JP6668605B2 - 光学フィルム - Google Patents
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Description
1.光学フィルムの構成
2.光学フィルム(Cプレート)の製造方法
3.Cプレートを適用した光学フィルム
図1は、本実施の形態に係る光学フィルムの構成の一例を示す断面図である。本実施の形態では、例えば画像表示装置において、この光学フィルム1を各種の光学フィルムと共に液晶表示パネルの視聴者側面に配置することで、種々の光学特性を向上させることができる。なお、ここでの光学特性の向上とは、例えば視野角特性の向上、斜め方向に係る光漏れの低減に係る光学補償、色味の補正等である。
基材11としては、逆波長分散特性を示すポリカーボネートからなる基材を用いる。このようなポリカーボネートからなる基材とすることにより、光学異方性が小さくCプレートとして好適に機能させることができる。
液晶層13は、Cプレートとしての光学的機能を担う層であり、各種の光学フィルムの位相差層の作製に供する液晶材料であって、波長分散特性が例えば逆分散特性である液晶化合物を含む重合性液晶組成物を基材11に塗布して形成される。この液晶層13では、液晶化合物が垂直(ホメオトロピック)配向している。
具体的に、重合性液晶組成物は、液晶性を示し分子内に重合性官能基を有する液晶化合物(棒状化合物)を含有する。
液晶化合物は、屈折率異方性を有し、規則的に配列することにより所望の位相差性を付与する機能を有する。液晶化合物として、例えば、ネマチック相、スメクチック相等の液晶相を示す材料が挙げられるが、他の液晶相を示す液晶化合物と比較して規則的に配列させることが容易である点で、ネマチック相を示す液晶化合物を用いることがより好ましい。ネマチック相を示す液晶化合物としては、メソゲン両端にスペーサを有する材料を用いることが好ましい。メソゲン両端にスペーサを有する液晶化合物は、柔軟性に優れる。
上述した液晶化合物は、通常、溶剤に溶かされている。溶媒としては、上述した液晶化合物を均一に分散できるものであることが必要となる。そして、本実施の形態に係る光学フィルム1では、液晶層13を構成する重合性液晶組成物に含まれる溶剤として、蒸発速度が比較的速く、基材11を構成するポリカーボネートを完全に溶解させるまでの時間が短いという特性を有する溶剤を含有させることを特徴としている。
<溶剤の溶解時間の測定方法>
溶剤を5gのガラス瓶に取り、ポリカーボネート基材の2cm×2cmの試験片を投入して、その試験片が溶け切るまでの時間を測定する。この溶解時間が速いほど(短時間であるほど)、基材に対する溶解性が高いことを意味する。
また、本実施の形態においては、重合性液晶組成物中に、添加剤として紫外線硬化型のモノマーを含有していることを特徴としている。このように、紫外線硬化型のモノマーを添加することによって、重合性液晶組成物からなる塗工液を基材11に塗工すると、組成物中の溶剤と共に、このモノマーも一緒に基材11に浸透するようになる。すると、その後の硬化処理によってモノマーが重合して硬化物となり、その硬化物がアンカー効果を高めて基材11と液晶層13との密着性をより強固なものをする。
なお、重合性液晶組成物には、必要に応じて他の添加剤を含有させることができる。他の化合物としては、上述した液晶化合物の配列秩序を害するものでなければ特に限定されるものではなく、例えば、重合開始剤、重合禁止剤、可塑剤、界面活性剤及びシランカップリング剤等を挙げることができる。例えば、重合開始剤として、ラジカル重合開始剤を含有させることができる。
液晶層13は、ポリカーボネートからなる基材11上に液晶層13を構成する重合性液晶組成物からなる塗工液を塗工した後、所定の乾燥条件で乾燥させ、紫外線や電子線等の照射を行うことで硬化させることによって形成することができる。
液晶層13の厚さとしては、特に限定されないが、適切な配向性能を得るためには、例えば500nm〜2000nm程度であることが好ましい。
上述したように、本実施の形態に係る光学フィルム1では、基材11と液晶層13との間に浸透層12を有している(図2のSTEM観察像を参照)。この浸透層12は、液晶層13を構成する重合性液晶組成物に含まれる溶剤によって、基材11のポリカーボネートが溶解した溶解成分からなっている。
次に、上述した構成の光学フィルム1の製造方法について簡単に説明する。図4は、光学フィルム1の製造工程の流れを示すフローチャートである。
次に、上述した光学フィルム(Cプレート)を適用した光学機能フィルムについて説明する。この光学機能フィルムにおいては、画像表示パネルに配置される各種の光学機能フィルムに一体にCプレートを作製するようにして、このCプレートとして上述した光学フィルム1の構成を適用する。
ここで、正のCプレートを配置する箇所の部材表面に、上述した光学フィルム1の液晶層13を積層させるようにする。このような光学機能フィルムとしては、液晶表示パネルの出射面に配置される直線偏光板によるフィルム、この直線偏光板とカラーフィルタを一体化したフィルム等、種々の構成を広く適用することができる。なお、液晶表示パネルの出射面に配置される直線偏光板によるフィルムや、この直線偏光板とカラーフィルタを一体化したフィルムにあっては、Cプレートを使用した光学補償が種々に提案されており、上述した光学フィルム1を適用することができる。
次に、より具体的に、上述した液晶表示装置2における光学機能フィルム21について説明する。図6は、上述した光学機能フィルム21の構成例を示す断面図である。図6に示すように、光学機能フィルム21は、基材11と、液晶層13とが順次積層されたCプレート26(上述した説明における「光学フィルム1」を適用。したがって、以下では「Cプレート26(1)」と表記する)を備え、そのCプレート26(1)上に、UV接着剤等からなる接着層30を介して偏光子27が積層されてなり、その偏光子27上に、TACフィルム等からなる基材(保護フィルム)28が貼合されている。
(光学フィルムの作製)
有機溶剤MIBK(溶剤中の含有量100質量%)を溶剤として用いて、ネマチック相を示す液晶化合物(DIC株式会社製)と、添加剤として紫外線硬化型のモノマーである2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート(M600A,共栄社化学株式会社製)とを固形分比24%となるように溶解させて重合性液晶組成物を調製した。なお、添加剤としてのモノマーは固形分中に2質量%となるように含有させた。
図7は、得られた光学フィルムの断面をSTEMにより観察した観察像(50,000倍)である。なお、図7の観察像は、図2(A)の観察像と同一のものである。この観察像から分かるように、ポリカーボネートからなる基材と、液晶層との間に、浸透層が形成されていることが分かる。
また、この光学フィルムについて基材と液晶層との密着性の評価を行った。密着性の評価は、メンディングテープ(住友スリーエム社製)を用いて、JIS K5400−8.5法に従ったクロスカット(100マス)を実施することにより行った。その結果、密着性の測定結果としては、100/100となり良好な密着性を有することが分かった。
また、この光学フィルムについて配向性の評価を行った。配向性の評価は、偏光板クロスニコル下でサンプル回転させて、暗状態が面内位相差により明状態に変化しないこと、すなわち液晶化合物が垂直に配向していることを確認することにより行った。その結果、サンプルを回転させても常に暗状態であり、配向性は良好であった(◎)。
(光学フィルムの作製)
添加剤として紫外線硬化型のモノマーであるペンタエリスリトールトリアクリレート(PET−30,日本化薬株式会社製)を固形分中に1質量%となるように含有させたこと以外は、実施例1と同様に、調製した重合性液晶組成物からなる塗工液を基材上に塗工し、乾燥、硬化させて、光学フィルムを作製した。
得られた光学フィルムの断面をSTEMにより観察した結果、実施例1と同様に、ポリカーボネートからなる基材と、液晶層との間に、浸透層が形成されていた。
また、この光学フィルムについて基材と液晶層との密着性の評価を行った。密着性の評価は、実施例1と同様にして行った。その結果、密着性の測定結果としては、100/100となり良好な密着性を有することが分かった。
また、この光学フィルムについて配向性の評価を行った。密着性の評価は、実施例1と同様にして行った。その結果、液晶化合物が垂直に配向し、良好な配向性を示した。
(光学フィルムの作製)
添加剤として紫外線硬化型のモノマーであるペンタエリスリトールトリアクリレート(PET−30,日本化薬株式会社製)を固形分中に2質量%となるように含有させたこと以外は、実施例1と同様に、調製した重合性液晶組成物からなる塗工液を基材上に塗工し、乾燥、硬化させて、光学フィルムを作製した。
得られた光学フィルムの断面をSTEMにより観察した結果、実施例1と同様に、ポリカーボネートからなる基材と、液晶層との間に、浸透層が形成されていた。
また、この光学フィルムについて基材と液晶層との密着性の評価を行った。密着性の評価は、実施例1と同様にして行った。その結果、密着性の測定結果としては、100/100となり良好な密着性を有することが分かった。
また、この光学フィルムについて配向性の評価を行った。密着性の評価は、実施例1と同様にして行った。その結果、液晶化合物が垂直に配向し、良好な配向性を示した。
(光学フィルムの作製)
添加剤として紫外線硬化型のモノマーであるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(フタージェント650A、株式会社ネオス製)を固形分中に1質量%となるように含有させたこと以外は、実施例1と同様に、調製した重合性液晶組成物からなる塗工液を基材上に塗工し、乾燥、硬化させて、光学フィルムを作製した。
得られた光学フィルムの断面をSTEMにより観察した結果、実施例1と同様に、ポリカーボネートからなる基材と、液晶層との間に、浸透層が形成されていた。
また、この光学フィルムについて基材と液晶層との密着性の評価を行った。密着性の評価は、実施例1と同様にして行った。その結果、密着性の測定結果としては、92/100となり良好な密着性を有することが分かった。
また、この光学フィルムについて配向性の評価を行った。密着性の評価は、実施例1と同様にして行った。その結果、液晶化合物が垂直に配向し、良好な配向性を示した。
(光学フィルムの作製)
添加剤として紫外線硬化型のモノマーであるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(フタージェント650A、株式会社ネオス製)を固形分中に2質量%となるように含有させたこと以外は、実施例1と同様に、調製した重合性液晶組成物からなる塗工液を基材上に塗工し、乾燥、硬化させて、光学フィルムを作製した。
得られた光学フィルムの断面をSTEMにより観察した結果、実施例1と同様に、ポリカーボネートからなる基材と、液晶層との間に、浸透層が形成されていた。
また、この光学フィルムについて基材と液晶層との密着性の評価を行った。密着性の評価は、実施例1と同様にして行った。その結果、密着性の測定結果としては、96/100となり良好な密着性を有することが分かった。
また、この光学フィルムについて配向性の評価を行った。密着性の評価は、実施例1と同様にして行った。その結果、液晶化合物が垂直に配向し、良好な配向性を示した。
添加剤としての紫外線硬化型のモノマーを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様に、調製した重合性液晶組成物からなる塗工液を基材上に塗工し、乾燥、硬化させて、光学フィルムを作製した。
得られた光学フィルムの断面をSTEMにより観察した結果、実施例1と同様に、ポリカーボネートからなる基材と、液晶層との間に、浸透層が形成されていた。
しかしながら、この光学フィルムについて基材と液晶層との密着性の評価を行ったところ、50/100となり良好な密着性を得ることができなかった。
なお、この光学フィルムについて配向性の評価を行った。密着性の評価は、実施例1と同様にして行った。その結果、液晶化合物が垂直に配向し、良好な配向性を示した。
添加剤として紫外線硬化型のモノマーである2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート(M600A,共栄社化学株式会社製)を固形分中に6質量%となるように含有させたこと以外は、実施例1と同様に、調製した重合性液晶組成物からなる塗工液を基材上に塗工し、乾燥、硬化させて、光学フィルムを作製した。
得られた光学フィルムの断面をSTEMにより観察したところ、ポリカーボネートからなる基材と、液晶層との間に、明確な浸透層が形成されていることが確認できず、添加したモノマーと考えられる成分が液晶層中を漂っている状態が確認された。
なお、この光学フィルムについて基材と液晶層との密着性の評価を行ったところ、95/100となり良好な密着性を得ることができなかった。
この光学フィルムについて配向性の評価を行ったところ、液晶化合物を垂直に配向させることができず、配向性は不良であった。モノマーの添加量が多すぎたために、配向性が不良になったものと考えられる。
2 液晶表示装置
11、25A、25C、28 基材
12 浸透層
13 液晶層
21 光学機能フィルム
22 バックライト
23 液晶表示パネル
24 液晶セル
25 直線偏光板
25B 偏光子
26 光学補償層(+Cプレート)
27 偏光子
30 接着層
Claims (2)
- 逆波長分散性を有するポリカーボネートを基材として備えた光学フィルムであって、
前記ポリカーボネートの基材上に、浸透層と、重合性液晶組成物から形成される液晶層とが順次積層された積層体からなり、
前記液晶層は、正のCプレートであり、
前記浸透層は、前記重合性液晶組成物に含まれる溶剤により前記基材を構成するポリカーボネートが溶解して形成され、
前記重合性液晶組成物は、分子内に重合性官能基を有する液晶化合物と、該液晶化合物とは異なる紫外線硬化型のモノマーと、を含有し、
前記モノマーは、前記重合性液晶組成物の固形分中に0.5質量%〜5質量%の範囲で含まれている
ことを特徴とする光学フィルム。 - 前記溶剤として、
酢酸ブチルの蒸発速度に対する蒸発速度比が1以上3以下、且つ、
ポリカーボネート基材の試験片(2×2cm)を溶解させるまでの時間が20分以下
である溶剤を主成分として含有する
ことを特徴とする請求項1に記載の光学フィルム。
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