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 PDF

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Abstract

【課題】IPS方式等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光学補償フィルムの提供。
【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

本発明は、液晶表示装置の光学部材等として有用な新規なアクリルフィルム、IPS又はFFSモード液晶表示用の新規な光学補償フィルム、及び当該フィルムを有するIPS方式又はFFS方式の液晶表示装置に関する。
従来、基板に対して液晶分子が水平配向状態でスイッチングするインプレーンスイッチング(IPS)モード、及びフリンジフィールドスイッチング(FFS)モードの液晶表示装置が提案され、実際に実用化されている。IPS及びFFSモードの液晶表示装置は、視野角特性に優れているが、黒表示時に斜め方向に光漏れが生じるという問題がある。
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)。
特開2006−227606号公報 特開2005−265889号公報 特開2007−264534号公報
しかし、さらなる高画質化に対する要求があり、液晶表示装置の表示特性をさらに改善することが求められている。
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。
前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
[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。
本発明によれば、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ができる。
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。
以下、本発明について詳細に説明する。なお、なお、本明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
また、本明細書において、測定波長を特に付記しない場合は、波長550nmにおけるRe及びRthであるとする。また、本明細書において、光学特性等を示す数値及び数値範囲については、液晶表示装置やそれに用いられる部材について一般的に許容される誤差を含む数値又は数値範囲であると解釈されるものとする。光学的な軸(偏光子の偏光軸や光学異方性層の遅相軸等の関係(「平行」及び「直交」等)やその軸間の角度についても同様である。
1.光学補償フィルム
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。
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、及び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。
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。
Figure 2010102296
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。
黒表示時の光漏れの非対称性の解消の観点から、本発明の光学補償フィルムの主軸の傾斜角度βは、|β|≦35°であるのが好ましく、|β|≦30°であるのがより好ましい。
また、黒表示時の斜め方向の光漏れの軽減の観点から、本発明の光学補償フィルムのRe(550)は、−10nm〜10nmであるのが好ましく、−7〜7nmであるのがより好ましく、−5〜5nmであるのがさらに好ましい。また、同観点から、本発明の光学補償フィルムのRth(550)は、−30nm〜30nm(但し、Rth(550)≠0)であるのが好ましく、−20〜20nmであるのがより好ましく、−15〜15nmであるのがさらに好ましい。
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。
本発明の光学補償フィルムの一例は、主軸の傾斜角度β[°]がβ≠0かつ|β|≦45であるアクリルフィルムであって、Re(550)が−10nm〜10nmであり、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)の製膜後(未延伸)の厚みは20μm〜200μmであることが好ましく、30μm〜150μmであることがより好ましく、40μm〜100μmであることが特に好ましい。
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。
1.−1 光学補償フィルムの材料
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。
Figure 2010102296
前記一般式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜20の有機残基を示す。有機残基とは、具体的には、炭素数1〜20の直鎖状、分枝鎖状、もしくは環状のアルキル基を示す。
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。
本発明の光学補償フィルムの原料に使用可能なアクリル系樹脂は、単重合体であっても、共重合体であってもよいが、ガラス転移温度(以下Tgともいう)を高める観点から(メタ)アクリル酸系モノマーと、その他の重合性モノマーとの共重合体であることが好ましい。
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。
ラクトン環単位:
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。
本発明に使用可能な前記ラクトン環単位としては、特に制限はなく、特開2007−297615号、特開2007−63541号、特開2007−70607号、特開2007−100044号、特開2007−254726号、特開2007−254727号、特開2007−261265号、特開2007−293272号、特開2007−297619号、特開2007−316366号、特開2008−9378号、特開2008−76764号等の各公報に記載のものを挙げることができる。これらは単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
主鎖中のラクトン環単位の構造は、4〜8員環であることが好ましく、構造の安定性から5〜6員環であることがより好ましく、6員環であることが特に好ましい。主鎖中のラクトン環単位の構造が6員環である例としては、下記一般式(2)で表される構造、及び特開2004−168882号公報で表される構造などが挙げられる。主鎖にラクトン環単位の構造を導入する前の重合体を合成する上において重合収率が高い点、ラクトン環構造の含有割合の高い重合体を高い重合収率で得易い点、及びメタクリル酸メチルなどの(メタ)アクリル酸エステルとの共重合性がよい点で、下記一般式(2)で表されるラクトン環単位が特に好ましい。
Figure 2010102296
前記一般式(2)中、R11〜R13は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜20の有機残基を表す。
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。
ラクトン環単位含有アクリル系樹脂の製造方法については、特に限定はない。好ましくは、重合工程によって分子鎖中に水酸基とエステル基とを有する重合体を得た後に、得られた重合体を加熱処理することによりラクトン環構造を重合体に導入するラクトン環化縮合工程を行う方法が好ましい。
無水マレイン酸単位:
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。
本発明に使用可能な前記無水マレイン酸単位としては、特に制限はなく、特開2007−113109号、特開2003−292714号、特開平6−279546号、特開2007−51233号、特開2001−270905号、特開2002−167694号、特開2000−302988号、特開2007−113110号、特開2007−11565号の各公報に記載のものや、マレイン酸変性樹脂を挙げることができる。この中でも、特開2007−113109号公報に記載の樹脂及びマレイン酸変性MAS樹脂(メタクリル酸メチル−アクリロニトリル−スチレン共重合体、例えば旭化成ケミカルズ(株)製デルペット980N)を好ましく使用することができる。これらは単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。また、無水マレイン酸単位を含むアクリル系樹脂を製造する方法については、特に制限がなく公知の方法を用いることができる。
前記マレイン酸単位を含むアクリル系樹脂としては、得られるポリマー中に無水マレイン酸単位が含まれるものであれば制限はなく、例えば、(無水)マレイン酸変性MS樹脂、(無水)マレイン酸変性MAS樹脂(メタクリル酸メチル−アクリロニトリル−スチレン共重合体)、(無水)マレイン酸変性MBS樹脂、(無水)マレイン酸変性AS樹脂、(無水)マレイン酸変性AA樹脂、(無水)マレイン酸変性ABS樹脂、エチレン−無水マレイン酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸−無水マレイン酸共重合体、無水マレイン酸グラフトポリプロピレンなどが挙げられる。
前記無水マレイン酸単位としては、下記一般式(3)で表される構造が挙げられる。
Figure 2010102296
前記一般式(3)中、R21及びR22は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜20の有機残基を表す。
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。
前記R21及びR22がそれぞれ水素原子を表す場合は、固有複屈折を調節する観点から、さらにその他の共重合成分を含むことも好ましい。このような3元系以上のアクリル系樹脂として、例えば、メタクリル酸メチル−無水マレイン酸−スチレン共重合体を好ましく用いることができる。
グルタル酸無水物単位:
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。
本発明に使用可能な前記無水マレイン酸単位としては、特に制限はなく、特開2006−241263号、特開2004−70290号、特開2004−70296号、特開2004−126546号、特開2004−163924号、特開2004−291302号、特開2004−292812号、特開2005−314534号、特開2005−326613号、特開2005−331728号、特開2006−131898号、特開2006−134872号、特開2006−206881号、特開2006−241197号、特開2006−283013号、特開2007−118266号、特開2007−176982号、特開2007−178504号、特開2007−197703号、特開2008−74918号、国際公開WO2005/105918号等の各公報に記載のものを使用できる。この中でより好ましいのが特開2008−74918号公報に記載のものである。これらは単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
前記グルタル酸無水物単位の例として、下記一般式(4)で表される構造が挙げられる。
Figure 2010102296
前記一般式(4)中、R31及びR32は、同一又は相異なる水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。
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。
このようなグルタル酸無水物単位を含むアクリル系樹脂は、グルタル酸無水物単位を与える不飽和カルボン酸単量体と不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体とを共重合体とした後、該共重合体を適当な触媒の存在下あるいは非存在下で加熱し、脱アルコール及び/又は脱水による分子内環化反応を行わせることにより製造することができる。
その他の共重合成分:
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。
前記アクリル系樹脂としては、前記ラクトン環単位、前記無水マレイン酸単位、又は前記グルタル酸無水物単位を含むアクリル系樹脂から選択されるのが好ましく、前記ラクトン環単位を含むアクリル系樹脂及び前記無水マレイン酸単位を含むアクリル系樹脂から選択されるのがより好ましい。
前記アクリル系樹脂は、全モノマー中にMMA単位(モノマー)を30モル%以上含むものが好ましく、30〜80モル%含むものがより好ましい。また、MMA以外にラクトン環単位、無水マレイン酸単位又はグルタル酸無水物単位の少なくとも1種の単位を含むことがより好ましい。前記ラクトン環単位、無水マレイン酸単位及びグルタル酸無水物単位は、アクリル系樹脂を構成する全モノマー中に5モル%〜60モル%含まれることが好ましく、10モル%〜50モル%含まれることがより好ましい。
前記アクリル系樹脂のガラス転移温度(Tg)は、105℃〜170℃が好ましく、より好ましくは110℃〜160℃、さらに好ましくは115℃〜150℃である。これらの溶融粘度は230℃において1%の歪を1Hzで与えた際に500Pa・s〜10000Pa・sが好ましく、より好ましくは800Pa・s〜7000Pa・s、さらに好ましくは1000Pa・s〜5000Pa・sである。
前記アクリル系樹脂の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜2,000,000の範囲内、より好ましくは5,000〜1,000,000の範囲内、さらに好ましくは10,000〜500,000の範囲内、特に好ましくは50,000〜500,000の範囲内である。
本発明の光学補償フィルムは、アクリル系樹脂を主成分とするアクリルフィルム以外にも、種々の熱可塑性樹脂を主成分とするポリマーフィルムを利用することができる。熱可塑性樹脂の例には、環状オレフィン共重合体類、セルロースアシレート類、ポリエステル類、及びポリカーボネート類が含まれる。溶融押出し法を利用して作製する場合は、溶融押出し成形性が良好な材料を利用するのが好ましく、その観点では、環状オレフィン共重合体類、セルロースアシレート類を選択するのが好ましい。1種の当該樹脂を含有していてもよいし、互いに異なる2種以上の当該樹脂を含有していてもよい。中でも、セルロースアシレート類、及び付加重合によって得られた環状オレフィン樹脂が好ましい。本明細書では、セルロースアシレート類を主成分とするフィルムを「セルロースアシレートフィルム」、及び環状オレフィン共重合体類(環状オレフィン樹脂ともいう)を主成分とするフィルムを、「環状オレフィン系樹脂フィルム」という。
前記環状オレフィン共重合体類の例には、ノルボルネン系化合物の重合により得られた樹脂が含まれる。開環重合及び付加重合のいずれの重合方法によって得られる樹脂であってもよい。
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。
前記セルロースアシレート類の例には、セルロース単位中の3個の水酸基の少なくとも一部がアシル基で置換されたいずれのセルロースアシレートも含まれる。当該アシル基(好ましくは炭素数3〜22のアシル基)は、脂肪族アシル基及び芳香族アシル基のいずれであってもよい。中でも、脂肪族アシル基を有するセルロースアアシレートが好ましく、炭素数3〜7の脂肪族アシル基を有するものがより好ましく、炭素数3〜6の脂肪族アシル基を有するものがさらに好ましく、炭素数は3〜5の脂肪族アシル基を有するものがよりさらに好ましい。これらのアシル基は複数種が1分子中に存在していてもよい。好ましいアシル基の例には、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基などが含まれる。これらの中でも、さらに好ましいものは、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基から選択される1種又は2種以上を有するセルロースアシレートであり、よりさらに好ましいものは、アセチル基及びプロピオニル基の双方を有するセルロースアシレート(CAP)である。CAPは、樹脂の合成が容易であること、押し出し成形の安定性が高いこと、の点で好ましい。
その他の
本発明の光学補償フィルム、主原料となるポリマー材料(例えばアクリル系樹脂)とともに、種々の添加剤から選択される少なくとも1種を含有していてもよい。このような添加剤の例として、可塑剤、安定剤、マット剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、レターデーション調整剤などを挙げることができる。本発明の光学補償フィルムを、溶融製膜により製造する態様では、これらの添加剤は、ポリマー材料の溶融物(メルト)調製工程の何れの段階で添加してもよく、また、溶融物調製工程(メルト調製工程)の最後に添加剤を添加する工程を加えてもよい。
以下各添加剤を詳細に説明する。
安定剤:
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。
安定剤の例には、フェノール系安定剤、亜リン酸系安定剤(フォスファイト系)、チオエーテル系安定剤、アミン系安定剤、エポキシ系安定剤、ラクトン系安定剤、アミン系安定剤、金属不活性化剤(スズ系安定剤)などが含まれる。これらは、特開平3−199201号公報、特開平5−1907073号公報、特開平5−194789号公報、特開平5−271471号公報、特開平6−107854号公報などに記載があり、本発明ではフェノール系や亜リン酸系安定剤の少なくとも一方以上を用いることが好ましい。
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。
前記安定剤の好ましい例には、フェノール系安定剤が含まれる。フェノール系安定剤は、主に、前記ポリマー材料の熱溶融時における安定化のために用いられる。フェノール系安定剤の例には、米国特許第4,839,405号明細書の第12〜14欄に記載されているものなどの、2,6−ジアルキルフェノール誘導体化合物が含まれる。中でも、特に分子量500以上のフェノール系安定剤を添加することが好ましい態様である。好ましいフェノール系安定剤としては、ヒンダードフェノール系安定剤が挙げられる。これらの素材は、市販品として容易に入手可能であり、下記のメーカーから販売されている。チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社から、Irganox 1076、Irganox 1010、Irganox 3113、Irganox 245、Irganox 1135、Irganox 1330、Irganox 259、Irganox 565、Irganox 1035、Irganox 1098、Irganox 1425WL、として入手することができる。また、旭電化工業株式会社から、アデカスタブ AO−50、アデカスタブ AO−60、アデカスタブ AO−20、アデカスタブ AO−70、アデカスタブ AO−80として入手できる。さらに、住友化学株式会社から、スミライザーBP−76、スミライザーBP−101、スミライザーGA−80、として入手できる。また、シプロ化成株式会社からシーノックス326M、シーノックス336B、としても入手することが可能である。
前記安定剤の好ましい例には、亜リン酸系安定剤が含まれる。亜リン酸系安定剤としては、特開2004−182979号公報の[0023]〜[0039]に記載の化合物をより好ましく用いることができる。亜リン酸エステル系安定剤の具体例としては、特開昭51−70316号公報、特開平10−306175号公報、特開昭57−78431号公報、特開昭54−157159号公報、特開昭55−13765号公報に記載の化合物を挙げることができる。さらに、その他の安定剤としては、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)17頁〜22頁に詳細に記載されている素材を好ましく用いることができる。
前記亜リン酸エステル系安定剤は、高温での安定性を保つために高分子量であることが好ましく、具体的には、分子量500以上であり、より好ましくは分子量550以上であり、特には分子量600以上が好ましい。さらに、少なくとも一置換基は芳香族性エステル基であることが好ましい。また、亜リン酸エステル系安定剤は、トリエステルであることが好ましく、リン酸、モノエステルやジエステルの不純物の混入がないことが望ましい。これらの不純物が存在する場合は、その含有量が5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは3質量%以下であり、特には2質量%以下である。これらは、特開2004−182979号公報の[0023]〜[0039]に記載の化合物などを挙げることが、さらに特開昭51−70316号公報、特開平10−306175号公報、特開昭57−78431号公報、特開昭54−157159号公報、特開昭55−13765号公報に記載の化合物も挙げることができる。亜リン酸エステル系安定剤の好ましい具体例として下記の化合物を挙げることができるが、本発明で用いることができる亜リン酸エステル系安定剤はこれらに限定されるものではない。
これらは、旭電化工業株式会社からアデカスタブ1178、同2112、同PEP−8、同PEP−24G、PEP−36G、同HP−10として、またクラリアント社からSandostab P−EPQとして市販されており、入手可能である。さらに、フェノールと亜リン酸エステルを同一分子内に有する安定剤も好ましく用いられ、具体的な化合物として下記のものをあげることができる。これらの化合物については、さらに特開平10−273494号公報に詳細に記載されており、その化合物例を示すが本発明で用いることができる安定化剤はこれらに限定されるものではない。代表的な市販品として、住友化学株式会社から、スミライザーGPを挙げることができる。
前記安定剤の好ましい例には、チオエーテル系安定剤が含まれる。前記チオエーテル系安定剤は、分子量500以上が好ましく、公知の任意のチオエーテル系安定剤を用いることができる。これらは、住友化学株式会社からスミライザーTPL、同TPM、同TPS、同TDPとして市販されている。旭電化工業株式会社から、アデカスタブAO-412Sとしても入手可能である。
前記安定剤の好ましい例には、エポキシ系安定剤が含まれる。前記エポキシ系安定剤としては、脂肪族、芳香族、脂環族、芳香族脂肪族又はヘテロ環式構造を有し、側鎖としてエポキシ基を有する化合物も有用である。エポキシ基は好ましくは、グリシジル基としてエーテル又はエステル結合により分子の残基に結合するか、あるいはヘテロ環式アミン、アミド又はイミドのN−グリシジル誘導体である。これらのタイプのエポキシ化合物は広く公知であり、市販品として容易に入手可能である。これらの素材は特開平11−189706号公報の[0096]〜[0112]に詳細に記載されている。これらのエポキシ系素材は、アデカスタブ O−130P、アデカスタブ O−180A(旭電化工業株式会社)から、市販品として入手できる。
前記安定剤の好ましい例には、スズ系安定剤が含まれる。前記スズ系安定剤としては、公知の任意のスズ系安定剤を用いることができる。好ましいスズ系安定剤の具体例としては、オクチル錫マレエートポリマー、モノステアリル錫トリス(イソオクチルチオグリコレート)、ジブチル錫ジラウレートが挙げられる。
なお、前記安定剤は後述する酸補足剤や光安定剤を包含する概念である。酸を捕捉することを主眼とする酸捕捉や、光安定性を改善することを主眼とする光安定剤と、前記酸補足剤や光安定剤以外のその他の効果を有する安定剤のどちらを用いてもよいが、中でもラジカルを補足するフェノール系安定剤の方が好ましい。
酸捕捉剤:
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。
さらに上記以外に用いることが可能な酸捕捉剤としては、オキセタン化合物やオキサゾリン化合物、或いはアルカリ土類金属の有機酸塩やアセチルアセトナート錯体、特開平5−194788号公報の段落68〜105に記載されているものが含まれる。
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。
前記酸捕捉剤の添加量は、ポリマー材料の質量に対して、0.001質量%〜5質量%が好ましく、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%〜2質量%である。
光安定剤:
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。
これらのヒンダードアミン系耐光安定剤は、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る。また、これらヒンダードアミン系耐光安定剤と、可塑剤、酸掃去剤、紫外線吸収剤等の添加剤とを併用してもよい。また、これらの添加剤の分子構造の一部に、ヒンダードアミン系耐光安定剤の残基が導入されていてもよい。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が、前記ポリマー材料100質量部に対して、好ましくは0.01〜20質量部、より好ましくは0.02〜15質量部、特に好ましくは0.05〜10質量部である。
紫外線吸収剤:
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。
また、本発明に有用な高分子紫外線吸収剤としては、特開平6−148430号公報に記載されている高分子紫外線吸収剤や、紫外線吸収剤モノマーを含むポリマーは制限なく使用できる。紫外線吸収性モノマーから誘導されるポリマーの重量平均分子量が2000〜30000であることが好ましく、より好ましくは5000〜20000である。
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。
本発明に用いることのできる市販品としての紫外線吸収剤モノマーとして、1−(2−ベンゾトリアゾール)−2−ヒドロキシ−5−(2−ビニルオキシカルボニルエチル)ベンゼン、大塚化学社製の反応型紫外線吸収剤RUVA−93の1−(2−ベンゾトリアゾール)−2−ヒドロキシ−5−(2−メタクリロイルオキシエチル)ベンゼン又はこの類似化合物がある。これらを単独又は共重合したポリマー又はコポリマーも好ましく用いられるが、これらに限定されない。例えば、市販品の高分子紫外線吸収剤として、大塚化学(株)製のPUVA−30Mも好ましく用いられる。紫外線吸収剤は2種以上用いてもよい。
これらの紫外線吸収剤として、さらに以下の市販品も利用できる。ベンゾトリアゾール系としてはTINUBIN P(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、TINUBIN 234(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、TINUBIN 320(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、TINUBIN 326(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、TINUBIN 327(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、TINUBIN 328(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、スミソーブ340(住友化学社製)、アデカスタブLA−31(旭電化工業社製)などがある。また、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、シーソーブ100(シプロ化成社製)、シーソーブ101(シプロ化成社製)、シーソーブ101S(シプロ化成社製)、シーソーブ102(シプロ化成社製)、シーソーブ103(シプロ化成社製)、アデカスタブLA−51(旭電化工業社製)、ケミソープ111(ケミプロ化成社製)、UVINUL D−49(BASF社製)などを挙げられる。また、オキザリックアシッドアニリド系紫外線吸収剤としては、TINUBIN 312(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)やTINUBIN 315(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)がある。さらにサリチル酸系紫外線吸収剤としては、シーソーブ201(シプロ化成社製)やシーソーブ202(シプロ化成社製)が上市されており、シアノアクリレート系紫外線吸収剤としてはシーソーブ501(シプロ化成社製)、UVINUL N−539(BASF社製)がある。これらの中でも、特にアデカスタブLA−31が好ましい。
本発明に用いられる紫外線吸収剤及び紫外線吸収性ポリマーの使用量は、化合物の種類、使用条件などにより一様ではないが、紫外線吸収剤である場合には、ポリマーフィルム1m2 当たり0.2〜3.0gが好ましく、0.4〜2.0がさらに好ましく、0.5〜1.5が特に好ましい。また、紫外線吸収ポリマーである場合には、ポリマーフィルム1m2当たり0.6〜9.0gが好ましく、1.2〜6.0がさらに好ましく、1.5〜3.0が特に好ましい。
可塑剤:
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。
可塑剤は液体であっても固体であってもよく、組成物の制約上無色であることが好ましい。熱的にはより高温において安定であることが好ましく、分解開始温度が150℃以上、さらに200℃以上が好ましい。添加量は光学物性・機械物性に悪影響がなければよく、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、本発明に係る重合体100質量部に対して好ましくは0.001〜50質量部、より好ましくは0.01〜30質量部である。特に0.1〜15質量%が好ましい。以下、本発明に用いられる可塑剤について、その具体例を挙げるがこれらに限定されるものではない。
可塑剤の例には、リン酸エステル系の可塑剤が含まれる。具体的には、リン酸シクロアルキルエステル、リン酸アリールエステルが挙げられる。これらの置換基は、同一でもあっても異なっていてもよく、さらに置換されていてもよい。またアルキル基、シクロアルキル基、アリール基のミックスでもよく、また置換基同志が共有結合で結合していてもよい。またエチレンビス(ジメチルホスフェート)、ブチレンビス(ジエチルホスフェート)等のアルキレンビス(ジアルキルホスフェート)、エチレンビス(ジフェニルホスフェート)、プロピレンビス(ジナフチルホスフェート)等のアルキレンビス(ジアリールホスフェート)、フェニレンビス(ジブチルホスフェート)、ビフェニレンビス(ジオクチルホスフェート)等のアリーレンビス(ジアルキルホスフェート)、フェニレンビス(ジフェニルホスフェート)、ナフチレンビス(ジトルイルホスフェート)等のアリーレンビス(ジアリールホスフェート)等のリン酸エステルが挙げられる。これらの置換基は、同一でもあっても異なっていてもよく、さらに置換されていてもよい。またアルキル基、シクロアルキル基、アリール基のミックスでもよく、また置換基同志が共有結合で結合していてもよい。
さらにリン酸エステルの部分構造が、ポリマーの一部、或いは規則的にペンダントされていてもよく、また酸化防止剤、酸掃去剤、紫外線吸収剤等添加剤の分子構造の一部に導入されていてもよい。上記化合物の中では、リン酸アリールエステル、アリーレンビス(ジアリールホスフェート)が好ましく、具体的にはトリフェニルホスフェート、フェニレンビス(ジフェニルホスフェート)が好ましい。また特表平6−501040号公報の[3〜7に記載のリン酸エステル系可塑剤を用いることも好ましい。さらに、リン酸エステル系可塑剤としては、特開2002−363423号公報の[0027]〜[0034]、特開2002−265800号公報の[0027]〜[0034]、特開2003−155292号公報の[0014]〜[0040]等に記載の揮発性し難いリン酸エステル化合物を好ましい例として挙げることができる。
リン酸エステル系可塑剤の具体例を以下に挙げるが、本発明に用いることができるリン酸エステル系可塑剤はこれらに限定されるものではない。これらの化合物は、旭電化工業株式会社から、アデカスタブFP−500、アデカスタブFP−600、アデカスタブFP−700、アデカスタブFP−2100、アデカスタブPFR等として市販され、入手することができる。また、味の素化学株式会社から、レオフォースBAPPとして入手することができる。
多価アルコールエステル可塑剤、ポリエステル可塑剤、ポリマー可塑剤は、例えば特開2007―231157号公報の[0086]〜[0138]等に記載のものを用いることができ、単独あるいは併用するのが好ましい
本発明ではさらに糖類系可塑剤も好ましい。前記糖類系可塑剤は単糖あるいは2〜10個の単糖単位を含む炭水化物の誘導体であるが、これらの単糖又は多糖は、分子中の置換可能な基(例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、メルカプト基など)が置換されていることを特徴とする。置換基の例としては、エーテル基、エステル基、アミド基、イミド基などを挙げることができる。単糖又は2〜10個の単糖単位を含む炭水化物の例としては、例えば、エリトロース、トレオース、リボース、アラビノース、キシロース、リキソース、アロース、アルトロース、グルコース、フルクトース、マンノース、グロース、イドース、ガラクトース、タロース、トレハロース、イソトレハロース、ネオトレハロース、トレハロサミン、コウジビオース、ニゲロース、マルトース、マルチトール、イソマルトース、ソホロース、ラミナリビオース、セロビオース、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、δ−シクロデキストリン、キシリトール、ソルビトールなどを挙げることができる。
ポリマー可塑剤も好ましく利用され、具体的には脂肪族炭化水素系ポリマー、脂環式炭化水素系ポリマー、ポリアクリル酸エチル、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系ポリマー、ポリビニルイソブチルエーテル、ポリN−ビニルピロリドン等のビニル系ポリマー、ポリスチレン、ポリ4−ヒドロキシスチレン等のスチレン系ポリマー、ポリブチレンサクシネート、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等のポリエステル、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリウレア等が挙げられる。数平均分子量は、1,000〜500,000程度が好ましく、特に好ましくは、5,000〜200,000である。1,000以下では揮発性に問題が生じ、500,000を超えると可塑化能力が低下し、アクリル系樹脂の機械的性質に悪影響を及ぼす。これらポリマー可塑剤は1種の繰り返し単位からなる単独重合体でも、複数の繰り返し構造体を有する共重合体でもよい。また、上記ポリマーを2種以上併用して用いてもよく、他の可塑剤、酸化防止剤、酸掃去剤、紫外線吸収剤、滑り剤及びマット剤等を含有させてもよい。
これらの化合物の添加量は、可塑剤がフィルムを構成するアクリル系樹脂に対して、0.5〜50質量%の範囲で使用することが好ましく、より好ましくは1〜30質量%の範囲、さらに好ましくは1〜15質量%の範囲にある。これらの化合物の添加量は、上記目的の観点から調整することができる。
マット剤:
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。
また、最終的に得られたポリマーフィルム中での微粒子の平均二次粒子サイズは0.01〜5μmであることが好ましく、0.02〜3μmであることがより好ましく、0.02〜1μmであることが特に好ましい。ここで、前記微粒子の平均二次粒子サイズは、ポリマーフィルムを透過型電子顕微鏡(倍率10万〜100万倍)で観察し、粒子100個の二次粒子サイズの平均値を求めることにより決定する。
前記無機化合物としては、SiO2、ZnO、TiO2、SnO2、Al23、ZrO2、In23、MgO、BaO、MoO2、V25、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成ケイ酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム及びリン酸カルシウム等が挙げられる。好ましくは、SiO2、ZnO、TiO2、SnO2、Al23、ZrO2、In23、MgO、BaO、MoO2及びV25の少なくとも1種であり、さらに好ましくはSiO2、TiO2、SnO2、Al23及びZrO2の少なくとも1種である。
前記SiO2の微粒子としては、例えば、アエロジルR972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上、日本アエロジル(株)製)等の市販品を使用することができる。また、前記ZrO2の微粒子としては、例えば、アエロジルR976及びR811(以上、日本アエロジル(株)製)等の市販品を使用することができる。またシーホスターKE−E10、同E30、同E40、同E50、同E70、同E150、同W10、同W30、同W50、同P10、同P30、同P50、同P100、同P150、同P250(日本触媒)なども使用することができる。さらに、シリカマイクロビーズP−400、700(触媒化成工業株式会社製品)も使用することができる。また、SO−G1、SO−G2、SO−G3、SO−G4、SO−G5、SO−G6、SO−E1、SO−E2、SO−E3、SO−E4、SO−E5、SO−E6、SO−C1、SO−C2、SO−C3、SO−C4、SO−C5、SO−C6、(株式会社アドマテックス製)も使用することができる。さらに、シリカ粒子8050、同8070、同8100、同8150(株式会社モリテックス 製、水分散物を粉体化)も使用することができる。
さらに架橋アクリル、架橋スチレン等の有機微粒子、特開2008−9378号公報、特開2008−74918号公報に記載の弾性有機微粒子を添加することも好ましい。
無機微粒及び有機微粒子の中でも、製膜時の熱安定性の観点から、無機微粒子、その中でもSiO2が好ましい。
なお、予めポリマー材料に、所望量よりも高濃度の安定剤を有する微粒子含有マスターペレットを作製しておいてもよい。これにより、微粒子の分散性のよい樹脂ペレットが作製可能となり、優れた面状と表面の滑り性(キシミ防止)を備えたアクリル系樹脂フィルムをハンドリング性よく製造することが可能になる。この時、別途微粒子を含まない樹脂のマスターペレット(樹脂マスターペレット)を作製しておくことが必要である。その場合、微粒子含有マスターペレットには、同時に上記の安定剤を含有させておくことが好ましい。また、微粒子含有マスターペレット中の微粒子の添加量は特に制限されないが、好ましくはポリマーフィルム中の微粒子最終濃度の2〜50倍が好ましく、より好ましくは2〜30倍であり、さらに好ましくは3〜25倍であり、特に好ましくは4〜20倍である。樹脂マスターペレットと微粒子含有マスターペレットの混合には、前記した混合機を利用することができる。なお、微粒子含有マスターペレットを作製する段階で、微粒子以外の添加剤(安定剤、可塑剤、その他の添加剤など)を一緒に添加してもよく、その場合も微粒子以外の添加剤の濃度は、好ましくはポリマーフィルム中の所望添加剤最終濃度の2〜50倍が好ましく、より好ましくは2〜30倍であり、さらに好ましくは3〜25倍であり、特に好ましくは4〜20倍である。
その他の添加剤:
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。
1.−2 光学補償フィルムの製造方法
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。
具体的には、本発明のフィルムは、溶融樹脂(メルト)を得る工程と、ダイから前記メルトを押出す工程と、前記ダイから押出されたメルトをキャストロール上で固化して製膜する工程とを含む方法により製造されるのが好ましい。さらに、前記ダイから押出されたメルトをキャストロール上で固化して製膜する工程において、タッチロールを用いてメルトを挟圧し、その際、該タッチロールと前記キャストロールの回転に周速差を与え、さらに0.1℃〜15℃の温度差をつけることが好ましい。この工程により、主軸の傾斜角度β≠0且つ|β|≦45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。
以下この製造方法を詳細に説明する。
1.−2−1 溶融工程
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。
溶融に先立ちペレット中の水分を減少させることが好ましい。好ましい乾燥温度は40〜200℃であり、より好ましくは60〜150℃であり、さらに好ましくは80℃〜130℃である。乾燥後のペレット中の含水率は0.5質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがさらに好ましい。乾燥は空気中で行ってもよく、窒素中で行ってもよく、真空中で行っても良い。
乾燥後のペレットは前記押出機の供給口を介してシリンダー内に供給され、混練および溶融される。シリンダー内は供給口側から順に、供給部、圧縮部、計量部とで構成される。押出機のスクリュー圧縮比は1.5〜4.5が好ましい。シリンダー内径に対するシリンダー長さの比(L/D)は20〜70が好ましい。シリンダー内径は30mm〜150mmが好ましい。さらに残存酸素による溶融樹脂の酸化を防止するため、押出機内を不活性(窒素等)気流中、あるいはベント付き押出し機を用い真空排気しながら実施するのも好ましい。
樹脂中の異物濾過のためブレーカープレート式の濾過やリーフ型ディスクフィルターを組み込んだ濾過装置を設けることが好ましい。濾過は1段で行ってもよく多段濾過でもよい。濾過精度は2μm〜15μmが好ましくさらに好ましくは3μm〜10μmである。濾材はステンレス鋼を用いることが望ましい。濾材の構成は、線材を編んだもの、金属繊維もしくは金属粉末を焼結したもの(焼結濾材)が使用でき、中でも焼結濾材が好ましい。
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。
吐出量の変動を減少させ厚み精度を向上させるために、押出機とダイとの間にギアポンプを設けることが好ましい。これによりダイ内の樹脂圧力変動巾を±1%以内にできる。ギアポンプによる定量供給性能を向上させるために、スクリューの回転数を変化させて、ギアポンプ前の圧力を一定に制御する方法も用いることができる。
ギアポンプ入口側と出口側の差圧が1MPa〜15MPaであることが好ましく、1.5MPa〜13MPaであることがより好ましく、2MPa〜12MPaであることが特に好ましい。ここで、本明細書において、前記ギアポンプ入口側と出口側の差圧とは、ギアポンプの直前に設置した圧力計における圧力と、ギアポンプの直後に設置した圧力計の圧力との差の絶対値をいう。
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。
ダイ端部でのメルトの滞留を抑制するために、スタチックミキサーを押出し機からダイの間のメルト配管に設置することが好ましい。
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。
1.−2−2 溶融樹脂(メルト)をダイから押出す工程
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。
1.−2−3 ダイから押出されたメルトをキャストロール上で固化して製膜する工程 次に、ダイよりシート上に押し出された溶融樹脂(メルト)をキャストロール(以下、チルロールともいう)上で冷却固化し、フィルムを得る。
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。
キャストロールのみを用いる方法:
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。
このように表裏に温度差を与えるには、ダイからのメルト吐出量を高吐出量とすることが好ましい。本発明の一例のアクリルフィルムの製造方法において、前記ダイからのメルト吐出量は、100kg/時間〜500kg/時間であることが好ましく、120kg/時間〜400kg/時間であることがより好ましく、140kg/時間〜300kg/時間であることが特に好ましい。このような吐出量にすることで、ダイから押出されたメルトの温度が低下する前にキャストロールに達する。この後、キャストロール側は急激に冷却され、その反対面は冷却速度が遅く、上記のような温度差を付与できる。
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。
このように高吐出量で押出す場合、押出し機のスクリューの回転数を上げる必要があり、これに伴い剪断発熱が発生する。アクリル系樹脂は熱分解し易く、これにより黄変が顕著となり波長分散が上記好ましい範囲を超え、色ずれが顕著になり好ましくない。また熱分解物による異物も増加し好ましくない。これを解決するために、スクリューの温度を入口部より出口部より3℃〜50℃、より好ましくは5℃〜45℃、さらに好ましくは8℃〜40℃低くして製膜することが好ましい。即ち、スクリュー入口近傍はペレットが未溶融のため、ペレット同士が強く擦れ合い摩擦発熱し易く、この部分の温度を低くすることが必要である。一方出口近傍ではペレットは融解し剪断発熱は少なく、ここの温度を高くしないと押出し機出口のメルト温度を高くできず、上記表裏の温度差を付与できない。
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。
タッチロール法:
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)
前記製造方法において、ダイから押出されたメルトをキャストロール上で固化する際、用いるキャストロールとタッチロールの温度は、樹脂のTgを基準としてTg−30℃〜Tg+10℃であることが好ましく、Tg−20℃〜Tg+7℃であることがより好ましく、Tg−10℃〜Tg+3℃であることが特に好ましい。例えば、本発明で用いることが好ましいアクリル系樹脂の場合は、ロールの温度は60℃〜160℃とすることが好ましく、70℃〜150℃とすることがより好ましく、80℃〜140℃とすることが特に好ましいが、これらの温度範囲に限定されるものではない。
前記製造方法において、タッチロールとキャストロールとの温度差が0.1℃〜15℃であることが好ましく、0.3℃〜12℃であることがより好ましく、0.5℃〜10℃であることが特に好ましい。前記タッチロールとキャストロールとの温度差が0.1℃〜15℃であるとβを前記好ましい範囲に制御することができ、好ましい。
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。
このような温度制御はこれらのロール内部に温調した液体、気体を通すことで達成できる。このように内部に温調機構を有するものがより好ましい。前記温調機構としては、例えば、タッチロールを金属シャフトの上に設置してその間に熱媒(流体)を通した態様が挙げられ、外筒と金属シャフトの上に間に弾性体層を設けて外筒の間に熱媒(流体)を満たした態様が挙げられる。これらの態様において前記熱媒の温度を調整することで、タッチロールの温度を調整できる。
前記製造方法では、前記ダイから押し出されたメルトの着地点が、タッチロールとキャストロールの隙間の中点±10mmの範囲であることが好ましく、中点±5mmの範囲であることがより好ましく、中点±3mmの範囲であることが特に好ましい。
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。
本発明において、タッチ圧とは、タッチロールを押し付けている力をフィルムとタッチロールの接触面積で割った値である。
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。
このような弱いタッチ圧を実現するには、タッチロールは通常の剛性の高いものではなく、弾性を有するものが好ましい。このためには、ロールの外筒厚みを通常のロールよりも薄くすることが必要であり、外筒の肉厚Zは、0.05mm〜7.0mmが好ましく、より好ましくは0.2mm〜5.0mm、さらに好ましくは0.3mm〜3.5mmである。
前記製造方法におけるタッチロールおよびキャストロールの表面は、算術平均高さRaが100nm以下、好ましくは50nm以下、さらに好ましくは25nm以下である。このようなRaのタッチロールおよびキャストロールを用いて製膜することで、適度な表面凹凸を持つアクリルフィルムを製膜できる。
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。
前記タッチロールは、例えば、特開平11−314263号公報、特開2002−36332号公報、特開平11−235747号公報、国際公開第97/28950号パンフレット、特開2004−216717号公報、特開2003−145609号公報記載のものを利用できる。
前記キャストロールは複数本用いて冷却することがより好ましい(このうち前記タッチロールを用いるのは最上流側(ダイに近い方)の最初のキャストロール、すなわちチルロール、にタッチさせるように配置する)。一般的には2〜6本の冷却ロールを用いることが比較的よく行われているが、この限りではない。ロールの直径は100mm〜1500mmが好ましく、より好ましくは150mm〜1000mmである。複数本あるロールの間隔は、面間で0.3mm〜300mmが好ましく、より好ましくは、1mm〜100mm、さらに好ましくは3mm〜30mmである。
ダイから押出されたメルトを3連以上の多連式キャストロール上で固化する際に、キャストロールの温度パターンが、下流側ロール温度が上流側ロールより1℃〜15℃低いことが好ましく、1℃〜10℃低いことがより好ましく、2℃〜8℃低いことが特に好ましい。
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。
このようなタッチロールによる方法においてもダイから押出されるメルトの吐出量を100kg/時間〜500kg/時間で製膜することが好ましく、より好ましい範囲や特に好ましい範囲はタッチロールを用いない場合と同様である。前記メルトの吐出量を100kg/時間〜500kg/時間とすることにより、ロール上におけるメルトの押出し速度(線速度)が増加し、この結果表裏の収縮応力の効果がより発現し易くなるためである。即ちより短時間で変形を与えることで、β、Re、Rthを緩和(目減り)させないことができる。
このような吐出量を達成するために前記タッチロールを用いない場合と同様に、スクリューの入口温度より出口温度を高くすることが有効である。これら(吐出量、スクリュー温度)の効果により、前記タッチロールを用いない場合と同様に、ReおよびRthの波長分散を、好ましい範囲にすることができる。
1.−2−4 製膜幅
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。
このような製膜幅の変動は、製膜幅の平均値を1m〜3m、より好ましくは1.4m〜2.6m、さらに好ましくは1.6m〜2.4mで製膜することで制御することができる。
1.−2−5 トリミング
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。
1.−2−6 厚みだし加工
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。
1.−2−7 巻取り
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。
1.−2−8 延伸
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:
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:
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。
1.−2−9 熱処理
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。
1.−2−10 緩和処理
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。
1.−2−11 フィルムの加工
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。
表面処理:
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。
偏光板への加工処理:
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。
前記偏光板は、本発明の光学補償フィルムと偏光子を用いたものであれば、特に構成に制限はない。例えば、前記偏光板が、偏光子とその両面を保護する二枚の偏光板保護フィルム(透明ポリマーフィルム)からなる場合において、本発明の光学補償フィルムを少なくとも一方の偏光板保護フィルムとして用いることができる。ポリビニルアルコールフィルム等からなる偏光子と、本発明の光学補償フィルムとの接着性を改善するために、本発明の光学補償フィルムの表面に、偏光子の材料と接着性が良好な材料からなる層を形成し、当該層の表面と偏光子の表面とを貼合してもよい。例えば、セルロースアシレートは、比較的、ポリビニルアルコールフィルムとの接着性が良好であるので、本発明の光学補償フィルムの表面に、セルロースアシレートの塗布液を塗布して、セルロースアシレートの層を形成し、当該層の表面と偏光子の表面とを、所望により接着剤を使用して、貼合するのが好ましい。また、前記偏光板は、その少なくとも一方の面に、他の部材との貼着のための粘着剤層を有してもよい。また、前記偏光板において、本発明の光学補償フィルムの表面が凹凸構造であれば、アンチグレア性(防眩性)の機能を有することになる。さらに、前記偏光板には、本発明の光学補償フィルムの表面にさらに反射防止層(低屈折率層)を積層した反射防止フィルムや、本発明の光学補償フィルムの表面にさらに光学異方性層を積層した積層フィルムを用いることも好ましい。
一般に液晶表示装置は二枚の偏光板の間に液晶セルが設けられるため、4枚の偏光板保護フィルムを有する。本発明の光学補償フィルムは、4枚の偏光板保護フィルムのいずれに用いてもよいが、本発明の光学補償フィルムは、液晶表示装置における液晶セルと偏光板との間に配置される保護フィルムとして、特に有利に用いることができる。
前記偏光板は、保護フィルム(例えば、セルロースアシレートフィルム)、偏光子および前記アクリルフィルム等からなる本発明の光学補償フィルムがこの順に積層している構成であることがより好ましい。また、セルロースアシレートフィルム等の保護フィルム、偏光子、前記アクリルフィルム等からなる本発明の光学補償フィルムおよび粘着剤層がこの順に積層している構成もより好ましい。
2. IPS方式及びFFS方式液晶表示装置
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。
2.−1 IPS方式液晶表示装置
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に、本発明のIPS方式液晶表示装置の一例の断面模式図を示す。なお、図1中、各層の厚みの相対的関係は、実際の液晶表示装置の厚みの相対的関係を反映しているわけではない。図2及び図3についても同様である。
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。
液晶セルLCの液晶層(液晶セル)の液晶分子の複屈折Δnと液晶セルギャップdの積(Δn×d)は、250nm〜400nm程度である。より好ましくは270nm〜390nm、さらに好ましくは280nm〜380nmである。前記Δn×dが250nm〜400nmであると、表示コントラストを高くできるため好ましい。セルギャップdは、2.8μm超4.5μm未満であることが好ましい。前記液晶セルギャップdはポリマビーズ、ガラスビーズヤファイバー、樹脂製の柱状スペーサーなどを用いて制御することができる。前記液晶層(液晶セル)を形成する液晶材料は、誘電率異方性△εが正のネマティック液晶を用いることができ、そのようなネマティック液晶であれば、特に限定されない。前記誘電率異方性△εは、その値が大きいほうが、駆動電圧が低減でき、屈折率異方性△nは小さいほうが液晶層の厚み(ギャップ)を厚くでき、液晶の封入時間が短縮され、かつギャップばらつきを少なくすることができるため好ましい。
液晶セルLCは、駆動電圧無印加時において、液晶がラビング軸に沿って水平配向し、黒表示となる。しかし、ある程度のプレチルト角があるため、完全な水平配向状態にはなっておらず、法線方向から傾けた軸に対しては、液晶の配向状態は非対称になっている。図1のIPSモード液晶表示装置は、光学補償フィルム12が配置されているので、黒表示時の斜め方向に生じる光漏れが軽減されているとともに、この非対称性が解消され、より理想的な黒表示を達成し得る。例えば、光学補償フィルム12の主軸の傾斜角度βが、β≠0で且つ|β|≦45である態様では、プレチルト角が0.2〜10°程度のIPSモードの液晶セルLCに対して、黒表示時の光漏れを軽減する作用がある。また、本発明の光学補償フィルムによる効果を得るためには、本発明の光学補償フィルムを、液晶層のプレチルトの傾き方向と、光学補償フィルムの主軸の傾き方向とを同一にするかもしくは逆(鏡面対称方向)にして配置するのが好ましい。
図2に本発明のIPSモード液晶表示装置の他の例の断面模式図を示す。図1と同一の部材については、同一の符号を付し、説明は省略する。
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2の液晶表示装置は、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の存在により、図1の液晶表示装置と同様に、黒表示時に斜め方向に生じる光漏れの非対称性が解消されている。
図3に本発明のIPSモード液晶表示装置の他の例の断面模式図を示す。図1と同一の部材については、同一の符号を付し、説明は省略する。
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。
図3の液晶表示装置は、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の存在により、図1の液晶表示装置と同様に、黒表示時に斜め方向に生じる光漏れの非対称性が解消されているとともに、光学的2軸性の保護フィルム14’及び正のCプレート18の存在により、黒表示時の光漏れがより軽減されているので、さらに理想的な黒表示に近づいている。
IPSモード液晶表示装置は、例えば特開2003−15160号、特開2003−75850号、特開2003−295171号、特開2004−12730号、特開2004−12731号、特開2005−106967号、特開2005−134914号、特開2005−241923号、特開2005−284304号、特開2006−189758号、特開2006−194918号、特開2006−220680号、特開2007−140353号、特開2007−178904号、特開2007−293290号、特開2007−328350号、特開2008−3251号、特開2008−39806号、特開2008−40291号、特開2008−65196号、特開2008−76849号、特開2008−96815号等の各公報に記載のものも使用できる。
2.−2 FFS方式液晶表示装置
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。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴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。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
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:
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。
1.−2 アクリルフィルムの作製例
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。
アクリル系樹脂、及びスクリュー温度差、吐出量、ギアポンプ前後の差圧、キャストロール上のメルトの表裏温度差、キャストロールとタッチロールの周速度、キャストロールとタッチロールの温度差、メルト着地点、タッチロールのタッチ圧等を下記表1に記載の通り変更して、実施例1と同様にして、本発明のアクリルフィルム2〜4をそれぞれ作製した。
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。
Figure 2010102296
Figure 2010102296
2. COCフィルムの作製
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。
これらのロールを用い、タッチロール周速度、チルロール周速度、及び周速度比を下記表に記載の条件に設定した。なお、タッチロール及びチルロールの温度はともに、Tg−5℃とした。また、製膜の雰囲気は25℃、60%であった。
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。
Figure 2010102296
Figure 2010102296
3.偏光板の作製例
(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。
(ポリビニルアルコール系接着剤水溶液の調製)
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。
(偏光板の作製)
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両面に、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た偏光板R1を作製した。
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。
偏光子の片面にCOC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8を得た。COCフィルム1を、COCフィルム2及び3、ならびにCOCフィルムC2に代えた以外は、偏光板8と同様にして、偏光板9及び10、ならびに偏光板C2をそれぞれ作製した。
4. 液晶表示装置の作製
(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。
偏光板1を偏光板C1に代えた以外は、液晶表示装置1と同様にして、図1と同一の構成の比較例用液晶表示装置C1を作製した。
(作製例2:実施例4〜6、及び比較例2)
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。
偏光板4を偏光板C1に代えた以外は、液晶表示装置4と同様にして、比較例用液晶表示装置C2を作製した。
(作成例3:実施例7、及び比較例3)
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。
偏光板7を偏光板C1に代えた以外は、液晶表示装置7と同様にして、液晶表示装置C3をそれぞれ作製した。
(作製例4:実施例8〜10)
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。
偏光板8を偏光板C2に代えた以外は、液晶表示装置8と同様にして、液晶表示装置C4をそれぞれ作製した。
5. 液晶表示装置の評価
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。
Figure 2010102296
上記結果から、実施例の液晶表示装置1〜3及び8〜10は、比較例の液晶表示装置C1及びC4のそれぞれと比較して、光漏れの方位角4方向の対称性が改善されている。また、実施例の液晶表示装置4〜7は、比較例の液晶表示装置C2及びC3と比較して、さらに光漏れが小さく、対称性が改善されていることが理解できる。
FFSモード液晶表示装置についても同様に作製し評価した結果、光漏れが小さく、対称性が改善されていることが確認された。
液晶セルのプレチルトを5°に変えて、実施例1〜10および比較例1〜4の積層構成、偏光板およびβと同じ条件で液晶表示装置11〜20および液晶表示装置C5〜C8を作製し、実施例11〜20および比較例5〜8とした。
Figure 2010102296
液晶セルのプレチルトを5°についても対称性が改善されていることが確認できる。また、プレチルト0.5°についても同様に改善されていた。
本発明のIPSモード液晶表示装置の一例の断面模式図である。 本発明のIPSモード液晶表示装置の他の例の断面模式図である。 本発明のIPSモード液晶表示装置の他の例の断面模式図である。 実施例で行った光漏れの測定方法を説明するために使用した図面である。
10 偏光子
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)

  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。
  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。
  4. 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。
  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。
  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。
  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、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。
  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、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。
  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、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。
  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、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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