JP4883033B2 - 輝度向上フィルム、その製造方法及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
〔2〕 前記粘着層が、光学的に実質的に等方な層である、前記輝度向上フィルム。
〔3〕 前記粘着層が、粘着性を発現するポリマーをさらに含有し、前記ポリマー100重量部に対して前記単量体を0.1〜10重量部含有することを特徴とする、前記輝度向上フィルム。
〔4〕 粘着性を発現するポリマー及び前記単量体を含有する粘着性組成物を、前記円偏光分離シート及び前記位相差フィルムの少なくとも一方に塗布し、前記粘着性組成物の塗膜を形成する工程と、
前記円偏光分離シート及び前記位相差フィルムを、前記塗膜を介して貼り合わせる工程とを含む、前記輝度向上フィルムの製造方法。
〔5〕 前記輝度向上フィルム及び液晶パネルを備える液晶表示装置。
本発明の輝度向上フィルムは、コレステリック規則性を有する樹脂層(以下、「コレステリック樹脂層」ということがある。)を含む円偏光分離シート、位相差フィルム、及び前記円偏光分離シートと位相差フィルムとの間に介在する粘着層を備える。
本発明において、円偏光分離シート中のコレステリック樹脂層が有するコレステリック規則性とは、一平面上では分子軸が一定の方向に並んでいるが、次の平面では分子軸の方向が少し角度をなしてずれ、さらに次の平面ではさらに角度がずれるという具合に、分子が一定方向に配列している平面を進むに従って分子軸の角度がずれて(ねじれて)いく構造である。このように分子軸の方向がねじれてゆく構造は光学的にカイラルな構造となる。
R1X−A1X−B−A2X−R2X (1)
前記棒状液晶性化合物としては、式(2)で表される化合物を挙げることができる。
R3X−C3X−D3X−C5X−M−C6X−D4X−C4X−R4X 式(2)
(式中、R3X及びR4Xは反応性基であり、それぞれ独立して(メタ)アクリル基、(チオ)エポキシ基、オキセタン基、チエタニル基、アジリジニル基、ピロール基、ビニル基、アリル基、フマレート基、シンナモイル基、オキサゾリン基、メルカプト基、イソ(チオ)シアネート基、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、及びアルコキシシリル基からなる群より選択される基を表す。D3X及びD4Xは単結合、炭素原子数1〜20個の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、及び炭素原子数1〜20個の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレンオキサイド基からなる群より選択される基を表す。C3X〜C6Xは単結合、−O−、−S−、−S−S−、−CO−、−CS−、−OCO−、−CH2−、−OCH2−、−C=N−N=C−、−NHCO−、−OCOO−、−CH2COO−、及び−CH2OCO−からなる群より選択される基を表す。Mはメソゲン基を表し、具体的には、非置換又は置換基を有していてもよい、アゾメチン類、アゾキシ類、フェニル類、ビフェニル類、ターフェニル類、ナフタレン類、アントラセン類、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、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類の群から選択された2〜4個の骨格を、−O−、−S−、−S−S−、−CO−、−CS−、−OCO−、−CH2−、−OCH2−、−C=N−N=C−、−NHCO−、−OCOO−、−CH2COO−、及び−CH2OCO−等の結合基によって結合されて形成される。または、R3X−C3X−D3X−C5X−及び−C6X−D4X−C4X−R4Xはそれぞれ、後述する式(I)におけるZ1−(Y1−G1)a−Y2−A1−Y3−及び−Y4−A2−Y5−(G2−Y6)b−Z2と同様のものとすることができる。)
前記、メソゲン基Mが有しうる置換基としては、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数1〜10のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、−O−R5X、−O−C(=O)−R5X、−C(=O)−O−R5X、−O−C(=O)−O−R5X、−NR5X−C(=O)−R5X、−C(=O)−NR5XR7X、または−O−C(=O)−NR5XR7Xを表す。ここで、R5X及びR7Xは、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を表し、アルキル基である場合、当該アルキル基には、−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR6X−C(=O)−、−C(=O)−NR6X−、−NR6X−、または−C(=O)−が介在していてもよい(ただし、−O−および−S−がそれぞれ2以上隣接して介在する場合を除く。)。ここで、R6Xは、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表す。前記「置換基を有してもよい炭素数1〜10個のアルキル基」における置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、アミノ基、炭素原子数1〜6個のアルコキシ基、炭素原子数2〜8個のアルコキシアルコキシ基、炭素原子数3〜15個のアルコキシアルコキシアルコキシ基、炭素原子数2〜7個のアルコキシカルボニル基、炭素原子数2〜7個のアルキルカルボニルオキシ基、炭素原子数2〜7個のアルコキシカルボニルオキシ基等が挙げられる。
本発明において、該棒状液晶性化合物は非対称構造であることが好ましい。ここで非対称構造とは、一般式(2)において、メソゲン基Mを中心として、R3X−C3X−D3X−C5X−と−C6X−D4X−C4X−R4Xが異なる構造のことをいう。該棒状液晶性化合物として、非対称構造のものを用いることにより、配向均一性をより高めることができる。
Yの組み合わせとして特に好ましいのは、合成しやすさ及び、本発明の所望の効果をより良好に発現させる観点からY1とY3が−C(=O)−O−であり、Y4とY6が−O−C(=O)−であり、Y2とY5が−O−である組み合わせ、あるいは、Y1〜Y3が−C(=O)−O−であり、Y4〜Y6が−O−C(=O)−である組み合わせである。
G1及びG2の炭素数1〜20の2価の脂肪族基としては、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数2〜20のアルケニレン基等の鎖状の脂肪族基が好ましい。
本発明の所望の効果をより良好に発現させる観点から、エチレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基等のアルキレン基が好ましい。
Z1及びZ2の炭素数2〜10のアルケニル基の具体例としては、CH2=CH−、CH2=C(CH3)−、CH2=CH−CH2−、CH3−CH=CH−、CH2=CH−CH2−CH2−、CH2=C(CH3)−CH2−CH2−、(CH3)2C=CH−CH2−、(CH3)2C=CH−CH2−CH2−、CH2=C(Cl)−、CH2=C(CH3)−CH2−、CH3−CH=CH−CH2−等が挙げられる。
中でも、Z1及びZ2としては、本発明の所望の効果をより良好に発現させる観点から、CH2=CH2−、CH2=CH(CH3)−、CH2=C(Cl)−、CH2=CH−CH2−、CH2=C(CH3)−CH2−、又はCH2=C(CH3)−CH2−CH2−であることがより好ましい。
原料の入手しやすさの観点から、(1)X1〜X8がいずれも水素原子であるか、(2)X1〜X5及びX7がいずれも水素原子であり、かつX6及びX8が−OCH3、−OCH2CH3、若しくは−CH3であるか、(3)X1〜X5、X7及びX8がいずれも水素原子であり、かつX6が−C(=O)−OR3、−OCH3、−OCH2CH3、−CH3、−CH2CH3、−CH2CH2CH3若しくはフッ素原子であるか、又は(4)X1〜X4及びX6〜X8がいずれも水素原子であり、かつX5が−C(=O)−O−R3、−OCH3、−OCH2CH3、−CH3、−CH2CH3、−CH2CH2CH3若しくはフッ素原子であることが好ましい。
更に、その具体例を以下に示す。
更に、その具体例を以下に示す。
A1及びA2の具体例としては、下記のものが挙げられる。
A1及びA2の具体例として挙げた有機基は、置換基を有していてもよい。当該置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、ニトロ基、−C(=O)−OR基;等が挙げられる。ここでRは、炭素数1〜6のアルキル基である。これらの中でも、ハロゲン基、アルキル基、アルコキシ基が好ましく、ハロゲン原子としてはフッ素原子が、アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基が、アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基がより好ましい。
前記架橋剤の配合割合は、コレステリック液晶組成物を硬化して得られる硬化膜中に0.1〜15重量%となるようにすることが好ましい。該架橋剤の配合割合が0.1重量%より少ないと架橋密度向上の効果が得られず、逆に15重量%より多いと液晶層の安定性を低下させてしまうため好ましくない。
該光開始剤の配合割合はコレステリック液晶組成物中0.03〜7重量%であることが好ましい。該光開始剤の配合量が0.03重量%より少ないと重合度が低くなってしまい膜強度が低下してしまう場合があるため好ましくない。逆に7重量%より多いと、液晶の配向を阻害してしまい液晶相が不安定になってしまう場合があるため好ましくない。
前記基材層は、透明樹脂基材により構成することができる。前記透明樹脂基材は、特に限定されず1mm厚で全光透過率80%以上の基材を使用することができる。具体的には、脂環式オレフィンポリマー、ポリエチレンやポリプロピレンなどの鎖状オレフィンポリマー、トリアセチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、変性アクリルポリマー、エポキシ樹脂、ポリスチレン、アクリル樹脂などの合成樹脂からなる単層又は積層のフィルムが挙げられる。これらの中でも、脂環式オレフィンポリマー又は鎖状オレフィンポリマーが好ましく、透明性、低吸湿性、寸法安定性、軽量性などの観点から、脂環式オレフィンポリマーが特に好ましい。
前記変性ポリアミドとしては、芳香族ポリアミド又は脂肪族ポリアミドに変性を加えたものを挙げることができ、脂肪族ポリアミドに変性を加えたものが好ましい。具体的には例えば、ナイロン−6、ナイロン−66、ナイロン−12、3元ないし4元共重合ナイロン、脂肪酸系ポリアミド、又は脂肪酸系ブロック共重合体(例えばポリエーテルエステルアミド、ポリエステルアミド)に変性を加えたものを挙げることができる。当該変性としては、末端アミノ変性、カルボキシル変性、ヒドロキシル変性などの変性、並びにアミド基の一部をアルキルアミノ化又はN−アルコキシアルキル化する変性を挙げることができる。N−アルコキシアルキル化変性ポリアミドとしては、ナイロン−6、ナイロン−66、又はナイロン−12等の共重合ナイロンのアミド基の一部をN−メトキシメチル化したものが挙げられる。前記変性ポリアミドの重量平均分子量は、好ましくは5,000〜500,000、より好ましくは10,000〜200,000とすることができる。
配向膜の厚さは、所望する液晶層の配向均一性が得られる膜厚であればよく、0.001〜5μmであることが好ましく、0.01〜2μmであることがさらに好ましい。
本発明に用いる位相差フィルムとしては、(i)フィルム状のポリマーを延伸したもの、又は(ii)液晶性の材料を透明樹脂基材上に塗布し、配向させ、硬化させたものを用いることができる。(ii)の位相差フィルムを用いる場合は、適当な基材上に液晶性の材料を塗布し、配向させ、硬化させて得た当該位相差フィルムを円偏光分離シートと一体化させて輝度向上フィルムとすることができる。
ここで、前記正面方向のリターデーションReは、式I:Re=(nx−ny)×d(式中、nxは厚み方向に垂直な方向(正面方向)であって最大の屈折率を与える方向の屈折率を表し、nyは厚み方向に垂直な方向(面内方向)であってnxに直交する方向の屈折率を表し、dは膜厚を表す。)で表される値であり、厚み方向のリターデーションRthは、式II:Rth={(nx+ny)/2−nz}×d(式中、nxは厚み方向に垂直な方向(面内方向)であって最大の屈折率を与える方向の屈折率を表し、nyは厚み方向に垂直な方向(面内方向)であってnxに直交する方向の屈折率であり、nzは厚み方向の屈折率を表し、dは膜厚を表す。)で表される値である。
なお、前記正面方向のリターデーションRe及び厚み方向のリターデーションRthは、市販の位相差測定装置を用いて、光学異方性素子を長手方向及び幅方向に100mm間隔(長手方向又は横方向の長さが200mmに満たない場合は、その方向へは等間隔に3点指定する)で、全面にわたり、格子点状に測定を行い、その平均値とする。
当該延伸は、好ましくは一軸延伸又は斜め延伸により行うことができ、さらに好ましくはテンターによる一軸延伸又は斜め延伸により行うことができる。
本発明の輝度向上フィルムは、前記円偏光分離シートと位相差フィルムとの間に介在する粘着層を備える。
本発明においては、前記粘着層は、前記コレステリック液晶組成物を構成する単量体の1種以上を含有する。具体的には、粘着性を発現する主ポリマーと、前記コレステリック液晶組成物を構成する単量体の1種以上とを含有する粘着性組成物により、前記円偏光分離シートと位相差フィルムとを粘着させることにより、かかる粘着層を設けることができる。
無機拡散剤としては、ガラス、酸化ケイ素、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、マグネシウムシリケート等からなるもの;有機拡散剤としては、フッ素樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アクリロニトリル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリシロキサン樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、またはこれらの架橋物等からなるものが挙げられる。
拡散剤の形状としては、特に限定されず、球状、楕円体状、立方体状、針状、棒状、紡錘形状、板状、鱗片状、繊維状などが挙げられるが、中でも光の拡散方向を等方的にできる点で球状、もしくは球状に近い楕円体状が好ましい。
拡散剤の大きさは、好ましくは直径0.2μm〜50μm、より好ましくは0.5μm〜10μmである。尚、ここでいう直径は、完全な球状ではない場合は、同一体積の球の直径で代用される。針状のような一方向に著しく寸法の異なるフィラーの場合は、その方向に垂直な断面の断面積と同一面積の円の直径で代用する。
拡散剤の屈折率は、粘着性組成物の基材として用いる主ポリマーの屈折率と異なることが好ましく、屈折率差が0.05以上であることがより好ましい。
拡散剤は、単独の素材、大きさ、屈折率等の性質ものを用いてもよく、また、2種類以上の拡散剤を混合して用いても良い。また、拡散剤として2種類以上の素材からなるものを用いてもよい。
粘着性組成物におけるフィラーの含有量は、粘着性組成物の主ポリマー100重量部に対して、好ましくは0.1〜20重量部、より好ましくは1〜10重量部である。
粘着性組成物に含まれる拡散剤の平均粒径dと、粘着層の厚みlの比は、好ましくは0.05≦d/l≦0.6、特に好ましくは、0.07≦d/l≦0.3である。0.05未満であると、拡散剤の粒径が小さすぎるか、粘着層の膜厚が厚すぎるため、前者であれば必要な散乱特性が得られないおそれが、後者では粘着層が不要な位相差を発生させるおそれがあり、0.6を超えると、必要な粘着面積が得られず、粘着力が不足し粘着層が剥離するおそれがある。
ここで、円偏光分離シートが、上で述べた基材層/配向膜/コレステリック樹脂層の層構成を有するものである場合、円偏光分離シートの基材層側の面及びコレステリック樹脂層側の面のうちコレステリック樹脂層側の面が、前記粘着層に接し、位相差フィルムに面するよう貼付することが、輝度向上フィルムの強度を維持しながら透過スペクトルのシフトを抑制しうるため好ましい。
本発明の液晶表示装置は、前記本発明の輝度向上フィルム及び液晶パネルを備える。
(配向膜を有する透明樹脂基材の調製)
脂環式オレフィンポリマーからなる基材フィルム(株式会社オプテス製;商品名「ゼオノアフィルムZF14−100」)の両面をコロナ放電処理した。5重量%の変性ポリアミド(FR105/CM4000の重量比70/30混合物、FR105:株式会社鉛市製 メトキシメチル化ナイロン CM4000:東レ株式会社製 共重合ポリアミド)の水溶液を当該フィルムの片面に♯2のワイヤーバーを使用して塗布し、塗膜を乾燥し、膜厚0.1μmの配向膜を形成した。次いで当該配向膜をラビング処理し、配向膜を有する透明樹脂基材を調製した。
上記で調製した配向膜を有する透明樹脂基材の配向膜を有する面に、表1に示す配合割合で各成分を混合して調製したコレステリック液晶組成物を♯10のワイヤーバーを使用して塗布した。塗膜を100℃で5分間配向処理し、当該塗膜に対して0.1〜45mJ/cm2の微弱な紫外線の照射処理と、それに続く100℃で1分間の加温処理からなるプロセスを2回繰り返した後、窒素雰囲気下で2000mJ/cm2の紫外線を照射して、乾燥膜厚5μmのコレステリック樹脂層を作製して、基材フィルム/配向膜/コレステリック樹脂層の層構成を有する円偏光分離シート(P−1)及び(P−2)を得た。
メタクリル酸メチル97.8重量%とアクリル酸メチル2.2重量%とからなるモノマー組成物を、バルク重合法により重合させ、樹脂ペレットを得た。
アクリル系粘着剤、重合性液晶化合物、重合性非液晶化合物及び重合性カイラル化合物を、表2に示す割合で混合し、粘着性組成物を調製した。
製造例1で得た円偏光分離シート(P−1)と、製造例3で得た位相差フィルムとを、コレステリック樹脂層と位相差フィルムのコロナ放電処理面とが面するように向き合わせ、上記粘着性組成物で貼り合わせ、輝度向上フィルムを得た。粘着層の厚さは20μmであった。
円偏光分離シートとして表2に示すものを用い、粘着性組成物の組成を表2に示す通りとした他は、実施例1と同様にして、輝度向上フィルムを作製し評価した。評価結果を表3に示す。
・重合性液晶化合物;Δn0.25、結晶相からネマチック相への転移温度85℃、下記構造式を有する2官能アクリレート
・フッ素系界面活性剤;セイミケミカル社製 KH−40
・CPN;シクロペンタノン
・重合開始剤;チバスペシャルティケミカルズ社製 Irgacure369
・アクリル系粘着剤;SKダイン2094(綜研化学社製、ポリマー含有割合30重量%)に、硬化剤 E−AX(綜研化学社)を、SKダイン2094中のポリマー100重量部に対して5重量部の割合で添加したもの。
市販の液晶表示装置(Sharp社製、AQUOS、LC−37BE1W)を分解し、実施例6で得た輝度向上フィルムを装着し組み立て直して、液晶表示装置を得た。液晶表示装置は、バックライト、拡散板、拡散シート、プリズムシート、光学複合素子、液晶パネルの順で構成されている。
(比較例3)
輝度向上フィルムとして実施例6で得られたものに代えて比較例2で得られたものを用いた他は、実施例8と同様に液晶表示装置を作成し評価した。100時間経過したところ、色ムラが観察された。
Claims (5)
- コレステリック規則性を有する樹脂層を含む円偏光分離シート、位相差フィルム、及び前記円偏光分離シートと位相差フィルムとの間に介在する粘着層を備える輝度向上フィルムであって、
前記コレステリック規則性を有する樹脂層が、重合性液晶性化合物を含むコレステリック液晶組成物を重合してなる層であり、
前記粘着層が、前記コレステリック液晶組成物を構成する単量体の1種以上を含有することを特徴とする輝度向上フィルム。 - 前記粘着層が、光学的に実質的に等方な層である、請求項1に記載の輝度向上フィルム。
- 前記粘着層が、粘着性を発現するポリマーをさらに含有し、前記ポリマー100重量部に対して前記単量体を0.1〜10重量部含有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の輝度向上フィルム。
- 粘着性を発現するポリマー及び前記単量体を含有する粘着性組成物を、前記円偏光分離シート及び前記位相差フィルムの少なくとも一方に塗布し、前記粘着性組成物の塗膜を形成する工程と、
前記円偏光分離シート及び前記位相差フィルムを、前記塗膜を介して貼り合わせる工程とを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の輝度向上フィルムの製造方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の輝度向上フィルム及び液晶パネルを備える液晶表示装置。
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