説明

光学異方性フィルム、それを用いた偏光板及び液晶表示装置

【課題】 高い表面平滑性を有し、光学特性が均一なディスコティック液晶性化合物から形成された光学異方性フィルムを提供する。
【解決手段】 支持体上に、ディスコティック液晶性化合物と、フルオロ脂肪族基及びアミド基を有する含フッ素ポリマーの少なくとも一種とを含有する組成物から形成された光学異方性層、好ましくは、可視光に対してReが10nm以下で、且つRthが60〜250nmである光学異方性層、を少なくとも一層有する光学異方性フィルムである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示装置の光学補償に有用な光学異方性フィルム及び偏光板に関する。
また、本発明は、液晶表示装置、特に視野角特性の優れた垂直配向ネマチック型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は、通常、液晶セル及び偏光板を有する。前記偏光板は、保護フィルム及び偏光膜を有し、例えば、ポリビニルアルコールフィルムからなる偏光膜をヨウ素にて染色し、延伸を行い、その両面を保護フィルムにて積層して得られる。透過型液晶表示装置では、この偏光板を液晶セルの両側に取り付け、さらには一枚以上の光学補償シートを配置することもある。反射型液晶表示装置では、通常、反射板、液晶セル、一枚以上の光学補償シート及び偏光板の順に配置する。液晶セルは、通常、液晶性分子、それを封入するための二枚の基板及び液晶性分子に電圧を加えるための電極層からなる。液晶セルは、液晶性分子の配向状態の違いで、ON・OFF表示を行い、透過及び反射型いずれにも適用できる、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、OCB(Optically Compensatory Bend)、VA(Vertically Aligned)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)のような表示モードが提案されている。
【0003】
この様なLCDの中でも、高い表示品位が必要な用途については、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶分子を用い、薄膜トランジスタにより駆動する90度ねじれネマチック型液晶表示装置(以下、TNモードという)が主に用いられている。しかしながら、TNモードは正面から見た場合には優れた表示特性を有するものの、斜め方向から見た場合にコントラストが低下したり、階調表示で明るさが逆転する階調反転等が起こることにより表示特性が悪くなるという視野角特性を有しており、この改良が強く要望されている。
【0004】
近年、この視野角特性を改良するLCDの方式として、負の誘電率異方性を有するネマチック液晶分子を用い、電圧を印加しない状態で液晶分子の長軸を基板に略垂直な方向に配向させ、これを薄膜トランジスタにより駆動する垂直配向ネマチック型液晶表示装置(以下、VAモードという)が提案されている(特許文献1参照)。このVAモードは、正面から見た場合の表示特性がTNモードと同様に優れているのみならず、視野角補償用位相差フィルムを適用することで広い視野角特性を発現する。VAモードでは、フィルム面に垂直な方向に光学軸を有する負の一軸性位相差フィルムを2枚、液晶セルの上下に用いることでより広い視野角特性を得ることができ、このLCDに更に面内のレターデーション値が50nmである正の屈折率異方性を有する一軸配向性位相差フィルムを用いることで、更により広い視野角特性を実現できることも知られている(非特許文献1参照)。しかしながら、3枚の位相差フィルムを用いること(非特許文献1参照)は生産コストの上昇を伴うだけでなく、多数のフィルムを貼り合わせるために歩留まりの低下を引き起こし、さらには複数のフィルムを用いるために厚さが増し、表示装置の薄形化に不利となるなどの問題がある。また、延伸フィルムの積層には粘着層を用いるため、温湿度変化により粘着層が収縮してフィルム間の剥離や反りといった不良が発生することがある。
【0005】
これらを改善する方法として、位相差フィルムの枚数を減らす方法やコレステリック液晶層を用いる方法が開示されている(特許文献2及び3参照)。しかしながら、これらの方法でも複数のフィルムを貼り合わせる必要があり、薄層化、生産コスト低減という点では不十分であった。さらに、黒表示時の偏光板の斜め方向からの光漏れが認められ、視野角が充分に(理論的に期待できる程度まで)拡大していないという問題があった。また、従来は、主に、15インチ以下の小型あるいは中型の液晶表示装置を想定して、光学補償シートが開発されていたが、最近では、17インチ以上の大型の液晶表示装置の輝度向上に寄与する光学補償シートの開発が望まれている。大型液晶表示装置では、小型もしくは中型の液晶表示装置では特に実用上問題視されない若干の光学特性のムラ、例えば、光学補償シート表面の若干の非平滑性に起因する光学特性のムラが、表示画像の画質に大きく影響し、表示画面上のムラとして認識されてしまう場合がある。従って、液晶表示装置の大型化及び高輝度化の要請に対応した、光学補償能を有する光学フィルムをさらに開発する必要がある。特許文献4には、ディスコティック液晶性化合物を実質的に水平配向させた状態で固定した光学補償シートが開示されているが、光学特性のムラのない膜を形成することができなかった。また、特許文献5には、重合性液晶にレベリング剤を含有させた組成物を用いることによって、表面平滑性及び光学特性の均一性が高い光学異方性層が形成可能であることが記載されている。しかし、重合性液晶の種類によっては、レベリング剤が液晶の配向を乱すことがあり、特に、ディスコティック液晶性化合物を用いた場合には、該レベリング剤の添加により配向が乱れ、所望の光学性能を示す光学異方性層を形成することができなかった。
【0006】
【特許文献1】特開平2−176625号公報
【特許文献2】特開平11−95208号公報
【特許文献3】特開2003−15134号公報
【特許文献4】特開平11−352328号公報
【特許文献5】特開平11−148080号公報
【非特許文献1】SID 97 DIGEST 845頁〜848頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、高い表面平滑性を有し、光学特性が均一な光学異方性フィルムを提供することを課題とする。また、本発明は、液晶表示装置、特に17インチ以上の大型液晶表示装置に用いた場合に、輝度のムラを生じることなく、液晶セルを光学的に補償するのに寄与する光学異方性フィルム及び偏光板を提供することを課題とする。また、本発明は、液晶セルが正確に光学的に補償され、かつ輝度ムラのない表示品位の高い画像を表示することができ、薄層化が可能な液晶表示装置、特にVAモードの液晶表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
[1] 支持体上に、少なくとも一種のディスコティック液晶性化合物と、少なくとも一種のフルオロ脂肪族基及びアミド基を有する含フッ素ポリマーとを含有する組成物から形成された光学異方性層を少なくとも一層有する光学異方性フィルム。
[2] 前記含フッ素ポリマーが、フルオロ脂肪族基含有モノマーから誘導される重合単位およびアミド基含有モノマーから誘導される重合単位を含む[1]の光学異方性層フィルム。
[3] 前記光学異方性層中において、前記ディスコティック液晶性化合物の分子が実質的に水平配向している[1]又は[2]の光学異方性フィルム。
[4] 前記光学異方性層が、可視光に対してReが10nm以下で、且つRthが60〜250nmである[1]〜[3]のいずれかの光学異方性フィルム。
[5] 前記含フッ素ポリマーが下記一般式(I)又は一般式(II)で表されるフルオロ脂肪族基含有モノマーの重合単位を少なくとも一種含むポリマーであることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載の光学異方性フィルム。
【0009】
【化1】

【0010】
【化2】

[式中、R1及びR2は水素原子、ハロゲン原子又はメチル基を表し、L1及びL2は2価の連結基を表し、m及びnはそれぞれ独立に1以上18以下の整数を表す。]
【0011】
[6] 前記含フッ素ポリマーが下記一般式(III)で表されるアミド基含有モノマーの重合単位を少なくとも一種含むポリマーであることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載の光学異方性フィルム。
【0012】
【化3】

[式中、R3は水素原子、ハロゲン原子又はメチル基を表し、R10及びR11はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数6〜20の芳香族基又は炭素数1〜20のヘテロ環基を表す。また、R10とR11は互いに連結して複素環を形成してもよい。]
【0013】
[7] 前記光学異方性層が、前記ディスコティック液晶性化合物とは異なる、少なくとも一種の円盤状化合物を含む[1]〜[6]のいずれかの光学異方性フィルム。
[8] 前記ディスコティック液晶性化合物が、トリフェニレン液晶性化合物である[1]〜[7]のいずれかの光学異方性フィルム。
[9] [1]〜[8]のいずれかの光学異方性フィルムと偏光膜とを有する偏光板であって、前記光学異方性フィルムが前記偏光膜の少なくとも一方の保護膜を兼ねる偏光板。
【0014】
[10] 互いの吸収軸が直交している二枚の偏光板及び前記二枚の偏光膜の間に、一対の基板及び該基板間に挟持される液晶性分子からなる液晶層を有するとともに、外部電界が印加されていない非駆動状態において、前記液晶性分子が前記基板に対して略垂直な方向に配向する液晶セルと、光学的に正の屈折率異方性を持ち、可視光に対してReが40〜150nmである第1の光学異方性層の少なくとも一層と、第2の光学異方性層として[1]〜[8]のいずれかの光学異方性フィルムとを有する液晶表示装置。
[11] 前記光学異方性フィルムが、前記二枚の偏光膜の少なくとも一方の保護膜を兼ねる[10]に記載の液晶表示装置。
[12] 前記第1の光学異方性層が、棒状液晶性化合物又は高分子ポリマーから形成された層である[10]又は[11]に記載の液晶表示装置。
[13] 前記第1の光学異方性層が、下記一般式(IV)で表される棒状液晶性化合物から形成された層である[10]〜[12]のいずれかの液晶表示装置。
一般式(IV)
1−L11−A1−L13−M−L14−A2−L12−Q2
[式中、Q1及びQ2はそれぞれ独立に重合性基を表し、L11、L12、L13及びL14はそれぞれ独立に単結合又は二価の連結基を表し、A1及びA2はそれぞれ独立に炭素原子数2〜20を有するスペーサー基を表し、Mはメソゲン基を表す。]
[14] 前記第1の光学異方性層が棒状液晶性化合物から形成された層であり、前記第1の光学異方性層中、前記棒状液晶性化合物の分子が、前記二枚の偏光膜の吸収軸の一方に対して実質的に直交する方向に水平配向した状態に固定されている[10]〜[13]のいずれかの液晶表示装置。
[15] 前記第1の光学異方性層と前記第2の光学異方性層とが液晶セルを挟んで配置されている[10]〜[14]のいずれかの液晶表示装置。
【0015】
本明細書において、角度について「実質的に」とは、厳密な角度±5°未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との誤差は、4゜未満であることが好ましく、3゜未満であることがより好ましい。また、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味する。さらに屈折率の測定波長は特別な記述がない限り、可視光域のλ=550nmでの値である。また、本明細書において、「可視光」とは、400nm〜700nmのことをいい、さらに屈折率の測定波長は特別な記述がない限り、可視光域のλ=550nmでの値である。また、本明細書では、「偏光膜」及び「偏光板」を区別して用いるが、「偏光板」は「偏光膜」の少なくとも片面に該偏光膜を保護する透明保護膜を有する積層体のことを意味するものとする。
【発明の効果】
【0016】
本発明では、含フッ素ポリマーを光学異方性層に含有させることにより、高い表面平滑性を有し、光学特性が均一な光学異方性フィルムとしている。この光学異方性フィルムを利用することにより、従来の液晶表示装置と同じ構成で、液晶セルを光学的に補償することが可能になった。前記光学異方性層を有する本発明の液晶表示装置は、表示品位のみならず、視野角が著しく改善されており、面状も良好である。即ち、本発明によれば、液晶セルが正確に光学的に補償される液晶表示装置、特にVAモードの液晶表示装置を提供することができる。
【発明の実施の形態】
【0017】
以下、本発明を詳細に説明する。
[光学異方性フィルム]
本発明は、支持体上に、少なくとも一種のディスコティック液晶性化合物と、少なくとも一種の、フルオロ脂肪族基含有モノマーから誘導される重合単位及びアミド基含有モノマーから誘導される重合単位を含む含フッ素ポリマーとを含有する組成物から形成される光学異方性層を少なくとも一層有する光学異方性フィルムに関する。
【0018】
以下、本発明の光学異方性フィルムの作製に用いられる種々の材料及び製造方法について、詳細に説明する。
《含フッ素ポリマー》
本発明に用いられる含フッ素ポリマーは、フルオロ脂肪族基とアミド基の双方を有する。前記含フッ素ポリマーは、フルオロ脂肪族基含有モノマー及びアミド基含有モノマーから誘導されるそれぞれの重合単位を含んでいるのが好ましい。前記含フッ素ポリマーは、光学異方性層の表面平滑性の向上に寄与するとともに、ディスコティック液晶性化合物の分子を、層平面に対して実質的に水平(0〜10°の範囲の平均傾斜角)に配向させるのを促進する。該ポリマーを構成するフルオロ脂肪族基を含有するモノマー及びアミド基を含有するモノマーの構造については特に制限はない。
【0019】
本発明に使用可能な含フッ素ポリマーの好ましい例は、下記一般式(I)又は一般式(II)で表されるフルオロ脂肪族基含有モノマーの重合単位を含むポリマーである。
【0020】
【化4】

【0021】
【化5】

【0022】
前記一般式(I)中、R1は、水素原子、ハロゲン原子又はメチル基を表し、水素原子又はメチル基がより好ましい。L1は2価の連結基を表し、mは1以上18以下の整数を表し、2〜12がより好ましく、4〜8が更に好ましく、4又は6であることが最も好ましい。
【0023】
前記一般式(II)中、R2は、水素原子、ハロゲン原子又はメチル基を表し、水素原子又はメチル基がより好ましい。L2は2価の連結基を表し、nは1以上18以下の整数を表し、2〜12がより好ましく、4〜8が更に好ましく、4又は6であることが最も好ましい。
【0024】
次に2価の置換基を表すL1及びL2について説明する。L1及びL2はそれぞれ独立に2価の置換基であれば限定はないが、下記一般式(V)で表される構造であることがより好ましい。ここで(a)は二重結合側に結合する位置、(b)はフルオロ脂肪族基側に結合する位置を各々示す。
【0025】
一般式(V)
(a)−X10−R20−(b)
一般式(V)中、X10は単結合、又は*−COO−**、*−COS−**、*−OCO−**、*−CON(R21)−**、*−O−**で示される2価の連結基を表す。ここで*は二重結合側に結合する位置、**はR20に結合する位置を各々示す。
20は、置換基を有していてもよいポリメチレン基(例えばメチレン基、エチレン基、トリメチレン基など)、置換基を有していてもよいフェニレン基(例えばo−フェニレン基、m−フェニレン基、p−フェニレン基など)、及びそれらの任意の組み合わせにより形成できる基を表す。中ではポリメチレン基がより好ましく、ポリメチレン基の中でもメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、及びテトラメチレン基が好ましく、メチレン基及びエチレン基が更に好ましい。
21は、水素原子又は炭素数1〜8の置換基を有してもよいアルキル基、あるは炭素数6〜20の置換基を有してもよいアリール基を表し、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基がより好ましく、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基が更に好ましい。
【0026】
前記一般式(I)で表されるフルオロ脂肪族基含有モノマーは、下記一般式(VI)で表されるモノマーであることがより好ましい。
【0027】
【化6】

【0028】
一般式(V)中、X1は−O−、−S−又は−N(R22)−で表される二価基を表し、pは1〜8の整数を表す。X1は−O−又は−N(R22)−であることがより好ましく、−O−であることが最も好ましい。pは1〜6がより好ましく、1〜3であることが更に好ましい。R1及びmは、前記一般式(I)で説明したそれぞれと同義であり、好ましい範囲も同様である。また、R22は水素原子又は炭素数1〜8の置換基を有してもよいアルキル基、又は炭素数6〜20の置換基を有してもよいアリール基を表す。
【0029】
前記一般式(II)で表されるフルオロ脂肪族基含有モノマーの中でも、下記一般式(VII)で表されるモノマーが好ましい。
【0030】
【化7】

【0031】
一般式(VII)中、X2は−O−、−S−又は−N(R22)−で表される置換基を表し、qは1〜8の整数を表す。X2は−O−又は−N(R22)−であることがより好ましく、−O−であることが最も好ましい。pは1〜6がより好ましく、1〜3であることが更に好ましい。R2及びnは、前記一般式(II)で説明したそれぞれと同義であり、好ましい範囲も同様である。また、R22は一般式(V)で説明したものと同義である。
【0032】
以下に一般式(I)で表されるフルオロアルキル基含有モノマーの具体例を挙げるが、これらに限定されることはない。
【0033】
【化8】

【0034】
【化9】

【0035】
【化10】

【0036】
【化11】

【0037】
【化12】

【0038】
以下に、一般式(II)で表されるフルオロアルキル基含有モノマーの具体例を挙げるが、これらに限定されることはない。
【0039】
【化13】

【0040】
【化14】

【0041】
【化15】

【0042】
【化16】

【0043】
【化17】

【0044】
【化18】

【0045】
次に本発明で用いられるアミド基含有モノマーについて説明する。アミド基含有モノマーはアミド基を含有していれば構造に制限はなく、1級、2級及び3級アミド基のいずれを含有していてもよい。また、アミド基はポリマー主鎖に直接結合していても、離れて存在していてもよい。
【0046】
本発明に使用可能な含フッ素ポリマーの好ましい例は、下記一般式(III)で表されるアミド基含有モノマーの重合単位を含むポリマーである。
【0047】
【化19】

【0048】
一般式(III)中、R3は水素原子、ハロゲン原子又はメチル基を表し、水素原子又はメチル基がより好ましい。R10及びR11はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数6〜20の芳香族基又は炭素数1〜20のヘテロ環基を表し、これらの置換基はさらに置換基を有していてもよい。また、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜15の芳香族基であることがより好ましく、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12の芳香族基であることがさらに好ましい。また、R10とR11が互いに連結して複素環を形成してもよく、形成されるヘテロ環の種類としては、ピロリジン環、ピペリジン環、モルホリン環などが挙げられる。
【0049】
以下に本発明で好ましく用いられるアミド基含有モノマーの具体例を挙げるが、これらに限定されるものではない。
【0050】
【化20】

【0051】
【化21】

【0052】
【化22】

【0053】
前記一般式(I)、(II)、(III)、(VI)及び(VII)で表されるモノマーが有していてもよい置換基としては下記のものが挙げられる。水酸基、ハロゲン原子(例えばCl,Br,F、I)、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、スルホ基、炭素原子数1〜8の鎖状又は環状のアルキル基(例えばメチル、エチル、イソプロピル、n−ブチル、n−ヘキシル、シクロプロピル、シクロヘキシル、2−ヒドロキシエチル、4−カルボキシブチル、2−メトキシエチル、2−ジエチルアミノエチル)、炭素原子数1〜8のアルケニル基(例えばビニル、アリル、2−ヘキセニル)、炭素原子数2〜8のアルキニル基(例えばエチニル、1−ブチニル、3−ヘキシニル)、炭素原子数7〜12のアラルキル基(例えばベンジル、フェネチル)、炭素原子数6〜10のアリール基(例えばフェニル、ナフチル、4−カルボキシフェニル、4−アセトアミドフェニル、3−メタンスルホンアミドフェニル、4−メトキシフェニル、3−カルボキシフェニル、3,5−ジカルボキシフェニル、4−メタンスルホンアミドフェニル、4−ブタンスルホンアミドフェニル)、炭素原子数1〜10のアシル基(例えばアセチル、ベンゾイル、プロパノイル、ブタノイル)、炭素原子数2〜10のアルコキシカルボニル基(例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニル)、炭素原子数7〜12のアリーロキシカルボニル基(例えばフェノキシカルボニル、ナフトキシカルボニル)、炭素原子数1〜10のカルバモイル基(例えば、無置換のカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイル)、炭素原子数1〜8のアルコキシ基(例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、メトキシエトキシ)、炭素原子数6〜12のアリーロキシ基(例えばフェノキシ、4−カルボキシフェノキシ、3−メチルフェノキシ、ナフトキシ)、炭素原子数2〜12のアシルオキシ基(例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシ)、炭素原子数1〜12のスルホニルオキシ基(例えばメチルスルホニルオキシ、フェニルスルホニルオキシ)、炭素原子数0〜10のアミノ基(例えば無置換のアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、2−カルボキシエチルアミノ)、炭素原子数1〜10のアシルアミノ基(例えばアセトアミド、ベンズアミド)、炭素原子数1〜8のスルホニルアミノ基(例えばメチルスルホニルアミノ、フェニルスルホニルアミノ、ブチルスルホニルアミノ、n−オクチルスルホニルアミノ)、炭素原子数1〜10のウレイド基(例えばウレイド、メチルウレイド)、炭素原子数2〜10のウレタン基(例えばメトキシカルボニルアミノ、エトキシカルボニルアミノ)、炭素原子数1〜12のアルキルチオ基(例えばメチルチオ、エチルチオ、オクチルチオ)、炭素原子数6〜12のアリールチオ基(例えばフェニルチオ、ナフチルチオ)、炭素原子数1〜8のアルキルスルホニル基(例えばメチルスルフォニル、ブチルスルホニル)、炭素原子数7〜12のアリールスルホニル基(例えばフェニルスルホニル、2−ナフチルスルホニル)、炭素原子数0〜8のスルファモイル基(例えば無置換スルファモイル、メチルスルファモイルなど)、複素環基(例えば、4−ピリジル、ピペリジノ、2−フリル、フルフリル、2−チエニル、2−ピロリル、2−キノリルモルホリノ)等である。 特に一般式(III)中のR10およびR11を置換している置換基の好ましい例としては、アリール基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、ウレイド基、複素環基などが挙げられる。
【0054】
本発明に用いる含フッ素ポリマーは、フルオロ脂肪族基含有モノマーを少なくとも一種と、アミド基含有モノマーを少なくとも一種を重合単位として含み、該ポリマーにはそれぞれのモノマーは重合単位として2種以上含まれていてもよく、また、それ以外に共重合可能な他のモノマーを一種以上重合単位として含む共重合体であってもよい。このような共重合可能な他の種類のモノマーとしては、PolymerHandbook 2nd ed.,J.Brandrup,Wiley lnterscience(1975)Chapter 2Page 1〜483記載のものを用いることができる。例えば、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。
【0055】
具体的には、以下の単量体を挙げることができる。
アクリル酸エステル類:
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、クロルエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、トリメチロールプロパンモノアクリレート、ベンジルアクリレート、メトキシベンジルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート等、
メタクリル酸エステル類:
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、クロルエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタクリレート、ベンジルメタクリレート、メトキシベンジルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等、
【0056】
アリル化合物:
アリルエステル類(例えば酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリルなど)、アリルオキシエタノールなど
【0057】
ビニルエーテル類:
アルキルビニルエーテル(例えばヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエーテル、1−メチル−2,2−ジメチルプロピルビニルエーテル、2−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテル等、
ビニルエステル類:
ビニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビニルカプロエート、ビニルクロルアセテート、ビニルジクロルアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、ビニルラクテート、ビニル−β―フェニルブチレート、ビニルシクロヘキシルカルボキシレート等、
【0058】
イタコン酸ジアルキル類:
イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチルなど。
フマール酸のジアルキルエステル類又はモノアルキルエステル類:
ジブチルフマレート等、
その他、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、マレイロニトリル、スチレン等。
【0059】
本発明に用いられる含フッ素ポリマー中、フルオロ脂肪族基を有するモノマーの重合単位は、該フッ素ポリマーを構成する全重合単位に基づいて、25〜99質量%であることが好ましい。より好ましい割合はフルオロ脂肪族基の構造によって異なり、一般式(I)で表されるモノマーの重合単位は、該フッ素ポリマーを構成する全重合単位に基づいて50〜99質量%であることが好ましく、60〜97質量%であることがより好ましく、70〜95質量%であることがさらに好ましい。一般式(II)で表されるモノマーの重合単位は、該フッ素ポリマーを構成する全重合単位に基づいて25〜60質量%であることが好ましく、30〜50質量%であることがより好ましく、35〜45質量%であることがさらに好ましい。また、一つのポリマー中に2種類以上のフルオロ脂肪族基含有モノマーが含まれていてもよく、一般式(I)で表されるモノマーと一般式(II)で表されるモノマーがそれぞれ一種以上同時に含まれていてもよい。一方、アミド基を有するモノマーの重合単位は、前記含フッ素ポリマーを構成する全重合単位に基づいて、3〜70質量%であるのが好ましく5〜60質量%であるのがより好ましい。
【0060】
本発明に用いられる含フッ素ポリマーの好ましい質量平均分子量は、2000〜100,000であり、より好ましくは3000〜80,000であり、さらに好ましくは4,000〜60,000である。ここで、質量平均分子量及び分子量は、TSKgel GMHxL、TSKgel G4000HxL、TSKgel G2000HxL(何れも東ソー(株)製の商品名)のカラムを使用したGPC分析装置により、溶媒THF、示差屈折計検出によるポリスチレン換算で表した分子量である。
【0061】
本発明に使用可能な含フッ素ポリマーは、公知慣用の方法で製造することができる。例えば前述のフルオロ脂肪族基を有するモノマー、アミド基を有する等の単量体を有機溶媒中、汎用のラジカル重合開始剤を添加し、重合させることにより製造できる。もしくは場合により、その他の付加重合性不飽和化合物を添加して、上記と同様の方法にて製造することができる。各モノマーの重合性に応じ、反応容器にモノマーと開始剤を滴下しながら重合する滴下重合法なども、均一な組成のポリマーを得るために有効である。また用いるモノマーの種類によってはアニオン重合、カチオン重合、乳化重合などの方法を用いてもよい。
【0062】
以下、本発明に使用可能な含フッ素ポリマーの具体的な構造の例を示すが、本発明は以下の具体例によってなんら制限されるものではない。なお式中の数字は各モノマー成分の質量比率を示す。Mwは質量平均分子量を表す。
【0063】
【化23】

【0064】
【化24】

【0065】
【化25】

【0066】
【化26】

【0067】
【化27】

【0068】
【化28】

【0069】
【化29】

【0070】
本発明では、前記含フッ素ポリマーを1種のみ用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。前記含フッ素ポリマーの添加量は、ディスコティック液晶性化合物の添加量に対して0.01質量%〜10質量%であるのが好ましく、より好ましくは0.05質量%〜5質量%であり、更に好ましくは0.1質量%〜3質量%である。
【0071】
(ディスコティック化合物)
ディスコティック化合物には、C.Destradeらの研究報告(Mol.Cryst.71巻、111頁(1981年))に記載されているベンゼン誘導体、C.Destradeらの研究報告(Mol.Cryst.122巻、141頁(1985年)、Physics lett,A,78巻、82頁(1990))に記載されているトルキセン誘導体、B.Kohneらの研究報告(Angew.Chem.96巻、70頁(1984年))に記載されたシクロヘキサン誘導体及びJ.M.Lehnらの研究報告(J.Chem.Soc.Chem.Comm.,1794頁(1985年))、J.Zhangらの研究報告(J.Am.Chem.Soc.116巻、2655頁(1994年))に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルが含まれる。
ディスコティック化合物としては、分子中心の母核に対して、直鎖のアルキル基、アルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基が母核の側鎖として放射線状に置換した構造である液晶性を示す化合物も含まれる。分子または分子の集合体が、回転対称性を有し、一定の配向を付与できる化合物であることが好ましい。円盤状液晶性分子から形成する光学異方性層は、最終的に光学異方性層に含まれる化合物が円盤状液晶性分子である必要はなく、例えば、低分子の円盤状液晶性分子が熱や光で反応する基を有しており、結果的に熱、光で反応により重合または架橋し、高分子量化し液晶性を失った化合物も含まれる。ディスコティック化合物の好ましい例は、特開平8−50206号公報に記載されている。また、ディスコティック化合物の重合については、特開平8−27284公報に記載がある。
【0072】
ディスコティック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化合物は、下記式(III)で表わされる化合物であることが好ましい。
【0073】
(III) D(−LQ)n
式(III)において、Dは円盤状コアであり;Lは二価の連結基であり、Qは重合性基であり、そして、nは4乃至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、LQ(またはQL)は、二価の連結基(L)と重合性基(Q)との組み合わせを意味する。
【0074】
【化30】

【0075】
【化31】

【0076】
【化32】

【0077】
【化33】

【0078】
【化34】

【0079】
【化35】

【0080】
【化36】

【0081】
【化37】

【0082】
【化38】

【0083】
式(III)において、二価の連結基(L)は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−CO−、−NH−、−O−、−S−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であることが好ましい。二価の連結基(L)は、アルキレン基、アリーレン基、−CO−、−NH−、−O−および−S−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた二価の連結基であることがさらに好ましい。二価の連結基(L)は、アルキレン基、アリーレン基、−CO−および−O−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた二価の連結基であることが最も好ましい。アルキレン基の炭素原子数は、1乃至12であることが好ましい。アルケニレン基の炭素原子数は、2乃至12であることが好ましい。アリーレン基の炭素原子数は、6乃至10であることが好ましい。
【0084】
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(Q)に結合する。ALはアルキレン基またはアルケニレン基、ARはアリーレン基を意味する。なお、アルキレン基、アルケニレン基およびアリーレン基は、置換基(例、アルキル基)を有していてもよい。
L1:−AL−CO−O−AL−
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−
【0085】
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−
【0086】
式(III)において重合性基(Q)は、重合反応の種類に応じて決定する。重合性基(Q)は、不飽和重合性基またはエポキシ基であることが好ましく、不飽和重合性基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基であることが最も好ましい。
式(III)において、nは4乃至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Q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。
【0087】
本発明の光学異方性フィルムは、ディスコティック液晶性化合物、含フッ素ポリマー、及び他の添加剤を含有する組成物を、透明支持体上に適用し、前記ディスコティック液晶性化合物の分子を配向させて、且つその配向状態に固定することによって光学異方性層を形成して作製することができる。ディスコティック液晶性分子の固定化は、重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれるが、光重合反応がより好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許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2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許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3549367号明細書記載)、アクリジン及びフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)及びオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。
【0088】
光重合開始剤の使用量は、組成物(塗布液の固形分)の0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。液晶性化合物の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2〜50J/cm2であることが好ましく、100〜800mJ/cm2であることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。光学異方性層の厚さは、0.1〜10μmであることが好ましく、0.5〜5μmであることがさらに好ましい。
【0089】
前記光学異方性層は、ディスコティック液晶性化合物の分子を水平配向させるのに寄与する本発明のフルオロ脂肪族基及びアミド基を有する含フッ素ポリマーを少なくとも一種含有するのが好ましく、フルオロ脂肪族基含有モノマーとアミド基含有モノマーの重合単位を含む含フッ素ポリマーの少なくとも一種を含有するのがより好ましい。なお、本発明で「水平配向」とは、液晶層の水平面(例えば液晶層が支持体上に形成されている場合は支持体の表面)に対してディスコティック液晶性化合物の長軸方向(すなわち、コアの円盤面)が平行であることをいうが、厳密に平行であることを要求するものではなく、本明細書では、コアの円盤面と水平面とのなす傾斜角が10度未満の配向を意味するものとする。傾斜角は5度以下が好ましく、3度以下がより好ましく、2度以下がさらに好ましく、1度以下が最も好ましい。前記傾斜角は0度であってもよい。
【0090】
(光学異方性層への添加剤)
ディスコティック化合物と共に使用する添加剤は、ディスコティック化合物と相溶性を有し、配向を阻害しないものであれば特に制限なく用いることができる。例えば、可塑剤、界面活性剤及び重合性モノマーなどを好ましく用いることができる。
ディスコティック液晶性化合物を含む組成物に加えることにより、該組成物の相転移温度を調節し、製造工程でかけられる温度領域で配向できるようにする化合物を必要に応じて添加してもよい。具体的な例としては特開平9−104866号公報に配向温度低下剤として記載されている化合物を挙げることができ、その中でも重合性モノマー(例、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基及びメタクリロイル基を有する化合物)の添加が好ましい。
また、前記特開平9−104866号公報に記載の化合物のように光学性能を低下させずに、ディスコティック液晶組成物の相転移温度を調節できる化合物が特開2001−81465号公報に配向温度低下剤として開示されており、ここに挙げられている配向温度低下剤はいずれも本発明において好ましく用いることができる。中でも、以下に示す化合物(225)〜(356)、および以下に示す化合物(472)〜(498)として例示されている円盤状の構造を持つ化合物がより好ましく、化合物(472)〜(498)に例示されているトリフェニレン骨格を有する化合物が更に好ましいが、これらに限定されることはない。
【0091】
【化39】

【0092】
(225)R:−H(226)R:−CH3(227)R:−(CH22−CH3(228)R:−(CH25−CH3(229)R:−(CH22−O−CO−CH=CH2(230)R:−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(231)R:−(CH24−O−CO−CH=CH2(232)R:−OH(233)R:−O−(CH22−CH3(234)R:−O−(CH23−CH3(235)R:−O−(CH2−O−CH22−CH3(236)R:−O−CO−CH=CH2(237)R:−O−(CH22−O−CO−CH=CH2(238)R:−O−CO−C(CH3)=CH2(239)R:−O−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(240)R:−O−CO−(CH22−O−CO−CH=CH2(241)R:−O−CO−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2
【0093】
【化40】

【0094】
(242)R:−O−(CH24−O−CO−CH=CH2
【0095】
【化41】

【0096】
(243)R:−O−(CH24−O−CO−CH=CH2
【0097】
【化42】

【0098】
(244)R:−H(245)R:−CH3(246)R:−(CH22−CH3(247)R:−(CH25−CH3(248)R:−(CH22−O−CO−CH=CH2(249)R:−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(250)R:−(CH24−O−CO−CH=CH2(251)R:−OH(252)R:−O−(CH22−CH3(253)R:−O−(CH23−CH3(254)R:−O−(CH2−O−CH22−CH3(255)R:−O−CO−CH=CH2(256)R:−O−(CH22−O−CO−CH=CH2(257)R:−O−CO−C(CH3)=CH2(258)R:−O−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(259)R:−O−CO−(CH22−O−CO−CH=CH2(260)R:−O−CO−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2
【0099】
【化43】

【0100】
(261)R:−O−(CH24−O−CO−CH=CH2
【0101】
【化44】

【0102】
(262)R:−O−(CH24−O−CO−CH=CH2
【0103】
【化45】

【0104】
(263)R:−H(264)R:−CH3(265)R:−(CH22−CH3(266)R:−(CH25−CH3(267)R:−(CH22−O−CO−CH=CH2(268)R:−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(269)R:−(CH24−O−CO−CH=CH2(270)R:−OH(271)R:−O−(CH22−CH3(272)R:−O−(CH23−CH3(273)R:−O−(CH2−O−CH22−CH3(274)R:−O−CO−CH=CH2(275)R:−O−(CH22−O−CO−CH=CH2(276)R:−O−CO−C(CH3)=CH2(277)R:−O−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(278)R:−O−CO−(CH22−O−CO−CH=CH2(279)R:−O−CO−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2
【0105】
【化46】

【0106】
(280)R:−O−(CH24−O−CO−CH=CH2
【0107】
【化47】

【0108】
(281)R:−O−(CH24−O−CO−CH=CH2
【0109】
【化48】

【0110】
(282)R:−H(283)R:−CH3(284)R:−(CH22−CH3(285)R:−(CH25−CH3(286)R:−(CH22−O−CO−CH=CH2(287)R:−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(288)R:−(CH24−O−CO−CH=CH2(289)R:−OH(290)R:−O−(CH22−CH3(291)R:−O−(CH23−CH3(292)R:−O−(CH2−O−CH22−CH3(293)R:−O−CO−CH=CH2(294)R:−O−(CH22−O−CO−CH=CH2(295)R:−O−CO−C(CH3)=CH2(296)R:−O−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(297)R:−O−CO−(CH22−O−CO−CH=CH2(298)R:−O−CO−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2
【0111】
【化49】

【0112】
(299)R:−O−(CH24−O−CO−CH=CH2
【0113】
【化50】

【0114】
(300)R:−O−(CH24−O−CO−CH=CH2
【0115】
【化51】

【0116】
(301)R:−H(302)R:−CH3(303)R:−(CH22−CH3(304)R:−(CH25−CH3(305)R:−(CH22−O−CO−CH=CH2(306)R:−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(307)R:−(CH24−O−CO−CH=CH2(308)R:−OH(309)R:−O−(CH22−CH3(310)R:−O−(CH23−CH3(311)R:−O−(CH2−O−CH22−CH3(312)R:−O−CO−CH=CH2(313)R:−O−(CH22−O−CO−CH=CH2(314)R:−O−CO−C(CH3)=CH2(315)R:−O−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(316)R:−O−CO−(CH22−O−CO−CH=CH2(317)R:−O−CO−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2
【0117】
【化52】

【0118】
(318)R:−O−(CH24−O−CO−CH=CH2
【0119】
【化53】

【0120】
(319)R:−O−(CH24−O−CO−CH=CH2
【0121】
【化54】

【0122】
(320)R:−H(321)R:−CH3(322)R:−(CH22−CH3(323)R:−(CH25−CH3(324)R:−(CH22−O−CO−CH=CH2(325)R:−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(326)R:−(CH24−O−CO−CH=CH2(327)R:−OH(328)R:−O−(CH22−CH3(329)R:−O−(CH23−CH3(330)R:−O−(CH2−O−CH22−CH3(331)R:−O−CO−CH=CH2(332)R:−O−(CH22−O−CO−CH=CH2(333)R:−O−CO−C(CH3)=CH2(334)R:−O−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(335)R:−O−CO−(CH22−O−CO−CH=CH2(336)R:−O−CO−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2
【0123】
【化55】

【0124】
(337)R:−O−(CH24−O−CO−CH=CH2
【0125】
【化56】

【0126】
(338)R:−O−(CH24−O−CO−CH=CH2
【0127】
【化57】

【0128】
(339)R:−C≡C−H(340)R:−C≡C−CH3(341)R:−C≡C−(CH22−CH3(342)R:−C≡C−(CH25−CH3(343)R:−C≡C−(CH22−O−CO−CH=CH2(344)R:−C≡C−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(345)R:−C≡C−(CH24−O−CO−CH=CH2(346)R:−C≡C−OH(347)R:−C≡C−O−(CH22−CH3(348)R:−C≡C−O−(CH23−CH3(349)R:−C≡C−O−(CH2−O−CH22−CH3(350)R:−C≡C−O−CO−CH=CH2(351)R:−C≡C−O−(CH22−O−CO−CH=CH2(352)R:−C≡C−O−CO−C(CH3)=CH2(353)R:−C≡C−O−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(354)R:−C≡C−O−CO−(CH22−O−CO−CH=CH2(355)R:−C≡C−O−CO−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2
【0129】
【化58】

【0130】
(356)R:−O−(CH24−O−CO−CH=CH2
【0131】
【化59】

【0132】
(472)R:−OH(473)R:−O−(CH22−CH3(474)R:−O−(CH23−CH3(475)R:−O−(CH2−O−CH22−CH3(476)R:−O−CO−CH=CH2(477)R:−O−(CH22−O−CO−CH=CH2(478)R:−O−CO−C(CH3)=CH2(479)R:−O−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(480)R:−O−CO−(CH22−O−CO−CH=CH2(481)R:−O−CO−(CH22−O−CO−C(CH3)=CH2(482)R:−C≡C−C(CH32−OH(483)R:−C≡C−Si(CH33(484)R:−C≡C−(CH22−CH3(485)R:−C≡C−(CH22−O−CO−CH=CH2(486)R:−CH=CH−(CH22−CH3(487)R:−CH=CH−(CH22−O−CO−CH=CH2
【0133】
【化60】

【0134】
(488)R:−O−CO−CH=CH2
【0135】
【化61】

【0136】
(489)R:−O−CO−CH=CH2
【0137】
【化62】

【0138】
(490)R:−H(491)R:−O−(CH22−CH3(492)R:−O−(CH22−O−CO−CH=CH2
【0139】
【化63】

【0140】
(493)R:−H(494)R:−O−(CH22−CH3(495)R:−O−(CH22−O−CO−CH=CH2
【0141】
【化64】

【0142】
(496)R:−H(497)R:−O−(CH22−CH3(498)R:−O−(CH22−O−CO−CH=CH2
【0143】
上記の相転移温度を調節することができる化合物、好ましくは円盤状化合物、の添加量は、ディスコティック液晶性化合物に対して一般に1〜50質量%の範囲にあり、2〜40質量%の範囲にあることがより好ましく、3〜30質量%の範囲にあることがさらに好ましい。
【0144】
なお、重合性の反応性官能基を4個以上有するモノマーを混合して用いると、配向膜と光学異方性層間の密着性を高めることが出来る。
【0145】
光学異方性層は、液晶性化合物、含フッ素ポリマー及び上記の重合開始剤や他の添加剤を含む塗布液を、配向膜の上に塗布することで形成することが好ましい。塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、トルエン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライド及びケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。塗布液の塗布は、公知の方法(例、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、ダイコーティング法)により実施できる。
【0146】
ディスコティック液晶性化合物の分子を配向させるために、配向膜を用いることが好ましい。配向膜は、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログループを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例えば、ω−トリコ酸、ジオクタデシルジメチルアンモニウムクロリド、ステアリル酸メチルなど)の累積のような手段で設けることが出来る。さらに電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により配向機能が生じる配向膜も知られている。ポリマーのラビング処理により形成する配向膜がとくに好ましい。ラビング処理はポリマー層の表面を紙や布で一定方向に数回こすることにより実施する。
【0147】
配向膜に使用するポリマーの種類は、液晶性化合物の配向(特に平均傾斜角)に応じて決定することができる。例えば、液晶性化合物を水平に配向させるためには配向膜の表面エネルギーを低下させないポリマー(通常の配向用ポリマー)を用いる。具体的なポリマーの種類については液晶セル又は光学補償シートについて種々の文献に記載がある。特に、本発明において、ラビング処理の方向に対して直交する方向に液晶性化合物を配向する場合には、特開2002−62427号公報に記載の変性ポリビニルアルコール、特開2002−98836号公報に記載のアクリル酸系コポリマー、特開2002−268068号公報に記載のポリイミド、ポリアミック酸を好ましく用いることができる。いずれの配向膜においても、液晶化合物と透明支持体の密着性を改善する目的で、重合性基を有することが好ましい。重合性基は、側鎖に重合性基を有する繰り返し単位を導入するか、あるいは、環状基の置換基として導入することができる。界面で液晶性化合物と化学結合を形成する配向膜を用いることがより好ましく、かかる配向膜としては特開平9−152509号公報に記載されている。 配向膜の厚さは0.01〜5μmであることが好ましく、0.05〜2μmであることがさらに好ましい。
なお、配向膜を用いて液晶性化合物を配向させてから、その配向状態のまま液晶性化合物を固定して光学異方性層を形成し、光学異方性層のみをポリマーフィルム(又は透明支持体)上に転写してもよい。
【0148】
前記光学異方性層の光学特性については特に制限はなく、用途に応じて決定される。後述するVAモードの液晶表示装置に、第2光学異方性層として用いる場合は、Reが10nm以下、Rthが60〜250nmの光学特性を示す層とするのが好ましい。Re及びRthは、光学異方性層の形成に用いる材料を種々選択することによって、液晶性化合物の配向状態を制御することによって、及び層の厚みを選択することによって、調整することができる。なお、本明細書において、Re及びRthは各々、波長λにおける面内のレターデーション及び厚さ方向のレターデーションを表す。本発明では、Reは、波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて、KOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)を用いて測定される値とする。また、Rthは、前記Re、遅相軸(KOBRA 21ADH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+40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値、及び遅相軸を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値の計3つの方向で測定したレターデーション値を基にKOBRA 21ADHによって算出された値とする。ここで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及び膜厚を入力することで、KOBRA 21ADHはnx、ny、nzを算出する。
【0149】
本発明の光学異方性フィルムは、支持体を有する。支持体は透明であるのが好ましく、具体的には、光透過率が80%以上の支持体を用いるのが好ましい。透明支持体は、波長分散が小さいポリマーフィルムであるのが好ましく、具体的には、Re(400nm)/Re(700nm)の比が1.2未満であるのが好ましい。透明支持体は、光学異方性が小さいことも好ましく、具体的には、面内レターデーション(Re)が20nm以下であるのが好ましく、10nm以下であるのがさらに好ましい。長尺状の透明支持体上に連続的に配向膜及び光学異方性層を形成することもできる。長尺状の透明支持体は、ロール状又は長方形のシート状の形状を有する。ロール状の透明支持体を用いて、光学異方性層を積層してから、必要な大きさに切断することが好ましい。ポリマーの例には、セルロースエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート及びポリメタクリレートが含まれる。セルロースアシレートが好ましく、アセチルセルロースがさらに好ましく、トリアセチルセルロースが最も好ましい。また、ゼオネックス、ゼオノア(共に日本ゼオン(株)製)、ARTON(JSR(株)製)のようなポリオレフィン類も後で偏光板の説明のところで述べるような光学的な理由により、好ましく用いることができる。これらの本発明で好ましく用いられる支持体は、請求項1に記載の光学異方性フィルムの支持体の他にも、本発明の液晶表示装置に含まれる他の光学異方性層や光学フィルムの支持体としても好ましく用いることができる。
セルロースアシレートフィルムを非塩素系溶媒を用いて製造することについて、発明協会公開技報2001−1745号に詳しく記載されており、そこに記載されたセルロースアシレートフィルムも本発明に好ましく用いることができる。ポリマーフィルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。透明支持体の厚さは、20〜500μmであることが好ましく、50〜200μmであることがさらに好ましい。透明支持体とその上に設けられる層(接着層、垂直配向膜あるいは光学異方性層)との接着を改善するため、透明支持体に表面処理(例、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。透明支持体の上に、接着層(下塗り層)を設けてもよい。
【0150】
本発明の光学異方性フィルムは、種々の用途に供することができる。本発明の光学異方性フィルムは、種々のモードで駆動する液晶セルに対する光学補償シートとして有用である。特に、VAモードの液晶セルを正確に光学補償することができる。また、偏光膜と一体化した部材として、液晶表示装置に組み込むことができ、かかる場合は、本発明の光学異方性フィルムが、偏光膜の保護フィルムを兼ねていてもよい。
【0151】
次に、本発明の偏光板について説明する。
[偏光板]
本発明の偏光板は、偏光膜と本発明の光学異方性フィルムを少なくとも有する。本発明に使用可能な偏光膜については、特に制限されず従来公知のものを使用することができる。例えば、ポリビニルアルコールや部分ホルマール化ポリビニルアルコール、エチレン・酢酸ビニル共重合体部分ケン化物等の親水性ポリマーからなるフィルムに、ヨウ素及び/又はアゾ系やアントラキノン系、テトラジン系等の二色性染料などからなる二色性物質を吸着させて、延伸配向処理したものなどを用いることができる。本発明では、特開2002−131548号公報に記載の延伸方法を用いることが好ましい。
【0152】
偏光膜は双方の表面が透明保護膜(「保護フィルム」ともいう)で保護されているのが好ましく、少なくとも一方の表面の保護フィルムが、本発明の光学異方性フィルムであるのが好ましい。他方の表面の透明保護膜の種類は特に限定されず、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースプロピオネート等のセルロースエステル類、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエステル等を用いることができる。透明保護膜のレターデーションは、例えば632.8nmにおいて10nm以下が好ましく、5nm以下がさらに好ましい。このような低レターデーションの観点から、透明保護膜として使用するポリマーはセルローストリアセテート、ゼオネックス、ゼオノア(共に日本ゼオン(株)製)、ARTON(JSR(株)製)のようなポリオレフィン類が好ましく用いられる。その他、例えば特開平8−110402号公報又は特開平11−293116号公報に記載されているような非複屈折性光学樹脂材料が挙げられる。なお、透明保護膜にセルロースアセテートを用いる場合には、環境の温湿度によるレターデーション変化を小さくおさえる目的から、レターデーションは3nm未満であることが好ましく、さらに2nm以下であることが好ましい。前記した発明協会公開技報2001−1745号に記載されたセルロースアシレートフィルムも好ましく用いることができる。
【0153】
本発明では、薄型化等を目的に、偏光膜の保護膜のうち一方が、本発明の光学異方性フィルムを兼ねているのが好ましい。かかる態様の偏光板を作製する場合は、光学異方性フィルムの支持体を偏光膜の表面に接着する。光学異方性フィルムと偏光膜とは、光学軸のズレ防止やゴミなどの異物の侵入防止などの点から、固着処理されていることが好ましい。その固着積層には例えば透明接着層を介した接着方式などの適宜な方式を適用することができる。その接着剤等の種類について特に限定はなく、構成部材の光学特性の変化防止などの点から、接着処理時の硬化や乾燥の際に高温のプロセスを要しないものが好ましく、長時間の硬化処理や乾燥時間を要しないものが望ましい。このような観点から、親水性ポリマー系接着剤や粘着層が好ましく用いられる。前記粘着層の形成には、例えばアクリル系重合体やシリコーン系ポリマー、ポリエステルやポリウレタン、ポリエーテルや合成ゴムなどの適宜なポリマーを用いてなる透明粘着剤を用いることができる。このうち、光学的透明性や粘着特性、耐候性などの点よりアクリル系粘着剤が好ましい。なお粘着層は、液晶セル等の被着体への接着を目的に偏光板の片面又は両面に必要に応じて設けることもできる。その場合、粘着層が表面に露出するときにはそれを実用に供するまでの間、セパレータ等を仮着して粘着層表面の汚染等を防止することが好ましい。
【0154】
偏光膜の片面又は両面に、上記の透明保護膜に準じた耐水性等の各種目的の保護膜、表面反射の防止等を目的とした反射防止層又は/及び防眩処理層などの適宜な機能層を形成した偏光板を用いてもよい。前記反射防止層は、例えばフッ素系ポリマーのコート層や多層金属蒸着膜等の光干渉性の膜などとして適宜に形成することができる。また防眩処理層も例えば微粒子含有の樹脂塗工層やエンボス加工、サンドブラスト加工やエッチング加工等の適宜な方式で表面に微細凹凸構造を付与するなどにより表面反射光が拡散する適宜な方式で形成することができる。なお前記の微粒子には、例えば平均粒径が0.5〜20μmのシリカや酸化カルシウム、アルミナやチタニア、ジルコニアや酸化錫、酸化インジウムや酸化カドミウム、酸化アンチモン等の導電性のこともある無機系微粒子や、ポリメチルメタクリレートやポリウレタンの如き適宜なポリマーからなる架橋又は未架橋の有機系微粒子などの適宜なものを1種又は2種以上用いうる。また上記した接着層ないし粘着層は、斯かる微粒子を含有して光拡散性を示すものであってもよい。
【0155】
本発明の偏光板は、市販のスーパーハイコントラスト品(例えば、株式会社サンリッツ社製HLC2−5618等)同等以上の光学的性質及び耐久性(短期、長期での保存性)を有することが好ましい。具体的には、可視光透過率が42.5%以上で、偏光度({(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2 ≧ 0.9995(ただし、Tpは平行透過率、Tcは直交透過率)であり、温度60℃、湿度90%RH雰囲気下に500時間及び80℃、ドライ雰囲気下に500時間放置した場合のその前後における光透過率の変化率が絶対値に基づいて3%以下、更には1%以下、偏光度の変化率は絶対値に基づいて1%以下、更には0.1%以下であることが好ましい。
【0156】
次に、本発明の光学異方性フィルム又は本発明の偏光板を利用した液晶表示装置について説明する。
[液晶表示装置]
まず、図面を用いて、本発明の液晶表示装置の一態様について説明する。 図1は本発明の液晶表示装置、図2は本発明に使用可能な偏光板の構成の一例を示す模式図である。図1では、電界効果型液晶として負の誘電異方性を有するネマチック液晶を用いてアクティブ駆動を行った例で説明する。
【0157】
図1において、液晶表示装置は、液晶セル(5〜8)、及び液晶セルの両側に配置された一対の偏光板1及び12を有する。偏光板1と液晶セル5〜8との間には、第1の光学異方性層3が、偏光板12と液晶セル5〜8との間には、第2の光学異方性層10が配置されている。液晶セルは、上側電極基板5と下側電極基板8と、これらに挟持される液晶分子7とからなる。液晶性分子7は、電極基板5及び8の対向面に施されたラビング処理の方向6及び9によって、外部電界が印加されていない非駆動状態において、前記基板に対して略垂直な方向に配向するように制御されている。また、上側偏光板1と下側偏光板12は、その吸収軸2と吸収軸13とが概略直交するように積層されている。
【0158】
図2に示す様に、偏光板1及び12は、保護膜101及び105に挟持される偏光膜103からなる。偏光板1及び12は、例えば、ポリビニルアルコールフィルムからなる偏光膜をヨウ素にて染色し、延伸を行うことによって偏光膜103を得、その両面に保護膜101及び105を積層して作製することができる。積層の際には、一対の保護膜と偏光膜の合計3枚のフィルムを、ロール・TO・ロールで貼り合わせると、生産性の点で好ましい。また、ロール・TO・ロールの積層では、図2に示す様に、保護膜101及び105の遅相軸102及び106と、偏光膜103の吸収軸104とが平行となる様に容易に積層でき、偏光板の寸法変化やカールの発生が起こりに難い機械的安定性が高い偏光板となるので好ましい。また、3枚のフィルムの少なくとも2つの軸、例えば、一方の保護膜の遅相軸と偏光膜吸収軸、あるいは2枚の保護フィルムの遅相軸などが実質的に平行であれば同じ効果が得られる。
【0159】
再び図1において、第1の光学異方性層3は、光学的に正の屈折率異方性を持ち、可視光に対してレターデーション(Re)が40〜150nmを示す。第1の光学異方性層3を構成している材料については特に制限はなく、液晶性化合物から形成された層であっても、ポリマーフィルムからなる層であってもよいが、棒状液晶性化合物から形成された層が好ましい。一方、第2の光学異方性層10は、光学的に負の屈折率異方性を有し、可視光に対してReが10nm以下で、且つRthが60〜250nmである。第2の光学異方性層10は、本発明の光学異方性フィルムからなり、即ち、ディスコティック液晶性化合物と前記含フッ素ポリマーとを含有する組成物から形成された光学異方性層を少なくとも一層有する。これらの光学異方性層3及び10は、液晶セルの画像着色を解消し、及び視野角の拡大に寄与する。
【0160】
図1中、上側を観察者側とすると、図1には、第1の光学異方性層3を観察者側の偏光板1と観察者側液晶セル用基板5との間に、第2の光学異方性層10を背面側の偏光板12と背面側液晶セル用基板8との間に配置した構成を示したが、第1の光学異方性層と第2の光学異方性層が入れ替わった構成であってもよいし、また、第1及び第2の光学異方性層の双方が、観察者側の偏光板1と観察者側液晶セル用基板5との間に配置されていてもよいし、又は背面側の偏光板12と背面側液晶セル用基板8との間に配置されていてもよい。また、第1の光学異方性層3は、偏光板1と一体となっていてもよく、偏光板1と一体化した状態で液晶表示装置内に組み込むことができる。第1の光学異方性層が、棒状液晶性化合物から形成された層である場合、通常、光学異方性層は支持体上に形成されるが、例えば、第1の光学異方性層の支持体を、偏光膜の一方の側の保護膜として機能させてもよく、透明保護膜、偏光膜、透明保護膜(透明支持体を兼用)及び第1の光学異方性層の順序で積層した一体型偏光板とするのが好ましい。前記一体型偏光板を液晶表示装置内に組み込む場合は、装置の外側(液晶セルから遠い側)から、透明保護膜、偏光膜、透明保護膜(兼透明支持体)及び第1の光学異方性層の順序になるように組み込むのが好ましい。さらに、第1の光学異方性層3が、ポリマーフィルムである場合は、第1の光学異方性層3が、偏光板1の一方の保護膜であってもよい。かかる態様では、透明保護膜、偏光膜及び第1の光学異方性層(透明保護膜を兼ねる)の順序で積層した一体型偏光板とし、該一体型偏光板を、外側(液晶セルから遠い側)から、透明保護膜、偏光膜及び第1の光学異方性層(兼透明保護膜)の順序になるように液晶表示装置内に組み込むのが好ましい。
【0161】
第2の光学異方性層10についても同様であり、偏光板12と一体化した一体型偏光板として液晶表示装置内に組み込むことができ、偏光板12の一方の保護膜が第2の光学異方性層10の透明支持体を兼ねていてもよい。かかる態様では、透明保護膜、偏光膜、透明保護膜(透明支持体を兼用)及び第2の光学異方性層の順序で積層した一体型偏光板とし、該一体型偏光板を、外側(液晶セルから遠い側)から、透明保護膜、偏光膜、透明保護膜(兼透明支持体)及び第2の光学異方性層の順序になるように液晶表示装置内に組み込むのが好ましい。
【0162】
中でも、図1と同様、前記第1の光学異方性層と前記第2の光学異方性層とが液晶セルを挟んで配置されているのが好ましい。
【0163】
本発明の液晶表示装置は、上記構成に限定されず、他の部材を含んでいてもよい。例えば、液晶セルと偏光膜との間にカラーフィルターを配置してもよい。また、透過型液晶表示装置の態様では、冷あるいは熱陰極蛍光管、発光ダイオード、エレクトロルミネッセント素子を光源とするバックライトを背面に配置することができる。一方、反射型液晶表示装置の態様では、偏光板は観察側に1枚配置したのみでよく、液晶セル背面あるいは液晶セルの下側基板の内面に反射膜を設置する。もちろん前記光源を用いたフロントライトを液晶セル観察側に設けることも可能である。さらに、表示装置の1画素内に、透過部と反射部を設けた半透過型も可能である。
【0164】
本発明の液晶表示装置の種類については特に限定されず、画像直視型、画像投影型及び光変調型のいずれの液晶表示装置も含まれる。TFTやMIMのような3端子又は2端子半導体素子を用いたアクティブマトリクス液晶表示装置が本発明は有効である。もちろん時分割駆動と呼ばれるSTN型に代表されるパッシブマトリクス液晶表示装置でも有効である。
【0165】
《VAモード液晶セル》
本発明において、液晶セルはVAモードであるのが好ましい。VAモードの液晶セルは、対向面がラビング処理された上下基板の間に誘電異方性が負の液晶性分子を封入してなる。例えば、Δn=0.0813、及びΔε=−4.6程度の液晶分子を用い、液晶分子の配向方向を示すダイレクタ、いわゆるチルト角が約89°の液晶セルを作製することができる。この時、液晶層の厚さdは3.5μm程度にすることができる。液晶層の厚さdと、屈折率異方性Δnとの積Δndの大きさにより白表示時の明るさが変化する。最大の明るさを得るためには、液晶層の厚さdは0.2〜0.5μmの範囲であるのが好ましい。
【0166】
基板5及び基板8のそれぞれの配向膜(図示せず)の内側には、透明電極(図示せず)が形成されるが、電極に駆動電圧を印加しない非駆動状態では、液晶層中の液晶分子7は、基板面に対して概略垂直に配向し、その結果液晶パネルを通過する光の偏光状態はほとんど変化しない。上記した様に、液晶セルの上側偏光板1の吸収軸2と下側偏光板12の吸収軸13とは概略直交になっているので、光は偏光板を通過せず、即ち、図1の液晶表示装置では、非駆動状態において理想的な黒表示を実現する。これに対し、駆動状態では、液晶分子は基板面に平行な方向に傾斜し、液晶パネルを通過する光はかかる傾斜した液晶分子により偏光状態を変化させ、偏光板を通過する。換言すると、図1の液晶表示装置では、駆動状態において白表示が得られる。
【0167】
ここでは上下基板間に電界が印加されるため、電界方向に垂直に液晶分子が応答するような、誘電率異方性が負の液晶材料を使用した例を示した。また電極を一方の基板に配置し、電界が基板面に平行の横方向に印加される場合は、液晶材料は正の誘電率異方性を有するものを使用することができる。なお、VAモードの液晶表示装置では、TNモードの液晶表示装置で一般的に使われているカイラル材の添加は、動的応答特性の劣化させるため用いることは少ないが、配向不良を低減するために添加されることもある。
【0168】
VAモードの特徴は、高速応答であることと、コントラストが高いことである。しかし、コントラストは正面では高いが、斜め方向では低下するという課題がある。黒表示時に液晶性分子は基板面に垂直に配向している。正面から観察すると、液晶分子の複屈折はほとんどないため透過率は低く、高コントラストが得られる。しかし、斜めから観察した場合は液晶性分子に複屈折が生じる。さらに上下の偏光板吸収軸の交差角が、正面では90°の直交であるが、斜めから見た場合は90°より大きくなる。この2つの要因のために斜め方向では漏れ光が生じ、コントラストが低下する。本発明では、これを解決するために、第1及び第2の光学異方性層を少なくとも一層ずつ配置するのが好ましい。
【0169】
VAモードでは、白表示時には液晶性分子が傾斜しているが、傾斜方向とその逆方向では、斜めから観察した時の液晶性分子の複屈折の大きさが異なり、輝度や色調に差が生じる。これを解決するためには、液晶セルをマルチドメインにするのが好ましい。マルチドメインとは、一つの画素中に、配向状態の異なる複数の領域を形成した構造をいう。例えば、マルチドメイン方式のVAモードの液晶セルでは、一つの画素中に、電界印加時の液晶性分子の傾斜角が互いに異なる複数の領域が存在する。マルチドメイン方式のVAモード液晶セルでは、電界印加による液晶性分子の傾斜角を画素ごとに平均化することができ、そのことによって、視角特性を平均化することができる。一画素内で配向を分割するには、電極にスリットを設けたり、突起を設け、電界方向を変えたり電界密度に偏りを持たせる。全方向に均等な視野角を得るには、この分割数を多くすればよいが、4分割もしくは8分割以上することでほぼ均等な視野角が得られる。
【0170】
また配向分割の領域境界では、液晶分子が応答しづらい。そのためノーマリーブラック表示では黒表示が維持されるため、輝度低下が問題となる。液晶材料にカイラル剤を添加することは、境界領域を小さくするのに寄与する。
【0171】
《第1及び第2の光学異方性層》
本発明において、第1及び第2の光学異方性層は、液晶表示装置の画像着色を解消し、及び視野角の拡大に寄与する。また、光学異方性層の支持体が偏光板の保護膜を兼ねることによって、又は光学異方性層が偏光板の保護膜を兼ねることによって、液晶表示装置の構成部材を減少させることができるので、かかる態様では、液晶表示装置の薄型化にも寄与する。
【0172】
本発明では、第2の光学異方性層は、本発明の光学異方性フィルムからなる。第1の光学異方性層については、その原料は特に制限されないが、液晶性化合物を含有する組成物から形成してもよい。液晶性分子の配向によって発現された光学異方性を有する光学異方性層は、従来の延伸複屈折ポリマーフィルムでは得ることができない光学的性質を実現することができる。特に棒状液晶化合物を含有する組成物から形成された第1の光学異方性層と、ディスコティック液晶性化合物を含有する組成物から形成された第2の光学異方性層の組合せにより、液晶表示装置の光学特性を格段に向上させることができる。なお、本発明では、液晶性化合物から形成された光学異方性層、及び液晶性化合物を含有する組成物から形成された光学異方性層とは、液晶性化合物の分子の配向によって発現された光学異方性を示す層を意味し、該層は液晶性化合物のみならず、液晶性分子の配向を制御するのに寄与する材料や、液晶性分子を配向状態に固定するのに必要な材料等を含んでいてもよい。また、液晶性分子は、配向状態に固定された後は、液晶性を失っていてもよい。
【0173】
本発明において、第1の光学異方性層の面内レターデーション(Re)が40〜150nmであり、第2の光学異方性層のReは10nm以下、Rthが60〜250nm以下である。第1及び第2の光学異方性層は、組み合わされることによって、全体として光学補償機能を奏するので、組み合わせた全体のレターデーションとして調整することがより好ましい。第1及び第2の光学異方性層は、組み合わされることによって、全体として、Reが30〜200nmであり、Rthが60〜500nmであるのが好ましい。
【0174】
本発明に用いる第1の光学異方性層は、棒状液晶性化合物を含有する組成物から形成されることが好ましく、可視光に対してReが40〜150nmであり、好ましくは50〜120nmである。前記棒状液晶性化合物は、重合性基を有しているのが好ましい。重合性基を有する棒状液晶性化合物の場合は、実質的に水平(ホモジニアス)配向に固定化することが好ましい。実質的に水平とは、棒状液晶性化合物の長軸方向と光学異方性層の面との平均角度(平均傾斜角)が0°〜10°の範囲内であることを意味する。棒状液晶性化合物を斜め配向させてもよい。斜め配向の場合でも、平均傾斜角は0°〜20°であることが好ましい。
【0175】
棒状液晶性化合物としては、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。以上のような低分子液晶性分子だけではなく、高分子液晶性分子も用いることができる。特に好ましく用いられる、低分子の重合性基を有する棒状液晶性化合物としては、下記一般式(IV)の棒状液晶性化合物である。
【0176】
一般式(IV)
1−L11−A1−L13−M−L14−A2−L12−Q2
式中、Q1及びQ2はそれぞれ独立に重合性基を表し、L11、L12、L13及びL14はそれぞれ独立に単結合又は二価の連結基であり、A1及びA2は炭素原子数2〜20を有するスペーサー基を表わし、Mはメソゲン基を表わす。
【0177】
以下にさらに重合性棒状液晶化合物について説明する。
式中、Q1及びQ2はそれぞれ独立に重合性基である。重合性基の重合反応は、付加重合(開環重合を含む)又は縮合重合であることが好ましい。言い換えると、重合性基は、付加重合反応又は縮合重合反応が可能な官能基であることが好ましい。以下に重合性基の例を示す。
【0178】
【化65】

【0179】
11、L12、L13及びL14は各々独立して、単結合又は二価の連結基を表し、−O−、−S−、−CO−、−NR31−、−CO−O−、−O−CO−O−、−CO−NR31−、−NR31−CO−、−O−CO−、−O−CO−NR31−、−NR31−CO−O−、−NR31−CO−NR31−、又は単結合からなる群より選ばれる二価の連結基であることが好ましい。上記R31は炭素原子数が1〜7のアルキル基又は水素原子である。L13及びL14は、それぞれ−O−又は−O−CO−O−が好ましい。
【0180】
1とL11又はQ2とL12の組み合わせで表される基のうち、CH2=CH−CO−O−、CH2=C(CH3)−CO−O−、及びCH2=C(Cl)−CO−O−が好ましく、最も好ましくはCH2=CH−CO−O−である。
【0181】
1及びA2としては、炭素原子数2〜20を有するスペーサー基を表し、炭素原子数2〜12の脂肪族基が好ましい。スペーサー基は鎖状であることがさらに好ましく、隣接していない酸素原子又は硫黄原子を含んでいてもよい。また、置換基として、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素)、シアノ基、メチル基、エチル基が置換していてもよい。
【0182】
Mで表されるメソゲン基としては、すべての公知のメソゲン基を使用することができるが、中でも下記一般式(IX)で表される基が好ましい。
一般式(IX)
−(−W1−L15n−W2
1及びW2は各々独立して、二価の環状脂肪族基、二価の芳香族基又は二価のヘテロ環基を表わす。W1及びW2として好ましくは、1,4−シクロヘキサンジイル、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、ナフタレン−1,5−ジイル等が挙げられる。1,4−シクロヘキサンジイルの場合、トランス体及びシス体の構造異性体があるが、本発明ではどちらの異性体であってもよく、任意の割合の混合物でもよいが、トランス体であることが好ましい。L15はL11〜L14で表される基、及びCH2−O−、−O−CH2−を表わす。L15として好ましくは、−CH2−O−、−O−CH2−、−CO−O−、−CO−NR31−、−NR31−CO−、−O−CO−である。nは1、2又は3を表わし、好ましくは2である。W1及びW2は置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)、シアノ基、炭素原子数1〜10のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基など)、炭素原子数1〜10のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基など)、炭素原子数1〜10のアシル基(ホルミル基、アセチル基など)、炭素原子数2〜10のアルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基など)、炭素原子数2〜10のアシルオキシ基(アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基など)、ニトロ基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、などが挙げられる。R31は一般式(IV)で説明したものと同じである。一般式(IX)で表されるメソゲン基の基本骨格で好ましいものは以下の通りである。これらに上記置換基が置換していてもよい。
【0183】
【化66】

【0184】
これらの中で特に好ましいのは下記の基本骨格である。
【0185】
【化67】

【0186】
以下に本発明の一般式(IV)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、一般式(IV)で表される化合物は特表平11−513019号公報に記載の方法を参考にして合成することができる。
【0187】
【化68】

【0188】
【化69】

【0189】
【化70】

【0190】
【化71】

【0191】
第1の光学異方性層は、配向膜上に前記棒状液晶性化合物及び重合開始剤等の他の添加剤を含有する塗布液を塗布し、乾燥するとともに、棒状液晶性化合物の分子を配向させることによって作製することができる。作製方法の詳細については、本発明の光学異方性フィルムの作製方法において説明したのと同様であり、利用可能な配向膜、液晶性分子の固定化に用いる重合開始剤及び固定化方法、塗布液の調製等についても、前述と同様である。
【0192】
第1の光学異方性層はポリマーフィルムからなっていてもよい。正の屈折率異方性を有する熱可塑性高分子延伸フィルムが好ましく用いられる。前記熱可塑性高分子としては、例えばポリアリレート系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、ポリオレフィン系、ポリエーテル系、ポリスルフィン系、ポリスルホン系及びポリエーテルスルホン系などの重合体群から選ばれる1種類、又は2種類以上が挙げられる。中でも、ポリカーボネート共重合体、ポリエステル共重合体、ポリエステルカーボネート共重合体、ポリアリレート共重合体が好ましく、ポリカーボネート共重合体がより好ましい。前記ポリカーボネート共重合体としては、フルオレン骨格を有するポリカーボネート共重合体が好ましく、透明性、耐熱性、生産性の観点から、ビスフェノール類とホスゲンあるいは炭酸ジフェニルなどの炭酸エステル形成化合物と反応させて得られるポリカーボネート共重合体が特に好ましい。フルオレン骨格を有する成分は、1〜99モル%含まれていることが好ましい。前記ポリカーボネート共重合体は、国際特許00/26705号公報に記載の、一般式(I)及び一般式(II)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。
【0193】
前記熱可塑性高分子フィルムは、延伸によって熱可塑性高分子を配向させたフィルムである。このようなフィルムの製造方法としては、公知の溶融押し出し法、溶液キャスト法などが用いられるが、外観、厚みむらなどの観点から、溶液キャスト法がより好ましく用いられる。溶液キャスト法における溶剤としては、メチレンクロライド、ジオキソランなどが用いられる。また、延伸方法も公知の方法を用いることができるが、縦一軸延伸が好ましい。
【0194】
第1の光学異方性層が高分子ポリマーからなる場合、その膜厚としては、Reが40〜150nmであれば特に制限はないが、薄膜化と製造時の取り扱い易さの観点から、20〜200μmが好ましく、40μm〜150μmがより好ましい。
【実施例】
【0195】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。
【0196】
[実施例1]
(含フッ素ポリマー(P−13)の合成)
【0197】
攪拌機、還流冷却器を備えた反応器に、2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレート(ダイキン工業(株)製) 8.0g、N,N−ジメチルアクリルアミド(和光純薬製) 12.0g、ジメチル−2,2'−アゾビスイソブチレート 1.1g、2−ブタノン 30gを加え窒素雰囲気下で6時間78℃に加熱して反応を完結させた。質量平均分子量は1.7×104であった。
【0198】
類似の方法で、含フッ素ポリマー(P−3)及び(P−33)を合成した。
【0199】
[実施例2]
図1に示す構成の液晶表示装置を作製した。即ち、観察方向(上層)から上側偏光板1、液晶セル(上基板5、液晶層7、下基板8)、下側偏光板12を積層し、さらにバックライト光源(不図示)を配置した。また上下各偏光板と液晶セルの間には、液晶表示装置の光学性能を向上させるための第1の光学異方性層3及び第2の光学異方性層10を配置した。用いた上側偏光板1及び下側偏光板12として、図2に示す構成、保護膜101、偏光膜103、保護膜105(保護膜105がより液晶セルに近い側に配置されるとする)からなるものを用いたが、上側偏光板1については、保護膜105を第1の光学異方性層3の透明支持体として兼用し、光学異方性層3を一体化した、一体型上側偏光板を作製してから液晶表示装置に組み込んだ。同様に、下側偏光板12についても、保護膜105を第2の光学異方性層10の透明支持体として兼用し、光学異方性層10を一体化した、一体型下側偏光板を作製してから液晶表示装置に組み込んだ。
【0200】
以下に、用いた部材それぞれの作製方法を説明する。
<液晶セルの作製>
以下の手順で、VAモードの液晶セルを作製した。基板表面に配向膜(例えばJSR社製のJALS204R)を塗布後、ラビング処理により液晶性分子の配向方向を示すダイレクタ、いわゆる基板面に対するチルト角を約89°とした。上下基板間のセルギャップは3.5μmとし、その間に誘電異方性が負で、Δn=0.0813、Δε=−4.6の液晶(メルク社製のMLC−6608)を滴下注入して封入した。
【0201】
<一体型上側偏光板の作製>
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。液晶セルに遠い側の透明保護膜(図2中、101)には、ケン化処理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、富士写真フイルム(株)製)を用いた。この保護膜のRe値は3nm、Rth値は50nmであった。一方、液晶セルに近い側の透明保護膜(図2中、105)には、下記方法により作製してケン化処理した透明支持体Aを用いた。
【0202】
(透明支持体Aの作製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
セルロースアセテート溶液組成
酢化度60.7〜61.1%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 336質量部
メタノール(第2溶媒) 29質量部
【0203】
別のミキシングタンクに、下記のレターデーション上昇剤16質量部、メチレンクロライド92質量部及びメタノール8質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液を調製した。セルロースアセテート溶液474質量部にレターデーション上昇剤溶液25質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。レターデーション上昇剤の添加量は、セルロースアセテート100質量部に対して、3.5質量部であった。
【0204】
【化72】

【0205】
得られたドープを、バンド延伸機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が40℃となってから、70℃の温風で1分間乾燥し、バンドからフィルムを140℃の乾燥風で12分間乾燥し、残留溶剤量が0.3質量%のセルロースアセテートフィルム(厚さ:80μm)を作製した。作製したセルロースアセテートフィルムについて、KOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)を用いて、波長550nmにおけるRe値及びRth値を測定した。Reは2nm(ばらつき±1nm)、Rthは120nm(ばらつき±3nm)であった。さらに、400nm〜700nmの各波長のReは2±1nm、400nm〜700nmの各波長のRthは120±2nmの範囲であった。作製したセルロースアセテートフィルムを2.0Nの水酸化カリウム溶液(25℃)に2分間浸漬した後、硫酸で中和し、純水で水洗し、その後乾燥させた。このセルロースアセテートフィルムの表面エネルギーを接触法により求めたところ、63mN/mであった。こうして作製したセルロースアセテートフィルムを透明支持体Aとした。
【0206】
(配向膜の形成)
次に、作製した透明支持体Aの反対側の表面に、下記組成の塗布液を#15のワイヤーバーコーターで26.3ml/m2塗布した。
配向膜塗布液組成
下記の高分子化合物P 4質量部
トリエチルアミン 2質量部
デコナール EX−521の5%水溶液
(ナガセ化成工業株式会社のエポキシ化合物) 8.1質量部
水 57質量部
メタノール 29質量部
【0207】
【化73】

【0208】
25℃で30秒間、120℃の温風で120秒間乾燥した。乾燥後の膜の厚みは1.0μmであった。また、膜の表面粗さを原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope、SPI3800N、セイコーインスツルメンツ(株)製)にて測定したところ、1.135nmであった。次に、形成した膜に、透明支持体Aの遅相軸106(長手方向:波長550nm測定)と同じ方向にラビング処理した。
【0209】
(第1の光学異方性層の形成)
形成した配向膜上に、第1の光学異方性層を形成した。具体的には、上記の配向膜のラビング処理面上に、下記の組成の塗布液をバーコーターを用いて連続的に塗布、乾燥、及び加熱(配向熟成)し、さらに紫外線照射して厚さ0.7μmの水平配向した第1の光学異方性層を形成した。
第1の光学異方性層用塗布液組成
本明細書中の棒状液晶性化合物(例示化合物 IV−2) 38.1質量%
下記の増感剤 A 0.38質量%
下記の光重合開始剤 B 1.14質量%
配向制御剤 C 0.19質量%
グルタルアルデヒド 0.04質量%
メチルエチルケトン 60.1質量%
【0210】
【化74】

【0211】
【化75】

【0212】
【化76】

【0213】
形成した第1の光学異方性層3は、透明支持体Aの長手方向(ラビング方向)と直交する方向に遅相軸4を有し、550nmにおけるRe値は85nmであった。また、光学的に正の屈折率異方性を持ち、可視光全域におけるRe値は91±9nmであった。
【0214】
作製した透明支持体Aと第1の光学異方性層との積層体、及び上記セルロールトリアセテートフィルム フジタックTD80UFを、作製した偏光膜の両面に、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼り付け、一体型上側偏光板を作製した。図2中、液晶セル側から遠い透明保護膜101がフジタックTD80UF、液晶セルに近い透明保護膜105が透明支持体Aである。各フィルムの積層角度は表示装置を上から見た時の左右の方向を基準(0°)にすると、上側偏光板保護膜遅相軸102の角度は0°、106の角度は0°、及び偏光膜吸収軸104(図1中、2)の角度は0°とした。この様にして作製した、上側偏光板1と第1の光学異方性層3との一体型上側偏光板を、第1の光学異方性層3が、上側液晶セル基板5により近くなる様に、液晶表示装置に組み込んだ。
【0215】
<一体型下側偏光板の作製>
下側偏光膜の保護膜として、上側偏光膜の保護膜と同様、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、富士写真フイルム(株)製、Re値は3nm、Rth値は50nm)を用いた。
(配向膜の形成)
作製したセルロースアセテートフィルム(A)上に、下記の組成の塗布液を#14のワイヤーバーコーターで24ml/m2塗布した。60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥した。───────────────────────────────────
配向膜塗布液組成
───────────────────────────────────
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(架橋剤) 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
───────────────────────────────────
【0216】
【化77】

【0217】
25℃で60秒間、60℃の温風で60秒間、さらに90℃の温風で150秒間乾燥した。乾燥後の膜の厚みは1.1μmであった。また、膜の表面粗さを原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope、SPI3800N、セイコーインスツルメンツ(株)製)にて測定したところ、1.147nmであった。
【0218】
(第2の光学異方性層の形成)
下記の組成のディスコティック液晶を含む塗布液を、形成した配向膜上に塗布した。
ディスコティック液晶層の塗布液組成
ディスコティック液晶性化合物(1)*1 32.6質量%
本明細書中の含フッ素ポリマー(例示化合物P−13) 0.07質量%
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) 3.2質量%
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 0.4質量%
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 1.1質量%
メチルエチルケトン 62.0質量%
*1 : ディスコティック液晶性化合物(1)として、1,2,1',2',1",2"−トリス[4、5−ジ(ビニルカルボニルオキシブトキシベンゾイルオキシ)フェニレン(特開平8−50206号公報、段落0044に記載の例示化合物TE−8の(8)、m=4)を用いた。
【0219】
その後、130℃の乾燥ゾーンで2分間加熱乾燥し、円盤状化合物を配向させた。次に、130℃で120W/cm高圧水銀灯を用いて、4秒間UV照射し、円盤状化合物を重合させた。その後、室温まで放冷して、厚さ3.0μm、光学的に負の屈折率異方性を示し、可視光に対して、Re=0nm、Rth=140nmの第2の光学異方性層を形成した。第2の光学異方性層のディスコティック液晶性化合物は±2°の範囲で水平配向していた。
【0220】
作製したフジタックTD80UFと第2の光学異方性層の積層体及びフジタックTD80UFを、偏光膜の両面にポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼り付け、一体型偏光板を作製した。各フィルムの積層角度は表示装置を上から見た時の左右の方向を基準(0°)にすると、図2中、偏光膜吸収軸104(図1中、13)の軸角度は90°、保護膜遅相軸102及び106の角度は90°に設定した。作製した一体型下側偏光板を、第2の光学異方性層10が上側液晶セル基板8に接するように、液晶表示装置に組み込んだ。
【0221】
[液晶表示装置の評価]
<作製した液晶表示装置の漏れ光の測定>
この様にして作製した液晶表示装置の透過率の視野角依存性を測定した。仰角は正面から斜め方向へ10°毎に80°まで、方位角は水平右方向(0°)を基準として10°毎に360°まで測定した。黒表示時の輝度は正面方向から仰角が増すにつれ、漏れ光透過率が上昇し、仰角60°近傍で最大値をとることがわかった。また黒表示透過率が増すことで、白表示透過率と黒表示透過率との比であるコントラストが悪化することもわかった。そこで、正面の黒表示透過率と仰角60°の漏れ光透過率の最大値で、視野角特性を評価することにした。本実施例での正面透過率は0.05%、仰角60°の漏れ光透過率の最大値は、方位角30°で0.1%であった。
【0222】
<ムラの評価>
前面黒表示に調製して仰角60°方向から見てムラを評価した。評価基準は以下の通りである。
○ :全面にムラの発生は認められない。
○△:わずかにムラが発生している。
△ :一部ムラが発生している。
× :全面にムラが発生している。
【0223】
[実施例3、4]
本明細書中の含フッ素ポリマー(例示化合物P−13)を、例示化合物P−3,P−33に変更して第2の光学異方性層(可視光に対してRe=0nm、Rth=140nm)を作製した以外は、実施例2と同様にして液晶表示装置を作製した。
【0224】
[比較例1]
第2の光学異方性層の作製において、本明細書中の含フッ素ポリマー(例示化合物P−13)を比較化合物1(特開平11−352328号公報に記載の例示化合物FS−3)に代えた以外は、実施例2と同一の方法で液晶表示装置を作製した。
【0225】
[比較例2]
第2の光学異方性層の作製において、本明細書中の含フッ素ポリマー(例示化合物P−13)を比較化合物1(特開平11−352328号公報に記載の例示化合物MM−2)に代えた以外は、実施例2と同一の方法で液晶表示装置を作製した。
【0226】
[比較例3]
第2の光学異方性層の作製において、本明細書中の含フッ素ポリマー(例示化合物P−13)を、比較含フッ素ポリマー1(特開平11−148080号公報の実施例2のフッ素系共重合体(1):フルオロ脂肪族基含有モノマーの含率が19質量%)に代えた以外は、実施例2と同一の方法で液晶表示装置を作製した。
[比較例4]
第2の光学異方性層の作製において、本明細書中の含フッ素ポリマー(例示化合物P−13)を用いなかった以外は、実施例2と同一の方法で液晶表示装置を作製した。
[比較例5]
第2の光学異方性層を作製しなかった以外は、実施例2と同様にして液晶表示装置を作製した。
【0227】
作製した液晶表示装置のそれぞれについて、漏れ光及びムラを実施例2と同様にして評価した。結果を第1表に示す。また、光学異方性層における液晶性化合物の配向膜近傍の傾斜角及び空気界面近傍の傾斜角は以下に述べる方法により算出した。円盤状化合物や棒状化合物を配向させた光学異方性層において、光学異方性層の一方の面における傾斜角(円盤状化合物または棒状化合物における物理的な対象軸が光学異方性層の界面となす角度を傾斜角とする)θ1および他方の面の傾斜角θ2を、直接的にかつ正確に測定することは困難である。そこで本明細書においては、θ1及びθ2は、以下の手法で算出する。本手法は本発明の実際の配向状態を正確に表現していないが、光学フィルムのもつ一部の光学特性の相対関係を表す手段として有効である。
本手法では算出を容易にすべく、下記の2点を仮定し、光学異方性層の2つの界面における傾斜角とする。
1.光学異方性層は円盤状化合物や棒状化合物を含む層で構成された多層体と仮定する。さらに、それを構成する最小単位の層(円盤状化合物または棒状化合物の傾斜角は該層内において一様と仮定)は光学的に一軸と仮定する。
2.各層の傾斜角は光学異方性層の厚み方向に沿って一次関数で単調に変化すると仮定する。
具体的な算出法は下記のとおりである。
(1)各層の傾斜角が光学異方性層の厚み方向に沿って一次関数で単調に変化する面内で、光学異方性層への測定光の入射角を変化させ、3つ以上の測定角でレターデーション値を測定する。測定および計算を簡便にするためには、光学異方性層に対する法線方向を0°とし、−40°、0°、+40°の3つの測定角でレターデーション値を測定することが好ましい。このような測定は、KOBRA-21ADHおよびKOBRA-WR(王子計測器(株)製)、透過型のエリプソメーターAEP-100((株)島津製作所製)、M150およびM520(日本分光(株)製)、ABR10A(ユニオプト(株)製)で行うことができる。
(2)上記のモデルにおいて、各層の常光の屈折率をno、異常光の屈折率をne(neは各々すべての層において同じ値、noも同様とする)、及び多層体全体の厚みをdとする。さらに各層における傾斜方向とその層の一軸の光軸方向とは一致するとの仮定の元に、光学異方性層のレターデーション値の角度依存性の計算が測定値に一致するように、光学異方性層の一方の面における傾斜角θ1および他方の面の傾斜角θ2を変数としてフィッティングを行い、θ1およびθ2を算出する。
ここで、noおよびneは文献値、カタログ値等の既知の値を用いることができる。値が未知の場合はアッベ屈折計を用いて測定することもできる。光学異方性層の厚みは、光学干渉膜厚計、走査型電子顕微鏡の断面写真等により測定数することができる。結果を第1表に示す。測定波長は632.8nmである。
【0228】
<液晶表示装置の評価(1)>
【0229】
【表1】

【0230】
上記第1表に示した結果からわかるように、フルオロ脂肪族基とアミド基とを含有する含フッ素ポリマーP−13、P−3又はP−33を含有する組成物から形成した光学異方性層は、ディスコティック液晶性化合物の分子が実質的に水平配向していた。その結果、この光学異方性層を第2光学異方性層として用いると、VAモードの液晶セルの光学補償を正確に行うことができ、漏れ光が小さくコントラスト比の高い液晶表示装置となった。また、含フッ素ポリマーの添加により、第2の光学異方性層の表面平滑性が改善されているので、ムラの少ない、高画質の画像表示が実現できた。
一方、含フッ素ポリマーを比較化合物1または2に代えた以外は、実施例2と同様にして作製した比較例2および3の液晶表示装置では、第2の光学異方性相中でディスコティック液晶性化合物は実質的に水平配向しているものの、ムラが残ってしまった。また、含フッ素ポリマーを比較含フッ素ポリマー1に代えた以外は、実施例2と同様にして作製した比較例1の液晶表示装置では、光学異方性層中において、ディスコティック液晶性化合物の分子が完全には均一に水平配向せず、シュリーレン欠陥が存在する状態であった。そのため、実施例2に比べ、漏れ光が大きく、コントラスト比が低い液晶表示装置となってしまった。なお、シュリーレン状組織は、ディスコティック液晶性化合物において見られる光学組織で、液晶便覧(液晶便覧編集委員会編、丸善株式会社、2000年)145〜146ページに記載されている。 また、第2の光学異方性層に本発明に係る含フッ素ポリマーを含有しない比較例4の液晶表示装置でも、ディスコティック液晶性化合物の分子が水平配向せず、シュリーレン欠陥が多数存在する状態であり、そのため実施例2〜4に比べ、漏れ光が大きくコントラスト比の低い液晶表示装置となった。
また、第2の光学異方性層がない比較例5の液晶表示装置も、漏れ光が大きくコントラスト比の低い液晶表示装置となった。
【0231】
尚、各実施例で作製したTD80UFと第2の光学異方性層との積層体を、互いの吸収軸が直交している2枚の偏光板の間に挟み、様々な角度から観察してムラを評価したところ、表中のムラの評価と同様な結果が得られた。本願の含フッ素ポリマーの添加により、ムラのない光学異方性フィルムを作製することができた。従って、本発明では、フルオロ脂肪族基含有モノマーとアミド基含有モノマーを含有する含フッ素ポリマーを用いるのが好ましいことがわかる。
【0232】
[実施例5]
実施例2において、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)を添加せず、その代わりに配向温度低下剤Aを同じ質量だけ添加した他は実施例2と同様にして第2の異方性層を作製したところ、厚さ3.0μm、光学的に不の屈折率異方性を示し、可視光に対してRe=0nm、Rth=155nmの第2の異方性層が得られた。この得られた第2の光学異方性層において、ディスコティック液晶性化合物の分子は±2°の範囲で水平配向していた。これと実施例2の比較から、配向温度低下剤Aの添加により同じ膜厚でRthが大きい光学異方性層が得られることがわかる。
【0233】
【化78】

【0234】
[実施例6]
Rthが140nmになるように塗布量を変更した他は実施例5と全く同様にして、膜厚2.7μmの光学異方性層を作製したところ、光学的に不の屈折率異方性を示し、可視光に対してRe=0nm、Rth=140nmの第2の光学異方性層が得られた。この得られた第2の光学異方性層において、ディスコティック液晶性化合物の分子は±2°の範囲で水平配向していた。ここで得られた第2の光学異方性層を用いた以外は実施例2と同様にして液晶表示装置を作製した。作製した液晶表示装置について、漏れ光およびムラを実施例2と同様に評価した結果、実施例2と同様にVAモードの液晶セルの光学補償を正確に行うことができ、漏れ光が小さくコントラスト比の高い液晶表示装置となった。また、含フッ素ポリマーの添加により、第2の光学異方性層の表面平滑性が改善されているので、ムラの少ない、高画質の画像表示が実現できた。
尚、実施例6で作製したTD80UFと第2の光学異方性層との積層体を、互いの吸収軸が直交している2枚の偏光板の間に挟み、様々な角度から観察してムラを評価したところ、実施例2のムラの評価と同様な結果が得られた。
これより、配向温度低下剤Aを用いることにより、第2の光学異方性層の膜厚を薄くして同等の光学性能を得ることができることが明らかとなった。より薄膜化できる点、および製造コストの点で有利である。
【図面の簡単な説明】
【0235】
【図1】本発明の液晶表示装置の一例を示す概略図である。
【図2】本発明に使用可能な偏光板の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【0236】
1 上側偏光板
2 上側偏光板吸収軸
3 第1の光学異方性層
4 第1の光学異方性層遅相軸の方向
5 液晶セル上電極基板
6 上基板配向制御方向
7 液晶性分子
8 液晶セル下電極基板
9 下基板配向制御方向
10 第2の光学異方性層
12 下側偏光板
13 下側偏光板吸収軸の方向
101 偏光板保護膜
102 偏光板保護膜遅相軸の方向
103 偏光板偏光膜
104 偏光膜吸収軸方向
105 偏光板保護膜
106 偏光板保護膜遅相軸の方向

【特許請求の範囲】
【請求項1】
支持体上に、ディスコティック液晶性化合物と、フルオロ脂肪族基及びアミド基を有する含フッ素ポリマーの少なくとも一種とを含有する組成物から形成された光学異方性層を少なくとも一層有する光学異方性フィルム。
【請求項2】
前記含フッ素ポリマーが、フルオロ脂肪族基含有モノマーから誘導される重合単位およびアミド基含有モノマーから誘導される重合単位を含む請求項1に記載の光学異方性フィルム。
【請求項3】
前記光学異方性層中において、前記ディスコティック液晶性化合物の分子が実質的に水平配向している請求項1又は2に記載の光学異方性フィルム。
【請求項4】
前記光学異方性層が、可視光に対してReが10nm以下で、且つRthが60〜250nmである請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学異方性フィルム。
【請求項5】
前記含フッ素ポリマーが、下記一般式(I)又は一般式(II)で表されるフルオロ脂肪族基含有モノマーの重合単位を少なくとも一種含むポリマーである請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学異方性フィルム:
【化1】

【化2】

式中、R1及びR2は水素原子、ハロゲン原子又はメチル基を表し、L1及びL2はそれぞれ2価の連結基を表し、m及びnはそれぞれ独立に1以上18以下の整数を表す。
【請求項6】
前記含フッ素ポリマーが、下記一般式(III)で表されるアミド基含有モノマーの重合単位を少なくとも一種含むポリマーである請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学異方性フィルム:
【化3】

式中、R3は水素原子、ハロゲン原子又はメチル基を表し、R10及びR11はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数6〜20の芳香族基又は炭素数1〜20のヘテロ環基を表す。また、R10とR11は互いに連結して複素環を形成してもよい。
【請求項7】
前記光学異方性層が、前記ディスコティック液晶性化合物とは異なる、少なくとも一種の円盤状化合物を含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学異方性フィルム。
【請求項8】
前記ディスコティック液晶性化合物が、トリフェニレン液晶性化合物である請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学異方性フィルム。
【請求項9】
請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学異方性フィルムと偏光膜とを有する偏光板であって、前記光学異方性フィルムが前記偏光膜の少なくとも一方の保護膜を兼ねる偏光板。
【請求項10】
互いの吸収軸が直交している二枚の偏光板及び前記二枚の偏光膜の間に、一対の基板及び該基板間に挟持される液晶性分子からなる液晶層を有するとともに、外部電界が印加されていない非駆動状態において、前記液晶性分子が前記基板に対して略垂直な方向に配向する液晶セルと、光学的に正の屈折率異方性を持ち、可視光に対してReが40〜150nmである第1の光学異方性層の少なくとも一層と、第2の光学異方性層として請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学異方性フィルムとを有する液晶表示装置。
【請求項11】
前記光学異方性フィルムが、前記二枚の偏光膜の少なくとも一方の保護膜を兼ねる請求項10に記載の液晶表示装置。
【請求項12】
前記第1の光学異方性層が、棒状液晶性化合物又は高分子ポリマーから形成された層である請求項10又は11に記載の液晶表示装置。
【請求項13】
前記第1の光学異方性層が、下記一般式(IV)で表される棒状液晶性化合物から形成された層である請求項10〜12のいずれか1項に記載の液晶表示装置:
一般式(IV)
1−L11−A1−L13−M−L14−A2−L12−Q2
式中、Q1及びQ2はそれぞれ独立に重合性基を表わし、L11、L12、L13及びL14はそれぞれ独立に単結合又は二価の連結基を表し、A1及びA2はそれぞれ独立に炭素原子数2〜20を有するスペーサー基を表わし、Mはメソゲン基を表わす。
【請求項14】
前記第1の光学異方性層が棒状液晶性化合物から形成された層であり、前記第1の光学異方性層中、前記棒状液晶性化合物の分子が、前記二枚の偏光膜の吸収軸の一方に対して実質的に直交する方向に水平配向した状態に固定されている請求項10〜13のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
【請求項15】
前記第1の光学異方性層と前記第2の光学異方性層とが液晶セルを挟んで配置されている請求項10〜14のいずれか1項に記載の液晶表示装置。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2006−126768(P2006−126768A)
【公開日】平成18年5月18日(2006.5.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−70441(P2005−70441)
【出願日】平成17年3月14日(2005.3.14)
【出願人】(000005201)富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Fターム(参考)】