相位差层叠层体、光学元件及其热处理方法技术

本发明专利技术的一种相位差层叠层体，其中含有衬底材料和在所述衬底材料上由具有向列相规律性或近晶相规律性或胆甾相规律性的聚合性液晶材料固化而成的相位差层，其特征在于：所述相位差层叠层体以预定温度进行热处理，如设所述热处理后的所述相位差层的相差值为Ｒａ，对所述相位差层叠层体再次以所述热处理温度加热６０分钟后的所述相位差层的相差值为Ｒｂ，以（Ｒａ－Ｒｂ）／Ｒａ定义的所述相位差层的相差值减少率不大于５％。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及加热时各种特性稳定的耐热性光学元件。
技术介绍
一直以来，用于图像显示装置等的相位差膜和圆偏振光控制光学元件等光学元件，会有例如被装入液晶显示装置等图像显示装置中使用的情况。制造这样的图像显示装置时，有时需要加热到200℃以上，例如进行取向膜所用的聚酰亚胺膜的制膜和透明电极ITO膜的制膜的场合；另外用于车内使用的显示器时，由于阳光照射使温度上升，有时会加热到100℃以上。因而，因装配的顺序和使用的场所不同，这些液晶显示装置等图像显示装置中所用的上述相位差膜等光学元件也会被加热到100℃以上，有些场合也可能被加热到200℃以上。另一方面，近年来有人提出通过使聚合性液晶材料聚合来获得光学元件，例如特开2001-100045号公报和特表平10-508882号公报等所记载的提案。这样的光学元件具有通过聚合使液晶所具有的特性固定，作为膜来使用的优点，因此可望在各种用途上得到应用。关于这些相位差膜等光学元件，在特开平5-2109号公报中公开了耐热性能优异的延伸相位差膜，另外在特开平5-142510号公报中公开了耐热性能优异的由热聚合高分子组成的光学元件。还在特开2001-1336328号公报中，公开了由含有耐热性能优异的高分子液晶和交联性物质的液晶材料构成的偏振光衍射膜。但是，使这样的聚合性液晶材料聚合而得到的光学元件，在加热时例如为具有胆甾相规律性的胆甾层时，会产生中心反射波长偏移的问题。从而，如上所述，在装配到液晶显示装置等图像显示装置中使用时，出现只能使用未加热部位的问题。另外，延伸相位差膜在80℃以上、尤其在100℃以上时，由于相位差量发生变化，在用于车载LCD等的场合，存在显示不匀的问题。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题而产生，其主要目的在于提供由即使面对图像显示装置等光学设备的制造过程中的加热、各种光学特性仍稳定的聚合性液晶材料经固化而形成的光学元件。为了达到上述目的，本专利技术的光学元件中包含衬底材料和在上述衬底材料上由具有预定的液晶规律性的聚合性液晶材料固化而形成的光学功能层，其特征在于所述光学元件在预定的温度下进行热处理，设所述热处理后的上述光学功能层的膜厚为A，所述光学元件再次以所述热处理的温度加热60分钟后的所述光学功能层的膜厚为B，则以(A-B)/A定义的所述光学功能层的膜厚减少率不大于5％。这样，如果以与热处理温度相同的温度加热60分钟时的膜厚减少率在上述范围内，则可以使例如光学元件作为相位差板使用时的相差值、光学元件作为圆偏振光控制光学元件时的中心反射波长的变化达到最小限度，从而，在被装配到各种图像显示装置中使用时，光学元件的性能变化达到最小限度。另外，作为本专利技术的一个方面，上述聚合性液晶材料最好含有光聚合引发剂。这是由于为了使聚合性液晶材料通过例如紫外线等进行固化，最好含有促进聚合的光聚合引发剂。并且，含有光聚合引发剂的聚合性液晶材料固化而成的光学功能层，可有效地发挥本专利技术的优点。另外，所述衬底材料最好是具有取向能力的基体材料。如果可在具有取向能力的基体材料上形成光学功能层并原样地直接使用，则无需特别进行复制工序，这对工艺有利。作为本专利技术的另一形态的光学元件是包含衬底材料和有相位差层的相位差层叠层体，该相位差层由具有向列相规律性或近晶相规律性或胆甾相规律性的聚合性液晶材料在上述衬底材料上固化而成；其特征在于所述相位差层叠层体在预定温度下进行热处理，所述热处理后的所述相位差层的相差值为Ra，所述相位差层叠层体再次用所述热处理温度加热60分钟后的所述相位层的相差值为Rb时，以(Ra-Rb)/Ra定义的所述相位差层的相差值减少率不大于5％。装配到各种图像显示装置内使用时，如果加热引起的相差值的变动在该程度，则可以不发生问题地使用。另外，在本专利技术的形态中，所述聚合性液晶材料最好含有光聚合引发剂和聚合性液晶单体，特别是，具所述胆甾相规律性的聚合性液晶材料最好含有光聚合引发剂、聚合性液晶单体、聚合性手性剂。相差值是与相位差层的膜厚相关的值，推测该值与加热引起的相位差层膜厚的变化与光聚合引发剂的残渣量有关。从而，聚合性液晶材料中含有光聚合引发剂时，更可以充分发挥本专利技术的优点。另外，所述衬底材料最好是具有取向能力的基体材料，如果可在具有取向能力的基体材料上形成相位差层并原样地直接作为相位差层叠层体使用，则无需特别进行复制工序，这对工艺有利。本专利技术的另一方面的圆偏振光控制光学元件，包含衬底材料和在所述衬底材料上由具有胆甾相规律性的聚合性液晶材料固化而成的胆甾层，其特征在于所述圆偏振光控制光学元件在预定温度下进行热处理，如设所述热处理后的所述胆甾层的中心反射波长为λa，所述圆偏振光控制光学元件再次用所述热处理温度加热60分钟后的所述胆甾层的中心反射波长为λb，则以|λa-λb|/λa定义的所述中心波长的变化率不大于5％。例如作为滤色片等装配到图像显示装置内使用时，如果加热引起的中心反射波长的变动在该范围内，则使用中可以不发生问题。作为本专利技术的一个形态，所述聚合性液晶材料中最好含有光聚合引发剂、聚合性液晶单体和聚合性手性剂。胆甾层的中心反射波长与螺距相关，但随着膜厚的变化螺距也变化。从而，基于与所述情况相同的理由，最好含有光聚合引发剂。另外，所述衬底材料最好是具有取向能力的基体材料。如果在具有取向能力的基体材料上形成胆甾层并可直接作为圆偏振光控制光学元件使用，则无需特别进行复制工序，这对工艺有利。作为本专利技术的另一形态，提供了光学元件的热处理方法，其特征在于对于包含衬底材料和在所述衬底材料上由具有预定的液晶规律性的聚合性液晶材料固化而成的光学功能层的光学元件，通过以预定温度进行热处理，使光学元件具耐热性。通过在上述范围内进行热处理，可以预先将加热时光学功能层内会被除去的成分除去。还可以提高聚合性液晶材料的聚合度(立体网状结构)。因此，即使之后进行加热，即在图像显示装置等制造过程中进行加热，也可以防止膜厚的变化及其相关的特性的变化，使光学功能层具有热稳定性。作为本专利技术的另一形态的热处理方法的特征是对包含基体材料和在所述基体材料上由具有预定的液晶规律性的聚合性液晶材料固化而成的光学功能层的光学元件，通过用高于该聚合性液晶材料在聚合前的各向同性层的温度进行热处理，使光学元件具耐热性。这样，通过用高于该聚合性液晶材料在聚合前的各向同性层的温度进行热处理，可以使该光学元件中未完全聚合的(未交联)分子转到更稳定的状态，因此即使在图像显示装置等制造过程中进行加热，也可以防止膜厚的变化及其相关的特性的变化，可以使光学功能层具有热稳定性。作为本专利技术的热处理方法，最好以10分钟～60分钟的时间进行所述热处理。通过以该范围的时间内进行热处理，可以得到热稳定性更优异的光学功能层。另外，所述聚合性液晶材料最好含有光聚合引发剂。据认为，这是由于进行上述加热时的膜厚的变化，可能与上述的存在于膜内的光聚合引发剂的残渣有关。另外，所述光聚合引发剂的含量最好为不低于1％的质量。这是因为含有该程度的量的光聚合引发剂时，更可以充分发挥本专利技术的优点。另外，所述热处理的温度最好在从用于光学设备的制造工序中时对所述光学功能层施加的温度，到比该温度高10℃的温度范围内。这是因为例如光学元件用于液晶显示装置时，通过预先用从制造液晶显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相位差层叠层体，其中含有衬底材料和在所述衬底材料上由具有向列相规律性或近晶相规律性或胆甾相规律性的聚合性液晶材料固化而成的相位差层，其特征在于：所述相位差层叠层体以预定温度进行热处理，如设所述热处理后的所述相位差层的相差值为Ｒａ，对所述相位差层叠层体再次以所述热处理温度加热６０分钟后的所述相位差层的相差值为Ｒｂ，以（Ｒａ－Ｒｂ）／Ｒａ定义的所述相位差层的相差值减少率不大于５％。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹿岛启二，
申请(专利权)人：大日本印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]