JP7166049B2 - 楕円偏光板 - Google Patents
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Description
本発明者らが検討した結果、配向欠陥や光軸ズレが抑制された偏光板を提供し得ることを見出した。
本発明は、偏光層の配向欠陥や光軸ズレが抑制された楕円偏光板を提供することを目的とする。
[1]透明基材上に、配向層A、位相差層、配向層Bおよび偏光層がこの順で設けられた楕円偏光板であって、
前記偏光層と前記位相差層の光軸が実質的に平行関係でなく、
前記位相差層は、重合性液晶化合物の重合体から構成される膜であり、
前記配向層Bが、80nm~800nmの厚さを有する膜であり、
前記偏光層が、重合性液晶化合物の重合体から構成される膜中に二色性色素が分散配向した膜である。
楕円偏光板。
[2] 前記透明基材、配向層A、位相差層、配向層B、偏光層の平均屈折率が全て1.4~1.7の範囲である[1]記載の楕円偏光板。
[3] 隣接する層の屈折率差が0.2以下である[1]または[2]記載の楕円偏光板。
[4] 前記偏光層と位相差層の光軸のなす角が40°~50°の範囲である[1]~[3]のいずれかに記載の楕円偏光板。
[5] 前記配向層A及び配向層Bが共に光配向膜である[1]~[4]のいずれかに記載の楕円偏光板。
[6] 前記配向層A及び配向層Bがシンナモイル基を含有する光配向膜である[1]~[5]のいずれかに記載の楕円偏光板。
[7] 前記配向層A及び配向層Bが重量平均分子量20000~50000である樹脂を含有する光配向膜である[1]~[6]のいずれかに記載の楕円偏光板。
[8] 前記偏光層が、スメクチック液晶状態の重合体から構成される膜である[1]~[7]のいずれかに記載の楕円偏光板。
[9] 前記二色性色素が、アゾ色素である[1]~[8]のいずれかに記載の楕円偏光板。
[10] 前記位相差層が以下の式を全てみたす[1]~[9]のいずれかに記載の楕円偏光板。
100nm<Re(550)<160nm …(1)
Re(450)/Re(550)≦1.0 …(2)
1.00≦Re(650)/Re(550) …(3)
(Re(450)、Re(550)、Re(650)はそれぞれ波長450nm、550nm、650nmにおける面内リタデーションを表す。)
[11] [1]~[10]のいずれかに記載の楕円偏光板を備えた液晶表示装置。
[12] [1]~[11]のいずれかに記載の楕円偏光板を備えた有機EL表示装置。
[13] 透明基材上に、
配向材料Aと溶剤を含む組成物を塗布し、乾燥後に偏光UVを照射して配向層Aを形成する工程(1)と、
前記配向層A上に、重合性液晶化合物、重合開始剤及び溶剤を含有した組成物を塗布して、乾燥後にUV照射して液晶状態で重合させる事で位相差層を形成する工程(2)と、
配向材料Bと溶剤を含む組成物を塗布し、乾燥後に偏光UVを照射して配向層Bを形成する工程(3)と、
前記配向層B上に、重合性液晶化合物、二色性色素、重合開始剤及び溶剤を含有した組成物を塗布して、乾燥後にUV照射して液晶状態で重合させる事で偏光層を形成する工程(4)と、を有する楕円偏光板の製造方法。
透明基材としては、ガラス基材及びフィルム基材が挙げられ、フィルム基材が好ましい、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容易である点では、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。
透明基材上には、まず配向層Aが形成されている。配向層A(又は配向膜Aと呼ぶ)は、位相差層の形成に用いる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層である。
配向層Aとしては、後述する液晶化合物の塗布等により溶解しない溶剤耐性を有し、また、溶剤の除去や後述の重合性液晶化合物の配向のための加熱処理における耐熱性を有するものが好ましい。配向膜の種類としては、ラビング配向膜、光配向膜および、表面に凹凸パターンや複数の溝を有するグルブ配向膜等が挙げられる。長尺のロール状フィルムに適用する場合には、配向方向を容易に制御できる点で、偏光照射により配向規制力を誘起される光配向膜が好ましい。
このような配向膜は、重合性液晶化合物の配向を容易にする。また、配向膜の種類やラビング条件や光照射条件によって、水平配向、ハイブリッド配向、および傾斜配向等の様々な配向の制御が可能である。
位相差層を形成するために用いる配向層Aは、後述する配向層Bに記載の配向膜を使用することが可能である。配向層Bは配向層Aと同じであっても、異なっていてもよい。
[位相差層]
100nm<Re(550)<160nm …(1)
(式中、Re(550)は波長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。)
Re(450)/Re(550)≦1.0 …(2)
1.00≦Re(650)/Re(550) …(3)
(式中、Re(450)は波長450nmの光に対する面内位相差値を、Re(550)は波長550nmの光に対する面内位相差値を、Re(650)は波長650nmの光に対する面内位相差値を表す。)
位相差層の「Re(450)/Re(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ことから1.0以下が好ましく、より好ましくは0.95以下、さらに好ましくは0.92以下である。
Re(λ)=d×Δn(λ) …(4)
(式中、Re(λ)は波長λnmにおける面内位相差値を表し、dは膜厚を表し、Δn(λ)は波長λnmにおける複屈折率を表す。)
重合性液晶化合物とは、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相構造でもスメクチック相構造でもよい。
G1およびG2はそれぞれ独立に、2価の芳香族基または2価の脂環式炭化水素基を表す。ここで、該2価の芳香族基または2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2価の芳香族基または2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-、-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2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2価の脂環式炭化水素基であることがより好ましい。
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。
また、Arに窒素原子が含まれる場合、当該窒素原子はπ電子を有することが好ましい。
式(Ar-14)~(Ar-20)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。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。
本発明の楕円偏光板は、位相差層の次に配向層Bを有する。配向層Bは、偏光層を形成するための配向膜である。
配向層Bとしては、後述する偏光層形成用組成物の塗布等により溶解しない溶剤耐性を有し、また、溶剤の除去や後述の重合性液晶化合物の配向のための加熱処理における耐熱性を有するものが好ましい。配向膜の種類としては、ラビング配向膜、光配向膜および、表面に凹凸パターンや複数の溝を有するグルブ配向膜等が挙げられる。長尺のロール状フィルムに適用する場合には、配向方向を容易に制御できる点で、偏光照射により配向規制力を誘起される光配向膜が好ましい。
このような配向膜は、重合性液晶化合物の配向を容易にする。また、配向膜の種類やラビング条件や光照射条件によって、水平配向、ハイブリッド配向、および傾斜配向等の様々な配向の制御が可能である。
前記光源からの光を、適当な偏光素子を通過して照射することにより、偏光UVを照射することができる。偏光素子としては、偏光フィルター、グラントムソン、およびグランテーラー等の偏光プリズム、ならびにワイヤーグリッドが挙げられる。中でも大面積化と熱による耐性の観点からワイヤーグリッドタイプの偏光素子が好ましい。
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、樹脂層を基材等へ移してから硬化する方法、及び、基材等の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。
本発明の楕円偏光板は、配向層Bの次に偏光層を有する。この偏光層は、重合性液晶化合物を含む組成物(以下、「偏光層形成用組成物」ともいう)を配向層B上に塗布形成し、二色性色素と重合性液晶化合物が配向した状態における重合性液晶化合物の重合体からなる偏光層を形成することで作製することができる。すなわち、液晶化合物中に包摂された二色性色素によって光が異方性吸収されることによって、吸収軸に平行な振動面を有する直線偏光成分は吸収し、直交する振動面を有する直線偏光成分を透過する偏光板となる。このような偏光板は二色性色素により色相を任意に制御可能である点、ならびに薄型化できる点で好ましい。また、偏光層形成用組成物は、溶剤、光重合開始剤、光増感剤、重合禁止剤、レベリング剤及び密着性向上剤等をさらに含み得る。
a*及びb*は値が0に近いほど、ニュートラルな色相であると判断できる。
偏光度(%) = (T1-T2)/(T1+T2)×100 ・・・(式2)
重合性液晶化合物とは、重合性基を有し、かつ、液晶性を有する化合物である。重合性基は、重合反応に関与する基を意味し、光重合性基であることが好ましい。ここで、光重合性基とは、後述する光重合開始剤から発生した活性ラジカルや酸等によって重合反応に関与し得る基のことをいう。重合性基としては、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。液晶はサーモトロピック液晶でもリオトロピック液晶でもよいが、後述する二色性色素と混合する場合には、サーモトロピック液晶が好ましい。
X1、X2およびX3は、それぞれ独立に、2価の芳香族基または2価の脂環式炭化水素基を表し、ここで、該2価の芳香族基または2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2価の芳香族基または2価の脂環式炭化水素基を構成する炭素原子が、酸素原子または硫黄原子または窒素原子に置換されていてもよい。ただし、X1、X2およびX3のうち少なくとも1つは、置換基を有していてもよい1,4-フェニレン基または置換基を有していてもよいシクロヘキサン-1,4-ジイル基である。
Y1、Y2、W1およびW2は、互いに独立に、単結合または二価の連結基である。
V1およびV2は、互いに独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルカンジイル基を表し、該アルカンジイル基を構成する-CH2-は、-O-、-S-またはNH-に置き換わっていてもよい。
U1およびU2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。
置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルカンジイル基が任意に有する置換基としては、シアノ基および塩素原子、フッ素原子などのハロゲン原子などが挙げられるが、該アルカンジイル基は、無置換であることが好ましく、無置換かつ直鎖状のアルカンジイル基であることがより好ましい。
二色性色素とは、分子の長軸方向における吸光度と、短軸方向における吸光度とが異なる性質を有する色素をいう。二色性色素としては、可視光を吸収する特性を有する特性を有する事が好ましく、380~680nmの範囲に吸収極大波長(λMAX)を有するものがより好ましい。このような二色性色素としては、例えば、アクリジン色素、オキサジン色素、シアニン色素、ナフタレン色素、アゾ色素およびアントラキノン色素などが挙げられるが、中でもアゾ色素が好ましい。アゾ色素としては、モノアゾ色素、ビスアゾ色素、トリスアゾ色素、テトラキスアゾ色素およびスチルベンアゾ色素などが挙げられ、好ましくはビスアゾ色素およびトリスアゾ色素である。二色性色素は単独でも、組み合わせてもよいが、可視光全域で吸収を得るためには、3種類以上の二色性色素を組み合わせるのが好ましく、3種類以上のアゾ色素を組み合わせるのがより好ましい。
T1-A1(-N=N-A2)p-N=N-A3-T2(B)
[式(B)中、
A1およびA2およびA3、互いに独立に、置換基を有していてもよい1,4-フェニレン基、ナフタレン-1,4-ジイル基または置換基を有していてもよい2価の複素環基を表し、A1または/及びA2は1,4-フェニレン基であり、T1およびT2は電子吸引基あるいは電子放出基であり、アゾ結合面内に対して実質的に180°の位置に有する。pは0~4の整数を表す。pが2である場合、二つのA2は互いに同一でも異なっていてもよい。]
B1~B20は、互いに独立に、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、シアノ基、ニトロ基、置換または無置換のアミノ基(置換アミノ基および無置換アミノ基の定義は前記のとおり)、塩素原子またはトリフルオロメチル基を表す。
n1~n4は、それぞれ独立に0~3の整数を表す。
n1が2以上である場合、複数のB2はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよく、
n2が2以上である場合、複数のB6はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよく、
n3が2以上である場合、複数のB9はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよく、
n4が2以上である場合、複数のB14はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
R1~R8は、互いに独立に、水素原子、-Rx、-NH2、-NHRx、-NRx 2、-SRxまたはハロゲン原子を表す。
Rxは、炭素数1~4のアルキル基または炭素数6~12のアリール基を表す。]
R9~R15は、互いに独立に、水素原子、-Rx、-NH2、-NHRx、-NRx 2、-SRxまたはハロゲン原子を表す。
Rxは、炭素数1~4のアルキル基または炭素数6~12のアリール基を表す。]
R16~R23は、互いに独立に、水素原子、-Rx、-NH2、-NHRx、-NRx 2、-SRxまたはハロゲン原子を表す。
Rxは、炭素数1~4のアルキル基または炭素数6~12のアリール基を表す。]
本発明の楕円偏光板において、偏光層と位相差層の光軸は実質的に平行関係、即ち、偏光層の光軸と位相差層の光軸とは楕円偏光板の面内で実質的に交わらない関係ではなく、楕円偏光板の面内で偏光層の光軸と位相差層の光軸とが交わっている。互いに交わる偏光層の光軸と位相差層の光軸とのなす角度は、位相差層の遅相軸と偏光層の吸収軸の成す角で40~50°であることが好ましく、41~49°であることがより好ましく、43~47°であることがさらに好ましく、実質的に45°であることが特に好ましく、理想的には45°である。位相差層遅相軸と偏光層吸収軸の成す角が上記範囲内の場合に楕円率が向上し、特に45°である場合に本発明の偏光板は、実質的に円偏光板として機能する。
溶剤としては、前述の位相差層又は偏光層形成時に使用する重合性液晶化合物を完全に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、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、重合性液晶化合物等の重合反応を開始し得る化合物である。重合開始剤としては、光照射によってラジカルを発生する光重合開始剤がより好ましい。
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、又は偏光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、有機変性シリコーンオイル系、ポリアクリレート系およ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(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。中でも、ポリアクリレート系レベリング剤およびパーフルオロアルキル系レベリング剤が好ましい。
偏光層と位相差層あるいは位相差層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。偏光層と位相差層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、位相差層と表示装置との間の粘接着剤としては、感圧式粘着剤又は活性エネルギー線硬化型接着剤から形成される粘着層が好ましい。
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。
ここでいうポリエステル系アイオノマー型ウレタン樹脂とは、ポリエステル骨格を有するウレタン樹脂であって、その中に少量のイオン性成分(親水成分)が導入された樹脂である。係るアイオノマー型ウレタン樹脂は、乳化剤を使用せずに、水中で乳化してエマルジョンとなるため、水系の粘接着剤とすることができる。ポリエステル系アイオノマー型ウレタン樹脂を用いる場合は、架橋剤として水溶性のエポキシ化合物を配合することが有効である。
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。
ある層Aに、別の層Bが直下に積層されている場合、層Aの屈折率をnA、層Bの屈折率をnBとすると、層Aに垂直な方向から光が入射したときの層Aと層Bにおける界面反射率は以下の式(K)であらわされる。
界面反射率(%)=(nA-nB)2/(nA+nB)2×100 ・・・(K)
このため、積層体の隣接する層の屈折率差が大きい場合には、界面反射による損失が大きくなる。積層体から成る楕円偏光板においては、界面反射による損失の影響を小さくするために、隣接する層の屈折率差は0.20以下が好ましく、0.15以下がより好ましく、0.10以下であることがさらに好ましい。
以下、本発明の偏光層又は位相差層は、光学異方性層という場合がある。また、偏光層形成用組成物又は位相差層形成用組成物は、光学異方性層形成用組成物という場合がある。偏光層、及び位相差層の製造方法は同じであっても、異なっていてもよい。
前述の透明基材または配向膜上に光学異方性層形成用組成物が塗布することで光学異方性層を形成することができる。光学異方性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。Roll to Roll形式で塗布する場合、基材に光配向膜形成用組成物等を塗布して配向膜を形成し、さらに得られた配向膜上に光学異方性層形成用組成物を連続的に塗布することもできる。
光学異方性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光学異方性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。
本発明は、実施形態の一つとして本発明の位相差板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、本発明からなる位相差層と偏光層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。
実施例1~6、比較例1~2において使用したポリマーフィルム、装置及び測定方法は、以下の通りである。
・シクロオレフィンポリマー(COP)フィルムには、日本ゼオン株式会社製のZF-14を用いた。
・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-7を用いた。
・レーザー顕微鏡には、オリンパス株式会社製のLEXT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。
・面内位相差値、及び位相差層・偏光層の軸角度は、王子計測機器株式会社製のKOBRA-WPRを用いて測定した。
・偏光層の光学特性の測定は、島津製作所株式会社製 UV-3150を用いて測定した。
・膜厚は、日本分光株式会社製のエリプソメータ M-220を用いて測定した。
下記構造の光配向性材料5部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、配向層A、及びB形成用組成物を得た。なお、配向層Aに使用した下記光配向性材料の重量平均分子量は30000、配向膜Bに使用した下記光配向性材料の分子量は表1に記載の通りである。
下記構造の重合性液晶化合物Aと、ポリアクリレート化合物(レベリング剤)(BYK-361N;BYK-Chemie社製)と、下記重合開始剤とを成分として混合し、位相差層形成用組成物を得た。
重合性液晶化合物A
重合性液晶化合物Aは、特開2010-31223号公報に記載の方法で製造した。 ポリアクリレート化合物の量は、重合性液晶化合物A100部に対して0.01部とした。
重合開始剤として、重合性液晶化合物A100部に対して、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、位相差層形成用組成物を得た。
下記の成分を混合し、80℃で1時間攪拌することで、偏光層形成用組成物を得た。二色性色素には、特開2013-101328号公報の実施例に記載のアゾ系色素を用いた。式(1-6)及び(1-7)で示される重合性液晶化合物は、lub et al., Recl.Trav.Chim.Pays-Bas, 115, 321-328(1996)記載の方法に従って製造した。
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;チバスペシャルティケミカルズ社製) 6部
レベリング剤;
ポリアクリレート化合物(BYK-361N;BYK-Chemie社製)
1.2部
溶剤;o-キシレン 250部
[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、配向層A形成用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-7;ウシオ電機株式会社製)を用いて、100mJ/cm2の積算光量で、軸角度45°にて偏光UV露光を実施した。得られた配向層A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、配向層A上に、先に調製した位相差層形成用組成物を、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313nmにおける積算光量:500mJ/cm2)することにより、配向層A、位相差層を含む積層体を形成した。
続いて、得られた位相差層を含む積層体上を、コロナ処理装置(AGF-B10、春日電機株式会社製)を用いて出力0.3kW、処理速度3m/分の条件で1回処理した。コロナ処理を施した表面に、配向層B形成用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-7;ウシオ電機株式会社製)を用いて、100mJ/cm2の積算光量で、軸角度90°で偏光UV露光を実施した。得られた配向層Bの膜厚をエリプソメータで測定したところ、150nmであった。
バーコーターを用いて偏光層形成用組成物を塗布した後、120℃に設定した乾燥オーブンで1分間乾燥することで、重合性液晶化合物及び二色性色素が配向した乾燥塗膜を得た。この乾燥塗膜を室温まで自然冷却した後に高圧水銀ランプ(ユニキュアVB―15201BY-A、ウシオ電機株式会社製)を用いて、紫外線を照射(窒素雰囲気下、波長:365nm、波長365nmにおける積算光量:1000mJ/cm2)することにより重合性液晶化合物を重合して偏光層を作製した、位相差層と偏光層を含む楕円偏光板を得た。
得られた楕円偏光板の波長450nm、波長550nmならびに波長650nmの面内位相差値を測定したところ、各波長での位相差値は、Re(450)=116nm、Re(550)=140nm、Re(650)=144nmであり、面内位相差値の関係は以下の通りとなった。
Re(450)/Re(550)=0.83
Re(650)/Re(550)=1.03
(式中、Re(450)は波長450nmの光に対する面内位相差値を、Re(550)は波長550nmの光に対する面内位相差値を、Re(650)は波長650nmの光に対する面内位相差値を表す。)
即ち、位相差層Aは下記式(1)~(3)で表される光学特性を有した。
100nm<Re(550)<160nm …(1)
Re(450)/Re(550)≦1.0 …(2)
1.00≦Re(650)/Re(550) …(3)
また、位相差層の遅相軸方向は45°、偏光層の吸収軸角度は0°であった。円偏光板に用いられる位相差板遅相軸・偏光板の吸収軸が成す角は45°となる事が理想であるが、作製した楕円偏光板の位相差層遅相軸・偏光層の吸収軸が成す角は45°であり、軸ズレは発生していないことが分かった。
得られた楕円偏光板の偏光度及び、単体透過率は以下のように測定した。透過軸方向の透過率(T1)及び吸収軸方向の透過率(T2)を、分光光度計(島津製作所株式会社製 UV-3150)に偏光子付フォルダーをセットした装置を用いて、ダブルビーム法により2nmステップ380~680nmの波長範囲で測定した。下記式(p)ならびに(q)を用いて、各波長における単体透過率、偏光度を算出し、さらにJIS Z 8701の2度視野(C光源)により視感度補正を行い、視感度補正単体透過率(Ty)および視感度補正偏光度(Py)を算出したところ、単体透過率は42%、偏光度は97%であり、偏光板として有用な値であることを確認した。
単体透過率(%)=(T1+T2)/2 (p)
偏光度(%)={(T1-T2)/(T1+T2)}×100 (q)
各層の屈折率を屈折率計(株式会社アタゴ製「多波長アッベ屈折計DR-M4」)を用いてJIS K7142に準じて測定した結果、以下の通りであった。
基材 ・・・1.53
配向膜A ・・・1.55
位相差層 ・・・1.62
配向膜B ・・・1.55
偏光層 ・・・1.54
配向層Bの形成時に、光配向性材料をバーコーター塗布する際のワイヤーバーの太さを変えることで配向層Bの膜厚を調整したこと以外は実施例1と同様にして、楕円偏光板を作製した。
配向層Bの形成時に、光配向性材料をバーコーター塗布する際のワイヤーバーの太さを変えることで偏光層Bの膜厚を調整したこと以外は実施例1と同様にして、位相差層と偏光層を含む円偏光板を作製した。
Claims (13)
- 透明基材上に、配向層A、位相差層、配向層Bおよび偏光層がこの順で設けられた楕円偏光板であって、
前記偏光層と前記位相差層の光軸が実質的に平行関係でなく、
前記位相差層は、重合性液晶化合物の重合体から構成される膜であり、
前記配向層Bは、偏光層を形成するための配向層であって、150nm~800nmの厚さを有する膜であり、
前記位相差層と配向層Bとが隣接して配置され、
前記偏光層は、サーモトロピック性液晶化合物である重合性液晶化合物の重合体から構成される膜中に二色性色素が配向している
楕円偏光板。 - 前記透明基材、配向層A、位相差層、配向層Bおよび偏光層の平均屈折率が全て1.4~1.7の範囲である請求項1記載の楕円偏光板。
- 隣接する層の屈折率差が0.2以下である請求項1または2記載の楕円偏光板。
- 前記偏光層と位相差層の光軸のなす角が40°~50°の範囲である請求項1~3のいずれかに記載の楕円偏光板。
- 前記配向層A及び配向層Bが共に光配向膜である請求項1~4のいずれかに記載の楕円偏光板。
- 前記配向層A及び配向層Bがシンナモイル基を含有する光配向膜である請求項1~5のいずれかに記載の楕円偏光板。
- 前記配向層A及び配向層Bが重量平均分子量20000~50000である樹脂を含有する光配向膜である請求項1~6のいずれかに記載の楕円偏光板。
- 前記偏光層が、スメクチック液晶状態の重合体から構成される膜である請求項1~7のいずれかに記載の楕円偏光板。
- 前記二色性色素が、アゾ色素である請求項1~8のいずれかに記載の楕円偏光板。
- 前記位相差層が以下の式を全て満たす請求項1~9のいずれかに記載の楕円偏光板。
100nm<Re(550)<160nm …(1)
Re(450)/Re(550)≦1.0 …(2)
1.00≦Re(650)/Re(550) …(3)
(Re(450)、Re(550)、Re(650)はそれぞれ波長450nm、550nm、650nmにおける面内リタデーションを表す。) - 請求項1~10のいずれかに記載の楕円偏光板を備えた液晶表示装置。
- 請求項1~11のいずれかに記載の楕円偏光板を備えた有機EL表示装置。
- 透明基材上に、
配向材料Aおよび溶剤を含む組成物を塗布し、乾燥後に偏光UVを照射して配向層Aを形成する工程(1)と、
前記配向層A上に、重合性液晶化合物、重合開始剤及び溶剤を含有する組成物を塗布し、乾燥後にUV照射して液晶状態で重合させることで位相差層を形成する工程(2)と、
配向材料Bおよび溶剤を含む組成物を前記位相差層上に塗布し、乾燥後に偏光UVを照射して配向層Bを形成する工程(3)と、
前記配向層B上に、サーモトロピック性液晶化合物である重合性液晶化合物、二色性色素、重合開始剤及び溶剤を含有する組成物を塗布し、乾燥後にUV照射して液晶状態で重合させることで偏光層を形成する工程(4)と、
を有し、
前記配向層Bは、150nm~800nmの厚さを有する膜である、
楕円偏光板の製造方法。
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