JP2010024438A - 光学フィルム、偏光板、表示装置及び光学フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
B3及びB4は、それぞれ独立に、−O−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−、−C(=O)−NR’−、−NR’−C(=O)−、−OCH2−、−O−C(=O)−O−又は単結合を表す。ここで、R’は、炭素数1〜4のアルキル基又は水素原子を表す。
E1及びE2は、それぞれ独立に、炭素数1〜20のアルキレン基を表し、E1及びE2に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基又はハロゲン化アルコキシ基、ニトリル基或いはニトロ基で置換されていてもよい。
P1及びP2は、それぞれ独立に、式(P−1)〜(P−5)で表される基を表す。
さらに、式(2)で表される化合物(ただし、式(1)で表される化合物とは同一ではない)に由来する構造単位を含有することが好ましい。
P11-E11-(B11-A11)n-B12-G (2)
[式(2)中、A11は、2価の脂環式炭化水素基、複素環基又は芳香族炭化水素基を表す。A11には、ハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のモノ又はジアルキルアミノ基、ニトロ基、ニトリル基、フェニル基が結合していてもよい。
B11、B12は、それぞれ独立に、−CR25R26−、−C≡C−、−CH=CH−、−CH2−CH2−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−C(=S)−、−C(=S)−O−、−O−C(=S)−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CO−NR25−、−NR25−CO−、−O−CH2−、−O−CF2−、−NR25−、−CH2−O−、−CF2−O−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−又は単結合を表す。R25及びR26は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、あるいは、R25及びR26が結合して炭素数5〜7のアルキレン基を形成していてもよい。
E11は、それぞれ独立に、炭素数1〜12のアルキレン基を表す。該アルキレン基は、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。
P11は、水素原子または重合性基を表す。
Gは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜13のアルキル又はハロゲン化アルキル基、炭素数1〜13のアルコキシ基、炭素数1〜13のアルキルアミノ基、アミノ基、ニトリル基又はニトロ基であるか炭素数1〜12のアルキレン基を介して結合する水素原子または重合性基を表し、前記アルキレン基は、ハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基で置換されていてもよい。
nは1〜5の整数]
P11-E11-(B11-A11)n-B12-E12-P12 (2−1)
P11-E11-(B11-A11)n-B12-F11 (2−2)
(式(2−1)及び式(2−2)中、A11、B11、B12、E11、P11及びnは上記と同義である。
F11は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜13のアルキル又はハロゲン化アルキル基、炭素数1〜13のアルコキシ基、炭素数1〜13のアルキルアミノ基、アミノ基、ニトリル基又はニトロ基を表す。
E12は、E11と同義である。
P12は、P11と同義である。)
さらに、本発明によれば、上述した偏光板と、液晶パネル又は有機エレクトロルミネッセンスパネルとを備える表示装置が提供される。
E1及びE2等におけるアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基等が例示される。
E1及びE2等におけるアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、1−メチルエチレン基、2−メチルエチレン基、テトラメチレン基、1−メチルトリメチレン基、2−メチルトリメチレン基、3−メチルトリメチレン基、1−エチルエチレン基、2−エチルエチレン基等が挙げられる。
E1及びE2等におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
E1及びE2等におけるハロゲン化アルコキシ基としては、トリフルオロメトキシ基、トリクロロメトキシ基、テトラフルオロエトキシ基、テトラクロロエトキシ基、フルオロプロポキシ基、フルオロブトキシ基、フルオロヘキシルオキシ基、フルオロオクチルオキシ基、2−フルオロエチルヘキシルオキシ基等が例示される。
P1及びP2は、式(P−1)〜(P−5)で表される基であると、得られる光学フィルム中に化合物(1)に由来する構造単位を固定化しやすい傾向があることから好ましく、特に、式(P−1)で表される基が好ましい。
例えば、−B1−E1−B3−P1としては、以下の組み合わせが挙げられる。なお、表中、nは2〜12の整数である。
このような液晶化合物としては、化合物(1)に含まれるP1及びP2の重合性基と共重合し得るような重合性基を含むものであれば、どのような液晶化合物であってもよい。特に、式(P−1)で表される基を含むもの、さらに、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基又はビニルオキシ基等を含むものが、より容易に光重合させることができることから、特に好ましい。なお、液晶化合物としては、異なる複数の液晶化合物を併用してもよい。
式(2)において、2価の脂環式炭化水素基としては、例えば、炭素数3〜20のものが挙げられ、具体的には、シクロアルキレン、つまり、シクロプロピレン、シクロブチレン、シクロペンチレン、シクロヘキシレン、ビシクロブチレン、ビシクロヘプチレン、ビシクロオクチレン等が挙げられる。
2価の複素環基としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子と炭素原子とを有する2価の環状基が挙げられる。この複素環基は、芳香族性を有していてもよいし、有していなくてもよい。例えば、炭素数3〜6のものが挙げられ、芳香族性を有する2価の複素環基としては下記式で表される基が例示される。
モノ又はジアルキルアミノ基としては、N−メチルアミノ、N−エチルアミノ、N−プロピルアミノ、N−ブチルアミノ、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N,N−ジプロピルアミノ、N,N−ジブチルアミノ、N,N−メチルエチルアミノ、N,N−エチルプロピルアミノ基等が挙げられる。
重合性基としては、重合に関与し得る置換基であればよく、例えば、上述した(P−1)から(P−5)で示す置換基、ビニル基、ビニルオキシ基、p−スチルベン基、アクリロイル基、メタクロイル基、アクリロイルオキシ基、メタクロイルオキシ基、カルボキシル基、メチルカルボニル基、水酸基、アミド基、炭素数1〜4のアルキルアミノ基、アミノ基、エポキシ基、オキセタニル基、アルデヒド基、イソシアネート基、チオイソシアネート基などが挙げられる。
なお、P11とE11の種類を適宜選択することにより、両者の結合がエーテル結合又はエステル結合を介して行われることが好ましい。また、Gの置換基内において、エーテル結合又はエステル結合が存在することが好ましい。
P11-E11-(B11-A11)n-B12-E12-P12 (2−1)
P11-E11-(B11-A11)n-B12-F11 (2−2)
(式(2−1)及び式(2−2)中、A11、B11、B12、E11、P11及びnは上記と同義である。
F11は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜13のアルキル基、炭素数1〜13のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜13のアルコキシ基、炭素数1〜13のアルキルアミノ基、アミノ基、ニトリル基又はニトロ基を表す。
E12は、E11と同義である。
P12は、P11と同義である。)
P11-E11-B11-A11-B12-A12-B13-A13-B14-A14-B15-A15-B16-E12-P12 (I)
P11-E11-B11-A11-B12-A12-B13-A13-B14-A14-B15-E12-P12 (II)
P11-E11-B11-A11-B12-A12-B13-A13-B14-E12-P12 (III)
P11-E11-B11-A11-B12-A12-B13-A13-B14-F11 (IV)
P11-E11-B11-A11-B12-A12-B13-F11 (V)
(式中、A12〜A15は、A11と同義である。B12〜B16は、B11と同義である。E12はE11と同義である。P11、P12、F11は、上記と同義である。)
なお、式(2−1)、式(2−2)、式(I)、式(II)、式(III)、式(IV)及び式(V)で表される化合物においても、上述したように、P11とE11との種類を適宜選択することにより、さらにP12とE12との種類を適宜選択することにより、両者の結合がエーテル結合又はエステル結合を介して行われることが好ましい。
これらの化合物は、合成が容易、又は市販されているなど、入手が容易であることから好ましい。
本発明の光学フィルムを重合して製造する方法について以下に説明する。
まず、本発明の化合物(1)を含有する組成物又は化合物(1)と化合物(1)とは異なる液晶性を示す化合物とを含有する組成物に、任意に、重合開始剤、重合禁止剤、光増感剤、レベリング剤、有機溶媒、架橋剤等の添加剤の1種以上が混合された組成物の溶液を調製する。特に、有機溶媒は、成膜が容易となることから、また、重合開始剤は、得られた光学フィルムを硬化する働きをもつことから、含有されていることが好ましい。
本発明の液晶性組成物は、通常、重合させるための重合開始剤、特に光重合開始剤を用いることが好ましい。
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ベンジルケタール類、α−ヒドロキシケトン類、α−アミノケトン類、ヨードニウム塩又はスルホニウム塩等が挙げられ、より具体的には、イルガキュア(Irgacure)907、イルガキュア184、イルガキュア651、イルガキュア819、イルガキュア250、及びイルガキュア369(以上、全てチバスペシャルティケミカルズ社製)、セイクオールBZ、セイクオールZ、セイクオールBEE(以上、全て精工化学社製)、カヤキュアー(kayacure)BP100(日本化薬社製)、カヤキュアーUVI−6992(ダウ社製)、アデカオプトマーSP−152又はアデカオプトマーSP−170(以上、全て旭電化)などを挙げることができる。
重合開始剤の使用量は、通常、化合物(1)及び液晶化合物の合計100重量部に対して、0.1重量部〜30重量部であり、好ましくは、0.5重量部〜10重量部である。上記範囲内であれば、液晶性組成物の配向性を乱すことなく、液晶性組成物を重合させることができる。
重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン又はアルキルエーテル等の置換基を有するハイドロキノン類、ブチルカテコール等のアルキルエーテル等の置換基を有するカテコール類、ピロガロール類、2,2、6,6、−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシラジカル等のラジカル補足剤、チオフェノール類、β−ナフチルアミン類又はβ−ナフトール類等を挙げることができる。
重合禁止剤を含有することにより、化合物(1)及び液晶化合物の重合を制御することができ、得られる光学フィルムの安定性及び塗布前の組成物の安定性を向上させることができる。また、重合禁止剤の使用量は、通常、化合物(1)及び液晶化合物の合計100重量部に対して、0.1重量部〜30重量部であり、好ましくは、0.5重量部〜10重量部である。上記範囲内であれば、本光学フィルムを構成する組成物の配向性を乱すことなく、重合させることができる。
光増感剤としては、例えば、キサントン若しくはチオキサントン等のキサントン類、アントラセン若しくはアルキルエーテルなどの置換基を有するアントラセン類、フェノチアジン又はルブレンを挙げることができる。
光増感剤を用いることにより、化合物(1)及び液晶化合物の重合を高感度化することができる。また、光増感剤の使用量としては、化合物(1)及び液晶化合物の合計100重量部に対して、通常、0.1重量部〜30重量部であり、好ましくは0.5重量部〜10重量部である。上記範囲内であれば、本光学フィルムを構成する組成物の配向性を乱すことなく、重合させることができる。
架橋剤としては、特に限定されるものではなく、当該分野で公知のもの、例えば、ポリアクリレート類、ポリメタクリレート類、ウレタンアクリレート類、ポリイソシアネート類、エポキシ化合物、オキセタン化合物などが挙げられる。より具体的には、トリアクリレート類(新中村化学工業株式会社製:CBX−1N、CBX−0、A−TMPT−3EO、A−TMPT−6EO、A−TMPT−9EO、A−TMM−3、A−TMM−3L、A−TMM−3LMN、A−GLY−3E、A−GLY−6E、A−GLY−9E、A−GLY−20E、TM−4EL、SARTOMER社製:SR499、SR502、SR9035、SR368)、テトラアクリレート類(新中村化学工業株式会社製:ATM−4E,ATM−35E)、ペンタアクリレート類(新中村化学工業株式会社製:A−9530、SARTOMER社製:SR399E)、ヘキサアクリレート類(新中村化学工業株式会社製:A−DPH−6E、A−DPH−12E、A−DPH−6P、共栄社化学株式会社製:UA−306H、UA−306I、日本化薬株式会社製:DPCA−60、DPCA−120)などを挙げることができる。
架橋剤を用いることにより、光学フィルムの架橋密度を調整することができる。
架橋剤の使用量は、通常、化合物(1)及び液晶化合物の合計100重量部に対して、0.1重量部〜30重量部であり、好ましくは、0.5重量部〜10重量部である。架橋剤を用いることにより、化合物(1)および液晶化合物を光重合により架橋することができる。従って、熱による複屈折の変化の影響を低減させることができる。
レベリング剤としては、例えば、放射線硬化塗料用添加剤(ビックケミージャパン製:BYK−352,BYK−353,BYK−361N)、塗料添加剤(東レ・ダウコーニング社製:SH28PA、DC11PA、ST80PA)、塗料添加剤(信越シリコーン社製:KP321、KP323、X22−161A、KF6001)又はフッ素系添加剤(大日本インキ化学工業製:F−445、F−470、F−479)などを挙げることができる。
レベリング剤を用いることにより、光学フィルムを平滑化することができる。さらに、光学フィルムの製造過程で、組成物の流動性を制御したり、化合物(1)及び液晶化合物を重合して得られる光学フィルムの架橋密度を調整等することができる。また、レベリング剤の使用量は、通常、化合物(1)及び液晶化合物の合計100重量部に対して、0.1重量部〜30重量部であり、好ましくは、0.5重量部〜10重量部である。上記範囲内であれば、本光学フィルムを構成する組成物の配向性を乱すことなく、重合させることができる。
有機溶媒としては、光学フィルムに含まれる化合物等を溶解し得る有機溶媒であればよい。具体的には、メタノール、エタノール、エチレングリコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、メチルセロソルブ若しくはブチルセロソルブなどのアルコール;酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、ガンマーブチロラクトン若しくはプロピレングリコールメチルエーテルアセテートなどのエステル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン若しくはメチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒;ペンタン、ヘキサン若しくはヘプタンなどの脂肪族炭化水素溶媒;トルエン、キシレン若しくはクロロベンゼンなどの芳香族炭化水素溶媒、アセトニトリル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、乳酸エチル、クロロホルム又はフェノールなどが挙げられる。これら有機溶媒は、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。なかでも、光学フィルムを構成する組成物との相溶性に優れ、アルコール、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、非塩素系脂肪族炭化水素溶媒及び非塩素系芳香族炭化水素溶媒などにも溶解し得ることから、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素を用いなくとも、溶解して塗工させることができる。
また、混合溶液における固形分の濃度は、通常、5〜50重量%である。固形分の濃度をこの程度の範囲とすることにより、光学フィルムの膜厚にムラが生じにくく、適切な膜厚に調整することが容易となり、液晶パネルの光学補償に必要な光学異方性を与えることができる。
続いて、支持基材に、上述した組成物の溶液を塗布し、乾燥、重合させることにより、支持基材上に目的のフィルムを形成することができる。なお、乾燥後に、上述した有機溶媒が蒸発して残る組成物は、液晶性を示すことが必要である。
上記組成物から得られる光学フィルムは、貼合、運搬、保管等、強度が必要な場合があるため、支持基材を用いることにより、フィルムが破れず、取り扱いが容易となる。
配向膜は、上記組成物を含有する溶液の塗工等により溶解しない溶剤耐性を有し、溶媒の除去、液晶の配向の加熱処理による耐熱性を有し、ラビングによる摩擦などによる剥がれ等が起きないこと等が必要であり、ポリマーと、任意に溶媒とを含有する組成物によって形成することができる。
得られる配向膜の厚さは、通常、10nm〜10000nm程度が適しており、10nm〜1000nm程度が好ましい。上記範囲とすれば、後述する未重合フィルム調製工程において、本発明の液晶性組成物から形成されるフィルムを配向膜上で所望の角度に配向させることができる。
また、これら配向膜は、必要に応じてラビング又は偏光紫外線照射を行うことができる。これにより、本発明の液晶性組成物から形成されるフィルムを所望の方向に配向させることができる。
このように、配向膜を用いることにより、容易に液晶の配向をホモジニアス配向、ホメオトロピック配向、ハイブリッド配向など、所望の配向を得ることができるため、延伸による屈折率制御を行う必要がない。そのため、複屈折の面内ばらつきが小さい均一性に優れた光学フィルムとなる。その結果、支持基材上にFPDの大型化にも対応可能な大きな光学フィルムを形成することが可能となる。
溶媒の乾燥方法としては、例えば、自然乾燥、通風乾燥、減圧乾燥などが挙げられる。具体的な加熱温度は、10〜120℃程度が適しており、25〜80℃程度が好ましい。加熱時間は、10秒間〜60分間程度が適しており、30秒間〜30分間程度が好ましい。加熱温度及び加熱時間が、上記範囲内であれば、上記支持基材として、耐熱性が必ずしも十分ではない支持基材を用いることができる。
成膜性の観点から、光重合が好ましく、取り扱い性の観点から、紫外光による重合がより好ましい。
本発明の光学フィルムを未重合で製造する方法としては、例えば、配向膜が形成され、ラビング処理が行われた支持基材の配向膜上に、上記組成物の溶液を塗工し、乾燥する方法等が挙げられる。特に、支持基材の上に形成した配向膜上に未重合フィルムを得る方法は、生産コストを低減することができ、ロールフィルムでのフィルムの生産が可能となり、製造効率が良好であることから好ましい。
得られた未重合のフィルムにおいて、上記組成物はネマチック相などの液晶相を示し、モノドメイン配向による複屈折性を有する。この未重合フィルムは0〜120℃程度、好ましくは、75〜100℃の低温で配向することから、耐熱性に関して必ずしも十分ではない支持基材を用いることができる。また、配向後、さらに70℃程度に冷却しても結晶化することがない。
なお、上述したように未重合でフィルムを形成した後、そのフィルムを重合して硬化させてもよい。これにより、本発明の液晶性組成物に由来する構造単位を有するフィルムの配向性を固定化することができる。
未重合フィルムを重合させる方法は、液晶性組成物に含まれる化合物の種類に応じて、適宜調整することができる。例えば、光重合、熱重合が挙げられる。なかでも、光重合が好ましい。これにより、低温で、未重合フィルムを重合させることができるので、支持基材の耐熱性の選択幅が広がる。また、工業的にも製造が容易となる。
未重合フィルムを光重合させる方法は、例えば、未重合フィルムに紫外線を照射することにより、未重合フィルムを重合させる方法などが挙げられる。未重合フィルムの重合工程において、液晶性組成物を光重合によって架橋させることにより、その後の工程等における熱による複屈折の変化の影響を受けにくくなる。
このように、液晶ポリマーを用いることなく光学フィルムを製造することができる。
また、上述した製造方法により得られた光学フィルムは、支持基材と配向膜及び配向膜と光学フィルムとの密着性が良好であり、光学フィルムの製造が容易となり、界面活性剤などの表面処理剤を用いなくてよい。
本発明の光学フィルムは、透明性に優れ、単独での単層又は積層構造(例えば、2〜4層程度)で、上述した支持基板及び/又は配向膜あるいは種々の光学フィルムとともに、種々の用途に用いることができる。なお、複数層積層する場合は、同一のフィルムであってもよいし、異なるものを組み合わせて用いてもよい。ここで、光学フィルムとは、光を透過し得るフィルムであって、光学的な機能を有するフィルムを意味し、光学的な機能とは、屈折、複屈折などを意味する。
例えば、偏光フィルムに本発明のフィルムを貼合して楕円偏光板として用いることができる。また、この楕円偏光板にさらに本発明のフィルムを広帯域λ/4板として貼合して広帯域円偏光板として利用することができる。
具体的には、λ/4板の場合には、得られるフィルムのRe(550)を113〜163nm、好ましくは135〜140nm、より好ましくは約137.5nm程度に調整すればよい。λ/2板の場合には、得られるフィルムのRe(550)を250〜300nm、好ましくは273〜277nm、より好ましくは約275nm程度となるように調整すればよい。
また、液晶化合物の含有量を増加させることにより、液晶組成物をフィルム方向に配向させることができる。
Re(λ)=d×Δn(λ) (3)
(式中、Re(λ)は、波長λnmにおける位相差値を表し、dは膜厚を表し、Δn(λ)は波長λnmにおける屈折率異方性を表す。)
従って、位相差値を大きくするためには膜厚を大きくし、位相差値を小さくするためには、膜厚を小さくすればよい。
配向膜を用いて複屈折性を有する場合には、通常、位相差値としては、50〜500nm程度であり、好ましくは100〜300nmである。
このように、本発明の光学フィルムは、延伸フィルムで同等の位相差値を有するフィルムと比較して、薄膜とすることができる。また、位相差値の波長依存性を低減することができる。
本発明のフィルムの実施形態として、本発明のフィルムを備えた光学部材について説明する。
図1に示すように、光学部材1は、位相差層として本発明の光学フィルム2と、配向膜3を介して積層されたカラーフィルタ4とを含んで構成することができる。
このような光学部材1は、以下の製造方法により形成することができる。
まず、カラーフィルタ4の上に配向性のポリマー(例えば、上述したものから選択することができる)を印刷し、ラビング処理を施して、配向膜を形成する。
次に、所望の波長分散特性をもつように、重合開始剤等の添加剤と、本発明の化合物(1)または化合物(1)と液晶化合物とを、良溶媒に溶解させて混合溶液を調製し、所望の位相差値になるよう厚みを調整しながら、得られた配向膜上に得られた混合溶液を塗布する。
最後に、化合物(1)又は液晶化合物の液晶相をとる温度に加温しながら紫外線照射して、光学フィルムを形成する。この際、マスキングなどの手法によって光学フィルムをパターニングしてもよい。
本発明の光学フィルムの別の具体的な実施形態として、本発明の光学フィルムと偏光フィルムとを積層して構成される偏光板等について説明する。
偏光板30aは、本発明の光学フィルム14と、偏光機能を有するフィルム、すなわち偏光フィルム15とを直接張り合わせられており(図2(a))、光学フィルム14は、支持基材16、配向膜17および光学異方性層18からなる。偏光板30aは、支持基材16、配向膜17、光学異方性層18、偏光フィルム15の順に積層されている。
図2(c)に示す偏光板30cは、光学フィルム14と光学フィルム14’とが直接貼り合わされ、さらに光学フィルム14’と偏光フィルム15とが直接貼り合わされている。
図2(d)に示す偏光板30dは、光学フィルム14と光学フィルム14’とが接着剤層19を介して貼り合わされ、さらに光学フィルム14’上に偏光フィルム15が直接貼り合わされている。
図2(e)に示す偏光板30eは、光学フィルム14と光学フィルム14’とを接着剤層19を介して貼り合わせ、さらに光学フィルム14’と偏光フィルム15とを接着剤層19’を介して貼り合わされている。
本発明の偏光板は、光学フィルムを複数積層してもよく、その複数の光学フィルムは、全て同一であっても、上述した異なるフィルムを組み合わせて用いてもよい。
接着剤19、19’としては、透明性が高く、耐熱性に優れた接着剤であることが好ましい。そのような接着剤としては、例えば、アクリル系、エポキシ系あるいはウレタン系接着剤などが用いられる。
また、本発明の光学フィルムは、反射型の液晶ディスプレイ及び有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ等のフラットパネル表示装置(FPD)において、どのような位置に、どのような態様で、どのように機能させるものとして備えられていてもよい。
例えば、上述した偏光板と、液晶パネルとが貼り合わされた液晶パネルを備える液晶表示装置(LCD)、上述した偏光板と、発光層とが貼り合わされた有機エレクトロルミネッセンスパネルを備える有機エレクトロルミネッセンス表示装置(EL)、さらに、本発明の光学フィルムを位相差板として備えるLCD及びEL等、カラーフィルタを備えるLCD及びEL等が挙げられる。
このように、光学特性を有する本発明の光学フィルムを用いることにより、すべてのFPDを、薄膜で、光学補償することができる。
LCDとしては、例えば、図3に示すように、本発明の偏光板30と液晶パネル20とが接着層22を介して貼り合わされてなる貼合品21によって構成される。
この構成によれば、図示しない電極を用いて、液晶パネルに電圧を印加することにより、液晶分子を駆動させ、光シャッター効果を発揮させることができる。
特に、図4に示すように、一対の基板に液晶層が挟持され形成されてなる液晶表示素子において、少なくとも一方の基板の液晶層側にカラーフィルタを形成した薄型液晶表示装置について以下に説明する。
バックライト側は、偏光板10の上に、例えば、ガラス基板などの基盤11が接着剤を介して固定されており、基盤11上には、液晶層をアクティブ駆動させるための薄膜トランジスタ(TFT)と絶縁層12が形成され、さらに、TFT上に、Ag、Al又はITO(Indium Tin Oxide)による電極13、13’が形成されている。
このような構成によれば、従来の液晶表示装置と比較して、位相差層の枚数を減らすことができ、より薄型の液晶表示装置の製造を可能とする。
まず、バックライト側の基盤であるホウケイ酸ガラス上に、Mo、MoW等からなるゲート電極、ゲート絶縁膜およびアモルファスシリコンを堆積・パターニングする。
次いで、アモルファスシリコンをエキシマレーザでアニールすることによって結晶化させて半導体薄膜を形成する。その後、ゲート電極両側にP、Bなどをドープし、nチャンネル、pチャンネルのTFTを形成する。
さらに、SiO2からなる絶縁膜を形成する。
さらに、反射電極、透明電極を適宜組み合わせることにより、半透過型の液晶表示装置用のバックライト側の電極を形成することができる。
次に、カラーフィルタ上に配向性ポリマーを塗布し、ラビングして、配向膜3’を形成する。この配向膜上に、化合物(1)又は液晶性組成物を含む塗布液を塗布し、液晶相をとる温度範囲に加熱しながら、紫外線照射によって重合させ、位相差層2’を形成する。位相差層形成後、ITOをスパッタすることにより、対向電極8を形成する。
さらに、対向電極8上に配向膜(図示せず)、液晶相9を形成し、最後にバックライト側の基盤とあわせて組み立てる。
ELとしては、例えば、図5に示すように、本発明の偏光フィルム30と、発光層24とが、接着層25を介して貼り合わせてなる有機ELパネル23が挙げられる。この有機ELパネルにおいて、偏光フィルム30は、広帯域円偏光板として機能する。また上記発光層24は、導電性有機化合物からなる少なくとも1層の層により構成される。
<化合物(1−1)の製造例>
化合物(1−1)を以下のスキームにしたがって製造した。
モノテトラヒドロピラニル保護ヒドロキノン100.1g(515mmol)、炭酸カリウム97.1g(703mmol)、6−クロロヘキサノール64g(468mmol)を、ジメチルアセトアミドに溶解・分散し、攪拌しながら100℃で加熱した。得られたスラリーを、室温まで冷却し、純水、メチルイソブチルケトンを加え攪拌し、有機層を取り出した。回収した有機層を純水で洗浄し、減圧濃縮し、溶媒を除去した。その後、メタノールを加えて攪拌した。生成した沈殿を濾過後、真空乾燥させて、化合物(PG−1)を126g(428mmol)得た。収率は6−クロロヘキサノール基準で91%であった。
化合物(PG−1)を126g(428mmol)、3,5−ジターシャリーブチル−4−ヒドロキシトルエン(以下「BHT」という)1.40g(6.42mmol)、N、N−ジメチルアニリン116.7g(963mmol)、1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン1.00gを、クロロホルムに溶解し、攪拌しながら氷冷下でアクリロイルクロリド58.1g(642mmol)を滴下した。得られた溶液にさらに純水を加えて攪拌し、有機層を取り出した。回収した有機層を純水で洗浄し、BHTをスパーテル1杯分加え、減圧濃縮し、溶媒を除去した。得られた溶液にテトラヒドロフラン(以下「THF」という)200mlを加えた。これに塩酸水を加えて、窒素雰囲気下60℃で攪拌した。得られた溶液を、室温まで冷却し、分液して有機層を取り出した。反応溶液に飽和食塩水500mlを加えて攪拌し、回収した有機層を純水で洗浄し、減圧濃縮し、溶媒を除去した。その後、ヘキサンを加えて氷冷下攪拌した。生成した沈殿を濾過した後、真空乾燥して、化合物(PG−2)を90g(339mmol)得た。収率は化合物(PG−1)基準で79%であった。
化合物(PG−2)を13.4g(51mmol)、4−ジメチルアミノピリジンを0.6(5mmol)、トランス−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸を4.0g(23mmol)、クロロホルムを107g加えた。続いてN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(以下「DCC」という)12.5g(61mol)をクロロホルム27gに溶解させ、室温で滴下し、24時間攪拌した。その後、濾過して固形物を取り除いて得られた有機層を、2N塩酸67gで分液洗浄した。洗浄した有機層の溶媒を留去し、メタノールを添加すると、結晶が析出するため、濾過をして、固形物を取り出した。得られた固形物を乾燥して、化合物(1−1)を8.2g得た。収率は、トランス−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸基準で54%であった。
1H NMR(CDCl3);δ 1.62(m、20H)、2.26(m、4H)、2.59(m、2H)、3.94(t、4H)、4.17(t、4H)、5.81(m、2H)、6.11(m、2H)、6.40(d、2H)、6.94(m、8H)
6−クロロヘキサノールを4ブロモブタノールに代えた以外は、化合物(PG−1)の合成例と同様にして、化合物(PG−3)を得た。
化合物(PG−1)を化合物(PG−3)に代えた以外は、化合物(PG−2)の合成例と同様にして、化合物(PG−4)を得た。
化合物(PG−2)を化合物(PG−4)に代えた以外は、化合物(1−1)の合成例と同様にして、化合物(1−2)を得た。収率は、トランス−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸基準で60%であった。
−シクロヘキサンジカルボン酸基準で54%であった。
1H NMR(CDCl3);δ 1.93(m、8H)、4.11(t、4H)、4.26(t、4H)、5.83(m、2H)、6.14(m、2H)、6.42(m、2H)、6.99(m、4H)、7.42(d、1H)、7.58(m、1H)、8.03(d、1H)、8.15(m、4H)
4−ヒドロキシ安息香酸エチル169g(1.02mol)、炭酸カリウム211g(1.53mol)、N,N−ジメチルアセトアミド847gを加え、80℃に昇温した。続いて、6−ブロモヘキサノール277g(1.53mol)を2時間かけて滴下し、その後80℃で2時間攪拌した。冷却後、反応溶液を氷水に注ぎ、酢酸エチルで抽出した。酢酸エチル層を水洗したのち、溶媒を留去することにより化合物(PG−a)を主成分とする液体377gを得た。
化合物(PG−a)を主成分とする液体377gにメタノール905gと水181gを添加し攪拌した。次いで、水酸化カリウムを飽和状態で含有するメタノール溶液2092g(溶液中水酸化カリウム397g(7.08mol))を滴下し、約70℃で5時間攪拌した。冷却後、35%塩酸を718gゆっくりと加えた。析出した固体を水洗しながら濾別し、50℃の減圧下で、乾燥させることにより化合物(PG−b)228gを得た。収率は4−ヒドロキシ安息香酸エチル基準で94%であった。
化合物(PG−b)228g(0.96mol)とN,N−ジメチルアニリン244g(2.01mol)を格納した容器内を窒素置換した後、1,4−ジオキサン2282gで溶解させた。反応溶液を70℃に昇温し、アクリル酸クロリド173g(1.92mol)を30分かけて滴下し、さらに2時間攪拌させた。冷却後、反応溶液を氷水に注ぎ、酢酸エチルを加えて分液抽出して有機層をとりだした。得られた有機層を水洗し、減圧下、溶媒を留去させることにより化合物(PG−c)の固体109g(0.37mol)を得た。収率は化合物(PG−b)基準で39%であった。
化合物(PG−2)を化合物(PG−c)に代え、トランス−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸を1,4−シクロヘキサンジオールに代えた以外は、化合物(1−1)の合成例と同様にして、化合物(3−1)を得た。収率は、1,4−シクロヘキサンジオール基準で11%であった。
6−クロロヘキサノールを4−クロロ酢酸ブチルに代えた以外は、化合物(PG−a)の合成例と同様にして、化合物(PG−d)を得た。
化合物(PG−b)を化合物(PG−d)に代えた以外は、化合物(PG−b)の合成例と同様にして、化合物(PG−e)を得た。
化合物(PG−c)を化合物(PG−e)に代えた以外は、化合物(PG−c)の合成例と同様にして、化合物(PG−f)を得た。
化合物(PG−2)を化合物(PG−f)に代え、トランス−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸を1,4−シクロヘキサンジオールに代えた以外は、化合物(1−1)の合成例と同様にして、化合物(3−2)を得た。収率は、1,4−シクロヘキサンジオール基準で24%であった。
<光学フィルムの製造例>
ガラス基板にポリビニルアルコール(ポリビニルアルコール1000完全ケン化型、和光純薬工業株式会社製)の2重量%水溶液を塗布した。加熱乾燥後、厚さ89nm膜を得た。続いて、表面にラビング処理を施したのち、ラビング処理を施した面に、表3の組成の塗布液(混合溶液)をスピンコート法により塗布し、130℃で1分間乾燥した。続いて、80℃で加熱しながら1200mJ/cm2紫外線を照射して、光学フィルムを作成した。
表3中、光重合開始剤は、イルガキュア907(チバスペシャリティーケミカルズ社製)、レベリング剤には、BYK361N(ビックケミージャパン製)、溶剤はシクロペンタノンを用いた。また、溶剤以外の表中の重量%は、塗布液を100重量%とした固形分の重量%を意味する。
450nmから700nmの波長範囲において、作成した光学フィルムの位相差値を測定機(KOBRA−WR、王子計測機器(株)製)を用いて測定し、装置付属プログラムで波長450nmの位相差値Re(450)、波長550nmの位相差値Re(550)を算出した。結果を表4に示す。表中dは液晶層の膜厚、Δnは波長550nmにおける屈折率異方性を表す。
表3の塗布液を用い、130℃で1分間乾燥後、90℃で加熱しながら1200mJ/cm2紫外線を照射した以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造し、位相差値等を測定した。結果を表4に示す。
表3の塗布液を用い、130℃で1分間乾燥後、80℃で加熱しながら1200mJ/cm2紫外線を照射した以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造し、位相差値等を測定した。結果を表4に示す。
表3の塗布液を用い、160℃で1分間乾燥後、70℃で加熱しながら窒素雰囲気下、1200mJ/cm2紫外線を照射した以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造し、位相差値等を測定した。結果を表4に示す。
表3の塗布液を用い、160℃で1分間乾燥後、80℃で加熱しながら窒素雰囲気下、1200mJ/cm2紫外線を照射した以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造し、位相差値等を測定した。結果を表4に示す。
2、14、14’ 光学フィルム
2’ 位相差層
3、3’ 配向膜
4、4’ カラーフィルタ
5 液晶表示装置
6、10、30、30a、30b、30c、30d、30d 偏光板
7、11 基盤
8 対向電極
9 液晶相
12 絶縁層
13 透明電極
13’ 反射電極
15 偏光フィルム
16 支持基材
17 配向膜
18 光学異方性層
19、19’、22、25 接着剤
20 液晶パネル
21 貼合品
23 有機ELパネル
24 発光層
Claims (13)
- 式(1)で表される化合物に由来する構造単位を含有する光学フィルム。
B3及びB4は、それぞれ独立に、−O−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−、−C(=O)−NR’−、−NR’−C(=O)−、−OCH2−、−O−C(=O)−O−又は単結合を表す。ここで、R’は、炭素数1〜4のアルキル基又は水素原子を表す。
E1及びE2は、それぞれ独立に、炭素数1〜20のアルキレン基を表し、E1及びE2に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基又はハロゲン化アルコキシ基、ニトリル基或いはニトロ基で置換されていてもよい。
P1及びP2は、それぞれ独立に式(P−1)〜(P−5)で表される基を表す。
- 式(1)中、P1及びP2が、式(P−1)で表される基である請求項1に記載の光学フィルム。
- さらに、式(2)で表される化合物(ただし、式(1)で表される化合物とは同一ではない)に由来する構造単位を含有する請求項1又は2記載の光学フィルム。
P11-E11-(B11-A11)n-B12-G (2)
[式(2)中、A11は、2価の脂環式炭化水素基、複素環基又は芳香族炭化水素基を表す。A11には、ハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のモノ又はジアルキルアミノ基、ニトロ基、ニトリル基、フェニル基が結合していてもよい。
B11、B12は、それぞれ独立に、−CR25R26−、−C≡C−、−CH=CH−、−CH2−CH2−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−C(=S)−、−C(=S)−O−、−O−C(=S)−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CO−NR25−、−NR25−CO−、−O−CH2−、−O−CF2−、−NR25−、−CH2−O−、−CF2−O−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−又は単結合を表す。R25及びR26は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、あるいは、R25及びR26が結合して炭素数5〜7のアルキレン基を形成していてもよい。
E11は、それぞれ独立に、炭素数1〜12のアルキレン基を表す。該アルキレン基は、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。
P11は、水素原子または重合性基を表す。
Gは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜13のアルキル又はハロゲン化アルキル基、炭素数1〜13のアルコキシ基、炭素数1〜13のアルキルアミノ基、アミノ基、ニトリル基又はニトロ基であるか炭素数1〜12のアルキレン基を介して結合する水素原子または重合性基を表し、前記アルキレン基は、ハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基で置換されていてもよい。
nは1〜5の整数] - 式(2)の化合物が、式(2−1)又は(2−2)で表される化合物である請求項3に記載の光学フィルム。
P11-E11-(B11-A11)n-B12-E12-P12 (2−1)
P11-E11-(B11-A11)n-B12-F11 (2−2)
(式(2−1)及び式(2−2)中、A11、B11、B12、E11、P11及びnは上記と同義である。
F11は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜13のアルキル又はハロゲン化アルキル基、炭素数1〜13のアルコキシ基、炭素数1〜13のアルキルアミノ基、アミノ基、ニトリル基又はニトロ基を表す。
E12は、E11と同義である。
P12は、P11と同義である。) - 光学フィルムを透過する光の波長550nmにおける位相差値(Re(550))が113〜163nmであるλ/4板として機能する請求項1〜4のいずれか1つに記載の光学フィルム。
- 光学フィルムを透過する光の波長550nmにおける位相差値(Re(550))が250〜300nmであるλ/2板として機能する請求項1〜4のいずれか1つに記載の光学フィルム。
- 請求項1〜6のいずれか1つに記載の光学フィルム及び偏光フィルムを含む偏光板。
- 請求項7に記載の偏光板及び液晶パネルを備えるフラットパネル表示装置。
- 請求項7に記載の偏光板及び有機エレクトロルミネッセンスパネルを備える有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
- 式(1)で表される化合物。
B3及びB4は、それぞれ独立に、−O−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−、−C(=O)−NR’−、−NR’−C(=O)−、−OCH2−、−O−C(=O)−O−又は単結合を表す。ここで、R’は、炭素数1〜4のアルキル基又は水素原子を表す。
E1及びE2は、それぞれ独立に、炭素数1〜20のアルキレン基を表し、E1及びE2に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基又はハロゲン化アルコキシ基、ニトリル基或いはニトロ基で置換されていてもよい。
P1及びP2は、それぞれ独立に、式(P−1)〜(P−5)で表される基を表す。
- 支持基材に、請求項10に記載の化合物を含む溶液を塗布し、乾燥させる未重合フィルムの製造方法。
- 支持基材上に形成された配向膜上に、請求項10に記載の化合物を含む溶液を塗布し、乾燥させる未重合フィルムの製造方法。
- 請求項11又は12に記載の未重合フィルムの製造方法で得られた未重合フィルムを、重合により硬化させる光学フィルムの製造方法。
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