JP2009229814A - 光学フィルム、偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

光学フィルム、偏光板及び液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】液晶表示装置のコントラスト、色味及び左右対称性のすべてを向上させる光学フィルム等の提供。
【解決手段】本発明の光学フィルムは、少なくとも2層の光学異方性層を含む光学フィルムであって、一方の光学異方性層10が下記数式(1)を満たし、他方の光学異方性層12が下記数式(2)を満たし、前記一方の光学異方性層10の遅相軸60と、前記他方の光学異方性層12の遅相軸62とが平行であることを特徴とする。
数式(1) 0≦Re(450)/Re(550)≦0.5
数式(2) 0.95≦Re(450)/Re(550)≦1.05
各数式中、Re(λ)は波長λnmにおける光学異方性層の面内レタデーション値(単位:nm)を表す。
【選択図】 図2

Description

本発明は、光学フィルム、該光学フィルムを用いた偏光板、及び該偏光板を有する液晶表示装置に関する。
液晶表示装置として、棒状液晶性分子等を含む液晶セルと、該液晶セルを挟む一対の偏光板を備えるものが知られている。この種の液晶表示装置の偏光板は、該液晶セルを透過した光の位相差を調節する(光学補償する)ための光学フィルムを備える。
該光学フィルムは、例えば、ディスコティック化合物等の液晶性化合物を含む光学異方性層を、トリアセチルセルロース等の光透過性及び光学的等方性に優れた支持体に積層したものがある。
この種の光学フィルムは、透過光の波長毎に、生じさせる位相差が異なっており、通常、波長分散性を有する。
光学フィルムの波長分散性は、色味等の液晶表示装置の表示特性に影響を与える。そのため、該波長分散性を指標として、液晶表示装置の表示特性を向上させる光学フィルムの開発が行なわれている。
例えば、特許文献1は、シクロオレフィン系ポリマー等のポリマーフィルムからなる光学異方性層に、複屈折性フィルムを積層したものを開示する(特許文献1参照)。
該複屈折性フィルムは、波長λ(nm)における面内レタデーション値Re(λ)が、Re(450)/Re(550)>1.08の関係を有するとされている。
また、該光学フィルムは、該光学異方性層の遅相軸と、該複屈折性の遅相軸とが略直交するように積層されている。
また、特許文献2は、平面位相差値が0.97<R(450nm)/R(550nm)<1.03であるとされる透明保護層(光学フィルム)を開示する。
また、該特許文献2は、波長が長くなるにつれて位相差が大きくなる、所謂、逆波長分散性を示す樹脂フィルムを光学フィルムとして用いることを開示する。
しかしながら、特許文献1及び特許文献2の何れにおいても、液晶性化合物を含む光学異方性層以外の光学異方性層において、波長分散性が下記数式(1)を満たす光学異方性層と、波長分散性が下記数式(2)を満たす光学異方性層とを、互いの遅相軸が平行となるように積層した光学フィルムによって、液晶表示装置のコントラスト、色味及び左右対称性の全てを向上できる、ことに関する示唆、開示は全くなされていない。
数式(1) 0≦Re(450)/Re(550)≦0.5
数式(2) 0.95≦Re(450)/Re(550)≦1.05
特開2006−208604号公報 特開2007−298960号公報
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明は、液晶表示装置のコントラスト、色味及び左右対称性のすべてを向上させる光学フィルム、該光学フィルムを用いた偏光板、及び該偏光板を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明者等は、鋭意検討の結果、少なくとも2層の光学異方性層を含む光学フィルムであって、一方の光学異方性層が下記数式(1)を満たし、他方の光学異方性層が下記数式(2)を満たし、前記一方の光学異方性層の遅相軸と、前記他方の光学異方性層の遅相軸とを平行にした光学フィルムによって、液晶表示装置のコントラスト、色味及び左右対称性のすべてを向上できることを知見した。
特に、TN方式の液晶表示装置のコントラスト、色味及び左右対称性のすべてを向上できることを知見した。
数式(1) 0≦Re(450)/Re(550)≦0.5
数式(2) 0.95≦Re(450)/Re(550)≦1.05
本発明は、本発明者等による前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。即ち、
<1> 少なくとも2層の光学異方性層を含む光学フィルムであって、
一方の光学異方性層が下記数式(1)を満たし、
他方の光学異方性層が下記数式(2)を満たし、
前記一方の光学異方性層の遅相軸と、前記他方の光学異方性層の遅相軸とが平行であることを特徴とする光学フィルムである。
数式(1) 0≦Re(450)/Re(550)≦0.5
数式(2) 0.95≦Re(450)/Re(550)≦1.05
各数式中、Re(λ)は波長λnmにおける光学異方性層の面内レタデーション値(単位:nm)を表す。
該<1>の少なくとも2層の光学異方性層を含む光学フィルムは、一方の光学異方性層が上記数式(1)を満たし、他方の光学異方性層が上記数式(2)を満たし、前記一方の光学異方性層の遅相軸と、前記他方の光学異方性層の遅相軸とが平行であることによって、液晶表示装置のコントラスト、色味及び左右対称性のすべてを向上させる。
<2> 第1光学異方性層及び第2光学異方性層の2層の積層体として、下記数式(3)を満たす前記<1>に記載の光学フィルムである。
数式(3) 0.75≦Re(450)/Re(550)<1.05
数式中、Re(λ)は波長λnmにおける前記積層体の面内レタデーション値(単位:nm)を表す。
<3> 更に、液晶性化合物を含む光学異方性層を備える前記<1>又は<2>に記載の光学フィルムである。
<4> 液晶性化合物がディスコティック液晶性化合物を含む前記<3>に記載の光学フィルムである。
<5> 数式(1)を満たす一方の光学異方性層がセルロールアセテートからなり、数式(2)を満たす他方の光学異方性層が、少なくとも環状オレフィン系ホモポリマーおよび環状オレフィン系コポリマーの何れか1つからなる前記<1>から<4>のいずれかに記載の光学フィルムである。
<6> 前記<1>から<5>のいずれかに記載の光学フィルムと、偏光子とを少なくとも有する偏光板である。
<7> 液晶セルと、前記<6>に記載の偏光板とを少なくとも有する液晶表示装置である。
<8> 液晶セルが、TN方式である前記<7>に記載の液晶表示装置である。
本発明によると、液晶表示装置のコントラスト、色味及び左右対称性のすべてを向上させる光学フィルム、該光学フィルムを用いた偏光板、及び該偏光板を備えた液晶表示装置を提供できる。
本明細書において、Re(λ)は、光学異方性層、フィルム、積層体等のフィルム状の測定対象物の波長λ(nm)における面内のレタデーション値(単位:nm)を表し、Rth(λ)は、波長λ(nm)における厚み方向のレタデーション値(単位:nm)を表す。
本明細書において、Re(λ)は、波長λにおける面内のレタデーション値を表し、Rth(λ)は、波長λにおける厚み方向のレタデーション値を表す。
Re(λ)は、KOBRA 21ADH、又はWR(王子計測器(株)製)において、波長λnmの光を、フィルム状の測定対象物の法線方向に入射させて測定される。
測定波長λnmを変更する方法としては、波長選択フィルターをマニュアルで交換する方法、測定値をプログラム等で変換して測定する方法がある。
測定されるフィルム状の測定対象物が1軸、又は2軸の屈折率楕円体で表されるものである場合、以下の方法により、Rth(λ)が算出される。
Rth(λ)は、前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH、又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合には、フィルム状の測定対象物の面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム状の測定対象物の法線方向に対して、法線方向から片側50°まで10°ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレタデーション値と、平均屈折率の仮定値、及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH、又はWRが算出する。
上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレタデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルム状の測定対象物の場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレタデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADH、又はWRが算出する。
なお、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム状の測定対象物の面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレタデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値、及び入力された膜厚値を基に、以下の式(A)、及び式(B)よりRthを算出することもできる。
・・・・・式(A)
なお、上記のRe(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレタデーション値を表す。
また、式(A)におけるnxは、面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは、面内においてnxに直行する方向の屈折率を表し、nzは、nx及びnyに直交する方向の屈折率を表す。dは膜厚を表す。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d ・・・・・(B)
測定されるフィルム状の測定対象物が1軸、又は2軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸(optical axis)がない測定対象物の場合には、以下の方法によりRth(λ)が算出される。
Rth(λ)は、前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH、又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50°から+50°まで10°ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレタデーション値と平均屈折率の仮定値、及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH、又はWRが算出する。
上記の測定において、平均屈折率の仮定値は、ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用できる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定できる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示すると、セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)。ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADH、又はWRは、nx、ny、nzを算出する。この算出されたnx、ny、nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)が更に算出される。
本明細書において、光学異方性層、フィルム、積層体等のフィルム状の測定対象物の「遅相軸」とは、屈折率が最大となる方向を表す。該測定対象物の遅相軸の測定は、例えば、KOBRA 21DH(王子計測機器(株)製)を用いることができる。
また、本明細書において、「45°」等の角度、「直交」あるいは「平行」とは、厳密な角度±5°未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との誤差は、4°未満であることが好ましく、3°未満であることがより好ましい。
〔光学フィルム〕
本発明の光学フィルムは、少なくとも2層の光学異方性層を含む。2層の光学異方性層の内、一方の光学異方性層は下記数式(1)を満たし、他方の光学異方性層は下記数式(2)を満たす。
ここで、2層の光学異方性層の内、一方の光学異方性層を第1光学異方性層とし、他方の光学異方性層を第2光学異方性層とする。
数式(1) 0≦Re(450)/Re(550)≦0.5
数式(2) 0.95≦Re(450)/Re(550)≦1.05
更に、前記光学フィルムにおいて、第1光学異方性層の遅相軸と、第2光学異方性層の遅相軸とが平行に配置している。
前記数式(1)を満たす第1光学異方性層と、前記数式(2)を満たす光学異方性層とを積層してなる光学フィルムは、波長分散性の設計の自由度が高い。
更に、前記光学フィルムにおいて、第1光学異方性層及び第2光学異方性層の2層の積層体として、下記数式(3)を満たすことが好ましい。
数式(3) 0.75≦Re(450)/Re(550)<0.95
前記光学フィルムにおいて、更に、第1光学異方性層のRe(550)より、第2光学異方性層のRe(550)の方が大きく、かつ、第1光学異方性層と第2光学異方性層の2層の積層体として、上記数式(3)を満たすと、液晶表示装置としてのコントラスト、色味を改良することができる。
また、前記Re(450)/Re(550)が0.75未満であると色味が悪化することがあり、0.95以上であるとコントラスト視野角が悪化することがある。
なお、第1光学異方性層のRe(550)より、第2光学異方性層のRe(550)の方が大きいと、前記積層体は、容易に上記数式(3)を満たすことができる。
以下、前記光学フィルムを構成する第1光学異方性層及び第2光学異方性層等について説明する。
(第1光学異方性層)
前記第1光学異方性層は、上記のとおり、下記数式(1)を満たす。
数式(1) 0≦Re(450)/Re(550)≦0.5
該第1光学異方性層のRe(450)は、0nm〜25nmが好ましく、1nm〜15nmがより好ましく、2nm〜10nmが更に好ましい。
該第1光学異方性層のRe(550)は、0nm〜50nmが好ましく、2nm〜30nmがより好ましく、4nm〜20nmが更に好ましい。
該第1光学異方性層のRe(450)/Re(550)が0.5を超えると第2光学異方性層と積層する際に、波長分散性の制御能が低下することがある。
該第1光学異方性層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜設定されるが、10μm〜100μmが好ましい。
該第1光学異方性層は、透明なポリマーフィルムであることが好ましい。該第1光学異方性層の光透過率は80%以上であることが好ましい。
該ポリマーフィルムを構成するポリマーとしては、例えば、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)がある。
前記セルロースエステルの中でも、セルロースの低級脂肪酸エステルが更に好ましい。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。
特に、炭素原子数が2(セルロースアセテート)、3(セルロースプロピオネート)又は4(セルロースブチレート)が好ましく、セルロースアセテートが最も好ましい。
なお、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等の混合脂肪酸エステルを用いてもよい。
前記ポリマーフィルムのレタデーション値を、上記好ましい範囲に調整するためには、延伸等の外力を与える方法を用いることが一般的である。また、前記ポリマーフィルムにレタデーション上昇剤を添加して、光学異方性を調節してもよい。
前記レタデーション上昇剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、芳香族環を少なくとも二つ有する芳香族化合物が好ましい。該芳香族化合物は、ポリマー100質量部に対して、0.01〜20質量部の添加量で使用することが好ましい。また、二種類以上の芳香族化合物を併用してもよい。なお、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ものとする。
該レターデーション上昇剤については、例えば、欧州特許出願公開第0911656号明細書、特開2000−111914号及び同2000−275434号の各公報に記載がある。
該第1光学異方性層の製造方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択される。例えば、該第1光学異方性層がポリアセテートフィルムからなる場合、所望のレタデーション値となるように、レタデーション上昇剤の選択及び該レタデーション上昇剤の添加量、フォルムの延伸方向等を適宜調整しつつ、公知のポリアセテートフィルムの製造方法に基づいて、第1光学異方性層を製造できる。
(第2光学異方性層)
前記第2光学異方性層は、上記のとおり、下記数式(2)を満たす。
数式(2) 0.95≦Re(450)/Re(550)≦1.05
該第2光学異方性層のRe(450)は、30nm〜90nmが好ましく、40nm〜80nmがより好ましく、50nm〜70nmが更に好ましい。
該第2光学異方性層のRe(550)は、30nm〜90nmが好ましく、40nm〜80nmがより好ましく、50nm〜70nmが更に好ましい。
該第2光学異方性層のRe(450)/Re(550)が0.95未満であると液晶表示装置の表示特性を悪化させることがあり、1.05を超えると第1光学異方性層と積層する際に、波長分散性の制御能が低下することがある。
該第2光学異方性層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜設定されるが、10μm〜100μmが好ましい。
該第2光学異方性層は、透明なポリマーフィルムであることが好ましい。該第2光学異方性層の光透過率は80%以上であることが好ましい。
該ポリマーフィルムを構成するポリマーとしては、例えば、環状オレフィン系ホモポリマー、環状オレフィン系コポリマーがある。
前記環状オレフィン系ホモポリマーとは、ノルボルネン等の環状オレフィンからなるモノマーを、単独重合して得られるポリマーである。
前記環状オレフィン系コポリマーとは、ノルボルネン等の環状オレフィンからなるモノマーと共に、エチレン、プロピレン等の非環状ポリオレフィン系モノマー、メチルメタクリレート、メチルアクリレート等のアクリル系モノマー等のビニル基を有するモノマーを共重合して得られるポリマーである。
前記第1光学異方性層と同様、第2光学異方性層のポリマーフィルムのレタデーション値を、上記好ましい範囲に調整するために、延伸等してもよいし、前記レタデーション上昇剤を添加してもよい。
従来知られているポリカーボネート、ポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーであっても、WO00/26705号公報に記載のように、分子を修飾することで複屈折の発現性を制御し、第1光学異方性層の機能、又は第2光学異方性層の機能を有する限り、第1光学異方性層、又は第2光学異方性層に用いても良い。
該第1光学異方性層と、該第2光学異方性層とは、第1光学異方性層の遅相軸と、第2光学異方性層の遅相軸とが平行となるように積層される。
該第1光学異方性層と、該第2光学異方性層とは、接着剤(粘着剤)を用いて接着される。前記接着剤としては、透明性に優れるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、例えば、アクリル系、ビニルアルコール系、シリコーン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリエーテル系等のポリマー製接着剤、イソシアネート系接着剤、ゴム系接着剤等が挙げられる。
本明細書において、前記第1光学異方性層及び第2光学異方性層を備え、液晶性化合物を含む光学異方性層(後述)を有していない光学フィルムを、支持体と称する場合がある。
(液晶性化合物を含む光学異方性層)
前記光学フィルムは、更に、液晶性化合物を含む光学異方性層(以下、液晶性光学異方性層と称する場合がある)を備えてもよい。
前記液晶性光学異方性層は、液晶表示装置の黒表示における液晶セル中の液晶性化合物を光学補償するように設計することが好ましい。黒表示における液晶セル中の液晶性化合物の配向状態は、液晶表示装置のモードにより異なる。この液晶セル中の液晶性化合物の配向状態に関しては、IDW’00、FMC7−2のp.411〜414等に記載されている。
該液晶性光学異方性層は、前記光学フィルムを支持体として、該支持体上に直接形成してもよいし、配向膜を介して該支持体上に形成してもよい。
該液晶性光学異方性層は、液晶性化合物等を含む組成物から製造される。
該配向膜としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択される。なお、該配向膜にラビング処理を行う際、ラビング処理の方向を適宜設定することによって、液晶性光学異方性層中の液晶性化合物の配向方向を定めることができる。
該配向膜を形成する際、前記光学フィルムの第1光学異方性層、又は第2光学異方性層に、適宜、鹸化処理を行ってもよい。
該配向膜の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜設定されるが、10μm以下が好ましい。
前記液晶性光学異方性層中の液晶性化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、例えば、棒状液晶性化合物、ディスコティック液晶性化合物が好ましい。
(棒状液晶性化合物)
前記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、トラン類及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、該棒状液晶性化合物には、金属錯体も含まれる。また、該棒状液晶性化合物を繰り返し単位中に含む液晶ポリマーも、本発明の棒状液晶性化合物として用いることができる。言い換えると、棒状液晶性化合物は、(液晶)ポリマーと結合していてもよい。
該棒状液晶性化合物については、例えば、季刊化学総説第22巻液晶の化学(1994)日本化学会編の第4章、第7章及び第11章、及び液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第142委員会編の第3章に記載のものを採用できる。
該棒状液晶性化合物の複屈折率は、0.001〜0.7の範囲にあることが好ましい。
該棒状液晶性化合物は、その配向状態を固定するために、重合性基を有することが好ましい。重合性基は、不飽和重合性基又はエポキシ基が好ましく、不飽和重合性基が更に好ましく、エチレン性不飽和重合性基が特に好ましい。
(ディスコティック液晶性化合物)
前記ディスコティック液晶性化合物には、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.C.S.,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が含まれる。
該ディスコティック液晶性化合物としては、分子中心の母核に対して、直鎖のアルキル基、アルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基が母核の側鎖として放射線状に置換した構造の化合物も含まれる。分子又は分子の集合体が、回転対称性を有し、一定の配向を付与できる化合物であることが好ましい。
ディスコティック液晶性化合物から形成される光学異方性層は、最終的に光学異方性層に含まれる化合物がディスコティック液晶性化合物である必要はなく、例えば、低分子のディスコティック液晶性分子が熱や光で反応する基を有しており、結果的に熱、光で反応により重合又は架橋し、高分子量化し液晶性を失った化合物も含まれる。ディスコティック液晶性化合物の好ましい例は、特開平8−50206号公報に記載されている。また、ディスコティック液晶性化合物の重合については、特開平8−27284号公報に記載がある。
ディスコティック液晶性化合物を重合により固定するためには、ディスコティック液晶性化合物の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。ただし、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる。そこで、円盤状コアと重合性基との間に、連結基を導入する。従って、重合性基を有するディスコティック液晶性化合物は、下記一般式(1)で表わされる化合物であることが好ましい。
(一般式(1)中、Dは円盤状コアであり、Lは二価の連結基であり、Qは重合性基であり、nは4〜12の整数である。)
円盤状コア(D)の例を以下に示す。以下の各例において、LQ(又はQL)は、二価の連結基(L)と重合性基(Q)との組み合わせを意味する。
上記一般式(1)において、二価の連結基(L)は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−CO−、−NH−、−O−、−S−、及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であることが好ましい。
二価の連結基(L)は、アルキレン基、アリーレン基、−CO−、−NH−、−O−及びS−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた二価の連結基であることが更に好ましい。
二価の連結基(L)は、アルキレン基、アリーレン基、−CO−及びO−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた二価の連結基であることが特に好ましい。
アルキレン基の炭素原子数は、1〜12であることが好ましく、アルケニレン基の炭素原子数は、2〜12であることが好ましく、アリーレン基の炭素原子数は、6〜10であることが好ましい。
二価の連結基(L)の例として、(L1〜L25)を以下に示す。左側が円盤状コア(D)に結合し、右側が重合性基(Q)に結合する。ALはアルキレン基又はアルケニレン基、ARはアリーレン基を意味する。なお、アルキレン基、アルケニレン基及びアリーレン基は、置換基(例、アルキル基)を有していてもよい。
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−AL−AR−O−AL−O−CO−
L17:−O−CO−AR−O−AL−CO−
L18:−O−CO−AR−O−AL−O−CO−
L19:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−CO−
L20:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−AL−O−CO−
L21:−S−AL−
L22:−S−AL−O−
L23:−S−AL−O−CO−
L24:−S−AL−S−AL−
L25:−S−AR−AL−
上記一般式(1)の重合性基(Q)は、重合反応の種類に応じて決定する。重合性基(Q)の例を以下に示す。
重合性基(Q)は、不飽和重合性基(Q1、Q2、Q3、Q7、Q8、Q15、Q16、Q17)又はエポキシ基(Q6、Q18)であることが好ましく、不飽和重合性基であることが更に好ましく、エチレン性不飽和重合性基(Q1、Q7、Q8、Q15、Q16、Q17)であることが特に好ましい。
また、上記一般式(1)において、nは4〜12の整数である。具体的なnの値は、円盤状コア(D)の種類に応じて決定される。なお、複数のLとQ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。
ハイブリッド配向では、ディスコティック液晶性化合物の長軸(円盤面)と支持体(光学フィルム)の面との角度、すなわち傾斜角が、光学異方性層の深さ(すなわち、支持体(光学フィルム)に垂直な)方向でかつ偏光膜の面からの距離の増加と共に増加又は減少している。角度は、距離の増加と共に減少することが好ましい。
また、傾斜角の変化としては、連続的増加、連続的減少、間欠的増加、間欠的減少、連続的増加と連続的減少を含む変化、あるいは、増加及び減少を含む間欠的変化が可能である。間欠的変化は、厚さ方向の途中で傾斜角が変化しない領域を含んでいる。
傾斜角は、角度が変化しない領域を含んでいても、全体として増加又は減少していればよい。更に、傾斜角は連続的に変化することが好ましい。
ディスコティック液晶性化合物の長軸(円盤面)の平均方向(各分子の長軸方向の平均)は、一般にディスコティック液晶性化合物あるいは配向膜の材料を選択することにより、又はラビング処理方法を選択することにより、調整できる。
また、表面側(空気側)のディスコティック液晶性化合物の長軸(円盤面)方向は、一般にディスコティック液晶性化合物あるいはディスコティック液晶性化合物と共に使用する添加剤の種類を選択することにより調整することができる。
ディスコティック液晶性化合物と共に使用する添加剤の例としては、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー及びポリマーなどを挙げることができる。長軸の配向方向の変化の程度も、上記と同様に、液晶性分子と添加剤との選択により調整できる。
ディスコティック液晶性化合物と共に使用する可塑剤、界面活性剤及び重合性モノマーは、ディスコティック液晶性化合物と相溶性を有し、ディスコティック液晶性化合物の傾斜角の変化を与えられるか、あるいは配向を阻害しないことが好ましい。添加成分の中でも重合性モノマー(例、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基、及びメタクリロイル基を有する化合物)の添加が好ましい。
上記化合物の添加量は、ディスコティック液晶性化合物に対して一般に1〜50質量%の範囲にあり、5〜30質量%の範囲にあることが好ましい。なお、重合性の反応性官能基数が4以上のモノマーを混合して用いると、配向膜と光学異方性層間の密着性を高めることができる。
液晶性光学異方性層は、ディスコティック液晶性化合物とともにポリマーを含有していてもよい。該ポリマーは、ディスコティック液晶性化合物とある程度の相溶性を有し、ディスコティック液晶性化合物に傾斜角の変化を与えられることが好ましい。
ポリマーの例としては、セルロースエステルが挙げられる。
セルロースエステルの好ましい例としては、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ヒドロキシプロピルセルロース、及びセルロースアセテートブチレートが挙げられる。
上述した様に、セルロースエステル類、特にセルロースアセテートブチレートは添加量が多くなると、ドメインの形成を促進するので、ディスコティック液晶性化合物の配向を阻害しないように、上記ポリマーの添加量は、ディスコティック液晶性化合物に対して0.1〜2.0質量%の範囲にあることが好ましく、0.1〜1.5質量%の範囲にあることがより好ましく、0.1〜1.0質量%の範囲にあることが更に好ましい。
また、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−固相転移温度は、70〜300℃が好ましく、70〜170℃がより好ましい。
また、上記ポリマーとして、フッ素系ポリマー等を適宜、添加してもよい。
(液晶分子の配向状態の固定)
配向させた液晶性分子を、配向状態を維持して固定することができる。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。それらの中でも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2367661号、同2367670号の各公報記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号公報記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号公報記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各公報記載)、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3549367号公報記載)、アクリジン及びフェナジン化合物(特開昭60−105667号、米国特許4239850号の各公報記載)及びオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号公報記載)が含まれる。
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01〜20質量%の範囲にあることが好ましく、0.5〜5質量%の範囲にあることが更に好ましい。
液晶性分子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/cm〜50J/cmの範囲にあることが好ましく、20〜5,000mJ/cmの範囲にあることがより好ましく、100〜800mJ/cmの範囲にあることが更に好ましい。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。
(その他の層)
前記光学フィルムには、前記第1光学異方性層、第2光学異方性層、及び液晶性光学異方性層以外に、本発明の機能を損なわない限りにおいて、他の光学異方性層、保護層等を積層してもよい。
〔偏光板〕
本発明の偏光板は、少なくとも、前記光学フィルム、及び偏光子を備える。その他、適宜、保護膜(保護フィルム)を備えてもよい。
前記偏光板は、少なくとも第1光学異方性層及び第2光学異方性層を有し、液晶性光学異方性層を有さない光学フィルムを備えても良いし、第1光学異方性層及び第2光学異方性層に更に液晶性光学異方性層を積層した光学フィルム(積層光学フィルム)を備えてもよい。
(偏光子)
前記偏光子は、偏光膜からなる。
前記偏光子は、Optiva社製のものに代表される塗布型偏光膜、もしくはバインダーと、ヨウ素又は二色性色素からなる偏光膜が好ましい。
偏光膜におけるヨウ素及び二色性色素は、バインダー中で配向することで偏向性能を発現する。ヨウ素及び二色性色素は、バインダー分子に沿って配向するか、もしくは二色性色素が液晶のような自己組織化により一方向に配向することが好ましい。
汎用の偏光子は、例えば、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素をバインダー中に浸透させることで作製することができる。
汎用の偏光膜は、ポリマー表面から4μm程度(両側合わせて8μm程度)にヨウ素もしくは二色性色素が分布しており、十分な偏光性能を得るためには、少なくとも10μmの厚みが必要である。浸透度は、ヨウ素もしくは二色性色素の溶液濃度、同浴槽の温度、同浸漬時間により制御することができる。
上記のように、バインダー厚みの下限は、10μmであることが好ましい。一方、厚みの上限については、特に限定はしないが、偏光板を液晶表示装置に使用した場合に発生する光漏れ現象の観点からは、薄ければ薄い程よい。現在、汎用の偏光板(約30μm)以下であることが好ましく、25μm以下が好ましく、20μm以下が更に好ましい。20μm以下であると、光漏れ現象は、17インチの液晶表示装置では、観察されなくなる。
偏光膜のバインダーは架橋していてもよい。架橋しているバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーを用いることができる。官能基を有するポリマーあるいはポリマーに官能基を導入して得られるバインダーを、光、熱あるいはpH変化により、バインダー間で反応させて偏光膜を形成することができる。
また、架橋剤によりポリマーに架橋構造を導入してもよい。反応活性の高い化合物である架橋剤を用いてバインダー間に架橋剤に由来する結合基を導入して、バインダー間を架橋することにより形成することができる。
架橋は一般に、ポリマー又はポリマーと架橋剤の混合物を含む塗布液を、透明支持体上に塗布したのち、加熱を行なうことにより実施される。最終商品の段階で耐久性が確保できればよいため、架橋させる処理は、最終の偏光板を得るまでのいずれの段階で行なってもよい。
偏光膜のバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができる。ポリマーの例には、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、ポリビニルトルエン、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、塩素化ポリオレフィン(例、ポリ塩化ビニル)、ポリエステル、ポリイミド、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、カルボキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリカーボネート及びそれらのコポリマー(例、アクリル酸/メタクリル酸重合体、スチレン/マレインイミド重合体、スチレン/ビニルトルエン重合体、酢酸ビニル/塩化ビニル重合体、エチレン/酢酸ビニル重合体)が含まれる。水溶性ポリマー(例、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコール)が好ましく、ゼラチン、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコールが更に好ましく、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコールが特に好ましい。
ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコールの鹸化度は、70〜100%が好ましく、80〜100%が更に好ましく、95〜100%が特に好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は、100〜5,000が好ましい。
変性ポリビニルアルコールは、ポリビニルアルコールに対して、共重合変性、連鎖移動変性あるいはブロック重合変性により変性基を導入して得られる。
共重合変性では、変性基として、−COONa、−Si(OH)、N(CH・Cl、C19COO−、−SONa、−C1225を導入することができる。
連鎖移動変性では、変性基として、−COONa、−SH、−SC1225を導入することができる。
変性ポリビニルアルコールの重合度は、100〜3,000が好ましい。変性ポリビニルアルコールについては、特開平8−338913号、同9−152509号及び同9−316127号の各公報に記載がある。
鹸化度が85〜95%の未変性ポリビニルアルコール及びアルキルチオ変性ポリビニルアルコールが特に好ましい。
ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコールは、2種以上を併用してもよい。
バインダーの架橋剤は、多く添加すると、偏光膜の耐湿熱性を向上させることができる。ただし、バインダーに対して架橋剤を50質量%以上添加すると、ヨウ素、もしくは二色性色素の配向性が低下する。架橋剤の添加量は、バインダーに対して、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜15質量%が更に好ましい。
バインダーは、架橋反応が終了した後でも、反応しなかった架橋剤をある程度含んでいる。ただし、残存する架橋剤の量は、バインダー中に1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることが更に好ましい。バインダー層中に1.0質量%を超える量で架橋剤が含まれていると、耐久性に問題が生じる場合がある。すなわち、架橋剤の残留量が多い偏光膜を液晶表示装置に組み込み、長期使用、あるいは高温高湿の雰囲気下に長期間放置した場合に、偏光度の低下が生じることがある。
架橋剤については、米国再発行特許23297号公報に記載がある。また、ホウ素化合物(例、ホウ酸、硼砂)も、架橋剤として用いることができる。
二色性色素としては、アゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素あるいはアントラキノン系色素が用いられる。二色性色素は、水溶性であることが好ましい。二色性色素は、親水性置換基(例、スルホ、アミノ、ヒドロキシル)を有することが好ましい。
二色性色素の例には、C.I.ダイレクト・イエロー12、C.I.ダイレクト・オレンジ39、C.I.ダイレクト・オレンジ72、C.I.ダイレクト・レッド39、C.I.ダイレクト・レッド79、C.I.ダイレクト・レッド81、C.I.ダイレクト・レッド83、C.I.ダイレクト・レッド89、C.I.ダイレクト・バイオレット48、C.I.ダイレクト・ブルー67、C.I.ダイレクト・ブルー90、C.I.ダイレクト・グリーン59、C.I.アシッド・レッド37が含まれる。
二色性色素については、特開平1−161202号、同1−172906号、同1−172907号、同1−183602号、同1−248105号、同1−265205号、同7−261024号の各公報に記載がある。二色性色素は、遊離酸、あるいはアルカリ金属塩、アンモニウム塩又はアミン塩として用いられる。2種類以上の二色性色素を配合することにより、各種の色相を有する偏光膜を製造することができる。偏光軸を直交させた時に黒色を呈する化合物(色素)を用いた偏光膜、あるいは黒色を呈するように各種の二色性分子を配合した偏光膜又は偏光板が、単板透過率及び偏光率とも優れており好ましい。
液晶表示装置のコントラスト比を高めるためには、偏光板の透過率は高い方が好ましく、偏光度も高い方が好ましい。
偏光板の透過率は、波長550nmの光において、30〜50%の範囲にあることが好ましく、35〜50%の範囲にあることが更に好ましく、40〜50%の範囲にある(偏光板の単板透過率の最大値は50%である)ことが特に好ましい。
偏光度は、波長550nmの光において、90〜100%の範囲にあることが好ましく、95〜100%の範囲にあることが更に好ましく、99〜100%の範囲にあることが特に好ましい。
偏光膜と光学異方性層、あるいは、偏光膜と配向膜を、接着剤を介して配置することも可能性である。接着剤は、ポリビニルアルコール系樹脂(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による変性ポリビニルアルコールを含む)やホウ素化合物水溶液を用いることができる。その中でもポリビニルアルコール系樹脂が好ましい。接着剤層の厚みは、乾燥後に0.01〜10μmの範囲にあることが好ましく、0.05〜5μmの範囲にあることがより好ましい。
(偏光子の製造)
偏光膜は、歩留まりの観点から、バインダーを偏光膜の長手方向(MD方向)に対して、10〜80度傾斜して延伸するか(延伸法)、もしくはラビングした(ラビング法)後に、ヨウ素、二色性染料で染色することが好ましい。傾斜角度は、LCDを構成する液晶セルの両側に貼り合わされる2枚の偏光板の透過軸と液晶セルの縦又は横方向のなす角度にあわせるように延伸することが好ましい。
通常の傾斜角度は45度である。しかし、最近は、透過型、反射型及び半透過型LCDにおいて必ずしも45度でない装置が開発されており、延伸方向はLCDの設計にあわせて任意に調整できることが好ましい。
延伸法の場合、延伸倍率は2.5〜30.0倍が好ましく、3.0〜10.0倍がより好ましい。延伸は、空気中でのドライ延伸で実施できる。また、水に浸漬した状態でのウェット延伸を実施してもよい。ドライ延伸の延伸倍率は、2.5〜5.0倍が好ましく、ウェット延伸の延伸倍率は、3.0〜10.0倍が好ましい。
延伸工程は、斜め延伸を含め数回に分けて行ってもよい。数回に分けることによって、高倍率延伸でもより均一に延伸することができる。斜め延伸前に、横あるいは縦に若干の延伸(幅方向の収縮を防止する程度)を行ってもよい。
延伸は、二軸延伸におけるテンター延伸を左右異なる工程で行うことによって実施できる。上記二軸延伸は、通常のフィルム製膜において行われている延伸方法と同様である。
二軸延伸では、左右異なる速度によって延伸されるため、延伸前のバインダーフイルムの厚みが左右で異なるようにする必要がある。流延製膜では、ダイにテーパーを付けることにより、バインダー溶液の流量に左右の差をつけることができる。
以上のように、偏光膜のMD方向に対して10〜80度斜め延伸されたバインダーフイルムが製造される。
ラビング法では、LCDの液晶配向処理工程として広く採用されているラビング処理方法を応用することができる。すなわち、膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維を用いて一定方向に擦ることにより配向を得る。
一般には、長さ及び太さが均一な繊維を平均的に植毛した布を用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。このとき、ロール自身の真円度、円筒度、振れ(偏芯)がいずれも30μm以下であるラビングロールを用いて実施することが好ましい。ラビングロールへのフィルムのラップ角度は、0.1〜90度が好ましい。ただし、特開平8−160430号公報に記載されているように、360度以上巻き付けることで、安定なラビング処理を得ることもできる。
長尺フィルムをラビング処理する場合は、フィルムを搬送装置により一定張力の状態で1〜100m/minの速度で搬送することが好ましい。ラビングロールは、任意のラビング角度設定のためフィルム進行方向に対し水平方向に回転自在とされることが好ましい。0〜60度の範囲で適切なラビング角度を選択することが好ましい。液晶表示装置に使用する場合は、40〜50度が好ましい。45度が特に好ましい。
偏光膜の光学異方性層とは反対側の表面には、ポリマーフィルムを配置する(光学異方性層/偏光膜/ポリマーフィルムの配置とする)ことが好ましい。
〔液晶表示装置〕
本発明の光学フィルム及び偏光板は、種々のモードの液晶表示装置に用いることができるが、特に、TN方式の液晶表示装置に用いることが好ましい。
前記液晶表示装置は、少なくとも、液晶セル及びその両側に配置された二枚の偏光板かを備える。液晶セルは、二枚の電極基板の間に液晶を担持している。
前記液晶表示装置としては、TN方式(モード)液晶表示装置以外に、OCBモード液晶表示装置、VAモード液晶表示装置、ECBモード液晶表示装置、STNモード液晶表示装置等がある。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
〔実施例1〕
(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、加熱しながら撹拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
(セルロースアセテート溶液組成)
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酢化度60.7〜61.1%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) 336質量部
メタノール(第2溶媒) 29質量部
1−ブタノール(第3溶媒) 11質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
別のミキシングタンクに、下記のレタデーション上昇剤16質量部、メチレンクロライド92質量部およびメタノール8質量部を投入し、加熱しながら撹拌して、レタデーション上昇剤溶液を調製した。セルロースアセテート溶液487.7質量部にレタデーション上昇剤溶液10質量部を混合し、充分に撹拌してドープを調製した。
レタデーション上昇剤
得られたドープを、バンド延伸機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が40℃となってから、70℃の温風で1分乾燥し、バンドからフィルムを剥離し140℃の乾燥風で10分乾燥し、さらにテンタークリップで挟持して横延伸を行い、残留溶剤量が0.3質量%のセルロースアセテートフィルム(厚さ:60μm)を作製した。作製したセルロースアセテートフィルムについて、KOBRA 21ADH(王子計測器(株)製)を用いて、波長550nmにおけるReレタデーション値およびRthレタデーション値を測定した。遅相軸は搬送方向に直交であり、Re(550)は20nm、Rth(550)は30nmであった。また、波長450nmでのReレタデーション値Re(450)は8nmであり、Re(450)/Re(550)は0.4であった。
(開環重合環状ポリオレフィンドープの調製)
下記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た後、平均孔径34μmのろ紙及び平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過した。
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環状ポリオレフィン溶液A
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・アートンG(JSR株式会社製) 150質量部
・メチレンクロライド 550質量部
・エタノール 50質量部
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次に上記方法で作成した開環重合環状ポリオレフィン溶液を含む下記組成物を分散機に投入し、マット剤分散液を調製した。
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マット剤分散液
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・平均粒径16nmのシリカ粒子
(aerosil R972 日本アエロジル(株)製) 2質量部
・メチレンクロライド 75質量部
・エタノール 5質量部
・環状ポリオレフィン溶液A 10質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記環状ポリオレフィン溶液を100質量部、マット剤分散液を1.1質量とを混合し、製膜用ドープを調製した。
(環状ポリオレフィンフィルムの作製)
上述のドープを、バンド流延機を用いて流延した。残留溶剤量が約22質量%でバンドから剥離した。その後テンタークリップで保持し、搬送ゾーンにて横延伸を行った後に、130℃で乾燥し巻き取った。できた環状ポリオレフィンフィルムの厚さは48μmであった。このフィルムを真鍮製の上下電極間(アルゴンガス雰囲気)で、グロー放電処理(周波数3000Hz、4200Vの高周波数電圧を上下電極間に引加、20秒処理)して開環重合環状ポリオレフィンフィルムを作製した。フィルム表面の純水の接触角は38°から42°の間であった。接触角は協和界面科学株式会社製の接触角計CA−X型により測定した。この環状ポリオレフィンフィルムについて、KOBRA 21ADH(王子計測器(株)製)を用いて測定したところ、遅相軸は搬送方向に直交であり、Re(550)は60nm、Rth(550)は30nmであった。また、波長450nmでのReレタデーション値Re(450)は61.8nmであり、Re(450)/Re(550)は1.03であった。
(鹸化処理)
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、乾燥した。このフィルムの表面エネルギーを接触角法により求めたところ、62mN/mであった。
(配向膜の作製)
この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100℃の温風で120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を0度とし、0度方向に、形成した膜にラビング処理を実施した。
(配向膜塗布液組成)
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記の変性ポリビニルアルコール 40質量部
・水 728質量部
・メタノール 228質量部
・グルタルアルデヒド(架橋剤) 2質量部
・クエン酸エステル(AS3、三共化学(株)) 0.69質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
(液晶化合物層(液晶性光学異方性層)の作製)
配向膜上に、下記の組成の塗布液を、#3.0のワイヤーバーを1093回転/分でフィルムの搬送方向と同じ方向に回転させて、28m/分で搬送されている上記ロールフィルムの配向膜面に連続的に塗布した。室温から100℃に連続的に加温する工程で、溶媒を乾燥させ、その後、125℃の乾燥ゾーンで、約120秒間加熱し、液晶化合物を配向させた。次に、95℃の乾燥ゾーンに搬送させて、紫外線照射装置(紫外線ランプ:出力160W/cm、発光長1.6m)により、照度600mWの紫外線を4秒間照射し、架橋反応を進行させ、液晶化合物をその配向に固定した。その後、室温まで放冷し、円筒状に巻き取ってロール状の光学フィルムを得た。
(液晶化合物層塗布液組成)
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記のディスコティック液晶化合物 41.01質量部
・エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 4.06質量部
・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) 0.35質量部
・光重合開始剤
(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 1.35質量部
・増感剤
(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 0.45質量部
・フルオロ脂肪族基含有共重合体
(メガファックF780 大日本インキ(株)製) 0.10質量部
・メチルエチルケトン 102.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
(光学フィルムの積層)
液晶化合物層を形成したセルロースアセテートフィルムのセルロースアセテートフィルム側と環状ポリオレフィンフィルムを、粘着剤SK−1478(綜研化学社製)を介して積層し、液晶化合物層、セルロースアセテートフィルム、環状ポリオレフィンフィルムの順である積層光学フィルムを得た。
(積層光学フィルムの特性)
別途、液晶化合物層を形成する前のセルロースアセテートフィルムと環状ポリオレフィンフィルムとを遅相軸が平行になるように粘着剤SK−1478を介して積層し、KOBRA 21ADH(王子計測器(株)製)を用いて測定したところ、Re(550)は80nm、Re(450)は69.8nmであり、Re(450)/Re(550)は0.87であった。
(偏光板の作製)
厚さ80μmのポリビニルアルコール(PVA)フィルムを、ヨウ素濃度0.05質量%のヨウ素水溶液中に30℃で60秒浸漬して染色し、次いでホウ酸濃度4質量%濃度のホウ酸水溶液中に60秒浸漬している間に元の長さの5倍に縦延伸した後、50℃で4分間乾燥させて、厚さ20μmの偏光膜を得た。
市販のセルロースアセテートフィルムを1.5モル/Lで55℃の水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬した後、水で十分に水酸化ナトリウムを洗い流した。その後、0.005モル/Lで35℃の希硫酸水溶液に1分間浸漬した後、水に浸漬し希硫酸水溶液を十分に洗い流した。最後に試料を120℃で十分に乾燥させた。
前記のように作製した積層光学フィルムと、鹸化処理を行った市販のセルロースアセテートフィルム(保護膜)と組み合わせて前記の偏光膜を挟むようにポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼り合せて偏光板を得た。ここで、積層光学フィルムの液晶化合物層は外側にくるように配置した。また市販のセルロースアセテートフィルムとしてはフジタックTF80UL(富士フイルム(株)製)を用いた。このとき、偏光膜と該偏光膜の外側の保護膜及び積層光学フィルムは、ロール形態で作製されているため各ロールフィルムの長手方向が平行となっており連続的に貼り合わされる。従って積層光学フィルムのロール長手方向(セルロースアセテートフィルムの流延方向)と偏光子吸収軸とは平行な方向となった。
(TNモード液晶表示装置の作製)
TN型液晶セルを使用した液晶表示装置(AL2216W、日本エイサー(株)製)に設けられている一対の偏光板を剥がし、代わりに上記の作製した偏光板を、光学フィルムが液晶セル側となるように粘着剤を介して、観察者側及びバックライト側に一枚ずつ貼り付けた。このとき、観察者側の偏光板の透過軸と、バックライト側の偏光板の透過軸とが直交するように配置した。
図1は、該液晶表示装置の概略を示す説明図である。図1における符号4は、液晶表示装置を表し、符号1は光学フィルムを表し、符号2は光学フィルム(積層光学フィルム)を表し、符号3は偏光板を表す。
符号10は、第1光学異方性層を表し、符合12は、第2光学異方性層を表し、符合20は、液晶性光学異方性層を表し、符号30は、偏光子(偏光膜)を表し、符合40は、保護膜を表し、符号50は、液晶セルを表す。
図2は、光学フィルム1の2つの光学異方性層の遅相軸の配置関係を示す説明図である。図2に示されるように、2つの光学異方性層10、12の遅相軸60、62は、平行に配置している。
作製した液晶表示装置について、輝度計(TOPCON製BM−5)を用いて左右60度から測定した黒表示時の輝度と白表示時の輝度の比より左右の平均CRを算出した。さらに分光輝度計(TOPCON製SR−3)を用いて黒表示時の正面、および左右60度の色度を測定し、正面と右60度方向の色度差(正面Δu‘v’)、左60度方向と右60度方向の色度差である左右対称性(左右Δu‘v’)の結果を表1に示した。
左右平均CRの評価基準は、以下の通りである。
○:50以上
△:40以上、50未満
×:40未満
正面と右の色度差の評価基準は、以下の通りである。
○:正面Δu‘v’<0.05
△:0.05≦正面Δu‘v’<0.08
×:0.08≦正面Δu‘v’
左右対称性の評価基準は、以下の通りである。
○:左右Δu‘v’≦0.05
×:左右Δu‘v’>0.05
〔実施例2〕
(環状ポリオレフィンフィルムの作製)
環状ポリオレフィン樹脂として、市販のゼオノア#1600(日本ゼオン社製)を、単軸溶融押出機にTダイを配置してなる溶融押出成形機にて230℃の溶融温度で押出成形を行い、厚み80μmの環状ポリオレフィンフィルムを得た。
続いてテンター延伸機のテンタークリップで保持し、搬送ゾーンにて150度に加熱、延伸を行った後に、130℃で乾燥し巻き取った。できた環状ポリオレフィンフィルムの厚さは50μmであった。このフィルムを真鍮製の上下電極間(アルゴンガス雰囲気)で、グロー放電処理(周波数3000Hz、4200Vの高周波数電圧を上下電極間に引加、20秒処理)して開環重合環状ポリオレフィンフィルムを作製した。フィルム表面の純水の接触角は37°から41°の間であった。接触角は協和界面科学株式会社製の接触角計CA−X型により測定した。この環状ポリオレフィンフィルムについて、KOBRA 21ADH(王子計測器(株)製)を用いて測定したところ、遅相軸は搬送方向に直交であり、Re(550)は58nm、Rth(550)は29nmであった。また、波長450nmでのReレタデーション値Re(450)は57.4nmであり、Re(450)/Re(550)は0.99であった。
(光学フィルムの積層)
実施例1で作製した液晶化合物層を形成したセルロースアセテートフィルムのセルロースアセテートフィルム側と実施例2で作製した環状ポリオレフィンフィルムを、粘着剤SK−1478(綜研化学社製)を介して積層し、液晶化合物層、セルロースアセテートフィルム、環状ポリオレフィンフィルムの順である積層光学フィルムを得た。
(積層光学フィルムの特性)
別途、実施例1で作製した液晶化合物層を形成する前のセルロースアセテートフィルムと実施例2で作製した環状ポリオレフィンフィルムとを遅相軸が平行になるように粘着剤SK−1478を介して積層し、KOBRA 21ADH(王子計測器(株)製)を用いて測定したところ、Re(550)は78nm、Re(450)は65.4nmであり、Re(450)/Re(550)は0.84であった。
さらに実施例1と同様に偏光板作製、TNモード液晶表示装置への実装、評価を行った。結果は表1に示した。
〔実施例3〕
(セルロースアセテートフィルムの作製)
実施例1で作製したセルロースアセテート溶液474質量部にレタデーション上昇剤溶液7質量部を混合し、充分に撹拌してドープを調製した。
得られたドープを、バンド延伸機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が40℃となってから、70℃の温風で1分乾燥し、バンドからフィルムを剥離し、140℃の乾燥風で10分乾燥し、さらに搬送しながらテンタークリップで横延伸を行い、残留溶剤量が0.3質量%のセルロースアセテートフィルム(厚さ:55μm)を作製した。作製したセルロースアセテートフィルムについて、KOBRA 21ADH(王子計測器(株)製)を用いて、波長550nmにおけるReレタデーション値およびRthレタデーション値を測定した。遅相軸は搬送方向に直交であり、Re(550)は18nm、Rth(550)は30nmであった。また、波長450nmでのReレタデーション値Re(450)は2nmであり、Re(450)/Re(550)は0.11であった。
(光学フィルムの積層)
実施例1と同様に実施例3で作製したセルロースアセテートフィルム上に液晶化合物層を形成し、実施例1の環状ポリオレフィンフィルムを、粘着剤SK−1478(綜研化学社製)を介して積層し、液晶化合物層、セルロースアセテートフィルム、環状ポリオレフィンフィルムの順である積層光学フィルムを得た。
(積層光学フィルムの特性)
別途、実施例3で作製した液晶化合物層を形成する前のセルロースアセテートフィルムと実施例1で作製した環状ポリオレフィンフィルムとを遅相軸が平行になるように粘着剤SK−1478を介して積層し、KOBRA 21ADH(王子計測器(株)製)を用いて測定したところ、Re(550)は78nm、Re(450)は64.8nmであり、Re(450)/Re(550)は0.83であった。
さらに実施例1と同様に偏光板作製、TNモード液晶表示装置への実装、評価を行った。結果は表1に示した。
〔実施例4〕
(セルロースアセテートフィルムの作製)
ミキシングタンクに、下記に示すレタデーション上昇剤16質量部、メチレンクロライド80質量部及びメタノール20質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レタデーション上昇剤溶液2を調製した。
実施例1で作製したセルロースアセテート溶液487.7質量部に、レタデーション上昇剤溶液2を10.3質量部、及びシリカ微粒子(アイロジル製 R972)0.15質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。
下記レタデーション上昇剤の添加量は、セルロースアセテート100質量部に対して、1.4質量部であった。また、シリカ微粒子の添加量は、セルロースアセテート100質量部に対して、0.15質量部であった。
(レタデーション上昇剤)
得られたドープを、バンド延伸機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が40℃となってから、70℃の温風で1分乾燥し、バンドからフィルムを剥離し、140℃の乾燥風で10分乾燥し、テンターを用いて幅方向に35%延伸した。この後、135℃の乾燥風で20分間乾燥し、残留溶剤量が0.2質量%のセルロースアセテートフィルム(厚さ:78μm)を作製した。作製したセルロースアセテートフィルムについて、KOBRA 21ADH(王子計測器(株)製)を用いて、波長550nmにおけるReレタデーション値およびRthレタデーション値を測定した。遅相軸は搬送方向に直交であり、Re(550)は60nm、Rth(550)は33nmであった。また、波長450nmでのReレタデーション値Re(450)は61.2nmであり、Re(450)/Re(550)は1.02であった。
(光学フィルムの積層)
実施例3で作製した液晶化合物層を形成したセルロースアセテートフィルムのセルロースアセテートフィルム側と実施例4で作製したセルロースアセテートフィルムを、粘着剤SK−1478(綜研化学社製)を介して積層し、液晶化合物層、実施例3のセルロースアセテートフィルム、実施例4のセルロースアセテートフィルムの順である積層光学フィルムを得た。
(積層光学フィルムの特性)
別途、実施例3で作製した液晶化合物層を形成する前のセルロースアセテートフィルムと実施例4で作製したセルロースアセテートフィルムとを遅相軸が平行になるように粘着剤SK−1478を介して積層し、KOBRA 21ADH(王子計測器(株)製)を用いて測定したところ、Re(550)は78nm、Re(450)は63.2nmであり、Re(450)/Re(550)は0.81であった。
さらに実施例1と同様に偏光板作製、TNモード液晶表示装置への実装、評価を行った。結果は表1に示した。
〔実施例5〕
配向膜作製において、長手方向の0度として、時計回りに45度方向にラビング処理すること以外、実施例1と同様に液晶化合物層を形成したセルロースアセテートフィルムを作製し、実施例1と同様に環状ポリオレフィンフィルムとの積層を行った。
さらに実施例1と同様に偏光板の作製を行った。
(OCBモード液晶セルの作製)
ITO電極つきのガラス基板に、ポリイミド膜を配向膜として設け、配向膜にラビング処理を行った。得られた二枚のガラス基板をラビング方向が平行となる配置で向かい合わせ、セルギャップを4.1μmに設定した。セルギャップにΔn(550)が0.1396の液晶性化合物(ZLI1132、メルク社製)を注入し、OCBモード液晶セルを作製した。
(OCBモード液晶表示装置の作製および評価)
液晶セルと前記で作製した偏光板二枚を組み合わせて液晶表示装置を作製した。液晶セルと二枚の偏光板との配置は、偏光板の液晶化合物層および液晶セルの基板が対面し、液晶セルのラビング方向とそれに対向する液晶化合物層のラビング方向とが反平行になるように配置した。
作製した液晶表示装置をバックライト上に配置し、OCBモード液晶セルに55Hz矩形波で電圧を印加した。電圧を調整しながら輝度計(TOPCON製BM−5)を用い、黒輝度(正面輝度)が最も小さくなる電圧を判定した。
実施例1と同様に評価を行った。結果は表1に示した。
〔比較例1〕
環状ポリオレフィンフィルムとの積層を行わなかったこと以外、実施例1と同様に光学フィルムの作製、偏光板の作製、TNモード液晶表示装置への実装、評価を行った。結果は表1に示した。
〔比較例2〕
実施例1で作製した環状ポリオレフィンフィルムの上に、実施例1と同様に配向膜を作製し、液晶化合物層を形成して光学フィルムを作製した。さらにこの光学フィルムを用いて偏光板作製、TNモード液晶表示装置への実装、評価を行った。結果は表1に示した。
〔比較例3〕
(セルロースアセテートフィルムの作製)
レタデーション上昇剤溶液2の量を0.5質量部にしたこと以外、実施例4と同様にセルロースアセテートフィルムの作製を行った。レタデーション上昇剤の添加量は、セルロースアセテート100質量部に対して、0.07質量部であった。
得られたフィルムの厚さは116μmであり、KOBRA 21ADH(王子計測器(株)製)を用いて、波長550nmにおけるReレタデーション値およびRthレタデーション値を測定したところ、遅相軸は搬送方向に直交であり、Re(550)は55nm、Rth(550)は27nmであった。また、波長450nmでのReレタデーション値Re(450)は44nmであり、Re(450)/Re(550)は0.80であった。
(光学フィルムの積層)
実施例1で作製した液晶化合物層を形成したセルロースアセテートフィルムのセルロースアセテートフィルム側と比較例3で作製したセルロースアセテートフィルムを、粘着剤SK−1478(綜研化学社製)を介して積層し、液晶化合物層、実施例1のセルロースアセテートフィルム、比較例3のセルロースアセテートフィルムの順である積層光学フィルムを得た。
(積層光学フィルムの特性)
別途、実施例1で作製した液晶化合物層を形成する前のセルロースアセテートフィルムと比較例3で作製したセルロースアセテートフィルムとを遅相軸が平行になるように粘着剤SK−1478を介して積層し、KOBRA 21ADH(王子計測器(株)製)を用いて測定したところ、Re(550)は75nm、Re(450)は52nmであり、Re(450)/Re(550)は0.69であった。
さらに実施例1と同様に偏光板作製、TNモード液晶表示装置への実装、評価を行った。結果は表1に示した。
〔比較例4〕
比較例2で作製した環状ポリオレフィンフィルム上に液晶化合物層を形成した光学フィルムと、実施例2で作製した環状ポリオレフィンフィルムを用い、環状ポリオレフィンフィルム同士の遅相軸が平行になるように積層することで積層光学フィルムを作製した。
(積層光学フィルムの特性)
別途、比較例2で作製した液晶化合物層を形成する前の環状ポリオレフィンフィルムと実施例2で作製した環状ポリオレフィンフィルムとを遅相軸が平行になるように粘着剤SK−1478を介して積層し、KOBRA 21ADH(王子計測器(株)製)を用いて測定したところ、Re(550)は118nm、Re(450)は119.2nmであり、Re(450)/Re(550)は1.01であった。
さらに実施例1と同様に偏光板作製、TNモード液晶表示装置への実装、評価を行った。結果は表1に示した。
〔比較例5〕
実施例1で作製した、液晶化合物層とセルロースアセテートフィルムからなる光学フィルムと、実施例1で作製した環状ポリオレフィンフィルムについて、セルロースアセテートフィルムの遅相軸と環状ポリオレフィンフィルムの遅相軸が10度をなすように積層し、積層光学フィルムを得た。
(積層光学フィルムの特性)
別途、実施例1の液晶化合物層を形成する前のセルロースアセテートフィルムと環状ポリオレフィンフィルムとを遅相軸が10度をなすように粘着剤SK−1478を介して積層し、KOBRA 21ADH(王子計測器(株)製)を用いて測定したところ、Re(550)は79.1nm、Re(450)は68.9nmであり、Re(450)/Re(550)は0.87であった。
さらに実施例1と同様に偏光板作製、TNモード液晶表示装置への実装、評価を行った。結果は表1に示した。
〔比較例6〕
実施例1で作製した、液晶化合物層とセルロースアセテートフィルムからなる光学フィルムと、実施例1で作製した環状ポリオレフィンフィルムについて、セルロースアセテートフィルムの遅相軸と環状ポリオレフィンフィルムの遅相軸が80度をなすように積層し、積層光学フィルムを得た。
(積層光学フィルムの特性)
別途、実施例1の液晶化合物層を形成する前のセルロースアセテートフィルムと環状ポリオレフィンフィルムとを遅相軸が80度をなすように粘着剤SK−1478を介して積層し、KOBRA 21ADH(王子計測器(株)製)を用いて測定したところ、Re(550)は39.1nm、Re(450)は52.9nmであり、Re(450)/Re(550)は1.35であった。
さらに実施例1と同様に偏光板作製、TNモード液晶表示装置への実装、評価を行った。結果は表1に示した。
図1は、液晶表示装置の概略を示す説明図である。 図2は、光学フィルムの2つの光学異方性層の遅相軸の配置関係を示す説明図である。
符号の説明
1 光学フィルム
2 光学フィルム(積層光学フィルム)
10 第1光学異方性層
12 第2光学異方性層
20 液晶性光学異方性層
3 偏光板
30 偏光子
40 保護膜
50 液晶セル
4 液晶表示装置
60 第1光学異方性層の遅相軸
62 第2光学異方性層の遅相軸

Claims (8)

  1. 少なくとも2層の光学異方性層を含む光学フィルムであって、
    一方の光学異方性層が下記数式(1)を満たし、
    他方の光学異方性層が下記数式(2)を満たし、
    前記一方の光学異方性層の遅相軸と、前記他方の光学異方性層の遅相軸とが平行であることを特徴とする光学フィルム。
    数式(1) 0≦Re(450)/Re(550)≦0.5
    数式(2) 0.95≦Re(450)/Re(550)≦1.05
    各数式中、Re(λ)は波長λnmにおける光学異方性層の面内レタデーション値(単位:nm)を表す。
  2. 第1光学異方性層及び第2光学異方性層の2層の積層体として、下記数式(3)を満たす請求項1に記載の光学フィルム。
    数式(3) 0.75≦Re(450)/Re(550)<1.05
    数式中、Re(λ)は波長λnmにおける前記積層体の面内レタデーション値(単位:nm)を表す。
  3. 更に、液晶性化合物を含む光学異方性層を備える請求項1又は2に記載の光学フィルム。
  4. 液晶性化合物がディスコティック液晶性化合物を含む請求項3に記載の光学フィルム。
  5. 数式(1)を満たす一方の光学異方性層がセルロールアセテートからなり、
    数式(2)を満たす他方の光学異方性層が、少なくとも環状オレフィン系ホモポリマーおよび環状オレフィン系コポリマーの何れか1つからなる請求項1から4のいずれかに記載の光学フィルム。
  6. 請求項1から5のいずれかに記載の光学フィルムと、偏光子とを少なくとも有する偏光板。
  7. 液晶セルと、請求項6に記載の偏光板とを少なくとも有する液晶表示装置。
  8. 液晶セルが、TN方式である請求項7に記載の液晶表示装置。
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