JP4832930B2 - 光学補償膜およびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

光学補償膜およびそれを用いた液晶表示装置 Download PDF

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Description

本発明は光学補償膜、およびそれを用いた液晶表示装置に関する。
近年の薄型ディスプレイ市場において液晶表示装置は急速に市場が拡大している。液晶表示装置の液晶セルは、液晶分子、それを封入するための二枚の基板および液晶分子に電圧を加えるための電極層からなる。液晶セルは、液晶分子の配向状態の違いで、ON、OFF表示を行い、透過および反射型いずれにも適用できる、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、OCB(Optically Compensatory Bend)、VA(Vertically Aligned)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)のような表示モードが既に商品化されている。一般消費者も従来のブラウン管(CRT)に変わるものとしてあらゆる表示モードの液晶表示装置を広く受け入れている。このような状況において液晶表示装置は一枚以上の光学補償膜を配置することが普通になっており、光学補償膜には更なる高機能化とコストダウンが求められている。特許文献1には重合性基を有する液晶化合物を用いて所望の光学性能を満たすことに加えて、生産性の向上を達成し得る光学補償膜の作製方法が開示されている。特許文献2および3には重合性基を有する特許文献1とは異なる構造の液晶化合物を用いて光学補償膜を作製する方法が開示されている。しかしながらこれらの文献においては本発明で記載している重合性液晶化合物故に本質的に有する問題である保存性の改良等に関する技術については何ら言及されていない。
特許第2692035号公報 特開2005−122155号公報 特開2005−122156号公報
本発明の課題は、上記課題を解決することを目的とするものであって、液晶表示装置の液晶セルを光学的に補償し、輝点欠陥の少ない光学補償膜を得ることでコントラストの改善および色味の視角方向に依存した変化が軽減された安価な液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明はこれらの状況を鑑みて鋭意検討した結果、下記手段を用いることで重合性液晶化合物を用いた光学補償膜の作製に際して本質的に生じる製造工程における液晶化合物の保存性の課題について、光学性能を犠牲にすることなく対策できること、さらには生産性が向上し、安価で輝点や欠陥の少ない光学補償膜の作製に寄与できることを見出した。
具体的には、下記手段により達成された。
(1)少なくとも1種類の重合性液晶化合物を含む組成物(1)であって、かつ、該組成物(1)を、60℃、60%相対湿度下、3日間保管した後のGPCチャートの分子量5000を越える範囲のGPCパターン面積比が該組成物(1)の全パターン面積に対して0.1%(ポリスチレン換算)を越えない組成物(1)を含む組成物(2)を重合硬化させることにより形成した光学異方性層を有する光学補償膜。
(2)前記重合性液晶化合物が常温で粉末である(1)に記載の光学補償膜。
(3)前記組成物(1)は、重合性液晶化合物を溶媒に溶かした形態である、(1)または(2)に記載の光学補償膜。
(4)前記重合が光重合である(1)〜(3)のいずれか1項に記載の光学補償膜。
(5)前記重合性液晶化合物が円盤状液晶化合物である(1)〜(4)のいずれか1項に記載の光学補償膜。
(6)前記重合性液晶化合物が一般式(DI)で表される、(1)〜(4)のいずれか1項に記載の光学補償膜。
一般式(DI)
Figure 0004832930
(一般式(DI)中、Y11、Y12、およびY13はそれぞれ独立に、メチンおよび窒素原子のいずれかを表す。L1、L2、およびL3はそれぞれ独立に、単結合および二価の連結基のいずれかを表す。H1、H2、およびH3はそれぞれ独立に一般式(DI−A)および一般式(DI−B)のいずれかを表す。R1、R2、およびR3は、それぞれ独立に一般式(DI−R)を表す。
一般式(DI−A)
Figure 0004832930
(一般式(DI−A)中、YA1およびYA2はそれぞれ独立に、メチンおよび窒素原子のいずれかを表す。XAは酸素原子、硫黄原子、メチレン、およびイミノのいずれかを表す。*はL1〜L3と結合する位置を表し、**はR1〜R3と結合する位置を表す。)
一般式(DI−B)
Figure 0004832930
(一般式(DI−B)中、YB1およびYB2は、それぞれ独立にメチンおよび窒素原子のいずれか表す。XBは酸素原子、硫黄原子、メチレン、およびイミノのいずれかを表す。*はL1〜L3と結合する位置を表し、**はR1〜R3と結合する位置を表す。)
一般式(DI−R)
*−(−L21−M)n1−L22−L23−Q1
(一般式(DI−R)中、*は一般式(DI−A)または一般式(DI−B)中の5員環に結合する位置を表す。L21は単結合および二価の連結基のいずれかを表し、L22は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−、および−C≡C−のいずれかを表し、L23は−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、およびこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Mは少なくとも1種の環状構造を有する二価の連結基を表す。Q1はそれぞれ独立に、重合性基および水素原子のいずれかを表す。n1は0〜4の整数を表す。)
(7)(1)〜(6)のいずれか1項に記載の光学補償膜を有する液晶表示装置。
本発明は、液晶表示装置の液晶セルを光学的に補償する光学補償膜を安定的に安価に製造することで液晶表示装置のコストダウンに寄与する。さらには輝点や欠陥の少ない光学補償膜を得ることにつながり、それらを適用した液晶表示装置の表示品位をさらに高めることができる。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
なお、本明細書において、「45°」、「平行」あるいは「直交」とは、厳密な角度±5°未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との誤差は、4°未満であることが好ましく、3°未満であることがより好ましい。また、角度について、「+」は時計周り方向を意味し、「−」は反時計周り方向を意味するものとする。また、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味する。また、「可視光領域」とは、380nm〜780nmのことをいう。さらに屈折率の測定波長は特別な記述がない限り、可視光域のλ=550nmでの値である。
本明細書において「偏光板」とは、特に断らない限り、長尺の偏光板および液晶装置に組み込まれる大きさに裁断された(本明細書において、「裁断」には「打ち抜き」および「切り出し」等も含むものとする)偏光板の両者を含む意味で用いられる。また、本明細書では、「偏光膜」および「偏光板」を区別して用いるが、「偏光板」は「偏光膜」の少なくとも片面に該偏光膜を保護する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。
また、本明細書において「分子対称軸」とは、分子が回転対称軸を有する場合は該対称軸をいうが、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。一般的には、分子対称軸は、円盤状液晶化合物では、円盤面の中心を貫く円盤面に対して垂直な軸と一致し、また棒状液晶化合物で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における面内のリターデーションおよび厚さ方向のリターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADH(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。Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで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が算出する。ここで平均屈折率の仮定値は ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する: セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADHはnx、ny、nzを算出する。
本発明の光学補償膜は、少なくとも1種類の重合性液晶化合物を含む組成物(1)であって、かつ、該組成物(1)を、60℃、60%相対湿度下、3日間保管した後のGPCチャートの分子量5000を越える範囲のGPCパターン面積比が該組成物(1)の全パターン面積に対して0.1%(ポリスチレン換算)(好ましくは、0.05%)を越えない組成物(2)に含まれる前記重合性液晶化合物を重合硬化させることにより形成したものである。
ここで、GPCチャートとは、下記に述べるGPC測定方法に記載の条件と装置によって測定したGPCのチャートをいう。
また、分子量5000を越える範囲のGPCパターンとは、後述するポリスチレン換算分子量で5000以上の成分のGPCチャート上での溶出パターンを溶出時間と検出強度によって表されるエリア(Area)のことをいい、全パターン面積とは、組成物(1)のGPCチャート上での全溶出パターンのエリア(Area)のことをいう。組成物(1)の含量(重量)が最も多い成分を主成分といい、通常、重合性液晶化合物をいう。
また、本明細書では、組成物(2)は組成物(1)の構成成分であることを意味するが、組成物(2)と組成物(1)は同一であってもよい。
(GPC測定方法)
(1)試料を量り取り、0.1重量%になるようにテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、試料溶液を調製した。
(2)(1)の試料溶液10μlを下記のGPC測定装置に注入し、20分間流してUV波長λ=254nm付近で検出される試料の溶出時間を測定した。
装 置:HLC−8220(TOSOH社)
ガードカラム:TSKguardcolumn SuperHZ−H
カラム:TSKgel SuperHZM−H,SuperHZ4000及びSuperHZ2000 3連(TOSOH社)
温 度:40℃
溶 媒:テトラヒドロフラン(THF)
流 速:0.35ml/min
次に、本発明の光学補償膜の作製に用いられる材料、作製方法等について、詳細に説明する。
[光学補償膜]
本発明の光学補償膜は、液晶表示装置、特にOCBモード、VAモードの液晶表示装置の視野角コントラストの拡大、および視野角に依存した色ずれの軽減に寄与する。本発明の光学補償膜は、観察者側の偏光板と液晶セルとの間に配置しても、背面側の偏光板と液晶セルとの間に配置してもよいし、双方に配置してもよい。例えば、独立の部材として液晶表示装置内部に組み込むこともできるし、また、偏光膜を保護する保護膜に、光学特性を付与して透明フィルムとしても機能させて、偏光板の一部材として、液晶表示装置内部に組み込むこともできる。本発明の光学補償膜の好ましい態様は、例えば、支持体と、該支持体上に前記組成物(2)を重合硬化させてなる光学異方性層とを有する態様である。前記支持体と光学異方性層との間に、光学異方性層中の液晶化合物の配向を制御する配向膜を有していてもよい。また、後述する光学特性を満たす限り、該支持体および光学異方性層はそれぞれ、2以上の層からなっていてもよい。まず、本発明の光学補償膜の各構成部材について詳細に説明する。
(光学異方性層)
本発明の光学補償膜は、前記組成物(2)から形成された光学異方性層を少なくとも一層有する。前記光学異方性層は、セルロースアシレートフィルム等の支持体の表面に直接形成してもよいし、支持体上に配向膜を形成し、該配向膜上に形成してもよい。また、別の基材に形成した液晶化合物層を、粘着剤、接着剤等を用いて、セルロースアシレートフィルム等の支持体上に転写することで、本発明の光学補償膜を作製することも可能である。
光学異方性層の形成に用いる液晶化合物としては、棒状液晶化合物および円盤状液晶化合物が挙げられる。棒状液晶化合物および円盤状液晶化合物は、高分子液晶でも低分子液晶でもよい。また、最終的に光学異方性層に含まれる化合物は、もはや液晶性を示す必要はなく、例えば、光学異方性層の作製に低分子液晶化合物を用いた場合、光学異方性層を形成される過程で、該化合物が架橋され液晶性を示さなくなった態様であってもよい。
(棒状液晶化合物)
本発明に使用可能な棒状液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。なお、棒状液晶化合物には、金属錯体も含まれる。また、棒状液晶化合物を繰り返し単位中に含む液晶ポリマーも用いることができる。言い換えると、棒状液晶化合物は、(液晶)ポリマーと結合していてもよい。
棒状液晶化合物については、季刊化学総説第22巻液晶の化学(1994)日本化学会編の第4章、第7章および第11章、および液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第142委員会編の第3章に記載がある。
本発明に用いる棒状液晶化合物の複屈折率は、0.001〜0.7の範囲にあることが好ましい。
棒状液晶化合物は、その配向状態を固定するために、重合性基を有することが好ましい。重合性基は、不飽和重合性基またはエポキシ基が好ましく、不飽和重合性基がさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基が最も好ましい。
(円盤状液晶化合物)
円盤状液晶化合物には、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.71巻、111頁(1981年)に記載されているベンゼン誘導体、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.122巻、141頁(1985年)、Physics lett,A,78巻、82頁(1990)に記載されているトルキセン誘導体、B.Kohneらの研究報告、Angew.Chem.96巻、70頁(1984年)に記載されたシクロヘキサン誘導体およびJ.M.Lehnらの研究報告、J.Chem.Commun.,1794頁(1985年)、J.Zhangらの研究報告、J.Am.Chem.Soc.116巻、2655頁(1994年)に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルが含まれる。
前記円盤状液晶化合物には、分子中心の母核に対して、直鎖のアルキル基、アルコキシ基または置換ベンゾイルオキシ基が母核の側鎖として放射線状に置換した構造の、液晶性を示す化合物も含まれる。分子または分子の集合体が、回転対称性を有し、一定の配向を付与できる化合物であることが好ましい。
上記した様に、液晶化合物から光学異方性層を形成した場合、最終的に光学異方性層に含まれる化合物は、もはや液晶性を示す必要はない。例えば、低分子の円盤状液晶化合物が熱または光で反応する基を有しており、熱または光によって該基が反応して、重合または架橋し、高分子量化することによって光学異方性層が形成される場合などは、光学異方性層中に含まれる化合物は、もはや液晶性を失っていてもよい。円盤状液晶化合物の好ましい例は、特開平8−50206号公報に記載されている。また、円盤状液晶化合物の重合については、特開平8−27284号公報に記載がある。
円盤状液晶化合物を重合により固定するためには、円盤状液晶化合物の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。ただし、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる。そこで、円盤状コアと重合性基との間に、連結基を導入する。
円盤状液晶化合物としては、一般式(DI)で表される化合物が好ましい。
Figure 0004832930
一般式(DI)中、Y11、Y12、およびY13はそれぞれ独立に、メチンおよび窒素原子のいずれかを表す。
前記Y11、Y12、およびY13がメチンの場合は、置換基を有していてもよい。
前記置換基としては、例えば、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、シアノ基が挙げられる。これらの中では、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、シアノ基が好ましく、炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、炭素原子数2〜12アルコキシカルボニル基、炭素原子数2〜12アシルオキシ基、ハロゲン原子、シアノ基がより好ましい。
一般式(DI)中、L1、L2、およびL3は、それぞれ独立に、単結合および二価のいずれかの連結基を表す。
前記L1、L2、およびL3が二価の連結基の場合は、それぞれ独立に、−O−、−S−、−C(=O)−、−NH−、−SO2−、−CH=CH−、−C≡C−、およびこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であることが好ましい。これらの基が水素原子を含む基である場合は、該水素原子は置換基で置き換わってもよい。
前記置換基としては、例えば、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、ハロゲン原子で置換された炭素原子数1〜6のアルキル基、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、アルキルで置換された炭素原子数2〜6のカルバモイル基、炭素原子数2〜6のアシルアミノ基が好ましく、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。
前記L1、L2、およびL3で表される二価の連結基は、少なくとも1種類の環状構造を有する二価の環状基であってもよい。
前記二価の環状基としては、5員環、6員環、7員環であることが好ましく、5員環、6員環であることがより好ましく、6員環であることが特に好ましい。前記環状基に含まれる環は、縮合環であってもよいし、単環であってもよく、単環であることがより好ましい。
前記環状基に含まれる環としては、芳香族環、脂肪族環、および複素環のいずれでもよい。前記芳香族環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環などが挙げられる。前記脂肪族環としては、例えば、シクロヘキサン環などが挙げられる。前記複素環としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環などが挙げられる。前記環状基は、芳香族環、複素環が好ましい。
前記L1、L2、およびL3で表される二価の環状基のうち、前記ベンゼン環を有する環状基としては、例えば、1,4−フェニレン基が好ましい。前記ナフタレン環を有する環状基としては、例えば、ナフタレン−1,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基が好ましい。前記シクロヘキサン環を有する環状基としては、例えば、1,4−シクロへキシレン基が好ましい。前記ピリジン環を有する環状基としては、例えば、ピリジン−2,5−ジイル基が好ましい。前記ピリミジン環を有する環状基としては、例えば、ピリミジン−2,5−ジイル基が好ましい。
前記L1、L2、およびL3で表される二価の環状基は、置換基を有していてもよい。前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子数1〜16のアルケニル基、炭素原子数1〜16のアルキニル基、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のアルキル置換カルバモイル基、炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が挙げられる。
前記L1、L2、およびL3としては、単結合、*−O−CO−、*−CO−O−、*−CH=CH−、*−C≡C−、*−M−、*−O−CO−M−、*−CO−O−M−、*−CH=CH−M−、*−C≡C−M−、*−M−O−CO−、*−M−CO−O−、*−M−CH=CH−、*−M−C≡C−が好ましい。特に、単結合、*−CH=CH−、*−C≡C−、*−CH=CH−M−、*−C≡C−M−が好ましく、単結合が特に好ましい。なお、前記*は一般式(I)中のY11、Y12、およびY13を含む6員環に結合する位置を表し、前記Mは二価の環状基を表す。
一般式(DI)中、H1、H2、およびH3はそれぞれ独立に一般式(DI−A)および一般式(DI−B)のいずれかを表す。
一般式(DI−A)
Figure 0004832930
一般式(DI-A)中、YA1およびYA2はそれぞれ独立に、メチンおよび窒素原子のいずれかを表す。XAは酸素原子、硫黄原子、メチレン、およびイミノのいずれかを表す。*はL1〜L3と結合する位置を表し、**はR1〜R3と結合する位置を表す。
一般式(DI−B)
Figure 0004832930
一般式(DI−B)中、YB1およびYB2は、それぞれ独立にメチンおよび窒素原子のいずれか表す。XBは酸素原子、硫黄原子、メチレン、およびイミノのいずれかを表す。*はL1〜L3と結合する位置を表し、**はR1〜R3と結合する位置を表す。
一般式(DI)中、R1、R2、およびR3は、それぞれ独立に一般式(DI−R)を表す。
〔一般式(DI−R)〕
*−(−L21−M)n1−L22−L23−Q1
一般式(DI−R)中、*は一般式(DI)中の5員環に結合する位置を表す。L21は単結合および二価の連結基のいずれかを表す。L21が二価の連結基の場合は、−O−、−S−、−C(=O)−、−NH−、−SO2−、−CH=CH−、−C≡C−、およびこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であることが好ましい。これらの基が水素原子を含む場合は、該水素原子は置換基で置き換わってもよい。
前記置換基としては、例えば、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、ハロゲンで置換された炭素原子数1〜6のアルキル基、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、アルキルで置換された炭素原子数2〜6のカルバモイル基、炭素原子数2〜6のアシルアミノ基が好ましく、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。
21は単結合、−O−CO−、−CO−O−、−CH=CH−、−C≡C−が好ましく、単結合がより好ましい。
21で表される二価の連結基は、少なくとも1種類の環状構造を有する二価の環状基であってもよい。二価の環状基としては、5員環、6員環、7員環であることが好ましく、5員環、6員環であることがより好ましく、6員環であることが特に好ましい。前記環状基に含まれる環は、縮合環であってもよいし、単環であってもよく、単環であることがより好ましい。
前記環状基に含まれる環としては、芳香族環、脂肪族環、および複素環のいずれでもよい。前記芳香族環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環などが挙げられる。前記脂肪族環としては、例えば、シクロヘキサン環などが挙げられる。前記複素環としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環などが挙げられる。
21で表される二価の環状基のうち、前記ベンゼン環を有する環状基としては、例えば、1,4−フェニレン基、1,3−フェニレン基が好ましい。前記ナフタレン環を有する環状基としては、例えば、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。前記シクロヘキサン環を有する環状基としては、例えば、1,4−シクロへキシレン基が好ましい。前記ピリジン環を有する環状基としては、例えば、ピリジン−2,5−ジイル基が好ましい。前記ピリミジン環を有する環状基としては、例えば、ピリミジン−2,5−ジイル基が好ましい。前記二価の環状基としては、特に、1,4−フェニレン基、1,3−フェニレン基、ナフタレン−2,6−ジイル基が好ましい。
21で表される二価の環状基は、置換基を有していてもよい。前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、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1〜16のアルケニル基、炭素原子数1〜16のアルキニル基、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のアルキル置換カルバモイル基、炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が挙げられる。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のハロゲン置換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のハロゲン置換アルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基が特に好ましい。
一般式(DI−R)中、n1は0〜4の整数を表す。n1は1〜3の整数が好ましく、1および2のいずれかが特に好ましい。
一般式(DI−R)中、L22は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−、および−C≡C−のいずれかを表し、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−が好ましく、−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CH2−がより好ましい。これらの基が水素原子を含む基である場合は、該水素原子は置換基で置き換わってもよい。
前記置換基としては、例えば、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、ハロゲンで置換された炭素原子数1〜6のアルキル基、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、アルキルで置換された炭素原子数2〜6のカルバモイル基、炭素原子数2〜6のアシルアミノ基が好ましく、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(DI−R)中、L23は−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、およびこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。ここで、−NH−、−CH2−、−CH=CH−の水素原子は、他の置換基に置き換えられていてもよい。
前記他の置換基としては、例えば、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のハロゲン置換アルキル基、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のアルキル置換カルバモイル基、炭素原子数2〜6のアシルアミノ基が挙げられる。これらの中でも特に、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6のアルキル基が好ましい。これらの置換基に置き換えられることにより、本発明の液晶化合物から液晶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)−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−の組み合わせからなることが好ましい。また、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特に好ましい。さらに、L23は、−CH2−を1〜16個含有することが好ましく、2〜12個含有することが特に好ましい。
一般式(DI)中、Q1はそれぞれ独立に、重合性基および水素原子のいずれかを表す。Q1は、本発明の液晶化合物を、位相差の大きさが熱により変化しないようにする観点から、重合性基であることが好ましい。ここで、重合反応は、付加重合(開環重合を含む)または縮合重合であることが好ましい。したがって、前記重合性基は、付加重合反応または縮合重合反応が可能な官能基であることが好ましい。このような重合性基としては、特に制限はないが、付加重合反応が可能な重合性基としては、例えば、以下に示す基が挙げられる。
Figure 0004832930
前記重合性基は、縮合重合反応が可能な官能基が特に好ましく、このような重合性基としては、例えば、重合性エチレン性不飽和基および開環重合性基のいずれかが好ましい。
前記重合性エチレン性不飽和基としては、例えば、下記式(M−1)〜(M−6)で表される基が挙げられる。
Figure 0004832930
式(M−3)および(M−4)中、Rは水素原子およびアルキル基のいずれかを表す。Rとしては、水素原子およびメチル基のいずれかが好ましい。
式(M−1)〜(M−6)で表される基の中でも、式(M−1)および式(M−2)で表される基のいずれかが好ましく、式(M−1)で表される基が特に好ましい。
前記開環重合性基としては、例えば、環状エーテル基が好ましく、その中でもエポキシ基またはオキセタニル基がより好ましく、エポキシ基が特に好ましい。
また、本発明で用いる円盤状液晶化合物としては、一般式(DII)で表される化合物が特に好ましい。
一般式(DII)
Figure 0004832930
ただし、一般式(DII)中、Y31、Y32、およびY33は、一般式(DI)における、Y11、Y12、およびY13と同義であり、好ましい範囲も同様である。
一般式(DII)中、R31、R32、およびR33はそれぞれ独立に、一般式(DII−R)で表される。
一般式(DII−R)
Figure 0004832930
一般式(DII−R)中、A31およびA32はそれぞれ独立に、メチンおよび窒素原子のいずれかを表す。A31およびA32としては、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特に好ましい。X3は酸素原子、硫黄原子、メチレン、およびイミノのいずれかを表し、酸素原子であることが特に好ましい。Mは二価の環状基を表す。
一般式(DII−R)中、Mで表される二価の環状基としては、6員環状構造を有する二価の連結基が好ましい。前記二価の環状基に含まれる環は、縮合環であってもよいし、単環であってもよく、単環であることがより好ましい。
前記環状基に含まれる環としては、芳香族環、脂肪族環、および複素環のいずれでもよい。前記芳香族環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環などが挙げられる。前記脂肪族環としては、例えば、シクロヘキサン環などが挙げられる。前記複素環としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環などが挙げられる。
Mで表される二価の環状基のうち、前記ベンゼン環を有する環状基としては、例えば、1,4−フェニレン基、1,3−フェニレン基が好ましい。前記ナフタレン環を有する環状基としては、例えば、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。前記シクロヘキサン環を有する環状基としては、例えば、1,4−シクロへキシレン基が好ましい。前記ピリジン環を有する環状基としては、例えば、ピリジン−2,5−ジイル基が好ましい。前記ピリミジン環を有する環状基としては、例えば、ピリミジン−2,5−ジイル基が好ましい。前記二価の環状基としては、特に、1,4−フェニレン基、1,3−フェニレン基およびナフタレン−2,6−ジイル基が好ましい。
Mで表される二価の環状基は、置換基を有していてもよい。前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、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のアルキル置換カルバモイル基、炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が挙げられる。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のハロゲン置換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のハロゲン置換アルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基が特に好ましい。
一般式(DII−R)中、n3は1〜3の整数を表し、1および2のいずれかが好ましい。
一般式(DII−R)中、L31、L32、Q3は、それぞれ一般式(DI−R)中のL22、L23、およびQ1と同義であり、好ましい範囲も同義である。
一般式(DI)および一般式(DII)のいずれかで表される化合物としては、特に制限はないが、例えば、下記に示す化合物が挙げられる。
Figure 0004832930
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前記光学異方性層の形成に用いる重合性液晶化合物は、良好なモノドメイン性を示す液晶相を発現することが望ましい。モノドメイン性が悪い場合には、得られる構造がポリドメインとなり、ドメイン同士の境界に配向欠陥が生じ、光を散乱するようになる。良好なモノドメイン性を示すと、位相差板が高い光透過率を有しやすくなる。
前記光学異方性層の形成に用いる重合性液晶化合物が発現する液晶相としては、カラムナー相およびディスコティックネマチック相(ND相)を挙げることができる。これらの液晶相の中では、良好なモノドメイン性を示すディスコティックネマチック相(ND相)が最も好ましい。
前記光学異方性層の形成に用いる重合性液晶化合物は、液晶相を20℃〜300℃の範囲で発現することが好ましい。さらに好ましくは40℃〜280℃であり、最も好ましくは60℃〜250℃である。ここで20℃〜300℃で液晶相を発現するとは、液晶温度範囲が20℃をまたぐ場合(具体的に例えば、10℃〜22℃)や、300℃をまたぐ場合(具体的に例えば、298℃〜310℃)も含む。40℃〜280℃と60℃〜250℃に関しても同様である。
本発明において、前記光学異方性層中、前記棒状液晶化合物または前記円盤状液晶化合物の分子は、配向状態に固定されている。これら重合性液晶化合物における分子対称軸の、支持体側の界面における配向平均方向は、支持体の面内の遅相軸との交差角が略0度または略45度である。
ここで「略」とは、±5°の範囲の角度をいい、前記角度は前者の場合−3〜+3°、後者の場合42〜48°が好ましく、それぞれ−2〜+2°、43〜47°がより好ましい。前記光学異方性層中における重合性液晶化合物の分子対称軸の平均方向は、支持体の長手方向(すなわち、支持体の進相軸方向)に対してそれぞれ−2〜+2°、43°〜47°であることが好ましい。
また、本明細書において、「分子対称軸」とは、分子が回転対称軸を有する場合は該対称軸をいうが、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。一般的には、分子対称軸は、円盤状液晶化合物では、円盤面の中心を貫く円盤面に対して垂直な軸と一致し、また棒状液晶化合物では分子の長軸と一致する。
前記重合性液晶化合物における分子対称軸の配向平均方向は、一般に重合性液晶化合物または配向膜の材料を選択することにより、若しくはラビング処理方法を選択することにより、調整することができる。
本発明では、例えば、光学異方性層形成用配向膜をラビング処理によって作製する場合は、例えば、セルロースアシレートフィルムの遅相軸に対して平行または45°の方向にラビング処理することで、重合性液晶化合物の分子対称軸の、少なくともセルロースアシレートフィルム界面における配向平均方向が、セルロースアシレートフィルムの遅相軸に対して平行(0°)または45°である光学異方性層を形成することができる。
本発明の光学補償膜は、例えば、遅相軸が長手方向と平行な長尺状のセルロースアシレートフィルムを用いると連続的に作製できる。より具体的には、1)長尺状のセルロースアシレートフィルムの表面に連続的に配向膜形成用塗布液を塗布して配向膜を作製し、2)前記配向膜の表面を連続的に長手方向に平行または45°の方向にラビング処理し、3)作製した前記配向膜上に連続的に重合性液晶化合物を含有する光学異方性層形成用塗布液を塗布して、重合性液晶化合物の分子を配向させて、その状態に固定することで光学異方性層を作製して、長尺状の光学補償膜を連続的に作製することができる。前記長尺状に作製された光学補償膜は、液晶表示装置内に組み込まれる前に、所望の形状に裁断される。
また、前記重合性液晶化合物の表面側(空気側)の分子対称軸の配向平均方向について、空気界面側の重合性液晶化合物の分子対称軸の配向平均方向は、セルロースアシレートフィルムの遅相軸に対して略0°および略45°であるのが好ましく、前者の場合−3〜+3°、後者の場合42〜48°であるのがより好ましく、それぞれ−2〜+2°、43〜47°であるのが特に好ましい。重合性液晶化合物の分子対称軸の配向平均方向は対象とする液晶表示装置の駆動モードに合わせて選択される。一般にTNモードにおいては前者0°が好ましく、OCBモードにおいては45°が好ましいが本発明において液晶駆動モードは特に限定されない。
前記空気界面側の前記重合性液晶化合物における分子対称軸の配向平均方向は、一般に、重合性液晶化合物または重合性液晶化合物と共に使用する添加剤の種類を選択することにより調整することができる。
前記重合性液晶化合物と共に使用する添加剤としては、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー、重合性ポリマーなどが挙げられる。前記分子対称軸の配向方向が変化する程度も、上記と同様に、前記重合性液晶化合物と前記添加剤との選択により調整できる。特に前記界面活性剤に関しては、上述の塗布液の表面張力制御と両立することが好ましい。
本発明で用いる重合性液晶化合物を含む組成物(1)は重合反応を実質的に抑制する化合物を含むことが好ましい。重合反応を実質的に抑制する化合物とは「'99UV/EB硬化材料・製品市場便覧(シーエムシー出版)」の第3章に記載のあるような一般的に知られた重合禁止剤であってもよい。特に種類は問わないが重合性液晶化合物に混合した際に液晶性を阻害しないものであること、適切な添加量で使用した際に重合性液晶化合物の硬化性を著しく損なわないものであることが好ましい。重合反応を実質的に抑制する化合物は重合性液晶化合物に対して微量混合(ゼロでないこと)されていればよいが、混合される量としては対重合性液晶化合物換算で0.005〜3質量%程度であることが好ましく、より好ましくは0.01〜1質量%である。成型された光学異方性層中における該化合物の好ましい含有量は10mg/m2以下または0.1mmol/m2以下であることが硬化膜の品質を保持する上で好ましい。
本発明における重合を抑制する化合物の有無を光学異方性層から検出する方法としては光学異方性層表面もしくは断面について実施したTOF−SIMSの測定結果のフラグメント解析が一例としてあげられる。
重合性液晶化合物と共に使用する可塑剤、界面活性剤および重合性モノマ−は、円盤状液晶化合物と相溶性を有し、重合性液晶化合物の傾斜角の変化を与えられるか、あるいは配向を阻害しないことが好ましい。重合性モノマ−(例えば、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基およびメタクリロイル基を有する化合物)が好ましい。上記化合物の添加量は、重合性液晶化合物に対して一般に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。なお、重合性の反応性官能基数が4以上のモノマ−を混合して用いると、配向膜と光学異方性層間の密着性を高めることができる。
重合性液晶化合物として円盤状液晶化合物を用いる場合には、円盤状液晶化合物とある程度の相溶性を有し、円盤状液晶化合物に傾斜角の変化を与えられるポリマーを用いるのが好ましい。
ポリマーの例としては、セルロースエステルを挙げることができる。セルロースエステルの好ましい例としては、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ヒドロキシプロピルセルロ−スおよびセルロースアセテートブチレ−トを挙げることができる。円盤状液晶化合物の配向を阻害しないように、上記ポリマーの添加量は、円盤状液晶化合物に対して0.1〜10質量%の範囲にあることが好ましく、0.1〜8質量%の範囲にあることがより好ましく、0.1〜5質量%の範囲にあることがさらに好ましい。
円盤状液晶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℃がさらに好ましい。
本発明において、前記光学異方性層は、少なくとも面内光学異方性を有する。前記光学異方性層の、面内レターデーションReは3〜300nmであるのが好ましく、5〜200nmであるのがより好ましく、10〜100nmであるのがさらに好ましい。前記光学異方性層の厚さ方向のレターデーションRthについては、20〜400nmであるのが好ましく、50〜200nmであるのがより好ましい。また、前記光学異方性層の厚さは、0.1〜20μmであることが好ましく、0.5〜15μmであることがさらに好ましく、0.5〜10μmであることが最も好ましい。
(支持体)
本発明の光学補償膜は、支持体を有していてもよい。支持体は、ポリマーフィルムであることが好ましい。また、支持体は、透明であるのが好ましく、具体的には、光透過率が80%以上であることが好ましい。ポリマーフィルムを構成するポリマーの例には、セルロースエステル(例えば、セルロースアセテート、セルロースジアセテート)、ノルボルネン系ポリマーおよびポリメチルメタクリレートが含まれる。市販のポリマー(ノルボルネン系ポリマーでは、アートンおよびゼオネックスいずれも商品名))を用いてもよい。
中でもセルロースエステルフィルムが好ましく、セルロースの低級脂肪酸エステルがさらに好ましい。低級脂肪酸とは、炭素原子数が6以下の脂肪酸を意味する。特に炭素原子数が2(セルロースアセテート)、3(セルロースプロピオネート)または4(セルロースブチレート)が好ましい。セルロースアセテートが特に好ましい。セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートのような混合脂肪酸エステルを用いてもよい。
なお、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーであっても、国際公開WO00/26705号パンフレットに記載のように、分子を修飾することで複屈折の発現性を制御すれば、本発明の光学フィルムに用いることもできる。
偏光板保護フィルム、もしくは位相差フィルムに本発明の光学補償シートを使用する場合は、ポリマーフィルムとしては、酢化度が55.0〜62.5%であるセルロースアセテートを使用することが好ましい。酢化度は、57.0〜62.0%であることがさらに好ましい。
酢化度とは、セルロース単位質量当たりの結合酢酸量を意味する。酢化度は、ASTM:D−817−91(セルロースアセテート等の試験法)におけるアセチル化度の測定および計算によって求められる。
セルロースアセテートの粘度平均重合度(DP)は、250以上であることが好ましく、290以上であることがさらに好ましい。また、セルロースアセテートは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるMw/Mn(Mwは質量平均分子量、Mnは数平均分子量)の分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なMw/Mnの値としては、1.0〜1.7であることが好ましく、1.0〜1.65であることがさらに好ましく、1.0〜1.6であることが最も好ましい。
セルロースアセテートでは、セルロースの2位、3位、6位のヒドロキシルが均等に置換されるのではなく、6位の置換度が小さくなる傾向がある。本発明に用いるポリマーフィルムでは、セルロースの6位置換度が、2位、3位に比べて同程度または多い方が好ましい。
2位、3位、6位の置換度の合計に対する、6位の置換度の割合は、30〜40%であることが好ましく、31〜40%であることがさらに好ましく、32〜40%であることが最も好ましい。6位の置換度は、0.88以上であることが好ましい。
各位置の置換度は、NMRによって測定することできる。
6位置換度が高いセルロースアセテートは、特開平11−5851号公報の段落番号0043〜0044に記載の合成例1、段落番号0048〜0049に記載の合成例2、そして段落番号0051〜0052に記載の合成例3の方法を参照して合成することができる。
(レターデーション上昇剤)
本明細書において「レターデーション上昇剤」とは、ある添加剤を含むセルロースアシレートフィルムの波長550nmで測定したReレターデーション値が、その添加剤を含まない以外は全く同様に作製したセルロースアシレートフィルムの波長550nmで測定したReレターデーション値(未延伸状態)よりも、20nm以上高い値となる「添加剤」を意味する。レターデーション値の上昇は、30nm以上であることが好ましく、40nm以上であることがさらに好ましく、60nm以上であることが最も好ましい。
レターデーション上昇剤は、少なくとも二つの芳香族環を有する化合物が好ましい。レターデーション上昇剤は、ポリマー100質量部に対して、0.01〜20質量部の範囲で使用することが好ましく、0.1〜10質量部の範囲で使用することがより好ましく、0.2〜5質量部の範囲で使用することがさらに好ましく、0.5〜2質量部の範囲で使用することが最も好ましい。二種類以上のレターデーション上昇剤を併用してもよい。
レターデーション上昇剤は、250〜400nmの波長領域に最大吸収を有することが好ましく、可視領域に実質的に吸収を有していないことが好ましい。
レターデーション上昇剤の具体例については、特開2001−166144号公報の6頁〜18頁に記載の化合物が挙げられる。
<配向膜>
本発明の配向膜は、例えば、前記セルロースアシレートフィルムによる支持体上に設けられる。前記配向膜は、前記円盤状液晶化合物等の重合性液晶化合物の配向方向を規定する機能を有する。
前記配向膜は、ラビング処理等の配向処理が施されたポリマー層であり、該ポリマー層を構成するポリマーとしては、特に制限はないが、例えば、ポリビニルアルコールが好ましい。
前記ポリビニルアルコールとしては、例えば、少なくとも1つのヒドロキシル基が、ビニル、オキシラニル、またはアジリジニルを有する基で置換されているものが挙げられる。これらは、一般に、前記ポリビニルアルコールのポリマー鎖(炭素原子)と、結合基としてのエーテル結合(−O−)、ウレタン結合(−OCONH−)、アセタール結合((−O−)2 CH−)、またはエステル結合(−OCO−)を介して間接的に結合していることが好ましく、より具体的には、前記ビニル、オキシラニル、またはアジリジニルを有する基が、結合基と共にポリビニルアルコールに結合していることが好ましい。
前記ポリビニルアルコールとしては、特に制限はないが、例えば、下記式(1)で表されるポリマーが挙げられる。
Figure 0004832930
ただし、前記式(I)中、L11はエーテル結合、ウレタン結合、アセタール結合、およびエステル結合のいずれかを表し、R11は、アルキレン基およびアルキレンオキシ基のいずれかを表し、L12はR11とQ11とをつなぐ連結基を表わし、Q11はビニル、オキシラニル、およびアジリジニルのいずれかを表す。x1+y1+z1=100の条件にて、x1は10〜99.9モル%、y1は0.01〜80モル%、およびz1は0〜70モル%である。kおよびhは、それぞれ0または1の整数を表す。
一般式(I)中、R11としては、例えば、炭素原子数1〜24のアルキレン基、少なくとも一個の隣接しないCH2基が−O−、−CO−、−NH−、−NR7−(R7は炭素原子数1〜4のアルキル基または炭素原子数6〜15のアリール基を表わす)、−S−、−SO2−、炭素原子数6〜15のアリーレンで置換された炭素原子数3〜24のアルキレン基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ハロゲン基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシル基、メルカプト基、アミノ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基、アルキルカルボニルチオ基、アリールカルボニルチオ基、アルキルスルホニルチオ基、アリールスルホニルチオ基、アルキルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、アルキルスルホニルアミノ基、アリールスルホニルアミノ基、カルボキシ基、およびスルホ基で置換されたアルキレン基などが挙げられる。
前記R11としては、−R2−、−R3−(O−R4t−OR5−、−R3−CO−R6−、−R3−NH−R6−、−R3−NR7−R6−、−R3−S−R6−、−R3−SO2−R6−、および−R3−A2−R6−(R2、R3、R4、R5、およびR6は、それぞれ炭素原子数1〜24のアルキレン基を表し、R7は炭素原子数1〜12のアルキル基および炭素原子数6〜15のアリール基のいずれかを表し、A2は炭素原子数6〜24のアリーレン基を表し、tは、0〜4の整数を表す。)のいずれかを表わすことが好ましい。
さらに、前記R11は、−R2−および−R3−(O−CH2CH2)t−(但し、R2およびR3は、それぞれ炭素原子数1〜12のアルキレン基を表し、tは0〜2の整数を表す。)を表わすことが好ましく、これらの中でも、炭素原子数1〜12のアルキレン基が好ましい。
前記アルキレン基は置換基を有していてもよい。前記置換基しては、例えば、炭素原子数1〜24のアルキル基、炭素原子数6〜24のアリール基、炭素原子数1〜24のアルコキシ基、炭素原子数6〜24のアリールオキシ基、炭素原子数1〜24のアルキルチオ基、炭素原子数6〜24のアリールチオ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、炭素原子数2〜24のアルキルカルボニル基、炭素原子数7〜24のアリールカルボニル基、炭素原子数1〜24のアルキルスルホニル基、炭素原子数6〜24のアリールスルホニル基、ヒドロキシル基、メルカプト基、アミノ基、炭素原子数2〜24のアルキルカルボニルオキシ基、炭素原子数7〜24のアリールカルボニルオキシ基、炭素原子数1〜24のアルキルスルホニルオキシ、炭素原子数6〜24のアリールスルホニルオキシ基、炭素原子数2〜24のアルキルカルボニルチオ基、炭素原子数7〜24のアリールカルボニルチオ基、炭素原子数1〜24のアルキルスルホニルチオ基、炭素原子数6〜24のアリールスルホニルチオ基、炭素原子数2〜24のアルキルカルボニルアミノ基、炭素原子数7〜24のアリールカルボニルアミノ基、炭素原子数1〜24のアルキルスルホニルアミノ基、炭素原子数6〜24のアリールスルホニルアミノ基、カルボキシ基、スルホ基が挙げられる。
前記アルキレン基の好ましい置換基としては、炭素原子数1〜24のアルキル基(特に炭素原子数1〜12)、炭素原子数6〜24のアリール基(特に炭素原子数6〜14)、炭素原子数2〜24のアルコキシアルキル基(特に炭素原子数2〜12)が挙げられる。
前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−アミル基、2−エチルヘキシル基などが挙げられる。
1〜4個のアルコキシ基で置換された前記アルキル基としては、例えば、2−メトキシエチル基、2−(2−メトキシエトキシ)エチル基、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エチル基、2−n−ブトキシエチル基、2−エトキシエチル基、2−(2−エトキシエトキシ)エチル基、3−メトキシプロピル基、3−エトキシプロピル基、3−n−プロピルオキシプロピル基、2−メチルブチルオキシメチル基などが挙げられる。
前記アリール基としては、例えば、フェニル基、2−トリル基、3−トリル基、4−トリル基、2−アニシル基、3−アニシル基、4−アニシル基、2−ビフェニル基、3−ビフェニル基、4−ビフェニル基、2−クロロフェニル基、3−クロロフェニル基、4−クロロフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基などが挙げられる。また、前記アリール基は複素環基でもよく、該複素環基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジル基、チアゾリル基およびオキサゾリル基などが挙げられる。
前記式(I)中、L12としては、例えば、−O−、−S−、−CO−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−CO−O−CO−、−NRCO−、−CONR−、−NR−、−NRCONR−、−NRCO−O−、−OCONR−(ただし、Rは水素原子または低級アルキル基を表わす。)などが好ましい。
前記式(I)中、−(L12h −Q12としては、例えば、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、クロトノイル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、クロトノイルオキシ基、ビニルフェノキシ基、ビニルベンゾイルオキシ基、スチリル基、1,2−エポキシエチル基、1,2−エポキシプロピル基、2,3−エポキシプロピル基、1,2−イミノエチル基、1,2−イミノプロピル基または2,3−イミノプロピル基などが好ましい。
さらに、前記−(L12h−Q12としては、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、クロトノイルオキシ基、ビニルベンゾイルオキシ基、1,2−エポキシエチル基、1,2−エポキシプロピル基、2,3−エポキシプロピル基、1,2−イミノエチル基、1,2−イミノプロピル基、2,3−イミノプロピル基も好ましい。これらの中では特に、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基が好ましい。
前記アルキル基およびアルコキシ基の炭素原子数は、1〜24個が好ましく、1〜12個が特に好ましい。
前記アルキル基としては、例えば、無置換のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−アミル基、2−エチルヘキシル基等);1〜4のアルコキシ基で置換されたアルキル基(例えば、2−メトキシエチル基、2−(2−メトキシエトキシ)エチル基、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エチル基、2−n−ブトキシエチル基、2−エトキシエチル基、2−(2−エトキシエトキシ)エチル基、3−メトキシプロピル基、3−エトキシプロピル基、3−n−プロピルオキシプロピル基、3−ベンジルオキシプロピル基、2−メチルブチルオキシメチル基等);アラルキル基(例えば、2−フェニルエチル基および2−(4−n−ブチルオキシフェニル)エチル基);ビニルアルキル基(例えば、ビニルメチル基、2−ビニルエチル基、5−ビニルペンチル基、6−ビニルヘキシル基、7−ビニルヘプチル基、8−ビニルオクチル基等);ビニルオキシアルキル基(例えば、2−ビニルオキシエチル基、5−ビニルオキシペンチル基、6−ビニルオキシヘキシル基、7−ビニルオキシヘプチル基、8−ビニルオキシオクチル基等);オキシラニルアルキル基(例えば、3,4−エポキシブチル基、4,5−エポキシペンチル基、5,6−エポキシヘキシル基、6,7−エポキシヘプチル基、7,8−エポキシオクチル基、6,7−エポキシオクチル基等);アクリロイルオキシアルキル基(例えば、2−アクリロイルオキシエチル基、3−アクリロイルオキシプロピル基、4−アクリロイルオキシブチル基、5−アクリロイルオキシペンチル基、6−アクリロイルオキシヘキシル基、7−アクリロイルオキシヘプチル基、8−アクリロイルオキシオクチル基等);メタクリロイルオキシアルキル基(例えば、2−メタクリロイルオキシエチル基、3−メタクリロイルオキシプロピル基、4−メタクリロイルオキシブチル基、5−メタクリロイルオキシペンチル基、6−メタクリロイルオキシヘキシル基、7−メタクリロイルオキシヘプチル基、8−メタクリロイルオキシオクチル基等);クロトノイルオキシアルキル基(例えば、2−クロトノイルオキシエチル基、3−クロトノイルオキシプロピル基、4−クロトノイルオキシブチル基、5−クロトノイルオキシペンチル基、6−クロトノイルオキシヘキシル基、7−クロトノイルオキシヘプチル基および8−クロトノイルオキシオクチル基等)が挙げられる。
本発明の光学補償膜を偏光膜と貼り合せて、偏光板と一体化して、液晶表示装置等に組み込んでもよい。かかる場合は、光学補償膜のポリマーフィルム等からなる支持体が、偏光膜の保護フィルムを兼ねていると、液晶表示装置の薄型化にも寄与するので好ましい。
[偏光板]
偏光膜は、一般的に、ポリビニルアルコールフィルム等からなる偏光膜をヨウ素にて染色し、延伸を行い、その両面を保護フィルムにて積層して得られる。偏光板は液晶セルの外側に配置される。本発明では、偏光膜と該偏光膜を挟持する一対の保護膜とからなる一対の偏光板を、液晶セルを挟持して配置させるのが好ましい。なお、上記した様に、液晶セル側に配置される保護膜は、本発明の光学補償膜であってもよい。
《接着剤》
偏光膜と保護膜との接着剤は特に限定されないが、PVA系樹脂(アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等の変性PVAを含む)やホウ素化合物水溶液等が挙げられ、中でもPVA系樹脂が好ましい。接着剤層厚みは乾燥後に0.01〜10μmが好ましく、0.05〜5μmが特に好ましい。
《偏光膜と透明保護膜の一貫製造工程》
本発明に使用可能な偏光板は、偏光膜用フィルムを延伸後、収縮させ揮発分率を低下させる乾燥工程を有するが、乾燥後もしくは乾燥中に少なくとも片面に透明保護膜を貼り合わせた後、後加熱工程を有することが好ましい。前記保護膜が、透明保護膜として機能する光学異方性層の支持体を兼ねている態様では、片面に透明保護膜、反対側に光学異方性層を有する透明支持体を貼り合わせた後、後加熱するのが好ましい。具体的な貼り付け方法として、フィルムの乾燥工程中、両端を保持した状態で接着剤を用いて偏光膜に透明保護膜を貼り付け、その後両端を耳きりする、もしくは乾燥後、両端保持部から偏光膜用フィルムを解除し、フィルム両端を耳きりした後、透明保護膜を貼り付けるなどの方法がある。耳きりの方法としては、刃物などのカッターで切る方法、レーザーを用いる方法など、一般的な技術を用いることができる。貼り合わせた後に、接着剤を乾燥させるため、および偏光性能を良化させるために、加熱することが好ましい。加熱の条件としては、接着剤により異なるが、水系の場合は、30℃以上が好ましく、さらに好ましくは40℃〜100℃、さらに好ましくは50℃〜90℃である。これらの工程は一貫のラインで製造されることが、性能上および生産効率上さらに好ましい。
《偏光板の性能》
本発明に関連する透明保護膜、偏光子、支持体からなる偏光板の光学的性質および耐久性(短期、長期での保存性)は、市販のスーパーハイコントラスト品(例えば、株式会社サンリッツ社製HLC2−5618等)同等以上の性能を有することが好ましい。具体的には、可視光透過率が42.5%以上で、偏光度{(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2≧0.9995(但し、Tpは平行透過率、Tcは直交透過率)であり、60℃、90%相対湿度(RH)雰囲気下に500時間および80℃、ドライ雰囲気下に500時間放置した場合のその前後における光透過率の変化率が絶対値に基づいて3%以下、さらには1%以下、偏光度の変化率は絶対値に基づいて1%以下、さらには0.1%以下であることが好ましい。
《液晶表示装置》
図面を用いて本発明の液晶表示装置の一例について、詳細に説明する。
一例として図1に示すOCBモードの液晶表示装置は、電圧印加時、即ち黒表示時に、液晶が基板面に対してベンド配向する液晶層7とそれを挟む基板6および8からなる液晶セルを有する。基板6および8は液晶面に配向処理が施してあり、ラビング方向を矢印RDで示す。裏面の場合は破線矢印で示してある。液晶セルを挟持して偏光膜1および101が配置されている。偏光膜1および101は、それぞれの透過軸2および102を互いに直交に、且つ液晶セルの液晶層7のRD方向と45度の角度に配置される。偏光膜1および101と液晶セルとの間には、セルロースアシレートフィルム等のポリマーフィルム3aおよび103aと、黒表示時の液晶セルのレターデーションを満足する光学異方性層5および9がそれぞれ配置されている。ポリマーフィルム3aおよび103aは、その遅相軸4aおよび104aが、それぞれに隣接する偏光膜1および101の透過軸2および102の方向と平行に配置されている。また、光学異方性層5および9は、重合性液晶化合物の配向によって発現された光学異方性を有する。
図1中の液晶セルは、上側基板6および下側基板8と、これらに挟持される液晶分子7から形成される液晶層からなる。基板6および8の液晶分子7に接触する表面(以下、「内面」という場合がある)には、配向膜(不図示)が形成されていて、電圧無印加状態もしくは低印加状態における液晶分子7の配向がプレチルト角をもった平行方向に制御されている。また、基板6および8の内面には、液晶分子7からなる液晶層に電圧を印加可能な透明電極(不図示)が形成されている。本発明では、液晶層の厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・dは、0.1〜1.5μmとするのが好ましく、0.2〜1.5μmとするのがより好ましく、0.2〜1.2μmとするのがさらに好ましく、0.6〜0.9μmとするのがよりさらに好ましい。これらの範囲では白電圧印加時における白表示輝度が高いことから、明るくコントラストの高い表示装置が得られる。用いる液晶材料については特に制限されないが、上下基板6および8間に電界が印加される態様では、電界方向に平行に液晶分子7が応答するような、誘電率異方性が正の液晶材料を使用する。
例えば、液晶セルをOCBモードの液晶セルとする場合は、上下基板6および8間に、誘電異方性が正で、Δn=0.08、Δε=5程度のネマチック液晶材料などを用いることができる。液晶層の厚さdについては特に制限されないが、前記範囲の特性の液晶を用いる場合、6μm程度に設定することができる。厚さdと、白電圧印加時の屈折率異方性Δnの積Δn・dの大きさにより白表示時の明るさが変化するので、白電圧印加時において十分な明るさを得るためには、無印加状態における液晶層のΔn・dは0.6〜1.5μmの範囲になるように設定するのが好ましい。
ポリマーフィルム3aおよび103aは、光学異方性層5および9の支持体として機能していてもよいし、偏光膜1と偏光膜101の保護膜としても機能していてもよいし、その双方の機能を有していてもよい。即ち、偏光膜1、ポリマーフィルム3aおよび光学異方性層5、または偏光膜101、ポリマーフィルム103aおよび光学異方性層9は、一体化された積層体として液晶表示装置内部に組み込まれていてもよいし、それぞれ単独の部材として組み込まれていてもよい。また、ポリマーフィルム3aと偏光膜1との間、またはポリマーフィルム103aと偏光膜101との間に、別途、偏光膜用の保護膜が配置された構成であってもよいが、該保護膜は配置されていないのが好ましい。ポリマーフィルム3aの遅相軸4a、ポリマーフィルム103aの遅相軸104aは、互いに実質的に平行もしくは直交しているのが好ましい。ポリマーフィルム3aおよび103aの遅相軸4aおよび104aが互いに直交していると、それぞれのポリマーフィルムの複屈折を互いに打ち消すことにより、液晶表示装置に垂直入射した光の光学特性が劣化するのを低減することができる。また、遅相軸4aおよび104aが互いに平行する態様では、液晶層に残留位相差がある場合には保護膜の複屈折でこの位相差を補償することができる。
偏光膜1および101の透過軸2および102、ポリマーフィルム3aおよび103aの遅相軸方向4aおよび104a、ならびに液晶分子7の配向方向については、各部材に用いられる材料、表示モード、部材の積層構造等に応じて最適な範囲に調整する。すなわち、偏光膜1の透過軸2および偏光膜101の透過軸102が、互いに実質的に直交しているように配置する。
光学異方性層5および9は、ポリマーフィルム3aおよび103aと、液晶セルとの間に配置される。光学異方性層5および9は、重合性液晶化合物、例えば、棒状化合物または円盤状化合物を含有する組成物から形成された層である。光学異方性層において、重合性液晶化合物の分子は、所定の配向状態に固定されている。光学異方性層5および9中の重合性液晶化合物の分子対称軸の、少なくともポリマーフィルム3aおよび103a側の界面における配向平均方向5aおよび9aと、ポリマーフィルム3aおよび103aの面内の遅相軸4aおよび104aは、略45度で交差している。かかる関係で配置すると、光学異方性層5または9が、法線方向からの入射光に対してレターデーションを生じさせて、光漏れを生じさせることがない。液晶セル側の界面においても、光学異方性層5および9の分子対称軸の配向平均方向は、ポリマーフィルム3aおよび103aの面内の遅相軸4aおよび104aは略45度であるのが好ましい。
また、光学異方性層5の重合性液晶化合物の分子対称軸の偏光膜側(ポリマーフィルム界面側)の配向平均方向5aは、より近くに位置する偏光膜1の透過軸2と略45度に配置するのが好ましい。同様に、光学異方性層9の重合性液晶化合物の分子対称軸の偏光膜側(ポリマーフィルム界面側)の配向平均方向9aが、より近くに位置する偏光膜101の透過軸102と略45度に配置するのが好ましい。かかる関係で配置すると、光学異方性層5または9が発生するレターデーションと液晶層で発生するレターデーションとの和に応じて光スイッチングをすることができる。但し、本発明の液晶表示装置は、この構成に限定されるものではない。
本発明の液晶表示装置は、図1に示す構成に限定されず、他の部材を含んでいてもよい。例えば、液晶セルと偏光膜との間にカラーフィルターを配置してもよい。また、透過型として使用する場合は、冷陰極あるいは熱陰極蛍光管、あるいは発光ダイオード、フィールドエミッション素子、エレクトロルミネッセント素子を光源とするバックライトを背面に配置することができる。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさら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。
[実施例1 光学補償膜の作製]
(実施例1)
−セルロースアセテートフィルムの作製−
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、セルロースアセテート溶液を調製した。
〔セルロースアセテート溶液の組成〕
酢化度60.9%のセルロースアセテート・・・100質量部
トリフェニルフォスフェート・・・7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート・・・3.9質量部
メチレンクロライド・・・300質量部
メタノール・・・45質量部
別のミキシングタンクに、酢化度60.9%のセルロースアセテート(リンター)4質量部、下記レターデーション上昇剤25質量部、シリカ微粒子(平均粒子サイズ:20nm)0.5質量部、メチレンクロライド80質量部、およびメタノール20質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液を調製した。
Figure 0004832930
前記セルロースアセテート溶液470質量部に、前記レターデーション上昇剤溶液18.5質量部を混合し、十分に攪拌してドープを調製した。前記レターデーション上昇剤のセルロースアセテートに対する質量比は3.5%であった。残留溶剤量が35質量%のフィルムをバンドから剥離した後、150℃の温度で、フィルムのテンターを用いて30%の延伸倍率で横延伸した後、クリップを外して130℃で45秒間乾燥させ、セルロースアセテートフィルム1を作製した。作製されたセルロースアセテートフィルム1の残留溶剤量は0.2質量%であり、膜厚は88μmであった。
同様に前記セルロースアセテート溶液470質量部に、前記レターデーション上昇剤溶液47.6質量部を混合し、十分に攪拌してドープを調製した。前記レターデーション上昇剤のセルロースアセテートに対する質量比は9%であった。残留溶剤量が35質量%のフィルムをバンドから剥離した後、125℃の温度で、フィルムのテンターを用いて42%の延伸倍率で横延伸した後、クリップを外して120℃で45秒間乾燥させセルロースアセテートフィルム2を作製した。作製されたセルロースアセテートフィルム2の残留溶剤量は0.2質量%であり、膜厚は87μmであった。
−セルロースアセテートフィルムのケン化処理−
作製したセルロースアセテートフィルム1および2の一方の面に、1.5規定の水酸化カリウムのイソプロピルアルコール溶液を25ml/m2塗布し、25℃で5秒間放置した後、流水で10秒洗浄し、25℃の空気を吹き付けることでフィルムの表面を乾燥した。このようにして、前記セルロースアセテートフィルムの一方の表面のみをケン化した。
−配向膜の形成−
ケン化処理したセルロースアセテートフィルム1および2の一方の面に、下記の組成の配向膜塗布液を#14のワイヤーバーコーターで24ml/m2塗布した。60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥し、配向膜H−1を形成した。
〔配向膜塗布液の組成〕
下記構造式(B)で表される変性ポリビニルアルコール・・・10質量部
水・・・371質量部
メタノール・・・119質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤)・・・0.5質量部
Figure 0004832930
ただし、前記構造式(B)中、x=86.33、y=1.67、z=12である。
−ラビング処理−
前記配向膜が形成されたセルロースアセテートフィルムを速度20m/分で搬送し、長手方向に対して45°にラビング処理されるようにラビングロール(300mm直径)を設定し、650rpmで回転させて、配向膜設置表面にラビング処理を施した。ラビングロールとの接触長さは、18mmとなるように設定した。
(円盤状液晶化合物を含む組成物の調整)
表1に示した量の添加化合物を事前に混合した、円盤状液晶化合物を含む組成物を調製した。具体的には、液晶化合物に対する添加化合物の混合量が、表1に示す混合割合となるように、粉末状の液晶性化合物を、メチルエチルケトン(MEK)に溶解した後に添加化合物を添加した。
保管シミュレーション前後のGPCチャートの全パターン面積に対する分子量5000を越える範囲のGPCパターン面積比を測定したものも表1に示した。ここで、加熱保管前は、MEKに溶解した状態のものを測定したものであり、加熱保管後は、加熱保管前試料を60℃60RH%の条件下に3日間保管した後の状態を測定したものである。
Figure 0004832930
表1中、「組成物/液晶性化合物」の欄の「DL」は組成物であることを、「D」は液晶性化合物のみ(添加化合物を添加していないもの)であることを、(A)は、上記円盤状液晶化合物(A)であることをそれぞれ示している。
HMM:ハイドロキノンモノメチルエーテル
Irgnox1010:チバスペシャリティーケミカルズ(商品名)
(塗布液試料の調製)
以下に示す塗布液試料001および試料002を調整した。また、試料002において、円盤状液晶化合物(A)を、表2に示す組成物(DL−1〜12)または液晶性化合物(D−89、D−346)に置き換えた以外は同様にして塗布液試料003から016を調製した。尚、表2に示す組成物は、円盤状液晶性化合物が等重量となるように置き換えた。
なお塗布液試料001から016で使用した円盤状液晶化合物(A)、組成物(DL−1〜12)、液晶性化合物(D−89、D−346)はすべて粉末を60℃50RH%の条件下に7日間保管した長期経時保管シミュレーション粉末を使用した。
(塗布液試料001)
────────────────────────────────────
円盤状液晶化合物(A) 91.00質量部
エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート
9.00質量部
(V#360、大阪有機化学(株)製)
セルロースアセテートブチレート 1.10質量部
(CAB531−1、イーストマンケミカル社製)
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3.00質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1.00質量部
フルオロ脂肪族基含有共重合体 0.22質量部
(メガファックF780 大日本インキ(株)製)
メチルエチルケトン 226.34質量部
────────────────────────────────────
Figure 0004832930
(塗布液試料002)
────────────────────────────────────
円盤状液晶化合物(D−337) 100.00質量部
セルロースアセテートブチレート 1.00質量部
(CAB531−1、イーストマンケミカル社製)
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3.00質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1.00質量部
フルオロ脂肪族基含有共重合体 0.22質量部
(メガファックF780 大日本インキ(株)製)
メチルエチルケトン 226.34質量部
────────────────────────────────────
Figure 0004832930
(光学異方性層の形成)
前述した配向膜のラビング処理面に、光学異方性層用の塗布液塗試料001を#3.0のワイヤーバーを300回転でフィルムの搬送方向と同じ方向に回転させて、15m/分で搬送されている配向膜面に連続的に塗布した。
室温から105℃に連続的に加温する工程で、溶媒を乾燥させ、その後、125℃の乾燥ゾーンで円盤状液晶化合物層の膜面風速が、2.5m/secとなるように、約120秒間加熱し、円盤状液晶化合物を配向させた。次に、90℃の乾燥ゾーンに搬送させて、フィルムの表面温度が約105℃の状態で、紫外線照射装置(紫外線ランプ:出力160W/cm、発光長1.6m)により、照度600mWの紫外線を4秒間照射し、架橋反応を進行させて、円盤状液晶化合物をその配向に固定した。その後、室温まで放冷し、円筒状に巻き取ってロール状の形態にした。このようにして、ロール状光学補償膜(試料101)を作製した。
−光学特性の測定−
作製した光学補償膜の一部を切り取り、サンプルとして用いて、光学特性を測定した。25℃、55%RHの環境下で、KOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)により、波長550nmでの光をフィルム法線方向に入射させて測定した光学異方性層のレターデーション(Re)値は30.0nmであった。
光学異方性層用の塗布液試料002から試料016を用いて塗布試料101と同様の方法で光学異方性層を作製した以外は、同様にして試料102から試料116を作製した。なおそれぞれ用いる塗布液試料ごとに前述した配向膜上で重合性液晶化合物が配向に要する最短の時間を上記の塗工条件下であらかじめ求めておき、用いる塗布液試料ごとに乾燥ゾーン中で加熱する時間(乾燥時間)を表3に示したようにコントロールした。
これらの試料について、前述の方法に従ってレターデーションを求めた。その他表3にある各種の評価試験を実施した。結果を下記表3にまとめて示した。
(光学異方性層の密着評価)
光学補償膜をガラス板上に粘着剤で固定後に、2mm間隔で10×10で深さ5μmのクロスカットを実施後に、日東電工製NTテープを貼付後に100gの重りで10往復擦り密着、1晩放置後に剥離した際に100マス中での剥離箇所の個数をカウントした。
○:0〜5個 良好である
△:6〜20個 NGではないがやや劣る
×:21〜100個 明らかにNG
(フィルム輝点、欠陥評価)
偏光顕微鏡の偏光板クロスニコル条件下の透過光における観察で倍率50倍の視野の中に認められる輝点や配向欠陥の数をカウントした。
○:0〜10個 良好である
△:11個〜100個 NGではないがやや劣る
×:100個以上 明らかにNG
[実施例2:偏光板の作製]
<偏光板の作製>
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、実施例1で作製した光学補償膜(試料101)を偏光膜の片側に貼り付けた。偏光膜の透過軸と位相差板の遅相軸とは平行になるように配置した。
市販のセルローストリアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士写真フイルム(株)製)にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の反対側に貼り付けた。このようにして偏光板を作製した。
試料101を、試料102〜試料116に代えた以外は、同様にして偏光板をそれぞれ作製した。
[実施例3:液晶表示装置での実装評価]
(ベンド配向液晶セルの作製)
ITO電極付きのガラス基板に、ポリイミド膜を配向膜として設け、配向膜にラビング処理を行った。得られた二枚のガラス基板をラビング方向が平行となる配置で向かい合わせ、セルギャップを4.0μmに設定した。セルギャップにΔnが0.1396の液晶化合物(ZLI1132、メルク社製)を注入し、ベンド配向液晶セルを作製した。
作製したベンド配向セルを挟むように、作製した偏光板を二枚貼り付けた。偏光板の光学異方性層がセル基板に対面し、液晶セルのラビング方向とそれに対面する光学異方性層のラビング方向とが反平行となるように配置した。
液晶セルに55Hzの矩形波電圧を印加した。白表示2V、黒表示5Vのノーマリーホワイトモードとした。正面における透過率が最も小さくなる電圧すなわち黒電圧を求めた。
上記試料101〜116をそれぞれ用いて作製した偏光板を貼り付けた液晶セルそれぞれに対して正面における黒表示透過率(%)を測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)を用いて測定した。結果を下記表3に示した。
Figure 0004832930
表3に示した結果から、本発明の試料(組成物)を用いた場合、光学特性を変えずに輝点・欠陥が少なく、膜強度の指標の一つである密着試験も良好であり、これらを用いた液晶表示装置は透過率が低く、黒輝度が良好であることが確認された。また試料103〜試料105と試料106や試料107の比較や試料108や試料109と試料110の比較より本発明で用いる重合性液晶組成物(1)を、実質的に重合反応を抑制する化合物の添加によって調製する場合、添加量には適点が存在することも示唆された。さらには試料103から試料116の乾燥時間は試料101より短く、本発明の技術を用いることで配向に必要とする加熱時間の短い重合性液晶化合物をその他の性能を満足したまま使用できることが確認された。
OCBモードの液晶表示装置の構成例を示す模式図である。
符号の説明
1、101 偏光膜
2、102 透過軸
3a、103a ポリマーフィルム(光学異方性層の支持体または偏光膜の保護フィルム)
4a、104a、遅相軸
5、9 光学異方性層
5a、9a 平均配向方向
6、8 基板
7 液晶層
RD ラビング方向

Claims (4)

  1. 少なくとも1種類の下記一般式(DI)で表される重合性液晶化合物と、重合反応を実質的に制御する化合物を含む組成物(1)であって、常温で粉末である組成物(1)を、60℃、60%相対湿度下、3日間保管した後のGPCチャートの分子量5000を越える範囲のGPCパターン面積比が該組成物(1)の全パターン面積に対して0.1%(ポリスチレン換算)を越えない組成物(1)を含む組成物(2)を重合硬化させることにより形成した光学異方性層を有する光学補償膜。
    一般式(DI)
    Figure 0004832930
    (一般式(DI)中、Y11、Y12、およびY13はそれぞれ独立に、メチンおよび窒素原子のいずれかを表す。L1、L2、およびL3はそれぞれ独立に、単結合および二価の連結基のいずれかを表す。H1、H2、およびH3はそれぞれ独立に一般式(DI−A)および一般式(DI−B)のいずれかを表す。R1、R2、およびR3は、それぞれ独立に一般式(DI−R)を表す。
    一般式(DI−A)
    Figure 0004832930
    (一般式(DI−A)中、YA1およびYA2はそれぞれ独立に、メチンおよび窒素原子のいずれかを表す。XAは、YA2がメチンのとき、酸素原子を表し、窒素原子のとき、酸素原子または硫黄原子を表す。*はL1〜L3と結合する位置を表し、**はR1〜R3と結合する位置を表す。)
    一般式(DI−B)
    Figure 0004832930
    (一般式(DI−B)中、YB1およびYB2は、それぞれ独立にメチンおよび窒素原子のいずれか表す。XBは、YB2がメチンのとき、酸素原子を表し、窒素原子のとき、酸素原子または硫黄原子を表す。*はL1〜L3と結合する位置を表し、**はR1〜R3と結合する位置を表す。)
    一般式(DI−R)
    *−(−L21−M)n1−L22−L23−Q1
    (一般式(DI−R)中、*は一般式(DI−A)または一般式(DI−B)中の5員環に結合する位置を表す。L21は単結合および二価の連結基のいずれかを表し、L22は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−、および−C≡C−のいずれかを表し、L23は−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、およびこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Mは少なくとも1種の環状構造を有する二価の連結基を表す。Q1はそれぞれ独立に、重合性基および水素原子のいずれかを表す。n1は0〜4の整数を表す。)
  2. 前記重合が光重合である請求項1に記載の光学補償膜。
  3. 請求項1または2に記載の光学補償膜を有する液晶表示装置。
  4. 少なくとも1種類の下記一般式(DI)で表される重合性液晶化合物と、重合反応を実質的に制御する化合物を含む組成物(1)であって、常温で粉末である組成物(1)を、60℃、60%相対湿度下、3日間保管した後のGPCチャートの分子量5000を越える範囲のGPCパターン面積比が該組成物(1)の全パターン面積に対して0.1%(ポリスチレン換算)を越えない組成物(1)を用いて組成物(2)を調整し、該組成物(2)を重合硬化させて光学異方性層を形成することを含む光学補償膜の製造方法。
    一般式(DI)
    Figure 0004832930
    (一般式(DI)中、Y11、Y12、およびY13はそれぞれ独立に、メチンおよび窒素原子のいずれかを表す。L1、L2、およびL3はそれぞれ独立に、単結合および二価の連結基のいずれかを表す。H1、H2、およびH3はそれぞれ独立に一般式(DI−A)および一般式(DI−B)のいずれかを表す。R1、R2、およびR3は、それぞれ独立に一般式(DI−R)を表す。
    一般式(DI−A)
    Figure 0004832930
    (一般式(DI−A)中、YA1およびYA2はそれぞれ独立に、メチンおよび窒素原子のいずれかを表す。XAは、YA2がメチンのとき酸素原子を表し、窒素原子のとき、酸素原子または硫黄原子を表す。*はL1〜L3と結合する位置を表し、**はR1〜R3と結合する位置を表す。)
    一般式(DI−B)
    Figure 0004832930
    (一般式(DI−B)中、YB1およびYB2は、それぞれ独立にメチンおよび窒素原子のいずれか表す。XBは、YB2がメチンのとき、酸素原子を表し、窒素原子のとき、酸素原子または硫黄原子を表す。*はL1〜L3と結合する位置を表し、**はR1〜R3と結合する位置を表す。)
    一般式(DI−R)
    *−(−L21−M)n1−L22−L23−Q1
    (一般式(DI−R)中、*は一般式(DI−A)または一般式(DI−B)中の5員環に結合する位置を表す。L21は単結合および二価の連結基のいずれかを表し、L22は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−、および−C≡C−のいずれかを表し、L23は−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、およびこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Mは少なくとも1種の環状構造を有する二価の連結基を表す。Q1はそれぞれ独立に、重合性基および水素原子のいずれかを表す。n1は0〜4の整数を表す。)
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