JP2019078797A - 光学フィルムの製造方法、偏光板、および、画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
式(I) (Z)n−L100−(Q)m
前記式(I)中、
Zは、重合性基を有する置換基を表し、nは、0〜4の整数を表し、nが2〜4の整数である場合、2以上のZは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
Qは、少なくとも1つのホウ素原子を含有する置換基を表し、mは、1または2を表し、mが2の場合、2つのQは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
L100は、n+m価の連結基を表す。ただし、nが0を表し、かつ、mが1を表す場合は、L100は、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、置換もしくは無置換のアルキニル基、置換もしくは無置換のアリール基、または、置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
本発明において、Re(λ)およびRth(λ)は、各々、波長λにおける面内のレターデーションおよび厚さ方向のレターデーションを表す。特に記載がないときは、波長λは、550nmとする。
本発明において、Re(λ)およびRth(λ)は、AxoScan OPMF−1(オプトサイエンス社製)において、波長λで測定した値である。AxoScanにて平均屈折率((nx+ny+nz)/3)と膜厚(d(μm))を入力することにより、
遅相軸方向(°)
Re(λ)=R0(λ)
Rth(λ)=((nx+ny)/2−nz)×dが算出される。
本発明において、屈折率nx、nyおよびnzは、アッベ屈折計(NAR−4T、アタゴ(株)製)を使用し、光源にナトリウムランプ(λ=589nm)を用いて測定する。また、波長依存性を測定する場合は、多波長アッベ屈折計DR−M2(アタゴ(株)製)にて、干渉フィルタとの組合せで測定できる。また、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もできる。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。
本発明の製造方法で作られた光学フィルムは、ポリマーフィルムと、ポリマーフィルムに隣接して設けられる液晶層とを有する。使用されるポリマーフィルムは特定の材料に限定されないが、シクロオレフィン系ポリマー、または、セルロース系ポリマーが好ましい。本発明の光学フィルムは、液晶層が、液晶性化合物と、後述する式(I)で表される化合物とを含有する液晶組成物を用いて形成されても良い。その場合は、後述する式(I)で表される化合物を、液晶性化合物の質量に対して0.5〜7.0質量%含有する組成物である。
上記式(I)で表される化合物を用いる場合は、染み込み層は小さい方が好ましく、ポリマーフィルムと上記式(I)で表される化合物が効果的に相互作用し、配向性を向上できると考えられる。さらに、染み込み層がある場合でも、上記式(I)で表される化合物が局所的に偏在することで配向性を向上できる場合があると考えられる。
図1に示す光学フィルム10は、シクロオレフィン系ポリマーを含むポリマーフィルム1と、ポリマーフィルム1に隣接している液晶層2とを有する。この1と2の間に、染み込み層が形成される場合があっても良い。また、ポリマーフィルムは、これに限定されない。
次に、本発明の光学フィルムを構成するポリマーフィルムおよび液晶層について詳述する。
本発明の光学フィルムが有するポリマーフィルムは、透明であることが必要である。本発明で透明とは、可視光の透過率が60%以上であることを示す。本発明では、透過率が80%以上であることが好ましい。
これらの材料のうち、セルロース系ポリマー、または、シクロオレフィン系ポリマーであることがより好ましい。
シクロオレフィン系ポリマーを含むポリマーフィルムである。シクロオレフィン系ポリマーの含有量は、ポリマーフィルム中の全固形分に対して、シクロオレフィン系ポリマーが60質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましい。
また、上記シクロオレフィン系ポリマーとしては、下記一般式(IV)で表される環状繰り返し単位を少なくとも1種含む開環(共)重合体も好適に使用することができる。
このノルボルネン系付加(共)重合体としては、市販品を用いることもできる。具体的には、三井化学(株)よりアペルの商品名で発売されており、ガラス転移温度(Tg)の異なる例えばAPL8008T(Tg70℃)、APL6013T(Tg125℃)あるいはAPL6015T(Tg145℃)などのグレードがある。ポリプラスチック(株)よりTOPAS8007、同6013、同6015などのペレットが発売されている。更に、Ferrania社よりAppear3000が発売されている。
本発明に用いるノルボルネン系重合体において、上記一般式(IV)中のR5〜R6は、水素原子または−CH3が好ましく、上記一般式(IV)中のX3およびY3は、水素原子、Cl、−COOCH3が好ましく、その他の基は適宜選択される。
このノルボルネン系樹脂は、市販品を用いることもでき、具体的にはJSR(株)からアートン(Arton)GあるいはアートンFという商品名で発売されており、また日本ゼオン(株)からゼオノア(Zeonor)ZF14、ZF16、ゼオネックス(Zeonex)250あるいはゼオネックス280という商品名で市販されており、これらを使用することができる。
本発明の光学フィルムが有するポリマーフィルムは、後述する本発明の光学フィルムの製造方法に示す通り、液晶層と隣接する側の表面における水接触角が5°〜65°となるよう表面処理されていることが好ましい。また、ポリマーフィルムの水接触角は、5°〜55°であることがより好ましく、5°〜50°であることが特に好ましい。
本発明において、水接触角は、下記の方法で測定された値をいう。
水接触角は、JIS R 3257:1999の静滴法に基づいて測定を行う。
また、測定には、株式会社ニック製LSE−ME1(ソフトウェア2win mini)を用いる。具体的には、純水を用いて室温20℃で、水平を保ったポリマーフィルム表面上に液滴2μlを滴下し、滴下後20秒の時点での接触角を測定する。
本発明の光学フィルムが有するポリマーフィルムの光学特性は、後述する本発明の偏光板を画像表示装置に使用した際に表示性能が向上する理由から、下記式(2)および下記式(3)を満たしていることが好ましく、下記式(2−1)および下記式(3−1)を満たしていることがより好ましく、下記式(2−2)および下記式(3−2)を満たしていることが更に好ましい。
式(2) 5nm≦Re1(550)≦300nm
式(3) 10nm≦Rth1(550)≦240nm
式(3−1) 20nm≦Rth1(550)≦200nm
式(3−2) 40nm≦Rth1(550)≦150nm
本発明の光学フィルムが有するポリマーフィルムは、延伸により各種特性を調整することができる。詳しくは、ポリマーフィルムを、縦方向(搬送方向)、横方向(幅方向)に延伸(一軸または二軸延伸)することによって、面内レターデーション(Re)、厚み方向のレターデーション(Rth)および任意の膜厚を発現させることができる。
(a) 横延伸
(b) 縦延伸
(c) 横延伸→緩和処理
(d) 縦延伸→緩和処理
(e) 縦延伸→横延伸
(f) 縦延伸→横延伸→緩和処理
(g) 縦延伸→緩和処理→横延伸→緩和処理
(h) 横延伸→縦延伸→緩和処理
(i) 横延伸→緩和処理→縦延伸→緩和処理
(j) 縦延伸→横延伸→縦延伸
(k) 縦延伸→横延伸→縦延伸→緩和処理
これらの中で特に重要となるのが、(a)の横延伸工程、(b)の縦延伸工程である。
ポリマーフィルムを縦方向に延伸する場合には、例えば、複数本の予熱ローラでポリマーフィルムを予熱した後に、一対の延伸ローラに周速差をつけることで縦方向に延伸加工することができる。
ポリマーフィルムを横延伸する場合には、例えばテンターを用いることで、横方向に延伸加工することができる。即ちポリマーフィルムの幅方向の両端部をクリップで把持し、横方向に拡幅することで延伸する。この時、テンター内に所望の温度の風を送ることで延伸温度を制御できる。本明細書中、「延伸温度」(以下、「横延伸温度」ともいう。)は、ポリマーフィルム膜面温度によって特定する。
延伸温度が、Tg−40℃〜Tg+40℃となるように制御して行うことが好ましい。すなわち、横延伸工程の横延伸温度はTg−40℃〜Tg+40℃が好ましく、より好ましくはTg−20℃〜Tg+20℃、さらに好ましくはTg−10℃〜Tg+10℃である。ここで、横延伸工程における横延伸温度とは、延伸開始点から延伸終了点までの間の平均温度を意味する。
ポリマーフィルムを同時2軸延伸する場合には、通常の横延伸方法と同様、横方向にクリップを拡幅し、それと同時に縦方向に延伸、収縮することで、縦方向と横方向に同時に延伸加工することができる。具体的には、実開昭55−93520号、特開昭63−247021号、特開平6−210726号、特開平6−278204号、特開2000−334832号、特開2004−106434号、特開2004−195712号、特開2006−142595号、特開2007−210306号、特開2005−22087号、特表2006−517608号、特開2007−210306号各公報に記載されていて、いずれの公報に記載の方法も参照することができる。
高速延伸処理を行ってもよく、好ましくは20m/分以上、より好ましくは25m/分以上、さらに好ましくは30m/分以上で延伸処理することができる。
本発明のポリマーフィルムは、巻き取り時のブロッキング防止や、搬送安定化の観点から、塗布する面とは逆側にプロテクトフィルムを設けておく事ができる。また、塗布後に塗布面側に設けることもできる。プロテクトフィルムは、たとえば偏光板加工の際、必要がなくなった段階で剥離される。プロテクトフィルムの材質としては、ハンドリングが容易である、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂などを好ましく用いることができ、これらの1種または2種以上を単層または多層状に成形したフィルムをプロテクトフィルムとして用いることができる。中でも単独で偏光フィルムに対して粘着性を有する自己粘着性のプロテクトフィルムは、プロテクトフィルム表面の粘着剤層を保護する必要性が無いことから簡便であり、より好適に使用できる。自己粘着性樹脂フィルムの市販品としては、たとえば、ポリエチレン樹脂からなるトレテック(東レ(株)製)などを挙げることができる。
本発明の光学フィルムが有する液晶層は、上述したポリマーフィルムに隣接して設けられる層であり、後述する液晶性化合物を含有する液晶組成物を用いて形成される液晶層である。また、液晶組成物において、後述する式(I)で表される化合物は、液晶性化合物の質量に対して0.5〜7.0質量%含有しても良い。
本発明の光学フィルムが有する液晶層の光学特性は、後述する本発明の偏光板を画像表示装置に使用した際に表示性能が向上する理由から、下記式(4)および下記式(5)、または、下記式(6)および下記式(7)を満たすことが好ましい。
式(4) 0nm≦Re2(550)≦10nm
式(5) −360nm≦Rth2(550)≦−50nm
式(6) 10nm≦Re2(550)≦220nm
式(7) −110nm≦Rth2(550)≦−5nm
式(5−1) −270nm≦Rth2(550)≦−50nm
式(6−1) 20nm≦Re2(550)≦200nm
式(7−1) −100nm≦Rth2(550)≦−10nm
式(5−2) −180nm≦Rth2(550)≦−100nm
式(6−2) 60nm≦Re2(550)≦160nm
式(7−2) −80nm≦Rth2(550)≦−30nm
本発明の光学フィルムが有する液晶層を形成する液晶組成物は、液晶性化合物を含有する。液晶性化合物は、棒状液晶性化合物またはディスコティック液晶性化合物であることが好ましく、後述する本発明の偏光板を画像表示装置に使用した際に表示性能が向上する理由から、棒状液晶性化合物であることがより好ましい。
本発明では、前記バックアップローラの直前に、前記塗布層を有するフィルムの前記塗布層の側とは反対側の面を支えるガイドローラがあり、前記ガイドローラ上において前記塗布層を有するフィルムの離脱点から前記バックアップロール上において前記塗布層を有するフィルムの着地点の距離が0.5m以下である。メカニズムは不明であるが、0,5mより長くなると、シワが劇的に悪化し、短くなると劇的に良化することがわかった。また、好ましくは0.3m以下であり、さらに好ましくは0.1m以下である。ただし、紫外線照射バックアップローラと直前のガイドローラが接触しないように各ローラを設置する必要がある。以下の記載では記載の簡便化のために、前記ローラ間の距離を紫外線照射バックアップローラと直前のガイドローラの距離、あるいは、UVバックアップローラとガイドローラの距離、と省略する。
本発明の光学フィルムが有する液晶層を形成する液晶組成物は、下記式(I)で表される化合物を含有することが好ましい。
式(I) (Z)n−L100−(Q)m
ここで、式(I)中、Zは、重合性基を有する置換基を表し、nは、0〜4の整数を表し、nが2〜4の整数である場合、2以上のZは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、Qは、少なくとも1つのホウ素原子を含有する置換基を表し、mは、1または2を表し、mが2の場合、2つのQは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、L100は、n+m価の連結基を表す。ただし、nが0を表し、かつ、mが1を表す場合は、L100は、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、置換もしくは無置換のアルキニル基、置換もしくは無置換のアリール基、または、置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。
これらのうち、(メタ)アクリレート基、スチリル基、オキシラニル基もしくはオキセタン基を含む置換基が好ましく、(メタ)アクリレート基またはスチリル基を含む置換基がより好ましい。
また、上記一般式(V)中、L1は、単結合、または、−O−、−CO−、−NH−、−CO−NH−、−COO−、−O−COO−、アルキレン基、アリーレン基、ヘテロ環基、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる二価の連結基であり、単結合、−CO−NH−または−COO−が好ましく、単結合または−CO−NH−が特に好ましい。
また、mは、1または2を表し、1を表すことが好ましい。
また、L100としては、例えば、二価の連結基として、単結合、または、−O−、−CO−、−NH−、−CO−NH−、−COO−、−O−COO−、アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリール基、および、それらの組み合わせから選ばれる二価の連結基が挙げられる。
これらのうち、置換もしくは無置換のアリーレン基がより好ましい。
また、L100が表すアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基およびヘテロアリール基については、下記一般式(VI)中のR1およびR2と同義であり、好ましい範囲も同様である。
また、これらの基が有する置換基としては、例えば、特開2013−054201号公報の[0046]段落に記載された置換基などが挙げられる。
例えば、ポリマーフィルムが、表面処理等により表面にヒドロキシル基またはカルボキシル基を有する場合は、ポリマーフィルムのヒドロキシル基またはカルボキシル基と結合できる基が好ましい。なお、「ポリマーフィルムに吸着して結合することができる基」とは、ポリマーフィルムを構成している材料が有する構造と相互作用して、ポリマーフィルムに化学吸着可能な基を意味する。
アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、エイコシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1−メチルブチル基、イソヘキシル基、2−メチルヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、1−アダマンチル基、2−ノルボルニル基等の直鎖状、分枝状、または環状のアルキル基が挙げられる。
アルケニル基の具体例としては、ビニル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基、1−メチル−1−プロペニル基、1−シクロペンテニル基、1−シクロヘキセニル基等の直鎖状、分枝状、または環状のアルケニル基が挙げられる。
アルキニル基の具体例としては、エチニル基、1−プロピニル基、1−ブチニル基、1−オクチニル基等が挙げられる。
アリール基の具体例としては、1個から4個のベンゼン環が縮合環を形成したもの、ベンゼン環と不飽和五員環とが縮合環を形成したものを挙げることができ、具体例としてはフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、インデニル基、アセナブテニル基、フルオレニル基、ピレニル基等が挙げられる。
窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群から選ばれるヘテロ原子を1個以上含む複素芳香環の具体例としては、ピロール、フラン、チオフェン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、オキサジアゾール、チアゾール、チアジアゾール、インドール、カルバゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、チアナフテン、ジベンゾチオフェン、インダゾールベンズイミダゾール、アントラニル、ベンズイソオキサゾール、ベンズオキサゾール、ベンゾチアゾール、プリン、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、キノリン、アクリジン、イソキノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキザリン、ナフチリジン、フェナントロリン、プテリジン等が挙げられる。
上記式(I)で表される化合物の配合量を0.5質量%以上とすることで密着性を向上でき、7質量%以下とすることで配向性を向上できる。なお、液晶性化合物が複数種含まれている時は、その合計に対しての割合である。
本発明の光学フィルムが有する液晶層または液晶層を形成する液晶組成物には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、他の添加剤を配合してもよい。
他の添加剤としては、例えば、垂直配向剤が挙げられる。垂直配向剤としては、ピリジニウム化合物やオニウム化合物を使用することが好ましく、これら化合物を含有させることで、液晶性化合物のポリマーフィルム界面における垂直配向を促進する垂直配向剤として作用するとともに、液晶性化合物の配向状態を固定した液晶層とポリマーフィルムとの界面の密着性改善にも寄与する。ピリジニウム化合物については、例えば、特開2007−093864号公報の[0030]〜[0052]、オニウム化合物については、例えば、特開2012−208397号公報の[0027]〜[0058]に記載があり、これらの内容は本明細書に取り込まれる。
また、液晶性化合物の配向状態を固定した液晶層は、必要に応じて、空気界面側の配向を制御する空気界面側配向制御剤(例えば、フルオロ脂肪族基を有する繰り返し単位を含む共重合体)を含有していてもよい。
また、液晶組成物は、例えば、重合開始剤を配合することができる。重合開始剤としては、特開2010−84032号公報の段落[0099]〜[0100]、特開2007−219193号公報の段落[0065]〜[0067]の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に取り込まれる。
市販品としてはIRGACURE907、184、819、TPO、OXE01、OXE02、127、2959(BASF社製)等が挙げられ、重合開始剤を2種以上併用しても良い。また、ベンゾフェノン類やチオキサントン類等の各種増感剤や、各種連鎖移動剤を組み合わせて用いる事もできる。連鎖移動剤としては、チオール類が挙げられ、市販品ではカレンズMT(R)PE1、BD1、NR1(昭和電工製)等が挙げられる。
また、液晶組成物は、非液晶性の重合性モノマーを含有していてもよい。重合性モノマーとしては、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有する化合物が好ましい。具体的には、重合性の反応性官能基数が2以上の多官能モノマー、例えば、多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル[例えばエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート]、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,2,3−シクロヘキサンテトラメタクリレート、ポリウレタンポリアクリレート、ポリエステルポリアクリレート]、上記のエチレンオキサイド変性体、ビニルベンゼン及びその誘導体(例えば1,4−ジビニルベンゼン、4−ビニル安息香酸−2−アクリロイルエチルエステル、1,4−ジビニルシクロヘキサノン)、ビニルスルホン(例えばジビニルスルホン)、アクリルアミド(例えばメチレンビスアクリルアミド)及びメタクリルアミドが挙げられる。上記モノマーは2種以上併用してもよい。
本発明の光学フィルムの製造方法(以下、単に「本発明の製造方法」とも略す。)は、シクロオレフィン系ポリマー、および、セルロース系ポリマーを含むポリマーフィルムの表面に対して、水接触角が5°〜65°となるように表面処理を施す表面処理工程と、表面処理を施した表面に対して、液晶性化合物と溶剤とを含む液晶組成物を接触させた後、液晶層を形成する液晶層形成工程とを有する。
また、上記液晶組成物は、上記式(I)で表される化合物を、液晶性化合物の質量に対して0.5〜7.0質量%含有しても良い。
本発明の製造方法が有する表面処理工程は、ポリマーフィルム表面に対して、水接触角が5°〜65°となるように表面処理する工程である。水接触角の測定方法については前述の通りである。
コロナ処理としては、例えば、特公昭39−12838号、特開昭47−19824号、特開昭48−28067号、特開昭52−42114号の各公報に記載等の処理方法によって行うことができる。コロナ処理装置は、Pillar社製ソリッドステートコロナ処理機、LEPEL型表面処理機、VETAPHON型処理機等を用いることができる。処理は空気中での常圧にて行うことができる。電極と誘電体ロールのギャップ透明ランスは0.1mm〜10mm、より好ましくは1.0mm〜2.0mmである。放電は、放電帯域に設けられた誘電サポートローラーの上方で処理し、処理量は、10W・min/m2〜1000W・min/m2、好ましくは20W・min/m2〜500W・min/m2、より好ましくは30W・min/m2〜250W・min/m2である。
本発明の製造方法が有する液晶層形成工程は、表面処理を施した表面に対して、液晶性化合物と溶剤とを含む液晶組成物を接触させた後、液晶層を形成する工程である。
液晶組成物を接触させる方法は特に限定はなく、塗布等、各種公知の方法を用いることができる。また、上記式(I)で表される化合物を添加することができる。
本発明の偏光板は、上述した本発明の光学フィルムと偏光子とを有する。
偏光子の、光学フィルムと反対側には別途光学フィルムを設けてもよいし、硬化樹脂層を配置してもよいし、後述の画像表示装置の別の部材と直接貼りあわせてもよい。
なお、本発明の光学フィルムは、ポリマーフィルム側を偏光子側として配置しても、液晶層側を偏光子側として配置してもよい。
偏光子と両面の偏光板保護フィルムの間の接着剤層は、その厚さを0.01〜30μm程度とすることが好ましく、より好ましくは0.01〜10μm、さらに好ましくは0.05〜5μmである。接着剤層の厚さがこの範囲にあれば、積層される光学フィルムと偏光子との間に浮きや剥がれを生じず、実用上問題のない接着力が得られる。
ラジカル重合性化合物としては、(メタ)アクリロイル基やビニル基等の不飽和二重結合を有するラジカル重合性化合物であれば特に限定されず、単官能ラジカル重合性化合物、分子内に2個以上の重合性基を有する多官能ラジカル重合性化合物、水酸基を有する(メタ)アクリレート、アクリルアミド、アクリロイルモルフォリン等が挙げられ、これらの化合物を単独で用いても、組み合わせて用いても良い。例えば、特開2015−11094号公報に詳細に説明されている化合物を用いることができる。また、ラジカル重合性化合物とカチオン重合性化合物を組み合わせて用いることもできる。
なお、保護フィルムを有する場合は、偏光子と光学フィルムとの間や、光学フィルムの偏光子とは反対側等に、粘着剤または接着剤を介して配置してもよい。
本発明の偏光板が有する偏光子は、特に限定はなく、自然光を特定の直線偏光に変換する機能を有するいわゆる直線偏光子であればよい。偏光子としては、特に限定されないが、吸収型偏光子を利用することができる。
保護フィルムの材料としては特に限定されず、例えば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、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。
式(8) 0nm≦Re3(550)≦10nm
式(9) −40nm≦Rth3(550)≦40nm
式(10) 3nm≦|Rth(450)−Rth(550)|≦30nm
式(11) 0nm≦|Rth(450)|<30nm、または、0nm≦|Rth(550)|<30nm
本発明の画像表示装置は、上述した本発明の偏光板と、画像表示素子を有する。
また、本発明の画像表示装置は、上述した本発明の偏光板と、画像表示素子と、対向偏光板とを有し、画像表示素子が、液晶セルであり、対向偏光板が、偏光子と、上記式(10)および上記式(11)を満たす保護フィルム(波長分散補償層)とを有する対向偏光板を有し、保護フィルムが液晶セル側となるように配置された画像表示装置であることが好ましい。
式(10) 3nm≦|Rth3(450)−Rth3(550)|≦30nm
式(11) 0nm≦|Rth3(450)|<30nm、または、0nm≦|Rth3(550)|<30nm
本発明に用いられる画像表示素子は特に限定されず、例えば、液晶セル、有機エレクトロルミネッセンス(以下、「EL」と略す。)表示パネル、および、プラズマディスプレイパネル等が挙げられる。
これらのうち、液晶セルまたは有機EL表示パネルであることが好ましく、液晶セルであることがより好ましい。すなわち、本発明の画像表示装置としては、画像表示素子として液晶セルを用いた液晶表示装置、画像表示素子として有機EL表示パネルを用いた有機EL表示装置であることが好ましく、液晶表示装置であることがより好ましい。
液晶表示装置に利用される液晶セルは、VA(Vertical Alignment)モード、OCB(Optical Compensated Bend)モード、FFSやIPS(In−Plane−Switching)モード、または、TN(TwistedNematic)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。
本発明に用いられる画像表示素子として用いられる有機EL表示パネルは、電極間(陰極および陽極間)に有機発光層(有機エレクトロルミネッセンス層)を挟持してなる有機EL素子を用いて構成された表示パネルである。有機EL表示パネルの構成は特に制限されず、公知の構成が採用される。
<光学フィルムの作製>
シクロレオレフィンポリマーフィルム(JSR(株)製 商品名:アートンフィルム、Re=124nm、Nz=1.0、膜厚25μm)の片面を放電量125W・min/m2でコロナ処理を行い、コロナ処理を行った面に以下の組成で調製した液晶層形成用組成物1を、スロットダイを用いたダイコート法で、塗布量4.6cc/m2、搬送速度20m/分の条件で、支持体上に塗布した。次いで、組成物の溶媒の乾燥および液晶性化合物の配向熟成のために、70℃の温風で120秒加熱し、更に窒素パージ下酸素濃度約0.01体積%で35℃に保温した第一のUVバックアップローラでラップしながら100mJ/cm2紫外線照射した後、40℃に保温した第二のUVバックアップローラでラップしながら300mJ/cm2紫外線照射して塗布層を硬化させて光学異方性層を形成した後、巻き取った。
この際、第一のUVバックアップローラに到達する直前のフィルム温度が35℃になる様に、ヒーターでフィルムを加温した。また、第一のUVバックアップローラに到達直前のフィルムを支えるガイドローラに、フィルム両端からの掛かり量が20mm、厚みが0.5mmになる様に、カプトンテープを巻いた。作製した光学フィルムのReは124nm、Rthは―36nmであった。
Nz=(nx−nz)/(nx−ny)
ただし、dは厚みを表す。
液晶層形成用組成物1
液晶性化合物R1 100.0質量部
配向助剤(A1) 2.0質量部
上記式(I)で表される化合物B1 4.5質量部
ATMMT 8.0質量部
重合開始剤(P1) 2.0質量部
重合開始剤(P2) 5.0質量部
界面活性剤(S1) 0.3質量部
界面活性剤(S2) 0.5質量部
アセトン 425.6質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 48.9質量部
メタノール 14.7質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記液晶性化合物(RA)(RB)(RC)の83:15:2(質量比)の混合物
・重合開始剤(P2):IRGACURE127(BASF社製)
光学フィルム形態で、折れシワ(UVシワ)、密着性、耐久性を評価する。
偏光板をクロスニコル配置とし、得られた光学フィルムをクロスニコル配置した偏光板の間に入れ、偏光板の下側にバックライト光源を配置して、シワを観察した。
A:シワが視認されない
B:僅かにシワが視認されるが、気にならない
C:強いシワが視認される
作製した光学フィルムの液晶層側に、1mm間隔で縦横に11本の切れ込みを入れて1mm角の碁盤目を100個作った。
ニチバン(株)製のセロテープ(登録商標)を圧着し、1分間放置した後に勢いよく剥離した。液晶層の剥がれの有無を目視で観察し、各升内の1/4以上の面積(0.25mm2以上)が剥離しているものを剥離升とみなして、剥離升数をカウントし、液晶層とポリマーフィルムとの密着性を下記の基準で評価した。結果を下記表1に示す。
A:80〜100升
B:51〜79升
C:0〜50升
作製した光学フィルムを85℃85%の環境下に500hr曝した際の、Rth変化を測定した。
A:Δ3nm以下
B:Δ5nm以下
C:Δ5nmよりも大きい
作製した光学フィルムを偏光板にして、さらにそれを液晶表示装置に装着し、位相差ムラ、斜め光漏れの表示品位を評価する。
〔コア層セルロースアシレートドープ1の作製〕
下記の組成物をミキシングタンクに投入し攪拌して、各成分を溶解し、コア層セルロースアシレートドープ1を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――
コア層セルロースアシレートドープ1
――――――――――――――――――――――――――――――
アセチル置換度2.88のセルロースアセテート 100質量部
下記エステルオリゴマーA 10質量部
下記偏光子耐久性改良剤 4質量部
下記紫外線吸収剤 2質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 430質量部
メタノール(第2溶剤) 64質量部
――――――――――――――――――――――――――――――
上記のコア層セルロースアシレートドープ1の90質量部に下記のマット剤溶液を10質量部加え、外層セルロースアシレートドープ1を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――
外層セルロースアシレートドープ1
――――――――――――――――――――――――――――――
平均粒子サイズ20nmのシリカ粒子
(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)
2質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 76質量部
メタノール(第2溶剤) 11質量部
コア層セルロースアシレートドープ1 1質量部
――――――――――――――――――――――――――――――
上記コア層セルロースアシレートドープ1とその両側に外層セルロースアシレートドープ1とを3層同時に流延口から20℃のドラム上に流延した。溶剤含有率略20質量%の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をテンタークリップで固定し、残留溶剤が3〜15%の状態で、横方向に1.1倍延伸しつつ乾燥した。その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、厚さ40μmのセルロースアシレートフィルム1を作製し、保護フィルム1とした。保護フィルム1の位相差を測定した結果、Re=2nm、Rth=7nmであった。
〔コア層セルロースアシレートドープ2の作製〕
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して、各成分を溶解し、コア層セルロースアシレートドープ2を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――
コア層セルロースアシレートドープ2
――――――――――――――――――――――――――――――――
アセチル置換度2.88のセルロースアセテート 100質量部
下記ポリエステル 12質量部
上記偏光子耐久性改良剤 4質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 430質量部
メタノール(第2溶剤) 64質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――
上記のコア層セルロースアシレートドープ2の90質量部に下記のマット剤溶液を10質量部加え、外層セルロースアシレートドープ2を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――
マット剤溶液
―――――――――――――――――――――――――――――――
平均粒子サイズ20nmのシリカ粒子
(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)
2質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 76質量部
メタノール(第2溶剤) 11質量部
コア層セルロースアシレートドープ 1質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――
上記コア層セルロースアシレートドープ2と上記外層セルロースアシレートドープ2を平均孔径34μmのろ紙および平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過した後、上記コア層セルロースアシレートドープ2とその両側に外層セルロースアシレートドープ2とを3層同時に流延口から20℃のドラム上に流延した(バンド流延機)。
次いで、溶剤含有率略20質量%の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をテンタークリップで固定し、横方向に延伸倍率1.1倍で延伸しつつ乾燥した。
その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、厚み40μmのセルロースアシレートフィルム2を作製し、保護フィルム2とした。保護フィルム2の位相差を測定した結果、Re=1nm、Rth=−5nmであった。
上記作製した保護フィルム1、2を、2.3mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液に、55℃で3分間浸漬した。室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.05mol/Lの硫酸を用いて中和した。再度、室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥し、保護フィルム表面の鹸化処理を行った。
上記作製したけん化処理した保護フィルム1、ポリビニルアルコール系偏光子、実施例1の光学フィルムを、偏光子の吸収軸と光学フィルムの遅相軸が平行な方向になるように、光学フィルムの液晶層側と偏光子を接着剤を用いて貼り合わせ、上偏光板を作製した。接着剤としては、PVA((株)クラレ製、PVA−117H)3%水溶液を用いた。また下側偏光板はけん化処理した保護フィルム1、ポリビニルアルコール系偏光子、けん化処理した保護フィルム2を同様に貼り合わせて作製した。このとき、偏光子と光学フィルムは、実用上十分な接着性であった。
上記作製した液晶セルに、上記上側偏光板および下側偏光板を、それぞれ光学フィルム、保護フィルム2が液晶セル側になるように総研科学社製SK2057を用いて貼り合わせ、実施例1の液晶表示装置を作製した。このとき、セル内の液晶の遅相軸と上偏光板の吸収軸が直交な方向、セル内の液晶の遅相軸と下偏光板の吸収軸が平行な方向になるように貼り合わせた。
作製した液晶表示装置を拡散光源の上に配置し、測定機“EZ−Contrast XL88”(ELDIM社製)を用いて、方位角0°(水平方向)から反時計方向に359°まで1°刻み、および極角0゜(正面方向)から88゜までの1゜刻みの黒表示における輝度を測定した。極角60°における光漏れを下記の評価基準で評価した。
A:光漏れが非常に少なく、特に優れている
B:光漏れが少なく、優れている
C:光漏れが多く、許容できない
1 ポリマーフィルム
2 液晶層
3、5 偏光子
4 液晶セル
6 バックライト
a 保護フィルムa
b 保護フィルムb
c 保護フィルムc
d 保護フィルムd
12 紫外線照射バックアップローラ
13 ポリマーフィルム搬送方向
14 ガイドローラ上のフィルム離脱点
15 バックアップローラ上のフィルム着地点
16 紫外線照射装置
Claims (9)
- 搬送方向と平行に遅相軸を有する、厚み30μm以下の透明ポリマーフィルム上に、架橋性官能基を有する液晶性化合物を含む塗布液を塗布、乾燥して塗布層を形成し、次いで、前記塗布層に紫外線を照射して前記液晶化合物を硬化させる際に前記塗布層を有するフィルムの前記塗布層の側とは反対側の面を支えるバックアップローラがあり、前記バックアップローラの温度を30℃〜80℃にし、前記バックアップローラの直前に、前記塗布層を有するフィルムの前記塗布層の側とは反対側の面を支えるガイドローラがあり、前記ガイドローラ上において前記塗布層を有するフィルムの離脱点から前記バックアップローラ上において前記塗布層を有するフィルムの着地点の距離が0.5m以下である光学フィルムの製造方法。
- 前記バックアップローラと紫外線照射光源を対にしたユニットをフィルム搬送ライン上に直列的に複数有し、塗布に近い側のバックアップローラに比較して、塗布から遠い側のバックアップローラの温度が同じ温度か、それ以上の温度である請求項1に記載の光学フィルム製造方法。
- 前記バックアップローラ上の前記着地点と前記ガイドローラ上の前記離脱点の間の前記塗布層を有するフィルムを放射温度計で測定した温度が、前記バックアップローラの温度に対して、−15℃〜+15℃の範囲になるように前記塗布層を有するフィルムの温度調節をする請求項1または2に記載の光学フィルム製造方法。
- 前記ガイドローラが、コンケーブローラあるいは中央部よりも両サイドの径が大きくなるようにストレートローラの中央より両端に近い側にテープを巻いたローラである請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学フィルム製造方法。
- 前記透明ポリマーフィルムが、前記塗布層を塗布する面側とは反対面側に、予め粘着剤を介してプロテクトフィルムが貼りあわされている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルム製造方法。
- 前記液晶性化合物が、棒状液晶性化合物である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学フィルム製造方法。
- 前記塗布液中に、下記(I)で表される化合物を前記液晶性化合物の質量に対して0.5〜7.0質量%含有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学フィルム製造方法。
式(I) (Z)n−L100−(Q)m
前記式(I)中、
Zは、重合性基を有する置換基を表し、nは、0〜4の整数を表し、nが2〜4の整数である場合、2以上のZは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
Qは、少なくとも1つのホウ素原子を含有する置換基を表し、mは、1または2を表し、mが2の場合、2つのQは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
L100は、n+m価の連結基を表す。ただし、nが0を表し、かつ、mが1を表す場合は、L100は、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、置換もしくは無置換のアルキニル基、置換もしくは無置換のアリール基、または、置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法で作られた光学フィルムを粘着剤または接着剤を介して偏光子と積層した偏光板。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法で作られた光学フィルム、または、請求項8に記載の偏光板を有する、画像表示装置。
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