JP5728298B2 - 光学フィルム、偏光板、及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
また、本発明の更なる課題は、前記課題を解決しつつ、更に表示装置の最前面に使用することのできる物理性能を有し、反射防止性に優れ、耐光性に優れた3D表示装置を生産性よく提供することを課題とする。
少なくとも一層の光学異方性層を有する光学フィルムであって、可視光領域の任意の波長における面内のレターデーションReが80〜200nmであり、下記式で表されるNz値が0.1〜0.9であり、波長450nm、550nm、650nmにおける面内のレターデーションをそれぞれ、Re450、Re550、Re650としたとき、Re450/Re550が1.18以下で、Re650/Re550が0.93以上である光学フィルム、偏光膜、及び液晶セルを、視認者側から順に有する立体画像表示装置。
Nz=0.5+Rth/Re (Rth;厚み方向のレターデーション)
<2>
前記光学フィルムが、支持体上に前記光学異方性層を設けてなり、該光学異方性層は少なくとも一種の液晶性化合物を含有する、<1>に記載の立体画像表示装置。
<3>
前記液晶性合物がディスコティック液晶性化合物であり、該ディスコティック液晶性化合物は前記光学異方性層平面と前記ディスコティック液晶性化合物の円盤面とのなす角度の平均値が70°〜90°の範囲内になるように配向状態が固定化されている<2>に記載の立体画像表示装置。
<4>
前記光学異方性層は下記一般式(I)で表されるディスコティック液晶性化合物の少なくとも一種を含有する組成物から形成される<3>に記載の立体画像表示装置。
式中、Y 11 、Y 12 及びY 13 は、それぞれ独立に置換されていてもよいメチン又は窒素原子を表し;
L 1 、L 2 及びL 3 は、それぞれ独立に単結合又は二価の連結基を表し;
H 1 、H 2 及びH 3 は、それぞれ独立に一般式(I−A):
(一般式(I−A)中、YA 1 及びYA 2 は、それぞれ独立に置換基を有してもよいメチン又は窒素原子を表し;
XAは、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;
*は上記一般式(I)におけるL 1 〜L 3 側と結合する位置を表し;
**は上記一般式(I)におけるR 1 〜R 3 側と結合する位置を表す。)
又は一般式(I−B):
(一般式(I−B)中、YB 1 及びYB 2 は、それぞれ独立に置換基を有してもよいメチン又は窒素原子を表し;
XBは、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;
*は上記一般式(I)におけるL 1 〜L 3 側と結合する位置を表し;
**は上記一般式(I)におけるR 1 〜R 3 側と結合する位置を表す。)を表し;
R 1 、R 2 及びR 3 は、それぞれ独立に下記一般式(I−R):
一般式(I−R)
*−(−L 21 −Q 2 ) n1 −L 22 −L 23 −Q 1
(一般式(I−R)中、
*は一般式(I)におけるH 1 〜H 3 側と結合する位置を表し;
L 21 は単結合又は二価の連結基を表し;Q 2 は少なくとも1種類の環状構造を有する二価の基を表し;
n1は、0〜4の整数を表し、
L 22 は、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−S−、**−N(R 101 )−、**−SO 2 −、**−CH 2 −、**−CH=CH−又は**−C≡C−を表し、
R 101 は、炭素数1〜5のアルキル基を表し、
**はQ 2 側と結合する位置を表し;
L 23 は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO 2 −、−NH−、−CH 2 −、−CH=CH−及び−C≡C−並びに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し;
Q 1 は重合性基又は水素原子を表す。)
<5>
前記光学異方性層は下記一般式(II)で表されるピリジニウム化合物の少なくとも一種を含有する組成物から形成される<2>〜<4>のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
式中、L 23 及びL 24 はそれぞれ二価の連結基であり;R 22 は水素原子、無置換アミノ基、又は炭素原子数が1〜20の置換アミノ基であり;Xはアニオンであり;Y 22 及びY 23 はそれぞれ、置換されていてもよい5又は6員環を部分構造として有する2価の連結基であり;Z 21 はハロゲン置換フェニル、ニトロ置換フェニル、シアノ置換フェニル、炭素原子数が1〜25のアルキル基で置換されたフェニル、炭素原子数が1〜25のアルコキシ基で置換されたフェニル、炭素原子数が1〜25のアルキル基、炭素原子数が2〜25のアルキニル基、炭素原子数が1〜25のアルコキシ基、炭素原子数が2〜25のアルコキシカルボニル基、炭素原子数が7〜26のアリールオキシカルボニル基および炭素原子数が7〜26のアリールカルボニルオキシ基からなる群より選ばれる一価の基であり;pは1〜10の数であり;並びにmは1又は2である。
<6>
前記光学異方性層は、長尺の支持体上に連続的に形成された層であり、該光学異方性層の遅相軸と該支持体の長辺とのなす角度が5〜85°である<2>〜<5>のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
<7>
前記光学異方性層は、前記支持体上に設けられた配向膜にラビング処理を行った後に形成された層であり、該光学異方性層の遅相軸とラビング方向とのなす角度が85°より大きく95°未満である<6>に記載の立体画像表示装置。
<8>
前記光学異方性層は、前記支持体上に設けられた配向膜にラビング処理を行った後に形成された層であり、該光学異方性層の遅相軸とラビング方向とのなす角度が−5°より大きく5°未満である<6>に記載の立体画像表示装置。
<9>
前記光学フィルムの少なくとも一方の面に、直接または他の層を介して、ハードコート層が積層されている、<1>〜<8>のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
<10>
前記光学フィルムの少なくとも一方の面に、直接または他の層を介して、反射防止層として機能する少なくとも一層の光学干渉層が積層されている、<1>〜<9>のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
<11>
前記光学フィルム上に、ハードコート層、及び反射防止層として機能する少なくとも一層の光学干渉層が、直接または他の層を介して、この順に積層されている、<1>〜<8>のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
<12>
前記光学干渉層のうち少なくとも一層は低屈折率層であり、該低屈折率層は最表面側に配置されている<10>又は<11>に記載の立体画像表示装置。
<13>
前記光学干渉層は中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層がこの順で積層された層であり、該低屈折率層は最表面側に配置されている<10>〜<12>のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
<14>
前記支持体、光学異方性層、ハードコート層、及び光学干渉層の少なくともいずれかの一層は紫外線吸収剤を含有する<2>〜<13>のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
本発明は、前記<1>〜<14>に係る発明であるが、以下、それ以外の事項(例えば、下記〔1〕〜〔18〕)についても記載している。
〔1〕
少なくとも一層の光学異方性層を有する光学フィルムであって、可視光領域の任意の波長における面内のレターデーションReが80〜200nmであり、下記式で表されるNz値が0.1〜0.9であり、波長450nm、550nm、650nmにおける面内のレターデーションをそれぞれ、Re450、Re550、Re650としたとき、Re450/Re550が1.18以下で、Re650/Re550が0.93以上である光学フィルム。
Nz=0.5+Rth/Re (Rth;Reを測定した波長と同一の波長における厚み方向のレターデーション)
〔2〕
支持体上に前記光学異方性層を設けてなり、該光学異方性層は少なくとも一種の液晶性化合物を含有する前記〔1〕に記載の光学フィルム。
〔3〕
前記液晶性合物がディスコティック液晶性化合物であり、該ディスコティック液晶性化合物は前記光学異方性層平面に対して実質的に垂直になるように配向状態が固定化されている前記〔2〕に記載の光学フィルム。
〔4〕
前記光学異方性層は下記一般式(I)で表されるディスコティック液晶性化合物の少なくとも一種を含有する組成物から形成される前記〔3〕に記載の光学フィルム。
L1、L2及びL3は、それぞれ独立に単結合又は二価の連結基を表し;
H1、H2及びH3は、それぞれ独立に一般式(I−A):
XAは、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;
*は上記一般式(I)におけるL1〜L3側と結合する位置を表し;
**は上記一般式(I)におけるR1〜R3側と結合する位置を表す。)
又は一般式(I−B):
XBは、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;
*は上記一般式(I)におけるL1〜L3側と結合する位置を表し;
**は上記一般式(I)におけるR1〜R3側と結合する位置を表す。)を表し;
R1、R2及びR3は、それぞれ独立に下記一般式(I−R):
一般式(I−R)
*−(−L21−Q2)n1−L22−L23−Q1
(一般式(I−R)中、
*は一般式(I)におけるH1〜H3側と結合する位置を表し;
L21は単結合又は二価の連結基を表し;Q2は少なくとも1種類の環状構造を有する二価の基を表し;
n1は、0〜4の整数を表し、
L22は、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−S−、**−N(R101)−、**−SO2−、**−CH2−、**−CH=CH−又は**−C≡C−を表し、
R101は、炭素数1〜5のアルキル基を表し、
**はQ2側と結合する位置を表し;
L23は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−及び−C≡C−並びに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し;
Q1は重合性基又は水素原子を表す。)
〔5〕
前記光学異方性層は下記一般式(II)で表されるピリジニウム化合物の少なくとも一種を含有する組成物から形成される前記〔2〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の光学フィルム。
〔6〕
前記光学異方性層は、長尺の支持体上に連続的に形成された層であり、該光学異方性層の遅相軸と該支持体の長辺とのなす角度が5〜85°である前記〔2〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の光学フィルム。
〔7〕
前記光学異方性層は、前記支持体上に設けられた配向膜にラビング処理を行った後に形成された層であり、該光学異方性層の遅相軸とラビング方向とのなす角度が実質的に90°である前記〔6〕に記載の光学フィルム。
〔8〕
前記光学異方性層は、前記支持体上に設けられた配向膜にラビング処理を行った後に形成された層であり、該光学異方性層の遅相軸とラビング方向とのなす角度が実質的に0°である前記〔6〕に記載の光学フィルム。
〔9〕
前記〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載の光学フィルムの少なくとも一方の面に、直接または他の層を介して、ハードコート層が積層された光学フィルム。
〔10〕
前記〔1〕〜〔9〕のいずれか1項に記載の光学フィルムの少なくとも一方の面に、直接または他の層を介して、反射防止層として機能する少なくとも一層の光学干渉層が積層された光学フィルム。
〔11〕
前記〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載の光学フィルム上に、ハードコート層、及び反射防止層として機能する少なくとも一層の光学干渉層が、直接または他の層を介して、この順に積層された光学フィルム。
〔12〕
前記光学干渉層のうち少なくとも一層は低屈折率層であり、該低屈折率層は最表面側に配置されている前記〔10〕又は〔11〕に記載の光学フィルム。
〔13〕
前記光学干渉層は中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層がこの順で積層された層であり、該低屈折率層は最表面側に配置されている前記〔10〕〜〔12〕のいずれか1項に記載の光学フィルム。
〔14〕
前記支持体、光学異方性層、ハードコート層、及び光学干渉層の少なくともいずれかの一層は紫外線吸収剤を含有する前記〔2〕〜〔13〕のいずれか1項に記載の光学フィルム。
〔15〕
前記〔1〕〜〔14〕のいずれか1項に記載の光学フィルムと偏光膜とが、いずれも長尺の状態で連続的に積層された偏光板。
〔16〕
前記〔1〕〜〔14〕のいずれか1項に記載の光学フィルム、偏光膜、光学補償フィルムがこの順で、いずれも長尺の状態で連続的に積層された偏光板。
〔17〕
前記〔1〕〜〔16〕のいずれか1項に記載の光学フィルム又は偏光板を、最前面に配置した画像表示装置。
〔18〕
前記画像表示装置は立体画像表示装置である前記〔17〕に記載の画像表示装置。
なお、本実施形態の説明において、「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し、更に屈折率の測定波長は、特別な記述がない限り、可視光域(λ=550nm)での値である。
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°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。なお、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(A)、及び式(III)よりRthを算出することもできる。
なお、上記の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、式(A)における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は膜厚を表す。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d・・・・・・・・・・・式(III)
ディスコティック液晶性化合物や棒状液晶性化合物を配向させた光学異方性層において、光学異方性層の一方の面におけるチルト角(ディスコティック液晶性化合物又は棒状液晶性化合物における物理的な対象軸が光学異方性層の界面となす角度をチルト角とする)θ1及び他方の面のチルト角θ2を、直接的にかつ正確に測定することは困難である。そこで本明細書においては、θ1及びθ2は、以下の手法で算出する。本手法は本発明の実際の配向状態を正確に表現していないが、光学フィルムのもつ一部の光学特性の相対関係を表す手段として有効である。
本手法では算出を容易にすべく、下記の2点を仮定し、光学異方性層の2つの界面におけるチルト角とする。
1.光学異方性層はディスコティック液晶性化合物や棒状液晶性化合物を含む層で構成された多層体と仮定する。更に、それを構成する最小単位の層(ディスコティック液晶性化合物又は棒状液晶性化合物のチルト角は該層内において一様と仮定)は光学的に一軸と仮定する。
2.各層のチルト角は光学異方性層の厚み方向に沿って一次関数で単調に変化すると仮定する。
具体的な算出法は下記のとおりである。
(1)各層のチルト角が光学異方性層の厚み方向に沿って一次関数で単調に変化する面内で、光学異方性層への測定光の入射角を変化させ、3つ以上の測定角でレターデーション値を測定する。測定及び計算を簡便にするためには、光学異方性層に対する法線方向を0°とし、−40°、0°、+40°の3つの測定角でレターデーション値を測定することが好ましい。このような測定は、KOBRA−21ADH及びKOBRA−WR(王子計測器(株)製)、透過型のエリプソメーターAEP−100((株)島津製作所製)、M150及びM520(日本分光(株)製)、ABR10A(ユニオプト(株)製)で行うことができる。
(2)上記のモデルにおいて、各層の常光の屈折率をno、異常光の屈折率をne(neは各々すべての層において同じ値、noも同様とする)、及び多層体全体の厚みをdとする。更に各層におけるチルト方向とその層の一軸の光軸方向とは一致するとの仮定の元に、光学異方性層のレターデーション値の角度依存性の計算が測定値に一致するように、光学異方性層の一方の面におけるチルト角θ1及び他方の面のチルト角θ2を変数としてフィッティングを行い、θ1及びθ2を算出する。
ここで、no及びneは文献値、カタログ値等の既知の値を用いることができる。値が未知の場合はアッベ屈折計を用いて測定することもできる。光学異方性層の厚みは、光学干渉膜厚計、走査型電子顕微鏡の断面写真等により測定することができる。
[光学フィルム]
本発明の光学フィルムは、少なくとも一層の光学異方性層を有する光学フィルムであって、可視光領域の任意の波長における面内のレターデーションが80〜200nmであり、下記式で表されるNz値が0.1〜0.9であり、波長450nm、550nm、650nmにおける面内のレターデーションをそれぞれ、Re450、Re550、Re650としたとき、Re450/Re550が1.18以下で、Re650/Re550が0.93以上である。
Nz=0.5+Rth/Re (Rth;Reを測定した波長と同一の波長における厚み方向のレターデーション)
本明細書において、可視光領域は、波長550nmで代表させることができる。
本発明の光学フィルムは、構成材料の分子の配向によって発現された屈折率異方性を有する光学異方性層を含むことが好ましい。該光学異方性層の構成材料については特に制限されず、液晶性化合物を含有する組成物から形成され、該液晶性化合物の分子の配向によって発現された光学異方性を示す層であっても、ポリマーフィルムを延伸してフィルム中の高分子を配向させて発現させた光学異方性を有する層であっても、双方の層を有していてもよい。光学異方性層は、液晶性化合物を含有する組成物から形成された層を少なくとも一層含んでいる、又はポリマーフィルムを含んでいるのが好ましく、双方を含んでいるのがより好ましい。ポリマーフィルムと液晶性化合物を含有する組成物から形成された光学異方性層との積層体である場合は、ポリマーフィルムは延伸して光学異方性を発現させた層であっても、延伸せずに等方性に近い層であってもよい。
本発明の光学フィルムの面内レターデーション(Re550)は100〜175nmであることが好ましい。110〜165nmであることがより好ましく、120〜155nmであることがさらに好ましい。
厚み方向のレターデーションは−400〜260nmであることが好ましく、−200〜160nmがより好ましく、−90〜80nmがさらに好ましい。
Nzは0.2〜0.8であることがより好ましく、0.3〜0.7であることが更に好ましい。
光学フィルムが液晶性化合物を含有する組成物から形成された光学異方性層とポリマーフィルムの積層体からなるとき、それぞれの光学異方性を制御することで、所望のNzに調整することができる。
Re450/Re550が1.18以下で、Re650/Re550が0.93以上が好ましい。以上のような範囲にすることで、光の波長依存性や入射角度依存性が小さい、λ/4板として機能する光学フィルムを得ることができる。
本発明の光学フィルムは、支持体上に光学異方性層を設けてなり、該光学異方性層は少なくとも一種の液晶性化合物を含有するものであることが好ましい。
本発明の光学フィルムが有する光学異方性層の形成に用いられる液晶性化合物の種類については特に制限されない。例えば、低分子液晶性化合物を液晶状態においてネマチック配向に形成後、光架橋や熱架橋によって固定化して得られる光学異方性層や、高分子液晶性化合物を液晶状態においてネマチック配向に形成後、冷却することによって当該配向を固定化して得られる光学異方性層を用いることもできる。なお本発明では、光学異方性層に液晶性化合物が用いられる場合であっても、光学異方性層は、該液晶性化合物が重合等によって固定されて形成された層であり、層となった後はもはや液晶性を示す必要はない。重合性液晶性化合物は、多官能性重合性液晶でもよいし、単官能性重合性液晶性化合物でもよい。また、液晶性化合物は、ディスコティック液晶性化合物でもよいし、棒状液晶性化合物でもよい。
ディスコティック液晶性化合物が実質的に垂直とは、フィルム面(光学異方性層平面)とディスコティック液晶性化合物の円盤面とのなす角度の平均値が70°〜90°の範囲内であることを意味する。該角度は、80°〜90°がより好ましく、85°〜90°が更に好ましい。
棒状液晶性化合物が実質的に水平とは、フィルム面(光学異方性層平面)と棒状液晶性化合物のダイレクターとのなす角度が0°〜20°の範囲内であることを意味する。該角度は、0°〜10°がより好ましく、0°〜5°が更に好ましい。
液晶化合物の分子をハイブリッド配向させて視野角依存性が非対称である光学補償フィルムを作製する場合、液晶化合物のダイレクターの平均傾斜角は5〜85°であることが好ましく、10〜80°であることがより好ましく、15〜75°であることが更に好ましい。
本発明では、前記光学フィルムが有する光学異方性層の形成に、ディスコティック液晶性化合物を用いるのが好ましい。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,page2655(1994))に記載されている。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。
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1〜12の整数である。前記式中の円盤状コア(D)、二価の連結基(L)及び重合性基(P)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)、(P1)〜(P18)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。なお、液晶性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、30〜300℃が好ましく、30〜170℃が更に好ましい。
一般式(I)
Y11、Y12及びY13は、化合物の合成の容易さ及びコストの点において、いずれもメチンであることがより好ましく、メチンは無置換であることが更に好ましい。
L1、L2及びL3が二価の連結基の場合、それぞれ独立に、−O−,−S−、−C(=O)−、−NR7−、−CH=CH−、−C≡C−、二価の環状基及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。上記R7は炭素原子数1〜7のアルキル基又は水素原子であり、炭素原子数1〜4のアルキル基又は水素原子であることが好ましく、メチル基、エチル基又は水素原子であることが更に好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
*−(−L21−Q2)n1−L22−L23−Q1
一般式(I−R)中、*は、一般式(I)におけるH1〜H3側と結合する位置を表す。
L21は単結合又は二価の連結基を表す。L21が二価の連結基の場合、−O−、−S−、−C(=O)−、−NR8−、−CH=CH−及び−C≡C−並びに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。上記R8は炭素原子数1〜7のアルキル基又は水素原子であり、炭素原子数1〜4のアルキル基又は水素原子であることが好ましく、メチル基、エチル基又は水素原子であることが更に好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
L22は、好ましくは、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−CH2−、**−CH=CH−、**−C≡C−であり、より好ましくは、**−O−、**−O−CO−、**−O−CO−O−、**−CH2−である。L22が水素原子を含む基であるときは、該水素原子は置換基で置換されていてもよい。このような置換基として、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のハロゲンで置換されたアルキル基、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のアルキルで置換されたカルバモイル基及び炭素原子数2〜6のアシルアミノ基が好ましい例として挙げられ、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。
上記式(M−1)〜(M−6)の中でも、(M−1)又は(M−2)が好ましく、(M−1)がより好ましい。
A11及びA12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より好ましい。
A13、A14、A15及びA16は、それらのうち、少なくとも3つが置換基を有してもよいメチンであることが好ましく、すべて置換基を有してもよいメチンであることがより好ましい。更に、該メチンは無置換であることが好ましい。
A11、A12、A13、A14、A15又はA16が置換基を有してもよいメチンの場合の置換基の例には、ハロゲン原子(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、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のハロゲンで置換されたアルキル基、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及び炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。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のハロゲンで置換された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のハロゲンで置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基が更に好ましい。
X1は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
A21及びA22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より好ましい。
A23、A24、A25及びA26は、それらのうち、少なくとも3つが置換基を有してもよいメチンであることが好ましく、すべて置換基を有してもよいメチンであることがより好ましい。更に、該メチンは無置換であることが好ましい。
A21、A22、A23、A24、A25又はA26が置換基を有してもよいメチンの場合の置換基の例には、ハロゲン原子(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、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のハロゲンで置換されたアルキル基、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及び炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。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のハロゲンで置換された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のハロゲンで置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基が更に好ましい。
X2は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
A31及びA32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より好ましい。
A33、A34、A35及びA36は、少なくとも3つが置換基を有してもよいメチンであることが好ましく、すべて置換基を有してもよいメチンであることがより好ましい。更に、該メチンは無置換であることが好ましい。
A31、A32、A33、A34、A35又はA36が置換基を有してもよいメチンの場合、メチンは置換基を有していてもよい。置換基の例には、ハロゲン原子(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、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のハロゲンで置換されたアルキル基、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及び炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。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のハロゲンで置換された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のハロゲンで置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基が更に好ましい。
X3は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
本発明では、前記光学フィルムが有する光学異方性層の形成に、棒状液晶性化合物を用いてもよい。棒状液晶性化合物としては、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性化合物だけではなく、高分子液晶性化合物も用いることができる。棒状液晶性化合物を重合によって配向を固定することがより好ましい。液晶性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。その部分構造の個数は好ましくは1〜6個、より好ましくは1〜3個である。重合性棒状液晶性化合物としては、Makromol.Chem.,190巻、2255頁(1989年)、Advanced Materials 5巻、107頁(1993年)、米国特許第4683327号明細書、同5622648号明細書、同5770107号明細書、国際公開WO95/22586号公報、同95/24455号公報、同97/00600号公報、同98/23580号公報、同98/52905号公報、特開平1−272551号公報、同6−16616号公報、同7−110469号公報、同11−80081号公報、及び特開2001−328973号公報などに記載の化合物を用いることができる。
光学異方性層形成用組成物中における液晶性化合物の含有量の好ましい範囲は、組成物の全固形分に対して(塗布液である場合は溶媒を除いた組成物に対して)、50質量%以上であることが好ましく、60〜99.8質量%であることがより好ましく、70〜99.5質量%であることが更に好ましい。
前記光学異方性層を形成する際に、液晶性化合物の分子を均一に垂直配向させるためには、配向膜界面側及び空気界面側において液晶性化合物を垂直に配向制御可能な配向制御剤を用いるのが好ましい。この目的のために、配向膜に、排除体積効果、静電気的効果又は表面エネルギー効果によって液晶性化合物を垂直に配向させる作用を及ぼす化合物を、液晶性化合物とともに含有する組成物を用いて光学異方性層を形成するのが好ましい。また、空気界面側の配向制御に関しては液晶性化合物の配向時に空気界面に偏在し、その排除体積効果、静電気的効果、又は表面エネルギー効果によって液晶性化合物を垂直に配向させる作用を及ぼす化合物を、液晶性化合物とともに含有する組成物を用いて光学異方性層を形成するのが好ましい。このような配向膜界面側で液晶性化合物の分子を垂直に配向させるのを促進する化合物(配向膜界面側垂直配向剤)としては、ピリジニウム誘導体が好適に用いられる。空気界面側で液晶性化合物の分子を垂直に配向させるのを促進する化合物(空気界面側垂直配向剤)としては、該化合物が空気界面側に偏在するのを促進する、フルオロ脂肪族基と、カルボキシル基(−COOH)、スルホ基(−SO3H)、ホスホノキシ基{−OP(=O)(OH)2}及びそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上の親水性基とを含む化合物が好適に用いられる。また、これらの化合物を配合することによって、例えば、液晶性組成物を塗布液として調製した場合に、該塗布液の塗布性が改善され、ムラ、ハジキの発生が抑制される。以下に垂直配向剤に関して詳細に説明する。
本発明に使用可能な配向膜界面側垂直配向剤としては、下記一般式(II)で表されるピリジニウム誘導体(ピリジニウム塩)が好適に用いられる。該ピリジニウム誘導体の少なくとも1種を前記液晶性組成物に添加することによって、ディスコティック液晶性化合物の分子を配向膜近傍で実質的に垂直に配向させることができる。
L23は、単結合、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−C≡C−、−CH=CH−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−O−AL−O−、−O−AL−O−CO−、−O−AL−CO−O−、−CO−O−AL−O−、−CO−O−AL−O−CO−、−CO−O−AL−CO−O−、−O−CO−AL−O−、−O−CO−AL−O−CO−又は−O−CO−AL−CO−O−であるのが好ましく、ALは、炭素原子数が1〜10のアルキレン基である。L23は、単結合、−O−、−O−AL−O−、−O−AL−O−CO−、−O−AL−CO−O−、−CO−O−AL−O−、−CO−O−AL−O−CO−、−CO−O−AL−CO−O−、−O−CO−AL−O−、−O−CO−AL−O−CO−又は−O−CO−AL−CO−O−が好ましく、単結合又は−O−が更に好ましく、−O−が最も好ましい。
R22が、ジアルキル置換アミノ基である場合、2つのアルキル基が互いに結合して含窒素複素環を形成してもよい。このとき形成される含窒素複素環は、5員環又は6員環が好ましい。R22は水素原子、無置換アミノ基、又は炭素原子数が2〜12のジアルキル置換アミノ基であるのが更に好ましく、水素原子、無置換アミノ基、又は炭素原子数が2〜8のジアルキル置換アミノ基であるのがより更に好ましい。R22が無置換アミノ基及び置換アミノ基である場合、ピリジニウム環の4位が置換されていることが好ましい。
Xは、一価のアニオンであることが好ましい。アニオンの例には、アニオンの例には、ハロゲン陰イオン(例えば、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなど)、スルホネートイオン(例えば、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、メチル硫酸イオン、p−トルエンスルホン酸イオン、p−クロロベンゼンスルホン酸イオン、1,3−ベンゼンジスルホン酸イオン、1,5−ナフタレンジスルホン酸イオン、2,6−ナフタレンジスルホン酸イオンなど)、硫酸イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロほう酸イオン、ピクリン酸イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、リン酸イオン(例えば、ヘキサフルオロリン酸イオン)、水酸イオンなどが挙げられる。Xは、好ましくは、ハロゲン陰イオン、スルホネートイオン、水酸イオンである。
前記5又は6員環が置換基を有していてもよい。好ましくは、Y22及びY23のうち少なくとも1つは、置換基を有する5又は6員環を部分構造として有する2価の連結基である。Y22及びY23は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい6員環を部分構造として有する2価の連結基であるのが好ましい。6員環は、脂肪族環、芳香族環(ベンゼン環)及び複素環を含む。6員脂肪族環の例は、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環及びシクロヘキサジエン環を含む。6員複素環の例は、ピラン環、ジオキサン環、ジチアン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環及びトリアジン環を含む。6員環に、他の6員環又は5員環が縮合していてもよい。
置換基の例は、ハロゲン原子、シアノ、炭素原子数が1〜12のアルキル基及び炭素原子数が1〜12のアルコキシ基を含む。アルキル基及びアルコキシ基は、炭素原子数が2〜12のアシル基又は炭素原子数が2〜12のアシルオキシ基で置換されていてもよい。置換基は、炭素原子数が1〜12(より好ましくは1〜6、更に好ましくは1〜3)のアルキル基であるのが好ましい。置換基は2以上であってもよく、例えば、Y22及びY23がフェニレン基である場合は、1〜4の炭素原子数が1〜12(より好ましくは1〜6、更に好ましくは1〜3)のアルキル基で置換されていてもよい。
mが2の場合、Z21は、シアノ、炭素原子数が1〜25のアルキル基又は炭素原子数が1〜25のアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数4〜20のアルコキシ基であるのが更に好ましい。
mが1の場合、Z21は、炭素原子数が7〜25のアルキル基、炭素原子数が7〜25のアルコキシ基、炭素原子数が7〜25のアシル置換アルキル基、炭素原子数が7〜25のアシル置換アルコキシ基、炭素原子数が7〜12のアシルオキシ置換アルキル基又は炭素原子数が7〜25のアシルオキシ置換アルコキシ基であることが好ましい。
本発明における空気界面側垂直配向剤としては、下記フッ素系ポリマー(II)又は一般式(III)で表される含フッ素化合物が好適に用いられる。
一般式(IIA)
(連結基群)
単結合、−O−、−CO−、−NRb−(Rbは水素原子、アルキル基、アリール基、又はアラルキル基を表す)、−S−、−SO2−、−P(=O)(ORc)−(Rcはアルキル基、アリール基、又はアラルキル基を表す)、アルキレン基及びアリーレン基。
(III) (R0)m−L0−(W)n
式中、R0はアルキル基、末端にCF3基を有するアルキル基、又は末端にCF2H基を有するアルキル基を表し、mは1以上の整数を表す。複数個のR0は同一でも異なっていてもよいが、少なくとも一つは末端にCF3基又はCF2H基を有するアルキル基を表す。L0は(m+n)価の連結基を表し、Wはカルボキシル基(−COOH)若しくはその塩、スルホ基(−SO3H)若しくはその塩、又はホスホノキシ{−OP(=O)(OH)2}若しくはその塩を表し、nは1以上の整数を表す。
本発明に使用可能なフッ素系ポリマーは、フルオロ脂肪族基と、カルボキシル基(−COOH)、スルホ基(−SO3H)、ホスホノキシ基{−OP(=O)(OH)2}及びそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上の親水性基とを含有することを特徴とする。ポリマーの種類としては、「改訂 高分子合成の化学」(大津隆行著、発行:株式会社化学同人、1968)1〜4ページに記載があり、例えば、ポリオレフィン類、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリイミド類、ポリウレタン類、ポリカーボネート類、ポリスルホン類、ポリカーボナート類、ポリエーテル類、ポリアセタール類、ポリケトン類、ポリフェニレンオキシド類、ポリフェニレンスルフィド類、ポリアリレート類、PTFE類、ポリビニリデンフロライド類、セルロース誘導体などが挙げられる。前記フッ素系ポリマーは、ポリオレフィン類であることが好ましい。
(置換基群)
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、アリール基、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、p−メチルフェニル基、ナフチル基などが挙げられる)、アラルキル基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12のアラルキル基であり、例えば、ベンジル基、フェネチル基、3−フェニルプロピル基などが挙げられる)、置換若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)、
(1)アルケン類
エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、1−ヘキセン、1−ドデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン、ヘキサフルオロプロペン、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、3,3,3−トリフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデンなど;
(2)ジエン類
1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2−エチル−1,3−ブタジエン、2−n−プロピル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、1−フェニル−1,3−ブタジエン、1−α−ナフチル−1,3−ブタジエン、1−β−ナフチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、1−ブロモ−1,3−ブタジエン、1−クロロブタジエン、2−フルオロ−1,3−ブタジエン、2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン、1,1,2−トリクロロ−1,3−ブタジエン及び2−シアノ−1,3−ブタジエン、1,4−ジビニルシクロヘキサンなど;
(3a)アルキルアクリレート類
メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、sec−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、tert−オクチルアクリレート、ドデシルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、2−クロロエチルアクリレート、2−ブロモエチルアクリレート、4−クロロブチルアクリレート、2−シアノエチルアクリレート、2−アセトキシエチルアクリレート、メトキシベンジルアクリレート、2−クロロシクロヘキシルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、ω−メトキシポリエチレングリコールアクリレート(ポリオキシエチレンの付加モル数:n=2ないし100のもの)、3−メトキシブチルアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、2−ブトキシエチルアクリレート、2−(2−ブトキシエトキシ)エチルアクリレート、1−ブロモ−2−メトキシエチルアクリレート、1,1−ジクロロ−2−エトキシエチルアクリレート、グリシジルアクリレートなど);
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、アリルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、クレジルメタクリレート、ナフチルメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、3−メトキシブチルメタクリレート、ω−メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(ポリオキシエチレンの付加モル数:n=2ないし100のもの)、2−アセトキシエチルメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、2−ブトキシエチルメタクリレート、2−(2−ブトキシエトキシ)エチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレート、アリルメタクリレート、2−イソシアナトエチルメタクリレートなど;
マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジブチル、イタコン酸ジメチル、タコン酸ジブチル、クロトン酸ジブチル、クロトン酸ジヘキシル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジメチルなど;
N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−n−プロピルアクリルアミド、N−tertブチルアクリルアミド、N−tertオクチルメタクリルアミド、N−シクロヘキシルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−(2−アセトアセトキシエチル)アクリルアミド、N−ベンジルアクリルアミド、N−アクリロイルモルフォリン、ジアセトンアクリルアミド、N−メチルマレイミドなど;
アクリロニトリル、メタクリロニトリルなど;
(5)スチレン及びその誘導体
スチレン、ビニルトルエン、エチルスチレン、p−tertブチルスチレン、p−ビニル安息香酸メチル、α−メチルスチレン、p−クロロメチルスチレン、ビニルナフタレン、p−メトキシスチレン、p−ヒドロキシメチルスチレン、p−アセトキシスチレンなど;
(6)ビニルエステル類
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、安息香酸ビニル、サリチル酸ビニル、クロロ酢酸ビニル、メトキシ酢酸ビニル、フェニル酢酸ビニルなど;
メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、tert−ブチルビニルエーテル、n−ペンチルビニルエーテル、n−ヘキシルビニルエーテル、n−オクチルビニルエーテル、n−ドデシルビニルエーテル、n−エイコシルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、フルオロブチルビニルエーテル、フルオロブトキシエチルビニルエーテルなど;及び
(8)その他の重合性単量体
N−ビニルピロリドン、メチルビニルケトン、フェニルビニルケトン、メトキシエチルビニルケトン、2−ビニルオキサゾリン、2−イソプロペニルオキサゾリンなど。
式(III)中、R0は含フッ素化合物の疎水性基として機能する。R0で表されるアルキル基は置換若しくは無置換のアルキル基であり、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、好ましくは炭素数1〜20のアルキル基であり、更に好ましくは4〜16のアルキル基であり、特に好ましくは6〜16のアルキル基である。該置換基としては後述の置換基群Dとして例示した置換基のいずれかを適用できる。R0で表される末端にCF3基を有するアルキル基は、好ましくは炭素数1〜20であり、更に好ましくは4〜16であり、特に好ましくは4〜8である。前記末端にCF3基を有するアルキル基は、アルキル基に含まれる水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたアルキル基である。アルキル基中の水素原子の50%以上がフッ素原子で置換されているのが好ましく、60%以上が置換されているのがより好ましく、70%以上を置換されているのが特に好ましい。残りの水素原子は、更に後述の置換基群Dとして例示された置換基によって置換されていてもよい。R0で表される末端にCF2H基を有するアルキル基は、好ましくは炭素数1〜20であり、更に好ましくは4〜16であり、特に好ましくは4〜8である。前記末端にCF2H基を有するアルキル基は、アルキル基に含まれる水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたアルキル基である。アルキル基中の水素原子の50%以上がフッ素原子で置換されているのが好ましく、60%以上が置換されているのがより好ましく、70%以上を置換されているのが特に好ましい。残りの水素原子は、更に後述の置換基群Dとして例示された置換基によって置換されていてもよい。R0で表される末端にCF3基を有するアルキル基、又は末端にCF2H基を有するアルキル基の例を以下に示す。
R2:n−C6F13−
R3:n−C4F9−
R4:n−C8F17−(CH2)2−
R5:n−C6F13−(CH2)2−
R6:n−C4F9−(CH2)2−
R7:H−(CF2)8−
R8:H−(CF2)6−
R9:H−(CF2)4−
R10:H−(CF2)8−(CH2)−
R11:H−(CF2)6−(CH2)−
R12:H−(CF2)4−(CH2)−
R4及びR5は前記式(III)におけるR0と同義であり,その好ましい範囲も同一である。W1及びW2で表されるカルボキシル基(−COOH)若しくはその塩、スルホ基(−SO3H)若しくはその塩、ホスホノキシ基{−OP(=O)(OH)2}若しくはその塩は前記式(III)におけるWと同義でありその好ましい範囲も同一である。W1及びW2で表される置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、好ましくは炭素数1〜20のアルキル基であり、更に好ましくは1〜8のアルキル基であり、特に好ましくは1〜3のアルキル基である。前記置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキル基は、少なくとも一つのカルボキシル基、スルホ基、又はホスホノキシ基を有していればよく、カルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基としては、前記式(III)中のWが表すカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基と同義であり好ましい範囲も同一である。前記置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキル基は、これ以外の置換基によって置換されていてもよく、該置換基としては後述の置換基群Dとして例示した置換基のいずれかを適用できる。W1及びW2で表される置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルコキシ基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、好ましくは炭素数1〜20のアルコキシ基であり、更に好ましくは1〜8のアルコキシ基であり、特に好ましくは1〜4のアルコキシ基である。前記置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルコキシ基は、少なくとも一つのカルボキシル基、スルホ基、又はホスホノキシ基を有していればよく、カルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基としては、前記式(III)中のWが表すカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基と同義であり好ましい範囲も同一である。前記カルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルコキシ基は、これ以外の置換基によって置換されていてもよく、該置換基としては後述の置換基群Dとして例示した置換基のいずれかを適用できる。W1及びW2で表される置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキルアミノ基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、好ましくは炭素数1〜20のアルキルアミノ基であり、更に好ましくは1〜8のアルキルアミノ基であり、特に好ましくは1〜4のアルキルアミノ基である。前記カルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキルアミノ基は、少なくとも一つのカルボキシル基、スルホ基、又はホスホノキシ基を有していればよく、カルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基としては、前記式(III)中のWが表すカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基と同義であり好ましい範囲も同一である。前記カルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキルアミノ基は、これ以外の置換基によって置換されていてもよく、該置換基としては後述の置換基群Dとして例示した置換基のいずれかを適用できる。
R6は前記式(III)におけるR0と同義であり,その好ましい範囲も同一である。
L2は、好ましくは炭素数1〜12のアルキレン基、炭素数6〜12の芳香族基、−CO−、−NR−、−O−、−S−、−SO−、−SO2−及びそれらの組み合わせからなる総炭素数0〜40の連結基を表し(Rは水素原子又は置換基)、特に好ましくは炭素数1〜8のアルキレン基、フェニル基、−CO−、−NR−、−O−、−S−、−SO2−及びそれらの組み合わせからなる総炭素数0〜20の連結基を表す。Ar1は、好ましくは炭素数6〜12の芳香族炭化水素環を表し、特に好ましくはベンゼン環又はナフタレン環を表す。W3で表されるカルボキシル基(−COOH)若しくはその塩、スルホ基(−SO3H)若しくはその塩、ホスホノキシ基{−OP(=O)(OH)2}若しくはその塩、又は置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキル基、アルコキシ基、又はアルキルアミノ基は、前記式(III)−aにおけるW1及びW2で表されるカルボキシル基(−COOH)若しくはその塩、スルホ基(−SO3H)若しくはその塩、ホスホノキシ{−OP(=O)(OH)2}若しくはその塩、又は置換基としてカルボキシル基、スルホ基、ホスホノキシ基を有するアルキル基、アルコキシ基、又はアルキルアミノ基と同義でありその好ましい範囲も同一である。
シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、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。これらの置換基は更にこれらの置換基によって置換されていてもよい。また、置換基が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。
配向(好ましくは垂直配向)させた液晶性化合物は、配向状態を維持して固定する。固定化は、液晶性化合物に導入した重合性基(P)の重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828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2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758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3549367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4239850号明細書記載)及びオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。
上記の液晶性化合物と共に、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー等を併用して、塗工膜の均一性、膜の強度、液晶性化合物の配向性等を向上させることができる。これらの素材は液晶性化合物と相溶性を有し、配向を阻害しないことが好ましい。
液晶性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℃が更に好ましい。
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。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、ワイヤーバーコーティング法、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。中でも、前記光学異方性層を形成する際は、ワイヤーバーコーティング法を利用して塗布するのが好ましく、ワイヤーバーの回転数は下記式を満たすことが好ましい。
0.6<(W×(R+2r)×π)/V<1.4
[W:ワイヤーバーの回転数(rpm)、R:バーの芯の直径(m)、r:ワイヤーの直径(m)、V:支持体の搬送速度(m/min)]
(W×(R+2r)×π)/Vの範囲は、0.7〜1.3であることがより好ましく、0.8〜1.2であることが更に好ましい。
本発明では、配向膜の表面に前記組成物を塗布して、液晶性化合物の分子を配向させるのが好ましい。配向膜は液晶性化合物の配向方向を規定する機能を有するため、本発明の好ましい態様を実現する上で利用するのが好ましい。しかし、液晶性化合物を配向後にその配向状態を固定してしまえば、配向膜はその役割を果たしているために、本発明の構成要素としては必ずしも必須のものではない。即ち、配向状態が固定された配向膜上の光学異方性層のみを偏光層や支持体上に転写して本発明の偏光板を作製することも可能である。
配向膜は、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で設けることができる。更に、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。
配向膜は、ポリマーのラビング処理により形成することが好ましい。
架橋性官能基を有する側鎖を配向膜ポリマーの主鎖に結合させるか、あるいは、液晶性分子を配向させる機能を有する側鎖に架橋性官能基を導入すると、配向膜のポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを共重合させることができる。その結果、多官能モノマーと多官能モノマーとの間だけではなく、配向膜ポリマーと配向膜ポリマーとの間、そして多官能モノマーと配向膜ポリマーとの間も共有結合で強固に結合される。従って、架橋性官能基を配向膜ポリマーに導入することで、光学補償シートの強度を著しく改善することができる。
配向膜ポリマーの架橋性官能基は、多官能モノマーと同様に、重合性基を含むことが好ましい。具体的には、例えば特開2000−155216号公報明細書中段落番号[0080]〜[0100]記載のもの等が挙げられる。
配向膜の膜厚は、0.1〜10μmの範囲にあることが好ましい。
また、本発明の光学フィルムにおいて、光学異方性層は、支持体上に設けられた配向膜にラビング処理を行った後に形成された層であり、該光学異方性層の遅相軸とラビング方向とのなす角度が実質的に0°(遅相軸とラビングローラーの回転軸とのなす角が実質的に90°)であることも好ましい。
本発明の光学フィルムは、液晶性化合物を含有する組成物から形成された光学異方性層を支持するポリマーフィルムからなる支持体を有していてもよい。光学異方性が小さいポリマーフィルムを用いてもよいし、延伸処理などにより光学異方性を発現させたポリマーフィルムを用いてもよい。支持体は光透過率が80%以上であることが好ましい。
本発明の光学フィルムは、目的に応じて必要な機能層を単独又は複数層設けてもよい。好ましい態様としては、光学異方性層の上にハードコート層が積層された態様、光学異方性層の上に反射防止層が積層された態様、光学異方性層の上にハードコート層が積層され、その上に更に反射防止層が積層された態様、等が挙げられる。該反射防止層は、光学干渉によって反射率が減少するように屈折率、膜厚、層の数、層順等を考慮して設計された,少なくとも一層以上の層からなる層である。
反射防止層は、最も単純な構成では、フィルムの最表面に低屈折率層のみを塗設した構成である。更に反射率を低下させるには、屈折率の高い高屈折率層と、屈折率の低い低屈折率層を組み合わせて反射防止層を構成することが好ましい。構成例としては、下側から順に、高屈折率層/低屈折率層の2層のものや、屈折率の異なる3層を、中屈折率層(下層よりも屈折率が高く、高屈折率層よりも屈折率の低い層)/高屈折率層/低屈折率層の順に積層されているもの等があり、更に多くの反射防止層を積層するものも提案されている。中でも、耐久性、光学特性、コストや生産性等から、ハードコート層上に、中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層の順に有することが好ましく、例えば、特開平8−122504号公報、特開平8−110401号公報、特開平10−300902号公報、特開2002−243906号公報、特開2000−111706号公報等に記載の構成が挙げられる。また、各層に他の機能を付与させてもよく、例えば、防汚性の低屈折率層、帯電防止性の高屈折率層、帯電防止性のハードコート層としたもの(例、特開平10−206603号公報、特開2002−243906号公報等)等が挙げられる。
・光学異方性層/ハードコート層
・光学異方性層/低屈折率層
・光学異方性層/防眩層/低屈折率層・光学異方性層/ハードコート層/低屈折率層
・光学異方性層/ハードコート層/防眩層/低屈折率層
・光学異方性層/ハードコート層/高屈折率層/低屈折率層
・光学異方性層/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
・光学異方性層/ハードコート層/防眩層/高屈折率層/低屈折率層
・光学異方性層/ハードコート層/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
・光学異方性層/防眩層/高屈折率層/低屈折率層
・光学異方性層/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
上記の各構成において、光学異方性層の上にハードコート層、防眩層、反射防止層等の機能層を直接形成することが好ましい。また、光学異方性層を含む光学フィルムと、別途、支持体上にハードコート層、防眩層、反射防止層等の層を設けた光学フィルムとを積層して製造してもよい。
前記光学干渉層のうち少なくとも一層は低屈折率層であり、該低屈折率層は最表面側に配置されていることがより好ましい。
前記光学干渉層は中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層がこの順で積層された層であり、該低屈折率層は最表面側に配置されていることが好ましい。
支持体、光学異方性層、ハードコート層、及び光学干渉層の少なくともいずれかの一層は紫外線吸収剤を含有することが好ましい。
上記構成の中でも、以下に示す構成(1)又は構成(2)が、特に好ましい。
構成(1):中屈折率層の波長550nmにおける屈折率が1.60〜1.64であり、中屈折率層の厚さが55.0nm〜65.0nmであり、高屈折率層の波長550nmにおける屈折率が1.70〜1.74であり、高屈折率層の厚さが105.0nm〜115.0nmであり、低屈折率層の波長550nmにおける屈折率が1.33〜1.38であり、低屈折率層の厚さが85.0nm〜95.0nmを有する低屈折率層である反射防止フィルム。
構成(2):中屈折率層の波長550nmにおける屈折率が1.60〜1.65であり、中屈折率層の厚さが55.0nm〜65.0nmであり、高屈折率層の波長550nmにおける屈折率が1.70〜1.74であり、高屈折率層の厚さが90.0nm〜100.0nmであり、低屈折率層の波長550nmにおける屈折率が1.33〜1.38であり、低屈折率層の厚さが85.0nm〜95.0nmである反射防止フィルム。
式(II) λ/2×0.66<n2d2<λ/2×0.72
式(III) λ/4×0.84<n3d3<λ/4×0.92
ΔE={(L*−L*’)2+(a*−a*’)2+(b*−b*’)2}1/2≦3
(L*’、a*’、b*’は設計膜厚時の反射光の色味)
本発明の光学フィルムには、フィルムの物理的強度を付与するために、光学フィルムの少なくとも一方の面に直接又は他の層を介してハードコート層を設けることができる。本発明においては、ハードコート層を設けなくてもよいが、ハードコート層を設けた方が鉛筆引掻き試験などの耐擦傷性面が強くなり、好ましい。
好ましくは、ハードコート層上に低屈折率層が設けられ、更に好ましくはハードコート層と低屈折率層の間に中屈折率層、高屈折率層が設けられ、反射防止フィルムを構成する。
ハードコート層は、二層以上の積層から構成されてもよい。
ハードコート層の強度は、鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることが更に好ましく、3H以上であることが最も好ましい。更に、JIS K5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
防眩層は、表面散乱による防眩性と、好ましくはフィルムの硬度、耐擦傷性を向上するためのハードコート性をフィルムに寄与する目的で形成される。
防眩層については特開2009−98658号公報の段落[0178]〜[0189]に記載されており、本発明においても同様である。
高屈折率層の屈折率は、前記のように1.70〜1.74であることが好ましく、1.71〜1.73であることがより好ましい。中屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との間の値となるように調整される。中屈折率層の屈折率は、1.60〜1.64であることが好ましく、1.61〜1.63であることが更に好ましい。
高屈折率層及び中屈折率層の形成方法は化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法、特に物理蒸着法の一種である真空蒸着法やスパッタ法により、無機物酸化物の透明薄膜を用いることもできるが、オールウェット塗布による方法が好ましい。
上記高屈折率層は、無機微粒子、3官能以上の重合性基を有する硬化性化合物(以下、「バインダー」と称する場合もある)、溶媒及び重合開始剤を含有する塗布組成物を塗布し、溶媒を乾燥させた後、加熱、電離放射線照射あるいは両手段の併用により硬化して形成されたものであるのが好ましい。硬化性化合物や開始剤を用いる場合は、塗布後に熱及び/又は電離放射線による重合反応により硬化性化合物を硬化させることで、耐傷性や密着性に優れる中屈折率層や高屈折率層が形成できる。
上記無機微粒子としては、金属の酸化物を含有する無機微粒子が好ましく、Ti、Zr、In、Zn、Sn、Al及びSbから選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物を含有する無機微粒子がより好ましい。また、層(A)に導入する導電性高分子化合物によって発現される帯電防止性を補助するために、中屈折率層及び高屈折率層のうち少なくともいずれかが、導電性の無機微粒子を含有してもよい。
無機微粒子としては、屈折率の観点から、酸化ジルコニウムの微粒子が好ましい。また、導電性の観点からは、Sb、In、Snのうちの少なくとも1種類の金属の酸化物を主成分とする無機微粒子を用いることが好ましい。導電性の無機微粒子としては、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、アンチモンドープ酸化錫(ATO)、フッ素ドープ酸化錫(FTO)、リンドープ酸化錫(PTO)、アンチモン酸亜鉛(AZO)、インジウムドープ酸化亜鉛(IZO)、酸化亜鉛、酸化ルテニウム、酸化レニウム、酸化銀、酸化ニッケル及び酸化銅からなる群から少なくとも一つ選択される金属酸化物が更に好ましい。
無機微粒子の量を変化させることで所定の屈折率に調整することができる。層中の無機微粒子の平均粒径は、酸化ジルコニウムを主成分として用いた場合、1〜120nmであることが好ましく、更に好ましくは1〜60nm、2〜40nmが更に好ましい。この範囲内で、ヘイズを抑え、分散安定性、表面の適度の凹凸による上層との密着性が良好となり、好ましい。
無機微粒子は、分散媒体中でなるべく微細化されていることが好ましく、質量平均径は10〜120nmである。好ましくは20〜100nmであり、更に好ましくは30〜90nm、特に好ましくは30〜80nmである。無機微粒子を200nm以下に微細化することで透明性を損なわない高屈折率層及び中屈折率層を形成できる。
硬化性化合物としては、重合性化合物が好ましく、重合性化合物としては電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーが好ましく用いられる。これらの化合物中の官能基としては、光、電子線、放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。光重合性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の不飽和の重合性官能基等が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
具体的には、中屈折率層、高屈折率層が前記式(I)、式(II)の膜厚と屈折率を満足するように微粒子の種類、樹脂の種類を選択すると共にその配合比率を決め、主な組成を決定することが一例として挙げられる。
本発明における低屈折率層は、屈折率が1.30〜1.47であることが好ましい。多層薄膜干渉型の反射防止フィルム(中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層)の場合の低屈折率層の屈折率は1.33〜1.38であることが望ましく、更に望ましくは1.35〜1.37が望ましい。上記範囲内とすることで反射率を抑え、膜強度を維持することができ、好ましい。低屈折率層の形成方法も化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法、特に物理蒸着法の一種である真空蒸着法やスパッタ法により、無機物酸化物の透明薄膜を用いることもできるが、低屈折率層用組成物を用いてオールウェット塗布による方法を用いることが好ましい。
低屈折率層まで形成した反射防止フィルムの強度は、500g荷重の鉛筆硬度試験でH以上であることが好ましく、2H以上であることが更に好ましく、3H以上であることが最も好ましい。
また、反射防止フィルムの防汚性能を改良するために、表面の水に対する接触角が95゜以上であることが好ましい。更に好ましくは102゜以上である。特に、接触角が105°以上であると、指紋に対する防汚性能が著しく良化するため、特に好ましい。また、水の接触角が102°以上で、かつ、表面自由エネルギーが25dyne/cm以下であることがより好ましく、23dyne/cm以下であることが特に好ましく、20dyne/cm以下であることが更に好ましい。最も好ましくは、水の接触角が105°以上で、かつ、表面自由エネルギーが20dyne/cm以下である。
低屈折率層は、重合性不飽和基を有する含フッ素防汚剤、重合性不飽和基を有する含フッ素共重合体、無機微粒子、その他所望により含有される任意成分を溶解あるいは分散させた塗布組成物を塗布と同時、又は塗布・乾燥後に電離放射線照射(例えば光照射、電子線ビーム照射等が挙げられる。)や加熱することによる架橋反応、又は、重合反応により硬化して、形成することが好ましい。
特に、低屈折率層が電離放射線硬化性の化合物の架橋反応、又は、重合反応により形成される場合、架橋反応、又は、重合反応は酸素濃度が10体積%以下の雰囲気で実施することが好ましい。酸素濃度が1体積%以下の雰囲気で形成することにより、物理強度、耐薬品性に優れた最外層を得ることができる。
好ましくは酸素濃度が0.5体積%以下であり、更に好ましくは酸素濃度が0.1体積%以下、特に好ましくは酸素濃度が0.05体積%以下、最も好ましくは0.02体積%以下である。
(紫外線吸収剤)
本発明の偏光板は、上記光学フィルムと偏光膜とを有する。偏光膜としては、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のいずれを用いてもよい。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。偏光膜の吸収軸は、フィルムの延伸方向に相当する。従って、縦方向(搬送方向)に延伸された偏光膜は長手方向に対して平行に吸収軸を有し、横方向(搬送方向と垂直方向)に延伸された偏光膜は長手方向に対して垂直に吸収軸を有す。
本発明の偏光板は、前記光学フィルム、偏光膜、光学補償フィルムとがこの順で、いずれも長尺の状態で連続的に積層された偏光板であることが好ましい。
[液晶表示装置]
本発明の液晶表示装置は、前記偏光板を少なくとも有する限り、その構成については特に制限はない。反射型、半透過型、透過型液晶表示装置等いずれであってもよい。液晶表示装置は一般的に、偏光板、液晶セル、及び必要に応じて位相差板、反射層、光拡散層、バックライト、フロントライト、光制御フィルム、導光板、プリズムシート、カラーフィルター等の部材から構成される。本発明においては、上記光学フィルムが表示装置の外側及び/又はバックライト側に使用することが好ましい。また、本発明の偏光板の使用位置についても特に制限はなく、また、1カ所でも複数カ所でもよい。液晶セルとしては特に制限されず、電極を備える一対の透明基板で液晶層を狭持したもの等の一般的な液晶セルが使用できる。液晶セルを構成する前記透明基板としては、液晶層を構成する液晶性を示す材料を特定の配向方向に配向させるものであれば特に制限はない。具体的には、基板自体が液晶を配向させる性質を有していている透明基板、基板自体は配向能に欠けるが、液晶を配向させる性質を有する配向膜等をこれに設けた透明基板等がいずれも使用できる。また、液晶セルの電極は、公知のものが使用できる。通常、液晶層が接する透明基板の面上に設けることができ、配向膜を有する基板を使用する場合は、基板と配向膜との間に設けることができる。前記液晶層を形成する液晶性を示す材料としては、特に制限されず、各種の液晶セルを構成し得る通常の各種低分子液晶性化合物、高分子液晶性化合物及びこれらの混合物が挙げられる。また、これらに液晶性を損なわない範囲で色素やカイラル剤、非液晶性化合物等を添加することもできる。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)及び(4)SURVAIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。
OCBモードの液晶セルは、棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルである。ベンド配向モードの液晶セルを用いた液晶表示装置は、米国特許4583825号、同5410422号の各明細書に開示されている。棒状液晶性分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend)液晶モードとも呼ばれる。ベンド配向モードの液晶表示装置は、応答速度が速いとの利点がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の透過軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10−54982号公報、特開平11−202323号公報、特開平9−292522号公報、特開平11−133408号公報、特開平11−305217号公報、特開平10−307291号公報などに開示されている。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60乃至120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
ディスコティック液晶性化合物の垂直配向とは、ディスコティック液晶性化合物の円盤面がフィルム平面に対して実質的に垂直である(分子対称軸がフィルム平面と実質的に平行である)ことを意味する。フィルム平面に対する該円盤面の平均傾斜角は70〜90°であることが好ましく、75〜90°であることが更に好ましく、80〜90°であることが最も好ましい。
ディスコティック液晶性化合物の水平配向とは、ディスコティック液晶性化合物の円盤面がフィルム平面に対して実質的に平行である(分子対称軸がフィルム平面と実質的に垂直である)ことを意味する。フィルム平面に対する該円盤面の平均傾斜角は0〜20°であることが好ましく、0〜15°であることが更に好ましく、0〜10°であることが最も好ましい。
棒状液晶性化合物の垂直配向とは、棒状液晶性化合物の長軸(分子対称軸)がフィルム平面に対して実質的に垂直であることを意味する。フィルム平面に対する該長軸の平均傾斜角は70〜90°であることが好ましく、75〜90°であることが更に好ましく、80〜90°であることが最も好ましい。
棒状液晶性化合物の水平配向とは、棒状液晶性化合物の長軸(分子対称軸)がフィルム平面に対して実質的に水平であることを意味する。フィルム平面に対する該長軸の平均傾斜角は0〜20°であることが好ましく、0〜15°であることが更に好ましく、0〜10°であることが最も好ましい。
IPSモード液晶表示装置の視野角補償フィルムとして用いる場合、ディスコティック液晶性化合物が垂直配向した光学異方性層の面内のレターデーションは、50〜200nmであることが好ましく、60〜180nmであることが更に好ましく、70〜160nmであることが最も好ましい。更に、該光学異方性層の厚さ方向のレターデーションは、−100〜−25nmであることが好ましく、−90〜−30nmであることが更に好ましく、−80〜−35nmであることが最も好ましい。また、透明支持体を含んでもよい。該支持体の面内のレターデーションは、0〜20nmであることが好ましく、0〜10nmであることが更に好ましく、0〜5nmであることが最も好ましい。更に、該支持体の厚さ方向のレターデーションは20〜120nmであることが好ましく、40〜100nmであることが更に好ましい。
IPSモード液晶表示装置の視野角補償フィルムとして用いる場合、棒状液晶性化合物が垂直配向した光学異方性層の面内のレターデーションは、0〜10nmであることが好ましく、0〜5nmであることが更に好ましく、0〜3nmであることが最も好ましい。更に、該光学異方性層の厚さ方向のレターデーションは、−400〜−80nmであることが好ましく、−360〜−100nmであることが更に好ましく、−320〜−120nmであることが最も好ましい。また、透明支持体を含んでもよい。該支持体の面内のレターデーションは、20〜150nmであることが好ましく、30〜130nmであることが更に好ましく、40〜110nmであることが最も好ましい。更に、該支持体の厚さ方向のレターデーションは、100〜300nmであることが好ましく、120〜280nmであることが更に好ましく、140nm〜260nmであることが最も好ましい。
VAモード液晶表示装置の視野角補償フィルムとして用いる場合、ディスコティック液晶性化合物が水平配向した光学異方性層の面内のレターデーションは、0〜10nmであることが好ましく、0〜5nmであることがより好ましい。更に、該光学異方性層の厚さ方向のレターデーションは、30〜300nmであることが好ましく、40〜200nmであることがより好ましい。また、透明支持体を含んでもよい。該支持体の面内のレターデーションは、0〜40nmであることが好ましく、0〜20nmであることがより好ましい。更に、該支持体の厚さ方向のレターデーションは0〜200nmであることが好ましく、20〜150nmであることがより好ましい。
VAモード液晶表示装置の視野角補償フィルムとして用いる場合、棒状液晶性化合物が水平配向した光学異方性層の面内のレターデーションは、60〜140nmであることが好ましく、80〜120nmであることがより好ましい。更に、該光学異方性層の厚さ方向のレターデーションは、30〜70nmであることが好ましく、40〜60nmであることがより好ましい。また、透明支持体を含んでもよい。該支持体の面内のレターデーションは、0〜20nmであることが好ましく、0〜10nmであることがより好ましい。更に、該支持体の厚さ方向のレターデーションは、−30〜30nmであることが好ましく、−20nm〜20nmであることがより好ましい。
TNモード、OCBモード、ECBモード、HANモードなどの液晶表示装置の視野角補償フィルムとして用いる場合、ディスコティック液晶性化合物を含む光学異方性層の面内のレターデーションは、0〜50nmであることが好ましく、15〜45nmであることが更に好ましく、20〜40nmであることが最も好ましい。また、透明支持体を含んでもよい。該支持体の面内のレターデーションは、0〜60nmであることが好ましく、0〜50nmであることが更に好ましい。更に、該支持体の厚さ方向のレターデーションは、40〜300nmであることが好ましく、60nm〜200nmであることが更に好ましい。
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。
酢化度60.7〜61.1%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 336質量部
メタノール(第2溶媒) 29質量部
1−ブタノール(第3溶媒) 11質量部
(アルカリ鹸化処理)
セルロースアシレートフィルムT1を、温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量14ml/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秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、純水を3ml/m2塗布した。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回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理したセルロースアシレートフィルムを作製した。
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水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.8質量部
イソプロパノール 63.7質量部
界面活性剤SF−1:C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0質量部
プロピレングリコール 14.8質量部
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上記のように鹸化処理した長尺状のセルロースアセテートフィルムに、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、更に100℃の温風で120秒乾燥した。
配向膜塗布液の組成
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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
光重合開始剤(イルガキュアー2959、チバ・ジャパン製) 0.3質量部
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上記作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は時計回りに45°の方向とした。
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下記のディスコティック液晶化合物 100質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバ・ジャパン社製) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
下記のピリジニウム塩 1質量部
下記のフッ素系ポリマー(FP1) 0.4質量部
メチルエチルケトン 252質量部
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上記実施例1の光学フィルムF1の作製において、フィルム長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は反時計回りに45°の方向とし、ディスコティック液晶化合物を含む塗布液Aを塗布した後の加熱温度を120℃にして、その後、100℃でUV照射する以外は同様にして、光学フィルムF2を作製した。
作製した光学フィルムの評価結果を表2に示す。遅相軸方向とラビング方向とのなす角度は0°であった。すなわち、支持体の長手方向に対して、遅相軸は時計回りに45°の方向であった。実施例1と同様にして、ディスコティック液晶性分子の円盤面のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることを確認した。
上記実施例1のセルロースアセテートフィルムT1の作製おいて、フィルムの膜厚を変える以外は同様にして、セルロースアセテートフィルムT2を作製した。セルロースアセテートフィルムT2の厚さは60μmであり、550nmにおけるReは6nm、Rthは60nmであった。
実施例1と同様にして、セルロースアセテートフィルムT2の表面を鹸化処理し、更に配向膜を設けた。作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は反時計回りに45°の方向とした。
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下記のディスコティック液晶化合物 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
下記のピリジニウム塩 1質量部
下記のフッ素系ポリマー(FP2) 0.4質量部
メチルエチルケトン 252質量部
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(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Aを調製した。
セルロースアセテート溶液Aの組成
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アセチル置換度2.94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
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平均粒径16nmのシリカ粒子(AEROSIL R972、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、更に30分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
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平均粒径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A 10.3質量部
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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。
添加剤溶液組成
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下記の光学的異方性低下剤 49.3質量部
下記の波長分散調整剤 4.9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A 12.8質量部
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得られたフィルムT3の550nmにおける面内レターデーション(Re)は1nm(遅相軸はフィルム長手方向と垂直な方向)、厚み方向のレターデーション(Rth)は−1nmであった。
実施例1と同様にして、セルロースアセテートフィルムT3の表面を鹸化処理し、更に配向膜を設けた。作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は反時計回りに45°の方向とした。
光学異方性層塗布液(C)の組成
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下記のディスコティック液晶性化合物 91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(V#360、大阪有機化学(株)製) 9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
下記のピリジニウム塩 0.5質量部
上記のフッ素系ポリマー(FP2) 0.4質量部
メチルエチルケトン 195質量部
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比較例1で作製したフィルムT3の上に、実施例2と同様の配向膜、及び、光学異方性層を形成し、光学フィルムFH2を得た。
実施例1に記載のセルロースアセテートドープを、バンド延伸機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が40℃となってから、1分乾燥し、剥ぎ取った後、140℃の乾燥風で、テンターを用いて幅方向に15%延伸した。この後、135℃の乾燥風で20分間乾燥し、残留溶剤量が0.3質量%のセルロースアセテートフィルムT4を作製した。得られたセルロースアセテートフィルムT4の厚さは80μmであった。また、フィルムT4の550nmにおける面内レターデーション(Re)は10nm、厚み方向のレターデーション(Rth)は130nmであった。
実施例1と同様にして、セルロースアセテートフィルムT4の表面を鹸化処理し、更に配向膜を設けた。作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は反時計回りに45°の方向とした。
上記実施例3と同様にして、ディスコティック液晶化合物を含む塗布液(B)を用いて、光学異方性層を形成し、光学フィルムFH3を得た。
実施例1において、Re(0)をKOBRA21 ADHを用いて測定した値が100nmになるように、ディスコティック液晶化合物を含む塗布液(A)の塗布量を変更し、実施例2と同様に、光学フィルムT4の上に配向膜、及び、光学異方性層を形成し、光学フィルムFH4を得た。光学フィルムFH4の光学異方性層の膜厚は0.74μmであった。
[比較例5]
実施例1において、Re(0)をKOBRA21 ADHを用いて測定した値が80nmになるように、ディスコティック液晶化合物を含む塗布液(A)の塗布量を変更し、実施例2と同様に、光学フィルムT4の上に配向膜、及び、光学異方性層を形成し、光学フィルムFH5を得た。光学フィルムFH5の光学異方性層の膜厚は0.59μmであった。
実施例1において、Re(0)をKOBRA21 ADHを用いて測定した値が210nmになるように、ディスコティック液晶化合物を含む塗布液(A)の塗布量を変更し、実施例2と同様に、光学フィルムT4の上に配向膜、及び、光学異方性層を形成し、光学フィルムFH6を得た。光学フィルムFH6の光学異方性層の膜厚は1.6μmであった。
(ハードコート層用塗布液Aの調製)
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌してハードコート層塗布液Aとした。メチルエチルケトン900質量部に対して、シクロヘキサノン100質量部、部分カプロラクトン変性の多官能アクリレート(DPCA−20、日本化薬(株)製)750質量部、シリカゾル(MIBK−ST、日産化学工業(株)製)200質量部、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)50質量部、を添加して攪拌した。孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過してハードコート層用の塗布液Aを調製した。
中空シリカ粒子微粒子ゾル(イソプロピルアルコールシリカゾル、触媒化成工業(株)製CS60−IPA、平均粒子径60nm、シェル厚み10nm、シリカ濃度20質量%、シリカ粒子の屈折率1.31)500質量部に、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン30質量部、及びジイソプロポキシアルミニウムエチルアセテート1.51質量部を加え混合した後に、イオン交換水9質量部を加えた。60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8質量部を添加し、分散液を得た。その後、シリカの含率がほぼ一定になるようにシクロヘキサノンを添加しながら、圧力30Torrで減圧蒸留による溶媒置換を行い、最後に濃度調整により固形分濃度18.2質量%の分散液Sを得た。得られた分散液のIPA残存量をガスクロマトグラフィーで分析したところ0.5%以下であった。
各成分を下記のように混合し、MEKに溶解して固形分5質量%の低屈折率層塗布液を作製した。
低屈折率層塗布液の組成
下記のパーフルオロオレフィン共重合体 15質量部
DPHA(ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物、日本化薬(株)製) 7質量部
ディフェンサMCF−323(フッ素系界面活性剤、大日本インキ化学工業(株)製)
5質量部
下記の含フッ素重合性化合物 20質量部
中空シリカ粒子分散液S(固形分濃度18.2質量%) 50質量部
イルガキュア127(光重合開始剤、チバ・ジャパン(株)製) 3質量部
上記実施例3で作製した光学フィルムF3の光学異方性層が形成された面の上に、前記ハードコート層用塗布液Aをグラビアコーターを用いて塗布した。100℃で乾燥した後、酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量150mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、厚さ12μmのハードコート層Aを形成した。
(低屈折率層の形成)
ハードコート層Aの上に、上記の低屈折率層用塗布液をグラビアコーターを用いて塗布した。乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度600mW/cm2、照射量600mJ/cm2の照射量とした。低屈折率層の屈折率は1.36、膜厚は90nmであった。
以上のようにして、光学フィルムF3の上にハードコート層A及び低屈折率層を積層した光学フィルムF4を作製した。
(ハードコート層用塗布液Bの調製)
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌してハードコート層塗布液Bとした。メチルエチルケトン900質量部に対して、シクロヘキサノン100質量部、部分カプロラクトン変性の多官能アクリレート(DPCA−20、日本化薬(株)製)750質量部、シリカゾル(MIBK−ST、日産化学工業(株)製)200質量部、光重合開始剤(イルガキュア819、チバ・ジャパン(株)製)50質量部、下記のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤(TINUVIN 384−2、チバ・ジャパン(株)製)100質量部を添加して攪拌した。孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過してハードコート層用の塗布液Bを調製した。
上記実施例4において、ハードコート層用塗布液Aの変わりにハードコート層用塗布液Bを用いる以外は同様にして、光学フィルムF3の上にハードコート層B及び低屈折率層を積層した光学フィルムF5を作製した。
リン含有酸化錫(PTO)分散液(触媒化成工業(株)製 ELCOM JX−1001PTV及びジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)を適宜混合し、屈折率を調整した中屈折率層用塗布液を調製した。
ZrO2微粒子含有ハードコート剤(デソライトZ7404[屈折率1.72、固形分濃度:60質量%、酸化ジルコニウム微粒子含量:70質量%(対固形分)、酸化ジルコニウム微粒子の平均粒子径:約20nm、溶剤組成:メチルイソブチルケトン/メチルエチルケトン=9/1、JSR(株)製])15.7質量部に、メチルエチルケトン61.9質量部、メチルイソブチルケトン3.4質量部、シクロヘキサノン1.1質量部を添加して攪拌した。孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過して高屈折率層用塗布液を調製した。
上記実施例5と同様にして、光学フィルムF3の上にハードコート層Bを積層した。このハードコート層Bの上に、上記中屈折率層用塗布液を塗布した。乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら180W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度300mW/cm2、照射量240mJ/cm2の照射量とした。中屈折率層の屈折率は1.62、膜厚は60nmであった。
続いて、形成した中屈折率層の上に、上記高屈折率層用塗布液を塗布した。乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度300mW/cm2、照射量240mJ/cm2の照射量とした。高屈折率層の屈折率は1.72、膜厚は110nmであった。
続いて、形成した高屈折率層の上に、上記実施例4と同様にして、低屈折率層を形成した。
以上のように、光学フィルムF3の上に、ハードコート層B、中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層がこの順で積層された光学フィルムF6を作製した。
〔セルロースアシレートフィルムT5の作製〕
(セルロースアシレート溶液A−1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、セルロースアシレート溶液A−1を調製した。アセチル置換度はASTM D−817−91に準じて測定した。粘度平均重合度は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)}により測定した。
・セルロースアシレート(アセチル置換度2.86、粘度平均重合度310)
100質量部
・重縮合エステルP−8(下記表1に示すジカルボン酸とジオールの縮合物)
12質量部
・メチレンクロライド 384質量部
・メタノール 69質量部
・ブタノール 9質量部
下記の組成物を分散機に投入し、攪拌して各成分を溶解し、マット剤分散液B−1を調製した。
・シリカ粒子分散液(平均粒径16nm)
“AEROSIL R972”、日本アエロジル(株)製
10.0質量部
・メチレンクロライド 72.8質量部
・メタノール 3.9質量部
・ブタノール 0.5質量部
・セルロースアシレート溶液A−1 10.3質量部
下記の組成物を別の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、紫外線吸収剤溶液C−1を調製した。
・紫外線吸収剤(下記UV−1) 4.0質量部
・紫外線吸収剤(下記UV−2) 8.0質量部
・紫外線吸収剤(下記UV−3) 8.0質量部
・メチレンクロライド 55.7質量部
・メタノール 10質量部
・ブタノール 1.3質量部
・セルロースアシレート溶液A−1 12.9質量部
セルロースアシレート溶液A−1を94.6質量部、マット剤分散液B−1を1.3質量部とした混合物に、セルロースアシレート100質量部当たり、紫外線吸収剤(UV−2)及び紫外線吸収剤(UV−3)がそれぞれ0.4質量部、紫外線吸収剤(UV−1)が0.2質量部、重縮合エステルP−8が12質量部となるように、紫外線吸収剤溶液C−1を加え、加熱しながら充分に攪拌して各成分を溶解し、ドープを調製した。得られたドープを30℃に加温し、流延ギーサーを通して直径3mのドラムである鏡面ステンレス支持体上に流延した。支持体の表面温度は−5℃に設定し、塗布幅は1470mm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エステルフィルムをドラムから剥ぎ取った後、両端をピンテンターでクリップした。剥ぎ取り直後のセルロースアシレートウェブの残留溶媒量は70%およびセルロースアシレートウェブの膜面温度は5℃であった。
実施例1と同様にして、セルロースアセテートフィルムT5の表面を鹸化処理し、更に配向膜を設けた。作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は反時計回りに45°の方向とした。
実施例1において、Re(0)をKOBRA21 ADHを用いて測定した値が125nmになるように、ディスコティック液晶化合物を含む塗布液(A)の塗布量を変更し、実施例2と同様に、光学フィルムT5の上に配向膜、及び、光学異方性層を形成し、光学フィルムF7を得た。
〔セルロースアシレートフィルムT6の作製〕
(セルロースアシレート溶液A−2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、セルロースアシレート溶液A−2を調製した。
・セルロースアシレート(アセチル置換度2.86、粘度平均重合度310)
100質量部
・糖エステル1 9質量部
・糖エステル2 3質量部
・メチレンクロライド 384質量部
・メタノール 69質量部
・ブタノール 9質量部
実施例7のセルロースアシレートフィルムT5の作製において、セルロースアシレート溶液A−1を用いる代わりにセルロースアシレート溶液A−2を用いる以外は実施例7と同様にして、セルロースアシレート溶液A−2を94.6質量部、マット剤分散液B−1を1.3質量部とした混合物に、セルロースアシレート100質量部当たり、紫外線吸収剤(UV−2)及び紫外線吸収剤(UV−3)がそれぞれ0.4質量部、紫外線吸収剤(UV−1)が0.2質量部、糖エステル1が9質量部、糖エステル2が3質量部となるように、紫外線吸収剤溶液C−1を加えて調製したドープを用いて、セルロースアシレートフィルムT6を作製した。セルロースアシレートフィルムT6の幅は1.45m、厚み40μm、550nmにおける面内レターデーション(Re)は2nm、厚み方向のレターデーション(Rth)は40nmであった。
実施例7と同様にして、セルロースアセテートフィルムT6の表面を鹸化処理し、配向膜を形成し、ラビング処理を施し、光学異方性層を形成し、光学フィルムF8を得た。
光学フィルムとしてTD80UL(富士フイルム製)を用いた。
(光学異方性の測定)
KOBRA−21ADH(王子計測器(株)製)を用いて光学異方性を測定した。複数の波長でレターデーションを測定し、コーシーの式を用いてフィッティングを行い、Re450、Re550、Re650を求めた。また、法線方向から測定したレタデーションRe(0)及び、該装置が検出した遅相軸を回転軸としてフィルムを±40°傾斜させたときのレターデーションRe(±40)を測定し、Rthを求めた。
JIS K5400に準拠して鉛筆硬度試験を行った。フィルムを温度25℃、湿度60%RHで2時間調湿した後、JIS S6006に規定する試験用鉛筆を用いて評価した。3H以上である場合を○、3Hに満たない場合を×とした。
ラビングテスターを用いて、以下の条件で擦りテストを行うことで、耐擦傷性の指標とすることができる。
評価環境条件:25℃、60%RH
擦り材:スチールウール(日本スチールウール(株)製、ゲレードNo.0000)
試料と接触するテスターの擦り先端部(1cm×1cm)に巻いて、バンド固定。
移動距離(片道):13cm、
擦り速度:13cm/秒、
荷重:500g/cm2、
先端部接触面積:1cm×1cm、
擦り回数:10往復。
擦り終えた試料の裏側に油性黒インキを塗り、反射光で目視観察して、擦り部分の傷を評価した。
◎:非常に注意深く見ても、傷がほとんど見えない。
○:注意深く見ると僅かに弱い傷が見える。
×:注意深く見なくても傷が見える。
分光光度計V−550(日本分光(株)製)にアダプターARV−474を装着して、380〜780nmの波長領域において、入射角5°における出射角5度の鏡面反射率を測定し、450〜650nmの平均反射率を算出し、反射防止性を評価した。反射率が1%未満である場合を◎、1〜2%である場合○、2%より大きい場合を×とした。
耐光性試験装置(スーパーキセノンウェザーメーターSX120型(ロングライフキセノンランプ)、スガ試験機(株)製)を用い、放射照度100±25W/m2(波長310nm〜400nm)、試験槽内温度35±5℃、ブラックパネル温度50±5℃、相対湿度65±15%の条件で、JIS K 5600−7−5に準じて耐光性試験25hrを実施した前後に、光学フィルムの光学異方性(Re550)の変化を調べた。変化率が10%以内である場合を○、それより大きい場合を×とした。光学フィルムF1〜F4とFH1〜FH6は表裏いずれの方向からの光照射に対しても、光学異方性は大きく減少した。一方、F5とF6は低屈折率層側から光照射すると光学異方性の変化率は小さかった。F7とF8は支持体側から光照射すると光学異方性の変化率は小さかった。
上記作製した長尺の光学フィルム(F1〜F8、FH1〜FH6)と長尺のTD80UL(富士フイルム製)の支持体表面をアルカリ鹸化処理した。1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に55℃で2分間浸漬し、室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1規定の硫酸を用いて中和した。再度、室温の水洗浴槽中で洗浄し、更に100℃の温風で乾燥した。
続いて、厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して5倍に延伸し、乾燥して厚さ20μmの長尺の偏光膜を得た。ポリビニルアルコール(クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、前記のアルカリ鹸化処理した各フィルムと、同様のアルカリ鹸化処理した長尺のVA用位相差フィルム(富士フイルム社製 550nmにおけるRe/Rth = 50/125)を用意し、これらの鹸化した面が偏光膜側となるようにして偏光膜を間に挟んで貼り合わせ、光学フィルムとVA用位相差フィルムが偏光膜の保護フィルムとなっている長尺の偏光板を作製した。このとき光学フィルムの遅相軸と偏光子の透過軸のなす角度が45度になるようにした。
TV:SAMSUNG社製UN46C7000(3D−TV)の視認側の偏光板をはがし、上記作製した偏光板のVA用位相差フィルムとLCセルを粘着剤を介して貼合し、立体表示装置を作製した。
LCシャッターメガネ:SAMSUNG社製 SSG−2100AB(LCシャッターメガネ)の目と反対側(パネル側)の偏光板をはがし、そこに上記作製した光学フィルム(TV側に貼合した偏光板に含まれる光学フィルムと同じフィルム)の支持体側を粘着剤を介して貼合し、LCシャッターメガネを作製した。ここでメガネに貼合した光学フィルムの遅相軸は、TVに貼合した偏光板に含まれる光学フィルムの遅相軸と直交するようにした。
蛍光灯のある部屋で、パネル面の照度がおよそ100luxとなる環境下で、上記作製したLCシャッターメガネをかけ、3D映像を鑑賞した。本発明の光学フィルムF1〜F6を含む3D−TVは、顔を傾けて見たときや斜め方向から見たときのクロストーク(二重像)がほとんどなく、表示色味の変化もほとんどなかった。特にNzが0.5に近い光学フィルムが優れていた。比較例のFH1〜FH6を含む3D−TVは、本発明の光学フィルムを含む場合に比べて、クロストークや表示色味変化が大きかった。なお、本発明及び比較例の光学フィルムを含まない場合は、わずかに顔を傾けるだけで、クロストークが顕著に見られた。
◎;顔を傾けて見たときや斜め方向から見たときのクロストークがほとんどなく、表示色味の変化もほとんどない。
○;顔を傾けて見たときや斜め方向から見たとき、クロストークや表示色味変化が気にならない程度にある。
△;顔を傾けて見たときや斜め方向から見たとき、クロストークや表示色味変化が観察される。
×;わずかに顔を傾けるだけで、クロストークが顕著に見られる。
Claims (14)
- 少なくとも一層の光学異方性層を有する光学フィルムであって、可視光領域の任意の波長における面内のレターデーションReが80〜200nmであり、下記式で表されるNz値が0.1〜0.9であり、波長450nm、550nm、650nmにおける面内のレターデーションをそれぞれ、Re450、Re550、Re650としたとき、Re450/Re550が1.18以下で、Re650/Re550が0.93以上である光学フィルム、偏光膜、及び液晶セルを、視認者側から順に有する立体画像表示装置。
Nz=0.5+Rth/Re (Rth;厚み方向のレターデーション) - 前記光学フィルムが、支持体上に前記光学異方性層を設けてなり、該光学異方性層は少なくとも一種の液晶性化合物を含有する、請求項1に記載の立体画像表示装置。
- 前記液晶性合物がディスコティック液晶性化合物であり、該ディスコティック液晶性化合物は前記光学異方性層平面と前記ディスコティック液晶性化合物の円盤面とのなす角度の平均値が70°〜90°の範囲内になるように配向状態が固定化されている請求項2に記載の立体画像表示装置。
- 前記光学異方性層は下記一般式(I)で表されるディスコティック液晶性化合物の少なくとも一種を含有する組成物から形成される請求項3に記載の立体画像表示装置。
式中、Y11、Y12及びY13は、それぞれ独立に置換されていてもよいメチン又は窒素原子を表し;
L1、L2及びL3は、それぞれ独立に単結合又は二価の連結基を表し;
H1、H2及びH3は、それぞれ独立に一般式(I−A):
(一般式(I−A)中、YA1及びYA2は、それぞれ独立に置換基を有してもよいメチン又は窒素原子を表し;
XAは、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;
*は上記一般式(I)におけるL1〜L3側と結合する位置を表し;
**は上記一般式(I)におけるR1〜R3側と結合する位置を表す。)
又は一般式(I−B):
(一般式(I−B)中、YB1及びYB2は、それぞれ独立に置換基を有してもよいメチン又は窒素原子を表し;
XBは、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;
*は上記一般式(I)におけるL1〜L3側と結合する位置を表し;
**は上記一般式(I)におけるR1〜R3側と結合する位置を表す。)を表し;
R1、R2及びR3は、それぞれ独立に下記一般式(I−R):
一般式(I−R)
*−(−L21−Q2)n1−L22−L23−Q1
(一般式(I−R)中、
*は一般式(I)におけるH1〜H3側と結合する位置を表し;
L21は単結合又は二価の連結基を表し;Q2は少なくとも1種類の環状構造を有する二価の基を表し;
n1は、0〜4の整数を表し、
L22は、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−S−、**−N(R101)−、**−SO2−、**−CH2−、**−CH=CH−又は**−C≡C−を表し、
R101は、炭素数1〜5のアルキル基を表し、
**はQ2側と結合する位置を表し;
L23は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−及び−C≡C−並びに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し;
Q1は重合性基又は水素原子を表す。) - 前記光学異方性層は下記一般式(II)で表されるピリジニウム化合物の少なくとも一種を含有する組成物から形成される請求項2〜4のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
式中、L23及びL24はそれぞれ二価の連結基であり;R22は水素原子、無置換アミノ基、又は炭素原子数が1〜20の置換アミノ基であり;Xはアニオンであり;Y22及びY23はそれぞれ、置換されていてもよい5又は6員環を部分構造として有する2価の連結基であり;Z21はハロゲン置換フェニル、ニトロ置換フェニル、シアノ置換フェニル、炭素原子数が1〜25のアルキル基で置換されたフェニル、炭素原子数が1〜25のアルコキシ基で置換されたフェニル、炭素原子数が1〜25のアルキル基、炭素原子数が2〜25のアルキニル基、炭素原子数が1〜25のアルコキシ基、炭素原子数が2〜25のアルコキシカルボニル基、炭素原子数が7〜26のアリールオキシカルボニル基および炭素原子数が7〜26のアリールカルボニルオキシ基からなる群より選ばれる一価の基であり;pは1〜10の数であり;並びにmは1又は2である。 - 前記光学異方性層は、長尺の支持体上に連続的に形成された層であり、該光学異方性層の遅相軸と該支持体の長辺とのなす角度が5〜85°である請求項2〜5のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
- 前記光学異方性層は、前記支持体上に設けられた配向膜にラビング処理を行った後に形成された層であり、該光学異方性層の遅相軸とラビング方向とのなす角度が85°より大きく95°未満である請求項6に記載の立体画像表示装置。
- 前記光学異方性層は、前記支持体上に設けられた配向膜にラビング処理を行った後に形成された層であり、該光学異方性層の遅相軸とラビング方向とのなす角度が−5°より大きく5°未満である請求項6に記載の立体画像表示装置。
- 前記光学フィルムの少なくとも一方の面に、直接または他の層を介して、ハードコート層が積層されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
- 前記光学フィルムの少なくとも一方の面に、直接または他の層を介して、反射防止層として機能する少なくとも一層の光学干渉層が積層されている、請求項1〜9のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
- 前記光学フィルム上に、ハードコート層、及び反射防止層として機能する少なくとも一層の光学干渉層が、直接または他の層を介して、この順に積層されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
- 前記光学干渉層のうち少なくとも一層は低屈折率層であり、該低屈折率層は最表面側に配置されている請求項10又は11に記載の立体画像表示装置。
- 前記光学干渉層は中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層がこの順で積層された層であり、該低屈折率層は最表面側に配置されている請求項10〜12のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
- 前記支持体、光学異方性層、ハードコート層、及び光学干渉層の少なくともいずれかの一層は紫外線吸収剤を含有する請求項2〜13のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
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