JP5401592B2

JP5401592B2 - 支持フィルム

Info

Publication number: JP5401592B2
Application number: JP2012229428A
Authority: JP
Inventors: 順三宮▲崎▼; 徹雄井上
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-07-14
Also published as: JP2013065023A

Description

本発明は、偏光膜を支持する支持フィルムに関する。

偏光フィルムは、通常、二色性物質を吸着させたフィルムを延伸して、製造される。延伸装置の構造の制限により、延伸方向は、通常、フィルムの長手方向または幅方向である。フィルムを長手方向に延伸したときは、吸収軸が長手方向となり、幅方向に延伸したときは、吸収軸が幅方向になる。いずれの場合も、吸収軸はフィルムの幅方向に平行あるいは垂直となり、吸収軸が幅方向に斜めのものはできない。吸収軸が幅方向に斜めとは、吸収軸が幅方向と平行でも垂直でもない、という意味である。

しかし、吸収軸が幅方向に斜めの方が、偏光フィルムの利用率が高い場合がある。そこで、吸収軸が幅方向に斜めの偏光フィルムを得るため、特殊なテンター延伸装置を用いて、斜め延伸する製法が知られている（例えば特許文献１）。

このような製法により得られた、吸収軸が幅方向に斜めの偏光フィルムは、打ち抜きの際に廃棄部分が少なく、偏光フィルムの利用率が高い。しかし、従来の斜め延伸法は、延伸時にフィルムが破断しやすいため、薄い（例えば厚み１０μｍの）偏光フィルムを製造することが難しい。

一方、フィルム延伸法とは異なる偏光フィルムの製法として、支持フィルムに液晶化合物を薄膜状に塗布し、液晶化合物を配向させて、薄膜を偏光膜にする製法がある。

図２を参照して、この製法を説明する。複数のリオトロピック液晶化合物３１は、溶液中で、吸収軸３２（分子長軸）を平行にして積み重なり、カラム状会合体３３を形成する。

溶液中のカラム状会合体３３は、支持フィルム３５上に薄膜状に塗布されたとき、支持フィルム３５の配向処理方向３６と、平行に並ぶ性質がある。そのため、カラム状会合体３３の配向方向３７は、配向処理方向３６と平行になる。支持フィルム３５の配向処理方向３６は、通常、長手方向３８なので、カラム状会合体３３の配向方向３７は、支持フィルム３５の長手方向３８になる。

このとき、リオトロピック液晶化合物３１の吸収軸３２（分子長軸）は、配向方向３７に垂直であるから、支持フィルム３５の長手方向３８に垂直となる。したがって、吸収軸３２は、支持フィルム３５の幅方向３９と平行になる。

偏光膜４０は、多数のカラム状会合体３３が配向して、薄膜状になったものである。複合フィルム３０は、支持フィルム３５と偏光膜４０を含む積層体である。

この製法によれば、薄い（例えば厚み１０μｍ以下の）偏光膜４０が容易に得られる。しかし、従来の製法では、吸収軸３２が支持フィルム３５の幅方向３９に斜めであるような偏光膜４０を、得ることはできない。

特開２００４−１４４８３８号公報

従来の斜め延伸法によれば、吸収軸が、フィルムの幅方向に斜めである偏光膜を得ることができる。しかし、延伸時に、フィルムが破断しやすいため、薄い（例えば厚み１０μｍの）偏光フィルムを得ることが難しい。

従来の、支持フィルム３５に液晶化合物３１を薄膜状に塗布し、液晶化合物３１を配向させて、薄膜を偏光膜４０にする製法によれば、薄い（例えば厚み１０μｍ以下の）偏光膜４０が容易に得られる。しかし、吸収軸３２が、支持フィルム３５の幅方向３９に斜めである偏光膜４０を得ることはできない。

本発明の目的は、吸収軸が幅方向に斜めで、しかも薄い（例えば厚み１０μｍ以下の）偏光膜を実現することである。

（１）本発明は、リオトロピック液晶化合物を含む偏光膜を一主面に支持する支持フィルムである。本発明の支持フィルムは、主面内の同一領域に重複して、この主面内の異なる２方向に配向処理が施される。
（２）本発明の支持フィルムは、２方向の配向処理のなす角度が、３０°〜１５０°である。
（３）本発明の支持フィルムは、２方向のうちの１つの方向が長手方向である。
（４）本発明の支持フィルムは、偏光膜が、フィルムの幅方向に斜めの吸収軸を有する。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行なった。その成果を、図１を参照して説明する。本発明の製造方法では、まず、支持フィルム１１の表面を、異なる２方向に配向処理する。それらを、第一の配向処理方向１２および第二の配向処理方向１３とする。第一の配向処理方向１２と第二の配向処理方向１３の、どちらを先に配向処理してもよい。

次に、支持フィルム１１の表面に、リオトロピック液晶化合物１４を含む溶液を塗布する。リオトロピック液晶化合物１４は、溶液中でカラム状会合体１５を形成する。カラム状会合体１５は、第一の配向処理方向１２と第二の配向処理方向１３とのベクトル和方向（配向方向１６）に配向する。リオトロピック液晶化合物１４の吸収軸１７は、カラム状会合体１５の配向方向１６に垂直である。

カラム状会合体１５の、この配向の性質を利用すると、支持フィルム１１上に、吸収軸１７が幅方向１９に斜めの偏光膜１８を、形成することができる。吸収軸１７は、長手方向２０にも斜めである。

多数のカラム状会合体１５が薄膜状となって、偏光膜１８を形成する。本発明の複合フィルム１０は、支持フィルム１１と偏光膜１８とを備えた積層体である。

本発明の製造方法においては、まず、支持フィルム１１の表面を、２方向（第一の配向処理方向１２および第二の配向処理方向１３）に配向処理する。次に、支持フィルム１１の表面に、リオトロピック液晶化合物１４を含む溶液を塗布する。リオトロピック液晶化合物１４のカラム状会合体１５は、第一の配向処理方向１２と第二の配向処理方向１３とのベクトル和方向（配向方向１６）に配向する。

このようにして、支持フィルム１１上に、吸収軸１７が幅方向１９と斜めの偏光膜１８を形成することができる。

偏光膜１８は、支持フィルム１１から剥離して用いることもできる。その場合、従来よりも薄い偏光フィルムとして、種々の光学装置の薄型化に貢献することができる。

本発明の複合フィルムの模式図従来の複合フィルムの模式図

［本発明の製造方法］
本発明は、支持フィルム１１上に、支持フィルム１１の幅方向１９と、異なる方向の吸収軸１７を有する偏光膜１８が積層された、複合フィルム１０の製造方法である。本発明の製造方法は、工程Ａと工程Ｂを含む。

工程Ａでは、支持フィルム１１の表面を、２方向に配向処理する。２方向とは、第一の配向処理方向１２および第二の配向処理方向１３である。

工程Ｂでは、支持フィルム１１の表面に、リオトロピック液晶化合物１４を含む溶液を塗布する。リオトロピック液晶化合物１４は、溶液中でカラム状会合体１５を形成する。カラム状会合体１５は、第一の配向処理方向１２と第二の配向処理方向１３とのベクトル和方向（配向方向１６）に配向する。

本発明の製造方法は、工程ＡおよびＢのほかに、他の工程を含んでいてもよい。そのような工程として、例えば、工程Ｂの後、リオトロピック液晶化合物１４の配向層（偏光膜１８）を乾燥させる工程がある。

［工程Ａ］
工程Ａでは、支持フィルム１１の表面を、２方向に配向処理する。２方向とは、第一の配向処理方向１２および第二の配向処理方向１３である。

支持フィルム１１は、偏光膜１８を片側から支持する。支持フィルム１１の材料は、特に制限はないが、例えば、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂が挙げられる。

支持フィルム１１は単層フィルムでもよいし、単層フィルムの上に、ポリイミドやポリビニルアルコールなどの、高分子膜が塗布された複層フィルムでもよい。支持フィルム１１の総厚みは、好ましくは、１０μｍ〜２００μｍである。

配向処理としては、例えば、ラビング処理、斜め蒸着処理、プラズマ処理が挙げられる。これらの配向処理は、例えば、松本正一・角田市良共著「液晶の基礎と応用」（工業調査会、１９９１年発行）に、解説されている。

面内の異なる２方向に配向処理をおこなう方法としては、例えば、以下の方法がある。
（ア）異なる２方向にラビング処理をおこなう。
（イ）斜め蒸着処理をした後、それと異なる方向にラビング処理をおこなう。
（ウ）異なる方向に、それぞれラビング処理された２枚のラビングフィルムを、互いのラビング処理面が対向するように重ね合わせて、一方のラビングフィルムに、他方のラビングフィルムの配向規制力を転写する。

支持フィルム１１に施す２方向の配向処理を、第一の配向処理（方向１２）および第二の配向処理（方向１３）としたとき、第一の配向処理１２と第二の配向処理１３のなす角度θは、３０°〜１５０°が好ましい。

［工程Ｂ］
工程Ｂでは、工程Ａで得られた支持フィルム１１の配向処理表面に、リオトロピック液晶化合物１４を含む溶液を塗布して、偏光膜１８を形成する。リオトロピック液晶化合物１４は、溶液中でカラム状会合体１５を形成する。多数のカラム状会合体１５が薄膜状となって、偏光膜１８を形成する。支持フィルム１１と偏光膜１８とを備えた積層体が、本発明の複合フィルム１０である。

本発明において、「リオトロピック液晶化合物」とは、溶媒に溶解して液晶化合物溶液となり、溶液中の濃度変化により、等方相から液晶相へ（またはその逆の）相変化を起こす液晶化合物である。

リオトロピック液晶化合物溶液は、等方相状態、あるいは、液晶相状態で、配向処理表面に塗布することによって、一方向に配向させることができる。

リオトロピック液晶化合物は、分子長軸（吸収軸１７）を横向きにして積み重なることで、カラム状会合体１５を形成する。Ｘ線回折から求められる、カラム状会合体１５の長さＬ１は、４ｎｍ〜９ｎｍであることが好ましい。

リオトロピック液晶化合物１４は、上記の性質を示すものであれば、特に制限はないが、例えば、アゾ系化合物、アントラキノン系化合物、ペリレン系化合物、キノフタロン系化合物、ナフトキノン系化合物、メロシアニン系化合物が用いられる。

本発明に用いられるリオトロピック液晶化合物１４として、一般式（１）で表わされるアゾ化合物が好適である。一般式（１）で表わされるアゾ化合物は、溶液中で安定した液晶性を示し、配向性に優れる。

一般式（１）中、Ｒは水素原子、炭素数１〜３のアルキル基、アセチル基、ベンゾイル基、または、置換基を有していてもよいフェニル基を表わす。Ｍは対イオンを表わし、好ましくは、水素原子、アルカリ金属原子、または、アルカリ土類金属原子である。Ｘは、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、または、−ＳＯ_３Ｍ基を表わす。

一般式（１）で表わされるアゾ化合物は、例えば、アニリン誘導体とナフタレンスルホン酸誘導体とを、常法により、ジアゾ化およびカップリング反応させて、モノアゾ化合物としたのち、さらにジアゾ化し、アミノナフトールジスルホン酸誘導体とカップリング反応させて、得ることができる。

本発明で用いられる溶液は、リオトロピック液晶化合物１４と、それを溶解する溶媒とを含む。リオトロピック液晶化合物１４の濃度は、溶液の総重量に対して、１重量％〜１５重量％が好ましい。

溶液の塗布には、任意のコータが用いられる。前記のコータは、例えば、テンションウェブダイ、スロットダイ、ワイヤーバー、またはカーテンロールを有するコータである。

工程Ｂにより得られる偏光膜１８は、リオトロピック液晶化合物１４を含み、リオトロピック液晶化合物１４のつくるカラム状会合体１５が、一方向に配向する。

このような偏光膜１８は、可視光領域（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）で、吸収二色性を示す。偏光膜１８の厚みは、０．１μｍ〜５μｍであることが好ましい。

偏光膜１８は、溶媒含有率が、５０重量％以下になるように乾燥させることが好ましい。この場合の乾燥手段は、自然乾燥、減圧乾燥、加熱乾燥などである。

［複合フィルム］
本発明の製造方法により得られる複合フィルム１０は、支持フィルム１１と、支持フィルム１１の幅方向１９に斜め方向の吸収軸１７を有する偏光膜１８とを備える。複合フィルム１０の総厚みは、好ましくは、１０μｍを超え、２５０μｍ以下である。

［合成例］
４−ニトロアニリンと、８−アミノ−２−ナフタレンスルホン酸とを、常法に従って、ジアゾ化およびカップリング反応させ、モノアゾ化合物を得た。「常法」は、細田豊著「理論製造染料化学第５版」昭和４３年７月１５日技報堂発行、１３５ページ〜１５２ページによる。

このモノアゾ化合物を、同様に常法によりジアゾ化し、さらに１−アミノ−８−ナフトール−２,４−ジスルホン酸リチウム塩とカップリング反応させて、構造式（２）のアゾ化合物を含む粗生成物を得た。これを塩化リチウムで塩析することにより、構造式（２）のアゾ化合物を得た。

構造式（２）のアゾ化合物を、イオン交換水に溶解させ、２０重量％の水溶液を調製した。この水溶液中で、アゾ化合物はカラム状会合体を形成し、室温（２３℃）にて、ネマチック液晶相を示す。

［実施例］
厚み１００μｍの、シクロオレフィン系樹脂フィルム（オプテス社製ゼオノア）の表面を、コットン製バフ布（吉川化工社製ＹＡ−２５−Ｃ）で２方向に擦って、ラビング処理を施し、支持フィルムを得た。２方向は、フィルムの幅方向を基準として、左回りに４０°および９０°である。

支持フィルムのラビング処理面に、構造式（２）のアゾ化合物を含む水溶液（濃度７重量％）を塗布し、配向させ、乾燥して、厚み０．５μｍの偏光膜を作製した。

得られた偏光膜のカラム状会合体の配向方向は、支持フィルムの幅方向を基準として、左回りに６５°であった。この方向は、２方向のラビング処理の、ベクトル和方向である。得られた偏光膜の吸収軸は、カラム状会合体の配向方向と垂直であり、左回りに１５５°であった。

［測定方法］
［厚み］
偏光膜の一部を剥離し、三次元非接触表面形状計測システム（菱化システム社製ＭｉｃｒｏｍａｐＭＭ５２００）を用いて、段差を測定し、偏光膜の厚みを求めた。

［液晶相］
二枚のスライドガラスに、少量のリオトロピック液晶化合物溶液を挟み、顕微鏡用大型試料加熱冷却ステージ（ジャパンハイテック社製１００１３Ｌ）を備えた偏光顕微鏡（オリンパス社製ＯＰＴＩＰＨＯＴ−ＰＯＬ）を用いて、液晶相を観察した。

本発明の偏光膜および複合フィルムの用途に制限はないが、例えば、液晶テレビ、コンピューターディスプレイ、携帯電話、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カーナビゲーション、ＯＡ機器、ＦＡ機器の液晶パネルに、好適に用いられる。

１０複合フィルム
１１支持フィルム
１２第一の配向処理方向
１３第二の配向処理方向
１４リオトロピック液晶化合物
１５カラム状会合体
１６配向方向
１７吸収軸
１８偏光膜
１９幅方向
２０長手方向
３０複合フィルム
３１リオトロピック液晶化合物
３２分子長軸
３２吸収軸
３３カラム状会合体
３５支持フィルム
３６配向処理方向
３７配向方向
３８長手方向
３９幅方向
４０偏光膜

Claims

リオトロピック液晶化合物を含む偏光膜を一主面に支持する支持フィルムであって、
前記主面内の同一領域に重複して、該主面内の異なる２方向に配向処理が施されたことを特徴とする支持フィルム。
前記２方向のなす角度が、３０°〜１５０°であることを特徴とする、請求項１に記載の支持フィルム。
前記２方向のうちの１つの方向が長手方向であることを特徴とする、請求項１または２に記載の支持フィルム。
前記偏光膜が、フィルムの幅方向に斜めの吸収軸を有することを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の支持フィルム。