JP5016568B2 - 光学補償フィルム、その製造方法、並びにそれを用いた偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
ところで、液晶組成物からなる光学異方性層を有する光学補償フィルムを作製する際は、ポリマーフィルムの表面に配向膜を形成し、該配向膜の配向制御能を利用して、光学異方性層を形成するのが一般的である。即ち、支持体であるポリマーフィルムと光学異方性層との間に、配向膜が形成されるのが一般的である。この配向膜には、光学異方性層との密着性、支持体が損傷を受けない程度の低温での製膜性、支持体を溶解しない塗布溶媒への溶解性等の観点から、ポリビニルアルコール等、比較的親水性が高いポリマーが利用されるため、疎水性が比較的高い環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムの中には、配向膜との密着性が低いものが多く存在する。
なお、密着性改善のために、ポリマーフィルムと配向膜との間に密着改良層を形成した光学補償シートが提案されている(例えば、特許文献2)。
[1] 支持体、配向膜及び液晶組成物から形成された光学異方性層をこの順で有する光学補償フィルムであって、
前記支持体が、環状脂肪族環を含む繰り返し単位を有する環状ポリオレフィン類の少なくとも一種を主成分として含む環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムからなり、且つ、コロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理を施された処理面を有し、前記配向膜が、前記支持体の前記処理面に接触して配置され、前記液晶組成物が、ハロゲンラジカル又は水素原子を除く原子の数が8以下の炭化水素ラジカルを発生するラジカル重合開始剤を含有し、及び前記光学異方性層が、前記配向膜上で、前記液晶組成物を重合により硬化して形成された層であることを特徴とする光学補償フィルム。
[2] 前記配向膜の膨潤度が、1〜2であることを特徴とする[1]の光学補償フィルム。
(但し、膨潤度とは、配向膜を形成する際に用いる塗布組成物を溶解する塗布溶媒中、最も高い含率で含まれる溶媒中に、光学補償フィルムを浸漬した前後での配向膜の膜厚の比((膨潤後の配向膜膜厚)÷(膨潤前の配向膜膜厚))を表す。)
[3] 前記配向膜が、前記支持体の前記処理面に塗布された硬化性組成物を、加熱下で電離放射線を照射することによって硬化させて形成された層であることを特徴とする[1]又は[2]の光学補償フィルム。
[4] 前記環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムが、ヘテロ原子を含む置換基を少なくとも一つ有する環状脂肪族環を含む繰り返し単位を有する環状ポリオレフィン類を主成分として含む環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムであることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかの光学補償フィルム。
[7] 前記液晶組成物が、棒状液晶化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする[1]〜[5]のいずれかの光学補償フィルム。
[8] 偏光膜と、[1]〜[7]のいずれかの光学補償フィルムとを少なくとも有する偏光板。
[9] [8]の偏光板を少なくとも一つ有する液晶表示装置。
[10] TNモード又はOCBモードであることを特徴とする[9]の液晶表示装置。
[11] 環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムからなる支持体、その上に、配向膜及び液晶組成物から形成された光学異方性層を、この順で有する光学補償フィルムの製造方法であって、
(1)環状脂肪族環を含む繰り返し単位を有する環状ポリオレフィン類を主成分として含む環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムの表面をコロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理する工程、
(2)環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムのコロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理された処理面上に配向膜を形成する工程、
(3)ハロゲンラジカル又は水素原子を除く原子の数が8以下の炭化水素ラジカルを発生するラジカル重合開始剤を含有する液晶組成物を重合により硬化して光学異方性層を前記配向膜上に形成する工程
を、この順序で含むことを特徴とする光学補償フィルムの製造方法。
[12] 前記(2)の工程が、環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムのコロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理された処理面に硬化性組成物を塗布し、加熱下で電離放射線を照射することによって硬化させて、配向膜を形成する工程であることを特徴とする[11]の方法。
[13] 前記(2)工程の前に、環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムのコロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理された処理面を除塵することを特徴とする[11]又は[12]の方法。
[14] 前記(3)工程の前に、配向膜のラビング処理面を除塵することを特徴とする[11]〜[13]のいずれかの方法。
[15] 超音波を利用して除塵することを特徴とする[13]又は[14]の方法。
また、本発明によれば、本発明の光学補償フィルムを用いることによって、環境湿度等に依存した性能低下が生じ難く、且つ耐久性に優れた偏光板及び液晶表示装置を提供することができる。
[光学補償フィルム]
本発明は、環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムからなる支持体と、配向膜と、液晶組成物からなる光学異方性層とを、この順で有する光学補償フィルムに関する。本発明では、支持体として用いられている比較的疎水性の高い環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムの表面を、コロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理し、該処理面に接触させて比較的親水性が高い材料からなる配向膜を形成している。その結果、本発明の光学補償フィルムは、支持体である環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムと配向膜との接着性が改善されていて、支持体/配向膜界面の剥離等の不良が発生し難く、耐久性に優れる。
また、本発明で使用する環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムを支持体として用いた場合、上記のように支持体/配向膜界面の剥離を改良しても、従来製品に使用されていた配向膜及び液晶組成物から形成された光学異方性層を積層すると、これまで問題にならなかった配向膜/光学異方性層間での剥離が発生する問題が新たに発生した。本発明では、光学異方性層を形成する組成物中にハロゲンラジカル又は水素原子を除く原子の数が8以下の炭化水素ラジカルを発生するラジカル重合開始剤を含有させることで配向膜/光学異方性層間での剥離も同時に改善することができ、従って耐久性に優れた光学補償フィルムを得ることができる。
この様に、本発明の光学補償フィルムは、透湿度が低い環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムを支持体として用いることの長所とともに、支持体/配向膜界面及び配向膜/光学異方性層界面の剥離等の不良が発生しない、即ち、耐久性に優れているという長所を有する。
(支持体)
本発明の光学補償フィルムは、支持体として、環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムを有する。本発明において、支持体として用いられる環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムの作製には、下記一般式(I)で表される繰り返し単位を少なくとも1種含む付加(共)重合体環状ポリオレフィン及び必要に応じて下記一般式(II)で表される繰り返し単位の少なくとも1種以上を更に含んでなる付加(共)重合体環状ポリオレフィン、又は下記一般式(III)で表される環状繰り返し単位を少なくとも1種含む開環(共)重合体が好ましく使用される。
これらの処理の詳細については、高分子表面改質(近代編集社)P.88〜、高分子表面の基礎と応用(下)(化学同人)P.31〜、大気圧プラズマの原理・特徴と高分子フィルム・ガラス基板の表面改質技術(技術情報協会)等にそれぞれ記載があり、その内容を参照することができる。
本発明の光学補償フィルムでは、配向膜は、前記環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムのコロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理(以下、これらをまとめて「放電処理」という場合がある)を施された処理面に接触して配置される。前記環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムと配向膜との接着性をより改善するために、硬化性組成物を前記処理面に塗布し、処理面上で硬化させて配向膜を形成するのが好ましい。特に、支持体として、コロナ放電処理を施した環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムを利用する態様では、配向膜の材料によっては接着性をより改善する必要がある場合があり、かかる態様において、硬化性組成物を利用して配向膜を形成する前記形成方法は、特に有効である。勿論、支持体として、大気圧プラズマ処理を施した環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムを利用する態様においても、上記配向膜の形成方法を利用すれば、接着性がより改善されるので好ましい。
前記配向膜の形成に利用可能な硬化性組成物としては、熱及び/又は電離放射線下で硬化する組成物が好ましい。その例には、ポリビニルアルコール系ポリマーと、2官能アルデヒドとを少なくとも含有する組成物が含まれる。該組成物を、環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムの処理面に塗布した後、加熱すると、ポリビニルアルコール系ポリマーが2官能アルデヒドによって架橋されて、硬化膜が形成される。架橋反応は酸の存在下で促進されるので、前記硬化性組成物中に酸を添加するのが好ましい。前記ポリビニルアルコール系ポリマーとしては、未変性ポリビニルアルコール;OH基が変性された変性ポリビニルアルコール;及びポリビニルアルコールから誘導される繰り返し単位とともに、それ以外の繰り返し単位を有するポリビニルアルコール誘導体;のいずれであってもよい。中でも、特開平10−218938号公報に記載のポリマーNo.1〜No.24のように、側鎖に(メタ)アクリロイル基等の不飽和基を有するものは、上記加熱による硬化とともに、紫外線等の電離放射線の照射により、更に架橋構造を形成することができ、接着性が更に改善されるため、より好ましい。特に、特開平10−218938号公報に記載のポリマーNo.1〜No.5に記載されたものが好ましく用いられる。また、使用可能な2官能アルデヒドの例にはグルタルアルデヒド、グリオキザール、マロンアルデヒド、スクシンアルデヒド等が含まれ、中でも、グルタルアルデヒドが好ましい。また、使用可能な酸の例には、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、シュウ酸、サリチル酸、クエン酸、クエン酸ハーフエステル等が含まれ、クエン酸ハーフエステルが好ましい。
これらの好ましい例、硬化性組成物中の各成分の好ましい含有割合等については、特開平10−218938号公報に記載があり、その内容を参照することができる。
なお、配向膜の膨潤度は、実施例中に後述する方法により測定することができる。
本発明の光学補償フィルムは、配向膜上に、液晶組成物から形成された光学異方性層を有する。前記光学異方性層は、液晶組成物を配向膜上に配置し、その配向を制御し、その配向状態を固定することで形成される。そのためには、前記液晶組成物は、重合性であるのが好ましい。前記配向膜と前記光学異方性層との接着性を高めると、全体の耐久性がより改善されるのが好ましい。前記配向膜と前記光学異方性層との接着性を改善するには、前記光学異方性層を、ハロゲンラジカル又は水素原子を除く原子の数が8以下(原子数1〜8)の炭化水素ラジカルを発生するラジカル重合開始剤の少なくとも一種を含有する重合性液晶組成物を利用して形成するのが好ましい。より具体的には、前記所定のラジカル重合開始剤を含有する重合性液晶組成物を、配向膜の表面に塗布した後、配向膜表面上で重合により硬化させて形成するのが好ましい。前記重合開始剤を用いると、配向膜と光学異方性層との接着性が改善される。これは、嵩が小さいラジカルは、配向膜界面まで拡散される結果、配向膜と光学異方性層との界面でも化学結合が生成し、また配向膜表面附近が硬化し、その結果、接着性が改善すると推定される。前記ラジカル重合開始剤から発生するハロゲンラジカルとしては、フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素のラジカルが挙げられるが、特にクロルラジカルが好ましい。水素原子を除く原子の数8以下の炭化水素ラジカルは、ハロゲン化炭化水素ラジカル等の置換基を有する炭化水素ラジカルであってもよく、例としては、メチルラジカル、エチルラジカル、プロピルラジカル、ブチルラジカル、フェニルラジカル、トリルラジカル、クロロフェニルラジカル、ブロモフェニルラジカル、ベンゾイルラジカル等が挙げられる。
棒状液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類及びアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。これらの棒状液晶化合物の固定は、棒状液晶化合物の末端構造に重合性基を導入(後述の円盤状液晶と同様)し、この重合・硬化反応を利用して行われている。具体例としては、重合性ネマチック棒状液晶化合物を紫外線硬化した例が特開2006−209073号公報に記載されている。また、上述の低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。高分子液晶化合物は、以上のような低分子液晶化合物に相当する側鎖を有するポリマーである。高分子液晶化合物を用いた光学補償シートについては、特開平5−53016号公報等に記載がある。
ディスコティック液晶化合物を重合により固定するためには、ディスコティック液晶化合物の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。ただし、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる。そこで、円盤状コアと重合性基との間に、連結基を導入する。従って、重合性基を有するディスコティック液晶化合物は、下記式(A)で表わされる化合物であることが好ましい。
式中、Dは円盤状コアであり;Lは二価の連結基であり;Pは重合性基であり;そして、nは4〜12の整数である。
円盤状コア(D)の例を以下に示す。以下の各例において、LP(又はPL)は、二価の連結基(L)と重合性基(P)との組み合わせを意味する。
二価の連結基(L)の例を以下に示す。左側が円盤状コア(D)に結合し、右側が重合性基(P)に結合する。ALはアルキレン基又はアルケニレン基、ARはアリーレン基を意味する。なお、アルキレン基、アルケニレン基及びアリーレン基は、置換基(例、アルキル基)を有していてもよい。
L2:−AL−CO−O−AL−O−
L3:−AL−CO−O−AL−O−AL−
L4:−AL−CO−O−AL−O−CO−
L5:−CO−AR−O−AL−
L6:−CO−AR−O−AL−O−
L7:−CO−AR−O−AL−O−CO−
L8:−CO−NH−AL−
L9:−NH−AL−O−
L10:−NH−AL−O−CO−
L11:−O−AL−
L12:−O−AL−O−
L13:−O−AL−O−CO−
L14:−O−AL−O−CO−NH−AL−
L15:−O−AL−S−AL−
L16:−O−CO−AR−O−AL−CO−
L17:−O−CO−AR−O−AL−O−CO−
L18:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−CO−
L19:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−AL−O−CO−
L20:−S−AL−
L21:−S−AL−O−
L22:−S−AL−O−CO−
L23:−S−AL−S−AL−
L24:−S−AR−AL−
式(A)中、nは4〜12の整数である。具体的な数字は、円盤状コア(D)の種類に応じて決定される。なお、複数のLとPの組み合わせは、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
上記の液晶化合物と共に、液晶性組成物中には、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー等を併用して、塗工膜の均一性、膜の強度、液晶化合物の配向性等を向上させることができる。これらの素材は液晶化合物と相溶性を有し、配向を阻害しないことが好ましい。
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性もしくはカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の液晶化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開2002−296423号公報明細書中の段落番号[0018]〜[0020]記載のものが挙げられる。上記化合物の添加量は、円盤状液晶性分子に対して一般に1〜50質量%の範囲にあり、5〜30質量%の範囲にあることが好ましい。
本発明は、環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムからなる支持体、その上に、配向膜及び液晶組成物から形成された光学異方性層を、この順で有する光学補償フィルムの製造方法にも関する。なお、本発明の製造方法に用いる液晶組成物は、ハロゲンラジカル又は水素原子を除く原子の数が8以下の炭化水素ラジカルを発生するラジカル重合開始剤を含有する。
本発明の光学補償フィルムの製造方法の一態様は、
(1)環状脂肪族環を含む繰り返し単位を有する環状ポリオレフィン類を主成分として含む環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムの表面をコロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理する工程、
(2)環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムのコロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理された処理面上に配向膜を形成する工程、
(3)配向膜上に液晶組成物からなる光学異方性層を形成する工程
を、この順序で含むことを特徴とする、光学補償フィルムの製造方法である。
(1) 環状脂肪族環を含む繰り返し単位を有する環状ポリオレフィン類の少なくとも一種を主成分として含む環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムの表面を、コロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理する工程、
(2) 環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムの前記処理面に硬化性組成物を塗布する工程、
(3) 硬化性組成物を乾燥する工程、
(4) 乾燥された硬化性組成物に熱及び/又は電離放射線供与下で、硬化して硬化膜を形成する工程、
(5) 硬化膜の表面をラビング処理して配向膜を形成する工程、
(6) 配向膜のラビング処理面を除塵する工程、
(7) 除塵後のラビング処理面上に、液晶組成物から光学異方性層を形成する工程、を、この順序で含むことを特徴とする、光学補償フィルムの製造方法である。
(1) 環状脂肪族環を含む繰り返し単位を有する環状ポリオレフィン類の少なくとも一種を主成分として含む環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムの表面を、コロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理する工程、
(2) 環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムの前記処理面を除塵する工程、
(3) 除塵された処理面にポリマー層を形成する工程、
(4) ポリマー層の表面をラビング処理して、配向膜を形成する工程、
(5) ラビング処理面を除塵する工程、
(6) 除塵後のラビング処理面上に、液晶組成物から光学異方性層を形成する工程、を、この順序で含むことを特徴とする、光学補償フィルムの製造方法である。
本明細書において、Re(λ)及びRth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーション(nm)及び厚さ方向のレターデーション(nm)を表す。Re(λ)はKOBRA 21ADH又はWR(王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。測定波長λnmの選択にあたっては、波長選択フィルターをマニュアルで交換するか、又は測定値をプログラム等で変換して測定するかできる。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRが算出する。
上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADH又はWRが算出する。
尚、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基に、以下の式(10)及び式(11)よりRthを算出することもできる。
また式中、nxは面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzはnx及びnyに直交する方向の屈折率を表し、dは膜厚を表す。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRが算出する。
上記の測定において、平均屈折率の仮定値は ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:
セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。
これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADH又はWRはnx、ny、nzを算出する。この算出されたnx、ny、nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)がさらに算出される。
また、本明細書において、測定波長を特に付記しない場合は、波長550nmにおけるRe及びRthであるとする。
本発明は、偏光膜と、本発明の光学補償フィルムとを少なくとも有する偏光板にも関する。本発明の偏光板の一例は、偏光膜の一方の表面の保護フィルムとして、本発明の光学補償フィルムを有する偏光板である。保護フィルムとして用いる場合は、支持体である環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムの裏面(配向膜が形成されていない側の面)を、本発明の表面処理と同様の親水化処理をしてから偏光膜の表面に貼り付けるのが好ましい。本態様では、Re、Rthの湿度変化に対する変動が小さい環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムが、偏光膜と液晶セルとの間に貼り付けられているので、環境湿度による表示特性(色味や視野角等)の変動が大幅に軽減される。
偏光膜には、例えば、ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素にて染色し、延伸を行うことによって得られる偏光膜などが用いられる。
偏光膜の他方の表面にも保護フィルムが貼り付けられているのが好ましく、かかる保護フィルムとしては、セルロースアシレートフィルムや環状ポリオレフィン系ポリマーフィルム等が用いられる。
本発明の光学補償フィルム及び偏光板は、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)及びHAN(Hybrid Aligned Nematic)のような、様々な表示モードの液晶表示装置に用いることができる。
(支持体1の準備)
側鎖にヘテロ原子として酸素原子を含む下記の繰り返し単位を含む環状ポリオレフィン系ポリマーフィルム、アートン(JSR製)、をジクロロメタンに溶解して溶液製膜した後にFITZ延伸機((株)市金工業社製)にて幅方向に延伸、長手方向に緩和して、幅1500mm、長さ3000m、膜厚80μm、幅方向に遅相軸を有し、面内レターデーションReが80nm、厚み方向レターデーションRthが60nmの二軸性フィルムを準備した。続いて、その一方の表面を、コロナ放電処理した(電極:VETAPONE社製、Corona-Plus、ジェネレーター:CP1C、出力:900Watt・min./m2、フィルム搬送速度:6m/分)。コロナ放電処理面の水の接触角を、JIS R 3257(1999)に従って測定したところ、50°であった。このコロナ放電処理後の環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムを、支持体1として用いた。
支持体1のコロナ放電処理面を超音波除塵した。除塵後に、コロナ放電処理面に、下記の組成の配向膜形成用硬化性組成物1を、#24のワイヤーバーで24mL/cm2のウエット塗布量で塗布して、温度100℃で2分間乾燥し、その後、温度130℃で2.5分間加熱し、続いて、300mJ/cm2の照射量のUV光を照射して、硬化膜を形成した。この硬化膜の厚さは、1.0μmであった。
・配向膜形成用硬化性組成物1
下記式の変性ポリビニルアルコール 40質量部
水 728質量部
メタノール 228質量部
グルタルアルデヒド 2質量部
クエン酸 0.08質量部
クエン酸モノエチルエステル 0.29質量部
クエン酸ジエチルエステル 0.27質量部
クエン酸トリエチルエステル 0.05質量部
硬化膜を有するロール状態のフィルムを、光学異方性層を塗工する製造工程の送り出しに配置して送り出し、その先に配置されたラビング装置によって搬送方向に沿って逆回転にラビングロールを回転させて硬化膜の表面をラビング処理し、配向膜1とした。続いてラビング処理面を超音波除塵した。除塵後に、ラビング処理面に、下記の組成の光学異方性層形成用液晶組成物1を、#2のワイヤーバーで3.5mL/cm2のウエット塗布量で塗布して、温度120℃で1.5分間乾燥して、配向させた。その後、温度80℃にフィルム温度を保った状態で120W/cmのメタルハライドランプで照射量200mJ/cm2のUV光を照射して、重合反応を進行させて、配向状態を固定して、光学異方性層1を形成した。引き続き、巻き取り部でロールフィルム状態に巻き取った。光学異方性層1の厚さは、1.4μmであった。
得られたフィルムの光学異方性層1のみをガラス板に転写してKOBRA 21ADHにて測定波長550nmでの光学特性を測定した結果、Re=30nm、Rth=90nmであった。
・光学異方性層形成用液晶組成物1
メチルエチルケトン 102.00質量部
下記構造式に示す円盤状液晶化合物−1 41.01質量部
エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパンアクリレート
(V360、大阪有機 化学(株)製) 4.06質量部
セルロースアセテートブチレート(CAB531−1、イーストマンケミカル社製)
0.11質量部
セルロースアセテートブチレート
(CAB551−0.2、イーストマンケミカル社 製) 0.34質量部
下記構造式に示す重合開始剤 1.80質量部
下記構造式に示すフルオロ脂肪族基含有ポリマー1 0.03質量部
下記構造式に示すフルオロ脂肪族基含有ポリマー2 0.23質量部
支持体/配向膜界面及び配向膜/光学異方性層界面の接着性を、下記の方法で評価した。結果を表1に示す。
接着性評価は、JIS K 5400の8.5.2碁盤目テープ法に順じて試験片(配向膜塗布品又は光学異方性層塗布品)を作製して評価した。但し、評価にはJIS規格に指定されたセロテープ(テープ1)に加えて、日東電工製ポリエステル粘着テープNO31RH(テープ2)、剥離強制条件としてより粘着力の高いテープとして日東電工製ポリエステル粘着テープNO31B(テープ3)を使用して同様の評価を行い、接着性評価(強制)とした。
(支持体2の準備)
下記の繰り返し単位を含む環状ポリオレフィン系ポリマーAppear3000(Ferrania社製)、を実施例1と同様にしてジクロロメタンに溶解して溶液製膜した後に幅方向及び長手方向に延伸して、幅1500mm、長さ3000m、膜厚80μ、幅方向に遅相軸を有し、面内レターデーションReが30nm、厚み方向レターデーションRthが330nmの二軸性フィルムを準備し、その一方の表面を、実施例1と同様にしてコロナ放電処理した。コロナ放電処理面の水の接触角を測定したところ、40°であった。このコロナ放電処理後の環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムを、支持体2として用いた。
(支持体3の準備)
表面処理を大気圧プラズマ処理(電極:積水化学工業(株)製、条件:雰囲気酸素濃度:3体積%(97%窒素)、周波数:30Hz、フィルム搬送速度:1m/分)とした以外は実施例1と同様にして、幅1500mm、長さ3000m、膜厚80μm、幅方向に遅相軸を有し、面内レターデーションReが80nm、厚み方向レターデーションRthが60nmの二軸性フィルムを準備した。そのプラズマ処理面の水の接触角を、上記と同様にして測定したところ、35°であった。この大気圧プラズマ処理後の環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムを、支持体3として用いた。
長手方向及び幅方向に延伸した以外は、実施例1と同様に支持体4を準備し(Re:0.7nm、Rth:41nm、膜厚90μm)、その後、同様に配向膜1を形成した。
(光学異方性層4の形成)
配向膜1のラビング処理面を超音波除塵した。除塵後に、ラビング処理面に、下記の組成の光学異方性層形成用液晶組成物4を、#4のワイヤーバーで塗布して、100℃で3分間乾燥して、配向させ、その後、照射エネルギー100mJ/cm2のUV光を照射して、重合反応を進行させて、配向状態を固定して、光学異方性層4を形成した。光学異方性層4の厚さは、1.2μmであった。得られたフィルムの光学異方性層のみをガラス板に転写してKOBRA 21ADHにて測定波長550nmでの光学特性を測定した結果、Reが30nm、及びRthが−80nmであった。
・光学異方性層形成用液晶組成物4
トルエン 100質量部
下記の構造のネマチック棒状液晶化合物−1 20質量部
実施例1で使用の重合開始剤 1質量部
(支持体C1の準備)
支持体1と同様にして、環状ポリオレフィン系ポリマー、及びアートン(JSR製)を原料とした溶液を用いて溶液製膜し、その後なんら処理を行わなかった。この環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムを、支持体C1として用いた。
(支持体C2の準備)
支持体2と同様、環状ポリオレフィン系ポリマーフィルム、Appear3000(Ferrania社製)、を原料として溶液製膜し、その後なんら処理を行わなかった。この環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムを、支持体C2として用いた。
[接着性の評価基準]
A:碁盤目すべてにおいて剥離なし
B:碁盤目全マスのうち、10%以内で剥離あり
C:碁盤目全マスのうち、11〜25%以内で剥離あり
D:碁盤目全マスのうち、26〜50%以内で剥離あり
E:碁盤目全マスのうち、51%以上で剥離あり
[トータルの評価の基準]
◎:支持体/配向膜界面、配向膜/光学異方性層界面で剥離なし
○:支持体/配向膜界面、配向膜/光学異方性層界面のいずれか一方で剥離なし
×:支持体/配向膜界面、配向膜/光学異方性層界面の両方で剥離あり
光学補償フィルム1の作製と同様にして、光学補償フィルム5〜7を作製した。但し、配向膜を形成する際に、実施例5では、硬化時に130℃で2.5分間加熱し、UV照射は行なわず;実施例6では、硬化時に加熱せず、照射量300mJ/m2のUV照射のみ行い;実施例7では、100℃の乾燥のみ行い、その後の加熱もUV照射も行なわなかった。それ以外は、実施例1と同様にして、光学補償フィルム5〜7を作製した。
また、形成した配向膜それぞれの膨潤度を、下記の方法で測定した。結果を表2に示す。
膨潤度を測定するフィルムを、ミクロトームを用いて約200nmの切片に切削し、倍率1万倍〜3万倍でTEM観察を実施した。更に同一フィルムから同様にして切削した切片を25℃の純水中に5分間浸漬し、配向膜が膨潤した後に同倍率でTEM観察した。以上の作業を3回繰り返して、光学補償フィルムを30分間浸漬した前後での配向膜の膜厚の平均値の比((膨潤後の配向膜の平均膜厚)÷(膨潤前の配向膜の平均膜厚))を、膨潤度とした。
側鎖にヘテロ原子を含まない環状ポリオレフィン系ポリマーフィルム、ゼオノアZF−14(日本ゼオン(株)製)をFITZ延伸機((株)市金工業社製)にて幅方向に延伸、長手方向に緩和して、膜厚95μm、面内レターデーションReが80nm、厚み方向レターデーションRthが60nmの二軸性フィルムを準備した。その一方の表面を、実施例1と同様にしてコロナ放電処理した。コロナ放電処理面の水の接触角は40°であった。このコロナ放電処理後の環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムを、支持体9として用いた。
実施例1と同様の方法で、光学補償フィルム9〜15を作製した。ただし、光学異方性層形成用液晶組成物1の調製時に用いた円盤状液晶化合物−1 41.01質量部の代わりに、下記表3に示す円盤状液晶化合物−2A 36.91質量部、及び円盤状液晶化合物−2B 4.10質量部を用いて調製した光学異方性層形成用液晶組成物9〜15をそれぞれ塗布し、光学異方性層9〜15を形成した。光学異方性層9〜15の厚さは、いずれも1.1μmであった。光学異方性層9〜15のみをガラス板にそれぞれ転写して、KOBRA 21ADHにて測定波長550nmでの光学特性を測定した結果、いずれもRe=30nm、Rth=90nmであった。
実施例8が実施例7に比べて良好であった原因の詳細は不明であるが、支持体にヘテロ原子を含まないゼオノアが、コロナ放電処理によって、より親水性基が導入されやすいことを示唆する表面解析結果が得られており、親水性の高い配向膜との接着性がより向上したためと推定される。
まとめると、表2及び表4に示した結果から、側鎖にヘテロ原子を含まない環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムは、より簡易な工程でフィルムと配向膜との接着性を改善できることが理解できる。
図1に示した結果より、実施例9〜15の光学補償フィルム9〜15は、実施例1の光学補償フィルム1と比較して、曲線の傾き(右下がり)がより小さく、TNモード液晶セル(参考値)の曲線に近づいていることが理解できる。即ち、図1に示す結果から、光学補償フィルム9〜15は、光学補償フィルム1と比較して、Reの波長分散性が、TNモード液晶セルのΔn・dの波長分散性に近似していて、より正確な光学補償が可能であることが理解できる。
従って、固有複屈折の波長分散が比較的フラットに近い(即ち、一般的なTNモードの液晶セルの複屈折性の波長分散性と類似した)光学異方性層を形成するために、円盤状液晶化合物−2のような構造の液晶化合物を用いて光学異方性層を形成した場合であっても、良好な接着性が得られることがわかった。
<TNモード液晶表示装置での実装評価>
(楕円偏光板の作製)
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。次に、実施例1、3、4、8、9〜15で作製した光学補償フィルムの支持体側を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて偏光膜の片側に貼り付けた。光学補償フィルムの光学異方性層の遅相軸と偏光膜の透過軸とが平行になるように配置した。
市販のセルローストリアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士フイルム(株)製)を前記と同様に鹸化処理し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の反対側(光学フィルムを貼り付けなかった側)に貼り付けた。このようにして、楕円偏光板を作製した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
TN型液晶セルを使用した20インチの液晶表示装置(シャープ製)に設けられている一対の偏光板(上側偏光板、及び下側偏光板)を剥がし、代わりに作製した上記偏光板を、光学補償フィルムが液晶セル側となるように粘着剤を介して、観察者側及びバックライト側に一枚ずつ貼り付けた。このとき、観察者側の偏光板(上側偏光板)の透過軸と、バックライト側の偏光板(下側偏光板)の透過軸とが直交するように各偏光板を配置した。
作製された液晶表示装置について、コントラスト視野角を評価した。
具体的には、常温常湿(25℃60%RH)の部屋で1週間放置した前記液晶表示装置を測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)を用いて、黒表示(L1)から白表示(L8)までの8段階で色味、コントラスト比(白表示時の透過率/黒表示時の透過率)を測定した。コントラストはコントラスト比(白表示時の透過率/黒表示時の透過率)から算出した値である。コントラスト比が10以上で黒表示時の階調反転のない極角範囲を測定し、以下の基準で評価した。
実施例10〜15で作製した光学補償フィルムを用いた液晶表示装置におけるコントラスト視野角の評価は、実施例9と同様の結果となった。結果を表5に示す。
(評価基準)
[コントラスト視野角(コントラスト比が10以上で黒側の階調反転のない極角範囲)の評価基準]
◎ 上下左右で極角80°以上
〇 上下左右の内、3方向のみで極角80°以上
× 上下左右の内、2方向のみで極角80°以上
<OCBモード液晶表示装置での実装評価>
(楕円偏光板の作製)
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。次に、実施例2で作製した光学補償フィルムの支持体側を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて偏光膜の片側に貼り付けた。光学補償フィルムの長手方向と偏光膜の吸収軸とが平行になるように配置した。
市販のセルローストリアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士フイルム(株)製)を前記と同様に鹸化処理し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の反対側(光学補償フィルムを貼り付けなかった側)に貼り付けた。このようにして、楕円偏光板を作製した。
(OCBモード液晶セルの作製)
ITO電極付きのガラス基板に、ポリイミド膜を配向膜として設け、配向膜にラビング処理を行った。得られた二枚のガラス基板を、ラビング方向が平行となる配置で向かい合わせ、液晶セルの厚さを7.2μmに設定した。液晶セルの間隙に、Δnが0.1396の液晶化合物(ZLI1132、メルク社製)を注入し、ベンド配向したOCBモード液晶セルを作製した。
上記ベンド配向液晶セルと上記一対の偏光板とを組み合わせて、液晶表示装置を作製した。具体的には、作製したベンド配向液晶セルの視認側透明基板及びバックライト側透明基板に、偏光板をそれぞれ貼り付けて、液晶表示装置を作製した。
なお、ベンド配向液晶セルと、一対の偏光板との配置は、光学異方性層及びベンド配向液晶セルの基板が対面し、ベンド配向液晶セルのラビング方向とそれに対向する学異方性層のラビング方向とが反平行になるようにした。
この様にして、ベンド配向液晶セルの大きさが20インチである液晶表示装置を作製した。
実施例16と同様にして、上記で作製したOCBモード液晶表示装置の評価を実施した。結果を下記表5に示す。なお、下記表5中、「ブランク」とは、実施例で作製した光学補償フィルムを利用していない偏光板を用いて作製した液晶表示装置である。
Claims (14)
- 支持体、配向膜及び液晶組成物から形成された光学異方性層をこの順で有する光学補償フィルムであって、前記支持体が、環状脂肪族環を含む繰り返し単位を有する環状ポリオレフィン類の少なくとも一種を主成分として含む環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムからなり、且つコロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理を施された処理面を有し、前記配向膜が、前記支持体の前記処理面に接触して配置され、前記配向膜の膨潤度が、1〜2であり、前記液晶組成物が、ハロゲンラジカル又は水素原子を除く原子の数が8以下の炭化水素ラジカルを発生するラジカル重合開始剤を含有し、及び前記光学異方性層が、前記配向膜上で、前記液晶組成物を重合により硬化して形成された層であることを特徴とする光学補償フィルム。
(但し、膨潤度とは、配向膜を形成する際に用いる塗布組成物を溶解する溶媒中、最も高い含率で含まれる溶媒中に、光学補償フィルムを浸漬した前後での配向膜の膜厚の比((膨潤後の配向膜膜厚)÷(膨潤前の配向膜膜厚))として定義される。) - 前記配向膜が、前記支持体の前記処理面に塗布された硬化性組成物を、加熱下で電離放射線を照射することによって硬化させて形成された層であることを特徴とする請求項1に記載の光学補償フィルム。
- 前記環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムが、ヘテロ原子を含む置換基を少なくとも一つ有する環状脂肪族環を含む繰り返し単位を有する環状ポリオレフィン類を主成分として含む環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムであることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学補償フィルム。
- 前記液晶組成物が、ディスコティック液晶化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学補償フィルム。
- 前記液晶組成物が、棒状液晶化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学補償フィルム。
- 偏光膜と、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学補償フィルムとを少なくとも有する偏光板。
- 請求項7に記載の偏光板を少なくとも一つ有する液晶表示装置。
- TNモード又はOCBモードであることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
- 環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムからなる支持体、その上に、配向膜及び液晶組成物から形成された光学異方性層を、この順で有する光学補償フィルムの製造方法であって、
(1)環状脂肪族環を含む繰り返し単位を有する環状ポリオレフィン類を主成分として含む環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムの表面をコロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理する工程、
(2)環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムのコロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理された処理面上に配向膜を形成する工程、
(3)ハロゲンラジカル又は水素原子を除く原子の数が8以下の炭化水素ラジカルを発生するラジカル重合開始剤を含有する液晶組成物を重合により硬化して、光学異方性層を前記配向膜上に形成する工程
を、この順序で含むことを特徴とする光学補償フィルムの製造方法。 - 前記(2)の工程が、環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムのコロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理された処理面に硬化性組成物を塗布し、加熱下で電離放射線を照射することによって硬化させて、配向膜を形成する工程であることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記(2)工程の前に、環状ポリオレフィン系ポリマーフィルムのコロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理された処理面を除塵することを特徴とする請求項10又は11に記載の方法。
- 前記(3)工程の前に、配向膜のラビング処理面を除塵することを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 超音波を利用して除塵することを特徴とする請求項12又は13に記載の方法。
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