TWI682225B - 光學異向性膜之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種於載體基板上使配向膜層及液晶化合物層成為所需之光軸範圍而可形成光學異向性層之光學異向性膜之製造方法，且其包含：於載體基板上形成配向膜層之階段；於上述配向膜層上塗佈含有液晶化合物之組合物，形成光軸得到控制之光學異向性層之階段；及控制表面粗糙度之階段。

Description

光學異向性膜之製造方法
本發明係關於一種光學異向性層，具體而言，係關於一種於載體基板上使配向膜層及液晶化合物層成為所需之光軸範圍而可形成光學異向性層之光學異向性膜之製造方法。
一般而言，有光學膜被用於提高LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)之視角特性、及對於反射型LCD或OLED(Organic Light Emitting Device，有機發光裝置)等確保抗反射及視認性等之情形。
關於此種相位差膜、視角補償膜等光學膜，通常實施如下等步驟而製作：將形成液晶配向膜之配向膜組合物塗佈於基材上後，進行乾燥及硬化而形成配向膜，對其進而實施摩擦而賦予配向性，然後將聚合性液晶化合物塗佈於其上，進行乾燥及硬化，從而使其固定。
利用此種步驟製作之配向膜由於與液晶層及基材之接著力不充分，故而有產生液晶層自配向膜剝離，或者尤其於高溫多濕之環境下液晶層剝離或收縮，導致發生相位差變化等問題之可能性。
尤其先前技術中，為了製造具有使用液晶化合物之光學異向性層之膜而使用輥對輥(Roll to Roll)方式，但其產生因自液晶塗佈至乾燥步驟期間之膜之流動或氣流之流動，導致塗佈均勻度(uniformity)降低之問題。
此種塗佈均勻度之降低現象使液晶層之表面粗糙度增大，而於 遍及整個區域或局部區域作為因不均勻之亮度特性所產生之不均而容易被視認。
又，於產生配向膜與液晶層之間之轉印不良之情形時，此亦作為不均等而容易被視認。
並且，於欲使用上述具有光學異向性層之膜實現圓偏振光之情形時，必須以相對於上述具有光學異向性層之膜之光軸與偏光元件之吸收軸成為45度之方式接合，但有於實施此種目的之步驟時產生偏光板或具有光學異向性層之膜之損失之問題。
先前技術之韓國公開專利第2008-0052633號中，為了改善此種問題，揭示有關於具有含有環烯烴系樹脂之膜及設置於上述膜上之具有配向性之光學異向性層的光學膜之技術，又，韓國公開專利第2005-0022327號中，揭示有於脫模膜形成異向性塗佈層並轉印至偏光元件或透明樹脂膜之技術，但仍未解決上述問題。
因此，期望開發出可解決此種問題之新穎方式之具有光學異向性層之膜之製造方法。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]韓國公開專利第2008-0052633號
[專利文獻2]韓國公開專利第2005-0022327號
本發明係用以解決此種先前技術之光學異向性膜之問題者，其目的在於提供一種光學異向性膜之製造方法，其係於載體基板上使配向膜層及液晶化合物層成為所需之光軸範圍而可形成光學異向性層。
本發明之目的在於提供一種光學異向性膜之製造方法，其係於載體基板上形成光學異向性層，使用黏著劑或接著劑而可轉印至偏光 板。
本發明之目的在於提供一種光學異向性膜之製造方法，其係於對載體基板導入配向膜層及液晶層後，將其真空乾燥，而可製造具有表面粗糙度經過調節之光學異向性層之膜。
本發明之目的在於提供一種光學異向性膜之製造方法，其係於載體基板上形成光學異向性層並將其與偏光板接合之製造步驟中，可抑制輥對輥步驟中之轉印不良。
本發明之目的在於提供一種光學異向性膜之製造方法，其控制載體基板與配向膜層之間之密接力、配向膜與液晶層之間之密接力，而可以所需之形態實施與載體基板之分離。
本發明之目的並不限定於以上所述及之目的，根據以下記載，業者應可明確地理解未述及之目的或其他目的。
用以達成此種目的之本發明之光學異向性膜之製造方法之特徵在於包含：於載體基板上形成配向膜層之階段；於上述配向膜層上塗佈含有液晶化合物之組合物，形成光軸得到控制之光學異向性層之階段；及控制表面粗糙度之階段。
此處，其特徵在於：其進而包含使用黏著劑或接著劑將上述光學異向性層轉印至透明膜或偏光板之階段。
並且，其特徵在於：上述黏著劑及接著劑為硬化性材料，且包含選自由聚酯系、聚醚系、胺基甲酸酯系、環氧系、矽系、(甲基)丙烯酸系所組成之群中之一種以上之反應性低聚物。
並且，其特徵在於：上述載體基板為玻璃基板。
並且，其特徵在於：將上述光學異向性層之光軸以與載體基板之任一面平行之方式形成，將偏光板之偏光元件之吸收軸以相對於上述光學異向性層之光軸成為45±5度之方式配置，將上述偏光板以相對 於載體基板成為0或90度之方式接合，然後進行轉印。
並且，其特徵在於：將上述光學異向性層之光軸以相對於載體基板之任一面成為45±5度之方式形成，且以偏光板之偏光元件之吸收軸相對於載體基板成為0或90度之方式將偏光板接合，然後進行轉印。
並且，其特徵在於：光學異向性膜具有115~160nm之面內相位差值。
並且，其特徵在於：於控制表面粗糙度之階段，使形成光學異向性層之液晶化合物層之平均粗糙度不超過200nm。
並且，其特徵在於：於控制表面粗糙度之階段，使形成光學異向性層之液晶化合物層之平均粗糙度不超過100nm。
並且，其特徵在於：於控制表面粗糙度之階段，使形成光學異向性層之液晶化合物層之平均粗糙度不超過50nm。
並且，其特徵在於：使用藉由光致異構化、光分解、光硬化中之至少一種反應而具有配向力之高分子物質作為用以形成上述配向膜層之光配向劑。
此種本發明之光學異向性膜之製造方法具有如下般之效果。
第一，於載體基板上使配向膜層及液晶化合物層成為所需之光軸範圍而可形成光學異向性層。
第二，於載體基板上形成光學異向性層，使用黏著劑或接著劑，可高效率地轉印至偏光板，抑制輥對輥步驟中之轉印不良。
第三，於對載體基板導入配向膜層及液晶層後，將其真空乾燥，可製造具有表面粗糙度經過調節之光學異向性層之膜。
第四，控制載體基板與配向膜層之間之密接力、配向膜與液晶層之間之密接力，可以所需之形態實施與載體基板之分離。
10‧‧‧載體基板
20‧‧‧配向膜層
30‧‧‧液晶化合物層
40‧‧‧接合物質層
50‧‧‧轉印對象體
圖1a至圖1d係用於製造本發明之光學異向性膜之步驟剖面圖。
圖2a及圖2b係表示本發明之光學異向性膜之轉印步驟之剖面圖。
以下，對於本發明之光學異向性膜之製造方法之較佳實施例，進行詳細說明。
本發明之光學異向性膜之製造方法之特徵及優點應根據關於以下之各實施例之詳細說明而明瞭。
圖1a至圖1d係用於製造本發明之光學異向性膜之步驟剖面圖，圖2a及圖2b係表示本發明之光學異向性膜之轉印步驟之剖面圖。
本發明為於載體基板上使配向膜層及液晶化合物層成為所需之光軸範圍而形成光學異向性層，於轉印時控制各層間之密接力，從而進行所需之層之分離者。
因此，本發明包含：於載體基板上形成配向膜層之階段；於配向膜層上塗佈含有液晶化合物之組合物，形成液晶化合物層之階段；將液晶化合物層真空乾燥而控制表面粗糙度之階段；及使用黏著劑或接著劑將液晶化合物層轉印至膜或偏光板之階段。
此處，於形成配向膜層及液晶化合物層時，以具有以下之轉印步驟時所需之光軸之方式控制而形成。
具體而言，將光學異向性層之光軸以與載體基板之任一面平行之方式形成，將偏光板之偏光元件之吸收軸以相對於上述光學異向性層之光軸成為45±5度之方式配置，將上述偏光板以相對於載體基板成為0或90度之方式接合，然後進行轉印。
另一方法中，將上述光學異向性層之光軸以相對於載體基板之任一面成為45±5度之方式形成，且以偏光板之偏光元件之吸收軸相對於載體基板成為0或90度之方式將偏光板接合，然後進行轉印。
用以形成此種光學異向性層之配向膜層及液晶化合物層之光軸之控制及接合角度之控制並不限制於上述例。
並且，本發明控制各層間之密接力，而於使用黏著劑或接著劑將液晶化合物層轉印至膜或偏光板之階段進行所需之層之分離。
例如，於將載體基板與配向膜層之間之密接力設為(A)，將配向膜層與液晶化合物層之間之密接力設為(B)時，若(A)之值高於(B)，則於配向膜層與液晶化合物層之間進行分離，若(B)之值高於(A)，則於載體基板與配向膜層之間進行分離。
此處，較佳為自(A)減去(B)之值之絕對值為1N/25mm以上，其原因在於：無論進行任一層間之分離，均可防止一部分中斷而殘留之現象。
此種絕對值並不限定於上述值，當然可根據構成配向膜層及液晶化合物層之物質之種類而設定為不同之值。
並且，於進行真空乾燥而控制液晶化合物層之表面粗糙度之階段，使液晶化合物層之平均粗糙度不超過200nm。
此處，為了遍及整個區域或局部區域高效率地抑制因不均勻之亮度特性所產生之不均，較佳為使液晶化合物層之平均粗糙度不超過100nm，更佳為使液晶化合物層之平均粗糙度不超過50nm。
所謂平均粗糙度，意指作為算術平均粗糙度之Ra。
參考步驟剖面圖具體地說明此種本發明之光學異向性膜之製造方法，為如下所述。
首先，如圖1a所示，於載體基板10上形成配向膜層20。
此處，載體基板10較佳為玻璃基板，但未必限制於此，亦可使用包含其他物質之基板。
並且，配向膜層20為使光配向劑進行光配向而成者，作為光配向劑，可使用藉由光致異構化、光分解、光硬化中之至少一種反應而 具有配向力之高分子物質。
光配向劑可為選自由聚醯亞胺(polyimide)、聚醯胺酸(Polyamic acid)、聚降 烯、苯基順丁烯二醯亞胺共聚物、聚肉桂酸乙烯酯(Polyvinylcinnamate)、聚偶氮苯(Polyazobenzene)、聚伸乙基亞胺(Polyethyleneimine)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)、聚醯胺(Polyamide)、聚乙烯(Polyethylene)、聚苯乙烯(Polystyrene)、聚鄰苯二甲醯苯二胺(Polyphenylenephthalamide)、聚酯(Polyester)、及聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate)所組成之群中之高分子物質。
並且，作為藉由光致異構化反應而具有配向力之高分子物質，可使用含有偶氮苯單元(azobenzene unit)之物質。於作為側鏈之偶氮苯單元因光而變形為順式(cis)形之情形時，側鏈(side chain)平行於基板而排列，液晶亦平行於側鏈而排列。
於偶氮苯單元因光而變形為反式(trans)形之情形時，側鏈垂直於基板而排列，液晶亦平行於側鏈而排列。
作為藉由光分解反應而具有配向力之高分子物質，可使用聚醯亞胺(polyimide)。
聚醯亞胺為如下者：若照射經偏光之紫外線，則鏈被切斷而伴隨氧化反應，此時，藉由異向性地發生鏈之分離，而產生液晶配向力。
作為藉由光硬化反應而具有配向力之高分子物質，可使用聚肉桂酸乙烯酯(Polyvinylcinnamate)。
聚肉桂酸乙烯酯為呈現如下性質者：若照射經偏光之紫外線，則於偏光方向上配向之光反應基選擇性地發生反應，使液晶於與紫外線之偏光方向垂直之方向上配向。
並且，如圖1b所示，於配向膜層20上塗佈含有液晶化合物之組合物，形成液晶化合物層30。
如此形成液晶化合物層30，進行真空乾燥，控制液晶化合物層30之表面粗糙度，使液晶化合物層30之平均粗糙度不超過200nm。
此處，為了遍及整個區域或局部區域高效率地抑制因不均勻之亮度特性所產生之不均，較佳為使液晶化合物層30之平均粗糙度不超過100nm，更佳為使液晶化合物層30之平均粗糙度不超過50nm。
並且，用以形成液晶化合物層30之含有液晶化合物之組合物為具有液晶性之化合物，且於分子中具有1個以上之聚合性基。聚合性基意指參與反應性液晶化合物之聚合反應之基。作為聚合性基，可列舉：乙烯基、乙烯基氧基、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、及氧雜環丁基。
上述反應性液晶化合物較佳為於其分子中具有2個以上之環結構，更佳為具有3個以上之環結構。作為環結構，可列舉：苯基環(苯環)、環己烷環、萘環、嘧啶環、吡啶環、及噻吩環，其中，較佳為苯基環(苯環)及環己烷環。作為將2個以上之環結構鍵結之鍵結基，可列舉：-CO-O-、-CH2-CH2-、-CO-S-、-CO-NH-、-CH=CH-、-N=N-、及-C≡C-，其中，較佳為-CO-O-。
並且，於形成配向膜層20及液晶化合物層30時，以具有以下之轉印步驟階段中所需之光軸之方式控制而形成。
具體而言，於載體基板10上，將用以形成光學異向性層之配向膜層20及液晶化合物層30以光軸與載體基板10之任一面平行之方式形成，將吸收軸相對於偏光元件之任一面為45度之偏光板以相對於載體基板10成為0或90度之方式接合，然後進行轉印。
另一方法中，於載體基板10上，將用以形成光學異向性層之配向膜層20及液晶化合物層30以相對於載體基板10之任一面成為45度之方式形成，將吸收軸相對於偏光元件之任一面為0度之偏光板以相對於載體基板10成為0或90度之方式接合，然後進行轉印。
用以形成此種光學異向性層之配向膜層20及液晶化合物層30之光軸之控制及接合角度之控制並不限制於上述例。
上述光學異向性層之面內相位差值並無特別限制，考慮以相對於偏光板之吸收軸成為45度之方式配置，較佳為100~175nm，更佳為115nm~160nm。
並且，如圖1c所示，於表面粗糙度得到控制之液晶化合物層30上形成接合物質層40，如圖1d所示般與轉印對象體50接合，進行轉印。
此處，接合物質層40為黏著劑或接著劑，轉印對象體50可為透明膜或偏光板。
用作接合物質層40之黏著劑及接著劑為硬化性材料，且包含選自由聚酯系、聚醚系、胺基甲酸酯系、環氧系、矽系、(甲基)丙烯酸系所組成之群中之一種以上之反應性低聚物。
轉印對象體50之偏光板可使用顯示裝置用偏光板，一般而言，主要將聚乙烯醇系膜作為原材料。
又，為了獲得充分之光學特性，偏光板可使用使含有碘等異色性材料之PVA(polyvinyl alcohol，聚乙烯醇)系膜延伸並對其貼附透明保護膜而製作者。
又，可使用塗佈用以保護偏光元件之高分子樹脂而製作者代替透明保護膜。偏光板可與其他光學層積層而用作轉印對象體。
該光學層並無特別限定，例如可使用1層或2層以上之反射板或半透過板、亮度提高膜、相位差板(包括1/2或1/4等之波長板、正C板、負C板、雙軸性波長板)、視角補償膜等用於形成平板顯示裝置等之光學層。
並且，於轉印對象層為透明膜之情形時，可使用透明性、機械強度、熱穩定性、水分遮蔽性等優異之膜。
作為具體之例，可列舉：包含聚對苯二甲酸乙二酯、聚間苯二 甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯等聚酯系樹脂；二乙醯纖維素、三乙醯纖維素等纖維素系樹脂；聚碳酸酯系樹脂；聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯等丙烯酸系樹脂；聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物等苯乙烯系樹脂；聚乙烯、聚丙烯、環系或具有降烯結構之聚烯烴、乙烯-丙烯共聚物等聚烯烴系樹脂；氯乙烯系樹脂；尼龍、芳香族聚醯胺等醯胺系樹脂；醯亞胺系樹脂；聚醚碸系樹脂；聚醚醚酮系樹脂；聚苯硫醚系樹脂；乙烯醇系樹脂；偏二氯乙烯系樹脂；乙烯醇縮丁醛系樹脂；芳酯系樹脂；聚甲醛系樹脂；環氧系樹脂等般之熱塑性樹脂而成之膜，可使用包含上述熱塑性樹脂之摻合物而成之膜。又，亦可使用包含(甲基)丙烯酸系、胺基甲酸酯系、丙烯酸胺基甲酸酯系、環氧系、矽系等熱硬化性樹脂或紫外線硬化型樹脂之膜。
此種透明膜之厚度可適當決定，一般而言，就強度或操作性等作業性、薄層性等方面而言，為1~500μm左右。尤佳為1~300μm，更佳為5~200μm。
透明膜可為等向性膜或相位差膜。
於等向性膜之情形時，面內相位差(Ro、Ro=[(nx-ny)×d]，nx、ny為膜平面內之主折射率，nz為膜厚度方向之折射率，d為膜厚度)為40nm以下，較佳為15nm以下，又，厚度方向相位差(Rth，Rth=[(nx+ny)/2-nz]×d)為-90nm~+75nm，較佳為-80nm~+60nm，尤佳為-70nm~+45nm。
相位差膜為利用高分子膜之單軸延伸、雙軸延伸、高分子塗佈、液晶塗佈之方法而製造之膜，一般而言，其用於顯示器之視角補償、色感之改善、漏光之改善、色調之調節等光學特性之提高及調節。
相位差膜之種類包括1/2或1/4等之波長板、正C板、負C板、正A 板、負A板、雙軸性波長板。
可對等向性膜或相位差膜之透明膜之面向液晶層之面實施易接著處理。作為易接著處理，可列舉：電漿處理、電暈處理等乾燥處理、鹼處理等化學處理、形成易接著劑層之塗佈處理等。
並且，易接著劑層之形成可使用多元醇樹脂、多羧酸樹脂、聚酯樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、丙烯酸胺基甲酸酯樹脂、聚丙烯酸系樹脂等各種易接著材料。
又，易接著劑層之厚度通常設為0.01~10μm左右，更佳為設為0.05~5μm左右，尤佳為設為0.1~1μm左右。
並且，此種本發明控制各層間之密接力，而於使用黏著劑或接著劑將液晶化合物層轉印至膜或偏光板之階段進行所需之層之分離。
例如，於將載體基板10與配向膜層20之間之密接力設為(A)，將配向膜層20與液晶化合物層30之間之密接力設為(B)時，若(A)之值高於(B)，則於配向膜層與液晶化合物層之間進行分離，於(B)之值高於(A)，則於載體基板與配向膜層之間進行分離。
圖2a係表示載體基板10與配向膜層20分離之圖，且為表示(B)之值高於(A)之情形者。
並且，圖2b係表示配向膜層20與液晶化合物層30分離之圖，且為表示(A)之值高於(B)之情形者。
此處，自(A)減去(B)之值之絕對值較佳為成為1N/25mm以上，其原因在於：無論進行任一層間之分離，均可防止一部分中斷而殘留之現象。
此種絕對值並不限定於上述值，當然可根據構成配向膜層及液晶化合物層之物質之種類而設定為不同之值。
關於此種本發明之光學異向性膜之製造方法，於載體基板上可使配向膜層及液晶化合物層成為所需之光軸範圍而形成光學異向性 層，可抑制輥對輥步驟中之轉印不良。
又，本發明之光學異向性膜之製造方法為控制載體基板與配向膜層之間之密接力、配向膜層與液晶層之間之密接力，可以所需之形態實施與載體基板之分離者。
如以上說明般，應可理解可以於不脫離本發明之本質特性之範圍內加以變化之形態實現本發明。
因此，所明示之實施例並非限定性觀點，而應考慮為說明性觀點，本發明之範圍並非上述說明而示於申請專利範圍，於與其同等之範圍內之所有不同方面應解釋為本發明所包含者。
10‧‧‧載體基板
20‧‧‧配向膜層
30‧‧‧液晶化合物層
40‧‧‧接合物質層
50‧‧‧轉印對象體

Claims (10)

  1. 一種光學異向性膜之製造方法，其包含：於載體基板上形成配向膜層之階段；於上述配向膜層上塗佈含有液晶化合物之組合物，形成光軸得到控制之光學異向性層之階段；及於控制表面粗糙度之階段，使形成光學異向性層之液晶化合物層之平均粗糙度不超過200nm。
  2. 如請求項1之光學異向性膜之製造方法，其進而包含使用黏著劑或接著劑將上述光學異向性層轉印至透明膜或偏光板之階段。
  3. 如請求項2之光學異向性膜之製造方法，其中上述黏著劑及接著劑為硬化性材料，且包含選自由聚酯系、聚醚系、胺基甲酸酯系、環氧系、矽系、(甲基)丙烯酸系所組成之群中之一種以上之反應性低聚物。
  4. 如請求項1之光學異向性膜之製造方法，其中上述載體基板為玻璃基板。
  5. 如請求項2之光學異向性膜之製造方法，其中將上述光學異向性層之光軸以與載體基板之任一面平行之方式形成，將偏光板之偏光元件之吸收軸以相對於上述光學異向性層之光軸成為45±5度之方式配置，將上述偏光板以相對於載體基板成為0或90度之方式接合，然後進行轉印。
  6. 如請求項1之光學異向性膜之製造方法，其中光學異向性膜具有115~160nm之面內相位差值。
  7. 如請求項2之光學異向性膜之製造方法，其中將上述光學異向性層之光軸以相對於載體基板之任一面成為45±5度之方式形成， 且以偏光板之偏光元件之吸收軸相對於載體基板成為0或90度之方式將偏光板接合，然後進行轉印。
  8. 如請求項1之光學異向性膜之製造方法，其中於控制表面粗糙度之階段，使形成上述光學異向性層之液晶化合物層之平均粗糙度不超過100nm。
  9. 如請求項1之光學異向性膜之製造方法，其中於控制表面粗糙度之階段，使形成上述光學異向性層之液晶化合物層之平均粗糙度不超過50nm。
  10. 如請求項1之光學異向性膜之製造方法，其使用藉由光致異構化、光分解、光硬化中之至少一反應而具有配向力之高分子物質作為用以形成上述配向膜層之光配向劑。
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