JP4843189B2 - 配向膜、位相差板及びその製造方法 - Google Patents
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[1] 下記一般式(I)、一般式(II)及び一般式(III)のいずれかで表される構造単位を少なくとも1種有する重合体を含む配向膜。
[3] 前記一般式(II)において、R2が水素原子又はメチル基を表し、L21が置換もしくは無置換の、2価の芳香族基又は2価のヘテロ環基を表し、P21が−O−、−NR21−、−CO−、−SO2−及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基を表し、R21が水素原子又は置換もしくは無置換の炭素原子数が1〜6のアルキル基を表し、L22が置換もしくは無置換の、2価の芳香族基、2価のヘテロ環基及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基を表し、X2が水素結合性基を表し、n2が0〜3の整数である[1]又は[2]に記載の配向膜。
[4] 前記一般式(III)において、L31が置換もしくは無置換の、2価の芳香族基又は2価のヘテロ環基を表し、P31が−O−、−NR31−、−CO−、−SO2−及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基を表し、R31が水素原子又は置換もしくは無置換の炭素原子数が1〜6のアルキル基を表し、L32が置換もしくは無置換の、2価の芳香族基、2価のヘテロ環基及びこれらの組み合わせからなる2価の連結基を表し、X3が水素結合性基を表し、n3が0〜3の整数である[1]〜[3]のいずれかに記載の配向膜。
[5] 透明支持体上に、[1]〜[4]のいずれかに記載の配向膜と、該配向膜によって配向制御され、且つその配向状態に固定されたたディスコティック液晶性化合物を含む光学異方性層とを有する位相差板。
[6] 前記ディスコティック液晶性化合物が、重合性基を有する[5]に記載の位相差板。
[7] 前記ディスコティック液晶性化合物が、光重合反応によって固定されている[5]又は[6]に記載の位相差板。
[8] 表面がラビング処理された[1]〜[4]のいずれかに記載の配向膜のラビング処理面に、ディスコティック液晶性化合物を含有する液晶性組成物を塗布して、ディスコティック液晶性分子を配向させるとともに、その配向状態に固定して光学異方性層を作製する工程を含む位相差板の製造方法。
1.配向膜
本発明の配向膜は、下記一般式(I)、一般式(II)及び一般式(III)のいずれかで表される繰り返し単位を少なくとも1種有する重合体(以下、「配向膜用ポリマー」という場合がある)を含む。以下、一般式(I)〜(III)について詳細に説明する。
n1は1〜3の整数を表す。
500mLの三口フラスコにN,N−ジメチルアセトアミド(300ml)を添加し、4−アミノ安息香酸(40.3g、0.294mol)を溶解し、0℃に冷却したところへ、アクリル酸クロリド(30.0g、0.331mol)をゆっくりと滴下した。滴下終了後、反応液を40℃まで加温し、更に2時間過熱攪拌後、反応液を水3Lに添加し、析出した固体を減圧濾過で濾別し、送風乾燥して(中間体A)を定量的に得た。100mLの三口フラスコにN,N−ジメチルホルムアミド(10ml)を入れ、窒素を35ml/分の流量で流しながら65℃に加熱したところへ、開始剤(和光純薬(株)製V−65、7.5mg)のN,N−ジメチルホルムアミド(4ml)溶液を添加した。10分後に、中間体A(7.5g:0.039mol)及び開始剤((和光純薬(株)製V−65、18.5mg)のN,N−ジメチルホルムアミド(20ml)溶液を3時間掛けて滴下した。滴下終了後、開始剤((和光純薬(株)製V−65、3.8mg)のN,N−ジメチルホルムアミド(2ml)溶液を添加し、そのままの温度で3時間反応させた。その後、反応系を室温に戻した後、攪拌された水(800mL)中にゆっくりと注加し、析出したポリマーを吸引ろ過によって取り出し、更に水洗した。得られたウェットのポリマーは8.9gであった。このポリマーを乾燥することによって、配向膜用ポリマーAL−1を6.9g得た。得られた固体がポリマーであることは1H−NMRより確認した。
2.位相差板
本発明の位相差板は、支持体上に本発明の配向膜と、該配向膜によって配向制御され、且つその配向状態に固定された液晶性化合物を含有する光学異方性層を有することを特徴とする。
(1)光学異方性層
前記光学異方性層は、配向状態に固定された液晶性化合物、好ましくはディスコティック液晶性化合物を含有する。前記光学異方性層は、液晶性化合物、好ましくはディスコティック液晶性化合物、及び所望により重合性開始剤や他の添加剤を含む塗布液を、例えば支持体上に形成された本発明の配向膜の表面に塗布し、液晶性化合物を配向、固定化することで形成することができる。液晶性化合物を配向及び固定化した後は、支持体を剥離してもよい。
前記光学異方性層は、ディスコティック液晶性化合物もしくは棒状液晶性化合物を可溶できる溶媒に溶解して調製した塗布液を、上記の様に支持体上に形成され、且つ、配向性が付与された本発明の配向膜上に塗布することによって作製することができる。また、可能であれば蒸着による形成でも良いが、塗布による形成が好適に用いられる。塗布方法としてはカーテンコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング、印刷コーティング、スプレーコーティング、スロットコーティング、ロールコーティング、スライドコーテティング、ブレードコーティング、グラビアコーティング、ワイヤーバー法等の公知の塗布方法が挙げられる。次いで、25℃〜130℃において用いた溶媒を乾燥すると同時に、液晶性化合物を配向させ、更に、紫外線照射等によって固定化することによって、液晶性化合物による光学異方性層が形成される。重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2〜50J/cm2であることが好ましく、100〜800mJ/cm2であることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。このようにして形成された光学異方性層の厚さは、光学補償等の用途によって、最適なレタデーションの値によって異なるが、0.1〜10μmであることが好ましく、0.5〜5μmであることがさらに好ましい。
前記光学異方性層は、配向状態に固定された液晶性化合物を含有する。ディスコティック液晶性化合物が好ましい。ディスコティック液晶性化合物は、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。本発明に用いるディスコティック液晶性化合物として、重合性基を有する円盤状液晶性化合物が好ましい。円盤状液晶性化合物は、様々な文献(C.Destrade et al.,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,vol.71,page 111(1981);日本化学会編、季刊化学総説、No.22、液晶の化学、第5章、第10章第2節(1994);B.Kohne et al.,Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.,page 1794(1985);J.Zhang et al.,J.Am.Chem.Soc.,vol.116,page 2655(1994))に記載されている。円盤状液晶性化合物の重合については、特開平8−27284公報に記載がある。
式(V) D(−L−P)n
式中、Dは円盤状コアであり、Lは二価の連結基であり、Pは重合性基であり、nは4〜12の整数である。
一般式(VI) (Hb−L2−)nB1
式(VI)中、Hbは炭素原子数が6〜40の脂肪族基又は炭素数6〜40の脂肪族置換オリゴシロキサノキシ基を表し、L2は−O−、−S−、−CO−、−NR5−、−SO2−、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基を表し、R5は水素原子又は炭素数が1〜6のアルキル基を表し、nは2〜12のいずれかの整数を表し、B1は少なくとも3つの環構造を含むn価の基を表す。一般式(VI)のHb、L2、B1及びnの詳細については、それぞれ特開2002−129612号公報に記載があり、本発明に用いられる配向制御剤についても同様である。
ポリプロピレンオキシド
ポリテトラメチレンオキシド
ポリ−ε−カプロラクトン
ポリ−ε−カプロラクトン ジオール
ポリ−ε−カプロラクトン トリオール
ポリビニルアセテート
ポリメラミン
ポリ(エチレン アジペート)
ポリ(1,4−ブチレン アジペート)
ポリ(1,4−ブチレン グルタレート)
ポリ(1,2−ブチレン グリコール)
ポリ(1,4−ブチレン スクシネート)
ポリ(1,4−ブチレン テレフタレート)
ポリ(エチレンテレフタレート)
ポリ(2−メチル−1,3−プロピレンアジペート)
ポリ(2−メチル−1,3−プロピレン グルタレート)
ポリ(ネオペンチルグリコールアジペート)
ポリ(ネオペンチルグリコール セバケート)
ポリ(1,3−プロピレン アジペート)
ポリ(1,3−プロピレン グルタレート)
ポリビニルブチラール
ポリビニルホルマール
ポリビニルアセタール
ポリビニルプロパナール
ポリビニルヘキサナール
ポリビニルピロリドン
ポリアクリル酸エステル
ポリメタクリル酸エステル
ポリ(3−ヒドロキシブチリックアシッド)
本発明の位相差板は支持体を有する。支持体は、作製時に用いられる支持体と必ずしも同一でなくてもよく、前記光学異方性層を作製した後、作製時に用いた仮支持体から他の支持体に転写してもよい。本発明の位相差板に用いられる支持体は、透明で光学異方性が小さく、波長分散が小さいポリマーフィルムを用いることが好ましい。ここで支持体が透明であるとは、光透過率が80%以上であることを意味する。波長分散が小さいとは、具体的には、Re400/Re700の比が1.2未満であることが好ましい。光学異方性が小さいとは、具体的には、面内レターデーション(Re)が20nm以下であることが好ましく、10nm以下であることがさらに好ましい。透明支持体は、ロール状又は長方形のシート状の形状を有することが好ましく、ロール状の透明支持体を用いて、光学異方性層を積層してから、必要な大きさに切断することが好ましい。ポリマーの例には、セルロースアシレート、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート及びポリメタクリレートが含まれる。セルロースアシレートが好ましく、セルロースアセテートがさらに好ましく、トリアセチルセルロースが最も好ましい。セルロースアシレートフィルムを非塩素系溶媒を用いて製造することについて、発明協会公開技報2001−1745号に詳しく記載されており、そこに記載されたセルロースアシレートフィルムも本発明に好ましく用いることができる。
3.偏光板
本発明の位相差板に、直線偏光膜又は透明保護膜を貼り合せ、偏光板とした後に、実際の液晶表示素子に用いるのが好ましい。以下に該偏光膜及び透明保護膜について説明する。
直線偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜及び染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。偏光膜の透過軸は、フィルムの延伸方向に垂直な方向に相当する。ディスコティック液晶性化合物を光学異方性層に用いた場合には、偏光膜の透過軸は、配向膜側のディスコティック液晶性分子の面に対し、実質的に平行になるように配置される。また、棒状液晶性化合物を用いた場合、偏光膜の透過軸は、棒状液晶性分子の長軸方向(遅相軸)と、実質的に平行になるように配置する。通常は、位相差板の支持体側に貼り合せるのが好ましいが、必要によっては、光学異方性層側と貼り合せてもよい。
位相差板の光学異方性層側に透明保護膜を貼り合せてもよい。該透明保護膜としては、透明なポリマーフィルムが好ましい。保護膜が透明であるとは、光透過率が80%以上であることを意味する。透明保護膜としては、一般にセルロースエステルフィルム、好ましくはトリアセチルセルロースフィルムが用いられる。セルロースエステルフィルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。透明保護膜の厚さは、20〜500μmであることが好ましく、50〜200μmであることがさらに好ましい。
1.本発明の位相差板の作製
(1)配向膜の形成
厚さ100μm、幅150mm、長さ200mの光学的に等方性のトリアセチルセルロースフィルムを透明支持体として用いた。本発明の配向膜用ポリマー(例示化合物AL−1)を水/メタノール混合液に4質量%になるように希釈し、中和剤としてトリエチルアミンを添加し、配向膜の塗布液を調液した。この塗布液を透明支持体の片面に連続塗布し、塗布層を120℃で2分間加熱して、乾燥し、厚さ1μmの配向膜を形成した。次いで、透明支持体の長手方向(搬送方向)に連続的にラビング処理を実施し、本発明の配向膜を形成した。
配向膜のラビング処理面上に、以下の組成の塗布液をバーコーターを用いて、連続的に塗布した。
光学的異方性層塗布液組成
────────────────────────────────────
下記ディスコティック液晶性化合物(DLC−1) 182質量部
エチレングリコール変性トリメチロールプロパントリアクリレート 18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 4質量部
(CAB551−0.2、イーストマンケミカル社製)
光重合開始剤(イルガキュア907、日本チバガイギー(株)製) 6質量部
光重合増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 2質量部
メチルエチルケトン 343質量部
────────────────────────────────────
配向膜用ポリマーAL−1の代わりに、PVA−203((株)クラレ製)を用いた以外は、実施例1と同様に配向膜を作製し、次いで実施例1と同様に光学異方性層を形成し、長さ180mの光学補償シート201を作製した。
実施例1及び2、比較例1で作製した光学補償シートを0.08m2(15インチ液晶モニターの表示面積に相当)の大きさで、45m間隔に5点サンプリングし、各々の輝点の数をクロスニコル下にサンプルを消光位において測定した。結果を表2に示す。
Claims (8)
- 下記一般式(I)で表される構造単位の単独重合体、下記一般式(I)で表される構造単位と下記一般式(II)もしくは下記一般式(III)で表される構造単位とからなる共重合体、又は下記一般式(II)で表される構造単位の単独重合体を含む配向膜。
- 前記一般式(I)において、R1が水素原子又はメチル基を表し、P1が−NR12−を表し、R12が水素原子又は置換もしくは無置換の炭素原子数が1〜6のアルキル基を表し、L1が置換もしくは無置換の、2価の芳香族基、2価のへテロ環基又はこれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基を表し、X1がカルボキシル基、カルバモイル基、又はスルファモイル基を表し、n1が1〜3の整数である請求項1に記載の配向膜。
- 前記一般式(II)において、R2が水素原子又はメチル基を表し、L21が置換もしくは無置換の、2価の芳香族基又は2価のヘテロ環基を表し、P21が−O−、−NR21−、−CO−、−SO2−及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基を表し、R21が水素原子又は置換もしくは無置換の炭素原子数が1〜6のアルキル基を表し、L22が置換もしくは無置換の、2価の芳香族基、2価のヘテロ環基及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基を表し、X2がカルボキシル基、カルバモイル基、又はスルファモイル基を表し、n2が0〜3の整数である請求項1又は2に記載の配向膜。
- 透明支持体上に、請求項1〜3のいずれか1項に記載の配向膜と、該配向膜によって配向制御され、且つその配向状態に固定されたディスコティック液晶性化合物を含む光学異方性層とを有する位相差板。
- 前記ディスコティック液晶性化合物が、重合性基を有する請求項4に記載の位相差板。
- 前記ディスコティック液晶性化合物が、光重合反応によって固定されている請求項4又は5に記載の位相差板。
- 表面がラビング処理された請求項1〜3のいずれか1項に記載の配向膜のラビング処理面に、ディスコティック液晶性化合物を含有する液晶性組成物を塗布して、ディスコティック液晶性分子を配向させるとともに、その配向状態に固定して光学異方性層を作製する工程を含む位相差板の製造方法。
- 長尺状の支持体の表面上に形成された前記配向膜の表面を、連続的にラビング処理する工程を含む請求項7に記載の製造方法。
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