JP2006091254A - 偏光板及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 粘着剤層1、光学補償シート2、偏光膜3、保護層4を順次積層した層構成の偏光板であって、粘着剤層の光弾性係数をCn(1/Pa)、その膜厚をTn(μm)とする時、下記式の値Y1が0.0006以下であることを特徴とする偏光板とする。
Y1=−19130×(Cn+5×10-11)×(Tn+4.5)+0.000713
【選択図】 図2
Description
しかし、この方法によると液晶表示装置自体が厚くなるなどの問題点があった。
そこで、特許文献2には、偏光膜の片面に位相差板、他方の面に保護フィルムを有する楕円偏光板を用いることで、液晶表示装置を厚くすることなく、正面コントラストを高くすることができる液晶表示装置が提案されている。しかし、この提案では、位相差フィルム(光学補償シート)に、熱等の歪みにより液晶表示装置の端部に予期しない位相差が発生しやすく、耐久性に問題があることがわかった。つまり、この位相差により液晶表示装置に黒表示時に額縁状の光漏れ(液晶表示装置の端部での透過率の上昇)が生じ、液晶表示装置の表示品位が低下してしまうという問題があった。
歪みによる位相差発生の問題に対し、特許文献3および特許文献4においては、透明支持体上にディスコティック(円盤状)化合物からなる光学異方性層を塗設した光学補償シートを直接偏光板の保護フィルムとして用いることが提案されており、かかる提案により液晶表示装置を厚くすることなく、上述の耐久性に関する問題を解決した。
本発明の目的は、熱等の歪みによる光漏れを低減させる偏光板、及び該偏光板を用いた、画像表示品位の高い液晶表示装置を提供することである。
さらに鋭意検討を重ねた結果、粘着剤層の光弾性係数及びその膜厚と上記熱歪みによる光漏れ量は図1のような関係にあることがわかった。
図1は粘着剤層の膜厚が20μm、30μm、40μmの場合、粘着剤層の光弾性係数が変化した場合の上記熱歪みによる光漏れ光量を表している。(図1の縦軸の漏れ光量の数値を100倍すれば透過率(%)となる。)
また、本発明者らは、現在、市販されている一般的な液晶表示装置の約6000cd/m2であるバックライトの明るさでは、上記光漏れ量が0.0006以下、すなわち光漏れの透過率が0.06%以下であれば上記熱歪みによる光漏れが肉眼ではほぼ観察できなくなり上記目的を達成できることがわかった。
以上を基に鋭意検討を重ねた結果、図1から推定できるように、以下の構成の偏光板により上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
1. 粘着剤層及び光学補償シートを設けた偏光板であって、該粘着剤層の光弾性係数をCn(1/Pa)、その膜厚をTn(μm)とする時、下記式の値Y1が0.0006以下であることを特徴とする偏光板。
Y1=−19130×(Cn+5×10-11)×(Tn+4.5)+0.000713
2. 上記粘着剤層の光弾性係数Cnが正であることを特徴とする1.に記載の偏光板。
3. 上記粘着剤層が感圧性の粘着剤からなることを特徴とする1.または2.に記載の偏光板。
4. 請求項1〜3のいずれかに記載の偏光板を有することを特徴とする液晶表示装置。
また、本発明の液晶表示装置は、本発明の偏光板を用いてなるので、画像表示品位に優れ、TNモードの液晶表示装置の他、OCB(Optically Compensatory Bend)、VA(Vertically Aligned)、IPS(In Plane Switching)、STN、HAN、ECB等に有利に用いることができる。
偏光板は、偏光膜およびその両側に配置された二枚の透明保護膜からなる。そして、本発明では、一方の保護膜として、後述する光学補償シートを用いる。他方の保護膜は、光透過率が80%以上の通常のポリマーフィルムを用いることができる。該ポリマーフィルムとしてセルロースアセテートフィルムを用いることが好ましい。セルロースアセテートフィルムについては、光学補償シートに用いられる支持体として記載するものと同じものを用いることができる。
本発明の偏光板は、粘着剤層1、光学補償シート2、偏光膜3、透明保護層4を順次積層した層構成を有することが好ましい(図2参照)。該粘着剤層を介して偏光板は、液晶表示装置に装着される。該粘着剤層はその光弾性係数が正であることが好ましい。
本発明の偏光板を構成する粘着剤層に用いる粘着剤(接着剤と呼ばれるものも含まれ得る)としては、前記Y1値の条件を満たせば、特に制限なく使用することができる。
粘着剤の素材としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ポリエーテル系粘着剤、ポリエステル系粘着剤等の感圧系の粘着剤が好ましい。
ゴム系粘着剤のベースポリマーとしては、たとえば、天然ゴム、イソプレン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム、再生ゴム、ポリイソブチレン系ゴム、さらにはスチレン−イソプレン−スチレン系ゴム、スチレン−ブタジエン−スチレン系ゴム等があげられる。
シリコーン系粘着剤のベースポリマーとしては、たとえば、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン等があげられる。
ポリエーテル系粘着剤のベースポリマーとしては、たとえば、ポリビニルエチルエーテル、ポリビニルブチルエーテル、ポリビニルイソブチルエーテル等があげられる。
粘着剤層の光弾性係数を所望の値に合わせるには、粘着剤に用いられる主剤としてのポリマーを、選択する方法がある。それ以外には以下の方法が考えられるが、この方法に限定されることはない。その一つは、樹脂の分子自身の光学異方性即ち固有複屈折を調節する方法であるが、これは有効な手段である。固有複屈折を調節する方法としては、「光学用透明樹脂」,技術情報協会,(2001年刊),20頁に(1)分子構造の変性、(2)ランダム共重合法、(3)アロイ化法が述べられており、これらの方法は本発明においても応用することが可能である。
更に、成形加工,(2003年),第15巻,第3号,196頁に述べられているような、異方性低分子のドープ法も好ましく用いることが出来る。
また、SCIENCE,(2003),VOL301,p812に開示されている、異方性無機粒子ドープ法も特に好ましく用いることが出来る。
また粘着剤層の弾性率を所望の値に合わせるには、粘着剤に用いられるポリマーの分子量を調整したり、素材の混合比を調整したりすればよい。
架橋剤としては、ポリイソシアネート化合物、ポリアミン化合物、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂等があげられる。
さらに、前記粘着剤には、必要に応じて、従来公知の、粘着付与剤、可塑剤、充填剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等を、また本発明の目的を逸脱しない範囲で各適宜に使用することもできる。
偏光板上への、粘着剤層の形成方法としては、特に制限されず、偏光板に粘着剤の溶液を塗布し乾燥する方法、粘着剤層を設けた離型シートにより転写する方法等の従来公知の方法があげられる。
粘着剤層の厚さは特に限定されないが、乾燥膜厚で1〜40μm程度とするのが好ましい。また粘着剤層の光弾性係数が負の時は薄いほうがよいが、光弾性係数が正の時は厚いほうがよい。
以上のようにして偏光板の光学補償シートの上面(光学異方性層のある面)に粘着剤層を設けて粘着剤層付偏光板が得られる。
本発明での光学補償シートは、液晶表示装置の偏光板の液晶セル側に配される光学補償シートである。
本発明で用いられる光学補償シートとしては、例えば、トリアセチルセルロースやノルボルネン類の重合体等の高分子の光学補償性フィルム、または透明支持体上に液晶化合物からなる光学異方性層が備えられているフィルムを用いることができる。
高分子の光学補償シートや光学補償シートの透明支持体としては、特に制限無く使用することができるが、光透過率が80%以上であるポリマーフィルムを用いることが好ましい。
また偏光板の保護層としては、前記Yの条件を満たせば上記高分子の光学補償シート、や光学補償シートの透明支持体と同様のものを用いることができる。
該ポリマーフィルムを構成するポリマーの例には、セルロースエステル(例、セルロースアセテート、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(トリアセチルセルロース))、ポリオレフィン(例、ノルボルネン系ポリマー)、ポリカーボネートおよびポリスルホンが含まれる。市販のポリマー(ノルボルネン系ポリマーでは、アートン(JSR製)、ゼオノア(日本ゼオン製)など)を用いてもよい。
なかでもセルロースエステルがとりわけ好ましく、セルロースの低級脂肪酸エステルがさらに好ましい。低級脂肪酸とは、炭素原子数が6以下の脂肪酸を意味する。炭素原子数は、2(セルロースアセテート)、3(セルロースプロピオネート)または4(セルロースブチレート)であることが好ましい。セルロースアセテートが特に好ましい。セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートのような混合脂肪酸エステルを用いてもよい。セルロースの低級脂肪酸エステルは、セルロースアセテートであることが最も好ましい。
セルロースアセテートの酢化度は、55.0乃至62.5%であることが好ましく、59.0乃至61.5%であることがさらに好ましい。酢化度とは、セルロース単位質量当たりの結合酢酸量を意味する。酢化度は、ASTM D−817−91(セルロースアセテート等の試験法)におけるアセチル化度の測定および計算に従う。
また、本発明に使用するセルロースエステル(セルロースアセテート)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるMw/Mn(Mwは質量平均分子量、Mnは数平均分子量)の分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なMw/Mnの値は、1.0乃至1.7の範囲にあることが好ましく、1.3乃至1.65の範囲にあることがさらに好ましく、1.4乃至1.6の範囲にあることが最も好ましい。
セルロースアセテートフィルムを光学補償シートの支持体として用いる場合、支持体のレターデーションを調整するため、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。芳香族化合物は、セルロースアセテート100質量部に対して、0.01乃至20質量部の範囲で使用するのが好ましく、0.05乃至15質量部の範囲で使用することがより好ましく、0.1乃至10質量部の範囲で使用することがさらに好ましい。二種類以上の芳香族化合物を併用してもよい。芳香族化合物の芳香族環には、芳香族炭化水素環に加えて、芳香族性ヘテロ環を含む。
(b)の単結合は、二つの芳香族環の炭素原子間の結合であることが好ましい。二以上の単結合で二つの芳香族環を結合して、二つの芳香族環の間に脂肪族環または非芳香族性複素環を形成してもよい。
c1:−CO−O−
c2:−CO−NH−
c3:−アルキレン−O−
c4:−NH−CO−NH−
c5:−NH−CO−O−
c6:−O−CO−O−
c7:−O−アルキレン−O−
c8:−CO−アルケニレン−
c9:−CO−アルケニレン−NH−
c10:−CO−アルケニレン−O−
c11:−アルキレン−CO−O−アルキレン−O−CO−アルキレン−
c12:−O−アルキレン−CO−O−アルキレン−O−CO−アルキレン−O−
c13:−O−CO−アルキレン−CO−O−
c14:−NH−CO−アルケニレン−
c15:−O−CO−アルケニレン−
なお、本明細書においては、水素原子が水素原子以外の原子で置換されている場合の、該水素原子以外の原子も便宜上置換基として取り扱う。
アルケニル基の炭素原子数は、2乃至8であることが好ましい。環状アルケニル基よりも鎖状アルケニル基の方が好ましく、直鎖状アルケニル基が特に好ましい。アルケニル基は、さらに置換基を有していてもよい。アルケニル基の例には、ビニル、アリルおよび1−ヘキセニルが含まれる。アルキニル基の炭素原子数は、2乃至8であることが好ましい。環状アルキケニル基よりも鎖状アルキニル基の方が好ましく、直鎖状アルキニル基が特に好ましい。アルキニル基は、さらに置換基を有していてもよい。アルキニル基の例には、エチニル、1−ブチニルおよび1−ヘキシニルが含まれる。
脂肪族アシルオキシ基の炭素原子数は、1乃至10であることが好ましい。脂肪族アシルオキシ基の例には、アセトキシが含まれる。
アルコキシ基の炭素原子数は、1乃至8であることが好ましい。アルコキシ基は、さらに置換基(例、アルコキシ基)を有していてもよい。アルコキシ基の(置換アルコキシ基を含む)例には、メトキシ、エトキシ、ブトキシおよびメトキシエトキシが含まれる。
アルコキシカルボニル基の炭素原子数は、2乃至10であることが好ましい。アルコキシカルボニル基の例には、メトキシカルボニルおよびエトキシカルボニルが含まれる。
アルコキシカルボニルアミノ基の炭素原子数は、2乃至10であることが好ましい。アルコキシカルボニルアミノ基の例には、メトキシカルボニルアミノおよびエトキシカルボニルアミノが含まれる。
アルキルスルホニル基の炭素原子数は、1乃至8であることが好ましい。アルキルスルホニル基の例には、メタンスルホニルおよびエタンスルホニルが含まれる。
脂肪族アミド基の炭素原子数は、1乃至10であることが好ましい。脂肪族アミド基の例には、アセトアミドが含まれる。
脂肪族スルホンアミド基の炭素原子数は、1乃至8であることが好ましい。脂肪族スルホンアミド基の例には、メタンスルホンアミド、ブタンスルホンアミドおよびn−オクタンスルホンアミドが含まれる。
脂肪族置換アミノ基の炭素原子数は、1乃至10であることが好ましい。脂肪族置換アミノ基の例には、ジメチルアミノ、ジエチルアミノおよび2−カルボキシエチルアミノが含まれる。
脂肪族置換カルバモイル基の炭素原子数は、2乃至10であることが好ましい。脂肪族置換カルバモイル基の例には、メチルカルバモイルおよびジエチルカルバモイルが含まれる。
脂肪族置換スルファモイル基の炭素原子数は、1乃至8であることが好ましい。脂肪族置換スルファモイル基の例には、メチルスルファモイルおよびジエチルスルファモイルが含まれる。
脂肪族置換ウレイド基の炭素原子数は、2乃至10であることが好ましい。脂肪族置換ウレイド基の例には、メチルウレイドが含まれる。
非芳香族性複素環基の例には、ピペリジノおよびモルホリノが含まれる。
次に、セルロースアセテートフィルムの製造方法について述べる。上記セルロースアセテートフィルムを製造する方法及び設備は、セルロースアセテートフィルム製造に供する、従来公知の溶液流延製膜方法及び溶液流延製膜装置が用いられる。
中でも、ソルベントキャスト法によりセルロースアセテートフィルムを製造することが好ましい。ソルベントキャスト法では、セルロースアセテートを有機溶媒に溶解した溶液(ドープ)を用いてフィルムを製造する。有機溶媒は、炭素原子数が3乃至12のエーテル、炭素原子数が3乃至12のケトン、炭素原子数が3乃至12のエステルおよび炭素原子数が1乃至6のハロゲン化炭化水素から選ばれる溶媒を含むことが好ましい。エーテル、ケトンおよびエステルは、環状構造を有していてもよい。エーテル、ケトンおよびエステルの官能基(すなわち、−O−、−CO−および−COO−)のいずれかを二つ以上有する化合物も、有機溶媒として用いることができる。有機溶媒は、アルコール性水酸基のような他の官能基を有していてもよい。二種類以上の官能基を有する有機溶媒の場合、その炭素原子数は、いずれかの官能基を有する化合物の規定範囲内であればよい。
炭素原子数が3乃至12のケトン類の例には、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノンおよびメチルシクロヘキサノンが含まれる。
炭素原子数が3乃至12のエステル類の例には、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテートおよびペンチルアセテートが含まれる。
二種類以上の官能基を有する有機溶媒の例には、2−エトキシエチルアセテート、2−メトキシエタノールおよび2−ブトキシエタノールが含まれる。
ハロゲン化炭化水素の炭素原子数は、1または2であることが好ましく、1であることが最も好ましい。ハロゲン化炭化水素のハロゲンは、塩素であることが好ましい。ハロゲン化炭化水素の水素原子が、ハロゲンに置換されている割合は、25乃至75モル%であることが好ましく、30乃至70モル%であることがより好ましく、35乃至65モル%であることがさらに好ましく、40乃至60モル%であることが最も好ましい。メチレンクロリドが、代表的なハロゲン化炭化水素である。
二種類以上の有機溶媒を混合して用いてもよい。
なお、例えば、酢化度が60.9%、粘度平均重合度が299のセルロースアセテートを冷却溶解法によりメチルアセテート中に溶解した20質量%の溶液は、示差走査熱量測定(DSC)によると、33℃近傍にゾル状態とゲル状態との疑似相転移点が存在し、この温度以下では均一なゲル状態となる。従って、この溶液は疑似相転移温度以上、好ましくはゲル相転移温度プラス10℃程度の温度で保持する必要がある。ただし、この疑似相転移温度は、セルロースアセテートの酢化度、粘度平均重合度、溶液濃度や使用する有機溶媒により異なる。
セルロースアセテートフィルムには、機械的物性を改良するためにポリエステルウレタンを添加することが好ましい。またポリエステルウレタンは、下記一般式(1)で表されるポリエステルジオールと、ジイソシアナートとの反応物であることが好ましく、さらに、ジクロロメタンに可溶であることが好ましい。
一般式(1):
H−(−O−(CH2)p−OOC−(CH2)m−CO)n−O−(CH2)p−OH
一般式(1)中、pは、2乃至4の整数を表し;mは、2乃至4の整数を表し;nは、1乃至100の整数を表す。
さらに詳細に述べると、その構成ポリエステルは、グリコール成分が、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、または1,4−ブタンジオールであり、二塩基性酸成分が、コハク酸、グルタル酸、またはアジピン酸からなる両末端にヒドロキシル基を有するポリエステルであり、その重合度nは1〜100の範囲にある。その最適な重合度は、用いるグリコールおよび二塩基性酸の種類により若干異なり、ポリエステルの分子量として1000乃至4500の範囲となることが特に好ましい。
ジクロロメタン可溶のポリエステルウレタン樹脂は、一般式(1)のポリエステルとジイソシアナートとの反応により得られ、下記一般式(2)で表される繰返し単位を有する化合物である。
−CONH−R−NHCO−(O−(CH2)p−OOC−(CH2)m−CO)n−O−(CH2)p−O)−
一般式(2)中、pは、2乃至4の整数を表し;mは、2乃至4の整数を表し;nは、1乃至100の整数を表し;Rは、2価の原子団残基を表す。2価の原子団残基の例としては、例えば下式のようなものが挙げられる。
本発明に用いるジクロロメタン可溶性ポリエステルウレタン樹脂は、酢化度58%以上のセルロースアセテートと極めて相溶性がよい。樹脂の構造により若干の相異は認められるが、ポリエステルウレタンの分子量が10,000以下の場合、酢酸繊維素100質量部に対してポリエステルウレタン200質量部でも相溶する。
従来、皮膜の耐折強度や引裂き強度を向上するのに、低分子可塑剤が用いられていた。 この方法では、常温、高湿状態においてはある程度の効果はあるが、低温、高湿状態においては皮膜の柔軟性がなくなり、必ずしも満足すべき結果は得られなかった。さらに、低分子可塑剤により機械的性質の改善を試みると、可塑剤の添加量と共に引張り強度の様な機械的性質が著しく低下するのが一般的であった。ジクロロメタン可溶性ポリエステルウレタン樹脂をセルロースアセテートに添加した場合は、樹脂の添加量と共に若干の引張り強度の低下は認められるが、低分子可塑剤添加の場合と比較して、明らかに強度の低下が少く、無添加の場合とほぼ同等の耐折強度の大きい強靱なフィルムが得られる。
さらに、ポリエステルウレタンを混合することにより、低温、高湿における可塑剤の移行を防止できる。そのため、フィルム相互が接着せず、かつ非常に柔軟性があり、しわもきしむことのない透明で光沢のあるフィルムが得られる。
可塑剤としては、リン酸エステルまたはカルボン酸エステルが用いられる。リン酸エステルの例には、トリフェニルフォスフェート(TPP)およびトリクレジルホスフェート(TCP)が含まれる。カルボン酸エステルとしては、フタル酸エステルおよびクエン酸エステルが代表的である。フタル酸エステルの例には、ジメチルフタレート(DMP)、ジエチルフタレート(DEP)、ジブチルフタレート(DBP)、ジオクチルフタレート(DOP)、ジフェニルフタレート(DPP)およびジエチルヘキシルフタレート(DEHP)が含まれる。クエン酸エステルの例には、O−アセチルクエン酸トリエチル(OACTE)およびO−アセチルクエン酸トリブチル(OACTB)が含まれる。その他のカルボン酸エステルの例には、オレイン酸ブチル、リシノール酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチル、種々のトリメリット酸エステルが含まれる。フタル酸エステル系可塑剤(DMP、DEP、DBP、DOP、DPP、DEHP)が好ましく用いられる。DEPおよびDPPが特に好ましい。可塑剤の添加量は、セルロースエステルの量の0.1乃至25質量%であることが好ましく、1乃至20質量%であることがさらに好ましく、3乃至15質量%であることが最も好ましい。
セルロースアセテートフィルムは、仮想歪みを低減させるために、延伸処理をすることが好ましい。延伸することにより、延伸方向の仮想歪みが低減できるので、面内すべての方向で歪みを低減するために二軸延伸することがさらに好ましい。二軸延伸には、同時二軸延伸法と逐次二軸延伸法があるが、連続製造の観点から逐次二軸延伸方法が好ましく、ドープを流延した後、バンドもしくはドラムよりフィルムを剥ぎ取り、幅方向(長手方法)に延伸した後、長手方向(幅方向)に延伸される。幅方向に延伸する方法は、例えば、特開昭62−115035号、特開平4−152125号、同4−284211号、同4−298310号、同11−48271号などの各公報に記載されている。
フィルムの延伸は、常温または加熱条件下で実施する。加熱温度は、フィルムのガラス転移温度以下であることが好ましい。フィルムは、乾燥中の処理で延伸することができ、特に溶媒が残存する場合は有効である。長手方向の延伸の場合、例えば、フィルムの搬送ローラーの速度を調節して、フィルムの剥ぎ取り速度よりもフィルムの巻き取り速度の方を速くするとフィルムは延伸される。幅方向の延伸の場合、フィルムの巾をテンターで保持しながら搬送して、テンターの巾を徐々に広げることによってもフィルムを延伸できる。フィルムの乾燥後に、延伸機を用いて延伸すること(好ましくはロング延伸機を用いる一軸延伸)もできる。フィルムの延伸倍率(元の長さに対する延伸による増加分の比率)は、5乃至50%の範囲にあることが好ましく、10乃至40%の範囲にあることがさらに好ましく、15乃至35%の範囲にあることが最も好ましい。
セルロースアセテートフィルムは、表面処理を施すことが好ましい。具体的方法としては、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、酸処理、アルカリ処理または紫外線照射処理が挙げられる。また、特開平7−333433号公報に記載のように、下塗り層を設けることも好ましい。フィルムの平面性を保持する観点から、これら処理においてセルロースアセテートフィルムの温度をTg(ガラス転移温度)以下、具体的には150℃以下とすることが好ましい。
セルロースアセテートフィルムを偏光板の透明保護膜として使用する場合、偏光膜との接着性の観点から、酸処理またはアルカリ処理、すなわちセルロースアセテートに対するケン化処理を実施することが特に好ましい。表面エネルギーは55mN/m以上であることが好ましく、60mN/m以上75mN/m以下であることが更に好ましい。
上記支持体の厚さは、10〜200μmとするのが好ましく、20〜150μmとするのがさらに好ましい。
光学補償シートは、支持体(以下、上記支持体の好ましい例示であるセルロースアセテートフィルムを支持体の代表として用いて説明する)の上に、液晶性化合物から形成された光学異方性層を設けることにより作製されるものであるが、セルロースアセテートフィルム上に設ける光学異方性層との間に、配向膜を設けることができる。このように、本明細書において「支持体上」というのは、支持体に直接設けられることの他、配向膜などの他の層を介して設けられる場合も含む意である。
配向膜は、光学異方性層に用いる液晶性化合物を一定の方向に配向させるように機能する。従って、光学補償シートを製造する上では、配向膜は必須である。しかし、液晶性化合物を配向後にその配向状態を固定してしまえば、配向膜はその役割を果たしてしまい、光学補償シート自体には特に必要のないものであるため、光学補償シートの層構成上は必須の構成要素ではない。よって、一旦配向膜上で光学異方性層の配向を行い、さらに形成した配向状態を固定し、配向状態が固定された配向膜上の光学異方性層のみをセルロースアセテートフィルム上に転写して、配向膜のない支持体と光学異方性層とからなる光学補償シートを作製することも可能である。
塗布方法としては、スピンコーティング法、ディップコーティング法、カーテンコーティング法、エクストルージョンコーティング法、バーコーティング法及びE型塗布法を挙げることができる。この中でも、特にE型塗布法が好ましい。
本発明において、液晶性化合物から形成される光学異方性層は、セルロースアセテートフィルム上に直接または配向膜などの他の層を介して形成される。光学異方性層に用いる重合性基を有する液晶性化合物には、棒状液晶性化合物および円盤状液晶性化合物が用いられる。光学異方性層は、液晶性化合物および必要に応じて重合性開始剤や任意の成分を含む塗布液を、配向膜の上に塗布し、重合反応により、液晶性化合物の配向を固定することで形成できる。
光学異方性層の厚さは、0.1乃至20μmであることが好ましく、0.5乃至15μmであることがさらに好ましく、1乃至10μmであることが最も好ましい。本発明に用いる液晶性化合物としては、棒状液晶性化合物、円盤状液晶性化合物が挙げられ、特に円盤状液晶性化合物を用いることが好ましい。
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、金属錯体も含まれる。
棒状液晶性化合物については、日本化学会編「季刊化学総説第22巻液晶の化学」(1994)の第4章、第7章および第11章、および日本学術振興会第142委員会編「液晶デバイスハンドブック」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乃至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必要である。重合性基(Q)の例を、以下に示す。
円盤状(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及び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、円盤状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。ただし、分子自身が負の一軸性を有し、一定の配向を付与できるものであればこれらに限定されるものではない。
一般式(3)中、Dは円盤状コアであり;Lは二価の連結基であり、Pは重合性基であり、そして、nは4乃至12の整数である。一般式(3)の例を以下に示す。以下の各例において、LP(またはPL)は、二価の連結基(L)と重合性基(P)との組み合わせを意味する。
L1:−AL−CO−O−AL−
L2:−AL−CO−O−AL−O−
L3:−AL−CO−O−AL−O−AL−
L4:−AL−CO−O−AL−O−CO−
L5:−CO−AR−O−AL−
L6:−CO−AR−O−AL−O−
L7:−CO−AR−O−AL−O−CO−
L8:−CO−NH−AL−
L9:−NH−AL−O−
L10:−NH−AL−O−CO−
L11:−O−AL−
L12:−O−AL−O−
L13:−O−AL−O−CO−
L14:−O−AL−O−CO−NH−AL−
L15:−O−AL−S−AL−
L16:−O−CO−AR−O−AL−CO−
L17:−O−CO−AR−O−AL−O−CO−
L18:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−CO−
L19:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−AL−O−CO−
L20:−S−AL−
L21:−S−AL−O−
L22:−S−AL−O−CO−
L23:−S−AL−S−AL−
L24:−S−AR−AL−
一般式(3)において、上記したように、nは4乃至12の整数である。具体的な数字は、円盤状コア(D)の種類に応じて決定することができる。なお、複数のLとPの組み合わせは、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
本発明においては、液晶性化合物が重合性基を有しているので配向させた液晶性化合物の配向状態を維持して固定することができ、これにより光学異方性層の配向性が固定される。固定化は、重合反応により実施することが好ましい。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。光重合反応が好ましい。
光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許第4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)が含まれる。
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01乃至20質量%の範囲にあることが好ましく、0.5乃至5質量%の範囲にあることがさらに好ましい。
液晶性化合物の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2乃至50J/cm2の範囲にあることが好ましく、20乃至5000mJ/cm2の範囲にあることがより好ましく、100乃至800mJ/cm2の範囲にあることがさらに好ましい。
また、光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。保護層を、光学異方性層の上に設けてもよい。以上のように、セルロースアセテートフィルム上に光学異方性層を設けることにより光学補償シートを作製することができる。
上記の本発明の光学補償シートと偏光膜とを貼り合わせて作製される偏光板は、液晶表示装置、特に透過型液晶表示装置に有利に用いられる。
すなわち、本発明の液晶表示装置は、液晶セルおよびその両側に配置された二枚の偏光板からなる。液晶セルは、二枚の電極基板の間に液晶を担持している。本発明の偏光板は、液晶セルの両側に配置された二枚の偏光板のうちの少なくとも一方として用いればよい。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、さらに60乃至120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
また本発明の光学補償シートは、TNモードの液晶セル以外にも、OCB(Optically Compensatory Bend)、VA(Vertically Aligned)、IPS(In Plane Switching)等の液晶表示装置にも有利に利用できる。
すなわち、本発明の液晶表示装置は、TNモード、OCB、VA、IPS、STN、HAN、ECBなどに適用することができる。
(セルロースアセテートフィルムの作製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、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。
酢化度60.9%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 250質量部
メタノール(第2溶媒) 20質量部
作製したセルロースアセテートフィルムを2.0N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、乾燥し鹸化処理を行った。
作製したセルロースアセテートフィルム上に、下記の組成の塗布液を#14のワイヤーバーコーターで24ml/m2塗布した。60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥した。次に、セルロースアセテートフィルムの長手方向と平行な方向に、形成した膜にラビング処理を実施した。
下記の変性ポリビニルアルコール 20質量部
水 360質量部
メタノール 120質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 1.0質量部
配向膜上に、下記の円盤状(液晶性)化合物91.0g、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)9.0g、セルロースアセテートブチレート(CAB551−0.2、イーストマンケミカル社製)2.0g、セルロースアセテートブチレート(CAB531−1、イーストマンケミカル社製)0.5g、光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製)3.0g、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)1.0gを、207gのメチルエチルケトンに溶解した塗布液を、#3.6のワイヤーバーで6.2cc/m2塗布した。これを130℃の恒温ゾーンで2分間加熱し、円盤状化合物を配向させた。次に、60℃の雰囲気下で120W/cm高圧水銀灯を用いて、1分間UV照射し円盤状化合物を重合させた。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、光学補償シートを作製した。
以上の光学補償シートの光弾性係数を日本分光社製エリプソメーターM−150で測定したところ13×10-12(1/Pa)であった。
NR(ペールクレープ)60重量部、SBR(B/S=71/29)30重量部、ポリイソブチレン10重量部、ポリテルペン樹脂(軟化点115℃)60重量部、水添ロジングリセロールエステル10重量部、抗酸化剤(2,6−ジ−t−ブチル−4−クルゾール)2重量部を、固形分が20%となるようにn−ヘキサンに溶解した。
前記で作製した偏光板の光学異方性層のある面に、前記の粘着剤シロップを、乾燥後の粘着剤層の厚さが30μmになるように塗布し、剥離紙を粘合して偏光板を得た。
以上の粘着剤層の光弾性係数を日本分光社製エリプソメーターM−150で測定したところ200×10-12(1/Pa)であった。
また以上の粘着剤層の貯蔵弾性率をテンシロン((株)東洋精機製作所製)で測定したところ1.2×105Paであった。
従ってこの場合のY1値は0.00055であった。
本発明の偏光板を貼り付けたカラス板を、60℃ドライの乾燥機に17時間入れ取り出した後、全面黒表示状態を暗室にて目視で観察して光漏れを評価した。その結果、偏光板周辺部およびコーナー部において光漏れはほとんど観測されなかった。また輝度計にて輝度分布を測り漏れ光量を測定した。その結果最大漏れ光の透過率は0.05%であった。
実施例1で作製した偏光板の光学異方性層のある面に、実施例1の粘着剤シロップを乾燥後の粘着剤層の厚さが40μmになるように塗布し、剥離紙を粘合して偏光板を得た。
以上の粘着剤層の光弾性係数を日本分光社製エリプソメーターM−150で測定したところ200×10-12(1/Pa)であった。
従ってこの場合のY1値は0.0005であった。
本発明の偏光板を貼り付けたカラス板を、60℃ドライの乾燥機に17時間入れ取り出した後、全面黒表示状態を暗室にて目視で観察して光漏れを評価した。その結果、偏光板周辺部およびコーナー部において光漏れはほとんど観測されなかった。また輝度計にて輝度分布を測り漏れ光量を測定した。その結果最大漏れ光の透過率は0.045%であった。
(粘着剤層の形成)
NR(ペールクレープ)60重量部、SBR(B/S=71/29)40重量部、ポリイソブチレン10重量部、ポリテルペン樹脂(軟化点115℃)60重量部、水添ロジングリセロールエステル10重量部、抗酸化剤(2,6−ジ−t−ブチル−4−クルゾール)2重量部を、固形分が20%となるようにn−ヘキサンに溶解した。
前記で作製した偏光板の光学異方性層のある面に、前記の粘着剤シロップを、乾燥後の粘着剤層の厚さが40μmになるように塗布し、剥離紙を粘合して偏光板を得た。
以上の粘着剤層の光弾性係数を日本分光社製エリプソメーターM−150で測定したところ100×10-12(1/Pa)であった。
また以上の粘着剤層の貯蔵弾性率をテンシロン((株)東洋精機製作所製)で測定したところ1.2×105Paであった。
従ってこの場合のY1値は0.00059であった。
本発明の偏光板を貼り付けたカラス板を、60℃ドライの乾燥機に17時間入れ取り出した後、全面黒表示状態を暗室にて目視で観察して光漏れを評価した。その結果、偏光板周辺部およびコーナー部において光漏れはほとんど観測されなかった。また輝度計にて輝度分布を測り漏れ光量を測定した。その結果最大漏れ光の透過率は0.054%であった。
(偏光板の形成)
実施例1で作製した偏光板の光学異方性層のある面に、実施例1の粘着剤シロップを、乾燥後の粘着剤層の厚さが50μmになるように塗布し、剥離紙を粘合して偏光板を得た。
以上の粘着剤層の光弾性係数を日本分光社製エリプソメーターM−150で測定したところ200×10-12(1/Pa)であった。
また以上の粘着剤層の貯蔵弾性率をテンシロン((株)東洋精機製作所製)で測定したところ1.2×105Paであった。
従ってこの場合のY1値は0.00045であった。
本発明の偏光板を貼り付けたカラス板を、60℃ドライの乾燥機に17時間入れ取り出した後、全面黒表示状態を暗室にて目視で観察して光漏れを評価した。その結果、偏光板周辺部およびコーナー部において光漏れはほとんど観測されなかった。また輝度計にて輝度分布を測り漏れ光量を測定した。その結果最大漏れ光の透過率は0.04%であった。
(偏光板の形成)
前記偏光板の光学異方性層のある面に、サンリッツ社製粘着剤層PET−S(W)(膜厚:30μm)を張り合わせて比較用偏光板を得た。
この粘着剤層の光弾性係数を日本分光社製エリプソメーターM−150で測定したところ−750×10-12(1/Pa)であった。
また以上の粘着剤層の貯蔵弾性率をテンシロン((株)東洋精機製作所製)で測定したところ1.2×105Paであった。
従ってこの場合のY1値は0.0012であった。
本発明の偏光板を貼り付けたカラス板を、60℃ドライの乾燥機に17時間入れ取り出した後、全面黒表示状態を暗室にて目視で観察して光漏れを評価した。その結果、偏光板の周辺には光漏れが観測された。また輝度計にて輝度分布を測り漏れ光量を測定した。
その結果最大漏れ光の透過率は0.12%であった。
2 光学補償シート
3 偏光膜
4 保護層
Claims (4)
- 粘着剤層及び光学補償シートを設けた偏光板であって、該粘着剤層の光弾性係数をCn(1/Pa)、その膜厚をTn(μm)とする時、下記式の値Y1が0.0006以下であることを特徴とする偏光板。
Y1=−19130×(Cn+5×10-11)×(Tn+4.5)+0.000713
- 上記粘着剤層の光弾性係数Cnが正であることを特徴とする請求項1に記載の偏光板。
- 上記粘着剤層が感圧性の粘着剤からなることを特徴とする請求項1または2に記載の偏光板。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の偏光板を有することを特徴とする液晶表示装置。
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