TWI718093B - 光學異向性膜 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種黑色顯示時之光漏抑制優異之光學異向性膜。
本發明提供一種光學異向性膜,其具有nx>nz>ny之折射率關係,且nx-nz未達0.005,nz-ny未達0.004。
(式中,nz表示厚度方向之折射率,nx表示面內產生最大折射率之方向的折射率,ny表示面內相對於nx方向為正交之方向之折射率)。
Description
本發明係關於光學異向性膜。
平面面板顯示裝置(FPD)中使用包含偏光板、相位差板等之光學異向性膜之構件。作為如此光學異向性膜,已知有藉由將含有聚合性液晶化合物之組成物塗佈於基材上而製造之光學異向性膜。例如,專利文獻1中記載藉由將含有聚合性液晶化合物之組成物塗佈於施以配向處理之基材上,使該塗佈膜中之聚合性液晶化合物聚合而形成之光學異向性膜。
[專利文獻1]日本特開2007-148098號公報
然而,以往之光學異向性膜關於抑制黑色顯
示時之光漏之光學補償特性並不充分。
本發明包含以下之發明。
[1]一種光學異向性膜,其具有nx>nz>ny之折射率關係,且nx-nz未達0.005,nz-ny未達0.004,(式中,nz表示厚度方向之折射率,nx表示面內產生最大折射率之方向的折射率,ny表示面內相對於nx方向為正交之方向之折射率)。
[2]如[1]所記載之光學異向性膜,其中R0(450)/R0(550)為0.8~1.2,(R0(550)表示對於550nm之光的正面相位差值,R0(450)表示對於450nm之光的正面相位差值)。
[3]如[1]或[2]所記載之光學異向性膜,其中R0(550)為90~160nm,R40(550)為91~170nm,R40(550)-R0(550)為10nm以下。
(R0(550)表示與前述相同意義,R40(550)表示將ny方向之軸作為傾斜軸,對於自厚度方向傾斜40°之方向入射之550nm之光之相位差值)。
[4]如[1]~[3]中任一項所記載之光學異向性膜,其中光學異向性膜係包含於厚度方向具有光軸之光學異向性膜、與基材之積層體。
[5]如[4]所記載之光學異向性膜,其中基材於面內方向具有光軸。
[6]如[4]或[5]中任一項所記載之光學異向性膜,其中基材之ny與nz之差為0以上且0.01以下,(ny及nz表示與前述相同意義)。
[7]如[4]~[6]中任一項所記載之光學異向性膜,其中基材與光學異向性膜之間具有厚度1~300nm之高分子樹脂膜。
[8]如[7]所記載之光學異向性膜,其中高分子樹脂膜之R0(550)為0~10nm,(R0(550)表示與前述相同意義)。
[9]一種偏光板,其具有如[1]~[8]中任一項所記載之光學異向性膜、與偏光元件。
[10]一種偏光板,其係透過接著劑層使如[4]~[8]中任一項所記載之光學異向性膜之光學異向性膜之面與偏光元件積層而成。
[11]如[10]所記載之偏光板,其中如[4]~[8]中任一項所記載之光學異向性膜之基材之nx方向與偏光元件之透過軸之方向係正交,(nx係表示與前述相同意義)。
[12]一種顯示裝置,其具有如[1]~[8]中任一項所記載之光學異向性膜。
[13]一種顯示裝置,其具有如[9]~[11]中任一項所記載之偏光板。
依據本發明,提供一種抑制黑色顯示時之光漏優異之光學異向性膜。
1‧‧‧本光學異向性膜
2a、2b‧‧‧偏光元件
3‧‧‧接著層
4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i、4j、4k、4l、4m、4n、4o‧‧‧偏光板
5、5’‧‧‧保護膜
6、6’‧‧‧接著劑層
7‧‧‧偏光器
8‧‧‧基材
9‧‧‧本光學異向性膜
10‧‧‧高分子樹脂膜
11‧‧‧液晶胞
12a、12b‧‧‧液晶胞之保護膜
13a、13b‧‧‧偏光元件之透過軸
14‧‧‧基材之慢軸
15‧‧‧液晶胞中之液晶分子之慢軸(黑色顯示時)
圖1係顯示本發明之偏光板之一例之示意圖。
圖2係顯示本發明之偏光元件之一例之示意圖。
圖3係顯示本發明之偏光板之一例之示意圖。
圖4係顯示本發明之學異向性膜之積層樣態之一例之示意圖。
圖5係顯示本發明之偏光板之一例之示意圖。
圖6係顯示具有本發明之偏光板的顯示裝置之一例之示意圖。
本發明之光學異向性膜(以下有時稱為本光學異向性膜)具有nx>nz>ny之折射率關係,且nx-nz未達0.005,nz-ny未達0.004。nx-nz較佳未達0.002,nz-ny較佳未達0.003。又,由於滿足nx>nz>ny之關係,故nx-nz及nz-ny分別大於0。
式中,nz表示厚度方向之折射率。nx表示面內產生最大折射率之方向的折射率。ny表示面內相對於nx方向為正交之方向之折射率。
亦即,nz表示形成有光學異向性膜之折射率橢圓體
中,相對於光學異向性膜平面為垂直方向之折射率。nx表示形成有光學異向性膜之折射率橢圓體中,相對於光學異向性膜平面為平行方向之主折射率。ny表示形成有光學異向性膜之折射率橢圓體中,相對於光學異向性膜平面為平行,且相對於nx方向為正交之方向之折射率。
本光學異向性膜對於550nm之光之正面相位差值R0(550)、與對於450nm之光之正面相位差值R0(450)之比R0(450)/R0(550)較佳為0.8~1.2,更佳為0.9~1.2。R0(450)/R0(550)若為0.8~1.2,則液晶胞中所含之液晶分子與光學特性類似,故光學補償特性更優異。
本光學異性向膜之R0(550)較佳為90~160nm,更佳為95~155nm,又更佳為100~150nm。
本光學異性向膜之R40(550)較佳為91~170nm,更佳為105~165nm,又更佳為110~160nm。
R40(550)表示將ny方向之軸作為傾斜軸,對於自厚度方向傾斜40°之方向入射之550nm之光之相位差值。
但,R0(550)與R40(550)滿足R0(550)<R40(550)之關係。
R40(550)可使用市售之相位差測定裝置,將ny方向之軸作為快軸檢測,且將該軸作為傾斜軸,使光學異向性膜平面對於該傾斜軸傾斜而測定。將ny方向之軸作為傾斜軸使光學異向性膜平面傾斜時,由於追加自光學異向性膜傾斜觀察時之折射率增加量,故成為R0(550)<R40
(550)。
本光學異向性膜中之R40(550)-R0(550)較佳為10nm以下。據此,可更有效地展現黑色顯示時之各方向之視野的光漏抑制效果。
作為本光學異向性膜列舉為例如藉由塗佈液晶性材料而形成之膜、延伸膜、及組合該等之膜。
本光學異向性膜可為積層複數片之具有相位差之膜而成者,亦可為積層具有相位差之膜與無相位差之膜而成者。
光學異向性膜較佳為含有:厚度方向具有光軸之光學異向性膜與基材之積層體。且,較佳為該光學異向性膜與基材之間具有高分子樹脂膜之積層體。
本說明書中所謂光軸意指光入射時產生最小雙折射之方向。
本發明中之光學異向性膜(以下有時稱為本光學異向性膜)之光軸較佳對於本光學異向性膜之平面為垂直之方向,亦即,與本光學異向性膜之厚度方向平行之方向。亦即,本光學異向性膜之光軸較佳對應於nz之方向。
本光學異向性膜通常具有nz>nx>ny之折射率關係。
本光學異向性膜若具有上述折射率關係,則隨著辨識方向自對於光學異向性膜平面之法線方向傾斜,光學異向
性膜之雙折射量變大,故可獲得隨著辨識方向變化之補償效果。
本光學異向性膜之正面相位差值R0(550)通常為0~10nm,較佳為0~5nm。
本光學異向性膜之對於550nm之光之厚度方向的相位差值Rth(550)通常為-10~-300nm,較佳為-20~-200nm。
作為本光學異向性膜列舉為例如藉由塗佈液晶性材料而形成之膜及延伸膜。光學異向性膜係藉由塗佈液晶性材料而形成膜時,光學異向性膜之光學特性可藉由液晶性材料之配向狀態進行調整。光學異向性膜為延伸膜時,光學異向性膜之光學特性可藉由適當選擇構成延伸膜之樹脂及延伸膜之延伸方法而調整。
作為液晶材料列舉為例如棒狀及圓盤狀之液晶化合物。
棒狀之液晶化合物朝對於膜面為垂直方向配向時,光學異向性膜之光軸與該液晶化合物之長軸方向一致。
圓盤狀之液晶化合物配向時,光學異向性膜之光軸存在於對於該液晶化合物之圓盤面呈正交之方向。
延伸薄膜之慢軸方向隨著延伸方法而異,係對應於單軸、二軸或斜向延伸等之其延伸方法而決定慢軸及光軸。
為了使藉由塗佈液晶性材料而形成之膜展現正面相位差,只要使液晶性材料朝適當方向配向即可。液
晶性材料為棒狀液晶化合物時,係藉由使配向之該液晶性材料之光軸對於光學異向性膜平面為水平而展現正面相位差。該情況下,光軸方向與慢軸方向一致。液晶性材料為圓盤狀之化合物時,係藉由使經配向之該液晶性材料之光軸對於光學異向性膜平面為水平而展現正面相位差。該情況下,光軸與慢軸係正交。
光學異向性膜之正面相位差值可藉由光學異向性膜之厚度進行調整。
由於正面相位差值係由式(10)決定,故為了獲得期望之正面相位差值R0(λ),只要調整Δn(λ)與膜厚d即可。藉由塗佈液晶性材料而形成之光學異向性膜由於具有nz>nx>ny之折射率關係,故只要使液晶性材料朝適當方向配向即可。本發明中,所謂展現厚度方向之相位差係定義為顯示式(20)中之Rth(厚度方向之相位差值)成為負的特性者。Rth可由將面內之快軸作為傾斜軸,使光學異向性膜平面對於該快軸傾斜40度而測定之相位差值(R40)與正面相位差值(R0)算出。亦即,Rth可由R0、R40、d(光學異性相膜之厚度)、及n0(光學異向性膜之平均折射率),藉以下之式(21)~(23)求出nx、ny及nz,將其等帶入式(20)中算出。
R0(λ)=d×Δn(λ) (10)
式中,R0(λ)表示對於波長λnm之光之正面相位差值,d表示膜厚,Δn(λ)表示對波長λnm之光之雙折射率。
Rth=[(nx+ny)/2-nz]×d (20)
R0=(nx-ny)×d (21)
(nx+ny+nz)/3=n0 (23)
雙折射率Δn(λ)係藉由測定正面相位差值,且除以光學異向性膜之厚度而獲得。具體之測定方法示於實施例中,此時,係藉由測定在如玻璃基板之基材本身無正面相位差之基材上製膜者,可實質上測定光學異向性膜之特性。
液晶性材料為棒狀液晶化合物時,係藉由使經配向之該液晶性材料之光軸對於光學異向性膜平面為垂直而展現厚度方向之相位差。液晶性材料為圓盤狀液晶化合物時,係藉由使經配向之該液晶性材料之光軸設為對於光學異向性膜平面為水平而展現厚度方向之相位差。圓盤狀液晶化合物時,由於經配向之液晶化合物之光軸對於光學異向性膜平面為平行,故決定R0時,厚度被固定,而一概地決定Rth。棒狀液晶化合物時,由於經配向之液晶化合物之光軸對於光學異向性膜平面垂直,故可藉由調整光學異性性膜之厚度,在不改變R0下調整Rth。
經配向之棒狀液晶化合物之光軸對於光學異向性膜平面為垂直時,所得光學異向性膜之折射率關係成為nz>nx>ny,nz與慢軸方向一致。
經配向之圓盤狀液晶化合物之光軸對於光學異向性膜平面為平行時,所得光學異向性膜之折射率關係成為nz>nx>ny,ny與慢軸方向一致。
光學異向性膜為延伸膜時,其厚度通常為300μm以下,較佳為5μm以上且100μm以下,更佳為10μm以上且50μm以下。
光學異向性膜係藉由塗佈液晶性材料而形成膜時,其厚度通常為20μm以下,較佳為5μm以下,更佳為0.5μm以上且3μm以下。
光學異向性膜之厚度可藉由利用干涉膜厚計、雷射顯微鏡或觸針式膜厚計測定而求出。
光學異向性膜例如可藉由進行下述步驟予以製造。
(1)於基材表面形成高分子樹脂膜之步驟
(2)於所得高分子樹脂膜之表面塗佈含液晶性材料之光學異向性膜形成用組成物之步驟
(3)使塗佈之光學異向性膜形成用組成物乾燥而形成光學異向性膜之步驟
此外,自基材剝取如此獲得之光學異向性膜,貼合於另一基材上亦可獲得本光學異向性膜。
作為液晶性材料列舉為高分子液晶及液晶化合物等,較佳為液晶化合物,更佳為具有聚合性基之液晶化合物(以下有時稱為聚合性液晶化合物)。液晶性材料為聚合性液晶化合物時,光學異向性膜形成用組成物中較
佳進一步含有聚合起始劑。
作為高分子液晶列舉為例如日本特開平7-261023號公報所記載之高分子液晶。
基材較佳為樹脂基材。
樹脂基材通常為透明樹脂基材。所謂透明樹脂基材意指具有可使光、尤其是可將可見光透過之透光性之基材,所謂透光性係指對於波長380~780nm之光線之透過率為80%以上之特性。樹脂基材通常為薄膜狀,較佳為長條薄膜基材。又本說明書中所謂「長條薄膜基材」為「滾筒狀之長條薄膜」及「自滾筒狀之長條薄膜捲出之長條薄膜」之總稱。
基材較佳對於基材平面為平行方向具有光軸,係顯示相位差者。組合具有相位差之基材與光學異向性膜時,控制本光學異向性膜之光學特性變得容易。
基材之光軸較佳與基材之nx之方向一致。藉由使基材之光軸對於基材平面平行,使得黑色顯示時之各方向之視野中之光漏抑制效果更優異。
本光學異向性膜中所含之基材之nx較佳大於基材之ny及nz。與基材平面平行地存在之nx大於與其正交之ny時,進而大於與基材平面垂直之nz時,面內之雙折射變大,故可以更薄之基材獲得充分之光學特性。又,該情況下,基材之光軸與nx之方向一致。
基材所具有之折射率ny與nz之差之ny-nz,為了控制為基材平面之雙折射變大,並且對於基材平面為垂直方向之雙折射較小,較佳為0以上且0.01以下,更佳為0以上且0.005以下,又更佳為0以上且0.001以下。
此種基材與光學異向性膜之光學特性之調整容易,容易控制作為光學異向性膜之光學特性。
作為獲得具有此種折射率之基材之方法列舉為塗佈對於僅於nx方向延伸且ny方向不延伸、進行熔融擠出成形之對於基材平面為水平方向配向之液晶化合物而形成塗佈膜等。
作為構成基材之樹脂列舉為例如聚乙烯、聚丙烯、降冰片烯系聚合物等之聚烯烴;環狀烯烴系樹脂;聚乙烯醇;聚對苯二甲酸乙二酯;聚甲基丙烯酸酯;聚丙烯酸酯;三乙醯基纖維素、二乙醯基纖維素及纖維素乙酸酯丙酸酯等之纖維素酯;聚萘二甲酸乙二酯;聚碳酸酯;聚碸;聚醚碸;聚醚酮;聚苯硫醚;及聚苯醚等。較佳為纖維素酯、環狀烯烴系樹脂、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯或聚甲基丙烯酸酯。
纖維素酯係纖維素中所含羥基之至少一部份經酯化而成者,可由市場上取得。又,含纖維素酯之基材亦可由市場取得。市售之含纖維素酯之基材列舉為FUJITEC(註冊商標)膜(富士照相膜(股))、KC8UX2M(Konika Minolta Opto(股))、KC8UY
(Konika Minolta Opto(股))及KC4UY(Konika Minolta Opto(股))等。
環狀烯烴系樹脂意指包含降冰片烯或多環降冰片烯系單體等之環狀烯烴之聚合物、或該等之共聚物者。該環狀烯烴系樹脂亦包含開環構造,且,亦可使包含開環構造之環狀烯烴系樹脂經氫化而成者。此外,該環狀烯烴系樹脂在不顯著損及透明性、不顯著增大吸濕性之範圍內,亦可含有源自鏈狀烯烴及乙烯基化芳香族化合物之構造單位。又,該環狀烯烴系樹脂亦可於其分子內導入極性基。
鏈狀烯烴列舉為乙烯及丙烯等,乙烯基化芳香族化合物列舉為苯乙烯、α-甲基苯乙烯及烷基取代之苯乙烯等。
環狀烯烴系樹脂意指環狀烯烴、與鏈狀烯烴或乙烯基化芳香族化合物之共聚物時,源自環狀烯烴之構造單位之含量相對於共聚物之全部構造單位,通常為50莫耳%以下,較佳為15~50莫耳%。
環狀烯烴系樹脂為環狀烯烴、與鏈狀烯烴、與乙烯基化芳香族化合物之三元共聚物時,源自鏈狀烯烴之構造單位之含量相對於共聚物之全部構造單位通常為5~80莫耳%,源自乙烯基化芳香族化合物之構造單位之含有比例相對於共聚物之全部構造單位通常為5~80莫耳%。該三元共聚物具有可使高價之環狀烯烴之使用量較少之優點。
環狀烯烴系樹脂可自市場取得。市售之環狀烯烴系樹脂列舉為Topas(註冊商標)(Ticona公司
(獨))、ARTON(註冊商標)(JSR(股))、ZEONOR(註冊商標)(日本ZEON(股))、ZEONEX(註冊商標)(日本ZEON(股))及APEL(註冊商標)(三井化學(股))等。該等環狀烯烴系樹脂列舉為例如以溶劑澆鑄法、熔融擠出法等習知之手段製膜,可作成基材。市售之含環狀烯烴系樹脂之基材列舉為ESCENA(註冊商標)(積水化學工業(股))、SCA40(註冊商標)(積水化學工業(股))、ZEONOR FILM(註冊商標)(OPTEX(股))及ARTON FILM(註冊商標)(JSR(股))等。
基材亦可施以表面處理。作為表面處理之方法列舉為例如自真空至大氣壓之環境下以電暈或電漿處理基材表面之方法、對基材表面進行雷射處理之方法、對基材表面進行臭氧處理之方法、對基材表面進行皂化處理之方法、對基材表面進行火焰處理之方法、對基材表面塗佈偶合劑之方法、對基材表面進行底塗處理之方法、及使反應性單體或具有反應性之聚合物附著於基材表面後照射輻射線、電漿或紫外線而反應之接枝聚合處理之方法等。其中,以自真空至大氣壓之環境下使基材表面經電暈或電漿處理之方法較佳。
作為電暈或電漿進行基材之表面處理之方法列舉為在大氣壓附近之壓力下,將基材配置於對向之電極間,產生電暈或電漿,進行基材之表面處理之方法;使氣體流到對向之電極間,在電極間使氣體電漿化,且將經電
漿化之氣體吹向基材之方法;及在低壓條件下,產生輝光放電電漿,進行基材之表面處理之方法。
其中,以在大氣壓附近之壓力下,將基材設置於對向之電極間,產生電暈或電漿,進行基材之表面處理之方法,或使氣體流到對向之電極間,在電極間使氣體電漿化,且將經電漿化之氣體吹向基材之方法較佳。該藉由電暈或電漿之表面處理通常以市售之表面處理裝置進行。
基材亦可於與塗佈光學異向性膜形成用組成物之面相反之面上具有保護膜。作為保護膜列舉為聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯及聚烯烴等薄膜,以及於該薄膜上進而具有接著層之薄膜等。較佳為與塗佈光學異向性膜形成用組成物之面相反之面上具有接著層,進而於其上具有保護膜。其中,就乾燥時之熱變形較小之觀點,以聚對苯二甲酸乙二酯較佳。藉由於基材之與塗佈光學異向性膜形成用組成物之面相反之面上具有保護膜,可抑制基材搬送時薄膜之搖晃或塗佈面之微小振動,可提高塗膜之均勻性。
基材厚度,就實用上可操作之程度的重量之觀點,較薄較佳,但太薄時會有強度下降、加工性差之傾向。基材之厚度通常為5~300μm,較佳為20~200μm。
長條薄膜基材之長軸方向之長度通常為10~3000m,較佳為100~2000m。基材之短軸方向之長度通常為0.1~5m,較佳為0.2~2m。
本光學異向性膜較佳在本光學異向性膜與基材之間具有高分子樹脂膜。高分子樹脂膜之厚度較佳為1nm~300nm,更佳為10nm~300nm,又更佳為10nm~200nm。
高分子樹脂膜對550nm之光之正面相位差值R0(550),為了減小對基材及光學異向性膜之光學特性之影響,較佳為0~10nm,更佳為0~8nm,又更佳為0~6nm。
高分子樹脂膜較佳為可使液晶性材料配向之具有配向控制力之配向膜。
作為配向膜較佳為具有不因光學異向性膜形成用組成物之塗佈等而溶解之耐溶劑性,且在溶劑去除或液晶化合物之配向用之加熱處理下具有耐熱性者。作為配向膜列舉為含配向性聚合物之配向膜、光配向膜及表面具有凹凸圖型或複數個溝槽之溝槽配向膜等。
此種配向膜使液晶性材料之配向變容易,且依據配向膜之種類或摩擦條件,可控制為水平配向、垂直配向、混雜配向、傾斜配向等各種配向。
作為配向性聚合物列舉為具有醯胺鍵之聚醯胺或明膠類、具有醯亞胺鍵之聚醯亞胺及其水解物的聚醯胺酸、聚
乙烯醇、烷基改質之聚乙烯醇、聚丙烯醯胺、聚噁唑、聚伸乙基亞胺、聚苯乙烯、聚乙烯吡咯啶酮、聚丙烯酸及聚丙烯酸酯類。其中,以聚乙烯醇較佳。亦可組合2種以上之配向性聚合物。
含配向性聚合物之配向膜通常係藉由將使配向性聚合物溶解於溶劑中而成之配向性聚合物組成物塗佈於基材上,且去除溶劑而形成塗佈膜,或將配向性聚合物組成物塗佈於基材上,去除溶劑而形成塗佈膜,且摩擦該塗佈膜而得。
前述溶劑列舉為水、甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇、丙二醇、甲基溶纖素、丁基溶纖素、丙二醇單甲基醚等醇溶劑,乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇甲基醚乙酸酯、γ-丁內酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、乳酸乙酯等酯溶劑,丙酮、甲基乙基酮、環戊酮、環己酮、甲基戊基酮、甲基異丁基酮等酮溶劑,戊烷、己烷、庚烷等脂肪族烴溶劑,甲苯、二甲苯等芳香族烴溶劑,乙腈等腈溶劑,四氫呋喃、二甲氧基乙烷等醚溶劑,及氯仿、氯苯等鹵化烴溶劑。溶劑亦可組合兩種以上。
配向性聚合物組成物中之配向性聚合物濃度只要能使配向性聚合物完全溶解於溶劑之範圍即可。配向性聚合物相對於配向性聚合物組成物之含量較佳為0.1~20質量%,更佳為0.1~10質量%。
配向性聚合物組成物可自市場取得。作為市售之配向性聚合物組成物列舉為SUNEVER(註冊商標,
日產化學工業(股)製)、OPTOMER(註冊商標,JSR(股)製)等。
作為將配向性聚合物組成物塗佈於基材之方法列舉為旋塗法、擠出法、凹版塗佈法、模嘴塗佈法、狹縫塗佈法、棒塗佈法、佈膠法等塗佈法、柔版法等印刷法等之習知方法。以後述之輥對輥形式之連續製造方法製造光學異向性膜時,該塗佈方法通常採用凹版塗佈法、模嘴塗佈法或柔版法等之印刷法。
作為去除配向性聚合物組成物中所含溶劑之方法列舉為自然乾燥、通風乾燥、加熱乾燥、減壓乾燥及組合該等之方法。乾燥溫度較佳為10~250℃,更佳為25~200℃。乾燥時間依溶劑種類而定,較佳為5秒~60分鐘,更佳為10秒~30分鐘。
由配向性聚合物組成物形成之塗佈膜亦可施以磨擦處理。藉由施以磨擦處理,可對前述塗佈膜賦予配向限制力。
作為摩擦處理方法列舉為將捲取摩擦布,使前述塗佈膜接觸旋轉中之摩擦輥之方法。
進行摩擦處理時,若進行遮蔽,則亦可於配向膜上形成配向方向不同之複數個區域(圖型)。
光配向膜通常係藉由將含有具有光反應性基之聚合物或單體與溶劑之光配向膜形成用組成物塗佈於基材上,並
照射偏光(較佳為偏光UV)而得。光配向膜可藉由照射之偏光的偏光方向,任意控制配向限制力之方向。
光反應性基意指藉由光照射而產生配向能之基。具體而言,列舉為與藉由光照射產生之分子之配向誘發反應、異構化反應、光二聚化反應、光交聯反應或光分解反應等之成為配向能起源之參與光反應之基。作為光反應性基較佳為具有不飽和鍵、尤其是雙鍵之基,最好為具有選自由碳-碳雙鍵(C=C鍵)、碳-氮雙鍵(C=N鍵)、氮-氮雙鍵(N=N鍵)及碳-氧雙鍵(C=O鍵)所組成之群選出之至少一種之基。
作為具有C=C鍵之光反應性基列舉為乙烯基、多烯(polyene)基、二苯乙烯基、苯乙烯基吡啶(stilbazole)基、苯乙烯基吡啶鎓(stilbazolium)基、查爾酮基及桂皮醯基(cinnamoyl)。作為具有C=N鍵之光反應性基列舉為芳香族希夫(Schiff)鹼基、具有芳香族腙等構造之基。具有N=N鍵之光反應性基列舉為偶氮苯基、偶氮萘基、芳香族雜環偶氮基、雙偶氮基、甲(formazan)基、及具有氧化偶氮苯(azoxybenzene)構造之基。作為具有C=O鍵之光反應性基列舉為二苯甲酮基、香豆素基、蒽醌基及馬來醯亞胺基。該等基亦可具有烷基、烷氧基、芳基、烯丙氧基、氰基、烷氧基羰基、羥基、磺酸基、鹵化烷基等取代基。
作為光反應性基就配向性優異方面而言較佳為參與光二聚化反應或光交聯反應之基。其中,以參與光
二聚化反應之光反應性基較佳,就配向所需之偏光照射量較少,且容易獲得熱安定性或經時安定性優異之光配向膜之觀點而言,較佳為桂皮醯基及查爾酮基。作為具有光反應性基之聚合物最好為該聚合物側鏈之末端部具有如桂皮酸構造之桂皮醯基者。
藉由將光配向膜形成用組成物塗佈於基材上,可於基材上形成光配向誘發層。作為該組成物中所含溶劑列舉為與上述配向性聚合物組成物中所含溶劑相同者,可依據具有光反應性之聚合物或單體之溶解性加以選擇。
光配向性膜形成用組成物中之具有光反應性基之聚合物或單體之含量可依據聚合物或單體之種類或作為目地之光配向膜之厚度調整,較佳至少為0.2質量%,更佳為0.3~10質量%之範圍。在不顯著損及光配向膜特性之範圍內,光配向膜形成用組成物亦可含有聚乙烯醇或聚醯亞胺等高分子材料或光增感劑。
作為將光配向膜形成用組成物塗佈於基材上之方法列舉為與將配向性聚合物組成物塗佈於基材上之方法相同之方法。作為自經塗佈之光配向性膜形成用組成物去除溶劑之方法列舉為與自配向性聚合物組成物去除溶劑之方法相同之方法。
照射偏光時,可為以對自塗佈於基材上之光配向性膜形成用組成物去除溶劑者直接照射偏光之形式,亦可為自基材側照射偏光、透過基材照射偏光之形式。
又,該偏光較佳實質上為平行光。所照射之偏光之波長較佳為具有光反應性基之聚合物或單體之光反應性基可吸收光能量之波長區域者。具體而言,最好為波長250~400nm之範圍之UV(紫外線)。作為照射該偏光之光源列舉為氙燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵素燈、KrF、ArF等紫外光雷射等。其中,高壓水銀燈、超高壓水銀燈及金屬鹵素燈由於波長313nm之紫外線之發光強度較大故較佳。藉由通過適當之偏光層照射來自前述光源之光,可照射偏光UV。作為偏光層列舉為偏光濾波器、格蘭-湯普森(Glan-Thompson)及格蘭-泰勒(Glan Taylor)等之偏光稜鏡、以及金屬柵型之偏光層。
偏光照射於進行偏光照射時若進行遮蔽,則可於配向膜上形成配向方向不同之複數個區域(圖型)。
溝槽(groove)配向膜係於膜表面具有凹凸圖型或複數溝槽(溝)之膜。將液晶分子置於具有等間隔排列之複數條直線狀凹槽之膜上時,液晶分子沿著其溝之方向配向。
作為獲得溝槽配向膜之方法列舉為透過具有圖型形狀之狹縫之曝光用遮罩對感光性聚醯亞胺膜表面曝光後,進行顯像及洗滌處理而形成凹凸圖型之方法;於表面具有溝之板狀原盤上形成硬化前之UV硬化樹脂層,將樹脂層朝基材上移置後進行硬化之方法;以及使具有複數
條溝之輥狀原盤抵壓於在基材上形成之硬化前之UV硬化樹脂之膜而形成凹凸,隨後進行硬化之方法等。具體而言,列舉為日本特開平6-34976號公報及日本特開2011-242743號公報所記載之方法等。
上述方法中,以使具有複數條溝之輥狀原盤抵壓於在基材上形成之硬化前之UV硬化樹脂之膜而形成凹凸,隨後硬化之方法較佳。作為輥狀原盤就耐久性之觀點而言以不銹鋼(SUS)較佳。
作為UV硬化樹脂列舉為單官能丙烯酸酯、多官能丙烯酸酯或該等之混合物。
單官能丙烯酸酯意指具有1個選自丙烯醯氧基(CH2=CH-COO-)及甲基丙烯醯氧基(CH2=C(CH3)-COO-)所組成之群之基(以下亦稱為(甲基)丙烯醯氧基)之化合物。且,所謂(甲基)丙烯酸酯意指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
作為具有1個(甲基)丙烯醯氧基之單官能丙烯酸酯列舉為(甲基)丙烯酸碳數4至16之烷酯、(甲基)丙烯酸之碳數2至14之β羧基烷基酯、(甲基)丙烯酸之碳數2至14之烷基化苯酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯及(甲基)丙烯酸異冰片基異冰片基酯等。
多官能丙烯酸酯意指具有2個以上(甲基)丙烯醯氧基之化合物,較佳為具有2至6個(甲基)丙烯醯氧基之化合物。
作為具有2個(甲基)丙烯醯氧基之多官能丙烯酸酯列舉為1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯;1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯;乙二醇二(甲基)丙烯酸酯;二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯;新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯;三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯;四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯;聚乙二醇二丙烯酸酯;雙酚A之雙(丙烯醯氧基乙基)醚;乙氧化雙酚A之二(甲基)丙烯酸酯;丙氧化新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯;乙氧化新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯及3-甲基戊二醇二(甲基)丙烯酸酯等。
作為具有3~6個(甲基)丙烯醯氧基之多官能丙烯酸酯列舉為三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯;季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯;參(2-羥基乙基)異氰尿酸酯三(甲基)丙烯酸酯;乙氧化三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯;丙氧化三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯;季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯;二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯;二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯;三季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯;三季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯;三季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯;三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯;三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯;季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯與酸酐之反應物;二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯與酸酐之反應物;三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯與酸酐之反應物;己內酯改質之三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯;己
內酯改質之季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯;己內酯改質之參(2-羥基乙基)異氰尿酸酯三(甲基)丙烯酸酯;己內酯改質之季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯;己內酯改質之二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯;己內酯改質之二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯;己內酯改質之三季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯;己內酯改質之三季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯;己內酯改質之三季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯;己內酯改質之三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯;己內酯改質之三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯;己內酯改質之季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯與酸酐之反應物;己內酯改質之二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯與酸酐之反應物、及己內酯改質之三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯與酸酐之反應物等。
所謂己內酯改質意指在(甲基)丙烯酸酯化合物之源自醇之部位與(甲基)丙烯醯氧基之間導入己內酯之開環體、或開環聚合物。
多官能丙烯酸酯可由市場取得。作為市售品可列舉為A-DOD-N、A-HD-N、A-NOD-N、APG-100、APG-200、APG-400、A-GLY-9E、A-GLY-20E、A-TMM-3、A-TMPT、AD-TMP、ATM-35E、A-TMMT、A-9550、A-DPH、HD-N、NOD-N、NPG、TMPT[新中村化學(股)]、“ARONIX M-220”、“ARONIX M-325”、“ARONIX M-240”、“ARONIX M-270”、“ARONIX M-309”、“ARONIX M-310”、“ARONIX M-321”、“ARONIX
M-350”、“ARONIX M-360”、“ARONIX M-305”、“ARONIX M-306”、“ARONIX M-450”、“ARONIX M-451”、“ARONIX M-408”、“ARONIX M-400”、“ARONIX M-402”、“ARONIX M-403”、“ARONIX M-404”、“ARONIX M-405”、“ARONIX M-406”[東亞合成(股)]、“EBECRYL 11”、“EBECRYL 145”、“EBECRYL 150”、“EBECRYL 40”、“EBECRYL 140”、“EBECRYL 180”、DPGDA、HDDA、TPGDA、HPNDA、PETIA、PETRA、TMPTA、TMPEOTA、DPHA、EBECRYL系列[DAICEL CYTEC(股)]等。
為了獲得配向紊亂較小之配向,溝槽配向膜之凸部寬度較佳為0.05~5μm,凹度寬度較佳為0.1~5μm,凹凸之階差深度較佳為2μm以下,更佳為0.01~1μm以下。
光學異向性膜形成用組成物含有液晶性材料。進而,亦可含有溶劑、調平劑、對掌(chiral)劑、聚合起始劑、聚合抑制劑、光增感劑及反應性添加劑。
液晶性材料為高分子液晶時,光學異向性膜形成用組成物較佳含有溶劑及調平劑。
液晶性材料為液晶化合物時,光學異向性膜形成用組成物中較佳含有溶劑、調平劑及對掌劑等。液晶性化合物為聚合性液晶化合物時,更佳含有聚合起始劑,進而較佳
含有聚合抑制劑、光增感劑及反應性添加劑。
作為液晶性化合物列舉為例如含有以式(X)表示之基之化合物(以下有時稱為「化合物(X)」)。聚合性液晶化合物列舉為例如化合物(X)中具有聚合性基者。作為液晶性化合物可為一種,亦可組合複數種不同構造之化合物。
P11-B11-E11-B12-A11-B13- (X)
[式(X)中,P11表示氫原子或聚合性基,A11表示2價脂環式烴基或2價芳香族烴基,該2價脂環式烴基及2價芳香族烴基之氫原子亦可以鹵原子、碳數1~6之烷基、碳數1~6之烷氧基、氰基或硝基取代,該碳數1~6之烷基及該碳數1~6之烷氧基之氫原子亦可經氟原子取代,B11表示-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CO-NR16-、-NR16-CO-、-CO-、-CS-或單鍵,R16表示氫原子或碳數1~6之烷基,B12及B13各獨立表示-C≡C-、-CH=CH-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-C(=O)-NR16-、-NR16-C(=O)-、-OCH2-、-OCF2-、-CH2O-、-CF2O-、-CH=CH-C(=O)-O-、-O-C(=O)-CH=CH-或單鍵,
E11表示碳數1~12之烷二基,且該烷二基之氫原子亦可經碳數1~5之烷氧基取代,該烷氧基之氫原子亦可經鹵原子取代,且構成該烷二基之-CH2-亦可取代為-O-或-CO-]。
以A11表示之2價芳香族烴基及2價脂環式烴基之碳數較佳為3~18之範圍,更佳為5~12之範圍,最好為5或6。作為A11較佳為環己烷-1,4-二基、1,4-伸苯基。
作為以E11表示之碳數1~12之烷二基較佳為直鏈狀之碳數1~12之烷二基。構成碳數1~12之烷二基之-CH2-亦可取代為-O-。
具體而言,列舉為亞甲基、伸乙基、丙-1,3-二基、丁-1,4-二基、戊-1,5-二基、己-1,6-二基、庚-1,7-二基、辛-1,8-二基、壬-1,9-二基、癸-1,10-二基、十一烷-1,11-二基及十二烷-1,12-二基等碳數1~12之直鏈狀烷二基;-CH2-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-及-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-等。
B11較佳為-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-,其中更佳為-CO-O-。
B12及B13較佳各獨立為-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-C(=O)-O-,其中更佳為-O-或-O-C(=O)-O-。
作為以P11表示之聚合性基,就光聚合反應容易之觀點而言,較佳為自由基聚合性基或陽離子聚合性
基,就操作容易方面,基於聚合性液晶化合物之製造本身亦容易,聚合性基較佳為以下述之式(P-11)~式(P-15)表示之基或二苯乙烯基。
R17~R21各獨立表示碳數1~6之烷基或氫原子]。
以式(P-11)~式(P-13)表示之基之具體例列舉為以下述式(P-16)~式(P-20)表示之基或對-二苯乙烯基。
P11較佳為以式(P-14)~式(P-20)表示之基,更佳為乙烯基、環氧基或氧雜環丁基。
以P11-B11-表示之基更佳為丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基。
作為化合物(X)列舉為以式(I)、式(II)、式(III)、式(IV)、式(V)或式(VI))表示之化合物。
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-B15-A14-B16-E12-B17-P12 (I)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-B15-A14-F11 (II)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-B15-E12-B17-P12 (III)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-F11 (IV)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-E12-B17-P12 (V)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-F11 (VI)
(式中,A12~A14各獨立與A11同義,B14~B16各獨立與B12同義,B17係與B11同義,E12係與E11同義,F11表示氫原子、碳數1~13之烷基、碳數1~13之烷氧基、氰基、硝基、三氟甲基、二甲胺基、羥基、羥甲基、甲醯基、磺酸基(-SO3H)、羧基、碳數1~10之烷氧基羰基或鹵原子,構成該烷基及烷氧基之-CH2-亦可置換為-O-,P12表示氫原子或聚合性基,較佳為聚合性基。聚合性基列舉為與上述P11相同之聚合性基,P11及P12之至少一者為聚合性基)。
作為液晶化合物之具體例列舉為液晶便覽(液晶便覽編輯委員會編,丸善(股)平成12年10月30日發行)之「3.8.6Network(完全交聯型)」、「6.5.1液晶材料b.聚合性向列型液晶材料」中所記載之化合物,日本特開2010-31223號公報、日本特開2010-270108號公報、日本特開2011-6360號公報及日本特開2011-207765號公報記載之化合物。
作為化合物(X)之具體例列舉為以下述式(I-1)~式(I-4)、式(II-1)~式(II-4)、式(III-1)
~式(III-26)、式(IV-1)~式(IV-26)、式(V-1)~式(V-2)及式(VI-1)~式(VI-6)表示之化合物。又,下述式中,k1及k2各獨立表示2~12之整數。以下述式(I-1)~式(I-4)、式(II-1)~式(II-4)、式(III-1)~式(III-26)、式(IV-1)~式(IV-26)、式(V-1)~式(V-2)及式(VI-1)~式(VI-6)表示之化合物(X),就其合成容易或取得容易之觀點為較佳。
光學異向性膜形成用組成物中之液晶性材料之含量對於光學異向性膜形成用組成物100質量份,通常為5質量份~50質量份,較佳為10質量份~30質量份。
作為溶劑較佳為可使液晶性材料等之光學異向性膜形成用組成物之構成成分溶解之有機溶劑,為可使液晶性材料等之光學異性性膜形成用組成物之構成成分溶解之溶劑,進而,液晶性材料具有聚合性基時,更佳為對液晶性材料之聚合反應為惰性之溶劑。
具體而言,列舉為甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇、丙二醇、甲基溶纖素、丁基溶纖素、丙二醇單甲基醚、酚等醇溶劑;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇甲基醚乙酸酯、γ-丁內酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、乳酸乙酯、丙酸丁酯、乙酸2-甲氧基乙酯、乙酸2-乙氧基乙酯、乙酸異戊酯、乙醯乙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯等酯溶劑;丙酮、甲基乙基酮、環戊酮、環己酮、甲基戊基酮、甲基異丁基酮、N-甲基-2-吡咯啶酮等酮溶劑;戊烷、己烷、庚烷等非氯化脂肪族烴溶劑;甲苯、二甲苯等非氯化芳香族烴溶劑;乙腈等腈溶劑;四氫呋喃、二甲氧基乙烷等醚溶劑;及氯仿、氯苯等鹵化烴溶劑。亦可組合兩種以上之有機溶劑使用。
較佳為醇溶劑、酯溶劑、酮溶劑、非氯化脂肪族烴溶劑及非氯化芳香族烴溶劑。
溶劑之含量對於固體成分100質量份較佳為10~10000質量份,更佳為100~5000質量份。光學異向性膜形成用組成物中之固體成分濃度通常為1~90質量%,較佳為2~50質量%,更佳為5~50質量%。所謂“固體成分”意指自光學異向性膜形成組成物去除溶劑後之成分合計。
作為調平劑列舉為有機改質聚矽氧油系、聚丙烯酸酯系及全氟烷基系之調平劑。具體列舉為DC3PA、
SH7PA、DC11PA、SH28PA、SH29PA、SH30PA、ST80PA、ST86PA、SH8400、SH8700、FZ2123(以上均為Toray Dow Corning(股)製)、KP321、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341、X22-161A、KF6001(以上均為信越化學工業(股)製)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF-4446、TSF4452、TSF4460(以上均為日本Momentive Performance Material股份有限公司製)、Fluorinert(註冊商標)FC-72、Fluorinert FC-40、Fluorinert FC-43、Fluorinert FC-3283(以上均為住友3M(股)製)、MEGAFAC(註冊商標)R-08、MEGAFAC R-30、MEGAFAC R-90、MEGAFAC F-410、MEGAFAC F-411、MEGAFAC F-443、MEGAFAC F-445、MEGAFAC F-470、MEGAFAC F-477、MEGAFAC F-479、MEGAFAC F-482、MEGAFAC F-483(以上均為DIC(股)製)、EF TOP(商品名)EF301、EF TOP EF303、EF TOP EF351、EF TOP EF352(以上均為三菱材料電子化成(股)製)、SURFLON(註冊商標)S-381、SURFLON S-382、SURFLON S-383、SURFLON S-393、SURFLON SC-101、SURFLON SC-105、KH-40、SA-100(以上均為AGC Semi Chemical公司製)、商品名E1830、E5844(Daikin精密化學研究所製)、BM-1000、BM-1100、BYK-352、BYK-353及BYK-361N(均為商品名:BM Chemie公司製)。亦可組合2種以上之調平劑。
藉由調平劑而獲得更平滑之光學異向性膜。調平劑可控制光學異向性膜形成用組成物之流動性,可調整聚合性液晶化合物之交聯密度。調平劑之含量對於液晶性材料100質量份通常為0.1質量份~30質量份,較佳為0.1質量份~10質量份。
作為對掌劑列舉為習知之對掌劑(記載於例如,液晶裝置手冊,第3章4-3項,TN、STN用對掌劑,199頁,日本學術振興會第142委員會編,1989)。
對掌劑一般含不對稱碳原子,但亦可使用不含不對稱碳原子之軸性不對稱化合物或面性不對稱化合物作為對掌劑。軸性不對稱化合物或面性不對稱化合物列舉為聯萘、螺烯(helicene)、對環芳烷(paracyclophane)及該等之衍生物。
具體列舉為日本特開2007-269640號公報、日本特開2007-269639號公報、日本特開2007-176870號公報、日本特開2003-137887號公報、日本特表2000-515496號公報、日本特開2007-169178號公報及日本特表平9-506088號公報中所記載之化合物,較佳為日本BASF(股)製之paliocolor(註冊商標)LC756。
對掌劑之含量對於液晶性材料100質量份,通常為0.1質量份~30質量份,較佳為1.0質量份~25質量份。
作為聚合起始劑較佳為光聚合起始劑,較佳為藉光照射產生自由基之光聚合起始劑。
作為光聚合起始劑列舉為苯偶因化合物、二苯甲酮化合物、苄基縮醛化合物、α-羥基酮化合物、α-胺基酮化合物、α-苯乙酮化合物、三嗪化合物、錪鹽及鋶鹽。具體列舉為Irgacure(註冊商標)907、Irgacure 184、Irgacure 651、Irgacure 819、Irgacure 250、Irgacure 369(以上均為日本汽巴股份有限公司製)、SEIKUOL(註冊商標)BZ、SEIKUOL Z、SEIKUOL BEE(以上均為精工化學股份有限公司製)、Kayacure BP100(日本化藥股份有限公司製)、Kayacure(註冊商表)UVI-6992(Dow公司製)、ADEKA OPTOMER(註冊商標)SP-152、ADEKA OPTOMER SP-170(以上均為ADEKA股份有限公司製)、TAZ-A、TAZ-PP(以上均為日本SIBERHEGNER公司製)及TAZ-104(三和化學公司製)等。其中,以α-苯乙酮化合物較佳,α-苯乙酮化合物列舉為2-甲基-2-嗎啉基-1-(4-甲基磺醯基苯基)丙烷-1-酮、2-二甲胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-2-苄基丁烷-1-酮及2-二甲胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-2-(4-甲基苯基甲基)丁烷-1-酮等,更佳為2-甲基-2-嗎啉基-1-(4-甲基磺醯基苯基)丙烷-1-酮及2-二甲胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-2-苄基丁烷-1-酮。α-苯乙酮化合物之市售品列舉為Irgacure 369、379EG、907(以上均為日本BASF(股)製)及SEIKUOL BEE(精工
化學公司製)等。
聚合起始劑之含量對於液晶性材料100質量份,通常為0.1質量份~30質量份,較佳為0.5質量份~10質量份。若為上述範圍內,則不易使液晶性材料之液晶配向紊亂。
作為聚合抑制劑列舉為氫醌及具有烷基醚等取代基之氫醌類;丁基兒茶酚等具有烷基醚等取代基之兒茶酚類;連苯三酚(pyrogallol)類、2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧基自由基等自由基捕捉劑;硫酚類;β-萘基胺類及β-萘酚類。
光學異向性膜形成用組成物中之聚合抑制劑之含量對於液晶性材料100質量份,通常為0.1質量份~30質量份,較佳為0.5質量份~10質量份。若為上述範圍內則不易使液晶性材料之液晶配向紊亂。
作為光增感劑列舉為呫噸酮、噻噸酮等呫噸酮;蒽及具有烷基醚等取代基之蒽類;吩噻嗪;紅螢烯(rubrene)。
光增感劑之含量對於液晶性材料100質量份,通常為0.1質量份~30質量份,較佳為0.5質量份~10質量份。
作為反應性添加劑較佳為其分子內具有碳-碳不飽和雙鍵與活性氫反應性基者。又,本文中所稱之「活性氫反應性基」意指對於羧基(-COOH)、羥基(-OH)、胺基(-NH2)等具有活性氫之基具有反應性之基,且其代表例為環氧基、噁唑啉基、碳二醯亞胺基、氮丙啶基、醯亞胺基、異氰酸酯基、硫代異氰酸酯基、馬來酸酐基等。
反應性添加劑中,較佳存在至少2個活性氫反應性基,該情況下,複數存在之活性氫反應性基係彼此獨立可為相同,亦可不同。
反應性添加劑具有之碳-碳不飽和鍵為碳-碳雙鍵、碳-碳三鍵、或該等之組合,較佳為碳-碳雙鍵。其中,反應性添加劑較佳包含乙烯基及/或(甲基)丙烯醯基。另外,活性氫反應性基較佳為選自由環氧基、縮水甘油基及異氰酸酯基所組成之群之至少一種者,最好為具有丙烯醯基與異氰酸酯基之反應性添加劑。
作為反應性添加劑之具體例列舉為甲基丙烯醯氧基縮水甘油基醚或丙烯醯氧基縮水甘油基醚等之具有(甲基)丙烯醯基與環氧基之化合物;氧雜環丁烷丙烯酸酯或氧雜環丁烷甲基丙烯酸酯等具有(甲基)丙烯醯基與氧雜環丁烷基之化合物;內酯丙烯酸酯或內酯甲基丙烯酸酯等具有(甲基)丙烯醯基與內酯基之化合物;乙烯基噁唑啉或異丙烯基噁唑啉等具有乙烯基與噁唑啉基之化合物;丙烯酸異氰酸酯基甲酯、甲基丙烯酸異氰酸酯基甲酯、丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯及甲基丙烯酸2-異氰酸酯
乙酯等具有(甲基)丙烯醯基與異氰酸酯基之化合物之寡聚物等。此外,列舉為甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐、馬來酸酐及乙烯基馬來酸酐等具有乙烯基或伸乙烯基與酸酐之化合物等。其中,以甲基丙烯醯氧基縮水甘油醚、丙烯醯氧基縮水甘油醚、丙烯酸異氰酸酯基甲酯、甲基丙烯酸異氰酸酯基甲酯、乙烯基噁唑啉、丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯、甲基丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯及前述之寡聚物較佳,最好為丙烯酸異氰酸酯基甲酯、丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯及前述之寡聚物。
該較佳之反應性添加劑係以下述式(Y)表示。
[式(Y)中,n表示1~10之整數,R1’表示碳數2~20之2價脂肪族或脂環式烴基、或碳數5~20之2價芳香族烴基,各重複單位之2個R2’係其一者為-NH-,另一者為以>N-C(=O)-R3’表示之基,R3’表示羥基或具有碳-碳不飽和鍵之基,n為2以上時,複數個存在之>N-C(=O)-R3’基中,至少一個R3’為具有碳-碳不飽和鍵之基]。
以前述式(Y)表示之反應性添加劑中,最好為以下述式(YY)表示之化合物(以下,視情況稱為「化合物(YY)」)(又,n係與前述相同意義)。
化合物(YY)可直接使用市售品或視需要經純化使用。作為市售品列舉為例如Laromer(註冊商標)LR-9000(BASF公司製)等。
反應性添加劑之含量對於液晶性材料100質量份,通常為0.1質量份~30質量份,較佳為0.1質量份~5質量份。
液晶性材料之液晶配向狀態較佳為垂直配向。所謂垂直配向係表示以基材面為基準之液晶性材料之長軸之配向方向。所謂垂直係於相對於基材面為垂直方向具有液晶性材料之長軸,此處所謂垂直為90°±20°。
光學異向性膜中所含之液晶性材料顯示向列相等之液晶相時,光學異向性膜具有藉由單區域配向所致之雙折射性。
作為於基材、或基材之表面形成之高分子樹脂膜上塗佈光學異向性膜形成用組成物之方法列舉為擠出塗佈法、直接凹版塗佈法、逆向凹版塗佈法、CAP塗佈法、噴墨法、浸漬塗佈法、狹縫塗佈法、模嘴塗佈法等。且,亦列
舉為使用浸漬塗佈器、棒塗佈器、旋轉塗佈器等塗佈器進行塗佈之方法等。其中,就可以輥對輥形式連續塗佈之觀點而言,較佳為CAP塗佈法、噴墨法、浸漬塗佈法、狹縫塗佈法、模嘴塗佈法及以棒塗佈器進行之塗佈方法。以輥對輥形式塗佈時,可於基材上形成高分子樹脂模,進而可在所得高分子樹脂膜上連續形成光學異向性膜。
光學異向性膜形成用組成物中含溶劑時,係接續乾燥而去除溶劑。作為乾燥方法列舉為自然乾燥、通風乾燥、加熱乾燥、減壓乾燥及組合該等之方法。其中,以自然乾燥或加熱乾燥較佳。乾燥溫度較佳為0℃~250℃之範圍,更佳為50℃~220℃之範圍,又更佳為60℃~170℃之範圍。乾燥時間較佳為10秒~60分鐘,更佳為30秒~30分鐘。
藉由使所塗佈之光學異向性膜形成用組成物乾燥,去除溶劑,轉移至液晶相,通常可使該光學異向性膜形成用組成物中所含之液晶性材料配向。
配向之液晶性材料可直接使用作為光學異向性膜,但如聚合性液晶化合物等液晶性材料具有聚合性基時,較佳使液晶性材料聚合而硬化。使液晶性材料聚合之光學異向性膜之液晶性材料之配向由於被固定化,故不易受到因熱造成之雙折射變化之影響。
作為使具有聚合性基之液晶性材料聚合之方法較佳為光聚合法。依據光聚合法,由於可在低溫下進行聚合,故就耐熱性之觀點而言,使所用之樹脂長條薄膜基
材之選擇廣度變寬。光聚合反應通常可藉由照射可見光、紫外光或雷射光進行,較佳藉照射紫外光進行。
光照射在所塗佈之光學異向性膜形成用組成物含有溶劑時,較佳使該溶劑乾燥且去除後進行。乾燥亦可與光照射同時進行,但較佳進行光照射前,預先去除大部分溶劑。
照光之時間通常為5秒~10分鐘,較佳為5秒~2分鐘,更佳為5秒~1分鐘,又更佳為5秒~30秒。若為上述範圍,則可獲得透明性優異之光學異向性膜。
上述光學異向性膜之製造方法可使用於輥對輥等之連續步驟中,該製造方法由於亦容易與其他構件貼合,故生產性優異。此外,如此獲得之光學異向性膜由於光學異向性膜較薄,故尤其適用於中小型之顯示裝置者。
本光學異向性膜可使用作為構成偏光板之構件。該偏光板較佳具有本光學異向性膜與偏光元件。該偏光板中所含之本光學異向性膜之基材之nx方向、與偏光器之透過軸之方向較佳為正交。
作為具有本光學異向性膜與偏光元件之偏光板(以下有時稱為本偏光板)之具體例列舉為圖1(a)及圖1(b)所示之構成。圖1(a)所示之本偏光板4a為直接積層本光學異向性膜1與偏光元件2而成之偏光板,圖1(b)所示之本偏光板4b為透過接著層3貼合本光學異向性膜1與偏光元件2而成之偏光板。接著層3中之“接著”意指使用接著劑及/或黏著劑之接著之總稱。
作為偏光元件2之具體例列舉為圖2(a)及圖2(b)所示之構成。圖2(a)所示之偏光元件2a為依序貼合保護膜5、接著劑層6、偏光器7、接著劑層6’及保護膜5’而成之偏光元件,圖2(b)所示之偏光元件2b為依序貼合保護膜5、接著劑層6及偏光器7而成之偏光元件。
偏光器7只要是具有偏光功能者即可。偏光器7列舉為吸附具有吸收異向性之色素之延伸膜、及塗佈具有吸收異向性之色素而形成之膜等。具有吸收異向性之色素列舉為碘及偶氮化合物等二色性色素。
作為吸附具有吸收異向性之色素之延伸膜列舉為使二色性色素吸附於聚乙烯醇系膜上並延伸之膜,及使聚乙烯醇系膜延伸並吸附二色性色素之膜等。
作為塗佈具有吸收異向性之色素而形成之膜列舉為塗佈含有具有液晶性之二色性色素之組成物,或含有二色性色素與聚合性液晶化合物之組成物所得之膜等。
作為前述吸附具有吸收異向性之色素的延伸膜具體列舉為日本專利第3708062號、日本專利第4432487號等所記載之偏光板。
作為前述塗佈具有吸收異向性之色素而形成之膜具體列舉為日本特開2012-33249號公報等所記載之偏光膜。
保護膜5及5’列舉為聚乙烯、聚丙烯、降冰片烯系聚合物等聚烯烴膜、聚對苯二甲酸乙二酯膜、聚甲基丙烯酸酯膜、聚丙烯酸酯膜、纖維素酯膜、聚萘二甲酸
乙二酯膜、聚碳酸酯膜、聚碸膜、聚醚碸膜、聚醚酮膜、聚苯硫醚膜及聚苯醚膜。
形成接著劑層6及接著劑層6’之接著劑較佳為透明性高、耐熱性優異之接著劑。作為該種接著劑列舉為丙烯酸系接著劑、環氧系接著劑及胺基甲酸酯系接著劑。
作為使用上述偏光元件2之本偏光板列舉為以圖3(a)~圖3(c)所示之偏光板。以圖3(a)所示之偏光板4c為依序積層保護膜5、接著劑層6、偏光器7、接著劑層6’、保護膜5’、接著層3及本光學異向性膜1而成之偏光板,圖3(b)所示之偏光板4d為依序積層保護膜5、接著劑層6、偏光器7、接著層3及本光學異向性膜1而成之偏光板。本偏光板亦可為偏光板4c或偏光板4d之構成,但如圖3(c)所示之偏光板4e般,以保護膜5、接著劑層6、偏光器7、接著劑層6’及本光學異向性膜1之順序積層而成之偏光板,由於以接著劑層6’堅固地接著光學異向性膜1與偏光器7,而可提高積層體之耐久性,故較佳。
具有本光學異向性膜之偏光板之偏光度較佳為99.9%以上,更佳為99.97%以上。
接著,針對本光學異向性膜1之積層樣態加以說明。本光學異向性膜1之構成具體列舉為圖4(a)及圖4(b)所示之構成。以圖4(a)表示之本光學異向性膜1a係由直接積層基材8與本光學異向性膜9而成之
構成所成,以圖4(b)表示之本光學異向性膜1b係依序積層基材8、高分子樹脂膜10及本光學異向性膜9而成之光學異向性膜。
以本光學異向性膜1之積層樣態之細節為基礎,進一步說明本偏光板之構成。作為具體例,列舉為圖5(a)~圖5(d)所示之偏光板。於圖5(a)表示之偏光板4f係由依序積層偏光元件2a、接著層3、本光學異向性膜9及基材8而成之構成,於圖5(b)所示之偏光板4g係依序積層偏光元件2a、接著層3、本光學異向性膜9、高分子樹脂膜10及基材8而成之偏光板。圖5(c)所示之偏光板4h係由依序積層偏光元件2a、接著層3、基材8及本光學異向性膜9而成之構成,圖5(d)所示之偏光板4i係依序積層偏光元件2a、接著層3、基材8、高分子樹脂膜10及本光學異向向膜9而成之偏光板。
再者,作為本偏光板之具體例列舉為於圖5(e)~圖5(h)所示之偏光板。圖5(e)表示之偏光板4j係由依序積層偏光元件2b、接著層3、本光學異向性膜9及基材8而成之構成,於圖5(f)所示之偏光板4k係依序積層偏光元件2b、接著層3、本光學異向性膜9、高分子樹脂膜10及基材8而成之偏光板。圖5(g)所示之偏光板4l係由依序積層偏光元件2b、接著層3、基材8及本光學異向性膜9而成之構成,圖5(h)所示之偏光板4m係依序積層偏光元件2b、接著層3、基材8、高分子樹脂膜10及本光學異向向膜9而成之偏光板。但,此
處之偏光元件2b具有之偏光器7與接著層3相接。
本偏光板之構成中,作為較佳之構成列舉為如圖5(i)所示之偏光板4n般,係依序積層偏光元件2b、接著劑層6、本光學異向性膜9及基材8而成之構成,或如圖5(j)所示之偏光板4o般,依序積層偏光元件2b、接著劑層6、本光學異向性膜9、高分子樹脂膜10及基材8而成之構成。但此處偏光元件2b所具有之偏光器7與接著劑層6相接。藉由透過接著劑層6接著偏光元件2b與本光學異向性膜9,而有提高附光學異向性膜之偏光板之耐久性之傾向,故較佳。
本偏光板可使用於顯示裝置。作為該顯示裝置列舉為具備有貼合本偏光板與液晶面板而成之液晶面板之液晶顯示裝置等。作為具備本偏光板之顯示裝置之實施形態,針對液晶顯示裝置之構成加以說明。
關於具有本偏光板之顯示裝置,使用圖6加以說明。作為較佳之構成為例如,如圖6(a)般,將接著層3積層於以圖5(i)之構成所示之本偏光板4n(偏光元件2b、接著劑層6、本光學異向性膜9及基材8)之基材8側,之後貼合於液晶胞之保護膜12a上。且,使用黏著劑3’將偏光元件2a貼合於未貼合本偏光板4n之液晶胞之保護膜12b上。此處,偏光元件2a之透過軸方向13b與偏光元件2b之透過軸方向13a為正交關係。該等液晶顯示裝置中使用未圖示之電極,藉由對液晶面板施加電壓,而改變液晶分子之液晶配向,可實現黑白顯示。
作為具有本偏光板之顯示裝置之另一例列舉為圖6(b)之構成。圖6(b)所示之顯示裝置係在基材8與本光學異向性膜9之間含有高分子樹脂膜10。
圖6(c)顯示圖6(a)及圖6(b)中之nx、ny及nz之方向。
本光學異向性膜可積層複數片,亦可與其他膜組合。積層複數片本光學異向性膜、或組合本光學異向性膜與其他膜時,可利用作為視角補償膜、視角擴大膜、抗反射膜、偏光板、圓偏光板、橢圓偏光板或亮度提高膜。
本光學異向性膜可藉由液晶性材料之配向狀態而改變光學特性,可使用作為VA(垂直對準)模式、IPS(平面切換)模式、OCB(光學補償彎曲)模式、TN(扭轉向列)模式、STN(超扭轉向列)模式等液晶顯示裝置用之補償膜,其中,作為VA模式、IPS模式之液晶顯示裝置用之補償膜較有用,更佳使用作為IPS模式之液晶顯示裝置用之補償膜。
以下,藉由實施例更具體說明本發明。又,例中之「%」及「份」只要無特別說明則意指質量%及質量份。
配向性聚合物組成物(A)之組成示於表1。於市售之配向性聚合物的SUNEVER SE-610(日產化學工業股份有限公司製)中添加N-甲基-2-吡咯啶酮、2-丁氧基乙醇及乙基環己烷而調製配向性聚合物組成物(A)。
表1中括號內之值表示各成分對於調製之組成物總量之含有比例。
SE-610係由採購規格書中記載之濃度換算成固體成分量。
光學異向性膜形成用組成物(1)之組成示於表2,混合各成分,且使所得溶液在80℃攪拌1小時後,冷卻至室溫而調製。
表2中括號內之值表示各成分對於所調製之組成物總量之含有比例。
表2中之LR-9000表示日本BASF公司製之Laromer(註冊商標)LR-9000,Irg907表示日本BASF公司製之Irgacure 907,BYK-361N表示日本BYK Chemie製之調平劑,LC242表示以下述式表示之BASF公司製之液晶化合物,PGMEA表示丙二醇1-單甲基醚2-乙酸酯。
使用電暈處理裝置,以輸出0.3kW、處理速度3m/分鐘之條件處理在波長550nm下之相位差值約為0之環烯烴聚合物膜(COP-A)(ZF-14,日本ZEON股份有限公司製)之表面1次。使用棒塗佈器將配向性聚合物組成物(A)塗佈於已施以電暈處理之表面,在90℃乾燥1分鐘,形成向配向膜。以雷射顯微鏡(Olympus股份有限公司製,LEXT)測定所得配向膜之膜厚為70nm。又,測定所得配向膜在波長550nm下之相位差值(測定機:王子量測設備公司製,KOBRA-WR),R0(550)=0.7nm。又,由於前述COP-A之在波長550nm下之相位差值約為0,故對該相位差值沒影響。之後,使用棒塗佈器將光學異向性膜形成用組成物(1)塗佈於所得配向膜上,在90℃乾燥1分鐘,藉由使用高壓水銀燈(USHIO電機股份有限公司製,UNICURE VB-15201BY-A)照射紫外線(氮氣環境下,波長365nm下之累積光量:1000mJ/cm2)形成
光學異向性膜(1)。以雷射顯微鏡測定所得光學異向性膜(1)之膜厚為534nm。又,邊改變入射角邊測定所得光學異向性膜(1)在波長550nm下之相位差值為R0(550)=1.3nm、R40(550)=21.9nm、Rth(550)=-84nm。又,將光學異向性膜(1)之平均折射率n0設為1.58,使用下述式(21)~(23)求出各折射率後,為nx=1.526、ny=1.523、nz=1.691。亦即,光學異向性膜(1)具有以nz>nx>ny表示之折射率的關係。
R0=(nx-ny)×d (21)
(nx+ny+nz)/3=n0 (23)
除了使用COP-B(環烯烴聚合物膜,R0(550)=117.8nm、R40(550)=101.0nm、nx=1.583、ny=1.579、nz=1.578)取代COP-A以外,餘與製造例1同樣形成光學異向性膜(2),獲得光學異向性膜(1)。以雷射顯微鏡測定所得光學異向性膜(2)之膜厚為597nm。測定所得光學異向性膜(1)之相位差值,進而算出將光學異向性膜(1)之平均折射率設為1.58時之各折射率。結果示於表3及表4。
除了使用COP-C(環烯烴聚合物膜,R0(550)=116.0nm、R40(550)=99.5nm、nx=1.583、ny=1.579、
nz=1.578)取代COP-A以外,餘與製造例1同樣形成光學異向性膜(3),獲得光學異向性膜(2)。以雷射顯微鏡測定所得光學異向性膜(3)之膜厚為513nm。測定所得光學異向性膜(2)之相位差值,進而算出將光學異向性膜(2)之平均折射率設為1.58時之各折射率。結果示於表3及表4。
將黏著劑與偏光元件依序積層於光學異向性膜(1)之光學異向性膜面上。此時,以使偏光元件之透過軸與光學異向性膜(1)所具有之基材(COP-B)之慢軸略正交之方式積層。將所得附光學異向性膜之偏光元件(偏光板)貼合於卸除辨識側偏光板後之i-Pad(註冊商標)(APPLE公司製,IPS模式之液晶顯示裝置)之辨識側,自相對於前述偏光器之透過軸方位角45°之方向,且對於面板表面之仰角45°之方向以目視確認黑色顯示時之光漏。結果示於表5。
除了使用光學異向性膜(2)取代光學異向性膜(1)以外,餘與實施例3同樣,確認黑色顯示時之光漏。結果示於表5。
除了使用COP-D(環烯烴聚合物膜,R0(450)=139nm、R0(550)=137.8nm、R40(550)=124.7nm、nx=1.5833、ny=1.5784、nz=1.5782)取代光學異向性膜(1)以外,餘與製造例3同樣確認黑色顯示時之光漏。結果示於表5。
確認了實施例中製作之光學異向性膜黑色顯示時自斜向觀看時之光漏抑制優異。
依據本發明,可獲得黑色顯示時之光漏抑制優異之光學異向性膜。
1‧‧‧本光學異向性膜
3‧‧‧接著層
4a、4b‧‧‧偏光板
Claims (14)
- 一種光學異向性膜,其具有nx>nz>ny之折射率關係,且nx-nz未達0.005,nz-ny未達0.004,nx-ny為0.0041以上且未達0.0049,其中R0(550)為90~160nm,R40(550)為91~170nm,R40(550)-R0(550)為10nm以下,R0(550)<R40(550),(式中,nz表示厚度方向之折射率,nx表示面內產生最大折射率之方向的折射率,ny表示面內相對於nx方向為正交之方向之折射率),(R0(550)表示對於550nm之光的正面相位差值,R40(550)表示將ny方向之軸作為傾斜軸,對於自厚度方向傾斜40°之方向入射之550nm之光之相位差值)。
- 如請求項1之光學異向性膜,其中R0(450)/R0(550)為0.8~1.2,(R0(550)表示對於550nm之光的正面相位差值,R0(450)表示對於450nm之光的正面相位差值)。
- 如請求項1之光學異向性膜,其中前述光學異向性膜係包含於厚度方向具有光軸之光學異向性膜、與基材之積層體。
- 如請求項3之光學異向性膜,其中前述基材於面內方向具有光軸。
- 如請求項3之光學異向性膜,其中前述基材之ny與nz之差為0以上且0.01以下, (ny表示面內相對於nx方向為正交之方向之折射率,nz表示厚度方向之折射率)。
- 如請求項3之光學異向性膜,其中前述基材與前述光學異向性膜之間具有厚度1~300nm之高分子樹脂膜。
- 如請求項6之光學異向性膜,其中前述高分子樹脂膜之R0(550)為0~10nm,(R0(550)表示對於550nm之光的正面相位差值)。
- 一種偏光板,其具有如請求項1~7中任一項之光學異向性膜、與偏光元件。
- 一種偏光板,其係透過接著劑層使如請求項3之光學異向性膜之光學異向性膜之面與偏光元件積層而成。
- 如請求項9之偏光板,其中如請求項3之光學異向性膜之基材之nx方向與偏光元件之透過軸之方向係正交,(nx表示面內產生最大折射率之方向的折射率)。
- 一種顯示裝置,其具有如請求項1~7中任一項之光學異向性膜。
- 一種顯示裝置,其具有如請求項8之偏光板。
- 一種顯示裝置,其具有如請求項9之偏光板。
- 一種顯示裝置,其具有如請求項10之偏光板。
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