JP6507072B2 - 光学異方性層の製造方法および偏光板の製造方法 - Google Patents
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Description
光学フィルムとしては延伸複屈折フィルムが使用されていたが、近年、延伸複屈折フィルムに代えて、液晶性化合物からなる光学異方性層を使用することが提案されている。
すなわち、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。
液晶性化合物が、等方相の低温側にネマチック相およびスメクチック相をこの順に示す液晶性化合物であり、
重合性液晶組成物からなる未硬化層を、スメクチック相とネマチック相との相転移温度以上の温度に加熱する加熱工程と、
加熱工程の後に、未硬化層を相転移温度未満の温度に冷却して保持した後に相転移温度以上の温度に加熱して保持する工程を1回以上繰り返す冷却加熱工程と、
冷却加熱工程の後に、未硬化層を相転移温度未満の温度に冷却して重合させ、光学異方性層を作製する重合工程とを有する、光学異方性層の製造方法。
[2] 冷却加熱工程における加熱時の保持温度が80℃以下である、[1]に記載の光学異方性層の製造方法。
[3] 冷却加熱工程における冷却時の保持温度が、相転移温度より5〜25℃低い温度である、[1]または[2]に記載の光学異方性層の製造方法。
液晶性化合物が、等方相の低温側にネマチック相およびスメクチック相をこの順に示す液晶性化合物であり、
偏光子上に、重合性液晶組成物からなる未硬化層を形成する層形成工程と、
層形成工程の後に、未硬化層をスメクチック相とネマチック相との相転移温度以上の温度に加熱する加熱工程と、
加熱工程の後に、未硬化層を相転移温度未満の温度に冷却して保持した後に相転移温度以上の温度に加熱して保持する工程を1回以上繰り返す冷却加熱工程と、
冷却加熱工程の後に、未硬化層を相転移温度未満の温度に冷却して重合させ、光学異方性層を形成し、偏光板を作製する重合工程とを有する、偏光板の製造方法。
[5] 層形成工程が、偏光子上に、直接または配向膜を介して、重合性液晶組成物からなる未硬化層を形成する工程である、[4]に記載の偏光板の製造方法。
[6] 偏光子が、ポリビニルアルコールにヨウ素または二色性染料を吸着させ、延伸して作製される偏光子であり、
冷却加熱工程における加熱時の保持温度が、ポリビニルアルコールのガラス転移温度以下の温度である、[4]または[5]に記載の偏光板の製造方法。
[7] 冷却加熱工程における冷却時の保持温度が、相転移温度より5〜25℃低い温度である、[4]〜[6]のいずれかに記載の偏光板の製造方法。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本発明の光学異方性層の製造方法は、液晶性化合物を含有する重合性液晶組成物がスメクチック相で固定化された光学異方性層を作製する光学異方性層の製造方法であって、重合性液晶組成物からなる未硬化層を、スメクチック相とネマチック相との相転移温度以上の温度に加熱する加熱工程と、加熱工程の後に未硬化層を相転移温度未満の温度に冷却して保持した後に相転移温度以上の温度に加熱して保持する工程を1回以上繰り返す冷却加熱工程と、冷却加熱工程の後に未硬化層を相転移温度未満の温度に冷却して重合させ、光学異方性層を作製する重合工程と、を有する光学異方性層の製造方法である。
また、本発明の光学異方性層の製造方法は、液晶性化合物として、等方相の低温側にネマチック相およびスメクチック相をこの順に示す液晶性化合物を用いる。
これは、詳細には明らかではないが、本発明者らは以下のように推測している。
すなわち、本発明においては、特許文献1および2と同様、重合性液晶組成物はネマチック相を経由した後にスメクチック相で固定化することになるが、スメクチック相とネマチック相との相転移温度未満の温度で重合(固定化)させる前に、相転移温度未満の温度と相転移温度以上の温度で熟成(配向処理)を繰り返し、流動性のあるネマチック相と層構造を有する高秩序のスメクチック相とを交互に経由させることにより、重合により配向状態を固定化させる際の重合性液晶組成物のスメクチック相の微細な配向乱れが修正され、層構造がより均一になったためであると考えられる。
以下、本発明の光学異方性層の製造方法が有する各工程について、詳細に説明する。
本発明の光学異方性層の製造方法が有する加熱工程は、液晶性化合物を含有する重合性液晶組成物からなる未硬化層を、スメクチック相とネマチック相との相転移温度以上の温度に加熱する工程である。
また、重合性液晶組成物(未硬化層)について、スメクチック相という場合は、重合性液晶組成物および未硬化層を偏光顕微鏡で観察した際にフォーカルコニックファンテクスチャーが確認できる状態をいい、ネマチック相という場合は、重合性液晶組成物(未硬化層)を偏光顕微鏡で観察した際にシュリーレンテクスチャーが確認できる状態をいう。
また、相転移温度は、温度を昇温させながら、偏光顕微鏡でテクスチャーを観察することにより測定することができる。
また、上記加熱工程における加熱時間、すなわち、後述する冷却加熱工程の1回目の冷却を行うまでの時間は、1秒間〜5分間が好ましく、2秒間〜1分間がより好ましく、5秒間〜30秒間が更に好ましい。
また、上記加熱工程における加熱速度は、0.01〜100℃/秒の範囲内で行うことが好ましく、0.1〜10℃/秒の範囲内であることが好ましい。
上記加熱工程で用いる重合性液晶組成物は、等方相の低温側にネマチック相およびスメクチック相をこの順に示す液晶性化合物を含有する液晶組成物であれば特に限定されない。
上記液晶性化合物としては、例えば、特許文献1(特開2006−293315号公報)[0032]〜[0043]段落に記載された式(I)で表される棒状化合物;特許文献2(米国特許出願公開第2015/0079380号明細書)の[0063]〜[0072]段落に記載された一般式(I)で表される重合性棒状液晶化合物;特許文献2(米国特許出願公開第2015/0079380号明細書)の[0074]〜[0078]段落に記載された一般式(II)で表される重合性棒状液晶化合物;等が挙げられる。
このような液晶性化合物の含有量は、重合性液晶組成物全固形分質量の50〜98質量%であるのが好ましく、70〜95質量%であるのがより好ましい。
上記重合性液晶組成物は、上記液晶性化合物以外に、スメクチック相とネマチック相との相転移温度を調整する観点から、他の液晶性化合物を含有していてもよい。
他の液晶性化合物としては、具体的には、例えば、特許文献2(米国特許出願公開第2015/0079380号明細書)の[0074]〜[0083]段落に記載された一般式(2)で表される重合性棒状液晶化合物;特開2014−077068号公報の[0030]〜[0033]および[0046]〜[0055]段落に記載された式(M1)、(M2)、(M3)で表される化合物;等が挙げられる。
このような他の液晶性化合物を含有する場合の含有量は特に限定されないが、上述した液晶性化合物100質量部に対して、1〜50質量部であるのが好ましく、5〜45質量部であるのがより好ましい。
上記重合性液晶組成物は、スメクチック相とネマチック相との相転移温度を調整する観点から、非液晶性の多官能重合性化合物を含有していてもよい。
非液晶性の多官能重合性化合物としては、多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル(例、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,2,3−シクロヘキサンテトラメタクリレート、ポリウレタンポリアクリレート、ポリエステルポリアクリレート);ビニルベンゼン及びその誘導体(例、1,4−ジビニルベンゼン、4−ビニル安息香酸−2−アクリロイルエチルエステル、1,4−ジビニルシクロヘキサノン);ビニルスルホン(例、ジビニルスルホン);アクリルアミド(例、メチレンビスアクリルアミド);メタクリルアミド;等が挙げられる。
なお、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸またはメタクリル酸を表す表記であり、また、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートまたはメタクリレートを表す表記である。
上記重合性液晶組成物は、重合開始剤を含有させるのが好ましい。
使用する重合開始剤は、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤であるのが好ましい。
光重合開始剤としては、例えば、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許第4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63−40799号公報、特公平5−29234号公報、特開平10−95788号公報、特開平10−29997号公報記載)等が挙げられる。
上記重合性液晶組成物は、未硬化層の形成時に粘度を下げる等の製造適性を改良するため、溶剤を加えることができる。
溶剤としては製造適性を落とさない限り、特に限定はされないがケトン、エステル、エーテル、アルコール、アルカン、トルエン、クロロホルム、メチレンクロライドからなる群の少なくとも1種から選択されることが好ましく、ケトン、エステル、エーテル、アルコール、アルカンからなる群の少なくとも1種から選択されることがより好ましく、ケトン、エステル、エーテル、アルコール、からなる群の少なくとも1種から選択されることが特に好ましい。
溶剤を含有する場合の含有量は、上記重合性液晶組成物中の濃度として一般的には50〜90質量%であるが、特に限定されない。
本発明の光学異方性層の製造方法が有する冷却加熱工程は、上述した加熱工程の後に、未硬化層を相転移温度未満の温度に冷却して保持した後に相転移温度以上の温度に加熱して保持する工程を1回以上繰り返す工程である。
また、冷却加熱工程における冷却時の保持温度は、25℃以上であるのが好ましい。
また、冷却加熱工程における冷却時の保持時間は、1回の冷却につき1秒間〜5分間が好ましく、2秒間〜1分間がより好ましく、5秒間〜30秒間が更に好ましい。
また、冷却加熱工程における冷却時の冷却速度は、0.01〜100℃/秒の範囲内で行うことが好ましく、0.1〜10℃/秒の範囲内であることが好ましい。
また、冷却加熱工程における加熱時の保持時間は、1回の加熱につき1秒間〜5分間が好ましく、2秒間〜1分間がより好ましく、5秒間〜30秒間が更に好ましい。
また、冷却加熱工程における加熱時の加熱速度は、0.01〜100℃/秒の範囲内で行うことが好ましく、0.1〜10℃/秒の範囲内であることが好ましい。
本発明の光学異方性層の製造方法が有する重合工程は、上述した冷却加熱工程の後に、未硬化層を相転移温度未満の温度に冷却して重合させ、光学異方性層を形成する工程である。
上記重合工程により、上記重合性液晶組成物がスメクチック相で固定化された光学異方性層を作製することができる。
ここで、上記重合方法は特に限定されず、熱重合や活性エネルギー線による重合で行うことができ、上記重合性液晶組成物に含有する液晶性化合物等の重合性基や重合開始剤の種類に応じて適宜選択することができる。
また、上記重合条件は特に限定されないが、光照射による重合においては、紫外線(ultraviolet:UV)を用いることが好ましい。照射量は、10mJ/cm2〜50J/cm2であることが好ましく、20mJ/cm2〜5J/cm2であることがより好ましく、30mJ/cm2〜3J/cm2であることが更に好ましく、50〜1000mJ/cm2であることが特に好ましい。また、重合反応を促進するため、加熱条件下で実施してもよい。
本発明の偏光板の製造方法は、液晶性化合物を含有する重合性液晶組成物がスメクチック相で固定化された光学異方性層と、偏光子とを有する偏光板を作製する偏光板の製造方法であって、偏光子上に重合性液晶組成物からなる未硬化層を形成する層形成工程と、層形成工程の後に未硬化層をスメクチック相とネマチック相との相転移温度以上の温度に加熱する加熱工程と、加熱工程の後に未硬化層を相転移温度未満の温度に冷却して保持した後に相転移温度以上の温度に加熱して保持する工程を1回以上繰り返す冷却加熱工程と、冷却加熱工程の後に未硬化層を相転移温度未満の温度に冷却して重合させ、光学異方性層を形成し、偏光板を作製する重合工程と、を有する偏光板の製造方法である。
また、本発明の偏光板の製造方法は、液晶性化合物として、等方相の低温側にネマチック相およびスメクチック相をこの順に示す液晶性化合物を用いる。
そのため、本発明の偏光板の製造方法は、上記冷却加熱工程を有することにより、上述した本発明の光学異方性層の製造方法と同様、優れたフィルムコントラストおよびパネルコントラストを達成することができる。
また、本発明においては、上記冷却加熱工程を有することにより、液晶性化合物の熟成温度を80℃程度以下に抑制しても優れたフィルムコントラストおよびパネルコントラストを達成することができるため、偏光子に対して直接または配向膜のみを介して光学異方性層を形成することができ、偏光板の薄膜化の観点等から有用である。
以下に、層形成工程について、詳細に説明する。
本発明の偏光板の製造方法が有する層形成工程は、偏光子上に重合性液晶組成物からなる未硬化層を形成する工程であり、偏光子上に直接または配向膜を介して未硬化層を形成する工程であるのが好ましい。
上記未硬化層は、例えば、偏光子上または任意の配向膜上に、上記重合性液晶組成物を塗布することにより形成することができる。
ここで、上記重合性液晶組成物を塗布する方法は特に制限されず、公知の方法を採用できる。例えば、スクリーン印刷法、ディップコーティング法、スプレー塗布法、スピンコーティング法、インクジェット法、グラビアオフセット印刷法、フレキソ印刷法などの塗布法が挙げられる。
上記重合性液晶組成物の塗布量としては、所望する光学異方性層の膜厚に応じて適宜調整すればよいが、塗膜の膜厚は0.1〜10μmが好ましく、0.5〜5μmがより好ましい。
偏光子は、光を特定の直線偏光に変換する機能を有する部材であれば特に限定されず、従来公知の吸収型偏光子および反射型偏光子を利用することができる。
吸収型偏光子としては、ヨウ素系偏光子、二色性染料を利用した染料系偏光子、およびポリエン系偏光子などが用いられる。ヨウ素系偏光子および染料系偏光子には、塗布型偏光子と延伸型偏光子があり、いずれも適用できるが、ポリビニルアルコールにヨウ素または二色性染料を吸着させ、延伸して作製される偏光子が好ましい。
また、基材上にポリビニルアルコール層を形成した積層フィルムの状態で延伸および染色を施すことで偏光子を得る方法として、特許第5048120号公報、特許第5143918号公報、特許第5048120号公報、特許第4691205号公報、特許第4751481号公報、特許第4751486号公報を挙げることができ、これらの偏光子に関する公知の技術も好ましく利用することができる。
反射型偏光子としては、複屈折の異なる薄膜を積層した偏光子、ワイヤーグリッド型偏光子、選択反射域を有するコレステリック液晶と1/4波長板とを組み合わせた偏光子などが用いられる。
偏光子上に配向膜を介して上記重合性液晶組成物からなる未硬化層を形成する場合、配向膜としては、ポリマー材料を主成分とする配向膜を用いるのが好ましい。
配向膜用ポリマー材料としては、多数の文献に記載があり、多数の市販品を入手することができる。
本発明において利用されるポリマー材料は、ポリビニルアルコール又はポリイミド、及びその誘導体が好ましい。特に変性又は未変性のポリビニルアルコールが好ましい。
本発明に使用可能な配向膜については、例えば、国際公開第01/88574号の43頁24行〜49頁8行に記載された配向膜;特許第3907735号公報の段落[0071]〜[0095]に記載の変性ポリビニルアルコール;特開2012−155308号公報に記載された液晶配向剤により形成される液晶配向膜;等が挙げられる。
光配向膜としては特に限定はされないが、国際公開第2005/096041号の段落[0024]〜[0043]に記載されたポリアミド化合物やポリイミド化合物などのポリマー材料;特開2012−155308号公報に記載された光配向性基を有する液晶配向剤により形成される液晶配向膜;Rolic echnologies社製の商品名LPP−JP265CPなどを用いることができる。
上述した本発明の光学異方性層の製造方法により製造される光学異方性層や、本発明の偏光板の製造方法により製造される偏光板は、スメクチック相に由来する液晶化合物の高い配向秩序性によって、高い位相差の発現性や偏光解消性が低いため、種々の用途に好ましく用いることができる。
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や、有機エレクトロルミネッセンス表示装置で外光の反射を防止するための広帯域λ/4板、または、λ/2板やλ/4板の位相差板として有用である。
<光配向膜P−1の形成>
特開2001−141926号公報の実施例1に従い、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ることにより作製した膜厚20μmの偏光子1の片側の面に、下記の組成の光配向膜形成用塗布液を#2ワイヤーバーで塗布した。
次いで、60℃の温風で60秒乾燥し、光配向膜P−1を作製した。
作製した光配向膜P−1に、空気下にて750mW/cm2の超高圧水銀ランプ(UL750,HOYA CANDEO OPTRONICS株式会社製)を用いて紫外線を垂直に照射した。このとき、ワイヤーグリッド偏光子(Moxtek社製, ProFlux PPL02)の吸収軸を上記偏光板保護フィルム付き偏光子の吸収軸が直交になるように配置し、露光を行った。この際用いる紫外線の照度はUV−A領域(波長380nm〜320nmの積算)において5mW/cm2、照射量はUV−A領域において50mJ/cm2とした。
光配向膜形成用塗布液の組成
─────────────────────────────────
下記光配向用素材 1質量部
水 16質量部
ブトキシエタノール 42質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 42質量部
─────────────────────────────────
下記の光学異方性層用塗布液Aを調製した。
次いで、この塗布液をスライドガラスの表面に塗布し、加熱しながら偏光顕微鏡で観察した。その結果、アイソトロピック(等方相)−ネマチック相の転移温度(以下、「TNI」とも表記する。)は128℃、スメクチック相−ネマチック相の相転移温度(以下、「TSmN」とも表記する。)は73℃であった。また、50℃以下の温度に保つことにより、徐々に結晶が発生した。なお、X線回折(X‐ray diffraction:XRD)測定より、このスメクチック相は、層構造と液晶性化合物とが直交し、層内で秩序を持たないスメクチックA相であった。
光学異方性層用塗布液Aの組成
──────────────────────────────────
下記液晶性化合物L−1 57.5質量部
下記液晶性化合物L−2 30質量部
下記液晶性化合物L−3 12.5質量部
光重合開始剤1(イルガキュアOXE01、BASF社製) 3.0質量部
光重合開始剤2(イルガキュア184、BASF社製) 3.0質量部
下記含フッ素化合物F−1 0.2質量部
シクロペンタノン 227.1質量部
──────────────────────────────────
次いで、未硬化層を80℃(加熱保持温度)に加温したホットプレートで10秒間加熱した(加熱工程)。
次いで、未硬化層を65℃(冷却保持温度)に加温したホットプレート上に移して10秒間保持した後に80℃(加熱保持温度)のホットプレートに戻して10秒間保持する処理を10回繰り返した(冷却加熱工程)。
次いで、加熱保持温度から20℃/分の速度で55℃(硬化温度)まで冷却した後に、窒素雰囲気下にて空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて500mJ/cm2の紫外線を照射して、その配向状態を固定化することにより光学異方性層1を形成し、偏光板1を作製した(重合工程)。
形成した光学異方性層1の遅相軸は、偏光子1の透過軸に対し平行であった。このとき、光学異方性層1の厚みは2.0μmであった。
また、形成した光学異方性層1を粘着剤付きガラス上に転写し、自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用いて、Reの光入射角度依存性および光軸の傾斜角を測定したところ、波長550nmにおいてReが144nm、Rthが71nm、Re(450)/Re(550)が0.87であった。光軸の傾斜角は0.05°と水平配向であった。
冷却加熱工程における繰り返しの回数を5回にしたこと以外は、実施例1と同様の方法で、Re=144nm、Rth=71nmの光学異方性層2を形成し、偏光板2を作製した。
冷却加熱工程における繰り返しの回数を1回にしたこと以外は、実施例1と同様の方法で、Re=144nm、Rth=71nmの光学異方性層3を形成し、偏光板3を作製した。
加熱工程において、加熱保持温度での保持時間を10秒から2秒に変更し、冷却加熱工程において、加熱保持温度および冷却保持温度での保持時間を10秒から2秒に変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で、Re=144nm、Rth=71nmの光学異方性層4を形成し、偏光板4を作製した。
下記の光学異方性層用塗布液Bを調製した。
次いで、この塗布液をスライドガラスの表面に塗布し、加熱しながら偏光顕微鏡で観察した。その結果、TNIは102℃、TSmNは58℃であった。また、25℃以上の温度では結晶は発生しなかった。
光学異方性層用塗布液Bの組成
──────────────────────────────────
下記液晶性化合物L−4 41.25質量部
下記液晶性化合物L−5 41.25質量部
上記液晶性化合物L−3 17.5質量部
光重合開始剤1(イルガキュアOXE01、BASF社製) 3.0質量部
光重合開始剤2(イルガキュア184、BASF社製) 3.0質量部
上記含フッ素化合物F−1 0.2質量部
メチルエチルケトン 318.6質量部
──────────────────────────────────
光学異方性層用塗布液Aを下記光学異方性層用塗布液Cに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で、Re=50nm、Rth=24nmの光学異方性層6を形成し、偏光板5を作製した。なお、光学異方性層用塗布液CのTNIは110℃であり、TSmNは75℃であった。
──────────────────────────────────
光学異方性層用塗布液Cの組成
──────────────────────────────────
下記液晶性化合物L−6 55質量部
下記液晶性化合物L−7 45質量部
光重合開始剤(イルガキュア907、BASF社製) 3.0質量部
上記含フッ素化合物F−1 0.8質量部
メチルエチルケトン 588質量部
──────────────────────────────────
光配向膜P−1上に、光学異方性層用塗布液Aを、スピンコーターを用い塗布し、未硬化層を形成した(層形成工程)。なお、回転数は1000rpm〜5000rpmの間で、所望の膜厚となるように調節をした。
次いで、未硬化層を80℃(加熱保持温度)に加温したホットプレートで10秒間加熱した(加熱工程)。
次いで、加熱保持温度から20℃/分の速度で55℃(硬化温度)まで冷却した後に、窒素雰囲気下にて空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて500mJ/cm2の紫外線を照射して、その配向状態を固定化することにより、Re=144nm、Rth=71nmの光学異方性層C1を形成し、偏光板C1を作製した(重合工程)。
加熱工程において、未硬化層を80℃(加熱保持温度)に加温したホットプレートで210秒間加熱した以外は、比較例1と同様の方法で、Re=144nm、Rth=71nmの光学異方性層C2を形成し、偏光板C2を作製した。
塗布液Aを塗布液Bに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で、Re=144nm、Rth=71nmの光学異方性層C3を形成し、偏光板C3を作製した。
加熱工程および冷却加熱工程における加熱保持温度を70℃とし、冷却加熱工程における冷却保持温度を55℃とした以外は、実施例1と同様の方法で、Re=144nm、Rth=71nmの光学異方性層C4を形成し、偏光板C4を作製した。
加熱保持温度を140℃にしたこと以外は、比較例1と同様の方法で、Re=144nm、Rth=71nmの光学異方性層C5を形成し、偏光板C5を作製した。
〔正Cプレートの作製〕
特開2009−098674号公報の実施例1に記載されたセルロースアシレートフィルムF−2の製造方法で60μmのセルロースアシレートフィルム(Re:1nm、Rth:−6nm、ヘイズ:0.2%)を作製した。
作製したセルロースアシレートフィルムを温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量14ml/m2で塗布し、110℃に加熱し、(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、10秒間搬送した。
次いで、同じくバーコーターを用いて、純水を3ml/m2塗布した。
次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、下記アルカリ溶液を用いてアルカリ鹸化処理したアセチルセルロース透明支持体を作製した。
アルカリ溶液の組成(質量部)
─────────────────────────────────
水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.8質量部
イソプロパノール 63.7質量部
界面活性剤
SF−1:C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0質量部
プロピレングリコール 14.8質量部
─────────────────────────────────
ポリビニルアルコール溶液の組成
──────────────────────────────────
ポリビニルアルコールPVA103(クラレ社製) 2.4質量部
イソプロピルアルコール 1.6質量部
メタノール 36質量部
水 60質量部
──────────────────────────────────
Cプレート形成用塗布液の組成
──────────────────────────────────
上記液晶性化合物L−1 31.6質量部
上記液晶性化合物L−2 16.5質量部
上記液晶性化合物L−6 36.0質量部
上記液晶性化合物L−7 9.0質量部
垂直配向剤(下記S01) 1質量部
垂直配向剤(下記S02) 0.5質量部
エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 8質量部
光重合開始剤1(イルガキュアOXE01、BASF社製) 3.0質量部
光重合開始剤2(イルガキュア184、BASF社製) 3.0質量部
含フッ素化合物(下記B03) 0.4質量部
メチルエチルケトン 220質量部
シクロヘキサノン 39質量部
──────────────────────────────────
実施例1〜6および比較例1〜5で作製した各偏光板の光学異方性層側に、上記アセチルセルロースフィルム上に作製されたCプレートの塗布面側を貼合し、アセチルセルロースフィルムを剥離することで、Cプレートを光学異方性層上に転写し、Cプレート付き偏光板を得た。
iPad(登録商標、Apple社製)の液晶セルから視認側の偏光板を剥し、IPSモードの液晶セルとして利用した。
剥がした偏光板の代わりに、上記で作製した各Cプレート付き偏光板を液晶セルに貼合し、液晶表示装置を作製した。
このとき、液晶セル基板面に対して垂直な方向から観察したとき、偏光板の吸収軸と、液晶セル内の液晶層の光軸とが垂直な方向になるように貼りあわせた。
表示性能の測定は、市販の液晶視野角、色度特性測定装置Ezcontrast(ELDIM社製)を使用し、バックライトは市販の液晶表示装置iPad(登録商標、Apple社製)を使用した。偏光板を貼り合わせた液晶セルを、光学異方性層がバックライト側と反対側になるように、設置して測定を行った。結果を下記表1に示す。
白表示におけるパネルに対して垂直方向からの輝度(Yw)及び黒表示におけるパネルに対して垂直方向からの輝度(Yb)を測定し、パネルに対して垂直方向のコントラスト比(Yw/Yb)を算出した。
実施例1〜6および比較例1〜5で作製した各偏光板の光学異方性層側を、粘着剤を用いてガラス板に貼付し、50℃の水中に1時間浸漬させた後に、偏光子1および光配向膜P−1を剥離することにより、ガラス板上に光学異方性層のみを転写した試料を作製した。
テーブル上に、下から順に直下型蛍光管バックライト光源、上側偏光板、ガラス板上に転写した試料、下側偏光板を各面が水平になるように設置する。この時、試料と上側偏光板は回転可能とする。光源から出射し、上側偏光板、試料、下側偏光板と順に透過した光を垂直方向から輝度計(例えば、BM−5A(TOPCON製))を用いて輝度を測定する。
測定は、まず試料のない状態で上側偏光板を回転させて最も輝度が暗くなる位置に合わせる(クロスニコルの状態)。
試料を挿入し、クロスニコル下で試料を回転させて最小となる輝度を測定する。次に上側偏光板と下側偏光板の2枚の偏光板を平行ニコル配置にして、試料を回転させて最大となる輝度を測定する。
上側偏光板および下側偏光板に起因する輝度漏れの寄与を除去するため、下記式により求められる値を、フィルムのコントラストと定義する。結果を下記表1に示す。
コントラスト=1/〔{(フィルム設置時のクロスニコル下における最小輝度)/(フィルム設置時の平行ニコル下における最大輝度)}−{(試料のない状態でのクロスニコル下における最小輝度)/(試料のない状態での平行ニコル下における最大輝度)}〕
実施例1〜6および比較例1〜5で作製した各偏光板の光学異方性層の面を、ガラス板上に粘着剤を用いて貼付した。
偏光度は、直交透過率および平行透過率をVAP−7070(日本分光社製)を用いて測定し、得られた測定値を用いて以下の式により算出した。
偏光度(%)=
〔{(直交透過率)−(平行透過率)}/{(直交透過率)+(平行透過率)}〕1/2×100
実施例1〜6および比較例1〜5で作製した各偏光板について、偏光子1の延伸方向に対して45度の角度で100mm×100mmの正方形を切り出した。
次いで、水平な台上で、25℃相対湿度60%の環境に1時間保持したのち、偏光板の角と台からの距離(高さ)を測定し、4点を平均した。その結果を以下の評価基準で評価した。
0点:90度以上カールしており、測定不能
1点:20mm以上
2点:10mm以上20mmより小さい
3点:10mmより小さい
また、冷却加熱工程を有する場合であっても、冷却時の保持温度が相転移温度よりも高い場合は、冷却加熱工程を有していない比較例1および2と同等程度の結果となることが分かった(比較例3)。
また、冷却加熱工程を有する場合であっても、加熱時の保持温度が相転移温度よりも低い場合は、ネマチック相に相転移することがないため、スメクチック相特有の配向欠陥が消失せず、パネルコントラストおよびフィルムコントラストはいずれも著しく劣ることが分かった(比較例4)。
特に、冷却加熱工程における加熱時の保持温度が70℃以上80℃未満であると、パネルコントラストおよびフィルムコントラストがより良好となり、冷却加熱工程における加熱時の保持温度が60℃以下であると、耐カール性が良好となることが分かった。
Claims (7)
- 液晶性化合物を含有する重合性液晶組成物がスメクチック相で固定化された光学異方性層を作製する光学異方性層の製造方法であって、
前記液晶性化合物が、等方相の低温側にネマチック相およびスメクチック相をこの順に示す液晶性化合物であり、
前記重合性液晶組成物からなる未硬化層を、スメクチック相とネマチック相との相転移温度以上の温度に加熱する加熱工程と、
前記加熱工程の後に、前記未硬化層を前記相転移温度未満の温度に冷却して保持した後に前記相転移温度以上の温度に加熱して保持する工程を1回以上繰り返す冷却加熱工程と、
前記冷却加熱工程の後に、前記未硬化層を前記相転移温度未満の温度に冷却して重合させ、光学異方性層を作製する重合工程とを有する、光学異方性層の製造方法。 - 前記冷却加熱工程における加熱時の保持温度が80℃以下である、請求項1に記載の光学異方性層の製造方法。
- 前記冷却加熱工程における冷却時の保持温度が、前記相転移温度より5〜25℃低い温度である、請求項1または2に記載の光学異方性層の製造方法。
- 液晶性化合物を含有する重合性液晶組成物がスメクチック相で固定化された光学異方性層と、偏光子とを有する偏光板を作製する偏光板の製造方法であって、
前記液晶性化合物が、等方相の低温側にネマチック相およびスメクチック相をこの順に示す液晶性化合物であり、
前記偏光子上に、前記重合性液晶組成物からなる未硬化層を形成する層形成工程と、
前記層形成工程の後に、前記未硬化層をスメクチック相とネマチック相との相転移温度以上の温度に加熱する加熱工程と、
前記加熱工程の後に、前記未硬化層を前記相転移温度未満の温度に冷却して保持した後に前記相転移温度以上の温度に加熱して保持する工程を1回以上繰り返す冷却加熱工程と、
前記冷却加熱工程の後に、前記未硬化層を前記相転移温度未満の温度に冷却して重合させ、光学異方性層を形成し、偏光板を作製する重合工程とを有する、偏光板の製造方法。 - 前記層形成工程が、前記偏光子上に、直接または配向膜を介して、前記重合性液晶組成物からなる未硬化層を形成する工程である、請求項4に記載の偏光板の製造方法。
- 前記偏光子が、ポリビニルアルコールにヨウ素または二色性染料を吸着させ、延伸して作製される偏光子であり、
前記冷却加熱工程における加熱時の保持温度が、前記ポリビニルアルコールのガラス転移温度以下の温度である、請求項4または5に記載の偏光板の製造方法。 - 前記冷却加熱工程における冷却時の保持温度が、前記相転移温度より5〜25℃低い温度である、請求項4〜6のいずれか1項に記載の偏光板の製造方法。
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