JP2004163581A - 光学補償フィルム、偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents
光学補償フィルム、偏光板及び液晶表示装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】液晶セルを光学的に補償できる光学補償フィルムを偏光膜の片側に配置し、視野角が向上した液晶表示装置、観察方向の変化による色味の変化が小さい液晶表示装置、リワーク性に優れた偏光板を提供すること。
【解決手段】光学的に2軸性であり、波長589nmにおけるリタデーション(Ro)が20〜85nmで、リタデーション(Rt)が90〜400nmで、面内平均屈折率が1.55未満で、液晶セルのΔndに対してRtとRoが、−350≦Δnd−(Rt+Ro)×2≦150、かつ−155≦(Δnd−3×Rt)≦90であることを特徴とする光学補償フィルム。
【選択図】 なし
【解決手段】光学的に2軸性であり、波長589nmにおけるリタデーション(Ro)が20〜85nmで、リタデーション(Rt)が90〜400nmで、面内平均屈折率が1.55未満で、液晶セルのΔndに対してRtとRoが、−350≦Δnd−(Rt+Ro)×2≦150、かつ−155≦(Δnd−3×Rt)≦90であることを特徴とする光学補償フィルム。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、視野角が拡大した光学補償フィルム、偏光板及び液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
TN型液晶表示装置の視野角拡大方法は、現在まで様々な方法が考案されており、例えば特開2000−249835や同2001−55573等に開示されている。しかしながら、これらの方法はセルロースエステルフィルムの上に液晶性化合物を用いた光学異方層を含む何層かの層を塗設する必要があり、非常に高価なものとなってしまう。また、これらの光学補償を行った場合でも下方向の反転は抑えることができないため、結果的にTN型液晶表示装置の実質的な視野角はVA型液晶表示装置と比較して狭くなってしまうものであった。
【0003】
また、垂直配向型(VA型、ECB型等)液晶表示装置の視野角を、光学的に2軸性のフィルムを用いて広げる方法も知られている(例えば、特許文献1〜3参照。)。この方法によれば、負の1軸性の光学補償フィルムを用いた場合よりも視野角が広がることが確認されており、光学的に2軸性の光学補償フィルムの有効性が記載されている。本発明者らは特開2001−100027においてセルロース系のポリマー材料が垂直配向型液晶表示装置の視野角拡大に対して非常に効果があることを見出した。これはセルロース材料が光学的等方性であるという概念からは外れた、積極的に光学的異方性を与えられる材料であるだけでなく、光弾性係数は従来のポリカーボネート等を用いた位相差板と比較して非常に小さく、大面積としても利用できるという点が重要であった。
【0004】
近年、液晶表示装置(以下LCDともいう)をテレビ画像の表示に用いる傾向が高まっている。前記の液晶表示装置をこのような応用に利用する場合の問題点は、視野角がCRTに比べまだ劣っており、さらに改善する必要がある。
【0005】
【特許文献1】
特開平7−318940号公報
【0006】
【特許文献2】
特開平10−315166号公報
【0007】
【特許文献3】
特開2002−116464号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、液晶セルを光学的に補償できる光学補償フィルムを偏光膜の片側に配置し、視野角が向上した液晶表示装置を提供することである。また第2の目的は、観察方向の変化による色味の変化が小さい液晶表示装置を提供することである。また、第3の目的はリワーク性に優れた偏光板を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は下記構成により達成された。
【0010】
1.液晶表示装置に用いられる光学補償フィルムであって、光学的に2軸性であり、前記条件(1)〜(5)の全てを満たすことを特徴とする光学補償フィルム。
【0011】
2.液晶表示装置の残存Δnd′に対して、Roが
−5≦Ro−3×Δnd′<70であることを特徴とする前記1記載の光学補償フィルム。
【0012】
3.膜厚が30〜75μmであることを特徴とする前記1または2記載の光学補償フィルム。
【0013】
4.光学的に負の特性を有することを特徴とする前記3記載の光学補償フィルム。
【0014】
5.前記1〜4のいずれか1項に記載の光学補償フィルムを有する偏光板において、該光学補償フィルムの面内遅相軸と偏光膜の吸収軸とが略直交する方向であり、該偏光板の膜厚が30〜170μmであることを特徴とする偏光板。
【0015】
6.光学補償フィルム上に偏光膜を塗布により積層することを特徴とする前記5記載の偏光板。
【0016】
7.前記1〜4のいずれか1項に記載の光学補償フィルム、または前記5または6記載の偏光板を液晶セルの片側もしくは両側に用いることを特徴とするECB型液晶表示装置。
【0017】
8.垂直配向型であることを特徴とする前記7記載のECB型液晶表示装置。
以下本発明を詳細に説明する。
【0018】
本発明者らは、光学補償フィルムのリタデーションをECB液晶表示装置との関係から、さらに適切な範囲にする必要があった。具体的には、VA型液晶表示装置の斜め方向の視野角(液晶表示装置の偏光板吸収軸と45°の角度をなす方向)をさらに改善するために、面内リタデーションをコントロールし、さらに液晶表示装置とのリタデーションの関係をコントロールする必要があった。
【0019】
本発明における光学補償シートは、平均屈折率が1.55より小さいことが必要であり、また、これを用いた偏光板は30〜170μmであることが好ましい。従来、光学的機能を有す偏光板は180μm以上の膜厚があるのが一般的であった。偏光板の材料は温度や湿度による収縮あるいは膨張といった寸法変化による光漏れといった現象が発生しており、さらにLCDが大面積化するほどこの現象は顕著に確認されていた。これは、リワーク性を重視するために偏光板を液晶セルに貼合する際に用いる粘着層の粘着力を弱くし、そのために偏光板としての寸法変化を抑えることができずに発生していた可能性が考えられる。また、屈折率が上記範囲より大きい場合、光弾性係数も同時に大きくなってしまうことがあり、寸法変化量がLCD全面で完全に均一に起こらない、つまり少しでも歪みが残ってしまうような場合、LCDの黒表示の際に、所によって光漏れが発生してしまうことが見られた。また、この現象は本発明のリタデーションの範囲の場合、液晶表示装置の視野角を広げるどころか、致命的な欠陥となってしまう可能性を持っている。
【0020】
しかしながら、本発明の偏光板は屈折率を小さくした偏光板支持体を用い、また偏光板の膜厚を薄くしたことで、粘着層の粘着力を従来の偏光板と比較して弱くすることができ、リワーク性に大きく寄与することが認められる。さらに、同じ粘着力の粘着層を用いた場合は粘着力に対して寸法変化の量が小さく、光漏れの現象も著しく抑えることができる。また、寸法変化による歪みが局所的に起こることも抑えられ、起こったとしても偏光板支持体の平均屈折率を小さくしているために、局所的な光漏れの発生は抑えることができる。
【0021】
本発明に用いる支持体の平均屈折率は、リタデーションを測定する波長の±5nmの範囲で測定した屈折率であり、測定方法はアッベの屈折計に偏光接眼レンズを付けた状態で、フィルム両面で3軸方向の屈折率の測定を行い、これらを用いて平均屈折率を算出する。また、液晶性化合物の複屈折を測定する際の波長も同じ波長を用いる。
【0022】
本発明における光学補償フィルムの面内平均屈折率は1.55より小さいことが必要である。これはリタデーションの測定を589nmで行う時の値(n589)である。1.4<n589<1.55であることがより好ましい。前記の範囲外では光漏れ等が増えてしまい、さらに耐久性の面で、例えば寸法変化の際の光漏れ量の増加が非常に顕著に認められてしまう等、LCDの経時による劣化が非常に激しく認められるものとなってしまう。
【0023】
本発明におけるリタデーションの測定は、例えば王子計測機器製KOBRA21−ADH等を用いて測定することができる。その際に用いる平均屈折率は、前述の値を用いる。
【0024】
液晶セルの残存Δnd′に対する光学補償フィルムのRo値は、−5≦Ro−3×Δnd′<70が好ましく、さらに−5≦Ro−3×Δnd′<50が好ましい。通常、光学補償フィルムの面内遅相軸と偏光板の吸収軸は略直交若しくは略平行となっており、直接黒表示に対する影響はないように思われるが、実際には黒表示の際に色味の問題が発生してしまうことがある。光学補償フィルムと液晶セルの関係を本発明の範囲とすることで観察方向の変化による色味の変化が小さくなる。
【0025】
本発明で言う、光学的に負の特性を有する光学補償フィルムとは、フィルムの厚み方向の屈折率が面内の平均屈折率よりも小さいことを言う。
【0026】
本発明において、光学補償フィルムを構成する樹脂は特に限定されないが、セルロースエステルまたはノルボルネン系樹脂であることが好ましい。その他、屈折率が1.55より小さいもので、光弾性率もセルローストリアセテート(TAC)と同程度のものが好ましい。セルロースエステルとしてはセルローストリアセテートが好ましく用いられる。ノルボルネン系樹脂は、ノルボルネン構造を有するモノマーの重合体であり、そのうちでも好ましくはノルボルネン構造を有する非晶性ポリオレフィン類である。ノルボルネン系樹脂組成物の具体例としては、三井石油化学(株)製の「APO」や日本ゼオン(株)製の「ゼオネックス」、日本合成ゴム(株)製の「ARTON」等が挙げられる。
【0027】
セルロースエステルフィルムとしては、セルロースジアセテートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム、セルロースアセテートフタレートフィルム、セルローストリアセテート、セルロースナイトレート等;ポリエステルフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、1,4−ジメチレンシクロヘキシレンテレフタレートフィルム、あるいはこれら構成単位のコポリエステルフィルム等;ポリカーボネートフィルムとしてはビスフェノールAのポリカーボネートフィルム;ポリスチレンフィルムとしては、シンジオタクティックポリスチレンフィルム;ポリオレフィンフィルムとしてはポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム;この他に、ノルボルネン樹脂系フィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホン系フィルム、ポリエーテルケトンイミドフィルム、ポリアミドフィルム、フッ素樹脂フィルム、ナイロンフィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム、アクリルフィルムあるいはポリアリレートフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム等を挙げることができる。ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルフォンあるいはポリエーテルスルフォン等の固有の複屈折率が高い素材であっても、溶液流延あるいは溶融押し出し等の条件、更には縦、横方向に延伸する条件等を適宜設定することにより、本発明に適したリタデーション(Ro)、リタデーション(Rt)、面内平均屈折率を有する光学補償フィルムを得ることができる。本発明においては、上記記載のフィルムに限定されない。本発明において、特に好ましい光学補償フィルムはセルロースエステルフィルムである。
【0028】
ここで、本発明に特に有用なセルロースエステルフィルムについて説明する。
先ずその原料であるセルロースエステルについて説明する。
【0029】
本発明に用いられるセルロースエステルの原料のセルロースとしては、特に限定はないが、綿花リンター、木材パルプ、ケナフ等を挙げることができる。またそれらから得られたセルロースエステルはそれぞれを単独であるいは任意の割合で混合使用することができるが、綿花リンターを50質量%以上使用することが好ましい。
【0030】
本発明に用いられるセルロースエステルは、主にセルロース原料のアシル化剤として酸無水物を酸無水物を形成している有機酸やメチレンクロライド等の有機溶媒を用い、硫酸のようなプロトン性触媒を用いて反応が行われる。具体的には特開平10−45804号公報に記載の方法で合成することができる。
【0031】
本発明に用いられるセルロースエステルには特に限定はないが、総アシル基の置換度が2.40から2.98で、アシル基のうちアセチル基の置換度が1.4以上が好ましく用いられる。
【0032】
アシル基の置換度の測定方法はASTM−D817−96に準じて測定することができる。
【0033】
本発明に係わるセルロースエステルは、セルローストリアセテートやセルロースジアセテート等の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、セルロースアセテートブチレート、またはセルロースアセテートプロピオネートブチレートのようなアセチル基の他にプロピオネート基あるいはブチレート基が結合したセルロースエステルであることが好ましい。
【0034】
本発明のセルロースエステルの数平均分子量Mnは、70,000〜250,000の範囲が、得られるフィルムの機械的強度が強く、且つ適度のドープ粘度となり好ましい。更に80,000〜150,000が好ましい。また、重量平均分子量Mwとの比Mw/Mnは1.0〜5.0のセルロースエステルが好ましく使用され、更に好ましくは1.5〜4.5である。
【0035】
セルロースエステルを溶解しセルロースエステル溶液またはドープ形成に有用な有機溶媒として、塩素系有機溶媒のメチレンクロライド(塩化メチレン)を挙げることができ、セルロースエステル、特にセルローストリアセテートの溶解に適している。非塩素系有機溶媒としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、アセトン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、シクロヘキサノン、ギ酸エチル等を挙げることができる。これらの有機溶媒をセルローストリアセテートに対して使用する場合には、常温での溶解方法も使用可能であるが、高温溶解方法、冷却溶解方法、高圧溶解方法等の溶解方法を用いることにより不溶解物を少なくすることができるので好ましい。セルローストリアセテート以外のセルロースエステルに対しては、メチレンクロライドを用いることもできるが、メチレンクロライドを使用せずに、酢酸メチル、酢酸エチル、アセトンを好ましく使用することができる。特に酢酸メチルが好ましい。本発明において、上記セルロースエステルに対して良好な溶解性を有する有機溶媒を良溶媒といい、また溶解に主たる効果を示し、その中で大量に使用する有機溶媒を主(有機)溶媒または主たる(有機)溶媒という。
【0036】
本発明に係るドープには、上記有機溶媒の他に、1〜40質量%の炭素原子数1〜4のアルコールを含有させることが好ましい。これらはドープを金属支持体に流延後溶媒が蒸発をし始めアルコールの比率が多くなるとウェブがゲル化し、ウェブを丈夫にし金属支持体から剥離することを容易にするゲル化溶媒として用いられたり、これらの割合が少ない時は非塩素系有機溶媒のセルロースエステルの溶解を促進する役割もある。炭素原子数1〜4のアルコールとしては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノールを挙げることができる。これらのうちドープの安定性に優れ、沸点も比較的低く、乾燥性も良く、且つ毒性がないこと等からエタノールが好ましい。これらの有機溶媒は単独ではセルロースエステルに対して溶解性を有していないので、貧溶媒という。
【0037】
本発明において、反射防止膜を有する光学補償フィルムとして上記セルロースエステルフィルムを用いる場合、このセルロースエステルフィルムには可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、微粒子(マット剤)等を含有するのが好ましい。
【0038】
可塑剤としては特に限定はないが、リン酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、ピロメリット酸系可塑剤、グリコレート系可塑剤、クエン酸エステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤等を好ましく用いることができる。リン酸エステル系の主なものとして、トリフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート等、フタル酸エステル系の主なものとして、ジエチルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート等、トリメリット酸系の主なものとしてトリブチルトリメリテート等、ピロメリット酸エステル系の主なものとして、テトラブチルピロメリテート、テトラフェニルピロメリテート等、グリコール酸エステル系の主なものとして、エチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等、クエン酸エステル系の主なものとして、トリエチルシトレート、トリ−n−ブチルシトレート、フタル酸ジシクロヘキシル等を挙げることができる。
【0039】
これらの可塑剤の使用量は、フィルム性能、加工性等の点で、セルロースエステルに対して1〜20質量%であることが好ましい。
【0040】
本発明において、光学補償フィルムまたは偏光板保護フィルムには、紫外線吸収剤を含有することが好ましい。
【0041】
紫外線吸収剤としては、波長370nm以下の紫外線の吸収能に優れ、かつ良好な液晶表示性の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ないものが好ましく用いられる。好ましく用いられる紫外線吸収剤の具体例としては、例えばオキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、トリアジン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等が挙げられるが、これらに限定されない。また、特開平6−148430号記載の高分子紫外線吸収剤も好ましく用いられる。
【0042】
本発明に有用なベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤の具体例として、2−(2′−ヒドロキシ−5′−メチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチル−フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′−(3″,4″,5″,6″−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5′−メチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス(4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール)、2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(直鎖及び側鎖ドデシル)−4−メチル−フェノール《チヌビン(TINUVIN)171》、2−オクチル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートと2−エチルヘキシル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートの混合物《チヌビン(TINUVIN)109》、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール《チヌビン234》等を挙げることができ、市販品のチヌビン(TINUVIN)171、チヌビン(TINUVIN)109、チヌビン234を好ましく使用でき、何れもチバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製の市販品で、好ましく使用できる。
【0043】
ベンゾフェノン系化合物の具体例として、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン、ビス(2−メトキシ−4−ヒドロキシ−5−ベンゾイルフェニルメタン)等を挙げることができるが、これらに限定されない。また、この目的のために特開平6−148430号公報及び特願2000−156039記載の高分子紫外線吸収剤(または紫外線吸収性ポリマー)も好ましく用いることができる。高分子紫外線吸収剤としては、PUVA−30M(大塚化学(株)製)等が市販されている。特開平6−148430号の一般式(1)あるいは一般式(2)あるいは特願2000−156039の一般式(3)、(6)、(7)に記載の高分子紫外線吸収剤が特に好ましく用いられる。
【0044】
セルロースエステルフィルム中に添加される微粒子としては、無機化合物の例として、二酸化珪素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成珪酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム及びリン酸カルシウムを挙げることができる。中でもケイ素を含むものが濁度が低くなる点、また、フィルムのヘイズを小さくできるので好ましく、特に二酸化珪素が好ましい。二酸化珪素のような微粒子は有機物により表面処理されている場合が多いが、このようなものはフィルムのヘイズを低下できるため好ましい。表面処理で好ましい有機物としては、ハロシラン類、アルコキシシラン類、シラザン、シロキサン等を挙げることができる。二酸化珪素微粒子は、例えば、気化させた四塩化珪素と水素を混合させたものを1000〜1200℃にて空気中で燃焼させることで得ることができる。本発明において、1次粒子の平均径が20nm以下、見掛比重が70g/l以上の微粒子が好ましく、より好ましくは、90〜200g/lであり、更に好ましくは、100〜200g/lである。見掛比重が大きい程、高濃度の分散液を作ることが可能になり、ヘイズ、凝集物が良化するため好ましい。ここで、微粒子の1次平均粒子径の測定は、透過型電子顕微鏡(倍率50万〜200万倍)で粒子を観察を行い、粒子100個を観察し、その平均値をもって、1次平均粒子径とした。本発明において、上記記載の見掛比重は二酸化珪素微粒子を一定量メスシリンダーに採り、この時の重さを測定し、下記式で算出した。
【0045】
見掛比重(g/l)=二酸化珪素質量(g)/二酸化珪素の容積(l)
本発明に好ましい二酸化珪素の微粒子としては、例えば、日本アエロジル(株)製のアエロジルR972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されているものを挙げることができ、アエロジル200V、R972、R972V、R974、R202、R812を好ましく用いることができる。酸化ジルコニウムの微粒子としては、例えば、アエロジルR976及びR811(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、何れも使用することができる。これらの中でアエロジル200V、アエロジルR972V、アエロジルTT600が本発明に係るセルロースエステルフィルムの濁度を低くし、且つ摩擦係数を下げる効果が大きいため特に好ましい。
【0046】
本発明における光学補償フィルムまたは偏光板保護フィルムとしてのセルロースエステルフィルム1m2当たりの微粒子の添加量は0.01〜1.0gが好ましく、0.03〜0.3gがより好ましく、0.08〜0.16gが更に好ましい。
【0047】
本発明に係わるセルロースエステルフィルムの製膜方法について述べる。セルロースエステルフィルムは常法の溶液流延製膜方法により作製する。その一例を下記に示す。
【0048】
セルロースエステル(フレーク状の)に対する良溶媒を主とする有機溶媒に溶解釜中で主溶媒の沸点以上で加圧して、該セルロースエステル、ポリマーや添加剤を攪拌しながら溶解しドープを形成する工程、あるいはセルロースエステル溶液にポリマー溶液や添加剤溶液を混合してドープを形成する。ドープ中のセルロースエステルの濃度は10〜35質量%が好ましい。溶解中または後のドープに添加剤を加えて溶解及び分散した後、濾材で濾過し、脱泡して送液ポンプで次工程に送る。ドープを送液ポンプ(例えば、加圧型定量ギヤポンプ)を通して加圧ダイに送液し、無限に移送する無端の金属ベルト、例えばステンレスベルト、あるいは回転する金属ドラム等の金属支持体上の流延位置に、加圧ダイスリットからドープを流延する工程である。ダイの口金部分のスリット形状を調整でき、膜厚を均一にしやすい加圧ダイが好ましい。加圧ダイには、コートハンガーダイやTダイ等があるが、何れも好ましく用いられる。金属支持体の表面は鏡面となっている。製膜速度を上げるために加圧ダイを金属支持体上に2基以上設け、ドープ量を分割して重層してもよい。ウェブ(金属支持体上にドープを流延した以降のドープ膜の呼び方をウェブとする)を金属支持体上で加熱し金属支持体からウェブが剥離可能になるまで溶媒を蒸発させる。溶媒を蒸発させるには、ウェブ側から風を吹かせる方法及び/または金属支持体の裏面から液体により伝熱させる方法、輻射熱により表裏から伝熱する方法等があるが、裏面液体伝熱の方法が乾燥効率がよく好ましい。またそれらを組み合わせる方法も好ましい。裏面液体伝熱の場合は、ドープ使用有機溶媒の主溶媒または最も低い沸点を有する有機溶媒の沸点以下で加熱するのが好ましい。金属支持体上で溶媒が蒸発したウェブを剥離位置で剥離する。剥離する時点でのウェブの残留溶媒量(下記式)があまり大き過ぎると剥離し難かったり、逆に金属支持体上で充分に乾燥させてから剥離すると、途中でウェブの一部が剥がれたりする。金属支持体上でのウェブの乾燥が条件の強弱、金属支持体の長さ等により5〜150質量%の範囲で剥離することができるが、残留溶媒量がより多い時点で剥離する場合、ウェブが柔らか過ぎると剥離時平面性を損なったり、剥離張力によるツレや縦スジが発生し易く、経済速度と品質との兼ね合いで剥離時の残留溶媒量を決められる。従って、本発明においては、該金属支持体上の剥離位置における温度を10〜40℃、好ましくは15〜30℃とし、且つ該剥離位置におけるウェブの残留溶媒量を10〜120質量%とすることが好ましい。本発明においては、残留溶媒量は下記の式で表すことができる。
【0049】
残留溶媒量(質量%)={(M−N)/N}×100
ここで、Mはウェブの任意時点での質量、NはMのものを110℃で3時間乾燥させた時の質量である。
【0050】
剥離後、ウェブを乾燥装置内に複数配置したロールに交互に通して搬送する乾燥装置及び/またはクリップでウェブの両端をクリップして搬送するテンター装置を用いてウェブを乾燥する。前述のように本発明において、クリップ間の幅手方向に対して1.02〜1.50倍延伸する方法としてテンター装置を用いて延伸することが好ましい。ウェブの両面に熱風を吹かせ乾燥させる。全体を通して、通常乾燥温度は40〜250℃の範囲とするのがよい。
【0051】
このような延伸によって得られたフィルムは、本発明に係る光学補償フィルム及び/または偏光板保護フィルムとして好ましく用いられる。
【0052】
本発明の光学補償フィルムがECBモード等の液晶セルを用いた液晶表示装置に用いられる場合は、前記式(1)で定義されるRoが20〜85nm、前記式(2)で定義されるRtが90〜400nm、面内平均屈折率が1.55未満、液晶セルのΔndに対して、Rt、Roが−350≦Δnd−(Rt+Ro)×2≦150、Rtが−155≦(Δnd−3×Rt)≦90とすることにより、視野角拡大効果が得られるので好ましい。
【0053】
ポリマーフィルムのRo、Rtを上記範囲とするには、前述したようにフィルムの延伸条件を適宜コントロールすることにより達成できる。
【0054】
本発明の光学補償フィルムは、偏光フィルムの少なくとも片面に張り合わせることにより楕円偏光板とすることができる。
【0055】
偏光フィルムは従来から公知のものを用いることができ、例えば、ポリビニルアルコールフィルムのごとき親水性ポリマーフィルムを、沃素のような二色性染料で処理して延伸したものである。偏光フィルムは、それ単体では、耐久性がないので、一般には、その両面に保護フィルムとしてセルローストリアセテートフィルムを接着してある。
【0056】
楕円偏光板をなすには、保護フィルム付の偏光フィルムと貼り合わせてもよいし、保護フィルムを兼ねて直接偏光フィルムと張り合わせてもよい。張り合わせる方法は特に限定はないが、水溶性ポリマーの水溶液からなる接着剤により行うことができる。この水溶性ポリマー接着剤は完全鹸化型のポリビニルアルコール水溶液が好ましく用いられる。
【0057】
ここで、本発明に有用な、偏光膜の上に被覆する偏光板保護層について説明するが、偏光板保護層に、アクリル基、メタクリロイル基またはエポキシ基を有する光反応性化合物、増感剤溶媒等を含有していることが好ましい。偏光板保護層の塗布方法としては、グラビアコーター、スピナーコーター、ワイヤーバーコーター、ロールコーター、リバースコーター、押し出しコーター、エアードクターコーター等公知の方法を用いることができる。塗布量はウエット膜厚で0.1〜30μmが適当で、好ましくは、0.5〜15μmである。塗布速度は好ましくは10〜60m/分で行われる。偏光板保護層は塗布乾燥された後、紫外線を光源より照射するが、照射時間は0.5秒〜5分がよく、紫外線硬化性樹脂の硬化効率、作業効率とから3秒〜2分がより好ましい。ここで使用し得る光反応性化合物の市販品について下記に例示する。例えば、紫外線硬化樹脂としては、アデカオプトマーKR・BYシリーズ:KR−400、KR−410、KR−550、KR−566、KR−567、BY−320B(以上、旭電化工業株式会社製)、あるいはコーエイハードA−101−KK、A−101−WS、C−302、C−401−N、C−501、M−101、M−102、T−102、D−102、NS−101、FT−102Q8、MAG−1−P20、AG−106、M−101−C(以上、広栄化学工業株式会社製)、あるいはセイカビームPHC2210(S)、PHC X−9(K−3)、PHC2213、DP−10、DP−20、DP−30、P1000、P1100、P1200、P1300、P1400、P1500、P1600、SCR900(以上、大日精化工業株式会社製)、あるいはKRM7033、KRM7039、KRM7130、KRM7131、UVECRYL29201、UVECRYL29202(以上、ダイセル・ユーシービー株式会社)、あるいはRC−5015、RC−5016、RC−5020、RC−5031、RC−5100、RC−5102、RC−5120、RC−5122、RC−5152、RC−5171、RC−5180、RC−5181(以上、大日本インキ化学工業株式会社製)、あるいはオーレックスNo.340クリヤ(中国塗料株式会社製)、あるいはサンラッドH−601(三洋化成工業株式会社製)、あるいはSP−1509、SP−1507(昭和高分子株式会社製)、あるいはRCC−15C(グレース・ジャパン株式会社製)、アロニックスM−6100、M−8030、M−8060(以上、東亞合成株式会社製)あるいはこの他の市販のものから適宜選択して利用できる。
【0058】
本発明の偏光板の上に直接または他の層(好ましくはハードコート層あるいは防眩層)を介して反射防止層を設けることによって、反射防止層を有する偏光板を形成することができる。
【0059】
ここで、ハードコート層あるいは防眩層について説明するが、ハードコート層あるいは防眩層塗布組成物の主成分は上述の偏光板保護層の光反応性化合物と同様である。またハードコート層や防眩層については特願2001−237684の実施例1に記載されているような紫外線硬化樹脂層を使用できる。
【0060】
本発明において、偏光板保護フィルムの上にクリアハードコート層または防眩層を積層することなく、クリアハードコート層または防眩層を偏光板保護フィルムに代えて塗設してもよい。
【0061】
ハードコート層あるいは防眩層にブロッキングを防止するため、また対擦り傷性等を高めるために無機あるいは有機の微粒子を加えることが好ましい。例えば、無機微粒子としては酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化錫、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、カオリン、硫酸カルシウム等を挙げることができ、また有機微粒子としては、ポリメタアクリル酸メチルアクリレート樹脂粉末、アクリルスチレン系樹脂粉末、ポリメチルメタクリレート樹脂粉末、シリコン系樹脂粉末、ポリスチレン系樹脂粉末、ポリカーボネート樹脂粉末、ベンゾグアナミン系樹脂粉末、メラミン系樹脂粉末、ポリオレフィン系樹脂粉末、ポリエステル系樹脂粉末、ポリアミド系樹脂粉末、ポリイミド系樹脂粉末、あるいはポリ弗化エチレン系樹脂粉末等を挙げることができ、紫外線硬化性樹脂組成物に加えることができる。これらの微粒子粉末の平均粒径としては、0.005〜1μmが好ましく0.01〜0.1μmであることが特に好ましい。
【0062】
ハードコート層あるいは防眩層組成物中の微粒子粉末との割合は、紫外線硬化性樹脂組成物100質量部に対して、0.1〜10質量部となるように配合することが望ましい。
【0063】
このようにして形成された紫外線硬化樹脂を硬化させた層は中心線平均粗さRaが1〜50nmのクリアハードコート層であっても、Raが0.1〜1μm程度の防眩層であってもよい。本発明では、これらの層の上にプラズマ放電処理で金属酸化物層を形成することができる。JIS B 0601で規定される中心線平均粗さ(Ra)が0.1〜0.5μmの防眩層上に均一にプラズマ処理できるために好ましい。
【0064】
本発明において、上記のクリアハードコート層または防眩層に500〜600nmに吸収波長を有する色素を含有させてもよい。500〜600nmに吸収波長を有する染料であれば、特に制限ないが、クリアハードコート層または防眩層組成物に使用する有機溶媒に溶解性のあるものであればよい。本発明に有用な染料としては、500〜600nmに吸収波長を有するアゾ染料、ポリメチン染料、キノン系染料が好ましい。本発明において、これらの染料を2種以上混合して使用してもよい。500〜600nmの領域の波長の光は人間の眼の視感度の比較的高い波長領域であり、反射光は見る人にギラツキ感を与えるため、この領域に吸収波長を有する染料を用いることによって、見やすい画像表示装置を提供することができる。更にその上に設ける反射防止層または防眩層の存在により更に見やすいものを得ることができる。
【0065】
本発明において、反射防止層を形成する方法は、特に制限なく、例えば、反射防止層のための金属化合物と紫外線硬化樹脂を含有する組成物を偏光板の基材の面上に塗布、乾燥し、更に紫外線を照射して反射防止層を形成させる、例えば特開平11−246692号明細書に記載の方法や、反射防止層用の化合物のガスを用いて真空プラズマ、スパッタリング、プラズマ放電処理等による方法を用いることができる。
【0066】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【0067】
実施例1
(光学補償フィルムの作製)
下記の成分をミキシングタンクに投入し、加熱撹拌して、ドープを調製した。
【0068】
セルロースアセテートプロピオネート(アセチル置換度2.00、ピロピオニル置換度0.80) 120質量部
2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリ
アゾール(紫外線吸収剤) 1質量部
エチルフタリルエチルグリコレート(可塑剤) 4質量部
微粒子シリカ(日本アエロジル(株)製AEROSIL200、0.016μ
m) 0.1質量部
酢酸メチル 300質量部
エタノール 45質量部
ドープ温度を40℃に下げて常圧に戻し一晩静置し、脱泡操作を行った後、溶液を安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過した。次に、ドープを冷却して35℃に保ち、二つのドラムに張られた回転する長さ6m(有効長5.5m)のエンドレスステンレスベルト上に均一に流廷した。
【0069】
ステンレスベルトの裏面から35℃の温水を接触させてステンレスベルト上で2分間乾燥した後、更にステンレスベルトの裏面から15℃の冷水を接触保持した。剥離残留溶媒量が20%になるまで溶媒を蒸発させた時点で、ステンレスベルトから剥離張力150N/mで剥離した。次いで剥離したフィルムの両端をテンターのクリップに挟み、搬送方向と垂直方向に10〜50%の延伸倍率で延伸を行い、光学補償フィルム1〜5、12を作製した。波長589nmにおける面内平均屈折率は1.478であった。
【0070】
下記の成分をミキシングタンクに投入し、加熱撹拌して、ドープを調製した。
セルローストリアセテート(アセチル置換度2.88) 160質量部
エチルフタリルエチルグリコレート 4質量部
トリフェニルホスフェート 15質量部
メチレンクロライド 770質量部
エタノール 65質量部
このドープ液を40℃に下げて常圧に戻し一晩静置し、脱泡操作を行った後、安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過した。
【0071】
次いで、ベルト流延装置を用いドープ液を、液温33℃、二つのドラムに張られた回転する長さ6m(有効長5.5m)のエンドレスステンレスベルト上に均一に流廷した。ステンレスベルトの裏面から35℃の温水を接触させてステンレスベルト上で2分間乾燥した後、更にステンレスベルトの裏面から15℃の冷水を接触保持した。剥離残留溶媒量が20%になるまで溶媒を蒸発させた時点で、ステンレスベルトから剥離張力150N/mで剥離した。次いで剥離したフィルムの両端をテンターのクリップで挟み、0〜40%の延伸倍率で延伸しながら130℃で乾燥後、更に多数のロールで搬送張力130N/mで搬送させながら乾燥させ、光学補償フィルム6及び13を作製した。波長589nmにおける面内平均屈折率は1.482であった。
【0072】
熱可塑性ノルボルネン系樹脂(アートンJSR製)20質量部をメチレンクロライド80質量部に溶解し、脱泡を行った後、安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過した。次いで、ベルト流延装置を用いドープ液を、液温35℃、二つのドラムに張られた回転する長さ6m(有効長5.5m)のエンドレスステンレスベルト上に均一に流廷した。
【0073】
ステンレスベルトの裏面から35℃の温水を接触させてステンレスベルト上で2分間乾燥した後、更にステンレスベルトの裏面から15℃の冷水を接触保持した。剥離残留溶媒量が20%になるまで溶媒を蒸発させた時点で、ステンレスベルトから剥離張力150N/mで剥離した。次いで剥離したフィルムの両端をテンタークリップで挟み、0〜40%の延伸倍率で延伸しながら130℃で乾燥後、更に多数のロールで搬送張力130N/mで搬送させながら乾燥させ、光学補償フィルム7〜9を作製した。波長589nmにおける面内平均屈折率は1.531であった。
【0074】
ビスフェノールAからなるポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量52,000)15質量部をジオキソラン85質量部に少しずつ加えてドープを作製した。このドープを60℃に保持したガラス板にクリアランス0.8mmのドタクーブレードで流延して、約2分間放置後、80℃、風速0.9m/秒にて15分乾燥後得られたフィルムをガラス基板から剥離し、150℃、風速1m/秒にて60分加熱処理を行い乾燥し、170〜180℃の各温度で1分間予備加熱をした後、延伸倍率1.2〜1.3倍で縦一軸延伸を行い、光学補償フィルム10、11を得た。波長589nmにおける面内平均屈折率は1.582であった。
【0075】
光学補償フィルム1〜13のリタデーション、面内平均屈折率及び膜厚を表1に示す。なお、リタデーション及び平均屈折率は、王子計測機器製KOBRA21−ADHを用いて測定した。
【0076】
【表1】
【0077】
(偏光板の作製)
(1)ポバール系偏光板の作製
ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて延伸し、偏光膜を作製した。偏光膜の片面と、上記作製した光学補償フィルムの延伸方向が、ポリビニルアルコールの延伸方向と直交するように、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて張り付けた。偏光膜の反対側の面に、鹸化処理したトリアセチルセルロースフィルム(膜厚40μm、コニカ(株)製)を透明保護膜として、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて張り付けた。このようにして、光学補償フィルム1〜13からそれぞれ偏光板1a〜13aを作製した。
【0078】
さらに、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて延伸処理し、偏光膜を作製し、鹸化処理したトリアセチルセルロースフィルム(80μm、コニカ(株)製)を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて両側に貼り付け、偏光板1bを作製した。
【0079】
(2)塗布型偏光板の作製
上記作製した光学補償フィルム1〜9に膜厚0.1μmのゼラチン下引きをした後、特表2001−512845の実施例2に基づきこの化合物の水溶液をゼラチン層上に塗設し配向処理を行い、それぞれ塗布型偏光板1c〜9cを作製した。
【0080】
(液晶セルの作製)
ITO透明電極が設けられたガラス基板を用い、ネマチック液晶としては負の誘電体異方性を有するMJ−941296(メルク・ジャパン製)を用い、垂直配向膜としてはRN−1276(日産化学製)用い、セルギャップが3.0μmになるようにスペーサを用いて調整し、液晶セルAを作製した。
【0081】
セルギャップが4.5μmになるようにスペーサを調整した以外は液晶セルAと同様にした液晶セルBを作製した。
【0082】
セルギャップが10μmになるようにスペーサを調整した以外は液晶セルAと同様にした液晶セルCを作製した。
【0083】
作製した液晶セルについて、0.8V及び6.0Vの電圧を印可しΔnd及びΔnd′を測定した。その結果を表2に示す。
【0084】
【表2】
【0085】
(視野角の評価)
作製した液晶セルと偏光板とを、表3の組合せで偏光板の表側は吸収軸が横方向に、裏側は吸収軸が縦方向になるように貼合せ、ELDIM社製EZ−contrasut160Dを用いて、偏光板吸収軸と45°の角度をなす方向の視野角の測定を行った。角度は液晶セルを正面から見て右側を0°方向とし、反時計向きに定義した。
【0086】
(色味の変化の評価)
富士通製VL−150のパネルのガラス基盤を分解し、前記液晶材料、スペーサを用いて液晶セルを作製した。これに0.8Vの駆動電圧を印可し白表示とし、色味の測定を行った。x−y色度図上での0°と60°方向における変化量をELDIM社製EZ−contrast160Dを用いて測定した。その際に、x−y座標での変化量Δx、Δyがともに0.1以下を○とし、0.1を超えるものを×とした。
【0087】
(リワーク性の評価)
粘着剤を付けた偏光板を20枚ずつ作製し、液晶セルに貼合後1時間放置し、偏光板を剥離した。剥離後の液晶セルに同じリタデーション値の視野角拡大フィルムを用いた偏光板を貼合し、視野角を再び測定して、変化がない場合は○、2個以上に変化が見られたものを×とした。
【0088】
以上の評価結果を表3に示す。
【0089】
【表3】
【0090】
【発明の効果】
本発明により、液晶セルを光学的に補償できる光学補償フィルムを偏光膜の片側に配置し、視野角が向上した液晶表示装置、観察方向の変化による色味の変化が小さい液晶表示装置、リワーク性に優れた偏光板を提供することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、視野角が拡大した光学補償フィルム、偏光板及び液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
TN型液晶表示装置の視野角拡大方法は、現在まで様々な方法が考案されており、例えば特開2000−249835や同2001−55573等に開示されている。しかしながら、これらの方法はセルロースエステルフィルムの上に液晶性化合物を用いた光学異方層を含む何層かの層を塗設する必要があり、非常に高価なものとなってしまう。また、これらの光学補償を行った場合でも下方向の反転は抑えることができないため、結果的にTN型液晶表示装置の実質的な視野角はVA型液晶表示装置と比較して狭くなってしまうものであった。
【0003】
また、垂直配向型(VA型、ECB型等)液晶表示装置の視野角を、光学的に2軸性のフィルムを用いて広げる方法も知られている(例えば、特許文献1〜3参照。)。この方法によれば、負の1軸性の光学補償フィルムを用いた場合よりも視野角が広がることが確認されており、光学的に2軸性の光学補償フィルムの有効性が記載されている。本発明者らは特開2001−100027においてセルロース系のポリマー材料が垂直配向型液晶表示装置の視野角拡大に対して非常に効果があることを見出した。これはセルロース材料が光学的等方性であるという概念からは外れた、積極的に光学的異方性を与えられる材料であるだけでなく、光弾性係数は従来のポリカーボネート等を用いた位相差板と比較して非常に小さく、大面積としても利用できるという点が重要であった。
【0004】
近年、液晶表示装置(以下LCDともいう)をテレビ画像の表示に用いる傾向が高まっている。前記の液晶表示装置をこのような応用に利用する場合の問題点は、視野角がCRTに比べまだ劣っており、さらに改善する必要がある。
【0005】
【特許文献1】
特開平7−318940号公報
【0006】
【特許文献2】
特開平10−315166号公報
【0007】
【特許文献3】
特開2002−116464号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、液晶セルを光学的に補償できる光学補償フィルムを偏光膜の片側に配置し、視野角が向上した液晶表示装置を提供することである。また第2の目的は、観察方向の変化による色味の変化が小さい液晶表示装置を提供することである。また、第3の目的はリワーク性に優れた偏光板を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は下記構成により達成された。
【0010】
1.液晶表示装置に用いられる光学補償フィルムであって、光学的に2軸性であり、前記条件(1)〜(5)の全てを満たすことを特徴とする光学補償フィルム。
【0011】
2.液晶表示装置の残存Δnd′に対して、Roが
−5≦Ro−3×Δnd′<70であることを特徴とする前記1記載の光学補償フィルム。
【0012】
3.膜厚が30〜75μmであることを特徴とする前記1または2記載の光学補償フィルム。
【0013】
4.光学的に負の特性を有することを特徴とする前記3記載の光学補償フィルム。
【0014】
5.前記1〜4のいずれか1項に記載の光学補償フィルムを有する偏光板において、該光学補償フィルムの面内遅相軸と偏光膜の吸収軸とが略直交する方向であり、該偏光板の膜厚が30〜170μmであることを特徴とする偏光板。
【0015】
6.光学補償フィルム上に偏光膜を塗布により積層することを特徴とする前記5記載の偏光板。
【0016】
7.前記1〜4のいずれか1項に記載の光学補償フィルム、または前記5または6記載の偏光板を液晶セルの片側もしくは両側に用いることを特徴とするECB型液晶表示装置。
【0017】
8.垂直配向型であることを特徴とする前記7記載のECB型液晶表示装置。
以下本発明を詳細に説明する。
【0018】
本発明者らは、光学補償フィルムのリタデーションをECB液晶表示装置との関係から、さらに適切な範囲にする必要があった。具体的には、VA型液晶表示装置の斜め方向の視野角(液晶表示装置の偏光板吸収軸と45°の角度をなす方向)をさらに改善するために、面内リタデーションをコントロールし、さらに液晶表示装置とのリタデーションの関係をコントロールする必要があった。
【0019】
本発明における光学補償シートは、平均屈折率が1.55より小さいことが必要であり、また、これを用いた偏光板は30〜170μmであることが好ましい。従来、光学的機能を有す偏光板は180μm以上の膜厚があるのが一般的であった。偏光板の材料は温度や湿度による収縮あるいは膨張といった寸法変化による光漏れといった現象が発生しており、さらにLCDが大面積化するほどこの現象は顕著に確認されていた。これは、リワーク性を重視するために偏光板を液晶セルに貼合する際に用いる粘着層の粘着力を弱くし、そのために偏光板としての寸法変化を抑えることができずに発生していた可能性が考えられる。また、屈折率が上記範囲より大きい場合、光弾性係数も同時に大きくなってしまうことがあり、寸法変化量がLCD全面で完全に均一に起こらない、つまり少しでも歪みが残ってしまうような場合、LCDの黒表示の際に、所によって光漏れが発生してしまうことが見られた。また、この現象は本発明のリタデーションの範囲の場合、液晶表示装置の視野角を広げるどころか、致命的な欠陥となってしまう可能性を持っている。
【0020】
しかしながら、本発明の偏光板は屈折率を小さくした偏光板支持体を用い、また偏光板の膜厚を薄くしたことで、粘着層の粘着力を従来の偏光板と比較して弱くすることができ、リワーク性に大きく寄与することが認められる。さらに、同じ粘着力の粘着層を用いた場合は粘着力に対して寸法変化の量が小さく、光漏れの現象も著しく抑えることができる。また、寸法変化による歪みが局所的に起こることも抑えられ、起こったとしても偏光板支持体の平均屈折率を小さくしているために、局所的な光漏れの発生は抑えることができる。
【0021】
本発明に用いる支持体の平均屈折率は、リタデーションを測定する波長の±5nmの範囲で測定した屈折率であり、測定方法はアッベの屈折計に偏光接眼レンズを付けた状態で、フィルム両面で3軸方向の屈折率の測定を行い、これらを用いて平均屈折率を算出する。また、液晶性化合物の複屈折を測定する際の波長も同じ波長を用いる。
【0022】
本発明における光学補償フィルムの面内平均屈折率は1.55より小さいことが必要である。これはリタデーションの測定を589nmで行う時の値(n589)である。1.4<n589<1.55であることがより好ましい。前記の範囲外では光漏れ等が増えてしまい、さらに耐久性の面で、例えば寸法変化の際の光漏れ量の増加が非常に顕著に認められてしまう等、LCDの経時による劣化が非常に激しく認められるものとなってしまう。
【0023】
本発明におけるリタデーションの測定は、例えば王子計測機器製KOBRA21−ADH等を用いて測定することができる。その際に用いる平均屈折率は、前述の値を用いる。
【0024】
液晶セルの残存Δnd′に対する光学補償フィルムのRo値は、−5≦Ro−3×Δnd′<70が好ましく、さらに−5≦Ro−3×Δnd′<50が好ましい。通常、光学補償フィルムの面内遅相軸と偏光板の吸収軸は略直交若しくは略平行となっており、直接黒表示に対する影響はないように思われるが、実際には黒表示の際に色味の問題が発生してしまうことがある。光学補償フィルムと液晶セルの関係を本発明の範囲とすることで観察方向の変化による色味の変化が小さくなる。
【0025】
本発明で言う、光学的に負の特性を有する光学補償フィルムとは、フィルムの厚み方向の屈折率が面内の平均屈折率よりも小さいことを言う。
【0026】
本発明において、光学補償フィルムを構成する樹脂は特に限定されないが、セルロースエステルまたはノルボルネン系樹脂であることが好ましい。その他、屈折率が1.55より小さいもので、光弾性率もセルローストリアセテート(TAC)と同程度のものが好ましい。セルロースエステルとしてはセルローストリアセテートが好ましく用いられる。ノルボルネン系樹脂は、ノルボルネン構造を有するモノマーの重合体であり、そのうちでも好ましくはノルボルネン構造を有する非晶性ポリオレフィン類である。ノルボルネン系樹脂組成物の具体例としては、三井石油化学(株)製の「APO」や日本ゼオン(株)製の「ゼオネックス」、日本合成ゴム(株)製の「ARTON」等が挙げられる。
【0027】
セルロースエステルフィルムとしては、セルロースジアセテートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム、セルロースアセテートフタレートフィルム、セルローストリアセテート、セルロースナイトレート等;ポリエステルフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、1,4−ジメチレンシクロヘキシレンテレフタレートフィルム、あるいはこれら構成単位のコポリエステルフィルム等;ポリカーボネートフィルムとしてはビスフェノールAのポリカーボネートフィルム;ポリスチレンフィルムとしては、シンジオタクティックポリスチレンフィルム;ポリオレフィンフィルムとしてはポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム;この他に、ノルボルネン樹脂系フィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホン系フィルム、ポリエーテルケトンイミドフィルム、ポリアミドフィルム、フッ素樹脂フィルム、ナイロンフィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム、アクリルフィルムあるいはポリアリレートフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム等を挙げることができる。ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルフォンあるいはポリエーテルスルフォン等の固有の複屈折率が高い素材であっても、溶液流延あるいは溶融押し出し等の条件、更には縦、横方向に延伸する条件等を適宜設定することにより、本発明に適したリタデーション(Ro)、リタデーション(Rt)、面内平均屈折率を有する光学補償フィルムを得ることができる。本発明においては、上記記載のフィルムに限定されない。本発明において、特に好ましい光学補償フィルムはセルロースエステルフィルムである。
【0028】
ここで、本発明に特に有用なセルロースエステルフィルムについて説明する。
先ずその原料であるセルロースエステルについて説明する。
【0029】
本発明に用いられるセルロースエステルの原料のセルロースとしては、特に限定はないが、綿花リンター、木材パルプ、ケナフ等を挙げることができる。またそれらから得られたセルロースエステルはそれぞれを単独であるいは任意の割合で混合使用することができるが、綿花リンターを50質量%以上使用することが好ましい。
【0030】
本発明に用いられるセルロースエステルは、主にセルロース原料のアシル化剤として酸無水物を酸無水物を形成している有機酸やメチレンクロライド等の有機溶媒を用い、硫酸のようなプロトン性触媒を用いて反応が行われる。具体的には特開平10−45804号公報に記載の方法で合成することができる。
【0031】
本発明に用いられるセルロースエステルには特に限定はないが、総アシル基の置換度が2.40から2.98で、アシル基のうちアセチル基の置換度が1.4以上が好ましく用いられる。
【0032】
アシル基の置換度の測定方法はASTM−D817−96に準じて測定することができる。
【0033】
本発明に係わるセルロースエステルは、セルローストリアセテートやセルロースジアセテート等の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、セルロースアセテートブチレート、またはセルロースアセテートプロピオネートブチレートのようなアセチル基の他にプロピオネート基あるいはブチレート基が結合したセルロースエステルであることが好ましい。
【0034】
本発明のセルロースエステルの数平均分子量Mnは、70,000〜250,000の範囲が、得られるフィルムの機械的強度が強く、且つ適度のドープ粘度となり好ましい。更に80,000〜150,000が好ましい。また、重量平均分子量Mwとの比Mw/Mnは1.0〜5.0のセルロースエステルが好ましく使用され、更に好ましくは1.5〜4.5である。
【0035】
セルロースエステルを溶解しセルロースエステル溶液またはドープ形成に有用な有機溶媒として、塩素系有機溶媒のメチレンクロライド(塩化メチレン)を挙げることができ、セルロースエステル、特にセルローストリアセテートの溶解に適している。非塩素系有機溶媒としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、アセトン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、シクロヘキサノン、ギ酸エチル等を挙げることができる。これらの有機溶媒をセルローストリアセテートに対して使用する場合には、常温での溶解方法も使用可能であるが、高温溶解方法、冷却溶解方法、高圧溶解方法等の溶解方法を用いることにより不溶解物を少なくすることができるので好ましい。セルローストリアセテート以外のセルロースエステルに対しては、メチレンクロライドを用いることもできるが、メチレンクロライドを使用せずに、酢酸メチル、酢酸エチル、アセトンを好ましく使用することができる。特に酢酸メチルが好ましい。本発明において、上記セルロースエステルに対して良好な溶解性を有する有機溶媒を良溶媒といい、また溶解に主たる効果を示し、その中で大量に使用する有機溶媒を主(有機)溶媒または主たる(有機)溶媒という。
【0036】
本発明に係るドープには、上記有機溶媒の他に、1〜40質量%の炭素原子数1〜4のアルコールを含有させることが好ましい。これらはドープを金属支持体に流延後溶媒が蒸発をし始めアルコールの比率が多くなるとウェブがゲル化し、ウェブを丈夫にし金属支持体から剥離することを容易にするゲル化溶媒として用いられたり、これらの割合が少ない時は非塩素系有機溶媒のセルロースエステルの溶解を促進する役割もある。炭素原子数1〜4のアルコールとしては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノールを挙げることができる。これらのうちドープの安定性に優れ、沸点も比較的低く、乾燥性も良く、且つ毒性がないこと等からエタノールが好ましい。これらの有機溶媒は単独ではセルロースエステルに対して溶解性を有していないので、貧溶媒という。
【0037】
本発明において、反射防止膜を有する光学補償フィルムとして上記セルロースエステルフィルムを用いる場合、このセルロースエステルフィルムには可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、微粒子(マット剤)等を含有するのが好ましい。
【0038】
可塑剤としては特に限定はないが、リン酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、ピロメリット酸系可塑剤、グリコレート系可塑剤、クエン酸エステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤等を好ましく用いることができる。リン酸エステル系の主なものとして、トリフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート等、フタル酸エステル系の主なものとして、ジエチルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート等、トリメリット酸系の主なものとしてトリブチルトリメリテート等、ピロメリット酸エステル系の主なものとして、テトラブチルピロメリテート、テトラフェニルピロメリテート等、グリコール酸エステル系の主なものとして、エチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等、クエン酸エステル系の主なものとして、トリエチルシトレート、トリ−n−ブチルシトレート、フタル酸ジシクロヘキシル等を挙げることができる。
【0039】
これらの可塑剤の使用量は、フィルム性能、加工性等の点で、セルロースエステルに対して1〜20質量%であることが好ましい。
【0040】
本発明において、光学補償フィルムまたは偏光板保護フィルムには、紫外線吸収剤を含有することが好ましい。
【0041】
紫外線吸収剤としては、波長370nm以下の紫外線の吸収能に優れ、かつ良好な液晶表示性の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ないものが好ましく用いられる。好ましく用いられる紫外線吸収剤の具体例としては、例えばオキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、トリアジン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等が挙げられるが、これらに限定されない。また、特開平6−148430号記載の高分子紫外線吸収剤も好ましく用いられる。
【0042】
本発明に有用なベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤の具体例として、2−(2′−ヒドロキシ−5′−メチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチル−フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′−(3″,4″,5″,6″−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5′−メチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス(4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール)、2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(直鎖及び側鎖ドデシル)−4−メチル−フェノール《チヌビン(TINUVIN)171》、2−オクチル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートと2−エチルヘキシル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートの混合物《チヌビン(TINUVIN)109》、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール《チヌビン234》等を挙げることができ、市販品のチヌビン(TINUVIN)171、チヌビン(TINUVIN)109、チヌビン234を好ましく使用でき、何れもチバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製の市販品で、好ましく使用できる。
【0043】
ベンゾフェノン系化合物の具体例として、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン、ビス(2−メトキシ−4−ヒドロキシ−5−ベンゾイルフェニルメタン)等を挙げることができるが、これらに限定されない。また、この目的のために特開平6−148430号公報及び特願2000−156039記載の高分子紫外線吸収剤(または紫外線吸収性ポリマー)も好ましく用いることができる。高分子紫外線吸収剤としては、PUVA−30M(大塚化学(株)製)等が市販されている。特開平6−148430号の一般式(1)あるいは一般式(2)あるいは特願2000−156039の一般式(3)、(6)、(7)に記載の高分子紫外線吸収剤が特に好ましく用いられる。
【0044】
セルロースエステルフィルム中に添加される微粒子としては、無機化合物の例として、二酸化珪素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成珪酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム及びリン酸カルシウムを挙げることができる。中でもケイ素を含むものが濁度が低くなる点、また、フィルムのヘイズを小さくできるので好ましく、特に二酸化珪素が好ましい。二酸化珪素のような微粒子は有機物により表面処理されている場合が多いが、このようなものはフィルムのヘイズを低下できるため好ましい。表面処理で好ましい有機物としては、ハロシラン類、アルコキシシラン類、シラザン、シロキサン等を挙げることができる。二酸化珪素微粒子は、例えば、気化させた四塩化珪素と水素を混合させたものを1000〜1200℃にて空気中で燃焼させることで得ることができる。本発明において、1次粒子の平均径が20nm以下、見掛比重が70g/l以上の微粒子が好ましく、より好ましくは、90〜200g/lであり、更に好ましくは、100〜200g/lである。見掛比重が大きい程、高濃度の分散液を作ることが可能になり、ヘイズ、凝集物が良化するため好ましい。ここで、微粒子の1次平均粒子径の測定は、透過型電子顕微鏡(倍率50万〜200万倍)で粒子を観察を行い、粒子100個を観察し、その平均値をもって、1次平均粒子径とした。本発明において、上記記載の見掛比重は二酸化珪素微粒子を一定量メスシリンダーに採り、この時の重さを測定し、下記式で算出した。
【0045】
見掛比重(g/l)=二酸化珪素質量(g)/二酸化珪素の容積(l)
本発明に好ましい二酸化珪素の微粒子としては、例えば、日本アエロジル(株)製のアエロジルR972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されているものを挙げることができ、アエロジル200V、R972、R972V、R974、R202、R812を好ましく用いることができる。酸化ジルコニウムの微粒子としては、例えば、アエロジルR976及びR811(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、何れも使用することができる。これらの中でアエロジル200V、アエロジルR972V、アエロジルTT600が本発明に係るセルロースエステルフィルムの濁度を低くし、且つ摩擦係数を下げる効果が大きいため特に好ましい。
【0046】
本発明における光学補償フィルムまたは偏光板保護フィルムとしてのセルロースエステルフィルム1m2当たりの微粒子の添加量は0.01〜1.0gが好ましく、0.03〜0.3gがより好ましく、0.08〜0.16gが更に好ましい。
【0047】
本発明に係わるセルロースエステルフィルムの製膜方法について述べる。セルロースエステルフィルムは常法の溶液流延製膜方法により作製する。その一例を下記に示す。
【0048】
セルロースエステル(フレーク状の)に対する良溶媒を主とする有機溶媒に溶解釜中で主溶媒の沸点以上で加圧して、該セルロースエステル、ポリマーや添加剤を攪拌しながら溶解しドープを形成する工程、あるいはセルロースエステル溶液にポリマー溶液や添加剤溶液を混合してドープを形成する。ドープ中のセルロースエステルの濃度は10〜35質量%が好ましい。溶解中または後のドープに添加剤を加えて溶解及び分散した後、濾材で濾過し、脱泡して送液ポンプで次工程に送る。ドープを送液ポンプ(例えば、加圧型定量ギヤポンプ)を通して加圧ダイに送液し、無限に移送する無端の金属ベルト、例えばステンレスベルト、あるいは回転する金属ドラム等の金属支持体上の流延位置に、加圧ダイスリットからドープを流延する工程である。ダイの口金部分のスリット形状を調整でき、膜厚を均一にしやすい加圧ダイが好ましい。加圧ダイには、コートハンガーダイやTダイ等があるが、何れも好ましく用いられる。金属支持体の表面は鏡面となっている。製膜速度を上げるために加圧ダイを金属支持体上に2基以上設け、ドープ量を分割して重層してもよい。ウェブ(金属支持体上にドープを流延した以降のドープ膜の呼び方をウェブとする)を金属支持体上で加熱し金属支持体からウェブが剥離可能になるまで溶媒を蒸発させる。溶媒を蒸発させるには、ウェブ側から風を吹かせる方法及び/または金属支持体の裏面から液体により伝熱させる方法、輻射熱により表裏から伝熱する方法等があるが、裏面液体伝熱の方法が乾燥効率がよく好ましい。またそれらを組み合わせる方法も好ましい。裏面液体伝熱の場合は、ドープ使用有機溶媒の主溶媒または最も低い沸点を有する有機溶媒の沸点以下で加熱するのが好ましい。金属支持体上で溶媒が蒸発したウェブを剥離位置で剥離する。剥離する時点でのウェブの残留溶媒量(下記式)があまり大き過ぎると剥離し難かったり、逆に金属支持体上で充分に乾燥させてから剥離すると、途中でウェブの一部が剥がれたりする。金属支持体上でのウェブの乾燥が条件の強弱、金属支持体の長さ等により5〜150質量%の範囲で剥離することができるが、残留溶媒量がより多い時点で剥離する場合、ウェブが柔らか過ぎると剥離時平面性を損なったり、剥離張力によるツレや縦スジが発生し易く、経済速度と品質との兼ね合いで剥離時の残留溶媒量を決められる。従って、本発明においては、該金属支持体上の剥離位置における温度を10〜40℃、好ましくは15〜30℃とし、且つ該剥離位置におけるウェブの残留溶媒量を10〜120質量%とすることが好ましい。本発明においては、残留溶媒量は下記の式で表すことができる。
【0049】
残留溶媒量(質量%)={(M−N)/N}×100
ここで、Mはウェブの任意時点での質量、NはMのものを110℃で3時間乾燥させた時の質量である。
【0050】
剥離後、ウェブを乾燥装置内に複数配置したロールに交互に通して搬送する乾燥装置及び/またはクリップでウェブの両端をクリップして搬送するテンター装置を用いてウェブを乾燥する。前述のように本発明において、クリップ間の幅手方向に対して1.02〜1.50倍延伸する方法としてテンター装置を用いて延伸することが好ましい。ウェブの両面に熱風を吹かせ乾燥させる。全体を通して、通常乾燥温度は40〜250℃の範囲とするのがよい。
【0051】
このような延伸によって得られたフィルムは、本発明に係る光学補償フィルム及び/または偏光板保護フィルムとして好ましく用いられる。
【0052】
本発明の光学補償フィルムがECBモード等の液晶セルを用いた液晶表示装置に用いられる場合は、前記式(1)で定義されるRoが20〜85nm、前記式(2)で定義されるRtが90〜400nm、面内平均屈折率が1.55未満、液晶セルのΔndに対して、Rt、Roが−350≦Δnd−(Rt+Ro)×2≦150、Rtが−155≦(Δnd−3×Rt)≦90とすることにより、視野角拡大効果が得られるので好ましい。
【0053】
ポリマーフィルムのRo、Rtを上記範囲とするには、前述したようにフィルムの延伸条件を適宜コントロールすることにより達成できる。
【0054】
本発明の光学補償フィルムは、偏光フィルムの少なくとも片面に張り合わせることにより楕円偏光板とすることができる。
【0055】
偏光フィルムは従来から公知のものを用いることができ、例えば、ポリビニルアルコールフィルムのごとき親水性ポリマーフィルムを、沃素のような二色性染料で処理して延伸したものである。偏光フィルムは、それ単体では、耐久性がないので、一般には、その両面に保護フィルムとしてセルローストリアセテートフィルムを接着してある。
【0056】
楕円偏光板をなすには、保護フィルム付の偏光フィルムと貼り合わせてもよいし、保護フィルムを兼ねて直接偏光フィルムと張り合わせてもよい。張り合わせる方法は特に限定はないが、水溶性ポリマーの水溶液からなる接着剤により行うことができる。この水溶性ポリマー接着剤は完全鹸化型のポリビニルアルコール水溶液が好ましく用いられる。
【0057】
ここで、本発明に有用な、偏光膜の上に被覆する偏光板保護層について説明するが、偏光板保護層に、アクリル基、メタクリロイル基またはエポキシ基を有する光反応性化合物、増感剤溶媒等を含有していることが好ましい。偏光板保護層の塗布方法としては、グラビアコーター、スピナーコーター、ワイヤーバーコーター、ロールコーター、リバースコーター、押し出しコーター、エアードクターコーター等公知の方法を用いることができる。塗布量はウエット膜厚で0.1〜30μmが適当で、好ましくは、0.5〜15μmである。塗布速度は好ましくは10〜60m/分で行われる。偏光板保護層は塗布乾燥された後、紫外線を光源より照射するが、照射時間は0.5秒〜5分がよく、紫外線硬化性樹脂の硬化効率、作業効率とから3秒〜2分がより好ましい。ここで使用し得る光反応性化合物の市販品について下記に例示する。例えば、紫外線硬化樹脂としては、アデカオプトマーKR・BYシリーズ:KR−400、KR−410、KR−550、KR−566、KR−567、BY−320B(以上、旭電化工業株式会社製)、あるいはコーエイハードA−101−KK、A−101−WS、C−302、C−401−N、C−501、M−101、M−102、T−102、D−102、NS−101、FT−102Q8、MAG−1−P20、AG−106、M−101−C(以上、広栄化学工業株式会社製)、あるいはセイカビームPHC2210(S)、PHC X−9(K−3)、PHC2213、DP−10、DP−20、DP−30、P1000、P1100、P1200、P1300、P1400、P1500、P1600、SCR900(以上、大日精化工業株式会社製)、あるいはKRM7033、KRM7039、KRM7130、KRM7131、UVECRYL29201、UVECRYL29202(以上、ダイセル・ユーシービー株式会社)、あるいはRC−5015、RC−5016、RC−5020、RC−5031、RC−5100、RC−5102、RC−5120、RC−5122、RC−5152、RC−5171、RC−5180、RC−5181(以上、大日本インキ化学工業株式会社製)、あるいはオーレックスNo.340クリヤ(中国塗料株式会社製)、あるいはサンラッドH−601(三洋化成工業株式会社製)、あるいはSP−1509、SP−1507(昭和高分子株式会社製)、あるいはRCC−15C(グレース・ジャパン株式会社製)、アロニックスM−6100、M−8030、M−8060(以上、東亞合成株式会社製)あるいはこの他の市販のものから適宜選択して利用できる。
【0058】
本発明の偏光板の上に直接または他の層(好ましくはハードコート層あるいは防眩層)を介して反射防止層を設けることによって、反射防止層を有する偏光板を形成することができる。
【0059】
ここで、ハードコート層あるいは防眩層について説明するが、ハードコート層あるいは防眩層塗布組成物の主成分は上述の偏光板保護層の光反応性化合物と同様である。またハードコート層や防眩層については特願2001−237684の実施例1に記載されているような紫外線硬化樹脂層を使用できる。
【0060】
本発明において、偏光板保護フィルムの上にクリアハードコート層または防眩層を積層することなく、クリアハードコート層または防眩層を偏光板保護フィルムに代えて塗設してもよい。
【0061】
ハードコート層あるいは防眩層にブロッキングを防止するため、また対擦り傷性等を高めるために無機あるいは有機の微粒子を加えることが好ましい。例えば、無機微粒子としては酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化錫、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、カオリン、硫酸カルシウム等を挙げることができ、また有機微粒子としては、ポリメタアクリル酸メチルアクリレート樹脂粉末、アクリルスチレン系樹脂粉末、ポリメチルメタクリレート樹脂粉末、シリコン系樹脂粉末、ポリスチレン系樹脂粉末、ポリカーボネート樹脂粉末、ベンゾグアナミン系樹脂粉末、メラミン系樹脂粉末、ポリオレフィン系樹脂粉末、ポリエステル系樹脂粉末、ポリアミド系樹脂粉末、ポリイミド系樹脂粉末、あるいはポリ弗化エチレン系樹脂粉末等を挙げることができ、紫外線硬化性樹脂組成物に加えることができる。これらの微粒子粉末の平均粒径としては、0.005〜1μmが好ましく0.01〜0.1μmであることが特に好ましい。
【0062】
ハードコート層あるいは防眩層組成物中の微粒子粉末との割合は、紫外線硬化性樹脂組成物100質量部に対して、0.1〜10質量部となるように配合することが望ましい。
【0063】
このようにして形成された紫外線硬化樹脂を硬化させた層は中心線平均粗さRaが1〜50nmのクリアハードコート層であっても、Raが0.1〜1μm程度の防眩層であってもよい。本発明では、これらの層の上にプラズマ放電処理で金属酸化物層を形成することができる。JIS B 0601で規定される中心線平均粗さ(Ra)が0.1〜0.5μmの防眩層上に均一にプラズマ処理できるために好ましい。
【0064】
本発明において、上記のクリアハードコート層または防眩層に500〜600nmに吸収波長を有する色素を含有させてもよい。500〜600nmに吸収波長を有する染料であれば、特に制限ないが、クリアハードコート層または防眩層組成物に使用する有機溶媒に溶解性のあるものであればよい。本発明に有用な染料としては、500〜600nmに吸収波長を有するアゾ染料、ポリメチン染料、キノン系染料が好ましい。本発明において、これらの染料を2種以上混合して使用してもよい。500〜600nmの領域の波長の光は人間の眼の視感度の比較的高い波長領域であり、反射光は見る人にギラツキ感を与えるため、この領域に吸収波長を有する染料を用いることによって、見やすい画像表示装置を提供することができる。更にその上に設ける反射防止層または防眩層の存在により更に見やすいものを得ることができる。
【0065】
本発明において、反射防止層を形成する方法は、特に制限なく、例えば、反射防止層のための金属化合物と紫外線硬化樹脂を含有する組成物を偏光板の基材の面上に塗布、乾燥し、更に紫外線を照射して反射防止層を形成させる、例えば特開平11−246692号明細書に記載の方法や、反射防止層用の化合物のガスを用いて真空プラズマ、スパッタリング、プラズマ放電処理等による方法を用いることができる。
【0066】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【0067】
実施例1
(光学補償フィルムの作製)
下記の成分をミキシングタンクに投入し、加熱撹拌して、ドープを調製した。
【0068】
セルロースアセテートプロピオネート(アセチル置換度2.00、ピロピオニル置換度0.80) 120質量部
2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリ
アゾール(紫外線吸収剤) 1質量部
エチルフタリルエチルグリコレート(可塑剤) 4質量部
微粒子シリカ(日本アエロジル(株)製AEROSIL200、0.016μ
m) 0.1質量部
酢酸メチル 300質量部
エタノール 45質量部
ドープ温度を40℃に下げて常圧に戻し一晩静置し、脱泡操作を行った後、溶液を安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過した。次に、ドープを冷却して35℃に保ち、二つのドラムに張られた回転する長さ6m(有効長5.5m)のエンドレスステンレスベルト上に均一に流廷した。
【0069】
ステンレスベルトの裏面から35℃の温水を接触させてステンレスベルト上で2分間乾燥した後、更にステンレスベルトの裏面から15℃の冷水を接触保持した。剥離残留溶媒量が20%になるまで溶媒を蒸発させた時点で、ステンレスベルトから剥離張力150N/mで剥離した。次いで剥離したフィルムの両端をテンターのクリップに挟み、搬送方向と垂直方向に10〜50%の延伸倍率で延伸を行い、光学補償フィルム1〜5、12を作製した。波長589nmにおける面内平均屈折率は1.478であった。
【0070】
下記の成分をミキシングタンクに投入し、加熱撹拌して、ドープを調製した。
セルローストリアセテート(アセチル置換度2.88) 160質量部
エチルフタリルエチルグリコレート 4質量部
トリフェニルホスフェート 15質量部
メチレンクロライド 770質量部
エタノール 65質量部
このドープ液を40℃に下げて常圧に戻し一晩静置し、脱泡操作を行った後、安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過した。
【0071】
次いで、ベルト流延装置を用いドープ液を、液温33℃、二つのドラムに張られた回転する長さ6m(有効長5.5m)のエンドレスステンレスベルト上に均一に流廷した。ステンレスベルトの裏面から35℃の温水を接触させてステンレスベルト上で2分間乾燥した後、更にステンレスベルトの裏面から15℃の冷水を接触保持した。剥離残留溶媒量が20%になるまで溶媒を蒸発させた時点で、ステンレスベルトから剥離張力150N/mで剥離した。次いで剥離したフィルムの両端をテンターのクリップで挟み、0〜40%の延伸倍率で延伸しながら130℃で乾燥後、更に多数のロールで搬送張力130N/mで搬送させながら乾燥させ、光学補償フィルム6及び13を作製した。波長589nmにおける面内平均屈折率は1.482であった。
【0072】
熱可塑性ノルボルネン系樹脂(アートンJSR製)20質量部をメチレンクロライド80質量部に溶解し、脱泡を行った後、安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過した。次いで、ベルト流延装置を用いドープ液を、液温35℃、二つのドラムに張られた回転する長さ6m(有効長5.5m)のエンドレスステンレスベルト上に均一に流廷した。
【0073】
ステンレスベルトの裏面から35℃の温水を接触させてステンレスベルト上で2分間乾燥した後、更にステンレスベルトの裏面から15℃の冷水を接触保持した。剥離残留溶媒量が20%になるまで溶媒を蒸発させた時点で、ステンレスベルトから剥離張力150N/mで剥離した。次いで剥離したフィルムの両端をテンタークリップで挟み、0〜40%の延伸倍率で延伸しながら130℃で乾燥後、更に多数のロールで搬送張力130N/mで搬送させながら乾燥させ、光学補償フィルム7〜9を作製した。波長589nmにおける面内平均屈折率は1.531であった。
【0074】
ビスフェノールAからなるポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量52,000)15質量部をジオキソラン85質量部に少しずつ加えてドープを作製した。このドープを60℃に保持したガラス板にクリアランス0.8mmのドタクーブレードで流延して、約2分間放置後、80℃、風速0.9m/秒にて15分乾燥後得られたフィルムをガラス基板から剥離し、150℃、風速1m/秒にて60分加熱処理を行い乾燥し、170〜180℃の各温度で1分間予備加熱をした後、延伸倍率1.2〜1.3倍で縦一軸延伸を行い、光学補償フィルム10、11を得た。波長589nmにおける面内平均屈折率は1.582であった。
【0075】
光学補償フィルム1〜13のリタデーション、面内平均屈折率及び膜厚を表1に示す。なお、リタデーション及び平均屈折率は、王子計測機器製KOBRA21−ADHを用いて測定した。
【0076】
【表1】
【0077】
(偏光板の作製)
(1)ポバール系偏光板の作製
ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて延伸し、偏光膜を作製した。偏光膜の片面と、上記作製した光学補償フィルムの延伸方向が、ポリビニルアルコールの延伸方向と直交するように、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて張り付けた。偏光膜の反対側の面に、鹸化処理したトリアセチルセルロースフィルム(膜厚40μm、コニカ(株)製)を透明保護膜として、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて張り付けた。このようにして、光学補償フィルム1〜13からそれぞれ偏光板1a〜13aを作製した。
【0078】
さらに、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて延伸処理し、偏光膜を作製し、鹸化処理したトリアセチルセルロースフィルム(80μm、コニカ(株)製)を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて両側に貼り付け、偏光板1bを作製した。
【0079】
(2)塗布型偏光板の作製
上記作製した光学補償フィルム1〜9に膜厚0.1μmのゼラチン下引きをした後、特表2001−512845の実施例2に基づきこの化合物の水溶液をゼラチン層上に塗設し配向処理を行い、それぞれ塗布型偏光板1c〜9cを作製した。
【0080】
(液晶セルの作製)
ITO透明電極が設けられたガラス基板を用い、ネマチック液晶としては負の誘電体異方性を有するMJ−941296(メルク・ジャパン製)を用い、垂直配向膜としてはRN−1276(日産化学製)用い、セルギャップが3.0μmになるようにスペーサを用いて調整し、液晶セルAを作製した。
【0081】
セルギャップが4.5μmになるようにスペーサを調整した以外は液晶セルAと同様にした液晶セルBを作製した。
【0082】
セルギャップが10μmになるようにスペーサを調整した以外は液晶セルAと同様にした液晶セルCを作製した。
【0083】
作製した液晶セルについて、0.8V及び6.0Vの電圧を印可しΔnd及びΔnd′を測定した。その結果を表2に示す。
【0084】
【表2】
【0085】
(視野角の評価)
作製した液晶セルと偏光板とを、表3の組合せで偏光板の表側は吸収軸が横方向に、裏側は吸収軸が縦方向になるように貼合せ、ELDIM社製EZ−contrasut160Dを用いて、偏光板吸収軸と45°の角度をなす方向の視野角の測定を行った。角度は液晶セルを正面から見て右側を0°方向とし、反時計向きに定義した。
【0086】
(色味の変化の評価)
富士通製VL−150のパネルのガラス基盤を分解し、前記液晶材料、スペーサを用いて液晶セルを作製した。これに0.8Vの駆動電圧を印可し白表示とし、色味の測定を行った。x−y色度図上での0°と60°方向における変化量をELDIM社製EZ−contrast160Dを用いて測定した。その際に、x−y座標での変化量Δx、Δyがともに0.1以下を○とし、0.1を超えるものを×とした。
【0087】
(リワーク性の評価)
粘着剤を付けた偏光板を20枚ずつ作製し、液晶セルに貼合後1時間放置し、偏光板を剥離した。剥離後の液晶セルに同じリタデーション値の視野角拡大フィルムを用いた偏光板を貼合し、視野角を再び測定して、変化がない場合は○、2個以上に変化が見られたものを×とした。
【0088】
以上の評価結果を表3に示す。
【0089】
【表3】
【0090】
【発明の効果】
本発明により、液晶セルを光学的に補償できる光学補償フィルムを偏光膜の片側に配置し、視野角が向上した液晶表示装置、観察方向の変化による色味の変化が小さい液晶表示装置、リワーク性に優れた偏光板を提供することができる。
Claims (8)
- 液晶表示装置に用いられる光学補償フィルムであって、光学的に2軸性であり、下記条件(1)〜(5)の全てを満たすことを特徴とする光学補償フィルム。
(1)波長589nmにおける式(1)で表されるリタデーション(Ro)が20〜85nmである。
式(1) Ro=(nx−ny)×d
(ただし、nxはフィルム面内の最大屈折率、nyはnxと直交方向の屈折率、dはフィルムの厚さ(nm)を表す。)
(2)波長589nmにおける式(2)で表されるリタデーション(Rt)が90〜400nmである。
式(2) Rt=((nx+ny)/2−nz)×d
(ただし、nzはフィルム厚み方向の屈折率、nx、ny、dは式(1)に同義)
(3)波長589nmにおける面内平均屈折率が1.55未満である。
(ただし、面内平均屈折率とはnxとnyの平均値である。)
(4)液晶セルのΔndに対して、Rt、Roが
−350≦Δnd−(Rt+Ro)×2≦150である。
(ただし、液晶セルのΔndとは、波長589nmにおける液晶セル内の液晶性化合物の複屈折(Δn)と、セルギャップ(d)との積である。)
(5)液晶セルのΔndに対して、Rtが
−155≦(Δnd−3×Rt)≦90である。 - 液晶表示装置の残存Δnd′に対して、Roが−5≦Ro−3×Δnd′<70であることを特徴とする請求項1記載の光学補償フィルム。
(ただし、残存Δnd′とは液晶セルに黒表示の電圧を印加した状態で平行ニコル法により測定される面内リタデーションであり、光学補償フィルムの面内リタデーション(Ro)は液晶表示装置の片側に配置された光学補償フィルムの値である。) - 膜厚が30〜75μmであることを特徴とする請求項1または2記載の光学補償フィルム。
- 光学的に負の特性を有することを特徴とする請求項3記載の光学補償フィルム。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学補償フィルムを有する偏光板において、該光学補償フィルムの面内遅相軸と偏光膜の吸収軸とが略直交する方向であり、該偏光板の膜厚が30〜170μmであることを特徴とする偏光板。
(ただし、偏光板の膜厚には粘着層、表面加工層等は含まれない。) - 光学補償フィルム上に偏光膜を塗布により積層することを特徴とする請求項5記載の偏光板。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学補償フィルム、または請求項5または6記載の偏光板を液晶セルの片側もしくは両側に用いることを特徴とするECB型液晶表示装置。
- 垂直配向型であることを特徴とする請求項7記載のECB型液晶表示装置。
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