JP2006259666A - 光学補償シートおよびその製造方法、偏光板、ならびに液晶表示装置 - Google Patents

光学補償シートおよびその製造方法、偏光板、ならびに液晶表示装置 Download PDF

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章伸 牛山
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Abstract

【課題】光学補償機能に優れ、画像表示装置に適用した場合に、視野角拡大に寄与する新規な光学補償シートを提供すること。大型の液晶表示装置に適用した場合でも、光学補償シートに起因したムラを生じることなく、表示品位の低下を生じさせない光学補償シート、および偏光機能とともに該光学補償機能を有する偏光板を提供すること。視野角が改善された、高品位の画像を表示可能な液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】透明支持体上に配向層と光学異方性層とをこの順に有する光学補償シート。前記光学異方性層は、液晶性化合物の少なくとも一種と、カルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基およびそれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の親水性基を有するフルオロ脂肪族基含有ポリマーの少なくとも一種とを含有し、かつ、前記配向層および/または光学異方性層は、求核性定数(n)が5以上10以下の求核剤を1種以上含有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、新規な光学補償シートならびにそれを用いた偏光板および液晶表示装置に関する。特に、ディスコティック液晶性組成物からなる光学異方性層の空気界面における液晶の傾斜角を任意に制御可能な光学補償シートに関する。
光学補償シートは画像着色解消や視野角拡大のために、様々な液晶表示装置で用いられている。従来から光学補償シートとしては延伸複屈折フィルムが使用されていたが、近年、延伸複屈折フィルムに代えて、透明支持体上にディスコティック液晶性化合物からなる光学異方性層を有する光学補償シートを使用することが提案されている。この光学異方性層は、通常、ディスコティック液晶性化合物を含む組成物を配向膜上に塗布し、配向温度よりも高い温度に加熱してディスコティック液晶性化合物を配向させ、その配向状態を固定することにより形成される。
一般に、ディスコティック液晶性化合物は、大きな複屈折率を有するとともに、多様な配向形態がある。そして、ディスコティック液晶性化合物を用いることで、従来の延伸複屈折フィルムでは得ることができない光学的性質を実現することが可能になってきている。
前述のように、ディスコティック液晶性化合物では多様な配向形態が存在するため、所望の光学特性の発現には光学異方性層におけるディスコティック液晶性化合物の配向を制御する必要がある。特に光学補償性能の発現には、ディスコティック液晶性化合物の傾斜角が、局所的にはランダム性をもちつつ支持体面からの距離に伴って変化するように配向させる、いわゆる「ハイブリッド配向」の状態を実現することが重要であり、光学補償シートの性能、すなわち、視野角拡大、視角変化によるコントラスト低下、階調反転、黒白反転、および色相変化等を決める最も重要な因子となる。このハイブリッド配向は、ディスコティック液晶性化合物の配向の方位角を規制する目的で支持体上に設けられる配向膜表面の傾斜角と光学補償シートの最外面である空気側界面の傾斜角との差を利用して実現されている。ディスコティック液晶性化合物を用いて光学補償シートを塗設、乾燥した後、ディスコティック液晶性化合物は、空気界面と配向膜界面の両方でそれぞれ安定な傾斜角でモノドメイン配向する。その結果、膜の厚み方向に連続的に傾斜角が変化した配向状態が形成される。そのため、ハイブリッド配向を実現するには、配向膜界面の傾斜角は、空気界面の傾斜角より大幅に小さくしなくてはならない。ポリビニルアルコールを用いた配向膜は、その傾斜角が0°に近いために目的のハイブリッド配向の実現に好適に用いられている(特許文献1)。しかし、特許文献1に記載の方法によりハイブリッド配向を実現するためには長時間を要するため、生産性向上のためにハイブリッド配向速度を向上することが求められていた。
一方、所望の光学補償機能を得るためには、空気界面側の傾斜角を増大させる必要がある。通常の空気界面で得られる傾斜角である50°を凌ぐ角度を得る方法としてセルロース部分エステル化物を添加する方法が提案されている(特許文献2)。しかし、本発明者がこれらの光学補償シートを実際に使用してみたところ、偏光板の斜め方向からの光漏れが認められ、視野角が充分に、すなわち、理論的に期待できる程度まで拡大しないものもあることが判明した。光学補償機能が不十分になる理由の一つとして、ディスコティック液晶性化合物の傾斜角及び透明支持体の光学特性が充分に最適化されていないことが考えられる。更に、従来の方法では、ハイブリッド配向を実現するためには長時間を要するため、高厚塗り化及び生産性向上のために更なる改善が求められていた。
特開平8−50206号公報 特開平8−95030号公報
本発明は、ハイブリッド配向した液晶性化合物を含有する光学異方性層を有する光学補償シートにおいて、該液晶性化合物の配向速度を向上させ、かつ傾斜角を制御することで、光学補償機能に優れ、画像表示装置に適用した場合に、視野角拡大に寄与する新規な光学補償シートを提供することを課題とする。とりわけ、空気界面側の傾斜角を制御し、ハイブリッド配向したディスコティック液晶性化合物を含有する光学異方性層を有するとともに、TNモード、OCBモード、IPSモード等の液晶表示装置の視野角改善に寄与する光学補償シートを提供することを課題とする。さらに、大型の液晶表示装置に適用した場合でも、光学補償シートに起因したムラを生じることなく、表示品位の低下を生じさせない光学補償シート、および偏光機能とともに該光学補償機能を有する偏光板を提供することを課題とする。さらに、本発明は、視野角が改善された、高品位の画像を表示可能な液晶表示装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための手段は、以下のとおりである。
[1] 透明支持体上に配向層と光学異方性層とをこの順に有する光学補償シートであって、
前記光学異方性層は、液晶性化合物の少なくとも一種と、カルボキシル基(−COOH)、スルホ基(−SO3H)、ホスホノキシ基[−PO(OH)2]およびそれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の親水性基を有するフルオロ脂肪族基含有ポリマー(以下、「ポリマーA」という)の少なくとも一種とを含有し、かつ、
前記配向層および/または光学異方性層は、求核性定数(n)が5以上10以下の求核剤を1種以上含有することを特徴とする光学補償シート。
[2] 前記ポリマーAは、少なくとも1つのフェニル基および/またはフェニレン基を含有する[1]に記載の光学補償シート。
[3] 前記ポリマーAが、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される繰り返し単位と下記一般式(1)で表される繰り返し単位とを含む共重合体である[1]または[2]に記載の光学補償シート。
(式中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表し;Lは下記の連結基群から選ばれる2価の連結基または下記の連結基群から選ばれる2つ以上を組み合わせて形成される2価の連結基を表し、
(連結基群)
単結合、−O−、−CO−、−NR4−(R4は水素原子、アルキル基、アリール基、またはアラルキル基を表す)、−S−、−SO2−、−P(=O)(OR5)−(R5はアルキル基、アリール基、またはアラルキル基を表す)、アルキレン基、およびアリーレン基;
Qはカルボキシル基(−COOH)もしくはその塩、スルホ基(−SO3H)もしくはその塩、またはホスホノキシ{−OP(=O)(OH)2}もしくはその塩を表す。)
[4] 一般式(1)において、Lはフェニレン基を含む[3]に記載の光学補償シート。
[5] 前記光学異方性層が、セルロースエステルを更に含有する[1]〜[4]のいずれかに記載の光学補償シート。
[6] 前記光学異方性層が、フルオロ脂肪族基を有するポリマー(以下、「ポリマーB」という)の少なくとも一種を更に含有する[1]〜[5]のいずれかに記載の光学補償シート。
[7] 前記光学異方性層が、1,3,5−トリアジン環基を有する化合物を更に含有する[1]〜[6]のいずれかに記載の光学補償シート。
[8] 前記求核剤が、亜硫酸イオンを生じる亜硫酸塩、チオ硫酸イオンを生じるチオ硫酸塩、および水酸化物イオンを有する化合物から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする[1]〜[7]のいずれかに記載の光学補償シート。
[9] 前記液晶性化合物が、ディスコティック液晶性化合物である[1]〜[8]のいずれかに記載の光学補償シート。
[10] 前記光学異方性層中、前記液晶性化合物がハイブリッド配向し、かつ該ハイブリッド配向が固定されている[1]〜[9]のいずれかに記載の光学補償シート。
[11] 少なくとも透明支持体と、該透明支持体上に液晶性化合物の少なくとも一種を含む光学異方性層を有する光学補償シートの製造方法であって、
前記液晶性化合物の少なくとも一種を、求核性定数(n)が5以上10以下の求核剤の少なくとも一種ならびにカルボキシル基(−COOH)、スルホ基(−SO3H)、ホスホノキシ基[−PO(OH)2]およびそれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の親水性基を有するフルオロ脂肪族基含有ポリマー(以下、「ポリマーA」という)の少なくとも一種の存在下で水平配向させる工程と、
前記水平配向した液晶性化合物をハイブリッド配向させる工程と、
前記ハイブリッド配向状態にある液晶性化合物を固定して光学異方性層を形成する工程とを含む光学補償シートの製造方法。
[12] 少なくとも、偏光膜と、[1]〜[10]のいずれかに記載の光学補償シートまたは[11]に記載の製造方法によって製造される光学補償シートとを有する偏光板。
[13] 偏光膜と、該偏光膜を挟持して配置された一対の透明支持体と、ハイブリッド配向状態に固定されたディスコティック液晶性化合物を含有する光学異方性層を、前記一対の透明支持体の少なくとも一方の外側に有する偏光板であって、
前記一対の透明支持体のうち少なくとも一方が下記式(I)を満足する偏光板。
(I)25+Re(633)≦Rth(633)≦250−Re(633)
[式中、Re(λ)は波長λnmにおける正面レターデーション値(単位:nm)、Rth(λ)は波長λnmにおける膜厚方向のレターデーション値(単位:nm)である。]。
[14] [1]〜[10]のいずれか1項に記載の光学補償シート、[11]に記載の製造方法によって製造される光学補償シートまたは[12]もしくは[13]に記載の偏光板を有する液晶表示装置。
[15]少なくとも、液晶セルと、該液晶セルの両側にそれぞれ配置された一対の偏光膜とを有し、かつ、前記一対の偏光膜の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に[1]〜[10]のいずれか1項に記載の光学補償シート、[11]に記載の製造方法によって製造される光学補償シートまたは[12]もしくは[13]に記載の偏光板を有する液晶表示装置。
[16]前記液晶セルに近い側の透明支持体の遅相軸と前記偏光膜吸収軸とが交差している[15]に1項に記載の液晶表示装置。
本発明では、ハイブリッド配向する液晶性化合物とともに、特定のポリマーおよび求核剤を用いることにより、液晶性化合物の配向速度を著しく向上させることが可能になり、液晶化合物を厚塗りにした場合でも配向性を維持することができる。さらにセルロースエステルを組み合わせることにより、液晶性化合物の空気界面側の傾斜角を制御することができるため、光学補償機能に優れ、かつ画像表示装置に適用した場合に、広い視野角拡大性能を有する新規な光学補償シートを提供することができる。これらの化合物を配合することによって、光学異方性層作製時における塗布性が改善され、ムラ、ハジキ、欠陥の発生が抑制される。また液晶セル側に用いる透明支持体の光学特性を制御することにより、液晶表示装置に適用した場合、特にコントラスト視野角の拡大及び下側の階調反転を良化できることが分かった。
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。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及び上限値として含む範囲を意味する。
本発明において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のリターデーションおよび厚さ方向のリターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADH(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。Rth(λ)は前記Re(λ)、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH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+40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値、および面内の遅相軸を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値の計3つの方向で測定し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が算出する。ここで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)が更に算出される。
また、本発明において、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味する。また、本発明において「偏光板」とは、特に断らない限り、長尺の偏光板及び液晶装置に組み込まれる大きさに裁断された偏光板の両者を含む意味で用いられる。また、本明細書では、「偏光膜」及び「偏光板」を区別して用いるが、「偏光板」は「偏光膜」の少なくとも片面に該偏光膜を保護する透明支持体を有する積層体のことを意味するものとする。
本発明の光学補償シートは、透明支持体上に配向層と光学異方性層とをこの順に有する光学補償シートであって、前記光学異方性層は、液晶性化合物の少なくとも一種と、カルボキシル基(−COOH)、スルホ基(−SO3H)、ホスホノキシ基[−PO(OH)2]およびそれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の親水性基を有するフルオロ脂肪族基含有ポリマー(ポリマーA)の少なくとも一種とを含有し、かつ、前記配向層および/または光学異方性層は、求核性定数(n)が5以上10以下の求核剤を1種以上含有する。
まず、本発明に用いられる求核性定数(n)が5以上10以下の求核剤について説明する。
[配向膜に含有される求核剤]
本発明において、配向層および/または光学異方性層は、Pearson等の求核性定数(nCH3I)が5以上10以下の求核性剤を1種以上含有することを特徴とする。前記求核剤は、好ましくはPearson等の求核性定数(n)が6以上10以下であり、より好ましくは6.5以上10以下である(以降、求核性定数(nCH3I)を求核性定数(n)と表記することもある)。ここで、Pearson等の求核性定数(nCH3I)は、R.G.Pearson、et al.、J.Am.Chem.Soc.、89、1827(1967)に基づくものであり、岡本邦男、「講座有機反応機構3、求核置換反応」pp147((株)東京化学同人(1970年刊))等に記載の内容のものが挙げられる。上記の求核定数(n)となる求核剤として、例えば以下の求核剤が挙げられる(括弧の数字は求核定数(n)を示す)。
有機塩基(例えば、トリエチルアミン(6.66)、ジエチルアミン(7.00)、N,Nジメチルシクロヘキシルアミン(6.73)、ピリジン(5.23)、ピロリジン(7.23)、ピペリジン(7.30)、アニリン(5.70)、N,N−ジメチルアニリン(5.64)等)、NH3(5.5)、ArO-(Arはアリール基を表し、フェニル基、トリル基、キシリル基、メトキシフェニル基等が挙げられ、例えばフェノレートアニオン(5.75)等)、ヒドロキリルアミン(6.60)、SCN-(6.70)、チオ尿素(7.27)、OH-(6.58)、I-(7.42)、(R)3P(Rは炭化水素基またはOR1基(R1は炭化水素基)を表す。:炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、フェニル基、トリル基等が挙げられる。例えばトリエチルフォスフィン(8.72)、トリブチルフォスフィン(8.69)、トリフェニルフォスフィン(7.00)、トリメトキシフォスフィン(5.00)等)、RS-(Rは炭化水素基を表し、例えばブチル基、ヘキシル基、オクチル基、フェニル基、トリル基等が挙げられる。フェニルチオラートイオン(9.92)等)、SO3 2-(8.53)、S23 2-(8.95)などが挙げられる。
上記の求核剤として挙げられるアニオン分子は、無機カチオンと塩を形成した化合物として用いられる(本発明で称する「求核剤」)。無機カチオンとしては特に限定されないが、具体的にはアンモニウムカチオン、金属カチオン(金属としてはアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属等の何れでも良い。例えば、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Ba、Ce、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Co、Cu、Ag、Zn、B、Al等)が挙げられる。より好ましくは、アンモニウムカチオン、またはLi、Na、K、Mg、Ca、Ba、Al、Ti、Zr、Co、Ni、Znから選ばれる金属イオンが挙げられる。
前記アニオン分子は、無機カチオンとともに、水/メタノールに対しての溶解性が良い塩を形成していることがより好ましい。これにより、配向層を配向手段で配向した後に光学異方性層を塗設して得られる光学補償シートの塗布面状が良好で白抜け等の光学的欠陥を軽減若しくは解消することができる。これは、配向層に含まれる求核剤が配向層に含まれる架橋剤を安定かつ均一に分布させることで、光学異方性層を塗設した時に液晶分子の配向状態への影響を小さくすることが1つの要因と推測される。当然、添加量により効果は異なってくるため、適時量を調整することが好ましい。
本発明において、特に好ましい求核剤として、亜硫酸イオンを生じる亜硫酸塩(ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等)、チオ硫酸イオンを生じるチオ硫酸塩(ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等)、水酸化物イオンを有する化合物(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等)が挙げられる。
本発明の光学補償シートは、前記求核剤を、配向層、光学異方性層のいずれか一方のみに含むこともでき、両層に含むこともできる。但し、配向速度向上のためには、前記求核剤が、少なくとも配向層に含まれることが好ましい。前記求核剤は、配向層形成用塗布液(組成物)中に、0.001〜1.0質量%の割合で添加することが好ましい。さらには、0.002〜0.5質量%が好ましい。添加量がこの範囲であると、膜の強度が十分に保持された、白抜け等の光学的に欠陥の無い光学補償シートが得られ、さらに前記ポリマーAを併用することで、ハイブリッド配向の傾斜角制御し、かつ液晶化合物の配向速度が著しく向上された光学補償シートが得られる。さらには、長尺フィルムを連続して製造しても、極めて安定な性能で製造することができる。
配向層形成用塗布液の調製法としては、(a)配向層の素材を溶解した溶液の中に架橋剤、求核剤を別々に添加する方法、(b)高濃度の架橋剤の溶液を作製してその中に求核剤を添加してその混合溶液を配向層の素材を溶解した溶液に添加する方法、(c)配向層の素材を溶解した溶液に高濃度の架橋剤と求核剤を溶解させた混合溶液を添加した溶液を添加する方法が挙げられる。高濃度の架橋剤の溶液は、10〜50質量%溶液であることが好ましい。本発明においては(b)乃至(c)の方法が好ましい。さらに配向層形成用塗布液は、pH5〜12であることが好ましく、pH6〜9であることがより好ましい。
配向層は、ポリマーA、アルデヒド化合物等の硬化性化合物、および求核剤を含有する配向用形成用塗布液(組成物)を透明支持体上に塗布した後、加熱乾燥させ(架橋し)、配向処理することにより形成することができる硬化膜である。架橋反応は、前述のように、配向層用組成物を透明支持体上に塗布した後、任意の時期に行うことができる。本発明において使用される配向層形成用組成物は、ポリビニルアルコールおよび/または変性ポリビニルアルコールを主成分として含有するものであることが好ましい。ポリビニルアルコールのような水溶性ポリマーを配向層形成用塗布液に用いる場合には、塗布液には、消泡作用のある有機溶媒(例、メタノール、エタノール、イソプロパノール等)と水の混合溶媒を使用することが好ましい。その比率は質量比で水:メタノールが0:100〜99:1であることが好ましく、0:100〜91:9であることがさらに好ましい。これにより、泡の発生が抑えられ、配向層、さらには光学異方層の層表面の欠陥が著しく減少する。
[配向層の形成方法]
本発明において、配向層は、上記のような配向層形成用塗布液をディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート、マイクログラビア法、ダイコート法(エクストルージョンコート法(米国特許2681294号明細書)、スライドコート法、押し出しコート法)等の方法を用いて塗布、乾燥させることによって形成することができる。塗布方式に関しては、各種文献(例えば、Modern Coating and Drying Technology,Edward Cohen and Edgar B. Gutoff, Edits., VCH Publishers, Inc, 1992)に記載されている。少ない塗布量域でも安定に操作できるロッドコーター法、グラビアコーター法、ブレードコーター法、ダイコーター法が好ましい。特に、ロッドコーター法またはダイコーター法が好ましくい。
[ポリマーA]
次に、本発明の光学補償シートに用いられるポリマーAについて説明する。
ポリマーAは、カルボキシル基(−COOH)、スルホ基(−SO3H)、ホスホノキシ基[−PO(OH)2]およびそれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の親水性基を有するフルオロ脂肪族基含有ポリマーである。ポリマーAは、ハイブリッド配向の傾斜角、とりわけ空気界面側の傾斜角の制御に有効である。更に、ポリマーAが少なくとも1つのフェニル基および/またはフェニレン基を含むことにより、配向速度を効果的に向上させることもできる。前記ポリマーAは、好ましくはフルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される繰り返し単位と下記一般式(1)で表される繰り返し単位とを含む共重合体である。
式中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表し;Lは下記の連結基群から選ばれる2価の連結基または下記の連結基群から選ばれる2つ以上を組み合わせて形成される2価の連結基を表し、
(連結基群)
単結合、−O−、−CO−、−NR4−(R4は水素原子、アルキル基、アリール基、またはアラルキル基を表す)、−S−、−SO2−、−P(=O)(OR5)−(R5はアルキル基、アリール基、またはアラルキル基を表す)、アルキレン基、およびアリーレン基;Qはカルボキシル基(−COOH)もしくはその塩、スルホ基(−SO3H)もしくはその塩、またはホスホノキシ{−OP(=O)(OH)2}もしくはその塩を表す。
ポリマーの種類としては、「改訂 高分子合成の化学」(大津隆行著、発行:株式会社化学同人、1968)1〜4ページに記載があるポリマー種のいずれであってもよく、例えば、ポリオレフィン類、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリイミド類、ポリウレタン類、ポリカーボネート類、ポリスルホン類、ポリカーボナート類、ポリエーテル類、ポリアセタール類、ポリケトン類、ポリフェニレンオキシド類、ポリフェニレンスルフィド類、ポリアリレート類、PTFE類、ポリビニリデンフロライド類、セルロース誘導体などが挙げられる。前記ポリマーAは、ポリオレフィン類であることが好ましい。
前記ポリマーAに含まれるフルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される繰り返し単位は、特開2004−333861号公報の一般式[1]に記載のフルオロ脂肪族基を側鎖に有するポリマーを用いることが好ましい。
次に前記ポリマーAに含まれる一般式(1)の繰り返し単位について説明する。
上記一般式(1)において、R1、R2およびR3はそれぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。Qはカルボキシル基(−COOH)またはその塩、スルホ基(−SO3H)またはその塩、ホスホノキシ基{−OP(=O)(OH)2}またはその塩を表す。Lは下記の連結基群から選ばれる任意の基、またはそれらの2つ以上を組み合わせて形成される2価の連結基を表す。
(連結基群)
単結合、−O−、−CO−、−NR4−(R4は水素原子、アルキル基、アリール基、またはアラルキル基を表す)、−S−、−SO2−、−P(=O)(OR5)−(R5はアルキル基、アリール基、またはアラルキル基を表す)、アルキレン基、およびアリーレン基。
一般式(1)中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立に、水素原子または下記に例示した置換基群から選ばれる置換基を表す。
(置換基群)
アルキル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12、特に好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、アリール基、2−ブテニル基、3−ペンテニル基などが挙げられる)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8のアルキニル基であり、例えば、プロパルギル基、3−ペンチニル基などが挙げられる)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12のアリール基であり、例えば、フェニル基、p−メチルフェニル基、ナフチル基などが挙げられる)、アラルキル基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12のアラルキル基であり、例えば、ベンジル基、フェネチル基、3−フェニルプロピル基などが挙げられる)、置換もしくは無置換のアミノ基(好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数0〜10、特に好ましくは炭素数0〜6のアミノ基であり、例えば、無置換アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、アニリノ基などが挙げられる)、
アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜10のアルコキシ基であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基などが挙げられる)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは2〜10のアルコキシカルボニル基であり、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基などが挙げられる)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは2〜10のアシルオキシ基であり、例えば、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などが挙げられる)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜10のアシルアミノ基であり、例えばアセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基などが挙げられる)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜12のアルコキシカルボニルアミノ基であり、例えば、メトキシカルボニルアミノ基などが挙げられる)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜20、より好ましくは炭素数7〜16、特に好ましくは炭素数7〜12のアリールオキシカルボニルアミノ基であり、例えば、フェニルオキシカルボニルアミノ基などが挙げられる)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12のスルホニルアミノ基であり、例えば、メタンスルホニルアミノ基、ベンゼンスルホニルアミノ基などが挙げられる)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数0〜16、特に好ましくは炭素数0〜12のスルファモイル基であり、例えば、スルファモイル基、メチルスルファモイル基、ジメチルスルファモイル基、フェニルスルファモイル基などが挙げられる)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12のカルバモイル基であり、例えば、無置換のカルバモイル基、メチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基などが挙げられる)、
アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12のアルキルチオ基であり、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基などが挙げられる)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜16、特に好ましくは炭素数6〜12のアリールチオ基であり、例えば、フェニルチオ基などが挙げられる)、スルホニル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12のスルホニル基であり、例えば、メシル基、トシル基などが挙げられる)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12のスルフィニル基であり、例えば、メタンスルフィニル基、ベンゼンスルフィニル基などが挙げられる)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12のウレイド基であり、例えば、無置換のウレイド基、メチルウレイド基、フェニルウレイド基などが挙げられる)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12のリン酸アミド基であり、例えば、ジエチルリン酸アミド基、フェニルリン酸アミド基などが挙げられる)、ヒドロキシ基、メルカプト基、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)、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは1〜12のヘテロ環基であり、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を有するヘテロ環基であり、例えば、イミダゾリル基、ピリジル基、キノリル基、フリル基、ピペリジル基、モルホリノ基、ベンゾオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンズチアゾリル基などが挙げられる)、シリル基(好ましくは、炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは、炭素数3〜24のシリル基であり、例えば、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基などが挙げられる)が含まれる。これらの置換基はさらにこれらの置換基によって置換されていてもよい。また、置換基を二つ以上有する場合は、同じでも異なってもよい。また、可能な場合には互いに結合して環を形成していてもよい。
1、R2およびR3はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、または後述する−L−Qで表される基であることが好ましく、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、塩素原子、−L−Qで表される基であることがより好ましく、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基であることがさらに好ましく、水素原子、炭素数1〜2のアルキル基であることが特に好ましく、R2およびR3が水素原子で、R1が水素原子またはメチル基であることが最も好ましい。該アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基等が挙げられる。該アルキル基は、適当な置換基を有していても良い。該置換基としては、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシル基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アシル基、ヒドロキシル基、アシルオキシ基、アミノ基、アルコキシカルボニル基、アシルアミノ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、スルホンアミド基、スルホリル基、カルボキシル基などが挙げられる。なお、アルキル基の炭素数は、置換基の炭素原子を含まない。以下、他の基の炭素数についても同様である。
Lは、上記連結基群から選ばれる2価の連結基、またはそれらの2つ以上を組み合わせて形成される2価の連結基を表す。上記連結基群中、−NR4−のR4は、水素原子、アルキル基、アリール基またはアラルキル基を表し、好ましくは水素原子またはアルキル基である。また、−PO(OR5)−のR5はアルキル基、アリール基またはアラルキル基を表し、好ましくはアルキル基である。R4およびR5がアルキル基、アリール基またはアラルキル基を表す場合の炭素数は「置換基群」で説明したものと同じである。Lとしては、液晶化合物の配向速度を向上させるとともに、液晶化合物のハイブリッド配向における空気界面側の傾斜角を制御する点で、単結合、−O−、−CO−、−NR4−、−S−、−SO2−、アルキレン基またはアリーレン基を含むことが好ましく、単結合、−CO−、−O−、−NR4−、アルキレン基またはアリーレン基を含んでいることが特に好ましく、アリーレン基、またはアラルキレン基(アルキレン基とアリーレン基を組み合わせて得られる2価の連結基)であることが特に好ましい。更に、Lがフェニレン基を含むことが最も好ましい。Lがアルキレン基を含む場合、アルキレン基の炭素数は好ましくは1〜10、より好ましくは1〜8、特に好ましくは1〜6である。特に好ましいアルキレン基の具体例として、メチレン、エチレン、トリメチレン、テトラブチレン、ヘキサメチレン基等が挙げられる。Lが、アリーレン基を含む場合、アリーレン基の炭素数は、好ましくは6〜24、より好ましくは6〜18、特に好ましくは6〜12である。特に好ましいアリーレン基の具体例として、フェニレン、ナフタレン基等が挙げられる。Lが、アルキレン基とアラルキレン基を含む場合、アラルキレン基の炭素数は、好ましくは7〜34、より好ましくは7〜26、特に好ましくは7〜16である。特に好ましいアラルキレン基の具体例として、フェニレンメチレン基、フェニレンエチレン基、メチレンフェニレン基等が挙げられる。Lとして挙げられた基は、適当な置換基を有していてもよい。このような置換基としては先にR1〜R3における置換基として挙げた置換基と同様なものを挙げることができる。
以下にLの具体的構造を例示するが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
前記式(1)中、Qはカルボキシル基、カルボキシル基の塩(例えばリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩(例えばアンモニウム、テトラメチルアンモニウム、トリメチル−2−ヒドロキシエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、トリメチルベンジルアンモニウム、ジメチルフェニルアンモニウムなど)、ピリジニウム塩など)、スルホ基、スルホ基の塩(塩を形成するカチオンの例は上記カルボキシル基に記載のものと同じ)、ホスホノキシ基、ホスホノキシ基の塩(塩を形成するカチオンの例は上記カルボキシル基に記載のものと同じ)を表す。より好ましくはカルボキシル基、スルホ基、ホスホ基であり、特に好ましくはカルボキシル基またはスルホ基であり、最も好ましくはカルボキシル基である。
前記ポリマーAは、前記一般式(1)で表される繰り返し単位を1種含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。また前記ポリマーAは、前記フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される繰り返し単位を1種または2種以上有していてもよい。さらに、前記ポリマーAはそれら以外の他の繰り返し単位を含んでいてもよい。前記他の繰り返し単位については特に制限されず、通常のラジカル重合反応可能なモノマーから誘導される繰り返し単位が好ましい例として挙げられる。以下、他の繰り返し単位を誘導するモノマーの具体例を挙げる。前記ポリマーAは、下記モノマー群から選ばれるモノマーから誘導される繰り返し単位を1種含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。
モノマー群
(1)アルケン類
エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、1−ヘキセン、1−ドデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン、ヘキサフルオロプロペン、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、3,3,3−トリフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデンなど;
(2)ジエン類
1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2−エチル−1,3−ブタジエン、2−n−プロピル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、1−フェニル−1,3−ブタジエン、1−α−ナフチル−1,3−ブタジエン、1−β−ナフチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、1−ブロモ−1,3−ブタジエン、1−クロロブタジエン、2−フルオロ−1,3−ブタジエン、2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン、1,1,2−トリクロロ−1,3−ブタジエンおよび2−シアノ−1,3−ブタジエン、1,4−ジビニルシクロヘキサンなど;
(3)α,β−不飽和カルボン酸の誘導体
(3a)アルキルアクリレート類
メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、sec−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、tert−オクチルアクリレート、ドデシルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、2−クロロエチルアクリレート、2−ブロモエチルアクリレート、4−クロロブチルアクリレート、2−シアノエチルアクリレート、2−アセトキシエチルアクリレート、メトキシベンジルアクリレート、2−クロロシクロヘキシルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、ω−メトキシポリエチレングリコールアクリレート(ポリオキシエチレンの付加モル数:n=2ないし100のもの)、3−メトキシブチルアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、2−ブトキシエチルアクリレート、2−(2−ブトキシエトキシ)エチルアクリレート、1−ブロモ−2−メトキシエチルアクリレート、1,1−ジクロロ−2−エトキシエチルアクリレート、グリシジルアクリレートなど);
(3b)アルキルメタクリレート類
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、アリルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、クレジルメタクリレート、ナフチルメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、3−メトキシブチルメタクリレート、ω−メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(ポリオキシエチレンの付加モル数:n=2ないし100のもの)、2−アセトキシエチルメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、2−ブトキシエチルメタクリレート、2−(2−ブトキシエトキシ)エチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレート、アリルメタクリレート、2−イソシアナトエチルメタクリレートなど;
(3c)不飽和多価カルボン酸のジエステル類
マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジブチル、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジブチル、クロトン酸ジブチル、クロトン酸ジヘキシル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジメチルなど;
(3d)α、β−不飽和カルボン酸のアミド類
N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−n−プロピルアクリルアミド、N−tertブチルアクリルアミド、N−tertオクチルメタクリルアミド、N−シクロヘキシルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−(2−アセトアセトキシエチル)アクリルアミド、N−ベンジルアクリルアミド、N−アクリロイルモルフォリン、ジアセトンアクリルアミド、N−メチルマレイミドなど;
(4)不飽和ニトリル類
アクリロニトリル、メタクリロニトリルなど;
(5)スチレンおよびその誘導体
スチレン、ビニルトルエン、エチルスチレン、p−tertブチルスチレン、p−ビニル安息香酸メチル、α−メチルスチレン、p−クロロメチルスチレン、ビニルナフタレン、p−メトキシスチレン、p−ヒドロキシメチルスチレン、p−アセトキシスチレンなど;
(6)ビニルエステル類
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、安息香酸ビニル、サリチル酸ビニル、クロロ酢酸ビニル、メトキシ酢酸ビニル、フェニル酢酸ビニルなど;
(7)ビニルエーテル類
メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、tert−ブチルビニルエーテル、n−ペンチルビニルエーテル、n−ヘキシルビニルエーテル、n−オクチルビニルエーテル、n−ドデシルビニルエーテル、n−エイコシルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、フルオロブチルビニルエーテル、フルオロブトキシエチルビニルエーテルなど;および
(8)その他の重合性単量体
N−ビニルピロリドン、メチルビニルケトン、フェニルビニルケトン、メトキシエチルビニルケトン、2−ビニルオキサゾリン、2−イソプロペニルオキサゾリンなど。
また、前記ポリマーAは、特開2004−333861の一般式[2]に記載のモノマーから誘導される繰り返し単位を含むことが好ましい。
前記ポリマーAにおけるフルオロ脂肪族基含有モノマーの量は、該ポリマーの構成モノマー総量の5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることがさらに好ましい。前記フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される繰り返し単位において、前記一般式(1)で表される繰り返し単位の量は、該フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される繰り返し単位の構成モノマー総量の0.5質量%以上であることが好ましく、5〜50質量%であることがより好ましい。
本発明に用いる前記ポリマーAの質量平均分子量は1,000,000以下であることが好ましく、500,000以下であることがより好ましく、5,000以上50,000以下であることがさらに好ましい。質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用いて、ポリスチレン(PS)換算の値として測定可能である。
なお、前記ポリマーAは、ディスコティック液晶性化合物の配向状態を固定化するために置換基として重合性基を有するものも好ましい。
以下に、前記ポリマーAとして本発明に好ましく用いられる具体例を示すが、本発明はこれらの具体例によってなんら限定されるものではない。ここで式中の数値(a、b、c、d等の数値)は、それぞれ各モノマーの組成比を示す質量百分率であり、MwはTSK Gel GMHxL、TSK Gel G4000 HxL、TSK Gel G2000 HxL (いずれも東ソー(株)の商品名)のカラムを使用したGPC分析装置により、溶媒THF、示差屈折計検出によるポリスチレン換算で表した質量平均分子量である。
光学異方性層形成用組成物における前記ポリマーAの含有量の好ましい範囲は、その用途によって異なるが、組成物(塗布液である場合は溶媒を除いた組成物)中、0.005〜8質量%であることが好ましく、0.01〜5質量%であることがより好ましく、0.01〜1質量%であることがさらに好ましい。前記フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される繰り返し単位の添加量が0.005質量%未満では効果が不十分であり、また8質量%より多くなると、塗膜の乾燥が十分に行われなくなったり、光学フィルムとしての性能(例えばレターデーションの均一性等)に悪影響を及ぼすおそれがある。
前記光学異方性層は、前記ポリマーAを2種以上含有していることが好ましい。また、前記光学異方性層は、塗布性向上のために、前記ポリマーAとともに、フルオロ脂肪族基を含有するポリマーBをさらに含有してもよい。前記ポリマーBは、以下に示す、特開2004−333861号公報の一般式[1]、一般式[2]に記載の繰り返し単位を含む共重合体であることが好ましい。
(上記一般式[1]において、R1は水素原子またはメチル基を表し、Xは酸素原子、イオウ原子または−N(R2)−を表し、Hfは水素原子またはフッ素原子を表し、mは1〜6の整数、nは2〜4の整数を表す。R2は水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
(上記一般式[2]において、R3は水素原子またはメチル基を表し、Yは2価の連結基を表し、R4は置換基を有しても良いポリ(アルキレンオキシ)基または置換基を有しても良い炭素数1〜20の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表す。)
[セルロースエステル]
前記光学異方性層中に、セルロースエステルを含有させると、空気界面側の液晶性化合物の分子の傾斜角をより増加させることができるので、好ましい。また、セルロースエステルは、組成物を支持体面上等に塗布した際のハジキの発生を軽減することにも寄与する。本発明に使用可能なセルロースエステルの好ましい例には、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースが含まれる。中でも、セルロースアセテートブチレートが好ましい。前記セルロースエステルの添加量は、液晶性化合物の総量に対して質量百分率で、好ましくは0.01〜8%、より好ましくは0.01〜4%、さらに好ましくは0.01〜2%である。
[1,3,5−トリアジン環基を有する化合物]
前記光学異方性層は、1,3,5−トリアジン環基を有する化合物の少なくとも一種を含有していることが好ましい。該化合物は、液晶性化合物、特にディスコティック液晶性化合物を、水平配向状態からハイブリッド配向状態に安定的に転移させるために寄与する。1,3,5−トリアジン環基を有する化合物は、光学異方性層を形成する際に用いる組成物中に含有させることができる。なお、本発明に使用可能な1,3,5−トリアジン環基を有する化合物としては、下記一般式(5)または(6)で表される化合物が好ましい。
一般式(5)において、L1、L2およびL3はそれぞれ独立に、単結合または二価の連結基を表し、A1、A2およびA3はそれぞれ独立に、アルキレン基を表し、m2、m3およびm4は0以上の整数を表す。R10、R11およびR12はそれぞれ独立に有機基であり、m2が0の時、R10はアルキル基であり、m3が0の時、R11はアルキル基であり、m4が0の時、R12はアルキル基である。
一般式(6)において、X4およびY4はそれぞれ独立に、NRa(Raは水素原子またはアルキル基を表す)、OおよびSのいずれかを表し、Z4は二価の連結基を表し、R13、R14、R15およびR16はそれぞれ独立に、置換基を表す。
まず、前記一般式(5)で表される化合物について詳細に説明する。
1、L2およびL3で各々表される二価の連結基の例としては、例えば−CO−、―NRa−(Raはアルキル基または水素原子)、−O−、−S−、−SO−、−SO2−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であることが好ましい。より好ましくは、−CO−、−NRa−、−O−、−S−、−SO2−およびそれらの群より選ばれる二価の連結基であり、さらに好ましくは−CO−、−NRa−、−O−、−S−およびSO2−からなる群選ばれる二価の連結基、または該群から選ばれる二価の連結基の2種または3種の組み合わせである。最も好ましくは、−NRa−、−O−およびS−からなる群より選ばれる二価の連結基、または該群から選ばれる二価の連結基の2種または3種の組み合わせである。
1、A2およびA3で各々表されるアルキレン基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、また置換されていてもよい。前記置換もしくは無置換のアルキレン基は、炭素数2〜30のアルキレン基であるのが好ましく、その例には、−CH2−、−(CH22−、−CH2CH(CH3)−、−CH2C(CH32−および(CH24−)が含まれる。好ましくは−(CH22−、−CH2CH(CH3)−、−(CH24−である。
2、m3およびm4は0以上の整数を表わし、好ましくは1〜10で、より好ましくは1〜5である。
10、R11およびR12で各々表される有機基としては、アルキル基(直鎖または分岐の置換もしくは無置換のアルキル基で、好ましくは炭素数1〜30のアルキル基であり、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、ドデシル基、エイコシル基、2−クロロエチル基、2−シアノエチル基、2−エチルヘキシル基、2−へキシルデシル基、2−オクチルドデシル基、3−(2、4−ジ−tert−アミルフェノキシ)プロピル基、
シクロアルキル基(好ましくは、炭素数3〜30の置換また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が挙げられ、多シクロアルキル基、例えば、ビシクロアルキル基(好ましくは、炭素数5〜30の置換もしくは無置換のビシクロアルキル基で、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)やトリシクロアルキル基等の多環構造の基が挙げられる。好ましくは単環のシクロアルキル基、ビシクロアルキル基であり、単環のシクロアルキル基が特に好ましい。)、
アルケニル基(直鎖または分岐の置換もしくは無置換のアルケニル基で、好ましくは炭素数2〜30のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、アリル基、プレニル基、ゲラニル基、オレイル基)、シクロアルケニル基(好ましくは、炭素数3〜30の置換もしくは無置換のシクロアルケニル基で、例えば、2−シクロペンテン−1−イル基、2−シクロヘキセン−1−イル基、多シクロアルケニル基、好ましくは、炭素数5〜30の置換もしくは無置換のビシクロアルケニル基で、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−イル基またはトリシクロアルケニル基であり、単環のシクロアルケニル基が特に好ましい)、アルキニル基(好ましくは、炭素数2〜30の置換また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、トリメチルシリルエチニル基)、
アリール基(好ましくは炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリール基で、例えばフェニル基、p−トリル基、ナフチル基、m−クロロフェニル基、o−ヘキサデカノイルアミノフェニル基、o−2−(パーフルオロヘキシル)エトキシフェニル基、o−3−(パーフルオロヘキシル)プロピルオキシフェニル基、o−2−(6H−ドデカフルオロヘキシル)エトキシフェニル基、o−(8H−ヘキサデカフルオロオクチル)メトキシフェニル基)、ヘテロ環基(好ましくは5〜7員の置換もしくは無置換、飽和もしくは不飽和、芳香族もしくは非芳香族、単環もしくは縮環のヘテロ環基であり、より好ましくは、環構成原子が炭素原子、窒素原子および硫黄原子から選択され、かつ窒素原子、酸素原子および硫黄原子のいずれかのヘテロ原子を少なくとも一個有するヘテロ環基であり、さらに好ましくは、炭素数3〜30の5もしくは6員の芳香族ヘテロ環基である。例えば、2−フリル基、2−チエニル基、2−ピリジル基、4−ピリジル基、2−ピリミジニル基、2−ベンゾチアゾリル基)、等が挙げられる。
前記一般式(5)で表される化合物の中でも、下記一般式(5a)で表される化合物が好ましい。
一般式(5a)において、A1、A2およびA3はそれぞれ独立し、アルキレン基を表し、m2、m3およびm4は0以上の整数を表し、R10、R11およびR12はそれぞれ独立し有機基であり、m2が0の時、R10はアルキル基であり、m3が0の時、R11はアルキル基であり、m4が0の時、R12はアルキル基である。
一般式(5a)においてA1、A2およびA3、m2、m3およびm4、R10、R11およびR12は一般式(5)中のそれぞれと同義であり、好ましい範囲も同一である。
次に、前記一般式(6)で表される化合物について詳細に説明する。
式中、Z4で表される二価の連結基は、アルキレン基、アルケニレン基、二価のアリール基、二価のヘテロ環残基、−CO−、−SO−、−SO2−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であることが好ましい。
13、R14、R15およびR16で各々表される置換基としては、アルキル基(直鎖または分岐の置換もしくは無置換のアルキル基で、好ましくは炭素数1〜30のアルキル基であり、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、ドデシル基、エイコシル基、2−クロロエチル基、2−シアノエチル基、2−エチルヘキシル基、2−へキシルデシル基、2−オクチルドデシル基、3−(2、4−ジ−tert−アミルフェノキシ)プロピル)基、シクロアルキル基(好ましくは、炭素数3〜30の置換また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が挙げられ、多シクロアルキル基、例えば、ビシクロアルキル基(好ましくは、炭素数5〜30の置換もしくは無置換のビシクロアルキル基で、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)やトリシクロアルキル基等の多環構造の基が挙げられる。好ましくは単環のシクロアルキル基、ビシクロアルキル基であり、単環のシクロアルキル基が特に好ましい。)、
アルケニル基(直鎖または分岐の置換もしくは無置換のアルケニル基で、好ましくは炭素数2〜30のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、アリル基、プレニル基、ゲラニル基、オレイル基)、シクロアルケニル基(好ましくは、炭素数3〜30の置換もしくは無置換のシクロアルケニル基で、例えば、2−シクロペンテン−1−イル基、2−シクロヘキセン−1−イル基が挙げられ、多シクロアルケニル基、例えば、ビシクロアルケニル基(好ましくは、炭素数5〜30の置換もしくは無置換のビシクロアルケニル基で、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)、やトリシクロアルケニル基であり、単環のシクロアルケニル基が特に好ましい。)、アルキニル基(好ましくは、炭素数2〜30の置換また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、トリメチルシリルエチニル基)、
アリール基(好ましくは炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリール基で、例えばフェニル基、p−トリル基、ナフチル基、m−クロロフェニル基、o−ヘキサデカノイルアミノフェニル基、o−2−(パーフルオロヘキシル)エトキシフェニル基、o−3−(パーフルオロヘキシル)プロピルオキシフェニル基、o−2−(6H−ドデカフルオロヘキシル)エトキシフェニル、o−(8H−ヘキサデカフルオロオクチル)メトキシフェニル基)、ヘテロ環基(好ましくは5〜7員の置換もしくは無置換、飽和もしくは不飽和、芳香族もしくは非芳香族、単環もしくは縮環のヘテロ環基であり、より好ましくは、環構成原子が炭素原子、窒素原子および硫黄原子から選択され、かつ窒素原子、酸素原子および硫黄原子のいずれかのヘテロ原子を少なくとも一個有するヘテロ環基であり、さらに好ましくは、炭素数3〜30の5もしくは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−ピリジル基、4−ピリジル基、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の置換もしくは無置換のアルコキシ基で、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、1H,1H,9H−ヘキサデカフルオロノナノキシ基、2−パーフルオロヘキシルエトキシ基)、アリールオキシ基(好ましくは、炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリールオキシ基で、例えば、フェノキシ基、2−メチルフェノキシ基、2,4−ジ−tert−アミルフェノキシ基、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、o−2−(パーフルオロヘキシル)エトキシフェノキシ基、o−3−(パーフルオロヘキシル)プロピルオキシフェノキシ基、o−2−(6H−ドデカフルオロヘキシル)エトキシフェノキシ基、o−(8H−ヘキサデカフルオロオクチル)メトキシフェノキシ基)、シリルオキシ基(好ましくは、炭素数3〜20のシリルオキシ基で、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の置換もしくは無置換のヘテロ環オキシ基で、ヘテロ環部は前述のヘテロ環基で説明されたヘテロ環部が好ましく、例えば、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の置換もしくは無置換のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリールカルボニルオキシ基であり、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の置換もしくは無置換のカルバモイルオキシ基で、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の置換もしくは無置換アルコキシカルボニルオキシ基で、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の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニルオキシ基で、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の置換もしくは無置換のアルキルアミノ基、炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリールアミノ基、炭素数0〜30のヘテロ環アミノ基であり、例えば、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、3−パーフルオロヘキシルプロピルアミノ基、3−(2、4−ジ−tert−アミルフェノキシ)プロピルアミノ、3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミノ基、3−(2−ヘキシルデカノオキシ)プロピルアミノ基、3−ドデシルオキシプロピルアミノ基、3−(3−パーフルオロヘキシルプロピルオキシ)プロピルアミノ基、3−(3−(6H−パーフルオロヘキシル)プロピルオキシ)プロピルアミノ基、アニリノ基、N−メチル−アニリノ基、ジフェニルアミノ基、2−メチルオキシアニリノ基、2−(3−パーフルオロヘキシルプロピルオキシ)アニリノ基、2−(2−パーフルオロブチルエチルオキシ)アニリノ基、2、4−ジ(2−パーフルオロヘキシルエチルオキシ)アニリノ基、2−(6H−パーフルオロヘキシルメチルオキシ)アニリノ基、3,4−ジ(3−パーフルオロヘキシルプロピルオキシ)アニリノ基、N−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ基)、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の置換もしくは無置換のアルキルカルボニルアミノ基、炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリールカルボニルアミノ基であり、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、3,4,5−トリ−n−オクチルオキシフェニルカルボニルアミノ基)、アミノカルボニルアミノ基(好ましくは、炭素数1〜30の置換もしく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の置換もしくは無置換アルコキシカルボニルアミノ基で、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の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニルアミノ基で、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の置換もしくは無置換のスルファモイルアミノ基で、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)、アルキルおよびアリールスルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜30の置換もしくは無置換のアルキルスルホニルアミノ基、炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリールスルホニルアミノ基であり、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の置換もしくは無置換のアルキルチオ基で、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の置換もしくは無置換のアリールチオ基で、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の置換または無置換のヘテロ環チオ基で、ヘテロ環部は前述のヘテロ環基で説明されたヘテロ環部が好ましく、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の置換もしくは無置換のスルファモイル基で、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基ル、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、
アルキルおよびアリールスルフィニル基(好ましくは、炭素数1〜30の置換または無置換のアルキルスルフィニル基、6〜30の置換または無置換のアリールスルフィニル基であり、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)、アルキルおよびアリールスルホニル基(好ましくは、炭素数1〜30の置換または無置換のアルキルスルホニル基、6〜30の置換または無置換のアリールスルホニル基であり、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の置換または無置換のアルキルカルボニル基、炭素数7〜30の置換もしくは無置換のアリールカルボニル基であり、例えば、アセチル基、ピバロイル基、2−クロロアセチル基、ステアロイル基、ベンゾイル基、p−n−オクチルオキシフェニルカルボニル基)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは、炭素数7〜30の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニル基で、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)、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、
アルコキシカルボニル基(好ましくは、炭素数2〜30の置換もしくは無置換アルコキシカルボニル基で、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の置換もしく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)、アリールアゾ基およびヘテロ環アゾ基(好ましくは炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリールアゾ基、炭素数3〜30の置換もしくは無置換のヘテロ環アゾ基(ヘテロ環部は前述のヘテロ環基で説明されたヘテロ環部が好ましい)、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、炭素数2〜30の置換もしくは無置換のイミド基で、例えば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の置換もしく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の置換もしくは無置換のホスフィニル基で、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の置換もしくは無置換のホスフィニルオキシ基で、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の置換もしくは無置換のホスフィニルアミノ基で、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の置換もしくは無置換のシリル基で、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)が挙げられる。
上記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。そのような置換基の例としては、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、具体的には、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などが挙げられる。
これらの置換基はさらにこれらの置換基によって置換されていてもよい。また、置換基を2つ以上有する場合は、それらの置換基は同一でも、異なっていてもよい。また、可能な場合には互いに結合して環を形成していてもよい。
好ましくはR13、R14、R15およびR16は、置換もしくは無置換のアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基またはヘテロ環アミノ基であり、さらに好ましくは置換もしくは無置換のアルキルアミノ基(例えばメチルアミノ基、ジメチルアミノ基、3−パーフルオロヘキシルプロピルアミノ基、3−(2,4−ジ−tert−アミルフェノキシ)プロピルアミノ基、3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミノ基、3−(2−ヘキシルデカノオキシ)プロピルアミノ基、3−ドデシルオキシプロピルアミノ基、3−(3−パーフルオロヘキシルプロピルオキシ)プロピルアミノ基、3−(3−(6H−パーフルオロヘキシル)プロピルオキシ)プロピルアミノ)基、アリールアミノ基(例えばアニリノ基、N−メチル−アニリノ基、ジフェニルアミノ基、2−メチルオキシアニリノ基、2−(3−パーフルオロヘキシルプロピルオキシ)アニリノ基、2−(2−パーフルオロブチルエチルオキシ)アニリノ基、2,4−ジ(2−パーフルオロヘキシルエチルオキシ)アニリノ基、2−(6H−パーフルオロヘキシルメチルオキシ)アニリノ基、3,4−ジ(3−パーフルオロヘキシルプロピルオキシ)アニリノ基)である。
前記一般式(6)で表される化合物の中でも、下記一般式(6a)で表される化合物が特に好ましい。
一般式(6a)において、Z5はポリ(アルキレンオキシ)基を表し、Raは水素原子またはアルキル基を表し、R17、R18、R19およびR20はそれぞれ独立に置換基を表し、j1、j2、j3およびj4はそれぞれ独立に0〜5の整数を表す。j1、j2、j3およびj4が2以上のとき複数の、R17、R18、R19およびR20はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成してもよい。
j1、j2、j3およびj4はそれぞれ独立に0〜5の整数を表す。好ましくは1、2または3である。
17、R18、R19およびR20で各々表される置換基の例としては、前記一般式(6)におけるR13、R14、R15およびR16として挙げた基が挙げられる。好ましくは置換もしくは無置換のアルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基である。さらに好ましくは置換もしく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、1H,1H,9H−ヘキサデカフルオロノナノキシ基、2−パーフルオロヘキシルエトキシ基、3−パーフルオロヘキシルプロピルオキシ基、2−パーフルオロブチルエチルオキシ基、6H−パーフルオロヘキシルメチルオキシ基)である。
本発明に使用可能な1,3,5−トリアジン環基を有する化合物の具体例を以下に示すが、本発明に用いられる化合物はこれらに限定されるものではない。
1,3,5−トリアジン環基を有する化合物の添加量としては、液晶性化合物(好ましくはディスコティック液晶性化合物)に対して、0.01〜20質量%であることが好ましく、0.05〜10質量%であることがより好ましく、0.1〜5質量%であることがさらに好ましい。
[液晶性化合物]
本発明の光学補償シートは、液晶性化合物の配向によって発現された光学異方性を有する。光学異方性層中において液晶性化合物の分子は、配向状態に固定されていることが好ましく、ハイブリッド配向状態に固定されていることがより好ましい。本発明に用いられる液晶性化合物については特に制限はなく、種々の化合物を用いることができる。棒状液晶性化合物またはディスコティック液晶性化合物を用いることが好ましく、ディスコティック液晶性化合物を用いることがより好ましい。また、液晶性化合物は、高分子液晶でも低分子液晶であってもよい。さらに、低分子液晶性化合物が層を形成する際に架橋され、もはや液晶性を示さなくなったものも含まれる。
[棒状液晶性化合物]
棒状液晶性化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。なお、棒状液晶性化合物には、金属錯体も含まれる。また、棒状液晶性化合物を繰り返し単位中に含む液晶ポリマーも、本発明において棒状液晶性化合物として用いることができる。言い換えると、棒状液晶性化合物は、(液晶)ポリマーと結合していてもよい。棒状液晶性化合物については、例えば、季刊化学総説第22巻液晶の化学(1994)日本化学会編の第4章、第7章および第11章、および液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第142委員会編の第3章に記載のものを採用できる。
棒状液晶性化合物の複屈折率は、0.001〜0.7の範囲にあることが好ましい。
棒状液晶性化合物は、その配向状態を固定するために、重合性基を有することが好ましい。重合性基は、不飽和重合性基またはエポキシ基が好ましく、不飽和重合性基がさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基が最も好ましい。
[ディスコティック液晶性化合物]
ディスコティック液晶性化合物には、C.Destradeらの研究報告(Mol.Cryst.71巻、111頁(1981年))に記載されているベンゼン誘導体、C.Destradeらの研究報告(Mol.Cryst.122巻、141頁(1985年)、Physics lett,A,78巻、82頁(1990))に記載されているトルキセン誘導体、B.Kohneらの研究報告(Angew.Chem.96巻、70頁(1984年))に記載されたシクロヘキサン誘導体およびJ.M.Lehnらの研究報告(J.Chem.Commun.,1794頁(1985年))、J.Zhangらの研究報告(J.Am.Chem.Soc.116巻、2655頁(1994年))に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルが含まれる。
ディスコティック液晶性化合物としては、分子中心の母核に対して、直鎖のアルキル基、アルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基が母核の側鎖として放射線状に置換した構造の化合物も含まれる。分子または分子の集合体が、回転対称性を有し、一定の配向を付与できる化合物であることが好ましい。ディスコティック液晶性化合物から形成する光学異方性層は、最終的に光学異方性層に含まれる化合物がディスコティック液晶性化合物である必要はなく、例えば、低分子のディスコティック液晶性分子が熱や光で反応する基を有しており、結果的に熱、光で反応により重合または架橋し、高分子量化し液晶性を失った化合物も含まれる。ディスコティック液晶性化合物の好ましい例は、特開平8−50206号公報に記載されている。また、ディスコティック液晶性化合物の重合については、特開平8−27284号公報に記載がある。
ディスコティック液晶性化合物を重合により固定するためには、ディスコティック液晶性化合物の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。ただし、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる。そこで、円盤状コアと重合性基との間に、連結基を導入する。従って、重合性基を有するディスコティック液晶性化合物は、下記式(III)で表わされる化合物であることが好ましい。
一般式(III)
D(−LQ)n
一般式(III)中、Dは円盤状コアであり、Lは二価の連結基であり、Qは重合性基であり、nは4〜12の整数である。
円盤状コア(D)の例を以下に示す。以下の各例において、LQ(またはQL)は、二価の連結基(L)と重合性基(Q)との組み合わせを意味する。
ハイブリッド配向では、液晶性化合物の長軸(ディスコティック液晶性化合物では円盤面)と支持体の面との角度、すなわち傾斜角が、光学異方性層の深さ(すなわち、透明支持体に垂直な)方向に増加または減少している。角度は、支持体面からの距離の増加と共に増加していることが好ましい。さらに、傾斜角の変化としては、連続的増加、連続的減少、間欠的増加、間欠的減少、連続的増加と連続的減少を含む変化、あるいは、増加および減少を含む間欠的変化が可能である。間欠的変化は、厚さ方向の途中で傾斜角が変化しない領域を含んでいる。角度が変化しない領域を含んでいても、全体として増加または減少していればよい。しかしながら、傾斜角は連続的に変化することが好ましい。
液晶性化合物の長軸(ディスコティック液晶性化合物では円盤面)の平均方向(各分子の長軸方向の平均)は、一般に液晶性化合物あるいは配向膜の材料を選択することにより、またはラビング処理方法を選択することにより、調整することができる。また、表面側(空気側)の液晶性化合物の長軸(ディスコティック液晶性化合物では円盤面)方向は、液晶性化合物の種類を選択することによって、および液晶性化合物と共に使用する、ポリマーAの作用により調整することができる。
前記光学異方性層が求核剤を含む場合、求核剤は、光学異方性層形成用塗布液(組成物)中に0.01〜4質量%の割合で添加することが好ましい。さらには、0.02〜0.5質量%が好ましい。
光学異方性層中には、液晶性化合物、ポリマーA、求核剤、セルロースエステル、1,3,5−トリアジン環基を有する化合物以外に、他の添加剤を含有させてもよい。他の添加剤の例には、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマーおよびポリマーなどが含まれる。これらの添加剤は、液晶性化合物等の必須成分に対し相溶性を有し、液晶性化合物の傾斜角の制御に寄与するか、または配向を阻害しないことが好ましい。
[光学異方性層の製造方法]
本発明の光学補償シートは、液晶性化合物および所望により他の添加剤を含有する組成物(通常は塗布液)を、支持体表面、好ましくは配向層表面に塗布して、液晶性化合物の分子を配向させ、該配向状態に固定することで作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、テトラクロロエタン)、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。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。2種類以上の有機溶媒を併用してもよい。均一性の高い光学フィルムを作製する場合には、塗布液の表面張力は、25mN/m以下であることが好ましく、22mN/m以下であることがさらに好ましい。
塗布液の塗布は、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)により実施できる。ワイヤーバーコーティング法、ダイコーティング法による塗布が好ましく、ダイコーティング法による塗布が最も好ましい。
前記塗布液の塗布後、乾燥工程と同時にまたは乾燥工程の後に、液晶性化合物を、所望の配向状態とした後、その配向状態に固定して光学異方性層を形成することができる。発明では、光学異方性層にポリマーA、更には求核剤、1,3,5−トリアジン環基を有する化合物の作用により、液晶性化合物を、水平配向を経てハイブリッド配向させることができる。水平配向からハイブリッド配向への移行は、例えば、配向温度を上昇させることにより促進される。
固定化は、重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。塗布液中には、液晶性化合物の固定化に寄与する、重合性モノマーや重合開始剤を含有させることが好ましい。重合性モノマーとしては、例えば、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基およびメタクリロイル基を有する化合物が好ましい。上記化合物の添加量は、液晶性化合物に対して、一般に1〜50質量%であり、5〜30質量%であるのが好ましい。なお、重合性の反応性官能基数が3以上のモノマーを混合して用いると、配向層と光学異方性層間の密着性を高めることができる。
光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号、米国特許4239850号の各明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分に対し0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。
液晶性分子の重合のための光照射には、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2〜50J/cm2の範囲にあることが好ましく、20mJ/cm2〜5000mJ/cm2の範囲にあることがより好ましく、100mJ/cm2〜800mJ/cm2の範囲にあることがさらに好ましい。また、光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。
この様にして形成された光学異方性層の厚さは、0.1〜20μmであることが好ましく、0.5〜15μmであることがさらに好ましく、1〜10μmであることが最も好ましい。また、光学異方性層上に、保護層を設けてもよい。
[偏光板]
次に、本発明の偏光板について説明する。
本発明は、少なくとも、偏光板と前記光学補償シートを有する偏光板に関する。前記偏光板は、偏光膜の一方の表面に、本発明の光学補償シート(支持体表面が偏光膜と接する様に)貼合し、その反対側の表面に、セルロースアシレート等からなるポリマーフィルムを配置する(光学異方性層/偏光膜/ポリマーフィルムの配置とする)ことが好ましい。
更に、本発明は、偏光膜と、該偏光膜を挟持して配置された一対の透明支持体と、ハイブリッド配向状態に固定されたディスコティック液晶性化合物を含有する光学異方性層を、前記一対の透明支持体の少なくとも一方の外側(偏光膜と対向する面と反対側の面側)に有する偏光板であって、前記一対の透明支持体のうち少なくとも一方が下記式(I)を満足する偏光板にも関する。なお、前記偏光板が有するハイブリッド配向状態に固定されたディスコティック液晶性化合物を含有する光学異方性層の詳細は、先に本発明の光学補償シートについて述べた通りである。
(I)25+Re(633)≦Rth(633)≦250−Re(633)
[式中、Re(λ)は波長λnmにおける正面レターデーション値(単位:nm)、Rth(λ)は波長λnmにおける膜厚方向のレターデーション値(単位:nm)である。]
以下、本発明の偏光板に用いられる種々の部材について説明する。
[透明支持体]
前記透明支持体は、偏光膜の保護膜に要求される特性を備えている限り材料については特に制限されない。また、一対の保護膜のうち、光学異方層側の保護膜は、光学異方層を支持する支持体として用いられていると、偏光板を薄層化できるので好ましい。透明支持体の光透過率は、80%以上であることが好ましい。透明支持体は、ポリマーフィルムから選択することが好ましい。ポリマーフィルムを構成するポリマーの例には、セルロースエステル(例、セルロースのモノ乃至トリアシレート体)、ノルボルネン系ポリマーおよびポリメチルメタクリレートが含まれる。市販のポリマー(ノルボルネン系ポリマーでは、アートン及びゼオネックスいずれも商品名))を用いてもよい。又、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現し易いポリマーであっても、WO00/26705号明細書に記載のように、分子を修飾することで複屈折の発現性を制御すれば、本発明に用いることもできる。
中でもセルロースエステルが好ましく、セルロースの低級脂肪酸エステルがさらに好ましい。低級脂肪酸とは、炭素原子数が6以下の脂肪酸を意味する。特に、炭素原子数が2〜4のセルロースアシレートが好ましい。セルロースアセテートが特に好ましい。セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートのような混合脂肪酸エステルを用いてもよい。
セルロースアセテートの粘度平均重合度(DP)は、250以上であることが好ましく、290以上であることがさらに好ましい。又、セルロースアセテートは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるMw/Mn(Mwは質量平均分子量、Mnは数平均分子量)の分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なMw/Mnの値としては、1.0〜1.7であることが好ましく、1.0〜1.65であることがさらに好ましい。
また、酢化度が55.0〜62.5%であるセルロースアセテートを使用することが好ましい。酢化度は、57.0〜62.0%であることがさらに好ましい。酢化度とは、セルロース単位質量当たりの結合酢酸量を意味する。酢化度は、ASTM:D−817−91(セルロースアセテート等の試験法)におけるアセチル化度の測定および計算によって求められる。
通常、セルロースアセテートは、セルロースの2位、3位、6位のヒドロキシルが均等に置換されるのではなく、6位の置換度が小さくなる傾向がある。前記透明支持体に用いるセルロースアセテートは、セルロースの6位置換度が、2位、3位に比べて同程度または多い方が好ましい。2位、3位、6位の置換度の合計に対する、6位の置換度の割合は、30〜40%であることが好ましく、31〜40%であることがさらに好ましく、32〜40%であることが最も好ましい。6位の置換度は、0.88以上であることが好ましい。
これらの具体的なアシル基、及びセルロースアシレートの合成方法は、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行 発明協会)の9ページに詳細に記載されている。
ポリマーフィルムのレターデーションを調整して、上記式(I)を満足する光学特性を付与するためには、延伸のような外力を与える方法が一般的である。又、必要であれば、光学異方性を調節するためのレターデーション上昇剤、光学的異方性を低下させるための化合物、又は波長分散調整剤をポリマーフィルム中に添加してもよい。セルロースアシレートフィルムのレターデーションを調整するには、芳香族環を少なくとも二つ有する芳香族化合物をレターデーション上昇剤として使用することが好ましい。芳香族化合物は、セルロースアシレート100質量部に対して、0.01〜20質量部の範囲で使用することが好ましい。また、二種類以上の芳香族化合物を併用してもよい。芳香族化合物の芳香族環には、芳香族炭化水素環に加えて、芳香族性ヘテロ環を含む。例えば、欧州特許0911656A2号明細書、特開2000−111914号、同2000−275434号公報等記載の化合物等が挙げられる。
以下にポリマーフィルムの光学的異方性を低下させるための化合物として使用可能な例示化合物、及び波長分散調整剤として使用可能な例示化合物を示すが、以下の化合物に限定されるものではない。
光学的異方性を低下させるための化合物として使用可能な例示化合物
波長分散調整剤として使用可能な例示化合物
更には、前記透明支持体として用いられ得るセルロースアセテートフィルムの吸湿膨張係数は、30×10-5/%RH以下であることが好ましい。吸湿膨張係数は、15×10-5/%RH以下とすることが好ましく、10×10-5/%RH以下であることがさらに好ましい。また、吸湿膨張係数は小さい方が好ましいが、通常は、1.0×10-5/%RH以上の値である。吸湿膨張係数は、一定温度下において相対湿度を変化させた時の試料長の変化量を示す。
この吸湿膨張係数を調節することで、光学異方層や偏光膜の光学的性能を維持したまま、額縁状の透過率上昇(歪みによる光漏れ)を防止することができる。
吸湿膨張係数の測定方法について以下に示す。作製したポリマーフィルムから幅5mm、長さ20mmの試料を切り出し、片方の端を固定して25℃、20%RH(R0)の雰囲気下にぶら下げた。他方の端に0.5gの重りをぶら下げて、10分間放置し長さ(L0)を測定した。次に、温度は25℃のまま、湿度を80%RH(R1)にして、長さ(L1)を測定した。吸湿膨張係数は下式により算出することができる。測定は同一試料につき10サンプル行い、平均値を採用する。
吸湿膨張係数[/%RH]={(L1−L0)/L0}/(R1−R0
ポリマーフィルムの吸湿による寸度変化を小さくするには、疎水基を有する化合物又は微粒子等を添加することが好ましい。疎水基を有する化合物としては、分子中に脂肪族基や芳香族基のような疎水基を有する可塑剤や劣化防止剤から選択するのが好ましい。これらの化合物の添加量は、調整する溶液(ドープ)に対して0.01〜10質量%の範囲にあることが好ましい。又、ポリマーフィルム中の自由体積を小さくすればよく、具体的には、後述のソルベントキャスト方法による成膜時の残留溶剤量が少ない方が自由体積が小さくなる。セルロースアセテートフィルムに対する残留溶剤量が、0.01〜1.00質量%の範囲となる条件で乾燥することが好ましい。
ポリマーフィルムに添加する上記した添加剤又は種々の目的に応じて添加する添加剤(例えば、紫外線防止剤、剥離剤、帯電防止剤、劣化防止剤(例、酸化防止剤、過酸化物分解剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、酸捕獲剤、アミン)、赤外吸収剤を等)は、固体でもよく油状物でもよい。また、フィルムが多層から形成される場合、各層の添加物の種類や添加量が異なってもよい。これらの詳細は、上記の公技番号 2001−1745号技法の16頁〜22頁に詳細に記載されている素材が好ましく用いられる。各素材の添加量は、その機能が発現する限りにおいて特に限定されないが、ポリマーフィルム全組成物中、0.001〜25質量%であることが好ましい。
[ポリマーフィルムの製造方法]
ポリマーフィルムは、ソルベントキャスト法によりを製造することが好ましい。ソルベントキャスト法では、ポリマー材料を有機溶媒に溶解した溶液(ドープ)を用いてフィルムを製造する。前記ソルベントキャスト法では、ドープをドラムまたはバンド上に流延し、溶媒を蒸発させてフィルムを形成する。流延前のドープは、固形分量が18〜35%となるように濃度を調整することが好ましい。ドラムまたはバンドの表面は、鏡面状態に仕上げておくことが好ましい。
ドープは、表面温度が10℃以下のドラムまたはバンド上に流延することが好ましい。流延してから2秒以上風に当てて乾燥することが好ましい。得られたフィルムをドラムまたはバンドから剥ぎ取り、さらに100〜160℃まで逐次温度を変えた高温風で乾燥して残留溶剤を蒸発させることもできる。以上の方法は、特公平5−17844号公報に記載がある。この方法によると流延から剥ぎ取りまでの時間を短縮することができる。この方法を実施するためには、流延時のドラムまたはバンドの表面温度においてドープがゲル化することが必要である。
流延工程では1種類のセルロースアシレート溶液を単層流延してもよいし、2種類以上のセルロースアシレート溶液を同時及び又は逐次共流延してもよい。
上記のような二層以上の複数のセルロースアシレート溶液を共流延する方法としては、例えば、支持体の進行方向に間隔を置いて設けた複数の流延口からセルロースアシレートを含む溶液をそれぞれ流延させて積層させる方法(例えば、特開平11−198285号公報記載の方法)、2つの流延口からセルロースアシレート溶液を流延する方法(特開平6−134933号公報記載の方法)、高粘度セルロースアシレート溶液の流れを低粘度のセルロースアシレート溶液で包み込み、その高、低粘度のセルロースアシレート溶液を同時に押出す方法(特開昭56−162617号公報記載の方法)等が挙げられる。本発明ではこれらに限定されるものではない。
これらのソルベントキャスト方法の製造工程については、前記の公技番号 2001−1745の22頁〜30頁に詳細に記載され、溶解、流延(共流延を含む)、金属支持体、乾燥、剥離、延伸などに分類される。
前記透明支持体として用いるフィルムの厚さは、15〜120μmであることが好ましく、30〜80μmであることがより好ましい。
[ポリマーフィルムの表面処理]
ポリマーフィルムには、表面処理を施すことが好ましい。表面処理には、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、酸処理、アルカリ処理および紫外線照射処理が含まれる。これらについては、詳細が前記の公技番号 2001−1745の30頁〜32頁に詳細に記載されている。これらの中でも特に好ましくは、アルカリ鹸化処理でありセルロースアシレートフィルムの表面処理としては極めて有効である。
アルカリ鹸化処理は、鹸化液中に浸漬、鹸化液を塗布する等何れでもよいが、塗布方法が好ましい。塗布方法としては、ディップコーティング法、カーテンコーティング法、エクストルージョンコーティング法、バーコーティング法及びE型塗布法を挙げることができる。アルカリ鹸化処理液は、水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム溶液が挙げられ、水酸化イオンの規定濃度は、0.1〜3.0Nの範囲にあることが好ましい。更に、アルカリ処理液として、フィルムに対する濡れ性が良好な溶媒(例、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、メタノール、エタノール等)、界面活性剤、湿潤剤(例えば、ジオール類、グリセリン等)を含有することで、鹸化液の透明支持体に対する濡れ性、鹸化液の経時安定性等が良好となる。具体的には、例えば、特開2002−82226号公報、WO02/46809号公報に内容の記載が挙げられる。
表面処理の代わりに、表面処理に加えて下塗り層(特開平7−333433号公報記載)、或は疎水性基と親水性基との両方を含有するゼラチン等の樹脂層を一層のみ塗布する単層法第1層として高分子フィルムによく密着する層(以下、下塗第1層と略す)を設け、その上に第2層として配向膜とよく密着するゼラチン等の親水性の樹脂層(以下、下塗第2層と略す)を塗布する所謂重層法(例えば、特開平11−248940号公報記載)の内容が挙げられる。
以上説明したポリマーフィルムは、本発明の光学補償シートが有する透明支持体としても好適である。
[偏光膜]
本発明に使用可能な偏光膜は、Optiva Inc.に代表される塗布型偏光膜、もしくはバインダーと、ヨウ素または二色性色素からなる偏光膜が好ましい。偏光膜におけるヨウ素および二色性色素は、バインダー中で配向することで偏向性能を発現する。ヨウ素および二色性色素は、バインダー分子に沿って配向するか、もしくは二色性色素が液晶のような自己組織化により一方向に配向することが好ましい。現在、市販の偏光子は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素をバインダー中に浸透させることで作製されるのが一般的である。
市販の偏光膜は、ポリマー表面から4μm程度(両側合わせて8μm程度)にヨウ素もしくは二色性色素が分布しており、十分な偏光性能を得るためには、10μm以上の厚みの偏光膜を用いるのが好ましい。浸透度は、ヨウ素もしくは二色性色素の溶液濃度、同浴槽の温度、同浸漬時間により制御することができる。
上記のように、バインダー厚みの下限は、10μmであることが好ましい。厚みの上限は、液晶表示装置の光漏れの観点からは、薄ければ薄い程よい。現在市販の偏光板(約30μm)以下であることが好ましく、25μm以下が好ましく、20μm以下がさらに好ましい。20μm以下であると、光漏れ現象は、17インチの液晶表示装置で観察されなくなる。
偏光膜のバインダーは架橋していてもよい。架橋しているバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーを用いることができる。官能基を有するポリマーあるいはポリマーに官能基を導入して得られるバインダーを、光、熱あるいはpH変化により、バインダー間で反応させて偏光膜を形成することができる。また、架橋剤によりポリマーに架橋構造を導入してもよい。架橋は一般に、ポリマーまたはポリマーと架橋剤の混合物を含む塗布液を、透明支持体上に塗布したのち、加熱を行うことにより実施される。最終商品の段階で耐久性が確保できれば良いため、架橋させる処理は、最終の偏光板を得るまでのいずれの段階で行っても良い。
偏光膜のバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができる。ポリマーの例としては、前記の配向膜で記載のポリマーと同様のものが挙げられる。ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。変性ポリビニルアルコールについては、特開平8−338913号、同9−152509号および同9−316127号の各公報に記載がある。ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールは、二種以上を併用してもよい。
バインダーの架橋剤の添加量は、バインダーに対して、0.1〜20質量%が好ましい。偏光素子の配向性、偏光膜の耐湿熱性が良好となる。
配向膜は、架橋反応が終了した後でも、反応しなかった架橋剤をある程度含んでいる。但し、残存する架橋剤の量は、配向膜中に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。このようにすることで、偏光膜を液晶表示装置に組み込み、長期使用、或は高温高湿の雰囲気下に長期間放置しても、偏光度の低下を生じない。
架橋剤については、米国再発行特許23297号明細書に記載がある。また、ホウ素化合物(例、ホウ酸、硼砂)も、架橋剤として用いることができる。
二色性色素としては、アゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素あるいはアントラキノン系色素が用いられる。二色性色素は、水溶性であることが好ましい。二色性色素は、親水性置換基(例、スルホ、アミノ、ヒドロキシル)を有することが好ましい。二色性色素の例としては、例えば、発明協会公開技法、公技番号2001−1745号、58頁(発行日2001年3月15日)に記載の化合物が挙げられる。
偏光膜は、歩留まりの観点から、バインダーを偏光膜の長手方向(MD方向)に延伸するか(延伸法)、もしくはラビングした(ラビング法)後に、ヨウ素、二色性染料で染色することが好ましい。
延伸法の場合、延伸倍率は2.5〜30.0倍が好ましく、3.0〜10.0倍がさらに好ましい。延伸は、空気中でのドライ延伸で実施できる。また、水に浸漬した状態でのウェット延伸を実施してもよい。ドライ延伸の延伸倍率は、2.5〜5.0倍が好ましく、ウェット延伸の延伸倍率は、3.0〜10.0倍が好ましい。延伸工程は、斜め延伸を含め数回に分けて行ってもよい。数回に分けることによって、高倍率延伸でもより均一に延伸することができる。延伸前に、横あるいは縦に若干の延伸(幅方向の収縮を防止する程度)を行ってもよい。延伸は、二軸延伸におけるテンター延伸を左右異なる工程でうことによって実施できる。上記二軸延伸は、通常のフィルム製膜において行われている延伸方法と同様である。二軸延伸では、左右異なる速度によって延伸されるため、延伸前のバインダーフィルムの厚みが左右で異なるようにする必要がある。流延製膜では、ダイにテーパーを付けることにより、バインダー溶液の流量に左右の差をつけることができる。
ラビング法では、LCDの液晶配向処理工程として広く採用されているラビング処理方法を応用することができる。すなわち、膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維を用いて一定方向に擦ることにより配向を得る。一般には、長さ及び太さが均一な繊維を平均的に植毛した布を用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。ロール自身の真円度、円筒度、振れ(偏芯)がいずれも30μm以下であるラビングロールを用いて実施することが好ましい。ラビングロールへのフィルムのラップ角度は、0.1〜90゜が好ましい。ただし、特開平8−160430号公報に記載されているように、360゜以上巻き付けることで、安定なラビング処理を得ることもできる。長尺フィルムをラビング処理する場合は、フィルムを搬送装置により一定張力の状態で1〜100m/minの速度で搬送することが好ましい。ラビングロールは、任意のラビング角度設定のためフィルム進行方向に対し水平方向に回転自在とされることが好ましい。0〜60゜の範囲で適切なラビング角度を選択することが好ましい。
本発明の偏光板は、ロールTOロールの方式で製造されることが好ましい。ロールTOロール方式の製造方法では、例えば、ロール状に巻かれた長尺状の保護膜と、ロール状に巻かれた長尺状の偏光膜とを、連続的に積層しつつ、ロール状に再び巻き取る。連続的に製造することができるので、生産性の向上に寄与する。
偏光膜の一方の表面に、透明支持体(保護膜でもある)上に前記光学異方層を形成した積層体(以下、この積層体を「光学補償フィルム」という場合もある)を貼り合せてもよい。偏光膜に貼り合せる面は、透明支持体の裏面(光学異方性層が形成されていない側の面)であることが好ましい。貼り合わせ時には、接着剤を用いることができる。接着剤として、ポリビニルアルコール系樹脂(アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基による変性ポリビニルアルコールを含む)やホウ素化合物水溶液を用いることができる。ポリビニルアルコール系樹脂が好ましい。偏光膜及び/又は光学補償フィルムの貼り合わせ面に、前記接着剤を塗布して接着剤層を形成し、双方を重ねて、所望により加熱もしくは加圧して、貼り合せることができる。前記接着剤層の厚みは、乾燥後に0.01〜10μmの範囲にあることが好ましく、0.05〜5μmの範囲にあることが特に好ましい。
光学補償フィルムと偏光膜も、ロールTOロール様式で積層してもよい。
偏光膜の他方の面には、保護膜であるポリマーフィルム等を貼り合わせる。該ポリマーフィルムは、偏光膜の保護フィルムとして機能し得る特性を有しているものであれば材料については特に制限されない。また、該ポリマーフィルムは、その最表面が防汚性及び耐擦傷性を有する反射防止膜を設けてなることも好ましい。反射防止膜は、従来公知のいずれのものも用いることができる。
液晶表示装置のコントラスト比を高めるためには、偏光板の透過率は高い方が好ましく、偏光度も高い方が好ましい。偏光板の透過率は、波長550nmの光において、30〜50%の範囲にあることが好ましく、35〜50%の範囲にあることがさらに好ましく、40〜50%の範囲にあることが最も好ましい。偏光度は、波長550nmの光において、90〜100%の範囲にあることが好ましく、95〜100%の範囲にあることがさらに好ましく、99〜100%の範囲にあることが最も好ましい。
[液晶表示装置]
本発明は、本発明の光学補償シートまたは本発明の偏光板を有する液晶表示装置に関する。
更に、本発明は、少なくとも、液晶セルと、該液晶セルの両側にそれぞれ配置された一対の偏光膜とを有し、かつ、前記一対の偏光膜の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に、本発明の光学補償シートまたは本発明の偏光板を有する液晶表示装置に関する。
図1は、本発明の液晶表示装置を透過型液晶表示装置として適用した実施の形態の構成例についての模式図である。
図1に示す透過型液晶表示装置は、観察側から順に、透明保護膜1、偏光膜3、透明保護膜(光学異方層7の透明支持体を兼ねる)5及び光学異方性層7からなる観察者側偏光板と、液晶セルの上基板9、棒状液晶層11及び液晶セルの下基板13からなる液晶セルと、光学異方性層14、透明保護膜(光学異方層14の透明支持体を兼ねる)16、偏光膜18、及び透明保護膜20からなる下側偏光板と、バックライト22とを有する。そして、透明保護膜、偏光膜、透明支持体および光学異方性層(1〜7および14〜21)が本発明の偏光板を構成する。
液晶セル(9〜13)は、TNモードの液晶セルであることが好ましい。なお、TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。本実施の形態では正の誘電異方性を有するネマチック液晶からなるTNモードの液晶セルを用いた例で説明する。
上下基板9、13間に誘電異方性が正で、屈折率異方性Δn=0.0854(589nm、20°C)、誘電率異方性Δε=+8.5程度の液晶を封入する。液晶層11の厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・dは、0.2〜1.2μmとする。0.2〜0.5μmとするのが好ましい。液晶層11の配向制御は、上下基板9、13の内面に形成された配向膜(不図示)の表面性状及びラビング軸10、12により制御することができる。液晶分子の配向方向を示すダイレクタ、いわゆるチルト角は、約3°とすることが好ましい。ラビング方向は上下基板9及び13で互いに直交する方向に施し、その強さとラビング回数などでチルト角の大きさが制御できる。配向膜はポリイミド膜を塗布後、焼成して形成することが好ましい。液晶層11のツイスト角の大きさは、上下基板9,13のラビング方向の交差角と液晶材料に添加するカイラル剤により決定される。例えば、ツイスト角が90°になるようにするためには、ピッチ60μm程度のカイラル剤を添加することが好ましい。液晶層11の厚さdは、例えば5μm程度としてもよい。用いる液晶材料LCは、ネマチック液晶であれば、特に限定されない。誘電率異方性Δεは、その値が大きいほうが駆動電圧を低減できる。屈折率異方性Δnは、小さいほうが液晶層の厚み(ギャップ)を厚くでき、ギャップばらつきを少なくすることができる。また、Δnが大きい方がセルギャップを小さくでき、高速応答が可能となる。また液晶層のツイスト角(ねじれ角)は、一般に光源側から表示観察側に向けて観察側から見て時計回りにねじらせ、90°近傍(85°から95°)が最適値となる。これらの範囲では白表示輝度が高く、黒表示輝度が小さいことから、明るくコントラストの高い表示装置が得られる。
上側偏光板及び下側偏光板はそれぞれ、一対の透明保護膜1と5及び16と20、ハイブリッド配向状態に固定された円盤状化合物を含有する光学異方層7及び14を有する。一対の保護膜1と5及び16と20は、少なくとも一方が、下記式(I)(好ましくは下記式(I’)、より好ましくは下記式(I”))を満足する光学特性を有する。一対の保護膜のうち、少なくとも光源側の保護膜が下記式(I)を満足することが好ましく、一対の保護膜の双方が下記式(I)(より好ましくは下記式(I’)、さらに好ましくは下記式(I”))を満足することが好ましい。
(I) 25+Re(633)≦Rth(633)≦250−Re(633)
(I’)25+Re(633)≦Rth(633)≦175+Re(633)かつ、
Rth(633)≦250−Re(633)
(I”)50+Re(633)≦Rth(633)≦150+Re(633)かつ、
Rth(633)≦150−Re(633)
[式中、Re(λ)は波長λnmにおける正面レターデーション値(単位:nm)、Rth(λ)は波長λnmにおける膜厚方向のレターデーション値(単位:nm)である。]
保護膜が上記光学特性を満足すると、液晶表示装置のコントラスト視野角が拡大することは、後述する実施例において証明されているが、理論的には、上記式を満足していると、吸収軸が直交した一対の偏光板を斜めから観察したときの見かけの偏光板交差角が補正され、どの角度から観察しても直交であるからと考えられる。
さらに、一対の保護膜1と5及び16と20は、少なくとも一方(より好ましくは少なくとも液晶層側の保護膜が、さらに好ましくは双方の保護膜)が、波長633nmにおいて、Reの絶対値が5nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。また、一対の保護膜1と5及び16と20は、少なくとも一方(より好ましくは少なくとも液晶層側の保護膜が、さらに好ましくは双方の保護膜)が、波長400〜700nmにおいて、Re及びRthともに液晶層のレターデーションΔndの半分以下であることが好ましい。
上側偏光膜3の吸収軸4と下側偏光膜18の吸収軸19は概略直交に積層し、さらに液晶セルの上側偏光膜3の吸収軸4と上側基板9のラビング方向10は平行に、下偏光膜18の吸収軸19と下基板13のラビング方向12はそれぞれ概略平行になるように積層する。また、光学異方層7のラビング方向8は、上側偏光膜3の吸収軸4と平行、上側基板9のラビング方向10と反平行に配置することが好ましく、光学異方層14のラビング方向15は、下側偏光膜18の吸収軸19と平行、下側基板12のラビング方向10と反平行に配置することが好ましい。また、液晶セルに近い位置に配置される保護膜5及び16が面内遅相軸6及び17を有する場合は、遅相軸6及び17をそれぞれ、吸収軸4及び19と交差させて配置することが好ましく、略90°に交差させて配置することが好ましい。
上基板9及び下基板13それぞれの配向膜の内側には透明電極(図示せず)が形成されるが、電極に駆動電圧を印加しない非駆動状態では、液晶セル中の液晶分子は基板面に対して略平行に配向し、その結果液晶パネルを通過する光の偏光状態は液晶分子のねじれ構造に沿って伝播し、偏光面が90°回転して出射する。即ち、液晶表示装置では非駆動状態において白表示を実現する。これに対し、駆動状態では液晶分子は基板面に対してある角度をなす方向に配向しており、下側偏光膜18を通過した光は、偏光状態を維持したまま液晶層11を通過し、偏光膜3によって遮断される。換言すると、駆動状態において黒表示が得られる。この液晶表示装置は、光学補償層7と14、及び所定の光学特性を満足する一対の保護膜1と15及び16と20を備えているので、観察方向に依存して生じる階調反転現象が軽減され、且つ視野角が改善されている。
なお、上記実施の形態は、透過モードであり、液晶セルのΔndの値も透過モードにおいて最適な値を示したが、本発明の液晶表示装置は反射モードであってもよく、反射モードでは液晶セル内の光路が2倍になることから、最適Δndの値は上記の1/2程度の値になる。また、ツイスト角は30°〜70°が最適値となる。
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。
[実施例1]
(ポリマー基材の作製)
下記の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、セルロースアセテート溶液を調製した。
────────────────────────────────────
セルロースアセテート溶液組成(質量部) 内層 外層
────────────────────────────────────
酢化度60.9%のセルロースアセテート 100質量部 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部 0.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤)
3.9質量部 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 293質量部 314質量部
メタノール(第2溶媒) 71質量部 76質量部
1−ブタノール(第3溶媒) 1.5質量部 1.6質量部
シリカ微粒子(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)
0質量部 0.8質量部
下記レターデーション上昇剤 1.4質量部 0質量部
────────────────────────────────────
得られた内層用ドープおよ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110%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、140℃の温度で30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。作製したセルロースアセテートフィルム(CF−02)について、光学特性を測定した。
得られたポリマー基材(PK−1)の幅は1340mmであり、厚さは、80μmであった。エリプソメーター(M−150、日本分光(株)製)を用いて、波長630nmにおけるレターデーション値(Re)を測定したところ、8nmであった。また、波長630nmにおけるレターデーション値(Rth)を測定したところ、93nmであった。
作製したポリマー基材(PK−1)を2.0Nの水酸化カリウム溶液(25℃)に2分間浸漬した後、硫酸で中和し、純水で水洗、乾燥した。このPK−1の表面エネルギーを接触角法により求めたところ、63mN/mであった。
このPK−1上に、下記の組成の配向膜塗布液を#16のワイヤーバーコーターで28ml/m2の塗布量で塗布した。60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥した。
(配向層の形成)
50質量部のグルタルアルデヒドの水溶液を作製し、その水溶液中に亜硫酸ナトリウム0.05質量部を加えて4時間室温で放置した。その液を下記の変性ポリビニルアルコールの溶解した水/メタノール溶液に添加して、下記の組成の配向層塗布液を作製した。
(配向層塗布液組成)
下記の変性ポリビニルアルコール 20質量部
亜硫酸ナトリウム 0.05質量部
グルタルアルデヒド 0.5質量部
水 360質量部
メタノール 120質量部
上記のアルカリ処理したフィルム表面上に、配向膜塗布液をロッドコーターで28ml/m2の塗布量で塗布した。60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥し配向膜を作製した。
尚、乾燥後の塗布面の塗布幅方向での中央と左右両端の位置のpH値は6.0〜6.6の範囲であった。
ポリマー基材(PK−1)の遅相軸(波長632.8nmで測定)と平行方向に配向膜にラビング処理を実施した。
(光学異方性層の形成)
光学異方性層の組成物
下記のディスコティック液晶性化合物 41.01質量部
エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 4.06質量部
セルロースアセテートブチレート
(CAB551−0・2、イーストマンケミカル社製) 0.18質量部
ポリマーA(P−94) 0.18質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 1.35質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 0.45質量部
上記光学異方性層の組成物を、102質量部のメチルエチルケトンに溶解し塗布液とし、これを配向膜上に、#3.6のワイヤーバーで連続的に塗布し、130℃の状態で1分間加熱し、ディスコティック液晶性化合物を配向させた。次に、100℃で120W/cm高圧水銀灯を用いて、1分間UV照射し、ディスコティック液晶性化合物を重合させた。その後、室温まで放冷した。このようにして、光学異方性層付き光学補償シート(KH−1)を作製した。形成された光学異方性層の厚みは1.7μmであった。
波長546nmで測定した光学異方性層のReレターデーション値は52nmであった。
偏光板をクロスニコル配置とし、得られた光学補償シートのムラを観察したところ、正面、および法線から60°まで傾けた方向から見ても、ムラは検出されなかった。
(偏光子の作製)
平均重合度4000、鹸化度99.8mol%のPVAを水に溶解し、4.0%の水溶液を得た。この溶液をテーパーのついたダイを用いてバンド流延して乾燥し、延伸前の幅が110mmで厚みは左端が120μm、右端が135μmになるように製膜した。
このフィルムをバンドから剥ぎ取り、ドライ状態で45度方向に斜め延伸してそのままよう素0.5g/L、よう化カリウム50g/Lの水溶液中に30℃で1分間浸漬し、次いでホウ酸100g/L、よう化カリウム60g/Lの水溶液中に70℃で5分間浸漬し、さらに水洗槽において20度で10秒間水洗したのち80℃で5分間乾燥してよう素系偏光子(HF−01)を得た。偏光子は、幅660mm、厚みは左右とも20μmであった。
(偏光板の作製)
ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、KH−1(光学補償シート)をポリマー基材(PK−1)面で偏光子(HF−01)の片側に貼り付けた。また、厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルム(TD−80U:富士写真フイルム(株)製)にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光子の反対側に貼り付けた。
偏光子の透過軸とポリマー基材(PK−1)の遅相軸とは平行になるように配置した。偏光子の透過軸と上記トリアセチルセルロースフィルムの遅相軸とは、直交するように配置した。このようにして偏光板(HB−1)を作製した。
[実施例2]
配向膜塗布液に含まれる亜硫酸ナトリウムの代わりに水酸化カリウムを用いて塗布液pHを8.5にした以外は、実施例1と同様にして光学補償シート(KH−2)、さらには、KH−2付偏光板(HB−2)を作製した。
[実施例3]
光学異方性層の塗布液にポリマーA(P−41)を添加すること以外実施例1と同様にして、光学補償シート(KH−3)、さらには、KH−3付偏光板(HB−3)を作製した。
[実施例4]
光学異方性層の塗布液に1、3、5−トリアジン環を有する化合物を添加した以外は、実施例3と同様にして、光学補償シート(KH−4)、さらには、KH−4付偏光板(HB−4)を作製した。
[実施例5]
P−94、P−41の代わりに光学異方性層の塗布液にポリマーA(P−73)を添加した以外は、実施例4と同様にして、さらには、KH−5付偏光板(HB−5)を作製した。
[実施例6]
実施例1で用いた配向膜の塗布液に水酸カリウムを添加することでpH8.5に調整した以外は、実施例1と同様にして、さらには、KH−6付偏光板(HB−6)を作製した。
[比較例1]
光学異方性層の塗布液にポリマーA(P−94)を添加しないこと以外は、実施例1と同様にして、光学補償シート(KH−H1)、さらには、KH−H1付偏光板(HB−H1)を作製した。
[比較例2]
配向膜に含まれる求核剤を添加しないこと以外は、実施例1と同様にして、光学補償シート(KH−H2)、さらには、KH−H2付偏光板(HB−H2)を作製した。
(TN液晶セルでの評価)
TN型液晶セルを使用した液晶表示装置(AQUOS LC20C1S、シャープ(株)製)に設けられている一対の偏光板を剥がし、代わりに実施例1で作製した偏光板(HB−1)を、光学補償シート(KH−1)が液晶セル側となるように粘着剤を介して、観察者側およびバックライト側に一枚ずつ貼り付けた。観察者側の偏光板の透過軸と、バックライト側の偏光板の透過軸とは、Oモードとなるように配置した。
作製した液晶表示装置について、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段階で視野角を測定した。測定結果を表1に示す。
(液晶性化合部の傾斜角評価)
光学補償シートの光学異方性層における液晶性化合物の配向膜近傍の傾斜角および空気界面近傍の傾斜角は、エリプソメーター(APE−100、島津製作所(株)製)を用いて観察角度を変えてレターデーションを測定し、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)pp.143−147に記載されている手法で算出した。測定波長は632.8nmであり、結果を表1に示す。
上記表1に示した実施例1〜6と比較例1、2の結果からわかるように、本発明に係るポリマーAを含有しない光学補償シートでは、水平配向を経由しないため、液晶性化合物の配向に倍以上の時間を要することが分かった(比較例1)。また求核剤を含有しない光学補償シートでは塗布後の面状に多くの欠陥が発生し、空気界面における傾斜角が低くなったため液晶表示装置の視野角が充分に拡大されなかったことが理解できる(比較例2)。一方、求核剤とポリマーAの両方を含有する光学補償シート(実施例1〜5)では、水平配向を経由した後ハイブリッド配向するため液晶性化合物の配向速度が著しく向上し、かつ欠陥のない面状が得られる。さらにセルロースエステルを添加することで、液晶性化合物の空気界面における傾斜角が最適値に制御することが可能になり、視野角の拡大に大きく寄与したことが理解できる。
[実施例7]
実施例1で用いたレターデーション上昇剤の添加量を変えて、Rthを80、90、110、120、130nmにしたポリマー基材を作製したこと以外は、実施例1と同様にして、光学補償シート、さらには光学補償シート付き偏光板を作製した。ポリマー基材のRthを80、90、110、120、130nmに変えても、上下左右の視野角は実施例1で得られた視野角とほぼ同等であった。
[実施例8]
実施例1で用いたレターデーション上昇剤を、下記のレターデーション上昇剤に代え、内層の添加量を1.4質量部にし、Rthを110nmにしたポリマー基材を作製した以外は、実施例1と同様にして、光学補償シート、さらには、光学補償シート付き偏光板を作製した。上下左右の視野角は実施例1で得られた視野角とほぼ同等であった。
[実施例9]
実施例7で用いたレターデーション上昇剤の添加量を変えて、Rthを80、90、100、120、130nmにしたポリマー基材を作製したこと以外は、実施例1と同様にして、光学補償シート、さらには光学補償シート付き偏光板を作製した。ポリマー基材のRthを80、90、100、120、130nmに変えても、上下左右の視野角は実施例1で得られた視野角とほぼ同等であった。
[実施例10]
ポリマー基材を下記のように作製した以外は、実施例2と同様にして光学補償シート(KH−7)、さらには、KH−7付偏光板(HB−7)を作製した。
(ポリマー基材作製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
セルロースアセテート溶液組成
酢化度60.7〜61.1%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 336質量部
メタノール(第2溶媒) 29質量部
1-ブタノール(第3溶媒) 11質量部
別のミキシングタンクに、下記のレターデーション上昇剤16質量部、メチレンクロライド92質量部およびメタノール8質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液を調製した。セルロースアセテート溶液474質量部にレターデーション上昇剤溶液25質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。レターデーション上昇剤の添加量は、セルロースアセテート100質量部に対して、6.0質量部であった。
得られたドープを、バンド延伸機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が40℃となってから、70℃の温風で1分間乾燥し、バンドからフィルムを140℃の乾燥風で10分間乾燥し、残留溶剤量が0.3質量%のセルロースアセテートフィルム(厚さ:80μm)を作製した。作製したセルロースアセテートフィルム(透明支持体、透明保護膜)について、自動複屈折計(KOBRA 21ADH、王子計測機器(株)製))を用いて、波長633nmにおけるReレターデーション値およびRthレターデーション値を測定した。Reは8nm、Rthは78nmであった。作製したセルロースアセテートフィルムを2.0Nの水酸化カリウム溶液(25℃)に2分間浸漬した後、硫酸で中和し、純水で水洗し、その後乾燥させた。こうして、透明保護膜用セルロースアセテートフィルムを作製した。
[実施例11]
ポリマー基材、偏光板を下記のように作製した以外は実施例10と同様にした。
(ポリマー基材の作製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
───────────────────────────────────
セルロースアセテート溶液組成
───────────────────────────────────
酢化度60.9%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 300質量部
メタノール(第2溶媒) 45質量部
染料(住化ファインケム(株)製 360FP) 0.009質量部
───────────────────────────────────
別のミキシングタンクに、実施例8で用いたレターデーション上昇剤を16質量部、メチレンクロライド80質量部およびメタノール20質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液を調製した。
セルロースアセテート溶液464質量部に、レターデーション上昇剤溶液36質量部およびシリカ微粒子(R972、アイロジル社製)1.1質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。レターデーション上昇剤の添加量は、セルロースアセテート100質量部に対して、5.0質量部であった。また、シリカ微粒子の添加量は、セルロースアセテート100質量部に対して、0.15質量部であった。
得られたドープを、幅2mで長さ65mの長さのバンドを有する流延機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が40℃となってから、1分乾燥し、剥ぎ取った後、140℃の乾燥風で、テンターを用いて幅方向に28%延伸した。この後、135℃の乾燥風で20分間乾燥し、残留溶剤量が0.3質量%の透明支持体を製造した。
透明支持体の幅は1340mmであり、厚さは46μmであった。
透明支持体を、温度20℃、相対湿度20%の条件で2時間、調温、調湿し、自動複屈折計(KOBRA 21ADH、王子計測機器(株))を用いて、波長590nmにおけるレターデーション値(Re)を測定したところ、19.0nmであった。また、波長590nmにおけるレターデーション値(Rth)を測定したところ、88nmであった。
次に、透明支持体を、温度10℃、相対湿度20%の条件で2時間、調温、調湿し、同様に、波長633nmにおけるレターデーション値(Re)を測定したところ、18.9nmであった。また、波長633nmにおけるレターデーション値(Rth)を測定したところ、87.6nmであった。
透明支持体のバンド面側に、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10cc/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。アルカリ処理面の純水に対する接触角を測定したところ、42°であった。同支持体に、実施例1で用いたのと同一の光学異方性層形成用塗布液を塗布して光学異方性層を形成した後、塗布面が外側になるように偏光膜とロールTOロールで貼合した。
[実施例12]
実施例10において、偏光膜の吸収軸と光学補償シートの支持体の遅相軸(流延方向と平行方向)とが平行になるように配置した。
[実施例13]
光学異方性層の厚みを2.5μmに変えた以外は実施例10と同様に光学補償シート、偏光板を作製した。
[実施例14]
光学異方性層の厚みを2.5μmに変えた以外は実施例11と同様に光学補償シート、偏光板を作製した。
実施例10は、支持体の遅相軸が偏光膜の吸収軸と直交した偏光板を用いた例であり、実施例11は同様に支持体の遅相軸が偏光膜の吸収軸と直交した偏光板をロールTOロールで作製し、該偏光板を用いた例である。コントラスト視野角は実施例10〜12のいずれも良好であったが、支持体の遅相軸が偏光膜の吸収軸と直交した偏光板を用いた例である実施例10、11が、特にコントラスト視野角が拡大されていることがわかった。実施例13、14は光学異方性層の膜厚を2.5μmにした例であるが、これにより下方向階調が著しく良化することが分かった。このときポリマーAと求核剤を用いているため光学異方性層の膜厚を上げても、ディスコティック液晶化合物の配向時間にはほとんど影響を及ぼさないことが分かった。
本発明によれば、優れた視野角特性を有する液晶表示装置を高い生産性をもって提供することができる。
本発明の液晶表示装置の一例を示す概略図である。
符号の説明
1 上側偏光板外側保護膜
2 上側偏光板外側保護膜遅相軸
3 上側偏光板偏光膜
4 上側偏光板偏光膜吸収軸
5 上側偏光板液晶セル側保護膜(支持体)
6 上側偏光板液晶セル側保護膜(支持体)遅相軸
7 上側光学異方性層
8 上側光学異方性層の支持体側の配向用ラビング方向
9 液晶セル上側基板
10 上側基板液晶配向用ラビング方向
11 液晶分子(液晶層)
12 下側基板液晶配向用ラビング方向
13 液晶セル下側基板
14 下側光学異方性層
15 下側光学異方性層の支持体側の配向用ラビング方向
16 下側偏光板液晶セル側保護膜(支持体)
17 下側偏光板液晶セル側保護膜(支持体)遅相軸
18 下側偏光板偏光膜
19 下側偏光板偏光膜の吸収軸
20 下側偏光板外側保護膜
21 下側偏光板外側保護膜遅相軸
22 バックライト

Claims (16)

  1. 透明支持体上に配向層と光学異方性層とをこの順に有する光学補償シートであって、
    前記光学異方性層は、液晶性化合物の少なくとも一種と、カルボキシル基(−COOH)、スルホ基(−SO3H)、ホスホノキシ基[−PO(OH)2]およびそれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の親水性基を有するフルオロ脂肪族基含有ポリマー(以下、「ポリマーA」という)の少なくとも一種とを含有し、かつ、
    前記配向層および/または光学異方性層は、求核性定数(n)が5以上10以下の求核剤を1種以上含有することを特徴とする光学補償シート。
  2. 前記ポリマーAは、少なくとも1つのフェニル基および/またはフェニレン基を含有する請求項1に記載の光学補償シート。
  3. 前記ポリマーAが、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される繰り返し単位と下記一般式(1)で表される繰り返し単位とを含む共重合体である請求項1または2に記載の光学補償シート。
    (式中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表し;Lは下記の連結基群から選ばれる2価の連結基または下記の連結基群から選ばれる2つ以上を組み合わせて形成される2価の連結基を表し、
    (連結基群)
    単結合、−O−、−CO−、−NR4−(R4は水素原子、アルキル基、アリール基、またはアラルキル基を表す)、−S−、−SO2−、−P(=O)(OR5)−(R5はアルキル基、アリール基、またはアラルキル基を表す)、アルキレン基、およびアリーレン基;
    Qはカルボキシル基(−COOH)もしくはその塩、スルホ基(−SO3H)もしくはその塩、またはホスホノキシ{−OP(=O)(OH)2}もしくはその塩を表す。)
  4. 一般式(1)において、Lはフェニレン基を含む請求項3に記載の光学補償シート。
  5. 前記光学異方性層が、セルロースエステルを更に含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学補償シート。
  6. 前記光学異方性層が、フルオロ脂肪族基を有するポリマー(以下、「ポリマーB」という)の少なくとも一種を更に含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学補償シート。
  7. 前記光学異方性層が、1,3,5−トリアジン環基を有する化合物を更に含有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学補償シート。
  8. 前記求核剤が、亜硫酸イオンを生じる亜硫酸塩、チオ硫酸イオンを生じるチオ硫酸塩、および水酸化物イオンを有する化合物から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学補償シート。
  9. 前記液晶性化合物が、ディスコティック液晶性化合物である請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学補償シート。
  10. 前記光学異方性層中、前記液晶性化合物がハイブリッド配向し、かつ該ハイブリッド配向が固定されている請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学補償シート。
  11. 少なくとも透明支持体と、該透明支持体上に液晶性化合物の少なくとも一種を含む光学異方性層を有する光学補償シートの製造方法であって、
    前記液晶性化合物の少なくとも一種を、求核性定数(n)が5以上10以下の求核剤の少なくとも一種ならびにカルボキシル基(−COOH)、スルホ基(−SO3H)、ホスホノキシ基[−PO(OH)2]およびそれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の親水性基を有するフルオロ脂肪族基含有ポリマー(以下、「ポリマーA」という)の少なくとも一種の存在下で水平配向させる工程と、
    前記水平配向した液晶性化合物をハイブリッド配向させる工程と、
    前記ハイブリッド配向状態にある液晶性化合物を固定して光学異方性層を形成する工程とを含む光学補償シートの製造方法。
  12. 少なくとも、偏光膜と、請求項1〜10のいずれか1項に記載の光学補償シートまたは請求項11に記載の製造方法によって製造される光学補償シートとを有する偏光板。
  13. 偏光膜と、該偏光膜を挟持して配置された一対の透明支持体と、ハイブリッド配向状態に固定されたディスコティック液晶性化合物を含有する光学異方性層を、前記一対の透明支持体の少なくとも一方の外側に有する偏光板であって、
    前記一対の透明支持体のうち少なくとも一方が下記式(I)を満足する偏光板。
    (I)25+Re(633)≦Rth(633)≦250−Re(633)
    [式中、Re(λ)は波長λnmにおける正面レターデーション値(単位:nm)、Rth(λ)は波長λnmにおける膜厚方向のレターデーション値(単位:nm)である。]
  14. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の光学補償シート、請求項11に記載の製造方法によって製造される光学補償シートまたは請求項12もしくは13に記載の偏光板を有する液晶表示装置。
  15. 少なくとも、液晶セルと、該液晶セルの両側にそれぞれ配置された一対の偏光膜とを有し、かつ、前記一対の偏光膜の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に請求項1〜10のいずれか1項に記載の光学補償シート、請求項11に記載の製造方法によって製造される光学補償シートまたは請求項12もしくは13に記載の偏光板を有する液晶表示装置。
  16. 液晶セルに近い側の透明支持体の遅相軸と前記偏光膜吸収軸とが交差している請求項15に記載の液晶表示装置。
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