圖案偏振膜及其制造方法

圖案偏振膜及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及圖案偏振膜及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 引用文獻1中記載了使用聚乙烯醇偏振膜得到的圖案偏振膜、以及包含該偏振膜 的圓偏振板。然而，對于上述偏振膜而言，制造方法復雜，還存在膜厚較厚的問題。專利文 獻2中記載了包含得自涂布膜的偏振片的偏振膜、以及包含該偏振膜的圓偏振板。然而，尚 未知包含得自涂布膜的經圖案化后的偏振片的圖案偏振膜。
[0003] 現有技術文獻
[0004] 專利文獻
[0005] 專利文獻1 :美國專利第5327285號說明書
[0006] 專利文獻2 :日本特開2006-337892號公報

【發明內容】

[0007] 發明要解決的問題
[0008] 要求用于得到薄且防反射特性優異的圖案圓偏振板的圖案偏振膜。另外，要求具 有偏振度高的區域和單體透射率高的區域的圖案偏振膜的制造方法。
[0009] 用于解決問題的手段
[0010] 本發明包含以下發明。
[0011] [1] -種圖案偏振膜，該圖案偏振膜中層疊有基材、和含有聚合性液晶化合物的聚 合物和二色性色素的經圖案化后的液晶固化膜，
[0012] 所述圖案偏振膜具有：
[0013] 一個以上的偏振度為10%以下且單體透射率為80%以上的區域（A)、和
[0014] 一個以上的偏振度為90%以上且單體透射率為40%以上的區域（B)。
[0015] [2]如[1]所述的圖案偏振膜，其中，區域⑶具有上述液晶固化膜。
[0016] [3]如[1]或[2]所述的圖案偏振膜，其中，區域（A)以及區域⑶各自獨立地呈 選自線狀、帶狀、圓狀、文字狀和圖形狀中的至少一種形狀。
[0017] [4]如[3]所述的圖案偏振膜，其中，區域（A)為線狀，寬度為1ym~10mm。
[0018] [5]如[3]所述的圖案偏振膜，其中，區域⑶為線狀，寬度為1ym~10mm。
[0019] [6]如[3]所述的圖案偏振膜，其中，區域（A)各自具有帶狀、圓狀、文字狀或圖形 狀的形狀，連續的區域（A)的面積為500_2以下。
[0020] [7]如[3]所述的圖案偏振膜，其中，區域⑶各自具有帶狀、圓狀、文字狀或圖形 狀的形狀，連續的區域（B)的面積為500_2以下。
[0021] [8]如[1]或[2]所述的圖案偏振膜，其中，以條紋狀具有區域（A)和區域（B)。
[0022] [9]如[8]所述的圖案偏振膜，其中，區域⑶的寬度為1ym~10mm。
[0023] [10]如[8]所述的圖案偏振膜，其中，區域⑶的寬度為1ym~1mm。
[0024] [11]如[1]所述的圖案偏振膜，其中，基材為具有1/4波片功能的相位差膜。
[0025] [12]如[1]所述的圖案偏振膜，其還具備具有1/4波片功能的相位差膜。
[0026] [13]如[11]或[12]所述的圖案偏振膜，其中，具有1/4波片功能的相位差膜具有 逆波長分散特性。
[0027] [14]如[1]所述的圖案偏振膜，其中，基材為具有1/2波片功能的相位差膜，且上 述基材上還層疊有具有1/4波片功能的相位差膜。
[0028] [15]如[11]、[12]和[14]中任一項所述的圖案偏振膜，其中，還具有正C膜 (positiveCfilm)〇
[0029] [16] [1]所述的圖案偏振膜的制造方法，其包含下述工序（1)~（4):
[0030] (1)在基材的表面上或形成有取向膜的基材的表面上涂布含有聚合性液晶化合物 和二色性色素的組合物的工序；
[0031] (2)使所涂布的聚合性液晶化合物和二色性色素取向的工序；
[0032] (3)隔著光掩模對取向后的聚合性液晶化合物照射活性能量射線，由此得到含有 聚合性液晶化合物的聚合物、和未聚合的聚合性液晶化合物的液晶固化膜的工序；
[0033] (4)利用上述二色性色素在23°C的飽和溶解度為1質量％以下的溶劑清洗上述液 晶固化膜，除去上述未聚合的聚合性液晶化合物，由此得到經圖案化后的液晶固化膜的工 序。
[0034] [17]如[16]所述的圖案偏振膜的制造方法，其中，基材為樹脂基材。
[0035] [18]如[16]或[17]所述的圖案偏振膜的制造方法，其中，溶劑為含有醇溶劑的溶 劑。
[0036] [19]如[16]所述的圖案偏振膜的制造方法，其中，在將光掩模壓接于取向后的聚 合性液晶化合物的狀態下照射活性能量射線。
[0037] [20]如[16]所述的圖案偏振膜的制造方法，其中，活性能量射線是與基材面的法 線方向平行的紫外線。
[0038] 發明效果
[0039] 根據本發明的圖案偏振膜，可得到薄且防反射特性優異的圖案圓偏振板。另外，根 據本發明的圖案偏振膜的制造方法，可得到具有偏振度高的區域和單體透射率高的區域的 圖案偏振膜。
【附圖說明】
[0040] 圖1是本發明的圖案偏振膜的截面的不意圖。
[0041] 圖2是具有條紋狀圖案區域的圖案圓偏振板的示意圖。
[0042] 圖3是具有圓狀圖案區域的圖案圓偏振板的示意圖。
[0043] 圖4是圖案圓偏振板的不意圖。
[0044] 圖5是表示圖案偏振膜的連續性制造方法（卷對卷（RolltoRoll)形式）的主 要部分的示意圖。
[0045]圖6是表示圖案圓偏振板的連續性制造方法的主要部分的示意圖。
【具體實施方式】
[0046] <圖案偏振膜>
[0047] 本發明的圖案偏振膜是基材和經圖案化后的液晶固化膜的層疊體。此處，經圖案 化后的液晶固化膜是指液晶固化膜形成了所期望的圖紋。在上述層疊體中，液晶固化膜在 基材上形成了所期望的圖紋。
[0048] 優選在基材和上述液晶固化膜之間還層疊有取向膜。即，本發明的圖案偏振膜優 選為基材、取向膜和上述液晶固化膜的層疊體。
[0049] 本說明書中的偏振度是指將自然光轉化為線偏振光的程度，由下述式（11)所定 義，可取0~100%的值。如果該值為100%，則從偏振膜出射的光為完全線偏振光，越接近 100%，從偏振膜出射的光越為高選擇性的偏振光，因此越可以說是優異的偏振膜。
[0050] 偏振度（％ ) = {(f-TW+T2)}X100 (11)
[0051] (在此，T1和T2分別為對偏振膜入射線偏振光時的透射率，T1為出射與透射軸方 向平行的線偏振光來進行測定時的透射率、T2為出射與吸收軸方向平行的線偏振光來進行 測定時的透射率。）
[0052] 本說明書中的單體透射率是表示偏振膜中入射的光以何種程度透過的值，由下述 式（10)所定義，可取〇~100%的值。如果該值為1〇〇%，則偏振膜會使入射光的全部光透 過，如果為0%，則偏振膜吸收或者反射了入射光的全部光。
[0053] 單體透射率（％ ) = (f+T2)/〗 (10)
[0054] (式中，T1和T2表示與上文相同的含義。）
[0055] 本說明書中，對于為了僅控制某特定波長的光而混合色素的、作為所謂的彩色偏 振膜的圖案偏振膜而言，將在顯示出光吸收的最大波長下的測定值定義為圖案偏振膜的偏 振度和單體透射率。另外，對于通過混合多種色素而得到的、作為所謂的中性灰的偏振膜的 圖案偏振膜而言，為了體現出在整個可見光區域的偏振性能，將能見度（視感度）校正偏振 度和能見度校正單體透射率定義為圖案偏振膜的偏振度和單體透射率。
[0056] 利用光掩模進行掩蔽而得到的區域（下文有時稱作區域（A))的偏振度通常為 10%以下、優選為5%以下、更優選為1%以下。存在于該區域的上述液晶固化膜的量越少， 則該偏振度越趨于下降。即，區域（A)優選不具有上述液晶固化膜。
[0057] 對于區域（A)的單體透射率而言，越接近100%，則透明性越高，越可以說在應用 于顯示器等時是實用的。另一方面，該單體透射率是包含空氣界面與偏振膜之間的折射率 差帶來的界面反射損失在內的值，因此也與基材等材料有關，但理論上的最大值約為88~ 94%。區域（A)的單體透射率通常為80%以上、優選為85%以上、更優選為88%以上。存 在于該區域的上述液晶固化膜的量越少，則本發明的圖案偏振膜中的單體透射率越趨于提 尚。
[0058] 形成有液晶固化膜的區域（下文有時稱作區域（B))的偏振度通常為65%以上、優 選為85%以上、更優選為90%以上、進一步優選為92%以上、特別優選為95%以上。區域 (B)通常具有上述液晶固化膜。液晶固化膜中含有的聚合性液晶化合物的聚合物的取向有 序度越高，則區域（B)的偏振度越趨于提高。
[0059]對于區域（B)的單體透射率而言，由于與透射軸方向正交的方向的偏振光的大半 因吸收而損失，因此理論上的最大值約為44~47%。區域（B)的單體透射率通常為40% 以上、優選為42%以上、更優選為44%以上。
[0060] 作為區域（A)的形狀，可以舉出線狀、帶狀、圓狀、文字狀和圖形狀等，可以設為任 意的形狀，優選的形狀為線狀。另外，作為區域（B)的形狀，可以舉出線狀、帶狀、圓狀、文字 狀和圖形狀等，可以設為任意的形狀，優選的形狀為線狀。另外，圖案偏振膜優選以條紋狀 具有區域（A)和區域（B)。圖案偏振膜中的圖案是指圖紋，可以僅存在于一個區域，也可以 存在于多個區域。圖案優選為規則的圖紋。
[0061] 區域（A)的形狀為線狀的情況下，該區域的寬度優選為lym~10mm、更優選為 1ym~1mm、進一步優選為lym~lOOum。
[0062] 區域⑶的形狀為線狀的情況下，該區域的寬度優選為lym~10mm、更優選為 1ym~1mm、進一步優選為lym~lOOum。
[0063] 圖案偏振膜以條紋狀具有區域（A)和區域（B)的情況下，區域（B)的寬度優選為 1ym~10mm、更優選為1ym~1謹、進一步優選為lym~lOOum。
[0064] 連續的區域（A)的面積優選為100mm2以下。連續的區域（A)的面積不是指圖案 偏振膜整體中的區域（A)的面積的合計，而是指平均每個連續地形成的區域（A)的面積。
[0065] 連續的區域（B)的面積優選為100mm2以下。連續的區域（B)的面積不是指圖案 偏振膜整體中的區域（B)的面積的合計，而是指平均每個連續地形成的區域（B)的面積。
[0066] 區域（A)的表面積和區域⑶的表面積的合計相對于本發明的圖案偏振膜的表面 積優選為90%以上、更優選為95%以上、進一步優選為99%以上。
[0067] 圖1中示出本發明的圖案偏振膜400的截面示意圖。圖案偏振膜400中，層疊有 基材420和液晶固化膜410,液晶固化膜410是經圖案化后的液晶固化膜。圖中，H表示層 疊有液晶固化膜410的區域的厚度，h表示液晶固化膜的厚度。
[0068] 圖案偏振膜的層疊有液晶固化膜的區域的厚度通常為6~310ym、優選為20~ 200ym〇
[0069] 液晶固化膜的厚度通常為0. 5~10ym、優選為1~5ym。液晶固化膜的厚度可 以利用干涉膜厚計、激光顯微鏡或觸針式膜厚計進行測定。
[0070] 另外，液晶固化膜優選為在X射線衍射測定中可得到布拉格峰的液晶固化膜。這 種可得到布拉格峰的液晶固化膜例如具有顯示源自六角相或液晶相的衍射峰、并且顯示高 偏振度的趨勢。
[0071] 液晶固化膜通常由含有聚合性液晶化合物和二色性色素的組合物形成。本說明書 中，有時將該組合物稱作液晶固化膜形成用組合物。
[0072] 〈圖案圓偏振板〉
[0073] 通過采用具有1/4波片功能的相位差膜作為上述圖案偏振膜的基材、或者將上述 圖案偏振膜和該相位差膜層疊，可以得到表現出圓偏振特性的圖案圓偏振板。該層疊例如 優選使具有1/4波片功能的相位差膜的慢軸（光軸）和區域（B)的透射軸之間實質上呈 45。。
[0074]通過將本發明的圖案偏振膜、和具有1/4波片功能的相位差膜（下文有時稱作1/4 波片）層疊，可得到圖案圓偏振板。此時，優選以圖案偏振膜中的區域⑶的透射軸與1/4 波片的慢軸（光軸）之間實質上呈45°的方式層疊。實質上呈45°通常是指45±5°的范 圍。另外，通過使區域（B)的透射軸與相位差膜的光軸一致或正交，可以得到作為光學補償 膜發揮功能的圖案偏振膜。
[0075] 1/4波片通常具有由式（40)表示的光學特性，優選具有由式（40-1)表示的光學特 性。
[0076] 100nm < Re (550) < 160nm (40)
[0077] 130nm < Re (550) < 150nm (40-1)
[0078] Re (550)表示對于波長550nm的光的面內相位差值。
[0079] 此外，1/4波片優選具有逆波長分散特性。逆波長分散特性是指短波長下的面內相 位差值大于長波長下的面內相位差值的光學特性，優選為滿足式（50)和式（51)。Re( A) 表不對于波長Xnm的光的面內相位差值。具備具有滿足式（50)和式（51)的光學特性的 1/4波片的圖案圓偏振板對于可見光區域中各波長的光可以得到同樣的偏振轉換的特性， 因此具有防反射特性優異的趨勢。
[0080] Re (450)/Re (550)彡1. 00 (50)
[0081] 1. 00彡Re (630)/Re (550) (51)
[0082] 1/4波片可以是通過使聚合性液晶化合物聚合而形成的涂布膜，也可以是拉伸膜。 具有滿足式（50)和式（51)的光學特性的1/4波片可以通過使特定的聚合性液晶化合物聚 合或者將包含具有特定結構的高分子的膜進行拉伸而得到。作為聚合性液晶化合物，可以 與液晶固化膜形成用組合物中含有的聚合性液晶化合物相同，也可以不同。可以使用市售 的聚合性液晶化合物。作為市售品的例子，可以舉出BASF公司制的產品名"LC242"。另外， 作為滿足式（50)和（51)的特定的聚合性液晶化合物，可以舉出日本專利5463666號記載 的化合物。
[0083] 1/4波片的慢軸方向優選相對于1/4波片的長度方向呈0 ° ± 10 °或 90° ±10°。如果使用這種1/4波片，則可以容易地得到圖案圓偏振板。
[0084] 1/4波片為通過使聚合性液晶化合物聚合而形成的涂布膜的情況下，其慢軸方向 由聚合性液晶化合物的取向方向所決定。
[0085] 1/4波片為拉伸膜的情況下，其慢軸方向因拉伸方法而異，慢軸和光軸由其拉伸方 法如單軸、雙軸或斜向拉伸等確定。在長度方向上單軸拉伸而成的拉伸膜的生產率高、通用 性充分，因而優選。
[0086] 圖案偏振膜與1/4波片之間的層疊優選利用膠粘劑進行貼合來進行。
[0087] 也可以從圖案偏振膜去除基材或者基材及取向膜后進行使用。例如，可以使用膠 粘劑將圖案偏振膜的形成有經圖案化后的液晶固化膜的面和1/4波片等其它部件貼合后， 將該圖案偏振膜的基材或者基材及取向膜去除。此時，膠粘劑可以涂布于圖案偏振膜，也可 以涂布于其它部件。優選涂布于圖案偏振膜所具有的經圖案化后的液晶固化膜或者其它部 件。
[0088] 上述圖案圓偏振板還可以具有選自具有1/2波片功能的相位差膜（以下有時稱作 1/2波片）和正C膜中的一種以上，此外還可以具有防反射層、增亮膜和保護層。
[0089] 保護層發揮保護液晶固化膜免于外部刺激的作用。作為形成保護層的成分，只要 在形成時不會侵入液晶固化膜即可，可優選舉出（甲基）丙烯酸系樹脂、環氧樹脂、氨基甲 酸酯樹脂、脲醛樹脂、硅樹脂、聚乙烯醇等水溶性高分子。可以將它們分別以聚合物的形態 溶解于溶劑，并涂布形成在液晶固化膜上，也可以以單體的形態溶解于溶劑中并涂布形成 后、或者將單體本身直接涂布形成后進行聚合。
[0090] 1/2波片通常具有滿足式（60)的光學特性。
[0091] 200 <Re(550) < 320 (60)
[0092] Re(550)表示對于波長550nm的光的面內相位差值。
[0093] 正C膜通常具有滿足式（70)的光學特性。式中，nx表示在正C膜所形成的折射 率橢圓體中與膜平面平行的方向上的主折射率。ny表示在正C膜所形成的折射率橢圓體中 與膜平面平行且與該nx的方向正交的方向上的折射率。nz表示在正C膜所形成的折射率 橢圓體中與膜平面垂直的方向上的折射率。
[0094] 1/2波片和正C膜可以是通過使聚合性液晶化合物聚合而形成的涂布膜，也可以 是拉伸膜。
[0095] nx~ny<nz(70)
[0096] 作為屬于通過使聚合性液晶化合物聚合而形成的涂布膜的1/4波片、1/2波片和 正C膜，可以舉出日本特開2010-31223號公報、日本特開2010-270108號公報、日本特開 2011-6360號公報和日本特開2011-207765號公報記載的相位差膜等。
[0097] 作為屬于拉伸膜的1/4波片，可以舉出"PURE-ACE(注冊商標）WR"（帝人株式會社 制）等。
[0098] 作為屬于拉伸膜的正C膜，可以舉出日本特開2008-129465號公報所述的拉伸膜 和公知的多層擠出膜等。
[0099] 上述圖案圓偏振板的防反射特性優異。在本發明中，圖案圓偏振板的防反射特性 優異是指可以給所期望的區域賦予防反射特性。圖案圓偏振板在隔著圖案圓偏振板向反射 板入射可視區域的光并測定反射率時，具有反射率高的區域和反射率低的區域。具有上述 區域（A)的區域相當于反射