JP6727284B2 - 光学フィルム、光学フィルムの製造方法および表示装置 - Google Patents
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Description
広帯域位相差板に用いられる光学フィルムにおいて、Nzファクターが0.5であれば視野角特性が大幅に改善される。このようなNzファクターを有するフィルムは、λ/4板であれば理想的な有機EL表示装置用反射防止フィルムとなり、λ/2板であれば理想的なIPS(In-Plane Switching)型液晶表示装置用補償フィルムとなる等、非常で有用であることが知られている。しかしながら、Nzファクターが0.5の光学フィルムは未だ実現されていなかった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Nzファクターが0.5あるいはそれにきわめて近く理想的な光学特性となる光学フィルムを実現して、表示装置に組み込んだ場合にコントラストおよび斜め色味変化を改善することが可能な光学フィルム、光学フィルムの製造方法およびその光学フィルムを備えた表示装置を提供することを目的とする。
すなわち、本発明の光学フィルムは、スメクチック相に由来する液晶層を有し、液晶層のNzファクターが0.2以上0.8以下である。
Re(440)<Re(550)×0.9、かつRe(630)>Re(550)
また、本発明の光学フィルムの製造方法によれば、Nzファクターが0.5の光学フィルムを得ることができる。
また、本発明の表示装置によれば、高コントラストで斜め色味変化が低減されたものとすることができる。
また、本明細書において逆波長分散性とは、長波長になるほど面内レターデーションの絶対値が大きくなる性質を意味する。
Rth(λ)は、Re(λ)を、面内の遅相軸(「WR」により判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値および入力された膜厚値を基に「WR」において算出される。
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、以下の数式(1)および数式(2)によりRthを算出することもできる。
Rth(λ)は、Re(λ)を、面内の遅相軸(「WR」により判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値および入力された膜厚値を基に「WR」により算出される。
本明細書において、光学フィルムとは、各種表示装置、発光装置、偏光板などの各種光学素子などの、光学部材に用いることができるフィルムを意味する。
本発明の光学フィルムは、スメクチック相に由来する液晶層を有し、液晶層のNzファクターが0.2以上0.8以下である。ここで、支持体上にスメクチック相に由来する液晶層を設けた場合に、支持体の波長分散、Re(λ)あるいはRth(λ)の影響が無視できる場合は、光学フィルムのまま光学特性を測定してもよい。また、スメクチック相に由来する液晶層の光学特性に影響する支持体を用いる場合は、スメクチック相に由来する液晶層を剥離した上で、この液晶層の光学特性を測定する。
Nzファクターは上記式Nzファクター=(nx−nz)/(nx−ny)により算出された値、あるいはNzファクター=Rth(550)/Re(550)+0.5により算出された値とする。
Nzファクターは0.4以上0.7以下が好ましい。
なお、本明細書において、スメクチック相とは、液晶分子が一方向に揃い、層構造を有している状態をいう。また、ネマチック相とは、その構成分子が配向秩序を持つが、三次元的な位置秩序を持たない状態をいう。
スメクチック相に由来する液晶層は、逆波長分散性、フラットな波長分散性、および順波長分散性のいずれでもよい。
スメクチック相に由来する液晶層の膜厚は、2〜30μmが好ましく、3〜20μmがより好ましく、5〜15μmがさらに好ましい。
Re(440)<Re(550)×0.9、かつRe(630)>Re(550)
本発明の光学フィルムの製造方法について説明する。図2に本発明の光学フィルムの製造方法の模式図を示す。本発明の光学フィルムの製造方法は、液晶分子がスメクチック相で垂直配向されて固定化されたスメクチック相液晶層を、固定端一軸延伸する工程を含む。
固定端一軸延伸することにより、スメクチック相液晶層は、液晶分子の垂直配向は層平面に対し、延伸前と異なる傾斜角が生じる場合もあるが層秩序は維持された状態となる。これがスメクチック相に由来する液晶層である。
延伸装置としては、固定端一軸延伸ができれば特に限定されないが、図2に示したバッチ延伸機の他に、長手方向にロール搬送しながら幅手方向に延伸するテンター延伸機や、ロール間隔を狭く設定することで幅収縮を抑えながら長手方向に延伸するロール延伸機などを使用することができる。
以下にスメクチック相液晶層を形成するための組成物の詳細について説明する。
本明細書において、「スメクチック相液晶層」とは、組成物を塗布し硬化させた後、延伸する前の液晶層を意味する。スメクチック相液晶層用組成物は、液晶化合物を含み、さらに必要に応じて、重合開始剤、溶剤、または垂直配向剤を含むことが好ましい。
スメクチック相液晶層に用いられる液晶化合物は、棒状液晶化合物が好ましい。なお、具体的な棒状液晶化合物については後述する。液晶化合物は、組成物総質量に対し50質量%以上98質量%以下含むことが好ましい。また、液晶化合物は、重合性であることがより好ましく、重合性液晶化合物は、液晶化合物総質量に対し50質量%以上または100質量%含むことが好ましい。
L1−G1−D1−Ar−D2−G2−L2 一般式(II)
特に好ましい重合性基の例としては下記が挙げられる。
一般式(II)で表される化合物として好ましい例を以下に示すが、これらに特に限定されない。
なお、下記式L−1中のアクリロイルオキシ基に隣接する基は、プロピレン基(メチル基がエチレン基に置換した基)を表し、液晶化合物L−1は、メチル基の位置が異なる位置異性体の混合物を表す。
また、上記式(1)で表される構造を有する化合物としては、上記式(1)におけるR1がいずれも水素原子である液晶化合物L−1が好適に挙げられる。なお、上記式(1)中、*で表される結合位置は、液晶化合物L−1においては、酸素原子との結合位置を表す。
本発明においては、上述したスメクチック相を示す液晶化合物以外に、他の液晶化合物を含有していてもよい。
他の液晶化合物としては、例えば、ネマチック相を示す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で表される化合物(液晶化合物L−2)、下記式L−4で表される化合物(液晶化合物L−4)、下記式L−9で表される化合物(液晶化合物L−9)、下記式L−11で表される化合物(液晶化合物L−11)で表される化合物などが挙げられる。
なお、下記式L−2中のアクリロイルオキシ基に隣接する基は、プロピレン基(メチル基がエチレン基に置換した基)を表し、液晶化合物L−2は、メチル基の位置が異なる位置異性体の混合物を表す。
また、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。
スメクチック相液晶層用組成物は、上記棒状液晶化合物の他に、さらに順分散波長性を示す液晶化合物を含有してもよい。順分散波長性を示す液晶化合物としてアルキルシクロヘキサン環含有化合物が挙げられる。
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の直鎖状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。
また、上記式(2)および(3)中のR2は、炭素数2〜4の直鎖状のアルキル基が好ましい。
上記棒状液晶化合物のなかでも、一般式(II)で表される逆波長分散性液晶化合物を含むことが好ましい。
スメクチック相液晶層用組成物は、垂直配向剤を含んでいることが好ましい。垂直配向剤を配合することにより、液晶化合物の配向をより効果的に行うことができる。垂直配向剤は、ボロン酸化合物およびオニウム塩の少なくとも一方を用いることが好ましい。
ボロン酸化合物の具体例としては、下記式で表される化合物が挙げられる。
ボロン酸化合物の具体例としては、特開2008−225281号公報の段落番号0023〜0032に記載の一般式(I)で表されるボロン酸化合物を用いることができる。また、下記に示すボロン酸化合物も好ましく用いられる。
オニウム塩の例の具体例としては、特開2012−208397号公報の段落番号0052〜0058に記載のオニウム塩、特開2008−026730号公報の段落番号0024〜0055に記載のオニウム塩、特開2002−37777号公報に記載のオニウム塩が挙げられる。
さらに、スメクチック相液晶層用組成物は、重合開始剤、非液晶性の重合性化合物、溶剤、その他の添加剤等を含んでいてもよい。
スメクチック相液晶層用組成物は、重合性化合物を含んでいてもよい。
液晶化合物とともに使用する重合性化合物としては、液晶化合物と相溶性を有し、液晶化合物の傾斜角変化や配向阻害を著しく引き起こさない限り、特に限定はない。これらの中では重合活性なエチレン性不飽和基、例えばビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基およびメタクリロイル基などを有する化合物が好ましく用いられる。
重合性化合物は、反応性官能基数が2以上の重合性化合物を用いることが、配向層との密着性を高める効果が期待できるため、特に好ましい。重合性化合物は、ポリマーでもよいが、モノマー(例えば、分子量2000以下)が好ましい。
重合性化合物は、スメクチック相液晶層用組成物に1種類のみ含まれていてもよいし、2種類以上含まれていてもよい。重合性化合物の含有量は、液晶化合物に対して一般に0.5〜50質量%の範囲にあり、1〜30質量%の範囲にあることが好ましい。
スメクチック相液晶層用組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。重合開始剤は、液晶化合物が重合性基を有する場合や重合性化合物を含む場合に好ましく配合される。重合開始剤の具体例としては、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)、アクリジンおよ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)、オキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)、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号公報記載)が含まれる。
光重合開始剤の使用量は、スメクチック相液晶層用組成物の固形分の0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。
スメクチック相液晶層用組成物は、溶剤を含んでいてもよい。組成物の溶剤としては、有機溶剤が好ましく用いられる。有機溶剤の例には、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)、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い。溶剤は、1種類のみでも、2種類以上の有機溶剤を併用してもよい。溶剤は、組成物の固形分濃度が10〜50質量%となるように調整されるのが好ましい。
スメクチック相液晶層用組成物は、上記以外に、表面性状や表面形状を制御するための界面活性剤、その他機能性を付与するための薬剤等を含んでいてもよい。
スメクチック相液晶層は、支持体上に、スメクチック相液晶層用組成物を塗布し、乾燥および硬化することによって形成することができる。
本発明の光学フィルムは支持体を含んでいてもよい。支持体は、スメクチック相液晶層用組成物を塗布するための基材として機能や、スメクチック相の層形状を維持するための機能を有する層である。支持体はスメクチック相液晶層用塗布液を塗布および硬化させ他後に剥離される仮支持体や、延伸した後に剥離される仮支持体であってもよい。すなわち、本発明の光学フィルムは支持体を含んでいなくてもよい。剥離して用いる場合は、剥離しやすい表面性状の材質を用いることが好ましい。
これらのなかでも、スメクチック相液晶層は、塗布形成し硬化した後、固定端一軸延伸を行うため延伸可能な材料がよい。例えばPETやアクリル樹脂がより好ましく、アクリル樹脂が更に好ましい。
スメクチック相液晶層用組成物を塗布する際の方法としてはカーテンコーティング法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、印刷コーティング法、スプレーコーティング法、スロットコーティング法、ロールコーティング法、スライドコーティング法、ブレードコーティング法、グラビアコーティング法、ワイヤーバー法等の公知の方法が挙げられる。いずれの方法で塗布する場合においても、単層塗布が好ましい。
スメクチック相液晶層用組成物の硬化前に、配向処理を行う。配向処理は、室温等により乾燥させる、または加熱することにより行うことができる。配向処理で形成される液晶相は、サーモトロピック性液晶化合物の場合、一般に温度または圧力の変化により転移させることができる。リオトロピック性をもつ液晶化合物の場合には、溶媒量等の組成比によっても転移させることができる。
棒状液晶化合物がスメクチック相を発現する温度領域では、棒状液晶化合物がスメクチック相を発現するまで一定時間加熱する必要がある。加熱時間は、10秒〜5分が好ましく、10秒〜3分がさらに好ましく、10秒〜2分が最も好ましい。
配向状態の固定は、熱重合や活性エネルギー線による重合で行うことができ、その重合に適した重合性基や重合開始剤を適宜選択することで行うことができる。製造適性等を考慮すると紫外線照射による重合反応を好ましく用いることができる。紫外線の照射量が少ないと、未重合の重合性棒状液晶化合物が残存し、光学特性の温度変化や、経時劣化の起きる原因となる。
そのため、残存する重合性棒状液晶化合物の割合が5%以下になる様に照射条件を決めることが好ましく、その照射条件は重合性組成物の処方や液晶層の膜厚にもよるが目安として100〜1000mJ/cm2の照射量で行われることが好ましい。
スメクチック相液晶層は、液晶化合物がホメオトロピック配向をしている。ホメオトロピック配向とは、液晶化合物の分子長軸が垂直方向に配向している状態を意味する。スメクチック相であると液晶分子の重心位置が揃った高秩序のレイヤー構造を取るためホメオトロピック配向を取り易く、基材の層形成面(下地面)の配向規制力が弱い場合であっても良好なホメオトロピック配向の液晶層を得ることができる。
本発明の光学フィルムは、例えば、液晶セルを光学補償するためのλ/2光学補償フィルムとして、有機EL表示装置に用いられる広帯域λ/4反射防止膜として用いることができる。
また、本発明の光学フィルムは、IPS型液晶表示装置、または液晶表示装置の光学補償フィルムに好適に用いられ、斜め方向から視認した時の色味変化や黒表示時の光漏れを改善することができる。
光学フィルムおよび表示装置等の作製の際は、各部材の貼合のために接着剤を用いてもよい。本明細書において、「接着」は「粘着」も含む概念で用いられる。接着剤としては特に限定はないが、ポリビニルアルコール系接着剤、ホウ素化合物水溶液、特開 2004−245925号公報に示されるような、分子内に芳香環を含まないエポキシ化合物の硬化性接着剤、特開2008−174667号公報記載の360〜450nmの波長におけるモル吸光係数が400以上である光重合開始剤と紫外線硬化性化合物とを必須成分とする活性エネルギー線硬化型接着剤、特開2008−174667号公報記載の(メタ)アクリル系化合物の合計量100質量部中に(a)分子中に(メタ)アクリロイル基を2以上有する(メタ)アクリル系化合物と、(b)分子中に水酸基を有し、重合性二重結合をただ1個有する(メタ)アクリル系化合物と、(c)フェノールエチレンオキサイド変性アクリレートまたはノニルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレートとを含有する活性エネルギー線硬化型接着剤などが挙げられる。
接着剤により形成される接着層の膜厚は、乾燥膜厚で0.01〜10μmが好ましく、0.05〜5μmが特に好ましい。
本発明の表示装置は、本発明の光学フィルムを備える。表示装置の一例として有機EL表示装置およびIPS型液晶表示装置について説明する。
有機EL表示装置の一実施形態について説明する。図3に有機EL表示装置の一実施形態の概略断面図を示す。
図3に示すように、有機EL表示装置30は、有機ELパネル31上に反射防止膜(λ/4板)32と偏光子36とを備える。反射防止膜32が本発明の光学フィルムである。偏光子36側が視認側である。有機ELパネル31は、背面電極33および透明電極34からなる一対の電極間に発光層35が配置されている。背面電極33から注入された正孔と透明電極34から注入された電子が発光層35で再結合し、蛍光性物質などを励起することにより発光する。また、発光層35から発光した光は、直接、または背面電極33で反射して、透明電極34から出射する。反射防止膜32と偏光子36とにより反射防止機能を有する。具体的には、外からの入射光は、偏光子36により直線偏光に変換され、さらに反射防止膜32によって円偏光に変換される。円偏光された光は透明電極34によって反射され入射光とは逆回転の円偏光となる。円偏光された光は、反射防止膜32により入射光と直交する方向の直線偏光に変換されるため、偏光子36を透過しない。
有機EL表示装置において、本発明の光学フィルムを反射防止膜として備えることにより、正面コントラストと斜め色味が良好となる。
次に、本発明の光学フィルムを備えたIPS型液晶表示装置について説明する。図4にIPS型液晶表示装置の一実施形態の概略断面図を示す。
図4に示すように、本実施形態のIPS型液晶表示装置40は、2枚の偏光板41および42の間にIPS型の液晶セル43が配置されている。偏光板42(λ/2板)が本発明の光学フィルムである。液晶セル43は、ガラス基板44および45との間に、液晶分子(46aおよび46b)が封入されている。ガラス基板44上には透明陽極47および透明陰極48が形成されている。電圧無印加の状態では、液晶分子は液晶分子46aのように透明陽極47および透明陰極48に平行に並んでいるが、電圧印加により90度水平に回転し、液晶分子46bのように、透明陽極47および透明陰極48に亘って並ぶ。無印加と印加で液晶分子が面内方向で90度回転することにより、2枚の偏光板の間で透過および遮蔽を作り出す。
まず、実施例1に用いる支持体について説明する。
<支持体>
[下記一般式(III)で表されるラクトン環構造を有するアクリル系樹脂{共重合モノマー質量比=メタクリル酸メチル/2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル=8/2、ラクトン環化率約100%、ラクトン環構造の含有割合19.4%、重量平均分子量133,000、メルトフローレート6.5g/10分(240℃、10kgf)、Tg131℃}90質量部と、アクリロニトリル−スチレン(AS)樹脂{トーヨーAS AS20、東洋スチレン社製}10質量部との混合物;Tg127℃]のペレットを二軸押出機に供給し、約280℃でシート状に溶融押出しして、厚さ40μmの長尺状の仮支持体を得た。
(アルカリ鹸化処理)
上記仮支持体を、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、フィルムのバンド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支持体を作製した。この支持体は波長分散、Re(550)あるいはRth(550)の影響が無視できる。
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
続いて支持体のアルカリ鹸化処理を行った面に、下記組成の配向層塗布液Aを#14のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、さらに100℃の温風で120秒乾燥した。使用した変性ポリビニルアルコールの鹸化度は96.8%であった。
下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 308質量部
メタノール 70質量部
イソプロパノール 29質量部
光重合開始剤
(Irgacure2959(登録商標)、BASF社製) 0.8質量部
次に、液晶分子がスメクチック相で垂直配向されて固定化されたスメクチック相液晶層の形成について説明する。
下記のスメクチック相液晶層用塗布液を、MEK(メチルエチルケトン)に溶解して、固形分濃度が33質量%となるよう調製した。この塗布液を上記配向層上にバー塗布して、80℃で2分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得た。その後、この塗布膜を80℃に保持し、これにメタルハライドランプを用いて80℃で、100mJ/cm2紫外線照射して、フィルムを形成した。この時の膜厚は8μmであった。また、この塗布液に用いる化合物の詳細についても以下に記載する。
逆波長分散性棒状液晶化合物L−1 44質量部
逆波長分散性棒状液晶化合物L−2 44質量部
順波長分散性棒状液晶化合物A−1 12質量部
重合開始剤1 1.5質量部
重合開始剤2(Irgacure184,BASF社製) 1.5質量部
垂直配向剤 0.5質量部
重合性化合物 0.5質量部
界面活性剤1 0.2質量部
界面活性剤2 0.4質量部
上記のように作製したフィルムを140℃で50%固定端一軸延伸した。延伸されてできた液晶層はスメクチック相で逆波長分散性を示し、延伸後の膜厚は5μmであった。
以下のスメクチック相液晶層用塗布液を用いた以外は実施例1と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、スメクチック相でフラットな波長分散性を示した。
上記逆波長分散性棒状液晶化合物L−1 44質量部
上記逆波長分散性棒状液晶化合物L−2 31質量部
上記順波長分散性液晶化合物A−1 25質量部
重合開始剤1 1.5質量部
重合開始剤2(Irgacure184,BASF社製) 1.5質量部
垂直配向剤 0.5質量部
重合性化合物 12質量部
界面活性剤1 0.2質量部
界面活性剤2 0.4質量部
以下のスメクチック相液晶層用塗布液を用いた以外は実施例1と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、スメクチック相で順波長分散性を示した。
上記逆波長分散性棒状液晶化合物L−1 44質量部
上記逆波長分散性棒状液晶化合物L−2 12質量部
上記順波長分散性液晶化合物A−1 44質量部
重合開始剤1 1.5質量部
重合開始剤2(Irgacure184,BASF社製) 1.5質量部
垂直配向剤 0.5質量部
重合性化合物 12質量部
界面活性剤1 0.2質量部
界面活性剤2 0.4質量部
延伸倍率を45%に変えた以外は、実施例2と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、スメクチック相でフラットな波長分散性を示した。
延伸倍率を55%に変えた以外は、実施例2と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、スメクチック相でフラットな波長分散性を示した。
延伸倍率を40%に変えた以外は、実施例1と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、スメクチック相で逆波長分散性を示した。
延伸倍率を60%に変えた以外は、実施例2と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、スメクチック相でフラットな波長分散性を示した。
延伸倍率を65%に変えた以外は、実施例1と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、スメクチック相で逆波長分散性を示した。
実施例1と同様に配向層を形成し、配向層付きフィルムをTD(Transverse Direction)方向にラビングした。
次に、下記のポジティブAプレート形成用塗布液を調製した。
上記逆波長分散性棒状液晶化合物L−1 40.00質量部
上記逆波長分散性棒状液晶化合物L−2 40.00質量部
上記順波長分散性液晶化合物A−1 20.00質量部
重合開始剤(IRGACURE184,BASF社製) 3.00質量部
重合開始剤(IRGACURE OXE-01,BASF社製) 3.00質量部
架橋性ポリマー O−2 0.30質量部
レベリング剤(下記化合物T−1) 0.20質量部
シクロペンタノン 423.11質量部
まず、下記のポジティブCプレート形成用塗布液を調製した。
液晶化合物B01 80質量部
液晶化合物B02 20質量部
垂直配向剤(S01) 1質量部
垂直配向剤(S02) 0.5質量部
エチレンオキサイド変成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) 8質量部
イルガキュア 907(BASF製) 3質量部
カヤキュア DETX(日本化薬(株)製) 1質量部
化合物B03 0.4質量部
メチルエチルケトン 170質量部
シクロヘキサノン 30質量部
延伸は行わなかった。得られた液晶層は、ネマチック相で逆波長分散性を示した。
実施例1のスメクチック相液晶層用塗布液を用いて、100℃で熱処理しネマチック相液晶層を形成し、延伸倍率を50%で固定端一軸延伸を行ったこと以外は実施例1と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、ネマチック相で逆波長分散性を示した。
55℃に冷却してから紫外線照射を行ったこと以外は比較例1のポジティブAプレートと同様に光学フィルムを作製した。得られた液晶層は、スメクチック相で逆波長分散性を示した。
塗布乾燥後の液晶層の膜厚を16μmとした以外は、実施例1と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、スメクチック相で逆波長分散性を示した。延伸後の膜厚は10μmであった。
塗布乾燥後の液晶層の膜厚を16μmとした以外は、実施例2と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、スメクチック相でフラットな波長分散性を示した。延伸後の膜厚は10μmであった。
塗布乾燥後の液晶層の膜厚を16μmとした以外は、実施例3と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、スメクチック相で順波長分散性を示した。延伸後の膜厚は10μmであった。
延伸倍率を45%とした以外は、実施例11と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、スメクチック相で順波長分散性を示した。延伸後の膜厚は11μmであった。
延伸倍率を55%とした以外は、実施例10と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、スメクチック相でフラットな波長分散性を示した。延伸後の膜厚は10μmであった。
延伸倍率を40%にした以外は、実施例10と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、スメクチック相でフラットな波長分散性を示した。延伸後の膜厚は12μmであった。
延伸倍率を60%にした以外は、実施例11と同様に光学フィルムを作製した。延伸して得られた液晶層は、スメクチック相で順波長分散性を示した。延伸後の膜厚は10μmであった。
比較例1の塗布液を用い、1層目の乾燥膜厚を2μmおよび2層目の乾燥膜厚を3μmとした以外は比較例1と同様にして比較例4のフィルムを作製した。得られた液晶層は、ネマチック相で逆波長分散性を示した。
比較例1のポジティブAプレート形成用塗布液を用い、乾燥膜厚を2μmとした以外は比較例3と同様にして光学フィルムを形成した。得られた液晶層は、スメクチック相で逆波長分散性を示した。
100℃で熱処理してネマチック相液晶層を形成したこと以外は、実施例9と同様に光学フィルムを形成した。得られた液晶層は、ネマチック相で逆波長分散性を示した。延伸後の膜厚は10μmであった。
<スメクチック相に由来する液晶層の確認>
下記の装置および条件を用いて得られた光学フィルムのX線回折測定を行った。比較例1、2、4および6を除いた光学フィルムに関しては、延伸して得られた液晶層がスメクチック相に由来することを確認できた。
X線回折装置R−AXIS、Cu線源(50kV、300mA)、2θ=2.9〜3.7°に層構造を示すピークが観察され、スメクチック相の秩序性に起因する回折光が確認できた。
Reを以下の方法により測定した。
延伸して完成したフィルムをWR(王子計測機器(株)製)により光学特性を測定した。そのうち波長440nm、550nm、630nmでのReの値を、それぞれRe(440)、Re(550)、およびRe(630)とした。
Rthを以下の方法により測定した。
延伸して完成したフィルムをWR(王子計測機器(株)製)により光学特性を測定した。そのうち波長550nmでのRthの値をRth(550)とした。
上記で得られたRe(550)およびRth(550)を用い、以下に式によりNzファクターを算出した。
Nzファクター=Rth(550)/Re(550)+0.5
本発明の光学フィルムを有機EL表示装置に実装し、表示性能の評価を行った。
有機ELパネル搭載のSAMSUNG社製GALAXY SIIを分解し、円偏光板を剥離して、剥離した面に、実施例および比較例のフィルムを面貼合し、さらに偏光板を偏光板の吸収軸が実施例および比較例のフィルムの遅相軸と45°の関係になるように視認側に貼合し、表示装置を作製した。貼合には、光学的に等方性の接着剤(SK2057、綜研化学社製)を利用した。
作製した有機EL表示装置について、明光下にて視認性および表示品位を評価した。
表示装置に白表示、黒表示、画像表示をして、正面および極角60°から蛍光灯を映し込んだときの反射光を観察した。正面および極角60°の表示品位を下記の基準に基づいて評価した。表1に評価結果を示す。
A:色味付きが全く視認されない
B:色味差が視認されるものの、ごくわずかである
C:色味差が視認されるが反射光は小さく、使用上問題はない
D:色味差が視認され、反射光も多く、許容できない
iPad(光配向膜使用、Apple社製、登録商標)の液晶セルから視認側の偏光板を剥し、光配向膜を使用したIPSモードの液晶セルとして利用した。なお、セル液晶のプレチルトは0°であった。
剥がした偏光板の代わりに、実施例では上記で作製した光学フィルムを含む偏光板を、液晶セルに貼合し、液晶表示装置を作製した。また、比較例では、作製した光学フィルムを含む偏光板をポジティブAプレートの面側を液晶セルに貼合した。このとき、液晶セル基板面に対して垂直な方向から観察したとき、偏光板の吸収軸と、液晶セル内の液晶層の光軸とが垂直な方向になるように貼りあわせた。貼合には、接着剤(SK2057、綜研化学社製)を利用した。
液晶表示装置を黒表示及び白表示させて、正面方向(表示面に対して法線方向)の透過率を測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)を用いそれぞれ測定し、正面コントラスト比CR(白表示の透過率/黒表示の透過率)を算出した。以下の評価基準に基づいて評価した。
A:900≦CR
B:850≦CR<900
C:800≦CR<850
D:800>CR
色味座標u’v’の測定に、測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)を用いた。測定角度を極角50度方向に固定し、方位角を15度刻みで360度回転させて色味座標u’v’の値を測定し、最大と最小の差分をとった色味変化Δu’v’(50°)を算出した。その値を評価指標とし、以下の評価基準に基づいて評価した。
A:比較例4を用いた液晶表示装置の斜め色味変化よりも40%以上良好である
B:比較例4を用いた液晶表示装置の斜め色味変化よりも25%以上40%未満良好である
C:比較例4を用いた液晶表示装置の斜め色味変化よりも10%以上25%未満良好である
D:比較例4を用いた液晶表示装置の斜め色味変化と同等以下である
一方、比較例1は、2層構造でλ/4板を構成しており、Nzファクターが0.5と理想的な値であるが、極角60°での表示性能がCと劣った。2層構造としたことにより、各層のRthの影響で円偏光性が低下したことが主原因と考えられる。比較例2は、Nzファクターが0.5と理想的な値であるが、正面表示性能がDと劣った。これはネマチック相であることから、液晶分子の配列にゆらぎが生じ、光漏れが生じたためと考えられる。また比較例3は、極角60°の表示性能がDと劣った。液晶層はスメクチック相であるがNzファクターが1.0と高すぎ、光漏れが生じたためと考えられる。
一方、比較例4は、2層構造でλ/2板を構成しており、正面コントラストおよび斜め色味のいずれもDと劣った。光学補償フィルムが2層構造であることとネマチック相であることにより、直線偏光が良好に行われず光漏れが生じたためと考えられる。比較例5は、スメクチック相であるが、斜め色味変化がDと劣った。Nzファクターが1.0と大きすぎ、光漏れが生じたためと考えられる。比較例6は、Nzファクターが0.5と理想的な値であるが正面コントラストがDと劣った。ネマチック相であるため液晶分子の配列にゆらぎが生じたためと考えられる。
本発明においては、液晶層へ光学的な影響を与える支持体を用いても良いが、その場合は、固定端一軸延伸の後に支持体から液晶層を剥離して、他の支持体へ転写するなどにより所望の性能を達成できる。
11 支持体
12 配向層
13 液晶層
21 延伸前フィルム
22 テンター
23 延伸後フィルム
30 有機EL表示装置
31 有機ELパネル
32 λ/4板(反射防止膜)
33 背面電極
34 透明電極
35 発光層
36 偏光子
40 IPS型液晶表示装置
41,42 偏光板
43 液晶セル
44,45 ガラス基板
46a,46b 液晶分子
47 透明陽極
48 透明陰極
Claims (5)
- スメクチック相に由来する一軸延伸された液晶層を有し、該液晶層のNzファクターが0.3以上0.6以下である光学フィルムを製造する方法であって、
液晶分子がスメクチック相で垂直配向されて固定化されたスメクチック相液晶層を、固定端一軸延伸する工程を含み、
前記固定端一軸延伸の延伸倍率が30%以上70%以下である光学フィルムの製造方法。 - 前記液晶層が、逆波長分散性液晶化合物を含む請求項1に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記液晶層が、波長440nm、波長550nm、および波長630nmでそれぞれ測定されるレターデーション値Re(440)、Re(550)、およびRe(630)が、以下の関係を満たす請求項1又は請求項2に記載の光学フィルムの製造方法。
Re(440)<Re(550)×0.9、かつRe(630)>Re(550) - 前記光学フィルムが、有機EL表示装置用のλ/4板である請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記光学フィルムが、IPS型液晶表示装置用のλ/2板である請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の光学フィルムの製造方法。
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