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発明の名称 光学フィルムおよびこれを用いた偏光板、液晶表示装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−33712(P2007−33712A)
公開日 平成19年2月8日(2007.2.8)
出願番号 特願2005−215051(P2005−215051)
出願日 平成17年7月25日(2005.7.25)
代理人 【識別番号】110000109
【氏名又は名称】特許業務法人特許事務所サイクス
発明者 芳沢 昌孝
要約 課題
大型の液晶表示装置に適用した場合に、風ムラだけでなく、塗布ムラも生じることなく、表示品位の高い画像を表示することができる光学フィルム等を提供する。

解決手段
特許請求の範囲
【請求項1】
少なくとも1種の液晶性化合物と、繰り返し単位(X)を含むポリマーとを含む光学異方性層を有し、前記繰り返し単位(X)は、側鎖に下記一般式1で表される部分構造を有する、光学フィルム。
【化1】


(一般式1中、R1およびR2は、それぞれ、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基または置換若しくは無置換のアリール基を表す。pは10〜500の整数を表す。)
【請求項2】
前記一般式1で表される部分構造が、前記繰り返し単位(X)中に、0.01〜100質量%含まれる、請求項1に記載の光学フィルム。
【請求項3】
前記一般式1で表される部分構造が、前記繰り返し単位(X)を含むポリマー中に、50〜80質量%含まれる、請求項1に記載の光学フィルム。
【請求項4】
前記繰り返し単位(X)は、下記一般式2で表される繰り返し単位である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学フィルム。
【化2】


(一般式2中、R1およびR2は、それぞれ、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基または置換若しくは無置換のアリール基を表す。pは10〜500の整数を表す。R3、R4およびR5は、それぞれ、水素原子または1価の有機基を表し、R6は水素原子または置換若しくは無置換のアルキル基を表す。Lは2価の連結基を表し、nは0または1を表す。)
【請求項5】
前記繰り返し単位(X)は、下記一般式3で表される繰り返し単位である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学フィルム。
【化3】


(一般式3中、R1およびR2は、それぞれ、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基または置換若しくは無置換のアリール基を表す。pは10〜500の整数を表す。R3、R4およびR5は、それぞれ、水素原子または1価の有機基を表し、R6は水素原子またはアルキル基を表す。L'は、置換若しくは無置換のアリーレン基または炭素数1〜25の置換若しくは無置換のアルキレン基を表す。)
【請求項6】
前記繰り返し単位(X)を含むポリマーが、下記一般式4で表される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学フィルム。
【化4】



(一般式4中、R1およびR2は、それぞれ、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基または置換若しくは無置換のアリール基を表す。pは10〜500の整数を表す。R3、R4およびR5は、それぞれ、水素原子または1価の有機基を表し、R6は水素原子またはアルキル基を表す。L'は置換若しくは無置換のアリーレン基または炭素数1〜25の置換若しくは無置換のアルキレン基を表す。Rfは、炭素数1〜30の直鎖、分岐または脂環式構造を有する含フッ素アルキル基を表し、R7は水素原子またはメチル基を表す。Aは架橋反応に関与し得る反応性基を少なくとも1つ以上含有する2価の基を表し、Bは2価の基を表す。a〜dはそれぞれ各構成成分の質量分率(%)を表し、0.01≦a≦100、0≦b≦95、0≦c≦90、0≦d≦90の関係を満たす値を表す。)
【請求項7】
前記Aで表される2価の基が、ラジカル重合性基またはカチオン重合性基を含有する、請求項6に記載の光学フィルム。
【請求項8】
前記液晶性化合物が、ディスコティック液晶性化合物である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学フィルム。
【請求項9】
請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学フィルムと、偏光膜とを有する偏光板。
【請求項10】
請求項9に記載の偏光板を有する液晶表示装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶性化合物を配向固定した光学異方性層を有する光学フィルム、該光学フィルムを備えた偏光板および液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
光学補償フィルムは、画像着色を解消したり、視野角を拡大するために、様々な液晶表示装置で用いられている。従来、光学補償フィルムとしては、延伸複屈折フィルムが使用されている。また、近年、延伸複屈折フィルムに代えて、支持体上にディスコティック液晶性化合物からなる光学異方性層を有する光学補償フィルムを使用することが提案されている。この光学異方性層は、通常、ディスコティック液晶性化合物を含むディスコティック液晶性組成物(光学異方性層用組成物)を配向膜の上に塗布し、配向温度よりも高い温度で加熱してディスコティック液晶性化合物を配向させ、その配向状態を固定することにより形成される。一般に、ディスコティック液晶性化合物は、大きな複屈折率を有するとともに、多様な配向形態がある。ディスコティック液晶性化合物を用いることで、従来の延伸複屈折フィルムでは得ることができない光学的性質を実現することが可能になった。
【0003】
一方、ディスコティック液晶性化合物は、多様な配向形態があるため、所望の光学特性を発現させるためには、光学異方性層におけるディスコティック液晶性化合物の配向を制御する必要がある。ディスコティック液晶性化合物を平均傾斜角が5度未満の水平配向状態に制御する方法として、ディスコティック液晶性化合物に、セルロース低級脂肪酸エステル、含フッ素界面活性剤または1,3,5−トリアジン環を有する化合物を添加した組成物(光学異方性層用組成物)を用いる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、フッ素置換アルキル基と親水基(スルホ基が連結基を介してベンゼン環に結合した)を有する化合物を光学異方性層に添加し、ディスコティック液晶性化合物の傾斜角を制御する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。さらに、疎水性排除体積効果化合物を光学異方性層に併用して、液晶性化合物の配向を制御する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。しかし、液晶性化合物のハイブリッド配向を効果的に促進する化合物の効果およびその使用方法については、言及されていない。
【0004】
また、従来の技術では、主に、15インチ以下の小型あるいは中型の液晶表示装置を想定して、光学補償フィルムが開発されていた。しかし、最近では、17インチ以上の大型、かつ輝度の高い液晶表示装置も想定する必要がある。大型の液晶表示装置の偏光板の偏光膜に、従来の光学補償フィルムを保護フィルムとして装着したところ、パネル上にムラが発生していることが判明した。この欠陥は、小型あるいは中型の液晶表示装置では、あまり目立っていなかったが、大型化、高輝度化に対応して、光漏れムラに対処した光学フィルムをさらに開発する必要が生じている。
【0005】
乾燥時のムラを低減させるためにはレベリング性を向上させることが有効であることが知られている。レベリング性を向上させる一つの手段として、塗布組成物(光学異方性層用組成物)中に界面活性剤を添加する方法が提案されている。塗布物に界面活性剤を添加すると表面張力が低下して被塗布物への濡れを改良し、塗膜形成過程での表面張力変化を小さく、または低下させて熱対流を防止して膜の均一性を改良するという機構に基づいている(非特許文献1参照、コーティング用添加剤の最新技術、桐生春雄監修、シーエムシー、2001年)。目的とする塗布組成物中の溶剤、樹脂、各種添加剤との相溶性などにより最適な界面活性種は異なるが、溶剤を用いて塗布する場合には溶剤に可溶で表面張力低下能力が最も高いフッ素系界面活性剤を用いるのが有効である。
しかしながら、従来のフッ素系界面活性剤を用いると乾燥ムラや風ムラは良化するものの、塗布ムラが発生し、塗布された光学フィルムの品位を低下させる問題があった。
【0006】
【特許文献1】特開平11−352328号公報(第9−21頁)
【特許文献2】特開2001−330725号公報(第7−10頁)
【特許文献3】特開2002−20363号公報(第3−21頁)
【特許文献4】特開平11−148080号公報
【非特許文献1】コーティング用添加剤の最新技術、桐生春雄監修、シーエムシー、2001年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、光学補償機能を有する偏光板に用いられる液晶セルを光学的に補償する光学補償フィルム等に用いることができる光学フィルムを提供することにある。とりわけ、大型の液晶表示装置に適用した場合に、風ムラだけでなく塗布ムラも生じることなく、表示品位に高い画像を表示することができる光学フィルムを提供することにある。本発明の他の目的は上記特性に優れる光学フィルムを備えた偏光板および液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の目的は、下記光学フィルム、該光学フィルムを備えた下記偏光板、および該偏光板を有する液晶表示装置により達成される。
(1)少なくとも1種の液晶性化合物と、繰り返し単位(X)を含むポリマーとを含む光学異方性層を有し、前記繰り返し単位(X)は、側鎖に下記一般式1で表される部分構造を有する、光学フィルム。
【化1】


(一般式1中、R1およびR2は、それぞれ、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基または置換若しくは無置換のアリール基を表す。pは10〜500の整数を表す。)
(2)前記一般式1で表される部分構造が、前記繰り返し単位(X)中に、0.01〜100質量%含まれる、(1)に記載の光学フィルム。
(3)前記一般式1で表される部分構造が、前記繰り返し単位(X)を含むポリマー中に、50〜80質量%含まれる、(1)に記載の光学フィルム。
(4)前記繰り返し単位(X)は、下記一般式2で表される繰り返し単位である、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の光学フィルム。
【化2】


(一般式2中、R1およびR2は、それぞれ、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基または置換若しくは無置換のアリール基を表す。pは10〜500の整数を表す。R3、R4およびR5は、それぞれ、水素原子または1価の有機基を表し、R6は水素原子または置換若しくは無置換のアルキル基を表す。Lは2価の連結基を表し、nは0または1を表す。)
(5)前記繰り返し単位(X)は、下記一般式3で表される繰り返し単位である、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の光学フィルム。
【化3】


(一般式3中、R1およびR2は、それぞれ、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基または置換若しくは無置換のアリール基を表す。pは10〜500の整数を表す。R3、R4およびR5は、それぞれ、水素原子または1価の有機基を表し、R6は水素原子またはアルキル基を表す。L'は、置換若しくは無置換のアリーレン基または炭素数1〜25の置換若しくは無置換のアルキレン基を表す。)
(6)前記繰り返し単位(X)を含むポリマーが、下記一般式4で表される、(1)〜(5)のいずれか1項に記載の光学フィルム。
【化4】


(一般式4中、R1およびR2は、それぞれ、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基または置換若しくは無置換のアリール基を表す。pは10〜500の整数を表す。R3、R4およびR5は、それぞれ、水素原子または1価の有機基を表し、R6は水素原子またはアルキル基を表す。L'は置換若しくは無置換のアリーレン基または炭素数1〜25の置換若しくは無置換のアルキレン基を表す。Rfは、炭素数1〜30の直鎖、分岐または脂環式構造を有する含フッ素アルキル基を表し、R7は水素原子またはメチル基を表す。Aは架橋反応に関与し得る反応性基を少なくとも1つ以上含有する2価の基を表し、Bは2価の基を表す。a〜dはそれぞれ各構成成分の質量分率(%)を表し、0.01≦a≦100、0≦b≦95、0≦c≦90、0≦d≦90の関係を満たす値を表す。)
(7)前記Aで表される2価の基が、ラジカル重合性基またはカチオン重合性基を含有する、(6)に記載の光学フィルム。
(8)前記液晶性化合物が、ディスコティック液晶性化合物である、(1)〜(7)のいずれか1項に記載の光学フィルム。
(9)(1)〜(8)のいずれか1項に記載の光学フィルムと、偏光膜とを有する偏光板。
(10)(9)に記載の偏光板を有する液晶表示装置。
【発明の効果】
【0009】
本発明の光学フィルムおよび本発明の光学フィルムを有する偏光板は、光学異方性層中に側鎖にポリシロキサン繰り返し単位を含んでなる重合体グラフト部位を有するポリマーまたはオリゴマーを含有しているので、風ムラだけでなく、塗布ムラも生じることなく、光学補償をするとともに、本発明の光学フィルムや偏光板を適用した液晶表示装置は、表示品位の高い画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
【0011】
本発明のポリマーとは、1種類または2種類以上のモノマーが、2以上重合してできた分子をいう。従って、本発明のポリマーには、多数の分子が重合した高重合体も、いわゆるオリゴマーも含む趣旨である。
【0012】
本発明の光学フィルムは、光学異方性層を有し、該光学異方性層は、繰り返し単位(X)を含むポリマーを含み、前記繰り返し単位(x)は、一般式1で表わされる部分構造(ポリシロキサン繰り返し単位)を側鎖に含んでいる。すなわち、本発明で採用する繰り返し単位(X)を含むポリマーは、1種または2種以上の繰り返し単位(X)のみから構成されていてもよいし、他の繰り返し単位を含んでいてもよい趣旨である。
このように、本発明で採用する繰り返し単位(X)を含むポリマーが、グラフト部位を有することにより、風ムラだけでなく、塗布ムラも生じることなく、表示品位の高い画像を表示することができる。
【0013】
以下に、本発明で採用する繰り返し単位(X)を含むポリマー(「一般式1で表される部分構造(ポリシロキサン繰り返し単位)を側鎖に有するグラフトポリマー」、「グラフトポリマー」と略記することもある)について説明する。
繰り返し単位(X)を含むポリマーは、特にその主鎖構造に制限はないが、好ましくはエチレン性不飽和基を重合せしめて得られる繰り返し単位を有するものである。さらに、ポリシロキサン部位と主鎖とは直接結合していてもよく、適当な連結基を介して結合していてもよい。
【0014】
【化5】


(一般式1中、R1およびR2は、それぞれ、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基または置換若しくは無置換のアリール基を表す。pは10〜500の整数を表す。)
【0015】
1およびR2がアルキル基の場合、該アルキル基は、炭素数1〜4が好ましく、例として、メチル基、トリフルオロメチル基、エチル基が挙げられる。置換基としては、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)のほか、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシル基、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、アミノ基(アニリノ基を含む)、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、アルキルスルホニルアミノ基、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、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、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、アリールアゾ基、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、シリル基が例として挙げられる。これらの基は、さらにこれらの置換基によって置換されていてもよい。
1およびR2がアリール基の場合、該アリール基は、炭素数6〜20が好ましく、例として、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。置換基としては、上記アルキル基の場合と同様である。
1およびR2は、それぞれ、メチル基またはフェニル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
pは、好ましくは50〜300であり、より好ましくは100〜250である。
【0016】
一般式1で表される部分構造は、1つの繰り返し単位(X)中に、0.01〜100質量%の割合で含まれることが好ましく、1〜99質量%の割合で含まれることがより好ましく、50〜80質量%の割合で含まれることが最も好ましい。
また、一般式1で表される部分構造は、本発明で採用する繰り返し単位(X)を含むポリマー全体中に、総量として、1〜99質量%含まれることが好ましく、50〜80質量%の割合で含まれることが最も好ましい。
【0017】
繰り返し単位(X)を含むポリマーは、例えばJ.Appl.Polym.Sci.2000,78,1955、特開昭56−28219号公報等に記載のごとく、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基、酸無水物基等の反応性基を有するポリマーに対して、相対する反応性基(例えば、エポキシ基、酸無水物基に対してアミノ基、メルカプト基、カルボキシル基、水酸基等)を片末端に有するポリシロキサンを高分子反応によって導入する方法、および、ポリシロキサン含有シリコンマクロモノマーを重合させる方法等によって合成されるが、本発明ではシリコンマクロモノマーを重合させる方法によって導入することが好ましい。
【0018】
本発明における繰り返し単位Xは、一般式2で表される繰り返し単位であることが好ましい。
【化6】


(一般式2中、R1およびR2は、それぞれ、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基または置換若しくは無置換のアリール基を表す。pは10〜500の整数を表す。R3、R4およびR5は、それぞれ、水素原子または1価の有機基を表し、R6は水素原子またはアルキル基を表す。Lは2価の連結基を表し、nは0または1を表す。)
一般式2中、R1、R2およびpは、一般式1と同義であり、好ましい範囲も同義である。
一般式2中、R3、R4およびR5は、それぞれ、好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基(メチル基、エチル基、オクチル基等)、炭素数1〜10のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基等)または炭素数6〜20のアリール基(フェニル基、ナフチル基等)を表し、より好ましくは、フェニル基または炭素数1〜5のアルキル基であり、さらに好ましくはメチル基である。
一般式2中、R6は、好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、メチル基であり、より好ましくはメチル基である。
一般式2中、Lは、好ましくは炭素数1〜25の2価の基であり、重合可能なビニル基を連結し得るものであれば特に制限はないが、より好ましくは、下記一般式5または一般式6で表される基を有する基であり、さらに好ましくは、下記一般式5または一般式6で表される基のみからなる基である。
また、一般式2中の置換基としては、上記R1およびR2の置換基の例として挙げた置換基が好ましい例として挙げられる。
このような一般式2で表される繰り返し単位は、例えば、特開平6−322053号公報に記載の方法で合成できる。
【0019】
【化7】


(一般式5中、L'は、置換若しくは無置換のアリーレン基または炭素数1〜25の置換若しくは無置換のアルキレン基を表す。)
【0020】
【化8】


(一般式6中、L'は、置換若しくは無置換のアリーレン基または炭素数1〜25の置換若しくは無置換のアルキレン基を表す。)
【0021】
上記一般式5および一般式6中、L'は、好ましくは炭素数1〜25の無置換の直鎖アルキレン基であり、より好ましくはエチレン基またはプロピレン基である。尚、アルキレン基は、直鎖、分岐、脂環式のいずれであってもよい。また、置換基としては、上記R1およびR2の置換基の例として挙げた置換基が好ましい例として挙げられる。
【0022】
本発明における繰り返し単位(X)のうち特に好ましいのは、下記一般式3で表される繰り返し単位である。
【化9】


(一般式3中、R1およびR2は、それぞれ、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基または置換若しくは無置換のアリール基を表す。pは10〜500の整数を表す。R3、R4およびR5は、それぞれ、水素原子または1価の有機基を表し、R6は水素原子またはアルキル基を表す。L'は、置換若しくは無置換のアリーレン基または炭素数1〜25の置換若しくは無置換のアルキレン基を表す。)
【0023】
一般式3中、R1〜R6およびpは、それぞれ、一般式2中におけるR1〜R6またはpと同義であり、好ましい範囲も同義である。L'は、一般式5および6中におけるL'と同義であり、好ましい範囲も同義である。
【0024】
以下に、本発明における繰り返し単位(X)の好ましい例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0025】
【化10】


【0026】
本発明で採用する繰り返し単位(X)を含むポリマー(グラフトポリマー)は、上述のとおり、上記繰り返し単位(X)(ポリシロキサン部位を有する繰り返し単位)と、他の繰り返し単位とを有している共重合体であってもよい。この場合、繰り返し単位(X)は、繰り返し単位(X)を含むポリマー中の10モル%以上を占めることが好ましい。
【0027】
本発明で採用する繰り返し単位(X)を含むポリマーのレベリング性の向上のために、フッ素原子を導入することが好ましく、このようなモノマーとしては、下記一般式7で表される化合物が好ましい。
【0028】
【化11】


(一般式7中、R7は、水素原子またはメチル基を表し、Rfは、炭素数1〜30の直鎖、分岐または脂環式構造を有する含フッ素アルキル基を表す。)
【0029】
7は、置換可能な置換基で置換されていてもよく、この場合の置換基の例としては、上記R1およびR2の置換基として例示した置換基が好ましく、アルコキシ基、アシルオキシ基、ハロゲン原子がより好ましく、無置換であることがさらに好ましい。
Rfは、置換可能な置換基で置換されていてもよく、この場合の置換基の例としては、上記R1およびR2の置換基として例示した置換基が好ましく、アルコキシ基、アシルオキシ基、ハロゲン原子または無置換がより好ましい。
Rfは、好ましくは炭素数1〜20の含フッ素アルキル基、より好ましくは炭素数1〜15の含フッ素アルキル基であり、直鎖(例えば、−CF2CF3、−CH2(CF2)4H、−CH2(CF2)8CF3、−CH2CH2(CF2)4H等)であっても、分岐構造(例えば、CH(CF32、CH2CF(CF32、CH(CH3)CF2CF3、CH(CH3)(CF25CF2H等)であっても、また脂環式構造(好ましくは5員環または6員環、例えば、パーフルオロシクロへキシル基、パーフルオロシクロペンチル基またはこれらで置換されたアルキル基等)であってもよい。
【0030】
以下に一般式7で表されるモノマー(M1)の例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0031】
【化12】


【0032】
【化13】


【0033】
【化14】


【0034】
【化15】


【0035】
【化16】


【0036】
【化17】


【0037】
本発明で採用する繰り返し単位(X)を含むポリマー(グラフトポリマー)は、さらに架橋反応に関与し得る反応性基を含有する基(後述する一般式4中Aに相当する)を有してもよい。架橋反応に関与し得る反応性基としては、例えば、活性水素原子を有する基(例えば、水酸基、アミノ基、カルバモイル基、メルカプト基、β−ケトエステル基、ヒドロシリル基、シラノール基等)、カチオン重合可能な基(エポキシ基、オキセタニル基、オキサゾリル基、ビニルオキシ基等)、酸無水物、ラジカル種による付加または重合が可能な不飽和2重結合を有する基(アクリロイル基、メタクリロイル基、アリル基等)、加水分解性シリル基(例えば、アルコキシシリル基、アシルオキシシリル基等)、求核剤によって置換され得る基(活性ハロゲン原子、スルホン酸エステル等)等が挙げられる。
【0038】
これらのうちで不飽和2重結合を有する基は水酸基を有するポリマーを合成した後、(メタ)アクリル酸クロライド等の酸ハライド、(メタ)アクリル酸無水物等の酸無水物を作用させる等の方法で導入してもよく、3−クロロプロピオン酸エステル部位を有するビニルモノマーを重合させた後で脱塩化水素を行う等の方法によって形成してもよい。
また、同様に他の官能基もモノマー段階から導入されていてもよいし、水酸基等の反応性基を有するポリマーを合成後に導入してもよい。
【0039】
上記の架橋反応性基の中では、好ましくは水酸基、カチオン重合性基、ラジカル重合性基、または加水分解性シリル基であるが、より好ましくは、カチオン重合性基またはラジカル重合性基であり、さらに好ましくは、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基である。
【0040】
以下このような架橋反応性基を有する基(A)(重合単位)の好ましい例を示すが本発明はこれらに限定されるものではない。
【0041】
【化18】


【0042】
【化19】


【0043】
【化20】


【0044】
【化21】


【0045】
本発明で採用する繰り返し単位(X)を含むポリマー(グラフトポリマー)は、基材への密着性、溶剤への溶解性、他の塗布液組成物との相溶性、透明性等種々の観点から上述した以外にも、他の重合基等の基(例えば、後述する一般式4中のBに相当する)を有していてもよく、こうした基(重合単位)の例としては、下記のモノマー群由来の基が挙げられる。
(1)アルケン類
エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、1−ヘキセン、1−ドデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン、ヘキサフルオロプロペン、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、3,3,3−トリフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデンなど;
(2)ジエン類
1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2−エチル−1,3−ブタジエン、2−n−プロピル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、1−フェニル−1,3−ブタジエン、1−α−ナフチル−1,3−ブタジエン、1−β−ナフチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、1−ブロモ−1,3−ブタジエン、1−クロロブタジエン、2−フルオロ−1,3−ブタジエン、2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン、1,1,2−トリクロロ−1,3−ブタジエンおよび2−シアノ−1,3−ブタジエン、1,4−ジビニルシクロヘキサンなど;
【0046】
(3)α,β−不飽和カルボン酸の誘導体
(3a)アルキルアクリレート類
メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、sec−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、tert−オクチルアクリレート、ドデシルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、2−クロロエチルアクリレート、2−ブロモエチルアクリレート、4−クロロブチルアクリレート、2−シアノエチルアクリレート、2−アセトキシエチルアクリレート、メトキシベンジルアクリレート、2−クロロシクロヘキシルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、ω−メトキシポリエチレングリコールアクリレート(ポリオキシエチレンの付加モル数:n=2〜100のもの)、3−メトキシブチルアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、2−ブトキシエチルアクリレート、2−(2−ブトキシエトキシ)エチルアクリレート、1−ブロモ−2−メトキシエチルアクリレート、1,1−ジクロロ−2−エトキシエチルアクリレート、グリシジルアクリレートなど);
【0047】
(3b)アルキルメタクリレート類
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、アリルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、クレジルメタクリレート、ナフチルメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、3−メトキシブチルメタクリレート、ω−メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(ポリオキシエチレンの付加モル数:n=2〜100のもの)、2−アセトキシエチルメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、2−ブトキシエチルメタクリレート、2−(2−ブトキシエトキシ)エチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレート、アリルメタクリレート、2−イソシアナトエチルメタクリレートなど;
【0048】
(3c)不飽和多価カルボン酸のジエステル類
マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジブチル、イタコン酸ジメチル、タコン酸ジブチル、クロトン酸ジブチル、クロトン酸ジヘキシル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジメチルなど;
【0049】
(3d)α、β−不飽和カルボン酸のアミド類
N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−n−プロピルアクリルアミド、N−tertブチルアクリルアミド、N−tertオクチルメタクリルアミド、N−シクロヘキシルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−(2−アセトアセトキシエチル)アクリルアミド、N−ベンジルアクリルアミド、N−アクリロイルモルフォリン、ジアセトンアクリルアミド、N−メチルマレイミドなど;
【0050】
(4)不飽和ニトリル類
アクリロニトリル、メタクリロニトリルなど;
(5)スチレンおよびその誘導体
スチレン、ビニルトルエン、エチルスチレン、p−tertブチルスチレン、p−ビニル安息香酸メチル、α−メチルスチレン、p−クロロメチルスチレン、ビニルナフタレン、p−メトキシスチレン、p−ヒドロキシメチルスチレン、p−アセトキシスチレンなど;
(6)ビニルエステル類
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、安息香酸ビニル、サリチル酸ビニル、クロロ酢酸ビニル、メトキシ酢酸ビニル、フェニル酢酸ビニルなど;
【0051】
(7)ビニルエーテル類
メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、tert−ブチルビニルエーテル、n−ペンチルビニルエーテル、n−ヘキシルビニルエーテル、n−オクチルビニルエーテル、n−ドデシルビニルエーテル、n−エイコシルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、フルオロブチルビニルエーテル、フルオロブトキシエチルビニルエーテルなど;および
(8)その他の重合性モノマー
N−ビニルピロリドン、メチルビニルケトン、フェニルビニルケトン、メトキシエチルビニルケトン、2−ビニルオキサゾリン、2−イソプロペニルオキサゾリンなど。
【0052】
以上のような観点から本発明で採用する繰り返し単位(X)を含むポリマー(グラフトポリマー)は一般式4で表される形態が好ましい。
【化22】


(一般式4中、R1およびR2は、それぞれ、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基または置換若しくは無置換のアリール基を表す。pは10〜500の整数を表す。R3、R4およびR5は、それぞれ、水素原子または1価の有機基を表し、R6は水素原子またはアルキル基を表す。L'は置換若しくは無置換のアリーレン基または炭素数1〜25の置換若しくは無置換のアルキレン基を表す。Rfは、炭素数1〜30の直鎖、分岐または脂環式構造を有する含フッ素アルキル基を表し、R7は水素原子またはメチル基を表す。Aは架橋反応に関与し得る反応性基を少なくとも1つ以上含有する2価の基を表し、Bは2価の基を表す。a〜dはそれぞれ各構成成分の質量分率(%)を表し、0.01≦a≦100、0≦b≦95、0≦c≦90、0≦d≦90の関係を満たす値を表す。)
【0053】
一般式4中、R1、R2およびpは、それぞれ、一般式1におけるR1、R2またはpと同義であり、好ましい範囲も同義である。L'およびR3〜R6は、それぞれ、一般式3におけるL'またはR3〜R6と同義であり、好ましい範囲も同義である。Rfは、一般式7におけるRfと同義であり、好ましい範囲も同義である。AおよびBは、それぞれ上記で述べた、AおよびBと同義であることが好ましく、好ましい範囲も同義であることが好ましい。
【0054】
一般式4中、aは20≦a≦90の範囲であることが好ましく、50≦a≦80であることがより好ましい。
一般式4中、bは5≦b≦50であることが好ましく、10≦b≦30であることがより好ましい。
一般式4中、cは5≦c≦50であることが好ましく、10≦c≦30であることがより好ましい。
一般式4中、dは5≦d≦50であることが好ましく、10≦d≦30であることがより好ましい。
【0055】
本発明で採用する繰り返し単位(X)を含むポリマー(ポリシロキサン部位を側鎖に有するグラフトポリマー)の主鎖を構成する重合単位の平均重合度としては3〜10000であることが好ましく、15〜1000であることがより好ましく、20〜500であることがさらに好ましい。
【0056】
本発明で採用する繰り返し単位(X)を含むポリマーの重合方法は、特に限定されるものではないが、例えば、ビニル基を利用したカチオン重合やラジカル重合、あるいは、アニオン重合等の重合方法を採ることができ、これらの中ではラジカル重合が汎用に利用できる点で特に好ましい。ラジカル重合方法は、特に制限されるものでなく、乳化重合法、懸濁重合法、塊状重合法、溶液重合法等を採ることが可能である。典型的なラジカル重合方法である溶液重合についてさらに具体的に説明する。他の重合方法についても概要は同等であり、その詳細は例えば「高分子科学実験法」高分子学会編(東京化学同人、1981年)等に記載されている。
【0057】
溶液重合を行うためには、通常、有機溶媒を使用する。これらの有機溶媒は本発明の目的、効果を損なわない範囲で任意に選択可能である。これらの有機溶媒は、通常、大気圧下での沸点が50〜200℃の範囲内の値を有する有機化合物であり、各構成成分を均一に溶解させる有機化合物が好ましい。具体的には、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール類;ジブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル、γ−ブチロラクトン等のエステル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;が挙げられる。なお、これらの有機溶媒は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いることが可能である。さらに、モノマーや生成するポリマーの溶解性の観点から上記有機溶媒に水を併用した水混合有機溶媒も適用可能である。
【0058】
また、溶液重合条件も特に制限されるものではないが、例えば、50〜200℃の温度範囲内で、10分〜30時間加熱することが好ましい。さらに、発生したラジカルが失活しないように、溶液重合中はもちろんのこと、溶液重合開始前にも、不活性ガスパージを行うことが好ましい。不活性ガスとしては通常窒素ガスが好適に用いられる。
【0059】
本発明で採用する繰り返し単位(X)を含むポリマー(グラフトポリマー)を好ましい分子量範囲で得るためには、連鎖移動剤を用いたラジカル重合法が特に有効である。連鎖移動剤としてはメルカプタン類(例えば、オクチルメルカプタン、デシルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、オクタデシルメルカプタン、チオフェノール、p−ノニルチオフェノール等)、ポリハロゲン化アルキル(例えば、四塩化炭素、クロロホルム、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,1−トリブロモオクタンなど)、低活性モノマー類(α−メチルスチレン、α−メチルスチレンダイマー等)のいずれも用いることができるが、好ましくは炭素数4〜16のメルカプタン類である。これらの連鎖移動剤の使用量は、連鎖移動剤の活性やモノマーの組み合わせ、重合条件などにより著しく影響され精密な制御が必要であるが、通常は使用するモノマーの全モル数に対して0.01モル%〜50モル%程度であり、好ましくは0.05モル%〜30モル%、特に好ましくは0.08モル%〜25モル%である。これらの連鎖移動剤は、重合過程において重合度を制御するべき対象のモノマーと同時に系内に存在させればよく、その添加方法については特に問わない。モノマーに溶解して添加してもよいし、モノマーと別途に添加することも可能である。
【0060】
表1に本発明で有用なポリマーの具体例を示すが本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、表中の数値はそれぞれの重合単位の質量分率(%)を示す。
また、表中の略号は以下を表す。
MMA:メチルメタクリレート
n−BuMA:n−ブチルメタクリレート
i−BuMA;イソブチルメタクリレート
t−BuMA:tert−ブチルメタクリレート
CHMA:シクロへキシルメタクリレート
IBXAM:イソボルニルメタクリレート
【0061】
【表1】


【0062】
【表2】


【0063】
本発明に用いられる繰り返し単位(X)を含むポリマー(グラフトポリマー)は、公知慣用の方法で製造することができる。例えば先に述べたポリシロキサン含有シリコンマクロモノマーを重合させることにより製造できる。また、場合によりその他の付加重合性不飽和化合物を、さらに添加して上記と同じ方法にて製造することができる。各原料モノマーの重合性に応じ、反応容器に原料モノマーと重合開始剤を滴下しながら重合する滴下重合法なども、均一な組成のポリマーを得るために有効である。
【0064】
本発明の光学異方性層中における本発明に用いられる繰り返し単位(X)を含むポリマー(グラフトポリマー)の含有量の好ましい範囲は、組成物(塗布液である場合は溶媒を除いた組成物)中、0.005〜8質量%であるのが好ましく、0.01〜5質量%であるのがより好ましく、0.05〜2.5質量%であるのがさらに好ましい。前記繰り返し単位(X)を含むポリマーの添加量を0.005質量%以上とすることにより、より効果的であり、8質量%以下とすることにより、塗膜の乾燥が十分に行われなくなったり、光学フィルムとしての性能(例えばレターデーション値の均一性等)に悪影響を及ぼすのをより効果的に抑止できる。
【0065】
本発明の光学フィルムは、例えば、液晶性化合物、前記繰り返し単位(X)を含むポリマー(グラフトポリマー)、およびその他必要に応じて添加する各種化合物を含有する組成物(光学異方性層用組成物)を、配向膜上に塗布し、液晶性化合物の分子を配向させることにより光学異方性層を形成する工程を含む方法によって作製することができる。前記光学異方性層は、液晶性化合物の分子の配向によって発現された光学異方性を示す。以下に、本発明の光学フィルムの光学異方性層に用いられる材料のうち、前記で説明した繰り返し単位(X)を含むポリマー以外の材料について詳細に説明する。
【0066】
[液晶性化合物]
本発明には、液晶性化合物として、棒状液晶性化合物およびディスコティック液晶性化合物のいずれを用いてもよく、また高分子液晶性化合物および低分子液晶性化合物のいずれを用いてもよい。さらに、光学異方性層用組成物を用いて光学異方性層を形成した後は、例えば光学異方性層中に低分子液晶が架橋された状態で含有され、もはや液晶性を示さなくてもよい。本発明に用いる液晶性化合物としては、ディスコティック液晶性化合物が好ましい。
【0067】
棒状液晶性化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。なお、棒状液晶性化合物には、金属錯体の液晶性化合物も含まれる。また、棒状液晶性化合物を繰り返し単位中に含む液晶ポリマーも、棒状液晶性化合物として用いることができる。言い換えると、棒状液晶性化合物は、(液晶)ポリマーと結合していてもよい。棒状液晶性化合物については、季刊化学総説第22巻液晶の化学(1994)日本化学会編の第4章、第7章および第11章、および液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第142委員会編の第3章に記載がある。棒状液晶性化合物の複屈折率は、0.001〜0.7の範囲にあることが好ましい。棒状液晶性化合物は、その配向状態を固定するために、重合性基を有することが好ましい。棒状液晶性化合物については国際公開WO01/88574A1号公報50頁7行〜57頁末行に記載されている。
【0068】
ディスコティック液晶性化合物の例としては、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.71巻、111頁(1981年)に記載されているベンゼン誘導体、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.122巻、141頁(1985年)、Physics lett,A,78巻、82頁(1990)に記載されているトルキセン誘導体、B.Kohneらの研究報告、Angew.Chem.96巻、70頁(1984年)に記載されたシクロヘキサン誘導体およびJ.M.Lehnらの研究報告、J.Chem.Commun.,1794頁(1985年)、J.Zhangらの研究報告、J.Am.Chem.Soc.116巻、2655頁(1994年)に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルなどを挙げることができる。さらに、ディスコティック液晶性化合物としては、一般的にこれらを分子中心の母核とし、直鎖のアルキル基やアルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基等がその直鎖として放射線状に置換された構造のものも含まれ、液晶性を示す。ディスコティック液晶性化合物の好ましい例は、特開平8−50206号公報に記載されている。
【0069】
本発明に用いる液晶性化合物としては、トリフェニレン液晶性化合物が特に好ましい。本発明に用いられるトリフェニレン液晶性化合物の例としては、前記C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.71巻、111頁(1981年)、またはB.Moureyらの研究報告、Mol.Cryst.84巻、193頁(1982年)に記載されているトリフェニレン誘導体などを挙げることができる。特に好ましいトリフェニレン液晶性化合物としては、特開平7−306317号公報記載の一般式(1)〜(3)にて表されるトリフェニレン誘導体、特開平7−309813号公報記載の一般式(I)で表されるトリフェニレン誘導体、および特開2001−100028号公報記載の一般式(I)で表されるトリフェニレン誘導体を挙げることができる。
【0070】
また、光学異方性層が最終的に形成された際に、液晶性化合物はもはや液晶性化合物である必要はない。例えば、低分子のディスコティック液晶性化合物が熱、光等で反応する基を有しており、結果的に熱、光等で反応により重合または架橋し、高分子量化して、液晶性を失ってもよい。ディスコティック液晶性化合物の重合については、特開平8−27284号公報に記載があり、本発明にも適用することができる。
【0071】
ディスコティック液晶性化合物を重合により固定する方法の一例として、ディスコティック液晶性化合物として、ディスコティックコアに置換基として重合性基が結合した液晶性化合物を用い、ハイブリッド配向させた後、前記液晶性化合物を重合させて固定する方法がある。但し、ディスコティックコアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる傾向にある。そこで、ディスコティックコアと重合性基との間に、連結基を導入することが好ましい。重合性基を有する好ましいディスコティック液晶性化合物としては、一般式(8)で表わされる化合物が挙げられる。
【0072】
一般式(8)
D(−L8−P8n8
式中、Dはディスコティックコアを表し、L8は2価の連結基を表し、P8は重合性基を表し、n8は2〜12の整数を表す。
前記ディスコティック液晶性化合物の具体例としては、国際公開WO01/88574A1号公報の58頁6行〜65頁8行に記載されているものを挙げることができる。
【0073】
本発明で用いられる最も好ましい液晶性化合物としては、特開平7−306317号公報に記載の一般式(1)〜(3)にて表されるトリフェニレン誘導体、特開平7−309813号公報に記載の一般式(I)で表されるトリフェニレン誘導体、および特開2001−100028号公報に記載の一般式(I)で表されるトリフェニレン誘導体が挙げられ、トリフェニレンコアと重合性基との間に連結基を有する化合物が特に好ましい。
【0074】
本発明では、2種類以上の液晶性化合物を併用してもよい。また、例えば、上記の一般式(8)で表される化合物(重合性ディスコティック液晶性化合物)と非重合性ディスコティック液晶性化合物とを併用することも可能である。非重合性ディスコティック液晶性化合物は、前述した重合性ディスコティック液晶性化合物の重合性基(一般式(8)中のP8)を、水素原子またはアルキル基に代えた化合物であることが好ましい。すなわち、非重合性ディスコティック液晶性化合物は、下記式(9)で表される化合物であることが好ましい。
【0075】
一般式(9)
D(−L9−R9n9
式中、Dは円盤状コアを、L9は2価の連結基を、R9は水素原子またはアルキル基を表し、n9は4〜12の整数である。
【0076】
[光学異方性層の添加剤]
本発明で採用する光学異方性層用組成物には、液晶性化合物、繰り返し単位(X)を含むポリマーの他に、任意の添加剤を併用することができる。添加剤の例としては、ハジキ防止剤、空気界面(空気界面/光学異方性層での液晶性化合物の傾斜角)の傾斜角を制御するための添加剤、配向膜の傾斜角(光学異方性層/配向膜界面での液晶性化合物の傾斜角)を制御するための添加剤、重合開始剤、配向温度を低下させる添加剤(可塑剤)、重合性モノマー等である。以下、各添加剤について、
【0077】
[ハジキ防止剤]
液晶性化合物、特にディスコティック液晶性化合物とともに使用して、塗布時のハジキを防止するための材料としては、高分子化合物を好適に用いることができる。使用するポリマーとしては、液晶性化合物と相溶性を有し、液晶性化合物の傾斜角変化や配向を著しく阻害しない限り、特に制限はない。ハジキ防止剤として使用可能なポリマーの例としては、特開平8−95030号公報に記載があり、特に好ましい具体的ポリマー例としてはセルロースエステル類を挙げることができる。セルロースエステルの例としては、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ヒドロキシプロピルセルロースおよびセルロースアセテートブチレートを挙げることができる。液晶性化合物の配向を阻害しないように、ハジキ防止目的で使用されるポリマーの添加量は、液晶性化合物に対して、0.1〜10質量%の範囲であるのが好ましく、0.1〜8質量%の範囲にあるのがより好ましく、0.1〜5質量%の範囲にあるのがさらに好ましい。
【0078】
[空気界面傾斜角制御剤]
空気界面傾斜角制御剤として、フルオロ脂肪族基と、カルボキシル基(−COOH)、スルホ基(−SO3H)、ホスホノキシ基{−OP(=O)(OH)2}およびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上の親水性基とを有するフッ素系ポリマーを用いることができる。ポリマーの種類としては、「改訂 高分子合成の化学」(大津隆行著、発行:株式会社化学同人、1968)1〜4ページに記載があり、例えば、ポリオレフィン類、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリイミド類、ポリウレタン類、ポリカーボネート類、ポリスルホン類、ポリカーボナート類、ポリエーテル類、ポリアセタール類、ポリケトン類、ポリフェニレンオキシド類、ポリフェニレンスルフィド類、ポリアリレート類、四ふっ化エチレン樹脂(PTFE)類、ポリビニリデンフロライド類、セルロース誘導体などが挙げられる。前記フッ素系ポリマーは、ポリオレフィン類であることが好ましい。
【0079】
前記フッ素系ポリマーは、好ましくはフルオロ脂肪族基を側鎖に有するポリマーである。該フルオロ脂肪族基は、炭素数1〜12であるのが好ましく、炭素数6〜10であるのがより好ましい。脂肪族基は、鎖状であっても環状であってもよく、鎖状である場合は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。中でも、直鎖状の炭素数6〜10のフルオロ脂肪族基が好ましい。フッ素原子による置換の程度については特に制限はないが、フルオロ脂肪族基中の50%以上の水素原子がフッ素原子に置換されているのが好ましく、60%以上が置換されているのがより好ましい。フルオロ脂肪族基は、エステル結合、アミド結合、イミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、エーテル結合、チオエーテル結合、芳香族環などを介してポリマー主鎖と結合した側鎖に含まれる。フルオロ脂肪族基は、例えば、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)またはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれる。これらのフルオロ脂肪族化合物の製造方法に関しては、例えば、「フッ素化合物の合成と機能」(監修:石川延男、発行:株式会社シーエムシー、1987)の117〜118ページや、「Chemistry of Organic Fluorine Compounds II」(Monograph 187,Ed by Milos Hudlicky and Attila E.Pavlath,American Chemical Society 1995)の747−752ページに記載されている。テロメリゼーション法とは、ヨウ化物等の連鎖移動常数の大きいアルキルハライドをテローゲンとして、テトラフルオロエチレン等のフッ素含有ビニル化合物のラジカル重合を行い、テロマーを合成する方法である(Scheme−1に例を示した)。
【0080】
【化23】


【0081】
得られた、末端ヨウ素化テロマーは通常、例えば[Scheme2]のごとき適切な末端化学修飾を施され、フルオロ脂肪族化合物へと導かれる。これらの化合物は必要に応じ、さらに所望のモノマー構造へと変換され、フッ素系ポリマーの製造に使用される。
【0082】
【化24】


【0083】
本発明に使用可能なフッ素系ポリマーの製造に利用可能なフルオロ脂肪族基含有モノマーの具体例を以下に挙げるが、本発明で用いることができる化合物は以下の具体例によってなんら制限されるものではない。
【0084】
【化25】


【0085】
【化26】


【0086】
【化27】


【0087】
【化28】


【0088】
【化29】


【0089】
【化30】


【0090】
【化31】


【0091】
本発明に使用可能なフッ素系ポリマーの一態様は、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される繰り返し単位と、下記一般式(10)で表される親水性基を含有する繰り返し単位とを有する共重合体である。
【0092】
【化32】


【0093】
上記一般式(19)において、R11、R12およびR13は、それぞれ、水素原子または置換基を表す。Q10はカルボキシル基(−COOH)またはその塩、スルホ基(−SO3H)またはその塩、ホスホノキシ基{−OP(=O)(OH)2}またはその塩を表す。L10は下記の連結基群から選ばれる任意の基、またはそれらの2つ以上を組み合わせて形成される2価の連結基を表す。
(連結基群)
単結合、−O−、−CO−、−NR14−(R14は水素原子、アルキル基、アリール基、またはアラルキル基を表す)、−S−、−SO2−、−P(=O)(OR15)−(R15はアルキル基、アリール基、またはアラルキル基を表す)、アルキレン基およびアリーレン基。
【0094】
一般式(10)中、R11、R12およびR13はそれぞれ独立に、水素原子または下記の置換基群Yから選ばれる置換基を表す。
(置換基群Y)
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、p−メチルフェニル基、ナフチル基などが挙げられる)、アラルキル基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12のアラルキル基であり、例えば、ベンジル基、フェネチル基、3−フェニルプロピ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)、
【0095】
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1〜16、特に好ましくは炭素数1〜10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)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは2〜10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2〜16、特に好ましくは2〜10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2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜10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2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜12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7〜20、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1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12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0〜20、より好ましくは炭素数0〜16、特に好ましくは炭素数0〜12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1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12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)、
【0096】
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1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12のアルキルチオ基であり、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のアリールチオ基であり、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1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12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1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12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1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12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1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12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。
【0097】
11、R12およびR13は、それぞれ、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、または後述する−L10−Q10で表される基であることが好ましく、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、塩素原子、−L10−Q10で表される基であることがより好ましく、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基であることが特に好ましく、水素原子、炭素数1〜2のアルキル基であることが最も好ましい。該アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基等が挙げられる。該アルキル基は、適当な置換基を有していてもよい。該置換基としては、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシル基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アシル基、ヒドロキシル基、アシルオキシ基、アミノ基、アルコキシカルボニル基、アシルアミノ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、スルホンアミド基、スルホリル基、カルボキシル基などが挙げられる。なお、アルキル基の炭素数は、置換基の炭素原子を含まない。以下、他の基の炭素数についても同様である。
【0098】
10は、上記連結基群から選ばれる2価の連結基、またはそれらの2つ以上を組み合わせて形成される2価の連結基を表す。上記連結基群中、−NR14−のR14は、水素原子、アルキル基、アリール基またはアラルキル基を表し、好ましくは水素原子またはアルキル基である。また、−PO(OR15)−のR15はアルキル基、アリール基またはアラルキル基を表し、好ましくはアルキル基である。R14およびR15がアルキル基、アリール基またはアラルキル基を表す場合の炭素数の好ましい範囲は、「置換基群Y」中で説明したものと同じである。L10としては、単結合、−O−、−CO−、−NR14−、−S−、−SO2−、アルキレン基またはアリーレン基を含むことが好ましく、−CO−、−O−、−NR14−、アルキレン基またはアリーレン基を含んでいるのがより好ましい。L10がアルキレン基を含む場合、アルキレン基の炭素数は好ましくは1〜10、より好ましくは1〜8、特に好ましくは1〜6である。
特に好ましいアルキレン基の具体例として、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラブチレン基、ヘキサメチレン基等が挙げられる。L10が、アリーレン基を含む場合、アリーレン基の炭素数は、好ましくは6〜24、より好ましくは6〜18、特に好ましくは6〜12である。特に好ましいアリーレン基の具体例として、フェニレン基、ナフタレン基等が挙げられる。L10が、アルキレン基とアリーレン基を組み合わせて得られる2価の連結基(即ちアラルキレン基)を含む場合、アラルキレン基の炭素数は、好ましくは7〜34、より好ましくは7〜26、特に好ましくは7〜16である。特に好ましいアラルキレン基の具体例として、フェニレンメチレン基、フェニレンエチレン基、メチレンフェニレン基等が挙げられる。L10として挙げられた基は、適当な置換基を有していてもよい。このような置換基としては先にR11〜R13における置換基として挙げた置換基と同様なものを挙げることができる。
【0099】
以下にL10の具体的構造を例示するが、本発明で採用することができるL10はこれらの具体例に限定されるものではない。
【0100】
【化33】


【0101】
【化34】


【0102】
前記一般(10)中、Q10はカルボキシル基、カルボキシル基の塩(例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩(例えば、アンモニウム、テトラメチルアンモニウム、トリメチル−2−ヒドロキシエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、トリメチルベンジルアンモニウム、ジメチルフェニルアンモニウムなど)、ピリジニウム塩など)、スルホ基、スルホ基の塩(塩を形成するカチオンの例は上記カルボキシル基に記載のものと同じ)、ホスホノキシ基、ホスホノキシ基の塩(塩を形成するカチオンの例は上記カルボキシル基に記載のものと同じ)を表す。より好ましくはカルボキシル基、スルホ基、ホスホ基であり、特に好ましいのはカルボキシル基またはスルホ基である。
【0103】
前記フッ素系ポリマーは、前記一般式(10)で表される繰り返し単位を1種含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。また、前記フッ素系ポリマーは、上記各繰り返し単位以外の他の繰り返し単位を1種または2種以上有していてもよい。前記他の繰り返し単位については特に制限されず、通常のラジカル重合反応可能なモノマーから誘導される繰り返し単位が好ましい例として挙げられる。以下、他の繰り返し単位を誘導するモノマーの具体例を挙げる。前記フッ素系ポリマーは、下記モノマー群から選ばれる1種または2種以上のモノマーから誘導される繰り返し単位を含有していてもよい。
【0104】
モノマー群
(1)アルケン類
エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、1−ヘキセン、1−ドデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン、ヘキサフルオロプロペン、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、3,3,3−トリフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデンなど;
(2)ジエン類
1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2−エチル−1,3−ブタジエン、2−n−プロピル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、1−フェニル−1,3−ブタジエン、1−α−ナフチル−1,3−ブタジエン、1−β−ナフチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、1−ブロモ−1,3−ブタジエン、1−クロロブタジエン、2−フルオロ−1,3−ブタジエン、2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン、1,1,2−トリクロロ−1,3−ブタジエンおよび2−シアノ−1,3−ブタジエン、1,4−ジビニルシクロヘキサンなど;
【0105】
(3)α,β−不飽和カルボン酸の誘導体
(3a)アルキルアクリレート類
メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、sec−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、tert−オクチルアクリレート、ドデシルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、2−クロロエチルアクリレート、2−ブロモエチルアクリレート、4−クロロブチルアクリレート、2−シアノエチルアクリレート、2−アセトキシエチルアクリレート、メトキシベンジルアクリレート、2−クロロシクロヘキシルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、ω−メトキシポリエチレングリコールアクリレート(ポリオキシエチレンの付加モル数:n=2ないし100のもの)、3−メトキシブチルアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、2−ブトキシエチルアクリレート、2−(2−ブトキシエトキシ)エチルアクリレート、1−ブロモ−2−メトキシエチルアクリレート、1,1−ジクロロ−2−エトキシエチルアクリレート、グリシジルアクリレートなど);
【0106】
(3b)アルキルメタクリレート類
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、アリルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、クレジルメタクリレート、ナフチルメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、3−メトキシブチルメタクリレート、ω−メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(ポリオキシエチレンの付加モル数:n=2ないし100のもの)、2−アセトキシエチルメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、2−ブトキシエチルメタクリレート、2−(2−ブトキシエトキシ)エチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレート、アリルメタクリレート、2−イソシアナトエチルメタクリレートなど;
【0107】
(3c)不飽和多価カルボン酸のジエステル類
マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジブチル、イタコン酸ジメチル、タコン酸ジブチル、クロトン酸ジブチル、クロトン酸ジヘキシル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジメチルなど;
【0108】
(3d)α、β−不飽和カルボン酸のアミド類
N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−n−プロピルアクリルアミド、N−tertブチルアクリルアミド、N−tertオクチルメタクリルアミド、N−シクロヘキシルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−(2−アセトアセトキシエチル)アクリルアミド、N−ベンジルアクリルアミド、N−アクリロイルモルフォリン、ジアセトンアクリルアミド、N−メチルマレイミドなど;
【0109】
(4)不飽和ニトリル類
アクリロニトリル、メタクリロニトリルなど;
(5)スチレンおよびその誘導体
スチレン、ビニルトルエン、エチルスチレン、p−tertブチルスチレン、p−ビニル安息香酸メチル、α−メチルスチレン、p−クロロメチルスチレン、ビニルナフタレン、p−メトキシスチレン、p−ヒドロキシメチルスチレン、p−アセトキシスチレンなど;
(6)ビニルエステル類
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、安息香酸ビニル、サリチル酸ビニル、クロロ酢酸ビニル、メトキシ酢酸ビニル、フェニル酢酸ビニルなど;
【0110】
(7)ビニルエーテル類
メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、tert−ブチルビニルエーテル、n−ペンチルビニルエーテル、n−ヘキシルビニルエーテル、n−オクチルビニルエーテル、n−ドデシルビニルエーテル、n−エイコシルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、フルオロブチルビニルエーテル、フルオロブトキシエチルビニルエーテルなど;および
(8)その他の重合性モノマー
N−ビニルピロリドン、メチルビニルケトン、フェニルビニルケトン、メトキシエチルビニルケトン、2−ビニルオキサゾリン、2−イソプロペニルオキサゾリンなど。
【0111】
前記フッ素系ポリマー中、フルオロ脂肪族基含有モノマーの量は、該フッ素系ポリマーの構成モノマー総量の5質量%以上であるのが好ましく、10質量%以上であるのがより好ましく、30質量%以上であるのがさらに好ましい。前記フッ素系ポリマーにおいて、前記一般式(10)で表される繰り返し単位の量は、該フッ素ポリマーの構成モノマー総量の0.5質量%以上であるのが好ましく、1〜20質量%であるのがより好ましく、1〜10質量%であるのがさらに好ましい。上記の質量百分率は使用するモノマーの分子量により好ましい範囲の数値が変動し易いため、ポリマーの単位質量当たりの官能基モル数で表す方が、一般式(10)で表される繰り返し単位の含有量を正確に規定できる。該表記を用いた場合、前記フッ素系ポリマー中に含有される親水性基(一般式(10)中のQ10)の量は、0.1mmol/g〜10mmol/gが好ましく、0.2mmol/g〜8mmol/gがより好ましい。
【0112】
本発明に用いる前記フッ素系ポリマーの質量平均分子量は1,000,000以下であるのが好ましく、500,000以下であるのがより好ましく、100,000以下であるのがさらに好ましい。質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用いて、ポリスチレン(PS)換算の値として測定可能である。
【0113】
前記フッ素系ポリマーの製造方法は、特に限定されるものではなく、公知慣用の方法で製造することができる。例えば先に挙げたフルオロ脂肪族基を有するモノマー、水素結合性基を有するモノマー等を含む有機溶媒中に、汎用のラジカル重合開始剤を添加し、重合させることにより製造できる。また、場合によりその他の付加重合性不飽和化合物を、さらに添加して上記と同じ方法にて製造することができる。各モノマーの重合性に応じ、反応容器にモノマーと重合開始剤を滴下しながら重合する滴下重合法なども、均一な組成のポリマーを得るために有効である。例えば、ビニル基を利用したカチオン重合やラジカル重合、あるいは、アニオン重合等の重合方法を採ることができ、これらの中ではラジカル重合が汎用に利用できる点で特に好ましい。ラジカル重合の重合開始剤としては、ラジカル熱重合開始剤や、ラジカル光重合開始剤等の公知の化合物を使用することができるが、特に、ラジカル熱重合開始剤を使用することが好ましい。ここで、ラジカル熱重合開始剤は、分解温度以上に加熱することにより、ラジカルを発生させる化合物である。このようなラジカル熱重合開始剤としては、例えば、ジアシルパーオキサイド(アセチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等)、ケトンパーオキサイド(メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等)、ハイドロパーオキサイド(過酸化水素、tert−ブチルハイドパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等)、ジアルキルパーオキサイド(ジ−tert−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド等)、パーオキシエステル類(tert−ブチルパーオキシアセテート、tert−ブチルパーオキシピバレート等)、アゾ系化合物(アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリル等)、過硫酸塩類(過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等)が挙げられる。このようなラジカル熱重合開始剤は、1種を単独で使用することもできるし、あるいは2種以上を組み合わせて使用することもできる。
【0114】
ラジカル重合方法は、特に制限されるものでなく、乳化重合法、懸濁重合法、塊状重合法、溶液重合法等を採ることが可能である。典型的なラジカル重合方法である溶液重合についてさらに具体的に説明する。他の重合方法についても概要は同等であり、その詳細は例えば「高分子科学実験法」高分子学会編(東京化学同人、1981年)等に記載されている。
【0115】
溶液重合を行うためには有機溶媒を使用する。これらの有機溶媒は本発明の目的、効果を損なわない範囲で任意に選択可能である。これらの有機溶媒は通常、大気圧下での沸点が50〜200℃の範囲内の値を有する有機化合物であり、各構成成分を均一に溶解させる有機化合物が好ましい。好ましい有機溶媒の例を示すと、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール類;ジブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル、γ−ブチロラクトン等のエステル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;が挙げられる。なお、これらの有機溶媒は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いることが可能である。さらに、モノマーや生成するポリマーの溶解性の観点から上記有機溶媒に水を併用した水混合有機溶媒も適用可能である。
【0116】
また、溶液重合条件も特に制限されるものではないが、例えば、50〜200℃の温度範囲内で、10分〜30時間加熱することが好ましい。さらに、発生したラジカルが失活しないように、溶液重合中はもちろんのこと、溶液重合開始前にも、不活性ガスパージを行うことが好ましい。不活性ガスとしては通常窒素ガスが好適に用いられる。
【0117】
前記フッ素系ポリマーを好ましい分子量範囲で得るためには、連鎖移動剤を用いたラジカル重合法が特に有効である。連鎖移動剤としてはメルカプタン類(例えば、オクチルメルカプタン、デシルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、オクタデシルメルカプタン、チオフェノール、p−ノニルチオフェノール等)、ポリハロゲン化アルキル(例えば、四塩化炭素、クロロホルム、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,1−トリブロモオクタンなど)、低活性モノマー類(α−メチルスチレン、α−メチルスチレンダイマー等)のいずれも用いることができるが、好ましくは炭素数4〜16のメルカプタン類である。これらの連鎖移動剤の使用量は、連鎖移動剤の活性やモノマーの組み合わせ、重合条件などにより著しく影響され精密な制御が必要であるが、使用するモノマーの全モル数に対し、好ましくは0.01モル%〜50モル%程度であり、より好ましくは0.05モル%〜30モル%、さらに好ましくは0.08モル%〜25モル%である。これらの連鎖移動剤は、重合過程において重合度を制御するべき対象のモノマーと同時に系内に存在させればよく、その添加方法については特に問わない。モノマーに溶解して添加してもよいし、モノマーと別途に添加することも可能である。
【0118】
なお前記した様に、前記フッ素系ポリマーは、液晶性化合物、特にディスコティック液晶性化合物の分子の配向状態を固定化するために置換基として重合性基を有するものも好ましい。
【0119】
以下に、フッ素系ポリマーとして本発明に好ましく用いられる具体例を示すが、本発明はこれらの具体例によってなんら限定されるものではない。ここで式中の数値(a、b、c、d等の数値)は、それぞれ各モノマーの組成比を示す質量百分率であり、MwはGPCにより測定されたPS換算の質量平均分子量である。
【0120】
【化35】


【0121】
【化36】


【0122】
【化37】


【0123】
【化38】


【0124】
【化39】


【0125】
光学異方性用組成物(塗布液である場合は溶媒を除いた組成物)中のフッ素系ポリマー、0.005〜8質量%であるのが好ましく、0.01〜5質量%であるのがより好ましく、0.05〜1質量%であるのがさらに好ましい。前記フッ素系ポリマーの添加量を0.005質量%以上とすることにより、より効果的であり、また8質量%以下とすることにより、塗膜の乾燥が十分に行われなくなったり、光学フィルムとしての性能(例えばレターデーションの均一性等)に悪影響を及ぼしたりするのをより効果的に抑止できる。
【0126】
[配向膜傾斜角制御剤]
配向膜の傾斜角を制御する添加剤として、分子内に極性基と非極性基の両方を有する化合物を添加することができる。極性基を有する化合物としては、R−OH、R−COOH、R−O−R、R−NH2、R−NH−R、R−SH、R−S−R、R−CO−R、R−COO−R、R−CONH−R、R−CONHCO−R、R−SO3H、R−SO3−R、R−SO2NH−R、R−SO2NHSO2−R、R−C=N−R、HO−P(−OR)2、(HO−)2P−OR、P(−OR)3、HO−PO(−OR)2、(HO−)2PO−OR、PO(−OR)3、R−NO2、R−CN等が例として挙げられる。また、有機塩(例えば、アンモニウム塩、ピリジニウム塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩、リン酸塩)でも良い。前記極性基を有する化合物の中でも、R−OH、R−COOH、R−O−R、R−NH2、R−SO3H、HO−PO(−OR)2、(HO−)2PO−OR、PO(−OR)3若しくは有機塩が好ましい。ここで、上記各Rは非極性基を表し、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1〜30の直鎖、分岐、環状の置換もしくは無置換のアルキル基)、アルケニル基(好ましくは炭素数1〜30の直鎖、分岐、環状の置換もしくは無置換のアルケニル基)、アルキニル基(好ましくは炭素数1〜30の直鎖、分岐、環状の置換もしくは無置換のアルケニル基)、アリール基(好ましくは、炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリール基)、シリル基(好ましくは、炭素数3〜30の置換もしくは無置換のシリル基)が例として挙げられる。これらの非極性基はさらに置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基(シクロアルキル基、ビ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、ヘテロ環基、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシル基、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、アルキルスルホニルアミノ基、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、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、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、アリールアゾ基、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、シリル基等が好ましい例として挙げられる。
【0127】
本発明の組成物に配向膜チルト制御剤を添加し、配向膜チルト制御剤の存在下で液晶性化合物の分子を配向させることで、配向膜側界面における液晶性分子の傾斜角を調整することができるが、その時の変化量はラビング密度に関係がある。ラビング密度が高い配向膜とラビング密度の低い配向膜を比較すれば、ラビング密度の低い配向膜の方が、配向膜チルト制御剤の添加量が同一であっても、傾斜角が変わりやすい。したがって、配向膜チルト制御剤の添加量の好ましい範囲は、用いる配向膜のラビング密度および所望の傾斜角の大きさ等によって変動するが、一般的には、液晶性化合物の質量に対して0.0001質量%〜30質量%であるのが好ましく、0.001質量%〜20質量%であるのがより好ましく、0.005質量%〜10質量%であるのがさらに好ましい。本発明に使用可能な配向膜チルト制御剤の具体例を以下に示すが、本発明は以下の具体例によってなんら限定されるものではない。
【0128】
【化40】


【0129】
【化41】


【0130】
【化42】


【0131】
[重合開始剤]
液晶性化合物の分子を配向状態に固定して光学異方性層を形成するのが好ましく、重合反応を利用して液晶性化合物の分子を固定するのが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれるが、熱により支持体等が変形、変質するのを防ぐためにも、光重合反応が好ましい。光重合開始剤の例えば、光重合開始財の使用量、および重合のための光照射エネルギーの値の各々は、特開2001−91741号公報の段落[0050]〜[0051]の記載の方法を本発明に好ましく適用できる。
【0132】
[重合性モノマー]
本発明における光学異方性層は、上記以外の他の重合性モノマーを含んでいてもよい。本発明に使用可能な重合性モノマーとしては、液晶性化合物と相溶性を有し、液晶性化合物の傾斜角変化や配向阻害を著しく引き起こさない限り、特に限定はない。これらの中では重合活性なエチレン性不飽和基、例えばビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基およびメタクリロイル基などを有する化合物が好ましく用いられる。上記重合性モノマーの添加量は、液晶性化合物に対して一般に1〜50質量%の範囲にあり、5〜30質量%の範囲にあることが好ましい。また反応性官能基数が2以上のモノマーを用いると、配向膜と光学異方性層間の密着性を高める効果が期待できるため、特に好ましい。
【0133】
[塗布溶剤]
本発明で採用する光学異方性層用組成物は、塗布液として調製してもよい。塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましい。有機溶媒の例には、アミド(例えば、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例えば、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例えば、ピリジン)、炭化水素(例えば、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例えば、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例えば、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例えば、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
【0134】
[塗布方式]
塗布液の配向膜表面への塗布は、公知の方法(例えば、ワイヤ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)により実施できる。また、塗布液における液晶性化合物の含有量は1〜50質量%が好ましく、10〜50質量%がより好ましく、20〜40質量%がさらに好ましい。
【0135】
[光学異方性層の特性]
光学異方性層の厚さは、0.1〜20μmであることが好ましく、0.5〜15μmであることがさらに好ましく、1〜10μmであることが最も好ましい。
【0136】
本発明で採用する光学異方性層用組成物を配向膜上に適用すると、液晶性分子は配向膜との界面では配向膜の傾斜角で配向し、空気との界面では空気界面の傾斜角で配向する。本発明で採用する光学異方性層用組成物を配向膜の表面に塗布後、液晶性化合物を均一配向(モノドメイン配向)させることで、実態ではないが、イメージで表すと空気界面から配向膜界面に向けて、つまり光学異方性層の深さ方向に液晶性化合物の傾斜角(ディスコティック液晶性化合物の円盤面の法線と透明支持体の配向膜を設ける面の法線とがなす角)が連続的に変化するハイブリッド配向を実現することができる。液晶性分子をハイブリッド配向させ、且つその配向状態に固定することによって形成された光学異方性層を有する光学フィルムは、液晶表示装置の視野角の拡大に寄与し、並びに視角変化に対するコントラスト低下、階調または黒白反転、および色相変化等を防止するのに寄与する。
【0137】
前記フッ素系ポリマーの存在下では、液晶性分子を、空気界面の傾斜角50°以上で配向させることができる。光学補償フィルムとして好ましい性能を発揮できる状態のハイブリッド配向を実現するためには、配向膜側の液晶性分子の傾斜角は3°〜30°とするのが好ましい。この配向膜側の液晶性分子の傾斜角は、前記した方法(配向膜のラビング密度、配向膜傾斜角制御剤等)により制御することができる。一方、空気界面側の液晶性分子の傾斜角は、前記フッ素系ポリマーを用いることによって、および所望により添加される他の化合物(例えば、前記水素結合性基を有する少なくとも二種の化合物より形成される水平配向化剤など)を選択することにより調整することができ、本発明の光学補償フィルムを適用する液晶表示装置の表示モードに応じて、好ましいハイブリッド配向状態を実現することができる。
【0138】
[傾斜角]
傾斜角とは、液晶性化合物の分子の長軸方向と界面(配向膜界面あるいは空気界面)の法線がなす角度を指し、本発明では、配向膜の傾斜角は3°〜30°、空気界面側の傾斜角は40〜80°であるのが好ましい。配向膜の傾斜角は小さすぎると、液晶性化合物、特にディスコティック液晶性化合物をモノドメイン配向させるのに要する時間が長くなるため大きい方が好ましいが、傾斜角が大きくなりすぎると、光学フィルムとして好ましい光学性能が得られなくなるため逆に好ましくない。したがって、モノドメイン化時間の短縮と光学補償フィルムとしての好ましい光学性能の両立の観点から、好ましい配向膜の傾斜角は5°〜30°、さらに好ましくは10〜30°、特に好ましいのは20〜30°である。また、好ましい空気界面側の傾斜角は40〜80°、さらに好ましくは50〜80°、特に好ましいのは50〜70°である。配向膜側の傾斜角は、配向膜のラビング密度を変える方法、あるいは前述の配向膜傾斜角制御剤の添加などにより、数度〜数十度の範囲で制御可能である。なお、上述した様に、光学異方性層が一旦形成された後、転写などにより2つの層間に配置されている場合等は、必ずしも光学異方性層の界面は配向膜界面と空気界面でなく、かかる態様では、光学異方性層が有する2つの界面のうち一方の界面側および他方の界面側それぞれにおける液晶性分子の傾斜角が、上記配向膜側傾斜角の範囲および上記空気界面側の傾斜角の範囲であるのが好ましい。
【0139】
[配向膜]
配向膜は、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例えば、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。配向膜上に設けられる光学異方性層の液晶性化合物に所望の配向を付与できるのであれば、配向膜としてはどのような層でもよいが、本発明においては、配向膜の傾斜角の制御し易さの点から、特にポリマーのラビング処理により形成する配向膜が特に好ましい。ラビング処理は、一般にはポリマー層の表面を、紙や布で一定方向に数回擦ることにより実施することができるが、特に本発明では「液晶便覧」(丸善(株))に記載されている方法により行うことが好ましい。配向膜の厚さは、0.01〜10μmであることが好ましく、0.05〜1μmであることがさらに好ましい。配向膜に用いられるポリマーは、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。本発明の光学補償フィルム用の配向膜ではポリビニルアルコールおよびその誘導体が好ましく用いられる。特に好ましくは、疎水性基が結合している変性ポリビニルアルコールが特に好ましい。配向膜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。
【0140】
[配向膜のラビング密度]
配向膜のラビング密度を変える方法としては、「液晶便覧」(丸善(株))に記載されている方法を用いることができる。ラビング密度(LA)は式(A)で定量化されている。
式(A) LA=NAA{1+(2πrAA/60vA)}
式(A)中、NAはラビング回数、lAはラビングローラーの接触長、rAはローラーの半径、nAはローラーの回転数(rpm)、vAはステージ移動速度(秒速)である。ラビング密度を高くするためには、ラビング回数を増やす、ラビングローラーの接触長を長く、ローラーの半径を大きく、ローラーの回転数を大きく、ステージ移動速度を遅くすればよく、一方、ラビング密度を低くするためには、この逆にすればよい。ラビング密度と配向膜の傾斜角との間には、ラビング密度を高くすると傾斜角は小さくなり、ラビング密度を低くすると傾斜角は大きくなる関係がある。
【0141】
なお、液晶性分子を配向させて、重合等によりその状態を固定すれば、配向膜がなくてもその配向状態を維持することができる。従って、前記光学異方性層を配向膜(例えば仮支持体上に形成された配向膜)上に形成した後、支持体上に光学異方性層のみを転写することによって、本発明の光学フィルムを作製することもできる。即ち、本発明には、配向膜を含まない光学フィルムの態様も含まれる。
【0142】
[支持体]
本発明に使用する支持体は透明であるのが好ましく、光透過率が80%以上であるのが好ましい。光学的等方性のポリマーフィルムを用いるのが好ましい。ポリマーの具体例および好ましい態様は、特開2002−22942号公報の段落番号[0013]の記載のものを適用できる。また、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーであっても国際公開WO00/26705号公報に記載の分子を修飾することで該発現性を低下させたものを用いることもできる。
【0143】
ポリマーフィルムとしては、酢化度が55.0〜62.5%であるセルロースアセテートを使用することが好ましい。特に酢化度が57.0〜62.0%であることがより好ましい。酢化度、およびその範囲、並びにセルロースアセテートの化学構造は、例えば、特開2002−196146号公報の段落番号[0021]に記載のものを適用できる。セルロースアシレートフィルムを非塩素系溶媒を用いて製造することについて、発明協会公開技報2001−1745号に詳しく記載されており、そこに記載されたセルロースアシレートフィルムも本発明に好ましく用いることができる。
【0144】
本発明の支持体として用いるセルロースエステルフィルムの厚み方向のレターデーション値、および複屈折率の範囲は、特開2002−139621号公報の段落番号[0018]〜[0019]の記載を好ましく適用できる。
【0145】
支持体として用いるポリマーフィルム、特にセルロースアシレートフィルムのレターデーション値を調整するために、少なくとも二つの芳香族環を有する芳香族化合物をレターデーション上昇剤として使用することが好ましい。芳香族化合物の好ましい範囲、および使用量は、特開2002−139621号公報の段落番号[0021]〜[0023]の記載のものを好ましく適用できる。このようなレターデーション上昇剤については国際公開WO01/88574A1号公報、国際公開WO00/2619A1号公報、特開2000−111914号公報、同2000−275434号公報、特開2002−3633439号公報等に記載されている。
【0146】
セルロースアシレートフィルムは、調製されたセルロースアシレート溶液(ドープ)から、ソルベントキャスト法によりを製造することが好ましい。ドープには、前記のレターデーション上昇剤を添加することが好ましい。調製したセルロースアシレート溶液(ドープ)を用いて、ドープの2層以上流延によるフィルム化もできる。フィルムの形成は、特開2002−139621号公報の段落番号[0038]〜[0040]の記載を好ましく適用できる。
【0147】
セルロースアシレートフィルムは、さらに延伸処理によりレターデーション値を調整することができる。延伸倍率は、3〜100%であることが好ましい。前記セルロースアシレートフィルムを延伸する場合には、テンター延伸が好ましく使用され、遅相軸を高精度に制御するために、左右のテンタークリップ速度、離脱タイミング等の差をできる限り小さくすることが好ましい。
【0148】
セルロースエステルフィルムには、機械的物性を改良するため、または乾燥速度を向上するために、可塑剤を添加することができる。可塑剤としては、特開2002−139621号公報の段落番号[0043]の態様、および好ましい範囲が本発明に適用できる。
【0149】
セルロースエステルフィルムには、劣化防止剤(例えば、酸化防止剤、過酸化物分解剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、酸捕獲剤、アミン)や紫外線防止剤を添加してもよい。劣化防止剤については、特開2002−139621号公報の段落番号[0044]に記載のものを好ましく適用できる。特に好ましい劣化防止剤の例として、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を挙げることができる。紫外線防止剤については、特開平7−11056号公報に記載のものをより好ましく採用できる。
【0150】
セルロースアシレートフィルムの表面処理、および固体の表面エネルギーについては、特開2002−196146号公報の段落番号[0051]〜[0052]の記載を好ましく適用できる。
セルロースアシレートフィルムの厚さは、好ましくは5〜500μmであり、20〜250μmがより好ましく、30〜180μmが最も好ましい。
【0151】
本発明の光学フィルムが有する光学異方性層のレターデーション値(Re)は、波長546nmにおいて、10〜90nmであることが好ましい。
【0152】
[光学補償フィルムの用途]
本発明の光学フィルムは、光学補償フィルムとして好ましく用いることができる。より具体的には、偏光膜と組合せて偏光板(例えば、楕円偏光板)の用途に供することができる。さらに、液晶表示装置(例えば、透過型液晶表示装置)に、偏光板として適用することにより、視野角の拡大に寄与する。以下に、本発明の光学フィルムを利用した偏光板および液晶表示装置について説明する。
【0153】
[楕円偏光板]
本発明の光学フィルムと偏光膜を積層することによって楕円偏光板を作製することができる。本発明の光学フィルムを利用することにより、液晶表示装置の視野角を拡大しうる楕円偏光板を提供することができる。前記偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜および染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。偏光膜の偏光軸は、フィルムの延伸方向に垂直な方向に相当する。
【0154】
偏光膜は前記光学フィルムの光学異方性層側に積層することが好ましい。偏光膜の光学フィルムを積層した側と反対側の面には保護フィルムを形成することが好ましい。保護フィルムは、光透過率が80%以上であるのが好ましい。保護フィルムとしては、好ましくは、セルロースエステルフィルム、より好ましくはトリアセチルセルロースフィルムが用いられる。セルロースエステルフィルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。保護フィルムの厚さは、20〜500μmであることが好ましく、50〜200μmであることがさらに好ましい。
【0155】
[液晶表示装置]
本発明の光学フィルムの利用により、視野角が拡大された液晶表示装置を提供することができる。また、表示ムラのない高品位の画像を表示し得る液晶表示装置を提供することができる。TNモードの液晶セル用光学補償フィルムは、特開平6−214116号公報、米国特許5583679号、同5646703号、ドイツ特許公報3911620A1号の各明細書に記載がある。また、IPSモードまたはFLCモードの液晶セル用光学補償フィルムは、特開平10−54982号公報に記載がある。さらに、OCBモードまたはHANモードの液晶セル用光学補償フィルムは、米国特許5805253号明細書および国際公開WO96/37804号公報に記載がある。さらにまた、STNモードの液晶セル用光学補償フィルムは、特開平9−26572号公報に記載がある。そして、VAモードの液晶セル用光学補償フィルムは、特許番号第2866372号公報に記載がある。
【0156】
本発明において、上記公報を参考にして各種のモードの液晶セル用光学補償フィルムを作製することができる。本発明の光学補償フィルムは、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Super Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)およびHAN(Hybrid Aligned Nematic)モードなど、種々のモードで駆動される液晶セルと組合わせて液晶表示装置に適用できる。本発明の光学フィルムは、TN(Twisted Nematic)モードまたはOCB(Optically Compensatory Bend)モードの液晶表示装置における光学補償フィルムとして特に効果がある。
【実施例】
【0157】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
【0158】
合成例1(P−25)
(ポリシロキサン部位を側鎖に有するグラフトポリマー(P−25)の合成)
攪拌機、還流冷却器を備えた反応器に、(3−ポリジメチルシロキシ)プロピルメタクリレート((3-Polydimethylsiloxy)propyl methacylate)(サイラプレーンFM−0721、チッソ製)39.93g、ジメチル2,2'−アゾビスイソブチレート(和光純薬工業(株)製V−601)1.1g、2−ブタノン30gを加え窒素雰囲気下で6時間78℃に加熱して反応を完結させた。質量平均分子量は2.5×104であった。
【0159】
合成例2(P−2)、合成例3(P−13)
ポリシロキサン部位を側鎖に有するグラフトポリマー(P−25)の合成と類似の方法で、ポリシロキサン部位を側鎖に有するグラフトポリマー(P−2)および(P−13)を合成した。
【0160】
[実施例1]
(ポリマー基材の作製)
下記のセルロースアセテート溶液組成物をミキシングタンクに投入し、30℃に加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。単位は、質量%である。

───────────────────────────────────
セルロースアセテート溶液組成物(質量部) 内層 外層
───────────────────────────────────
酢化度60.9%のセルロースアセテート 100 100
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8 7.8
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9 3.9
メチレンクロライド(第1溶媒) 293 314
メタノール(第2溶媒) 71 76
1−ブタノール(第3溶媒) 1.5 1.6
シリカ微粒子(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)
0 0.8
下記レターデーション上昇剤 2.2 0
───────────────────────────────────
【0161】
【化43】


【0162】
得られた内層用ドープおよび外層用ドープを、三層共流延ダイを用いて、0℃に冷却したドラム上に流延した。残留溶剤量が70質量%のフィルムをドラムから剥ぎ取り、両端をピンテンターにて固定して搬送方向のドロー比を110%として搬送しながら80℃で乾燥させ、残留溶剤量が10%となったところで、110℃で乾燥させた。その後、140℃の温度で30分間乾燥し、残留溶剤が0.3質量%のセルロースアセテートフィルム(外層:3μm、内層:74μm、外層:3μm)を製造した。作製したセルロースアセテートフィルム(PK−1)について、光学特性を測定した。
【0163】
得られたポリマー基材(PK−1)(支持体)の幅は1340mmであり、厚さは、80μmであった。KOBRA−21ADH(王子計測機器(株)社製)を用いて、波長546nmにおけるレターデーション値(Re)を測定したところ、6nmであった。また、波長546nmにおけるレターデーション値(Rth)を測定したところ、90nmであった。
PK−1を2.0mol/lの水酸化カリウム溶液(25℃)に2分間浸漬した後、硫酸で中和し、純水で水洗、乾燥した。このPK−1の表面エネルギーを接触角法により求めたところ、63mN/mであった。
【0164】
PK−1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の塗布量で塗布した。60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥して、ポリビニルアルコール層を形成した。
【0165】
(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
【0166】
【化44】


【0167】
形成したポリビニルアルコール層の表面にラビング処理を施して、配向膜を形成した。ラビング処理は、PK−1の遅相軸(波長632.8nmで測定)と平行な方向に、配向膜にラビング処理を実施した。
【0168】
(光学異方性層の形成)
下記の組成物を、102質量部のメチルエチルケトンに溶解して塗布液を調製した。
下記のディスコティック液晶性化合物(1) 41.01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) 4.06質量部
ポリシロキサン部位を側鎖に有するグラフトポリマー(P−25) 0.4質量部
フッ素系ポリマー(Pf−2) 0.08質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 1.35質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 0.45質量部
【0169】
ディスコティック液晶性化合物(1)
【化45】


【0170】
調製した塗布液を、#3.4のワイヤーバーで、上記配向膜の表面に室温下で塗布し、さらに120℃の恒温ゾーンで2分間加熱し、ディスコティック液晶性化合物をハイブリッド配向させた。次に、60℃の雰囲気下で120W/cmの高圧水銀灯を用いて、1分間UV照射し、ディスコティック液晶性化合物を重合して、配向状態を固定した。その後、室温まで放冷した。このようにして、光学異方性層を形成し、光学フィルム(KH−1)を作製した。波長546nmで測定した光学異方性層のReレターデーション値は50nmであった。
【0171】
(光学補償フィルムの面状評価)
偏光板をクロスニコル配置とし、正面、および法線から60度まで傾けた方向から得られた光学補償フィルムの風ムラ、ハジキおよび塗布ムラを観察した。結果は、表3に示した。以下に示す実施例2および3、ならびに比較例1および2についても同様に、面状評価を行った。
【0172】
(液晶性化合物の傾斜角評価)
光学異方性層における液晶性化合物の配向膜近傍の傾斜角および空気界面近傍の傾斜角を、KOBRA−21ADH(王子計測機器(株)社製)を用いて観察角度を変えてレターデーション値を測定し、Jpn. J. Appl. Phys. Vol.36(1997)pp. 143−147に記載されている手法で算出した。測定波長は632.8nmであった。結果は、表3に示す。以下に示す実施例2および3、ならびに比較例1および2についても同様に、傾斜角を求めた。
【0173】
(偏光板の作製)
ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、KH−1を、偏光膜(HF−1)の片側表面に貼り付けた。また、厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルム(TD80U:富士写真フイルム(株)製)にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜(HF−1)の反対側表面に貼り付けた。
偏光膜(HF−1)の透過軸と、光学補償フィルムの支持体であるポリマーフィルム(PK−1)の遅相軸とが平行になるように配置した。偏光膜(HF−1)の透過軸と上記トリアセチルセルロースフィルムの遅相軸とは、直交するように配置した。このようにして偏光板(HB−1)を作製した。
【0174】
(TN液晶セルでの評価)
TN型液晶セルを使用した液晶表示装置(AQUOS LC20C1S、シャープ(株)製)に設けられている一対の偏光板を剥がし、代わりに上記の作製した偏光板(HB−1)を、KH−1が液晶セル側となるように粘着剤を介して、観察者側およびバックライト側に一枚ずつ貼り付けた。観察者側の偏光板の透過軸と、バックライト側の偏光板の透過軸とは、Oモードとなるように配置した。
作製した液晶表示装置について、測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)を用いて、黒表示(L1)から白表示(L8)までで視野角を測定した。上下左右で、コントラスト比(白透過率/黒透過率)が10以上、かつ黒側の階調反転(L1とL2での反転)のない領域を視野角として求めた。測定結果を表3に示す。以下に示す実施例2および3、ならびに比較例1および2についても同様に、視野角を求めた。
【0175】
[実施例2および3、比較例1および2]
表3に記載の如く、グラフトポリマーの種類と添加量を代えた以外は、実施例1と同様にして光学補償フィルムを作製し、同様に面状、傾斜角、視野角の評価を行った。結果を表3に示す。
【0176】
比較例2で用いたポリマーは下記のポリマー(R−1)である。
【化46】


【0177】
【表3】


【0178】
上記表3の結果から分かるように、グラフトポリマーを含まない比較例1では風ムラも塗布ムラも発生しており、光学フィルムとして好ましくないものであった。含フッ素ポリマーR−1を含む比較例1では風ムラは良化したものの、塗布ムラが発生しており、面内の均一性が低い。これらと比較して、本発明のグラフトポリマーを使用することで、風ムラだけでなく、塗布ムラも改良し、傾斜角、視野角が良好な液晶表示装置を提供することができた。
【0179】
[実施例3]
実施例1で用いたレターデーション上昇剤の添加量を変えて、Rth値を80、85、100、110、120nmにしたポリマー基材を作製したこと以外は、実施例1と同様にして、光学補償フィルム、さらには光学補償フィルム付き偏光板を作製した。ポリマー基材のRth値を80、85、100、110、120nmに変えても、上下左右の視野角は実施例1で得られた視野角とほぼ同等であることが確認された。
【0180】
[実施例4]
実施例1で用いたレターデーション上昇剤を、下記のレターデーション上昇剤に代え、内層の添加量を1.2質量部にし、Rth値を90nmにしたポリマー基材を作製した以外は、実施例1と同様にして、光学補償フィルム、さらには、光学補償フィルム付き偏光板を作製した。上下左右の視野角は実施例1で得られた視野角とほぼ同等であることが確認された。
【0181】
【化47】


【0182】
[実施例5]
実施例4で用いたレターデーション上昇剤の添加量を変えて、Rth値を80、85、100、110、120nmにしたポリマー基材を作製したこと以外は、実施例1と同様にして、光学補償フィルム、さらには光学補償フィルム付き偏光板を作製した。ポリマー基材のRth値を80、85、100、110、120nmに変えても、上下左右の視野角は実施例1で得られた視野角とほぼ同等であることが確認された。




 

 


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