JP6419974B2 - 積層体および窓 - Google Patents
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Description
なお、特許文献1には、第1のパターン偏光子およびパターン光学異方性層の間に特定の光学特性を有する光学異方性層を配置することは開示も示唆もされていない。
上記課題を解決するための手段である本発明および本発明の好ましい態様は以下のとおりである。
第2のパターン偏光子と、
第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子の間に配置されたパターン光学異方性層と、
第1のパターン偏光子およびパターン光学異方性層の間に配置された光学異方性層と、を含む積層体であって;
積層体が有するパターン光学異方性層が1枚であり;
第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子は、面内に吸収軸の方位が異なる2以上の偏光領域を有し;
パターン光学異方性層は、面内に遅相軸の方位が異なる2以上の位相差領域を有し;
第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第2のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なるパターン光学異方性層の各位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも0°±5°またはいずれも90°±5°であり;
光学異方性層は、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションRthの絶対値が50〜150nmであり;
第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子の少なくとも一方が移動可能であって;
第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が0°±5°であって第1のパターン偏光子に入射した光が第2のパターン偏光子から出射する場合の透過率が最大となる白表示状態と、
第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が90°±5°であって第1のパターン偏光子に入射した光が第2のパターン偏光子から出射する場合の透過率が最小となる黒表示状態を切り替えられる;
積層体。
[2] [1]に記載の積層体は、第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子は、面内に吸収軸の方位が異なる第1偏光領域および第2偏光領域を交互に有し、かつ、第1偏光領域の吸収軸方位と第2偏光領域の吸収軸方位とのなす角度が90°±5°であり;
パターン光学異方性層は、面内に遅相軸の方位が異なる第1位相差領域と第2位相差領域を交互に有し、かつ、第1位相差領域の遅相軸方位と第2位相差領域の遅相軸方位とのなす角度が90°±5°であり;
第2のパターン偏光子の各第1偏光領域の吸収軸と、第2のパターン偏光子の各第1偏光領域とそれぞれ重なるパターン光学異方性層の第1位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも0°±5°またはいずれも90°±5°であることが好ましい。
[3] [1]に記載の積層体は、第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子は、面内に吸収軸の方位が異なり、かつ、連続的に吸収軸の方位が変化する偏光領域を3つ以上有し;
パターン光学異方性層は、面内に遅相軸の方位が異なり、かつ、連続的に遅相軸の方位が変化する位相差領域を3つ以上有し;
第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第2のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なるパターン光学異方性層の各位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも0°±5°またはいずれも90°±5°であることが好ましい。
[4] [1]〜[3]のいずれか一つに記載の積層体は、パターン光学異方性層が波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)=110〜160nmの+Aプレートであり、
光学異方性層が波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションRth(550)=−50〜−150nmの+Cプレートであることが好ましい。
[5] [4]に記載の積層体は、+Aプレートが、波長450nmにおける面内方向のレターデーションRe(450)、波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)および波長630nmにおける面内方向のレターデーションRe(630)が
Re(450)/Re(550)<1、および
Re(630)/Re(550)>1
を満たす逆波長分散であることが好ましい。
[6] [4]または[5]に記載の積層体は、+Cプレートが、波長450nmにおける面内方向のレターデーションRe(450)、波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)および波長630nmにおける面内方向のレターデーションRe(630)が
Re(450)/Re(550)<1、および
Re(630)/Re(550)>1
を満たす逆波長分散であることが好ましい。
[7] [1]〜[3]のいずれか一つに記載の積層体は、パターン光学異方性層が波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)=110〜160nmの−Aプレートであり、
光学異方性層が波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションRth(550)=50〜150nmの−Cプレートであることが好ましい。
[8] [1]〜[7]のいずれか一つに記載の積層体は、光学異方性層が波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)=−10〜10nmであることが好ましい。
[9] [1]〜[8]のいずれか一つに記載の積層体は、パターン光学異方性層が液晶化合物を含むことが好ましい。
[10] [1]〜[9]のいずれか一つに記載の積層体を有する窓。
Rth(λ)は、Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH、またはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合には、フィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50°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および入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。上記において、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、または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、および入力された膜厚値を基に、以下の式(A)、および式(B)よりRthを算出することもできる。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d・・・・・・・・・・式(B)
本明細書において、位相差フィルム等の「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味する。
また、本明細書において、位相差領域、位相差フィルム、および液晶層等の各部材の光学特性を示す数値、数値範囲、および定性的な表現(例えば、「同等」、「等しい」等の表現)については、液晶表示装置やそれに用いられる部材について一般的に許容される誤差を含む数値、数値範囲および性質を示していると解釈されるものとする。
また、本明細書で「正面」とは、表示面に対する法線方向を意味する。
本明細書では、測定波長について特に付記がない場合は、測定波長は550nmである。
また、本明細書において、角度(例えば「90°」等の角度)、及びその関係(例えば「直交」、「平行」及び「45°で交差」等)については、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、厳密な角度±10°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な角度との誤差は、±5°以下であることが好ましく、±3°以下であることがより好ましい。
円盤状液晶化合物の水平配向とは、円盤状液晶化合物の平面が支持体に対して平行の状態で配向することを意味する。水平配向している円盤状液晶化合物のダイレクタの方向は、支持体に対して垂直方向である。
少なくとも2枚のパターン光学異方性層が円盤状液晶化合物の垂直配向で形成される場合、その角度はプラスマイナス15度の幅で揺らいでいてもよい。本発明における配向状態は、Axo Scan(OPMF−1、Axometrics社製)を用いて確認することができる。
本発明の積層体は、第1のパターン偏光子と、
第2のパターン偏光子と、
第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子の間に配置されたパターン光学異方性層と、
第1のパターン偏光子およびパターン光学異方性層の間に配置された光学異方性層と、を含む積層体であって;
積層体が有するパターン光学異方性層が1枚であり;
第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子は、面内に吸収軸の方位が異なる2以上の偏光領域を有し;
パターン光学異方性層は、面内に遅相軸の方位が異なる2以上の位相差領域を有し;
第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第2のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なるパターン光学異方性層の各位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも0°±5°またはいずれも90°±5°であり;
光学異方性層は、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションRthの絶対値が50〜150nmであり;
第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子の少なくとも一方が移動可能であって;
第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が0°±5°であって第1のパターン偏光子に入射した光が第2のパターン偏光子から出射する場合の透過率が最大となる白表示状態と、
第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が90°±5°であって第1のパターン偏光子に入射した光が第2のパターン偏光子から出射する場合の透過率が最小となる黒表示状態を切り替えられる。
このような構成の本発明の積層体によれば、積層体に光が入射した場合に白表示状態および黒表示状態を切り替えられ、正面および全方位での黒表示状態の輝度が低い積層体を提供することができる。
本発明の積層体の第1の好ましい態様は、第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子は、面内に吸収軸の方位が異なる第1偏光領域および第2偏光領域を交互に有し、かつ、第1偏光領域の吸収軸方位と第2偏光領域の吸収軸方位とのなす角度が90°±5°であり;
パターン光学異方性層は、面内に遅相軸の方位が異なる第1位相差領域と第2位相差領域を交互に有し、かつ、第1位相差領域の遅相軸方位と第2位相差領域の遅相軸方位とのなす角度が90°±5°であり;
第2のパターン偏光子の各第1偏光領域の吸収軸と、第2のパターン偏光子の各第1偏光領域とそれぞれ重なるパターン光学異方性層の第1位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも0°±5°またはいずれも90°±5°である積層体である。
本発明の積層体の第2の好ましい態様は、第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子は、面内に吸収軸の方位が異なり、かつ、連続的に吸収軸の方位が変化する偏光領域を3つ以上有し;
パターン光学異方性層は、面内に遅相軸の方位が異なり、かつ、連続的に遅相軸の方位が変化する位相差領域を3つ以上有し;
第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第2のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なるパターン光学異方性層の各位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも0°±5°またはいずれも90°±5°である積層体である。
本発明の積層体は、第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子の少なくとも一方を移動させて、第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子とパターン光学異方性層の位相差領域の組み合わせを変えることができる。これにより積層体のいずれか一方のパターン偏光子の吸収軸と透過軸がスライドされ、積層体の一方のパターン偏光子から入射してもう一方のパターン偏光子から出射する光の透過率を制御することができる。
ここで、図3は、積層体の正面方向と、斜めon−axis方向と、斜めoff−axis方向を説明する模式図である。正面および全方位での黒表示状態の輝度が低いとは、積層体の正面方向1から観察した場合の黒表示状態の輝度が低く、積層体の斜めon−axis方向2(方位角0°、90°、180°、270°)から観察した場合の黒表示状態の輝度が低く、積層体の斜めoff−axis方向3(方位角が0°、90°、180°、270°のいずれでもない場合)から観察した場合の黒表示状態の輝度が低いことを意味する。
本発明の積層体は、第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第2のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なるパターン光学異方性層の各位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも0°±5°またはいずれも90°±5°であり、第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が0°±5°であって第1のパターン偏光子に入射した光が第2のパターン偏光子から出射する場合の透過率が最大となる白表示状態と、第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が90°±5°であって第1のパターン偏光子に入射した光が第2のパターン偏光子から出射する場合の透過率が最小となる黒表示状態を切り替えられる。このような各パターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とパターン光学異方性層の遅相軸の位置関係が常に保たれるため、本発明の積層体の白表示状態を図3における正面方向1から観察する場合、白表示状態を図3における斜めon−axis方向2から観察する場合、黒表示状態を図3における正面方向1から観察する場合、黒表示状態を図3における斜めon−axis方向2から観察する場合のいずれも、正面での白表示状態および黒表示状態の色味が良好であり、斜めon−axis方向の色味が良好であり、正面および斜めon−axis方向での黒表示状態の輝度が低い(光漏れが少ない)。
また、本発明の積層体は特定の光学特性の光学異方性層を用いることで、本発明の積層体の黒表示状態を図3における斜めoff−axis方向3から観察する場合、偏光板補償をでき、斜めoff−axis方向での黒表示状態の輝度も低くすることができる(光漏れが少ない)。
図4は、光学異方性層を有さない積層体の一例の分解斜視図である。特定の光学特性を有する光学異方性層を設けない場合、すなわち図4の構成の積層体の場合は、本発明の積層体に比較して、黒表示状態を図3における斜めoff−axis方向3から観察する場合の光漏れが大きい。図5は、図4に示す構成の光学異方性層を有さない積層体の一例が、斜めoff−axisでの黒表示状態の輝度が低くならない理由の一例をポアンカレ球の上で説明する模式図である。図5は、パターン光学異方性層15と第2のパターン光学異方性層16がそれぞれ順波長分散の+Aプレートと順波長分散の+Aプレートである場合に、黒表示状態を図3における斜めoff−axis方向3から観察した例である。図5では、パターン光学異方性層15と第2のパターン光学異方性層16のRthが同じ符号、波長分散が同じ、Rthの絶対値を同じにしても回転軸は同じであるが回転量が異なるために、第2の偏光子の透過軸13Bから入射した光(図5および図6中、紙面の左から順に赤色光R、緑色光G、青色光Bを表している)は第1の偏光子の吸収軸12Aには完全には戻らず、光漏れが多い。図6は、図4に示す構成のパターン光学異方性層15と第2のパターン光学異方性層16がそれぞれ順波長分散の+Aプレートと順波長分散の−Aプレートである場合に、黒表示状態を図3における斜めoff−axis方向3から観察した例である。図6では、パターン光学異方性層15と第2のパターン光学異方性層16のRthが異なる符号、波長分散が同じ、Rthの絶対値を同じにしても回転軸および回転量が同じであるが、第2の偏光子の透過軸13Bから入射した光(紙面の左から順に赤色光R、緑色光G、青色光Bを表している)は、消光点である第1の偏光子の吸収軸12Aには未到達であることがわかる。図5および図6中、S1はストークスパラメーター1(0,90度の直線偏光成分)、S2はストークスパラメーター2(45,135度の直線偏光成分)、S3はストークスパラメーター3(円偏光成分)を表す。
特定の光学特性を有する光学異方性層を設けて、図6における第1の偏光子の吸収軸12Aへ戻る破線の矢印で示した偏光板補償をし、黒表示状態を図3における斜めoff−axis方向3から観察した場合の光漏れを小さくしない場合、正面および全方位での黒表示状態の輝度が低い積層体となる。
本発明の積層体の白表示状態を図3における正面方向1から観察する場合、白表示状態を図3における斜めon−axis方向2から観察する場合、黒表示状態を図3における正面方向1から観察する場合、黒表示状態を図3における斜めon−axis方向2から観察する場合のいずれも、正面での白表示状態および黒表示状態の色味になる理由は上述のとおりである。
本発明の積層体の白表示状態を図3における斜めoff−axis方向3から観察する場合、パターン光学異方性層15のReが逆波長分散であると、パターン光学異方性層が広い波長帯域においてλ/4板(4分の1波長板の略称)の機能を奏するため、白表示状態の色味の観点からは好ましい。
なお、パターン光学異方性層15のReとRthの好ましい範囲については後述する。
図1および図2に、本発明の積層体の一例の分解斜視図を示す。図1および図2に示した本発明の積層体の一例は、第1のパターン偏光子22と、第2のパターン偏光子23と、第1のパターン偏光子22および第2のパターン偏光子23の間に配置されたパターン光学異方性層15と、
第1のパターン偏光子22およびパターン光学異方性層15の間に配置された光学異方性層17と、を含む。
本発明の積層体は、光学異方性層17が第1のパターン偏光子22およびパターン光学異方性層15の間に配置されることで、光学異方性層17を配置しない場合に比べ、斜めoff−axis方向の補償をできて光漏れを抑制でき、全方位での黒表示状態の輝度を低くできる。
なお、本発明の積層体は、第1のパターン偏光子と第2のパターン偏光子のいずれが視認側であってもよい。そのため、光学異方性層は第1のパターン偏光子22およびパターン光学異方性層15の間に配置されているが、光学異方性層が第2のパターン偏光子23およびパターン光学異方性層15の間に配置された態様も実質的に本発明の積層体に含まれる。
図1および図2に示した本発明の積層体の一例は、第1のパターン偏光子22および第2のパターン偏光子23の少なくとも一方が移動可能である。そのため、白表示状態と黒表示状態を切り替えることができる。
図1および図2に示した本発明の積層体の一例は、第1のパターン偏光子22の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子22の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子23の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が0°±5°であって第1のパターン偏光子22に入射した光が第2のパターン偏光子23から出射する場合の透過率が最大となる白表示状態にすることができる。
また、図1および図2に示した本発明の積層体の一例は、第1のパターン偏光子22の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子22の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子23の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が90°±5°であって第1のパターン偏光子22に入射した光が第2のパターン偏光子23から出射する場合の透過率が最小となる黒表示状態にすることができる。
このような白表示状態と黒表示状態の切り替えは、第1のパターン偏光子22および第2のパターン偏光子23の少なくとも一方を、スライドさせる操作により実施することが好ましい。本発明の積層体は、このようなスライド機構を備えていてもよい。例えば、図1において、パターン光学異方性層15の第1位相差領域の幅だけスライド移動できる機構(不図示)を設けることが好ましい。
図1は、本発明の積層体の第1の好ましい態様の一例に関する分解斜視図である。
図1に示す本発明の積層体の第1の好ましい態様の一例では、第1のパターン偏光子22および第2のパターン偏光子23は、面内に吸収軸の方位が異なる2以上の偏光領域を有し、かつ、第1偏光領域の吸収軸方位と第2偏光領域の吸収軸方位とのなす角度が90°±5°であることが好ましい。
図1に示す本発明の積層体の第1の好ましい態様の一例では、パターン光学異方性層15は面内に遅相軸の方位が異なる第1位相差領域と第2位相差領域を交互に有し、かつ、第1位相差領域の遅相軸方位と第2位相差領域の遅相軸方位とのなす角度が90°±5°である。図1では、パターン光学異方性層15は、パターン光学異方性層の遅相軸方位15Aが互いに異なるストライプ形状の第1位相差領域と第2位相差領域を交互に有しており、第1位相差領域の遅相軸方位と第2位相差領域の遅相軸方位とのなす角度が90°±5°となっている。第1位相差領域の遅相軸方位と第2位相差領域のそれぞれの個数(繰り返し数)は、特に限定されないが、1〜1000個であることが好ましく、2〜100個であることがより好ましく、3〜50個であることが特に好ましい。
図1に示す本発明の積層体の第1の好ましい態様の一例では、第2のパターン偏光子23の各第1偏光領域の吸収軸と、第2のパターン偏光子23の各第1偏光領域とそれぞれ重なるパターン光学異方性層15の第1位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも0°±5°またはいずれも90°±5°であることが好ましい。
図2は、本発明の積層体の第2の好ましい態様の一例に関する分解斜視図である。
図2に示す本発明の積層体の第2の好ましい態様の一例では、第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子は、面内に吸収軸の方位が異なり、かつ、連続的に吸収軸の方位が変化する偏光領域を3つ以上有する。吸収軸の方位が異なり、かつ、連続的に吸収軸の方位が変化する偏光領域の個数は、偏光領域の区切り方によって異なるために特に限定されないが、3〜1000個であることが好ましく、5〜100個であることがより好ましく、10〜50個であることが特に好ましい。
図2に示す本発明の積層体の第2の好ましい態様の一例では、パターン光学異方性層15は、面内に遅相軸の方位が異なり、かつ、連続的に遅相軸の方位が変化する位相差領域を3つ以上有する。遅相軸の方位が異なり、かつ、連続的に遅相軸の方位が変化する位相差領域の個数は、位相差領域の区切り方によって異なるために特に限定されないが、3〜1000個であることが好ましく、5〜100個であることがより好ましく、10〜50個であることが特に好ましい。遅相軸の方位が異なり、かつ、連続的に遅相軸の方位が変化する位相差領域の個数は、吸収軸の方位が異なり、かつ、連続的に吸収軸の方位が変化する偏光領域の個数とほぼ同じであることが好ましく、スライド機構によって生じるデッドスペースとなる偏光領域の個数だけ位相差領域の個数を少なくすることがより好ましい。
図2に示す本発明の積層体の第2の好ましい態様の一例では、第2のパターン偏光子23の各偏光領域の吸収軸と、第2のパターン偏光子23の各偏光領域とそれぞれ重なるパターン光学異方性層15の各位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも0°±5°またはいずれも90°±5°であることが好ましい。
本発明の積層体は、第1のパターン偏光子と第2パターンの偏光子を有する。第1のパターン偏光子と第2のパターン偏光子に共通する構成については、パターン偏光子としてまとめて説明する。
本発明の積層体が有するパターン偏光子についても特に制限はない。従来使用されているパターン偏光子を広く利用することができる。パターン偏光子には、ヨウ素系偏光子、二色性染料を用いる染料系偏光子やポリエン系偏光子、UV(ultraviolet)吸収で偏光化する素材を用いた偏光子があり、本発明にはいずれを使用してもよい。ヨウ素系偏光子および染料系偏光子は、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。パターン偏光子の製造方法は、例えば、特開2011−215337号公報の[0009]〜[0216]の光吸収異方性膜などの記載を参酌することができ、この公報の内容は本明細書に組み込まれる。また、パターン偏光子は、塗布によって形成される層であってもよい。
UV吸収で偏光化する素材を用いた偏光子としては、UV吸収によって偏光度と濃度が同時に高くなる素材を用いてもよい。このようなUV吸収で偏光化する素材を用いた偏光子を第1のパターン偏光子または第2のパターン偏光子として用いることで、本発明の積層体がUV吸収した場合に第1のパターン偏光子または第2のパターン偏光子が偏光能を発揮し、黒表示状態に切り替えることができる。本発明の積層体には、UV吸収で偏光化する素材を用いた偏光子を第1のパターン偏光子または第2のパターン偏光子として有する態様も含まれる。すなわち、本発明における第1のパターン偏光子または第2のパターン偏光子は、偏光能を常に発揮していなくてもよく、必要に応じて偏光能を発揮できればよい。UV吸収で偏光化する素材を用いた偏光子としては、例えばトランジションズ オプティカル社製の偏光レンズなどを挙げることができる。
第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子が有するパターンについては、本発明の積層体の構成において説明した。第1のパターン偏光子および第2のパターン偏光子が有するパターンを形成する方法に特に制限はないが、例えば所望のパターンが形成されたパターン配向膜を用いて形成することができる。
本発明の積層体は、偏光子の少なくとも一方の表面上に、パターン偏光子を保護するための偏光板保護フィルムを有していてもよい。またパターン偏光子が塗布によって形成される層である態様では、偏光板保護フィルムが、パターン偏光子の支持体として利用されていてもよい。偏光板保護フィルムは、パターン光学異方性層の支持体として利用されてもよい。偏光板保護フィルムとしては、特に制限はなく、種々の高分子材料(重合体及び樹脂の双方を含む意味で用いる)を主成分として含む高分子フィルムを用いることができる。光透過性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性、等方性などに優れる重合体や樹脂を主成分とするフィルムが好ましい。例えば、ポリカーボネート系ポリマー、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマーなどがあげられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、又はこれらのポリマーを混合したポリマーも例としてあげられる。また本発明の高分子フィルムは、アクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の紫外線硬化型、熱硬化型の樹脂の硬化層として形成することもできる。
なお、セルロースアシレートフィルムについては、特に、紫外線吸収剤を添加して、耐光性を改善するのが好ましい。
本発明の積層体は、パターン光学異方性層を有する。
本発明の積層体の第1の好ましい態様におけるパターン光学異方性層の第1位相差領域および第2位相差領域、ならびに、本発明の積層体の第2の好ましい態様におけるパターン光学異方性層の各位相差領域を、各位相差領域としてまとめて説明することがある。
本発明の積層体は、パターン光学異方性層が波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)=110〜160nmであることが好ましく、120〜150nmであることがより好ましく、135〜145nmであることが特に好ましい。パターン光学異方性層のRe(550)がλ/4近傍であると、白表示状態の色味、黒表示状態の色味および黒表示状態の輝度の低減の観点から好ましい。特に、パターン光学異方性層のRe(550)を上記の範囲として、パターン光学異方性層の遅相軸が第1のパターン偏光子または第2のパターン偏光子の吸収軸と90°±5°の角度をなすように配置することが好ましい。例えば第2のパターン偏光子の吸収軸と90°±5°の角度をなすように配置して、第1のパターン偏光子のみを移動可能とし、第2のパターン偏光子を固定することがより好ましい。
パターン光学異方性層が波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションRth(550)が55〜80nmであることが好ましく、60〜77nmであることがより好ましく、65〜75nmであることが特に好ましい。パターン光学異方性層のRth(550)がλ/8近傍であると、+Cプレートとの組み合わせ時、最終的な偏光状態と消光点の偏光状態のズレを小さくできる観点から好ましい。
Re(450)/Re(550)<1、および
Re(630)/Re(550)>1
を満たす逆波長分散であることが偏光状態の波長依存性を小さくできる観点から好ましい。
パターン光学異方性層の膜厚方向のレターデーションRthの波長分散は、Rth(450)/Rth(550)が0.75〜0.95であることが好ましく、0.80〜0.90であることがより好ましく、0.83〜0.88であることが特に好ましい。Rth(630)/Rth(550)が1.03〜1.25であることが好ましく、1.04〜1.20であることがより好ましく、1.05〜1.15であることが特に好ましい。
本発明の積層体の第1の好ましい態様におけるパターン光学異方性層15の一例は、それぞれ面内に遅相軸の方位が異なる第1位相差領域と第2位相差領域を交互に有し、かつ、第1位相差領域の遅相軸方位と第2位相差領域の遅相軸方位とのなす角度が90°±5°である。
Lは1mm〜50mmであるのが好ましい。Lがこの範囲であると、調光機能の観点で好ましい。各位相差領域の幅Lは、5mm以上であることが第1位相差領域と第2位相差領域の間の境界における遅相軸のずれをブラインドする効果を考えるとよく、一方で大き過ぎない方が遮光モードと透過モードを切り替える際にパターン光学異方性層15を各位相差領域の幅だけ動かすためのデッドスペースが増えなくてよい。
式(a) 100≦L/L1≦5,000
さらには、200≦L/L1≦5,000であることが好ましく、400≦L/L1≦5,000であることがより好ましく、500≦L/L1≦5,000であることがさらに好ましい。
Re2(550) = Re1(550) ±10nm ・・(1)
本発明の積層体の第1の好ましい態様は、パターン光学異方性層の波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe1(550)および第2のパターン光学異方性層の波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe2(550)は、白表示状態の色味を良好にする観点から、それぞれ独立に110〜130nmであることがより好ましく、110〜125nmであることが特に好ましく、110〜120nmであることがより特に好ましい。
色素部分の幅は、透過状態での面内輝度均一性の観点で適切に設定され、隣接する2つの境界部間の距離(位相差領域の幅)Lの0.1〜0.7倍であることが好ましく、0.3〜0.5倍であることがより好ましい。
色素部分は、パターン光学異方性層の上層及び下層の少なくとも一方に有しているのが好ましい。色素部分は、光漏れの軽減の観点から、黒又は黒に類似する色相を有しているのが好ましく、1種類又は2種類以上の色素を含むことによりこの色相になっているのが好ましい。使用可能な色素としては、従来、カラーフィルタのブラックマトリックスの形成に利用されている色素等が挙げられる。
色素部分は、例えば印刷法を利用して、パターン光学異方性層上等に形成することができ、印刷法の一例は、フレキソ印刷法である。
本発明の積層体の第2の好ましい態様は、パターン光学異方性層は、面内に遅相軸の方位が異なり、かつ、連続的に遅相軸の方位が変化する位相差領域を3つ以上有する。
それぞれの位相差領域はストライプ形状であることが好ましい。ストライプの好ましい幅は第1の好ましい態様におけるパターン光学異方性層の第1位相差領域および第2位相差領域のストライプの好ましい幅と同様である。
パターン光学異方性層の材料としては、液晶化合物を含む液晶組成物であることが好ましく、重合性基を有する液晶化合物を含む重合性液晶組成物であることが好ましい。
パターン光学異方性層の形成に用いられる液晶組成物の一例は、重合性基を有する液晶化合物の少なくとも1種類、及び配向制御剤の少なくとも1種類を含有する液晶組成物である。その他、重合開始剤、増感剤、配向助剤などのその他の成分を含有していてもよい。
以下、各材料について詳細に説明する。
液晶化合物は、パターン光学異方性層のReおよびRthの値、ならびにパターン光学異方性層のReの波長分散およびRthの波長分散の設計に応じて、適宜選択することができる。
パターン光学異方性層のReの波長分散を逆波長分散にする場合、例えば以下のスメクチック液晶化合物を用いることが好ましい。
スメクチック液晶化合物とは、形成するパターン光学異方性層または光学異方性層にスメクチック液晶性を示すことができる化合物をいう。
また、スメクチック液晶性を示すパターン光学異方性層または光学異方性層には、硬化等によって完全なスメクチック液晶性を示さなくなるパターン光学異方性層または光学異方性層も含まれ、後述する配向秩序度が0.8以上1.0以下の範囲にある光学異方性層のみならず、例えば、X線回折法を用いた液晶配向方向に平行な方向の周期の測定により、入射ビームと回折ビームとのなす角2θ=1〜3°の範囲においてピーク数が1本である光学異方性層も含まれる。
このようなスメクチック液晶化合物のうち、分子内にフッ素原子を含まない化合物を用いることが好ましい。
また、パターン光学異方性層の湿熱耐久性付与の観点から、重合性基(例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等)を2個以上有する化合物であるのが好ましい。
なお、「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基またはメタクリロイル基を表す表記である。
なお、上記式(I)で表される構造を有する化合物としては、上記式(I)におけるR1がいずれも水素原子である上記式L−1で表される化合物が好適に挙げられる。
他の液晶化合物としては、例えば、ネマチック液晶化合物などが挙げられ、具体的には、後述する実施例でも用いられる下記式L−2、L−4で表される化合物などが挙げられる。
なお、上述したスメクチック液晶化合物と他の液晶化合物を含有する場合、スメクチック液晶化合物の含有割合は、スメクチック液晶化合物と他の液晶化合物との合計質量に対して少なくとも35質量%以上であるのが好ましい。
液晶化合物としては、棒状液晶化合物および円盤状液晶化合物が挙げられる。
棒状液晶化合物の例としては、棒状ネマチック液晶化合物が挙げられる。棒状ネマチック液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およ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分子だけではなく、高分子液晶分子も用いることができる。
2種類以上の重合性液晶化合物を併用してもよい。2種類以上の重合性液晶化合物を併用すると、配向温度を低下させることができる。
円盤状液晶化合物としては、例えば、特開2007−108732号公報や特開2010−244038号公報に記載のものを好ましく用いることができるが、これらに限定されない。
以下に、円盤状液晶化合物の好ましい例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Reの波長分散を逆波長分散にする場合のパターン光学異方性層は、アルキルシクロヘキサン環含有化合物を含むことが好ましい。アルキルシクロヘキサン環含有化合物とは、直鎖状のアルキル基で水素原子が1個置換されたシクロヘキサン環を一部に有する化合物である。
ここで、「直鎖状のアルキル基で水素原子が1個置換されたシクロヘキサン環」とは、例えば、下記式(2)に示すように、シクロヘキサン環を2つ有する場合には、分子末端側に存在するシクロヘキサン環の水素原子が直鎖状のアルキル基で1個置換されたシクロヘキサン環をいう。
また、上記式(2)および(3)中、R2は炭素数1〜10のアルキル基を表し、nは1または2を表し、W1およびW2はそれぞれアルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子を表し、また、W1およびW2はこれらが互いに結合し、置換基を有していてもよい環構造を形成していてもよい。
また、上記式(3)中、Zは−COC−または−OCO−を表し、Lは炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R3は水素原子またはメチル基を表す。
配向制御剤の例には、特開2005−99248号公報の[0092]および[0093]中に例示されている化合物、特開2002−129162号公報の[0076]〜[0078]および[0082]〜[0085]中に例示されている化合物、特開2005−99248号公報の[0094]および[0095]中に例示されている化合物、特開2005−99248号公報の[0096]中に例示されている化合物が含まれる。
フッ素系配向制御剤として、特開2014−119605号公報の[0082]〜[0090]に記載の化合物、特開2007−272185号公報の段落[0018]〜[0043]等に記載のフッ素(メタ)アクリレート系ポリマーも好ましい。
配向制御剤として、特開2007−272185号公報の段落[0018]〜[0043]に記載のフッ素(メタ)アクリレート系ポリマーを好ましく用いることができ、この明細書の記載は本発明に組み込まれる。
なお、配向制御剤としては1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
前述のように、重合性基を有する液晶化合物、特に、重合性基を有する円盤状液晶化合物の垂直配向を実現するために、オニウム塩を添加することが好ましい。オニウム塩は配向膜界面に偏在し、液晶分子の配向膜界面近傍におけるチルト角を増加させる作用をする。
一般式(1)
Z−(Y−L−)nCy+・X−
式中、Cyは5又は6員環のオニウム基であり、L、Y、Z、Xは、後述する一般式(II)におけるL23、L24、Y22、Y23、Z21、Xに同義であり、その好ましい範囲も同一であり、nは2以上の整数を表す。
例えば、配向膜材料としてポリビニルアルコールを利用する態様では、ポリビニルアルコールの水酸基と水素結合を形成するために、水素結合性基を有しているのが好ましい。水素結合の理論的な解釈としては、例えば、H.Uneyama and K.Morokuma、Journal of American Chemical Society、第99巻、第1316〜1332頁、1977年に報告がある。具体的な水素結合の様式としては、例えば、J.N.イスラエスアチヴィリ著、近藤保、大島広行訳、分子間力と表面力、マグロウヒル社、1991年の第98頁、図17に記載の様式が挙げられる。具体的な水素結合の例としては、例えば、G.R.Desiraju、Angewante Chemie International Edition English、第34巻、第2311頁、1995年に記載のものが挙げられる。
5又は6員環のオニウム環に、水素結合性基を有する原子(例えば、イミダゾリウム環の窒素原子)を含有していることも好ましい。
一般式(2a)及び(2b)で表される化合物は、主に、円盤状液晶化合物の配向膜界面における配向を制御することを目的として添加され、円盤状液晶化合物の分子の配向膜界面近傍におけるチルト角を増加させる作用がある。
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2〜10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−または−O−CO−AL−CO−O−が好ましく、単結合または−O−がさらに好ましく、−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員環または6員環が好ましい。R23は水素原子、無置換アミノ基、または炭素原子数が2〜12のジアルキル置換アミノ基であるのがさらに好ましく、水素原子、無置換アミノ基、または炭素原子数が2〜8のジアルキル置換アミノ基であるのがよりさらに好ましい。R23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、ハライドイオン(フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン)およびスルホン酸イオン(例、メタンスルホネートイオン、パラトルエンスルホネートイオン、ベンゼンスルホネートイオン)が含まれる。
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および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、芳香環(ベンゼン環)および複素環を含む。6員脂肪族環の例は、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環およ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、ピペラジン環およびトリアジン環を含む。6員環に、他の6員環または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、シアノ基、炭素原子数が1〜12のアルキル基および炭素原子数が1〜12のアルコキシ基を含む。アルキル基およびアルコキシ基は、炭素原子数が2〜12のアシル基または炭素原子数が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、さらに好ましくは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個の、炭素原子数が1〜12(より好ましくは1〜6、さらに好ましくは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、シアノ基、炭素原子数が1〜10のアルキル基または炭素原子数が1〜10のアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数4〜10のアルコキシ基であるのがさらに好ましい。
mが1の場合、Z21は、炭素原子数が7〜12のアルキル基、炭素原子数が7〜12のアルコキシ基、炭素原子数が7〜12のアシル置換アルキル基、炭素原子数が7〜12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または炭素原子数が7〜12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。
R30は、炭素原子数が1〜12(より好ましくは1〜6、さらに好ましくは1〜3)のアルキル基であるのが好ましい。
オニウム塩は、その添加量が、液晶化合物に対して5質量%を超えることはなく、0.1〜2質量%程度であるのが好ましい。
フルオロ脂肪族基含有共重合体は、液晶の空気界面における配向を制御することを目的として添加され、液晶の分子の空気界面近傍におけるチルト角を増加させる作用がある。さらに、ムラ、ハジキなどの塗布性も改善される。
本発明に使用可能なフルオロ脂肪族基含有共重合体としては、特開2004−333852号、特開2004−333861号、特開2005−134884号、特開2005−179636号、及び特開2005−181977号などの各公報及び明細書に記載の化合物の中から選んで用いることができる。特に好ましくは、特開2005−179636号、及び特開2005−181977号の各公報及び明細書に記載の、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{−OP(=O)(OH)2}及びそれらの塩からなる群より選ばれる1種類以上の親水性基とを側鎖に含むポリマーである。
フルオロ脂肪族基含有共重合体は、その添加量が、液晶化合物に対して2質量%を超えることはなく、0.1〜1質量%程度であるのが好ましい。
重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、米国特許2367670号の各明細書に記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書に記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書に記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、米国特許2951758号の各明細書に記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとパラ−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書に記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許第4239850号明細書に記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書に記載)、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63−40799号公報、特公平5−29234号公報、特開平10−95788号公報、特開平10−29997号公報に記載)等が挙げられる。
市販の重合開始剤としては、光重合開始剤であるIRGACURE 907、IRGACURE 184、IRGACURE OXE−01(以上、BASF社製)、増感剤であるカヤキュアーDETX(日本化薬(株)製)などを挙げることができる。
紫外線照射により重合反応を進行させる態様では、使用する重合開始剤は、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤であることが好ましい。
液晶組成物中の光重合開始剤の含有量は、重合性液晶化合物の含有量に対して0.1〜20質量%であることが好ましく、0.5質量%〜12質量%であることがさらに好ましい。
液晶組成物の溶媒としては、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、シクロヘキサノン、シクロペンタノン)、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。アルキルハライドおよびケトンが好ましく、メチルエチルケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
以下に、本発明に利用可能なパターン光学異方性層の製造方法について詳細に説明する。
パターン光学異方性層を製造する方法は、液晶組成物を利用して、各位相差領域を形成することが好ましく、液晶を主成分とする同一の硬化性液晶組成物を利用して、各位相差領域を形成することが好ましく、パターン露光により各位相差領域を形成することが好ましい。
パターン光学異方性層の形成方法としては、例えば、液晶化合物などを含有する液晶組成物を用いて、液晶化合物を配向状態で固定化する方法などが好ましい。このとき、液晶化合物を固定化する方法としては、例えば、液晶化合物として重合性基を有する液晶化合物を用い、重合させて固定化する方法等が好適に例示される。なお、本発明においては、パターン光学異方性層は、任意の支持体上や、偏光子上に形成することができる。
すなわち、パターン露光により、光酸発生剤が分解して酸性化合物が発生した領域と、光酸発生剤が分解せず、酸性化合物が発生していない領域とを形成する。光未照射部分では光酸発生剤はほぼ未分解のままであり、配向膜材料、液晶、及び所望により添加される配向制御剤の相互作用が配向状態を支配し、液晶を、その遅相軸がラビング方向と直交する方向に配向させる。配向膜へ光照射し、酸性化合物が発生すると、その相互作用はもはや支配的ではなくなり、ラビング配向膜のラビング方向が配向状態を支配し、液晶は、その遅相軸をラビング方向と平行にして平行配向する。配向膜に用いられる光酸発生剤としては、水溶性の化合物が好ましく用いられる。この方法の詳細については、特開2012−150428号公報の[0013]〜[0175]に記載があり、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。
その後、液晶組成物の硬化により、液晶化合物の分子の配向状態を維持して固定することが好ましい。硬化は、液晶分子に導入した重合性基の重合反応により実施することが好ましい。
液晶組成物の塗布後であって、硬化のための重合反応前に、塗布膜は、公知の方法で乾燥してもよい。例えば放置によって乾燥してもよく、加熱によって乾燥してもよい。
液晶組成物の塗布および乾燥の工程で、液晶組成物中の液晶分子が配向していればよい。
本発明の積層体の第1の好ましい態様に用いられるパターン光学異方性層と本発明の積層体の第2の好ましい態様に用いられるパターン光学異方性層に共通する製造方法としては、液晶の遅相軸をパターン光配向膜の配向能の異なる領域のそれぞれの配向能に応じて配向させる方法が挙げられる。
さらに、これらの工程における液晶の配向状態によって、パターン光学異方性層の光学特性(Re及びRth)が決定される。
本発明の積層体は、第1のパターン偏光子およびパターン光学異方性層の間に配置された光学異方性層を含み、光学異方性層は波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションRthの絶対値が50〜150nmである。
光学異方性層は、面内で均一なレターデーションを有することが好ましく、パターン光学異方性層とは区別される。
光学異方性層の遅相軸は、第1のパターン偏光子または第2のパターン偏光子の吸収軸と90°±5°の角度をなすように配置することが、黒表示状態を斜め方向から観察した際の光漏れ抑制の観点から好ましい。
本発明の積層体は、光学異方性層が波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)が−10〜10nmであることが好ましく、−5〜5nmであることがより好ましく、−1〜1nmであることが、最終的な偏光状態を消光点での偏光状態と一致させる観点から特に好ましい。
本発明の積層体は、光学異方性層が波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションRth(550)の絶対値が50〜150nmである。光学異方性層は波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションRthの絶対値が70〜130nmであることが好ましく、80〜110nmであることが、最終的な偏光状態を消光点での偏光状態と一致させる観点から好ましい。
本発明の積層体は、光学異方性層が波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションRth(550)=−50〜−150nmの+Cプレートであるか、50〜150nmの−Cプレートであることが好ましい。
光学異方性層の膜厚方向のレターデーションRthの波長分散は、Rth(450)/Rth(550)が0.80〜1.20であることが好ましく、0.85〜1.15であることがより好ましく、0.90〜1.10であることが特に好ましい。Rth(630)/Rth(550)が0.80〜1.20であることが好ましく、0.85〜1.15であることがより好ましく、0.90〜1.10であることが特に好ましい。
光学異方性層に用いる材料としては、所望のレターデーションを発現できれば特に制限はなく、液晶化合物を含む液晶組成物、セルロースアシレートフィルムなどが挙げられる。光学異方性層は、1層でも2層以上でもよい。光学異方性層の例としては、+Aプレートと+Cプレートの積層体、−Bプレートと+Cプレートの積層体、Rthが0nm程度のλ/2板(2分の1波長板の略称)などを挙げることができる。
光学異方性層に用いる素材の例としては、特許5657228号の[0032]〜[0120]に記載のセルロースアシレートフィルムおよび添加剤などの材料を挙げることができ、この公報の内容は本発明に組み込まれる。
光学異方性層の形成方法としては、例えば、液晶化合物などを含有する液晶組成物を用いて、液晶化合物を配向状態で固定化する方法などが好ましい。このとき、液晶化合物を固定化する方法としては、例えば、液晶化合物として重合性基を有する液晶化合物を用い、重合させて固定化する方法等が好適に例示される。なお、本発明においては、光学異方性層は、任意の支持体上や、偏光子上に形成することができる。
光学異方性層の形成に用いる素材は液晶化合物を含む液晶組成物であることが好ましく、液晶化合物は重合性液晶化合物であることが好ましい。
なお、光学異方性層は液晶相を固定してなる層であってもよく、ネマチックの液晶相を固定してなる層であることが好ましい。
光学異方性層に用いられる液晶化合物の好ましい範囲は、パターン光学異方性層に用いられる液晶化合物の好ましい範囲と同様である。
光学異方性層は、ホウ素を含む化合物を含むことが、スメクチック液晶化合物を垂直配向させて、逆波長分散のCプレートを形成しやすくする観点から好ましい。ホウ素を含む化合物としては、特開2014−191156号公報の[0064]〜[0079]に記載の化合物を挙げることができ、この公報の内容は本明細書に組み込まれる。
重合性液晶化合物を含む液晶組成物はさらに配向制御剤、重合開始剤、オニウム塩化合物、メソゲン骨格を持たない重合性モノマーなどを含んでいてもよい。光学異方性層に用いられる、配向制御剤、重合開始剤、オニウム塩化合物、溶媒の好ましい範囲は、パターン光学異方性層に用いられる各材料の好ましい範囲と同様である。
また、本発明の積層体は、配向膜を有していてもよい。例えば、パターン偏光子に隣接する配向膜や、パターン光学異方性層に隣接する配向膜や光学異方性層に隣接する配向膜を有していてもよい。この配向膜は、パターン偏光子を形成する際の材料(二色性色素など)の配向を制御する機能や、パターン光学異方性層や光学異方性層を形成する際に、液晶分子の配向を制御する機能を有する。
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、SiOなどの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等の手段で設けることができる。さらには、電場の付与、磁場の付与、或いは光照射により配向機能が生じる配向膜(好ましくは光配向膜)も知られている。
パターン光学異方性層や光学異方性層の下層の材料によっては、配向膜を設けなくても、下層を直接配向処理(例えば、ラビング処理)することで、配向膜として機能させることもできる。そのような下層となる支持体の一例としては、PET(polyethylene terephthalate)を挙げることができる。
また、下層が配向膜として振舞い、上層のパターン光学異方性層や光学異方性層の作製のための液晶化合物を配向させることができる場合もある。このような場合、配向膜を設けなくても、また、特別な配向処理(例えば、ラビング処理)を実施しなくても上層の液晶化合物を配向することができる。
以下、好ましい例として光配向膜を説明する。
特に好ましい光配向膜材料の具体例としては、特開2006−285197号公報中の一般式(1)で表される化合物、特開2012−155308号公報の[0028]〜[0176]に記載された光配向性基を有する液晶配向剤を挙げることができる。光配向膜として、Rolic Technologies社製の商品名LPP−JP265CPなどを用いることができる。
また、パターン光配向膜は、直線偏光または非偏光照射を施す際に、光配向膜に対するマスク露光等を利用して形成することが好ましい。例えば、本発明の積層体の第1の好ましい態様に用いられるパターン光学異方性層を形成するための、面内に配向能の方位が異なる第1領域と第2領域を交互に有するパターン光配向膜は、特定の偏光の向きで直線偏光を照射した後、所望のパターン形状のフォトマスク(例えばアルミホイルを貼合したガラスなどでもよい)等を用いて、異なる偏光の向きで直線偏光を照射して形成することができる。また、本発明の積層体の第2の好ましい態様に用いられるパターン光学異方性層を形成するための、面内に配向能の方位が異なり、かつ、連続的に配向能の方位が変化する領域を3つ以上有するパターン光配向膜は、偏光板と所望のスリット幅の有する遮光板を配置した活性エネルギー線照射装置から特定の偏光の向きで直線偏光を遮光板のスリット幅に対応する領域のみに照射した後、偏光板を任意の角度で回転させつつ、スリット幅に対応する領域を動かしながら異なる偏光の向きで直線偏光を照射することを繰り返して形成することができる。
本明細書において、「直線偏光照射」とは、光配向膜材料に光反応を生じせしめるための操作である。用いる光の波長は、用いる光配向膜材料により異なり、その光反応に必要な波長であれば特に限定されるものではない。好ましくは、光照射に用いる光のピーク波長が200nm〜700nmであり、より好ましくは光のピーク波長が400nm以下の紫外光である。
非偏光を利用する場合には、斜めから非偏光を照射する。その入射角度は、10〜80°、好ましくは20〜60°、特に好ましくは30〜50°である。
照射時間は好ましくは1〜60分間、さらに好ましくは1〜10分間である。
本発明の積層体は、光透過性基板を含んでいてもよい。
光透過性基板は、ガラス板、又はアクリル板等のプラスチック基板であり、これに、第1のパターン偏光子と第2パターンの偏光子を2枚積層した積層体を用いると、光の入射角度に応じて、透過光の透過率を調整、即ち調光することができる。また、パターン光学異方性層でも、調光することができる。ここでいう偏光能とは、非偏光や円偏光から直線偏光を作り出したり、直線偏光を円偏光にしたりする能力を指し、位相差を付与することで変えることができる。
積層体の製造方法は、特に制限はない。
重合反応率は、重合性の官能基の消費割合を、IR(Infrared)吸収スペクトルを用いて決定することができる。
本発明の積層体は、調光性又は遮光性を要求される種々の用途に用いることができる。具体的には、例えば、カメラやVTR(video tape recorder)、プロジェクター用の撮影レンズやファインダー、フィルター、プリズム、フレネルレンズなどの映像分野、CD(Compact Disk)プレイヤーやDVD(Digital Versatile Disc)プレイヤー、MD(MiniDisc)プレイヤーなどの光ディスク用ピックアップレンズなどのレンズ分野、CDプレイヤーやDVDプレイヤー、MDプレイヤーなどの光ディスク用の光記録分野、液晶用導光板、偏光板保護フィルムや位相差フィルムなどの液晶ディスプレイ用フィルム、表面保護フィルムなどの情報機器分野、光ファイバ、光スイッチ、光コネクターなどの光通信分野、自動車ヘッドライトやテールランプレンズ、インナーレンズ、計器カバー、サンルーフなどの車両分野、眼鏡やコンタクトレンズ、内視境用レンズ、滅菌処理の必要な医療用品などの医療機器分野、道路透光板、ペアガラス用レンズ、採光窓やカーポート、照明用レンズや照明カバー、部屋の隔壁、建材用サイジングボードなどの建築または建材分野、電子レンジ調理容器(食器)等に好適に用いることができる。また、一般住宅及び集合住宅等の住宅用建物、並びにオフィスビル等の商業用建物等、種々の建物用の窓に利用することができる。また建物のみならず、自動車等の乗り物用の窓に利用することもできる。さらに写真立て、手帳の表紙などの日用品分野にも用いることができる。
これらの中でも本発明の積層体は、窓、部屋の隔壁、写真立て、手帳の表紙、カーポートなどの用途に好ましく用いることができ、窓に特に好ましく用いることができる。
本発明の窓は、本発明の積層体を有する。
本発明の積層体はそのまま窓として用いてもよいし、窓用の枠などの他の公知の部材と組み合わせて用いてもよい。本発明の窓は、本発明の積層体の用途に記載した態様で用いるように、公知の方法で適宜変更することができる。
<パターン光配向膜P1の形成>
特開2012−155308号公報の実施例3の液晶配向剤(S−3)の調製方法の記載を参考に、光配向膜形成用塗布液1を調製した。
次に、光透過性基板として用意したガラス板上に、調製した光配向膜形成用塗布液1を、スピンコート法によって塗布し、10cm幅の光異性化組成物層1を形成した。
次に、紫外線照射装置(HOYA−SCHOTT株式会社 EX250−W)に偏光板を配置し、得られた光異性化組成物層1に偏光紫外線を照射量500mJ/cm2で照射した。このとき偏光の向きはガラス板の辺に対して45°になるようにした。
次に1cm間隔でアルミホイルを貼合したガラスを、偏光紫外線照射装置と光異性化組成物層1の間に配置し、偏光の向きをガラス板の辺に対して、さらに90°(合計135°)にした以外は同様に偏光紫外線を光異性化組成物層1に照射し、配向能の方位が互いに90°異なる領域をそれぞれ5個ずつ有するパターン光配向膜P1を形成した。
特開2011−215337号公報の実施例1を参考に、二色性色素組成物塗布液を調製し、パターン光配向膜P1上に塗布し、180℃で30秒間加熱した後、室温に冷却し、パターン偏光子1を作製した。パターン偏光子1は、面内に吸収軸の方位が異なる第1偏光領域および第2偏光領域を交互に有し、かつ、第1偏光領域の吸収軸方位と第2偏光領域の吸収軸方位とのなす角度が90°±5°であった。
パターン光配向膜P1上に、下記組成の光学異方性層形成用塗布液1をスピンコート法によって塗布し、液晶組成物層1を形成した。
形成した液晶組成物層1を95℃で30秒間加熱後、紫外線照射によって配向を固定化し、パターン化された光学異方性層を形成し、パターン光学異方性層1を作製した。
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
光学異方性層形成用塗布液1(質量部)
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メチルエチルケトン 244.1
下記の棒状液晶化合物の混合物 100.0
IRGACURE 907(BASF社製) 3.0
カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製) 1.0
下記構造のフルオロ脂肪族基含有共重合体(空気界面配向制御剤;下記化合
物T−1) 0.6
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パターン光学異方性層1のRe(450)、Re(550)、Re(650)、Rth(450)、Rth(550)、Rth(650)を求め、Re(450)/Re(550)、Re(630)/Re(550)を計算した。パターン光学異方性層1は、順波長分散の+Aプレートであることがわかった。パターン光学異方性層1の光学特性を下記表に記載した。
特開2013−222006号公報の[0204]の表7のNo.08を参考に、10cm角のガラス上に配向膜(日本化薬(株)製、KAYARAD PET30と日油(株)製、ブレンマーGLMの混合物)を形成した。さらに、配向膜上に特開2013−222006号公報の[0224]に記載の位相差層用組成物を塗布し、+Cプレートを形成した。得られた+Cプレートを光学異方性層1とした。
光学異方性層1のRe(450)、Re(550)、Re(650)、Rth(450)、Rth(550)、Rth(650)を求め、Re(450)/Re(550)、Re(630)/Re(550)を計算した。光学異方性層1は、順波長分散の+Cプレートであることがわかった。光学異方性層1の光学特性を下記表に記載した。
第1のパターン偏光子であるパターン偏光子1、光学異方性層1、パターン光学異方性層1、第2のパターン偏光子であるパターン偏光子1をこの順で配置して、実施例1の積層体を作製した。
さらに、第1のパターン偏光子であるパターン偏光子1の外枠として、パターン偏光子1の第1偏光領域または第2偏光領域の幅だけスライドさせる操作が可能なスライド機構を有する外枠を3辺に設けた。実施例1の積層体では、第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が0°であって第1のパターン偏光子に入射した光が第2のパターン偏光子から出射する場合の透過率が最大となる白表示状態と、第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が90°であって第1のパターン偏光子に入射した光が第2のパターン偏光子から出射する場合の透過率が最小となる黒表示状態を切り替えられるように配置した。後述の評価では便宜上、スライド機構を有する第1のパターン偏光子を視認側に配置して観察したが、本発明の積層体は裏側から観察しても同じ黒表示状態および白表示状態となる。下記表には黒表示状態の場合における第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸を記載したため、第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が90°であることが表から読み取れるように第1のパターン偏光子の遅相軸を90度/0度パターンと記載した。
実施例1の積層体では、第2のパターン偏光子を移動可能とせずに固定したため、第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第2のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なるパターン光学異方性層の各位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも常に90°であった。
<パターン光学異方性層2の形成>
光学異方性層形成用塗布液1を、下記組成の光学異方性層形成用塗布液2にした以外はパターン光学異方性層1の形成と同様に、パターン光配向膜P1上に、液晶組成物層2を形成した。
形成した液晶組成物層2を80℃で120秒間加熱後、紫外線照射によって配向を固定化し、パターン化された光学異方性層を形成し、パターン光学異方性層2を作製した。
光学異方性層形成用塗布液2
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・アルキルシクロヘキサン環含有化合物(下記化合物A−1)
20.00質量部
・下記液晶化合物L−1 40.00質量部
・下記液晶化合物L−2 40.00質量部
・重合開始剤(IRGACURE 184、BASF社製)3.00質量部
・重合開始剤(IRGACURE OXE−01、BASF社製)
3.00質量部
・フルオロ脂肪族基含有共重合体(空気界面配向制御剤;化合物T−1)
0.20質量部
・シクロペンタノン 423.11質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
パターン光学異方性層2のRe(450)、Re(550)、Re(650)、Rth(450)、Rth(550)、Rth(650)を求め、Re(450)/Re(550)、Re(630)/Re(550)を計算した。パターン光学異方性層2は、逆波長分散の+Aプレートであることがわかった。パターン光学異方性層2の光学特性を下記表に記載した。
パターン光学異方性層としてパターン光学異方性層1の代わりにパターン光学異方性層2を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例2の積層体を作製した。
<光学異方性層2の作製>
実施例1の光学異方性層1の作製において、特開2013−222006号公報の[0224]に記載の位相差層用組成物を下記光学異方性層形成用塗布液3に変更した以外は同様に、+Cプレートを作製した。得られた+Cプレートを光学異方性層2とした。
光学異方性層2のRe(450)、Re(550)、Re(650)、Rth(450)、Rth(550)、Rth(650)を求め、Re(450)/Re(550)、Re(630)/Re(550)を計算した。光学異方性層2は、逆波長分散の+Cプレートであることがわかった。光学異方性層2の光学特性を下記表に記載した。
光学異方性層形成用塗布液3
―――――――――――――――――――――――――――――――
・上記化合物A−1 20.00質量部
・上記液晶化合物L−1 40.00質量部
・上記液晶化合物L−2 40.00質量部
・重合開始剤(IRGACURE 184、BASF社製)
3.00質量部
・重合開始剤(IRGACURE OXE−01、BASF社製)
3.00質量部
・オニウム塩化合物(配向膜側配向制御剤;垂直配向剤;下記化合物
S−1) 1.00質量部
・ホウ素を含む化合物(垂直配向剤;下記化合物S−2)
0.50質量部
・フルオロ脂肪族基含有共重合体(空気界面配向制御剤;垂直配向剤
;下記ポリマーB) 0.40質量部
・フルオロ脂肪族基含有共重合体(空気界面配向制御剤;垂直配向剤
;下記化合物S−3) 0.20質量部
・シクロペンタノン 360.33質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――
パターン光学異方性層としてパターン光学異方性層2の代わりにパターン光学異方性層3を用いた以外は実施例2と同様にして、実施例3の積層体を作製した。
<パターン光学異方性層3の形成>
光学異方性層形成用塗布液1を、下記組成の光学異方性層形成用塗布液4にした以外はパターン光学異方性層1の形成と同様に、パターン光配向膜P1上に、液晶組成物層4を形成した。
形成した液晶組成物層4を80℃で60秒間加熱後、紫外線照射によって配向を固定化し、パターン化された光学異方性層を形成し、パターン光学異方性層3を作製した。
光学異方性層形成用塗布液4
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記のディスコティック液晶化合物(A) 80質量部
・下記のディスコティック液晶化合物(B) 20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) 5質量部
・光重合開始剤(IRGACURE907、BASF社製) 4質量部
・オニウム塩化合物(配向膜側配向制御剤)(下記のピリジニウム塩(A)
) 2質量部
・フルオロ脂肪族基含有共重合体(空気界面配向制御剤;下記のポリマーA
) 0.2質量部
・フルオロ脂肪族基含有共重合体(空気界面配向制御剤;上記ポリマーB)
0.1質量部
・フルオロ脂肪族基含有共重合体(空気界面配向制御剤;化合物T−1)
0.1質量部
・メチルエチルケトン 211質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
パターン光学異方性層3のRe(450)、Re(550)、Re(650)、Rth(450)、Rth(550)、Rth(650)を求め、Re(450)/Re(550)、Re(630)/Re(550)を計算した。パターン光学異方性層3は、順波長分散の−Aプレートであることがわかった。パターン光学異方性層3の光学特性を下記表に記載した。
実施例1の光学異方性層1の作製において、特開2013−222006号公報の[0224]に記載の位相差層用組成物を下記光学異方性層形成用塗布液5に変更した以外は同様に、−Cプレートを作製した。得られた−Cプレートを光学異方性層3とした。
光学異方性層3のRe(450)、Re(550)、Re(650)、Rth(450)、Rth(550)、Rth(650)を求め、Re(450)/Re(550)、Re(630)/Re(550)を計算した。光学異方性層3は、順波長分散の−Cプレートであることがわかった。光学異方性層3の光学特性を下記表に記載した。
光学異方性層形成用塗布液5
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・ディスコティック液晶性化合物:下記化合物3−1 91.0質量部
・重合性化合物:下記化合物3−2 9.0質量部
・重合開始剤:下記化合物3−3 3.0質量部
・重合開始剤:下記化合物3−4 1.0質量部
・フルオロ脂肪族基含有共重合体(空気界面配向制御剤;含フッ素界面活性
剤:下記化合物3−5) 0.8質量部
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パターン光学異方性層としてパターン光学異方性層1の代わりにパターン光学異方性層3を用い、光学異方性層として光学異方性層1の代わりに光学異方性層3を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例4の積層体を作製した。
<パターン光配向膜P2の形成>
ガラス板上に、実施例1で使用した光配向膜形成用塗布液1を、スピンコート法によって塗布し、10cm幅の光異性化組成物層1を形成した。
次に、紫外線照射装置(HOYA−SCHOTT株式会社 EX250−W)に偏光板と0.55mmのスリット幅の有する遮光板を配置し、得られた光異性化組成物層1に偏光紫外線を照射量500mJ/cm2で照射した。
このとき偏光板を1°ずつ回転させつつ、光異性化組成物層1を形成したガラス板を移動させながら、偏光紫外線を照射した。
このようにして、配向能の方位が異なる領域を180個有するパターン光配向膜P2を作製した。
次に、パターン光配向膜P1の代わりにパターン光配向膜P2を用いた以外は実施例1のパターン偏光子1の作製と同様に、パターン偏光子2を作製した。パターン偏光子2は、面内に吸収軸の方位が異なり、かつ、連続的に吸収軸の方位が変化する偏光領域を3つ以上有していた。そこで、下記表に、パターン偏光子2の吸収軸を連続パターンと記載した。
パターン光配向膜P2上に、光学異方性層形成用塗布液2をスピンコート法によって塗布し、液晶組成物層2を形成した。
形成した液晶組成物層2を95℃で30秒間加熱後、紫外線照射によって配向を固定化し、パターン化された光学異方性層を形成し、パターン光学異方性層4を作製した。
パターン光学異方性層4は、面内に遅相軸の方位が異なり、かつ、連続的に遅相軸の方位が変化する位相差領域を、3つ以上有していた。そこで、下記表に、パターン光学異方性層4の遅相軸を連続パターンと記載した。
パターン光学異方性層4のRe(450)、Re(550)、Re(650)、Rth(450)、Rth(550)、Rth(650)を求め、Re(450)/Re(550)、Re(630)/Re(550)を計算した。パターン光学異方性層4は、逆波長分散の+Aプレートであることがわかった。パターン光学異方性層4の光学特性を下記表に記載した。
第1のパターン偏光子としてパターン偏光子1の代わりにパターン偏光子2を用い、第2のパターン偏光子としてパターン偏光子1の代わりにパターン偏光子2を用い、パターン光学異方性層としてパターン光学異方性層1の代わりにパターン光学異方性層4を用い、以下のようにスライド機構を調整した以外は実施例3と同様にして、実施例5の積層体を作製した。
実施例5では、第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が0°であって第1のパターン偏光子に入射した光が第2のパターン偏光子から出射する場合の透過率が最大となる白表示状態と、第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が90°であって第1のパターン偏光子に入射した光が第2のパターン偏光子から出射する場合の透過率が最小となる黒表示状態を切り替えられるように、2枚のパターン偏光子2とパターン光学異方性層4を配置した。
具体的には、第1のパターン偏光子であるパターン偏光子2の外枠として、パターン偏光子1の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度を0°および90°にする位置にスライドさせる操作が可能なスライド機構を有する外枠を3辺に設けた。第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度を0°または90°にする位置は、以下の方法で決定したパターン偏光子2の各偏光領域の吸収軸の方位に基づいて合わせた。
正面方向から色彩輝度計(BM−5、トプコン(株)製)を用いて、第1のパターン偏光子を移動させながら輝度を測定し、輝度が最大になる位置を0°、輝度が最小になる位置を90°とした。
実施例5の積層体では、第2のパターン偏光子を移動可能とせずに固定したため、第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、第2のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なるパターン光学異方性層の各位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも常に90°であった。
<パターン光学異方性層6の作製>
パターン光配向膜P2上に、光学異方性層形成用塗布液4をスピンコート法によって塗布し、液晶組成物層6を形成した。
形成した液晶組成物層6を80℃で60秒間加熱後、紫外線照射によって配向を固定化し、パターン化された光学異方性層を形成し、パターン光学異方性層6を作製した。
パターン光学異方性層6は、面内に遅相軸の方位が異なり、かつ、連続的に遅相軸の方位が変化する位相差領域を、3つ以上有していた。そこで、下記表に、パターン光学異方性層5の遅相軸を連続パターンと記載した。
パターン光学異方性層6のRe(450)、Re(550)、Re(650)、Rth(450)、Rth(550)、Rth(650)を求め、Re(450)/Re(550)、Re(630)/Re(550)を計算した。パターン光学異方性層6は、順波長分散の−Aプレートであることがわかった。パターン光学異方性層6の光学特性を下記表に記載した。
パターン光学異方性層4の代わりにパターン光学異方性層6を用い、光学異方性層2の代わりに光学異方性層3を用いた以外は、実施例5と同様に積層体を作製した。
評価結果を表に示した。
実施例1において、光学異方性層1を用いなかった以外は実施例1と同様にして、比較例1の積層体を作製した。
実施例5において、光学異方性層2を用いなかった以外は実施例5と同様にして、比較例2の積層体を作製した。
<パターン光配向膜P3の作製>
パターン光配向膜P1作製時に偏光の向きをガラス板の辺に対して、0度と、90度にした以外はパターン光配向膜P1の形成と同様に、パターン光配向膜P3を作製した。
パターン光配向膜P3上に、上述の光学異方性層形成用塗布液1をスピンコート法によって塗布し、液晶組成物層3を形成した。
形成した液晶組成物層3を95℃で30秒間加熱後、紫外線照射によって配向を固定化し、パターンされた光学異方性層を形成し、パターン光学異方性層5を作製した。
パターン光学異方性層5は、面内に遅相軸の方位が異なる第1位相差領域と第2位相差領域を交互に有し、かつ、第1位相差領域の遅相軸方位と第2位相差領域の遅相軸方位とのなす角度が90°であった。比較例3ではパターン光学異方性層5は、第2の偏光子の吸収軸とパターン光学異方性層5の第1位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも45度となるように配置した。また、パターン光学異方性層5は、第1の偏光子の吸収軸とパターン光学異方性層5の第1位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも135度となるように配置した。そこで、下記表に、パターン光学異方性層5の遅相軸を45/135パターンと記載した。
パターン光学異方性層5のRe(450)、Re(550)、Re(650)、Rth(450)、Rth(550)、Rth(650)を求め、Re(450)/Re(550)、Re(630)/Re(550)を計算した。パターン光学異方性層5は、逆波長分散の+Aプレートであることがわかった。パターン光学異方性層5の光学特性を下記表に記載した。
以下の方法で、非パターンの偏光子3を作製した。
セルローストリアセテートフィルム「TD80UL」と「Z−TAC」(ともに富士フイルム製)の支持体表面をアルカリ鹸化処理した。1.5規定(1.5mol/L)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(0.2mol/L)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の偏光子を得た。得られた偏光子を非パターンの偏光子3とした。
偏光子3の表面の1方にTD80ULを、他方にZ−TACを、ポリビニルアルコール系接着剤水溶液を用いて貼合した。得られた偏光板を偏光板3とした。
第1の偏光子を含む偏光板3、パターン光学異方性層であるパターン光学異方性層5、第2のパターン光学異方性層であるパターン光学異方性層5、第2の偏光子を含む偏光板3をこの順で配置して、比較例3の積層体を作製した。
比較例3の積層体では、第1の偏光子の吸収軸と第2の偏光子の吸収軸のなす角度が90°となるように配置した。
さらに、パターン光学異方性層の外枠として、パターン光学異方性層1の第1位相差領域または第2位相差領域の幅だけスライドさせる操作が可能なスライド機構を有する外枠を3辺に設けた。比較例3の積層体では、パターン光学異方性層の各位相差領域の遅相軸方位と、パターン光学異方性層の各位相差領域とそれぞれ重なる第2のパターン光学異方性層の各位相差領域の遅相軸方位とのなす角度が0°であって第1の偏光子に入射した光が第2の偏光子から出射する場合の透過率が最大となる白表示状態と、パターン光学異方性層の各位相差領域の遅相軸方位と、パターン光学異方性層の各位相差領域とそれぞれ重なる第2のパターン光学異方性層の各位相差領域の遅相軸方位とのなす角度が90°であって第1の偏光子に入射した光が第2の偏光子から出射する場合の透過率が最小となる黒表示状態を切り替えられように配置した。
なお、パターン光学異方性層の第1位相差領域の遅相軸方位および第2位相差領域の遅相軸方位はいずれも2枚の偏光子の吸収軸および透過軸と45°をなすように配置されており、平行または直交ではなかった。同様に、第2のパターン光学異方性層の第1位相差領域の遅相軸方位および第2位相差領域の遅相軸方位はいずれも2枚の偏光子の吸収軸および透過軸と45°をなすように配置されており、平行または直交ではなかった。
各実施例および比較例の積層体の白表示状態および黒表示状態における性能を評価した。
ここで外光を模擬するため、iPad(登録商標)Air(アップル社製)を分解し、バックライトのみ点灯させて、各実施例および比較例の積層体の第1のパターン偏光子を視認側に配置して評価に使用した。
次に、各実施例および比較例の積層体の片方のパターン偏光子(第1のパターン偏光子)をスライド機構によってスライドし、透過率最大の状態を白表示状態、透過率最小の状態を黒表示状態として、EZContrast(ELDIM製)を用い、正面における白表示状態での色味と黒表示状態での輝度と黒表示状態での色味、極角60度かつ方位角0度(図3の斜めon−axis方向2)における黒表示状態での輝度と、極角60度かつ方位角45度(図3の斜めoff−axis方向3)における黒表示状態での輝度を測定した。
(u’,v’)で表される色味は(0.17〜0.23,0.35〜0.55)の範囲が好ましく、(0.18〜0.22,0.38〜0.52)の範囲がより好ましく、(0.19〜0.21,0.40〜0.50)の範囲が特に好ましい。
白表示状態での輝度は大きいほど好ましい。
黒表示状態での輝度は小さいほど好ましい。
得られた結果を下記表1に記載した。
上記表1より、本発明の積層体は、積層体に光が入射した場合に白表示状態および黒表示状態を切り替えられ、正面および全方位での黒表示状態の輝度が低いことがわかった。また、本発明の積層体の好ましい態様では、正面での白表示状態および黒表示状態の色味も良好であることがわかった。
一方、比較例1〜3より、光学異方性層を有さない場合、全方位での黒表示状態の輝度を低くできないこと、すなわち黒表示状態を観察する方位によって光漏れが多く発生する方位があることがわかった。
2 斜めon−axis方向
3 斜めoff−axis方向
12 第1の偏光子
12A 第1の偏光子の吸収軸
13 第2の偏光子
13A 第2の偏光子の吸収軸
13B 第2の偏光子の透過軸
15 パターン光学異方性層
15A パターン光学異方性層の遅相軸方位
16 第2のパターン光学異方性層
16A 第2のパターン光学異方性層の遅相軸方位
17 光学異方性層
22 第1のパターン偏光子
22A 第1のパターン偏光子の吸収軸
23 第2のパターン偏光子
23A 第2のパターン偏光子の吸収軸
S1 ストークスパラメーター1:0,90度の直線偏光成分;
S2 ストークスパラメーター2:45,135度の直線偏光成分;
S3 ストークスパラメーター3:円偏光成分。
Claims (10)
- 第1のパターン偏光子と、
第2のパターン偏光子と、
前記第1のパターン偏光子および前記第2のパターン偏光子の間に配置されたパターン光学異方性層と、
前記第1のパターン偏光子および前記パターン光学異方性層の間に配置された光学異方性層と、を含む積層体であって;
前記積層体が有する前記パターン光学異方性層が1枚であり;
前記第1のパターン偏光子および前記第2のパターン偏光子は、面内に吸収軸の方位が異なる2以上の偏光領域を有し;
前記パターン光学異方性層は、面内に遅相軸の方位が異なる2以上の位相差領域を有し;
前記第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、前記第2のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる前記パターン光学異方性層の各位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも0°±5°またはいずれも90°±5°であり;
前記光学異方性層は、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションRthの絶対値が50〜150nmであり;
前記第1のパターン偏光子および前記第2のパターン偏光子の少なくとも一方が移動可能であって;
前記第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、前記第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる前記第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が0°±5°であって前記第1のパターン偏光子に入射した光が前記第2のパターン偏光子から出射する場合の透過率が最大となる白表示状態と、前記第1のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、前記第1のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる前記第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸とのなす角度が90°±5°であって前記第1のパターン偏光子に入射した光が前記第2のパターン偏光子から出射する場合の透過率が最小となる黒表示状態を切り替えられる;
積層体。 - 前記第1のパターン偏光子および前記第2のパターン偏光子は、面内に吸収軸の方位が異なる第1偏光領域および第2偏光領域を交互に有し、かつ、前記第1偏光領域の吸収軸方位と前記第2偏光領域の吸収軸方位とのなす角度が90°±5°であり;
前記パターン光学異方性層は、面内に遅相軸の方位が異なる第1位相差領域と第2位相差領域を交互に有し、かつ、前記第1位相差領域の遅相軸方位と前記第2位相差領域の遅相軸方位とのなす角度が90°±5°であり;
前記第2のパターン偏光子の各第1偏光領域の吸収軸と、前記第2のパターン偏光子の各第1偏光領域とそれぞれ重なる前記パターン光学異方性層の第1位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも0°±5°またはいずれも90°±5°である請求項1に記載の積層体。 - 前記第1のパターン偏光子および前記第2のパターン偏光子は、面内に吸収軸の方位が異なり、かつ、連続的に吸収軸の方位が変化する偏光領域を3つ以上有し;
前記パターン光学異方性層は、面内に遅相軸の方位が異なり、かつ、連続的に遅相軸の方位が変化する位相差領域を3つ以上有し;
前記第2のパターン偏光子の各偏光領域の吸収軸と、前記第2のパターン偏光子の各偏光領域とそれぞれ重なる前記パターン光学異方性層の各位相差領域の遅相軸とのなす角度がいずれも0°±5°またはいずれも90°±5°である請求項1に記載の積層体。 - 前記パターン光学異方性層が波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)=110〜160nmの+Aプレートであり、
前記光学異方性層が波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションRth(550)=−50〜−150nmの+Cプレートである請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層体。 - 前記+Aプレートが、波長450nmにおける面内方向のレターデーションRe(450)、波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)および波長630nmにおける面内方向のレターデーションRe(630)が
Re(450)/Re(550)<1、および
Re(630)/Re(550)>1
を満たす逆波長分散である請求項4に記載の積層体。 - 前記+Cプレートが、波長450nmにおける面内方向のレターデーションRe(450)、波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)および波長630nmにおける面内方向のレターデーションRe(630)が
Re(450)/Re(550)<1、および
Re(630)/Re(550)>1
を満たす逆波長分散である請求項4または5に記載の積層体。 - 前記パターン光学異方性層が波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)=110〜160nmの−Aプレートであり、
前記光学異方性層が波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションRth(550)=50〜150nmの−Cプレートである請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層体。 - 前記光学異方性層が波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)=−10〜10nmである請求項1〜7のいずれか一項に記載の積層体。
- 前記パターン光学異方性層が液晶化合物を含む請求項1〜8のいずれか一項に記載の積層体。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の積層体を有する窓。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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