JP2013050482A - 光学積層フィルム、並びにそれを用いた偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
下記3式(Ib)〜(IIIb)を満たすB層と、下記2式(Ic)及び(IIc)を満たすC層とを有する光学積層フィルムであって、B層及びC層の主成分それぞれのSP値(但しHoy法に基づいて算出されるSP値)の差の絶対値|ΔSP値|が2.6以上10.0以下である光学積層フィルムである。
(Ib): 1.0≦Nz≦3.0
(IIb): 70nm≦Re(550)
(IIIb): 0nm≦Rth(550)≦200nm
(Ic): Re(550)≦10nm
(IIc): −200nm≦Rth(550)≦−50nm
【選択図】図1
Description
具体的には、本発明は、正面コントラスト比の低下及びムラの発生を生じさせることなく、水平配向モード液晶表示装置の視野角特性の改善に寄与する光学積層フィルム及び偏光板を提供することを課題とする。
また、本発明は、正面コントラスト比の低下及びムラの発生がなく、しかも視野角特性も良好な水平配向モード液晶表示装置を提供することを課題とする。
[1] 下記3式(Ib)〜(IIIb)を満たすB層と、
(Ib): 1.0≦Nz≦3.0
(IIb): 70nm≦Re(550)
(IIIb): 0nm≦Rth(550)≦200nm
下記2式(Ic)及び(IIc)を満たすC層と、
(Ic): Re(550)≦10nm
(IIc): −200nm≦Rth(550)≦−50nm
を有する光学積層フィルムであって、
B層及びC層の主成分それぞれのSP値(但しHoy法に基づいて算出されるSP値)の差の絶対値|ΔSP値|が2.6以上10.0以下である光学積層フィルム。
[2] B層の主成分が、置換度2.0〜2.8のセルロースアセテートである[1]の光学積層フィルム。
[3] B層の主成分が、置換度2.2〜2.5のセルロースアセテートである[1]又は[2]の光学積層フィルム。
[4] B層の光弾性係数が、40以下である[1]〜[3]のいずれかの光学積層フィルム。
[5] C層が、高分子有機化合物を主成分として含有する層である[1]〜[4]のいずれかの光学積層フィルム。
[6] C層が、棒状液晶を主成分として含む組成物のホメオトロピック配向を固定してなる層である[1]〜[4]のいずれかの光学積層フィルム。
[7] B層及びC層が互いに隣接している[1]〜[6]のいずれかの光学積層フィルム。
[8] C層及びB層の少なくとも一方が、塗布により形成された層である[1]〜[7]のいずれかの光学積層フィルム。
[9] 合計膜厚が80μm以下である[1]〜[8]のいずれかの光学積層フィルム。
[10] 偏光子と[1]〜[9]のいずれかの光学積層フィルムとを少なくとも有する偏光板。
[11] [1]〜[9]のいずれかの光学積層フィルムを有する水平配向モード液晶表示装置。
また、本発明によれば、正面コントラスト比の低下及びムラの発生がなく、しかも視野角特性も良好な水平配向モード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軸または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または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を基にKOBRA 21ADHまたは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またはWRが算出する。
尚、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、以下の式(1)及び式(2)よりRthを算出することもできる。
Rth={(nx+ny)/2 − nz} × d
上記式中、Re(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値をあらわし、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は膜厚である。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたは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または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することができる。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することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する: 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または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、本明細書では、特に付記がない限りは屈折率の測定波長は550nmとする。
本発明は、下記3式(Ib)〜(IIIb)を満たすB層と、
(Ib): 1.0<Nz<3.0
(IIb): 70nm≦Re(550)
(IIIb): 0nm≦Rth(550)≦200nm
下記2式(Ic)及び(IIc)を満たすC層と、
(Ic): Re(550)≦10nm
(IIc): −200nm≦Rth(550)≦−50nm
を有する光学積層フィルムであって、
B層及びC層の主成分それぞれのSP値の差の絶対値|ΔSP値|が2.6以上10.0以下である光学積層フィルムに関する。
なお、本明細書では「光弾性係数」とは、互いに直交する方向における光弾性係数の平均をいうものとする。連続生産されるフィルムを例にとれば、フィルムの長手方向(MD)及びそれに直交する方向(TD)の光弾性係数の平均値である。
B層は、下記3式を満足するいわゆる負の二軸性の層である。
(Ib): 1.0≦Nz≦3.0
(IIb): 70nm≦Re(550)
(IIIb): 0nm≦Rth(550)≦200nm
水平配向モード液晶表示装置の視野角特性改善効果の観点では、以下の3式
(Ib’): 1.05≦Nz≦2.5
(IIb’): 70nm≦Re(550)≦170nm
(IIIb'): 20m≦Rth(550)≦150nm
を満足するのが好ましく、以下の3式
(Ib’): 1.1≦Nz≦2.0
(IIb’): 80nm≦Re(550)≦150nm
(IIIb’): 30nm≦Rth(550)≦120nm
を満足するのがより好ましい。
B層の添加剤として使用可能なポリエステル系ポリマーは、炭素数2〜20の脂肪族ジカルボン酸と炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸の混合物と、炭素数2〜12の脂肪族ジオール、炭素数4〜20のアルキルエーテルジオールおよび炭素数6〜20の芳香族ジオールから選ばれる少なくとも1種類以上のジオールとの反応によって得られるものであり、かつ反応物の両末端は反応物のままでもよいが、さらにモノカルボン酸類やモノアルコール類またはフェノール類を反応させて、所謂末端の封止を実施してもよい。この末端封止は、特にフリーなカルボン酸類を含有させないために実施されることが、保存性などの点で有効である。ポリエステル系ポリマーに使用されるジカルボン酸は、炭素数4〜20の脂肪族ジカルボン酸残基または炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸残基であることが好ましい。
本発明のポリエステル添加剤の両末端がカルボン酸やOH基とならないように、モノアルコール残基やモノカルボン酸残基で保護することが好ましい。
この場合、モノアルコールとしては炭素数1〜30の置換、無置換のモノアルコールが好ましく、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ペンタノール、イソペンタノール、ヘキサノール、イソヘキサノール、シクロヘキシルアルコール、オクタノール、イソオクタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ノニルアルコール、イソノニルアルコール、tert−ノニルアルコール、デカノール、ドデカノール、ドデカヘキサノール、ドデカオクタノール、アリルアルコール、オレイルアルコールなどの脂肪族アルコール、ベンジルアルコール、3−フェニルプロパノールなどの置換アルコールなどが挙げられる。
以下に、本発明で用いることができるポリエステル系ポリマーの具体例を記すが、本発明で用いることができるポリエステル系ポリマーはこれらに限定されるものではない。
R51は、各々独立に、オルト位、メタ位およびパラ位の少なくともいずれかに置換基を有する芳香族環または複素環を表す。
X11は、各々独立に、単結合または−NR52−を表す。ここで、R52は、各々独立に、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基または複素環基を表す。
X11が単結合である場合の複素環基は、窒素原子に遊離原子価をもつ複素環基であることが好ましい。窒素原子に遊離原子価をもつ複素環基は、5員環、6員環または7員環であることが好ましく、5員環または6員環であることがさらに好ましく、5員環であることが最も好ましい。複素環基は、複数の窒素原子を有していてもよい。また、複素環基は、窒素原子以外のヘテロ原子(例えば、O、S)を有していてもよい。以下に、窒素原子に遊離原子価をもつ複素環基の例を示す。
R52が表す芳香族環基および複素環基は、R51が表す芳香族環および複素環と同様であり、好ましい範囲も同様である。芳香族環基および複素環基はさらに置換基を有していてもよく、置換基の例にはR51の芳香族環および複素環の置換基と同様である。
C層は、下記式(Ic)及び(IIc)を満たす、いわゆる負のC−プレートである。
(Ic): Re(550)≦10nm
(IIc): −200nm≦Rth(550)≦−50nm
水平配向モードの液晶表示装置の視野角特性の改善の観点では、下記2式
(Ic’): −8≦Re(550)≦8nm
(IIc’): −160nm≦Rth(550)≦−55nm
を満足するのが好ましく、下記2式
(Ic”): −6≦Re(550)≦6nm
(IIc”): −150nm≦Rth(550)≦−60nm
を満足するのがより好ましい。
本発明の光学積層フィルムは、上記条件を満足するB層及びC層を有する限り、その他の特性、製法等については特に制限はない。製法に関しては、塗布法、共流延法、粘着剤等を用いたラミネーション法等、いずれの方法でB層とC層とを一体化させてもよい。
本発明は、本発明の光学積層フィルムと偏光子とを有する偏光板にも関する。本発明の光学積層フィルムは、偏光子の保護フィルムとして機能していてもよい。偏光子は従来から公知のものを用いることができ、例えば、ポリビニルアルコールフィルムの如き親水性ポリマーフィルムを、沃素のような二色性染料で処理して延伸したものである。セルロースアシレートフィルムと偏光子との貼り合わせは、特に限定はないが、水溶性ポリマーの水溶液からなる接着剤により行うことができる。この水溶性ポリマー接着剤は完全鹸化型のポリビニルアルコ−ル水溶液が好ましく用いられる。
本発明は、本発明の光学積層フィルムを有する水平配向モード液晶表示装置にも関する。水平配向モードには、IPSモード、及びFFSモードが含まれる。
(1)B層用セルロースアシレートフィルムの作製
以下の方法で、B層用セルロースアシレートフィルムをそれぞれ作製した。
セルロースアシレート溶液の調製:
下記の成分をミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解し、さらに90℃に約10分間加熱した後、平均孔径34μmのろ紙および平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
実施例1のセルロースアシレート溶液
――――――――――――――――――――――――――――――――――
表に記載のセルロースアシレート 合計100.0質量部
表に記載の高分子量添加剤 (表に記載の量 単位:質量部)
表に記載の低分子量添加剤 (表に記載の量 単位:質量部)
メチレンクロライド 403.0質量部
メタノール 60.2質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
次に上記方法で調製した各セルロースアシレート溶液を含む、下記成分を分散機に投入し、マット剤分散液を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
マット剤分散液
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
・マット剤(アエロジルR972) 0.2質量部
・メチレンクロライド 72.4質量部
・メタノール 10.8質量部
・各セルロースアシレート溶液 10.3質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
上述のドープを、バンド流延機を用いて流延した。なお、バンドはSUS製であった。
流延されて得られたウェブ(フィルム)を、バンドから剥離後、パスロールを搬送させ、乾燥温度120℃で20分間乾燥した。なお、ここでいう乾燥温度とは、フィルムの膜面温度のことを意味する。
得られたウェブ(フィルム)をバンドから剥離し、クリップに挟み、固定端一軸延伸の条件で、表に記載の延伸温度および延伸倍率でテンターを用いてフィルム搬送方向(MD)に直交する方向(TD)に延伸した。
なお、セルロースアシレートフィルム12及び13については、テンターゾーンにおいて、MD方向に緩和を施しながらTD方向の延伸を185℃で実施した。
下記表に、延伸倍率及び延伸温度については下記表に記載する。なお−は、収縮を意味する。
帝人社製、パンライトL1225を購入し、ジクロロメタン溶液に20重量%となるように溶解しドープとした後に、ドープを溶液流延によりフィルム化し、乾燥することによりポリカーボネートフィルムを準備した。このフィルムを一片50mmの正方形に裁断し、二軸延伸装置(井元製作所製)により温度170℃、延伸速度10mm/minの条件にて自由幅一軸延伸を施し1.5倍延伸した。
(2)B層用環状オレフィンの作製
ゼオノア社製、ZF14に対し、温度140℃、延伸速度30mm/minの条件にて自由幅一軸延伸を施し1.5倍延伸した。
以下の表に作製したセルロースアシレートフィルム及びポリカーボネートフィルムそれぞれの製造条件、及び特性を示す。
(1) フマル酸エステル系樹脂を主成分として含有するC層の形成
(1)−1 フマル酸エステル系樹脂の合成
攪拌機、冷却管、窒素導入管、及び温度計を備えた30Lのオートクレーブに、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(信越化学製、商品名メトローズ60SH−50)48g、蒸留水15601g、フマル酸ジイソプロピル8161g、アクリル酸3−エチル−3−オキセタニルメチル240g及び重合開始剤であるt−ブチルパーオキシピバレート45gを入れ、窒素バブリングを1時間行った後、200rpmで攪拌しながら49℃で24時間保持することによりラジカル懸濁重合を行った。室温まで冷却し、生成したポリマー粒子を含む懸濁液を遠心分離した。得られたポリマー粒子を蒸留水で2回およびメタノールで2回洗浄後、80℃で減圧乾燥した(収率:80%)。
合成例1で得られたフマル酸エステル系樹脂を、下記表に示す混合溶媒に溶解して、20%溶液を調製し、さらにフマル酸エステル系樹脂100重量部に対し、界面活性剤として下記表に記載の「AF−1000(共栄社化学株式会社製;SP値 10.0、Mw 2000、酸価 110mg−KOH/g−樹脂)」又は「フローレンG−700」(共栄社化学株式会社製;SP値 11.3、Mw 10000、酸価 60mg−KOH/g−樹脂)を1重量部添加した後、上記で作製したフィルムのいずれかの表面上に塗布し、80℃および130℃で各々4分間乾燥して、C層を形成し、積層フィルムをそれぞれ作製した。
NOVA Chemicals社製、スチレン−無水マレイン酸共重合体D332を購入し、下記表に示す混合溶媒に溶解して、20%溶液を調製し、さらにスチレン−無水マレイン酸共重合体100重量部に対し、界面活性剤として下記表に記載の「AF−1000」(共栄社化学株式会社製;SP値 10.0、Mw 2000、酸価 110mg−KOH/g−樹脂)を1重量部添加した後、上記で作製したフィルムのいずれかの表面上に塗布し、90℃および100℃で各々4分間乾燥して、C層を形成し、積層フィルムをそれぞれ作製した。
(3)−1 配向膜の形成
上記で得られたいずれかのB層用フィルムの表面を、ケン化処理した後、このフィルム上に市販の垂直配向膜(JALS−204R、日本合成ゴム(株)製)をメチルエチルケトンで1:1に希釈したのち、ワイヤーバーコーターで2.4ml/m2塗布した。直ちに、120℃の温風で120秒乾燥し、垂直配向膜を形成した。
配向膜上に、下記の棒状液晶化合物1.8g、光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製)0.06g、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)0.02g、下記の空気界面側垂直配向剤0.002gを9.2gのシクロヘキサン/シクロペンンタノン(=65/35(質量%))に溶解した溶液を、#2のワイヤーバーで塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、100℃の恒温槽中で2分間加熱し、棒状液晶化合物を配向させた。次に、100℃で120W/cm高圧水銀灯を用いて、30秒間UV照射し棒状液晶化合物を架橋した。その後、室温まで放冷した。
以下の表に形成した各層の形成条件、及び特性を示す。
上記で作製した各積層フィルムを、ポリビニルアルコール系偏光子と、接着剤を用いて貼合し、且つ偏光子の反対側表面に、同様にして、富士フイルム(株)製、フジタック
T60 を貼合して、偏光板をそれぞれ作製した。積層フィルムと偏光子とを貼合する際は、図1に示す通り、B層の表面と偏光子の表面とを貼合した。
なお、液晶表示装置に実装する際は、いずれについても、積層フィルムを液晶セルと偏光子との間に配置した。
(1)液晶表示装置の作製
IPSモード液晶セル(液晶層のd・Δnの値は300nm)の表示面側に、上記で作製した積層フィルムを有する各偏光板を実装し、且つバックライト側に上記で作製したZ−TACフィルムを有する偏光板を実装して、図3に示す構成と同一の構成のIPSモード液晶表示装置を作製した。
(正面コントラスト評価)
上記作製したIPSモードの液晶表示装置それぞれについて、バックライトを設置し、測定機(EZ−Contrast XL88、ELDIM社製)を用いて、黒表示時および白表示時の輝度を測定し、正面コントラスト比(CR)を算出し、以下の基準で評価した。
◎:1400以上
○:1300≦CR<1400
△:1200≦CR<1300
×:1200未満
上記作製したIPSモードの液晶表示装置それぞれについて、バックライトを設置し、目視にて面状観察を実施し、以下の基準で評価した。
◎: 目視で全く視認できない。
○: 目視でわずかに見える。
△: 目視で見えるが問題ない。
×: 明確に視認され、問題有る。
上記作製したIPSモードの液晶表示装置それぞれについて、バックライトを設置し、測定機(EZ−Contrast XL88、ELDIM社製)を用いて、黒表示における正面に対して極角60度方向から観察し、方位角0〜90度(第1象元)、90〜180度(第2象元)、180〜270度(第3象元)、270〜360度(第4象元)の各象元の最大のΔEを平均した指標をカラーシフトと定義するとともに、以下の基準で評価した。
○:カラーシフトほとんどない。
△:カラーシフトは観察されたが、実用上問題ない。
×:カラーシフトが観察され、実用上問題ある。
上記作製したIPSモードの液晶表示装置それぞれについて、バックライトを設置し、各々について測定機(EZ−Contrast XL88、ELDIM社製)を用いて、暗室内で黒表示時および白表示時の輝度を測定し、極角60度方向の各象元の最小値の平均値を視野角コントラスト比(視野角CR)と定義し、算出し、以下の基準に従って、評価した。
◎:視野角CR100以上であり、実用上問題ない。
○:視野角CR70以上、100未満であり、実用上ほぼ問題ない。
△:視野角CR50以上、70未満であり、実用上わずかに問題がある。
×:視野角CR50未満であり、実用上問題がある。
Claims (11)
- 下記3式(Ib)〜(IIIb)を満たすB層と、
(Ib): 1.0≦Nz≦3.0
(IIb): 70nm≦Re(550)
(IIIb): 0nm≦Rth(550)≦200nm
下記2式(Ic)及び(IIc)を満たすC層と、
(Ic): Re(550)≦10nm
(IIc): −200nm≦Rth(550)≦−50nm
を有する光学積層フィルムであって、
B層及びC層の主成分それぞれのSP値(但しHoy法に基づいて算出されるSP値)の差の絶対値|ΔSP値|が2.6以上10.0以下である光学積層フィルム。 - B層の主成分が、置換度2.0〜2.8のセルロースアセテートである請求項1に記載の光学積層フィルム。
- B層の主成分が、置換度2.2〜2.5のセルロースアセテートである請求項1又は2に記載の光学積層フィルム。
- B層の光弾性係数が、40以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学積層フィルム。
- C層が、高分子有機化合物を主成分として含有する層である請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学積層フィルム。
- C層が、棒状液晶を主成分として含む組成物のホメオトロピック配向を固定してなる層である請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学積層フィルム。
- B層及びC層が互いに隣接している請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学積層フィルム。
- C層及びB層の少なくとも一方が、塗布により形成された層である請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学積層フィルム。
- 合計膜厚が80μm以下である請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学積層フィルム。
- 偏光子と請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学積層フィルムとを少なくとも有する偏光板。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学積層フィルムを有する水平配向モード液晶表示装置。
Priority Applications (3)
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