JP2012108471A - 立体画像認識装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】視野角輝度に加え、色味変化、クロストークが改善された、立体画像認識装置(3D表示装置)を提供する。
【解決手段】1対の偏光板を備えた液晶表示装置Iと、液晶表示装置Iの表示面と観察者の間に配設された時分割画像表示遮断機器IIとを有する立体画像認識装置において、液晶表示装置Iは、表示側偏光板の偏光膜より表示側の領域にλ/4板を有し、更にその領域の厚み方向のレターデーションRthが|Rth(550)|≦160nmを満たす。時分割画像表示遮断機器IIとしては、液晶表示装置I側から、λ/4板、偏光板、液晶セル及び偏光板をこの順に有する偏光板2枚方式のものと、液晶表示装置I側から、λ/4板、偏光板、液晶セル及び偏光板をこの順に有する偏光板2枚方式と、λ/4板、液晶セル及び偏光板をこの順に有する、又は液晶セル、λ/4板及び偏光板をこの順に有する偏光板1枚方式がある。
【選択図】図1

Description

本発明は、時分割方式で立体表示された画像を映し出す液晶表示装置を正面及び斜めから見た場合に輝度が改善され、かつクロストークなく、色味変化が小さい画像を認識できる立体画像認識装置に関する。
液晶セル、その前後に1対の偏光板を主構成とする液晶表示装置と、メガネなどの形態として偏光板、液晶セルを備えた時分割画像表示遮断機器とを備えた立体画像認識装置として、特許文献1や2に記載の立体画像認識装置が知られている。なお、時分割画像表示遮断機器はメガネの形態をとる場合、液晶(以後、LCと略す場合がある)シャッターメガネと呼ばれる場合もある。このような立体画像認識装置は、通常、液晶表示装置は地面と垂直に立てた状態で、かつ、時分割画像表示遮断機器は地面と平行(観察者の目は地面と平行)に配置した状態で視聴される。
この立体画像認識装置の1つの構成として、液晶表示装置の表示側偏光板の視認側にλ/4板を有し、時分割画像表示遮断機器の観察者側に配置された偏光板よりも外側(観察者側と反対側)に液晶セル等の液晶封入体とλ/4板を有する形態がある。(以後、時分割画像表示遮断機器が偏光膜を2枚有する形態を偏光板2枚型方式時分割画像表示遮断機器といい、偏光膜を1枚有する形態を偏光板1枚方式時分割画像表示遮断機器という。)
ところで、上記したような立体画像認識装置の場合、時分割画像表示遮断機器に偏光板を少なくとも1枚使用するため、原理的に表示画面の輝度が低下することが知られている。表示品位の高い3D表示を得るためには表示画面の輝度低下をなるべく抑えることが重要となる。
従来の立体画像認識装置ではλ/4板を使用しないため、正面から液晶表示装置を眺めた場合に顔を傾斜すると表示画面が暗くなくなるという問題があったが、上記したλ/4板を2枚使用する立体画像認識装置では、正面から液晶表示装置を眺めた際に顔を傾斜しても、表示画面が暗くなるのを防ぐことが可能となる。
また、偏光板1枚方式時分割画像表示遮断機器の場合、フリッカーという、立体画像認識装置に特有のちらつき現象を抑えることができるものの、斜めから液晶表示装置を眺めた場合に、立体画像を認識させるためのメカニズムである、右目用の映像と左目用の映像の区別が完全に認識できず、画像を眺める視聴者においては、像が2重に見える、いわゆるクロストーク現象が発生する問題点があった。
後者のクロストークの問題については、解決手段としてλ/4板として用いる部材を、透明な支持体上に円盤状液晶を配向させて形成する技術が特許文献3に記載されている。
特許文献2に記載の立体画像認識装置において、特許文献3に記載の負のAプレートを適用すると、クロストーク現象は大幅に低減できることが判明している。
特開昭53−51917号公報 特開2002−82307号公報 特開2004−226945号公報
本発明者が、立体画像認識装置にλ/4板を2枚使用することで表示画面の輝度を改善することを試みたところ、最も重要な上記した視聴形態にて斜めから液晶表示装置を眺めた場合に、λ/4板を使用しない立体画像認識装置に比べ、輝度が改善されないばかりか、むしろ低下する(画面が暗くなる)ことがわかった。立体画像認識装置において、λ/4板を2枚採用することの問題点については、本発明者が知る限りでは、従来なんら知られていなかったといえる。
加えて、λ/4板を2枚使用した立体画像認識装置は、λ/4板を使用しない形態に比べ、表示画面の色味変化が大きく、顔を傾斜(時分割画像表示遮断機器を回転)させた際の輝度変化を低減させても、立体表示(3D表示)の品位は著しく劣るものであった。
更に、偏光板1枚方式時分割画像表示遮断機器のクロストークの問題は、眺める視聴者の方位角によっても変化する。特許文献2及び3に記載された技術を組み合わせて立体画像認識装置を構成しても、クロストークの方位角依存性の問題は解決できなかった。
即ち、本発明は、従来知られていなかった、立体画像認識装置において、λ/4板を2枚採用することによって発生する、斜め方向の輝度低下の解決に加えて、表示画面の色味変化の低減及びクロストークの改善を課題とする。具体的には、本発明は、視野角輝度に加え、色味変化、クロストークが改善された、立体画像認識装置(3D表示装置)を提供することを課題とする。
また、高い生産性で作製可能であり、かつ、表示装置の最前面に使用することのできる物理性能を有した光学フィルムを提供することを課題とする。更に、視角依存性が小さく、耐久性に優れた立体画像認識装置(3D表示装置)を生産性よく提供することを課題とする。
本発明者は、上記した問題を解決するために、種々検討した結果、液晶表示装置の表示側偏光板保護領域(液晶表示装置の表示側偏光板上に配置される層のうち、表示側偏光膜よりも視認側に配置されるすべての層の全体を示す)の合計のRthが所定の範囲であると、λ/4板を2枚採用した立体画像認識装置の視野角輝度に加え、色味変化とクロストークを格段に改善できるとの知見を得、本発明を完成するに至った。
即ち、上記課題は以下の手段により解決することができる。
[1]
液晶セル、その前後に1対の偏光板を備えた液晶表示装置Iと、
前記液晶表示装置Iの表示面と観察者の間に配設された、液晶セルを備えた時分割画像表示遮断機器IIと、
を有する立体画像認識装置において、
前記液晶表示装置Iは、表示側偏光板の偏光膜より表示側の領域を表示側偏光板保護領域としたときに、該表示側偏光板保護領域にλ/4板Aを有し、かつ、前記表示側偏光板保護領域が下記式(I)を満足し、
前記液晶表示装置Iの表示側偏光板の吸収軸とλ/4板Aの遅相軸のなす角度は35〜55°又は125〜145°であり、
前記時分割画像表示遮断機器IIは、液晶セルと観察者の間に少なくとも1つの偏光板Cを有し、かつ、該偏光板Cと該液晶表示装置Iの間にλ/4板Bを有しており、
前記液晶表示装置Iの表示側偏光板の吸収軸と前記時分割画像表示遮断機器IIの偏光板Cの吸収軸を直交又は平行に配置したときに、λ/4板Aとλ/4板Bの遅相軸は直交又は平行であることを特徴とする立体画像認識装置。
(I): |Rth(550)|≦160nm
ここで、Rth(λ)は、波長λnmにおける厚み方向のレターデーション(nm)である。
[2]
λ/4板A及びλ/4板Bの少なくともいずれか一方が、透明支持体、配向膜、液晶化合物を含む光学異方性層を有することを特徴とする[1]に記載の立体画像認識装置。
[3]
前記光学異方性層に含まれる液晶化合物が、円盤状液晶化合物であり、更に前記円盤状液晶化合物が略垂直に配向していることを特徴とする[2]に記載の立体画像認識装置。[4]
前記表示側偏光板保護領域が下記式(II)
を満足することを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の立体画像認識装置。
(II): |Rth(550)|≦120nm
[5]
前記表示側偏光板保護領域が下記式(IV)及び(V)
を満足することを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の立体画像認識装置。
(IV):1.00≦Re(450)/Re(550)≦1.18
(V):0.92≦Re(630)/Re(550)≦1.00
ここで、Re(λ)は、波長λnmにおける面内レターデーション(nm)である。
[6]
前記λ/4板Bが下記式(XII)及び(XIII)を満足することを特徴とする[1]〜[5]のいずれか1項に記載の立体画像認識装置。
(XII):Re(450)/Re(550)≦0.89
(XIII):Re(630)/Re(550)≧1.04
ここで、Re(λ)は、波長λnmにおける面内レターデーション(nm)である。
[7]
前記表示側偏光板保護領域が最表面に反射防止層を有していることを特徴とする[1]〜[6]のいずれか1項に記載の立体画像認識装置。
[8]
前記表示側偏光板保護領域の380nmにおける吸光度が0.06以上であることを特徴とする[1]〜[7]のいずれか1項に記載の立体画像認識装置。
[9]
前記時分割画像表示遮断機器IIが、前記液晶表示装置Iに対向する側より、少なくともλ/4板B、液晶セル、偏光板Cの順に構成されていることを特徴とする[1]〜[8]のいずれか1項に記載の立体画像認識装置。
[10]
前記時分割画像表示遮断機器IIが、前記液晶表示装置Iに対向する側より、少なくともλ/4板B、偏光板、液晶セル、偏光板Cの順に構成されていることを特徴とする[1]〜[9]のいずれか1項に記載の立体画像認識装置。
本発明によれば、視野角輝度に加え、色味変化、クロストークが改善された、優れた表示性能を有す立体表示(3D表示)装置を提供することができる。
本発明の偏光板2枚方式の時分割画像表示遮断機器を含む立体画像表示装置の一例の断面模式図である。 本発明の偏光板1枚方式の時分割画像表示遮断機器を含む立体画像表示装置の一例の断面模式図である。 本発明に係る表示側偏光板保護領域及び時分割画像遮断機器のλ/4板Bの一例の断面模式図である。 本発明に係る、偏光膜の一方の側に保護膜を有し、もう一方の側にλ/4板を有する偏光板の一例の断面模式図である。 本発明に係る、偏光膜の一方の側に保護膜として光学補償フィルムを有し、もう一方の側にλ/4板を有する偏光板の一例の断面模式図である。
以下、本発明について詳細に説明する。
なお、本実施形態の説明において、「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。ただし、λ/4板Aの遅相軸とλ/4板Bの遅相軸の関係において、「平行」とは2枚のλ/4板のなす角度が角度±10°以下の範囲内であることを意味し、好ましくは角度±5°以下の範囲内、より好ましくは角度±3°以下の範囲内であることを意味する。λ/4板Aの遅相軸とλ/4板Bの遅相軸の関係において、「直交」とは2枚のλ/4板のなす角度が角度80°〜100°以下の範囲内であることを意味し、好ましくは角度85〜95°以下の範囲内、より好ましくは角度87〜93°以下の範囲内であることを意味する。
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。
また、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味し、更に屈折率の測定波長は、特別な記述がない限り、可視光域(λ=550nm)での値である。
また、本実施形態の説明において「偏光板」とは、特別な記述がない限り、長尺の偏光板、及び表示装置に組み込まれる大きさに裁断された偏光板の両者を含む意味で用いている。なお、ここでいう「裁断」には「打ち抜き」及び「切り出し」等も含むものとする。また、本実施形態の説明では、「偏光膜」と「偏光板」とを区別して用いるが、「偏光板」は「偏光膜」の少なくとも片面に該偏光膜を保護する透明保護膜を有する積層体のことを意味するものとする。透明保護膜は、液晶セルと偏光膜の間に配置された自己支持性のある膜を意味する。(レターデーションの大小は関係ない。)なお、「偏光膜」と「偏光子」は同義である。「λ/4板」と「λ/4フィルム」も同義である。
また、本実施形態の説明において「分子対称軸」とは、分子が回転対称軸を有する場合は、当該対称軸を指すが、厳密な意味で、分子が回転対称性であることを要求するものではない。一般的に、ディスコティック液晶性化合物において、分子対称軸は、円盤面の中心を貫く円盤面に対して垂直な軸と一致し、棒状液晶性化合物において、分子対称軸は、分子の長軸と一致する。
また、本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は、各々、波長λにおける面内のレターデーション、及び厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADH、又はWR(王子計測機器(株)製)において、波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。測定波長λnmの選択にあたっては、波長選択フィルターをマニュアルで交換するか、又は測定値をプログラム等で変換して測定することができる。測定されるフィルムが、1軸又は2軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)が算出される。なお、この測定方法は、後述する光学異方性層中のディスコティック液晶分子の配向膜側の平均チルト角、その反対側の平均チルト角の測定においても一部利用される。
Rth(λ)は、前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH、又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合には、フィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50°まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRが算出する。上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADH、又はWRが算出する。なお、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合には、フィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値、及び入力された膜厚値を基に、以下の式(A)、及び式(B)よりRthを算出することもできる。
Figure 2012108471
なお、上記のRe(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値をあらわす。また、式(A)及び下記式(B)におけるnxは、面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは、面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzは、nx及びnyに直交する方向の屈折率を表す。dは膜厚を表す。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d 式(B)
測定されるフィルムが、1軸や2軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸(optic axis)がないフィルムの場合には、以下の方法により、Rth(λ)は算出される。Rth(λ)は、前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH、又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として、フィルム法線方向に対して−50°から+50°まで10°ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRが算出する。また、上記の測定において、平均屈折率の仮定値は、ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについては、アッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADH又はWRはnx、ny、nzを算出する。この算出されたnx,ny,nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)=Rth/Re+0.5が更に算出される。
(チルト角の測定)
ディスコティック液晶性化合物や棒状液晶性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(ディスコティック液晶性化合物又は棒状液晶性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及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.光学異方性層はディスコティック液晶性化合物や棒状液晶性化合物を含む層で構成された多層体と仮定する。更に、それを構成する最小単位の層(ディスコティック液晶性化合物又は棒状液晶性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ーデーション値を測定する。測定及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つの測定角でレター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及び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及び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。更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ー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及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及びθ2を算出する。
ここで、no及び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。
以下、本発明の立体画像認識装置及びそれを構成する光学フィルム、偏光板、画像表示装置、及びそれらの作製に利用される種々の材料、及び製造方法等を詳細に説明する。
[立体画像認識装置]
本発明の立体画像認識装置は、液晶セル、その前後に1対の偏光板を備えた液晶表示装置Iと、該液晶表示装置Iの表示面と観察者の間に配設された、液晶セルを備えた時分割画像表示遮断機器IIとを有する。液晶表示装置Iは、表示側偏光板の偏光膜より表示側の領域を表示側偏光板保護領域としたときに、該表示側偏光板保護領域にλ/4板Aを有し、前記液晶表示装置Iの表示側偏光板の吸収軸とλ/4板Aの遅相軸のなす角度は35〜55°又は125〜145°であり、かつ、前記表示側偏光板保護領域が式(I)を満足する。
(I): |Rth(550)|≦160nm
ここで、Rth(λ)は、波長λnmにおける厚み方向のレターデーション(nm)である。
時分割画像表示遮断機器IIは、液晶セルと観察者の間に少なくとも1つの偏光板Cを有し、かつ、該偏光板Cと液晶表示装置Iの間にλ/4板Bを有している。
ここで、液晶表示装置Iの表示側偏光板の吸収軸と時分割画像表示遮断機器IIの偏光板Cの吸収軸を直交又は平行に配置したときに、λ/4板Aとλ/4板Bの遅相軸は直交又は平行である。
本発明の立体画像表示装置の代表的な態様を図1及び図2に示す。
図1及び図2に示す態様では、表示側偏光板の偏光膜に対して表示側偏光板保護領域と反対側の領域には光学補償フィルムを有する。また、液晶表示装置Iはバックライトユニットを有し、該ユニットからの光を利用して液晶表示装置Iを通じて画像表示を行うことができる。
表示側偏光板保護領域は、表示側偏光板の偏光膜より表示側の液晶表示装置Iの領域を指し、該表示側偏光板保護領域には、λ/4板Aを有する。λ/4板Aは、支持体と光学異方性層から構成されてλ/4機能を有するものでもよいし、支持体自身が所望の光学異方性を有しλ/4機能を有する支持体(以下、光学異方性支持体ともいう)のみで構成してもよい。
表示側偏光板保護領域には、λ/4板A以外に各種表面フィルムを有していてもよい。表面フィルムとしては、支持体上にハードコート層を設けたハードコートフィルムや、支持体上に反射防止層(低屈折率層、中屈折率層、高屈折率層など)を設けた反射防止フィルムなどが挙げられる。表面フィルムは、支持体上にハードコート層と反射防止層の両層を設け、ハードコート機能と反射防止機能を兼ね備えたフィルムであってもよい。表面フィルムの支持体は、λ/4板A自体が兼ねてもよい。
本発明に係る時分割画像表示遮断機器IIは、液晶セルと観察者の間に少なくとも1つの偏光板Cを有し、かつ、該偏光板Cと液晶表示装置Iの間にλ/4板Bを有している。偏光板Cは液晶セルより観察者側に設けられる。
時分割画像表示遮断機器としては、図1に示すように、液晶セルの偏光板Cとは反対側に別の偏光板とλ/4板Bを有する態様(偏光板2枚方式)と、図2に示すように、液晶セルの偏光板Cとは反対側には偏光板なしでλ/4板Bを有する態様(偏光板1枚方式)が挙げられる。偏光板1枚方式の時分割表示遮断装置においては、偏光板C、液晶セル、λ/4板Bがこの順に積層されていてもよいし(図2(a))、偏光板C、λ/4板B、液晶セルの順に積層されていてもよい(図2(b))。
ここで、λ/4板Bは、図1に示す態様では、液晶セルを挟んで偏光板Cと反対側に配置された偏光板の偏光膜より液晶表示装置I側にある層すべての総称であり、図2(a)に示す態様では、液晶セルよりも液晶表示装置I側にある層すべての総称である。図2(b)に示す態様では、λ/4板Bは、偏光板Cの偏光膜と液晶セルの間にある層すべての総称であり、偏光板Cの液晶セル側に配置された透明保護膜もλ/4板Bに含まれる。
時分割画像表示遮断機器IIが有するλ/4板Bは、λ/4板Aと同様、支持体と光学異方性層から構成されてλ/4機能を有するものでもよいし、支持体自身が所望の光学異方性を有しλ/4機能を有する支持体(以下、光学異方性支持体ともいう)のみで構成してもよい。また、図1又は図2に示す態様では、λ/4板Bの最表面に前述した各種表面フィルムを有していてもよい。
図3に示すように、表示側偏光板保護領域及び時分割画像遮断機器のλ/4板Bの構成例としては、以下が挙げられる。
光学異方性支持体(図3(i))
光学異方性支持体/ハードコート層(図3(ii))
光学異方性支持体/低屈折率層(図3(iii))
光学異方性支持体/ハードコート層/低屈折率層(図3(iv))
光学異方性支持体/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層(図3(v))
光学異方性支持体/支持体/ハードコート層(図3(vi))
光学異方性支持体/支持体/低屈折率層(図3(vii))
光学異方性支持体/支持体/ハードコート層/低屈折率層(図3(viii))
光学異方性支持体/支持体/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層(図3(ix))
支持体/光学異方性層(図3(x))
支持体/光学異方性層/支持体/ハードコート層(図3(xi))
支持体/光学異方性層/支持体/低屈折率層(図3(xii))
支持体/光学異方性層/支持体/ハードコート層/低屈折率層(図3(xiii))
支持体/光学異方性層/支持体/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層(図3(xiv))
光学異方性層/支持体(図3(xv))
光学異方性層/支持体/支持体/ハードコート層(図3(xvi))
光学異方性層/支持体/支持体/低屈折率層(図3(xvii))
光学異方性層/支持体/支持体/ハードコート層/低屈折率層(図3(xviii))
光学異方性層/支持体/支持体/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層(図3(xix))
光学異方性層/支持体/ハードコート層(図3(xx))
光学異方性層/支持体/低屈折率層(図3(xxi))
光学異方性層/支持体/ハードコート層/低屈折率層(図3(xxii))
光学異方性層/支持体/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層(図3(xxiii))
支持体/光学異方性層/ハードコート層(図3(xxiv))
支持体/光学異方性層/低屈折率層(図3(xxv))
支持体/光学異方性層/ハードコート層/低屈折率層(図3(xxvi))
支持体/光学異方性層/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層(図3(xxvii))
[λ/4板]
以下、λ/4板A及びλ/4板Bを含め、本発明で用いることのできるλ/4板について説明する。
本発明に使用されるλ/4板は、支持体自身で目的のλ/4機能を有する光学異方性支持体からなってもよいし、ポリマーフィルムからなる支持体上に光学異方性層等を有していてもよい。すなわち、後者の場合、支持体上に他の層を積層させることで所望のλ/4機能を持たせる。光学異方性層の構成材料については特に制限されず、液晶性化合物を含有する組成物から形成され、該液晶性化合物の分子の配向によって発現された光学異方性を示す層であっても、ポリマーフィルムを延伸してフィルム中の高分子を配向させて発現させた光学異方性を有する層であっても、双方の層を有していてもよい。すなわち、1枚又は2枚以上の二軸性フィルムによって構成することができるし、またCプレートとAプレートとの組合せ等、一軸性フィルムを2枚以上組合せることでも構成することができる。勿論、1枚以上の二軸性フィルムと、1枚以上の一軸性フィルムとを組み合わせることによっても構成することもできる。
本発明に使用される光学異方性支持体の面内レターデーションRe(550)は100〜175nmである。110〜165nmであることがより好ましく、115〜155nmであることが更に好ましい。厚み方向のレターデーションRth(550)は−400〜260nmであることが好ましく、−200〜160nmがより好ましく、−90〜90nmが更に好ましい。以上のような範囲にすることで、光の波長依存性や入射角度依存性が小さい、λ/4板として機能する光学異方性支持体を得ることができる。また、理想的には450nm、550nm、630nmのいずれにおいてもReがλ/4となる波長分散となることが好ましい。すなわち、理想的なλ/4板は、Re(450)=112.5nm、Re(550)=137.5nm、Re(630)=157.5nmを満足する。理想的にはRthはどの波長においても0nmとなるのが好ましい。すなわち、理想的なλ/4板は、Rth(450)=0nm、Rth(550)=0nm、Rth(630)=0nmを満足する。
本発明に使用されるλ/4板が、支持体上に光学異方性層等を有する態様には、支持体と光学異方性層等を合わせた全体のRe及びRthが上記範囲を満たすことが好ましい。
液晶表示装置Iの表示側偏光板保護領域全体の面内レターデーションRe(550)の好ましい範囲も上記と同様である。表示側偏光板保護領域全体の厚み方向のレターデーションRth(550)は、
(I)|Rth(550)|≦160nm であることが好ましく、
(II)|Rth(550)|≦120nm であることがより好ましく、
(III)|Rth(550)|≦80nm であることが更に好ましい。
表示側偏光板保護領域全体のRth(550)が上記式(I)を満たすと、λ/4板を含まない立体画像認識装置よりも視野角輝度を高くでき、上記式(II)を満たすと図2に示した本発明の一態様(偏光板1枚方式の時分割画像表示遮断機器を含む立体画像表示装置)にて視野角クロストークをも高くできる。また、上記式(III)を満たすと、液晶表示装置を右斜め(たとえば、方位角方向45度、極角方向60度)から視認した場合と、左斜め(たとえば、方位角方向135度、極角方向60度)から視認した場合との表示性能の左右非対称性が認識されない程度まで軽減できる。
表示側偏光板保護領域全体のReにおける波長分散は、0.80≦Re(450)/Re(550)≦1.21で、0.82≦Re(630)/Re(550)≦1.11が好ましく、(IV)1.00≦Re(450)/Re(550)≦1.18で、(V)0.92≦Re(630)/Re(550)≦1.00がより好ましい。この範囲であると、視野角輝度及び視野角クロストークは表示側偏光板保護領域全体のRthに主に依存し、表示側偏光板保護領域全体のReの波長分散によらない立体表示認識装置となる。
液晶表示装置Iの表示側偏光板の吸収軸とλ/4板Aの遅相軸のなす角度は、
30〜60°又は120〜150°が好ましく、
35〜55°又は125〜145°がより好ましく、
40〜50°又は130〜140°が更に好ましい。
時分割画像表示遮断機器IIに搭載されるλ/4板Bの面内レターデーションRe(550)の好ましい範囲も上記と同様であるが、更に好ましくはRe(550)が120nm〜150nmであるのが好ましい。Re(550)がこの範囲であると、表示性能に大きな差が視認されない。時分割画像表示遮断機器IIに搭載されるλ/4板Bの厚み面内レターデーションRth(550)は、
(VI)|Rth(550)|≦100nm であることが好ましく、
(VII)|Rth(550)|≦40nm であることがより好ましい。
時分割画像表示遮断機器IIに搭載されるλ/4板BのRth(550)が上記式(VI)を満たすと、液晶表示装置の画面輝度ムラを気づかない程度にまで軽減でき、上記式(VII)を満たすと、液晶表示装置の画面輝度ムラが全く視認されない程度にまで軽減できる。λ/4板Bの最表面に各種表面フィルムを有している態様では、表面フィルムを含めて上記のRth範囲を満足することが好ましい。
時分割画像表示遮断機器IIに搭載されるλ/4板Bの面内レターデーションReにおける波長分散は、可視光域において、波長が長波長になる程大きくなるという、いわゆる逆分散性を示すか、波長によらず一定である、いわゆるフラット分散性を示すのが好ましい。即ち、Re(450)≦Re(550)≦Re(630)を満足するのが好ましい。その理由は、時分割画像表示遮断機器IIは液晶表示装置Iと別個体であるため、時分割画像表示遮断機器IIを回転する場合も含めて様々な角度から液晶表示装置Iを視認することで立体表示が得られるが、λ/4板BのReが逆波長分散性又はフラット分散性であると、時分割画像表示遮断機器IIを回転させた際の液晶表示装置Iの表示画面の色味付きを小さくできるためである。時分割画像表示遮断機器IIを回転させた場合でも色味付きの小さい立体表示を得るためには、λ/4板Bの波長分散は、
(VIII)Re(450)/Re(550)≦1、及び、(IX)1≦Re(630)/Re(550)
を満足することが好ましく、
(X)Re(450)/Re(550)≦0.94、及び、(XI)1.02≦Re(630)/Re(550)
を満足することがより好ましく、
(XII)Re(450)/Re(550)≦0.89、及び、(XIII)1.04≦(630)/Re(550)
を満足することが更に好ましい。なお、λ/4フィルムBの波長分散が上記式(X)及び(XI)を満たすと、色味変化がほとんど視認されない程度まで軽減でき、上記式(XII)及び(XIII)を満たすと、色味変化を全く視認できない程度にまで色味を改善することができる。
本発明の立体画像認識装置においては、時分割画像遮断機器IIのλ/4板BとしてRe逆分散性のλ/4板を使用し、液晶表示装置Iの表示側偏光板保護領域あるλ/4板Aとして低Rthのλ/4板を使用する態様も好ましい態様である。
従来、λ/4板(λ/4フィルム)を2枚使用する立体画像認識装置においては、正面における輝度及び色味視認性の観点から、同じ種類・特性のλ/4板が2枚使用されている。その理由は、正面での推奨形態における立体画像視聴時において、2枚のλ/4板が直交配置となるため、Re波長分散性が打ち消される結果、正面輝度が高く、かつ、色味付きがない立体画像を得ることができるためである。
ところで、前述の通り、理想的なλ/4板は、Re(550)=137.5nm、Rth(550)=0nm、Nz=Rth/Re+0.5=0.5である。すなわち、Reの理想波長分散は逆分散、Rthの理想波長分散はフラット分散である。この理想的なλ/4板を液晶表示装置Iと時分割画像遮断機器IIに使用することで、正面特性だけでなく視野角特性にも優れた立体画像認識装置となる。しかし、このようなλ/4フィルムは製造困難なことが多い。なぜなら、理想に近づけるため、Reが逆分散性を示す光学異方性支持体でλ/4板を製造すると、Nzファクターを0.5に近づけることが困難で、通常Nzは1以上になる。(すなわち、Rthが大きくなる。)一方で、例えば、透明支持体と液晶性化合物を含有する組成物から形成された光学異方性層との積層体でλ/4板を製造すると、Nzファクターは0.5が実現できるものの、Re波長分散性が順分散となってしまい、表示画像の色味変化が大きくなることがある。
本発明者が鋭意検討した結果、液晶表示装置Iの表示側偏光板保護領域に含まれるλ/4板Aと時分割画像遮断機器IIのλ/4板Bとでは、求められる特性が異なることがわかった。具体的には、液晶表示装置Iの表示側偏光板保護領域に含まれるλ/4板Aが低Rth化することが好ましく、時分割画像遮断機器IIのλ/4板BがRe逆分散性を有することが好ましい。液晶表示装置Iの表示側偏光板保護領域に含まれるλ/4板が低Rth化されていれば、視野角輝度及び視野角クロストーク性能を向上させることができる。時分割画像遮断機器IIのλ/4板BのReが逆分散性を有していれば、液晶表示装置Iの表示側偏光板保護領域に含まれるλ/4板Aの波長分散性に関わらず、時分割画像遮断機器IIを回転させたときの色味変化を視認されない程度にまで軽減できる。
なお、時分割画像遮断機器IIのλ/4板Bと、液晶表示装置Iの表示側偏光板保護領域のλ/4板Aが異なる場合でも、Re(550)が115〜155nmの範囲内であれば正面輝度は実質変化なかった。
すなわち、時分割画像遮断機器IIにRe逆分散性のλ/4板を使用することで、液晶表示装置Iの表示側偏光板保護領域に低Rthのλ/4板を使用することのメリットである視野角輝度及び視野角クロストークを享受しつつ、Re波長分散性(フラット分散及び順分散)による色味変化のデメリットをなくすことができる。この場合、理想的なλ/4板を使用しなくとも、理想的なλ/4板を使用した場合と同様の立体画像を得ることが可能となる。
λ/4板Aとλ/4板BのRe波長分散が順分散もしくはフラット分散性である態様では、λ/4板Aおよびλ/4板Bの一方もしくは両方のRe(550)を137.5nmよりも低くすることが好ましく、具体的には130nm以下であれば時分割画像遮断機器IIを回転させたときの色味変化を視認されない程度にまで軽減できる。一方で、Re(550)を低くしすぎると、3D表示での輝度は低下し、クロストークは高くなった。3D表示での輝度低下およびクロストーク向上(悪化)なく、時分割画像遮断機器IIを回転させたときの色味変化を視認されない程度にまで軽減するためには、Re(550)を115nm〜130nmにすることがより好ましい。特に、さまざまな方向から視認される液晶表示装置Iの表示側偏光板保護領域に含まれるλ/4板AがRe順分散性を示す態様では、λ/4板AのRe(550)を115nm〜130nmにすることが好ましい。
本発明に使用される光学異方性支持体の材料について特に制限はない。種々のポリマーフィルム、例えば、セルロースアシレート、ポリカーボネート系ポリマー、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマー等を利用することができる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、又は前記ポリマーを混合したポリマー等から1種又は2種以上のポリマーを選択し、主成分として用いてポリマーフィルムを作製し、上記特性を満足する組合せで、光学フィルムの作製に利用することができる。
λ/4板がポリマーフィルム(透明支持体)と光学異方性層との積層体である場合、光学異方性層は、液晶性化合物を含有する組成物から形成された層を少なくとも一層含んでいる、又はポリマーフィルムを含んでいるのが好ましく、双方を含んでいるのがより好ましい。即ち、ポリマーフィルム(透明支持体)と液晶性化合物を含有する組成物から形成された光学異方性層との積層体であるのが好ましい。光学異方性が小さいポリマーフィルムを用いてもよいし、延伸処理などにより光学異方性を発現させたポリマーフィルムを用いてもよい。支持体は光透過率が80%以上であることが好ましい。
[液晶性化合物を含む光学異方性層]
前記λ/4板が有してもよい光学異方性層の形成に用いられる液晶性化合物の種類については特に制限されない。例えば、低分子液晶性化合物を液晶状態においてネマチック配向に形成後、光架橋や熱架橋によって固定化して得られる光学異方性層や、高分子液晶性化合物を液晶状態においてネマチック配向に形成後、冷却することによって当該配向を固定化して得られる光学異方性層を用いることもできる。なお本発明では、光学異方性層に液晶性化合物が用いられる場合であっても、光学異方性層は、該液晶性化合物が重合等によって固定されて形成された層であり、層となった後はもはや液晶性を示す必要はない。重合性液晶性化合物は、多官能性重合性液晶でもよいし、単官能性重合性液晶性化合物でもよい。また、液晶性化合物は、ディスコティック液晶性化合物でもよいし、棒状液晶性化合物でもよい。
前記光学異方性層において、液晶化合物の分子は、垂直配向、水平配向、ハイブリッド配向及び傾斜配向のいずれかの配向状態に固定化されていることが好ましい。視野角依存性が対称である位相差板を作製するためには、ディスコティック液晶性化合物の円盤面がフィルム面(光学異方性層面)に対して実質的に垂直であるか、又は、棒状液晶性化合物の長軸がフィルム面(光学異方性層面)に対して実質的に水平であることが好ましい。ディスコティック液晶性化合物が実質的に垂直とは、フィルム面(光学異方性層面)とディスコティック液晶性化合物の円盤面とのなす角度の平均値が70°〜90°の範囲内であることを意味する。80°〜90°がより好ましく、85°〜90°が更に好ましい。棒状液晶性化合物が実質的に水平とは、フィルム面(光学異方性層面)と棒状液晶性化合物のダイレクターとのなす角度が0°〜20°の範囲内であることを意味する。0°〜10°がより好ましく、0°〜5°が更に好ましい。
液晶化合物の分子をハイブリッド配向させて視野角依存性が非対称である光学補償フィルムを作製する場合、液晶化合物のダイレクターの平均傾斜角は5〜85°であることが好ましく、10〜80°であることがより好ましく、15〜75°であることが更に好ましい。
前記λ/4板が、液晶性化合物を含有する光学異方性層を含む場合、該光学異方性層は一層のみからなっていてもよいし、二層以上の光学異方性層の積層体であってもよい。
前記光学異方性層は、棒状液晶性化合物又はディスコティック液晶性化合物等の液晶性化合物と、所望により、後述する重合開始剤や配向制御剤や他の添加剤を含む塗布液を、支持体上に塗布することで形成することができる。支持体上に配向膜を形成し、該配向膜表面に前記塗布液を塗布して形成するのが好ましい。
[ディスコティック液晶性化合物]
本発明では、前記光学フィルムが有する光学異方性層の形成に、ディスコティック液晶性化合物を用いるのが好ましい。ディスコティック液晶性化合物は、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))に記載されている。ディスコティック液晶性化合物の重合については、特開平8−27284号公報に記載がある。
ディスコティック液晶性化合物は、重合により固定可能なように、重合性基を有するのが好ましい。例えば、ディスコティック液晶性化合物の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させた構造が考えられるが、但し、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有する構造が好ましい。即ち、重合性基を有するディスコティック液晶性化合物は、下記式で表される化合物であることが好ましい。
D(−L−P)
式中、Dは円盤状コアであり、Lは二価の連結基であり、Pは重合性基であり、nは1〜12の整数である。前記式中の円盤状コア(D)、二価の連結基(L)及び重合性基(P)の好ましい具体例は、それぞれ、特開2001−4837号公報に記載の(D1)〜(D15)、(L1)〜(L25)、(P1)〜(P18)であり、同公報に記載の内容を好ましく用いることができる。なお、液晶性化合物のディスコティックネマティック液晶相−固相転移温度は、30〜300℃が好ましく、30〜170℃が更に好ましい。
下記式(I)及び(DI)で表わされるディスコティック液晶性化合物は、面内レターデーションの波長分散性が低く、高い面内レターデーションを発現可能であり、また特殊な配向膜や添加剤を使用しなくても高い平均傾斜角で均一性に優れた垂直配向を達成できるので、光学異方性層の形成に利用するのが好ましい。更に該液晶性化合物を含有する塗布液は、その粘度が比較的低くなる傾向があり、塗布性が良好である点でも好ましい。
(1)−1 一般式(I)で表されるディスコティック液晶化合物
Figure 2012108471
式中、Y11、Y12及びY13は、それぞれ独立に置換されていてもよいメチン又は窒素原子を表す。
11、Y12及びY13がメチンの場合、メチンの水素原子は置換基で置き換わってもよい。メチン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、ハロゲン原子及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、ハロゲン原子及びシアノ基が更に好ましく、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アルコキシカルボニル基、炭素数2〜12アシルオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基がより好ましい。
11、Y12及びY13は、化合物の合成の容易さ及びコストの点において、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更に好ましい。
、L及びLは、それぞれ独立に単結合又は二価の連結基を表す。
、L及びLが二価の連結基の場合、それぞれ独立に、−O−,−S−、−C(=O)−、−NR−、−CH=CH−、−C≡C−、二価の環状基及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Rは炭素原子数1〜7のアルキル基又は水素原子であり、炭素原子数1〜4のアルキル基又は水素原子であることが好ましく、メチル基、エチル基又は水素原子であることが更に好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
、L及びL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、又は7員環であることが好ましく、5員環又は6員環であることが更に好ましく、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、縮合環であってもよい。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、及び複素環のいずれでもよい。芳香族環としては、ベンゼン環及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、ピリジン環及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、芳香族環及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)。
、L及びL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−ジイル基及びナフタレン−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。
、L及びL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(好ましくは、フッ素原子、塩素原子)、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及び炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。
、L及びL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−及び*−二価の環状基−C≡C−が好ましい。特に、単結合、*−CH=CH−、*−C≡C−、*−CH=CH−二価の環状基−及び*−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(I)中のY11、Y12及びY13を含む6員環側に結合する位置を表す。
一般式(I)中、H、H及びHは、それぞれ独立に一般式(I−A)又は(I−B)の基を表す。
Figure 2012108471
一般式(I−A)中、YA及びYAは、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し;
XAは、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;
*は上記一般式(I)におけるL〜L側と結合する位置を表し;
**は上記一般式(I)におけるR〜R側と結合する位置を表す。
Figure 2012108471
一般式(I−B)中、YB及びYBは、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し;
XBは、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;
*は上記一般式(I)におけるL〜L側と結合する位置を表し;
**は上記一般式(I)におけるR〜R側と結合する位置を表す。
一般式(I)中、R、R及びRは、それぞれ独立に下記一般式(I−R)を表す。
一般式(I−R)
*−(−L21−Qn1−L22−L23−Q
一般式(I−R)中、*は、一般式(I)におけるH〜H側と結合する位置を表す。
21は単結合又は二価の連結基を表す。L21が二価の連結基の場合、−O−、−S−、−C(=O)−、−NR−、−CH=CH−及び−C≡C−並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Rは炭素原子数1〜7のアルキル基又は水素原子であり、炭素原子数1〜4のアルキル基又は水素原子であることが好ましく、メチル基、エチル基又は水素原子であることが更に好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
21は単結合、***−O−CO−、***−CO−O−、***−CH=CH−及び***−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。
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、又は7員環を有する環状基が好ましく、5員環又は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更に好ましい。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、及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、ナフタレン環、アントラセン環、フェナント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、ピリジン環及びピリミジン環が好ましい例として挙げられる。
上記Q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−1,4−ジイル基、ナフタレン−1,5−ジイル基、ナフタレン−1,6−ジイル基、ナフタレン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイルナフタレン−2,7−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、ナフタレン−2,6−ジイル基及び1,4−シクロへキシレン基が好ましい。
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及び炭素原子数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更に好ましい。
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若しくは2が更に好ましい。
22は、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−S−、**−NH−、**−SO−、**−CH−、**−CH=CH−又は**−C≡C−を表し、**はQ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−、**−CH−、**−CH=CH−、**−C≡C−であり、より好ましくは、**−O−、**−O−CO−、**−O−CO−O−、**−CH−である。L22が水素原子を含む基であるときは、該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及び炭素原子数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−、−S−、−C(=O)−、−SO−、−NH−、−CH−、−CH=CH−及び−C≡C−並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−、−CH−、−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及び炭素原子数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。これらの置換基に置換されることにより、本発明の液晶性化合物から液晶性組成物を調製する際に、使用する溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
23は、−O−、−C(=O)−、−CH−、−CH=CH−及び−C≡C−並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。更に、L23は、−CH−を1〜16個含有することが好ましく、−CH−を2〜12個含有することが更に好ましい。
は重合性基又は水素原子を表す。本発明の液晶性化合物を光学補償フィルム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フィルム等に用いる場合には、Q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)又は縮合重合であることが好ましい。すなわち、重合性基は、付加重合反応又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 2012108471
更に、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又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 2012108471


式(M−3)、(M−4)中、Rは水素原子又はアルキル基を表し、水素原子又はメチル基が好ましい。
上記式(M−1)〜(M−6)の中、(M−1)又は(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、エポキシ基又はオキセタニル基がより好ましい。
前記式(I)の化合物の中でも、下記一般式(I’)で表される化合物がより好ましい。
Figure 2012108471
一般式(I’)中、Y11、Y12及びY13は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し、メチンが好ましく、メチンは無置換であるのが好ましい。
11、R12及びR13は、それぞれ独立に下記一般式(I’−A)、下記一般式(I’−B)又は下記一般式(I’−C)を表す。固有複屈折の波長分散性を小さくしようとする場合、一般式(I’−A)又は一般式(I’−C)が好ましく、一般式(I’−A)がより好ましい。R11、R12及びR13は、R11=R12=R13であることが好ましい。
Figure 2012108471
一般式(I’−A)中、A11、A12、A13、A14、A15及びA16は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表す。
11及びA12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。
13、A14、A15及びA16は、それらのうち、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましい。更に、メチンは無置換であることが好ましい。
11、A12、A13、A14、A15又はA16がメチンの場合の置換基の例には、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及び炭素原子数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更に好ましい。
は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
Figure 2012108471
一般式(I’−B)中、A21、A22、A23、A24、A25及びA26は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表す。
21及びA22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。
23、A24、A25及びA26は、それらのうち、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましい。
21、A22、A23、A24、A25又はA26がメチンの場合の置換基の例には、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及び炭素原子数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更に好ましい。
は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
Figure 2012108471
一般式(I’−C)中、A31、A32、A33、A34、A35及びA36は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表す。
31及びA32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。
33、A34、A35及びA36は、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましい。
31、A32、A33、A34、A35又はA36がメチンの場合、メチン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及び炭素原子数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更に好ましい。
は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
一般式(I’−A)中のL11、一般式(I’−B)中のL21、一般式(I’−C)中のL31はそれぞれ独立して、−O−、−C(=O)−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO−、−CH−、−CH=CH−又は−C≡C−を表す。好ましくは、−O−、−C(=O)−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−CH−、−CH=CH−、−C≡C−であり、より好ましくは、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−C≡C−である。特に、小さい固有複屈折の波長分散性が期待できる、一般式(I’−A)中のL11は、−O−、−CO−O−、−C≡C−が特に好ましく、この中でも−CO−O−が、より高温でディスコティックネマチック相を発現できるため、好ましい。上述の基が水素原子を含む基であるときは、該水素原子は置換基で置き換わってもよい。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及び炭素原子数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。
一般式(I’−A)中のL12、一般式(I’−B)中のL22、一般式(I’−C)中のL32はそれぞれ独立して、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO−、−NH−、−CH−、−CH=CH−及び−C≡C−並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−、−CH−、−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、水酸基、カルボキシル基、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及び炭素原子数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、水酸基、炭素原子数1〜6のアルキル基がより好ましく、特にハロゲン原子、メチル基、エチル基が好ましい。
12、L22、L32はそれぞれ独立して、−O−、−C(=O)−、−CH−、−CH=CH−及び−C≡C−並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。
12、L22、L32はそれぞれ独立して、炭素数1〜20であることが好ましく、炭素数2〜14であることがより好ましい。炭素数2〜14が好ましく、−CH−を1〜16個有することがより好ましく、−CH−を2〜12個有することが更に好ましい。
12、L22、L32を構成する炭素数は、液晶の相転移温度と化合物の溶媒への溶解性に影響を及ぼす。一般的に炭素数は多くなるほど、ディスコティックネマチック相(N相)から等方性液体への転移温度が低下する傾向にある。また、溶媒への溶解性は、一般的に炭素数は多くなるほど向上する傾向にある。
一般式(I’−A)中のQ11、一般式(I’−B)中のQ21、一般式(I’−C)中のQ31はそれぞれ独立して重合性基又は水素原子を表す。また、Q11、Q21、Q31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)又は縮合重合であることが好ましい。すなわち、重合性基は、付加重合反応又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については、上記と同様であり、好ましい例も上記と同様である。
以下に、一般式(I)で表される化合物の具体例としては、特開2009−97002号公報[0038]〜[0069]記載の化合物や、以下の化合物が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
トリフェニレン化合物で、波長分散の小さいディスコティック液晶性化合物としては、特開2007−108732号公報の段落[0062]〜[0067]記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[棒状液晶性化合物]
本発明では、前記λ/4板が有する光学異方性層の形成に、棒状液晶性化合物を用いてもよい。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、トラン類及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。以上のような低分子液晶性化合物だけではなく、高分子液晶性化合物も用いることができる。棒状液晶性化合物を重合によって配向を固定することがより好ましい。液晶性化合物には活性光線や電子線、熱などによって重合や架橋反応を起こしうる部分構造を有するものが好適に用いられる。その部分構造の個数は好ましくは1〜6個、より好ましくは1〜3個である。重合性棒状液晶性化合物としては、Makromol.Chem.,190巻、2255頁(1989年)、Advanced Materials 5巻、107頁(1993年)、米国特許第4683327号明細書、同5622648号明細書、同5770107号明細書、国際公開WO95/22586号公報、同95/24455号公報、同97/00600号公報、同98/23580号公報、同98/52905号公報、特開平1−272551号公報、同6−16616号公報、同7−110469号公報、同11−80081号公報、及び特開2001−328973号公報などに記載の化合物を用いることができる。
[垂直配向促進剤]
前記光学異方性層を形成する際に、液晶性化合物の分子を均一に垂直配向させるためには、配向膜界面側及び空気界面側において液晶性化合物を垂直に配向制御可能な配向制御剤を用いるのが好ましい。この目的のために、配向膜に、排除体積効果、静電気的効果又は表面エネルギー効果によって液晶性化合物を垂直に配向させる作用を及ぼす化合物を、液晶性化合物とともに含有する組成物を用いて光学異方性層を形成するのが好ましい。また、空気界面側の配向制御に関しては液晶性化合物の配向時に空気界面に偏在し、その排除体積効果、静電気的効果、又は表面エネルギー効果によって液晶性化合物を垂直に配向させる作用を及ぼす化合物を、液晶性化合物とともに含有する組成物を用いて光学異方性層を形成するのが好ましい。このような配向膜界面側で液晶性化合物の分子を垂直に配向させるのを促進する化合物(配向膜界面側垂直配向剤)としては、ピリジニウム誘導体が好適に用いられる。空気界面側で液晶性化合物の分子を垂直に配向させるのを促進する化合物(空気界面側垂直配向剤)としては、該化合物が空気界面側に偏在するのを促進する、フルオロ脂肪族基と、カルボキシル基(−COOH)、スルホ基(−SOH)、ホスホノキシ基{−OP(=O)(OH)}及びそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上の親水性基とを含む化合物が好適に用いられる。また、これらの化合物を配合することによって、例えば、液晶性組成物を塗布液として調製した場合に、該塗布液の塗布性が改善され、ムラ、ハジキの発生が抑制される。以下に垂直配向剤に関して詳細に説明する。
[配向膜界面側垂直配向剤]
本発明に使用可能な配向膜界面側垂直配向剤としては、下記一般式(II)で表されるピリジニウム誘導体(ピリジニウム塩)が好適に用いられる。該ピリジニウム誘導体の少なくとも1種を前記液晶性組成物に添加することによって、ディスコティック液晶性化合物の分子を配向膜近傍で実質的に垂直に配向させることができる。
Figure 2012108471
式中、L23及びL24はそれぞれ二価の連結基を表す。
23は、単結合、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−C≡C−、−CH=CH−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−O−AL−O−、−O−AL−O−CO−、−O−AL−CO−O−、−CO−O−AL−O−、−CO−O−AL−O−CO−、−CO−O−AL−CO−O−、−O−CO−AL−O−、−O−CO−AL−O−CO−又は−O−CO−AL−CO−O−であるのが好ましく、ALは、炭素原子数が1〜10のアルキレン基である。L23は、単結合、−O−、−O−AL−O−、−O−AL−O−CO−、−O−AL−CO−O−、−CO−O−AL−O−、−CO−O−AL−O−CO−、−CO−O−AL−CO−O−、−O−CO−AL−O−、−O−CO−AL−O−CO−又は−O−CO−AL−CO−O−が好ましく、単結合又は−O−が更に好ましく、−O−が最も好ましい。
24は、単結合、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−C≡C−、−CH=CH−、−CH=N−、−N=CH−又は−N=N−であるのが好ましく、−O−CO−又は−CO−O−がより好ましい。mが2以上のとき、複数のL24が交互に、−O−CO−及び−CO−O−であるのが更に好ましい。
22は水素原子、無置換アミノ基、又は炭素原子数が1〜25の置換アミノ基である。
22が、ジアルキル置換アミノ基である場合、2つのアルキル基が互いに結合して含窒素複素環を形成してもよい。このとき形成される含窒素複素環は、5員環又は6員環が好ましい。R22は水素原子、無置換アミノ基、又は炭素原子数が2〜12のジアルキル置換アミノ基であるのが更に好ましく、水素原子、無置換アミノ基、又は炭素原子数が2〜8のジアルキル置換アミノ基であるのがより更に好ましい。R22が無置換アミノ基及び置換アミノ基である場合、ピリジニウム環の4位が置換されていることが好ましい。
Xはアニオンである。
Xは、一価のアニオンであることが好ましい。アニオンの例には、アニオンの例には、ハロゲン陰イオン(例え、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなど)、スルホネートイオン(例えば、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、メチル硫酸イオン、p−トルエンスルホン酸イオン、p−クロロベンゼンスルホン酸イオン、1,3−ベンゼンジスルホン酸イオン、1,5−ナフタレンジスルホン酸イオン、2,6−ナフタレンジスルホン酸イオンなど)、硫酸イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロほう酸イオン、ピクリン酸イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、リン酸イオン(例えば、ヘキサフルオロリン酸イオン)、水酸イオンなどが挙げられる。Xは、好ましくは、ハロゲン陰イオン、スルホネートイオン、水酸イオンである。
22及びY23はそれぞれ、5又は6員環を部分構造として有する2価の連結基である。
前記5又は6員環が置換基を有していてもよい。好ましくは、Y22及びY23のうち少なくとも1つは、置換基を有する5又は6員環を部分構造として有する2価の連結基である。Y22及びY23は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい6員環を部分構造として有する2価の連結基であるのが好ましい。6員環は、脂肪族環、芳香族環(ベンゼン環)及び複素環を含む。6員脂肪族環の例は、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環及びシクロヘキサジエン環を含む。6員複素環の例は、ピラン環、ジオキサン環、ジチアン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環及びトリアジン環を含む。6員環に、他の6員環又は5員環が縮合していてもよい。
置換基の例は、ハロゲン原子、シアノ、炭素原子数が1〜12のアルキル基及び炭素原子数が1〜12のアルコキシ基を含む。アルキル基及びアルコキシ基は、炭素原子数が2〜12のアシル基又は炭素原子数が2〜12のアシルオキシ基で置換されていてもよい。置換基は、炭素原子数が1〜12(より好ましくは1〜6、更に好ましくは1〜3)のアルキル基であるのが好ましい。置換基は2以上であってもよく、例えば、Y22及びY23がフェニレン基である場合は、1〜4の炭素原子数が1〜12(より好ましくは1〜6、更に好ましくは1〜3)のアルキル基で置換されていてもよい。
なお、mは1又は2であり、2であるのが好ましい。mが2のとき、複数のY23及びL24は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
21は、ハロゲン置換フェニル、ニトロ置換フェニル、シアノ置換フェニル、炭素原子数が1〜25のアルキル基で置換されたフェニル、炭素原子数が1〜25のアルコキシ基で置換されたフェニル、炭素原子数が1〜25のアルキル基、炭素原子数が2〜25のアルキニル基、炭素原子数が1〜25のアルコキシ基、炭素原子数が1〜25のアルコキシカルボニル基、炭素原子数が7〜26のアリールオキシカルボニル基及び炭素原子数が7〜26のアリールカルボニルオキシ基からなる群より選ばれる一価の基である。
mが2の場合、Z21は、シアノ、炭素原子数が1〜25のアルキル基又は炭素原子数が1〜25のアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数4〜20のアルコキシ基であるのが更に好ましい。
mが1の場合、Z21は、炭素原子数が7〜25のアルキル基、炭素原子数が7〜25のアルコキシ基、炭素原子数が7〜25のアシル置換アルキル基、炭素原子数が7〜25のアシル置換アルコキシ基、炭素原子数が7〜12のアシルオキシ置換アルキル基又は炭素原子数が7〜25のアシルオキシ置換アルコキシ基であることが好ましい。
アシル基は−CO−R、アシルオキシ基は−O−CO−Rで表され、Rは脂肪族基(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)又は芳香族基(アリール基、置換アリール基)である。Rは、脂肪族基であることが好ましく、アルキル基又はアルケニル基であることが更に好ましい。
pは、1〜10の整数である。pは、1又は2であることが特に好ましい。C2pは、分岐構造を有していてもよい鎖状アルキレン基を意味する。C2pは、直鎖状アルキレン基(−(CH−)であることが好ましい。
前記式(II)で表される化合物の中でも、下記式(II’)で表される化合物が好ましい。
Figure 2012108471
式(II’)中、式(II)と同一の符号は同一の意義であり、好ましい範囲も同様である。L25はL24と同義であり、好ましい範囲も同様である。L24及びL25は、−O−CO−又は−CO−O−であるのが好ましく、L24が−O−CO−で、かつL25が−CO−O−であるのが好ましい。
23、R24及びR25はそれぞれ、炭素原子数が1〜12(より好ましくは1〜6、更に好ましくは1〜3)のアルキル基である。n23は0〜4、n24は1〜4、及びn25は0〜4を表す。n23及びn25が0で、n24が1〜4(より好ましくは1〜3)であるのが好ましい。
一般式(II)で表される化合物の具体例としては、特開2006−113500号公報明細書中[0058]〜[0061]に記載の化合物が挙げられる。
その他にも一般式(II)で表される化合物の具体例としては下記化合物が挙げられる。但し、下記式中、アニオン(X)は省略した。
Figure 2012108471
Figure 2012108471
以下に、一般式(II’)で表される化合物の具体例を示す。但し、下記式中、アニオン(X)は省略した。
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
式(II)のピリジニウム誘導体は、一般にピリジン環をアルキル化(メンシュトキン反応)して得られる。
前記光学異方性層形成用の組成物中における前記ピリジニウム誘導体の含有量の好ましい範囲は、その用途によって異なるが、前記組成物(塗布液として調製した場合は溶媒を除いた液晶性組成物)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い。
[空気界面側垂直配向剤]
本発明における空気界面側垂直配向剤としては、下記フッ素系ポリマー(II)又は一般式(III)で表される含フッ素化合物が好適に用いられる。
フッ素系ポリマーが、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される繰り返し単位と下記式(II)で表される繰り返し単位とを含む共重合体。
Figure 2012108471
式中、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表し;Lは下記の連結基群から選ばれる2価の連結基又は下記の連結基群から選ばれる2つ以上を組み合わせて形成される2価の連結基を表し、
(連結基群)
単結合、−O−、−CO−、−NR−(R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す)、−S−、−SO−、−P(=O)(OR)−(Rはアルキル基、アリール基、又はアラルキル基を表す)、アルキレン基及びアリーレン基;
Qはカルボキシル基(−COOH)若しくはその塩、スルホ基(−SOH)若しくはその塩、又はホスホノキシ{−OP(=O)(OH)}若しくはその塩を表す。
下記式(III)で表される含フッ素化合物。
(III)
(R−L−(W)
式中、Rはアルキル基、末端にCF基を有するアルキル基、又は末端にCFH基を有するアルキル基を表し、mは1以上の整数を表す。複数個のRは同一でも異なっていてもよいが、少なくとも一つは末端にCF基又はCFH基を有するアルキル基を表す。Lは(m+n)価の連結基を表し、Wはカルボキシル基(−COOH)若しくはその塩、スルホ基(−SOH)若しくはその塩、又はホスホノキシ{−OP(=O)(OH)}若しくはその塩を表し、nは1以上の整数を表す。
まず、フッ素系ポリマーについて説明する。
本発明に使用可能なフッ素系ポリマーは、フルオロ脂肪族基と、カルボキシル基(−COOH)、スルホ基(−SOH)、ホスホノキシ基{−OP(=O)(OH)}及びそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上の親水性基とを含有することを特徴とする。ポリマーの種類としては、「改訂 高分子合成の化学」(大津隆行著、発行:株式会社化学同人、1968)1〜4ページに記載があり、例えば、ポリオレフィン類、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリイミド類、ポリウレタン類、ポリカーボネート類、ポリスルホン類、ポリカーボナート類、ポリエーテル類、ポリアセタール類、ポリケトン類、ポリフェニレンオキシド類、ポリフェニレンスルフィド類、ポリアリレート類、PTFE類、ポリビニリデンフロライド類、セルロース誘導体などが挙げられる。前記フッ素系ポリマーは、ポリオレフィン類であることが好ましい。
前記フッ素系ポリマーは、フルオロ脂肪族基を側鎖に有するポリマーである。前記フルオロ脂肪族基は、炭素数1〜12であるのが好ましく、6〜10であるのがより好ましい。脂肪族基は、鎖状であっても環状であってもよく、鎖状である場合は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。中でも、直鎖状の炭素数6〜10のフルオロ脂肪族基が好ましい。フッ素原子による置換の程度については特に制限はないが、脂肪族基中の50%以上の水素原子がフッ素原子に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い。フルオロ脂肪族基は、エステル結合、アミド結合、イミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、エーテル結合、チオエーテル結合、芳香族環などを介してポリマー主鎖と結合した側鎖に含まれる。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 2012108471
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、更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。
Figure 2012108471
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としては、特開2006−113500公報の段落[0075]〜[0081]に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はそれら具体例によってなんら制限されるものではない。
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、下記式(II)で表される親水性基を含有する繰り返し単位とを有する共重合体である。
Figure 2012108471
上記式(II)において、R、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Qはカルボキシル基(−COOH)又はその塩、スルホ基(−SOH)又はその塩、ホスホノキシ基{−OP(=O)(OH)}又はその塩を表す。Lは下記の連結基群から選ばれる任意の基、又はそれらの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−、−NR−(R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す)、−S−、−SO−、−P(=O)(OR)−(Rはアルキル基、アリール基、又はアラルキル基を表す)、アルキレン基及びアリーレン基。
式(II)中、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又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)、置換若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。これらの置換基は更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。
、R及びR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)、又は後述する−L−Qで表される基であることが好ましく、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、塩素原子、−L−Qで表される基であることがより好ましく、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基であることが特に好ましく、水素原子、炭素数1〜2のアルキル基であることが最も好ましい。該アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基等が挙げられる。該アルキル基は、適当な置換基を有していても良い。該置換基としては、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシル基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アシル基、ヒドロキシル基、アシルオキシ基、アミノ基、アルコキシカルボニル基、アシルアミノ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、スルホンアミド基、スルホリル基、カルボキシル基などが挙げられる。なお、アルキル基の炭素数は、置換基の炭素原子を含まない。以下、他の基の炭素数についても同様である。
Lは、上記連結基群から選ばれる2価の連結基、又はそれらの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、−NR−のR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(OR)−のR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。R及びR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−、−NR−、−S−、−SO−、アルキレン基又はアリーレン基を含むことが好ましく、−CO−、−O−、−NR−、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い。Lがアルキレン基を含む場合、アルキレン基の炭素数は好ましくは1〜10、より好ましくは1〜8、特に好ましくは1〜6である。特に好ましいアルキレン基の具体例として、メチレン、エチレン、トリメチレン、テトラブチレン、ヘキサメチレン基等が挙げられる。Lが、アリーレン基を含む場合、アリーレン基の炭素数は、好ましくは6〜24、より好ましくは6〜18、特に好ましくは6〜12である。特に好ましいアリーレン基の具体例として、フェニレン、ナフタレン基等が挙げられる。Lが、アルキレン基とア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7〜34、より好ましくは7〜26、特に好ましくは7〜16である。特に好ましいアラルキレン基の具体例として、フェニレンメチレン基、フェニレンエチレン基、メチレンフェニレン基等が挙げられる。Lとして挙げられた基は、適当な置換基を有していてもよい。このような置換基としては先にR〜R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の具体的構造としては、特開2006−113500公報の段落[0090]〜[0091]に記載の構造等が挙げられるが、本発明はそれら具体例によってなんら制限されるものではない。
前記式(II)中、Qはカルボキシル基、カルボキシル基の塩(例えばリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩(例えばアンモニウム、テトラメチルアンモニウム、トリメチル−2−ヒドロキシエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、トリメチルベンジルアンモニウム、ジメチルフェニルアンモニウムなど)、ピリジニウム塩など)、スルホ基、スルホ基の塩(塩を形成するカチオンの例は上記カルボキシル基に記載のものと同じ)、ホスホノキシ基、ホスホノキシ基の塩(塩を形成するカチオンの例は上記カルボキシル基に記載のものと同じ)を表す。より好ましくはカルボキシル基、スルホ基、ホスホ基であり、特に好ましいのはカルボキシル基又はスルホ基である。
前記フッ素系ポリマーは、前記式(II)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種又は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種又は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、タコン酸ジブチル、クロトン酸ジブチル、クロトン酸ジヘキシル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジメチルなど;
(3d)α、β−不飽和カルボン酸のアミド類
N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−n−プロピルアクリルアミド、N−tertブチルアクリルアミド、N−tertオクチルメタクリルアミド、N−シクロヘキシルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−(2−アセトアセトキシエチル)アクリルアミド、N−ベンジルアクリルアミド、N−アクリロイルモルフォリン、ジアセトンアクリルアミド、N−メチルマレイミドなど;
(4)不飽和ニトリル類
アクリロニトリル、メタクリロニトリルなど;
(5)スチレン及びその誘導体
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;及び
(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。
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%以上であるのが更に好ましい。前記フッ素系ポリマーにおいて、前記式(II)で表される繰り返し単位の量は、該フッ素ポリマーの構成モノマー総量の0.5質量%以上であるのが好ましく、1〜20質量%であるのがより好ましく、1〜10質量%であるのが更に好ましい。上記の質量百分率は使用するモノマーの分子量により好ましい範囲の数値が変動し易いため、ポリマーの単位質量当たりの官能基モル数で表す方が、式(II)で表される繰り返し単位の含有量を正確に規定できる。該表記を用いた場合、前記フッ素系ポリマー中に含有される親水性基(式(II)中のQ)の好ましい量は、0.1mmol/g〜10mmol/gであり、より好ましい量は0.2mmol/g〜8mmol/gである。
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1,000,000以下であるのが好ましく、500,000以下であるのがより好ましく、100,000以下であるのが更に好ましい。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−ブチルハイドロパーオキサイド、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更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種単独又は2種以上を組み合わせて用いることが可能である。更に、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。更に、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。
なお、本発明のフッ素系ポリマーは、ディスコティック液晶性化合物の配向状態を固定化するために置換基として重合性基を有するものも好ましい。
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として、特開2006−113500公報の段落[0110]〜[0114]に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はそれら具体例によってなんら制限されるものではない。
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、更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、光学異方性層の形成に用いる場合は、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、0.05〜3質量%であるのが更に好ましい。前記フッ素系ポリマーの添加量が0.005質量%未満では効果が不十分であり、また8質量%より多くなると、塗膜の乾燥が十分に行われなくなったり、光学フイルムとしての性能(例えばレターデーションの均一性等)に悪影響を及ぼす。
次に、式(III)で表される含フッ素化合物について説明する。
式(III)中、Rは含フッ素化合物の疎水性基として機能する。Rで表されるアルキル基は置換若しくは無置換のアルキル基であり、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1〜20のアルキル基であり、更に好ましくは4〜16のアルキル基であり、特に好ましくは6〜16のアルキル基である。該置換基としては後述の置換基群Dとして例示した置換基のいずれかを適用できる。Rで表される末端にCF基を有するアルキル基は、好ましくは炭素数1〜20であり、更に好ましくは4〜16であり、特に好ましくは4〜8である。前記末端にCF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。残りの水素原子は、更に後述の置換基群Dとして例示された置換基によって置換されていてもよい。Rで表される末端にCFH基を有するアルキル基は、好ましくは炭素数1〜20であり、更に好ましくは4〜16であり、特に好ましくは4〜8である。前記末端にCFH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。残りの水素原子は、更に後述の置換基群Dとして例示された置換基によって置換されていてもよい。Rで表される末端にCF基を有するアルキル基、又は末端にCFH基を有するアルキル基の例を以下に示す。
R1:n−C17
R2:n−C13
R3:n−C
R4:n−C17−(CH
R5:n−C13−(CH
R6:n−C−(CH
R7:H−(CF
R8:H−(CF
R9:H−(CF
R10:H−(CF−(CH)−
R11:H−(CF−(CH)−
R12:H−(CF−(CH)−
式(III)において、Lで表される(m+n)価の連結基は、アルキレン基、アルケニレン基、芳香族基、ヘテロ環基、−CO−、−NR−(Rは炭素原子数が1〜5のアルキル基又は水素原子)、−O−、−S−、−SO−、−SO−からなる群より選ばれる基を少なくとも二つ組み合わせた連結基であることが好ましい。
式(III)において、Wはカルボキシル基(−COOH)若しくはその塩、スルホ基(−SOH)若しくはその塩、又はホスホノキシ基{−OP(=O)(OH)}若しくはその塩を表す。Wの好ましい範囲は、式(II)におけるQと同一である。
前記式(III)で表される含フッ素化合物の中でも、下記式(III)−a又は式(III)−bで表される化合物が好ましい。
Figure 2012108471
式(III)−a中、R及びRは各々アルキル基、末端にCF基を有するアルキル基、又は末端にCFH基を有するアルキル基を表すが、R及びRが同時にアルキル基であることはない。W及びWは各々水素原子、カルボキシル基(−COOH)若しくはその塩、スルホ基(−SOH)若しくはその塩、ホスホノキシ{−OP(=O)(OH)}若しくはその塩、又は置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキル基、アルコキシ基、又はアルキルアミノ基を表すが、W及びWが同時に水素原子であることはない。
式(III)−b
(R−L−)m2(Ar)−W
式(III)−b中、Rはアルキル基、末端にCF基を有するアルキル基、又は末端にCFH基を有するアルキル基を表し、m2は1以上の整数を表し、複数個のRは同一でも異なっていてもよいが、少なくとも一つは末端にCF基又はCFH基を有するアルキル基を表す。Lは、アルキレン基、芳香族基、−CO−、−NR−(Rは炭素原子数が1〜5のアルキル基又は水素原子)、−O−、−S−、−SO−、−SO−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を表し、複数個のLは同一でも異なっていてもよい。Arは芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、Wはカルボキシル基(−COOH)若しくはその塩、スルホ基(−SOH)若しくはその塩、ホスホノキシ基{−OP(=O)(OH)}若しくはその塩、又は置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキル基、アルコキシ基、又はアルキルアミノ基を表す。
まず、前記式(III)−aについて説明する。
及びRは前記式(III)におけるRと同義であり,その好ましい範囲も同一である。W及びWで表されるカルボキシル基(−COOH)若しくはその塩、スルホ基(−SOH)若しくはその塩、ホスホノキシ基{−OP(=O)(OH)}若しくはその塩は前記式(III)におけるWと同義でありその好ましい範囲も同一である。W及びWで表される置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ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1〜20のアルキル基であり、更に好ましくは1〜8のアルキル基であり、特に好ましくは1〜3のアルキル基である。前記置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキル基は、少なくとも一つのカルボキシル基、スルホ基、又はホスホノキシ基を有していればよく、カルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基としては、前記式(III)中のWが表すカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基と同義であり好ましい範囲も同一である。前記置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキル基は、これ以外の置換基によって置換されていてもよく、該置換基としては後述の置換基群Dとして例示した置換基のいずれかを適用できる。W及びWで表される置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルコキシ基は、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1〜20のアルコキシ基であり、更に好ましくは1〜8のアルコキシ基であり、特に好ましくは1〜4のアルコキシ基である。前記置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルコキシ基は、少なくとも一つのカルボキシル基、スルホ基、又はホスホノキシ基を有していればよく、カルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基としては、前記式(III)中のWが表す親カルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基と同義であり好ましい範囲も同一である。前記カルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルコキシ基は、これ以外の置換基によって置換されていてもよく、該置換基としては後述の置換基群Dとして例示した置換基のいずれかを適用できる。W及びWで表される置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキルアミノ基は、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1〜20のアルキルアミノ基であり、更に好ましくは1〜8のアルキルアミノ基であり、特に好ましくは1〜4のアルキルアミノ基である。前記カルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキルアミノ基は、少なくとも一つのカルボキシル基、スルホ基、又はホスホノキシ基を有していればよく、カルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基としては、前記式(III)中のWが表すカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基と同義であり好ましい範囲も同一である。前記カルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキルアミノ基は、これ以外の置換基によって置換されていてもよく、該置換基としては後述の置換基群Dとして例示した置換基のいずれかを適用できる。
及びWは、特に好ましくはそれぞれ水素原子又は(CHSOM(nは0又は1を表す。)である。Mはカチオンを表すが、分子内で荷電が0になる場合はMはなくてもよい。Mで表されるカチオンとしては、例えばプロトニウムイオン、アルカリ金属イオン(リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなど)、アルカリ土類金属イオン(バリウムイオン、カルシウムイオンなど)、アンモニウムイオンなどが好ましく適用される。このうち、特に好ましくはプロトニウムイオン、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオンである。
次に、前記式(III)−bについて説明する。
は前記式(III)におけるRと同義であり,その好ましい範囲も同一である。Lは、好ましくは炭素数1〜12のアルキレン基、炭素数6〜12の芳香族基、−CO−、−NR−、−O−、−S−、−SO−、−SO−及びそれらの組み合わせからなる総炭素数0〜40の連結基を表し、特に好ましくは炭素数1〜8のアルキレン基、フェニル基、−CO−、−NR−、−O−、−S−、−SO−及びそれらの組み合わせからなる総炭素数0〜20の連結基を表す。Arは、好ましくは炭素数6〜12の芳香族炭化水素環を表し、特に好ましくはベンゼン環又はナフタレン環を表す。Wで表されるカルボキシル基(−COOH)若しくはその塩、スルホ基(−SOH)若しくはその塩、ホスホノキシ基{−OP(=O)(OH)}若しくはその塩、又は置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキル基、アルコキシ基、又はアルキルアミノ基は、前記式(III)−aにおけるW及びWで表されるカルボキシル基(−COOH)若しくはその塩、スルホ基(−SOH)若しくはその塩、ホスホノキシ{−OP(=O)(OH)}若しくはその塩、又は置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキル基、アルコキシ基、又はアルキルアミノ基と同義でありその好ましい範囲も同一である。
は、好ましくはカルボキシル基(−COOH)若しくはその塩、スルホ基(−SOH)若しくはその塩、又は置換基としてカルボキシル基(−COOH)若しくはその塩又はスルホ基(−SOH)若しくはその塩を有するアルキルアミノ基であり、特に好ましくはSOM、又はCOMである。Mはカチオンを表すが、分子内で荷電が0になる場合はMはなくてもよい。Mで表されるカチオンとしては、例えばプロトニウムイオン、アルカリ金属イオン(リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなど)、アルカリ土類金属イオン(バリウムイオン、カルシウムイオンなど)、アンモニウムイオンなどが好ましく適用される。このうち、特に好ましくはプロトニウムイオン、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオンである。
本明細書において、置換基群Dには、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)、置換若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、ジベンジルアミ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1〜12、特に好ましくは炭素数1〜8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6〜20、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1〜20、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2〜20、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7〜20、より好ましくは炭素数7〜16、特に好ましくは炭素数7〜10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2〜20、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。これらの置換基は更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。
なお、本発明の含フッ素化合物は、ディスコティック液晶性化合物の配向状態を固定化するために置換基として重合性基を有するものも好ましい。
本発明に使用可能な式(III)にて表される含フッ素化合物の具体例として、特開2006−113500公報の段落[0136]〜[0140]に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はそれら具体例によってなんら制限されるものではない。
組成物中における前記含フッ素化合物の含有量の好ましい範囲は、その用途によって異なるが、光学異方性層の形成に用いる場合は、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、0.05〜3質量%であるのが更に好ましい。
[重合性開始剤]
配向(好ましくは垂直配向)させた液晶性化合物は、配向状態を維持して固定する。固定化は、液晶性化合物に導入した重合性基(P)の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)、アクリジン及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)及びオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることが更に好ましい。ディスコティック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/cm〜50J/cmであることが好ましく、100〜800mJ/cmであることが更に好ましい。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。位相差層の厚さは、0.1〜10μmであることが好ましく、0.5〜5μmであることが更に好ましく、1〜5μmであることが最も好ましい。
[光学異方性層の他の添加剤]
上記の液晶性化合物と共に、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー等を併用して、塗工膜の均一性、膜の強度、液晶性化合物の配向性等を向上させることができる。これらの素材は液晶性化合物と相溶性を有し、配向を阻害しないことが好ましい。
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性若しくはカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の液晶化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開2002−296423号公報明細書中の段落番号[0018]〜[0020]記載のものが挙げられる。上記化合物の添加量は、円盤状液晶性分子に対して一般に1〜50質量%の範囲にあり、5〜30質量%の範囲にあることが好ましい。
界面活性剤としては、従来公知の化合物が挙げられるが、特にフッ素系化合物が好ましい。具体的には、例えば特開2001−330725号公報明細書中の段落番号[0028]〜[0056]記載の化合物、特願2003−295212号明細書中の段落番号[0069]〜[0126]記載の化合物が挙げられる。
液晶性化合物とともに使用するポリマーは、塗布液を増粘できることが好ましい。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、特開2000−155216号公報明細書中の段落番号[0178]記載のものが挙げられる。液晶性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、液晶性分子に対して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い。
液晶性化合物のディスコティック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℃が更に好ましい。
[塗布溶剤]
塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライド及びケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
[塗布方法]
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。中でも、前記光学異方性層を形成する際は、ワイヤーバーコーティング法を利用して塗布するのが好ましく、ワイヤーバーの回転数は下記式を満たすことが好ましい。
0.6<(W×(R+2r)×π)/V<1.4
[W:ワイヤーバーの回転数(rpm)、R:バーの芯の直径(m)、r:ワイヤーの直径(m)、V:支持体の搬送速度(m/min)]
(W×(R+2r)×π)/Vの範囲は、0.7〜1.3であることがより好ましく、0.8〜1.2であることが更に好ましい。
前記光学異方性層の形成にはダイコーティング法が好ましく用いられ、特に、スライドコーター又はスロットダイコーターを利用した塗布方法が好ましい。
[配向膜]
本発明では、配向膜の表面に前記組成物を塗布して、液晶性化合物の分子を配向させるのが好ましい。配向膜は液晶性化合物の配向方向を規定する機能を有するため、本発明の好ましい態様を実現する上で利用するのが好ましい。しかし、液晶性化合物を配向後にその配向状態を固定してしまえば、配向膜はその役割を果たしているために、本発明の構成要素としては必ずしも必須のものではない。即ち、配向状態が固定された配向膜上の光学異方性層のみを偏光層や支持体上に転写して本発明の偏光板を作製することも可能である。
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。更に、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。
ポリマーの例には、例えば特開平8−338913号公報明細書中段落番号[0022]記載のメタクリレート系共重合体、スチレン系共重合体、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール及び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、酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリカーボネート等が含まれる。シランカップリング剤をポリマーとして用いることができる。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及び変性ポリビニルアルコールが更に好ましく、ポリビニルアルコール及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の鹸化度は、70〜100%が好ましく、80〜100%が更に好ましい。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。
前記配向膜において、架橋性官能基(例、二重結合)を有する側鎖を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、これらの組み合わせを複数使用することができる。
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、重合性基を含むことが好ましい。具体的には、例えば特開2000−155216号公報明細書中段落番号[0080]〜[0100]記載のもの等が挙げられる。
配向膜ポリマーは、上記の架橋性官能基とは別に、架橋剤を用いて架橋させることもできる。架橋剤としては、アルデヒド、N−メチロール化合物、ジオキサン誘導体、カルボキシル基を活性化することにより作用する化合物、活性ビニル化合物、活性ハロゲン化合物、イソオキサゾール及びジアルデヒド澱粉が含まれる。二種類以上の架橋剤を併用してもよい。具体的には、例えば特開2002−62426号公報明細書中の段落番号[0023]〜[0024]記載の化合物等が挙げられる。反応活性の高いアルデヒド、特にグルタルアルデヒドが好ましい。
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%が更に好ましい。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%以下であることが更に好ましい。このように調節することで、配向膜を液晶表示装置に長期使用、或は高温高湿の雰囲気下に長期間放置しても、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、基本的に、配向膜形成材料である上記ポリマー、架橋剤及び添加剤を含む溶液を透明支持体上に塗布した後、加熱乾燥(架橋させ)し、ラビング処理することにより形成することができる。架橋反応は、前記のように、透明支持体上に塗布した後、任意の時期に行なってよい。ポリビニルアルコールのような水溶性ポリマーを配向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。その比率は質量比で水:メタノールが0:100〜99:1が好ましく、0:100〜91:9であることが更に好ましい。これにより、泡の発生が抑えられ、配向膜、更には光学異方層の層表面の欠陥が著しく減少する。
配向膜形成時に利用する塗布方法は、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又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。また、乾燥後の膜厚は0.1乃至10μmが好ましい。加熱乾燥は、20℃〜110℃で行なうことができる。充分な架橋を形成するためには60℃〜100℃が好ましく、特に80℃〜100℃が好ましい。乾燥時間は1分〜36時間で行なうことができるが、好ましくは1分〜30分である。pHも、使用する架橋剤に最適な値に設定することが好ましく、グルタルアルデヒドを使用した場合は、pH4.5〜5.5が好ましい。
配向膜は、透明支持体上に設けられることが好ましい。配向膜は、上記のようにポリマー層を架橋したのち、表面をラビング処理することにより得ることができる。
前記ラビング処理は、LCDの液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を適用することができる。即ち、配向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向を得る方法を用いることができる。一般的には、長さ及び太さが均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。
配向膜のラビング処理面に前記組成物を塗布して、液晶性化合物の分子を配向させる。その後、必要に応じて、配向膜ポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを反応させるか、あるいは、架橋剤を用いて配向膜ポリマーを架橋させることで、前記光学異方性層を形成することができる。
配向膜の膜厚は、0.1〜10μmの範囲にあることが好ましい。
[透明支持体(ポリマーフィルム)]
前記光学異方性層を支持する透明支持体(ポリマーフィルム)の面内のレターデーション(Re)は0〜50nmであることが好ましく、0〜30nmであることが更に好ましく、0〜10nmであることが最も好ましい。また、該支持体の厚さ方向のレターデーション(Rth)は−300nm〜300nmであることが好ましく、−100nm〜200nmであることが好ましく、−60nm〜60nmであることが最も好ましい。支持体の光学異方性は、その上に設けられる光学異方性層との組み合わせによって選択することが好ましく、その組み合わせによってλ/4板のNz値を制御することができる。
ポリマーの例には、セルロースアシレートフィルム(例えば、セルローストリアセテートフィルム(屈折率1.48)、セルロースジアセテートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム)、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリル系樹脂フィルム、ポリウレタン系樹脂フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、(メタ)アクリルニトリルフィルム、ポリオレフィン、脂環式構造を有するポリマー(ノルボルネン系樹脂(アートン:商品名、JSR社製、非晶質ポリオレフィン(ゼオネックス:商品名、日本ゼオン社製))、などが挙げられる。このうちトリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、脂環式構造を有するポリマーが好ましく、特にトリアセチルセルロースが好ましい。
ポリマーフィルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。前記ソルベントキャスト法として、共流延法、逐次流延法、塗布法などの積層流延法も用いることができる。共流延法及び逐次流延法により製造する場合には、先ず、各層用のセルロースアセテート溶液(ドープ)を調製する。共流延法(重層同時流延)は、流延用支持体(バンド又はドラム)の上に、各層(3層あるいはそれ以上でもよい)各々の流延用ドープを別のスリットなどから同時に押出す流延用ギーサからドープを押出して、各層同時に流延し、適当な時期に支持体から剥ぎ取って、乾燥しフィルムを成形する流延法である。
逐次流延法は、流延用支持体の上に先ず第1層用の流延用ドープを流延用ギーサから押出して、流延し、乾燥あるいは乾燥することなく、その上に第2層用の流延用ドープを流延用ギーサから押出して流延する要領で、必要なら第3層以上まで逐次ドープを流延・積層して、適当な時期に支持体から剥ぎ取って、乾燥しフィルムを成形する流延法である。
塗布法は、一般的には、コア層のフィルムを溶液製膜法によりフィルムに成形し、表層に塗布する塗布液を調製し、適当な塗布機を用いて、片面ずつ又は両面同時にフィルムに塗布液を塗布・乾燥して積層構造のフィルムを成形する方法である。
透明支持体の厚さは通常25μm〜1000μm程度のものを用いることができるが、好ましくは25μm〜250μmであり、30μm〜90μmであることがより好ましい。透明支持体とその上に設けられる層(接着層、垂直配向膜あるいは位相差層)との接着を改善するため、透明支持体に表面処理(例、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線(UV)処理、火炎処理)を実施してもよい。透明支持体の上に、接着層(下塗り層)を設けてもよい。また、透明支持体や長尺の透明支持体には、搬送工程でのすべり性を付与したり、巻き取った後の裏面と表面の貼り付きを防止するために、平均粒径が10〜100nm程度の無機粒子を固形分重量比で5%〜40%混合したポリマー層を支持体の片側に塗布や支持体との共流延によって形成したものを用いることが好ましい。
なお、上記では、支持体上に光学異方性層を設けた積層体構造であるλ/4板を説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、前述のとおり、λ/4板は、勿論、延伸ポリマーフィルム(光学異方性支持体)単独からなっていても、液晶性化合物を含有する組成物から形成された液晶フィルムのみからなっていてもよい。液晶フィルムの好ましい例も、前記光学異方性層の好ましい例と同様である。
前記λ/4板は長尺の状態で連続的に製造されることが好ましい。更に、長手方向に対して遅相軸が平行でも直交でもない方向にあることが好ましい。すなわち、λ/4板に含まれる光学異方性層の少なくとも一層の遅相軸と、λ/4板の長辺とのなす角度は、5〜85°であることが好ましい。
光学異方性層が液晶性化合物から形成される場合には、光学異方性層の遅相軸の角度はラビングの角度で調整できる。λ/4板が延伸処理したポリマーフィルム(光学異方性支持体)から形成される場合は、延伸方向によって遅相軸の角度が調整できる。長尺状フィルムの長手方向に対して光学異方性層の遅相軸を平行でも直交でもない角度にすることで、後述する円偏光板又は楕円偏光板の製造において、長尺状の偏光膜とロールトゥロールによる貼り合せが可能になり、貼り合せの軸角度の精度が高く、生産性の高い円偏光板や楕円偏光板の製造が可能になる。
[ハードコート層、反射防止層]
表示側偏光板保護領域には、図3に示すように、表面フィルムとして目的に応じて必要な機能層を単独又は複数層設けてもよい。好ましい態様としては、光学異方性層の上にハードコート層が積層された態様、光学異方性層の上に反射防止層が積層された態様、光学異方性層の上にハードコート層が積層され、その上に更に反射防止層が積層された態様、等が挙げられる。該反射防止層は、光学干渉によって反射率が減少するように屈折率、膜厚、層の数、層順等を考慮して設計された,少なくとも一層以上の層からなる層である。
反射防止層は、最も単純な構成では、フィルムの最表面に低屈折率層のみを塗設した構成である。更に反射率を低下させるには、屈折率の高い高屈折率層と、屈折率の低い低屈折率層を組み合わせて反射防止層を構成することが好ましい。構成例としては、下側から順に、高屈折率層/低屈折率層の2層のものや、屈折率の異なる3層を、中屈折率層(下層よりも屈折率が高く、高屈折率層よりも屈折率の低い層)/高屈折率層/低屈折率層の順に積層されているもの等があり、更に多くの反射防止層を積層するものも提案されている。中でも、耐久性、光学特性、コストや生産性等から、ハードコート層上に、中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層の順に有することが好ましく、例えば、特開平8−122504号公報、特開平8−110401号公報、特開平10−300902号公報、特開2002−243906号公報、特開2000−111706号公報等に記載の構成が挙げられる。また、膜厚変動に対するロバスト性に優れる3層構成の反射防止フィルムは特開2008−262187号公報記載されている。上記3層構成の反射防止フィルムは、画像表示装置の表面に設置した場合、反射率の平均値を0.5%以下とすることができ、映り込みを著しく低減することができ、立体感に優れる画像を得ることができる。また、各層に他の機能を付与させてもよく、例えば、防汚性の低屈折率層、帯電防止性の高屈折率層、帯電防止性のハードコート層、防眩性のハードコート層としたもの(例、特開平10−206603号公報、特開2002−243906号公報、特開2007−264113号公報等)等が挙げられる。
ハードコート層や反射防止層を有する場合の具体的な層構成の例を下記に示す。以下表記中−*/は機能層が積層される基材を表す。具体的には、−*/は、上述の光学異方性支持体、光学異方性層、支持体などを表す。
・−*/ハードコート層、
・−*/低屈折率層、
・−*/防眩層/低屈折率層
・−*/ハードコート層/低屈折率層、
・−*/ハードコート層/防眩層/低屈折率層
・−*/ハードコート層/高屈折率層/低屈折率層
・−*/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
・−*/ハードコート層/防眩層/高屈折率層/低屈折率層
・−*/ハードコート層/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
・−*/防眩層/高屈折率層/低屈折率層
・−*/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
上記の各構成のなかでも、光学異方性層の上にハードコート層、防眩層、反射防止層等の機能層を直接形成することが好ましい。また、光学異方性層を含む光学フィルムと、別途、支持体上にハードコート層、防眩層、反射防止層等の層を設けた光学フィルムとを貼合積層して製造してもよい。
(ハードコート層)
本発明の立体画像認識装置の表示側偏光板保護領域に設ける表面フィルムには、フィルムの物理的強度を付与するために、ハードコート層を設けることができる。本発明においては、ハードコート層を設けなくてもよいが、ハードコート層を設けた方が鉛筆引掻き試験などの耐擦傷性面が強くなり、好ましい。
好ましくは、ハードコート層上に低屈折率層が設けられ、更に好ましくはハードコート層と低屈折率層の間に中屈折率層、高屈折率層が設けられ、反射防止フィルムを構成する。
ハードコート層は、二層以上の積層から構成されてもよい。
本発明におけるハードコート層の屈折率は、反射防止性の表面フィルムを得るための光学設計から、屈折率が1.48〜2.00の範囲にあることが好ましく、より好ましくは1.48〜1.70である。
ハードコート層の膜厚は、表面フィルムに充分な耐久性、耐衝撃性を付与する観点から、通常0.5μm〜50μm程度とし、好ましくは1μm〜20μm、更に好ましくは5μm〜20μmである。
ハードコート層の強度は、鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることが更に好ましく、3H以上であることが最も好ましい。更に、JIS K5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
ハードコート層は、電離放射線硬化性化合物の架橋反応、又は、重合反応により形成されることが好ましい。例えば、電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーを含む塗布組成物を透明支持体上に塗布し、多官能モノマーや多官能オリゴマーを架橋反応、又は、重合反応させることにより形成することができる。電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーの官能基としては、光、電子線、放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。光重合性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の重合性官能基を有する化合物が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基及び−C(O)OCH=CHが好ましい。
電離放射線硬化性化合物の具体例としては、アルキレングリコールの(メタ)アクリル酸ジエステル類、ポリオキシアルキレングリコールの(メタ)アクリル酸ジエステル類、多価アルコールの(メタ)アクリル酸ジエステル類、エチレンオキシドあるいはプロピレンオキシド付加物の(メタ)アクリル酸ジエステル類、エポキシ(メタ)アクリレート類、ウレタン(メタ)アクリレート類、ポリエステル(メタ)アクリレート類等を挙げることができる。
(メタ)アクリロイル基を有する多官能アクリレート系化合物類は市販されているものを用いることもでき、新中村化学工業(株)社製NKエステル A−TMMT、日本化薬(株)製KAYARAD DPHA等を挙げることができる。多官能モノマーについては、特開2009−98658号公報の段落[0114]〜[0122]に記載されており、本発明においても同様である。
電離放射線硬化性化合物としては、水素結合性の置換基を有する化合物であることが、支持体との密着性、低カール性の点から好ましい。水素結合性の置換基とは、窒素、酸素、硫黄、ハロゲンなどの電気陰性度が大きな原子と水素結合とが共有結合で結びついた置換基を指し、具体的にはOH−、SH−、−NH−、CHO−、CHN−などが挙げられ、ウレタン(メタ)アクリレート類や水酸基を有する(メタ)アクリレート類が好ましい。市販されている化合物を用いることもでき、新中村化学工業(株)社製NKオリゴ U4HA、同NKエステルA−TMM−3、日本化薬(株)製KAYARAD PET−30等を挙げることができる。
ハードコート層には、内部散乱性付与の目的で、平均粒径が1.0〜10.0μm、好ましくは1.5〜7.0μmのマット粒子、例えば無機化合物の粒子又は樹脂粒子を含有してもよい。
ハードコート層のバインダーには、ハードコート層の屈折率を制御する目的で、各種屈折率モノマー又は無機粒子、或いは両者を加えることができる。無機粒子には屈折率を制御する効果に加えて、架橋反応による硬化収縮を抑える効果もある。本発明では、ハードコート層形成後において、前記多官能モノマー及び/又は高屈折率モノマー等が重合して生成した重合体、その中に分散された無機粒子を含んでバインダーと称する。
(防眩層)
防眩層は、表面散乱による防眩性と、好ましくは表面フィルムの硬度、耐擦傷性を向上するためのハードコート性をフィルムに寄与する目的で形成される。
防眩層については特開2009−98658号公報の段落[0178]〜[0189]に記載されており、本発明においても同様である。
[高屈折率層及び中屈折率層]
高屈折率層の屈折率は、1.70〜1.74であることが好ましく、1.71〜1.73であることがより好ましい。中屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との間の値となるように調整される。中屈折率層の屈折率は、1.60〜1.64であることが好ましく、1.61〜1.63であることが更に好ましい。
高屈折率層及び中屈折率層の形成方法は化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法、特に物理蒸着法の一種である真空蒸着法やスパッタ法により、無機物酸化物の透明薄膜を用いることもできるが、オールウェット塗布による方法が好ましい。
上記中屈折率層は、上記高屈折率層と屈折率を異ならせた以外は同様の材料を用いて同様に調整できるので、以下、特に高屈折率層について説明する。
上記高屈折率層は、無機微粒子、3官能以上の重合性基を有する硬化性化合物(以下、「バインダー」と称する場合もある)、溶媒及び重合開始剤を含有する塗布組成物を塗布し、溶媒を乾燥させた後、加熱、電離放射線照射あるいは両手段の併用により硬化して形成されたものであるのが好ましい。硬化性化合物や開始剤を用いる場合は、塗布後に熱及び/又は電離放射線による重合反応により硬化性化合物を硬化させることで、耐傷性や密着性に優れる中屈折率層や高屈折率層が形成できる。
(無機微粒子)
上記無機微粒子としては、金属の酸化物を含有する無機微粒子が好ましく、Ti、Zr、In、Zn、Sn、Al及びSbから選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物を含有する無機微粒子がより好ましい。
無機微粒子としては、屈折率の観点から、酸化ジルコニウムの微粒子が好ましい。また、導電性の観点からは、Sb、In、Snのうちの少なくとも1種類の金属の酸化物を主成分とする無機微粒子を用いることが好ましい。導電性の無機微粒子としては、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、アンチモンドープ酸化錫(ATO)、フッ素ドープ酸化錫(FTO)、リンドープ酸化錫(PTO)、アンチモン酸亜鉛(AZO)、インジウムドープ酸化亜鉛(IZO)、酸化亜鉛、酸化ルテニウム、酸化レニウム、酸化銀、酸化ニッケル及び酸化銅からなる群から少なくとも一つ選択される金属酸化物が更に好ましい。
無機微粒子の量を変化させることで所定の屈折率に調整することができる。層中の無機微粒子の平均粒径は、酸化ジルコニウムを主成分として用いた場合、1〜120nmであることが好ましく、更に好ましくは1〜60nm、2〜40nmが更に好ましい。この範囲内で、ヘイズを抑え、分散安定性、表面の適度の凹凸による上層との密着性が良好となり、好ましい。
酸化ジルコニウムを主成分とする無機微粒子は、屈折率が1.90〜2.80であることが好ましく、2.00〜2.40であることが更に好ましく、2.00〜2.20であることが最も好ましい。
無機微粒子の添加量は、添加する層により異なり、中屈折率層では中屈折率層全体の固形分に対し、20〜60質量%が好ましく、25〜55質量%がより好ましく、30〜50質量%が更に好ましい。高屈折率層では高屈折率層全体の固形分に対し、40〜90質量%が好ましく、50〜85質量%がより好ましく、60〜80質量%が更に好ましい。
無機微粒子の粒子径は、光散乱法や電子顕微鏡写真により測定できる。無機微粒子の比表面積は、10〜400m/gであることが好ましく、20〜200m/gであることが更に好ましく、30〜150m/gであることが最も好ましい。
(硬化性化合物)
硬化性化合物としては、重合性化合物が好ましく、重合性化合物としては電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーが好ましく用いられる。これらの化合物中の官能基としては、光、電子線、放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。光重合性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の不飽和の重合性官能基等が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
光重合性官能基を有する光重合性多官能モノマーの具体例としては、上述のハードコート層形成に用いる電離放射線硬化性化合物で述べた化合物を好適に用いる事ができる。
高屈折率層には、前記の成分(無機微粒子、硬化性化合物、重合開始剤、光増感剤など)以外に、界面活性剤、帯電防止剤、カップリング剤、増粘剤、着色防止剤、着色剤(顔料、染料)、消泡剤、レベリング剤、難燃剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、接着付与剤、重合禁止剤、酸化防止剤、表面改質剤、導電性の金属微粒子、などを添加することもできる。
上述したように、中屈折率層は、高屈折率層と同様の材料を用いかつ同様にして得ることができる。
[低屈折率層]
本発明における低屈折率層は、屈折率が1.30〜1.47であることが好ましい。表面フィルムが多層薄膜干渉型の反射防止フィルム(中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層)の場合の低屈折率層の屈折率は1.33〜1.38であることが望ましく、更に望ましくは1.35〜1.37が望ましい。上記範囲内とすることで反射率を抑え、膜強度を維持することができ、好ましい。低屈折率層の形成方法も化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法、特に物理蒸着法の一種である真空蒸着法やスパッタ法により、無機物酸化物の透明薄膜を用いることもできるが、低屈折率層用組成物を用いてオールウェット塗布による方法を用いることが好ましい。
低屈折率層は、含フッ素硬化性ポリマー、含フッ素硬化性モノマー、非含フッ素硬化性モノマー、低屈折率粒子などを構成成分として形成することができる。これら化合物は、特開2010−152311号公報[0018]〜[0168]段落に記載のものを用いることができる。
低屈折率層のヘイズは、3%以下であることが好ましく、2%以下であることが更に好ましく、1%以下であることが最も好ましい。
低屈折率層まで形成した反射防止フィルムの強度は、500g荷重の鉛筆硬度試験でH以上であることが好ましく、2H以上であることが更に好ましく、3H以上であることが最も好ましい。
また、反射防止フィルムの防汚性能を改良するために、表面の水に対する接触角が95゜以上であることが好ましい。更に好ましくは102゜以上である。特に、接触角が105°以上であると、指紋に対する防汚性能が著しく良化するため、特に好ましい。また、水の接触角が102°以上で、かつ、表面自由エネルギーが25dyne/cm以下であることがより好ましく、23dyne/cm以下であることが特に好ましく、20dyne/cm以下であることが更に好ましい。最も好ましくは、水の接触角が105°以上で、かつ、表面自由エネルギーが20dyne/cm以下である。
(低屈折率層の形成)
低屈折率層は、重合性不飽和基を有する含フッ素防汚剤、重合性不飽和基を有する含フッ素共重合体、無機微粒子、その他所望により含有される任意成分を溶解あるいは分散させた塗布組成物を塗布と同時、又は塗布・乾燥後に電離放射線照射(例えば光照射、電子線ビーム照射等が挙げられる。)や加熱することによる架橋反応、又は、重合反応により硬化して、形成することが好ましい。
(硬化条件)
ハードコート層及び/又は反射防止層が電離放射線硬化性の化合物の架橋反応、又は、重合反応により形成される場合、架橋反応、又は、重合反応は酸素濃度が10体積%以下の雰囲気で実施することが好ましい。酸素濃度が1体積%以下の雰囲気で形成することにより、物理強度、耐薬品性に優れた硬化層を得ることができる。
好ましくは酸素濃度が1.0体積%以下であり、更に好ましくは酸素濃度が0.1体積%以下、特に好ましくは酸素濃度が0.05体積%以下、最も好ましくは0.02体積%以下である。
酸素濃度を1体積%以下にする手法としては、大気(窒素濃度約79体積%、酸素濃度約21体積%)を別の気体で置換することが好ましく、特に好ましくは窒素で置換(窒素パージ)することである。
(紫外線吸収剤)
本発明に係る表面フィルムのハードコート層及び/又は反射防止層には、紫外線吸収剤を含有することができる。紫外線吸収剤としては、紫外線吸収性を発現できるもので、公知のものがいずれも使用できる。そのような紫外線吸収剤のうち、紫外線吸収性が高く、電子画像表示装置で用いられる紫外線吸収能(紫外線カット能)を得るためにベンゾトリアゾール系又はヒドロキシフェニルトリアジン系の紫外線吸収剤が好ましい。また、紫外線の吸収幅を広くするために、最大吸収波長の異なる紫外線吸収剤を2種以上併用することができる。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、2−[2′−ヒドロキシ−5′−(メタクリロイルオキシメチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−(メタクリロイルオキシプロピル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−(メタクリロイルオキシヘキシル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−tert−ブチル−3′−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−5−メトキシ−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−5−シアノ−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−5−tert−ブチル−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−5−ニトロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−ter―ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、ベンゼンプロパン酸−3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−(1、1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ−,C7〜9−ブランチ直鎖アルキルエステル、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(1−メチル−1−フェニルエチル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール等が挙げられる。
ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤としては、2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−ドデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−(2−ヒドロキシ−3−トリデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−(2‘−エチル)ヘキシル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−ブチルオキシフェニル)−6−(2,4−ビス−ブチルオキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−[1−オクチルオキシカルボニルエトキシ]フェニル)−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,2′,4,4′−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4,4′−ジメトキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−アセトキシエトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4,4′−ジメトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4,4′−ジメトキシ−5,5′−ジスルホベンゾフェノン・2ナトリウム塩等が挙げられる。
紫外線吸収剤の含有量は、求める紫外線透過率や紫外線吸収剤の吸光度にもよるが、前記紫外線硬化型樹脂100質量部に対して、通常20質量部以下、好ましくは1〜20質量部である。紫外線吸収剤の含有量が20質量部よりも多い場合には、硬化性組成物の紫外線による硬化性が低下する傾向があると共に、光学フィルムの可視光線透過率が低下するおそれもある。一方、1質量部より少ない場合には、光学フィルムの紫外線吸収性を十分に発揮することができなくなる。
[偏光板]
本発明に使用される偏光板(液晶表示装置Iの偏光板や時分割画像表示遮断機器IIの偏光板C及びその他偏光板)は、保護膜と偏光膜とを有する。偏光膜としては、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のいずれを用いてもよい。ヨウ素系偏光膜及び染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。偏光膜の吸収軸は、フィルムの延伸方向に相当する。従って、縦方向(搬送方向)に延伸された偏光膜は長手方向に対して平行に吸収軸を有し、横方向(搬送方向と垂直方向)に延伸された偏光膜は長手方向に対して垂直に吸収軸を有す。
偏光膜は一般に保護膜を有する。本発明において、上記λ/4板は、偏光膜の保護膜として機能させることができる。上記λ/4板とは別に偏光膜の保護膜を積層する場合は、保護膜として光学的等方性が高いセルロースエステルフィルムを用いることが好ましい。
本発明に使用される偏光板の好ましい製造方法は、上記λ/4板と偏光膜とが、それぞれ長尺の状態で連続的に積層される工程を含む。該長尺の偏光板は用いられる画像表示装置の画面の大きさに合わせて裁断される。
偏光膜として直線偏光膜を用い、上記λ/4板と組み合わせることで、円偏光板又は楕円偏光板として機能する偏光膜一体型の光学フィルムを高い生産性で製造できる。
本発明に係る液晶表示装置Iの表示側に使用される偏光板は、偏光膜の一方の面に上記を積層し、偏光膜のもう一方の面には、光学異方性を有す光学補償フィルムを更に積層してもよい。視認者側から順に、本発明に係るλ/4板、偏光膜、光学補償フィルム、液晶セル、と配置することで、該光学補償フィルムは、液晶表示装置のコントラストや視野角の補償フィルムとして機能させることができ、本発明に係るλ/4板は、偏光膜の外側に用いられるフィルムとして機能する。
図4及び図5に、本発明に係る立体画像認識装置に用いるλ/4板を有する偏光板の例を示す。図4に示す偏光板は、偏光膜の一方の側に保護膜を有し、もう一方の側にλ/4板として機能する光学異方性支持体又は支持体と光学異方性層とを有し、更に必要に応じてその上にハードコート層や反射防止層(低屈折率層、中屈折率層、高屈折率層)を有することができる。図5に示す偏光板は、偏光膜の一方の側に保護膜として光学補償フィルムを有し、もう一方の側にλ/4板として機能する光学異方性支持体又は支持体と光学異方性層とを有し、更に必要に応じてその上にハードコート層や反射防止層(低屈折率層、中屈折率層、高屈折率層)を有することができる。図4及び図5ともに、(i)〜(xxvii)に代表的な構成例を示す。
[液晶表示装置]
本発明の液晶表示装置Iは、前記λ/4板Aを表示側偏光板保護領域に有する限り、その構成については特に制限はない。反射型、半透過型、透過型液晶表示装置等いずれであってもよい。液晶表示装置は一般的に、偏光板、液晶セル、及び必要に応じて位相差板、反射層、光拡散層、バックライト、フロントライト、光制御フィルム、導光板、プリズムシート、カラーフィルター等の部材から構成される。λ/4板を有する偏光板以外の偏光板の使用位置については特に制限はなく、また、1カ所でも複数カ所でもよい。液晶セルとしては特に制限されず、電極を備える一対の透明基板で液晶層を狭持したもの等の一般的な液晶セルが使用できる。液晶セルを構成する前記透明基板としては、液晶層を構成する液晶性を示す材料を特定の配向方向に配向させるものであれば特に制限はない。具体的には、基板自体が液晶を配向させる性質を有していている透明基板、基板自体は配向能に欠けるが、液晶を配向させる性質を有する配向膜等をこれに設けた透明基板等がいずれも使用できる。また、液晶セルの電極は、公知のものが使用できる。通常、液晶層が接する透明基板の面上に設けることができ、配向膜を有する基板を使用する場合は、基板と配向膜との間に設けることができる。前記液晶層を形成する液晶性を示す材料としては、特に制限されず、各種の液晶セルを構成し得る通常の各種低分子液晶性化合物、高分子液晶性化合物及びこれらの混合物が挙げられる。また、これらに液晶性を損なわない範囲で色素やカイラル剤、非液晶性化合物等を添加することもできる。
前記液晶セルは、前記電極基板及び液晶層の他に、後述する各種の方式の液晶セルとするのに必要な各種の構成要素を備えていてもよい。前記液晶セルの方式としては、TN(Twisted Nematic)方式、STN(SuperTwisted Nematic)方式、ECB(Electrically Controlled Birefringence)方式、IPS(In−Plane Switching)方式、VA(Vertical Alignment)方式、MVA(Multidomain Vertical Alignment)方式、PVA(Patterned Vertical Alignment)方式、OCB(Optically Compensated Birefringence)方式、HAN(Hybrid Aligned Nematic)方式、ASM(Axially Symmetric Aligned
Microcell)方式、ハーフトーングレイスケール方式、ドメイン分割方式、あるいは強誘電性液晶、反強誘電性液晶を利用した表示方式等の各種の方式が挙げられる。また、液晶セルの駆動方式も特に制限はなく、STN−LCD等に用いられるパッシブマトリクス方式、並びにTFT(Thin Film Transistor)電極、TFD(Thin Film Diode)電極等の能動電極を用いるアクティブマトリクス方式、プラズマアドレス方式等のいずれの駆動方式であってもよい。カラーフィルターを使用しないフィールドシーケンシャル方式であってもよい。
液晶セルは、VAモード、OCBモード、IPSモード、又はTNモードであることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)及び(4)SURVAIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、及びPSA(Polymer-Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006−215326号公報、及び特表2008−538819号公報に詳細な記載がある。
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。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。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の透過軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10−54982号公報、特開平11−202323号公報、特開平9−292522号公報、特開平11−133408号公報、特開平11−305217号公報、特開平10−307291号公報などに開示されている。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60乃至120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
時分割画像遮断機器IIの液晶セルは特に制限されず、液晶表示装置Iの液晶セルと同様なものを用いることができる。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴を更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
1.フィルム1〜50の準備
(1)フィルム1の準備
<透明支持体(セルロースアセテートフィルムT1)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(内層用ドープA及び外層用ドープB)を調製した。
────────────────────────────────────
セルロースアセテート溶液組成(質量部) 内層 外層
────────────────────────────────────
酢化度60.9%のセルロースアセテート 100 100
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
下記レターデーション上昇剤(A) 1.7 0
────────────────────────────────────
Figure 2012108471
得られた内層用ドープA及び外層用ドープB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(厚み80μm(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のRe(550)は5nm、Rth(550)は90nmであった。
<液晶性化合物を含む光学異方性層の形成>
(アルカリ鹸化処理)
セルロースアシレートフィルムT1を、温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、フィルムのバンド面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量14ml/mで塗布し、110℃に加熱した(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、10秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、純水を3ml/m塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理したセルロースアシレートフィルムを作製した。
(アルカリ溶液組成)
────────────────────────────────────
アルカリ溶液組成(質量部)
────────────────────────────────────
水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.8質量部
イソプロパノール 63.7質量部
界面活性剤
SF−1:C1429O(CHCHO)20H 1.0質量部
プロピレングリコール 14.8質量部
────────────────────────────────────
(配向膜の形成)
上記のように鹸化処理した長尺状のセルロースアセテートフィルムに、下記の組成の配向膜塗布液を#14のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、更に100℃の温風で120秒乾燥した。
配向膜塗布液の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
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 0.5質量部
光重合開始剤(イルガキュアー2959、チバ・ジャパン製) 0.3質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Figure 2012108471
(ディスコティック液晶性化合物を含む光学異方性層の形成)
上記作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は反時計回りに45°の方向とした。
下記の組成のディスコティック液晶化合物を含む塗布液Aを上記作製した配向膜上にワイヤーバーで連続的に塗布した。フィルムの搬送速度(V)は36m/minとした。塗布液の溶媒の乾燥及びディスコティック液晶化合物の配向熟成のために、120℃の温風で90秒間加熱した。続いて、80℃にてUV照射を行い、液晶化合物の配向を固定化し厚さ1.77μmの光学異方性層を形成し、フィルム1を得た。
光学異方性層塗布液(A)の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記のディスコティック液晶化合物 91質量部
下記アクリレートモノマー 5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
下記のピリジニウム塩 0.5質量部
下記のフッ素系ポリマー(FP1) 0.2質量部
下記のフッ素系ポリマー(FP3) 0.1質量部
メチルエチルケトン 189質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
Figure 2012108471
アクリレートモノマー:
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)
Figure 2012108471
作製したフィルム1は、550nmにおけるRe(550)が138nm、Rth(550)が54nmであった。遅相軸の方向はラビングローラーの回転軸と直交していた。すなわち、支持体の長手方向に対して、遅相軸は時計回りに45°の方向であった。ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(2) フィルム2の準備
市販のセルロースアシレート系フィルムを支持体とする低反射フィルムのクリアLR「CV−LC」(富士フイルム社製)を準備した。続いて、フィルム1の光学異方性層側に易接着層を介して前記「CV-LC」の支持体面を貼合し、フィルム2として使用した。
(3) フィルム3の準備
フィルム2の製造において、フィルム2の光学異方性層の支持体として使用したセルロースアシレートフィルムT1を市販のセルロースアシレートフィルム「TD80UL」(富士フイルム社製)に変更した以外は、フィルム2の製造方法と同様にしてフィルム3を作製した。フィルム3の光学異方性層についても、ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(4) フィルム4の準備
<透明支持体(セルロースアセテートフィルムT2)の作製>
上記のセルロースアセテートフィルムT1の作製おいて、ドープAの流量を調節してフィルムの膜厚を変える以外は同様にして、セルロースアセテートフィルムT2を作製した。セルロースアセテートフィルムT2の全層の厚さは110μmであり、Re(550)は7nm、Rth(550)は117nmであった。
フィルム2の製造において、フィルム2の光学異方性層の支持体として使用したセルロースアシレートフィルムT1をT2に変更した以外はフィルム2の製造方法と同様にしてフィルム4を作製した。フィルム4の光学異方性層についても、ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(5) フィルム5の準備
<透明支持体(セルロースアセテートフィルムT3)の作製>
上記のセルロースアセテートフィルムT1の作製おいて、ドープAの流量を調節してフィルムの膜厚を変える以外は同様にして、セルロースアセテートフィルムT3を作製した。セルロースアセテートフィルムT3の全層の厚さは87μmであり、Re(550)は5nm、Rth(550)は97nmであった。
<透明支持体(セルロースアセテートフィルムT4)の作製>
上記のセルロースアセテートフィルムT1の作製おいて、ドープAの流量を調節してフィルムの膜厚を変える以外は同様にして、セルロースアセテートフィルムT4を作製した。セルロースアセテートフィルムT4の全層の厚さは55μmであり、Re(550)は3nm、Rth(550)は60nmであった。
上記のセルロースアセテートフィルムT3とT4の片面をアルカリ鹸化処理し、ポリビニル系粘着剤を用いて貼り合せた。
フィルム2の製造において、フィルム2の光学異方性層の支持体として使用したセルロースアシレートフィルムT1を、上記したT3とT4の貼合フィルムに変更した以外はフィルム2の製造方法と同様にしてフィルム5を作製した。フィルム5の光学異方性層についても、ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(6) フィルム6の準備
上記のセルロースアセテートフィルムT1を2枚用意し、それぞれの片面をアルカリ鹸化処理した後、ポリビニル系粘着剤を用いて貼り合せた。
フィルム2の製造において、フィルム2の光学異方性層の支持体として使用したセルロースアシレートフィルムT1を、上記したT1を2枚貼合したフィルムに変更した以外はフィルム2の製造方法と同様にしてフィルム6を作製した。フィルム6の光学異方性層についても、ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(7) フィルム7の準備
フィルム1の製造において、光学異方性層形成時のワイヤーバー種及び塗布液のメチルエチルケトンの量を適宜調整した以外はフィルム1の製造方法と同様にしてフィルム7を作製した。光学異方性層の厚さは1.60μmであった。作製したフィルム7は、550nmにおけるRe(550)が125nm、Rth(550)が61nmであった。遅相軸の方向はラビングローラーの回転軸と直交していた。すなわち、支持体の長手方向に対して、遅相軸は時計回りに45°の方向であった。ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(8) フィルム8の準備
市販のセルロースアシレート系フィルムを支持体とする低反射フィルムのクリアLR「CV−LC」(富士フイルム社製)を準備した。続いて、フィルム7の光学異方性層側に易接着層を介して前記「CV-LC」の支持体面を貼合し、フィルム8として使用した。
(9) フィルム9の準備
フィルム7の製造において、配向膜のラビング処理工程のラビングローラー回転軸を時計回りに45°の方向に変更した以外はフィルム7の製造方法と同様にして作製したフィルムの支持体面セルロースアセテートフィルムT1側に、易接着層を介して前記低反射フィルムの「CV-LC」の支持体面を貼合し、フィルム9として使用した。
なお、フィルム9の遅相軸の方向はラビングローラーの回転軸と直交していた。すなわち、支持体の長手方向に対して、塗布面を上(「CV-LC」面を下)に向けたときに遅
相軸は反時計回りに45°の方向であった。ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(10) フィルム10の準備
上記のセルロースアセテートフィルムT1とT4の片面をアルカリ鹸化処理し、ポリビニル系粘着剤を用いて貼り合せた。
フィルム8の製造において、フィルム8の光学異方性層の支持体として使用したセルロースアシレートフィルムT1を、上記したT1とT4の貼合フィルムに変更した以外はフィルム8の製造方法と同様にしてフィルム10を作製した。フィルム10の光学異方性層についても、ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(11) フィルム11の準備
フィルム2の製造において、光学異方性層形成時のワイヤーバー種及び塗布液のメチルエチルケトンの量を適宜調整した以外はフィルム2の製造方法と同様にしてフィルム11を作製した。光学異方性層の厚さは1.50μmであった。作製したフィルム11は、「CV-LC」込みで、550nmにおけるRe(550)が117nm、Rth(550
)が104nmであった。遅相軸の方向はラビングローラーの回転軸と直交していた。すなわち、支持体の長手方向に対して、遅相軸は時計回りに45°の方向であった。ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(12) フィルム12の準備
<透明支持体(セルロースアセテートフィルムT5)の作製>
上記のセルロースアセテートフィルムT1の作製おいて、ドープAの流量を調節してフィルムの膜厚を変える以外は同様にして、セルロースアセテートフィルムT5を作製した。セルロースアセテートフィルムT5の全層の厚さは77μmであり、Re(550)は5nm、Rth(550)は86nmであった。
上記のセルロースアセテートフィルムT4とT5の片面をアルカリ鹸化処理し、ポリビニル系粘着剤を用いて貼り合せた。
フィルム11の製造において、フィルム11の光学異方性層の支持体として使用したセルロースアシレートフィルムT1を、上記したT4とT5の貼合フィルムに変更した以外はフィルム11の製造方法と同様にしてフィルム12を作製した。フィルム12の光学異方性層についても、ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(13) フィルム13の準備
<液晶性化合物を含む光学異方性層の形成>
(アルカリ鹸化処理及び配向膜の形成)
市販のセルロースアシレート系フィルムを支持体とする低反射フィルムのクリアLR「CV−LC」(富士フイルム社製)を準備した。「CV−LC」を用い、フィルム1の製造方法と同様にして、「CV−LC」の支持体面にアルカリ鹸化処理を行い、続いて配向膜形成を行った。
(ディスコティック液晶性化合物を含む光学異方性層の形成)
上記作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は時計回りに45°の方向とした。
上記した組成のディスコティック液晶化合物を含む塗布液Aを上記作製した配向膜上にワイヤーバーで連続的に塗布した。フィルムの搬送速度(V)は36m/minとした。塗布液の溶媒の乾燥及びディスコティック液晶化合物の配向熟成のために、120℃の温風で90秒間加熱した。続いて、80℃にてUV照射を行い、液晶化合物の配向を固定化し厚さ1.77μmの光学異方性層を形成し、フィルム13を得た。
作製したフィルム13は、550nmにおけるRe(550)が138nm、Rth(550)が3nmであった。遅相軸の方向はラビングローラーの回転軸と直交していた。すなわち、支持体の長手方向に対して、塗布面を上(「CV-LC」面を下)に向けたと
きに遅相軸は反時計回りに45°の方向であった。ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(14) フィルム14の準備
フィルム13の製造において、光学異方性層形成時のワイヤーバー種及び塗布液のメチルエチルケトンの量を適宜調整した以外はフィルム13の製造方法と同様にしてフィルム14を作製した。光学異方性層の厚さは1.60μmであった。フィルム14の光学異方性層についても、ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(15) フィルム15の準備
フィルム13の製造において、光学異方性層形成時のワイヤーバー種及び塗布液のメチルエチルケトンの量を適宜調整した以外はフィルム13の製造方法と同様にしてフィルム15を作製した。光学異方性層の厚さは1.50μmであった。フィルム15の光学異方性層についても、ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(16) フィルム16の準備
フィルム13の製造と同様に、「CV−LC」の支持体の表面をアルカリ鹸化処理し、更に配向膜を設けた。作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は時計回りに45°の方向とした。
下記の組成のディスコティック液晶化合物を含む塗布液Bを上記作製した配向膜上にワイヤーバーで連続的に塗布した。フィルムの搬送速度(V)は36m/minとした。塗布液の溶媒の乾燥及びディスコティック液晶化合物の配向熟成のために、120℃の温風で90秒間加熱した。続いて、80℃にてUV照射を行い、液晶化合物の配向を固定化し厚さ0.91μmの光学異方性層を形成し、フィルム16を得た。
光学異方性層塗布液(B)の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記のディスコティック液晶化合物 100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
下記のピリジニウム塩 1質量部
下記のフッ素系ポリマー(FP2) 0.4質量部
メチルエチルケトン 252質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
Figure 2012108471
作製したフィルム16は、550nmにおけるRe(550)が125nm、Rth(550)が8nmであった。遅相軸の方向はラビングローラーの回転軸と直交していた。すなわち、支持体の長手方向に対して、塗布面を上(「CV-LC」面を下)に向けたと
きに遅相軸は反時計回りに45°の方向であった。ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(17) フィルム17の準備
市販のノルボルネン系ポリマーフィルム「ZEONOR ZF14」((株)オプテス製)を、温度156℃にて、延伸倍率45%で自由端一軸延伸を行いうことで、フィルム17を作製した。フィルム17のRe(550)は138nm、Rth(550)は81nmであった。
(18) フィルム18の準備
市販のセルロースアシレート系フィルムを支持体とする低反射フィルムのクリアLR「CV−LC」(富士フイルム社製)を準備した。フィルム17の表面にコロナ放電処理を
行った後、易接着層を介して前記「CV-LC」の支持体面を貼合し、フィルム18とし
て使用した。
(19) フィルム19の準備
市販のポリカーボネート系フィルム「ピュアエースWR W−142」(帝人化成(株)製)をフィルム19として使用した。フィルム17のRe(550)は138nm、Rth(550)は72nmであった。
(20) フィルム20の準備
市販のセルロースアシレート系フィルムを支持体とする低反射フィルムのクリアLR「CV−LC」(富士フイルム社製)を準備した。フィルム19の表面にコロナ放電処理を行った後、易接着層を介して前記「CV-LC」の支持体面を貼合し、フィルム20とし
て使用した。
(21) フィルム21の準備
市販のポリカーボネート系フィルム「ピュアエースWR W−142」(帝人化成(株)製)を延伸し、フィルム21を作製した。フィルム21のRe(550)は125nm、Rth(550)は72nmであった。
(22) フィルム22の準備
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、レターデーション上昇剤(A)1.00質量部、メチレンクロリド543.14質量部、メタノール99.35質量部及びn−ブタノール19.87質量部を混合して、溶液(ドープ)を調製した。
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、120℃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℃で流延方向とは平行な方向に延伸した。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、そのままの状態で120℃で30分間乾燥した後、延伸フィルムを取り出した。延伸後の溶剤残留量は0.1質量%であった。この様にしてフィルム22を得た。得られたフィルム22の厚さは95μm、Re(550)は138nm、Rth(550)は74nmであった。また、延伸倍率は42%であった。
(23) フィルム23の準備
フィルム22の製造において、膜厚を調整した以外は同様にしてフィルム23を得た。得られたフィルム23の厚さは83μm、Re(550)は120nm、Rth(550)は64nmであった。
(24) フィルム24の準備
フィルム22の製造において、膜厚を調整した以外は同様にしてフィルム24を得た。得られたフィルム23の厚さは105μm、Re(550)は150nm、Rth(550)は80nmであった。
(25) フィルム25の準備
フィルム1の製造において、光学異方性層形成時のワイヤーバー種及び塗布液のメチルエチルケトンの量を適宜調整した以外はフィルム1の製造方法と同様にしてフィルム25を作製した。光学異方性層の厚さは1.54μmであった。作製したフィルム25は、550nmにおけるRe(550)が120nm、Rth(550)が60nmであった。遅相軸の方向はラビングローラーの回転軸と直交していた。すなわち、支持体の長手方向に対して、遅相軸は時計回りに45°の方向であった。ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(25) フィルム26の準備
フィルム1の製造において、フィルム1の光学異方性層の支持体として使用したセルロースアシレートフィルムT1を市販のセルロースアシレートフィルム「TD80UL」(富士フイルム社製)に変更した以外は、フィルム1の製造方法と同様にしてフィルム26を作製した。フィルム26の光学異方性層についても、ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(27) フィルム27の準備
フィルム1の製造において、光学異方性層形成時のワイヤーバー種及び塗布液のメチルエチルケトンの量を適宜調整した以外はフィルム1の製造方法と同様にしてフィルム27を作製した。光学異方性層の厚さは1.92μmであった。フィルム27のRe(550)は150nm、Rth(550)は49nmであった。遅相軸の方向はラビングローラーの回転軸と直交していた。すなわち、支持体の長手方向に対して、遅相軸は時計回りに45°の方向であった。ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(28) フィルム28の準備
フィルム4の製造において、フィルム4の光学異方性層側に易接着層を介して貼合した「CV−LC」の代わりに、写り込み抑制フィルムの「AGA1」(サンリッツ社製)を使用した以外は同様にしてフィルム28を作製した。
(29) フィルム29の準備
フィルム5の製造において、フィルム5の光学異方性層側に易接着層を介して貼合した「CV−LC」の代わりに、写り込み抑制フィルムの「AGA1」(サンリッツ社製)を使用した以外は同様にしてフィルム29を作製した。
(30) フィルム30の準備
フィルム10の製造において、フィルム10の光学異方性層側に易接着層を介して貼合した「CV−LC」の代わりに、写り込み抑制フィルムの「AGA1」(サンリッツ社製)を使用した以外は同様にしてフィルム30を作製した。
(31) フィルム31の準備
フィルム13の製造において、「CV−LC」の代わりに、写り込み抑制フィルムの「AGA1」(サンリッツ社製)を使用した以外は同様にしてフィルム31を作製した。
(32) フィルム32の準備
フィルム14の製造において、「CV−LC」の代わりに、写り込み抑制フィルムの「AGA1」(サンリッツ社製)を使用した以外は同様にしてフィルム32を作製した。
(33) フィルム33の準備
フィルム4の製造において、フィルム4の光学異方性層側に易接着層を介して貼合した「CV−LC」の代わりに、写り込み抑制フィルムの「CV−LU」(富士フイルム社製)を使用した以外は同様にしてフィルム33を作製した。
(34) フィルム34の準備
フィルム5の製造において、フィルム5の光学異方性層側に易接着層を介して貼合した「CV−LC」の代わりに、写り込み抑制フィルムの「CV−LU」(富士フイルム社製)を使用した以外は同様にしてフィルム34を作製した。
(35) フィルム35の準備
フィルム10の製造において、フィルム10の光学異方性層側に易接着層を介して貼合した「CV−LC」の代わりに、写り込み抑制フィルムの「CV−LU」(富士フイルム社製)を使用した以外は同様にしてフィルム35を作製した。
(36) フィルム36の準備
フィルム13の製造において、「CV−LC」の代わりに、写り込み抑制フィルムの「CV−LU」(富士フイルム社製)を使用した以外は同様にしてフィルム36を作製した。
(37) フィルム37の準備
フィルム14の製造において、「CV−LC」の代わりに、写り込み抑制フィルムの「CV−LU」(富士フイルム社製)を使用した以外は同様にしてフィルム37を作製した。
(38) フィルム38の準備
フィルム4の製造において、フィルム4の光学異方性層側に易接着層を介して貼合した「CV−LC」の代わりに、低反射フィルムのクリアAR(SONYケミカル製)を使用した以外は同様にしてフィルム38を作製した。
(39) フィルム39の準備
フィルム5の製造において、フィルム5の光学異方性層側に易接着層を介して貼合した「CV−LC」の代わりに、低反射フィルムのクリアAR(SONYケミカル製)を使用した以外は同様にしてフィルム39を作製した。
(40) フィルム40の準備
フィルム10の製造において、フィルム10の光学異方性層側に易接着層を介して貼合した「CV−LC」の代わりに、低反射フィルムのクリアAR(SONYケミカル製)を使用した以外は同様にしてフィルム40を作製した。
(41) フィルム41の準備
フィルム13の製造において、「CV−LC」の代わりに、低反射フィルムのクリアAR(SONYケミカル製)を使用した以外は同様にしてフィルム41を作製した。
(42) フィルム42の準備
フィルム14の製造において、「CV−LC」の代わりに、低反射フィルムのクリアAR(SONYケミカル製)を使用した以外は同様にしてフィルム42を作製した。
(43) フィルム43の準備
フィルム18の製造において、「CV−LC」の代わりに、写り込み抑制フィルムの「AGA1」(サンリッツ社製)を使用した以外は同様にしてフィルム43を作製した。
(44) フィルム44の準備
フィルム18の製造において、「CV−LC」の代わりに、写り込み抑制フィルムの「CV−LU」(富士フイルム社製)を使用した以外は同様にしてフィルム44を作製した。
(45) フィルム45の準備
フィルム18の製造において、「CV−LC」の代わりに、低反射フィルムのクリアAR(SONYケミカル製)を使用した以外は同様にしてフィルム45を作製した。
(46) フィルム46の準備
<透明支持体(セルロースアセテートフィルムT6)の作製>
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、固形分濃度22質量%のセルロースアセテート溶液(ドープC)を調製した。
(セルロースアセテート溶液組成)
酢化度60.7〜61.1%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
紫外線吸収剤(チヌビン328 チバ・ジャパン製) 0.9質量部
紫外線吸収剤(チヌビン326 チバ・ジャパン製) 0.2質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 336質量部
メタノール(第2溶媒) 29質量部
1−ブタノール(第3溶媒) 11質量部
上記ドープCに平均粒径16nmのシリカ粒子(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)をセルロースアセテート100質量部に対して0.02質量添加したマット剤入りドープDを調製した。ドープCと同じ溶剤組成で固形分濃度が19質量%になるように調節した。
ドープCを主流とし、マット剤入りドープDを最下層及び最上層になるようにして、バンド延伸機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が40℃となってから、70℃の温風で1分乾燥し、バンドからフィルムをはがし140℃の乾燥風で10分乾燥し、残留溶剤量が0.3質量%のセルロースアセテートフィルムT6を作製した。マット剤入りの最下層及び最上層はそれぞれ3μmに、主流は74μmになるように流量を調節した。
得られた長尺状のセルロースアセテートフィルムT6の幅は2300mmであり、厚さは80μmであった。また、面内レターデーションRe(550)は2nm、厚み方向のレターデーションRth(550)は41nmであった。
フィルム14の製造において、光学異方性層の支持体として使用した「CV−LC」をセルロースアセテートフィルムT6に変更した以外はフィルム14の製造方法と同様にして光学異方性支持体F1を作製した。光学異方性層の厚さは1.60μmであった。光学異方性支持体F1の光学異方性層についても、ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
(ハードコート層用塗布液の調製)
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して、孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過してハードコート層用塗布液(固形分濃度58質量%)とした。
溶剤
酢酸メチル 36.2質量部
メチルエチルケトン 36.2質量部
(a)モノマー:PETA 77.0質量部
(b)モノマー:ウレタンモノマー 20.0質量部

光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)
3.0質量部
レベリング剤(SP-13) 0.02質量部
それぞれ使用した化合物を以下に示す。
PETA:新中村化学工業(株)製、下記構造の化合物。質量平均分子量は325で、1分子中の官能基の数は3.5(平均値)。
Figure 2012108471
ウレタンモノマー:下記構造の化合物。質量平均分子量は596で、1分子中の官能基の数は4。
Figure 2012108471
Figure 2012108471
(低屈折率層用塗布液の調製)
各成分を下記のように混合し、MEK/MMPG−ACの85/15混合物(質量比)
に溶解して固形分5質量%の低屈折率層塗布液を調製した。
低屈折率層塗布液の組成
下記のパーフルオロオレフィン共重合体 15質量部
DPHA 7質量部
ディフェンサMCF−323 5質量部
下記の含フッ素重合性化合物 20質量部
中空シリカ粒子固形分として 50質量部
イルガキュア127 3質量部
使用した化合物を以下に示す。
Figure 2012108471
DPHA:ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物、日本化薬(株)製
ディフェンサMCF−323:フッ素系界面活性剤、大日本インキ化学工業(株)製
イルガキュア127:光重合開始剤、チバ・ジャパン(株)製
中空シリカ:中空シリカ粒子分散液(平均粒子サイズ45nm、屈折率1.25、表面をアクリロイル基を有するシランカップリング剤で表面処理、MEK分散液濃度20%)
MEK:メチルエチルケトン
MMPG−Ac:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
(ハードコート層及び低屈折率層の形成)
上記製造例で製造した光学異方性支持体F1の液晶性化合物を含む層を塗設していない側の支持体表面上に、前記ハードコート層用塗布液をダイコーターを用いて塗布した(固形分塗布量:12g/m2)。100℃で60秒乾燥した後、酸素濃度が0.1体積%の雰囲気になるように窒素パージしながら160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm、照射量150mJ/cmの紫外線を照射して塗布層を硬化させ、ハードコート層付き光学フィルムを作製した。このハードコート層の上に、上記低屈折率層用塗布液を塗布した。低屈折率層の乾燥条件は70℃、60秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度600mW/cm、照射量300mJ/cmの照射量とした。低屈折率層の屈折率は1.34、膜厚は95nmであった。
以上のように、ハードコート層、低屈折率層がこの順で積層されたフィルム46を作製した。フィルム46は、380〜780nmにおける反射率が約1.0%と低く優れた反射防止性能の光学フィルムであった。フィルム46のRe(550)は125nm、Rth(550)は8nmであった。
(47) フィルム47の準備
フィルム46の製造時に形成したハードコート層及び低屈折率層をガラス板上に形成した後、ハードコート層及び低屈折率層をガラスから剥離した。この層を粘着剤を用いて、前記光学異方性支持体F1の液晶性化合物を含む層の塗設側に貼合し、フィルム47を作製した。フィルム47のRe(550)は125nm、Rth(550)は8nmであった。
(48) フィルム48の準備
<透明支持体(セルロースアセテートフィルムT7)の作製>
上記のセルロースアセテートフィルムT6の作製おいて、紫外線吸収剤(チヌビン328 チバ・ジャパン製)の添加量を0.45質量部に、紫外線吸収剤(チヌビン326 チバ・ジャパン製)の添加量を0.1質量部に変える以外は同様にして、セルロースアセテートフィルムT7を作製した。セルロースアセテートフィルムT7の全層の厚さは82μmであり、Re(550)は2nm、Rth(550)は41nmであった。
フィルム46の製造において、フィルム46の光学異方性層の支持体として使用したセルロースアシレートフィルムT6をセルロースアシレートフィルムT7に変更した以外は、フィルム46の製造方法と同様にしてフィルム48を作製した。フィルム48の光学異方性層についても、ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。フィルム48のRe(550)は125nm、Rth(550)は8nmであった。
(49) フィルム49の準備
フィルム48の製造において、フィルム48の光学異方性層の支持体として使用したセルロースアシレートフィルムT7をセルロースアシレートフィルムT1に変更した以外は、フィルム48の製造方法と同様にしてフィルム49を作製した。フィルム49の光学異方性層についても、ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。フィルム49のRe(550)は125nm、Rth(550)は8nmであった。
(50) フィルム50の準備
市販のセルロースアシレート系フィルムを支持体とする低反射フィルムのクリアLR「CV−LC」(富士フイルム社製)を準備し、フィルム50として使用した。
2. フィルム1〜50の特性
作製したフィルム1〜50の特性を、下記表1にまとめる。なお、各フィルムのRe(550)及びRth(550)は、試料30mm×40mmを、25℃、60%RHで2時間調湿し、KOBRA 21ADH、又はWR(王子計測機器(株)製)において波長450nm、550nm、630nmで測定した。
Figure 2012108471
作製したフィルム46〜49の波長380nmにおける吸光度を下記表2にまとめる。なお、各フィルムの吸光度は、紫外分光光度計V−7100(日本分光(株)製)にて測定した。
Figure 2012108471
3. 偏光板1〜50の作製
・液晶表示装置用偏光板2〜6、8〜16、18、20、28〜50の作製
厚さ80μmのポリビニルアルコール(PVA)フィルムを、ヨウ素濃度0.05質量%のヨウ素水溶液中に30℃で60秒浸漬して染色し、次いでホウ酸濃度4質量%濃度のホウ酸水溶液中に60秒浸漬している間に元の長さの5倍に縦延伸した後、50℃で4分間乾燥させて、厚さ20μmの偏光膜を得た。
上記表1に記載のフィルム2〜6、8、10〜12、28〜30、33〜35、38〜40、47、50の支持体表面(CV−LC側と反対の面)をアルカリ鹸化処理した。前記のアルカリ鹸化処理した各フィルムと同様のアルカリ鹸化処理したVA用位相差フィルム(富士フイルム社製 Re(550)=50nm、Rth(550)=125nm)を用意し、片面を前記VA用位相差フィルムで、もう片面をフィルム2〜6、8〜16、18、20、28〜50のいずれか1枚で偏光膜を挟んで、粘着剤を用いて貼り合せ、上記表のフィルムとVA用位相差フィルムが偏光膜の保護フィルムとなっている偏光板2〜6、8〜16、18、20、28〜50を作製した。なお、貼合面がセルロースアシレート系フィルムのものについてはポリビニル系粘着剤を用い、それ以外のフィルムについてはアクリル系粘着剤を用いて偏光膜と貼合した。このとき、フィルム2〜6、8〜16、18、20、28〜49から構成される偏光板2〜6、8〜16、18、20、28〜49については偏光膜の吸収軸とフィルム2〜6、8〜16、18、20、28〜49の遅相軸とのなす角度が135度になるようにした。フィルム50から構成される偏光板50については偏光膜の吸収軸と上記表1のフィルム50の遅相軸とのなす角度が0度になるようにした。また、偏光膜の吸収軸とVA用位相差フィルムの遅相軸とのなす角度が90度になるようにした。
・LCシャッターメガネ用偏光板1、7、17、19、21〜27の作製
厚さ80μmのポリビニルアルコール(PVA)フィルムを、ヨウ素濃度0.05質量%のヨウ素水溶液中に30℃で60秒浸漬して染色し、次いでホウ酸濃度4質量%濃度のホウ酸水溶液中に60秒浸漬している間に元の長さの5倍に縦延伸した後、50℃で4分間乾燥させて、厚さ20μmの偏光膜を得た。
上記表1に記載のフィルム1、7、22〜27の支持体表面をアルカリ鹸化処理した。前記のアルカリ鹸化処理した各フィルムと同様のアルカリ鹸化処理したセルロースアシレートフィルム「TD80UL」(富士フイルム社製)を用意し、片面をTD80ULで、もう片面をフィルム1、7、17、19、21〜27のいずれか1枚で偏光膜を挟んで、粘着剤を用いて貼り合せ、上記表のフィルムとTD80ULが偏光膜の保護フィルムとなっている偏光板1、7、17、19、21〜27を作製した。なお、塗布された光学異方性層を有するフィルム1、7、25〜27については、支持体側を貼合面とした。貼合面がセルロースアシレート系フィルムのものについてはポリビニル系粘着剤を用い、それ以外のフィルムについてはアクリル系粘着剤を用いて偏光膜と貼合した。このとき、フィルム1、7、17、19、21〜27から構成される偏光板1、7、17、19、21〜27については偏光膜の吸収軸と1、7、17、19、21〜27の遅相軸とのなす角度が135度になるようにした。また、偏光膜の吸収軸とTD80ULの遅相軸とのなす角度が0度になるようにした。
4.液晶表示装置及びLCシャッターメガネの作製並びに3D表示性能の評価
(1) 液晶表示装置2〜6、8〜16、18、20、28〜50の作製
SHARP製液晶テレビ「LC−46LV3」を用意し、視認側の偏光板をはがし、上記作製した液晶表示装置用偏光板2〜6、8〜16、18、20、28〜50のVA用位相差フィルムとLCセルを易接着層を介して貼合し、液晶表示装置2〜6、8〜16、18、20、28〜50を作製した。
なお、製品の視認側偏光板と偏光板50は同じフィルム構成であり、視認側偏光板を剥がす前の液晶表示装置(製品)と液晶表示装置50とでは表示性能が変らないことを確認した。
(2)−(i) 偏光板2枚方式LCシャッターメガネA−2、B−2、C−2、D−2、E−2、F−2、G−2、H−2、I−2、J−2、K−2、Wの作製
SHARP製のLCシャッターメガネ「AN−3DG10」を用意した。この「AN−3DG10」は、λ/4フィルムを有さない偏光板2枚方式のLCシャッターメガネである。「AN−3DG10」の目と反対側(液晶表示装置と対峙する側)の偏光板をはがし、そこに上記作製したLCシャッターメガネ用偏光板1のTD80UL側を易接着層を介して貼合し、LCシャッターメガネA−2を作製した。ここでA−2の偏光板1の吸収軸は、「AN−3DG10」の目側の偏光板(剥がさずに残した偏光板)の吸収軸と直交するように貼合した。また、A−2を装着して液晶表示装置と対峙したときに、A−2の偏光板1の吸収軸は、顔を傾斜しない状態で液晶表示装置の視認側偏光板の吸収軸と平行となるようにし、A−2のフィルム1の遅相軸は、液晶表示装置の視認側偏光板のλ/4フィルムの遅相軸と直交するようにした。
また、偏光板1を偏光板7にした以外は同様にしてLCシャッターメガネB−2を、偏光板1を偏光板17にした以外は同様にしてLCシャッターメガネC−2を、偏光板1を偏光板19にした以外は同様にしてLCシャッターメガネD−2を、偏光板1を偏光板21にした以外は同様にしてLCシャッターメガネE−2を、偏光板1を偏光板22にした以外は同様にしてLCシャッターメガネF−2を、偏光板1を偏光板23にした以外は同様にしてLCシャッターメガネG−2を、偏光板1を偏光板24にした以外は同様にしてLCシャッターメガネH−2を、偏光板1を偏光板25にした以外は同様にしてLCシャッターメガネI−2を、偏光板1を偏光板26にした以外は同様にしてLCシャッターメガネJ-2を、偏光板1を偏光板27にした以外は同様にしてLCシャッターメガネK-2を作製した。
また、「AN−3DG10」の製品形態をLCシャッターメガネWとして実験に用いた。
(2)−(ii) 偏光板1枚方式LCシャッターメガネA−1、B−1、C−1、D−1、E−1、F−1、G−1、H−1、I−1、J−1、K−1、Sの作製
SHARP製のLCシャッターメガネ「AN−3DG10」の目と反対側(液晶表示装置と対峙する側)の偏光板をはがし、そこに上記作製したフィルム1の支持体側を易接着層を介して貼合し、LCシャッターメガネA−1を作製した。ここでA−1のフィルム1の遅相軸は、A−1を装着して液晶表示装置と対峙したときに、顔を傾斜しない状態で液晶表示装置の視認側偏光板保護領域のλ/4フィルムの遅相軸と直交するようにした。
また、フィルム1をフィルム7にした以外は同様にしてLCシャッターメガネB−1(
メガネの液晶セルとフィルム7の支持体面を貼合)を、フィルム1をフィルム17にした以外は同様にしてLCシャッターメガネC−1を、フィルム1をフィルム19にした以外は同様にしてLCシャッターメガネD−1を、フィルム1をフィルム21にした以外は同様にしてLCシャッターメガネE−1を、フィルム1をフィルム22にした以外は同様にしてLCシャッターメガネF−1を、フィルム1をフィルム23にした以外は同様にしてLCシャッターメガネG−1を、フィルム1をフィルム24にした以外は同様にしてLCシャッターメガネH−1を、フィルム1をフィルム25にした以外は同様にしてLCシャッターメガネI−1(メガネの液晶セルとフィルム25の支持体面を貼合)を、フィルム1をフィルム26にした以外は同様にしてLCシャッターメガネJ−1(メガネの液晶セルとフィルム26の支持体面を貼合)を、フィルム1をフィルム27にした以外は同様にしてLCシャッターメガネK−1(メガネの液晶セルとフィルム27の支持体面を貼合)を作製した。
また、「AN−3DG10」の目と反対側(液晶表示装置と対峙する側)の偏光板をはがした形態をLCシャッターメガネSとして実験に用いた。LCシャッターメガネSはフィルムを有さない偏光板1枚方式のLCシャッターメガネである。
以上のように作製した液晶表示装置2〜6、8〜16、18、20、28〜50とLCシャッターメガネA−1、A−2、B−1、B−2、C−1、C−2、D−1、D−2、E−1、E−2、F−1、F−3、G−1、G−2、H−1、H−2、I−1、I−2.J−1、J−2、K−1、K−2、S及びWとを表3〜8に示す組み合わせで組み合わせて、実施例1〜91及び比較例1〜2(偏光板2枚方式LCシャッターメガネ使用)と実施例92〜182及び比較例3〜4(偏光板2枚方式LCシャッターメガネ使用)の立体画像認識装置を作製した。
(3) 3D表示性能の評価
作製した各立体画像認識装置について、以下の評価を行った。なお、評価する際、液晶表示装置は地面と垂直になるように配置した(通常使用形態と同様)。
(3)−1 正面白輝度の測定
LCシャッターメガネを液晶表示装置の正面に配置し、更にLCシャッターメガネの左右のメガネを結ぶ線と地面が平行になるように配置した。液晶表示装置に表示する3Dコンテンツには、片目に白を、もう片方の目に黒を表示する3Dコンテンツを用い、暗室において、測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて、白表示側のLCシャッターメガネ越しに、輝度値を測定した。
(3)−2 正面白輝度変化率の測定
暗室において、LCシャッターメガネを液晶表示装置の正面に保持したまま、LCシャッターメガネを回転したときの、白表示側のLCシャッターメガネ越しの輝度値を測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて測定した。なお、液晶表示装置に表示する3Dコンテンツには、片目に白を、もう片方の目に黒を表示する3Dコンテンツを用いた。
白輝度測定値の最小値と最大値をもとに、次の式で白輝度変化率を算出した。
白輝度変化率(%)=(白輝度最大値−白輝度最小値)/白輝度最大値×100
算出した白輝度変化率をもとに、以下の基準で評価した。
◎:3%未満(変化が全く視認されない。)
○:3%以上10%未満(ごくわずかな変化が視認される程度で許容できる。)
△:10%以上20%未満(変化が視認されるが、許容できる。)
×:20%以上(変化がはっきり視認され、許容できない。)
(3)−3 視野角白輝度の測定
測定器(BM5A、TOPCON社製)とLCシャッターメガネを液晶表示装置正面から方位角方向45度、極角方向60度および方位角方向135度、極角方向60度に配置し、更にLCシャッターメガネの左右のメガネを結ぶ線と地面が平行になるように配置した。液晶表示装置に表示する3Dコンテンツには、片目に白を、もう片方の目に黒を表示する3Dコンテンツを用い、暗室において、測定器を用いて、白表示側のLCシャッターメガネ越しに、輝度値を測定した。方位角方向45度と方位角方向135度の2方向の輝度値の平均値をもとに、視野角白輝度を評価した。
(3)−4 正面クロストークの測定
LCシャッターメガネを液晶表示装置の正面に配置し、更にLCシャッターメガネの左右のメガネを結ぶ線と地面が平行になるように配置した。液晶表示装置に表示する3Dコンテンツには、片目に白を、もう片方の目に黒を表示する3Dコンテンツを用い、暗室において、測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて、白表示側のLCシャッターメガネ越しに白輝度を、黒表示のLCシャッターメガネ越しに黒輝度を測定し、次の式で正面クロストークを算出した。
正面クロストーク(%)=2×黒輝度/(白輝度+黒輝度)×100
なお、上記したSHARP社製LC-46LV3の製品状態の正面クロストークは10
%であった。現製品の場合、片目に黒画像が、もう片目には白画像が表示されるような3Dコンテンツの場合、TV回路要因によって黒画像に白画像が混ざりこむことがわかった。
(3)−5 視野角クロストークの測定
測定器(BM5A、TOPCON社製)とLCシャッターメガネを液晶表示装置正面から方位角方向45度、極角方向60度および方位角方向135度、極角方向60度に配置し、更にLCシャッターメガネの左右のメガネを結ぶ線と地面が平行になるように配置した。液晶表示装置に表示する3Dコンテンツには、片目に白を、もう片方の目に黒を表示する3Dコンテンツを用い、暗室において、測定器を用いて、白表示側のLCシャッターメガネ越しに白輝度を、黒表示のLCシャッターメガネ越しに黒輝度を測定し、次の式で2方向の視野角クロストークを算出した。
視野角クロストーク(%)=2×黒輝度/(白輝度+黒輝度)×100
算出した2方向の視野角クロストークの平均値をもとに、視野角クロストークを評価した。
(3)−6 視野角クロストーク差の測定
測定器(BM5A、TOPCON社製)とLCシャッターメガネを液晶表示装置正面から方位角方向45度、極角方向60度および方位角方向135度、極角方向60度に配置し、更にLCシャッターメガネを回転させたときの、白表示側及び黒表示側のLCシャッターメガネ越しの輝度値を測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて測定した。なお、液晶表示装置に表示する3Dコンテンツには、片目に白を、もう片方の目に黒を表示する3Dコンテンツを用いた。(3)−5に示した式で算出した視野角クロストークの最小値と最大値をもとに、次の式で2方向の視野角クロストーク差を算出した。
視野角クロストーク差(%)=視野角クロストーク最大値−視野角クロストーク最小値
算出した視野角クロストーク差の平均値をもとに、以下の基準で評価した。
◎:3%未満(変化が全く視認されない。)
○:3%以上10%未満(ごくわずかな変化が視認される程度で許容できる。)
△:10%以上20%未満(変化が視認されるが、許容できる。)
×:20%以上(変化がはっきり視認され、許容できない。)
−:輝度変化が大きく、色味測定不可
(3)−7 正面白色味Δv’の測定
暗室において、LCシャッターメガネを液晶表示装置の正面に対して平行を保持したまま、LCシャッターメガネを回転したときの、白表示側のLCシャッターメガネ越しの白色味v’を測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて測定した。なお、液晶表示装置に表示する3Dコンテンツには、片目に白を、もう片方の目に黒を表示する3Dコンテンツを用いた。
白色味v’の最小値と最大値を差をもとに、以下の基準で評価した。
◎◎:白表示のv'変化が0.005未満(色味付が全く視認されず、許容)
◎:白表示のv'変化が0.005以上0.010未満(色味付が全く視認されず、許容)
○:白表示のv'変化が0.010以上0.025未満(わずかな色味付が視認される程度で許容できる。)
△:白表示のv'変化が0.025以上0.040未満(色味が視認されるが、許容できる。)
×:白表示のv'変化が0.040以上(色味つきが激しく、許容できない。)
−:輝度変化が大きく、色味測定不可
(3)−8 視野角白色味Δv’の測定
測定器(BM5A、TOPCON社製)とLCシャッターメガネを液晶表示装置正面から方位角方向45度、極角方向60度および方位角方向135度、極角方向60度に配置し、更にLCシャッターメガネを回転させたときの、白表示側のLCシャッターメガネ越しの白色味v’を測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて測定した。なお、液晶表示装置に表示する3Dコンテンツには、片目に白を、もう片方の目に黒を表示する3Dコンテンツを用いた。
白色味v’の最小値と最大値の差の平均値をもとに、以下の基準で評価した。
◎◎:白表示のv'変化が0.005未満(色味付が全く視認されず、許容)
◎:白表示のv'変化が0.005以上0.010未満(色味付が全く視認されず、許容)
○:白表示のv'変化が0.010以上0.025未満(わずかな色味付が視認される程度で許容できる。)
△:白表示のv'変化が0.025以上0.040未満(色味が視認されるが、許容できる。)
×:白表示のv'変化が0.040以上(色味つきが激しく、許容できない。)
−:輝度変化が大きく、色味測定不可
(3)−9 耐光性の評価
液晶表示装置に、スーパーキセノンウェザーメーター SX75(スガ試験機株式会社製)
を用いて180W/mの出力で200時間光を照射した。なお、200時間の光照射は
、1日につき12時間蛍光灯に曝されると仮定したときの20年分の耐光性の加速試験である。その後、以下のように2D及び3Dの耐光性を評価した。
(i)2Dの評価(LCシャッターメガネなしでの評価)
測定器(BM5A、TOPCON社製)にて正面白輝度及び正面黒輝度を測定し、以下の基準で耐光性を評価した。
◎:光照射前後の変化が3%以内。(変化を視認できず許容)
○:光照射前後の変化が3%以上5%未満。(変化を視認できず許容)
×:光照射前後の変化が5%以上であり、変化が視認されるため許容できない。
(ii)3Dの評価(LCシャッターメガネありでの評価)
LCシャッターメガネを液晶表示装置の正面に配置し、更にLCシャッターメガネの左右のメガネを結ぶ線と地面が平行になるように配置し、測定器(BM5A、TOPCON社製)にてLCシャッターメガネ越しの白輝度測定を行い、以下の基準で耐光性を評価した。
◎:光照射前後の変化が3%以内。(変化を視認できず許容)
○:光照射前後の変化が3%以上5%未満。(変化を視認できず許容)
×:光照射前後の変化が5%以上であり、変化が視認されるため許容できない。
なお、本評価は正面から3D視聴する際に最も推奨される形態における白輝度を評価しており、(3)−2のようなLCシャッターメガネ回転時の輝度変化よりも許容される輝度変化は小さくなる。
(3)−10 画面輝度ムラの評価
LCシャッターメガネを装着した状態で、白表示にした液晶表示装置を正面から観察した際、画面の輝度ムラを観察し、以下の基準で評価した。ここで、観察距離は、液晶表示装置の高さを1.5倍に設定した。
◎:画面全体が均一で輝度ムラが視認されない。(許容)
○:画面の隅がわずかに暗くなるものの、気づかない程度の輝度ムラであり許容できる。×:画面の隅の輝度ムラがはっきり視認され、許容できない。
偏光板2枚方式LCシャッターメガネで3D表示性能を評価した結果を下記表3〜5に示す。
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
上記結果から、上記式(I)を満足する表示側偏光板保護領域を有する液晶表示装置Iとλ/4板を有する偏光板2枚方式LCシャッターメガネ(時分割画像表示遮断機器II)からなる立体画像認識装置は、液晶表示装置の表示側偏光板保護領域及びLCシャッターメガネの両方にλ/4板を有さない現製品の立体画像認識装置、並びに、上記式(I)を満足しない表示側偏光板保護領域を有する液晶表示装置を含む立体画像認識装置に比べ、正面白輝度、正面クロストーク、視野角クロストークは同等で正面白輝度変化もなく、かつ視野角白輝度が高いことが理解できる。
具体的には、実施例1〜91の立体画像認識装置の正面白輝度、正面クロストーク、視野角クロストーク、正面白輝度変化率の4項目と、表示側偏光板保護領域及びLCシャッターメガネの両方にλ/4板を有さない比較例1の立体画像認識装置の正面白輝度、正面クロストーク、視野角クロストーク、正面白輝度変化率の4項目とを比較することによって、本発明の立体画像認識装置が、正面白輝度同等、正面クロストーク同等、視野角クロストーク同等を維持しつつ、正面白輝度変化率の観点で格段に優れていることが理解できる。
更に、比較例2を参照すると、これらは表示側偏光板保護領域のRthが異なる以外は、実施例1〜5と同一の立体画像認識装置であるが、比較例2では、表示側偏光板保護領域のRthが上記式(I)を満足していないため、視野角白輝度が比較例1と比較してむしろ低下している。このことから、本発明の効果は、液晶表示装置の表示側偏光板保護領域及びLCシャッターメガネの両方にλ/4板を採用するとともに、表示側偏光板保護領域が、上記式(I)を満足することによってはじめて得られることは明らかである。
LCシャッターメガネのλ/4板が上記式(XII)並びに式(XIII)を満足するλ/4板を有する立体画像認識装置は、上記した特性(正面白輝度、正面クロストーク、視野角クロストーク、正面白輝度変化、視野角白輝度)に加えて、正面白色味と視野角白色味も優れており、LCシャッターメガネが回転しても色味差を視認されないきわめて優れた立体画像表示装置であると理解できる。具体的には、LCシャッターメガネA−2を採用した実施例3、実施例6、実施例7、実施例10及び、LCシャッターメガネC−2を採用した実施例20〜23、及びLCシャッターメガネD−2を採用した実施例24、実施例25、実施例28、実施例29及び、LCシャッターメガネF−2を採用した実施例30〜33を参照すると、これらはLCシャッターメガネに使用されるλ/4フィルムの違いがある以外は同一の構成の立体画像認識装置である。しかし、LCシャッターメガネA−2を採用した実施例3、実施例6、実施例7、実施例10及び、LCシャッターメガネC−2を採用した実施例20〜23の立体画像認識装置では、LCシャッターメガネのλ/4板が上記式(XII)並びに式(XIII)を満足していないため、正面白色味と視野角白色味がLCシャッターメガネD−2を採用した実施例24、実施例25、実施例28、実施例29及び、LCシャッターメガネF−2を採用した実施例30〜33の立体画像認識装置と比較して変化が大きいことが理解できる。
また、上記した実施例の比較から、LCシャッターメガネのλ/4板と、表示側偏光板保護領域のλ/4板が異なる材料で作られた方が好ましい場合があると理解できる。すなわち、従来は、LCシャッターメガネのλ/4板と、表示側偏光板保護領域のλ/4板は、同じ材料で作られた方がReやRthの波長分散性が同じとなるため、円偏光補償の観点で好ましいと考えられていたが、LCシャッターメガネのλ/4板のReは逆分散性(Reの波長分散が可視光域において、波長が長波長になる程大きくなるような、波長分散性のことを示す)を示す態様の方が好ましいと理解できる。
表示側偏光板保護領域のλ/4板のReが順分散を示す立体画像認識装置について、λ/4板のRe(550)と正面白色味v’の関係について比較した結果、表示側偏光板保護領域のλ/4板のRe(550)の低下に伴い、正面白色味v’も低下した。例えば、実施例20〜23の正面白色味v’を比較したところ、表示側偏光板保護領域のλ/4板のRe(550)が低いほど、LCシャッターメガネを回転させたときの白表示のv’変化が低下した。実施例21〜23の正面白色味Δv’評価はわずかに○評価ではあるものの、色味つきはほとんど視認されず◎に近い結果であった。
実施例1、4〜6、8と実施例40〜44の比較から、LCシャッターメガネに使用されるλ/4板のRthが低いと、液晶表示装置の画面輝度ムラが改善されることが理解できる。
実施例1〜5の視野角白色味の比較から、表示側偏光板保護領域のRthが低いほど、色味変化は小さくなるということが理解できる。
実施例65〜68の耐光性の比較から、表示側偏光板保護領域が必要なUV吸収能を有することが、表示側偏光板保護領域に含まれる光学異方性層及び液晶表示装置の表示側偏光膜の耐光性の観点から必要であることが理解できる。具体的には、耐光性の観点で必要なUV吸収能を満足しないフィルム49を表示側偏光板保護領域に採用した実施例68では、2D及び3D表示ともに耐光性試験後に表示性能の低下が見られ、また、耐光性の観点で必要なUV吸収能を満足する支持体が表示側偏光板保護領域の光学異方性層と表示側偏光膜の間に配置された実施例66では、耐光性試験後に3D表示性能のみが低下した。
一方、フィルム46及びフィルム48を表示側偏光板保護領域に採用した実施例65及び67では、表示側偏光板保護領域の光学異方性層及び表示側偏光膜の外側に必要なUV吸収能を満足する支持体が配置されているため、2D及び3D表示ともに耐光性試験後でも性能低下が見られなかった。これより、耐光性の観点から、表示側偏光板保護領域に含まれる光学異方性層及び表示側偏光膜の外側に、必要なUV吸収能を有する支持体及び機能層を有することが必要であると理解できる。
参考例:
実施例3において、液晶表示装置2の代わりに、液晶表示装置50を用いた以外は、実施例3と同様にして作製した立体画像認識装置についても同様に評価した。その結果、正面白輝度及び視野角白輝度が低下し、正面クロストークと視野角クロストークは増加(悪化)した。また、実施例3において、LCシャッターメガネとしてLCシャッターメガネA−2の代わりに、LCシャッターメガネWを用いた以外は、実施例3と同様にして作製した立体画像認識装置についても同様に評価したが、先ほどと同様、正面白輝度及び視野角白輝度が低下し、正面クロストークと視野角クロストークは増加(悪化)した。これより、本発明の効果は液晶表示装置とLCシャッターメガネの両方にλ/4板を使用し、かつ、上記式(I)を満足することで得ることができると理解できる。
実施例1〜91及び比較例1、2では、液晶表示装置としてSHARP社製「LC-4
6LV3」を、LCシャッターメガネとしてSHARP製「AN−3DG10」を用いて評価したが、液晶表示装置としてSAMSUNG社製「UN46C7000」を、LCシャッターメガネとしてSAMSUNG社製「SSG−2200AR」を用いた場合についても同様に評価した。その結果、SAMSUNG社製「UN46C7000」の方が、得られたクロストークの絶対値が小さくなったものの、表示側偏光板保護領域のRth及びLCシャッターメガネの光学特性と、3D表示特性の関係は同様の傾向を示した。なお、SAMSUNG社製「UN46C7000」のクロストークが低くなった原因は、TV回路要因によるものと推定している。すなわち、前記したようにSHARP社製「LC-46LV3」においては、片目に黒画像が、もう片目には白画像が表示されるような3Dコンテンツの場合、TV回路要因によって黒画像に白画像が混ざりこむことが確認できたが、SAMSUNG社製「UN46C7000」では、TV回路要因(3D信号処理)による黒画像への白画像の混ざりこみはわずかであり、製品構成でのクロストークは2%にまで大きく低下していた。しかしながら、SAMSUNG社製「UN46C7000」でも表示側偏光板保護領域のRth及びLCシャッターメガネの光学特性と、3D表示特性の関係は上記結果と同様の傾向を示したことから、本発明の効果は、液晶表示装置のクロストークに関係なく、表示側偏光板保護領域及びLCシャッターメガネのλ/4板が、上記式(I)〜(XIII)を満足することで得られる効果であることは明らかである。
実施例31、69〜72では、液晶表示装置の視認側偏光板に低反射フィルムのクリアLR「CV−LC」(富士フイルム社製)を使用したが、写り込み抑制フィルムの「AGA1」(サンリッツ社製)を使用した実施形態である実施例73〜77、写り込み抑制フィルムの「CV−LU」(富士フイルム社製)を使用した実施形態である実施例78〜82、低反射フィルムのクリアAR(SONYケミカル製)を使用した実施形態である実施例83〜87でも同様の効果が確認できたことから、本発明の効果は、液晶表示装置の視認側偏光板の最表面に配置された機能層の種類によらず、得られると理解できる。その他アンチグレアフィルムやアンチリフレクションフィルム等を使用した場合でも同様の効果が得られると推測される。
実施例1〜91において、立体画像認識装置に使用した偏光板1〜49を構成するλ/4板の遅相軸と偏光膜の吸収軸の貼合角度135度を変更した以外は、実施例1〜91と同様にして作製した立体画像認識装置についても同様に評価した。その結果、λ/4板Aの遅相軸と偏光膜の吸収軸の貼合角度が35〜55°又は125〜145°であれば、3D表示特性は実施例1〜91と同様の傾向が得られた。特に、λ/4板Aの遅相軸と偏光膜の吸収軸の貼合角度が40〜50°又は130〜140°であれば、3D表示特性は実施例1〜91と同等の結果となった。
なお、上記の実施例1〜91では、表示側偏光板保護領域及びLCシャッターメガネのλ/4板としては、セルロースアシレート系フィルム、液晶化合物を含む光学異方性層、ノルボルネン系ポリマーフィルム、及びポリカーボネート系フィルムを使用しているが、表示側偏光板保護領域及びLCシャッターメガネのλ/4板として例えば、セルロースアシレート系フィルムであっても、その他のセルロースアシレート(例、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート等のフィルム)、ポリオレフィン(例、ノルボルネン系ポリマー)、ポリ(メタ)アクリル酸エステル(例、ポリメチルメタクリレート)、ポリカーボネート、ポリエステル、又はポリスルホンを主成分とするフィルムを用いても同様の効果が得られるであろうし、他の市販のポリマーフィルム(ノルボルネン系ポリマーでは、アートン(JSR製)、ゼオノア(日本ゼオン製)など)を用いても同様の効果が得られると推測される。
偏光板1枚方式LCシャッターメガネで3D表示性能を評価した結果を下記表6〜8に示す。
Figure 2012108471
Figure 2012108471
Figure 2012108471
上記結果から、上記式(I)を満足する表示側偏光板保護領域を有する液晶表示装置Iとλ/4板を有する偏光板1枚方式LCシャッターメガネ(時分割画像表示遮断機器II)からなる立体画像認識装置は、液晶表示装置の表示側偏光板保護領域及びLCシャッターメガネの両方にλ/4板を有さない現製品の立体画像認識装置、並びに、上記式(I)を満足しない表示側偏光板保護領域を有する液晶表示装置を含む立体画像認識装置に比べ、正面白輝度、正面クロストークは同等で正面白輝度変化もなく、かつ視野角クロストーク差が小さく、視野角白輝度が高いことが理解できる。
具体的には、実施例92〜182の立体画像認識装置の正面白輝度、正面クロストーク、正面白輝度変化率、視野角クロストーク差の4項目と、表示側偏光板保護領域及びLCシャッターメガネの両方にλ/4板を有さない比較例3の立体画像認識装置の正面白輝度、正面クロストーク、正面白輝度変化率、視野角クロストーク差の4項目とを比較することによって、本発明の立体画像認識装置が、正面白輝度同等、正面クロストーク同等を維持しつつ、正面白輝度変化率と視野角クロストーク差の観点で格段に優れていることが理解できる。
更に、比較例4を参照すると、これらは表示側偏光板保護領域のRthが異なる以外は、実施例92〜96と同一の立体画像認識装置であるが、比較例4では、表示側偏光板保護領域のRthが上記式(I)を満足していないため、視野角白輝度が比較例3と比較してむしろ低下している。このことから、従来のλ/4板を含まない立体画像表示装置に比べ、視野角白輝度をも向上した明るい3D表示は、液晶表示装置の表示側偏光板保護領域及びLCシャッターメガネの両方にλ/4板を採用するとともに、表示側偏光板保護領域が、上記式(I)を満足することによってはじめて得られることは明らかである。
また、実施例96は、表示側偏光板保護領域のRthが上記式(II)を満足していないため、視野角クロストークが比較例3と比較してむしろ低下している。これより、従来のλ/4板を含まない立体画像表示装置に比べ、正面白輝度同等、正面クロストーク、正面白輝度変化率、視野角クロストーク差、視野角白輝度に加え、視野角クロストークをも優れた立体画像表示装置は、表示側偏光板保護領域のRthが上記式(II)を満足することによって得ることができると理解できる。
偏光板1枚方式LCシャッターメガネのλ/4板が上記式(XII)並びに式(XIII)を満足するλ/4板を有する立体画像認識装置は、上記した特性(正面白輝度、正面クロストーク、視野角クロストーク差、正面白輝度変化、視野角白輝度、及び視野角クロストーク)に加えて、正面白色味と視野角白色味も優れており、LCシャッターメガネが回転しても視認される色味差がきわめて小さい、優れた立体画像表示装置であると理解できる。具体的には、LCシャッターメガネA−1を採用した実施例94、実施例97、実施例98、実施例101及び、LCシャッターメガネC−1を採用した実施例111〜114、及びLCシャッターメガネD−1を採用した実施例115、実施例116、実施例119、実施例120及び、LCシャッターメガネF−1を採用した実施例121〜124を参照すると、これらはLCシャッターメガネに使用されるλ/4板の違いがある以外は同一の構成の立体画像認識装置である。しかし、LCシャッターメガネA−1を採用した実施例94、実施例97、実施例98、実施例101及び、LCシャッターメガネC−1を採用した実施例111〜114の立体画像認識装置では、LCシャッターメガネのλ/4板が上記式(XII)並びに式(XIII)を満足していないため、正面白色味と視野角白色味がLCシャッターメガネD−1を採用した実施例115、実施例116、実施例119、実施例120及び、LCシャッターメガネF−1を採用した実施例121〜124の立体画像認識装置と比較して変化が大きいことが理解できる。
また、上記した実施例の比較から、LCシャッターメガネのλ/4板と、表示側偏光板保護領域のλ/4板が異なる材料で作られた方が好ましい場合があると理解できる。すなわち、従来は、LCシャッターメガネのλ/4板と、表示側偏光板保護領域のλ/4板は、同じ材料で作られた方がReやRthの波長分散性が同じとなるため、円偏光補償の観点で好ましいと考えられていたが、LCシャッターメガネのλ/4板のReは逆分散性(Reの波長分散が可視光域において、波長が長波長になる程大きくなるような、波長分散性のことを示す)を示す態様の方が好ましいと理解できる。
表示側偏光板保護領域のλ/4板のReが順分散を示す立体画像認識装置について、λ/4板のRe(550)と正面白色味v’の関係について比較した結果、表示側偏光板保護領域のλ/4板のRe(550)の低下に伴い、正面白色味v’も低下した。例えば、実施例111〜114の正面白色味v’を比較したところ、表示側偏光板保護領域のλ/4板のRe(550)が低いほど、LCシャッターメガネを回転させたときの白表示のv’変化が低下した。特に、表示側偏光板保護領域のλ/4板のRe(550)が138nmから125nmに低下すると、LCシャッターメガネを回転させたときの白表示のv’変化は劇的に改善した。
実施例92、95〜97、99と実施例131〜135の比較から、LCシャッターメガネに使用されるλ/4板のRthが低いと、液晶表示装置の画面輝度ムラが改善されることが理解できる。
実施例92〜96の視野角白色味を比較したところ、上記表中の評価ではいずれも△であったが、表示側偏光板保護領域のRthが低いほど、色味変化は小さくなった。これより、表示側偏光板保護領域のRthが低いほど、視野角色味変化も小さくなるということが理解できる。
実施例156〜159の耐光性の比較から、表示側偏光板保護領域が必要なUV吸収能を有することが、表示側偏光板保護領域に含まれる光学異方性層及び液晶表示装置の表示側偏光膜の耐光性の観点から必要であることが理解できる。具体的には、耐光性の観点で必要なUV吸収能を満足しないフィルム49を表示側偏光板保護領域に採用した実施例159では、2D及び3D表示ともに耐光性試験後に表示性能の低下が見られ、また、耐光性の観点で必要なUV吸収能を満足する支持体が表示側偏光板保護領域の光学異方性層と表示側偏光膜の間に配置された実施例157では、耐光性試験後に3D表示性能のみが低下した。一方、フィルム46及びフィルム48を表示側偏光板保護領域に採用した実施例156及び158では、表示側偏光板保護領域の光学異方性層及び表示側偏光膜の外側に必要なUV吸収能を満足する支持体が配置されているため、2D及び3D表示ともに耐光性試験後でも性能低下が見られなかった。これより、耐光性の観点から、表示側偏光板保護領域に含まれる光学異方性層及び表示側偏光膜の外側に、必要なUV吸収能を有する支持体及び機能層を有することが必要であると理解できる。
参考例:
実施例94において、液晶表示装置2の代わりに、液晶表示装置50を用いた以外は、実施例94と同様にして作製した立体画像認識装置についても同様に評価した。その結果、正面白輝度及び視野角白輝度が低下し、正面クロストークと視野角クロストークは増加(悪化)した。また、実施例94において、LCシャッターメガネとしてLCシャッターメガネA-1の代わりに、LCシャッターメガネSを用いた以外は、実施例94と同様にして作製した立体画像認識装置についても同様に評価したが、先ほどと同様、正面白輝度及び視野角白輝度が低下し、正面クロストークと視野角クロストークは増加(悪化)した。これより、本発明の効果は液晶表示装置とLCシャッターメガネの両方にλ/4フィルムを使用し、かつ、上記式(I)を満足することで得ることができると理解できる。
実施例92〜182及び比較例3、4では、液晶表示装置としてSHARP社製「LC-46LV3」を、LCシャッターメガネとしてSHARP製「AN−3DG10」を用いて評価したが、液晶表示装置としてSAMSUNG社製「UN46C7000」を、LCシャッターメガネとしてSAMSUNG社製「SSG−2200AR」を用いた場合についても同様に評価した。その結果、SAMSUNG社製「UN46C7000」の方が、前述の通り、TV回路要因により得られたクロストークの絶対値が小さくなったものの、表示側偏光板保護領域のRth及びLCシャッターメガネの光学特性と、3D表示特性の関係は同様の傾向を示した。むしろ、TV回路要因によるクロストークが小さくなった分、表示側偏光板保護領域のRthによるクロストーク差が拡大した。しかしながら、SAMSUNG社製「UN46C7000」でも表示側偏光板保護領域のRth及びLCシャッターメガネの光学特性と、3D表示特性の関係は上記結果と同様の傾向を示したことから、本発明の効果は、TV回路要因のクロストークに関係なく、表示側偏光板保護領域及びLCシャッターメガネのλ/4フィルムが、上記式(I)〜(XIII)を満足することで得られる効果であることは明らかである。
実施例122、160〜163では、液晶表示装置の視認側偏光板に低反射フィルムのクリアLR「CV−LC」(富士フイルム社製)を使用したが、写り込み抑制フィルムの「AGA1」(サンリッツ社製)を使用した実施形態である実施例164〜168、写り込み抑制フィルムの「CV−LU」(富士フイルム社製)を使用した実施形態である実施例169〜173、低反射フィルムのクリアAR(SONYケミカル製)を使用した実施形態である実施例174〜178でも同様の効果が確認できたことから、本発明の効果は、液晶表示装置の視認側偏光板の最表面に配置された機能層の種類によらず、得られると理解できる。その他アンチグレアフィルムやアンチリフレクションフィルム等を使用した場合でも同様の効果が得られることが推測される。
実施例92〜182において、液晶表示装置に使用した偏光板2〜6、8〜16、18、20、28〜49を構成するλ/4板の遅相軸と偏光膜の吸収軸の貼合角度である135度、及び、LCシャッターメガネに貼合したフィルムの遅相軸角度を変更した以外は、実施例92〜182と同様にして作製した立体画像認識装置についても同様に評価した。その結果、λ/4板Aの遅相軸と偏光膜の吸収軸の貼合角度が35〜55°又は125〜145°であれば、3D表示特性は実施例92〜182と同様の傾向が得られた。特に、λ/4板Aの遅相軸と偏光膜の吸収軸の貼合角度が40〜50°又は130〜140°であれば、3D表示特性は実施例92〜182と同等の結果となった。
上記の実施例92〜182では、表示側偏光板保護領域及びLCシャッターメガネのλ/4板としては、セルロースアシレート系フィルム、液晶化合物を含む光学異方性層、ノルボルネン系ポリマーフィルム、及びポリカーボネート系フィルムを使用しているが、表示側偏光板保護領域及びLCシャッターメガネのλ/4板として例えば、セルロースアシレート系フィルムであっても、その他のセルロースアシレート(例、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート等のフィルム)、ポリオレフィン(例、ノルボルネン系ポリマー)、ポリ(メタ)アクリル酸エステル(例、ポリメチルメタクリレート)、ポリカーボネート、ポリエステル、又はポリスルホンを主成分とするフィルムを用いても同様の効果が得られるであろうし、他の市販のポリマーフィルム(ノルボルネン系ポリマーでは、アートン(JSR製)、ゼオノア(日本ゼオン製)など)を用いても同様の効果が得られることが推測される。

Claims (10)

  1. 液晶セル、その前後に1対の偏光板を備えた液晶表示装置Iと、
    前記液晶表示装置Iの表示面と観察者の間に配設された、液晶セルを備えた時分割画像表示遮断機器IIと、
    を有する立体画像認識装置において、
    前記液晶表示装置Iは、表示側偏光板の偏光膜より表示側の領域を表示側偏光板保護領域としたときに、該表示側偏光板保護領域にλ/4板Aを有し、前記液晶表示装置Iの表示側偏光板の吸収軸とλ/4板Aの遅相軸のなす角度は35〜55°又は125〜145°であり、かつ、前記表示側偏光板保護領域が下記式(I)を満足し、
    前記時分割画像表示遮断機器IIは、液晶セルと観察者の間に少なくとも1つの偏光板Cを有し、かつ、該偏光板Cと該液晶表示装置Iの間にλ/4板Bを有しており、
    前記液晶表示装置Iの表示側偏光板の吸収軸と前記時分割画像表示遮断機器IIの偏光板Cの吸収軸を直交又は平行に配置したときに、λ/4板Aとλ/4板Bの遅相軸は直交又は平行であることを特徴とする立体画像認識装置。
    (I): |Rth(550)|≦160nm
    ここで、Rth(λ)は、波長λnmにおける厚み方向のレターデーション(nm)である。
  2. λ/4板A及びλ/4板Bの少なくともいずれか一方が、透明支持体、配向膜、液晶化合物を含む光学異方性層を有することを特徴とする請求項1に記載の立体画像認識装置。
  3. 前記光学異方性層に含まれる液晶化合物が、円盤状液晶化合物であり、更に前記円盤状液晶化合物が略垂直に配向していることを特徴とする請求項2に記載の立体画像認識装置。
  4. 前記表示側偏光板保護領域が下記式(II)
    を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の立体画像認識装置。
    (II): |Rth(550)|≦120nm
  5. 前記表示側偏光板保護領域が下記式(IV)及び(V)
    を満足することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の立体画像認識装置。
    (IV):1.00≦Re(450)/Re(550)≦1.18
    (V):0.92≦Re(630)/Re(550)≦1.00
    ここで、Re(λ)は、波長λnmにおける面内レターデーション(nm)である。
  6. 前記λ/4板Bが下記式(XII)及び(XIII)を満足することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の立体画像認識装置。
    (XII):Re(450)/Re(550)≦0.89
    (XIII):Re(630)/Re(550)≧1.04
    ここで、Re(λ)は、波長λnmにおける面内レターデーション(nm)である。
  7. 前記表示側偏光板保護領域が最表面に反射防止層を有していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の立体画像認識装置。
  8. 前記表示側偏光板保護領域の380nmにおける吸光度が0.06以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の立体画像認識装置。
  9. 前記時分割画像表示遮断機器IIが、前記液晶表示装置Iに対向する側より、少なくともλ/4板B、液晶セル、偏光板Cの順に構成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の立体画像認識装置。
  10. 前記時分割画像表示遮断機器IIが、前記液晶表示装置Iに対向する側より、少なくともλ/4板B、偏光板、液晶セル、偏光板Cの順に構成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の立体画像認識装置。
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