JP6836666B2 - 偏光解消フィルムおよび積層体 - Google Patents
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- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
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Description
一例として、車両用ミラーのハウジングの内部に液晶表示装置を設け、車両用ミラーの全面に設けられたハーフミラーを介して画像を表示することで、車両用ミラーによる画像表示を行う構成が知られている。
強化ガラスは、一般に、フロート板ガラスを軟化点付近の700℃まで加熱した後、ガラス表面に空気を吹き付けて急冷することで作製される。この処理によって、ガラス表面の温度が先に下がって収縮して固まるが、ガラス内部は表面に比べて温度が下がるのが遅く、収縮するのも遅れる。その結果、ガラスの内部に応力分布が生じ、強化ガラスに格子状の位相差分布が生じる。
高い透明性(ヘイズが15%以下)を有する偏光解消フィルムとして、例えば、特許文献1に記載される偏光解消フィルムが知られている。この偏光解消フィルムは、透明樹脂フィルムと、透明樹脂フィルムの一方の面に積層される、液晶化合物からなる層であって、直線偏光を部分偏光または非偏光に変換する機能を有する偏光解消層と、を有する。
一方で、車両用ミラーに貼着される偏光解消フィルムの透明性は高いほど好ましい。しかしながら、特許文献1に記載される偏光解消フィルムでは必ずしもその透明性に関しては十分とはいえなかった。そのため、より透明性が高い、すなわち、よりヘイズの低い偏光解消フィルムの出現が望まれている。
[1] 厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶化合物を有し、
捩れ配向した液晶化合物の捩れ角が0°以上360°未満であり、かつ、捩れ配向した液晶化合物の捩れ角が異なる複数の領域を有し、さらに、
少なくとも一方の表面において、捩れ配向した液晶化合物の捩れ角の大きさが、最大値から最小値になる間、および、最小値から最大値になる間で、液晶化合物由来の光軸の方向が、連続的に変化していることを特徴とする偏光解消フィルム。
[2] 一方の表面において、液晶化合物由来の光軸の方向が一致している、[1]に記載の偏光解消フィルム。
[3] 液晶化合物由来の光軸が連続的に変化している表面において、一方向のみに、液晶化合物由来の光軸の方向が連続的に変化している、[1]または[2]に記載の偏光解消フィルム。
[4] 捩れ配向した液晶化合物の捩れ角が0〜180°である、[1]〜[3]のいずれかに記載の偏光解消フィルム。
[5] キラル剤を含有する、[1]〜[4]のいずれかに記載の偏光解消フィルム。
[6] キラル剤が、光照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤である、[5]に記載の偏光解消フィルム。
[7] 面内が連続面である、[1]〜[6]のいずれかに記載の偏光解消フィルム。
[8] ヘイズが5%以下である、[1]〜[7]のいずれかに記載の偏光解消フィルム。
[9] 液晶化合物由来の光軸が連続的に変化している表面において、液晶化合物由来の光軸の方向が連続的に変化している方向に、液晶化合物由来の光軸の方向が、反時計回りに変化している領域と、時計回りに変化している領域とを、交互に有する、[1]〜[8]のいずれかに記載の偏光解消フィルム。
[10] [1]〜[9]のいずれかに記載の偏光解消フィルムと、基材とを有する積層体。
[11] 基材がミラーである、[10]に記載の積層体。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレートおよびメタクリレートのいずれか一方または双方」の意味で使用される。
本発明の偏光解消フィルム10は、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶化合物12を有する。厚さ方向とは、図1の上下方向である。
本発明の偏光解消フィルム10において、捩れ配向した液晶化合物12の捩れ角は、0°以上360°未満であり、かつ、液晶化合物12の捩れ角が異なる複数の領域を有する。
さらに、本発明の偏光解消フィルム10は、少なくとも一方の表面において、液晶化合物12に由来する光軸の方向が、連続的に変化している。
なお、図1〜図3に示す例においては、一例として、液晶化合物12は、棒状液晶化合物であって、液晶化合物由来の光軸の方向は、液晶化合物12の長手方向に一致する。
以下の説明では、偏光解消フィルム10の図1下面側を単に下面、偏光解消フィルム10の図1上面側を単に上面、ともいう。
図1および図2に示すように、偏光解消フィルム10の下面では、液晶化合物12は、全て、液晶化合物由来の光軸をX方向に向けて配列されている。一方、図1および図3に示すように、偏光解消フィルム10の上面では、液晶化合物12は、X方向の各列で、液晶化合物由来の光軸の方向が異なる領域を有する。すなわち、偏光解消フィルム10は、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿った捩れ配向において、液晶化合物12の捩れ角が異なる領域を有する。
また、図1および図3に示すように、X方向の各列、すなわち、Y方向に配列される液晶化合物12は、液晶化合物由来の光軸の方向は、等しい。すなわち、偏光解消フィルム10は、Y方向に配列される液晶化合物12は、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿った捩れ配向において、液晶化合物12の捩れ角が等しい。
なお、図1では、Y方向は紙面に直交する方向となる。
x2列では、液晶化合物12は、下面において液晶化合物由来の光軸をX方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って150°捩れ配向されて、上面では液晶化合物由来の光軸はX方向に対して30°傾いた状態になっている。従って、液晶化合物12の捩れ角は150°である。
x3列では、液晶化合物12は、下面において液晶化合物由来の光軸をX方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って120°捩れ配向されて、上面では液晶化合物由来の光軸はX方向に対して60°傾いた状態になっている。従って、液晶化合物12の捩れ角は120°である。
x4列では、液晶化合物12は、下面において液晶化合物由来の光軸をX方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って90°捩れ配向されて、上面では液晶化合物由来の光軸はX方向に対して90°傾いた状態になっている。従って、液晶化合物12の捩れ角は90°である。
x5列では、液晶化合物12は、下面において液晶化合物由来の光軸をX方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って60°捩れ配向されて、上面では液晶化合物由来の光軸はX方向に対して120°傾いた状態になっている。従って、液晶化合物12の捩れ角は60°である。
x6列では、液晶化合物12は、下面において液晶化合物由来の光軸をX方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って30°捩れ配向されて、上面では液晶化合物由来の光軸はX方向に対して150°傾いた状態になっている。従って、液晶化合物12の捩れ角は30°である。
x7列では、液晶化合物12は、捩れ配向されておらず、下面側において液晶化合物由来の光軸をX方向と一致した状態のまま、上面でも液晶化合物由来の光軸はX方向に一致している。従って、液晶化合物12の捩れ角は0°である。
x8列では、x6列と同様、液晶化合物12は、下面において液晶化合物由来の光軸をX方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って30°捩れ配向されて、上面では液晶化合物由来の光軸はX方向に対して150°傾いた状態になっている。従って、液晶化合物12の捩れ角は30°である。
x9列では、x5列と同様、液晶化合物12は、下面において液晶化合物由来の光軸をX方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って60°捩れ配向されて、上面では液晶化合物由来の光軸はX方向に対して120°傾いた状態になっている。従って、液晶化合物12の捩れ角は60°である。
また、x1列〜x7列までは、液晶化合物由来の光軸の回転方向は、反時計回りであるが、x7列から先は、液晶化合物由来の光軸の回転方向が逆転して、液晶化合物由来の光軸の回転方向は、時計回りとなる。
偏光解消フィルム10は、x8列以降、液晶化合物12は、X方向の右方向に向かって、液晶化合物12の捩れ角が、漸次、大きくなって、最大の180°となり、次いで、液晶化合物12の捩れ角が、最大の180°から、漸次、小さくなって最小の0°となり、次いで、液晶化合物12の捩れ角が、最小の0°から、漸次、大きくなって最大の180°となることを、繰り返す。
また、偏光解消フィルム10は、x8列以降、X方向の右方向に向かって、液晶化合物12の捩れ角が最大の180°となるまでは、偏光解消フィルム10の上面における液晶化合物由来の光軸の回転方向(変化の方向)は時計回りであり、液晶化合物12の捩れ角が最大の180°となった後は、偏光解消フィルム10の上面における液晶化合物由来の光軸の回転方向が逆転して、液晶化合物12の捩れ角が最小の0°となるまでは反時計回りとなり、液晶化合物12の捩れ角が最小の0°となった後は、偏光解消フィルム10の上面における液晶化合物由来の光軸の回転方向が逆転して、液晶化合物12の捩れ角が最大の180°となるまでは時計回りとなることを、繰り返す。
x2列の領域に入射したX方向の直線偏光は、150°旋光されて、X方向に対して30°傾いた直線偏光として上面側から出射される。従って、この領域では、旋光回転角は150°である。
x3列の領域に入射したX方向の直線偏光は、120°旋光されて、X方向に対して60°傾いた直線偏光として上面側から出射される。従って、この領域では、旋光回転角は120°である。
x4列の領域に入射したX方向の直線偏光は、90°旋光されて、X方向に対して90°傾いた直線偏光として上面側から出射される。従って、この領域では、旋光回転角は90°である。
x5列の領域に入射したX方向の直線偏光は、60°旋光されて、X方向に対して120°傾いた直線偏光として上面側から出射される。従って、この領域では、旋光回転角は60°である。
x6列の領域に入射したX方向の直線偏光は、30°旋光されて、X方向に対して150°傾いた直線偏光として上面側から出射される。従って、この領域では、旋光回転角は30°である。
x7列の領域に入射したX方向の直線偏光は、全く旋光されずに、X方向の直線偏光として上面側から出射される。従って、この領域では、旋光回転角は0°である。
x8列の領域に入射したX方向の直線偏光は、30°旋光されて、X方向に対して150°傾いた直線偏光として上面側から出射される。従って、この領域では、旋光回転角は30°である。
x9列の領域に入射したX方向の直線偏光は、60°旋光されて、X方向に対して120°傾いた直線偏光として上面側から出射される。従って、この領域では、旋光回転角は60°である。
また、偏光解消フィルム10は、少なくとも一方の表面において、捩れ配向した液晶化合物の捩れ角の大きさが、最大値から最小値になる間、および、最小値から最大値になる間では、液晶化合物由来の光軸の方向が、連続的に変化している。
さらに、少なくとも一方の表面で液晶化合物由来の光軸の方向が連続的に変化している方向(X方向の右方向)に、捩れ配向した液晶化合物の捩れ角の大きさが、最大値から最小値になる領域と、最小値から最大値になる領域とを、交互に有する。
加えて、少なくとも一方の表面において、液晶化合物由来の光軸の方向が、連続的に変化している方向(X方向の右方向)に、液晶化合物由来の光軸の方向が、反時計回りに回転している領域と、時計回りに回転している領域とを、交互に有する。
そのため、偏光解消フィルム10は、隣接する領域において、捩れ配向した液晶化合物の捩れ角の差が小さく、その結果、面内にヘイズの原因となる界面がなく、低ヘイズで透明性が高い。すなわち、本発明の偏光解消フィルム10は、優れた偏光解消性能を有するのみならず、透明性も高い偏光解消フィルムである。
なお、本発明において、表面において液晶化合物由来の光軸の方向が連続的に変化するとは、表面における液晶化合物由来の光軸の方向の変化が一定方向であるという意味であり、例えば、液晶化合物由来の光軸の回転方向が、一方向で、逆回転することがない、という意味である。
液晶化合物12の捩れ角が360°以上であると、偏光解消フィルムが無駄に厚くなってしまい、透明性の点で不利である等の不都合を生じる。
本発明の偏光解消フィルム10において、捩れ配向した液晶化合物12の捩れ角の最大値は45°以上が好ましく、90°以上がより好ましい。
また、本発明の偏光解消フィルム10において、捩れ配向した液晶化合物12の捩れ角の最小値に制限は無い。捩れ配向した液晶化合物12の捩れ角の最小値は、45°以下が好ましく、10°以下がより好ましい。
なお、本発明において、捩れ配向した液晶化合物12の捩れ角とは、偏光解消フィルム10における、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って捩れ配向された液晶化合物12の、下面から上面に到るまでの捩れ角度である。
すなわち、本発明の偏光解消フィルムにおいては、捩れ配向した液晶化合物12の捩れ角が変化する方向(矢印X方向)において、捩れ角の変化量すなわち入射した光の旋光回転角の変化量は、不均一でもよい。この際において、捩れ角の変化量は、最大の捩れ角から最小の捩れ角に向かって、漸増でも、漸減でも、不規則でもよい。図示例では、最大の捩れ角は180°で、最小の捩れ角は0°である。
例えば、図1を参照すると、x1列とx2列とにおける液晶化合物の捩れ角の差が10°で、x2列とx3列との間の液晶化合物の捩れ角の差が15°、x3列とx4列との間の液晶化合物の捩れ角の差が20°、x4列とx5列との間の液晶化合物の捩れ角の差が25°、…、のように漸増してもよい。あるいは、x1列とx2列とにおける液晶化合物の捩れ角の差が30°、x2列とx3列との間の液晶化合物の捩れ角の差が15°、x3列とx4列との間の液晶化合物の捩れ角の差が20°、x4列とx5列との間の液晶化合物の捩れ角の差が10°、…、のように、不規則に変化してもよい。
このような捩れ配向した液晶化合物12の捩れ角変化は、一例として、後述する本発明の製造方法におけるマスクの遮光部および光透過部の幅の調節、遮光部の濃度調節、および、遮光部への濃度変化の付与等によって、制御できる。
このような構成とすることにより、液晶化合物12の捩れ角の制御を高い精度で行うことができる、液晶化合物12を配向するための配向処理を容易にできる、透明性が高い偏光解消フィルムが得られる等の点で好ましい。
なお、本発明の偏光解消フィルムは、これに制限はされず、両面で、液晶化合物12に由来する光軸の方向が連続的に変化してもよく、あるいは、一方の面では液晶化合物12に由来する光軸の方向が不連続に変化してもよい。
しかしながら、本発明は、これに制限はされず、液晶化合物12に由来する光軸の方向の変化、すなわち、捩れ配向された液晶化合物12の捩れ角の変化は、X方向およびY方向の両方向に向かって変化してもよい。
なお、後述するが、生産性等を考慮すると、本発明の偏光解消フィルム10は、長尺な支持体を長手方向に搬送しつつ各種の処理を行う、いわゆるロール・トゥ・ロールによって製造するのが好ましい。ここで、図示例の偏光解消フィルム10のように、液晶化合物12に由来する光軸の方向の連続的な変化を、1方向のみとすることにより、ロール・トゥ・ロールによる生産に、容易かつ好適に対応することが可能であり、好ましい。
すなわち、図1〜図3に示す偏光解消フィルム10では、捩れ配向された液晶化合物12の捩れ角が最大の180°で、上面における液晶化合物12に由来する光軸の方向がX方向と一致するx1列の液晶化合物12の中心から、捩れ配向された液晶化合物12の捩れ角が最小の0°で、上面における液晶化合物12に由来する光軸の方向がX方向と一致するx7列の液晶化合物12の中心までが、1ピッチPとなる。
1ピッチPの長さは、0.4〜100μmが好ましく、0.7〜100μmがより好ましく、1〜10μmがさらに好ましい。なお、1ピッチPの長さは、一例として、後述する本発明の製造方法におけるマスクの遮光部および光透過部の幅の調節によって、制御できる。
ここで、本発明の偏光解消フィルム10は、ヘイズは5%以下であるのが好ましく、3%以下であるのがより好ましく、1%以下であるのがさらに好ましい。下限は特に制限されないが、0%が挙げられる。
偏光解消フィルム10の厚さは、1〜100μmが好ましく、1〜50μmがより好ましい。
なお、捩れ配向を固定した構造においては、捩れ配向の光学的性質が保持されていれば十分であり、偏光解消フィルム10において、液晶化合物12は液晶性を示さなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、液晶性を失っていてもよい。
また、偏光解消フィルム10の形成に用いる液晶組成物は、さらに、キラル剤を含むのが好ましく、また、界面活性剤(水平配向剤)を含んでいてもよい。
重合性液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよいが、棒状液晶化合物であるのが好ましい。
偏光解消フィルム10を形成する棒状の重合性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等が好ましく用いられる。低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。
重合性液晶化合物の例は、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、米国特許第5622648号明細書、米国特許第5770107号明細書、国際公開第95/22586号、国際公開第95/24455号、国際公開第97/00600号、国際公開第98/23580号、国際公開第98/52905号、特開平1−272551号公報、特開平6−16616号公報、特開平7−110469号公報、特開平11−80081号公報、および、特開2001−328973号公報等に記載の化合物が含まれる。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。
偏光解消フィルム10を形成する際に用いる液晶組成物は、界面活性剤を含有してもよい。
界面活性剤は、液晶化合物を安定的にまたは迅速にプレーナー配向とする効果を寄与する、配向制御剤(水平配向剤)として機能できる化合物が好ましい。
界面活性剤としては、例えば、シリコ−ン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤が挙げられ、フッ素系界面活性剤が好ましく例示される。
なお、界面活性剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
フッ素系界面活性剤として、特開2014−119605号公報の段落[0082]〜[0090]に記載の化合物が好ましい。
キラル剤(カイラル剤)は偏光解消フィルム10の螺旋構造を誘起する機能を有する。キラル剤は、化合物によって誘起する螺旋の捩れ方向または螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
キラル剤としては、特に制限はなく、公知の化合物(例えば、液晶デバイスハンドブック、第3章4−3項、TN(twisted nematic)、STN(Super Twisted Nematic)用カイラル剤、199頁、日本学術振興会第142委員会編、1989に記載)、イソソルビド、および、イソマンニド誘導体等を用いることができる。
光の照射によってHTPが変化するキラル剤を用いることにより、例えば、マスクを介して液晶組成物を露光することによって、部分的にキラル剤のHTPを変化させることができる。これにより、偏光解消フィルム10の面内に、捩れ配向された液晶化合物12の捩れ角が異なる、複数の領域を形成できる。
なお、光照射によってHTPが変化するキラル剤は、光照射によってHTPが低下するキラル剤でも、光照射によってHTPが増加するキラル剤でもよい。
また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。
光異性化基としては、フォトクロッミック性を示す化合物の異性化部位、アゾ基、アゾキシ基、または、シンナモイル基が好ましい。具体的な化合物として、特開2002−80478号公報、特開2002−80851号公報、特開2002−179668号公報、特開2002−179669号公報、特開2002−179670号公報、特開2002−179681号公報、特開2002−179682号公報、特開2002−338575号公報、特開2002−338668号公報、特開2003−313189号公報、および、特開2003−313292号公報等に記載の化合物を用いることができる。
キラル剤の含有量は、液晶化合物の含有モル量に対して0.01〜10モル%が好ましく、0.01〜5モル%がより好ましい。
液晶組成物が重合性化合物を含む場合は、重合開始剤を含有しているのが好ましい。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のが好ましい。
光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、米国特許第2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第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(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、米国特許第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(米国特許第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、米国特許第4239850号明細書記載)、ならびに、オキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)等が挙げられる。
液晶組成物中の光重合開始剤の含有量は、液晶化合物の含有量に対して0.1〜20質量%であるのが好ましく、0.5〜12質量%であるのがより好ましい。
液晶組成物は、硬化後の膜強度向上、耐久性向上のため、任意に架橋剤を含有していてもよい。架橋剤としては、紫外線、熱、および、湿気等で硬化するものが好適に使用できる。
架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートおよびペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の多官能アクリレート化合物;グリシジル(メタ)アクリレートおよびエチレングリコールジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物;2,2−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス[3−(1−アジリジニル)プロピオネート]および4,4−ビス(エチレンイミノカルボニルアミノ)ジフェニルメタン等のアジリジン化合物;ヘキサメチレンジイソシアネートおよびビウレット型イソシアネート等のイソシアネート化合物;オキサゾリン基を側鎖に有するポリオキサゾリン化合物;ならびに、ビニルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物などが挙げられる。また、架橋剤の反応性に応じて公知の触媒を用いることができ、膜強度および耐久性向上に加えて生産性を向上させることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
架橋剤の含有量は、液晶組成物の固形分質量に対して、1〜20質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。架橋剤の含有量が上記範囲内であれば、架橋密度向上の効果が得られやすく、偏光解消フィルム10の安定性がより向上する。
液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、および、金属酸化物微粒子等を、光学的性能等を低下させない範囲で添加することができる。
液晶組成物は溶媒を含んでいてもよい。溶媒には、制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましい。
有機溶媒には、制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ケトン類、アルキルハライド類、アミド類、スルホキシド類、ヘテロ環化合物、炭化水素類、エステル類、および、エーテル類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が好ましい。
周知のように、RtoRとは、長尺な被処理材料を巻回してなるロールから、被処理材料を送り出して、長手方向に搬送しつつ、各種の処理を行い、処理済の被処理材料を、再度、ロール状に巻回する製造方法である。RtoRを利用することにより、高い生産性で、効率よく偏光解消フィルム10を作製できる。
光配向膜に用いられる光配向材料としては、例えば、特開2006−285197号公報、特開2007−76839号公報、特開2007−138138号公報、特開2007−94071号公報、特開2007−121721号公報、特開2007−140465号公報、特開2007−156439号公報、特開2007−133184号公報、特開2009−109831号公報、特許第3883848号、特許第4151746号に記載のアゾ化合物、特開2002−229039号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開2002−265541号公報、特開2002−317013号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミドおよび/またはアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第4205195号、特許第4205198号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表2003−520878号公報、特表2004−529220号公報、特許第4162850号に記載の光架橋性ポリイミド、ポリアミド、またはエステル、特開平9−118717号公報、特表平10−506420号公報、特表2003−505561号公報、WO2010/150748号公報、特開2013−177561号公報、特開2014−12823号公報に記載の光二量化可能な化合物、特にシンナメート化合物、カルコン化合物、クマリン化合物が好ましい例として挙げられる。
従って、光配向膜を利用することにより、配向方向をパターニングすることが可能になり、例えば、下面側の液晶化合物由来の光軸の方向を、図3に示す上面と同様に回転するように配向することができる。
液晶組成物10aの塗布方法は、バーコート、グラビアコート、および、スプレー塗布等、RtoRにおいて液体の塗布に用いられている公知の各種の方法が利用可能である。 また、液晶組成物10aの塗布厚(塗膜厚)は、液晶組成物10aの組成等に応じて、目的とする厚さの偏光解消フィルムが得られる塗布厚を、適宜、設定すればよい。
図5に示すように、マスク20は、支持体Aの搬送方向に長尺な遮光部20aと光透過部20bとが、支持体Aの搬送方向と直交する方向に配列された、ストライプ状のマスクパターンを有する。この光の照射によって、キラル剤のHTPが変化する。
以下の説明では、支持体Aの搬送方向と直交する方向、すなわち、支持体Aの長手方向と直交する方向を、幅方向ともいう。
この製造方法では、幅方向が、捩れ配向された液晶化合物12の捩れ角が連続的に変化するX方向となり、支持体Aの長手方向が、捩れ配向された液晶化合物12の捩れ角が均一なY方向となる。
ここで、この製造方法では、幅方向における、遮光部20aの中心と光透過部20bの中心との距離が、ほぼ、偏光解消フィルム10の1ピッチPの長さとなる。従って、好ましくは、遮光部20aおよび光透過部20bの幅方向のサイズは、目的とする偏光解消フィルム10の1ピッチPの長さと同じ長さとする。すなわち、目的とする1ピッチPが100μmである場合には、遮光部20aおよび光透過部20bの幅を100μmとするのが好ましい。
また、遮光部20aおよび光透過部20bの支持体Aの長手方向のサイズは、キラル剤のHTPの変更に必要な光照射量等に応じて、適宜、設定すればよい。
さらに、遮光部20aは、濃度分布を有してもよい。例えば、遮光部20aは、幅方向の中央から外側に向かって、濃度が薄くなるような濃度分布を有してもよい。
マスク20を介した光の照射時には、必要に応じて、雰囲気を、酸素雰囲気および窒素雰囲気等の所定の雰囲気にしてもよい。
この際に、熱による作用等によって、露光でHTPが変化したキラル剤が幅方向に連続的に拡散する。また、マスク20を介した露光は、液晶組成物10aの遮光部20aによって遮光された領域にも影響を与える。その結果、幅方向において、遮光部20aの中心が、最も露光量が少なく、光透過部20bの中心が、最も露光量が多くなるように、露光量が、漸次、変化したような状態となる。
その結果、捩れ配向される液晶化合物12の捩れ角が、図1に示すように、『最大値→最小値』および『最小値→最大値』となる変化を、X方向に、交互に、繰り返し、さらに上面において、捩れ配向した液晶化合物12の捩れ角の大きさが、最大値から最小値になる間、および、最小値から最大値になる間において、液晶化合物12に由来する光軸が連続的に変化し、かつ、液晶化合物12に由来する光軸の回転方向が反時計回りと時計回りとを交互に繰り返す、面内に界面を有さない、低ヘイズで透明性の高い偏光解消フィルム10を作製できる。
液晶組成物10aの硬化は、光照射が好ましく、中でも、紫外線照射による硬化が好ましい。液晶組成物10aを硬化する際には、必要に応じて、雰囲気を、酸素雰囲気および窒素雰囲気等の所定の雰囲気にしてもよい。
その後、支持体Aと偏光解消フィルム10との積層体を、ロール状に巻回する。
しかしながら、前述のように、本発明の偏光解消フィルムは、X方向およびY方向の両方向において、捩れ配向された液晶化合物の捩れ角が変化してもよい。この場合には、一例として、液晶組成物10aを露光するマスクとして、ストライプ状のマスクではなく、チェッカー状(市松模様状)のマスクを用い、RtoRの場合には露光時における支持体Aの搬送を断続的にし、あるいは、RtoRではなくバッチ式(枚葉式)によって、偏光解消フィルムを作製すればよい。
偏光解消フィルムの貼着は、OCA(Optical Clear Adhesive)を用いる方法等の公知の方法で行えばよい。
あるいは、偏光解消フィルム10は、支持体Aとの積層体の状態で使用してもよい。
(液晶組成物の調製)
以下に示す各成分を混合し、液晶組成物を調製した。
・液晶化合物1(下記構造): 1g
・キラル剤1(下記構造): 2.0mg
・水平配向剤1(下記構造): 0.4mg
・水平配向剤2(下記構造): 0.15mg
・光ラジカル開始剤1(下記構造): 20mg
・ペンタエリスリトールテトラアクリレート(新中村化学工業社製、A−TMMT(Tetramethylol Methane Tetaacrylate)): 10mg
・メチルエチルケトン(MEK): 1.09g
・シクロヘキサノン: 0.16g
支持体の片面に、レーヨン布によってラビング処理を施した。ラビング処理の条件は、圧力:0.1kgf(0.98N)、回転数:1000rpm、搬送速度:10m/min、回数:1往復、とした。
紫外線の照射は、光透過部における露光量が25mJ/cm2、となるように時間を調節した。紫外線照射の光源は、フナコシ社製の『2UVトランスイルミネーターLM−26型』を、波長365nmで用いた。
その後、熱処理を行った塗膜に対し、窒素雰囲気下(酸素濃度500ppm以下)、80℃で、500mJ/cm2、紫外線を照射して液晶組成物の塗膜を硬化することにより、偏光解消フィルムを作製した。なお、紫外線の光源は、HOYA CANDEO OPTRONICS社製の『EXECURE3000−W』を用いた。
このOCAテープ上に、作製した偏光解消フィルムと支持体との積層体を、偏光解消フィルム側がOCAテープ側になるようにして貼着した。積層体とOCAテープとの貼着は、ローラを用いて行った。
その後、支持体を剥離して、偏光解消フィルムと、ガラス板との積層体を作製した。
その結果、作製した偏光解消フィルムは、図1〜図3に示される偏光解消フィルム10と同様、液晶化合物が捩れ配向されており、最小の捩れ角は0°、最大の捩れ角は180°、1ピッチPは100μmであった。
また、下面(支持体側)では、液晶化合物由来の光軸の方向はラビングの方向に一致しており、上面(支持体と逆側(ガラス板側))では、反時計回りに液晶化合物由来の光軸の方向が連続的に回転している領域と、時計回りに液晶化合物由来の光軸の方向が連続的に回転している領域とが、1方向に向かって交互に形成されていた。
キラル剤の添加量を、2.9mg(実施例2)、3.9mg(実施例3)、1.0mg(実施例4)、0.8mg(実施例5)および、0mg(比較例1)とした以外は、実施例1と同様に液晶組成物を調製した。
この液晶組成物を用いた以外は、実施例1と同様に、ガラス板上に偏光解消フィルムを形成した。
実施例1と同様に確認したところ、実施例2の偏光解消フィルムでは、液晶化合物の最大の捩れ角が270°となっており、実施例3の偏光解消フィルムでは、液晶化合物の最大の捩れ角が360°となっており、実施例4の偏光解消フィルムでは、液晶化合物の最大の捩れ角が90°となっており、実施例5の偏光解消フィルムでは、液晶化合物の最大の捩れ角が70°となっていた以外は、最小の捩れ角、ならびに、上面および下面における液晶化合物由来の光軸の状態も含めて、実施例1と同様に液晶化合物が捩れ配向されていた。
また、比較例1は、液晶化合物が捩れ配向されていなかった。
特開2011−257479号公報の実施例1と同様に、支持体上(PETフィルム)に偏光解消フィルムを形成し、本発明の実施例1と同様にガラス板上に偏光解消フィルムを転写した。なお、偏光解消フィルムの厚さは、5μmとした。
キラル剤の添加量を3.9mgに変更した液晶組成物を用い、かつ、支持体のラビング処理を行わなかった以外は、実施例1と同様に、ガラス板上に偏光解消フィルムを形成した。
実施例1と同様に確認したところ、液晶化合物の最大の捩れ角は360°であった。なお、本例では、下面における液晶化合物由来の光軸の方向は、不規則に、様々な方向に向いていた。
組成物の塗膜に対して、ストライプ状のマスクを介した紫外線の照射(マスク露光)を行わなかった以外は、実施例1と同様に、ガラス板上に偏光解消フィルムを形成した。
実施例1と同様に確認したところ、液晶化合物の最大の捩れ角は180°であった。なお、本例では、液晶化合物の捩れ角は、全面的に均一であり、また、液晶化合物由来の光軸の回転方向も、全面的に同方向であった。
<偏光解消度>
作製した偏光解消フィルム(偏光解消フィルムとガラス板との積層体)について、透過軸を直交して配置した2枚の偏光子の間に各偏光解消フィルムを挿入して、視認側の偏光子を360°回転させながら、透過光量を目視で確認して、偏光解消度を評価した。
透過光量に変化が全くなかったものを偏光解消度A、
透過光量に若干の変化が認められるが、変化が明確ではないものを偏光解消度B、
透過光量に明確な変化があるものを偏光解消度C、と評価した。
日本電色工業社製のSH−4000を用い、JIS K 7136に準拠して、偏光解消フィルムとガラス板との積層体のヘイズを測定した。
結果を下記の表に示す。
これに対して、液晶化合物が捩れ配向されていない比較例1は、ヘイズは低く透明性は高いが、偏光解消性能が不十分である。従来の偏光解消フィルムである比較例2は、偏光解消性能は十分であるが、ヘイズが10%と高く、透明性が不十分である。さらに、液晶化合物の捩れが均一である比較例3は、偏光解消性能が不十分である。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
作製した実施例1および比較例1の偏光解消フィルムに、それぞれ、車両用ミラーおよび画像表示装置を接着し、車両用画像表示機能付きミラーを作製した。
以下に、車両用画像表示機能付きミラーの具体的な作製方法を示す。
(1/4波長板用塗布液の調製)
下記に示す成分を混合し、1/4波長板用塗布液を調製した。
・下記に示す棒状液晶化合物:化合物1 100質量部
・開始剤:IRGACURE819(BASF社製) 4質量部
・下記に示す配向制御剤:化合物2 0.1質量部
・架橋剤:A−TMMT(新中村化学工業社製) 1質量部
・溶剤:2−ブタノン(和光純薬社製) 170質量部
なお、化合物2は、特開2005−99248号公報に記載の方法で製造した。
≪コレステリック液晶層用塗布液1の調製≫
下記に示す成分を混合し、コレステリック液晶層用塗布液1を調製した。
コレステリック液晶層用塗布液1により形成されるコレステリック液晶層の選択反射帯域の中心波長は、630nmである。後述するように形成したコレステリック液晶層は右円偏光反射層であった。
なお、コレステリック液晶層とは、コレステリック液晶相を固定してなる層である。また、以下の説明では、コレステリック液晶層の『選択反射帯域の中心波長』を『選択反射中心波長』ともいう。
・上記棒状液晶化合物:化合物1 100質量部
・右捩れ用キラル剤:パリオカラーLC756(BASF社製)
4.7質量部
・開始剤:IRGACURE819(BASF社製) 4質量部
・上記配向制御剤:化合物2 0.1質量部
・架橋剤:A−TMMT(新中村化学工業社製) 1質量部
・溶剤:2−ブタノン(和光純薬社製) 170質量部
下記に示す成分を混合し、コレステリック液晶層用塗布液2を調製した。
コレステリック液晶層用塗布液2により形成されるコレステリック液晶層の選択反射中心波長は、540nmである。後述するように形成したコレステリック液晶層は右円偏光反射層であった。
・上記棒状液晶化合物:化合物1 100質量部
・右捩れ用キラル剤:パリオカラーLC756(BASF社製)
5.5質量部
・開始剤:IRGACURE 819(BASF社製) 4質量部
・上記配向制御剤:化合物2 0.1質量部
・架橋剤:A−TMMT(新中村化学工業社製) 1質量部
・溶剤:2−ブタノン(和光純薬社製) 170質量部
下記に示す成分を混合し、コレステリック液晶層用塗布液3を調製した。
コレステリック液晶層用塗布液3により形成されるコレステリック液晶層の選択反射中心波長は、450nmである。後述するように形成したコレステリック液晶層は右円偏光反射層であった。
・上記棒状液晶化合物:化合物1 100質量部
・右捩れ用キラル剤:パリオカラーLC756(BASF社製)
6.7質量部
・開始剤:IRGACURE819(BASF社製) 4質量部
・上記配向制御剤:化合物2 0.1質量部
・架橋剤:A−TMMT(新中村化学工業社製) 1質量部
・溶剤:2−ブタノン(和光純薬社製) 170質量部
≪1/4波長板の形成≫
厚さ100μmのPETフィルム(東洋紡社製、コスモシャインA4100)を用意した。このPETフィルムを280×85mmに切断して、仮支持体とした。
仮支持体の表面をラビング処理した。ラビング処理は、レーヨン布を用い、圧力:0.1kgf(0.98N)、回転数:1000rpm、搬送速度:10m/min、回数:1往復、の条件で行った。
次いで、30℃のホットプレート上に、得られた塗膜付き仮支持体を置き、フュージョンUVシステムズ株式会社の製無電極ランプ「Dバルブ」(60mW/cm2)によって、塗膜に対して6秒間、紫外線を照射して、コレステリック液晶相を固定した。これにより、膜厚0.8μmの1/4波長板を得た。
以下の手順により、作製した仮支持体付き1/4波長板の上に、円偏光反射層を積層した。円偏光反射層は、赤色光の波長域に選択反射中心波長を有するコレステリック液晶層1と、緑色光の波長域に選択反射中心波長を有するコレステリック液晶層2と、青色光の波長域に選択反射中心波長を有するコレステリック液晶層3との3層構成とした。
次いで、30℃のホットプレート上に、塗膜を形成した仮支持体付き1/4波長板を置き、フュージョンUVシステムズ株式会社製の無電極ランプ「Dバルブ」(60mW/cm2)によって、塗膜に対して6秒間、紫外線を照射して、コレステリック液晶相を固定した。これにより、膜厚3.5μmのコレステリック液晶層1を得た。
さらに、コレステリック液晶層用塗布液2およびコレステリック液晶層用塗布液3を、この順で用いて、同様の工程を繰り返した。
これにより、仮支持体付き1/4波長板と3層のコレステリック液晶層とから構成される、1/4波長板と円偏光反射層との積層体Aを得た。
積層体Aの透過スペクトルを分光光度計(日本分光株式会社製、V−670)で測定したところ、630nm、540nm、および450nmに反射ピークを有する透過スペクトルが得られた。
偏光解消フィルムおよび積層体Aは、偏光解消フィルム、円偏光反射層、1/4波長板、および、画像表示装置が、この順になるように積層した。この際において、偏光解消フィルムは、ガラス板側が円偏光板とは反対側になるように積層した。また、1/4波長板は、遅相軸が、画像表示装置の透過軸(LCD(liquid crystal display)の発光の偏光方向)に対して45°傾けた角度になるように配置した。
前述のように、偏光解消フィルムは、実施例1および比較例1の偏光解消フィルムを用い、それぞれの偏光解消フィルムで、車両用画像表示機能付きミラーを作製した。
車両(車種:ホンダ製2002年式ステップワゴン)のインナーミラーの位置に、作製した車両用画像表示機能付きミラーを偏光解消フィルムが最も運転席側(観察者側)になる配置で取り付けた。
車両のリアガラスからインナーミラーの位置に太陽光が入射している状態で運転席の観察者から確認できるミラー反射像を評価した。
その結果、実施例1の偏光解消フィルムを用いた車両用画像表示機能付きミラーでは、ではムラが解消していたのに対し、比較例1の偏光解消フィルムを用いた車両用画像表示機能付きミラーでは、ムラが消えていないことが確認された。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
10a 液晶組成物
12 液晶化合物
20 マスク
20a 遮光部
20b 光透過部
A 支持体
Claims (11)
- 厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶化合物を有し、
前記捩れ配向した液晶化合物の捩れ角が0°以上360°未満であり、かつ、前記捩れ配向した液晶化合物の捩れ角が異なる複数の領域を有し、さらに、
少なくとも一方の表面において、前記捩れ配向した液晶化合物の捩れ角の大きさが、最大値から最小値になる間、および、最小値から最大値になる間で、前記液晶化合物由来の光軸の方向が、連続的に変化していることを特徴とする偏光解消フィルム。 - 一方の表面において、前記液晶化合物由来の光軸の方向が一致している、請求項1に記載の偏光解消フィルム。
- 前記液晶化合物由来の光軸が連続的に変化している表面において、一方向のみに、前記液晶化合物由来の光軸の方向が連続的に変化している、請求項1または2に記載の偏光解消フィルム。
- 前記捩れ配向した液晶化合物の捩れ角が0〜180°である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光解消フィルム。
- キラル剤を含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の偏光解消フィルム。
- 前記キラル剤が、光照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤である、請求項5に記載の偏光解消フィルム。
- 面内が連続面である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の偏光解消フィルム。
- ヘイズが5%以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の偏光解消フィルム。
- 前記液晶化合物由来の光軸が連続的に変化している表面において、前記液晶化合物由来の光軸の方向が連続的に変化している方向に、前記液晶化合物由来の光軸の方向が、反時計回りに変化している領域と、時計回りに変化している領域とを、交互に有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の偏光解消フィルム。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の偏光解消フィルムと、基材とを有する積層体。
- 前記基材がミラーである、請求項10に記載の積層体。
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