JP2021532411A - 積層フィルム - Google Patents

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Abstract

本出願は、紫外線吸収剤や光安定剤が配合されない状態でも特定の紫外線に対して遮断特性を示す位相差層を含む積層フィルムを提供することができる。また、本出願は、紫外線吸収剤や光安定剤がない状態でも一定な紫外線遮断特性を示すので、その単独で又は、必要に応じて、適正な紫外線遮断剤や光安定剤と併用されてディスプレイ装置の色感及び画質などの表示性能に影響を与えないと共に、遮断が必要な領域の紫外線を選択的に遮断することができ、別途の紫外線遮断層が不必要なので薄く形成され得、耐久性も優れた積層フィルムを提供することができる。

Description

関連出願との相互引用
本出願は、2018年11月02日に出願された大韓民国特許出願第10−2018−0133682号に基づく優先権の利益を主張し、該当大韓民国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として組み込まれる。
技術分野
本出願は、積層フィルムに関する。
ディスプレイ装置に含まれる光学フィルムには、耐久性とディスプレイ素子の保護などのために紫外線遮断特性が要求される場合が多い。このような理由で、多くの光学フィルムには、紫外線吸収剤や光安定剤が導入される。
常用化された紫外線吸収剤や光安定剤は、大略波長が380nm未満である紫外線は効果的に遮断できるが、380nm以上の紫外線に対する遮断効率は落ちる。また、一部380nm以上の紫外線を遮断又は吸収することができる紫外線吸収剤や光安定剤が知られているが、このような紫外線吸収剤や光安定剤は、可視光領域に属する短波長も吸収乃至は遮断するため、ディスプレイ装置でディスプレイされる可視光領域の一部も吸収乃至遮断して色感などの画質に悪い影響を与える。
紫外線吸収剤や光安定剤は、添加剤であるので、光学フィルムに配合される場合に問題が発生することができる。例えば、重合性の液晶化合物(RM:Reactive Mesogen)を配向状態で重合させて位相差層を製造する際に、紫外線吸収剤や光安定剤が該当層に配合されると、液晶化合物の配向性が落ちるようになる。大部分重合性の液晶化合物は、紫外線重合性であるので、製造過程では紫外線を照射するようになるが、紫外線吸収剤や光安定剤が存在すると、重合が適切に行われず耐久性と光学特性に悪い影響を与えられる。
本出願は、積層フィルムに関する。本出願は、紫外線吸収剤や光安定剤が配合されない状態でも特定の紫外線に対して遮断特性を示す位相差層を含む積層フィルムを提供することを一つの目的とする。また、本出願は、紫外線吸収剤や光安定剤がない状態でも一定の紫外線遮断特性を示すので、その単独で又は必要に応じて、適正な紫外線遮断剤や光安定剤と併用されてディスプレイ装置の色感及び画質などの表示性能に影響を与えないと共に、遮断が必要な領域の紫外線を選択的に遮断することができ、別途の紫外線遮断層が不必要なので薄く形成され得、耐久性も優れた積層フィルムを提供することをまた一つの目的とする。
特に異に規定しない限り、本明細書で言及する位相差や屈折率は、550nm波長の光を基準波長として導出された数値である。
例示的な積層フィルムは、基材フィルムと上記基材フィルムの一面に形成された位相差層を含むことができる。上記基材フィルムとその一面に形成された位相差層との間に他の層が存在せず、上記位相差層が上記基材フィルムに接して形成されているか、あるいは基材フィルムと上記位相差層との間に他の層が存在してもよい。
上記基材フィルムは、積層フィルムがディスプレイ装置などに適用されるときに位相差層と一緒に適用される基材フィルムであってもよく、他の例示では、キャリアフィルムであってもよい。上記キャリアフィルムである場合に位相差層は、上記基材フィルムから剥離可能に位相差層上に形成されていてもよく、ディスプレイ装置に適用されるときには、基材フィルムは、剥離されて除去されてもよい。
基材フィルムとしては、多様な種類のフィルムが適用され得る。例えば、ガラスフィルムやプラスチックフィルムが適用され得る。プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンフィルム又はポリプロピレンフィルムなどのポリオレフィンフィルム、ポリノルボルネンフィルムなどの環型オレフィンポリマー(COP:Cycloolefin polymer)フィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、ポリスルホンフィルム、アクリル樹脂フィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどのポリエステルフィルム、ポリアクリレートフィルム、ポリビニルアルコールフィルム又はTAC(Triacetyl cellulose)フィルムなどのセルロースエステル系ポリマーフィルムや上記ポリマーを形成する単量体のうち2種以上の単量体の共重合体などを含む高分子フィルムなどを用いることができる。
基材フィルムの厚さも特に制限されず、適正な範囲で選択され得る。
基材フィルム上に形成される位相差層は、紫外線領域の光、特に、380nm〜400nmの範囲内のいずれか一つの波長又は380nm〜400nmの範囲内の一定範囲内の波長で制御された光学特性を有するように設計される。本出願では、紫外線吸収剤や光安定剤などの添加剤を適用せずとも上記位相差層が特定波長の紫外線領域を選択的に遮断することができるように設計する。
本出願の積層フィルムは、上記のような設計によって耐久性に影響を与える紫外線を選択的で且つ効果的に遮断するとともに、自体的に安定的な耐久性を確保することができ、ディスプレイ装置に適用されてその表示品質も優秀に維持することができる。
本出願では、上記位相差層は、それ自体として所定波長範囲の紫外線に対する遮断能乃至は吸収能を有する。例えば、上記位相差層は、385nm、390nm、395nm及び/又は400nm波長の光に対する透過率が所定範囲内にあってもよい。
上記位相差層は、385nm波長の光に対する透過率が3%以下であってもよい。上記透過率は、他の例示で、2.9%以下、2.8%以下、2.7%以下、2.6%以下、2.5%以下、2.4%以下、2.3%以下、2.2%以下、2.1%以下、2.0%以下、1.9%以下、1.8%以下、1.7%以下、1.6%以下、1.5%以下又は1.4%以下であってもよい。上記透過率は、他の例示で、0%以上、0.1%以上、0.2%以上、0.3%以上、0.4%以上、0.5%以上、0.6%以上、0.7%以上、0.8%以上、0.9%以上、1.0%以上、1.1%以上、1.2%以上、1.3%以上、1.4%以上、1.5%以上、1.6%以上又は1.65%以上であってもよい。
上記位相差層は、390nmの波長の光に対する透過率が15%以下であってもよい。上記透過率は、他の例示で、14%以下、13%以下、12%以下、11%以下、10%以下、9%以下、8%以下、7%以下、6%以下、5%以下、4%以下又は3.5%以下であってもよい。上記透過率は、他の例示で、0%以上、0.1%以上、0.2%以上、0.3%以上、0.4%以上、0.5%以上、0.6%以上、0.7%以上、0.8%以上、0.9%以上、1%以上、1.5%以上、2%以上、2.5%以上、2.6%以上、2.7%以上、2.8%以上、2.9%以上、3.1%以上、3.2%以上、3.3%以上、3.4%以上、3.5%以上又は3.6%以上であってもよい。
上記位相差層は、395nmの波長の光に対する透過率が25%以下であってもよい。上記透過率は、他の例示で、24%以下、23%以下、22%以下、21%以下、20%以下、19%以下、18%以下、17%以下、16%以下、15%以下、14%以下、13%以下、12%以下、11%以下、10%以下、9%以下、8%以下、7%以下、6%以下、5%以下、4%以下又は3.5%以下であってもよい。上記透過率は、他の例示で、0%以上、0.1%以上、0.2%以上、0.3%以上、0.4%以上、0.5%以上、0.6%以上、0.7%以上、0.8%以上、0.9%以上、1%以上、1.5%以上、2%以上、2.5%以上、3%以上、3.5%以上、4%以上、4.5%以上、5%以上、5.5%以上、6%以上、6.5%以上、7%以上、7.5%以上、8%以上、8.5%以上、9%以上又は9.5%以上であってもよい。
上記位相差層は、400nmの波長の光に対する透過率が40%以下であってもよい。上記透過率は、他の例示で、39.5%以下、39%以下、38.5%以下、38%以下、37.5%以下、37%以下、36.5%以下、36%以下、35.5%以下、35%以下、34.5%以下、34%以下、33.5%以下、33%以下、32.5%以下、32%以下、31.5%以下、31%以下、30%以下、29.5%以下、29%以下、28.5%以下、28%以下、27.5%以下又は27%以下程度であってもよい。上記透過率は、他の例示で、0%以上、0.1%以上、0.2%以上、0.3%以上、0.4%以上、0.5%以上、0.6%以上、0.7%以上、0.8%以上、0.9%以上、1%以上、1.5%以上、2%以上、2.5%以上、3%以上、3.5%以上、4%以上、4.5%以上、5%以上、5.5%以上、6%以上、6.5%以上、7%以上、7.5%以上、8%以上、8.5%以上、9%以上、9.5%以上、10%以上、10.5%以上、11%以上、11.5%以上、12%以上、12.5%以上、13%以上、13.5%以上、14%以上、14.5%以上、15%以上、15.5%以上、16%以上、16.5%以上、17%以上、17.5%以上、18%以上、18.5%以上、19%以上、19.5%以上、20%以上、20.5%以上、21%以上、21.5%以上、22%以上、22.5%以上、23%以上、23.5%以上、24%以上、24.5%以上又は25%以上程度であってもよい。
上記位相差層の透過率は、例えば、スペクトロメーター(N&K analyzer、N&K Technologies、INC)を用いて測定することができる。上記位相差層の透過率は、該当位相差層を380nm以上の波長で実質的に吸収ピークを示さないフィルム上に位置させた後に測定することができ、このとき、上記フィルム及び位相差層の間には、公知の液晶配向膜などが存在してもよく、存在しなくてもよい。上記で380nm以上の波長で実質的に吸収ピークを示さないとは、例えば、385nm、390nm及び400nm波長の光に対する透過率がそれぞれ90%以上である場合を意味することができる。上記透過率は、他の例示で、約90%〜95%程度であってもよい。このようなフィルムとしては、例えば、NRT(No Retardation TAC(Triacetyl cellulose)、Fuji社)フィルム又はTAC(Triacetyl cellulose)フィルムなどがあるが、これに制限されるものではない。
例えば、上記のようなフィルム上に位相差層を位置させた後にエア(air)をベースライン(baseline)で設定した後、位相差層の基準軸である遅相軸(slow axis)と垂直及び水平に整列した状態で、それぞれの透過率を測定した後に透過率を計算することができる。
透過率特性が上記のように設計された位相差層は、積層フィルムが380〜400nm範囲の波長の光に対する遮断特性を示すと共に安定的な耐久性を保有するようにすることができる。
本出願では、上記のような位相差層の紫外線遮断能を位相差層に別途の紫外線吸収剤や光安定剤などを導入せずとも具現することができる。したがって、一つの例示で、上記位相差層は、紫外線吸収剤や光安定剤、例えば、最大吸収波長が380nm〜400nmの範囲内にある紫外線吸収剤や光安定剤を含まなくてもよい。すなわち、後述するのように位相差層を、正分散重合性液晶化合物と逆分散重合性液晶化合物を適切に配合させて構成する場合には、上記個々の重合性液晶化合物の構造的特徴が互いに補完されて紫外線吸収剤や光安定剤などを適用せずとも目的とする紫外線吸水性を確保することができる。このように紫外線吸収剤と光安定剤を適用しないことによって、上記添加剤による液晶の配向不良や位相差層の形成後のブリードアウト現象などを誘発しない耐久性に優れた位相差層を形成することができる。
一つの例示で、上記紫外線遮断能を有する位相差層は、後述するような方式で逆波長特性を設計することで具現することができる。
上記位相差層は、下記数式1〜数式3のうちいずれか一つによる屈折率関係を有する層であってもよい。
[数式1]
nx>ny=nz
[数式2]
nx>ny>nz
[数式3]
nx>ny及びnz>ny
数式1〜数式3で、nx、ny及びnzは、それぞれx軸方向(遅相軸方向)の屈折率、y軸方向(進相軸方向)の屈折率及びz軸方向(厚さ方向)の屈折率であり、このような定義は、特に他に規定しない限り、本明細書で同一に適用され得る。上記でx軸方向は、例えば、図1に示したように、フィルム又はシート形態の位相差層200の面内遅相軸方向と平行な方向を意味し、y軸方向は、上記x軸に垂直した面内方向(進相軸方向)を意味し、z軸方向は、上記x軸とy軸により形成される平面の法線方向、例えば、厚さ方向を意味することができる。
上記位相差層は、例えば、1/4波長の位相遅延特性を有し得る範囲の面内位相差を有することができる。本明細書で用語「n波長の位相遅延特性」は、少なくとも一部の波長範囲内で入射光をその入射光の波長のn倍ほど位相遅延させ得る特性を意味する。1/4波長の位相遅延特性は、入射された線偏光を楕円偏光又は円偏光に変換させ、反対に、入射された楕円偏光又は円偏光を線偏光に変換させる特性であってもよい。一つの例示で、位相差層は、550nmの波長の光に対する面内位相差が90nm〜300nmの範囲内であってもよい。上記面内位相差は、他の例示で、100nm以上、105nm以上、110nm以上、115nm以上、120nm以上、125nm以上又は130nm以上であってもよい。また、上記面内位相差は、290nm以下、280nm以下、270nm以下、260nm以下、250nm以下、240nm以下、230nm以下、220nm以下、210nm以下、200nm以下、190nm以下、180nm以下、170nm以下、160nm以下、150nm以下又は145nm以下であってもよい。
本明細書で用語「面内位相差」は、下記数式4によって決まる値であり、「厚さ方向位相差」は、下記数式5によって決まる値である。
[数式4]
Rin=d×(nx−ny)
[数式5]
Rth=d×(nz−ny)
数式4及び数式5で、Rinは、面内位相差であり、Rthは、厚さ方向位相差であり、nx、ny及びnzは、上記数式1〜数式3で定義された通りであり、dは、位相差層の厚さである。
上記位相差層に対して上記数式5によって求められる厚さ方向位相差の範囲は、特に制限されず、例えば、約−200nm〜200nmの範囲内であってもよい。上記厚さ方向位相差は、他の例示で、−190nm以上、−180nm以上、−170nm以上、−160nm以上、−150nm以上、−140nm以上、−130nm以上、−120nm以上、−110nm以上、−100nm以上、−90nm以上、−80nm以上、−70nm以上、−60nm以上、−50nm以上、−40nm以上、−30nm以上、−20nm以上又は−10nm以上であってもよい。また、上記厚さ方向位相差は、他の例示で、190nm以下、180nm以下、170nm以下、160nm以下、150nm以下、140nm以下、130nm以下、120nm以下、110nm以下、100nm以下、90nm以下、80nm以下、70nm以下、60nm以下、50nm以下、40nm以下、30nm以下、20nm以下又は10nm以下であってもよい。
上記位相差層は、いわゆる逆波長(reverse wavelength dispersion)特性を有する層であってもよい。本明細書で逆波長特性は、下記数式6を満足する特性であってもよい。
[数式6]
R(450)/R(550)<R(650)/R(550)
数式6で、R(450)は、450nmの波長の光に対する位相差層の面内位相差であり、R(550)は、550nmの波長の光に対する位相差層の面内位相差であり、R(650)は、650nmの波長の光に対する位相差層の面内位相差である。
上記各面内位相差は、上記数式4によって計算され得る。ただし、450nm波長の光に対する面内位相差は、数式4でnx及びnyとして450nm波長の光に対する屈折率が適用され、550nm波長の光に対する面内位相差は、数式4でnx及びnyとして550nm波長の光に対する屈折率が適用され、650nm波長の光に対する面内位相差は、数式4でnx及びnyとして650nm波長の光に対する屈折率が適用される。
数式6を満足する位相差層は、広い波長範囲で設計された位相遅延特性を示すことができる。
位相差層で、上記数式6のR(450)/R(550)及び/又はR(650)/R(550)を調節することで一層優れた効果を提供することができる。一つの例示で、上記数式6で、R(450)/R(550)は、0.6〜0.99の範囲内であってもよい。R(450)/R(550)は、他の例示で、0.61以上、0.62以上、0.63以上、0.64以上、0.65以上、0.66以上、0.67以上、0.69以上、0.70以上、0.71以上、0.72以上、0.73以上、0.74以上、0.75以上、0.76以上、0.77以上、0.78以上、0.79以上、0.80以上、0.81以上、0.82以上、0.83以上、0.84以上、0.85以上、0.86以上、0.87以上、0.88以上、0.89以上又は0.90以上であってもよい。上記R(450)/R(550)は、他の例示で、0.98以下、0.97以下、0.96以下、0.95以下、0.94以下、0.93以下、0.92以下、0.91以下、0.90以下、0.89以下、0.88以下、0.87以下、0.86以下又は0.85以下であってもよい。数式6のR(650)/R(550)は、1.00〜1.19の範囲内であってもよい。上記R(650)/R(550)は、1.18以下、1.17以下、1.16以下、1.15以下、1.14以下、1.13以下、1.12以下、1.11以下、1.1以下又は1.08以下程度であってもよい。数式6のR(650)/R(550)は、他の例示で、1.01以上、1.02以上、1.03以上、1.04以上、1.05以上、1.06以上、1.07以上、1.08以上又は1.09以上であってもよい。
位相差層のR(450)/R(550)及び/又はR(650)/R(550)を上記範囲に調節する方式は、特に制限されないが、本出願では、紫外線吸収剤や光安定剤が含まれない場合にも目的とする紫外線遮断能を確保するために、後述するように上記のような逆波長特性を互いに異なる2種の重合性液晶化合物を用いて具現することができる。
上記言及された波長範囲で目的とする透過率特性を確保するためには、位相差層として液晶高分子層又は重合性液晶組成物の硬化層を適用することが有利であり、特に、特定逆波長特性を有する重合性液晶化合物を含む重合性液晶組成物の硬化層を適用することが有利である。
上記位相差層は、少なくとも後述する正分散重合性液晶化合物の重合単位と後述する逆分散重合性液晶化合物の重合単位を含むことができる。上記で重合単位は、後述するように、それぞれの重合性液晶化合物が重合乃至硬化して形成される単位を意味する。
例えば、本出願では、2種以上の重合性液晶化合物を混合して上記数式6の特性を満足するように位相差層を製作することができ、例えば、R(450)/R(550)が低い数値を示す重合性液晶化合物(例えば、後述する逆分散重合性液晶化合物)とR(450)/R(550)が高い数値を示す重合性液晶化合物(例えば、後述する正分散重合性液晶化合物)を組み合わせて上記数式6の特性を満足させ得る。
本明細書で用語「重合性液晶化合物」は、液晶性を示すことができる部位、例えば、メソゲン(mesogen)骨格などを含み、また、重合性官能基を一つ以上含む化合物を意味することができる。このような重合性液晶化合物は、いわゆるRM(Reactive Mesogen)という名称で多様に公知されている。上記重合性液晶化合物は、上記硬化層内で重合された形態、すなわち、上述した重合単位で含まれていてもよく、これは、上記液晶化合物が重合されて硬化層内で液晶高分子の直鎖又は側鎖のような骨格を形成している状態を意味することができる。
重合性液晶化合物は、単官能性又は多官能性重合性液晶化合物であってもよい。上記で単官能性重合性液晶化合物は、重合性官能基を1個有する化合物であり、多官能性重合性液晶化合物は、重合性官能基を2個以上含む化合物を意味することができる。一つの例示で、多官能性重合性液晶化合物は、重合性官能基を2個〜10個、2個〜8個、2個〜6個、2個〜5個、2個〜4個、2個〜3個又は2個又は3個含むことができる。
重合性液晶化合物を、例えば、開始剤、安定剤及び/又は非重合性液晶化合物などの他の成分と配合して製造された重合性液晶組成物を配向膜上で配向させた状態で硬化させて複屈折が発現された上記硬化層を形成することは公知にされており、本出願では、このような公知の過程で用いられる重合性液晶化合物の特性を制御して上述した透過率特性を確保することができる。
上述した透過率特性を適切に確保するためには、上記逆波長重合性液晶化合物を含む重合性液晶組成物の硬化層が適用されることが有利である。上記で逆波長重合性液晶化合物は、上記重合性液晶化合物を単独で硬化させて形成した液晶層(硬化層)が逆波長分散特性を示す重合性液晶化合物を意味し、このとき、逆波長分散特性は、上記数式6に記述された特性を意味する。
本出願では、特に上記逆波長重合性液晶化合物の中でも数式6のR(450)/R(550)は、0.6〜0.99の範囲内である液晶化合物を適用することができる。上記逆分散合性液晶化合物のR(450)/R(550)は、他の例示で、0.61以上、0.62以上、0.63以上、0.64以上、0.65以上、0.66以上、0.67以上、0.69以上、0.70以上、0.71以上、0.72以上、0.73以上、0.74以上、0.75以上、0.76以上、0.77以上、0.78以上、0.79以上、0.80以上、0.81以上、0.82以上、0.83以上、0.84以上、0.85以上、0.86以上、0.87以上、0.88以上、0.89以上又は0.90以上であってもよい。上記R(450)/R(550)は、他の例示で、0.98以下、0.97以下、0.96以下、0.95以下、0.94以下、0.93以下、0.92以下、0.91以下、0.90以下、0.89以下、0.88以下、0.87以下、0.86以下又は0.85以下であってもよい。また、上記逆波長重合性液晶化合物は、数式6のR(650)/R(550)が1.00〜1.19の範囲内であってもよい。上記R(650)/R(550)は、1.18以下、1.17以下、1.16以下、1.15以下、1.14以下、1.13以下、1.12以下、1.11以下、1.1以下又は0.08以下程度であってもよい。上記R(650)/R(550)は、他の例示で、1.01以上、1.02以上、1.03以上、1.04以上、1.05以上、1.06以上、1.07以上、1.08以上又は1.09以上程度であってもよい。多様に公知された重合性液晶化合物の中でも特にR(450)/R(550)の値が上記言及した範囲にある重合性液晶化合物の場合、後述するように正分散重合性液晶化合物と配合される場合に、UV吸収波長領域がred shiftして上述した透過率特性が効果的に満足されることを確認した。上記R(450)/R(550)は、一つの例示で、0.6以上、0.61以上、0.62以上、0.63以上、0.64以上、0.65以上、0.66以上、0.67以上、0.68以上、0.69以上、0.70以上、0.71以上、0.72以上、0.73以上、0.74以上、0.75以上、0.76以上、0.77以上又は0.78以上であってもよい。
このような現象は、上記範囲のR(450)/R(550)を有するようにデザインされた逆波長重合性液晶化合物の固有の分子構造に起因するものと判断される。
重合性液晶化合物の複屈折は、主に分子共役(Molecular Conjugation)構造、differential oscillator strength及びオーダーパラメータ(order parameter)などにより決定されることが知られている。重合性液晶化合物が高い複屈折を示すためには、主軸方向に大きい電子密度が必要であるので、大部分の重合性液晶化合物は長軸方向に高度に共役化(highly conjugation)された形状を有している。
重合性液晶化合物が逆分散特性を示すようにするためには、長軸とそれに垂直する軸間の複屈折性を調律することが必要である。したがって、逆分散特性を有するようにデザインされた重合性液晶化合物は、大部分T又はH形態の分子形状を有すると共に、主軸(長軸)は、大きい位相差と小さい分散値を有し、それに垂直する軸は、小さい位相差と大きい分散値を有する形態である。
ところが、紫外線領域である180nm〜400nmの範囲の光を吸収する電子転移(electronic transition、π→π*)は、共役化長さ(conjugation length)が長いほどさらに長波長に移動(shift)するので、逆分散特性を有するようにデザインされた重合性液晶化合物は、陰の複屈折部が高度に共役化(highly conjugation)されるので、紫外線吸収波長領域が一層長波長に移動するred shift現象が起きるようになる。
上記のような特性の逆波長重合性液晶化合物の中でも、特にR(450)/R(550)の範囲が上記言及された範囲になるようにデザインされた重合性液晶化合物が本出願で要求する透過率特性を満足することができる適合な範囲のred shiftを示していることを確認した。
特に、下記構造の逆分散重合性液晶化合物の場合、正分散重合性液晶化合物と混合したときに目的とする紫外線遮断能を示すと共に、また、その位相差特性(R(450)/R(550)及びR(650)/R(550))も目的によって効果的に設計され得る点を確認した。
Figure 2021532411
化学式1で、Rは、下記化学式2又は化学式3の置換基であり、R〜Rは、それぞれ独立的に水素、アルキル基、アルコキシ基、シアノ基、下記化学式4の置換基又は下記化学式5の置換基である。また、上記でR〜Rのうち少なくとも2個以上又は2個は、下記化学式4の置換基又は下記化学式5の置換基である。
例えば、化学式1で、R及びRのうちいずれか一つとR及びRのうちいずれか一つは、下記化学式4又は5の置換基であってもよい。
Figure 2021532411
化学式2で、A及びAは、それぞれ独立的に酸素原子又は単一結合であり、L及びLは、それぞれ独立的に−C(=O)−O−、−O−C(=O)−又はアルキレン基であり、Cycは、アリレン基又はシクロアルキレン基であり、Pは、重合性官能基である。
Figure 2021532411
化学式3で、L及びLは、それぞれアルキレン基であり、nは、1〜4の範囲内の数であり、Pは、重合性官能基又は水素原子である。
Figure 2021532411
化学式4で、A及びAは、酸素原子、アルキレン基又は単一結合でであり、L及びLは、それぞれ独立的に−C(=O)−O−、−O−C(=O)−又はアルキレン基であり、Cycは、アリレン基であり、Pは、重合性官能基である。
Figure 2021532411
化学式5で、A、A、Aは、それぞれ独立的に酸素原子又は単一結合であり、L、L及びLは、それぞれ独立的に−C(=O)−O−、−O−C(=O)−又はアルキレン基であり、Cyは、シクロアルキレン基であり、Cyは、アリレン基であり、Pは、重合性官能基である。
化学式1〜化学式5で、用語「単一結合」は、該当部位に別途の原子がない場合である。例えば、化学式2で、Aが単一結合であれば、Aには別途の原子が存在せず、CycがLに直接連結された構造が具現され得る。
化学式1〜化学式5で、用語「アルキル基、アルコキシ基又はアルキレン基」は、炭素数1〜20、炭素数1〜16、炭素数1〜12、炭素数1〜8又は炭素数1〜4の直鎖又は分枝鎖型のアルキル基、アルコキシ基又はアルキレン基であってもよく、上記は任意に一つ以上の置換基によって置換されていてもよい。
化学式1〜化学式5で、アリレン基は、炭素数6〜12のアリレン基であるか、あるいはフェニレン基であってもよい。
化学式1〜化学式5で、シクロアルキレン基は、炭素数3〜12又は炭素数3〜9のシクロアルキレン基であるか、シクロへキシレン基であってもよい。
化学式2の置換基では、Aは、単一結合であってもよく、Lは、−C(=O)−O−又は−O−C(=O)−であってもよく、Aは、酸素原子であってもよく、Lは、炭素数3以上、4以上又は5以上のアルキレン基であってもよい。上記Lのアルキレン基の炭素数は、12以下又は8以下であってもよい。
化学式3の一つの例示では、L及びLは、それぞれ独立的に炭素数1〜4のアルキレン基であってもよく、nは、1〜3の範囲内の数又は1〜2の範囲内の数であるか、2であってもよく、Pは、重合性官能基であってもよい。また、上記場合に、化学式3で[O−L]の単位が2個以上である場合には、各単位内のLのアルキレン基の炭素数は、同一であるか異なっていてもよい。
化学式3の他の例示では、L及びLは、それぞれ独立的に炭素数1〜4のアルキレン基であってもよく、nは、1〜3の範囲内の数又は1〜2の範囲内の数であるか、2であってもよく、Pは、水素原子であってもよい。また、上記場合に、化学式3で[O−L]の単位が2個以上である場合には、各単位内のLのアルキレン基の炭素数は、同一であるか異なっていてもよい。
化学式4で、Aは、単一結合であるか、炭素数1〜4のアルキレン基であってもよく、Lは、−C(=O)−O−又は−O−C(=O)−であってもよく、Aは、酸素原子であってもよく、Lは、炭素数3以上、4以上又は5以上のアルキレン基であってもよい。上記Lのアルキレン基の炭素数は、12以下又は8以下であってもよい。
化学式5で、Aは、酸素原子であってもよく、Lは、炭素数1〜4のアルキレン基であってもよく、Aは、単一結合であってもよく、Lは、−C(=O)−O−又は−O−C(=O)−であってもよく、Aは、酸素原子であってもよく、Lは、炭素数3以上、4以上又は5以上のアルキレン基であってもよい。上記Lのアルキレン基の炭素数は、12以下又は8以下であってもよい。
上記重合性液晶化合物は、特有のT型構造とN−N結合を中心として具現される共役化構造により目的とする物性を効果的に満足させ得ることを確認した。
上記化学式で重合性官能基の種類は特に制限されず、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基であってもよい。
一つの例示では、逆分散重合性液晶化合物として、上記化学式1で、Rが上記化学式3の置換基であり、R〜Rのうち少なくとも2個以上又は2個は、上記化学式5の置換基である化合物の使用が有利である。
必要に応じて、上記化学式1でRが上記化学式3でPが重合性官能基である液晶化合物と、上記化学式1でRが上記化学式3でPが水素原子である液晶化合物と、を混合して用いることができ、このような場合に混合割合は、目的とする逆波長特性(R(450)/R(550)及び/又はR(650)/R(550))によって決まるものであって、特に制限されるものではない。
逆波長重合性液晶化合物の重合単位は、硬化層(液晶層)内に全体重合性液晶化合物の重合単位の重量を基準に40重量%以上の割合で含まれていてもよい。上記割合は、他の例示で、約45重量%以上、50重量%以上、55重量%以上、60重量%以上、65重量%以上、70重量%以上、75重量%以上、80重量%以上、85重量%以上、80重量%以上又は95重量%以上であってもよい。上記位相差層(上記液晶層)は、重合性液晶化合物であって、上記化学式1の液晶化合物の重合単位のみを含むことができるが、適切な物性の具現の観点では、後述する正分散重合性液晶化合物が一緒に含まれることが有利である。したがって、上記割合は、100重量%以下又は100重量%未満であってもよい。
重合性液晶組成物及び/又は硬化層(液晶層)は、上記逆分散重合性液晶化合物に追加で、数式1でR(450)/R(550)が1.04〜1.25、1.04〜1.15又は1.06〜1.15の範囲内にある重合性液晶化合物(以下、正分散重合性液晶化合物)をさらに含むことができる。上記言及されたR(450)/R(550)を有する逆分散重合性液晶化合物の適用は、硬化層(液晶層)が目的とする透過率特性を示すようにする側面では有利であるが、R(450)/R(550)値が多少低い側面があって硬化層(液晶層)が全体的に逆分散特性を示すようにするにあたっては不利である。したがって、このような不利さの克服のために重合性液晶組成物及び/又は硬化層内 R(450)/R(550)値が上記範囲内にある重合性液晶化合物を追加して全体的な光学特性を調節することができる。上記正分散液晶化合物は、数式6でR(650)/R(550)が約0.8〜0.99、約0.85〜0.99、約0.9〜0.99又は約0.91〜0.99の範囲内であってもよい。
このような正分散重合性液晶化合物は、多様に公知されている。正分散重合性液晶化合物としては、公知の多様な素材を用いることができるが、既に記述した逆分散重合性液晶化合物との混和性やその逆分散重合性液晶化合物の紫外線吸水性を補完して目的とする物性を確保するために、下記化学式6で表示されるものを用いることが有利であり得る。
Figure 2021532411
化学式6で、Aは、単一結合、−C(=O)O−又は−OC(=O)−であり、R〜R10は、それぞれ独立的に水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基又は下記化学式7の置換基であってもよい。また、他の例示では、上記構造で、R〜Rのうち隣接する2個の置換基又はR〜R10のうち隣接する2個の置換基は、互いに結合されて−L’−A’−P’に置換されたベンゼン環を構成することができる。例えば、R〜Rのうち隣接する2個の置換基が上記−L’−A’−P’に置換されたベンゼンを形成すると、上記化学式6でAを基準として左側は−L’−A’−P’に置換されたナフタレン構造が具現され得、R〜R10のうち隣接する2個の置換基が上記 −L’−A’−P’に置換されたベンゼンを形成すると、上記化学式6でA’を基準として右側は−L’−A’−P’に置換されたナフタレン構造が具現され得る。上記でL’は、−C(=O)O−、−OC(=O)−又は−OC(=O)O−であってもよく、A’は、アルキレン基であってもよく、P’は、重合性官能基であってもよい。上記でA’のアルキレンは、炭素数1以上、2以上、3以上又は4以上のアルキレン基であってもよく、上記アルキレン基の炭素数は、20以下、16以下、12以下又は8以下であってもよい。また、上記で重合性官能基Pは、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基であってもよい。上記でR〜Rのうち隣接する2個の置換基又はR〜R10のうち隣接する2個の置換基は、互いに結合されて上記ベンゼン環を構成する場合に、残りの置換基は、上述した水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基又はニトロ基であってもよい。
Figure 2021532411
化学式7で、Bは、単一結合、−C(=O)O−又は−OC(=O)−であり、R11〜R15は、それぞれ独立的に水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基又は上記−L−A−Pであるか、R11〜R15のうち隣接する2個の置換基は、互いに結合されて−L−A−Pに置換されたベンゼン環を構成することができる。このような場合には、上記化学式7の構造は、−L−A−Pが置換されたナフタレン構造を有する。上記でR11〜R15のうち隣接する2個の置換基は、互いに結合されて上記ベンゼン環を構成する場合に、残りの置換基は、上述した水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基又はニトロ基であってもよい。
化学式6及び化合物7で、単一結合の意味は、上記化学式1〜化学式5の場合と同一であり、アルキル基及びアルコキシ基の意味も上記化学式1〜化学式5の場合と同一である。
一つの例示では、上記正分散重合性液晶化合物としては、上記化学式6で、R及びR又はR及びRが上記−L’−A’−P’に置換されたベンゼンを形成することで、上記化学式6のAの左側がナフタレン構造を成す化合物が用いられ得る。
正分散重合性液晶化合物としては、上記化学式6で、R〜Rのうちいずれか一つ、例えば、Rが上記化学式7である化合物が用いられてもよい。このような場合に、上記化学式7では、R12及びR13又はR13及びR14が上記−L−A−Pに置換されたベンゼンを形成することで、上記化学式7のBの右側がナフタレン構造を成す化合物が用いられ得る。
正分散重合性液晶化合物の硬化層(液晶層)内での割合は、硬化層(液晶層)の透過率特性が目的とする範囲で維持されることによって、硬化層(液晶層)全体のR(450)/R(550)値などの光学特性が目的とする範囲で維持され得る限り、特に制限されない。例えば、上記正分散重合性液晶化合物は、60重量%以下の割合で含まれていてもよい。上記割合は、他の例示で、約55重量%以下、50重量%以下、45重量%以下、40重量%以下、35重量%以下、30重量%以下、25重量%以下、20重量%以下、15重量%以下、10重量%以下又は5重量%以下程度であってもよい。上記割合は、0重量%以上であるか、0重量%超過であってもよい。このような範囲で硬化層(液晶層)が適合な逆分散特性と透過率特性を示すことができる。したがって、上記重合性液晶組成物内で上記正分散重合性液晶化合物の割合は、形成された硬化層内に上記正分散重合性液晶化合物が上記言及された範囲に存在できる範囲内であってもよい。
上記硬化層(液晶層)は、3官能以上の重合性液晶化合物、例えば、重合性官能基を3個〜10個、3個〜8個、3個〜6個、3個〜5個、3個〜4個又は3個有する重合性液晶化合物の重合単位を含むことができる。上記のような3官能以上の重合性液晶化合物は、上記言及した逆分散又は正分散重合性液晶化合物であってもよい。硬化層(液晶層)内で上記重合性液晶化合物の重合単位の割合は特に制限されないが、例えば、30重量%以上又は40重量%以上であってもよく、100重量%以下であるか、100重量%未満であってもよい。このような割合で3官能以上の重合性液晶化合物の重合単位を含む硬化層(液晶層)は、一層優れた耐久性を示すことができる。
以上記述した重合性液晶化合物を含む重合性液晶組成物の硬化層(液晶層)で、上記重合性液晶化合物の転換率、すなわち、初期モノマー状態から重合された状態に転換された重合性液晶化合物の割合は、例えば、50重量%〜100重量%程度であってもよい。上記転換率は、他の例示で、約60〜100重量%又は約70〜100重量%程度であってもよい。このような転換率で硬化層(液晶層)は、一層優れた耐久性を示すことができる。
上記位相差層は、紫外線吸収剤あるいは光安定剤が適用されない状態でも上記正分散及び逆分散重合性液晶化合物の適用を通じて特定の紫外線吸収能を示すことができる。
上記位相差層は、下記数式Aによる位相差変化率の絶対値が約17%以下、約16.5%以下、約16%以下又は約15.5%以下であってもよい。上記位相差変化率は、他の例示で、約0%以上、2%以上、4%以上、6%以上、8%以上、10%以上、12%以上又は14%以上であってもよい。
[数式A]
位相差変化率=100×(Ra−Ri)/Ri
数式Aで、Riは、上記位相差層の550nm波長に対する初期面内位相差であり、Raは、耐久条件後の上記位相差層の550nm波長に対する面内位相差である。
上記で耐久条件は、85℃で上記位相差層を維持することであり、具体的には、上記位相差変化率は、後述する実施例の開示方法で測定できる。上記で耐久条件での維持時間は、50時間以上、100時間以上、150時間以上、200時間以上又は250時間以上であってもよい。上記維持時間は、他の例示で、約300時間以下程度であってもよい。
本出願の積層フィルムは、上記基材フィルムと位相差層を基本的に含みつつ多様な構造を有することができる。
例えば、図2に示したように、上記積層フィルムは、上記基材フィルム100とその一面に形成された上記位相差層200を有し、上記基材フィルム100と位相差層200の間に配向膜300をさらに含むことができる。
配向膜としては、業界に公知された多様な種類の液晶配向膜を制限なしに適用することができる。このような配向膜は、水平配向膜又は垂直配向膜であってもよく、いわゆる光配向膜又はラビング配向膜であってもよい。図3の構造で配向膜300は、基材フィルム100と剥離可能に形成されているか、あるいは位相差層200と剥離可能に形成されていてもよい。このように配向膜300及び/又は位相差層200を剥離可能に形成する方式は特に制限されず、業界に公知された、いわゆる転写フィルムの製造方式によって剥離可能な配向膜300及び/又は位相差層200を形成することができる。
また、積層フィルムは、上記基材フィルムと位相差層の間又は位相差層の基材フィルムとは反対側面に垂直配向された重合性液晶化合物の重合単位を有する垂直配向液晶層をさらに含んでもよい。
図3は、位相差層200と基材フィルム100の間に上記垂直配向液晶層400が形成されている場合であり、図4は、位相差層200の基材フィルム100とは反対側面に上記垂直配向液晶層400が形成されている構造である。
このような垂直配向液晶層は、例えば、上記位相差層が水平配向液晶層であり、上記積層フィルムが有機発光装置で反射防止用偏光板に適用される場合に特に有用に形成され得る。上記垂直配向液晶層を適用して勾配角での反射防止特性と色感などディスプレイ画質を改善することができる。
上記垂直配向液晶層は、下記数式7又は数式8の屈折率関係を満足する層であってもよい。
[数式7]
nx=ny<nz
[数式8]
nx>ny及びnz>ny
上記数式7及び数式8で、nx、ny及びnzは、上記数式1〜数式3で定義した通りである。
上記垂直配向液晶層は、厚さ方向位相差が10〜400nmの範囲内であってもよい。上記厚さ方向位相差は、他の例示で、370nm以下、350nm以下、330nm以下、300nm以下、270nm以下、250nm以下、240nm以下、230nm以下、220nm以下、200nm以下、190nm以下、180nm以下、170nm以下、160nm以下、155nm以下、150nm以下、130nm以下、120nm以下、110nm以下、100nm以下、80nm以下又は70nm以下であってもよい。また、上記厚さ方向位相差は、他の例示で、5nm以上、10nm以上、20nm以上、40nm以上、50nm以上、90nm以上、100nm以上、110nm以上、120nm以上又は150nm以上であってもよい。垂直配向液晶層の厚さ方向位相差を上記のように調節して反射特性及び視感特性、特に勾配角で反射特性と視感特性に優れた円偏光板を提供することができる。
上記垂直配向液晶層が上記数式8を満足する場合に、その面内位相差は、例えば、0nmを超過して、300nm以下、290nm以下、280nm以下、270nm以下、260nm以下、250nm以下、240nm以下、230nm以下、220nm以下、210nm以下、200nm以下、190nm以下、180nm以下、170nm以下、160nm以下、150nm以下、140nm以下、130nm以下、120nm以下、110nm以下、100nm以下、90nm以下、80nm以下、70nm以下、60nm以下、50nm以下、40nm以下、30nm以下、20nm以下又は10nm以下であってもよい。
垂直配向液晶層が上記数式8を満足する場合に、その遅相軸は、上記位相差層の遅相軸と約40度〜60度の範囲内のいずれか一つの角度を成すように配置され得る。上記角度は、他の例示で、35度以上又は40度以上であってもよく、また55度以下又は50度以下であってもよい。
上記のような特性を示す垂直配向液晶層は、業界に公知された多様な方式で製造され得る。例えば、上記垂直配向液晶層は、上述した重合性液晶化合物を垂直配向させた状態で重合させて形成することができる。
このとき、適用可能な重合性液晶化合物の種類には制限がなく、業界に公知された種類が適用され得る。
上記垂直配向液晶層は、下記数式9を満足する特性を有することができる。
[数式9]
Rth(450)/Rth(550)<Rth(650)/Rth(550)
数式9で、Rth(450)は、450nmの波長の光に対する上記液晶層の厚さ方向位相差であり、Rth(550)は、550nmの波長の光に対する上記液晶層の厚さ方向位相差であり、Rth(650)は、650nmの波長の光に対する上記液晶層の厚さ方向位相差である。
上記各厚さ方向位相差は、上述した数式5によって計算され得る。ただし、450nm波長の光に対する厚さ方向位相差は、数式5でnz及びnyとして450nm波長の光に対する屈折率が適用され、550nm波長の光に対する厚さ方向位相差は、数式5でnz及びnyとして550nm波長の光に対する屈折率が適用され、650nm波長の光に対する厚さ方向位相差は、数式5でnz及びnyとして650nm波長の光に対する屈折率が適用される。
数式9を満足する液晶層は、広い波長範囲で設計された位相遅延特性を示すことができる。
数式9を満足する液晶層は、上述した逆分散重合性液晶化合物や逆分散重合性液晶化合物と正分散重合性液晶化合物を垂直配向させた状態で重合させて形成することができる。
垂直配向液晶層を含む場合、積層フィルムは、垂直配向膜をさらに含むことができる。
例えば、上記位相差層が水平配向された重合性液晶化合物の重合単位を含む層である水平配向液晶層の場合に、上記積層フィルムは、水平配向膜と垂直配向膜をさらに含み、上記基材フィルム、上記水平配向膜、上記位相差層(水平配向液晶層)、上記垂直配向膜及び上記垂直配向液晶層を上記順に含むことができる。
例えば、上記位相差層が水平配向された重合性液晶化合物の重合単位を含む層である水平配向液晶層である場合に、上記積層フィルムは、水平配向膜と垂直配向膜をさらに含み、上記基材フィルム、上記垂直配向膜、垂直配向液晶層、上記水平配向膜及び上記位相差層(水平配向液晶層)を上記順に含むことができる。
このような構造で適用可能な配向膜の種類には特別な制限がなく、公知の配向膜が適切に適用され得る。
上記積層フィルムは、基材フィルムとともにディスプレイ装置に適用されるように構成されるか、いわゆる転写フィルムの形態で形成され得る。このような場合に、基材フィルムは、位相差層から剥離されるように形成され得る。例えば、上記位相差層と基材フィルムの間に配向膜(垂直及び/又は水平配向膜)が存在する場合には、基材フィルムが上記配向膜から剥離されるか、あるいは基材フィルムが上記配向膜とともに位相差層から剥離されるように積層フィルムが構成され得る。積層フィルムをこのように構成する方式には特別な制限がなく、公知の転写フィルムの具現方式が適用され得る。
積層フィルムは、上記記載された要素外にも多様な追加的な層を含むことができる。このような層の種類としては、偏光子、偏光子保護フィルム、配向膜、離型層、ハードコーティング層、位相差フィルム、反射防止層又は液晶層などが例示され得るが、これに制限されるものではない。上記各層の具体的な種類は特に制限されず、例えば、業界で目的とする光学的機能を有する積層フィルムを構成するために用いられる多様な種類が制限なしに用いられ得る。
また、本出願は、ディスプレイ装置に関する。例示的なディスプレイ装置は、上記積層フィルムを含むことができる。
積層フィルムを含むディスプレイ装置の具体的な種類は特に制限されない。上記装置は、例えば、反射型又は半透過反射型液晶表示装置(Liquid Crystal Display)のような液晶表示装置であるか、有機発光装置(Organic Light Emitting Device)などであってもよい。
ディスプレイ装置で積層フィルムの配置形態は、特に制限されず、例えば、公知の形態が採用され得る。例えば、反射型液晶表示装置で積層フィルムは、外部光の反射防止及び視認性の確保のために液晶パネルの円偏光板のうちいずれか一つの円偏光板を構成することに用いられ得る。
有機発光装置に上記積層フィルムが適用される場合、上記有機発光装置は、反射電極、透明電極、上記反射電極と透明電極の間に介在され、発光層を有する有機層及び上記積層フィルムを含み、上記積層フィルムが上記反射又は透明電極の外側に存在することができる。
本出願は、紫外線吸収剤や光安定剤が配合されない状態でも特定の紫外線に対して遮断特性を示す位相差層を含む積層フィルムを提供することができる。また、本出願は、紫外線吸収剤や光安定剤がない状態でも一定な紫外線遮断特性を示すので、その単独で又は必要に応じて、適正な紫外線遮断剤や光安定剤と併用されてディスプレイ装置の色感及び画質などの表示性能に影響を与えないと共に、遮断が必要な領域の紫外線を選択的に遮断することができ、別途の紫外線遮断層が不必要なので薄く形成され得、耐久性も優れた積層フィルムを提供することができる。
位相差層の遅相軸、進相軸及び厚さ方向を説明するための図である。 本出願の例示的な積層フィルムを説明する図である。 本出願の例示的な積層フィルムを説明する図である。 本出願の例示的な積層フィルムを説明する図である。 実施例又は比較例の紫外線吸収特性を示す結果である。 実施例又は比較例の紫外線吸収特性を示す結果である。 実施例又は比較例の紫外線吸収特性を示す結果である。 実施例又は比較例の紫外線吸収特性を示す結果である。 実施例又は比較例の位相差変化を示す図である。 実施例又は比較例の位相差変化を示す図である。 実施例又は比較例の位相差変化を示す図である。 実施例又は比較例の位相差変化を示す図である。
以下、実施例及び比較例を通じて本出願を具体的に説明するが、本出願の範囲は、下記積層フィルムによって制限されるわけではない。
製造例1.重合性液晶組成物Aの製造
正分散重合性液晶化合物として、BASF社のLC1057液晶と逆分散重合性液晶化合物として、下記化学式Aの液晶化合物を用いて重合性液晶組成物を製造した。上記正分散重合性液晶化合物は、R(450)/R(550)が約1.09〜1.11程度のレベルであり、R(650)/R(550)が約0.93〜0.95程度のレベルであり、下記化学式Aの液晶化合物は、R(450)/R(550)が約0.84〜0.86程度のレベルであり、R(650)/R(550)が約1.01〜1.03程度のレベルである。上記R(450)、R(550)及びR(650)は、それぞれ上記正分散重合性液晶化合物又は下記化学式Aの重合性液晶化合物を単独で用いて形成した位相差層に対して測定した450nm、550nm及び650nm波長の光に対する面内位相差である。上記面内位相差は、公知の方式で測定することができるが、例えば、複屈折計測機であるAxoscan(Axometrics社)を用いて偏光測定方式で測定することができる。上記重合性液晶化合物を単独で用いて位相差層を形成する方式は、重合性液晶化合物が単独で適用されること以外は、下記実施例に記載した方式と同一である。上記正分散重合性液晶化合物及び化学式Aの逆分散重合性液晶化合物を約94:6〜95:5の重量割合(逆分散重合性液晶:正分散重合性液晶)で混合し、上記重合性液晶化合物の合計100重量部に対して約5重量部のラジカル光開始剤(BASF社、Irgacure907)を溶媒(cyclopentanone)内で配合して重合性液晶組成物Aを製造した。
Figure 2021532411
上記で化学式Aの化合物は、下記の方式で合成した。窒素雰囲気下、反応容器に下記化学式A1の化合物17.7g及びテトラヒドロフラン100mlを入れた。氷冷しながら0.9mol/Lボラン−テトラヒドロフラン錯体103mlを滴下して1時間撹拌した。5%塩酸を滴下した後、酢酸エチルで抽出し、食塩水で洗浄した。硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒を蒸溜除去することで、下記化学式A2で表示される化合物14.9gを得た。窒素雰囲気下、反応容器に化学式A2で表示される化合物14.9g、ピリジン7.2g、ジクロロメタン150mlを加えた。氷冷しながらメタンスルホニルクロリド8.8gを滴下して室温で3時間撹拌した。水に入れて5%塩酸及び食塩水で順次洗浄した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン/酢酸エチル)及び再結晶(アセトン/ヘキサン)により精製を行い、化学式A3で表示される化合物16.3gを得た(下記化学式A3で、Msはメタンスルホニル基である)。窒素雰囲気下、反応容器に化学式A4で表示される化合物2.5g、化学式A3で表示される化合物10.6g、炭酸カリウム7.5g、N,N−ジメチルホルムアミド70mlを加えて90℃で3日間加熱撹拌した。水に入れてトルエンで抽出して食塩水で洗浄した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、トルエン)及び再結晶(アセトン/メタノール)により精製を行い、化学式A5で表示される化合物7.7gを得た。反応容器に化学式A5で表示される化合物7.7g、ジクロロメタン150ml、トリフルオロ酢酸100mlを加えて撹拌した。溶媒を蒸溜除去した後、得られた固体を水で洗浄して乾燥させることで、化学式A6で表示される化合物5.5gを得た。
窒素雰囲気下、反応容器に化学式A6で表示される化合物5.5g、化学式A7で表示される化合物6.9g、N,N−ジメチルアミノピリジン0.8g、ジクロロメタン200mlを加えた。氷冷しながらジイソプロピルカルボジイミド4.1gを滴下して室温で10時間撹拌した。析出物を濾過により除去した後、濾液を1%の塩酸、水及び食塩水で順次洗浄した。再結晶(ジクロロメタン/メタノール)を行った後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン)及び再結晶(ジクロロメタン/メタノール)により精製を行い、化学式A8で表示される化合物8.4gを得た。
30mlの三口フラスコに化学式A8で表示される化合物1.4g、2−ヒドラジノベンゾチイゾール0.35g、テトラヒドロフラン5mlを加え、25℃で9時間撹拌した。その後、水50mlを加え、酢酸エチル30mlで2回抽出した。得られた有機相を硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過した後に減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=2/1)で精製した。得られた粗生成物をアセトン/メタノールを用いて再沈殿を行った。この結晶を濾過、乾燥することで、下記化学式A9で表示される化合物0.98gを得た。その後、化学式A9で表示される化合物の窒素原子に付着された水素原子を2−[2−(2−アクリロイルオキシエトキシ)エトキシ]エチル基に置換して上記化学式Aの化合物を得た。得られた化学式Aの化合物のNMR確認結果は、下記に記載した。
Figure 2021532411
Figure 2021532411
Figure 2021532411
Figure 2021532411
Figure 2021532411
Figure 2021532411
Figure 2021532411
Figure 2021532411
Figure 2021532411
<NMR結果>
H NMR(CDCl)δ 1.19−1.29(m、4H)、1.41−1.82(m、22H)、1.91(m、2H)、2.08(m、4H)、2.24(m、4H)、2.53(m、2H)、3.62(m、3H)、3.67(m、2H)、3.84−3.90(m、5H)、3.94(t、4H)、4.15−4.19(m、6H)、4.53(t、2H)、5.76(dd、1H)、5.82(dd、2H)、6.08(dd、1H)、6.12(dd、2H)、6.37(dd、1H)、6.40(dd、2H)、6.84−6.90(m、6H)、6.95−6.98(m、4H)、7.14(t、1H)、7.32(t、1H)、7.53(d、1H)、7.65(d、1H)、7.69(d、1H)、8.34(s、1H)ppm。
製造例2.重合性液晶組成物Bの製造
逆分散重合性液晶化合物として、下記化学式Bの液晶化合物を適用したこと以外は、製造例1と同一に重合性液晶組成物Bを製造した。下記化学式Bの液晶化合物は、R(450)/R(550)が約0.81〜0.83レベル程度であり、R(650)/R(550)が約1.01〜1.03程度のレベルである。上記R(450)、R(550)及びR(650)は、下記化学式Bの重合性液晶化合物を単独で用いて形成した位相差層に対して測定した450nm、550nm及び650nm波長の光に対する面内位相差である。
Figure 2021532411
上記で化学式Bの化合物は、製造例1と同一に化学式A9で表示される化合物を得た後に、化学式A9で表示される化合物の窒素原子に付着された水素原子を2−[2−(メトキシエトキシ)]エチル基に置換して得た。得られた化学式Bの化合物のNMR確認結果は、下記に記載した。
<NMR結果>
H NMR(CDCl)δ4H)、1.44−1.47(m、8H)、1.60−1.82(m、12H)、1.90(m、2H)、2.07(t、4H)、2.24(d、4H)、2.53(m、2H)、3.30(s、3H)、3.50(t、2H)、3.66(t、2H)、3.85−3.89(m、6H)、3.93(t、4H)、4.17(t、4H)、4.53(t、2H)、5.82(d、2H)、6.13(q、2H)、6.40(d、2H)、6.83−6.90(m、6H)、6.95−6.98(m、4H)、7.14(t、1H)、7.32(t、1H)、7.52(t、1H)、7.67(t、2H)、8.33(s、1H)ppm。
製造例3.重合性液晶組成物Cの製造
上記製造例1の化学式Aの逆分散重合性液晶化合物と製造例1で用いたものと同一な光開始剤及び紫外線吸収剤として、最大吸収波長範囲が約380〜390nm内の紫外線吸収剤(Orient Chemical Industries社、BONASORB UA−3912)を適用して重合性液晶組成物を製造した。化学式Aの逆分散重合性液晶化合物、光開始剤及び上記紫外線吸収剤を20:1:1の重量割合(逆分散重合性液晶化合物:光開始剤:紫外線吸収剤)で溶媒(cyclopentanone)内で配合して重合性液晶組成物Cを製造した。
製造例4.重合性液晶組成物Dの製造
化学式Aの逆分散重合性液晶化合物、光開始剤及び上記紫外線吸収剤の配合を20:1:0.6の重量割合(逆分散重合性液晶化合物:光開始剤:紫外線吸収剤)にしたこと以外は、製造例3の場合と同一に重合性液晶組成物Dを製造した。
実施例1
FujiFilm社のNRT(No Retardation TAC(Triacetyl cellulose))基材フィルム上に光配向膜を形成した。配向膜は、公知のシンナメート系列の光配向膜形成用組成物を上記NRT基材フィルム上に約100nm程度の厚さで塗布した後に、線偏光された紫外線を約300mW/cmで照射して形成した。その後、重合性液晶組成物Aを上記光配向膜上に約1μm程度の乾燥厚さになるように塗布し、下部配向膜に沿って配向させた後に紫外線を約300mW/cmで約10秒間照射して位相差層を形成した。上記位相差層の550nm波長の光に対する面内位相差は、約146.0nm程度であった。上記形成された位相差層のR(450)/R(550)が約0.85〜0.87レベル程度であり、R(650)/R(550)が約1.01〜1.05程度であった。
実施例2
重合性液晶組成物Aの代わりに重合性液晶組成物Bを適用したこと以外は、実施例1と同一に位相差層を形成した。上記位相差層の550nm波長の光に対する面内位相差は、約144.5nm程度であった。上記形成された位相差層のR(450)/R(550)が約0.82〜0.85レベル程度であり、R(650)/R(550)が約1.01〜1.05程度であった。
比較例1
重合性液晶組成物Aの代わりに重合性液晶組成物Cを適用したこと以外は、実施例1と同一に位相差層を形成した。上記製造された位相差層の550nm波長の光に対する面内位相差は、約131.7nm程度であった。上記形成された位相差層のR(450)/R(550)が約0.84〜0.86レベル程度であり、R(650)/R(550)が約1.01〜1.03レベル程度であった。
比較例2
重合性液晶組成物Aの代わりに重合性液晶組成物Dを適用したこと以外は、実施例1と同一に位相差層を形成した。上記位相差層の550nm波長の光に対する面内位相差は、約140.7nm程度であった。上記形成された位相差層のR(450)/R(550)が約0.81〜0.83レベル程度であり、R(650)/R(550)が約1.01〜1.03レベル程度であった。
評価1.紫外線吸収特性の比較
実施例及び比較例で製造された各位相差層に対して紫外線吸収特性を比較した。紫外線吸収特性は、300nm以上の波長領域で吸収ピークを示さないNRTフィルム(385nmに対する透過率:90.8%、390nmに対する透過率:91.1%、395nmに対する透過率:91.2%又は400nmに対する透過率:91.4%)基材上に各実施例及び比較例で示した方法で、配向膜と液晶層(位相差層)を順次に形成した試片に対してN&K UV Spectrometer(HP社)を用いて波長別に評価した。図5及び図6は、それぞれ実施例1及び2に対する測定結果であり、図7及び図8は、それぞれ比較例1及び比較例2に対する測定結果である。具体的な波長別透過率は、下記表1に整理した。
Figure 2021532411
表1から、本出願により紫外線吸収剤を適用せずとも優れた紫外線遮断特性を確保することができることを確認することができる。
評価2.耐久性評価
実施例及び比較例で製造された各位相差層に対して耐久性を評価した。耐久性は、実施例及び比較例で製造された各位相差層を約85℃の条件(耐久条件)で250時間の間維持した後、上記条件で維持する前の面内位相差(550nm波長基準)と維持後の面内位相差(550nm波長基準)を比較して評価した。図9及び図10は、それぞれ実施例1及び2に対する測定結果であり、図11及び図12は、それぞれ比較例1及び比較例2に対する測定結果である。
Figure 2021532411
表2の結果によって、本出願による位相差層の場合には、紫外線吸収剤乃至光安定剤を使用せずとも優れた紫外線吸収能を有し、また、その結果、耐久性側面でも優れた結果を示す点を確認することができる。
100 基材フィルム
200 位相差層
300 配向膜
400 垂直配向液晶層

Claims (15)

  1. 基材フィルム;及び前記基材フィルムの一面に形成された位相差層を含み、
    前記位相差層は、正分散重合性液晶化合物の重合単位及び逆分散重合性液晶化合物の重合単位を含み、
    前記位相差層は、385nmの波長の光に対する透過率が3%以下である紫外線吸水性を有することを特徴とする、積層フィルム。
  2. 位相差層は、下記数式Aによる位相差変化率の絶対値が17%以下であることを特徴とする、請求項1に記載の積層フィルム。
    [数式A]
    位相差変化率=100×(Ra−Ri)/Ri
    数式Aで、Riは、前記位相差層の550nm波長に対する初期面内位相差であり、Raは、耐久条件後の前記位相差層の550nm波長に対する面内位相差であり、前記耐久条件は、前記位相差層を85℃の温度で50時間以上放置する条件である。
  3. 位相差層は、最大吸収波長が380nm〜400nmの範囲内にある紫外線吸収剤を含まないことを特徴とする、請求項1又は2に記載の積層フィルム。
  4. 位相差層は、390nmの波長の光に対する透過率が15%以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層フィルム。
  5. 位相差層は、395nmの波長の光に対する透過率が25%以下であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の積層フィルム。
  6. 位相差層は、400nmの波長の光に対する透過率が40%以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の積層フィルム。
  7. 逆分散重合性液晶化合物は、下記化学式1で表示されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の積層フィルム。
    Figure 2021532411
    化学式1で、Rは、下記化学式2又は化学式3の置換基であり、R〜Rは、それぞれ独立的に水素、アルキル基、アルコキシ基、シアノ基、下記化学式4の置換基又は下記化学式5の置換基である。また、上記でR〜Rのうち少なくとも2個以上又は2個は、下記化学式4の置換基又は下記化学式5の置換基である。
    Figure 2021532411
    化学式2で、A及びAは、それぞれ独立的に酸素原子又は単一結合であり、L及びLは、それぞれ独立的に−C(=O)−O−、−O−C(=O)−又はアルキレン基であり、Cycは、アリレン基又はシクロアルキレン基であり、Pは、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基である。
    Figure 2021532411
    化学式3で、L及びLは、それぞれアルキレン基であり、nは、1〜4の範囲内の数であり、Pは、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基又は水素原子である。
    Figure 2021532411
    化学式4で、A及びAは、酸素原子、アルキレン基又は単一結合であり、L及びLは、それぞれ独立的に−C(=O)−O−、−O−C(=O)−又はアルキレン基であり、Cycは、アリレン基であり、Pは、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基である。
    Figure 2021532411
    化学式5で、A、A、Aは、それぞれ独立的に酸素原子又は単一結合であり、L、L及びLは、それぞれ独立的に−C(=O)−O−、−O−C(=O)−又はアルキレン基であり、Cyは、シクロアルキレン基であり、Cyは、アリレン基であり、Pは、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基である。
  8. 正分散重合性液晶化合物は、下記化学式6で表示されることを特徴とする、請求項7に記載の積層フィルム。
    Figure 2021532411
    化学式6で、Aは、単一結合、−C(=O)O−又は−OC(=O)−であり、R〜R10は、それぞれ独立的に水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基又は下記化学式7の置換基であるか、R〜Rのうち隣接する2個の置換基又はR〜R10のうち隣接する2個の置換基は、互いに結合されて−L’−A’−P’に置換されたベンゼン環を構成し、前記L’は、−C(=O)O−、−OC(=O)−又は−OC(=O)O−であり、A’は、アルキレン基であり、P’は、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基である。
    Figure 2021532411
    化学式7で、Bは、単一結合、−C(=O)O−又は−OC(=O)−であり、R11〜R15は、それぞれ独立的に水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基又は前記−L−A−Pであるか、R11〜R15のうち隣接する2個の置換基は、互いに結合されて−L−A−Pに置換されたベンゼン環を構成し、前記Lは、−C(=O)O−、−OC(=O)−又は−OC(=O)O−であり、Aは、アルキレン基であり、Pは、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基である。
  9. 基材フィルムと位相差層の間又は位相差層の基材フィルムとは反対側面に垂直配向された重合性液晶化合物の重合単位を有する垂直配向液晶層をさらに含むことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の積層フィルム。
  10. 水平配向膜と垂直配向膜をさらに含み、基材フィルム、前記水平配向膜、位相差層、前記垂直配向膜及び垂直配向液晶層がこの順に配置されていることを特徴とする、請求項9に記載の積層フィルム。
  11. 水平配向膜と垂直配向膜をさらに含み、基材フィルム、前記垂直配向膜、垂直配向液晶層、前記水平配向膜及び位相差層がこの順に配置されていることを特徴とする、請求項9に記載の積層フィルム。
  12. 垂直配向液晶層は、下記数式9を満足することを特徴とする、請求項9〜11のいずれか一項に記載の積層フィルム。
    [数式9]
    Rth(450)/Rth(550)<Rth(650)/Rth(550)
    数式9で、Rth(450)は、450nmの波長の光に対する前記液晶層の厚さ方向位相差であり、Rth(550)は、550nmの波長の光に対する前記液晶層の厚さ方向位相差であり、Rth(650)は、650nmの波長の光に対する前記液晶層の厚さ方向位相差である。
  13. 位相差層は、全体重合性液晶化合物の重合単位で3官能以上の重合性液晶化合物の重合単位を30重量%以上含むことを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の積層フィルム。
  14. 基材フィルムと位相差層から剥離されるように形成されていることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載の積層フィルム。
  15. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の積層フィルムを含むことを特徴とする、ディスプレイ装置。
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