JP2010102296A - アクリルフィルム、光学補償フィルム、及びそれを用いたips又はffsモード液晶表示装置 - Google Patents
アクリルフィルム、光学補償フィルム、及びそれを用いたips又はffsモード液晶表示装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】フィルムの面内遅相軸に直交するとともにフィルム面の法線を含む面内において、該法線からフィルム面方向にφ°傾いた方向から測定したレターデーションR[φ]が、最小となるφ値を傾斜角度β[°]として、β≠0であり、且つ波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth(550)≠0であることを特徴とするIPS又はFFSモード液晶表示用光学補償フィルムである。
【選択図】図1
Description
黒表示時に斜め方向に光漏れが生じるのを軽減するため、液晶セルと偏光子との間に配置される偏光板の保護フィルムとして、所定の光学特性を満足するセルロースアシレートフィルムを用いることが提案されている(特許文献1)。また、液晶セルと偏光子との間に、Cプレートと二軸性フィルムを配置することが提案されている(特許文献2)。
また、額縁付近での光漏れ、色むら、カラーシフト等による視認不良が解決されたIPS方式液晶表示装置として、液晶セル側に配置される偏光板の保護フィルムとして、所定の光学特性の保護フィルムを用いること、及び該保護フィルムの一例として、アクリルフィルムの使用が提案されている(特許文献3)。
従って、本発明は、IPS方式又はFFS方式等の水平配向方式の液晶表示装置の黒表示時に斜め方向に生じる光漏れを軽減し、より理想的な黒表示を達成するのに寄与する新規なアクリルフィルム、及び光学補償フィルムを提供することを課題とする。
また、本発明は、黒表示時に斜め方向に生じる光漏れが軽減され、より理想的な黒表示を達成可能なIPS方式又はFFS方式等の水平配向方式の液晶表示装置を提供することを課題とする。
[1] フィルムの面内遅相軸に直交するとともにフィルム面の法線を含む面内において、該法線からフィルム面方向にφ°傾いた方向から測定したレターデーションR[φ]が、最小となるφ値を傾斜角度β[°]として、β≠0であり、且つ波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth(550)が、Rth(550)≠0であることを特徴とするIPS又はFFSモード液晶表示用光学補償フィルム。
[2] 波長550nmの面内レターデーションRe(550)が−10nm〜10nmであり、同波長の厚み方向のレターデーションRth(550)が−30nm〜30nm(但し、Rth(550)≠0)であることを特徴とする[1]のIPS又はFFSモード液晶表示用光学補償フィルム。
[3] 面内レターデーションReの波長分散|Re(630)−Re(450)|が、1.5nm以下であり、厚み方向レターデーションRthの波長分散|Rth(630)−Rth(450)|が4nm以下であることを特徴とする[1又は2]のIPS又はFFSモード液晶表示用光学補償フィルム。
[4] アクリルフィルムであることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかのIPS又はFFSモード液晶表示用光学補償フィルム。
[5] ラクトン環単位、無水マレイン酸単位、及びグルタル酸無水物単位から選ばれる少なくとも1種の単位を含むアクリル系樹脂を含有することを特徴とする[4]のIPS又はFFSモード液晶表示用光学補償フィルム。
[6] 環状オレフィン系樹脂フィルムからなる又は有すること特徴とする[1]〜[3]のいずれかのIPS又はFFSモード液晶表示用光学補償フィルム。
[7] フィルムの面内遅相軸に直交するとともにフィルム面の法線を含む面内において、該法線から前記フィルムの面方向にφ°傾いた方向から測定したレターデーションR[φ]が、最小となるφ値を傾斜角度β[°]として、β≠0且つ|β|≦45であるアクリルフィルムであって、波長550nmの面内レターデーションRe(550)が−10nm〜10nmであり、同波長の厚み方向のレターデーションRth(550)が−30nm〜30nmであり、面内レターデーションReの波長分散|Re(630)−Re(450)|が1.5nm以下であり、厚み方向レターデーションRthの波長分散|Rth(630)−Rth(450)|が4nm以下であることを特徴とするアクリルフィルム。
[8] 少なくとも一方が電極を有する対向配置された一対の基板と、該一対の基板間に設けられ、配向制御された液晶層と、該液晶層を挟持して配置された一対の偏光板とを有し、前記電極により該電極を有する基板に対し平行な成分を持つ電界が形成され、前記一対の偏光板の少なくとも一方が、[1]〜[6]のいずれかの光学補償フィルムを少なくとも1枚有することを特徴とするIPS又はFFSモード液晶表示装置。
[9] 一対の偏光子と、該一対の偏光子との間に水平配向した液晶セルとを有し、前記一対の偏光子のそれぞれと、前記液晶セルとの間に、[1]〜[6]のいずれかの光学補償フィルムをそれぞれ有することを特徴とするIPS又はFFSモード液晶表示装置。
[10] 一対の偏光子と、該一対の偏光子との間に水平配向した液晶セルとを有し、前記一対の偏光子の一方と、前記液晶セルとの間に、[1]〜[7]のいずれかのフィルムを有し、及び前記一対の偏光子の他方と、前記液晶セルとの間に、環状オレフィン系樹脂フィルムを有することを特徴とするIPS又はFFSモード液晶表示装置。
[11] 一対の偏光子と、該一対の偏光子との間に水平配向した液晶セルとを有し、前記一対の偏光子の一方と、前記液晶セルとの間に、[1]〜[7]のいずれかのフィルムを有し、及び前記一対の偏光子の他方と、前記液晶セルとの間に、光学的に2軸性のフィルム及び正のCプレートを有することを特徴とするIPS又はFFSモード液晶表示装置。
また、本発明によれば、黒表示時に斜め方向に生じる光漏れが軽減され、より理想的な黒表示を達成可能なIPS方式又はFFS方式等の水平配向方式の液晶表示装置を提供することができる。
本発明は、主軸の傾斜角度β[°]がβ≠0、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth(550)がRth(550)≠0であるIPS又はFFSモード液晶表示用光学補償フィルムに関する。本発明の光学補償フィルムは、前記所定の光学特性を満足することにより、IPS方式及びFFS方式等の水平配向方式の液晶表示装置の黒表示時に斜め方向に生じる光漏れの軽減に寄与する。より具体的には、以下の通りである。IPS方式及びFFS方式等の水平配向方式の液晶表示装置では、駆動電圧無印加時は、液晶分子は基板面に形成された配向膜の配向制御方向(一般的にはラビング軸の方向)に沿って水平配向し、それによって黒表示状態になる。しかし、プレチルト角がある程度あるので、液晶分子は完全には水平に配向しておらず、表示面を法線方向から上下にずらした斜め方向から観察すると、液晶分子の配向の非対称性に起因して、非対称な光漏れが生じる。本発明の光学補償フィルムは、主軸の傾斜角度βが、β≠0を満足するので、IPS方式又はFFS方式液晶セルのプレチルト角に起因する黒表示時の光漏れの非対称性を解消するのに寄与する。その結果、黒表示に若干の光漏れがあっても、その光漏れの程度が表示面上下でほぼ対称的であるので、より理想的な黒表示を達成できる。
Re(λ)は、KOBRA 21ADH、又はWR(王子計測機器(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。
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す。dは膜厚を表す。
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。
なお、本明細書において、Re、Rth及び屈折率について特に測定波長が付記されていない場合は、測定波長550nmであるものとする。
また、本明細書において、R[β]は上記Re(θ)の極小値であり、そこでβ=θとなる。
また、黒表示時の斜め方向の色味付の解消の観点から、本発明の光学補償フィルムのReの波長分散|Re(630)−Re(450)|は、1.5nm以下であるのが好ましく、1nm以下であるのがより好ましい。また、同観点から、本発明の光学補償フィルムのRthの波長分散|Rth(630)−Rth(450)|が4nm以下であるのが好ましく、2nm以下であるのがより好ましい。
厚みむらはx軸方向及びy軸方向のいずれも0%〜3%が好ましく、より好ましくは0%〜2%、さらに好ましくは0%〜1%である。
本発明の上記光学補償フィルムに,さらにCプレートや二軸性フィルムを積層することも可能であり,Cプレートや二軸性フィルムに傾斜角をもたせてもよい。そのときのCプレートや二軸性フィルムのβは|β|≦35°であるのが好ましい。
本発明の光学補償フィルムの一例は、主成分として、少なくとも1種のアクリル酸、メタクリル酸又はそれらの誘導体(以下、「(メタ)アクリル酸系モノマー」という場合がある)を単独で又は他の重合性モノマーと重合して得られる重合体(以下、「アクリル系樹脂」という)の少なくとも1種を含有するアクリルフィルムである。前記アクリル酸及びメタクリル酸((メタ)アクリル酸)の誘導体としては、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステルを挙げることができる。前記メタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、メタクリル酸メチル等をあげることができる。前記アクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸2−エチルヘキシル等を挙げることができる。
その他の(メタ)アクリル酸の誘導体として、例えば、下記一般式(1)で表される構造のものを挙げることができる。
本発明の光学補償フィルムの原料として使用可能なアクリル系樹脂の(メタ)アクリル酸系モノマーの例には、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸tert-ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−クロロエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2,3,4,5,6−ペンタヒドロキシエキシル及び(メタ)アクリル酸2,3,4,5−テトラヒドロキシペンチルが含まれる。熱安定性に優れる点で、少なくとも(メタ)アクリル酸メチル(以下MMAともいう)を使用するのが好ましい。
前記アクリル系樹脂の製造に、前記(メタ)アクリル酸系モノマーとともに使用可能な他の重合性モノマーの例には、スチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、o−エチルスチレン、p−エチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン等のアルキル置換スチレン、及びα−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレン等のα−アルキル置換スチレン等の芳香族ビニル化合物類;アクリロニトリル、メタクリルニトリル等のシアン化ビニル類;N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド類;ラクトン環単位、グルタル酸無水物単位、無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸無水物類;マレイン酸等の不飽和酸類;グルタルイミド単位;等が含まれる。これらの中でも、耐熱性の観点では、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド及びN−メチルマレイミドなどのN−置換マレイミド、ラクトン環単位、グルタル酸無水物単位、無水マレイン酸単位及びグルタルイミド単位などが好ましく、高Tgの観点から、ラクトン環単位、無水マレイン酸単位又はグルタル酸無水物単位がより好ましい。
ラクトン環構造が重合体の分子鎖中(重合体の主骨格中は主鎖中ともいう)に形成されることにより、共重合体であるアクリル系樹脂に高い耐熱性が付与され、且つTgも高くなるため好ましい。また、耐熱性向上及びフィルム製造時の泡やシルバーストリーク抑制の観点から、ラクトン環構造を導く環化縮合反応の反応率は十分に高いことが好ましい。
前記有機残基は、炭素数が1〜20の範囲内であれば特には限定されないが、例えば、直鎖若しくは分岐状のアルキル基、直鎖若しくは分岐状のアルキレン基、アリール基、−OAc基、−CN基などが挙げられる。また、有機残基は酸素原子を含んでいてもよい。前記R11〜R13の炭素数は1〜10であることが好ましく、1〜5であることがより好ましい。
無水マレイン酸構造が重合体の分子鎖中(重合体の主骨格中)に形成されることにより、共重合体であるアクリル系樹脂に高い耐熱性が付与され、かつ、Tgも高くなるため好ましい。
前記有機残基は、炭素数が1〜20の範囲内であれば特には限定されないが、例えば、直鎖若しくは分岐状のアルキル基、直鎖もしくは分岐状のアルキレン基、アリール基、−OAc基、−CN基などが挙げられる。また、有機残基は酸素原子を含んでいてもよい。
前記R21及びR22の炭素数は1〜10であることが好ましく、1〜5であることがより好ましい。
グルタル酸無水物構造が重合体の分子鎖中(重合体の主骨格中)に形成されることにより、共重合体であるアクリル系樹脂に高い耐熱性が付与され、かつ、Tgも高くなるため好ましい。
前記R31及びR32の炭素数は1〜10であることが好ましく、1〜5であることがより好ましい。
また、前記アクリル系樹脂は、耐熱性を損なわない範囲で共重合可能なその他の単量体成分を共重合した単位を含んでいてもよい。共重合可能なその他の単量体成分の例には、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o−エチルスチレン、p−エチルスチレン及びp−t−ブチルスチレンなどの芳香族ビニル系単量体、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリルなどのシアン化ビニル系単量体、アリルグリシジルエーテル、スチレン−p−グリシジルエーテル、p−グリシジルスチレン、無水イタコン酸、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、ブトキシメチルアクリルアミド、N−プロピルメタクリルアミド、アクリル酸アミノエチル、アクリル酸プロピルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸エチルアミノプロピル、メタクリル酸フェニルアミノエチル、メタクリル酸シクロヘキシルアミノエチル、N−ビニルジエチルアミン、N−アセチルビニルアミン、アリルアミン、メタアリルアミン、N−メチルアリルアミン、p−アミノスチレン、2−イソプロペニル−オキサゾリン、2−ビニル−オキサゾリン、2−アクロイル−オキサゾリン、2−スチリル−オキサゾリン、アクリロニトリル等のニトリル系単量体、酢酸ビニル等のビニルエステル類、グルタルイミド単位等が含まれる。
付加重合及びそれにより得られる樹脂としては、例えば、特許3517471号公報、特許3559360号公報、特許3867178号公報、特許3871721号公報、特許3907908号公報、特許3945598号公報、特表2005−527696号公報、特開2006−28993号公報、特開2006−11361公報、国際公開WO第2006−/004376号公報、国際公開WO第2006−/030797号公報パンフレットに記載されているものが挙げられる。中でも、特許3517471号公報に記載のものが特に好ましい。
開環重合及びそれにより得られる樹脂としては、国際公開WO98第98/−14499号公報パンフレット、特許3060532号公報、特許3220478号公報、特許3273046号公報、特許3404027号公報、特許3428176号公報、特許3687231号公報、特許3873934号公報、特許3912159号公報に記載のものが挙げられる。中でも、国際公開WO第98−/14499号公報パンフレット、特許3060532号公報に記載のものが特に好ましい。
これらの環状オレフィンの中でも付加重合のもののほうがより好ましい。市販品を用いてもよく、特に押し出し成形時に発生するゲルを抑制しやすい、「TOPAS #6013」(Polyplastics社製)を用いることができる。
その他の
以下各添加剤を詳細に説明する。
本発明の光学補償フィルムには、安定剤を添加してもよい。安定剤は、フィルム構成材料の酸化防止、分解して発生した酸の捕捉、光又は熱によるラジカル種基因の分解反応を抑制又は禁止する等、解明できていない分解反応を含めて、着色や分子量低下に代表される変質や材料の分解による揮発成分の生成を抑制するために有用である。本発明のフィルムを溶融製膜法で製造する場合は、安定化剤は、前記ポリマー材料の加熱溶融前又は加熱溶融時に添加されることが好ましい。安定化剤は、製膜するための溶融温度においても、分解せずに機能することが求められる。
前記安定剤は、それぞれ単独で或いは2種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択される。好ましくは、ポリマー材料の質量に対して安定化剤の添加量が、0.001質量%〜5質量%であり、より好ましくは0.005質量%〜3質量%であり、さらに好ましくは0.01質量%〜0.8質量%である。
アクリル系樹脂などのポリマー材料は、高温下では酸によっても分解が促進されるため、本発明のフィルムにおいては酸捕捉剤を添加することが好ましい。
本発明において有用な酸捕捉剤としては、酸と反応して酸を不活性化する化合物であれば制限なく用いることができるが、米国特許第4,137,201号明細書に記載されている酸捕捉剤としてのエポキシ化合物を含んでなるのが好ましい。このような酸捕捉剤としてのエポキシ化合物は当該技術分野において既知であり、種々のポリグリコールのジグリシジルエーテル、特にポリグリコール1モル当たりに約8〜40モルのエチレンオキシドなどの縮合によって誘導されるポリグリコール、グリセロールのジグリシジルエーテルなど、金属エポキシ化合物(例えば、塩化ビニルポリマー組成物において、及び塩化ビニルポリマー組成物と共に、従来から利用されているもの)、エポキシ化エーテル縮合生成物、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(即ち、4,4'−ジヒドロキシジフェニルジメチルメタン)、エポキシ化不飽和脂肪酸エステル(特に、2〜22個の炭素原子を有する脂肪酸と、4〜2個の炭素原子のアルキルのエステル(例えば、ブチルエポキシステアレート)など)、及び種々のエポキシ化長鎖脂肪酸トリグリセリドなど(例えば、エポキシ化大豆油などの組成物によって代表され、例示され得る、エポキシ化植物油及び他の不飽和天然油(これらは時としてエポキシ化天然グリセリド又は不飽和脂肪酸と称され、これらの脂肪酸は一般に12〜22個の炭素原子を含有している))が含まれる。特に好ましいのは、市販のエポキシ基含有エポキシド樹脂化合物 EPON 815c、及びエポキシ化エーテルオリゴマー縮合生成物である。
なお酸捕捉剤は酸掃去剤、酸捕獲剤、酸キャッチャー等と称されることもあるが、本発明においてはこれらの呼称による差異なく用いることができる。
本発明の光学補償フィルム(例えば、アクリルフィルム)には、光安定剤を添加してもよい。光安定剤としては、ヒンダードアミン光安定剤(HALS)化合物などが挙げられ、これは既知の化合物であり、例えば、米国特許第4,619,956号明細書の第5〜11欄及び米国特許第4,839,405号明細書の第3〜5欄に記載されているように、2,2,6,6−テトラアルキルピペリジン化合物、又はそれらの酸付加塩もしくはそれらと金属化合物との錯体が含まれる。これらは、旭電化からアデカスタブLA−57、同LA−52、同LA−67、同LA−62、同LA−77として、またチバ・スペシャリティーケミカルズ社からTINUVIN 765、同144として市販されている。
本発明の光学補償フィルム(例えば、アクリルフィルム)には、1種又は2種以上の紫外線吸収剤を含有させることが好ましい。前記紫外線吸収剤としては、特に制限はないが、劣化防止の観点から、波長380nm以下の紫外線の吸収能に優れ、かつ、液晶表示性の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ないものが好ましい。例えば、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物などが好ましい例として挙げられる。特に好ましい紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系化合物やベンゾフェノン系化合物である。中でも、ベンゾトリアゾール系化合物は、ポリマー材料に対する不要な着色が少ないことから最も好ましい。これら好ましい紫外線吸収剤は、特開昭60−235852号、特開平3−199201号、同5−1907073号、同5−194789号、同5−271471号、同6−107854号、同6−118233号、同6−148430号、同7−11056号、同7−11055号、同7−11056号、同8−29619号、同8−239509号、特開2000−204173号の各公報に記載がある。前記紫外線吸収剤の添加量は、調製する溶融物(メルト)の0.01〜2質量%であることが好ましく、0.01〜1.5質量%であることがさらに好ましい。
紫外線吸収性モノマーから誘導されるポリマー中の紫外線吸収性モノマーの含有量が1〜70質量%であることが好ましく、より好ましくは、5〜60質量%である。
本発明の光学補償フィルム(例えば、アクリルフィルム)に可塑剤として知られる化合物を添加することは、機械的性質向上、柔軟性を付与、耐吸水性付与、水分透過率低減等のフィルムの改質観点において好ましい。また、後述する溶融流延法においては、用いる可塑剤の添加によりフィルム構成材料の溶融温度を低下させる目的、又は同じ加熱温度においてアクリル系樹脂よりも可塑剤を含むフィルム構成材料の粘度が低下できる目的を含んでいる。
このような可塑剤の例として、リン酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、ピロメリット酸系可塑剤、多価アルコールエステル系可塑剤、グリコレート系可塑剤、クエン酸エステル系可塑剤、脂肪酸エステル系可塑剤、カルボン酸エステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤などを好ましく用いることができるが、特に好ましくは多価アルコールエステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、クエン酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、等の非リン酸エステル系可塑剤である。また、特開2003−12859号公報に記載の重量平均分子量が500〜10000であるエチレン性不飽和モノマーを重合して得られるポリマー、アクリル系ポリマー、芳香環を側鎖に有するアクリル系ポリマー又はシクロヘキシル基を側鎖に有するアクリル系ポリマーなども好ましく用いられる。
本発明の光学補償フィルム(例えば、アクリルフィルム)に、マット剤(以下、微粒子ともいう)を添加してもよい。前記マット剤としては、無機化合物の微粒子や有機化合物の微粒子が挙げられ、いずれでもよい。本発明におけるアクリル系樹脂に含まれる微粒子の平均一次粒子サイズは、ヘイズを低く抑えるという観点から5nm〜3μmであることが好ましく、5nm〜2.5μmであることがより好ましく、10nm〜2.0μmであることがさらに好ましい。ここで、微粒子の平均一次粒子サイズは、ポリマーフィルムを透過型電子顕微鏡(倍率50万〜100万倍)で観察し、粒子100個の一次粒子サイズの平均値を求めることにより決定する。微粒子の添加量は、ポリマー材料に対して0.005〜1.0質量%であることが好ましく、より好ましくは0.01〜0.8質量%であり、さらに好ましくは0.02〜0.4質量%である。
その他の添加剤として、赤外線吸収剤、レターデーション調整剤を添加してもよく、これらの種類は特に制限されない。その他の添加剤の添加量は0〜1000ppmであることが好ましく、0.1〜5質量%であることが好ましく、0.2〜3質量%であることが特に好ましい。
本発明の光学補償フィルムは溶液製膜法を用いて製造しても、溶融製膜法を用いて製造してもよいが、溶融製膜法により製造されることが好ましい。本発明の一例のアクリルフィルムは、以下の溶融製膜方法で製造するのが、特に好ましい。一般に、アクリル系樹脂は熱分解しやすいことが知られており、ラクトン環単位を含むアクリル系樹脂、無水マレイン酸単位を含むアクリル系樹脂及びグルタル酸無水物単位を含むアクリル系樹脂は、一般的なアクリル系樹脂よりもさらに熱分解しやすい。一方、ラクトン環単位を含むアクリル系樹脂、無水マレイン酸単位を含むアクリル系樹脂及びグルタル酸無水物単位を含むアクリル系樹脂は、一般的なアクリル系樹脂よりTgが高く、かつ光線透過率も高いという物性を有しているため、液晶表示装置用の材料として好ましい。
さらに、前記アクリル系樹脂を製膜して得られるアクリルフィルムは、破断伸度が小さく、フィルム表面が擦れた際にアクリル分子が切断し易く、そこが傷となって目立ち易いという性質を有しているために、従来の方法で製膜すると擦り傷が生じやすい。
このような熱分解し易いアクリル系樹脂、中でもさらに熱分解し易いラクトン環単位を含むアクリル系樹脂、無水マレイン酸単位を含むアクリル系樹脂及びグルタル酸無水物単位を含むアクリル系樹脂を用いる場合は、後述する製造方法によりアクリルフィルムを製造するのが好ましい。また、後述の方法によれば、前記光学特性を満足するアクリルフィルムを、安定的に製造することができる。また、後述する製造方法によれば、熱分解に由来する異物の発生を顕著に抑制することができ、フィルム表面の欠陥を改善したアクリルフィルムを得ることができる。すなわち、熱分解しやすい樹脂を製膜の原料に用いると、溶融温度を上げられないため、高粘度の状態で製膜する必要がある。高粘度のメルトを用いて製膜すると、ダイ出口で大きな力で延伸されたり、タッチ・チルロール間で大きな力でズリが加えられやすい。その結果、後述のアクリルフィルムの製造方法を用いることで、高粘度のアクリル系樹脂溶融物を用いても、要求される光学特性を満足するアクリルフィルムを安定的に製造することができる。また、後述する製造方法により、フィルム表面にズリを与え、これによりアクリル分子を引き伸ばすため分子間の絡み合いを増加させ破断伸度を増加させることとなり、得られるアクリルフィルムの擦り傷も少なくなる。
勿論、アクリル系樹脂以外の熱可塑性樹脂を主成分とする熱可塑性ポリマーフィルム(例えば、環状オレフィン系樹脂フィルム)からなる本発明の光学補償フィルムも、下記方法により製造することができる。
以下この製造方法を詳細に説明する。
まず、溶融樹脂(メルト)を得る工程を実施する。具体的には、あらかじめ樹脂や添加剤を混合してペレット化した後、混練押出し機に投入し溶融して溶融樹脂(以下、メルトともいう)を得る。ペレットは、前記樹脂と前記添加物を乾燥して含水率を0.1%以下にした混合物を得て、その後前記混合物を押出機に導入して150℃〜300℃で溶融し、溶融した混合物をヌードル状に押出し、空気中あるいは水中で固化し裁断することで得られる。また、押出機による溶融後、溶融した前記混合物を水中に口金より直接押出ながらカットする、アンダーウオーターカット法等によりペレット化を行ってもかまわない。
前記押出機としては、単軸スクリュー押出機、非かみ合い型異方向回転二軸スクリュー押出機、かみ合い型異方向回転二軸スクリュー押出機、かみ合い型同方向回転二軸スクリュー押出機などを用いることができる。前記押出機の回転数は10rpm〜1000rpmが好ましく、より好ましくは20rpm〜700rpmである。前記押出機内における押出滞留時間は10秒以上10分以内が好ましく、より好ましくは20秒間〜5分以内である。
ペレットの大きさは10mm3〜1000mm2であることが好ましく、より好ましくは30mm3〜500mm3である。
濾過は、押出し機で混練した後から、ダイからメルトを押出す前までに行うことが好ましい。ダイから押出したメルトを濾過することは一般に異物発生の原因となることが知られているためである。
前記ギアポンプ入口側と出口側の差圧を1.5MPa〜13MPaとすることで、好ましい製膜幅での広幅製膜を実施しやすくなる。従来、広幅製膜では押出機の吐出量が増加し、これに伴いスクリューの回転数が増加、この結果スクリューの回転むらによる厚みむらを発生し易かった。このような厚みむら低減のためにはギアポンプを設置することで軽減できるが、アクリル系樹脂の場合熱分解し易く、これに因る黄変が波長分散を増加させ本発明の好ましい範囲を超える場合がある。このため黒表示での色ずれが顕著になる。さらに熱分解物による異物も増加し好ましくない。これに対し、前記範囲内にギアポンプ前後に差圧を与えることで、滞留の発生を抑制することで、これらの問題を解消することができる。
このような差圧はギアポンプ入り口側を高くしてもよく、出口側を高くしても良い。また、このような差圧は押出し機の吐出量とギアポンプの回転数により達成できる。さらにギアポンプの入口側と出口側の配管の直径を変え圧力損失を変えることでも達成できる。また、ギアポンプの入口側、出口側どちらの圧力が高くてもよく、このような圧力差が存在することでメルトの滞留を抑制できる。
なお、通常の製膜ではギアポンプ前後で殆ど差圧を発生させずに製膜する。
前記スタチックミキサーは押出し機からダイの間のメルト配管のどこに設置してもよいが、溶融濾過器とダイの間に設置するのがより好ましく、さらに好ましくはダイの入口直前である。
前記スタチックミキサーのエレメント数は、4枚〜50枚であることが好ましく、5枚〜40枚であることがより好ましく、6枚〜30枚であることが特に好ましい。配管の中央部に比べ配管壁近傍はメルトの流速が遅く滞留時間が長くなり熱分解物由来の異物が発生しやすい。これに対しスタチックミキサーを用いることで配管内のメルトの撹拌が促され、配管壁のメルトの滞留が抑制されるためである。
前記スタチックミキサーは、長方形の板を30°〜360°、より好ましくは60°〜240°、さらに好ましくは80°〜200°ねじったものを、メルト配管に沿って前記枚数の範囲で装着させることが好ましい。このように構成されたスタチックミキサーをメルトが通ることで、メルトは回転させられ配管内での撹拌が促される。このようなスタチックミキサーの1枚あたりの長さは特に限定されないが、メルト配管の直径の0.5倍〜10倍が好ましく、より好ましくは0.8倍〜6倍、さらに好ましくは1.0倍〜3倍である。
前記スタチックミキサーの材質は特に限定されないが、ステンレススチールを用いるのが好ましく、この上にハードクロムやタングステンカーバイドなどのメッキを施すことがより好ましい。
前記の如く構成された押出機によって溶融され、必要に応じ濾過機、ギアポンプを経由して溶融樹脂がダイに連続的に送られる。ダイはTダイ、フィッシュテールダイ、ハンガーコートダイの何れのタイプでも構わない。
ダイは5〜50mm間隔で厚み調整可能であることが好ましい。また下流のフィルム厚み、厚み偏差を計算し、その結果をダイの厚み調整にフィードバックさせる自動厚み調整ダイも有効である。
単層製膜装置以外にも、多層製膜装置を用いて製造も可能である。
このようにして、樹脂が供給口から押出機に入ってからダイから出るまでの滞留時間は3分〜40分が好ましく、さらに好ましくは4分〜30分である。
この時、ダイとキャストロールの間を遮蔽し風の影響を抑制することが好ましい。
メルトがキャストロールに接触する際、静電印加法、エアナイフ法、エアーチャンバー法、バキュームノズル法、タッチロール法等を用い、キャストロールとメルトとの密着を上げることが好ましく、中でも上述のようにタッチロール法が好ましい。このような密着向上法はメルトの全面に実施してもよく、一部に実施してもよい。
ダイから押出した溶融樹脂(メルト)をキャストロール上でメルトの表裏に80℃〜200℃、より好ましくは90℃〜190℃、さらに好ましくは100℃〜180℃付与し固化する。これにより高温面より低温面の収縮が大きく、表裏の収縮量の差により表裏の応力差(ズリ応力)が発生する。この工程により、主軸の傾斜角度β≠0(好ましくは|β|≦45)を満足する光学特性が得られる。さらに、このような応力は面内、厚み方向の分子配向も促し、僅かなRe及びRthを発現できる。
このような高回転の吐出ではスクリューとバレルの間で剪断応力が増大し、これに伴う分子切断に由来する樹脂の分解が進行する。この結果、樹脂が黄変し分光吸収が変化することで、Re及びRthの波長分散を上記好ましい範囲にすることができる。なお、この工程を実施する前のメルトの波長分散は、Re及びRthとも0である。
さらにこのように押出し機出口温度を上げることで樹脂の熱分解を促し、これにより僅かにメルトを黄変させることができる。その結果、Re及びRthの波長分散を上記好ましい範囲にすることができる。
なお、従来の方法(例えば特開2007−297615号公報 実施例1)ではスクリュー温度を一定で行っている)。
なお、本発明で好ましいスクリュー出口温度は210℃〜280℃、より好ましくは220℃〜270℃である。
本明細書においてチルロールとは、ダイから押し出されたメルトが最初に接触するキャストロールのことをいい、タッチロールとは、前記チルロールに対向して設置したロールをいう。ダイから押出されたメルトはタッチロールとキャストロール(チルロール)との間で挟まれて固化される。なお、以下においてキャストロールという場合は、前記チルロールと、複数キャストロールが存在する場合の2番目以降のキャストロールとを含む。
本発明の製造方法では、樹脂溶融物をダイから溶融押出しする工程と、溶融押出しされた溶融物をチルロールとタッチロール間を通過させてフィルム状に成形する工程を含み、該チルロールとタッチロールの周速を互いに異なるようにすることを特徴とする。下記式(I)で定義される前記チルロールとタッチロールの回転の周速度比を0.60〜0.99に調整し、供給された溶融樹脂がロール間を通過する際にせん断応力を付与し、本発明のフィルムを製造することがより好ましい。ロールの周速度比は、0.60〜0.99とすることが好ましく、0.75〜0.98とすることがより好ましい。
周速度比=チルロールの周速度/タッチロールの周速度 (I)
このような温度差はタッチロール、キャストロールのどちらを高くしてもよいが、キャストロール側を高くするほうが好ましい。即ちタッチロールとキャストロールで挟まれた後、メルトはタッチロール上を搬送されるが、温度の高いタッチロールのほうに粘着され易く安定して搬送されるためである。
前記メルトの着地点とは、ダイから押し出されたメルトが初めてタッチロールあるいはチルロールに接触(着地)する地点を指す。また前記タッチロールとキャストロールの隙間の中点とは、タッチロールとキャストロールの隙間が最も狭くなった所のタッチロール表面とキャストロール表面の中点を指す。
本願のタッチロール製膜法ではメルトは前記隙間の中点に落とすのが通常であるが、本発明では前記隙間の中点から少しずれていてもよい。着地点はタッチロール、チルロールのいずれでもかまわない。
前記製造方法において、タッチ圧は0.1MPa〜10MPaであることが好ましく、0.3MPa〜7MPaであることがより好ましく、0.5MPa〜3MPaであることが特に好ましい。
タッチロールとキャストロールの温度差、タッチ圧が本発明の範囲であることにより、IPSおよびFFSモードの液晶表示装置に適したβ、Re,Rthの値のフィルムを得ることが出来る。
前記タッチロールおよびキャストロールの材質は金属であることが好ましく、より好ましくはステンレスである。また、タッチロールおよびキャストロールの表面に金属メッキを行ったタッチロールおよびキャストロールも好ましい。タッチロールおよびキャストロールの表面が金属であればタッチロールおよびキャストロールのRaを100nm以下にすることが容易となるため好ましい。一方、ゴムロールやゴムでライニングした金属ロールではゴム表面の凹凸が大きすぎ、適度な表面凹凸を持つアクリルフィルムを製膜できず好ましくない。
このように、多連式キャストロールの温度分布の設定により、製膜するフィルムを徐冷することにより、パッキング密度の向上を促進することができる。そのため、得られるフィルムのRaを前記好ましい範囲に制御しやすくすることができる。また、得られるアクリルフィルムの両面の物性をより均一化することや、フィルム内の残存ひずみを解消しやすくすることもできるため、液晶表示装置の部材として前記フィルムを使用した場合に、像の歪みを改善させることができる。
本明細書中において、製膜幅とは、ダイからメルトを押出す工程におけるダイとキャストロールの間におけるメルト幅のことをいい、このようなメルト幅は後述するトリミング工程前までは固化されたフィルムの幅と実質的に等しい。また、製膜幅の平均値とは、後述するトリミングを行う前の10m長の製膜フィルムの幅を連続して測定し、平均した値のことをいう。また、製膜幅の変動とは、後述するトリミングを行う前の10m長の製膜フィルムの幅を連続して測定し、その最大値と最小値の差を平均値で割り百分率で示したものをいう。
本発明のフィルムの製造方法では、製膜幅の変動が1%〜15%であることが好ましく、2%〜14%であることがより好ましく、3%〜12%であることが特に好ましい。
このようにして製膜した後、両端をトリミングすることも好ましい。トリミングで切り落とした部分は破砕し、再度原料として使用してもよい。
また片端あるいは両端に厚みだし加工(ナーリング処理)を行うことも好ましい。厚みだし加工による凹凸の高さは1μm〜50μmが好ましく、より好ましくは3μm〜20μmである。厚みだし加工は両面に凸になるようにしても、片面に凸になるようにしても構わない。厚みだし加工の幅は1mm〜50mmが好ましく、より好ましくは3mm〜30mmである。押出し加工は室温〜300℃で実施できる。
この後、キャストロールから剥ぎ取り、ニップロールを経た後巻き取る。巻き取り速度は10m/分〜100m/分が好ましく、より好ましくは15m/分〜80m/分、さらに好ましくは20m/分〜70m/分である。
好ましい巻き取り張力は2kg/m幅〜50kg/m幅、より好ましくは5kg/m幅〜30kg/m幅である。
巻き取る前に片面或いは両面にラミフィルムを付けることも好ましい。ラミフィルムの厚みは5μm〜100μmが好ましく、10μm〜50μmがより好ましい。材質はポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン等、特に限定されない。
溶融製膜した熱可塑性フィルムは縦延伸、横延伸を行うのが好ましく、さらに緩和収縮処理を組合わせてもよい。これらの縦延伸、横延伸の搬送速度(延伸前の速度)は10m/〜50m/分が好ましく、より好ましくは12m/分〜40m/分、さらに好ましくは15m/分〜35m/分である。
縦延伸は2対のニップロールを設置し、この間を加熱しながら出口側のニップロールの周速を入口側のニップロールの周速より速くすることで達成できる。この際、ニップロール間の間隔(L)と延伸前のフィルム幅(W)を変えることで厚み方向のレターデーションの発現性を変えることができる。L/Wが2を超え50以下(長スパン延伸)ではRthを小さくでき、L/Wが0.01〜0.3(短スパン延伸)ではRthを大きくできる。本発明の光学補償フィルムの作製には、長スパン延伸、短スパン延伸、これらの間の領域(中間延伸=L/Wが0.3を超え2以下)のいずれを利用してもよいが、配向角を小さくできる長スパン延伸、短スパン延伸が好ましい。さらに高Rthを狙う場合は短スパン延伸、低Rthを狙う場合は長スパン延伸というように、区別して利用することがより好ましい。
これらの縦延伸の好ましい延伸温度は(Tg−10℃)〜(Tg+50)℃であり、より好ましくは(Tg−5℃)〜(Tg+40)℃であり、さらに好ましくは(Tg)〜(Tg+30)℃である。好ましい延伸倍率は2%〜200%であり、より好ましくは4%〜150%であり、さらに好ましくは6%〜100%である。なお、本明細書でいう延伸倍率とは下記式で定義されるものである。
延伸倍率(%)=100×{(延伸後の長さ)−(延伸前の長さ)}/(延伸前の長さ)
横延伸はテンターを用い実施できる。即ちフィルムのy軸方向の両端部をクリップで把持し、横方向に拡幅することで延伸する。この時、テンター内に所望の温度の風を送ることで延伸温度を制御できる。延伸温度は、Tg−10℃〜Tg+60℃が好ましく、Tg−5℃〜Tg+45℃がより好ましく、Tg〜Tg+30℃がさらに好ましい。好ましい延伸倍率は10%〜250%、より好ましくは20%〜200%、さらに好ましくは30%〜150%である。
このような延伸の前に予熱、延伸の後に後熱処理を行うことで延伸後のボーイングに伴う配向角のばらつきを小さくできる。予熱、後熱処理はどちらか一方であってもよいが、両方行うのがより好ましい。これらの予熱、後熱処理はクリップで把持して行うのが好ましく、即ち延伸と連続して行うのが好ましい。
後熱処理は延伸温度より1℃〜50℃、より好ましく2℃〜40℃、さらに好ましくは3℃〜30℃低くすることが好ましい。さらに好ましくは延伸温度以下でかつTg以下にするのが好ましい。好ましい予熱時間は1秒〜10分であり、より好ましくは5秒〜4分、さらに好ましくは10秒〜2分である。熱固定の際、テンターの幅はほぼ一定に保つことが好ましい。ここで「ほぼ」とは延伸終了後のテンター幅の0%(延伸後のテンター幅と同じ幅)〜−10%(延伸後のテンター幅より10%縮める=縮幅)を指す。延伸幅以上に拡幅すると、フィルム中に残留歪が発生しやすく好ましくない。
予熱は延伸温度±50℃、より好ましくは延伸温度±35℃、さらに好ましくは延伸温度±20℃である。後熱処理後のボーイングが進行方向に凸の場合は延伸温度より下げるのが好ましく、進行方向に凹の場合は延伸温度より高くするのが好ましい。好ましい予熱時間は1秒〜10分であり、より好ましくは5秒〜4分、さらに好ましくは10秒〜2分である。予熱の際、テンターの幅はほぼ一定に保つことが好ましい。ここで「ほぼ」とは未延伸フィルムの幅の±10%を指す。
このように熱固定温度<延伸温度<予熱温度であることがより好ましい。
このような延伸によりRe、Rthのy軸方向、x軸方向のばらつき、配向角のMD(x軸方向)あるいはTD(y軸方向)からのずれを小さくできる。
縦、横延伸の後に緩和処理を行うのが好ましい。緩和処理はTg±40℃、より好ましくはTg±30℃、さらに好ましくはTg±20℃で、低張力(0.1〜10kg/m、より好ましくは0.2〜5kg/m、さらに好ましくは0.3〜3kg/m)で、0.1分〜30分、より好ましくは0.3分〜15分、さらに好ましくは0.5分〜8分熱処理するのが好ましい。これにより延伸により発現した複屈折(レターデーション)を変化させずに、フィルム内部の残留歪を抑制できる。
本発明の光学補償フィルムに、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32頁〜45頁に詳細に記載されている機能性層を組み合わせることも好ましい。中でも好ましいのが、偏光層を付与して、偏光板として加工する処理、光学異方性層を付与して加工する処理、及び反射防止層を付与して反射防止フィルムとして加工する処理である。
本発明の光学補償フィルムには、他の部材(例えは、偏光子)との接着性の改善のために、表面処理を施してもよい。表面処理方法としては、例えば、コロナ放電、グロー放電、UV照射、火炎処理等の方法が挙げられる。
本発明の光学補償フィルムに、少なくとも偏光子(以下、偏光膜ともいう)を積層することで、本発明の液晶表示装置に用いることができる偏光板を得ることができる。以下において、本発明の液晶表示装置に用いることができる偏光板を説明する。
本発明は、本発明の光学補償フィルムを有するIPS方式及びFFS方式液晶表示装置にも関する。本発明の光学補償フィルムは、独立した部材として、又は偏光板の保護フィルム等、部材の一部として、液晶表示装置内部に組み込まれる。
IPS方式(以下、IPSモードともいう)は黒表示時に液晶材料が略平行に配向する態様であり、電圧無印加状態で液晶分子を基板面に対して平行配向させて、黒表示する。本発明のIPS方式の液晶表示装置は、斜めから覗いた時に黒表示の光漏れが少ないことを特徴とする。
図1の液晶表示装置は、IPS方式の液晶セルLC、表示面側偏光板PL1、及びバックライト側偏光板PL2を有する。偏光板PL1及びPL2はそれぞれ、偏光子10、上記所定の特性を満足する本発明の光学補償フィルム12、及びセルロースアセテートフィルム等の保護フィルム14を有し、本発明の光学補償フィルム12が、偏光子10とIPSモード液晶セルLCとの間に配置されている。2つの偏光子10は、それら吸収軸10aを互いに直交にして配置され、及び2つの光学補償フィルム12は、その面内遅相軸12aを、それぞれに接触して配置される偏光子10の吸収軸10aに対して、一方は平行にして及び他方は直交にして配置されている。また、液晶セルLCの基板に施されたラビング処理のラビング軸aは、偏光板PL1の偏光子10の吸収軸10aと直交になっていて、且つ偏光板PL2の偏光子10の吸収軸10aと平行になっている。
図2の液晶表示装置は、表示面側偏光板PL1’とIPSモード液晶セルLCとの間に、ポリマーフィルム16を有する。ポリマーフィルム16としては、環状オレフィン系樹脂を主成分とする環状オレフィン系樹脂フィルムを用いるのが好ましい。環状オレフィン系樹脂フィルムとしては、市販品を利用してもよく、例えば、JSR株式会社のARTONフィルムを用いることができる。なお、ポリマーフィルム16は、その面内遅相軸16aを、偏光板PL1の偏光子10の吸収軸10aと平行にして配置されている。表示面側偏光板PL1’は、偏光子10の両面にReが3.0nm程度、Rthが45nm程度のセルロースアセテートフィルム等からなる保護フィルム14を有する。
図3の液晶表示装置は、表示面側偏光板PL1”とIPSモード液晶セルLCとの間に、正のCプレート18を有する。正のCプレートは、高分子材料、及び液晶材料等、いずれの材料からなっていてもよい。表示面側偏光板PL1”は、偏光子10と正のCプレート18との間に、光学的に2軸性を示す保護フィルム14’を有する。かかる特性を満足する保護フィルム14’としては、市販品を利用してもよい。なお、保護フィルム14’は、その面内遅相軸14’aを、液晶セルLCの基板に施されたラビング処理のラビング軸aと平行にして配置されている。また、正のCプレート18が、自己支持性のない、塗布や転写等により形成される層である態様では、保護フィルム14’が、正のCプレートの支持体としても機能しているのが好ましい。なお、本明細書では、正のCプレートとは、Reがほぼゼロであり、及びRthが0〜300nm程度の位相差部材をいうものとする。
FFS方式(以下、FFSモードともいう)液晶セルは、カウンター電極と画素電極を有する。これらの電極はITO等の透明物質で形成され、及び上・下部基板等の間の間隔より狭い間隔で、電極上部に配置されている液晶分子等が全て駆動することができる程度の幅で形成されている。この構成により、FFSモードでは、IPSモードより向上した開口率を得ることができ、さらに、電極部分が光透過性であるので、IPSモードより向上した透過率を得ることができる。FFSモード液晶セルについては、例えば特開2001−100183号、特開2002−14374、特開2002−182230、特開2003−131248、特開2003−233083号等の各公報の記載を参照することができる。
FFSモード液晶表示装置の態様についても、上記したIPSモード液晶表示装置の態様と同様に、本発明の光学補償フィルムを配置することにより、又は本発明の光学補償フィルムと上記所定の光学特性のフィルムとを組み合わせて配置することにより、理想的な黒表示に近づけることができる。なお、FFSモードでは、本発明の光学補償フィルムは、液晶セルと表示面側偏光子との間に配置するのが好ましい。
1.アクリルフィルムの製造
1.−1 アクリル系樹脂の調製
ラクトン環単位を含むアクリル系樹脂LA−1:
ラクトン環単位を含むアクリル系樹脂LA−1の調製を行った。
特開2008−9378号公報[0222]〜[0224]の製造例1に従い、メタクリル酸メチル7500g、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル2500gから合成し、ラクトン化率98%、Tg=134℃のアクリル系樹脂LA−1を得た。
無水マレイン酸単位を含むアクリル系樹脂MA−1として、旭化成ケミカルズ(株)製デルペット980Nを準備した。このアクリル系樹脂のTgは117℃であり、全モノマー中、無水マレイン酸15モル%、スチレン18モル%、メタクリル酸メチル67モル%含有している。
調製したアクリル系樹脂MA−1を90℃の真空乾燥機で乾燥して含水率を0.03%以下とした後、安定剤(イルガノックス1010(チバガイギ(株)製)0.3重量%添加し、230℃において窒素気流中下、ベント付2軸混練押出し機を用い、水中に押出しストランド状にした後、裁断し直径3mm長さ5mmのペレットを得た。
これらのペレットを90℃の真空乾燥機で乾燥し、含水率を0.03%以下とした後、1軸混練押出し機を用い、表1記載の温度で混練押出しした。この後、押し出し機とギアポンプの間に300メッシュのスクリーンフィルターを設置した。この後、表1に記載の条件でギアポンプを通過させた後、濾過精度7μmのリーフディスクフィルターを通し、ダイからメルトを押出し、表1記載の条件でキャストした。なお、表1記載の「ギアポンプ前後の差圧」とは前側圧力から後側圧力を差し引いたものであり、また「メルト着地点−タッチロール・キャストロール中点間のズレ」において、正はタッチロール側に、負はキャストロール側に着地したことを示す。
この後、3連のキャストロール上にメルト(溶融樹脂)を押出した。この時、最上流側のキャストロール(チルロール)に下記表1に記載の面圧でタッチロールを接触させた。タッチロールは特開平11−235747号公報の実施例1に記載のもの(二重抑えロールと記載のあるもの、但し薄肉金属外筒厚みは2mmとした)を用い、Tg−15℃において表1記載のタッチ圧で使用した。で使用した。なお、チルロールを含む3連のキャストロールの温度は、タッチロールと接触する最上流側のキャストロール(第1ロール)を表1記載の温度差(キャストロール温度−タッチロール温度)となるようにした。さらに、その次のキャストロール(第2ロール)は第1ロール−5℃、その次のキャストロール(第3ロール)は第1ロール−10℃とした。
この後、巻き取り直前に両端(全幅の各5cm)をトリミングした後、両端に幅10mm、高さ20μmの厚みだし加工(ナーリング)をつけた。また製膜幅1.5mとし、製膜速度30m/分で3000m巻き取った。製膜後の未延伸フィルムの厚みは60μmとした。このアクリルフィルムを本発明のアクリルフィルム1とした。
また、アクリル系樹脂、及び製膜条件を下記表1に記載の通り変更して、実施例1と同様にして、比較例用のアクリルフィルムC1を作製した。
アクリルフィルム1〜4、及び比較例用アクリルフィルムC1それぞれについて、上記方法により、傾斜角度β[°]を算出し、及びRe、Rth、ならびにそれらの波長分散性を測定又は算出した。結果を下記表2に示す。
TOPAS #6013のペレット(Tg=136℃)を用いて、110℃において2時間以上乾燥し、1軸混練押出し機を用いて押出した。このとき押出し機とダイの間にスクリーンフィルター、ギアポンプ、リーフディスクフィルターをこの順に配置し、これらをメルト配管で連結した。これを押出し温度(吐出温度)260℃で幅1900mm、リップギャップ1mmのダイから押出した。
この後、チルロールとタッチロールの中央部に溶融樹脂を押出した。この時、チルロールは、幅2000mm、直径400mmのHCrメッキされた金属製ロールを用い、タッチロールは、幅1700mm、直径350mmの特開平11−235747号公報の実施例1に記載のもの(二重抑えロールと記載のあるもの、但し薄肉金属外筒厚みは2mmとした)を用いた。なお、タッチ圧力は、プレスケール(富士フイルム社製)を、メルトのない状態で等周速(5m/分)の二つのロールに挟みこむことで測定し、下記表に記載のタッチロール圧力になるように調整した。
この後、巻き取り直前に両端(全幅の各5cm)をトリミングした後、両端に幅10mm、高さ20μmの厚みだし加工(ナーリング)をつけた。また製膜幅は1540mmとし、450m巻き取った。
COCフィルム1〜3、及び比較例用COCフィルムC2のそれぞれについて、上記方法により、主軸の傾斜角度β[°]を算出し、及びRe、Rth、ならびにそれらの波長分散性を測定又は算出した。結果を下記表に示す。
(偏光子の作製)
厚さ80μmのポリビニルアルコールフィルムを、5質量%(質量比:ヨウ素/ヨウ化カリウム=1/10)のヨウ素水溶液中で染色した。次いで、3質量%のホウ酸および2質量%ヨウ化カリウムを含む水溶液に浸漬し、さらに4質量%のホウ酸および3質量%のヨウ化カリウムを含む水溶液中で6.0倍まで延伸した後、5質量%のヨウ化カリウム水溶液に浸漬した。その後、40℃のオーブンで3分間乾燥を行い、厚さ30μmの偏光子を得た。
アセトアセチル基変性したポリビニルアルコール樹脂100質量部(アセチル化度13%)に対してメチロールメラミン20質量部を含む水溶液を、濃度0.5質量%になるように調整したポリビニルアルコール系接着剤水溶液を調製した。
セルロース系樹脂(イーストマンケミカル社製、セルロースアセテートプロピオネート)を酢酸ブチルに希釈(固形分濃度7.5重量%)した溶液を調製した。この溶液を、アクリルフィルム1の片面に塗布し、100℃のオーブンで3分間乾燥させ、セルロース系樹脂層付きの偏光子保護フィルムを得た。セルロース系樹脂層の乾燥厚みは0.8μmであった。
上記偏光子の片面に上記アクリルフィルム1、もう一方の面にはけん化処理されたトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(富士フイルム(株)製フジタックT−60、厚み60μm)が接するように、上記で調製したポリビニルアルコール系接着剤水溶液を用いて貼り合わせた。70℃で10分間乾燥させて偏光板1を得た。
アクリルフィルム1を、アクリルフィルム2〜3及びアクリルフィルムC1に代えた以外は、偏光板1と同様にして、偏光板2〜3及び偏光板C1をそれぞれ作製した。
また、偏光板4〜6はアクリルフィルム1〜3の貼り合せ角度を180度ずらし、βが負になるように貼り合せた。
偏光板7は、アクリルフィルム1を、アクリルフィルム4に代えて貼り合せて作製した。
また、上記で作製した偏光子の片面に、けん化処理されたトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(富士フイルム(株)製フジタックT−60、厚み60μm)が接するように、上記で調製したポリビニルアルコール系接着剤水溶液を用いて貼り合わせ、及び他方の面に、TACを延伸した2軸性フィルムを接着剤を用いて張り合わせ、偏光板R2を作製した。
(作製例1:実施例1〜3、及び比較例1)
図1と同一の構成のIPSモード液晶表示装置を作製した。具体的には、図1中の偏光板PL1及びPL2として、上記で作製した偏光板1〜3、をそれぞれ使用した。より具体的には、以下の通りである。
一枚のガラス基板上に、隣接する電極間の距離が20μmとなるように電極を配設し、その上にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行った。別に用意した一枚のガラス基板の一方の表面にポリイミド膜を設け、ラビング処理を行って配向膜とした。二枚のガラス基板を、配向膜同士を対向させて、ラビング方向が平行となるようにして重ねて貼り合わせ、次いで屈折率異方性(Δn)が0.0888および誘電率異方性(Δε)が正の4.5であるネマティック液晶組成物を封入し、セルギャップdを3.5umとし、Δn×dが311nmである液晶セルを作製した。また、プレチルトは1°とした。
上記で作製した偏光板1を2枚準備し、液晶層の上下に1枚ずつ設置した。この時、上下の偏光板の吸収軸が互いに直交するように配置した。また、アクリルフィルム1が液晶セル側になるように貼合した。このとき、液晶セルのプレチルトの傾き方向とアクリルフィルムのβの傾き方向とを同一にして配置した。実施例1のIPS方式の液晶表示装置1を得た。
偏光板1を偏光板2〜3に代えた以外は、液晶表示装置1と同様にして、図1と同一の構成の液晶表示装置2〜3をそれぞれ作製した。
図2と同一の構成のIPSモード液晶表示装置を作製した。具体的には、図2中の偏光板PL1’として、上記で作製した偏光板R1を用い、さらに図2中の、フィルム16として、JRS株式会社製のARTONフィルム(Re=200nm、Rth=−30nm)を用いた。さらに、図2中の偏光板PL2として、上記で作製した偏光板4〜6をそれぞれ使用し、それ以外は、上記作製例1と同様にして、液晶表示装置4〜6をそれぞれ作製した。このとき、液晶セルのプレチルトの傾き方向とアクリルフィルムのβの傾き方向とを逆(鏡面対称方向)にして配置した。
図3と同一の構成のIPSモード液晶表示装置を作製した。具体的には、図3中の偏光板PL1”として、上記で作製した偏光板R2を用い、さらに図3中の保護フィルム14’として、TACを延伸した2軸性フィルム(Re=61nm、Rth=194nm)を用い、及び正のCプレート18として、Re=0nm、及びRth=240nmのフィルムを用いた。さらに、図3中の偏光板PL2として、上記で作製した偏光板7を使用し、それ以外は、上記作製例1と同様にして、液晶表示装置7を作製した。このとき、液晶セルのプレチルトの傾き方向とアクリルフィルムのβの傾き方向とを同一にして配置した。
図1と同一の構成のIPSモード液晶表示装置を作製した。具体的には、図1中の偏光板PL1及びPL2として、上記で作製した偏光板8〜10をそれぞれ使用し、それ以外は、上記作製例1と同様にして、液晶表示装置8〜10をそれぞれ作製した。このとき、液晶セルのプレチルトの傾き方向とCOCフィルムのβの傾き方向とを逆(鏡面対称方向)にして配置した。
上記作製した各液晶表示装置について、黒表示時の光漏れを以下の通り測定した。
図4(a)に示す通り、表示面45°、135°、225°、及び315°の方向をそれぞれ方位角方向として、図4(b)に示す通り、法線方向から極角60°回転させた方向における黒表示時の光漏れを、色彩輝度計((株)トプコン製BM−5)を用いてそれぞれ測定した。結果を下記表に示す。
10a 吸収軸
12 アクリルフィルム(本発明のアクリルフィルム)
14 保護フィルム
14’ 保護フィルム(2軸性フィルム)
12a、14a、14’a、16a 遅相軸
16 ポリマーフィルム
18 正のCプレート
a 液晶セルLCの基板に施されたラビング処理のラビング軸
LC IPSモード液晶セル
PL1 表示面側偏光板
PL2 バックライト側偏光板
Claims (11)
- フィルムの面内遅相軸に直交するとともにフィルム面の法線を含む面内において、該法線からフィルム面方向にφ°傾いた方向から測定したレターデーションR[φ]が、最小となるφ値を傾斜角度β[°]として、β≠0であり、且つ波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth(550)が、Rth(550)≠0であることを特徴とするIPS又はFFSモード液晶表示用光学補償フィルム。
- 波長550nmの面内レターデーションRe(550)が−10nm〜10nmであり、同波長の厚み方向のレターデーションRth(550)が−30nm〜30nm(但し、Rth(550)≠0)であることを特徴とする請求項1に記載のIPS又はFFSモード液晶表示用光学補償フィルム。
- 面内レターデーションReの波長分散|Re(630)−Re(450)|が、1.5nm以下であり、厚み方向レターデーションRthの波長分散|Rth(630)−Rth(450)|が4nm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のIPS又はFFSモード液晶表示用光学補償フィルム。
- アクリルフィルムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のIPS又はFFSモード液晶表示用光学補償フィルム。
- ラクトン環単位、無水マレイン酸単位、及びグルタル酸無水物単位から選ばれる少なくとも1種の単位を含むアクリル系樹脂を含有することを特徴とする請求項4に記載のIPS又はFFSモード液晶表示用光学補償フィルム。
- 環状オレフィン系樹脂フィルムからなる又は有すること特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のIPS又はFFSモード液晶表示用光学補償フィルム。
- フィルムの面内遅相軸に直交するとともにフィルム面の法線を含む面内において、該法線から前記フィルムの面方向にφ°傾いた方向から測定したレターデーションR[φ]が、最小となるφ値を傾斜角度β[°]として、β≠0且つ|β|≦45であるアクリルフィルムであって、波長550nmの面内レターデーションRe(550)が−10nm〜10nmであり、同波長の厚み方向のレターデーションRth(550)が−30nm〜30nmであり、面内レターデーションReの波長分散|Re(630)−Re(450)|が1.5nm以下であり、厚み方向レターデーションRthの波長分散|Rth(630)−Rth(450)|が4nm以下であることを特徴とするアクリルフィルム。
- 少なくとも一方が電極を有する対向配置された一対の基板と、該一対の基板間に設けられ、配向制御された液晶層と、該液晶層を挟持して配置された一対の偏光板とを有し、前記電極により該電極を有する基板に対し平行な成分を持つ電界が形成され、前記一対の偏光板の少なくとも一方が、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学補償フィルムを少なくとも1枚有することを特徴とするIPS又はFFSモード液晶表示装置。
- 一対の偏光子と、該一対の偏光子との間に水平配向した液晶セルとを有し、前記一対の偏光子のそれぞれと、前記液晶セルとの間に、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学補償フィルムをそれぞれ有することを特徴とするIPS又はFFSモード液晶表示装置。
- 一対の偏光子と、該一対の偏光子との間に水平配向した液晶セルとを有し、前記一対の偏光子の一方と、前記液晶セルとの間に、請求項1〜7のいずれか1項に記載のフィルムを有し、及び前記一対の偏光子の他方と、前記液晶セルとの間に、環状オレフィン系樹脂フィルムを有することを特徴とするIPS又はFFSモード液晶表示装置。
- 一対の偏光子と、該一対の偏光子との間に水平配向した液晶セルとを有し、前記一対の偏光子の一方と、前記液晶セルとの間に、請求項1〜7のいずれか1項に記載のフィルムを有し、及び前記一対の偏光子の他方と、前記液晶セルとの間に、光学的に2軸性のフィルム及び正のCプレートを有することを特徴とするIPS又はFFSモード液晶表示装置。
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