JP7214005B2 - 光学積層体及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
上記粘着剤層1が上記特定積層体の一方の面に隣接し、上記粘着剤層2が上記特定積層体の他方の面に隣接し、
上記粘着剤層1と上記配向層と上記光学異方性層と上記粘着剤層2とをこの順に有する光学積層体、又は、上記粘着剤層1と上記光学異方性層と上記配向層と上記粘着剤層2とをこの順に有する光学積層体であって、
上記特定積層体の厚みが、15μm以下であり、
上記光学異方性層の厚みが、5μm以下であり、
上記配向層の厚みd及び上記配向層の弾性率Eが、下記式(1)を満たす、光学積層体。ただし、上記配向層の厚みdの単位はμmであり、上記配向層の弾性率Eの単位はGPaである。
-E+0.45×d+3.6>0 (1)
(2) 上記配向層の厚みd及び上記配向層の弾性率Eが、下記式(2)を満たす、上記(1)に記載の光学積層体。ただし、上記配向層の厚みdの単位はμmであり、上記配向層の弾性率Eの単位はGPaである。
-E+0.45×d+3.4>0 (2)
(3) 上記粘着剤層1及び上記粘着剤層2の少なくとも一方の厚みが、上記特定積層体の厚みよりも厚い、上記(1)又は(2)に記載の光学積層体。
(4) 上記光学異方性層が、光吸収異方性層であり、
上記光吸収異方性層が、有機二色性物質を含む、上記(1)~(3)のいずれかに記載の光学積層体。
(5) 上記配向層が、光配向層であり、
上記光配向層が、シンナモイル基を有する、上記(1)~(4)のいずれかに記載の光学積層体。
(6) 上記配向層の厚みdが、0.8μm以上である、上記(1)~(5)のいずれかに記載の光学積層体。
(7) 上記(1)~(6)のいずれかに記載の光学積層体を有する、画像表示装置。
(8) 有機EL表示装置である、上記(7)に記載の画像表示装置。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、各成分は、各成分に該当する物質を1種単独でも用いても、2種以上を併用してもよい。ここで、各成分について2種以上の物質を併用する場合、その成分についての含有量とは、特段の断りが無い限り、併用した物質の合計の含有量を指す。
また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」または「メタクリレート」を表す表記であり、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」または「メタクリル」を表す表記であり、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」または「メタクリロイル」を表す表記である。
本発明の光学積層体(以下、「本発明の積層体」とも言う)は、
粘着剤層1と、配向層と光学異方性層とを互いに隣接して有する特定積層体と、粘着剤層2とをこの順に有し、
上記粘着剤層1が上記特定積層体の一方の面に隣接し、上記粘着剤層2が上記特定積層体の他方の面に隣接し、
上記粘着剤層1と上記配向層と上記光学異方性層と上記粘着剤層2とをこの順に有する光学積層体、又は、上記粘着剤層1と上記光学異方性層と上記配向層と上記粘着剤層2とをこの順に有する光学積層体であって、
上記特定積層体の厚みが、15μm以下であり、
上記光学異方性層の厚みが、5μm以下であり、
上記配向層の厚みd及び上記配向層の弾性率Eが、下記式(1)を満たす、光学積層体。ただし、上記配向層の厚みdの単位はμmであり、上記配向層の弾性率Eの単位はGPaである。
-E+0.45×d+3.6>0 (1)
なお、本発明者らは、上述した耐久性の課題が、特定の層構成の場合にのみ生じることを知見している。すなわち、後述する参考例にも示されるように、配向層と光学異方性層とを有する積層体(特定積層体)の厚みが15μm以下の場合に初めて上述した耐久性の課題が生じることを知見している。
図1に示される光学積層体100は、粘着剤層1と、配向層20と光学異方性層30とを互いに隣接して有する特定積層体40と、粘着剤層2とをこの順に有する。
粘着剤層1は特定積層体40の一方の面(配向層20側)に隣接し、粘着剤層2は特定積層体40の他方の面(光学異方性層30側)に隣接する。
特定積層体40の厚みは15μm以下である。
光学異方性層30の厚みは5μm以下である。
配向層20の厚みd及び配向層20の弾性率Eは後述する式(1)を満たす。
図2に示される光学積層体200は、粘着剤層1と、光配向層22と光吸収異方性層32(後述する光学異方性層に該当)とを互いに隣接して有する特定積層体42と、粘着剤層2とをこの順に有する。
特定積層体42は、光吸収異方性層32の光配向層22と反対側の面に硬化層50を有し、硬化層50の光吸収異方性層32と反対側の面に酸素遮断層60を有する。
粘着剤層1は特定積層体42の一方の面(光配向層22側)に隣接し、粘着剤層2は特定積層体42の他方の面(酸素遮断層60側)に隣接する。
また、光学積層体200は、粘着剤層2の酸素遮断層60と反対側の面に表面保護層70を有する。
また、光学積層体200は、粘着剤層1の光配向層22と反対側の面にλ/4板80を有する。
特定積層体42の厚みは15μm以下である。
光吸収異方性層32の厚みは5μm以下である。
光配向層22の厚みd及び光配向層22の弾性率Eは後述する式(1)を満たす。
図3に示される光学積層体110は、粘着剤層1と、光学異方性層30と配向層20とを互いに隣接して有する特定積層体41と、粘着剤層2とをこの順に有する。
粘着剤層1は特定積層体41の一方の面(光学異方性層30側)に隣接し、粘着剤層2は特定積層体41の他方の面(配向層20側)に隣接する。
特定積層体41の厚みは15μm以下である。
光学異方性層30の厚みは5μm以下である。
配向層20の厚みd及び配向層20の弾性率Eは後述する式(1)を満たす。
図4に示される光学積層体210は、粘着剤層1と、光吸収異方性層32(後述する光学異方性層に該当)と光配向層22とを互いに隣接して有する特定積層体43と、粘着剤層2とをこの順に有する。
特定積層体43は、光配向層22の光吸収異方性層32と反対側の面に酸素遮断層60を有する。
粘着剤層1は特定積層体43の一方の面(光吸収異方性層32側)に隣接し、粘着剤層2は特定積層体43の他方の面(酸素遮断層60側)に隣接する。
また、光学積層体210は、粘着剤層2の酸素遮断層60と反対側の面に表面保護層70を有する。
また、光学積層体210は、粘着剤層1の光吸収異方性層32と反対側の面にλ/4板80を有する。
特定積層体43の厚みは15μm以下である。
光吸収異方性層32の厚みは5μm以下である。
光配向層22の厚みd及び光配向層22の弾性率Eは後述する式(1)を満たす。
上述のとおり、本発明の積層体は、粘着剤層1及び粘着剤層2を有する。
粘着剤層1及び粘着剤層2に含まれる粘着剤としては、例えば、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、ポリビニルアルコール系粘着剤、ポリビニルピロリドン系粘着剤、ポリアクリルアミド系粘着剤、セルロース系粘着剤等が挙げられる。
これらのうち、透明性、耐候性、耐熱性などの観点から、アクリル系粘着剤(感圧粘着剤)であるのが好ましい。
粘着剤の溶液は、例えば、トルエンや酢酸エチル等の溶剤に、粘着剤を溶解または分散させた10~40質量%程度の溶液として調製される。
塗布法は、リバースコーティング、グラビアコーティング等のロールコーティング法、スピンコーティング法、スクリーンコーティング法、ファウンテンコーティング法、ディッピング法、スプレー法などを採用できる。
粘着剤層1及び粘着剤層2の厚みは特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、3μm~50μmであることが好ましく、4μm~40μmであることがより好ましく、5μm~30μmであることがさらに好ましい。
本発明の効果がより優れる理由から、粘着剤層1及び粘着剤層2の少なくとも一方の厚みが後述する特定積層体の厚みよりも厚いのが好ましく、粘着剤層1及び粘着剤層2の両方の厚みが後述する特定積層体の厚みよりも厚いのが好ましい。
上述のとおり、本発明の積層体は、配向層と光学異方性層とを互いに隣接して有する特定積層体を有する。特定積層体は配向層及び光学異方性層以外の層を有していてもよい。
また、上述のとおり、上述した粘着剤層1は特定積層体の一方の面に隣接し、後述する粘着剤層2は特定積層体の他方の面に隣接する。すなわち、特定積層体は粘着剤層1と粘着剤層2との間に存在する全ての層からなる積層体である。
配向層の種類としては、例えば、光配向層、ラビング処理配向層等が挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、光配向層が好ましい。
光配向層は、光照射により配向規制力が付与された層である。
光配向層は、本発明の効果がより優れる理由から、シンナモイル基を有するのが好ましい。
以下、「得られる光学積層体について本発明の効果がより優れる」ことを単に「本発明の効果がより優れる」とも言う。
上述のとおり、塗膜形成工程は、光配向層形成用組成物をポリマーフィルム上に塗布して塗膜を形成する工程である。
ポリマーフィルムは、特に限定されず、通常用いるポリマーフィルム(例えば、偏光子保護フィルムなど)を用いることができる。
ポリマーフィルムを構成するポリマーとしては、具体的には、例えば、セルロース系ポリマー;ポリメチルメタクリレート、ラクトン環含有重合体等のアクリル酸エステル重合体を有するアクリル系ポリマー;熱可塑性ノルボルネン系ポリマー;ポリカーボネート系ポリマー;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー;ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマー;ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等のポリオレフィン系ポリマー;塩化ビニル系ポリマー;ナイロン、芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー;イミド系ポリマー;スルホン系ポリマー;ポリエーテルスルホン系ポリマー;ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー;ポリフェニレンスルフィド系ポリマー;塩化ビニリデン系ポリマー;ビニルアルコール系ポリマー;ビニルブチラール系ポリマー;アリレート系ポリマー;ポリオキシメチレン系ポリマー;エポキシ系ポリマー;またはこれらのポリマーを混合したポリマーが挙げられる。
また、加工性および光学性能の観点から、アクリル系ポリマーを用いるのも好ましい。
アクリル系ポリマーとしては、ポリメチルメタクリレートや、特開2009-98605号公報の段落[0017]~[0107]に記載されるラクトン環含有重合体等が挙げられる。
ここで、本発明でいう「透明」とは、可視光の透過率が60%以上であることを示し、好ましくは80%以上であり、特に好ましくは90%以上である。
上述のとおり、光配向性形成用組成物は、光反応性基を有する化合物(光活性化合物)を含有する。
光反応性基とは、光を照射することにより液晶配向能を生じる基をいう。具体的には、光を照射することで生じる分子(光活性化合物と呼ぶ)の配向誘起又は異性化反応、二量化反応、光架橋反応、あるいは光分解反応のような、液晶配向能の起源となる光反応を生じるものである。
光反応性基としては、本発明の効果がより優れる理由から、不飽和結合、特に二重結合を有するものが好ましく、炭素-炭素二重結合(C=C結合)、炭素-窒素二重結合(C=N結合)、窒素-窒素二重結合(N=N結合)及び炭素-酸素二重結合(C=O結合)からなる群より選ばれる少なくとも一つを有する基が挙げられる。
C=N結合を有する光反応性基としては、例えば、芳香族シッフ塩基及び芳香族ヒドラゾン等の構造を有する基が挙げられる。
C=O結合を有する光反応性基としては、例えば、ベンゾフェノン基、クマリン基、アントラキノン基及びマレイミド基が挙げられる。
N=N結合を有する光反応性基(以下、「アゾ基」とも略す。)としては、例えば、アゾベンゼン基、アゾナフタレン基、芳香族複素環アゾ基、ビスアゾ基及びホルマザン基などや、アゾキシベンゼンを基本構造とする基が挙げられる。
これらの基は、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリルオキシ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基又はハロゲン化アルキル基等の置換基を有していてもよい。
アゾベンゼン基を有する光活性化合物としては、特に好ましいのは下記一般式(I)で表されることを特徴とする光活性化合物である。
カルボキシル基(アルカリ金属と塩を形成していてもよく、好ましくは塩を形成していないか、ナトリウム塩を形成しているカルボキシル基であり、より好ましくはナトリウム塩を形成しているカルボキシル基である)、スルホ基(アルカリ金属と塩を形成していてもよく、好ましくは塩を形成していないか、ナトリウム塩を形成しているスルホ基であり、より好ましくはナトリウム塩を形成しているスルホ基である)、アルキル基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~12、特に好ましくは炭素数1~8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2~20、より好ましくは炭素数2~12、特に好ましくは炭素数2~8のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、アリール基、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2~20、より好ましくは炭素数2~12、特に好ましくは炭素数2~8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、2,6-ジエチルフェニル基、3,5-ジトリフルオロメチルフェニル基、ナフチル基、ビフェニ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0~20、より好ましくは炭素数0~10、特に好ましくは炭素数0~6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)、
一方、シンナモイル基を有する光活性化合物としては、光配向層の接触による影響が小さい理由から、ポリマーであることが好ましい。
また、光配向層の接触による影響が更に小さくなるい理由から、シンナモイル基とともに架橋性基を有するポリマーであることが好ましい。
架橋性基は、架橋反応を起こして架橋する基であればよいが、例えば、エポキシ基等のカチオン性重合性基;アクリレート、メタクリレート等のラジカル重合性基;などが挙げられる。
一方、密着性改良のためには、光配向層の硬膜には、機能分離して用いることができる点で、カチオン性重合性基とラジカル重合性基をどちらも有することがさらに好ましい。
R2、R3、R4、R5およびR6は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表し、
R2、R3、R4、R5およびR6のうち、隣接する2つの基が結合して環を形成していてもよい。
上記式(B)中、R7は、水素原子またはメチル基を表し、L2は、2価の連結基を表し、Xは、架橋性基を表す。
これは、詳細には明らかではないが、本発明者らは以下のように推測している。
すなわち、上記式(A)中のL1で表される2価の連結基が、窒素原子とシクロアルカン環とを含むことにより、水素結合性および分子剛直性が高まることで分子運動が抑制され、その結果、耐溶剤性が向上したと考えられる。
同様に、上記式(A)中のL1で表される2価の連結基が、窒素原子とシクロアルカン環とを含むことにより、共重合体のガラス転移温度が上昇し、得られる光配向層の経時安定性が向上した結果、光学異方性層を形成するタイミングに寄らず、液晶配向性が良好になったと考えられる。
下記式(1)~(10)のいずれかで表される2価の連結基であることが好ましい。
炭素数6~20のアリール基、炭素数6~20のアリールオキシ基、シアノ基、アミノ基、または、下記式(11)で表される基であることが好ましい。
R9は、1価の有機基を表す。
エチル基、n-プロピル基などが挙げられる。
分岐状のアルキル基としては、炭素数3~6のアルキル基が好ましく、具体的には、例えば、イソプロピル基、tert-ブチル基などが挙げられる。
環状のアルキル基としては、炭素数3~6のアルキル基が好ましく、具体的には、例えば、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。
炭素数6~18のアルコキシ基がより好ましく、炭素数6~14のアルコキシ基が更に好ましい。具体的には、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-ブトキシ基、メトキシエトキシ基、n-ヘキシルオキシ基、n-オクチルオキシ基、n-デシルオキシ基、n-ドデシルオキシ基、n-テトラデシルオキシ基などが好適に挙げられ、中でも、n-ヘキシルオキシ基、n-オクチルオキシ基、n-デシルオキシ基、n-ドデシルオキシ基、n-テトラデシルオキシ基がより好ましい。
直鎖状のアルキル基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基などが挙げられ、中でも、メチル基またはエチル基が好ましい。
環状のアルキル基としては、炭素数3~6のアルキル基が好ましく、具体的には、例えば、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、中でも、
シクロヘキシル基が好ましい。
なお、上記式(11)中のR9が表す1価の有機基としては、上述した直鎖状のアルキル基および環状のアルキル基を直接または単結合を介して複数組み合わせたものであってもよい。
少なくともR4が上述した置換基を表していることが好ましく、更に、得られる光配向性共重合体の直線性が向上し、液晶性化合物と相互作用しやすくなり、液晶配向性が更に良好となる理由から、R2、R3、R5およびR6がいずれも水素原子を表すことがより好ましい。
上記式(A)中のR4が電子供与性の置換基であることが好ましい。
ここで、電子供与性の置換基(電子供与性基)とは、ハメット値(Hammett置換基定数σp)が0以下の置換基のことをいい、例えば、上述した置換基のうち、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基などが挙げられる。
これらのうち、アルコキシ基であることが好ましく、液晶配向性がより良好となる理由から、炭素数が6~16のアルコキシ基であることがより好ましく、炭素数7~10のアルコキシ基であることが更に好ましい。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられ、中でも、フッ素原子、塩素原子であるのが好ましい。
アルキル基としては、例えば、炭素数1~18の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基が好ましく、炭素数1~8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、シクロヘキシル基等)がより好ましく、炭素数1~4のアルキル基であることが更に好ましく、メチル基またはエチル基であるのが特に好ましい。
アルコキシ基としては、例えば、炭素数1~18のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~8のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-ブトキシ基、メトキシエトキシ基等)がより好ましく、炭素数1~4のアルコキシ基であることが更に好ましく、メトキシ基またはエトキシ基であるのが特に好ましい。
アリール基としては、例えば、炭素数6~12のアリール基が挙げられ、具体的には、
例えば、フェニル基、α-メチルフェニル基、ナフチル基などが挙げられ、中でも、フェニル基が好ましい。
アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ、ナフトキシ、イミダゾイルオキシ、
ベンゾイミダゾイルオキシ、ピリジン-4-イルオキシ、ピリミジニルオキシ、キナゾリニルオキシ、プリニルオキシ、チオフェン-3-イルオキシなどが挙げられる。
アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。
また、分岐状のアルキレン基としては、具体的には、例えば、ジメチルメチレン基、メチルエチレン基、2,2-ジメチルプロピレン基、2-エチル-2-メチルプロピレン基などが挙げられる。
また、環状のアルキレン基としては、具体的には、例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロオクチレン基、シクロデシレン基、アダマンタン-ジイル基、ノルボルナン-ジイル基、exo-テトラヒドロジシクロペンタジエン-ジイル基などが挙げられ、中でも、シクロヘキシレン基が好ましい。
ここで、エチレン性不飽和二重結合を有する官能基としては、具体的には、例えば、ビニル基、アリル基、スチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基が挙げられ、アクリロイル基またはメタクリロイル基であることが好ましい。
0.03 ≦ a/(a+b) ≦ 0.5 ・・・(12)
0.03 ≦ a/(a+b) ≦ 0.3 ・・・(13)
0.03 ≦ a/(a+b) ≦ 0.2 ・・・(14)
0.05 ≦ a/(a+b) ≦ 0.2 ・・・(15)
0.05 ≦ b2/(a+b1+b2) ≦ 0.7 ・・・(16)
0.10 ≦ b2/(a+b1+b2) ≦ 0.5 ・・・(17)
0.12 ≦b2/ (a+b1+b2) ≦ 0.35 ・・・(18)
このような他の繰り返し単位を形成するモノマー(ラジカル重合性単量体)としては、
例えば、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、マレイミド化合物、
アクリルアミド化合物、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、スチレン化合物、ビニル化合物等が挙げられる。
光配向層形成用組成物は、光活性化合物以外の他の添加剤の1種以上を含んでいてもよい。例えば、添加剤は、光配向層形成用組成物の屈折率調整の目的として添加される。添加剤としては、光活性化合物との相溶性の観点から親水性基と(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物が好ましく、配向能を著しく低下させない程度添加することができる。親水性基としては、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホ基、アミノ基等が挙げられる。
また、別の例として、添加剤は、光配向層の弾性率調整を目的として添加される。添加剤としては、架橋剤、フィラー、可塑剤などが挙げられる。中でも配向能を低下させない観点から架橋剤を用いることが好ましく、架橋剤の有する架橋性基は、光活性化合物が有する架橋性基と反応し得ることが好ましい。また、架橋剤1分子中に架橋性基を複数有することも好ましい。
上記架橋剤としては、例えば、分子内に2個以上のエポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物、ブロックイソシアネート化合物(保護されたイソシアナト基を有する化合物)、アルコキシメチル基含有化合物等が挙げられる。
これらのうち、以下に具体例を示す、分子内に2個以上のエポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物、ブロックイソシアネート化合物が好ましい。
分子内に2個以上のエポキシ基を有する化合物の具体例としては、脂肪族エポキシ化合物等を挙げることができる。
これらは市販品として入手できる。例えば、デナコールEX-611、EX-612、EX-614、EX-614B、EX-622、EX-512、EX-521、EX-411、EX-421、EX-313、EX-314、EX-321、EX-211、EX-212、EX-810、EX-811、EX-850、EX-851、EX-821、EX-830、EX-832、EX-841、EX-911、EX-941、EX-920、EX-931、EX-212L、EX-214L、EX-216L、EX-321L、EX-850L、DLC-201、DLC-203、DLC-204、DLC-205、DLC-206、DLC-301、DLC-402(以上ナガセケムテックス(株)製)、セロキサイド2021P、2081、3000、EHPE3150、エポリードGT401、セルビナースB0134、B0177((株)ダイセル製)、IPU-22G(岡村製油(株)製)、jERYX7105、jERYX7110、jERYX7400、jERYX7180BH40(以上三菱ケミカル(株)製)などが挙げられる。
これらは1種単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
分子内に2個以上のオキセタニル基を有する化合物の具体例としては、アロンオキセタンOXT-121、OXT-221、OX-SQ、PNOX(以上、東亞合成(株)製)を用いることができる。
ブロックイソシアネート化合物は、イソシアネート基が化学的に保護されたブロックイソシアネート基を有する化合物であれば特に制限はないが、硬化性の観点から、1分子内に2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物であることが好ましい。
なお、本発明におけるブロックイソシアネート基とは、熱によりイソシアネート基を生成することが可能な基であり、例えば、ブロック剤とイソシアネート基とを反応させイソシアネート基を保護した基が好ましく例示できる。また、上記ブロックイソシアネート基は、90℃~250℃の熱によりイソシアネート基を生成することが可能な基であることが好ましい。
また、ブロックイソシアネート化合物としては、その骨格は特に限定されるものではなく、1分子中にイソシアネート基を2個有するものであればどのようなものでもよく、脂肪族、脂環族又は芳香族のポリイソシアネートであってよいが、例えば2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3-トリメチレンジイソシアネート、1,4-テトラメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,9-ノナメチレンジイソシアネート、1,10-デカメチレンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、2,2’-ジエチルエーテルジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、o-キシレンジイソシアネート、m-キシレンジイソシアネート、p-キシレンジイソシアネート、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、シクロヘキサン-1,3-ジメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン-1,4-ジメチレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、3,3’-メチレンジトリレン-4,4’-ジイソシアネート、4,4’-ジフェニルエーテルジイソシアネート、テトラクロロフェニレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水素化1,3-キシリレンジイソシアネート、水素化1,4-キシリレンジイソシアネート等のイソシアネート化合物及びこれらの化合物から派生するプレポリマー型の骨格の化合物を好適に用いることができる。これらの中でも、トリレンジイソシアネート(TDI)やジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)が特に好ましい。
上記ブロックイソシアネート化合物のブロック構造を形成するブロック剤としては、オキシム化合物、ラクタム化合物、フェノール化合物、アルコール化合物、アミン化合物、活性メチレン化合物、ピラゾール化合物、メルカプタン化合物、イミダゾール系化合物、イミド系化合物等を挙げることができる。これらの中でも、オキシム化合物、ラクタム化合物、フェノール化合物、アルコール化合物、アミン化合物、活性メチレン化合物、ピラゾール化合物から選ばれるブロック剤が特に好ましい。
光配向層形成用組成物が架橋剤を含有する場合の含有量は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、上述した光活性化合物100質量部に対して、1~300質量部であることが好ましく、10~100質量部であることがより好ましい。
光配向層形成用組成物は、光配向層を作製する作業性等の観点から、有機溶媒を含有するのが好ましい。
有機溶媒としては、具体的には、例えば、ケトン類(例えば、アセトン、2-ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなど)、エーテル類(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフランなど)、脂肪族炭化水素類(例えば、ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(例えば、シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(例えば、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼンなど)、ハロゲン化炭素類(例えば、ジクロロメタン、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、クロロトルエンなど)、エステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、水、アルコール類(例えば、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノールなど)、セロソルブ類(例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシドなど)、アミド類(例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
光配向層形成用組成物を上述したポリマーフィルム上に塗布する方法としては、例えば、スピンコ-ティング法、エクストルージョン法、グラビアコーティング法、ダイコーティング法、バーコーティング法及びアプリケータ法等の塗布法や、フレキソ法等の印刷法などの公知の方法が採用される。
なお、光学積層体の製造を、RolltoRoll形式の連続的製造方法により実施する場合、塗布方法としては、通常、グラビアコーティング法、ダイコーティング法又はフレキソ法等の印刷法が採用される。
上記塗布工程により形成された塗膜を加熱により乾燥させる方法は特に限定されず、乾燥温度は、50~180℃の範囲が好ましく、80~150℃の範囲がより好ましい。
乾燥時間は、10秒間~10分間が好ましく、30秒間~5分間がより好ましい。
光配向層形成用組成物が、熱反応性の酸発生剤等の架橋触媒およびカチオン重合性の架橋性基を有する化合物を含有する場合は、この工程で、熱により塗膜の架橋反応による硬化を進めることが好ましい。
上記乾燥工程後の塗膜に対して照射する偏光は特に制限はなく、例えば、直線偏光、円偏光、楕円偏光などが挙げられ、中でも、直線偏光が好ましい。
また、非偏光を照射する「斜め方向」とは、塗膜表面の法線方向に対して極角θ(0<θ<90°)傾けた方向である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、θが20~80°であることが好ましい。
本明細書において、「直線偏光の照射」および「非偏光の照射」は、光活性化合物に光反応を生じせしめるための操作である。用いる光の波長は、用いる光活性化合物により異なり、その光反応に必要な波長であれば特に限定されるものではない。光照射に用いる光のピーク波長は、200nm~700nmが好ましく、光のピーク波長が400nm以下の紫外光がより好ましい。
非偏光の場合には、配向層に対して、斜めから非偏光を照射する。その入射角度は、10~80°が好ましく、20~60°がより好ましく、30~50°が更に好ましい。
照射時間は、1分~60分が好ましく、1分~10分がより好ましい。
光配向層の屈折率異方性を適切に制御することで、より反射防止機能を向上させることができる。
ラビング処理配向層は、ラビング処理により配向規制力が付与された層である。
ラビング処理配向層に用いられるポリマー材料としては、多数の文献に記載があり、多数の市販品を入手することができる。本発明においては、ポリビニルアルコール又はポリイミド、及びその誘導体が好ましく用いられる。配向層については国際公開WO01/88574A1号公報の43頁24行~49頁8行の記載を参照することができる。
配向層の厚みdは、特定積層体の厚みが15μm以下となり、後述する式(1)を満たせば特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、0.01~10μmであることが好ましく、0.1~5μmであることがより好ましく、0.8~3μmであることがさらに好ましい。
配向層の弾性率Eは、後述する式(1)を満たせば特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、0.001~10GPaであることが好ましく、0.01~5GPaであることがより好ましく、0.1~4.5GPaであることがさらに好ましい。
ナノインデンテーション法による弾性率の測定は、例えば、ナノインデンター(商品名「Triboindenter TI-950」,Hysitron社製)を使用して行うことができる。本測定において、測定モードは単一押込み測定とし、測定温度は25℃とし、使用圧子はキューブコーナー圧子とし、測定対象物に対する圧子の押込み荷重は50μNとし、その圧子の押込み速度は5μm/秒とし、測定対象物からの圧子の引抜き速度は5μm/秒とする。ナノインデンテーション法に基づく弾性率の導出はOliver-Pharr法にて行い、使用装置にて行われる。具体的な導出手法については、例えば、Hand book of Micro / nano Tribology (SecondEdition) Edited by Bharat Bhushan, CRCPress (ISBN0-8493-8402-8)に説明されているとおりである。
配向層の厚みd及び配向層の弾性率Eは、下記式(1)を満たす。ただし、上記配向層の厚みdの単位はμmであり、上記配向層の弾性率Eの単位はGPaである。
-E+0.45×d+3.6>0 (1)
一方、例えば、後述する比較例1の場合、配向層の厚みdは1.0μm、配向層の弾性率Eは4.7GPaなので、式(1)の左辺は-0.7となり、式(1)を満たさない。
本発明の積層体は、本発明の効果がより優れる理由から、配向層の厚みd及び配向層の弾性率Eが、下記式(2)を満たすのが好ましい。ただし、配向層の厚みdの単位はμmであり、配向層の弾性率Eの単位はGPaである。
-E+0.45×d+3.4>0 (2)
光学異方性層は光学異方性を有する層であれば特に制限されないが、例えば、光吸収異方性層、位相差層等が挙げられる。
光学異方性層は、光の光学異方性層への入射に際し界面での反射率が高く、本発明の効果がより優れる理由から、光吸収異方性層であることが好ましい。
光吸収異方性層は、光吸収に異方性を有する層である。
光吸収異方性層は、本発明の効果がより優れる理由から、有機二色性物質を含むのが好ましい。
光吸収異方性層の形成に用いられる液晶組成物は、高分子液晶性化合物を含有する。高分子液晶性化合物を含むことで、二色性物質の析出を抑止しながら、二色性物質を高い配向度で配向させることができる。
ここで、「高分子液晶性化合物」とは、化学構造中に繰り返し単位を有する液晶性化合物のことをいう。本発明における液晶性化合物とは、二色性を示さない液晶性化合物である。
高分子液晶性化合物としては、例えば、特開2011-237513号公報に記載されているサーモトロピック液晶性高分子が挙げられる。また、高分子液晶性化合物は、末端に架橋性基(例えば、アクリロイル基およびメタクリロイル基)を有していてもよい。
高分子液晶性化合物は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
高分子液晶性化合物を含有する場合において、高分子液晶性化合物の含有量は、固形分比率として、75~95質量%が好ましく、75~90質量%がより好ましく、80~90質量%がさらに好ましい。高分子液晶性化合物の含有量が上記範囲内にあることで、光吸収異方性層の配向度がより向上する。
高分子液晶性化合物の構造としては、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子液晶性化合物を含有することが好ましい。
Rは、水素原子またはメチル基を表す。
Lは、単結合または2価の連結基を表す。
Bは、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、オキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、フルホニル基、スルフィニル基、ウレイド基または架橋性基を表す。
Mは、下記式(1-1)で表されるメソゲン基を表す。
Ar11およびAr12は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいフェニレン基またはビフェニレン基を表す。
L11およびL12は、それぞれ独立に、単結合、または、アゾ基を含まない2価の連結基を表す。
Yは、イミノ基、-OCO-CH=CH-基、または、-CH=CH-CO2-基を表す。
m1およびm2は、それぞれ独立に、1~3の整数を表す。
m1が2~3の整数の場合、複数のAr11はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、複数のL11はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
m2が2~3の整数の場合、複数のAr12はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、複数のL12はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
2価の連結基としては、例えば、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-NRNCO-、-CONRN-、アルキレン基、または、これらの基を2以上組み合わせた2価の基などが挙げられる。なお、RNは、水素原子またはアルキル基を表す。
これらのうち、-O-、-COO-および-OCO-からなる群から選択される1種以上の基とアルキレン基とを組み合わせた2価の基であることが好ましい。
また、アルキレン基の炭素数は、2~16であることが好ましい。
ここで、置換基としては、特に限定されず、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、オキシカルボニル基、チオアルキル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、スルフィニル基、および、ウレイド基などが挙げられる。
ここで、2価の連結基としては、例えば、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-NRNCO-、-CONRN-、アルキレン基、または、これらの基を2以上組み合わせた2価の基などが挙げられる。なお、RNは、水素原子またはアルキル基を表す。
ここで、m1およびm2は、合計して2~5の整数であることが好ましく、合計して2~4の整数であることが好ましい。
Bは、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、オキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、(ポリ)アルキレンオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、フルホニル基、スルフィニル基、または、
ウレイド基を表す。
これらのうち、相転移温度調整の観点、および、溶解性の観点などから、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、オキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、(ポリ)アルキレンオキシ基、または、アルキルチオ基であることが好ましく、アルキル基、アルコキシ基、または、(ポリ)アルキレンオキシ基であることがより好ましい。
また、Bのうち、水素原子、ハロゲン原子およびシアノ基以外のアルキル基等は、相転移温度調整の観点、および、溶解性の観点などから、炭素原子数が1~20であることが好ましく、1~11であることがより好ましい。
架橋性基としては、例えば、特開2010-244038号公報の[0040]~[0050]段落に記載された重合性基が挙げられ、中でも、反応性および合成適性の観点から、ラジカル重合性基であることが好ましく、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、オキセタニル基、または、スチリル基が好ましく、アクリロイル基またはメタクリロイル基(以下、「(メタ)アクリロイル基」とも略す。)がより好ましい。
ネマチック相を示す温度範囲は、室温(23℃)~300℃であることが好ましく、取り扱いまたは製造適性の観点から、50℃~200℃であることが好ましい。
ここで、本発明における重量平均分子量および数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)法により測定された値である。
・溶媒(溶離液):テトラヒドロフラン
・装置名:TOSOH HLC-8220GPC
・カラム:TOSOH TSKgel Super HZM-H(4.6mm×15cm)を3本接続して使用
・カラム温度:25℃
・試料濃度:0.1質量%
・流速:0.35ml/min
・校正曲線:TOSOH製TSK標準ポリスチレン Mw=2800000~1050(Mw/Mn=1.03~1.06)までの7サンプルによる校正曲線を使用
本発明においてさらに好ましい高分子液晶性化合物としては、後述する式(2)で表される繰り返し単位を含む高分子液晶性化合物を含有することが好ましい。後述する式(2)において、P1(以下、「主鎖」ともいう。)、L1、およびSP1(以下、「スペーサー基」ともいう。)のlogP値と、M1(以下、「メソゲン基」ともいう。)のlogP値との差が、4以上である。
上記高分子液晶性化合物を用いることで、配向度の高い光吸収異方性層を形成できる。この理由の詳細は明らかではないが、概ね以下のように推定している。
logP値は、化学構造の親水性および疎水性の性質を表現する指標である。後述する式(2)で表される繰り返し単位は、主鎖、L1およびスペーサー基のlogP値と、メソゲン基のlog値と、が所定値以上離れているので、主鎖からスペーサー基までの構造とメソゲン基との相溶性が低い状態にある。これにより、高分子液晶性化合物の結晶性が高くなり、高分子液晶性化合物の配向度が高い状態にあると推測される。このように、高分子液晶性化合物の配向度が高いと、高分子液晶性化合物と二色性物質との相溶性が低下して(すなわち、二色性物質の結晶性が向上する)、二色性物質の配向度が向上すると推測される。その結果、得られる光吸収異方性層の配向度が高くなると考えられる。
ただし、M1が連結基を有する場合、連結基としてアゾ基を含まない。
式(P1-A)~(P1-D)において、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、または、炭素数1~10のアルコキシ基を表す。上記アルキル基は、直鎖または分岐のアルキル基であってもよいし、環状構造を有するアルキル基(シクロアルキル基)であってもよい。また、上記アルキル基の炭素数は、1~5が好ましい。
式(P1-A)で表される基は、(メタ)アクリル酸エステルの重合によって得られるポリ(メタ)アクリル酸エステルの部分構造の一単位であることが好ましい。
式(P1-B)で表される基は、エポキシ基を有する化合物のエポキシ基を開環重合して形成されたエチレングリコール単位であることが好ましい。
式(P1-C)で表される基は、オキセタン基を有する化合物のオキセタン基を開環重合して形成されたプロピレングリコール単位であることが好ましい。
式(P1-D)で表される基は、アルコキシシリル基およびシラノール基の少なくとも一方の基を有する化合物の縮重合によって得られるポリシロキサンのシロキサン単位であることが好ましい。ここで、アルコキシシリル基およびシラノール基の少なくとも一方の基を有する化合物としては、式SiR4(OR5)2-で表される基を有する化合物が挙げられる。式中、R4は、(P1-D)におけるR4と同義であり、複数のR5はそれぞれ独立に、水素原子または炭素数1~10のアルキル基を表す。
L1が表す2価の連結基としては、-C(O)O-、-OC(O)-、-O-、-S-、-C(O)NR3-、-NR3C(O)-、-SO2-、および、-NR3R4-などが挙げられる。式中、R3およびR4はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基を表わす。
P1が式(P1-A)で表される基である場合には、L1は-C(O)O-で表される基が好ましい。
P1が式(P1-B)~(P1-D)で表される基である場合には、L1は単結合が好ましい。
ここで、SP1が表すオキシエチレン構造は、*-(CH2-CH2O)n1-*で表される基が好ましい。式中、n1は1~20の整数を表し、*はL1またはM1との結合位置を表す。
また、SP1が表すオキシプロピレン構造は、*-(CH(CH3)-CH2O)n2-*で表される基が好ましい。式中、n2は1~3の整数を表し、*はL1またはM1との結合位置を表す。
また、SP1が表すポリシロキサン構造は、*-(Si(CH3)2-O)n3-*で表される基が好ましい。式中、n3は6~10の整数を表し、*はL1またはM1との結合位置を表す。
また、SP1が表すフッ化アルキレン構造は、*-(CF2-CF2)n4-*で表される基が好ましい。式中、n4は6~10の整数を表し、*はL1またはM1との結合位置を表す。
メソゲン基としては、例えば、芳香族炭化水素基、複素環基、および脂環式基からなる群より選択される少なくとも1種の環状構造を有する基が好ましい。
A1で表される2価の基は、4~6員環であることが好ましい。また、A1で表される2価の基は、単環でも、縮環であってもよい。
*は、SP1またはT1との結合位置を表す。
2価の芳香族複素環基を構成する炭素以外の原子としては、窒素原子、硫黄原子および酸素原子が挙げられる。芳香族複素環基が炭素以外の環を構成する原子を複数有する場合、これらは同一であっても異なっていてもよい。
2価の芳香族複素環基の具体例としては、例えば、ピリジレン基(ピリジン-ジイル基)、ピリダジン-ジイル基、イミダゾール-ジイル基、チエニレン(チオフェン-ジイル基)、キノリレン基(キノリン-ジイル基)、イソキノリレン基(イソキノリン-ジイル基)、オキサゾール-ジイル基、チアゾール-ジイル基、オキサジアゾール-ジイル基、ベンゾチアゾール-ジイル基、ベンゾチアジアゾール-ジイル基、フタルイミド-ジイル基、チエノチアゾール-ジイル基、チアゾロチアゾール-ジイル基、チエノチオフェン-ジイル基、および、チエノオキサゾール-ジイル基などが挙げられる。
式(M1-B)中、a2は1~10の整数を表し、a2が2以上である場合には、複数のA2は同一でも異なっていてもよく、複数のA3は同一でも異なっていてもよく、複数のLA1は同一でも異なっていてもよい。
式(M1-B)中、a2が1である場合には、LA1は2価の連結基である。a2が2以上である場合には、複数のLA1はそれぞれ独立に、単結合または2価の連結基であり、複数のLA1のうち少なくとも1つが2価の連結基である。
なお、LA1が表す2価の連結基としては、アゾ基は含む場合は、可視光領域での吸収が高く好ましくない。
T1の主鎖の原子数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~10がさらに好ましく、1~7が特に好ましい。T1の主鎖の原子数が20以下であることで、光吸収異方性層の配向度がより向上する。ここで、T1おける「主鎖」とは、M1と結合する最も長い分子鎖を意味し、水素原子はT1の主鎖の原子数にカウントしない。例えば、T1がn-ブチル基である場合には主鎖の原子数は4であり、T1がsec-ブチル基である場合の主鎖の原子数は3である。
本発明において、高分子液晶性化合物に含まれる各繰り返し単位の含有量は、各繰り返し単位を得るために使用される各単量体の仕込み量(質量)に基づいて算出される。
繰り返し単位(2)は、高分子液晶性化合物中において、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。高分子液晶性化合物が繰り返し単位(2)を2種以上含むと、高分子液晶性化合物の溶媒に対する溶解性が向上すること、および、液晶相転移温度の調整が容易になることなどの利点がある。繰り返し単位(2)を2種以上含む場合には、その合計量が上記範囲内であることが好ましい。
この場合、高分子液晶性化合物中における、T1に重合性基を含まない繰り返し単位(2)に対する、T1に重合性基を含む繰り返し単位(2)の割合(T1に重合性基を含む繰り返し単位(2)/T1に重合性基を含まない繰り返し単位(2))が、質量比で0.005~4が好ましく、0.01~2.4がより好ましい。質量比が4以下であると、配向度に優れるという利点がある。質量比が0.05以上であると、光吸収異方性層の硬化性がより向上する。
また、上記差の上限値は、液晶相転移温度の調整および合成適性という観点から、15以下が好ましく、12以下がより好ましく、10以下がさらに好ましい。
ここで、logP値は、化学構造の親水性および疎水性の性質を表現する指標であり、親疎水パラメータと呼ばれることがある。logP値は、ChemBioDraw UltraまたはHSPiP(Ver.4.1.07)などのソフトウェアを用いて計算できる。また、OECD Guidelines for the Testing of Chemicals,Sections 1,Test No.117の方法などにより、実験的に求めることもできる。本発明では特に断りのない限り、HSPiP(Ver.4.1.07)に化合物の構造式を入力して算出される値をlogP値として採用する。
ただし、logP1の算出にあたって、P1~SP1までの一連の構造式のうち、P1で表される基の部分に関しては、P1で表される基そのものの構造(例えば、上述した式(P1-A)~式(P1-D)など)を用いてもよいし、式(2)で表される繰り返し単位を得るために使用する単量体を重合した後にP1になりうる基の構造を用いてもよい。
ここで、後者(P1になりうる基)の具体例は、次の通りである。P1が(メタ)アクリル酸エステルの重合によって得られる場合には、CH2=C(R1)-で表される基(R1は、水素原子またはメチル基を表す。)である。また、P1がエチレングリコールの重合によって得られる場合にはエチレングリコールであり、P1がプロピレングリコールの重合により得られる場合にはプロピレングリコールである。また、P1がシラノールの重縮合により得られる場合にはシラノール(式Si(R2)3(OH)で表される化合物。複数のR2はそれぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表す。ただし、複数のR2の少なくとも1つはアルキル基を表す。)である。
ここで、一般的なメソゲン基のlogP値(上述したlogP2)は、4~6の範囲内になる傾向がある。このとき、logP1がlogP2よりも低い場合には、logP1の値は、1以下が好ましく、0以下がより好ましい。一方で、logP1がlogP2よりも高い場合には、logP1の値は、8以上が好ましく、9以上がより好ましい。
上記式(2)におけるP1が(メタ)アクリル酸エステルの重合によって得られ、かつ、logP1がlogP2よりも低い場合には、上記式(2)におけるSP1のlogP値は、0.7以下が好ましく、0.5以下がより好ましい。一方、上記式(2)におけるP1が(メタ)アクリル酸エステルの重合によって得られ、かつ、logP1がlogP2よりも高い場合には、上記式(2)におけるSP1のlogP値は、3.7以上が好ましく、4.2以上がより好ましい。
なお、logP値が1以下の構造としては、例えば、オキシエチレン構造およびオキシプロピレン構造などが挙げられる。logP値が6以上の構造としては、ポリシロキサン構造およびフッ化アルキレン構造などが挙げられる。
本発明に用いられる高分子液晶性化合物は、上記式(2)で表される繰り返し単位(2)に加えて、下記式(3)で表される繰り返し単位(3)を含むことが、光吸収異方性層の膜強度向上および光吸収異方性層と光配向層間の密着強化の観点で好ましい。
式(3)中、L2は、単結合、置換基を有していてもよい2価の脂環式基または置換基を有していてもよい2価の芳香族基を表す。
式(3)中、SP2は、主鎖の原子数が10以上のアルキレン基を表す。ただし、SP2が表すアルキレン基を構成する1個以上の-CH2-は、-O-、-S-、-N(R21)-、-C(=O)-、-C(=S)-、-C(R22)=C(R23)-、アルキニレン基、-Si(R24)(R25)-、-N=N-、-C(R26)=N-N=C(R27)-、-C(R28)=N-および-S(=O)2-からなる群より選択される少なくとも一種の基(以下、「基2C」ともいう。)によって置き換えられていてもよく、R21~R28はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基または炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表す。また、SP2が表すアルキレン基を構成する1個以上の-CH2-に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、炭素数1~10の直鎖状のアルキル基および炭素数1~10の分岐状のアルキル基からなる群より選択される少なくとも1種の基(以下、「基2H」ともいう。)によって置き換えられていてもよい。
式(3)中、T2は、水素原子、メチル基、水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、ボロン酸基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ビニル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、エポキシ基、置換基を有していても良いオキセタニル基、置換基を有していてもよいフェニル基またはマレイミド基を表す。
L2が表す置換基を有していてもよい2価の芳香族基としては、2価の芳香族炭化水素基および2価の芳香族複素環基が挙げられる。2価の芳香族炭化水素基の具体例および好適態様は、式(M1-A)におけるA1で説明した2価の芳香族炭化水素基と同様であるので、その説明を省略する。また、2価の芳香族複素環基の具体例および好適態様は、式(M1-A)におけるA1で説明した2価の芳香族複素環基と同様であるので、その説明を省略する。また、置換基としては、後述の置換基Wが挙げられ、なかでも、フッ素原子、塩素原子、アルキル基、シアノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、アシルオキシ基、アミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アルキルスルホニル基、アルキルスルホニルアミノ基、スルホ基、アルキルスルフィニル基またはアルコキシカルボニル基が好ましい。
L2としては、本発明の効果がより発揮される点から、単結合が好ましい。
SP2の主鎖の原子数は、10以上であり、密着性および面状均一性により優れた光吸収異方性層が得られる点から、15以上が好ましく、19以上がより好ましい。また、SP2の主鎖の原子数の上限は、配向度により優れた光吸収異方性層が得られる点から、70以下が好ましく、60以下がより好ましく、50以下が特に好ましい。
ここで、SP2における「主鎖」とは、L2とT2とを直接連結するために必要な部分構造を意味し、「主鎖の原子数」とは、上記部分構造を構成する原子の個数を意味する。換言すれば、SP2における「主鎖」は、L2とT2を連結する原子の数が最短になる部分構造である。例えば、SP2が3,7-ジメチルデカニル基である場合の主鎖の原子数は10であり、SP2が4,6-ジメチルドデカニル基の場合の主鎖の原子数は12である。また、下記式(2-1)においては、点線の四角形で表す枠内がSP2に相当し、SP2の主鎖の原子数(点線の丸で囲った原子の合計数に相当)は11である。
SP2が表すアルキレン基の炭素数は、配向度により優れた光吸収異方性層が得られる点から、8~80が好ましく、15~80が好ましく、25~70がより好ましく、25~60が特に好ましい。
また、SP2が表すアルキレン基を構成する-CH2-が複数ある場合、密着性および面状均一性により優れた光吸収異方性層が得られる点から、複数の-CH2-の一部のみが基2Cによって置き換えられていることがより好ましい。
特に、SP2は、アルキレン基を構成する1個以上の-CH2-が-O-によって置き換えられたオキシアルキレン構造、アルキレン基を構成する1個以上の-CH2-CH2-が-O-および-C(=O)-によって置き換えられたエステル構造、ならびに、アルキレン基を構成する1個以上の-CH2-CH2-CH2-が-O-、-C(=O)-および-NH-によって置き換えられたウレタン結合からなる群より選択される少なくとも1つを含む基であるのが好ましい。
基2Hは、上述したように、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、炭素数1~10の直鎖状のアルキル基および炭素数1~10の分岐状のアルキル基からなる群より選択される少なくとも1種の基であり、水酸基、炭素数1~10の直鎖状のアルキル基および炭素数1~10の分岐状のアルキル基からなる群より選択される少なくとも1種の基が好ましく、水酸基がより好ましい。
これらの中でも、架橋、および/または、下地層(例えば、基材または配向層)との相互作用によって密着性が向上する点から、T2は、水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、ボロン酸基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ビニル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、エポキシ基、オキセタニル基またはマレイミド基が好ましく、光吸収異方性層自体が架橋することによって、光吸収異方性層の凝集破壊をより抑制できる結果、密着性がより向上する点から、ビニル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、エポキシ基、オキセタニル基またはマレイミド基がより好ましい。
上記のように繰り返し単位(3)が架橋性基を有する場合は、高分子液晶全体の質量に対するに対する繰り返し単位(3)の比率が、5%~30%が好ましく、8%~20%がより好ましい。
光吸収異方性層の形成に用いられる液晶組成物は、二色性物質を含有する。
二色性物質は、特に限定されず、可視光吸収物質(二色性色素)、発光物質(蛍光物質、燐光物質)、紫外線吸収物質、赤外線吸収物質、非線形光学物質、カーボンナノチューブ、無機物質(例えば量子ロッド)、などが挙げられ、従来公知の二色性物質(二色性色素)を使用することができる。
具体的には、例えば、特開2013-228706号公報の[0067]~[0071]段落、特開2013-227532号公報の[0008]~[0026]段落、特開2013-209367号公報の[0008]~[0015]段落、特開2013-14883号公報の[0045]~[0058]段落、特開2013-109090号公報の[0012]~[0029]段落、特開2013-101328号公報の[0009]~[0017]段落、特開2013-37353号公報の[0051]~[0065]段落、特開2012-63387号公報の[0049]~[0073]段落、特開平11-305036号公報の[0016]~[0018]段落、特開2001-133630号公報の[0009]~[0011]段落、特開2011-215337号公報の[0030]~[0169]、特開2010-106242号公報の[0021]~[0075]段落、特開2010-215846号公報の[0011]~[0025]段落、特開2011-048311号公報の[0017]~[0069]段落、特開2011-213610号公報の[0013]~[0133]段落、特開2011-237513号公報の[0074]~[0246]段落、特開2016-006502号公報の[0005]~[0051]段落、WO2016/060173号公報の[0005]~[0041]段落、WO2016/136561号公報の[0008]~[0062]段落、国際公開第2017/154835号の[0014]~[0033]段落、国際公開第2017/154695号の[0014]~[0033]段落、国際公開第2017/195833号の[0013]~[0037]段落、国際公開第2018/164252号の[0014]~[0034]段落などに記載されたものが挙げられる。
架橋性基としては、具体的には、例えば、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、オキセタニル基、スチリル基などが挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
また、式(4)中、L1およびL2は、それぞれ独立に、置換基を表す。
また、式(4)中、mは、1~4の整数を表し、mが2~4の整数の場合、複数のA2は互いに同一でも異なっていてもよい。なお、mは、1または2であることが好ましい。
上記置換基としては、例えば、特開2011-237513号公報の[0237]~[0240]段落に記載された置換基群Gが挙げられ、中でも、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、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など)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェノキシカルボニル、4-メチルフェノキシカルボニル、4-メトキシフェニルカルボニルなど)等が好適に挙げられ、アルキル基がより好適に挙げられ、炭素数1~5のアルキル基がさらに好適に挙げられる。
一方、2価の芳香族基としては、例えば、2価の芳香族炭化水素基および2価の芳香族複素環基が挙げられる。
上記2価の芳香族炭化水素基としては、例えば、炭素数6~12のアリーレン基が挙げられ、具体的には、フェニレン基、クメニレン基、メシチレン基、トリレン基、キシリレン基等が挙げられる。中でもフェニレン基が好ましい。
また、上記2価の芳香族複素環基としては、単環または2環性の複素環由来の基が好ましい。芳香族複素環基を構成する炭素以外の原子としては、窒素原子、硫黄原子および酸素原子が挙げられる。芳香族複素環基が炭素以外の環を構成する原子を複数有する場合、これらは同一であっても異なっていてもよい。芳香族複素環基としては、具体的には、ピリジレン基(ピリジン-ジイル基)、キノリレン基(キノリン-ジイル基)、イソキノリレン基(イソキノリン-ジイル基)、ベンゾチアジアゾール-ジイル基、フタルイミド-ジイル基、チエノチアゾール-ジイル基(以下、「チエノチアゾール基」と略す。)等が挙げられる。
上記2価の芳香族基の中でも、2価の芳香族炭化水素基が好ましい。
また、A1、A2およびA3のうち、A2が2価のチエノチアゾール基であることがより好ましい。この場合には、A1およびA2は、置換基を有していてもよい2価の芳香族基を表す。
A2が2価のチエノチアゾール基である場合には、A1およびA2の少なくとも一方が置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基であることが好ましく、A1およびA2の両方が置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基であることが好ましい。
上記置換基としては、溶解性やネマティック液晶性を高めるために導入される基、色素としての色調を調節するために導入される電子供与性や電子吸引性を有する基、または、配向を固定化するために導入される架橋性基(重合性基)を有する基が好ましい。
例えば、置換基としては、アルキル基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~12、特に好ましくは炭素数1~8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2~20、より好ましくは炭素数2~12、特に好ましくは炭素数2~8のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、アリール基、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2~20、より好ましくは炭素数2~12、特に好ましくは炭素数2~8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、2,6-ジエチルフェニル基、3,5-ジトリフルオロメチルフェニル基、スチリル基、ナフチル基、ビフェニ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0~20、より好ましくは炭素数0~10、特に好ましくは炭素数0~6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1~20、より好ましくは炭素数1~15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)、オキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~15、特に好ましくは2~10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、フェノ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2~20、より好ましくは炭素数2~10、特に好ましくは2~6であり、例えば、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基、アクリロイル基およびメタクリロイル基などが挙げられる)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~10、特に好ましくは炭素数2~6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2~20、より好ましくは炭素数2~10、特に好ましくは炭素数2~6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7~20、より好ましくは炭素数7~16、特に好ましくは炭素数7~12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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6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0~20、より好ましくは炭素数0~10、特に好ましくは炭素数0~6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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6であり、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基などが挙げられる)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6~20、より好ましくは炭素数6~16、特に好ましくは炭素数6~12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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6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、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、アゾ基、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、エポキシ基、オキセタニル基、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、置換基を2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。
架橋性基としては、具体的には、特開2010-244038号公報の[0040]~[0050]段落に記載された重合性基が挙げられ、反応性および合成適性の観点から、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、オキセタニル基、および、スチリル基が好ましく、アクリロイル基およびメタクリロイル基が好ましい。
液晶組成物は、長波側で高い配向度を達成できるという観点で、下記式(5)で表される二色性アゾ色素を含有することが好ましい。
上記式(5)中、M1およびM2は、それぞれ独立に、2価の連結基を表す。ただし、M1およびM2の少なくとも一方は、主鎖の原子の数が4個以上である。
上記式(5)中、Ar1およびAr2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいナフチレン基および置換基を有していてもよいビフェニレン基のいずれかの基を表す。
上記式(5)中、Eは、窒素原子、酸素原子および硫黄原子のいずれかの原子を表す。
上記式(5)中、R1は、水素原子または置換基を表す。
上記式(5)中、R2は、水素原子または置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
上記式(5)中、nは、0または1を表す。ただし、Eが窒素原子である場合には、nは1であり、Eが酸素原子または硫黄原子である場合には、nは0である。
C1およびC2が表す1価の置換基としては、アゾ化合物の溶解性またはネマチック液晶性を高めるために導入される基、色素としての色調を調節するために導入される電子供与性や電子吸引性を有する基、または、配向を固定化するために導入される架橋性基(重合性基)が好ましい。
例えば、置換基としては、アルキル基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~12、特に好ましくは炭素数1~8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、および、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2~20、より好ましくは炭素数2~12、特に好ましくは炭素数2~8のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、アリール基、2-ブテニル基、および、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2~20、より好ましくは炭素数2~12、特に好ましくは炭素数2~8のアルキニル基であり、例えば、プロパルギル基、および、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、2,6-ジエチルフェニル基、3,5-ジトリフルオロメチルフェニル基、スチリル基、ナフチル基、および、ビフェニ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0~20、より好ましくは炭素数0~10、特に好ましくは炭素数0~6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、および、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1~20、より好ましくは炭素数1~15であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、および、ブトキシ基などが挙げられる)、オキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~15、特に好ましくは2~10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、および、フェノ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2~20、より好ましくは炭素数2~10、特に好ましくは2~6であり、例えば、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基、アクリロイル基、および、メタクリロイル基などが挙げられる)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~10、特に好ましくは炭素数2~6であり、例えば、アセチルアミノ基、および、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2~20、より好ましくは炭素数2~10、特に好ましくは炭素数2~6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7~20、より好ましくは炭素数7~16、特に好ましくは炭素数7~12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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6であり、例えば、メタンスルホニルアミノ基、および、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0~20、より好ましくは炭素数0~10、特に好ましくは炭素数0~6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、および、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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6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、および、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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6であり、例えば、メチルチオ基、および、エチルチオ基などが挙げられる)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6~20、より好ましくは炭素数6~16、特に好ましくは炭素数6~12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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6であり、例えば、メシル基、および、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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6であり、例えば、メタンスルフィニル基、および、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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6であり、例えば、無置換のウレイド基、メチルウレイド基、および、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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6であり、例えば、ジエチルリン酸アミド基、および、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、および、ヨウ素原子)、シアノ基、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、アゾ基、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、エポキシ基、オキセタニル基、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、および、ベンズチアゾリル基などが挙げられる)、および、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、および、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、置換基を2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。
架橋性基としては、具体的には、特開2010-244038号公報の[0040]~[0050]段落に記載された重合性基が挙げられ、反応性および合成適性の観点から、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、オキセタニル基、または、スチリル基が好ましく、アクリロイル基またはメタクリロイル基が好ましい。
2価の連結基としては、例えば、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-CO-NRN-、-O-CO-NRN-、-SO2-、-SO-、アルキレン基、シクロアルキレン基、および、アルケニレン基、ならびに、これらの基を2つ以上組み合わせた基などが挙げられる。
これらの中でも、アルキレン基と、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-CO-NRN-、-O-CO-NRN-、-SO2-および-SO-からなる群より選択される1種以上の基と、を組み合わせた基が好ましい。なお、RNは、水素原子またはアルキル基を表す。
ここで、M1における「主鎖」とは、式(5)における「C1」と「Ar1」とを直接連結するために必要な部分を指し、「主鎖の原子の数」とは、上記部分を構成する原子の個数のことを指す。同様に、M2における「主鎖」とは、式(5)における「C2」と「E」とを直接連結するために必要な部分を指し、「主鎖の原子の数」とは、上記部分を構成する原子の数のことを指す。なお、「主鎖の原子の数」には、後述する分岐鎖の原子の数は含まない。
具体的には、下記式(D7)においては、M1の主鎖の原子の数は6個(下記式(D7)の左側の点線枠内の原子の数)であり、M2の主鎖の原子の数は7個(下記式(D7)の右側の点線枠内の原子の数)である。
M1およびM2の主鎖の原子の数の合計は、5~30個が好ましく、7~27個がより好ましい。主鎖の原子の数の合計が5個以上であることで、二色性物質がより重合しやすくなり、主鎖の原子の数の合計が30個以下であることで、配向度に優れた光吸収異方性層が得られたり、二色性物質の融点が上がり耐熱性に優れた光吸収異方性層が得られたりする。
分岐鎖の原子の数は、3個以下であることが好ましい。分岐鎖の原子の数が3個以下であることで、光吸収異方性層の配向度がより向上するなどの利点がある。なお、分岐鎖の原子の数には、水素原子の数は含まれない。
置換基としては、特に限定されず、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、オキシカルボニル基、チオアルキル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、スルフィニル基、および、ウレイド基などが挙げられる。これらの置換基はさらにこれらの置換基で置換されていてもよい。これらの中でも、アルキル基が好ましく、炭素数1~5のアルキル基がさらに好ましく、原材料の入手が容易であることおよび配向度の観点から、メチル基およびエチル基が好ましい。
Ar1およびAr2は、置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいナフチレン基、または、置換基を有していてもよいビフェニレン基であるが、置換基を有していてもよい原材料の入手が容易であることおよび配向度の観点から、フェニレン基であることが好ましい。
式(5)において、Ar1と連結する「M1」および「N」は、Ar1におけるパラ位に位置することが好ましい。また、Ar2と連結する「E」および「N」は、Ar1におけるパラ位に位置することが好ましい。
また、二色性物質を短波長側に吸収を持つもの(例えば、500~530nm付近に極大吸収波長を持つもの)にすることが容易になるという観点からは、上記式(5)におけるEは、酸素原子であることが好ましい。
一方、二色性物質を長波長側に吸収を持つもの(例えば、600nm付近に極大吸収波長を持つもの)にすることが容易になるという観点からは、上記式(5)におけるEは、窒素原子であることが好ましい。
R1が表す「置換基」の具体例および好適態様は、上述したAr1およびAr2における置換基と同じであり、好ましい態様も同じであるので、その説明を省略する。
置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、エステル基、エーテル基、および、チオエーテル基等が挙げられる。
アルキル基としては、炭素数1~8の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基が挙げられる。中でも、炭素数1~6の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1~3の直鎖状のアルキル基がより好ましく、メチル基またはエチル基がさらに好ましい。
なお、R2は、Eが窒素原子である場合に式(5)中で存在する基となる(すなわち、n=1の場合を意味する)。一方で、R2は、Eが酸素原子または硫黄原子である場合、式(5)中で存在しない基となる(すなわち、n=0の場合を意味する)。
液晶組成物は、短波側で高い配向度を達成できるという観点で、下記式(6)で表される二色性アゾ色素を含有することが好ましい。
式(6)中、aおよびbは、それぞれ独立に、0または1を表す。ただし、a+b≧1である。
式(6)中、a=0の場合にはL1は1価の置換基を表し、a=1の場合にはL1は単結合または2価の連結基を表す。また、b=0の場合にはL2は1価の置換基を表し、b=1の場合にはL2は単結合または2価の連結基を表す。
式(6)中、Ar1は(n1+2)価の芳香族炭化水素基または複素環基を表し、Ar2は(n2+2)価の芳香族炭化水素基または複素環基を表し、Ar3は(n3+2)価の芳香族炭化水素基または複素環基を表す。
式(6)中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立に、1価の置換基を表す。n1≧2である場合には複数のR1は互いに同一でも異なっていてもよく、n2≧2である場合には複数のR2は互いに同一でも異なっていてもよく、n3≧2である場合には複数のR3は互いに同一でも異なっていてもよい。
式(6)中、kは、1~4の整数を表す。k≧2の場合には、複数のAr2は互いに同一でも異なっていてもよく、複数のR2は互いに同一でも異なっていてもよい。
式(6)中、n1、n2およびn3は、それぞれ独立に、0~4の整数を表す。ただし、k=1の場合にはn1+n2+n3≧0であり、k≧2の場合にはn1+n2+n3≧1である。
ここで、aおよびbは両方が1であること、すなわち架橋性基が二色性物質の両末端に導入されていることが好ましい。これにより、二色性物質の溶解性がより向上したり、光吸収異方性層の耐久性がより向上するという利点がある。
L1およびL2は、両方が単結合または2価の連結基であることが好ましく、両方が2価の連結基であることが好ましい。これにより、二色性物質の溶解性がより向上する。
例えば、置換基としては、
アルキル基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~12、特に好ましくは炭素数1~8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2~20、より好ましくは炭素数2~12、特に好ましくは炭素数2~8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2~20、より好ましくは炭素数2~12、特に好ましくは炭素数2~8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、2,6-ジエチルフェニル基、3,5-ジトリフルオロメチルフェニル基、ナフチル基、および、ビフェニ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0~20、より好ましくは炭素数0~10、特に好ましくは炭素数0~6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1~20、より好ましくは炭素数1~15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)、
オキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~15、特に好ましくは2~10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、フェノ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2~20、より好ましくは炭素数2~10、特に好ましくは2~6であり、例えば、アセトキシ基および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2~20、より好ましくは炭素数2~10、特に好ましくは炭素数2~6であり、例えばアセチルアミノ基および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2~20、より好ましくは炭素数2~10、特に好ましくは炭素数2~6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7~20、より好ましくは炭素数7~16、特に好ましくは炭素数7~12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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6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0~20、より好ましくは炭素数0~10、特に好ましくは炭素数0~6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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6であり、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基などが挙げられる)、
アリールチオ基(好ましくは炭素数6~20、より好ましくは炭素数6~16、特に好ましくは炭素数6~12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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6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1~20、より好ましくは炭素数1~10、特に好ましくは炭素数1~6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)、
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)、
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)、
ヒドロキシ基、メルカプト基、シアノ基、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、および、アゾ基、などを用いることができる。
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、置換基を2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。
上記置換基がさらに上記置換基によって置換された基としては、例えば、アルコキシ基がアルキル基で置換された基である、RB-(O-RA)na-基が挙げられる。ここで、式中、RAは炭素数1~5のアルキレン基を表し、RBは炭素数1~5のアルキル基を表し、naは1~10(好ましくは1~5、より好ましくは1~3)の整数を表す。
これらの中でも、L1およびL2が表す1価の置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、および、これらの基がさらにこれらの基によって置換された基(例えば、上述したRB-(O-RA)na-基)が好ましく、アルキル基、アルコキシ基、および、これらの基がさらにこれらの基によって置換された基(例えば、上述したRB-(O-RA)na-基)がより好ましい。
これらの中でも、アルキレン基と、-O-、-COO-、-OCO-および-O-CO-O-からなる群より選択される1種以上の基と、を組み合わせた基が好ましい。
ここで、RNは、水素原子またはアルキル基を表す。RNが複数存在する場合には、複数のRNは互いに同一でも異なっていてもよい。
一方で、光吸収異方性層の配向度がより向上するという観点からは、L1およびL2の少なくとも一方の主鎖の原子の数は、1~5個であることが好ましい。
ここで、式(6)におけるAが存在する場合には、L1における「主鎖」とは、L1と連結する「O」原子と、「A」と、を直接連結するために必要な部分を指し、「主鎖の原子の数」とは、上記部分を構成する原子の個数のことを指す。同様に、式(6)におけるBが存在する場合には、L2における「主鎖」とは、L2と連結する「O」原子と、「B」と、を直接連結するために必要な部分を指し、「主鎖の原子の数」とは、上記部分を構成する原子の数のことを指す。なお、「主鎖の原子の数」には、後述する分岐鎖の原子の数は含まない。
また、Aが存在しない場合には、L1における「主鎖の原子の数」とは、分岐鎖を含まないL1の原子の個数のことをいう。Bが存在しない場合には、L2における「主鎖の原子の数」とは、分岐鎖を含まないL2の原子の個数のことをいう。
具体的には、下記式(D1)においては、L1の主鎖の原子の数は5個(下記式(D1)の左側の点線枠内の原子の数)であり、L2の主鎖の原子の数は5個(下記式(D1)の右側の点線枠内の原子の数)である。また、下記式(D10)においては、L1の主鎖の原子の数は7個(下記式(D10)の左側の点線枠内の原子の数)であり、L2の主鎖の原子の数は5個(下記式(D10)の右側の点線枠内の原子の数)である。
ここで、式(6)においてAが存在する場合には、L1における「分岐鎖」とは、式(6)におけるL1と連結する「O」原子と、「A」と、を直接連結するために必要な部分以外の部分をいう。同様に、式(6)においてBが存在する場合には、L2における「分岐鎖」とは、式(6)におけるL2と連結する「O」原子と、「B」と、を直接連結するために必要な部分以外の部分をいう。
また、式(6)においてAが存在しない場合には、L1における「分岐鎖」とは、式(6)におけるL1と連結する「O」原子を起点として延びる最長の原子鎖(すなわち主鎖)以外の部分をいう。同様に、式(6)においてBが存在しない場合には、L2における「分岐鎖」とは、式(6)におけるL2と連結する「O」原子を起点として延びる最長の原子鎖(すなわち主鎖)以外の部分をいう。
分岐鎖の原子の数は、3以下であることが好ましい。分岐鎖の原子の数が3以下であることで、光吸収異方性層の配向度がより向上するなどの利点がある。なお、分岐鎖の原子の数には、水素原子の数は含まれない。
Ar1~Ar3が表す2価の芳香族炭化水素基としては、単環であっても、2環以上の縮環構造を有していてもよい。2価の芳香族炭化水素基の環数は、溶解性がより向上するという観点から、1~4が好ましく、1~2がより好ましく、1(すなわちフェニレン基であること)がさらに好ましい。
2価の芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニレン基、アズレン-ジイル基、ナフチレン基、フルオレン-ジイル基、アントラセン-ジイル基およびテトラセン-ジイル基などが挙げられ、溶解性がより向上するという観点から、フェニレン基およびナフチレン基が好ましく、フェニレン基がより好ましい。
2価の複素環基としては、芳香族または非芳香族のいずれであってもよいが、配向度がより向上するという観点から、2価の芳香族複素環基であることが好ましい。
2価の芳香族複素環基は、単環であってもよいし、2環以上の縮環構造を有していてもよい。芳香族複素環基を構成する炭素以外の原子としては、窒素原子、硫黄原子および酸素原子が挙げられる。芳香族複素環基が炭素以外の環を構成する原子を複数有する場合、これらは同一であっても異なっていてもよい。
芳香族複素環基の具体例としては、例えば、ピリジレン基(ピリジン-ジイル基)、チエニレン(チオフェン-ジイル基)、キノリレン基(キノリン-ジイル基)、イソキノリレン基(イソキノリン-ジイル基)、チアゾール-ジイル基、ベンゾチアジアゾール-ジイル基、フタルイミド-ジイル基、チエノチアゾール-ジイル基(本発明において、「チエノチアゾール基」という。)、チエノチオフェン-ジイル基、および、チエノオキサゾール-ジイル基等が挙げられる。
上記の中でも、2価の芳香族複素環基としては、単環または下記構造式で表される2環の縮環構造を有する基が好ましく用いることができる。なお、下記構造式において、「*」は、一般式(6)におけるアゾ基または酸素原子との結合位置を示す。
ここで、Ar1がフェニレン基である場合には、Ar1に結合する酸素原子とアゾ基とが、メタ位またはパラ位に位置することが好ましく、パラ位に位置することが好ましい。これにより、光吸収異方性層の配向度がより向上する。同様の観点から、Ar2がフェニレン基である場合には、Ar2に結合する2つのアゾ基が、メタ位またはパラ位に位置することが好ましく、パラ位に位置することが好ましい。同様に、Ar3がフェニレン基である場合には、Ar3に結合する酸素原子とアゾ基とが、メタ位またはパラ位に位置することが好ましく、パラ位に位置することが好ましい。
ここで、式(6)で表される構造の長手方向とは、式(6)で表される構造の延びる方向のことをいい、具体的には、Ar1、Ar2およびAr3に結合するアゾ基の結合手およびエーテル結合(酸素原子)の結合手が延びる方向のことをいう。
縮環構造を構成する複数の環の全てが式(6)で表される構造の長手方向に沿って連結している態様の具体例として、式(Ar-1)で表される縮環構造を以下に示す。すなわち、Ar1、Ar2およびAr3が縮環構造である場合には、以下の式(A-1)で表される縮環構造を有していることが好ましい。
上記式(Ar-1)における単環の複素環としては、単環の芳香族複素環が好ましい。単環の芳香族複素環基を構成する炭素以外の原子としては、窒素原子、硫黄原子および酸素原子が挙げられる。単環の芳香族複素環としては、具体的には、ピリジン環、チオフェン環、チアゾール環およびオキサゾール環等が挙げられる。
また、ArX、ArYおよびArZは、置換基を有していてもよい。このような置換基としては、後述するR1~R3における1価の置換基が挙げられる。
nは、0以上の整数を表すが、0~2が好ましく、0~1がより好ましく、0がさらに好ましい。
R1、R2およびR3が表す1価の置換基は、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、フッ化アルキル基、-O-(C2H4O)m-R’、-O-(C3H6O)m-R’、アルキルチオ基、オキシカルボニル基、チオアルキル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、スルフィニル基、または、ウレイド基が好ましい。ここで、R’は水素原子、メチル基またはエチル基を表し、mは1~6の整数を表す。これらの置換基は、さらにこれらの置換基で置換されていてもよい。
これらの中でも、R1、R2およびR3が表す1価の置換基は、二色性物質の溶解性がより向上するという観点から、フッ素原子、塩素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシ基、トリフルオロメチル基、-O-(C2H4O)m-R’、または、-O-(C3H6O)m-R’が好ましく、トリフルオロメチル基、メトキシ基、ヒドロキシ基、-O-(C2H4O)m-R’、または、-O-(C3H6O)m-R’がより好ましい。
R1、R2およびR3が表す1価の置換基において、主鎖の原子の数は、二色性物質の溶解性および光吸収異方性層の配向性のバランスの観点から、1~15が好ましく、1~12がより好ましい。ここで、R1、R2およびR3が表す1価の置換基において、「主鎖の原子の数」とは、分岐鎖を含まないR1、R2またはR3の原子の個数のことをいう。また、「分岐鎖」とは、式(6)におけるAr1~Ar3のいずれかを起点として延びる最長の原子鎖(すなわち主鎖)以外の部分をいう。
条件(R1):Ar1において、少なくとも1つのR1と、アゾ基と、が隣り合う位置にあること
条件(R2):Ar2において、少なくとも1つのR2と、少なくとも1つのアゾ基と、が隣り合う位置にあること
条件(R3):Ar3において、少なくとも1つのR3と、アゾ基と、が隣り合う位置にあること
条件(R1)の具体例としては、Ar1がフェニレン基である場合に、Ar1に結合するアゾ基に対するオルト位にR1が位置する態様が挙げられる。条件(R2)の具体例としては、Ar2がフェニレン基である場合に、少なくとも1つのアゾ基に対するオルト位にR2が位置する態様が挙げられる。条件(R3)の具体例としては、Ar3がフェニレン基である場合において、Ar3に結合するアゾ基に対するオルト位にR3が位置する態様が挙げられる。
ここで、k=1の場合にはn1+n2+n3≧0である。すなわち、式(6)がビスアゾ構造を有する場合には、置換基(式(6)のR1~R3)の有無に関わらず、十分な溶解性が得られるが、溶解性をより向上する観点からは置換基を有していることが好ましい。
k=1の場合には、n1+n2+n3は、0~9が好ましく、1~9がより好ましく、1~5がさらに好ましい。
一方で、k≧2の場合にはn1+n2+n3≧1である。すなわち、式(6)がトリスアゾ構造、テトラキスアゾ構造、またはペンタキスアゾ構造を有する場合には、置換基(式(6)のR1~R3)を少なくとも1つ有する。
k≧2の場合には、n1+n2+n3は、1~9が好ましく、1~5がより好ましい。
二色性物質は、液晶性を示してもよいし、液晶性を示さなくてもよい。
二色性物質が液晶性を示す場合には、ネマチック性またはスメクチック性のいずれを示してもよい。液晶相を示す温度範囲は、室温(約20℃~28℃)~300℃が好ましく、取扱い性および製造適性の観点から、50℃~200℃であることがより好ましい。
光吸収異方性層の形成に用いられる液晶組成物は、光配向層と光吸収異方性層との密着の観点で高分子液晶性化合物に加えて低分子液晶性化合物を含むことが好ましい。ここで、「低分子液晶性化合物」とは、化学構造中に繰り返し単位を有さない液晶性化合物のことをいう。
低分子液晶性化合物の分子量は、5000未満であることが好ましく、200~2000であることがより好ましく、200以上1500未満であることが更に好ましい。
液晶組成物が低分子液晶性化合物を含有する場合、低分子液晶性化合物の含有量は、上記高分子液晶性化合物100質量部に対して3~30質量部であることが好ましく、5~20質量部であることがより好ましい。
光吸収異方性層の形成に用いられる液晶組成物は、界面改良剤を含むことが好ましい。界面改良剤を含むことにより、塗布表面の平滑性が向上し、配向度の向上や、ハジキおよびムラを抑制して、面内の均一性の向上が見込まれる。
界面改良剤としては、液晶性化合物を塗布表面側で水平にさせるものが好ましく、国際公開第2016/009648号の[0155]~[0170]段落に記載されている化合物や特開2011-237513号公報の[0253]~[0293]段落に記載の化合物(水平配向剤)を用いることができる。
液晶組成物が界面改良剤を含有する場合、界面改良剤の含有量は、液晶組成物中の上記二色性物質と上記高分子液晶性化合物との合計100質量部に対し、0.001~5質量部が好ましく、0.01~3質量部が好ましい。
光吸収異方性層の形成に用いられる液晶組成物は、重合開始剤を含有してもよい。
重合開始剤としては特に制限はないが、感光性を有する化合物、すなわち光重合開始剤であることが好ましい。
光重合開始剤としては、各種の化合物を特に制限なく使用できる。光重合開始剤の例には、α-カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書)、α-炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号および同2951758号の各明細書)、トリアリールイミダゾールダイマーとp-アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60-105667号公報および米国特許第4239850号明細書)、オキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書)、o-アシルオキシム化合物(特開2016-27384号公報段落[0065])および、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63-40799号公報、特公平5-29234号公報、特開平10-95788号公報および特開平10-29997号公報)等が挙げられる。
このような光重合開始剤としては、市販品も用いることができ、BASF社製のイルガキュア184、イルガキュア907、イルガキュア369、イルガキュア651、イルガキュア819およびイルガキュアOXE-01等が挙げられる。
液晶組成物が重合開始剤を含有する場合、重合開始剤の含有量は、液晶組成物中の上記二色性物質と上記液晶性化合物との合計100質量部に対し、0.01~30質量部が好ましく、0.1~15質量部が好ましい。重合開始剤の含有量が0.01質量部以上であることで、光吸収異方性層の硬化性が良好となり、30質量部以下であることで、光吸収異方性層の配向が良好となる。
光吸収異方性層の形成に用いられる液晶組成物は、作業性等の観点から、溶媒を含有するのが好ましい。
溶媒としては、例えば、ケトン類(例えば、アセトン、2-ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロペタンタノン、シクロヘキサノンなど)、エーテル類(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、テトラヒドロピラン、ジオキソランなど)、脂肪族炭化水素類(例えば、ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(例えば、シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼンなど)、ハロゲン化炭素類(例えば、ジクロロメタン、トリクロロメタン、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、クロロトルエンなど)、エステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチルなど)、アルコール類(例えば、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール、イソペンチルアルコール、ネオペンチルアルコール、ジアセトンアルコール、ベンジルアルコールなど)、セロソルブ類(例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、1,2-ジメトキシエタンなど)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシドなど)、アミド類(例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドンなど)、および、ヘテロ環化合物(例えば、ピリジンなど)などの有機溶媒、ならびに、水が挙げられる。これの溶媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの溶媒のうち、溶解性に優れるという効果を活かす観点から、ケトン類(特にシクロペンタノン、シクロヘキサノン)、エーテル類(特にテトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、テトラヒドロピラン、ジオキソラン)、および、アミド類(特に、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン)が好ましい。
着色組成物が溶媒を含有する場合において、溶媒の含有量は、着色組成物の全質量に対して、60~99質量%であることが好ましく、70~95質量%であることがより好ましく、70~90質量%であることが更に好ましい。また、80~99質量%であることが好ましく、83~97質量%であることがより好ましく、85~95質量%であることが更に好ましい。
上述した液晶組成物を用いた光吸収異方性層の形成方法は特に限定されず、例えば、上記液晶組成物を光配向層上に塗布して塗膜を形成する工程(以下、「塗膜形成工程」ともいう。)と、塗膜に含まれる液晶性成分を配向させる工程(以下、「配向工程」ともいう。)と、をこの順に含む方法が挙げられる。
塗膜形成工程は、液晶組成物を光配向層上に塗布して塗膜を形成する工程である。
上述した溶媒を含有する液晶組成物を用いたり、液晶組成物を加熱などによって溶融液などの液状物としたものを用いたりすることにより、光配向層上に液晶組成物を塗布することが容易になる。
液晶組成物の塗布方法としては、具体的には、例えば、ロールコーティング法、グラビア印刷法、スピンコート法、ワイヤーバーコーティング法、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、スプレー法、および、インクジェット法などの公知の方法が挙げられる。
配向工程は、塗膜に含まれる液晶性成分を配向させる工程である。これにより、光吸収異方性層が得られる。
なお、液晶性成分とは、上述した液晶性化合物だけでなく、上述した二色性物質が液晶性を有している場合は、液晶性を有する二色性物質も含む成分である。
配向工程は、乾燥処理を有していてもよい。乾燥処理によって、溶媒などの成分を塗膜から除去することができる。乾燥処理は、塗膜を室温下において所定時間放置する方法(例えば、自然乾燥)によって行われてもよいし、加熱および/または送風する方法によって行われてもよい。
ここで、液晶組成物に含まれる液晶性成分は、上述した塗膜形成工程または乾燥処理によって、配向する場合がある。例えば、液晶組成物が溶媒を含む塗布液として調製されている態様では、塗膜を乾燥して、塗膜から溶媒を除去することで、光吸収異方性を持つ塗膜(すなわち、光吸収異方性層)が得られる。
乾燥処理が塗膜に含まれる液晶性成分の液晶相への転移温度以上の温度により行われる場合には、後述する加熱処理は実施しなくてもよい。
加熱処理は、製造適性等の面から10~250℃が好ましく、25~190℃がより好ましい。また、加熱時間は、1~300秒が好ましく、1~60秒がより好ましい。
以上の工程によって、光吸収異方性層を得ることができる。
なお、本態様では、塗膜に含まれる液晶性成分を配向する方法として、乾燥処理および加熱処理などを挙げているが、これに限定されず、公知の配向処理によって実施できる。
光吸収異方性層の形成方法は、上記配向工程後に、光吸収異方性層を硬化させる工程(以下、「硬化工程」ともいう。)を有していてもよい。
硬化工程は、例えば、光吸収異方性層が架橋性基(重合性基)を有している場合には、加熱および/または光照射(露光)によって実施される。このなかでも、硬化工程は光照射によって実施されることが好ましい。
また、光配向層が、光反応性のラジカル重合性基を有する化合物を含有している場合、ラジカル重合開始剤を光配向層に含ませない方法、または、酸素濃度の高い環境で露光を行う方法などで光配向層の表面に未反応のラジカル重合性基を残存させることができる。この光配向層の表面に存在する未反応のラジカル重合性基と、光吸収異方性層のラジカル重合性基とを「硬化工程」で反応させることにより、光配向層と光吸収異方性層との密着性を高めることが可能となる。
硬化に用いる光源は、赤外線、可視光または紫外線など、種々の光源を用いることが可能であるが、紫外線であることが好ましい。また、硬化時に加熱しながら紫外線を照射してもよいし、特定の波長のみを透過するフィルタを介して紫外線を照射してもよい。
露光が加熱しながら行われる場合、露光時の加熱温度は、光吸収異方性層に含まれる液晶性成分の液晶相への転移温度にもよるが、25~140℃であることが好ましい。
また、露光は、窒素雰囲気下で行われてもよい。ラジカル重合によって光吸収異方性層の硬化が進行する場合において、酸素による重合の阻害が低減されるため、窒素雰囲気下で露光することが好ましい。
上述のとおり、光学異方性層の具体例として、位相差層が挙げられる。位相差層としては、液晶組成物を硬化したもの、延伸した高分子膜等が好適に例示されるが、これに限定されない。位相差層の位相差は特に限定されないが、一例として、λ/4板、λ/2板、等が挙げられる。λ/4板の具体例については後述のとおりである。
本発明の積層体において、光学異方性層(特に、光吸収異方性層)の厚みは、5μm以下である。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、0.1~5.0μmであることが好ましく、0.3~2.0μmであることがより好ましい。
特定積層体は、光学異方性層(特に、光吸収異方性層)と隣接層の間の屈折率差を小さくする目的で、厚み100nm以下の硬化層を有していてもよい。光学異方性層(特に、光吸収異方性層)の配向層(特に、光配向層)とは反対側に上記硬化層を有するのが好ましい。
このような硬化層は、特に限定はなく、各種公知のものを使用できる。例えば、液晶性化合物を含む層や、多官能モノマーを含む組成物を硬化させた層があげられる。光学異方性層(特に、光吸収異方性層)とインデックスマッチングを行えるような屈折率を有することが好ましい。
特定積層体は、耐光性を向上させる目的で、酸素遮断層を有していてもよい。配向層(特に、光配向層)の光学異方性層(特に、光吸収異方性層)とは反対側及び光学異方性層(特に、光吸収異方性層)の配向層(特に、光配向層)とは反対側のいずれか一方あるいは両方に、酸素遮断層を有するのが好ましい。なお、以下の説明において、配向層(特に、光配向層)の光学異方性層(特に、光吸収異方性層)とは反対側に有する酸素遮断層を「酸素遮断層1」とも略し、光学異方性層(特に、光吸収異方性層)の配向層(特に、光配向層)とは反対側に有する酸素遮断層を「酸素遮断層2」とも略す。
「酸素遮断層」とは、酸素遮断機能のある酸素遮断膜であり、具体例としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、セルロースエーテル、ポリアミド、ポリイミド、スチレン/マレイン酸共重合体、ゼラチン、塩化ビニリデン、および、セルロースナノファイバー、などの有機化合物を含む層が挙げられる。
酸素遮断層の厚みは、特定積層体の厚みが15μm以下であれば特に制限されないが、有機化合物を含む層の場合は、本発明の効果がより優れる理由から、0.1~10μmが好ましく、0.5~5.5μmがより好ましい。金属化合物薄層の場合は、本発明の効果がより優れる理由から、酸素遮断層の厚みは、5nm~500nmが好ましく、10nm~200nmがより好ましい。
特定積層体の厚みは、15μm以下である。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、0.1~10μmであることが好ましく、1~5μmであることがより好ましい。
上述のとおり、粘着剤層1は特定積層体の一方の面に隣接し、粘着剤層2は特定積層体の他方の面に隣接するため、粘着剤層1と粘着剤層2との間の距離は15μm以下になる。
本明細書における置換基Wについて記載する。
置換基Wとしては、例えば、ハロゲン原子、アルキル基(例えば、tert-ブチル基)(シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基を含む)、アルケニル基(シクロアルケニル基、ビシクロアルケニル基を含む)、アルキニル基、アリール基、複素環基(ヘテロ環基といってもよい)、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基(アニリノ基を含む)、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルまたはアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキルまたはアリールスルフィニル基、アルキルまたはアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリールまたはヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(-B(OH)2)、ホスファト基(-OPO(OH)2)、スルファト基(-OSO3H)、その他の公知の置換基などが挙げられる。
なお、置換基の詳細については、特開2007-234651号公報の段落[0023]に記載される。
本発明の積層体は、最も視認側に、表面保護層を有してもよい。表面保護層は、表面を保護する機能があれば限定されない。一層でも良いが、複数層も好ましい。硬度が高いことも好ましいが、回復性の高いことも好ましい。空気界面で生じる表面反射を抑制した低反射層も好ましい。
好ましい態様の一つとしては、透明支持体と表面コート層の構成が想定される。以下、透明支持体、表面コート層について記載する。
本発明の積層体は、透明支持体を有していてもよい。
ここで、本発明でいう「透明」とは、可視光の透過率が60%以上であることを示し、好ましくは80%以上であり、特に好ましくは90%以上である。
透明支持体としては、具体的には、例えば、ガラス基板およびプラスチック基板が挙げられ、なかでも、プラスチック基板が好ましい。
プラスチック基板を構成するプラスチックとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ノルボルネン系ポリマー等のポリオレフィン;環状オレフィン系樹脂;ポリビニルアルコール;ポリエチレンテレフタレート;ポリメタクリル酸エステル;ポリアクリル酸エステル;トリアセチルセルロース(TAC)、ジアセチルセルロースおよびセルロースアセテートプロピオネート等のセルロースエステル;ポリエチレンナフタレート;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリエーテルケトン;ポリフェニレンスルフィド;ポリフェニレンオキシドおよびポリイミドなどが挙げられる。中でも、市場から容易に入手できたり、透明性に優れていたりする点から、とりわけ好ましくは、セルロースエステル、環状オレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸エステルである。フレキシブルの観点では、ポリイミドが優れている。ポリイミドは、屈折率が高く屈折率ギャップが大きくなる可能性があるが、シリカ粒子を混入させる等の方法で屈折率を調整することも好ましい。ポリイミドの詳細については、国際公開2018/062296号公報や国際公開2018/062190号公報に記載されている。
ガラス基板の厚みは、100~3000μmが好ましく、100~1000μmが好ましい。
プラスチック基板の厚みは、5~300μmが好ましく、5~200μmが好ましい。
なお、本発明の積層体を円偏光板として使用する場合(特にモバイル機器用途の円偏光板として使用する場合)、透明支持体の厚みは5~100μm程度が好ましい。
表面コート層としては、反射防止層、防眩層、およびハードコート層からなる群から選択される少なくとも1つが挙げられる。これらは公知の層材料が使用される。なお、これらの層は、複数層が積層してもよい。
本発明の一つの態様として、フォルダブル用途有機EL表示装置としては、偏光子以外は、特開2018-56069号公報の記載が参考にできる。カバーガラスが使用できないため、表面フイルムが必要となる。例えば、[0030]~[0040]において、曲率半径3mm以下(例えば、3mm、2mm、1mm)で好ましくは20万回、より好ましくは30万回、さらに好ましくは50万回折り曲げ可能な屈曲性を有する基材として、ポリイミド系樹脂が好ましいこと、ハードコート層として、紫外線硬化型アクリル系樹脂にシリカ粒子やかご状シルセスキオキサン化合物などを配合した有機無機ハイブリッド材料が好ましいこと、が記載されている。
本発明の表面層においては、特開2015-212353号公報や、特開2017-008148号公報等に記載された構造のシルセスキオキサン化合物を用いたハードコートが好ましい。
本発明の光学積層体は、上述した粘着剤層1の特定積層体とは反対側にλ/4板を有していてもよい。
ここで、「λ/4板」とは、λ/4機能を有する板であり、具体的には、ある特定の波長の直線偏光を円偏光に(または円偏光を直線偏光に)変換する機能を有する板である。
λ/4板の具体例としては、例えば米国特許出願公開2015/0277006号などが挙げられる。
例えば、λ/4板が単層構造である態様としては、具体的には、延伸ポリマーフィルムや、支持体上にλ/4機能を有する光学異方性層を設けた位相差フィルム等が挙げられ、また、λ/4板が複層構造である態様としては、具体的には、λ/4板とλ/2板とを積層してなる広帯域λ/4板が挙げられる。
λ/4機能を有する光学異方性層を設けた位相差フィルムは、ネマチック液晶層またはスメクチック液晶層を発現する液晶モノマーを重合して形成した液晶性化合物(円盤状液晶、棒状液晶性化合物など)の少なくともひとつを含む1層以上の位相差フィルムであることがより好ましい。
また、光学性能に優れたλ/4板として、逆波長分散性の液晶性化合物を用いることもさらに好ましい。具体的には、国際公開番号WO2017/043438に記載の一般式(II)の液晶性化合物が好ましく用いられる。逆波長分散性の液晶性化合物を用いたλ/4板の作成方法についても、WO2017/043438の実施例1~10や特開2016-91022の実施例1の記載を参考にできる。
本発明の積層体又は上述した特定積層体は、光学異方性層(特に、光吸収異方性層)よりも視認側に、短波光を低減する機能を有する機能層を有することが好ましい。短波光を低減することで、色素化合物の光分解を抑制し、耐光性に優れた光学積層体が提供できる。
一態様としては、前述の粘着剤層もしくは酸素遮断層が、短波光を低減する機能を有することが好ましい。
また別の一態様として、光学異方性層(特に、光吸収異方性層)よりも視認側に、新たに短波光を低減する機能を有する層を設けることも好ましい。
また可視光における偏光子の性能に影響を与えないために、450nm以上波長域では透明であることが好ましい。
本発明の光学積層体は、例えば偏光素子(偏光板)として使用でき、具体的には、例えば、直線偏光板または円偏光板(特に反射防止用)として使用できる。
本発明の画像表示装置は、上述した本発明の光学積層体を有する。
本発明の画像表示装置に用いられる表示素子は特に限定されず、例えば、液晶セル、有機エレクトロルミネッセンス表示パネル、および、プラズマディスプレイパネル等が挙げられる。
これらのうち、液晶セルまたは有機EL表示パネルであるのが好ましく、有機EL表示パネルであるのがより好ましい。すなわち、本発明の画像表示装置としては、表示素子として液晶セルを用いた液晶表示装置、表示素子として有機EL表示パネルを用いた有機EL表示装置であるのが好ましく、有機EL表示装置であるのがより好ましい。
本発明の画像表示装置の一例である液晶表示装置としては、上述した本発明の光学積層体(ただし、λ/4板を含まない)と、液晶セルと、を有する液晶表示装置である。
なお、本発明においては、液晶セルの両側に設けられる光学積層体のうち、フロント側(視認側)の偏光素子として本発明の光学積層体を用いるのが好ましく、フロント側およびリア側の偏光素子として本発明の光学積層体を用いるのがより好ましい。
以下に、液晶表示装置を構成する液晶セルについて詳述する。
液晶表示装置に利用される液晶セルは、VA(Vertical Alignment)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、IPS(In-Plane-Switching)モード、またはTN(Twisted Nematic)モードであることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子(棒状液晶性化合物)が実質的に水平配向し、更に60~120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2-176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモード(Multi-domain Vertical Alignment)の)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n-ASM(Axially symmetric aligned microcell)モード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58~59(1998)記載)および(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCD(liquid crystal display)インターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、およびPSA(Polymer-Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006-215326号公報、および特表2008-538819号公報に詳細な記載がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶性分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加時で黒表示となり、上下一対の偏光板の吸収軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10-54982号公報、特開平11-202323号公報、特開平9-292522号公報、特開平11-133408号公報、特開平11-305217号公報、特開平10-307291号公報などに開示されている。
本発明の画像表示装置の一例である有機EL表示装置としては、例えば、視認側から、上述した本発明の光学積層体(ただし、粘着剤層およびλ/4板を含む)と、有機EL表示パネルと、をこの順で有する態様が好適に挙げられる。
また、有機EL表示パネルは、電極間(陰極および陽極間)に有機発光層(有機エレクトロルミネッセンス層)を挟持してなる有機EL素子を用いて構成された表示パネルである。有機EL表示パネルの構成は特に制限されず、公知の構成が採用される。
以下のとおり、実施例1の光学積層体を製造した。
以下のとおり、セルロースアシレートフィルム1を作製した。
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して、各成分を溶解し、コア層セルロースアシレートドープとして用いるセルロースアセテート溶液を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
コア層セルロースアシレートドープ
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・アセチル置換度2.88のセルロースアセテート 100質量部
・特開2015-227955号公報の実施例に
記載されたポリエステル化合物B 12質量部
・下記化合物F 2質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒) 430質量部
・メタノール(第2溶剤) 64質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
上記のコア層セルロースアシレートドープ90質量部に下記のマット剤溶液を10質量部加え、外層セルロースアシレートドープとして用いるセルロースアセテート溶液を調製した。
マット剤溶液
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・平均粒子サイズ20nmのシリカ粒子
(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製) 2質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒) 76質量部
・メタノール(第2溶剤) 11質量部
・上記のコア層セルロースアシレートドープ 1質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
上記コア層セルロースアシレートドープと上記外層セルロースアシレートドープを平均孔径34μmのろ紙および平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過した後、上記コア層セルロースアシレートドープとその両側に外層セルロースアシレートドープとを3層同時に流延口から20℃のドラム上に流延した(バンド流延機)。
次いで、溶剤含有率略20質量%の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をテンタークリップで固定し、横方向に延伸倍率1.1倍で延伸しつつ乾燥した。
その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、更に乾燥し、厚み40μmの光学フィルムを作製し、これをセルロースアシレートフィルム1とした。得られたセルロースアシレートフィルム1の面内レターデーションは0nmであった。
以下のとおり、上記セルロースアシレートフィルム1と光配向層PA1と液晶層P1と硬化層N1と酸素遮断層B1とをこの順に隣接して備える積層体Aを作製した。
後述する配向層形成用塗布液PA1を、ワイヤーバーで連続的に上記セルロースアシレートフィルム1上に塗布した。塗膜が形成された支持体を140℃の温風で120秒間乾燥し、続いて、塗膜に対して偏光紫外線照射(10mJ/cm2、超高圧水銀ランプ使用)することで、光配向層PA1を形成し、光配向層付きTACフィルムを得た。
光配向層PA1の厚みdは1.0μmであった。光配向層PA1の弾性率Eは4.7GPaであった。
(配向層形成用塗布液PA1)
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記重合体PA-1 100.00質量部
酸発生剤サンエイドSI-B3A 8.25質量部
DIPEA(N,N-ジイソプロピルエチルアミン) 0.6質量部
キシレン 816.00質量部
メチルイソブチルケトン 91.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
得られた光配向層付きTACフィルムの光配向層PA1上に、下記の液晶層形成用組成物P1をワイヤーバーで連続的に塗布し、塗布層P1を形成した。
次いで、塗布層P1を140℃で30秒間加熱し、塗布層P1を室温(23℃)になるまで冷却した。
次いで、90℃で60秒間加熱し、再び室温になるまで冷却した。
その後、LED(Light Emitting Diode)灯(中心波長365nm)を用いて照度200mW/cm2の照射条件で2秒間照射することにより、光配向層PA1上に液晶層P1(光吸収異方性層)を形成した。液晶層P1の厚みは0.4μmであった。
液晶層形成用組成物P1の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記二色性物質D-4 0.36質量部
・下記二色性物質D-5 0.53質量部
・下記二色性物質D-6 0.31質量部
・下記高分子液晶性化合物P-2 3.42質量部
・下記低分子液晶性化合物M-1 0.36質量部
・重合開始剤
IRGACUREOXE-02(BASF社製) 0.050質量部
・下記界面活性剤F-2 0.026質量部
・シクロペンタノン 45.00質量部
・テトラヒドロフラン 45.00質量部
・ベンジルアルコール 5.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
形成された上記液晶層P1上に、下記の硬化層形成用組成物N1をワイヤーバーで連続的に塗布し、硬化層N1を形成した。
次いで、硬化層N1を室温乾燥させ、次いで、高圧水銀灯を用いて照度28mW/cm2の照射条件で15秒間照射することにより、液晶層P1上に硬化層N1を作製した。
硬化層N1の膜厚は、0.05μm(50nm)であった。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
硬化層形成用組成物N1の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記棒状液晶性化合物の混合物L1 2.61質量部
・下記変性トリメチロールプロパントリアクリレート 0.11質量部
・下記光重合開始剤I-1 0.05質量部
・下記界面改良剤F-3 0.21質量部
・メチルイソブチルケトン 297質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
形成された上記硬化層N1上に、下記の組成の塗布液をワイヤーバーで連続的に塗布した。その後、100℃の温風で2分間乾燥することにより、硬化層N1上に厚み1.1μmのポリビニルアルコール(PVA)配向層(酸素遮断層B1)を形成した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
酸素遮断層形成用組成物B1の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記の変性ポリビニルアルコール 3.80質量部
・開始剤Irgcure2959 0.20質量部
・水 70質量部
・メタノール 30質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
後述する配向層形成用塗布液PA10を、ワイヤーバーで連続的に上述したセルロースアシレートフィルム1上に塗布した。塗膜が形成された支持体を140℃の温風で120秒間乾燥し、続いて、塗膜に対して偏光紫外線照射(10mJ/cm2、超高圧水銀ランプ使用)することで、0.2μmの厚みの光配向層PA10を形成し、光配向層付きTACフィルムを得た。
ポジティブAプレートA1の厚みは2.5μmであり、Re(550)は144nmであった。また、ポジティブAプレートA1は、Re(450)≦Re(550)≦Re(650)の関係を満たしていた。Re(450)/Re(550)は、0.82であった。
(配向層形成用塗布液PA10)
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記重合体PA-10 100.00質量部
上記酸発生剤PAG-1 5.00質量部
上記酸発生剤CPI-110TF 0.005質量部
イソプロピルアルコール 16.50質量部
酢酸ブチル 1072.00質量部
メチルエチルケトン 268.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
(組成物A-1)
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記重合性液晶性化合物L-1 43.50質量部
・下記重合性液晶性化合物L-2 43.50質量部
・下記重合性液晶性化合物L-3 8.00質量部
・下記重合性液晶性化合物L-4 5.00質量部
・下記重合開始剤PI-1 0.55質量部
・下記レベリング剤T-1 0.20質量部
・シクロペンタノン 235.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
仮支持体として、上述したセルロースアシレートフィルム1を用いた。
セルロースアシレートフィルム1を温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量14ml/m2で塗布し、110℃に加熱し、(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、10秒間搬送した。
次いで、同じくバーコーターを用いて、フィルム上に純水を3ml/m2塗布した。
次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、フィルムを70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理されたセルロースアシレートフィルム1を作製した。
(アルカリ溶液)
―――――――――――――――――――――――――――――――――
水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.8質量部
イソプロパノール 63.7質量部
界面活性剤SF-1
(C14H29O(CH2CH2O)20H) 1.0質量部
プロピレングリコール 14.8質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
(配向層形成用塗布液3)
―――――――――――――――――――――――――――――――――
ポリビニルアルコール(クラレ製、PVA103) 2.4質量部
イソプロピルアルコール 1.6質量部
メタノール 36質量部
水 60質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
得られたポジティブCプレートのRth(550)は、-60nmであった。
(ポジティブCプレート形成用塗布液C1)
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記液晶性化合物L-11 80質量部
下記液晶性化合物L-12 20質量部
下記垂直配向剤(S01) 1質量部
エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 8質量部
イルガキュアー907(BASF製) 3質量部
カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製) 1質量部
下記化合物B03 0.4質量部
メチルエチルケトン 170質量部
シクロヘキサノン 30質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
次に、以下の手順に従い、アクリレート系ポリマーを調製した。
冷却管、窒素導入管、温度計及び撹拌装置を備えた反応容器に、アクリル酸ブチル95質量部、アクリル酸5質量部を溶液重合法により重合させて、平均分子量200万、分子量分布(Mw/Mn)3.0のアクリレート系重合体(A1)を得た。
・フュージョン社無電極ランプ Hバルブ
・照度600mW/cm2、光量150mJ/cm2
・UV照度・光量は、アイグラフィックス製「UVPF-36」を用いて測定した。
(B)光重合開始剤:ベンゾフェノンと1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンとの質量比1:1の混合物、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュア500」
(C)イソシアネート系架橋剤:トリメチロールプロパン変性トリレンジイソシアネート(日本ポリウレタン社製「コロネートL」)
(D)シランカップリング剤:3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製「KBM-403」)
下記UV接着剤組成物を調製した。
─────────────────────────────────
UV接着剤組成物
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・CEL2021P(ダイセル社製) 70質量部
・1、4-ブタンジオールジグリシジルエーテル 20質量部
・2-エチルヘキシルグリシジルエーテル 10質量部
・CPI-100P 2.25質量部
─────────────────────────────────
上記ポジティブAプレートA1を有するTACフィルムA1の位相差側と、上記ポジティブCプレートC1を有するTACフィルムC1の位相差側とを、上記UV接着剤組成物を用いて600mJ/cm2のUV照射で貼り合わせた。UV接着剤層の厚みは3μmであった。なお、UV接着剤で貼り合わせる表面には、それぞれコロナ処理を行った。次に、ポジティブAプレートA1側の光配向層PA10とセルロースアシレートフィルム1を除去し、位相差板1とした。
低反射表面フィルムCV-LC5(富士フイルム社製)の支持体側に、上記粘着剤N1(粘着剤層2)を用いて、上記積層体Aの酸素遮断層側を貼り合わせた。次に、セルロースアシレートフィルム1のみを除去し、その除去した面と、上記位相差板1のポジティブAプレートA1側とを、上記粘着剤N1(粘着剤層1)を用いて貼り合わせ、実施例1の積層体を作製した。このとき、光吸収異方性層(液晶層P1)の吸収軸と、ポジティブAプレートA1の遅相軸とのなす角度が45°となるように貼り合わせた。
このようにして、セルロースアシレートフィルム1と配向層とポジティブCプレートC1とUV接着剤層とポジティブAプレートA1(λ/4板)と粘着剤N1(粘着剤層1)と光配向層PA1と液晶層P1(光吸収異方性層)と硬化層N1と酸素遮断層B1と粘着剤N1(粘着剤層2)と低反射表面フィルムCV-LC5(表面保護層)とをこの順に隣接して有する実施例1の光学積層体を得た。
配向層形成用塗布液PA1の代わりに下記表2に記載の塗布液を使用するとともに、上記塗布液によって形成された配向層の厚みdが下記表2に記載の厚みdになるようにした以外は、上述した実施例1と同様の手順に従って、各光学積層体を得た。
得られた各光学積層体について耐久性を評価した。
具体的には、光学積層体のポジティブCプレートC1側を、粘着剤N2を用いてアルミ基板に貼合したのち、60℃90%RHの恒温恒湿槽に65時間静置し取り出した後、面状を目視にて観察し以下の評点をつけた。なお、用意したアルミ基板の表面反射率は84%であった。
A:恒温恒湿槽投入後に反射ムラの発生が見られなかった。
B:恒温恒湿槽投入後に軽微な反射ムラの発生が見られた。
C:恒温恒湿槽投入後に強い反射ムラの発生が見られた。
結果を下記表2に示す。実用上、A又はBであることが好ましく、Aであることがより好ましい。
<配向層形成用塗布液PA2>
―――――――――――――――――――――――――――――――――
上記重合体PA-1 75.00質量部
エポリードGT401(ダイセル社製) 25.00質量部
酸発生剤サンエイドSI-B3A 8.25質量部
DIPEA 0.6質量部
キシレン 816.00質量部
メチルイソブチルケトン 91.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
<配向層形成用塗布液PA3>
―――――――――――――――――――――――――――――――――
上記重合体PA-1 50.00質量部
エポリードGT401(ダイセル社製) 50.00質量部
酸発生剤サンエイドSI-B3A 8.25質量部
DIPEA 0.6質量部
キシレン 816.00質量部
メチルイソブチルケトン 91.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
<配向層形成用塗布液PA4>
―――――――――――――――――――――――――――――――――
上記重合体PA-1 90.00質量部
デナコールEX821(ナガセケムテックス社製) 10.00質量部
酸発生剤サンエイドSI-B3A 8.25質量部
DIPEA 0.6質量部
キシレン 816.00質量部
メチルイソブチルケトン 91.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
<配向層形成用塗布液PA5>
―――――――――――――――――――――――――――――――――
上記重合体PA-1 85.00質量部
デナコールEX821(ナガセケムテックス社製) 15.00質量部
酸発生剤サンエイドSI-B3A 8.25質量部
DIPEA 0.6質量部
キシレン 816.00質量部
メチルイソブチルケトン 91.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
<配向層形成用塗布液PA6>
―――――――――――――――――――――――――――――――――
上記重合体PA-1 70.90質量部
エポリードGT401(ダイセル社製) 18.40質量部
jER YX7400(三菱ケミカル社製) 10.60質量部
酸発生剤サンエイドSI-B3A 9.50質量部
DIPEA 0.6質量部
キシレン 816.00質量部
メチルイソブチルケトン 91.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
<配向層形成用塗布液PA7>
―――――――――――――――――――――――――――――――――
上記重合体PA-1 70.90質量部
エポリードGT401(ダイセル社製) 18.40質量部
IPU-22G(岡村製油社製) 10.60質量部
酸発生剤サンエイドSI-B3A 9.50質量部
DIPEA 0.6質量部
キシレン 816.00質量部
メチルイソブチルケトン 91.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
低反射表面フィルムCV-LC5(富士フイルム社製)の支持体側に粘着剤N1(粘着剤層2)を用いて積層体Aの酸素遮断層側を貼り合わせた後、セルロースアシレートフィルム1を除去せずに位相差板1のポジティブAプレートA1側に粘着剤N1(粘着剤層1)を用いて貼り合わせた点以外は、上述した比較例1と同様の手順にしたがって積層体(参考例)を得た。参考例の積層体は、粘着剤層1と粘着剤層2との間の積層体(特定積層体)の厚みが42.55μmである。また、参考例の積層体は、比較例1と同様に式(1)を満たさない。
上記参考例の積層体について、上述した実施例及び比較例と同様に耐久性の評価を行ったところ、恒温恒湿槽投入後に反射ムラの発生が見られなかった(評点A)。
このことからも、特定積層体の厚みが厚い(15μm超)場合にはそもそも反射ムラが発生せず、上述した耐久性の課題は、特定積層体の厚みが15μm以下の場合に初めて生じる課題と言える。
2 粘着剤層2
20 配向層
22 光配向層
30 光学異方性層
32 光吸収異方性層
40 特定積層体
41 特定積層体
42 特定積層体
43 特定積層体
50 硬化層
60 酸素遮断層
70 表面保護層
80 λ/4板
100 光学積層体
110 光学積層体
200 光学積層体
210 光学積層体
Claims (8)
- 粘着剤層1と、配向層と光学異方性層とを互いに隣接して有する特定積層体と、粘着剤層2とをこの順に有し、
前記粘着剤層1が前記特定積層体の一方の面に隣接し、前記粘着剤層2が前記特定積層体の他方の面に隣接し、
前記粘着剤層1と前記配向層と前記光学異方性層と前記粘着剤層2とをこの順に有する光学積層体、又は、前記粘着剤層1と前記光学異方性層と前記配向層と前記粘着剤層2とをこの順に有する光学積層体であって、
前記特定積層体の厚みが、15μm以下であり、
前記光学異方性層の厚みが、5μm以下であり、
前記配向層の厚みd及び前記配向層の弾性率Eが、下記式(1)を満たす、光学積層体。ただし、前記配向層の厚みdの単位はμmであり、前記配向層の弾性率Eの単位はGPaである。
-E+0.45×d+3.6>0 (1) - 前記配向層の厚みd及び前記配向層の弾性率Eが、下記式(2)を満たす、請求項1に記載の光学積層体。ただし、前記配向層の厚みdの単位はμmであり、前記配向層の弾性率Eの単位はGPaである。
-E+0.45×d+3.4>0 (2) - 前記粘着剤層1及び前記粘着剤層2の少なくとも一方の厚みが、前記特定積層体の厚みよりも厚い、請求項1又は2に記載の光学積層体。
- 前記光学異方性層が、光吸収異方性層であり、
前記光吸収異方性層が、有機二色性物質を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の光学積層体。 - 前記配向層が、光配向層であり、
前記光配向層が、シンナモイル基を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の光学積層体。 - 前記配向層の厚みdが、0.8μm以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載の光学積層体。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の光学積層体を有する、画像表示装置。
- 有機EL表示装置である、請求項7に記載の画像表示装置。
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