JP7855352B2 - 積層体、光学装置および表示装置 - Google Patents
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Description
従来、偏光子にはヨウ素偏光子が使用されていることが多い。ヨウ素偏光子は、ヨウ素を溶解し、ポリビニルアルコール(PVA)のような高分子材料膜に吸着させ、一方向に高倍率に延伸することで作製されており、十分な薄型化が困難であった。また、特許文献1に記載のように、延伸されたPVAは熱経時での形状変化を生じやすく、曲面形状で用いることも困難であった。
本発明者らは、配向軸の方向に対する延伸では、偏光度が低下しないのに対し、配向軸の方向と異なる方向に対する延伸では、偏光度が低下することを明らかとし、2軸方向に同時に延伸した場合には、配向が乱れて偏光度がさらに大きく低下することを明らかとした。
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
樹脂基材のtanδのピーク温度が170℃以下であり、
光吸収異方性層が液晶性化合物および二色性物質を含有し、二色性物質の配向度が0.95以上である、積層体。
[2] 樹脂基材のtanδのピーク温度が130℃以下である、[1]に記載の積層体。
[3] 樹脂基材のtanδのピーク温度における貯蔵弾性率が100kPa以下である、[1]または[2]に記載の積層体。
[4] 樹脂基材、接着剤層、および、光吸収異方性層がこの順に配置された、[1]~[3]のいずれかに記載の積層体。
[5] 接着剤層が、紫外線硬化型接着剤層である、[4]に記載の積層体。
[6] 接着剤層が、少なくとも(メタ)アクリレート化合物を含む接着剤層である、[5]に記載の積層体。
[7] 更に、配向層を有する、[1]~[6]のいずれかに記載の積層体。
[8] 配向層が、ラジカル重合性化合物を含有する組成物から形成された層である、[7]に記載の積層体。
[9] 樹脂基材、接着剤層、光吸収異方性層、および、配向層がこの順に配置された、[1]~[8]のいずれかに記載の積層体。
[10] 接着剤層が、紫外線硬化型接着剤層である、[9]に記載の積層体。
[11] 接着剤層が、少なくとも(メタ)アクリレート化合物を含む接着剤層である、[10]に記載の積層体。
[12] 光吸収異方性層が、高分子液晶性化合物を有する組成物から形成される、[1]~[11]のいずれかに記載の積層体。
[13] 光吸収異方性層を形成する組成物の固形分重量に対しラジカル重合性基のモル含有率が、0.6mmol/g以上である、[1]~[12]のいずれかに記載の積層体。
[14] 曲面を有する、[1]~[13]のいずれかに記載の積層体。
[15] 曲面を有する光学装置であって、[14]に記載の積層体が、曲面に沿うように配置された、光学装置。
[16] 曲面を有する複数の部材を有する表示装置であって、[14]に記載の積層体が、曲面を有する部材のうち、最も視認側に存在する部材の曲面の更に視認側に沿うように配置された、表示装置。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、平行、直交、水平、および、垂直とは、それぞれ厳密な意味での平行、直交、水平、および、垂直を意味するのではなく、それぞれ、平行±10°の範囲、直交±10°の範囲、水平±10°、および、垂直±10°の範囲を意味する。
また、本明細書において、各成分は、各成分に該当する物質を1種単独でも用いても、2種以上を併用してもよい。ここで、各成分について2種以上の物質を併用する場合、その成分についての含有量とは、特段の断りが無い限り、併用した物質の合計の含有量を指す。
また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」または「メタクリレート」を表す表記であり、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」または「メタクリル」を表す表記であり、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」または「メタクリロイル」を表す表記である。
本発明の積層体は、樹脂基材と、光吸収異方性層を有する積層体であって、樹脂基材のtanδが170℃以下であり、光吸収異方性層が液晶性化合物および二色性物質を含有し、二色性物質の配向度が0.95以上である、積層体である。
光吸収異方性層における二色性物質の配向度は、0.97以上がさらに好ましい。配向度が高いほど、複数の方向に同時に延伸された場合の偏光度変化が小さい。
この理由の詳細は未だ明らかになっていないが、本発明者らは以下の理由によるものと推測している。
まず、本発明の光学積層体が有する樹脂基材のtanδのピーク温度が170℃以下であることにより、光吸収異方性層における液晶性化合物の配向状態に影響を与えない温度領域で、延伸させることができ、かつ、その温度領域で曲面形状を付与することができると推定できる。
また、本発明の光学積層体が有する光吸収異方性層は、二色性物質を有しており、分子レベルでは様々な方向に配置されている。それらの個々の分子の方向を平均化すれば、ある方向に収斂し、それが二色性物質の配向軸である(図5参照)。配向軸に対して垂直な延伸応力が働いた場合を考える。配向軸に対して平行な方向に配置された分子は、延伸応力が働いても方向が変化しないと推定される。一方、配向軸に対して平行な方向からずれた分子は、延伸応力により、配向軸に対してさらにずれが大きくなる方向に変化すると推定できる。
ここで、高配向度を有する光吸収異方性層は、大部分の分子が配向軸方向に配置されているので、配向軸に対して垂直な延伸応力が働いた場合でも、その影響が小さく、結果として偏光度の変化も小さくなると考えている。
以下に、積層体に含まれる各構成要素について詳述する。
本発明に用いられる樹脂基材は、tanδのピーク温度が170℃以下である。
また、低温で熱変形処理が可能となる観点から、樹脂基材は、tanδのピーク温度が150℃以下が好ましく、tanδのピーク温度が130℃以下がさらに好ましい。
動的粘弾性測定装置(アイティー計測制御株式会社製DVA-200)を用いて、あらかじめ温度25℃、湿度60%Rh雰囲気下で2時間以上調湿したフィルム試料について、下記条件において、E”(損失弾性率)とE’(貯蔵弾性率)を測定し、tanδ(=E”/E’)を求める値とする。
装置:アイティー計測制御株式会社製 DVA-200
試料:5mm、長さ50mm(ギャップ20mm)
測定条件:引張りモード
測定温度:-150℃~220℃
昇温条件:5℃/min
周波数:1Hz
なお、一般的に光学用途においては、延伸処理がなされた樹脂基材を使用することが多く、延伸処理によって、tanδのピーク温度は変化することが多い。例えば、TAC(トリアセチルセルロース)基材(TG40、富士フイルム社製)は、tanδのピーク温度は180℃以上となる。
中でも、市場から容易に入手できたり、透明性に優れていたりする点から、好ましくは、環状オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂またはポリカーボネートであり、より好ましくは、アクリル系樹脂であり、更に好ましくは、ポリメタクリル酸エステルである。
ここで、tanδのピーク温度における貯蔵弾性率は、上述したtanδの測定方法において測定されるE’(貯蔵弾性率)のうち、tanδのピーク温度における貯蔵弾性率をいう。
本発明に用いられる光吸収異方性層は、液晶性化合物および二色性物質を含有し、二色性物質の配向度が0.95以上である。
このような光吸収異方性層は、液晶性化合物および二色性物質を含有する組成物(以下、「光吸収異方性層形成用組成物」と略す。)を用いて形成されることが好ましい。
特に、加熱時の偏光度低下が抑制される点で、光吸収異方性層形成用組成物に含まれる液晶化合物や二色性色素がラジカル重合性基を有することが好ましい。
光吸収異方性層形成用組成物の固形分重量に対して、ラジカル重合性基のモル含有率が、0.6mmol/g以上であることが好ましく、1.0mmol/g以上であることがより好ましく、1.5mmol/g以上であることがさらに好ましい。
光吸収異方性層形成用組成物は、液晶性化合物を含有する。
液晶性化合物は、可視領域で二色性を示さない液晶性化合物が好ましい。
液晶性化合物としては、低分子液晶性化合物および高分子液晶性化合物のいずれも用いることができる。ここで、「低分子液晶性化合物」とは、化学構造中に繰り返し単位を有さない液晶性化合物のことをいう。また、「高分子液晶性化合物」とは、化学構造中に繰り返し単位を有する液晶性化合物のことをいう。
低分子液晶性化合物としては、例えば、特開2013-228706号公報の段落[0027]~[0034]に記載されている液晶性化合物が挙げられる。中でもスメックチック性を示す低分子液晶性化合物が好ましい。
高分子液晶性化合物としては、例えば、特開2011-237513号公報に記載されているサーモトロピック液晶性高分子が挙げられる。また、高分子液晶性化合物は、末端に架橋性基(例えば、アクリロイル基およびメタクリロイル基)を有していることが好ましい。
液晶性化合物は、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。高分子液晶性化合物と低分子液晶性化合物を併用することも好ましい。
液晶性化合物の含有量は、光吸収異方性層形成用組成物中の二色性物質の含有量100質量部に対して、25~2000質量部が好ましく、33~1000質量部がより好ましく、50~500質量部がさらに好ましい。液晶性化合物の含有量が上記範囲内にあることで、偏光子の配向度がより向上する。
式(P1-A)で表される基は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、(メタ)アクリル酸エステルの重合によって得られるポリ(メタ)アクリル酸エステルの部分構造の一単位であることが好ましい。
式(P1-B)で表される基は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、エチレングリコールを重合して得られるポリエチレングリコールにおけるエチレングリコール単位であることが好ましい。
式(P1-C)で表される基は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、プロピレングリコールを重合して得られるプロピレングリコール単位であることが好ましい。
式(P1-D)で表される基は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、シラノールの縮重合によって得られるポリシロキサンのシロキサン単位であることが好ましい。
L1が表す2価の連結基としては、-C(O)O-、-OC(O)-、-O-、-S-、-C(O)NR3-、-NR3C(O)-、-SO2-、および、-NR3R4-などが挙げられる。式中、R3およびR4はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基を表わす。
P1が式(P1-A)で表される基である場合には、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、L1は-C(O)O-で表される基が好ましい。
P1が式(P1-B)~(P1-D)で表される基である場合には、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、L1は単結合が好ましい。
ここで、SP1が表すオキシエチレン構造は、*-(CH2-CH2O)n1-*で表される基が好ましい。式中、n1は1~20の整数を表し、*は、上記式(1)中のL1またはM1との結合位置を表す。n1は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、2~10の整数であることが好ましく、2~4の整数であることがより好ましく、3であることが最も好ましい。
また、SP1が表すオキシプロピレン構造は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、*-(CH(CH3)-CH2O)n2-*で表される基が好ましい。式中、n2は1~3の整数を表し、*はL1またはM1との結合位置を表す。
また、SP1が表すポリシロキサン構造は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、*-(Si(CH3)2-O)n3-*で表される基が好ましい。式中、n3は6~10の整数を表し、*はL1またはM1との結合位置を表す。
また、SP1が表すフッ化アルキレン構造は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、*-(CF2-CF2)n4-*で表される基が好ましい。式中、n4は6~10の整数を表し、*はL1またはM1との結合位置を表す。
メソゲン基としては、例えば、芳香族炭化水素基、複素環基、および、脂環式基からなる群から選択される少なくとも1種の環状構造を有する基であることが好ましい。
メソゲン基は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、芳香族炭化水素基を有するのが好ましく、2~4個の芳香族炭化水素基を有するのがより好ましく、3個の芳香族炭化水素基を有するのがさらに好ましい。
A1で表される2価の基は、4~6員環であることが好ましい。また、A1で表される2価の基は、単環でも、縮環であってもよい。
*は、SP1またはT1との結合位置を表す。
2価の芳香族複素環基を構成する炭素以外の原子としては、窒素原子、硫黄原子および酸素原子が挙げられる。芳香族複素環基が炭素以外の環を構成する原子を複数有する場合、これらは同一であっても異なっていてもよい。
2価の芳香族複素環基の具体例としては、例えば、ピリジレン基(ピリジン-ジイル基)、ピリダジン-ジイル基、イミダゾール-ジイル基、チエニレン(チオフェン-ジイル基)、キノリレン基(キノリン-ジイル基)、イソキノリレン基(イソキノリン-ジイル基)、オキサゾール-ジイル基、チアゾール-ジイル基、オキサジアゾール-ジイル基、ベンゾチアゾール-ジイル基、ベンゾチアジアゾール-ジイル基、フタルイミド-ジイル基、チエノチアゾール-ジイル基、チアゾロチアゾール-ジイル基、チエノチオフェン-ジイル基、および、チエノオキサゾール-ジイル基などが挙げられる。
式(M1-B)中、a2は1~10の整数を表し、a2が2以上である場合には、複数のA2は同一でも異なっていてもよく、複数のA3は同一でも異なっていてもよく、複数のLA1は同一でも異なっていてもよい。a2は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、2以上の整数であることが好ましく、2であることがより好ましい。
式(M1-B)中、a2が1である場合には、LA1は2価の連結基である。a2が2以上である場合には、複数のLA1はそれぞれ独立に、単結合または2価の連結基であり、複数のLA1のうち少なくとも1つが2価の連結基である。a2が2である場合、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、2つのLA1のうち、一方が2価の連結基であり、他方が単結合であることが好ましい。
T1は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、炭素数1~10のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~5のアルコキシがより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。これらの末端基は、これらの基、または、特開2010-244038号公報に記載の重合性基によって、さらに置換されていてもよい。
T1の主鎖の原子数は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~10がさらに好ましく、1~7が特に好ましい。T1の主鎖の原子数が20以下であることで、偏光子の配向度がより向上する。ここで、T1おける「主鎖」とは、M1と結合する最も長い分子鎖を意味し、水素原子はT1の主鎖の原子数にカウントしない。例えば、T1がn-ブチル基である場合には主鎖の原子数は4であり、T1がsec-ブチル基である場合の主鎖の原子数は3である。
本発明において、高分子液晶性化合物に含まれる各繰り返し単位の含有量は、各繰り返し単位を得るために使用される各単量体の仕込み量(質量)に基づいて算出される。
繰り返し単位(1)は、高分子液晶性化合物中において、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。なかでも、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、繰り返し単位(1)が高分子液晶性化合物中に2種含まれているのがよい。
上記繰り返し単位BにおいてT1が表す末端基は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、アルコキシカルボニル基、シアノ基、又は、(メタ)アクリロイルオキシ基含有基であることが好ましく、アルコキシカルボニル基、又は、シアノ基であることがより好ましい。
高分子液晶性化合物中の上記繰り返し単位Aの含有量と高分子液晶性化合物中の上記繰り返し単位Bの含有量との割合(A/B)は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、50/50~95/5であることが好ましく、60/40~93/7であることがより好ましく、70/30~90/10であることがさらに好ましい。
本発明の高分子液晶性化合物は、さらに、下記式(3-2)で表される繰り返し単位(本明細書において、「繰り返し単位(3-2)」ともいう。)を含んでいてもよい。これにより、高分子液晶性化合物の溶媒に対する溶解性が向上すること、および、液晶相転移温度の調整が容易になることなどの利点がある。
繰り返し単位(3-2)は、少なくともメソゲン基を有しないという点で、上記繰り返し単位(1)と異なる。
高分子液晶性化合物が繰り返し単位(3-2)を含む場合には、高分子液晶性化合物は、繰り返し単位(1)と繰り返し単位(3-2)との共重合体であり(さらに、繰り返し単位A,Bを含む共重合体であってもよい)、ブロック重合体、交互重合体、ランダム重合体、および、グラフト重合体など、いずれの重合体であってもよい。
式(3-2)におけるP3、L3、SP3およびT3の具体例はそれぞれ、上記式(1)におけるP1、L1、SP1およびT1と同様である。
ここで、式(3-2)におけるT3は、光吸収異方性層の強度が向上する観点から、重合性基を有することが好ましい。
繰り返し単位(3-2)は、高分子液晶性化合物中において、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。繰り返し単位(3-2)を2種以上含む場合には、その合計量が上記範囲内であることが好ましい。
高分子液晶性化合物の重量平均分子量(Mw)は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、1000~500000が好ましく、2000~300000がより好ましい。高分子液晶性化合物のMwが上記範囲内にあれば、高分子液晶性化合物の取り扱いが容易になる。
特に、塗布時のクラック抑制の観点から、高分子液晶性化合物の重量平均分子量(Mw)は、10000以上が好ましく、10000~300000がより好ましい。
また、配向度の温度ラチチュードの観点から、高分子液晶性化合物の重量平均分子量(Mw)は、10000未満が好ましく、2000以上10000未満が好ましい。
ここで、本発明における重量平均分子量および数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)法により測定された値である。
・溶媒(溶離液):N-メチルピロリドン
・装置名:TOSOH HLC-8220GPC
・カラム:TOSOH TSKgelSuperAWM-H(6mm×15cm)を3本接続して使用
・カラム温度:25℃
・試料濃度:0.1質量%
・流速:0.35mL/min
・校正曲線:TOSOH製TSK標準ポリスチレン Mw=2800000~1050(Mw/Mn=1.03~1.06)までの7サンプルによる校正曲線を使用
本発明においては、液晶性化合物の含有量は、光吸収異方性層形成用組成物における固形分中の50~99質量%となる量であることが好ましく、70~96質量%となる量であることがより好ましい。
ここで、「光吸収異方性層形成用組成物における固形分」とは、溶媒を除いた成分をいい、固形分の具体例としては、上記液晶性化合物および後述する二色性物質、重合開始剤、界面改良剤などが挙げられる。
本発明に用いられる光吸収異方性層形成用組成物は、二色性物質を含有する。
二色性物質は、特に限定されず、可視光吸収物質(二色性色素)、発光物質(蛍光物質、燐光物質)、紫外線吸収物質、赤外線吸収物質、非線形光学物質、カーボンナノチューブ、無機物質(例えば量子ロッド)、などが挙げられ、従来公知の二色性物質(二色性色素)を使用することができる。
具体的には、例えば、特開2013-228706号公報の[0067]~[0071]段落、特開2013-227532号公報の[0008]~[0026]段落、特開2013-209367号公報の[0008]~[0015]段落、特開2013-14883号公報の[0045]~[0058]段落、特開2013-109090号公報の[0012]~[0029]段落、特開2013-101328号公報の[0009]~[0017]段落、特開2013-37353号公報の[0051]~[0065]段落、特開2012-63387号公報の[0049]~[0073]段落、特開平11-305036号公報の[0016]~[0018]段落、特開2001-133630号公報の[0009]~[0011]段落、特開2011-215337号公報の[0030]~[0169]、特開2010-106242号公報の[0021]~[0075]段落、特開2010-215846号公報の[0011]~[0025]段落、特開2011-048311号公報の[0017]~[0069]段落、特開2011-213610号公報の[0013]~[0133]段落、特開2011-237513号公報の[0074]~[0246]段落、特開2016-006502号公報の[0005]~[0051]段落、WO2016/060173号公報の[0005]~[0041]段落、WO2016/136561号公報の[0008]~[0062]段落、国際公開第2017/154835号の[0014]~[0033]段落、国際公開第2017/154695号の[0014]~[0033]段落、国際公開第2017/195833号の[0013]~[0037]段落、国際公開第2018/164252号の[0014]~[0034]段落などに記載されたものが挙げられる。
この場合、二色性物質を有する光吸収異方性層は、偏光子として用いることもできる。
上記架橋性基としては、具体的には、例えば、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、オキセタニル基、スチリル基などが挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
光吸収異方性層形成用組成物の二色性物質の含有量は、二色性物質の配向度がより高くなる理由から、上記液晶性化合物100質量部に対して1~400質量部であることが好ましく、2~100質量部であることがより好ましく、5~30質量部であることが更に好ましい。
光吸収異方性層形成用組成物が含有する界面活性剤は、従来公知の界面活性剤を用いることが可能であるが、フッ化アルキル基を含む繰り返し単位(以下、「繰り返し単位F」とも略す。)と、環構造を含む繰り返し単位(以下、「繰り返し単位M」とも略す。)とを有する共重合体が好ましい。
なお、共重合体においては、各々の繰り返し単位の結合部を水素原子に置き換えた構造式でδDおよび体積を計算し、体積比で平均した値を採用している。
液晶を配向させるために80℃~140℃の高温熟成が必要であり、高温熟成時に組成物の粘度が下がりハジキ故障が生じることがある。発明者らが検討した結果、界面活性剤のδDとハジキ故障の相関があることが明らかになった。具体的には、界面活性剤のδDが15.5以上17.5以下が好ましく、15.8以上17.0以下がより好ましい。
上記共重合体が有する繰り返し単位Fは、下記式(a)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
ここで、maは、1以上10以下の整数であることが好ましく、naは、4以上12以下が好ましい。
上記共重合体が有する繰り返し単位Mは、環構造を含む単位であればよい。
環構造とは、例えば、芳香族炭化水素基、複素環基、および、脂環式基からなる群から選択される少なくとも1種の環構造を表す。配向欠陥を抑制する観点からは2個以上の環構造を有することが好ましい。
また、Lが、アルキレン基を表す場合、アルキレン基を構成する1個以上の-CH2-に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、炭素数1~10の直鎖状のアルキル基および炭素数1~10の分岐状のアルキル基からなる群より選択される少なくとも1種の基によって置き換えられていてもよい。
中でも、L4については炭素数4~6で末端が酸素のアルキレンオキシ基が好ましく、L5については、エステル基が最も好ましい。
本発明においては、上述した界面活性剤の含有量は、得られる光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、上記液晶性化合物100質量部に対して0.05~15質量部であることが好ましく、0.08~10質量部であることがより好ましく、0.1~5質量部であることが更に好ましい。
光吸収異方性層形成用組成物は、重合開始剤を含むことが好ましい。
重合開始剤としては特に制限はないが、感光性を有する化合物、すなわち光重合開始剤であることが好ましい。
光重合開始剤としては、各種の化合物を特に制限なく使用できる。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、同2367670号の各明細書)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書)、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)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号および同2951758号の各明細書)、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)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60-105667号公報および米国特許第4239850号明細書)、オキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書)、o-アシルオキシム化合物(特開2016-27384明細書[0065])および、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号公報および特開平10-29997号公報)などが挙げられる。
このような光重合開始剤としては、市販品も用いることができ、BASF社製のイルガキュア-184、イルガキュア-907、イルガキュア-369、イルガキュア-651、イルガキュア-819、イルガキュア-OXE-01およびイルガキュア-OXE-02等が挙げられる。
重合開始剤は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。重合開始剤を2種以上含む場合、その合計量が上記範囲内であるのが好ましい。
本発明の光吸収異方性層形成用の着色組成物は、作業性等の観点から、溶媒を含有するのが好ましい。
溶媒としては、例えば、ケトン類(例えば、アセトン、2-ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロペタンタノン、シクロヘキサノンなど)、エーテル類(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、テトラヒドロピラン、ジオキソランなど)、脂肪族炭化水素類(例えば、ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(例えば、シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼンなど)、ハロゲン化炭素類(例えば、ジクロロメタン、トリクロロメタン、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、クロロトルエンなど)、エステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチルなど)、アルコール類(例えば、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール、イソペンチルアルコール、ネオペンチルアルコール、ジアセトンアルコール、ベンジルアルコールなど)、セロソルブ類(例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、1,2-ジメトキシエタンなど)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシドなど)、アミド類(例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドンなど)、および、ヘテロ環化合物(例えば、ピリジンなど)などの有機溶媒、ならびに、水が挙げられる。これの溶媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの溶媒のうち、溶解性に優れるという効果を活かす観点から、ケトン類(特にシクロペンタノン、シクロヘキサノン)、エーテル類(特にテトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、テトラヒドロピラン、ジオキソラン)、および、アミド類(特に、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン)が好ましい。
溶媒は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。溶媒を2種以上含む場合、その合計量が上記範囲内であるのが好ましい。
光吸収異方性層の形成方法は特に限定されず、上述した光吸収異方性層形成用組成物を後述する配向層上に塗布して塗布膜を形成する工程(以下、「塗布膜形成工程」ともいう。)と、塗布膜に含まれる液晶性成分や二色性物質を配向させる工程(以下、「配向工程」ともいう。)と、をこの順に含む方法が挙げられる。
なお、液晶性成分とは、上述した液晶性化合物だけでなく、上述した二色性物質が液晶性を有している場合は、液晶性を有する二色性物質も含む成分である。
塗布膜形成工程は、光吸収異方性層形成用組成物を後述する配向層上に塗布して塗布膜を形成する工程である。
上述した溶媒を含有する光吸収異方性層形成用組成物を用いたり、光吸収異方性層形成用組成物を加熱などによって溶融液などの液状物としたものを用いたりすることにより、後述する配向層上に光吸収異方性層形成用組成物を塗布することが容易になる。
光吸収異方性層形成用組成物の塗布方法としては、具体的には、例えば、ロールコーティング法、グラビア印刷法、スピンコート法、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法、スプレー法、および、インクジェット法などの公知の方法が挙げられる。
配向工程は、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向させる工程である。これにより、光吸収異方性層が得られる。
配向工程は、乾燥処理を有していてもよい。乾燥処理によって、溶媒などの成分を塗布膜から除去することができる。乾燥処理は、塗布膜を室温下において所定時間放置する方法(例えば、自然乾燥)によって行われてもよいし、加熱および/または送風する方法によって行われてもよい。
ここで、光吸収異方性層形成用組成物に含まれる液晶性成分は、上述した塗布膜形成工程または乾燥処理によって、配向する場合がある。例えば、光吸収異方性層形成用組成物が溶媒を含む塗布液として調製されている態様では、塗布膜を乾燥して、塗布膜から溶媒を除去することで、光吸収異方性を持つ塗布膜(すなわち、光吸収異方性膜)が得られる。
乾燥処理が塗布膜に含まれる液晶性成分の液晶相への転移温度以上の温度により行われる場合には、後述する加熱処理は実施しなくてもよい。
加熱処理は、製造適性等の面から10~250℃が好ましく、25~190℃がより好ましい。また、加熱時間は、1~300秒が好ましく、1~60秒がより好ましい。
以上の工程によって、光吸収異方性膜を得ることができる。
なお、本態様では、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向する方法として、乾燥処理および加熱処理などを挙げているが、これに限定されず、公知の配向処理によって実施できる。
光吸収異方性層の形成方法は、上記配向工程後に、光吸収異方性層を硬化させる工程(以下、「硬化工程」ともいう。)を有していてもよい。
硬化工程は、例えば、光吸収異方性層が架橋性基(重合性基)を有している場合には、加熱および/または光照射(露光)によって実施される。このなかでも、硬化工程は光照射によって実施されることが好ましい。
硬化に用いる光源は、赤外線、可視光または紫外線など、種々の光源を用いることが可能であるが、紫外線であることが好ましい。また、硬化時に加熱しながら紫外線を照射してもよいし、特定の波長のみを透過するフィルタを介して紫外線を照射してもよい。
露光が加熱しながら行われる場合、露光時の加熱温度は、液晶膜に含まれる液晶性成分の液晶相への転移温度にもよるが、25~140℃であることが好ましい。
また、露光は、窒素雰囲気下で行われてもよい。ラジカル重合によって液晶膜の硬化が進行する場合において、酸素による重合の阻害が低減されるため、窒素雰囲気下で露光することが好ましい。
本発明の光吸収異方性層は、二色性物質を水平配向させてもよいし、垂直に配向させてもよい。垂直配向させた光吸収異方性層は、斜め方向に入射する偏光に対する吸収を有する特徴があり、視野角を制御するためのプライバシーフィルムなどに利用することが可能である。
二色性物質および液晶化合物を垂直配向させる観点から、下記の垂直配向剤を用いることが好ましい。
垂直配向剤としては、ボロン酸化合物、及び、オニウム塩が挙げられる。
R3は、(メタ)アクリル基を含む置換基を表す。
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0023~0032に記載の一般式(I)で表されるボロン酸化合物が挙げられる。
ボロン酸化合物としては、以下に例示する化合物も好ましい。
オニウム塩の具体例としては、特開2012-208397号公報の段落0052~0058号公報に記載のオニウム塩、特開2008-026730号公報の段落0024~0055に記載のオニウム塩、及び、特開2002-37777号公報に記載のオニウム塩が挙げられる。
垂直配向剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。垂直配向剤が2種以上を用いられる場合、それらの合計量が上記範囲であることが好ましい。
垂直配向の場合は、以下のレベリング剤を含むことが好ましい。組成物がレベリング剤を含むと、光吸収異方性層の表面にかかる乾燥風による面状の荒れを抑制し、二色性物質がより均一に配向する。
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)、又は、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。
Lは、2価の連結基を表す。Lとしては、炭素数2~16のアルキレン基が好ましく、上記アルキレン基において隣接しない任意の-CH2-は、-O-、-COO-、-CO-、又は、-CONH-に置換されていてもよい。
nは、1~18の整数を表す。
他の繰り返し単位としては、式(41)で表される化合物由来の繰り返し単位が挙げられる。
Xは、酸素原子、硫黄原子、又は、-N(R13)-を表す。R13は、水素原子、又は、炭素数1~8のアルキル基を表す。
R12は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、又は、置換基を有していてもよい芳香族基を表す。上記アルキル基の炭素数は、1~20が好ましい。上記アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、及び、環状のいずれであってもよい。
また、上記アルキル基の有していてもよい置換基としては、ポリ(アルキレンオキシ)基、及び、重合性基が挙げられる。重合性基の定義は、上述した通りである。
レベリング剤が、式(40)で表される化合物由来の繰り返し単位、及び、式(41)で表される化合物由来の繰り返し単位を含む場合、式(41)で表される化合物由来の繰り返し単位の含有量は、レベリング剤が含む全繰り返し単位に対して、10~90モル%が好ましく、5~85モル%がより好ましい。
L2は、2価の連結基を表す。
nは、1~18の整数を表す。
レベリング剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。レベリング剤が2種以上を用いられる場合、それらの合計量が上記範囲であることが好ましい。
本発明の積層体は、上述した液晶の配向させるために配向層を有することが好ましい。
配向層を形成する方法としては、例えば、有機化合物(好ましくはポリマー)の膜表面へのラビング処理、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、および、ラングミュアブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例えば、ω-トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチルなど)の累積などの手法が挙げられる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向層も知られている。
なかでも、本発明では、配向層のプレチルト角の制御し易さの点からはラビング処理により形成する配向層(ラビング処理配向層)が好ましいが、本発明にとって重要である配向の均一性の点から、ラジカル重合性化合物(例えば、エチレン性不飽和二重結合を有する基を含有する化合物など)を含有する組成物から形成された配向層がより好ましく、光照射により形成する光配向層が更に好ましい。
なお、このような配向層を用いる場合、本発明の積層体は、そのまま配向層を有している状態であってもよく、配向層をはく離した状態であってもよい。
ラビング処理により形成される配向層に用いられるポリマー材料としては、多数の文献に記載があり、多数の市販品を入手することができる。本発明においては、ポリビニルアルコール又はポリイミド、及びその誘導体が好ましく用いられる。配向層については国際公開第2001/88574A1号公報の43頁24行~49頁8行の記載を参照することができる。配向層の厚さは、0.01~10μmであることが好ましく、0.01~2μmであることが更に好ましい。
本発明の積層体が有していてもよい光配向層は、特に制限されず、公知の光配向層を用いることができる。
光配向層を形成するための材料は特に制限されないが、通常、光配向性基を有する化合物が使用される。化合物としては、光配向性基を含む繰り返し単位を有する重合体(ポリマー)であってもよい。
上記光配向性基は、光照射により膜に異方性を付与することができる官能基である。より具体的には、光(例えば、直線偏光)の照射により、その基中の分子構造に変化が起こり得る基である。典型的には、光(例えば、直線偏光)の照射により、光異性化反応、光二量化反応、および光分解反応から選ばれる少なくとも1つの光反応が引き起こされる基をいう。
これら光配向性基のなかでも、光異性化反応を起こす基(光異性化する構造を有する基)、および、光二量化反応を起こす基(光二量化する構造を有する基)が好ましく、光二量化反応を起こす基がより好ましい。
上記光異性化反応を起こす基としては、C=C結合またはN=N結合を含む光異性化反応を起こす基が好ましく、このような基としては、例えば、アゾベンゼン構造(骨格)を有する基、ヒドラゾノ-β-ケトエステル構造(骨格)を有する基、スチルベン構造(骨格)を有する基、桂皮酸(シンナモイル)構造(骨格)を有する基、および、スピロピラン構造(骨格)を有する基などが挙げられる。これら基のなかでも、シンナモイル構造を有する基、クマリン構造を有する基が好ましく、シンナモイル構造を有する基がより好ましい。
上記光二量化反応を起こす基としては、例えば、桂皮酸(シンナモイル)構造(骨格)を有する基、クマリン構造(骨格)を有する基、カルコン構造(骨格)を有する基、ベンゾフェノン構造(骨格)を有する基、および、アントラセン構造(骨格)を有する基などが挙げられる。これら基のなかでも、シンナモイル構造を有する基、クマリン構造を有する基が好ましく、シンナモイル構造を有する基がより好ましい。
上記架橋性基としては、熱の作用により硬化反応を起こす熱架橋性基、光の作用により硬化反応を起こす光架橋性基が好ましく、熱架橋性基および光架橋性基をいずれも有する架橋性基であってもよい。
上記架橋性基としては、例えば、エポキシ基、オキセタニル基、-NH-CH2-O-R(Rは水素原子または炭素数1~20のアルキル基を表す。)で表される基、ラジカル重合性基(エチレン性不飽和二重結合を有する基)、および、ブロックイソシアネート基からなる群から選ばれた少なくとも1つが挙げられる。なかでも、エポキシ基、オキセタニル基、エチレン性不飽和二重結合を有する基が好ましい。
なお、3員環の環状エーテル基はエポキシ基とも呼ばれ、4員環の環状エーテル基はオキセタニル基とも呼ばれる。
また、ラジカル重合性基(エチレン性不飽和二重結合を有する基)としては、具体的には、例えば、ビニル基、アリル基、スチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基が挙げられ、アクリロイル基またはメタクリロイル基であることが好ましい。
重合体Aの重量平均分子量は、1000~500000が好ましく、2000~300000がより好ましく、3000~200000がさらに好ましい。
ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定によるポリスチレン(PS)換算値として定義され、本発明におけるGPCによる測定は、HLC-8220GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてTSKgel Super HZM-H、HZ4000、HZ2000を用いて測定できる。
式(A1)および式(A2)中、L1は単結合または2価の連結基を表し、aは0~5の整数を表し、R1は水素原子または1価の有機基を表す。
式(A3)および式(A4)中、L2は2価の連結基を表し、R2は1価の有機基を表す。
また、L1としては、具体的には、例えば、-CO-O-Ph-、-CO-O-Ph-Ph-、-CO-O-(CH2)n-、-CO-O-(CH2)n-Cy-、および、-(CH2)n-Cy-などが挙げられる。ここで、Phは置換基を有していてもよい2価のベンゼン環(例えば、フェニレン基など)を表し、Cyは置換基を有していてもよい2価のシクロヘキサン環(例えば、シクロヘキサン-1,4-ジイル基など)を表し、nは1~4の整数を表す。
また、L2としては、具体的には、例えば、-O-CO-、-O-CO-(CH2)m-O-などが挙げられる。ここで、mは1~6の整数を表す。
また、R1の1価の有機基としては、例えば、炭素数1~20の鎖状または環状のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、および、置換基を有していてもよい炭素数6~20のアリール基などが挙げられる。
また、R2の1価の有機基としては、例えば、炭素数1~20の鎖状または環状のアルキル基、および、置換基を有していてもよい炭素数6~20のアリール基などが挙げられる。
また、aは1であるのが好ましく、R1がパラ位に有しているのが好ましい。
また、上述したPh、Cyおよびアリール基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、および、アミノ基などが挙げられる。
架橋性基の定義および好適態様は、上述した通りである。
なかでも、架橋性基を含む繰り返し単位a2としては、エポキシ基、オキセタニル基、エチレン性不飽和二重結合を有する基を有する繰り返し単位が好ましい。
他の繰り返し単位を形成するモノマーとしては、例えば、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、マレイミド化合物、アクリルアミド化合物、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、スチレン化合物、および、ビニル化合物などが挙げられる。
光配向層の配向性がより向上する理由から、上記低分子化合物Bの分子量は、200~500が好ましく、200~400がより好ましい。
低分子化合物Bとしては、例えば、下記式(B1)で表される化合物が挙げられる。
また、R1の1価の有機基としては、例えば、炭素数1~20の鎖状または環状のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、および、置換基を有していてもよい炭素数6~20のアリール基が挙げられ、なかでも、炭素数1~20のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~6のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基またはエトキシ基がさらに好ましい。
また、R2の1価の有機基としては、例えば、炭素数1~20の鎖状または環状のアルキル基、および、置換基を有していてもよい炭素数6~20のアリール基が挙げられ、なかでも、炭素数1~20の鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1~10の分岐鎖状のアルキル基がより好ましい。
また、aは1であるのが好ましく、R1がパラ位に有しているのが好ましい。
また、上述したアリール基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、および、アミノ基などが挙げられる。
上記架橋剤Cの分子量は、1000以下が好ましく、100~500がより好ましい。
上記架橋剤Cとしては、例えば、分子内に2個以上のエポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物、ブロックイソシアネート化合物(保護されたイソシアナト基を有する化合物)、および、アルコキシメチル基含有化合物などが挙げられる。
これらのうち、分子内に2個以上のエポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物、または、ブロックイソシアネート化合物が好ましい。
有機溶媒としては、具体的には、例えば、ケトン類(例えば、アセトン、2-ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、および、シクロペンタノンなど)、エーテル類(例えば、ジオキサン、および、テトラヒドロフランなど)、脂肪族炭化水素類(例えば、ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(例えば、シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(例えば、トルエン、キシレン、および、トリメチルベンゼンなど)、ハロゲン化炭素類(例えば、ジクロロメタン、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、クロロトルエンなど)、エステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、および、酢酸ブチルなど)、アルコール類(例えば、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、および、シクロヘキサノールなど)、セロソルブ類(例えば、メチルセロソルブ、および、エチルセロソルブなど)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシドなど)、および、アミド類(例えば、ジメチルホルムアミド、および、ジメチルアセトアミドなど)が挙げられる。これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
光配向層の形成方法は特に限定されず、例えば、上述した光配向層形成用組成物を支持体表面に塗布する塗布工程と、光配向層形成用組成物の塗膜に対し、偏光または塗膜表面に対して斜め方向から非偏光を照射する光照射工程とを有する製造方法により作製することができる。
本発明の積層体は、上述した光吸収異方性層が円偏光板として機能する場合、λ/4板を有していることが好ましい。
ここで、「λ/4板」とは、λ/4機能を有する板であり、具体的には、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。
λ/4板が単層構造である態様としては、具体的には、例えば、液晶配向で屈折率異方性を発現しλ/4機能を有する光学異方性層を設けた位相差フィルムなどが挙げられる。
また、λ/4板が複層構造である態様としては、具体的には、例えば、λ/4板とλ/2板とを積層してなる広帯域λ/4板、広帯域λ/4板にさらにλ/2板を積層した超広帯域λ/4板、逆分散波長特性を有する液晶を用いた位相差板とねじれ配向層とポジティブCプレート等とを組み合わせた広帯域λ/4板などが挙げられる。
λ/4板と光吸収異方性層とは、積層されていてもよいし、λ/4板と液晶膜との間に、他の層が設けられていてもよい。このような層としては、密着性担保のための接着剤層が挙げられる。
本発明の積層体は、光吸収異方性層とともに、バリア層を有していることが好ましい。
ここで、バリア層は、ガス遮断層(酸素遮断層)とも呼ばれ、大気中の酸素等のガス、水分、または、隣接する層に含まれる化合物等から本発明の偏光素子を保護する機能を有する。
バリア層については、例えば、特開2014-159124号公報の[0014]~[0054]段落、特開2017-121721号公報の[0042]~[0075]段落、特開2017-115076号公報の[0045]~[0054]段落、特開2012-213938号公報の[0010]~[0061]段落、特開2005-169994号公報の[0021]~[0031]段落の記載を参照できる。
本発明の積層体は、上述した光吸収異方性層が二色性物質を有し、円偏光板として反射防止の目的で用いられる場合、光吸収異方性層の高屈折率に起因する内部反射が問題となる場合がある。その場合に、下記に述べる硬化層が存在することが好ましい。
硬化層は、光吸収異方性層に接するように配置される層であり、架橋性基を有する化合物を含有する組成物から形成され、波長550nmにおける面内平均屈折率が1.55以上1.70以下である。いわゆるインデックスマッチングを行うための屈折率調整層であることが好ましい。
有機粒子としては、スチレン樹脂粒子、スチレン-ジビニルベンゼン共重合体粒子、アクリル樹脂粒子、メタクリル樹脂粒子、スチレン-アクリル共重合体粒子、スチレン-メタクリル共重合体粒子、メラミン樹脂粒子およびこれらを2種以上含む樹脂粒子が挙げられる。
無機粒子を構成する成分としては、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、および、金属単体が挙げられる。上記金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、および、金属単体に含まれる金属原子としては、チタン原子、ケイ素原子、アルミニウム原子、コバルト原子、および、ジルコニウム原子が挙げられる。無機粒子の具体例としては、アルミナ粒子、アルミナ水和物粒子、シリカ粒子、ジルコニア粒子、および、粘土鉱物(例えば、スメクタイト)等の無機酸化物粒子が挙げられる。高屈折率が得られる点で、ジルコニア粒子は好ましい。
上記範囲であると、粒子の分散性に優れ、また、高温耐久性、湿熱耐久性および透明性により優れる硬化物(透明樹脂層)が得られる。
ここで、粒子の平均粒子径は、TEM(透過型電子顕微鏡)またはSEM(走査型電子顕微鏡)の観察にて得られた写真から求めることができる。具体的には、粒子の投影面積を求め、それに対応する円相当径(円の直径)を粒子の平均粒子径とする。なお、本発明における平均粒子径は、100個の粒子について求めた円相当径の算術平均値とする。粒子は、球状、針状、繊維(ファイバー状)、柱状および板状等のいずれの形状であってもよい。
屈折率調整層中における粒子の含有量は特に制限されないが、屈折率調整層の面内平均屈折率が調整しやすい点で、屈折率調整層全質量に対して、1~50質量%が好ましく、1~30質量%がより好ましい。
屈折率調整層形成用組成物には、屈折率調整層を構成し得る成分が含まれており、例えば、樹脂、モノマー、および、粒子が挙げられる。樹脂および粒子の例示は、上述した通りである。
モノマーとしては、光硬化性化合物および熱硬化性化合物(例えば、熱硬化性樹脂)が挙げられる。モノマーとしては、重合性基を1分子中に1つ含む単官能重合性化合物、および、同一または異なる重合性基を1分子中に2つ以上含む多官能重合性化合物が好ましい。重合性化合物は、モノマーであっても、オリゴマーまたはプレポリマー等の多量体であってもよい。
重合性基としては、ラジカル重合性基およびカチオン重合性基が挙げられ、ラジカル重合性基が好ましい。ラジカル重合性基としては、エチレン性不飽和結合基等が挙げられる。カチオン重合性基としては、エポキシ基およびオキセタン基等が挙げられる。
また、屈折率調整層形成用組成物がモノマー等の硬化性化合物を含む場合は、屈折率調整層形成用組成物を塗布した後、塗膜に硬化処理を施してもよい。
硬化処理としては、光硬化処理および熱硬化処理が挙げられ、用いられる材料に応じて最適な条件が選択される。
一般的に、液晶性化合物はその形状から、棒状タイプと円盤状タイプに分類できる。さらにそれぞれ低分子と高分子タイプがある。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)。
本発明においては、いずれの液晶性化合物を用いることもできるが、棒状液晶性化合物(以下、「CLC」とも略す。)またはディスコティック液晶性化合物(以下、「DLC」とも略す。)を用いるのが好ましく、棒状液晶性化合物を用いるのがより好ましい。なお、2種以上の棒状液晶性化合物、2種以上の円盤状液晶性化合物、または、棒状液晶性化合物と円盤状液晶性化合物との混合物を用いてもよい。
屈折率調整層形成用組成物に含まれるその他の成分としては、具体的には、例えば、上述した二色性アゾ色素化合物を含有する組成物(光吸収異方性層形成用組成物)において説明した重合開始剤、界面活性剤および溶媒などを挙げることができる。
上述した光吸収異方性層形成用組成物を用いた光吸収異方性層の形成方法は特に限定されず、上述した光吸収異方性層形成用組成物を層構成に応じて後述する配向膜または上述した光吸収異方性層上に塗布して塗布膜を形成する工程(以下、「塗布膜形成工程」ともいう。)と、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向させる工程(以下、「配向工程」ともいう。)と、をこの順に含む方法が挙げられる。
ここで、塗布膜形成工程および配向工程としては、上述した光吸収異方性層の形成方法において説明したものと同様の工程が挙げられる。
本発明の積層体は、後述する層構成にも示す通り、樹脂基材と光吸収異方性層との間に、接着剤層を有していてもよい。
ここで、接着剤層に含まれる接着剤は、貼り合わせた後の乾燥や反応により接着性を発現するものであれば特に限定されない。
例えば、ポリビニルアルコール系接着剤(PVA系接着剤)は、乾燥により接着性が発現し、材料どうしを接着することが可能となる。
また、反応により接着性を発現する硬化型接着剤の具体例としては、(メタ)アクリレート系接着剤のような活性エネルギー線硬化型接着剤や、カチオン重合硬化型接着剤が挙げられる。
(メタ)アクリレート系接着剤における硬化性成分としては、例えば、(メタ)アクリロイル基を有する化合物、ビニル基を有する化合物が挙げられる。
また、カチオン重合硬化型接着剤としては、エポキシ基やオキセタニル基を有する化合物も使用することができる。エポキシ基を有する化合物は、分子内に少なくとも2個のエポキシ基を有するものであれば特に限定されず、一般に知られている各種の硬化性エポキシ化合物を用いることができる。好ましいエポキシ化合物として、分子内に少なくとも2個のエポキシ基と少なくとも1個の芳香環を有する化合物(芳香族系エポキシ化合物)や、分子内に少なくとも2個のエポキシ基を有し、そのうちの少なくとも1個は脂環式環を構成する隣り合う2個の炭素原子との間で形成されている化合物(脂環式エポキシ化合物)等が例として挙げられる。
本発明における接着剤は、加熱変形耐性の観点から、紫外線照射で硬化する紫外線硬化型接着剤が好ましく用いられる。また、光吸収異方性層を樹脂基材と貼り合わせる場合には、樹脂基材との接着性の観点から、(メタ)アクリレート系接着剤が好ましい。中でも、溶剤を含まない(メタ)アクリレート系接着剤が、最も好ましい。
本発明の積層体は、図1に示す通り、tanδのピーク温度が170℃以下の樹脂基材1、配向層2、および、光吸収異方性層3がこの順に配置された層構成であることが好ましい。
また、本発明の積層体は、tanδのピーク温度が170℃以下の樹脂基材、接着剤層、および、光吸収異方性層がこの順に配置された層構成であることが好ましい。
更に、本発明の積層体は、図2に示す通り、tanδのピーク温度が170℃以下の樹脂基材1、接着剤層4、光吸収異方性層3、および、配向層2がこの順に配置された層構成であることが好ましい。
一方、本発明の積層体に曲面成形を施す観点から、140℃未満の温度での熱成形を行う場合には、tanδのピーク温度が180℃以上の延伸TACでは破断のリスクが生じ、成形加工の自由度が小さい。
このため、高熱でも寸法変化の少ない樹脂基材を用いて、配向層を形成後、光吸収異方性層を形成した後、接着剤により、tanδのピーク温度が170℃以下の樹脂基材を貼り合わせ、さらに、高温でも寸法変化の少ない樹脂基材を剥離することで、tanδのピーク温度が170℃以下の樹脂基材、接着剤層、光吸収異方性層、および、配向層がこの順に配置された積層体を作成することができる。
本発明の積層体は、曲面を有していることが好ましく、三次元曲面を有していることがより好ましい。なお、三次元曲面とは、可展面でない曲面を指す。可展面とは伸縮することなしに平面に展開できる曲面のことであり、平面を曲げたり切ったりして作ることのできる曲面をいう。
本発明の積層体に、曲面を形成する方法としては、特開2004-322501号公報に記載されているようなインサート成形、WO2010/1867号公報や、特開2012-116094号公報に記載されているような真空成形、射出成形、圧空成形、減圧被覆成形、インモールド転写、金型プレス等が挙げられる。
成形時に加熱することも好ましく、80℃から170℃が好ましく、100℃から150℃がより好ましく、110℃から140℃がさらに好ましい。
また、積層体の成形後に、例えばレンズ等が射出成形される工程の可能性があり、この場合、数分以上の加熱プロセスに対する耐性が積層体に求められる。
本発明の積層体は、表面が平滑であることが好ましい。特に、本発明の積層体をレンズ等に適用する場合は、レンズの像拡大の効果によって、僅かな表面凹凸が像の歪みに繋がることがあるため、表面に凹凸がないことが望まれる。具体的には、表面の平均算術粗さRaが50nm以下であることが好ましく、30nm以下であることがより好ましく、10nm以下がさらに好ましく、5nm以下であることが最も好ましい。また、積層体の表面上において、1平方ミリメートルの範囲内における表面凹凸の高低差が、100nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがより好ましく、20nm以下であることがさらに好ましい。
上記の平滑性を実現するためには、本発明の光吸収異方性層の表面も、平滑であることが好ましい。具体的には、表面の平均算術粗さRaが50nm以下であることが好ましく、30nm以下であることがより好ましく、10nm以下がさらに好ましく、5nm以下であることが最も好ましい。また、積層体の表面上において、1平方ミリメートルの範囲内における表面凹凸の高低差が、100nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがより好ましく、20nm以下であることがさらに好ましい。
表面の凹凸および平均算術粗さは、粗さ計や干渉計を用いて測定することができる。たとえば、株式会社菱化システム製の干渉計「vertscan」を用いて測定することができる。
本発明の積層体は、偏光素子(偏光板)として、曲面を有する様々な物品に用いることができる。例えば、曲面を有する車載ディスプレイ、サングラスのレンズ、画像表示装置用のゴーグルのレンズ等に用いることができる。本実施形態における偏光板又は円偏光板は、曲面上に偏光板又は円偏光板を貼合したり、樹脂と一体成形したりすることができるため、デザイン性の向上に寄与する。
ヘッドアップディスプレイ等の車載ディスプレイ光学系、AR(Augmented Reality)眼鏡、VR(Virtual Realty)眼鏡等の光学系やLiDAR(Light Detection and Ranging)、顔認証システム、偏光イメージング等の光学センサなどで迷光抑止の目的で用いることも好ましい。また、位相差板と組み合わせて反射防止の目的で用いることも好ましい。
本発明の光学装置は、曲面を有する光学装置であって、曲面を有する本発明の積層体が、光学装置の曲面に沿うように配置された光学装置である。
このような光学装置としては、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレットPC等の携帯型電子機器;赤外センサ、近赤外センサ、ミリ波レーダー、LEDスポット照明装置、近赤外LED照明装置、ミラーモニター、メーターパネル、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ等の車載用電子機器;等が挙げられる。
本発明の表示装置は、曲面を有する複数の部材を有する表示装置であって、曲面を有する本発明の積層体が、曲面を有する部材のうち最も視認側に存在する部材の曲面の更に視認側に沿うように配置された表示装置である。
具体的には、図3および図4は、ヘッドマウントディスプレイ10の筐体12などのヘッドマウント支持構造によって光学システム20およびディスプレイシステム40をどのように支持できるかを示す、ヘッドマウントディスプレイ10の断面側面図である。
筐体12は、一対の眼鏡用のフレームの形状を有してもよく(例えば、ヘッドマウントディスプレイ10は眼鏡に似てもよく)、ヘルメットの形状を有してもよく(例えば、眼鏡10はヘルメットマウントディスプレイを形成してもよく)、ゴーグルの形状を有してもよく、筐体12がユーザの頭部に装着されることを可能にする任意の他の適切な筐体形状を有してもよい。
また、ユーザが、システム20および表示システム40を方向48に視認しているときに、筐体12が、ユーザの目(例えば、目46)の前に光学システム20および表示システム40を支持する構成であることが好ましい。
直線偏光子B400などの偏光子は、画像表示パネル500の前に配置されてもよく、画像表示パネル500に積層されてもよい。
また、ディスプレイシステム40は、第2のλ/4板399などの波長板も含んでおり、円偏光画像光を提供することができる。第2のλ/4板399の遅相軸は、直線偏光子B400の透過軸に対して45度で整列させることができる。第2のλ/4板399は、直線偏光子B400の前方(直線偏光子B400と光学システム20との間)に装着することができる。所望であれば、第2のλ/4板399を直線偏光子B400(及び画像表示パネル500)に取り付けることができる。
また、光学システムは、部分反射コーティング、波長板、反射直線偏光子、反射円偏光子、直線偏光子、反射防止コーティングなどの光学構造を組み込むことができる。例えば、図3に示す光学システム20は、直線偏光子A100、反射直線偏光子200、第1の1/4波長板201、および、ハーフミラー300を有している。また、図4に示す光学システム20は、直線偏光子A100、第1の1/4波長板101、反射円偏光子600および、ハーフミラー300を有している。なお、反射円偏光子としては、棒状液晶化合物をコレステリック配向させた液晶硬化膜を用いることが好ましい。
また、本発明の表示装置は、光学システム20が有する直線偏光子A100として、曲面を有する本発明の積層体を採用することができる。
<セルロースアシレートフィルム1の作製>
(コア層セルロースアシレートドープの作製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して、各成分を溶解し、コア層セルロースアシレートドープとして用いるセルロースアセテート溶液を調製した。
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コア層セルロースアシレートドープ
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・アセチル置換度2.88のセルロースアセテート 100質量部
・特開2015-227955号公報の実施例に
記載されたポリエステル化合物B 12質量部
・下記化合物F 2質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒) 430質量部
・メタノール(第2溶剤) 64質量部
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上記のコア層セルロースアシレートドープ90質量部に下記のマット剤溶液を10質量部加え、外層セルロースアシレートドープとして用いるセルロースアセテート溶液を調製した。
マット剤溶液
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・平均粒子サイズ20nmのシリカ粒子
(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製) 2質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒) 76質量部
・メタノール(第2溶剤) 11質量部
・上記のコア層セルロースアシレートドープ 1質量部
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上記コア層セルロースアシレートドープと上記外層セルロースアシレートドープを平均孔径34μmのろ紙および平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過した後、上記コア層セルロースアシレートドープとその両側に外層セルロースアシレートドープとを3層同時に流延口から20℃のドラム上に流延した(バンド流延機)。
次いで、溶剤含有率略20質量%の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をテンタークリップで固定し、横方向に延伸倍率1.1倍で延伸しつつ乾燥した。
その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、更に乾燥し、厚み40μmの光学フィルムを作製し、これをセルロースアシレートフィルム1とした。得られたセルロースアシレートフィルム1の面内レターデーションは0nmであった。
また、セルロースアシレートフィルム1のtanδピーク温度は、170℃超であった。
後述する配向層形成用塗布液PA1を、ワイヤーバーで連続的に上記セルロースアシレートフィルム1上に塗布した。塗膜が形成された支持体を140℃の温風で120秒間乾燥し、続いて、塗膜に対して偏光紫外線照射(10mJ/cm2、超高圧水銀ランプ使用)することで、光配向層PA1を形成し、光配向層付きTACフィルムを得た。
膜厚は0.3μmであった。
(配向層形成用塗布液PA1)
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記記重合体PA-1 100.00質量部
下記酸発生剤PAG-1 5.00質量部
下記酸発生剤CPI-110TF 0.005質量部
キシレン 1220.00質量部
メチルイソブチルケトン 122.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
得られた配向層PA1上に、下記の光吸収異方性層形成用組成物P1をワイヤーバーで連続的に塗布し、塗布層P1を形成した。
次いで、塗布層P1を140℃で30秒間加熱し、塗布層P1を室温(23℃)になるまで冷却した。
次いで、90℃で60秒間加熱し、再び室温になるまで冷却した。
その後、LED灯(中心波長365nm)を用いて照度200mW/cm2の照射条件で2秒間照射することにより、配向層PA1上に光吸収異方性層P1を作製した。
膜厚は1.6μmであった。
得られた光吸収異方性層P1の表面凹凸は、1平方ミリメートルの範囲内の高低差が最大で30nmであった。また、平均算術粗さRaは、5nmであった。
これを積層体1Bとした。
光吸収異方性層形成用組成物P1
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記二色性物質D-1 0.25質量部
・下記二色性物質D-2 0.36質量部
・下記二色性物質D-3 0.59質量部
・下記高分子液晶性化合物P-1 2.21質量部
・下記低分子液晶性化合物M-1 1.36質量部
・重合開始剤
IRGACUREOXE-02(BASF社製) 0.200質量部
・下記界面活性剤F-1 0.026質量部
・シクロペンタノン 46.00質量部
・テトラヒドロフラン 46.00質量部
・ベンジルアルコール 3.00質量部
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下記のUV接着剤組成物を調製した。
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UV接着剤組成物
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・CEL2021P(ダイセル社製) 70質量部
・1、4-ブタンジオールジグリシジルエーテル 20質量部
・2-エチルヘキシルグリシジルエーテル 10質量部
・CPI-100P 2.25質量部
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積層体1Bの光吸収異方性層表面に対し、上記UV剤を用いて、樹脂基材S1としてテクノロイS001G(メタクリル樹脂50μm厚、tanδピーク温度121℃、tanδピーク温度での貯蔵弾性率17kPa、住化アクリル販売(株))を貼り合わせた。その後、セルロースアシレートフィルム1のみ剥離して、樹脂基材/接着剤層/光吸収異方性層/配向層がこの順に配置された積層体1を作成した。
UV接着剤層の厚みは2μmであった。
作成例1と同様にして、光吸収異方性層形成用組成物P1を下記に示すP2に置き換えて、作成例2の積層体を作成した。光吸収異方性層の膜厚は2.7μmに変更した。
作成例2において得られた光吸収異方性層の表面凹凸は、1平方ミリメートルの範囲内の高低差が最大で22nmであった。また、平均算術粗さRaは、4nmであった。
光吸収異方性層形成用組成物P2
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記二色性物質D-1 0.14質量部
・上記二色性物質D-2 0.21質量部
・上記二色性物質D-3 0.35質量部
・上記高分子液晶性化合物P-1 2.97質量部
・上記低分子液晶性化合物M-1 1.10質量部
・重合開始剤
IRGACUREOXE-02(BASF社製) 0.200質量部
・上記界面活性剤F-1 0.026質量部
・シクロペンタノン 46.00質量部
・テトラヒドロフラン 46.00質量部
・ベンジルアルコール 3.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
作成例1と同様にして、光吸収異方性層形成用組成物P1を下記に示すP3に置き換えて、作成例3の積層体を作成した。
作成例3において得られた光吸収異方性層の表面凹凸は、1平方ミリメートルの範囲内の高低差が最大で40nmであった。また、平均算術粗さRaは、5nmであった。
光吸収異方性層形成用組成物P3
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記二色性物質D-1 0.25質量部
・下記二色性物質D-4 0.36質量部
・下記二色性物質D-5 0.59質量部
・上記高分子液晶性化合物P-1 2.21質量部
・上記低分子液晶性化合物M-1 1.36質量部
・重合開始剤
IRGACUREOXE-02(BASF社製) 0.200質量部
・上記界面活性剤F-1 0.026質量部
・シクロペンタノン 46.00質量部
・テトラヒドロフラン 46.00質量部
・ベンジルアルコール 3.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
作成例1と同様にして、光吸収異方性層形成用組成物P1を下記に示すP4に置き換えて、作成例4の積層体を作成した。
作成例4において得られた光吸収異方性層の表面凹凸は、1平方ミリメートルの範囲内の高低差が最大で42nmであった。また、平均算術粗さRaは、6nmであった。
光吸収異方性層形成用組成物P4
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記二色性物質D-6 0.25質量部
・上記二色性物質D-2 0.36質量部
・上記二色性物質D-3 0.59質量部
・上記高分子液晶性化合物P-1 1.98質量部
・上記低分子液晶性化合物M-1 1.59質量部
・重合開始剤
IRGACUREOXE-02(BASF社製) 0.200質量部
・上記界面活性剤F-1 0.026質量部
・シクロペンタノン 46.00質量部
・テトラヒドロフラン 46.00質量部
・ベンジルアルコール 3.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
作成例1と同様にして、光吸収異方性層形成用組成物P1を下記に示すP5に置き換えて、作成例5の積層体を作成した。
作成例5において得られた光吸収異方性層の表面凹凸は、1平方ミリメートルの範囲内の高低差が最大で45nmであった。また、平均算術粗さRaは、5nmであった。
光吸収異方性層形成用組成物P5
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記二色性物質D-6 0.25質量部
・上記二色性物質D-2 0.36質量部
・上記二色性物質D-3 0.59質量部
・下記高分子液晶性化合物P-2 3.12質量部
・上記低分子液晶性化合物M-1 0.45質量部
・重合開始剤
IRGACUREOXE-02(BASF社製) 0.200質量部
・上記界面活性剤F-1 0.026質量部
・シクロペンタノン 46.00質量部
・テトラヒドロフラン 46.00質量部
・ベンジルアルコール 3.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
積層体1Bの光吸収異方性層表面に対し、上記UV剤を用いて、樹脂基材S2としてテクノロイC000(ポリカーボネート樹脂50μm厚、tanδピーク温度156℃、tanδピーク温度での貯蔵弾性率31kPa、住化アクリル販売(株))を貼り合わせた。その後、セルロースアシレートフィルム1のみ剥離して、樹脂基材/接着剤層/光吸収異方性層/配向層がこの順に配置された積層体6を作成した。UV接着剤層の厚みは2μmであった。
<光配向層形成用組成物PA2の調製>
下記の組成にて、光配向層形成用組成物E1を調製し、攪拌しながら1時間溶解し、0.45μmフィルターでろ過した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
光配向層形成用組成物PA2
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記光活性化合物E-4 5.0質量部
・シクロペンタノン 95.0質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記の組成にて、光吸収異方性層形成用組成物P6を調製し、攪拌しながら80℃で2時間加熱溶解し、0.45μmフィルターでろ過した。ラジカル重合性基のモル含率は、1.98mmol/gである。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
光吸収異方性層形成用組成物P6
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記二色性色素D-7 2.5質量部
・下記二色性色素D-8 2.5質量部
・下記二色性色素D-9 2.5質量部
・下記液晶化合物M-2 100.0質量部
・重合開始剤IRGACURE369E(BASF社製) 6.0質量部
・BYK361N(ビックケミージャパン社製) 1.2質量部
・オルトキシレン 400.0質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
得られた光配向層PA2上に、上記光吸収異方性層形成用組成物P6をワイヤーバーで塗布した。次に、得られた塗膜に対して110℃で180秒間加熱し、室温になるまで冷却した。
その後、高圧水銀灯を用いて露光量2000mJ/cm2の紫外線を照射することにより、厚み2.0μmの光吸収異方性層P6を形成した。
なお、光吸収異方性層の液晶はスメクチックB相であることを、確認した。
これを積層体7Bとした
積層体7Bの光吸収異方性層表面に対し、上記UV剤を用いて、樹脂基材S1としてテクノロイS001G(メタクリル樹脂50μm厚、tanδピーク温度121℃、住化アクリル販売(株))を貼り合わせた。その後、セルロースアシレートフィルム1と配向層を剥離して、樹脂基材/接着剤層/光吸収異方性層がこの順に配置された積層体7を作成した。
UV接着剤層の厚みは2μmであった。
積層体1Bの光吸収異方性層表面に対し、上記UV剤を用いて、樹脂基材S3としてコスモシャインA4300(2軸延伸PET樹脂38μm厚、tanδピーク温度111℃、tanδピーク温度での貯蔵弾性率1710kPa、東洋紡(株))を貼り合わせた。その後、セルロースアシレートフィルム1のみ剥離して、樹脂基材/接着剤層/光吸収異方性層/配向層がこの順に配置された積層体8を作成した。UV接着剤層の厚みは2μmであった。
積層体1Bの光吸収異方性層表面に対し、上記UV剤を用いて、樹脂基材S4としてコスモシャインSRF(1軸延伸PET樹脂80μm厚、tanδピーク温度119℃、tanδピーク温度での貯蔵弾性率2170kPa、東洋紡(株))を貼り合わせた。その後、セルロースアシレートフィルム1のみ剥離して、樹脂基材/接着剤層/光吸収異方性層/配向層がこの順に配置された積層体9を作成した。UV接着剤層の厚みは2μmであった。
光学顕微鏡(株式会社ニコン製、製品名「ECLIPSE E600 POL」)の光源側に直線偏光子を挿入した状態で、サンプル台に実施例および比較例の各光吸収異方性層をセットし、マルチチャンネル分光器(Ocean Optics社製、製品名「QE65000」)を用いて、400~700nmの波長域における光吸収異方性層の吸光度を測定し、以下の式により配向度を算出した。積層体1~9の結果を下記表1に示す。
配向度:S=[(Az0/Ay0)-1]/[(Az0/Ay0)+2]
Az0:光吸収異方性層の吸収軸方向の偏光に対する吸光度
Ay0:光吸収異方性層の偏光軸方向の偏光に対する吸光度
積層体1~9を、120mm×120mmの正方形に裁断し、下記の条件にて同時二軸延伸を行った。
実験装置:二軸延伸装置EX-10(東洋精機製作所)
延伸温度:125℃
延伸速度:30%/分
延伸倍率:MD/TD 4%/4%
上記の同時二軸延伸の前後で、偏光度評価を行い、偏光度の変化率から、下記のように評価し、表1に示した。
A:偏光度変化率が0.5%未満
B:偏光度変化率が0.5%以上1.0%未満
C:偏光度変化率が1.0%以上
なお、偏光度の測定は下記のように行った。
光学顕微鏡(株式会社ニコン製、製品名「ECLIPSE E600 POL」)の光源側に直線偏光子を挿入した状態で、サンプル台に実施例および比較例の各積層体をセットし、マルチチャンネル分光器(Ocean Optics社製、製品名「QE65000」)を用いて各積層体の透過率を測定し、以下の式により偏光度を算出した。
偏光度:P=√[(Ty0-Tz0)/(Ty0+Tz0)]
Tz0:積層体の吸収軸方向の偏光に対する透過率
Ty0:積層体の透過軸方向の偏光に対する透過率
積層体1~9を、130℃および100℃の2条件で4分間加熱し、加熱前後での偏光度の変化率から、下記のように評価した。結果を下記表1に示す。
AA:偏光度変化率が0.3%未満
A:偏光度変化率が0.3%以上0.5%未満
B:偏光度変化率が0.5%以上1.0%未満
また、作成例8および9の積層体は、125℃の延伸で、積層体を固定するチャック部位において、ずれが生じて延伸することが容易ではなかった。
さらに、積層体1B(セルロースアシレートフィルム1/光吸収異方性層)は、延伸により破断が生じて延伸不可能であった。
色素が垂直方向に配向した光吸収異方性層を下記のように作成した。斜め方向から入射する偏光を吸収可能であり、視野角制御等に有効である。
後述する配向層形成用塗布液1を、ワイヤーバーで連続的にセルロースアシレートフィルム2(厚み40μmのTAC基材;TG40 富士フイルム社)上に塗布した。塗膜が形成された支持体を60℃の温風で60秒間、さらに100℃の温風で120秒間乾燥し、配向層を形成し、配向層付きTACフィルムを得た。
膜厚は1.0μmであった。
(配向層形成用塗布液1)
――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記の変性ポリビニルアルコール 3.80質量部
・開始剤Irg2959 0.20質量部
・水 70質量部
・メタノール 30質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――
得られた配向層PA1上に、下記の光吸収異方性層形成用組成物P7をワイヤーバーで連続的に塗布し、塗布層P7を形成した。
次いで、塗布層P7を140℃で30秒間加熱し、塗布層P7を室温(23℃)になるまで冷却した。
次いで、90℃で60秒間加熱し、再び室温になるまで冷却した。
その後、LED灯(中心波長365nm)を用いて照度200mW/cm2の照射条件で2秒間照射することにより、配向層1上に光吸収異方性層P7を作製した。
膜厚は2.1μm、配向度は、0.96であった。ラジカル重合性基のモル含率は、1.16mmol/gである。
これを積層体10Bとした。
光吸収異方性層形成用組成物P7
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記二色性物質D-1 0.40質量部
・上記二色性物質D-4 0.15質量部
・上記二色性物質D-5 0.63質量部
・上記高分子液晶性化合物P-2 2.15質量部
・上記低分子液晶性化合物M-1 1.36質量部
・重合開始剤
IRGACUREOXE-02(BASF社製) 0.140質量部
・下記化合物E-1 0.060質量部
・下記化合物E-2 0.060質量部
・下記界面活性剤F-2 0.010質量部
・下記界面活性剤F-3 0.015質量部
・シクロペンタノン 46.00質量部
・テトラヒドロフラン 46.00質量部
・ベンジルアルコール 3.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
積層体10Bの光吸収異方性層表面に対し、上記UV剤を用いて、樹脂基材S1としてテクノロイS001G(メタクリル樹脂50μm厚、tanδピーク温度128℃、住化アクリル販売(株))を貼り合わせた。その後、セルロースアシレートフィルム2のみ剥離して、樹脂基材/接着剤層/光吸収異方性層/配向層がこの順に配置された吸収型偏光フイルムを作成した。UV接着剤層の厚みは2μmであった。
積層体1~9と同様の2軸延伸評価を行い、本発明の効果を確認した。
<アクリレート系UV接着剤の作成>
下記のアクリレート系UV接着剤組成物を調製した。
─────────────────────────────────
アクリレート系UV接着剤組成物
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・アロニックスM220(東亞合成社製) 18質量部
・4-ヒドロキシブチルアクリレート(東京化成工業社製) 40質量部
・アクリル酸2-ヒドロキシエチル(東京化成工業社製) 40質量部
・イルガキュア907(BASF社製) 2質量部
─────────────────────────────────
上記アクリレート系UV接着剤を用い、樹脂基材としてテクノロイS000(メタクリル樹脂75μm厚、tanδピーク温度120℃、住化アクリル販売(株))を用いた以外は、作成例1と同様にして、積層体1Bの光吸収異方性層表面に対し樹脂基材を貼り合わせた。その後、セルロースアシレートフィルム1のみ剥離して、樹脂基材/接着剤層/光吸収異方性層/配向層がこの順に配置された積層体11を作成した。
UV接着剤層の厚みは2μmであった。また、積層体11は、アクリレート系UV剤を使用したことにより、光吸収異方性層と樹脂基材が非常に強固に接着されており、セルロースアシレートフィルム1を剥離する際、光吸収異方性層が破れたり、樹脂基材から剥がれたりすることなく、容易に剥離することができた。
積層体11を200mm×300mmに裁断し、直径50mm、厚み10mmの凸レンズを型として用い、特開2012-116094号公報に記載の方法にて真空成形を行った。成形温度は110℃であった。
成形の前後における偏光度の変化は、最も変化が大きい場所においても0.5%未満であり、偏光度の低下が非常によく抑制されていることを確認した。
300 曲面を有する光学装置または表示装置
1 樹脂基材
2 配向層
3 光学吸収層
4 接着剤層
10 ヘッドマウントディスプレイ
12 筐体
20 光学システム
40 ディスプレイシステム
46 目
48 方向
100 直線偏光子A(本発明の積層体)
101 第1の1/4波長板
200 反射直線偏光子
201 第1の1/4波長板
300 ハーフミラー
399 第2のλ/4板
400 直線偏光子B
500 画像表示パネル
600 反射円偏光子
Claims (12)
- 少なくとも、樹脂基材と、配向層と、光吸収異方性層を有する積層体であって、
前記樹脂基材の下記測定方法で求められるtanδのピーク温度が170℃以下であり、
前記配向層が、光配向性基と架橋性基とを有する重合体を含む組成物を用いて形成された層であり、前記重合体が、下記式(A1)で表される繰り返し単位を有し、
前記光吸収異方性層が液晶性化合物および二色性物質を含有し、二色性物質の配向度が0.95以上である、積層体。
測定方法:動的粘弾性測定装置を用いて、あらかじめ温度25℃、湿度60%Rh雰囲気下で2時間以上調湿した前記樹脂基材について、下記条件において、E”(損失弾性率)とE’(貯蔵弾性率)を測定し、tanδ(=E”/E’)を求める値とする。
試料:5mm、長さ50mm(ギャップ20mm)
測定条件:引張りモード
測定温度:-150℃~220℃
昇温条件:5℃/min
周波数:1Hz
前記式(A1)中、R3は水素原子またはメチル基を表し、L1は-C(O)NH-を含む2価の連結基を表し、aは0~5の整数を表し、R1は水素原子または1価の有機基を表す。 - 前記樹脂基材のtanδのピーク温度が130℃以下である、請求項1に記載の積層体。
- 前記樹脂基材のtanδのピーク温度における貯蔵弾性率が100kPa以下である、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記樹脂基材、接着剤層、前記光吸収異方性層、および、前記配向層がこの順に配置された、請求項1~3のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記接着剤層が、紫外線硬化型接着剤層である、請求項4に記載の積層体。
- 前記接着剤層が、少なくとも(メタ)アクリレート化合物を含む接着剤層である、請求5に記載の積層体。
- 前記光吸収異方性層が、高分子液晶性化合物を有する組成物から形成される、請求項1に記載の積層体。
- 前記光吸収異方性層を形成する組成物の固形分重量に対しラジカル重合性基のモル含有率が、0.6mmol/g以上である、請求項1に記載の積層体。
- 曲面を有する、請求項1に記載の積層体。
- 曲面を有する光学装置であって、
請求項9に記載の積層体が、前記曲面に沿うように配置された、光学装置。 - 曲面を有する複数の部材を有する表示装置であって、
請求項9に記載の積層体が、前記曲面を有する部材のうち、最も視認側に存在する部材の曲面の更に視認側に沿うように配置された、表示装置。 - 曲面を有する複数の部材を有する光学システムであって、
請求項9に記載の積層体が、前記曲面を有する複数の部材のうち、最も視認側に存在する部材の曲面の更に視認側に沿うように配置されており、
前記曲面を有する複数の部材が、反射直線偏光子又は反射円偏光子と、1/4波長板と、ハーフミラーとを含む、光学システム。
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