JP2009237421A - 位相差フィルム、偏光板、及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明ポリマーフィルム(S層)、その上に、Rth(550)が20〜400nmのポリビニルアルコール類を主成分として含有する層(A層)、及び更にその上に、Rth(550)が−300〜−50nmの光学異方性層(B層)を有し、Re(550)が0〜10nm及びRth(550)が50〜200nmである位相差フィルム、及び該位相差フィルムを有する偏光板である。
【選択図】なし
Description
しかしながら、このような補償方式を利用しても、黒表示状態の補償が完全ではないため、斜め方向において、光漏れ及び色ずれが生じるという問題があった。
また、本発明は、コントラストが改善され、黒表示時の視角方向に依存した色ずれが軽減された、液晶表示装置、特にIPSモードの液晶表示装置、を提供することを課題とする。
[1] 透明ポリマーフィルム(S層)、その上にポリビニルアルコール類を主成分として含有する層(A層)、及び更にその上に光学異方性層(B層)を有し、下記式(1)〜(4)を満たすことを特徴とする位相差フィルム:
(1)0nm≦Re(550)≦10nm
(2)50nm≦Rth(550)≦200nm
(3)20nm≦RthA(550)≦400nm
(4)−300nm≦RthB(550)≦−50nm
ここで、
Re(550)は、波長550nmにおける位相差フィルムの面内レターデーション;
Rth(550)は、波長550nmにおける位相差フィルムの厚み方向のレターデーション;
RthA(550)は、波長550nmにおけるA層の厚み方向のレターデーション;及び
RthB(550)は、波長550nmにおけるB層の厚み方向のレターデーション;である。
[2] 下記式(5)を満たすことを特徴とする[1]の位相差フィルム:
(5)0.7≦Rth(450)/Rth(550)≦1.0
ここで、
Rth(450)は、波長450nmにおける位相差フィルムの厚み方向のレターデーションである。
[3] 前記B層が、棒状液晶化合物を含む組成物から形成される層であることを特徴とする[1]又は[2]の位相差フィルム。
[4] 前記B層が、前記組成物を前記A層の表面に塗布することによって形成される層であることを特徴とする[3]の位相差フィルム。
[5] 前記S層が、セルロースアシレートを主成分として含有する透明ポリマーフィルムであることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかの位相差フィルム。
[6] 前記A層が、平均重合度1000〜5000のポリビニルアルコールを50質量%以上含むことを特徴とする[1]〜[5]のいずれかの位相差フィルム。
[7] 前記平均重合度1000〜5000のポリビニルアルコールの平均鹸化度が、90モル%以上であることを特徴とする[6]の位相差フィルム。
[8] 前記A層が、重合性官能基を有する変性ポリビニルアルコールを1〜50質量%含有する組成物から形成される層であることを特徴とする[1]〜[7]のいずれかの位相差フィルム。
[9] 前記重合性官能基を有する変性ポリビニルアルコールの平均鹸化度が、50〜88モル%であることを特徴とする[8]の位相差フィルム。
[10] 偏光膜と、[1]〜[9]のいずれかの位相差フィルムとを少なくとも有することを特徴とする偏光板。
[11] [1]〜[9]のいずれかの位相差フィルムを有することを特徴とする液晶表示装置。
[12] 互いに吸収軸を直交にして配置されている一対の偏光膜、該一対の偏光膜の間に配置される一対の基板、及び該一対の基板間に挟持される液晶層を有し、該液晶層中の液晶性分子が外部電界が印加されていない非駆動状態において前記一対の基板に対し水平な方向に配向することを特徴とする[11]の液晶表示装置。
[13] 高分子延伸フィルムからなる第2の位相差フィルムを更に有することを特徴とする[11]又は[12]の液晶表示装置。
[14] 前記第2の位相差フィルムの波長550nmの面内レターデーションRe(550)及び同波長の厚さ方向のレターデーションRth(550)が下記式(7)及び下記式(8)を満たすことを特徴とする[13]の液晶表示装置。
(7) 70nm≦Re(550)≦180nm
(8) −0.6≦Rth(550)/Re(550)≦−0.4
[15] 前記第2の位相差フィルムが、セルロースアシレートフィルム、ノルボルネン系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ポリエステル系フィルム及びポリサルフォン系フィルムのいずれかであることを特徴とする[13]又は[14]の液晶表示装置。
また、本発明によれば、コントラストが改善され、黒表示時の視角方向に依存した色ずれが軽減された、液晶表示装置、特にIPSモードの液晶表示装置、を提供することができる。
測定されるフィルムが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には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
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面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度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ーデーション値と、平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値とを基に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ーデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値は、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方向からレター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、以下の数式(I)及び式(II)よりRthを算出することもできる。
また、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に直交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し、dは膜厚を表す。
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度から+50度まで10度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ーデーション値と、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が算出される。
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)、各種光学補償フィルムのカタログの値を使用することができる。
また、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することができる。主な光学補償フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:
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。
本発明者は、負のCプレートと負のAプレートとを利用した光学補償方式について種々検討した結果、負のCプレートの代替として、透明ポリマーフィルム上に、波長550nmにおけるRthが所定の範囲の正の値を示すポリビニルアルコール層、さらにその上に、波長550nmの厚み方向のレターデーションRthが所定の範囲の負の値を示す光学異方性層を積層した位相差フィルムを用いると、黒表示時に斜め方向において生じる色ずれ及び光漏れを格段に軽減できることを見出した。これは、上記位相差フィルムのRthの波長分散性が、この光学補償方式において理想に近いこと、具体的には、Rth(450)/Rth(550)が、450/550=0.82に近付いていることによるものである。
(1)0nm≦Re(550)≦10nm
(2)50nm≦Rth(550)≦200nm
本発明の位相差フィルムが、上記した、負のAプレートとの組合せにおいて理想的な光学補償を達成するためには、位相差フィルムのRthは可視光域において、逆波長分散性(より短波長の光に対してより小さなRthを示す性質)又は波長によらず一定であるのが好ましく、具体的には、下記式(5)を満足しているのが好ましい。
(5) 0.7≦Rth(450)/Rth(550nm)≦1.0
本発明の位相差フィルムの好ましい一態様は、下記式(1)’、(2)’及び(5)’を満足する位相差フィルムである。
(1)’0nm≦Re(550)≦5nm
(2)’70nm≦Rth(550)≦150nm
(5)’ 0.75≦Rth(450)/Rth(550)≦0.90
[透明ポリマーフィルム(S層)]
本発明の位相差フィルムは、前記A層及びB層を支持する支持体として、透明ポリマーフィルム(S層)を有する。S層は、透明であるのが好ましく、具体的には、光透過率が80%以上であることが好ましい。使用可能なポリマーフィルムの例には、セルロースエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート及びポリメタクリレートのフィルムが含まれる。これらの中でもセルロースエステルフィルムが好ましく、アセチルセルロースフィルムがさらに好ましく、トリアセチルセルロースフィルムが最も好ましい。上記ポリマーフィルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。セルロースエステルフィルムをS層として用いると、ポリビニルアルコール類を主成分として含有するA層との接着性が改善され、位相差フィルム全体としての耐久性が改善されるので好ましい。
前記有機溶媒は、水酸化金属塩を溶解し、セルロースアシレートフィルムを溶解しないものが好ましく、その具体例にはメタノール、エタノール、イソプロパノール、イソブタノール等が含まれる。
また、前記水酸化金属塩の具体例には、アルカリ金属水酸化物が好ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が含まれる。
また、前記相溶化剤は、水、有機溶媒、水酸化金属塩を混合する場合に、該剤を添加することで均一な溶液となる化合物であるのが好ましく、その具体例には、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、多価アルコール等が含まれる。
また、前記界面活性剤は、ノニオン系界面活性剤であるのが好ましく、その具体例には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンベヘニルエーテル、等が含まれる。
本発明の位相差フィルムは、ポリビニルアルコール類を主成分として含有する層(A層)を有する。前記A層は、下記式(3)を満足し、好ましくは下記式(3)’を満足する。
(3) 20nm≦RthA(550)≦400nm
(3)’50nm≦RthA(550)≦300nm
前記A層の面内レターデーションReAについては特に制限はないが、位相差フィルム全体で前記式(1)を満足するためには、ReA(550)は、0nm〜5nm程度であるのが好ましい。
前記A層の作製用いる未変性PVAの平均重合度は、1000以上であるのが好ましく、1000〜5000であることがより好ましく、1000〜4000であることがさらに好ましく、1500〜3000であることがよりさらに好ましい。重合度の高いポリビニルアルコールは、結晶性が高く効果的にRthを発現させるが、一方では水溶性が低下するため、製膜用の水溶液のハンドリング性が低下する。上記範囲とすることで、ハンドリング性とRthの発現を両立することができる。
前記A層の形成に利用する変性PVAは、分子内に重合性官能基を有するのが好ましい。前記A層の形成に重合性官能基を有する変性PVAを利用するとともに、その表面に、重合性液晶組成物を塗布して、重合により硬化させて光学異方性層(B層)を形成すると、前記A層とB層との界面を化学的に結合させることができる。これにより、本発明の位相差フィルムの耐久性を改善することができる。重合性官能基を有する変性PVAは、重合性基を有する繰り返し単位をポリビニルアルコールに導入することによって、又は、重合性基を有する化合物をポリビニルアルコール又は変性ポリビニルアルコールと反応させることにより得られる。
本発明に使用可能な前記変性PVAの好ましい例には、下記式(II)で表される重合性基を有する繰り返し単位を有する変性PVAが含まれる。
但し、架橋剤を添加し過ぎると、耐水性が低下の傾向があるので、架橋剤を使用する場合もその添加量は少ないほうが好ましく、全ポリビニルアルコール類に対して、0〜10質量%であるのが好ましく、0〜5質量%であるのがより好ましい。
前記A層の一例は、平均重合度1000〜5000で且つ平均鹸化度が90モル%以上の未変性PVAを50質量%以上含有する組成物を硬化させて形成される層である。
また、前記A層は、未変性PVAとともに、重合性官能基を有する変性PVAを利用して作製するのが好ましい。前記A層は、前記重合性官能基を有する変性PVAを、全原料(但し溶媒は除く)の総質量に対して1〜50質量%含有する組成物から形成するのが好ましく、1〜20質量%含有することがより好ましく、1〜10質量%含有することが更に好ましい。前記変性PVAを50質量%を超える範囲で添加すると、重合性官能基の存在により、前記未変性PVAの結晶性が低下し、光学特性の発現が阻害され、所定の光学特性を満足しない傾向にある。前記範囲で変性PVAを使用することにより、その上に形成される光学異方性層との密着性が高く、且つ所定の光学特性を満足するA層が得られる。この態様では、前記変性PVAの使用量を、前記未変性PVAの使用量より少なくするのが好ましい。
前記A層の他の例は、平均重合度1000〜5000で且つ平均鹸化度が90モル%以上の未変性PVAを50質量%以上、及び平均鹸化度が50〜88モル%の重合性官能基を有する変性PVAを1〜50質量%含有する組成物を硬化させて形成される層である。
前記A層は、上記未変性PVAの少なくとも一種と、上記変性PVAの少なくとも一種と、所望により添加される架橋剤等とを含む組成物から形成することができる。該組成物は、塗布液として調製するのが好ましい。塗布液として調製された前記組成物を、前記透明ポリマーフィルムの表面に塗布した後、乾燥して形成することができる。乾燥時に架橋反応を進行させてもよく、架橋反応は、上述のように、前記透明ポリマーフィルム上に塗布した後、任意の時期に行なうことができる。塗布液の調製には、消泡作用のある有機溶媒(例、メタノール)と水の混合溶媒を用いることが好ましい。その比率は質量比で、水:メタノールが0より大きく99以下:100未満1以上が好ましく、0より大きく91以下:100未満9以上であることがさらに好ましい。これにより、泡の発生が抑えられ、前記A層、更にはさらにはその上に形成される光学異方性層の層表面の欠陥が減少する。
塗布量については特に制限はないが、前記A層の乾燥後の膜厚が、後述する好ましい範囲になるように、塗布量を調整するのが好ましい。
本発明の位相差フィルムは、下記式(4)を満足する光学異方性層(B層)を有する。該B層の厚み方向レターデーションRthBは、下記式(4)’を満足しているのがより好ましい。
(4) −300nm≦RthB(550)≦−50nm
(4)’−250nm≦RthB(550)≦−70nm
また、前記B層の面内レターデーションReBについては特に制限はないが、位相差フィルム全体で前記式(1)を満足するためには、ReB(550)は、0〜10nm程度であるのが好ましい。
(棒状液晶化合物)
棒状液晶化合物としては、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。以上のような低分子液晶だけではなく、高分子液晶も用いることができる。棒状液晶化合物には活性光線や電子線、熱などによって重合や架橋反応を起こしうる部分構造を有するものが好適に用いられる。上記部分構造の個数は1〜6個、好ましくは1〜3個である。上述の通り、本発明に用いることができる棒状液晶性分子は、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。上記重合性基は、ラジカル重合性不飽和基が好ましく、具体的には、特表1000−514202号公報、又は特開2002−62427号公報記載の重合性基、重合性液晶化合物が挙げられる。前記光学異方性層における棒状液晶性分子の配向形態については特に制限はない。層面に対して、垂直、水平、ハイブリッドいずれの配向形態であってもよい。中でも、垂直配向が好ましい。
式中、Q1及びQ2はそれぞれ独立に重合性基であり、L1及びL4はそれぞれ独立に二価の連結基であり、L2及びL3はそれぞれ独立に単結合又は二価の連結基であり、Cy1、Cy2及びCy3は二価の環状基であり、nは0、1又は2である。
(IV) Q1−L1−Cy1−L2−(Cy2−L3)n−Cy3−L4−Q2
式中、Q1及びQ2はそれぞれ独立に重合性基である。重合性基の重合反応は、付加重合(開環重合を含む)又は縮合重合であることが好ましい。言い換えると、重合性基は、付加重合反応又は縮合重合反応が可能な官能基であることが好ましい。以下に重合性基の例を示す。
L−2:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−
L−3:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−O−
L−4:−CO−O−二価の鎖状基−O−二価の環状基−
L−5:−CO−O−二価の鎖状基−O−二価の環状基−CO−O−
L−6:−CO−O−二価の鎖状基−O−二価の環状基−O−CO−
L−7:−CO−O−二価の鎖状基−O−二価の環状基−二価の鎖状基−
L−8:−CO−O−二価の鎖状基−O−二価の環状基−二価の鎖状基−CO−O−
L−9:−CO−O−二価の鎖状基−O−二価の環状基−二価の鎖状基−O−CO−
L−10:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−二価の環状基−
L−11:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−二価の環状基−CO−O−
L−12:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−二価の環状基−O−CO−
L−13:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−二価の環状基−二価の鎖状基−
L−14:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−二価の環状基−二価の鎖状基−CO−O−
L−15:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−二価の環状基−二価の鎖状基−O−CO−
L−16:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−O−二価の環状基−
L−17:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−O−二価の環状基−CO−O−
L−18:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−O−二価の環状基−O−CO−
L−19:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−O−二価の環状基−二価の鎖状基−
L−20:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−O−二価の環状基−二価の鎖状基−CO−O−
L−21:−CO−O−二価の鎖状基−O−CO−O−二価の環状基−二価の鎖状基−O−CO−
ベンゼン環を有する環状基としては、1,4−フェニレンが好ましい。ナフタレン環を有する環状基としては、ナフタレン−1,5−ジイル及びナフタレン−2,6−ジイルが好ましい。シクロヘキサン環を有する環状基としては1,4−シクロへキシレンであることが好ましい。ピリジン環を有する環状基としてはピリジン−2,5−ジイルが好ましい。ピリミジン環を有する環状基としては、ピリミジン−2,5−ジイルが好ましい。
前記光学異方性層の形成に用いる液晶組成物は、他の添加剤を含有していてもよい。以下、所望により添加可能な添加剤について説明する。
・配向制御剤
前記光学異方性層の形成に用いられる重合性液晶組成物は、液晶の配向を制御する配向制御剤を含有していてもよい。配向制御剤は、液晶の種類や、所望の配向状態等に応じて選択することができる。
前記組成物が棒状液晶を含有し、棒状液晶を層面に対して垂直(長軸が層面に対して垂直)に配向させたい場合は、組成物中にオニウム塩等を含有させるのが好ましい。具体例については、特開2006−301605号公報(表1、第2位相差領域1〜3)等に記載があり、いずれも使用することができる。
・界面活性剤
前記重合性液晶組成物は、塗布性の良化等のため、界面活性剤を含有していてもよい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤が好ましい。具体的には、例えば特開2001−330725号公報の段落番号[0028]〜[0056]記載の化合物が挙げられる。
前記光学異方性層は、前記重合性組成物を塗布液として調製し、前記A層の表面に塗布し、乾燥して溶媒を除去するとともに、所望の配向状態を得、重合によりその配向状態を固定して形成するのが好ましい。
前記塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。上記有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライド及びケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。塗布液の塗布は、公知の方法(例、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法)により実施できる。
なお、従来の液晶表示装置用の光学補償フィルムの一例として、支持体であるポリマーフィルム、及びその上に、棒状液晶の垂直配向を固定して形成された光学異方性層を有する光学補償フィルムが提案されているが、かかる光学補償フィルムの作製において、PVA配向膜は利用されていなかったり、また利用されているとしても垂直配向用のPVA配向膜は実質的に厚み方向のレターデーションを有しないので、(3)式を満足し得ない。従って、本発明の位相差フィルムは、それらの構成の光学補償フィルムとは区別される。
本発明は、本発明の位相差フィルムと、偏光膜とを有する偏光板にも関する。本発明の位相差フィルムは、偏光膜の一方の表面に、保護フィルムとして貼合されていてもよい。以下、本発明の偏光板について説明する。
・偏光膜
偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜があり、本発明にはいずれを使用してもよい。ヨウ素系偏光膜及び染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。
他方の表面に貼合される保護フィルムは、透明なポリマーフィルムが用いることが好ましい。透明であるとは、光透過率が80%以上であることを意味する。保護フィルムとしては、セルロースアシレートフィルム、及びポリオレフィンを含むポリオレフィンフィルムが好ましい。セルロースアシレートフィルムの中でも、セルローストリアセテートフィルムが好ましい。また、ポリオレフィンフィルムの中でも、環状ポリオレフィンを含むポリノルボルネンフィルムが好ましい。
保護フィルムの厚さは、20〜500μmであることが好ましく、50〜200μmであることがさらに好ましい。
IPSモード液晶表示装置の一例は、互いに吸収軸を直交にして配置されている一対の偏光膜、該一対の偏光膜の間に配置される一対の基板、及び該一対の基板間に挟持される液晶層を有する液晶表示装置であり、前記液晶層中の液晶性分子が外部電界が印加されていない非駆動状態において前記一対の基板に対し水平な方向に配向する。前記光学補償方式では、従来、負のCプレート及び負のAプレートを、一対の偏光膜の一方と液晶層との間に配置しているが、本発明の位相差フィルムを負のCプレートの代替として利用することにより、同等の又はそれ以上に改善された表示特性が得られる。特に、前記式(5)(好ましくは前記式(5)’)を満足する本発明の位相差フィルムを利用することにより、黒表示時に斜め方向に生じる色味付き及び光漏れを、従来と比較して格段に軽減することができる。
(7) 70nm≦Re(550)≦180nm
(8) −0.6≦Rth(550)/Re(550)≦−0.4
前記光学特性を満足する、セルロースアシレートフィルム、ノルボルネン系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ポリエステル系フィルム及びポリサルフォン系フィルム等のポリマーフィルムを用いることができる。
《S層》
(セルロースアシレートフィルム(CAF1)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、セルロースアシレート溶液を調製した。
アルカリ溶液(S−1)組成:
水酸化カリウム 8.6質量部
水 24.1質量部
イソプロパノール 56.3質量部
界面活性剤(K−1:C16H33O(CH2CH2O)10H) 1.0質量部
プロピレングリコール 10.0質量部
アルカリ溶液(S−1)物性:
表面張力 20mN/m
粘度 5.2mPa・s
下記表1に示す通り、未変性PVAとして株式会社クラレ社製のPVA124(平均重合度2400、平均鹸化度99モル%)を95質量%、変性PVAとして、特開平9−152509号公報の[0101]欄に記載の合成例1に従って、但し、MP203(株式会社クラレ社製)の代わりに、株式会社クラレ社製のPVA203(平均鹸化度87モル%)を用いて製造した重合性官能基を有する変性PVAを5質量%、含有するPVA溶液を調製した。このPVA溶液を前記TACフィルムの鹸化処理面に塗布し、温度120℃で4分間乾燥することで、厚さ15μmのA層を形成した。
S層とA層の積層体の光学特性を測定し、それからS層の寄与を差し引くことにより、A層のみの波長550nmにおけるReA(550)及びRthA(550)を算出した。結果を下記表1に示す。
下記の組成の棒状液晶化合物を含む塗布液(R−1)を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物を含む塗布液(R−1)の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記の棒状液晶性化合物(I) 100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) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
下記のフッ素系ポリマー 0.4質量部
下記のピリジニム塩 1質量部
メチルエチルケトン 172質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
この様にして、位相差フィルム1を作製した。位相差フィルム1の光学特性を下記表2に示す。
また、位相差フィルム1の光学特性から、S層及びA層の寄与分を差し引いて、B層のみの波長550nmにおけるReB(550)及びRthB(550)を算出した。結果を下記表1に示す。
位相差フィルム1に対してS層とA層の膜厚を変更した以外は同様にして、(位相差フィルム2〜4を作製した。
位相差フィルムと同様に各層の光学特性を測定し、表1および表2に示した。
《S層》
市販のトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(“TD80UF”富士フイルム製)をS層として用いた。このフィルムの波長550nmの面内レターデーションは2nm、厚み方向レターデーションは45nmであった。
上記と同様にして、このTACフィルムの表面をアルカリ鹸化処理した。
《A層》
このTACフィルムのアルカリ鹸化処理面に、上記と同様にしてA層を形成した。但し、塗布量を変更して、厚み23μmのA層を形成した。
S層とA層の積層体の光学特性を測定し、それからS層の寄与を差し引くことにより、A層のみの波長550nmにおけるReA(550)及びRthA(550)を算出した。結果を下記表1に示す。
《B層》
このA層の表面に、上記と同様してB層を形成した。但し、塗布量を変更して、厚み0.65μmのB層を形成した。
この様にして、位相差フィルム4を作製した。位相差フィルム4の光学特性を下記表2に示す。
また、位相差フィルム5の光学特性から、S層及びA層の寄与分を差し引いて、B層のみの波長550nmにおけるReB(550)及びRthB(550)を算出した。結果を下記表1に示す
《S層》
市販のトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(“Z−TAC”富士フイルム製)をS層として用いた。このフィルムの波長550nmの面内レターデーションは0nm、厚み方向レターデーションは0nmであった。
上記と同様にして、このTACフィルムの表面をアルカリ鹸化処理した。
《A層》
このTACフィルムのアルカリ鹸化処理面に、上記と同様にしてA層を形成した。但し、塗布量を変更して、厚み40μmのA層を形成した。
S層とA層の積層体の光学特性を測定し、それからS層の寄与を差し引くことにより、A層のみの波長550nmにおけるReA(550)及びRthA(550)を算出した。結果を下記表1に示す。
《B層》
このA層の表面に、上記と同様してB層を形成した。但し、塗布量を変更して、厚み0.92μmのB層を形成した。
この様にして、位相差フィルム6を作製した。位相差フィルム6の光学特性を下記表2に示す。
また、位相差フィルム6の光学特性から、S層及びA層の寄与分を差し引いて、B層のみの波長550nmにおけるReB(550)及びRthB(550)を算出した。結果を下記表1に示す。
《S層》
位相差フィルム1の作製に用いたのと同一のTACフィルムをS層として用い、上記と同様にして、このTACフィルムの表面をアルカリ鹸化処理した。
《A層》
このTACフィルムのアルカリ鹸化処理面に、上記と同様にしてA層を形成した。但し、PVA溶液中に変性PVA203を添加せず、PVA124の濃度が100質量のPVA溶液を調製し、厚み15μmのA層を形成した。
S層とA層の積層体の光学特性を測定し、それからS層の寄与を差し引くことにより、A層のみの波長550nmにおけるReA(550)及びRthA(550)を算出した。結果を下記表1に示す。
《B層》
このA層の表面に、上記と同様して厚み0.64μmのB層を形成した。
この様にして、位相差フィルム7を作製した。位相差フィルム7の光学特性を下記表2に示す。
また、位相差フィルム7の光学特性から、S層及びA層の寄与分を差し引いて、B層のみの波長550nmにおけるReB(550)及びRthB(550)を算出した。結果を下記表1に示す。
《S層》
ノルボルネン系重合体(日本ゼオン社製、ZEONOR1420R)のペレットを、空気を流通させた熱風乾燥器を用いて70℃で2時間乾燥して水分を除去した後、リーフディスク形状のポリマーフィルター(濾過精度30μm)を設置した65mmφのスクリューを備えた樹脂溶融混練機を有するTダイ(Tダイの幅350mm、ダイスリップ部材質が炭化タングステンで#1000番のダイヤモンド砥石で研磨したもので、内面に平均高さRa=0.05μmのクロムメッキを施したもの)式フィルム溶融押出成形機を使用して、押出成形機の温度260℃、ダイス温度260℃で押出し、押出されたシート状の熱可塑性樹脂を3本の冷却ドラム(直径300mm、ドラム温度100℃、引取り速度0.35m/s)に通して冷却し、厚さ120μm、幅300mmの原反フィルム1を得た。
この原反フィルム1を同軸二軸延伸機を使用して、オーブン温度(予熱温度、延伸温度、熱固定温度)133℃、フィルム繰り出し速度1.5m/分、チャックの移動精度±1%以内、縦延伸倍率1.35倍、横延伸倍率1.41倍で同時二軸延伸を行い、光学フィルム1を得た。そして、光学フィルム1の両面に、高周波発信機(春日電機社製、高周波電源AGI−024、出力0.8KW)を用いてコロナ放電処理を行い、表面張力が0.055N/mのZF1を得た。得られたZF1は、波長550nmで測定したフィルム幅方向中心部における、面内レターデーションReが0nm、厚さ方向のレターデーションRthが80nmであった。
《A層》
このZEONORフィルムのコロナ表面処理面に、位相差フィルム1と同様にして厚み15μmのA層を形成した。
S層とA層の積層体の光学特性を測定し、それからS層の寄与を差し引くことにより、A層のみの波長550nmにおけるReA(550)及びRthA(550)を算出した。結果を下記表1に示す。
《B層》
このA層の表面に、上記と同様して厚み0.64μmのB層を形成した。
この様にして、位相差フィルム8を作製した。位相差フィルム8の光学特性を下記表2に示す。
また、位相差フィルム8の光学特性から、S層及びA層の寄与分を差し引いて、B層のみの波長550nmにおけるReB(550)及びRthB(550)を算出した。結果を下記表1に示す。
《S層》
位相差フィルム1のS層に用いたのと同一のTACフィルムを用い、同様にアルカリ鹸化処理した。
《A層》
このTACフィルムのアルカリ鹸化処理面に、位相差フィルム1と同様にしてA層を形成した。但し、PVA溶液の調製において、PVA124の代わりに株式会社クラレ社製のPVA105(平均重合度500、平均鹸化度98モル%)を用い、塗布量を変更して、厚み15μmのA層を形成した。
S層とA層の積層体の光学特性を測定し、それからS層の寄与を差し引くことにより、A層のみの波長550nmにおけるReA(550)及びRthA(550)を算出した。結果を下記表1に示す。
《B層》
このA層の表面に、位相差フィルム1と同様にB層を形成した。
この様にして、比較例用の位相差フィルム7を作製した。位相差フィルム9の光学特性を下記表2に示す。
また、位相差フィルム9の光学特性から、S層及びA層の寄与分を差し引いて、B層のみの波長550nmにおけるReB(550)及びRthB(550)を算出した。結果を下記表1に示す。
《S層》
位相差フィルム5のS層に用いたのと同一のTACフィルムを用い、同様にアルカリ鹸化処理した。
《A層》
このTACフィルムのアルカリ鹸化処理面に、位相差フィルム1と同様にしてA層を形成した。但し、塗布量を変更して、厚み9μmのA層を形成した。
S層とA層の積層体の光学特性を測定し、それからS層の寄与を差し引くことにより、A層のみの波長550nmにおけるReA(550)及びRthA(550)を算出した。結果を下記表1に示す。
《B層》
B層は形成しなかった。
この様にして、比較例用の位相差フィルム10を作製した。位相差フィルム7の光学特性を下記表2に示す。
《S層》
位相差フィルム5のS層に用いたのと同一のTACフィルムを用い、同様にアルカリ鹸化処理した。
《A層》
このTACフィルムのアルカリ鹸化処理面に、上記と同様にしてA層を形成した。但し、PVA溶液中にPVA124を添加せず、変性PVA203の濃度が100質量のPVA溶液を調製し、厚み1μmのA層を形成した。
S層とA層の積層体の光学特性を測定し、それからS層の寄与を差し引くことにより、A層のみの波長550nmにおけるReA(550)及びRthA(550)を算出した。結果を下記表1に示す。
《B層》
下記の円盤状液晶化合物を含む塗布液(D−1)を調整した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
ディスコティック液晶化合物を含む塗布液(D−1)の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記のディスコティック液晶性化合物(I) 91質量部
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) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
下記のフッ素系ポリマーA 0.4質量部
メチルエチルケトン 212質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
この様にして、位相差フィルム11を作製した。位相差フィルム11の光学特性を下記表2に示す。
上記で作製した位相差フィルム1〜11に関し、下記の方法に従って、S層/A層の接着性及びA層/B層の接着性を評価した。結果を、下記表2に示す。
《S層/A層》
各位相差フィルム1〜11の作製過程で作製されるS層とA層との積層体を試料として、A層の表面に、カッターナイフで碁盤目状に縦11本、横11本の切り込みを入れて、合計100個の正方形の升目を刻み、日東電工(株)製のポリエステル粘着テープ”No.31B”をA層の表面に圧着して、剥がれについて試験を行った。剥がれの有無を目視で観察し、下記の4段階評価を行った。
◎:100個の升目中に剥がれが全く認められなかったもの
○:100個の升目中に剥がれが認められたものが2升以内のもの
△:100個の升目中に剥がれが認められたものが3〜10升のもの
×:100個の升目中に剥がれが認められたものが10升を超えたもの
《A層/B層》
上記作製した各位相差フィルム1〜11試料のB層の表面に、カッターナイフで碁盤目状に縦11本、横11本の切り込みを入れて、合計100個の正方形の升目を刻み、日東電工(株)製のポリエステル粘着テープ”No.31B”をB層の表面に圧着して、剥がれについて試験を行った。剥がれの有無を目視で観察し、下記の4段階評価を行った。
◎:100個の升目中に剥がれが全く認められなかったもの
○:100個の升目中に剥がれが認められたものが2升以内のもの
△:100個の升目中に剥がれが認められたものが3〜10升のもの
×:100個の升目中に剥がれが認められたものが10升を超えたもの
ノルボルネン系重合体[日本ゼオン(株)、ゼオノア1020、ガラス転移温度105℃]からなる[1]層、スチレン−無水マレイン酸共重合体[ノヴァケミカルジャパン(株)、ダイラークD332、ガラス転移温度130℃、オリゴマー含有量3質量%]からなる[2]層及び変性エチレン−酢酸ビニル共重合体[三菱化学(株)、モディックAP A543、ビカット軟化点80℃]からなる[3]層を有し、[1]層(15μm)−[3]層(5μm)−[2]層(100μm)−[3]層(5μm)−[1]層(15μm)の構成の未延伸積層体フィルム101を共押出成形により得た。
次に、上記で得た長尺の未延伸積層体フィルム101を、フィルム温度を140℃に設定して30秒後加熱ゾーンを通過した後、長手方向に1.50倍延伸し、延伸後の膜厚114μmの位相差フィルムA1を得た。
得られた位相差フィルムA1の波長550nmにおけるRe、及びRthを、先に述べた方法に従い、KOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)にて測定した。面内レターデーションRe(550)は150nm、厚さ方向レターデーションRth(550)は−75nmであり、面内遅相軸は長手方向に垂直であり、そのばらつきは±0.05°であり、残留揮発成分含有量は0.01質量%以下であった。即ち、位相差フィルムA1は、面内遅相軸が長手方向に垂直である、負のAプレートであった。
位相差フィルム1〜11のそれぞれについて、フィルムの裏面(A層等を有するフィルムについては、A層が形成されていない側の表面)を鹸化処理した。具体的には、1.5N水酸化ナトリウム水溶液(55℃、2分)に浸漬した後、水洗した(室温、15秒)。更に0.1N硫酸(30℃、20秒)に浸漬した後、水洗した(室温、15秒)。
ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、各フィルムの鹸化処理を行った裏面を、偏光膜の一方の表面にRoll To Rollで貼り付けた。
次に、上記で作製した負のAプレート(A1)を、各位相差フィルムの表面(A層等を有する位相差フィルムでは、A層等が形成されている側の表面)に、接着剤を用いて、貼り付けた。このとき、前記偏光膜の吸収軸と、各位相差フィルムの遅相軸とは垂直になるように配置されていた。
さらに、偏光膜の裏面(位相差フィルム等を貼合していない側の面)に、厚さ80μmのセルローストリアセテートフィルム(TD−80UF:富士フイルム(株)製)に上記鹸化処理を行い、鹸化処理した面をポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の反対側の表面にRoll To Rollで貼り付けた。このようにして偏光板1〜9をそれぞれ作製した。
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、市販のセルロースアシレートフィルム(富士フイルム(株)製 Z−TAC)を鹸化後、をロールtoロールで貼り付けた。
また、市販のセルローストリアシレートフィルム(フジタックTD80UF、富士フイルム(株)製)に鹸化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、前記偏光膜の他方の面にロールtoロールで貼り付け、70℃で10分以上乾燥して、偏光板(P1)を作製した。
IPSモードの液晶テレビTH−32LX500(松下電器産業(株)社製)から、液晶セルを取り出し、視認側及びバックライト側に貼られてあった偏光板、及び光学フィルムを剥した。この液晶セルは、電圧無印加状態及び黒表示時では液晶分子はガラス基板間で実質的に平行配向しており、その遅相軸方向は画面に対して水平方向であった。
上記の平行配向セルの上下のガラス基板に、視認側偏光板として作製した上記偏光板1〜11のいずれか、及びバックライト側偏光板として作製した偏光板P1を、粘着剤を用いて貼り合わせた。偏光板1〜11のそれぞれについては、上記位相差フィルムA1を液晶セルガラス基板に接触させて貼合し、偏光板P1については、Z−TACフィルムを液晶セルガラス基板に接触させて貼合した。
また、偏光板1〜11のそれぞれの吸収軸と液晶セルの遅相軸が垂直になるようにし、偏光板1〜11のそれぞれと偏光板P1の吸収軸は直交するように配置した。
このようにして偏光板を貼り合せた各液晶セルを、再度、液晶テレビTH−32LX500に組み込み、液晶表示装置(L1〜L11)をそれぞれ作製した。
上記で作製した液晶表示装置(L1)〜(L11)に対し正面及び斜め漏れ光、正面及び斜めから見たときのカラーシフトを下記の方法で評価し、下記表2にまとめた。
IPSモード液晶表示装置L1〜L11それぞれについて、正面及び斜め漏れ光、正面及び斜めから見たときのカラーシフトを下記の方法で評価し、下記表2にまとめた。
暗室内に設定されたシャーカステン上に、偏光板を貼り合わせない状態で液晶セルを置き、液晶セルのラビング方向を基準として左方向に45度の方位で、且つ液晶セルの法線方向から60度の方向に1m離れたところに設置された輝度計(分光放射輝度計CS−1000:ミノルタ(株)製)で輝度1を測定した。
次いで、上記と同じシャーカステン上に偏光板を貼り合わせた各液晶表示装置を置き、上記と同様に輝度2を測定し、これを輝度1に対する比率で表したものを斜め漏れ光とした。
暗室内に設定されたシャーカステン上に、偏光板を貼り合わせた状態で液晶セルを置き、液晶セルのラビング方向を基準として左方向に45度の方位で、且つ液晶セルの法線方向から60度の方向に1m離れたところから液晶セルを観察し色味とその強度を下記のように評価した。カラーシフトの強度は下記の基準に従った。
○ :特定の色味が見えない
○△:特定の色味が僅かに見える。
△ :特定の色味が少し見える。
× :特定の色味がはっきり見える。
本発明の実施例である位相差フィルム1〜8はいずれも、負のAプレートと組み合わせてIPSモード液晶表示装置の光学補償に利用することにより、斜め方向における色味付きの軽減、及び斜め漏れ光の軽減が理解できる。
また、位相差フィルム1〜4では波長分散性(Rth(450)/Rth(550))が理想的な波長分散の値である450/550=0.82に近いものほど色付きの軽減、斜め漏れ光の軽減が見られる。波長分散を上記の値とするためにA層のRth(550)は50nm以上であることが好ましい。
なお、負のCプレートを用いた液晶表示装置No.10および11は、更に波長分散性が高く、斜め方向における色味付き、及び斜め漏れ光が劣っている。
また、本発明の位相差フィルム1〜8の光学特性は、B層を形成しなかった位相差フィルム10では達成できなかった。
また、位相差フィルム9と、位相差フィルム1とでは、A層の厚みは同等であったにも係わらず、位相差フィルム1では式(3)を満足するA層が形成できたのは、平均重合度が1000〜5000の未変性PVAであるPVA124を主成分として用いたことによるものと考えられ、平均重合度が1000以上の未変性PVAを主成分として用いることで、Reは低いままで、Rthが高いA層が作製できることが理解できる。なお、A層の厚みを厚くすれば、Rthの値も大きくなるが、薄型化の要請に応えるためには、A層の厚みは、40μm以下とするのが好ましい。従って、平均重合度が前記範囲の未変性PVAを用いてA層を作製するとともに、S層として、RthS(550)が50〜100nm程度のポリマーフィルムを用いると、A層の厚みを厚くしなくても、全体として式(2)を満足する位相差フィルムを作製できる。
また、本発明の位相差フィルムの中でも、位相差フィルム1〜7は、S層としてセルロースアシレート系ポリマーフィルムを用いているので、S層/A層の接着性が高く、ならびに位相差フィルム1〜6は、A層の形成に重合性官能基を有する変性PVAを用いているので、A層/B層の接着性が高いことが理解できる。
位相差フィルムNo.1に対し、A層とB層の膜厚を表3に示すように変更した以外は、位相差フィルムNo.1と同様にして位相差フィルムNo.12〜16を作製した。結果を表3に示した。
表1に示した結果と合わせると、本発明ではA層、B層の厚みを変えることで、厚み方向のレターデーションRthを自在に調整しつつ、波長分散値を自在に調整することができる。
Claims (15)
- 透明ポリマーフィルム(S層)、その上にポリビニルアルコール類を主成分として含有する層(A層)、及び更にその上に光学異方性層(B層)を有し、下記式(1)〜(4)を満たすことを特徴とする位相差フィルム:
(1)0nm≦Re(550)≦10nm
(2)50nm≦Rth(550)≦200nm
(3)20nm≦RthA(550)≦400nm
(4)−300nm≦RthB(550)≦−50nm
ここで、
Re(550)は、波長550nmにおける位相差フィルムの面内レターデーション;
Rth(550)は、波長550nmにおける位相差フィルムの厚み方向のレターデーション;
RthA(550)は、波長550nmにおけるA層の厚み方向のレターデーション;及び
RthB(550)は、波長550nmにおけるB層の厚み方向のレターデーション;である。 - 下記式(5)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の位相差フィルム:
(5)0.7≦Rth(450)/Rth(550)≦1.0
ここで、
Rth(450)は、波長450nmにおける位相差フィルムの厚み方向のレターデーションである。 - 前記B層が、棒状液晶化合物を含む組成物から形成される層であることを特徴とする請求項1又は2に記載の位相差フィルム。
- 前記B層が、前記組成物を前記A層の表面に塗布することによって形成される層であることを特徴とする請求項3に記載の位相差フィルム。
- 前記S層が、セルロースアシレートを主成分として含有する透明ポリマーフィルムであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の位相差フィルム。
- 前記A層が、平均重合度1000〜5000のポリビニルアルコールを50質量%以上含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の位相差フィルム。
- 前記平均重合度1000〜5000のポリビニルアルコールの平均鹸化度が、90モル%以上であることを特徴とする請求項6に記載の位相差フィルム。
- 前記A層が、重合性官能基を有する変性ポリビニルアルコールを1〜50質量%含有する組成物から形成される層であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の位相差フィルム。
- 前記重合性官能基を有する変性ポリビニルアルコールの平均鹸化度が、50〜88モル%であることを特徴とする請求項8に記載の位相差フィルム。
- 偏光膜と、請求項1〜9のいずれか1項に記載の位相差フィルムとを少なくとも有することを特徴とする偏光板。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の位相差フィルムを有することを特徴とする液晶表示装置。
- 互いに吸収軸を直交にして配置されている一対の偏光膜、該一対の偏光膜の間に配置される一対の基板、及び該一対の基板間に挟持される液晶層を有し、該液晶層中の液晶性分子が外部電界が印加されていない非駆動状態において前記一対の基板に対し水平な方向に配向することを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置。
- 高分子延伸フィルムからなる第2の位相差フィルムを更に有することを特徴とする請求項11又は12に記載の液晶表示装置。
- 前記第2の位相差フィルムの波長550nmの面内レターデーションRe(550)及び同波長の厚さ方向のレターデーションRth(550)が下記式(7)及び下記式(8)を満たすことを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
(7) 70nm≦Re(550)≦180nm
(8) −0.6≦Rth(550)/Re(550)≦−0.4 - 前記第2の位相差フィルムが、セルロースアシレートフィルム、ノルボルネン系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ポリエステル系フィルム及びポリサルフォン系フィルムのいずれかであることを特徴とする請求項13又は14に記載の液晶表示装置。
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