WO2022176884A1 - 光学フィルムの製造方法 - Google Patents
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Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing an optical film.
- Optically anisotropic layers having refractive index anisotropy are applied to various uses such as antireflection films for display devices and optical compensation films for liquid crystal display devices.
- Patent Document 1 as a method for forming an optically anisotropic layer, a rubbing-treated alignment film is formed on a substrate, and a composition containing a liquid crystal compound is applied onto the alignment film to form an optically anisotropic layer. Methods of forming a sexual layer are known.
- the present invention provides an optical substrate comprising a base material and an optically anisotropic layer, wherein alignment defects in the optically anisotropic layer are suppressed, and alignment unevenness in the optically anisotropic layer is less visible.
- An object of the present invention is to provide a film manufacturing method.
- Step 1 of imparting an orientation regulating force to the substrate A polymerizable liquid crystal composition containing a polymerizable liquid crystal compound and a solvent is applied onto a substrate, the polymerizable liquid crystal compound is oriented, and the orientation state of the polymerizable liquid crystal compound is fixed to form an optically anisotropic layer. and step 2, wherein the difference between the SP value of the solvent and the SP value of the substrate is 4 to 8 MPa 1/2 .
- step 1 is a step of rubbing the substrate surface or a step of stretching the substrate.
- a method for producing an optical film including a base material and an optically anisotropic layer in which alignment defects in the optically anisotropic layer are suppressed and uneven alignment of the optically anisotropic layer is less visible.
- light means actinic rays or radiation, and includes, for example, the emission line spectrum of mercury lamps, far ultraviolet rays represented by excimer lasers, extreme ultraviolet rays (EUV light: Extreme Ultraviolet), X-rays, ultraviolet rays, and electron beam (EB). Among them, ultraviolet rays are preferable.
- EUV light Extreme Ultraviolet
- X-rays extreme ultraviolet rays
- EB electron beam
- ultraviolet rays are preferable.
- visible light refers to light between 380 and 780 nm. In this specification, the measurement wavelength is 550 nm unless otherwise specified.
- (meth)acryl is a generic term for acrylic and methacryl
- (meth)acrylate is a generic term for acrylate and methacrylate
- (meth)acrylamide is a generic term for acrylamide and methacrylamide. It is a generic term.
- the SP value intends the Hansen solubility parameter (hereinafter SP value) calculated by the atomic group contribution method.
- the SP values ( ⁇ d, ⁇ p, ⁇ h) of the base material described later can use values calculated by the commercially available software HSPiP (ver.5.1.08).
- HSP commercially available software
- (HSP) uses the value of CYCLICOLE FINCOPOLYMER (COC) described in the commercially available software HSPiP (ver.5.1.08).
- the SP values ( ⁇ d, ⁇ p, ⁇ h) of the solvent and polymerizable liquid crystal compound are calculated by entering SMILES of each solvent and polymerizable liquid crystal compound in the DIY function of HSPiP (ver.5.1.08). .
- ⁇ SP value The difference in SP values of different materials (hereinafter referred to as ⁇ SP value) can be calculated by the following formula (X).
- Formula (X) ⁇ SP value (4 ⁇ ( ⁇ d) 2 + ( ⁇ p) 2 + ( ⁇ h) 2 ) 0.5
- ⁇ d, ⁇ p, and ⁇ h mean differences in ⁇ d, ⁇ p, and ⁇ h between materials whose ⁇ SP values are to be obtained.
- the difference ( ⁇ SP value) between the SP values ( ⁇ d 1 , ⁇ p 1 , ⁇ h 1 ) of the solvent and the SP values ( ⁇ d 2 , ⁇ p 2 , ⁇ h 2 ) of the substrate can be calculated by the formula (Y1).
- ⁇ SP value (4 ⁇ ( ⁇ d 1 ⁇ d 2 ) 2 +( ⁇ p 1 ⁇ p 2 ) 2 +( ⁇ h 1 ⁇ h 2 ) 2 ) 0.5 Further, the difference ( ⁇ SP value) between the SP values ( ⁇ d 1 , ⁇ p 1 , ⁇ h 1 ) of the solvent and the SP values ( ⁇ d 3 , ⁇ p 3 , ⁇ h 3 ) of the polymerizable liquid crystal compound can be calculated by the formula (Y2). .
- Formula (Y2) ⁇ SP value (4 ⁇ ( ⁇ d 1 ⁇ d 3 ) 2 +( ⁇ p 1 ⁇ p 3 ) 2 +( ⁇ h 1 ⁇ h 3 ) 2 ) 0.5
- the SP value ( ⁇ d, ⁇ p, ⁇ h) of each repeating unit is multiplied by the volume fraction of each repeating unit and the sum is obtained. It is possible to calculate the SP value of the polymer that constitutes the material.
- the SP values of the copolymer are the SP values of repeating unit A ( ⁇ d a .
- the SP value of a mixed solvent obtained by mixing a plurality of solvents can be calculated by multiplying the SP values ( ⁇ d, ⁇ p, ⁇ h) of each solvent by the volume fraction of each solvent and calculating the sum. can.
- the SP values of the mixed solvent are the SP values of solvent A ( ⁇ d sa , ⁇ p sa , ⁇ h sa ) and the SP values of solvent B ( ⁇ d sb , ⁇ p sb , ⁇ h sb ) can be used for calculation according to formulas (Z4) to (Z6).
- a feature of the method for producing an optical film of the present invention is that the substrate used and the solvent contained in the polymerizable liquid crystal composition satisfy a predetermined relationship. More specifically, when the base material to be used and the solvent contained in the polymerizable liquid crystal composition have a predetermined affinity, when the polymerizable liquid crystal composition is applied onto the base material, the solvent is absorbed inside the base material. A predetermined amount permeates into the At that time, if there is unevenness in the orientation regulating force on the surface of the base material, the unevenness is alleviated by slightly swelling the surface of the base material due to the permeated solvent.
- a parameter representing the affinity between the base material and the solvent is the difference between the SP value of the base material and the SP value of the solvent.
- the SP value difference is too large, it means that the solvent does not penetrate into the substrate, and the affinity between the two is poor, resulting in poor orientation unevenness of the optically anisotropic layer.
- the SP value difference is too small, the affinity between the base material and the solvent is too high and the base material is dissolved, leading to poor alignment of the optically anisotropic layer.
- the manufacturing method of the optical film of the present invention has the following steps.
- Step 1 A step of imparting an alignment regulating force to the substrate surface
- Step 2 A polymerizable liquid crystal composition containing a polymerizable liquid crystal compound and a solvent is applied onto the substrate to orient the polymerizable liquid crystal compound, and polymerizable.
- Step of Fixing Alignment State of Liquid Crystal Compound to Form Optically Anisotropic Layer Each step will be described in detail below.
- Step 1 is a step of applying an orientation regulating force to the substrate surface.
- the base material is provided with an alignment regulating force capable of inducing the alignment state of the polymerizable liquid crystal compound applied on the base material.
- the transparent base material is intended to be a base material having a visible light transmittance of 60% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more.
- a polymer having excellent optical properties such as transparency, mechanical strength, thermal stability, and moisture shielding properties is preferable.
- polymer films that can be used as a substrate include cellulose acylate films (e.g., cellulose triacetate film (refractive index: 1.48), cellulose diacetate film, cellulose acetate butyrate film, cellulose acetate propionate film).
- polyolefin films such as polyethylene film and polypropylene film, polyester film such as polyethylene terephthalate film and polyethylene naphthalate film, polyacrylic film such as polyethersulfone film, polymethyl methacrylate, polyurethane film, polycarbonate film, polysulfone film, polyether film , polymethylpentene film, polyetherketone film, (meth)acrylonitrile film, and polymer film having an alicyclic structure (norbornene resin (Arton: trade name, manufactured by JSR Corporation, amorphous polyolefin (ZEONEX: trade name, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.))).
- cellulose acylate, poly(meth)acrylate, polystyrene, cycloolefin, or polycarbonate are preferable as the material for the polymer film, and cycloolefin is more preferable.
- the substrate may contain various additives (for example, optically anisotropic modifiers, wavelength dispersion modifiers, fine particles, plasticizers, UV inhibitors, antidegradants, release agents, etc.). good.
- additives for example, optically anisotropic modifiers, wavelength dispersion modifiers, fine particles, plasticizers, UV inhibitors, antidegradants, release agents, etc.
- the thickness of the substrate is not particularly limited, it is preferably 10 to 200 ⁇ m, more preferably 10 to 100 ⁇ m, even more preferably 20 to 90 ⁇ m.
- the base material may consist of lamination
- the substrate may be subjected to a surface treatment (e.g. glow discharge treatment, corona discharge treatment, ultraviolet (UV) treatment, flame treatment) on the surface of the substrate to improve adhesion with the layer provided thereon. .
- a surface treatment e.g. glow discharge treatment, corona discharge treatment, ultraviolet (UV) treatment, flame treatment
- step 1 the method is not particularly limited as long as it can impart an orientation regulating force to the substrate surface.
- the orientation regulating force refers to a property capable of orienting the polymerizable liquid crystal compound in the polymerizable liquid crystal composition provided on the substrate.
- a step of applying a rubbing treatment to the substrate surface or a step of applying a stretching treatment to the substrate is preferable.
- a treatment method that is widely employed as a liquid crystal alignment treatment process for LCD (liquid crystal diSPlay) can be applied. That is, a method of obtaining an orientation regulating force by rubbing the surface of the base material in one direction with paper, gauze, felt, rubber, nylon fiber, polyester fiber, or the like can be used.
- the direction of the rubbing treatment is not particularly limited, and an optimum direction is appropriately selected according to the direction in which the polymerizable liquid crystal compound is to be oriented.
- the stretching treatment method is not particularly limited, and includes a method using a known stretching machine such as a tenter stretching machine.
- the stretching direction is not particularly limited, and an optimum direction is appropriately selected according to the direction in which the polymerizable liquid crystal compound is to be oriented.
- the draw ratio can be appropriately set within a range in which an orientation regulating force is generated on the surface of the support.
- an optically favorable design can be achieved by imparting an appropriate retardation depending on additives and stretching conditions, as described in paragraphs 0078 to 0087 of Japanese Patent No. 5966079, for example.
- an alignment film is not arranged on the substrate. That is, the substrate and the optically anisotropic layer described below are in direct contact.
- the alignment film is a film formed on the substrate only for the purpose of aligning the liquid crystal compound.
- the shape of the substrate obtained by the above step 1 is not particularly limited. From the point of view of being applicable to the roll-to-roll system, it is preferably elongated. It is preferable that the base material obtained by the above step 1 (especially when it is a long base material) has a slow axis in a direction different from its width direction. As a means for providing the slow axis in a direction different from the width direction as described above, there is a method of adjusting the stretching direction described above. Although the angle formed by the direction of the slow axis of the substrate and the longitudinal direction of the substrate is not particularly limited, it is preferably 10 ⁇ 5°.
- step 2 a polymerizable liquid crystal composition containing a polymerizable liquid crystal compound and a solvent is applied onto the substrate obtained in step 1 to align the polymerizable liquid crystal compound and fix the alignment state of the polymerizable liquid crystal compound. It is a step of forming an optically anisotropic layer by converting. By carrying out this step, an optical film having a substrate and an optically anisotropic layer disposed on the substrate is formed. As described above, in the optical film, the substrate and the optically anisotropic layer are in direct contact.
- the materials contained in the polymerizable liquid crystal composition used in this step will be described in detail below, and then the procedure of the steps will be described in detail.
- the polymerizable liquid crystal composition contains a polymerizable liquid crystal compound.
- the polymerizable liquid crystal compound is a liquid crystal compound having a polymerizable group.
- the type of polymerizable liquid crystal compound is not particularly limited. In general, liquid crystal compounds can be classified into a rod-like type (rod-like liquid crystal compound) and a disk-like type (discotic liquid crystal compound) according to their shape. Furthermore, liquid crystal compounds can be classified into low-molecular-weight types and high-molecular-weight types. Polymers generally refer to those having a degree of polymerization of 100 or more (Polymer Physics: Phase Transition Dynamics, Masao Doi, p. 2, Iwanami Shoten, 1992).
- any liquid crystal compound can be used in the present invention, a polymerizable rod-like liquid crystal compound or a polymerizable discotic liquid crystal compound is preferably used, and a polymerizable discotic liquid crystal compound is more preferably used. Two or more polymerizable rod-like liquid crystal compounds, two or more polymerizable discotic liquid crystal compounds, or a mixture of a polymerizable rod-like liquid crystal compound and a polymerizable discotic liquid crystal compound may be used.
- the polymerizable rod-like liquid crystal compound for example, those described in claim 1 of JP-A-11-513019 and paragraphs 0026 to 0098 of JP-A-2005-289980 can be preferably used.
- the polymerizable discotic liquid crystal compound for example, those described in paragraphs 0020 to 0067 of JP-A-2007-108732 and paragraphs 0013-0108 of JP-A-2010-244038 can be preferably used.
- the type of polymerizable group possessed by the polymerizable liquid crystal compound is not particularly limited, and is preferably a functional group capable of addition polymerization reaction, more preferably a polymerizable ethylenically unsaturated group or a ring-polymerizable group, a (meth)acryloyl group, A vinyl group, a styryl group, or an allyl group is more preferred.
- the optically anisotropic layer produced in the present invention is a layer formed by fixing a polymerizable liquid crystal compound (a polymerizable rod-like liquid crystal compound or a polymerizable discotic liquid crystal compound) by polymerization or the like. , and it is no longer necessary to exhibit liquid crystallinity after forming a layer.
- a polymerizable liquid crystal compound a polymerizable rod-like liquid crystal compound or a polymerizable discotic liquid crystal compound
- the content of the polymerizable liquid crystal compound in the polymerizable liquid crystal composition is not particularly limited, it is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, based on the total solid content in the polymerizable liquid crystal composition.
- the upper limit is not particularly limited, it is often 90% by mass or less.
- the solid content means a component capable of forming an optically anisotropic layer from which the solvent has been removed, and even if the component is in a liquid state, it is considered as a solid content.
- the polymerizable liquid crystal composition contains a solvent.
- the solvent is not particularly limited as long as the difference in SP value from the substrate used is within a predetermined range.
- solvents include ester solvents, ether solvents, amide solvents, carbonate solvents, ketone solvents, aliphatic hydrocarbon solvents, alicyclic hydrocarbon solvents, aromatic hydrocarbon solvents, halogenated Carbon-based solvents, water, and alcohol-based solvents are included.
- a solvent may use only 1 type, and may mix and use 2 or more types.
- solvents include diisobutyl ketone, n-butyl acetate, cyclohexanone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, propylene glycol monomethyl ether acetate, and methyl ethyl ketone.
- the difference between the SP value of the solvent and the SP value of the base material is 4 to 8 MPa 1/2 (4.0 to 8.0 MPa 1/2 ), preferably 5.0 to 7.6 MPa 1/2 .
- the difference between the SP value of the solvent and the SP value of the base material is calculated by the formula (Y1).
- the difference between the SP value of the above-mentioned solvent and the SP value of the polymerizable liquid crystal compound is preferably 8.0 MPa 1/2 or less, since the polymerizable liquid crystal compound is easily dissolved.
- the lower limit is not particularly limited, it is more than 0 MPa 1/2 in many cases.
- the difference between the SP value of the solvent and the SP value of the polymerizable liquid crystal compound is calculated by the formula (Y2).
- the difference between the SP value of the polymerizable liquid crystal compound and the SP value of the mixed solvent should be within the above range.
- the polymerizable liquid crystal composition may contain components other than the polymerizable liquid crystal compound and solvent described above.
- the polymerizable liquid crystal composition may contain a polymerization initiator.
- Polymerization initiators include known polymerization initiators, including photopolymerization initiators and thermal polymerization initiators, with photopolymerization initiators being preferred.
- the content of the polymerization initiator in the polymerizable liquid crystal composition is not particularly limited. is more preferred.
- the polymerizable liquid crystal composition may contain a polymerizable monomer different from the polymerizable liquid crystal compound.
- Polymerizable monomers include radically polymerizable compounds and cationically polymerizable compounds, and polyfunctional radically polymerizable monomers are preferred. Examples of polymerizable monomers include polymerizable monomers described in paragraphs 0018 to 0020 of JP-A-2002-296423.
- the polymerizable monomer is preferably a non-liquid crystal monomer (a monomer that does not exhibit liquid crystallinity).
- the content of the polymerizable monomer in the polymerizable liquid crystal composition is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, based on the total mass of the polymerizable liquid crystal compound.
- the polymerizable liquid crystal composition may contain a surfactant.
- Surfactants include conventionally known compounds, and fluorine-based compounds are preferred. Specific examples include compounds described in paragraphs 0028 to 0056 of JP-A-2001-330725 and compounds described in paragraphs 0069-0126 of JP-A-2005-062673.
- the polymerizable liquid crystal composition may contain a polymer.
- Polymers include cellulose esters. Cellulose esters include those described in paragraph 0178 of JP-A-2000-155216.
- the polymer content in the polymerizable liquid crystal composition is not particularly limited, it is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 8% by mass, based on the total mass of the polymerizable liquid crystal compound.
- the polymerizable liquid crystal composition may contain an additive (alignment control agent) that promotes horizontal or vertical alignment in order to bring the liquid crystal compound into a horizontal or vertical alignment state.
- an additive alignment control agent
- the polymerizable liquid crystal composition preferably further contains a compound selected from the group consisting of a boronic acid compound and a (meth)acrylamide monomer because the effect of the present invention is more excellent.
- a boronic acid compound has a structure in which one or more hydroxyl groups of boric acid are substituted with an organic group such as a hydrocarbon group. Examples of boronic acid compounds include compounds represented by formula (A).
- R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group, an optionally substituted aryl group, or a substituted It represents a heteroaryl group which may have a group, preferably a hydrogen atom.
- Aliphatic hydrocarbon groups include alkyl groups and alkenyl groups.
- R 1 and R 2 may be linked together to form a ring.
- X represents a single bond or a divalent linking group.
- divalent linking group a divalent aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, an arylene group which may have a substituent, a heteroarylene which may have a substituent, -O-, -CO-, -NH-, or a combination of two or more thereof.
- Z represents a group capable of reacting with the polymerizable group possessed by the polymerizable liquid crystal compound, and is preferably a polymerizable group.
- the definition of the polymerizable group is the same as the definition of the polymerizable group possessed by the polymerizable liquid crystal compound.
- a (meth)acrylamide monomer is a monomer having a (meth)acrylamide group.
- the number of (meth)acrylamide groups in the (meth)acrylamide monomer is not particularly limited, but may be one or more, or may be two or more.
- a polyfunctional (meth)acrylamide monomer having two or more (meth)acrylamide groups is preferred.
- a compound represented by Formula (B) is preferable.
- Formula (B) Y-L-Y Y represents a (meth)acrylamide group.
- L represents a divalent linking group.
- Examples of the divalent linking group represented by L include the groups exemplified for the divalent linking group represented by X described above, optionally having a substituent, and -O in place of the methylene group
- a divalent aliphatic hydrocarbon group which may contain -, -CO- or -NH- is preferred.
- the polymerizable liquid crystal composition may further contain a chiral agent.
- a chiral agent By including a chiral agent in the polymerizable liquid crystal composition, the polymerizable liquid crystal compound can be twisted along the helical axis.
- the type of chiral agent is not particularly limited. Any known chiral agent (for example, described in "Liquid Crystal Device Handbook” edited by the Japan Society for the Promotion of Science 142nd Committee, Chapter 3, Section 4-3, Chiral Agents for TN and STN, page 199, 1989) can be done.
- the helix induction power (HTP) of the chiral agent is a factor that indicates the helix orientation ability represented by the following formula (X).
- Formula (X) HTP 1/(Length of helical pitch (unit: ⁇ m) x Concentration of chiral agent with respect to liquid crystal compound (% by mass)) [ ⁇ m -1 ]
- the chiral agent may be a photosensitive chiral agent (hereinafter also simply referred to as “chiral agent A”) whose helical inductive force changes upon irradiation with light.
- the chiral agent A may be liquid crystalline or non-liquid crystalline.
- Chiral agent A generally contains an asymmetric carbon atom in many cases.
- the chiral agent A may be an axially asymmetric compound or planar asymmetric compound containing no asymmetric carbon atoms.
- the chiral agent A may have a polymerizable group.
- the chiral agent A may be a chiral agent whose helical induction force increases or decreases upon irradiation with light. Among them, a chiral agent whose helical inducing force is reduced by light irradiation is preferable.
- “increase and decrease in helical inducing force” means increase and decrease when the initial helical direction of the chiral agent A (before light irradiation) is defined as "positive".
- Examples of the chiral agent A include so-called photoreactive chiral agents.
- a photoreactive chiral agent is a compound that has a chiral site and a photoreactive site that undergoes a structural change upon irradiation with light, and that, for example, greatly changes the torsional force of a liquid crystal compound in accordance with the amount of irradiation.
- a compound having at least a photoisomerization site is preferable, and the photoisomerization site more preferably has a photoisomerizable double bond.
- the photoisomerization site having a photoisomerizable double bond the cinnamoyl site, chalcone site, azobenzene site, or A stilbene moiety is preferred, and a cinnamoyl moiety, a chalcone moiety, or a stilbene moiety is more preferred in terms of low absorption of visible light.
- the photoisomerization site corresponds to the photoreactive site that undergoes a structural change due to light irradiation as described above.
- the polymerizable liquid crystal composition may contain two or more chiral agents A, or at least one chiral agent A and at least one chiral agent whose helical inductive force does not change when irradiated with light (hereinafter simply referred to as “chiral Also referred to as “agent B").
- the chiral agent B may be liquid crystalline or non-liquid crystalline.
- Chiral agent B generally contains an asymmetric carbon atom in many cases.
- the chiral agent B may be an axially asymmetric compound or planar asymmetric compound containing no asymmetric carbon atoms.
- Chiral agent B may have a polymerizable group.
- a known chiral agent can be used as the chiral agent B.
- Chiral agent B is preferably a chiral agent that induces a helix in the opposite direction to that of chiral agent A described above. That is, for example, when the helix induced by the chiral agent A is rightward, the helix induced by the chiral agent B is leftward.
- the absolute value of the weighted average helical induction force of the chiral agent is preferably 0.0 to 1.9 ⁇ m ⁇ 1 , more preferably 0.0 to 1.5 ⁇ m ⁇ 1 , and 0.0 to 1.0 ⁇ m ⁇ 1 . 0 ⁇ m ⁇ 1 is more preferred, 0.0 to 0.5 ⁇ m ⁇ 1 is particularly preferred, and zero is most preferred.
- the absolute value of the weighted average helical induced force of the chiral agent is within the above range, depending on the conditions for producing the optically anisotropic layer, two or more layers having different optical properties along the thickness direction may be formed, as described later. It is easy to form an optically anisotropic layer having
- the weighted average helical inductive force of the chiral agent means, when two or more chiral agents are contained in the polymerizable liquid crystal composition, the helical inductive force of each chiral agent and the concentration of each chiral agent with respect to the polymerizable liquid crystal compound. (% by mass) divided by the total concentration (% by mass) of the chiral agent in the polymerizable liquid crystal compound.
- Y chiral agent X and chiral agent Y
- the helical induced force is taken as a negative value. That is, for example, in the case of a chiral agent having a helical inductive force of 10 ⁇ m ⁇ 1 , when the helical direction of the helix induced by the chiral agent is right-handed, the helical inductive force is expressed as 10 ⁇ m ⁇ 1 . On the other hand, when the helical direction of the helix induced by the chiral agent is left-handed, the helical induced force is expressed as -10 ⁇ m -1 .
- the content of the chiral agent A in the polymerizable liquid crystal composition is not particularly limited, it is 5.0% by mass or less with respect to the total mass of the polymerizable liquid crystal compound in that the polymerizable liquid crystal compound is easily orientated uniformly. is preferably 3.0% by mass or less, more preferably 2.0% by mass or less, particularly preferably less than 1.0% by mass, more particularly preferably 0.8% by mass or less, 0.5% by mass or less is most preferred.
- the lower limit is not particularly limited, it is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.02% by mass or more, and even more preferably 0.05% by mass or more.
- the said chiral agent A may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. When two or more chiral agents A are used in combination, the total content is preferably within the above range.
- the content of the chiral agent B in the polymerizable liquid crystal composition is not particularly limited, it is 5.0% by mass or less with respect to the total mass of the polymerizable liquid crystal compound in that the polymerizable liquid crystal compound is easily orientated uniformly. is preferably 3.0% by mass or less, more preferably 2.0% by mass or less, particularly preferably less than 1.0% by mass, more particularly preferably 0.8% by mass or less, 0.5% by mass or less is most preferred.
- the lower limit is not particularly limited, it is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.02% by mass or more, and even more preferably 0.05% by mass or more.
- the said chiral agent B may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. When two or more chiral agents B are used in combination, the total content is preferably within the above range.
- the total content of chiral agents (total content of all chiral agents) in the polymerizable liquid crystal composition is preferably 5.0% by mass or less, and 4.0% by mass, based on the total mass of the polymerizable liquid crystal compound.
- the following is more preferable, 2.0% by mass or less is more preferable, and 1.0% by mass or less is particularly preferable.
- the lower limit is not particularly limited, it is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.02% by mass or more, and even more preferably 0.05% by mass or more.
- step 2 first, a polymerizable liquid crystal composition is applied onto a substrate to form a composition layer.
- the polymerizable liquid crystal composition is applied directly onto the substrate.
- the polymerizable liquid crystal composition is applied so that the substrate surface and the polymerizable liquid crystal composition are in contact with each other.
- the coating method is not particularly limited, and examples thereof include wire bar coating, extrusion coating, direct gravure coating, reverse gravure coating, and die coating.
- the composition layer coated on the substrate may be dried, if necessary. The solvent can be removed from the composition layer by performing the drying treatment.
- the film thickness of the composition layer is not particularly limited, it is preferably 0.1 to 20 ⁇ m, more preferably 0.2 to 15 ⁇ m, even more preferably 0.5 to 10 ⁇ m.
- the polymerizable liquid crystal compound in the composition layer is oriented.
- the treatment for orienting the polymerizable liquid crystal compound is not particularly limited, heat treatment is preferred.
- the conditions for the heat treatment optimal conditions are selected according to the polymerizable liquid crystal compound to be used. Above all, the heating temperature is often 10 to 250°C, more often 40 to 150°C, and even more often 50 to 130°C.
- the heating time is often 0.1 to 60 minutes, more often 0.2 to 5 minutes.
- the alignment state of the polymerizable liquid crystal compound varies depending on the material in the composition layer. The alignment state includes, for example, homogeneous alignment. Further, when the composition layer contains a chiral agent, the polymerizable liquid crystal compound is twisted and aligned along the helical axis extending along the thickness direction of the composition layer.
- the alignment state of the polymerizable liquid crystal compound is fixed to form an optically anisotropic layer.
- the method for fixing the alignment state is not particularly limited, and the composition layer is subjected to a curing treatment to react the polymerizable groups in the polymerizable liquid crystal compound to form an optically anisotropic layer (cured layer). method.
- the curing treatment method is not particularly limited, and includes photocuring treatment and heat curing treatment. Among them, light irradiation treatment is preferable, and ultraviolet irradiation treatment is more preferable.
- a light source such as an ultraviolet lamp is used for ultraviolet irradiation.
- the irradiation amount of light is not particularly limited, it is generally preferably about 100 to 800 mJ/cm 2 .
- the alignment state of the polymerizable liquid crystal compound is fixed.
- the optically anisotropic layer includes a layer formed by fixing a homogenously aligned polymerizable liquid crystal compound.
- the optically anisotropic layer also includes a layer formed by fixing a twisted polymerizable liquid crystal compound having a helical axis in the thickness direction (hereinafter also simply referred to as "twisted alignment layer").
- twisted alignment layer is a layer in which the alignment of the polymerizable liquid crystal compound LC in the composition layer 12 arranged on the substrate 10 is fixed, as shown in FIG. As shown in FIG.
- the polymerizable liquid crystal compound LC is twisted in the composition layer 12 .
- the twist angle of the polymerizable liquid crystal compound in the twist alignment layer is not particularly limited, and is often 30 to 200°, more often 50 to 150°.
- ⁇ nd of the twisted alignment layer at a wavelength of 550 nm is not particularly limited, and is often 50 to 300 nm, more often 100 to 200 nm. Note that ⁇ n is the refractive index anisotropy of the twisted alignment layer measured at a wavelength of 550 nm, and d represents the thickness (nm) of the twisted alignment layer.
- the "fixed” state means a state in which the orientation of the liquid crystal compound is maintained.
- the layer has no fluidity in the temperature range of usually 0 to 50° C., and -30 to 70° C. under more severe conditions, and can be oriented by an external field or force. It is preferable to be in a state in which the fixed alignment form can be stably maintained without causing any change.
- the final composition in the layer does not need to exhibit liquid crystallinity.
- optical film having a substrate and an optically anisotropic layer disposed on the substrate is produced by carrying out the production method described above.
- the substrate and the optically anisotropic layer are in direct contact.
- the obtained optical film can be applied to various uses, for example, an optical compensation film for optically compensating a liquid crystal cell, and an antireflection film used in a display device such as an organic electroluminescence display device.
- the optical film described above may be used as a circularly polarizing plate in combination with a polarizer.
- the polarizer may be any member that has a function of converting natural light into specific linearly polarized light, and examples thereof include absorption polarizers.
- the type of polarizer is not particularly limited, and commonly used polarizers can be used. Examples thereof include iodine-based polarizers, dye-based polarizers using dichroic dyes, and polyene-based polarizers. Iodine-based polarizers and dye-based polarizers are generally produced by allowing polyvinyl alcohol to adsorb iodine or a dichroic dye and stretching the resultant.
- a protective film may be arranged on one side or both sides of the polarizer.
- a method for manufacturing the circularly polarizing plate is not particularly limited, and a known method can be adopted. For example, there is a method in which an optical film and a polarizer are bonded together via an adhesion layer.
- the above circularly polarizing plate can be suitably applied as an antireflection film for an organic EL display device.
- Example 1> Preparation of substrate before stretching of resin having alicyclic structure
- Pellets of thermoplastic norbornene resin manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name “ZEONOR1420R” were dried at 90° C. for 5 hours. The dried pellets are supplied to an extruder, melted in the extruder, passed through a polymer pipe and a polymer filter, extruded from a T-die onto a casting drum into a sheet, cooled, wound, and stretched to a thickness of 80 ⁇ m and a width of 1490 mm. A roll of pre-substrate was obtained.
- the base material before stretching is pulled out from the roll, supplied to a tenter stretching machine, stretched so that the orientation angle of the film is 13 ° with respect to the winding direction, and further trimmed at both ends in the width direction of the film, It was taken up to obtain a long drawn substrate roll with a width of 1350 mm.
- the obtained stretched base material had an Re of 181 nm and a slow axis of 13°.
- the angle of the slow axis is determined by observing the support from the side on which the later-described optically anisotropic layer is laminated, and taking the longitudinal direction of the substrate as a reference of 0°, and a positive angle value in the counterclockwise direction. , clockwise with negative angle values.
- the stretched cycloolefin polymer prepared above was coated with the following polymerizable liquid crystal composition (1) using a Gieser coating machine, and the film with the coating film formed thereon was heated at 110° C. for 180 seconds. After that, the oxygen concentration was set to 100 ppm under a nitrogen purge, and ultraviolet irradiation (500 mJ/cm 2 ) was performed using a metal halide lamp (manufactured by Eye Graphics Co., Ltd.) at 50° C. to fix the alignment of the liquid crystal compound. A tropic layer was formed to produce an optical film (F-1).
- the ⁇ nd of the optically anisotropic layer at a wavelength of 550 nm was 172 nm.
- the in-plane slow axis of the substrate surface of the optically anisotropic layer was parallel to the in-plane slow axis of the substrate.
- the twist angle of the discotic liquid crystal compound in the optically anisotropic layer is 81°.
- the rotation angle of the in-plane slow axis of the surface was 94°. That is, the discotic liquid crystal compound forms a clockwise twisted structure.
- the rotation angle of the in-plane slow axis is 0° relative to the longitudinal direction of the stretched substrate. Positive and clockwise are represented by negative angle values.
- the twisted structure of the discotic liquid crystal compound is obtained by observing the stretched base material from the side on which the optically anisotropic layer is laminated, and the surface of the optically anisotropic layer opposite to the stretched base material side. Based on the in-plane slow axis, it is determined whether the in-plane slow axis is clockwise or counterclockwise.
- Example 2 An optical film (F-2) was produced in the same manner as in Example 1, except that n-butyl acetate was used instead of diisobutyl ketone.
- Example 3 An optical film (F-3) was produced in the same manner as in Example 1, except that cyclohexanone was used instead of diisobutyl ketone.
- Example 4 An optical film (F-4) was produced in the same manner as in Example 1, except that methyl isobutyl ketone was used instead of diisobutyl ketone.
- Example 5 An optical film (F-5) was produced in the same manner as in Example 1, except that Paliocolor LC-756 was omitted from the polymerizable liquid crystal composition (1).
- the optically anisotropic layer in the optical film (F-5) corresponds to a layer in which a homogenously aligned polymerizable liquid crystal compound is fixed.
- Example 6 An optical film (F-6) was produced in the same manner as in Example 1, except that the stretching direction of the substrate was 0°.
- Example 7 An optical film (F-7) was produced in the same manner as in Example 1, except that tetrahydrofuran was used instead of diisobutyl ketone.
- Example 8 An optical film (F-8) was produced in the same manner as in Example 1, except that methyl ethyl ketone was used instead of diisobutyl ketone.
- Example 9 An optical film (F-9) was produced in the same manner as in Example 1, except that propylene glycol monomethyl ether acetate was used instead of diisobutyl ketone.
- the "twist angle [°]” column represents the rotation angle of the in-plane slow axis of the surface of the optically anisotropic layer opposite to the stretched base material, and is based on the longitudinal direction of the stretched base material. is 0°, the stretched substrate is observed from the side on which the optically anisotropic layer is laminated, and positive angle values are shown in the counterclockwise direction and negative angle values are shown in the clockwise direction.
- the "SP value difference between solvent and substrate [MPa 1/2 ]" column shows the SP values ( ⁇ d 1 , ⁇ p 1 , ⁇ h 1 ) of the solvent used in each example and comparative example and the substrate SP values ( ⁇ d 2 , ⁇ p 2 , ⁇ h 2 ) and the difference ( ⁇ SP value) from the SP values ( ⁇ d 2 , ⁇ p 2 , ⁇ h 2 ) were calculated by the formula (Y).
- Formula (Y) ⁇ SP value (4 ⁇ ( ⁇ d 1 - ⁇ d 2 ) 2 + ( ⁇ p 1 - ⁇ p 2 ) 2 + ( ⁇ h 1 - ⁇ h 2 ) 2 ) 0.5
- the "SP value difference between solvent and polymerizable liquid crystal compound [MPa 1/2 ]" column shows the SP values ( ⁇ d 1 , ⁇ p 1 , ⁇ h 1 ) and The difference ( ⁇ SP value) from the SP values ( ⁇ d 3 , ⁇ p 3 , ⁇ h 3 ) of the polymerizable liquid crystal compound was expressed and calculated by the formula (Y2).
- Formula (Y2) ⁇ SP value (4 ⁇ ( ⁇ d 1 ⁇ d 3 ) 2 +( ⁇ p 1 ⁇ p 3 ) 2 +( ⁇ h 1 ⁇ h 3 ) 2 ) 0.5
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Abstract
本発明は、光学異方性層の配向欠陥が抑制され、かつ、光学異方性層の配向ムラが視認されにくい、光学フィルムの製造方法を提供することを課題とする。本発明の光学フィルムの製造方法は、基材表面に配向規制力を付与する工程1と、基材上に、重合性液晶化合物および溶媒を含む重合性液晶組成物を塗布して、重合性液晶化合物を配向させ、重合性液晶化合物の配向状態を固定化して、光学異方性層を形成する工程2と、を有し、溶媒のSP値と基材のSP値との差が4~8MPa1/2である。
Description
本発明は、光学フィルムの製造方法に関する。
屈折率異方性を持つ光学異方性層は、表示装置の反射防止膜、および、液晶表示装置の光学補償フィルムなどの種々の用途に適用されている。
特許文献1においては、光学異方性層を形成する方法として、基材上にラビング処理された配向膜を形成し、その配向膜上に液晶化合物を含む組成物を塗布して、光学異方性層を形成する方法が知られている。
特許文献1においては、光学異方性層を形成する方法として、基材上にラビング処理された配向膜を形成し、その配向膜上に液晶化合物を含む組成物を塗布して、光学異方性層を形成する方法が知られている。
一方で、本発明者らの検討によれば、特許文献1の方法においては、ラビング処理を実施した際に配向膜片が飛散して、結果として配向膜上に配置される光学異方性層の配向欠陥が生じていた。
そこで、配向膜を設けることなく、基材に延伸処理等の工程で基材表面に液晶の配向規制力を付与して、その上に光学異方性層を形成しようとしたところ、基材表面の配向規制力のムラに起因して、その上に形成された光学異方性層の配向性にムラが生じるとの課題があった。
そこで、配向膜を設けることなく、基材に延伸処理等の工程で基材表面に液晶の配向規制力を付与して、その上に光学異方性層を形成しようとしたところ、基材表面の配向規制力のムラに起因して、その上に形成された光学異方性層の配向性にムラが生じるとの課題があった。
本発明は、上記実情に鑑みて、基材と光学異方性層とを含み、光学異方性層の配向欠陥が抑制され、かつ、光学異方性層の配向ムラが視認されにくい、光学フィルムの製造方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、従来技術の問題点について鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。
(1) 基材に配向規制力を付与する工程1と、
基材上に、重合性液晶化合物および溶媒を含む重合性液晶組成物を塗布して、重合性液晶化合物を配向させ、重合性液晶化合物の配向状態を固定化して、光学異方性層を形成する工程2と、を有し、溶媒のSP値と基材のSP値との差が4~8MPa1/2である、光学フィルムの製造方法。
(2) 工程1が、基材表面にラビング処理を施す工程、または、基材に延伸処理を施す工程である、(1)に記載の光学フィルムの製造方法。
(3) 基材が、セルロースアシレート、ポリ(メタ)アクリレート、ポリスチレン、シクロオレフィンおよび、ポリカーボネートからなる群から選択されるポリマーを含む、(1)または(2)に記載の光学フィルムの製造方法。
(4) 基材がその幅手方向と異なる方向に遅相軸を有する、(1)~(3)のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。
(5) 溶媒のSP値と、重合性液晶化合物のSP値との差が、8.0MPa1/2以下である、(1)~(4)のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。
(6) 重合性液晶組成物が、キラル剤をさらに含む、(1)~(5)のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。
(7) 光学異方性層が、厚み方向を螺旋軸とする捩れ配向した重合性液晶化合物を固定してなる層を含む、(1)~(6)のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。
基材上に、重合性液晶化合物および溶媒を含む重合性液晶組成物を塗布して、重合性液晶化合物を配向させ、重合性液晶化合物の配向状態を固定化して、光学異方性層を形成する工程2と、を有し、溶媒のSP値と基材のSP値との差が4~8MPa1/2である、光学フィルムの製造方法。
(2) 工程1が、基材表面にラビング処理を施す工程、または、基材に延伸処理を施す工程である、(1)に記載の光学フィルムの製造方法。
(3) 基材が、セルロースアシレート、ポリ(メタ)アクリレート、ポリスチレン、シクロオレフィンおよび、ポリカーボネートからなる群から選択されるポリマーを含む、(1)または(2)に記載の光学フィルムの製造方法。
(4) 基材がその幅手方向と異なる方向に遅相軸を有する、(1)~(3)のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。
(5) 溶媒のSP値と、重合性液晶化合物のSP値との差が、8.0MPa1/2以下である、(1)~(4)のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。
(6) 重合性液晶組成物が、キラル剤をさらに含む、(1)~(5)のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。
(7) 光学異方性層が、厚み方向を螺旋軸とする捩れ配向した重合性液晶化合物を固定してなる層を含む、(1)~(6)のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。
本発明によれば、基材と光学異方性層とを含み、光学異方性層の配向欠陥が抑制され、かつ、光学異方性層の配向ムラが視認されにくい、光学フィルムの製造方法を提供できる。
以下、本発明について詳細に説明する。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。まず、本明細書で用いられる用語について説明する。
本明細書中における「光」とは、活性光線または放射線を意味し、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光:Extreme Ultraviolet)、X線、紫外線、および電子線(EB:Electron Beam)などを意味する。なかでも、紫外線が好ましい。
本明細書では、「可視光」とは、380~780nmの光のことをいう。また、本明細書では、測定波長について特に付記がない場合は、測定波長は550nmである。
本明細書では、「(メタ)アクリル」とはアクリルおよびメタクリルの総称であり、「(メタ)アクリレート」とはアクリレートおよびメタクリレートの総称であり、「(メタ)アクリルアミド」とはアクリルアミドおよびメタクリルアミドの総称である。
本明細書では、「(メタ)アクリル」とはアクリルおよびメタクリルの総称であり、「(メタ)アクリレート」とはアクリレートおよびメタクリレートの総称であり、「(メタ)アクリルアミド」とはアクリルアミドおよびメタクリルアミドの総称である。
本明細書においてSP値は、原子団寄与法により算出されるハンセン溶解度パラメータ(以下SP値)を意図する。
後述する基材のSP値(δd、δp、δh)は市販のソフトウェアHSPiP(ver.5.1.08)により計算された値を用いることができ、例えば、本願実施例のCOPのハンセン溶解度パラメータ(HSP)は、市販のソフトウェアHSPiP(ver.5.1.08)に記載のCYCLICOLEFINCOPOLYMER(COC)の値を使用する。
溶剤および重合性液晶化合物のSP値(δd、δp、δh)は、HSPiP(ver.5.1.08)のDIY機能において各溶媒および重合性液晶化合物のSMILESを入力し計算した値を使用する。
異なる素材のSP値の差(以下、ΔSP値)は下記式(X)により算出することができる。
式(X) ΔSP値=(4×(Δδd)2+(Δδp)2+(Δδh)2)0.5
ここで、Δδd、Δδp、および、Δδhは、それぞれΔSP値を求めたい素材同士のδd、δp、および、δhの差を意味する。例えば、溶媒のSP値(δd1、δp1、δh1)と基材のSP値(δd2、δp2、δh2)との差(ΔSP値)は、式(Y1)により算出できる。
式(Y1) ΔSP値=(4×(δd1-δd2)2+(δp1-δp2)2+(δh1-δh2)2)0.5
また、溶媒のSP値(δd1、δp1、δh1)と重合性液晶化合物のSP値(δd3、δp3、δh3)との差(ΔSP値)は、式(Y2)により算出できる。
式(Y2) ΔSP値=(4×(δd1-δd3)2+(δp1-δp3)2+(δh1-δh3)2)0.5
なお、基材を構成するポリマーが複数の繰り返し単位からなるコポリマーの場合、各繰り返し単位のSP値(δd、δp、δh)に、各繰り返し単位の体積分率を乗じて和を求めることで基材を構成するポリマーのSP値を算出することができる。例えば、繰り返し単位Aと繰り返し単位Bとをそれぞれ40体積%および60体積%で含むコポリマーの場合、コポリマーのSP値(δdc、δpc、δhc)は、繰り返し単位AのSP値(δda、δpa、δha)と繰り返し単位BのSP値(δdb、δpb、δhb)とを用いて式(Z1)~(Z3)により算出できる。
式(Z1) δdc=δda×0.4+δdb×0.6
式(Z2) δpc=δpa×0.4+δpb×0.6
式(Z3) δhc=δha×0.4+δhb×0.6
また、複数の溶媒を混合して得られる混合溶媒のSP値は、各溶媒のSP値(δd、δp、δh)に、各溶媒の体積分率を乗じて和を求めることで算出することができる。例えば、溶媒Aと溶媒Bとをそれぞれ40体積%および60体積%で含む混合溶媒の場合、混合溶媒のSP値(δdm、δpm、δhm)は、溶媒AのSP値(δdsa、δpsa、δhsa)と溶媒BのSP値(δdsb、δpsb、δhsb)とを用いて式(Z4)~(Z6)により算出できる。
式(Z4) δdm=δdsa×0.4+δdsb×0.6
式(Z5) δpm=δpsa×0.4+δpsb×0.6
式(Z6) δhm=δhsa×0.4+δhsb×0.6
また、2種以上の重合性液晶化合物を用いる場合、重合性液晶化合物のSP値としては、上記混合溶媒のSP値の求め方と同じように、各重合性液晶化合物のSP値と各重合性液晶化合物の体積分率を乗じて和を求めることで算出することができる。
後述する基材のSP値(δd、δp、δh)は市販のソフトウェアHSPiP(ver.5.1.08)により計算された値を用いることができ、例えば、本願実施例のCOPのハンセン溶解度パラメータ(HSP)は、市販のソフトウェアHSPiP(ver.5.1.08)に記載のCYCLICOLEFINCOPOLYMER(COC)の値を使用する。
溶剤および重合性液晶化合物のSP値(δd、δp、δh)は、HSPiP(ver.5.1.08)のDIY機能において各溶媒および重合性液晶化合物のSMILESを入力し計算した値を使用する。
異なる素材のSP値の差(以下、ΔSP値)は下記式(X)により算出することができる。
式(X) ΔSP値=(4×(Δδd)2+(Δδp)2+(Δδh)2)0.5
ここで、Δδd、Δδp、および、Δδhは、それぞれΔSP値を求めたい素材同士のδd、δp、および、δhの差を意味する。例えば、溶媒のSP値(δd1、δp1、δh1)と基材のSP値(δd2、δp2、δh2)との差(ΔSP値)は、式(Y1)により算出できる。
式(Y1) ΔSP値=(4×(δd1-δd2)2+(δp1-δp2)2+(δh1-δh2)2)0.5
また、溶媒のSP値(δd1、δp1、δh1)と重合性液晶化合物のSP値(δd3、δp3、δh3)との差(ΔSP値)は、式(Y2)により算出できる。
式(Y2) ΔSP値=(4×(δd1-δd3)2+(δp1-δp3)2+(δh1-δh3)2)0.5
なお、基材を構成するポリマーが複数の繰り返し単位からなるコポリマーの場合、各繰り返し単位のSP値(δd、δp、δh)に、各繰り返し単位の体積分率を乗じて和を求めることで基材を構成するポリマーのSP値を算出することができる。例えば、繰り返し単位Aと繰り返し単位Bとをそれぞれ40体積%および60体積%で含むコポリマーの場合、コポリマーのSP値(δdc、δpc、δhc)は、繰り返し単位AのSP値(δda、δpa、δha)と繰り返し単位BのSP値(δdb、δpb、δhb)とを用いて式(Z1)~(Z3)により算出できる。
式(Z1) δdc=δda×0.4+δdb×0.6
式(Z2) δpc=δpa×0.4+δpb×0.6
式(Z3) δhc=δha×0.4+δhb×0.6
また、複数の溶媒を混合して得られる混合溶媒のSP値は、各溶媒のSP値(δd、δp、δh)に、各溶媒の体積分率を乗じて和を求めることで算出することができる。例えば、溶媒Aと溶媒Bとをそれぞれ40体積%および60体積%で含む混合溶媒の場合、混合溶媒のSP値(δdm、δpm、δhm)は、溶媒AのSP値(δdsa、δpsa、δhsa)と溶媒BのSP値(δdsb、δpsb、δhsb)とを用いて式(Z4)~(Z6)により算出できる。
式(Z4) δdm=δdsa×0.4+δdsb×0.6
式(Z5) δpm=δpsa×0.4+δpsb×0.6
式(Z6) δhm=δhsa×0.4+δhsb×0.6
また、2種以上の重合性液晶化合物を用いる場合、重合性液晶化合物のSP値としては、上記混合溶媒のSP値の求め方と同じように、各重合性液晶化合物のSP値と各重合性液晶化合物の体積分率を乗じて和を求めることで算出することができる。
本発明の光学フィルムの製造方法の特徴点としては、使用する基材と重合性液晶組成物に含まれる溶媒とが所定の関係を満たしていることが挙げられる。
より具体的には、使用する基材と重合性液晶組成物に含まれる溶媒とが所定の親和性を有する場合、重合性液晶組成物を基材上に塗布した際に、溶媒が基材内部に所定量浸透する。その際、基材表面に配向規制力のムラがあった場合、浸透した溶媒により基材表面が若干膨潤することによってムラが緩和される。
基材と溶媒との親和性を表すパラメータとして、基材のSP値と溶媒のSP値との差が挙げられる。SP値の差が大きすぎると、溶媒が基材内部に浸透しないことを表し、両者の親和性が劣り、結果として、光学異方性層の配向ムラが劣る。また、SP値の差が小さすぎると、基材と溶媒との親和性が高すぎ基材を溶解してしまい、光学異方性層の配向不良につながる。
より具体的には、使用する基材と重合性液晶組成物に含まれる溶媒とが所定の親和性を有する場合、重合性液晶組成物を基材上に塗布した際に、溶媒が基材内部に所定量浸透する。その際、基材表面に配向規制力のムラがあった場合、浸透した溶媒により基材表面が若干膨潤することによってムラが緩和される。
基材と溶媒との親和性を表すパラメータとして、基材のSP値と溶媒のSP値との差が挙げられる。SP値の差が大きすぎると、溶媒が基材内部に浸透しないことを表し、両者の親和性が劣り、結果として、光学異方性層の配向ムラが劣る。また、SP値の差が小さすぎると、基材と溶媒との親和性が高すぎ基材を溶解してしまい、光学異方性層の配向不良につながる。
本発明の光学フィルムの製造方法は、以下の工程を有する。
工程1:基材表面に配向規制力を付与する工程
工程2:基材上に、重合性液晶化合物および溶媒を含む重合性液晶組成物を塗布して、重合性液晶化合物を配向させ、重合性液晶化合物の配向状態を固定化して、光学異方性層を形成する工程
以下、各工程について詳述する。
工程1:基材表面に配向規制力を付与する工程
工程2:基材上に、重合性液晶化合物および溶媒を含む重合性液晶組成物を塗布して、重合性液晶化合物を配向させ、重合性液晶化合物の配向状態を固定化して、光学異方性層を形成する工程
以下、各工程について詳述する。
<工程1>
工程1は、基材表面に配向規制力を付与する工程である。本工程を実施することにより、基材上に付与される重合性液晶化合物の配向状態を誘起できる配向規制力が基材に付与される。
以下では、本工程で使用される部材について詳述し、その後、工程の手順について詳述する。
工程1は、基材表面に配向規制力を付与する工程である。本工程を実施することにより、基材上に付与される重合性液晶化合物の配向状態を誘起できる配向規制力が基材に付与される。
以下では、本工程で使用される部材について詳述し、その後、工程の手順について詳述する。
(基材)
基材としては、透明基材が好ましい。なお、透明基材とは、可視光の透過率が60%以上である基材を意図し、その透過率は80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。
基材としては、透明基材が好ましい。なお、透明基材とは、可視光の透過率が60%以上である基材を意図し、その透過率は80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。
基材を形成する材料としては、光学性能透明性、機械的強度、熱安定性、および、水分遮蔽性などに優れるポリマーが好ましい。
基材として用いることのできるポリマーフィルムとしては、例えば、セルロースアシレートフィルム(例えば、セルローストリアセテートフィルム(屈折率1.48)、セルロースジアセテートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム)、ポリエチレンフィルムおよびポリプロピレンフィルムなどのポリオレフィンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムおよびポリエチレンナフタレートフィルムなどのポリエステルフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリメチルメタクリレートなどのポリアクリルフィルム、ポリウレタンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、(メタ)アクリルニトリルフィルム、並びに、脂環式構造を有するポリマーのフィルム(ノルボルネン系樹脂(アートン:商品名、JSR社製、非晶質ポリオレフィン(ゼオネックス:商品名、日本ゼオン社製)))が挙げられる。
なかでも、ポリマーフィルムの材料としては、セルロースアシレート、ポリ(メタ)アクリレート、ポリスチレン、シクロオレフィン、または、ポリカーボネートが好ましく、シクロオレフィンがより好ましい。
基材として用いることのできるポリマーフィルムとしては、例えば、セルロースアシレートフィルム(例えば、セルローストリアセテートフィルム(屈折率1.48)、セルロースジアセテートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム)、ポリエチレンフィルムおよびポリプロピレンフィルムなどのポリオレフィンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムおよびポリエチレンナフタレートフィルムなどのポリエステルフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリメチルメタクリレートなどのポリアクリルフィルム、ポリウレタンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、(メタ)アクリルニトリルフィルム、並びに、脂環式構造を有するポリマーのフィルム(ノルボルネン系樹脂(アートン:商品名、JSR社製、非晶質ポリオレフィン(ゼオネックス:商品名、日本ゼオン社製)))が挙げられる。
なかでも、ポリマーフィルムの材料としては、セルロースアシレート、ポリ(メタ)アクリレート、ポリスチレン、シクロオレフィン、または、ポリカーボネートが好ましく、シクロオレフィンがより好ましい。
基材には、種々の添加剤(例えば、光学的異方性調整剤、波長分散調整剤、微粒子、可塑剤、紫外線防止剤、劣化防止剤、および、剥離剤など)が含まれていてもよい。
基材の厚みは特に制限されないが、10~200μmが好ましく、10~100μmがより好ましく、20~90μmがさらに好ましい。
また、基材は複数枚の積層からなっていてもよい。
基材はその上に設けられる層との接着を改善するため、基材の表面に表面処理(例えば、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線(UV)処理、火炎処理)を実施してもよい。
また、基材は複数枚の積層からなっていてもよい。
基材はその上に設けられる層との接着を改善するため、基材の表面に表面処理(例えば、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線(UV)処理、火炎処理)を実施してもよい。
(工程1の手順)
工程1では、基材表面に配向規制力を付与できればその方法は特に制限されない。配向規制力とは、基材の上に付与された重合性液晶組成物中の重合性液晶化合物を配向させうる、性質をいう。
工程1では、基材表面に配向規制力を付与できればその方法は特に制限されない。配向規制力とは、基材の上に付与された重合性液晶組成物中の重合性液晶化合物を配向させうる、性質をいう。
工程1としては、例えば、基材表面にラビング処理を施す工程、または、基材に延伸処理を施す工程が好ましい。
ラビング処理は、LCD(liquid crystal diSPlay)の液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を適用できる。即ち、基材の表面を、紙、ガーゼ、フェルト、ゴム、ナイロン繊維、または、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向規制力を得る方法を用いることができる。ラビング処理の方向は特に制限されず、重合性液晶化合物を配向させたい方向に応じて、適宜、最適な方向が選択される。
ラビング処理は、LCD(liquid crystal diSPlay)の液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を適用できる。即ち、基材の表面を、紙、ガーゼ、フェルト、ゴム、ナイロン繊維、または、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向規制力を得る方法を用いることができる。ラビング処理の方向は特に制限されず、重合性液晶化合物を配向させたい方向に応じて、適宜、最適な方向が選択される。
延伸処理の方法は特に制限されず、テンター延伸機などの既知の延伸機を用いる方法が挙げられる。
延伸方向は特に制限されず、重合性液晶化合物を配向させたい方向に応じて、適宜、最適な方向が選択される。延伸倍率は、支持体の表面に配向規制力が生じる範囲で適宜設定できる。
延伸処理を用いた場合、例えば特許5966079号公報の段落0078~0087に記載のように、添加剤や延伸条件により適度な位相差を付与することにより、光学的に好ましい設計が可能となる。
延伸方向は特に制限されず、重合性液晶化合物を配向させたい方向に応じて、適宜、最適な方向が選択される。延伸倍率は、支持体の表面に配向規制力が生じる範囲で適宜設定できる。
延伸処理を用いた場合、例えば特許5966079号公報の段落0078~0087に記載のように、添加剤や延伸条件により適度な位相差を付与することにより、光学的に好ましい設計が可能となる。
なお、本発明においては、基材上には配向膜は配置されない。つまり、基材と後述する光学異方性層とは直接接触する。なお、配向膜とは、液晶化合物を配向させるためだけに基材上に形成される膜である。
また、上記工程1によって得られた基材の形状は特に制限されない。なお、ロール・トゥ・ロール方式に適用し得る点から、長尺状であることが好ましい。
上記工程1によって得られた基材(特に、長尺状の基材である場合)は、その幅手方向と異なる方向に遅相軸を有することが好ましい。上記のように幅手方向と異なる方向に遅相軸を設ける手段としては、上述した延伸方向を調整する方法が挙げられる。
基材の遅相軸の方向と基材の長手方向とのなす角度は特に制限されないが、10±5°が好ましい。
上記工程1によって得られた基材(特に、長尺状の基材である場合)は、その幅手方向と異なる方向に遅相軸を有することが好ましい。上記のように幅手方向と異なる方向に遅相軸を設ける手段としては、上述した延伸方向を調整する方法が挙げられる。
基材の遅相軸の方向と基材の長手方向とのなす角度は特に制限されないが、10±5°が好ましい。
<工程2>
工程2は、工程1で得られた基材上に、重合性液晶化合物および溶媒を含む重合性液晶組成物を塗布して、重合性液晶化合物を配向させ、重合性液晶化合物の配向状態を固定化して、光学異方性層を形成する工程である。本工程を実施することにより、基材と、基材上に配置された光学異方性層とを有する光学フィルムが形成される。上述したように、光学フィルムにおいては、基材と光学異方性層とが直接接している。
以下、本工程で使用される重合性液晶組成物に含まれる材料について詳述し、その後、工程の手順について詳述する。
工程2は、工程1で得られた基材上に、重合性液晶化合物および溶媒を含む重合性液晶組成物を塗布して、重合性液晶化合物を配向させ、重合性液晶化合物の配向状態を固定化して、光学異方性層を形成する工程である。本工程を実施することにより、基材と、基材上に配置された光学異方性層とを有する光学フィルムが形成される。上述したように、光学フィルムにおいては、基材と光学異方性層とが直接接している。
以下、本工程で使用される重合性液晶組成物に含まれる材料について詳述し、その後、工程の手順について詳述する。
(重合性液晶化合物)
重合性液晶組成物は、重合性液晶化合物を含む。なお、重合性液晶化合物とは、重合性基を有する液晶化合物である。
重合性液晶化合物の種類は、特に制限されない。一般的に、液晶化合物はその形状から、棒状タイプ(棒状液晶化合物)と円盤状タイプ(ディスコティック液晶化合物)とに分類できる。さらに、液晶化合物は、低分子タイプと高分子タイプとに分類できる。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)。本発明では、いずれの液晶化合物を用いることもできるが、重合性棒状液晶化合物または重合性円盤状液晶化合物を用いるのが好ましく、重合性円盤状液晶化合物を用いるのがより好ましい。2種以上の重合性棒状液晶化合物、2種以上の重合性円盤状液晶化合物、または、重合性棒状液晶化合物と重合性円盤状液晶化合物との混合物を用いてもよい。
なお、重合性棒状液晶化合物としては、例えば、特表平11-513019号公報の請求項1や特開2005-289980号公報の段落0026~0098に記載のものを好ましく用いることができる。
重合性円盤状液晶化合物としては、例えば、特開2007-108732号公報の段落0020~0067や特開2010-244038号公報の段落0013~0108に記載のものを好ましく用いることができる。
重合性液晶組成物は、重合性液晶化合物を含む。なお、重合性液晶化合物とは、重合性基を有する液晶化合物である。
重合性液晶化合物の種類は、特に制限されない。一般的に、液晶化合物はその形状から、棒状タイプ(棒状液晶化合物)と円盤状タイプ(ディスコティック液晶化合物)とに分類できる。さらに、液晶化合物は、低分子タイプと高分子タイプとに分類できる。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)。本発明では、いずれの液晶化合物を用いることもできるが、重合性棒状液晶化合物または重合性円盤状液晶化合物を用いるのが好ましく、重合性円盤状液晶化合物を用いるのがより好ましい。2種以上の重合性棒状液晶化合物、2種以上の重合性円盤状液晶化合物、または、重合性棒状液晶化合物と重合性円盤状液晶化合物との混合物を用いてもよい。
なお、重合性棒状液晶化合物としては、例えば、特表平11-513019号公報の請求項1や特開2005-289980号公報の段落0026~0098に記載のものを好ましく用いることができる。
重合性円盤状液晶化合物としては、例えば、特開2007-108732号公報の段落0020~0067や特開2010-244038号公報の段落0013~0108に記載のものを好ましく用いることができる。
重合性液晶化合物が有する重合性基の種類は特に制限されず、付加重合反応が可能な官能基が好ましく、重合性エチレン性不飽和基または環重合性基がより好ましく、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、または、アリル基がさらに好ましい。
なお、後述するように、本発明にて製造される光学異方性層は、重合性液晶化合物(重合性棒状液晶化合物または重合性円盤状液晶化合物)が重合などによって固定されて形成された層であり、層となった後はもはや液晶性を示す必要はない。
重合性液晶組成物中における重合性液晶化合物の含有量は特に制限されないが、重合性液晶組成物中の全固形分に対して、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、90質量%以下の場合が多い。
なお、固形分とは、溶媒を除去した光学異方性層を形成し得る成分を意味し、その性状が液体状であっても固形分とする。
なお、固形分とは、溶媒を除去した光学異方性層を形成し得る成分を意味し、その性状が液体状であっても固形分とする。
(溶媒)
重合性液晶組成物は、溶媒を含む。
溶媒は、使用する基材とのSP値の差が所定の範囲となる溶媒であれば特に制限されない。溶媒としては、例えば、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、アミド系溶媒、カーボネート系溶媒、ケトン系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、脂環式炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、ハロゲン化炭素系溶媒、水、および、アルコール系溶媒が挙げられる。
また、溶媒は1種のみを使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
溶媒としては、具体的には、ジイソブチルケトン、酢酸n-ブチル、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、および、メチルエチルケトンが挙げられる。
重合性液晶組成物は、溶媒を含む。
溶媒は、使用する基材とのSP値の差が所定の範囲となる溶媒であれば特に制限されない。溶媒としては、例えば、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、アミド系溶媒、カーボネート系溶媒、ケトン系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、脂環式炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、ハロゲン化炭素系溶媒、水、および、アルコール系溶媒が挙げられる。
また、溶媒は1種のみを使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
溶媒としては、具体的には、ジイソブチルケトン、酢酸n-ブチル、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、および、メチルエチルケトンが挙げられる。
溶媒のSP値と上記基材のSP値との差は、4~8MPa1/2(4.0~8.0MPa1/2)であり、5.0~7.6MPa1/2が好ましい。
上述したように、溶媒のSP値と基材のSP値との差とは、式(Y1)により算出される。
上述したように、溶媒のSP値と基材のSP値との差とは、式(Y1)により算出される。
重合性液晶化合物が溶解しやすい点で、上述した溶媒のSP値と重合性液晶化合物のSP値との差は、8.0MPa1/2以下であることが好ましい。下限は特に制限されないが、0MPa1/2超の場合が多い。
上述したように、溶媒のSP値と重合性液晶化合物のSP値との差とは、式(Y2)により算出される。
なお、重合性液晶組成物が2種以上の溶媒を含む場合、重合性液晶化合物のSP値と、混合溶媒のSP値との差が上記範囲内であればよい。
上述したように、溶媒のSP値と重合性液晶化合物のSP値との差とは、式(Y2)により算出される。
なお、重合性液晶組成物が2種以上の溶媒を含む場合、重合性液晶化合物のSP値と、混合溶媒のSP値との差が上記範囲内であればよい。
(その他の成分)
重合性液晶組成物は、上述した重合性液晶化合物および溶媒以外の他の成分を含んでいてもよい。
例えば、重合性液晶組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。重合性液晶組成物が重合開始剤を含む場合、より効率的に重合性液晶化合物の重合が進行する。
重合開始剤としては公知の重合開始剤が挙げられ、光重合開始剤、および、熱重合開始剤が挙げられ、光重合開始剤が好ましい。
重合性液晶組成物中における重合開始剤の含有量は特に制限されないが、重合性液晶組成物中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。
重合性液晶組成物は、上述した重合性液晶化合物および溶媒以外の他の成分を含んでいてもよい。
例えば、重合性液晶組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。重合性液晶組成物が重合開始剤を含む場合、より効率的に重合性液晶化合物の重合が進行する。
重合開始剤としては公知の重合開始剤が挙げられ、光重合開始剤、および、熱重合開始剤が挙げられ、光重合開始剤が好ましい。
重合性液晶組成物中における重合開始剤の含有量は特に制限されないが、重合性液晶組成物中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。
重合性液晶組成物は、重合性液晶化合物とは異なる重合性モノマーを含んでいてもよい。重合性モノマーとしては、ラジカル重合性化合物、および、カチオン重合性化合物が挙げられ、多官能性ラジカル重合性モノマーが好ましい。重合性モノマーとしては、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。
重合性モノマーは、非液晶性モノマー(液晶性を示さないモノマー)であることが好ましい。
重合性液晶組成物中の重合性モノマーの含有量は特に制限されないが、重合性液晶化合物全質量に対して、1~50質量%が好ましく、5~30質量%がより好ましい。
重合性モノマーは、非液晶性モノマー(液晶性を示さないモノマー)であることが好ましい。
重合性液晶組成物中の重合性モノマーの含有量は特に制限されないが、重合性液晶化合物全質量に対して、1~50質量%が好ましく、5~30質量%がより好ましい。
重合性液晶組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。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。具体的には、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、特開2005-062673号公報中の段落0069~0126に記載の化合物が挙げられる。
重合性液晶組成物は、ポリマーを含んでいてもよい。ポリマーとしては、セルロースエステルが挙げられる。セルロースエステルとしては、特開2000-155216号公報中の段落0178に記載のものが挙げられる。
重合性液晶組成物中のポリマーの含有量は特に制限されないが、重合性液晶化合物全質量に対して、0.1~10質量%が好ましく、0.1~8質量%がより好ましい。
重合性液晶組成物中のポリマーの含有量は特に制限されないが、重合性液晶化合物全質量に対して、0.1~10質量%が好ましく、0.1~8質量%がより好ましい。
重合性液晶組成物は、上記以外にも、液晶化合物を水平配向状態または垂直配向状態とするために、水平配向または垂直配向を促進する添加剤(配向制御剤)を含んでいてもよい。
重合性液晶組成物は、本発明の効果がより優れる点、ボロン酸化合物、および、(メタ)アクリルアミドモノマーからなる群から選択される化合物をさらに含むことが好ましい。
ボロン酸化合物は、ホウ酸の水酸基の1つ以上が炭化水素基などの有機基で置換された構造を有する。
ボロン酸化合物としては、式(A)で表される化合物が挙げられる。
ボロン酸化合物は、ホウ酸の水酸基の1つ以上が炭化水素基などの有機基で置換された構造を有する。
ボロン酸化合物としては、式(A)で表される化合物が挙げられる。
式(A)中、R1およびR2は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいアリール基、または、置換基を有していてもよいヘテロアリール基を表し、水素原子が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、アルキル基およびアルケニル基が挙げられる。
R1およびR2は互いに連結して環を形成してもよい。
脂肪族炭化水素基としては、アルキル基およびアルケニル基が挙げられる。
R1およびR2は互いに連結して環を形成してもよい。
X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、置換基を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいアリーレン基、置換基を有していてもよいヘテロアリーレン、-O-、-CO-、-NH-、または、これらを2つ以上組み合わせた基が挙げられる。
Zは、重合性液晶化合物が有する重合性基と反応し得る基を表し、重合性基が好ましい。重合性基の定義は、重合性液晶化合物が有する重合性基の定義と同じである。
Zは、重合性液晶化合物が有する重合性基と反応し得る基を表し、重合性基が好ましい。重合性基の定義は、重合性液晶化合物が有する重合性基の定義と同じである。
(メタ)アクリルアミドモノマーとは、(メタ)アクリルアミド基を有するモノマーである。(メタ)アクリルアミドモノマー中の(メタ)アクリルアミド基の数は特に制限されないが、1以上であればよく、2以上であってもよい。(メタ)アクリルアミドモノマーとしては、(メタ)アクリルアミド基を2以上有する多官能(メタ)アクリルアミドモノマーが好ましい。
(メタ)アクリルモノマーとしては、式(B)で表される化合物が好ましい。
式(B) Y-L-Y
Yは、(メタ)アクリルアミド基を表す。Lは、2価の連結基を表す。Lで表される2価の連結基としては、上述したXで表される2価の連結基で例示した基が挙げられ、置換基を有していてもよく、メチレン基の代わりに-O-、-CO-、または、-NH-を含まれていてもよい2価の脂肪族炭化水素基が好ましい。
(メタ)アクリルモノマーとしては、式(B)で表される化合物が好ましい。
式(B) Y-L-Y
Yは、(メタ)アクリルアミド基を表す。Lは、2価の連結基を表す。Lで表される2価の連結基としては、上述したXで表される2価の連結基で例示した基が挙げられ、置換基を有していてもよく、メチレン基の代わりに-O-、-CO-、または、-NH-を含まれていてもよい2価の脂肪族炭化水素基が好ましい。
重合性液晶組成物は、キラル剤をさらに含んでいてもよい。重合性液晶組成物がキラル剤を含むことにより、重合性液晶化合物を螺旋軸に沿って捩れ配向させることができる。
キラル剤の種類は、特に制限されない。公知のキラル剤(例えば、日本学術振興会第142委員会編「液晶デバイスハンドブック」,第3章4-3項,TN、STN用カイラル剤,199頁,1989年に記載)のいずれも用いることができる。
なお、キラル剤の螺旋誘起力(HTP)は、下記式(X)で表される螺旋配向能力を示すファクターである。
式(X) HTP=1/(螺旋ピッチの長さ(単位:μm)×液晶化合物に対するキラル剤の濃度(質量%))[μm-1]
螺旋ピッチの長さとは、コレステリック液晶相の螺旋構造のピッチP(=螺旋の周期)の長さをいい、液晶便覧(丸善株式会社出版)の196ページに記載の方法で測定できる。
キラル剤の種類は、特に制限されない。公知のキラル剤(例えば、日本学術振興会第142委員会編「液晶デバイスハンドブック」,第3章4-3項,TN、STN用カイラル剤,199頁,1989年に記載)のいずれも用いることができる。
なお、キラル剤の螺旋誘起力(HTP)は、下記式(X)で表される螺旋配向能力を示すファクターである。
式(X) HTP=1/(螺旋ピッチの長さ(単位:μm)×液晶化合物に対するキラル剤の濃度(質量%))[μm-1]
螺旋ピッチの長さとは、コレステリック液晶相の螺旋構造のピッチP(=螺旋の周期)の長さをいい、液晶便覧(丸善株式会社出版)の196ページに記載の方法で測定できる。
キラル剤としては、光照射により螺旋誘起力が変化する感光性キラル剤(以下、単に「キラル剤A」ともいう。)であってもよい。キラル剤Aは、液晶性であっても、非液晶性であってもよい。キラル剤Aは、一般に不斉炭素原子を含む場合が多い。なお、キラル剤Aは、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物または面性不斉化合物であってもよい。
キラル剤Aは、重合性基を有していてもよい。
キラル剤Aは、重合性基を有していてもよい。
キラル剤Aは、光照射によって螺旋誘起力が増加するキラル剤であってもよいし、減少するキラル剤であってもよい。なかでも、光照射により螺旋誘起力が減少するキラル剤であることが好ましい。
なお、本明細書において「螺旋誘起力の増加および減少」とは、キラル剤Aの初期(光照射前)の螺旋方向を「正」としたときの増減を表す。従って、光照射により螺旋誘起力が減少し続け、0を超えて螺旋方向が「負」となった場合(つまり、初期(光照射前)の螺旋方向とは逆の螺旋方向の螺旋を誘起する場合)にも、「螺旋誘起力が減少するキラル剤」に該当する。
なお、本明細書において「螺旋誘起力の増加および減少」とは、キラル剤Aの初期(光照射前)の螺旋方向を「正」としたときの増減を表す。従って、光照射により螺旋誘起力が減少し続け、0を超えて螺旋方向が「負」となった場合(つまり、初期(光照射前)の螺旋方向とは逆の螺旋方向の螺旋を誘起する場合)にも、「螺旋誘起力が減少するキラル剤」に該当する。
キラル剤Aとしては、いわゆる光反応型キラル剤が挙げられる。光反応型キラル剤とは、キラル部位と光照射によって構造変化する光反応部位を有し、例えば、照射量に応じて液晶化合物の捩れ力を大きく変化させる化合物である。
キラル剤Aとしては、なかでも、光異性化部位を少なくとも有する化合物が好ましく、光異性化部位は光異性化可能な二重結合を有することがより好ましい。上記光異性化可能な二重結合を有する光異性化部位としては、光異性化が起こりやすく、かつ、光照射前後の螺旋誘起力差が大きいという点で、シンナモイル部位、カルコン部位、アゾベンゼン部位またはスチルベン部位が好ましく、さらに可視光の吸収が小さいという点で、シンナモイル部位、カルコン部位またはスチルベン部位がより好ましい。なお、光異性化部位は、上述した光照射によって構造変化する光反応部位に該当する。
キラル剤Aとしては、なかでも、光異性化部位を少なくとも有する化合物が好ましく、光異性化部位は光異性化可能な二重結合を有することがより好ましい。上記光異性化可能な二重結合を有する光異性化部位としては、光異性化が起こりやすく、かつ、光照射前後の螺旋誘起力差が大きいという点で、シンナモイル部位、カルコン部位、アゾベンゼン部位またはスチルベン部位が好ましく、さらに可視光の吸収が小さいという点で、シンナモイル部位、カルコン部位またはスチルベン部位がより好ましい。なお、光異性化部位は、上述した光照射によって構造変化する光反応部位に該当する。
重合性液晶組成物は、キラル剤Aを2種以上含んでいてもよいし、少なくとも1種のキラル剤Aと少なくとも1種の光照射により螺旋誘起力が変化しないキラル剤(以下、単に「キラル剤B」ともいう。)とを含んでいてもよい。
キラル剤Bは、液晶性であっても、非液晶性であってもよい。キラル剤Bは、一般に不斉炭素原子を含む場合が多い。なお、キラル剤Bは、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物または面性不斉化合物であってもよい。
キラル剤Bは重合性基を有していてもよい。
キラル剤Bとしては、公知のキラル剤を使用できる。
キラル剤Bは、上述したキラル剤Aと逆向きの螺旋を誘起するキラル剤であることが好ましい。つまり、例えば、キラル剤Aにより誘起する螺旋が右方向の場合には、キラル剤Bにより誘起する螺旋は左方向となる。
キラル剤Bは、液晶性であっても、非液晶性であってもよい。キラル剤Bは、一般に不斉炭素原子を含む場合が多い。なお、キラル剤Bは、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物または面性不斉化合物であってもよい。
キラル剤Bは重合性基を有していてもよい。
キラル剤Bとしては、公知のキラル剤を使用できる。
キラル剤Bは、上述したキラル剤Aと逆向きの螺旋を誘起するキラル剤であることが好ましい。つまり、例えば、キラル剤Aにより誘起する螺旋が右方向の場合には、キラル剤Bにより誘起する螺旋は左方向となる。
キラル剤の加重平均螺旋誘起力の絶対値は、0.0~1.9μm-1であることが好ましく、0.0~1.5μm-1であることがより好ましく、0.0~1.0μm-1であることがさらに好ましく、0.0~0.5μm-1であることが特に好ましく、ゼロが最も好ましい。
キラル剤の加重平均螺旋誘起力の絶対値が上記範囲である場合、後述するように、光学異方性層の製造条件によっては、厚み方向に沿って光学的な特性の異なる2つ以上の層を有する光学異方性層を形成しやすい。
キラル剤の加重平均螺旋誘起力の絶対値が上記範囲である場合、後述するように、光学異方性層の製造条件によっては、厚み方向に沿って光学的な特性の異なる2つ以上の層を有する光学異方性層を形成しやすい。
なお、キラル剤の加重平均螺旋誘起力とは、重合性液晶組成物中に2種以上のキラル剤が含まれる場合に、各キラル剤の螺旋誘起力と各キラル剤の重合性液晶化合物に対する濃度(質量%)との積をキラル剤の重合性液晶化合物に対する合計濃度(質量%)で除した値の合計値を表す。例えば、2種類のキラル剤(キラル剤Xおよびキラル剤Y)を併用した場合、下記式(Y)により表される。
式(Y) 加重平均螺旋誘起力(μm-1)=(キラル剤Xの螺旋誘起力(μm-1)×重合性液晶化合物に対するキラル剤Xの濃度(質量%)+キラル剤Yの螺旋誘起力(μm-1)×重合性液晶化合物に対するキラル剤Bの濃度(質量%))/(重合性液晶化合物に対するキラル剤Aの濃度(質量%)+重合性液晶化合物に対するキラル剤Bの濃度(質量%))
ただし、上記式(Y)において、キラル剤の螺旋方向が右巻きの場合、その螺旋誘起力は正の値とする。また、キラル剤の螺旋方向が左巻きの場合、その螺旋誘起力は負の値とする。つまり、例えば、螺旋誘起力が10μm-1のキラル剤の場合、上記キラル剤により誘起される螺旋の螺旋方向が右巻きであるときは、螺旋誘起力を10μm-1として表す。一方、上記キラル剤により誘起される螺旋の螺旋方向が左巻きであるときは、螺旋誘起力を-10μm-1として表す。
式(Y) 加重平均螺旋誘起力(μm-1)=(キラル剤Xの螺旋誘起力(μm-1)×重合性液晶化合物に対するキラル剤Xの濃度(質量%)+キラル剤Yの螺旋誘起力(μm-1)×重合性液晶化合物に対するキラル剤Bの濃度(質量%))/(重合性液晶化合物に対するキラル剤Aの濃度(質量%)+重合性液晶化合物に対するキラル剤Bの濃度(質量%))
ただし、上記式(Y)において、キラル剤の螺旋方向が右巻きの場合、その螺旋誘起力は正の値とする。また、キラル剤の螺旋方向が左巻きの場合、その螺旋誘起力は負の値とする。つまり、例えば、螺旋誘起力が10μm-1のキラル剤の場合、上記キラル剤により誘起される螺旋の螺旋方向が右巻きであるときは、螺旋誘起力を10μm-1として表す。一方、上記キラル剤により誘起される螺旋の螺旋方向が左巻きであるときは、螺旋誘起力を-10μm-1として表す。
重合性液晶組成物中における上記キラル剤Aの含有量は特に制限されないが、重合性液晶化合物が均一に配向しやすい点で、重合性液晶化合物の全質量に対して、5.0質量%以下が好ましく、3.0質量%以下がより好ましく、2.0質量%以下がさらに好ましく、1.0質量%未満が特に好ましく、0.8質量%以下がより特に好ましく、0.5質量%以下が最も好ましい。下限は特に制限されないが、0.01質量%以上が好ましく、0.02質量%以上がより好ましく、0.05質量%以上がさらに好ましい。
なお、上記キラル剤Aは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の上記キラル剤Aを併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
なお、上記キラル剤Aは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の上記キラル剤Aを併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
重合性液晶組成物中における上記キラル剤Bの含有量は特に制限されないが、重合性液晶化合物が均一に配向しやすい点で、重合性液晶化合物の全質量に対して、5.0質量%以下が好ましく、3.0質量%以下がより好ましく、2.0質量%以下がさらに好ましく、1.0質量%未満が特に好ましく、0.8質量%以下がより特に好ましく、0.5質量%以下が最も好ましい。下限は特に制限されないが、0.01質量%以上が好ましく、0.02質量%以上がより好ましく、0.05質量%以上がさらに好ましい。
なお、上記キラル剤Bは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の上記キラル剤Bを併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
なお、上記キラル剤Bは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の上記キラル剤Bを併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
重合性液晶組成物中におけるキラル剤の合計含有量(全てのキラル剤の総含有量)は、重合性液晶化合物の全質量に対して、5.0質量%以下が好ましく、4.0質量%以下がより好ましく、2.0質量%以下がさらに好ましく、1.0質量%以下が特に好ましい。下限は特に制限されないが、0.01質量%以上が好ましく、0.02質量%以上がより好ましく、0.05質量%以上がさらに好ましい。
(工程2の手順)
工程2では、まず、基材上に重合性液晶組成物を塗布して、組成物層を形成する。重合性液晶組成物は、基材上に直接塗布する。言い換えれば、基材表面と重合性液晶組成物とが接するように、重合性液晶組成物を塗布する。
塗布方法は特に制限されず、例えば、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、および、ダイコーティング法が挙げられる。
なお、必要に応じて、組成物の塗布後に、基材上に塗布された組成物層を乾燥する処理を実施してもよい。乾燥処理を実施することにより、組成物層から溶媒を除去できる。
工程2では、まず、基材上に重合性液晶組成物を塗布して、組成物層を形成する。重合性液晶組成物は、基材上に直接塗布する。言い換えれば、基材表面と重合性液晶組成物とが接するように、重合性液晶組成物を塗布する。
塗布方法は特に制限されず、例えば、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、および、ダイコーティング法が挙げられる。
なお、必要に応じて、組成物の塗布後に、基材上に塗布された組成物層を乾燥する処理を実施してもよい。乾燥処理を実施することにより、組成物層から溶媒を除去できる。
組成物層の膜厚は特に制限されないが、0.1~20μmが好ましく、0.2~15μmがより好ましく、0.5~10μmがさらに好ましい。
次に、組成物層中の重合性液晶化合物を配向させる。
重合性液晶化合物を配向させる処理は特に制限されないが、加熱処理が好ましい。
加熱処理の条件としては、使用される重合性液晶化合物に応じて最適な条件が選択される。
なかでも、加熱温度としては、10~250℃の場合が多く、40~150℃の場合がより多く、50~130℃の場合がさらに多い。
加熱時間としては、0.1~60分間の場合が多く、0.2~5分間の場合がより多い。
重合性液晶化合物の配向状態は、組成物層中の材料によって異なる。配向状態としては、例えば、ホモジニアス配向が挙げられる。また、組成物層にキラル剤が含まれる場合は、組成物層の厚み方向に沿って延びる螺旋軸に沿って重合性液晶化合物は捩れ配向する。
重合性液晶化合物を配向させる処理は特に制限されないが、加熱処理が好ましい。
加熱処理の条件としては、使用される重合性液晶化合物に応じて最適な条件が選択される。
なかでも、加熱温度としては、10~250℃の場合が多く、40~150℃の場合がより多く、50~130℃の場合がさらに多い。
加熱時間としては、0.1~60分間の場合が多く、0.2~5分間の場合がより多い。
重合性液晶化合物の配向状態は、組成物層中の材料によって異なる。配向状態としては、例えば、ホモジニアス配向が挙げられる。また、組成物層にキラル剤が含まれる場合は、組成物層の厚み方向に沿って延びる螺旋軸に沿って重合性液晶化合物は捩れ配向する。
次に、重合性液晶化合物の配向状態を固定化して、光学異方性層を形成する。
配向状態を固定化する方法は特に制限されず、組成物層に対して硬化処理を施して、重合性液晶化合物中の重合性基を反応させ、光学異方性層(硬化層)を形成する方法が挙げられる。
配向状態を固定化する方法は特に制限されず、組成物層に対して硬化処理を施して、重合性液晶化合物中の重合性基を反応させ、光学異方性層(硬化層)を形成する方法が挙げられる。
硬化処理の方法は特に制限されず、光硬化処理および熱硬化処理が挙げられる。なかでも、光照射処理が好ましく、紫外線照射処理がより好ましい。
紫外線照射には、紫外線ランプなどの光源が利用される。
光(例えば、紫外線)の照射量は特に制限されないが、一般的には、100~800mJ/cm2程度が好ましい。
紫外線照射には、紫外線ランプなどの光源が利用される。
光(例えば、紫外線)の照射量は特に制限されないが、一般的には、100~800mJ/cm2程度が好ましい。
硬化処理を実施して得られる光学異方性層では、重合性液晶化合物の配向状態が固定されている。
例えば、光学異方性層としては、ホモジニアス配向した重合性液晶化合物を固定してなる層が挙げられる。
また、光学異方性層としては、厚み方向を螺旋軸とする捩れ配向した重合性液晶化合物を固定してなる層(以下、単に「捩れ配向層」ともいう)も挙げられる。なお、上記捩れ配向層の一例として、図1に示すように、基材10上に配置された組成物層12中の重合性液晶化合物LCの配向を固定してなる層が挙げられる。図1に示すように、組成物層12中において、重合性液晶化合物LCは捩れ配向している。
捩れ配向層中における重合性液晶化合物の捩れ角は特に制限されず、30~200°の場合が多く、50~150°の場合がより多い。
捩れ配向層の波長550nmにおけるΔndは特に制限されず、50~300nmの場合が多く、100~200nmの場合がより多い。なお、上記Δnは波長550nmで測定した捩れ配向層の屈折率異方性であり、dは捩れ配向層の厚み(nm)を表す。
例えば、光学異方性層としては、ホモジニアス配向した重合性液晶化合物を固定してなる層が挙げられる。
また、光学異方性層としては、厚み方向を螺旋軸とする捩れ配向した重合性液晶化合物を固定してなる層(以下、単に「捩れ配向層」ともいう)も挙げられる。なお、上記捩れ配向層の一例として、図1に示すように、基材10上に配置された組成物層12中の重合性液晶化合物LCの配向を固定してなる層が挙げられる。図1に示すように、組成物層12中において、重合性液晶化合物LCは捩れ配向している。
捩れ配向層中における重合性液晶化合物の捩れ角は特に制限されず、30~200°の場合が多く、50~150°の場合がより多い。
捩れ配向層の波長550nmにおけるΔndは特に制限されず、50~300nmの場合が多く、100~200nmの場合がより多い。なお、上記Δnは波長550nmで測定した捩れ配向層の屈折率異方性であり、dは捩れ配向層の厚み(nm)を表す。
なお、「固定した」状態は、液晶化合物の配向が保持された状態を意味する。それだけには制限されず、具体的には、通常0~50℃、より過酷な条件下では-30~70℃の温度範囲において、層に流動性が無く、また、外場もしくは外力によって配向形態に変化を生じさせることなく、固定された配向形態を安定に保ち続けることができる状態であることが好ましい。
なお、光学異方性層においては、最終的に層中の組成物がもはや液晶性を示す必要はない。
なお、光学異方性層においては、最終的に層中の組成物がもはや液晶性を示す必要はない。
<光学フィルム>
上記製造方法を実施することにより、基材と、基材上に配置された光学異方性層とを有する光学フィルムが製造される。基材と光学異方性層とは直接接触している。
得られた光学フィルムは、種々の用途の適用でき、例えば、液晶セルを光学補償するための光学補償フィルム、および、有機エレクトロルミネッセンス表示装置などの表示装置に用いられる反射防止膜が挙げられる。
上記製造方法を実施することにより、基材と、基材上に配置された光学異方性層とを有する光学フィルムが製造される。基材と光学異方性層とは直接接触している。
得られた光学フィルムは、種々の用途の適用でき、例えば、液晶セルを光学補償するための光学補償フィルム、および、有機エレクトロルミネッセンス表示装置などの表示装置に用いられる反射防止膜が挙げられる。
<円偏光板>
上述した光学フィルムは、偏光子と組み合わせて、円偏光板として使用してもよい。
偏光子は、自然光を特定の直線偏光に変換する機能を有する部材であればよく、例えば、吸収型偏光子が挙げられる。
偏光子の種類は特に制限はなく、通常用いられている偏光子を利用でき、例えば、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、ポリエン系偏光子が挙げられる。ヨウ素系偏光子および染料系偏光子は、一般に、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、延伸することで作製される。
なお、偏光子の片面または両面には、保護膜が配置されていてもよい。
上述した光学フィルムは、偏光子と組み合わせて、円偏光板として使用してもよい。
偏光子は、自然光を特定の直線偏光に変換する機能を有する部材であればよく、例えば、吸収型偏光子が挙げられる。
偏光子の種類は特に制限はなく、通常用いられている偏光子を利用でき、例えば、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、ポリエン系偏光子が挙げられる。ヨウ素系偏光子および染料系偏光子は、一般に、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、延伸することで作製される。
なお、偏光子の片面または両面には、保護膜が配置されていてもよい。
円偏光板の製造方法は特に制限されず、公知の方法を採用できる。
例えば、密着層を介して、光学フィルムおよび偏光子を貼り合わせる方法が挙げられる。
例えば、密着層を介して、光学フィルムおよび偏光子を貼り合わせる方法が挙げられる。
上記円偏光板は、有機EL表示装置の反射防止フィルムとして好適に適用できる。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、および、処理手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更できる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
<実施例1>
(脂環式構造を有する樹脂の延伸前基材の調製)
熱可塑性ノルボルネン樹脂のペレット(日本ゼオン株式会社製、商品名「ZEONOR1420R」)を90℃で5時間乾燥させた。乾燥させたペレットを押し出し機に供給し、押し出し機内で溶融させ、ポリマーパイプおよびポリマーフィルターを通し、Tダイからキャスティングドラム上にシート状に押し出し、冷却し、巻取り、厚み80μm、幅1490mmの延伸前基材のロールを得た。
(脂環式構造を有する樹脂の延伸前基材の調製)
熱可塑性ノルボルネン樹脂のペレット(日本ゼオン株式会社製、商品名「ZEONOR1420R」)を90℃で5時間乾燥させた。乾燥させたペレットを押し出し機に供給し、押し出し機内で溶融させ、ポリマーパイプおよびポリマーフィルターを通し、Tダイからキャスティングドラム上にシート状に押し出し、冷却し、巻取り、厚み80μm、幅1490mmの延伸前基材のロールを得た。
(脂環式構造を有する樹脂の延伸基材の調製)
上記延伸前基材を、ロールから引き出し、テンター延伸機に供給し、フィルムの配向角が巻き取り方向に対して13°となるように延伸を行い、さらにフィルム幅手方向の両端をトリミングし、巻取り、幅1350mmの、長尺の延伸基材のロールを得た。得られた延伸基材のReは181nm、遅相軸は13°であった。
なお、遅相軸の角度は後述する光学異方性層が積層される面側から支持体を観察して、基材の長手方向を基準の0°とし、反時計回り方向に正の角度値、時計回りに負の角度値をもって表してある。
上記延伸前基材を、ロールから引き出し、テンター延伸機に供給し、フィルムの配向角が巻き取り方向に対して13°となるように延伸を行い、さらにフィルム幅手方向の両端をトリミングし、巻取り、幅1350mmの、長尺の延伸基材のロールを得た。得られた延伸基材のReは181nm、遅相軸は13°であった。
なお、遅相軸の角度は後述する光学異方性層が積層される面側から支持体を観察して、基材の長手方向を基準の0°とし、反時計回り方向に正の角度値、時計回りに負の角度値をもって表してある。
(光学異方性層の形成)
上記で作製した延伸シクロオレフィンポリマー上に、ギーサー塗布機を用いて下記の重合性液晶組成物(1)を塗布し、塗膜が形成されたフィルムを110℃で180秒間加熱した。その後、窒素パージ下酸素濃度100ppmとして、50℃にて、メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を使用して紫外線照射し(500mJ/cm2)、液晶化合物の配向を固定化した光学異方性層を形成し、光学フィルム(F-1)を作製した。
光学異方性層の、波長550nmにおけるΔndは172nmであった。なお、光学異方性層の基材表面の面内遅相軸は、基材の面内遅相軸と平行であった。また、光学異方性層中の円盤状液晶化合物の捩れ角は81°であり、支持体の長手方向を基準の0°とすると、光学異方性層の延伸基材側とは反対側の表面の面内遅相軸の回転角度は94°であった。つまり、円盤状液晶化合物は右回りに捩れ構造を形成する。
なお、上記面内遅相軸の回転角度は、延伸基材の長手方向を基準の0°として、光学異方性層が積層される面側から延伸基材を観察し、反時計回り方向に正、時計回りに負の角度値をもって表してある。
また、ここで円盤状液晶化合物の捩れ構造は、光学異方性層が積層される面側から延伸基材を観察して、光学異方性層の延伸基材側とは反対側の表面の面内遅相軸を基準に、面内遅相軸が右回りか左回りかを判断する。
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重合性液晶組成物(1)
――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記の円盤状液晶化合物(A) 80質量部
下記の円盤状液晶化合物(B) 20質量部
下記のキラル剤(C) 0.4質量部
下記のポリマー(D) 0.10質量部
光重合開始剤(Irgacure907、BASF社製) 3質量部
カヤキュアーDETX、日本化薬社製 1質量部
ジイソブチルケトン 540質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記で作製した延伸シクロオレフィンポリマー上に、ギーサー塗布機を用いて下記の重合性液晶組成物(1)を塗布し、塗膜が形成されたフィルムを110℃で180秒間加熱した。その後、窒素パージ下酸素濃度100ppmとして、50℃にて、メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を使用して紫外線照射し(500mJ/cm2)、液晶化合物の配向を固定化した光学異方性層を形成し、光学フィルム(F-1)を作製した。
光学異方性層の、波長550nmにおけるΔndは172nmであった。なお、光学異方性層の基材表面の面内遅相軸は、基材の面内遅相軸と平行であった。また、光学異方性層中の円盤状液晶化合物の捩れ角は81°であり、支持体の長手方向を基準の0°とすると、光学異方性層の延伸基材側とは反対側の表面の面内遅相軸の回転角度は94°であった。つまり、円盤状液晶化合物は右回りに捩れ構造を形成する。
なお、上記面内遅相軸の回転角度は、延伸基材の長手方向を基準の0°として、光学異方性層が積層される面側から延伸基材を観察し、反時計回り方向に正、時計回りに負の角度値をもって表してある。
また、ここで円盤状液晶化合物の捩れ構造は、光学異方性層が積層される面側から延伸基材を観察して、光学異方性層の延伸基材側とは反対側の表面の面内遅相軸を基準に、面内遅相軸が右回りか左回りかを判断する。
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重合性液晶組成物(1)
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下記の円盤状液晶化合物(A) 80質量部
下記の円盤状液晶化合物(B) 20質量部
下記のキラル剤(C) 0.4質量部
下記のポリマー(D) 0.10質量部
光重合開始剤(Irgacure907、BASF社製) 3質量部
カヤキュアーDETX、日本化薬社製 1質量部
ジイソブチルケトン 540質量部
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円盤状液晶化合物(A)
円盤状液晶化合物(B)
キラル剤(C)
ポリマー(D)
<実施例2>
ジイソブチルケトンのかわりに、酢酸n-ブチルを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-2)を作製した。
ジイソブチルケトンのかわりに、酢酸n-ブチルを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-2)を作製した。
<実施例3>
ジイソブチルケトンのかわりに、シクロヘキサノンを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-3)を作製した。
ジイソブチルケトンのかわりに、シクロヘキサノンを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-3)を作製した。
<実施例4>
ジイソブチルケトンのかわりに、メチルイソブチルケトンを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-4)を作製した。
ジイソブチルケトンのかわりに、メチルイソブチルケトンを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-4)を作製した。
<実施例5>
重合性液晶組成物(1)からパリオカラーLC-756を除いた以外は実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-5)を作製した。
光学フィルム(F-5)中の光学異方性層は、ホモジニアス配向した重合性液晶化合物を固定してなる層に該当する。
重合性液晶組成物(1)からパリオカラーLC-756を除いた以外は実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-5)を作製した。
光学フィルム(F-5)中の光学異方性層は、ホモジニアス配向した重合性液晶化合物を固定してなる層に該当する。
<実施例6>
基材の延伸方向を0°とした以外は実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-6)を作製した。
基材の延伸方向を0°とした以外は実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-6)を作製した。
<実施例7>
ジイソブチルケトンのかわりに、テトロヒドロフランを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-7)を作製した。
ジイソブチルケトンのかわりに、テトロヒドロフランを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-7)を作製した。
<実施例8>
ジイソブチルケトンのかわりに、メチルエチルケトンを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-8)を作製した。
ジイソブチルケトンのかわりに、メチルエチルケトンを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-8)を作製した。
<実施例9>
ジイソブチルケトンのかわりに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-9)を作製した。
ジイソブチルケトンのかわりに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-9)を作製した。
<比較例1>
ジイソブチルケトンのかわりに、トルエンを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-10)を作製した。
ジイソブチルケトンのかわりに、トルエンを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-10)を作製した。
<比較例2>
ジイソブチルケトンのかわりに、シクロペンチルメチルエーテルを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-11)を作製した。
ジイソブチルケトンのかわりに、シクロペンチルメチルエーテルを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-11)を作製した。
<比較例3>
ジイソブチルケトンのかわりに、アセトンを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-12)を作製した。
ジイソブチルケトンのかわりに、アセトンを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-12)を作製した。
<比較例4>
ジイソブチルケトンのかわりに、N-メチル-2-ピロリドンを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-12)を作製した。
ジイソブチルケトンのかわりに、N-メチル-2-ピロリドンを用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、光学フィルム(F-12)を作製した。
<評価>
(溶解性)
各実施例および比較例で使用される重合性液晶化合物と、溶媒とをそれぞれ用いて、重合性液晶化合物の濃度が25質量%の溶液を調製して、得られた溶液を目視で観察して、以下の基準に従って評価した。なお、重合性液晶化合物としては、円盤状液晶化合物(A)と円盤状液晶化合物(B)との質量比(円盤状液晶化合物(A)/円盤状液晶化合物(B))が8:2となるように調整した。
「A」:不溶物が確認されない。
「B」:不溶物が確認される。
(溶解性)
各実施例および比較例で使用される重合性液晶化合物と、溶媒とをそれぞれ用いて、重合性液晶化合物の濃度が25質量%の溶液を調製して、得られた溶液を目視で観察して、以下の基準に従って評価した。なお、重合性液晶化合物としては、円盤状液晶化合物(A)と円盤状液晶化合物(B)との質量比(円盤状液晶化合物(A)/円盤状液晶化合物(B))が8:2となるように調整した。
「A」:不溶物が確認されない。
「B」:不溶物が確認される。
(配向性)
偏光顕微鏡においてクロスニコル状態で得られた光学フィルム中の光学異方性層を観察し、以下の基準に従って評価した。
「A」:光学的欠陥が観察されない。
「B」:光学的欠陥が観察される。
偏光顕微鏡においてクロスニコル状態で得られた光学フィルム中の光学異方性層を観察し、以下の基準に従って評価した。
「A」:光学的欠陥が観察されない。
「B」:光学的欠陥が観察される。
(ムラ視認性)
偏光板がクロスニコルの状態に配置されたシャーカステン中に光学フィルムを配置し、光学異方性層の配向ムラを観察した。
「A」:ムラがまったく視認されない。
「B」:ムラがほとんど視認されない。
「C」:ムラが視認される。
偏光板がクロスニコルの状態に配置されたシャーカステン中に光学フィルムを配置し、光学異方性層の配向ムラを観察した。
「A」:ムラがまったく視認されない。
「B」:ムラがほとんど視認されない。
「C」:ムラが視認される。
表1中、「捩れ角度[°]」欄は、光学異方性層の延伸基材側とは反対側の表面の面内遅相軸の回転角度を表し、延伸基材の長手方向を基準の0°として、光学異方性層が積層される面側から延伸基材を観察し、反時計回り方向に正、時計回りに負の角度値をもって表してある。
表1中、「溶媒と基材とのSP値差[MPa1/2]」欄は、各実施例および比較例で使用した溶媒のSP値(δd1、δp1、δh1)と基材のSP値(δd2、δp2、δh2)との差(ΔSP値)を表し、式(Y)により算出した。
式(Y) ΔSP値=(4×(δd1-δd2)2+(δp1-δp2)2+(δh1-δh2)2)0.5
表1中、「溶媒と重合性液晶化合物とのSP値差[MPa1/2]」欄は、各実施例および比較例で使用した溶媒のSP値(δd1、δp1、δh1)と重合性液晶化合物のSP値(δd3、δp3、δh3)との差(ΔSP値)を表し、式(Y2)により算出した。
式(Y2) ΔSP値=(4×(δd1-δd3)2+(δp1-δp3)2+(δh1-δh3)2)0.5
表1中、「溶媒と基材とのSP値差[MPa1/2]」欄は、各実施例および比較例で使用した溶媒のSP値(δd1、δp1、δh1)と基材のSP値(δd2、δp2、δh2)との差(ΔSP値)を表し、式(Y)により算出した。
式(Y) ΔSP値=(4×(δd1-δd2)2+(δp1-δp2)2+(δh1-δh2)2)0.5
表1中、「溶媒と重合性液晶化合物とのSP値差[MPa1/2]」欄は、各実施例および比較例で使用した溶媒のSP値(δd1、δp1、δh1)と重合性液晶化合物のSP値(δd3、δp3、δh3)との差(ΔSP値)を表し、式(Y2)により算出した。
式(Y2) ΔSP値=(4×(δd1-δd3)2+(δp1-δp3)2+(δh1-δh3)2)0.5
表1に示すように、本発明の方法によれば、所望の効果が得られた。
なかでも、実施例1~6の比較より、基材の遅層軸方向がその幅手方向と異なる場合、または、光学異方性層が捩れ配向している場合に、より優れた効果が得られることが確認された。
なかでも、実施例1~6の比較より、基材の遅層軸方向がその幅手方向と異なる場合、または、光学異方性層が捩れ配向している場合に、より優れた効果が得られることが確認された。
10 基材
12 組成物層
12 組成物層
Claims (7)
- 基材表面に配向規制力を付与する工程1と、
前記基材上に、重合性液晶化合物および溶媒を含む重合性液晶組成物を塗布して、前記重合性液晶化合物を配向させ、前記重合性液晶化合物の配向状態を固定化して、光学異方性層を形成する工程2と、を有し、
前記溶媒のSP値と前記基材のSP値との差が4~8MPa1/2である、光学フィルムの製造方法。 - 前記工程1が、前記基材表面にラビング処理を施す工程、または、前記基材に延伸処理を施す工程である、請求項1に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記基材が、セルロースアシレート、ポリ(メタ)アクリレート、ポリスチレン、シクロオレフィン、および、ポリカーボネートからなる群から選択されるポリマーを含む、請求項1または2に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記基材がその幅手方向と異なる方向に遅相軸を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記溶媒のSP値と、前記重合性液晶化合物のSP値との差が、8.0MPa1/2以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記重合性液晶組成物が、キラル剤をさらに含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記光学異方性層が、厚み方向を螺旋軸とする捩れ配向した重合性液晶化合物を固定してなる層を含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
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