JP3723501B2 - Optical film and manufacturing method thereof, and liquid crystal display element, optical element and image display apparatus using the same - Google Patents

Description

（式中、Ｒは二価の有機基、ｎは重合度である。）
【００１１】
【化５】

【００１２】
また、本発明の光学フィルムにおいては、ポリアリールエーテルニトリルが一般式（２）で示されるものであってもよい。
【００１３】
【化６】

（式中、ｎは重合度である。）
【００１４】
次に、本発明の光学フィルムの製造方法は、ポリアリールエーテルニトリル含有溶液を基板上に塗布した後、その塗布膜を乾燥させることを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の液晶表示素子は、前記いずれかに記載の光学フィルムを備えていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の視角補償部材は、前記いずれかに記載の光学フィルムからなることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の光学素子は、光学部材の片面または両面に、前記いずれかに記載の光学フィルムを積層したことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の画像表示装置は、前記いずれかに記載の光学フィルム、前記液晶表示素子、前記視角補償部材または前記光学素子を備えていることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の光学フィルムは、ポリアリールエーテルニトリルを含んでなる光学フィルムであって、光学軸をフィルム法線方向に有する負の一軸性フィルムである。光学軸をフィルム法線方向に有する負の一軸性フィルムとは、光学軸がｚ軸方向にあるフィルムで、主屈折率ｎｘおよびｎｙがほぼ同一であり、且つｎｚがｎｘ、ｎｙよりも小さい関係を満たすフィルムである（ネガティブＣフィルムとも呼ばれる）。
【００２０】
本発明においては、ｎｘ、ｎｙおよびｎｚは、それぞれｘ方向、ｙ方向およびｚ方向の３方向の主屈折率を意味し、ｘ方向とｙ方向とは互いに直交するフィルム面内方向、ｚ方向はフィルム膜厚方向とするものである。主屈折率ｎｘ、ｎｙおよびｎｚの値は、用いるポリアリールエーテルニトリルの構造や、フィルム膜厚およびフィルム製造条件に依存してほぼ決まってくる値である。従って、それら材料や膜厚、製造条件を調節することにより、光学的に主要なパラメータである厚み方向のリターデーション値（厚み方向の屈折率と面内方向の屈折率との差（Δｎ）、すなわちｎｘ−ｎｚ（またはｎｙ−ｎｚ）と膜厚ｄの積で得られる値）を、適宜制御することができる。本発明の光学フィルムは、負複屈折値Δｎ、すなわちｎｘ−ｎｚ（またはｎｙ−ｎｚ）の値が０．００１〜０．６、好ましくは０．００２〜０．６の範囲であることが望ましい。該屈折率差を０．００１以上とすることにより、厚み方向のリターデーション値を所望値とするために、フィルムの膜厚を厚くする必要がなくなるため、例えば、液晶表示素子等へ付設する際にフィルムの厚みが問題にならなくなる。一方、屈折率差を０．６以下とすることにより、所望とするリターデーション値を得るためのフィルム膜厚の制御が容易となる。
【００２１】
本発明の光学フィルムでは、厚み方向のリターデーション値、すなわち、Δｎ×ｄ（膜厚）で与えられる値は特に限定されるものではないが、通常１０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、さらに好ましくは２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが望ましい。１０ｎｍ未満の場合には、光学フィルムとしての機能が不十分となりやすい。また、２０００ｎｍを越える光学フィルムの製造は不可能ではないが、塗布膜の作成時およびその乾燥時にムラが発生しやすく、これに原因してフィルムの厚み方向のリターデーション値が不均一になりやすい。本発明の光学フィルムの膜厚は、０．１μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは０．３μｍ以上２００μｍ以下、さらに好ましくは０．５μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。フィルム膜厚が０．１μｍ未満の場合には、フィルムの複屈折値（ｎｘ−ｎｚ）にもよるが、概してリターデーション値が小さくなるため、光学フィルムとしての機能が不十分となりやすく、また、膜厚が５００μｍを越えるフィルムの場合は、膜厚が不均一になりやすい。
【００２２】
上記の如き光学パラメータを有する本発明の光学フィルムは、ポリアリールエーテルニトリルから形成される。ポリアリールエーテルニトリルは、透明で、ガラス転移温度が高いために耐熱性の高い光学フィルムを得ることが可能である。本発明でいうポリアリールエーテルニトリルとは、繰り返し単位中にエーテル基（−Ｏ−）とニトリル基（−ＣＮ）を有し、それらがアリール基で連結されているものを言い、一般式（１）で表される。
【００２３】
【化７】

(ただし、Ｒは二価の有機基を表す。)
【００２４】
このうち、好ましいものとしては、一般式（１）においてＲが二価の芳香族基のものである。このような好ましいものの具体例としては、以下のようなものが挙げられる。
【００２５】
【化８】

【００２６】
中でも、溶解性、透明性に優れている点から、一般式（２）で示されるポリアリールエーテルニトリルが、好ましい。
【００２７】
【化９】

【００２８】
本発明の光学フィルムは、上記のポリアリールエーテルニトリル単独で構成されていても良いし、ポリアリールエーテルニトリルの特性を失わない範囲で他の樹脂、例えばポリエーテルスルホン、ポリエーテル、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリカルボジイミド、ポリエーテルケトン、組成の異なるポリエーテルニトリルなどから選ばれる樹脂を１種以上配合したブレンド物で構成されていても良いし、２種以上の繰り返し単位からなるポリアリールエーテルニトリル共重合体でも良い。
【００２９】
本発明の光学フィルムは、ポリアリールエーテルニトリルを溶剤に溶かした溶液を基板に塗布し、塗膜を乾燥させることにより、製造することができる。ポリアリールエーテルニトリルを溶解させる溶媒は、ポリアリールエーテルニトリルを溶解できるものであれば特に制限はなく、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、オルソジクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類；フェノール、ｐ−クロロフェノール、ｏ−クロロフェノール、ｍ−クレゾール、ｏ−クレゾール、ｐ−クレゾールなどのフェノール類；ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼンなどの芳香族炭化水素類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルペンタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどのケトン系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒；ｔ−ブチルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、２−メチル−２，４−ペンタンジオールなどのアルコール系溶媒；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒；アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル系溶媒；ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶媒；あるいは二硫化炭素、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブなどを単独あるいは混合して使用することが可能である。
【００３０】
溶夜中のポリアリールエーテルニトリルの濃度は、通常０．５重量％以上（以下、「％」という）５０％以下、好ましくは１％以上４０％以下、さらに好ましくは２％以上３０％以下である。ポリアリールエーテルニトリルの溶液には、本発明の効果を損なわない範囲において、例えば界面活性剤、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、染料、顔料、密着性向上剤、フィラー等の各種添加剤を加えることもできる。
【００３１】
ポリアリールエーテルニトリル含有溶液が塗布される基板は、最終的に得られる光学フィルムが光学的に負の一軸性を示すフィルムとなる基板であれば、特に限定されない。ガラス基板、プラスチックフィルム等のプラスチック基板、ステンレスベルトやステンレスドラム、銅箔等の金属基板等を用いることができる。中でも、後に述べる偏光板との貼り合わせを考えると、プラスチック基板またはステンレスベルトやステンレスドラムを用いることが望ましい。可能であれば、偏光板に直接塗布しても良い。
【００３２】
プラスチックフィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン−１）などのポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セルロース系プラスチックス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等から形成されるフィルムを挙げることができる。これらプラスチックフィルムは、光学的に等方性であっても、異方性であっても差し支えない。基板に使用されるプラスチックフィルムの中でも、耐溶剤性や耐熱性の観点から、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートの各フィルムが望ましい。基板となるプラスチックフィルムの厚みは、通常１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上、より好ましくは３０μｍ以上である。１０μｍより薄い場合は基板の強度が弱いために、製造時に切れてしまう等の問題が発生するおそれがある。
【００３３】
基板上にポリアリールエーテルニトリル溶液を塗布する方法としては、当該分野で公知の手法を適宜採用することができ、例えば、スピンコート法、ロールコート法、プリント法、浸漬引き上げ法、カーテンコート法、マイヤーバーコート法、ドクターブレード法、ナイフコート法、タイコート法、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、オフセットグラビアコート法、リップコート法、スプレーコート法等を採用することができる。これらの塗布方法によりポリアリールエーテルニトリル溶液を、所望するフィルム膜厚となるように基板上に塗布し、乾燥させることによって本発明の光学フィルムを得ることができる。
【００３４】
乾燥温度は、ポリアリールエーテルニトリルや溶媒の種類等に応じて適宜選択され、一概に規定することはできないが、通常４０℃以上４００℃以下、好ましくは５０℃以上３００℃以下、さらに好ましくは６０℃以上２００℃以下である。塗膜の乾燥は、一定温度下において行っても良いし、段階的に温度を上昇または下降させながら行っても良い。乾燥時間も適宜選択されるところではあるが、通常１０秒以上３０分以下、好ましくは３０秒以上２５分以下、さらに好ましくは１分以上２０分以下である。
【００３５】
以上の工程により得られる本発明の光学フィルムは、フィルム自体が自己支持性を有するものであれば基板から剥離し、そのまま光学フィルムとして各種の用途に用いることができる。また自己支持性を持っていない場合には、製造工程において用いた基板が透明であれば、その基板付きの光学フィルムとして使用することができる。また、フィルム製造時に使用した基板から別の基板（以下、第２の基板という）にフィルムを転写し、第２の基板付き光学フィルムとして使用することもできる。フィルムの転写は、通常、基板上に形成されている光学フィルムと第２の基板とを、接着剤又は粘着剤を介して貼り合わせた後、フィルム製造時に用いた基板をフィルム面から剥離除去する方法で行われる。
【００３６】
転写に用いられる第２の基板は、適度な平面性を有するものであれば特に限定されないが、透明なガラスやプラスチックフィルム等が望ましい。透明プラスチックフィルムの例としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリオレフィン、ポリエーテルケトン、トリアセチルセルロース、ノルボルネン系樹脂、エポキシ樹脂等のフィルムを挙げることができる。第２の基板は光学的に等方性であることが好ましいが、光学フィルムの用途によっては、光学的異方性を有する基板を第２の基板に用いることができる。このような光学的異方性を有する第２の基板の例としては、上記したプラスチックフィルムを延伸処理等して得られる位相差フィルムが挙げられる。また、液晶配向が固定化された液晶フィルム、光散乱性を有する光散乱フィルム、回折能を有する回折フィルムまたは偏光フィルム（偏光板）等を第２の基板としても用いることもできる。
【００３７】
本発明の光学フィルムは、フィルム単独または必要に応じて他の光学部材、例えば、他の屈折率構造を有する位相差フィルム、液晶フィルム、光散乱フィルム、回折フィルム、偏光フィルム（偏光板）、偏光子等と組合せた積層体として、各種の光学用途、具体的には各種液晶表示素子の光学補償部材として利用することができる。例えば、工業的に製造されているヨウ素系や染料系の偏光子と、本発明の光学フィルムとを組み合わせ、偏光子の片面または両面に光学フィルムを積層することにより、液晶表示素子の複屈折性を補償、調整する機能を有する偏光板とすることができる。偏光子の片面に本発明の光学フィルムを積層する場合、偏光子の他方の面には通常の保護フィルムを積層することができる。
【００３８】
ここでいう液晶表示素子には、例えばＳＴＮ（Super Twisted Nematic）セル、ＴＮ（Twisted Nematic）セル、ＩＰＳ（In-Plane Switching）セル、ＶＡ（Vertical Alighned）セル、 ＯＣＢ（Optically Alighned Birefringence）セル、ＨＡＮ（Hybrid Alighned Nematic）セル、ＡＳＭ（Axially Symmetric Alighned Microcell）セル、強誘電、反強誘電セルおよびこれらに規則正しい配向分割を行ったもの、ランダムな配向分割を行った物等の各種のセルが含まれる。本発明の光学フィルムが組み込まれる液晶表示素子は、単純マトリックス方式、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）電極やＴＦＤ（Thin Film Diode）電極等を用いたアクティブマトリックス方式、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。
【００３９】
また、本発明の光学フィルムは、バックライトシステムを備えた透過型・半透過型の液晶表示素子や、反射板を備えた反射型の液晶表示素子、さらには投写型の液晶表示素子等にも組み込むことができる。液晶表示素子における光学フィルムの設置箇所は、特には限定されないが、通常は偏光板と駆動セルとの問であって、駆動セルの上側および／または下側の位置に、一枚若しくは複数枚の光学フィルムを配置するのが一般的である。この場合、光学フィルムは、屈折率構造が異なる位相差フィルム、液晶フィルム、回折フィルム、光散乱フィルム、レンズシート等と組み合わせて設置することも可能である。
【００４０】
次に本発明の光学素子について説明する。
【００４１】
本発明の光学素子は、例えば、他の屈折率構造を有する位相差フィルム、液晶フィルム、光散乱フィルム、回折フィルム、偏光フィルム（偏光板）、偏光子等の光学部材の片面または両面に、前記本発明の光学フィルムを積層したものからなる。したがって、かかる光学素子としては、前記偏光板のほか、当該偏光板に他の光学層を積層したものであってもよい。その光学層については特に限定はないが、例えば反射板や半透過板、位相差板（１／２や１／４等の波長板を含む）などの液晶表示装置の形成に用いられることのある光学層を、１層または２層以上用いることができる。特に、偏光板に更に反射板または半透過反射板が積層されてなる反射型偏光板または半透過型偏光板、偏光板に更に位相差板が積層されてなる楕円偏光板または円偏光板、あるいは偏光板に更に輝度向上フィルムが積層されてなる偏光板が好ましい。
【００４２】
さらに必要に応じて、耐擦傷性、耐久性、耐候性、耐湿熱性、耐熱性、耐湿性、透湿性、帯電防止性、導電性、層間の密着性向上、機械的強度向上等の各種特性、機能等を付与するための処理、または機能層の挿入、積層等を行うこともできる。
【００４３】
反射型偏光板は、偏光板に反射層を設けたもので、視認側（表示側）からの入射光を反射させて表示するタイプの液晶表示装置（反射型液晶表示装置）などを形成するためのものであり、バックライト等の光源の内蔵を省略できて液晶表示装置の薄型化を図りやすいなどの利点を有する。反射型偏光板の形成は、偏光板の片面に金属等からなる反射層を付設する方式など、適宜な方式にて行うことができる。その具体例としては、必要に応じマット処理した透明保護フィルムの片面に、アルミニウム等の反射性金属からなる箔や蒸着膜を付設して反射層を形成したものなどが挙げられる。
【００４４】
反射板は前記偏光板の透明保護フィルムに直接付設する方式に代えて、その透明保護フィルムに準じた適宜なフィルムに反射層を設けてなる反射シートなどとして用いることもできる。なお反射層は、通常、金属からなるので、その反射面が透明保護フィルムや偏光板等で被覆された状態の使用形態が、酸化による反射率の低下防止、ひいては初期反射率の長期持続の点や、保護層の別途付設の回避の点などから好ましい。
【００４５】
なお、半透過型偏光板は、上記において反射層で光を反射し、かつ透過するハーフミラー等の半透過型の反射層とすることにより得ることができる。半透過型偏光板は、通常液晶セルの裏側に設けられ、液晶表示装置などを比較的明るい雰囲気で使用する場合には、視認側（表示側）からの入射光を反射させて画像を表示し、比較的暗い雰囲気においては、半透過型偏光板のバックサイドに内蔵されているバックライト等の内蔵光源を使用して画像を表示するタイプの液晶表示装置などを形成できる。すなわち、半透過型偏光板は、明るい雰囲気下では、バックライト等の光源使用のエネルギーを節約でき、比較的暗い雰囲気下においても内蔵光源を用いて使用できるタイプの液晶表示装置などの形成に有用である。
【００４６】
次に、前述した偏光板に、更に位相差板が積層されてなる楕円偏光板又は円偏光板について説明する。
【００４７】
位相差板は、直線偏光を楕円偏光または円偏光に変えたり、楕円偏光または円偏光を直線偏光に変えたり、あるいは直線偏光の偏光方向を変える場合に用いられる。特に、直線偏光を楕円偏光または円偏光に変えたり、楕円偏光または円偏光を直線偏光に変える位相差板としては、いわゆる１／４波長板（λ／４板とも言う）が用いられる。１／２波長板（λ／２板とも言う）は、通常、直線偏光の偏光方向を変える場合に用いられる。
【００４８】
楕円偏光板は、スーパーツイストネマチック（ＳＴＮ）型液晶表示装置の液晶層の複屈折によって生じた着色（青又は黄）を補償（防止）して、前記着色のない白黒表示にする場合などに有効に用いられる。さらに、三次元の屈折率を制御したものは、液晶表示装置の画面を斜め方向から見た際に生じる着色も補償（防止）することができるため好ましい。また、円偏光板は、例えば画像がカラー表示になる反射型液晶表示装置の画像の色調を整える場合などに有効に用いられ、また、反射防止の機能も有する。
【００４９】
前記の位相差板としては、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレンやその他のポリオレフィン、ポリアリレート、ポリアミド、ポリノルボルネン等のポリマーからなるフィルムを延伸処理してなる複屈折性フィルムや液晶ポリマーの配向フィルム、液晶ポリマーの配向層をフィルムにて支持したものなどが挙げられる。位相差板は、例えば各種波長板や液晶層の複屈折による着色の補償や視野角拡大等の視角の補償を目的としたものなど、使用目的に応じた位相差を有するものであってよく、２種以上の位相差板を積層して位相差等の光学特性を制御したものなどであってもよい。
【００５０】
また上記の楕円偏光板や反射型楕円偏光板は、偏光板または反射型偏光板と位相差板を適宜な組合せで積層したものである。かかる楕円偏光板等は、（反射型）偏光板と位相差板の組合せとなるようにそれらを液晶表示装置の製造過程で順次別個に積層することによっても形成しうるが、前記の如く予め楕円偏光板等の光学フィルムとしたものは、品質の安定性や積層作業性等に優れて液晶表示装置などの製造効率を向上させうる利点がある。
【００５１】
偏光板と輝度向上フィルムを貼り合せた偏光板は、通常液晶セルの裏側サイドに設けられて使用される。輝度向上フィルムは、液晶表示装置などのバックライトや裏側からの反射などにより、自然光が入射すると所定偏光軸の直線偏光または所定方向の円偏光を反射し、他の光は透過する特性を示すもので、輝度向上フィルムを偏光板と積層した偏光板は、バックライト等の光源からの光を入射させて所定偏光状態の透過光を得ると共に、前記所定偏光状態以外の光は透過せずに反射される。この輝度向上フィルム面で反射した光を、さらにその後ろ側に設けられた反射層等を介し反転させて輝度向上板に再入射させ、その一部又は全部を所定偏光状態の光として透過させて、輝度向上フィルムを透過する光の増量を図ると共に、偏光子に吸収されにくい偏光を供給して、液晶画像表示等に利用しうる光量の増大を図ることにより輝度を向上させうるものである。すなわち、輝度向上フィルムを使用せずに、バックライトなどで液晶セルの裏側から偏光子を通して光を入射した場合には、偏光子の偏光軸に一致していない偏光方向を有する光はほとんど偏光子に吸収されてしまい、偏光子を透過してこない。すなわち、用いた偏光子の特性によっても異なるが、およそ５０％の光が偏光子に吸収されてしまい、その分、液晶画像表示等に利用しうる光量が減少し、画像が暗くなる。輝度向上フィルムは、偏光子に吸収されるような偏光方向を有する光を偏光子に入射させずに輝度向上フィルムで一旦反射させ、更にその後ろ側に設けられた反射層等を介して反転させて輝度向上板に再入射させることを繰り返し、この両者間で反射、反転している光の偏光方向が、偏光子を通過し得るような偏光方向になった偏光のみを透過させ、偏光子に供給するので、バックライトなどの光を効率的に液晶表示装置の画像の表示に使用でき、画面を明るくすることができる。
【００５２】
前記の輝度向上フィルムとしては、例えば誘電体の多層薄膜や屈折率異方性が相違する薄膜フィルムの多層積層体の如き、所定偏光軸の直線偏光を透過して他の光は反射する特性を示すもの、コレステリック液晶ポリマーの配向フィルムやその配向液晶層をフィルム基材上に支持したものの如き、左回りまたは右回りのいずれか一方の円偏光を反射して他の光は透過する特性を示すものなどの適宜なものを用いうる。
【００５３】
従って、前記した所定偏光軸の直線偏光を透過させるタイプの輝度向上フィルムでは、その透過光をそのまま偏光板に偏光軸を揃えて入射させることにより、偏光板による吸収ロスを抑制しつつ効率よく透過させることができる。一方、コレステリック液晶層の如く円偏光を透過するタイプの輝度向上フィルムでは、そのまま偏光子に入射させることもできるが、吸収ロスを抑制する点よりその円偏光を位相差板を介し直線偏光化して偏光板に入射させることが好ましい。なお、その位相差板として１／４波長板を用いることにより、円偏光を直線偏光に変換することができる。
【００５４】
可視光域等の広い波長範囲で１／４波長板として機能する位相差板は、例えば波長５５０ｎｍの光等の単色光に対して１／４波長板として機能する位相差層と他の位相差特性を示す位相差層（例えば１／２波長板として機能する位相差層）とを重畳する方式などにより得ることができる。従って、偏光板と輝度向上フィルムの間に配置する位相差板は、１層又は２層以上の位相差層からなるものであってもよい。なお、コレステリック液晶層についても、反射波長が相違するものの組合せにして、２層又は３層以上重畳した配置構造とすることにより、可視光領域等の広い波長範囲で円偏光を反射するものを得ることができ、それに基づいて広い波長範囲の透過円偏光を得ることができる。
【００５５】
また、偏光板は、偏光板と２層又は３層以上の光学層とを積層したものからなっていてもよい。従って、上記の反射型偏光板や半透過型偏光板と位相差板を組合せた反射型楕円偏光板や半透過型楕円偏光板などであってもよい。
【００５６】
本発明の光学フィルム（視角補償部材）の積層、さらには偏光板への各種光学層の積層は、液晶表示装置等の製造過程で順次別個に積層する方式にても行うことができるが、これらを予め積層したものは、品質の安定性や組立作業性等に優れていて液晶表示装置などの製造効率を向上させることができる利点がある。なお、積層には、粘着層等の適宜な接着手段を用いうる。前記の偏光板やその他の光学フィルムの接着に際し、それらの光学軸は目的とする位相差特性などに応じて適宜な配置角度とすることができる。
【００５７】
前述した偏光板や等の光学素子の少なくとも片面には、前記光拡散性シートが設けられているが、光拡散性シートが設けられていない面には、液晶セル等の他部材と接着するための粘着層を設けることもできる。粘着層を形成する粘着剤は特に制限されないが、例えばアクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素やゴムなどのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。特に、アクリル系粘着剤の如く光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐光性や耐熱性などに優れるものが好ましく用いうる。
【００５８】
また上記に加えて、吸湿による発泡現象や剥がれ現象の防止、熱膨張差等による光学特性の低下や液晶セルの反り防止、ひいては高品質で耐久性に優れる液晶表示装置の形成性などの点より、吸湿率が低くて耐熱性に優れる粘着層が好ましい。
【００５９】
粘着層は、例えば天然物や合成物の樹脂類、特に、粘着性付与樹脂や、ガラス繊維、ガラスビーズ、金属粉、その他の無機粉末等からなる充填剤や顔料、着色剤、酸化防止剤などの粘着層に添加されることのある添加剤を含有していてもよい。また微粒子を含有して光拡散性を示す粘着層などであってもよい。
【００６０】
偏光板等の光学素子への粘着層の付設は、適宜な方式で行いうる。その例としては、例えばトルエンや酢酸エチル等の適宜な溶剤の単独物または混合物からなる溶媒に、ベースポリマーまたはその組成物を溶解または分散させた１０〜４０質量％程度の粘着剤溶液を調製し、それを流延方式や塗工方式等の適宜な展開方式で光学素子上に直接付設する方式、あるいは前記に準じセパレータ上に粘着層を形成してそれを光学素子上に移着する方式などがあげられる。粘着層は、各層で異なる組成または種類等のものの重畳層として設けることもできる。粘着層の厚さは、使用目的や接着力などに応じて適宜に決定でき、一般には１〜５００μｍであり、５〜２００μｍが好ましく、特に１０〜１００μｍが好ましい。
【００６１】
粘着層の露出面に対しては、実用に供するまでの間、その汚染防止等を目的にセパレータが仮着されてカバーされる。これにより、通例の取扱状態で粘着層に接触することを防止できる。セパレータとしては、上記厚さ条件を除き、例えばプラスチックフィルム、ゴムシート、紙、布、不織布、ネット、発泡シートや金属箔、それらのラミネート体等の適宜な薄葉体を、必要に応じシリコーン系や長鎖アルキル系、フッ素系や硫化モリブデン等の適宜な剥離剤でコート処理したものなどの、従来に準じた適宜なものを用いうる。
【００６２】
なお本発明において、上記した光学素子を形成する偏光板や光学層、粘着層などの各層は、例えばサリチル酸エステル系化合物やベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などの方式により紫外線吸収能を持たせたものなどであってもよい。
【００６３】
本発明の光学フィルム（視角補償部材）を設けた光学素子は、液晶表示装置等の各種装置の形成などに好ましく用いることができる。液晶表示装置の形成は、従来に準じて行いうる。すなわち液晶表示装置は一般に、液晶セルと光学素子、および必要に応じての照明システム等の構成部品を適宜に組立てて駆動回路を組込むことなどにより形成されるが、本発明においては本発明による光学素子を用いる点を除いて特に限定はなく、従来に準じうる。液晶セルについても、例えばＴＮ型やＳＴＮ型、π型などの任意なタイプのものを用いうる。
【００６４】
液晶セルの片側または両側に前記光学素子を配置した液晶表示装置や、照明システムにバックライトあるいは反射板を用いたものなどの適宜な液晶表示装置を形成することができる。その場合、本発明による光学素子は液晶セルの片側または両側に配置することができる。両側に光学素子を設ける場合、それらは同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。更に、液晶表示装置の形成に際しては、例えば拡散板、アンチグレア層、反射防止膜、保護版、プリズムアレイシート、レンズアレイシート、光拡散板、バックライトなどの適宜な部品を適宜な位置に１層又は２層以上配置することができる。
【００６５】
また、本発明の光学フィルム、視角補償部材および光学素子は、有機エレクトロルミネセンス装置にも、液晶表示装置と同様にして、用いることができる。
【００６６】
一般に、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）装置は、透明基板上に透明電極と有機発光層と金属電極とを順に積層して発光体（有機ＥＬ発光体）を形成している。ここで、有機発光層は、種々の有機薄膜の積層体であり、例えばトリフェニルアミン誘導体等からなる正孔注入層と、アントラセン等の蛍光性の有機固体からなる発光層との積層体や、あるいはこのような発光層とペリレン誘導体等からなる電子注入層の積層体や、またあるいはこれらの正孔注入層、発光層、および電子注入層の積層体等、種々の組み合わせをもった構成が知られている。
【００６７】
有機ＥＬ装置は、透明電極と金属電極とに電圧を印加することによって、有機発光層に正孔と電子とが注入され、これら正孔と電子との再結合によって生じるエネルギーが蛍光物質を励起し、励起された蛍光物質が基底状態に戻るときに光を放射する、という原理で発光する。途中の再結合というメカニズムは、一般のダイオードと同様であり、このことからも予想できるように、電流と発光強度は印加電圧に対して整流性を伴う強い非線形性を示す。
【００６８】
有機ＥＬ装置においては、有機発光層での発光を取り出すために、少なくとも一方の電極が透明でなくてはならず、通常酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明導電体で形成した透明電極を陽極として用いている。一方、電子注入を容易にして発光効率を上げるには、陰極に仕事関数の小さな物質を用いることが重要で、通常Ｍｇ−Ａｇ、Ａｌ−Ｌｉなどの金属電極を用いている。
【００６９】
このような構成の有機ＥＬ装置において、有機発光層は、厚さ１０ｎｍ程度ときわめて薄い膜で形成されている。このため、有機発光層も透明電極と同様、光をほぼ完全に透過する。その結果、非発光時に透明基板の表面から入射し、透明電極と有機発光層とを透過して金属電極で反射した光が、再び透明基板の表面側へと出るため、外部から視認したとき、有機ＥＬ装置の表示面が鏡面のように見える。
【００７０】
電圧の印加によって発光する有機発光層の表面側に透明電極を備えるとともに、有機発光層の裏面側に金属電極を備えてなる有機ＥＬ発光体を含む有機ＥＬ装置において、透明電極の表面側に偏光板を設けるとともに、これら透明電極と偏光板との間に位相板を設けることができる。
【００７１】
位相板および偏光板は、外部から入射して金属電極で反射してきた光を偏光させる作用を有するため、その偏光作用によって金属電極の鏡面を外部から視認させないという効果がある。特に、位相板を１／４波長板で構成し、かつ偏光板と位相板との偏光方向のなす角をπ／４に調整すれば、金属電極の鏡面を完全に遮蔽することができる。
【００７２】
すなわち、この有機ＥＬ装置に入射する外部光は、偏光板により直線偏光成分のみが透過する。この直線偏光は位相板により一般に楕円偏光となるが、とくに位相板が１／４波長板でしかも偏光板と位相板との偏光方向のなす角がπ／４のときには円偏光となる。
【００７３】
この円偏光は、透明基板、透明電極、有機薄膜を透過し、金属電極で反射して、再び有機薄膜、透明電極、透明基板を透過して、位相板に再び直線偏光となる。そして、この直線偏光は、偏光板の偏光方向と直交しているので、偏光板を透過できない。その結果、金属電極の鏡面を完全に遮蔽することができる。
【００７４】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定されるものではない。また、特に言及しない限り、「％」は「質量％」を意味する。なお、実施例で用いた各分析法は以下の通りである。
【００７５】
（屈折率測定）
王子計測器製の自動複屈折率計（ＫＯＢＲＡ ２１ＡＤＨ）を用いて、５９０ｎｍにおける屈折率を測定した。
【００７６】
（膜厚測定）
アンリツ製デジタルマイクロメーターＫ−３５１Ｃ型を使用して測定した。
【００７７】
（ガラス転移温度（Ｔｇ））
セイコーインスツルメント株式会社製ＤＳＣ５２００を用い、ＪＩＳ−Ｋ７１２１に従って測定した。
【００７８】
（実施例１）
前述の構造式（２）で示されるポリアリールエーテルニトリル（株式会社日本触媒製）をメチルペンタノンに溶解させ、１０％となるようポリマー溶液を調製した。このポリマー溶液をガラス板上にスピンコート法で塗布し、１５０℃で１５分問乾燥することで、ガラス基板上にフィルムを作製した。このフィルムの膜厚ｄ及び面内、厚み方向の屈折率（ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ）を測定し、複屈折値Δｎ、厚み方向のリターデーション値（Δｎ・ｄ）を算出したところ、表１に示したように光学軸をフィルム法線方向に有する光学的に負の一軸性を示すフィルムとなっていることがわかった。また、このフィルムのＴｇは１６３℃で、極めて高い耐熱性を有することがわかった。
【００７９】
なお、屈折率の測定はガラス板に積層した状態で行った（ガラス板の屈折率による影響なし）。また、Ｔｇの測定はガラス板から剥離して行った。
【００８０】
【表１】

【００８１】
【発明の効果】
本発明の光学フィルムは、ポリアリールエーテルニトリルを含んで成り、光学軸をフィルム法線方向に有する光学的に負の一軸性を示すフィルムであるので、視角補償部材、位相差フィルムなど、各種光学用途への応用展開が可能であり、工業的に極めて有用である。
【００８２】
また、本発明の光学フィルムの製造法によれば、製造、屈折率分布の制御が容易で、耐熱性に優れ、均一性の高いフィルムを製造することができる。
【００８３】
また、本発明の液晶表示素子や偏光板等の光学素子は、前記光学フィルムを用いているので、液晶セルの複屈折性が補償され、色味や視野角特性が優れるなどこれらを搭載した画像表示装置の性能を高めることが可能となるとともに、容易に製造しうる利点がある。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical film which is suitable for various optical films and exhibits an optically negative uniaxial property, a method for producing the same, and a liquid crystal display element, an optical element and an image display apparatus using the optical film.
[0002]
[Prior art]
Liquid crystal display elements represented by STN (Super Twisted Nematic) -LCD (Liquid Crystal Display), TFT (Thin Film Transistor) -LCD, etc. have characteristics such as thinness, light weight, low voltage drive, and low power consumption. As a high-performance display that replaces cathode ray tubes, it is widely used in portable electronic devices such as portable televisions, digital cameras, and video cameras with liquid crystals, notebook computers, and liquid crystal monitors. Many of these liquid crystal display elements have a birefringent property made of a polymer material or a liquid crystal material in order to improve the coloring of the display due to the birefringence of the liquid crystal cell, the problem of reduction in contrast, or the problem of viewing angle characteristics. An optical film is provided.
[0003]
Some birefringent optical films currently manufactured or developed have a uniaxial refractive index structure. This type of optical film has an optical axis in the film plane and a film normal direction. In addition, the axiality is further classified into positive and negative. As an example in which the optical axis is in the film plane, an optical film for color compensation used in STN-LCDs can be given as a general example. An optical film for color compensation is usually produced by a method of stretching a polymer film, and this is known as a film exhibiting optically positive uniaxiality. An example of the film in the normal direction of the film is an optical film made of polyimide that exhibits optically negative uniaxiality (also referred to as “having a negative birefringence value”) by Harris et al. And Ezzell et al. This film is manufactured by applying a polymer solution to a suitable substrate and drying it so that the polymer is surface-oriented. The film thus produced can be used as an optical film for improving the viewing angle of a TFT-LCD (for example, US Pat. Nos. 5,344,916, 5,480,964, 5,580, No. 950, No. 6,238,753 etc.). However, they do not mention that polyethernitriles exhibit similar properties.
[0004]
Moreover, although many plastic films are illustrated in Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-190385 as an optically negative uniaxial film, there is no description regarding a polyether nitrile.
[0005]
Kimura et al. Introduced the polyaryl ether nitrile of the present invention in Polymer Processing 50: 7,315, but this compound has optically negative uniaxiality as well as the optical characteristics. There is no description.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and is an optical film comprising polyarylethernitrile, having excellent heat resistance and high uniformity, and having a negative birefringence value of 0.001 to 0.6. The purpose is to provide. The present invention also provides a method for producing an optical film comprising a polyarylethernitrile having a negative birefringence value of 0.001 to 0.6, which is easy to control the refractive index distribution and has high uniformity. For the purpose. Furthermore, the present invention can compensate for the birefringence of the liquid crystal display. As a result, the liquid crystal display element and the optical element that have good color and viewing angle characteristics and are easy to manufacture, as well as a liquid crystal display device and an organic An object is to provide an image display device such as an EL display device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the optical film of the present invention is an optical film comprising polyarylethernitrile and has a negative birefringence value. In the optical film, the negative birefringence value is preferably in the range of 0.001 to 0.6.
[0008]
In the optical film of the present invention, the polyaryl ether nitrile is a fluorinated polyaryl ether nitrile having at least one fluorine atom in the repeating structural unit of the main chain.
[0009]
The optical film of the present invention is characterized in that the polyaryl ether nitrile is represented by the general formula (1). In the general formula (1), R is preferably a divalent aromatic group, and R is more preferably at least one group selected from the group consisting of the following formulas.
[0010]
[Formula 4]

(In the formula, R is a divalent organic group, and n is the degree of polymerization.)
[0011]
[Chemical formula 5]

[0012]
In the optical film of the present invention, the polyarylethernitrile may be represented by the general formula (2).
[0013]
[Chemical 6]

(Where n is the degree of polymerization)
[0014]
Next, the method for producing an optical film of the present invention is characterized in that after a polyaryl ether nitrile-containing solution is applied on a substrate, the applied film is dried.
[0015]
Furthermore, the liquid crystal display element of the present invention includes any one of the optical films described above.
[0016]
Moreover, the viewing angle compensation member of the present invention is characterized by comprising any one of the optical films described above.
[0017]
The optical element of the present invention is characterized in that the optical film described above is laminated on one side or both sides of an optical member.
[0018]
In addition, an image display device according to the present invention includes any one of the above optical films, the liquid crystal display element, the viewing angle compensation member, or the optical element.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical film of the present invention is an optical film comprising polyarylethernitrile, and is a negative uniaxial film having an optical axis in the film normal direction. A negative uniaxial film having an optical axis in the film normal direction is a film in which the optical axis is in the z-axis direction, the main refractive indexes nx and ny are substantially the same, and nz is smaller than nx and ny. (Also referred to as negative C film).
[0020]
In the present invention, nx, ny, and nz mean the main refractive indexes in the three directions of the x direction, the y direction, and the z direction, respectively, the x direction and the y direction are in-plane directions perpendicular to each other, and the z direction is This is the film thickness direction. The values of the main refractive indexes nx, ny and nz are values which are substantially determined depending on the structure of the polyaryl ether nitrile used, the film thickness and the film production conditions. Therefore, by adjusting the material, film thickness, and manufacturing conditions, the retardation value in the thickness direction which is an optically main parameter (difference (Δn) between the refractive index in the thickness direction and the refractive index in the in-plane direction, That is, the value obtained by the product of nx-nz (or ny-nz) and the film thickness d) can be appropriately controlled. The optical film of the present invention desirably has a negative birefringence value Δn, that is, a value of nx-nz (or ny-nz) in the range of 0.001 to 0.6, preferably 0.002 to 0.6. . By setting the difference in refractive index to 0.001 or more, it is not necessary to increase the film thickness in order to obtain a desired retardation value in the thickness direction. For example, when it is attached to a liquid crystal display element or the like. In addition, the thickness of the film does not become a problem. On the other hand, by setting the refractive index difference to 0.6 or less, it becomes easy to control the film thickness to obtain a desired retardation value.
[0021]
In the optical film of the present invention, the retardation value in the thickness direction, that is, the value given by Δn × d (film thickness) is not particularly limited, but is usually 10 nm to 2000 nm, preferably 20 nm to 1000 nm, More preferably, it is 20 nm or more and 500 nm or less. If it is less than 10 nm, the function as an optical film tends to be insufficient. In addition, although it is not impossible to produce an optical film having a thickness exceeding 2000 nm, unevenness is likely to occur when a coating film is formed and when the coating film is dried, and the retardation value in the thickness direction of the film is likely to be uneven. . The film thickness of the optical film of the present invention is from 0.1 μm to 500 μm, preferably from 0.3 μm to 200 μm, and more preferably from 0.5 μm to 100 μm. When the film thickness is less than 0.1 μm, depending on the birefringence value (nx-nz) of the film, since the retardation value is generally small, the function as an optical film tends to be insufficient, In the case of a film having a film thickness exceeding 500 μm, the film thickness tends to be non-uniform.
[0022]
The optical film of the present invention having the optical parameters as described above is formed from polyaryl ether nitrile. Since polyaryl ether nitrile is transparent and has a high glass transition temperature, it is possible to obtain an optical film having high heat resistance. The polyaryl ether nitrile as used in the present invention refers to a compound having an ether group (—O—) and a nitrile group (—CN) in a repeating unit, which are connected by an aryl group. ).
[0023]
[Chemical 7]

(However, R represents a divalent organic group.)
[0024]
Of these, preferred are those in which R is a divalent aromatic group in the general formula (1). Specific examples of such preferable examples include the following.
[0025]
[Chemical 8]

[0026]
Especially, the polyaryl ether nitrile shown by General formula (2) is preferable from the point which is excellent in solubility and transparency.
[0027]
[Chemical 9]

[0028]
The optical film of the present invention may be composed of the above-mentioned polyaryl ether nitrile alone or other resins such as polyether sulfone, polyether, polyimide, polyamide, as long as the characteristics of the polyaryl ether nitrile are not lost. It may be composed of a blend of one or more resins selected from polyester, polyamideimide, polyetherimide, polycarbodiimide, polyetherketone, polyethernitrile having a different composition, or two or more types of repeating units. A polyaryl ether nitrile copolymer made of
[0029]
The optical film of the present invention can be produced by applying a solution of polyarylethernitrile in a solvent to a substrate and drying the coating film. The solvent for dissolving the polyaryl ether nitrile is not particularly limited as long as it can dissolve the polyaryl ether nitrile. For example, chloroform, dichloromethane, carbon tetrachloride, dichloroethane, tetrachloroethane, trichloroethylene, tetrachloroethylene, chlorobenzene, orthodichlorobenzene, etc. Halogenated hydrocarbons; phenols such as phenol, p-chlorophenol, o-chlorophenol, m-cresol, o-cresol, p-cresol; benzene, toluene, xylene, methoxybenzene, 1,2-dimethoxybenzene Aromatic hydrocarbons such as; keto such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl pentanone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone Solvents such as ethyl acetate and butyl acetate; t-butyl alcohol, glycerin, ethylene glycol, triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol, dipropylene glycol, 2-methyl-2,4 -Alcohol solvents such as pentanediol; amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide; nitrile solvents such as acetonitrile and butyronitrile; ether solvents such as diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran and dioxane; or carbon disulfide, methyl Cellsolve, ethylcellosolve, butylcellsolve, etc. can be used alone or in combination.
[0030]
The concentration of polyaryl ether nitrile during dissolution is usually 0.5% by weight or more (hereinafter referred to as “%”) 50% or less, preferably 1% or more and 40% or less, more preferably 2% or more and 30% or less. . In the polyaryl ether nitrile solution, various additives such as surfactants, plasticizers, ultraviolet absorbers, antioxidants, dyes, pigments, adhesion improvers, fillers, and the like are used as long as the effects of the present invention are not impaired. Can also be added.
[0031]
The substrate to which the polyarylethernitrile-containing solution is applied is not particularly limited as long as the finally obtained optical film is a substrate that is optically negative uniaxial. A glass substrate, a plastic substrate such as a plastic film, a metal substrate such as a stainless belt, a stainless drum, or a copper foil can be used. Among these, considering the pasting with the polarizing plate described later, it is desirable to use a plastic substrate, a stainless steel belt or a stainless steel drum. If possible, it may be applied directly to the polarizing plate.
[0032]
Examples of the plastic film include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, poly (4-methylpentene-1), polyimide, polyamideimide, polyamide, polyetherimide, polyetheretherketone, polyketone sulfide, polyethersulfone, polysulfone, polyphenylenesulfide, Examples thereof include films formed from polyphenylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyacetal, polycarbonate, polyarylate, acrylic resin, polyvinyl alcohol, polypropylene, cellulosic plastics, epoxy resin, phenol resin, and the like. . These plastic films may be optically isotropic or anisotropic. Among the plastic films used for the substrate, polypropylene, polyethylene terephthalate, and polyethylene naphthalate films are desirable from the viewpoints of solvent resistance and heat resistance. The thickness of the plastic film to be the substrate is usually 10 μm or more, preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more. If the thickness is less than 10 μm, the strength of the substrate is weak, which may cause problems such as cutting during manufacture.
[0033]
As a method of applying a polyaryl ether nitrile solution on a substrate, a method known in the art can be appropriately employed. For example, a spin coating method, a roll coating method, a printing method, a dip-up method, a curtain coating method, A Mayer bar coating method, a doctor blade method, a knife coating method, a tie coating method, a gravure coating method, a micro gravure coating method, an offset gravure coating method, a lip coating method, a spray coating method and the like can be employed. The optical film of the present invention can be obtained by applying a polyaryl ether nitrile solution on a substrate so as to have a desired film thickness by these application methods and drying the solution.
[0034]
The drying temperature is appropriately selected according to the type of polyaryl ether nitrile, the solvent, etc., and cannot be generally specified, but is usually 40 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, preferably 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, more preferably 60 ° C. It is at least 200 ° C. The coating film may be dried at a constant temperature, or may be performed while increasing or decreasing the temperature stepwise. Although the drying time is appropriately selected, it is usually 10 seconds to 30 minutes, preferably 30 seconds to 25 minutes, and more preferably 1 minute to 20 minutes.
[0035]
The optical film of the present invention obtained by the above steps can be peeled off from the substrate as long as the film itself has self-supporting properties, and can be used as it is for various applications. Moreover, when it does not have self-supporting property, if the board | substrate used in the manufacturing process is transparent, it can be used as an optical film with the board | substrate. Alternatively, the film can be transferred from the substrate used at the time of film production to another substrate (hereinafter referred to as a second substrate) and used as an optical film with a second substrate. In the transfer of the film, usually, the optical film formed on the substrate and the second substrate are bonded together with an adhesive or an adhesive, and then the substrate used at the time of film production is peeled off from the film surface. Done in the way.
[0036]
The second substrate used for transfer is not particularly limited as long as it has an appropriate flatness, but transparent glass, plastic film, and the like are desirable. Examples of transparent plastic films include polymethyl methacrylate, polystyrene, polycarbonate, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyolefin, polyether ketone, triacetyl cellulose, norbornene resin, epoxy resin, etc. Can be mentioned. The second substrate is preferably optically isotropic, but a substrate having optical anisotropy can be used as the second substrate depending on the use of the optical film. Examples of the second substrate having such optical anisotropy include a retardation film obtained by stretching the above-described plastic film. In addition, a liquid crystal film in which liquid crystal alignment is fixed, a light scattering film having light scattering properties, a diffraction film having diffraction ability, a polarizing film (polarizing plate), or the like can also be used as the second substrate.
[0037]
The optical film of the present invention is a film alone or, if necessary, another optical member, for example, a retardation film having another refractive index structure, a liquid crystal film, a light scattering film, a diffraction film, a polarizing film (polarizing plate), a polarized light. As a laminated body combined with a child or the like, it can be used as various optical applications, specifically as an optical compensation member for various liquid crystal display elements. For example, a birefringence of a liquid crystal display element is obtained by combining an industrially produced iodine-based or dye-based polarizer with the optical film of the present invention and laminating the optical film on one or both sides of the polarizer. It can be set as the polarizing plate which has a function which compensates and adjusts. When laminating the optical film of the present invention on one side of the polarizer, a normal protective film can be laminated on the other side of the polarizer.
[0038]
Examples of the liquid crystal display element include an STN (Super Twisted Nematic) cell, a TN (Twisted Nematic) cell, an IPS (In-Plane Switching) cell, a VA (Vertical Alighned) cell, an OCB (Optically Alighned Birefringence) cell, and a HAN. (Hybrid Alighned Nematic) cells, ASM (Axially Symmetric Alighned Microcell) cells, ferroelectric and antiferroelectric cells, and those with regular alignment division and those with random alignment division are included. . The liquid crystal display element in which the optical film of the present invention is incorporated may be driven by any of a simple matrix system, an active matrix system using a TFT (Thin Film Transistor) electrode, a TFD (Thin Film Diode) electrode, or the like, or a plasma address system. There may be.
[0039]
The optical film of the present invention is also applicable to transmissive / semi-transmissive liquid crystal display elements equipped with a backlight system, reflective liquid crystal display elements equipped with a reflector, and projection liquid crystal display elements. Can be incorporated. The installation location of the optical film in the liquid crystal display element is not particularly limited, but is usually a question between the polarizing plate and the driving cell, and one or a plurality of sheets are positioned above and / or below the driving cell. It is common to arrange an optical film. In this case, the optical film can be installed in combination with a retardation film, a liquid crystal film, a diffraction film, a light scattering film, a lens sheet, or the like having a different refractive index structure.
[0040]
Next, the optical element of the present invention will be described.
[0041]
The optical element of the present invention is, for example, on one side or both sides of an optical member such as a retardation film having another refractive index structure, a liquid crystal film, a light scattering film, a diffraction film, a polarizing film (polarizing plate), a polarizer, It consists of what laminated | stacked the optical film of this invention. Therefore, as the optical element, in addition to the polarizing plate, another optical layer may be laminated on the polarizing plate. The optical layer is not particularly limited, but may be used for forming a liquid crystal display device such as a reflection plate, a semi-transmission plate, a retardation plate (including a wavelength plate such as 1/2 or 1/4). One or more optical layers can be used. In particular, a reflective polarizing plate or a semi-transmissive polarizing plate in which a polarizing plate is further laminated with a reflecting plate or a semi-transmissive reflecting plate, an elliptical polarizing plate or a circular polarizing plate in which a retardation plate is further laminated with a polarizing plate, or A polarizing plate obtained by further laminating a brightness enhancement film on the polarizing plate is preferable.
[0042]
If necessary, various properties such as scratch resistance, durability, weather resistance, heat and humidity resistance, heat resistance, moisture resistance, moisture permeability, antistatic properties, conductivity, interlayer adhesion, mechanical strength, Processing for imparting a function or the like, or insertion or lamination of a functional layer can also be performed.
[0043]
A reflective polarizing plate is a polarizing plate provided with a reflective layer to form a type of liquid crystal display device (reflective liquid crystal display device) that reflects incident light from the viewing side (display side). This has the advantage that the built-in light source such as a backlight can be omitted and the liquid crystal display device can be easily thinned. The reflective polarizing plate can be formed by an appropriate method such as a method in which a reflective layer made of metal or the like is attached to one surface of the polarizing plate. Specific examples thereof include those in which a reflective layer is formed by attaching a foil or a vapor-deposited film made of a reflective metal such as aluminum on one side of a transparent protective film matted as necessary.
[0044]
Instead of the method of directly attaching the reflective plate to the transparent protective film of the polarizing plate, the reflective plate can be used as a reflective sheet having a reflective layer provided on an appropriate film according to the transparent protective film. Since the reflective layer is usually made of metal, the usage form in which the reflective surface is covered with a transparent protective film, a polarizing plate or the like is used to prevent the reflectance from being lowered due to oxidation, and thus to maintain the initial reflectance for a long time. Further, it is preferable from the viewpoint of avoiding the additional attachment of the protective layer.
[0045]
The semi-transmissive polarizing plate can be obtained by using a semi-transmissive reflective layer such as a half mirror that reflects and transmits light with the reflective layer. A transflective polarizing plate is usually provided on the back side of a liquid crystal cell, and displays an image by reflecting incident light from the viewing side (display side) when a liquid crystal display device is used in a relatively bright atmosphere. In a relatively dark atmosphere, a liquid crystal display device or the like that displays an image using a built-in light source such as a backlight built in the back side of the transflective polarizing plate can be formed. In other words, the transflective polarizing plate is useful for forming a liquid crystal display device of a type that can save energy of using a light source such as a backlight in a bright atmosphere and can be used with a built-in light source even in a relatively dark atmosphere. It is.
[0046]
Next, an elliptically polarizing plate or a circularly polarizing plate in which a retardation plate is further laminated on the above-described polarizing plate will be described.
[0047]
The phase difference plate is used when changing linearly polarized light into elliptically polarized light or circularly polarized light, changing elliptically polarized light or circularly polarized light into linearly polarized light, or changing the polarization direction of linearly polarized light. In particular, a so-called quarter-wave plate (also referred to as a λ / 4 plate) is used as a retardation plate that changes linearly polarized light into elliptically polarized light or circularly polarized light or changes elliptically polarized light or circularly polarized light into linearly polarized light. A half-wave plate (also referred to as a λ / 2 plate) is usually used when changing the polarization direction of linearly polarized light.
[0048]
The elliptically polarizing plate is effective when compensating for (preventing) the coloration (blue or yellow) caused by the birefringence of the liquid crystal layer of the super twist nematic (STN) type liquid crystal display device to achieve the above-mentioned monochrome display without coloration. Used for. Furthermore, the one in which the three-dimensional refractive index is controlled is preferable because coloring that occurs when the screen of the liquid crystal display device is viewed from an oblique direction can be compensated (prevented). The circularly polarizing plate is effectively used, for example, when adjusting the color tone of an image of a reflective liquid crystal display device in which the image is displayed in color, and also has an antireflection function.
[0049]
As the retardation plate, a birefringent film or liquid crystal formed by stretching a film made of a polymer such as polycarbonate, polyvinyl alcohol, polystyrene, polymethyl methacrylate, polypropylene, other polyolefins, polyarylate, polyamide, polynorbornene, or the like. Examples include a polymer alignment film and a liquid crystal polymer alignment layer supported by a film. The retardation plate may have a phase difference according to the purpose of use, for example, for the purpose of compensation of viewing angle such as compensation of coloring due to birefringence of various wave plates and liquid crystal layers, and viewing angle expansion, Two or more kinds of retardation plates may be laminated to control optical characteristics such as retardation.
[0050]
The elliptical polarizing plate and the reflective elliptical polarizing plate are obtained by laminating a polarizing plate or a reflective polarizing plate and a retardation plate in an appropriate combination. Such an elliptically polarizing plate or the like can also be formed by sequentially laminating them sequentially in the manufacturing process of the liquid crystal display device so as to be a combination of a (reflective) polarizing plate and a retardation plate. An optical film such as a polarizing plate has an advantage that it can improve the production efficiency of a liquid crystal display device and the like because of excellent quality stability and lamination workability.
[0051]
A polarizing plate obtained by bonding a polarizing plate and a brightness enhancement film is usually provided on the back side of a liquid crystal cell. The brightness enhancement film reflects the linearly polarized light with a predetermined polarization axis or circularly polarized light in a predetermined direction when natural light is incident due to a backlight of a liquid crystal display device or the like, or reflection from the back side, and transmits other light. The polarizing plate in which the brightness enhancement film is laminated with the polarizing plate allows light from a light source such as a backlight to be incident to obtain transmitted light in a predetermined polarization state, and reflects without transmitting light other than the predetermined polarization state. Is done. The light reflected on the surface of the brightness enhancement film is further inverted through a reflective layer provided on the rear side thereof and re-incident on the brightness enhancement plate, and part or all of the light is transmitted as light having a predetermined polarization state. In addition to increasing the amount of light transmitted through the brightness enhancement film and supplying polarized light that is not easily absorbed by the polarizer, the brightness can be improved by increasing the amount of light that can be used for liquid crystal image display and the like. In other words, when light is incident through the polarizer from the back side of the liquid crystal cell without using a brightness enhancement film, light having a polarization direction that does not coincide with the polarization axis of the polarizer is hardly polarized. Will not be transmitted through the polarizer. That is, although depending on the characteristics of the polarizer used, approximately 50% of the light is absorbed by the polarizer, and the amount of light that can be used for liquid crystal image display or the like is reduced accordingly, resulting in a dark image. The brightness enhancement film allows light having a polarization direction that is absorbed by the polarizer to be reflected once by the brightness enhancement film without being incident on the polarizer, and further inverted through a reflective layer provided on the rear side thereof. Repeatedly re-incident on the brightness enhancement plate, and only the polarized light whose polarization direction is reflected and reversed between the two is allowed to pass through the polarizer is transmitted through the polarizer. Since it supplies, light, such as a backlight, can be efficiently used for the display of the image of a liquid crystal display device, and a screen can be brightened.
[0052]
The brightness enhancement film has a characteristic of transmitting linearly polarized light having a predetermined polarization axis and reflecting other light, such as a multilayer thin film of dielectric material or a multilayer laminate of thin film films having different refractive index anisotropies. Such as an alignment film of a cholesteric liquid crystal polymer or an alignment liquid crystal layer supported on a film substrate, which reflects either left-handed or right-handed circularly polarized light and transmits other light. Appropriate things, such as a thing, can be used.
[0053]
Therefore, in the brightness enhancement film of the type that transmits linearly polarized light having the predetermined polarization axis as described above, the transmitted light is incident on the polarizing plate with the polarization axis aligned as it is, thereby efficiently transmitting while suppressing absorption loss due to the polarizing plate. Can be made. On the other hand, in a brightness enhancement film of a type that transmits circularly polarized light such as a cholesteric liquid crystal layer, it can be directly incident on a polarizer, but from the point of suppressing absorption loss, the circularly polarized light is linearly polarized through a retardation plate. It is preferable to make it enter into a polarizing plate. Note that circularly polarized light can be converted to linearly polarized light by using a quarter wave plate as the retardation plate.
[0054]
A retardation plate that functions as a quarter-wave plate in a wide wavelength range such as a visible light region is, for example, a retardation layer that functions as a quarter-wave plate for monochromatic light such as light having a wavelength of 550 nm and other retardations. It can be obtained by a method of superimposing a retardation layer (for example, a retardation layer functioning as a half-wave plate) exhibiting characteristics. Therefore, the retardation plate disposed between the polarizing plate and the brightness enhancement film may be composed of one or more retardation layers. A cholesteric liquid crystal layer that reflects circularly polarized light in a wide wavelength range such as the visible light region can be obtained by combining two or more layers with different reflection wavelengths and arranging the layers in an overlapping manner. And transmission circularly polarized light in a wide wavelength range can be obtained based on this.
[0055]
Moreover, the polarizing plate may consist of what laminated | stacked the polarizing plate and the optical layer of 2 layers or 3 layers or more. Accordingly, a reflective elliptical polarizing plate or a semi-transmissive elliptical polarizing plate in which the above-mentioned reflective polarizing plate or semi-transmissive polarizing plate and a retardation plate are combined may be used.
[0056]
Lamination of the optical film (viewing angle compensation member) of the present invention, and further lamination of various optical layers on the polarizing plate can be performed by a method of laminating them separately in the manufacturing process of a liquid crystal display device or the like. The layer laminated in advance is excellent in quality stability, assembly workability and the like, and has an advantage that the manufacturing efficiency of a liquid crystal display device and the like can be improved. In addition, suitable adhesion | attachment means, such as an adhesion layer, can be used for lamination | stacking. When bonding the polarizing plate and other optical films, their optical axes can be set at an appropriate arrangement angle in accordance with the target retardation characteristics.
[0057]
The light diffusing sheet is provided on at least one surface of the optical element such as the polarizing plate described above, but the surface not provided with the light diffusing sheet is adhered to other members such as a liquid crystal cell. It is also possible to provide an adhesive layer. The pressure-sensitive adhesive forming the pressure-sensitive adhesive layer is not particularly limited. For example, an acrylic polymer, a silicone-based polymer, a polyester, a polyurethane, a polyamide, a polyether, a polymer having fluorine or rubber as a base polymer is appropriately selected. Can be used. In particular, those having excellent optical transparency, such as an acrylic pressure-sensitive adhesive, exhibiting appropriate wettability, cohesiveness, and adhesive pressure-sensitive adhesive properties, and having excellent light resistance, heat resistance, and the like can be preferably used.
[0058]
In addition to the above, in terms of prevention of foaming and peeling phenomena due to moisture absorption, deterioration of optical properties and liquid crystal cell warpage due to differences in thermal expansion, etc., as well as formability of liquid crystal display devices with high quality and excellent durability An adhesive layer having a low moisture absorption rate and excellent heat resistance is preferred.
[0059]
The adhesive layer is, for example, natural or synthetic resins, in particular, tackifier resins, fillers or pigments made of glass fibers, glass beads, metal powders, other inorganic powders, colorants, antioxidants, etc. It may contain an additive that may be added to the adhesive layer. Moreover, the adhesion layer etc. which contain microparticles | fine-particles and show light diffusibility may be sufficient.
[0060]
Attachment of the adhesive layer to an optical element such as a polarizing plate can be performed by an appropriate method. For example, a pressure-sensitive adhesive solution of about 10 to 40% by mass in which a base polymer or a composition thereof is dissolved or dispersed in a solvent composed of an appropriate solvent alone or a mixture such as toluene and ethyl acetate is prepared. , A method of attaching it directly on the optical element by an appropriate development method such as a casting method or a coating method, or a method of forming an adhesive layer on the separator according to the above and transferring it onto the optical element, etc. Is given. The pressure-sensitive adhesive layer can also be provided as an overlapping layer of different compositions or types in each layer. The thickness of the pressure-sensitive adhesive layer can be appropriately determined according to the purpose of use and adhesive force, and is generally 1 to 500 μm, preferably 5 to 200 μm, particularly preferably 10 to 100 μm.
[0061]
On the exposed surface of the adhesive layer, a separator is temporarily attached and covered for the purpose of preventing contamination until it is put to practical use. Thereby, it can prevent contacting an adhesion layer in the usual handling state. As the separator, except for the above thickness conditions, for example, a suitable thin leaf body such as a plastic film, rubber sheet, paper, cloth, non-woven fabric, net, foam sheet, metal foil, laminate thereof, and the like, silicone type or Appropriate conventional ones such as those coated with an appropriate release agent such as long-chain alkyl, fluorine-based, or molybdenum sulfide can be used.
[0062]
In the present invention, each layer such as a polarizing plate, an optical layer, and an adhesive layer forming the above-described optical element includes, for example, a salicylic acid ester compound, a benzophenone compound, a benzotriazole compound, a cyanoacrylate compound, a nickel complex compound, and the like. It is also possible to use an ultraviolet absorber having a UV absorbing ability by a method such as a method of treating with an ultraviolet absorber.
[0063]
The optical element provided with the optical film (viewing angle compensation member) of the present invention can be preferably used for forming various devices such as a liquid crystal display device. The liquid crystal display device can be formed according to the conventional method. In other words, a liquid crystal display device is generally formed by appropriately assembling components such as a liquid crystal cell, an optical element, and an illumination system as necessary, and incorporating a drive circuit. There is no limitation in particular except for the point which uses an element, and it can be based on the past. As the liquid crystal cell, any type such as a TN type, an STN type, or a π type can be used.
[0064]
An appropriate liquid crystal display device such as a liquid crystal display device in which the optical element is disposed on one side or both sides of a liquid crystal cell, or a backlight or a reflector used in an illumination system can be formed. In that case, the optical element according to the present invention can be arranged on one side or both sides of the liquid crystal cell. When optical elements are provided on both sides, they may be the same or different. Furthermore, when forming a liquid crystal display device, for example, a single layer of appropriate parts such as a diffusion plate, an antiglare layer, an antireflection film, a protective plate, a prism array sheet, a lens array sheet, a light diffusion plate, and a backlight at an appropriate position. Alternatively, two or more layers can be arranged.
[0065]
Moreover, the optical film, viewing angle compensation member, and optical element of the present invention can be used in an organic electroluminescence device in the same manner as in a liquid crystal display device.
[0066]
In general, in an organic electroluminescence (organic EL) device, a transparent electrode, an organic light emitting layer, and a metal electrode are sequentially laminated on a transparent substrate to form a light emitter (organic EL light emitter). Here, the organic light emitting layer is a laminate of various organic thin films, for example, a laminate of a hole injection layer made of a triphenylamine derivative and the like and a light emitting layer made of a fluorescent organic solid such as anthracene, Alternatively, a structure having various combinations such as a laminate of such a light emitting layer and an electron injection layer composed of a perylene derivative or the like, or a laminate of these hole injection layer, light emitting layer, and electron injection layer is known. It has been.
[0067]
In organic EL devices, holes and electrons are injected into the organic light-emitting layer by applying a voltage to the transparent electrode and the metal electrode, and the energy generated by recombination of these holes and electrons excites the fluorescent material. It emits light on the principle that it emits light when the excited fluorescent material returns to the ground state. The mechanism of recombination in the middle is the same as that of a general diode, and as can be predicted from this, the current and the emission intensity show strong nonlinearity with rectification with respect to the applied voltage.
[0068]
In the organic EL device, in order to extract light emitted from the organic light emitting layer, at least one of the electrodes must be transparent, and a transparent electrode usually formed of a transparent conductor such as indium tin oxide (ITO) is used as an anode. Used. On the other hand, in order to facilitate electron injection and increase luminous efficiency, it is important to use a material having a small work function for the cathode, and usually metal electrodes such as Mg—Ag and Al—Li are used.
[0069]
In the organic EL device having such a configuration, the organic light emitting layer is formed of a very thin film having a thickness of about 10 nm. For this reason, the organic light emitting layer transmits light almost completely like the transparent electrode. As a result, light that is incident from the surface of the transparent substrate at the time of non-light emission, passes through the transparent electrode and the organic light emitting layer, and is reflected by the metal electrode is again emitted to the surface side of the transparent substrate. The display surface of the organic EL device looks like a mirror surface.
[0070]
In an organic EL device including an organic EL light emitting device that includes a transparent electrode on the surface side of an organic light emitting layer that emits light when a voltage is applied, and a metal electrode on the back surface side of the organic light emitting layer, polarized light is applied to the surface side of the transparent electrode. While providing a plate, a phase plate can be provided between the transparent electrode and the polarizing plate.
[0071]
Since the phase plate and the polarizing plate have a function of polarizing light incident from the outside and reflected by the metal electrode, there is an effect that the mirror surface of the metal electrode is not visually recognized by the polarization function. In particular, the mirror surface of the metal electrode can be completely shielded by configuring the phase plate with a quarter-wave plate and adjusting the angle between the polarization directions of the polarizing plate and the phase plate to π / 4.
[0072]
In other words, only the linearly polarized light component of the external light incident on the organic EL device is transmitted through the polarizing plate. This linearly polarized light becomes generally elliptically polarized light by the phase plate, but becomes circularly polarized light particularly when the phase plate is a quarter wavelength plate and the angle formed by the polarization direction of the polarizing plate and the phase plate is π / 4.
[0073]
This circularly polarized light is transmitted through the transparent substrate, the transparent electrode, and the organic thin film, is reflected by the metal electrode, is again transmitted through the organic thin film, the transparent electrode, and the transparent substrate, and becomes linearly polarized light again on the phase plate. And since this linearly polarized light is orthogonal to the polarization direction of a polarizing plate, it cannot permeate | transmit a polarizing plate. As a result, the mirror surface of the metal electrode can be completely shielded.
[0074]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “%” means “mass%”. In addition, each analysis method used in the Example is as follows.
[0075]
(Refractive index measurement)
The refractive index at 590 nm was measured using an automatic birefringence meter (KOBRA 21ADH) manufactured by Oji Scientific Instruments.
[0076]
(Film thickness measurement)
The measurement was performed using an Anritsu digital micrometer type K-351C.
[0077]
(Glass transition temperature (Tg))
It measured according to JIS-K7121 using Seiko Instruments Inc. DSC5200.
[0078]
(Example 1)
A polyaryl ether nitrile (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) represented by the above structural formula (2) was dissolved in methylpentanone to prepare a polymer solution so as to be 10%. This polymer solution was applied onto a glass plate by a spin coat method, and dried at 150 ° C. for 15 minutes to produce a film on the glass substrate. The film thickness d, in-plane, and refractive index (nx, ny, nz) in the thickness direction of this film were measured, and the birefringence value Δn and the retardation value (Δn · d) in the thickness direction were calculated. As shown, it was found that the film was an optically negative uniaxial film having an optical axis in the film normal direction. Moreover, Tg of this film was 163 degreeC, and it turned out that it has very high heat resistance.
[0079]
In addition, the measurement of the refractive index was performed in the state laminated | stacked on the glass plate (There is no influence by the refractive index of a glass plate). Further, Tg was measured by peeling from the glass plate.
[0080]
[Table 1]

[0081]
【The invention's effect】
The optical film of the present invention comprises polyarylethernitrile and is an optically negative uniaxial film having an optical axis in the film normal direction. Therefore, various optical elements such as a viewing angle compensation member and a retardation film are used. It can be applied to applications and is extremely useful industrially.
[0082]
Moreover, according to the manufacturing method of the optical film of this invention, manufacture and control of refractive index distribution are easy, it is excellent in heat resistance, and a highly uniform film can be manufactured.
[0083]
Further, since the optical element such as the liquid crystal display element and the polarizing plate of the present invention uses the optical film, the birefringence of the liquid crystal cell is compensated, and the color and viewing angle characteristics are mounted. There is an advantage that the performance of the display device can be improved and the display device can be easily manufactured.

Claims (12)

An optical film comprising polyarylethernitrile, wherein the optical film has a negative birefringence value. The optical film according to claim 1, wherein the negative birefringence value is in the range of 0.001 to 0.6. The optical film according to claim 1 or 2, wherein the polyarylethernitrile is a fluorinated polyarylethernitrile having at least one fluorine atom in the repeating structural unit of the main chain. The optical film according to claim 1, wherein the polyaryl ether nitrile is represented by the general formula (1).

(In the formula, R is a divalent organic group, and n is the degree of polymerization.) The optical film according to claim 4, wherein R is a divalent aromatic group in the general formula (1). The optical film according to claim 5, wherein in the general formula (1), R is at least one group selected from the group consisting of the following formulas.

The optical film according to claim 1, wherein the polyaryl ether nitrile is represented by the general formula (2).

(Where n is the degree of polymerization) The method for producing an optical film according to claim 1, wherein the coating film is dried after the polyaryl ether nitrile-containing solution is coated on the substrate. A liquid crystal display element comprising the optical film according to claim 1. A viewing angle compensation member comprising the optical film according to claim 1. An optical element comprising the optical film according to any one of claims 1 to 7 laminated on one side or both sides of an optical member. An image display comprising the optical film according to claim 1, the liquid crystal display element according to claim 9, the viewing angle compensation member according to claim 10, or the optical element according to claim 11. apparatus.