JP7171886B2 - 積層体、円偏光板、表示装置 - Google Patents
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Description
近年、逆波長分散性を示す光学異方性膜の検討がなされている(特許文献1)。なお、逆波長分散性とは、可視光線領域の少なくとも一部の波長領域において、測定波長が長いほど複屈折が大きくなる「負の分散」特性を意味する。
より具体的には、例えば、光学異方性膜としてλ/4板(1/4波長板)を例にとると、可視光線領域において面内位相差が測定波長の1/4波長となることが理想となる。しかし、従来の光学異方性膜においては、可視光線領域の長波長側において、理想曲線から外れる傾向にあった。なお、本明細書では、光学特性(面内位相差)が理想曲線に近づくことを、逆波長分散性が優れるという。
本発明は、上記実情に鑑みて、優れた逆波長分散性を示す積層体を提供することを目的とする。
また、本発明は、円偏光板および表示装置を提供することも目的とする。
第1光学異方性膜および第2光学異方性膜の両方が面内方向に遅相軸を有し、
第1光学異方性膜の遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Xと、進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Yとが異なり、
第1光学異方性膜の遅相軸と第2光学異方性膜の遅相軸とが平行であるか、または、直交している、積層体。
(2) 最大吸光度Xが最大吸光度Yよりも大きく、
第1光学異方性膜の遅相軸と第2光学異方性膜の遅相軸とが直交しており、
波長550nmにおける第2光学異方性膜の面内レタデーションが、波長550nmにおける第1光学異方性膜の面内レタデーションよりも大きく、
第1光学異方性膜が後述する要件1を満たし、
第1光学異方性膜および第2光学異方性膜が後述する要件2および3を満たす、(1)に記載の積層体。
(3) 最大吸光度Yが最大吸光度Xよりも大きく、
第1光学異方性膜の遅相軸と第2光学異方性膜の遅相軸とが直交しており、
第2光学異方性膜の波長550nmにおける面内レタデーションが、第1光学異方性膜の波長550nmにおける面内レタデーションよりも小さく、
第1光学異方性膜が後述する要件4および5を満たし、
第1光学異方性膜および第2光学異方性膜が後述する要件6および7を満たす、(1)に記載の積層体。
(4) 最大吸光度Yが最大吸光度Xよりも大きく、
第1光学異方性膜の遅相軸と第2光学異方性膜の遅相軸とが平行であり、
第1光学異方性膜が後述する要件4および5を満たし、
第2光学異方性膜が後述する要件8および9を満たす、(1)に記載の積層体。
(5) 第1光学異方性膜が、赤外線吸収色素由来の残基を有するポリマー、または、赤外線吸収色素を含む、(1)~(4)のいずれかに記載の積層体。
(6) 第1光学異方性膜が、液晶化合物および赤外線吸収色素を含む組成物を用いて形成された光学異方性膜である、(1)~(5)のいずれかに記載の積層体。
(7) 第1光学異方性膜が、ポリマーおよび赤外線吸収色素を含む延伸フィルムである、(1)~(5)のいずれかに記載の積層体。
(8) 波長550nmにおける面内レタデーションが110~160nmである、(1)~(7)のいずれかに記載の積層体。
(9) (8)に記載の積層体と、偏光子とを有する、円偏光板。
(10) 表示素子と、表示素子上に配置された(9)に記載の円偏光板とを有する、表示装置。
(11) 後述する要件10を満たす光学異方性膜であって、
光学異方性膜の進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度が、光学異方性膜の遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度よりも大きい、光学異方性膜。
(12) 後述する要件11を満たす光学異方性膜であって、
光学異方性膜の進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度が、光学異方性膜の遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度よりも小さい、光学異方性膜。
また、本発明によれば、円偏光板および表示装置を提供できる。
本発明において、Re(λ)およびRth(λ)はAxoScan OPMF-1(オプトサイエンス社製)において、波長λで測定した値である。AxoScanにて平均屈折率((nx+ny+nz)/3)と膜厚(d(μm))を入力することにより、
遅相軸方向(°)
Re(λ)=R0(λ)
Rth(λ)=((nx+ny)/2-nz)×d
が算出される。
なお、R0(λ)は、AxoScan OPMF-1で算出される数値として表示されるものであるが、Re(λ)を意味している。
また、ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、および、各種光学フィルムのカタログの値を使用できる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、および、ポリスチレン(1.59)。
また、本明細書において、角度(例えば「90°」などの角度)、およびその関係(例えば「直交」および「平行」など)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°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。
なお、積層体の構成の説明においては、実施態様ごとに説明する。
積層体の第1実施態様としては、第1光学異方性膜と、第2光学異方性膜とを含む積層体であって、第1光学異方性膜および第2光学異方性膜の両方が面内方向に遅相軸を有し、第1光学異方性膜の遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Xが、進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Yよりも大きく、第1光学異方性膜の遅相軸と第2光学異方性膜の遅相軸とが直交しており、波長550nmにおける第2光学異方性膜の面内レタデーションRe2(550)が、波長550nmにおける第1光学異方性膜の面内レタデーションRe1(550)よりも大きく、
第1光学異方性膜が後述する要件1を満たし、
第1光学異方性膜および第2光学異方性膜が後述する要件2および3を満たす積層体が挙げられる。
以下、上記第1実施態様について、図面を用いて説明する。
積層体10Aは、第1光学異方性膜12Aと、第2光学異方性膜14Aとを含む。
図2においては、第1光学異方性膜12Aの面内方向の遅相軸(面内遅相軸)および第2光学異方性膜14Aの面内方向の遅相軸をそれぞれ実線の矢印で示す。図2に示すように、第1光学異方性膜12Aの遅相軸と第2光学異方性膜14Aの遅相軸とは、直交している。
上記「第1光学異方性膜12Aの遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Xが、進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Yよりも大きい」とは、第1光学異方性膜12Aの遅相軸に平行な偏光を第1光学異方性膜12Aに照射した際に得られる吸収スペクトルの波長700~900nmにおける最大吸光度が、第1光学異方性膜12Aの進相軸に平行な偏光を第1光学異方性膜12Aに照射した際に得られる吸収スペクトルの波長700~900nmにおける最大吸光度よりも大きいことを意図する。
なお、上記測定は、赤外線用偏光子を備えた分光光度計(MPC-3100(SHIMADZU製))を用いて実施できる。
Re2(550)とRe1(550)との差(Re2(550)-Re1(550))は特に制限されないが、後述するように、得られる積層体10Aの面内レタデーションは上記差に該当することから、所望の値に合わせて適宜設定できる。
例えば、積層体10Aをλ/4板として用いる場合には、上記差は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い。
Re2(550)の範囲は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、100~500nmが好ましく、180~300nmがより好ましい。
要件1:{Re1(650)/Re1(550)}<0.95
Re1(550)は、波長550nmにおける第1光学異方性膜12Aの面内レタデーションを表し、Re1(650)は、波長650nmにおける第1光学異方性膜12Aの面内レタデーションを表す。
{Re1(650)/Re1(550)}は上記要件1および後述する要件3を満たせばよいが、本発明の効果がより優れる点で、0.92以下が好ましく、0.85以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、0.50以上が好ましく、0.60以上がより好ましい。
要件2:{Re1(450)/Re1(550)}>{Re2(450)/Re2(550)}
要件3:{Re1(650)/Re1(550)}<{Re2(650)/Re2(550)}
Re1(450)は、波長450nmにおける第1光学異方性膜12Aの面内レタデーションを表す。
Re2(450)は、波長450nmにおける第2光学異方性膜14Aの面内レタデーションを表し、Re2(550)は、波長550nmにおける第2光学異方性膜14Aの面内レタデーションを表し、Re2(650)は、波長650nmにおける第2光学異方性膜14Aの面内レタデーションを表す。
要件2-1:{Re1(450)/Re1(550)}>{Re2(450)/Re2(550)}≧1.00
要件3-1:{Re1(650)/Re1(550)}<{Re2(650)/Re2(550)}≦1.00
Re1(450)は、波長450nmにおける第1光学異方性膜12Aの面内レタデーションを表す。
上記要件2-1は、{Re1(450)/Re1(550)}が、{Re2(450)/Re2(550)}より大きく、かつ、1.00より大きいことを表す。また、上記要件2-1は、{Re2(450)/Re2(550)}が、{Re1(450)/Re1(550)}より小さいが、1.00以上であることを表す。
上記要件3-1は、{Re1(650)/Re1(550)}が、{Re2(650)/Re2(550)}よりも小さく、かつ、1.0より小さいことを表す。また、要件3-1は、{Re2(650)/Re2(550)}が、{Re1(650)/Re1(550)}よりも大きく、かつ、1.00以下であることを表す。
{Re2(450)/Re2(550)}は上記要件2を満たせばよいが、本発明の効果がより優れる点で、1.00~1.15が好ましく、1.01~1.10がより好ましい。
Re2(650)とRe1(650)との差(Re2(650)-Re1(650))は特に制限されないが、本発明に効果がより優れる点で、Re2(650)がRe1(650)よりも大きいことが好ましい。
まず、一般的な有機分子の屈折率波長分散特性について図3を参照しながら説明する。図3中、上側は波長に対する屈折率の挙動を示し、下側では波長に対する吸収特性の挙動(吸収スペクトル)を示す。
有機分子は、固有吸収波長から離れた領域(図3のaの領域)における屈折率nは波長が増すと共に単調に減少する。このような分散は「正常分散」と言われる。これに対して、固有吸収を含む波長域(図3のbの領域)における屈折率nは、波長が増すと共に急激に増加する。このような分散は「異常分散」と言われる。
つまり、図3に示すように、吸収がある波長領域の直前においては屈折率の増減が観察される。
以下に、吸収特性Xに関して、一軸性を示す第1光学異方性膜を例に説明する。ただし、第1光学異方性膜は一軸性に限定されるものではない。
吸収特性Xを示す光学異方性膜においては、吸収特性Xを有さない光学異方性膜よりも、異常光線屈折率がより低下する。
具体的には、図4において、上記吸収特性Xの有無による異常光線屈折率neと常光線屈折率noとの波長分散の比較を示す図である。図4中、太線は吸収特性Xがない場合の異常光線屈折率neのカーブを示し、実線は吸収特性Xがない場合の常光線屈折率noのカーブを示す。それに対して、吸収特性Xを有する本発明の光学異方性膜においては、上記図4で示したような波長700~900nmの吸収に由来する影響を受けて、破線で示すように可視光線領域の長波長領域において異常光線屈折率neの値がより低下する。結果として、可視光線領域の長波長領域において、異常光線屈折率neと常光線屈折率noとの差である複屈折Δnがより小さくなる。
つまり、吸収特性Xを有する第1光学異方性膜12Aにおいては、可視光線領域の長波長領域において、面内レタデーションがより小さくなる傾向となる。
図5中、一番上の破線は第2光学異方性膜14Aの各波長における面内レタデーションを表し、真ん中の実線は第1光学異方性膜12Aの各波長における面内レタデーションを表し、一番下の太線は積層体10Aの各波長における面内レタデーションを表す。
上述したように、積層体10A中において、第1光学異方性膜12Aの遅相軸と、第2光学異方性膜14Aの遅相軸とは、直交している。2枚の光学異方性膜の遅相軸が直交している場合、積層体の面内レタデーションは、2枚の光学異方性膜の面内レタデーションの差に該当する。つまり、図5中の矢印で示すように、第1光学異方性膜12Aの各波長における面内レタデーションと、第2光学異方性膜14Aの各波長における面内レタデーションとの差が、積層体10Aの各波長における面内レタデーションに該当する。
上述したように、第1光学異方性膜12Aにおいては、波長700~900nmにおける吸収の影響を受けて、長波長領域の面内レタデーションがより小さくなる。具体的には、図5の破線の丸印で囲んだ長波長領域の面内レタデーションがより小さくなる。そのため、長波長領域における第1光学異方性膜12Aの面内レタデーションと第2光学異方性膜14Aの面内レタデーションとの差が広がり、結果として、積層体10Aの長波長領域の面内レタデーションがより大きくなる。
それに対して、上記積層体10Aの構成であれば、長波長領域の面内レタデーションがより大きくなり、図6の白抜き矢印で示すように、長波長領域における光学特性を理想曲線に近づけることができる。
積層体10AのRe(450)/Re(550)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、0.65~0.96が好ましく、0.75~0.95がより好ましい。
積層体10AのRe(650)/Re(550)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、1.07~1.25が好ましく、1.10~1.20がより好ましい。
例えば、積層体10Aは、第1光学異方性膜12Aおよび第2光学異方性膜14Aの密着性を担保するための密着層を含んでいてもよい。密着層は、公知の材料から構成されていてもよく、公知の接着剤および粘着剤が挙げられる。
支持体としては、プラスチック基板、および、ガラス基板が挙げられる。プラスチック基板を構成する材料としては、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、(メタ)アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、セルロース誘導体、シリコーン樹脂、および、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。
支持体としては、透明支持体が好ましい。本明細書において透明というとき、具体的には波長380~780nmの非偏光透過率(全方位透過率)が50%以上であればよく、70%以上であるのが好ましく、85%以上であるのがより好ましい。
支持体の厚みは、5~1000μm程度であればよく、10~250μmが好ましく、15~90μmがより好ましい。
配向膜は、一般的には、ポリマーを主成分とする。配向膜用ポリマーとしては、多数の文献に記載があり、多数の市販品を入手できる。利用されるポリマーは、ポリビニルアルコール、ポリイミド、または、その誘導体が好ましい。
なお、配向膜には、公知のラビング処理が施されることが好ましい。
配向膜の厚みは、0.01~10μmが好ましく、0.01~1μmがより好ましい。
積層体の第2実施態様としては、第1光学異方性膜と、第2光学異方性膜とを含む積層体であって、第1光学異方性膜および第2光学異方性膜の両方が面内方向に遅相軸を有し、第1光学異方性膜の進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Yが、遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Xよりも大きく、第1光学異方性膜の遅相軸と第2光学異方性膜の遅相軸とが直交しており、
第2光学異方性膜の波長550nmにおける面内レタデーションが、第1光学異方性膜の波長550nmにおける面内レタデーションよりも小さく、
第1光学異方性膜が後述する要件4および5を満たし、
第1光学異方性膜および第2光学異方性膜が後述する要件6および7を満たす、積層体が挙げられる。
以下、上記第2実施態様について、図面を用いて説明する。
積層体10Bは、第1光学異方性膜12Bと、第2光学異方性膜14Bとを含む。
図8においては、第1光学異方性膜12Bの面内方向の遅相軸および第2光学異方性膜14Bの面内方向の遅相軸をそれぞれ実線の矢印で示す。図8に示すように、第1光学異方性膜12Bの遅相軸と第2光学異方性膜14Bの遅相軸とは、直交している。
上記「第1光学異方性膜12Bの進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Yが、遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Xよりも大きい」とは、第1光学異方性膜12Bの進相軸に平行な偏光を第1光学異方性膜12Bに照射した際に得られる吸収スペクトルの波長700~900nmにおける最大吸光度が、第1光学異方性膜12Bの遅相軸に平行な偏光を第1光学異方性膜12Bに照射した際に得られる吸収スペクトルの波長700~900nmにおける最大吸光度よりも大きいことを意図する。
なお、上記測定は、赤外線用偏光子を備えた分光光度計(MPC-3100(SHIMADZU製))を用いて実施できる。
Re1(550)とRe2(550)との差(Re1(550)-Re2(550))は特に制限されないが、後述するように、得られる積層体10Bの面内レタデーションは上記差に該当することから、所望の値に合わせて適宜設定できる。
例えば、積層体10Bをλ/4板として用いる場合には、上記差は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い。
Re2(550)の範囲は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、20~400nmが好ましく、30~200nmがより好ましい。
要件4:{Re1(450)/Re1(550)}≧0.95
要件5:{Re1(650)/Re1(550)}≧1.02
Re1(450)は、波長450nmにおける第1光学異方性膜12Bの面内レタデーションを表し、Re1(550)は、波長550nmにおける第1光学異方性膜12Bの面内レタデーションを表し、Re1(650)は、波長650nmにおける第1光学異方性膜12Bの面内レタデーションを表す。
{Re1(650)/Re1(550)}は上記要件5および後述する要件7を満たせばよいが、本発明の効果がより優れる点で、1.03以上が好ましく、1.05以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、1.30以下が好ましく、1.20以下がより好ましい。
要件6:{Re2(450)/Re2(550)}>{Re1(450)/Re1(550)}
要件7:{Re1(650)/Re1(550)}>1.00≧{Re2(650)/Re2(550)}
Re2(450)は、波長450nmにおける第2光学異方性膜の面内レタデーションを表し、Re2(550)は、波長550nmにおける第2光学異方性膜の面内レタデーションを表し、Re2(650)は、波長650nmにおける第2光学異方性膜の面内レタデーションを表す。
上記要件7は、{Re1(650)/Re1(550)}が、1.00より大きく、かつ、{Re2(650)/Re2(550)}よりも大きいことを表す。また、要件7は、{Re2(650)/Re2(550)}が、{Re1(650)/Re1(550)}よりも小さく、かつ、1.00以下であることを表す。
{Re2(650)/Re2(550)}は上記要件7を満たせばよいが、本発明の効果がより優れる点で、0.80~1.00が好ましく、0.90~0.97がより好ましい。
Re1(650)とRe2(650)との差(Re1(650)-Re2(650))は特に制限されないが、本発明に効果がより優れる点で、Re1(650)がRe2(650)よりも大きいことが好ましい。
上述した第1光学異方性膜12Bにおいては、進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度が、遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度よりも大きくなる。以後、このような吸収特性を、吸収特性Yともいう。後段で詳述するように、上記吸収特性Yの達成手段の一つとしては、例えば、第1光学異方性膜12B中において赤外線吸収色素の吸光度の高い軸方向を進相軸の方向と平行になるように配置することが挙げられる。
以下に、吸収特性Yに関して、一軸性を示す第1光学異方性膜を例に説明する。ただし、第1光学異方性膜は一軸性に限定されるものではない。
吸収特性Yを示す光学異方性膜においては、吸収特性Yを有さない光学異方性膜よりも、常光線屈折率がより低下する。
具体的には、図9において、上記吸収特性Yの有無による異常光線屈折率neと常光線屈折率noとの波長分散の比較を示す図である。図9中、太線は吸収特性Yがない場合の異常光線屈折率neのカーブを示し、実線は吸収特性Yがない場合の常光線屈折率noのカーブを示す。それに対して、吸収特性Yを有する光学異方性膜においては、波長700~900nmの吸収に由来する影響を受けて、破線で示すように可視光線領域の長波長領域において常光線屈折率noの値がより低下する。結果として、可視光線領域の長波長領域において、異常光線屈折率neと常光線屈折率noとの差である複屈折Δnがより大きくなる。
つまり、吸収特性Yを有する第1光学異方性膜12Bにおいては、可視光線領域の長波長領域において、面内レタデーションがより大きくなる傾向となる。
図10中、一番上の実線は第1光学異方性膜12Bの各波長における面内レタデーションを表し、真ん中の破線は第2光学異方性膜14Bの各波長における面内レタデーションを表し、一番下の太線は積層体10Bの各波長における面内レタデーションを表す。
上述したように、積層体10B中において、第1光学異方性膜12Bの遅相軸と、第2光学異方性膜14Bの遅相軸とは、直交している。2枚の光学異方性膜の遅相軸が直交している場合、積層体の面内レタデーションは、2枚の光学異方性膜の面内レタデーションの差に該当する。つまり、図10中の矢印で示すように、第1光学異方性膜12Bの各波長における面内レタデーションと、第2光学異方性膜14Bの各波長における面内レタデーションとの差が、積層体10Bの各波長における面内レタデーションに該当する。
上述したように、第1光学異方性膜12Bにおいては、波長700~900nmにおける吸収の影響を受けて、長波長領域の面内レタデーションがより大きくなる。具体的には、図10の破線の丸印で囲んだ長波長領域の面内レタデーションがより大きくなる。そのため、長波長領域における第1光学異方性膜12Bの面内レタデーションと第2光学異方性膜14Bの面内レタデーションとの差が広がり、結果として、積層体10Bの長波長領域の面内レタデーションがより大きくなる。
上述したように、従来の逆波長分散性の光学異方性膜は、長波長領域においては理想曲線から外れる傾向を示す場合が多い。
それに対して、上記積層体10Bの構成であれば、長波長領域の面内レタデーションがより大きくなり、図6の白抜き矢印で示すように、長波長領域における光学特性を理想曲線に近づけることができる。
積層体10BのRe(450)/Re(550)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、0.65~0.96が好ましく、0.75~0.93がより好ましい。
積層体10BのRe(650)/Re(550)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、1.07~1.25が好ましく、1.10~1.20がより好ましい。
例えば、積層体10Bは、第1光学異方性膜12Bおよび第2光学異方性膜14Bの密着性を担保するための密着層を含んでいてもよい。密着層は、公知の材料から構成されていてもよく、公知の接着剤および粘着剤が挙げられる。
積層体10Bは、配向膜を含んでいてもよい。配向膜としては、上記第1実施態様で説明した配向膜が挙げられる。
積層体の第3実施態様としては、第1光学異方性膜と、第2光学異方性膜とを含む積層体であって、第1光学異方性膜および第2光学異方性膜の両方が面内方向に遅相軸を有し、第1光学異方性膜の進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Yが、遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Xよりも大きく、第1光学異方性膜の遅相軸と第2光学異方性膜の遅相軸とが平行であり、
第1光学異方性膜が後述する要件4および5を満たし、
第2光学異方性膜が後述する要件8および9を満たす、積層体が挙げられる。
以下、上記第3実施態様について、図面を用いて説明する。
積層体10Cは、第1光学異方性膜12Cと、第2光学異方性膜14Cとを含む。
図12においては、第1光学異方性膜12Cの面内方向の遅相軸および第2光学異方性膜14Cの面内方向の遅相軸をそれぞれ実線の矢印で示す。図12に示すように、第1光学異方性膜12Cの遅相軸と第2光学異方性膜14Cの遅相軸とは、平行である。
上記「第1光学異方性膜12Cの進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Yが、遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Xよりも大きい」とは、第1光学異方性膜12Cの進相軸に平行な偏光を第1光学異方性膜12Cに照射した際に得られる吸収スペクトルの波長700~900nmにおける最大吸光度が、第1光学異方性膜12Cの遅相軸に平行な偏光を第1光学異方性膜12Cに照射した際に得られる吸収スペクトルの波長700~900nmにおける最大吸光度よりも大きいことを意図する。
なお、上記測定は、赤外線用偏光子を備えた分光光度計(MPC-3100(SHIMADZU製))を用いて実施できる。
例えば、積層体10Cをλ/4板として用いる場合には、上記合計値は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い。
Re2(550)の範囲は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、20~200nmが好ましく、40~100nmがより好ましい。
要件4:{Re1(450)/Re1(550)}≧0.95
要件5:{Re1(650)/Re1(550)}≧1.02
Re1(450)は、波長450nmにおける第1光学異方性膜12Cの面内レタデーションを表し、Re1(550)は、波長550nmにおける第1光学異方性膜12Cの面内レタデーションを表し、Re1(650)は、波長650nmにおける第1光学異方性膜12Cの面内レタデーションを表す。
{Re1(650)/Re1(550)}は上記要件5を満たせばよいが、本発明の効果がより優れる点で、1.03以上が好ましく、1.05以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、1.30以下が好ましく、1.20以下がより好ましい。
要件8:{Re2(450)/Re2(550)}<0.95
要件9:1.00<{Re2(650)/Re2(550)}<1.08
Re2(450)は、波長450nmにおける第2光学異方性膜14Cの面内レタデーションを表し、Re2(550)は、波長550nmにおける第2光学異方性膜14Cの面内レタデーションを表し、Re2(650)は、波長650nmにおける第2光学異方性膜14Cの面内レタデーションを表す。
{Re2(650)/Re2(550)}は上記要件9を満たせばよいが、本発明の効果がより優れる点で、1.02~1.07が好ましく、1.03~1.07がより好ましい。
上述した第1光学異方性膜12Cにおいては、進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度が、遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度よりも大きくなる。
上記第2実施態様で説明した通り、吸収特性Yを有する第1光学異方性膜12Cにおいては、可視光線領域の長波長領域において、面内レタデーションがより大きくなる傾向となる。
図13中、一番上の太線は積層体10Cの各波長における面内レタデーションを表し、真ん中の実線は第1光学異方性膜12Cの各波長における面内レタデーションを表し、一番下の破線は第2光学異方性膜14Cの各波長における面内レタデーションを表す。
上述したように、積層体10C中において、第1光学異方性膜12Cの遅相軸と、第2光学異方性膜14Cの遅相軸とは、平行である。2枚の光学異方性膜の遅相軸が平行である場合、積層体の面内レタデーションは、2枚の光学異方性膜の面内レタデーションの合計値に該当する。
上述したように、第1光学異方性膜12Cにおいては、波長700~900nmにおける吸収の影響を受けて、長波長領域の面内レタデーションがより大きくなる。具体的には、図13の破線の丸印で囲んだ長波長領域の面内レタデーションがもより小さくなる。そのため、長波長領域における第1光学異方性膜12Cの面内レタデーションと第2光学異方性膜14Cの面内レタデーションとの合計値が大きくなり、結果として、積層体10Cの長波長領域の面内レタデーションがより大きくなる。
上述したように、従来の逆波長分散性の光学異方性膜は、長波長領域においては理想曲線から外れる傾向を示す場合が多い。
それに対して、上記積層体10Cの構成であれば、長波長領域の面内レタデーションがより大きくなり、図6の白抜き矢印で示すように、長波長領域における光学特性を理想曲線に近づけることができる。
積層体10CのRe(450)/Re(550)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、0.65~0.96が好ましく、0.75~0.93がより好ましい。
積層体10CのRe(650)/Re(550)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、1.07~1.25が好ましく、1.09~1.20がより好ましい。
例えば、積層体10Cは、第1光学異方性膜12Cおよび第2光学異方性膜14Cの密着性を担保するための密着層を含んでいてもよい。密着層は、公知の材料から構成されていてもよく、公知の接着剤および粘着剤が挙げられる。
積層体10Cは、配向膜を含んでいてもよい。配向膜としては、上記第1実施態様で説明した配向膜が挙げられる。
第1光学異方性膜に含まれる材料は、上記第1実施態様~第3実施態様のそれぞれの要件を満たせば特に制限されないが、赤外線吸収色素由来の残基(以後、単に「赤外線吸収色素残基」ともいう。)を有するポリマー(以後、「特定ポリマー」ともいう。)、または、赤外線吸収色素を含むことが好ましい。
赤外線吸収色素由来の残基とは、赤外線吸収色素から任意の水素原子を除いて得られる基を意味し、例えば、1つの水素原子が除かれた場合は1価の赤外線吸収色素残基となり、2つの水素原子が除かれた場合は2価の赤外線吸収色素残基となる。
特定ポリマーの分子量は特に制限されないが、重量平均分子量が5000以上であることが好ましく、10000以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、1000000以下の場合が多い。
なお、本明細書においては、赤外線吸収色素には複数の繰り返し単位を有する化合物は含まれない。つまり、特定ポリマーは、赤外線吸収色素とは、別化合物に該当する(言い換えれば、特定ポリマーは、赤外線吸収色素には含まれない)。
例えば、第1光学異方性膜は、特定ポリマー以外の他のポリマーを含んでいてもよい。他のポリマーとしては公知のポリマーが挙げられ、例えば、シクロオレフィン樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ(メタ)アクリル樹脂、および、ポリスチレン樹脂が挙げられる。
他のポリマーは、順波長分散性ポリマーであっても、逆波長分散性ポリマーであってもよい。順波長分散性ポリマーとは、そのポリマーを用いて形成される光学異方性膜が順波長分散性を示すポリマーを意味する。順波長分散性とは、測定波長が長いほど面内レタデーションが小さくなる特性を意味する。
逆波長分散性ポリマーとは、そのポリマーを用いて形成される光学異方性膜が逆波長分散性を示すポリマーを意味する。逆波長分散性とは、測定波長が長いほど面内レタデーションが大きくなる特性を意味する。
第1光学異方性膜の好適態様の一つとしては、液晶化合物と、赤外線吸収色素とを含む組成物を用いて形成された光学異方性膜が挙げられる。
以下、上記組成物に含まれる成分について説明する。
赤外線吸収色素とは、赤外線領域に極大吸収波長を有する色素である。
赤外線吸収色素の分子量は特に制限されないが、5000未満が好ましい。下限は特に制限されないが、500以上の場合が多い。
赤外線吸収色素は1種単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
赤外線吸収色素の極大吸収波長は、本発明の効果がより優れる点で、波長700~1200nmの範囲に位置することが好ましく、波長700~900nmの範囲に位置することがより好ましい。
本発明の効果がより優れる点で、赤外線吸収色素の波長700~900nmの吸光度の積算値は、赤外線吸収色素の波長400~700nmの吸光度の積算値よりも大きいことが好ましい。
上記吸光度の積算値とは、X~Ynmにおけるそれぞれの波長における吸光度を合計した値である。
上記測定は、分光光度計(MPC-3100(SHIMADZU製))を用いて実施できる。
メソゲン基とは、剛直かつ配向性を有する官能基である。メソゲン基の構造としては、例えば、芳香環基(芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基)および脂環基からなる群から選択される基が、複数個、直接または連結基(例えば、-O-、-CO-、-C(R0)2-、-CH=CH-、-CH=N-、-N=N-、-C≡C-、-NR0-、または、これらの組み合わせ(例えば、-COO-、-CONR0-、-COOCH2CH2-、-CONRCH2CH2-、-OCOCH=CH-、および、-C≡C-C≡C-)を表す。なお、R0は、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表す。)を介して連なった構造が挙げられる。
式(1)で表される化合物は、可視光線領域の吸収が少なく、得られる光学異方性膜の着色がより抑制される。また、この化合物はメソゲン基を有する基を含むことから、液晶化合物と共に配向しやすい。
その際、式(1)中のR14がメソゲン基を有する基である場合、化合物の中心にある窒素原子を含む縮合環部分から横方向に延びる形でメソゲン基を有する基が配置されているため、液晶化合物の配向方向に対して、上記縮合環部分が直交する方向に配列しやすい。結果として、第1光学異方性膜の遅相軸に直交する方向(言い換えれば、進相軸方向)に、縮合環部分に由来する近赤外線領域(特に、波長700~900nm)における吸収が得られやすくなる。
また、式(1)中のR11がメソゲン基を有する基である場合、窒素原子を含む縮合環部分が液晶化合物の配列方向に並びやすくなる。結果として、第1光学異方性膜の遅相軸に平行な方向に、縮合環部分に由来する近赤外線領域(特に、波長700~900nm)における吸収が得られやすくなる。
置換基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、芳香族ヘテロ環オキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、芳香族ヘテロ環チオ基、スルホニル基、スルフィニル基、ウレイド基、リン酸アミド基、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(例えば、ヘテロアリール基)、シリル基、および、これらを組み合わせた基などが挙げられる。なお、上記置換基は、さらに置換基で置換されていてもよい。
また、置換基として、メソゲン基を有する基も挙げられる。メソゲン基を有する基については、後段で詳述する。
これら電子吸引性基はさらに置換されていてもよい。
ハメットの置換基定数σ値について説明する。ハメット則は、ベンゼン誘導体の反応または平衡に及ぼす置換基の影響を定量的に論ずるために1935年L.P.Hammettにより提唱された経験則であるが、これは今日広く妥当性が認められている。ハメット則に求められた置換基定数にはσp値とσm値があり、これらの値は多くの一般的な成書に見出すことができる。例えば、J.A.Dean編、「Lange’s Handbook of Chemistry」第12版,1979年(Mc Graw-Hill)や「化学の領域」増刊,122号,96~103頁,1979年(南光堂)、Chem.Rev.,1991年,91巻,165~195ページなどに詳しい。本発明において電子吸引性基としては、ハメットの置換基定数σp値が0.20以上の置換基が好ましい。σp値としては、0.25以上が好ましく、0.30以上がより好ましく、0.35以上がさらに好ましい。上限は特に制限はないが、0.80以下が好ましい。
具体例としては、シアノ基(0.66)、カルボキシル基(-COOH:0.45)、アルコキシカルボニル基(-COOMe:0.45)、アリールオキシカルボニル基(-COOPh:0.44)、カルバモイル基(-CONH2:0.36)、アルキルカルボニル基(-COMe:0.50)、アリールカルボニル基(-COPh:0.43)、アルキルスルホニル基(-SO2Me:0.72)、および、アリールスルホニル基(-SO2Ph:0.68)が挙げられる。
本明細書において、Meはメチル基を、Phはフェニル基を表す。なお、括弧内の値は代表的な置換基のσp値をChem.Rev.,1991年,91巻,165~195ページから抜粋したものである。
R11およびR12が結合して形成される環としては、1,3-ジカルボニル核、ピラゾリノン核、2,4,6-トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含む)、2-チオ-2,4-チアゾリジンジオン核、2-チオ-2,4-オキサゾリジンジオン核、2-チオ-2,5-チアゾリジンジオン核、2,4-チアゾリジンジオン核、2,4-イミダゾリジンジオン核、2-チオ-2,4-イミダゾリジンジオン核、2-イミダゾリン-5-オン核、3,5-ピラゾリジンジオン核、ベンゾチオフェン-3-オン核、またはインダノン核が好ましい。
上記ヘテロ環基には、置換基が置換していてもよい。置換基としては、上述したR11およびR12で表される置換基で例示した置換基の例が挙げられる。
R13で表される置換ホウ素の置換基は、R11およびR12について上述した置換基と同義であり、アルキル基、アリール基、または、ヘテロアリール基が好ましい。置換ホウ素の置換基(例えば、上述した、アルキル基、アリール基、または、ヘテロアリール基)は、さらに置換基で置換されていてもよい。置換基としては、R11およびR12で表される置換基で例示した基が挙げられる。
また、R13で表される金属原子は、遷移金属原子、マグネシウム原子、アルミニウム原子、カルシウム原子、バリウム原子、亜鉛原子、または、スズ原子が好ましく、アルミニウム原子、亜鉛原子、スズ原子、バナジウム原子、鉄原子、コバルト原子、ニッケル原子、銅原子、パラジウム原子、イリジウム原子、または、白金原子がより好ましい。
式(2) *-M1-(X1-M2)n-X2-P
M1は、置換もしくは無置換のアリーレン基、または、置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基を表す。アリーレン基としては、フェニレン基が挙げられる。ヘテロアリーレン基としては、ピラゾール環、チアゾール環、オキサゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、これらのベンゾ縮環(例えば、ベンゾチアゾール環、ベンゾピラジン環)もしくはナフト縮環、または、これら縮環の複合体から任意の2つの水素原子を除いた2価の基が挙げられる。上記アリーレン基および上記ヘテロアリーレン基が置換基を有する場合、置換基としては、R11およびR12で表される置換基で例示した基が挙げられる。
X1は、単結合、-O-、-CO-、-C(R0)2-、-CH=CH-、-CH=N-、-N=N-、-C≡C-、-NR0-、または、これらの組み合わせ(例えば、-COO-、-CONR0-、-COOCH2CH2-、-CONRCH2CH2-、-OCOCH=CH-、および、-C≡C-C≡C-)を表す。R0は、水素原子または炭素数1~5のアルキル基を表す。
M2は、置換もしくは無置換のアリーレン基、置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基、または、置換もしくは無置換のシクロアルキレン基を表す。アリーレン基としては、フェニレン基が挙げられる。ヘテロアリーレン基としては、ピラゾール環、チアゾール環、オキサゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、これらのベンゾ縮環(例えば、ベンゾチアゾール環、ベンゾピラジン環)もしくはナフト縮環、または、これら縮環の複合体から任意の2つの水素原子を除いた2価の基が挙げられる。シクロアルキレン基に含まれる炭素数は、5~7が好ましい。上記アリーレン基、上記ヘテロアリーレン基、および、上記シクロアルキレン基が置換基を有する場合、置換基としては、R11およびR12で表される置換基で例示した基が挙げられる。
X2は、単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基としては、例えば、2価の炭化水素基(例えば、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数1~10のアルケニレン基、および、炭素数1~10のアルキニレン基などの2価の脂肪族炭化水素基、アリーレン基などの2価の芳香族炭化水素基)、2価の複素環基、-O-、-S-、-NH-、-N(Q)-、-CO-、または、これらを組み合わせた基(例えば、-O-2価の炭化水素基-、-(O-2価の炭化水素基)m-O-(mは、1以上の整数を表す)、および、-2価の炭化水素基-O-CO-など)が挙げられる。Qは、水素原子またはアルキル基を表す。
nは1~10を表す。なかでも、1~5が好ましく、2~4がより好ましい。
Pは、水素原子、または、重合性基を表す。重合性基の定義は、後述する液晶化合物が有していてもよい重合性基の定義と同義である。
R22は、それぞれ独立に、シアノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、または、含窒素ヘテロアリール基を表す。
R15およびR16は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基、または、式(4)で表される基を表し、R15およびR16は結合して環を形成してよい。形成される環としては、炭素数5~10の脂環、炭素数6~10の芳香族炭化水素環、または、炭素数3~10の芳香族複素環が挙げられる。R15およびR16が結合して形成される環には、さらに置換基が置換していてもよい。置換基としては、R11およびR12で表される置換基の説明で例示した基、および、式(4)で表される基が挙げられる。
式(4) -(X1-M2)n-X2-P
式(4)中の各基の定義は、上述した式(2)中の各基と同義である。
R17およびR18は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、または、ヘテロアリール基を表す。R17およびR18で表される基には、さらに置換基が置換してもよい。置換基としては、R11およびR12で表される置換基の説明で例示した基が挙げられる。
Xは、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、-NR-、-CRR’-、-CH=CH-、または、-N=CH-を表し、RおよびR’は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、または、アリール基を表す。
なかでも、式(3)で表される化合物の好適態様としては、R14がメソゲン基を有する基である態様、および、R15およびR16が結合して環を形成し、上記環に置換基として式(4)で表される基が置換する態様が挙げられる。
液晶化合物の種類は特に制限されないが、その形状から、棒状タイプ(棒状液晶化合物)と円盤状タイプ(円盤状液晶化合物。ディスコティック液晶化合物)とに分類できる。さらにそれぞれ低分子タイプと高分子タイプとがある。高分子とは一般に重合度が100以上のものを指す(高分子物理・相転移ダイナミクス,土井 正男 著,2頁,岩波書店,1992)。なお、2種以上の棒状液晶化合物、2種以上の円盤状液晶化合物、または、棒状液晶化合物と円盤状液晶化合物との混合物を用いてもよい。
順波長分散性液晶化合物とは、その化合物を用いて形成される光学異方性膜の面内レタデーションが、測定波長が大きくなるにつれて小さくなるような化合物を意味する。
逆波長分散性液晶化合物とは、その化合物を用いて形成される光学異方性膜の面内レタデーションが、測定波長が大きくなるにつれて大きくなる化合物を意味する。
つまり、光学異方性膜は、重合性液晶化合物を含む組成物が重合などによって固定されて形成された層であることが好ましく、この場合、層となった後はもはや液晶性を示す必要はない。
上記重合性基の種類は特に制限されず、ラジカル重合またはカチオン重合が可能な重合性基が好ましい。
ラジカル重合性基としては、公知のラジカル重合性基を用いることができ、アクリロイル基またはメタアクリロイル基が好ましい。
カチオン重合性基としては、公知のカチオン重合性基を用いることができ、具体的には、脂環式エーテル基、環状アセタール基、環状ラクトン基、環状チオエーテル基、スピロオルソエステル基、および、ビニルオキシ基などが挙げられる。なかでも、脂環式エーテル基またはビニルオキシ基が好ましく、エポキシ基、オキセタニル基、または、ビニルオキシ基がより好ましい。
特に、好ましい重合性基の例としては下記が挙げられる。
なお、組成物中の全固形分には、溶媒は含まれない。つまり、固形分とは、組成物から溶媒を除いた成分を意味する。
組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。使用される重合開始剤は、重合反応の形式に応じて選択され、例えば、熱重合開始剤、および、光重合開始剤が挙げられる。例えば、光重合開始剤としては、α-カルボニル化合物、アシロインエーテル、α-炭化水素置換芳香族アシロイン化合物、多核キノン化合物、および、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などが挙げられる。
組成物中における重合開始剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.01~20質量%が好ましく、0.5~10質量%がより好ましい。
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性またはカチオン重合性の化合物が挙げられる。なかでも、多官能性ラジカル重合性モノマーが好ましい。また、重合性モノマーとしては、上記の重合性基を有する液晶化合物と共重合性のモノマーが好ましい。例えば、特開2002-296423号公報中の段落0018~0020に記載の重合性モノマーが挙げられる。
組成物中における重合性モノマーの含有量は、液晶化合物の全質量に対して、1~50質量%が好ましく、2~30質量%がより好ましい。
界面活性剤としては、従来公知の化合物が挙げられるが、フッ素系化合物が好ましい。例えば、特開2001-330725号公報中の段落0028~0056に記載の化合物、および、特願2003-295212号明細書中の段落0069~0126に記載の化合物が挙げられる。
レベリング剤は特に制限されず、フッ素原子を含むレベリング剤(フッ素系レベリング剤)、または、ケイ素原子を含むレベリング剤(ケイ素系レベリング剤)が好ましく、フッ素系レベリング剤がより好ましい。
なかでも、レタデーションの制御がしやすい点から、重合性液晶化合物および赤外線吸収色素を含む組成物を塗布して塗膜を形成し、塗膜に配向処理を施して重合性液晶化合物を配向(水平配向)させ、得られた塗膜に対して硬化処理(紫外線の照射(光照射処理)または加熱処理)を施して、第1光学異方性膜を形成する方法が好ましい。
つまり、第1光学異方性膜は、水平配向した液晶化合物(特に、重合性液晶化合物)を固定してなる膜であることが好ましい。
以下、上記方法の手順について詳述する。
使用される組成物は、重合性液晶化合物および赤外線吸収色素を含む。重合性液晶化合物および赤外線吸収色素の定義は、上述した通りである。
支持体(仮支持体)としては、プラスチック基板、および、ガラス基板が挙げられる。プラスチック基板を構成する材料としては、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、(メタ)アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、セルロース誘導体、シリコーン樹脂、および、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。
支持体の厚みは、5~1000μm程度であればよく、10~250μmが好ましく、15~90μmがより好ましい。
配向処理は、室温により塗膜を乾燥させる、または、塗膜を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。リオトロピック性液晶化合物の場合には、溶媒量などの組成比によっても転移させることができる。
なお、塗膜を加熱する場合の条件は特に制限されないが、加熱温度としては50~250℃が好ましく、60~230℃がより好ましく、加熱時間としては10秒間~10分間が好ましい。
また、塗膜を加熱した後、後述する硬化処理(光照射処理)の前に、必要に応じて、塗膜を冷却してもよい。冷却温度としては20~200℃が好ましく、30~150℃がより好ましい。
重合性液晶化合物が配向された塗膜に対して実施される硬化処理の方法は特に制限されず、例えば、光照射処理および加熱処理が挙げられる。なかでも、製造適性の点から、光照射処理が好ましく、紫外線照射処理がより好ましい。
光照射処理の照射条件は特に制限されないが、50~1000mJ/cm2の照射量が好ましい。
第1光学異方性膜の他の好適態様としては、ポリマーおよび赤外線吸収色素を含む延伸フィルムが挙げられる。
以下、フィルムに含まれる成分について説明する。
赤外線吸収色素の好適態様については、上述した通りである。
延伸フィルム中における赤外線吸収色素の含有量は特に制限されないが、延伸フィルム全質量に対して、1~40質量%が好ましく、3~20質量%がより好ましい。
未延伸フィルムを形成する方法としては、ポリマー、赤外線吸収色素および溶媒を含む組成物を塗布して、その後溶媒を除去して、未延伸フィルムを形成する方法、および、溶媒を用いずにポリマーおよび赤外線吸収色素を含む固形分を溶融させて製膜する方法が挙げられる。
延伸方法としては、縦一軸延伸、横一軸延伸、または、それらを組み合わせた同時二軸延伸もしくは逐次二軸延伸などの公知の方法が挙げられる。
第1光学異方性膜の他の好適態様としては、特定ポリマーを含む延伸フィルムが挙げられる。
以下、フィルムに含まれる成分について説明する。
赤外線吸収色素残基を形成し得る赤外線吸収色素としては、赤外線領域に極大吸収波長を有する色素であればよく、例えば、上記(好適態様1)で説明した赤外線吸収色素が挙げられる。
赤外線吸収色素残基は、特定ポリマー中の主鎖部分に配置されていてもよいし、側鎖部分に配置されていてもよい。
未延伸フィルムを形成する方法としては、特定ポリマーおよび溶媒を含む組成物を塗布して、その後溶媒を除去して、未延伸フィルムを形成する方法、および、溶媒を用いずに特定ポリマーを含む固形分を溶融させて製膜する方法が挙げられる。
延伸方法としては、縦一軸延伸、横一軸延伸、または、それらを組み合わせた同時二軸延伸もしくは逐次二軸延伸などの公知の方法が挙げられる。
なお、本明細書において、光学異方性膜の厚みとは、光学異方性膜の平均厚みを意図する。上記平均厚みは、光学異方性膜の任意の5箇所以上の厚みを測定して、それらを算術平均して求める。
第2光学異方性膜に含まれる材料は、上記第1実施態様~第3実施態様のそれぞれの要件を満たせば特に制限されない。
例えば、液晶化合物を含む組成物を用いて形成された光学異方性膜が挙げられる。
液晶化合物としては、上記第1光学異方性膜の形成に用いられる液晶化合物が挙げられる。
第2光学異方性膜としては、延伸フィルムを用いてもよい。延伸フィルムに含まれるポリマーとしては、上述した他のポリマーが挙げられる。
光学異方性膜の好適態様の一つとしては、要件10を満たす光学異方性膜であって、光学異方性膜の進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度が、光学異方性膜の遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度よりも大きい、光学異方性膜(以後、「特定膜1」ともいう。)が挙げられる。
要件10:{Re(450)/Re(550)}≧1.00
Re(450)は波長450nmにおける特定膜1の面内レタデーションを表し、Re(550)は波長550nmにおける特定膜1の面内レタデーションを表す。
特定膜1を構成する材料としては、上述した第1光学異方性膜および第2光学異方性膜で説明した材料が挙げられる。
波長550nmにおける特定膜1の面内レタデーションは特に制限されないが、20~500nmが好ましく、40~400nmがより好ましい。
特定膜1の{Re(650)/Re(550)}は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、1.02~1.30が好ましく、1.03~1.20がより好ましい。
要件11:Re(450)/Re(550)≧1.00
Re(450)は波長450nmにおける特定膜2の面内レタデーションを表し、Re(550)は波長550nmにおける特定膜2の面内レタデーションを表す。
特定膜2を構成する材料としては、上述した第1光学異方性膜および第2光学異方性膜で説明した材料が挙げられる。
波長550nmにおける特定膜2の面内レタデーションは特に制限されないが、20~500nmが好ましく、40~400nmがより好ましい。
特定膜2の{Re(650)/Re(550)}は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、0.50~0.92が好ましく、0.60~0.85がより好ましい。
上述した積層体は、種々の用途に適用でき、例えば、積層体の面内レタデーションを調整して、いわゆるλ/4板またはλ/2板として用いることもできる。
なお、λ/4板とは、ある特定の波長の直線偏光を円偏光に(または、円偏光を直線偏光に)変換する機能を有する板である。より具体的には、所定の波長λnmにおける面内レタデーションReがλ/4(または、この奇数倍)を示す板である。
λ/4板の波長550nmでの面内レタデーション(Re(550))は、理想値(137.5nm)を中心として、25nm程度の誤差があってもよく、例えば、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い。
また、λ/2板とは、特定の波長λnmにおける面内レタデーションRe(λ)がRe(λ)≒λ/2を満たす光学異方性膜のことをいう。この式は、可視光線領域のいずれかの波長(例えば、550nm)において達成されていればよい。なかでも、波長550nmにおける面内レタデーションRe(550)が、以下の関係を満たすことが好ましい。
210nm≦Re(550)≦300nm
なかでも、光学フィルムの好ましい態様として、積層体と偏光子とを含む円偏光板が挙げられる。この円偏光板は、上記反射防止膜として好適に使用できる。つまり、表示素子(例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示素子)と、表示素子上に配置された円偏光板とを有する表示装置においては、反射色味がより抑制できる。
また、積層体は、IPS(In Plane Switching)型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および黒表示時の光漏れを改善できる。
偏光子は、光を特定の直線偏光に変換する機能を有する部材(直線偏光子)であればよく、主に、吸収型偏光子を利用できる。
吸収型偏光子としては、ヨウ素系偏光子、二色性染料を利用した染料系偏光子、およびポリエン系偏光子などが挙げられる。ヨウ素系偏光子および染料系偏光子には、塗布型偏光子と延伸型偏光子とがあり、いずれも適用できるが、ポリビニルアルコールにヨウ素または二色性染料を吸着させ、延伸して作製される偏光子が好ましい。
偏光子の吸収軸と積層体の遅相軸との関係は特に制限されないが、積層体がλ/4板であり、光学フィルムが円偏光フィルムとして用いられる場合は、偏光子の吸収軸と積層体の遅相軸とのなす角は、45°±10°が好ましい。
色素IR-1を以下のスキームに従って合成した。ピロロピロールホウ素錯体IR-1aは、WO2017/146092号の段落0271~0272に記載の化合物A-15の合成法に従って合成した。
また、化合物yy-yyは、WO2018/124198号の段落0088~0091に記載の化合物P1-1のスキームに従い合成した。
特開2011-68731号公報を参考にして、色素IR-2を合成した。
色素IR-3を以下のスキームに従って合成した。
(光学異方性膜Aの作製)
下記成分を混合した後、攪拌機をつけたガラス製セパラブルフラスコに仕込み、室温にて24時間攪拌した。その後、得られた混合物を孔径20μmのポリプロピレン製デプスフィルターでろ過し、固形分濃度25質量%のドープを得た。
[ドープの組成]
アートンG7810(環状オレフィン系樹脂) 100質量部
NX90S(日本アエロジル株式会社製マット剤) 0.08質量部
塩化メチレン 300.36質量部
次に、金属支持体上で流延膜を40℃の乾燥風により乾燥した後に、流延膜を金属支持体から剥離し、剥離された流延膜両端をクリップで固定し、その間を同一の間隔で保ちつつ140℃の乾燥風で20分間乾燥した。流延膜の両端をクリップで固定したまま、テンターを用いて搬送方向へ延伸倍率50%となるように延伸した。なお、延伸は、給気温度180℃、流延膜の膜面温度170℃、延伸速度60%/分の条件下で縦一軸延伸を行い、光学異方性膜Aを作製した。得られた光学異方性膜AのRe(550)は210nmであった。光学異方性膜Aは、上述した第2光学異方性膜に該当する。
セルロースアシレートフィルム(TD40UL、富士フイルム(株)製)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、フィルムの片面に下記表1に記載の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。
次に、(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、得られたフィルムを10秒間搬送した。
次に、同じくバーコーターを用いて、得られたフィルムに純水を3ml/m2塗布した。
次に、得られたフィルムに対して、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セルロースアシレートフィルムを作製した。
次いで、乾燥後の塗布膜に連続的にラビング処理を施し、配向層を形成した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行とし、フィルム長手方向に対するラビングローラーの回転軸は時計回りに0°の方向とした。
上記配向層上に、上記光学異方性膜形成用溶液をワイヤーバーコーターで塗布し、塗膜を120℃で2分間加熱した。その後、60℃に冷却し、酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照射量300mJ/cm2の紫外線を塗膜に照射して光学異方性膜Bを作製した。光学異方性膜Bは、上述した第1光学異方性膜に該当する。
得られた光学異方性膜BのRe(550)は70nmであり、Re(450)/Re(550)は1.11であった。
また、赤外線用偏光子を備えた分光光度計(MPC-3100(SHIMADZU製))を用いて、赤外線領域での吸収を確認したところ、波長700~900nmにおいて、光学異方性膜Bの遅相軸と平行な方向での吸収が、進相軸と平行な方向での吸収よりも大きいことが確認された。
上記で作製した光学異方性膜Aと光学異方性膜Bとを、各々の遅相軸が直交するように粘着剤で貼り合わせ、積層体を作製した。
得られた積層体の光学特性を測定したところ、Re(550)が140nm、Re(450)/Re(550)が0.94、Re(650)/Re(550)が1.10であった。
(光学異方性膜C)
下記成分を混合した後、攪拌機をつけたガラス製セパラブルフラスコに仕込み、室温にて24時間攪拌した。その後、得られた混合物を孔径20μmのポリプロピレン製デプスフィルターでろ過し、固形分濃度25質量%のドープを得た。
[ドープの組成]
アートンG7810(環状オレフィン系樹脂) 100質量部
色素IR-2 2.0質量部
NX90S(日本アエロジル株式会社製マット剤) 0.08質量部
塩化メチレン 306質量部
次に、金属支持体上で流延膜を40℃の乾燥風により乾燥した後に、流延膜を金属支持体から剥離し、剥離された流延膜両端をクリップで固定し、その間を同一の間隔で保ちつつ140℃の乾燥風で20分間乾燥した。流延膜の両端をクリップで固定したまま、テンターを用いて搬送方向へ延伸倍率50%となるように延伸した。なお、延伸は、給気温度180℃、流延膜の膜面温度170℃、延伸速度60%/分の条件下で縦一軸延伸を行い、光学異方性膜Cを作製した。得られた光学異方性膜CのRe(550)は240nmであり、Re(450)/Re(550)は1.01であった。光学異方性膜Cは、上述した第1光学異方性膜に該当する。
また、赤外線用偏光子を備えた分光光度計(MPC-3100(SHIMADZU製))を用いて、赤外線領域での吸収を確認したところ、波長700~900nmにおいて、光学異方性膜Cの進相軸と平行な方向での吸収が、遅相軸と平行な方向での吸収よりも大きいことが確認された。
棒状液晶化合物A(80質量部)、棒状液晶化合物B(20質量部)、光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製)(3質量部)、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)(1質量部)、および、水平配向剤A(0.3質量部)をメチルエチルケトン(193質量部)に溶解して、光学異方性膜形成用溶液を調製した。
実施例1で作製した配向層上に、上記光学異方性膜形成用溶液をワイヤーバーコーターで塗布し、60℃で2分間加熱した。その後、60℃に冷却し、酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照射量300mJ/cm2の紫外線を照射して光学異方性膜Dを作製した。光学異方性膜Dは、上述した第2光学異方性膜に該当する。
得られ光学異方性膜DのRe(550)は100nmであった。
上記で作製した光学異方性膜Cと光学異方性膜Dとを、各々の遅相軸が直交するように粘着剤で貼り合わせ、積層体を作製した。
得られた積層体の光学特性を測定したところ、Re(550)が140nm、Re(450)/Re(550)が0.93、Re(650)/Re(550)が1.12であった。
(光学異方性膜Eの作製)
実施例1に記載の配向層上に下記光学異方性膜形成用溶液をワイヤーバーで塗布して塗膜を形成し、100℃で5分間加熱した。その後、60℃に冷却し、酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージし、高圧水銀ランプを用い照射量500mJ/cm2の紫外線を塗膜に照射し、光学異方性膜Eを作製した。光学異方性膜Eは、上述した第2光学異方性膜に該当する。
[光学異方性膜形成用溶液]
下記液晶性化合物L-1 70質量部
下記液晶性化合物L-2 50質量部
光重合開始剤1(イルガキュアOXE01、BASF社製) 3.0質量部
光重合開始剤2(イルガキュア184、BASF社製) 3.0質量部
下記含フッ素化合物F-1 0.2質量部
シクロペンタノン 227.1質量部
下記成分を混合した後、攪拌機をつけたガラス製セパラブルフラスコに仕込み、室温にて24時間攪拌した。その後、得られた混合物を孔径20μmのポリプロピレン製デプスフィルターでろ過し、固形分濃度15質量%のドープを得た。
[ドープの組成]
アートンG7810(環状オレフィン系樹脂) 100質量部
色素IR-3 3.0質量部
NX90S(日本アエロジル株式会社製マット剤) 0.08質量部
塩化メチレン 584質量部
次に、金属支持体上で流延膜を40℃の乾燥風により乾燥した後に、流延膜を金属支持体から剥離し、剥離された流延膜両端をクリップで固定し、その間を同一の間隔で保ちつつ140℃の乾燥風で20分間乾燥した。流延膜の両端をクリップで固定したまま、テンターを用いて搬送方向へ延伸倍率50%となるように延伸した。なお、延伸は、給気温度180℃、流延膜の膜面温度170℃、延伸速度60%/分の条件下で縦一軸延伸を行い、光学異方性膜Fを作製した。得られた光学異方性膜FのRe(550)は50nmであり、Re(450)/Re(550)は、1.01であった。光学異方性膜Fは、上述した第1光学異方性膜に該当する。
また、赤外線用偏光子を備えた分光光度計(MPC-3100(SHIMADZU製))を用いて、赤外線領域での吸収を確認したところ、波長700~900nmにおいて、光学異方性膜の遅相軸と平行な方向での吸収が、進相軸と平行な方向での吸収よりも大きいことが確認された。
上記で作製した、光学異方性膜Eと光学異方性膜Fとを、各々の遅相軸が直交するように粘着剤で貼り合わせ、積層体を作製した。
得られた積層体の光学特性を測定したところ、Re(550)が140nm、Re(450)/Re(550)が0.83、Re(650)/Re(550)が1.09であった。
(光学異方性膜Gの作製)
下記成分を混合した後、攪拌機をつけたガラス製セパラブルフラスコに仕込み、室温にて24時間攪拌した。その後、得られた混合物を孔径20μmのポリプロピレン製デプスフィルターでろ過し、固形分濃度15質量%のドープを得た。
[ドープの組成]
アートンG7810(環状オレフィン系樹脂) 100質量部
色素IR-2 10.0質量部
NX90S(日本アエロジル株式会社製マット剤) 0.08質量部
塩化メチレン 618質量部
次に、金属支持体上で流延膜を40℃の乾燥風により乾燥した後に、流延膜を金属支持体から剥離し、剥離された流延膜両端をクリップで固定し、その間を同一の間隔で保ちつつ140℃の乾燥風で20分間乾燥した。流延膜の両端をクリップで固定したまま、テンターを用いて搬送方向へ延伸倍率50%となるように延伸した。なお、延伸は、給気温度180℃、流延膜の膜面温度170℃、延伸速度60%/分の条件下で縦一軸延伸を行い、光学異方性膜Cを作製した。得られた光学異方性膜CのRe(550)は48nmであり、Re(450)/Re(550)は1.01であった。光学異方性膜Gは、上述した第1光学異方性膜に該当する。
また、赤外線用偏光子を備えた分光光度計(MPC-3100(SHIMADZU製))を用いて、赤外線領域での吸収を確認したところ、波長700~900nmにおいて、光学異方性膜Gの進相軸と平行な方向での吸収が、遅相軸と平行な方向での吸収よりも大きいことが確認された。
洗浄したガラス基板上に、ポリイミド配向膜形成用組成物SE-130(日産化学社製)をスピンコート法により塗布した。塗膜を乾燥後、250℃で1時間焼結した後、塗膜にラビング処理を施し、配向層を形成した。
下記の組成物A-1を、スピンコート法によって配向膜上に塗布した。配向膜上に形成された塗膜をホットプレート上で240℃に加熱し、その後、200℃に冷却した後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長365nmにて500mJ/cm2の紫外線を塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化し、光学異方性膜Hを作製した。光学異方性膜Hは、上述した第2光学異方性膜に該当する。
組成物A-1
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・液晶化合物L-1 50.00質量部
・液晶化合物L-2 50.00質量部
・重合開始剤PI-1 0.50質量部
・レベリング剤T-1 0.20質量部
・クロロホルム 560.00質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記で作製した、光学異方性膜Gと光学異方性膜Hとを、各々の遅相軸が平行になるように粘着剤で貼り合わせ、積層体を作製した。
得られた積層体の光学特性を測定したところ、Re(550)が138nm、Re(450)/Re(550)が0.84、Re(650)/Re(550)が1.09であった。
色素IR-1を用いずに実施例1に記載の光学異方性膜Bと同様の手順に従って光学異方性膜Iを作製した以外は、実施例1と同様の手順に従って積層体を作製した。
得られた積層体の光学特性を測定したところ、Re(550)が130nm、Re(450)/Re(550)が0.95、Re(650)/Re(550)が1.02であった。
「色素」欄は、使用した色素を表す。「IR-1」~「IR-3」は、それぞれ色素IR-1~色素IR-3を表す。
「吸収方向」欄は、波長700~900nmにおいて、光学異方性膜の遅相軸と平行な方向での吸収と、進相軸と平行な方向での吸収とで、どちらの吸収が大きいかを表す。例えば、「遅相軸」の表記は、波長700~900nmにおいて、光学異方性膜の遅相軸と平行な方向での吸収が、進相軸と平行な方向での吸収よりも大きいことを表す。
「遅相軸関係」欄は、光学異方性膜Xの遅相軸と、光学異方性膜Yの遅相軸との関係を表す。
表3には、各光学異方性膜のRe(550)、Re(450)/Re(550)、および、Re(650)/Re(550)をまとめて示す。
その後、0.005モル/リットルで35℃の希硫酸水溶液に得られたフィルムを1分間浸漬した後、得られたフィルムを水に浸漬して、フィルム上の希硫酸水溶液を十分に洗い流した。その後、洗浄されたフィルムを120℃で乾燥させ、偏光子保護フィルムを作製した。
なお、実施例1で作製した積層体の代わりに、実施例2~4で作製した積層体を用いて、有機EL表示装置を作製した。
12A,12B,12C 第1光学異方性膜
14A,14B,14C 第2光学異方性膜
Claims (9)
- 第1光学異方性膜と、第2光学異方性膜とを含む積層体であって、
前記第1光学異方性膜および前記第2光学異方性膜の両方が面内方向に遅相軸を有し、
前記第1光学異方性膜の遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Xが、進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Yよりも大きく、
前記第1光学異方性膜の遅相軸と前記第2光学異方性膜の遅相軸とが直交しており、
波長550nmにおける前記第2光学異方性膜の面内レタデーションが、波長550nmにおける前記第1光学異方性膜の面内レタデーションよりも大きく、
前記第1光学異方性膜が要件1を満たし、
前記第1光学異方性膜および前記第2光学異方性膜が要件2および3を満たす、積層体。
要件1:{Re1(650)/Re1(550)}<0.95
要件2:{Re1(450)/Re1(550)}>{Re2(450)/Re2(550)}
要件3:{Re1(650)/Re1(550)}<{Re2(650)/Re2(550)}
Re1(450)は、波長450nmにおける前記第1光学異方性膜の面内レタデーションを表し、Re1(550)は、波長550nmにおける前記第1光学異方性膜の面内レタデーションを表し、Re1(650)は、波長650nmにおける前記第1光学異方性膜の面内レタデーションを表す。
Re2(450)は、波長450nmにおける前記第2光学異方性膜の面内レタデーションを表し、Re2(550)は、波長550nmにおける前記第2光学異方性膜の面内レタデーションを表し、Re2(650)は、波長650nmにおける前記第2光学異方性膜の面内レタデーションを表す。 - 第1光学異方性膜と、第2光学異方性膜とを含む積層体であって、
前記第1光学異方性膜および前記第2光学異方性膜の両方が面内方向に遅相軸を有し、
前記第1光学異方性膜の進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Yが、遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Xよりも大きく、
前記第1光学異方性膜の遅相軸と前記第2光学異方性膜の遅相軸とが直交しており、
前記第2光学異方性膜の波長550nmにおける面内レタデーションが、前記第1光学異方性膜の波長550nmにおける面内レタデーションよりも小さく、
前記第1光学異方性膜が要件4および5を満たし、
前記第1光学異方性膜および前記第2光学異方性膜が要件6および7を満たす、積層体。
要件4:{Re1(450)/Re1(550)}≧0.95
要件5:{Re1(650)/Re1(550)}≧1.02
要件6:{Re2(450)/Re2(550)}>{Re1(450)/Re1(550)}
要件7:{Re1(650)/Re1(550)}>1.00≧{Re2(650)/Re2(550)}
Re1(450)は、波長450nmにおける前記第1光学異方性膜の面内レタデーションを表し、Re1(550)は、波長550nmにおける前記第1光学異方性膜の面内レタデーションを表し、Re1(650)は、波長650nmにおける前記第1光学異方性膜の面内レタデーションを表す。
Re2(450)は、波長450nmにおける前記第2光学異方性膜の面内レタデーションを表し、Re2(550)は、波長550nmにおける前記第2光学異方性膜の面内レタデーションを表し、Re2(650)は、波長650nmにおける前記第2光学異方性膜の面内レタデーションを表す。 - 第1光学異方性膜と、第2光学異方性膜とを含む積層体であって、
前記第1光学異方性膜および前記第2光学異方性膜の両方が面内方向に遅相軸を有し、
前記第1光学異方性膜の進相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Yが、遅相軸の方向での波長700~900nmにおける最大吸光度Xよりも大きく、
前記第1光学異方性膜の遅相軸と前記第2光学異方性膜の遅相軸とが平行であり、
前記第1光学異方性膜が要件4および5を満たし、
前記第2光学異方性膜が要件8および9を満たす、積層体。
要件4:{Re1(450)/Re1(550)}≧0.95
要件5:{Re1(650)/Re1(550)}≧1.02
要件8:{Re2(450)/Re2(550)}<0.95
要件9:1.00<{Re2(650)/Re2(550)}<1.08
Re1(450)は、波長450nmにおける前記第1光学異方性膜の面内レタデーションを表し、Re1(550)は、波長550nmにおける前記第1光学異方性膜の面内レタデーションを表し、Re1(650)は、波長650nmにおける前記第1光学異方性膜の面内レタデーションを表す。
Re2(450)は、波長450nmにおける前記第2光学異方性膜の面内レタデーションを表し、Re2(550)は、波長550nmにおける前記第2光学異方性膜の面内レタデーションを表し、Re2(650)は、波長650nmにおける前記第2光学異方性膜の面内レタデーションを表す。 - 前記第1光学異方性膜が、赤外線吸収色素由来の残基を有するポリマー、または、赤外線吸収色素を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記第1光学異方性膜が、液晶化合物および赤外線吸収色素を含む組成物を用いて形成された光学異方性膜である、請求項1~4のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記第1光学異方性膜が、ポリマーおよび赤外線吸収色素を含む延伸フィルムである、請求項1~4のいずれか1項に記載の積層体。
- 波長550nmにおける面内レタデーションが110~160nmである、請求項1~6のいずれか1項に記載の積層体。
- 請求項7に記載の積層体と、偏光子とを有する、円偏光板。
- 表示素子と、前記表示素子上に配置された請求項8に記載の円偏光板とを有する、表示装置。
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