為佳。於液晶原兩端具有間隔件的向列性液晶分子具有柔軟性,故可防止進入高分子薄膜內之間隙時之白濁。
本發明所用之折射率異向性材料以分子內具有聚合性官能基者為適於使用,其中以具有可三次元交聯的聚合性官能基為佳。若為具有聚合性官能基者,則於填充至高分子薄膜內之後,經由光照射而由光聚合引發劑所發生的自由基、或電子束等之作用,可令折射率異向性材料於高分子薄膜內高分子化(交聯),故可防止作成相位差薄膜後滲出折射率異向性材料等之缺點,可作成能安定使用的相位差薄膜。
另外,所謂「三次元交聯」意指液晶性分子相互以三次元聚合,作成網孔(網絡)構造的狀態。
此類聚合性官能基並無特別限定,可使用經由紫外線、電子束等之電離放射線,或熱之作用而聚合的各種聚合性官能基。此等聚合性官能基的代表例可列舉自由基聚合性官能基或陽離子聚合性官能基等。更且,自由基聚合性官能基的代表例可列舉具有至少一個可加成聚合之乙烯性不飽和雙鍵之官能基,具體例可列舉具有或不具有取代基的乙烯基、丙烯酸酯基(包含丙烯醯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基的總稱)等。又,陽離子聚合性官能基的具體例可列舉環氧基等。此外,聚合性官能基可列舉例如異氰酸酯基、不飽和三鍵等。其中由製程上之觀點而言,以具有乙烯性不飽和雙鍵之官能基較適於使用。
於本發明中,其中以分子構造為棒狀之液晶性分子,且末端具有上述聚合性官能基者特別適於使用。例如若使用兩末端具有聚合性官能基之向列液晶性分子,則可相互三次元聚合,作成網孔(網絡)構造的狀態,可作成更加強固的高分子薄膜。
具體而言,以末端具有丙烯酸酯基之液晶性分子較適於使用。末端具有丙烯酸酯基之向列液晶性分子的具體例示於下述化學式(1)~(6)。
此處,化學式(1)、(2)、(5)及(6)所示之液晶性分子可根據D.J.Broer等人於Makromol Chem.190,3201-3215(1989),或D.J.Broer等人於Makromol Chem.190,2250(1989)所揭示之方法,或其類似方法而調製。又,化學式(3)及(4)所示之液晶性分子的調製揭示於DE195,04,224。
又,末端具有丙烯酸酯基之向列液晶性分子的具體例可列舉下述化學式(7)~(17)所示者。
另外,本發明中之折射率異向性材料亦可使用二種以上。
例如,折射率異向性材料為包含分子構造為棒狀之液晶性分子且於兩末端具有一個以上聚合性官能基者、及分子構造為棒狀之液晶性分子且單一末端具有一個以上聚合性官能基者之情況,經由調整兩者的配合比,則可適當調整聚合密度(交聯密度)及相位差功能,自此觀點而言為佳。
單一末端具有一個以上聚合性官能基的棒狀液晶性分子,因易滲透至高分子薄膜、及/或易於高分子薄膜內配向,故具有更易強化位相差功能的傾向。另一方面,兩末端具有一個以上聚合性官能基的棒狀液晶性分子,因可提高聚合密度,故可賦予分子之防滲出性或耐溶劑性或耐熱性等之耐久性。
又,本發明所用之折射率異向性材料由更加強化相位差功能,且提高薄膜可靠度之觀點而言,以使用分子構造為棒狀之液晶性分子且具有上述聚合性官能基者、和分子構造為棒狀之液晶性分子且不具有上述聚合性官能基者為佳。尤其以使用分子構造為棒狀之液晶性分子且兩末端具有上述聚合性官能基者、和分子構造為棒狀之液晶性分子且單一末端具有上述聚合性官能基者、和分子構造為棒狀之液晶性分子且兩末端不具有上述聚合性官能基者為佳。不具有聚合性官能基之棒狀液晶性分子因易滲透至高分子薄膜、及/或易於高分子薄膜內配向,故更易強化相位差功能。另一方面,經由混合具有聚合性官能基之棒狀液晶性分子,使其可分子間聚合,可賦予分子之防滲出性和耐溶劑性和耐熱性等之耐久性。
3.濃度梯度於本發明中,上述折射率異向性材料於上述高分子薄膜之厚度方向具有濃度梯度,此點為其特徵。
於本發明中,所謂具有濃度梯度,於厚度方向之任意二點中濃度為不同即可,無特別限定。於本發明中,折射率異向性材料的濃度梯度為高分子薄膜之一表面側為高濃度,朝向另一表面側變成低濃度的濃度梯度態樣(第一態樣);及折射率異向性材料的濃度梯度為高分子薄膜之兩表面側為高濃度,朝向中央部變成低濃度的濃度梯度態樣(第二態樣)之二個態樣為較佳態樣。但是,亦可為表面側為低濃度,於高分子薄膜之內部具有高濃度之區域的態樣。以下,針對較佳的二個態樣,說明各態樣。
(1)第一態樣本發明中之第一態樣為折射率異向性材料於高分子薄膜厚度方向的濃度梯度為高分子薄膜之一表面側為高濃度,朝向另一表面側為低濃度之濃度梯度的態樣。此第一態樣模式性示於圖1。如圖1所示般,於本態樣中,於高分子薄膜1之一表面側3形成含有折射率異向性材料的相位差強化區域2,於反側之表面側4,形成基材區域5。
此類相位差強化區域為於高分子薄膜中含有或滲透折射率異向性材料而成。關於相位差強化區域中之高分子薄膜的分子與折射率異向性材料之分子的狀態雖未充分闡明,但推測在尤其由線狀高分子所構成之高分子薄膜表面,滲透在其長軸方向具有電偶極矩之棒狀分子所構成的折射率異向性材料進行製造之情形中,大約呈如下之狀態。
即,高分子薄膜中的線狀高分子若予以平均,則大略於高分子薄膜的表背面於平行面內並排(但,於該平行面內為雜亂的方向分佈)。由高分子薄膜表面滲透之棒狀的折射率異向性材料分子,經由該高分子薄膜的排列而將方向強制性地拉齊,平均於高分子薄膜的表背面於平行面內排列(但,於該平行面內為雜亂的方向分佈)。
藉此,於相位差強化區域中,因折射率異向性材料之電偶極矩向量平均,於高分子薄膜的表背面係於平行面內拉齊,故與高分子薄膜之表背面平行面垂直之法線方向的折射率比該面內方向的折射率相對地變低。因此表現負的C平面特性。
更且,該折射率異向性材料為每1分子具有複數的聚合性官能基,在其為聚合固化而成的情況,於相位差強化區域中,呈現高分子薄膜的分子鏈包纏折射率異向性材料之分子的三次元交聯體,且於折射率異向性材料之分子的三次元交聯體網孔中插入高分子薄膜之分子鏈的狀態。更且,於高分子薄膜之分子與折射率異向性材料之分子可相互地化學鍵結的情形中,呈現高分子薄膜之分子與折射率異向性材料之分子為三次元交聯的複合高分子狀態。
經由如上之狀態,表現出折射率異向性材料之滲出被防止並安定的折射率異向性。
於第一態樣中,具有如上述含有折射率異向性材料之相位差強化區域於高分子薄膜之一表面側形成之點作為其特徵。於此相位差強化區域內之折射率異向性材料的濃度梯度,通常於高分子薄膜的表面側為高濃度,高分子薄膜之厚度方向的中心側為低濃度。另外,於高分子薄膜之另一表面側形成不含有折射率異向性材料之區域的基材區域。
於本態樣中,因為如此於高分子薄膜之一表面側形成相位差強化區域,故具有如下之優點。
即,由於在上述基材區域側不含有折射率異向性材料,故高分子薄膜所具有的性質係直接殘存。因具有不含折射率異向性材料之區域的基材區域,故例如於高分子薄膜本身之接黏性良好的情形等中,經由對上述基材區域側例如接黏偏光層等,具有可輕易作成偏光薄膜等之優點。又,含有折射率異向性材料之相位差強化區域有時強度降低,但經由具有如上述的基材區域,具有可維持作為相位差薄膜之強度等優點。
本發明中之相位差強化區域的厚度通常在0.5μm~8μm之範圍內,特別以1μm~4μm之範圍內為佳。小於上述範圍之情況,無法取得充分的阻滯值,難以利用上述範圍增大厚度。
折射率異向性材料的濃度梯度是否為如本態樣之判斷,可根據相位差強化區域及基材區域的組成分析加以判斷。
分析組成之方法可列舉以GSP(精密傾斜切削法)切斷相位差薄膜而令厚度方向之剖面露出,進行該剖面之飛行時間型二次離子質量分析(TOF-SIMS),藉以測定厚度方向之材料濃度分佈的方法等。
飛行時間型二次離子質量分析(TOF-SIMS)係例如使用Physical Electronics公司製TFS-2000作為飛行時間型二次離子質量分析計,例如以Ga+
作為一次離子種、以25kV作為一次離子能量、以5kV作為後段加速,測定相位差薄膜之厚度方向之剖面的正及/或負的二次離子則可進行。於此情形中,折射率異向性材料於厚度方向的濃度分佈可經由將來自折射率異向性材料之二次離子強度相對於厚度方向繪點而取得。關於來自基材薄膜之二次離子強度若亦同樣對於厚度方向繪點,則可察見折射率異向性材料與基材薄膜之相對濃度變化。來自折射率異向性材料的二次離子,可使用例如以剖面TEM觀察等之其他分析手法,於可推定填充折射率異向性材料之表面和處所中相對地強烈觀測到的二次離子的總和等。來自基材薄膜的二次離子,可使用例如以剖面TEM觀察等之其他分析手法,於可推定未填充折射率異向性材料之表面和處所中相對地強烈觀測到的二次離子的總和等。
又,於第一態樣之情形中,前述相位差薄膜對於純水的接觸角以一表面與另一表面不同為佳。經由作成此類構成,例如對此相位差薄膜將以PVA作為基材般之親水性樹脂系的偏光層予以直接貼附作成偏光薄膜之情形中,若令偏光層接黏於具有較低接觸角的表面,則即使使用水系接黏劑亦不會阻礙接黏性,可取得偏光薄膜。
於本發明中,相位差薄膜對於純水之接觸角的一表面與另一表面的差異以2度以上為佳,更且以4度以上、特別以5度以上為佳。
另外,於圖1之例中,係於高分子薄膜1的一表面側3形成相位差強化區域2,而於反側之表面側4形成基材區域5的形態,但於第一態樣中,亦包含於高分子薄膜之一表面側以高濃度含有折射率異向性材料,而於另一表面側以低濃度含有折射率異向性材料的形態。此情形亦同,低濃度側於表面之接黏性或強度等中,具有比高濃度側更接近高分子薄膜本身性質的優點。另外,於該低濃度側表面接黏其他層之情形中,折射率異向性材料之濃度係在不阻礙高分子薄膜本身所具有之接黏性之範圍內的低濃度,例如,相位差薄膜相對於純水之接觸角於高濃度側表面與低濃度側表面之差異係以2度以上、更且以4度以上、特別以5度以上之濃度為佳。
(2)第二態樣本發明中之第二態樣為折射率異向性材料於高分子薄膜之厚度方向的濃度梯度為高分子薄膜之兩表面側為高濃度,朝向中央部為低濃度之濃度梯度的態樣。此第二態樣模式性示於圖2。如圖2所示般,於本態樣中,於高分子薄膜1之兩表面側形成含有折射率異向性材料的相位差強化區域2,於中央部形成基材區域5。
於本態樣中,具有如此令含有折射率異向性材料之相位差強化區域於高分子薄膜的兩表面側形成之點之特徵。此相位差強化區域內之折射率異向性材料的濃度梯度,通常高分子薄膜之表面側為高濃度,高分子薄膜之厚度方向的中心側為低濃度。另外,於高分子薄膜之厚度方向的中央部,形成不含有折射率異向性材料之區域的基材區域。
此情形之相位差強化區域的膜厚因與上述第一態樣相同,故於此省略說明。
於本態樣中,因為如此於高分子薄膜的兩表面側形成相位差強化區域,故具有如下之優點。
即,於本態樣中,由於在兩表面側具有相位差強化區域,故預測相位差強化區域中之阻滯值為上述第一態樣的2倍。因此,於上述第一態樣中阻滯值為不足的情形等中,於必須具有更大幅之阻滯值的情形中,具有優點。
又,含有折射率異向性材料之相位差強化區域有時作為相位差薄膜的強度降低,但因中央部具有未含有折射率異向性材料之區域的基材區域,故具有可維持作為相位差薄膜之強度等之優點。
另外,於圖2之例中,係於高分子薄膜1之兩表面側形成含有折射率異向性材料的相位差強化區域2,於中央部形成基材區域5之形態,但於第二態樣中,亦包含於高分子薄膜之兩表面側以高濃度含有折射率異向性材料,且於中央部以低濃度含有折射率異向性材料的形態。此情形亦同,低濃度區域於強度等中,具有比高濃度側更接近高分子薄膜本身之性質的優點。
折射率異向性材料之濃度梯度是否成為本態樣之判斷,可使用與上述第一態樣之情形同樣之方法,根據相位差強化區域及基材區域的組成分析而加以判斷。
於本發明中,於上述任一種態樣中,均以上述具折射率異向性之材料於上述高分子薄膜之厚度方向的濃度梯度連續變化為佳。於此類情形中,與某厚度中之濃度為不連續變化之情形相比,因對於層內特定界面的應力變得不集中,故剝離強度變強,耐熱性或耐水性(於使用環境下之冷熱重複、或與水接觸時對於界面剝離的耐久性)等之可靠度、耐鹼性、重製性等變高。
另外,此處所謂濃度梯度連續變化,係指例如圖3(a)~(e)所示般,於縱軸採用濃度且於橫軸採用厚度方向之情形中,厚度方向的濃度變化為連續的情形。
又,於本發明中,以具有上述具折射率異向性之材料的濃度梯度為緩慢的區域、與上述具折射率異向性之材料的濃度梯度為急遽的區域為佳。於此類情形中,於高濃度且緩慢之濃度梯度區域中令充分量之具折射率異向性的材料集中,確保此處充分的阻滯值,更且於急遽的濃度梯度區域中令高濃度區域至低濃度區域之間的濃度連續地接續,可防止對於層內特定界面的應力集中,故具有所欲的相位差並且提高可靠度。
於本發明中,所謂濃度梯度為緩慢和急遽,為具折射率異向性材料於厚度方向之濃度梯度分佈中的相對關係。濃度梯度為緩慢的區域與濃度梯度為急遽的區域,係巨觀地分成相對地濃度梯度為小值且連續之區域與大值且連續之區域。於此情形中,濃度梯度緩慢的區域中,包含濃度梯度為一定的區域。於本發明中,濃度梯度緩慢的區域可列舉如圖3(a)之區域(A)、圖3(b)之區域(A)般,折射率異向性材料之濃度為相對高,且於高分子薄膜內令折射率異向性材料以接近飽和之濃度填充的情況等。又,於本發明中,濃度梯度為急遽之區域可列舉如圖3(a)之區域(B)、圖3(b)之區域(B)般,折射率異向性材料由含有相對高濃度之區域往不含有折射率異向性材料的基材區域遷移的區域等。要求高阻滯值之情況,一般以如圖3(a)、圖3(b)之濃度梯度為佳。但,未特別要求高阻滯值之情況,如圖3(c)般,以高濃度填充折射率異向性材料之高分子薄膜表面附近,朝向中央部之濃度由高濃度遷移至低濃度般之濃度梯度為急遽之區域、與於其中央部側之折射率異向性材料以低濃度填充之濃度梯度為緩慢之區域為連續之形態亦可。
於上述第一態樣中,具有上述具折射率異向性之材料的濃度梯度為緩慢之區域、與濃度梯度為急遽之區域之情形,可列舉如圖4中所模式性示出般,於高分子薄膜1之一表面側3形成含有折射率異向性材料的相位差強化區域2,於反側之表面側4形成基材區域5,於相位差強化區域2中與基材區域5之邊界區域,形成由折射率異向性材料含有相對高濃度並且濃度梯度緩慢之區域遷移至不含有折射率異向性材料之基材區域之濃度梯度為急遽的中間區域9的情形。
於上述第二態樣中,具有上述具折射率異向性之材料的濃度梯度緩慢之區域與濃度梯度急遽之區域之情形,可列舉如圖5中所模式性示出般,於高分子薄膜1之兩表面側形成含有折射率異向性材料的相位差強化區域2,於中央部形成基材區域5,於相位差強化區域2中與基材區域5之邊界區域,形成由折射率異向性材料含有相對高濃度且濃度梯度緩慢之區域遷移至不含有折射率異向性材料之基材區域之濃度梯度為急遽的中間區域9的情形。
另外,上述具折射率異向性之材料於上述高分子薄膜之厚度方向的濃度梯度為連續變化,或具有上述具折射率異向性之材料的濃度梯度為緩慢的區域和上述具折射率異向性之材料的濃度梯度為急遽的區域,可根據上述說明之相位差薄膜之厚度方向剖面的飛行時間型二次離子質量分析(TOF-SIMS)等之濃度分佈分析加以判斷。
4.相位差薄膜本發明之相位差薄膜以相位差薄膜於可見光區域中的阻滯值為短波長側比長波長側大者為佳。其原因為,一般而言,液晶顯示裝置之液晶層所用之液晶材料於可見光區域中的阻滯值,短波長側係比長波長側更大。因此,將本發明之相位差薄膜例如使用作為光學補償板之情形,具有可於可見光區域之全波長中進行補償的優點。
如此,為了令相位差薄膜於可見光區域中的阻滯值為短波長側比長波長側更大,以選擇高分子薄膜及折射率異向性材料於可見光區域中的阻滯值為短波長側比長波長側更大者為佳。但是,偏光層(例如聚乙烯醇(PVA))之保護薄膜中所用的TAC薄膜,由於不具有此類阻滯值,故折射率異向性材料以選擇具有上述阻滯值者為佳。
另一方面,於本發明中,上述相位差薄膜於可見光區域中的阻滯值,以長波長側大於短波長側亦可。於此情形中,將本發明之相位差薄膜例如與偏光薄膜貼合使用作為偏光板之情形,因具有補償漏光優良之優點,故為佳。
又,本發明之相位差薄膜中,上述相位差薄膜以波長550nm測定之厚度方向阻滯(Rth)於薄膜面方向的誤差,以Rth之平均值作為基準,於±5nm之範圍內為佳。本發明之相位差薄膜主要經由折射率異向性材料的滲透而調節阻滯值,故例如相較於經由雙軸延伸所製作之負的C平面的相位差薄膜,可令面內及厚度方向阻滯值的誤差變小。在僅經由延伸調節阻滯值之情形,極難於面內全區域取得均勻的相位差,一般來說,邊緣部分無法使用。本發明之相位差薄膜經由縮小阻滯的誤差,例如將此相位差薄膜以光學補償薄膜型式應用於顯示裝置之情形中,可取得顯示畫面內均勻地被光學補償,且視角等之顯示品質優良的顯示裝置。
此處,所謂厚度方向阻滯,係將在薄膜面內方向之遲相軸方向(薄膜面內方向之折射率為最大的方向)之折射率視為nx、薄膜面內之進相軸方向(薄膜面內方向之折射率為最小的方向)之折射率視為ny、薄膜之厚度方向之折射率視為nz時,可以Rth[nm]={(nx+ny)/2-nz}×d(d:厚度)表示,面內阻滯可以Re[nm]=(nx-ny)×d(d:厚度)表示。
又,厚度方向阻滯於薄膜面方向的誤差可例如如下評價。對於薄膜面內之全區域以指定間隔測定厚度方向阻滯。由測定值算出平均值,並由每個指定間隔之各測定值減去平均值,即可算出變動。薄膜為長形薄膜之情形中,於製造條件未隨時間變動之情形,由於對於長軸方向為假定厚度方向阻滯為一定,故對於垂直長軸方向的寬度方向,以指定間隔測定厚度方向阻滯,由測定值算出平均值,由每個指定間隔的各測定值減去平均值算出變動亦可。
又,本發明之相位差薄膜以上述厚度方向阻滯為70~300nm為佳。於此類情形中,例如,可提高視角改善效果。
另外,上述厚度方向及面內方向之阻滯值,例如使用自動雙折射測定裝置(例如,王子計測機器股份有限公司製,商品名:KOBRA-21ADH),於23℃、55%RH之環境下,於波長為589nm中進行三次元折射率測定,求出折射率nx、ny、nz即可取得。
又,若根據本發明,變更上述塗佈液之量和濃度,使用相位差強化區域之手段,可調節阻滯值。在經由延伸而調節阻滯值之情形,一般若增大延伸倍率,則相位差薄膜模糊,霧值變高,消偏性變高,即具有偏光狀態紊亂而無法控制偏光的問題,但於本發明中,可取得所希望的阻滯值,提高視角改善效果,並且可大幅減少消偏性。
即,本發明之相位差薄膜根據JIS-K7105測定時之霧值為1%以下,更且可達成至0.8%以下。
又,本發明之相位差薄膜為於高分子薄膜內至少含有上述之折射率異向性材料者,但只要不損害本發明之效果,亦可含有其他成分。例如,亦可含有殘存溶劑、光聚合引發劑、聚合抑制劑、整平劑、手性劑、矽烷偶合劑等。
又,本發明之相位差薄膜亦可再直接層合其他層。例如,作為相位差薄膜之阻滯值為不足的情形,亦可再直接層合其他的相位差層。又,如後述般,亦可直接層合其他之光學功能層,例如偏光層。
另外,於本發明之相位差薄膜中,亦包含將令上述折射率異向性材料於溶劑中溶解或分散之形成相位差強化區域用塗佈液塗佈至高分子薄膜的表面,藉以使上述折射率異向性材料滲透於高分子薄膜內形成之情形中,於滲透側之高分子薄膜表面使上述折射率異向性材料以膜狀殘存的態樣。
又,於本發明中,上述相位差薄膜以可捲成最小直徑為6英吋以下之滾筒狀為佳。相位差薄膜為了提高其製造、保管、流通、後加工時之量產性、生產效率,係作成長形之帶狀薄膜(亦稱為捲材)的形態,且以製造、檢查及後加工時以外之保管、搬送及加工待機時於圓筒上捲纏之滾筒形態為佳。作為此滾筒捲芯之管直徑通常為6英吋以下、視情況為3英吋。因此,為了作成製程上有利之可捲繞的滾筒狀,令相位差薄膜可捲成最小直徑6英吋以下、更佳為3英吋以下為佳。
另一方面,具折射率異向性之材料一般具有硬、脆的傾向。尤其,在為了固定化而進行聚合的情形中,此傾向強烈。因此,於習知之高分子薄膜基材上層合作為別層之相位差層而構成的相位差薄膜中,因硬且脆的相位差層,故若捲纏成6英吋以下之直徑,則發生於相位差層造成裂痕,或相位差層由基材剝離的問題。為了防止此裂痕,必須於相位差層上再設置保護層。又,若相位差薄膜例如以30公分見方之正方形狀薄片般之片葉薄片的狀態製造、保管等,雖可解決此問題,但生產效率、量產性差。相對於此,本發明中所得之相位差薄膜因於高分子薄膜中含有上述折射率異向性材料而形成相位差強化區域,故於高分子薄膜內部內包相位差層(相位差強化區域),且亦具有不含有相位差層(或者即使含有亦為少量)的區域。因此,即使未設置保護層等,亦不易因捲成滾筒狀時的應力集中而造成裂痕,可作成合適的滾筒狀形態。
又,本發明之相位差薄膜除了僅以一片作成單層之方式以外,視需要亦可貼合二種以上,以層合形態供使用。層合二片之具體例可列舉將相同之相位差薄膜以主折射率的方向(光學異向性的方向)拉齊而層合二片以上的形態、將相同之相位差薄膜以主折射率方向彼此不同而層合二片以上的形態、將彼此不同光學異向性之相位差薄膜以主折射率方向(光學異向性的方向)拉齊而層合二片以上的形態、或將彼此不同光學異向性之相位差薄膜以主折射率方向(光學異向性的方向)彼此不同而層合二片以上的形態等。於此些情形中,可實現僅以一片所無法實現之大小的光學異向性值,或者可實現僅以一片所無法實現之複雜的光學異向性。
另外,相位差薄膜彼此間的貼合、層合,例如穿透適當的透明接黏劑層予以貼合則可進行。
5.用途本發明之相位差薄膜之用途可使用於作為光學功能薄膜的各種用途。具體而言,可列舉光學補償板(例如視角補償板)、橢圓偏光板、亮度提升板等。
於本發明中,特別適於作為光學補償板的用途。具體而言,使用TAC薄膜作為高分子薄膜,且使用分子構造為棒狀之液晶性化合物作為折射率異向性材料,藉此,可使用於作為負的C平面的用途。
又,本發明之相位差薄膜可使用作為液晶顯示裝置所用的各種光學功能薄膜。例如,如上述般將本發明之相位差薄膜使用作為負之C平面的光學補償板時,可適合使用於具有VA型式或OCB型式等之液晶層的液晶顯示裝置。
B.相位差薄膜之製造方法本發明之相位差薄膜的製造方法之特徵為具有:於高分子薄膜之至少一表面,將折射率異向性材料於溶劑中溶解或分散而成之形成相位差強化區域用塗佈液予以塗佈的塗佈步驟;令上述塗佈步驟所塗佈之上述形成相位差強化區域用塗佈液中之上述折射率異向性材料,滲透於上述高分子薄膜的滲透步驟;以及令上述塗佈步驟所塗佈之上述形成相位差強化區域用塗佈液中之上述溶劑乾燥的乾燥步驟。
關於此種本發明之相位差薄膜的製造方法,使用圖面予以具體說明。圖6為示出本發明之相位差薄膜之製造方法之一例的步驟圖。如圖6(a)所示般,首先於高分子薄膜1上,進行塗佈形成相位差強化區域用塗佈液6的塗佈步驟。其次,如圖6(b)所示般,進行令形成相位差強化區域用塗佈液中之上述折射率異向性材料滲透上述高分子薄膜的滲透步驟、及令上述塗佈步驟所塗佈之上述形成相位差強化區域用塗佈液中之上述溶劑乾燥的乾燥步驟。藉此,由高分子薄膜表面滲透上述形成相位差強化區域用塗佈液中的折射率異向性材料,於高分子薄膜的表面側形成含有折射率異向性材料的相位差強化區域2。如此,於高分子薄膜內形成含有折射率異向性材料的相位差強化區域2、與不含有折射率異向性材料的基材區域5。最後如圖6(c)所示般,由上述相位差強化區域2側照射紫外線7,進行令高分子薄膜內所包含之折射率異向性材料聚合的固定化步驟,形成相位差薄膜8。
若根據此類本發明之相位差薄膜的製造方法,經由塗佈上述形成相位差強化區域用塗佈液,可輕易形成相位差薄膜,且僅變更上述形成相位差強化區域用塗佈液的塗佈量等,即可變更所得相位差薄膜的阻滯值。因此,根據本發明,具有即使為少量仍可輕易取得易具有任意之阻滯值的相位差薄膜的優點。
另外,各步驟亦可分別進行2回以上。例如,首先於高分子薄膜上進行塗佈第一之形成相位差強化區域用塗佈液的塗佈步驟,其次,進行令第一之形成相位差強化區域用塗佈液中之第一之折射率異向性材料滲透高分子薄膜的滲透步驟、及令上述第一之形成相位差強化區域用塗佈液中之溶劑乾燥的乾燥步驟。其次,於塗佈第一之形成相位差強化區域用塗佈液側之面,進一步進行塗佈第二之形成相位差強化區域用塗佈液的塗佈步驟,接著,進行令第二之形成相位差強化區域用塗佈液中之第二之折射率異向性材料滲透的滲透步驟、及令上述第二之形成相位差強化區域用塗佈液中之溶劑乾燥的乾燥步驟,由塗佈第二之形成相位差強化區域用塗佈液側進行固定化步驟,形成相位差薄膜亦可。於此情形中,例如若使用易滲透於高分子薄膜且不具有聚合性官能基之棒狀液晶性分子作為第一之折射率異向性材料,使用具有聚合性官能基之棒狀液晶性分子作為第二之折射率異向性材料,則高分子薄膜共存形成含有更易強化相位差且不具有聚合性官能基之棒狀液晶性分子的區域、與更靠表面側含有具聚合性官能基之棒狀液晶性分子的區域,一邊具有更加強化的相位差,一邊取得高分子薄膜表面經由固定化步驟而被聚合且安定化的效果。即使使用聚合性官能基較少之棒狀液晶性分子作為第一之折射率異向性材料,使用聚合性官能基較多之棒狀液晶性分子作為第二之折射率異向性材料,亦可取得與上述同樣之效果。
又,在本發明中之塗佈形成相位差強化區域用塗佈液之上述塗佈步驟與上述滲透步驟與上述乾燥步驟之後,亦可具有將非折射率異向性材料但具有聚合性官能基之材料於溶劑中溶解或分散而成的塗佈液再予以塗佈的步驟、或乾燥該塗佈液的步驟、再令聚合性官能基聚合的步驟。於此情形中,例如即使形成相位差強化區域用塗佈液中所含之折射率異向性材料為不具有聚合性官能基,亦可經由高分子薄膜之靠表面側所存在之具有聚合性官能基的材料聚合而被固定化,藉此,可防止折射率異向性材料滲出,並且賦予薄膜的耐久性、安定性。
以下,針對本發明之相位差薄膜的製造方法,說明各步驟。
1.塗佈步驟本發明中的塗佈步驟係於高分子薄膜的至少一表面塗佈折射率異向性材料於溶劑中溶解或分散而成之形成相位差強化區域用塗佈液的步驟。
於本發明中,根據塗佈步驟中之形成相位差強化區域用塗佈液的塗佈量,可令所得之相位差薄膜的阻滯值變化。
本發明所用之形成相位差強化區域用塗佈液,為至少含有溶劑和於上述溶劑中溶解或分散的折射率異向性材料而成者,視需要添加其他添加劑。此類添加劑,具體而言,於所用之折射率異向性材料為光硬化型物質之情形,可列舉光聚合引發劑。其他可列舉聚合抑制劑、整平劑、手性劑、矽烷偶合劑等。
上述形成相位差強化區域用塗佈液所用之折射率異向性材料,因與上述「A.相位差薄膜」之欄中所記載者同樣,故於此省略說明。另外,折射率異向性材料具有聚合性官能基,於相位差薄膜之製造步驟中,進行後述之固定化步驟(令折射率異向性材料聚合而高分子化的步驟)之情況,由於相位差薄膜所含有之折射率異向性材料係以指定的聚合度聚合,故嚴格來說,與形成相位差強化區域用塗佈液中所用者不同。
又,上述形成相位差強化區域用塗佈液中所用之溶劑只要為可令高分子薄膜充分膨潤,且可令上述折射率異向性材料溶解或分散之溶劑即可,無特別限定。具體而言,高分子薄膜為TAC,折射率異向性材料為末端具有丙烯酸酯之向列液晶之情形,以環己酮較適於使用。
本發明之形成相位差強化區域用塗佈液之折射率異向性材料於溶劑中的濃度並無特別限定,通常為5質量%~40質量%之範圍內,特別以15質量%~30質量%之範圍內為佳。
又,於高分子薄膜上的塗佈量係根據所得相位差薄膜所要求的阻滯值而異,但折射率異向性材料乾燥後之塗佈量為0.8g/m2
~8g/m2
之範圍內,特別以1.6g/m2
~5g/m2
之範圍內為佳。
本步驟中之塗佈方法只要為可對高分子薄膜表面均勻塗佈形成相位差強化區域用塗佈液之方法即可,無特別限定,可使用棒塗佈、刮刀塗佈、旋塗、剛模塗佈、狹縫逆塗、輥塗佈、浸塗、噴墨法、微照相凹版法等之方法。於本發明中,以使用刮刀塗佈、剛模塗佈、狹縫逆塗及輥塗佈為佳。
2.滲透步驟及乾燥步驟於本發明中,上述塗佈步驟後,係進行令上述塗佈步驟所塗佈之上述形成相位差強化區域用塗佈液中之上述折射率異向性材料滲透上述高分子薄膜的滲透步驟、及令上述塗佈步驟所塗佈之上述形成相位差強化區域用塗佈液中之上述溶劑乾燥的乾燥步驟。
上述滲透步驟為將塗佈後之高分子薄膜放置而使得折射率異向性材料充分滲透進入高分子薄膜內的步驟,根據所用溶劑之種類,亦可同時進行乾燥步驟。
於上述滲透步驟中,令上述形成相位差強化區域用塗佈液中之上述折射率異向性材料之90重量%以上、較佳為95重量%以上、特佳為100重量%全部滲透進入高分子薄膜內為佳。上述折射率異向性材料未滲透高分子薄膜內而大量殘留於高分子薄膜表面之情況,有時表面朦朧且令薄膜的透光率降低。
因此,滲透及乾燥步驟後之高分子薄膜,令滲透側之表面根據JIS-K7105測定時之霧值以10%以下為佳,其中以2%以下、特別以1%以下為佳。
又,上述乾燥步驟為令形成相位差強化區域用塗佈液中之溶劑乾燥的步驟,根據所用溶劑之種類、是否與滲透步驟同時進行,令溫度及時間大幅不同。例如,使用環己酮作為溶劑,與滲透步驟同時進行之情形,通常為室溫~120℃、較佳為70℃~100℃範圍內之溫度,以30秒~10分鐘、較佳為1分鐘~5分鐘左右之時間進行乾燥步驟。
3.固定化步驟更且,所用之折射率異向性材料為具有聚合性官能基之情形,為了令折射率異向性材料聚合且高分子化,乃進行固定化步驟。經由進行此類固定化步驟,可防止進入高分子薄膜內的折射率異向性材料滲出,提高所得相位差薄膜的安定性。
本發明中之固定化步驟可根據所用之折射率異向性材料而使用各種方法。例如,折射率異向性材料為交聯性化合物之情形,若為含有光聚合引發劑便照射紫外線、或照射電子射線,若為熱硬化性化合物則被加熱。
C.光學功能薄膜其次,說明本發明之光學功能薄膜。本發明之光學功能薄膜其特徵為於上述「A.相位差薄膜」之欄所說明的相位差薄膜,直接貼合相位差薄膜以外之光學功能層而形成。
另外,本發明中之光學功能層,若於使用本發明之相位差薄膜的各種用途中,與本發明之相位差薄膜協同綜合表現所希望之光學功能者即可,無特別限定。本發明之光學功能層可列舉例如防反射層、紫外線吸收層、紅外線吸收層等。
因此,本發明之光學功能薄膜為具有上述「A.相位差薄膜」之欄中所說明之相位差薄膜之功能且兼具如上述之各光學功能層之功能的薄膜。本發明之光學功能薄膜係以一個兼具例如光學補償等之本發明相位差薄膜所具有的功能和例如防反射等之其他功能,故具有不必個別設置具有各種功能之薄膜的優點。
防反射層並無特別限定,可列舉例如於透明基材薄膜上形成比該透明基材更低折射率之物質所構成的低折射率層者,或於透明基材薄膜上令比該透明基材更高折射率之物質所構成的高折射率層及此該透明基材更低折射率之物質所構成的低折射率層,以此順序交互地各以一層以上層合者等。此些高折射率層及低折射率層係以層之幾何學的厚度與折射率之積所示之光學厚度成為令防反射光之波長的1/4之方式,利用真空沈積、塗佈等所形成。高折射率層之構成材料可使用氧化鈦、硫化鋅等,低折射率層之構成材料可使用氟化鎂、冰晶石等。
又,紫外線吸收層並無特別限定,例如可列舉於聚酯樹脂、丙烯酸系樹脂等之薄膜中,添加苯并三唑系化合物、二苯酮系化合物、水楊酸酯系化合物等所構成之紫外線吸收劑而成膜者。
又,紫外線吸收層並無特別限定,可列舉例如於聚酯樹脂等之薄膜基材上以塗佈等形成紅外線吸收層者。紅外線吸收層係使用例如將Diimonium系化合物、酞菁系化合物等所構成之紅外線吸收劑添加至丙烯酸系樹脂、聚酯樹脂等所構成之黏合樹脂中並且成膜者。
於本發明中,上述相位差薄膜之第一態樣,即,折射率異向性材料之濃度梯度係於高分子薄膜之一表面側為高濃度,朝向其他表面側為低濃度的濃度梯度,其他表面側為基材領域之態樣的相位差薄膜適於使用。雖因相位差薄膜所用之高分子薄膜的種類而異,但多以未存在折射率異向性材料側之面與光學功能層的接黏性為良好。
D.偏光薄膜其次,說明本發明之偏光薄膜。本發明之偏光薄膜其特徵為對上述「A.相位差薄膜」之欄所說明之相位差薄膜,將偏光層以聚乙烯醇(PVA)系接黏劑等予以直接貼合而形成。
偏光薄膜通常為於偏光層與其兩表面形成保護層所構成,於本發明中,例如經由令其一側之保護層作為上述之相位差薄膜,則可作成例如具有光學補償功能的偏光薄膜。
偏光層並無特別限定,可使用例如碘系偏光層、使用二色性染料之染料系偏光層和多烯系偏光層等。碘系偏光層和染料系偏光層一般係使用聚乙烯醇而製造。
於本發明中,上述相位差薄膜之第一態樣,即折射率異向性材料之濃度梯度,以於高分子薄膜之一表面側為高濃度,朝向其他表面側為低濃度的濃度梯度之態樣的相位差薄膜為適於使用。偏光層通常多由聚乙烯醇(PVA)所構成,此類情形雖因相位差薄膜所用之高分子薄膜的種類而異,但以不存在折射率異向性材料側之面之接黏性較為良好。
D.顯示裝置最後,說明本發明之顯示裝置。本發明之顯示裝置可列舉例如液晶顯示裝置,有機EL顯示裝置等。
本發明之顯示裝置的第一態樣為將上述本發明之相位差薄膜配置於光路徑為其特徵。本發明之顯示裝置無剝離等之問題,且經由配置具有適當之阻滯的相位差薄膜,成為可靠度高且顯示品質優良者。
圖7為顯示本發明之顯示裝置中之液晶顯示裝置之一例的斜面圖。如圖7所示般,本發明之液晶顯示裝置20具有入射側的偏光板102A、射出側的偏光板102B、和液晶元件104。偏光板102A、102B為以僅令具有指定振動方向之振動面的直線偏光選擇性穿透之方式所構成者,各個振動方向為以相互直角之關係般,以正交尼科爾狀態對向配置。又,液晶元件104包含對應像素的多數元件,被配置於偏光板102A、102B之間。
此處,於液晶顯示裝置20中,液晶元件104採用具有負介電異向性之向列液晶所封裝之VA(垂直排列)方式,穿透入射側之偏光板102A的直線偏光於液晶元件104中穿透非驅動狀態之元件部分時,不被相位位移而穿透,且被射出側的偏光板102B所遮斷。相對地,液晶元件104中穿透驅動狀態之元件部分時,直線偏光被相位位移,對應於此相位位移量的光線穿透射出側的偏光板102B而被射出。如此,經由對各元件適當控制液晶元件104的驅動電壓,則可於射出側的偏光板102B側顯示所欲的影像。於如此構成的液晶顯示裝置20中,於液晶元件104與射出側之偏光板102B(令液晶元件104所射出之指定偏光狀態之光選擇性穿透的偏光板)之間,於光路徑配置上述之本發明的相位差薄膜10,經由相位差薄膜10,可對於液晶元件104所射出之指定偏光狀態之光中由液晶元件104之法線於傾斜方向射出之光的偏光狀態進行補償。
如上述,根據上述構成所組成的液晶顯示裝置20,於液晶顯示裝置20之液晶元件104與射出側之偏光板102B之間,配置上述本發明之可靠度高的相位差薄膜10,並且補償由液晶元件104所射出之光中由液晶元件104的法線傾斜方向所射出之光的偏光狀態,故可有效改善液晶顯示裝置20之視角依賴性的問題,顯示品質優良且可靠度高。
另外,圖7所示之液晶顯示裝置20為光線由厚度方向的一側往另一側穿透的穿透型,但本發明之顯示裝置的實施形態並非限定於此,上述本發明之相位差薄膜10亦可於反射型之液晶顯示裝置中同樣組入使用。更且,如上述之其他顯示裝置的光路徑中亦可同樣組入使用。
又,圖7所示之液晶顯示裝置20中,係將上述本發明之相位差薄膜10配置於液晶元件104與射出側之偏光板102B之間,但根據光學補償的態樣,亦可將相位差薄膜10配置於液晶元件104與入射側之偏光板102A之間。又,亦可將相位差薄膜10配置於液晶元件104的兩側(液晶元件104與入射側之偏光板102A之間、及液晶元件104與射出側之偏光板102B之間)。另外,於液晶元件104與入射側之偏光板102A之間、或液晶元件104與射出側之偏光板102B之間所配置的相位差薄膜並非限於一個,亦可配置數個。更且,其他之光學功能薄膜亦可配置於光路徑。
又,本發明之顯示裝置的第二態樣其特徵為將上述本發明之光學功能薄膜配置於光路徑。經由如此,則不必要另外設置具有上述相位差薄膜以外功能之光學功能板,可取得可靠度高且顯示品質優良的顯示裝置。
圖8為示出本發明之顯示裝置中液晶顯示裝置之一例的斜面圖。如圖8所示般,本發明之液晶顯示裝置30具有入射側之偏光板102A、射出側之偏光板102B、和液晶元件104。偏光板102A、102B及液晶元件104可使用與上述圖7同樣之物質,且與圖7同樣配置。
於此類構成所組成之液晶顯示裝置30中,於液晶元件104與射出側之偏光板102B之間,於光路徑上,配置上述本發明之光學功能薄膜40。該光學功能薄膜所兼具之功能並無特別限定,於光學補償功能兼具紫外線吸收功能之情況,經由光學功能薄膜40,補償由液晶元件104所射出之指定偏光狀態之光中由液晶元件104之法線傾斜方向所射出之光的偏光狀態,且吸收由外部入射至液晶顯示裝置內之來自日光等的紫外線,可提高液晶顯示裝置的耐光性。
如上述,根據上述構成所組成的液晶顯示裝置30,於液晶顯示裝置30之液晶元件104與射出側之偏光板102B之間,配置上述本發明之可靠度高的光學功能薄膜40,補償由液晶元件104所射出之光中由液晶元件104之法線傾斜方向所射出光的偏光狀態,故可有效改善液晶顯示裝置30之視角依賴性的問題,且,可例如經由紫外線吸收功能令耐光性提高,顯示品質優良。
另外,本發明之顯示裝置的實施形態並非限定於此,上述本發明之光學功能薄膜40亦可於反射型之液晶顯示裝置中同樣組入使用。更且,於上述之其他顯示裝置的光路徑中亦可同樣組入使用。
又,圖8所示之液晶顯示裝置30中,係將上述本發明之光學功能薄膜40配置於液晶元件104與射出側之偏光板102B之間,但因光學補償和兼具之功能的態樣,亦可將光學功能薄膜40配置於液晶元件104與入射側之偏光板102A之間。又,亦可將光學功能薄膜40配置於液晶元件104之兩側(液晶元件104與入射側之偏光板102A之間、及液晶元件104與射出側之偏光板102B之間)。又,光學功能薄膜40亦可配置於射出側之偏光板102B之外側(表面側)。另外,於液晶元件104與入射側之偏光板102A之間、或液晶元件104與射出側之偏光板102B之間、或射出側之偏光板102B的外側所配置之薄膜並非限於一個,亦可配置數個。
又,本發明之顯示裝置的第三態樣其特徵為將上述本發明之偏光薄膜配置於光路徑。經由如此,則不必要另外設置光學補償板,可取得可靠度高且顯示品質優良的顯示裝置。
圖9為本發明之顯示裝置中,示出液晶顯示裝置之一例的斜面圖。如圖9所示般,本發明之液晶顯示裝置50具有入射側之偏光板102A、射出側之本發明的偏光薄膜60、及液晶元件104。偏光板102A與本發明之偏光薄膜60為僅令具有指定振動方向之振動面的直線偏光選擇性穿透般所構成者,各個振動方向為以相互直角之關係般以正交尼科爾狀態對向配置。又,液晶元件104可使用與圖7同樣者,被配置於偏光板102A、本發明之偏光薄膜60之間。
根據上述構成所組成之液晶顯示裝置50,於液晶顯示裝置50之液晶元件104與射出側,配置上述本發明之可靠度高的偏光薄膜60,補償由液晶元件104所射出光中由液晶元件104之法線傾斜方向所射出光的偏光狀態,故可有效改善液晶顯示裝置50之視角依賴性的問題,顯示品質優良且可靠度高。
另外,本發明之顯示裝置的實施形態並非限定於此,上述本發明之偏光薄膜60亦可於反射型之液晶顯示裝置中同樣組入使用。更且,於上述之其他顯示裝置的光路徑中亦可同樣組入使用。
又,圖9所示之液晶顯示裝置50中,係將上述本發明之偏光薄膜60配置於液晶元件104與射出側,但根據光學補償的態樣,亦可配置於液晶元件104的入射側。又,亦可將本發明之偏光薄膜60及60’配置於液晶元件104的兩側。另外,於液晶元件104與入射側之偏光板102A之間、或液晶元件104與射出側之偏光薄膜60之間,亦可配置另外之相位差薄膜或其他之光學功能薄膜。
上述中,雖僅例示說明液晶顯示裝置,但本發明之上述相位差薄膜及偏光薄膜亦可使用於其他的顯示裝置,可列舉例如將作為圓偏光板功能之本發明之上述相位差薄膜或偏光薄膜配置於光路徑的有機EL顯示裝置等。
另外,本發明並非限定於上述實施形態。上述實施形態為例示,具有與本發明之申請專利範圍所記載之技術思想實質上同一構成,且可達到同樣之作用效果者,均被包含於本發明之技術範圍。
以下,示出實施例具體說明本發明。
令作為折射率異向性材料之光聚合性液晶化合物(下述化合物(1))於環己酮中溶解20質量%,並且於TAC薄膜(富士照相軟片股份有限公司製,商品名:TF80UL)所構成之基材薄膜表面棒塗佈,塗佈成乾燥後之塗佈量為2.5g/m2
。其次,於90℃下加熱4分鐘,乾燥除去溶劑,並且令該光聚合性液晶化合物滲透該TAC薄膜內。更且,經由對塗佈面照射紫外線,將上述光聚合性液晶化合物固定化而製作相位差薄膜。以所得之相位差薄膜作為樣品,並以下列項目評價。
1.光學特性經由自動雙折射測定裝置(王子計測機器股份有限公司製,商品名:KOBRA-21ADH)測定樣品的相位差。將測定光對於樣品表面由垂直或傾斜入射,由其光學相位差和測定光之入射角度圖表,確認令基材薄膜的相位差增加之異向性。又,經由相同之測定裝置,測定三次元折射率。其結果,若將基材薄膜表面平行之平面方向的折射率視為nx、ny,厚度方向之折射率視為nz,則如下述表1所示般,成立nz<nx=ny,由於變成負的C平面,故若合併上述之相位差的測定結果,則液晶分子的配向方向於基材薄膜表面平行之面內存在液晶分子,且認為該面內之配向方向為無規的同質(homogeneous)配向。
2.以SEM觀察剖面於樣品的液晶塗佈面塗佈包埋樹脂並於厚度方向切斷,以SEM觀察樣品的剖面。結果示於圖10。如圖10所闡明般,於薄膜表面與包埋樹脂之間不存在層,配合上述之相位差的測定結果,判斷高分子薄膜中滲透有液晶化合物。
3.以TEM觀察剖面對樣品的液晶塗佈面進行金屬氧化物的表面保護,環氧樹脂包埋後接黏至低溫(cryo)支撐台。其次以低溫系統,利用裝配鑽石刀的超薄切片機予以修剪/削面,並以金屬氧化物施行蒸氣染色,於製作超薄切片後進行TEM觀察。結果示於圖11。如圖11所闡明般,可知樣品的折射率異向性材料滲透側為分成三層(相位差強化區域中之高濃度區域、相位差強化區域中之中間區域及基材區域)。
4.霧值為了調查樣品的透明性,以濁度計(日本電色工業股份有限公司製,商品名:NDH2000),根據JIS-K7105測定霧值。其結果為0.35%,係良好結果。
5.密黏性試驗為了調查密黏性,進行剝離試驗。剝離試驗係對所得之樣品以棋盤格狀切入1mm見方的切孔,並將接黏膠帶(Nichiban股份有限公司製,Cellotape(註冊商標))貼附至液晶面,其後拉剝膠帶,以目視觀察。其結果,密黏度為100%。
密黏度(%)=(未剝落部分/貼附膠帶之區域)×100
6.耐濕熱試驗-1將樣品於90℃之熱水中浸漬60分鐘,根據上述方法測定光學特性及密黏性。其結果,於試驗前後未察見光學特性及密黏性的變動。
7.耐濕熱試驗-2將樣品於80℃、濕度95%之環境下靜置24小時,根據上述方法測定光學特性及密黏性。其結果,於試驗前後未察見光學特性及密黏性的變動。又,試驗後未察見折射率異向性材料的滲出,亦無白濁現象。
8.耐水試驗將樣品於室溫(23.5℃)下於純水中浸泡1日,根據上述方法測定光學特性及密黏性。其結果,於試驗前後未察見光學特性及密黏性的變動。
9.耐鹼性試驗將樣品於55℃下於鹼水溶液(1.5N之氫氧化鈉水溶液)中浸泡3分鐘,水洗、乾燥,根據上述方法測定光學特性及密黏性。其結果,於試驗前後未察見光學特性及密黏性的變動。又,亦未察見著色。
10.測定厚度方向之材料濃度分佈以GSP(精密斜切削法)切斷相位差薄膜,令厚度方向的剖面露出,並使用飛行時間型二次離子質量分析計(TOF-SIMS)(裝置:Physical Electronics公司製TFS-2000),測定切削面中厚度方向材料的濃度分佈。測定條件為以二次離子極性為正及負、質量範圍(M/Z)為0~1000、光柵大小為180μm□、測定時間為3分鐘、無能量濾光片、對比光圈為0#、後段加速為5kV、測定真空度為4×10- 7
Pa(3×10- 9
Torr)、一次離子種為Ga+
、一次離子能量為25kV、試料電位為+3.2kV、脈衝頻率為8.3kHz、脈衝寬度為12ns、無脈動、具帶電中和、時間分解能為1.1ns/ch。
測定結果為,於正二次離子光譜中,將以折射率異向性材料之塗佈面強力測定之27、55、104、121、275amu視為來自折射率異向性材料波峯,於未塗佈之背面所強力測定之15、43、327amu視為來自TAC薄膜波峯,將此些波峯強度之各個和以總二次離子強度予以規格化之值示於縱軸,折射率異向性材料之塗佈面視為零,厚度方向示於橫軸的分布圖示於圖12。其中,由於27.55amu亦由TAC薄膜觀測到,故作為來自折射率異向性材料波峯之正二次離子中亦部分含有TAC薄膜的助力。
又,同樣地,於負二次離子光譜中,將以折射率異向性材料之塗佈面強力測定之13、26、118、217amu視為來自折射率異向性材料波峯,於未塗佈之背面所強力測定之16、59amu視為來自TAC薄膜波峯,將此些波峯強度之各個和以總二次離子強度予以規格化之值示於縱軸,折射率異向性材料之塗佈面視為零,厚度方向示於橫軸的分布圖示於圖13。其中,由於13amu亦由TAC薄膜觀測到,故作為來自折射率異向性材料波峯之負二次離子中亦部分含有TAC薄膜的助力。
於正二次離子光譜及負二次離子光譜之厚度方向的分布圖結果中,判定由塗佈面至每1.5μm為止,均為折射率異向性材料之濃度較高且濃度梯度為緩慢之區域,每1.5μm~每3μm存在折射率異向性材料之濃度為衰減且濃度梯度為急遽之區域,更且,自每3μm存在幾乎完全不含有折射率異向性材料的基材區域。其與折射率異向性材料滲透側分成三層(相位差強化區域中之高濃度區域、相位差強化區域中之中間區域及基材區域)所觀測之TEM的剖面觀察結果一致。
於實施例1中,除了令溶劑為環己酮和甲基乙基酮(MEK)的混合溶劑(溶劑比7:1)以外,同實施例1處理,製作相位差薄膜。所得之相位差薄膜同實施例1,進行光學特性、密黏性、耐濕熱試驗及耐水試驗之結果,取得與實施例1同樣之結果。
於實施例1中,除了令溶劑為環己酮和MEK的混合溶劑(溶劑比7:1),且塗佈方法為剛模塗佈以外,同實施例1處理,製作相位差薄膜。所得之相位差薄膜同實施例1評價。其結果,取得與實施例1同樣之結果。
測定實施例1所得之相位差薄膜的相位差強化區域表面及基材區域表面的接觸角。具體而言,以接觸角測定器(協和界面科學股份有限公司製,CA-Z型)測定相位差強化區域表面及基材區域表面(TAC面)對於純水的接觸角。接觸角為對測定面滴下0.1毫升之純水30秒鐘後測定。其結果,相位差強化區域表面為62.6°、基材區域表面為57.3°,相位差強化區域表面成為較高值,取得非相位差強化區域而於表面較具有親水性的結果。
於實施例1中,將乾燥後之塗佈量變更成2.0、2.6、3.2、3.8g/m2
,製作樣品,進行同樣之評價。其結果,取得同樣之結果。更且,於塗佈量與相位差(對於法線方向以30°之角度測定的阻滯值:30°Re)方面,如圖14所示般,察見直線關係,可知以塗佈量可控制相位差。
將作為折射率異向性材料之光聚合性液晶化合物(下述化合物(1)),於環己酮和正丙醇之混合溶劑(溶劑比9:1)中溶解20質量%,並於TAC薄膜(富士照相軟片股份有限公司製,商品名:TF80UL)所構成之基材薄膜表面以棒塗佈,於兩面塗佈成乾燥後之塗佈量為單面1g/m2
。其次,於70℃下加熱4分鐘,乾燥除去溶劑,並且令該光聚合性液晶化合物滲透至該TAC薄膜內。更且,經由對塗佈面照射紫外線,將上述光聚合性液晶化合物固定化。
經由自動雙折射測定裝置(王子計測機器股份有限公司製,商品名:KOBRA-21ADH)測定樣品的相位差。將測定光對於樣品表面由垂直或傾斜入射,由其光學相位差和測定光之入射角度圖表,確認令基材薄膜的相位差增加之異向性。圖15中示出相位差角度依賴性。
又,同實施例1測定霧值,結果為0.7%。
除了以乾燥後之塗佈量為單面3g/m2
之方式,於基材薄膜之單面塗佈以外,同實施例6處理,作成相位差薄膜。
經由自動雙折射測定裝置(王子計測機器股份有限公司製,商品名:KOBRA-21ADH)測定樣品的相位差。於圖15中合併示出相位差角度依賴性。
又,同實施例1測定霧值,結果為0.5%。
比較實施例6與實施例7,如圖15所示般,於取得同程度之相位差的情形中,塗佈兩面且於兩面設置相位差強化區域者,相較於僅單面塗佈且僅於單面設置相位差強化區域者,具有可減少折射率異向性材料之總塗佈量的優點。
將作為折射率異向性材料之同實施例1的光聚合性液晶化合物(上述化合物(1)),於環己酮中溶解20質量%,並且於寬650mm、長度30m之長形TAC薄膜(富士照相軟片股份有限公司製,商品名:TF80UL)所構成之基材薄膜表面,塗佈成各乾燥後之塗佈量為3g/m2
。其次,於90℃下加熱4分鐘,將溶劑乾燥除去,並且令該光聚合性液晶化合物滲透於該TAC薄膜內。更且,經由對塗佈面照射紫外線,將上述光聚合性液晶化合物固定化,製作本發明之相位差薄膜。將切出3m之長形相位差薄膜以最小直徑為31mm之方式捲成滾筒狀態,並於23℃下保存1個月。其結果,於保存前後於相位差薄膜的表面未察見變動,無裂痕發生,於捲繞薄膜間亦無貼附。
將作為折射率異向性材料之光聚合性液晶化合物(上述化合物(1)),於環己酮中溶解20質量%,並對單軸延伸COP(環烯烴聚合物)薄膜(JSR股份有限公司製,商品名:ARTON)以棒塗佈塗佈成塗佈量為3g/m2
。其次,於50℃下加熱2分鐘,除去溶劑。更且,經由對塗佈面照射紫外線,將上述光聚合性液晶化合物固定化,於90℃下加熱2分鐘,除去殘留溶劑,製作相位差薄膜。以所得之相位差薄膜作為樣品,評價下列項目。
1.光學特性經由自動雙折射測定裝置(王子計測機器股份有限公司製,商品名:KOBRA-21ADH)測定樣品的相位差。將測定光對於樣品表面由垂直或傾斜入射,由其光學相位差和測定光之入射角度圖表,確認令基材薄膜的相位差增加之異向性。又,經由相同之測定裝置,測定三次元折射率。其結果示於表2。
2.以SEM觀察剖面以SEM觀察樣品剖面的結果示於圖16。如圖16所闡明般,於樣品中並未存在相位差強化區域與高分子薄膜的界線,合併上述相位差之測定結果,判斷液晶化合物滲透於高分子薄膜中。
3.霧值為了調查樣品的透明性,以實施例1同樣之方法測定霧值。其結果為0.3%以下,係良好結果。
4.密黏性試驗為了調查密黏性,以與實施例1同樣之方法進行剝離試驗。其結果,密黏性為100%。
5.耐濕熱試驗根據與實施例1中之耐濕熱試驗-1同樣之方法,進行耐濕熱試驗。其結果,於試驗前後未察見光學特性及密黏性的變動。
6.耐水試驗以與實施例1同樣之方法進行耐水試驗。其結果,於試驗前後未察見光學特性及密黏性的變動。
對未延伸COP薄膜(JSR股份有限公司製,商品名:ARTON),以與實施例9同樣之方法,製作相位差薄膜。進行與實施例9同樣之評價,結果除了光學特性(三次元折射率)為表3所示之結果以外,取得與實施例9同樣之結果。
本發明之相位差薄膜例如可利用於光學補償板(例如視角補償板)、橢圓偏光板、亮度提升板等之光學功能薄膜的用途。
1...高分子薄膜
2...相位差強化區域
3...表面側
4...反側之表面側
5...基材區域
6...形成相位差強化區域用塗佈液
7...紫外線
8...相位差薄膜
9...中間區域
10...相位差薄膜
20、30、50、100...液晶顯示裝置
40...光學功能薄膜
60...偏光薄膜
102A...偏光板
102B...射出側之偏光板
104...液晶元件
圖1為示出本發明之相位差薄膜之一例的模式性剖面圖。
圖2為示出本發明之相位差薄膜之其他例的模式性剖面圖。
圖3(a)~(e)為模型性示出濃度梯度分佈之模式圖。
圖4為示出本發明之相位差薄膜之一例的模式性剖面圖。
圖5為示出本發明之相位差薄膜之其他例的模式性剖面圖。
圖6(a)~(c)為示出本發明之相位差薄膜之製造方法之一例的步驟圖。
圖7為示出具備本發明之相位差薄膜之液晶顯示裝置之一例的概略分解斜視圖。
圖8為示出具備本發明之光學功能薄膜之液晶顯示裝置之一例的概略分解斜視圖。
圖9為示出具備本發明之偏光薄膜之液晶顯示裝置之一例的概略分解斜視圖。
圖10為示出實施例1之相位差薄膜之剖面的SEM照片。
圖11為示出實施例1之相位差薄膜之剖面的TEM照片。
圖12為示出實施例1之相位差薄膜以TOF-SIMS測定之正的二次離子光譜測定的濃度分佈圖。
圖13為示出實施例1之相位差薄膜以TOF-SIMS測定之負的二次離子光譜測定的濃度分佈圖。
圖14為示出實施例5中之塗佈量與相位差之關係圖。
圖15為示出實施例6及實施例7之相位差薄膜之相位差角度依賴性之圖。
圖16為示出實施例9之相位差薄膜之剖面的SEM照片。
圖17為示出習知之液晶顯示裝置之概略分解斜視圖。
1...高分子薄膜
2...相位差強化區域
3...表面側
4...反側之表面側
5...基材區域
Claims (23)
- 一種相位差薄膜,係於高分子薄膜內含有具折射率異向性之材料者,其特徵為,上述具折射率異向性之材料於該高分子薄膜之厚度方向具有濃度梯度,上述具折射率異向性之材料為具有液晶性的材料,上述具折射率異向性之材料為具有聚合性官能基者,在上述高分子薄膜內,藉由上述聚合性官能基彼此進行聚合,上述具有折射率異向性之材料於上述高分子薄膜內係為三次元交聯。
- 一種相位差薄膜,其特徵為,於高分子薄膜內滲透有具折射率異向性之材料,上述具折射率異向性之材料為具有液晶性的材料,上述具折射率異向性之材料為具有聚合性官能基者,在上述高分子薄膜內,藉由上述聚合性官能基彼此進行聚合,上述具有折射率異向性之材料係為三次元交聯。
- 一種相位差薄膜,係於高分子薄膜內含有具折射率異向性之材料者,其特徵為,上述具折射率異向性之材料於上述高分子薄膜之厚度方向具有濃度梯度,該濃度梯度為連續性變化,上述具折射率異向性之材料為具有液晶性的材料,上述具折射率異向性之材料為具有聚合性官能基者,在上述高分子薄膜內,藉由上述聚合性官能基彼此進行聚合,上述具有折射率異向性之材料係為三次元交聯。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜, 其中,上述高分子薄膜於折射率具有規則性。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜,其中,上述具折射率異向性之材料的分子構造為棒狀。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜,其中,上述具折射率異向性之材料包含具有聚合性官能基者和不具聚合性官能基者。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜,其中,上述具折射率異向性之材料於上述高分子薄膜厚度方向的濃度梯度為,上述高分子薄膜之一表面側為高濃度,而朝向另一表面側成為低濃度的濃度梯度。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜,其中,上述相位差薄膜相對於純水的接觸角,於一表面與另一表面為不同。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜,其中,上述具折射率異向性之材料於上述高分子薄膜厚度方向的濃度梯度為,上述高分子薄膜之兩表面側為高濃度,而朝向中央部成為低濃度的濃度梯度。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜,其中具有:上述具折射率異向性之材料的濃度梯度為緩慢之區域、以及上述具折射率異向性之材料的濃度梯度為急遽之區域。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜,其中具有:不含上述具折射率異向性之材料的區域。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄 膜,其中,令上述薄膜之面內方向之遲相軸方向的折射率為nx、薄膜面內方向之進相軸方向的折射率為ny、薄膜之厚度方向的折射率為nz、厚度為d,將以Rth[nm]={(nx+ny)/2-nz}×d所示之Rth視為厚度方向阻滯時,上述厚度方向阻滯為70~300nm。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜,其中,根據JIS-K7105測定時之霧值為1%以下。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜,其中,上述相位差薄膜於可見光區域的阻滯值,短波長側係大於長波長側。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜,其中,上述相位差薄膜於可見光區域的阻滯值,長波長側係大於短波長側。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜,其中,上述相位差薄膜以波長550nm所測定之厚度方向阻滯(Rth)於薄膜面方向的誤差,以Rth的平均值作為基準係在±5nm之範圍內。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜,其可捲成最小直徑為6英吋以下的滾筒狀。
- 一種相位差薄膜,其特徵為,將2片以上之申請專利範圍第1至3項中任一項之單層之相位差薄膜相互貼合而成。
- 一種光學功能薄膜,其特徵為,將申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜與相位差薄膜以外之光學 功能層直接貼合而成。
- 一種偏光薄膜,其特徵為,將申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜與偏光層直接貼合而成。
- 一種顯示裝置,其特徵為,將申請專利範圍第1至3項中任一項之相位差薄膜、申請專利範圍第19項之光學功能薄膜、或申請專利範圍第20項之偏光薄膜之任一者,配置於光路徑。
- 一種相位差薄膜之製造方法,其特徵為具有:塗佈步驟,係於高分子薄膜之至少一表面,將具折射率異向性之材料於溶劑中溶解或分散而成之形成相位差強化區域用塗佈液予以塗佈;滲透步驟,係將上述塗佈步驟所塗佈之上述形成相位差強化區域用塗佈液中之上述具折射率異向性的材料,滲透於上述高分子薄膜;以及乾燥步驟,係使上述塗佈步驟所塗佈之上述形成相位差強化區域用塗佈液中之上述溶劑乾燥,上述具折射率異向性之材料為具有液晶性的材料,上述具折射率異向性之材料為具有聚合性官能基者,於上述乾燥步驟後,具有將上述高分子薄膜內滲透之上述折射率異向性材料固定化而藉以使上述具有折射率異向性之材料在上述高分子薄膜內進行三次元交聯的固定化步驟。
- 如申請專利範圍第22項之相位差薄膜之製造方法,其中,上述滲透步驟係於上述乾燥步驟中進行。
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