JP4953876B2 - 光学フィルムの製造方法、光学フィルム、偏光板、及び液晶表示装置 - Google Patents

光学フィルムの製造方法、光学フィルム、偏光板、及び液晶表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、液晶表示装置の光学補償等に用いられる光学フィルムの製造方法に関する。また、本発明は、該方法によって製造された光学フィルム、ならびにそれを用いた偏光板及び液晶表示装置に関する。
液晶表示装置の光学補償に用いられる光学フィルムとして、液晶組成物の塗布液を塗布・乾燥して形成された光学異方性層を有する光学フィルムが種々提案されている。これらの光学フィルムについては、フィルム全体の厚みを薄くすることについての要求があり、この要求に応える製造方法が提案されている(例えば、特許文献1)。
特開2004−226945号公報
しかし、本発明者らが、特許文献1に記載の方法で実際に光学フィルムを製造したところ、用いる材料によっては、製造される光学フィルムの透明性が低下し、光学補償フィルムとして使用できない場合があることが判明した。
本発明は、液晶組成物を利用して形成された光学異方性層を有する光学フィルムを、薄い厚みで、しかも不透明化等の故障なく、安定的に製造可能な方法を提供することを課題とする。
また、本発明は、かかる製造方法を利用して、良好な光学補償能を有する光学フィルム、並びに良好な性能の偏光板及び液晶表示装置を提供することを課題とする。
本発明者が鋭意検討した結果、配向膜を光学補償能に寄与する光学異方性層として積極的に利用する場合は、従来の配向膜とは異なる材料、異なる形成方法、又は異なる処理などを施す必要がある。その様に、従来と異なる配向膜に、従来の処方の液晶組成物の塗布液を塗布して、液晶組成物からなる光学異方性層を形成すると、塗布液によって配向膜表面が白濁化等して透明性が低下し、光学補償フィルムとして使用できなくなる場合があるとの知見を得た。この知見に基づいて、さらに鋭意検討した結果、液晶組成物からなる光学異方性層を形成する際に用いる液晶組成物の塗布液の調製に用いる溶剤と、その配向膜として機能し、且つ光学異方性層としても機能する層との間に、所定の関係が成立していると、白濁化等が生じず、安定的に光学フィルムを製造できるとの知見を得、本発明を完成するに至った。
前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
[1] 少なくとも液晶化合物を溶剤に溶解及び/又は分散させて塗布液を調製する工程、及び該塗布液を非液晶性ポリマーを含有する第1の光学異方性層の表面に塗布して、該層上に第2の光学異方性層を形成する工程を少なくとも含む光学フィルムの製造方法であって、
前記塗布液の調製に用いられる溶剤が、該溶剤のみを第1の光学異方性層の表面に塗布した場合に、下記式(1)及び(2)を満足する溶剤から選択されることを特徴とする光学フィルムの製造方法:
(1): ΔRe(550)≦5nm
(2): ΔRth(550)≦10nm
但し、ΔRe(550)は、第1の光学異方性層に溶剤を塗布する前後の波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)の差であり、ΔRth(550)は、第1の光学異方性層に溶剤を塗布する前後の波長550nmにおける厚み方向レターデーションRth(550)の差である。
[2] 前記塗布液を塗布する前に、前記第1の光学異方性層に、延伸処理、収縮処理、およびラビング処理のいずれかの処理を施す工程を含むことを特徴とする[1]の方法。
[3] 前記溶剤が、トルエン又はキシレンであることを特徴とする[1]又は[2]の方法。
[4] 前記非液晶性ポリマーが、ポリイミドであることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかの方法。
[5] 前記非液晶性ポリマーが、重合度1000〜5000のポリビニルアルコール又は変性ポリビニルアルコールであることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかの方法。
[6] 前記支持体が、セルロースアシレートを含むフィルムであることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかの方法。
[7] 前記支持体が、シクロオレフィンポリマーを含むフィルムであることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかの方法。
[8] 前記塗布液を、第1の光学異方性層の表面に塗布した後に、塗膜中の液晶化合物の分子を配向させ、該配向状態を固定化して第2の光学異方性層を形成することを特徴とする[1]〜[7]のいずれかの方法。
[9] 前記液晶化合物の分子を、ホモジニアス配向、ホメオトロピック配向、ハイブリッド配向、ツイスト配向、及びチルト配向のいずれかの配向状態に固定して前記第2の光学異方性層を形成することを特徴とする[8]の方法。
[10] 前記液晶化合物が、液晶ポリマー、光重合性液晶モノマーおよび熱重合性液晶モノマーから選択される少なくとも一種であることを特徴とする[1]〜[9]のいずれかの方法。
[11] [1]〜[10]のいずれかの方法で製造された第1及び第2の光学異方性層を有する光学フィルム:
[12] 前記第1の光学異方性層の光学特性が、下記式(VII)〜(X)を満たすことを特徴とする[11]の光学フィルム。
(VII): −10nm ≦Re(550) ≦10nm
(VIII): 0nm ≦Rth(550) ≦200nm
(IX): −10nm ≦Re(630)−Re(450) ≦0nm
(X): −40nm ≦Rth(630)−Rth(450) ≦0nm
但し、上記式(VII)〜式(X)中、Re(λ)は、波長λnmにおける面内レターデーション値であり、Rth(λ)は、波長λnmにおける厚さ方向のレターデーション値である。
[13] 前記第1及び第2の光学異方性層を支持する支持体をさらに含み、該支持体の光学特性が、下記式(I)〜(VI)を満たすことを特徴とする[11]又は[12]の光学フィルム:
(I): 0nm ≦Re(550) ≦200nm
(II): 0nm ≦Rth(550) ≦300nm
(III): 0nm ≦Re(630)−Re(450) ≦30nm
(IV): 0nm ≦Rth(630)−Rth(450) ≦40nm
(V): 0nm ≦Re(10%RH)−Re(80%RH) ≦20nm
(VI): 0nm ≦Rth(10%RH)−Rth(80%RH) ≦30nm
但し、上記式(I)〜式(IV)中、Re(λ)は、波長λnmにおける面内
レターデーション値であり、Rth(λ)は、波長λnmにおける厚さ方向のレターデーション値であり、また、上記式(V)及び(VI)中、Re(α%RH)は、環境湿度25℃α%RH下で含水率が平衡状態に達した面内レターデーション値であり、Rth(α%RHλ)は、環境湿度25℃α%RH下で含水率が平衡状態に達した厚さ方向のレターデーション値である。
[14] 偏光膜と、[11]〜[13]のいずれかの光学フィルムとを少なくとも有することを特徴とする偏光板。
[15] [14]の偏光板を有することを特徴とする液晶表示装置。
[16] 液晶セルが、TN、OCB、VA又はIPS方式であることを特徴とする[15]の液晶表示装置。
本発明によれば、液晶組成物を利用して形成された光学異方性層を有する光学フィルムを、薄い厚みで、しかも不透明化等の故障なく、安定的に製造可能な方法を提供することができる。
また、本発明によれば、かかる製造方法を利用して、良好な光学補償能を有する光学フィルム、並びに良好な性能の偏光板及び液晶表示装置を提供することができる。
発明の実施の形態
以下、本発明について詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーション及び厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADH又はWR(王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。
測定されるフィルムが1軸又は2軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRが算出する。
上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADH又はWRが算出する。
尚、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基に、以下の式(10)及び式(11)よりRthを算出することもできる。
Figure 0004953876
式中、上記のRe(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値をあらわす。
また式中、nxは面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzはnx及びnyに直交する方向の屈折率を表し、dは膜厚(μm)を表す。
測定されるフィルムが1軸や2軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸(optic axis)がないフィルムの場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRが算出する。
上記の測定において、平均屈折率の仮定値は ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:
セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。
これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADH又はWRはnx、ny、nzを算出する。この算出されたnx、ny、nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)がさらに算出される。
また、本明細書において、測定波長を特に付記しない場合は、波長550nmにおけるRe及びRthであるとする。
本発明は、少なくとも液晶化合物を溶剤に溶解及び/又は分散させて塗布液を調製する工程、及び該塗布液を非液晶性ポリマーを含有する第1の光学異方性層の表面に塗布して、該層上に第2の光学異方性層を形成する工程を少なくとも含む光学フィルムの製造方法に関する。本発明は、前記塗布液の調製に用いられる溶剤が、該溶剤のみを第1の光学異方性層の表面に塗布した場合に、下記式(1)及び(2)を満足する溶剤から選択されることを特徴とする。
(1): ΔRe(550)≦5nm
(2): ΔRth(550)≦10nm
但し、ΔRe(550)は、第1の光学異方性層に前記溶剤を塗布する前後の波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)の差であり、ΔRth(550)は、第1の光学異方性層に前記溶剤を塗布する前後の波長550nmにおける厚み方向レターデーションRth(550)の差である。
かかる関係を満足する材料を選択することにより、第2の光学異方性層の配向膜としても機能し、且つ光学補償能に寄与する十分な光学異方性を示す第1の光学異方性層の表面に、白濁等の故障を生じさせることなく、第2の光学異方性層を安定的に形成することができる。
以下、各工程及びそれに用いられる材料について詳細に説明する。
[第1の光学異方性層の形成]
第1の光学異方性層は、非液晶性ポリマー組成物の塗布液を、ポリマーフィルム等の表面に塗布及び乾燥して形成するのが好ましい。前記ポリマー組成物中には、塗布によって、光学異方性を発現し得るとともに、液晶配向能を発現し得る(但し、ラビング処理等の後処理によって発現するものも含む)非液晶性のポリマーを一種又は二種以上含有する。前記第1の光学異方性層の形成に用いられるポリマーについては特に制限はないが、塗布により光学異方性のポリマー層を形成可能であるという観点から、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリオレフィン(例、ポリエチレン、ポリプロピレン、ノルボルネン系ポリマー)、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、セルロースエステル(例、セルローストリアセーテート、セルロースジアセテート)、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミドポリエステルイミド、およびポリアリールエーテルケトンからなる群から選ばれる少なくとも一種のポリマー材料が好ましい。中でも、ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドからなる群から選択されるポリマーが好ましい。また、後述する所定の重合度及び鹸化度のポリビニルアルコールも好ましい。所定のポリビニルアルコール及びポリイミドを用いて、塗布によってポリマー層を形成すると、ポリマー層にはRthが発現されるとともに、そのRthが順分散波長依存性を示し、後述する第1の光学異方性層として好ましい光学特性を示す。
(ポリイミド)
前記第1の光学異方性層の形成に用いるポリイミドについては特に制限はない。種々の公知のポリイミドから選択することができる。好ましいポリイミドの例としては、特開2004−226945号公報の[0011]〜[0034]に記載のポリイミドが挙げられる。より具体的には、面内配向性が高く、有機溶剤に可溶なポリイミドが好ましい。具体的には、例えば、特表2000−511296号公報に開示された、9,9−ビス(アミノアリール)フルオレンと芳香族テトラカルボン酸二無水物との縮合重合生成物を含み、下記式(1)に示す繰り返し単位を1つ以上含むポリマーが使用できる。
Figure 0004953876
前記式(1)中、R3〜R6は、水素、ハロゲン、フェニル基、1〜4個のハロゲン原子またはC110アルキル基で置換されたフェニル基、およびC110アルキル基からなる群からそれぞれ独立に選択される少なくとも一種類の置換基である。好ましくは、R3〜R6は、ハロゲン、フェニル基、1〜4個のハロゲン原子またはC110アルキル基で置換されたフェニル基、およびC110アルキル基からなる群からそれぞれ独立に選択される少なくとも一種類の置換基である。
前記式(1)中、Zは、例えば、C620の4価芳香族基であり、好ましくは、ピロメリット基、多環式芳香族基、多環式芳香族基の誘導体、または、下記式(2)で表される基である。
Figure 0004953876
前記式(2)中、Z'は、例えば、共有結合、C(R72基、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(C252基、または、NR8基であり、複数の場合、それぞれ同一であるかまたは異なる。また、wは、1〜10までの整数を表す。R7は、それぞれ独立に、水素またはC(R93である。R8は、水素、炭素原子数1〜約20のアルキル基、またはC620アリール基であり、複数の場合、それぞれ同一であるかまたは異なる。R9は、それぞれ独立に、水素、フッ素、または塩素である。
前記多環式芳香族基としては、例えば、ナフタレン、フルオレン、ベンゾフルオレンまたはアントラセンから誘導される4価の基が挙げられる。また、前記多環式芳香族基の置換誘導体としては、例えば、C110のアルキル基、そのフッ素化誘導体、およびFやCl等のハロゲンからなる群から選択される少なくとも一つの基で置換された前記多環式芳香族基が挙げられる。
この他にも、例えば、特表平8−511812号公報に記載された、繰り返し単位が下記一般式(3)または(4)で示されるホモポリマーや、繰り返し単位が下記一般式(5)で示されるポリイミド等が挙げられる。なお、下記式(5)のポリイミドは、下記式(3)のホモポリマーの好ましい形態である。
Figure 0004953876
前記一般式(3)〜(5)中、GおよびG'は、例えば、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(ここで、Xは、ハロゲンである。)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH2CH32基、および、N(CH3)基からなる群から、それぞれ独立して選択される基を表し、それぞれ同一でも異なってもよい。
前記式(3)および式(5)中、Lは、置換基であり、dおよびeは、その置換数を表す。Lは、例えば、ハロゲン、C1-3アルキル基、C1-3ハロゲン化アルキル基、フェニル基、または、置換フェニル基であり、複数の場合、それぞれ同一であるかまたは異なる。前記置換フェニル基としては、例えば、ハロゲン、C1-3アルキル基、およびC1-3ハロゲン化アルキル基からなる群から選択される少なくとも一種類の置換基を有する置換フェニル基が挙げられる。また、前記ハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素が挙げられる。dは、0〜2までの整数であり、eは、0〜3までの整数である。
前記式(3)〜(5)中、Qは置換基であり、fはその置換数を表す。Qとしては、例えば、水素、ハロゲン、アルキル基、置換アルキル基、ニトロ基、シアノ基、チオアルキル基、アルコキシ基、アリール基、置換アリール基、アルキルエステル基、および置換アルキルエステル基からなる群から選択される原子または基であって、Qが複数の場合、それぞれ同一であるかまたは異なる。前記ハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素が挙げられる。前記置換アルキル基としては、例えば、ハロゲン化アルキル基が挙げられる。また前記置換アリール基としては、例えば、ハロゲン化アリール基が挙げられる。fは、0〜4までの整数であり、gおよびhは、それぞれ0〜3および1〜3までの整数である。また、gおよびhは、1より大きいことが好ましい。
前記式(4)中、R10およびR11は、水素、ハロゲン、フェニル基、置換フェニル基、アルキル基、および置換アルキル基からなる群から、それぞれ独立に選択される基である。その中でも、R10およびR11は、それぞれ独立に、ハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
前記式(5)中、M1およびM2は、同一であるかまたは異なり、例えば、ハロゲン、C1-3アルキル基、C1-3ハロゲン化アルキル基、フェニル基、または、置換フェニル基である。前記ハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素が挙げられる。また、前記置換フェニル基としては、例えば、ハロゲン、C1-3アルキル基、およびC1-3ハロゲン化アルキル基からなる群から選択される少なくとも一種類の置換基を有する置換フェニル基が挙げられる。
前記式(3)に示すポリイミドの具体例としては、例えば、下記式(6)で表されるもの等が挙げられる。
Figure 0004953876
さらに、前記ポリイミドとしては、例えば、前述のような骨格(繰り返し単位)以外の酸二無水物やジアミンを、適宜共重合させたコポリマーが挙げられる。
前記酸二無水物としては、例えば、芳香族テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。前記芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリト酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、複素環式芳香族テトラカルボン酸二無水物、2,2'−置換ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
前記ピロメリト酸二無水物としては、例えば、ピロメリト酸二無水物、3,6−ジフェニルピロメリト酸二無水物、3,6−ビス(トリフルオロメチル)ピロメリト酸二無水物、3,6−ジブロモピロメリト酸二無水物、3,6−ジクロロピロメリト酸二無水物等が挙げられる。前記ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3',4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2',3,3'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。前記ナフタレンテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、2,3,6,7−ナフタレン−テトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレン−テトラカルボン酸二無水物、2,6−ジクロロ−ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。前記複素環式芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、チオフェン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物、ピラジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ピリジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。前記2,2'−置換ビフェニルテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、2,2'−ジブロモ−4,4',5,5'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2'−ジクロロ−4,4',5,5'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2'−ビス(トリフルオロメチル)−4,4',5,5'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
また、前記芳香族テトラカルボン酸二無水物のその他の例としては、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,5,6−トリフルオロ−3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、4,4'−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−2,2−ジフェニルプロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、4,4'−オキシジフタル酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン酸二無水物、3,3',4,4'−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、4,4'−[4,4'−イソプロピリデン−ジ(p−フェニレンオキシ)]ビス(フタル酸無水物)、N,N−(3,4−ジカルボキシフェニル)−N−メチルアミン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジエチルシラン二無水物等が挙げられる。
これらの中でも、前記芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、2,2'−置換ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が好ましく、より好ましくは、2,2'−ビス(トリハロメチル)−4,4',5,5'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物であり、さらに好ましくは、2,2'−ビス(トリフルオロメチル)−4,4',5,5'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物である。
前記ジアミンとしては、例えば、芳香族ジアミンがあげられ、具体例としては、ベンゼンジアミン、ジアミノベンゾフェノン、ナフタレンジアミン、複素環式芳香族ジアミン、およびその他の芳香族ジアミンが挙げられる。
前記ベンゼンジアミンとしては、例えば、o−、m−およびp−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、1,4−ジアミノ−2−メトキシベンゼン、1,4−ジアミノ−2−フェニルベンゼンおよび1,3−ジアミノ−4−クロロベンゼンのようなベンゼンジアミンから成る群から選択されるジアミン等が挙げられる。前記ジアミノベンゾフェノンの例としては、2,2'−ジアミノベンゾフェノン、および3,3'−ジアミノベンゾフェノン等が挙げられる。前記ナフタレンジアミンとしては、例えば、1,8−ジアミノナフタレン、および1,5−ジアミノナフタレン等が挙げられる。前記複素環式芳香族ジアミンの例としては、2,6−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノピリジン、および2,4−ジアミノ−S−トリアジン等が挙げられる。
また、前記芳香族ジアミンとしては、これらの他に、4,4'−ジアミノビフェニル、4,4'−ジアミノジフェニルメタン、4,4'−(9−フルオレニリデン)−ジアニリン、2,2'−ビス(トリフルオロメチル)−4,4'−ジアミノビフェニル、3,3'−ジクロロ−4,4'−ジアミノジフェニルメタン、2,2'−ジクロロ−4,4'−ジアミノビフェニル、2,2',5,5'−テトラクロロベンジジン、2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、4,4'−ジアミノジフェニルエーテル、3,4'−ジアミノジフェニルエーテル、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4'−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4'−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、4,4'−ジアミノジフェニルチオエーテル、4,4'−ジアミノジフェニルスルホン等が挙げられる。
前記ポリマーの分子量は、特に制限されないが、例えば、重量平均分子量(Mw)が1,000〜1,000,000の範囲であることが好ましく、より好ましくは2,000〜500,000の範囲である。なお、重量平均分子量は、ポリエチレンオキサイドを標準試料とし、ジメチルホルムアミド溶媒を使用してゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した値である。
(ポリビニルアルコール)
前記第1の光学異方性層の形成用ポリマー材料は、ポリビニルアルコールであるのも好ましい。ポリビニルアルコール中の水酸基は、一部が変性されていてもよい(以下、「ポリビニルアルコール」という場合は、「変性ポリビニルアルコール」も含む意味で用いる)。また、第1の光学異方性層の形成に用いるポリビニルアルコールは、平均重合度が1000〜5000であるのが好ましい。平均重合度は、1200〜5000であるのがより好ましく、1700〜5000であるのがさらに好ましい。
また、ポリビニルアルコールの鹸化度は、80〜100%であるのが好ましく、95〜100%であるのがより好ましい。
即ち、配向膜としても機能するとともに、光学補償に寄与する十分な光学特性を満足する第1の光学異方性層を形成するためには、重合度1000〜5000のポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコールからなる群から選択される少なくとも一種のポリマー材料を用いるのが好ましく、重合度が前記範囲であるとともに鹸化度80%〜100%のポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコールからなる群から選択される少なくとも一種のポリマー材料を用いるのがより好ましい。
市販のポリビニルアルコールを用いてもよい。重合度が前記範囲である未変性ポリビニルアルコールとしては、例えば、クラレ社製のPVA117、PVA124、PVA135、PVA217、及び日本酢ビポバール社製の、JF17、JP25、JP18等が市販品としてあり、いずれも使用することができる。
また、前記ポリビニルアルコールとともに、他の高分子を用いてもよい。添加可能な、ポリビニルアルコール以外の高分子の例としては、例えば特開平8−338913号公報の段落番号[0022]記載のメタクリレート系重合体、スチレン系重合体、ポリオレフィン、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリカーボネート、ゼラチン、シランカップリング剤等が含まれる。
また、変性ポリビニルアルコールを用いてもよい。変性ポリビニルアルコールの変性基としては、共重合変性、連鎖移動変性またはブロック重合変性により導入できる。変性基の例には、親水性基(カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、アミノ基、アンモニウム基、アミド基、チオール基等)、炭素数10〜100個の炭化水素基、フッ素原子置換の炭化水素基、チオエーテル基、重合性基(不飽和重合性基、エポキシ基、アジリニジル基等)、アルコキシシリル基(トリアルコキシ、ジアルコキシ、モノアルコキシ)等が挙げられる。これらの変性ポリビニルアルコール化合物の具体例として、例えば特開2000−155216号公報の段落番号[0022]〜[0145]、同2002−62426号公報の段落番号[0018]〜[0022]に記載のもの等が挙げられる。
また、所望により架橋性官能基を有するポリマーを添加してもよい。前記架橋性官能基は、多官能モノマーと同様に、重合性基を含むことが好ましい。具体的には、例えば特開2000−155216号公報の段落番号[0080]〜[0100]記載のもの等が挙げられる。
ポリビニルアルコールは、上記の架橋性官能基とは別に、架橋剤を用いて架橋させることもできる。
上記架橋剤としては、アルデヒド、N−メチロール化合物、ジオキサン誘導体、カルボキシル基を活性化することにより作用する化合物、活性ビニル化合物、活性ハロゲン化合物、イソオキサゾールおよびジアルデヒド澱粉が含まれる。2種類以上の架橋剤を併用してもよい。具体的には、例えば特開2002−62426号公報明細書中の段落番号[0023]〜[0024]記載の化合物等が挙げられる。反応活性の高いアルデヒド、特にグルタルアルデヒドが好ましい。
上記架橋剤の添加量は、前記ポリビニルアルコールに対して0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜15質量%がさらに好ましい。残存する未反応の架橋剤の量は、1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがさらに好ましい。
前記第1の光学異方性層の形成に用いられる、ポリマー組成物を、塗布液として調製してもよい。塗布液は、液晶材料又はポリマー材料を、溶媒に溶解及び/又は分散させて調製することができる。塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライド及びケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
前記第1の光学異方性層の形成に利用される塗布方法について特に制限されず、公知の方法(例、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法)を利用できる。中でも、ワイヤーバーコーティング法を利用して塗布するのが好ましい。また、前記第2の光学異方性層の形成にはダイコーティング法も好ましく用いられ、特に、スライドコーター又はスロットダイコーターを利用した塗布方法も好ましく用いることができる。
前記第1の光学異方性層には、第2の光学異方性層用塗布液を塗布する前に、前記塗布液を塗布する前に、延伸処理、収縮処理、およびラビング処理のいずれかの処理を施すのが好ましい。これらの処理は、第1の光学異方性層に、配効能を付与するために、及び/又は所望の光学特性を付与するために実施される。
ラビング処理はLCDの液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を適用することができる。即ち、配向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向を得る方法を用いることができる。一般的には、長さおよび太さが均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いてラビングを行うことにより実施される。
延伸処理及び収縮処理は、前記第1の光学異方性層をポリマーフィルム等の支持体上に形成し、積層体を作製した後、積層体全体に施すのが好ましい。支持体に用いられる好ましいポリマーフィルムについては、後述する。延伸処理及び収縮処理の条件については特に制限されず、第1の光学異方性層に求められている光学特性に応じて、決定することができる。一軸縦・横延伸、二軸延伸、縦又は横に延伸しつつ、横又は縦に収縮する等、いずれの条件で行なってもよい。
前記第1の光学異方性層の厚みについては特に制限されず、第1の光学異方性層に要求される光学特性を満足する様に、その厚みを決定することができる。その好ましい範囲は、材料によって異なり、例えば、ポリイミドを用いて第1の光学異方性層を形成する場合は、その厚みは、0.5〜20μmであるのが好ましく、0.8〜5.0μmであるのがより好ましく、また、ポリビニルアルコールを用いて形成する場合は、その厚みは、0.5〜50μmであるのが好ましく、0.5〜20μmであるのがより好ましい。
(第2の光学異方性層の形成)
本発明では、前記第2の光学異方性層を、少なくとも液晶化合物を溶剤に溶解及び/又は分散させて塗布液を調製し、該塗布液を前記第1の光学異方性層の表面に塗布して形成する。前記塗布液の調製に用いる溶剤として、溶剤のみを第1の光学異方性層の表面に塗布した場合に、下記式(1)及び(2)を満足する溶剤から選択する。
(1): ΔRe(550)≦5nm
(2): ΔRth(550)≦10nm
ΔRe(550)は、3nm以下であるのがより好ましく、ΔRth(550)は5nm以下であるのがさらに好ましい。
前記第2の光学異方性層形成用塗布液の調製に用いられる溶剤種は、前記第1の光学異方性層の形成材料である非液晶ポリマー材料との関係で決定される。前記第1の光学異方性層の形成材料として、ポリイミドを用いる場合は、溶剤として芳香族系溶剤を用いるのが好ましく、中でもトルエン又はキシレンが好ましい
前記第2の光学異方性層形成用塗布液は、少なくとも一種の液晶性化合物を含有する。該液晶性化合物は高分子液晶であっても、低分子液晶であってもよい。層を形成するためには、液晶ポリマーであるか、又は硬化によって層を形成し得る、重合性液晶モノマーであるのが好ましい。重合性液晶モノマーは、光重合性液晶モノマーおよび熱重合性液晶モノマーから選択されるのが好ましい。また、液晶性化合物の種類についても特に制限されず、分子の形状が棒状である棒状液晶、及び分子の形状が円盤状である円盤状液晶のいずれであってもよい。
その他、前記塗布液中には、液晶組成物の硬化に寄与する重合開始剤及び重合性モノマー等の重合系、及び所望の配向状態を形成するのに寄与する配向調整剤、及び液晶組成物の塗布性の改善に寄与する界面活性剤等を添加してもよい。
前記塗布液が重合系添加剤を含有する場合は、前記塗布液を、第1の光学異方性層の表面に塗布した後に、塗膜中の液晶化合物の分子を配向させ、該配向状態を重合により固定化して第2の光学異方性層を形成することができる。光照射及び/又は熱を供与して重合により固定化するのが好ましく、中でも、紫外線照射によって重合させて、固定化するのがより好ましい。
前記第2の光学異方性層は、液晶のいずれの配向を硬化させて形成された層であってもよく、ホモジニアス配向、ホメオトロピック配向、ハイブリッド配向、ツイスト配向、及びチルト配向のいずれの配向状態を硬化させて形成された層であってもよい。従来公知の材料を選択することで、いずれの配向状態も得られる。
本発明の製造方法によって製造された光学フィルムの一例を図1に示す。
図1の光学フィルムは、ポリマーフィルム10の上に、第1の光学異方性層12及び第2の光学異方性層14を有し、第2の光学異方性層14は、上記条件を満足する溶剤を用いて調製された塗布液によって形成されているので、第1の光学異方性層12に白濁等が生じておらず、良好な光学補償能を有する。
図1の光学フィルムを、TNモード、OCBモード、VAモード及びIPSモードの液晶表示装置の光学補償に用いる場合は、第1の光学異方性層12は、下記式(VII)〜(X)を満たす光学特性を有しているのが好ましい。
(VII): −10nm ≦Re(550) ≦10nm
(VIII): 0nm ≦Rth(550) ≦200nm
(IX): −10nm ≦Re(630)−Re(450) ≦0nm
(X): −40nm ≦Rth(630)−Rth(450) ≦0nm
さらに、下記式(VII)’〜(X)’を満たしているのがより好ましい。
(VII)’: −5 ≦Re(550) ≦−5nm
(VIII)’:50nm ≦Rth(550) ≦150nm
(IX)’:−5nm ≦Re(630)−Re(450) ≦0nm
(X)’:−30nm ≦Rth(630)−Rth(450) ≦0nm
上記式を満足する第1の光学異方性層は、上記した好ましいポリイミド又は好ましいポリビニルアルコールを用い、塗布量を調整し、厚み所定の範囲とすることで形成することができる。また、所望により、ポリマーフィルム10の上に光学異方性層12を形成した後、第2の光学異方性層14を形成する前に、ポリマーフィルム10と光学異方性層12との積層体に延伸処理又は収縮処理を施すことで、上記光学特性を満足する層になる。
図1の光学フィルムを、TNモード、OCBモード、VAモード及びIPSモードの液晶表示装置の光学補償に用いる場合は、ポリマーフィルム10は、下記式(I)〜(VI)を満たしているのが好ましい。
(I): 0nm ≦Re(550) ≦200nm
(II): 0nm ≦Rth(550) ≦300nm
(III): 0nm ≦Re(630)−Re(450) ≦30nm
(IV): 0nm ≦Rth(630)−Rth(450) ≦40nm
(V): 0nm ≦Re(10%RH)−Re(80%RH) ≦20nm
(VI): 0nm ≦Rth(10%RH)−Rth(80%RH) ≦30nm
さらに、下記式(I)’〜(VI)’を満たしているのがより好ましい。
(I)’: 0nm ≦Re(550) ≦100nm
(II)’:0nm ≦Rth(550) ≦250nm
(III)’:5nm ≦Re(630)−Re(450) ≦30nm
(IV)’:5nm ≦Rth(630)−Rth(450) ≦40nm
(V)’:0nm ≦Re(10%RH)−Re(80%RH) ≦15nm
(VI)’:0nm ≦Rth(10%RH)−Rth(80%RH) ≦20nm
但し、上記式中、Re(α%RH)は、環境湿度25℃α%RH下で含水率が平衡状態に達した面内レターデーション値であり、Rth(α%RHλ)は、環境湿度25℃α%RH下で含水率が平衡状態に達した厚さ方向のレターデーション値である。
前記ポリマーフィルムとしては、セルロースアセテートフィルム、及びシクロオレフィンポリマーフィルムが好ましい。特に、上記式(I)〜(VI)を満足するポリマーフィルムとするためには、ソルベントキャスト法でポリマーフィルムを作製するのが好ましい。また、Re又はRthを制御する、レターデーション制御剤をポリマーフィルム中に含有させるのが好ましい。前記シクロオレフィンポリマーフィルムの作製に用いる好ましいシクロオレフィンポリマーの例には、特開2006−188671号公報に記載のポリマーが挙げられる。また、前記式(I)〜(VI)を満足するセルロースアシレートフィルムの作製には、下記式(I)で表される化合物をRe制御剤として添加するのが好ましい。
Figure 0004953876
式中、L1及びL2は各々独立に単結合又は二価の連結基を表し;A1及びA2は各々独立に、−O−、−NR−(Rは水素原子又は置換基を表す)、−S−及び−CO−からなる群から選ばれる基を表し;R1、R2及びR3は各々独立に置換基を表し;Xは第14〜16族の非金属原子を表し(ただし、Xには水素原子又は置換基が結合してもよい);nは0〜2までのいずれかの整数を表す。
前記一般式(I)で表される化合物の中でも、Re発現剤としては、下記一般式(II)で表される化合物が好ましい。
Figure 0004953876
一般式(II)中、L1及びL2は各々独立に単結合又は二価の連結基を表す。A1及びA2は各々独立に、−O−、−NR−(Rは水素原子又は置換基を表す。)、−S−及びCO−からなる群から選ばれる基を表す。R1、R2、R3、R4及びR5は各々独立に置換基を表す。nは0〜2の整数を表す。
一般式(I)又は(II)において、L1及びL2が表す二価の連結基としては、好ましくは下記の例が挙げられる。
Figure 0004953876
さらに好ましくは−O−、−COO−、−OCO−である。
一般式(I)又は(II)において、R1は置換基であり、複数存在する場合は同じでも異なっていてもよく、環を形成してもよい。置換基の例としては下記のものが適用できる。
ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜30のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基)、シクロアルキル基(好ましくは、炭素数3〜30の置換又は無置換のシクロアルキル基、例えば、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、4−n−ドデシルシクロヘキシル基)、ビシクロアルキル基(好ましくは、炭素数5〜30の置換又は無置換のビシクロアルキル基、つまり、炭素数5〜30のビシクロアルカンから水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、ビシクロ[1,2,2]ヘプタン−2−イル基、ビシクロ[2,2,2]オクタン−3−イル基)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30の置換又は無置換のアルケニル基、例えば、ビニル基、アリル基)、シクロアルケニル基(好ましくは、炭素数3〜30の置換又は無置換のシクロアルケニル基、つまり、炭素数3〜30のシクロアルケンの水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、2−シクロペンテン−1−イル、2−シクロヘキセン−1−イル基)、ビシクロアルケニル基(置換又は無置換のビシクロアルケニル基、好ましくは、炭素数5〜30の置換又は無置換のビシクロアルケニル基、つまり二重結合を一個持つビシクロアルケンの水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−エン−1−イル基、ビシクロ[2,2,2]オクト−2−エン−4−イル基)、アルキニル基(好ましくは、炭素数2〜30の置換又は無置換のアルキニル基、例えば、エチニル基、プロパルギル基)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30の置換又は無置換のアリール基、例えばフェニル基、p−トリル基、ナフチル基)、ヘテロ環基(好ましくは5又は6員の置換又は無置換の、芳香族又は非芳香族のヘテロ環化合物から一個の水素原子を取り除いた一価の基であり、さらに好ましくは、炭素数3〜30の5又は6員の芳香族のヘテロ環基である。例えば、2−フリル基、2−チエニル基、2−ピリミジニル基、2−ベンゾチアゾリル基)、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシ基(好ましくは、炭素数1〜30の置換又は無置換のアルコキシ基、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert−ブトキシ基、n−オクチルオキシ基、2−メトキシエトキシ基)、アリールオキシ基(好ましくは、炭素数6〜30の置換又は無置換のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ基、2−メチルフェノキシ基、4−tert−ブチルフェノキシ基、3−ニトロフェノキシ基、2−テトラデカノイルアミノフェノキシ基)、シリルオキシ基(好ましくは、炭素数3〜20のシリルオキシ基、例えば、トリメチルシリルオキシ基、tert−ブチルジメチルシリルオキシ基)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは、炭素数2〜30の置換又は無置換のヘテロ環オキシ基、1−フェニルテトラゾール−5−オキシ基、2−テトラヒドロピラニルオキシ基)、アシルオキシ基(好ましくはホルミルオキシ基、炭素数2〜30の置換又は無置換のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜30の置換又は無置換のアリールカルボニルオキシ基、例えば、ホルミルオキシ基、アセチルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ステアロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、p−メトキシフェニルカルボニルオキシ基)、カルバモイルオキシ基(好ましくは、炭素数1〜30の置換又は無置換のカルバモイルオキシ基、例えば、N,N−ジメチルカルバモイルオキシ基、N,N−ジエチルカルバモイルオキシ基、モルホリノカルボニルオキシ基、N,N−ジ−n−オクチルアミノカルボニルオキシ基、N−n−オクチルカルバモイルオキシ基)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは、炭素数2〜30の置換又は無置換アルコキシカルボニルオキシ基、例えばメトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、tert−ブトキシカルボニルオキシ基、n−オクチルカルボニルオキシ基)、アリールオキシカルボニルオキシ基(好ましくは、炭素数7〜30の置換又は無置換のアリールオキシカルボニルオキシ基、例えば、フェノキシカルボニルオキシ基、p−メトキシフェノキシカルボニルオキシ基、p−n−ヘキサデシルオキシフェノキシカルボニルオキシ基)、アミノ基(好ましくは、アミノ基、炭素数1〜30の置換又は無置換のアルキルアミノ基、炭素数6〜30の置換又は無置換のアニリノ基、例えば、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基、N−メチル−アニリノ基、ジフェニルアミノ基)、アシルアミノ基(好ましくは、ホルミルアミノ基、炭素数1〜30の置換又は無置換のアルキルカルボニルアミノ基、炭素数6〜30の置換又は無置換のアリールカルボニルアミノ基、例えば、ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、ピバロイルアミノ基、ラウロイルアミノ基、ベンゾイルアミノ基)、アミノカルボニルアミノ基(好ましくは、炭素数1〜30の置換又は無置換のアミノカルボニルアミノ基、例えば、カルバモイルアミノ基、N,N−ジメチルアミノカルボニルアミノ基、N,N−ジエチルアミノカルボニルアミノ基、モルホリノカルボニルアミノ基)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30の置換又は無置換アルコキシカルボニルアミノ基、例えば、メトキシカルボニルアミノ基、エトキシカルボニルアミノ基、tert−ブトキシカルボニルアミノ基、n−オクタデシルオキシカルボニルアミノ基、N−メチルーメトキシカルボニルアミノ基)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは、炭素数7〜30の置換又は無置換のアリールオキシカルボニルアミノ基、例えば、フェノキシカルボニルアミノ基、p−クロロフェノキシカルボニルアミノ基、m−n−オクチルオキシフェノキシカルボニルアミノ基)、スルファモイルアミノ基(好ましくは、炭素数0〜30の置換又は無置換のスルファモイルアミノ基、例えば、スルファモイルアミノ基、N,N−ジメチルアミノスルホニルアミノ基、N−n−オクチルアミノスルホニルアミノ基)、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜30の置換又は無置換のアルキルスルホニルアミノ基、炭素数6〜30の置換又は無置換のアリールスルホニルアミノ基、例えば、メチルスルホニルアミノ基、ブチルスルホニルアミノ基、フェニルスルホニルアミノ基、2,3,5−トリクロロフェニルスルホニルアミノ基、p−メチルフェニルスルホニルアミノ基)、メルカプト基、アルキルチオ基(好ましくは、炭素数1〜30の置換又は無置換のアルキルチオ基、例えばメチルチオ基、エチルチオ基、n−ヘキサデシルチオ基)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜30の置換又は無置換のアリールチオ基、例えば、フェニルチオ基、p−クロロフェニルチオ基、m−メトキシフェニルチオ基)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数2〜30の置換又は無置換のヘテロ環チオ基、例えば、2−ベンゾチアゾリルチオ基、1−フェニルテトラゾール−5−イルチオ基)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜30の置換又は無置換のスルファモイル基、例えば、N−エチルスルファモイル基、N−(3−ドデシルオキシプロピル)スルファモイル基、N,N−ジメチルスルファモイル基、N−アセチルスルファモイル基、N−ベンゾイルスルファモイル基、N−(N’−フェニルカルバモイル)スルファモイル基)、スルホ基、アルキル及びアリールスルフィニル基(好ましくは、炭素数1〜30の置換又は無置換のアルキルスルフィニル基、炭素数6〜30の置換又は無置換のアリールスルフィニル基、例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、p−メチルフェニルスルフィニル基)、アルキル及びアリールスルホニル基(好ましくは、炭素数1〜30の置換又は無置換のアルキルスルホニル基、炭素数6〜30の置換又は無置換のアリールスルホニル基、例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、フェニルスルホニル基、p−メチルフェニルスルホニル基)、アシル基(好ましくはホルミル基、炭素数2〜30の置換又は無置換のアルキルカルボニル基、炭素数7〜30の置換又は無置換のアリールカルボニル基、例えば、アセチル基、ピバロイルベンゾイル基)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは、炭素数7〜30の置換又は無置換のアリールオキシカルボニル基、例えば、フェノキシカルボニル基、o−クロロフェノキシカルボニル基、m−ニトロフェノキシカルボニル基、p−tert−ブチルフェノキシカルボニル基)、アルコキシカルボニル基(好ましくは、炭素数2〜30の置換又は無置換アルコキシカルボニル基、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、n−オクタデシルオキシカルボニル基)、カルバモイル基(好ましくは、炭素数1〜30の置換又は無置換のカルバモイル基、例えば、カルバモイル基、N−メチルカルバモイル基、N,N−ジメチルカルバモイル基、N,N−ジ−n−オクチルカルバモイル基、N−(メチルスルホニル)カルバモイル基)、アリール及びヘテロ環アゾ基(好ましくは炭素数6〜30の置換又は無置換のアリールアゾ基、炭素数3〜30の置換又は無置換のヘテロ環アゾ基、例えば、フェニルアゾ基、p−クロロフェニルアゾ基、5−エチルチオ−1,3,4−チアジアゾール−2−イルアゾ基)、イミド基(好ましくは、N−スクシンイミド基、N−フタルイミド基)、ホスフィノ基(好ましくは、炭素数2〜30の置換又は無置換のホスフィノ基、例えば、ジメチルホスフィノ基、ジフェニルホスフィノ基、メチルフェノキシホスフィノ基)、ホスフィニル基(好ましくは、炭素数2〜30の置換又は無置換のホスフィニル基、例えば、ホスフィニル基、ジオクチルオキシホスフィニル基、ジエトキシホスフィニル基)、ホスフィニルオキシ基(好ましくは、炭素数2〜30の置換又は無置換のホスフィニルオキシ基、例えば、ジフェノキシホスフィニルオキシ基、ジオクチルオキシホスフィニルオキシ基)、ホスフィニルアミノ基(好ましくは、炭素数2〜30の置換又は無置換のホスフィニルアミノ基、例えば、ジメトキシホスフィニルアミノ基、ジメチルアミノホスフィニルアミノ基)、シリル基(好ましくは、炭素数3〜30の置換又は無置換のシリル基、例えば、トリメチルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、フェニルジメチルシリル基)を表わす。
上記の置換基の中で、水素原子を有するものは、これを取り去りさらに上記の基で置換されていてもよい。そのような官能基の例としては、アルキルカルボニルアミノスルホニル基、アリールカルボニルアミノスルホニル基、アルキルスルホニルアミノカルボニル基、アリールスルホニルアミノカルボニル基が挙げられる。その例としては、メチルスルホニルアミノカルボニル基、p−メチルフェニルスルホニルアミノカルボニル基、アセチルアミノスルホニル基、ベンゾイルアミノスルホニル基が挙げられる。
1は好ましくは、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、シアノ基、アミノ基であり、さらに好ましくは、ハロゲン原子、アルキル基、シアノ基、アルコキシ基である。
2、R3は各々独立に置換基を表す。例としては上記R1の例があげられる。好ましくは置換もしくは無置換のベンゼン環、置換もしくは無置換のシクロヘキサン環である。より好ましくは置換基を有するベンゼン環、置換基を有するシクロヘキサン環であり、さらに好ましくは4位に置換基を有するベンゼン環、4位に置換基を有するシクロヘキサン環である。
4、R5は各々独立に置換基を表す。例としては上記R1の例があげられる。好ましくは、ハメットの置換基定数σp値が0より大きい電子吸引性の置換基であることが好ましく、σp値が0〜1.5の電子吸引性の置換基を有していることがさらに好ましい。このような置換基としてはトリフルオロメチル基、シアノ基、カルボニル基、ニトロ基等が挙げられる。また、R4とR5とが結合して環を形成してもよい。
なお、ハメットの置換基定数のσp、σmに関しては、例えば、稲本直樹著「ハメット則−構造と反応性−」(丸善)、日本化学会編「新実験化学講座14 有機化合物の合成と反応V」2605頁(丸善)、仲谷忠雄著「理論有機化学解説」217頁(東京化学同人)、ケミカル レビュー,91巻,165〜195頁(1991年)等の成書に詳しく解説されている。
1及びA2は各々独立に、−O−、−NR−(Rは水素原子又は置換基)、−S−及びCO−からなる群から選ばれる基を表す。好ましくは−O−、−NR−(Rは置換基を表し、例としては上記R1の例が挙げられる)又はS−である。
Xは第14〜16族の非金属原子を表す。ただし、Xには水素原子又は置換基が結合してもよい。Xは=O、=S、=NR、=C(R)Rが好ましい(ここでRは置換基を表し、例としては上記R1の例が挙げられる)。
nは0〜2の整数を表し、好ましくは0、1である。
以下に、一般式(I)又は(II)で表される化合物の具体例を示すが、前記Re発現剤の例は以下の具体例に限定されるものではない。下記化合物に関しては、指定のない限り括弧( )内の数字にて例示化合物(X)と示す。
Figure 0004953876
Figure 0004953876
Figure 0004953876
Figure 0004953876
Figure 0004953876
Figure 0004953876
前記一般式(I)又は(II)で表される化合物の合成は、既知の方法を参照して行うことができる。例えば、例示化合物(1)は、下記スキームに従って合成することができる。
Figure 0004953876
前記スキーム中、化合物(1−A)から化合物(1−D)までの合成は、“Journal of Chemical Crystallography”(1997);27(9);p.515−526.に記載の方法を参照して
行うことができる。
さらに、前記スキームに示したように、化合物(1−E)のテトラヒドロフラン溶液に、メタンスルホン酸クロライドを加え、N,N−ジイソプロピルエチルアミンを滴下し攪拌した後、N,N−ジイソプロピルエチルアミンを加え、化合物(1−D)のテトラヒドロフラン溶液を滴下し、その後、N,N−ジメチルアミノピリジン(DMAP)のテトラヒドロフラン溶液を滴下することで、例示化合物(1)を得ることができる。
前記式(I)の化合物の添加量はセルロースアシレート100質量部に対して、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜10質量%がさらに好ましい。
また、特に上記式(V)及び(VI)を満足するセルロースアシレートフィルムを製造するためには、セルロースアシレートとして、セルロースアセテートが好ましく、その例としては、ジアセチルセルロース及びトリアセチルセルロースなどを用い、且つ一分子中に少なくとも複数の水酸基、アミノ基、チオール基、カルボン酸基、から選ばれる官能基を有する添加剤を、セルロースアシレート組成物中に添加するのが好ましい。該添加剤は、一分子内に複数の異なる官能基を有することがより好ましく、水酸基とカルボン酸基を有することが特に好ましい。また、母核として1〜2個の芳香族環を含有することが好ましく、一分子中に含有する前記の官能基の数を添加剤の分子量で割った値を1000倍した値が10以上が好ましい。これらの特徴は、セルロースアシレートと水分子とが相互作用(水素結合)する部位に上記特定の添加剤が結合(水素結合)し、水分子の脱着による電荷分布の変化を抑制するように作用するためと推定されるが、詳細は不明である。
前記機能を有する添加剤の例には、下記化合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0004953876
Figure 0004953876
セルロースアシレートフィルムの製造工程において、比較的高温(120℃〜140℃程度)で長時間(数分〜60分程度)加熱する工程を含む場合があり、その際には添加剤が揮散してしまうと工程を汚染してしまう。そのような場合には、2個の芳香族環を含有することで分子量を大きくすることができ、揮散性が改良され、好ましい。また、1個の芳香族環に1個以下の水酸機を含有し、1個の芳香族環に3個以下のカルボン酸基を含有し、水酸基とカルボン酸基の合計が2個〜6個とすることで、湿度変化に対するRe、Rthの変動低減効果が確保され、好ましい。
また、2個の芳香族環の連結の態様としては、下記の一般式(10)〜(16)の構造が好ましい。
Figure 0004953876
Figure 0004953876
式中、R1〜R6はそれぞれ、水素原子、芳香族環を除くアルキル基、水酸基、アミノ基、チオール基、又はカルボン酸基の何れかを表す。
更に、前記添加物の分子量は、180〜500であることが好ましい。前記範囲であると、製造工程において添加剤が揮散し難くなり、またセルロースアシレートとの相溶性も良好であるので好ましい。
具体的な化合物の例には、下記の化合物が含まれるが、これらに限定するものではない。
Figure 0004953876
Figure 0004953876
Figure 0004953876
図1の光学フィルムのポリマーフィルム10及び第1の光学異方性層12が、上記光学特性を満足し、且つTNモードの液晶表示装置の光学補償に利用する場合は、第2の光学異方性層14は、ディスコティック液晶をハイブリッド配向させたものが好ましい。また、OCBモードの液晶表示装置に利用する場合は、第2の光学異方性層14は、ディスコティック液晶をハイブリッド配向させたものであるのが好ましい。また、VAモードの液晶表示装置に利用する場合は、第2の光学異方性層14は、正のAプレートであるのが好ましい。
本発明の方法によって製造された光学フィルムは、そのまま単独の部材として、液晶表示装置の光学補償フィルム等として用いることができる。また、偏光膜と貼り合わせ、偏光板の一部材として液晶表示装置に用いることもできる。以下、本発明の製造方法によって製造された光学フィルムを有する偏光板について説明する。
[偏光板]
本発明の偏光板は、偏光膜と、本発明の製造方法によって製造された光学フィルムとを少なくとも有する。前記光学フィルムを、直接偏光膜の表面に貼り合せ、偏光膜の保護フィルムとして利用してもよい。かかる態様では、図1に示すような、ポリマーフィルムを支持体として有する態様を用い、該ポリマーフィルムの裏面(第1の光学異方性層が形成されていない側の面)を、偏光膜の表面に貼り合せるのが好ましい。また、偏光膜の他方の面にも、セルロースアシレートフィルム等の保護フィルムが貼り合せられているのが好ましい。
(偏光膜)
偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜があり、本発明にはいずれを使用してもよい。ヨウ素系偏光膜及び染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。
(保護フィルム)
他方の表面に貼合される保護フィルムは、透明なポリマーフィルムが用いることが好ましい。透明であるとは、光透過率が80%以上であることを意味する。保護フィルムとしては、セルロースアシレートフィルム、及びポリオレフィンを含むポリオレフィンフィルムが好ましい。セルロースアシレートフィルムの中でも、セルローストリアセテートフィルムが好ましい。また、ポリオレフィンフィルムの中でも、環状ポリオレフィンを含むポリノルボルネンフィルムが好ましい。
保護フィルムの厚さは、20〜500μmであることが好ましく、50〜200μmであることがさらに好ましい。
[液晶表示装置]
本発明の製造方法によって製造された光学フィルム、及びそれを用いた偏光板は、種々のモードの液晶表示装置、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、OCB(Optically Compensatory Bend)、VA(Vertically Aligned)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)等のいずれの表示モードの液晶表示装置にも用いることができる。また、透過型、反射型、及び半透過型のいずれの液晶表示装置にも用いることができる。
中でも、TNモード、VAモード、OCBモード及びIPSモードの液晶表示装置に用いるのにより適している。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
<透明支持体の作製>
・JA−1
セルロースアシレートフィルム(TAC−TD80U 富士フイルム(株)製)を、準備した。これを、フィルムJA−1として用いた。
・JA−2の作製
下記表に示す組成物をミキシングタンクに投入し、30℃に加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアシレート溶液を調製した。セルロースアシレートは、全アシル置換度が2.83のものを用いた。
Figure 0004953876
Figure 0004953876
得られた内層用ドープ、及び外層用ドープを、三層共流延ダイを用いて、0℃に冷却したドラム上に流延した。
残留溶剤量が70質量%のフィルムをドラムから剥ぎ取り、両端をピンテンターにて固定して搬送方向のドロー比を115%として搬送しながら80℃で乾燥させ、残留溶剤量が10%となったところで、110℃で乾燥させた。
その後、155℃の温度で20分乾燥し、残留溶剤が0.3質量%のセルロースアセテートフィルム(外層:3μm、内層:74μm、外層:3μm)を製造した。このフィルムを、フィルムJA−2として用いた。
・JA−3の作製
下表に記載の各成分を混合して、セルロースアシレート溶液を調製した。このセルロースアシレート溶液を、金属支持体上に流延し、得られたウェブを支持体から剥離し、その後、下表に記載の条件で延伸した。なお、下表中、MD方向とは、搬送方向を意味する。延伸後、乾燥して、セルロースアシレートフィルムを得た。このフィルムを、フィルムJA−3として用いた。
Figure 0004953876
Figure 0004953876
・JA−4の作製
下表に記載の各成分を混合して、セルロースアシレートを調製した。これを真空排気付き2軸混練押出し機を用い、スクリュー回転数300rpm、混練時間40秒間、押出し量200kg/hrでダイから押出し60℃の水中で固化した後、裁断し直径2mm、長さ3mmの円柱状のペレットを得た。その後、前記ペレットを用い、特開2007−2216号公報の実施例1に記載と同様の手法で溶融製膜し、140μmのフィルムを得た。このフィルムを下表の条件で延伸し、フィルムJA−4として用いた。
Figure 0004953876
・JA−5の作製
下表に記載の各成分を混合して、セルロースアシレート溶液を調製した。このセルロースアシレート溶液を、金属支持体上に流延し、得られたウェブを支持体から剥離し、その後、下表に記載の条件で延伸した。なお、下表中、MD方向とは、搬送方向を意味する。延伸後、乾燥して、下表中に記載の厚みの、セルロースアシレートフィルムを製造し、フィルムJA−5として用いた。
Figure 0004953876
Figure 0004953876
Figure 0004953876
・JA−6の作製
下表に記載の各成分を混合して、セルロースアシレート溶液を調製した。このセルロースアシレート溶液を、金属支持体上に流延し、得られたウェブを支持体から剥離し、その後、下表に記載の条件で延伸した。なお、下表中、MD方向とは、搬送方向を意味する。延伸後、乾燥して、下表中に記載の厚みの、セルロースアシレートフィルムを製造し、フィルムJA−6として用いた。
Figure 0004953876
・JA−7の作製
特開2006−188671号公報の実施例に記載の樹脂P2を塩化メチレンキャスト法により厚さ100μm、残留溶剤量0.2%以下の無色透明なキャストフィルムを得た。このフィルムを195℃に加熱し、延伸速度220%/分で1.5倍に延伸した後、冷却して取り出してフィルムを得た。このフィルムを、フィルムJA−7として用いた。
・JA−8の作製
下表に記載の各成分を混合して、セルロースアシレート溶液を調製した。このセルロースアシレート溶液を、金属支持体上に流延し、得られたウェブを支持体から剥離し、その後、下表に記載の条件で延伸した。なお、下表中、MD方向とは、搬送方向を意味する。延伸後、乾燥して、セルロースアシレートフィルムを得た。このフィルムを、フィルムJA−8として用いた。
Figure 0004953876
以下の表に、フィルムJA−1〜8の光学特性をそれぞれ示す。
Figure 0004953876
<鹸化処理>
前記透明支持体JA−1〜8上に1.0Nの水酸化カリウム溶液(溶媒:水/イソプロピルアルコール/プロピレングリコール=69.2質量部/15質量部/15.8質量部)を10mL/m2塗布し、約40℃の状態で30秒間保持した後、アルカリ液を掻き取り、純水で水洗し、エアーナイフで水滴を削除した。その後、100℃で15秒間乾燥した。
<第1の光学異方性層の作製>
・JB−1の作製
2、2’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンと、2、2’−ビス(トリフルオロメチル)−4、4’−ジアミノビフェニルとから合成された重量平均分子量(Mw)120,000のポリイミドを、シクロヘキサノンに溶解して15%のポリイミド溶液を調製した。
調製したポリイミド溶液を前記JA−1〜5の表面に塗布し、塗膜を100℃で10分乾燥させポリイミド層JB−1をそれぞれ形成した。
・JB−2の作製
下記構造の示すポリイミド化合物(重量平均分子量(Mw)120,000)を、メチルエチルケトンに溶解して15%のポリイミド溶液を調製した。調製したポリイミド溶液をJA−6の表面に塗布した。この塗膜を50℃で4分乾燥し、ポリイミド層JB−2を形成した。
Figure 0004953876
・JB−3の作製
PVA124(クラレ社製、重合度は2400)を、水に溶解して7.5%のPVA溶液を調製した。調製したPVA溶液を前記JA−4の表面に塗布した。この塗膜を100℃4分乾燥した結果厚み10μmのポリビニルアルコール(PVA)層JB−3を形成した。
・JB−4の作製
JA−4上にセルロースアシレートフィルム(TAC−TD80U 富士フイルム(株)製)を2枚(JB−4とする)、粘着剤を介して積層し、JB−4層を形成した。
上記の様にして、フィルムJA−1〜8のいずれかと、上記方法で形成したJB−1〜4のいずれかとの積層体C1〜C10を作製した。それぞれの光学特性を下記表に示す。
Figure 0004953876
<配向処理>
C1及びC2をそれぞれ、速度20m/分で搬送し、長手方向に対して90°にラビング処理されるようにラビングロール(300mm直径)を設定し、750rpmで回転させて、配向膜設置表面にラビング処理を施した。ラビング方向を45°とする以外は同様の条件でC3〜9をラビング処理した。
(実施例1)
前記積層体C1を160℃で110%縦一軸延伸し、Re=140nm、Rth=250nmの積層体(C1’)を得た。この積層体C1’のラビング処理面に、下記表に示した組成の塗布液を塗布し、これを90℃で1分間加熱処理することによって、液晶モノマーを配向させた後、120W/cm高圧水銀灯を用いて、1分間紫外線照射し前記モノマーを重合させて固定化した。この液晶化合物の層(第2の光学異方性層)は、厚み約0.8μm、Reが100nm、nx>ny=nzの特性(正のAプレート)を示す光学異方性層であった。このようにして光学フィルム1を作製した。
Figure 0004953876
Figure 0004953876
(比較例1)
前記積層体C1’のラビング処理面に、下記表に示した組成の塗布液を塗布し、これを90℃で1分間加熱処理した。その後、紫外線照射によって前記モノマーを重合させて固定化した。得られた積層体は白濁した。
Figure 0004953876
ガラス板上にJB−1(膜厚5.8μm)を塗設し、メチルエチルケトンのみを塗布したところJB−1は白濁した。一方、実施例1で用いたトルエン同様に塗布したところ白濁は起こらず、塗布前後での光学特性の変化はΔRe(塗布前−塗布後)=0.5nm、ΔRth(塗布前−塗布後)=1.0nmであった。
(実施例2)
積層体C2のラビング処理面に、下記表に示した組成の塗布液を#2.0のワイヤーバーで塗布した。その後、120℃の恒温槽中で90秒間加熱し、ディスコティック液晶化合物を配向させた。次に、80℃で120W/cm高圧水銀灯を用いて、1分間紫外線照射し、ディスコティック液晶化合物を重合させた。その後、室温まで放冷した。得られた光学異方性層の、波長546nmで測定したReレターデーション値は50nmであった。膜厚は1.3μmであった。このようにして光学フィルム2を作製した。
Figure 0004953876
Figure 0004953876
Figure 0004953876
Figure 0004953876
(実施例3)
積層体C3〜9のラビング処理面に、下記表に示した組成の塗布液を#2.0のワイヤーバーで塗布した。その後、120℃の恒温槽中で90秒間加熱し、ディスコティック液晶化合物を配向させた。次に、80℃で120W/cm高圧水銀灯を用いて、1分間紫外線照射し、ディスコティック液晶化合物を重合させた。その後、室温まで放冷した。得られた光学異方性層の、波長546nmで測定したReレターデーション値は30nmであった。厚みは0.8μmであった。このようにして光学フィルム3〜9をそれぞれ作製した。
Figure 0004953876
Figure 0004953876
Figure 0004953876
(実施例4)
下記の組成の棒状液晶化合物を含む塗布液を調製した。
Figure 0004953876
Figure 0004953876
上記作製したC10のポリイミド層の表面上に、調製した塗布液を#5.0のワイヤーバーで連続的に塗布した。フィルムの搬送速度は20m/minとした。室温から80℃に連続的に加温する工程で溶媒を乾燥させ、その後、80℃の乾燥ゾーンで90秒間加熱し、棒状液晶性化合物を配向させた。続いて、フィルムの温度を60℃に保持して、UV照射により液晶化合物の配向を固定化した。続いて、55℃の1.5mol/L水酸化ナトリウム水溶液中に作製したフィルムを2分間浸漬した後、水に浸漬し十分に水酸化ナトリウムを洗い流した。その後、35℃の5mmol/L硫酸水溶液に1分間浸漬した後、水に浸漬し希硫酸水溶液を十分に洗い流した。最後に試料を120℃で十分に乾燥させた。このようにして、光学フィルム10を作製した。
得られた光学異方性層の、波長546nmで測定したReレターデーション値は0nmであった。またRthは−260nmであった。棒状液晶分子がフィルム面に対して実質的に垂直に配向している光学異方性層が形成されたことが確認できた。このようにして光学フィルム10を作製した。
(偏光板の作製)
まず、延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。
その後、実施例1〜4で作製した光学フィルム1〜10のポリマーの裏面(第1の光学異方性層が形成されていない面)を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、前記偏光膜の一方の面に貼り付け、前記偏光膜の他方の面には、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、鹸化処理を行った市販のセルローストリアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士フイルム(株)製)を貼り付けた。このようにして、10種類の偏光板を作製した(偏光板1〜10)。
<VAモード液晶表示装置の作製>
市販の37インチVAモード液晶テレビ(シャープ製)に設けられている一対の偏光板(上側偏光板、及び下側偏光板)を剥がし、代わりに作製した偏光板1を、光学フィルム1が液晶セル側となるように粘着剤を介して、観察者側及びバックライト側に一枚ずつ貼り付けた。このとき、観察者側の偏光板(上側偏光板)の透過軸と、バックライト側の偏光板(下側偏光板)の透過軸とが直交するように各偏光板を配置した。
<TNモード液晶表示装置の作製>
TN型液晶セルを使用した20インチの液晶表示装置(シャープ製)に設けられている一対の偏光板(上側偏光板、及び下側偏光板)を剥がし、代わりに作製した偏光板2を、光学フィルム2が液晶セル側となるように粘着剤を介して、観察者側及びバックライト側に一枚ずつ貼り付けた。このとき、観察者側の偏光板(上側偏光板)の透過軸と、バックライト側の偏光板(下側偏光板)の透過軸とが直交するように各偏光板を配置した。
<OCBモード液晶セルの作製>
OCB型液晶セルを使用した23インチの液晶表示装置(ナナオ製)設けられている一対の偏光板(上側偏光板、及び下側偏光板)を剥がし、代わりに作製した偏光板3〜9を光学フィルム3〜9が液晶セル側となるように粘着剤を介して観察者側及びバックライト側に一枚ずつ貼り付けた。このとき、観察者側の偏光板(上側偏光板)の透過軸と、バックライト側の偏光板(下側偏光板)の透過軸とが直交するように各偏光板を配置した。液晶セルの配向膜のラビング方向と光学補償フィルムのラビング方向は、逆平行になるように配置した。
<IPSモード液晶表示装置の作製>
液晶テレビTH-32LX500(松下電器産業(株)社製)から、液晶セルを取り出し、視認者側及びバックライト側に貼られてあった偏光板及び光学フィルムを剥した。この液晶セルは、電圧無印加状態及び黒表示時では液晶分子はガラス基板間で実質的に平行配向しており、その遅相軸方向は画面に対して水平方向であった。
上記の平行配向セルのバックライト側のガラス基板に、上記作製した偏光板10を粘着剤を用いて貼り合わせた。視認者側のガラス基板には以下の方法で作製した偏光板10’を貼り合わせた。また、液晶セルの上下に配置された偏光板の吸収軸とは直交するように配置した。
<偏光板10’の作製>
まず、延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。
その後、Z−TAC(富士フイルム(株)製)を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、前記偏光膜の一方の面に貼り付け、前記偏光膜の他方の面には、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、鹸化処理を行った市販のセルローストリアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士フイルム(株)製)を貼り付けた。このようにして、偏光板10’を作製した。
<表示性能評価>
次に、常温常湿(25℃60%RH)の部屋で1週間放置した前記液晶表示装置を測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)を用いて、黒表示(L1)から白表示(L8)までの8段階で色味、コントラスト比(白表示時の透過率/黒表示時の透過率)を評価した。また、前記液晶表示装置を、常温常湿(25℃10%RH)の部屋で1週間放置した後に、同様の測定を行った。評価結果を表*に示す。
なお、表*においてΔCu’v’は、画面表面の法線方向を基準に極角60°、液晶表示画面の方位角方向0〜360°において、黒表示時に正面に対してu’v’空間(u’v’:CIELAB空間における色座標)で最も距離の離れた地点のu’v’からu’v’(正面)を差し引いた値の絶対値を示す。
コントラストはコントラスト比(白表示時の透過率/黒表示時の透過率)から算出した値である。
<評価基準>
[ΔCu’v’の評価基準]
◎ ΔCu’v’が、0.02未満
〇 ΔCu’v’が、0.02以上0.04未満
△ ΔCu’v’が、0.04以上0.06未満
× ΔCu’v’が、0.06以上
[コントラスト視野角(コントラスト比が10以上で黒側の階調反転のない極角範囲)の評価基準]
◎ 上下左右で極角80°以上
〇 上下左右の内、3方向で極角80°以上
△ 上下左右の内、2方向で極角80°以上
× 上下左右の内、3方向で極角80°以上
Figure 0004953876
上記結果から、本発明の製造方法によって製造された光学補償フィルムは、VA、TN、OCB及びIPSモードの液晶表示装置のいずれについても、視野角特性の改善に寄与したことが理解できる。
特に、支持体として用いたポリマーフィルムのRe(10%RH)−Re(80%RH)、及びRth(10%RH)−Rth(80%RH)が、式(V)及び(VI)を満足し、その値が小さいほど、環境湿度に影響されずに、表示特性が変動しないことがわかった。
本発明の製造方法を利用して作製される光学フィルムの一例の断面概略図である。
符号の説明
10 ポリマーフィルム
12 第1の光学異方性層
14 第2の光学異方性層

Claims (15)

  1. 少なくとも液晶化合物を溶剤に溶解及び/又は分散させて塗布液を調製する工程、及び該塗布液を非液晶性ポリマーを含有する第1の光学異方性層の表面に塗布して、該層上に第2の光学異方性層を形成する工程を少なくとも含む光学フィルムの製造方法であって、
    前記塗布液の調製に用いられる溶剤が、該溶剤のみを第1の光学異方性層の表面に塗布した場合に、下記式(1)及び(2)を満足する溶剤から選択され、
    (1): ΔRe(550)≦5nm
    (2): ΔRth(550)≦10nm
    但し、ΔRe(550)は、第1の光学異方性層に溶剤を塗布する前後の波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)の差であり、ΔRth(550)は、第1の光学異方性層に溶剤を塗布する前後の波長550nmにおける厚み方向レターデーションRth(550)の差である
    前記非液晶性ポリマーが、重合度1000〜5000であり、且つ鹸化度が80〜100%であるポリビニルアルコール又は変性ポリビニルアルコールであることを特徴とする光学フィルムの製造方法。
  2. 前記塗布液を塗布する前に、前記第1の光学異方性層に、延伸処理、収縮処理、およびラビング処理のいずれかの処理を施す工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記溶剤が、トルエン又はキシレンであることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記支持体が、セルロースアシレートを含むフィルムであることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記支持体が、シクロオレフィンポリマーを含むフィルムであることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記塗布液を、第1の光学異方性層の表面に塗布した後に、塗膜中の液晶化合物の分子を配向させ、該配向状態を固定化して第2の光学異方性層を形成することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記液晶化合物の分子を、ホモジニアス配向、ホメオトロピック配向、ハイブリッド配向、ツイスト配向、及びチルト配向のいずれかの配向状態に固定して前記第2の光学異方性層を形成することを特徴とする請求項に記載の方法。
  8. 前記液晶化合物が、液晶ポリマー、光重合性液晶モノマーおよび熱重合性液晶モノマーから選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の方法。
  9. 請求項1〜のいずれか1項に記載の方法で製造された第1及び第2の光学異方性層を有する光学フィルム。
  10. 前記第1の光学異方性層の光学特性が、下記式(VII)〜(X)を満たすことを特徴とする請求項に記載の光学フィルム:
    (VII): −10nm ≦Re(550) ≦10nm
    (VIII): 0nm ≦Rth(550) ≦200nm
    (IX): −10nm ≦Re(630)−Re(450) ≦0nm
    (X): −40nm ≦Rth(630)−Rth(450) ≦0nm
    但し、上記式(VII)〜式(X)中、Re(λ)は、波長λnmにおける面内レターデーション値であり、Rth(λ)は、波長λnmにおける厚さ方向のレターデーション値である。
  11. 前記第1及び第2の光学異方性層を支持する支持体をさらに含み、該支持体の光学特性が、下記式(I)〜(VI)を満たすことを特徴とする請求項又は10に記載の光学フィルム:
    (I): 0nm ≦Re(550) ≦200nm
    (II): 0nm ≦Rth(550) ≦300nm
    (III): 0nm ≦Re(630)−Re(450) ≦30nm
    (IV): 0nm ≦Rth(630)−Rth(450) ≦40nm
    (V): 0nm ≦Re(10%RH)−Re(80%RH) ≦20nm
    (VI): 0nm ≦Rth(10%RH)−Rth(80%RH) ≦30nm
    但し、上記式(I)〜式(IV)中、Re(λ)は、波長λnmにおける面内
    レターデーション値であり、Rth(λ)は、波長λnmにおける厚さ方向のレターデーション値であり、また、上記式(V)及び(VI)中、Re(α%RH)は、環境湿度25℃α%RH下で含水率が平衡状態に達した面内レターデーション値であり、Rth(α%RHλ)は、環境湿度25℃α%RH下で含水率が平衡状態に達した厚さ方向のレターデーション値である。
  12. 前記支持体が、下記式(I)で表される化合物を含有する請求項11に記載の光学フィルム:
    Figure 0004953876
    式中、L 1 及びL 2 は各々独立に単結合又は二価の連結基を表し;A 1 及びA 2 は各々独立に、−O−、−NR−(Rは水素原子又は置換基を表す)、−S−及び−CO−からなる群から選ばれる基を表し;R 1 、R 2 及びR 3 は各々独立に置換基を表し;Xは第14〜16族の非金属原子を表し(ただし、Xには水素原子又は置換基が結合してもよい);nは0〜2までのいずれかの整数を表す。
  13. 偏光膜と、請求項12のいずれか1項に記載の光学フィルムとを少なくとも有することを特徴とする偏光板。
  14. 請求項13に記載の偏光板を有することを特徴とする液晶表示装置。
  15. 液晶セルが、TN、OCB、VA又はIPS方式であることを特徴とする請求項14に記載の液晶表示装置。
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