CN106367079B - 组合物及显示装置 - Google Patents
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Abstract
提供组合物以及具备由该组合物形成的光学各向异性层的显示装置等,所述组合物包含一种以上的聚合性液晶化合物和一种以上的光聚合引发剂,光聚合引发剂具有极大吸收波长λ(A)及极大吸收波长λ(B),在将至少一种聚合性液晶化合物的极大吸收波长设为λmax(LC)时,满足20nm<λ(B)-λmax(LC)或20nm<λmax(LC)-λ(A),所述组合物能够形成转印时的转印缺陷少的光学各向异性层。
Description
技术领域
本发明涉及可形成光学各向异性层的组合物、以及具备光学各向异性层的显示装置。
背景技术
在平板显示装置(FPD)等触控面板显示装置中使用偏振板、相位差板等包含光学膜的部件。作为这样的光学膜,已知包含由包含聚合性液晶化合物的组合物形成的液晶固化膜(光学各向异性层)的光学膜。专利文献1中记载了包含表现出逆波长色散性的液晶固化膜的光学膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本国公表专利公报“日本特表2010-537955号公报(公表日:2010年12月9日)”
发明内容
发明要解决的问题
在触控面板显示装置中,将使聚合性液晶化合物聚合而成的光学各向异性层转印于显示装置后使用。此处,转印是指,将在基材上形成的光学各向异性层经由粘合粘接剂层等贴合于被转印体后,将该基材剥离去除。
然而,使在波长300~380nm附近具有极大吸收波长的聚合性液晶化合物聚合而成的光学各向异性层并不容易从基材上剥离,有时在转印时产生条带或产生光学各向异性层的一部分与基材一起剥离等转印缺陷。即,使上述聚合性液晶化合物聚合而成的光学各向异性层具有不容易转印的课题。
本发明是考虑上述课题而完成的发明,其主要目的在于提供,能够形成转印时的转印缺陷少的光学各向异性层的组合物、以及具备光学各向异性层的显示装置等。
用于解决问题的手段
为了解决上述课题,本发明包括以下的发明。
<1>一种组合物,其是包含至少一种聚合性液晶化合物、和光聚合引发剂组合物的组合物,
上述光聚合引发剂组合物包含至少一种光聚合引发剂,
上述光聚合引发剂组合物具有极大吸收波长λ(A)及极大吸收波长λ(B),
在将至少一种聚合性液晶化合物的极大吸收波长设为λmax(LC)时,
满足20nm<λ(B)-λmax(LC)或20nm<λmax(LC)-λ(A)。
<2>如<1>所述的组合物,其中,
上述至少一种聚合性液晶化合物满足300nm≤λmax(LC)≤380nm。
<3>如<1>或<2>所述的组合物,其中,
上述至少一种聚合性液晶化合物满足λ(A)<λmax(LC)<λ(B)。
<4>如<1>~<3>中任一项所述的组合物,其中,
上述光聚合引发剂组合物中包含的至少一种光聚合引发剂在波长290~330nm的范围具有极大吸收波长。
<5>如<1>~<3>中任一项所述的组合物,其中,
上述光聚合引发剂组合物中包含的至少一种光聚合引发剂在波长340~380nm的范围具有极大吸收波长。
<6>如<1>~<5>中任一项所述的组合物,其中,
上述光聚合引发剂组合物包含仅一种光聚合引发剂。
<7>如<1>~<5>中任一项所述的组合物,其中,
上述光聚合引发剂组合物包含仅两种光聚合引发剂。
<8>如<1>~<7>中任一项所述的组合物,其中,
上述光聚合引发剂组合物中包含的光聚合引发剂之中的至少一个极大吸收波长λ1满足下述式(II)的光聚合引发剂的添加量相对于聚合性液晶化合物100质量份为1质量份以上、20质量份以下,
20nm<|λ1-λmax(LC)| (II)。
<9>如<1>~<6>中任一项所述的组合物,其中,
上述光聚合引发剂组合物中包含的至少一种光聚合引发剂在分子内具有肟结构。
<10>一种光学各向异性层,其由<1>~<9>中任一项所述的组合物形成。
<11>如<10>所述的光学各向异性层,
其具有下述式(1)及式(2)所示的光学特性,
Re(450)/Re(550)≤1.00…(1)
1.00≤Re(650)/Re(550)…(2)
式中,Re(450)表示对于波长450nm的光的面内相位差值,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值,Re(650)表示对于波长650nm的光的面内相位差值。
<12>如<10>或<11>所述的光学各向异性层,
其具有下述式(3)所示的光学特性,
100nm<Re(550)<160nm…(3)
式中,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值。
<13>一种光学膜,其包含<10>~<12>的任一项所述的光学各向异性层。
<14>一种圆偏振板,其具备<10>~<12>的任一项所述的光学各向异性层、和偏振板。
<15>一种有机电致发光显示装置,其具有<14>所述的圆偏振板。
<16>一种触控面板显示装置,其具备<14>所述的圆偏振板。
发明效果
根据本发明,发挥如下效果:能够提供可形成转印时的转印缺陷少的光学各向异性层的组合物、以及具备光学各向异性层的显示装置等。
具体实施方式
以下,对于本发明的一个实施方式进行详细说明。需要说明的是,在本申请中,“A~B”表示“A以上且B以下”。
<聚合性液晶化合物>
在本发明中,组合物中包含的聚合性液晶化合物是指具有聚合性基团且具有液晶性的化合物。聚合性基团是指参与聚合反应的基团,优选为光聚合性基团。此处,光聚合性基团是指,可借助由光聚合引发剂产生的活性自由基、酸等而参与聚合反应的基团。
作为聚合性基团,例如可列举乙烯基、乙烯基氧基、1-氯乙烯基、异丙烯基、4-乙烯基苯基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、环氧乙基、氧杂环丁基等。其中,优选乙烯基氧基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、环氧乙基及氧杂环丁基,更优选丙烯酰氧基。液晶性可以为热致性液晶也可以为溶致液晶,另外,可以为热致性液晶中的向列液晶也可以为近晶液晶。从制造的容易性的观点出发,液晶性优选为热致性液晶中的向列液晶。
从体现上述的逆波长色散性的观点考虑,聚合性液晶化合物优选具有下述式(I)的结构。
L-G-D-Ar-D-G-L (I)
式(I)中,Ar表示取代或未取代的二价芳香族基团。该芳香族基团是指,具有平面性的环结构基团,该环结构具有的π电子数遵从休克尔规则为[4n+2]个。在此,n表示整数。在环结构包含-N=及-S-等杂原子的情况下,也包括这些杂原子上的非共价键电子对和环结构具有的π电子满足休克尔规则而具有芳香族性的情况。二价芳香族基团中优选包含选自氮原子、氧原子及硫原子中的至少一种原子。
两个D各自独立地为单键或二价连接基团。
两个G各自独立地表示二价脂环式烃基。
两个L各自独立地表示一价有机基,至少一个具有聚合性基团。
Ar优选具有选自具有取代基或未取代的芳香族烃环、具有取代基或未取代的芳香族杂环和吸电子基团中的至少之一。作为该芳香族烃环,例如可列举苯环、萘环、蒽环等,优选苯环、萘环。作为该芳香族杂环,可列举呋喃环、苯并呋喃环、吡咯环、吲哚环、噻吩环、苯并噻吩环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、***环、三嗪环、吡咯啉环、咪唑环、吡唑环、噻唑环、苯并噻唑环、噻吩并噻唑环、噁唑环、苯并噁唑环和邻二氮杂菲环等。其中,优选具有噻唑环、苯并噻唑环或苯并呋喃环,进一步优选具有苯并噻唑基。另外,在Ar中包含氮原子的情况下,优选该氮原子具有π电子。
式(I)中,Ar所示的二价芳香族基团中包含的π电子的总数Nπ优选为8以上,更优选为10以上,进一步优选为14以上,特别优选为16以上。另外,优选为30以下,更优选为26以下,进一步优选为24以下。
作为Ar所示的芳香族基团,例如可列举以下的基团。
式(Ar-1)~式(Ar-22)中,*标记表示连接部,Z0、Z1和Z2各自独立地表示氢原子、卤原子、碳数1~12的烷基、氰基、硝基、碳数1~12的烷基亚磺酰基、碳数1~12的烷基磺酰基、羧基、碳数1~12的氟代烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数1~12的烷硫基、碳数1~12的N-烷基氨基、碳数2~12的N,N-二烷基氨基、碳数1~12的N-烷基氨磺酰基或碳数2~12的N,N-二烷基氨磺酰基。
Q1、Q2和Q3各自独立地表示-CR2’R3’-、-S-、-NH-、-NR2’-、-CO-或-O-,R2’和R3’各自独立地表示氢原子或碳数1~4的烷基。
J1、和J2各自独立地表示碳原子或氮原子。
Y1、Y2和Y3各自独立地表示取代或未取代的芳香族烃基或芳香族杂环基。
W1和W2各自独立地表示氢原子、氰基、甲基或卤原子,m表示0~6的整数。
作为Y1、Y2和Y3中的芳香族烃基,可列举苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基等碳数6~20的芳香族烃基,优选苯基、萘基,更优选苯基。作为芳香族杂环基,可列举呋喃基、吡咯基、噻吩基、吡啶基、噻唑基、苯并噻唑基等包含至少一个的氮原子、氧原子、硫原子等杂原子的碳数4~20的芳香族杂环基,优选呋喃基、噻吩基、吡啶基、噻唑基、苯并噻唑基。
Y1、Y2和Y3各自独立地表示取代或未取代的多环系芳香族烃基或多环系芳香族杂环基。多环系芳香族烃基是指,稠合多环系芳香族烃基或来自芳环集合的基团。多环系芳香族杂环基是指,稠合多环系芳香族杂环基或来自芳环集合的基团。
Z0、Z1和Z2各自独立地优选为氢原子、卤原子、碳数1~6的烷基、氰基、硝基、碳数1~12的烷氧基,Z0进一步优选为氢原子、碳数1~12的烷基、氰基,Z1和Z2进一步优选为氢原子、氟原子、氯原子、甲基、氰基。
Q1、Q2和Q3优选为-NH-、-S-、-NR2’-、-O-,R2’优选为氢原子。其中特别优选为-S-、-O-、-NH-。
式(Ar-1)~(Ar-22)之中,从分子的稳定性的观点出发,优选式(Ar-6)和式(Ar-7)。
在式(Ar-16)~(Ar-22)中,Y1可以与其所键合的氮原子和Z0一同形成芳香族杂环基。作为芳香族杂环基,可列举作为Ar可具有的芳香族杂环而在上文中描述的芳香族杂环基,例如可列举吡咯环、咪唑环、吡咯啉环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、吲哚环、喹啉环、异喹啉环、嘌呤环、吡咯烷环等。该芳香族杂环基可具有取代基。另外,Y1可以与其所键合的氮原子和Z0一起为上述取代或未取代的多环系芳香族烃基或多环系芳香族杂环基。例如可列举苯并呋喃环、苯并噻唑环、苯并噁唑环等。
将组合物固化而成的液晶固化膜即光学各向异性层满足上述式(1)及式(2)所示的光学特性的情况下,聚合性液晶化合物优选为下述式(A)所示的化合物(以下有时称作化合物(A))。聚合性液晶化合物可以仅使用一种,也可以组合使用两种以上,在组合使用两种以上的情况下,至少一种优选为化合物(A)。
(式(A)中,X1表示氧原子硫原子或-NR1-。R1表示氢原子或碳数1~4的烷基。Y1表示具有取代基或未取代的碳数6~12的一价芳香族烃基、或者具有取代基或未取代的碳数3~12的一价芳香族杂环基。Q3和Q4各自独立地表示氢原子、具有取代基或未取代的碳数1~20的一价脂肪族烃基、碳数3~20的一价脂环式烃基、具有取代基或未取代的碳数6~20的一价芳香族烃基、卤原子、氰基、硝基、-NR2R3或-SR2,或者Q3与Q4相互键合而与它们所键合的碳原子一起形成芳环或芳香族杂环。R2及R3各自独立地表示氢原子或碳数1~6的烷基。D1及D2各自独立地表示单键、-C(=O)-O-、-C(=S)-O-、-CR4R5-、-CR4R5-CR6R7-、-O-CR4R5-、-CR4R5-O-CR6R7-、-C(=O)-O-CR4R5-、-O-C(=O)-CR4R5-、-CR4R5-O-C(=O)-CR6R7-、-CR4R5-C(=O)-O-CR6R7-、-NR4-CR5R6-或-C(=O)-NR4-。R4、R5、R6及R7各自独立地表示氢原子、氟原子或碳数1~4的烷基。G1及G2各自独立地表示碳数5~8的二价脂环式烃基,构成该脂环式烃基的亚甲基可以被置换成氧原子、硫原子或-NH-,构成该脂环式烃基的次甲基可以被置换成叔氮原子。L1及L2各自独立地表示一价有机基,L1及L2之中的至少一个具有聚合性基团。此处,聚合性基团如上文中的说明。)
化合物(A)中的L1优选为下述式(A1)所示的基团,化合物(A)中的L2优选为下述式(A2)所示的基团。
P1-F1-(B1-A1)k-E1-…(A1)
P2-F2-(B2-A2)l-E2-…(A2)
(式中,B1、B2、E1及E2各自独立地表示-CR4R5-、-CH2-CH2-、-O-、-S-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-O-、-CS-O-、-O-C(=S)-O-、-C(=O)-NR1-、-O-CH2-、-S-CH2-或单键。A1及A2各自独立地表示碳数5~8的二价脂环式烃基或碳数6~18的二价芳香族烃基,构成该脂环式烃基的亚甲基可以置换成氧原子、硫原子或-NH-,构成该脂环式烃基的次甲基可以置换成叔氮原子。k及l各自独立地表示0~3的整数。F1及F2各自独立地表示碳数1~12的二价脂肪族烃基。P1表示氢原子或聚合性基团,优选表示聚合性基团。P2表示氢原子或聚合性基团。P1及P2只要它们之中至少一个为聚合性基团既可。R4及R5各自独立地表示氢原子、氟原子或碳数1~4的烷基。R1表示氢原子或碳数1~4的烷基。)
作为优选的化合物(A),可列举日本特表2011-207765号公报记载的聚合性液晶化合物。
作为与化合物(A)不同的聚合性液晶化合物,可列举包含下述式(X)所示的基团的化合物(以下有时称作化合物(X))。
P11-B11-E11-B12-A11-B13-…(X)
(式中,P11表示聚合性基团。A11表示二价脂环式烃基或二价芳香族烃基。该二价脂环式烃基及二价芳香族烃基中包含的氢原子可以经卤原子、碳数1~6的烷基、碳数1~6的烷氧基、氰基或硝基取代,该碳数1~6的烷基及该碳数1~6的烷氧基中包含的氢原子可以经氟原子取代。B11表示-O-、-S-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NR16-、-NR16-C(=O)-、-C(=O)-、-CS-或单键。R16表示氢原子或碳数1~6的烷基。B12及B13各自独立地表示-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-或单键。E11表示碳数1~12的烷烃二基,该烷烃二基中包含的氢原子可以经碳数1~5的烷氧基取代,该烷氧基中包含的氢原子可以经卤原子取代。构成该烷烃二基的-CH2-可以置换成-O-或-C(=O)-。)
作为聚合性液晶化合物的具体例,可列举:液晶便览(液晶便览编辑委员会编、丸善株式会社、平成12年10月30日发行)的“3.8.6网络(完全交联型)”、“6.5.1液晶材料b.聚合性向列液晶材料”中记载的化合物之中具有聚合性基团的化合物、以及在日本特开2010-31223号公报、日本特开2010-270108号公报、日本特开2011-6360号公报及日本特开2011-207765号公报中记载的聚合性液晶化合物等。
组合物的固体成分100质量份中所占的聚合性液晶化合物的合计的含量通常为70~99.5质量份,优选为80~99质量份,更优选为80~94质量份。如果上述合计的含量为上述范围内,则所得光学各向异性层的取向性趋于提高。此处,固体成分是指,从组合物除去溶剂后的成分的合计量。
<光聚合引发剂>
光聚合引发剂更优选为在光照射的作用下产生自由基的光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,例如可列举苯偶姻化合物、二苯甲酮化合物、联苯酰缩酮化合物、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物、三嗪化合物、碘鎓盐及锍盐。具体来说,可列举:IRGACURE(イルガキュア、注册商标)907、IRGACURE 184、IRGACURE 651、IRGACURE 819、IRGACURE 250、IRGACURE 369、IRGACURE 379、IRGACURE 127、IRGACURE 2959、IRGACURE754、IRGACURE 379EG(以上为BASF日本株式会社制)、SEIKUOL BZ、SEIKUOL Z、SEIKUOL BEE(以上为精工化学株式会社制)、KAYACURE(カヤキュアー)BP100(日本化药株式会社制)、KAYACURE UVI-6992(Dow公司制)、ADEKA OPTMER SP-152、ADEKA OPTMER SP-170、ADEKAOPTMER N-1717、ADEKA OPTMER N-1919、ADEKA ARKLS NCI-831、ADEKA ARKLS NCI-930(以上为株式会社ADEKA制)、TAZ-A、TAZ-PP(以上为日本Siber Hegner公司制)及TAZ-104(Sanwa Chemical公司制)。
在本发明中,使用光聚合引发剂组合物。光聚合引发剂组合物可以包含仅一种光聚合引发剂,也可以包含两种以上的光聚合引发剂。作为本发明中的光聚合引发剂组合物,为了有效地使用小于波长350nm的光和波长350nm以上的光,优选使用主感光波长彼此不同的两种以上的光聚合引发剂。
作为能够有效利用波长小于350nm的光的光聚合引发剂,优选使用α-苯乙酮化合物,作为α-苯乙酮化合物,例如可列举2-甲基-2-吗啉基-1-(4-甲基硫基苯基)丙-1-酮、2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-2-苄基丁-1-酮及2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-2-(4-甲基苯基甲基)丁-1-酮等,更优选可列举2-甲基-2-吗啉基-1-(4-甲基硫基苯基)丙-1-酮及2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-2-苄基丁-1-酮。作为α-苯乙酮化合物的市售品,可列举IRGACURE 369、IRGACURE 379EG、IRGACURE907(以上为BASF日本株式会社制)及SEIKUOL BEE(精工化学株式会社制)等。
另外,从使光学各向异性层的深部中的聚合反应更有效地进行的观点出发,优选使用能够有效利用波长350nm以上的光的光聚合引发剂,例如可以使用在包含光聚合引发剂1mg的100mL氯仿溶液中的波长350nm的吸光度为0.10以上的该光聚合引发剂。作为能够有效利用波长350nm以上的光的光聚合引发剂,优选三嗪化合物、肟酯型咔唑化合物,从灵敏度的观点出发,更优选肟酯型咔唑化合物。作为肟酯型咔唑化合物,可列举1,2-辛二酮、1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰肟)]、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰肟)等。作为肟酯型咔唑化合物的市售品,可列举IRGACURE OXE-01、IRGACURE OXE-02(以上为BASF日本株式会社制)、ADEKA OPTMER N-1919、ADEKA ARKLS NCI-831(以上为株式会社ADEKA制)等。
另外,从使聚合反应更有效进行的观点出发,光聚合引发剂优选在波长300nm以上具有2个以上的极大吸收。作为在波长300nm以上具有2个以上的极大吸收的光聚合引发剂,可列举ADEKA ARKLS NCI-831(株式会社ADEKA制)、IRGACURE OXE-03(BASF日本株式会社制)等。
本发明涉及的组合物中,光聚合引发剂组合物优选包含仅一种光聚合引发剂,或包含仅两种光聚合引发剂。另外,更优选至少一种光聚合引发剂在波长290~330nm的范围具有极大吸收波长,或至少一种光聚合引发剂在波长340~380nm的范围具有极大吸收波长。此外,优选至少一种光聚合引发剂在分子内具有肟结构。
本发明涉及的组合物包含至少一种聚合性液晶化合物、和包含至少一种光聚合引发剂的光聚合引发剂组合物。上述光聚合引发剂组合物具有极大吸收波长λ(A)及极大吸收波长λ(B)这两个极大吸收波长,将至少一种上述聚合性液晶化合物的极大吸收波长设为λmax(LC)时,满足下述式。
λ(A)<λ(B)
20nm<λ(B)-λmax(LC)或
20nm<λmax(LC)-λ(A)
通过满足上述式,在对上述光聚合引发剂及聚合性液晶化合物照射光的情况下,不受聚合性液晶化合物的光吸收所阻碍地进行光聚合引发剂的光吸收,产生足以引发聚合反应的充分的量的自由基,因此能够适合地进行聚合反应。需要说明的是,作为光聚合引发剂,除了光聚合引发剂组合物以外还可以使用其它光聚合引发剂。其它光聚合引发剂是指,该光聚合引发剂所具有的极大吸收波长与聚合性液晶化合物的极大吸收波长λmax(LC)不满足上述式的光聚合引发剂。
满足上述式的光聚合引发剂组合物的添加量相对于聚合性液晶化合物100质量份通常为0.1~30质量份,优选为1~20质量份,更优选为3~18质量份。另外,光聚合引发剂组合物中包含的光聚合引发剂之中,光聚合引发剂所具有的至少一个的极大吸收波长λ1满足下述式(II)的光聚合引发剂的添加量相对于聚合性液晶化合物100质量份优选为1~20质量份,更优选为3~18质量份。
20nm<|λ1-λmax(LC)| (II)
上述光聚合引发剂组合物中,具有满足式(II)的极大吸收波长的光聚合引发剂的含量相对于聚合性液晶化合物和上述光聚合引发剂组合物的总量优选为0.1质量%以上,更优选为1质量%以上,进一步优选为2质量%以上,特别优选为2.5质量%以上,另外优选为18质量%以下,更优选为14质量%以下。如果为上述范围内,则不易扰乱聚合性液晶化合物的取向,并且能够抑制在转印光学各向异性层时产生的缺陷。
另外,上述光聚合引发剂组合物中,具有满足式(II)的极大吸收波长的光聚合引发剂的含量相对于上述光聚合引发剂组合物的总量为10质量%以上,更优选为15质量%以上,进一步优选为16质量%以上。如果为该范围内,则不易扰乱聚合性液晶化合物的取向,并且能够抑制在转印光学各向异性层时产生的缺陷。
此处,在本发明的组合物中包含两种以上的聚合性液晶化合物的情况下,以质量单位计含量最多的聚合性液晶化合物的λmax(LC)优选满足上述式。更优选所包含的全部聚合性液晶化合物的λmax(LC)满足上述式。
更优选还满足下述式
300nm≦λmax(LC)≦380nm,
进一步优选为在此基础上还满足下述式
λ(A)<λmax(LC)<λ(B)。
本发明涉及的组合物可以还包含溶剂、敏化剂、阻聚剂及流平剂等成分。
<溶剂>
作为溶剂,优选能够完全溶解聚合性液晶化合物的溶剂,另外,优选对聚合性液晶化合物的聚合反应为惰性的溶剂。
作为溶剂,例如可列举:甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚及丙二醇单甲醚等醇溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇甲醚乙酸酯、γ-丁内酯、丙二醇甲醚乙酸酯及乳酸乙酯等酯溶剂;丙酮、甲乙酮、环戊酮、环己酮、2-庚酮及甲基异丁基酮等酮溶剂;戊烷、己烷及庚烷等脂肪族烃溶剂;甲苯及二甲苯等芳香族烃溶剂;乙腈等腈溶剂;四氢呋喃及二甲氧基乙烷等醚溶剂;氯仿及氯苯等含氯溶剂;等等。这些溶剂可以仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
组合物100质量份中所占的溶剂的含量优选为50~98质量份。因此,组合物100质量份中所占的固体成分优选为2~50质量份。若组合物的固体成分为50质量份以下,则组合物的粘度降低,因而光学各向异性层的厚度变得大致均匀,有光学各向异性层不易产生不均的趋势。上述固体成分可以考虑想要制造的光学各向异性层的厚度适当确定。
<敏化剂>
通过使用敏化剂,能够进一步促进聚合性液晶化合物的聚合反应。
作为敏化剂,优选光敏剂。作为敏化剂,例如可列举占吨酮及噻吨酮等占吨酮化合物(2,4-二乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮等);蒽及含有烷氧基的蒽(二丁氧基蒽等)等蒽化合物;吩噻嗪及红荧烯等。
组合物中的敏化剂的含量相对于聚合性液晶化合物的合计量100质量份优选为0.1~30质量份,更优选为0.5~10质量份,进一步优选为0.5~8质量份。
<阻聚剂>
通过使用阻聚剂,能够控制聚合性液晶化合物的聚合反应的进行程度。
作为阻聚剂,可列举2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚等酚系化合物、硫代二丙酸二月桂酯等硫系化合物、亚磷酸三辛酯等磷系化合物、及以2,2,6,6-四甲基哌啶为代表的包含受阻胺结构的胺系化合物等自由基捕捉剂。
从液晶固化膜即光学各向异性层的着色少的观点考虑,作为阻聚剂,优选酚系化合物。
组合物中的阻聚剂的含量相对于聚合性液晶化合物的合计量100质量份优选为0.1~30质量份,更优选为0.5~10质量份,进一步优选为0.5~8质量份。如果为上述范围内,则能够不扰乱聚合性液晶化合物的取向地进行聚合。阻聚剂可以仅使用一种,也可以并用两种以上。
<流平剂>
流平剂是指,具有调整组合物的流动性而使涂布组合物而得到的膜更平坦的功能的添加剂,可列举表面活性剂。作为优选的流平剂,可列举BYK-361N”(BYK Chemie公司制)等以聚丙烯酸酯化合物为主要成分的流平剂、及Surflon(注册商标)“S-381”(AGCSeimiChemical株式会社制)等以含氟原子的化合物为主要成分的流平剂。
组合物中的流平剂的含量相对于聚合性液晶化合物的合计量100质量份优选为0.01~5质量份,进一步优选为0.1~3质量份。若为上述范围内,则易于使聚合性液晶化合物水平取向,并且所得的光学各向异性层有变得更平滑的趋势。组合物可以含有两种以上流平剂。
<光学各向异性层>
本发明涉及的光学各向异性层由将组合物固化而成的液晶固化膜构成。即,光学各向异性层由组合物形成。光学各向异性层通常可如下得到:在基材上或在基材上形成的取向膜上涂布包含聚合性液晶化合物的组合物,使聚合性液晶化合物进行聚合,由此得到光学各向异性层。
光学各向异性层通常为以聚合性液晶化合物发生取向的状态进行固化的厚度为5μm以下的膜,优选为以聚合性液晶化合物相对于基材面沿水平方向或垂直方向取向的状态进行固化的液晶固化膜。
光学各向异性层的厚度优选为0.5~5μm,更优选为1~3μm。光学各向异性层的厚度可以通过干涉膜厚计、激光显微镜或触针式膜厚计进行测定。
以聚合性液晶化合物相对于基材面沿水平方向取向的状态进行固化的光学各向异性层优选对于波长λnm的光的双折射率Δn(λ)满足下述式(1)及式(2)所示的光学特性,更优选满足式(1)、式(2)及下述式(3)所示的光学特性。
Re(450)/Re(550)≤1.00…(1)
1.00≤Re(650)/Re(550)…(2)
(式中,Re(450)表示对于波长450nm的光的面内相位差值,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值,Re(650)表示对于波长650nm的光的面内相位差值。)
100nm<Re(550)<160nm…(3)
(式中,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值。)
以保护液晶显示装置、EL显示装置的元件免受紫外线为目的,本发明涉及的光学各向异性层优选对于有可能招致该元件劣化的波长300~380nm的范围的光具有吸收,更优选对于330~380nm的范围的光具有吸收。另外,该光学各向异性层更优选在上述范围具有极大吸收。即,本发明涉及的光学各向异性层优选由在波长300~380nm的范围具有极大吸收波长的聚合性液晶化合物形成,更优选由在波长330~380nm的范围具有极大吸收波长的聚合性液晶化合物形成。
作为在波长300~380nm的范围具有极大吸收波长的聚合性液晶化合物,例如可列举上述化合物(A)。
以聚合性液晶化合物相对于基材面沿垂直方向取向的状态进行固化的光学各向异性层优选满足下述式(4)。
nz>nx≈ny…(4)
(式中,nz表示厚度方向的折射率。nx表示在面内产生最大的折射率的方向的折射率。ny表示在面内与nx的方向正交的方向的折射率。)
光学各向异性层的面内相位差值可以通过光学各向异性层的厚度进行调整。面内相位差值由下述式(50)确定,因而为了得到所期望的面内相位差值(Re(λ)),调整Δn(λ)和膜厚d即可。
Re(λ)=d×Δn(λ)…(50)
(式中,Re(λ)表示波长λnm时的面内相位差值,d表示膜厚,Δn(λ)表示波长λnm时的双折射率。)
双折射率Δn(λ)可以通过测定面内相位差值并除以光学各向异性层的厚度而得到。具体的测定方法在实施例中示出,此时,可以通过对在如玻璃基板那样的基材自身没有面内相位差的基材上进行制膜的膜进行测定,由此测定实质上的光学各向异性层的特性。
以聚合性液晶化合物相对于基材面沿垂直方向取向的状态进行固化的光学各向异性层中,Re(550)优选为0~10nm,更优选为0~5nm。厚度方向的相位差值Rth优选为-10~-300nm,更优选为-20~-200nm。满足式(4)且Re(550)及Rth为上述范围内的光学各向异性层尤其适合于IPS(in-plane switching)模式的液晶显示装置的补偿。
Rth可以根据相位差值R40和面内的相位差值R0算出,所述相位差值R40是以面内的快轴为倾斜轴,使光学各向异性层平面相对于该快轴倾斜40度而测定的。即,Rth可以根据面内的相位差值R0、相位差值R40、光学各向异性层的厚度d及光学各向异性层的平均折射率n0,通过下述式(9)~(11)求出nx、ny及nz,将它们代入式(8)而算出,所述相位差值R40是以快轴为倾斜轴,使光学各向异性层平面相对于该快轴倾斜40度而测定的。
Rth=[(nx+ny)/2-nz]×d…(8)
R0=(nx-ny)×d…(9)
(nx+ny+nz)/3=n0…(11)
此处,
<基材>
作为基材,可列举玻璃基材及塑料基材,优选为塑料基材。作为构成塑料基材的塑料,例如可列举聚乙烯、聚丙烯、降冰片烯系聚合物等聚烯烃;环状烯烃系树脂;聚乙烯醇;聚对苯二甲酸乙二醇酯;聚甲基丙烯酸酯;聚丙烯酸酯;三乙酰纤维素、二乙酰纤维素及乙酸丙酸纤维素等纤维素酯;聚萘二甲酸乙二醇酯;聚碳酸酯;聚砜;聚醚砜;聚醚酮;聚苯硫醚及聚苯醚;等塑料。
作为市售的纤维素酯基材,可列举“Fujitac film”(富士胶片株式会社制);“KC8UX2M”、“KC8UY”及“KC4UY”(以上为Konica Minolta Opto株式会社制)等。
作为市售的环状烯烃系树脂,可列举“Topas”(注册商标)(Ticona公司(德)制)、“Arton”(注册商标)(JSR株式会社制)、“ゼオノア(ZEONOR)”(注册商标)、“ゼオネックス(ZEONEX)”(注册商标)(以上为日本瑞翁株式会社制)及“APEL”(注册商标)(三井化学株式会社制)。可以将这样的环状烯烃系树脂通过溶剂流延法、熔融挤出法等公知的方法进行制膜后作为基材。也可以使用市售的环状烯烃系树脂基材。作为市售的环状烯烃系树脂基材,可列举“エスシーナ”(注册商标)、“SCA40”(注册商标)(以上为积水化学工业株式会社制)、“ZEONOR膜”(注册商标)(OPTES株式会社制)及“Arton膜”(注册商标)(JSR株式会社制)。
从为能够在实用上处置的程度的质量的观点考虑,基材的厚度优选薄,但是若过薄则强度下降,加工性趋于劣化。基材的厚度通常为5~300μm,优选为20~200μm。
<取向膜>
取向膜是厚度为500nm以下的膜,是使聚合性液晶化合物沿所期望的方向进行液晶取向的具有取向限制力(配向規制力)的膜。作为取向膜,可列举由取向性聚合物所形成的取向膜、光取向膜、及沟槽(groove)取向膜。
取向膜使聚合性液晶化合物的液晶取向变得容易。水平取向、垂直取向、混合取向、倾斜取向等液晶取向的状态根据取向膜及聚合性液晶化合物的性质而变化,其组合可以任意选择。取向膜如果是作为取向限制力表现出水平取向的材料,则聚合性液晶化合物能够形成水平取向或混合取向,如果为表现出垂直取向的材料,则聚合性液晶化合物能够形成垂直取向或倾斜取向。“水平”、“垂直”等表述在以光学各向异性层平面为基准的情况下表示取向的聚合性液晶化合物的长轴的方向。水平取向是指,在相对于光学各向异性层平面的平行方向上具有所取向的聚合性液晶化合物的长轴的取向。此处所指的“平行”是指,相对于光学各向异性层平面呈0°±20°的角度。垂直取向是指,在相对于光学各向异性层平面的垂直方向上具有所取向的聚合性液晶化合物的长轴的取向。此处所指的“垂直”是指,相对于光学各向异性层平面呈90°±20°的角度。
在取向膜由取向性聚合物形成的情况下,取向限制力能够根据该聚合物的表面状态、摩擦条件任意进行调整,在由光取向性聚合物形成的情况下,能够根据对于该聚合物的偏振光照射条件等任意进行调整。通过选择聚合性液晶化合物的表面张力、液晶性等物性,也能够控制聚合性液晶化合物的液晶取向。
在光学各向异性层满足式(4)的情况下,形成该光学各向异性层的聚合性液晶化合物的液晶取向优选为垂直取向。为了使聚合性液晶化合物垂直取向,优选使用具有包含硅原子、氟原子等的非极性取代基的取向膜,作为该取向膜,可以使用在日本专利第4605016号、日本专利第4985906号、日本专利第4502119号及WO2008/117760号中记载的通常作为垂直取向型液晶显示元件的液晶取向膜使用的材料。
作为在基材和光学各向异性层之间形成的取向膜,不溶于在取向膜上形成光学各向异性层时所使用的溶剂,优选在用于溶剂的除去、液晶的取向的加热处理中具有耐热性的膜。作为取向膜,可列举包含取向性聚合物的取向膜、光取向膜及沟槽取向膜等。
取向膜的厚度通常为10~500nm,优选为10~200nm。
<包含取向性聚合物的取向膜>
包含取向性聚合物的取向膜通常可如下得到:将在溶剂中溶解有取向性聚合物的组合物(以下有时称作取向性聚合物组合物)涂布于基材后除去溶剂,由此得到;或者将取向性聚合物组合物涂布于基材,将溶剂除去,进行摩擦(摩擦法),由此得到。
取向性聚合物组合物中的取向性聚合物的浓度只要是取向性聚合物材料能够完全溶于溶剂的范围内既可,以固体成分换算计,相对于溶液优选为0.1~20质量%,进一步优选为0.1~10质量%。
作为市售的取向性聚合物组合物,可列举Sunever(注册商标)(日产化学工业株式会社制)或OPTMER(注册商标)(JSR株式会社制)等。
<光取向膜>
光取向膜通常可如下得到:将包含具有光反应性基团的聚合物或单体(光取向性材料)和溶剂的组合物(以下也称作光取向膜形成用组合物)涂布于基材,照射偏振光(优选为偏振光UV)而得到光取向膜。光取向膜能够通过选择所照射的偏振光的偏振方向任意控制取向限制力的方向,从这一点考虑,更优选光取向膜。
光反应性基团是指,通过照射光而产生液晶取向能力的基团。具体来说,光反应性基团是发生通过照射光而产生的分子的取向诱发、或者异构化反应、二聚化反应、光交联反应或光分解反应之类的作为液晶取向能力的起源的光反应的基团。该光反应性基团之中,从取向性优异的观点考虑,优选发生二聚化反应或光交联反应的基团。作为可发生上述反应的光反应性基团,优选具有不饱和键、尤其双键的基团,特别优选具有选自碳-碳双键(C=C键)、碳-氮双键(C=N键)、氮-氮双键(N=N键)及碳-氧双键(C=O键)中的至少一个的基团。
相对于光取向膜形成用组合物的具有光反应性基团的聚合物或单体的含量优选为0.2质量%以上,特别优选为0.3~10质量%。光取向膜形成用组合物在不显著损害光取向膜的特性的范围内可以包含聚乙烯醇、聚酰亚胺等高分子材料、光敏剂。
为了照射偏振光,可以是对从在基材上涂布的光取向膜形成用组合物除去溶剂后的组合物直接照射偏振光的形式,也可以是从基材侧照射偏振光,使偏振光透射而照射组合物的形式。该偏振光特别优选实质上为平行光。所照射的偏振光的波长适合为具有光反应性基团的聚合物或单体的光反应性基团能够吸收光能的波长区域的波长。具体来说,特别优选为波长250~400nm的UV(紫外线)。
需要说明的是,在进行摩擦或偏振光照射时,如果进行掩模,也能够形成液晶取向的方向不同的多个区域(图案)。
<沟槽取向膜>
沟槽(groove)取向膜是在膜表面具有凹凸图案或多个沟槽(槽)的膜。在具有等间隔排列的多个直线状的沟槽的膜上涂布聚合性液晶化合物的情况下,液晶分子在沿着该槽的方向上取向。
作为得到沟槽取向膜的方法,可列举:隔着具有图案形状的狭缝的曝光用掩模对感光性聚酰亚胺膜表面进行曝光后,进行显影及漂洗处理而形成凹凸图案的方法;在表面具有槽的板状的母盘上形成固化前的UV固化树脂的层,将树脂层转移至基材后进行固化的方法;以及,将具有多个槽的辊状的母盘压靠于在基材上形成的固化前的UV固化树脂的膜而形成凹凸,在之后进行固化的方法等。具体来说,可以举出日本特开平6-34976号公报及日本特开2011-242743号公报记载的方法等。
<层叠体的制造方法>
包含光学各向异性层、粘合粘接剂层和被转印体的层叠体可以通过在基材上形成光学各向异性层,将该光学各向异性层经由粘合粘接剂层而贴合于被转印体,去除上述基材,由此进行制造。
粘合粘接剂层可以形成在光学各向异性层上,也可以形成在被转印体上。在基材与光学各向异性层之间具有取向膜的情况下,可以还与基材一起除去取向膜。
在表面具有与光学各向异性层或取向膜等形成化学键的官能团的基材有该官能团与光学各向异性层或取向膜等形成化学键而使基材难以去除的趋势。因此,将基材剥离去除时,优选表面的官能团少的基材,优选未对表面实施形成官能团的表面处理的基材。
具有与基材形成化学键的官能团的取向膜有基材和取向膜的密合力增大的趋势,因此将基材剥离去除的情况下,优选与基材形成化学键的官能团少的取向膜。取向性聚合物组合物及光取向膜形成用组合物等的溶液优选不包含使基材和取向膜交联的试剂,此外优选不包含将基材溶解的溶剂等成分。
具有与光学各向异性层形成化学键的官能团的取向膜有光学各向异性层与取向膜的密合力增大的趋势。因此,与基材一起去除取向膜的情况下,优选与光学各向异性层形成化学键的官能团少的取向膜。取向性聚合物组合物及光取向膜形成用组合物等的溶液优选不包含使光学各向异性层与取向膜交联的试剂。
具有与取向膜形成化学键的官能团的光学各向异性层有取向膜和光学各向异性层的密合力增大的趋势。因此,将基材去除的情况下,或者与基材一起去除取向膜的情况下,优选与基材或取向膜形成化学键的官能团少的光学各向异性层。组合物优选不包括使基材或取向膜与光学各向异性层交联的试剂。
<粘合粘接剂层>
粘合粘接剂层由粘合粘接剂形成。作为粘合粘接剂,可列举粘合剂、干燥固化型粘接剂及化学反应型粘接剂。作为化学反应型粘接剂,例如可列举活性能量射线固化型粘接剂。优选的粘合粘接剂层为粘合剂或活性能量射线固化型粘接剂。
<粘合剂>
粘合剂包含聚合物。
作为聚合物,可列举丙烯酸系聚合物、硅酮系聚合物、聚酯、聚氨酯或聚醚等。其中,包含丙烯酸系聚合物的丙烯酸系的粘合剂由于光学透明性优异、具有适度的润湿性、凝聚力、粘接性优异而且耐候性、耐热性等高、在加热、加湿的条件下不易发生浮起、剥离等,因此是优选的。
作为丙烯酸系聚合物,优选为:酯部分的烷基为甲基、乙基或丁基等碳数1~20的烷基的(甲基)丙烯酸酯(以下有时将丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯统称为(甲基)丙烯酸酯,有时将丙烯酸和甲基丙烯酸统称为(甲基)丙烯酸)与(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟乙酯等具有官能团的(甲基)丙烯酸系单体的共聚物。
包含这样的共聚物的粘合剂由于粘合性优异,并且在显示装置贴合粘合剂层后进行去除时,也能够不在显示装置上产生残胶等地比较容易地进行去除,因而是优选的。
粘合剂可以含有光散射剂(光拡散剤)。作为光散射剂,可列举包含无机化合物的微粒、及包含有机化合物(聚合物)的微粒。
由粘合剂形成的粘合粘接剂层的厚度根据其密合力等进行确定,因此没有特别限制,通常为1~40μm。从加工性、耐久性等方面出发,该厚度优选为3~25μm,更优选为5~20μm。通过将由粘合剂形成的粘合粘接剂层的厚度设为5~20μm,能够保持从正面观察显示装置时、从斜向观察显示装置时的明亮度,并且不易产生显示图像的色渗(にじみ)、模糊。
<干燥固化型粘接剂>
作为干燥固化型粘接剂,可列举:含有具有羟基、羧基或氨基等质子性官能团和烯属不饱和基团的单体的聚合物或者氨基甲酸酯树脂作为主要成分,还含有多元醛、环氧化合物、环氧树脂、三聚氰胺化合物、氧化锆化合物及锌化合物等交联剂或固化性化合物的组合物等。
作为具有羟基、羧基或氨基等质子性官能团和烯属不饱和基团的单体的聚合物,可列举:乙烯-马来酸共聚物、衣康酸共聚物、丙烯酸共聚物、丙烯酰胺共聚物、聚乙酸乙烯酯的皂化物以及聚乙烯醇系树脂等。
作为氨基甲酸酯树脂,可列举聚酯系离聚物型氨基甲酸酯树脂等。此处所指的聚酯系离聚物型氨基甲酸酯树脂是指,在其中导入了少量离子性成分(亲水成分)的具有聚酯骨架的氨基甲酸酯树脂。
由干燥固化型粘接剂形成的粘合粘接剂层的厚度通常为0.001~5μm,优选为0.01~2μm,进一步优选为1μm以下。若由干燥固化型粘接剂形成的粘合粘接剂层过厚,则光学各向异性层容易变得外观不良。
<活性能量射线固化型粘接剂>
活性能量射线固化型粘接剂是指,受到活性能量射线的照射而发生固化的粘接剂。
作为活性能量射线固化型粘接剂,可列举:含有环氧化合物和阳离子聚合引发剂的阳离子聚合性的粘接剂;含有丙烯酸系固化成分和自由基聚合引发剂的自由基聚合性的粘接剂;含有环氧化合物等阳离子聚合性的固化成分及丙烯酸系化合物等自由基聚合性的固化成分这两者并且含有阳离子聚合引发剂及自由基聚合引发剂的粘接剂;以及,不包含这些聚合引发剂而通过照射电子束进行固化的粘接剂等。优选含有丙烯酸系固化成分和自由基聚合引发剂的自由基聚合性的活性能量射线固化型粘接剂。另外,优选能够实质上无溶剂地使用的含有环氧化合物和阳离子聚合引发剂的阳离子聚合性的活性能量射线固化型粘接剂。
作为环氧化合物的市售品,可列举“jER”系列(三菱化学株式会社制)、“EPICLON”(DIC株式会社制)、“EPOTOHTO”(注册商标)(东都化成株式会社制)、“ADEKA RESIN”(注册商标)(株式会社ADEKA制)、“Denacol”(注册商标)(Nagase Chemtex株式会社制)、“DowEpoxy”(陶氏化学公司制)、“TEPIC”(注册商标)(日产化学工业株式会社制)等。作为脂环式环氧化合物,可列举“CELLOXIDE”系列及“CYCLOMER”(均为株式会社Daicel制)、“CyracureUVR”系列(陶氏化学公司制)等。
阳离子聚合引发剂是指,受到紫外线等活性能量射线的照射而产生阳离子种化合物,可列举芳香族重氮鎓盐;芳香族碘鎓盐及芳香族锍盐等鎓盐;以及铁-芳烃络合物。这些阳离子聚合引发剂可以仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
作为阳离子聚合引发剂的市售品,可列举“KAYARAD”(注册商标)系列(日本化药株式会社制)、“Cyracure UVI”系列(陶氏化学公司制)、“CPI”系列(Sanapro株式会社制)、“TAZ”、“BBI”及“DTS”(以上为绿化学株式会社制)、“ADEKA OPTMER”系列(株式会社ADEKA制)、“RHODORSIL”(注册商标)(Rhodia株式会社制)等。
作为丙烯酸系固化成分,可列举(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯等(甲基)丙烯酸酯及(甲基)丙烯酸等。
作为自由基聚合引发剂,可列举夺氢型光自由基产生剂及裂解型光自由基产生剂等。
作为夺氢型光自由基产生剂,可列举1-甲基萘等萘衍生物、蒽衍生物、芘衍生物、咔唑衍生物、二苯甲酮衍生物、噻吨酮衍生物及香豆素衍生物等。
作为裂解型光自由基产生剂,可列举苯偶姻醚衍生物、苯乙酮衍生物等芳烷基酮类、肟酮类、酰基磷氧化物类、硫代苯甲酸-S-苯酯、二茂钛类及将它们高分子量化的衍生物等。
裂解型光自由基产生剂之中优选酰基磷氧化物类,具体来说优选三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(商品名“DAROCURE TPO”;BASF日本株式会社制)、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-(2,4,4-三甲基戊基)氧化膦(商品名“CGI 403”;BASF日本株式会社制)或双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-2,4-二戊氧基苯基氧化膦(商品名“IRGACURE 819”;BASF日本株式会社制)。
活性能量射线固化型粘接剂可以含有敏化剂。敏化剂的含量相对于活性能量射线固化型粘接剂100质量份优选为0.1~20质量份。
活性能量射线固化型粘接剂中还可以含有离子捕捉剂、抗氧化剂、链转移剂、增粘剂、热塑性树脂、填充剂、流动调节剂、增塑剂及消泡剂等。
本说明书中,活性能量射线定义为能够将产生活性种的化合物分解而产生活性种的能量射线。作为这样的活性能量射线,可列举可见光、紫外线、红外线、X射线、α线、β线、γ射线及电子射线等,优选紫外线及电子射线。
由活性能量射线固化型粘接剂形成的粘合粘接剂层的厚度通常为0.001~5μm,优选为0.01μm以上,另外,优选为2μm以下,进一步优选为1μm以下。若由活性能量射线固化型粘接剂形成的粘合粘接剂层过厚,则光学各向异性层容易变得外观不良。
<被转印体>
作为被转印体,可以举出与上述基材相同材质的物质、偏振片、偏振板等。
<偏振片及偏振板>
偏振片具有偏振功能。作为偏振片,可列举吸附有具有吸收各向异性的色素的拉伸膜、或者涂布了具有吸收各向异性的色素的膜等。作为具有吸收各向异性的色素,可以举出二色性色素。
吸附有具有吸收各向异性的色素的拉伸膜通常经过如下工序进行制造:对聚乙烯醇系树脂膜进行单轴拉伸的工序;用二色性色素对聚乙烯醇系树脂膜进行染色,由此吸附该二色性色素的工序;将吸附二色性色素后的聚乙烯醇系树脂膜用硼酸水溶液进行处理的工序;以及,在利用硼酸水溶液的处理后进行水洗的工序。
作为二色性色素,可列举碘、二色性的有机染料。作为二色性的有机染料,包含C.I.DIRECT RED 39等双偶氮化合物的二色性直接染料;以及包含三偶氮、四偶氮等化合物的二色性直接染料等。
如此对聚乙烯醇系树脂膜进行单轴拉伸、利用二色性色素的染色、硼酸处理、水洗及干燥而得到的偏振片的厚度优选为5~40μm。
作为涂布具有吸收各向异性的色素的膜,可列举:将包含具有液晶性的二色性色素的组合物涂布而得到的膜、或者将包含二色性色素和聚合性液晶化合物的组合物涂布而得到的膜等。
涂布具有吸收各向异性的色素的膜优选薄,若过薄则强度下降,有加工性变差的趋势。该膜的厚度通常为20μm以下,优选为5μm以下,更优选为0.5~3μm。
作为涂布了具有吸收各向异性的色素的膜,具体来说可列举日本特开2012-33249号公报等所述的膜。
通过粘接剂在偏振片的至少一个面层叠透明保护膜,可得到偏振板。作为透明保护膜,优选与上述基材同样的透明膜。
<层叠体的制造方法>
作为在基材表面或在基材上形成的取向膜表面涂布组合物的方法,可列举旋涂法、挤出法、凹版涂布法、模涂法、棒涂法及涂敷器法等涂布法、柔版印刷法等印刷法等公知的方法。进行涂布的组合物的厚度考虑所得的光学各向异性层的厚度进行确定。
接着,通过在聚合性液晶化合物不发生聚合的条件下除去组合物中包含的溶剂,在基材表面或取向膜表面形成组合物的干燥覆膜。作为溶剂的除去方法,可以举出自然干燥法、通风干燥法、加热干燥法及减压干燥法等。
对干燥覆膜进行加热等,使干燥覆膜中包含的聚合性液晶化合物发生液晶取向后,在保持着该液晶取向的状态下,对干燥覆膜照射光,由此使聚合性液晶化合物聚合。
作为光照射的光源,可以举出氙灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯或KrF、ArF等紫外光激光等,优选高压汞灯、超高压汞灯及金属卤化物灯。
所照射的光及其光源根据干燥覆膜中包含的光聚合引发剂的种类、或聚合性液晶化合物的种类(尤其该聚合性液晶化合物具有的聚合基的种类)及其量进行适当选择。所照射的光优选包含波长小于350nm的光和波长350nm以上的光。通过使用这样的光,聚合性液晶化合物有更充分固化的趋势。对于上述光而言,从容易控制聚合反应的进行、作为聚合涉及的装置能够使用在本领域广泛使用的光的观点考虑,优选紫外光。因此,优选选择组合物中含有的聚合性液晶化合物及光聚合引发剂的种类使得能够通过紫外光进行聚合。在进行聚合时,优选在紫外光照射的同时通过适当的冷却装置对干燥覆膜进行冷却由此控制聚合温度。如果通过这样的冷却在更低温使聚合性液晶化合物聚合,则即便基材使用耐热性低的材质,也能够适当地制造光学各向异性层。
由此,具有液晶取向的光学各向异性层形成于基材表面或取向膜表面。
<底涂层>
可以在光学各向异性层和粘合粘接剂层之间设置包含环氧树脂等透明树脂等的底涂层。
粘合粘接剂层是通过将粘合粘接剂涂布于光学各向异性层或底涂层的表面而形成的。粘合粘接剂包含溶剂的情况下,将粘合粘接剂涂布于光学各向异性层或底涂层的表面,将溶剂除去而形成。由粘合剂形成的粘合粘接剂层也可以通过如下方法形成:在实施脱模处理后的膜的脱模处理面涂布粘合剂,将溶剂除去,由此在实施脱模处理后的膜的脱模处理面形成粘合粘接剂层后,将该带有粘合粘接剂层的膜按照粘合粘接剂层侧为贴合面的方式贴合于光学各向异性层或底涂层的表面。
通过电晕处理,能够进一步提高光学各向异性层或底涂层与粘合粘接剂层的密合性。
作为涂布粘合粘接剂的方法,可列举:与作为将取向性聚合物组合物涂布于基材的方法而例示的方法相同的方法。作为从涂布的粘合粘接剂除去溶剂的方法,可列举:与从取向性聚合物组合物除去溶剂的方法相同的方法。
<圆偏振板>
在被转印体为偏振片或偏振板、光学各向异性层为聚合性液晶化合物以相对于基材面沿水平方向取向的状态进行固化而成的膜的情况下,在包含光学各向异性层、粘合粘接剂层和偏振片或偏振板的层叠体中的该光学各向异性层上进一步形成粘合粘接剂层,由此可得到依次层叠偏振片或偏振板、第一粘合粘接剂层、光学各向异性层和第二粘合粘接剂层的圆偏振板。也就是说,圆偏振板至少具备光学各向异性层和偏振板。
在包含光学各向异性层、取向膜、粘合粘接剂层和偏振片或偏振板的层叠体中的该光学各向异性层上进一步形成粘合粘接剂层,由此可得到依次层叠偏振片或偏振板、第一粘合粘接剂层、取向膜、光学各向异性层和第二粘合粘接剂层的圆偏振板。
<用途>
光学各向异性层及圆偏振板可以用于各种各样的显示装置。
显示装置是指,具有显示元件的装置,包含发光元件或发光装置作为发光源。作为显示装置,可列举液晶显示装置、有机电致发光(EL)显示装置、无机电致发光(EL)显示装置、触控面板显示装置、电子发射显示装置(场发射显示装置(FED等)、表面场发射显示装置(SED))、电子纸(使用电子墨、电泳元件的显示装置)、等离子体显示装置、投射型显示装置(光栅光阀(GLV)显示装置、具有数字微镜器件(DMD)的显示装置等)及压电陶瓷显示器等。液晶显示装置还包括透射型液晶显示装置、半透射型液晶显示装置、反射型液晶显示装置、直视型液晶显示装置及投射型液晶显示装置等中的任意种。这些显示装置可以为显示二维图像的显示装置,可以为显示三维图像的立体显示装置。尤其,圆偏振板可以有效用于有机EL显示装置及无机EL显示装置,光学补偿偏振板可以有效地用于液晶显示装置及触控面板显示装置。
实施例
以下,通过实施例及比较例对本发明进一步进行详细说明。实施例及比较例中的“%”及“份”只要没有特别记载,就指“质量%”及“质量份”。
在实施例中使用的聚合物膜、装置及测定方法如下所述。
·环烯烃聚合物(COP)膜使用了日本瑞翁株式会社制的ZF-14。
·电晕处理装置使用了春日电机株式会社制的AGF-B10。
·电晕处理使用上述电晕处理装置在输出功率0.3kW、处理速度3m/分钟的条件下进行1次。
·偏振光UV照射装置使用了牛尾电机株式会社制的带偏振片单元的SPOT CURESP-7。
·高压汞灯使用了牛尾电机株式会社制的Unicure VB-15201BY-A。
·面内相位差值是使用王子测量设备株式会社制的KOBRA-WR进行测定的。
·膜厚是使用日本分光株式会社制的椭偏仪M-220进行测定的。
〔实施例1~26〕
[光取向膜形成用组合物的制备]
将下述结构的光取向性材料5份和环戊酮(溶剂)95份作为成分进行混合,将所得到的混合物在80℃搅拌1小时,由此得到光取向膜形成用组合物。下述光取向性材料以日本特开2013-33248号公报记载的方法进行合成。
[包含聚合性液晶化合物的组合物的制备]
将下述结构的聚合性液晶A、聚丙烯酸酯化合物(流平剂)(BYK-361N;BYK-Chemie公司制)和下述光聚合引发剂作为成分进行混合,得到了包含聚合性液晶化合物的组合物(本发明涉及的组合物)。
聚合性液晶A是以日本特开2010-31223号公报记载的方法进行合成。聚合性液晶A的极大吸收波长λmax(LC)为350nm。
聚丙烯酸酯化合物的量相对于聚合性液晶A100份设为0.01份。
作为光聚合引发剂使用下述五种,相对于聚合性液晶A 100份,对于每个实施例,以表1所示的添加量添加下述表1所示的光聚合引发剂。需要说明的是,表1中也记载了各光聚合引发剂的极大吸收波长λ(A)及极大吸收波长λ(B)。
·IRGACURE OXE-03(BASF日本株式会社制)
·ADEKA ARKLS NCI-831(株式会社ADEKA制)
·1-羟基-环己基-苯基-酮(IRGACURE 184(Irg184);BASF日本株式会社制)
·2-二甲氨基-2-苄基-1-(4-吗啉基苯基)丁-1-酮(IRGACURE 369(Irg369);BASF日本株式会社制)
·2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮(IRGACURE 651(Irg651);BASF日本株式会社制)。
[光学各向异性层的制造]
在上述包含聚合性液晶化合物的组合物中,添加作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)使得固体含量浓度为13%,在80℃搅拌1小时,由此得到涂敷液。
另一方面,使用电晕处理装置对作为基材的环烯烃聚合物(COP)膜进行了电晕处理。接着,在实施了电晕处理的COP膜(基材)的表面使用棒涂机涂布上述的光取向膜形成用组合物,在80℃干燥1分钟后,使用偏振UV照射装置以100mJ/cm2的累积光量实施偏振UV曝光而得到取向膜。所得到的取向膜的膜厚为122nm。
接着,使用棒涂机在上述取向膜上涂布上述的涂敷液,在120℃干燥1分钟后,使用高压汞灯,从涂敷液的涂布面侧照射紫外线(在氮气氛下,波长:365nm,波长365nm的累积光量如表1的记载),由此形成了光学各向异性层。另外,使用电晕处理装置对作为被转印体的COP膜进行电晕处理。
在所得到的光学各向异性层上贴合粘合粘接剂层后,经由该粘合粘接剂层将光学各向异性层贴合于实施电晕处理后的COP膜(被转印体)。之后,将作为基材的COP膜剥离,得到了在作为被转印体的COP膜上转印光学各向异性层而成的光学膜。此时,所转印的层仅为光学各向异性层,取向膜在作为基材的COP膜上残留。将对光学各向异性层的转印性进行评价的结果示于表1。
表1
*转印性的评价如下所述;
A:无转印缺陷
B:虽然无转印缺陷但有取向缺陷
C:虽然能够转印但有条带状缺陷
E:不能转印。
对所得到的光学膜的对于波长450nm、波长550nm以及波长650nm的光的面内相位差值进行测定。其结果,在实施例1中,面内相位差值为120~150nm,各波长时的面内相位差值的关系如下所述。
Re(450)/Re(550)=0.87
Re(650)/Re(550)=1.02
(式中,Re(450)表示对于波长450nm的光的面内相位差值,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值,Re(650)表示对于波长650nm的光的面内相位差值。)
即,光学各向异性层具有下述式(1)、式(2)及式(3)所示的光学特性。需要说明的是,COP的波长550nm时的面内相位差值大致为0,因此不影响式(1)~(3)所示的光学特性。
Re(450)/Re(550)≤1.00…(1)
1.00≤Re(650)/Re(550)…(2)
100nm<Re(550)<160nm…(3)
关于实施例2~26,也得到同样的结果。但是,尽管在实施例19中能够无转印缺陷地转印光学各向异性层,但是在累积光量为实施例19的一半的实施例20中,在转印后的光学各向异性层上确认到条带状的缺陷。另外,在实施例21~26中,尽管能够无转印缺陷地转印光学各向异性层,但是在转印后的光学各向异性层上确认到取向缺陷。
〔比较例1~4〕
与实施例1同样地进行,得到了在作为被转印体的COP膜上转印光学各向异性层而成的光学膜。所使用的光聚合引发剂及其添加量示于表1中。波长365nm的累积光量如表1中所记载。并且,对光学各向异性层的转印性进行评价的结果示于表1。在比较例1~4中,由于光聚合引发剂不具有极大吸收波长λ(B),因而由于聚合性液晶化合物而使光聚合引发剂的作用受阻,结果聚合性液晶化合物的聚合变得不充分,不能转印光学各向异性层。
产业上的可利用性
根据本发明,聚合性液晶化合物能够充分固化。因此,可以提供可形成转印时的转印缺陷少的光学各向异性层的组合物以及具备光学各向异性层的显示装置等。本发明的组合物能够广泛用于有机电致发光(EL)显示装置、触控面板显示装置等显示装置等中。
Claims (13)
1.一种光学各向异性层,其由包含至少一种聚合性液晶化合物和光聚合引发剂组合物的组合物形成,
所述光聚合引发剂组合物包含至少一种光聚合引发剂,
所述光聚合引发剂组合物具有极大吸收波长λ(A)及极大吸收波长λ(B),
在将至少一种聚合性液晶化合物的极大吸收波长设为λmax(LC)时,
满足20nm<λ(B)-λmax(LC)或20nm<λmax(LC)-λ(A),
所述至少一种聚合性液晶化合物满足330nm≤λmax(LC)≤380nm,
所述至少一种聚合性液晶化合物相对于所述组合物的固体成分100质量份的含量为70质量份~99.5质量份,
所述光学各向异性层具有下述式(1)及式(2)所示的光学特性,
Re(450)/Re(550)≤1.00…(1)
1.00≤Re(650)/Re(550)…(2)
式中,Re(450)表示对于波长450nm的光的面内相位差值,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值,Re(650)表示对于波长650nm的光的面内相位差值。
2.如权利要求1所述的光学各向异性层,其中,
所述至少一种聚合性液晶化合物满足λ(A)<λmax(LC)<λ(B)。
3.如权利要求1所述的光学各向异性层,其中,
所述光聚合引发剂组合物中包含的至少一种光聚合引发剂在波长290nm~330nm的范围具有极大吸收波长。
4.如权利要求1所述的光学各向异性层,其中,
所述光聚合引发剂组合物中包含的至少一种光聚合引发剂在波长340nm~380nm的范围具有极大吸收波长。
5.如权利要求1所述的光学各向异性层,其中,
所述光聚合引发剂组合物包含仅一种光聚合引发剂。
6.如权利要求1所述的光学各向异性层,其中,
所述光聚合引发剂组合物包含仅两种光聚合引发剂。
7.如权利要求1所述的光学各向异性层,其中,
相对于聚合性液晶化合物100质量份,所述光聚合引发剂组合物中包含的光聚合引发剂之中的、至少一个极大吸收波长λ1满足下述式(II)的光聚合引发剂的添加量为1质量份以上、20质量份以下,
20nm<|λ1-λmax(LC)| (II)。
8.如权利要求1所述的光学各向异性层,其中,
所述光聚合引发剂组合物中包含的至少一种光聚合引发剂在分子内具有肟结构。
9.如权利要求1所述的光学各向异性层,其具有下述式(3)所示的光学特性,
100nm<Re(550)<160nm…(3)
式中,Re(550)表示对于波长550nm的光的面内相位差值。
10.一种光学膜,其包含权利要求1所述的光学各向异性层。
11.一种圆偏振板,其具备权利要求1所述的光学各向异性层和偏振板。
12.一种有机电致发光显示装置,其具有权利要求11所述的圆偏振板。
13.一种触控面板显示装置,其具备权利要求11所述的圆偏振板。
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