TWI541529B - 光學元件及使用該光學元件之偏光膜之視角改良方法 - Google Patents

光學元件及使用該光學元件之偏光膜之視角改良方法 Download PDF

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Description

光學元件及使用該光學元件之偏光膜之視角改良方法
本發明係關於用於液晶顯示裝置等影像顯示裝置之光學元件及使用該光學元件之偏光膜之視角改良方法。
偏光膜為液晶顯示裝置中必要的部材，可由例如下述方式獲得。
首先將浸於水溶性二色性染料或多碘離子等二色性色素之聚乙烯醇膜，在硼酸溫水溶液中做單軸延伸，或將聚乙烯醇膜做單軸延伸，接著藉由脫水反應形成多烯構造而得到偏光元件。接著以接著劑將該偏光元件夾於表層經以鹼處理之三醋酸纖維素膜或環烯烴聚合物等保護膜中，而可得目的之偏光板。
但是使用兩枚此等偏光元件或偏光膜，其以個別吸收軸正交的方式配置時，若將觀察位置向與正面方向之各吸收軸方向為相異方向傾斜，會發現通過入射側的偏光元件或偏光膜之偏光並沒有被射出側偏光板所完全吸收而產生所謂漏光，也就是說偏光元件或偏光膜有視角依存性的問題。此現象尤其會對使用垂直配向(VA)型、共平面切換(IPS)型、光學補償彎曲(OCB)型等各種液晶單元之液晶顯示裝置的視角特性造成很大影響。
對於此課題，專利文獻1提出以規定相位差膜的光學常數而降低斜視野中液晶層或光學補償部材的影響，以改善斜方向之黑輝度及降低著色的方法。此外，非專利文獻1揭示使用兩枚相位差板以降低偏光膜之視角依存性的方法。
但是專利文獻1的方法並沒有完全改善視角依存性。此外，非專利文獻1藉由使用相位差膜之波長依存性雖可改善特定波長的視角依存性，但因對其他波長依舊不足，故著色的光會洩漏。
如此，關於偏光膜之視角改良效果之波長依存性，以如專利文獻2或非專利文獻2之方法雖可有效改善，但需以複數的膜積層實為繁雜。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-310064號公報
[專利文獻2]日本特許4137438號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1] J. Chen et al.,SID98DIGEST,P.315(1998)
[非專利文獻2] T. Ishinabe et al.,SID00DIGEST,P. 1094(2000)
如以上，雖然有種種改良偏光元件或偏光膜之視角依存性的方法，但無法同時解決視角改良效果之波長依存性與使用複數膜之繁雜之問題。在此本發明以提供未使用複數的膜，並且可改善偏光元件或偏光膜的視角依存性，同時降低波長依存性之光學元件為目的。
本發明者們發現含有至少兩種以上之二色性色素，三次元折射率為nx＞nz＞ny，且Nz係數為0.2至0.7之光學異向層所構成之光學元件(相位差元件)，或在透明基板上具有該光學元件之相位差膜，對於解決上述課題相當有效。此外，本說明書中Nz係數代表(nx-nz)/(nx-ny)之值。
例如，以將該光學元件形成於偏光膜上而製成設有此光學元件之偏光膜，附有此光學元件之偏光膜與通常之偏光膜相較，因該光學元件配置在偏光元件間，與兩偏光元件之吸收軸正交配置時可解決上述問題，換句話說，即使將觀察位置向與正面方向之各吸收軸方向為相異方向傾斜，透光會降低且少數所漏的光亦不會著色，可大幅降低偏光膜之視角依存性及視角改善效果之波長依存性，以此新發現而完成本發明。即本發明係關於下述發明。
(1)　一種光學元件，其由至少含有兩種有機色素，以面內最大折射率為nx，與nx在面內正交之折射率為ny，相對於面之垂直方向的折射率為nz時，三次元折射率為nx＞nz＞ny，(nx-nz)/(nx-ny)為0.2至0.7之經著色及配向之光學異向層所構成。
(2)　如上述(1)所記載之光學元件，前述有機色素中至少一個有機色素之極大吸收波長為380nm以上、未達550nm，另外至少一個有機色素之極大吸收波長為550nm以上、780nm以下。
(3)　如上述(1)或(2)所記載之光學元件，前述有機色素為偶氮系化合物、蒽醌系化合物、苝系化合物、喹啉黃(quinophthalone)系化合物、萘醌系化合物或部花青素(merocyanine)系化合物。
(4)　如上述(1)至(3)任一項所記載之光學元件，於測定波長550nm之光學異向層之面內相位差值為130nm至300nm。
(5)　一種相位差膜，其具有上述(1)至(4)任一項所記載之光學元件。
(6)　一種複合相位差膜，其為由上述(1)至(4)任一項所記載之光學元件或上述(5)所記載之相位差膜與其他相位差膜積層而成者。
(7)　如上述(6)所記載之複合相位差膜，其他相位差膜為負型C板(negative C plate)或正型C板(Positive A-plate)。
(8)　一種光學膜，其為由上述(1)至(4)任一項所記載之光學元件與偏光膜積層而成者。
(9)　一種光學膜，其為由上述(5)所記載之相位差膜與偏光膜積層而成者。
(10)　一種光學膜，其為由上述(6)或(7)所記載之複合相位差膜與偏光膜積層而成者。
(11)　如上述(8)所記載之光學膜，係以使光學元件之慢軸與偏光膜之吸收軸成為正交之方式積層而成者。
(12)　如上述(9)所記載之光學膜，係以使相位差膜之慢軸與偏光膜之吸收軸成為正交之方式積層而成者。
(13)　一種影像顯示裝置，其具有由上述(1)至(4)任一項所記載之光學元件、上述(5)所記載之相位差膜、上述(6)或(7)所記載之複合相位差膜及上述(8)至(12)任一項所記載之光學膜所成群組中選出之至少一種者。
(14)　如上述(13)所記載之影像顯示裝置，其為液晶顯示裝置。
(15)　上述(1)所記載之光學元件，其光學異向層為含有極大吸收波長為380nm以上且未達550nm之有機色素與極大吸收波長為550nm以上且780nm以下之有機色素之各至少一者、寡聚苯化合物及下述一般式(A)所表示之化合物之組成物所形層之層：
式中，X表示-O-CH2-ph-CH2-O-、-O-CO-ph-CO-O-或-NH-CO-ph-CO-NH-，ph表示可具有磺酸基取代之對伸苯基，n表示重複數。
(16)　如上述(15)所記載之光學元件，其中含有之極大吸收波長為380nm以上且未達550nm之有機色素為下述一般式(B)所表示之偶氮化合物或其鹽類，
(式中，X表示磺酸基或羧基，R1、R2各自獨立表示氫原子、C1至C4烷基、C1至C4烷氧基，n表示1或2。)此外，極大吸收波長為550nm以上且780nm以下之有機色素為下述一般式(C)所表示之化合物或其鹽類。
(式中，Q21為具有一個或兩個磺酸基、復可具有羥基或C1至C4烷氧基之萘基，Q22、Q23各自獨立為伸苯基或伸萘基(這些基具有一個或兩個取代基，此取代基為由C1至C4烷基、C1至C4烷氧基、羥基及磺酸基所組成群組中所選出之一種或兩種。)，R21為氫原子、C1至C4烷基、乙醯基、苯甲醯基、或是取代或未取代之苯基，R23、R24各自獨立為氫原子、羥基、磺酸基、C1至C4烷基或C1至C4烷氧基，q表示0或1，r表示1或2。)
本發明之光學元件其具有產生相位差的功能，可用於作為相位差元件，藉由將該光學元件設置於透明基板上而可作為相位差膜使用。特別是附有在偏光膜上具該光學元件，或是附有具該光學元件之相位差膜的光學膜(以下稱為附有光學元件之偏光膜)，可降低液晶顯示裝置中由觀察位置傾斜之透光，且少數所漏的光亦不會著色，具有大幅降低偏光膜之視角依存性及視角改善效果之波長依存性的效果。也就是說，上述設有光學元件之偏光膜與通常之偏光膜相比，光學元件配置在偏光元件間，與各吸收軸正交配置時，即使將觀察位置向與正面方向之各吸收軸方向為相異方向傾斜，其透光減少且少數所漏的光亦不會著色，可大幅降低偏光膜之視角依存性及視角改善效果之波長依存性。此外，將此設有此光學元件之偏光膜使用於液晶顯示器，可提升液晶顯示器之視角特性。
以下更詳細說明本發明。
本發明之光學元件為由下述定義之二軸性層所構成，其含有至少兩種類之有機色素。本發明所說之二軸性意指滿足三次元折射率nx＞nz＞ny之關係，且Nz係數為0.2至0.7，較佳為0.3至0.5。在此nx表示面內最大折射率，ny表示與nx在面內正交之折射率，nz表示相對於面為垂直方向之折射率。此外，Nz係數表示(nx-nz)/(nx-ny)之值。若在此範圍外，用於液晶顯示裝置時有視角改良等效果不足，或是在斜方向會產生著色的疑慮。
為了使其具有二軸性，舉出將膜延伸之方法與將液晶性組成物配向塗佈、乾燥形成塗膜或塗膜層之方法(以下稱為配向塗膜形成法)。
將膜延伸之方法，可舉出例如日本特開2006-291192號公報、WO2006/117981號公報等所記載之方法。
塗佈液晶性組成物使其配向之方法，可舉出例如日本特表2009-540345號公報、WO2010/020928號公報、日本特開2006-48078號公報、日本特開2006-316138號公報等所記載之方法。
本發明中較佳為上述後者之配向塗膜形成法。
此塗佈液晶組成物使其配向之方法中，較佳為使用顯示液向性液晶性(lyotropic liquid crystal)之液晶性組成物，此液晶性組成物為超分子(supuramolecule)所構成，超分子含有至少一個之多環式有機化合物，該多環式有機化合物具有共軛π系與在超分子間可形成非共價鍵之官能基。此等具有液向性液晶性之多環式有機化合物可舉出例如寡聚苯化合物、雙苯並咪唑化合物(bibenzimidazole)化合物、苊並喹啉(acetonaphthoquinoxaline)化合物、三(Triazine)化合物等。寡聚苯化合物之例子分別示於表1，雙苯並咪唑化合物之例子示於表2。乙醯萘並喹啉化合物之例子示於表3。此外，三化合物之例子示於表4。
本發明中具有上述液向性液晶性的化合物中，較佳為寡聚苯化合物。寡聚苯化合物中較佳的化合物為苯環、聯苯環及萘環所成群組中至少兩個環，經由在含有由氧原子、氮原子及硫原子所成群組中所選至少一個雜原子之5員或6員雜環所結合之化合物，該苯環、聯苯環或萘環較佳為具有一個磺酸基。
例如，較佳的化合物之一可舉出如下述一般式(D)所表示的化合物。
式中Y1為-O-、-NH-或-SO2-，Y2為單鍵、-O-或-NH-，A1及A2獨立地表示苯環、萘環或聯苯環，磺酸基(HSO3)為取代該等環上者。
這些化合物中較佳為4,4’-(5,5’-二氧基二苯並[b,d]噻吩-3,7-二基)二苯磺酸(4,4’(5,5’-dioxidodibenzo[b,d]thiene-3,7-diyl)dibenzenesulfonic acid)。
含有此等化合物之液晶性組成物，例如以剪斷進行配向處理時，其特徵為配向滿足nx＞nz＞ny之關係。
本發明中，含上述液晶性化合物與後述有機染料之液晶組成物藉由配向塗膜形成法，以在膜等之基板上形成配向之液晶組成物之乾燥塗膜層，而可作為具有由光學異向層所構成之光學元件之基板。
此外，亦可將上述之顯示液向性液晶性之單數或複數化合物以外之顯示液晶性的聚合物，添加至顯示液向性液晶性組成物中。
例如WO2010/020928號公報(16至17頁)所代表之棒狀分子液晶聚合物，其具體例如表5所示。藉由添加此等顯示液晶性之聚合物，可調整所得光學元件nx、ny、nz之關係及提升耐久性等，故為較佳。
上述棒狀分子的液晶性聚合物中較佳為下述一般式(A)所表示之化合物。
式中X為-O-CH2-ph-CH2-O-、-O-CO-ph-CO-O-或-NH-CO-ph-CO-NH-，ph表示可具有磺酸基取代之對伸苯基，n表示重複數。
該液晶性聚合物之重量平均分子數為1000至200000左右，較佳為2000至100000左右。此外，依情形不同，該重量平均分子數為3000至70000左右，或是4000至70000左右亦可。
為了將含有上述之兩種類以上的有機色素、具有液向性液晶性之多環有機化合物、及較佳復含上述液晶性聚合物之液晶性組成物形成塗佈液，通常含有溶媒。所用之溶媒只要為溶解性優且組成物溶解於溶媒的狀態下會顯示液向性者即無特別限制，例如可舉出水、醇類、醚類、賽珞蘇(Cellosolve)類、羧酸類、二甲亞碸等。本發明中以使用等觀點來看較佳為水。可將這些單獨或混合複數使用。此外，亦可添加二甲基甲醯胺、甘油、乙二醇等水溶性溶劑。可使用這些添加物以調整易溶性與水溶液之乾燥速度。
溶媒的量只要為可塗佈該液晶性組成物之濃度即無特別限制。例如含有溶媒之液晶性組成物中，對於該組成物的總量，固態物濃度通常為5至50重量%，較佳為8至30重量%。
此外，用E型黏度計在25℃測定該液晶性組成物的黏度為200至1000mPa‧s時，較適合生成液向性液晶。在此範圍之黏度時，MD方向施以剪斷力塗佈或塗工，其液晶配向為與MD方向垂直之方向，故為較佳。
本發明光學元件中所用之至少兩種之有機色素可舉出偶氮系化合物、蒽醌系化合物、苝系化合物、喹啉黃系化合物、萘醌系化合物或部花青素系化合物等，即使為同類或異類之染料亦沒有問題。通常較佳為同類之化合物。更佳為顯示二色性之偶氮系化合物。可舉出例如『功能性色素之應用』(入江正浩監修CMC出版)98至100頁所記載之偶氮系化合物，C.I. Direct. Yellow28、C.I. Direct. Yellow44、C.I. Direct. Orange26、C.I. Direct. Orange107、C.I. Direct. Orange71、C.I. Direct. Red2、C.I. Direct. Red31、C.I. Direct. Red79、C.I. Direct. Red247、C.I. Direct. Green80、C.I. Direct. Blue202、C.I. Direct. Black17、C.I. Direct. Blue83、C.I. Direct. Orange 39、C.I. Direct. Red79、C.I. Direct. Red81、C.I. Direct. Yellow12、C.I. Direct. Blue67、C.I. Direct. Red39、C.I. Acid Red37、C.I. Direct. Green59、C.I. Direct. Orange72、C.I. Direct. Red89、C.I. Direct. Red83、C.I. Direct. Violet48、C.I. Direct. Blue90以及日本特開2001-33627號公報、日本特開2002-296417號公報、日本特開2003-215338號公報、WO2004/092282號公報、日本特開2001-0564112號公報、日本特開2001-027708號公報、日本特開平11-218611號公報、日本特開平11-218610號公報、日本特開昭60-156759號公報、日本特開2001-33627號公報、日本特許2622748號公報及日本特許第3963979號公報所記載之有機染料等。
形成本發明光學元件或相位差膜所使用的至少兩種之有機色素，其較佳為至少一者之有機色素極大吸收波長為380nm以上、未達550nm，另外至少一者之有機色素極大吸收波長為38nm以上、780nm以下。更佳為至少一者之有機色素(第一色素)極大吸收波長為430nm以上、470nm以下，另外至少一者之有機色素(第二色素)極大吸收波長為570nm以上、630nm以下。第一色素可舉出例如C.I. Direct. Orange39、C.I. Direct. Orange71、C.I. Direct. Orange26、C.I. Direct. Orange107以及WO2007/138980號公報所記載之有機材料。
其中較佳為下述一般式(B)所表示之偶氮化合物或其鹽類。
式中X為硫磺基或羧基，R1、R2各自獨立表示氫原子、C1至C4烷基、C1至C4烷氧基，n代表1或2。
第二色素可舉出例如C.I. Direct. Blue202、C.I. Direct. Black17、C.I. Direct. Blue83、C.I. Direct. Green51、日本特開2001-33627號公報及日本特許第3963979號公報(0022至0027)所記載之有機染料。
較佳的色素可舉出下述一般式(C)所表示之化合物或其鹽類。
式中Q21為具有一個或兩個磺酸基、復可具有羥基或C1至C4烷氧基之萘基，Q22、Q23各自獨立為伸苯基或伸萘基(這些基具有一個或兩個取代基，此取代基為由C1至C4烷基、C1至C4烷氧基、羥基及磺酸基所組成群組中所選出一種或兩種。)，R21為氫原子、C1至C4烷基、乙醯基、苯甲醯基、或是取代或未取代之苯基，R23、R24各自獨立為氫原子、羥基、磺酸基、C1至C4烷基或C1至C4烷氧基，q表示0或1，r表示1或2。)
如此般藉由含有極大波長相異的兩種以上之色素，可使本發明光學元件發揮顯著優異的效果。例如設有本發明光學元件之偏光膜與通常之偏光膜相比，光學元件配置在偏光元件間，與各吸收軸相正交配置時，即使將觀察位置向與正面方向之各吸收軸方向為相異方向傾斜，其透光減少且少數所漏的光亦不會著色，可大幅降低偏光膜之視角依存性及視角改善效果之波長依存性。
關於上述的有機色素之合計濃度，係以不使透射率大幅降低的程度添加。較佳為對於塗層液之固態物總量為0.01至10重量%，更佳為0.1至5重量%，又更佳為0.1至3重量%。此外，可適當選擇第一色素與第二色素的比例，對於第一色素1重量份，第二色素為0.1至10重量份，較佳為0.2至5重量份，更佳為0.5至2重量份，最佳為0.7至1.5重量份之比例。
本發明之光學元件作為相位差膜使用時，將含有上述之具有液向性液晶性的多環式有機化合物與有機色素之液晶性組成物，較佳為復含上述液晶性聚合物之液晶性組成物塗佈配向於透明基材，藉由在該基材上形成光學異向層，而可形成相位差膜。此外，將液晶性組成物塗佈於偏光膜，在偏光膜上直接形成配向之光學異向層，亦可作為具有本發明光學元件之偏光膜。此外依情形不同，亦可在最初轉寫用基材(離型性基材)上形成上述配向之光學異向層，再將該光學異向層轉寫於偏光膜上。
較佳為於相對於偏光板MD方向(Machine Direction)之垂直方向配向形成光學異向層。塗佈方法只要為均一塗佈配向者即無特別限制。可舉出斜板式塗佈(slide coater)、狹縫模具式塗佈(slot die coater)、棒式塗佈(bar coater)、桿式塗佈(rod coater)、輥式塗佈(roll coater)、簾幕式塗佈(curtain coater)、噴灑式塗佈(spray coater)、噴嘴模具式塗佈(lip die coater)、真空模具式塗佈(vacuum die coater)、凹版塗佈(gravure coater)、逆向凹版塗佈(reverse gravure coater)、微凹版塗佈(micro gravure coater)等使用適當塗佈機塗佈於基材上之方法與在金屬筒上延展之方法。較佳為使用模具式塗佈或凹版塗佈類，凹版塗佈時與整直輥(smoothing roll)併用亦有效。乾燥手段並無特別限制，可使用自然乾燥、減壓乾燥、加熱乾燥、減壓加熱乾燥等。可用以空氣循環式乾燥爐或熱輥等任意乾燥裝置之乾燥方法作為加熱乾燥手段。較佳的乾燥方法為在0℃至4℃低溫，且相對濕度在60%以下之方法。
本發明相位差膜通常使用透明塑膠基材或玻璃作為所使用之基材，較佳為塑膠基材。本發明所用之塑膠基板可舉出壓克力樹脂、聚碳酸酯樹脂、環氧樹脂、纖維素樹脂等，可舉出例如三醋酸纖維素(TAC)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、對位性聚苯乙烯(SPS)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯酸酯(PAr)、聚碸(PSF)、聚醚碸(PES)、聚醚醯亞胺(PEI)、環狀聚烯烴、聚醯亞胺(PI)等。較佳為TAC。基材厚度除了依照用途不同決定以外其他並無特別限定，一般在1μm至1000μm之範圍。此外，為了調整本發明所使用組成物之沾濕性，較佳為將各膜表面實施電暈(corona)處理或電漿(plasma)處理、鹼處理、底漆(primer)處理之類的表面處理。
本發明光學異向層或相位差膜，以測定波長550nm測定之面內相位差值為130至300nm。較佳為150至270nm，又更佳為180至250nm。光學異向層的厚度依存於液晶單元之方式與面內相位差值等各種光學參數故不可一概而論，通常為0.1至10μm。復更佳為0.1至2μm。
上述之光學異向層可進行處理使成膜後耐水性提高。例如使用螯合劑以不溶或難溶於水之難溶性基取代之方法。螯合劑可舉出Ni2+、Ca2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Al3+、Pd2+、Cd2+、Pb2+、Sn2+、Co2+、Mn2+、Ba2+、Ce3+等金屬離子之鹽類或有機胺之鹽類。可單獨使用這些螯合劑，亦可將兩種以上以任意比例組合併用。
此外可舉出其他方法在光學異向層上設置保護層。保護層所使用材料並無特別限定，可舉出例如聚胺酯樹脂、環氧樹脂、壓克力樹脂等，可單獨使用亦可將兩種以上並用。較佳為疏水性材料，更佳為使用聚胺酯樹脂。柔軟性優異之聚胺酯樹脂不會破壞光學異向層之配向狀態，可在光學異向層上積層。
上述使用螯合劑之方法及設置保護層之方法可併用進行。
為了獲得本發明之相位差膜目的之特性值，可在基材上積層光學異向層。此時使用螯合劑之耐水化處理及設置保護層之耐水化處理可在各層進行，亦可在全光學異向層積層後進行。
本發明光學元件或相位差膜可與偏光膜或其他相位差膜組合使用。較佳為如第1圖所示般，光學元件或相位差膜2之慢軸4與偏光膜1之吸收軸3相正交積層。若欲積層可如第1圖般直接塗佈於偏光膜1形成光學異向層2。
如第2圖，光學異向層2在基材上所形成之相位差膜，其光學異向層側經由壓克力系黏著劑5與偏光膜1或其他相位差膜積層。
或是可如第3圖，基材7上所形成之光學異向層2經由壓克力系黏著劑與偏光膜或其他相位差膜貼合，再將基材7剝離，將光學異向層轉寫於偏光膜1或其他相位差膜。
可將本發明相位差膜與其他相位差膜積層使用，例如可與負C板或正C板組合使用。
附有本發明光學元件之偏光膜作成所使用之偏光膜，只要為通常所使用之偏光膜都可使用。該偏光膜所用偏光元件(偏光子)只要為具有將光源所發出光偏光之效果即無特別限制，吸收特定方向的光偏光之吸收型偏光元件及反射特定方向的光偏光之反射型偏光元件皆可使用。吸收型偏光元件可舉出例如含有染料或多價碘離子等二色性色素之聚乙烯醇系膜等親水性高分子膜單軸延伸所得偏光元件，在聚乙烯醇系膜的單軸延伸的前後以酸脫水形成多烯結構所得偏光元件，以及在固定方向配向處理之配向膜上，塗佈可展現液向性液晶狀態之二色性色素溶液，其後將溶劑除去所得之偏光元件等。另一方面，反射型偏光元件可舉出例如多重折射之相異多層積層體所形成之偏光元件、具有選擇反射區域之膽固醇液晶與1/4波長板組合而成之偏光元件及在基板上設置微細金屬網格(wire gird)之偏光元件等。為使本發明可獲得更佳的效果，較佳為使用作為偏光元件之偏光特性優異，含有染料或多價碘離子等二色性色素之聚乙烯醇系膜等親水性高分子膜單軸延伸所得之偏光元件，或是聚乙烯醇系膜單軸延伸的前後以酸脫水形成多烯結構所得之偏光元件。
上述偏光元件可以習知之方法製造之。例如以含有染料及多價碘離子等二色性色素之聚乙烯醇系膜形成之偏光元件的情形，首先以溫水等使聚乙烯醇系膜膨潤後，浸漬於溶解二色性色素之染色槽將該膜染色，接著在含有硼酸與硼砂等交聯劑之槽中單軸延伸且乾燥之，而可得該偏光元件。染色所使用之色素可舉出碘-碘化鉀水溶液、『功能性色素之應用』(入江正浩監修CMC出版)98-100頁所記載之偶氮系化合物、C.I. Direct. Yellow 12、C.I. Direct. Yellow 28、C.I. Direct. Yellow 44、C.I. Direct. Orange 26、C.I. Direct. Orange 39、C.I. Direct. Orange 107、C.I. Direct. Red 2、C.I. Direct. Red 31、C.I. Direct. Red 79、C.I. Direct. Red 81、C.I. Direct. Red 247、C.I. Direct. Green 80、C.I. Direct. Green 59、以及日本特開2001-33627、日本特開2002-296417、日本特開2003-215338、WO2004/092282、日本特開2001-0564112、日本特開2001-027708、日本特開平11-218611、日本特開平11-218610、日本特開昭60-156759號、日本特開2001-33627及日本特許2622748號公報所記載之有機染料等。這些之二色性色素除了游離酸，可舉出鹼金屬鹽(例如Na鹽、K鹽及Li鹽等)、銨鹽、胺類的鹽、或錯合鹽(例如Cu錯合物、Ni錯合物及Co錯合物)等。偏光元件的性能可藉二色性色素所有之二色性與延伸時之延伸倍率等調整之。
本發明光學異向層(光學元件)或本發明相位差膜，或是該光學異向層(光學元件)或該相位差膜與其他相位差膜所積層之複合相位差膜，在影像顯示裝置之光通路內，例如液晶顯示裝置中至少在液晶單元的單側等與偏光板組合配置，而可得本發明影像顯示裝置，例如液晶顯示裝置。液晶顯示裝置依所使用液晶單元不同而有各種模式，不論何種皆可使用設有本發明光學異向層(光學元件)之偏光膜。例如VA(垂直排列)型、IPS(共平面切換)型、OCB(光學補償彎曲)型、TN(扭轉向列)型、STN(超扭轉向列型)型等各種模式之液晶顯示裝置中皆可使用本發明。依其各自視角特性調整光學異向層(光學元件)或各相位差膜之Nz係數及相位差值即可。
[實施例]
以下以實施例更詳細說明本發明，本發明並不限定於此。
此外，配合例及實施例中分代表重量份，%代表重量%。
配合例1
日本特表2009-540345號公報所記載之下述化合物13.6份、
WO2010/020928號公報所記載之下述化合物2.4份、
水84份、及WO2007/138980號公報所記載之有機染料(C.I. Direct. Orange 39)0.08份及日本特許第3963979號公報所記載之下述有機染料0.08份，
將其均一混合調製為固態物約16%之溶液。該溶液黏度以E型黏度計在25℃測定為330mPa‧s。
配合例2
除了使用0.08份C.I. Direct. Blue 67替代上述配合例1中日本特許第3963979號公報所記載之上述有機染料0.08份以外，與配合例1相同方式調製為固態物約16%之溶液。該溶液黏度以E型黏度計在25℃測定為330mPa‧s。
配合例3
上述配合例1中，除了不調配上述有機染料之C.I. Direct. Orange 39及日本特許第3963979號公報所記載之上述有機染料兩者以外，與配合例1相同方式調製為固態物約16%之溶液。該溶液黏度以E型黏度計在25℃測定為330mPa‧s。
配合例4
上述配合例1中，除了不調配上述有機染料之C.I. Direct. Orange 39以外，與配合例1相同方式調製為固態物約16%之溶液。該溶液黏度以E型黏度計在25℃測定為330mPa‧s。
實施例1
將配合例1所得之溶液在碘系偏光板1a(商品名：SKN、股份公司Polatechno製)上乾燥後，塗佈1.0μm並使用金屬線棒(wire bar)(＃10)在MD方向加以剪斷力，以空氣壓縮機吹氣乾燥之。接著在塗佈面噴霧上10%硝酸鋇水溶液，再度以空氣壓縮機吹氣乾燥之形成光學異向層，即完成附有本發明光學元件之偏光膜(光學膜)的製作。
實施例2
使用配合例2所調製之溶液替代配合例1所調製之溶液，與實施例1同樣方式製作附有本發明光學元件之偏光膜。
實施例3
在表面以鹼處理之三醋酸纖維素(TAC)膜上，以配合例1所調製之溶液塗佈使乾燥後厚度為1.0μm，使用金屬線棒(＃10)在MD方向加以剪斷力，以空氣壓縮機吹氣乾燥之。接著在塗佈面噴霧上10%硝酸鋇水溶液，再度以空氣壓縮機吹氣乾燥之，即完成在膜上具有光學異向層之相位差膜的製作。此相位差膜之TAC面與碘系偏光板1a(商品名：SKN、股份公司Polatechno製)，以相位差膜之慢軸與偏光板之吸收軸正交的方式，用壓克力黏著劑5貼合完成膜的製作。
比較例1
直接使用實施例1所使用之不具有光學異向層之碘系偏光板1a(商品名：SKN、股份公司Polatechno製)。
比較例2
使用配合例3所調製之溶液替代配合例1所調製之溶液，進行與實施例1相同之操作，而得具有比較用光學異向層之偏光膜。
比較例3
使用配合例4所調製之溶液替代配合例1所調製之溶液，進行與實施例1相同之操作，而得具有比較用光學異向層之偏光膜。
上述所得之各光學異向層之nx、ny、nz及Nz係數如以下。
此外，上述光學異向層中以測定波長550nm所測定之面內相位差值如以下。
實施例1　205nm
實施例2　205nm
實施例3　215nm
比較例1　(無光學異向層)
比較例2　195nm
比較例3　200nm
＜光學特性：斜方向之黑輝度＞
如第4圖所示般，將實施例1至2及實施例3所得的光學異向層所形成之光學膜(附有本發明光學元件之偏光膜)之光學異向層側2以壓克力系黏著劑5(商品名PTR-2500、日本化藥股份公司製)與玻璃板8之單面貼合。玻璃板8的另一面亦用壓克力系黏著劑5與碘系偏光板1a(商品名：SKN、股份公司Polatechno製)以吸收軸互相正交之方式貼合，即完成光學特性試驗用積層樣品(光學系)的製作。此外，比較例1至3亦以同樣方式製作成光學特性試驗用積層樣品(光學系)。
上述構成之積層樣品如第6圖所示般，從極角0°、方位角0°與極角50°、方位角45°測定以求得視感度補正正交透射率Yc(0,0)、Yc(50,45)。使用分光光度計(日立分光股份公司製U-4100)測定透射率。斜角方向之黑輝度其Yc值越小越佳。第7圖表示關於實施例1及比較例1至2之正交透射率波形。此外，表6表示關於實施例1至3及比較例1至3之結果
使用具有本發明光學元件之液晶面板者，由第7圖可明瞭其在波長450至700左右範圍中正交透射率不受波長影響而一樣低，且如由第6圖所知，其斜方向之黑輝度Yc值低，此外可知斜方向亦無著色或著色非常少。
＜光學特性：斜方向之著色＞
從含IPS模式之液晶單元之液晶顯示裝置[日立製作所股份公司製液晶電視商品名「Wooo」]取出液晶面板，將液晶單元背光側所配置之光學膜除去一部分，並將上述液晶單元之玻璃面(內外)洗淨。將以實施例1至3所得光學異向層所形成之膜之光學異向層側2以壓克力系黏著劑5(商品名PTR-2500、日本化藥股份公司製)貼合於此液晶單元之背光側。以光學異向層及相位差膜之慢軸與液晶長邊方向平行方式貼合。如此，背光側所貼合之以實施例1及實施例2所得之光學異向層所形成膜的偏光板(商品名：SKN、股份公司Polatechno製)之吸收軸與該單元表面側偏光板之吸收軸相正交。將所得之液晶面板用於試驗。此外，比較例1至3亦以相同方式製作成試驗用液晶面板。
將所得試驗用液晶面板設置於背光上而成液晶顯示裝置。將液晶顯示裝置顯示黑色畫面，在暗室中將背光點亮，經過30分鐘後以目視斜方向(方位角45°、極角50°)觀察著色的程度。表6表示關於實施例1至3及比較例1至3之結果。
◎：無著色
○：有少許著色
△：有著色
×：有大面積著色
上述評價結果如下述表6所示
[產業上之可利用性]
藉由使用具有本發明光學元件之光學膜，不使用複數相位差膜而可在450至700nm左右範圍波長中，無關於波長影響可將正交透射率抑制在低的範圍。此外，可抑制斜方向之黑輝度，同時可抑制斜方向無著色或著色非常少，故作為光學元件是極為有用的。
1．．．偏光膜
1a．．．偏光膜
2．．．光學異向層
3．．．吸收軸
4．．．快軸
5．．．接著劑
6．．．基材
7．．．離型性基材
8．．．玻璃板
9．．．測定樣品
10．．．方位角θ
11．．．極角Φ
12．．．正面方向(θ,Φ)=(0,0)
13．．．Φ為0至180°軸
第1圖係與偏光膜貼合構成圖。
第2圖係與偏光膜貼合構成圖。
第3圖係與偏光膜貼合構成圖。
第4圖係斜方向黑輝度測定樣品構成圖。
第5圖係斜方向黑輝度測定樣品構成圖。
第6圖係斜方向之測定方向說明圖。
第7圖係極角50°、方位角45°之正交透射率波形之圖表。
1．．．偏光膜
2．．．光學異向層
3．．．吸收軸
4．．．快軸

Claims (15)

  1. 一種光學元件，係由含有至少兩種有機色素、寡聚苯化合物及下述一般式(A)所表示之化合物，且以面內最大折射率為nx，與nx在面內正交之折射率為ny，相對於面之垂直方向的折射率為nz時，三次元折射率為nx>nz>ny，(nx-nz)/(nx-ny)為0.2至0.7之經著色及配向之光學異向層所構成： 式中，X表示-O-CH2-ph-CH2-O-、-O-CO-ph-CO-O-或-NH-CO-ph-CO-NH-，ph表示可具有磺酸基取代之對伸苯基，n表示重複數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中，該有機色素中至少一個有機色素之極大吸收波長為380nm以上、未達550nm，另外至少一個有機色素之極大吸收波長為550nm以上、780nm以下。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中，該有機色素為偶氮系化合物、蒽醌系化合物、苝系化合物、喹啉黃(quinophthalone)系化合物、萘醌系化合物或部花青素系化合物。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中，於測定波長550nm之光學異向層的面內相位差值為130nm至300nm。
  5. 如申請專利範圍第2項所記載之光學元件，其中，極大吸收波長為380nm以上且未達550nm之有機色素為下述一般式(B)所表示之偶氮化合物或其鹽類， (式中，X表示磺酸基或羧基，R1、R2各自獨立表示氫原子、C1至C4烷基、C1至C4烷氧基，n表示1或2)，此外，極大吸收波長為550nm以上且780nm以下之有機色素為下述一般式(C)所表示之化合物或其鹽類， (式中，Q21為具有一個或兩個磺酸基且復可具有羥基或C1至C4烷氧基之萘基，Q22、Q23各自獨立為伸苯基或伸萘基[這些基具有一個或兩個取代基，此一個或兩個取代基為由C1至C4烷基、C1至C4烷氧基、羥基及磺酸基所組成群組中所選出之一種或兩種取代基]，R21為氫原子、C1至C4烷基、乙醯基、苯甲醯基、或是取代或未取代之苯基，R23、R24各自獨立為氫原子、羥基、磺酸基、C1至C4烷基或C1至C4烷氧基，q表示0或1，r表示1或2)。
  6. 一種相位差膜，係具有申請專利範圍第1項所述之光學元件。
  7. 一種複合相位差膜，係為由申請專利範圍第1至5項中任一項所述之光學元件或申請專利範圍第6項所述之相位差膜與其他相位差膜積層而成者。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之複合相位差膜，其中，該其他相位差膜為負型C板或正型C板。
  9. 一種光學膜，係為由申請專利範圍第1至5項中任一項所述之光學元件與偏光膜積層而成者。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之光學膜，係以使光學元件之慢軸與偏光膜之吸收軸成為正交之方式積層而成者。
  11. 一種光學膜，係為由申請專利範圍第6項所述之相位差膜與偏光膜積層而成者。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之光學膜，係以使光學元件之慢軸與偏光膜之吸收軸成為正交之方式積層而成者。
  13. 一種光學膜，係為由申請專利範圍第7項或第8項所述之複合相位差膜與偏光膜積層而成者。
  14. 一種影像顯示裝置，係具有由申請專利範圍第1至5項中任一項所述之光學元件、申請專利範圍第6項所述之相位差膜、申請專利範圍第7項或第8項所述之複合相位差膜及申請專利範圍第9至13項中任一項所述之光學膜所成群組中選出之至少一種者。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之影像顯示裝置，其中，影像顯示裝置係為液晶顯示裝置。
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