JP5308901B2 - 液晶表示装置及び液晶セル - Google Patents

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Description

本発明は、セル内偏光層を有する液晶表示装置、及び液晶セルに関する。
液晶表示装置のコントラストを改善するため、黒状態の正面方向(即ち、表示面に対する法線方向)の透過光を低減することが種々検討されている。カラー表示用の液晶表示装置では、セル内に各画素に対してカラーフィルタ層が設けられ、カラーフィルタ層に偏光を入射させ、カラー画像を表示している。しかし、カラーフィルタ層には、偏光解消作用があり、カラーフィルタ層によって偏光解消された光が散乱し、そのことが、黒状態において透過光が上昇する一因となっていることが知られている。このカラーフィルタ層による偏光解消に起因して生じる黒状態における透過光の上昇を解決する手段として、カラーフィルタ層と液晶層との間に、偏光層を配置することが知られている(特許文献1)。
一方、VAモード液晶表示装置及びIPSモード液晶表示装置の斜め方向のコントラストの改善についても、種々の提案があるが、いずれも、所定の光学特性の光学フィルムを、液晶セル外に配置することを提案するものである(例えば、特許文献2及び3)。
特開平10−161105号公報 特開2008−3126号公報 特許4055861号公報
しかし、本発明者が実際に偏光層を液晶セル内であって、カラーフィルタ層と液晶層との間に配置し、黒状態の透過光について調べたところ、正面方向の透過光が軽減できる一方で、斜め方向の透過光は軽減できず、むしろ上昇してしまうことがわかった。
従って、本発明は、セル内に偏光層を有する液晶表示装置の改良に関し、黒状態において、正面方向のみならず、斜め方向の透過光も抑制されている、セル内に偏光層を有する液晶表示装置、及びそれに用いられる液晶セルを提供することを課題とする。
本発明者らは、セル内に偏光層を有する液晶表示装置について、鋭意検討した結果、黒状態の斜め方向の透過光の上昇には、該偏光層の複屈折性に起因するレターデーションが関連していることを突き止めた。さらに検討した結果、偏光層に複屈折性があっても、セル内偏光層の吸収軸と、その後、光が通過するセル外の偏光子の吸収軸とを平行にするとともに、セル内偏光層からセル外偏光子に至るまでに光が通過する全ての層のレターデーションの総和を所定の範囲にすることで、この斜め方向の透過光の上昇を軽減することができるとの知見を得、本発明を完成するに至った。
前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
[1]第一及び第二の偏光子、並びに第一及び第二の偏光子の間に配置される液晶セルを有する液晶表示装置であって、
前記液晶セルが、第一及び第二の基板(但し、第一の基板が第一の偏光子のより近い位置に配置され、第二の基板が第二の偏光子のより近い位置に配置される)、前記第一及び第二の基板間に配置される液晶層、前記第一の基板の内面上に配置されるカラーフィルタ層、及び該カラーフィルタ層と前記液晶層との間に配置されるセル内偏光層を有し、
前記第一の偏光子の吸収軸及び前記セル内偏光層の吸収軸が互いに平行であるとともに、前記セル内偏光層と前記第一の偏光子との間に配置される全ての層の面内レターデーションReの絶対値の総和が10nm以下、且つ厚さ方向のレターデーションRthの絶対値の総和が15nm以下である液晶表示装置。
[2]前記セル内偏光層が、少なくとも二色性色素を含む液晶性組成物からなる層である[1]の液晶表示装置。
[3]前記二色性色素が、オーダーパラメータが0.85以上の液晶性化合物である[2]の液晶表示装置。
[4]前記セル内偏光層の厚みが0.02〜0.50μmであり、及び偏光度が70〜99%である[1]〜[3]のいずれかの液晶表示装置。
[5]前記セル内偏光層が、下記一般式(I)で表されるアゾ色素の少なくとも一種を含有する組成物からなる層である[1]〜[4]のいずれかの液晶表示装置:
Figure 0005308901
式中、R1、R2、R3、R4、X1及びX2はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し;A1は置換基を有していてもよい、フェニル基、ナフチル基又は芳香族複素環基を表し;B1は置換基を有していてもよい、2価の芳香族炭化水素基又は2価の芳香族複素環基を表し;nは1〜5の整数を表し;但し、B1の少なくとも1つはアルキル基を有するフェニレン基を表す。
[6]前記一般式(I)中、A1が置換基を有していてもよいフェニル基を表し、B1が置換基を有していてもよい2価のフェニレン基を表し、nが2〜4の整数を表す[5]の液晶表示装置。
[7]前記一般式(I)で表されるアゾ色素が、下記一般式(II)で表される[5]又は[6]の液晶表示装置:
Figure 0005308901
式中、R5、R6及びR7はそれぞれ独立にアルキル基を表し;R8、R9、R10及びR11はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し;Y1は置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、スルホニル基、又はウレイド基を表し;mは1〜3の整数を表す。
[8] 前記液晶セルと第一の偏光子との間に、面内レターデーションReの絶対値が10nm以下、及び厚さ方向のレターデーションRthの絶対値が15nm以下である第一の光学フィルムを有する[1]〜[7]のいずれかの液晶表示装置。
[9]前記第一の光学フィルムがセルロースアシレートフィルムである[8]の液晶表示装置。
[10]前記第一の光学フィルムがアクリルフィルムである[8]の液晶表示装置。
[11]前記液晶セルが、垂直配向モードの液晶セルであり、前記液晶セルと第二の偏光子との間に、面内レターデーションReが40〜80nmであり、及び厚み方向のレターデーションRthが180〜250nmである第二の光学フィルムを有する[1]〜[10]のいずれかの液晶表示装置。
[12]前記液晶セルが、水平配向モードの液晶セルであり、前記液晶セルと第二の偏光子との間に第二の光学フィルムを有し、該第二の光学フィルムの面内レターデーションReが180〜300nmであり、及び厚み方向のレターデーションRthが−30〜30nmである、又は該第二の光学フィルムの面内レターデーションReが80〜160nmであり、及び厚み方向のレターデーションRthが−50〜−110nmである[1]〜[10]のいずれかの液晶表示装置。
[13]一対の基板、前記一対の基板間に配置される液晶層、前記一対の基板の一方の内面上に配置されるカラーフィルタ層、及び該カラーフィルタ層と前記液晶層との間に配置されるセル内偏光層を有し、前記セル内偏光層が、下記一般式(I)で表されるアゾ色素の少なくとも一種を含有する組成物からなる層である液晶セル:
Figure 0005308901
式中、R1、R2、R3、R4、X1及びX2はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し;A1は置換基を有していてもよい、フェニル基、ナフチル基又は芳香族複素環基を表し;B1は置換基を有していてもよい、2価の芳香族炭化水素基又は2価の芳香族複素環基を表し;nは1〜5の整数を表し;但し、B1の少なくとも1つはアルキル基を有するフェニレン基を表す。
本発明によれば、セル内に偏光層を有する液晶表示装置を改良でき、即ち、黒状態において、正面方向のみならず、斜め方向の透過光が軽減されているセル内に偏光層を有する液晶表示装置、及びそれに利用される液晶セルを提供することができる。
本発明の液晶表示装置の一例の断面模式図である。
以下、本発明を詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」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範囲を意味する。
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またはWR(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。測定波長λnmの選択にあたっては、波長選択フィルターをマニュアルで交換するか、または測定値をプログラム等で変換して測定することができる。
測定されるフィルムが1軸又は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又は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又はWRが算出する。
上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADH又は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、以下の数式(21)及び数式(22)よりRthを算出することもできる。
Figure 0005308901
上記式中、Re(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値を表す。また、上記式中、nxは面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzはnx及びnyに直交する方向の屈折率を表す。dはフィルムの膜厚を表す。
測定されるフィルムが1軸や2軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸(optic axis)がないフィルムの場合には、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又は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又は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又は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。
なお、本明細書において、Re、Rth及び屈折率について特に測定波長が付記されていない場合は、測定波長550nmであるものとする。
図1に、本発明の液晶表示装置の一例の断面模式図を示す。図1の液晶表示装置は、第一の偏光子10a及び第二の偏光子10b、その間に配置される液晶セル12、第一の偏光子10aと液晶セル12との間に第一の光学フィルム14a、及び第二の偏光子10bと液晶セル12との間に第二の光学フィルム14bを有する。第一及び第二の偏光子10a、10bの吸収軸11a、11bは、互いに直交している。液晶セル12は、第一の基板1a及び第二の基板1bとの間に、液晶材料からなる液晶層2、第一の基板1aの内面上に配置されるカラーフィルタ層5、及びカラーフィルタ層5と液晶層2との間にセル内偏光層3を有する。セル内偏光層3の吸収軸4は、セル内偏光層3が形成されている基板1aにより近い位置に配置されている、第一の偏光子10aの吸収軸11aと、互いに平行である。
セル内偏光層3は、カラーフィルタ層5による偏光解消を補償する作用がある層である。セル内偏光層3が存在しない態様と比較して、カラーフィルタ層5における偏光解消作用を1/3以下とするためには、セル内偏光層3の偏光度は、70%以上であるのが好ましく、80%以上であるのがより好ましい。偏光度は、通常、層の厚みに比例するので、偏光度を高くするためには層にある程度の厚みが必要であるが、セル内に配置する層の厚みを厚くすると、白輝度が低下する傾向がある。その点も考慮すると、セル内偏光層3の厚みは、0.02〜0.50nm程度であるのが好ましい。前記範囲の厚みで、且つ上記範囲の高い偏光度の偏光層を形成するためには、後述する通り、二色性色素を含有する液晶性組成物を利用するのが好ましい。セル内偏光層3の形成に利用される好ましい材料、及び形成方法の例については、後述する。
本実施形態の液晶表示装置は、セル内偏光層3によって、カラーフィルタ層5による偏光解消が軽減されているので、正面方向の透過光の上昇が抑えられ、コントラストが改善されている。さらに、本実施形態の液晶表示装置では、セル内偏光層3の吸収軸4が、第一の偏光子10aの吸収軸11aと平行であるとともに、セル内偏光層3と第一の偏光子10aとの間に配置される全ての層の面内レターデーションReの絶対値の総和が、10nm以下(好ましくは8nm以下、より好ましくは5nm以下)であり、及び厚み方向のレターデーションRthの絶対値の総和が、15nm以下(好ましくは12nm以下、より好ましくは10nm以下)になっている。図1では、セル内偏光層3と第一の偏光子10aとの間に配置される層として、カラーフィルタ層5、基板1a及び第一の光学フィルム14aのみを示し、それ以外の層を省略したが、例えば、セル外の各層間には粘着層等も存在し、セル内には偏光層の形成に利用される配向膜等、他の機能層を存在するが、それらの層も勿論含まれるものとする。即ち、セル内偏光層3から第一の偏光子10aに至るまでに光が通過する全ての層を意味する。それらの層のRe及びRthのそれぞれの絶対値の総和を前記範囲にすると、直線偏光が、セル内偏光層3を通過する際に、セル内偏光層3の複屈折性に基づくレターデーションの影響を受けても、その後、第一の偏光子10aに至るまで、レターデーションの影響をほとんど受けず、斜め方向の透過光の上昇を抑制することができる。この作用は、ポアンカレ球上の動きとして説明すれば、セル内偏光層3を通過した偏光は、偏光層3の遅相軸に対応する軸Aの周りで回転する偏光状態Xで表され、上記Re及びRthのそれぞれの絶対値の総和を前記範囲にすれば偏光状態Xと軸Aとの距離が一定に保たれるため、偏光層3のレターデーションの影響をほとんど受けない。
本発明の効果が、黒表示時の液晶層の配向状態によらず、いずれの液晶モードの液晶表示装置の態様でも得られるであろうことは、上記説明から理解できるが、一方、モードによっては、液晶セルの黒状態の複屈折の光学補償のために、液晶セルの上下にある程度大きなRe及び/又はReを有する位相差フィルムを配置する必要があり、上記条件を満足するのは困難な場合もある。上記条件を満足するためには、第一の光学フィルム14aは、Reの絶対値が10nm以下、及びRthの絶対値が15nm以下であることが少なくとも必要である。この点を考慮すると、本発明の好ましい態様は、垂直配向モード及び水平配向モード(IPS及びFFSモード)の液晶表示装置である。以下、これらの態様について説明する。
まず、垂直配向モードの液晶表示装置について説明する。
垂直配向モードの液晶表示装置については、黒状態の斜め方向の透過光を抑制する方法として、一対の偏光子のいずれか一方と、VAモード液晶セルとの間に、Reが40〜80nmであり、及びRthが180〜250nmである二軸性の光学フィルムを利用することが提案されている。よって、図1中の第二の光学フィルム14bとして、当該二軸性の光学フィルムを用いれば、第一の光学フィルム14aとしては、Re及びRthが小さく、上記条件を満足するフィルムを利用することができる。セル内に配置される偏光層3による正面方向のコントラストの改善効果のみならず、第二の光学フィルム14bによる、斜め方向のコントラストの改善効果も得られる。
なお、第二の光学フィルムとして利用可能な二軸性の光学フィルムについては、特開2008−3126号公報等に詳細な記載がある。
また、IPSモードの液晶表示装置については、黒状態の斜め方向の透過光を抑制する方法として、一対の偏光子のいずれか一方と、IPSモード液晶セルとの間に、Reが180〜300nmであり、及びRthが−30〜30nmである二軸性の光学フィルム;又はReが80〜160nmであり、及びRthが−50〜−110nmである二軸性の光学フィルム;を利用することが提案されている。よって、図1中の第二の光学フィルム14bとして、当該いずれかの二軸性の光学フィルムを用いれば、第一の光学フィルム14aとしては、Re及びRthが小さく、上記条件を満足するフィルムを利用することができる。セル内に配置される偏光層3による正面方向のコントラストの改善効果のみならず、第二の光学フィルム14bによる、斜め方向のコントラストの改善効果も得られる。なお、第二の光学フィルムとして利用可能な二軸性の光学フィルムについては、特開平11−305217号公報等に詳細な記載がある。
図1には、第一の偏光子10aと液晶セル12との間に第一の光学フィルム14aを有する態様を示したが、可能であれば、第一の光学フィルム14aはなくてもよい。液晶セル12の第一の基板1aの外面に、粘着剤等を用いて、第一の偏光子10aとして用いられる偏光膜を直接貼合してもよい。貼合のために用いられる粘着剤については特に制限はなく、基板及び偏光膜の材質に応じて、種々の粘着剤の中から適切なものを選択することができる。
図1中、液晶セル中に配置される電極層、配向膜等は省略したが、本発明の液晶表示装置及び液晶セルが、これらの層をはじめとする、一般的な液晶表示装置の部材を含むことは言うまでもない。また、図1では第一及び第二の光学フィルムは単層として示したが、第一及び第二の光学フィルムは、二以上の複数の層からなる光学フィルムであってもよい。また第一及び第二の光学フィルムは、第一及び第二の偏光子それぞれの保護フィルムとして利用されていても勿論よい。
次に、本発明の液晶表示装置及び液晶セルに利用される種々の部材について、詳細に説明する。まず、液晶セル内に配置される偏光層(セル内偏光層)について説明する。
(セル内偏光層)
本発明の液晶表示装置の一実施形態では、セル内偏光層は、少なくとも二色性色素を含有する液晶性組成物から形成される。本明細書において、「二色性色素」とは、方向によって吸収波長が異なる色素を意味する。二色性色素は、非液晶性であっても液晶性であってもよい。用いる二色性色素が非液晶性である場合は、液晶性化合物と混合して、前記液晶性組成物を調製することができる。カラーフィルタ層による偏光解消の低減効果は、ゼル内偏光層の偏光度が高い程向上するが、一方で、高い偏光度の偏光層を、液晶性組成物から形成するためには、層の厚みをある程度厚くする必要があり、液晶セルの薄型化の要請に反することとなる。前記セル内偏光層の形成に利用する二色性色素が、配向秩序度の高い液晶性化合物であると、薄層であっても高い偏光度を示す偏光層を形成することができ、且つ明表示での明るさの低下を少なくできるので好ましい。本発明において二色性色素の配向秩序度とは、吸収の遷移モーメントの配向秩序度を意味する。使用する二色性色素の配向秩序度(オーダーパラメータ)は、0.85以上であるのが好ましく、0.90以上であるのがより好ましい。オーダーパラメータは高い程好ましいが、有機化合物では、通常、0.98以下である。
なお、二色性色素のオーダーパラメータSは、偏光吸収の二色比Dを分光光度計用いて測定し、S=(D−1)/(D+2)で算出できる。
オーダーパラメータが高い液晶性の二色性色素の例には、下記一般式(I)で表されるアゾ色素が含まれる。
Figure 0005308901
式中、R1〜R4、X1及びX2は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、A1は、置換基を有していてもよいフェニル基、置換基を有していてもよいナフチル基、又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表し、B1は、置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基又は2価の芳香族複素環基を表し、nは1〜5の整数を表す。ただし、B1の少なくとも一つはアルキル基を有するフェニレン基を表す。
上記一般式(I)において、R1〜R4、X1及びX2で表される置換基としては以下の基を挙げることができる。
アルキル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12、特に好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、アリル基、2−ブテニル基、3−ペンテニル基などが挙げられる)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8のアルキニル基であり、例えば、プロパルギル基、3−ペンチニル基などが挙げられる)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12のアリール基であり、例えば、フェニル基、2,6−ジエチルフェニル基、3,5−ジトリフルオロメチルフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などが挙げられる)、置換もしくは無置換のアミノ基(好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数0〜10、特に好ましくは炭素数0〜6のアミノ基であり、例えば、無置換アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、アニリノ基などが挙げられる)、
アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10、特に好ましくは炭素数1〜6であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基などが挙げられる)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜10、特に好ましくは2〜6であり、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基などが挙げられる)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜10、特に好ましくは2〜6であり、例えば、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などが挙げられる)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜10、特に好ましくは炭素数2〜6であり、例えばアセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基などが挙げられる)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜10、特に好ましくは炭素数2〜6であり、例えば、メトキシカルボニルアミノ基などが挙げられる)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜20、より好ましくは炭素数7〜16、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えば、フェニルオキシカルボニルアミノ基などが挙げられる)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10、特に好ましくは炭素数1〜6であり、例えば、メタンスルホニルアミノ基、ベンゼンスルホニルアミノ基などが挙げられる)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数0〜10、特に好ましくは炭素数0〜6であり、例えば、スルファモイル基、メチルスルファモイル基、ジメチルスルファモイル基、フェニルスルファモイル基などが挙げられる)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10、特に好ましくは炭素数1〜6であり、例えば、無置換のカルバモイル基、メチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基などが挙げられる)、
アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10、特に好ましくは炭素数1〜6であり、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基などが挙げられる)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜16、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えば、フェニルチオ基などが挙げられる)、スルホニル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10、特に好ましくは炭素数1〜6であり、例えば、メシル基、トシル基などが挙げられる)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10、特に好ましくは炭素数1〜6であり、例えば、メタンスルフィニル基、ベンゼンスルフィニル基などが挙げられる)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10、特に好ましくは炭素数1〜6であり、例えば、無置換のウレイド基、メチルウレイド基、フェニルウレイド基などが挙げられる)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10、特に好ましくは炭素数1〜6であり、例えば、ジエチルリン酸アミド基、フェニルリン酸アミド基などが挙げられる)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは1〜12のヘテロ環基であり、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を有するヘテロ環基であり、例えば、イミダゾリル基、ピリジル基、キノリル基、フリル基、ピペリジル基、モルホリノ基、ベンゾオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンズチアゾリル基などが挙げられる)、シリル基(好ましくは、炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは、炭素数3〜24のシリル基であり、例えば、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基などが挙げられる)が含まれる。
これらの置換基はさらにこれらの置換基によって置換されていてもよい。また、置換基を二つ以上有する場合は、同じでも異なってもよい。また、可能な場合には互いに結合して環を形成していてもよい。
1〜R4で表される基としては、好ましくは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子であり、特に好ましくは水素原子、アルキル基、アルコキシ基であり、最も好ましくは水素原子である。X1及びX2で表される基としては、特に好ましくは水素原子、アルキル基であり、最も好ましくはアルキル基である。
1は、置換基を有していてもよいフェニル基、置換基を有していてもよいナフチル基、又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。
該フェニル基又は該ナフチル基が有していてもよい置換基としては、アゾ化合物の溶解性を高めるために導入される基、色素としての色調を調節するために導入される電子供与性や電子吸引性を有する基、又は配向を固定化するために導入される重合性基を有する基が好ましく、具体的には、前記R1〜R4、X1及びX2で表される置換基が挙げられる。好ましくは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよいアシルオキシ基、置換基を有していてもよいアシルアミノ基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよいアルコキシカルボニルアミノ基、置換基を有していてもよいスルホニルアミノ基、置換基を有していてもよいスルファモイル基、置換基を有していてもよいカルバモイル基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいスルホニル基、置換基を有していてもよいウレイド基、ニトロ基、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
アルキル基は、好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12である。該アルキル基に置換していてもよい基としては、アルコキシ基、アシルオキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子などが挙げられる。
該アルキル基に置換していてもよい基としては、重合性基であることも好ましい。重合性基としては特に限定されないが、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。換言すれば、重合性基は付加重合反応又は縮合重合反応が可能な重合性基であることが好ましい。
以下に重合性基の具体例を示すが、本発明はこれに限定されない。
Figure 0005308901
重合性基としては、ラジカル重合又はカチオン重合する重合性基が好ましい。ラジカル重合性基としては、一般に知られているラジカル重合性基を用いることができ、(メタ)アクリレート基が好ましい。カチオン重合性基としては、一般に知られているカチオン重合性を用いることができ、具体的には、脂環式エーテル基、環状アセタール基、環状ラクトン基、環状チオエーテル基、スピロオルソエステル基、ビニルオキシ基などを挙げることができる。なかでも脂環式エーテル基、ビニルオキシ基が好適であり、エポキシ基、オキセタニル基、ビニルオキシ基が特に好ましい。
アルケニル基は、好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12である。該アルケニル基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
アルキニル基は、好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12である。該アルキニル基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
アリール基は、好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12である。該アリール基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
アルコキシ基は、好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12である。該アルコキシ基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
アルコキシカルボニル基は、好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12である。該アルコキシカルボニル基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
アシルオキシ基は、好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12である。該アシルオキシ基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
アミノ基は、好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは1〜12である。該アミノ基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
アシルアミノ基は、好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは1〜12である。該アシルアミノ基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
アルコキシカルボニルアミノ基は、好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12である。該アルコキシカルボニルアミノ基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
スルホニルアミノ基は、好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12である。該スルホニルアミノ基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
スルファモイル基は、好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12である。該スルファモイル基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
カルバモイル基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
アルキルチオ基は、好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12である。該アルキルチオ基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
スルホニル基は、好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12である。該スルホニル基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
ウレイド基は、好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12である。該ウレイド基に置換していてもよい基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
該フェニル基又は該ナフチル基は、これら置換基を1〜5個有していてもよく、好ましくは1〜2個有していることである。
芳香族複素環基としては、単環又は二環性の複素環由来の基が好ましい。芳香族複素環基を構成する炭素以外の原子としては、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子が挙げられる。芳香族複素環基が炭素以外の環を構成する原子を複数有する場合、これらは同一であっても異なっていてもよい。芳香族複素環基として具体的には、ピリジル基、キノリル基、チアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノロニル基、ナフタルイミドイル基、下式の複素環由来の基などが挙げられる。
Figure 0005308901
式中、R12〜R16は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基を表す。該置換基としては、前記アルキル基に置換していてもよい基としてあげた基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
芳香族複素環基としては、ピリジル基、キノリル基、又はフタルイミドイル基が好ましい。
1は、特に好ましくは、置換基を有していてもよいフェニル基である。
1は、置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基又は2価の芳香族複素環基を表す。ただし、n個のB1の少なくとも一つはアルキル基を有するフェニレン基を表す。ここでいう、アルキル基とは好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12、特に好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。特に好ましくはメチル基、エチル基であり、最も好ましくはメチル基である。
1で表される芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ナフチレン基が好ましい。該芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基としては、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよいアシルアミノ基、及びシアノ基等が挙げられる。なお、該置換基を有していてもよいアルキル基、該置換基を有していてもよいアルコキシ基、該置換基を有していてもよいアミノ基、及び該置換基を有していてもよいアシルアミノ基の好ましい炭素数、有していてもよい置換基の例は、前記A1がフェニル基又はナフチル基の場合に記載したものと同義であり、その好ましい範囲も同一である。
1で表される芳香族複素環基としては、単環又は二環性の複素環由来の基が好ましい。芳香族複素環基を構成する炭素以外の原子としては、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子が挙げられるが、窒素原子が特に好ましい。芳香族複素環基が炭素以外の環を構成する原子を複数有する場合、これらは同一であっても異なっていてもよい。芳香族複素環基として具体的には、ピリジンジイル基、キノリンジイル基、イソキノリンジイル基、ベンゾチアジアゾールジイル基、フタルイミドジイル基等が挙げられる。中でも、キノリンジイル基、イソキノリンジイル基が好ましい。
該芳香族複素環基が有していてもよい置換基としては、メチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、無置換あるいはメチルアミノ基等のアミノ基、アセチルアミノ基、アシルアミノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
1は、特に好ましくは、置換基を有していてもよい2価のフェニレン基である。
nは、1〜5の整数を表し、好ましくは2〜4の整数を表す。
前記一般式(I)で表されるアゾ色素のうち、特に好ましいものは、下記一般式(II)で表されるアゾ色素である。
Figure 0005308901
式中、R5〜R7は、それぞれ独立にアルキル基を表し、R8〜R11は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、Y1は置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、スルホニル基、又はウレイド基を表し、mは1〜3の整数を表す。
5〜R7で表されるアルキル基は、前記一般式(I)におけるX1及びX2として説明したアルキル基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。R5〜R7で表されるアルキル基は、特に好ましくは、メチル基又はエチル基である。R7で表されるアルキル基は、最も好ましくはメチル基である。
8〜R11で表される置換基は、前記一般式(I)におけるB1で表される基の置換基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
1で表される置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、スルホニル基、又はウレイド基は、前記一般式(I)中、A1で表される基の置換基であるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、スルホニル基、又はウレイド基に同義であり、その好ましい範囲も同一である。Y1は、好ましくは、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、又はスルホニル基であり、特に好ましくは、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、又はアルキルチオ基であり、最も好ましくは、アルキル基、アリール基、又はアルコキシ基である。
以下に一般式(I)で表されるアゾ色素の具体例を挙げるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0005308901
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Figure 0005308901
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前記一般式(I)又は(II)で表されるアゾ色素は、Journal of Materials Chemistry (1999),9(11),2755−2763等に記載の方法に準じて容易に合成することができる。
前記一般式(I)又は(II)で表されるアゾ色素は、その分子構造から明らかなように、分子形状が平板で直線性がよく、剛直なコア部分と柔軟な側鎖部分を有しており、且つアゾ色素の分子長軸末端に極性なアミノ基を有するため、液晶性、特にネマチック液晶性を発現しやすい性質を有している。さらに、分子の平面性が高いため強い分子間相互作用が働き、分子同士が会合状態を形成しやすい性質も有している。これらの色素は溶媒と混合して基材上に塗布後、溶媒が揮発していく過程でネマチック状態に転移し、その後、さらに会合体の形成によって極めて高秩序な状態に転移する。それ故、前記一般式(I)又は(II)で表されるアゾ色素を含有する二色性色素組成物は、会合形成により可視の広い波長領域において高い吸光度を示すということだけでなく、例えば、ラビング処理された配向膜表面上で、塗布等により薄膜化すると、高秩序の分子配向状態を実現できる。驚いたことに、0.50μm以下の薄膜状態ではこの高秩序の分子配向状態は熱的に極めて安定であり、結晶の析出も生じない。従って、前記一般式(I)又は(II)で表されるアゾ色素を含有する組成物を利用すると、高い偏光度のセル内偏光層を作製することができる。
前記セル内偏光層の形成に用いる液晶性組成物中には、前記一般式(I)又は(II)で表されるアゾ色素は単独で用いてもよいし、又は二種以上を併用してもよい。又は前記アゾ色素とともに、これら以外の色素化合物を含有していてもよい。併用可能な色素化合物の例としては、本発明で使用される以外のアゾ系色素、シアニン系色素、アゾ金属錯体、フタロシアニン系色素、ピリリウム系色素、チオピリリウム系色素、アズレニウム系色素、スクワリリウム系色素、ナフトキノン系色素、トリフェニルメタン系色素、及びトリアリルメタン系色素等を挙げることができる。
前記セル内偏光層は、二色性色素を主成分として形成されるのが好ましく、より具体的には、二色性色素の含有量が70質量%以上であるのが好ましく、80質量%以上であるのがより好ましく、90質量%以上であるのがさらに好ましい。
また、前記一般式(I)又は(II)で表されるアゾ色素の含有量は、前記二色性色素の50質量%以上が好ましく、70質量%以上が特に好ましい。
前記液晶性組成物中には、前記二色性色素とともに、任意の添加剤を添加することができる。添加剤の例としては、風ムラ防止剤、ハジキ防止剤、配向膜のチルト角(光吸収異方性膜/配向膜界面での二色性色素の傾斜角)を制御するための添加剤、空気界面のチルト角(光吸収異方性膜/空気界面での二色性色素の傾斜角)を制御するための添加剤、重合開始剤、配向温度を低下させる添加剤(可塑剤)、重合性モノマー、糖類、防黴、抗菌及び殺菌の少なくともいずれかの機能を有する薬剤等である。
前記セル内偏光層の厚みは、0.02〜0.50μmであるのが好ましく、0.04 〜0.25μmであるのがより好ましい。また偏光度が70%以上であるのが好ましく、80%以上であるのがより好ましい。上記式(I)で表されるアゾ色素を利用し、塗布法を利用することで、上記範囲の厚みで、且つ上記範囲の偏光度を示す層を形成することができる。
(第一の光学フィルム)
本発明の液晶表示装置において、第一の光学フィルム(図1中14a)として使用する光学フィルムは、Re及びRthの絶対値が小さいほど好ましく、具体的にはそれぞれ10nm以下及び15nm以下であるのが好ましい。この様な特性の光学フィルムは、セルロースアシレート、アクリル樹脂、環状ポリオレフィン等を主原料として含有する組成物を、製膜することで製造することができる。以下では、セルロースアシレートを主原料とするセルロースアシレートフィルム、及びアクリル樹脂を主原料とするアクリルフィルムについて説明するが、これらに限定されるものではない。
セルロースアシレートフィルム:
第一の光学フィルムは、セルロースアシレートフィルム(セルロースアシレートを主原料とし、所望によりRe及びRthを低下させる化合物等の添加剤を含有するフィルム)を用いることができる。
セルロースアシレート原料のセルロースとしては、綿花リンタや木材パルプ(広葉樹パルプ,針葉樹パルプ)などが挙げられ、いずれの原料セルロースから得られるセルロースアシレートでも使用でき、場合により混合して使用してもよい。これらの原料セルロースについての詳細な記載は、例えばプラスチック材料講座(17)繊維素系樹脂(丸澤、宇田著、日刊工業新聞社、1970年発行)や発明協会公開技報2001−1745(7頁〜8頁)に記載のセルロースを用いることができ、特に限定されるものではない。
本発明で用いることができるセルロースアシレートは、例えば、セルロースの水酸基がアシル化されたもので、その置換基はアシル基の炭素原子数2〜22のアセチル基のいずれも用いることができる。本発明で用いることができるセルロースアシレートのセルロースの水酸基への置換度については特に限定されないが、セルロースを水酸基に置換する酢酸及び/又は炭素原子数3〜22の脂肪酸の結合度を測定し、計算によって置換度が得られる。測定方法としては、ASTMのD−817−91に準じて実施することができる。
前記セルロースアシレートにおいて、セルロースの水酸基への置換度については特に限定されないが、セルロースの水酸基へのアシル置換度が2.50〜3.00であることが好ましい。さらには置換度が2.75〜3.00であることがより好ましく、2.85〜3.00であることがさらに好ましい。
セルロースの水酸基に置換する酢酸及び/又は炭素原子数3〜22の脂肪酸のうち、炭素数2〜22のアシル基としては、脂肪族基でもアリル基でもよく、単一でも2種類以上の混合物でもよい。例えば、セルロースのアルキルカルボニルエステル、アルケニルカルボニルエステル、芳香族カルボニルエステル及び芳香族アルキルカルボニルエステル等が挙げられる。これらは、それぞれさらに置換された基を有していてもよい。これらの好ましいアシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブタノイル基、へプタノイル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、デカノイル基、ドデカノイル基、トリデカノイル基、テトラデカノイル基、ヘキサデカノイル基、オクタデカノイル基、iso−ブタノイル基、tert−ブタノイル基、シクロヘキサンカルボニル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、シンナモイル基などを挙げることができる。これらの中でも、アセチル基、プロピオニル基、ブタノイル基、ドデカノイル基、オクタデカノイル基、tert−ブタノイル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、シンナモイル基などが好ましく、アセチル基、プロピオニル基、ブタノイル基がより好ましい。
上述のセルロースの水酸基に置換するアシル置換基のうちで、実質的にアセチル基、プロピオニル基及びブタノイル基の少なくとも2種類からなる場合においては、その全置換度が2.50〜3.00の場合にセルロースアシレートフィルムの光学異方性を低下できるので好ましい。より好ましいアシル置換度は2.60〜3.00であり、さらに好ましくは2.65〜3.00である。
原料として好ましく用いられるセルロースアシレートの重合度は、粘度平均重合度で180〜700であり、セルロースアセテートにおいては、180〜550がより好ましく、180〜400がさらに好ましく、180〜350が特に好ましい。重合度が一定以下とすることによりセルロースアシレートのドープ溶液の粘度が高くなり、流延によりフィルム作製が困難になるのをより効果的に防止することができる。重合度を一定以上とすることにより、作製したフィルムの強度が低下してしまうをより効果的に防止できる。平均重合度は、例えば、宇田らの極限粘度法(宇田和夫、斉藤秀夫、繊維学会誌、第18巻第1号、105〜120頁、1962年)により測定できる。この方法は、特開平9−95538号公報に詳細に記載されている。
また、原料として好ましく用いられるセルロースアシレートの分子量分布はゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって評価され、その多分散性指数Mw/Mn(Mwは質量平均分子量、Mnは数平均分子量)が小さく、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、1.0〜3.0であることが好ましく、1.0〜2.0であることがさらに好ましく、1.0〜1.6であることがよりさらに好ましい。
低分子成分が除去されると、平均分子量(重合度)が高くなるが、粘度は通常のセルロースアシレートよりも低くなるため有用である。低分子成分の少ないセルロースアシレートは、通常の方法で合成したセルロースアシレートから低分子成分を除去することにより得ることができる。低分子成分の除去は、セルロースアシレートを適当な有機溶媒で洗浄することにより実施できる。なお、低分子成分の少ないセルロースアシレートを製造する場合、酢化反応における硫酸触媒量を、セルロース100質量部に対して0.5〜25質量部に調整することが好ましい。硫酸触媒の量を上記範囲にすると、分子量部分布の点でも好ましい(分子量分布の均一な)セルロースアシレートを合成することができる。本発明で用いることができるセルロースアシレートの製造時に使用される際には、その含水率は2質量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは1質量%以下であり、特には0.7質量%以下の含水率を有するセルロースアシレートである。一般に、セルロースアシレートは、水を含有しており2.5〜5質量%が知られている。セルロースアシレートの含水率を前記範囲にするためには、乾燥することが必要であり、その方法は目的とする含水率になれば特に限定されない。上記した種々の特性を満足するセルロースアシレートの原料綿や合成方法については、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)にて7頁〜12頁に詳細に記載されている。
前記セルロースアシレートフィルムの原料として、置換基、置換度、重合度、分子量分布など前述した範囲である、単一あるいは異なる2種類以上のセルロースアシレートを混合したものを好ましく用いることができる。
前記セルロースアシレートフィルムは、溶液成膜法により製造することができる。セルロースアシレート溶液(ドープ)には、各調製工程において用途に応じた種々の添加剤(例えば、Re及びRth等の光学異方性を低下させる化合物、波長分散調整剤、紫外線防止剤、可塑剤、劣化防止剤、微粒子、光学特性調整剤など)を加えることができる。添加する時期はドープ調製工程においていずれの時期でもよい。ドープ調製工程の最後に、添加剤を添加してもよい。
まず、ドープに添加可能な上記添加剤の一例である、セルロースアシレートフィルムの光学異方性(Re及びRth)を低下させる化合物について説明する。
前記作用のある化合物は、フィルム中のセルロースアシレートが面内及び膜厚方向に配向するのを抑制する化合物であり、かかる化合物をドープ中に添加してフィルムを作製することにより、フィルムの光学異方性を十分に低下させ、Re及びRthの双方がほぼゼロのフィルムを得ることができる。ここで、ほぼゼロとは、例えば、任意のある波長で±2nm以下をいう。このためには光学異方性を低下させる化合物は、セルロースアシレートに十分に相溶し、化合物自身が棒状の構造や平面性の構造を持たないことが有利である。具体的には芳香族基のような平面性の官能基を複数持っている場合、それらの官能基を同一平面ではなく、非平面に持つような構造が有利である。
上述のようにフィルム中のセルロースアシレートが面内及び膜厚方向に配向するのを抑制して光学異方性を低下させる化合物のうち、オクタノール−水分配係数(logP値)が0〜7である化合物を用いるのが好ましい。logP値が7以下の化合物を採用することにより、セルロースアシレートとの相溶性がよりよくなり、フィルムの白濁や粉吹きをより効果的に防止することができる。また、logP値が0以上の化合物を採用することにより、親水性が高いために、セルロースアセテートフィルムの耐水性が悪化してしまうのをより効果的に防止できる。logP値としてさらに好ましい範囲は1〜6であり、特に好ましい範囲は1.5〜5である。
オクタノール−水分配係数(logP値)の測定は、JIS日本工業規格Z7260−107(2000)に記載のフラスコ浸とう法により実施することができる。また、オクタノール−水分配係数(logP値)は実測に代わって、計算化学的手法あるいは経験的方法により見積もることも可能である。計算方法としては、Crippen’s fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987).)、Viswanadhan’s fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,29,163(1989).)、Broto’s fragmentation法(Eur.J.Med.Chem.− Chim.Theor.,19,71(1984).)などが好ましく用いられるが、Crippen’s fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987).)がより好ましい。ある化合物のlogPの値が測定方法あるいは計算方法により異なる場合に、該化合物が本発明の範囲内であるかどうかは、Crippen’s fragmentation法により判断することが好ましい。
光学異方性を低下させる化合物は、芳香族基を含有してもよいし、含有しなくてもよい。また光学異方性を低下させる化合物は、分子量が150〜3000であることが好ましく、170〜2000であることがより好ましく、200〜1000であることがさらに好ましい。これらの分子量の範囲であれば、特定のモノマー構造であってもよいし、そのモノマーユニットが複数結合したオリゴマー構造、ポリマー構造でもよい。
光学異方性を低下させる化合物は、好ましくは、25℃で液体であるか、融点が25〜250℃の固体であり、さらに好ましくは、25℃で液体であるか、融点が25〜200℃の固体である。また光学異方性を低下させる化合物は、セルロースアシレートフィルム作製のドープ流延、乾燥の過程で揮散しないことが好ましい。
光学異方性を低下させる化合物の添加量は、セルロースアシレートの0.01〜30質量%であることが好ましく、1〜25質量%であることがより好ましく、5〜20質量%であることが特に好ましい。
光学異方性を低下させる化合物は、単独で用いても、2種以上化合物を任意の比で混合して用いてもよい。
光学異方性を低下させる化合物は、少なくとも一方の側の表面から全膜厚の10%までの部分における該化合物の平均含有率が、該セルロースアシレートフィルムの中央部における該化合物の平均含有率の80〜99%となるよう存在するのが好ましい。光学異方性を低下させる化合物の存在量は、例えば、特開平8−57879号公報に記載の赤外吸収スペクトルを用いる方法などにより表面及び中心部の化合物量を測定して求めることができる。
セルロースアシレートフィルムの光学異方性を低下させる化合物の具体例は、特開2005−309382号公報の[0081]〜[0214]に記載されていて、本発明に用いることができるが、これらに限定されるものではない。
第一の光学フィルムに求められる特性を満足セルロースアシレートフィルムは、例えば、特開2006−30937号公報に記載の原料を用い、及び当該公報に記載の製造方法を利用することで製造することができる。また、第一の光学フィルムとして、富士フイルム社製「ZRF80s」を用いても勿論よい。
アクリルフィルム
前記第一の光学フィルムとして、アクリル樹脂を主成分とし、所望により後述する添加剤を含有するアクリルフィルムを用いることができる。
原料であるアクリル樹脂とは、主成分として、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸の誘導体を重合して得られる樹脂及びその誘導体を含有する樹脂であり、公知の(メタ)アクリル酸系熱可塑性樹脂を広く用いることができる。前記(メタ)アクリル酸の誘導体としては、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステルを挙げることができる。前記メタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、メタクリル酸メチル等をあげることができる。前記アクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸2−エチルヘキシル等を挙げることができる。
その他の(メタ)アクリル酸の誘導体であるアクリル樹脂として、例えば、下記一般式(1)で表される構造のものを挙げることができる。
Figure 0005308901
前記一般式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜20の有機残基を示す。有機残基とは、具体的には、炭素数1〜20の直鎖状、分枝鎖状、もしくは環状のアルキル基を示す。
アクリル樹脂としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸tert−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−クロロエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2,3,4,5,6−ペンタヒドロキシエキシル及び(メタ)アクリル酸2,3,4,5−テトラヒドロキシペンチルが好ましく、熱安定性に優れる点で(メタ)アクリル酸メチル(以下MMAともいう)がより好ましい。アクリル樹脂は、アクリル樹脂1種の単重合体であっても、アクリル樹脂2種以上の共重合体であっても、少なくとも1種のアクリル樹脂とその他の樹脂の共重合体であってもよいが、ガラス転移温度(以下Tgともいう)を高める観点からアクリル樹脂とその他の樹脂の共重合体との共重合体であることが好ましい。
アクリル樹脂に共重合可能なアクリル樹脂以外の単量体としては、スチレン及びo−メチルスチレン,p−メチルスチレン,2,4−ジメチルスチレン,o−エチルスチレン,p−エチルスチレン,p−tert−ブチルスチレン等の核アルキル置換スチレン、α−メチルスチレン,α−メチル−p−メチルスチレン等のα−アルキル置換スチレン等の芳香族ビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリルニトリル等のシアン化ビニル類、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド類、ラクトン環単位、グルタル酸無水物単位、無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸無水物類、マレイン酸等の不飽和酸類、グルタルイミド単位等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性を向上させる観点から、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド及びN−メチルマレイミドなどのN−置換マレイミド、ラクトン環単位、グルタル酸無水物単位、無水マレイン酸単位及びグルタルイミド単位などが好ましく、Tgを高める観点から、ラクトン環単位、無水マレイン酸単位又はグルタル酸無水物単位がより好ましい。
また、前記アクリル系樹脂は、耐熱性を損なわない範囲で共重合可能なその他の単量体成分を共重合した単位を有していてもよい。共重合可能なその他の単量体成分としては、具体的にはスチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o−エチルスチレン、p−エチルスチレン及びp−t−ブチルスチレンなどの芳香族ビニル系単量体、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリルなどのシアン化ビニル系単量体、アリルグリシジルエーテル、スチレン−p−グリシジルエーテル、p−グリシジルスチレン、無水イタコン酸、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、ブトキシメチルアクリルアミド、N−プロピルメタクリルアミド、アクリル酸アミノエチル、アクリル酸プロピルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸エチルアミノプロピル、メタクリル酸フェニルアミノエチル、メタクリル酸シクロヘキシルアミノエチル、N−ビニルジエチルアミン、N−アセチルビニルアミン、アリルアミン、メタアリルアミン、N−メチルアリルアミン、p−アミノスチレン、2−イソプロペニル−オキサゾリン、2−ビニル−オキサゾリン、2−アクロイル−オキサゾリン、2−スチリル−オキサゾリン、アクリロニトリル等のニトリル系単量体、酢酸ビニル等のビニルエステル類、グルタルイミド単位等が挙げられる。
アクリル樹脂は、前記ラクトン環単位を含むアクリル樹脂、前記無水マレイン酸単位を含むアクリル樹脂及び前記グルタル酸無水物単位を含むアクリル樹脂が好ましく、前記ラクトン環単位を含むアクリル樹脂及び前記無水マレイン酸単位を含むアクリル樹脂がより好ましい。
アクリル樹脂は、アクリル樹脂を構成する全モノマー中にMMA単位(モノマー)を30モル%以上含むものが好ましく、30〜80モル%含むものがより好ましい。また、MMA以外にラクトン環単位、無水マレイン酸単位又はグルタル酸無水物単位の少なくとも1種の単位を含むことがより好ましい。前記ラクトン環単位、無水マレイン酸単位及びグルタル酸無水物単位は、アクリル樹脂を構成する全モノマー中に5モル%〜60モル%含まれることが好ましく、10モル%〜50モル%含まれることがより好ましい。
アクリル樹脂のガラス転移温度(Tg)は105℃〜170℃が好ましく、より好ましくは110℃〜160℃、さらに好ましくは115℃〜150℃である。これらの溶融粘度は230℃において1%の歪を1Hzで与えた際に500Pa・s〜10000Pa・sが好ましく、より好ましくは800Pa・s〜7000Pa・s、さらに好ましくは1000Pa・s〜5000Pa・sである。
アクリル樹脂の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜2,000,000の範囲内、より好ましくは5,000〜1,000,000の範囲内、さらに好ましくは10,000〜500,000の範囲内、特に好ましくは50,000〜500,000の範囲内である。
前記アクリルフィルムは、アクリル樹脂とともに、1以上の添加剤を含有していてもよい。このような添加剤としては、可塑剤、安定剤、マット剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、レターデーション調整剤などを挙げることができる。
前記アクリルフィルムは、溶融押出法により製造することができる。より具体的には、アクリル溶融樹脂(メルト)を得る工程と、ダイから前記メルトを押出す工程と、前記ダイから押出されたメルトをキャストロール上で固化して製膜する工程とを含む方法により製造することができる。
(偏光板)
本発明では、第一及び第二の光学フィルムはそれぞれ、第一及び第二の偏光子の保護フィルムであってもよい。例えば、偏光子と光学フィルムとを貼合して、偏光板として、本発明の液晶表示装置に用いることができる。偏光子としては、一般的な、直線偏光膜を利用することができる。延伸したポリビニルアルコールフィルムを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素をバインダー中に浸透させることで作製される直線偏光膜を利用することができる。偏光子の第一又は第二の光学フィルムを貼り付けた表面と反対側の表面にも、保護フィルムを貼合することが好ましい。外側に貼合される保護フィルムは、その最表面が防汚性及び耐擦傷性を有する反射防止膜を設けてなることも好ましい。反射防止膜は、従来公知のいずれのものも用いることができる。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。
1. VAモード液晶セルの作製
(1)カラーフィルタの作製
透明ガラス基板の表面に特開平10−221518号公報に記載の方法で富士フイム(株)製のトランサーカラフィルタを形成した。
トランサーカラフィルタの表面凸凹は0.2μm以下であった。また、青、緑、赤のカラーフィルタの厚みは3.5μmであった。また、カラーフィルタのRthは1nm、及びReは0nmであった。
(2)偏光層の形成
クロロホルム98質量部に、下記アゾ色素アゾ色素を0.5質量部加え、撹拌溶解後濾過して二色性色素組成物塗布液を調製した。次に、上記のカラーフィルタ層上に、配向膜を塗布形成しラビングした配向膜上に、前記塗布液を塗布し、この後、室温でクロロホルム自然乾燥して偏光層を形成した。配向膜としては、ポリイミドを使用した。
Figure 0005308901
得られた偏光層における色素膜面内の吸収軸方向に振動面を有する偏光に対する吸光度(Az)、及び色素膜面内の偏光軸方向に振動面を有する偏光に対する吸光度(Ay)を測定し、偏光度を算出したところ90.4%であった。また膜厚は0.08μm、配向秩序度は0.95であった。さらにこの上に、オーバーコート層と透明電極層とを形成してカラーフィルタ付き基板として用いた。
(3)VAモード液晶セルの作製
液晶セル用基板として、作製したカラーフィルタ付き基板と、ITO透明電極付きガラス基板とを用いた。セルギャップを3.6μmとし、負の誘電率異方性を有する液晶材料(「MLC6608」、メルク社製)を基板間に滴下注入して封入し、基板間に液晶層を形成して作製した。液晶層のレターデーション(即ち、前記液晶層の厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・d)を310nmとした。なお、液晶材料は配向膜(「JALS−2021−R1」、JSR社製)を基板に塗布、焼成、ラビングして、液晶を垂直配向させた。この様にして、VAモードの液晶セルを作製した。
2. IPSモード液晶セルの作製
一枚のガラス基板上に、隣接する電極間の距離が20μmとなるように、 櫛型電極を配設し、その上にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行なった。さらに前記形成したカラーフィルタ付き基板の表面にポリイミド膜を設け、ラビング処理を行なって配向膜とした。これら二枚のガラス基板を、配向膜同士が対向し、かつ基板の間隔(ギャップ;d)が3.9μmで、二枚のガラス基板のラビング方向を平行にして重ねて貼り合わせ、次いで屈折率異方性(Δn)が0.0769、及び誘電率異方性(Δε)が正の4.5であるネマティック液晶組成物を封入した。液晶層のd・Δnの値は、300nmであった。
3. 透明フィルム1の準備
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、以下、「TACフィルム」という)を透明フィルム1として用いた。光学特性は、
Re(550)=1nm、
Rth(550)=38nm、
|Re(400)−Re(700)|=0.8nm、及び
|Rth(400)−Rth(700)|=20nmであった。
4. 透明フィルム2の作製
(1)セルロースアセテート溶液の調製
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液Dを調製した。
セルロースアセテート溶液D 組成
酢化度2.86のセルロースアセテート 100.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 402.0質量部
メタノール(第2溶媒) 60.0質量部
(2)マット剤溶液の調製
平均粒子サイズ16nmのシリカ粒子(AEROSILR972、日本アエロジル(株)製)を20質量部、メタノール80質量部を30分間よく攪拌混合してシリカ粒子分散液とした。この分散液を下記の組成物とともに分散機に投入し、さらに30分間以上攪拌して、各成分を溶解し、マット剤溶液を調製した。
マット剤溶液組成
平均粒子サイズ16nmのシリカ粒子分散液 10.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 76.3質量部
メタノール(第2溶媒) 3.4質量部
セルロースアセテート溶液D 10.3質量部
(3)添加剤溶液の調製
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。光学異方性を低下させる化合物(光学異方性低下剤)及び波長分散調整剤については下記に示すものを用いた。
添加剤溶液組成
以下の光学異方性を低下させる(化合物A−19) 49.3質量部
以下の波長分散調整剤(化合物UV−102) 7.6質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 58.4質量部
メタノール(第2溶媒) 8.7質量部
セルロースアセテート溶液D 12.8質量部
Figure 0005308901
(4)透明フィルム2の作製
上記セルロースアセテート溶液Dを94.6質量部、マット剤溶液を1.3質量部、添加剤溶液4.1質量部を、それぞれを濾過後に混合し、バンド流延機を用いて流延した。上記組成で光学異方性を低下させる化合物及び波長分散調整剤のセルロースアセテートに対する質量比はそれぞれ12%、1.8%であった。残留溶剤量30%でフィルムをバンドから剥離し、140℃で40分間乾燥させ、セルロースアセテートフィルムを製造した。得られたセルロースアセテートフィルムの残留溶剤量は0.2%であり、膜厚は40μmであった。これを透明フィルム2として用いた。透明フィルム2のRe(550)=0.3nm、及びRth(550)=3.2nmであった。
5.透明フィルム3の作製
無水マレイン酸単位を含むアクリル酸樹脂MA−2の調製:
特開2007−113109号公報の[0049]記載の「耐熱アクリル樹脂」に従い、無水マレイン酸10モル%、スチレン16モル%、メタクリル酸メチル74モル%の樹脂を合成した。このTgは112℃であった。
調製した前記アクリル樹脂を90℃の真空乾燥機で乾燥して含水率を0.03%以下とした後、安定剤(イルガノックス1010(チバガイギ(株)製)0.3重量%添加し230℃において窒素気流中下、ベント付2軸混練押出し機を用い、水中に押出しストランド状にした後、裁断し直径3mm長さ5mmのペレットを得た。
ペレットを90℃の真空乾燥機で乾燥し含水率を0.03%以下とした後、1軸混練押出し機を用い下記表に記載の温度で混練押出しした。この後、押し出し機とギアポンプの間に300メッシュのスクリーンフィルターを設置した。この後、エアポンプを通過させた後、濾過精度7μmのリーフディスクフィルターを通し、ダイからメルトを押出し、キャストした。
この後、3連のキャストロール上にメルト(溶融樹脂)を押出した。この時、最上流側のキャストロール(チルロール)に、所定の面圧でタッチロールを接触させた。タッチロールは特開平11−235747号公報の実施例1に記載のもの(二重抑えロールと記載のあるもの、但し薄肉金属外筒厚みは2mmとした)を用い、Tg−5℃において、下記表に記載のタッチ圧で使用した。なお、チルロールを含む3連のキャストロールの温度は、タッチロールと接触する最上流側のキャストロール(第1ロール)を、所定の温度差(キャストロール温度−タッチロール温度)となるようにした。さらに、その次のキャストロール(第2ロール)は第1ロール−5℃、その次のキャストロール(第3ロール)は第1ロール−10℃とした。
この後、巻き取り直前に両端(全幅の各5cm)をトリミングした後、両端に幅10mm、高さ20μmの厚みだし加工(ナーリング)をつけた。また製膜幅1.5mとし、製膜速度30m/分で3000m巻き取った。製膜後の未延伸フィルムの厚みは60μmとした。
最上流側のキャストロールに所定の面圧でタッチロールを接触させた。
具体的には、上記工程中、スクリュー温度差(出口温度−入口温度)を30℃、吐出量を200kg/hr、ギアポンプ前後の差圧(前側圧力から後側圧力を差し引いた)を−3MPa、キャストロールとタッチロールの温度差を−5℃とした。メルト着地点−タッチロール・キャストロール中点間のズレは、キャストロール側に−3mmの位置であった。また、タッチロールのタッチ圧は0.1MPa、製膜幅変動は6%、製膜幅平均値は2.5mの条件であった。
この様にして、アクリルフィルムを作製した。このアクリルフィルムを透明フィルム3として用いた。この透明フィルム3の
Re=2nm、
Rth=−2nm、
|Re(400)−Re(700)|=0.11nm、及び
|Rth(400)−Rth(700)|=1.1nm
であった。
6.透明フィルム4の作製
(1) ポリマー溶液の調製
セルロースアシレートA:
置換度が2.94のセルロースアセテートの粉体を用いた。セルロースアシレートAの粘度平均重合度は300、6位のアセチル基置換度は0.94であった。
溶媒:
下記の溶媒Aを使用した。溶媒Aの含水率は0.2質量%以下であった。
溶媒A ジクロロメタン/メタノール/ブタノール=83/15/2(質量比)
添加剤:
二酸化ケイ素微粒子(粒子サイズ20nm、モース硬度約7)(0.08質量部)
攪拌羽根を有し外周を冷却水が循環する400リットルのステンレス製溶解タンクに、前記溶媒及び添加剤を投入して撹拌、分散させながら、前記セルロースアシレートを徐々に添加した。投入完了後、室温にて2時間撹拌し、3時間膨潤させた後に再度撹拌を実施し、セルロースアシレート溶液を得た。
なお、攪拌には、15m/sec(剪断応力5×104kgf/m/sec2〔4.9×105N/m/sec2〕)の周速で攪拌するディゾルバータイプの偏芯攪拌軸及び中心軸にアンカー翼を有して周速1m/sec(剪断応力1×104kgf/m/sec2〔9.8×104N/m/sec2〕)で攪拌する攪拌軸を用いた。膨潤は、高速攪拌軸を停止し、アンカー翼を有する攪拌軸の周速を0.5m/secとして実施した。
膨潤した溶液をタンクから、ジャケット付配管で50℃まで加熱し、さらに2MPaの加圧化で90℃まで加熱し、完全溶解した。加熱時間は15分であった。この際、高温にさらされるフィルター、ハウジング、及び配管はハステロイ合金製で耐食性の優れたものを利用し保温加熱用の熱媒を流通させるジャケットを有する物を使用した。
次に36℃まで温度を下げ、セルロースアシレート溶液を得た。
得られたセルロースアシレート溶液を、絶対濾過精度10μmの濾紙(#63、東洋濾紙(株)製)で濾過し、さらに絶対濾過精度2.5μmの金属焼結フィルター(FH025、ポール社製)にて濾過してポリマー溶液を得た。
(2) 透明フィルム4の作製
前記セルロースアシレート溶液を30℃に加温し、流延ギーサー(特開平11−314233号公報に記載)を通して15℃に設定したバンド長60mの鏡面ステンレス支持体上に流延した。流延スピードは50m/分、塗布幅は200cmとした。流延部全体の空間温度は、15℃に設定した。そして、流延部の終点部から50cm手前で、流延して回転してきたセルロースアシレートフィルムをバンドから剥ぎ取り、45℃の乾燥風を送風した。次に110℃で5分、さらに140℃で10分乾燥して、膜厚125μmのセルロースアシレートフィルムを得た。
上記製膜したセルロースアシレートフィルムを、ロール延伸機を用いて縦一軸延伸処理を実施した。ロール延伸機のロールは表面を鏡面処理した誘導発熱ジャケットロールを用い、各ロールの温度は個別に調整できるようにした。延伸ゾーンはケーシングで覆い所定の温度とした。延伸部の前のロールは徐々に160℃の延伸温度に加熱できるように設定した。延伸倍率は40%とし、ニップロールの周速を調整することで制御した。縦横比(ニップロール間の距離/ベース入口幅)は0.5となるように調整し、延伸速度は延伸間距離に対して10%/分とした。
フィルムの予備延伸倍率は、フィルムの搬送方向と直交する方向に一定間隔の標線を入れ、その間隔を熱処理前後で計測し、下記式から求めた。
フィルムの予備延伸倍率(%)=100×(熱処理後の標線の間隔−熱処理前の標線の間隔)/熱処理前の標線の間隔
得られたフィルムの両端をテンタークリップで把持した後、260℃の加熱ゾーン内を通過させた。幅方向の寸法変化率は、テンターの拡縮率を変更することにより調整した。加熱ゾーンの温度、及び前述の方法にしたがって求めた幅方向の寸法変化率は、−12%であった。
得られたフィルムの両端をテンタークリップで把持した後、加熱ゾーン内で搬送方向と直交する方向に延伸した。260℃の加熱ゾーン、及びテンターの延伸倍率は2%とした。なお、熱処理工程を用いた場合は、熱処理ゾーン入口にてテンタークリップで把持した後、テンタークリップを外すことなく、そのまま再延伸ゾーンに搬送した。
作製した透明フィルム4の光学特性はRe(550)=287nm、Rth(550)=−8nmであった。
7.透明フィルム5の作製
(1)環状オレフィン系樹脂(樹脂A1)の合成
8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(特定単量体)250部と、1−ヘキセン(分子量調節剤)18部と、トルエン(開環重合反応用溶媒)750部とを窒素置換した反応容器に仕込み、この溶液を60℃に加熱した。次いで、反応容器内の溶液に、重合触媒としてトリエチルアルミニウム(1.5モル/l)のトルエン溶液0.62部と、t−ブタノール及びメタノールで変性した六塩化タングステン(t−ブタノール:メタノール:タングステン=0.35モル:0.3モル:1モル)のトルエン溶液(濃度0.05モル/l)3.7部とを添加し、この系を80℃で3時間加熱攪拌することにより開環重合反応させて開環重合体溶液を得た。この重合反応における重合転化率は97%であり、得られた開環重合体について、30℃のクロロホルム中で測定した固有粘度(ηinh)は0.75dl/gであった。
このようにして得られた開環重合体溶液4,000部をオートクレーブに仕込み、この開環重合体溶液に、RuHCl(CO)[P(C6533 0.48部を添加し、水素ガス圧100kg/cm2、反応温度165℃の条件下で、3時間加熱攪拌して水素添加反応を行った。
得られた反応溶液(水素添加重合体溶液)を冷却した後、水素ガスを放圧した。この反応溶液を大量のメタノール中に注いで凝固物を分離回収し、これを乾燥して、水素添加重合体(以下、「樹脂A1」という。)を得た。
(2)樹脂フィルム(a1−1)の作製
上記樹脂A1をトルエンに30%濃度(室温での溶液粘度は30,000mPa・s)になるように溶解し、酸化防止剤としてペンタエリスリチルテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を重合体100質量部に対して0.1質量部を添加し、日本ポール製の孔径5μmの金属繊維焼結フィルターを用い、差圧が0.4MPa以内に収まるように溶液の流速をコントロールしながら濾過した。
得られたポリマー溶液を、クラス1000のクリーンルーム内に設置した井上金属工業製INVEXラボコーターを用い、アクリル酸系で親水化(易接着性化)表面処理した厚さ100μmの基材のPETフィルム(東レ(株)製、ルミラーU94)上に、乾燥後のフィルム厚みが200μmになるように塗布し、これを50℃で一次乾燥の後、90℃で二次乾燥を行った。PETフィルムより剥がしたフィルムを樹脂フィルム(a1−1)とした。得られたフィルムの残留溶媒量は0.5%であり、全光線透過率は93%であった。
(3)透明フィルム5の作製
上記樹脂フィルム(a1−1)の表面に、延伸温度の180℃(Tg+10℃)で収縮率が30%であるポリエステル製フィルムを、その収縮方向が延伸方向と垂直になるように粘着剤で貼付し、延伸速度300%/分で2.0倍に延伸した。次いで、150℃(Tg−20℃)の雰囲気下で1分間この状態を保持しながら冷却し、さらに室温まで冷却して取り出し、上記ポリエステル製フィルムを剥離して透明フィルム5を得た。
作製した透明フィルム5の光学特性はRe(550)=125nm、Rth(550)=60nmであった。
8. 透明フィルム6の作製
透明フィルム5の表面をケン化後、下記の組成の配向膜塗布液を#14のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、さらに100℃の温風で120秒乾燥し、配向膜を形成した。
配向膜塗布液の組成
――――――――――――――――――――――――――
下記の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 0.5質量部
――――――――――――――――――――――――――
Figure 0005308901
下記の組成の棒状液晶化合物を含む塗布液を、上記作製した配向膜上に#46のワイヤーバーで連続的に塗布した。フィルムの搬送速度は20m/minとした。室温から90℃に連続的に加温する工程で溶媒を乾燥させ、その後、90℃の乾燥ゾーンで90秒間加熱し、棒状液晶性化合物を配向させた。続いて、フィルムの温度を60℃に保持して、UV照射により液晶化合物の配向を固定化し光学異方性層を形成した。続いて、光学異方性層B1が形成された面の反対側のセルロースアセテートフィルム表面を連続的にケン化処理し、透明フィルム6を作製した。
棒状液晶化合物を含む塗布液(S1)の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記の棒状液晶性化合物(I) 100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) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
下記のフッ素系ポリマー 0.4質量部
下記のピリジニム塩 1質量部
メチルエチルケトン 172質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Figure 0005308901
Figure 0005308901
Figure 0005308901
作製した透明フィルム6から棒状液晶性化合物を含む光学異方性層のみを剥離し、光学特性を測定した。波長550nmで測定した光学異方性層のみのRe(0)は0nmであった。一方、Rthは−130nmであった。棒状液晶分子がフィルム面に対して実質的に垂直に配向している光学異方性層が形成され、透明フィルム6を得た。
また、透明フィルム6全体としては、Re(550)は125nm、及びRth(550)は−70nmであった。但し、透明フィルムは2層を積層したフィルムなので、1層からなる2軸性フィルムについて定義されるRe及びRthの値とは、等しい物性値ではないことが理解されるべきである。
9.透明フィルム7の作製
(1)セルローストリアセテートの調製
触媒として硫酸(セルロース100質量部に対し7.8質量部)を添加し、アシル置換基の原料となるカルボン酸を添加し40℃でアシル化反応を行い、CTA(全置換度2.81のセルローストリアセテート(アシル基がアセテート基のみからなるセルロースエステル誘導体))を調製した。
(2)CTA溶液の調製
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解し、更に90℃に約10分間加熱した後、平均孔径34μmのろ紙及び平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
CTA溶液
―――――――――――――――――――――――――――――――――
CTA 100.0質量部
トリフェニルフォスフェイト(TPP) 8.0質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェイト(BDP) 4.0質量部
メチレンクロライド 403.0質量部
メタノール 60.2質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
(3)マット剤分散液の調製
次に上記方法で調製したCTA溶液を含む下記組成物を分散機に投入し、マット剤分散液を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
マット剤分散液
――――――――――――――――――――――――――――――――――
平均粒径16nmのシリカ粒子
(aerosil R972 日本アエロジル(株)製 2.0質量部
メチレンクロライド 72.4質量部
メタノール 10.8質量部
セルロースアシレート溶液 10.3質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
(4)添加剤溶液の調製
次に上記方法で調製したCTA溶液を含む下記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溶解し、添加剤溶液を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
添加剤溶液
―――――――――――――――――――――――――――――――――
UV1及びUV2 20.0質量部
メチレンクロライド 58.3質量部
メタノール 8.7質量部
セルロースアシレート溶液 12.8質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
UV1:2(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール)
UV2:2(2'−ヒドロキシ−3',5'−ジ−アミルフェニル)−5−クロルベンゾトリアゾール)
上記セルロースアシレート溶液を100質量部、マット剤分散液を1.35質量部、更にセルロースアシレートフィルム中のUV1の添加量が0.7量、UV2の添加量が0.3量となる量の添加剤溶液を混合し、製膜用ドープを調製した。添加剤の添加割合はセルロースアシレート量を100質量部とした時の質量部で示した。
上述のドープをバンド流延機を用いて流延した。下記表に示す残留溶剤量でバンドから剥ぎ取ったフィルムを、剥ぎ取りからテンターまでの区間で表1及び2に記載の延伸倍率で縦方向に延伸し、ついでテンターを用いて表1及び2に記載の延伸倍率で幅方向に延伸し、横延伸直後に下記表に記載の倍率で幅方向に収縮(緩和)させた後にフィルムをテンターから離脱し、CTAフィルムを製膜した。テンター離脱時のフィルムの残留溶剤量は、下記表に記載のとおりであった。巻取り部前で両端部を切り落とし幅2000mmとし、長さ4000mのロールフィルムとして巻き取った。下記表に、延伸倍率を示してある。
Figure 0005308901
表中の添加剤及び可塑剤の略称は下記の通りです。
TPP:トリフェニルフォスフェート
BDP:ビフェニルジフェニルフォスフェート)
Figure 0005308901
作製したこのCTAフィルムをフィルム7として用いた。フィルム7の膜厚は85μm、波長550nmにおけるReは55nm,Rthは200nmであった。
10.透明フィルム8の作製
透明フィルム7と全く同じ方法を用いドープの塗工量を調整して、フィルム膜厚を105μmにしたCTAフィルムを作製した。このCTAフィルムを透明フィルム8として用いた。作製したフィルム8の波長550nmにおけるReは60nm,Rthは250nmであった。
11. 偏光板A〜Gの作製
(1)偏光板A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製作し、市販の透明フィルム1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、偏光膜の両面に貼り付け偏光板Aを作製した。
(2)偏光板Bの作製
同様にして偏光膜を製作し、透明フィルム1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、偏光膜の片面に貼り付けた。さらに同様にして前記製作の透明フィルム2を偏光膜のもう片面に貼り付け偏光板Bを作製した。
(3)偏光板Cの作製
同様にして偏光膜を製作し、透明フィルム1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、偏光膜の片面に貼り付けた。さらに同様にして前記製作の透明フィルム3を偏光膜のもう片面に貼り付け偏光板Cを作製した。
(4)偏光板Dの作製
同様にして偏光膜を製作し、透明フィルム1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、偏光膜の片面に貼り付けた。さらに同様にして前記製作の透明フィルム7を偏光膜のもう片面に貼り付け偏光板Dを作製した。
(5)偏光板Eの作製
同様にして偏光膜を製作し、透明フィルム1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、偏光膜の片面に貼り付けた。さらに同様にして前記製作の透明フィルム8を偏光膜のもう片面に貼り付け偏光板Eを作製した。
(6)偏光板Fの作製
同様にして偏光膜を製作し、透明フィルム1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、偏光膜の片面に貼り付けた。さらに同様にして前記製作の透明フィルム4を偏光膜のもう片面に貼り付け偏光板Eを作製した。
(7)偏光板Gの作製
同様にして偏光膜を製作し、透明フィルム1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、偏光膜の片面に貼り付けた。さらに同様にして前記作製の透明フィルム6を偏光膜のもう片面に貼り付け偏光板Gを作製した。
以下の表に偏光板A〜Gの構成をまとめる。
Figure 0005308901
12.VAモード液晶表示装置の作製(実施例1〜4及び比較例1)
前記で作製したVAモードの液晶セルに、上記作製した偏光板を、粘着剤を用いて、下記表に示した組み合わせで貼り合わせた。カラーフィルタに近い方の偏光板の吸収軸と、カラーフィルタ上に形成した偏光層の吸収軸とを平行にして、且つ偏光板の透明フィルム1面側が外側になるようにして貼り付けた。続いて、液晶セルのもう一方の側に偏光板を透明フィルム1面側が外側になるように、且つクロスニコルの配置で貼り付け、VAモード液晶表示装置を作製した。
<IPSモード液晶表示装置の作製> 比較例2及び実施例5〜12
前記で作製したIPSモードの液晶セルに、上記形成した偏光板を、粘着剤を用いて表1に示した組み合わせで貼り合わせた。カラーフィルタに近い方の偏光板の吸収軸とカラーフィルタ上に形成した偏光膜の吸収軸が平行になるように、且つ偏光板の透明フィルム1面側が外側になるように貼り付けた。続いて、液晶セルのもう一方の側に偏光板を透明フィルム1面側が外側になるように、且つクロスニコルの配置で貼り付け、IPSモード液晶表示装置を作製した。
前記作製した各液晶表示装置をバックライト上において正面のコントラスト(CR)と斜め(極角60°、方位角45°)の光抜けの状態を、暗室で目視観察した評価結果を、表1に示す。
なお、セル内偏光層と第一の偏光子との間に位置する各層の光学特性については、偏光層、フィルム、粘着層、基板を組み立てる途中でAxometrics社のAxoscanで測定した。
Figure 0005308901
Figure 0005308901
1a 第一のセル基板
1b 第二のセル基板
2 液晶層
3 セル内偏光層
5 カラーフィルタ層
10a 第一の偏光子
10b 第二の偏光子
11a 第一の偏光子の吸収軸
11b 第二の偏光子の吸収軸
12 液晶セル
14a 第一の光学フィルム
14b 第二の光学フィルム

Claims (12)

  1. 第一及び第二の偏光子、並びに第一及び第二の偏光子の間に配置される液晶セルを有する液晶表示装置であって、
    前記液晶セルが、第一及び第二の基板(但し、第一の基板が第一の偏光子のより近い位置に配置され、第二の基板が第二の偏光子のより近い位置に配置される)、前記第一及び第二の基板間に配置される液晶層、前記第一の基板の内面上に配置されるカラーフィルタ層、及び該カラーフィルタ層と前記液晶層との間に配置されるセル内偏光層を有し、
    前記第一の偏光子の吸収軸及び前記セル内偏光層の吸収軸が互いに平行であるとともに、前記セル内偏光層と前記第一の偏光子との間に配置される全ての層の面内レターデーションReの絶対値の総和が10nm以下、且つ厚さ方向のレターデーションRthの絶対値の総和が15nm以下である液晶表示装置。
  2. 前記セル内偏光層が、少なくとも二色性色素を含む液晶性組成物からなる層である請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記二色性色素が、オーダーパラメータが0.85以上の液晶性化合物である請求項2に記載の液晶表示装置。
  4. 前記セル内偏光層の厚みが0.02〜0.50μmであり、及び偏光度が70〜99%である請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  5. 前記セル内偏光層が、下記一般式(I)で表されるアゾ色素の少なくとも一種を含有する組成物からなる層である請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示装置:
    Figure 0005308901
    式中、R1、R2、R3、R4、X1及びX2はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し;A1は置換基を有していてもよい、フェニル基、ナフチル基又は芳香族複素環基を表し;B1は置換基を有していてもよい、2価の芳香族炭化水素基又は2価の芳香族複素環基を表し;nは1〜5の整数を表し;但し、B1の少なくとも1つはアルキル基を有するフェニレン基を表す。
  6. 前記一般式(I)中、A1が置換基を有していてもよいフェニル基を表し、B1が置換基を有していてもよい2価のフェニレン基を表し、nが2〜4の整数を表す請求項5に記載の液晶表示装置。
  7. 前記一般式(I)で表されるアゾ色素が、下記一般式(II)で表される請求項5又は6に記載の液晶表示装置:
    Figure 0005308901
    式中、R5、R6及びR7はそれぞれ独立にアルキル基を表し;R8、R9、R10及びR11はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し;Y1は置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、スルホニル基、又はウレイド基を表し;mは1〜3の整数を表す。
  8. 前記液晶セルと第一の偏光子との間に、面内レターデーションReの絶対値が10nm以下、及び厚さ方向のレターデーションRthの絶対値が15nm以下である第一の光学フィルムを有する請求項1〜7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  9. 前記第一の光学フィルムがセルロースアシレートフィルムである請求項8に記載の液晶表示装置。
  10. 前記第一の光学フィルムがアクリルフィルムである請求項8に記載の液晶表示装置。
  11. 前記液晶セルが、垂直配向モードの液晶セルであり、前記液晶セルと第二の偏光子との間に、面内レターデーションReが40〜80nmであり、及び厚み方向のレターデーションRthが180〜250nmである第二の光学フィルムを有する請求項1〜10のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  12. 前記液晶セルが、水平配向モードの液晶セルであり、前記液晶セルと第二の偏光子との間に第二の光学フィルムを有し、該第二の光学フィルムの面内レターデーションReが180〜300nmであり、及び厚み方向のレターデーションRthが−30〜30nmである、又は該第二の光学フィルムの面内レターデーションReが80〜160nmであり、及び厚み方向のレターデーションRthが−50〜−110nmである請求項1〜10のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018186500A1 (ja) * 2017-04-07 2018-10-11 富士フイルム株式会社 偏光素子、円偏光板および画像表示装置
US11822108B2 (en) 2017-04-07 2023-11-21 Fujifilm Corporation Polarizing element, circularly polarizing plate, and image display device

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5875434B2 (ja) * 2011-03-29 2016-03-02 富士フイルム株式会社 3d画像表示用光学フィルム、3d画像表示装置及び3d画像表示システム
JP5871480B2 (ja) * 2011-03-31 2016-03-01 富士フイルム株式会社 画像表示装置及び3d画像表示システム
CN105093660B (zh) * 2015-09-08 2019-04-02 深圳市华星光电技术有限公司 偏光与配向功能整合膜的制备方法及液晶显示面板
US10818652B2 (en) * 2016-07-15 2020-10-27 Samsung Display Co., Ltd. Display device and manufacturing method thereof
JP6577979B2 (ja) * 2016-07-21 2019-09-18 富士フイルム株式会社 積層体及び液晶表示装置
CN108490680B (zh) 2018-03-29 2021-03-23 武汉华星光电技术有限公司 液晶面板及其制作方法
US20220137264A1 (en) * 2019-03-29 2022-05-05 Hoya Lens Thailand Ltd. Polarizing lens and method for manufacturing the same

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2885892B2 (ja) 1990-06-25 1999-04-26 株式会社リコー 画像形成装置
JPH05313158A (ja) * 1992-05-12 1993-11-26 Toyo Shigyo Kk カラー液晶ディスプレイ
GB9616044D0 (en) 1996-07-31 1996-09-11 Sharp Kk Liquid crystal devices
US6124907A (en) * 1998-04-24 2000-09-26 Ois Optical Imaging Systems, Inc. Liquid crystal display with internal polarizer and method of making same
JP2002107719A (ja) * 2000-09-28 2002-04-10 Seiko Epson Corp 液晶装置および電子機器
US8187681B2 (en) 2004-03-25 2012-05-29 Fujifilm Corporation Transparent film and optical compensatory film, polarizing plate and liquid-crystal display device employing it
JP2006071965A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Fuji Photo Film Co Ltd 偏光板一体型光学補償フイルム及び液晶表示装置
JP2006071966A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Fuji Photo Film Co Ltd 偏光板一体型光学補償フイルム及び液晶表示装置
JP2007079115A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Nec Lcd Technologies Ltd 偏光板対及び液晶表示装置
WO2007122853A1 (ja) * 2006-03-24 2007-11-01 Sharp Kabushiki Kaisha 液晶表示装置
WO2007145159A1 (ja) * 2006-06-15 2007-12-21 Mitsubishi Chemical Corporation 異方性色素膜用アゾ色素
JP2008056898A (ja) * 2006-06-15 2008-03-13 Mitsubishi Chemicals Corp 異方性色素膜用アゾ色素
JP2008003126A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Fujifilm Corp 偏光板、液晶表示装置及び偏光板用保護膜の製造方法
CN101201494A (zh) * 2006-12-13 2008-06-18 群康科技(深圳)有限公司 液晶显示装置
CN101226254A (zh) * 2007-01-18 2008-07-23 财团法人工业技术研究院 超低迟滞光学膜与含有该光学膜的偏光板
JP5184803B2 (ja) * 2007-02-26 2013-04-17 富士フイルム株式会社 液晶表示装置、及びカラーフィルタ
EP2077463A1 (en) * 2007-12-27 2009-07-08 TPO Displays Corp. LCD with improved contrast ratio and apparatus comprising such a LCD

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018186500A1 (ja) * 2017-04-07 2018-10-11 富士フイルム株式会社 偏光素子、円偏光板および画像表示装置
JPWO2018186500A1 (ja) * 2017-04-07 2020-02-20 富士フイルム株式会社 偏光素子、円偏光板および画像表示装置
US11415733B2 (en) 2017-04-07 2022-08-16 Fujifilm Corporation Polarizing element, circularly polarizing plate, and image display device
US11822108B2 (en) 2017-04-07 2023-11-21 Fujifilm Corporation Polarizing element, circularly polarizing plate, and image display device

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