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JP4991207B2 - 光学フィルム、これを用いた光学補償フィルム、偏光板および液晶表示装置 - Google Patents

光学フィルム、これを用いた光学補償フィルム、偏光板および液晶表示装置 Download PDF

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JP4991207B2
JP4991207B2 JP2006221522A JP2006221522A JP4991207B2 JP 4991207 B2 JP4991207 B2 JP 4991207B2 JP 2006221522 A JP2006221522 A JP 2006221522A JP 2006221522 A JP2006221522 A JP 2006221522A JP 4991207 B2 JP4991207 B2 JP 4991207B2
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Description

本発明は、光学フィルム、これを用いた光学補償フィルム、偏光板および液晶表示装置
に関する。
液晶表示装置は、低電圧・低消費電力で小型化・薄膜化が可能など様々な利点からパーソナルコンピューターや携帯機器のモニター、テレビ用途に広く利用されている。このような液晶表示装置は液晶セル内の液晶分子の配列状態により様々なモードが提案されているが、従来は液晶セルの下側基板から上側基板に向かって約90°捩れた配列状態になるTNモードが主流であった。
一般に液晶表示装置は液晶セル、光学補償シート、偏光子から構成される。光学補償シートは画像着色を解消したり、視野角を拡大するために用いられており、延伸した複屈折フィルムや透明フィルムに液晶を塗布したフィルムが使用されている。例えば、特許文献1ではディスコティック液晶をトリアセチルセルロースフィルム上に塗布し配向させて固定化した光学補償シートをTNモードの液晶セルに適用し、視野角を広げる技術が開示されている。しかしながら、大画面で様々な角度から見ることが想定されるテレビ用途の液晶表示装置は視野角依存性に対する要求が厳しく、前述のような手法をもってしても要求を満足することはできていない。そのため、IPS(In−Plane Switching)モード、OCB(Optically Compensatory Bend)モード、VA(Vertically Aligned)モードなど、TNモードとは異なる液晶表示装置が研究されている。特にVAモードはコントラストが高く、比較的製造の歩留まりが高いことからTV用の液晶表示装置として着目されている。
しかしながらVAモードではパネル法線方向においてはほぼ完全な黒色表示ができるものの、斜め方向からパネルを観察すると光漏れが発生し、視野角が狭くなるという問題があった。この問題を解決するためにフィルム面内の屈折率に対して膜厚方向の屈折率が十分小さい屈折率異方性を有する位相差板を液晶層と偏光板の間の少なくとも一方に配置することで光漏れを低減することが提案されている(例えば特許文献2)。また、正の一軸性の屈折率異方性を有する第一の位相差板とフィルム面内の屈折率に対して膜厚方向の屈折率が十分小さい負の屈折率異方性を有する第2の位相差板とを併用することにより光漏れを低減する方法が提案されている(例えば特許文献3)。さらにフィルムの3次元方向の屈折率がいずれも異なる、光学的に二軸の位相差板を用いることによりVAモードの液晶表示装置の視野角特性を向上することが提案されている(例えば特許文献4)。
しかしながらこれらの方法はある波長域(例えば550nm付近の緑光)に対して光漏れを低減しているのみであり、それ以外の波長域(例えば450nm付近の青光、650nm付近の赤光)に対する光漏れは考慮していない。このため例えば黒表示をして斜めから観察すると、青色や赤色に着色するいわゆるカラーシフトの問題が解決されていなかった。
特許第2587398号公報 特開昭62−210423号公報 特許3027805号公報 特許3330574号公報
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、広範囲にわたり高いコントラスト比を有し、カラーシフトを抑制可能な光学フィルム、これを用いた光学補償フィルム、偏光板および液晶表示装置の提供を目的とする。
これらの目的は以下の手段によって達成された。
〔1〕
下記式(A)で示される繰り返し単位および下記式(B)で示される繰り返し単位からなり、上記式(A)で表される繰り返し単位が全体の80〜30mol%を占めるポリカーボネート共重合体および/または該ポリカーボネート共重合体を含むブレンド体、及び
円盤状化合物からなる1種以上のレターデーション発現剤
を含有し、下記式(1)〜(4)のレターデーションを満たす光学フィルム。
(1)0.1<Re(450)/Re(550)<0.95
(2)1.03<Re(650)/Re(550)<1.93
(3)0.54≦(Re(450)/Rth(450))/(Re(550)/Rth(550))≦0.72
(4)1.18≦(Re(650)/Rth(650))/(Re(550)/Rth(550))≦1.47
(式中、Re(λ)は、波長λnmの光に対する該フィルムの面内レターデーション値であり、Rth(λ)は、波長λnmの光に対する該フィルムの厚み方向のレターデーショ
ン値である(単位:nm)。)
Figure 0004991207

(上記式(A)においてR〜Rはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子および炭素数1〜6の炭化水素基から選ばれる少なくとも一種の基であり、Xは下記式(X)
Figure 0004991207

であり、RおよびR10はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜3のアルキル基である。)
Figure 0004991207

(上記式(B)においてR11〜R18はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子および炭素数1〜22の炭化水素基から選ばれる少なくとも一種の基であり、Yは下記式群
Figure 0004991207

から選択され、ここでR19〜R21、R23及びR24はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子及び炭素数1〜22の炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の基であり、R22及びR25はそれぞれ独立に炭素数1〜20の炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の基であり、Ar〜Arはそれぞれ独立に炭素数6〜10のアリール基から選ばれる少なくとも1種の基である。)
〔2〕
前記円盤状化合物が下記一般式(I)で表される、〔1〕に記載の光学フィルム。
一般式(I)
Figure 0004991207

上記一般式(I)中:
は、各々独立に、オルト位、メタ位およびパラ位の少なくともいずれかに置換基を有する芳香族環または複素環を表す。
は、各々独立に、単結合または−NR−を表す。ここで、Rは、各々独立に、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基または複素環基を表す。
〔3〕
前記光学フィルムが下記式(C)で示される繰り返し単位が全体の30〜60mol%と、下記式(D)で示される繰り返し単位が全体の70〜40mol%を占めるポリカーボネート共重合体および/または該ポリカーボネート共重合体を含むブレンド体を含有する〔1〕又は〔2〕に記載の光学フィルム。
Figure 0004991207

(上記式(C)においてR26〜R27はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基から選ばれる。)
Figure 0004991207

(上記式(D)においてR28〜R29はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基から選ばれる。)
〔4〕
前記光学フィルムが、溶液製膜で製膜され、残留溶剤量が5〜50質量%の範囲でウェット延伸されて得られたものであることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の光学フィルム。
〔5〕
前記ウェット延伸が自由一軸延伸である、〔4〕に記載の光学フィルム。
〔6〕
下記式(5)および(6)を満たすことを特徴とする〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の光学フィルム。
(5)5<Re(550)<200
(6)10<Rth(550)<40

〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の光学フィルムと、Re(550)が0〜200nmであり、且つRth(550)が−400〜400nmである光学異方性層とを有する光学補償フィルム。

前記光学異方性層が、ディスコティック液晶性分子から成形された層を含む〔〕に記載の光学補償フィルム。

前記光学異方性層が、棒状液晶性分子から形成された層を含む〔〕に記載の光学補償フィルム。
〔1
前記光学異方性層が、ポリマーフィルムを含む〔〕に記載の光学補償フィルム。
〔1
前記ポリマーフィルムが、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミドポリエステルイミドおよびポリアリールエーテルケトンからなる群から選ばれる少なくとも一種のポリマー材料を含有する〔1〕に記載の光学補償フィルム。
〔1
〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の光学フィルム、または〔〕〜〔1〕のいずれかに記載の光学補償フィルムと偏光子とを貼りあわせて作製したことを特徴とする偏光板。
〔1
〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の光学フィルム、〔〕〜〔1〕のいずれかに記載の光学補償フィルムまたは〔1〕に記載の偏光板を備えてなることを特徴とする液晶表示装置。
〔1
〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の光学フィルム、〔〕〜〔1〕のいずれかに記載の光学補償フィルムまたは〔1〕に記載の偏光板を液晶セルの一方に配置し、もう一方に下記式(7)〜(11)を満たすフィルムを配置したことを特徴とする液晶表示装置。
(7)0<Re(550)<10
(8)30<Rth(550)<400
(9)10<Rth(550)/Re(550)
(10)1.0<Rth(450)/Rth(550)<2.0
(11)0.5<Rth(650)/Rth(550)<1.0
(式中、Re(λ)は、波長λnmの光に対する該フィルムの面内レターデーション値であり、Rth(λ)は、波長λnmの光に対する該フィルムの厚み方向のレターデーション値である(単位:nm)。)
〔1
〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の光学フィルム、〔〕〜〔1〕のいずれかに記載の光学補償フィルムまたは〔1〕に記載の偏光板を、液晶セルの上下に1つずつ用いたことを特徴とする液晶表示装置。
〔1
液晶セル中の液晶分子長軸が、電圧無印加状態においてパネル面に対して略垂直な方向に配向した構造を有する〔1〕〜〔1〕のいずれかに記載の液晶表示装置。
本発明は、上記〔1〕〜〔1〕に係る発明であるが、以下、それ以外の事項(例えば、下記1〜15)についても記載している。
1.下記式(1)〜(4)のレターデーションを満たし、下記式(A)で示される繰り返し単位および下記式(B)で示される繰り返し単位からなり、上記式(A)で表される繰り返し単位が全体の80〜30mol%を占めるポリカーボネート共重合体および/または該ポリカーボネート共重合体を含むブレンド体を含有する光学フィルム。
(1)0.1<Re(450)/Re(550)<0.95
(2)1.03<Re(650)/Re(550)<1.93
(3)0.54≦(Re(450)/Rth(450))/(Re(550)/Rth(
550))≦0.72
(4)1.18≦(Re(650)/Rth(650))/(Re(550)/Rth(
550))≦1.47
(式中、Re(λ)は、波長λnmの光に対する該フィルムの面内レターデーション値で
あり、Rth(λ)は、波長λnmの光に対する該フィルムの厚み方向のレターデーショ
ン値である(単位:nm)。)
Figure 0004991207
(上記式(A)においてR〜Rはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子および炭素数1〜6の炭化水素基から選ばれる少なくとも一種の基であり、Xは下記式(X)
Figure 0004991207
であり、RおよびR10はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜3のアルキル基である。)
Figure 0004991207
(上記式(B)においてR11〜R18はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子および炭素数1〜22の炭化水素基から選ばれる少なくとも一種の基であり、Yは下記式群
Figure 0004991207
から選択され、ここでR19〜R21、R23及びR24はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子及び炭素数1〜22の炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の基であり、R22及びR25はそれぞれ独立に炭素数1〜20の炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の基であり、Ar〜Arはそれぞれ独立に炭素数6〜10のアリール基から選ばれる少なくとも1種の基である。)
2.前記光学フィルムが下記式(C)で示される繰り返し単位が全体の30〜60mol%と、下記式(D)で示される繰り返し単位が全体の70〜40mol%を占めるポリカーボネート共重合体および/または該ポリカーボネート共重合体を含むブレンド体を含有する前記1に記載の光学フィルム。
Figure 0004991207
(上記式(C)においてR26〜R27はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基から選ばれる。)
Figure 0004991207
(上記式(D)においてR28〜R29はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基から選ばれる。)
3.さらに、棒状化合物または円盤状化合物からなるレターデーション発現剤を1種以上含有することを特徴とする前記1または2に記載の光学フィルム。
4.前記光学フィルムが、溶液製膜で製膜され、残留溶剤量が5〜50質量%の範囲でウェット延伸されて得られたものであることを特徴とする前記1〜3のいずれかに記載の光学フィルム。
5.下記式(5)および(6)を満たすことを特徴とする前記1〜4のいずれかに記載の光学フィルム。
(5)5<Re(550)<200
(6)10<Rth(550)<400
6.前記1〜5のいずれかに記載の光学フィルムと、Re(550)が0〜200nmであり、且つRth(550)が−400〜400nmである光学異方性層とを有する光学補償フィルム。
7.前記光学異方性層が、ディスコティック液晶性分子から成形された層を含む前記6に記載の光学補償フィルム。
8.前記光学異方性層が、棒状液晶性分子から形成された層を含む前記6に記載の光学補償フィルム。
9.前記光学異方性層が、ポリマーフィルムを含む前記6に記載の光学補償フィルム。
10.前記ポリマーフィルムが、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミドポリエステルイミドおよびポリアリールエーテルケトンからなる群から選ばれる少なくとも一種のポリマー材料を含有する前記9に記載の光学補償フィルム。
11.前記1〜5のいずれかに記載の光学フィルム、または前記6〜10のいずれかに記載の光学補償フィルムと偏光子とを貼りあわせて作製したことを特徴とする偏光板。
12.前記1〜5のいずれかに記載の光学フィルム、前記6〜10のいずれかに記載の光学補償フィルムまたは前記11に記載の偏光板を備えてなることを特徴とする液晶表示装置。
13.前記1〜5のいずれかに記載の光学フィルム、前記6〜10のいずれかに記載の光学補償フィルムまたは前記11に記載の偏光板を液晶セルの一方に配置し、もう一方に下記式(7)〜(11)を満たすフィルムを配置したことを特徴とする液晶表示装置。
(7)0<Re(550)<10
(8)30<Rth(550)<400
(9)10<Rth(550)/Re(550)
(10)1.0<Rth(450)/Rth(550)<2.0
(11)0.5<Rth(650)/Rth(550)<1.0
(式中、Re(λ)は、波長λnmの光に対する該フィルムの面内レターデーション値であり、Rth(λ)は、波長λnmの光に対する該フィルムの厚み方向のレターデーション値である(単位:nm)。)
14.前記1〜5のいずれかに記載の光学フィルム、前記6〜10のいずれかに記載の光学補償フィルムまたは前記11に記載の偏光板を、液晶セルの上下に1つずつ用いたことを特徴とする液晶表示装置。
15.液晶セル中の液晶分子長軸が、電圧無印加状態においてパネル面に対して略垂直な方向に配向した構造を有する前記12〜14のいずれかに記載の液晶表示装置。
本発明は、本発明者らの鋭意検討の結果得られた知見に基づいて完成されたものであり、素材や製造方法を適宜選択する等により、光学補償フィルムの面内のレターデーション
と厚さ方向のレターデーションの波長分散を独立に制御し、その光学的な最適値を求め、液晶セル、特にVAモードの液晶セルの黒状態の視角補償をほぼ全ての波長において可能にするものである。その結果、本発明の液晶表示装置は、黒表示時の斜め方向の光抜けが軽減され、視野角コントラストが著しく改善されている。また、本発明の液晶表示装置は、黒表示時の斜め方向の光抜けをほぼ全ての可視光波長領域で抑えることができるため、従来問題であった視野角に依存した黒表示時の色ずれが大きく改善されている。本発明によれば、広範囲にわたり高いコントラスト比を有し、カラーシフトを抑制可能な光学フィルム、これを用いた光学補償フィルム、偏光板および液晶表示装置を提供することができる。
本発明は、下記式(1)〜(4)のレターデーションを満たし、式(A)で示される繰り返し単位および式(B)で示される繰り返し単位からなり、式(A)で表される繰り返し単位が全体の80〜30mol%を占めるポリカーボネート共重合体および/または該ポリカーボネート共重合体を含むブレンド体を含有する光学フィルム、これを用いた光学補償フィルム、偏光板および液晶表示装置であるが、本明細書には、それ以外の事項も参考のため記載した。
(1)0.1<Re(450)/Re(550)<0.95
(2)1.03<Re(650)/Re(550)<1.93
(3)0.54≦(Re(450)/Rth(450))/(Re(550)/Rth(550))≦0.72
(4)1.18≦(Re(650)/Rth(650))/(Re(550)/Rth(550))≦1.47
(式中、Re(λ)は、波長λnmの光に対する該フィルムの面内レターデーション値であり、Rth(λ)は、波長λnmの光に対する該フィルムの厚み方向のレターデーション値である(単位:nm)。)
以下、図面を用いて本発明の作用を説明する。図1は、一般的なVAモードの液晶表示装置の構成を示す模式図である。VAモードの液晶表示装置は、電圧無印加時、即ち黒表示時に、液晶が基板面に対して垂直配向する液晶層を有する液晶セル3と、該液晶セル3を挟持し、且つ互いの透過軸方向(図1では縞線で示した)を直交させて配置された偏光板1及び偏光板2とを有する。図1中、光は、偏光板1側から入射するものとする。電圧無印加時に、法線方向、即ち、z軸方向に進む光が入射した場合、偏光板1を通過した光は、直線偏光状態を維持したまま、液晶セル3を通過し、偏光板2において完全に遮光される。その結果、コントラストの高い画像を表示できる。
しかし、図2に示す様に、斜光入射の場合には状況が異なる。光が、z軸方向でない斜め方向、即ち、偏光板1および2の偏光方向に対して斜めの方位(いわゆるOFF AXIS)から入射する場合、入射光は、液晶セル3の垂直配向した液晶層を通過する際に、斜め方向のレターデーションの影響を受け、その偏光状態が変化する。さらに、偏光板1と偏光板2の見かけの透過軸が直交配置からずれる。この2つの要因のため、OFF AXISにおける斜め方向からの入射光は、偏光板2で完全に遮光されず、黒表示時に光抜けが生じ、コントラストを低下させることになる。
ここで、極角と方位角を定義する。極角はフィルム面の法線方向、即ち、図1及び図2中のz軸からの傾き角であり、例えば、フィルム面の法線方向は、極角=0度の方向である。方位角は、x軸の正の方向を基準に反時計回りに回転した方位を表しており、例えばx軸の正の方向は方位角=0度の方向であり、y軸の正の方向は方位角=90度の方向である。前述したOFF AXISにおける斜め方向とは、極角が0度ではない場合で且つ、方位角=45度、135度、225度、315度の場合を主に指す。
図3に、本発明の作用を説明するための構成例についての模式図を示す。図3の構成は、図1の構成に、液晶セル3と偏光板1との間に光学フィルム4を配置した構成である。
光学フィルム4は、前記のように、
(1)0.1<Re(450)/Re(550)<0.95
(2)1.03<Re(650)/Re(550)<1.93
(3)0.4<(Re(450)/Rth(450))/(Re(550)/Rth(550))<0.95
(4)1.05<(Re(650)/Rth(650))/(Re(550)/Rth(550))<1.90
の関係を満たしている。本発明は、前記光学特性を有する光学フィルムを用いることによって、斜め方向に入射したR、G、B各波長の光について、各波長ごとに異なった遅相軸及びレターデーションで光学補償することを可能としている。その結果、従来の液晶表示装置と比較して、黒表示の視角コントラストを格段に向上されるとともに、さらに黒表示の視角方向における色づきも格段に軽減される。ここで、本明細書においては、R、G、Bの波長として、Rは波長650nm、Gは波長550nm、Bは波長450nmを用いた。R、G、Bの波長は必ずしもこの波長で代表されるものではないが、本発明の効果を奏する光学特性を規定するのに適当な波長であると考えられる。
特に、本発明では、ReとRthの比であるRe/Rthに着目している。これは、Re/Rthの値は、2軸性複屈折媒体を斜め方向に進む光の伝播における2つの固有偏光の軸を決定するものだからである。図4に本発明で用いられる光学フィルムに、斜め方向に進む光が入射した場合における、2つある固有偏光の1つの軸の方向とRe/Rthの関係を計算した結果の一例を示す。なお、光の伝播方向を、方位角=45度、極角=34度と仮定した。図4に示す結果から、Re/Rthが決まれば、固有偏光の1つの軸が決まることがわかる。光学フィルムを通過することによって入射光の偏光状態がどのように変化するかは、該光学フィルムの面内遅相軸方位及び該光学フィルムのレターデーションによって主に決定される。本発明では、R、G、B各波長について、Re/Rthの関係を規定することで、偏光状態の変化を主に決定するファクターである、面内遅相軸及びレターデーションの双方をR、G、B各波長において最適化している。その結果、斜め方向から光が入射し、液晶層の斜め方向のレターデーションの影響を受け、且つ偏光板1と偏光板2の見かけの透過軸がずれているという2つの要因がある場合であっても、一の光学補償フィルムによる完全な補償を可能とし、コントラストの低下を軽減している。R、G、Bで可視光全領域を代表させてフィルムのパラメータを決めれば、可視光全領域でほぼ完全な補償をすることができるということになる。
なお、VAモードは、電圧無印加時、即ち黒表示時に液晶が垂直配向しているので、黒表示時に、法線方向から入射した光の偏光状態が、光学フィルム4のレターデーションによって影響されないように、光学フィルム4の面内遅相軸を、偏光板1又は偏光板2と垂直または平行にするのが好ましい。偏光板2と液晶セル3との間にも光学フィルムを配置してもよく、かかる場合も、光学フィルムの面内遅相軸を、偏光板1又は偏光板2と垂直または平行にするのが好ましい。
図5に、図3の構成における補償機構について、ポアンカレ球を用いて説明した図を示す。ここで、光の伝播方向は方位角=45度、極角=34度である。図5中、S2軸は、紙面上から下に垂直に貫く軸であり、図5は、ポアンカレ球を、S2軸の正の方向から見た図である。また、図5は、平面的に示されているので、偏光状態の変化前と変化後の点の変位は、図中直線の矢印で示されているが、実際は、液晶層や光学フィルムを通過することによる偏光状態の変化は、ポアンカレ球上では、それぞれの光学特性に応じて決定される特定の軸の回りに、特定の角度回転させることで表される。
図3中の偏光板1を通過した入射光の偏光状態は、図5では点(i)に相当し、図3中の偏光板2の吸収軸によって遮光される偏光状態は、図5では点(ii)に相当する。従来、VAモードの液晶表示装置において、斜め方向におけるOFF AXISの光抜けは、この点(i)と点(ii)がずれていることに起因する。光学フィルムは、一般的に、液晶層における偏光状態の変化も含めて、入射光の偏光状態を点(i)から点(ii)に変化させるために用いられる。液晶セル3の液晶層は正の屈折率異方性を示し、垂直配向しているので、液晶層を通過することによる入射光の偏光状態の変化は、ポアンカレ球上では、図5中の上から下への矢印で示され、S1軸回りの回転として表される。従って、液晶層を通過後の可視光が、偏光板2で完全に遮光されるには、回転前の出発点は、R、G、Bそれぞれについて、点(ii)をS1軸回りに回転した線上になくてはならない。また、その回転角度は、液晶層の斜め方向からの実効的なレターデーションΔn’d’を波長で割った値Δn’d’/λに比例するので、波長が異なるR、G、Bの各波長においては、回転角度は一致しない。従って、回転後に、R、G、Bそれぞれの偏光状態が全て点(ii)となるためには、図5に示す様に、回転前のR、G、Bそれぞれの偏光状態が、点(ii)をS1軸回りに回転した線上であって、且つそれぞれの回転角度に応じた点に位置する必要がある。本発明では、光学フィルム4を通過した後、液晶セル3を通過する前のR、G、Bそれぞれの偏光状態を、上記した偏光状態とするために、R、G、BそれぞれのRe/Rthが一定の関係を満たす光学フィルムを配置して、光学補償を行っている。
一方、従来技術の一例について、同様に図6に示す。図6に示す例は、波長に対しRe/Rthが一定の光学補償フィルムを用いた場合の例である。この場合、例えば、光学補償フィルムの光学特性を、G光について、液晶層による回転前の出発点が、点(ii)をS1軸回りに回転した線上に位置する様に調整しても、R光及びB光については、かかる線上に位置させることはできない。従って、液晶層を通過したR及びB光は、点(ii)の偏光状態には変化せず、偏光板の吸収軸によって完全に遮光することはできない。その結果、R光及びB光の光抜けが生じ、黒表示で色ずれが生じることになる。R光及びB光のみに対して最適化した光学補償フィルムを使用しても同様である。
本発明は、入射光が法線方向とそれに対して傾いた斜め方向、例えば極角60度方向とで、レターデーションの波長分散が異なる光学特性をフィルムに持たせ、それを光学補償に積極的に用いることを特徴としている。本発明の範囲は、液晶層の表示モードによって限定されず、VAモード、IPSモード、ECBモード、TNモードおよびOCBモード等、いずれの表示モードの液晶層を有する液晶表示装置にも用いることができる。
次に、本発明の光学フィルムについて、光学特性、原料、製造方法等について、より詳細に説明する。
本発明の光学フィルムは、液晶表示装置の光学補償フィルムに有効に用いることができ、特にVAモードの液晶表示装置の視野角コントラストの拡大、及び視野角に依存した色ずれの軽減に寄与する。本発明の光学フィルムは、観察者側の偏光板と液晶セルとの間に配置しても、背面側の偏光板と液晶セルとの間に配置してもよいし、双方に配置してもよい。例えば、独立の部材として液晶表示装置内部に組み込むこともできるし、また、偏光膜を保護する保護膜に、前記光学特性を付与して光学補償フィルムとしても機能させて、偏光板の一部材として、液晶表示装置内部に組み込むこともできる。
本発明の光学フィルムは、上記した様に、
(1)0.1<Re(450)/Re(550)<0.95
(2)1.03<Re(650)/Re(550)<1.93
(3)0.4<(Re(450)/Rth(450))/(Re(550)/Rth(550))<0.95
(4)1.05<(Re(650)/Rth(650))/(Re(550)/Rth(550))<1.90
の関係を満たしている。
好ましくは、
(1)0.2<Re(450)/Re(550)<0.9、
(2)1.05<Re(650)/Re(550)<1.9、
(3)0.5<(Re(450)/Rth(450))/(Re(550)/Rth(550))<0.9
(4)1.1<(Re(650)/Rth(650))/(Re(550)/Rth(550))<1.8
である。
また本発明の光学フィルムは、下記式(5)および(6)を満たすことが好ましい。
(5)5≦Re(550)≦200
(6)10≦Rth(550)≦400
好ましくは、(5)20≦Re(550)≦150、
(6)50≦Rth(550)≦300、
である。
(レターデーションおよびその波長分散特性)
本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーションおよび厚み方向のレターデーションを表す(25℃60%RHの環境下)。Re(λ)はKOBRA 21ADH(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。Rth(λ)は前記Re(λ)、面内の遅相軸(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、および面内の遅相軸を傾斜軸(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が算出する。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と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADH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)が更に算出される。
また、本発明の光学フィルム全体の厚み方向のレターデーション(Rth)は、液晶層のレターデーションをキャンセルさせるのに相当しているのが好ましいので、各液晶層の態様によって好ましい範囲も異なる。例えば、VAモードの液晶セル(例えば、厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・dが0.2〜1.0μmである液晶層を有するVAモードの液晶セル)の光学補償に用いられる場合は、10〜400nmであるのが好ましく、50nm〜350nmであるのがより好ましく、100〜300nmであるのがさらに好ましい。また、Reレターデーション値については特に制限はないが、一般的には5〜200nmであり、好ましくは20〜150nmであり、より好ましくは50〜100nmである。
また、光学フィルムの厚みに関しては、特に制限はないが、300μm以下、好ましくは40〜250μmであり、より好ましくは60〜250μmであり、80〜200μmであることが好ましい。
本発明の光学フィルムは、ポリマー原料、その配合量、添加剤、製造条件などを選択し、これらの値を所望の範囲に調整することで、上記光学特性を満足する光学補償フィルムを作製することができる。
本発明の光学フィルムに使用されるポリカーボネート共重合体について説明する。
当該ポリカーボネート共重合体は、下記式(A)で示される繰り返し単位および下記式(B)で示される繰り返し単位からなり、上記式(A)で表される繰り返し単位が全体の80〜30mol%を占めるポリカーボネート共重合体である。
Figure 0004991207
上記式(A)において、R〜Rはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子及び炭素数1〜6の炭化水素基から選ばれる。かかる炭素数1〜6の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、シクロヘキシル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基が挙げられる。この中で、水素原子、メチル基が好ましい。
Xは下記式(X)であり、RおよびR10はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜3のアルキル基である。ハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基としては上記したものと同じものをあげることができる。
Figure 0004991207
Figure 0004991207
上記式(B)において、R11〜R18はそれぞれ独立に水素原子、ハロン原子及び炭素数1〜22の炭化水素基から選ばれる。かかる炭素数1〜22の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、シクロヘキシル基等の炭素数1〜9のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等のアリール基が挙げられる。この中で、水素原子、メチル基が好ましい。
Yは下記式群であり、R19〜R21、R23及びR24はそれぞれ独立に水素原子、
ハロゲン原子及び炭素数1〜22の炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の基である。
かかる炭化水素基については、上記したものと同じものを挙げることができる。R22
びR25はそれぞれ独立に炭素数1〜20の炭化水素基から選ばれ、かかる炭化水素基と
してはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、シクロヘキシレン基、フェ
ニレン基、ナフチレン基、ターフェニレン基が挙げられる。Ar〜Arとしてはフェ
ニル基、ナフチル基等の炭素数6〜10のアリール基を挙げられる。
Figure 0004991207
上記ポリカーボネート共重合体としては、下記式(C)で示される繰り返し単位30〜60mol%、と、下記式(D)で示される繰り返し単位70〜40mol%とからなるポリカーボネート共重合体が好ましい。
Figure 0004991207
Figure 0004991207
さらに好ましくは上記式(C)で示される繰り返し単位45〜55mol%と上記式(D)で示される繰り返し単位55〜45mol%とからなるポリカーボネート共重合体である。
上記式(C)においてR26〜R27はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、取り扱い性の点から好ましくはメチル基である。
上記式(D)においてR28〜R29はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、経済性、フィルム特性等から水素原子が好ましい。
本発明における光学フィルムは、上記したフルオレン骨格を有するポリカーボネート共重合体を用いたものが好ましい。このフルオレン骨格を有するポリカーボネート共重合体としては、例えば上記式(A)で表わされる繰り返し単位と上記式(B)で表わされる繰り返し単位とからなる異なる組成比のポリカーボネート共重合体のブレンド体がよく、上記式(A)の含有率はポリカーボネート共重合体全体の80〜30mol%が好ましく、より好ましくは75〜35mol%であり、さらに好ましくは70〜40mol%である。
上記共重合体は、上記式(A)および(B)で表わされる繰り返し単位をそれぞれ2種類以上組み合わせたものでもよい。
ここで上記モル比は、光学フィルムを構成するポリカーボネートバルク全体で、例えば核磁気共鳴(NMR)装置により求めることができる。
上記したポリカーボネート共重合体は公知の方法によって製造し得る。ポリカーボネートはジヒドロキシ化合物とホスゲンとの重縮合による方法、溶融重縮合法等が好適に用いられる。
上記ポリカーボネート共重合体の極限粘度は0.3〜2.0dl/gであることが好ましい。0.3未満では脆くなり機械的強度が保てないといった問題があり、2.0を超えると溶液粘度が上がりすぎるため溶液製膜においてダイラインの発生等の問題や、重合終了時の精製が困難になるといった問題がある。
また本発明の光学フィルムは、前記ポリカーボネート共重合体と、その他の高分子化合物との組成物(ブレンド体)であってもよい。この場合、該高分子化合物としては、光学的に透明である必要があることから前記ポリカーボネート共重合体と相溶できるもの、または、各々の高分子の屈折率が略等しいことが好ましい。その他の高分子の具体例としては、ポリ(スチレン−コ−マレイン酸無水物)などが挙げられ、ポリカーボネート共重合体と高分子化合物との組成比は、ポリカーボネート共重合体80〜30質量%、高分子化合物体20〜70質量%、好ましくはポリカーボネート共重合体80〜40質量%、高分子化合物体20〜60質量%である。ブレンド体の場合も、上記ポリカーボネート共重合体の繰り返し単位はそれぞれ2種類以上組み合わせてもよい。またブレンド体の場合、相溶性ブレンドが好ましいが、完全に相溶しなくても成分間の屈折率を合わせれば成分間の光散乱を抑え、透明性を向上させることが可能である。なお、ブレンド体は、3種類以上の材料を組合わせてもよく、複数種類のポリカーボネート共重合体とその他の高分子化合物とを組合わせることができる。
ポリカーボネート共重合体の質量平均分子量は、1,000〜1,000,000、好ましくは5,000〜500,000である。その他の高分子化合物の質量平均分子量は、500〜100,000、好ましくは1,000〜50,000である。
(レターデーション発現剤)
本発明の光学フィルムは、さらに、円盤状化合物または棒状化合物からなるレターデーション発現剤を1種以上含有していることが好ましい。レターデーション発現剤によって面内のレターデーションReおよび厚み方向のレターデーションRthを所望の値に近づけ、さらに、各波長におけるReおよびRthのが式(1)〜(4)を満たす波長分散特性を持つことが可能となる。とりわけ、本発明においては、前述したポリカーボネート構造によりReの波長分散を所望の範囲にすることが可能であるため、レターデーション発現剤は主としてRthの波長分散を所望の範囲に値に近づけることを可能にする。Rthの波長分散を所望の範囲に近づけるとは、短波領域に吸収をもつ円盤状化合物または棒状化合物がフィルム中で略水平に配向することにより、短波領域のRthを長波側よりも相対的に上昇させることによると考察できる。
上記短波領域のRthを長波側よりも相対的に上昇させるには、円盤状化合物または棒状化合物ともにのぞましく用いることができるが、フィルム中で略水平に配向する能力の点から、円盤状化合物を用いることがよりのぞましい。
レターデーション発現剤とは、本発明の光学フィルムのポリマー成分100質量部に対して1質量部の添加により、ReおよびRthの値をフイルム膜厚1ミクロンあたり0.11以上上昇させるものである。より好ましくはフイルム膜厚1ミクロンあたり0.2以上、さらに好ましくはフイルム膜厚1ミクロンあたり0.3以上レターデーションを上昇させるものである。
上記円盤状又は棒状化合物としては、少なくとも二つの芳香族環を有する化合物を用いることができる。
円盤状化合物はRthレターデーション発現性において棒状化合物よりも優れているため、特に大きなRthレターデーションを必要とする場合には好ましく使用される。
二種類以上のレターデーション発現剤を併用してもよい。
棒状または円盤状化合物からなる前記レターデーション発現剤は、250乃至400nmの波長領域に最大吸収を有することが好ましく、可視領域に実質的に吸収を有していないことが好ましい。
(円盤状化合物)
以下に本発明にて好ましく用いられる円盤状化合物からなるレターデーション発現剤の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
本発明では、下記一般式(I)で表される円盤状化合物からなるレターデーション発現剤として好ましく用いることができる。一般式(I)で表される化合物は、分子構造がトリアジン環を中心として回転対称性を有するので、レターデーション発現性が高く、かつ安価に製造可能であり、好ましい。
一般式(I)
Figure 0004991207
上記一般式(I)中:
は、各々独立に、オルト位、メタ位およびパラ位の少なくともいずれかに置換基を有する芳香族環または複素環を表す。
は、各々独立に、単結合または−NR−を表す。ここで、Rは、各々独立に、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基または複素環基を表す。
が表す芳香族環は、フェニルまたはナフチルであることが好ましく、フェニルであることが特に好ましい。Rが表す芳香族環はいずれかの置換位置に少なくとも一つの置換基を有してもよい。前記置換基の例には、ハロゲン原子、ヒドロキシル、シアノ、ニトロ、カルボキシル、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルケニルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、スルファモイル基、アルキル置換スルファモイル基、アルケニル置換スルファモイル基、アリール置換スルファモイル基、スルオンアミド基、カルバモイル、アルキル置換カルバモイル基、アルケニル置換カルバモイル基、アリール置換カルバモイル基、アミド基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アリールチオ基およびアシル基が含まれる。
が表す複素環基は、芳香族性を有することが好ましい。芳香族性を有する複素環は、一般に不飽和複素環であり、好ましくは最多の二重結合を有する複素環である。複素環は5員環、6員環または7員環であることが好ましく、5員環または6員環であることがさらに好ましく、6員環であることが最も好ましい。複素環のヘテロ原子は、窒素原子、硫黄原子または酸素原子であることが好ましく、窒素原子であることが特に好ましい。芳香族性を有する複素環としては、ピリジン環(複素環基としては、2−ピリジルまたは4−ピリジル)が特に好ましい。複素環基は、置換基を有していてもよい。複素環基の置換基の例は、上記アリール部分の置換基の例と同様である。
が単結合である場合の複素環基は、窒素原子に遊離原子価をもつ複素環基であることが好ましい。窒素原子に遊離原子価をもつ複素環基は、5員環、6員環または7員環であることが好ましく、5員環または6員環であることがさらに好ましく、5員環であることが最も好ましい。複素環基は、複数の窒素原子を有していてもよい。また、複素環基は、窒素原子以外のヘテロ原子(例、O、S)を有していてもよい。以下に、窒素原子に遊離原子価をもつ複素環基の例を示す。
Figure 0004991207
上記のように一般式(I)中、Xは単結合または−NR−を表す。Rは独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基または複素環基を表す。Rが表すアルキル基は、環状アルキル基であっても鎖状アルキル基であってもよいが、鎖状アルキル基が好ましく、分岐を有する鎖状アルキル基よりも、直鎖状アルキル基がより好ましい。アルキル基の炭素原子数は、1〜30であることが好ましく、1〜20であることがより好ましく、1〜10であることがさらに好ましく、1〜8がさらにまた好ましく、1〜6であることが最も好ましい。アルキル基は、置換基を有していてもよい。置換基の例には、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えばメトキシ、エトキシ)およびアシルオキシ基(例、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ)が含まれる。
が表すアルケニル基は、環状アルケニル基であっても鎖状アルケニル基であってもよいが、鎖状アルケニル基を表すのが好ましく、分岐を有する鎖状アルケニル基よりも、直鎖状アルケニル基を表すのがより好ましい。アルケニル基の炭素原子数は、2〜30であることが好ましく、2〜20であることがより好ましく、2〜10であることがさらに好ましく、2〜8であることがさらにまた好ましく、2〜6であることが最も好ましい。アルケニル基は置換基を有していてもよい。置換基の例には、前述のアルキル基の置換基と同様である。
が表す芳香族環基および複素環基は、Rが表す芳香族環および複素環と同様であり、好ましい範囲も同様である。芳香族環基および複素環基はさらに置換基を有していてもよく、置換基の例にはRの芳香族環および複素環の置換基と同様である。
一般式(I)で表される円盤状化合物からなるレターデーション発現剤の分子量は、300乃至800であることが好ましい。
また、一般式(I)で表される円盤状化合物からなるレターデーション発現剤と共にUV吸収剤を併用してもよい。UV吸収剤の使用量は一般式(I)で表される円盤状化合物からなるレターデーション発現剤に対して質量比で10%以下が好ましく、3%以下がさらに好ましい。
以下に本発明で使用される一般式(I)で表される円盤状化合物からなるレターデーション発現剤の具体例を示す。各例に示す複数のRは、同一の基を意味する。Rの定義は具体例番号と共に式の後に示す。
Figure 0004991207
(1)フェニル
(2)3−エトキシカルボニルフェニル
(3)3−ブトキシフェニル
(4)m−ビフェニリル
(5)3−フェニルチオフェニル
(6)3−クロロフェニル
(7)3−ベンゾイルフェニル
(8)3−アセトキシフェニル
(9)3−ベンゾイルオキシフェニル
(10)3−フェノキシカルボニルフェニル
(11)3−メトキシフェニル
(12)3−アニリノフェニル
(13)3−イソブチリルアミノフェニル
(14)3−フェノキシカルボニルアミノフェニル
(15)3−(3−エチルウレイド)フェニル
(16)3−(3,3−ジエチルウレイド)フェニル
(17)3−メチルフェニル
(18)3−フェノキシフェニル
(19)3−ヒドロキシフェニル
(20)4−エトキシカルボニルフェニル
(21)4−ブトキシフェニル
(22)p−ビフェニリル
(23)4−フェニルチオフェニル
(24)4−クロロフェニル
(25)4−ベンゾイルフェニル
(26)4−アセトキシフェニル
(27)4−ベンゾイルオキシフェニル
(28)4−フェノキシカルボニルフェニル
(29)4−メトキシフェニル
(30)4−アニリノフェニル
(31)4−イソブチリルアミノフェニル
(32)4−フェノキシカルボニルアミノフェニル
(33)4−(3−エチルウレイド)フェニル
(34)4−(3,3−ジエチルウレイド)フェニル
(35)4−メチルフェニル
(36)4−フェノキシフェニル
(37)4−ヒドロキシフェニル
(38)3,4−ジエトキシカルボニルフェニル
(39)3,4−ジブトキシフェニル
(40)3,4−ジフェニルフェニル
(41)3,4−ジフェニルチオフェニル
(42)3,4−ジクロロフェニル
(43)3,4−ジベンゾイルフェニル
(44)3,4−ジアセトキシフェニル
(45)3,4−ジベンゾイルオキシフェニル
(46)3,4−ジフェノキシカルボニルフェニル
(47)3,4−ジメトキシフェニル
(48)3,4−ジアニリノフェニル
(49)3,4−ジメチルフェニル
(50)3,4−ジフェノキシフェニル
(51)3,4−ジヒドロキシフェニル
(52)2−ナフチル
(53)3,4,5−トリエトキシカルボニルフェニル
(54)3,4,5−トリブトキシフェニル
(55)3,4,5−トリフェニルフェニル
(56)3,4,5−トリフェニルチオフェニル
(57)3,4,5−トリクロロフェニル
(58)3,4,5−トリベンゾイルフェニル
(59)3,4,5−トリアセトキシフェニル
(60)3,4,5−トリベンゾイルオキシフェニル
(61)3,4,5−トリフェノキシカルボニルフェニル
(62)3,4,5−トリメトキシフェニル
(63)3,4,5−トリアニリノフェニル
(64)3,4,5−トリメチルフェニル
(65)3,4,5−トリフェノキシフェニル
(66)3,4,5−トリヒドロキシフェニル
Figure 0004991207
(67)フェニル
(68)3−エトキシカルボニルフェニル
(69)3−ブトキシフェニル
(70)m−ビフェニリル
(71)3−フェニルチオフェニル
(72)3−クロロフェニル
(73)3−ベンゾイルフェニル
(74)3−アセトキシフェニル
(75)3−ベンゾイルオキシフェニル
(76)3−フェノキシカルボニルフェニル
(77)3−メトキシフェニル
(78)3−アニリノフェニル
(79)3−イソブチリルアミノフェニル
(80)3−フェノキシカルボニルアミノフェニル
(81)3−(3−エチルウレイド)フェニル
(82)3−(3,3−ジエチルウレイド)フェニル
(83)3−メチルフェニル
(84)3−フェノキシフェニル
(85)3−ヒドロキシフェニル
(86)4−エトキシカルボニルフェニル
(87)4−ブトキシフェニル
(88)p−ビフェニリル
(89)4−フェニルチオフェニル
(90)4−クロロフェニル
(91)4−ベンゾイルフェニル
(92)4−アセトキシフェニル
(93)4−ベンゾイルオキシフェニル
(94)4−フェノキシカルボニルフェニル
(95)4−メトキシフェニル
(96)4−アニリノフェニル
(97)4−イソブチリルアミノフェニル
(98)4−フェノキシカルボニルアミノフェニル
(99)4−(3−エチルウレイド)フェニル
(100)4−(3,3−ジエチルウレイド)フェニル
(101)4−メチルフェニル
(102)4−フェノキシフェニル
(103)4−ヒドロキシフェニル
(104)3,4−ジエトキシカルボニルフェニル
(105)3,4−ジブトキシフェニル
(106)3,4−ジフェニルフェニル
(107)3,4−ジフェニルチオフェニル
(108)3,4−ジクロロフェニル
(109)3,4−ジベンゾイルフェニル
(110)3,4−ジアセトキシフェニル
(111)3,4−ジベンゾイルオキシフェニル
(112)3,4−ジフェノキシカルボニルフェニル
(113)3,4−ジメトキシフェニル
(114)3,4−ジアニリノフェニル
(115)3,4−ジメチルフェニル
(116)3,4−ジフェノキシフェニル
(117)3,4−ジヒドロキシフェニル
(118)2−ナフチル
(119)3,4,5−トリエトキシカルボニルフェニル
(120)3,4,5−トリブトキシフェニル
(121)3,4,5−トリフェニルフェニル
(122)3,4,5−トリフェニルチオフェニル
(123)3,4,5−トリクロロフェニル
(124)3,4,5−トリベンゾイルフェニル
(125)3,4,5−トリアセトキシフェニル
(126)3,4,5−トリベンゾイルオキシフェニル
(127)3,4,5−トリフェノキシカルボニルフェニル
(128)3,4,5−トリメトキシフェニル
(129)3,4,5−トリアニリノフェニル
(130)3,4,5−トリメチルフェニル
(131)3,4,5−トリフェノキシフェニル
(132)3,4,5−トリヒドロキシフェニル
Figure 0004991207
(133)フェニル
(134)4−ブチルフェニル
(135)4−(2−メトキシ−2−エトキシエチル)フェニル
(136)4−(5−ノネニル)フェニル
(137)p−ビフェニリル
(138)4−エトキシカルボニルフェニル
(139)4−ブトキシフェニル
(140)4−メチルフェニル
(141)4−クロロフェニル
(142)4−フェニルチオフェニル
(143)4−ベンゾイルフェニル
(144)4−アセトキシフェニル
(145)4−ベンゾイルオキシフェニル
(146)4−フェノキシカルボニルフェニル
(147)4−メトキシフェニル
(148)4−アニリノフェニル
(149)4−イソブチリルアミノフェニル
(150)4−フェノキシカルボニルアミノフェニル
(151)4−(3−エチルウレイド)フェニル
(152)4−(3,3−ジエチルウレイド)フェニル
(153)4−フェノキシフェニル
(154)4−ヒドロキシフェニル
(155)3−ブチルフェニル
(156)3−(2−メトキシ−2−エトキシエチル)フェニル
(157)3−(5−ノネニル)フェニル
(158)m−ビフェニリル
(159)3−エトキシカルボニルフェニル
(160)3−ブトキシフェニル
(161)3−メチルフェニル
(162)3−クロロフェニル
(163)3−フェニルチオフェニル
(164)3−ベンゾイルフェニル
(165)3−アセトキシフェニル
(166)3−ベンゾイルオキシフェニル
(167)3−フェノキシカルボニルフェニル
(168)3−メトキシフェニル
(169)3−アニリノフェニル
(170)3−イソブチリルアミノフェニル
(171)3−フェノキシカルボニルアミノフェニル
(172)3−(3−エチルウレイド)フェニル
(173)3−(3,3−ジエチルウレイド)フェニル
(174)3−フェノキシフェニル
(175)3−ヒドロキシフェニル
(176)2−ブチルフェニル
(177)2−(2−メトキシ−2−エトキシエチル)フェニル
(178)2−(5−ノネニル)フェニル
(179)o−ビフェニリル
(180)2−エトキシカルボニルフェニル
(181)2−ブトキシフェニル
(182)2−メチルフェニル
(183)2−クロロフェニル
(184)2−フェニルチオフェニル
(185)2−ベンゾイルフェニル
(186)2−アセトキシフェニル
(187)2−ベンゾイルオキシフェニル
(188)2−フェノキシカルボニルフェニル
(189)2−メトキシフェニル
(190)2−アニリノフェニル
(191)2−イソブチリルアミノフェニル
(192)2−フェノキシカルボニルアミノフェニル
(193)2−(3−エチルウレイド)フェニル
(194)2−(3,3−ジエチルウレイド)フェニル
(195)2−フェノキシフェニル
(196)2−ヒドロキシフェニル
(197)3,4−ジブチルフェニル
(198)3,4−ジ(2−メトキシ−2−エトキシエチル)フェニル
(199)3,4−ジフェニルフェニル
(200)3,4−ジエトキシカルボニルフェニル
(201)3,4−ジドデシルオキシフェニル
(202)3,4−ジメチルフェニル
(203)3,4−ジクロロフェニル
(204)3,4−ジベンゾイルフェニル
(205)3,4−ジアセトキシフェニル
(206)3,4−ジメトキシフェニル
(207)3,4−ジ−N−メチルアミノフェニル
(208)3,4−ジイソブチリルアミノフェニル
(209)3,4−ジフェノキシフェニル
(210)3,4−ジヒドロキシフェニル
(211)3,5−ジブチルフェニル
(212)3,5−ジ(2−メトキシ−2−エトキシエチル)フェニル
(213)3,5−ジフェニルフェニル
(214)3,5−ジエトキシカルボニルフェニル
(215)3,5−ジドデシルオキシフェニル
(216)3,5−ジメチルフェニル
(217)3,5−ジクロロフェニル
(218)3,5−ジベンゾイルフェニル
(219)3,5−ジアセトキシフェニル
(220)3,5−ジメトキシフェニル
(221)3,5−ジ−N−メチルアミノフェニル
(222)3,5−ジイソブチリルアミノフェニル
(223)3,5−ジフェノキシフェニル
(224)3,5−ジヒドロキシフェニル
(225)2,4−ジブチルフェニル
(226)2,4−ジ(2−メトキシ−2−エトキシエチル)フェニル
(227)2,4−ジフェニルフェニル
(228)2,4−ジエトキシカルボニルフェニル
(229)2,4−ジドデシルオキシフェニル
(230)2,4−ジメチルフェニル
(231)2,4−ジクロロフェニル
(232)2,4−ジベンゾイルフェニル
(233)2,4−ジアセトキシフェニル
(234)2,4−ジメトキシフェニル
(235)2,4−ジ−N−メチルアミノフェニル
(236)2,4−ジイソブチリルアミノフェニル
(237)2,4−ジフェノキシフェニル
(238)2,4−ジヒドロキシフェニル
(239)2,3−ジブチルフェニル
(240)2,3−ジ(2−メトキシ−2−エトキシエチル)フェニル
(241)2,3−ジフェニルフェニル
(242)2,3−ジエトキシカルボニルフェニル
(243)2,3−ジドデシルオキシフェニル
(244)2,3−ジメチルフェニル
(245)2,3−ジクロロフェニル
(246)2,3−ジベンゾイルフェニル
(247)2,3−ジアセトキシフェニル
(248)2,3−ジメトキシフェニル
(249)2,3−ジ−N−メチルアミノフェニル
(250)2,3−ジイソブチリルアミノフェニル
(251)2,3−ジフェノキシフェニル
(252)2,3−ジヒドロキシフェニル
(253)2,6−ジブチルフェニル
(254)2,6−ジ(2−メトキシ−2−エトキシエチル)フェニル
(255)2,6−ジフェニルフェニル
(256)2,6−ジエトキシカルボニルフェニル
(257)2,6−ジドデシルオキシフェニル
(258)2,6−ジメチルフェニル
(259)2,6−ジクロロフェニル
(260)2,6−ジベンゾイルフェニル
(261)2,6−ジアセトキシフェニル
(262)2,6−ジメトキシフェニル
(263)2,6−ジ−N−メチルアミノフェニル
(264)2,6−ジイソブチリルアミノフェニル
(265)2,6−ジフェノキシフェニル
(266)2,6−ジヒドロキシフェニル
(267)3,4,5−トリブチルフェニル
(268)3,4,5−トリ(2−メトキシ−2−エトキシエチル)フェニル
(269)3,4,5−トリフェニルフェニル
(270)3,4,5−トリエトキシカルボニルフェニル
(271)3,4,5−トリドデシルオキシフェニル
(272)3,4,5−トリメチルフェニル
(273)3,4,5−トリクロロフェニル
(274)3,4,5−トリベンゾイルフェニル
(275)3,4,5−トリアセトキシフェニル
(276)3,4,5−トリメトキシフェニル
(277)3,4,5−トリ−N−メチルアミノフェニル
(278)3,4,5−トリイソブチリルアミノフェニル
(279)3,4,5−トリフェノキシフェニル
(280)3,4,5−トリヒドロキシフェニル
(281)2,4,6−トリブチルフェニル
(282)2,4,6−トリ(2−メトキシ−2−エトキシエチル)フェニル
(283)2,4,6−トリフェニルフェニル
(284)2,4,6−トリエトキシカルボニルフェニル
(285)2,4,6−トリドデシルオキシフェニル
(286)2,4,6−トリメチルフェニル
(287)2,4,6−トリクロロフェニル
(288)2,4,6−トリベンゾイルフェニル
(289)2,4,6−トリアセトキシフェニル
(290)2,4,6−トリメトキシフェニル
(291)2,4,6−トリ−N−メチルアミノフェニル
(292)2,4,6−トリイソブチリルアミノフェニル
(293)2,4,6−トリフェノキシフェニル
(294)2,4,6−トリヒドロキシフェニル
(295)ペンタフルオロフェニル
(296)ペンタクロロフェニル
(297)ペンタメトキシフェニル
(298)6−N−メチルスルファモイル−8−メトキシ−2−ナフチル
(299)5−N−メチルスルファモイル−2−ナフチル
(300)6−N−フェニルスルファモイル−2−ナフチル
(301)5−エトキシ−7−N−メチルスルファモイル−2−ナフチル
(302)3−メトキシ−2−ナフチル
(303)1−エトキシ−2−ナフチル
(304)6−N−フェニルスルファモイル−8−メトキシ−2−ナフチル
(305)5−メトキシ−7−N−フェニルスルファモイル−2−ナフチル
(306)1−(4−メチルフェニル)−2−ナフチル
(307)6,8−ジ−N−メチルスルファモイル−2−ナフチル
(308)6−N−2−アセトキシエチルスルファモイル−8−メトキシ−2−ナフチル
(309)5−アセトキシ−7−N−フェニルスルファモイル−2−ナフチル
(310)3−ベンゾイルオキシ−2−ナフチル
(311)5−アセチルアミノ−1−ナフチル
(312)2−メトキシ−1−ナフチル
(313)4−フェノキシ−1−ナフチル
(314)5−N−メチルスルファモイル−1−ナフチル
(315)3−N−メチルカルバモイル−4−ヒドロキシ−1−ナフチル
(316)5−メトキシ−6−N−エチルスルファモイル−1−ナフチル
(317)7−テトラデシルオキシ−1−ナフチル
(318)4−(4−メチルフェノキシ)−1−ナフチル
(319)6−N−メチルスルファモイル−1−ナフチル
(320)3−N,N−ジメチルカルバモイル−4−メトキシ−1−ナフチル
(321)5−メトキシ−6−N−ベンジルスルファモイル−1−ナフチル
(322)3,6−ジ−N−フェニルスルファモイル−1−ナフチル
(323)メチル
(324)エチル
(325)ブチル
(326)オクチル
(327)ドデシル
(328)2−ブトキシ−2−エトキシエチル
(329)ベンジル
(330)4−メトキシベンジル
Figure 0004991207
(331)メチル
(332)フェニル
(333)ブチル
本発明では、下記一般式(II)で表される円盤状化合物からなるレターデーション発現剤もまた、好ましく用いることができる。
以下に一般式(II)で表される化合物について説明する。
一般式(II)
Figure 0004991207
式中、R4、R5、R6、R7、R8及びR9は各々独立して、水素原子又は置換基を表す。
4、R5、R6、R7、R8及びR9が各々表す置換基としては、アルキル基(好ましくは炭素数1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜40、より好ましくは炭素数2〜30、特に好ましくは炭素数2〜20のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、アリル基、2−ブテニル基、3−ペンテニル基などが挙げられる)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜40、より好ましくは炭素数2〜30、特に好ましくは炭素数2〜20のアルキニル基であり、例えば、プロパルギル基、3−ペンチニル基などが挙げられる)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12のアリール基であり、例えば、フェニル基、p−メチルフェニル基、ナフチル基などが挙げられる)、置換もしくは無置換のアミノ基(好ましくは炭素数0〜40、より好ましくは炭素数0〜30、特に好ましくは炭素数0〜20のアミノ基であり、例えば、無置換アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、アニリノ基などが挙げられる)、
アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20のアルコキシ基であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基などが挙げられる)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜40、より好ましくは炭素数6〜30、特に好ましくは炭素数6〜20のアリールオキシ基であり、例えば、フェニルオキシ基、2−ナフチルオキシ基などが挙げられる)、アシル基(好ましくは炭素数1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20のアシル基であり、例えば、アセチル基、ベンゾイル基、ホルミル基、ピバロイル基などが挙げられる)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜40、より好ましくは炭素数2〜30、特に好ましくは炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基であり、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基などが挙げられる)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜40、より好ましくは炭素数7〜30、特に好ましくは炭素数7〜20のアリールオキシカルボニル基であり、例えば、フェニルオキシカルボニル基などが挙げられる)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜40、より好ましくは炭素数2〜30、特に好ましくは炭素数2〜20のアシルオキシ基であり、例えば、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などが挙げられる)、
アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜40、より好ましくは炭素数2〜30、特に好ましくは炭素数2〜20のアシルアミノ基であり、例えばアセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基などが挙げられる)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜40、より好ましくは炭素数2〜30、特に好ましくは炭素数2〜20のアルコキシカルボニルアミノ基であり、例えば、メトキシカルボニルアミノ基などが挙げられる)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜40、より好ましくは炭素数7〜30、特に好ましくは炭素数7〜20のアリールオキシカルボニルアミノ基であり、例えば、フェニルオキシカルボニルアミノ基などが挙げられる)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20のスルホニルアミノ基であり、例えば、メタンスルホニルアミノ基、ベンゼンスルホニルアミノ基などが挙げられる)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜40、より好ましくは炭素数0〜30、特に好ましくは炭素数0〜20のスルファモイル基であり、例えば、スルファモイル基、メチルスルファモイル基、ジメチルスルファモイル基、フェニルスルファモイル基などが挙げられる)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20のカルバモイル基であり、例えば、無置換のカルバモイル基、メチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基などが挙げられる)、
アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20であり、例えば、フェニルチオ基などが挙げられる)、スルホニル基(好ましくは炭素数1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20のスルホニル基であり、例えば、メシル基、トシル基などが挙げられる)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20のスルフィニル基であり、例えば、メタンスルフィニル基、ベンゼンスルフィニル基などが挙げられる)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20のウレイド基であり、例えば、無置換のウレイド基、メチルウレイド基、フェニルウレイド基などが挙げられる)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1〜40、より好ましくは炭素数1〜30、特に好ましくは炭素数1〜20のリン酸アミド基であり、例えば、ジエチルリン酸アミド基、フェニルリン酸アミド基などが挙げられる)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは1〜12のヘテロ環基であり、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を有するヘテロ環基であり、例えば、イミダゾリル基、ピリジル基、キノリル基、フリル基、ピペリジル基、モルホリノ基、ベンゾオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンズチアゾリル基、1,3,5−トリアジル基などが挙げられる)、シリル基(好ましくは、炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは、炭素数3〜24のシリル基であり、例えば、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基などが挙げられる)が含まれる。これらの置換基はさらにこれらの置換基によって置換されていてもよい。また、置換基が二つ以上有する場合は、同じでも異なってもよい。また、可能な場合には互いに結合して環を形成していてもよい。
4、R5、R6、R7、R8及びR9で各々表される置換基としては、好ましくはアルキル基、アリール基、置換もしくは無置換のアミノ基、アルコキシ基、アルキルチオ基又はハロゲン原子である。
以下に一般式(II)で表される化合物の具体例を挙げるが、こられに限定されない。
Figure 0004991207
Figure 0004991207
一般式(I)、(II)で表されるレターデーション発現剤は、原料ポリマー100質量部に対して、0.01乃至20質量部、好ましくは0.5乃至10質量部用いられる。この範囲でレターデーション発現剤を用いることにより、フィルムのレターデーションを適宜に制御することができる。
(棒状化合物)
本発明で前述の円盤状化合物の他に棒状化合物も好ましく用いることができる。
棒状化合物は、直線的な分子構造を有することが好ましい。直線的な分子構造とは、熱力学的に最も安定な構造において棒状化合物の分子構造が直線的であることを意味する。熱力学的に最も安定な構造は、結晶構造解析または分子軌道計算によって求めることができる。例えば、分子軌道計算ソフト(例、WinMOPAC2000、富士通(株)製)を用いて分子軌道計算を行い、化合物の生成熱が最も小さくなるような分子の構造を求めることができる。分子構造が直線的であるとは、上記のように計算して求められる熱力学的に最も安定な構造において、分子構造の角度が140度以上であることを意味する。
棒状化合物としては、下記式(I’)で表される化合物が好ましい。
(I’)Ar1 −L1 −Ar2
式(I’)において、Ar1 およびAr2 は、それぞれ独立に、芳香族基である。本明細書において、芳香族基は、アリール基(芳香族性炭化水素基)、置換アリール基、芳香族性ヘテロ環基および置換芳香族性ヘテロ環基を含む。アリール基および置換アリール基の方が、芳香族性ヘテロ環基および置換芳香族性ヘテロ環基よりも好ましい。芳香族性へテロ環基のヘテロ環は、一般には不飽和である。芳香族性ヘテロ環は、5員環、6員環または7員環であることが好ましく、5員環または6員環であることがさらに好ましい。芳香族性へテロ環は一般に最多の二重結合を有する。ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子または硫黄原子が好ましく、窒素原子または硫黄原子がさらに好ましい。芳香族性へテロ環の例には、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、フラザン環、トリアゾール環、ピラン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、および1,3,5−トリアジン環が含まれる。芳香族基の芳香族環としては、ベンゼン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環およびピラジン環が好ましく、ベンゼン環が特に好ましい。
置換アリール基および置換芳香族性ヘテロ環基の置換基の例には、ハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、ヒドロキシル、カルボキシル、シアノ、アミノ、アルキルアミノ基(例、メチルアミノ、エチルアミノ、ブチルアミノ、ジメチルアミノ)、ニトロ、スルホ、カルバモイル、アルキルカルバモイル基(例、N−メチルカルバモイル、N−エチルカルバモイル、N,N−ジメチルカルバモイル)、スルファモイル、アルキルスルファモイル基(例、N−メチルスルファモイル、N−エチルスルファモイル、N,N−ジメチルスルファモイル)、ウレイド、アルキルウレイド基(例、N−メチルウレイド、N,N−ジメチルウレイド、N,N,N'−トリメチルウレイド)、アルキル基(例、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘプチル、オクチル、イソプロピル、s−ブチル、t−アミル、シクロヘキシル、シクロペンチル)、アルケニル基(例、ビニル、アリル、ヘキセニル)、アルキニル基(例、エチニル、ブチニル)、アシル基(例、ホルミル、アセチル、ブチリル、ヘキサノイル、ラウリル)、アシルオキシ基(例、アセトキシ、ブチリルオキシ、ヘキサノイルオキシ、ラウリルオキシ)、アルコキシ基(例、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ)、アリールオキシ基(例、フェノキシ)、アルコキシカルボニル基(例、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペンチルオキシカルボニル、ヘプチルオキシカルボニル)、アリールオキシカルボニル基(例、フェノキシカルボニル)、アルコキシカルボニルアミノ基(例、ブトキシカルボニルアミノ、ヘキシルオキシカルボニルアミノ)、アルキルチオ基(例、メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ、ブチルチオ、ペンチルチオ、ヘプチルチオ、オクチルチオ)、アリールチオ基(例、フェニルチオ)、アルキルスルホニル基(例、メチルスルホニル、エチルスルホニル、プロピルスルホニル、ブチルスルホニル、ペンチルスルホニル、ヘプチルスルホニル、オクチルスルホニル)、アミド基(例、アセトアミド、ブチルアミド基、ヘキシルアミド、ラウリルアミド)および非芳香族性複素環基(例、モルホリル、ピラジニル)が含まれる。
置換アリール基および置換芳香族性ヘテロ環基の置換基としては、ハロゲン原子、シアノ、カルボキシル、ヒドロキシル、アミノ、アルキル置換アミノ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、アルコキシカルボニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基およびアルキル基が好ましい。アルキルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシ基およびアルキルチオ基のアルキル部分とアルキル基とは、さらに置換基を有していてもよい。アルキル部分およびアルキル基の置換基の例には、ハロゲン原子、ヒドロキシル、カルボキシル、シアノ、アミノ、アルキルアミノ基、ニトロ、スルホ、カルバモイル、アルキルカルバモイル基、スルファモイル、アルキルスルファモイル基、ウレイド、アルキルウレイド基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルスルホニル基、アミド基および非芳香族性複素環基が含まれる。アルキル部分およびアルキル基の置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシル、アミノ、アルキルアミノ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基およびアルコキシ基が好ましい。
式(I’)において、L1 は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、−O−、−CO−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。アルキレン基は、環状構造を有していてもよい。環状アルキレン基としては、シクロヘキシレンが好ましく、1,4−シクロへキシレンが特に好ましい。鎖状アルキレン基としては、直鎖状アルキレン基の方が分岐を有するアルキレン基よりも好ましい。アルキレン基の炭素原子数は、1乃至20であることが好ましく、1乃至15であることがより好ましく、1乃至10であることがさらに好ましく、1乃至8であることがさらにまた好ましく、1乃至6であることが最も好ましい。
アルケニレン基およびアルキニレン基は、環状構造よりも鎖状構造を有することが好ましく、分岐を有する鎖状構造よりも直鎖状構造を有することがさらに好ましい。アルケニレン基およびアルキニレン基の炭素原子数は、2乃至10であることが好ましく、2乃至8であることがより好ましく、2乃至6であることがさらに好ましく、2乃至4であることがさらにまた好ましく、2(ビニレンまたはエチニレン)であることが最も好ましい。
組み合わせからなる二価の連結基の例を示す。
L−1:−O−CO−アルキレン基−CO−O−
L−2:−CO−O−アルキレン基−O−CO−
L−3:−O−CO−アルケニレン基−CO−O−
L−4:−CO−O−アルケニレン基−O−CO−
L−5:−O−CO−アルキニレン基−CO−O−
L−6:−CO−O−アルキニレン基−O−CO−
式(I’)の分子構造において、L1 を挟んで、Ar1 とAr2 とが形成する角度は、140度以上であることが好ましい。棒状化合物としては、下記式(II)で表される化合物がさらに好ましい。
(II) Ar1 −L2 −X−L3 −Ar2
式(II)において、Ar1 およびAr2 は、それぞれ独立に、芳香族基である。芳香族基の定義および例は、式(I’)のAr1 およびAr2 と同様である。
式(II)において、L2 およびL3 は、それぞれ独立に、アルキレン基、−O−、−CO−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。アルキレン基は、環状構造よりも鎖状構造を有することが好ましく、分岐を有する鎖状構造よりも直鎖状構造を有することがさらに好ましい。アルキレン基の炭素原子数は、1乃至10であることが好ましく、1乃至8であることがより好ましく、1乃至6であることがさらに好ましく、1乃至4であることがさらにまた好ましく、1または2(メチレンまたはエチレン)であることが最も好ましい。L2 およびL3 は、−O−CO−または−CO−O−であることが特に好ましい。
式(II)において、Xは、1,4−シクロへキシレン、ビニレンまたはエチニレンである。以下に、式(I’)で表される棒状化合物の具体例を示す。
Figure 0004991207

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具体例(1)〜(34)、(41)、(42)は、シクロヘキサン環の1位と4位とに二つの不斉炭素原子を有する。ただし、具体例(1)、(4)〜(34)、(41)、(42)は、対称なメソ型の分子構造を有するため光学異性体(光学活性)はなく、幾何異性体(トランス型とシス型)のみ存在する。具体例(1)のトランス型(1-trans)とシス型(1-cis)とを、以下に示す。
Figure 0004991207
前述したように、棒状化合物は直線的な分子構造を有することが好ましい。そのため、トランス型の方がシス型よりも好ましい。具体例(2)および(3)は、幾何異性体に加えて光学異性体(合計4種の異性体)を有する。幾何異性体については、同様にトランス型の方がシス型よりも好ましい。光学異性体については、特に優劣はなく、D、Lあるいはラセミ体のいずれでもよい。具体例(43)〜(45)では、中心のビニレン結合にトランス型とシス型とがある。上記と同様の理由で、トランス型の方がシス型よりも好ましい。
その他、好ましい化合物を以下に示す。
Figure 0004991207
Figure 0004991207
棒状化合物からなるレターデーション発現剤の添加量は、ポリマー成分100質量部に対して0.1乃至30質量部であることが好ましく、0.5乃至20質量部であることがさらに好ましい。
溶液の紫外線吸収スペクトルにおいて最大吸収波長(λmax)が250nmより短波長である棒状化合物を、二種類以上併用してもよい。棒状化合物は、文献記載の方法を参照して合成できる。文献としては、Mol. Cryst. Liq. Cryst., 53巻、229ページ(1979年)、同89巻、93ページ(1982年)、同145巻、111ページ(1987年)、同170巻、43ページ(1989年)、J. Am. Chem. Soc., 113巻、1349ページ(1991年)、同118巻、5346ページ(1996年)、同92巻、1582ページ(1970年)、J. Org. Chem., 40巻、420ページ(1975年)、Tetrahedron、48巻16号、3437ページ(1992年)を挙げることができる。
(具体例のスペクトル測定)
前記のレターデーション制御剤(10-trans)の紫外・可視領域(UV−vis)スペクトルを測定した。レターデーション制御剤(10-trans)を、テトラヒドロフラン(安定剤(BHT)なし)に溶解し、濃度が10-5mol/dm3になるように調整した。このように調整した溶液を、測定機(日立製作所(株)製)で測定したところ、吸収極大を与える波長(λmax )は220nmであり、そのときの吸光係数(ε)は15000であった。同様に、レターデーション制御剤(29-trans)では、吸収極大を与える波長(λmax )は240nmであり、そのときの吸光係数(ε)は20000であった。同様に、レターデーション制御剤(41-trans)では、吸収極大を与える波長(λmax )は230nmであり、そのときの吸光係数(ε)は16000であった。
溶液の紫外線吸収スペクトルにおいて最大吸収波長(λmax)が250nmより短波長である棒状化合物を、二種類以上併用してもよい。
(その他のレターデーション発現剤)
上記以外にも、面内のレターデーションReおよび厚み方向のレターデーションRthを所望の値に近づけ、さらに、各波長におけるReおよびRthが式(1)〜(4)を満たす波長分散特性を持つことが可能なものであれば、限定されず本発明の光学フィルム中に添加することができる。
[その他の添加剤]
本発明の光学フィルム中には、さらに、フェニルサリチル酸、2−ヒドロキシベンゾフェノン、トリフェニルフォスフェート等の紫外線吸収剤や、色味を変えるためのブルーイング剤、酸化防止剤等が含有されていてもよい。
また本発明の光学フィルム中には、後に述べるフィルムの延伸をする際に延伸性を向上させる目的で、公知の可塑剤であるジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート等のフタル酸エステル、トリブチルフォスフェート等のりん酸エステル、脂肪族二塩基エステル、グリセリン誘導体、グリコール誘導体等を含有してもよい。
[製膜方法]
本発明の光学フィルムの製法は、公知の製膜方法を用いることができる。原料を加熱して溶融製膜してもよいし、原料を溶剤に溶かして溶液製膜しても良い。
[溶融製膜]
本発明の光学フィルムの製法は、溶融製膜であっても良い。原料となるポリマー、添加剤等の原料を加熱溶融させ、これを押出し射出成型によりフィルム化しても良いし、加熱した2枚のプレートに原料を挟み込み、プレス加工してフィルム化しても良い。
加熱溶融の温度は、原料であるポリカーボネート共重合体またはブレンド体が共に均一に溶融する温度であれば特に制限されない。具体的には融点又は軟化点以上の温度に加熱する。均一なフィルムを得るためには、ポリカーボネート共重合体の融点よりも高い温度、好ましくは融点よりも5〜40℃高い温度、特に好ましくは融点よりも8〜30℃高い温度に加熱して溶融させることが好ましい。
[溶液製膜]
本発明の光学フィルムの製法はまた、ポリカーボネート共重合体、ブレンド体、添加剤などを溶剤に溶解し、溶液製膜することも特に好ましい。特にフィルムの表面面状を良化する観点から溶液製膜は優れた製膜方法として用いることができる。溶液製膜の具体的な手法としては、金属板など表面平滑性のある支持基板の上にキャスティングする方法であれば特に限定はなく、ドープ溶液を直接支持基板上に展開して製膜しても良いし、ギーサを用いた流延方法やブレードを用いた各種のコーティング法等の方法を適宜用いて行うことができる。溶剤の乾燥は、使用される溶媒の沸点により室温又は加熱乾燥によって行うことができる。加熱乾燥は30〜200℃の温度範囲で、5分〜2時間程度、所定の乾燥状態に合わせて静止又は送風下で行うことができる。
本発明の光学フィルムを溶液製膜する際には、ポリカーボネート共重合体、ブレンド体、添加剤などを有機溶媒に均一に溶解した溶液(ドープ)を用いてフィルムは製造できる。本発明の光学フィルムの主溶媒として好ましく用いられる有機溶媒は、炭素原子数が3〜12のエステル、ケトン、エーテル、および炭素原子数が1〜7のハロゲン化炭化水素から選ばれる溶媒が好ましい。エステル、ケトンおよび、エーテルは、環状構造を有していてもよい。エステル、ケトンおよびエーテルの官能基(すなわち、−O−、−CO−および−COO−)のいずれかを二つ以上有する化合物も、主溶媒として用いることができ、たとえばアルコール性水酸基のような他の官能基を有していてもよい。二種類以上の官能基を有する主溶媒の場合、その炭素原子数はいずれかの官能基を有する化合物の規定範囲内であればよい。
[溶解工程]
本発明の光学フィルムの溶液(ドープ)の調製は、その溶解方法は特に限定されず、室温でもよくさらには冷却溶解法あるいは高温溶解方法、さらにはこれらの組み合わせで実施される。本発明における光学フィルム溶液の調製、さらには溶解工程に伴う溶液濃縮、ろ過などの各工程に関しては、公知のフィルムの溶解方法に準じることができる。
[流延]
次に、本発明の光学フィルムを溶液製膜によるフィルムの製造方法について述べる。本発明の光学フィルムを製造する方法及び設備は、従来セルローストリアセテートフイルム製造に供する溶液流延製膜方法及び溶液流延製膜装置が好ましく用いられる。溶解機(釜)から調製されたドープ(ポリカーボネートおよび添加剤などを加えた溶液)を貯蔵釜で一旦貯蔵し、ドープに含まれている泡を脱泡して最終調製をする。ドープをドープ排出口から、例えば回転数によって高精度に定量送液できる加圧型定量ギヤポンプを通して加圧型ダイに送り、ドープを加圧型ダイの口金(スリット)からエンドレスに走行している流延部の金属支持体の上に均一に流延され、金属支持体がほぼ一周した剥離点で、生乾きのドープ膜(ウェブとも呼ぶ)を金属支持体から剥離する。
[乾燥、巻き取り]
得られるウェブの両端をクリップで挟み、幅保持しながらテンターで搬送して乾燥し、続いて乾燥装置のロール群で搬送し乾燥を終了して巻き取り機で所定の長さに巻き取る。テンターとロール群の乾燥装置との組み合わせはその目的により変わる。
[延伸]
本発明の光学フィルムは上記ポリカーボネートなどの未延伸フィルムに延伸を行い、高分子鎖を配向させた高分子配向フィルムであることができる。
延伸法としては、例えば、フィルム流れ方向に速度差のついたクリップにてフィルムを幅方向に広げる同時二軸延伸法、フィルム幅方向をピンあるいはクリップにより把持し、把持した部分のフィルム流れ方向速度差を利用する縦一軸延伸方法、テンターなどで把持した部分を幅方向に広げる横一軸延伸法等があり、またこれらの延伸方法やロール速度差を利用するロール縦一軸延伸方法等を組み合わせた逐次二軸延伸法等が挙げられ、本発明の光学フィルムを作製するにあたって、延伸手法については特に限定されることはない。また、連続延伸法の例をいくつか挙げたが、本発明の光学フィルムの延伸方法はこれらに限定されるものではなく、生産性の観点から連続延伸が好ましいが、連続延伸である必要はない。
ただし、本発明の光学フィルムにおいて、所望のReおよびRthの光学性能およびこれらの波長依存性を理想のものにするには、適切な延伸方法を用いることが好ましい。
本発明の光学フィルムのReおよびRth波長分散を所望の状態にするには、縦方向(フィルム機械搬送方向)に自由延伸し、横方向はネックインさせることが最ものぞましい。また、横方向にテンターなどで保持しながら拡幅延伸しながら縦方向には緩和させる(縮める)操作を行うことで同様の効果が得られる。このような方法によれば延伸倍率の高い側へポリマー鎖を配向させつつ、膜厚方向の屈折率を上昇させることで所望の光学性能を達成できる。この方法におけるのぞましい延伸倍率は縦方向1.1〜4.0倍、よりのぞましくは1.2〜3.5倍、さらにのぞましくは1.5〜3.0倍である。
本発明の光学フィルムにとって次にのぞましい延伸方法は縦、横とも保持した固定二軸延伸で、縦方向を横方向よりも延伸倍率を高くする方法が挙げられる。縦方向の実延伸倍率は1.2〜3.0倍、よりのぞましくは1.3〜2.5倍、さらにのぞましくは1.4〜2.0倍であり、縦方向の延伸倍率は横方向の延伸倍率よりも1.1〜3.0倍大きいことがのぞましく、1.2〜2.5倍大きいことがよりのぞましく、1.3〜2.0倍大きいことがさらにのぞましい。縦方向よりも横方向の延伸倍率を大きくしてしまうと所望のReを発現するためにのぞましくない。また縦方向、横方向の延伸倍率がともに上記を超えて大きい場合、面内方向の屈折率が大きくなり厚み方向の屈折率が減少してしまうため特にRthの値およびRthの波長分散にとってのぞましくない。
延伸時には、先述のフィルム製膜時に用いた有機溶剤をフィルム中に残留させた状態で延伸しても良い。この有機溶剤の量は延伸しやすさだけでなく、出来上がりの光学フィルムのReやRth、ひいては波長分散性に影響する。延伸時の残留有機溶剤量はポリマー固形分対比5〜50質量%であることが好ましく、7〜45質量%であることがより好ましく、10〜40質量%であることがさらに好ましい。
[フィルムの残留溶剤量]
本発明の光学フィルムを溶液製膜によって得る場合、最終的な残留溶剤量が、0.01〜1.5質量%の範囲となる条件で乾燥することが好ましい。より好ましくは0.01〜1.0質量%である。なお、残留溶媒量は下記の式で表せる。
残留溶媒量(質量%)={(M−N)/N}×100
ここで、Mはウェブの任意時点での質量、NはMを110℃で3時間乾燥させた時の質量である。
[ヘイズ]
光学フィルムは透明であることが好ましく、ヘイズ値は3%以下、全光線透過率は85%以上であることが好ましい。ヘイズの測定は、ヘイズメーター(HGM−2DP、スガ試験機)でJIS K−6714に従って測定することができる。
[積層型の光学補償フィルム]
本発明において、光学フィルムは単層構造に限定されるものではなく、複数の層を積層した積層構造を有していてもよい。積層構造の態様では、各層の素材は同種でなくてもよく、例えば、棒状液晶を用いた光学異方性層やディスコティック液晶を用いた光学異方性層を単独または組み合わせて用いても良い。また、ポリマーフィルムと液晶性化合物からなる光学異方性層との積層体であってもよい。積層構造の態様では、厚さを考慮すると、高分子の延伸フィルムの積層体よりも、塗布によって形成された層を含む塗布型の積層体が好ましい。
(液晶性化合物からなる光学補償フィルム)
前記光学補償フィルムの作製に液晶性化合物を用いた場合は、液晶性化合物には多様な配向形態があるので、液晶性化合物を特定の配向状態に固定して作製した光学異方性層は、単層でまたは複数層の積層体により、所望の光学的性質を発現する。即ち、前記光学補償フィルムは、支持体と該支持体上に形成された1以上の光学異方性層とからなる態様であってもよい。かかる態様の光学補償フィルム全体のレターデーションは、光学異方性層の光学異方性によって調整することができる。液晶性化合物は、その分子の形状から、棒状液晶化合物と円盤状液晶化合物に分類できる。さらにそれぞれ低分子と高分子タイプがあり、いずれも使用することができる。前記光学補償フィルムの作製に液晶性化合物を使用する場合は、棒状液晶化合物または円盤状液晶性化合物を用いることが好ましく、重合性基を有する棒状液晶化合物または重合性基を有する円盤状液晶性化合物を用いるのがより好ましい。
(ポリマーフイルムからなる光学異方性層)
上記した様に、光学異方性層はポリマーフィルムから形成してもよい。ポリマーフイルムは、光学異方性を発現し得るポリマーから形成する。そのようなポリマーの例には、ポリオレフィン(例、ポリエチレン、ポリプロピレン、ノルボルネン系ポリマー)、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステルおよびセルロースエステル(例、セルローストリアセーテート、セルロースジアセテート)が含まれる。また、これらのポリマーの共重合体あるいはポリマー混合物を用いてもよい。
ポリマーフィルムの光学異方性は、延伸により得ることが好ましい。延伸は一軸延伸または二軸延伸であることが好ましい。具体的には、2つ以上のロールの周速差を利用した縦一軸延伸、またはポリマーフィルムの両サイドを掴んで幅方向に延伸するテンター延伸、これらを組み合わせての二軸延伸が好ましい。なお、二枚以上のポリマーフィルムを用いて、二枚以上のフィルム全体の光学的性質が前記の条件を満足してもよい。ポリマーフイルムは、複屈折のムラを少なくするためにソルベントキャスト法により製造することが好ましい。ポリマーフィルムの厚さは、20〜500μmであることが好ましく、40〜100μmであることが最も好ましい。
また、光学異方性層を形成するポリマーフィルムとして、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミドポリエステルイミド、およびポリアリールエーテルケトン、からなる群から選ばれる少なくとも一種のポリマー材料を用い、これを溶媒に溶解した溶液を基材に塗布し、溶媒を乾燥させてフィルム化する方法も好ましく用いることができる。この際、上記ポリマーフィルムと基材とを延伸して光学異方性を発現させて光学異方性層として用いる手法も好ましく用いることができ、本発明の光学フィルムは上記基材として好ましく用いることができる。また、上記ポリマーフィルムを別の基材の上で作製しておき、ポリマーフィルムを基材から剥離させたのちに本発明の光学フィルムと貼合し、あわせて光学異方性層として用いることも好ましい。この手法ではポリマーフィルムの厚さを薄くすることができ、50μm以下であることが好ましく、1〜20μmであることがより好ましい。光学異方性層は、Re(550)が0〜200nmであり、かつRth(550)が−400〜400nmであることが望ましい。さらに好ましくは、Re(550)=0〜150(nm)かつRth(550)=-300〜300(nm)である。
[偏光板]
本発明の光学フィルムを光学補償フィルムとして用いた場合は、すでに偏光子の両面を保護フィルムで貼りあわせて作製された偏光板に、粘着剤を介して光学補償フィルムを貼りあわせてもよい。また、本発明の光学フィルムを偏光板の保護フィルムとして、直接偏光子と貼りあわせてもよい。この場合、例えばポリビニルアルコール系の偏光板を作製する方法は特に限定されず、一般的な方法で作製することができる。たとえば、光学フィルムの表面をアルカリ鹸化処理、プラズマ処理、コロナ放電処理などにより表面改変し、ポリビニルアルコールフィルム(PVA)を沃素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子の両面に貼り合わせる方法がある。
液晶表示装置には通常2枚の偏光板の間に液晶を含む基板が配置されているが、本発明の光学フィルムを適用した偏光板はどの部位に配置してもよい。
図7は、本発明の偏光板の一例の断面構造を模式的に示す図である(説明のために液晶セル用ガラスも示した)。図7において、偏光子71の両面に保護膜72および73が設けられ、これらのうちの少なくとも一方が本発明の光学フィルムを有する。この偏光板70が、粘着剤層74を介して液晶セル用ガラス75上に貼りあわされる。また図8は、本発明の偏光板の別の例の断面構造を模式的に示す図である。図8の形態は、図7の偏光板上に、前記のような機能層81が設けられている。
[機能層]
本発明の光学フィルムを偏光板の保護膜とし、液晶表示装置に用いる場合、表面に各種の機能層を付与してもよい。それらは、例えば、硬化樹脂層(透明ハードコート層)、防眩層、反射防止層、易接着層、光学補償層、配向層、液晶層帯電防止層、などである。本発明のハイブリッドフィルムを用いることができるこれらの機能層及びその材料としては、界面活性剤、滑り剤、マット剤、帯電防止層、ハードコート層などが挙げられ、発明協会公開技報(公技番号 2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)にて32頁〜45頁に詳細に記載されており、本発明において好ましく用いることができる。
[液晶表示装置]
本発明の液晶表示装置は、光学フィルム(光学補償フィルム)、液晶セル、偏光板を組み合わせて用いる。光学フィルム(光学補償フィルム)、液晶セル、偏光板は密着していることが好ましく、密着させるためには公知の粘着剤や接着剤を用いることができる。
本発明の光学フィルム、およびこれを用いた光学補償フィルムや偏光板は、様々な表示モードの液晶表示装置に適用することができる。代表的な表示モードとして、VA(Vertically Aligned)、IPS(In−Plane Switching)、TN(Twisted Nematic)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、AFLC(Anti−ferroelectric Liquid Crystal)、およびHAN(Hybrid Aligned Nematic)のような様々な表示モードが提案されている。また、上記表示モードを配向分割した表示モードも提案されている。本発明の物性良化したフィルムを用いたときの効果は、とくに大画面液晶表示装置で顕著であり、その点で大型TV用に用いられるVAモードの液晶表示装置に用いることが特に好ましい。
図9および10に、本発明の液晶表示装置の構成例を示す。
図9において、偏光子71の両面に保護膜72および73が設けられ、これらのうちの少なくとも一方が本発明の光学フィルムを有する。本発明の光学フィルムは、液晶セル側に設けられるのが好ましい。また、保護膜72上(観察者側)には、機能層81が設けられている。この偏光板70が、粘着剤層74を介して液晶セル用ガラス92上に貼りあわされている。液晶セル90は、液晶層91を液晶セル用ガラス92および93で挟み込んで形成され、光源側の液晶セル用ガラス93には、粘着剤層74’を介して偏光板70’が貼りあわされている。偏光板70’は、偏光子71’の両面に保護膜72’および73’が設けられてなる。本発明では、偏光板70または偏光板70’のいずれかまたは両方に本発明の光学フィルムを有していればよい。
図10は、さらに具体的に本発明の液晶表示装置を説明している。図10において、液晶表示装置は、液晶層107とそれを挟む上側基板106および下側基板108からなる液晶セルを有する。上側基板106および下側基板108は液晶面に配向処理が施してある。液晶セルを挟持して偏光膜101および201が配置されている。偏光膜101および201それぞれの透過軸102および202を、互いに直交に、かつ液晶セルの液晶層107が電圧印加状態で傾く方向と45度の角度に配置している。偏光膜101および201と液晶セルとの間には、本発明の光学フィルム103aおよび203aと光学異方性層105および109がそれぞれ配置されている。
光学フィルム103aおよび203aは、その面内遅相軸104aおよび204aが、それぞれに隣接する偏光膜101および201の透過軸102および202の方向と平行に配置されている。
また液晶層107では、電圧無印加状態において液晶分子長軸がパネル面に対して略垂直な方向に配向した構造を有している。
なお、液晶セルの一方に前記の光学フィルムを配置した場合、液晶セルの他方には、本発明の光学フィルム以外のフィルムを配置してもよい。ただし、他方のフィルムは、下記式(7)〜(11)を満たすフィルムであるのが好ましい。
(7)0<Re(550)<10、好ましくは0<Re(550)<5、
(8)30<Rth(550)<400、好ましくは40<Rth(550)<300、
(9)10<Rth(550)/Re(550)、好ましくは15<Rth(550)/
Re(550)、
(10)1.0<(Rth(450)/Rth(550))<2.0、好ましくは1.0
5<(Rth(450)/Rth(550))<1.9、
(11)0.5<(Rth(650)/Rth(550))<1.0、好ましくは0.5
5<(Rth(650)/Rth(550))<0.95。
また、本発明の液晶表示装置には、上記の光学フィルム、液晶セル、偏光板等の部材間にプリズムシート、拡散フィルムなどの各種光学フィルムを用いても良い。
また、光学フィルムの面内のレターデーションと厚み方向のレターデーションの好ましい値は液晶の厚み方向のレターデーション値、液晶および光学フィルムの平均屈折率nにより若干変化するが、目的に応じて最適化することがのぞましい。
以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下の実施例、比較例で用いたポリカーボネートのモノマー構造を以下に示す。なお高分子共重合比の測定は『JNM−alpha600』(日本電子社製)のプロトンNMRにより測定した。特にビスフェノールA(BPA)とビスクレゾールフルオレン(BCF)の共重合体の場合には、溶媒として重ベンゼンを用い、それぞれのメチル基のプロトン強度比から算出した。
Figure 0004991207
[実施例1]
攪拌機、温度計および環流冷却器を備えた反応槽に水酸化ナトリウム水溶液およびイオン交換水を仕込み、これに上記構造を有するモノマー(E)、(F)を47:53のモル比で溶解させ、少量のハイドロサルフィトを加えた。次にこれに塩化メチレンを加え、20℃でホスゲンを約60分かけて吹き込んだ。さらに、p−tert−ブチフェノールを加えて乳化させた後、トリエチルアミンを加えて30℃で約3時間攪拌して反応を終了させた。反応終了後有機相を分取し、塩化メチレンを蒸発させてポリカーボネート共重合体を得た。得られた共重合体の組成比はモノマー仕込み量比とほぼ同等であった。
この共重合体100質量部に対して下記の円盤状化合物を3質量部の比率で塩化メチレンに溶解させ、固形分濃度18質量%のドープ溶液を作製した。このドープ溶液をダイからステンレスバンドに連続的に流延キャストし、残留溶剤量20質量%でバンドから剥ぎ取り、その後200℃乾燥ゾーンにて速度差をつけたロール間で縦方向1.8倍の自由一軸延伸した。さらに残留溶剤量を1質量%未満まで乾燥するゾーンを通して表1に示す特性の光学フィルムを得た。
Figure 0004991207
[比較例1]
実施例1のポリカーボネート共重合体に円盤状化合物を加えず、実施例1と同様の操作により表1に示す特性のフィルムを得た。
[比較例2]
実施例1のポリカーボネート共重合体に円盤状化合物を加えずに、固形分濃度18質量%のドープ溶液を作製した。このドープ溶液をダイからステンレスバンドに連続的に流延キャストし、残留溶剤量20質量%でバンドから剥ぎ取り、その後200℃乾燥ゾーンにて速度差をつけたロール間で縦方向1.8倍したのち、テンターゾーンで横方向に2.0倍一軸延伸した。さらに残留溶剤量を1%未満まで乾燥するゾーンを通して表1に示す特性の光学フィルムを得た。
[実施例2]
実施例1で用いたのと同じドープ溶液を使用し、このドープ溶液をダイからステンレスバンドに連続的に流延キャストし、残留溶剤量20質量%でバンドから剥ぎ取り、その後200℃乾燥ゾーンにて速度差をつけたロール間で縦方向1.4倍の自由一軸延伸した。さらに残留溶剤量を1質量%未満まで乾燥するゾーンを通して表1に示す特性の光学フィルムを得た。
[比較例3]
実施例1のポリカーボネート共重合体に円盤状化合物を加えず、実施例2と同様の操作により表1に示す特性のフィルムを得た。
以下、実施例3は、参考例3と読み替えるものとする。
[実施例3]
実施例1のポリカーボネート共重合体に円盤状化合物を加える代わりに下記の棒状化合物を3質量部の比率で塩化メチレンに溶解させ、固形分濃度18質量%のドープ溶液を作製した。このドープ溶液をダイからステンレスバンドに連続的に流延キャストし、残留溶剤量20質量%でバンドから剥ぎ取り、その後200℃乾燥ゾーンにて速度差をつけたロール間で縦方向1.6倍の自由一軸延伸した。さらに残留溶剤量を1質量%未満まで乾燥するゾーンを通して表1に示す特性の光学フィルムを得た。
Figure 0004991207
[比較例4]
実施例3の操作で棒状化合物を加えず、それ以外は実施例3と同様の操作により表1に示す特性のフィルムを得た。
表1に本発明の光学フィルムの組成および製膜方法、光学的な特性および液晶表示装置に実装した際の性能を示した。
Figure 0004991207
(偏光板加工)
以上の実施例で得られた本発明の光学フィルムサンプルおよび比較例で得られたサンプルを市販の偏光板(HLC2−5618、サンリッツ(株)製)と粘着剤を用いて貼り合わせ、光学補償フィルム一体型偏光板に加工した。
[実施例4]
(VAパネルへの実装)
VAモードの液晶TV(LC−20C5、シャープ(株)製)の表裏の偏光板および位相差板を剥し、裏側に実施例1で作製した光学フィルムを加工した光学フィルム一体型偏光板を、表側には市販の偏光板(HLC2−5618、サンリッツ(株)製)を、ラミネーターロールを用いて貼り付け、図11の層構成を持つ液晶パネルを作成した。図において保護タックとは保護フィルムを意味する。同様に比較例1および比較例2で得られたサンプルを同様の操作にて貼り付けた。
次に、実施例2で作製した光学フィルムを加工した光学フィルム一体型偏光板を2セット用意し、液晶セルの上下両方にそれぞれ貼り付け、図12の層構成を持つ液晶パネルを作成した。同様に比較例3で得られたサンプルを同様の操作にて貼り付けた。
さらに、実施例3で作製した光学フィルムを加工した光学フィルム一体型偏光板を表側に、表2に示す性能を持つディスコティック液晶層を塗布したフィルムを液晶セルの裏側からそれぞれ貼り付け、図13の層構成を持つ液晶パネルを作成した。同様に比較例4で得られたサンプルを同様の操作にて貼り付けた。
Figure 0004991207
なお、ディスコティック液晶層を塗布したフィルムは以下のように作製した。
富士写真フイルム社製、フジタックTD80ULの片面側に、1.0Nの水酸化カリウム溶液(溶媒:水/イソプロピルアルコール/プロピレングリコール=69.2質量部/15質量部/15.8質量部)を10cc/m2塗布し、約40℃の状態で30秒間保持した後、アルカリ液を掻き取り、純水で水洗し、エアーナイフで水滴を削除した。その後、100℃で15秒間乾燥した。
(配向膜の作製)
このタックフィルム上に、下記の組成の配向膜塗布液を#16のワイヤーバーコーターで28ml/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、配向膜を作製した。
──────────────────────────────────────
配向膜塗布液組成
──────────────────────────────────────
下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 0.5質量部
クエン酸エステル(三協化学製 AS3) 0.35質量部
──────────────────────────────────────
Figure 0004991207
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。乾燥後の配向膜厚みは1.1μmであった。また、配向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。
(光学異方性層の形成)
配向膜上に、下記の組成のディスコティック液晶を含む塗布液を#4.2のワイヤーバーを380回転でフィルムの搬送方向と同じ方向に回転させて、20m/分で搬送されている上記で作製した配向膜付タックフィルムの配向膜面に連続的に塗布した。
─────────────────────────────────────
ディスコティック液晶層の塗布液組成
─────────────────────────────────────
下記のディスコティック液晶性化合物 32.6質量%
下記化合物(円盤面を5度以内に配向させるための添加剤) 0.1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 62.6質量%
─────────────────────────────────────
Figure 0004991207
Figure 0004991207
室温から100℃に連続的に加温する工程で、溶媒を乾燥させ、その後、130℃の乾燥ゾーンでディスコティック液晶化合物層の膜面風速が、2.5m/secとなるように、約90秒間加熱し、ディスコティック液晶化合物を配向させた。次に、フィルムの表面温度が約130℃の状態で、紫外線照射装置(紫外線ランプ:出力120W/cm)により、紫外線を4秒間照射し、架橋反応を進行させて、ディスコティック液晶化合物をその配向に固定した。その後、室温まで放冷し、円筒状に巻き取ってロール状の形態にした。このようにして、ロール状の光学フィルムを作製した。なお、ディスコティック液晶化合物の円盤面とタックフィルム面との角度は、0度であった。
以上のようにして作製したディスコティック液晶層を塗布したフィルムの、液晶を塗布していない側の表面をケン化処理した。一方、市販のフジタックTD80UL(富士写真フイルム(株)製)の片面も同様にケン化処理した。さらに延伸し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子を作製し、先に作製したケン化処理したディスコティック液晶を塗布した光学フィルムおよびフジタックをポリビニルアルコール系接着剤を用いて、先の偏光子の両側に貼り付けた。このようにして偏光膜の両側が保護されている偏光板を作製した。
(パネルの色味視野角評価)
図11〜図13に示した層構成にて液晶表示装置に実装した各々のサンプルについて、画面を黒表示とした場合の方位角45度、極角60度からの斜め方向の色味変化を評価した。色味評価において、○は、色味変化(黄色味または赤味)が全く見られない、△は、極角60度で色味変化が見られるが、極角を60度から30度まで戻すと色味変化はなくなる、×は、いずれの極角でも明らかな色味変化があった、である。
実施例にて作製した本発明の光学フィルムを用いたサンプルはいずれも斜め方向見てもほとんど着色(色味変化)が無く、また光漏れが見られなかった。一方、比較例のサンプルを斜め方向から見たところ光漏れが顕著であり、漏れている光の着色(やや赤み傾向あり)が確認できた。また、画面を白表示とした際にも測定を行い、黒表示時とのコントラスト比を求めたところ、本発明の光学フィルムを用いた場合はいずれも優れたコントラスト比を有することがわかった。
以上のように、本発明の、ReおよびRthが所望の性能をもつ光学フィルムは、優れた広範囲にわたり高いコントラスト比を有し、色味変化を抑制可能な光学補償フイルムを作製でき、これらを用いた偏光板、さらには液晶表示装置を提供することができた。
[実施例5]
(ディスコティック液晶層を含む光学補償フィルム)
実施例4の図13の構成において、フジタックTD80UL上にディスコティック液晶を塗布したが、TD80ULの代わりに実施例3で得た光学フィルムを用いてディスコティック液晶と組み合わせた光学補償フィルムを作製した。この際、TD80ULでおこなったアルカリ鹸化処理の代わりにコロナ処理をしたこと、ワイヤーバーの番手を#4.2から#2.7に変更した以外は同様の操作でおこなった。得られた光学補償フィルムはRe(550)=150nm、Rth(550)=175nmであった。
(VA型液晶表示装置への実装評価)
上記にて作製した光学補償フィルムを2セット作製し、図14に示す層構成にて実装した。この際ディスコティック液晶を塗布した面を保護タック側、光学フィルムを液晶セル側に配置し、それぞれ粘着剤を用いて接着した。
(比較例)
上記と同様の操作により、比較例4で得た光学フィルムを用いてディスコティック液晶と組み合わせた光学補償フィルムを作製した。得られた光学補償フィルムはRe(550)=150nm、Rth(550)=175nmであった。これを上記と同様の層構成で実装した。
以上のようにして得られた液晶表示装置の色味視野角特性を測定したところ、本発明の実施例3で得られた光学フィルムを用いた光学補償フィルムは、比較例4のフィルムを用いた光学補償フィルムよりも左右上下での色味変化量が顕著に少なく、また優れた視野角を有していた。
[実施例6]
(ポリイミド層を含む光学補償フィルム)
本発明の実施例2の光学フィルム試料を用いて、特開2003−315541号公報の実施例1に記載の方法に準じて光学補償フィルム試料を作製した。2,2’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物(6FDA)と、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル(TFMB)から合成された、質量平均分子量(Mw)7万、△nが約0.04のポリイミドを、溶媒にシクロヘキサノンを用い25wt%に調製した溶液を、実施例2で作製した本発明の光学フィルムに塗布した。その後100℃で10分熱処理後、160℃で15%縦一軸延伸することにより厚さ6μmのポリイミドフィルムが本発明の光学フィルムに塗布された光学補償フィルムを得た。この光学補償フィルムの光学特性は、Re(550)=72nm、Rth(550)=220nm、配向軸のズレ角度は±0.3度以内で、nx>ny>nzの複屈折層を持つ光学補償フィルムであった。
(VA型液晶表示装置への実装評価)
上記のようにして得た光学補償フィルムのポリイミドフィルムを塗布していない側を粘着剤を介して偏光板の保護タックと貼り合せ、図15の層構成で実装した。この際光学補償フィルムの遅相軸方向と偏光板の吸収軸が直交するように貼り合せた。なお、液晶セルの反対側には偏光板の吸収軸同士が直交するように偏光板のみを粘着剤を介してVA液晶セルに貼り合せた。
(比較例)
上記の光学フィルムの代わりに、比較例3で得たフィルムに塗布した以外は同様の操作により、厚さ6μmのポリイミドフィルムが塗布された光学補償フィルムを得た。この光学補償フィルムの光学特性は、Re(5550)=73nm、Rth(550)=221nmであった。これを上記と同様の層構成で実装した。
以上のようにして得られた液晶表示装置の色味視野角特性を測定したところ、本発明の実施例2で得られた光学フィルムを用いた光学補償フィルムは、比較例3のフィルムを用いた光学補償フィルムよりも左右上下での色味変化量が顕著に少なく、また優れた視野角を有していた。
従来のVAモードの液晶表示装置の構成例を説明する概略模式図である。 従来のVAモードの液晶表示装置の構成例を説明する概略模式図である。 本発明の液晶表示装置の構成例を説明する概略模式図である。 本発明に用いられる光学補償フィルムの一例についての光学特性を示すグラフである。 本発明の液晶表示装置における入射光の偏光状態の変化を説明するために用いたポアンカレ球の概略図である。 従来の液晶表示装置の一例における入射光の偏光状態の変化を説明するために用いたポアンカレ球の概略図である。 本発明の偏光板の一例の断面構造を模式的に示す図である。 本発明の偏光板の別の例の断面構造を模式的に示す図である。 本発明の液晶表示装置の構成例を示す図である。 本発明の液晶表示装置の構成例を示す図である。 実施例で採用された液晶パネルの層構成を説明するための図である。 実施例で採用された液晶パネルの層構成を説明するための図である。 実施例で採用された液晶パネルの層構成を説明するための図である。 実施例で採用された液晶パネルの層構成を説明するための図である。 実施例で採用された液晶パネルの層構成を説明するための図である。
符号の説明
1,2 偏光板
3 液晶セル
4 光学フィルム
70 偏光板
71,101偏光子
72,73,103a 保護膜
81 機能層
102 吸収軸
104a 面内遅相軸
105 光学補償フィルム
105a 面内遅相軸
106 上側基板
107 液晶層
108 下側基板
109 光学補償フィルム
109a 面内遅相軸
203a 保護膜
204a 面内遅相軸

Claims (16)

  1. 下記式(A)で示される繰り返し単位および下記式(B)で示される繰り返し単位からなり、上記式(A)で表される繰り返し単位が全体の80〜30mol%を占めるポリカーボネート共重合体および/または該ポリカーボネート共重合体を含むブレンド体、及び
    円盤状化合物からなる1種以上のレターデーション発現剤
    を含有し、下記式(1)〜(4)のレターデーションを満たす光学フィルム。
    (1)0.1<Re(450)/Re(550)<0.95
    (2)1.03<Re(650)/Re(550)<1.93
    (3)0.54≦(Re(450)/Rth(450))/(Re(550)/Rth(550))≦0.72
    (4)1.18≦(Re(650)/Rth(650))/(Re(550)/Rth(550))≦1.47
    (式中、Re(λ)は、波長λnmの光に対する該フィルムの面内レターデーション値であり、Rth(λ)は、波長λnmの光に対する該フィルムの厚み方向のレターデーショ
    ン値である(単位:nm)。)
    Figure 0004991207

    (上記式(A)においてR〜Rはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子および炭素数1〜6の炭化水素基から選ばれる少なくとも一種の基であり、Xは下記式(X)
    Figure 0004991207

    であり、RおよびR10はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜3のアルキル基である。)
    Figure 0004991207

    (上記式(B)においてR11〜R18はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子および炭素数1〜22の炭化水素基から選ばれる少なくとも一種の基であり、Yは下記式群
    Figure 0004991207

    から選択され、ここでR19〜R21、R23及びR24はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子及び炭素数1〜22の炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の基であり、R22及びR25はそれぞれ独立に炭素数1〜20の炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の基であり、Ar〜Arはそれぞれ独立に炭素数6〜10のアリール基から選ばれる少なくとも1種の基である。)
  2. 前記円盤状化合物が下記一般式(I)で表される、請求項1に記載の光学フィルム。
    一般式(I)
    Figure 0004991207

    上記一般式(I)中:
    は、各々独立に、オルト位、メタ位およびパラ位の少なくともいずれかに置換基を有する芳香族環または複素環を表す。
    は、各々独立に、単結合または−NR−を表す。ここで、Rは、各々独立に、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基または複素環基を表す。
  3. 前記光学フィルムが下記式(C)で示される繰り返し単位が全体の30〜60mol%と、下記式(D)で示される繰り返し単位が全体の70〜40mol%を占めるポリカーボネート共重合体および/または該ポリカーボネート共重合体を含むブレンド体を含有する請求項1又は2に記載の光学フィルム。
    Figure 0004991207

    (上記式(C)においてR26〜R27はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基から選ばれる。)
    Figure 0004991207

    (上記式(D)においてR28〜R29はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基から選ばれる。)
  4. 前記光学フィルムが、溶液製膜で製膜され、残留溶剤量が5〜50質量%の範囲でウェット延伸されて得られたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光学フィルム。
  5. 前記ウェット延伸が自由一軸延伸である、請求項4に記載の光学フィルム。
  6. 下記式(5)および(6)を満たすことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光学フィルム。
    (5)5<Re(550)<200
    (6)10<Rth(550)<400
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の光学フィルムと、Re(550)が0〜200nmであり、且つRth(550)が−400〜400nmである光学異方性層とを有する光学補償フィルム。
  8. 前記光学異方性層が、ディスコティック液晶性分子から成形された層を含む請求項に記載の光学補償フィルム。
  9. 前記光学異方性層が、棒状液晶性分子から形成された層を含む請求項に記載の光学補償フィルム。
  10. 前記光学異方性層が、ポリマーフィルムを含む請求項に記載の光学補償フィルム。
  11. 前記ポリマーフィルムが、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミドポリエステルイミドおよびポリアリールエーテルケトンからなる群から選ばれる少なくとも一種のポリマー材料を含有する請求項1に記載の光学補償フィルム。
  12. 請求項1〜6のいずれかに記載の光学フィルム、または請求項〜1のいずれかに記載の光学補償フィルムと偏光子とを貼りあわせて作製したことを特徴とする偏光板。
  13. 請求項1〜6のいずれかに記載の光学フィルム、請求項〜1のいずれかに記載の光学補償フィルムまたは請求項1に記載の偏光板を備えてなることを特徴とする液晶表示装置。
  14. 請求項1〜6のいずれかに記載の光学フィルム、請求項〜1のいずれかに記載の光学補償フィルムまたは請求項1に記載の偏光板を液晶セルの一方に配置し、もう一方に下記式(7)〜(11)を満たすフィルムを配置したことを特徴とする液晶表示装置。
    (7)0<Re(550)<10
    (8)30<Rth(550)<400
    (9)10<Rth(550)/Re(550)
    (10)1.0<Rth(450)/Rth(550)<2.0
    (11)0.5<Rth(650)/Rth(550)<1.0
    (式中、Re(λ)は、波長λnmの光に対する該フィルムの面内レターデーション値であり、Rth(λ)は、波長λnmの光に対する該フィルムの厚み方向のレターデーション値である(単位:nm)。)
  15. 請求項1〜6のいずれかに記載の光学フィルム、請求項〜1のいずれかに記載の光学補償フィルムまたは請求項1に記載の偏光板を、液晶セルの上下に1つずつ用いたことを特徴とする液晶表示装置。
  16. 液晶セル中の液晶分子長軸が、電圧無印加状態においてパネル面に対して略垂直な方向に配向した構造を有する請求項1〜1のいずれかに記載の液晶表示装置。
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