CN101292180B - 附有光学补偿层的偏振板及使用其的图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供附有光学补偿层的偏振板及使用其的图像显示装置,该附有光学补偿层的偏振板可抑制在高温环境下的使用所造成的光学特性的劣化。本发明的附有光学补偿层的偏振板依次具有偏振片、粘合剂层及至少一个光学补偿层,该粘合剂层在100℃下的动态储存剪切弹性模量(G’)为1.0×104~6.0×104Pa。
Description
技术领域
本发明涉及附有光学补偿层的偏振板及使用其的图像显示装置。更详细而言,本发明涉及可抑制在高温环境下使用所造成的光学特性劣化的附有光学补偿层的偏振板,及使用其的图像显示装置。
背景技术
作为VA模式的液晶显示装置,除了穿透型液晶显示装置及反射型液晶显示装置以外,也提案有半穿透反射型液晶显示装置(例如参照专利文献1及2)。半穿透反射型液晶显示装置是在明亮场所与反射型液晶显示装置同样利用外来光线,在昏暗场所则通过背光灯等内部光源而可进行目视辨认。换言之,半穿透反射型液晶显示装置是采用兼具反射型及穿透型的显示方式,根据周围的明亮度而切换为反射模式及穿透模式的任一种显示模式。其结果,半穿透反射型液晶显示装置可减低消耗电力,并且在周围昏暗处也可进行明亮的显示,因此适合利用于携带型机器的显示部。
作为这种半穿透反射型液晶显示装置的具体例,例如可举出在下基板内侧具备在铝等金属膜上形成有窗部的反射膜,使该反射膜发挥作为半穿透反射板的功能的液晶显示装置。这种液晶显示装置中,在反射模式的情况下,由上基板侧射入的外来光线是通过液晶层后被下基板内侧的反射膜反射,再次穿透液晶层自上基板侧射出而进行显示。另一方面,在穿透模式的情况,自下基板侧射入的来自背光灯的光,在通过反射膜的窗部并通过液晶层后,自上基板侧射出而进行显示。因此,反射膜形成区域中,形成有窗部的区域成为穿透显示区域,其它区域成为反射显示区域。
习知的反射型或半穿透反射型的VA模式的液晶显示装置中,黑显示下的漏光发生、对比度下降的问题长久以来仍未获得解决。作为解决这种问题的手段,提案附有补偿层的偏振板等,其是使偏振片与光学补偿层层叠而成的(例如参照专利文献3)。
然而,上述附有补偿层的偏振板,在高温环境下使用时,有光学特性劣化的问题。
(专利文献1):日本专利特开平11-242226号
(专利文献2):日本专利特开2001-209065号
(专利文献3):日本专利特开2005-070098号
发明内容
本发明是为了解决上述习知问题而提出的,其目的在于提供附有光学补偿层的偏振板及使用其的图像显示装置,该附有光学补偿层的偏振板可抑制在高温环境下使用所造成的光学特性的劣化。
本发明的附有光学补偿层的偏振板,依次具有偏振片、粘合剂层以及至少1个光学补偿层,该粘合剂层在100℃下的动态储存剪切弹性模量(G’)为1.0×104~6.0×104Pa。
在优选实施方式中,上述的至少1个光学补偿层依次具有第1光学补偿层、第2光学补偿层及第3光学补偿层;该第1光学补偿层含有光弹性系数的绝对值为2×10-11m2/N以下的树脂,具有nx>ny=nz的关系,且其面内相位差Re1为200~300nm;该第2光学补偿层含有光弹性系数的绝对值为2×10-11m2/N以下的树脂,具有nx>ny=nz的关系,且其面内相位差Re2为90~160nm;该第3光学补偿层具有nx=ny>nz的关系,其面内相位差Re3为0~20nm,且其厚度方向的相位差Rth3为30~300nm;该偏振片的吸收轴与该第1光学补偿层的滞后相轴所成角度为10~30°,该偏振片的吸收轴与该第2光学补偿层的滞后相轴所成角度为70~90°。
在优选实施方式中,在上述偏振片与上述第1光学补偿层之间,设置上述粘合剂层。
在优选实施方式中,上述第3光学补偿层的厚度为1~50μm。
在优选实施方式中,上述第3光学补偿层由选择反射的波长区域在350nm以下的胆固醇型取向固化层构成。
在优选实施方式中,上述第3光学补偿层具有以下层:具有nx=ny>nz的关系且由含有光弹性系数的绝对值为2×10-11m2/N以下的树脂的薄膜所构成的层;以及选择反射的波长区域为350nm以下的胆固醇型取向固化层。
在优选实施方式中,上述粘合剂层由丙烯酸类粘合剂形成。
在优选实施方式中,上述丙烯酸类粘合剂含有:(甲基)丙烯酸类聚合物(A),其是相对于(甲基)丙烯酸烷基酯(a1)100重量份,使含羟基的(甲基)丙烯酸类单体(a2)0.01~5重量份共聚合而得;过氧化物(B);以及异氰酸酯类化合物(C),该过氧化物(B)是相对于该(甲基)丙烯酸类聚合物(A)100重量份而配合0.02~2重量份,该异氰酸酯类化合物(C)是相对于该(甲基)丙烯酸类聚合物(A)100重量份而配合0.001~2重量份。
根据本发明的另一形态,可提供液晶面板。该液晶面板含有上述附有光学补偿层的偏振板与液晶单元。
在优选实施方式中,上述液晶单元是反射型或半穿透型的VA模式。
根据本发明的另一形态,可提供液晶显示装置。该液晶显示装置含有上述液晶面板。
根据本发明的另一形态,可提供图像显示装置。该图像显示装置含有上述附有光学补偿层的偏振板。
如上所述,根据本发明,在偏振片与光学补偿层之间设置100℃的动态储存剪切弹性模量(G’)为1.0×104~6.0×104Pa的粘合剂层,由此,可利用该粘合剂层缓和高温环境下所产生的偏振片与光学补偿层的热膨胀差所造成的应力。其结果,可抑制在高温环境下使用时因偏振片、光学补偿层的热膨胀差所产生的光学特性的劣化。
此外,根据本发明,依次设置第1光学补偿层、第2光学补偿层与第3光学补偿层,通过将偏振片的吸收轴与第1光学补偿层(λ/2板)、第2光学补偿层(λ/4板)、及第3光学补偿层(负C板)各自的滞后相轴所成的角度设定在规定范围内,尤其在反射型及半穿透型的VA模式的液晶显示装置中,可显著改善黑显示的漏光。又,通过用使用了液晶材料与手性剂(chiral agent)的胆固醇型取向固化层构成第3光学补偿层(负C板),由此,相较于习知的负C板,可大幅将厚度变薄。其结果,本发明可对图像显示装置的薄型化有极大贡献。此外,通过减薄第3光学补偿层(负C板),可显著防止热不匀。
附图说明
图1为本发明的优选实施方式的附有光学补偿层的偏振板的概略剖面图。
图2为本发明的优选实施方式的附有光学补偿层的偏振板的分解立体图。
图3为本发明的优选实施方式的液晶显示装置所使用的液晶面板的概略剖面图。
图中:10-附有光学补偿层的偏振板,11-偏振片,12-第1光学补偿层,13-第2光学补偿层,14-第3光学补偿层,15-粘合剂层,20-液晶单元,100-液晶面板。
具体实施方式
(用语及记号的定义)
本说明书中的用语及记号定义如下:
(1)“nx”为面内折射率最大的方向(也即,滞后相轴的方向)的折射率,“ny”为面内垂直在滞后相轴的方向(也即,超前相轴的方向)的折射率,“nz”为厚度方向的折射率。又,例如“nx=ny”并不仅指nx与ny严格相等的情况,也包含nx与ny实质上相等的情况。本说明书中所谓“实质上相等”,是指在实用上不影响附有光学补偿层的偏振板的整体偏振特性的范围内,也包含nx与ny不同的情况。
(2)“面内相位差Re”是指23℃下以波长590nm的光测定的薄膜(层)面内的相位差值。Re是将波长590nm的薄膜(层)的滞后相轴方向与超前相轴方向的折射率分别定为nx、ny,以d(nm)定为薄膜(层)的厚度时,利用式:Re=(nx-ny)×d而求得。
(3)厚度方向的相位差Rth是指23℃下以波长590nm的光测定的厚度方向的相位差值。Rth是将波长590nm的薄膜(层)的滞后相轴方向与超前相轴方向的折射率分别定为nx、nz,以d(nm)定为薄膜(层)的厚度时,利用式:Rth=(nx-nz)×d而求得。
(4)本说明书所记载的用语或记号所附加的“1”是表示第1光学补 偿层,“2”是表示第2光学补偿层,“3”是表示第3光学补偿层。
(5)“λ/2板”是具有将某特定振动方向的直线偏振光变换为具有与该直线偏振光的振动方向正交的振动方向的直线偏振光,或将右圆偏振光变换为左圆偏振光(或将左圆偏振光变换为右圆偏振光)的功能的构件。λ/2板中,相对于规定的光波长(通常为可见光区域),薄膜(层)内的面内相位差值约为1/2。
(6)“λ/4板”是具有将某特定波长的直线偏振光变换为圆偏振光(或将圆偏振光变换为直线偏振光)的功能的构件。λ/4板中,相对于规定的光波长(通常为可见光区域),薄膜(层)内的面内相位差值约为1/4。
(7)“胆固醇型取向固化层”是指该层的构成分子为螺旋结构,其螺旋轴大致垂直于面方向进行取向,而其取向状态被固定的层。因此,“胆固醇型取向固化层”不仅限于液晶化合物呈现胆固醇型液晶相的情况,也包含非液晶化合物具有如胆固醇型液晶相般的类似结构的情况。例如,“胆固醇型取向固化层”可通过下述方式形成:在液晶材料显示液晶相的状态下,利用手性剂赋予扭转,取向为胆固醇型结构(螺旋结构),以该状态施行聚合处理或交联处理,由此固定该液晶材料的取向(胆固醇型结构)。
(8)“选择反射的波长区域为350nm以下”是指选择反射的波长区域的中心波长λ在350nm以下。例如,在胆固醇型取向固化层使用液晶单体而形成的情况,选择反射的波长区域的中心波长λ以下述式表示:
λ=n×P
其中,n表示液晶单体的平均折射率,P表示胆固醇型取向固化层的螺旋间距(nm)。上述平均折射率n由(n0+ne)/2表示,通常为1.45~1.65的范围。n0表示液晶单体的寻常光折射率,ne表示液晶单体的非寻常光折射率
(9)“手性剂”是具有将液晶材料(例如向列型液晶)取向为胆固醇型结构的功能的化合物。
(10)“扭转力”是指手性剂对液晶材料赋予扭转而使其取向为胆固醇型结构(螺旋结构)的能力。一般而言,扭转力由下式表示:
扭转力=1/(P×W)
P是如上所述,表示胆固醇型取向固化层的螺旋间距(nm)。W表示 手性剂重量比。手性剂重量比W由W=[X/(X+Y)]×100表示。其中,X为手性剂的重量,Y为液晶材料的重量。
A.附有光学补偿层的偏振板
A-1.附有光学补偿层的偏振板的整体构成
图1是本发明的优选实施方式的附有光学补偿层的偏振板的概略剖面图。如图1所示,该附有光学补偿层的偏振板10,依次具有偏振片11、粘合剂层15以及至少1个光学补偿层。本实施方式的至少1个光学补偿层依次具有第1光学补偿层12、第2光学补偿层13与第3光学补偿层14。附有光学补偿层的偏振板的各层,除了粘合剂层15以外,也可透过任意的适当粘合剂层或粘接剂层(未图示)而层叠。实用上,在偏振片11的未形成光学补偿层的一侧,是层叠有任意的适当保护薄膜(未图示)。此外,在偏振片11与第1光学补偿层12之间,视需要设有保护薄膜。粘合剂层15如图示,优选设置在偏振片11与第1光学补偿层12之间。通过这种构成,可更有效地抑制光学特性的劣化。
上述第1光学补偿层12,优选含有光弹性系数的绝对值为2×10-11m2/N以下的树脂,具有nx>ny=nz的关系,且其面内相位差Re1为200~300nm。上述第2光学补偿层13,优选含有光弹性系数的绝对值为2×10-11m2/N以下的树脂,具有nx>ny=nz的关系,且其面内相位差Re2为90~160nm。上述第3光学补偿层14,优选具有nx=ny>nz的关系,其面内相位差Re3 为0~20nm,且其厚度方向的相位差Rth3为30~300nm。第1光学补偿层、第2光学补偿层及第3光学补偿层的详细内容,分别在后述的A-2项、A-3项及A-4项中说明。
图2是用以说明构成图1的附有光学补偿层的偏振板的各层的光轴的分解立体图(粘合剂层15未图示)。本发明中,如图2所示,上述第1光学补偿层12是以其滞后相轴B相对于偏振片11的吸收轴A限定为规定角度α的方式而层叠的。角度α相对于偏振片11的吸收轴A以逆时针旋转10~30°为佳,更优选12~28°,进而优选14~26°。上述第2光学补偿层13是以其滞后相轴C相对于偏振片11的吸收轴A限定为规定角度β的方式而层叠的。角度β相对于偏振片11的吸收轴A以逆时针旋转70~90°为佳,更优选72~88°,进而优选74~86°。此外,上述第3光学补偿 层14,在其面内相位差Re3大于0的情况下,是以该滞后相轴D相对于偏振片11的吸收轴A限定为规定角度γ的方式而层叠的。角度γ相对于偏振片11的吸收轴A以逆时针旋转70~90°为佳,更优选72~88°,进而优选74~86°。通过以这种特定位置关系层叠3个光学补偿层,可显著防止VA模式(尤其是反射型或半穿透型的VA模式)的液晶显示装置的黑显示的漏光。
本发明的光学补偿层偏振板的整体厚度优选80~270μm,更优选为110~270μm,最优选为140~270μm。根据本发明,通过由含有液晶性单体与手性剂的组合物来形成第3光学补偿层(负C板;如后述),可将nx与nz的差增加得非常大(nx>>nz)。其结果,可将第3光学补偿层减低得非常薄。例如,习知的双轴拉伸的负C板具有60μm以上的厚度,相对于此,使用于本发明的第3光学补偿层,可将厚度薄化至2μm。其结果,相较于具有同样构成(也即4层结构)的习知的附有光学补偿层的偏振板,本发明的附有光学补偿层的偏振板,可将整体厚度减至非常小。结果,本发明的附有光学补偿层的偏振板可对于图像显示装置的薄型化有极大贡献。
A-2.第1光学补偿层
第1光学补偿层12可发挥作为λ/2板的功能。通过使第1光学补偿层发挥作为λ/2板的功能,作为λ/4板而发挥功能的第2光学补偿层的波长分散特性(尤其是在相位差超出λ/4的波长范围),可适当调节相位差。这种第1光学补偿层的面内相位差Re1,优选200~300nm,更优选为220~280nm,进而优选为230~270nm。此外,上述第1光学补偿层12,可具有nx>ny=nz的折射率分布。
上述第1光学补偿层的厚度可以作为λ/2板最适当发挥功能的方式设定。换言之,厚度优选37~53μm,进而优选为40~50μm,最优选为43~47μm。
上述第1光学补偿层12含有光弹性系数的绝对值优选为2×10-11m2/N以下(更优选为2.0×10-13~1.0×10-11,进而优选为1.0×10-12~1.0×10-11)的树脂。若光弹性系数的绝对值在这种范围内,在发生加热时的收缩应力的情况,不易产生相位差变化。因此,通过使用具有这种光弹性系数的绝对 值的树脂来形成第1光学补偿层,可良好地防止所得图像显示装置的热不匀。
作为可满足这种光弹性系数的树脂的代表例,可举出环状烯烃类树脂及纤维素类树脂。优选环状烯烃类树脂。环状烯烃类树脂是以环状烯烃为聚合单位而聚合的树脂的总称,例如可举出日本专利特开平1-240517号公报、特开平3-14882号公报、特开平3-122137号公报等所记载的树脂。作为具体例,可列举环状烯烃的开环(共)聚合体;环状烯烃的加成聚合体;环状烯烃与乙烯、丙烯等α-烯烃的共聚合体(代表性的为无规共聚物);以及将这些用不饱和羧酸或其衍生物进行改性的接枝改性体以及它们的氢化物。作为环状烯烃的具体例,可举出降冰片烯类单体。
作为上述降冰片烯类单体,例如可列举:降冰片烯及其烷基及/或亚烷基取代体,例如5-甲基-2-降冰片烯、5-二甲基-2-降冰片烯、5-乙基-2-降冰片烯、5-丁基-2-降冰片烯、5-亚乙基-2-降冰片烯等,它们的卤素等极性基团取代体;二环戊二烯、2,3-二氢二环戊二烯等;二桥亚甲基八氢萘、其烷基及/或亚烷基取代体、及卤素等极性基团取代体,例如6-甲基-1,4:5,8-二桥亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢萘、6-乙基-1,4:5,8-二桥亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢萘、6-亚乙基-1,4:5,8-二桥亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢萘、6-氯化-1,4:5,8-二桥亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢萘、6-氰基-1,4:5,8-二桥亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢萘、6-吡啶基-1,4:5,8-二桥亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢萘、6-甲氧基羰基-1,4:5,8-二桥亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢萘等;环戊二烯的3~4聚体,例如4,9:5,8-二桥亚甲基-3a,4,4a,5,8,8a,9,9a-八氢-1H-亚苯偶姻、4,11:5,10:6,9-三桥亚甲基-3a,4,4a,5,5a,6,9,9a,10,10a,11,11a-十二氢-1H-环戊蒽等。
本发明中,在不损害本发明目的的范围内,可并用可开环聚合的其它环状烯烃类。作为这种环状烯烃的具体例,例如可列举环戊烯、环辛烯、5,6-二氢二环戊二烯等具有1个反应性双键的化合物。
上述环状烯烃类树脂利用甲苯溶剂以凝胶渗透色谱分析(GPC)法测定的数均分子量(Mn)优选为25,000~200,000,进而优选为30,000~100,000,最优选为40,000~80,000。若数均分子量在上述范围内,则可制成机械强度优异,溶解性、成形性、流延(flow casting)操作性良好的成 品。
在上述环状烯烃类树脂是将降冰片烯类单体的开环聚合体加氢而得到的情况下,加氢率优选为90%以上,进而优选为95%以上,最优选为99%以上。若在此范围内,则耐热劣化性及耐光劣化性优异。
上述环状烯烃类树脂有各种制品市售。作为具体例可列举日本Zeon公司制的商品名“Zeonex”、“Zeonor”;JSR公司制的商品名“Arton”;TICONA公司制的商品名“Topas”;三井化学公司制的商品名“APEL”。
作为上述纤维素类树脂,可采用任意适当的纤维素类树脂(具有代表性的有纤维素与酸的酯)。优选为纤维素与脂肪酸的酯。作为这种纤维素类树脂的具体例,可列举三乙酸纤维素(三乙酰基纤维素;TAC)、二乙酸纤维素、三丙酸纤维素、二丙酸纤维素等。特别优选三乙酸纤维素(三乙酰基纤维素;TAC)。其原因在于,是低双折射率,且为高穿透率。TAC有多种制品市售,自取得容易性与成本观点而言也有利。
作为TAC的市售品的具体例,可列举富士胶片公司制的商品名“UV-50”、“UV-80”、“SH-50”、“SH-80”、“TD-80U”、“TD-TAC”、“UZ-TAC”;Konika公司制的商品名“KC系列”;Lonza Japan公司制的商品名“三乙酸纤维素80μm系列”等。其中,优选“TD-80U”。其原因为穿透率及耐久性优异。“TD-80U”具有在TFT型的液晶显示装置中优异的合适性。
上述第1光学补偿层12,可通过将上述环状烯烃类树脂或上述纤维素类树脂所形成的薄膜进行拉伸而得。作为自环状烯烃类树脂或纤维素类树脂形成薄膜的方法,可采用任意的适当成形加工法。作为具体例,可列举挤压成形法、传递模塑法、注塑成形法、挤出成形法、吹塑成形法、粉末模塑法、FRP成形法以及铸造(浇铸)法等。所述成形加工法优选为挤出成形法或铸造(浇铸)法。原因在于,可提高所得的薄膜的平滑性,获得良好的光学均一性。成形条件可根据所使用的树脂的组成或种类、对第1光学补偿层所要求的特性等而适当设定。另外,上述环状烯烃类树脂及上述纤维素类树脂是以多种薄膜制品市售,因此,也可将该市售薄膜直接供至拉伸处理。
上述薄膜的拉伸倍率可根据对第1光学补偿层所要求的面内相位差及 厚度、使用的树脂的种类、使用的薄膜的厚度、拉伸温度等而变化。具体而言,拉伸倍率优选1.75~2.05倍,进而优选为1.80~2.00倍,最优选为1.85~1.95倍。通过以这种倍率拉伸,可获得具有能够适当发挥本发明效果的面内相位差的第1光学补偿层。
上述薄膜的拉伸温度可根据对第1光学补偿层所要求的面内相位差值及厚度、使用的树脂的种类、使用的薄膜的厚度、拉伸倍率等而变化。具体而言,拉伸温度优选130~150℃,进而优选为135~145℃,最优选为137~143℃。通过以这种温度拉伸,可获得具有能够适当发挥本发明效果的面内相位差的第1光学补偿层。
参照图1,第1光学补偿层12配置在偏振片11与第2光学补偿层13之间。作为配置第1光学补偿层的方法,可根据目的采用任意的适当方法。代表而言,上述第1光学补偿层12是在其单侧设置粘合剂层(本图示例中为粘合剂层15)而粘接在偏振片11,在另一侧设置粘合剂层(未图示)而粘接在第2光学补偿层13。通过这样将各层的空隙以粘合剂层填满,在组装至图像显示装置时,可防止各层的光学轴的关系发生偏差,或防止各层之间互相摩擦而损伤。又,可减少层间的界面反射,使用于图像显示装置时可提高对比度。
上述各粘合剂层的厚度,可根据使用目的或粘接力等而适当设定。具体而言,各粘合剂层的厚度优选1μm~100μm,进而优选为5μm~50μm,最优选为10μm~30μm。
设置在偏振片11与光学补偿层(本图标例中为第1光学补偿层12)之间的粘合剂层15,在100℃下的动态储存剪切弹性模量(G’)优选为1.0×104~6.0×104Pa,更优选为1.0×104~5.8×104Pa,特别优选为1.0×104~5.5×104Pa。若动态储存剪切弹性模量(G’)在此范围内,则可缓和高温环境下产生的偏振片与光学补偿层的热膨胀差所造成的应力,可防止偏振片与光学补偿层的偏差。又,偏振片在高温环境下有在拉伸方向(吸收轴方向)收缩的倾向。若动态储存剪切弹性模量(G’)在此范围内,则伴随于偏振片的收缩的应力对光学补偿层产生的影响得以减少,可防止光学补偿层的相位差值发生变化。其结果,可抑制因偏振片与光学补偿层的热膨胀差而产生的光学特性的劣化。此外,若动态储存剪切弹性模量(G’)在此 范围内,则在形成粘合剂层15时的作业性也优异。另外,如上所述,粘合剂层15如图所示,优选设置在偏振片11与第1光学补偿层12之间。通过这种构成,可更为有效地抑制光学特性的劣化。
作为可满足上述动态储存剪切弹性模量(G’)的粘合剂的代表例,可举出丙烯酸类粘合剂。关于具体例,以下针对粘合剂1及粘合剂2进行说明。
(粘合剂1)
作为可满足上述动态储存剪切弹性模量(G’)的粘合剂的具体例,可举出如下所述获得的丙烯酸类粘合剂,即将由丙烯酸5-羧基戊基酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸8-羟基辛酯、(甲基)丙烯酸10-羟基癸酯或(甲基)丙烯酸12-羟基月桂基酯构成的含有官能基的共聚合用单体至少作为共聚合成分,进行共聚合得到丙烯酸类聚合体,以该聚合体为基础聚合物的丙烯酸类粘合剂。另外,本说明书中,“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸及/或甲基丙烯酸。
上述丙烯酸类聚合体的官能基浓度优选为5×10-4摩尔/g以下,优选为3×10-4摩尔/g以下,进而优选为1×10-4摩尔/g以下。若官能基浓度在此范围内,则可得到偏振片与光学补偿层良好地粘接,且再加工(re-work)时不损伤偏振片或光学补偿层的程度的适当粘接力。
由上述丙烯酸类粘合剂所形成的粘合剂层15相对于偏振片或光学补偿层的90度剥离粘接力,优选为600g/20mm以下,更优选为50~500g/20mm,进而优选为100~400g/20mm。另外,90度剥离粘接力是以下述方法测定。在偏振片或光学补偿层上,使用上述丙烯酸类粘合剂形成厚度50μm的粘合剂层,裁断为宽20mm。将其以2kg的橡胶辊一次往返压粘在玻璃板上,在50℃、5大气压的高压釜中放置30分钟熟化。之后,在25℃下测定对于玻璃板以90度、100mm/分剥离时所需要的力。
(粘合剂2)
作为可满足上述动态储存剪切弹性模量(G’)的粘合剂的其它具体例,可举出含有(甲基)丙烯酸类聚合物(A)、过氧化物(B)与异氰酸酯类化合物(C)的丙烯酸类粘合剂。该丙烯酸类粘合剂中,相对于(甲基)丙烯酸类聚合物(A)100重量份,过氧化物(B)是以0.02~2重量份配 合的,相对于(甲基)丙烯酸类聚合物(A)100重量份,异氰酸酯类化合物(C)是以0.001~2重量份配合的。又,基础聚合物的(甲基)丙烯酸类聚合物(A)是,相对于(甲基)丙烯酸烷基酯(a1)100重量份,将含羟基的(甲基)丙烯酸类单体(a2)0.01~5重量份予以共聚合而得的。另外,本说明书中,“(甲基)丙烯酸类”是指丙烯酸及/或甲基丙烯酸。又,“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯。
构成上述(甲基)丙烯酸类聚合物(A)的主要骨架的(甲基)丙烯酸烷基酯(a1)的烷基碳数,优选为1~18左右,更优选为1~9。作为(甲基)丙烯酸烷基酯(a1),例如可列举(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸异壬基酯、(甲基)丙烯酸十八烷醇酯、(甲基)丙烯酸环己酯等。这些可单独或组合2种以上使用。组合2种以上的情况下,(甲基)丙烯酸烷基酯(a1)的烷基的平均碳数优选为3~9。
作为构成上述(甲基)丙烯酸类聚合物(A)的含羟基的(甲基)丙烯酸类单体(a2),例如可列举(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙基酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁基酯、(甲基)丙烯酸6-羟基己基酯、(甲基)丙烯酸8-羟基辛基酯、(甲基)丙烯酸10-羟基癸基酯、(甲基)丙烯酸12-羟基月桂基酯、甲基丙烯酸(4-羟基甲基环己基)酯等。这些可单独或组合2种以上使用。
上述含有羟基的(甲基)丙烯酸类单体(a2)的羟基烷基的碳数优选为4以上。其原因为,与后述的异氰酸酯类化合物(C)的反应性高。此时,(甲基)丙烯酸烷基酯(a1)的烷基的碳数,最好为含羟基的(甲基)丙烯酸类单体(a2)的羟基烷基的碳数的相同数量以下。例如,在使用(甲基)丙烯酸4-羟基丁基酯作为含羟基的(甲基)丙烯酸类单体(a2)的情况下,作为(甲基)丙烯酸烷基酯(a1),优选使用(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯或(甲基)丙烯酸丁酯。
上述含羟基的(甲基)丙烯酸类单体(a2)的共聚合量,相对于(甲基)丙烯酸烷基酯(a1)100重量份,优选为0.01~5重量份,更优选为 0.01~4重量份,进而优选为0.03~3重量份。若含羟基的(甲基)丙烯酸类单体(a2)的共聚合量未满0.01重量份,则其与异氰酸酯交联剂的交联点变少,有与偏振片及光学补偿层的粘附性或耐久性不佳之虑。另一方面,在超过5重量份的情况,交联点变得过多,有应力缓和性不佳之虑。
另外,上述(甲基)丙烯酸类聚合体(A),除了上述(甲基)丙烯酸烷基酯(a1)及含羟基的(甲基)丙烯酸类单体(a2)以外,也可共聚合其它成分而获得。作为其它成分并无特别限制,但优选使用(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸乙氧基甲基酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙基酯、(甲基)丙烯酰胺、醋酸乙烯酯、(甲基)丙烯腈等。其它成分的共聚合量,相对于(甲基)丙烯酸烷基酯(a1)100重量份,优选为100重量份以下,更优选为50重量份以下。
上述(甲基)丙烯酸类聚合物(A)的重均分子量,优选为50万~250万左右。
上述(甲基)丙烯酸类聚合物(A),可利用任意的适当方法制造。例如,可适当选择本体聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法等自由基聚合法。在自由基聚合法中,可使用任意的适当自由基聚合引发剂(例如偶氮类、过氧化物类)。反应温度通常为50~80℃左右,反应时间通常为1~8小时。上述制造法中优选溶液聚合法。使用于溶液聚合法的溶剂,一般而言可列举醋酸乙酯、甲苯等。溶液浓度通常为20~80重量%左右。
在使用过氧化物作为上述自由基聚合引发剂的情况下,也可将未使用于聚合反应而残存的过氧化物,使用于后述的交联反应。此处,在定量过氧化物的残存量而过氧化物的比例不满足所需量的情况下,可视需要添加过氧化物,使其达到所需量。
上述过氧化物(B)只要可经由加热产生自由基而达成(甲基)丙烯酸类聚合物(A)的交联即可,并无特别限制。在考虑生产性的情况,过氧化物(B)的1分钟半衰期温度优选为70~170℃左右,更优选为90~150℃。若1分钟半衰期温度过低,则在涂布粘合剂之前的保存时会产生交联反应,使涂布物的粘度上升而有涂布变得困难之虑。另一方面,若1分钟半衰期温度过高,则有交联反应时的温度变高而发生其它副作用、或因分解不足而无法获得目的特性、或者过氧化物残存而使交联反应随时间 进行之虑。
另外,过氧化物的半衰期是表示过氧化物的分解速度的指针,是过氧化物的分解量达到一半的时间。关于以任意时间获得半衰期所需的分解温度,或以任意温度进行的半衰期时间,在制造厂商的目录等中已有记载,例如记载在日本油脂股份有限公司的有机过氧化物目录第9版(2003年5月)中。
作为可满足上述半衰期温度的过氧化物(B),可列举过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯、过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己基)酯、过氧化二碳酸二-仲丁基酯、过氧化新癸酸叔丁基酯、过氧特戊酸叔己基酯、过氧特戊酸叔丁基酯、过氧化二月桂酰、过氧化二正辛酰、过氧化异丁酸-1,1,3,3-四甲基丁基酯、过氧化二苯甲酰等。其中优选使用过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己基)酯、过氧化二月桂酰、过氧化二苯甲酰。原因在于交联反应效率优异。
上述过氧化物(B)的配合量,相对于(甲基)丙烯酸类聚合物(A)100重量份,优选为0.02~2重量份,更优选为0.05~1重量份,进而优选为0.06~0.5重量份。若过氧化物(B)的使用量未满0.02重量份,则有交联反应不充分而使耐久性不佳之虑。另一方面,若超过2重量份,则有交联过多而使粘附性不佳之虑。
上述异氰酸酯类化合物(C)含有异氰酸酯化合物。作为异氰酸酯化合物,可列举:亚苄基二异氰酸酯、氯亚苯基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯等异氰酸酯单体;以及使这些异氰酸酯单体与三羟甲基丙烷等多元醇加成而成的加成物类异氰酸酯化合物;异氰尿酸酯化合物;缩二脲型化合物;进而使任意适当的聚醚多元醇或聚酯多元醇、丙烯酸多元醇、聚丁二烯多元醇、聚异戊二烯多元醇等加成反应而成的氨基甲酸酯预聚物型异氰酸酯等。其中,优选使用苯二甲基二异氰酸酯等加成物类异氰酸酯化合物。原因在于与偏振片及光学补偿层的粘附性良好。
上述异氰酸酯类化合物(C)的配合量,相对于(甲基)丙烯酸类聚合物(A)100重量份,优选为0.001~2重量份,更优选为0.01~1.5重量 份,进而优选为0.02~1重量份。若异氰酸酯类化合物(C)的使用量未满0.001重量份,则有与偏振片及光学补偿层的粘附性或耐久性不佳之虑。另一方面,若超过2重量份,则有作业性降低之虑。
上述丙烯酸类粘合剂(粘合剂1及粘合剂2),在不脱离本发明目的的范围内,可进一步含有各种添加剂。作为添加剂,可列举由玻璃纤维、玻璃珠、金属粉等无机粉末等构成的填料、增粘剂、增塑剂、颜料、着色剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、硅烷偶合剂等。又,也可配合微粒而赋予光扩散性。
上述添加剂中,优选配合硅烷偶合剂。其原因在于耐久性佳,尤其是可在加湿环境下抑制剥离。作为硅烷偶合剂,可列举:3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷等具有环氧结构的硅化合物;3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷等含有氨基的硅化合物;3-氯化丙基三甲氧基硅烷;含有乙酰乙酰基的三甲氧基硅烷;3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等含有(甲基)丙烯酸基的硅烷偶合剂;3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷等含有异氰酸酯基的硅烷偶合剂等。其中,优选使用3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、含有乙酰乙酰基的三甲氧基硅烷。其原因在于可有效地抑制剥离。硅烷偶合剂的配合量,例如相对于上述(甲基)丙烯酸类聚合物(A)100重量份,优选为1重量份以下,更优选为0.01~1重量份,进而优选为0.02~0.6重量份。其原因在于,若硅烷偶合剂的使用量变多,则对于偏振片及光学补偿层的粘接力增加得过大,有影响再加工性等之虑。
上述丙烯酸类粘合剂(粘合剂1及粘合剂2),优选使用溶剂型粘合剂。
(底涂层)
在偏振片11与粘合剂层15之间及/或粘合剂层15与光学补偿层(例如第1光学补偿层12)之间,也可设置底涂(anchor coat)层。形成底涂层的材料并无特别限制,但优选为可形成对于粘合剂层15、偏振片及光学补偿层均显示良好粘附性,且凝集力优异的皮膜的底涂层。作为显示这种性质的底涂层,可列举各种聚合物组合物、金属氧化物的溶胶、二氧化硅 溶胶等。其中,优选使用聚合物组合物。
作为上述聚合物,可列举聚氨酯类树脂、聚酯类树脂、含有分子中具有氨基的聚合物的组合物。聚合物组合物可为溶剂可溶型、水分散型、水溶解型的任一种。作为水溶解型,可列举水溶性聚氨酯组合物、水溶性聚酯组合物、水溶性聚酰胺组合物等。作为水分散型,可列举乙烯-醋酸乙烯酯型乳化物、(甲基)丙烯酸类乳化物等。又,作为水分散型,可使用利用乳化剂将聚氨酯、聚酯、聚酰胺等各种树脂乳化而成的物质;在该树脂中引入属于水分散性亲水基的阴离子基、阳离子基或非离子基而作成自身乳化的物质等。又,可使用离子型高分子络合物。
上述组合物中的聚合物,优选具有和上述粘合剂层15中的异氰酸酯类化合物(C)具有反应性的官能基。作为这种聚合物,优选使用在分子中含氨基的聚合物,优选使用在末端含有伯氨基的聚合物。作为分子中含氨基的聚合物,例如可列举聚乙烯亚胺、聚烯丙基胺、聚乙烯基胺、聚乙烯基吡啶、聚乙烯基吡咯啶、丙烯酸二甲基氨基乙基酯等含有氨基的单体的聚合体等。其中,优选使用聚乙烯亚胺。
上述聚乙烯亚胺并无特别限制,可使用任意的适当聚乙烯亚胺。聚乙烯亚胺的重均分子量并无特别限制,通常为100~100万左右。作为聚乙烯亚胺的市售品例,可列举日本触媒股份有限公司制的EPOMINE SP系列(SP-003、SP006、SP012、SP018、SP103、SP110、SP200等)、EPOMINEP-1000等。其中,优选使用EPOMIN P-1000。
上述聚乙烯基亚胺只要具有聚乙烯结构即可,例如可列举乙烯亚胺对聚丙烯酸酯的加成物及/或聚乙烯亚胺对聚丙烯酸酯的加成物等。这种聚丙烯酸酯可将(甲基)丙烯酸烷基酯与适当的共聚合单体根据常规方法进行乳化聚合而得。作为(甲基)丙烯酸烷基酯,可采用与构成上述粘合剂2的基础聚合物的(甲基)丙烯酸烷基酯(a1)相同的(甲基)丙烯酸烷基酯。作为共聚合单体,可举出具有羧基等与乙烯亚胺反应的官能基的单体。作为共聚合单体,也可适合使用苯乙烯类单体。共聚合单体的使用比例是根据反应的乙烯亚胺等的比例而适当调整的。又,也可通过使另外合成的聚乙烯亚胺与丙烯酸酯中的羧基等反应,而将聚乙烯亚胺作成接枝化的加成物。作为市售品的例,可优选举出日本触媒股份有限公司制的 POLYMENT NK-380、350。
作为上述聚乙烯亚胺,可使用丙烯酸类聚合体乳化物的乙烯亚胺加成物及/或聚乙烯亚胺加成物等。作为市售品的例,可举出日本触媒股份有限公司制的POLYMENT SK-1000。
作为上述聚烯丙基胺,并无特别限制,例如可列举二烯丙基胺盐酸盐-二氧化硫共聚合物、二烯丙基甲基胺盐酸盐共聚合物、聚烯丙基胺盐酸盐、聚烯丙基胺等烯丙基胺类化合物;二亚乙基三胺等聚亚烷基聚胺与二羧酸的缩合物以及其表卤醇加成物;聚乙烯基胺等。优选聚烯丙基胺在水及/或醇中为可溶性。聚烯丙基胺的重均分子量并无特别限制,但优选为10000~100000左右。
作为形成设置在第1光学补偿层12与第2光学补偿层13之间的粘合剂层的粘合剂,可采用任意的适当粘合剂。作为具体例,可列举溶剂型粘合剂、非水系乳化型粘合剂、水系粘合剂、热熔粘合剂等。优选使用以丙烯酸类聚合物作为基础聚合物的溶剂型粘合剂。其原因在于,对偏振片、第1光学补偿层及第2光学补偿层显示适当的粘合特性(湿润性、凝集性及粘接性),且光学透明性、耐候性及耐热性优异。另外,也可采用形成上述粘合剂层15的粘合剂。在第1光学补偿层12与该粘合剂层之间及/或该粘合剂层与第2光学补偿层13之间,也可如上述般设置底涂层。
A-3.第2光学补偿层
第2光学补偿层13可作为λ/4板而发挥功能。根据本发明,将作为λ/4板而发挥功能的第2光学补偿层的波长分散特性利用上述作为λ/2板而发挥功能的第1光学补偿层的光学特性而校正,由此,可在宽波长范围内发挥圆偏振光功能。这种第2光学补偿层的面内相位差Re2优选为90~160nm,更优选为100~150nm,进而优选为110~140nm。此外,上述第2光学补偿层13可具有nx>ny=nz的折射率分布。
上述第2光学补偿层13的厚度可以作为λ/4板能够最适当发挥功能的方式设定。换言之,厚度可以能够得到所需的面内相位差的方式而设定。具体而言,厚度优选为42~58μm,进而优选为45~55μm,最优选为48~52μm。
上述第2光学补偿层13含有光弹性系数的绝对值优选为2×10-11m2/N 以下、更优选为2.0×10-13~1.0×10-11、进而优选为1.0×10-12~1.0×10-11的树脂。若光弹性系数的绝对值在这种范围内,在发生加热时的收缩应力的情况下,不易产生相位差变化。因此,通过使用具有这种光弹性系数绝对值的树脂来形成第2光学补偿层,与第1光学补偿层的效果相辅相成,可防止所得的图像显示装置的热不匀。
作为可满足这种光弹性系数的树脂的代表例,可列举环状烯烃类树脂及纤维素类树脂。关于环状烯烃类树脂及纤维素类树脂的详细内容,如上述A-2项所说明。
第2光学补偿层13的面内相位差Re2,可通过使上述A-2项所记载的环状烯烃类树脂薄膜及纤维素类树脂薄膜的拉伸倍率及拉伸温度发生变化而予以控制。拉伸倍率可根据对第2光学补偿层所希望的面内相位差值及厚度、所使用的树脂的种类、所使用的薄膜的厚度、拉伸温度等而变化。具体而言,拉伸倍率优选为1.17~1.47倍,进而优选为1.22~1.42倍,最优选为1.27~1.37倍。通过以这种倍率拉伸,可得到具有能够适当发挥本发明效果的面内相位差的第2光学补偿层。
拉伸温度可根据对第2光学补偿层所希望的面内相位差值及厚度、所使用的树脂的种类、所使用的薄膜的厚度、拉伸倍率等而变化。具体而言,拉伸温度优选为130~150℃,进而优选为135~145℃,最优选为137~143℃。通过以这种温度拉伸,可得到具有能够适当发挥本发明效果的面内相位差的第2光学补偿层。
参照图1,第2光学补偿层13配置在第1光学补偿层12与第3光学补偿层14之间。作为配置第2光学补偿层的方法,可视目的而采用任意的适当方法。代表性而言,上述第2光学补偿层13在其第1光学补偿层12侧设置粘合剂层(未图示),贴附第1光学补偿层12,在其第3光学补偿层14侧设置粘接剂层(未图示),贴附第3光学补偿层14。在第3光学补偿层14具有层叠结构(例如胆固醇型取向固化层/塑料薄膜层)的情况下,第2光学补偿层13与塑料薄膜层隔着粘合剂层而贴合,胆固醇型取向固化层与塑料薄膜层隔着粘接剂层而贴合。另外,粘合剂层的详细内容如上述A-2项所说明。
作为形成上述粘接剂层的粘接剂,代表性而言可举出固化型粘接剂。 作为固化型粘接剂的代表例,可列举紫外线固化型等光固化型粘接剂、湿气固化型粘接剂、热固化型粘接剂。作为热固化型粘接剂的具体例,可列举环氧树脂、异氰酸酯树脂及聚酰亚胺树脂等热固化性树脂类粘接剂。作为湿气固化型粘接剂的具体例,可举出异氰酸酯树脂类的湿气固化型粘接剂。优选湿气固化型粘接剂(尤其是异氰酸酯树脂类的湿气固化型粘接剂)。湿气固化型粘接剂是与空气中的水分或粘附体表面的吸附水、羟基或羧基等活性氢等反应而固化,因此在涂布粘接剂后,可经由放置而使其自然固化,操作性优异。此外,由于不需要为了固化而加热,故在第3光学补偿层的层叠(粘接)时不需加热。其结果,不需担心加热收缩,即使在第3光学补偿层极薄的情况下,仍可显著防止层叠时的破裂等。此外,固化型粘接剂即使在固化后加热,也几乎不会伸缩。因此,即使在第3光学补偿层极薄的情况、且将所得偏振板在高温条件下使用的情况下,仍可显著防止第3光学补偿层的破裂等。另外,上述异氰酸酯树脂类粘接剂为聚异氰酸酯类粘接剂、聚氨酯树脂粘接剂的总称。
上述固化型粘接剂例如可使用市售的粘接剂,也可将上述各种固化型树脂溶解或分散在溶剂中,以固化型树脂粘接剂溶液(或分散液)的形式配制。在配制溶液(或分散液)的情况下,该溶液中固化型树脂的含有比例,固体成分重量优选为10~80重量%,进而优选为20~65重量%,尤其优选为25~65重量%,最优选为30~50重量%。作为所使用的溶剂,可根据固化型树脂的种类而采用任意适当的溶剂。作为具体例,可列举醋酸乙酯、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲苯、二甲苯等。这些可单独或组合2种以上使用。
粘接剂对于上述第2光学补偿层的涂布量,可根据目的而适当设定。例如,相对于第2光学补偿层的每单位面积(cm2)的涂布量优选为0.3~3ml,进而优选为0.5~2ml,最优选为1~2ml。涂布后,根据需要可使粘接剂中所含的溶剂以自然干燥或加热干燥而挥发。如此所得的粘接剂层的厚度优选为0.1μm~20μm,进而优选为0.5μm~15μm,最优选为1μm~10μm。又,粘接剂层的压痕硬度优选为0.1~0.5GPa,进而优选为0.2~0.5GPa,最优选为0.3~0.4GPa。另外,因为压痕硬度与维氏硬度(Vickershardness)的相关性为公知,因此也可换算为维氏硬度。压痕硬度例如可 使用日本电气股份有限公司(NEC)制的薄膜硬度计(例如商品名MH4000、商品名MHA-400),由压入深度与压入负荷而算出。
A-4.第3光学补偿层
A-4-1.第3光学补偿层的整体构成
上述第3光学补偿层14具有nx=ny>nz的关系,可作为所谓的负C板而发挥功能。通过使第3光学补偿层具有这种折射率分布,尤其可良好地补偿VA模式的液晶单元的液晶层的双折射性。其结果,可得到视角特性显著提升的液晶显示装置。如上所述,本说明书中,“nx=ny”不仅指nx与ny严格相等的情况,也包含实质上相等的情况,因此,第3光学补偿层可具有面内相位差,且可具有滞后相轴。作为负C板,实用上可容许的面内相位差Re3优选为0~20nm,更优选为0~10nm,进而优选为0~5nm。
上述第3光学补偿层14的厚度方向的相位差Rth3优选为30~300nm,更优选为60~180nm,进而优选为80~150nm,最优选为100~120nm。可获得这种厚度方向相位差的第3光学补偿层的厚度,可根据所使用的材料等而变化。例如,第3光学补偿层的厚度优选为1~50μm,进而优选为1~20μm,最优选为1~15μm。在第3光学补偿层由后述的胆固醇型取向固化层单独构成的情况下,其厚度优选为1~10μm,进而优选为1~8μm,最优选为1~5μm。这种厚度较双轴拉伸的负C板的厚度(例如60μm以上)为薄,对于图像显示装置的薄型化可有极大贡献。此外,通过将第3光学补偿层形成为非常薄,可显著防止热不匀。此外,自胆固醇型取向的紊乱或穿透率降低的防止、选择反射性、防止着色、生产性等观点出发,这种非常薄的光学补偿层也优选。本发明的第3光学补偿层(负C板)只要可获得上述的厚度及光学特性,可由任何适当的材料形成。优选上述非常薄的负C板使用液晶材料形成胆固醇型取向,通过将该胆固醇型取向予以固定化,即通过使用胆固醇型取向固化层而得以实现(形成胆固醇型取向的材料及胆固醇型取向的固定化方法的详细内容将在后述)。
优选情况为,上述第3光学补偿层14由选择反射的波长区域在350nm以下的胆固醇型取向固化层构成。选择反射的波长区域的上限进而优选为320nm以下,最优选为300nm以下。另一方面,选择反射的波长区域的下 限优选为100nm以上,进而优选为150nm以上。若选择反射的波长区域超过350nm,则波长反射的波长区域进入可见光区域,因此例如有产生着色或脱色的问题的情况。若选择反射的波长区域小于100nm,则必须使用的手性剂(后述)的量变得过多,因此必须极精密地进行光学补偿层形成时的温度控制。其结果,有时使偏振板的制造变得困难。
上述胆固醇型取向固化层的螺距优选为0.01~0.25μm,进而优选为0.03~0.20μm,最优选为0.05~0.15μm。若螺距为0.01μm以上,则例如可获得充分的取向性。若螺距为0.25μm以下,则例如可充分抑制可见光的短波长侧的旋光性,因此可充分避免漏光等。螺距可通过调整后述的手性剂的种类(扭转力)及量而控制。通过调整螺距,可将选择反射的波长区域控制在所需的范围。
或者,上述第3光学补偿层14也可具有上述胆固醇型取向固化层、与具有nx=ny>nz的关系且含有光弹性系数的绝对值为2×10-11m2/N以下的树脂的薄膜所构成的层(本说明书中也称为塑料薄膜层)的层叠结构。作为可形成塑料薄膜层的材料(可满足这种光弹性系数的树脂)的代表例,可举出环状烯烃类树脂及纤维素类树脂。关于环状烯烃类树脂及纤维素类树脂的详细内容,如上述A-2项所说明。纤维素类树脂薄膜是(代表性的为TAC薄膜)具有nx=ny>nz的关系的薄膜。
A-4-2.形成第3光学补偿层(胆固醇型取向固化层)的液晶组合物:液晶材料
上述第3光学补偿层(胆固醇型取向固化层)可由液晶组合物所形成。作为该组合物中所含有的液晶材料,可采用任意适当的液晶材料。优选液晶相为向列型相的液晶材料(向列型液晶)。作为这种液晶材料,例如可使用液晶聚合物或液晶单体。液晶材料的液晶性的显示机构可为溶致性(lyotropic),也可为热致性(thermotropic)。又,液晶的取向状态优选为均匀取向。上述液晶组合物中的液晶材料的含量优选为75~95重量%,进而优选为80~90重量%。在液晶材料的含量未满75重量%的情况下,组合物无法充分呈现液晶状态,结果有未充分形成胆固醇型取向的情况。在液晶材料的含量超过95重量%的情况下,手性剂的含量变少,无法充分赋予扭转,而有未充分形成胆固醇型取向的情况。
上述液晶材料优选为液晶单体(例如聚合性单体及交联性单体)。其原因为,通过使液晶单体聚合或交联,则如后所述,可将液晶单体的取向状态予以固定。将液晶单体取向后,例如使液晶单体之间聚合或交联,由此可固定上述取向状态。在此,虽通过聚合而形成聚合物,并通过交联而形成3维网络结构,但这些为非液晶性。因此,所形成的第3光学补偿层不会发生转移为例如因液晶性化合物所特有的温度变化而形成的液晶相、玻璃相、结晶相。其结果,第3光学补偿层不会被温度变化所影响,成为稳定性极优异的光学补偿层。
作为上述液晶单体,可采用任意的适当液晶单体。例如可使用日本专利特表2002-533742(WO00/37585)、EP358208(US5211877)、EP66137(US4388453)、WO93/22397、EP0261712、DE19504224、DE4408171及GB2280445等所记载的聚合性液晶原(mesogen)化合物。作为这种聚合性液晶原化合物的具体例,可列举例如BASF公司的商品名LC242、Merck公司的商品名E7、Wacker-Chem公司的商品名LC-Sillicon-CC3767。
作为上述液晶单体,例如优选向列型液晶单体,具体而言可举出由下述式(1)所表示的单体。这些液晶单体可单独或组合2者以上使用。
[化1]
上述式(1)中,A1及A2分别表示聚合性基团,可相同也可相异。又,A1及A2的任一方可为氢。X分别独立地表示单键、-O-、-S-、-C=N-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-、-CO-NR-、-NR-CO-、-NR-、-O-CO-NR-、-NR-CO-O-、-CH2-O-或-NR-CO-NR,R表示H或C1~C4烷基,M表示液晶原基。
上述式(1)中,X可相同也可相异,但优选相同。
上述式(1)的单体中,优选A2分别相对于A1配置在邻位。
此外,优选上述A1及A2分别独立地由下述式
Z-X-(Sp)n …(2)
表示,A1及A2优选为相同基团。
上述式(2)中,Z表示交联性基团,X如上述式(1)所定义,Sp表示由具有1~30个碳原子的直链或支链的取代或非取代烷基构成的间隔基,n表示0或1。上述Sp中的碳链也可被例如醚官能基中的氧、硫醚官能基中的硫、非邻接亚胺基或C1~C4的烷基亚胺基等***。
上述式(2)中,Z优选为下述式表示的原子团的任一方。下述式中,作为R例如可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等基团。
[化2]
又,上述式(2)中,Sp优选为下述式表示的原子团的任一方,下述式中,优选m为1~3、p为1~12。
[化3]
-(CH2)p-,-(CH2CH2O)mCH2CH2-,-CH2CH2SCH2CH2-, -CH2CH2NHCH2CH2-,
上述式(1)中,M优选由下述式(3)表示。下述式(3)中,X与上述式(1)所定义的相同。Q例如表示取代或非取代的直链或支链亚烷基或芳香族烃原子团。Q例如可为取代或非取代的直链或支链C1~C12亚烷基等。
[化4]
上述Q为芳香族烃原子团的情况下,例如优选下述式表示的原子团或这些取代类似物。
[化5]
作为上述式表示的芳香族烃原子团的取代类似物,例如,每1个芳香族环可具有1~4个取代基,又,每1个芳香族环或基团也可具有1个或2个取代基。上述取代基可分别相同或相异。作为上述取代基,例如可列举C1~C4烷基;硝基;F、Cl、Br、I等卤素;苯基;C1~C4烷氧基等。
作为上述液晶单体的具体例,例如可列举下述式(4)~(19)所表示的单体。
[化6]
上述液晶单体显示液晶性的温度范围,是依其种类而异。具体而言,该温度范围优选为40~120℃,进而优选为50~100℃,最优选为60~90℃。
A-4-3.形成第3光学补偿层(胆固醇型取向固化层)的液晶组合物:手性剂
优选情况为,可形成上述第3光学补偿层(胆固醇型取向固化层)的 液晶组合物中含有手性剂。液晶组合物中的手性剂的含量,优选为5~23重量%,进而优选为10~20重量%。含量未满5重量%的情况下,无法赋予充分的扭转,因此有时无法充分形成胆固醇型取向。其结果,有难以将所得的光学补偿层的选择反射的波长区域控制在所需要的带域(低波长侧)的情况。含量超过23重量%的情况下,液晶材料呈现液晶状态的温度范围变得非常狭窄,因此,必须极为精密地进行光学补偿层形成时的温度控制。其结果,有偏振板的制造变得困难的情况。此外,手性剂可单独或组合2种以上使用。
作为上述手性剂,可采用能够将液晶材料取向为所需的胆固醇型结构的任意适当材料。例如,这种手性剂的扭转力优选为1×10-6nm-1·(wt%)-1 以上,进而优选为1×10-5nm-1·(wt%)-1~1×10-2nm-1·(wt%)-1,最优选为1×10-4nm-1·(wt%)-1~1×10-3nm-1·(wt%)-1。通过使用具有这种扭转力的手性剂,可将胆固醇型取向固化层的螺距控制在所需的范围,其结果,可将选择反射的波长区域控制在所需的范围。例如,在使用相同扭转力的手性剂的情况下,液晶组合物中的手性剂的含量越多,则所形成的光学补偿层的选择反射波长区域在越低波长侧。又,例如液晶组合物中的手性剂的含量若相同,则手性剂的扭转力越大,所形成的光学补偿层的选择反射波长区域在越低波长侧。更具体而言,是如下述:将所形成的光学补偿层的选择反射波长区域设定在200~220nm的范围的情况下,例如使扭转力5×10-4nm-1·(wt%)-1的手性剂在液晶组合物中以11~13重量%的比例含有即可。将所形成的光学补偿层的选择反射波长区域设定在290~310nm的范围的情况下,例如使扭转力5×10-4nm-1·(wt%)-1的手性剂在液晶组合物中以7~9重量%的比例含有即可。
上述手性剂优选聚合性手性剂。作为聚合性手性剂的具体例,可举出下述一般式(20)~(23)所表示的手性化合物。
(Z-X5)nCh …(20)
(Z-X2-Sp-X5)nCh …(21)
(P1-X5)nCh …(22)
(Z-X2-Sp-X3-M-X4)nCh …(23)
上述式(20)~(23)中,Z及Sp如上述式(2)所定义,X2、X3 及X4互相独立地表示化学单键、-O-、-S-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-、-CO-NR-、-NR-CO-、-O-CO-NR-、-NR-CO-O-、-NR-CO-NR,R表示H、C1~C4烷基。又,X5表示-O-、-S-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-、-CO-NR-、-NR-CO-、-O-CO-NR-、-NR-CO-O-、-NR-CO-NR、-CH2O-、-O-CH2-、-CH=N-、-N=CH-或-N≡N-。R与上述相同,表示H、C1~C4烷基。M与上述相同,表示液晶原基;P1表示氢、以1~3个C1~C6烷基取代的C1~C30烷基、C1~C30酰基或C3~C8环烷基;n是1~6的整数。Ch表示n价的手性基。上述式(23)中,优选X3及X4的至少一方为-O-CO-O-、-O-CO-NR-、-NR-CO-O-或-NR-CO-NR-。又,上述式(22)中,P1为烷基、酰基或环烷基的情况下,例如其碳链也可被醚官能基内的氧、硫醚官能基内的硫、非邻接亚胺基或C1~C4烷基亚胺基***。
作为上述以Ch表示的手性基,例如可举出下述式所表示的原子团。
[化7]
[化8]
上述原子团中,L表示C1~C4烷基、C1~C4烷氧基、卤素、COOR、OCOR、CONHR或NHCOR,R表示C1~C4烷基。另外,上述式表示的原子团中的末端表示与邻接的基团的键结。
上述原子团中,特别优选由下述式表示的原子团。
[化9]
又,上述式(21)或(23)所表示的手性化合物,例如优选n为2、Z为H2C=CH-、Ch为下述式表示的原子团。
[化10]
作为上述手性化合物的具体例,例如可举出下述式(24)~(44)表示的化合物。另外,该手性化合物的扭转力为1×10-6nm-1·(wt%)-1以上。
[化11]
[化12]
除了上述的手性化合物以外,可适当使用例如RE-A4342280号及德国专利申请19520660.6号及19520704.1号所记载的手性化合物。
另外,作为上述液晶材料与上述手性剂的组合,可根据目的而采用任意适当组合。尤其作为代表组合,可举出上述式(10)的液晶单体/上述式 (38)的手性剂的组合、上述式(11)的液晶单体/上述式(39)的手性剂的组合等。
A-4-4.可形成第3光学补偿层(胆固醇型取向固化层)的液晶组合物:其它添加剂
优选情况为,在可形成上述第3光学补偿层(胆固醇型取向固化层)的液晶组合物中,进一步含有聚合引发剂及交联剂(固化剂)的至少一方。通过使用聚合引发剂及/或交联剂(固化剂),可将液晶材料以液晶状态所形成的胆固醇型结构(胆固醇型取向)予以固定化。作为这种聚合引发剂或交联剂,只要可获得本发明的效果,则可采用任意的适当物质。作为聚合引发剂,例如可列举过氧化苯甲酰(BPO)、偶氮二异丁腈(AIBN)。作为交联剂(固化剂),例如可列举紫外线固化剂、光固化剂、热固化剂。具体而言,可列举异氰酸酯类交联剂、环氧类交联剂、金属螯合物交联剂等。这些可单独或组合2种以上使用。液晶组合物中的聚合引发剂或交联剂的含量,优选为0.1~10重量%,优选为0.5~8重量%,最优选为1~5重量%。在含量未满0.1重量%的情况下,有胆固醇结构的固定化不充分的可能。若含量超过10重量%,则由于上述液晶材料显示液晶状态的温度范围变窄,因此有在形成胆固醇型结构时的温度控制变得困难的情况。
上述液晶组合物可根据需要进一步含有任意的适当添加剂。作为添加剂,可列举抗老化剂、改性剂、表面活性剂、染料、颜料、防止变色剂、紫外线吸收剂等。这些添加剂可单独或组合2种以上使用。更具体而言,作为上述抗老化剂,例如可列举酚类化合物、胺类化合物、有机硫类化合物、膦类化合物。作为上述改性剂,例如可列举二醇类、硅酮类或醇类。上述表面活性剂例如是为了使光学补偿层的表面平滑而添加的,例如可使用硅酮类、丙烯酸类、氟类等表面活性剂,尤其优选硅酮类表面活性剂。
A-4-5.第3光学补偿层(胆固醇型取向固化层)的形成方法
作为上述第3光学补偿层(胆固醇型取向固化层)的形成方法,只要可获得所需的胆固醇型取向固化层,则可采用任意的适当方法。第3光学补偿层(胆固醇型取向固化层)的代表性形成方法含有:将上述液晶组合物在基板上展开而形成展开层的工序;以该液晶组合物中的液晶材料成为胆固醇型取向的方式,对该展开层施行加热处理的工序;对该展开层施行 聚合处理及交联处理的至少1种,将该液晶材料的取向予以固定的工序;以及将基板上所形成的胆固醇型取向固化层予以转印的工序。以下说明该形成方法的具体操作工序。
首先,将液晶材料、手性剂、聚合引发剂或交联剂、以及视需要的各种添加剂,溶解或分散在溶剂中,配制液晶涂布液。液晶材料、手性剂、聚合引发剂、交联剂及添加剂如上述所说明。使用于液晶涂布液的溶剂并无特别限制。作为具体例可列举氯仿、二氯甲烷(dichloromethane)、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、二氯甲烷(methylene chloride)、三氯乙烯、四氯乙烯、氯化苯、邻二氯化苯等卤化烃类;酚、对氯酚、邻氯酚、间甲酚、邻甲酚、对甲酚等酚类;苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯、1,2-二甲氧基苯等芳香族烃类;丙酮、甲乙酮(MEK)、甲基异丁基酮、环己酮、环戊酮、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮等酮类溶剂;醋酸乙酯、醋酸丁酯等酯类溶剂;叔丁基醇、甘油、乙二醇、三乙二醇、乙二醇单甲基醚、二乙二醇二甲基醚、丙二醇、二丙二醇、2-甲基-2,4-戊二醇等醇类溶剂;二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等酰胺类溶剂;乙腈、丁腈等腈类溶剂;二***、二丁醚、四氢呋喃、二噁烷等醚类溶剂;或者二硫化碳、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂等。其中优选为甲苯、二甲苯、均三甲基苯、MEK、甲基异丁基酮、环己酮、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸丙酯、醋酸乙基溶纤剂。这些溶剂可单独或组合2种以上使用。
上述液晶涂布液的粘度可根据上述液晶材料的含量或温度来变化。例如,在大约室温(20~30℃)、液晶涂布液中的液晶材料浓度为5~70重量%的情况下,该涂布液的粘度优选为0.2~20mPa·s,进而优选为0.5~15mPa·s,最优选为1~10mPa·s。更具体而言,液晶涂布液中的液晶材料浓度为30重量%的情况下,该涂布液的粘度优选为2~5mPa·s,进而优选为3~4mPa·s。若涂布液的粘度在0.2mPa·s以上,则可非常良好地防止涂布液移动所造成的流液现象。又,若涂布液的粘度为20mPa·s以下,可得到无厚度误差且具有非常优异的表面平滑性的光学补偿层。此外,涂布性也优异。
其次,将上述液晶涂布液涂布在基板上而形成展开层。作为形成展开层的方法,可采用任意的适当方法(有代表性的为使涂布液流动展开的方 法)。作为具体例,可列举辊涂法、旋涂法、线棒(wire bar)涂法、浸涂法、挤出(extrusion)法、帘涂法、喷涂法。其中,自涂布效率的观点而言,优选旋涂法、挤出法。
上述液晶涂布液的涂布量,可根据作为涂布液的浓度或目的的层厚度来适当设定。例如,在涂布液的液晶材料浓度为20重量%的情况,基板的每单位面积(100cm2)涂布量优选为0.03~0.17ml,进而优选为0.05~0.15ml,最优选为0.08~0.12ml。
作为上述基板,可采用能够使上述液晶材料取向的任意的适当基板。具有代表性的可举出各种塑料薄膜。作为塑料并无特别限制,例如可列举三乙酰纤维素(TAC)、聚乙烯、聚丙烯、聚(4-甲基戊烯-1)等聚烯烃;聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酮硫化物、聚醚砜、聚砜、聚苯硫醚、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚缩醛、聚碳酸酯、聚芳酯、丙烯酸类树脂、聚乙烯醇、聚丙烯、纤维素类塑料、环氧树脂、酚醛树脂等。又,也可使用在铝、铜、铁等金属制基板;陶瓷制基板;以及玻璃制基板等的表面上,配置上述塑料薄膜或片材的基板。又,也可使用在上述基板或上述塑料薄膜或片材的表面形成SiO2斜方蒸镀薄膜的基板。基板的厚度优选为5μm~500μm,进而优选为10μm~200μm,最优选为15μm~150μm。若为这种厚度,由于具有作为基板的充分强度,因此可防止例如制造时断裂等问题的发生。
其次,通过对上述展开层施行加热处理,以上述液晶材料显示液晶相的状态进行取向。上述展开层中,由于手性剂与上述液晶材料一起含有,因此,上述液晶材料以显示液晶相的状态被赋予扭转而取向。其结果,展开层(构成展开层的液晶材料)显示胆固醇型结构(螺旋结构)。
上述加热处理的温度条件,可根据上述液晶材料的种类(具体而言为液晶材料显示液晶性的温度)而适当设定。更具体而言,加热温度优选为40~120℃,进而优选为50~100℃,最优选为60~90℃。若加热温度为40℃以上,则通常可使液晶材料充分取向。若加热温度为120℃以下,则例如在考虑耐热性的情况下,基板的选择范围广泛,因此,可选择对应于液晶材料的最适合的基板。又,加热时间优选30秒以上,进而优选为1 分钟以上,特别优选为2分钟以上,最优选为4分钟以上。若处理时间未满30秒,则有液晶材料无法充分呈液晶状态的状况。另一方面,加热时间优选为10分钟以下,进而优选为8分钟以下,最优选为7分钟以下。若处理时间超过10分钟,则有添加剂升华之虑。
其次,以上述液晶材料显示胆固醇型结构的状态,对展开层施行聚合处理或交联处理,由此,固定该液晶材料的取向(胆固醇型结构)。更具体而言,通过进行聚合处理,上述液晶材料(聚合性单体)及/或手性剂(聚合性手性剂)进行聚合,聚合性单体及/或聚合性手性剂被固定作为聚合物分子的重复单位。又,通过进行交联处理,上述液晶材料(交联性单体)及/或手性剂形成3维网络结构,该交联性单体及/或手性剂被固定为交联结构的一部分。结果,液晶材料的取向状态被固定。另外,液晶材料聚合或交联形成的聚合物或3维网络结构为“非液晶性”,因此,在所形成的第3光学补偿层中,例如液晶分子所特有的因温度变化而转移为液晶相、玻璃相、结晶相的状况不会发生。因此,不会产生因温度所造成的取向变化。其结果,所形成的第3光学补偿层可作为不受温度影响的高性能光学补偿层使用。此外,该第3光学补偿层的选择反射的波长区域被最适化至100nm~320nm的范围,因此可显著抑制漏光等现象。
上述聚合处理或交联处理的具体操作工序,可根据所使用的聚合引发剂或交联剂的种类而适当选择。例如,在使用光聚合引发剂或光交联剂的情况下,进行光照射即可;在使用紫外线聚合引发剂或紫外线交联剂的情况下,进行紫外线照射即可;在使用根据热聚合的引发剂或交联剂的情况下,进行加热即可。光或紫外线的照射时间、照射强度、合计的照射量等,可根据液晶材料的种类、基板的种类、对第3光学补偿层所要求的特性等而适当设定。同样地,加热温度、加热时间等也可根据目的而适当设定。
如此形成在基板上的胆固醇型取向固化层转印在第2光学补偿层的表面而成为第3光学补偿层。在第3光学补偿层具有胆固醇型取向固化层与塑料薄膜层的层叠结构的情况下,塑料薄膜层隔着粘合剂层而贴合在第2光学补偿层上,胆固醇型取向固化层被转印在该塑料层而成为第3光学补偿层。或者,也可对形成在基材的胆固醇型取向固化层,隔着粘接剂层贴合塑料薄膜层而形成层叠体,将该层叠体隔着粘合剂层而贴合在第2光学 补偿层的表面。转印进一步包含将基材从第3光学补偿层剥离的工序。固化型粘接剂如上述A-3项所说明。塑料薄膜层如上述A-4项所说明。
第3光学补偿层的形成方法的如上述般的代表例,是使用液晶单体(例如聚合性单体或交联性单体)作为液晶材料,但在本发明中,第3光学补偿层的形成方法并不限定在这种方法,也可为使用液晶聚合物的方法。但是,优选如上述般使用液晶单体的方法。通过使用液晶单体,可形成具有更优异的光学补偿功能且更薄的光学补偿层。具体而言,若使用液晶单体,则选择反射的波长区域更容易控制。此外,由于涂布液的粘度等的设定容易,更容易形成非常薄的第3光学补偿层,且操作性也非常优异。另外,所得的光学补偿层的表面平坦性更为优异。
A-5.偏振片
作为上述偏振片11,可根据目的采用任意的适当偏振片。例如可列举使聚乙烯醇类薄膜、部分甲缩醛化聚乙烯醇类薄膜、乙烯·醋酸乙烯酯共聚合体类部分皂化薄膜等亲水性高分子薄膜,使碘或二色性染料等二色性物质吸附并进行单轴拉伸的薄膜;聚乙烯醇的脱水处理物或聚氯乙烯的脱盐酸处理物等多烯类取向薄膜等。其中,使聚乙烯醇类薄膜吸附碘等二色性物质并进行单轴拉伸的偏振片,偏振光二色比高,故特别优选。这些偏振片的厚度并无特别限制,通常为1~80μm左右。
使聚乙烯醇类薄膜吸附碘并进行单轴拉伸的偏振片,例如可通过将聚乙烯醇浸渍在碘的水溶液中进行染色,再拉伸为3~7倍而制作。视需要也可含有硼酸或硫酸锌、氯化锌等,也可浸渍在碘化钾等的水溶液中。也可进一步视需要,在染色前将聚乙烯醇类薄膜浸渍在水中进行水洗。
通过水洗聚乙烯醇类薄膜,不仅可以洗净聚乙烯醇类薄膜表面的污垢与防粘连剂,通过使聚乙烯醇类薄膜溶胀,也有防止染色斑等不均的效果。拉伸可在用碘染色后进行,也可一边染色一边拉伸,或者也可拉伸后再用碘染色。也可在硼酸或碘化钾等水溶液中或水浴中进行拉伸。
A-6.保护薄膜
作为上述保护薄膜,可采用能够作为偏振板的保护薄膜而使用的任意的适当薄膜。作为这种薄膜的主成分材料的具体例,可列举三乙酰纤维素(TAC)等的纤维素类树脂,或聚酯类、聚乙烯醇类、聚碳酸酯类、聚酰 胺类、聚酰亚胺类、聚醚砜类、聚砜类、聚苯乙烯类、聚降冰片烯类、聚烯烃类、丙烯酸类、醋酸酯类等的透明树脂等。又,也可举出丙烯酸类、氨基甲酸酯类、丙烯酸氨基甲酸酯类、环氧类、硅酮类等的热固化型树脂或紫外线固化型树脂等。其它也可举出如硅氧烷类聚合物等的玻璃质类聚合物。又,日本专利特开2001-343529号公报(WO01/37007)中所记载的聚合物薄膜也可使用。作为该薄膜的材料,例如可使用含有在侧链具有取代或未取代的酰亚胺基的热可塑性树脂、与在侧链具有取代或未取代的苯基及腈基的热塑性树脂的树脂组合物,例如具有由异丁烯与N-甲基马来酸酐缩亚胺构成的交替共聚合体、以及丙烯腈·苯乙烯共聚合体的树脂组合物。上述聚合物薄膜例如可为上述树脂组合物的挤出成形物。优选TAC、聚酰亚胺类树脂、聚乙烯醇类树脂、玻璃质类聚合物,更优选TAC。
上述保护薄膜优选为透明无色。具体而言,厚度方向的相位差值优选为-90nm~+90nm,进而优选为-80nm~+80nm,最优选为-70nm~+70nm。
作为上述薄膜的厚度,只要可获得上述的优选厚度方向相位差,可采用任意的适当厚度。具体而言,保护层的厚度优选为5mm以下,进而优选为1mm以下,特别优选为1~500μm,最优选为5~150μm。
设置在偏振片11的外侧(光学补偿层的相反侧)的保护薄膜,视需要可施加硬涂处理、防反射处理、防粘连处理、防炫处理等。
A-7.偏振板的其它构成要素
本发明的附有光学补偿层的偏振板,也可进一步具备其它光学层。作为这种其它光学层,可根据目的或图像显示装置的种类而采用任意的适当光学层。作为具体例,可举出光散射薄膜、衍射薄膜、以及其它光学补偿层(相位差薄膜)等。
本发明的附有光学补偿层的偏振板,可进一步具有粘合剂层或粘接剂层作为至少一最外层。这样,通过具有粘合剂层或粘接剂层作为最外层,例如与其它构件(如液晶单元)的层叠变得容易,可防止偏振板自其它构件剥离。作为上述粘合剂层的材料,可采用任意的适当材料。作为粘合剂的具体例,可举出上述A-2项中所记载的粘合剂。作为粘接剂的具体例,可举出上述A-3项中所记载的例子。优选使用吸湿性或耐热性优异的材料。原因在于,可防止因吸湿造成的发泡或剥离、热膨胀差等而导致的光学特 性的降低、液晶单元的翘曲等。
实用上,上述粘合剂层或粘接剂层的表面,直到实际使用偏振板为止的期间,可利用任意的适当隔离片覆盖,以防止污染。隔离片例如可通过在任意的适当薄膜上视需要而设置硅酮类、长链烷基类、氟类、硫化钼等剥离剂所构成的剥离覆层的方法等而形成。
本发明的附有光学补偿层的偏振板中的各层,也可通过例如水杨酸酯类化合物、二苯甲酮类化合物、苯并***类化合物、氰基丙烯酸酯类化合物、镍配盐类化合物等紫外线吸收剂进行处理,而赋予紫外线吸收能力。
B.偏振板的制造方法
本发明的附有光学补偿层的偏振板,可通过将上述各层隔着上述的粘接剂层或粘合剂层予以层叠而制作。作为层叠手段,只要各层的光轴所形成的角度(上述角度α、β及γ)在上述范围内,可采用任意的适当手段。例如,可将偏振片、第1光学补偿层、第2光学补偿层及第3光学补偿层冲压出规定的大小,以上述角度α、β及γ在所需范围内的方式,对齐方向,隔着粘接剂或粘合剂将它们予以层叠。
C.偏振板的用途
本发明的附有光学补偿层的偏振板,可适当使用于各种图像显示装置(例如液晶显示装置、自身发光型显示装置)。作为可适用的图像显示装置的具体例,可列举液晶显示装置、EL显示器、等离子显示器(PD)、场致发射显示器(FED;Field Emission Display)。将本发明的附有光学补偿层的偏振板使用于液晶显示装置的情况下,例如在防止黑显示的漏光及视角补偿方面是有用的。本发明的附有光学补偿层的偏振板适合使用于VA模式的液晶显示装置,特别适合使用于反射型及半穿透型的VA模式的液晶显示装置。又,将本发明的附有光学补偿层的偏振板使用于EL显示器的情况下,例如在防止电极反射方面是有用的。
D.图像显示装置
作为本发明的图像显示装置的一例,对液晶显示装置进行说明。在此,针对使用于液晶显示装置的液晶面板进行说明。关于液晶显示装置的其它构成,可根据目的而采用任意的适当构成。本发明中,优选VA模式的液晶显示装置,特别优选反射型及半穿透型的VA模式的液晶显示装置。图 3是本发明的优选实施方式的液晶面板的概略剖面图。在此,说明反射型液晶显示装置用液晶面板。液晶面板100具备液晶单元20、配置在液晶单元20的上侧的相位差板30以及配置在相位差板30的上侧的偏振板10。作为相位差板30,可根据目的及液晶单元的取向模式,采用任意的适当相位差板。依目的及液晶单元的取向模式的不同,可省略相位差板30。上述偏振板10是上述A项及B项所说明的本发明的附有光学补偿层的偏振板。液晶单元20具有一对玻璃基板21、21’;以及配置在该基板间的作为显示介质的液晶层22。在下基板21’的液晶层22侧,设有反射电极23。在上基板21,设有滤色片(未图示)。基板21、21’的间隔(单元间隙)是利用间隔件24来控制的。
例如,在反射型VA模式的情况下,在未施加电压时,这种液晶显示装置100的液晶分子是垂直于基板21、21’面而取向的。这种垂直取向可通过在形成垂直取向膜(未图示)的基板间配置具有负介电常数各向异性的向列型液晶而实现。若以这种状态使通过偏振板10的直线偏振光的光自上基板21的面入射在液晶层22,则入射光会沿着垂直取向的液晶分子的长轴方向前进。由于在液晶分子的长轴方向发生双折射,因此入射光不改变偏振光方位地前进,被反射电极23反射,再次通过液晶层22,自上基板21射出。由于出射光的偏振光状态与入射时相同,因此,该出射光穿透偏振板10,可得到明亮状态的显示。若在电极间施加电压,则液晶分子的长轴平行于基板面而取向。相对于此状态的射入液晶层22的直线偏振光的光,液晶分子显示双折射性,入射光的偏振光状态相应于液晶分子的倾斜而变化。在施加规定的最大电压时,以反射电极23反射而自上基板射出的光,例如成为使其偏振光方位旋转90°的直线偏振光,因此,被偏振板10吸收而可得到黑暗状态的显示。若再度成为未施加电压的状态,则可利用取向规范力而回到明亮状态的显示。又,通过使施加电压变化而控制液晶分子的倾斜,使来自偏振板10的穿透光强度变化,可进行色阶显示。
以下,根据实施例更具体地说明本发明,但本发明并不被该实施例所限制。实施例中的各特性的测定方法如下。
(1)厚度的测定
实施例及比较例的附有光学补偿层的偏振板的厚度,是使用尾崎制作所(股)的测微仪来测定。
(2)热不匀的测定
针对实施例及比较例所得的附有光学补偿层的偏振板,将相同的附有光学补偿层的偏振板之间予以贴合,制作测定试样。在贴合之际,使相互间的偏振片的吸收轴正交,且使第3光学补偿层之间相对。将此测定试样置于背光灯上,将背光灯所照射出的图像利用数码相机拍摄。将拍摄图像使用三谷商事(股)制的Win Roof v3.0灰阶(256色阶)化。将明亮度的色阶0-255的第35色阶作为阈值,0-35为白、35-255为黑,进行二值化。以%表示来显示图像中所含的白的比例。将测定试样在85℃下加热10分钟,测定加热前后的白的比例,求出其变化量。变化量越小,表示热不匀越小。
(3)穿透率的测定
针对实施例及比较例所得的附有光学补偿层的偏振板,将相同的附有光学补偿层的偏振板之间予以贴合,制作测定试样。在贴合之际,使相互间的偏振片的吸收轴正交,且使第3光学补偿层之间相对。以商品名DOT-3(村上色彩公司制)测定该测定试样的穿透率。
(4)液晶单元安装时的热不匀的测定
在VA模式的液晶单元(自夏普制行动电话,型号:SH90lis拆下的构件)的辨识侧,将实施例及比较例所得的附有光学补偿层的偏振板,隔着丙烯酸类粘合剂(厚度20μm)进行贴附,制作测定试样。此时,第3光学补偿层以位于液晶单元侧的方式贴附。除了如此制作测定试样以外,以与上述(2)的热不匀的测定相同的方法进行测定。
[实施例1]
(偏振片的制作)
将市售的聚乙烯醇(PVA)薄膜(Kurary公司制)在含有碘的水溶液中染色后,在含有硼酸的水溶液中,在速度比不同的辊之间单轴拉伸为约6倍,得到长形的偏振片。使用PVA类粘接剂,在该偏振片的两面贴合市售的TAC薄膜(富士胶片公司制),得到整体厚度100μm的偏振板(保护薄膜/偏振片/保护薄膜)。将该偏振板冲压为纵20cm×横30cm。此时,偏 振片的吸收轴定为纵方向。
(第1光学补偿层的制作)
将长形的降冰片烯类树脂薄膜(日本Zeon公司制,商品名Zeonor,厚度60μm,光弹性系数3.10×10-12m2/N)在140℃下单轴拉伸为1.90倍,由此制作长形的第1光学补偿层用薄膜。该薄膜的厚度为45μm,面内相位差Re1为270nm。将该薄膜冲压为纵20cm×横30cm。此时,使滞后相轴为纵方向。
(第2光学补偿层的制作)
将长形的降冰片烯类树脂薄膜(日本Zeon公司制,商品名Zeonor,厚度60μm,光弹性系数3.10×10-12m2/N)在140℃下单轴拉伸为1.32倍,由此制作长形的第2光学补偿层用薄膜。该薄膜的厚度为50μm,面内相位差Re2为140nm。将该薄膜冲压为纵20cm×横30cm。此时,使滞后相轴为纵方向。
(第3光学补偿层的制作)
将下式(10)表示的向列型液晶性化合物90重量份、下式(38)表示的手性剂10重量份、光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba特殊化学公司制)5重量份、以及甲乙酮300重量份均匀混合,配制液晶涂布液。将该液晶涂布液涂布在基板(双轴拉伸PET薄膜)上,以80℃热处理3分钟,接着照射紫外线,进行聚合处理,形成第3光学补偿层。将形成有第3光学补偿层的基板冲压为纵20cm×横30cm。第3光学补偿层的厚度为2μm,面内相位差Re3为0nm,厚度方向的相位差Rth3为110nm。
[化13]
(粘合剂X的配制)
在具备冷却管、氮气导入管、温度计及搅拌装置的反应容器中,将丙烯酸丁酯99重量份、丙烯酸4-羟丁酯1.0重量份及2,2’-偶氮二异丁腈0.3重量份与醋酸一起加入,在氮气气流下以60℃反应4小时。之后,在反应液中加入醋酸乙酯,得到含有重均分子量165万的丙烯酸类基础聚合物的溶液(固体成分浓度:30重量%)。相对于丙烯酸类基础聚合物溶液的固体成分100重量份,配合0.15重量份的过氧化二苯甲酰(商品名:NyperBO-Y,日本油脂股份有限公司制)、0.02重量份的三羟甲基丙烷二甲苯二异氰酸酯(商品名:Takenate D110N,三井武田化学股份有限公司制)以及0.2重量份的含乙酰乙酰基的硅烷偶合剂(商品名:A-100,综研化学股份有限公司制),得到粘合剂。测定所得的粘合剂的100℃下的动态储存剪切弹性模量(G’),结果为5×104Pa。
(附有光学补偿层的偏振板的制作)
依次将上述所得的偏振板、第1光学补偿层、第2光学补偿层及第3光学补偿层予以层叠。在此,按照第1光学补偿层及第2光学补偿层的滞后相轴分别相对于偏振板的偏振片的吸收轴以反时针旋转15°、75°的方式而层叠。偏振板与第1光学补偿层使用上述所得的粘合剂X(厚度23μm)予以层叠。第1光学补偿层与第2光学补偿层使用市售的丙烯酸类粘合剂(厚度20μm)予以层叠,第2光学补偿层与第3光学补偿层使用异氰酸酯类固化型粘接剂(厚度5μm)予以层叠。接着,将支撑第3光学补偿层的基板(双轴拉伸PET薄膜)剥离,在该剥离面涂布用于和液晶单元贴合的市售丙烯酸类粘合剂(厚度20μm)。最后,冲压成纵4.0cm×横5.3cm,得到图1所示的附有光学补偿层的偏振板。
测定所得的附有光学补偿层的偏振板的厚度、穿透率、热不匀及液晶单元安装时的热不匀。将其结果与后述的实施例2~5及比较例1~2的结果并示于下表1。
[表1]
[实施例2]
与实施例1同样制作偏振板、第1光学补偿层及第2光学补偿层。
(第3光学补偿层的制作)
将长形的降冰片烯类树脂薄膜(JSR公司制,商品名Arton,厚度100μm,光弹性系数5.00×10-12m2/N)在175℃下纵拉伸为约1.27倍,接着在176℃下纵拉伸为约1.37倍,制作长形的第3光学补偿层用薄膜(厚度65μm)。将该薄膜冲压为纵20cm×横30cm,作成第3光学补偿层。第3光学补偿层的面内相位差Re3为0nm,厚度方向相位差Rth3为110nm。
(附有光学补偿层的偏振板的制作)
除了使用上述第3光学补偿层、以及将第2光学补偿层与第3光学补偿层使用市售的丙烯酸类粘合剂(厚度20μm)层叠以外,与实施例1同样制作附有光学补偿层的偏振板。测定所得的附有光学补偿层的偏振板的厚度、穿透率及热不匀。结果示于上表1。
[实施例3]
除了将第1光学补偿层的滞后相轴相对于偏振板的偏振片的吸收轴定为反时针旋转35°以外,与实施例1同样制作附有光学补偿层的偏振板。测定所得的附有光学补偿层的偏振板的厚度、穿透率及热不匀。结果示于上表1。
[实施例4]
除了将第2光学补偿层的滞后相轴相对于偏振板的偏振片的吸收轴定 为反时针旋转35°以外,与实施例1同样制作附有光学补偿层的偏振板。测定所得的附有光学补偿层的偏振板的厚度、穿透率及热不匀。结果示于上表1。
[实施例5]
除了将第1光学补偿层的滞后相轴相对于偏振板的偏振片的吸收轴定为反时针旋转35°以外,与实施例2同样制作附有光学补偿层的偏振板。测定所得的附有光学补偿层的偏振板的厚度、穿透率及热不匀。结果示于上表1。
(比较例1)
除了将偏振板与第1光学补偿层使用市售的丙烯酸类粘合剂(厚度20μm)取代粘合剂X予以层叠外,与实施例1同样制作附有光学补偿层的偏振板。另外,测定在此所使用的丙烯酸类粘合剂的100℃下的动态储存剪切弹性系数(G’),结果为7×104Pa。测定所得的附有光学补偿层的偏振板的厚度、穿透率及热不匀。结果示于上表1。
(比较例2)
除了将偏振板与第1光学补偿层使用上述市售的丙烯酸类粘合剂(厚度20μm,100℃下的动态储存剪切弹性系数(G’):7×104Pa)予以层叠外,与实施例2同样制作附有光学补偿层的偏振板。测定所得的附有光学补偿层的偏振板的厚度、穿透率及热不匀。结果示于上表1。
本发明的实施例1、3、4,即便在高温环境下使用,光学特性的劣化仍可有效抑制。另一方面,对应于实施例1、3、4的光学补偿层的构成的比较例1,相较于实施例1、3、4较为差。本发明的实施例2、5,即便在高温环境下使用,光学特性的劣化仍可有效抑制。另一方面,对应于实施例2、5的光学补偿层的构成的比较例2,相较于实施例2、5较为差。
若比较实施例1~5,则在使用胆固醇型取向固化层作为第3光学补偿层的实施例1、3、4中,热不匀试验中自起始值显示较低值,且光学特性的劣化可极为有效地抑制。
由表1可知,实施例1及2中,通过将偏振片的吸收轴与第1光学补偿层及第2光学补偿层的滞后相轴所成的角度设定在规定范围内,可将正交偏振状态的穿透率减至非常小。即,可良好地防止黑显示的漏光。
(产业上的可利用性)
本发明的附有光学补偿层的偏振板,可适合使用于各种图像显示装置(例如液晶显示装置、自发光型显示装置)。
Claims (11)
1.一种附有光学补偿层的偏振板,其中,
依次具有偏振片、粘合剂层和至少1个光学补偿层,
该粘合剂层在100℃下的动态储存剪切弹性模量(G’)为1.0×104~6.0×104Pa,
所述至少1个光学补偿层依次具有第1光学补偿层、第2光学补偿层和第3光学补偿层,
所述第1光学补偿层含有光弹性系数的绝对值为2×10-11m2/N以下的树脂,
所述第2光学补偿层含有光弹性系数的绝对值为2×10-11m2/N以下的树脂,
所述第1光学补偿层具有nx>ny=nz的关系,且其面内相位差Re1为200~300nm,
所述第2光学补偿层具有nx>ny=nz的关系,且其面内相位差Re2为90~160nm,
该第3光学补偿层具有nx=ny>nz的关系,其面内相位差Re3为0~20nm,且其厚度方向的相位差Rth3为30~300nm,
该偏振片的吸收轴与该第1光学补偿层的滞后相轴所成角度为10~30°,该偏振片的吸收轴与该第2光学补偿层的滞后相轴所成角度为70~90°。
2.根据权利要求1所述的附有光学补偿层的偏振板,其中,
在上述偏振片与上述第1光学补偿层之间,设置有上述粘合剂层。
3.根据权利要求1或2所述的附有光学补偿层的偏振板,其中,
上述第3光学补偿层的厚度为1~50μm。
4.根据权利要求1或2所述的附有光学补偿层的偏振板,其中,
上述第3光学补偿层由选择反射的波长区域在350nm以下的胆固醇型取向固化层构成。
5.根据权利要求1或2所述的附有光学补偿层的偏振板,其中,
上述第3光学补偿层具有:具有nx=ny>nz的关系且由含有光弹性系数的绝对值为2×10-11m2/N以下的树脂的薄膜构成的层、和选择反射的波长区域在350nm以下的胆固醇型取向固化层。
6.根据权利要求1或2所述的附有光学补偿层的偏振板,其中,
上述粘合剂层由丙烯酸类粘合剂形成。
7.根据权利要求6所述的附有光学补偿层的偏振板,其中,
上述丙烯酸类粘合剂含有:(甲基)丙烯酸类聚合物(A),其是相对于(甲基)丙烯酸烷基酯(a1)100重量份,共聚合含羟基的(甲基)丙烯酸类单体(a2)0.01~5重量份而得到的;过氧化物(B);异氰酸酯类化合物(C),
该过氧化物(B)相对于该(甲基)丙烯酸类聚合物(A)100重量份,配合有0.02~2重量份,该异氰酸酯类化合物(C)相对于该(甲基)丙烯酸类聚合物(A)100重量份,配合有0.001~2重量份。
8.一种液晶面板,其中,
包含权利要求1~7中任意一项所述的附有光学补偿层的偏振板、和液晶单元。
9.根据权利要求8所述的液晶面板,其中,
上述液晶单元为反射型或半透过型的VA模式。
10.一种液晶显示装置,其中,
包含权利要求8或9所述的液晶面板。
11.一种图像显示装置,其中,
包含权利要求1~7中任意一项所述的附有光学补偿层的偏振板。
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