JP2008224758A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液晶セルと、バックライトと、前記液晶セルと前記バックライトとの間に配置され、偏光子及び該偏光子を挟むように設置された少なくとも2つの保護フィルムを有する第1の偏光板と、前記液晶セルにおいて、前記第1の偏光板が設けられた側とは反対側に配置され、偏光子及び該偏光子を挟むように設置された少なくとも2つの保護フィルムを有する第2の偏光板とを有し、前記第1の偏光板の両側の保護フィルムの60℃95%相対湿度での透湿度が、300g/m2・日を超え、前記第2の偏光板の少なくとも一方の保護フィルムの60℃95%相対湿度での透湿度が300g/m2・日以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【選択図】なし
Description
これに伴い、液晶表示装置に用いられる偏光板に対しても一段と高い性能が要求され始めている。
特に、温度及び湿度に対する耐久性の改良は偏光板の大きな課題である。
偏光板には、ポリビニルアルコール系フィルムや部分ホルマール化ポリビニルアルコール、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分鹸化フィルムの如き親水性高分子フィルムにヨウ素を吸着させたのち、これを延伸して製造されるのが一般的である。しかし、これらの偏光板は温湿度環境の変化により、パネル周辺に光漏れが発生するという問題を有している。光漏れの原因は、延伸された親水性高分子の収縮、緩和であり、保護フィルムを通じての外界からの水分透過量が大きく影響することが知られている。
これに対し、透湿度の低い保護フィルムを偏光子と貼り合わせ偏光板を作製する方法が開示されている(特許文献1参照)。
しかしながら、透湿度の低い保護フィルムを用いた偏光板では、ポリビニルアルコール系の偏光フィルムに保護フィルムを貼り合わせたあと水分を乾燥させる過程で時間を要するために、両面の保護フィルムともに透湿度の高い従来のセルロースアシレートフィルムを用いた偏光板に対して生産性が劣るためコストが高くなる問題があった。
また、バックライト側の偏光板に設けられる保護フィルムのレターデーションを小さくするか、もしくは、輝度向上フィルムを偏光板保護フィルムとして直接的に使用することにより、輝度、及びコントラストが高くなり、前記課題が解決されることを知見した。
<1> 液晶セルと、バックライトと、前記液晶セルと前記バックライトとの間に配置され、偏光子及び該偏光子を挟むように設置された少なくとも2つの保護フィルムを有する第1の偏光板と、前記液晶セルにおいて、前記第1の偏光板が設けられた側とは反対側に配置され、偏光子及び該偏光子を挟むように設置された少なくとも2つの保護フィルムを有する第2の偏光板とを有し、
前記第1の偏光板の両側の保護フィルムの60℃95%相対湿度での透湿度が、300g/m2・日を超え、前記第2の偏光板の少なくとも一方の保護フィルムの60℃95%相対湿度での透湿度が300g/m2・日以下であることを特徴とする液晶表示装置である。
<2> 第1の偏光板の偏光子と、バックライトとの間に輝度向上フィルムが設けられた前記<1>に記載の液晶表示装置である。
<3> 第1の偏光板の偏光子と、バックライトとの間に配置された保護フィルムが、輝度向上フィルムである前記<2>に記載の液晶表示装置である。
<4> 第1の偏光板の偏光子と、バックライトとの間に配置された保護フィルムの波長630nmにおける面内レターデーション(Re)が10nm以下であり、波長630nmにおける厚み方向のレターデーション(Rth)が60nm以下である前記<1>から<3>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<5> 第1の偏光板の偏光子と、バックライトとの間に配置された保護フィルムが、下記式(I)〜(IV)を満たす前記<1>から<4>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
なお、下記式(I)〜(IV)中、Re(λ)は波長λ(nm)における正面レターデーション値(nm)であり、Rth(λ)は波長λ(nm)における厚さ方向のレターデーション値(nm)である。
0≦Re(630)≦10・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(I)
|Rth(630)|≦25・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(II)
|Re(400)−Re(700)|≦10・・・・・・・・・・・・・式(III)
|Rth(400)−Rth(700)|≦35・・・・・・・・・・・・式(IV)
<6> 少なくともハードコート性を有するハードコート層、及び反射防止層の少なくともいずれかが第1の偏光板に設けられた前記<1>から<5>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<構成>
図1は、本発明の液晶表示装置の構成を示す斜視図である。
図1に示すように、本発明の液晶表示装置1は、液晶セル10と、液晶セル10を挟持するように配置された第1の偏光板20、及び第2の偏光板30と、液晶セル10と共に第1の偏光板20を挟むように配置されるバックライト50とを有する。
図1に示すように、液晶セル10は、第1の基板10a、及び第2の基板10bと、これらに挟持される液晶分子から形成される液晶層11を有してなる。
ここで、液晶セルは、ON・OFF表示を行う液晶分子の配向状態の違いで、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、OCB(Optically Compensatory Bend)、VA(Vertically Aligned)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)のような表示モードに分類されるが、本発明の液晶表示装置に用いられる偏光板は透過、及び反射型によらず、いずれの表示モードにも使用できる。
なお、図1に示す液晶セル10は、VAモードの液晶セルを示しているためラビング処理等はしないが、他のモードでは方位角方向の配向方向を制御するためにラビング等による配向処理が施される。
また、第1の基板10aの内面、及び第2の基板10bの内面には、液晶層11に電界を印加可能な透明電極(図示せず)が形成されている。
第2の偏光板30の吸収軸30aと、第1の偏光板20の吸収軸20aとの交差角は、一般に概略直交に積層することで高コントラストが得られる。
本発明の液晶表示装置は、図1の構成に限定されず、他の部材を含んでいてもよい。例えば、液晶セルと偏光子との間にカラーフィルターを配置してもよい。
また、図1では、液晶セル10と、第1の偏光板20との間に光学補償フィルム40を配置した構成が示されているが、液晶セル10と、第2の偏光板30との間にも、第1の偏光板20と同様に光学補償フィルムを配置してもよい。
光学補償フィルム40は、粘着剤で貼合した積層形態で配置されてもよいし、第1の偏光板、及び第2の偏光板において液晶セル10側に配置される保護フィルム(後述)の一方を視野角拡大に使用した、いわゆる一体型楕円偏光板として配置されてもよい。
また、本発明の液晶表示装置は、反射型であってもよく、かかる場合は、偏光板は視認側(液晶セル10において第2の偏光板が設置される側)に1枚配置したのみでよく、液晶セル10の背面、あるいは液晶セル10の第1の基板の内面に反射膜を設置する。更に、前記光源を用いたフロントライトを液晶セル10の視認側に設けてもよい。
本発明の液晶表示装置に用いられる偏光板は、偏光子と、該偏光子を挟持するように設置された2つ以上の保護フィルムとを有し、必要に応じて、輝度向上フィルムが設けられる。
図2Aは、本発明の液晶表示装置に用いられる偏光板の構成を示す断面図である。図2Aに示すように、本発明の液晶表示装置に用いられる偏光板は、偏光子2の両側の面に、それぞれ保護フィルム1,3が設置されてなる。なお、前記保護フィルム1,3のうち、一方の保護フィルムを機能性光学フィルム3として、接着剤(図示せず)を介して偏光子2に接着してもよい。
前記機能性光学フィルムや、保護フィルム等の各層間の剥離強度は特開2002−311238号公報に記載されている4.0N/25mm以上とすることも好ましい。
前記機能性光学フィルムは、目的とする機能に応じて液晶セル側に配置したり、液晶セルとは反対側、即ち、表示側もしくはバックライト側に配置することが好ましい。
前記偏光子は、ポリビニルアルコール(PVA)と二色性分子から構成することが好ましいが、特開平11−248937に記載されているように、PVAやポリ塩化ビニルを脱水、及び脱塩素することによりポリエン構造を生成し、これを配向させたポリビニレン系偏光子を使用してもよい。
また、PVAの重合度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、1,000〜10,000が好ましく、1,500〜5,000がより好ましい。
PVAのシンジオタクティシティーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、特許第2978219号公報に記載されているように、耐久性を改良するため55%以上が好ましいが、特許第3317494号公報に記載されているように、45〜52.5%も好ましく用いることができる。PVAはフィルム化した後、二色性分子を導入して偏光子を構成することが好ましい。
PVAフィルムの製造は、特許第3342516号公報、特開平09−328593号公報、特開2001−302817号公報、及び特開2002−144401号公報に記載の製造方法を参考にして行うことができる。
PVAフィルムの複屈折(△n)は、小さいことが好ましく、特許第3342516号公報に記載されている複屈折が1.0×10−3以下のPVAフィルムを好ましく用いることができる。但し、特開2002−228835号に記載されているように、PVAフィルムの延伸時の切断を回避しながら高偏光度を得るため、PVAフィルムの複屈折を0.02以上0.01以下としてもよいし、特開2002−060505号に記載されているように、(nx+ny)/2−nzの値を、0.0003以上0.01以下としてもよい。
PVAフィルムの面内レターデーションReは、0nm以上100nm以下が好ましく、0nm以上50nm以下がより好ましい。
この他、本発明の液晶表示装置に用いられる偏光板としては、特許3021494号公報に記載されている1、2−グリコール結合量が1.5モル%以下のPVAフィルム、特開2001−316492号公報に記載されている5μm以上の光学的異物が100cm2当たり500個以下であるPVAフィルム、特開2002−030163号公報に記載されているフィルムのTD方向の熱水切断温度斑が1.5℃以下であるPVAフィルム、更にグリセリンなどの3〜6価の多価アルコ−ルを1〜100質量部あたり、特開平06−289225号公報に記載されている可塑剤を15質量%以上混合した溶液から製膜したPVAフィルムを用いることが好ましい。
また、特開2002−236212号公報に記載されているように、水中において4倍から6倍の延伸を行った時に発生する応力が10N以下となるような薄いPVAフィルムを使用してもよい。
二色性分子はI3 −やI5 −などの高次のヨウ素イオン、もしくは二色性染料が好ましく使用される。その中でも、本発明では高次のヨウ素イオンが特に好ましく使用される。高次のヨウ素イオンは、「偏光板の応用」永田良編、CMC出版や工業材料、第28巻、第7号、p39〜p45に記載されているようにヨウ素をヨウ化カリウム水溶液に溶解した液及び/もしくはホウ酸水溶液にPVAを浸漬し、PVAに吸着・配向した状態で生成することができる。
二色性分子として二色性染料を用いる場合は、アゾ系色素が好ましく、その中でもビスアゾ系とトリスアゾ系色素がより好ましい。二色性染料は水溶性のものが好ましく、このため二色性分子にスルホン酸基、アミノ基、水酸基などの親水性置換基が導入され、遊離酸、あるいはアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン類の塩として好ましく用いられる。
これら以外にも、C.I.DirectYellow8、C.I.DirectYellow28、C.I.DirectYellow86、C.I.DirectYellow87、C.I.DirectYellow142、C.I.DirectOrange26、C.I.DirectOrange39、C.I.DirectOrange72、C.I.DirectOrange106、C.I.DirectOrange107、C.I.DirectRed2、C.I.DirectRed39、C.I.DirectRed83、C.I.DirectRed89、C.I.DirectRed240、C.I.DirectRed242、C.I.DirectRed247、C.I.DirectViolet48、C.I.DirectViolet51、C.I.DirectViolet98、C.I.DirectBlue15、C.I.DirectBlue67、C.I.DirectBlue71、C.I.DirectBlue98、C.I.DirectBlue168、C.I.DirectBlue202、C.I.DirectBlue236、C.I.DirectBlue249、C.I.DirectBlue270、C.I.DirectGreen59、C.I.DirectGreen85、C.I.DirectBrown44、C.I.DirectBrown106、C.I.DirectBrown195、C.I.DirectBrown210、C.I.DirectBrown223、C.I.DirectBrown224、C.I.DirectBlack1、C.I.DirectBlack17、C.I.DirectBlack19、C.I.DirectBlack54等が使用されることが好ましい。
更には、特開昭62−70802号公報、特開平1−161202号公報、特開平1−172906号公報、特開平1−172907号公報、特開平1−183602号公報、特開平1−248105号公報、特開平1−265205号公報、及び特開平7−261024号公報に記載の二色性染料等が好ましく使用される。
ここで、各種の色相を有する二色性分子を製造するため、これらの二色性染料は2種以上を配合してもよい。二色性染料を用いる場合、特開2002−082222号公報に記載されているように、吸着厚みが4μm以上であってもよい。
偏光子の好ましい膜厚としては、5〜40μmが好ましく、10〜30μmがより好ましい。
また、特開2002−174727号公報に記載されているように、偏光子の厚さ(A)と、保護フィルムの厚さ(B)との比(A/B)を、0.01≦A/B≦0.8の範囲とすることも好ましい。
本発明の液晶表示装置において液晶セルの両側に設置される第1の偏光板、及び第2の偏光板のうち、視認側の偏光板、即ち第2の偏光板の少なくとも一方の保護フィルムは、外気と接するため温湿度環境の影響を受けやすいので、耐久性の観点で透湿度が低い保護フィルム(以下、低透湿フィルムということがある。)が好ましい。具体的には、第2の偏光板の少なくとも一方の保護フィルムの60℃、95%相対湿度での透湿度が300g/m2・日以下であることが好ましく、200g/m2・日以下であることがより好ましく、100g/m2・日以下であることが更に好ましい。
ここで、本発明における透湿度の測定法は、「高分子の物性II」(高分子実験講座4 共立出版)の285頁〜294頁:蒸気透過量の測定(質量法、温度計法、蒸気圧法、吸着量法)に記載の方法を適用することができ、本発明にかかるフィルム試料70mmφを60℃、95%RHでそれぞれ24時間調湿し、調湿前後の質量差より、JIS Z−0208に従って、単位面積あたりの水分量を算出(g/m2)した。
なお、本発明で用いる透湿度の値は、測定対象となる保護フィルムが、基材層と、当該保護フィルムの透湿度を制御するために前記基材層上に設けられた被覆層とを有する場合、前記基材層側からの透湿度の値を用いた。
前記塩素含有ビニル単量体としては、一般的には、塩化ビニル、塩化ビニリデンが挙げられる。塩素含有樹脂は、これら塩化ビニルや、塩化ビニリデン単量体に、これらと共重合可能な単量体を共重合することにより得ることができる。
共重合可能な単量体としては、オレフィン類、スチレン類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタアクリルアミド類、イタコン酸ジエステル類、マレイン酸エステル類、フマル酸ジエステル類、N−アルキルマレイミド類、無水マレイン酸、アクリロニトリル、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、ビニルケトン類、ビニル異節環化合物、グリシジルエステル類、不飽和ニトリル類、不飽和カルボン酸類等から選ばれる単量体が挙げられる。
スチレン類としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、クロルメチルスチレン、メトキシスチレン、アセトキシスチレン、クロルスチレン、ジクロルスチレン、ブロムスチレン、トリフルオロメチルスチレン、ビニル安息香酸メチルエステルなどが挙げられる。
メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、アミルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、t−オクチルアクリレート、2−メ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−フェノキシエチルアクリレート、クロルエチルアクリレート、シアノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ベンジルアクリレート、メトキシベンジルアクリレート、フルフリルアクリレート、フェニルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、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、オクチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、シアノアセトキシエチルメタクリレート、クロルベンジルメタクリレート、スルホプロピルメタクリレート、N−エチル−N−フェニルアミノエチルメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、2−(3−フェニルプロピルオキシ)エチルメタクリレート、ジメチルアミノフェノキシエチルメタクリレート、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、フェニルメタクリレート、クレジルメタクリレート、ナフチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2,2−ジメチルヒドロキシプロピルアクリレート、5−ヒドロキシペンチルアクリレート、ジエチレングリコールモノアクリレート、トリメチロールプロパンモノアクリレート、ペンタエリスリトールモノアクリレート、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、5−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジエチレングリコールモノメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタクリレート、ペンタエリスリトールモノメタクリレート。
メチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエーテル、1−メチル−2,2−ジメチルプロピルビニルエーテル、2−エチルブチルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテル、ビニルフェニルエーテル、ビニルトリルエーテル、ビニルクロルフェニルエーテル、ビニル−2,4−ジクロルフェニルエーテル、ビニルナフチルエーテル、ビニルアントラニルエーテル。
ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルジメチルプロピオネート、ビニルエチルブチレート、ビニルバレレート、ビニルカプロエート、ビニルクロルアセテート、ビニルジクロルアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセトアセテート、ビニルフェニルアセテート、ビニルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニル−β−フェニルブチレート、ビニルシクロヘキシルカルボキシレート、安息香酸ビニル、サリチル酸ビニル、クロル安息香酸ビニル、テトラクロル安息香酸ビニル、ナフトエ酸ビニル。
キシエチルビニルケトンなどが挙げられる。ビニル異節環化合物としては、例えば、ビニルピリジン、N−ビニルイミダゾール、N−ビニルオキサゾリドン、N−ビニルトリアゾール、N−ビニルピロリドンなどが挙げられる。グリシジルエステル類としては、例えば、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどが挙げられる。不飽和ニトリル類としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどが挙げられる。N−アルキルマレイミド類としては、N−エチルマレイミド、N−ブチルマレイミド等が挙げられる。
なお、これら共重合可能な単量体は2種類以上用いてもよい。
これらの中でも、サランレジンF216は、ケトン類溶媒(メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなど)に可溶のため、好ましく用いられる。
また、サランレジンR204は、結晶性が高いため、被覆層の透湿度を低くすることができ、後述するハードコート性を有する層を塗工する際の溶剤に溶解し難く、ハードコート性を有する層との混合領域を作りにくいため、より好ましく用いられる。
また、平面性悪化、及び白化等の故障防止を目的として、透明基材フィルムの溶解性が高すぎないこと、並びに密着性を維持するために、最低限の程度には支持体を溶解・膨潤させること等の要件(特性)を備えていることがより好ましい。
なお、前記溶剤は1種でもよいが、2種以上の溶剤を用いて、透明支持体(透明基材フィルム)の溶解性、膨潤性、素材の溶解性、乾燥特性、粒子の凝集性などを調整することが特に好ましい。
また、透明支持体の膨潤性の低い主溶媒に対して、膨潤性の高い少量溶媒を添加することにより、他の性能、面状を悪化させることなく、透明支持体との密着性を向上させることができる。
前記塗布液は、ケトン系、アルコール系、エステル系、エーテル系等の有機溶媒を含有してもよい。
前記有機溶媒としては、テトラヒドロフラン、ケトン類(メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等)、酢酸エチル、酢酸ブチルが好ましく、トルエン等のBTX類を用いることがより好ましい。
本発明では、塩素含有樹脂が塩化ビニリデンである場合に、テトラヒドロフランを主溶剤に用いることが好ましい。
また、塩化ビニリデンの共重合体を選択することで、トルエン、ケトン系溶剤などに溶解可能とし、テトラヒドロフランを用いずに、トルエン、ケトン系溶剤などを用いることがより好ましい。
また、テトラヒドロフランに溶質が溶解する範囲で、上記溶媒を添加する方法を用いることが好ましい。また、塩素含有樹脂がラッテクス分散物として供給される場合は、主溶剤としては水が好ましく用いられる。ラテックス分散物の場合は、界面活性剤や増粘剤などが併用されることが好ましい。
また、特開2004−359819公報の段落[0013]〜[0020]に記載された酸化防止剤を用いてもよい。
更に、塩素含有樹脂を含む被覆層と、透明基材フィルムや、他層との密着性を高くするために、コロネートL(日本ポリウレタン製)、タケネートA−3(武田薬品工業)などのイソシアネート系接着剤を、塩素含有樹脂に対して、0.1〜1.0部添加することが好ましい。
被覆層の厚みは、1〜10μmが好ましく、2〜9μmがより好ましく、3〜8μmが更に好ましい。被覆層の厚みが1μm未満であると防湿性が劣り、被覆層の厚みが10μmを超えると、脆い膜になってしまったり、着色し易くなるなど、偏光板用の保護フィルムとして適さなくなる。
被覆層のヘイズは、5%以下であることが好ましく、3%以下であることがより好ましく、1%以下であることが更に好ましい。表面ヘイズと内部ヘイズとの比は任意でよいが、表面ヘイズは1%以下であることがより好ましい。
被覆層を構成するビニルアルコール系樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)などの単独重合体や、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、などが挙げられる。
また、これらのビニルアルコール系樹脂は、その一部がカルボニル変性、シラノール変性、エポキシ変性、アセトアセチル変性、アミノ変性又はアンモニウム変性されたものを用いてもよく、その一部にジアセトンアクリルアミド単位等を含む共重合体を用いてもよい。
また、各種のビニルアルコール系樹脂を、単独、又は二種以上組み合わせて使用してもよい。
前記ビニルアルコール系樹脂の重合度は、透湿度、塗布性の点から、200〜5,000が好ましく、400〜5,000がより好ましく、500〜3,000程度が更に好ましい。
前記層状無機化合物とは、単位結晶層が積層した構造を有し、層間に溶媒を配位又は吸収することにより膨潤又はヘキ開する性質を示す無機化合物である。
このような層状無機化合物としては、膨潤性の含水ケイ酸塩、例えば、スメクタイト群粘土鉱物(モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト等)、パームキュライト群粘土鉱物、カオリナイト群粘土鉱物、フィロケイ酸塩(マイカ等)などが挙げられる。
また、合成層状無機化合物も好ましく用いられ、合成層状無機化合物としては、合成スメクタイト(ヘクトライト、サポナイト、スティブンサイトなど)、合成マイカなどが挙げられる。これらの中でも、スメクタイト、モンモリロナイト、マイカが好ましく、モンモリロナイト、マイカがより好ましく、マイカが更に好ましい。
また、透湿度の低減、及び色味付きの抑止の観点から、合成マイカを用いることが特に好ましい。また、かかる層状無機化合物は、これら層状無機化合物に有機化処理を施したものであってもよい。
微粒子化処理された膨潤性層状無機化合物は、通常、板状又は扁平状であり、平面形状は特に制限されず、無定形状などであってもよい。
微粒子化処理された膨潤性層状無機化合物の平均粒子径(平面形状の平均粒子径)は、例えば、0.1〜10μmが好ましく、0.5〜8μmがより好ましく、0.8〜6μmが更に好ましい。膨潤性層状無機化合物の平均粒子径が0.1μmより小さいと透湿度低減効果が充分でなく、膨潤性層状無機化合物の平均粒子径が10μmより大きいと、ヘイズ値の増加、表面粗さの増加などが生じ、好ましくない。
また、前記層状無機化合物の濃度は、3〜60質量%が好ましく、3〜50質量%がより好ましく、3〜40質量%が更に好ましい。前記層状無機化合物の濃度が3質量%より少ないと透湿度低減効果が充分でなく、前記層状無機化合物の濃度が60質量%より多いと、ヘイズ値の増加、脆性の悪化などが生じ、好ましくない。
この目的に使用できる架橋剤としては特に制限なく、公知のいずれの架橋剤も好ましく使用することができる。
架橋剤の例としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリアミドポリ尿素、ジメチロール尿素、ジメチロールメラミン、多価エポキシ化合物、ジアルデヒド化合物、多価イソシアネート樹脂、アジリジン化合物、ポリアミドアミンエピクロルヒドリン化合物、活性化ビニル化合物、ジカーボネート化合物、ヒドラジノ基含有化合物(他価カルボン酸ポリヒドラジド化合物)、コロイダルシリカ、ジルコニウム塩、多価金属塩、ホウ酸、リン酸、ポリアクリル酸、ジカルボン酸、アジピン酸無水物、コハク酸無水物、テトライソプロピルチタネート、ジイソプロポキシビス(アセチルアセトン)チタネートなどのチタン化合物等を挙げることができ、このほか、3−グリシドプロピルメトキシシラン等のカップリング剤、パーオキサイド等のラジカル発生剤等の使用も可能である。また、架橋反応を促進するための触媒やその他の添加剤を加えることも可能である。
ポリエステル系樹脂は特に構造的な限定はない。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート等が挙げられる。中でも、コストや機械的強度の観点から、ポリエチレンテレフタレートを用いることが特に好ましい。その中で特に望ましいものは、芳香族系ジカルボン酸と、脂肪族系グリコールを用い縮重合させて得られる樹脂である。
これらの中でも、テレフタル酸とエチレングリコールの反応により得られたポリエチレンテレフタレートを主成分とすることが好ましい。
また、本発明に用いられるポリエステルはガラス転移温度(Tg)が80℃以上であることが好ましく、更に90℃以上であることが好ましい。80℃未満では得られたフィルムの高温高湿下での寸法安定性に劣る場合がある。Tgは動的粘弾性測定のtanδのピークより求めた。
ポリエステル系樹脂と偏光子との接着面には、必要に応じて、接着力を向上させる処理が施され得る。このような処理の代表例としては、ドライ処理、易接着処理が挙げられる。ドライ処理の具体例としては、コロナ処理、ガスコロナ処理、プラズマ処理、低圧UV処理等が挙げられる。
易接着処理の具体例としては、易接着処理材料の塗工が挙げられる。易接着処理材料としては、セルロース系樹脂、ウレタン系樹脂、シランカップリング剤、シリコンプライマー、PVA、ナイロン、スチレン系樹脂等が挙げられる。ドライ処理と易接着処理を併用することもできる。あるいは、水酸化ナトリウム水溶液で鹸化処理を行なうことにより、接着力を向上させることができる。鹸化処理は、易接着処理と併用することもできる。
本発明で用いられるポリカーボネート系樹脂とは、炭酸とグリコール又は2価フェノールとのポリエステルであり、炭酸と2、2’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−プロパン(通称ビスフェノール−A)とを構造単位とする芳香族ポリカーボネートはもちろんのこと、本発明ではこれに限定されるわけではなく、例えば1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−アルキルシクロアルカン、1,1−ビス(3−置換−4−ヒドロキシフェニル)−アルキルシクロアルカン、1、1−ビス(3,5−置換−4−ヒドロキシフェニル)−アルキルシクロアルカン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類からなる群から選択される少なくとも1種の2価フェノールをモノマー成分とするホモまたは共重合ポリカーボネート、上記2価フェノールとビスフェノールAをモノマー成分とするポリカーボネートとの混合物、上記2価フェノールとビスフェノールAとをモノマー成分とする共重合ポリカーボネートが挙げられる。
また、濃度0.7g/dlの塩化メチレン溶液にして、20℃で測定した比粘度が、0.07〜2.70であることが好ましく、0.15〜1.80であることがより好ましく、0.20〜1.30であることが更に好ましい。粘度平均分子量が2,000未満であると、得られるフィルムが脆くなるので適当でなく、100,000以上であると、フィルムへの加工性が困難になるために好ましくない。
ノルボルネン系樹脂とは、その繰り返し単位中にノルボルネン骨格を有するものであり、例えば、特開平3−14882号公報、特開平3−122137号公報などに開示されている公知の樹脂が挙げられる。本発明においてはこれら従来公知のノルボルネン系樹脂を好適に使用することができ、例えば、ノルボルネン系モノマーの開環重合体水素添加物、ノルボルネン系モノマーの付加重合体、ノルボルネン系モノマーと、エチレン、α−オレフィンなどのオレフィン系モノマーとの付加重合体;ノルボルネン系モノマーとシクロペンテン、シクロオクテン、5,6−ジヒドロジシクロペンタジエンなどの環状オレフィン系モノマーとの付加重合体、及びこれらの重合体の変性物等が挙げられる。
また、重合体や重合体水素添加物を、公知の方法により、α−,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体、スチレン系炭化水素、オレフィン系不飽和結合、及び、加水分解可能な基を持つ有機ケイ素化合物、不飽和エポキシ単量体などを用いて変性させてもよい。
ノルボルネン系樹脂フィルムは、溶融成形法により成形することができる。溶融成形法としては、Tダイを用いた方法やインフレーション法などの溶融押し出し法、カレンダー法、熱プレス法、射出成形法などがある。これらの中でも、厚さムラが小さく、50〜500μm程度の厚さに加工しやすく、かつ、レターデーションの絶対値、及びそのバラツキを小さくできるTダイを用いた溶融押し出し法が好ましい。
本発明の液晶表示装置において液晶セルの両側に設置される第1の偏光板、及び第2の偏光板のうち、バックライト側の偏光板、即ち、第1の偏光板の少なくとも一方の保護フィルムは、液晶表示装置の筐体内に組み込まれるため、外気の温湿度環境変化は受けにくく、偏光板の製造コストを低減させるため、透湿度の高い保護フィルム(以下、高透湿フィルムということがある。)が用いられることが高生産性の点で好ましい。具体的には、第1の偏光板の少なくとも一方の保護フィルムは、60℃、95%相対湿度での透湿度が300g/m2・日を超えることが好ましく、400g/m2・日以上であることがより好ましく、600g/m2・日以上であることが更に好ましい。
ここで、本発明の液晶表示装置は、バックライトと、第1の偏光板との間に輝度向上フィルムを配置することが好ましい。前記輝度向上フィルムは、バックライトからの光を偏光板の透過軸方向の直線偏光に近い偏光状態に変換することにより、バックライトの光利用効率を向上させるものである。
したがって、輝度向上フィルムにより偏光変換された光が偏光子に入射する間に偏光状態が変化しないことが好ましい。
そのためには、第1の偏光板のバックライト側の保護フィルムの面内レターデーション(Re)が10nm以下であり、厚み方向のレターデーション(Rth)が60nm以下であることが好ましい。
したがって、第1の偏光板のバックライト側の保護フィルムは、以下の式(I)及び(II)、並びに式(III)及び(IV)の少なくともいずれかを満たすことが好ましい。
なお、下記式(I)〜(IV)中、Re(λ)は、波長λ(nm)における第1の偏光板のバックライト側の保護フィルムの面内レターデーション値(nm)であり、Rth(λ)は、波長λ(nm)における第1の偏光板のバックライト側の保護フィルムの厚さ方向のレターデーション値(nm)である。
|Rth(630)|≦25・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(II)
|Re(400)−Re(700)|≦10・・・・・・・・・・・・・式(III)
|Rth(400)−Rth(700)|≦35・・・・・・・・・・・・式(IV)
本発明で使用するセルロース誘導体フィルムは、フィルムを構成するポリマー成分が実質的に上記の定義を有するセルロース誘導体からなることが好ましい。
ここで、『実質的に』とは、ポリマー成分の55質量%以上(好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上)を意味する。
また、フィルム製造の原料としては、セルロース誘導体粒子を使用することが好ましい。
また、使用する粒子の90質量%以上は、0.5〜5mmの粒子径を有することが好ましい。
また、使用する粒子の50質量%以上が1〜4mmの粒子径を有することが好ましい。
更に、セルロース誘導体粒子は、なるべく球形に近い形状を有することが好ましい。
前記粘度平均重合度は、宇田らの極限粘度法(宇田和夫、斉藤秀夫、繊維学会誌、第18巻第1号、105〜120頁、1962年)により測定できる。更に、特開平9−95538に詳細に記載されている測定方法を用いてもよい。
また、本発明に用いるセルロースアシレートは、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。前記Mw/Mnの範囲は、1.0〜1.7であることが好ましく、1.3〜1.65であることがより好ましく、1.4〜1.6であることが更に好ましい。
前記セルロースアシレートフィルムは、ソルベントキャスト法により製造する。該ソルベントキャスト法では、セルロースアシレ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。
次に、セルロース誘導体が溶解される有機溶媒について記述する。
まず、セルロース誘導体の溶液を作製するに際して好ましく用いられる塩素系有機溶媒について記載する。セルロース誘導体が溶解し流延,製膜できる範囲において、その目的が達成できる限りはその塩素系有機溶媒は特に限定されない。これらの塩素系有機溶媒は、好ましくはジクロロメタン、クロロホルムである。特にジクロロメタンが好ましい。また、塩素系有機溶媒以外の有機溶媒を混合することも特に問題ない。その場合は、ジクロロメタンは少なくとも50質量%使用することが好ましい。併用される非塩素系有機溶媒について以下に記す。即ち、好ましい非塩素系有機溶媒としては、炭素原子数が3〜12のエステル、ケトン、エーテル、アルコール、炭化水素などから選ばれる溶媒が好ましい。エステル、ケトン、エーテル、及びアルコールは、環状構造を有していてもよい。
更に、前記炭化水素は、直鎖であっても分岐を有していても環状であってもよく、芳香族炭化水素、及び脂肪族炭化水素のいずれを用いてもよい。また、脂肪族炭化水素は、飽和であっても不飽和であってもよい。炭化水素の例には、シクロヘキサン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、及びキシレンが含まれる。
本発明のセルロースアシレート溶液には、各調製工程において用途に応じた種々の添加剤(例えば、可塑剤、紫外線防止剤、劣化防止剤、光学異方性コントロール剤、微粒子、剥離剤、赤外吸収剤、など)を加えることができ、それらは固体でもよく油状物でもよい。即ち、その融点や沸点において特に限定されるものではない。例えば、20℃以下と20℃以上の紫外線吸収材料の混合や、同様に可塑剤の混合などであり、例えば特開2001−151901号公報などに記載されている。更にまた、赤外吸収染料としては例えば特開2001−194522号公報に記載されている。また、その添加する時期はドープ作製工程において何れで添加してもよいが、ドープ調製工程の最後の調製工程に添加剤を添加し調製する工程を加えて行ってもよい。更にまた、各素材の添加量は機能が発現する限りにおいて特に限定されない。また、セルロースアシレートフィルムが多層から形成される場合、各層の添加物の種類や添加量が異なってもよい。例えば特開2001−151902号公報などに記載されているが、これらは従来から知られている技術である。
透湿度を少なくする素材としては、従来から提案されているものが使用可能である。特開2002−22956号公報には高分子化可塑剤をセルロースアシレートに添加する方法が示されている。特開2002−146044号公報ではロジン系可塑剤を使用する方法が示されている。特開2001−343528号公報では疎水性可塑剤と劣化防止剤を併用する方法が開示されている。特開2002−14230号公報では二つ以上の芳香族環を含む化合物の使用が開示されている。一方特開平9−90101号公報ではセルロースアシレートの置換基を疎水的なものに変える方法が提案されている。更に具体的な素材を以下に例示するが、本発明に使用可能な透湿度制御剤は以下に限定されない。
液晶セル側に配置される保護フィルムには、レターデーションを高くするため、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できる。このレターデーション上昇剤としては、少なくとも二つの芳香族環を有する芳香族化合物、例えばトリアジン類(トリフェニル−1,3,5−トリアジン、トリ−m−トリル−1,3,5−トリアジンなど)、trans−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸のジエステル類(p−n−ヘキシルフェノールのジエステル、p−n−アミルフェノールのジエステル等)が挙げられる。
その他の具体例としては、特開2000−111914号公報、特開2000−275434号公報、PCT/JP00/02619号明細書等に記載されている。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。
レターデーション上昇剤の分子量は、300〜800であることが好ましい。セル側保護フィルムとしてセルロースアシレートフィルムを用いる場合、芳香族化合物は、セルロースアシレート100質量部に対して、0.01乃至20質量部の範囲で使用する。芳香族化合物は、セルロースアシレート100質量部に対して、0.05乃至15質量部の範囲で使用することが好ましく、0.1乃至10質量部の範囲で使用することが更に好ましい。
更に、これらの詳細は、発明協会公開技報(公技番号 2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)にて16頁〜22頁に詳細に記載されている素材を用いることが好ましい。
本発明の空気側保護フィルムには紫外線防止剤の添加が必要であるが、液晶セル側に配置される保護フィルムには必ずしも紫外線防止剤の添加は必要ではない。
0℃以上の温度(常温または高温)で処理することからなる一般的な方法で、セルロースアシレート溶液(ドープ)を調製することができる。溶液の調製は、通常のソルベントキャスト法におけるドープの調製方法、及び装置を用いて実施することができる。なお、一般的な方法の場合は、有機溶媒としてハロゲン化炭化水素(特にメチレンクロリド)を用いることが好ましい。
セルロースアシレートの量は、得られる溶液中に10乃至40質量%含まれるように調整する。セルロースアシレートの量は、10乃至30質量%であることが更に好ましい。有機溶媒(主溶媒)中には、後述する任意の添加剤を添加しておいてもよい。
溶液は、常温(0乃至40℃)でセルロースアシレートと有機溶媒とを攪拌することにより調製することができる。高濃度の溶液は、加圧、及び加熱条件下で攪拌してもよい。具体的には、セルロースアシレートと有機溶媒とを加圧容器に入れて密閉し、加圧下で溶媒の常温における沸点以上、かつ溶媒が沸騰しない範囲の温度に加熱しながら攪拌する。 加熱温度は、通常は40℃以上であり、好ましくは60乃至200℃であり、更に好ましくは80乃至110℃である。
容器は攪拌できるように構成されている必要がある。窒素ガス等の不活性気体を注入して容器を加圧することができる。また、加熱による溶媒の蒸気圧の上昇を利用してもよい。あるいは、容器を密閉後、各成分を圧力下で添加してもよい。
加熱する場合、容器の外部より加熱することが好ましい。例えば、ジャケットタイプの加熱装置を用いることができる。また、容器の外部にプレートヒーターを設け、配管して液体を循環させることにより容器全体を加熱することもできる。
容器内部に攪拌翼を設けて、これを用いて攪拌することが好ましい。攪拌翼は、容器の壁付近に達する長さのものが好ましい。攪拌翼の末端には、容器の壁の液膜を更新するため、掻取翼を設けることが好ましい。
容器には、圧力計、温度計等の計器類を設置してもよい。容器内で各成分を溶剤中に溶解する。調製したドープは冷却後容器から取り出すか、あるいは、取り出した後、熱交換器等を用いて冷却する。
冷却溶解法では最初に、室温で有機溶媒中にセルロースアシレートを撹拌しながら徐々に添加する。セルロースアシレートの量は、この混合物中に10乃至40質量%含まれるように調整することが好ましい。セルロースアシレートの量は、10乃至30質量%であることが更に好ましい。更に、混合物中には後述する任意の添加剤を添加しておいてもよい。
冷却速度は、4℃/分以上であることが好ましく、8℃/分以上であることが更に好ましく、12℃/分以上であることが最も好ましい。冷却速度は、速いほど好ましいが、10,000℃/秒が理論的な上限であり、1000℃/秒が技術的な上限であり、そして100℃/秒が実用的な上限である。なお、冷却速度は、冷却を開始する時の温度と最終的な冷却温度との差を、冷却を開始してから最終的な冷却温度に達するまでの時間で割った値である。
以上のようにして、均一な溶液が得られる。なお、溶解が不充分である場合は冷却、加温の操作を繰り返してもよい。溶解が充分であるかどうかは、目視により溶液の外観を観察するだけで判断することができる。
なお、セルロースアシレート(酢化度:60.9%、粘度平均重合度:299)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、示差走査熱量計(DSC)による測定によると、30℃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、セルロースアシレートのアシル基置換度、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。
調製し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セルロースアシレートフィルムを製造する。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。
ドープは、ドラムまたはバンド上に流延し、溶媒を蒸発させてフィルムを形成する。流延前のドープは、固形分量が18乃至35%となるように濃度を調整することが好ましい。ドラムまたはバンドの表面は、鏡面状態に仕上げておくことが好ましい。ドープは、表面温度が10℃以下のドラムまたはバンド上に流延することが好ましい。
本発明において、「剥ぎ取り前乾燥」とはバンドもしくはドラム上にドープが塗布されてからフィルムとして剥ぎ取られるまでの乾燥を指すものとする。また、「前半」とはドープ塗布から剥ぎ取りまでに要する全時間の半分より前の工程を指すものとする。「実質的に無風」であるとは、バンド表面もしくはドラム表面から200mm以内の距離において0.5m/s以上の風速が検出されないことである。
剥ぎ取り前乾燥の前半は、バンド上の場合通常30〜300秒程度の時間であるが、その内の10秒以上90秒以下、好ましくは15秒以上90秒以下の時間、無風で乾燥する。ドラム上の場合は通常5〜30秒程度の時間であるが、その内の1秒以上10秒以下、好ましくは2秒以上5秒以下の時間、無風で乾燥する。雰囲気温度は0℃〜180℃が好ましく、40℃〜150℃が更に好ましい。無風で乾燥する操作は剥ぎ取り前乾燥の前半の任意の段階で行うことができるが、好ましくは流延直後から行うことが好ましい。無風で乾燥する時間が10秒未満であると、添加剤がフィルム内に均一に分布することが難しく、90秒を超えると乾燥不十分で剥ぎ取られことになり、フィルムの面状が悪化する。
剥ぎ取り前乾燥における無風で乾燥する以外の時間は、は不活性ガスを送風することにより乾燥を行なうことができる。このときの風温は0℃〜180℃が好ましく、40℃〜150℃が更に好ましい。
可塑剤の添加量は、セルロースアシレートの量の0.1乃至25質量%であることが好ましく、1乃至20質量%であることが更に好ましく、3乃至15質量%であることが最も好ましい。
セルロースアシレートフィルムは、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シレ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。
偏光板の保護フィルムとして使用する場合、偏光子との接着性の観点から、酸処理またはアルカリ処理、即ちセルロースアシレートに対する鹸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。
セルロースアシレートフィルムのアルカリ鹸化処理は、フィルム表面をアルカリ溶液に浸漬した後、酸性溶液で中和し、水洗して乾燥するサイクルで行われることが好ましい。アルカリ溶液としては、水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム溶液が挙げられ、水酸化イオンの規定濃度は0.1乃至3.0Nの範囲にあることが好ましく、0.5乃至2.0Nの範囲にあることが更に好ましい。アルカリ溶液温度は、室温乃至90℃の範囲にあることが好ましく、40乃至70℃の範囲にあることが更に好ましい。
具体的には、表面エネルギーが既知である2種の溶液をセルロースアシレートフィルムに滴下し、液滴の表面とフィルム表面との交点において、液滴に引いた接線とフィルム表面のなす角で、液滴を含む方の角を接触角と定義し、計算によりフィルムの表面エネルギーを算出できる。
延伸は一軸延伸、二軸延伸のどちらでも可能である。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更に好ましく、15乃至35%の範囲が特に好ましい。主に長手方向に延伸する場合は長手方向延伸率を10から40%、好ましくは15から35%にし、幅方向の延伸率は−20から20%、好ましくは−10から10%にする。
また、セルロースアシレートフィルムを高温で処理し、結晶化度を増大させることによっても、透水度を低下させることが可能である。前記処理は低分子化合物の揮散及びセルロースアシレートフィルム自体の熱分解が問題とならない程度の温度及び時間で行う必要がある。処理温度は100℃以上、260℃以下が好ましく、140℃以上240℃以下が更に好ましい。処理時間は5分以上2時間以下がこのましく、10分以上1時間以下が更に好ましい。
吸湿膨張係数は、一定温度下において相対湿度を変化させた時の試料の長さの変化量を示す。額縁状の透過率上昇を防止するために、セルロースアシレートフィルムの吸湿膨張係数は、30×10−5/%RH以下とすることが好ましく、15×10−5/%RH以下とすることが更に好ましく、10×10−5/%RH以下とすることが最も好ましい。また、吸湿膨張係数は小さい方が好ましいが、通常は、1.0×10−5/%RH以上の値である。
吸湿膨張係数の測定方法について以下に示す。作製したポリマーフィルム(位相差板)から幅5mm。長さ20mmの試料を切り出し、片方の端を固定して25℃、20%RH(R0)の雰囲気下にぶら下げた。他方の端に0.5gの重りをぶら下げて、10分間放置し長さ(L0)を測定した。次に、温度は25℃のまま、湿度を80%RH(R1)にして、長さ(L1)を測定した。吸湿膨張係数は下式により算出した。測定は同一試料につき10サンプル行い、平均値を採用した。
吸湿膨張係数[/%RH]={(L1−L0)/L0}/(R1−R0)
本発明に用いられる保護フィルムの面内レターデーション値(Re)、及び厚さ方向レターデーション値(Rth)は、それぞれ、下記式(1)、及び(2)で定義される。
Re=(nx−ny)×d・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(1)
Rth={(nx+ny)/2−nz}×d・・・・・・・・・・式(2)
なお、下記式(1)、及び(2)において、nxは、フィルム面内の遅相軸方向(屈折率が最大となる方向)の屈折率であり、nyは、フィルム面内の進相軸方向(屈折率が最小となる方向)の屈折率であり、dは、単位をnmとするフィルムの厚さである。また、式(2)において、nzは、フィルムの厚み方向の屈折率である。
一方、第1の偏光板のバックライト側に配置される保護フィルムは、面内レターデーション(Re)が10nm以下であることが好ましく、厚み方向のレターデーション(Rth)が60nm以下であることが好ましい。
そして、第1の偏光板のバックライト側に配置される保護フィルムは、以下の式(I)〜(IV)を満たすことが更に好ましい。
なお、下記式(I)〜(IV)中、Re(λ)は、波長λ(nm)における第1の偏光板のバックライト側に配置される保護フィルムの面内レターデーション値(nm)であり、Rth(λ)は、波長λ(nm)における第1の偏光板のバックライト側に配置される保護フィルムの厚さ方向のレターデーション値(nm)である。
|Rth(630)|≦25・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(II)
|Re(400)−Re(700)|≦10・・・・・・・・・・・・・式(III)
|Rth(400)−Rth(700)|≦35・・・・・・・・・・・・式(IV)
なお、保護フィルムの複屈折率(Δn:nx−ny)は、0.00乃至0.002μmの範囲にあることが好ましい。
また、支持体フィルム、及び対向フィルムの厚み方向の複屈折率{(nx+ny)/2−nz}は、0.00乃至0.04の範囲にあることが好ましい。
また、透明保護フィルムの厚み(乾燥厚さ)は、120μm以下であり、20乃至110μmが好ましく、40乃至100μmがより好ましい。保護フィルムの遅相軸と偏光子の吸収軸の交差角は、任意の値でよいが、平行もしくは45±20゜の方位角であることが好ましい。
本発明に用いられる保護フィルムの光弾性係数は、60×10−8cm2/N以下が好ましく、20×10−8cm2/N以下が更に好ましい。光弾性係数はエリプソメーターにより求めることができる。
本発明に用いられる保護フィルムのガラス転移温度は、120℃以上が好ましく、140℃以上がより好ましい。
ここで、ガラス転移温度は、示差走査型熱量計(DSC)を用いて昇温速度10℃/分で測定したときに、フィルムのガラス転移に由来するベースラインが変化しはじめる温度と、再びベースラインに戻る温度との平均値として求めたものである。
前記偏光板は、前述の偏光子や保護フィルム以外にも、粘着剤層、セパレートフィルム、保護フィルムを構成要素として有していてもよい。
次に、前記偏光板の製造工程について説明する。
本発明における偏光板の製造工程は、膨潤工程、染色工程、硬膜工程、延伸工程、乾燥工程、保護フィルム貼り合わせ工程、貼り合わせ後乾燥工程から構成されることが好ましい。
染色工程、硬膜工程、延伸工程の順序を任意に変えること、また、いくつかの工程を組み合わせて同時に行っても構わない。また、特許第3331615号公報に記載されているように、硬膜工程の後に水洗することを行なうことも好ましい。
本発明では、膨潤工程、染色工程、硬膜工程、延伸工程、乾燥工程、保護フィルム貼り合わせ工程、貼り合わせ後乾燥工程を記載の順序で遂次行うことが特に好ましい。また、前述の工程中あるいは後にオンライン面状検査工程を設けてもよい。
また、膨潤工程の温度、及び時間は、任意に定めることができるが、10℃以上60℃以下、5秒以上2,000秒以下が好ましい。
染色工程は、特開2002−86554号公報に記載の方法を用いることができる。また、染色方法としては浸漬だけでなく、ヨウ素あるいは染料溶液の塗布あるいは噴霧等、任意の手段が可能である。
また、特開平2001−290025号公報に記載されているように、ヨウ素の濃度、染色浴温度、浴中の延伸倍率、及び浴中の浴液を攪拌させながら染色させる方法を用いてもよい。
二色性分子として高次のヨウ素イオンを用いる場合、高コントラストな偏光板を得るためには、染色工程はヨウ素をヨウ化カリウム水溶液に溶解した液を用いることが好ましい。この場合のヨウ素−ヨウ化カリウム水溶液のヨウ素は0.05〜20g/L、ヨウ化カリウムは3〜200g/L、ヨウ素とヨウ化カリウムの質量比は1〜2,000が好ましい範囲である。また、染色時間は10〜1,200秒が好ましく、液温度は10〜60℃が好ましい。更に好ましくは、ヨウ素は0.5〜2g/L、ヨウ化カリウムは30〜120g/L、ヨウ素とヨウ化カリウムの質量比は30〜120がよく、染色時間は30〜600秒、液温度は20〜50℃が好ましい。
また、特許第3145747号公報に記載されているように、染色液にホウ酸、ホウ砂等のホウ素系化合物を添加してもよい。
架橋剤としては米国再発行特許第232897号公報に記載のものが使用でき、特許第3357109号公報に記載されているように、寸法安定性を向上させるため、架橋剤として多価アルデヒドを使用することもできるが、ホウ酸類が最を用いることが好ましい。
硬膜工程に用いる架橋剤としてホウ酸を用いる場合には、ホウ酸−ヨウ化カリウム水溶液に金属イオンを添加してもよい。
前記金属イオンとしては、塩化亜鉛が好ましいが、特開2000−35512号公報に記載されているように、塩化亜鉛の変わりに、ヨウ化亜鉛などのハロゲン化亜鉛、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛などの亜鉛塩を用いることもできる。
本発明においては、塩化亜鉛を添加したホウ酸−ヨウ化カリウム水溶液を作製し、PVAフィルムを浸漬させて硬膜を行うことが好ましい。
ここで、前記ホウ酸の濃度は1〜100g/Lが好ましく、10〜80g/Lがより好ましい。また、ヨウ化カリウムの濃度は1〜120g/Lが好ましく、5〜100g/Lがより好ましい。また、塩化亜鉛の濃度は0.01〜10g/Lが好ましく、0.02〜8g/Lがより好ましい。更に、硬膜時間は10〜1,200秒が好ましく、30〜600秒がより好ましい。加えて、液温度は10〜60℃が好ましく、20〜50℃がより好ましい。
延伸倍率としては、2倍以上12倍以下が好ましく、3倍以上10倍以下がより好ましい。
また、特開2002−040256号公報に記載されているように、延伸倍率と、原反の厚さと、偏光子の厚さとの関係を「(保護フィルムを貼り合わせた後の偏光子の厚さ/原反厚さ)×(全延伸倍率)>0.17」とすることが好ましい。
また、特開平2002−040247号に記載されているように、最終浴を出たときの偏光子の幅と、保護フィルムを貼り合わせたときの偏光子の幅との関係を、「0.80≦(保護フィルムを貼り合わせたときの偏光子の幅/最終浴を出たときの偏光子の幅)≦0.95」とすることも好ましい。
また、特許第3148513号公報に記載されているように、水中退色温度を50℃以上とするような熱処理を行ったり、特開平7−325215号公報や、特開平7−325218号公報に記載されているように、温湿度管理した雰囲気でエージングすることも好ましい。
具体的には、貼合直前に接着液を供給し、偏光子と保護フィルムを重ね合わせるように、一対のロールで貼り合わせる方法を採用することが好ましい。
また、特開2001−296426号公報、及び特開2002−86554号公報に記載されているように、偏光子の延伸に起因するレコード盤の溝状の凹凸を抑制するために、貼り合わせ時の偏光子の水分率を調整することが好ましい。本発明では、前記水分率が0.1%〜30%であることが好ましい。
偏光子と、保護フィルムとの接着剤は特に限定されないが、PVA系樹脂(アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等の変性PVAを含む)や、ホウ素化合物水溶液等が挙げられ、これらの中でもPVA系樹脂が好ましい。
また、接着剤層の厚みは、乾燥後の厚みが0.01乃至5μmであることが好ましく、0.05乃至3μmであることがよりに好ましい。
また、偏光子と、保護フィルムとの接着力を向上させるために、前記保護フィルムを表面処理して親水化してから前記偏光子に接着することが好ましい。
前記表面処理の方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、例えば、アルカリ溶液を用いて鹸化する方法や、コロナ処理法など公知の方法が挙げられる。
また、前記表面処理後にゼラチン下塗り層等の易接着層を設けてもよい。
なお、特開2002−267839号公報に記載されているように、保護フィルム表面の水との接触角は50°以下が好ましい。
また、貼り合わせ後の乾燥条件は、特開2002−86554号公報に記載の方法に従うが、好ましい温度範囲は30℃〜100℃であり、好ましい乾燥時間は30秒〜60分である。
また、特開平7−325220号公報に記載されているように、温湿度管理をした雰囲気でエージングすることも好ましい。
また、特開2001−166143号公報に記載されているように、カリウム含有量は0.2質量%以下であってもよい。
また、特開平12−035512号公報に記載されているように、偏光子中の亜鉛含有量を0.04質量%〜0.5質量%としてもよい。
更に、特許第3323255号公報に記載されているように、偏光板の寸法安定性をあげるために、染色工程、延伸工程、及び硬膜工程のいずれかの工程において有機チタン化合物、及び有機ジルコニウム化合物の少なくともいずれかを添加使用し、有機チタン化合物、及び有機ジルコニウム化合物から選ばれた少なくとも一種の化合物を含有してもよい。
また、偏光板の色相を調整するために二色性染料を添加してもよい。
(1)透過率、及び偏光度
前記偏光板の単板透過率は、42.5%以上、49.5%以下であることが好ましく、42.8%以上、49.0%以下であることがより好ましい。
また、下記式(4)で定義される偏光度は、99.900%以上、99.999%以下であることが好ましく、99.940%以上、99.995%以下であることがより好ましい。
また、平行透過率は、36%以上、42%以下であることが好ましく、直交透過率は、0.001%以上、0.05%以下であることが好ましい。
更に、下記式(5)で定義される二色性比は、48以上、1,215以下であることが好ましく、53以上、525以下であることがより好ましい。
また、平行透過率は、特開2001−083328号公報や、特開2002−022950号公報に記載されているように波長依存性が小さくてもよい。
また、偏光板をクロスニコルに配置した場合の光学特性は、特開2001−091736号公報に記載されている範囲であってもよく、平行透過率と直交透過率の関係は、特開2002−174728号公報に記載されている範囲内であってもよい。
更に、特開2002−221618号公報に記載されているように、光の波長が420〜700nmの間での10nm毎の平行透過率の標準偏差が3以下で、且つ、光の波長が420〜700nmの間での10nm毎の(平行透過率/直交透過率)の最小値が300以上であってもよい。
加えて、偏光板の波長440nmにおける平行透過率と直交透過率、平行透過率、波長550nmにおける平行透過率と直交透過率、波長610nmにおける平行透過率と直交透過率が、特開2002−258042号公報や、特開2002−258043号公報に記載された範囲とすることも好ましい。
(2−1)湿熱耐久性
前記偏光板は、特開2001−116922号に記載されているように60℃、90%RHの雰囲気に500時間放置した場合のその前後における光透過率、及び偏光度の変化率が、絶対値に基づいて3%以下であることが好ましい。
特に、前記光透過率の変化率は2%以下、また、偏光度の変化率は絶対値に基づいて0.5%以下、更には0.2%以下であることが好ましい。
また、特開平7−077608号公報に記載されているように、80℃、90%RH、500時間放置後の偏光度が95%以上、単体透過率が38%以上であることも好ましい。
前記偏光板は、80℃、ドライ雰囲気下に500時間放置した場合のその前後における光透過率、及び偏光度の変化率も絶対値に基づいて3%以下であることが好ましい。
特に、光透過率の変化率は2%以下であることが好ましく、偏光度の変化率は、絶対値に基づいて0.5%以下が好ましく、0.2%以下であることがより好ましい。
前記偏光板は、特開平6−167611号公報に記載されているように、80℃で2時間放置した後の収縮率を0.5%以下としてもよい。
また、前記偏光板は、ガラス板の両面にクロスニコル配置した偏光板積層体を69℃の雰囲気中で750時間放置した後のx値、及びy値が、特開平10−068818号公報に記載されている範囲内としてもよい。
更に、前記偏光板は、80℃、90%RHの雰囲気中で200時間放置処理後のラマン分光法による105cm−1、及び157cm−1のスペクトル強度比の変化を、特開平8−094834号公報や、特開平9−197127号公報に記載された範囲としてもよい。
前記PVAの配向度は、高い程良好な偏光性能が得られるが、偏光ラマン散乱や偏光FT−IR等の手段によって算出されるオーダーパラメーター値として0.2乃至1.0が好ましい範囲である。
また、特開昭59−133509号公報に記載されているように、偏光子の全非晶領域の高分子セグメントの配向係数と占領分子の配向係数(0.75以上)との差が少なくとも0.15としたり、特開平4−204907号公報に記載されているように、偏光子の非晶領域の配向係数を0.65〜0.85としたり、I3 −やI5 −の高次ヨウ素イオンの配向度を、オーダーパラメーター値として0.8乃至1.0とすることも好ましい。
特開平14−006133号に記載されているように、80℃30分加熱したときの単位幅あたりの吸収軸方向の収縮力を4.0N/cm以下としてもよい。
また、特開2002−236213号公報に記載されているように、偏光板を70℃の加熱条件下に120時間置いた場合に、偏光板の吸収軸方向の寸法変化率、及び偏光軸方向の寸法変化率を、共に±0.6%以内としてもよい。
また、特開2002−090546号公報に記載されているように、偏光板の水分率を、3質量%以下とすることも好ましい。
更に、特開2000−249832号公報に記載されているように、延伸軸に垂直な方向の表面粗さが中心線平均粗さに基づいて0.04μm以下としてもよい。
加えて、特開平10−268294号公報に記載されているように透過軸方向の屈折率n0を1.6より大きくしてもよく、偏光板の厚みと保護フィルムの厚みとの関係を、特開平10−111411号公報に記載された範囲とすることも好ましい。
本発明で使用される偏光板は、液晶表示装置の視野角拡大フィルム、反射型液晶表示装置に適用するためのλ/4板、ディスプレイの視認性向上のための反射防止フィルム、輝度向上フィルムや、ハードコート層、前方散乱層、アンチグレア(防眩)層等の機能層を有する光学フィルムと複合した機能化偏光板として好ましく使用される。特に、本発明では、輝度向上フィルムを組み合わせて用いることが好ましい。
前記機能性光学フィルムや保護フィルム等の各層間の剥離強度は特開2002−311238号公報に記載されている4.0N/25mm以上とすることも好ましい。
前記機能性光学フィルムは、目的とする機能に応じて液晶セル側に配置したり、液晶セルとは反対側、即ち、表示側もしくはバックライト側に配置することが好ましい。
本発明の液晶表示装置に用いられる偏光板は、輝度向上フィルムと組み合わせて使用することが好ましい。
輝度向上フィルムは、円偏光もしくは直線偏光の分離機能を有しており、偏光板とバックライトの間に配置され、一方の円偏光もしくは直線偏光をバックライト側に後方反射もしくは後方散乱する。
バックライト部からの再反射光は、部分的に偏光状態を変化させ、輝度向上フィルム、及び偏光板に再入射する際、部分的に透過するため、この過程を繰り返すことにより光利用率が向上し、正面輝度が1.4倍程度に向上する。
輝度向上フィルムとしては、異方性反射方式、及び異方性散乱方式が知られており、いずれも前記偏光板と組み合わせることができる。
本発明の液晶表示装置に用いられる偏光板と輝度向上フィルムは、粘着剤を介して貼合された形態、もしくは偏光板の保護フィルムの一方を輝度向上フィルムとした一体型として使用することが好ましい。
偏光板と粘着剤を介して貼り合わせる場合、輝度向上フィルムで偏光変換した偏光状態が偏光子に入射するまでにできるだけ変化しないことが好ましい。そのためには、バックライト側の偏光板のバックライト側保護フィルムのレターデーションが前述したように小さいことが好ましい。あるいは、輝度向上フィルムが偏光板の保護フィルムを兼ねるように偏光子に直接貼り合わされることが好ましい。
本発明に用いられる偏光板は、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、OCB(Optically Compensatory Bend)、VA(Vertically Aligned)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)のような液晶セルの表示モードに組み合わされた視野角拡大フイルムとして使用することができる。
本発明の液晶表示装置は、TNモードの液晶セルを用いることにより、光漏れなどの問題を軽減し、表示品質の高い画像表示を提供することができる。
TNモード用の視野角拡大フィルムとしては、日本印刷学会誌第36巻第3号(1999)p40〜44、月刊ディスプレイ8月号(2002)p20〜24、特開平4−229828号公報、特開平6−75115号公報、特開平6−214116号公報、特開平8−50206号公報等に記載されたWVフィルム(富士フイルム(株)製)を組み合わせて使用することが好ましい。
TNモード用の視野角拡大フィルムの好ましい構成は、透明支持体上に配向層と光学異方性層をこの順に有したものである。
前記視野角拡大フィルムは、粘着剤を介して偏光板と貼合され、用いられてよいが、SID’00Dig.、p551(2000)に記載されているように、前記偏光子の保護フィルムの一方も兼ねて使用されることが薄手化の観点から特に好ましい。
更に電場の付与、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層も知られているが、ポリマーのラビング処理により形成する配向層が特に好ましい。
ラビング処理は、ポリマー層の表面を紙や布で一定方向に数回こすることにより実施されることが好ましい。
偏光子の吸収軸方向とラビング方向は実質的に平行であることが好ましい。
配向層に使用するポリマーの種類は、ポリイミド、ポリビニルアルコール、特開平9−152509号公報に記載された重合性基を有するポリマー等を使用することが好ましい。
配向層の厚さは、0.01乃至5μmであることが好ましく、0.05乃至2μmであることがより好ましい。また、光学異方性層は、液晶性化合物を含有していることが好ましい。
本発明に使用される液晶性化合物は、ディスコティック化合物(ディスコティック液晶)を有していることが特に好ましい。
ディスコティック液晶分子は、下記構造式(D−1)に示すトリフェニレン誘導体のように、円盤状のコア部を有し、そこから放射状に側鎖が伸びた構造を有している。また、経時安定性を付与するため、熱、光等で反応する基を更に導入することも好ましい。上記ディスコティック液晶の好ましい例は特開平8−50206号公報に記載されている。
ディスコティック液晶層全体としては、ハイブリッド配向を取っており、この層構造によってTNモードのTFT−LCDの視野角拡大を実現することができる。
上記光学異方性層は、一般にディスコティック化合物及び他の化合物(更に、例えば重合性モノマー、光重合開始剤)を溶剤に溶解した溶液を配向層上に塗布し、乾燥し、次いでディスコティックネマティック相形成温度まで加熱した後、UV光の照射等により重合させ、更に冷却することにより得られる。
本発明に用いるディスコティック液晶性化合物のディスコティックネマティック液晶相−固相転移温度としては、70〜300℃が好ましく、70〜170℃がより好ましい。
これらの化合物の添加量は、ディスコティック化合物に対して、0.1〜50質量%が好ましく、0.1〜30質量%がより好ましい。
また、光学異方性層の厚さは、0.1乃至10μmであることが好ましく、0.5乃至5μmであることがより好ましい。
また、光学異方性層のReは、10nm〜100nmが好ましく、20nm〜70nmがより好ましく、30nm〜50nmが更に好ましい。
更に、このときに用いられるセルロースアシレートフィルムの正面レターデーション値Reは、0nm〜50nmが好ましく、2nm〜30nmがより好ましい。
また、前記セルロースアシレートフィルムの厚さ方向のレターデーション値Rthは、10nm〜200nmが好ましく、30nm〜150nmがより好ましい。
また、上記以外にも視野角拡大フィルムと前記偏光板を組み合わせる場合、例えば、特開平7−198942号公報に記載されているように、板面に対し交差する方向に光軸を有して複屈折に異方性を示す位相差板と積層したり、特開2002−258052号公報に記載されているように、保護フィルムと光学異方性層の寸法変化率が実質的に同等とすることも好ましい。
また、特開2000−258632号公報に記載されているように、視野角拡大フィルムと貼合される偏光板の水分率を2.4%以下としたり、特開2002−267839号公報に記載されているように、視野角拡大フィルム表面の水との接触角を70°以下とすることも好ましい。
本発明の液晶表示装置は、OCBモードの液晶セルを用いることにより、光漏れなどの問題を軽減し、表示品質の高い画像表示を提供することができる。
OCBモードは、液晶分子の配向状態から,ベンドモード,パイセルモードと呼ばれることもある。電界無印加時とOFF電界印加時,ON電界印加時で液晶配向状態が大きく変化する。電界印加時に液晶セル内での液晶分子の配向状態が自己相互光学補償の関係にあり,視野角が広い。
また、他の表示モードに比べて応答速度が速いことが特長である。課題はON状態で黒表示を行うため,光学補償層の配置が必須であることである。
OCBモードの液晶セル用視野角拡大フィルムは、電界印加により液晶層中央部で垂直配向し、基板界面付近で傾斜配向した液晶層の光学補償を行い、黒表示の視野角特性を改善するために使用される。
本発明に用いられる偏光板をOCBモード液晶セルに用いる場合は、米国特許5805253号に記載されたような円盤状の液晶性化合物をハイブリット配向させた視野角拡大フィルムと組み合わせることが好ましい。
このとき、用いられるセルロースアシレートフィルムの正面レターデーション値Reは、10nm〜100nmが好ましく、20nm〜70nmがより好ましい。また、前記セルロースアシレートフィルムの厚さ方向のレターデーション値Rthは、50nm〜300nmが好ましく、100nm〜250nmがより好ましい。
また、セルローアシレートフィルム上に設ける光学異方性層のReは、10nm〜100nmが好ましく、20nm〜70nmがより好ましく、25nm〜40nmが更に好ましい。
本発明の液晶表示装置は、ECBモードの液晶セルを用いることにより、光漏れなどの問題を軽減し、表示品質の高い画像表示を提供することができる。
半透過型液晶表示装置に使われる場合には,円偏光を作り出す光学補償フィルムがよく用いられる。この場合、光学補償フィルムとしては,面内のレターデーションが光の波長の1/4となるいわゆるλ/4板が適している。可視光領域全てでこの条件を満たすために,レターデーションがλ/4となる光学補償フィルムとλ/2板となる光学補償フィルムの遅相軸を交差させる例がある(特許第3236304号公報参照)。
本発明に用いられる偏光板は、λ/4板と積層した円偏光板として使用することができる。
本発明に用いるλ/4板は、可視光の波長の範囲においてほぼ完全な円偏光を得るため、可視光の波長の範囲において概ね波長の1/4のレターデーション(Re)を有する位相差フィルムであることが好ましい。
ここで、「可視光の波長の範囲において概ね1/4のレターデーション」とは、波長400nmから700nmにおいて長波長ほどレターデーションが大きく、波長450nmで測定した面内レターデーション値(Re(450))が80乃至125nmであり、かつ波長590nmで測定した面内レターデーション値(Re(590))が120乃至160nmである関係を満足する範囲を示す。また、Re(590)−Re(450)≧5nmであることが更に好ましく、Re(590)−Re(450)≧10nmであることが特に好ましい。
本発明で用いるλ/4板は、上記の条件を満たしていれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、例えば、特開平5−27118号公報、特開平10−68816号公報、特開平10−90521号公報に記載された複数のポリマーフィルムを積層したλ/4板、WO00/65384号公報、WO00/26705号公報に記載された1枚のポリマーフィルムを延伸したλ/4板、特開2000−284126号公報、特開2002−31717号公報に記載されたポリマーフィルム上に少なくとも1層以上の光学異方性層を設けたλ/4板など公知のλ/4板を用いることができる。また、ポリマーフィルムの遅相軸の方向や光学異方性層の配向方向は液晶セルに合わせて任意の方向に配置することができる。
λ/4板をλ/4板、及びλ/2板を積層して構成する場合は、特許第3236304号公報や特開平10−68816号公報に記載されているように、λ/4板、及びλ/2板の面内の遅相軸と偏光板の透過軸とがなす角度が実質的に75°、及び15゜となるように貼り合わせることが好ましい。
本発明の液晶表示装置は、VAモードの液晶セルを用いることにより、光漏れなどの問題を軽減し、表示品質の高い画像表示を提供することができる。
VAモードの液晶セル用光学補償フィルムは、電界無印加状態で液晶分子が基板面に対して垂直配向した状態の黒表示の視野角特性を改善する。このような光学補償フィルムとしては、面内の位相差が0に近く,かつ厚さ方向に位相差を有するシートが適する(特許第2866372号公報参照)。
液晶分子は棒状で垂直配向しており,光学的に補償するには円盤状の化合物が基板に平行に配列していることが好ましい。同じ面内レターデーション値を有する延伸フィルムを遅相軸が直交になるように積層配置したり,円盤状の液晶性化合物を塗布形成したりする例がある。更に、偏光板の斜め方向の直交透過率悪化防止のために液晶分子のような棒状化合物からなるシートを積層する例もある。
そして、偏光板は、上記偏光板保護フィルムを偏光子の少なくとも片面側に積層したものとして構成される。このようにして得られた偏光板が、VA型液晶セルの一面側、又は両面側に設けられることによりVA型液晶表示装置が得られる。
厚み方向レターデーション値Rthが上記の範囲である光学用フィルムを偏光板保護フィルムとして用いた偏光板を使用することでVA型液晶表示装置での良好な視角特性を得ることができる。
また、上記の光学異方性を有する液晶セル側保護フィルムの他に、上記偏光板と液晶セルの間に、任意の位相差フィルムを用いることができる。該位相差フィルムとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、延伸されたノルボルネン系樹脂フィルムやポリカーボネート系樹脂フィルム、又は、ポリアミド、ポリエステル、等の樹脂フィルムから形成された位相差フィルムが用いられることが好ましい。上記の組み合わせは特に限定されるものではないが、液晶セル側保護フィルムのみで光学異方性を実現する際の、良好な視野角特性を得るための代表的な組み合わせとしては、液晶セル側保護フィルムとして、厚みが40〜100μmで、アシル置換度SA+SBが2.3≦SA+SB<2.8、0≦SB≦1.0のセルロースアシレートフィルムを上述の方法により、10〜35%延伸し、所望の光学特性をもったセルロースアシレートからなる位相差板を有する偏光板を作製し、VAモードの液晶セルの少なくとも一方の側に粘着剤を介して貼り合わせる方法が挙げられる。中でも、アシル置換度SA+SBが2.3≦SA+SB<2.6、0.5<SB<0.8のセルロースアシレートフィルムを延伸した液晶セル側保護フィルムを有する偏光板を、セルの両面に張り合わせる方法、アシル置換度SA+SBが2.3≦SA+SB<3.0、SB=0のセルロースアシレートフィルムを延伸した液晶セル側保護フィルムを有する偏光板をセルのバックライト側に用いて補償する方法などがある。
本発明の液晶表示装置は、IPSモードの液晶セルを用いることにより、光漏れなどの問題を軽減し、表示品質の高い画像表示を提供することができる。
IPSモード液晶セル用視野角拡大フィルムは、電界無印状態の黒表示時において、基板面に平行配向した液晶分子の光学補償、及び偏光板の直交透過率の視野角特性向上に用いる。
IPSモードは、電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の透過軸は直交している。しかし斜めから観察した場合は、透過軸の交差角が90°ではなくなり、漏れ光が生じてコントラストが低下する。
本発明の液晶表示装置において、VAモードの液晶セルを用いる場合は、漏れ光を低下するため特開平10−54982号公報に記載されているような面内の位相差が0に近く、かつ厚さ方向に位相差を有する視野角拡大フィルムと好ましく組み合わせて用いられる。例えば、Reが0〜100nm、Rthが0〜200nmの範囲にあるセルロースアシレートフィルムを液晶セル側保護フィルムとして有する偏光板と、Reが50〜300nm、Rthが0〜200nmの範囲にある位相差板を組み合わせて用いる場合や、Reが0〜100nm、Rthが0〜200nmの範囲にあるセルロースアシレートフィルム上に光学異方性層を設けた液晶セル側保護フィルムを有する偏光板をReが50〜300nm、Rthが0〜200nmの位相差板と組み合わせて用いる場合等が挙げられる。
また、これらの偏光板はノルボルネン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、又はこれらの樹脂上に液晶性化合物を塗設した位相差フィルム等と組み合わせて用いることもできる。
具体的な例として、セルのバックライト側には、液晶セル側の保護フィルムとしてZ−TAC(富士フイルム(株)製)を用いた偏光板を貼り合わせ、視認者側には、液晶セル側保護フィルムとして、2.3≦SA+SB<2.5、0.8<SB<1.0、厚さが40μmのセルロースアシレートフィルムを有する偏光板を用い、且つ該偏光板と液晶セルの間に、延伸したノルボルネン系フィルム、又は、ポリカーボネート系フィルムを設ける実施形態が挙げられる。
また、液晶セルのバックライト側には、液晶セル側保護フィルムとして、2.3≦SA+SB<2.5、0.8<SB<1.0、厚さが40μmのセルロースアシレートフィルムを有する偏光板と液晶セルの間に、厚み80μm〜100μmのノルボルネン系フィルムを延伸し、Reが100nm〜250nm、Rthが50nm〜150nmを有する位相差板を設け、視認者側には、液晶セル側保護フィルムとして、2.3≦SA+SB<2.5、0.8<SB<1.0、厚さが40μmのセルロースアシレートフィルムを有する偏光板と液晶セルの間に、厚みが50μm〜100μmでReが200nm〜300nm、Rthが0nm〜50nmの範囲にある延伸されたポリカーボネート系位相差板を設ける補償方式等がある。
本発明に用いられる偏光板は反射防止フィルムと組み合わせて使用することができる。反射防止フィルムは、フッ素系ポリマー等の低屈折率素材を単層付与しただけの反射率1.5%程度のフィルム、もしくは薄膜の多層干渉を利用した反射率1%以下のフィルムのいずれも使用できる。本発明では、透明支持体上に低屈折率層、及び低屈折率層より高い屈折率を有する少なくとも一層の層(即ち、高屈折率層、中屈折率層)を積層した構成が好ましく使用される。また、日東技報,vol.38,No.1,may,2000,26頁〜28頁や特開2002−301783号公報などに記載された反射防止フィルムも好ましく使用できる。各層の屈折率は以下の関係を満足する。
高屈折率層の屈折率>中屈折率層の屈折率>透明支持体の屈折率>低屈折率層の屈折率反射防止フィルムに用いる透明支持体は、前述の偏光板の保護フィルムに使用する透明ポリマーフィルムを好ましく使用することができる。
低屈折率層は、耐擦傷性、防汚性を有する最外層として使用することが好ましい。耐擦傷性向上のため、シリコーン基や、フッ素の含有する素材を用い表面への滑り性付与することも好ましく行われる。
含フッ素化合物としては、例えば、特開平9−222503号公報の明細書段落番号[0018]〜[0026]、同11−38202号公報の明細書段落番号[0019]〜[0030]、特開2001−40284号公報の明細書段落番号[0027]〜[0028]、特開2000−284102号公報等に記載の化合物を好ましく使用することができる。
含シリコーン化合物は、ポリシロキサン構造を有する化合物が好ましいが、反応性シリコーン(例、サイラプレーン(チッソ(株)製)や両末端にシラノール基含有のポリシロキサン(特開平11−258403号公報)等を使用することもできる。シランカップリング剤等の有機金属化合物と特定のフッ素含有炭化水素基含有のシランカップリング剤とを触媒共存下に縮合反応で硬化させてもよい(特開昭58−142958号公報、同58−147483号公報、同58−147484号公報、特開平9−157582号公報、同11−106704号公報、特開2000−117902号公報、同2001−48590号公報、同2002−53804号公報記載の化合物等)。
低屈折率層には、上記以外の添加剤として充填剤(例えば、二酸化珪素(シリカ)、含フッ素粒子(フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム)等の一次粒子平均径が1〜150nmの低屈折率無機化合物、特開平11−3820公報の段落番号[0020]〜[0038]に記載の有機微粒子等)、シランカップリング剤、滑り剤、界面活性剤等を含有させることも好ましく行うことができる。
低屈折率層の厚さは、30〜200nmであることが好ましく、50〜150nmであることが更に好ましく、60〜120nmであることが最も好ましい。中屈折率層、及び高屈折率層は、平均粒径100nm以下の高屈折率の無機化合物超微粒子をマトリックス用材料に分散した構成とすることが好ましい。高屈折率の無機化合物微粒子としては、屈折率1.65以上の無機化合物、例えば、Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La、In等の酸化物、これらの金属原子を含む複合酸化物等を好ましく使用できる。
このような超微粒子は、粒子表面を表面処理剤で処理したり(シランカップリング剤等:特開平11−295503号公報、同11−153703号公報、特開2000−9908、アニオン性化合物或は有機金属カップリング剤:特開2001−310432号公報等)、高屈折率粒子をコアとしたコアシェル構造としたり(特開2001−166104等)、特定の分散剤併用する(例、特開平11−153703号公報、米国特許6210858号、特開2002−2776069号公報等)等の態様で使用することができる。
マトリックス用材料としては、従来公知の熱可塑性樹脂、硬化性樹脂皮膜等を使用できるが、特開2000−47004号公報、同2001−315242号公報、同2001−31871号公報、同2001−296401号公報等に記載の多官能性材料や、特開2001−293818号公報等に記載の金属アルコキシド組成物から得られる硬化性膜を使用することもできる。
中屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との間の値となるように調整する。中屈折率層の屈折率は、1.50〜1.70であることが好ましい。
反射防止フィルムのヘイズは、5%以下あることが好ましく、3%以下が更に好ましい。
また、反射防止フィルムの強度は、JIS K5400に従う鉛筆硬度試験でH以上であることが好ましく、2H以上であることが更に好ましく、3H以上であることが特に好ましい。
本発明に用いられる偏光板には、更に、ハードコート層、前方散乱層、アンチグレア(防眩)層、ガスバリア層、滑り層、帯電防止層、下塗り層や保護層等を設けた機能性光学フィルムと組み合わせて使用することも好ましい。また、これらの機能層は相互に、また前述の反射防止層や光学異方性層等と同一層内で複合して使用することも好ましい。
本発明の液晶表示装置に用いられる偏光板は、耐擦傷性等の力学的強度を付与するため、ハードコート層を、透明支持体の表面に設けた機能性光学フィルムと組み合わせることが好ましく行われる。ハードコート層を、前述の反射防止フィルムに適用して用いる場合は、特に、透明支持体と高屈折率層の間に設けることが好ましい。
ハードコート層は、光及び/又は熱による硬化性化合物の架橋反応、又は、重合反応により形成されることが好ましい。硬化性官能基としては、光重合性官能基が好ましく、又加水分解性官能基含有の有機金属化合物は有機アルコキシシリル化合物が好ましい。ハードコート層の具体的な構成組成物としては、例えば、特開2002−144913号公報、同2000−9908号公報、WO00/46617号公報等記載のものを好ましく使用することができる。
ハードコート層の厚さは、0.2〜100μmであることが好ましい。
ハードコート層の強度は、JIS K5400に従う鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることが更に好ましく、3H以上であることが最も好ましい。又、JISK5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
上記で記載した無機微粒子を添加する場合、一般にバインダーポリマーとの親和性が悪いため、ケイ素、アルミニウム、チタニウム等の金属を含有し、かつアルコキシド基、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基等の官能基を有する表面処理剤を用いて表面処理を行うことも好ましく行われる。
ハードコート層は、熱または活性エネルギー線を用いて硬化することが好ましく、その中でも放射線、ガンマー線、アルファー線、電子線、紫外線等の活性エネルギー線を用いることがより好ましく、安全性、生産性を考えると電子線、紫外線を用いることが特に好ましい。熱で硬化させる場合は、プラスチック自身の耐熱性を考えて、加熱温度は140℃以下が好ましく、より好ましくは100℃以下である。
前方散乱層は、本発明の液晶表示装置において、上下左右方向の視野角特性(色相と輝度分布)改良するために使用される。本発明では、屈折率の異なる微粒子をバインダー分散した構成が好ましく、例えば、前方散乱係数を特定化した特開11−38208号公報、透明樹脂と微粒子の相対屈折率を特定範囲とした特開2000−199809号公報、ヘイズ値を40%以上と規定した特開2002−107512号公報等の構成を使用することができる。
また、本発明の液晶表示装置に用いられる偏光板をヘイズの視野角特性を制御するため、住友化学の技術レポート「光機能性フィルム」31頁〜39頁に記載された「ルミスティ」と組み合わせて使用することも好ましく行うことができる。
アンチグレア(防眩)層は、反射光を散乱させ映り込みを防止するために使用される。アンチグレア機能は、液晶表示装置の最表面(表示側)に凹凸を形成することにより得られる。アンチグレア機能を有する光学フィルムのヘイズは、3〜30%であることが好ましく、5〜20%であることが更に好ましく、7〜20%であることが最も好ましい。フィルム表面に凹凸を形成する方法は、例えば、微粒子を添加して膜表面に凹凸を形成する方法(例えば、特開2000−271878号公報等)、比較的大きな粒子(粒径0.05〜2μm)を少量(0.1〜50質量%)添加して表面凹凸膜を形成する方法(例えば、特開2000−281410号公報、同2000−95893号公報、同2001−100004号公報、同2001−281407号公報等)、フィルム表面に物理的に凹凸形状を転写する方法(例えば、エンボス加工方法として、特開昭63−278839号公報、特開平11−183710号公報、特開2000−275401号公報等記載)等を好ましく使用することができる。
<低透湿保護フィルムの作製>
<<ノルボルネン系樹脂組成物の調製>>
トルエンに、8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4,4,0,12.5,17.10]ドデカ−3−エンを溶解して、50質量%濃度溶液を調製した。このトルエン溶液600cm3を、予めエテンで完全にパージした1.5dm3オートクレーブ中に投入した。エテン(エチレン)(6bar)で複数回加圧することにより、溶液をエテンで飽和させた。メチルアルミノオキサンのトルエン溶液(凝固点降下測定法:cryoscopicdeterminationにより1300g/molの分子量を有する10質量%濃度のメチルアルミノオキサンのトルエン溶液)10cm3を計量し、混合物を70℃で30分間、撹拌した。
メチルアルミノオキサンのトルエン溶液10cm3中で、イソプロピレン(1−インデニル)(3−tert−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド0.37mgを15分間予備活性化した後に、反応容器中に添加した。
その後、撹拌(750rpm)しながら、重合を1時間実施し、追加の量を計量することにより、エテン圧力を6barに保持した。
フィルターケーキを、各々10%塩酸とアセトンで交互に3回洗浄し、残渣をアセトン中でスラリー化させ、再び濾過した。
このようにして精製したポリマーを、減圧(0.2bar)下、80℃で15時間乾燥させた。これにより、無色のポリマー40gが得られた。このポリマーは、ガラス転移温度142℃、粘度数185mL/g、質量平均分子量147,000g/molであった。
上記得られたノルボルネン系ポリマーを、トルエンに35質量%になるよう溶解し、ポリエチレンテレフタレート工程フィルムに流延し、80℃で5分間、120℃で5分間、更に工程フィルムから剥がした後に150℃で3分間乾燥して、ノルボルネン系樹脂フィルムを得た。なお、乾燥後の飽和ノルボルネン系樹脂フィルムの厚みは60μmであった。
透湿度の測定法は、「高分子の物性II」(高分子実験講座4 共立出版)の285頁〜294頁:蒸気透過量の測定(質量法、温度計法、蒸気圧法、吸着量法)に記載の方法を適用することがでるが、本発明では調湿条件を60℃、95%RHに変更した以外はJIS Z−0208に従って、透湿度を算出した。この際、恒温恒湿装置にいれたカップを適当な時間間隔で取り出して秤量する操作を繰り返し、二つの連続する秤量で、それぞれ単位時間あたりの質量増加を求め、それが5%以内で一定なるまで評価を続けた。また、試料の吸湿等による影響を除外するため、吸湿剤の入れていないブランクのカップを測定し、透湿度の値を補正した。
その結果、作製したノルボルネン系樹脂フィルムの透湿度は5g/m2・日であった。
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、下塗り層用塗布液を調製した。
・スチレンブタジエンラテックス(固形分43%)・・・・・・・・・・・・・300g
・2,4−ジクロロ−6ヒドロキシ−s−トリアジンナトリウム塩(8%)・・・49g
・蒸留水・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1,600g
上記で作製した低透湿保護フィルムの両面に、高周波発信機(コロナジェネレータHV05−2、Tamtec社製)を用いて,出力電圧100%,出力250Wで,直径1.2mmのワイヤー電極で,電極長240mm,ワーク電極間1.5mmの条件で3秒間コロナ放電処理を行い,表面張力が0.072N/mになるように表面改質した。その後、下塗り層用塗布液を乾燥厚さが90nmとなるように塗布した。
[ゾル液1の調製]
温度計、窒素導入管、滴下ロートを備えた1,000mlの反応容器に、アクリロキシオキシプロピルトリメトキシシラン187g(0.80mol)、メチルトリメトキシシラン27.2g(0.20mol)、メタノール320g(10mol)とKF0.06g(0.001mol)を仕込み、攪拌下室温で水15.1g(0.86mol)をゆっくり滴下した。
滴下終了後室温で3時間攪拌した後、メタノール還溜下2時間加熱攪拌した。この後、低沸分を減圧留去し、更にろ過することによりゾル液1を120g得た。
このようにして得た物質をGPC測定した結果、質量平均分子量は1,500であり、オリゴマー成分以上の成分のうち、分子量が1,000〜20,000の成分は30%であった。
また、1H−NMRの測定結果から、得られた物質の構造は、以下の一般式で表される構造であった。
また、ガスクロマトグラフィー分析から、原料のアクリロキシプロピルトリメトキシシランは5%以下の残存率であった。
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、光散乱層用塗布液を調製した。
・PET−30 40.0g
・DPHA 10.0g
・イルガキュア184 2.0g
・SX−350(30%) 2.0g
・架橋アクリルースチレン粒子(30%) 13.0g
・FP−13 0.06g
・ゾル液1 11.0g
・トルエン 38.5g
・PET−30:ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの混合物[日本化薬(株)製]
・イルガキュア184:重合開始剤[チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製]
・SX−350:平均粒径3.5μm架橋ポリスチレン粒子[屈折率1.60、綜研化学(株)製、30%トルエン分散液、ポリトロン分散機にて10,000rpmで20分分散後使用]
・架橋アクリル−スチレン粒子:平均粒径3.5μm[屈折率1.55、綜研化学(株)製、30%トルエン分散液、ポリトロン分散機にて10,000rpmで20分分散後使用]
[パーフルオロオレフィン共重合体(1)の合成]
内容量100mlのステンレス製撹拌機付オートクレーブに酢酸エチル40ml、ヒドロキシエチルビニルエーテル14.7g、及び過酸化ジラウロイル0.55gを仕込み、系内を脱気して窒素ガスで置換した。更にヘキサフルオロプロピレン(HFP)25gをオートクレーブ中に導入して65℃まで昇温した。オートクレーブ内の温度が65℃に達した時点の圧力は0.53Mpa(5.4kg/cm2)であった。該温度を保持し、8時間反応を続け、圧力が0.31MPa(3.2kg/cm2)に達した時点で加熱をやめ放冷した。室温まで内温が下がった時点で未反応のモノマーを追い出し、オートクレーブを開放して反応液を取り出した。得られた反応液を大過剰のヘキサンに投入し、デカンテーションにより溶剤を除去することにより沈殿したポリマーを取り出した。更に、このポリマーを少量の酢酸エチルに溶解してヘキサンから2回再沈殿を行うことによって残存モノマーを完全に除去した。乾燥後ポリマー28gを得た。
次に、該ポリマーの20gをN,N−ジメチルアセトアミド100mlに溶解、氷冷下アクリル酸クロライド11.4gを滴下した後、室温で10時間攪拌した。反応液に酢酸エチルを加え水洗、有機層を抽出後濃縮し、得られたポリマーをヘキサンで再沈殿させることにより、下記一般式に示すパーフルオロオレフィン共重合体(1)を19g得た。得られたポリマーの屈折率は1.421であった。
攪拌機、還流冷却器を備えた反応器、メチルエチルケトン120部、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−5103、信越化学工業(株)製)100部、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート3部を加え混合したのち、イオン交換水30部を加え、60℃で4時間反応させたのち、室温まで冷却し、ゾル液2を得た。質量平均分子量は1,600であり、オリゴマー成分以上の成分のうち、分子量が1,000〜20,000の成分は100%であった。また、ガスクロマトグラフィー分析から、原料のアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランは全く残存していなかった。
ポリシロキサン、及び水酸基を含有する屈折率1.44の熱架橋性含フッ素ポリマー(JTA113、固形分濃度6%、JSR(株)製)13g、コロイダルシリカ分散液MEK−ST−L(商品名、平均粒径45nm、固形分濃度30%、日産化学(株)製)1.3g、前記ゾル液2を0.65g、及びメチルエチルケトン4.4g、シクロヘキサノン1.2gを添加、攪拌の後、孔径1μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して、低屈折率層塗布液1を調製した。この塗布液により形成される層の屈折率は、1.45であった。
作製した低透湿保護フィルムをロール形態で巻き出して、スロットルダイを有するコーターを用いて、ハードコート層用塗布液をバックアップロール上の偏光板保護フィルムの被覆層を設けていない面上に直接押し出して塗布した。搬送速度30m/分の条件で塗布し、30℃で15秒間、90℃で20秒間乾燥の後、更に窒素パージ下で160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照射量90mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、厚さ6μmの防眩性を有する防眩層を形成し、巻き取り、ハードコート層を設けた低透湿保護フィルムを作製した。
上記で作製したハードコート層付き低透湿保護フィルムをロール形態で巻き出して、スロットルダイを有するコーターを用いて、低屈折率層用塗布液をバックアップロール上の偏光板保護フィルムのハードコート層を塗布してある面上に直接押し出して塗布した。120℃で150秒乾燥の後、更に140℃で8分乾燥させてから窒素パージにより酸素濃度0.1%の雰囲気下で240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照射量300mJ/cm2の紫外線を照射し、厚さ100nmの低屈折率層を形成し、巻き取り、低屈折率層を有する低透湿保護フィルムを作製した。
[セルロースアシレ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。なお、下記セルロースアシレートは、全アシル置換度が2.83、全アセチル置換度が2.83、6位置換度が0.90のものを用いた。
・セルロースアシレート 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
・ジクロロメタン(第1溶媒) 293質量部
・メタノール(第2溶媒) 71質量部
・1−ブタノール(第3溶媒) 1.5質量部
・下記構造式のレターデーション上昇剤 M1 0.56質量部
・下記構造式のレターデーション上昇剤 M2 0.28質量部
タンクを密閉し、タンク外周の冷却水を60℃に変えて撹拌しながら2時間溶解してセルロースアシレート溶液を調製した。次に本溶液を絶対濾過精度0.01mmの濾紙(東洋濾紙(株)製、#63)でろ過し、更に絶対濾過精度2.5μmの濾紙(ポール社製、FH025)にて濾過した。
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、第二溶液を調製した。その後、この第二溶液25質量部と、上記第一溶液(セルロースアセテート溶液)474質量部とを混合した。
・微粒子(二酸化ケイ素(粒径20nm)、モース硬度 約7) 0.5質量部
・メチレンクロライド 87質量部
・メタノール 13質量部
そして、冷却により得られた溶液はスクリュ−ポンプで送液中に35℃に加温されてステンレス製の容器に移送した。
50℃で2時間攪拌し均一溶液とした後、絶対濾過精度0.01mmの濾紙(東洋濾紙(株)製、#63)でろ過し、更に絶対濾過精度2.5μmの濾紙(ポール社製、FH025)にて濾過した。
得られたセルロース誘導体溶液は、送液パイプの加温部圧力部で110℃、1MPaに加温し、常圧(約0.1Mpa)に放出することで有機溶媒を揮発させて、冷却して温度40℃の固形分濃度約24%の溶液を得た。
このようにして調製したドープを、鏡面ステンレスバンド支持体上に流延した。
長さ方向に約5%延伸しながらバンドからフィルムを剥離した後、テンター部で幅方向に16%延伸しながら乾燥し、更に多数のロール間を搬送しながら乾燥した後巻き取った。
作製したフィルムの厚さは70μm、厚さ方向レターデーション(Rth)は200nm、面内レターデーション(Re)は55nmであった。また、得られた光学補償フィルムの透湿度は1,200g/m2・日であった。
厚さ120μmのポリビニルアルコールフィルムを沃素1質量部、沃化カリウム2質量部、ホウ酸4質量部を含む水溶液に浸漬し50℃で4倍に延伸し偏光子を作製した。
無水マレイン酸変性スチレン・ブタジェン・スチレンブロック共重合体の水素添加物(メルトインデックス値は200℃、5kg荷重で1.0g/10分、スチレンブロック含量30質量%、水素添加率80%以上、無水マレイン酸付加量2%)2質量部を、キシレン8質量部とメチルイソブチルケトン40質量部の混合溶媒に溶解し、孔径1μmのポリテトラフルオロエチレン製のフィルターで濾過して、プライマー溶液を得た。
その後、偏光子の両側の保護フィルムとして、上記光学補償フィルムの鹸化処理を施した面と、トリアセチルセルロースフィルム(TAC−TD80U、富士フイルム(株)製)の鹸化処理を施した面とを、上記で作製したプライマー溶液を接着剤として偏光子と貼り合わせることによって第1の偏光板(バックライト側の偏光板)を作製した。
また、低透湿保護フィルムのハードコート層を設けずにコロナ処理された面と、トリアセチルセルロースフィルム(TAC−TD80U、富士フイルム(株)製)の鹸化処理を施した面とを、上記で作製したプライマー溶液を接着剤として偏光子と貼り合わせることによって第2の偏光板(視認側偏光板)を作製した。
バックライト側の偏光板に、粘着剤を介して輝度向上フィルムDRPF−H(3M社製)を貼り合せた。
このとき用いたトリアセチルセルロースフィルム(TAC−TD80U、富士フイルム(株)製)のレターデーションを測定したところ、厚さ方向レターデーション(Rth)は45nm、面内レターデーション(Re)は3nmであった。また、透湿度は1,200g/m2・日であった。
このときの各偏光板に使用した保護フィルムの構成をまとめると以下のとおりである。液晶セルの視認側の偏光板は、視認側の保護フィルムとしてノルボルネン系樹脂フィルム、液晶セル側保護フィルムは光学補償フィルムを使用した。液晶セルのバックライト側の偏光板は、バックライト側の保護フィルムとしてトリアセチルセルロースフィルム、液晶セル側の保護フィルムとして前記光学補償フィルムを使用した。
作製した液晶表示装置を60℃、90%RH、50時間放置した後に、25℃、60%RHの環境下で24時間放置した後、液晶表示装置を黒表示させ、正面からの光漏れを複数の観察者により、下記評価基準に基づいて、目視評価した。評価結果を表1に示す。
○:光漏れは観察されなかった
△:光漏れがあるが問題のないレベルであった
×:光漏れがはっきり観察された
次に、輝度計(BM−5A、(株)トプコン製)を用いてバックライト点灯時における液晶表示装置の正面での白色表示の輝度と黒色表示の輝度とを測定し、コントラスト比を算出した。それらの結果を表1に示す。
<低レターデーションフィルムの作製>
<<セルロースアセテート溶液の調製>>
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液Dを調製した。
・酢化度2.86のセルロースアセテート 100.0質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒) 402.0質量部
・メタノール(第2溶媒) 60.0質量部
平均粒径16nmのシリカ粒子(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)を20質量部、メタノール80質量部を30分間よく攪拌混合してシリカ粒子分散液とした。この分散液を下記の組成物とともに分散機に投入し、更に30分以上攪拌して各成分を溶解し、マット剤溶液を調製した。
・平均粒径16nmのシリカ粒子分散液 10.0質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒) 76.3質量部
・メタノール(第2溶媒) 3.4質量部
・セルロースアセテート溶液D 10.3質量部
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、添加剤溶液を調製した。
・光学的異方性を低下する化合物(M−3) 49.3質量部
・波長分散調整剤(M−4) 7.6質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒) 58.4質量部
・メタノール(第2溶媒) 8.7質量部
・セルロースアセテート溶液D 12.8質量部
得られた低レターデーションフィルムのRe(630)は0.3nm、Rth(630)は3.2nmであった。
<λ/4板の作製>
室温において、平均酢化度55.0%のセルロースアセテート120質量部、トリフェニルホスフェート9.36質量部、ビフェニルジフェニルホスフェート4.68質量部、下記赤外線吸収剤0.30質量部、メチレンクロリド543.14質量部、メタノール99.35質量部、及びn−ブタノール19.87質量部を混合して、溶液(ドープ)を調製した。
上記で作製したλ/4板上に、厚さ0.1μmのポリビニルアルコール層を設けてレーヨン布でラビング処理して配向膜を形成し、その配向膜上にアクリル系サーモトロピックコレステリック液晶ポリマーの20質量%テトラヒドロフラン溶液をワイヤバーにて塗工して乾燥させた後、150±2℃で5分間加熱配向処理した後、室温で放冷して、厚さ1μmのコレステリック液晶ポリマー層を形成する方式にて、円偏光二色性を示す波長域が(A)350〜450nmで右円偏光を鏡面的反射するコレステレック液晶層を形成した。
更に、配向膜形成、ラビング処理、液晶ポリマー塗布を繰り返すことにより、(B)450〜550nm、(C)600〜700nm、又は(D)750〜850nmで右円偏光を鏡面的反射する合計4種のコレステリック液晶ポリマー層を積層させた。
作製した輝度向上フィルムの透湿度は、700g/m2・日であった。
上記で作製した輝度向上フィルムを、第1の偏光板のバックライト側保護フィルムとして、λ/4板側を偏光子に直接貼り合わせた以外は実施例1と同様にして、偏光板を作製し、液晶表示装置に実装して評価を行った。
実施例1において、第2の偏光板の視認側(第2の偏光板の偏光子において、該偏光子と液晶セルとの間に配置される保護フィルムと反対側)に設置される保護フィルムとして、TAC−TD80U、液晶セル側保護フィルムをノルボルネン系樹脂フィルムに代えた以外は、実施例1と同様にして、実施例4の液晶表示装置を作製した。
また、作製した液晶表示装置の光漏れ、正面輝度、及び正面コントラスト比について、実施例1と同様にして測定し、これらを評価した。評価結果を表1に示す。なお、視認側保護フィルムには実施例1と同様にハードコート層、反射防止層を付与した。
実施例1において、視認側偏光板の両側の保護フィルムともにノルボルネン系樹脂フィルムに代えた以外は、実施例1と同様にして、実施例6の液晶表示装置を作製した。
また、作製した液晶表示装置の光漏れ、正面輝度、及び正面コントラスト比について、実施例1と同様にして測定し、これらを評価した。評価結果を表1に示す。なお、視認側保護フィルムには実施例1と同様にハードコート層、反射防止層を付与した。
<塩化ビニリデン系樹脂フィルムの作製>
<<被覆層用塗布液の調製>>
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、被覆層用塗布液を調製した。
・塩素含有樹脂:R204
{旭化成ライフ&リビング(株)製「サランレジンR204」}・・・・・・・12g
・テトラヒドロフラン・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・63g
80μmの厚さのトリアセチルセルロースフィルム(TAC−TD80U、富士フイルム(株)製)上にスロットルダイを有するコーターを用いて、被覆層用塗布液を乾燥後の厚みが3μmになる様に塗布した。
その後、搬送速度30m/分の条件で塗布し、60℃で100℃5分乾燥して、巻き取った。上記により作製した、塩化ビニリデン系樹脂フィルムの透湿度は150g/m2・日であった。
<ビニルアルコール系樹脂層被覆フィルムの作製>
<<被覆層用塗布液の調製>>
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、被覆層用塗布液を調製した。
・ビニルアルコール系樹脂HR−3010((株)クラレ製)・・・・・・・・5質量部
・水中高圧分散済マイカME−100(固形分比5質量%、コープケミカル製)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10質量部
・水・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・100質量部
トリアセチルセルロース(TAC−TD80U、富士フイルム(株)製)の被覆層を設ける側を1mol/Lのアルカリ溶液、50℃で鹸化処理を施した。
その後、トリアセチルセルロースフィルムの鹸化処理面上にスロットルダイを有するコーターを用いて、被覆層用塗布液を乾燥後の厚さが5μmになるように塗布した。その後、搬送速度30m/分の条件で塗布し、130℃5分間乾燥して、巻き取った。上記により得られた保護フィルムの透湿度は224g/m2・日であった。
実施例1のバックライト側偏光板のバックライト側保護フィルムに用いたトリアセチルセルロースフィルム(TAC−TD80U、富士フイルム(株)製)を実施例1で作製した光学補償フィルム(Re=55nm、Rth=200nm)に変えた以外は実施例1と同様にして偏光板を作製し、液晶表示装置に実装して評価を行った。評価結果を表1に示す。なお、視認側保護フィルムには実施例1と同様にハードコート層、反射防止層を付与した。
実施例1における第2の偏光板(視認側の偏光板)の液晶セル側の保護フィルムを、トリアセチルセルロースフィルム(TAC−TD80U、富士フイルム(株)製)に変えた以外は、実施例1と同様にして、偏光板を作製すると共に、比較例1の液晶表示装置を作製した。その後、実施例1と同様にして、比較例1の液晶表示装置の正面での輝度、及びコントラスト比を評価した。評価結果を表1に示す。なお、視認側保護フィルムには実施例1と同様にハードコート層、反射防止層を付与した。
比較例1のバックライト側偏光板のバックライト側保護フィルムに用いたトリアセチルセルロースフィルム(TAC−TD80U、富士フイルム(株)製)を実施例1で作製したノルボルネン系保護フィルムに変えた以外は実施例1と同様にして偏光板を作製し、液晶表示装置に実装して評価を行った。評価結果を表1に示す。なお、視認側保護フィルムには実施例1と同様にハードコート層、反射防止層を付与した。
比較例1のバックライト側偏光板の液晶セル側保護フィルムに用いたトリアセチルセルロースフィルム(TAC−TD80U、富士フイルム(株)製)を実施例1で作製したノルボルネン系保護フィルムに変えた以外は実施例1と同様にして偏光板を作製し、液晶表示装置に実装して評価を行った。評価結果を表1に示す。なお、視認側保護フィルムには実施例1と同様にハードコート層、反射防止層を付与した。
比較例1のバックライト側偏光板の両側の保護フィルムに用いたトリアセチルセルロースフィルム(TAC−TD80U、富士フイルム(株)製)を実施例1で作製したノルボルネン系保護フィルムに変えた以外は実施例1と同様にして偏光板を作製し、液晶表示装置に実装して評価を行った。評価結果を表1に示す。なお、視認側保護フィルムには実施例1と同様にハードコート層、反射防止層を付与した。
特に、第1の偏光板(バックライト側の偏光板)における偏光子と、バックライトとの間に配置される保護フィルムに、レターデーションが小さい保護フィルムを採用した実施例2、及び実施例3は、正面輝度、及び正面のコントラスト比の性能が良好であることが確認された。
一方、第1の偏光板(バックライト側の偏光板)に用いられる保護フィルムに、高透湿性を示す保護フィルムを採用せず、第2の偏光板(視認側の偏光板)に用いられる保護フィルムに、低透湿性を示す保護フィルムを採用しなかった比較例1〜4は、周辺光漏れが生じ、正面輝度、及び正面コントラスト比が劣っていることから、液晶表示装置としての表示品質が実用に供し得る程度であることが確認された。
2 偏光子
3 機能性光学フィルム
4 粘着層
10 液晶セル
10a 第1の基板
10b 第2の基板
11 液晶層
11a 液晶分子
20 第1の偏光板
20a 第1の偏光板の吸収軸
30 第2の偏光板
30a 第2の偏光板の吸収軸
40 光学補償フィルム
40a 光学補償フィルムの遅相軸
50 バックライト
Claims (6)
- 液晶セルと、バックライトと、前記液晶セルと前記バックライトとの間に配置され、偏光子及び該偏光子を挟むように設置された少なくとも2つの保護フィルムを有する第1の偏光板と、前記液晶セルにおいて、前記第1の偏光板が設けられた側とは反対側に配置され、偏光子及び該偏光子を挟むように設置された少なくとも2つの保護フィルムを有する第2の偏光板とを有し、
前記第1の偏光板の両側の保護フィルムの60℃95%相対湿度での透湿度が、300g/m2・日を超え、前記第2の偏光板の少なくとも一方の保護フィルムの60℃95%相対湿度での透湿度が300g/m2・日以下であることを特徴とする液晶表示装置。 - 第1の偏光板の偏光子と、バックライトとの間に輝度向上フィルムが設けられた請求項1に記載の液晶表示装置。
- 第1の偏光板の偏光子と、バックライトとの間に配置された保護フィルムが、輝度向上フィルムである請求項2に記載の液晶表示装置。
- 第1の偏光板の偏光子と、バックライトとの間に配置された保護フィルムの波長630nmにおける面内レターデーション(Re)が10nm以下であり、波長630nmにおける厚み方向のレターデーション(Rth)が60nm以下である請求項1から3のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 第1の偏光板の偏光子と、バックライトとの間に配置された保護フィルムが、下記式(I)〜(IV)を満たす請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示装置。
なお、下記式(I)〜(IV)中、Re(λ)は波長λ(nm)における正面レターデーション値(nm)であり、Rth(λ)は波長λ(nm)における厚さ方向のレターデーション値(nm)である。
0≦Re(630)≦10・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(I)
|Rth(630)|≦25・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(II)
|Re(400)−Re(700)|≦10・・・・・・・・・・・・・式(III)
|Rth(400)−Rth(700)|≦35・・・・・・・・・・・・式(IV) - 少なくともハードコート性を有するハードコート層、及び反射防止層の少なくともいずれかが第1の偏光板に設けられた請求項1から5のいずれかに記載の液晶表示装置。
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