JP4874915B2 - 位相差膜、光学フィルム、偏光板、及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、液晶配向膜としても利用可能であり、液晶組成物からなる光学異方性層との密着性が良好な位相差膜を提供することを課題とする。
また、本発明は、該位相差膜を利用することにより、液晶表示装置等の部材として有用な、耐久性に優れた光学フィルム及び偏光板、並びにそれを有する液晶表示装置を提供することを課題とする。
[1] ポリビニルアルコール類を主成分とする位相差膜であって、未変性ポリビニルアルコール及び分子内に架橋性基を有する変性ポリビニルアルコールを少なくとも含有し、且つ波長550nmにおける厚み方向のレターデーション(Rth)が、30nm以上であることを特徴とする位相差膜。
[2] 前記未変性ポリビニルアルコールの平均鹸化度が、95モル%以上であることを特徴とする[1]の位相差膜。
[3] 前記未変性ポリビニルアルコールの重合度が、1000〜5000であることを特徴とする[1]又は[2]の位相差膜。
[4] 前記変性ポリビニルアルコールの平均鹸化度が、50〜90モル%であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかの位相差膜。
[5] 前記変性ポリビニルアルコールの平均重合度が、100〜800であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかの位相差膜。
[6] 含有される全ポリビニルアルコール類に対し、前記変性ポリビニルアルコールを0.5〜30質量%の割合で含有することを特徴とする[1]〜[5]のいずれかの位相差膜。
[7] 含有される全ポリビニルアルコール類に対し、前記変性ポリビニルアルコールを2〜10質量%の割合で含有することを特徴とする[1]〜[6]のいずれかの位相差膜。
[8] 厚みが5〜50μmであることを特徴とする[1]〜[7]のいずれかの位相差膜。
[9] 前記変性ポリビニルアルコールの架橋性基が、不飽和重合性基、エポキシ基及びアジリジニル基のいずれかであることを特徴とする[1]〜[8]のいずれかの位相差膜。
[10] 前記変性ポリビニルアルコールの架橋性基が、エチレン性不飽和重合性基であることを特徴とする[1]〜[9]のいずれかの位相差膜。
[11] 液晶配向膜として利用されることを特徴とする[1]〜[10]のいずれかの位相差膜。
[12] [1]〜[11]のいずれかの位相差膜上に、液晶組成物から形成された光学異方性層を有することを特徴とする光学フィルム。
[13] 前記光学異方性層が、重合性基を有する液晶化合物を含有する重合性液晶組成物を、前記位相差膜上で配向させて、その状態に固定することで形成される層であることを特徴とする[12]の光学フィルム。
[14] 前記液晶化合物が有する重合性基が、前記位相差膜中の変性ポリビニルアルコールが有すると架橋性基と反応可能な重合性基であることを特徴とする[13]の光学フィルム。
[15] 前記位相差膜を支持するポリマーフィルムを有することを特徴とする[12]〜[14]のいずれかの光学フィルム。
[16] 前記ポリマーフィルムが、セルロースアシレートを主成分とするポリマーフィルムであることを特徴とする[15]の光学フィルム。
[17] 偏光膜と、[15]又は[16]の光学フィルムとを有する偏光板。
[18] 前記光学フィルムが、前記偏光膜の保護フィルムであることを特徴とする[17]の偏光板。
[19] [17]又は[18]の偏光板を有することを特徴とする液晶表示装置。
また、本発明によれば、該位相差膜を利用することにより、液晶表示装置等の部材として有用な、耐久性に優れた光学フィルム及び偏光板、ならびにそれを有する液晶表示装置を提供することができる。
測定されるフィルムが1軸または2軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50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の光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
尚、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基に、以下の式(1)及び式(2)よりRthを算出することもできる。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50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またはWRが算出する。
上記の測定において、平均屈折率の仮定値は ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:
セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。
これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADHまたはWRはnx、ny、nzを算出する。この算出されたnx,ny,nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)が更に算出される。
本発明は、ポリビニルアルコール類を主成分とする位相差膜であって、未変性ポリビニルアルコール及び分子内に架橋性基を有する変性ポリビニルアルコールを少なくとも含有し、且つ波長550nmにおける厚み方向のレターデーション(Rth)が、30nm以上であることを特徴とする位相差膜に関する。位相差膜は、ポリマーフィルム等からなる支持体上に積層可能であるが、本明細書で「位相差膜」という場合は、支持体を含まないポリビニルアルコール類を主成分とする膜を意味する。本発明では、未変性PVAとともに、分子内に架橋性基を有する変性ポリビニルアルコール(以下、ポリビニルアルコールを「PVA」といい、及び分子内に架橋性基を有する変性PVAを単に「変性PVA」という場合がある)を用いて位相差膜を形成することで、液晶表示装置の光学補償に寄与し得る所定の光学特性を示すとともに、液晶配向膜としても充分な性質を有し、さらにその上に重合性液晶組成物からなる光学異方性層を形成した場合には、該層との密着性が良好な位相差膜を提供している。
なお、本発明の位相差膜は、前記未変性PVA及び前記変性PVAを二種以上含有していてもよい。また、いずれにも属さないポリビニルアルコールを含有していてもよいが、本発明の位相差膜に含有される全てのポリビニルアルコールが、前記未変性PVA及び前記変性PVAのいずれかに属しているのが好ましい。また、「ポリビニルアルコール類を主成分」とするとは、ポリビニルアルコール類を50質量%以上含有することを意味する。
本発明の位相差膜の作製に用いる未変性PVAは、上記した通り、高鹸化度であるのが好ましく、平均鹸化度が95モル%以上であるのが好ましく、97モル%以上であることが好ましく、98モル%以上であることがより好ましい。平均鹸化度は100モル%であってもよいが、ポリビニルアルコールを100%鹸化することは困難であり、供給性の点では、99.5モル%以下であるのが好ましい。
本発明の位相差膜は、分子内に架橋性基を有する変性ポリビニルアルコールの少なくとも一種を含有する。前記変性PVAの架橋性基は重合性基であることが好ましい。本発明の位相差膜の形成に重合性基を有する変性PVAを利用するとともに、光学異方性層の形成に重合性基を有する液晶性分子を併用すると、本発明の位相差膜を該光学異方性層の配向膜として利用した場合に、光学異方性層と位相差膜との界面を化学的に結合させることができる。これにより、本発明の位相差膜とその上に光学異方性層を有する光学フィルムの耐久性を改善することができる。重合性基を有する変性PVAは、重合性基を有する繰り返し単位をポリビニルアルコールに導入することによって、又は、重合性基を有する化合物をポリビニルアルコール又は変性ポリビニルアルコールと反応させることにより得られる。
本発明に使用可能な前記変性PVAの好ましい例には、下記式(II)で表される重合性基を有する繰り返し単位を有する変性PVAが含まれる。
但し、架橋剤を添加し過ぎると、耐水性が低下の傾向があるので、架橋剤を使用する場合もその添加量は少ないほうが好ましく、全ポリビニルアルコール類に対して、0〜10質量%であるのが好ましく、0〜5質量%であるのがより好ましい。
本発明の位相差膜は、上記未変性PVAの少なくとも一種と、上記変性PVAの少なくとも一種と、所望により添加される架橋剤等を含む組成物から形成することができる。該組成物は、塗布液として調製するのが好ましい。塗布液として調製された前記組成物を、ポリマーフィルム等の支持体の表面に塗布した後、乾燥して形成することができる。乾燥時に架橋反応を進行させてもよく、架橋反応は、上述のように、透明支持体上に塗布した後、任意の時期に行なうことができる。塗布液の調製には、消泡作用のある有機溶媒(例、メタノール)と水の混合溶媒を用いることが好ましい。その比率は質量比で、水:メタノールが0より大きく99以下:100未満1以上が好ましく、0より大きく91以下:100未満9以上であることがさらに好ましい。これにより、泡の発生が抑えられ、位相差膜、更にはさらにはその上に形成される光学異方性層の層表面の欠陥が減少する。
nx=ny>nz
上記式中、nx、ny及びnzは、位相差膜におけるX軸、Y軸及びZ軸方向の屈折率を示す。ただし、前記X軸及びY軸のどちらかは、前記膜の面内において最大の屈折率を示す軸方向であり、他方は、その軸に垂直な前記面内の軸方向である。Z軸は、前記X軸及びY軸に垂直な厚み方向を示す。本発明の位相差膜を負のCプレートとして機能させる場合は、波長550nmのRthは30〜500nm程度であるのが好ましく、50〜300nm程度であるのがより好ましく、60〜200nm程度であるのがさらに好ましい。また、波長550nmの面内レターデーションReは、0〜10nm程度であるのが好ましく、0〜5nm程度が好ましい。また、本発明の位相差膜は、該位相差膜を支持するポリマーフィルムの積層体として、負のCプレートとして利用されるものであってもよい。その場合、積層体の光学特性が上記範囲を満たすことが好ましく、特に支持体のRthを30nm以上にすることが、位相差膜の厚みを軽減するために好ましい。負のCプレートは、種々の用途に用いられていて、例えば、VAモード液晶セルの補償や、一般的には、nx<ny=nzの光学特性を満足するものと理解されている負Aプレートと組み合わせてIPSの光学補償等に用いられている。
なお、本発明の位相差膜が、他の層(ポリマーフィルムや液晶組成物の硬化膜等)と既に積層されている場合は、位相差膜を剥離し、位相差膜単体の状態でKOBRAにてレターデーションの測定を行うものとする。
本発明は、本発明の位相差膜上に、液晶組成物から形成された光学異方性層を有する光学フィルムにも関する。本発明の光学フィルムの一態様は、支持体としてポリマーフィルムを、並びにその上に本発明の位相差膜及び液晶組成物から形成された光学異方性層をこの順で有する光学フィルムである。本態様では、前記位相差膜を、液晶組成物の配向膜として利用することができる。
(光学異方性層)
前記光学異方性層は、液晶化合物を含有する重合性液晶組成物から形成することができる。
・液晶化合物
前記光学異方性層の形成に用いられる重合性液晶組成物は、液晶化合物の少なくとも一種を含有する。該液晶化合物は、重合性基を有する重合性液晶化合物であるのが好ましい。液晶化合物は、一般的に、その分子の形状から、棒状液晶化合物と円盤状液晶化合物とに分類される。本発明ではいずれの液晶化合物を用いてもよい。
・棒状液晶化合物
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、トラン類及びアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。以上のような低分子液晶だけではなく、高分子液晶も用いることができる。棒状液晶化合物には活性光線や電子線、熱などによって重合や架橋反応を起こしうる部分構造を有するものが好適に用いられる。上記部分構造の個数は1〜6個、好ましくは1〜3個である。上述の通り、本発明に用いることができる棒状液晶性分子は、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。上記重合性基は、ラジカル重合性不飽和基が好ましく、具体的には、特表1000−514202号公報、又は特開2002−62427号公報記載の重合性基、重合性液晶化合物が挙げられる。前記光学異方性層における棒状液晶性分子の配向形態については特に制限はない。層面に対して、垂直、水平、ハイブリッドいずれの配向形態であってもよい。
式中、Q1及びQ2はそれぞれ独立に重合性基であり、L1及びL4はそれぞれ独立に二価の連結基であり、L2及びL3はそれぞれ独立に単結合又は二価の連結基であり、Cy1、Cy2及びCy3は二価の環状基であり、nは0、1又は2である。
(IV) Q1−L1−Cy1−L2−(Cy2−L3)n−Cy3−L4−Q2
式中、Q1及びQ2はそれぞれ独立に重合性基である。重合性基の重合反応は、付加重合(開環重合を含む)又は縮合重合であることが好ましい。言い換えると、重合性基は、付加重合反応又は縮合重合反応が可能な官能基であることが好ましい。以下に重合性基の例を示す。
L−2:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−
L−3:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−O−
L−4:−CO−O−二価の鎖状基−O−二価の環状基−
L−5:−CO−O−二価の鎖状基−O−二価の環状基−CO−O−
L−6:−CO−O−二価の鎖状基−O−二価の環状基−O−CO−
L−7:−CO−O−二価の鎖状基−O−二価の環状基−二価の鎖状基−
L−8:−CO−O−二価の鎖状基−O−二価の環状基−二価の鎖状基−CO−O−
L−9:−CO−O−二価の鎖状基−O−二価の環状基−二価の鎖状基−O−CO−
L−10:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−二価の環状基−
L−11:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−二価の環状基−CO−O−
L−12:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−二価の環状基−O−CO−
L−13:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−二価の環状基−二価の鎖状基−
L−14:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−二価の環状基−二価の鎖状基−CO−O−
L−15:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−二価の環状基−二価の鎖状基−O−CO−
L−16:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−O−二価の環状基−
L−17:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−O−二価の環状基−CO−O−
L−18:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−O−二価の環状基−O−CO−
L−19:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−O−二価の環状基−二価の鎖状基−
L−20:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−O−二価の環状基−二価の鎖状基−CO−O−
L−21:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−O−二価の環状基−二価の鎖状基−O−CO−
ベンゼン環を有する環状基としては、1,4−フェニレンが好ましい。ナフタレン環を有する環状基としては、ナフタレン−1,5−ジイル及びナフタレン−2,6−ジイルが好ましい。シクロヘキサン環を有する環状基としては1,4−シクロへキシレンであることが好ましい。ピリジン環を有する環状基としてはピリジン−2,5−ジイルが好ましい。ピリミジン環を有する環状基としては、ピリミジン−2,5−ジイルが好ましい。
ディスコティック液晶性化合物は、様々な文献(C.Destrade et al.,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,vol.71,page 111(1981);日本化学会編、季刊化学総説、No.22、液晶の化学、第5章、第10章第2節(1994);B.Kohne et al.,Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.,page 1794(1985);J.Zhang et al.,J.Am.Chem.Soc.,vol.116,page 2655(1994))に記載されている。いずれも本発明に使用することができる。また、ディスコティック液晶性化合物の重合については、特開平8−27284号公報に記載がある。
式中、Qは重合性基であり、前記の分子内に架橋性基を有するポリビニルアルコールにおける重合性基(Q)、前記の重合性棒状液晶化合物における重合性基(Q)と同義であり、前述のように不飽和重合性基(前述の例示Q1〜Q7)、エポキシ基(Q8)又はアジリジニル基(Q9)であることが好ましく、不飽和重合性基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基(Q1〜Q6)であることが最も好ましい。
Dは円盤状コアであり、Lは二価の連結基であり、nは3〜12の整数である。前記式中の円盤状コア(D)、及び二価の連結基(L)の好ましい具体例は、それぞれ、特開2001−4837号公報に記載の(D1)〜(D15)、(L1)〜(L25)であり、同公報に記載の内容を好ましく用いることができる。
前記重合性液晶組成物は、上記(メタ)アクリル基と結合し得る化合物及び液晶化合物以外の成分を含んでいてもよい。例えば、所望により、重合開始剤、配向制御剤、界面活性剤等を含有していてもよい。
・重合開始剤
重合開始剤としては、熱重合反応に用いられる熱重合開始剤、及び光重合反応に用いる光重合開始剤のいずれを用いてもよいが、光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2,367,661号、同2,367,670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2,448,828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2,722,512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3,046,127号、同2,951,758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許3,549,367号明細書記載)、アクリジン及びフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4,239,850号明細書記載)及びオキサジアゾール化合物(米国特許4,212,970号明細書記載)が含まれる。
上記光重合開始剤の使用量は、重合性液晶組成物(塗布液の場合は固形分)の0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。
前記重合性液晶組成物は、液晶の配向を制御する配向制御剤を含有していてもよい。配向制御剤は、液晶の種類や、所望の配向状態等に応じて選択することができる。
例えば、前記組成物が棒状液晶を含有し、棒状液晶を層面に対して垂直(長軸が層面に対して垂直)に配向させたい場合は、組成物中にオニウム塩等を含有させるのが好ましい。具体例については、特開2006−301605号公報(表1、第2位相差領域1〜3)等に記載があり、いずれも使用することができる。
また、前記組成物が棒状液晶を含有し、棒状液晶を層面に対して水平(長軸が層面に対して水平)に配向させたい場合は、組成物中にトリアジン化合物等を含有させるのが好ましい。具体例については、特開2006−293275号公報(実施例2)等に記載があり、いずれも使用することができる。
また、前記組成物がディスコティック液晶を含有し、ディスコティック液晶を層面に対して垂直(円盤面が層面に対して垂直)に配向させたい場合は、組成物中にピリジニウム塩(実施例1)等を含有させるのが好ましい。具体例については、特開2006−285187号公報等に記載があり、いずれも使用することができる。
また、前記組成物がディスコティック液晶を含有し、ディスコティック液晶を層面に対して水平(円盤面が層面に対して水平)に配向させたい場合や、ハイブリッド配向させたい場合は、組成物中に特定のフッ素系ポリマー等を含有させるのが好ましい。具体例については、特開2006−267183号公報(参考例2)等に記載があり、いずれも使用することができる。
前記重合性液晶組成物は、塗布性の良化等のため、界面活性剤を含有していてもよい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤が好ましい。具体的には、例えば特開2001−330725号公報の段落番号[0028]〜[0056]記載の化合物が挙げられる。
前記光学異方性層は、前記重合性組成物を塗布液として調製し、本発明の位相差膜からなる配向膜の表面に塗布し、乾燥して溶媒を除去するとともに、所望の配向状態を得、重合によりその配向状態を固定して形成するのが好ましい。
前記塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。上記有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライド及びケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。塗布液の塗布は、公知の方法(例、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法)により実施できる。
本発明の光学フィルムが支持体として有するポリマーフィルムは、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。使用可能なポリマーフィルムの例には、セルロースエステル、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のフィルムが含まれる。これらの中でもセルロースエステルフィルムが好ましく、アセチルセルロースフィルムがさらに好ましく、トリアセチルセルロースフィルムが最も好ましい。上記ポリマーフィルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。
前記有機溶媒は、水酸化金属塩を溶解し、セルロースアシレートフィルムを溶解しないものが好ましく、その具体例にはメタノール、エタノール、イソプロパノール、イソブタノール等が含まれる。
また、前記水酸化金属塩の具体例には、アルカリ金属水酸化物が好ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が含まれる。
また、前記相溶化剤は、水、有機溶媒、水酸化金属塩を混合する場合に、該剤を添加することで均一な溶液となる化合物であるのが好ましく、その具体例には、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、多価アルコール等が含まれる。
また、前記界面活性剤は、ノニオン系界面活性剤であるのが好ましく、その具体例には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンベヘニルエーテル、等が含まれる。
但し、ポリマーフィルムの光学特性を積極的に利用して、光学補償能に必要な光学特性を得る態様では、この限りではない。
本発明は、本発明の光学フィルムと、偏光膜とを有する偏光板にも関する。本発明の光学フィルムは、偏光膜の一方の表面に、保護フィルムとして貼合されていてもよい。以下、本発明の偏光板について説明する。
・偏光膜
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り、本発明にはいずれを使用してもよい。ヨウ素系偏光膜及び染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。
他方の表面に貼合される保護フィルムは、透明なポリマーフィルムが用いることが好ましい。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。保護フィルムとしては、セルロースアシレートフィルム、及びポリオレフィンを含むポリオレフィンフィルムが好ましい。セルロースアシレートフィルムの中でも、セルローストリアセテートフィルムが好ましい。また、ポリオレフィンフィルムの中でも、環状ポリオレフィンを含むポリノルボルネンフィルムが好ましい。
保護フィルムの厚さは、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。
まずは、本発明の位相差膜と、その上にディスコティック液晶分子をホモジニアス配向させてその状態に固定して形成した光学異方性層とを有する位相差フィルム(光学補償フィルム)を例に本発明を説明する。
市販のセルロースアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士フイルム(株)製)の片面に、以下のアルカリ鹸化処理を行った。
フィルム(TD80UF)を、温度60℃の誘電式加熱ロール上を通過させ、フィルム表面温度40℃に昇温した後に、下記に示す組成のアルカリ溶液(S−1)をロッドコーターを用いて塗布量17mL/m2で塗布し、110℃に加熱した(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に10秒滞留させた。続けて、同じくロッドコーターを用いて蒸留水を2.8mL/m2塗布し、次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返し、アルカリを洗い落とした後に、70℃の乾燥ゾーンに5秒間滞留させて乾燥し、片面鹸化処理フィルムA−1を作製した。
アルカリ溶液(S−1)組成:
水酸化カリウム 8.6質量部
水 24.1質量部
イソプロパノール 56.3質量部
界面活性剤(K−1:C16H33O(CH2CH2O)10H) 1.0質量部
プロピレングリコール 10.0質量部
アルカリ溶液(S−1)物性:
表面張力 20mN/m
粘度 5.2mPa・s
表1に示したPVAを用いて、8〜12%のポリビニルアルコール溶液を種々調製し、上記鹸化処理されたフィルム(A−1)の鹸化処理面に塗布し、温度120℃で4分間乾燥することで、厚さ10μmのPVA膜付き支持体をそれぞれ作製した。PVA膜単体のRthは、別途ガラス板上にPVA膜を作製し、自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用いて光学特性を測定することにより求めた。
また、表1中、変性PVAは、特開平9−152509号公報の[0101]欄に記載の合成例1に従って、但し、用いたMP203(株式会社クラレ社製)の代わりに、PVA203、PVA103(株式会社クラレ社製)を用いて製造した修飾PVA(架橋基付きPVA)である。
下記の組成のディスコティック液晶性化合物を含む塗布液(D−1)を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
ディスコティック液晶化合物を含む塗布液(D−1)の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記のディスコティック液晶性化合物(I) 18質量部
エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 2質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 0.6質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 0.2質量部
空気界面垂直配向剤 0.1質量部
メチルエチルケトン 39質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
(密着性評価)
上記作製した各光学フィルム試料の液晶層を有する側の表面に、カッターナイフで碁盤目状に縦11本、横11本の切り込みを入れて、合計100個の正方形の升目を刻み、日東電工(株)製のポリエステル粘着テープ”No.31B”を圧着して、密着試験を行った。剥がれの有無を目視で観察し、下記の4段階評価を行った。
◎:100個の升目中に剥がれが全く認められなかったもの
○:100個の升目中に剥がれが認められたものが2升以内のもの
△:100個の升目中に剥がれが認められたものが3〜10升のもの
×:100個の升目中に剥がれが認められたものが10升を超えたもの
未変性PVAのみからなる位相差膜(AY1−11)はディスコティック液晶組成物からなる光学異方性層と密着せず、容易に剥離する。これに対し、架橋性基を有する変性PVAを混合した位相差膜(AY1−1〜AY1−5、AY1−7〜AY1−9)は、ディスコティック液晶層との密着性がよく、かつ位相差膜のRthが30nm以上となる。上記結果より、架橋性基を有する変性PVAの混合比が0.5質量%以上の位相差膜で、この効果が確認され、さらに光学異方性の発現に必要な位相差膜の厚みを低減できるという観点では、混合比が10質量%以下であるのが好ましい。架橋性基を有するPVAは鹸化度が低いほうがより効果的に密着性を高め、なおかつ混合による光学異方性の目減りかたも少ない。
上記で作製した光学フィルムAY1−1について、支持体の裏面(配向膜及び光学異方性層が形成されていない側の表面)を鹸化処理した。具体的には、1.5N水酸化ナトリウム水溶液(55℃、2分)に浸漬した後、水洗した(室温、15秒)。更に0.1N硫酸(30℃、20秒)に浸漬した後、水洗した(室温、15秒)。
ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、各光学フィルムの鹸化処理を行った裏面を、偏光膜の一方の表面にRoll To Rollで貼り付けた。このとき、前記偏光膜の吸収軸と、位相差フィルムAY1−1の遅相軸とは垂直になるように配置されていた。
次に、厚さ80μmのセルローストリアセテートフィルム(TD−80UF:富士フイルム(株)製)に上記鹸化処理を行い、鹸化処理した面をポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の反対側の表面にRoll To Rollで貼り付けた。このようにして偏光板H1−1をそれぞれ作製した。
偏光坂H1−1に用いた光学フィルムAY1−1をセルローストリアセテートフィルム(TD80UF)に代えた以外は、同様の方法で、鹸化処理及び偏光膜との張り合わせを行い、偏光坂H1−11を作製した。
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、市販のセルロースアシレートフィルム(富士フイルム(株)製 Z−TAC)を鹸化後、をロールtoロールで貼り付けた。
また、市販のセルローストリアシレートフィルム(フジタックTD80UF、富士フイルム(株)製)に鹸化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、前記偏光膜の他方の面にロールtoロールで貼り付け、70℃で10分以上乾燥して、偏光板(P1)を作製した。
《IPSモードの液晶表示装置の作製》
IPSモードの液晶テレビTH−32LX500(松下電器産業(株)社製)から、液晶セルを取り出し、視認側及びバックライト側に貼られてあった偏光板、及び光学フィルムを剥した。この液晶セルは、電圧無印加状態及び黒表示時では液晶分子はガラス基板間で実質的に平行配向しており、その遅相軸方向は画面に対して水平方向であった。
また、偏光板(H1−1)の吸収軸と液晶セルの遅相軸が垂直になるようにし、偏光板(H1−1)と偏光板(P1)の吸収軸は直交するように配置した。
このようにして偏光板を貼り合せた液晶セルを、再度、液晶テレビTH−32LX500に組み込み、液晶表示装置(L1)を作製した。
同様に、偏光坂H1−1の代わりにH1−11を用いて液晶表示装置L2を作製した。
次に、本発明の位相差膜と、その上でディスコティック液晶分子をハイブリッド配向させてその状態に固定して形成した光学異方性層とを有する位相差フィルム(光学補償フィルム)を例に本発明を説明する。
実施例1と同様にして、片面鹸化処理フィルムKF−1を作製し、その上に、実施例1と同様にして、下記表2に示す組成のPVA層(位相差膜)を形成し、その後、実施例1と同様にして表面をラビング処理した。
(光学異方性層の形成)
下記組成の光学異方性層用塗布液D−2を調製した。
(光学異方性層用塗布液D−2の調製)
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
ディスコティック液晶化合物を含む塗布液(D−2)の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記ディスコティック液晶化合物(I) 91.0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アクリレート
(V#360、商品名、大阪有機化学(株)) 9.0質量部
セルロースアセテートブチレート
(CAB551−0.2、商品名、イーストマンケミカル製) 2質量部
セルロースアセテートブチレート
(CAB531−1、商品名、イ−ストマンケミカル製) 0.5質量部
フルオロ脂肪族基含有共重合体(メガファックF780、大日本インキ(株)製)
0.31質量部
イルガキュアー907(商品名、チバガイギー社製) 3.0質量部
カヤキュアーDETX(商品名、日本化薬(株)製) 1.0質量部
メチルエチルケトン 207.3質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記形成した各位相差膜のラビング処理面に、上記塗布液D−2を5.3mL/m2で塗布し、115℃で600秒間液晶層を熟成し、液晶層を配向処理した。引き続き塗布物全体が80℃となってからUV照射して、配向状態のまま液晶層を固定して、光学異方性層を形成した。こうして光学補償フィルムAY2−1〜AY2−3を作製し、実施例1と同様の方法で評価した。
次に、本発明の位相差膜と、その上で棒状液晶分子を垂直配向させてその状態に固定して形成した光学異方性層とを有する位相差フィルム(光学補償フィルム)を例に本発明を説明する。
実施例1と同様にして、片面鹸化処理フィルムKF−1を作製し、その上に、実施例1と同様にして、下記表3に示す組成のPVA層(位相差膜)を形成し、その後、実施例1と同様にして表面をラビング処理した。
特開2006−215092号公報の[0198]〜[0200]に記載の棒状液晶化合物を含む塗布液、即ち、下記組成の塗布液N−1を調製した。
塗布液N−1の組成:
下記棒状液晶化合物A 3.8g
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 0.06g
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 0.02g
下記空気界面側垂直配向剤 0.002g
メチルエチルケトン 9.2g
実施例1と同様にして作製した光学フィルムAY3−1〜AY3−4の密着性を評価した。結果を下記表3に示す。
Claims (15)
- ポリビニルアルコール類を主成分とする位相差膜であって、未変性ポリビニルアルコール及び分子内に架橋性基を有する変性ポリビニルアルコールを少なくとも含有し、且つ波長550nmにおける厚み方向のレターデーション(Rth)が、30nm以上であり、
前記未変性ポリビニルアルコールの平均鹸化度が、95モル%以上であり、且つ前記変性ポリビニルアルコールの平均鹸化度が、50〜90モル%であり、
前記未変性ポリビニルアルコールの平均重合度が、1000〜5000であり、且つ前記変性ポリビニルアルコールの平均重合度が、100〜800であり、及び
含有される全ポリビニルアルコール類に対し、前記変性ポリビニルアルコールを2〜10質量%の割合で含有することを特徴とする位相差膜。 - 厚みが5〜50μmであることを特徴とする請求項1に記載の位相差膜。
- 前記変性ポリビニルアルコールの架橋性基が、不飽和重合性基、エポキシ基及びアジリジニル基のいずれかであることを特徴とする請求項1又は2に記載の位相差膜。
- 前記変性ポリビニルアルコールの架橋性基が、エチレン性不飽和重合性基であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の位相差膜。
- 前記変性ポリビニルアルコールが下記式(II)で表される繰り返し単位を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の位相差膜。
- 液晶配向膜として利用されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の位相差膜。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の位相差膜と、その上に、液晶組成物から形成された光学異方性層とを有することを特徴とする光学フィルム。
- 前記光学異方性層が、重合性基を有する液晶化合物を含有する重合性液晶組成物を、前記位相差膜上で配向させて、その状態に固定することで形成される層であることを特徴とする請求項8に記載の光学フィルム。
- 前記液晶化合物が有する重合性基が、前記位相差膜中の変性ポリビニルアルコールが有すると架橋性基と反応可能な重合性基であることを特徴とする請求項9に記載の光学フィルム。
- 前記位相差膜を支持するポリマーフィルムを有することを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の光学フィルム。
- 前記ポリマーフィルムが、セルロースアシレートを主成分とするポリマーフィルムであることを特徴とする請求項11に記載の光学フィルム。
- 偏光膜と、請求項11又は12に記載の光学フィルムとを有する偏光板。
- 前記光学フィルムが、前記偏光膜の保護フィルムであることを特徴とする請求項13に記載の偏光板。
- 請求項13又は14に記載の偏光板を有することを特徴とする液晶表示装置。
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