JP2022018120A - 光学フィルム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
0.4≦Nz(450)≦0.6 (1)
0.4≦Nz(550)≦0.6 (2)
〔式中、Nz(450)は波長λ=450nmの光に対する光学フィルムのNz係数を、Nz(550)は波長λ=550nmの光に対する光学フィルムのNz係数をそれぞれ示し、波長λ(nm)の光に対する光学フィルムのNz係数Nz(λ)は
Nz(λ)=(nx(λ)-nz(λ))/(nx(λ)-ny(λ))
により示される。nx(λ)は、光学フィルムが形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面対して平行な方向の主屈折率を表す。ny(λ)は、光学フィルムが形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面対して平行であり、且つ、該nx(λ)の方向に対して直交する方向の屈折率を表す。
nz(λ)は、光学フィルムが形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面に対して垂直な方向の屈折率を表す。〕
第一の位相差層が形成する屈折率楕円体において波長λ=400~700nmの範囲で、
nx1(λ)>ny1(λ)≒nz1(λ)
〔式中、nx1(λ)は第一の位相差層が形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面に対して平行な方向の主屈折率を表す。ny1(λ)は第一の位相差層が形成する屈折率楕円体において、フィルム平面に対して平行であり、且つ、前記nx1(λ)の方向に対して直交する方向の波長λ(nm)の光に対する屈折率を表す。nz1(λ)は第一の位相差層が形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面に対して垂直な方向の屈折率を表す。〕
の関係を有し、
下記式(3)及び(4)の関係を満たす上記〔1〕に記載の光学フィルム。
Re1(450)/Re1(550)≦1.00 (3)
1.00≦Re1(650)/Re1(550) (4)
〔式中、Re1(450)は波長λ=450nmの光に対する第一位相差層の面内位相差値を、Re1(550)は波長λ=550nmの光に対する第一位相差層の面内位相差値を、Re1(650)は波長λ=650nmの光に対する第一位相差層の面内位相差値をそれぞれ示し、波長λnmの光に対する第一位相差層の面内位相差値Re1(λ)は、
Re1(λ)=(nx1(λ)-ny1(λ))×d1
で表される。ここで、d1は第一の位相差層の厚みを表す。〕
第二の位相差層が形成する屈折率楕円体において波長λ=400~700nmの範囲で、
nz2(λ)>nx2(λ)≒ny2(λ)
〔式中、nz2(λ)は第二の位相差層が形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面に対して垂直な方向の屈折率を表す。nx2(λ)は第二の位相差層が形成する屈折率楕円体において、は波長λ(nm)の光に対するフィルム平面に対して平行な方向の最大屈折率を表す。ny2(λ)は第二の位相差層が形成する屈折率楕円体において、フィルム平面に対して平行であり、且つ、前記nx2の方向に対して直交する方向の波長λ(nm)の光に対する屈折率を表す。ただし、nx2(λ)=ny2(λ)となる場合には、nx2(λ)はフィルム平面に対して平行な任意の方向の屈折率を表す。〕
の関係を有し、
下記式(5)及び(6)の関係を満たす上記〔1〕又は上記〔2〕に記載の光学フィルム。
Rth2(450)/Rth2(550)≦1.00 (5)
1.00≦Rth2(650)/Rth2(550) (6)
〔式中、Rth2(450)は波長λ=450nmの光に対する厚み方向の位相差値を、Rth2(550)は波長λ=550nmの光に対する第二の位相差層の厚み方向の位相差値を、Rth2(650)は波長650nmの光に対する第二の位相差層の厚み方向の位相差値をそれぞれ表し、波長λ(nm)の光に対する第二の位相差層の厚み方向の位相差値Rth2(λ)は、
Rth2(λ)=[(nx2(λ)+ny2(λ))/2-nz2(λ)]×d2
で表される。ここで、第二の位相差層が形成する屈折率楕円体においてnz2(λ)は波長λ(nm)におけるフィルム平面に対して垂直な方向の主屈折率を表し、((nx2(λ)+ny2(λ))/2)は、波長λ(nm)におけるフィルム平面での平均屈折率を表す。d2は第二の位相差層の厚みを表す。〕
120nm≦Re1(550)≦170nm (7)
〔式中、Re1(550)は波長λ=550nmの光に対する第一位相差層の面内位相差値を表す。〕
-100nm≦Rth2(550)≦-50nm (8)
〔式中、Rth2(550)は波長λ=550nmの光に対する第二の位相差層の厚み方向の位相差値を表す。〕
(工程1-A)水平配向膜を形成した基材上に重合性液晶化合物を塗布した後に、水平配向した状態で重合させることによって位相差層を形成させる工程と、
(工程1-B)垂直配向膜を形成した基材上に重合性液晶化合物を塗布した後に、垂直配向した状態で重合させることによって第二の位相差層を形成させる工程と、
(工程2)粘接着剤を介して該第一の位相差層の液晶重合体と該第二の位相差層の液晶重合体を各々基材から転写させて偏光板に積層する工程
120nm≦Re1(550)≦170nm …(7)
(式中、Re1(550)は第一の位相差層の波長550nmの光に対する面内位相差値(面内リタデーション)を表す。)
Re1(450)/Re1(550)≦1.0 …(3)
1.00≦Re1(650)/Re1(550) …(4)
(式中、Re1(450)は第一の位相差層の波長450nmの光に対する面内位相差値を、Re1(550)は第一の位相差層の波長550nmの光に対する面内位相差値を、Re1(650)は第一の位相差層の波長650nmの光に対する面内位相差値をそれぞれ表す。)
第一の位相差層の面内位相差値Re1(550)が式(7)の範囲を超えると、正面の色相が赤くなったり青くなったりする問題を生じうる。面内位相差値のさらに好ましい範囲としては、130nm≦Re1(550)≦160nmである。第一の位相差層の「Re1(450)/Re1(550)」が1.0を超えると、当該位相差層を備える楕円偏光板での短波長側での光抜けが大きくなる。好ましくは0.75以上0.92以下、より好ましくは0.77以上0.87以下、さらに好ましくは0.79以上0.85以下である。
Re1(λ)=(nx1(λ)-ny1(λ))×d1 (A)
(式中、第一の位相差層が形成する屈折率楕円体においてnx1(λ)>ny1(λ)≒nz1(λ)の関係を有し、nx1(λ)は波長λ(nm)の光に対するフィルム平面対して平行な方向の主屈折率を表す。ny1(λ)は波長λ(nm)の光に対する、第一の位相差層が形成する屈折率楕円体において、フィルム平面対して平行であり、且つ、該nx1(λ)の方向に対して直交する方向の屈折率を表す。d1は第一の位相差層の厚みを表す。)
-100nm≦Rth2(550)≦-50nm …(8)
(式中、Rth2(550)は波長550nmの光に対する厚み方向の位相差値を表す。)
Rth2(450)/Rth2(550)≦1.0 …(5)
1.00≦Rth2(650)/Rth2(550) …(6)
(式中、Rth2(450)は波長450nmの光に対する厚み方向の位相差値を、Rth2(550)は前記と同じ意味を、Rth2(650)は波長650nmの光に対する厚み方向の位相差値をそれぞれ表す。)
第二の位相差層の厚み方向の位相差値Rth2(550)が式(8)の範囲を超えると、斜方の色相が赤くなったり青くなったりする問題を生じうる。厚み方向の位相差値のより好ましい範囲としては、-95nm≦Rth2(550)≦-55nm、さらに好ましい範囲としては-90nm≦Rth2(550)≦-60nmである。第二の位相差層の「Rth2(450)/Rth2(550)」が1.0を超えると、当該位相差層を備える楕円偏光板での短波長側での光抜けが大きくなる。好ましくは0.75以上0.92以下、より好ましくは0.77以上0.87以下、さらに好ましくは0.79以上0.85以下である。
Rth2(λ)=[(nx2(λ)+ny2(λ))/2-nz2(λ)]×d2 (B)
(式中、第二の位相差層が形成する屈折率楕円体においてnz2(λ)>nx2(λ)≒ny2(λ)の関係を有し、式中、nz2(λ)は第二の位相差層が形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面に対して垂直な方向の屈折率を表す。nx2(λ)は第二の位相差層が形成する屈折率楕円体において、は波長λ(nm)の光に対するフィルム平面に対して平行な方向の最大屈折率を表す。ny2(λ)は第二の位相差層が形成する屈折率楕円体において、フィルム平面に対して平行であり、且つ、前記nx2の方向に対して直交する方向の波長λ(nm)の光に対する屈折率を表す。ただし、nx2(λ)=ny2(λ)となる場合には、nx2(λ)はフィルム平面に対して平行な任意の方向の屈折率を表す。ここで、d2は第二の位相差層の厚みを表す。)
0.40≦Nz(450)≦0.60 (1)
0.40≦Nz(550)≦0.60 (2)
(式中、Nz(λ)は波長λ(nm)の光に対する3次元屈折率の関係を示すNz係数であり、Nz(λ)=(nx(λ)-nz(λ))/(nx(λ)-ny(λ))により示される。nx(λ)は、光学フィルムが形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面対して平行な方向の主屈折率を表す。ny(λ)は、光学フィルムが形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面対して平行であり、且つ、該nx(λ)の方向に対して直交する方向の屈折率を表す。nz(λ)は、光学フィルムが形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面に対して垂直な方向の屈折率を表す。)
つまり、本発明の光学フィルムはnx(λ)>nz(λ)>ny(λ)の3次元屈折率関係を有し、光学フィルムが式(1)及び式(2)の関係を有する事で、ディスプレイ搭載時に色相の優れた表示特性を付与する事ができる。Nz(λ)はそれぞれ、0.45≦Nz(450)≦0.55、0.45≦Nz(550)≦0.55であれば、さらに好ましい。ここで、Nz(450)は波長λ=450nmにおけるNz係数を、Nz(550)は波長λ=550nmにおけるNz係数を、それぞれ示す。
Nz(λ)=(nx(λ)-nz(λ))/(nx(λ)-ny(λ))
また、該光学フィルムのNz係数を算出する際、第一の位相差層並びに第二の位相差層の正面位相差値並びに厚み方向の位相差値がわかっている場合には、下記式(C)によっても算出可能である。
Nz(λ)=(Rth1(λ)+Rth2(λ))/(Re1(λ)+Re2(λ))+0.5 (C)
(式中、Re1(λ)は波長λ(nm)での第一の位相差層の正面位相差値を、Re2(λ)は波長λ(nm)での第二の位相差層の正面位相差値を、Rth1(λ)は波長λ(nm)での第一の位相差層の厚み方向の位相差値を、Rth2(λ)は波長λ(nm)での第二の位相差層の厚み方向の位相差値である。)
重合性液晶化合物は、重合性官能基、特に光重合性官能基を有する液晶化合物である。光重合性官能基とは、光重合開始剤から発生した活性ラジカルや酸などによって重合反応に関与し得る基のことをいう。光重合性官能基としては、ビニル基、ビニルオキシ基、1-クロロビニル基、イソプロペニル基、4-ビニルフェニル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、オキシラニル基、オキセタニル基等が挙げられる。中でも、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、オキシラニル基およびオキセタニル基が好ましく、アクリロイルオキシ基がより好ましい。液晶性はサーモトロピック性液晶でもリオトロピック性液晶でもよいが、緻密な膜厚制御が可能な点でサーモトロピック性液晶が好ましい。また、サーモトロピック性液晶における相秩序構造としてはネマチック液晶でもスメクチック液晶でもよい。
G1およびG2はそれぞれ独立に、二価の芳香族基または二価の脂環式炭化水素基を表す。ここで、該二価の芳香族基または二価の脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のフルオロアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、シアノ基またはニトロ基に置換されていてもよく、該二価の芳香族基または二価の脂環式炭化水素基を構成する炭素原子が、酸素原子、硫黄原子または窒素原子に置換されていてもよい。
L1、L2 、B1およびB2はそれぞれ独立に、単結合または二価の連結基である。
k、lは、それぞれ独立に0~3の整数を表し、1≦k+lの関係を満たす。ここで、2≦k+lである場合、B1およびB2、G1およびG2は、それぞれ互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
E1およびE2はそれぞれ独立に、炭素数1~17のアルカンジイル基を表し、ここで、アルカンジイル基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該アルカンジイル基に含まれる-CH2-は、-O-、-S-、-Si-で置換されていてもよい。P1およびP2は互いに独立に、重合性基または水素原子を表し、少なくとも1つは重合性基である。
また、複数存在するG1およびG2のうち少なくとも1つは二価の脂環式炭化水素基であることが好ましく、また、L1またはL2に結合するG1およびG2のうち少なくとも1つは二価の脂環式炭化水素基であることがより好ましい。
イル基または炭素数2~12のN,N-ジアルキルスルファモイル基を表す。
式(Ar-16)~(Ar-22)において、Y1は、これが結合する窒素原子およびZ0と共に、芳香族複素環基を形成していてもよい。芳香族複素環基としては、Arが有していてもよい芳香族複素環として前記したものが挙げられるが、例えば、ピロール環、イミダゾール環、ピロリン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、インドール環、キノリン環、イソキノリン環、プリン環、ピロリジン環等が挙げられる。この芳香族複素環基は、置換基を有していてもよい。また、Y1は、これが結合する窒素原子およびZ0と共に、前述した置換されていてもよい多環系芳香族炭化水素基または多環系芳香族複素環基であってもよい。例えば、ベンゾフラン環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環等が挙げられる。
溶剤としては、重合性液晶化合物を溶解し得る溶剤が好ましく、また、重合性液晶化合物の重合反応に不活性な溶剤であることが好ましい。
溶剤としては、例えば、水、メタノール、エタノール、エチレングリコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル及びプロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート及び乳酸エチル等のエステル溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2-ヘプタノン及びメチルイソブチルケトン等のケトン溶剤;ペンタン、ヘキサン及びヘプタン等の脂肪族炭化水素溶剤;トルエン及びキシレン等の芳香族炭化水素溶剤;アセトニトリル等のニトリル溶剤;テトラヒドロフラン及びジメトキシエタン等のエーテル溶剤;クロロホルム及びクロロベンゼン等の塩素含有溶剤;ジメチルアセトアミド、ジメチルホルミアミド、N-メチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等のアミド系溶剤等が挙げられる。これら溶剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、アルコール溶剤、エステル溶剤、ケトン溶剤、塩素含有溶剤、アミド系溶剤および芳香族炭化水素溶剤が好ましい。
重合開始剤は、熱又は光の寄与によって反応活性種を生成し、重合性液晶等の重合反応を開始し得る化合物である。反応活性種としては、ラジカル又はカチオン又はアニオン等の活性種が挙げられる。中でも反応制御が容易であるという観点から、光照射によってラジカルを発生する光重合開始剤が好ましい。
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン化合物、ベンゾフェノン化合物、ベンジルケタール化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、トリアジン化合物、ヨードニウム塩及びスルホニウム塩が挙げられる。具体的には、イルガキュア(Irgacure、登録商標)907、イルガキュア184、イルガキュア651、イルガキュア819、イルガキュア250、イルガキュア369、イルガキュア379、イルガキュア127、イルガキュア2959、イルガキュア754、イルガキュア379EG(以上、BASFジャパン株式会社製)、セイクオールBZ、セイクオールZ、セイクオールBEE(以上、精工化学株式会社製)、カヤキュアー(kayacure)BP100(日本化薬株式会社製)、カヤキュアーUVI-6992(ダウ社製)、アデカオプトマーSP-152、アデカオプトマーSP-170、アデカオプトマーN-1717、アデカオプトマーN-1919、アデカアークルズNCI-831、アデカアークルズNCI-930(以上、株式会社ADEKA製)、TAZ-A、TAZ-PP(以上、日本シイベルヘグナー社製)及びTAZ-104(三和ケミカル社製)が挙げられる。
位相差層形成用組成物において、含まれる光重合開始剤は、少なくとも1種類であり、1種類若しくは2種類であることが好ましい。
レベリング剤とは、組成物の流動性を調整し、組成物を塗布して得られる膜をより平坦にする機能を有する添加剤であり、例えば、シランカップリング剤等のシリコーン系及びポリアクリレート系及びパーフルオロアルキル系のレベリング剤が挙げられる。具体的には、DC3PA、SH7PA、DC11PA、SH28PA、SH29PA、SH30PA、ST80PA、ST86PA、SH8400、SH8700、FZ2123(以上、全て東レ・ダウコーニング(株)製)、KP321、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341、X22-161A、KF6001、KBM-1003、KBE-1003、KBM-303、KBM-402、KBM-403、KBE-402、KBE-403、KBM-1403、KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103、KBM-602、KBM-603、KBM-903、KBE-903、KBE-9103、KBM-573、KBM-575、KBE-585、KBM-802、KBM-802、KBM-803、KBE-846、KBE-9007(以上、全て信越化学工業(株)製)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF-4446、TSF4452、TSF4460(以上、全てモメンティブ パフォーマンス マテリアルズ ジャパン合同会社製)、フロリナート(fluorinert)(登録商標)FC-72、同FC-40、同FC-43、同FC-3283(以上、全て住友スリーエム(株)製)、メガファック(登録商標)R-08、同R-30、同R-90、同F-410、同F-411、同F-443、同F-445、同F-470、同F-477、同F-479、同F-482、同F-483(以上、いずれもDIC(株)製)、エフトップ(商品名)EF301、同EF303、同EF351、同EF352(以上、全て三菱マテリアル電子化成(株)製)、サーフロン(登録商標)S-381、同S-382、同S-383、同S-393、同SC-101、同SC-105、KH-40、SA-100(以上、全てAGCセイミケミカル(株)製)、商品名E1830、同E5844((株)ダイキンファインケミカル研究所製)、BM-1000、BM-1100、BYK-352、BYK-353およびBYK-361N(いずれも商品名:BM Chemie社製)等が挙げられる。
基材としては、ガラス基材及びフィルム基材が挙げられ、加工性の観点からフィルム基材が好ましく、連続的に製造できる点で長尺のロール状フィルムがより好ましい。フィルム基材を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ノルボルネン系ポリマー等のポリオレフィン;環状オレフィン系樹脂;ポリビニルアルコール;ポリエチレンテレフタレート;ポリメタクリル酸エステル;ポリアクリル酸エステル;トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース及びセルロースアセテートプロピオネート等のセルロースエステル;ポリエチレンナフタレート;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリエーテルケトン;ポリフェニレンスルフィド及びポリフェニレンオキシド;等のプラスチックが挙げられる。
市販のセルロースエステル基材としては、“フジタックフィルム”(富士写真フイルム株式会社製);“KC8UX2M”、“KC8UY”及び“KC4UY”(以上、コニカミノルタオプト株式会社製)等が挙げられる。
市販の環状オレフィン系樹脂としては、“Topas”(登録商標)(Ticona社(独)製)、“アートン”(登録商標)(JSR株式会社製)、“ゼオノア(ZEONOR)”(登録商標)、“ゼオネックス(ZEONEX)”(登録商標)(以上、日本ゼオン株式会社製)及び“アペル”(登録商標)(三井化学株式会社製)が挙げられる。このような環状オレフィン系樹脂を、溶剤キャスト法、溶融押出法等の公知の手段により製膜して、基材とすることができる。市販されている環状オレフィン系樹脂基材を用いることもできる。市販の環状オレフィン系樹脂基材としては、“エスシーナ”(登録商標)、“SCA40”(登録商標)(以上、積水化学工業株式会社製)、“ゼオノアフィルム”(登録商標)(オプテス株式会社製)及び“アートンフィルム”(登録商標)(JSR株式会社製)が挙げられる。
基材の厚さは、実用的な取り扱いができる程度の質量である点では、薄い方が好ましいが、薄すぎると強度が低下し、加工性に劣る傾向がある。基材の厚さは、通常、5μm~300μmであり、好ましくは20μm~200μmである。また、基材を剥離して重合性液晶化合物の配向状態における重合体のみを転写することによって、さらなる薄膜化効果が得られる。
基材上の位相差層形成用組成物が塗布される面には、配向膜が形成されている事が好ましい。配向膜とは、上記重合性液晶化合物を所望の方向に配向させる配向規制力を有するものである。
グルブ配向膜を得る方法としては、感光性ポリイミド膜表面にパターン形状のスリットを有する露光用マスクを介して露光後、現像及びリンス処理を行って凹凸パターンを形成する方法、表面に溝を有する板状の原盤に、硬化前のUV硬化樹脂の層を形成し、樹脂層を基材へ移してから硬化する方法、及び、基材上に形成した硬化前のUV硬化樹脂の膜に、複数の溝を有するロール状の原盤を押し当てて凹凸を形成し、その後硬化する方法等が挙げられる。
<位相差層形成用組成物の塗布>
上記基材または配向膜上に位相差層形成用組成物が塗布することで位相差層を形成することができる。位相差層形成用組成物を基材上に塗布する方法としては、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、CAPコーティング法、スリットコーティング法、マイクログラビア法、ダイコーティング法、インクジェット法等が挙げられる。また、ディップコーター、バーコーター、スピンコーター等のコーターを用いて塗布する方法等も挙げられる。中でも、Roll to Roll形式で連続的に塗布する場合には、マイクログラビア法、インクジェット法、スリットコーティング法、ダイコーティング法による塗布方法が好ましく、ガラス等の枚葉基材に塗布する場合には、均一性の高いスピンコーティング法が好ましい。
位相差層形成用組成物に含まれる溶剤を除去する乾燥方法としては、例えば、自然乾燥、通風乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥およびこれらを組み合わせた方法が挙げられる。中でも、自然乾燥または加熱乾燥が好ましい。乾燥温度は、0~200℃の範囲が好ましく、20~150℃の範囲がより好ましく、50~130℃の範囲がさらに好ましい。乾燥時間は、10秒間~20分間が好ましく、より好ましくは30秒間~10分間である。光配向膜形成用組成物および配向性ポリマー組成物も同様に乾燥することができる。
重合性液晶化合物を重合させる方法としては、光重合が好ましい。光重合は、基材上または配向膜上に重合性液晶化合物を含む位相差層形成用組成物が塗布された積層体に活性エネルギー線を照射することにより実施される。照射する活性エネルギー線としては、乾燥被膜に含まれる重合性液晶化合物の種類(特に、重合性液晶化合物が有する光重合性官能基の種類)、光重合開始剤を含む場合には光重合開始剤の種類、およびそれらの量に応じて適宜選択される。具体的には、可視光、紫外光、赤外光、X線、α線、β線、およびγ線からなる群より選択される一種以上の光が挙げられる。中でも、重合反応の進行を制御し易い点、および光重合装置として当分野で広範に用いられているものが使用できるという点で、紫外光が好ましく、紫外光によって光重合可能なように、重合性液晶化合物の種類を選択することが好ましい。
本発明の楕円偏光板は、偏光板と本発明の光学フィルムを含んで構成されるものであり、例えば、偏光板と本発明の光学フィルムとを粘着剤や接着剤層等を介して貼り合わせることにより本発明の楕円偏光板を得ることができる。
本発明の一実施態様においては、偏光板と本発明の光学フィルムが積層される場合、第一の位相差層の遅相軸(光軸)と偏光板の吸収軸とを実質的に45°となるように積層することが好ましい。本発明の本発明の光学フィルムの遅相軸(光軸)と偏光板の吸収軸とを実質的に45°となるように積層することによって、円偏光板としての機能を得ることができる。なお、実質的に45°とは通常45±5°の範囲である。
ましくは5μm~40μmである。
偏光板と本発明の光学フィルムあるいは本発明の光学フィルムと表示装置とを貼り合わせるための粘接着剤としては、感圧式粘着剤、乾燥固化型接着剤及び化学反応型接着剤が挙げられる。化学反応型接着剤としては、例えば、活性エネルギー線硬化型接着剤が挙げられる。偏光板と本発明の光学フィルムとの間の粘接着剤としては、感圧式粘着剤、乾燥固化型接着剤、活性エネルギー線硬化型接着剤から形成される接着剤層が好ましく、本発明の光学フィルムと表示装置との間の粘接着材としては、感圧式粘着剤又は活性エネルギー線硬化型接着剤が好ましい。
ポリマーとしては、アクリル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、又はポリエーテル等が挙げられる。中でも、アクリル系ポリマーを含むアクリル系の粘着剤は、光学的な透明性に優れ、適度の濡れ性や凝集力を有し、接着性に優れ、さらには耐候性や耐熱性等が高く、加熱や加湿の条件下で浮きや剥がれ等が生じ難いため好ましい。
無機化合物からなる微粒子としては、酸化アルミニウム(屈折率1.76)及び酸化ケイ素(屈折率1.45)等が挙げられる。有機化合物(ポリマー)からなる微粒子としては、メラミンビーズ(屈折率1.57)、ポリメタクリル酸メチルビーズ(屈折率1.49)、メタクリル酸メチル/スチレン共重合体樹脂ビーズ(屈折率1.50~1.59)、ポリカーボネートビーズ(屈折率1.55)、ポリエチレンビーズ(屈折率1.53)、ポリスチレンビーズ(屈折率1.6)、ポリ塩化ビニルビーズ(屈折率1.46)、及びシリコーン樹脂ビーズ(屈折率1.46)等が挙げられる。光拡散剤の含有量は、通常、ポリマー100質量部に対して、3質量部~30質量部である。
感圧式粘着剤の厚さは、その密着力等に応じて決定されるため、特に制限されないが、通常、1μm~40μmである。加工性や耐久性等の点から、当該厚さは3μm~25μmが好ましく、5μm~20μmがより好ましい。粘着剤から形成される粘接着剤層の厚さを5μm~20μmとすることにより、表示装置を正面から見た場合や斜めから見た場合の明るさを保ち、表示像のにじみやボケを生じ難くすることができる。
乾燥固化型接着剤は、溶剤を含んでいてもよい。
乾燥固化型接着剤としては、水酸基、カルボキシル基又はアミノ基等のプロトン性官能基とエチレン性不飽和基とを有するモノマーの重合体、又は、ウレタン樹脂を主成分として含有し、さらに、多価アルデヒド、エポキシ化合物、エポキシ樹脂、メラミン化合物、ジルコニア化合物、及び亜鉛化合物等の架橋剤又は硬化性化合物を含有する組成物等が挙げられる。水酸基、カルボキシル基又はアミノ基等のプロトン性官能基とエチレン性不飽和基とを有するモノマーの重合体としては、エチレン-マレイン酸共重合体、イタコン酸共重合体、アクリル酸共重合体、アクリルアミド共重合体、ポリ酢酸ビニルのケン化物、及び、ポリビニルアルコール系樹脂等が挙げられる。
活性エネルギー線硬化型接着剤は、溶剤を含んでいてもよい。活性エネルギー線硬化型接着剤とは、活性エネルギー線の照射を受けて硬化する接着剤である。
活性エネルギー線硬化型接着剤としては、エポキシ化合物とカチオン重合開始剤とを含有するカチオン重合性の接着剤、アクリル系硬化成分とラジカル重合開始剤とを含有するラジカル重合性の接着剤、エポキシ化合物等のカチオン重合性の硬化成分及びアクリル系化合物等のラジカル重合性の硬化成分の両者を含有し、さらにカチオン重合開始剤及びラジカル重合開始剤を含有する接着剤、及び、これら重合開始剤を含まずに電子ビームを照射することで硬化される接着剤等が挙げられる。
ラジカル重合開始剤としては、前述した光重合開始剤が挙げられる。カチオン重合開始剤の市販品としては、“カヤラッド”(登録商標)シリーズ(日本化薬株式会社製)、“サイラキュア UVI”シリーズ(ダウケミカル社製)、“CPI”シリーズ(サンアプロ株式会社製)、“TAZ”、“BBI”及び“DTS”(以上、みどり化学株式会社製)、“アデカオプトマー”シリーズ(株式会社ADEKA製)、“RHODORSIL”(登録商標)(ローディア株式会社製)等が挙げられる。ラジカル重合開始剤並びにカチオン重合開始剤の含有量は、活性エネルギー線硬化型接着剤100質量部に対して、通常、0.5質量部~20質量部であり、好ましくは1質量部~15質量部である。
本発明は、実施形態の一つとして本発明の光学フィルムを含む表示装置を提供することができる。また、上記表示装置は、上記実施形態に係る楕円偏光板を含み得る。
上記表示装置とは、表示機構を有する装置であり、発光源として発光素子又は発光装置を含む。表示装置としては、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置、無機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置、タッチパネル表示装置、電子放出表示装置(電場放出表示装置(FED等)、表面電界放出表示装置(SED))、電子ペーパー(電子インクや電気泳動素子を用いた表示装置)、プラズマ表示装置、投射型表示装置(グレーティングライトバルブ(GLV)表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を有する表示装置等)及び圧電セラミックディスプレイ等が挙げられる。液晶表示装置は、透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置、直視型液晶表示装置及び投写型液晶表示装置等の何れをも含む。これら表示装置は、2次元画像を表示する表示装置であってもよいし、3次元画像を表示する立体表示装置であってもよい。特に、本発明からなる光学フィルムと偏光板とを備える表示装置としては、有機EL表示装置及びタッチパネル表示装置が好ましい。
・コロナ処理装置には、春日電機株式会社製のAGF-B10を用いた。
・コロナ処理は、上記コロナ処理装置を用いて、出力0.3kW、処理速度3m/分の条件で1回行った。
・偏光UV照射装置には、ウシオ電機株式会社製の偏光子ユニット付SPOT CURE SP-9を用いた。
・高圧水銀ランプには、ウシオ電機株式会社製のユニキュアVB-15201BY-Aを用いた。
・面内方向の位相差値Re(λ)は、王子計測機器株式会社製のKOBRA-WPRを用いて測定した。
・厚み方向の位相差値Rth(λ)、及び膜厚は日本分光株式会社製のエリプソメータ M-220を使用して測定した。
下記構造の光配向性材料5部(重量平均分子量:30000)とシクロペンタノン(溶剤)95部とを成分として混合し、得られた混合物を80℃で1時間攪拌することにより、第一の位相差層形成用の配向膜組成物を得た。
信越化学工業株式会社製のシランカップリング剤KBE-9103を、エタノールと水を9:1(重量比)の割合で混合した混合溶媒に溶解させ、固形分1%の第二の位相差層形成用の配向膜組成物を得た。
以下に記載の重合性液晶化合物A、及び重合性液晶化合物Bの混合物に対して、レベリング剤(F-556;DIC社製)を0.1部、及び重合開始剤2-ジメチルアミノ-2-ベンジル-1-(4-モルホリノフェニル)ブタン-1-オン(イルガキュア369(Irg369);BASFジャパン株式会社製)を6部添加した。
更に、固形分濃度が13%となるようにN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を溶剤として添加し、80℃で1時間攪拌することにより、第一、及び第二の位相差層形成用組成物を得た。尚、重合性液晶化合物A、及び重合性液晶化合物Bの混合物比率は、目的の波長分散値αに合わせて、表1に記載の通り添加しており、それぞれの組成物の名称を表1に記載の通りとする。
以下に記載の液晶化合物LC242:PaliocolorLC242(BASF社登録商標)に対して、レベリング剤F-556を0.1部、及び重合開始剤Irg369を3部添加し、固形分濃度が13%となるようにシクロペンタノンを添加して、第一、及び第二の位相差層形成用の液晶組成物を得た。得られた液晶組成物の名称を“組成物V”とする。
液晶化合物LC242:PaliocolorLC242(BASF社登録商標)
[第一の位相差層の製造]
日本ゼオン株式会社製のCOPフィルム(ZF-14-50)上に、第一の位相差層形成用の配向膜組成物をバーコーター塗布し、80℃で1分間乾燥し、偏光UV照射装置(SPOT CURE SP-9;ウシオ電機株式会社製)を用いて、波長313nmにおける積算光量:100mJ/cm2で軸角度45°にて偏光UV露光を実施した。得られた第一の位相差層形成用配向膜の膜厚をエリプソメータで測定したところ、100nmであった。
続いて、第一の位相差層形成用配向膜に組成物Iを、バーコーターを用いて塗布し、120℃で1分間乾燥した後、高圧水銀ランプ(ユニキュアVB-15201BY-A、ウシオ電機株式会社製)を用いて、位相差層の組成物を塗布した面側から紫外線を照射(窒素雰囲気下、波長365nmにおける積算光量:500mJ/cm2)することにより、第一の位相差層を形成した。得られた第一の位相差層形成用配向膜の膜厚をエリプソメータで測定したところ、2.3μmであった。
日本ゼオン株式会社製のCOPフィルム(ZF-14-50)上に、第二の位相差層形成用の配向膜組成物をバーコーター塗布し、120℃で1分間乾燥し、第二の位相差層形成用配向膜を得た。得られた第二の位相差層形成用配向膜の膜厚をエリプソメータで測定したところ、200nmであった。
続いて、第二の位相差層形成用配向膜に組成物Iを、バーコーターを用いて塗布し、120℃で1分間乾燥した後、高圧水銀ランプ(ユニキュアVB-15201BY-A、ウシオ電機株式会社製)を用いて、位相差層の組成物を塗布した面側から紫外線を照射(窒素雰囲気下、波長365nmにおける積算光量:500mJ/cm2)することにより、第二の位相差層を形成した。得られた第二の位相差層形成用配向膜の膜厚をエリプソメータで測定したところ、1.2μmであった。
上記方法にて製造した第一の位相差層及び第二の位相差層の面内位相差値(Re1(λ)およびRe2(λ))は基材であるシクロオレフィンポリマーフィルムには位相差がない事を確認したうえで、測定機(KOBRA-WR、王子計測機器社製)により、450nm、550nmおよび650nmの波長λでそれぞれ測定した。得られた結果を表2に示す。
上記方法にて製造した第一の位相差層及び第二の位相差層の厚み方向位相差値(Rth1(λ)およびRth2(λ))は基材であるシクロオレフィンポリマーフィルムには位相差がない事を確認したうえで、エリプソメータによりサンプルへの光の入射角を変えて測定した。また、450nm及び550nmの波長λにおける平均屈折率は屈折率計(株式会社アタゴ製「多波長アッベ屈折計DR-M4」)を用いて測定した。得られた膜厚、平均屈折率、及びエリプソメータの測定結果から算出される450nm及び550nmの波長λにおけるRth1(λ)およびRth2(λ)を表2に示す。
第一の位相差層、及び第二の位相差層を積層した光学フィルムのNz(λ)は式(C)に準じて算出した。算出した結果を表2に示す。
平均重合度約2,400、ケン化度99.9モル%以上で厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルムを、30℃の純水に浸漬した後、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の重量比が0.02/2/100の水溶液に30℃で浸漬してヨウ素染色を行った(ヨウ素染色工程)。ヨウ素染色工程を経たポリビニルアルコールフィルムを、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水の重量比が12/5/100の水溶液に、56.5℃で浸漬してホウ酸処理を行った(ホウ酸処理工程)。ホウ酸処理工程を経たポリビニルアルコールフィルムを8℃の純水で洗浄した後、65℃で乾燥して、ポリビニルアルコールにヨウ素が吸着配向している偏光子(延伸後の厚さ27μm)を得た。この際、ヨウ素染色工程とホウ酸処理工程において延伸を行った。かかる延伸におけるトータル延伸倍率は5.3倍であった。得られた偏光子と、ケン化処理されたトリアセチルセルロースフィルム(コニカミノルタ製 KC4UYTAC 40μm)とを水系接着剤を介してニップロールで貼り合わせた。得られた貼合物の張力を430N/mの保ちながら、60℃で2分間乾燥して、片面に保護フィルムとしてトリアセチルセルロースフィルムを有する偏光板を得た。尚、前記水系接着剤は水100部に、カルボキシル基変性ポリビニルアルコール(クラレ製 クラレポバール KL318)3部と、水溶性ポリアミドエポキシ樹脂(住化ケムテックス製 スミレーズレジン650 固形分濃度30%の水溶液〕1.5部を添加して調製した。
まず、第一の位相差層の重合性液晶化合物塗布面に対してコロナ処理を実施した後、前述の方法にて製造された偏光板に対して、粘着剤(リンテック社製 感圧式粘着剤 5μm)を介して貼合した後、基材を剥離して偏光板と第一の位相差層の積層体を形成した。続いて、第二の位相差層の重合性液晶化合物塗布面に対してコロナ処理を実施した後、粘着剤(リンテック社製 感圧式粘着剤 5μm)を介して、偏光板と第一の位相差層の積層体の内の第一の位相差層と、第二の位相差層を貼合した。この後、基材を剥離して楕円偏光板を製造した。
得られた楕円偏光板を、粘着剤を介して鏡に貼合した後、正面から50cm離れて目視で観察して色相を確認した。また、仰角60°、方位角0~360°方向から50cm離れて目視で観察し、斜方の色相を確認した。確認した結果を表2に示す。
なお、正面色相、および斜方色相は以下のとおりである。
◎:明瞭な黒、〇:黒、△:赤、又は青味を帯びた黒、×:赤、又は青
組成物Iを表2の記載に従って、それぞれ組成物IIあるいは組成物IIIあるいは組成物IVあるいは組成物Vに変更した以外は実施例1と同様にして光学フィルム及び楕円偏光板を作製した。それぞれの測定結果を表2に示す。
なお、実施例2~実施例30で得られた第一の位相差層の屈折率nx1(λ)、ny1(λ)およびnz1(λ)は、波長λ=400~700nmの全域においてnx1(λ)>ny1(λ)≒nz1(λ)を満たす。また、第二の位相差層の屈折率nx2(λ)、ny2(λ)およびnz2(λ)は、波長λ=400~700nmの全域においてnz2(λ)>nx2(λ)≒ny2(λ)を満たす。
組成物Iを表2の記載に従って変更し、且つ楕円偏光板の製造方法における第一の位相差層と第二の位相差層の積層順序を、先に偏光板と第二の位相差層を積層した後に、偏光板と第二の位相差層の積層体と第一の位相差層を積層する順序に変更した以外は、実施例1と同様にして光学フィルム及び楕円偏光板を作製した。測定結果を表2に示す。
なお、実施例31で得られた第一の位相差層の屈折率nx1(λ)、ny1(λ)およびnz1(λ)は、波長λ=400~700nmの全域においてnx1(λ)>ny1(λ)≒nz1(λ)を満たす。また、第二の位相差層の屈折率nx2(λ)、ny2(λ)およびnz2(λ)は、波長λ=400~700nmの全域においてnz2(λ)>nx2(λ)≒ny2(λ)を満たす。
Claims (16)
- 第一の位相差層と第二の位相差層とを有し、下記式(1)及び(2)の関係を満たす光学フィルム。
0.4≦Nz(450)≦0.6 (1)
0.4≦Nz(550)≦0.6 (2)
〔式中、Nz(450)は波長λ=450nmの光に対する光学フィルムのNz係数を、Nz(550)は波長λ=550nmの光に対する光学フィルムのNz係数をそれぞれ示し、波長λ(nm)の光に対する光学フィルムのNz係数Nz(λ)は
Nz(λ)=(nx(λ)-nz(λ))/(nx(λ)-ny(λ))
により示される。nx(λ)は、光学フィルムが形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面対して平行な方向の主屈折率を表す。ny(λ)は、光学フィルムが形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面対して平行であり、且つ、該nx(λ)の方向に対して直交する方向の屈折率を表す。nz(λ)は、光学フィルムが形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面に対して垂直な方向の屈折率を表す。〕 - 第一の位相差層が、
第一の位相差層が形成する屈折率楕円体において波長λ=400~700nmの範囲で、
nx1(λ)>ny1(λ)≒nz1(λ)
〔式中、nx1(λ)は第一の位相差層が形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面に対して平行な方向の主屈折率を表す。ny1(λ)は第一の位相差層が形成する屈折率楕円体において、フィルム平面に対して平行であり、且つ、前記nx1(λ)の方向に対して直交する方向の波長λ(nm)の光に対する屈折率を表す。nz1(λ)は第一の位相差層が形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面に対して垂直な方向の屈折率を表す。〕
の関係を有し、
下記式(3)及び(4)の関係を満たす請求項1記載の光学フィルム。
Re1(450)/Re1(550)≦1.00 (3)
1.00≦Re1(650)/Re1(550) (4)
〔式中、Re1(450)は波長λ=450nmの光に対する第一位相差層の面内位相差値を、Re1(550)は波長λ=550nmの光に対する第一位相差層の面内位相差値を、Re1(650)は波長λ=650nmの光に対する第一位相差層の面内位相差値をそれぞれ示し、波長λnmの光に対する第一位相差層の面内位相差値Re1(λ)は、
Re1(λ)=(nx1(λ)-ny1(λ))×d1
で表される。ここで、d1は第一の位相差層の厚みを表す。〕 - 第二の位相差層は、
第二の位相差層が形成する屈折率楕円体において波長λ=400~700nmの範囲で、
nz2(λ)>nx2(λ)≒ny2(λ)
〔式中、nz2(λ)は第二の位相差層が形成する屈折率楕円体において、波長λ(nm)の光に対するフィルム平面に対して垂直な方向の屈折率を表す。nx2(λ)は第二の位相差層が形成する屈折率楕円体において、は波長λ(nm)の光に対するフィルム平面に対して平行な方向の最大屈折率を表す。ny2(λ)は第二の位相差層が形成する屈折率楕円体において、フィルム平面に対して平行であり、且つ、前記nx2の方向に対して直交する方向の波長λ(nm)の光に対する屈折率を表す。ただし、nx2(λ)=ny2(λ)となる場合には、nx2(λ)はフィルム平面に対して平行な任意の方向の屈折率を表す。〕
の関係を有し、
下記式(5)及び(6)の関係を満たす請求項1又は請求項2に記載の光学フィルム。
Rth2(450)/Rth2(550)≦1.00 (5)
1.00≦Rth2(650)/Rth2(550) (6)
〔式中、Rth2(450)は波長λ=450nmの光に対する厚み方向の位相差値を、Rth2(550)は波長λ=550nmの光に対する第二の位相差層の厚み方向の位相差値を、Rth2(650)は波長650nmの光に対する第二の位相差層の厚み方向の位相差値をそれぞれ表し、波長λ(nm)の光に対する第二の位相差層の厚み方向の位相差値Rth2(λ)は、
Rth2(λ)=[(nx2(λ)+ny2(λ))/2-nz2(λ)]×d2
で表される。ここで、第二の位相差層が形成する屈折率楕円体においてnz2(λ)は波長λ(nm)におけるフィルム平面に対して垂直な方向の主屈折率を表し、((nx2(λ)+ny2(λ))/2)は、波長λ(nm)におけるフィルム平面での平均屈折率を表す。d2は第二の位相差層の厚みを表す。〕 - 第一の位相差層がさらに下記式(7)の関係を満たす請求項1~3のいずれかに記載の光学フィルム。
120nm≦Re1(550)≦170nm (7)
〔式中、Re1(550)は波長λ=550nmの光に対する第一位相差層の面内位相差値を表す。〕 - 第二の位相差層がさらに式(9)で表される光学特性を有する請求項1~4のいずれかに記載の光学フィルム。
-100nm≦Rth2(550)≦-50nm (8)
〔式中、Rth2(550)は波長λ=550nmの光に対する第二の位相差層の厚み方向の位相差値を表す。〕 - 第二の位相差層が重合性液晶を配向した状態で重合させることにより形成されるコーティング層からなるフィルムである請求項1~5のいずれかに記載の光学フィルム。
- 第一の位相差層が重合性液晶を配向した状態で重合させることにより形成されるコーティング層からなるフィルムである請求項1~6のいずれかに記載の光学フィルム。
- 第二の位相差層が5μm以下である請求項1~7のいずれかに記載の光学フィルム。
- 第一の位相差層が5μm以下である請求項1~8のいずれかに記載の光学フィルム。
- 第一の位相差層と第二の位相差層が同一の重合性液晶化合物を主として重合させることにより形成されるコーティング層である請求項1~9のいずれかに記載の光学フィルム。
- 請求項1~10のいずれかに記載の光学フィルムと偏光板とを有する光学補償機能付き楕円偏光板。
- 偏光板の吸収軸と第一の位相差層の遅相軸がフィルム面内で45±5°又は135±5°の関係を有し、かつ、偏光板の吸収軸並びに第一の位相差層の遅相軸と第二の位相差層の遅相軸がフィルム面に対して鉛直方向に直交する請求項11記載の光学補償機能付き楕円偏光板。
- 偏光板、粘接着層、第一の位相差層、粘接着層、第二の位相差層がこの順に形成された光学積層体である請求項11又は12に記載の光学補償機能付き楕円偏光板。
- 偏光板、粘接着層、第二の位相差層、粘接着層、第一の位相差層がこの順に形成された光
学積層体である請求項11又は12に記載の光学補償機能付き楕円偏光板。 - 請求項12~14のいずれかに記載の光学補償機能付き楕円偏光板を備える有機EL表示装置。
- 下記工程全てを含む光学補償機能付き請求項11~14のいずれかに記載の光学補償機能付き楕円偏光板の製造方法。
(工程1-A)水平配向膜を形成した基材上に重合性液晶化合物を塗布した後に、水平配向した状態で重合させることによって位相差層を形成させる工程と、
(工程1-B)垂直配向膜を形成した基材上に重合性液晶化合物を塗布した後に、垂直配向した状態で重合させることによって第二の位相差層を形成させる工程と、
(工程2)粘接着剤を介して該第一の位相差層の液晶重合体と該第二の位相差層の液晶重合体を各々基材から転写させて偏光板に積層する工程
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