JP2008533502A - 光学補償フィルム、偏光板および液晶表示装置 - Google Patents

光学補償フィルム、偏光板および液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ベンド配向モードの液晶セルを適切に光学的に補償し、コントラストが高く、視野角特性も優れ、かつ黒の表示品位が高い液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】第1光学異方性層、第2光学異方性層の波長分散特性を含む光学特性値を適切に制御することによって、ベンド配向モードの液晶セルを適切に光学的に補償する。
【選択図】なし

Description

本発明は光学補償フィルム、偏光板、および液晶表示装置に関する。
液晶表示装置(LCD)は、CRT(Cathode Ray Tube)と比較して、薄型、軽量、低消費電力との大きな利点を有する。液晶表示装置は、液晶セルおよび液晶セルの両側に配置された一対の偏光板からなる。液晶セルは、棒状液晶性分子、それを封入するための二枚の基板および棒状液晶性分子に電圧を加えるための電極層を有する。封入した棒状液晶性分子を配向させるため、二枚の基板には配向膜が設けられる。液晶セルに表示される画像の着色を除去するため、液晶セルと偏光板との間に光学補償フィルム(位相差板)を設けることが多い。偏光板(偏光膜)と光学補償フィルムとの積層体は、楕円偏光板として機能する。光学補償フィルムに、液晶セルの視野角を拡大する機能を付与する場合もある。延伸複屈折フィルムが、光学補償フィルムとして従来から使用されている。
延伸複屈折フィルムに代えて、ディスコティック化合物を含む光学異方性層を有する光学補償フィルムを使用することも提案されている(例えば、特許文献1、2、3および4参照)。光学異方性層は、ディスコティック化合物を配向させ、その配向状態を固定することにより形成する。ディスコティック化合物は、一般に大きな複屈折率を有する。また、ディスコティック化合物には、多様な配向形態がある。従って、ディスコティック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有する光学補償フィルムを製造することができる。
液晶セルは、液晶性化合物の配向状態の違いで、ON、OFF表示を行う。透過および反射型いずれにも適用できる、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、OCB(Optically Compensatory Bend)、VA(Vertically Aligned)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)、HAN(HybridAlignment Nematic)のような表示モードが提案されている。
この様なLCDの中でも、高い表示品位が必要な用途については、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶性化合物を用い、薄膜トタンジスタにより駆動する90度ねじれネマチック型液晶表示装置(以下、TNモードという)が主に用いられている。しかしながら、TNモードは正面から見た場合には優れた表示特性を有するものの、斜め方向から見た場合にコントラストが低下したり、階調表示で明るさが逆転する階調反転等が起こることにより表示特性が悪くなるという視野角特性を有しており、この改良が強く要望されている。さらに、TNモードでは応答速度に限界があり、より高速応答の液晶モードを用いたLCDの開発が望まれている。
従来、TN方式の液晶表示装置用に光学補償フィルムが開発されていたが、近年、液晶テレビの需要が増加するにつれ、動画に尾引き、残像現象が生じるなど、応答速度に問題があることが指摘されつつある。そこで、応答速度の速さに特長を持つOCBモード(あるいはベンドモード)に注目が集まっている。
棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルを用いた液晶表示装置が提案されている(例えば、特許文献4、5参照)。棒状液晶性分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend)液晶モードとも呼ばれる。ベンド配向モードの液晶表示装置は、応答速度が速いとの利点がある。
ベンド配向モードには、一般的な液晶モード(TNモード、STNモード)と比較すると、視野角が広く、応答速度が速いとの特徴がある。しかし、CRTと比較すると、さらに改良が必要である。ベンド配向モードの液晶表示装置をさらに改良するため、一般的な液晶モードと同様に光学補償フィルムを用いることが考えられる。しかし、従来の延伸複屈折フィルムからなる光学補償フィルムは、ベンド配向モードの液晶表示装置では、光学補償機能が不十分であった。前述したように、延伸複屈折フィルムに代えて、ディスコティック化合物を含む光学的異方性層を有する光学補償フィルムを使用することが提案されている。
例えば特許文献6および7に記載の発明では、OCB方式の液晶表示装置に、液晶性化合物からなる層を有する光学補償フィルムを適用している。しかし、これらの文献に述べられているような、従来知られている光学パラメ−タ−を制御しただけでは、良好な視角特性を得ることは困難であった。
さらに、ディスコティック化合物を含む光学補償フィルムを使用したベンド配向モードの液晶表示装置も提案されている(例えば、特許文献8、9参照)。さらにディスコティック化合物を含む光学補償フィルムを使用したベンド配向液晶装置について、色味変化を低減し、階調反転を防止するために、様々な方法が提案されている(例えば、特許文献10、11参照)。
ディスコティック化合物を含む光学補償フィルムを使用することで、ベンド配向モードの液晶表示装置の視野角は著しく改善される。
ベンド配向モードの液晶表示装置にディスコティック化合物を含む光学補償フィルムを使用すると、特定の波長の光が漏れて、表示画像に着色を生じる問題が指摘されている(例えば、特許文献12参照)。この着色の原因は、楕円偏光板(偏光膜と光学補償フィルムとの積層体)の透過率の波長依存性にある旨が記載されている。液晶セルに用いられる液晶分子の異方性の波長依存性と、光学補償フィルム(たとえばディスコティック液晶)の異方性の波長依存性が異なるために、ベンド配向モードの液晶表示装置では一般的に短波長(青)の光が漏れるが、液晶分子と光学補償フィルム(ディスコティック液晶)の波長分散を一致させることで黒表示時の色味は改良される。
そして、ディスコティック化合物の円盤面の法線の光学異方性層への正射影の平均方向と偏光膜の面内透過軸との角度が実質的に45゜になるように光学異方性層と偏光膜とを配置することで、ベンド配向モードの液晶セルに対する最大の光学補償効果が得られることが報告されている。ディスコティック化合物を含む光学補償フィルムを使用したベンド配向液晶装置について、色味変化を低減し、階調反転を防止するために、様々な方法が提案されている(例えば、特許文献13、14参照)。
近年、液晶常時装置が大型TVに用いられるようになり、今まで以上に高い表示品位が要求されるようになっている。とくに黒の表示品位に関しては、従来のディスコティック化合物を含む光学補償フィルムを使用しても、ベンド配向液晶装置におけるコントラスト特性、視角特性を満足しつつ黒の高い表示品位を達成することは困難であった。
特許文献15および特許文献16の各公報には、位相差板の光学異方性層の形成に適したディスコティック液晶性分子として、2,3,6,7,10,11−ヘキサ{4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ}トリフェニレンが開示されている。ところで、位相差板のレタデーション値(Δnd)は、補償しようとする液晶セルの光学的性質に応じて決定する。レタデーション値(Δnd)は、光学異方性層の屈折率異方性(Δn)と光学異方性層の厚さ(d)との積である。光学異方性層の屈折率異方性(Δn)が大きければ、層の厚さ(d)が薄くても液晶セルを補償できる。しかし、特許文献17および特許文献18の各公報に記載のディスコティック液晶性化合物では、充分に大きな屈折率異方性(Δn)を有する光学異方性層を形成することは、非常に困難であった。また、特許文献19には大きな屈折率異方性を有するディスコティック液晶が開示されているが、波長分散特性が悪化しており、即ち波長分散性が大きくなり)、性能改良は不十分であった。一般に波長分散特性と屈折率異方性はトレードオフの関係にあり、屈折率異方性を大きくすると波長分散特性は悪化する。この波長分散特性の悪化は、位相差板の性能の一つであるカラー表示での色味変化を悪化させるため、好ましくない。そのため、屈折率異方性を大きくすると波長分散特性は悪化するというトレードオフから脱却する技術の開発が望まれていた。
また、従来の技術では、主に、15インチ以下の小型あるいは中型の液晶表示装置を想定して、光学補償フィルムが開発されていた。しかし、最近では、17インチ以上の大型、かつ輝度の高い液晶表示装置も想定する必要がある。大型の液晶表示装置の偏光板に、従来の光学補償フィルムを保護フィルムとして装着したところ、パネル上にムラが発生していることが判明した。この欠陥は、小型あるいは中型の液晶表示装置では、あまり目立っていなかったが、大型化、高輝度化に対応して、光漏れムラに対処した光学補償フィルムをさらに開発する必要が生じている。
また、従来の技術では、前記したような光学補償フィルムは、スロットダイを用いたコーターにより塗布液をウェブに塗布させ、積層させて製造されており、近年は光学補償フィルムの製造において所望の機能を発現させるために、従来よりも薄い湿潤膜厚である20μm以下の領域の塗布方法に対する要求が高まっている。このような光学補償フィルムは、求められる塗布膜厚精度および塗膜性状が厳しく、高精度な薄層塗布技術を要求され、スロットダイの先端リップのシャープエッジ化する技術の提案がなされている(特許文献20)。
一方、光学補償フィルムの塗布方式としてワイヤーバーを用いた方法は液受け槽中の塗布液振動、塗布に関連するロールの偏芯やたわみにより段状のムラが発生しやすい。またこれらの塗布方式は後計量方式であるため、安定した膜厚の確保が比較的困難である。そのためこれらの塗布方式ではある速度以上の塗布の高速化が困難であり、塗布本来の生産性の高さが活かし切れていない。
特開平6−214116号公報 米国特許第5583679号明細書 独国特許出願公開第3911620号明細書 米国特許第4583825号明細書 米国特許第5410422号明細書 特開平9−211444号公報 特開平11−316378号公報 特開平9−197397号公報 国際公開第96/37804号パンフレット 特許第3056997号公報 特開2002−40429号公報 特開平11−316378号公報 特許第3056997号公報 特開2002−40429号公報 特開平7−306317号公報 特開平9−104866号公報 特開平7−306317号公報 特開平9−104866号公報 特開2001−166147号公報 特表平9−511682号公報
本発明の課題は、液晶セル、特にベンド配向モードの液晶セルを適切に光学的に補償し、黒表示時の正面および左右上下の極角方向での透過率を著しく低下させ、コントラストが高く、視角特性に優れ、黒表示の色味に問題がなく、かつ階調反転の生じない良好な画像を表示する液晶表示装置を提供することである。
本発明の課題は、液晶セルが正確に光学的に補償され、高いコントラストを有し、且つ黒表示時の視角方向に依存した色づきが軽減された液晶表示装置、特にOCBモードの液晶表示装置を提供することである。また、本発明は、液晶セル、特にOCBモードの液晶セルを光学的に補償し、コントラストの改善および黒表示時の視角方向に依存した色づきの軽減に寄与する光学補償フィルムを提供することを課題とする。
本発明は上記課題を解決することを目的としたものであって、表示画像の色味変化が少なく、且つ視野角の拡大に寄与する光学補償フィルムおよび該光学補償フィルムを有する偏光板を提供することを課題とする。特に、大型の液晶表示装置に適用した場合でも、ムラを生じることなく、表示画像の色味変化が少なく、且つ視野角の拡大に寄与する光学補償フィルムおよび該光学補償フィルムを有する偏光板を提供することを課題とする。また、本発明は、表示画像の色味変化が少なく、かつ視野角の改善された液晶表示装置を提供することを課題とする。
本発明の目的は下記構成により達成された。
<第1の態様>
〔1−1〕 第1光学異方性層と、第2光学異方性層とを有する光学補償フィルムであって、該第1光学異方性層が下記の数式(1)を満足する光学特性を有し、さらに該第2光学異方性層が下記の数式(2)、(3)を満足する光学特性を有する光学補償フィルム。
数式(1) Re1(450)/Re1(650)≦1.25
数式(2) Re2(450)/Re2(650)≦0.8
数式(3) Rth2(450)/Rth2(650)≧1.1
数式中Ren(λ)は第n光学異方性層の波長λnmでの正面レタデーション値であり、Rthn(λ)は第n光学異方性層の波長λnmでの厚み方向レタデーション値である。
〔1−2〕 前記第1光学異方性層が下記の数式(4)を満足する光学特性を有し、さらに前記第2光学異方性層が下記の数式(5)、(6)を満足する光学特性を有する〔1−1〕に記載の光学補償フィルム。
数式(4) 0≦Re1(550)≦40
数式(5) 30≦Re2(550)≦60
数式(6) 100≦Rth2(550)≦300
〔1−3〕 第1光学異方性層がディスコティック化合物からなり、第2光学異方性層がセルロースアシレートフィルムからなる〔1−1〕または〔1−2〕に記載の光学補償フィルム。
〔1−4〕 セルロースアシレートフィルムが少なくとも一方向に延伸処理された透明なフィルムであり、フィルムの厚み方向においてセルロースアシレートの置換度が2.00〜3.00の範囲内で0.05以上変動しており、かつフィルム中にレタデーション上昇剤を含む〔1−3〕に記載の光学補償フィルム。
〔1−5〕 液晶セルがベンド配向モードである液晶表示装置であって、〔1−1〕〜〔1−4〕のいずれかに記載の光学補償フィルムを含有する液晶表示装置。
<第2の態様>
〔2−1〕 一対の偏光膜、それらの間に配置される液晶セル、および少なくとも一方の偏光膜と液晶セルとの間に配置される光学フィルムを有し、該光学フィルムが光学異方性層1(第1光学異方性層)と、光学異方性層2(第2光学異方性層)とを有する液晶表示装置であって、該光学異方性層1が下記の数式(7)を満足する光学特性を有し、さらに該光学異方性層2が下記の数式(8)を満足する光学特性を有する液晶表示装置。
数式(7) Re1(450)/Re1(650)<1.25
数式中Re1(450)、Re1(650)は波長450nm、650nmにおける光学異方性層1の面内レタデーション値である。
数式(8) 2≦(Δn(550)×d)/Rth2(550)≦5
数式中Δn(550)は波長550nmにおける液晶セル中の液晶分子の複屈折であり、dはnm単位とする液晶セルの厚さであり、Rth2(550)は光学異方性層2の波長550nmにおける厚み方向のレタデーション値である。
〔2−2〕 前記光学異方性層1の波長550nmにおける面内レタデーション値Re1(550)が0〜40nmであることを特徴とする〔2−1〕に記載の液晶表示装置。
〔2−3〕 前記光学異方性層2の波長550nmにおける面内レタデーション値Re2(550)が30〜60nmであり、波長550nmにおける厚み方向のレタデーション値Rth2(550)が100〜300nmである〔2−1〕または〔2−2〕に記載の液晶表示装置。
〔2−4〕 前記光学異方性層1が、光学異方性層1の遅相軸をあおり軸とし、あおり角を±40°として測定した波長550nmにおけるレタデーション値Re1(40°)とRe1(−40°)の比:Re1(40°)/Re1(−40°)を3〜20あるいは1/20〜1/3の範囲に有する〔2−1〕〜〔2−3〕のいずれかに記載の液晶表示装置。
〔2−5〕 前記光学異方性層1が液晶性化合物から形成されている〔2−1〕〜〔2−4〕のいずれかに記載の液晶表示装置。
〔2−6〕 前記液晶性化合物が、ディスコティック化合物である〔2−5〕に記載の液晶表示装置。
〔2−7〕 前記光学異方性層2がセルロースアシレートフィルムである〔2−1〕〜〔2−6〕のいずれかに記載の液晶表示装置。
〔2−8〕 前記液晶セルがベンド配向モードである〔2−1〕〜〔2−7〕のいずれかに記載の液晶表示装置。
<第3の態様>
〔3−1〕 ハイブリット配向した円盤状化合物を含有する第1光学異方性層と、
下記式(I):
(I) Re2(450)<Re2(550)<Re2(650)
を満足する第2光学異方性層と、
下記式(II)および(III):
(II) Rth3(450)>Rth3(550)>Rth3(650)
(III) Re3(550)<5
を満足する第3光学異方性層とを少なくとも有する光学補償フィルム。
(但し、上記(I)〜(III)中、Ren(λ)は第n光学異方性層の波長λ(nm)における面内レタデーション値(nm)であり、Rthn(λ)は第n光学異方性層の波長λ(nm)における厚み方向のレタデーション値(nm)である。)
〔3−2〕 〔3−1〕に記載の光学補償フィルムを含む偏光板。
〔3−3〕 〔3−1〕に記載の光学補償フィルムを含む偏光板を有する液晶表示装置。
〔3−4〕 OCBモードの液晶セルを有する〔3−3〕に記載の液晶表示装置。
〔3−5〕 第1光学補償フィルム、液晶セルおよび第2光学補償フィルムを該順に有し、
前記第1光学補償フィルムは、ハイブリット配向した円盤状化合物を含有する第1光学異方性層と、下記式(I):
(I) Re2(450)<Re2(550)<Re2(650)
を満足する第2光学異方性層を少なくとも有し、
前記第2光学補償フィルムは、ハイブリット配向した円盤状化合物を含有する第1’光学異方性層と、下記式(II)および(III):
(II) Rth3(450)>Rth3(550)>Rth3(650)
(III) Re3(550)<5
を満足する第3光学異方性層を有する液晶表示装置。
(但し、上記(I)〜(III)中、Ren(λ)は第n光学異方性層の波長λ(nm)における面内レタデーション値(nm)であり、Rthn(λ)は第n光学異方性層の波長λnmにおける厚み方向のレタデーション値(nm)である。)
(ここでいう、第1’光学異方性層は、以下の明細書において、第1光学異方性層のところで述べるものと同義であり、好ましい範囲も同義であるが、第1光学異方性層と第1’光学異方性層は同じでもよいし異なっていてもよい。)
<第4の態様>
〔4−1〕 (i)のモノマーから導かれる繰り返し単位を含むフルオロ脂肪族基含有ポリマーの少なくとも1種と、シクロプロピルカルボニル基を有する円盤状化合物の少なくとも1種を含有する光学異方性層を有する光学補償シート(光学補償フィルム)。
(i)下記一般式[1]または[2]で表されるフルオロ脂肪族基含有モノマー
Figure 2008533502
(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、Zは水素原子またはフッ素原子を表し、mは1以上6以下の整数、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。)
Figure 2008533502
(一般式[2]においてAは下記の連結基群Aから選ばれる2価(q=1)もしくは3価(q=2)の連結基、または、下記の連結基群Aから選ばれる2つ以上を組み合わせて形成される2価(q=1)もしくは3価(q=2)の連結基を表し、また、連結基同士は酸素原子を介して結合してもよく、
(連結基群A)
−CH2−、−CH2CH2−、−CH2CH2CH2−、−C64−および−C63<:ただし、ベンゼン環上の置換位置は任意の位置でよい。;
Zは水素原子またはフッ素原子を表し、pは3〜8の整数、qは1または2を表す。)
〔4−2〕 前記シクロプロピルカルボニル基を有する円盤状化合物が、下記一般式(I)で表される化合物である〔4−1〕に記載の光学補償シート。
Figure 2008533502
(一般式(I)中、Dは円盤状コアを表し、n1は3〜20の整数を表す。R1、R2、R3、R4およびR5は、それぞれ、水素原子または置換基を表し、互いに結合して環を形成していてもよい。)
〔4−3〕 前記一般式(I)で表される化合物が下記一般式(II)で表される化合物である〔4−2〕に記載の光学補償シート。
Figure 2008533502
(一般式(II)中、Dは円盤状コアを表し、n1は3〜20の整数を表す。R1、R2、R3およびR5は、それぞれ、水素原子または置換基を表し、互いに結合して環を形成していてもよい。mは1〜5の整数を表す。R6は置換基を表し、複数のR6が存在するとき、それぞれ同じでも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)
〔4−4〕 前記R6が、ハロゲン原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のアリールオキシ基、置換もしくは無置換のアシルオキシ基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニルオキシ基または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ある〔4−3〕に記載の光学補償シート。
〔4−5〕 前記R1、R2、R3およびR5が、それぞれ、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基またはハロゲン原子である〔4−2〕〜〔4−4〕のいずれかに記載の光学補償シート。
〔4−6〕 前記シクロプロピルカルボニル基を有する円盤状化合物が、円盤状液晶(円盤状液晶化合物)である〔4−1〕〜〔4−5〕のいずれかに記載の光学補償シート。
〔4−7〕 前記シクロプロピルカルボニル基を有する円盤状化合物が下記一般式(III)で表される重合性基を有する円盤状化合物であり、且つ、前記円盤状化合物の円盤面が配向している状態で前記重合性基が重合し、該重合により前記配向が固定されている〔4−6〕に記載の光学補償シート。
Figure 2008533502

(一般式(III)中、Dは円盤状コアを表し、n1は3〜20の整数を表す。R1、R2、R3およびR5は、それぞれ、水素原子または置換基を表し、互いに結合して環を形成していてもよい。Lは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、置換もしくは無置換のアルキレン基または置換もしくは無置換のアリーレン基、或いは、それらの組み合わせから選ばれる2価の連結基を表し、Qは重合性基を表す。)
〔4−8〕 前記Qが、エポキシ基またはエチレン性不飽和基である〔4−7〕に記載の光学補償シート。
〔4−9〕 前記円盤状コアがトリフェニレンである〔4−1〕〜〔4−8〕のいずれかに記載の光学補償シート。
〔4−10〕 前記シクロプロピルカルボニル基を有する円盤状化合物の配向が円盤状ネマティック相を形成している〔4−1〕〜〔4−9〕のいずれかに記載の光学補償シート。
〔4−11〕 前記一般式(1)におけるZが水素原子である、〔4−1〕〜〔4−10〕に記載の光学補償シート。
〔4−12〕 前記フルオロ脂肪族基含有ポリマーが、さらに下記(ii)のモノマーから導かれる繰り返し単位を含む共重合体である〔4−1〕〜〔4−11〕のいずれか1つに記載の光学補償シート。
(ii)下記一般式[3]で表されるモノマー
Figure 2008533502

(式中、R11、R12およびR13は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表し;L1は下記の連結基群L1から選ばれる2価の連結基または下記の連結基群L1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L1
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;
1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、アルキル基、または、末端が水素原子もしくはアルキル基であるポリ(アルキレンオキシ)基を表す。)
〔4−13〕 前記光学異方性層中に、一般式一般式[1]または[2]で表されるモノマーから導かれる繰り返し単位を含むフルオロ脂肪族基含有ポリマーを少なくとも2種含有する、〔4−1〕〜〔4−12〕のいずれかに記載の光学補償シート。
〔4−14〕 前記光学異方性層は、配向膜上に設けられており、該配向膜および/または光学異方性層は、スロットダイコート法により塗布してなる、〔4−1〕〜〔4−13〕のいずれかに記載の光学補償シート。
〔4−15〕 少なくとも、偏光膜と、該偏光膜の片面に設けられた保護膜とを有し、該保護膜が、〔4−1〕〜〔4−14〕のいずれかに記載の光学補償シートである楕円偏光板。
〔4−16〕 〔4−15〕に記載の楕円偏光板を有する、液晶表示装置。
本発明の第1および第2の態様によれば、光学補償シートに用いるディスコティック化合物の波長分散性を制御することで、液晶セル、特にベンド配向モードの液晶セルを適切に光学的に補償し、黒表示時の正面および左右上下の極角方向での透過率を著しく低下させ、コントラストが高く、視角特性に優れ、黒表示の色味に問題がなく、かつ階調反転の生じない良好な画像を表示する液晶表示装置を提供することができる。
第3の態様の液晶表示装置は、黒表示時の斜め方向の光抜けが軽減され、視野角コントラストが改善されてきた。また、該液晶表示装置は、黒表示時の斜め方向の光抜けをほぼ全ての可視光波長領域で抑えることができるため、従来問題であった視野角に依存した黒表示時の色ずれが大きく改善されてきた。
第4の態様では、上記一般式[1]または一般式[2]で表されるフルオロ脂肪族基含有ポリマー、およびシクロプロピルカルボニル基を有する円盤状化合物を含有した光学異方性層により、表示画像の色味変化が少なく、且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光学補償シートおよび、ムラを生じることなく、表示品位に優れた光学補償シートを提供することができる。該光学補償シートは、種々のモードの液晶表示装置の視野角特性の改善に寄与する。特に、大型の液晶表示装置に適用してもムラを生じることなく、色味変化の小さい表示品位の高い画像を表示することができる。
さらに、スロットコーター、特に、特定の構造のスロットダイを有するスロットコーターを用いることにより、より好ましい光学補償シートが得られる。
なお、本明細書において、「45゜」、「平行」あるいは「直交」とは、厳密な角度±5゜未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との誤差は、4゜未満であることが好ましく、3゜未満であることがより好ましい。また、角度について、「+」は時計周り方向を意味し、「−」は反時計周り方向を意味するものとする。さらに、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味する。加えて、「可視光領域」とは、380nm〜780nmのことをいう。さらにまた屈折率の測定波長は特別な記述がない限り、可視光域のλ=550nmでの値である。
本明細書において「偏光板」とは、特に断らない限り、長尺の偏光板および液晶装置に組み込まれる大きさに裁断された(本明細書において、「裁断」には「打ち抜き」および「切り出し」等も含むものとする)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」および「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保護膜を有する積層体のことを意味するものとする。
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デーション(すなわち、フィルムまたは層の平面内のレタデーション)および厚さ方向のレタデーション(すなわち、フィルムまたは層の面に対して直交する方向のレタデーション)を表す。本発明では、Re(λ)は、波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて、KOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)を用いて測定される値とする。また、Rth(λ)は、前記Re(λ)、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デーション値、および遅相軸を傾斜軸(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デーション値の計3つの方向で測定したレタデーション値を基にKOBRA 21ADHによって算出された値とする。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および膜厚を入力することで、KOBRA 21ADHはnx、ny、nzを算出する。
<第1の態様、第2の態様>
以下、第1の態様と第2の態様を詳細に説明する。
(液晶表示装置)
以下図を用いて液晶表示装置について説明する。但し、本発明の液晶表示装置は、この構成に限定されるものではない。
図1は、ベンド配向液晶セル内の液晶性化合物の配向を模式的に示す断面図である。図1に示すように、ベンド配向液晶セルは、上基板(14a)と下基板(14b)の間に液晶性化合物(11)を封入した構造を有する。ベンド配向液晶セルに使用する液晶性化合物(11)は、一般に正の誘電率異方性を有する。液晶セルの上基板(14a)と下基板(14b)は、それぞれ、配向膜(12a、12b)と電極層(13a、13b)を有する。配向膜は棒状液晶性分子(11a〜11j)を配向させる機能を有する。RDは配向膜のラビング方向である。電極層は棒状液晶性分子(11a〜11j)に電圧を印加する機能を有する。
ベンド配向液晶セルの印加電圧が低い時、図1のoffに示すように、液晶セルの上基板(14a)側の棒状液晶性分子(11a〜11e)と下基板(14b)側の棒状液晶性分子(11f〜11j)とは、逆向きに(上下対称に)に配向する。また、基板(14a、14b)近傍の棒状液晶性分子(11a、11b、11i、11j)は、ほぼ水平方向に配向し、液晶セル中央部の棒状液晶性分子(11d〜11g)は、ほぼ垂直方向に配向する。
図1のonに示すように、印加電圧が高いと、基板(14a、14b)近傍の棒状液晶性分子(11a、11j)は、ほぼ水平に配向したままである。また、液晶セル中央部の棒状液晶性分子(11e、11f)は、ほぼ垂直に配向したままである。電圧の増加により配向が変化するのは、基板と液晶セル中央部との中間に位置する棒状液晶性分子(11b、11c、11d、11g、11h、11i)であり、これらはoffの状態よりも垂直に配向する。しかし、液晶セルの上基板(14a)側の棒状液晶性分子(11a〜11e)と下基板(14b)側の棒状液晶性分子(11f〜11j)とが、逆向きに(上下対称に)に配向することは、offの状態と同様である。
図2は、偏光板を示す模式図である。図2に示す偏光板は、少なくとも第1光学異方性層(31)、第2光学異方性層(33)および偏光膜(34)の積層体からなる。第1光学異方性層(31)はディスコティック化合物(31a〜31e)からなることが好ましく、第2光学異方性層(33)はセルロースアシレートフィルムからなることが好ましい。図2に示す偏光板は、第1光学異方性層(31)と第2光学異方性層(33)との間に配向膜(32)を有する。第1光学異方性層(31)のディスコティック化合物(31a〜31e)は、平面分子である。ディスコティック化合物(31a〜31e)は、分子中にはただ一個の平面、すなわち円盤面を持つ。円盤面は、第2光学異方性層(33)の面に対して傾斜している。円盤面と第2光学異方性層面との間の角度(傾斜角)は、ディスコティック化合物と配向膜からの距離が増加するに伴って増加している。平均傾斜角は、15〜50°の範囲であることが好ましい。図2に示すように傾斜角を変化させると、偏光板の視野角拡大機能が著しく向上する。また、傾斜角を変化させた偏光板には、表示画像の反転、階調変化あるいは着色の発生を防止する機能もある。ディスコティック化合物(31a〜31e)の円盤面の法線(NL)を第2光学異方性層(33)へ正射影した方向(PL)の平均は、配向膜(32)のラビング方向(RD)と反平行の関係になる。
本発明の好ましい機能は、ディスコティック化合物の円盤面の法線の第2光学異方性層への正射影の平均方向と、第2光学異方性層(33)の面内遅相軸(SA)と、の角度を実質的に45°にする。よって、偏光板の製造工程では、配向膜(32)のラビング方向(RD)と第2光学異方性層の面内遅相軸(SA)との角度(θ)が実質的に45゜になるように調節すればよい。さらに本発明では、第2光学異方性層の面内遅相軸(SA)と偏光膜(34)の面内透過軸(TA)とが実質的に平行または実質的に垂直になるように第2光学異方性層と偏光膜とを配置する。図2に示す偏光板では、一枚の第2光学異方性層を平行に配置している。第2光学異方性層(33)の面内遅相軸(SA)は、原則として第2光学異方性層の延伸方向に相当する。偏光膜(34)の面内透過軸(TA)・BR>ヘ、原則として偏光膜の延伸方向に垂直な方向に相当する。
図3は、本発明に従うベンド配向型液晶表示装置を示す模式図である。図3に示す液晶表示装置は、ベンド配向液晶セル(10)、液晶セルの両側に配置された一対の偏光板(31A〜34A、31B〜34B)およびバックライト(BL)からなる。ベンド配向液晶セル(10)は、図1に示した液晶セルに相当する。液晶セル(10)の上下のラビング方向(RD2、RD3)は、同一方向(平行)である。偏光板は、液晶セル(10)側から、第1光学異方性層(31A、31B)、第2光学異方性層(33A、33B)および偏光膜(34A、34B)がこの順に積層されている。第1光学異方性層(31A、31B)のディスコティック化合物のラビング方向(RD1、RD4)は、対面する液晶セルのラビング方向(RD2、RD3)とは反平行の関係にある。前述したように、ディスコティック化合物のラビング方向(RD1、RD4)は、円盤面の法線を第2光学異方性層へ正射影した平均方向と反平行になる。第2光学異方性層(33A、33B)の面内遅相軸(SA1、SA2)および偏光膜(34A、34B)の面内透過軸(TA1、TA2)は、ディスコティック化合物のラビング方向(RD1、RD4)と同一平面では実質的に45°の角度になる。そして、二枚の偏光膜(34A、34B)は、面内透過軸(TA1、TA2)が互いに直交するよう(クロスニコル)に配置されている。
(第1光学異方性層)
第1の態様における、第1光学異方性層の正面レタデーションの波長分散はRe1(450)/Re1(650)≦1.25である。Re1(450)/Re1(650)≦1.2であることが好ましく、Re1(450)/Re1(650)≦1.18であることが更に好ましい。
また、セル中の液晶のレタデーションの波長分散により、適宜設定されることが最も好ましい。
第1の態様における、第1光学異方性層の正面レタデーション値は、0≦Re1(550)≦50であることが好ましい。20≦Re1(550)≦40であることがより好ましい。
第2の態様における、光学異方性層1の形成に用いる液晶性化合物としては、ディスコティック化合物が挙げられる。光学異方性層1のフィルム法線方向から測定したレタデーション値は、20〜40nmであることが好ましく、25〜40nmであることが更に好ましい。
第1光学異方性層は、液晶表示装置の黒表示における液晶セル中の液晶化合物を補償するように設計することが好ましい。液晶セル中の液晶化合物の配向状態に関しては、IDW’00、FMC7−2、P411〜414に記載がある。
第1光学異方性層の厚さは、0.1〜20μmであることが好ましく、0.3〜10μmであることがさらに好ましく、0.5〜5μmであることが最も好ましい。
本発明の第1光学異方性層は、材料は特に限定されないが液晶性化合物から形成されることが好ましく、ディスコティック液晶化合物から形成されることがより好ましい。前記第1光学異方性層は、第2光学異方性層の表面に直接形成してもよく、第2光学異方性層上に配向膜を形成し、該配向膜上に形成してもよい。
ディスコティック液晶化合物は、高分子液晶でも低分子液晶でもよく、さらに、低分子液晶が架橋され液晶性を示さなくなったものも含まれる。
(ディスコティック液晶化合物)
ディスコティック液晶化合物には、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。
前記ディスコティック液晶化合物には、分子中心の母核に対して、直鎖のアルキル基、アルコキシ基または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、液晶性を示す化合物も含まれる。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化合物から第1光学異方性層を形成した場合、最終的に第1光学異方性層に含まれる化合物は、もはや液晶性を示す必要はない。例えば、低分子のディスコティック液晶化合物が熱または光で反応する基を有しており、熱または光によって該基が反応して、重合または架橋し、高分子量化することによって第1光学異方性層が形成される場合などは、第1光学異方性層中に含まれる化合物は、もはや液晶性を失っていてもよい。ディスコティック液晶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化合物は、下記式(DI)で表わされる化合物であることが好ましい。
一般式(DI)
Figure 2008533502
一般式(DI)中、Y11、Y12およびY13は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。
11、Y12およびY13がメチンの場合、メチンの水素原子は置換基によって置換されていてもよい。ここで、メチンとは、メタンから水素原子を3個除いて得られる原子団をいう。
メチンの炭素原子が有していてもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ハロゲン原子およびシアノ基を好ましい例として挙げることができる。これらの置換基の中では、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、ハロゲン原子およびシアノ基がさらに好ましく、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数2〜12のアルコキシカルボニル基、炭素数の2〜12アシルオキシ基、ハロゲン原子およびシアノ基が最も好ましい。
11、Y12およびY13は、いずれもメチンであることがより好ましく、メチンは無置換であることが最も好ましい。
一般式(DI)中、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す。L1、L2およびL3が二価の連結基の場合、それぞれ独立に、−O−、−S−、−C(=O)−、−NR7−、−CH=CH−、−C≡C−、二価の環状基およびこ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。上記R7は炭素原子数1〜7のアルキル基または水素原子であり、炭素原子数1〜4のアルキル基または水素原子であることが好ましく、メチル基、エチル基または水素原子であることがさらに好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
1、L2およびL3における二価の環状基とは、少なくとも1種類の環状構造を有する二価の連結基(以下、環状基と呼ぶことがある)である。環状基は5員環、6員環、または7員環であることが好ましく、5員環または6員環であることがさらに好ましく、6員環であることが最も好ましい。環状基に含まれる環は、縮合環であっても良い。ただし、縮合環よりも単環であることがより好ましい。また、環状基に含まれる環は、芳香族環、脂肪族環、および複素環のいずれでもよい。芳香族環としては、ベンゼン環およびナフタレン環が好ましい例として挙げられる。脂肪族環としては、シクロヘキサン環が好ましい例として挙げられる。複素環としては、ピリジン環およびピリミジン環が好ましい例として挙げられる。環状基は、芳香族環および複素環がより好ましい。なお、本発明における2価の環状基は、環状構造のみ(但し、置換基を含む)からなる2価の連結基であることがより好ましい(以下、同じ)。
1、L2およびL3で表される二価の環状基のうち、ベンゼン環を有する環状基としては、1,4−フェニレン基が好ましい。ナフタレン環を有する環状基としては、ナフタレン−1,5−ジイル基およびナフタレン−2,6−ジイル基が好ましい。シクロヘキサン環を有する環状基としては1,4−シクロへキシレン基であることが好ましい。ピリジン環を有する環状基としてはピリジン−2,5−ジイル基が好ましい。ピリミジン環を有する環状基としては、ピリミジン−2,5−ジイル基が好ましい。
1、L2およびL3で表される二価の環状基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数が2〜16アルキニル基、炭素原子数1〜16のハロゲン置換アルキル基、炭素原子数1〜16のアルコキシ基、炭素原子数2〜16のアシル基、炭素原子数1〜16のアルキルチオ基、炭素原子数2〜16のアシルオキシ基、炭素原子数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜16のアルキル基で置換されたカルバモイル基および炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。
1、L2およびL3としては、単結合、*−O−CO−、*−CO−O−、*−CH=CH−、*−C≡C−、*−二価の環状基−、*−O−CO−二価の環状基−、*−CO−O−二価の環状基−、*−CH=CH−二価の環状基−、*−C≡C−二価の環状基−、*−二価の環状基−O−CO−、*−二価の環状基−CO−O−、*−二価の環状基−CH=CH−および*−二価の環状基−C≡C−が好ましい。特に、単結合、*−CH=CH−、*−C≡C−、*−二価の環状基−O−CO−、*−CH=CH−二価の環状基−および*−C≡C−二価の環状基−が好ましく、単結合が最も好ましい。ここで、*は一般式(DI)中のY11、Y12およびY13を含む6員環側に結合する位置を表す。
1、H2およびH3は、それぞれ独立に下記一般式(DI−A)または下記一般式(DI−B)を表す。
一般式(DI−A)
Figure 2008533502
一般式(DI−A)中、YA1およびYA2は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。YA1およびYA2は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が、窒素原子であることがより好ましい。XAは、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、酸素原子が好ましい。*は上記一般式(DI)におけるL1〜L3側と結合する位置を表し、**は上記一般式(DI)におけるR1〜R3側と結合する位置を表す。ここで、イミノは、−NH−で表されるものをいう。
一般式(DI−B)
Figure 2008533502
一般式(DI−B)中、YB1およびYB2は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。YB1およびYB2は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が、窒素原子であることがより好ましい。XBは、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、酸素原子が好ましい。*は上記一般式(DI)におけるL1〜L3側と結合する位置を表し、**は上記一般式(DI)におけるR1〜R3側と結合する位置を表す。
1、R2およびR3は、それぞれ独立に下記一般式(DI−R)を表す。
一般式(DI−R)
*−(−L21−Q2)n1−L22−L23−Q1
一般式(DI−R)中、*は一般式(DI)におけるH1〜H3側と結合する位置を表す。
21は単結合または二価の連結基である。L21が二価の連結基の場合、−O−、−S−、−C(=O)−、−NR7−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこ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。上記R7は炭素原子数1〜7のアルキル基または水素原子であり、炭素原子数1〜4のアルキル基または水素原子であることが好ましく、メチル基、エチル基または水素原子であることがさらに好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
21は単結合、ならびに、***−O−CO−、***−CO−O−、***−CH=CH−および***−C≡C−(ここで、***は一般式(DI−R)中の*側を表す)のいずれかが好ましく、単結合がより好ましい。
2は少なくとも1種類の環状構造を有する二価の基(環状基)を表す。このような環状基としては、5員環、6員環、または7員環を有する環状基が好ましく、5員環または6員環を有する環状基がより好ましく、6員環を有する環状基がさらに好ましい。上記環状基に含まれる環状構造は、縮合環であっても良い。ただし、縮合環よりも単環であることがより好ましい。また、環状基に含まれる環は、芳香族環、脂肪族環、および複素環のいずれでもよい。芳香族環としては、ベンゼン環およびナフタレン環が好ましい例として挙げられる。脂肪族環としては、シクロヘキサン環が好ましい例として挙げられる。複素環としては、ピリジン環およびピリミジン環が好ましい例として挙げられる。
上記Q2のうち、ベンゼン環を有する環状基としては、1,4−フェニレン基が好ましい。ナフタレン環を有する環状基としては、ナフタレン−1,5−ジイル基およびナフタレン−2,6−ジイル基が好ましい。シクロヘキサン環を有する環状基としては1,4−シクロへキシレン基であることが好ましい。ピリジン環を有する環状基としてはピリジン−2,5−ジイル基が好ましい。ピリミジン環を有する環状基としては、ピリミジン−2,5−ジイル基が好ましい。これらの中でも、特に、1,4−フェニレン基および1,4−シクロへキシレン基が好ましい。
2は、置換基を有していてもよい。置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数2〜16のアルキニル基、炭素原子数1〜16のハロゲンで置換されたアルキル基、炭素原子数1〜16のアルコキシ基、炭素原子数2〜16のアシル基、炭素原子数1〜16のアルキルチオ基、炭素原子数2〜16のアシルオキシ基、炭素原子数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜16のアルキル置換カルバモイル基および炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。これらの中でも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のハロゲンで置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のハロゲンで置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。
n1は、0〜4の整数を表す。n1としては、1〜3の整数が好ましく、1もしくは2がさらに好ましい。
22は、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−S−、*−N(R)−、**−CH2−、**−CH=CH−または**−C≡C−を表し、**はQ2側と結合する位置を表す。
22は、好ましくは、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−CH2−、**−CH=CH−、**−C≡C−であり、より好ましくは、**−O−、**−O−CO−、**−O−CO−O−、**−CH2−である。
23は、−O−、−S−、−C(=O)−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこ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を表す。ここで、−NH−、−CH2−、−CH=CH−の水素原子は、置換基で置換されていてもよい。このような置換基として、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のハロゲンで置換されたアルキル基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、炭素原子数2〜6のアシル基、炭素原子数1〜6のアルキルチオ基、炭素原子数2〜6のアシルオキシ基、炭素原子数2〜6のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜6のアルキルで置換されたカルバモイル基および炭素原子数2〜6のアシルアミノ基が好ましい例として挙げられ、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6のアルキル基がより好ましい。
23は、−O−、−C(=O)−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれることが好ましい。L23は、炭素原子を1〜20個含有することが好ましく、炭素原子を2〜14個を含有することがより好ましい。さらに、L23は、−CH2−を1〜16個含有することが好ましく、−CH2−を2〜12個含有することがさらに好ましい。
1は重合性基または水素原子を表す。本発明で用いる液晶性化合物を光学補償シートのような位相差の大きさが熱により変化しないものが好ましい光学補償シート等に用いる場合には、Q1は重合性基であることが好ましい。重合反応は、付加重合(開環重合を含む)または縮合重合であることが好ましい。すなわち、重合性基は、付加重合反応または縮合重合反応が可能な官能基であることが好ましい。以下に重合性基の例を示す。
Figure 2008533502
さらに、重合性基は付加重合反応が可能な官能基であることが特に好ましい。そのような重合性基としては、重合性エチレン性不飽和基または開環重合性基が好ましい。
重合性エチレン性不飽和基の例としては、下記の式(M−1)〜(M−6)が挙げられる。
Figure 2008533502
式(M−3)、(M−4)中、Rは水素原子またはアルキル基を表し、水素原子またはメチル基が好ましい。
上記式(M−1)〜(M−6)の中、(M−1)または(M−2)が好ましく、(M−1)がより好ましい。
開環重合性基は、環状エーテル基が好ましく、エポキシ基またはオキセタニル基がより好ましく、エポキシ基が最も好ましい。
本発明で用いる液晶性化合物としては、下記一般式(DII)で表される液晶性化合物が好ましい。
一般式(DII)
Figure 2008533502
一般式(DII)中、Y31、Y32およびY33は、それぞれ独立にメチレンまたは窒素原子を表し、一般式(DI)中の、Y11、Y12およびY13と同義であり、好ましい範囲も同義である。
一般式(DII)中、R31、R32およびR33は、それぞれ独立に下記一般式(DII−R)を表す。
一般式(DII−R)
Figure 2008533502
一般式(DII−R)中、A31およびA32は、それぞれ独立にメチレンまたは窒素原子を表し、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子であることがさらに好ましい。X3は酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、酸素原子が好ましい。
31は、6員環状構造を有する二価の連結基(以下、6員環環状基と呼ぶことがある)を表す。6員環は、縮合環であっても良い。ただし、縮合環よりも単環であることがより好ましい。また、6員環環状基に含まれる環は、芳香族環、脂肪族環、および複素環のいずれでもよい。芳香族環としては、ベンゼン環およびナフタレン環が好ましい例として挙げられる。脂肪族環としては、シクロヘキサン環が好ましい例として挙げられる。複素環としては、ピリジン環およびピリミジン環が好ましい例として挙げられる。
31のうち、ベンゼン環を有する6員環環状基としては、1,4−フェニレン基が好ましい。ナフタレン環を有する環状構造としては、ナフタレン−1,5−ジイル基およびナフタレン−2,6−ジイル基が好ましい。シクロヘキサン環を有する環状構造としては1,4−シクロへキシレン基であることが好ましい。ピリジン環を有する環状構造としてはピリジン−2,5−ジイル基が好ましい。ピリミジン環を有する環状構造としては、ピリミジン−2,5−ジイル基が好ましい。これらの中でも、特に、1,4−フェニレン基および1,4−シクロへキシレン基がより好ましい。
31の環状構造は、置換基を有していてもよい。置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数2〜16のアルキニル基、炭素原子数1〜16のハロゲン原子で置換されたアルキル基、炭素原子数1〜16のアルコキシ基、炭素原子数2〜16のアシル基、炭素原子数1〜16のアルキルチオ基、炭素原子数2〜16のアシルオキシ基、炭素原子数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜16のアルキル置換カルバモイル基および炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。6員環環状基の置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のハロゲン原子で置換されたアルキル基が好ましく、さらに、ハロゲン原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のハロゲン原子で置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がより好ましい。
n3は、1〜3の整数を表し、1もしくは2が好ましい。
31は、*−O−、*−O−CO−、*−CO−O−、*−O−CO−O−、*−S−、*−N(R)−、*−CH2−、*−CH=CH−または*−C≡C−を表し、*はQ31側と結合する位置を表し、具体的には、一般式(DI−R)中のL22と同義であり、好ましい範囲も同義である。
32は、−O−、−S−、−C(=O)−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこ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を表し、具体的には、一般式(DI−R)中のL23と同義であり、好ましい範囲も同義である。
一般式(DII−R)中のQ32は、重合性基または水素原子を表す。
以下に、一般式(DI)で表される液晶性化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 2008533502
Figure 2008533502
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本発明で用いる液晶性化合物は、良好なモノドメイン性を示す液晶相を発現することが望ましい。モノドメイン性を良好なものとすることにより、得られる構造がポリドメインとなりドメイン同士の境界に配向欠陥が生じ、光を散乱するようになるのを効果的に防ぐことができる。さらに、良好なモノドメイン性を示すと、位相差板がより高い光透過率を有するため好ましい。
本発明で用いる液晶性化合物が発現する液晶相としては、カラムナー相およびディスコティックネマチック相(ND相)を挙げることができる。これらの液晶相の中では、良好なモノドメイン性を示し、かつ、ハイブリッド配向が可能なディスコティックネマチック相(ND相)が最も好ましい。
本発明で用いる液晶化合物は異方性の波長分散性が小さいほど良い。具体的には液晶化合物が発現する位相差をRe(λ)としたとき、Re(450)/Re(650)が1.25以下であることが好ましく、1.20以下であることがさらに好ましく、1.15以下であることがもっとも好ましい。また、この値はセル中の液晶の位相差の波長分散により、適宜最適化されることが好ましい。
ハイブリッド配向では、本発明の液晶性化合物の物理的な対称軸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)方向でかつ偏光膜の面からの距離の増加と共に増加または減少している。角度は、距離の増加と共に増加することが好ましい。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、または、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。
一般に、ディスコティック液晶性化合物の物理的な対称軸の平均方向は、一般にディスコティック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)のディスコティック液晶性化合物の物理的な対称軸方向は、一般にディスコティック液晶性化合物あるいはディスコティック液晶性化合物と共に使用する添加剤の種類を選択することにより調整することができる。
ディスコティック液晶性化合物と共に使用する添加剤の例としては、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー、ポリマーおよび低分子化合物などを挙げることができる。長軸の配向方向の変化の程度も、上記と同様に、液晶性化合物と添加剤との選択により調整できる。
本発明の液晶性化合物と共に使用する可塑剤、重合性モノマーは、本発明の液晶性化合物と相溶性を有し、ディスコティック液晶性化合物の傾斜角の変化を与えられるか、あるいは配向を阻害しないものが採用される。
本発明で用いる液晶性化合物は、液晶相を20℃〜300℃の範囲で発現することが好ましい。さらに好ましくは40℃〜280℃であり、最も好ましくは60℃〜250℃である。ここで「20℃〜300℃で液晶相を発現する」とは、液晶温度範囲が20℃をまたぐ場合(具体的に例えば、10℃〜22℃)や、300℃をまたぐ場合(具体的に例えば、298℃〜310℃)も含む趣旨である。40℃〜280℃と60℃〜250℃に関しても同様である。
界面活性剤は、フッ素系化合物が好ましい。界面活性剤は、特開2001−330725号公報に記載がある。ポリマーおよび低分子化合物は、ディスコティック化合物の傾斜角に変化を与えることが好ましい。ポリマーは、セルロースエステルが好ましい。セルロースエステルは、特開2000−155216号公報の段落番号0178に記載がある。ディスコティック化合物の配向を阻害しないようにポリマーの添加量は、ディスコティック化合物に対して0.1〜10質量%であることが好ましく、0.1〜8質量%であることがさらに好ましい。
第1光学異方性層は、ディスコティック化合物および必要に応じて後述の重合性開始剤や任意の成分を含む塗布液を、配向膜の上に塗布することで形成できる。
塗布液の調製に使用する溶媒は、有機溶媒が好ましい。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。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
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。
第1光学異方性層(光学異方性層1)の厚さは、0.1〜20μmであることが好ましく、0.3〜10μmであることがさらに好ましく、0.5〜5μmであることが最も好ましい。
配向させたディスコティック化合物を、配向状態を維持して固定することができる。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。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第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(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第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(米国特許第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号公報、米国特許第4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)が含まれる。
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01〜20質量%の範囲にあることが好ましく、0.5〜5質量%の範囲に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が好ましく、20〜5000mJ/cm2がさらに好ましく、100〜800mJ/cm2が最も好ましい。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。保護層を、第1光学異方性層の上に設けてもよい。
(第2光学異方性層)
{第1の態様}
第2光学異方性層の正面レタデーションの波長分散はRe2(450)/Re2(650)≦0.8である。Re2(450)/Re2(650)≦0.75であることが好ましく、Re2(450)/Re2(650)≦0.70であることがより好ましい。第2光学異方性層の厚み方向レタデーションの波長分散はRth2(450)/Rth2(650)≧1である。Rth2(450)/Rth2(650)≧1.05であることが好ましく、Rth2(450)/Rth2(650)≧1.1であることがより好ましい。第2光学異方性層の正面レタデーションは30≦Re2(550)≦60であることが好ましい。30≦Re2(550)≦55であることがより好ましい。第2光学異方性層の厚み方向レタデーションは100≦Rth2(550)≦300であることが好ましい。120≦Rth2(550)≦250であることがより好ましい。第2光学異方性層の正面レタデーション、厚み方向レタデーションはセルの液晶のΔnやセルギャップdによって適宜最適化されることが最も好ましい。セル液晶のΔnおよびセルギャップdの少なくともいずれかが大きくなるにつれて、第2光学異方性層の正面レタデーションは小さく、厚み方向レタデーションは大きくなる方向が好ましい。
第2光学異方性層は材料については特に限定されないがポリマーフィルムからなることが好ましい。ポリマーフィルムの具体例として、ノルボルネン系高分子、ポリカーボネート系高分子、ポリアリレート系高分子、ポリエステル系高分子、ポリサルフォン等の芳香族系高分子、トリアセチルセルロースなど従来公知のもので溶液流延法や押出し成形方式で製膜できるものが挙げられる。この中でもセルロースアシレートフィルムであることが好ましい。
{第2の態様}
第2光学異方性層(光学異方性層2)は、少なくとも一枚のポリマーフィルムからなる。複数のポリマーフィルムで光学異方性層2を構成して、本発明が定義する光学異方性を達成することもできる。ただし、本発明が定義する光学異方性は、一枚のポリマーフィルムで実現することが可能である。従って、光学異方性層2は、一枚のポリマーフィルムからなることが特に好ましい。
該光学異方性層2は、具体的には、波長550nmの光で測定したRthレタデーション値が、100〜300nmの範囲であることが好ましく、150〜200nmであることがさらに好ましい。また光学異方性層2のReレタデーション値は、30〜60nmであることが好ましく、35〜50nmであることがさらに好ましい。
セルロース系ポリマーが好ましく、セルロースエステルがより好ましく、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。炭素原子数が2〜4のセルロースアシレートが好ましく、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。
(セルロースアシレートフィルム)
以下セルロースアシレートフィルムについて具体的に説明する。
セルロースアシレートフィルムは、その置換度(アシレート比率に比例)によりRe、もしくはRthの波長依存性が異なることが知られている。置換度が高くなったほうが、短波長側でRe(Rth)が低下し、長波長側でRe(Rth)が増加する傾向にある。
本発明では、フィルムの厚み方向においてセルロースアシレートの置換度を2.00〜3.00の範囲内で0.05以上変動させる。変動幅は、0.07以上が好ましく、0.08以上がより好ましく、0.09以上がさらに好ましく、0.10以上が最も好ましい。
また、セルロースアシレートフィルムは一般に溶液流延法により作製されることが好ましく、残留溶剤が2乃至100質量%の間に延伸されることが好ましい。これらの具体例については後述で詳細に記載する。本発明者は、この延伸後のフィルムを解析し、厚み方向でセルロースアシレート分子の延伸配向度が異なることを突き止めた。具体的には、フィルム内部に比べ、外側ほど延伸配向度が上がるのである。これは、残留溶剤がフィルム内部に止まることで、フィルム内部は延伸されても配向緩和が起こり、結果として外側の延伸配向度が上がると推察される。
すなわち、セルロースアシレートフィルムの外側に置換度(アシレート化率)の高い層を設け、内側に置換度(アシレート化率)の低い層を設けて、残留溶剤のある状態で延伸すると、延伸により発現するRe値はフィルムの外側の層である置換度(アシレート化率)の高い層の影響が大きくなり、Rth値は、乾燥が進むにつれフィルム全体の厚みが低下することによる面配向によりフィルム全体の影響を受ける。従って、Re値とRth値の波長依存性の異なるフィルムを作製することが出来るのである。外側の置換度は2.71乃至3.00(セルロースアセテートの場合のアセテート化比率で59.0乃至62.5%)、内側の置換度は2.56乃至2.87(セルロースアセテートの場合のアセテート化比率で57.0乃至61.0%)が好ましい。さらに好ましくは、外側は2.75乃至2.92(59.5乃至61.5%)、内側は2.64乃至2.83(58.0乃至60.5%)である。外側と内側の比率は厚みを1とした時に、外側の比率が0.01乃至0.5であることが好ましく、0.05乃至0.4であることが更に好ましい。Re、Rthの絶対値、および波長依存性は、後述の添加剤により適宜制御可能である。
本発明のセルロースアシレートフィルムの可視光領域での波長450nmにおけるReとRthの比Re/Rth(450nm)が、波長550nmにおけるRe/Rth(550nm)の0.4〜0.95倍であり、好ましくは0.4〜0.9倍であり、より好ましくは0.6〜0.8倍であり、且つ波長650nmにおけるRe/Rth(650nm)が、Re/Rth(550nm)の1.05〜1.93倍であり、好ましくは1.1〜1.9倍であり、より好ましくは1.2〜1.7倍である。なお、R、G、BそれぞれにおけるRe/Rthは、いずれも0.1〜0.8の範囲であるのが好ましい。
また、該セルロースアシレートフイルム全体の厚み方向のレタデーション(Rth)は、黒表示時における厚さ方向の液晶層のレタデーションをキャンセルさせるための機能を持っているので、各液晶層の態様によって好ましい範囲も異なる。例えば、OCBモードの液晶セル(例えば、厚さd(ミクロン)と屈折率異方性Δnとの積Δn・dが0.2〜1.5ミクロンである液晶層を有するOCBモードの液晶セル)の光学補償に用いられる場合は、70〜400nmであるのが好ましく、100nm〜400nmであるのがより好ましく、160〜300nmであるのがさらに好ましい。また、Reレタデーションは、一般的には20〜110nmであり、好ましくは20〜70nmであり、より好ましくは35〜70nmである。以降、本発明の詳細を記載する。
(セルロースアシレート)
セルロースアシレートの原料綿は、公知の原料を用いることができる(例えば、発明協会公開技法2001−1745参照)。また、セルロースアシレートの合成も公知の方法で行なうことができる(例えば、右田他、木材化学180〜190頁(共立出版、1968年)参照)。セルロースアシレートの粘度平均重合度は200〜700が好ましく250〜500が更に好ましく250〜350が最も好ましい。また、本発明に使用するセルロースエステルは、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、1.5〜5.0であることが好ましく、2.0〜4.5であることがさらに好ましく、3.0〜4.0であることが最も好ましい。
該セルロースアシレートフイルムのアシル基は、特に制限はないが、アセチル基、プロピオニル基を用いることが好ましく、特にアセチル基が好ましい。全アシル基の置換度は2.7〜3.0が好ましく、2.8〜2.95がさらに好ましい。本明細書において、「アシル基の置換度」とは、ASTM D817に従って算出した値である。アシル基は、アセチル基であることが最も好ましく、アシル基がアセチル基であるセルロースアセテートを用いる場合には、酢化度が57.0〜62.5%が好ましく、58.0〜61.5%がさらに好ましい。酢化度がこの範囲にあると、流延時の搬送テンションによってReが所望の値より大きくなることもなく、面内ばらつきも少なく、温湿度によってレタデーション値の変化も少ない。また、6位のアシル基の置換度は、Re、Rthのばらつきを抑制する観点から、0.9以上が好ましい。
(共流延)
本発明の厚み方向でアシル化率の異なるセルロースアシレートフィルムは、共流延法により作製されることが好ましい。
以下、本発明に好ましく使用される共流延の方法を具体的に説明する。
共流延法では、得られたセルロースアシレート溶液を、金属支持体としての平滑なバンド上或いはドラム上に、2層以上の複数のセルロースアシレート液を流延することが好ましい。
液製膜法を利用して多層流延膜や多層フィルムを製造する場合、フィードブロック型流延ダイを用いることが多く、このフィードブロック型流延ダイは、流延ダイの上流側に、二種以上のドープを合流させる合流手段を接合した流延装置である。フィードブロック型流延ダイの代表的な構造は、中央にコア層となるドープを通す流路を設け、その両側に表側の表面層と裏面側の表面層とを形成するドープを通し、かつ後者の二つの溶液流が前者の溶液流の両面に合流するような構造である。上記のフィードブロック型流延ダイを用いる多層フィルムの製造方法の例として、コア層となる樹脂層を相対的に高粘度のドープを用い、表裏の表面層を相対的に低粘度のドープを用いて多層流延膜を形成させた後に、乾燥剥離を行なう方法が、特公昭62-43846号公報に記載されている。
また、複数のセルロースアシレート溶液を流延する場合、金属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ながらフィルムを作製してもよく、例えば特開昭61−158414号、特開平1−122419号、特開平11−198285号の各公報などに記載の方法が適応できる。また、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ことによってフィルム化することでもよく、例えば特公昭60−27562号、特開昭61−94724号、特開昭61−947245号、特開昭61−104813号、特開昭61−158413号、特開平6−134933号の各公報に記載の方法で実施できる。また、特開昭56−162617号公報に記載の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セルロースアシレートフィルム流延方法でもよい。更に又、特開昭61−94724号、特開昭61−94725号の各公報に記載の外側の溶液が内側の溶液よりも貧溶媒であるアルコール成分を多く含有させることも好ましい態様である。
或いはまた2個の流延口を用いて、第一の流延口により金属支持体に成型したフィルムを剥離し、金属支持体面に接していた側に第二の流延を行うことにより、フィルムを作製することでもよく、例えば特公昭44−20235号公報に記載されている方法である。流延するセルロースアシレート溶液は同一の溶液でもよいし、異なるセルロースアシレート溶液でもよく特に限定されない。複数のセルロースアシレート層に機能を持たせるために、その機能に応じたセルロースアシレート溶液を、それぞれの流延口から押出せばよい。
さらに本発明のセルロースアシレート溶液は、他の機能層(例えば、接着層、染料層、帯電防止層、アンチハレーション層、UV吸収層、偏光層など)を同時に流延することも実施しうる。
従来の単層液では、必要なフィルム厚さにするためには高濃度で高粘度のセルロースアシレート溶液を押出すことが必要であり、その場合セルロースアシレート溶液の安定性が悪くて固形物が発生し、ブツ故障となったり、平面性が不良であったりして問題となることが多かった。この解決として、複数のセルロースアシレート溶液を流延口から流延することにより、高粘度の溶液を同時に金属支持体上に押出すことができ、平面性も良化し優れた面状のフィルムが作製できるばかりでなく、濃厚なセルロースアシレート溶液を用いることで乾燥負荷の低減化が達成でき、フィルムの生産スピードを高めることができた。
共流延の場合、アシレート化比率に加え、後述の可塑剤、紫外線吸収剤、マット剤等の添加物濃度が異なるセルロースアシレート溶液を共流延して、積層構造のセルロースアシレートフィルムを作製することもできる。例えば、スキン層/コア層/スキン層といった構成のセルロースアシレートフィルムを作ることが出来る。例えば、マット剤は、スキン層に多く、又はスキン層のみに入れることが出来る。可塑剤、紫外線吸収剤はスキン層よりもコア層に多くいれることができ、コア層のみにいれてもよい。又、コア層とスキン層で可塑剤、紫外線吸収剤の種類を変更することもでき、例えばスキン層に低揮発性の可塑剤及び/又は紫外線吸収剤を含ませ、コア層に可塑性に優れた可塑剤、或いは紫外線吸収性に優れた紫外線吸収剤を添加することもできる。また、剥離剤を金属支持体側のスキン層のみ含有させることも好ましい態様である。また、冷却ドラム法で金属支持体を冷却して溶液をゲル化させるために、スキン層に貧溶媒であるアルコールをコア層より多く添加することも好ましい。スキン層とコア層のTgが異なっていても良く、スキン層のTgよりコア層のTgが低いことが好ましい。又、流延時のセルロースアシレートを含む溶液の粘度もスキン層とコア層で異なっていても良く、スキン層の粘度がコア層の粘度よりも小さいことが好ましいが、コア層の粘度がスキン層の粘度より小さくてもよい。
さらに詳細に本発明に係る流延方法について記すと、調製されたドープを加圧ダイから金属支持体上に均一に押し出す方法、一旦金属支持体上に流延されたドープをブレードで膜厚を調節するドクターブレードによる方法、或いは逆回転するロールで調節するリバースロールコーターによる方法等があるが、加圧ダイによる方法が好ましい。加圧ダイにはコートハンガータイプやTダイタイプ等があるがいずれも好ましく用いることができる。また、ここで挙げた方法以外にも従来知られているセルローストリアセテート溶液を流延製膜する種々の方法(例えば特開昭61−94724号、特開昭61−148013号、特開平4−85011号、特開平4−286611号、特開平5−185443号、特開平5−185445号、特開平6−278149号、特開平8−207210号の各公報などに記載の方法)を好ましく用いることが出来、用いる溶媒の沸点等の違いを考慮して各条件を設定することによりそれぞれの公報に記載の内容と同様の効果が得られる。
その他、共流延に関する発明として、流延速度をアップさせるために、特開昭53−134869号には、セルロースアセテート溶液を第一の流延口から全膜厚に対して10−90%の膜厚分を流延し、第一流延口から剥離までの30〜60%の距離で第二の流延口から残りを流延する発明が記載されている。
また、特開昭61−018943号には、流延を安定にスピードアップするために、TACをジクロロメタンとメタノール更にその他の貧溶媒からなるドープ(A)、貧溶媒の比率がAより高いドープ(B)において、ドープAを、未乾燥状態で5μm以上になるように支持体面にするように、共流延し製膜する発明が記載されている。さらに、複合スリットダイでAとBをスリット途中で合流させるのが望ましいとすることも開示されている。この発明はジクロロメタンを非塩素系としても、同様の効果があり、本発明でも適応できる。
さらに、平面性が良好な磁気記録層を得ることを目的として、特開平4−124645号には、1つのマニホールドから合流部に向かうスリットの断面名状が、くし歯状であるストライプ共流延ダイを用いる発明が記載されている。
また、透明性、寸度安定性、耐湿熱性に優れ、製造直後のフィルム中に含まれる溶剤を低減するために、特開平8−207210号には、置換度≦2.7のセルロースアセテートのコア部分、コア部分の少なくとも片面に、置換度≧2.8のセルロースアセテートからなる0.5〜15μmの厚みの表層を設ける発明が記載されている。
さらに、特開平10−058514号には、平滑性が良好なフィルムの剥離残りを発生させないために、表層用ドープを基層用ドープに被覆(両端部を除く)した状態でダイから同時に押出し流延を行う発明が記載されている。
また、特開5−040321号には、磁気ドープと非磁気ドープを共流延した感材に関する発明が記載されている。
さらに厚み精度の高い多層樹脂フィルムを得るために、特開2000−317960号には、低粘液とその2−10倍の粘度の高粘液を各流路から送液し、フィードブロック型合流装置で合流し、界面にて接する液平行流とした後、合流時点から5−25秒間に流延ダイリップから吐出し多層流延膜を形成する発明が記載されている。
また、特開2002−221620号には、偏光板用フィルムにおいて、外層を低濃度とする共流延にすることにより、ピッチ3〜15mmであるスジ状凹凸ムラの傾きを0.04度未満とすることが記載されている。
さらに、特開2003−080541号には、カワバリの発生を抑制するために、ダイから複数のドープを流延する際に、表面または裏面層を形成するドープのせん断粘度Aと中間層を形成するドープのせん断粘度Bとの比A/Bを、A/B≦0.9とする発明が記載されている。
さらに、添加剤ブリードアウトが少なく、かつ層間の剥離現象もなく、しかも滑り性が良好で透明性に優れた位相差フィルムの発明が特開2003−014933号に記載されている。
さらに、特開2003−014933号には、フィルムの滑り性を付与するために表面層に微粒子を添加することが好ましく、コア層には微粒子を添加する必要はないが添加されていてもよいことが開示されている。ただコア層への微粒子の添加量が多いとフィルムの透明性が劣化するので、添加量としては表面層の添加量の1/10以下とすることが好ましく、より好ましくはコア層には実質的に微粒子を含まないことが示されている。(「実質的に含まない」とは微粒子添加量が固形分あたり0〜0.01質量%)なお、両表面層の少なくとも片側に配合されていれば滑り性の効果が得られることも開示されており、特に微粒子の1次平均粒子径としては、ヘイズを低く抑えるという観点から、20nm以下が好ましく、更に好ましくは、16〜5nmであり、特に好ましくは、12〜5nmであることが開示されている。なお、微粒子の、見掛比重としては、70g/リットル以上が好ましく、更に好ましくは、90〜200g/リットルであり、特に好ましくは、100〜200g/リットルであり、見掛比重が大きい程、高濃度の分散液を作ることが可能になり、ヘイズ、凝集物が良化するため好ましいことが記載されている。ここで、1次粒子の平均径が20nm以下、見掛比重が70g/リットル以上の二酸化珪素微粒子は、例えば、気化させた四塩化珪素と水素を混合させたものを1000〜1200℃にて空気中で燃焼させることで得ることができる。また例えばアエロジル200V、アエロジルR972V(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されていることが開示されている。
(延伸)
本発明のセルロースアシレートフィルムは、延伸することにより機能を発現する。
以下に、本発明に好ましい延伸方法を具体的に説明する。
本発明のセルロースアシレートフィルムは、偏光板に適用する上で、幅方向に延伸することが好ましい。例えば、特開昭62−115035号、特開平4−152125号、特開平4−284211号、特開平4−298310号、特開平11−48271号の各公報などに記載されている。フィルムの延伸は、常温または加熱条件下で実施する。加熱温度は、フィルムのガラス転移温度以下であることが好ましい。フィルムの延伸は、一軸延伸でもよく2軸延伸でもよい。フィルムは、乾燥中の処理で延伸することができ、特に溶媒が残存する場合は有効である。例えば、フィルムの搬送ローラーの速度を調節して、フィルムの剥ぎ取り速度よりもフィルムの巻き取り速度の方を速くするとフィルムは延伸される。フィルムの巾をテンターで保持しながら搬送して、テンターの巾を徐々に広げることによってもフィルムを延伸できる。フィルムの乾燥後に、延伸機を用いて延伸すること(好ましくはロング延伸機を用いる一軸延伸)もできる。フィルムの延伸倍率(元の長さに対する延伸による増加分の比率)は、0.5〜300%であることが好ましく、さらには1〜200%の延伸が好ましく、特には1〜100%の延伸が好ましい。本発明のセルロースアシレートフィルムはソルベントキャスト法による製膜工程および製膜したフィルムを延伸する工程を逐次、もしくは連続して行うことで製造することが好ましく、延伸倍率は1.2倍以上1.8倍以下であることが好ましい。また、延伸は1段で行っても良く、多段で行っても良い。多段で行なう場合は各延伸倍率の積がこの範囲にはいるようにすれば良い。
延伸速度は5%/分〜1000%/分であることが好ましく、さらに10%/分〜500%/分であることが好ましい。延伸温度は30℃〜160℃でおこなうことが好ましく、更には70℃〜150℃が好ましい。特に85〜150℃が好ましい。延伸はヒートロールあるいは/および放射熱源(IRヒーター等)、温風により行うことが好ましい。また、温度の均一性を高めるために恒温槽を設けてもよい。ロール延伸で一軸延伸を行う場合、ロール間距離(L)と該位相差板のフィルム幅(W)の比であるL/Wが、2.0乃至5.0であることが好ましい。
延伸前に予熱工程を設けることが好ましい。延伸後に熱処理を行ってもよい。熱処理温度はセルロースアシレートフイルムのガラス転移温度より20℃低い値から10℃高い温度で行うことが好ましく、熱処理時間は1秒間乃至3分間であることが好ましい。また、加熱方法はゾーン加熱であっても、赤外線ヒータを用いた部分加熱であっても良い。工程の途中または最後にフィルムの両端をスリットしても良い。これらのスリット屑は回収し原料として再利用することが好ましい。さらにテンターに関しては、特開平11−077718号公報ではテンターで幅保持しながらウエブを乾燥させる際に、乾燥ガス吹き出し方法、吹き出し角度、風速分布、風速、風量、温度差、風量差、上下吹き出し風量比、高比熱乾燥ガスの使用等を適度にコントロールすることで、溶液流延法による速度を上げたり、ウエブ幅を広げたりする時の平面性等の品質低下防止を確保するものである。
また、特開平11−077822号には、ムラ発生を防ぐために、延伸した熱可塑性樹フィルムを延伸工程後、熱緩和工程においてフィルムの幅方向に温度勾配を設けて熱処理する発明が記載されている。
さらに、ムラ発生を防ぐために、特開4−204503号には、フィルムの溶媒含有率を固形分基準で2〜10%にして延伸する発明が記載されている。
また、クリップ噛み込み幅の規定によるカールを抑制するために、特開2002−248680号には、テンタークリップ噛み込み幅D≦(33/(log延伸率×log揮発分))で延伸することにより、カールを抑制し、延伸工程後のフィルム搬送を容易にする発明が記載されている。
さらに、高速軟膜搬送と延伸とを両立させるために、特開2002−337224号には、テンター搬送を、前半ピン、後半クリップに切り替える発明が記載されている。
また、特開2002−187960号には、視野角特性を簡便に改善でき、且つ視野角を改善することを目的として、セルロースエステルドープ液を流延用支持体に流延し、ついで、流延用支持体から剥離したウェブ(フィルム)を、ウェブ中の残留溶媒量が100質量%以下、とくに10〜100質量%の範囲にある間に少なくとも1方向に1.0〜4.0倍延伸することにより得られる光学的に二軸性を有する発明が記載されている。さらに好ましい態様として、ウェブ中の残留溶媒量が100質量%以下、特に10〜100質量%の範囲にある間に、少なくとも1方向に1.0〜4.0倍延伸することが記載されている。また、他の延伸する方法として、複数のロールに周速差をつけ、その間でロール周速差を利用して縦方向に延伸する方法、ウェブの両端をクリップやピンで固定し、クリップやピンの間隔を進行方向に広げて縦方向に延伸する方法、同様に横方向に広げて横方向に延伸する方法、あるいは縦横同時に広げて縦横両方向に延伸する方法、これらを組み合わせて用いる方法なども挙げられている。さらに、いわゆるテンター法の場合には、リニアドライブ方式でクリップ部分を駆動すると滑らかな延伸を行うことができ、破断等の危険性が減少できるので好ましいことが示されている。
さらに、添加剤ブリードアウトが少なく、かつ層間の剥離現象もなく、しかも滑り性が良好で透明性に優れた位相差フィルムを作製するために、特開2003−014933号に記載されているように、樹脂と添加剤と有機溶媒とを含むドープAと、添加剤を含まないか、もしく添加剤の含有量がドープAより少ない樹脂と添加剤と有機溶媒とを含むドープBを調製し、ドープAがコア層、ドープBが表面層となるように支持体上に共流延して、剥離可能となるまで有機溶媒を蒸発させた後、ウェブを支持体から剥離し、さらに延伸時の樹脂フィルム中の残留溶媒が3〜50質量%の範囲で少なくとも1軸方向に1.1〜1.3倍延伸する発明が記載されている。さらに、好ましい態様として、ウェブを支持体から剥離し、更に延伸温度が140℃〜200℃の範囲で少なくとも1軸方向に1.1〜3.0倍延伸すること、樹脂と有機溶媒とを含むドープAと、樹脂と微粒子と有機溶媒とを含むドープBを調製し、ドープAがコア層、ドープBが表面層となるように支持体上に共流延して、剥離可能となるまで有機溶媒を蒸発させた後、ウェブを支持体から剥離し、更に延伸時の樹脂フィルム中の残留溶媒量が3質量%〜50質量%の範囲で少なくとも1軸方向に1.1〜3.0倍延伸すること、更に延伸温度が140℃〜200℃の範囲で少なくとも1軸方向に1.1〜3.0倍延伸すること、樹脂と有機溶媒と添加剤を含むドープAと、添加剤を含まないか添加剤の含有量がドープAより少ない樹脂と添加剤と有機溶媒とを含むドープBと、樹脂と微粒子と有機溶媒とを含むドープCを調製し、ドープAがコア層、ドープBが表面層、ドープCがドープBとは反対側の表面層となるように支持体上に共流延して、剥離可能となるまで有機溶媒を蒸発させた後、ウェブを支持体から剥離し、更に延伸時の樹脂フィルム中の残留溶媒量が3質量%〜50質量%の範囲で少なくとも1軸方向に1.1〜3.0倍延伸すること、延伸温度が140℃〜200℃の範囲で少なくとも1軸方向に1.1〜3.0倍延伸すること、ドープA中の添加剤量が樹脂に対して1〜30質量%、ドープB中の添加剤量が樹脂に対して0〜5質量%であり、添加剤が可塑剤、あるいは紫外線吸収剤、あるいはレタデーション制御剤であること、ドープA中とドープB中の有機溶媒がメチレンクロライドまたは酢酸メチルを全有機溶媒に対して50質量%以上含有することを利用することが好ましい。
さらに、特開2003−014933号には、延伸する方法として、ウェブの両端をクリップやピンで固定し、クリップやピンの間隔を横方向に広げて横方向に延伸するテンターと呼ばれる横延伸機を好ましく用いることができることが記載されている。また縦方向に延伸または収縮させるには、同時2軸延伸機を用いて搬送方向(縦方向)にクリップやピンの搬送方向の間隔を広げたりまたは縮めることで行うことができることも開示されている。また、リニアドライブ方式でクリップ部分を駆動すると滑らかに延伸を行うことができ、破断等の危険性が減少できるので好ましく、また、縦方向に延伸する方法としては、複数のロールに周速差をつけ、その間でロール周速差を利用して縦方向に延伸する方法も用いることができることが示されている。なお、これらの延伸方法は複合して用いることもでき、(縦延伸、横延伸、縦延伸)または(縦延伸、縦延伸)などのように、延伸工程を2段階以上に分けて行ってもよいことが記載されている。
さらに、テンター乾燥のウエブの発泡を防止し、離脱性を向上させ、発塵を防止するために、特開2003−004374号には、乾燥装置において、乾燥器の熱風がウエブ両縁部に当たらないように、乾燥器の幅がウエブの幅よりも短く形成されている発明が記載されている。
また、テンター乾燥のウエブの発泡を防止し、離脱性を向上させ、発塵を防止するために、特開2003−019757号には、テンターの保持部に乾燥風が当らないようウエブ両側端部内側に遮風板を設ける発明が記載されている。
さらに、搬送、乾燥を安定的に行うために、特開2003−053749号には、ピンテンターにより担持されるフィルムの両端部の乾燥後の厚さをXμm、フィルムの製品部の乾燥後の平均厚さをTμmとすると、XとTとの関係が式(1)T≦60のとき、40≦X≦200、式(2)60<T≦120のとき、40+(T−60)×0.2≦X≦300又は式(3)120<Tのとき、52+(T−120)×0.2≦X≦400の関係を満たす発明が記載されている。
また、多段式テンターにシワを発生させないために、特開平2−182654号には、テンター装置において、多段式テンターの乾燥器内に加熱室と冷却室とを設け、左右のクリップ−チェーンを別々に冷却する発明が記載されている。
さらに、ウエブの破断、シワ、搬送不良を防止するために、特開平9−077315号には、ピンテンターのピンにおいて、内側のピン密度を大きく、外側のピン密度を小さくする発明が記載されている。
また、テンター内においてウエブ自体の発泡やウエブが保持手段に付着するのを防止するために、特開平9−085846号には、テンター乾燥装置において、ウエブの両側縁部保持ピンを吹出型冷却器でウエブの発泡温度未満に冷却すると共に、ウエブを喰い込ます直前のピンをダクト型冷却器でのドープのゲル化温度+15°C以下に冷却する発明が記載されている。
さらに、ピンテンターハズレを防止し、異物を良化するために、特開2003−103542号には、ピンテンターにおいて、差込構造体を冷却し、差込構造体と接触しているウエブの表面温度がウエブのゲル化温度を超えないようにする溶液製膜方法に関する発明が記載されている。
また、溶液流延法により速度を上げたり、テンターにてウェブの幅を広げたりする時の平面性等の品質低下を防止するために、特開平11−077718号には、テンター内でウエブを乾燥する際には、風速を0.5〜20(40)m/s、横手方向温度分布を10%以下、ウェブ上下風量比を0.2−1とし、乾燥ガス比を30−250J/Kmolとする発明が記載されている。さらに、テンター内での乾燥において、残留溶媒の量に応じて好ましい乾燥条件を開示している。具体的には、ウェブを支持体から剥離した後、ウェブ中の残留溶媒量が4質量%になるまでの間に、吹き出し口からの吹き出す角度がフィルム平面に対して30゜〜150゜の範囲にし、かつ乾燥ガスの吹き出し延長方向に位置するフィルム表面上での風速分布を風速の上限値を基準にした時、上限値と下限値との差を上限値の20%以内にして、乾燥ガスを吹き出し、ウェブを乾燥させること、ウェブ中の残留溶媒量が130質量%以下70質量%以上の時には、吹き出し型乾燥機から吹き出される乾燥ガスのウェブ表面上での風速が0.5m/sec以上20m/sec以下とすることまた残留溶媒量が70質量%未満4質量%以上の時には、乾燥ガスの風速が0.5m/sec以上40m/sec以下で吹き出される乾燥ガス風により乾燥させ、ウェブの幅手方向の乾燥ガスの温度分布がガス温度の上限値を基準にした時、上限値と下限値との差を上限値の10%以内とすること、ウェブ中の残留溶媒量が4質量%以上200質量%以下の時には、搬送されるウェブの上下に位置する吹き出し型乾燥機の吹き出し口から吹き出す乾燥ガスの風量比qが0.2≦q≦1とすることが記載されている。さらに、好ましい態様として、乾燥ガスに少なくとも1種の気体を使用し、その平均比熱が31.0J/K・mol以上、250J/K・mol以下であること、乾燥中の乾燥ガスに含まれる常温で液体の有機化合物の濃度が、50%以下の飽和蒸気圧の乾燥ガスで乾燥すること、等が開示されている。
また汚染物質の発生によって平面性や塗布が悪化するのを防止するために、特開平11−077719号には、TACの製造装置において、テンターのクリップが加熱部分を内蔵している発明が記載されている。さらに好ましい態様として、テンターのクリップがウェブを解放してから、再びウェブを担持するまでの間に、クリップとウェブの接触部分に発生する異物を除去する装置を設けること、噴射する気体または液体及びブラシを用いて異物を除去すること、クリップあるいはピンとウェブとの接触時の残留量は12質量%以上50質量%以下であること、クリップあるいはピンとのウェブとの接触部の表面温度は60°以上200°以下(より好ましくは80°以上120°以下)であること、等が開示されている。
平面性を良化し、テンター内での裂けによる品質低下を改良し、生産性を挙げるために、特開平11−090943号には、テンタークリップにおいて、テンターの任意の搬送長さLt(m)と、Ltと同じ長さのテンターのクリップがウェブを保持している部分の搬送方向の長さの総和Ltt(m)との比Lr=Ltt/Ltが、1.0≦Lr≦1.99とする発明が記載されている。さらに好ましい態様として、ウェブを保持する部分が、ウェブ幅方向から見て隙間なく配置することが開示されている。
また、テンターにウェブを導入する際、ウエブのたるみに起因する平面性悪化と導入不安定性を良化させるために、特開平11−090944号には、プラスティックフイルムの製造装置において、テンター入口前に、ウェブ幅手方向のたるみ抑制装置を有する発明が記載されている。なお、さらに好ましい態様として、たるみ抑制装置が幅手方向に広がる角度が2〜60゜の方向範囲で回転する回転ローラーであること、ウェブの上部に吸気装置を有すること、ウェブの下から送風出来る送風機を有すること、等も開示されている。
品質の劣化と生産性を阻害するたるみを起こさせないようにすることを目的として、特開平11−090945号には、TACの製法において、支持体より剥離したウェブを水平に対して角度を持たせてテンターに導入する発明が記載されている。
また、安定した物性のフィルムを作るために、特開平2000−289903号には、剥離され溶媒含有率50〜12質量%の時点で、ウェブの巾方向にテンションを与えつつ搬送する搬送装置において、ウェブの幅検知手段とウェブの保持手段と、2つ以上の可変可能な屈曲点を有しウェブの幅検知で検知の信号からウェブ幅を演算し、屈曲点の位置を変更する発明が記載されている。
さらに、クリッピング性を向上し、ウエブの破断を長期間防止し、品質の優れたフィルムを得るために、特開2003−033933号には、テンターの入口寄り部分の左右両側において、ウェブの左右両側縁部の上方及び下方のうちの少なくとも下方にウェブ側縁部カール発生防止用ガイド板を配置し、ガイド板のウェブ対向面が、ウェブの搬送方向に配されたウェブ接触用樹脂部とウェブ接触用金属部とによって構成することが記載されている。さらに好ましい態様として、ガイド板のウェブ対向面のウェブ接触用樹脂部がウェブ搬送方向の上流側に、ウェブ接触用金属部が同下流側に配置されること、ガイド板のウェブ接触用樹脂部及びウェブ接触用金属部の間の段差(傾斜を含む)が、500μm以内であること、ガイド板のウェブ接触用樹脂部及びウェブ接触用金属部のウェブに接する幅手方向の距離が、それぞれ2〜150mmであること、ガイド板のウェブ接触用樹脂部及びウェブ接触用金属部のウェブに接するウェブ搬送方向の距離が、それぞれ5〜120mmであること、ガイド板のウェブ接触用樹脂部が、金属製ガイド基板に表面樹脂加工もしくは樹脂塗装により設けられること、ガイド板のウェブ接触用樹脂部が樹脂単体からなっていること、ウェブの左右両側縁部において上方及び下方に配置されたガイド板のウェブ対向面同士の間の距離が、3〜30mmであること、ウェブの左右両側縁部において上下両ガイド板のウェブ対向面同士の間の距離が、ウェブの幅手方向にかつ内方に向かって幅100mm当たり2mm以上の割合で拡大されていること、ウェブの左右両側縁部において上下両ガイド板がそれぞれ10〜300mmの長さを有するものであり、かつ上下両ガイド板がウェブの搬送方向に沿って前後にずれるように配置されていて、上下両ガイド板同士の間のずれの距離が、−200〜+200mmとなっていること、上部ガイド板のウェブ対向面が、樹脂または金属のみによって構成されていること、ガイド板のウェブ接触用樹脂部がテフロン(登録商標)製であり、ウェブ接触用金属部がステンレス鋼製であること、ガイド板のウェブ対向面またはこれに設けられたウェブ接触用樹脂部及び/又はウェブ接触用金属部の表面粗さが、3μm以下なっていること、等が開示されている。また、ウェブ側縁部カール発生防止用上下ガイド板の設置位置は、支持体の剥離側端部からテンター導入部までの間が好ましく、特にテンター入口寄り部分に設置するのがより好ましいことも記載されている。
さらに、テンター内で乾燥中発生するウエブの切断やムラを防止するために、特開平11−048271号には、剥離後、ウエブの溶媒含有率50〜12質量%の時点で、幅延伸装置で延伸、乾燥し、またウエブの溶媒含有率が10質量%以下の時点で加圧装置によってウェブの両面から0.2〜10KPaの圧力を付与する発明が記載されている。さらに好ましい態様として、溶媒含有率が4質量%以上の時点で張力付与を終了することや圧力をウェブ(フィルム)両面から加える方法としてニップロールを用いて圧力を加える場合は、ニップロールのペアは1から8組程度が好ましく、加圧する場合の温度は100〜200℃が好ましいことも開示されている。
また、厚さ20−85μmの高品質薄手タックを得るための発明である、特開2002−036266号には、好ましい態様として、テンターの前後における、ウェブにその搬送方向に沿って作用する張力の差を、8N/mm2以下とすること、剥離工程の後、ウェブを予熱する予熱工程と、この予熱工程の後、テンターを用いてウェブを延伸する延伸工程と、この延伸工程の後、ウェブをこの延伸工程での延伸量よりも少ない量だけ緩和させる緩和工程とを具備し、予熱工程および前記延伸工程における温度T1を、(フィルムのガラス転移温度Tg−60)℃以上とし、かつ、緩和工程における温度T2を、(T1−10)℃以下とすること、延伸工程でのウェブの延伸率を、この延伸工程に入る直前のウェブ幅に対する比率で0〜30%に、緩和工程でのウェブの延伸率を、−10〜10%とすること、等が開示されている。
さらに、乾燥膜厚が10〜60μmの薄型化及び軽量化透湿性の小耐久性に優れることを目的とした、特開2002−225054号には、剥離後、ウェブの残留溶媒量が10質量%になるまでの間に、ウェブの両端をクリップで把持して、幅保持による乾燥収縮抑制を行い、及び/または幅手方向に延伸を行い、式S={(Nx+Ny)/2}−Nzで表される面配向度(S)が0.0008〜0.0020のフィルムを形成すること(式中、Nxはフィルムの面内の最も屈折率が大きい方向の屈折率、NyはNxに対して面内で直角な方向の屈折率、Nzはフィルムの膜厚方向の屈折率)、流延から剥離までの時間を30〜90秒とすること、剥離後のウェブを幅手方向及び/または長手方向に延伸すること、等が開示されている。
また、特開2002−341144号には、光学ムラ抑制のために、レタデーション上昇剤の質量濃度が、フィルム幅方向中央に近づくほど高い光学分布を持つ、延伸工程を有する溶液製膜方法が記載されている。
さらに、曇りの発生しないフィルムを得るための発明である特開2003−071863号には、巾手方向の延伸倍率は0〜100%であることが好ましく、偏光板保護フィルムとして用いる場合は、5〜20%が更に好ましく、8〜15%が最も好ましいことが記載されている。さらに、一方、位相差フィルムとして用いる場合は、10〜40%が更に好ましく、20〜30%が最も好ましく、延伸倍率によってRoをコントロールすることが可能で、延伸倍率が高い方が、でき上がったフィルムの平面性に優れるため好ましいことが開示されている。さらにテンターを行う場合のフィルムの残留溶媒量は、テンター開始時に20〜100質量%であるのが好ましく、かつ、フィルムの残留溶媒量が10質量%以下になるまでテンターをかけながら乾燥を行うことが好ましく、更に好ましくは5質量%以下であることが示されている。またテンターを行う場合の乾燥温度は、30〜150℃が好ましく、50〜120℃が更に好ましく、70〜100℃が最も好ましく、乾燥温度の低い方が紫外線吸収剤や可塑剤などの蒸散が少なく、工程汚染を低減できるが、一方、乾燥温度の高い方がフィルムの平面性に優れることも開示されている。
また、高温度、高湿度条件での保存時、縦、横の寸法変動を少なくする発明である、特開2002−248639号には、支持体上にセルロースエステル溶液を流延し、連続的に剥離して乾燥させるフィルムの製造方法において、乾燥収縮率が、式…0≦乾燥収縮率(%)≦0.1×剥離する時の残留溶媒量(%)を満たすように乾燥させる発明が記載されている。さらに、好ましい態様として、剥離後のセルロースエステルフイルムの残留溶媒量が40〜100質量%の範囲内にあるとき、テンター搬送でセルロースエステルフイルムの両端部を把持しながら少なくとも残留溶媒量を30質量%以上減少させること、剥離後のセルロースエステルフイルムのテンター搬送入り口における残留溶媒量が40〜100質量%であり、出口における残留溶媒量が4〜20質量%であること、テンター搬送でセルロースエステルフイルムを搬送する張力がテンター搬送の入り口から出口に向けて増加するようにすること、テンター搬送でセルロースエステルフイルムを搬送する張力とセルロースエステルフイルムを幅手方向の張力が略等しいこと、等が開示されている。
なお、膜厚が薄く、光学的等方性、平面性に優れたフィルムを得るために、特開2000−239403号には、剥離時の残留溶媒率Xとテンターに導入する時の残留溶媒率Yの関係を0.3X≦Y≦0.9Xの範囲として製膜を行うことが開示されている。
特開2002−286933号には、流延により製膜するフィルムを延伸する方法として、加熱条件下で延伸する方法と溶媒含有条件下で延伸する方法とが挙げられ、加熱条件下で延伸する場合には、樹脂のガラス転移点近傍以下の温度で延伸することが好ましく、一方、流延製膜されたフィルムを溶媒含浸条件下で延伸する場合には、一度乾燥したフィルムを再度溶媒に接触させて溶媒を含浸させて延伸することが可能であることが開示されている。
(レタデーション上昇剤)
所望のレタデーション値を発現するため、レタデーション上昇剤を用いることが好ましい。
本明細書において『レタデーション上昇剤』とは、ある添加剤を含むセルロースアシレートフィルムの波長550nmで測定したReレタデーション値が、その添加剤を含まない以外は全く同様に作製したセルロースアシレートフィルムの波長550nmで測定したReレタデーション値(未延伸状態)よりも、20nm以上高い値となる『添加剤』を意味する。レタデーション値の上昇は、30nm以上であることが好ましく、40nm以上であることがさらに好ましく、60nm以上であることが最も好ましい。
レタデーション上昇剤は、少なくとも二つの芳香族環を有する化合物が好ましい。レタデーション上昇剤は、ポリマー100質量部に対して、0.01乃至20質量部の範囲で使用することが好ましく、0.1乃至10質量部の範囲で使用することがより好ましく、0.2乃至5質量部の範囲で使用することがさらに好ましく、0.5乃至2質量部の範囲で使用することが最も好ましい。二種類以上のレタデーション上昇剤を併用してもよい。
レタデーション上昇剤は、250乃至400nmの波長領域に最大吸収を有することが好ましく、可視領域に実質的に吸収を有していないことが好ましい。
本明細書において、「芳香族環」は、芳香族炭化水素環に加えて、芳香族性ヘテロ環を含む。
芳香族炭化水素環は、6員環(すなわち、ベンゼン環)であることが特に好ましい。
芳香族性ヘテロ環は一般に、不飽和ヘテロ環である。芳香族性ヘテロ環は、5員環、6員環または7員環であることが好ましく、5員環または6員環であることがさらに好ましい。芳香族性ヘテロ環は一般に、最多の二重結合を有する。ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子が好ましく、窒素原子が特に好ましい。芳香族性ヘテロ環の例には、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、フラザン環、トリアゾール環、ピラン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環および1,3,5−トリアジン環が含まれる。
芳香族環としては、ベンゼン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環および1,3,5−トリアジン環が好ましく、特に1,3,5−トリアジン環が好ましく用いられる。具体的には、例えば特開2001−166144号公報に開示の化合物が好ましく用いられる。
レタデーション上昇剤が有する芳香族環の数は、2乃至20であることが好ましく、2乃至12であることがより好ましく、2乃至8であることがさらに好ましく、2乃至6であることが最も好ましい。
二つの芳香族環の結合関係は、(a)縮合環を形成する場合、(b)単結合で直結する場合および(c)連結基を介して結合する場合に分類できる(芳香族環のため、スピロ結合は形成できない)。結合関係は、(a)〜(c)のいずれでもよい。
(a)の縮合環(二つ以上の芳香族環の縮合環)の例には、インデン環、ナフタレン環、アズレン環、フルオレン環、フェナントレン環、アントラセン環、アセナフチレン環、ビフェニレン環、ナフタセン環、ピレン環、インドール環、イソインドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、インドリジン環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾトリアゾール環、プリン環、インダゾール環、クロメン環、キノリン環、イソキノリン環、キノリジン環、キナゾリン環、シンノリン環、キノキサリン環、フタラジン環、プテリジン環、カルバゾール環、アクリジン環、フェナントリジン環、キサンテン環、フェナジン環、フェノチアジン環、フェノキサチイン環、フェノキサジン環およびチアントレン環が含まれる。ナフタレン環、アズレン環、インドール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾトリアゾール環およびキノリン環が好ましい。
(b)の単結合は、二つの芳香族環の炭素原子間の結合であることが好ましい。二以上の単結合で二つの芳香族環を結合して、二つの芳香族環の間に脂肪族環または非芳香族性複素環を形成してもよい。
(c)の連結基も、二つの芳香族環の炭素原子と結合することが好ましい。連結基は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、−CO−、−O−、−NH−、−S−またはそれらの組み合わせであることが好ましい。組み合わせからなる連結基の例を以下に示す。なお、以下の連結基の例の左右の関係は、逆になってもよい。
c1:−CO−O−
c2:−CO−NH−
c3:−アルキレン−O−
c4:−NH−CO−NH−
c5:−NH−CO−O−
c6:−O−CO−O−
c7:−O−アルキレン−O−
c8:−CO−アルケニレン−
c9:−CO−アルケニレン−NH−
c10:−CO−アルケニレン−O−
c11:−アルキレン−CO−O−アルキレン−O−CO−アルキレン−
c12:−O−アルキレン−CO−O−アルキレン−O−CO−アルキレン−O−
c13:−O−CO−アルキレン−CO−O−
c14:−NH−CO−アルケニレン−
c15:−O−CO−アルケニレン−
芳香族環および連結基は、置換基を有していてもよい。
置換基の例には、ハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、ヒドロキシル、カルボキシル、シアノ、アミノ、ニトロ、スルホ、カルバモイル、スルファモイル、ウレイド、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、脂肪族アシル基、脂肪族アシルオキシ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルキルチオ基、アルキルスルホニル基、脂肪族アミド基、脂肪族スルホンアミド基、脂肪族置換アミノ基、脂肪族置換カルバモイル基、脂肪族置換スルファモイル基、脂肪族置換ウレイド基および非芳香族性複素環基が含まれる。
アルキル基の炭素原子数は、1乃至8であることが好ましい。環状アルキル基よりも鎖状アルキル基の方が好ましく、直鎖状アルキル基が特に好ましい。アルキル基は、さらに置換基(例、ヒドロキシ、カルボキシ、アルコキシ基、アルキル置換アミノ基)を有していてもよい。アルキル基の(置換アルキル基を含む)例には、メチル、エチル、n−ブチル、n−ヘキシル、2−ヒドロキシエチル、4−カルボキシブチル、2−メトキシエチルおよび2−ジエチルアミノエチルが含まれる。
アルケニル基の炭素原子数は、2乃至8であることが好ましい。環状アルケニル基よりも鎖状アルケニル基の方が好ましく、直鎖状アルケニル基が特に好ましい。アルケニル基は、さらに置換基を有していてもよい。アルケニル基の例には、ビニル、アリルおよび1−ヘキセニルが含まれる。
アルキニル基の炭素原子数は、2乃至8であることが好ましい。環状アルキケニル基よりも鎖状アルキニル基の方が好ましく、直鎖状アルキニル基が特に好ましい。アルキニル基は、さらに置換基を有していてもよい。アルキニル基の例には、エチニル、1−ブチニルおよび1−ヘキシニルが含まれる。
脂肪族アシル基の炭素原子数は、1乃至10であることが好ましい。脂肪族アシル基の例には、アセチル、プロパノイルおよびブタノイルが含まれる。
脂肪族アシルオキシ基の炭素原子数は、1乃至10であることが好ましい。脂肪族アシルオキシ基の例には、アセトキシが含まれる。
アルコキシ基の炭素原子数は、1乃至8であることが好ましい。アルコキシ基は、さらに置換基(例、アルコキシ基)を有していてもよい。アルコキシ基の(置換アルコキシ基を含む)例には、メトキシ、エトキシ、ブトキシおよびメトキシエトキシが含まれる。
アルコキシカルボニル基の炭素原子数は、2乃至10であることが好ましい。アルコキシカルボニル基の例には、メトキシカルボニルおよびエトキシカルボニルが含まれる。
アルコキシカルボニルアミノ基の炭素原子数は、2乃至10であることが好ましい。アルコキシカルボニルアミノ基の例には、メトキシカルボニルアミノおよびエトキシカルボニルアミノが含まれる。
アルキルチオ基の炭素原子数は、1乃至12であることが好ましい。アルキルチオ基の例には、メチルチオ、エチルチオおよびオクチルチオが含まれる。
アルキルスルホニル基の炭素原子数は、1乃至8であることが好ましい。アルキルスルホニル基の例には、メタンスルホニルおよびエタンスルホニルが含まれる。
脂肪族アミド基の炭素原子数は、1乃至10であることが好ましい。脂肪族アミド基の例には、アセトアミドが含まれる。
脂肪族スルホンアミド基の炭素原子数は、1乃至8であることが好ましい。脂肪族スルホンアミド基の例には、メタンスルホンアミド、ブタンスルホンアミドおよびn−オクタンスルホンアミドが含まれる。
脂肪族置換アミノ基の炭素原子数は、1乃至10であることが好ましい。脂肪族置換アミノ基の例には、ジメチルアミノ、ジエチルアミノおよび2−カルボキシエチルアミノが含まれる。
脂肪族置換カルバモイル基の炭素原子数は、2乃至10であることが好ましい。脂肪族置換カルバモイル基の例には、メチルカルバモイルおよびジエチルカルバモイルが含まれる。
脂肪族置換スルファモイル基の炭素原子数は、1乃至8であることが好ましい。脂肪族置換スルファモイル基の例には、メチルスルファモイルおよびジエチルスルファモイルが含まれる。
脂肪族置換ウレイド基の炭素原子数は、2乃至10であることが好ましい。脂肪族置換ウレイド基の例には、メチルウレイドが含まれる。
非芳香族性複素環基の例には、ピペリジノおよびモルホリノが含まれる。
レタデーション上昇剤の分子量は、300乃至800であることが好ましい。
本発明では1,3,5−トリアジン環を用いた化合物の他に直線的な分子構造を有する棒状化合物も好ましく用いることができる。「直線的な分子構造」とは、熱力学的に最も安定な構造において棒状化合物の分子構造が直線的であることを意味する。熱力学的に最も安定な構造は、結晶構造解析または分子軌道計算によって求めることができる。例えば、分子軌道計算ソフト(例、WinMOPAC2000、富士通(株)製)を用いて分子軌道計算を行い、化合物の生成熱が最も小さくなるような分子の構造を求めることができる。「分子構造が直線的である」とは、上記のように計算して求められる熱力学的に最も安定な構造において、分子構造で主鎖の構成する角度が140度以上であることを意味する。
少なくとも二つの芳香族環を有する棒状化合物としては、下記一般式(1)で表される化合物が好ましい。
一般式(1):Ar1−L1−Ar2
上記一般式(1)において、Ar1およびAr2は、それぞれ独立に、芳香族基である。
本発明において、芳香族基は、アリール基(芳香族性炭化水素基)、置換アリール基、芳香族性ヘテロ環基および置換芳香族性ヘテロ環基を含む。
アリール基および置換アリール基の方が、芳香族性ヘテロ環基および置換芳香族性ヘテロ環基よりも好ましい。芳香族性へテロ環基のヘテロ環は、一般には不飽和である。芳香族性ヘテロ環は、5員環、6員環または7員環であることが好ましく、5員環または6員環であることがさらに好ましい。芳香族性へテロ環は一般に最多の二重結合を有する。ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子または硫黄原子が好ましく、窒素原子または硫黄原子がさらに好ましい。芳香族基の芳香族環としては、ベンゼン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環およびピラジン環が好ましく、ベンゼン環が特に好ましい。
置換アリール基および置換芳香族性ヘテロ環基の置換基の例には、ハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、ヒドロキシル、カルボキシル、シアノ、アミノ、アルキルアミノ基(例、メチルアミノ、エチルアミノ、ブチルアミノ、ジメチルアミノ)、ニトロ、スルホ、カルバモイル、アルキルカルバモイル基(例、N−メチルカルバモイル、N−エチルカルバモイル、N,N−ジメチルカルバモイル)、スルファモイル、アルキルスルファモイル基(例、N−メチルスルファモイル、N−エチルスルファモイル、N,N−ジメチルスルファモイル)、ウレイド、アルキルウレイド基(例、N−メチルウレイド、N,N−ジメチルウレイド、N,N,N−トリメチルウレイド)、アルキル基(例、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘプチル、オクチル、イソプロピル、s−ブチル、t−アミル、シクロヘキシル、シクロペンチル)、アルケニル基(例、ビニル、アリル、ヘキセニル)、アルキニル基(例、エチニル、ブチニル)、アシル基(例、ホルミル、アセチル、ブチリル、ヘキサノイル、ラウリル)、アシルオキシ基(例、アセトキシ、ブチリルオキシ、ヘキサノイルオキシ、ラウリルオキシ)、アルコキシ基(例、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ)、アリールオキシ基(例、フェノキシ)、アルコキシカルボニル基(例、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペンチルオキシカルボニル、ヘプチルオキシカルボニル)、アリールオキシカルボニル基(例、フェノキシカルボニル)、アルコキシカルボニルアミノ基(例、ブトキシカルボニルアミノ、ヘキシルオキシカルボニルアミノ)、アルキルチオ基(例、メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ、ブチルチオ、ペンチルチオ、ヘプチルチオ、オクチルチオ)、アリールチオ基(例、フェニルチオ)、アルキルスルホニル基(例、メチルスルホニル、エチルスルホニル、プロピルスルホニル、ブチルスルホニル、ペンチルスルホニル、ヘプチルスルホニル、オクチルスルホニル)、アミド基(例、アセトアミド、ブチルアミド基、ヘキシルアミド、ラウリルアミド)および非芳香族性複素環基(例、モルホリル、ピラジニル)が含まれる。
置換アリール基および置換芳香族性ヘテロ環基の置換基としては、ハロゲン原子、シアノ、カルボキシル、ヒドロキシル、アミノ、アルキル置換アミノ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、アルコキシカルボニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基およびアルキル基が好ましい。
アルキルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシ基およびアルキルチオ基のアルキル部分とアルキル基とは、さらに置換基を有していてもよい。アルキル部分およびアルキル基の置換基の例には、ハロゲン原子、ヒドロキシル、カルボキシル、シアノ、アミノ、アルキルアミノ基、ニトロ、スルホ、カルバモイル、アルキルカルバモイル基、スルファモイル、アルキルスルファモイル基、ウレイド、アルキルウレイド基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルスルホニル基、アミド基および非芳香族性複素環基が含まれる。アルキル部分およびアルキル基の置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシル、アミノ、アルキルアミノ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基およびアルコキシ基が好ましい。
一般式(1)において、L1は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、−O−、−CO−およびそれらの組み合わせからなる基から選ばれる二価の連結基である。
アルキレン基は、環状構造を有していてもよい。環状アルキレン基としては、シクロヘキシレンが好ましく、1,4−シクロへキシレンが特に好ましい。鎖状アルキレン基としては、直鎖状アルキレン基の方が分岐を有するアルキレン基よりも好ましい。
アルキレン基の炭素原子数は、1乃至20であることが好ましく、より好ましくは1乃至15であり、さらに好ましくは1乃至10であり、さらに好ましくは1乃至8であり、最も好ましくは1乃至6である。
アルケニレン基およびアルキニレン基は、環状構造よりも鎖状構造を有することが好ましく、分岐を有する鎖状構造よりも直鎖状構造を有することがさらに好ましい。
アルケニレン基およびアルキニレン基の炭素原子数は、好ましくは2乃至10であり、より好ましくは2乃至8であり、さらに好ましくは2乃至6であり、さらに好ましくは2乃至4であり、最も好ましくは2(ビニレンまたはエチニレン)である。
アリーレン基は、炭素原子数は6乃至20であることが好ましく、より好ましくは6乃至16であり、さらに好ましくは6乃至12である。
一般式(1)の分子構造において、L1を挟んで、Ar1とAr2とが形成する角度は、140度以上であることが好ましい。
棒状化合物としては、下記式一般式(2)で表される化合物がさらに好ましい。
一般式(2):Ar1−L2−X−L3−Ar2
上記一般式(2)において、Ar1およびAr2は、それぞれ独立に、芳香族基である。芳香族基の定義および例は、一般式(I)のAr1およびAr2と同様である。
一般式(2)において、L2およびL3は、それぞれ独立に、アルキレン基、−O−、−CO−およびそれらの組み合わせからなる基より選ばれる二価の連結基である。
アルキレン基は、環状構造よりも鎖状構造を有することが好ましく、分岐を有する鎖状構造よりも直鎖状構造を有することがさらに好ましい。
アルキレン基の炭素原子数は、1乃至10であることが好ましく、より好ましくは1乃至8であり、さらに好ましくは1乃至6であり、さらにまた好ましくは1乃至4であり、1または2(メチレンまたはエチレン)であることが最も好ましい。
2およびL3は、−O−CO−または−CO−O−であることが特に好ましい。
一般式(2)において、Xは、1,4−シクロへキシレン、ビニレンまたはエチニレンである。
以下に、一般式(1)で表される化合物の具体例を示す。
Figure 2008533502
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具体例(1)〜(34)、(41)、(42)は、シクロヘキサン環の1位と4位とに二つの不斉炭素原子を有する。ただし、具体例(1)、(4)〜(34)、(41)、(42)は、対称なメソ型の分子構造を有するため光学異性体(光学活性)はなく、幾何異性体(トランス型とシス型)のみ存在する。具体例(1)のトランス型(1−trans)とシス型(1−cis)とを、以下に示す。
Figure 2008533502
前述したように、棒状化合物は直線的な分子構造を有することが好ましい。そのため、トランス型の方がシス型よりも好ましい。
具体例(2)および(3)は、幾何異性体に加えて光学異性体(合計4種の異性体)を有する。幾何異性体については、同様にトランス型の方がシス型よりも好ましい。光学異性体については、特に優劣はなく、D、Lあるいはラセミ体のいずれでもよい。
具体例(43)〜(45)では、中心のビニレン結合にトランス型とシス型とがある。上記と同様の理由で、トランス型の方がシス型よりも好ましい。
その他、好ましい化合物を以下に示す。
Figure 2008533502
Figure 2008533502
溶液の紫外線吸収スペクトルにおいて最大吸収波長(λmax)が250nmより短波長である棒状化合物を、二種類以上併用してもよい。
棒状化合物は、文献記載の方法を参照して合成できる。文献としては、Mol.Cryst.Liq.Cryst.,53巻、229ページ(1979年)、同89巻、93ページ(1982年)、同145巻、111ページ(1987年)、同170巻、43ページ(1989年)、J.Am.Chem.Soc.,113巻、1349ページ(1991年)、同118巻、5346ページ(1996年)、同92巻、1582ページ(1970年)、J.Org.Chem.,40巻、420ページ(1975年)、Tetrahedron、48巻16号、3437ページ(1992年)を挙げることができる。
レタデーション発現剤の添加量は、ポリマーの量の0.1乃至30質量%であることが好ましく、0.5乃至20質量%であることがさらに好ましい。
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乃至20質量部の範囲で使用する。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、0.05乃至15質量部の範囲で使用することが好ましく、0.1乃至10質量部の範囲で使用することがさらに好ましい。二種類以上の化合物を併用してもよい。
セルロースアシレートフィルムには、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、アルカリ鹸化処理および紫外線照射処理が含まれる。表面処理は、発明協会公開技報公技番号2001−1745号の30頁〜32頁に記載がある。
アルカリ鹸化処理は、セルロースアシレートフィルムを鹸化液中に浸漬するか、鹸化液をセルロースアシレートフィルムに塗布することにより実施する。塗布による方法が好ましい。塗布方法には、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、E型塗布法がある。アルカリは、アルカリ金属(例、カリウム、ナトリウム)の水酸化物が好ましい。すなわち、アルカリ処理液は、アルカリ金属の水酸化物の溶液であることが好ましい。溶液中の水酸化イオンの濃度は、0.1〜3.0mol/Lであることが好ましい。アルカリ処理液には、フィルムに対する濡れ性が良好な溶媒、界面活性剤、湿潤剤(例、ジオール、グリセリン)を添加し、アルカリ処理液の第2光学異方性層に対する濡れ性や処理液の安定性を改善できる。フィルムに対する濡れ性が良好な溶媒は、アルコール(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)が好ましい。アルカリ処理液の添加剤は、特開2002−82226号公報、国際公開第02/46809号パンフレットに記載がある。
表面処理に代えて、または表面処理に加えて、下塗り層(特開平7−333433号公報記載)を設けてもよい。複数の下塗り層を設けてもよい。例えば、疎水性基と親水性基との両方を含有するポリマー層を第1下塗り層として設け、その上に配向膜とよく密着する親水性のポリマー層を第2下塗り層として設けること(特開平11−248940号公報記載)もできる。
(配向膜)
配向膜は、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。
配向膜は、ポリマーのラビング処理により形成することが好ましい。配向膜に使用するポリマーは、原則として、液晶性分子を配向させる機能のある分子構造を有する。配向膜に用いるポリマーには、液晶性分子を配向させる機能に加えて、液晶性分子の配向を固定する機能を有することが好ましい。例えば、架橋性官能基(例、二重結合)を有する側鎖をポリマーの主鎖に結合させるか、あるいは、液晶性分子を配向させる機能を有する架橋性官能基をポリマーの側鎖に導入することが好ましい。配向膜に使用されるポリマーは、それ自体架橋可能であるか、あるいは架橋剤の使用により架橋可能になることが好ましい。架橋可能なポリマーは、特開平8−338913号公報の段落番号0022に記載がある。架橋可能なポリマーの例には、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、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、ポリ酢酸ビニル、カルボキシメチルセルロース、ポリカーボネートおよびこれらの共重合体が含まれる。シランカップリング剤をポリマーとして用いることもできる。水溶性ポリマー(例、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール)が好ましく、ゼラチン、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さらに好ましく、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。重合度が異なるポリビニルアルコールまたは変性ポリビニルアルコールを2種類以上併用することが特に好ましい。
ポリビニルアルコールの鹸化度は、70〜100%が好ましく、80〜100%がさらに好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は、100〜5000であることが好ましい。液晶性分子を配向させる機能を有する側鎖は、一般に疎水性基を官能基として有する。具体的な官能基の種類は、液晶性分子の種類および必要とする配向状態に応じて決定する。変性ポリビニルアルコールの変性基は、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。変性基の例は、親水性基(例、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、アミノ、アンモニオ、アミド、チオール)、炭素原子数10〜100の炭化水素基、フッ素原子置換の炭化水素基、アルキルチオ基、重合性基(例、不飽和重合性基、エポキシ基、アジリニジル基)、アルコキシシリル基(トリアルコキシシリル、ジアルコキシシリル、モノアルコキシシリル)を含む。変性ポリビニルアルコールは、特開2000−155216号、同2002−62426号の各公報に記載がある。
架橋性官能基を有する側鎖を配向膜ポリマーの主鎖に結合させるか、あるいは、液晶性分子を配向させる機能を有する側鎖に架橋性官能基を導入すると、配向膜のポリマーと第1光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを共重合させることができる。その結果、多官能モノマーと多官能モノマーとの間だけではなく、配向膜ポリマーと配向膜ポリマーとの間、そして多官能モノマーと配向膜ポリマーとの間も共有結合で強固に結合される。従って、架橋性官能基を配向膜ポリマーに導入することで、光学補償シートの強度を著しく改善することができる。配向膜ポリマーの架橋性官能基は、多官能モノマーと同様に、重合性基が好ましい架橋性官能基は、特開2000−155216号公報の段落番号0080〜0100に記載がある。
配向膜ポリマーは、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。架橋剤は、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を含む。二種類以上の架橋剤を併用してもよい。架橋剤は、特開2002−62426号公報に記載がある。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。架橋剤の添加量は、ポリマーに対して0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜15質量%がさらに好ましい。配向膜に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。架橋剤の残留量を削減することで、液晶表示装置を長期使用する場合、あるいは液晶表示装置を高温高湿の雰囲気下に長期間放置する場合でも、レチキュレーション発生のない充分な耐久性が得られる。
配向膜は、上記ポリマーおよび架橋剤を含む塗布液を、第2光学異方性層上に塗布した後、加熱乾燥し(架橋させ)、ラビング処理することにより形成できる。架橋反応は、第2光学異方性層上に塗布した後に行なう。ポリビニルアルコールのような水溶性ポリマーを配向膜形成材料として用いる場合には、塗布液は消泡作用のある有機溶媒(例、メタノール)と水の混合溶媒とすることが好ましい。水とメタノールの混合溶媒の場合、溶媒全体に対してメタノールが1質量%以上含まれることが好ましく、9質量%以上含まれることがさらに好ましい。有機溶媒を加えることで、泡の発生が抑えられ、配向膜および第1光学異方性層の表面の欠陥が著しく減少する。
配向膜の塗布方法は、スピンコーティング法、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、ロッドコーティング法またはロールコーティング法が好ましい。特にロッドコーティング法が好ましい。乾燥後の膜厚は0.1〜10μmが好ましい。加熱乾燥は、20〜110℃で行うことができる。充分な架橋を形成するためには60〜100℃が好ましく、80〜100℃がさらに好ましい。乾燥時間は1分〜36時間で行うことができる。好ましくは1〜30分である。pHは、使用する架橋剤に最適な値に設定することが好ましい。グルタルアルデヒドを使用する場合、好ましいpHは4.5〜5.5である。
配向膜は、表面をラビング処理することにより得ることができる。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と同様である。すなわち、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、長さおよ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。
(偏光板)
第2光学異方性層と第1光学異方性層は、偏光膜と貼り合せて偏光板として使用する。偏光膜は、配向型偏光膜または塗布型偏光膜(Optiva Inc.製)を含む。配向型偏光膜は、バインダーとヨウ素もしくは二色性色素とからなる。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光性能を発現する。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。市販の配向型偏光膜は、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ている。また、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、充分な偏光性能を得るためには、少なくとも10μmの厚みが必要である。浸透度は、ヨウ素もしくは二色性色素の溶液濃度、浴槽温度および浸漬時間により制御することができる。偏光膜の厚みは、現在市販の偏光板(約30μm)以下であることが好ましく、25μm以下がさらに好ましく、20μm以下が最も好ましい。20μm以下であると、光漏れ現象が、17インチの液晶表示装置では観察されなくなる。
偏光膜のバインダーは架橋していてもよい。偏光膜のバインダーとして、それ自体架橋可能なポリマーを用いてもよい。官能基を有するポリマー、またはポリマーに官能基を導入して得られたポリマーに、光、熱あるいはpH変化を与えて、官能基を反応させてポリマー間を架橋させ、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。反応活性の高い化合物である架橋剤を用いてバインダー間に架橋剤に由来する結合基を導入して、バインダー間を架橋することにより形成することができる。架橋は一般に、架橋可能なポリマーまたはポリマーと架橋剤との混合物を含む塗布液を、透明支持体上に塗布した後、加熱することにより実施できる。最終商品の段階で耐
久性が確保できればよいため、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なってもよい。
偏光膜のバインダーとして、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を使用できる。ポリマーの例には、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、ポリビニルトルエン、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、塩素化ポリオレフィン(例、ポリ塩化ビニル)、ポリエステル、ポリイミド、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、カルボキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリカーボネートおよびそれらのコポリマー(例、アクリル酸/メタクリル酸共重合体、スチレン/マレインイミド共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、酢酸ビニル/塩化ビニル共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体)が含まれる。シランカップリング剤をポリマーとして用いてもよい。水溶性ポリマー(例、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、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)が好ましく、ゼラチン、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さらに好ましく、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。
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のケン化度は、70〜100%が好ましく、80〜100%がさらに好ましく、95〜100%が最も好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は、100〜5000が好ましい。変性ポリビニルアルコールは、ポリビニルアルコールに対して、共重合変性、連鎖移動変性あるいはブロック重合変性により変性基を導入して得られる。共重合で導入する変性基の例は、−COONa、−Si(OX)3(Xは、水素原子またはアルキル基)、−N(CH33・Cl、−C919、−COO、−SO3Na、−C1225を含む。連鎖移動で導入する変性基の例は、−COONa、−SH、−SC1225を含む。変性ポリビニルアルコールの重合度は、100〜3000が好ましい。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。ケン化度が85〜95%の未変性ポリビニルアルコールおよびアルキルチオ変性ポリビニルアルコールが特に好ましい。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。
架橋剤については、米国再発行特許第23297号明細書に記載がある。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。バインダーの架橋剤は、多く添加すると、偏光膜の耐湿熱性を向上させることができる。ただし、バインダーに対して架橋剤を50質量%以上添加すると、ヨウ素、もしくは二色性色素の配向性が低下する。架橋剤の添加量は、バインダーに対して、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜15質量%がさらに好ましい。バインダーは、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。ただし、残存する架橋剤の量は、バインダー中に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。バインダー中に1.0質量%を超える量で架橋剤が含まれていると、耐久性に問題が生じる場合がある。すなわち、架橋剤の残留量が多い偏光膜を液晶表示装置に組み込み、長期使用、あるいは高温高湿の雰囲気下に長期間放置した場合に、偏光度の低下が生じることがある。
二色性色素は、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を含む。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。二色性色素の例には、C.I.ダイレクト・イエロー12、C.I.ダイレクト・オレンジ39、C.I.ダイレクト・オレンジ72、C.I.ダイレクト・レッド39、C.I.ダイレクト・レッド79、C.I.ダイレクト・レッド81、C.I.ダイレクト・レッド83、C.I.ダイレクト・レッド89、C.I.ダイレクト・バイオレット48、C.I.ダイレクト・ブルー67、C.I.ダイレクト・ブルー90、C.I.ダイレクト・グリーン59、C.I.アシッド・レッド37が含まれる。二色性色素については、特開平1−161202号、同1−172906号、同1−172907号、同1−183602号、同1−248105号、同1−265205号、同7−261024号の各公報に記載がある。
二色性色素は、遊離酸または塩(例、アルカリ金属塩、アンモニウム塩もしくはアミン塩)として用いられる。二種類以上の二色性色素を配合することにより、各種の色相を有する偏光膜を製造することができる。偏光軸を直交させた時に黒色を呈する化合物(色素)を用いた偏光膜、あるいは黒色を呈するように各種の二色性分子を配合した偏光膜は、単板透過率および偏光率が優れている。
偏光膜は、バインダーを偏光膜の長手方向(MD方向)に対して延伸する(延伸法)。あるいは、ラビングした後に、ヨウ素、二色性染料で染色する(ラビング法)。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、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。
歩留まりの観点から、長手方向に対して10〜80°傾斜して延伸することが好ましい。その場合は、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行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。傾斜角度は、液晶表示装置を構成する液晶セルの両側に貼り合わされる2枚の偏光板の透過軸と液晶セルの縦または横方向のなす角度にあわせるように延伸することが好ましい。通常の傾斜角度は45°である。しかし、最近は、透過型、反射型および半透過型液晶表示装置において必ずしも45°でない装置が開発されており、延伸方向は液晶表示装置の設計にあわせて任意に調整できることが好ましい。
以上のように、偏光膜のMD方向に対して10〜80度斜め延伸されたバインダーフィルムが製造される。
ラビング法では、液晶表示装置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、長さおよ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。液晶表示装置に使用する場合は、40〜50°が好ましい。45°が特に好ましい。
偏光膜の両面には、保護フィルムを配置するのが好ましく、一方の面の保護フィルムとして、ロール状光学補償シートの一部を用いるのが好ましい。例えば、保護フィルム/偏光膜/第2光学異方性層/第1光学異方性層、または保護フィルム/偏光膜/第2光学異方性層/配向膜/第1光学異方性層の順に積層された積層体が好ましい。偏光膜と第1光学異方性層の表面側とを貼りあわせてもよい。貼り合せには接着剤を用いることができる。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接着剤として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。接着剤層の厚みは、乾燥後に0.01〜10μmの範囲が好ましく、0.05〜5μmの範囲がさらに好ましい。偏光板の表面には、光拡散フィルムまたは防眩性フィルムを貼り合わせてもよい。
(光拡散または防眩性フィルム)
図4は、光拡散フィルムの代表的な形態を示す断面模式図である。
図4に示す光拡散フィルム(1)は、透明基材フィルム(2)と、透光性樹脂(40)中に、例えば、第1の透光性微粒子(41)及び第2の透光性微粒子(42)とを含む光拡散層(3)とを積層してなる。ここでは2種類の(屈折率が異なり)二つの粒径分布のピークを有する透光性微粒子にて説明を行なうが、同じ種類で(屈折率が同じで)二つの粒径分布線のピークを有する透光性微粒子を用いてもよいし、一種類の透光性微粒子を用いてもよい。
第1の透光性微粒子(41)は、透光性樹脂、例えばシリカ微粒子(平均粒子径1.0μm、屈折率1.51)から構成され、第2の透光性微粒子(42)は、透光性樹脂、例えばスチレンビーズ(平均粒子径3.5μm、屈折率1.61)から構成されている。光拡散機能は、透光性微粒子(41及び42)と透光性樹脂(40)との屈折率の差によって得られる。屈折率の差は、0.02以上、0.15以下であることが好ましい。屈折率差が0.02未満であると、光拡散効果を得られない場合がある。屈折率差が0.15よりも大きい場合は、光拡散性が高すぎて、フィルム全体が白化する場合がある。屈折率差は、0.03以上、0.13以下がより好ましく、0.04以上、0.10以下が最も良い。
偏光膜を液晶表示装置に用いる場合、視認側表面に反射防止層を設置するのが好ましい。反射防止層を偏光膜の視認側の保護層と兼用してもよい。液晶表示装置の視角による色味変化抑制の観点から、反射防止層の内部ヘイズを50%以上にすることが好ましい。反射防止層は、特開2001−33783号、同2001−343646号および同2002−328228号の各公報に記載がある。
(OCBモード液晶表示装置)
OCBモードの液晶セルは、棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルである。ベンド配向モードの液晶セルを用いた液晶表示装置は、米国特許第4583825号、同5410422号の各明細書に開示されている。棒状液晶性分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend)液晶モードとも呼ばれる。OCBモードの液晶セルもTNモード同様、黒表示においては、液晶セル中の配向状態は、セル中央部で棒状液晶性分子が立ち上がり、セルの基板近傍では棒状液晶性分子が寝た配向状態にある。液晶セルのΔn×dの値は、50〜1000nmであることが好ましく、500〜1000nmであることがさらに好ましい。
液晶表示装置の色味は本発明中ではCIE1976(u’v’)色度図上で評価を行った。具体的には分光輝度計(TOPCON製SR−3)を用いて黒状態での色味測定を行い、内部での演算によりu’v’を算出する。一般的な偏光板による黒状態を評価すると青みを表すv’は0.45付近であり、液晶表示装置の黒表示時のv’がこの値に近づくほど黒表示に問題がないといえる。
<第3の態様>
第3の態様を図面を用いて説明する。
図5に、本発明の液晶表示装置の構成例の模式図を示す。図5に示すOCBモードの液晶表示装置は、電圧印加時、即ち黒表示時に、液晶が基板面に対してベンド配向する液晶層56とそれを挟む液晶セル上電極基板55および液晶セル下電極基板57からなる液晶セルを有する。液晶セルを挟持して上偏光膜51および下偏光膜61が配置されている。上偏光膜51および下偏光膜61と液晶セルとの間には、上第1光学異方性層54および下第1光学異方性層58、上第2光学異方性層53および下第2光学異方性層59、上第3光学異方性層52および下第3光学異方性層60がそれぞれ配置されている。ここで、3層の光学異方性層について積層順序について、特に制限はない。図5に示した順序、即ち、(偏光膜)→第3光学異方性層→第2光学異方性層→第1光学異方性層→(液晶セル)以外に、(偏光膜)→第2光学異方性層→第3光学異方性層→第1光学異方性層→(液晶セル)の積層順序も可能である。なお、第1〜3光学異方性層に加えて、さらに(第4、第5の)光学異方性層を設けてもよい。
また、第1〜第3光学異方性層を一体化した部材として液晶表示装置に組み込んでもよいし、それぞれ個別の部材として組み込むこともできる。また、第1〜第3光学異方性層を2以上組み合わせて一体化した部材を作製し、該部材を液晶表示装置に組み込んでもよい。また、第1〜第3光学異方性層は、液晶セルと表示面側の偏光膜との間に配置されていても、液晶セルとバックライド側の偏光膜との間に配置されていてもよい。また、第1〜第3光学異方性層のうちいくつかの光学異方性層を表示面側に、いくつかの光学異方性層をバックライト側に配置してもよい。かかる場合は、第1光学異方性層、第2光学異方性層の組み合わせを一方の側に、液晶セルを挟んで反対側に、第1’光学異方性層、第3光学異方性層を配置するのが好ましい。
液晶セル上電極基板55および液晶セル下電極基板57は液晶面に配向処理が施してあり、配向制御方向(ラビング方向)を矢印で示している(55a・57a)。上第1光学異方性層54および下第1光学異方性層58は円盤状化合物を配向させるために配向処理が施してあり、ラビング方向を矢印で示している(54a・58a)。尚、図中の矢印のうち、裏面の場合は破線矢印で示してある。
上偏光膜51および下偏光膜61の上偏光膜透過軸51aおよび下偏光膜透過軸61aは、互いに直交にかつ液晶セル上電極基板55および液晶セル下電極基板57の配向制御方向55a・57aと45度になるように配置される。
上第1光学異方性層54および下第1光学異方性層58の配向制御方向54a・58aは、液晶セル上電極基板55および液晶セル下電極基板57の配向制御方向55a・57aとアンチパラレルになるように、上偏光膜51および下偏光膜61の上偏光膜透過軸51aおよび下偏光膜透過軸61aの方向と45度になるように配置されている。
上第2光学異方性層53および下第2光学異方性層59の遅相軸3a・9aは、それぞれ上偏光膜51および下偏光膜61の透過軸1a・11aの方向と平行に、液晶セル上電極基板55および液晶セル下電極基板57のラビング方向5aおよび7aと45度になるように配置されている。
液晶セルは、液晶セル上電極基板55および液晶セル下電極基板57と、これらに挟持される液晶分子から形成される液晶層56からなる。液晶セル上電極基板55および液晶セル下電極基板57の液晶分子に接触する表面(以下、「内面」という場合がある)には、配向膜(不図示)が形成されていて、電圧無印加状態もしくは低印加状態における液晶分子の配向がプレ傾斜角(プレチルト角)をもった平行方向に制御されている。また、液晶セル上電極基板55および液晶セル下電極基板57の内面には、液晶分子からなる液晶層に電圧を印加可能な透明電極(不図示)が形成されている。本発明では、液晶層の厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・dは、0.1〜1.5μmとするのが好ましく、さらに、0.2〜1.5μmとするのがより好ましく、0.2〜1.2μmとするのがさらに好ましく、0.6〜0.9μmとするのがさらにより好ましい。これらの範囲では白電圧印加時における白表示輝度が高いことから、明るくコントラストの高い表示装置が得られる。用いる液晶材料については特に制限されないが、上下液晶セル電極基板間に電界が印加される態様では、電界方向に平行に液晶分子が応答するような、誘電率異方性が正の液晶材料を使用する。
液晶セルをOCBモードの液晶セルとする場合は、上下液晶セル電極基板間に、誘電異方性が正で、Δn=0.08、Δε=5程度のネマチック液晶材料などを用いることができる。液晶層の厚さdについては特に制限されないが、前記範囲の特性の液晶を用いる場合、5μm程度に設定することができる。厚さdと、白電圧印加時の屈折率異方性Δnの積Δn・dの大きさにより白表示時の明るさが変化するので、白電圧印加時において十分な明るさを得るためには、無印加状態における液晶層のΔn・dは0.6〜1.5μmの範囲になるように設定するのが好ましい。
なお、OCBモードの液晶表示装置では、TNモードの液晶表示装置で一般的に使われているカイラル材の添加は、動的応答特性の劣化させるため用いることは少ないが、配向不良を低減するために添加されることもある。また、マルチドメイン構造とする場合には、各ドメイン間の境界領域の液晶分子の配向を調整するのに有利である。マルチドメイン構造とは、液晶表示装置の一画素を複数の領域に分割した構造をいう。例えば、OCBモードにおいて、マルチドメイン構造にすると、輝度や色調の視野角特性が改善されるので好ましい。具体的には、画素のそれぞれを液晶分子の初期配向状態が互いに異なる2以上(好ましくは4または8)の領域で構成して平均化することで、視野角に依存した輝度や色調の偏りを低減することができる。また、それぞれの画素を、電圧印加状態において液晶分子の配向方向が連続的に変化する互いに異なる2以上の領域から構成しても同様の効果が得られる。
次に、図5の液晶表示装置の画像表示の原理について説明する。
上下液晶セル基板55・57のそれぞれの透明電極(不図示)に黒に対応する駆動電圧を印加した駆動状態では、液晶層56中の液晶分子はベンド配向をし、そのときの面内のレタデーションを上下第1光学異方性層54・58の面内のレタデーションで相殺して、その結果、入射した光の偏光状態はほとんど変化しない。上下偏光膜透過軸51a・61aは直交しているので、下側(例えば背面電極)から入射した光は、下偏光膜61によって偏光され、偏光状態を維持したまま液晶セルを通過し、上偏光膜51によって遮断される。すなわち、図5の液晶表示装置では、駆動状態において理想的な黒表示を実現する。これに対し、透明電極(不図示)に白に対応する駆動電圧を印加した駆動状態では、液晶層中の液晶分子は黒に対応するベンド配向と異なったベンド配向になり、正面における面内レタデーションが黒のときと変化する。その結果、第1光学異方性層54・58の面内のレタデーションで相殺しなくなり、液晶セルを通過することによって偏光状態が変化し、上偏光膜51を通過する。すなわち、白表示が得られる。
従来、OCBモードにおいて、正面のコントラストが高くても斜め方向では低下するという課題があった。黒表示時に、正面では液晶セルと光学異方性層の補償により、高コントラストが得られるのに対し、斜めから観察した場合は液晶分子に複屈折および偏光軸の回転が生じる。さらに上下偏光膜透過軸51a・61aの交差角が、正面では90°の直交であるが、斜めから見た場合は90°からずれる。従来、この2つの要因のために斜め方向では漏れ光が生じ、コントラストが低下し、また全ての波長において補償をすることができないため、色づきの問題を抱えていた。
本発明は、入射光が法線方向とそれに対して傾いた斜め方向、例えば極角60度方向とで、レタデーションの波長分散が異なる光学特性を有する光学補償フィルムを用い、該光学補償フィルムのかかる光学特性を積極的に用いることで、左右の黒の光ぬけ・左右の色ずれを同時に改善している。かかる原理を利用する限り、本発明の範囲は、液晶層の表示モードによって限定されず、VAモード、IPSモード、ECBモード、TNモード、HANモードおよびOCBモード等、いずれの表示モードの液晶層を有する液晶表示装置にも用いることができる。
また、本発明の液晶表示装置は、図5に示す構成に限定されず、他の部材を含んでいてもよい。例えば、液晶セルと偏光膜との間にカラーフィルターを配置してもよい。また、透過型として使用する場合は、冷陰極あるいは熱陰極蛍光管、あるいは発光ダイオード、フィールドエミッション素子、エレクトロルミネッセント素子を光源とするバックライトを背面に配置することができる。
また、本発明の液晶表示装置には、画像直視型、画像投影型や光変調型が含まれる。本発明は、TFTやMIMのような3端子または2端子半導体素子を用いたアクティブマトリックス液晶表示装置に適用した態様が特に有効である。勿論、時分割駆動と呼ばれるSTN型に代表されるパッシブマトリックス液晶表示装置に適用した態様も有効である。
次に、本発明の液晶表示装置に用いられる部材について、特に本発明の光学補償フィルムを中心に、光学特性、原料、製造方法等について、より詳細に説明する。
[光学補償フィルム]
本発明の光学補償フィルムは、液晶表示装置、特にOCBモードの液晶表示装置の視野角コントラストの拡大、および視野角に依存した色ずれの軽減に寄与する。本発明の光学補償フィルムは、観察者側の偏光板と液晶セルとの間に配置しても、背面側の偏光板と液晶セルとの間に配置してもよいし、双方に配置してもよい。例えば、独立の部材として液晶表示装置内部に組み込むこともできるし、また、偏光膜を保護する保護膜に、光学特性を付与して透明フィルムとしても機能させて、偏光板の一部材として、液晶表示装置内部に組み込むこともできる。本発明の光学補償フィルムは、第1〜3光学異方性層の少なくとも3層を有する。まず、本発明の光学補償フィルムの各構成部材について詳細に説明する。
[第1光学異方性層]
本発明の光学補償フィルムは、ハイブリッド配向した円盤状化合物を含有する第1光学異方性層を有する。前記第1光学異方性層は、支持体の表面に直接形成してもよいし、支持体上に配向膜を形成し、該配向膜上に形成してもよい。また、別の基材に形成した液晶性化合物層を、粘着剤、接着剤等を用いて、支持体上に転写してもよい。
前記第1光学異方性層の形成には、円盤状化合物(ディスコティック化合物)を少なくとも一種含有する組成物を用いる。円盤状化合物は、円盤状液晶性化合物であるのが好ましいが、最終的に光学異方性層に含まれる化合物は、もはや液晶性を示す必要はなく、例えば、光学異方性層の作製に低分子液晶性化合物を用いた場合、光学異方性層を形成される過程で、該化合物が架橋され液晶性を示さなくなった態様であってもよい。
円盤状液晶性化合物には、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。
前記円盤状液晶性化合物には、分子中心の母核に対して、直鎖のアルキル基、アルコキシ基または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、液晶性を示す化合物も含まれる。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。
上記した様に、液晶性化合物から光学異方性層を形成した場合、最終的に光学異方性層に含まれる化合物は、もはや液晶性を示す必要はない。例えば、低分子の円盤状液晶性化合物が熱または光で反応する基を有しており、熱または光によって該基が反応して、重合または架橋し、高分子量化することによって光学異方性層が形成される場合などは、光学異方性層中に含まれる化合物は、もはや液晶性を失っていてもよい。円盤状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、円盤状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。
円盤状液晶性化合物を重合により固定するためには、円盤状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、重合性基を有する円盤状液晶性化合物は、下記式(IV)で表わされる化合物であることが好ましい。
式(IV)
D(−L−Q)n1
式(IV)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、n1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。
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
式(IV)において、二価の連結基(L)は、アルキレン基、アルケニレン基、アリ−レン基、−CO−、−NH−、−O−、−S−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。二価の連結基(L)は、アルキレン基、アリ−レン基、−CO−、−NH−、−O−およびS−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた二価の連結基であることがより好ましい。二価の連結基(L)は、アルキレン基、アリ−レン基、−CO−および−O−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた二価の連結基であることがさらに好ましい。前記アルキレン基の炭素原子数は、1〜12であることが好ましい。前記アルケニレン基の炭素原子数は、2〜12であることが好ましい。前記アリ−レン基の炭素原子数は、6〜10であることが好ましい。
二価の連結基(L)の例を以下に示す。左側が円盤状コア(D)に結合し、右側が重合性基(Q)に結合する。ALはアルキレン基またはアルケニレン基、ARはアリ−レン基を意味する。なお、アルキレン基、アルケニレン基およびアリ−レン基は、置換基(例えば、アルキル基)を有していてもよい。
L1:−AL−CO−O−AL−
L2:−AL−CO−O−AL−O−
L3:−AL−CO−O−AL−O−AL−
L4:−AL−CO−O−AL−O−CO−
L5:−CO−AR−O−AL−
L6:−CO−AR−O−AL−O−
L7:−CO−AR−O−AL−O−CO−
L8:−CO−NH−AL−
L9:−NH−AL−O−
L10:−NH−AL−O−CO−
L11:−O−AL−
L12:−O−AL−O−
L13:−O−AL−O−CO−
L14:−O−AL−O−CO−NH−AL−
L15:−O−AL−S−AL−
L16:−O−CO−AR−O−AL−CO−
L17:−O−CO−AR−O−AL−O−CO−
L18:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−CO−
L19:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−AL−O−CO−
L20:−S−AL−
L21:−S−AL−O−
L22:−S−AL−O−CO−
L23:−S−AL−S−AL−
L24:−S−AR−AL−
式(IV)の重合性基(Q)は、重合反応の種類に応じて決定することができる。重合性基(Q)は、不飽和重合性基またはエポキシ基であることが好ましく、不飽和重合性基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基であることが最も好ましい。
式(IV)において、nは4〜12の整数である。具体的な数字は、円盤状コア(D)の種類に応じて決定される。なお、複数のLとQの組み合わせは、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
本発明において、前記第1光学異方性層中、前記円盤状化合物の分子は、ハイブリッド配向状態に固定されている。円盤状化合物の分子対称軸の、前記支持体側の界面における配向平均方向は、該支持体の面内の遅相軸との交差角が略45度である。なお、本明細書において、「略45°」とは、45°±5°の範囲の角度をいい、好ましくは42〜48°であり、より好ましくは43〜47°である。前記第1光学異方性層中の円盤状化合物の分子対称軸の平均方向は、支持体の長手方向(すなわち、支持体の進相軸方向)に対して43°〜47°であることが好ましい。
円盤状化合物の分子対称軸の配向平均方向は、一般に円盤状化合物もしく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。本発明では、例えば、第1光学異方性層形成用配向膜をラビング処理によって作製する場合は、支持体の遅相軸に対して45°の方向にラビング処理することで、円盤状化合物の分子対称軸の、少なくとも支持体側界面における配向平均方向が、支持体の遅相軸に対して45°である第1光学異方性層を形成することができる。例えば、本発明の光学補償フィルムは、遅相軸が長手方向と平行な長尺状の支持体を用いると連続的に作製できる。具体的には、長尺状の支持体の表面に連続的に配向膜形成用塗布液を塗布して配向膜を作製し、次に該配向膜の表面を連続的に長手方向に45°の方向にラビング処理して配向膜を作製し、次に作製した配向膜上に連続的に液晶性化合物を含有する第1光学異方性層形成用塗布液を塗布して、液晶性化合物の分子を配向させて、その状態に固定することで光学異方性層を作製して、長尺状の光学補償フィルムを連続的に作製することができる。長尺状に作製された光学補償フィルムは、液晶表示装置内に組み込まれる前に、所望の形状に裁断される。もちろん、本発明では、支持体と第1光学異方性層の間に第2または第3光学異方性層を設ける場合を排除するものではないのは上述のとおりである。
また、円盤状化合物の表面側(空気側)の分子対称軸の配向平均方向について、空気界面側の円盤状化合物の分子対称軸の配向平均方向は、支持体の遅相軸に対して略45°であるのが好ましく、42〜48°であるのがより好ましく、43〜47°であるのがさらに好ましい。空気界面側の円盤状化合物の分子対称軸の配向平均方向は、一般に、円盤状化合物または円盤状化合物と共に使用する添加剤の種類を選択することにより調整することができる。円盤状化合物と共に使用する添加剤の例としては、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマーおよびポリマーなどを挙げることができる。分子対称軸の配向方向の変化の程度も、上記と同様に、円盤状化合物と添加剤との選択により調整できる。特に界面活性剤に関しては、上述の塗布液の表面張力制御と両立することが好ましい。
円盤状化合物と共に使用する可塑剤、界面活性剤および重合性モノマーは、円盤状化合物と相溶性を有し、円盤状化合物の傾斜角の変化を与えられるか、あるいは配向を阻害しないことが好ましい。重合性モノマー(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、1〜50質量%の範囲にあることが好ましく、5〜30質量%の範囲にあることがより好ましい。なお、重合性の反応性官能基数が4以上のモノマーを混合して用いると、配向膜と光学異方性層間の密着性を高めることができる。
円盤状化合物を用いる場合には、円盤状化合物とある程度の相溶性を有し、円盤状化合物に傾斜角の変化を与えられるポリマーを用いるのが好ましい。
ポリマーの例としては、セルロースエステルを挙げることができる。セルロースエステルの好ましい例としては、セルロースアセテート、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−スおよびセルロースアセテートブチレ−トを挙げることができる。円盤状化合物の配向を阻害しないように、上記ポリマーの添加量は、円盤状化合物に対して0.1〜10質量%の範囲にあることが好ましく、0.1〜8質量%の範囲にあることがより好ましく、0.1〜5質量%の範囲にあることがさらに好ましい。
円盤状化合物の円盤状ネマティック液晶相−固相転移温度は、70〜300℃が好ましく、70〜170℃がさらに好ましい。
本発明において、前記第1光学異方性層は、少なくとも面内光学異方性を有する。第1光学異方性層の、面内レタデーションReは3〜300nmであるのが好ましく、5〜200nmであるのがより好ましく、10〜100nmであるのがさらに好ましい。前記光学異方性層の厚さ方向のレタデーションRthについては、20〜400nmであるのが好ましく、50〜200nmであるのがより好ましい。また、前記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であることがより好ましく、1〜10μmであることがさらに好ましい。
[配向膜]
前記第1光学異方性層を形成する際は、配向膜を利用してもよい。配向膜は最終的に本発明の光学補償フィルムに含まれていてもよいし、前記第1光学異方性層を形成する際にのみ用い、最終的には本発明の光学補償フィルムに含まれていなくてもよい。
本発明において、前記配向膜は、架橋されたポリマーからなる層であるのが好ましい。配向膜に使用されるポリマーは、それ自体架橋可能なポリマーであっても、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。上記配向膜は、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たものを、光、熱またはPH変化等により、ポリマー間で反応させて形成する;または、反応活性の高い化合物である架橋剤を用いてポリマー間に架橋剤に由来する結合基を導入して、ポリマー間を架橋することにより形成することができる。
架橋されたポリマーからなる配向膜は、通常、上記ポリマーまたはポリマーと架橋剤との混合物を含む塗布液を、支持体上に塗布した後、加熱等を行なうことにより形成することができる。
後述のラビング処理において、配向膜の発塵を抑制するために、架橋度を上げておくことが好ましい。前記塗布液中に添加する架橋剤の量(Mb)に対して、架橋後に残存している架橋剤の量(Ma)の比率(Ma/Mb)を1から引いた値(1−(Ma/Mb))を架橋度と定義した場合、架橋度は50%〜100%が好ましく、65%〜100%がより好ましく、75%〜100%がさらに好ましい。
本発明において、前記配向膜に使用されるポリマーは、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。勿論双方の機能を有するポリマーを使用することもできる。上記ポリマーの例としては、ポリメチルメタクリレ−ト、アクリル酸/メタクリル酸共重合体、スチレン/マレインイミド共重合体、ポリビニルアルコ−ルおよび変性ポリビニルアルコ−ル、ポリ(N−メチロ−ルア
クリルアミド)、スチレン/ビニルトルエン共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル/塩化ビニル共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロ−ス、ゼラチン、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリカーボネート等のポリマーおよびシランカップリング剤等の化合物を挙げることができる。好ましいポリマーの例としては、ポリ(N−メチロ−ルアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロ−ス、ゼラチン、ポリビルアルコールおよび変性ポリビニルアルコール等の水溶性ポリマーであり、さらにゼラチン、ポリビルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが好ましく、特にポリビルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが好ましい。
ポリビニルアルコールとしては、鹸化度70〜100%のものが好ましく、は鹸化度80〜100%のものがより好ましく、鹸化度82〜98%のものがさらに好ましい。重合度としては、100〜3000のも範囲が好ましい。
変性ポリビニルアルコールとしては、共重合変性したもの(変性基として、例えば、COONa、Si(OX)3、N(CH33・Cl、C919COO、SO3Na、C1225等が導入される)、連鎖移動により変性したもの(変性基として、例えば、COONa、SH、SC1225等が導入されている)、ブロック重合による変性をしたもの(変性基として、例えば、COOH、CONH2、COOR、C65等が導入される)等のポリビニルアルコールの変性物を挙げることができる。重合度としては、100〜3000の範囲が好ましい。これらの中で、鹸化度80〜100%の未変性もしくは変性ポリビニルアルコールが好ましく、鹸化度85〜95%の未変性ないしアルキルチオ変性ポリビニルアルコールがさらに好ましい。
配向膜に用いる変性ポリビニルアルコールとして、下記一般式(6)で表わされる化合物とポリビニルアルコールとの反応物が好ましい。
一般式(6):
Figure 2008533502
式中、R1dは無置換のアルキル基、またはアクリロリル基、メタクリロイル基もしくはエポキシ基で置換されたアルキル基を表わし、Wはハロゲン原子、アルキル基またはアルコキシ基を表わし、X1dは活性エステル、酸無水物または酸ハロゲン化物を形成するために必要な原子群を表わし、lは0または1を表わし、nは0〜4の整数を表わす。
また、配向膜に用いる変性ポリビニルアルコールとして、下記一般式(7)で表わされる化合物とポリビニルアルコールとの反応物も好ましい。
一般式(7):
Figure 2008533502
式中、X2dは活性エステル、酸無水物または酸ハロゲン化物を形成するために必要な原子群を表わし、mは2〜24の整数を表わす。
前記一般式(6)および一般式(7)により表される化合物と反応させるために用いられるポリビニルアルコ−ルとしては、上記変性されていないポリビニルアルコールおよび上記共重合変性したもの、即ち連鎖移動により変性したもの、ブロック重合による変性をしたもの等のポリビニルアルコールの変性物を挙げることができる。上記特定の変性ポリビニルアルコールの好ましい例としては、特開平8−338913号公報に詳しく記載されている。
配向膜にポリビニルアルコール等の親水性ポリマーを使用する場合、硬膜度の観点から、含水率を制御することが好ましく、0.4%〜2.5%であることが好ましく、0.6%〜1.6%であることがさらに好ましい。含水率は、市販のカールフィッシャー法の水分率測定器で測定することができる。
なお、配向膜は、10μm以下の膜厚であるのが好ましい。
[第2光学異方性層]
本発明の光学補償フィルムは、下記式(I)を満足する第2光学異方性層を有する。:
(I) Re2(450)<Re2(550)<Re2(650)
なお、Re2(λ)は、第2光学異方性層の波長λnmにおける面内レタデーションを意味する。好ましくはRe(450)/Re(550)<0.95、およびRe(650)/Re(550)>1.02を満足する。また、Re2(550)は5〜200nmであるのが好ましく、10〜120nmであるのがより好ましい。Rth2(550)は5〜150nmであるのが好ましく、10〜120nmであるのがより好ましい。
前記第2光学異方性層は、上記光学特性を満たせば、光学的に一軸であっても、二軸であってもよいし、材料についても特に制限はない。上記光学特性を満たせば、第2光学異方性層は液晶塗布層であってもポリマーフィルムであってもよい。また、膜厚は、Reが5〜200nmであれば特に制限はない。
前記第2光学異方性層を、棒状液晶性化合物を含有する組成物から形成してもよい。前記棒状液晶性化合物は、重合性基を有しているのが好ましい。重合性基を有する棒状液晶性化合物の場合は、実質的に水平(ホモジニアス)配向に固定化することが好ましい。「実質的に水平」とは、棒状液晶性化合物分子の長軸方向と光学異方性層の面との平均角度(平均傾斜角)が0°〜10°の範囲内であることを意味する。棒状液晶性化合物分子を斜め配向させてもよい。斜め配向の場合でも、平均傾斜角は0°〜20°であることが好ましい。
(棒状液晶性化合物)
本発明に使用可能な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、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章に記載がある。
本発明に用い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、不飽和重合性基がより好ましく、エチレン性不飽和重合性基がさらに好ましい。
特に好ましく用いられる、低分子の重合性基を有する棒状液晶性化合物としては、下記一般式(V)の棒状液晶性化合物である。
一般式(V)
1−L1−A1−L3−M−L4−A2−L2−Q2
(一般式(V)中、Q1およびQ2はそれぞれ独立に重合性基を表わし、L1、L2、L3およびL4はそれぞれ独立に単結合または二価の連結基であり、A1およびA2は炭素原子数2〜20を有するスペーサー基を表わし、Mはメソゲン基を表わす。)
第2光学異方性層はポリマーフィルムからなるものが好ましい。
例えば、国際公開WO00/26705号パンフレットに記載されているものを用いることができる。
その他の具体例として、ノルボルネン系高分子、ポリカーボネート系高分子、ポリアリレート系高分子、ポリエステル系高分子、ポリサルフォン等の芳香族系高分子、セルロースアシレートなど従来公知のもので溶液流延法や押出し成形方式で製膜できるものが挙げられる。好ましくは、ポリカーボネート系高分子およびセルロースアシレートである。
押出し成形方式や流延製膜方式等の適宜な方式で製造した当該熱可塑性樹脂からなるフィルムを、例えばロールによる縦延伸方式、テンターによる横延伸方式や二軸延伸方式などにより、延伸処理することにより形成することができる。前記のロールによる縦延伸方式では加熱ロールを用いる方法や雰囲気を加熱する方法、それらを併用する方法等の適宜な加熱方法を採ることができる。またテンターによる二軸延伸方式では全テンター方式による同時二軸延伸方法や、ロール・テンター法による逐次二軸延伸方法などの適宜な方法を採ることができる。
また、配向ムラや位相差ムラの少ないものが好ましい。第2光学異方性層の厚さは、位相差等により適宜に決定しうるが、一般には薄型化の点より、1〜300μmが好ましく、10〜200μmがより好ましく、20〜150μmがさらに好ましい。
ここで、ノルボルネン系高分子としては、ノルボルネン系モノマーおよびその誘導体、テトラシクロドデセンおよびその誘導体、ジシクロペンタジエンおよびその誘導体、メタノテトラヒドロフルオレンおよびその誘導体などのノルボルネン系モノマーを主成分とするモノマーの重合体であり、ノルボルネン系モノマーの開環重合体、ノルボルネン系モノマーとこれと開環共重合可能なその他のモノマーとの開環共重合体、ノルボルネン系モノマーの付加重合体、ノルボルネン系モノマーとこれと共重合可能なその他のモノマーとの付加共重合体、および水素添加物などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性、機械的強度等の観点から、ノルボルネン系モノマーの開環重合体水素化物が最も好ましい。ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィンの重合体または環状共役ジエンの重合体の分子量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、シクロヘキサン溶液(重合体樹脂が溶解しない場合はトルエン溶液)のゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーで測定したポリイソプレンまたはポリスチレン換算の質量平均分子量で、好ましくは5,000〜500,000、より好ましくは8,000〜200,000、さらに好ましくは10,000〜100,000の範囲であるときに、フィルムの機械的強度、および成形加工性とが高度にバランスされて好適である。
上記光学異方性層に採用するポリカーボネート系高分子としては、ポリカーボネートおよびその他のポリマーとの混合物があげられる。
上記光学異方性層に採用するポリアリレート系高分子としては、ポリオキシベンゾエート等およびその他のポリマーとの混合物があげられる。
上記光学異方性層に採用するポリエステル系高分子としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリフェニレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン−2.6−ナフタレート等およびその他のポリマーとの混合物があげられる。
上記光学異方性層に採用するポリサルフォン等の芳香族系高分子としては、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリルサルフォン等およびその他のポリマーとの混合物が挙げられる。
セルロースアシレートとしては、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート等が好ましい。さらに、セルロースアシレートはその他のポリマーとの混合物であってもよい。
(セルロースアシレート)
セルロースアシレートの原料綿は、公知の原料を用いることができる(例えば、発明協会公開技法2001−1745等)。また、セルロースアシレートの合成も公知の方法で行なうことができる(例えば、右田他、木材化学180〜190頁(共立出版、1968年)等)。セルロースアシレートの粘度平均重合度は200〜700が好ましく、250〜500がより好ましく250〜350がさらに好ましい。また、本発明に使用するセルロースエステルは、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、1.5〜5.0であることが好ましく、2.0〜4.5であることがより好ましく、3.0〜4.0であることがさらに好ましい。
該セルロースアシレートフイルムのアシル基は、特に制限はないが、アセチル基、プロピオニル基を用いることが好ましく、アセチル基がより好ましい。全アシル基の置換度は2.7〜3.0が好ましく、2.8〜2.95がより好ましい。本明細書において、「アシル基の置換度」とは、ASTM D817に従って算出した値である。アシル基は、アセチル基であることが最も好ましく、アシル基がアセチル基であるセルロースアセテートを用いる場合には、酢化度が57.0〜62.5%が好ましく、58.0〜61.5%がより好ましい。酢化度がこの範囲にあると、流延時の搬送テンションによってReが所望の値より大きくなることもなく、面内ばらつきも少なく、温湿度によってレタデーション値の変化も少ない。また、6位のアシル基の置換度は、Re、Rthのばらつきを抑制する観点から、0.9以上が好ましい。
本発明で使用される透明樹脂のガラス転移温度(Tg)は、使用目的に応じて適宜選択されればよいが、好ましくは70℃以上、より好ましくは80℃〜250℃、さらに好ましくは90℃〜200℃の範囲である。この範囲において、耐熱性と成形加工性とが高度にバランスされ好適である。
透明樹脂をシートまたはフィルム状に成形する方法は、例えば、加熱溶融成形法、溶液流延法のいずれも用いることができる。加熱溶融成形法は、さらに詳細に、押出成形法、プレス成形法、インフレーション成形法、射出成形法、ブロー成形法、延伸成形法などに分類できるが、これらの方法の中でも、機械的強度、表面精度等に優れたフィルムを得るためには、押出成形法、インフレーション成形法、およびプレス成形法が好ましく、押出成形法が最も好ましい。成形条件は、使用目的や成形方法により適宜選択されるが、加熱溶融成形法による場合は、シリンダー温度が、好ましくは100〜400℃、より好ましくは150〜350℃の範囲で適宜設定される。上記シートまたはフィルムの厚みは、好ましくは10〜300μm、より好ましくは30〜200μmである。
上記シートまたはフィルムの延伸は、該透明樹脂のガラス転移温度をTgとするとき、好ましくはTg−30℃からTg+60℃の温度範囲、より好ましくはTg−20℃からTg+50℃の温度範囲にて、少なくとも一方向に好ましくは1.01〜2倍の延伸倍率で行う。延伸方向は少なくとも一方向であればよいが、その方向は、シートが押出成形で得られたものである場合には、樹脂の機械的流れ方向(押出方向)であることが好ましく、延伸方法は自由収縮一軸延伸法、幅固定一軸延伸法、二軸延伸法などが好ましい。
延伸の具体的な方法は、
(1)シートを、一定温度に加熱されたロール(加熱ロール)に通して所望の温度に調整する。
(2)次いで、温度を調整されたシートを、回転速度の比較的遅い第一ロールから回転速度のより速い第二ロールの順に通過させることにより延伸する。第一ロールの回転速度と第二ロールの回転速度の速度比を制御することにより延伸倍率を1〜4倍の範囲で調整することができる。尚、加熱ロール、第一ロール、および第二ロールの間に、赤外線ヒータなどを設置して、シートの温度を一定に保持するのが好ましい。
(3)延伸されたフィルムを、冷却ロールに通して冷却する。
(4)冷却された延伸フィルムを巻き取りロールで巻き取って回収する。巻取りによるフィルム同士のブロッキングを防止する目的で、延伸フィルムと同程度の幅のマスキングフィルムを重ねて一緒に巻き取ってもよいし、延伸フィルムの少なくとも一方の端、好ましくは両方の端に、弱い粘着力の幅細のテープ等を貼り付けながら一緒に巻き取ってもよい。
上記方法の工程(1)で、加熱ロールを通過させるシートは、その温度が加熱ロールよりも高い状態、すなわち押出機等によって成形された直後の状態のものであってもよいが、高い延伸倍率にすることができることから、加熱ロールよりも低い温度のもの、好ましくは室温のものが好ましい。該低い温度のシートは、シート成形した後に一旦冷却し、ロールに巻き取り回収することによって得ることができる。また、延伸速度は、好ましくは5〜1000mm/秒、より好ましくは10〜750mm/秒である。延伸速度が上記範囲にあると、延伸制御が容易となり、さらに面精度やレタデーションの面内バラツキ(変動幅)が小さくなる。
[第3光学異方性層]
本発明の光学補償フィルムは、下記式(II)および(III)を満足する第3光学異方性層を有する。:
(II) Rth3(450)>Rth3(550)>Rth3(650)
(III) Re3(550)<5
なお、式中、Re3(λ)は、第3光学異方性層の波長λnmにおける面内レタデーションを意味し、Rth3(λ)は、第3光学異方性層の波長λnmにおける膜厚方向のレタデーションを意味する。Rth3(450)/Rth3(550)>1.03、およびRth3(650)/Rth3(550)<0.97であるのが好ましい。また、Re3(550)は5nm以下であるが、好ましくは3nm以下である。また、Rth3(550)は20〜200nmが好ましく、25〜150nmがより好ましい。
膜厚は、Reが5nm以下であれば特に制限はないが、好ましくは、0.1 〜5μmである。
第3光学異方性層の構成材料については、上記光学特性を満たせば特に制限はなく、液晶塗布層であってもポリマーフィルムであってもよい。
前記第3光学異方性層は、例えば、棒状液晶性化合物および円盤状化合物を含有する組成物から形成することができる。
円盤状化合物には、第1光学異方性層のところで述べたものを好ましく用いることができ、第1光学異方性層と第3光学異方性層の円盤状化合物は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
また、前記第3光学異方性層は、ポリマーフィルムであってもよく、ポリマーフィルムの具体例として、ノルボルネン系高分子、ポリカーボネート系高分子、ポリアリレート系高分子、ポリエステル系高分子、ポリサルフォン等の芳香族系高分子、トリアセチルセルロースなど従来公知のもので溶液流延法や押出し成形方式で製膜できるものが挙げられる。
第3光学異方性層を形成する際は、配向膜を利用してもよい。配向膜については、上記第1光学異方性層のところで述べたものと同様のものを採用でき、好ましい範囲も同様である。
前記第3光学異方性層は、円盤状化合物を水平配向させて、該水平配向状態に固定して形成することが望ましい。水平配向剤としては、下記の物を採用できる。
[水平配向剤]
光学異方性層を形成する円盤状化合物は、下記一般式(4)、(5)および(8)で表される化合物の少なくとも一種を併用することで、実質的に水平配向させることが出来る。尚、本発明で「水平配向」とは、液晶層の水平面(例えば液晶層が支持体上に形成されている場合は支持体の表面)に対して円盤状化合物の長軸方向(すなわち、コアの円盤面)が平行であることをいうが、厳密に平行であることを要求するものではなく、本明細書では、コアの円盤面と水平面とのなす傾斜角が10度未満の配向を意味するものとする。傾斜角は5度以下が好ましく、3度以下がより好ましく、2度以下がさらに好ましく、1度以下が最も好ましい。前記傾斜角は0度であってもよい。
以下、下記一般式(4)、(5)、(8)について、順に説明する。
一般式(4)
Figure 2008533502
一般式(4)中、R1、R2及びR3は各々独立して、水素原子又は置換基を表し、X1、X2及びX3は単結合又は二価の連結基を表す。
一般式(5)
Figure 2008533502
一般式(5)中、Rは置換基を表し、m5は0〜5の整数を表す。m5が2以上の整数を表す場合、複数個のRは同一でも異なっていてもよい。
一般式(8)
Figure 2008533502
一般式(8)中、R4、R5、R6、R7、R8及びR9は各々独立して、水素原子又は置換基を表す。
以下にさらに一般式(4)、(5)および(8)にて表される化合物について詳細に説明する。まず、一般式(4)にて表される化合物について説明する。
1、R2、及びR3で各々表される置換基としては、アルキル基(好ましくは炭素数1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20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2〜40、より好ましくは炭素数2〜30、特に好ましくは炭素数2〜20のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、アリル基、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2〜40、より好ましくは炭素数2〜30、特に好ましくは炭素数2〜20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)、置換もしくは無置換のアミノ基(好ましくは炭素数0〜40、より好ましくは炭素数0〜30、特に好ましくは炭素数0〜20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1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20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)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜40、より好ましくは炭素数6〜30、特に好ましくは炭素数6〜20のアリールオキシ基であり、例えば、フェニルオキシ基、2−ナフチルオキシ基などが挙げられる)、アシル基(好ましくは炭素数1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20のアシル基であり、例えば、アセチル基、ベンゾイル基、ホルミル基、ピバロイル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2〜40、より好ましくは炭素数2〜30、特に好ましくは炭素数2〜20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)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜40、より好ましくは炭素数7〜30、特に好ましくは炭素数7〜20のアリールオキシカルボニル基であり、例えば、フェニルオ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2〜40、より好ましくは炭素数2〜30、特に好ましくは炭素数2〜20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2〜40、より好ましくは炭素数2〜30、特に好ましくは炭素数2〜20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2〜40、より好ましくは炭素数2〜30、特に好ましくは炭素数2〜20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7〜40、より好ましくは炭素数7〜30、特に好ましくは炭素数7〜20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1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20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0〜40、より好ましくは炭素数0〜30、特に好ましくは炭素数0〜20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1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20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1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20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1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20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1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20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1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20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1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20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、1,3,5−トリアジ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、置換基が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及びR3で各々表される置換基としては、好ましくはアルキル基、アリール基、置換もしくは無置換のアミノ基、アルコキシ基、アルキルチオ基又はハロゲン原子である。
1、X2及びX3で各々表される二価の連結基は、アルキレン基、アルケニレン基、二価の芳香族基、二価のヘテロ環残基、−CO−、―NRa−(Raは炭素原子数が1〜5のアルキル基または水素原子)、−O−、−S−、−SO−、−SO2−及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。二価の連結基は、アルキレン基、フェニル基、−CO−、−NRa−、−O−、−S−、−SO2−及びそれらの群より選ばれる二価の連結基を少なくとも二つ組み合わせた基であることがより好ましい。アルキレン基の炭素原子数は、1〜12であることが好ましい。アルケニレン基の炭素原子数は、2〜12であることが好ましい。二価の芳香族基の炭素原子数は、6〜10であることが好ましい。アルキレン基、アルケニレン基及び二価の芳香族基は、可能であれば前述のR1、R2及びR3の置換基として例示された基(例えば、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ、アルコキシ基、アシルオキシ基)によって置換されていてもよい。
前記一般式(4)で表される化合物の中でも、下記一般式(Ia)又は(Ib)で表される化合物が特に好ましい。
一般式(Ia)
Figure 2008533502
一般式(Ia)中、R1a、R2a及びR3aは、各々水素原子又は置換基を表し、X1a、X2a及びX3aは、各々−NH−、−O−又は−S−を表し、m1a、m2a及びm3aは、1〜3の整数を表す。
一般式(Ib)
Figure 2008533502
一般式(Ib)中、Rf1、Rf2及びRf3は、各々末端にCF3基又はCF2H基を有するアルキル基を表し、Y1、Y2及びY3は、アルキレン基、−CO−、−NH−、−O−、−S−、−SO2−及びそれらの群より選ばれる二価の連結基を少なくとも二つ組み合わせた基を表す。
まず、一般式(Ia)にて表される化合物について説明する。
1a、R2a及びR3aで各々表される置換基は、前記一般式(4)におけるR1、R2及びR3と同義であり、その好ましい範囲も同一である。R1a、R2a及びR3aで各々表される置換基としては、特に好ましくは末端にCF3基又はCF2H基を有するアルコキシ基である。該アルコキシ基中に含まれるアルキル鎖は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、好ましくは炭素数4〜20であり、さらに好ましくは炭素数4〜16であり、特に好ましくは6〜16である。前記末端にCF3基又はCF2H基を有するアルコキシ基は、アルコキシ基に含まれる水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたアルコキシ基である。アルコキシ基中の水素原子の50%以上がフッ素原子で置換されているのが好ましく、60%以上が置換されているのがより好ましく、70%以上を置換されているのが特に好ましい。以下に、R1a、R2a及びR3aで表される末端にCF3基又はCF2H基を有するアルコキシ基の例を示す。
R1:n−C817−O−
R2:n−C613−O−
R3:n−C49−O−
R4:n−C817−(CH22−O−(CH22−O−
R5:n−C613−(CH22−O−(CH22−O−
R6:n−C49−(CH22−O−(CH22−O−
R7:n−C817−(CH23−O−
R8:n−C613−(CH23−O−
R9:n−C49−(CH23−O−
R10:H−(CF28−O−
R11:H−(CF26−O−
R12:H−(CF24−O−
R13:H−(CF28−(CH2)−O−
R14:H−(CF26−(CH2)−O−
R15:H−(CF24−(CH2)−O−
R16:H−(CF28−(CH2)−O−(CH22−O−
R17:H−(CF26−(CH2)−O−(CH22−O−
R18:H−(CF24−(CH2)−O−(CH22−O−
1a、X2a及びX3aはそれぞれ、好ましくは、−NH−又は−O−を表し、最も好ましくは、−NH−を表す。m1a、m2a及びm3aはそれぞれ、好ましくは2である。
次に、一般式(Ib)にて表される化合物について説明する。
Rf1、Rf2及びRf3で表される末端にCF3基又はCF2H基を有するアルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、好ましくは炭素数4〜20であり、さらに好ましくは炭素数4〜16であり、特に好ましくは6〜16である。CF3基又はCF2H基以外の置換基を有していてもよい。前記末端にCF3基又はCF2H基を有するアルキル基は、アルキル基に含まれる水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたアルキル基である。アルキル基中の水素原子の50%以上がフッ素原子で置換されているのが好ましく、60%以上が置換されているのがより好ましく、70%以上を置換されているのが特に好ましい。Rf1、Rf2及びRf3で表される末端にCF3基又はCF2H基を有するアルキル基の例を以下に示す。
Rf1:n−C817
Rf2:n−C613
Rf3:n−C49
Rf4:n−C817−(CH22
Rf5:n−C613−(CH22
Rf6:n−C49−(CH22
Rf7:H−(CF28
Rf8:H−(CF26
Rf9:H−(CF24
Rf10:H−(CF28−(CH2)−
Rf11:H−(CF26−(CH2)−
Rf12:H−(CF24−(CH2)−
1、Y2及びY3は各々、好ましくは、アルキレン基、−NH−、−O−、−S−、及びそれらの群より選ばれる二価の連結基を少なくとも二つ組み合わせた基を表し、特に好ましくは、アルキレン基、−NH−、−O−、及びそれらの群より選ばれる二価の連結基を少なくとも二つ組み合わせた基を表し、最も好ましくは、−NH−、−O−又は−NH(CH2r−O−(rは1〜8の整数を表す。最も好ましくは3である。)を表す。
次に、一般式(5)で表される化合物について説明する。
一般式(5)中、Rで表される置換基としては、一般式(4)におけるR1、R2、及びR3で表される置換基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。mは、好ましくは1〜3の整数を表し、特に好ましくは2又は3である。
前記一般式(5)で表される化合物の中でも、下記一般式(IIa)で表される化合物が特に好ましい。
一般式(IIa)
Figure 2008533502
一般式(IIa)中、Rf1a、Rf2a及びRf3aハ各々独立に、末端にCF3基又はCF2H基を有するアルキル基を表し、Y1a、Y2a及びY3aは各々独立に、アルキレン基、−CO−、−NH−、−O−、−S−、−SO2−及びそれらの群より選ばれる二価の連結基を少なくとも二つ組み合わせた基を表す。
Rf1a、Rf2a及びRf3aで表される末端にCF3基又はCF2H基を有するアルキル基としては、前記一般式(Ib)におけるRf1、Rf2及びRf3で表される末端にCF3基又はCF2H基を有するアルキル基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。Y1a、Y2a及びY3aとしては、前記一般式(Ib)における。Y1、Y2及びY3と同義であり、その好ましい範囲も同一である。最も好ましくは、アルキレン基、−O−及びそれらの群より選ばれる二価の連結基を少なくとも二つ組み合わせた基である。
最後に、一般式(8)にて表される化合物について説明する。
4、R5、R6、R7、R8及びR9で各々表される置換基としては、一般式(4)におけるR1、R2及びR3で表される置換基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
前記一般式(8)で表される化合物の中でも、下記一般式(IIIa)で表される化合物が特に好ましい。
一般式(IIIa)
Figure 2008533502
式中、Rf11a、Rf22a、Rf33a、Rf44a、Rf55a及びRf66aは各々独立して、末端にCF3基又はCF2H基を有するアルキル基を表し、Y11a、Y22a、Y33a、Y44a、Y55a及びY66aは各々独立して、アルキレン基、−CO−、−NH−、−O−、−S−、−SO2−及びそれらの群より選ばれる二価の連結基を少なくとも二つ組み合わせた基を表す。
Rf11a、Rf22a、Rf33a、Rf44a、Rf55a及びRf66aで各々表される末端にCF3基又はCF2H基を有するアルキル基としては、前記一般式(Ib)におけるRf1、Rf2及びRf3で表される末端にCF3基又はCF2H基を有するアルキル基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。Y11a、Y22a、Y33 a、Y44a、Y55a及びY66aとしては、前記一般式(Ib)における。Y1、Y2及びY3と同義であり、その好ましい範囲も同一である。最も好ましくは、アルキレン基、−O−及びそれらの群より選ばれる二価の連結基を少なくとも二つ組み合わせた基である。
前記一般式(4)、(5)又は(8)で表され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。下記の具体例中、No.I−1〜39は一般式(4)、No.I−40〜50は一般式(5)、No.I−51〜59は一般式(8)で表される化合物の例である。
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
本発明において、前記一般式(4)〜(8)にて表される化合物の添加量としては、円盤状化合物の量の0.01〜20質量%が好ましく、0.05〜10質量%がより好ましく、0.1〜5質量%が特に好ましい。なお、前記一般式(4)、(5)、(8)にて表される化合物は、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
[偏光板]
本発明では、偏光膜と該偏光膜を挟持する一対の保護膜とからなる偏光板を用いることができる。例えば、ポリビニルアルコールフィルム等からなる偏光膜をヨウ素にて染色し、延伸を行い、その両面を保護膜にて積層して得られる偏光板を用いることができる。該偏光板は液晶セルの外側に配置される。偏光膜と該偏光膜を挟持する一対の保護膜とからなる一対の偏光板を、液晶セルを挟持して配置させるのが好ましい。なお、上記した様に、液晶セル側に配置される保護膜は、本発明の光学補償フィルムを構成しているいずれかの光学異方性層であってもよい。
(保護膜)
本発明に使用可能な偏光板は、偏光膜の両面に一対の保護膜を積層したものであってもよい。保護膜の種類は特に限定されず、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、セルロースプロピオネート等のセルロースエステル類、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエステル等を用いることができる。上記した様に、前記光学特性を満足するセルロースアシレートフィルム(第4光学異方性層)を保護膜として用いるのが好ましい。
保護膜は、通常、ロール形態で供給され、長尺の偏光膜に対して、長手方向が一致するようにして連続して貼り合わされることが好ましい。ここで、保護膜の配向軸(遅相軸)は何れの方向であってもよく、操作上の簡便性から、保護膜の配向軸は、長手方向に平行であることが好ましい。
保護膜を支持体として機能させない態様では、保護膜のレタデーションは低いことが好ましい。レタデーションの低い高分子フィルムとしては、セルローストリアセテート、ゼオネックス、ゼオノア(共に日本ゼオン(株)製)、ARTON(JSR(株)製)のようなポリオレフィン類が好ましく用いられる。その他、例えば特開平8−110402号公報または特開平11−293116号公報に記載されているような非複屈折性光学樹脂材料が挙げられる。
保護膜と偏光膜とを貼り合す際には、少なくとも一方の保護膜(液晶表示装置に組み込まれる際に液晶セルに近い側に配置される保護膜)の遅相軸(配向軸)と、前記偏光膜の吸収軸(延伸軸)とが交差する様に、保護膜と偏光膜とを積層するのが好ましい。具体的には、偏光膜の吸収軸と前記保護膜の遅相軸との角度は、好ましくは10°〜90°、より好ましくは20°〜70゜、更に好ましくは40°〜50゜、特に好ましくは43〜47゜である。他方の保護膜の遅相軸と偏光膜の吸収軸の角度については、特に限定されず、偏光板の目的に応じて適宜設定できるが、上記範囲であるのが好ましく、一対の保護膜の遅相軸が一致しているのが好ましい。
なお、保護膜の遅相軸と偏光膜の吸収軸を互いに平行にすると、偏光板の寸法変化やカール防止といった偏光板の機械的安定性を向上させることができる。偏光膜および一対の保護膜の合計3つのフィルムの少なくとも2つの軸、一方の保護膜の遅相軸と偏光膜吸収軸、あるいは2枚の保護膜の遅相軸などを実質的に平行にすることによっても同様の効果が得られる。
《接着剤》
偏光膜と保護膜との接着剤は特に限定されないが、PVA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等の変性PVAを含む)やホウ素化合物水溶液等が挙げられ、中でもPVA系樹脂が好ましい。接着剤層厚みは乾燥後に0.01〜10μmが好ましく、0.05〜5μmがより好ましい。
《偏光膜と保護膜の一貫製造工程》
本発明の偏光板は、偏光膜用フィルムを延伸後、収縮させ揮発分率を低下させる乾燥工程を有することが好ましいが、乾燥後または乾燥中に少なくとも片面に保護膜を貼り合わせた後、加熱工程を有することがより好ましい。前記保護膜が、透明フィルムとして機能する光学異方性層の支持体を兼ねている態様では、片面に保護膜、反対側に光学異方性層を有する支持体を貼り合わせた後、加熱するのが好ましい。具体的な貼り付け方法として、フィルムの乾燥工程中、両端を保持した状態で接着剤を用いて偏光膜に保護膜を貼り付け、その後両端を耳きりする、または乾燥後、両端保持部から偏光膜用フィルムを解除し、フィルム両端を耳きりした後、保護膜を貼り付けるなどの方法がある。耳きりの方法としては、刃物などのカッターで切る方法、レーザーを用いる方法など、一般的な技術を用いることができる。貼り合わせた後に、接着剤を乾燥させるため、および偏光性能を良化させるために、加熱することが好ましい。加熱の条件としては、接着剤により異なるが、水系の場合は、30℃以上が好ましく、より好ましくは40℃〜100℃、さらに好ましくは50℃〜90℃である。これらの工程は一貫のラインで製造されることが、性能上および生産効率上、極めて好ましい。
《偏光板の性能》
本発明に関連する保護膜、偏光膜、支持体からなる偏光板の光学的性質および耐久性(短期、長期での保存性)は、市販のスーパーハイコントラスト品(例えば、株式会社サンリッツ社製HLC2−5618等)同等以上の性能を有することが好ましい。具体的には、可視光透過率が42.5%以上で、偏光度{(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2≧0.9995(但し、Tpは平行透過率、Tcは直交透過率)であり、60℃、湿度90%RH雰囲気下に500時間および80℃、ドライ雰囲気下に500時間放置した場合のその前後における光透過率の変化率が絶対値に基づいて3%以下が好ましく、1%以下がより好ましい。偏光度の変化率は絶対値に基づいて1%以下が好ましく、0.1%以下がより好ましい。
<第4の態様>
本明細書では「重合体」は、「共重合体」を含む意味で用いる。
以下、第4の態様について詳細に説明する。
本発明の光学補償シートは、前記一般式[1]または[2]で表されるフルオロ脂肪族基含有モノマーから導かれる繰り返し単位を含有する重合体(「フッ素系ポリマー」と略記することもある)の少なくとも1種と、シクロプロピルカルボニル基を有する円盤状化合物の少なくとも1種とを含有する光学異方性層を有する。
(フッ素系ポリマー)
本発明には、前記一般式[1]または[2]で表されるフルオロ脂肪族基含有モノマーから導かれる繰り返し単位を含有するフッ素系ポリマーの少なくとも1種を用いる。前記フッ素系ポリマーは、下記一般式[1]または[2]で表されるモノマーから導かれる繰り返し単位と、後述する一般式[3]で表されるモノマーから導かれる繰り返し単位のいずれをも含むアクリル樹脂又はメタアクリル樹脂であるのが好ましく、さらにはこれらモノマーと共重合可能なビニル系モノマーが共重合体したアクリル樹脂またはメタアクリル樹脂も好ましい。
本発明にかかわるフッ素系ポリマーにおけるフルオロ脂肪族基の一つは、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)又はオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれるものである。これらのフルオロ脂肪族化合物の製造法に関しては、例えば、「フッ素化合物の合成と機能」(監修:石川延男、発行:株式会社シーエムシー、1987)の117〜118ページや、「Chemistry of Organic Fluorine Compounds II」(Monograph 187,Ed by Milos Hudlicky and Attila E.Pavlath,American Chemical Society 1995)の747−752ページに記載されている。テロメリゼーション法とは、ヨウ化物等の連鎖移動常数の大きいアルキルハライドをテローゲンとして、テトラフルオロエチレン等のフッ素含有ビニル化合物のラジカル重合を行い、テロマーを合成する方法である(Scheme−1に例を示した)。
Figure 2008533502
得られた、末端ヨウ素化テロマーは通常、例えば[Scheme2]のごとき適切な末端化学修飾を施され、フルオロ脂肪族化合物へと導かれる。これらの化合物は必要に応じ、さらに所望のモノマー構造へと変換され、フルオロ脂肪族基含有ポリマーの製造に使用される。[Scheme2]中のnは自然数を表す。
Figure 2008533502
前記フッ素系ポリマーは、下記一般式[1]または[2]で表されるフルオロ脂肪族基含有モノマーから導かれる繰り返し単位を有する。
Figure 2008533502
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(R2は水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表し、好ましくは水素原子またはメチル基である。)、Zは水素原子またはフッ素原子を表し、mは1以上6以下の整数、nは2〜4の整数を表す。
Xは好ましくは酸素原子であり、Zは好ましくは水素原子であり、mは好ましくは1または2であり、nは好ましくは3または4であり、これらの混合物を用いてもよい。
Figure 2008533502
上記一般式[2]において、Aは下記の連結基群Aから選ばれる2価(q=1)もしくは3価(q=2)の連結基、または、下記の連結基群Aから選ばれる2つ以上を組み合わせて形成される2価(q=1)もしくは3価(q=2)の連結基を表し、また、連結基同士は酸素原子を介して結合してもよい。
(連結基群A)
−CH2−、−CH2CH2−、−CH2CH2CH2−、−C64−および−C63<:ただし、ベンゼン環上の置換位置は任意の位置でよい。
上記一般式[2]中、Zは水素原子またはフッ素原子を表し、pは3〜8の整数、qは1または2を表す。
Aは好ましくは下記に示す構造である。
Figure 2008533502
Zは好ましくはフッ素原子であり、pは好ましくは4または6であり、これらの混合物を用いてもよい。
本発明に使用可能なフッ素系ポリマーの製造に利用可能なモノマーの具体例を以下に挙げるが、本発明は以下の具体例によってなんら制限されるものではない
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
本発明に使用可能なフッ素系ポリマーの一態様は、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[3]で表される親水性基を含有するモノマーより誘導される繰り返し単位とを有する共重合体である。
Figure 2008533502
上記一般式[3]において、R11、R12およびR13はそれぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。Q1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、アルキル基、もしくは、末端が水素原子もしくはアルキル基であるポリ(アルキレンオキシ)基を表す。L1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[3]中、R11、R12およびR13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。
11、R12およびR13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−L1−Q1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、−L1−Q1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。
1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、アリール基又はアラルキル基を表し、好ましくは水素原子又はアルキル基である。また、−PO(OR5)−のR5はアルキル基、アリール基又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、アリール基又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、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−、アルキレン基又はアリーレン基を含んでいることが特に好ましく、単結合である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1〜12、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、アルキレン基とアリーレン基を組み合わせて得られる2価の連結基(即ちアラルキレン基)を含む場合、アラルキレン基の炭素数は、好ましくは7〜36、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。L1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R11〜R13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。
Figure 2008533502
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前記式[3]中、Q1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)、アルキル基(炭素数1〜18)、もしくは、末端が水素原子もしくはアルキル基であるポリ(アルキレンオキシ)基を表す。
ポリ(アルキレンオキシ)基は(OR)x−Gで表すことができ、Rは2〜4個の炭素原子を有するアルキレン基、例えば−CH2CH2−、−CH2CH2CH2−、−CH(CH3)CH2−、または−CH(CH3)CH(CH3)−であることが好ましい。
Gは水素原子または炭素数1〜12のアルキル基であり、水素原子またはメチル基であるのが好ましい。
xは自然数をあらわすが、前記のポリ(オキシアルキレン)基中のオキシアルキレン単位はポリ(オキシプロピレン)におけるように同一であってもよく、また互いに異なる2種以上のオキシアルキレンが不規則に分布されたものであっても良く、直鎖または分岐状のオキシプロピレンまたはオキシエチレン単位であったり、または直鎖または分岐状のオキシプロピレン単位のブロック及びオキシエチレン単位のブロックのように存在するものであっても良い。
このポリ(オキシアルキレン)鎖は1つまたはそれ以上の連結基(例えば−CONH−Ph−NHCO−、−S−など:Phはフェニレン基を表す)で連結されたものも含むことができる。連結基が3価以上の原子価を有する場合には、分岐状のオキシアルキレン単位が得られる。
また、ポリ(オキシアルキレン)基を有する重合単位を含む共重合体を本発明に用いる場合には、ポリ(オキシアルキレン)基の分子量は80〜3000が適当であり、250〜3000がより好ましい。
ポリ(オキシアルキレン)アクリレート及びメタクリレートは、市販のヒドロキシポリ(オキシアルキレン)材料、例えば商品名”プルロニック”[Pluronic(旭電化工業(株)製)、アデカポリエーテル(旭電化工業(株)製)”カルボワックス[Carbowax(グリコ・プロダクス)]、”トリトン”[Toriton(ローム・アンド・ハース(Rohm and Haas製))およびP.E.G(第一工業製薬(株)製)として販売されているものを公知の方法でアクリル酸、メタクリル酸、アクリルクロリド、メタクリルクロリドまたは無水アクリル酸等と反応させることによって製造できる。別に、公知の方法で製造したポリ(オキシアルキレン)ジアクリレート等を用いることもできる。
本発明に使用可能なフッ素系ポリマーの製造に利用可能な前記式[3]に対応するモノマーの具体例を以下に挙げるが、本発明は以下の具体例によってなんら制限されるものではない。ポリ(アルキレンオキシ)基は重合度xが異なるものの混合物であることが多く、具体例として示す化合物においても重合度の平均に近い整数で重合度を表している。
Figure 2008533502
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前記フッ素系ポリマーは、前記一般式[3]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、前記フッ素系ポリマーは、上記各繰り返し単位以外の他の繰り返し単位を1種または2種以上有していてもよい。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。前記フッ素系ポリマーは、下記モノマー群から選ばれる1種または2種以上のモノマーから誘導される繰り返し単位を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−ブタジエン及び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;
(3e)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。
他の繰り返し単位を誘導するモノマーとしては下記一般式[4]で表されるモノマーが好適に用いられる。
Figure 2008533502
上記一般式[4]において、R16は水素原子またはメチル基を表し、L2は2価の連結基を表し、R17は置換基を有しても良い炭素数1以上20以下の直鎖、分岐鎖または環状のアルキル基を表す。L2で表される2価の連結基としては、酸素原子、イオウ原子、または−N(R5)−が好ましい。ここで、R5は、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチルが好ましい。R5はより好ましくは、水素原子またはメチルである。Zは、酸素原子、−NH−、または−N(CH3)−であることが特に好ましい。
17で表される炭素数1以上20以下の直鎖、分岐または環状のアルキル基としては、直鎖及び分岐してもよいメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、エイコサニル基等、また、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の単環シクロアルキル基及びビシクロヘプチル基、ビシクロノニル基、ビシクロデシル基、トリシクロデシル基、トリシクロウンデシル基、テトラシクロドデシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、テトラシクロデシル基等の多環シクロアルキル基が好適に用いられる。
17で表されるアルキル基の置換基としては、水酸基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、カルボキシル基、アルキルエーテル基、アリールエーテル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基等があげられるがこの限りではない。
上記一般式[4]で表されるモノマーは、アルキル(メタ)アクリレートまたはポリ(アルキレンオキシ)(メタ)アクリレートであることが特に好ましい。
上記一般式[4]で示されるモノマーの具体例を次に示すが、本発明は以下の具体例によってなんら制限されるものではない
Figure 2008533502
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本発明に用いる前記フッ素系ポリマーは、光学異方性層中に少なくとも2種類含有されることが好ましい。少なくとも2種類含有することによって、ムラ改良と液晶性化合物の制御を独立にできるようになり、面状と視野角特性を両立することが可能となる。
前記フッ素系ポリマー中、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%以上であるのが好ましく、10質量%以上であるのがより好ましく、30質量%以上であるのがさらに好ましい。
本発明に用いる前記フッ素系ポリマーの質量平均分子量は1000以上1,000,000以下であるのが好ましく、1000以上500,000以下であるのがより好ましく、1000以上100,000以下であるのがさらに好ましい。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。
前記フッ素系ポリマーの重合方法は、特に限定されるものではないが、例えば、ビニル基を利用したカチオン重合やラジカル重合、あるいは、アニオン重合等の重合方法を採ることができ、これらの中ではラジカル重合が汎用に利用できる点で特に好ましい。ラジカル重合の重合開始剤としては、ラジカル熱重合開始剤や、ラジカル光重合開始剤等の公知の化合物を使用することができるが、特に、ラジカル熱重合開始剤を使用することが好ましい。ここで、ラジカル熱重合開始剤は、分解温度以上に加熱することにより、ラジカルを発生させる化合物である。このようなラジカル熱重合開始剤としては、例えば、ジアシルパーオキサイド(アセチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等)、ケトンパーオキサイド(メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等)、ハイドロパーオキサイド(過酸化水素、tert−ブチルハイドパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等)、ジアルキルパーオキサイド(ジ−tert−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド等)、パーオキシエステル類(tert−ブチルパーオキシアセテート、tert−ブチルパーオキシピバレート等)、アゾ系化合物(アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリル等)、過硫酸塩類(過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等)が挙げられる。このようなラジカル熱重合開始剤は、1種を単独で使用することもできるし、あるいは2種以上を組み合わせて使用することもできる。
ラジカル重合方法は、特に制限されるものでなく、乳化重合法、懸濁重合法、塊状重合法、溶液重合法等を採ることが可能である。典型的なラジカル重合方法である溶液重合についてさらに具体的に説明する。他の重合方法についても概要は同等であり、その詳細は例えば「高分子科学実験法」高分子学会編(東京化学同人、1981年)等に記載されている。
溶液重合を行うためには有機溶媒を使用する。これらの有機溶媒は本発明の目的、効果を損なわない範囲で任意に選択可能である。これらの有機溶媒は通常、大気圧下での沸点が50〜200℃の範囲内の値を有する有機化合物であり、各構成成分を均一に溶解させる有機化合物が好ましい。好ましい有機溶媒の例を示すと、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール類;ジブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル、γ−ブチロラクトン等のエステル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;が挙げられる。なお、これらの有機溶媒は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いることが可能である。さらに、モノマーや生成するポリマーの溶解性の観点から上記有機溶媒に水を併用した水混合有機溶媒も適用可能である。
また、溶液重合条件も特に制限されるものではないが、例えば、50〜200℃の温度範囲内で、10分〜30時間加熱することが好ましい。さらに、発生したラジカルが失活しないように、溶液重合中はもちろんのこと、溶液重合開始前にも、不活性ガスパージを行うことが好ましい。不活性ガスとしては通常窒素ガスが好適に用いられる。
前記フッ素系ポリマーを好ましい分子量範囲で得るためには、連鎖移動剤を用いたラジカル重合法が特に有効である。連鎖移動剤としてはメルカプタン類(例えば、オクチルメルカプタン、デシルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、オクタデシルメルカプタン、チオフェノール、p−ノニルチオフェノール等)、ポリハロゲン化アルキル(例えば、四塩化炭素、クロロホルム、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,1−トリブロモオクタンなど)、低活性モノマー類(α−メチルスチレン、α−メチルスチレンダイマー等)のいずれも用いることができるが、好ましくは炭素数4〜16のメルカプタン類である。これらの連鎖移動剤の使用量は、連鎖移動剤の活性やモノマーの組み合わせ、重合条件などにより著しく影響され精密な制御が必要であるが、通常は使用するモノマーの全モル数に対して0.01モル%〜50モル%程度であり、好ましくは0.05モル%〜30モル%、特に好ましくは0.08モル%〜25モル%である。これらの連鎖移動剤は、重合過程において重合度を制御するべき対象のモノマーと同時に系内に存在させればよく、その添加方法については特に問わない。モノマーに溶解して添加してもよいし、モノマーと別途に添加することも可能である。
以下に、フッ素系ポリマーとして本発明に好ましく用いられるフルオロ脂肪族基含有共重合体の具体例を示すが、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GPCにより測定されたPS換算の質量平均分子量である。a、b、c、d等の数値は質量比を表す。
Figure 2008533502
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本発明に用いられるフッ素系ポリマーは、公知慣用の方法で製造することができる。例えば先にあげたフルオロ脂肪族基を有するモノマー、水素結合性基を有するモノマー等を含む有機溶媒中に、汎用のラジカル重合開始剤を添加し、重合させることにより製造できる。また、場合によりその他の付加重合性不飽和化合物を、さらに添加して上記と同じ方法にて製造することができる。各モノマーの重合性に応じ、反応容器にモノマーと開始剤を滴下しながら重合する滴下重合法なども、均一な組成のポリマーを得るために有効である。
組成物中における前記フッ素系ポリマーの含有量の好ましい範囲は、その用途によって異なるが、一般的には、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%であるのが好ましく、0.01〜5質量%であるのがより好ましく、0.05〜2.5質量%であるのがさらに好ましい。前記フッ素系ポリマーの添加量が上記範囲であると、その効果が十分に発揮でき、また、塗膜の乾燥が十分でき、光学補償シートとしての性能(例えばレタデーションの均一性等)が良好である。
(シクロプロピルカルボニル基を有する円盤状化合物)
本発明にはシクロプロピルカルボニル基を有する円盤状化合物の少なくとも1種を用いる。前記円盤状化合物は、下記一般式(I)で表される化合物であるのが好ましい。
Figure 2008533502
一般式(I)において、Dは円盤状コアである。円盤状コアは、該円盤状化合物の中心に位置し、その円盤面を構成する。円盤状コアは、円盤状液晶性分子の分子構造において、よく知られている概念である。円盤状液晶(Discotic Liquid Crystal)は、様々な文献(C.Destrade et al.,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,vol.71,page 111 (1981);日本化学会編、季刊化学総説、No.22、液晶の化学、第5章、第10章第2節(1994);B.Kohne et al., Angew. Chem. Soc. Chem. Comm., page 1794 (1985);J.Zhang et al.,J.Am.Chem.Soc.,vol.116,page 2655 (1994)等に記載されている。
以下に、円盤状コアの例を示す。各化合物中のYは下記一般式(VI)を意味する。下記一般式(VI)中のR1、R2、R3、R4およびR5は、前記一般式(I)のものと同義であり、好ましい範囲も同義である。
Figure 2008533502
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円盤状コア(D)は、トリフェニレン(Z4)であることが特に好ましい。
円盤状コア(D)は、Y(前記一般式(VI))以外の置換基を有していてもよい。円盤状コアが有していてもよい置換基の例は、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルバモイル基、スルファモイル基、メルカプト基、ウレイド基、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基、置換アリール基、複素環基、アルコキシ基、置換アルコキシ基、アリールオキシ基、置換アリールオキシ基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、置換アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、置換アリールオキシカルボニル基、置換アミノ基、アミド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、置換アルコ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、置換アリールオキシカルボニルアミノ基、置換カルバモイル基、スルホンアミド基、置換スルファモイル基、アルキルチオ基、置換アルキルチオ基、アリールチオ基、置換アリールチオ基、アルキルスルホニル基、置換アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、置換アリールスルホニル基、アルキルスルフィニル基、置換アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、置換アリールスルフィニル基、置換ウレイド基、リン酸アミド基、置換シリル基、アルコキシカルボニルオキシ基、置換アルコキシ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ならびに置換アリールオキシカルボニルオキシ基を含む。
アルキル基は、環状構造または分岐構造を有していてもよい。アルキル基の炭素原子数は1〜30であることが好ましい。置換アルキル基のアルキル部分は、アルキル基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルキル基の置換基の例は、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基および置換アルキニル基が除外される以外は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アルケニル基は、環状構造または分岐構造を有していてもよい。アルケニル基の炭素原子数は2〜30であることが好ましい。置換アルケニル基のアルケニル部分は、アルケニル基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルケニル基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同様である。アルキニル基は、環状構造または分岐構造を有していてもよい。アルキニル基の炭素原子数は2〜30であることが好ましい。置換アルキニル基のアルキニル部分は、アルキニル基と同様である。置換アルキニル基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アリール基の炭素原子数は、6〜30であることが好ましい。置換アリール基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリール基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
複素環基は、5員または6員の複素環を有することが好ましい。複素環に、他の複素環、脂肪族環または芳香族環が縮合していてもよい。複素環の複素原子は、窒素原子、酸素原子または硫黄原子であることが好ましい。複素環基は置換基を有していてもよい。複素環基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アルコキシ基および置換アルコキシ基のアルキル部分は、アルキル基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルコキシ基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。アリールオキシ基および置換アリールオキシ基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールオキシ基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アシル基はホルミルまたは−CO−Rで表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基または置換アリール基である。
アシルオキシ基はホルミルオキシまたは−O−CO−Rで表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基または置換アリール基である。
アルコキシカルボニル基および置換アルコキシカルボニル基のアルキル部分は、アルキル基と同様である。置換アルコキシカルボニル基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アリールオキシカルボニル基および置換アリールオキシカルボニル基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールオキシカルボニル基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
置換アミノ基は、−NH−Rまたは−N(−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基または置換アリール基である。
アミド基は、−NH−CO−Rで表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基または置換アリール基である。
イミド基は、−N(−CO−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基または置換アリール基である。
アルコキシカルボニルアミノ基および置換アルコキシカルボニルアミノ基のアルキル部分は、アルキル基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルコキシカルボニルアミノ基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同様である。
アリールオキシカルボニルアミノ基および置換アリールオキシカルボニルアミノ基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールオキシカルボニルアミノ基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同様である。
置換カルバモイル基は、−CO−NH−Rまたは−CO−N(−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基または置換アリール基である。
スルホンアミド基は、−NH−SO2−Rで表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基または置換アリール基である。置換スルファモイル基は、−SO2−NH−Rまたは−SO2−N(−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基または置換アリール基である。
アルキルチオ基および置換アルキルチオ基のアルキル部分は、アルキル基と同様である。置換アルキルチオ基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同様である。
アリールチオ基および置換アリールチオ基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールチオ基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アルキルスルホニル基および置換アルキルスルホニル基のアルキル部分は、アルキル基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルキルスルホニル基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アリールスルホニル基および置換アリールスルホニル基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールスルホニル基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アルキルスルフィニル基および置換アルキルスルフィニル基のアルキル部分は、アルキル基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルキルスルフィニル基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アルキルスルフィニル基および置換アルキルスルフィニル基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルキルスルフィニル基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
置換ウレイド基は、−NH−CO−NH−Rまたは−NH−CO−N(−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基または置換アリール基である。
リン酸アミド基は、−NH−O−P(=O)(−OH)−O−Rまたは−NH−O−P(=O)(−O−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基または置換アリール基である。
置換シリル基は、−SiH2−R、−SiH(−R)2または−Si(−R)3で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基または置換アリール基である。
アルコキシカルボニルオキシ基および置換アルコキシカルボニルオキシ基のアルキル部分は、アルキル基と同様である。置換アルコキシカルボニルオキシ基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アリールオキシカルボニルオキシ基および置換アリールオキシカルボニルオキシ基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールオキシカルボニルオキシ基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
一般式(I)において、n1は3〜20の整数であって、3〜15の整数であることが好ましく、3〜12の整数であることがより好ましく、3〜10の整数であることがさらに好ましく、4〜8の整数であることがさらにまた好ましく、6であることが最も好ましい。
一般式(I)において、R1、R2、R3、R4およびR5は水素原子または置換基を表し、これらの例は円盤状コアの置換基の例と同様なものが挙げられる。また、R1、R2、R3、R4およびR5のいずれか二つが結合して環を形成していてもよく、例えば、脂肪族または芳香族環があげられる。好ましくはR1、R2、R3およびR5は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、シアノ基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基またはハロゲン原子である。
カルボニルオキシ基に対し、R2およびR3、R4およびR5は、シス・トランスの位置関係が存在する。シスとはシクロプロパン環面に対してカルボニルオキシ基と同方向に置換基が存在する状態であり、トランスとはシクロプロパン環面に対してカルボニルオキシ基と逆方向に置換基が存在する状態である。この位置関係は指定のない限り特には制限しない。
一般式(I)において、R1、R2、R3、R4およびR5の置換基の組み合わせにより、エナンチオマーおよびジアステレオマー立体異性体が存在するが、これらは指定のない限り特には制限しない。
一般式(I)で表される円盤状化合物は、下記一般式(II)で表されることが好ましい。
Figure 2008533502
一般式(II)において、Dは円盤状コアである。n1は3〜20の整数である。R1、R2、R3およびR5は水素原子または置換基を表し、互いに結合して環を形成していてもよい。mは1〜5の整数を表す。R6は置換基を表し、複数のR6が存在する時、それぞれ同じでも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。
上記D、n1、R1、R2、R3およびR5は、一般式(I)で定義したD、n1、R1、R2、R3およびR5と同様であり、好ましい範囲も同義である。
一般式(II)において、R6は置換基を表し、これらの例は円盤状コアの置換基の例と同様なものが挙げられる。好ましいR6の例は、ハロゲン原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のアリールオキシ基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニルオキシ基、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または置換もしくは無置換のアシルオキシ基である。さらに好ましくは、少なくとも1つのR6が置換アルキル基、置換アルコキシ基、置換アルコキシカルボニル基、置換アリール基、置換アリールオキシ基、置換アルコキシカルボニルオキシ基、置換アリールオキシカルボニルオキシ基または置換アシルオキシ基であり、置換基の末端に重合性基を有する。
一般式(II)において、R6の置換位置は指定のない限り特に制限しない。好ましくは少なくとも1つのR6がパラ位に存在する。
一般式(II)において、カルボニルオキシ基に対して、R5には、シス・トランスの位置関係が存在する。この位置関係は指定のない限り特には制限しない。好ましくはシスである。
本発明の円盤状化合物、例えば、一般式(I)で表される円盤状化合物は、重合性基を有することができる。重合性基を有する円盤状化合物(重合性円盤状化合物)は、重合反応により円盤状化合物の円盤面が配向している状態を固定することができる。
一般式(I)で表される化合物が重合性基を有する場合、R4は置換アルキル基、置換アルコキシ基、置換アリール基または置換アリールオキシ基であって、各置換基の末端に重合性基を有することが好ましい。
重合性円盤状化合物は、さらに、下記一般式(III)で表されることが好ましい。
Figure 2008533502
一般式(III)において、Dは円盤状コアである。n1は3〜20の整数を表す。R1、R2、R3およびR5は、それぞれ、水素原子または置換基をあらわし、互いに結合して環を形成していてもよい。
D、n1、R1、R2、R3およびR5は、一般式(I)で定義したD、n1、R1、R2、R3およびR5と同様であり、好ましい範囲も同義である。
一般式(III)において、Lは酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のアリーレン基、およびそれらの組み合わせから選ばれる2価の連結基である。
アルキレン基は、環状構造または分岐構造を有していてもよい。アルキレン基の炭素原子数は1〜30であることが好ましい。
置換アルキレン基のアルキレン部分は、アルキレン基と同様である。置換アルキレン基の置換基の例は、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基および置換アルキニル基が除外される以外は、一般式(I)で説明した円盤状コアの置換基の例と同様である。
アリーレン基の炭素原子数は、1〜30であることが好ましい。アリーレン基は、フェニレンまたはナフチレンであることが好ましく、フェニレンであることがさらに好ましく、p−フェニレンであることが最も好ましい。
置換アリーレン基のアリーレン部分は、アリーレン基と同様である。置換アリーレン基の置換基の例は、一般式(I)で説明した円盤状コアの置換基の例と同様である。
一般式(III)において、Qは重合性基である。重合性基は、エポキシ基またはエチレン性不飽和基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和基(例、ビニル、1−プロペニル、イソプロペニル)であることが最も好ましい。
本発明の円盤状化合物として、特に、好ましい円盤状化合物は、下記一般式(IV)で表されるトリフェニレン化合物である。
Figure 2008533502
一般式(IV)において、D1はトリフェニレンを表し、n1は3〜6の整数を表し、R1、R2、R3、R4およびR5は、それぞれ、水素原子、炭素原子数が1〜20の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素原子数が3〜20の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素原子数が1〜20の置換もしくは無置換のアルコキシ基、炭素原子数が3〜20の置換もしくは無置換のアルケニルオキシ基、炭素原子数が6〜20の置換もしくは無置換のアリール基または炭素原子数が6〜20の置換もしくは無置換のアリールオキシ基、炭素原子数が1〜20の置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基である。各基の定義および例は、一般式(I)と同様であり、好ましい範囲も同義である。
一般式(IV)において、R1、R2、R3およびR5は、それぞれ、水素原子、メチル基、エチル基、メチルオキシ基、エチルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子または置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基であるのが好ましい。
一般式(IV)において、好ましくはR4が、炭素原子数が6〜20の置換もしくは無置換のアリール基である。一般式(IV)において、好ましくはR4が、カルボニルオキシ基に対して、トランスである。
一般式(IV)で表されるトリフェニレン化合物は、重合性基を有することができる。重合性基を有するトリフェニレン化合物(重合性トリフェニレン化合物)は、重合反応によりトリフェニレンからなる円盤面が配向している状態を固定することができる。
一般式(IV)で表されるトリフェニレン化合物が重合性基を有する場合、R4は炭素原子数が2〜20の置換アルキル基、炭素原子数が2〜20の置換アルコキシ基、炭素原子数が6〜20の置換アリール基または炭素原子数が6〜20の置換アリールオキシ基であって、置換基の末端に重合性基を有することが好ましい。
上記一般式(IV)には、不斉炭素原子が存在するため、ジアステレオマーやエナンチオマーが存在するが、本発明においてはこれらを区別せず、すべて含まれるものとする。つまり、構造の記述方法により立体異性体を区別しないこととする。
以下に、一般式(I)で表される円盤状化合物の例を示す。なお、それぞれの例示化合物を表すとき、該例示化合物の横に記載されている数値(x)をもって、例示化合物(x)と示す。
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
Figure 2008533502
本発明で開示する円盤状化合物は、単独もしくは他の液晶と混合することより液晶性を示してもよい。本発明の化合物を他の円盤状液晶性化合物と混合して用いる場合、本発明に従う円盤状化合物の液晶性分子全体に対する割合は、1〜100質量%が好ましく、10〜98質量%がさらに好ましく、30〜95質量%が最も好ましい。
[光学異方性層]
本発明の光学補償シートは、前記フッ素系ポリマーの少なくとも1種と前記所定の円盤状化合物の少なくとも1種とを含有する光学異方性層を有する。該光学異方性層は、前記円盤状化合物の配向に基づく光学異方性を示す。
光学異方性層は、前記所定の円盤状化合物および前記フッ素系ポリマー、および所望によりその配向を制御するのに寄与する材料、配向状態を固定するのに寄与する材料等、他の材料を含有する組成物から形成してもよい。前記円盤状化合物は一度液晶相形成温度まで加熱し、次にその配向状態を維持したまま冷却することによりその液晶状態における配向形態を損なうことなく固定化することができる。また、前記円盤状化合物は、重合開始剤を添加した組成物を液晶相形成温度まで加熱した後、重合させ冷却することによっても固定化することができる。本発明で配向状態が固定化された状態とは、その配向が保持された状態が最も典型的、且つ好ましい態様ではあるが、それだけには限定されず、具体的には、通常0℃〜50℃、より過酷な条件下では−30℃〜70℃の温度範囲において、該層に流動性がなく、且つ外場や外力によって配向形態に変化を生じさせることなく、固定化された配向形態を安定に保ち続けることができる状態を指すものである。
なお、配向状態が最終的に固定化された際に、液晶組成物はもはや液晶性を示す必要はない。例えば、液晶化合物として重合性化合物を用いた場合、結果的に熱、光等での反応により重合または架橋反応が進行し、高分子量化して、液晶性を失ってもよい。
重合性基を有する前記円盤状化合物を用いて光学異方性層を作製する場合は、作製の過程で、該化合物が単独でまたは他の化合物と重合し、最終的には本発明の化合物を重合単位とする高分子を含有する光学異方性層が作製されるが、かかる光学異方性層も本発明の範囲に含まれる。
本発明の光学補償シートの一態様は、透明支持体と、前記光学異方性層とを有する。ここで、光学異方性層は、前記円盤状化合物および前記フ
ッ素系ポリマーをそれぞれ少なくとも1種と、必要に応じて他の添加剤とを含有する組成物を配向膜上に塗布した後、液晶状態の配向状態で固定化することで作製することができる。なお、配向膜上で液晶性分子を配向状態に固定した後は、他の支持体上に転写可能である。配向状態で固定化された液晶化合物は、配向膜がなくても配向状態を維持することができる。従って、本発明の光学補償シートは、、配向膜を有していなくてもよい。前記光学異方性層の厚さは、0.1〜20μmであることが好ましく、0.2〜15μmであることがさらに好ましく、0.5〜10μmであることが最も好ましい。
[光学異方性層の添加剤]
光学異方性層の形成にあたり前記円盤状化合物および前記フッ素系ポリマーに加えることのできる添加剤の例としては、空気界面配向制御剤、ハジキ防止剤、重合開始剤、重合性モノマー等が挙げられる。
[空気界面配向制御剤]
液晶化合物は、空気界面においては空気界面のプレチルト角で配向する。このプレチルト角は、nx屈折率方向と空気界面がなすプレチルト角とny屈折率方向と空気界面がなすプレチルト角とnz屈折率方向と空気界面がなすプレチルト角の3種類がある。このプレチルト角は、化合物の種類によりその程度が異なるために、目的に応じて、空気界面のプレチルト角を任意に制御する必要がある。
このプレチルト角の制御には、例えば、電場や磁場のような外場を用いることや添加剤を用いることができるが、添加剤を用いることが好ましい。
このような添加剤としては、炭素原子数が6〜40の置換または無置換脂肪族基もしくは炭素原子数が6〜40の置換または無置換脂肪族置換オリゴシロキサノキシ基を、分子内に1本以上有する化合物が好ましく、分子内に2本以上有する化合物がさらに好ましい。例えば、空気界面配向制御剤としては、特開2002−20363号公報に記載の疎水性排除体積効果化合物を用いることができる。
空気界面側の配向制御用添加剤の添加量としては、円盤状化合物に対して、0.001質量%〜20質量%が好ましく、0.01質量%〜10質量%がさらに好ましく、0.1質量%〜5質量%が最も好ましい。
[ハジキ防止剤]
円盤状化合物に添加し、該組成物の塗布時のハジキを防止するための材料としては、一般に高分子化合物を好適に用いることができる。使用するポリマーとしては、円盤状化合物の傾斜角変化や配向を著しく阻害しない限り、特に制限はない。
ポリマーの例としては、特開平8−95030号公報に記載があり、特に好ましい具体的ポリマー例としてはセルロースエステル類を挙げることができる。セルロースエステルの例としては、セルロースアセテート、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およびセルロースアセテートブチレートを挙げることができる。円盤状化合物の配向を阻害しないように、ハジキ防止目的で使用されるポリマーの添加量は、円盤状化合物に対して一般に0.1〜10質量%の範囲にあり、0.1〜8質量%の範囲にあることがより好ましく、0.1〜5質量%の範囲にあることがさらに好ましい。
[重合開始剤]
本発明では、液晶性化合物はモノドメイン配向、つまり実質的に均一に配向している状態で固定されていることが好ましく、そのため重合性の円盤状化合物を用いている場合には重合反応により円盤状化合物を固定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電子線照射による重合反応が含まれるが、熱により支持体等が変形、変質するのを防ぐためにも、光重合反応と電子線照射による重合反応が好ましい。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号公報、米国特許4239850号明細書記載)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)等が挙げられる。光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の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。円盤状化合物の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、10mJ〜50J/cm2であることが好ましく、50mJ〜800mJ/cm2であることがさらに好ましい。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。また、雰囲気の酸素濃度は重合度に関与するため、空気中で所望の重合度に達しない場合には、窒素置換等の方法により酸素濃度を低下させることが好ましい。好ましい酸素濃度としては、10%以下が好ましく、7%以下がさらに好ましく、3%以下が最も好ましい。
[重合性モノマー]
光学異方性層を形成するために用いられる液晶組成物には、重合性のモノマーを添加してもよい。液晶性化合物とともに使用する重合性モノマーとしては、液晶性化合物と相溶性を有し、液晶性化合物の傾斜角変化や配向阻害を著しく引き起こさない限り、特に限定はない。これらの中では重合活性なエチレン性不飽和基、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などを有する化合物が好ましく用いられる。上記重合性モノマーの添加量は、液晶性化合物に対して一般に0.5〜50質量%の範囲にあり、1〜30質量%の範囲にあることが好ましい。また反応性官能基数が2以上のモノマーを用いると、配向膜と光学異方性層間の密着性を高める効果が期待できるため、特に好ましい。
[塗布溶剤]
液晶組成物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、トルエン、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、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン)、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、エステル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。
[塗布方式]
光学異方性層は、上記溶媒を用いて液晶組成物の塗布液を調製し配向膜上に塗布し、円盤状化合物を配向処理することで形成する。塗布液の塗布は、公知の方法(例えば、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、スロットダイコート法)により実施できるが、スロットダイコート法で塗布するのが好ましい。ここで、スロットダイコート法とは、スロットコーターを用いて塗布する方法をいう。
次に、本発明の光学補償シートを作製する際に利用するのに好ましいスロットダイコート法について説明する。図8は、本発明に利用可能なスロットコーターの概略図である。コーター80は、バックアップロール81に支持されて連続走行するウェブ82(例えば、光学異方性層の支持体となる透明フィルム)に対して、スロットダイ83から塗布液84をビード84aにして塗布することにより、ウェブ82に塗布膜89bを形成する。
スロットダイ83は、その内部にポケット85及びスロット86が形成されている。ポケット85は、その形状の断面が曲線及び直線で構成される。例えば、図8に示すような略円形でもよいし、半円形でもよい。ポケット85は、スロットダイ83の幅方向(図8中では、紙面を垂直に貫く方向。以下同様である)に、同一の断面形状で延長された空間であり、塗布液を溜めておくのに利用される。その幅方向の延長の有効長さは、塗布幅(例えば、透明フィルムの幅)と同等か若干長めにするのが一般的である。ポケット85への塗布液84の供給は、スロットダイ83の側面から、あるいはスロットとは反対側の面中央から、例えば、供給量を制御可能な供給ポンプ(不図示)等で行われる。ポケット85には塗布液84が漏れ出ないようにするための栓を設けてもよい。
スロット86は、ポケット85と同様に、スロットダイ83の幅方向に、同一の断面形状で延長された空間であり、ポケット85からウェブ82への塗布液84の流路である。ウェブ側に位置する開口部86aは、一般に、幅規制板(不図示)等を用いて、概ね塗布幅と同じ長さの幅になるように調整する。このスロット86の、スロット先端におけるバックアップロール81のウェブ走行方向の接線とのなす角は、一般に30°〜90°であるのが好ましいが、この範囲に限定されるものではない。
スロット86の開口部86aが位置するスロットダイ83の先端リップ87は先細り状に形成されており、その先端はランドと呼ばれる平坦部87aとされている。この平坦部87aであって、スロット86に対してウェブ82の進行方向の上流側を以下、上流側リップランド88と称し、下流側を下流側リップランド89と称する。
下流側リップランド89のウェブ走行方向における長さILOは30μm〜500μmが好ましく、より好ましくは30μm〜100μm、さらに好ましくは30μm〜60μmである。また、上流側リップランド88のウェブ進行方向における長さIUPは特に限定されないが、500μm〜1mmの範囲で好ましく用いられる。
図9Aは、スロットダイ83の断面形状の概略図であり、図9Bは、他のスロットダイ90の断面形状の概略図である。図9Bに示すスロットダイ90では、下流側リップランド91のランド長さILOは、上流側リップランドの長さIUPと同様の長さになっている。なお、符号92はポケット、93はスロットを示している。これに対して、図9Aに示すスロットダイ83では、下流側リップランド89の長さILOが上流側リップランドの長さIUPと比較して短くなっている。本発明では、いずれの形状のスロットダイを用いることもできるが、膜厚が20μm以下の塗布を行う場合は、スロットダイ83の様に、ILOがIUPより短い形状のスロットダイを用いるほうが、より高い精度で均一の膜厚の塗布を行えるので好ましい。さらに、下流側リップランド89のランド長さILOが30μm〜100μmの範囲であると、寸法精度のよいリップランドを形成することができるので、より好ましい。
また、塗膜の膜厚を高精度で均一化するためには、下流側リップランド89のランド長さILOのスロットダイ83の幅方向における変動幅を20μm以内にするのが好ましい。変動幅が前記範囲であると、ビードをより安定的に形成することができ、外乱等が生じてもビードが不安定となるのを防止し、製造適性を維持することができる。
スロットダイの材質については特に制限はないが、スロット86の開口部86aを含む先端リップ87の強度や表面状態の向上の観点から、少なくともこの箇所を含むスロットダイの材質を、超硬材質にするのが好ましい。超硬材質を用いることにより、表面形状の均質性が改善するとともに、常に吐出される塗布液による先端リップの摩耗を防止することもできる。塗布液として研磨材を含む磁性液等を塗布する場合は特に有効である。超硬材質としては、WCを主成分とする材質が挙げられる。例えば、WC炭化物結晶をCoをはじめとする結合金属で結合して調製された材質などが挙げられる。結合金属はCoに限定されず、Ti、Ta、Nbをはじめとする各種金属を使用することもできる。前記WC結晶の平均粒径については特に制限はないが、平均粒径は小さいのが好ましく、5μm以内であるのが好ましい。
さらに、薄層の塗布膜厚を高精度に均一に維持するには、スロットダイ83の先端部における寸法精度のみならず、バックアップロール81の真直度の精度も重要である。従って、下流側リップランド89のランド長さILOの塗布幅方向における寸法精度を維持するほかに、スロットダイ83の先端リップ87とバックアップロール81の両方の真直度の精度が高いのが好ましい。真直度は下記の式(1)により、概算ではあるが、実用的に十分な精度で求めることができる。但し、下記式(1)を満たさないスロットダイコーターであっても、勿論、本発明に用いることができる。ここで、図10に示すように、Poはウェブ82の進行方向側におけるビードメニスカス外の圧力、Ppはポケット85の内圧、σは塗布液84の表面張力、μは塗布液84aの粘度、Uは塗布速度、hは膜厚、dは下流側リップランド89とウェブ82との隙間の長さ、Lはスロットダイ83のスロット86の長さ、Dはスロットダイ83のスロット間隙である。そしてスロットダイ83のポケット85の内圧Ppと、ウェブ進行方向側のビードメニスカス外の圧力Poの差圧Po−Ppを、スロットダイ83の幅方向に一定として、下記(1)式を用いて、必要真直度を求める。これは、スロットダイ83の先端部とバックアップロール81との隙間の長さdが変化しても、スロットダイ83のポケット15の中と前記ビードメニスカス外の差圧が一定となるように、スロットダイ83の幅方向の流れがポケット85の中で発生して、流量分布となることによる。
Po−Pp=1.34σ/h・(μU/σ)2/3+12μUILO(d/2−h)/d3−12μhUL/D3 ・・・ (1)
上記数式(1)を満たす条件でスロットダイコーターにより塗布を実施すると、一般の工業的生産に用いられる塗布系においては、5μm程度のダイブロック幅方向の真直度で、塗布膜厚分布が2%程度(条件により厳密には異なる場合もある)になる。従って、高精度の薄膜塗布を実施する際の限界はこの数字であるとみなすことができる。これにより、前記スロットダイ83を塗布位置にセットしたときに,前記先端リップとウェブとの隙間の前記スロットダイ幅方向における変動幅が5μm以内となるように、先端リップと前記バックアップロールの真直度を維持するのが好ましい。
[配向膜]
配向膜は、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例、ω−トリコサン酸、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で、設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。
配向膜上に設けられる光学異方性層の円盤状化合物に所望の配向を付与できるのであれば、配向膜としてはどのような層でもよいが、本発明においては、ラビング処理もしくは、光照射により形成される配向膜が好ましい。特にポリマーのラビング処理により形成する配向膜が特に好ましい。ラビング処理は、一般にはポリマー層の表面を、紙や布で一定方向に数回擦ることにより実施することができるが、特に本発明では液晶便覧(丸善(株))に記載されている方法により行うことが好ましい。配向膜の厚さは、0.01〜10μmであることが好ましく、0.05〜3μmであることがさらに好ましい。
本発明において、好ましい配向膜の例としては、特開平8−338913号公報に記載の、架橋されたポリマー、より好ましくは架橋されたポリビニルアルコールからなる配向膜が挙げられる。配向膜は、従来公知の塗布方法(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)を利用して形成することができるが、前記光学異方性層と同様、スロットダイコート法により塗布して形成するのが(膜厚の均一性、特に端部の膜厚の均一性)の点で好ましい。
なお、配向膜を用いて棒状液晶性化合物を配向させてから、その配向状態のまま棒状液晶性化合物を固定して光学異方性層を形成し、光学異方性層のみをポリマーフィルム(または透明支持体)上に転写しても良い。配向状態の固定された棒状液晶性化合物は、配向膜がなくても配向状態を維持することができる。そのため、位相差板では、配向膜は(位相差板の製造において必須であるが)必須ではない。
円盤状化合物を配向させるためには、配向膜の表面エネルギーを調節するポリマー(通常の配向用ポリマー)を用いる。具体的なポリマーの種類については液晶セルまたは光学補償シートについて種々の文献に記載がある。いずれの配向膜においても、円盤状化合物と透明支持体の密着性を改善する目的で、重合性基を有することが好ましい。重合性基は、側鎖に重合性基を有する繰り返し単位を導入するか、あるいは、環状基の置換基として導入することができる。界面で液晶性化合物と化学結合を形成する配向膜を用いることが好ましく、かかる配向膜としては特開平9−152509号公報に記載されている。
[配向膜のラビング密度]
配向膜のラビング密度と配向膜界面での円盤状化合物のプレチルト角との間には、ラビング密度を高くするとプレチルト角は小さくなり、ラビング密度を低くするとプレチルト角は大きくなる関係があるので、配向膜のラビング密度を変えることで、プレチルト角の調整をすることができる。配向膜のラビング密度を変える方法としては、「液晶便覧」液晶便覧編集委員会編(丸善(株)、2000年)に記載されている方法を用いることができる。ラビング密度(L)は式(A)で定量化されている。
式(A) L=Nl{1+(2πrn/60v)}
式(A)中、Nはラビング回数、lはラビングローラーの接触長、rはローラーの半径、nはローラーの回転数(rpm)、vはステージ移動速度(秒速)である。ラビング密度を高くするためには、ラビング回数を増やす、ラビングローラーの接触長を長く、ローラーの半径を大きく、ローラーの回転数を大きく、ステージ移動速度を遅くすればよく、一方、ラビング密度を低くするためには、この逆にすればよい。
[透明支持体]
本発明の光学補償シートは、支持体を有していてもよく、該支持体は、透明支持体であるのが好ましい。前記支持体は、主に光学的等方性で、光透過率が80%以上であれば、特に材料の制限はないが、ポリマーフィルムが好ましい。ポリマーの具体例として、セルロースエステル類(例、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート)、ノルボルネン系ポリマー、ポリ(メタ)アクリレートエステル類のフィルムなどを挙げることができ、多くの市販のポリマーを好適に用いることが可能である。このうち、光学性能の観点からセルロースエステル類が好ましく、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以下脂肪酸で、炭素原子数は、2、3、4であることが好ましい。具体的には、セルロースアセテート、セルロースプロピオネートまたはセルロースブチレートがあげられる。この中でも、セルローストリ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。また、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やすいポリマーであっても国際公開第00/26705号パンフレットに記載の分子を修飾することで該発現性を低下させたものを用いることもできる。
以下、透明支持体として好ましく使用されるセルロースエステルについて詳述する。
セルロースエステルとしては、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。特に酢化度が57.0〜62.0%であることが好ましい。「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従う。セルロースエステルの粘度平均重合度(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。また、本発明に使用するセルロースエステルは、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、1.3〜1.65であることがさらに好ましく、1.4〜1.6であることが最も好ましい。
セルロースエステルでは、セルロースの2位、3位、6位の水酸基が全体の置換度の1/3ずつに均等に分配されるわけではなく、6位水酸基の置換度が小さくなる傾向がある。セルロースの6位水酸基の置換度が、2位、3位に比べて多いほうが好ましい。
全体の置換度に対して6位の水酸基が30%〜40%でアシル基で置換されていることが好ましく、さらには31%〜40%、特に32%〜40%であることが好ましい。6位の置換度は、0.88以上であることが好ましい。6位水酸基は、アセチル基以外に炭素数3以上のアシル基(例、プロピオニル、ブチリル、バレロイル、ベンゾイル、アクリロイル)で置換されていてもよい。各位置の置換度の測定は、NMRによって求める事ができる。6位水酸基の置換度が高いセルロースエステルは、特開平11−5851号公報の段落番号0043〜0044に記載の合成例1、段落番号0048〜0049に記載の合成例2、段落番号0051〜0052に記載の合成例3の方法を参照して合成することができる。
透明支持体として用いるポリマーフィルム、特にセルロースアセテートフィルムは、レタデーション値を調整するために、少なくとも二つの芳香族環を有する芳香族化合物をレタデーション上昇剤として使用することも可能である。このようなレタデーション上昇剤を使用する場合、レタデーション上昇剤は、セルロースアセテート100質量部に対して、0.01〜20質量部の範囲で使用する。レタデーション上昇剤は、セルロースアセテート100質量部に対して、0.05〜15質量部の範囲で使用することが好ましく、0.1〜10質量部の範囲で使用することがさらに好ましい。2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。
芳香族炭化水素環は、6員環(すなわち、ベンゼン環)であることが特に好ましい。芳香族性ヘテロ環は一般に、不飽和ヘテロ環である。芳香族性ヘテロ環は、5員環、6員環または7員環であることが好ましく、5員環または6員環であることがさらに好ましい。芳香族性ヘテロ環は一般に、最多の二重結合を有する。ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子が好ましく、窒素原子が特に好ましい。芳香族性ヘテロ環の例には、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、フラザン環、トリアゾール環、ピラン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環および1,3,5−トリアジン環が含まれる。芳香族環としては、ベンゼン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環および1,3,5−トリアジン環が好ましく、ベンゼン環および1,3,5−トリアジン環がさらに好ましい。芳香族化合物は、少なくとも一つの1,3,5−トリアジン環を有することが特に好ましい。
芳香族化合物が有する芳香族環の数は、2〜20であることが好ましく、2〜12であることがより好ましく、2〜8であることがさらに好ましく、2〜6であることが最も好ましい。二つの芳香族環の結合関係は、(a)縮合環を形成する場合、(b)単結合で直結する場合および(c)連結基を介して結合する場合に分類できる(芳香族環のため、スピロ結合は形成できない)。結合関係は、(a)〜(c)のいずれでもよい。このようなレタデーション上昇剤については国際公開第01/88574号パンフレット、国際公開第00/2619号パンフレット、特開2000−111914号公報、同2000−275434号公報、特願2002−70009号明細書等に記載されている。
セルロースアセテートフィルムは、調製されたセルロースアセテート溶液(ドープ)から、ソルベントキャスト法により製造することが好ましい。ドープには、前記のレタデーション上昇剤を添加してもよい。ドープは、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。ソルベントキャスト法における流延および乾燥方法については、米国特許2336310号、同2367603号、同2492078号、同2492977号、同2492978号、同2607704号、同2739069号、同2739070号、英国特許640731号、同736892号の各明細書、特公昭45−4554号、同49−5614号、特開昭60−176834号、同60−203430号、同62−115035号の各公報に記載がある。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可能である。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。
ドープは、原料フレークをハロゲン化炭化水素類(ジクロロメタン等)、アルコール類(メタノール、エタノール、ブタノール等)、エステル類(蟻酸メチル、酢酸メチル等)、エーテル類(ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル等)等の溶剤にて溶解する。セルロースアシレートを溶解するための溶剤としては、ジクロロメタンが代表的である。しかし、地球環境や作業環境の観点では、溶剤はジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素を実質的に含まないことが好ましい。「実質的に含まない」とは、有機溶剤中のハロゲン化炭化水素の割合が5質量%未満(好ましくは2質量%未満)であることを意味する。ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素を実質的に含まないセルロースアシレートフィルムおよびその製造法については発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、以下公開技報2001−1745号と略す)に記載されている。
調製したセルロースアシレート溶液(ドープ)を用いて、ドープを2層以上流延することによりフィルム化することもできる。ドープは、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10〜40%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。複数のセルロースアシレート溶液を流延する場合、支持体の進行方向に間隔をお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、それらを積層させながらフィルムを作製してもよい。例えば、特開昭61−158414号、特開平1−122419号、および特開平11−198285号の各公報に記載の方法を用いることができる。また、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ことによりフィルム化してもよい。例えば、特公昭60−27562号、特開昭61−94724号、特開昭61−947245号、特開昭61−104813号、特開昭61−158413号、および特開平6−134933号の各公報に記載の方法を用いることができる。また、特開昭56−162617号公報に記載の、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、高粘度および低粘度のセルロースアセテート溶液を同時に押出すセルロースアシレートフィルムの流延方法を用いてもよい。
セルロースアセテートフィルムは、さらに延伸処理によりレタデーション値を調整することができる。延伸倍率は、0〜100%の範囲にあることが好ましい。本発明のセルロースアセテートフィルムを延伸する場合には、テンター延伸が好ましく使用され、遅相軸を高精度に制御するために、左右のテンタークリップ速度、離脱タイミング等の差をできる限り小さくすることが好ましい。
セルロースエステルフィルムには、機械的物性を改良するため、または乾燥速度を向上するために、可塑剤を添加することができる。可塑剤としては、リン酸エステルまたはカルボン酸エステルが用いられる。リン酸エステルの例には、トリフェニルホスフェート(TPP)およびトリクレジルホスフェート(TCP)が含まれる。カルボン酸エステルとしては、フタル酸エステルおよびクエン酸エステルが代表的である。フタル酸エステルの例には、ジメチルフタレート(DMP)、ジエチルフタレート(DEP)、ジブチルフタレート(DBP)、ジオクチルフタレート(DOP)、ジフェニルフタレート(DPP)およびジ−2−エチルヘキシルフタレート(DEHP)が含まれる。クエン酸エステルの例には、o−アセチルクエン酸トリエチル(OACTE)およびo−アセチルクエン酸、トリブチル(OACTB)が含まれる。その他のカルボン酸エステルの例には、オレイン酸ブチル、リシノール酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチル、種々のトリメリット酸エステルが含まれる。フタル酸エステル系可塑剤(DMP、DEP、DBP、DOP、DPP、DEHP)が好ましく用いられる。DEPおよびDPPが特に好ましい。可塑剤の添加量は、セルロースエステルの量の0.1〜25質量%であることが好ましく、1〜20質量%であることがさらに好ましく、3〜15質量%であることが最も好ましい。
セルロースエステルフィルムには、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、アミン類)や紫外線防止剤を添加してもよい。劣化防止剤については、特開平3−199201号、同5−1907073号、同5−194789号、同5−271471号、同6−107854号の各公報に記載がある。劣化防止剤の添加量は、調製する溶液(ドープ)の0.01〜1質量%であることが好ましく、0.01〜0.2質量%であることがさらに好ましい。添加量が0.01質量%未満であると、劣化防止剤の効果がほとんど認められない。添加量が1質量%を越えると、フィルム表面への劣化防止剤のブリードアウト(滲み出し)が認められる場合がある。特に好ましい劣化防止剤の例としては、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を挙げることができる。紫外線防止剤については、特開平7−11056号公報に記載がある。
セルロースアセテートフィルムは、表面処理を施すことが好ましい。具体的方法としては、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、酸処理、アルカリ処理または紫外線照射処理が挙げられる。また、特開平7−333433号公報に記載のように、下塗り層を設けることも好ましく利用される。フィルムの平面性を保持する観点から、これら処理においてセルロースアセテートフィルムの温度をTg(ガラス転移温度)以下、具体的には150℃以下とすることが好ましい。
セルロースアセテートフィルムの表面処理は、配向膜などとの接着性の観点から、酸処理またはアルカリ処理、すなわちセルロースアセテートに対するケン化処理を実施することが特に好ましい。
以下、アルカリ鹸化処理を例に、具体的に説明する。
アルカリ鹸化処理は、フィルム表面をアルカリ溶液に浸漬した後、酸性溶液で中和し、水洗して乾燥するサイクルで行われることが好ましい。アルカリ溶液としては、水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム溶液が挙げられる。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く、0.5〜2.0Nの範囲にあることがさらに好ましい。アルカリ溶液温度は、室温〜90℃の範囲にあることが好ましく、40〜70℃の範囲にあることがさらに好ましい。
また、セルロースアセテートフィルムの表面エネルギーは、55mN/m以上であることが好ましく、60〜75mN/mの範囲にあることがさらに好ましい。
セルロースアセテートフィルムの厚さは、通常5〜500μmの範囲が好ましく、20〜250μmの範囲が好ましく、30〜180μmの範囲がより好ましく、30〜110μmの範囲が特に好ましい。
本発明の光学補償シートは、偏光膜と組み合わせて楕円偏光板の用途に供することができる。さらに、透過型、反射型、および半透過型液晶表示装置に、偏光膜と組み合わせて適用することにより、視野角の拡大に寄与する。以下に、光学補償シートを利用した楕円偏光板および液晶表示装置について説明する。
[楕円偏光板]
光学補償シートと偏光膜とを積層することによって楕円偏光板を作製することができる。光学補償シートを利用することにより、液晶表示装置の視野角を拡大し得る楕円偏光板を提供することができる。前記偏光膜には、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る。ヨウ素系偏光膜および染料系偏光膜は、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。偏光膜の偏光軸は、フィルムの延伸方向に垂直な方向に相当する。
偏光膜は、光学補償シートの光学異方性層側に積層する。偏光膜の光学補償シートを積層した側と反対側の面に透明保護膜を形成することが好ましい。透明保護膜は、光透過率が80%以上であるのが好ましい。透明保護膜としては、一般にセルロースエステルフィルム、好ましくはトリアセチルセルロースフィルムが用いられる。セルロースエステルフィルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。透明保護膜の厚さは、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]
本発明の円盤状化合物を用いた光学補償シートの利用により、視野角が拡大された液晶表示装置を提供することができる。液晶表示装置は、通常、液晶セル、偏光素子および位相差板(光学補償シート)を有する。前記偏光素子は、一般に偏光膜と保護膜からなり、偏光膜と保護膜については、上記楕円偏光で説明したものを用いることができる。TNモードの液晶セル用位相差板(光学補償シート)は、特開平6−214116号公報、米国特許5583679号、同5646703号、ドイツ特許公報3911620A1号の各明細書に記載がある。また、IPSモードまたはFLCモードの液晶セル用光学補償シートは、特開平10−54982号公報に記載がある。さらに、OCBモードまたはHANモードの液晶セル用光学補償シートは、米国特許5805253号明細書および国際公開WO96/37804号公報に記載がある。さらにまた、STNモードの液晶セル用光学補償シートは、特開平9−26572号公報に記載がある。そして、VAモードの液晶セル用光学補償シートは、特許番号第2866372号公報に記載がある。
本発明において、前記記載の公報を参考にして各種のモードの液晶セル用位相差板(光学補償シート)を作製することができる。位相差板は、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Super Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)およびHAN(Hybrid Aligned Nematic)モードのような様々な表示モードの液晶表示装置に用いることができる。位相差板は、TN(Twisted Nematic)、OCB(Optically Compensatory Bend)モードの液晶表示装置の光学補償に特に効果がある。
本発明において、第1〜第4の態様の各構成材または構成要素は、他の態様の構成に組み合わせて用いてもよい。
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、割合、操作などは本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に制限されるものではない。
<第1の態様>
[予備実験1]
(レタデーション上昇剤のスペクトル測定)
レタデーション上昇剤(10−trans)、(41−trans)および(29−trans)の紫外−可視領域(UV−vis)スペクトルを測定した。
レタデーション上昇剤をテトラヒドロフラン(安定剤(BHT)なし)に溶解し、濃度が10-5mol/dm3になるように調整した。このように調製した溶液を測定機(日立製作所(株)製)で測定した。結果を表1−1に示す。
Figure 2008533502
表1−1
Figure 2008533502
[実施例1−1]
(第2光学異方性層Aの作製)
表1−2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。
表1−2
Figure 2008533502
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%の第2光学異方性層Aを作製した。第2光学異方性層Aの幅は1340mmであり、厚さは88μmであった。
(光学特性の測定)
作製した第2光学異方性層Aについて、エリプソメータM−150(日本分光(株)製)を用い、各波長でRe、Rthを測定した結果、Re2(450)=31nm,Re2(550)=45nm,Re2(650)=59nmで、Re2(450)/Re2(650)=0.53であり、Rth2(450)=171nm,Rth2(550)=160nm,Rth2(650)=155nmで、Rth2(450)/Rth2(650)=1.10であった。
(第2光学異方性層Aのケン化処理)
作製した第2光学異方性層Aの一方の面に、1.5mol/L水酸化カリウムのイソプロピルアルコール溶液を25ml/m2塗布し、25℃で5秒間放置した後、流水で10秒洗浄し、25℃の空気を吹き付けることでフィルムの表面を乾燥した。このようにして、第2光学異方性層Aの一方の表面のみをケン化した。
(配向膜の形成)
第2光学異方性層Aのケン化処理した面に、下記の組成の配向膜塗布液を#14のワイヤーバーコーターで24ml/m2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。次に、第2光学異方性層の延伸方向(遅相軸とほぼ一致)と45゜の方向に、形成した膜にラビング処理を実施した。
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
(配向膜塗布液組成)
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 0.5質量部
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
Figure 2008533502
(第1光学異方性層Aの作製)
400.0質量部のメチルエチルケトンに、D−89に示すディスコティック化合物100質量部、下記に示す空気界面配向制御剤V−(1)を0.4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)3質量部、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)1質量部を溶解して塗布液を調製した。配向膜上に塗布液を、#3.0のワイヤーバーで塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、95℃の恒温槽中で2分間加熱し、ディスコティック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、第1光学異方性層Aを形成し、光学補償シートAを作製した。
Figure 2008533502
同様の手法でガラス上に配向膜を作製し、その配向膜上に第1光学異方性層を形成し、エリプソメータM−150を用いて各波長でReを測定した結果、Re1(450)=32nm,Re1(550)=30nm,Re1(650)=28nmで、Re1(450)/Re1(650)=1.14であった。
(楕円偏光板の作製)
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。次に、作製した光学補償シートAの第2光学異方性層A側を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて偏光膜の片側に貼り付けた。第2光学異方性層Aの遅相軸と偏光膜の透過軸とが平行になるように配置した。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、富士写真フイルム(株)製)を前記と同様にケン化処理し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の反対側(光学補償シートを貼り付けなかった側)に貼り付けた。このようにして、楕円偏光板を作製した。
(ベンド配向液晶セルの作製)
ITO電極付きのガラス基板に、ポリイミド膜を配向膜として設け、配向膜にラビング処理を行った。得られた二枚のガラス基板をラビング方向が平行となる配置で向かい合わせ、セルギャップを4.1μmに設定した。セルギャップにΔnが0.1396の液晶性化合物(ZLI1132、メルク社製)を注入し、ベンド配向液晶セルを作製した。
(液晶表示装置の作製および評価)
液晶セルと偏光板二枚を組み合わせて図3のように液晶表示装置を作製した。
作製した液晶表示装置をバックライト上に配置し、ベンド配向液晶セルに55Hz矩形波で電圧を印加した。電圧を調整しながら輝度計(TOPCON製BM−5)を用い、黒輝度(正面輝度)が最も小さくなる電圧を判定した。次に、同様に輝度計(TOPCON製BM−5)を用い、画面中央での黒輝度と白輝度(正面輝度)を測定し、コントラストを算出した。また、測定機(EZ−CONTRAST)を用い、視野角測定を行った。さらに、分光輝度計(TOPCON製SR−3)を用いて黒状態での色味測定を行った。以上の結果を表1−4に示す。また市販の直線偏光板2枚を透過軸が直交するように構成し、バックライト上に配置してSR−3で黒状態での色味を測定したところ、v’は0.45であった。
[実施例1−2]
(第2光学異方性層Bの作製)
表1−3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。
表1−3
Figure 2008533502
Figure 2008533502
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16%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%の第2光学異方性層Bを作製した。得られた第2光学異方性層Bの幅は1340mmであり、厚さは88μmであった。
(光学特性の測定)
作製した第2光学異方性層Bについて、エリプソメータM−150(日本分光(株)製)を用い、各波長でRe、Rthを測定した結果、Re2(450)=35nm,Re2(550)=40nm,Re2(650)=58nmで、Re2(450)/Re2(650)=0.60であり、Rth2(450)=225nm,Rth2(550)=200nm,Rth2(650)=191nmで、Rth2(450)/Rth2(650)=1.18であった。また、実施例1と同様にケン化処理および配向膜の作製を行った。
(第1光学異方性層Bの作製)
400.0質量部のメチルエチルケトンに、D−109に示すディスコティック化合物100質量部、前記空気界面配向制御剤V−(1)を0.4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)3質量部、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)1質量部を溶解して塗布液を調製した。配向膜上に塗布液を、#3.4のワイヤーバーで塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、120℃の恒温槽中で2分間加熱し、ディスコティック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分間紫外線照射しディスコティック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、第1光学異方性層Bを形成し、光学補償シートBを作製した。
同様の手法でガラス上に配向膜を作製し、その配向膜上に第1光学異方性層を形成し、エリプソメータM−150を用いて各波長でReを測定した結果、Re1(450)=42nm,Re1(550)=38nm,Re1(650)=36nmで、Re1(450)/Re1(650)=1.17であった。また実施例1−1と同様の方法で楕円偏光板を作製した。
(ベンド配向液晶セルの作製)
セルギャップを5.3μmとした以外は実施例1−1と同様にベンド配向液晶セル、液晶表示装置を作製し、評価した結果を表1−4に示す。
[比較例1−1]
(光学異方性支持体の作製)
酢化度60.7〜61.1%のセルロースアセテート100質量部、下記のレタデーション上昇剤2.35質量部、リン酸トリフェニル2.75質量部およびリン酸ビフェニルジフェニル2.20質量部を、塩化メチレン232.75質量部、メタノール42.57質量部およびn−ブタノール8.50質量部に溶解した。
Figure 2008533502
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26%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%の第2光学異方性層Cを作製した。第2光学異方性層Cの幅は1340mmであり、厚さは88μmであった。
作製した第2光学異方性層Cについて、エリプソメータM−150(日本分光(株)製)を用い、各波長でRe、Rthを測定した結果、Re2(450)=45nm,Re2(550)=44nm,Re2(650)=43nmで、Re2(450)/Re2(650)=1.05であり、Rth2(450)=163nm,Rth2(550)=161nm,Rth2(650)=160nmで、Rth2(450)/Rth2(650)=1.02であった。また、実施例1−1と同様にケン化処理および配向膜の作製を行った。
(第1光学異方性層Cの作製)
204.0質量部のメチルエチルケトンに、下記に示すディスコティック化合物91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)9質量部、セルロースアセテートブチレート(CAB531−1、イーストマンケミカル社製)1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)3質量部、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)1質量部を溶解して塗布液を調製した。配向膜上に塗布液を、#3.4のワイヤーバーで塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、130℃の恒温槽中で2分間加熱し、ディスコティック化合物を配向させた。次に、110℃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、第1光学異方性層Cを形成し、光学補償シートCを作製した。
ディスコティック液晶化合物
Figure 2008533502
同様の手法でガラス上に配向膜を作製し、その配向膜上に第1光学異方性層を形成し、エリプソメータM−150を用いて各波長でReを測定した結果、Re1(450)=34nm,Re1(550)=30nm,Re1(650)=27nmで、Re1(450)/Re1(650)=1.26であった。また実施例1−1と同様の方法で楕円偏光板を作製した。
(ベンド配向液晶セルの作製)
実施例1−1と同様にベンド配向液晶セル、液晶表示装置を作製し、評価した結果を表1−4に示す。
[比較例1−2]
比較例1−1の第2光学異方性層Cを実施例1−1の第2光学異方性層Aに代えた以外は、比較例1−1と同様に楕円偏光板を作製し、実施例1−1と同様にベンド配向液晶セル、液晶表示装置を作製した。実施例1−1と同様に評価した結果を表1−4に示す。
[比較例1−3]
比較例1−1の第1光学異方性層Cを実施例1−1の第1光学異方性層Aに代えた以外は、比較例1−1と同様に楕円偏光板を作製し、実施例1−1と同様にベンド配向液晶セル、液晶表示装置を作製した。実施例1−1と同様に評価した結果を表1−4に示す。
表1−4
Figure 2008533502
以上より下記数式(1)〜(3)を満たす時に、黒表示時の、正面色味はニュートラルに近づき、かつ左右上下の色味変化量も少なく高い黒表示品位を示す。
数式(1) Re1(450)/Re1(650)≦1.25
数式(2) Re2(450)/Re2(650)≦0.8
数式(3) Rth2(450)/Rth2(650)≧1
<第2の態様>
〔実施例2−1〕
(セルロースアセテート溶液の調製)
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
トリフェニルフォスフェート 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート 3.9質量部
メチレンクロライド 300質量部
メタノール 45質量部
────────────────────────────────────────
別のミキシングタンクに、酢化度60.9%のセルロースアセテート(リンター)4質量部、下記のレタデーション上昇剤25質量部、シリカ微粒子(平均粒径:20nm)0.5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、レタデーション上昇剤溶液を調製した。
Figure 2008533502
(光学異方性層2の作製)
セルロースアセテート溶液470質量部に、レタデーション上昇剤溶液18.5質量部を混合し、十分に攪拌してドープを調製した。レタデーション上昇剤のセルロースアセテートに対する質量比は3.5%であった。残留溶剤量が35質量%のフィルムをバンドから剥離した後、140℃の温度で、フィルムのテンターを用いて38%の延伸倍率で横延伸した後、クリップを外して130℃で45秒間乾燥させ光学異方性層2としてのセルロースアセテートフィルムを製造した。製造された光学異方性層2の残留溶剤量は0.2質量%であり、膜厚は88μmであった。
(光学特性の測定)
作製した光学異方性層2について、エリプソメータM−150(日本分光(株)製)を用い、波長550nmの光でレタデーション値Re2(550)を測定したところ45nmであった。また面内の遅相軸をあおり軸として±40°あおった時のレタデーション値Re2(40°)およびRe2(−40°)を測定し、これらの実測結果からエリプソメータが算出するRth2(550)は150nmであった。
(光学異方性層2のケン化処理)
作製した光学異方性層2の一方の面に、1.5規定水酸化カリウムのイソプロピルアルコール溶液を25ml/m2塗布し、25℃で5秒間放置した後、流水で10秒洗浄し、25℃の空気を吹き付けることでフィルムの表面を乾燥した。このようにして、光学異方性層2の一方の表面のみをケン化した。
(配向膜の形成)
ケン化処理した光学異方性層2の一方の面に、下記の組成の配向膜塗布液を#14のワイヤーバーコーターで24ml/m2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。
次に、光学異方性層2の延伸方向(遅相軸とほぼ一致)と45゜の方向に、形成した膜にラビング処理を実施した。
────────────────────────────────────────
配向膜塗布液組成
────────────────────────────────────────
下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 0.5質量部
────────────────────────────────────────
Figure 2008533502
(光学異方性層1の作製)
400.0質量部のメチルエチルケトンに、D−89に示すディスコティック化合物100質量部、下記に示す空気界面配向制御剤を0.4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)3質量部、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)1質量部を溶解して塗布液を調製した。配向膜上に塗布液を、#3.0のワイヤーバーで塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、95℃の恒温槽中で2分間加熱し、ディスコティック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1を形成し、光学補償シート1を作製した。
Figure 2008533502
同様の手法でガラス上に配向膜を作製し、その配向膜上に光学異方性層1を形成し、エリプソメータM−150を用いて波長550nmの光で、光学異方性層1のレタデーション値Re1(550)を測定したところ30nmであった。また面内の遅相軸をあおり軸として±40°あおってRe1(40°)およびRe1(−40°)を測定したところ、Re1(40°)/Re1(−40°)は10.5であった。またエリプソメータM−150を用いて波長450nmと650nmの光でレタデーションを測定したところ、Re1(450)/Re1(650)は1.15であった。
(楕円偏光板の作製)
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。次に、作製した光学補償シートの光学異方性層2側を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて偏光膜の片側に貼り付けた。光学異方性層2の遅相軸と偏光膜の透過軸とが平行になるように配置した。
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、富士写真フイルム(株)製)を前記と同様にケン化処理し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の反対側(光学補償シートを貼り付けなかった側)に貼り付けた。このようにして、楕円偏光板を作製した。
(ベンド配向液晶セルの作製)
ITO電極付きのガラス基板に、ポリイミド膜を配向膜として設け、配向膜にラビング処理を行った。得られた二枚のガラス基板をラビング方向が平行となる配置で向かい合わせ、セルギャップを4.1μmに設定した。セルギャップにΔn(550)が0.1396の液晶性化合物(ZLI1132、メルク社製)を注入し、ベンド配向液晶セルを作製した。
(ベンド配向モード液晶表示装置の作製および評価)
液晶セルと偏光板二枚を組み合わせて実施例2−1の液晶表示装置を作製した。液晶セルと二枚の偏光板との配置は、偏光板が光学異方性層および液晶セルの基板が対面し、液晶セルのラビング方向とそれに対抗する光学異方性層のラビング方向とが反平行になるように配置した。
作製した液晶表示装置をバックライト上に配置し、ベンド配向液晶セルに55Hz矩形波で電圧を印加した。電圧を調整しながら輝度計(TOPCON製BM−5)を用い、黒輝度(正面輝度)が最も小さくなる電圧を判定した。次に、同様に輝度計(TOPCON製BM−5)を用い、画面中央での黒輝度と白輝度(正面輝度)を測定し、コントラストを算出した。さらに、電圧を変えて画面の上下左右方向の輝度を輝度計(TOPCON製BM−5)で測定し、階調反転の発生の有無を測定した。また、分光輝度計(TOPCON製SR−3)を用いて黒状態での色味測定を行った。さらに、測定機(EZ−CONTRAST)を用い、視野角測定を行った。以上の結果を表2−1に示す。
また市販の直線偏光板2枚を透過軸が直交するように構成し、バックライト上に配置してSR−3で黒状態での色味を測定したところ、v’は0.45であった。
〔実施例2−2〕
(光学異方性層2の作製)
実施例2−1で作製したセルロースアセテート溶液470質量部、レタデーション上昇剤溶液33.0質量部をそれぞれろ過後に混合し、バンド流延機を用いて流延した。レタデーション上昇剤のセルロースアセテートに対する質量比は6.2%であった。残留溶剤量が30質量%のフィルムをバンドから剥離した後、140℃の温度で、フィルムのテンターを用いて30%の延伸倍率で横延伸した後、クリップを外して130℃で45秒間乾燥させ光学異方性層2としてのセルロースアセテートフィルムを製造した。製造された光学異方性層2の残留溶剤量は0.2質量%であり、膜厚は88μmであった。
(光学特性の測定)
作製した光学異方性層2について、エリプソメータM−150(日本分光(株)製)を用い、波長550nmの光でレタデーション値Re2(550)を測定したところ38nmであった。また面内の遅相軸をあおり軸として±40°あおった時のレタデーション値Re2(40°)およびRe2(−40°)を測定し、これらの実測結果からエリプソメータが算出するRth2(550)は200nmであった。
また、実施例2−1と同様にケン化処理および配向膜の作製を行った。
(光学異方性層1の作製)
400.0質量部のメチルエチルケトンに、D−109に示すディスコティック化合物100質量部、上記の空気界面配向制御剤を0.4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)3質量部、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)1質量部を溶解して塗布液を調製した。配向膜上に塗布液を、#3.0のワイヤーバーで塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、120℃の恒温槽中で2分間加熱し、ディスコティック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分間紫外線照射しディスコティック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1を形成し、光学補償シートを作製した。
同様の手法でガラス上に配向膜を作製し、その配向膜上に光学異方性層1を形成し、エリプソメータM−150を用いて波長550nmの光で、光学異方性層1のレタデーション値Re1(550)を測定したところ30.5nmであった。また面内の遅相軸をあおり軸として±40°あおってRe1(40°)およびRe1(−40°)を測定したところ、Re1(40°)/Re1(−40°)は11.2であった。またエリプソメータM−150を用いて波長450nmと650nmの光でレタデーションを測定したところ、Re1(450)/Re1(650)は1.19であった。
また実施例2−1と同様の方法で楕円偏光板を作製した。
(ベンド配向モード液晶表示装置の作製)
セルギャップを5.3μmとした以外は実施例2−1と同様にベンド配向液晶セル、液晶表示装置を作製し、実施例2−2の液晶表示装置とした。評価した結果を表2−1に示す。
〔比較例2−1〕
実施例2−1と同様に光学異方性層2および配向膜を作製した。
(光学異方性層1の作製)
(光学異方性層1の作製)
204.0質量部のメチルエチルケトンに、下記に示すディスコティック化合物91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)9質量部、セルロースアセテートブチレート(CAB531−1、イーストマンケミカル社製)1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)3質量部、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)1質量部を溶解して塗布液を調製した。配向膜上に塗布液を、#3.4のワイヤーバーで塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、130℃の恒温槽中で2分間加熱し、ディスコティック化合物を配向させた。次に、110℃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1を形成し、光学補償シートを作製した。
Figure 2008533502
同様の手法でガラス上に配向膜を作製し、その配向膜上に光学異方性層1を形成し、エリプソメータM−150を用いて波長550nmの光で、光学異方性層1のレタデーション値Re1(550)を測定したところ30.2nmであった。また面内の遅相軸をあおり軸として±40°あおってRe1(40°)およびRe1(−40°)を測定したところ、Re1(40°)/Re1(−40°)は10.4であった。またエリプソメータM−150を用いて波長450nmと650nmの光でレタデーションを測定したところ、Re1(450)/Re1(650)は1.27であった。
また実施例2−1と同様の方法で楕円偏光板を作製した。
(ベンド配向モード液晶表示装置の作製)
実施例2−1と同様にベンド配向液晶セル、液晶表示装置を作製し、比較例2−1の液晶表示装置とした。評価した結果を表2−1に示す。
〔比較例2−2〕
実施例2−2と同様に光学異方性層2および配向膜を作製した。また実施例2−1と同様に光学異方性層1を作製し、楕円偏光板を作製した。
(ベンド配向モード液晶表示装置の作製)
セルギャップを2.6μmとした以外は実施例2−1と同様にベンド配向液晶セル、液晶表示装置を作製し、比較例2−2の液晶表示装置とした。評価した結果を表2−1に示す。
〔比較例2−3〕
実施例2−1と同様に光学異方性層2、配向膜、光学異方性層1、楕円偏光板を作製した。
(ベンド配向モード液晶表示装置の作製)
セルギャップを5.8μmとした以外は実施例2−1と同様にベンド配向液晶セル、液晶表示装置を作製し、比較例2−3の液晶表示装置とした。評価した結果を表2−1に示す。
表2−1
Figure 2008533502
(まとめ)
表2−1からも明らかなとおり、本発明の液晶表示装置は、正面コントラストが高く、コントラスト視野角、反転視野角が上下左右ともに広く、黒表示時の青みが少ない。
一方、Re1(450)/Re1(650)<1.25を満たさない比較例2−1では正面コントラストが低く、黒表示時の青みが強い。また2≦(Δn(550)×d)/Rth2(550)≦5を満たさない比較例2−2,2−3ではコントラスト視野角、反転視野角が悪化する。
<第3の態様>
[実施例3−1]
[第2光学異方性層−1の作製]
ビスフェノールAタイプのポリカーボネート(帝人化成(株)製 C1400)を塩化メチレンに溶解させ、固形分濃度18質量%のドープ溶液を作製した。このドープ溶液から溶液流延法により支持体上にフィルム流状物を作製した。これを支持体から剥離し、Tg−20℃まで徐々に昇温することにより乾燥し、フィルムを得た。次にこのフィルムを230℃にて1.6倍に1軸延伸した。得られたフィルムの特性値は膜厚35μm、Re=32nm、Rth=16nmであった。また、Re(450)/Re(550)=0.82、Re(650)/Re(550)=1.07であった。
[第1光学異方性層]
下記の変性ポリビニルアルコール20質量部、グルタルアルデヒド(架橋剤)1質量部を水360質量部、メタノール120質量部に溶解し、塗布液を調整した。塗布液を#16のワイヤーバーコーターで塗布し、60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥して配向膜を作製した。次に、作製した配向膜に、第2光学異方性層−1の面内遅相軸(流延方向と平行方向)に対して45°の方向にラビング処理を実施した。
Figure 2008533502
下記の円盤状液晶性化合物90質量部、エチレンオキサイド変性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)10質量部、メラミンホルムアルデヒド/アクリル酸コポリマー(アルドリッチ試薬)0.6質量部、光重合開始剤(イルガキュア907、日本チバガイギー(株)製)3.0質量部および光増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)1.0質量部を、メチルエチルケトンに溶解して、固形分濃度が38質量%の塗布液を調製した。
円盤状液晶性化合物
Figure 2008533502
配向膜の上に、塗布液を#3のワイヤーバーで塗布した。これを120℃の恒温槽中で3分間加熱し、円盤状液晶性化合物を配向させ、紫外線を照射し、円盤状液晶性化合物を重合させ、配向状態を固定した。作製した第1光学異方性層の厚さは、1.5μmであった。Re(550)は30nmであった。このようにして第1光学異方性層を作製した。
[第3光学異方性層の作製]
フジタック(富士写真フイルム(株)製)上に、下記の組成の塗布液を#14のワイヤーバーコーターで24ml/m2塗布した。60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥して、配向膜を作製した。
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配向膜塗布液組成
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下記式の変性ポリビニルアルコール 40質量部
水 728質量部
メタノール 228質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 2質量部
クエン酸 0.08質量部
クエン酸モノエチルエステル 0.29質量部
クエン酸ジエチルエステル 0.27質量部
クエン酸トリエチルエステル 0.05質量部
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Figure 2008533502
(円盤状液晶性化合物よりなる光学異方性層の形成)
上記長尺の支持対上に形成した配向膜上に、#3のワイヤーバーで下記の組成の円盤状液晶を含む塗布液を50m連続塗布した。
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(円盤状液晶層の塗液組成)
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上記円盤状液晶性化合物(1) 32.6質量部
上記水平配向剤I−6 0.15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) 3.2質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 0.4質量部
光重合開始剤(イルガキュア907、チバガイギー社製) 1.1質量部
メチルエチルケトン 62.0質量部
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上記塗布液が塗布された後、続いて130℃の乾燥ゾーンで2分間加熱乾燥され、円盤状液晶性化合物を配向させた。次に、UV照射ゾーンにて80℃で120W/cm高圧水銀灯を用いて、4秒間UV照射し円盤状液晶性化合物を重合させた。その後、室温まで放冷し、巻き取りを行った。作製した光学異方性層は、光学的に負の屈折率異方性を示し、膜厚2.38μm、波長550nmにおいてRe=0nm、Rth=150nmであった。また、Rth(450)/Rth(550)=1.21、Re(650)/Re(550)=0.92であった。光学異方性層の円盤状液晶性化合物は±1°の範囲で水平配向していた。
作製した第3光学異方性層を、第3光学異方性層、第2光学異方性層−1、第1光学異方性層の順になるように転写した。
[偏光板Aの作製]
偏光膜の片側に鹸化処理した保護膜(富士写真フイルム(株)製フジタック、セルローストリアセテート)を、もう片側に第3光学異方性層、第2光学異方性層−1、第1光学異方性層をこの順にポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼り付けた。このようにして偏光板Aを作製した。
OCBモードの液晶セル(ナナオ製、VT23XD1)の両側に図5の構成となるように偏光板Aを貼り合わせ、液晶表示装置に組み込んだ。この液晶表示装置の黒表示時の右方向45度と左方向45度の輝度とそれらの色ずれ(Δu’v’)を輝度計(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)にて測定した。結果を表3−1に示す。
[実施例3−2]
[第2光学異方性層−2の作製]
室温において、平均酢化度59.7%のセルロースアセテート120質量部、トリフェニルホスフェート9.36質量部、ビフェニルジフェニルホスフェート4.68質量部、下記のレタデーション上昇剤1.20質量部、メチレンクロリド704質量部、およびメタノール61.2質量部を混合して、溶液(ドープ)を調製した。
Figure 2008533502
得られたドープを、ガラス板上に流延し、室温で1分間乾燥後、45℃で5分間乾燥させた。乾燥後の溶剤残留量は30質量%であった。セルロースアセテートフィルムをガラス板から剥離し、100℃で20分間、130℃で10分間乾燥した。フィルムを適当な大きさに切断した後、130℃で流延方向と平行な方向に1.45倍に延伸した。延伸方向と垂直な方向は、自由に収縮できるようにした。延伸後、室温まで冷却した後、延伸フィルムを取り出した。延伸後の溶剤残留量は0.2質量%であった。得られたフィルムの厚さは、60μmであった。得られたセルロースアセテートフィルムの特性値は、Re=82nm、Rth=88nmであった。また、Re(450)/Re(550)=0.87、Re(650)/Re(550)=1.06であった。
第2光学異方性層−2上に実施例1と同様の方法で膜厚を1.35μmにし、光学特性がRe=0、Rth=85nmである第3光学異方性層を作製した。その上に実施例1と同様に第1光学異方性層を作製した。
偏光膜の片側に鹸化処理した保護膜(富士写真フイルム(株)製フジタック、セルローストリアセテート)を、もう片側に第2光学異方性層−2、第3光学異方性層、第1光学異方性層をこの順にポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼り付けた。このようにして偏光板Bを作製した。
OCBモードの液晶セル(ナナオ製、VT23XD1)の両側に図6のように偏光板Bを貼り合わせ、液晶表示装置に組み込んだ。この液晶表示装置の黒表示時の右方向45度と左方向45度の輝度とそれらの色ずれ(Δu’v’)を輝度計(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)にて測定した。結果を表3−1に示す。尚、図6中の符号は、図5と同様である。
[比較例3−1]
(光学異方性支持体の作製)
酢化度60.7〜61.1%のセルロースアセテート100質量部、下記のレタデーション上昇剤2.35質量部、リン酸トリフェニル2.75質量部およびリン酸ビフェニルジフェニル2.20質量部を、塩化メチレン232.75質量部、メタノール42.57質量部およびn−ブタノール8.50質量部に溶解した。得られた溶液をドラム流延機を用いて流延し、乾燥後の厚さが92μmのセルロースアセテートフィルムを作製した。
Figure 2008533502
セルロースアセテートフィルムを実質延伸倍率25%で延伸して、光学的二軸性透明支持体を作製した。
得られたセルロースアセテートフィルムの特性値はRe(550)=35nm、Rth(550)=175nmで、Re(450)/Re(550)=1.01、Re(650)/Re(550)=0.98、Rth(450)/Rth(550)=1.01、Rth(650)/Rth(550)=0.99であった。
光学異方性支持体上に実施例3−1と同様に第1光学異方性層を作製した。
偏光膜の片側に鹸化処理した保護膜(富士写真フイルム(株)製フジタック、セルローストリアセテート)を、もう片側に光学異方性支持体、第1光学異方性層をこの順にポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼り付けた。このようにして偏光板Cを作製した。
OCBモードの液晶セル(ナナオ製、VT23XD1)の両側に図7のように偏光板Cを貼り合わせ、液晶表示装置に組み込んだ。この液晶表示装置の黒表示時の右方向45度と左方向45度の輝度とそれらの色ずれ(Δu’v’)を輝度計(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)にて測定した。結果を以下表3−1に示す。尚、図7中、63は下偏光膜を、63aは下偏光膜透過軸を、64は上光学異方性層支持体を、64aは上光学異方性層支持体遅相軸を、65は下光学異方性層支持体を、65aは下光学異方性層支持体遅相軸をそれぞれ示している。その他の符号は、図5と同様である。
表3−1
Figure 2008533502
上記結果から、本発明の実施例3−1および3−2の液晶表示装置は、比較例3−1の液晶表示装置と比較していずれも、左右45度における黒表示時の透過率が低く、且つ正面との色ずれも小さいことがわかる。
第3の態様によれば、液晶セル、特にOCBモードの液晶セルの黒状態の視角補償をほぼ全ての波長において可能にする光学補償フィルムを提供することができる。その結果、本発明によれば、黒表示時の斜め方向の光抜けが軽減され、視野角コントラストが改善された液晶表示装置、特にOCBモードの液晶表示装置を提供することができる。
<第4の態様>
Figure 2008533502
攪拌機、還流冷却器を備えた反応器に、1H,1H,7H−ドデカフルオロヘプチルアクリレート39.13g、アクリル酸0.80g、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート1.1g、2−ブタノン30gを加え窒素雰囲気下で6時間78℃に加熱して反応を完結させた。質量平均分子量は1.0×104であった。
フルオロ脂肪族基含有ポリマー(P−33)の合成方法と同種の方法で、フッ素系ポリマー(P−34)、(P−136)および(P−138)を合成した。
一般式(I)で表される円盤状化合物は、下記合成例に従って合成することができる。
[合成例1]
例示化合物(3)を、下記のルートにより合成した。なお、相転移温度は、偏光顕微鏡観察による測定値である(以下、合成例2以降も同様である。)。
Figure 2008533502
パラヒドロキシケイヒ酸(200g、1.22mol)のエチルアルコール1.5L溶液に濃硫酸20ml加え、6時間還流した。放冷後、減圧下でエチルアルコール1Lを留去し、酢酸エチルおよび飽和食塩水を加えて分液し、有機相を重曹水にて中和した。有機相を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去し、226gの(B−1)を得た(収率97%)。
(B−1)(57.6g、0.3mol)の塩化メチレン600ml溶液にメトキシエトキシメチルクロライド(MEMCl)(51.4ml)を加え、ジエチルイソプロピルアミン(78.4ml、0.45mmol)を、反応系の温度を30℃以下に保ちながらゆっくり滴下した。そのまま3時間攪拌した後、飽和食塩水を加えて分液し、有機相を希塩酸水、飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去し、77.4gの(B−2)を得た(収率92%)。
水素化ナトリウム(9.2g、228mmol)、トリメチルスルホニウムヨ−ジド(50.2g、228mol)にジメチルスルフォキシド(160ml)を窒素雰囲気下滴下した。水素が発生しなくなるのを確認し、さらに30分間撹拌した。(B−2)(49.2g、175.6mmol)のジメチルスルフォキシド600ml溶液を添加し、50℃にて3時間撹拌した。放冷後、酢酸エチルおよび飽和食塩水を加えて分液し、有機相を希塩酸水、飽和食塩水で洗浄した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去し、33.6gの粗生成物(B−3)を得た(粗収率65%)。
(B−3)(20.4g、69.3mmol)のエタノール200ml溶媒にピリジニウムp−トルエンスルホン酸(17.4g、69.3mmol)を添加し、還流した。6時間攪拌した後、放冷後、酢酸エチルおよび飽和食塩水を加えて分液し、有機相を希塩酸水し、飽和食塩水で洗浄した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去し残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、酢酸エチルおよびヘキサン混合溶媒を溶離液として用いて精製した。13.0g(収率91%)の(B−4)を得た。
窒素雰囲気下、(B−4)(12.4g、60mmol)のN,N’−ジメチルアセトアミド150ml溶液に、ブロモエタノール(11.2g、90mmol)、炭酸カリウム(12.4g、90mmol)を加え、内温110℃にて5時間攪拌した。放冷後、酢酸エチルおよび飽和食塩水を加えて分液し、有機相を希塩酸水し飽和食塩水で洗浄した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去し残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、酢酸エチルおよびヘキサン混合溶媒を溶離液として用いて精製した。14.0g(収率93%)の(B−5)を得た。
(B−5)(14.0g、55.5mmol)のテトラヒドロフラン100ml溶液に、水酸化リチウム1水和物(4.2g、100mmol)を水100mlに溶解させた水溶液を添加し、還流下6時間攪拌した。放冷後、酢酸エチルおよび飽和食塩水を加えて分液し、有機相を希塩酸水、飽和食塩水で洗浄した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去し残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、酢酸エチルおよびヘキサン混合溶媒を溶離液として用いて精製した。11.7g(収率95%)の(B−6)を得た。
(B−6)(7.4g、33.2mmol)のテトラヒドロフラン100ml溶液に、アクリル酸クロライド(3.24ml、40mmol)、ジメチルアニリン(5.06ml、40mmol)、ニトロベンゼン(0.3ml)を加え、内温60℃にて3時間攪拌した。放冷後、酢酸エチルおよび飽和食塩水を加えて分液し、有機相を希塩酸水、飽和食塩水で洗浄した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去し残渣にN,N’−ジメチルアセトアミド(100ml)、トリエチルアミン(5.6ml、40mmol)を加えて内温60℃にて2時間攪拌した。放冷後、酢酸エチルおよび飽和食塩水を加えて分液し、有機相を希塩酸水および飽和食塩水で洗浄した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去し、酢酸エチルとヘキサン混合溶媒から晶析し、7.2g(収率78%)の(B−7)を得た。
窒素雰囲気下、(B−7)(4.1g、14.8mmol)のテトラヒドロフラン100ml溶液に、氷冷下にてメタンスルホニルクロライド(1.15ml、14.8mmol)を添加し、ジエチルイソプロピルアミン(2.58ml、14.8mmol)をゆっくり滴下した。滴下後室温まで昇温させ30分撹拌させた。TLCにて反応を確認後、氷冷し、2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンの1水和物(0.63g、1.85mmol)のテトラヒドロフラン50ml溶液を添加し、さらにジエチルイソプロピルアミン(2.13ml、12.25mmol)をゆっくり滴下した。滴下終了後、N,N−ジメチルアミノピリジンを触媒量加え、そのまま室温まで昇温し3時間撹拌した。酢酸エチルおよび飽和食塩水を加えて分液し、有機相を希塩酸水、飽和食塩水で洗浄した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去し残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、ジクロロメタンおよびメタノール混合溶媒を溶離液として用いて精製した。氷冷したメタノールから晶析し、2.8g(収率82%)の例示化合物(3)を得た。
H NMR(400MHz、CDCl)δ1.30−1.45(6H、m)、1.70−1.85(6H、m)、2.05−2.20(6H、m)、2.65−2.80(6H、m)、4.19(12H、t、J=6.4Hz)、4.52(12H、t、J=6.4Hz)、5.87(6H、d,J=10.4Hz)、6.17(6H、d,d,J=10.4Hz、17.2Hz)、6.46(6H、d,J=17.2Hz)、6.83(12H、d,J=8.0Hz)、7.03(6H、d、J=8.0Hz)、7.06(6H、d、J=8.0Hz)、8.24(6H、s);マススペクトル(M+Na)/(POSI)=1896。;相転移温度:Cry 70℃ ND 127℃ Iso
[合成例2および3]
例示化合物(4)、(5)は、それぞれ、合成例1のブロモエタノールをブロモプロパノール、ブロモブタノールに変更した以外は、合成例1と同様の方法にて行い、例示化合物(4)収率33%(8Steps)、例示化合物(5)収率24%(8Steps)を得た。
例示化合物(4)
H NMR(400MHz、CDCl)δ1.30−1.45(6H、m)、1.70−1.85(6H、m)、2.05−2.20(18H、m)、2.65−2.80(6H、m)、4.04(12H、t、J=7.2Hz)、4.37(12H、t、J=6.4Hz)、5.84(6H、d,J=10.4Hz)、6.13(6H、d,d,J=10.4Hz、17.2Hz)、6.42(6H、d,J=17.2Hz)、6.81(12H、d,J=8.0Hz)、7.01(6H、d、J=8.0Hz)、7.05(6H、d、J=8.0Hz)、8.19(6H、s);マススペクトル(M+Na)/(POSI)=1980。;相転移温度:Cry 65℃ ND 147℃ Iso
例示化合物(5)
H NMR(400MHz、CDCl)δ1.30−1.45(6H、m)、1.70−1.85(6H、m)、2.05−2.20(30H、m)、2.65−2.80(6H、m)、3.98(12H、t、J=6.8Hz)、4.25(12H、t、J=6.4Hz)、5.83(6H、d,J=10.4Hz)、6.13(6H、d,d,J=10.4Hz、17.2Hz)、6.42(6H、d,J=17.2Hz)、6.81(12H、d,J=8.0Hz)、7.02(6H、d、J=8.0Hz)、7.06(6H、d、J=8.0Hz)、8.21(6H、s);マススペクトル(M+Na)/(POSI)=2064。;相転移温度:Cry 70℃ ND 130℃ Iso
[合成例4]
例示化合物(17)を、下記のルートにて合成した。
Figure 2008533502
合成例1の方法にて合成した(B−4)(20.6g、0.1mol)のテトラヒドロフラン200ml溶液に水酸化リチウム1水和物(21g、0.5mol)の200ml水溶液を加え、還流下5時間攪拌した。放冷後、酢酸エチルおよび希塩酸水を加えて中和したものを分液し、有機相を飽和食塩水で洗浄した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去し、酢酸エチルおよびヘキサン混合溶媒から晶析して、14.8g(収率83%)の(C−1)を得た。
(C−1)(7.3g、41mmol)のテトラヒドロフラン100ml溶液にアクリル酸クロライド(7.1ml、87mmol)を加え、0℃にて、ジエチルイソプロピルアミン(15.2ml、87mmol)をゆっくり滴下した。滴下終了後、1時間攪拌した後、ピリジン(10ml)、水(10ml)を加え室温にて1時間攪拌した。酢酸エチルおよび希塩酸水を加えて分液し、有機相を飽和食塩水で洗浄した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去し、酢酸エチルおよびヘキサン混合溶媒から晶析して、7.0g(収率74%)の(C−2)を得た。
窒素雰囲気下、(C−2)(2.32g、10mmol)のテトラヒドロフラン40ml溶液に、氷冷下にてメタンスルホニルクロライド(0.77ml、10mmol)を添加し、ジエチルイソプロピルアミン(1.74ml、10mmol)をゆっくり滴下した。滴下後室温まで昇温させ30分撹拌させた。TLCにて反応を確認後、氷冷し、2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンの1水和物(0.43g、1.25mmol)のテトラヒドロフラン40ml溶液を添加し、さらにエチルジイソプロピルアミン(1.52ml、8.75mmol)をゆっくり滴下した。滴下終了後、N,N−ジメチルアミノピリジンを触媒量加え、そのまま室温まで昇温し3時間撹拌した。酢酸エチルおよび飽和食塩水を加えて分液し、有機相を希塩酸水、飽和食塩水で洗浄した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去し残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、ジクロロメタンおよびメタノール混合溶媒を溶離液として用いて精製した。氷冷したメタノールから晶析し、1.6g(収率81%)の例示化合物(17)を得た。
H NMR(400MHz、CDCl)δ1.35−1.50(6H、m)、1.70−1.90(6H、m)、2.10−2.20(6H、m)、2.70−2.85(6H、m)、6.02(6H、d,J=10.4Hz)、6.33(6H、d,d,J=10.4Hz、17.2Hz)、6.61(6H、d,J=17.2Hz)、7.00−7.20(24H、m)、8.21(6H、s);マススペクトル(M+Na)/(POSI)=1632。;相転移温度:Cry 95℃ Col 114℃ ND 160℃ Iso
[合成例5]
例示化合物(18)を、下記のルートにて合成した。
Figure 2008533502
2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンの1水和物(1.7g、5.0mmol)をテトラヒドロフラン200ml溶液に溶解し、シクロプロピルカルボニルクロリド(4.5ml、50.0mmol)を添加した。そのものに氷冷下にて、ピリジン(15ml)をゆっくりと滴下した。滴下後、室温にて2時間撹拌し、反応液をメタノール(500ml)に流し込んだ。固形分をろ過にて取り出し、酢酸エチルおよびヘキサン混合溶媒から晶析し、3.3g(収率90%)の例示化合物(18)を得た。
H NMR(400MHz、CDCl)δ1.00−1.10(12H、m)、1.20−1.30(12H、m)、1.90−2.00(6H、m)、8.14(6H、s);マススペクトル(M+Na)/(POSI)=755。;融点:300℃以上
[実施例4−1]
(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。
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セルロースアセテート溶液組成(質量部) 内層 外層
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酢化度60.9%のセルロースアセテート 100 100
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8 7.8
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9 3.9
メチレンクロライド(第1溶媒) 293 314
メタノール(第2溶媒) 71 76
1−ブタノール(第3溶媒) 1.5 1.6
シリカ微粒子(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)
0 0.8
下記レタデーション上昇剤 1.7 0
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Figure 2008533502
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(PK−1)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500nmにおけるレタデーション値(Re)を測定したところ、6nmであった。また、波長500nmにおける厚さ方向のレタデーション値(Rth)を測定したところ、83nm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。
光学補償シートの製造にあたり、図8に記載のスロットコーターに図9(A)に示すスロットダイを組み入れ実施した。図8に示すように、ウェブ82は送出機により送られ、ロールによって支持されながらラビング処理ロールを経て、塗布工程に移行する。その後、乾燥ゾーン、加熱ゾーン、紫外線ランプを通過し、巻き取り機によって巻き取る。尚、減圧チャンバーは、ウェブ82の進行方向側とは反対側に、ビード84aに対して十分な減圧調整を行えるよう、接触しない位置に設置した。
スロットダイ83の上流側リップランド長IUPを1mm、下流側リップランド長ILOを50μmとし、湿潤膜厚が5μmとなるようにウェブ82上に塗布液84を5ml/m2で塗布した。塗布速度は60m/分とした。ウェブ82には上記記載の厚み80μmのセルローストリアセテート基材を用い、下流側リップランド89とウェブ82であるセルローストリアセテート基材との隙間の長さは40μmに設定した。塗布液84を塗布する前に、ウェブ82の塗布面に対し、配向膜を下記の組成で塗布し、60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥し、配向膜用樹脂層を形成した。配向膜用樹脂層をあらかじめ形成したウェブ82を送り、配向膜用樹脂層の表面にラビング処理を施して配向膜を形成し、そのまま塗布工程へ搬送して塗布を実施した。なお、ラビング処理は、ポリマー基材(PK−1)の遅相軸(波長632.8nmで測定)と平行な方向に、配向膜にラビング処理を実施した。ラビング処理におけるラビングローラの回転周速を5.0m/秒とし、配向膜用樹脂層に対する押しつけ圧力を9.8×10-3Paに設定した。
---------------------------------------------------------------------------
(配向膜塗布液組成)
---------------------------------------------------------------------------
下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 0.5質量部
---------------------------------------------------------------------------
Figure 2008533502
塗布液84には、下記に示す光学異方性層の組成を用いた。塗布速度は60m/分とした。塗布液84を塗布したウェブ82を、Iso点温度(円盤状ネマティック相から等方性液体に転移する温度)より5℃低い温度に設定した加熱ゾーンを通過させ、この液晶層表面に60℃の雰囲気下で120W/cmの紫外線ランプにより紫外線を照射し、光学補償シート(KH−1)を作製した。塗布可能性については目視によるビード状態の観察により判断し、ビード84aが破断した段階で塗布不可能とした。この結果、本実施例4−1では、塗布は可能であり、このときの減圧度は1000Paであった。
(光学異方性層の形成)
下記の組成物を、102Kgのメチルエチルケトンに溶解して塗布液を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶性化合物(例示化合物(3)) 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 4.06質量部
(V#360、大阪有機化学(株)製)
セルロースアセテートブチレート 0.34質量部
(CAB551−0.2、イーストマンケミカル社製)
セルロースアセテートブチレート 0.11質量部
(CAB531−1、イーストマンケミカル社製)
フルオロ脂肪族基含有ポリマー例示化合物(P−33) 0.018質量部
フルオロ脂肪族基含有ポリマー例示化合物(P−136) 0.23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
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
波長546nmで測定した光学異方性層のReレタデーション値は50nmであった。また、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度まで傾けた方向から見ても、ムラは検出されなかった。
(液晶性化合物の傾斜角評価)
円盤状化合物や棒状化合物を配向させた光学異方性層において、光学異方性層の一方の面におけるチルト角(円盤状化合物または棒状化合物における物理的な対象軸が光学異方性層の界面となす角度をチルト角とする)θ1および他方の面のチルト角θ2を、直接的にかつ正確に測定することは困難である。そこで本明細書においては、θ1及びθ2は、以下の手法で算出する。本手法は本発明の実際の配向状態を正確に表現していないが、光学フィルムのもつ一部の光学特性の相対関係を表す手段として有効である。
本手法では算出を容易にすべく、下記の2点を仮定し、光学異方性層の2つの界面におけるチルト角とする。
1.光学異方性層は円盤状化合物や棒状化合物を含む層で構成された多層体と仮定する。さらに、それを構成する最小単位の層(円盤状化合物または棒状化合物のチルト角は該層内において一様と仮定)は光学的に一軸と仮定する。
2.各層のチルト角は光学異方性層の厚み方向に沿って一次関数で単調に変化すると仮定する。具体的な算出法は下記のとおりである。
(1)各層のチルト角が光学異方性層の厚み方向に沿って一次関数で単調に変化する面内で、光学異方性層への測定光の入射角を変化させ、3つ以上の測定角でレタデーション値を測定する。測定および計算を簡便にするためには、光学異方性層に対する法線方向を0°とし、−40°、0°、+40°の3つの測定角でレタデーション値を測定することが好ましい。このような測定は、KOBRA−21ADHおよびKOBRA−WR(王子計測器(株)製)、透過型のエリプソメーターAEP−100((株)島津製作所製)、M150およびM520(日本分光(株)製)、ABR10A(ユニオプト(株)製)で行うことができる。
(2)上記のモデルにおいて、各層の常光の屈折率をno、異常光の屈折率をne(neは各々すべての層において同じ値、noも同様とする)、及び多層体全体の厚みをdとする。さらに各層におけるチルト方向とその層の一軸の光軸方向とは一致するとの仮定の元に、光学異方性層のレタデーション値の角度依存性の計算が測定値に一致するように、光学異方性層の一方の面におけるチルト角θ1および他方の面のチルト角θ2を変数としてフィッティングを行い、θ1およびθ2を算出する。結果は、第4−1表に示す。
ここで、noおよびneは文献値、カタログ値等の既知の値を用いることができる。値が未知の場合はアッベ屈折計を用いて測定することもできる。光学異方性層の厚みは、光学干渉膜厚計、走査型電子顕微鏡の断面写真等により測定数することができる。
(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、偏光子(HF−1)の片側表面に貼り付けた。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(HF−1)の反対側表面に貼り付けた。
偏光子(HF−1)の透過軸と、光学補償シートの支持体であるポリマーフィルム(PK−1)の遅相軸とが平行になるように配置した。偏光子(HF−1)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。
(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、代わりに上記の作製した偏光板(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(BM−5A、TOPCON社製)を用いて、黒表示(L1)から白表示(L8)までで視野角を測定した。上下左右で、コントラスト比(白透過率/黒透過率)が10以上、かつ黒側の階調反転(L1とL2での反転)のない領域を視野角として求めた。測定結果を表4−1に示す。
(液晶表示装置パネル上でのムラ評価および上視野角色味評価)
液晶表示装置の表示パネルを全面中間調に調整し、ムラを評価した。また、黒表示のときの正面方向から見た色味と上60°方向から見たときの色味の変化を評価した。(Δu’v’≦0.045以下を○、Δu’v’>0.045を×)。以下に示す実施例4−2〜4−5、ならびに比較例4−1〜4−3についても同様に評価した。Δu’v’はCIE1976 UCS色度図による色差を指標にした。
[実施例4−2〜4−5、比較例4−1〜4−3]
表4−1に記載の如く、フルオロ脂肪族基含有ポリマーの種類と添加量、液晶性化合物の種類を代えた以外は、実施例4−1と同様にして光学補償シートを作製し、同様に傾斜角、視野角、ムラ、色味評価を行った。結果を表4−1に示す。
Figure 2008533502
表4−1の結果から分かるように、フルオロ脂肪族基含有ポリマー、シクロプロピルカルボニル基を有する円盤状の液晶性化合物を使用することでムラのない面状が実現できる。また、2種類併用することで、視野角、色味の表示特性が良好な、液晶表示装置を提供することができる。
表4−1
Figure 2008533502
[実施例4−6]
実施例4−1で用いたレタデーション上昇剤の添加量を変えて、厚さ方向のレタデーションを76、83、100、110nmにしたポリマー基材を作製したこと以外は、実施例4−1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。ポリマー基材の厚さ方向のレタデーションを76、83、100、110nmに変えても、ムラのない面状で、視野角、色味の表示特性が良好であることを確認した。
[実施例4−7]
実施例4−1で用いたレタデーション上昇剤を、下記のレタデーション上昇剤に代え、内層の添加量を1.2質量部にし、厚さ方向のレタデーションを90nmにしたポリマー基材を作製した以外は、実施例4−1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。ムラのない面状で、視野角、色味の表示特性が良好であることを確認した。
Figure 2008533502
[実施例4−8]
実施例4−7で用いたレタデーション上昇剤の添加量を変えて、厚さ方向のレタデーションを76、83、100、110nm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。ポリマー基材の厚さ方向のレタデーションを76、83、100、110nmに変えても、ムラのない面状で、視野角、色味の表示特性が良好であることを確認した。
[実施例4−9]
実施例4−1において、乾燥方法を、特開2003−93953号公報[0058]〜[0070]に記載の試験1および試験2の乾燥方法に変更した以外は、実施例4−1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。乾燥方法を変えても、ムラのない面状で、視野角、色味の表示特性が良好であることを確認した。
[実施例4−10]
実施例4−1でフルオロ脂肪族基含有ポリマー(2)として用いたP−33を、P−28にかえた以外は、実施例4−1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。フルオロ脂肪族基含有ポリマー(2)を一般式[2]で表されるモノマーから誘導される繰り返し単位を有するポリマー種に変更しても、ムラのない面状で、視野角、色味の表示特性が良好であることが確認できた。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
したがって、特許請求の範囲に記載される本発明とその同等物に一致する、本発明の変更や修正は全て、本発明の意図の中に包含される。
本出願は、2005年3月10日出願の日本特許出願(特願2005− 66747)、2005年3月11日出願の日本特許出願(特願2005− 70005)、2005年3月15日出願の日本特許出願(特願2005− 73051)、2005年3月17日出願の日本特許出願(特願2005− 76993)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
ベンド配向液晶セル内の液晶性化合物の配向を模式的に示す断面図である。 偏光板を示す模式図である。 本発明に従うベンド配向型液晶表示装置を示す模式図である。 光拡散フィルムの代表的な形態を示す断面模式図である。
本発明の液晶表示装置の一実施形態の概略模式図である。 本願実施例3−2で作製した液晶表示装置の概略模式図である。 本願比較例3−1で作製した液晶表示装置の概略模式図である。
本発明に利用可能なスロットコーターの概略図である。 図8中のスロットダイ83の断面形状の概略図(9A)と、他のスロットダイ90の断面形状の概略図(9B)である。 図8中のスロットダイ83の断面形状の拡大概略図である。
符号の説明
10 ベンド配向液晶セル
11 液晶性化合物
11a〜11j 棒状液晶性分子
12a、12b 配向膜
13a、13b 電極層
14a 上基板
14b 下基板
31、31A、31B 第1光学異方性層
31a〜31e 円盤状化合物
32 配向膜
33、33A、33B 第2光学異方性層
34、34A、34B 偏光膜
NL 円盤状化合物の円盤面の法線
PL 円盤面の法線を第2光学異方性層面へ正射影した方向
RD、RD1、RD2、RD3、RD4 ラビング方向
SA、SA1、SA2 面内遅相軸
TA、TA1、TA2 面内透過軸
BL バックライト
1 光拡散フィルム
2 透明基材フィルム
3 光拡散層
40 透光性樹脂
41 第1の透光性微粒子
42 第2の透光性微粒子
51 上偏光膜
51a 上偏光膜透過軸
52 上第3光学異方性層
53 上第2光学異方性層
53a 上第2光学異方性層遅相軸
54 上第1光学異方性層
54a 上第1光学異方性層配向制御軸
55 液晶セル上電極基板
55a 上基板配向制御方向
56 液晶層
57 液晶セル下電極基板
57a 下基板配向制御方向
58 下第1光学異方性層
58a 下第1光学異方性層配向制御軸
59 下第2光学異方性層
59a 下第2光学異方性層遅相軸
60 下第3光学異方性層
61 下偏光膜
61a 下偏光膜透過軸
63 下偏光膜
63a 下偏光膜透過軸
64 上光学異方性層支持体
64a 上光学異方性層支持体遅相軸
65 下光学異方性層支持体
65a 下光学異方性層支持体遅相軸
80 コーター
81 バックアップロール
82 ウェブ
83 スロットダイ
84 塗布液
85 ポケット
86 スロット
87 先端リップ
88 上流側リップランド
89 下流側リップランド
90 スロットダイ
91 下流側リップランド
92 符号
93 スロット

Claims (31)

  1. 第1光学異方性層と、第2光学異方性層とを有する光学補償フィルムであって、該第1光学異方性層が下記の数式(1)を満足する光学特性を有し、さらに該第2光学異方性層が下記の数式(2)、(3)を満足する光学特性を有する光学補償フィルム。
    数式(1) Re1(450)/Re1(650)≦1.25
    数式(2) Re2(450)/Re2(650)≦0.8
    数式(3) Rth2(450)/Rth2(650)≧1
    数式中、Ren(λ)は第n光学異方性層の波長λnmで正面レタデーション値であり、Rthn(λ)は第n光学異方性層の波長λnmで厚み方向レタデーション値である。
  2. 前記第1光学異方性層が下記の数式(4)を満足する光学特性を有し、さらに前記第2光学異方性層が下記の数式(5)、(6)を満足する光学特性を有する請求項1に記載の光学補償フィルム。
    数式(4) 0≦Re1(550)≦50
    数式(5) 30≦Re2(550)≦60
    数式(6) 100≦Rth2(550)≦300
  3. 第1光学異方性層がディスコティック化合物からなり、第2光学異方性層がセルロースアシレートフィルムからなる請求項1または2に記載の光学補償フィルム。
  4. 一対の偏光膜、
    それらの間に配置される液晶セル、および
    少なくとも一方の偏光膜と液晶セルとの間に配置される光学フィルムを有し、該光学フィルムが第1光学異方性層と、第2光学異方性層とを有する液晶表示装置であって、
    該第1光学異方性層が下記の数式(7)を満足する光学特性を有し、さらに該第2光学異方性層が下記の数式(8)を満足する光学特性を有する液晶表示装置。
    数式(7) Re1(450)/Re1(650)<1.25
    数式(8) 2≦(Δn(550)×d)/Rth2(550)≦5
    数式中、Re1(450)、Re1(650)は波長450nm、650nmにおける第1光学異方性層の面内レタデーション値であり、
    Δn(550)は波長550nmにおける液晶セル中の液晶分子の複屈折であり、dはnm単位とする液晶セルの厚さであり、Rth2(550)は第2光学異方性層の波長550nmにおける厚み方向のレタデーション値である。
  5. 前記面内レタデーション値Re1(550)が0〜40nmである請求項4に記載の液晶表示装置。
  6. 前記面内レタデーション値Re2(550)が30〜60nmであり、厚み方向のレタデーション値Rth2(550)が100〜300nmである請求項4または5に記載の液晶表示装置。
  7. 前記第1光学異方性層が、レタデーション値Re1(40°)とRe1(−40°)の比:Re1(40°)/Re1(−40°)を3〜20あるいは1/20〜1/3の範囲に有する請求項4〜6のいずれかに記載の液晶表示装置。ここで、Re1(40°)は、第1光学異方性層の遅相軸をあおり軸とし、あおり角を+40°として測定した波長550nmにおけるレタデーション値であり、Re1(−40°)は、第1光学異方性層の遅相軸をあおり軸とし、あおり角を−40°として測定した波長550nmにおけるレタデーション値である。
  8. 前記第1光学異方性層が液晶性化合物から形成されている請求項4〜7のいずれかに記載の液晶表示装置。
  9. 前記液晶性化合物が、ディスコティック化合物である請求項8に記載の液晶表示装置。
  10. 前記第2光学異方性層がセルロースアシレートフィルムである請求項4〜9のいずれかに記載の液晶表示装置。
  11. 前記液晶セルがベンド配向モードである請求項1〜10のいずれかに記載の液晶表示装置。
  12. ハイブリット配向した円盤状化合物を含有する第1光学異方性層と、
    下記式(I)を満足する第2光学異方性層と、
    下記式(II)および(III)を満足する第3光学異方性層とを少なくとも有する光学補償フィルム。
    (I) Re2(450)<Re2(550)<Re2(650)
    (II) Rth3(450)>Rth3(550)>Rth3(650)
    (III) Re3(550)<5
    但し、上記(I)〜(III)中、Ren(λ)は第n光学異方性層の波長λ(nm)における面内レタデーション値(nm)であり、Rthn(λ)は第n光学異方性層の波長λnmにおける厚み方向のレタデーション値(nm)である。
  13. 請求項12に記載の光学補償フィルムを含む偏光板。
  14. 請求項13に記載の偏光板を有する液晶表示装置。
  15. OCBモードの液晶セルを有する請求項14に記載の液晶表示装置。
  16. 下記一般式[1]または[2]で表されるフルオロ脂肪族基含有モノマーから導かれる繰り返し単位を含むフルオロ脂肪族基含有ポリマーの少なくとも1種と、シクロプロピルカルボニル基を有する円盤状化合物の少なくとも1種とを含有する光学異方性層を有する光学補償フィルム。
    Figure 2008533502
    Figure 2008533502
    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、Zは水素原子またはフッ素原子を表し、mは1以上6以下の整数、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。
    一般式[2]においてAは下記の連結基群Aから選ばれる2価(q=1)もしくは3価(q=2)の連結基、または、下記の連結基群Aから選ばれる2つ以上を組み合わせて形成される2価(q=1)もしくは3価(q=2)の連結基を表し、また、連結基同士は酸素原子を介して結合してもよく、
    (連結基群A)
    −CH2−、−CH2CH2−、−CH2CH2CH2−、−C64−および−C63<:ただし、ベンゼン環上の置換位置は任意の位置でよい。;
    Zは水素原子またはフッ素原子を表し、pは3〜8の整数、qは1または2を表す。
  17. 前記シクロプロピルカルボニル基を有する円盤状化合物が、下記一般式(I)で表される化合物である請求項16に記載の光学補償フィルム。
    Figure 2008533502
    一般式(I)中、Dは円盤状コアを表し、n1は3〜20の整数を表す。R1、R2、R3、R4およびR5は、それぞれ、水素原子または置換基を表し、互いに結合して環を形成していてもよい。
  18. 前記一般式(I)で表される化合物が下記一般式(II)で表される化合物である請求項17に記載の光学補償フィルム。
    Figure 2008533502
    一般式(II)中、Dは円盤状コアを表し、n1は3〜20の整数を表す。R1、R2、R3およびR5は、それぞれ、水素原子または置換基を表し、互いに結合して環を形成していてもよい。mは1〜5の整数を表す。R6は置換基を表し、複数のR6が存在するとき、それぞれ同じでも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。
  19. 前記R6が、ハロゲン原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のアリールオキシ基、置換もしくは無置換のアシルオキシ基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニルオキシ基または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ある請求項18に記載の光学補償フィルム。
  20. 前記R1、R2、R3およびR5が、それぞれ、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基またはハロゲン原子である請求項17〜19のいずれかに記載の光学補償フィルム。
  21. 前記シクロプロピルカルボニル基を有する円盤状化合物が、円盤状液晶化合物である請求項16〜20のいずれかに記載の光学補償フィルム。
  22. 前記シクロプロピルカルボニル基を有する円盤状化合物が下記一般式(III)で表される重合性基を有する円盤状化合物であり、且つ、前記円盤状化合物の円盤面が配向している状態で前記重合性基が重合し、該重合により前記配向が固定されている請求項21に記載の光学補償フィルム。
    Figure 2008533502
    一般式(III)中、Dは円盤状コアを表し、n1は3〜20の整数を表す。R1、R2、R3およびR5は、それぞれ、水素原子または置換基を表し、互いに結合して環を形成していてもよい。Lは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、置換もしくは無置換のアルキレン基または置換もしくは無置換のアリーレン基、或いは、それらの組み合わせから選ばれる2価の連結基を表し、Qは重合性基を表す。
  23. 前記Qが、エポキシ基またはエチレン性不飽和基である請求項22に記載の光学補償フィルム。
  24. 前記円盤状コアがトリフェニレンである請求項16〜23のいずれかに記載の光学補償フィルム。
  25. 前記シクロプロピルカルボニル基を有する円盤状化合物の配向が円盤状ネマティック相を形成している請求項16〜24のいずれかに記載の光学補償フィルム。
  26. 一般式[1]または[2]におけるZが水素原子である、請求項16〜25のいずれかに記載の光学補償フィルム。
  27. 前記フルオロ脂肪族基含有ポリマーが、さらに下記一般式[3]で表されるモノマーから導かれる繰り返し単位を含む共重合体である請求項16〜26のいずれかに記載の光学補償フィルム。
    Figure 2008533502
    式中、R11、R12およびR13はそれぞれ独立に、水素原子または置換基を表し;L1は下記の連結基群Lから選ばれる2価の連結基または下記の連結基群L1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L1
    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;
    1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、アルキル基、または、末端が水素原子もしくはアルキル基であるポリ(アルキレンオキシ)基を表す。
  28. 前記光学異方性層中に、一般式[1]または[2]で表されるモノマーから導かれる繰り返し単位を含むフルオロ脂肪族基含有ポリマーとは別のフルオロ脂肪族基含有ポリマーをさらに含有する、請求項16〜27のいずれかに記載の光学補償フィルム。
  29. 前記光学異方性層は、配向膜上に設けられており、該配向膜および/または光学異方性層は、スロットダイコート法により塗布してなる、請求項16〜28のいずれかに記載の光学補償フィルム。
  30. 少なくとも、偏光膜と、該偏光膜の片面に設けられた保護膜とを有し、該保護膜が、請求項16〜29のいずれかに記載の光学補償フィルムである楕円偏光板。
  31. 請求項30に記載の楕円偏光板を有する液晶表示装置。
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