JP6376240B2 - 位相差フィルム積層体およびその製造方法、ならびに液晶表示装置 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は以下の通りである。
前記A層は、
波長450nmにおける面内レターデーションRea450及び波長550nmにおける面内レターデーションRea550が、0.80<Rea450/Rea550<0.92を満たす、
液晶性化合物aを硬化してなる層であり、
前記B層は、固有複屈折値が負の熱可塑性樹脂bからなる層である、位相差フィルム積層体。
[2] 前記液晶性化合物aが、下式(I)または(II)で表される重合性化合物である[1]記載の位相差フィルム積層体。
G1、G2はそれぞれ独立して、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の2価の脂肪族基を表す〔該脂肪族基には、−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR2−C(=O)−、−C(=O)−NR2−、−NR2−、又は、−C(=O)−が介在していてもよい。ただし、−O−又は−S−がそれぞれ2以上隣接して介在する場合を除く。ここで、R2は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。〕。
Z1、Z2はそれぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜10のアルケニル基を表す。
Axは芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。Ayは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。前記Ax及びAyが有する芳香環は置換基を有していてもよい。また、前記AxとAyは一緒になって、環を形成していてもよい。
A1は、置換基を有していてもよい三価の芳香族基を表す。
A2、A3はそれぞれ独立して、置換基を有していてもよい炭素数6〜30の二価の芳香族基を表す。
Q1は、水素原子、又は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。〕
Azは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜12のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、−C(=O)−R3、−SO2−R6、又は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。前記Ax及びAzが有する芳香環は置換基を有していてもよい。また、前記AxとAzは一緒になって、環を形成していてもよい。
ここで、R3は、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜12のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基を表す。R6は、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、フェニル基、又は、4−メチルフェニル基を表す。
A4は、置換基を有していてもよい三価の芳香族基を表す。〕
[4] 熱可塑性樹脂cからなり、かつ波長550nmにおける面内レターデーションRec550が30nm未満であるC層を、前記B層の少なくとも一方の面に有する[3]記載の位相差フィルム積層体。
前記液晶性化合物aを配向させる工程、および
前記液晶性化合物aを硬化する工程を有する、[1]記載の位相差フィルム積層体の製造方法。
[6] 前記B層を含む位相差フィルムが、固有複屈折値が負の熱可塑性樹脂bからなるb層を有する延伸前フィルムを延伸して得られるものである、[5]記載の製造方法。
負の屈折率異方性を有し、波長550nmにおける面内レターデーションReb550が30nm以上150nm以下であるB層、および波長550nmにおける面内レターデーションRec550が30nm未満であるC層を有する複層位相差フィルムを形成する工程、
前記複層位相差フィルムに液晶性化合物aを塗布する工程、
前記液晶性化合物aを配向させる工程、および
前記液晶性化合物aを硬化する工程を有する、[4]記載の位相差フィルム積層体の製造方法。
前記一対の偏光子のいずれかと前記液晶セルとの間に配置される[1]〜[4]のいずれか一項に記載の位相差フィルム積層体を備える液晶表示装置。
[9] 前記液晶セルの表示モードがインプレーンスイッチング方式である[8]に記載の液晶表示装置。
本発明の位相差フィルム積層体は、正の屈折率異方性を有するA層と、負の屈折率異方性を有するB層とを含んでなる複層構造のフィルムである。
A層は、液晶性化合物aを硬化してなる層であって、正の屈折率異方性を有する層である。ここで正の屈折率異方性を有するとは、層の面内に屈折率の最大方位が存在することを表す。
液晶性化合物aは、それを硬化して得られるA層のRea450及びRea550が上記の関係を満たしうる化合物であれば限定されない。液晶性化合物aは、実用的な低い融点を有し、汎用溶媒に対する溶解性に優れ、低コストで製造可能で、かつ、広い波長域において偏光変換が可能との観点から、下記式(I)または(II)で表される重合性化合物が好ましい。
ここで、R1は水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
R1としては、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基が好ましい。
炭素数1〜20の2価の脂肪族基としては、例えば、鎖状構造を有する脂肪族基;飽和環状炭化水素(シクロアルカン)構造、不飽和環状炭化水素(シクロアルケン)構造等の脂環式構造を有する脂肪族基;等が挙げられる。
該アルケニル基の炭素数としては、2〜6が好ましい。Z1及びZ2のアルケニル基の置換基であるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられ、塩素原子が好ましい。
本発明において、「芳香環」は、Huckel則に従う広義の芳香族性を有する環状構造、すなわち、π電子を(4n+2)個有する環状共役構造及びチオフェン、フラン等に代表される硫黄、酸素等のヘテロ原子の孤立電子対がπ電子系に関与して芳香族性を示すものを意味する。
なお、Axの炭素数2〜30の有機基の「炭素数」は、置換基の炭素原子を含まない有機基全体の総炭素数を意味する。また、後述するAyにおいても、炭素数2〜30の有機基の「炭素数」は、置換基の炭素原子を含まない有機基全体の総炭素数を意味する。
炭素数4〜30の不飽和複素環、炭素数6〜30の不飽和炭素環としては、特に制約はなく、芳香族性を有していても有していなくてもよい。なかでも、下記に示す環が好ましい。なお、式中には、便宜上、環と窒素原子を結ぶ二重結合を示している(以下にて同じ)。
また、これらの環は置換基を有していてもよい。
置換基としては、例えば、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシル基、ニトロ基、−C(=O)−OR基、−SO2R基等が挙げられる。ここで、Rは前記と同じ意味を表す。
これらの中でも、AxとAyが一緒になって形成する環としては、下記に示すものが特に好ましい。
;及び、AxとAyが一緒になって下記に示す環を形成している組み合わせがより好ましい。
A1は置換基を有していてもよい三価の芳香族基を表す。三価の芳香族基としては、三価の炭素環式芳香族基であっても、三価の複素環式芳香族基であってもよい。本発明の所望の効果をより良好に発現させる観点から、三価の炭素環式芳香族基が好ましく、下記式に示す三価のベンゼン環基又は三価のナフタレン環基がより好ましい。なお、下記式においては、結合状態をより明確にすべく、置換基Y1、Y2を便宜上記載している(Y1、Y2は、前記と同じ意味を表す。以下にて同じ。)。
A2、A3の芳香族基は単環のものであっても、多環のものであってもよい。
A2、A3の具体例としては、下記のものが挙げられる。
置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基としては、例えば、前記Axで例示したのと同様のものが挙げられる。
これらの中でも、Q1は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
R6の、炭素数1〜12のアルキル基、及び炭素数2〜12のアルケニル基の具体例は、前記Azの、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基の例として列記したものと同様のものが挙げられる。
Azの、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基としては、例えば、前記Axで例示したのと同様のものが挙げられる。
また、Azが有する芳香環は、任意の位置に置換基を有していてもよい。かかる置換基としては、例えば、前記Axが有する芳香環の置換基として列記したものと同様のものが挙げられる。
Azが有する芳香環の具体例としては、前記Axが有する芳香環の具体例として例示したものと同様のものが挙げられる。
炭素数4〜30の不飽和複素環、炭素数6〜30の不飽和炭素環としては、特に制約はなく、芳香族性を有していても有していなくてもよい。例えば、下記に示す環が挙げられる。なお、下記に示す環は、式(II)中の
また、これらの環は置換基を有していてもよい。
置換基としては、例えば、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシル基、ニトロ基、−C(=O)−R4、−C(=O)−OR4、−SO2R4等が挙げられる。ここで、R4は前記と同じ意味を表す。
式(I)で表される重合性化合物は、例えば、下記に示す製造方法1、又は製造方法2により製造することができる。
(製造方法1)
すなわち、式(3)で表されるヒドラゾン化合物(ヒドラゾン化合物(3))を、式(4)で表されるカルボニル化合物(カルボニル化合物(4))と反応させることにより、高選択的かつ高収率で目的とする式(I)で示される重合性化合物を製造することができる。この際、(ヒドラゾン化合物(3):カルボニル化合物(4))のモル比は、通常1:2〜2:1であり、好ましくは1:1.5〜1.5:1である。
これらの中でも、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、及びアルコール系溶媒とエーテル系溶媒の混合溶媒が好ましい。
前記式(I)で示される重合性化合物のうち、前記式(I)中、式:Z2−Y6−G2−Y4−A3−Y2−で表される基が、式:Z1−Y5−G1−Y3−A2−Y1−で表される基と同一であり、且つ、Y1が、Y11−C(=O)−O−で表される基である化合物を、化合物(I’)と呼ぶ。この化合物(I’)は、以下に示す、工程1、工程2により製造することができる。
用いる溶媒としては、前記製造方法1で例示したのと同様のものが挙げられる。溶媒の使用量は、特に限定されず、用いる化合物の種類や反応規模等を考慮して適宜定めることができるが、ヒドラゾン化合物(3)1gに対し、通常1g〜100gである。
脱水縮合剤の使用量は、化合物(8)1モルに対し、通常1モル〜3モルである。
用いる塩基としては、例えば、トリエチルアミン、ピリジン等の有機塩基;水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機塩基が挙げられる。
塩基の使用量は、化合物(8)1モルに対し、通常1モル〜3モルである。
式(8)中、Lがメタンスルホニルオキシ基、又はp−トルエンスルホニルオキシ基の化合物(混合酸無水物)である場合、Lがハロゲン原子の場合と同様である。
溶媒の使用量は、特に限定されず、用いる化合物の種類や反応規模等を考慮して適宜定めることができるが、ヒドロキシ化合物(7)1gに対し、通常1g〜50gである。
ヒドラゾン化合物(3)は、次のようにして製造することができる。
この反応に用いる溶媒としては、反応に不活性なものであれば特に限定されない。溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、n−ペンチルアルコール、アミルアルコール等のアルコール系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン等の脂肪族炭化水素系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ヘキサメチルリン酸トリアミド等のアミド系溶媒;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶媒;及びこれらの2種以上からなる混合溶媒;等が挙げられる。
これらの中でも、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、及びアルコール系溶媒とエーテル系溶媒の混合溶媒が好ましい。
反応は、−10℃から用いる溶媒の沸点までの温度範囲で円滑に進行する。各反応の反応時間は、反応規模にもよるが、通常、数分から数時間である。
(i)式:D1−hal(halはハロゲン原子を表す。以下にて同じ。)で表される化合物と、式:D2−OMet(Metはアルカリ金属(主にナトリウム)を表す。以下にて同じ。)で表される化合物とを混合して縮合させる(ウイリアムソン合成)。なお、式中、D1及びD2は任意の有機基を表す(以下にて同じ。)。
(ii)式:D1−halで表される化合物と、式:D2−OHで表される化合物とを水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基存在下、混合して縮合させる。
(iii)式:D1−E(Eはエポキシ基を表す。)で表される化合物と、式:D2−OHで表される化合物とを水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基存在下、混合して縮合させる。
(iv)式:D1−OFN(OFNは不飽和結合を有する基を表す。)で表される化合物と、式:D2−OMetで表される化合物を、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基存在下、混合して付加反応させる。
(v)式:D1−halで表される化合物と、式:D2−OMetで表される化合物とを、銅あるいは塩化第一銅存在下、混合して縮合させる(ウルマン縮合)。
(vi)式:D1−COOHで表される化合物と、式:D2−OH又はD2−NH2で表される化合物とを、脱水縮合剤(N,N−ジシクロヘキシルカルボジイミド等)の存在下に脱水縮合させる。
(vii)式:D1−COOHで表される化合物にハロゲン化剤を作用させることにより、式:D1−CO−halで表される化合物を得る。この式:D1−CO−halで表される化合物と式:D2−OH又はD2−NH2で表される化合物とを、塩基の存在下に反応させる。
(viii)式:D1−COOHで表される化合物に酸無水物を作用させることにより、混合酸無水物を得る。この混合酸無水物に、式:D2−OH又はD2−NH2で表される化合物を反応させる。
(ix)式:D1−COOHで表される化合物と、式:D2−OH又はD2−NH2で表される化合物とを、酸触媒あるいは塩基触媒の存在下に脱水縮合させる。
(製造方法3)
すなわち、式(11)で表されるヒドラジン化合物(ヒドラジン化合物(11))を、式(12)で表されるカルボニル化合物(カルボニル化合物(12))と反応させることにより、高選択的かつ高収率で目的とする式(II)で示される重合性化合物を製造することができる。この際、〔ヒドラジン化合物(11):カルボニル化合物(12)〕のモル比は、通常1:2〜2:1、好ましくは1:1.5〜1.5:1である。
この反応に用いる溶媒は、前記ヒドラゾン化合物(3)の製造に使用可能な溶媒と同様のものをいずれも用いることができる。
金属塩還元剤とは一般に低原子価金属を含む化合物、もしくは金属イオンとヒドリド源からなる化合物である(「有機合成実験法ハンドブック」1990年社団法人有機合成化学協会編 丸善株式会社発行810ページを参照)。
金属塩還元剤としては、例えば、NaAlH4、NaAlHn(OR)m、LiAlH4、iBu2AlH、LiBH4、NaBH4、SnCl2、CrCl2、TiCl3等が挙げられる。
また、ジアゾニウム塩(13)は、アニリン等の化合物から常法により製造することができる。
脱水縮合剤の使用量は、化合物(15)1モルに対し、通常1モル〜3モルである。
用いる塩基としては、例えば、トリエチルアミン、ピリジン等の有機塩基;水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機塩基が挙げられる。
塩基の使用量は、化合物(15)1モルに対し、通常1モル〜3モルである。
式(15)中、Lがメタンスルホニルオキシ基、又はp−トルエンスルホニルオキシ基の化合物(混合酸無水物)である場合、Lがハロゲン原子の場合と同様である。
溶媒の使用量は、特に限定されず、用いる化合物の種類や反応規模等を考慮して適宜定めることができるが、ヒドロキシ化合物(14)1gに対し、通常1g〜50gである。
液晶性化合物aは好ましくは、重合開始剤を用いて硬化される。重合開始剤は液晶性化合物aの重合反応をより効率的に行う観点から配合される。重合開始剤は、好ましくは、重合開始剤および液晶性化合物aを含有する重合性組成物aとして用いられる。
「水素供与体」とは、露光によりビイミダゾール系化合物から発生したラジカルに対して、水素原子を供与することができる化合物を意味する。水素供与体としては、下記で定義するメルカプタン系化合物、アミン系化合物等が好ましい。
アミン系化合物としては、例えば、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4−ジエチルアミノアセトフェノン、4−ジメチルアミノプロピオフェノン、エチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノベンゾニトリル等を挙げることができる。
これらの重合開始剤は一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
重合性組成物aにおいて、重合開始剤の配合割合は、重合性化合物100重量部に対し、通常、0.1重量部〜30重量部、好ましくは0.5重量部〜10重量部である。
液晶性化合物aを硬化することで、A層が得られる。ここで「硬化」とは、液晶性化合物aを重合及び/又は架橋させることにより高分子化することを意味する。液晶性化合物aを硬化して高分子を得る方法としては、(1)液晶性化合物aを硬化する方法、又は、(2)前記の重合性組成物aを硬化する方法が挙げられる。
(A)適当な重合開始剤の存在下、液晶性化合物a、及び必要に応じて用いられる任意の共重合可能な単量体等との重合及び共重合を適当な有機溶媒中で行う。その後、目的とする高分子を単離し、得られる高分子を適当な有機溶媒に溶解して溶液を調製する。この溶液を適当な基板上に塗工する。得られた塗膜を乾燥後、所望により加熱することにより、液晶性化合物aを重合した高分子を得る方法。
(B)液晶性化合物a、及び必要に応じて用いられる任意の共重合可能な単量体等を重合開始剤と共に有機溶媒に溶解した溶液を、公知の塗工法により基板上に塗布する。その後、脱溶媒し、次いで加熱又は活性エネルギー線を照射することにより硬化を行う方法。
用いる重合開始剤としては、前記重合性組成物aの成分として例示したのと同様のものが挙げられる。
基板としては、有機材料が好ましく、この有機材料をフィルムとした樹脂フィルムが更に好ましく、樹脂フィルムとして後述するB層に用いる位相差フィルムを用いることが特に好ましい。基板としてかかる位相差フィルムを用いることで、B層上に直接A層を形成することが可能であり、少ない工程数で工業的有利に本発明の位相差フィルム積層体を製造することが可能となる。
本発明におけるA層は、上記液晶性化合物aを硬化して得られる高分子を構成材料とする光学異方体である。A層は、好ましくは、基板上に配向膜を形成し、該配向膜上で上記液晶性化合物aを硬化することによって、形成することができる。
配向膜は、例えば、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のポリマーを含有するものである。配向膜は、このようなポリマーを含有する溶液(配向膜用組成物)を基板上に膜状に塗布し、乾燥し、次いで、一方向にラビング処理等することで、得ることができる。
配向膜の厚さは0.001μm〜5μmであることが好ましく、0.001μm〜1μmであることがさらに好ましい。
また、ラビング処理する方法以外に、配向膜の表面に偏光紫外線を照射する方法によっても、配向膜に規則性を持つ液晶層を面内で一方向に配向規制する機能を持たせることができる。
液晶性化合物aを硬化することで、nx−nyで表される複屈折(即ち面内レターデーションを、層の厚さ(nm)で除した値)が大きいA層を容易に形成することができる。したがって、厚さが薄くても所望の面内レターデーションの値を有するA層を得ることができる。A層の厚さは、好ましくは0.5μm〜5μm、より好ましくは1μm〜3μmである。
B層は、負の屈折率異方性を有し、固有複屈折値が負の熱可塑性樹脂bからなる層である。ここで負の屈折率異方性を有するとは、層の厚さ方向に屈折率の最大方位が存在することを表す。
熱可塑性樹脂bの固有複屈折値が負であるので、通常、熱可塑性樹脂bは固有複屈折値が負である重合体を含む。この重合体の例を挙げると、スチレン又はスチレン誘導体の単独重合体または他の任意のモノマーとの共重合体を含むポリスチレン系重合体;ポリアクリロニトリル重合体、ポリメチルメタクリレート重合体、あるいはこれらの多元共重合ポリマーなどが挙げられる。また、ポリスチレン系重合体に含まれる任意のモノマーとしては、例えば、アクリロニトリル、無水マレイン酸、メチルメタクリレート、及びブタジエンが好ましいものとして挙げられる。これらの重合体は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、レターデーションの発現性が高いという観点から、ポリスチレン系重合体が好ましく、さらに耐熱性が高いという点で、スチレン又はスチレン誘導体と無水マレイン酸との共重合体が特に好ましい。この場合、スチレン系重合体100重量部に対して、無水マレイン酸を重合して形成される構造単位(無水マレイン酸単位)の量は、好ましくは5重量部以上、より好ましくは10重量部以上、特に好ましくは15重量部以上であり、好ましくは30重量部以下、より好ましくは28重量部以下、特に好ましくは26重量部以下である。
B層は、上記の熱可塑性樹脂bをフィルム状に成形して延伸前フィルムbとし、これを延伸して得ることができる。延伸前フィルムbを得る方法としては、公知の方法、例えば、溶液流延法、押出成形法、インフレーション成形法などを挙げることができる。これらのうち押出成形法が残留揮発性成分量が少なく、寸法安定性にも優れるので好ましい。
なお、延伸の回数は、1回でもよく、2回以上であってもよい。
例えば、延伸される前に延伸前フィルムbに対して予熱処理を施してもよい。延伸前フィルムbを加熱する手段としては、例えば、オーブン型加熱装置、ラジエーション加熱装置、又は液体中に浸すことなどが挙げられる。中でもオーブン型加熱装置が好ましい。予熱工程における加熱温度は、通常は「延伸温度−40℃」以上、好ましくは「延伸温度−30℃」以上であり、通常は「延伸温度+20℃」以下、好ましくは「延伸温度+15℃」以下である。なお延伸温度とは、加熱装置の設定温度を意味する。
かかる延伸処理により、得られるB層においては、延伸されたことにより、レターデーションが発現する。
B層の波長550nmにおける面内レターデーションReb550は、好ましくは40nm以上、より好ましくは50nm以上であり、好ましくは150nm以下、より好ましくは100nm以下である。Reb550がこの範囲であると、延伸前フィルムbの延伸により容易に製造することができる。
B層はさらに、必要に応じて、B層の保護及び取り扱い性の向上のため、例えばマット層、ハードコート層、反射防止層、防汚層等の他の層を積層してもよい。
中でも、位相差フィルム積層体は、熱可塑性樹脂cからなり、かつ波長550nmにおける面内レターデーションRec550が30nm未満であるC層を、B層の少なくとも一方の面に有することが好ましい。B層の少なくとも一方の面にC層が存在することで、B層を保護し、B層の破断を防止することができる。C層は、B層の両面に存在することがより好ましい。
熱可塑性樹脂cは、透明なC層を形成しうる樹脂である。熱可塑性樹脂cとしては、厚さ1mmの試験片を用いて測定した全光線透過率が70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。このような樹脂としては、例えば、脂環式構造を有する重合体を含む樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、(メタ)アクリル酸エステル−ビニル芳香族化合物共重合体樹脂、ポリエーテルスルホンなどを挙げることができる。これらの中で、アクリル樹脂を好適に用いることができる。
これらのアクリル重合体のうち、ポリメタクリレートが好ましく、中でもポリメチルメタクリレートがより好ましい。
C層は、上記の熱可塑性樹脂cをフィルム状に成形して得ることができる。C層を得る方法としては、公知の方法、例えば、溶液流延法、押出成形法、インフレーション成形法などを挙げることができる。これらのうち押出成形法が残留揮発性成分量が少なく、寸法安定性にも優れるので好ましい。また、熱可塑性樹脂cをフィルム状に成形した後に延伸を行ってもよい。
C層の波長550nmにおける面内レターデーションRec550は、30nm未満、好ましくは20nm未満、より好ましくは5nm未満であり、理想的にはゼロである。ここで、C層がB層の両面に存在する場合は、上記Rec550の値は、各C層のRec550の値の総和である。Rec550がこの範囲であると、A層およびB層による偏光板補償機能を好適に発現させることができる。
前記のA層とB層を積層して、本発明の位相差フィルム積層体が得られる。積層の方法は限定されず、A層とB層とを別々に得て、これらを必要に応じ接着剤等を用いて貼り合せてもよいが、前記の方法によりB層の表面に液晶性化合物aを塗布し、硬化することでB層上に直接A層を形成することが、製造工程を短縮し、製造コストを低減することができるため好ましい。すなわち、B層を含む位相差フィルムに液晶性化合物aを塗布する工程、液晶性化合物aを配向させる工程、および、液晶性化合物aを硬化する工程を有する製造方法が好ましい。また、前記の位相差フィルムとしては、例えば、熱可塑性樹脂bからなるb層を有する延伸前フィルムを延伸して得られたフィルムを用いうる。
本発明の位相差フィルム積層体は、高度な偏光板補償が可能なので、それ単独で用いてもよく、他の部材と組み合わせて用いてもよい。例えば液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ表示装置、FED(電界放出)表示装置、SED(表面電界)表示装置などに適用してもよい。
液晶表示装置は、通常、光源側偏光板、液晶セル及び視認側偏光板がこの順に配置された液晶パネルと、液晶パネルに光を照射する光源とを備える。位相差フィルム積層体としての光学フィルムを、例えば液晶セルと光源側偏光板との間、液晶セルと視認側偏光板との間などに配置することで、液晶表示装置の視認性を大幅に向上できる。
偏光子は、例えば、その両面に保護フィルムが貼り合わせられたものを用いてもよい。この際、保護フィルムに代えて本発明の位相差フィルム積層体を偏光子に直接貼り合せ、光学補償フィルム及び保護フィルムの両方の機能を有する層として用いてもよい。かかる構成をとることにより、保護フィルムが省略されて、液晶表示装置の薄型化、軽量化、低コスト化に貢献することができる。
実施例及び比較例において、各特性の測定は、下記に基づき行った。
フィルムの各層及びフィルム全体の膜厚は、フィルムをエポキシ樹脂に包埋したのち、ミクロトーム(大和工業社製「RUB−2100」)を用いてスライスし、走査電子顕微鏡を用いて断面を観察して測定した。
示差走査熱量計(セイコーインストルメンツ社製EXSTAR6220)を用いて昇温速度20℃/分で測定した。
各層の面内レターデーションReおよび厚さ方向のレターデーションRthは、自動複屈折計(王子計測機器社製「KOBRA−21ADH」)を用いて、波長450nmおよび550nmで、フィルムの幅方向における中心付近を5点測定しその平均値を測定値とした。
ただし液晶性化合物を硬化してなる層については、実施例および比較例で得た層と同じ厚さの層を同様の方法でポリエチレンテレフタレート製のフィルムの表面に形成し、これをガラス基板に転写した層について上記の方法で測定を行い、実施例および比較例における各層のレターデーションとした。
また、B層およびC層を有する複層位相差フィルムについては、まず上記の方法で複層位相差フィルム全体のレターデーションを測定した後、サンドペーパーで磨いてC層を除去してB層のみのフィルムを得、これを上記の方法で測定してB層のレターデーションを求めた。さらに、複層位相差フィルム全体のレターデーションからB層のレターデーションの寄与を差し引いて得られる計算値として、C層のレターデーションを求めた。
液晶表示器用シミュレーター(シンテック社製「LCD MASTER」)を用いて、黒表示で液晶表示装置を全方位から見た場合の最大光漏れYmaxを測定した。Ymaxの値が小さいほど、光漏れが少なく表示特性が優れることを表す。
温度計を備えた4つ口反応器に、窒素気流中、2,5−ジヒドロキシベンズアルデヒドを20g(144.8mmol)、4−(6−アクリロイル−ヘクス−1−イルオキシ)安息香酸(DKSH社製)を105.8g(362.0mmol)、4−(ジメチルアミノ)ピリジンを5.3g(43.4mmol)、N−メチルピロリドン200mlに溶解させた。この溶液に、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(WSC)を83.3g(434.4mmol)加え、室温下にて12時間攪拌した。反応終了後、反応液を水1.5リットルに投入し、酢酸エチル500mlで抽出した。酢酸エチル層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、硫酸ナトリウムをろ別した。ろ液からロータリーエバポレーターにて酢酸エチルを減圧留去して、淡黄色固体を得た。この淡黄色固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=9:1(体積比))により精製し、白色固体として中間体Aを75g得た(収率:75.4%)。
構造は1H−NMRで同定した。
目的物の構造は1H−NMRで同定した。
下式で表される化合物4を75部、光重合開始材としてイルガキュアIrg184(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)を1部、溶剤としてのトルエン25部を混合して、さらにカイラル材として両末端に重合可能なアクリレート基を有するカイラル剤を10部加えて重合性組成物2を得た。
厚さ80μmの長尺のポリビニルアルコールフイルムを0.3%のヨウ素水溶液中で染色した。その後、4%のホウ酸水溶液及び2%のヨウ化カリウム水溶液中で5倍まで延伸した後、50℃で4分間乾燥させて偏光子を製造した。
ゴム粒子を含むアクリル樹脂(ポリメチルメタクリレート;ガラス転移温度105℃)からなるc1層、c2層、スチレン−無水マレイン酸共重合体(ノヴァケミカルジャパン社製、ダイラークD332、ガラス転移温度130℃)からなるb層を有する、c1層(35μm)−b層(50μm)−c2層(35μm)の延伸前複層フィルムc1を共押出成形により得た。得られた延伸前複層フィルムc1をテンター延伸機に供給し、引き取り張力とテンターチェーン張力を調整しながら、延伸温度135℃で横方向に3.0倍に延伸し、B層の両面にC層を有する複層位相差フィルムB1を得た。複層位相差フィルムB1はRe450/Re550>1の関係を満たし、波長分散は順波長分散であった。複層位相差フィルムB1の各特性を測定した結果を表1に示す。なお表1において、C層についての結果はB層の両面のC層の合計値である。
ゴム粒子を含むアクリル樹脂(ポリメチルメタクリレート;ガラス転移温度105℃)からなるc1層、c2層、スチレン−無水マレイン酸共重合体(ノヴァケミカルジャパン社製、ダイラークD332、ガラス転移温度130℃)からなるb層を有する、c1層(30μm)−b層(40μm)−c2層(30μm)の延伸前複層フィルムc2を共押出成形により得た。得られた延伸前複層フィルムc2をテンター延伸機に供給し、引き取り張力とテンターチェーン張力を調整しながら、延伸温度140℃で横方向に1.8倍に延伸し、B層の両面にC層を有する複層位相差フィルムB2を得た。複層位相差フィルムB2はRe450/Re550>1の関係を満たし、波長分散は順波長分散であった。複層位相差フィルムB2の各特性を測定した結果を表1に示す。なお表1において、C層についての結果はB層の両面のC層の合計値である。
実施例1で得られた延伸前複層フィルムc1をテンター延伸機に供給し、引き取り張力とテンターチェーン張力を調整しながら、延伸温度134℃で縦方向に1.8倍、横方向に1.1倍に同時二軸延伸し、B層の両面にC層を有する複層位相差フィルムB3を得た。複層位相差フィルムB3はRe450/Re550>1の関係を満たし、波長分散は順波長分散であった。複層位相差フィルムB3の各特性を測定した結果を表1に示す。なお表1において、C層についての結果はB層の両面のC層の合計値である。
A層として、ポリカーボネート樹脂からなる位相差フィルムA2(帝人化成社製「ピュアエースWR」)を用いた。位相差フィルムA2はRe450/Re550が0.82であり、波長分散は逆波長分散であった。位相差フィルムA2の各特性を測定した結果を表1に示す。
Claims (9)
- 固有複屈折値が負の熱可塑性樹脂bからなり、負の屈折率異方性を有し、波長550nmにおける面内レターデーションReb 550 が30nm以上150nm以下であるB層を含む位相差フィルムに液晶性化合物aを塗布する工程、
前記液晶性化合物aを配向させる工程、および
前記液晶性化合物aを硬化することにより、正の屈折率異方性を有するA層を作製する工程を有し、
前記A層は、波長450nmにおける面内レターデーションRea450及び波長550nmにおける面内レターデーションRea550が、0.80<Rea450/Rea550<0.92を満たす、位相差フィルム積層体の製造方法。 - 前記A層における、前記液晶化合物aを硬化して得られる高分子の数平均分子量が500〜500000である、請求項1記載の位相差フィルム積層体の製造方法。
- 前記A層の波長550nmにおける面内レターデーションRea550が30nm以上150nm以下である、請求項1または2記載の位相差フィルム積層体の製造方法。
- 前記B層を含む位相差フィルムが、固有複屈折値が負の熱可塑性樹脂bからなるb層を有する延伸前フィルムを延伸して得られるものである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の位相差フィルム積層体の製造方法。
- 前記位相差フィルムが、熱可塑性樹脂cからなり、かつ波長550nmにおける面内レターデーションRec550が30nm未満であるC層を、前記B層の少なくとも一方の面に有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の位相差フィルム積層体の製造方法。
- 固有複屈折値が負の熱可塑性樹脂bからなるb層、および熱可塑性樹脂cからなるc層を有する延伸前複層フィルムを延伸して、
負の屈折率異方性を有し、波長550nmにおける面内レターデーションReb550が30nm以上150nm以下であるB層、および波長550nmにおける面内レターデーションRec550が30nm未満であるC層を有する複層位相差フィルムを形成する工程、
前記複層位相差フィルムに液晶性化合物aを塗布する工程、
前記液晶性化合物aを配向させる工程、および
前記液晶性化合物aを硬化することにより、正の屈折率異方性を有するA層を作製する工程を有し、
前記A層は、波長450nmにおける面内レターデーションRea450及び波長550nmにおける面内レターデーションRea550が、0.80<Rea450/Rea550<0.92を満たす、位相差フィルム積層体の製造方法。 - 前記液晶性化合物aが、下式(I)または(II)で表される重合性化合物である請求項1〜5のいずれか一項に記載の位相差フィルム積層体の製造方法。
G1、G2はそれぞれ独立して、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の2価の脂肪族基を表す〔該脂肪族基には、−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR2−C(=O)−、−C(=O)−NR2−、−NR2−、又は、−C(=O)−が介在していてもよい。ただし、−O−又は−S−がそれぞれ2以上隣接して介在する場合を除く。ここで、R2は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。〕。
Z1、Z2はそれぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜10のアルケニル基を表す。
Axは芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。Ayは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。前記Ax及びAyが有する芳香環は置換基を有していてもよい。また、前記AxとAyは一緒になって、環を形成していてもよい。
A1は、置換基を有していてもよい三価の芳香族基を表す。
A2、A3はそれぞれ独立して、置換基を有していてもよい炭素数6〜30の二価の芳香族基を表す。
Q1は、水素原子、又は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。〕
Azは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜12のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、−C(=O)−R3、−SO2−R6、又は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。前記Ax及びAzが有する芳香環は置換基を有していてもよい。また、前記AxとAzは一緒になって、環を形成していてもよい。
ここで、R3は、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜12のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基を表す。R6は、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、フェニル基、又は、4−メチルフェニル基を表す。
A4は、置換基を有していてもよい三価の芳香族基を表す。〕 - 前記位相差フィルムに前記液晶化合物aを塗布する工程の前に、前記位相差フィルムにラビング処理を施す工程を有する、請求項1〜5及び7のいずれか一項に記載の位相差フィルム積層体の製造方法。
- 前記複層位相差フィルムに前記液晶性化合物aを塗布する工程の前に、前記複層位相差フィルムにラビング処理を施す工程を有する、請求項6記載の位相差フィルム積層体の製造方法。
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