JP7506642B2 - 複合偏光板および液晶表示装置 - Google Patents
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Description
この反射型偏光板を液晶ディスプレイ装置(LCD)のパネルと裏面バックライトの間に配置する事で、光の利用効率が向上かつ黒表示が可能となるという事が知られている。
しかしながら、この反射型偏光板は十分な偏光性能を有しておらず、単独では、LCDでの明瞭な黒表示を達成することはできない。そこで、特許文献2に示されるように、この反射型偏光板の透過軸をLCDパネルの裏面に配置されたヨウ素PVA偏光板の透過軸に揃えて、前記ヨウ素PVA偏光板と組み合わせて用いることが開示されている。
本発明は、以下の[1]~[12]の発明を含むものである。
[1]吸収型偏光膜と吸収型偏光膜を配向させる配向膜と反射型偏光板を有し、反射型偏光板の反射軸と吸収型偏光膜の吸収軸の成す角度が8°以下である複合偏光板。
[2]前記吸収型偏光膜が、重合性液晶化合物の重合体であり、二色性色素を含み、厚さが5μm以下である[1]記載の複合偏光板。
[3]前記配向膜が、光によって配向規制力を生じる光配向膜である[1]または[2]記載の複合偏光板。
[4]重合性液晶化合物が、サーモトロピック性液晶化合物である[1]~[3]のいずれかに記載の複合偏光板。
[5]重合性液晶化合物の重合体中における二色性色素の割合が重合性液晶化合物100質量部に対して20質量部以下である[1]~[4]のいずれかに記載の複合偏光板。
[6]吸収型偏光膜が、スメクチック液晶相の状態で面内水平方向に配向固定した重合性液晶化合物の重合体である[1]~[5]のいずれかに記載の複合偏光板。
[7]吸収型偏光膜が、X線回折測定においてブラッグピークを有する偏光膜である[1]~[6]のいずれかに記載の複合偏光板。
[8]前記反射型偏光板は、屈折率の異なる少なくとも2種以上の高分子材料の多層積層体である[1]~[7]のいずれかに記載の複合偏光板。
[9]矩形であり、長辺方向に透過軸を有する[1]~[8]のいずれかに記載の複合偏光板。
[10]反射型偏光板の反射軸がロール搬送方向に対して面内方向90°±8°であり、吸収型偏光膜の吸収軸がロール搬送方向に対して面内方向90°±8°であり、反射型偏光板の反射軸と吸収型偏光膜の吸収軸の成す角度が8°以下であるロール状複合偏光板。
[11]下記工程1~7を含むロール状複合偏光板の製造方法。
工程1.ロール状反射型偏光板を巻出しながら、光により配向規制力を生じるポリマーと溶剤を含む組成物を前記ロール状反射型偏光板表面に連続塗布して第一塗布膜を形成する工程、
工程2.前記第一塗布膜を加熱乾燥して第一乾燥膜を形成する工程、
工程3.前記第一乾燥膜に偏光紫外線を照射して配向膜を形成する工程、
工程4.前記配向膜上に二色性色素と重合性液晶化合物と重合開始剤と溶剤を含む組成物を塗布して第二塗布膜を形成する工程、
工程5.前記第二塗布膜を加熱乾燥して第二乾燥膜を形成する工程、
工程6.前記第二乾燥膜に紫外線を照射して重合性液晶化合物を重合させて吸収型偏光膜を形成して複合偏光板を形成する工程
工程7.前記複合偏光板をロールに巻き取る工程
[12][1]~[9]のいずれかに記載の複合偏光板が、バックライトユニットと液晶セルとの間に配置され、バックライトユニット側に反射型偏光板面、液晶セル側に吸収型偏光膜面が配置されてなる液晶表示装置。
以下、本発明について説明する。
[吸収型偏光膜]
本発明における吸収型偏光膜について説明する。本発明における吸収型偏光膜は二色性色素を含有していてもよい。二色性色素を含有すれば、特に限定されるものではない。
二色性色素とは、分子の長軸方向における吸光度と、短軸方向における吸光度とが異なる性質を有する色素をいう。二色性色素としては、可視光を吸収する特性を有する特性を有する事が好ましく、380~680nmの範囲に吸収極大波長(λMAX)を有するものがより好ましい。
このような二色性色素としては、例えば、アクリジン色素、オキサジン色素、シアニン色素、ナフタレン色素、アゾ色素およびアントラキノン色素などが挙げられるが、中でもアゾ色素が好ましい。アゾ色素としては、モノアゾ色素、ビスアゾ色素、トリスアゾ色素、テトラキスアゾ色素およびスチルベンアゾ色素などが挙げられ、好ましくはビスアゾ色素およびトリスアゾ色素である。二色性色素は単独でも、組み合わせてもよいが、可視光全域で吸収を得るためには、3種類以上の二色性色素を組み合わせるのが好ましく、3種類以上のアゾ色素を組み合わせるのがより好ましい。
アゾ色素としては、例えば、式(I)で表される化合物(以下、「化合物(I)」ということもある)が挙げられる。
T1-A1(-N=N-A2)p-N=N-A3 -T2(I)
[式(I)中、
A1およびA2およびA3、互いに独立に、置換基を有していてもよい1,4-フェニレン基、ナフタレン-1,4-ジイル基または置換基を有していてもよい2価の複素環基を表し、T1およびT2は電子吸引基あるいは電子放出基であり、アゾ結合面内に対して実質的に180°の位置に有する。pは0~4の整数を表す。pが2以上である場合、各々のA2は互いに同一でも異なっていてもよい。可視域に吸収を示す範囲で-N=N-結合が-C=C-、-COO-、-NHCO-。-N=CH-結合に置き換わっていてもよい。]
B1~B20は、互いに独立に、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、シアノ基、ニトロ基、置換または無置換のアミノ基(置換アミノ基および無置換アミノ基の定義は前記のとおり)、塩素原子またはトリフルオロメチル基を表す。
n1~n4は、それぞれ独立に0~3の整数を表す。また、高い偏光性能が得られる観点から、B2、B6、B9、B14、B18、B19は水素原子又はメチル基が好ましく、水素原子がさらに好ましい。
n1が2以上である場合、複数のB2はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよく、
n2が2以上である場合、複数のB6はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよく、
n3が2以上である場合、複数のB9はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよく、
n4が2以上である場合、複数のB14はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
R1~R8は、互いに独立に、水素原子、-Rx、-NH2、-NHRx、-NRx 2、-SRxまたはハロゲン原子を表す。
Rxは、炭素数1~4のアルキル基または炭素数6~12のアリール基を表す。]
R9~R15は、互いに独立に、水素原子、-Rx、-NH2、-NHRx、-NRx 2、-SRxまたはハロゲン原子を表す。
Rxは、炭素数1~4のアルキル基または炭素数6~12のアリール基を表す。]
R16~R23は、互いに独立に、水素原子、-Rx、-NH2、-NHRx、-NRx 2、-SRxまたはハロゲン原子を表す。
Rxは、炭素数1~4のアルキル基または炭素数6~12のアリール基を表す。]
D1およびD2は、互いに独立に、式(2-10a)~式(2-10d)のいずれかで表される基を表す。
D3およびD4は、互いに独立に、式(2-11a)~式(2-11h)のいずれかで表される基を表す。
本発明の吸収型偏光膜は、二色性色素のほかに、重合性液晶を含有していてもよい。重合性液晶とは、重合性基を有し、かつ、液晶性を有する化合物(以下、重合性液晶化合物ともいう)である。重合性基は、重合反応に関与する基を意味し、光重合性基であることが好ましい。ここで、光重合性基とは、後述する光重合開始剤から発生した活性ラジカルや酸等によって重合反応に関与し得る基のことをいう。
重合性基としては、ビニル基、ビニルオキシ基、1-クロロビニル基、イソプロペニル基、4-ビニルフェニル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、オキシラニル基、オキセタニル基等が挙げられる。中でも、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、オキシラニル基およびオキセタニル基が好ましく、アクリロイルオキシ基がより好ましい。液晶性はサーモトロピック液晶でもリオトロピック液晶でもよいが、後述する二色性色素と混合する場合には、サーモトロピック液晶が好ましい。
当該ブラッグピークは分子配向の周期構造に由来するピークであり、その周期間隔が3~6Åである膜を得ることができる。本発明の偏光膜は、この重合性液晶がスメクチック相の状態で重合された重合性液晶の重合体を含むことが、より高い偏光特性が得られるという観点から好ましい。
X1、X2およびX3は、それぞれ独立に、2価の芳香族基または2価の脂環式炭化水素基を表し、ここで、該2価の芳香族基または2価の脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のフルオロアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、シアノ基またはニトロ基に置換されていてもよく、該2価の芳香族基または2価の脂環式炭化水素基を構成する炭素原子が、酸素原子または硫黄原子または窒素原子に置換されていてもよい。ただし、X1、X2およびX3のうち少なくとも1つは、置換基を有していてもよい1,4-フェニレン基または置換基を有していてもよいシクロヘキサン-1,4-ジイル基である。
Y1、Y2、W1およびW2は、互いに独立に、単結合または二価の連結基である。
V1およびV2は、互いに独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルカンジイル基を表し、該アルカンジイル基を構成する-CH2-は、-O-、-S-またはNH-に置き換わっていてもよい。
U1およびU2は、互いに独立に、重合性基または水素原子を表し、少なくとも1つは重合性基である。
置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルカンジイル基が任意に有する置換基としては、シアノ基および塩素原子、フッ素原子などのハロゲン原子などが挙げられるが、該アルカンジイル基は、無置換であることが好ましく、無置換かつ直鎖状のアルカンジイル基であることがより好ましい。
吸収型偏光膜形成用組成物は溶剤を含有してよい。一般に重合性液晶化合物は粘度が高いため、溶剤に溶解させた偏光膜形成用組成物とすることで塗布が容易になり、結果として偏光膜の形成がし易くなる場合が多い。溶剤としては、重合性液晶化合物を完全に溶解し得るものが好ましく、また、重合性液晶化合物の重合反応に不活性な溶剤であることが好ましい。
吸収型偏光膜形成用組成物には、レベリング剤を含有させてもよい。レベリング剤とは、組成物の流動性を調整し、組成物を塗布して得られる膜をより平坦にする機能を有する添加剤であり、例えば、有機変性シリコーンオイル系、ポリアクリレート系およびパーフルオロアルキル系のレベリング剤が挙げられる。具体的には、DC3PA、SH7PA、DC11PA、SH28PA、SH29PA、SH30PA、ST80PA、ST86PA、SH8400、SH8700、FZ2123(以上、全て東レ・ダウコーニング(株)製)、KP321、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341、X22-161A、KF6001(以上、全て信越化学工業(株)製)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF-4446、TSF4452、TSF4460(以上、全てモメンティブ パフォーマンス マテリアルズ ジャパン合同会社製)、フロリナート(fluorinert)(登録商標)FC-72、同FC-40、同FC-43、同FC-3283(以上、全て住友スリーエム(株)製)、メガファック(登録商標)R-08、同R-30、同R-90、同F-410、同F-411、同F-443、同F-445、同F-470、同F-477、同F-479、同F-482、同F-483、同F-554、同F-556(以上、いずれもDIC(株)製)、エフトップ(商品名)EF301、同EF303、同EF351、同EF352(以上、全て三菱マテリアル電子化成(株)製)、サーフロン(登録商標)S-381、同S-382、同S-383、同S-393、同SC-101、同SC-105、KH-40、SA-100(以上、全てAGCセイミケミカル(株)製)、商品名E1830、同E5844((株)ダイキンファインケミカル研究所製)、BM-1000、BM-1100、BYK-352、BYK-353およびBYK-361N(いずれも商品名:BM Chemie社製)等が挙げられる。中でも、ポリアクリレート系レベリング剤およびパーフルオロアルキル系レベリング剤が好ましい。
吸収型偏光膜形成用組成物は重合開始剤を含有していてもよい。重合開始剤は、重合性液晶等の重合反応を開始し得る化合物である。重合開始剤としては、サーモトロピック液晶の相状態に依存しないという観点から、光の作用により活性ラジカルを発生する光重合開始剤が好ましい。
吸収型偏光膜形成用組成物は増感剤を含有してもよい。増感剤としては、光増感剤が好ましい。該増感剤としては、キサントンおよびチオキサントン等のキサントン化合物(例えば、2,4-ジエチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン等);アントラセンおよびアルコキシ基含有アントラセン(例えば、ジブトキシアントラセン等)等のアントラセン化合物;フェノチアジンおよびルブレン等が挙げられる。
重合反応を安定的に進行させる観点から、吸収型偏光膜形成用組成物は重合禁止剤を含有してもよい。重合禁止剤により、重合性液晶の重合反応の進行度合いをコントロールすることができる。
本発明における吸収型偏光膜は、基材並びに配向膜上に吸収型偏光膜形成用組成物が塗布することで製造することができる。
<吸収型偏光膜形成用組成物の塗布>
吸収型偏光膜形成用組成物を基材又は配向膜上に塗布する方法としては、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、CAPコーティング法、スリットコーティング法、マイクログラビア法、ダイコーティング法、インクジェット法等が挙げられる。また、ディップコーター、バーコーター、スピンコーター等のコーターを用いて塗布する方法等も挙げられる。中でも、Roll to Roll形式で連続的に塗布する場合には、マイクログラビア法、インクジェット法、スリットコーティング法、ダイコーティング法による塗布方法が好ましく、ガラス等の枚葉基材に塗布する場合には、均一性の高いスピンコーティング法が好ましい。Roll to Roll形式で塗布する場合、基材に配向膜形成用組成物等を塗布して配向膜を形成して得られた配向膜上に吸収型偏光膜形成用組成物を連続的に塗布することもできる。
吸収型偏光膜形成用組成物に含まれる溶剤を除去する乾燥方法としては、例えば、自然乾燥、通風乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥およびこれらを組み合わせた方法が挙げられる。中でも、自然乾燥または加熱乾燥が好ましい。乾燥温度は、0~200℃の範囲が好ましく、20~150℃の範囲がより好ましく、50~130℃の範囲がさらに好ましい。乾燥時間は、10秒間~10分間が好ましく、より好ましくは30秒間~5分間である。配向膜形成用組成物および配向性ポリマー組成物も同様に乾燥することができる。
重合性液晶化合物を重合させる方法としては、光重合が好ましい。光重合は、基材上または配向膜上に重合性液晶化合物を含む光学異方性層形成用組成物が塗布された積層体に活性エネルギー線を照射することにより実施される。照射する活性エネルギー線としては、乾燥被膜に含まれる重合性液晶化合物の種類(特に、重合性液晶化合物が有する光重合性官能基の種類)、光重合開始剤を含む場合には光重合開始剤の種類、およびそれらの量に応じて適宜選択される。具体的には、可視光、紫外光、赤外光、X線、α線、β線、およびγ線からなる群より選択される一種以上の光が挙げられる。中でも、重合反応の進行を制御し易い点、および光重合装置として当分野で広範に用いられているものが使用できるという点で、紫外光が好ましく、紫外光によって光重合可能なように、重合性液晶化合物の種類を選択することが好ましい。
基材としては、ガラス基材及びフィルム基材が挙げられ、フィルム基材が好ましい、連続的に製造できる点で長尺のロール状フィルムがより好ましい。フィルム基材を構成する樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ノルボルネン系ポリマー等のポリオレフィン;環状オレフィン系樹脂;ポリビニルアルコール;ポリエチレンテレフタレート;ポリメタクリル酸エステル;ポリアクリル酸エステル;トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース及びセルロースアセテートプロピオネート等のセルロースエステル;ポリエチレンナフタレート;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリエーテルケトン;ポリフェニレンスルフィド及びポリフェニレンオキシド; が挙げられる。
市販のセルロースエステル基材としては、“フジタックフィルム”(富士写真フイルム株式会社製);“KC8UX2M”、“KC8UY”及び“KC4UY”(以上、コニカミノルタオプト株式会社製)等が挙げられる。
市販の環状オレフィン系樹脂としては、“Topas”(登録商標)(Ticona社(独)製)、“アートン”(登録商標)(JSR株式会社製)、“ゼオノア(ZEONOR)”(登録商標)、“ゼオネックス(ZEONEX)”(登録商標)(以上、日本ゼオン株式会社製)及び“アペル”(登録商標)(三井化学株式会社製)が挙げられる。このような環状オレフィン系樹脂を、溶剤キャスト法、溶融押出法等の公知の手段により製膜して、基材とすることができる。市販されている環状オレフィン系樹脂基材を用いることもできる。市販の環状オレフィン系樹脂基材としては、“エスシーナ”(登録商標)、“SCA40”(登録商標)(以上、積水化学工業株式会社製)、“ゼオノアフィルム”(登録商標)(オプテス株式会社製)及び“アートンフィルム”(登録商標)(JSR株式会社製)が挙げられる。
基材の厚さは、実用的な取り扱いができる程度の質量である点では、薄い方が好ましいが、薄すぎると強度が低下し、加工性に劣る傾向がある。基材の厚さは、通常、5μm~300μmであり、好ましくは20μm~200μmである。このように作製した吸収型偏光膜付き基材と反射型偏光板を組み合わせることで本複合偏光板を形成する事ができる。この際、薄型化の観点から基材を剥離して反射型偏光板に吸収型偏光膜を転写させる事が好ましい。
フィルム基材としては、ポリエチレンナフタレート(PEN)とその異性体(例えば、2,6-、1,4-、1,5-、2,7-及び2,3-PEN)、ポリアルキレンテレフタレート(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリー1,4-シクロヘキサンジメチレンテレフタレート)、ポリイミド樹脂(例えば、ポリアクリルイミド)、ポリエーテルイミド、アタクチックポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメタクリレート(例えば、ポリイソブチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート及びポリメチルメタクリレート)、ポリアクリレート(例えば、ポリブチルアクリレート及びポリメチルアクリレート)、セルロース誘導体(例えば、エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースアセテートブチレート及びセルロースニトレート)、ポリアルキレン重合体(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリイソブチレン及びポリ(4-メチル)ペンテン)、弗素化重合体(例えば、ペルフルオロアルコキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、弗素化エチレンープロピレン共重合体、ポリビニリデン弗化物及びポリクロロトリフルオロエチレン)、塩素化重合体(例えば、ポリビニリデン塩化物及びポリ塩化ビニル)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルアセテート、ポリエーテルーアミド、イオノマー樹脂、エラストマー(例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン及びネオプレン)とポリウレタン等のプラスチックが挙げられる。
本発明に用いられる反射型偏光板は、自然光を透過偏光と反射偏光又は散乱偏光に分離する機能を有する偏光変換素子である。反射型偏光板は、具体的には一方の振動方向の直線偏光を透過し、他方の振動方向の直線偏光を反射することができる異方性多重薄膜であることができる。この異方性多重薄膜の市販品として、例えば商品名「DBEF」や「APF」(3M社製、住友スリーエム(株))を好適に用いることができる。反射型偏光板は原理によって限定されるものではなく、コレステリック液晶とλ/4板を組み合わせたものであっても良い。
本発明において配向膜は、重合性液晶を所望の方向に液晶配向させる、配向規制力を有するものである。
C=N結合を有する光反応性基としては、芳香族シッフ塩基および芳香族ヒドラゾン等の構造を有する基が挙げられる。
N=N結合を有する光反応性基としては、アゾベンゼン基、アゾナフタレン基、芳香族複素環アゾ基、ビスアゾ基およびホルマザン基等や、アゾキシベンゼンを基本構造とするものが挙げられる。
C=O結合を有する光反応性基としては、ベンゾフェノン基、クマリン基、アントラキノン基およびマレイミド基等が挙げられる。これらの基は、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリルオキシ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基およびハロゲン化アルキル基等の置換基を有していてもよい。
なお、本偏光膜の厚みは、干渉膜厚計やレーザー顕微鏡あるいは触針式膜厚計の測定で求められるものである。
しかしながら本発明の複合偏光板は、吸収型偏光膜の吸収軸を任意に制御できるため、長尺ロール形態で連続的に積層でき、生産効率が大幅に向上する。また、大型のLCD-TV用途等にも適用が可能となる。長尺ロール形態とはロール搬送方向の長さが通常10~10000m、生産性の観点から好ましくは100~10000mが好ましい。
ロール状複合偏光板では反射型偏光板の反射軸がロール搬送方向に対して面内方向90°±8°が好ましく、90°±4°がさらに好ましい。また、吸収型偏光膜の吸収軸がロール搬送方向に対して面内方向90°±8°が好ましく、90°±4°がより好ましく、90°±2°がさらに好ましい。
工程1.ロール状反射型偏光板を巻出しながら、光により配向規制力を生じるポリマーと溶剤を含む組成物を前記ロール状反射型偏光板表面に連続塗布して第一塗布膜を形成する工程、
工程2.前記第一塗布膜を加熱乾燥して第一乾燥膜を形成する工程、
工程3.前記第一乾燥膜に偏光紫外線を照射して配向膜を形成する工程、
工程4.前記配向膜上に二色性色素と重合性液晶化合物と重合開始剤と溶剤を含む組成物を塗布して第二塗布膜を形成する工程、
工程5.前記第二塗布膜を加熱乾燥して第二乾燥膜を形成する工程、
工程6.前記第二乾燥膜に紫外線を照射して重合性液晶化合物を重合させて吸収型偏光膜を形成して複合偏光板を形成する工程
工程7.前記複合偏光板をロールに巻き取る工程
反射型偏光板に吸収型偏光膜形成用組成物から塗布形成された偏光膜が設けられた本発明の複合偏光板は、液晶表示装置のバックライトユニットと液晶セルとの間に設置され、バックライトユニット側に反射型偏光子面、液晶セル側に二色性色素を含有する吸収型偏光膜形成用組成物から塗布形成された吸収型偏光膜が配置されるという形態で好ましく用いることができる。また、このような長尺形態で得られた複合偏光板は継ぎ目が無く、大型の液晶ディスプレイへも好適に適用可能である。
本発明の複合偏光板を具備してなる液晶セルにおいても、液晶セルの駆動方式は、従来公知のいかなる方式も適用することができるが、好ましくはインプレーンスイッチング(IPS)、垂直配向(VA)モードが挙げられる。
下記の成分を混合し、80℃で1時間攪拌することで、偏光膜形成用組成物を得た。二色性色素には、特開2015-165302号公報の実施例に記載のアゾ系色素を用いた。
〔重合性液晶化合物〕
〔二色性色素〕
2.5部
2.5部
2.5部
〔他の成分〕
重合開始剤;
2-ジメチルアミノ-2-ベンジル-1-(4-モルホリノフェニル)ブタン-1-オン(イルガキュア369;チバスペシャルティケミカルズ社製) 6部
レベリング剤;
ポリアクリレート化合物(BYK-361N;BYK-Chemie社製)
1.2部
溶剤;o-キシレン 250部
ガラス基板上に、ポリビニルアルコール(ポリビニルアルコール1000完全ケン化型、和光純薬工業株式会社製)の2質量%水溶液(配向層形成用組成物)をスピンコート法により塗布し、乾燥後、厚さ100nmの膜を形成した。続いて、得られた膜の表面にラビング処理を施すことにより配向層を形成した。ラビング処理は、半自動ラビング装置(商品名:LQ-008型、常陽工学株式会社製)を用いて、布(商品名:YA-20-RW、吉川化工株式会社製)によって、押し込み量0.15mm、回転数500rpm、16.7mm/sの条件で行った。このようにして作製した配向膜上に偏光膜形成用組成物(A)をスピンコート法により塗布し、120℃のホットプレート上で1分間加熱乾燥した後、速やかに室温まで冷却して、前記配向層上に乾燥被膜を形成した。この乾燥被膜をホットプレート上で再び120℃まで昇温後、降温時において、偏光顕微鏡で観察をすることで相転移温度を測定した。その結果、115℃でネマチック相に相転移し、105℃でスメクチックA相に相転移し、74℃でスメクチックB相へ相転移したことを確認した。
先の配向膜上に偏光膜形成用組成物をスピンコート法により塗布し、120℃のホットプレート上で1分間加熱乾燥した後、速やかに室温まで冷却して、前記配向層上に乾燥被膜を形成した。次いで、UV照射装置(SPOT CURE SP-7;ウシオ電機株式会社製)を用い、紫外線を、露光量2000mJ/cm2(365nm基準)で乾燥被膜に照射することにより、該乾燥被膜に含まれる重合性液晶化合物を、前記重合性液晶組成物の液晶状態を保持したまま重合させ、該乾燥被膜から偏光膜を形成した。この際の偏光膜の厚みをレーザー顕微鏡(オリンパス株式会社社製 OLS3000)により測定したところ、1.7μmであった。この偏光膜に対して、X線回折装置X’Pert PRO MPD(スペクトリス株式会社製)を用いて同様にX線回折測定を行った結果、2θ=20.1°付近にピーク半価幅(FWHM)=約0.312°のシャープな回折ピークが得られた。また、ラビング垂直方向からの入射でも同等な結果を得た。ピーク位置から求めた秩序周期(d)は約4.4Åであり、高次スメクチック相を反映した構造を形成することを確認した。
〔光配向層の作製〕
反射型偏光板として幅800mmの長尺APF(3M Company(3M社)(日本では住友スリーエム(株))製)ロールを用い、連続的に繰り出しながら、表面をプラズマ処理した後に、スロットダイコーターを用いて光配向膜形成用組成物を30ml/minの流量で吐出して、フィルム中央部の幅750mm範囲に第一塗布膜を形成した。さらに、120℃に設定した通風乾燥炉中を2分間かけて搬送することで溶媒を除去し、第一乾燥膜を形成した。その後、フィルムの長手方向に対して90°方向の偏光UV光を該第一乾燥膜に20mJ/cm2(313nm基準)の強度となるように照射することで配向規制力を付与して、長尺光配向膜を形成した。
該光配向膜上に、スロットダイコーターを用いて偏光膜形成用組成物を77.2ml/minの流量で吐出して、フィルム中央部の幅750mm範囲に第二塗布膜を形成した。
さらに、120℃に設定した通風乾燥炉中を2分間かけて搬送することで溶媒を除去し、第二乾燥膜を形成した。その後、室温にてUV光を1000mJ/cm2(365nm基準)で照射して第二乾燥膜に含まれる重合性液晶化合物をその液晶状態を保持したまま重合させ、該乾燥被膜から偏光膜を形成した。その後、連続的にロール状に巻き上げ、90°方向に吸収軸を有する長尺複合偏光板(1)200mを得た。このように作製した複合偏光板に対して接触式膜厚計により厚みを測定したところフィルム全体で28μmであった。また、複合偏光板をミクロトームで切削した後、この断面にカーボン蒸着を施して、走査型透過電子顕微鏡(STEM、電界放射型走査電子顕微鏡(FE-STEM)、型番:「S-5500」、日立製作所製)による観察を行ったところ、光配向膜の膜厚は100nm、偏光膜の膜厚は3.5μmであった。
得られた長尺複合偏光板の、塗工スタート部分から3mの位置及び、塗工終了部分から3mの位置からそれぞれ5cm角の大きさ、幅方向で5点切り出した。
3.偏光性能の測定
複合偏光板の有用性を確認するため、以下のようにして視感度補正偏光度を測定した。
波長380nm~780nmの範囲で透過軸方向の透過率(T1)及び吸収軸方向の透過率(T2)を、分光光度計(島津製作所株式会社製 UV-3150)に偏光素子付フォルダーをセットした装置を用いてダブルビーム法で測定した。該フォルダーは、リファレンス側は光量を50%カットするメッシュを設置した。下記式(式1)を用いて、各波長における透過率を算出し、さらにJIS Z 8701の2度視野(C光源)により視感度補正を行い視感度補正偏光度(Ty)を算出した。下記式(式2)を用いて、各波長における偏光度を算出し、さらにJIS Z 8701の2度視野(C光源)により視感度補正を行い視感度補正偏光度(Py)を算出した。また、反射型偏光板の反射軸と吸収型偏光膜の成す角度θは複合偏光板から反射型偏光板と吸収型偏光膜とを分離し、同一の辺を基準辺として、反射型偏光板の反射軸、及び吸収型偏光膜の吸収軸を、王子計測機器(株)製の自動複屈折計「KOBRA-WPR」を用いて回転検光子法により測定し、下記式:
θ=(反射型偏光板の反射軸角度)-(吸収型偏光膜の吸収軸角度)
に従って算出した。結果を表1、表2に示す。反射型偏光板の反射軸と前記吸収型偏光膜の成す角度θは0°であった。また複合偏光板の視感度補正偏光度(Py)は99.7%であり、APF単体での視感度補正偏光度(Py)95.5%よりも大きく向上していることを確認した。また、幅方向、搬送方向においても安定していることを確認した。
単体透過率(%)=(T1+T2)/2 式(1)
偏光度(%)={(T1-T2)/(T1+T2)}×100 式(2)
偏光膜形成用組成物の流量を68.2ml/min変更したこと以外は実施例1と同様に複合偏光板を作製した。光配向膜の膜厚は100nm、偏光膜の膜厚は3.1μmであった。偏光性能の測定結果を表2に記す。
θを2°に変更したこと以外は請求項2と同様に複合偏光板を作製した。偏光性能の測定結果を表2に記す。
θを4°に変更したこと以外は実施例2と同様に複合偏光板を作製した。偏光性能の測定結果を表2に記す。
θを5°に変更したこと以外は実施例2と同様に複合偏光板を作製した。偏光性能の測定結果を表2に記す。
θを7°に変更したこと以外は実施例2と同様に複合偏光板を作製した。偏光性能の測定結果を表2に記す。
θを8°に変更したこと以外は実施例2と同様に複合偏光板を作製した。偏光性能の測定結果を表2に記す。
θを10°に変更したこと以外は実施例2と同様に複合偏光板を作製した。偏光性能の測定結果を表2に記す。
Claims (9)
- 吸収型偏光膜と吸収型偏光膜を配向させる配向膜と反射型偏光板を有し、吸収型偏光膜及び反射型偏光板は、それぞれ配向膜に隣接し、反射型偏光板の反射軸と吸収型偏光膜の吸収軸の成す角度が4°以下であり、視感度補正偏光度(Py)が98.1%以上、視感度補正透過率(Ty)が38.5%以上であり、
前記吸収型偏光膜が、スメクチック液晶相の状態で面内水平方向に配向固定した重合性液晶化合物の重合体であり、二色性色素を含み、厚さが5μm以下であり、
前記反射型偏光板の厚みが、10μm以上50μm未満であり、
前記配向膜の厚みが、30~300nmである、複合偏光板。 - 前記配向膜が、光によって配向規制力を生じる光配向膜である請求項1に記載の複合偏光板。
- 重合性液晶化合物の重合体中における二色性色素の割合が重合性液晶化合物100質量部に対して20質量部以下である請求項1又は2に記載の複合偏光板。
- 前記吸収型偏光膜が、X線回折測定においてブラッグピークを有する偏光膜である請求項1~3のいずれかに記載の複合偏光板。
- 前記反射型偏光板は、屈折率の異なる少なくとも2種以上の高分子材料の多層積層体である請求項1~4のいずれかに記載の複合偏光板。
- 矩形であり、長辺方向に透過軸を有する請求項1~5のいずれかに記載の複合偏光板。
- 吸収型偏光膜と吸収型偏光膜を配向させる配向膜と反射型偏光板を有し、吸収型偏光膜及び反射型偏光板は、それぞれ配向膜に隣接し、反射型偏光板の反射軸がロール搬送方向に対して面内方向90°±4°であり、吸収型偏光膜の吸収軸がロール搬送方向に対して面内方向90°±4°であり、反射型偏光板の反射軸と吸収型偏光膜の吸収軸の成す角度が4°以下であり、視感度補正偏光度(Py)が98.1%以上、視感度補正透過率(Ty)が38.5%以上であり、
前記吸収型偏光膜が、スメクチック液晶相の状態で面内水平方向に配向固定した重合性液晶化合物の重合体であり、二色性色素を含み、厚さが5μm以下であり、
前記反射型偏光板の厚みが、10μm以上50μm未満であり、
前記配向膜の厚みが、30~300nmである、ロール状複合偏光板。 - 下記工程1~7を含む、請求項7に記載のロール状複合偏光板の製造方法。
工程1.ロール状反射型偏光板を巻出しながら、光により配向規制力を生じるポリマーと溶剤を含む組成物を前記ロール状反射型偏光板表面に連続塗布して第一塗布膜を形成する工程、
工程2.前記第一塗布膜を加熱乾燥して第一乾燥膜を形成する工程、
工程3.前記第一乾燥膜に偏光紫外線を照射して配向膜を形成する工程、
工程4.前記配向膜上に二色性色素と重合性液晶化合物と重合開始剤と溶剤を含む組成物を塗布して第二塗布膜を形成する工程、
工程5.前記第二塗布膜を加熱乾燥して第二乾燥膜を形成する工程、
工程6.前記第二乾燥膜に紫外線を照射して重合性液晶化合物を重合させて吸収型偏光膜を形成して複合偏光板を形成する工程
工程7.前記複合偏光板をロールに巻き取る工程 - 請求項1~6のいずれかに記載の複合偏光板が、バックライトユニットと液晶セルとの間に配置され、バックライトユニット側に反射型偏光板面、液晶セル側に吸収型偏光膜面が配置されてなる液晶表示装置。
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