(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明は、光学フィルム、その製造方法、およびこれを含む液晶表示装置に関する。より具体的には、本発明に係る光学フィルムは、シクロオレフィン系基材、液晶配向層、および液晶フィルムを含み、前記液晶配向層は、光反応性重合体に追加的に架橋反応が可能な官能基を有したモノマーを導入することにより、シクロオレフィン系基材と液晶配向層、液晶配向層と液晶フィルムとの間で強い接着力を維持させることができる。【選択図】図１
2011514542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１）シクロオレフィン系フィルムの基材、
２）前記基材上に形成され、ａ）シンナメート基を含むノルボルネン系光反応性重合体、下記化学式１で示される単位体を含む光反応性重合体および下記化学式２で示される単位体を含む光反応性重合体からなる群から選択された１種以上を含む光反応性重合体、ｂ）前記光反応性重合体と架橋反応可能な多官能性モノマー、ｃ）光開始剤、およびｄ）有機溶媒を含む液晶配向層組成物から形成された液晶配向層、および
３）前記液晶配向層上に形成された液晶フィルム
を含む光学フィルム：
【化９】
2011514542.tif 000016
【化１０】
2011514542.tif 000017
【請求項２】
前記ａ）光反応性重合体は、数平均分子量が１０，０００〜５００，０００であることを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項３】
前記シンナメート基を含むノルボルネン系光反応性重合体は、下記化学式３で示される単位体を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム：
【化１１】
2011514542.tif 000018
前記化学式３において、
ｎは５０〜５，０００であり、
Ｒ１およびＲ２のうちの少なくとも１つは下記化学式４で示され、
残りは水素、ハロゲン、炭素数１〜２０のアルキル基および下記化学式４の基からなる群から選択され、
【化１２】
2011514542.tif 000019
前記化学式４において、Ｒ３は、各々独立に、水素、ハロゲン、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基およびアリルオキシ基からなる群から選択される。
【請求項４】
前記シンナメート基を含むノルボルネン系光反応性重合体は、ポリノルボルネンシンナメート、ポリノルボルネンアルコキシシンナメート（アルコキシ基は炭素数１〜２０）、ポリノルボルネンアリルオイルオキシシンナメート、ポリノルボルネンフッ素化シンナメート、ポリノルボルネン塩素化シンナメートおよびポリノルボルネンジシンナメートからなる群から選択された１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項５】
前記シンナメート基を含むノルボルネン系光反応性重合体は、下記化学式５〜化学式１０で示される単位体のうちから選択された１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム：
【化１３】
2011514542.tif 000020
【化１４】
2011514542.tif 000021
【化１５】
2011514542.tif 000022
前記化学式５〜化学式１０において、ｎは５０〜５，０００である。
【請求項６】
前記ａ）光反応性重合体の含有量は、前記液晶配向層組成物全体に基づいて０．１〜２０重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項７】
前記ｂ）多官能性モノマーは、下記構造式からなる群から選択されたラジカル反応を生じる官能基を含む多官能性モノマーであることを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム：
【化１６】
2011514542.tif 000023
【請求項８】
前記ｂ）多官能性モノマーは、多官能性アクリレート系モノマーおよび多官能性アクリルアミド系モノマーからなる群から選択された１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項９】
前記多官能性アクリレート系モノマーは、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）／テトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ／ペンタアクリレート、トリグリセロールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、グリセロールジ（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メチル）アクリレート、ブトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート、２−カルボキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、モノ−２−（アクリロイルオキシ）エチルサクシネート、ビニルアクリレート、３−（アクリロイルオキシ）−２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、グリセロール１，３−ジグリセロレートジアクリレート、トリ（プロピレングリコール）グリセロレートジアクリレート、およびアリル（メタ）アクリレートからなる群から選択された１種以上を含むことを特徴とする、請求項８に記載の光学フィルム。
【請求項１０】
前記多官能性アクリルアミド系モノマーは、ジアセトンアクリルアミド、（メタ）アクリルアミド、メチル２−アセトアミドアクリレート、Ｎ−［トリス（ヒドロキシメチル）メチル］アクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−（１，２−ジヒドロキシエチレン）ビスアクリルアミド、およびＮ，Ｎ’−メチレンビス（アクリルアミド）からなる群から選択された１種以上を含むことを特徴とする、請求項８に記載の光学フィルム。
【請求項１１】
前記ｂ）多官能性モノマーの含有量は、前記液晶配向層組成物全体に基づいて０．１〜２０重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１２】
前記ｃ）光開始剤の含有量は、前記液晶配向層組成物全体に基づいて０．０１〜５重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１３】
前記ｄ）有機溶媒は、エーテル系、芳香族系、ハロゲン系、オレフィン系、およびケトン系からなる群から選択された１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１４】
前記３）液晶フィルムは、ネマチック液晶またはコレステリック液晶の重合性液晶化合物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１５】
前記３）液晶フィルムは、シアノビフェニル系アクリレート、シアノフェニルシクロヘキサン系アクリレート、シアノフェニルエステル系アクリレート、安息香酸フェニルエステル系アクリレート、フェニルピリミジン系アクリレート、およびこれらの混合物からなる群から選択された重合性液晶化合物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１６】
１）シクロオレフィン系フィルムの基材上に、ａ）シンナメート基を含むノルボルネン系光反応性重合体、下記化学式１で示される単位体を含む光反応性重合体および下記化学式２で示される単位体を含む光反応性重合体からなる群から選択された１種以上を含む光反応性重合体、ｂ）前記光反応性重合体と架橋反応可能な多官能性モノマー、ｃ）光開始剤、およびｄ）有機溶媒を含む液晶配向層組成物を塗布および乾燥した後に紫外線を照射して液晶配向層を形成するステップ、および
２）前記液晶配向層上に、重合性液晶化合物、光開始剤、および有機溶媒を含む液晶化合物溶液を塗布および乾燥した後に紫外線を照射するステップ
を含む光学フィルムの製造方法：
【化１７】
2011514542.tif 000024
【化１８】
2011514542.tif 000025
【請求項１７】
前記１）ステップの液晶配向層の厚さは８００〜２，０００Åであることを特徴とする、請求項１６に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項１８】
前記２）ステップの重合性液晶化合物の含有量は、全液晶化合物溶液１００重量部当たり５〜７０重量部であることを特徴とする、請求項１６に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項１９】
前記２）ステップの光開始剤の含有量は、全液晶化合物溶液のうちの重合性液晶化合物１００重量部当たり３〜１０重量部であることを特徴とする、請求項１６に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項２０】
前記２）ステップの有機溶媒は、ハロゲン化炭化水素類、芳香族炭化水素類、ケトン類、アルコール類、およびセロソルブ類からなる群から選択された１種以上を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項２１】
請求項１〜１５のうちのいずれか一項の光学フィルムを１つまたは２つ以上含む液晶表示装置。
【請求項２２】
偏光層を含み、前記偏光層の一面または両面に請求項１〜１５のうちのいずれか一項の光学フィルムを保護フィルムとして１つまたは２つ以上含むことを特徴とする一体型偏光板。
【請求項２３】
請求項２２の一体型偏光板を含む液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルム、その製造方法、およびこれを含む液晶表示装置に関する。
【０００２】
本出願は２００８年１月１８日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２００８−０００５８３７号の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。
【背景技術】
【０００３】
一般的に、位相差フィルム、視野角補償フィルムなどの光学フィルムは、偏光板と液晶表示素子との間に挿入して、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置の色相変化を減らし、視野角を拡大し、輝度を向上させるなどの用途として用いられている。このような用途として用いるための光学フィルムには、大きく、高分子フィルムを延伸して光学異方性を付与した延伸フィルムとプラスチック基材上に重合性液晶化合物を塗布して乾燥し紫外線を照射して硬化させることによって製造される液晶フィルムの光学異方性を利用したものが提案されている。特に、液晶フィルムは、液晶分子の模様によって棒状液晶と円盤状液晶に分けることができ、この中、棒状液晶は、平面（ｐｌａｎａｒ）、垂直（ｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃ）、傾斜（ｔｉｌｔｅｄ）、スプレイ（ｓｐｌａｙ）、コレステリック（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ）などの様々な配向形態が存在するため、延伸フィルムを介して得ることのできない光学性質を提供することができる。したがって、延伸フィルムに重合性液晶化合物を塗布して前記の様々な液晶配向特性を付加するのであれば、偏光板偏光素子の保護フィルムと延伸フィルムだけでは実現し難い光学補償フィルムの役割を同時に提供することができる。
【０００４】
このような液晶フィルムは、通常、プラスチック基材上にポリイミドまたはポリビニルアルコールなどの配向剤を塗布して配向層を形成させ、これを一定方向にラビングした後、再び重合性液晶化合物を塗布して配向させることによって製造される。しかし、上記のように配向層を用いる場合には、液晶フィルムとの接着力が不足するため、高温多湿な環境においては、液晶フィルムが剥離したり収縮したりするなどの問題が発生し得る。その上、ラビングを用いた方法においては、ラビング時の摩擦によって静電気やスクラッチなどが発生し易く、ラビング布などから微細なホコリが発生するなどの問題を避けることができない。
【０００５】
したがって、このようなラビング方法の問題点を解決するための努力として非接触式液晶配向方法が研究されており、その中、光照射を利用して液晶配向層を製造する光配向法が提案されている。この時、液晶を配向させるための光配向層物質としては、シンナメート基、クマリン基、カルコン基などの光二量化反応によるもの、アゾベンゼン基を含む高分子の光異性化反応によるもの、およびポリイミド高分子の光分解反応によるものなどが報告されているが、一般的に熱的安定性または光安定性などが脆弱であり、分解生成物による汚染が発生し得る。
【０００６】
また、通常、重合性液晶化合物を用いた位相差フィルム、視野角補償フィルム、輝度向上フィルムなどを製造するためには、プラスチック基材上に配向層を形成することが一般的であるが、前記過程によって製造された配向層組成物であっても使用可能なプラスチック基材の種類に制限がある。
【０００７】
日本公開特許第２００６−１３３７１８号（特許文献１）には、シンナメート基を含む光反応性ポリマーを用いてアセチルセルロース上において良好な配向性を示す光配向層および光配向層の製造方法などについて記載されている。しかし、前記の光配向層の製造方法は常用溶媒の使用に制限があり、前記の方法から得られる光配向層を含む位相差フィルムは基材がアセチルセルロースに限定されている。アセチルセルロースは高い吸湿性を有するため、高温多湿な環境においては、光漏れ現象を誘発し、偏光度を低下させるなどの耐久性が落ちる問題点を有しており、よって、これを代替するための基材としてシクロオレフィン系延伸フィルムが提案されているが、前記シクロオレフィン系延伸フィルムの基材上に光配向層を適用した事例は未だに報告されたことがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１３３７１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、前記問題点を解決するためのものであり、基材、液晶配向層、および液晶フィルムを含む光学フィルムであって、基材と液晶配向層、液晶配向層と液晶フィルムとの間の接着力に優れた光学フィルム、その製造方法、およびこれを含む液晶表示装置を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は、
１）シクロオレフィン系フィルムの基材、
２）前記基材上に形成され、ａ）シンナメート基を含むノルボルネン系光反応性重合体、下記化学式１で示される単位体を含む光反応性重合体および下記化学式２で示される単位体を含む光反応性重合体からなる群から選択された１種以上を含む光反応性重合体、ｂ）前記光反応性重合体と架橋反応可能な多官能性モノマー、ｃ）光開始剤、およびｄ）有機溶媒を含む液晶配向層組成物から形成された液晶配向層、および
３）前記液晶配向層上に形成された液晶フィルム
を含む光学フィルムを提供する。
【００１１】
【化１】
2011514542.tif 000003
【００１２】
【化２】
2011514542.tif 000004
【００１３】
また、本発明は、
１）シクロオレフィン系フィルムの基材上に、ａ）シンナメート基を含むノルボルネン系光反応性重合体、前記化学式１で示される単位体を含む光反応性重合体および前記化学式２で示される単位体を含む光反応性重合体からなる群から選択された１種以上を含む光反応性重合体、ｂ）前記光反応性重合体と架橋反応可能な多官能性モノマー、ｃ）光開始剤、およびｄ）有機溶媒を含む液晶配向層組成物を塗布および乾燥した後に紫外線を照射して液晶配向層を形成するステップ、および
２）前記液晶配向層上に、重合性液晶化合物、光開始剤、および有機溶媒を含む液晶化合物溶液を塗布および乾燥した後に紫外線を照射するステップ
を含む光学フィルムの製造方法を提供する。
【００１４】
また、本発明は前記光学フィルムを含む液晶表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る光学フィルムは、基材と液晶配向層、液晶配向層と液晶フィルムとの接着力に優れるため、光学フィルムの耐久性を向上させることができる。また、高温多湿な環境においても、液晶フィルムが液晶配向層から剥離したり収縮したりするなどの問題点を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１によって製造された配向層上に形成されたスプレイ配向液晶フィルムの視野角に応じた位相差分布を示す図である。
【図２】本発明の実施例２によって製造された配向層上に形成された垂直配向液晶フィルムの視野角に応じた位相差分布を示す図である。
【図３】本発明の実施例３によって製造された配向層上に形成されたコレステリック配向液晶フィルムの透過率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１８】
本発明に係る光学フィルムは、１）シクロオレフィン系フィルムの基材、２）前記基材上に形成され、ａ）シンナメート基を含むノルボルネン系光反応性重合体、前記化学式１で示される単位体を含む光反応性重合体および前記化学式２で示される単位体を含む光反応性重合体からなる群から選択された１種以上を含む光反応性重合体、ｂ）前記光反応性重合体と架橋反応可能な多官能性モノマー、ｃ）光開始剤、およびｄ）有機溶媒を含む液晶配向層組成物から形成された液晶配向層、および３）前記液晶配向層上に形成された液晶フィルムを含む。
【００１９】
本発明に係る光学フィルムにおいて、前記１）シクロオレフィン系フィルムは特に制限されるものではなく、当技術分野で一般的に用いられるシクロオレフィン系樹脂から製造されるフィルムを用いることができる。例えば、シクロオレフィンの開環重合体を必要により水素添加した重合体、シクロオレフィンの付加重合体、シクロオレフィンとα−オレフィンとの共重合体、または前記重合体または共重合体を不飽和カルボン酸またはその誘導体で変成したグラフト変性体を含むシクロオレフィン系樹脂から製造されるフィルムを用いることができる。前記シクロオレフィン系フィルムとしては、無延伸フィルム、延伸フィルムの両方とも用いることができる。
【００２０】
本発明に係る光学フィルムにおいて、前記２）液晶配向層組成物のうちの光反応性重合体は、数平均分子量が１０，０００〜５００，０００であるものを用いることが好ましい。
【００２１】
前記シンナメート基を含むノルボルネン系光反応性重合体は下記化学式３で示される単位体を含むことができる。
【００２２】
【化３】
2011514542.tif 000005
【００２３】
前記化学式３において、
ｎは５０〜５，０００であり、
Ｒ１およびＲ２のうちの少なくとも１つは下記化学式４で示され、
残りは水素、ハロゲン、炭素数１〜２０のアルキル基および下記化学式４の基からなる群から選択され、
【００２４】
【化４】
2011514542.tif 000006
【００２５】
前記化学式４において、Ｒ３は、各々独立に、水素、ハロゲン、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基およびアリルオキシ基からなる群から選択される。
【００２６】
前記シンナメート基を含むノルボルネン系光反応性重合体としてはポリノルボルネンシンナメート、ポリノルボルネンアルコキシシンナメート（アルコキシ基は炭素数１〜２０）、ポリノルボルネンアリルオイルオキシシンナメート、ポリノルボルネンフッ素化シンナメート、ポリノルボルネン塩素化シンナメートおよびポリノルボルネンジシンナメートからなる群から選択されたいずれか１つ以上を用いることができるが、これらだけに限定されるものではない。
【００２７】
本発明に係る光学フィルムにおいて、前記シンナメート基を含むノルボルネン系光反応性重合体は、下記化学式５〜化学式１０で示される単位体のうちのいずれか１つ以上を含むことがより好ましい。
【００２８】
【化５】
2011514542.tif 000007
【００２９】
【化６】
2011514542.tif 000008
【００３０】
【化７】
2011514542.tif 000009
【００３１】
前記化学式５〜化学式１０において、ｎは５０〜５，０００である。
【００３２】
前記光反応性重合体の含有量は、前記液晶配向層組成物全体に基づいて０．１〜２０重量％であることが好ましく、０．１〜１０重量％であることがより好ましい。前記含量が０．１重量％未満である場合には、被層の厚さが小さすぎるために良好な配向層を得ることができず、２０重量％を超過する場合には、被層の厚さが大きすぎるために良好な配向層を得ることができない。
【００３３】
本発明に係る光学フィルムにおいて、前記２）液晶配向層組成物のうちの多官能性モノマーは前記光反応性重合体と共に用いられ、紫外線照射時、光反応性重合体の二量化反応の他に追加的な架橋反応を誘導する役割を果たす。
【００３４】
前記架橋反応は、光反応性重合体内の架橋反応、光反応性重合体と多官能性モノマーとの間の架橋反応、および光反応性重合体と液晶分子との間の架橋反応の全てを含む。
【００３５】
シンナメート基は、偏光された紫外線が照射されれば偏光紫外線の垂直方向に整列する特性があるが、全体シンナメート基のうちの一部だけ反応が進行され、残りは未反応した状態で残るようになる。本発明において、基材と液晶配向層、液晶配向層と液晶フィルムとの間の付着力を増進させる方法は、前記未反応状態で残っているシンナメート基を活用するものである。すなわち、光開始剤および多官能性モノマーが投入され、未反応状態のシンナメート基同士間またはシンナメート基と多官能性モノマーとの間に架橋反応が誘導され、今後の液晶配向層上に塗布される液晶分子との架橋反応も誘導される。
【００３６】
本明細書において、前記「多官能性」の意味は官能基を２つ以上含むものとして定義する。
【００３７】
前記官能基は、ラジカルによって架橋反応および重合反応の役割を果たし、炭素間二重結合を含むものであればその種類は特に制限されない。例えば、代表的な官能基としてアクリレート基が挙げられるが、これだけに限定されるものではない。
【００３８】
前記多官能性モノマーは、下記構造式からなる群から選択されたラジカル反応を生じる官能基（炭素間二重結合）を含む多官能性モノマーであることが好ましい。
【００３９】
【化８】
2011514542.tif 000010
【００４０】
特に、前記多官能性モノマーは、多官能性アクリレート系モノマーおよび多官能性アクリルアミド系モノマーからなる群から選択された１種または２種以上を用いることが好ましい。
【００４１】
前記多官能性アクリレート系モノマーとしてはトリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）／テトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ／ペンタアクリレート、トリグリセロールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、グリセロールジ（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メチル）アクリレート、ブトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート、２−カルボキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、モノ−２−（アクリロイルオキシ）エチルサクシネート、ビニルアクリレート、３−（アクリロイルオキシ）−２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、グリセロール１，３−ジグリセロレートジアクリレート、トリ（プロピレングリコール）グリセロレートジアクリレート、アリル（メタ）アクリレートなどが挙げられるが、これらだけに限定されるものではない。
【００４２】
前記多官能性アクリルアミド系モノマーとしてはジアセトンアクリルアミド、（メタ）アクリルアミド、メチル２−アセトアミドアクリレート、Ｎ−［トリス（ヒドロキシメチル）メチル］アクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−（１，２−ジヒドロキシエチレン）ビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（アクリルアミド）などが挙げられるが、これらだけに限定されるものではない。
【００４３】
前記多官能性モノマーはペンタエリスリトールトリアクリレートであることがより好ましいが、これだけに限定されるものではない。
【００４４】
前記多官能性モノマーの含有量は、前記液晶配向層組成物全体に基づいて０．１〜２０重量％であることが好ましく、０．１〜５重量％であることがより好ましい。前記含量が０．１重量％未満である場合には追加的な架橋反応の効果がなく、２０重量％を超過する場合には配向能力を失うために好ましくない。
【００４５】
本発明に係る光学フィルムにおいて、前記２）液晶配向層組成物のうちの光開始剤は、ラジカル反応を誘導できるものであればいずれも用いることができる。例えば、前記光開始剤としてα−ヒドロキシケトン系、α−アミノケトン系、フェニルグリオキシレートなどが挙げられるが、これらだけに限定されるものではない。
【００４６】
前記光開始剤の含有量は、前記液晶配向層組成物全体に基づいて０．０１〜５重量％であることが好ましく、０．０１〜２重量％であることがより好ましい。前記含量が０．０１重量％未満である場合には追加的な架橋反応の効果を期待することができず、５重量％を超過する場合には配向能力が顕著に減少するために好ましくない。
【００４７】
本発明に係る光学フィルムにおいて、前記２）液晶配向層組成物のうちの有機溶媒としてはエーテル系、芳香族系、ハロゲン系、オレフィン系、およびケトン系からなる群から選択された１種または２種以上の有機溶媒を用いることができる。より具体的には、シクロペンタノン、クロロベンゼン、Ｎ−メチルピロリドン、トルエン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、クロロホルム、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフランなどを用いることができるが、これらだけに限定されるものではない。
【００４８】
本発明に係る光学フィルムにおいて、前記３）液晶フィルムは重合性液晶化合物を含む。
【００４９】
前記重合性液晶化合物は、光によって周辺の液晶モノマーと重合され、液晶ポリマーを形成するネマチック液晶またはコレステリック液晶が用いられ得る。
【００５０】
一般的に重合性液晶化合物は、配向性のあるプラスチック基材またはプラスチック基材に配向層組成物を塗布して固定した配向層上に等方性状態で塗布された後、乾燥および硬化過程で重合反応によってネマチック規則性またはコレステリック規則性を有する液晶に相転移され、特定方向に配向される特性があり、よって、他の層を積層しても配向が変化しない。
【００５１】
本発明に係る光学フィルムにおいて、前記重合性液晶化合物は、光反応によって重合可能なアクリレート基を有する物質が１種以上用いられることが好ましい。前記アクリレート基を有する物質としては、シアノビフェニル系アクリレート、シアノフェニルシクロヘキサン系アクリレート、シアノフェニルエステル系アクリレート、安息香酸フェニルエステル系アクリレート、フェニルピリミジン系アクリレート、およびこれらの混合物などのような、室温または高温においてネマチックまたはコレステリック液晶相を示す低分子液晶が挙げられる。
【００５２】
本発明に係る光学フィルムは光学異方性の特徴を有し得るし、液晶表示装置用の位相差フィルム、偏光層保護フィルムなどとして用いることができる。
【００５３】
また、本発明に係る光学フィルムの製造方法は、１）シクロオレフィン系フィルムの基材上に、ａ）シンナメート基を含むノルボルネン系光反応性重合体、前記化学式１で示される単位体を含む光反応性重合体および前記化学式２で示される単位体を含む光反応性重合体からなる群から選択された１種以上を含む光反応性重合体、ｂ）前記光反応性重合体と架橋反応可能な多官能性モノマー、ｃ）光開始剤、およびｄ）有機溶媒を含む液晶配向層組成物を塗布および乾燥した後に紫外線を照射して液晶配向層を形成するステップ、および２）前記液晶配向層上に、重合性液晶化合物、光開始剤、および有機溶媒を含む液晶化合物溶液を塗布および乾燥した後に紫外線を照射するステップを含む。
【００５４】
本発明に係る光学フィルムの製造方法において、前記１）ステップにおいて、シクロオレフィン系延伸フィルムの基材上に液晶配向層組成物を塗布する方法は、当技術分野で通常的に実施できる方法であればいずれもよく、シクロオレフィン系フィルムの基材上に８００〜２，０００Å程度の厚さで均一に塗布できることが好ましい。
【００５５】
前記１）ステップにおいて、シクロオレフィン系フィルムの基材上に液晶配向層組成物を塗布した後、残存溶媒を除去するために２５〜１５０℃で少なくとも３０秒間乾燥する。前記乾燥温度が２５℃未満である場合には、十分に乾燥されないために染みが生じるか、残存溶媒の影響により配向性能が低下し、１５０℃を超過する場合には、基材の変形を招くために好ましくない。
【００５６】
乾燥が完了した後、所定方向に線偏光された紫外線を０．５秒以上照射することにより、所望の任意の方向に配向を付与することができる。これは、液晶配向層を構成する光反応性重合体などが紫外線照射による二量化（環状付加）反応により、紫外線偏光板（ワイヤーグリッド偏光板）の透過軸に垂直した方向（吸収軸）に１次分子配向を誘導するようになる。したがって、照射する紫外線の偏光方向を調節する場合、配向層の配向方向を任意の所望の角度に調節することができ、よって、今後の液晶配向層上に塗布される重合性液晶化合物の光軸を基材の進行方向に対して任意の角度に調節することができる。
【００５７】
本発明に係る光学フィルムの製造方法において、前記２）ステップの液晶化合物溶液は、重合性液晶化合物および光開始剤を有機溶媒に溶解させて製造することができる。前記液晶化合物溶液のうちの重合性液晶化合物の含量は特に制限されるものではないが、全体液晶化合物溶液１００重量部当たり５〜７０重量部が好ましく、５〜５０重量部がより好ましい。前記重合性液晶化合物の含量が５重量部未満である場合には染みの発生が酷くなり、７０重量部を超過する場合には溶媒の量が少ないために重合性液晶化合物が析出される。
【００５８】
前記液晶化合物溶液には光開始剤が少量含まれる。前記光開始剤の含有量は、前記液晶化合物溶液のうちの重合性液晶化合物１００重量部当たり３〜１０重量部であることが好ましい。前記光開始剤の含量が３重量部未満である場合には紫外線照射時に十分な硬化が起こらず、１０重量部を超過する場合には光開始剤の影響によって液晶配向が変わる。
【００５９】
また、前記液晶化合物溶液には、光開始剤の他にも、液晶配向を妨げない限り、キラル剤、界面活性剤、重合性モノマー、ポリマーなどが添加され得る。
【００６０】
前記液晶化合物溶液の製造時、有機溶媒としてはクロロホルム、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類；ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼンなどの芳香族炭化水素類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなどのケトン類；イソプロピルアルコール、ｎ−ブタノールなどのアルコール類；メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどのセロソルブ類；などを用いることができるが、これらだけに限定されるものではなく、単一または混合物の形態で用いることができる。
【００６１】
前記液晶配向層上に液晶化合物溶液を塗布した後には乾燥過程を経る。乾燥温度は２５〜１２０℃が好ましく、乾燥時間は少なくとも１分が好ましい。前記乾燥温度は液晶の配向位置姿勢に重要な要因となり、前記の温度範囲および時間範囲から脱する場合には、液晶の配向に影響を及ぼし得るし、染みなどが発生し得る。
【００６２】
前記乾燥過程を経た後、液晶配向層上に配向された液晶層は、紫外線照射を通じ、重合し、硬化させることによって固定される。この時、重合による硬化は、紫外線領域の波長を吸収する光開始剤の存在下でなされる。紫外線照射は、大気中あるいは反応効率を上げるために酸素を遮断した窒素雰囲気下で行うことができる。通常、紫外線照射器は８０ｗ／ｃｍ以上の強さを有する中圧あるいは高圧の水銀紫外線ランプ、またはメタルハライドランプが使われ得る。紫外線照射時、液晶層の表面温度が液晶状態を有する温度範囲内になるように、基材と紫外線ランプとの間にコールドミラーやその他の冷却装置を設けることもできる。
【００６３】
また、本発明は前記光学フィルムを１つまたは２つ以上含む液晶表示装置を提供する。
【００６４】
本発明に係る光学フィルムは、液晶表示装置用光学補償部材として好適に用いられる。その例としては、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型ＬＣＤ、ＴＦＴ−ＴＮ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型ＬＣＤ、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型ＬＣＤ、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型ＬＣＤなどの位相差フィルム；１／２波長板；１／４波長板；逆波長分散特性フィルム；光学補償フィルム；カラーフィルタ；偏光板との積層フィルム；偏光板補償フィルムなどが挙げられる。
【００６５】
前記光学フィルムを１つまたは２つ以上含む液晶表示装置についてより具体的に見てみれば次の通りである。
【００６６】
液晶セルおよび該液晶セルの両面に各々備えられた第１偏光板および第２偏光板を含む液晶表示装置において、光学フィルムは前記液晶セルと前記第１偏光板および／または第２偏光板との間に備えられてもよい。すなわち、第１偏光板と液晶セルとの間に光学フィルムが備えられてもよく、第２偏光板と液晶セルとの間、または第１偏光板と液晶セルとの間と第２偏光板と液晶セルとの間の全てに光学フィルムが１つまたはそれ以上備えられてもよい。
【００６７】
前記第１偏光板および第２偏光板は一面または両面に保護フィルムを含むことができる。前記内部保護フィルムとしてはトリアセテートセルロース（ＴＡＣ）フィルム、開環メタセシス重合（ｒｉｎｇ  ｏｐｅｎｉｎｇ  ｍｅｔａｔｈｅｓｉｓ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ＲＯＭＰ）により製造されたポリノルボルネン系フィルム、開環重合された環状オレフィン系重合体を再び水素添加して得たＨＲＯＭＰ（ｒｉｎｇ  ｏｐｅｎｉｎｇ  ｍｅｔａｔｈｅｓｉｓ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｌｌｏｗｅｄ  ｂｙ  ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ）重合体、ポリエステルフィルム、または付加重合（ａｄｄｉｔｉｏｎ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）により製造されたポリノルボルネン系フィルムなどであってもよい。この他にも透明な高分子材料から製造されたフィルムを保護フィルムなどとして用いることができるが、これらだけに限定されるものではない。
【００６８】
また、本発明は、偏光層を含み、前記偏光層の一面または両面に本発明に係る光学フィルムを保護フィルムとして１つまたはそれ以上含む一体型偏光板を提供する。
【００６９】
本発明に係る光学フィルムが前記一体型偏光板内の保護フィルムとして適用される場合、偏光層と接する面は本発明の光学フィルムの基材面であってもよく、液晶フィルム面でってもよい。
【００７０】
偏光層の一面だけに位相差フィルムが備えられる場合、残りの他面には当技術分野に知られた保護フィルムが備えられてもよい。
【００７１】
前記偏光層としてはヨウ素または二色性染料を含むポリビニルアルコール（ＰＶＡ）からなるフィルムを用いることができる。前記偏光層はＰＶＡフィルムにヨウ素または二色性染料を染着させて製造することができるが、その製造方法は特に限定されない。本明細書において、偏光層は保護フィルムを含まない状態を意味し、偏光板は偏光層と保護フィルムを含む状態を意味する。
【００７２】
本発明の一体型偏光板において、保護フィルムと偏光層は当技術分野に知られている方法によって貼り合わせることができる。
【００７３】
例えば、保護フィルムと偏光層との貼り合わせは、接着剤を用いた接着方式によってなされてもよい。すなわち、先ず、偏光層の保護フィルムまたは偏光層であるＰＶＡフィルムの表面上に、ロールコータ、グラビアコータ、バーコータ、ナイフコータまたはキャピラリコータなどを使って接着剤をコーティングする。接着剤が完全に乾燥される前に保護フィルムと偏光層を貼り合わせロールで加熱圧着するか、常温圧着して貼り合わせる。ホットメルト型接着剤を用いる場合には加熱圧着ロールを使わなければならない。
【００７４】
前記保護フィルムと偏光板を貼り合わせる時に使用可能な接着剤としては一液型または二液型のＰＶＡ接着剤、ポリウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、スチレンブタジエンゴム系（ＳＢＲ系）接着剤またはホットメルト型接着剤などが挙げられるが、これらだけに限定されるものではない。ポリウレタン系接着剤を使う場合、光によって黄変しない脂肪族イソシアネート系化合物を用いて製造したポリウレタン系接着剤を利用することが好ましい。一液型または二液型のドライラミネート用接着剤またはイソシアネートとヒドロキシ基との反応性が比較的に低い接着剤を使う場合には、アセテート系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤または芳香族系溶剤などにより薄められた溶液型接着剤を使うこともできる。この時、接着剤の粘度は５，０００ｃｐｓ以下の低粘度型が好ましい。前記接着剤は、貯蔵安定性に優れつつも、４００〜８００ｎｍにおける光透過度が９０％以上であることが好ましい。
【００７５】
十分な粘着力を発揮できるのであれば粘着剤も使うことができる。粘着剤は、貼り合わせ後、熱または紫外線によって十分に硬化が起こって機械的強度が接着剤レベルに向上されることが好ましく、界面接着力も大きくて粘着剤が付着された両側フィルムのうちのいずれか一方が破壊されずには剥離しない程度の粘着力を有することが好ましい。
【００７６】
使用可能な粘着剤の具体的な例としては、光学透明性に優れた天然ゴム、合成ゴムまたはエラストマ、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルキルエーテル、ポリアクリレートまたは変性ポリオレフィン系粘着剤などと、これにイソシアネートなどの硬化剤を添加した硬化型粘着剤が挙げられる。
【００７７】
また、本発明は前記一体型偏光板を含む液晶表示装置を提供する。
【００７８】
本発明に係る液晶表示装置が前述した一体型偏光板を含む場合にも、本発明に係る光学フィルム１枚以上を偏光板と液晶セルとの間にさらに含むことができる。
【実施例】
【００７９】
以下、本発明の理解を助けるために好ましい実施例を提示する。但し、下記の実施例は本発明をより容易に理解するために提供されるだけであって、これによって本発明の内容が限定されるものではない。
【００８０】
＜実施例１＞
下記表１のように、光反応性重合体である５−ノルボルネン−２−メチル−（４−メトキシシンナメート）と、多官能性モノマーであるペンタエリスリトールトリアクリレート、および光開始剤であるイルガキュア９０７（スイス、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ社）をシクロペンタノンに各々２重量％、２重量％、０．５重量％の濃度で溶解し、前記組成で調製した液晶配向層塗工液をシクロオレフィン系フィルム（日本、ＳＥＫＩＳＵＩ、ＫＡＮＥＫＡ）上に乾燥後の厚さが１，０００Åになるように塗布し、７０℃乾燥オーブンで２分間熱風乾燥して液晶配向層を形成した。
【００８１】
前記液晶配向層は、光源として８０ｗ／ｃｍ強さの高圧水銀ランプを使い、Ｍｏｘｔｅｋ社のワイヤーグリッド偏光板を利用し、基材の進行方向と垂直した偏光紫外線が出るように設置して、３ｍ／分の速度で１回露光させることによって配向性を付与した。
【００８２】
前記液晶配向層上にシアノビフェニル系アクリレート、シアノフェニルシクロヘキサン系アクリレート、およびシアノフェニルエステル系アクリレートからなるスプレイ配向可能な重合性液晶化合物（Ｍｅｒｃｋ）９５重量％と光開始剤であるイルガキュア９０７（スイス、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ社）５重量％が混合された固形分を全体溶液１００重量部当たり含量が２５重量部になるようにトルエンに溶解させて製造した重合性液晶化合物塗工液を乾燥後の厚さが１マイクロンになるように塗布し、６０℃乾燥オーブンで２分間熱風乾燥した後、８０ｗ／ｃｍ強さの高圧水銀ランプで非偏光紫外線を照射、硬化させることによって液晶フィルムを製作した。
【００８３】
したがって、最終的には、シクロオレフィン系フィルム、前記シクロオレフィン系フィルム上に形成された液晶配向層、前記液晶配向層上に形成された液晶フィルムの順に積層された光学フィルムを得ることができた。
【００８４】
各層間結合力、言い換えれば、シクロオレフィン系フィルムと液晶配向層、液晶配向層と液晶フィルムとの間の接着力は、ＡＳＴＭで規定するｃｒｏｓｓ−ｃｕｔ試験方法を利用して評価し、液晶配向層上に形成された液晶フィルムの光学特性は複屈折測定装置であるＡｘｏｓｃａｎ（Ａｘｏｍａｔｒｉｘ社製）を使って定量的な位相差値を測定した。
【００８５】
【表１】
2011514542.tif 000011
【００８６】
＜実施例２＞
シアノビフェニル系アクリレート、シアノフェニルシクロヘキサン系アクリレート、およびシアノフェニルエステル系アクリレートからなるスプレイ配向可能な重合性液晶化合物の代わりに、シアノビフェニル系アクリレート、シアノフェニルシクロヘキサン系アクリレート、およびシアノフェニルエステル系アクリレートからなる垂直配向可能な重合性液晶化合物（Ｍｅｒｃｋ）を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法によって液晶フィルムを製造した。
【００８７】
＜実施例３＞
シアノビフェニル系アクリレート、シアノフェニルシクロヘキサン系アクリレート、およびシアノフェニルエステル系アクリレートからなるスプレイ配向可能な重合性液晶化合物の代わりに、シアノビフェニル系アクリレート、シアノフェニルシクロヘキサン系アクリレート、シアノフェニルエステル系アクリレート、安息香酸フェニルエステル系アクリレート、およびフェニルピリミジン系アクリレートからなるコレステリック配向可能な重合性液晶化合物（Ｍｅｒｃｋ）を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法によって液晶フィルムを製造した。
【００８８】
＜実施例４＞
光反応性重合体として、５−ノルボルネン−２−メチル−（４−メトキシシンナメート）の代わりに、５−ノルボルネン−２−メチル−（４−フルオロシンナメート）を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法によって液晶フィルムを製造した。
【００８９】
＜実施例５＞
光反応性重合体として、５−ノルボルネン−２−メチル−（４−メトキシシンナメート）の代わりに、５−ノルボルネン−２−メチル−（４−アリルオキシシンナメート）（化学式６で示される化合物）を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法によって液晶フィルムを製造した。
【００９０】
＜実施例６＞
光反応性重合体として、５−ノルボルネン−２−メチル−（４−メトキシシンナメート）の代わりに、５−ノルボルネン−２−メチル−シンナメート（化学式５で示される化合物）を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法によって液晶フィルムを製造した。
【００９１】
＜比較例１＞
下記表２のように、液晶配向層組成物において、多官能性モノマーと光開始剤を除いた５−ノルボルネン−２−メチル−（４−メトキシシンナメート）だけからなる組成物を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法によって液晶フィルムを製造した。
【００９２】
【表２】
2011514542.tif 000012
【００９３】
＜比較例２＞
下記表３のように、液晶配向層組成物において、５−ノルボルネン−２−メチル−（４−メトキシシンナメート）の代わりに、５−ノルボルネン−２−メトキシ−ヘキシルアクリレートを用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法によって液晶フィルムを製造した。
【００９４】
【表３】
2011514542.tif 000013
【００９５】
＜スプレイ配向の位相差確認＞
図１は、前記実施例１によって製造された配向層上に形成されたスプレイ配向液晶フィルムの視野角に応じた位相差分布を示すものである。図１から確認できるように、視野角が変化することにより、前記スプレイ配向液晶フィルムの位相差が良好に分布していることが分かる。
【００９６】
＜垂直配向の位相差確認＞
図２は、前記実施例２によって製造された配向層上に形成された垂直配向液晶フィルムの視野角に応じた位相差分布を示すものである。図２から確認できるように、視野角が変化することにより、前記垂直配向液晶フィルムの位相差が良好に分布していることが分かる。
【００９７】
＜コレステリック配向の透過率確認＞
図３は、前記実施例３によって製造された配向層上に形成されたコレステリック配向液晶フィルムの透過率を示すものである。図３から確認できるように、各波長帯別に液晶がコレステリック配向されていることが分かる。
【００９８】
＜配向性および接着性確認＞
前記実施例１〜６および比較例１〜２による液晶フィルムの配向性と、基材と配向層との間の接着性、配向層と液晶との間の接着性を評価し、その結果を下記表４に示す。配向性の評価は、全く配向されない場合（Ｘ）、若干の偏差を含んで配向される場合（△）、および偏差なしで配向される場合（○）を基準にして実施し、下記表４に示す。接着性は、ＡＳＴＭ規格に従い、ナイフで液晶フィルムの表面に１ｍｍ間隔で碁盤のような線状にクロス−カット（ｃｒｏｓｓ−ｃｕｔ）した後、その上にセロハンテープを貼り、それを剥がれる時についているか否かを判断したものであり、（○）は完全についている場合を、（Ｘ）は碁盤模様の間が部分的に剥離するかまたは完全に剥離する場合を示したものである。
【００９９】
【表４】
2011514542.tif 000014
【０１００】
＜配向層の熱安定性確認＞
前記実施例１〜６および比較例１〜２によって製作された光配向層を１００℃乾燥オーブンに４８時間以上放置し、前記配向層上に重合性液晶化合物を置いて配向性および接着性を調べることによって配向層の熱安定性を確認し、下記表５に示す。配向性の評価は、全く配向されない場合（Ｘ）、若干の偏差を含んで配向される場合（△）、および偏差なしで配向される場合（○）を基準にして実施し、下記表４に示す。接着性は、ＡＳＴＭ規格に従い、ナイフで液晶フィルムの表面に１ｍｍ間隔で碁盤のような線状にクロス−カット（ｃｒｏｓｓ−ｃｕｔ）した後、その上にセロハンテープを貼り、それを剥がれる時についているか否かを判断したものであり、（○）は完全についている場合を、（Ｘ）は碁盤模様の間が部分的に剥離するかまたは完全に剥離する場合を示したものである。
【０１０１】
【表５】
2011514542.tif 000015
【０１０２】
前記結果から、本発明に係る光学フィルムは、基材と液晶配向層、液晶配向層と液晶フィルムとの接着力に優れ、光学フィルムの耐久性を向上させられることが分かる。したがって、高温多湿な環境においても、液晶フィルムが液晶配向層から剥離したり収縮したりするなどの問題点を解決することができる。
【図１】
2011514542.tif 000026
【図２】
2011514542.tif 000027
【図３】
2011514542.tif 000028
【国際調査報告】
2011514542.tif 000029
2011514542.tif 000030