JP2014186351A - 位相差フィルム、偏光板、および表示パネル装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】延伸された高分子フィルムを含む位相差フィルムであって、下記式(1)ないし(3):
0.70<Re[450]/Re[550]<0.97・・・(1)
1.5×10-3<Δn<6×10-3・・・(2)
1.13<NZ<1.50・・・(3)
(式中、Re[450]およびRe[550]は、それぞれ、23℃における波長450nmおよび550nmの光で測定した位相差フィルムの面内の位相差値であり、Δnは位相差フィルムの遅相軸方向、進相軸方向の屈折率を、それぞれnx、nyとしたときのnx−nyである面内複屈折であり、NZはnzを位相差フィルムの厚み方向の屈折率としたときの、厚み方向複屈折であるnx-nzと面内複屈折であるnx−nyとの比である)を満足する位相差フィルム。
【選択図】なし
Description
0.70<Re[450]/Re[550]<0.97・・・(1)
1.5×10-3<Δn<6×10-3・・・(2)
1.13<NZ<1.50・・・(3)
(式中、Re[450]およびRe[550]は、それぞれ、23℃における波長450nmおよび550nmの光で測定した位相差フィルムの面内の位相差値であり、Δnは位相差フィルムの遅相軸方向、進相軸方向の屈折率を、それぞれnx、nyとしたときのnx−nyである面内複屈折であり、NZはnzを位相差フィルムの厚み方向の屈折率としたときの、厚み方向複屈折であるnx−nzと面内複屈折であるnx−nyとの比である)を満足する。
1.5×10-3<Δn<6×10-3・・・(2)
1.13<NZ<1.50・・・(3)
(式中、Re[450]およびRe[550]は、それぞれ、23℃における波長450nmおよび550nmの光で測定した位相差フィルムの面内の位相差値であり、Δnは位相差フィルムの遅相軸方向、進相軸方向の屈折率を、それぞれnx、nyとしたときのnx−nyである面内複屈折であり、NZはnzを位相差フィルムの厚み方向の屈折率としたときの、厚み方向複屈折であるnx−nzと面内複屈折であるnx−nyとの比である)を満足することによって、逆波長分散特性を示しつつ、走行性、加工性、製品信頼性に優れる。このような特性を有する位相差フィルムは、位相差フィルムの生産効率や表示パネル装置の表示特性の改善に、極めて有用である。
本発明の位相差フィルムは、高分子フィルムを延伸させて得られるものである。本明細書において、位相差フィルムは、面内及び/又は厚み方向に複屈折を有するものをいう。
1つの実施形態において、本発明の位相差フィルムは、高分子フィルムを延伸することによって、配向させて作製される。
本発明の位相差フィルムは、任意の適切な用途に用いられ得る。代表的な用途としては、液晶表示装置のλ/4板、λ/2板、光学補償フィルム等が挙げられる。この他には、液晶表示装置、有機ELディスプレイ、及びプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ用反射防止フィルムが挙げられる。
本発明の位相差フィルムとしては、熱可塑性樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムが用いられる。好ましくは、例えば共重合体からなる脂肪族性ポリマーで、かつ延伸配向性を有する主鎖と、260〜380nmで吸収端を持つユニットを側鎖に持ち、且つ、主鎖の延びる方向に対して側鎖の面が交差している高分子量体を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムが用いられる。より好ましくは、セルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリビニルアセタール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリエーテル系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、アクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、アセテート系等の透明樹脂等の樹脂であって、主鎖方向に長い剛直な環構造や結晶性構造を作るセグメントが導入されており、吸収端波長が260nm〜380nmである芳香族基を側鎖に持つ高分子量体を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムが用いられる。この高分子量体において、該セグメントや芳香族基は共重合されていてもブレンドされていてもよい。
上記重合体を含有する高分子フィルムは、任意の適切な成形加工法によって得ることができる。上記成形加工法としては、例えば、圧縮成形法、トランスファー成形法、射出成形法、押出成形法、ブロー成形法、粉末成形法、FRP成形法、ソルベントキャスティング法等が挙げられる。好ましくは、上記成形加工法は、ソルベントキャスティング法または押出成形法である。上記ソルベントキャスティング法は、具体的には、例えば、主成分となる重合体や添加剤を含む組成物を溶剤に溶解した濃厚溶液(ドープ)を、脱泡し、エンドレスステンレスベルトまたは回転ドラムの表面に、シート状に流延し、溶剤を蒸発させてフィルムを成形する方法である。また、上記押出成形法は、具体的には、例えば、主成分となる重合体や添加剤を含む組成物を加熱溶融し、これをTダイ等を用いて、キャスティングロールの表面にシート状に押出して、冷却させてフィルムを形成する方法である。上記の方法を採用することによって、厚み均一性に優れた高分子フィルムを得ることができる。
1つの実施形態において、本発明の偏光板は、上記位相差フィルムと偏光子とを少なくとも有する。図1は、本発明の好ましい実施形態において、位相差フィルムを用いた偏光板の概略断面図である。図1(a)の偏光板は、偏光子1の一方の側に任意の保護層2を備え、他方の側に位相差フィルム4を備える。図1(b)の偏光板は、偏光子1の一方の側に光学フィルム3を備え、他方の側に位相差フィルム4を備える。図1(c)の偏光板は、偏光子1の一方の側に任意の保護層2を備え、他方の側に任意の保護層2’を備え、該保護層2’の該偏光子1を備える側とは反対の側に、さらに位相差フィルム4を備える。図1(d)の偏光板は、偏光子1の両側に光学フィルム3および3’を備え、該光学フィルム3’の該偏光子1を備える側とは反対の側に、さらに位相差フィルム4を備える。上記任意の保護層2および2’は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、上記光学フィルム3および3’は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
上記保護層は、透明で、色付きが無いことが好ましい。具体的には、厚み方向の位相差が、好ましくは−90nm〜+90nmであり、さらに好ましくは−80nm〜+80nmであり、最も好ましくは−70nm〜+70nmである。
上記保護層の厚みとしては、上記の好ましい厚み方向の位相差が得られる限りにおいて、任意の適切な厚みが採用され得る。具体的には、保護層の厚みは、好ましくは100μm以下であり、さらに好ましくは80μm以下であり、特に好ましくは40μm以下である。
1つの実施形態において、本発明の表示パネル装置は、上記偏光板と液晶表示パネルや有機EL表示パネルといった表示パネルを有する。偏光板と表示パネルは直接接着されていてもよいし、タッチパネルや他の光学部材といった任意の部材を介して配置されていてもよい。
(1)組成比の測定:
核磁気共鳴スペクトルメーター[日本電子(株)製 製品名「LA400」](測定溶媒;重DMSO、周波数;400MHz、観測核;1H、測定温度;70℃)を用いて求めた。
(2)厚みの測定方法:
厚みが10μm未満の場合、薄膜用分光光度計[大塚電子(株)製 製品名「瞬間マルチ測光システム MCPD−2000」]を用いて測定した。厚みが10μm以上の場合、アンリツ製デジタルマイクロメーター「KC−351C型」を使用して測定した。
(3)フィルムの屈折率の測定方法:
アッベ屈折率計[アタゴ(株)製 製品名「DR−M4」]を用いて、23℃における波長589nmの光で測定した屈折率より求めた。
(4)位相差値(Re、Rth)の測定方法:
[Axometrics社製 製品名「AxoScan」]を用いて23℃の室内で測定した。
(5)透過率の測定方法:
分光光度計[村上色彩技術研究所(株)製 製品名「DOT−3」]を用いて、23℃における波長550nmの光で測定した。
(6)耐折強さ(回)の測定方法:JIS P 8115に準拠して、サンプルサイズ100mm×15mmに対して、荷重200gで、延伸フィルムより、長辺をフィルムの長手方向(MD方向)に切り出す場合と、長辺をフィルムの幅方向(TD方向)に切り出し場合の、2方向について、[テスター産業(株)製 BE202MIT耐折度試験機]を用いて測定した。
(7)光弾性係数の絶対値(C[550])の測定方法:
分光エリプソメーター[日本分光(株)製 製品名「M−220」]を用いて、サンプル(サイズ2cm×10cm)の両端を挟持して応力(5〜15N)をかけながら、サンプル中央の位相差値(23℃)を測定し、応力と位相差値の関数の傾きから算出した。
(8)表示パネル装置の反射スペクトルの測定方法:
反射分光スペクトルを分光測色計[コニカミノルタセンシング(株)製 製品名「CM−2600d」]を用いて、23℃の室内で測定した。
(9)表示パネル装置の加熱試験の測定方法:
加熱試験の前に、表示パネル装置の表示画面上の45点の色度(反射色相)を分光測色計[コニカミノルタセンシング(株)製 商品名「CM−2600d」]により測定した。測定点は、表示画面上を均一に縦、横にそれぞれ5、9分割してつくられた45分割されたエリアの中心部分とした。また、表示画面全体の反射色の均一性を目視により評価した。その後、この表示パネル装置を、85℃の恒温オーブン中に96時間保管(加熱試験)した後、同様に表示画面上の45点の色度を測定した。更に、表示画面全体の反射色の均一性を目視により評価した。
8.8gのポリビニルアルコール系樹脂〔日本合成化学(株)製 商品名「NH−18」(重合度=1800、ケン化度=99.0%)〕を、105℃で2時間乾燥させた後、167.2gのジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解した。ここに、2.98gの2−メトキシ−1−ナフトアルデヒド及び0.80gのp−トルエンスルホン酸・1水和物を加えて、40℃で1時間攪拌した。反応溶液に、3.18gのベンズアルデヒドを加え、40℃で1時間攪拌した後、4.57gのジメチルアセタールをさらに加えて、40℃で3時間攪拌した。その後、2.13gのトリエチルアミンを加えて反応を終了させた。得られた粗生成物は、1Lのメタノールで再沈殿を行った。ろ過した重合体をテトラヒドロフランに溶解し、再びメタノールで再沈殿を行った。これを、ろ過、乾燥して、11.9gの白色の重合体を得た。この重合体は、1H−NMRで測定したところ、下記式(III)で表される繰り返し単位を有し、l:m:n:oの比率(モル比)は10:25:52:11であった。また、光弾性係数の絶対値(C)は、27×10-12(m2/N)であった。
延伸前のフィルムの厚みを135μmに代えて150μmとし、延伸温度を135℃に代えて133℃とし、延伸倍率を2.1倍に代えて2.2倍とした以外は、実施例1と同様の方法で延伸フィルム(位相差フィルム)A−2を作製した。得られた位相差フィルムA−2の特性を表1に示す。
延伸前のフィルムの厚みを135μmに代えて130μmとし、延伸温度を135℃に代えて130℃とし、延伸倍率を2.1倍に代えて2.8倍とした以外は、実施例1と同様の方法で延伸フィルム(位相差フィルム)A−3を作製した。得られた位相差フィルムA−3の特性を表1に示す。
フィルムの製膜温度を130℃に代えて90℃とし、延伸前のフィルムの厚みを135μmに代えて100μmとし、延伸温度を135℃に代えて125℃とし、延伸倍率を2.1倍に代えて2.5倍とした以外は、実施例1と同様の方法で延伸フィルム(位相差フィルム)A−4を作製した。得られた位相差フィルムA−4の特性を表1に示す。
延伸前のフィルムの厚みを135μmに代えて142μmとし、延伸温度を135℃に代えて139℃とし、延伸倍率を2.1倍に代えて1.9倍とした以外は、実施例1と同様の方法で延伸フィルム(位相差フィルム)A−5を作製した。得られた位相差フィルムA−5の特性を表1に示す。
〔実施例6〕
ジメチルアセタールに代えて、8.81gのアセトアルデヒドを加え、2−メトキシ−1−ナフトアルデヒドの使用量を2.89gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法で、11.7gの白色の重合体を得た。この重合体は、1HNMRで測定したところ、下記式(IV)で表される繰り返し単位を有し、l:m:n:oの比率(モル比)は11:54:28:7であった。
8.8gのポリビニルアルコール系樹脂〔日本合成化学(株)製 商品名「NH−18」(重合度=1800、ケン化度=99.0%)〕を、105℃で2時間乾燥させた後、167.2gのジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解した。ここに、2.98gの2−メトキシ−1−ナフトアルデヒド及び0.80gのp−トルエンスルホン酸・1水和物を加えて、40℃で1時間攪拌した。反応溶液に、3.18gのベンズアルデヒドを加え、40℃で1時間攪拌した後、10.4gの2,2−ジメトキシプロパンをさらに加えて、40℃で3時間攪拌した。その後、2.13gのトリエチルアミンを加えて反応を終了させた。得られた粗生成物は、1Lのメタノールで再沈殿を行った。ろ過した重合体をテトラヒドロフランに溶解し、再びメタノールで再沈殿を行った。これを、ろ過、乾燥して、18.8gの白色の重合体を得た。この重合体は、1H−NMRで測定したところ、下記式(V)で表される繰り返し単位を有し、l:m:n:oの比率(モル比)は13:31:43:13であった。
シクロヘキサンジメタノール(以下CHDMと略す)67.35部、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン(以下BCFと略す)90.94部、ジフェニルカーボネート154.61部、および触媒としてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド1.8×10-2部と水酸化ナトリウム1.6×10-4部を窒素雰囲気下180℃に加熱し溶融させた。その後、30分かけて減圧度を13.4kPaに調整した。その後、60℃/時間の速度で260℃まで昇温を行い、10分間その温度で保持した後、1時間かけて減圧度を133Pa以下とした。合計6時間撹拌下で反応を行った。
延伸前のフィルムの厚みを120μmに代えて160μmとし、延伸温度を126℃に代えて118℃とし、延伸倍率を2.1倍に代えて2.4倍とした以外は、実施例8と同様の方法で延伸フィルム(位相差フィルム)D−2を作製した。得られた位相差フィルムD−2の特性を表1に示す。
5.0gのポリビニルアルコール系樹脂[日本合成化学(株)製 商品名「NH−18」(重合度;1800、ケン化度;99.0%)]を105℃で2時間乾燥させた後、95mlのジメチルスルホシキド(DMSO)に溶解した。ここに、2.02gの2,4,6−トリメチルベンズアルデヒド(メシトアルデヒド)、および0.44gのp−トルエンスルホン酸・1水和物を加えて、40℃で2時間攪拌した。これに、13.41gの1,1−ジエトキシエタン(アセタール)を加え、さらに40℃で2時間攪拌した。その後、1.18gのトリエチルアミンを加え、反応を終了した。得られた反応生成物(ポリマー)を、メタノール溶液に滴下し、再沈殿を行った。このポリマーを沈降させ、上澄み液をデカンテーションで除去した後、さらに、メタノール/水=1/1(体積/体積)を加えて、該ポリマーを洗浄した。これをろ過して得られたポリマーを乾燥させて、7.50gの白色ポリマーを得た。上記白色ポリマーは、1H−NMRにより測定したところ、下記式(VI)に示す構造(l:m:n=21:58:21)のポリビニルアセタール系樹脂であった。
厚み130μmのシクロオレフィン系樹脂フィルム[JSR(株)製 商品名「ARTONフィルム FEKP130」]を延伸機にて、147℃の空気循環式乾燥オーブン内で2.0倍に横一軸延伸し、延伸フィルム(位相差フィルム)Fを作製した。得られた位相差フィルムFの特性を表1に示す。
延伸前のフィルムの厚みを135μmに代えて140μmとし、延伸温度を135℃に代えて145℃とし、延伸倍率を2.1倍に代えて1.4倍とした以外は、実施例1と同様の方法で延伸フィルム(位相差フィルム)Gを作製した。得られた位相差フィルムGの特性を表1に示す。
延伸前のフィルムの厚みを135μmに代えて100μmとし、延伸温度を135℃に代えて130℃とし、延伸方向及び倍率を2.1倍の横一軸延伸に代えて2.0倍の縦一軸延伸とした以外は、実施例1と同様の方法で延伸フィルム(位相差フィルム)Hを作製した。得られた位相差フィルムHの特性を表1に示す。
ポリカーボネート系樹脂[帝人化成(株) 商品名「ピュアエース「WR(S)」」を塩化メチレンで溶解し、溶液にした後、PET上に塗工し、130℃で乾燥後、厚み130μmのフィルムを得た。このフィルムを延伸機にて、150℃の空気循環式乾燥オーブン内で1.8倍に縦一軸延伸し、延伸フィルム(位相差フィルム)Iを作製した。得られた位相差フィルムFの特性を表1に示す。
図3に示されるように、実施例1は、全可視光領域において反射が抑えられており、見た目の反射色が黒く、ディスプレイの反射防止用円偏光板に用いられる位相差フィルムとして優れた特性を有していることが分かった。
また、他の実施例2〜10についても同様の結果が得られた。一方、比較例1、2においてはそれぞれ、短波長側、長波長側の反射が大きく、見た目の反射色が青色、赤色であり、ディスプレイの反射防止用円偏光板に用いられる位相差フィルムとしては適していないことが分かった。
表1に示されるように、実施例1〜10では、位相差フィルムの耐折強さがMD方向およびTD方向ともに100回を超えたが、比較例3および4では、位相差フィルムのTD方向の耐折強さが100回を大幅に下回り、フィルムが脆いことが分かった。また、実施例1〜9では、位相差フィルムの幅方向の延伸倍率が1.5倍以上となり、幅方向の有効使用率が大きくコストメリットが高いが、比較例2では1.5倍を下回りコストメリットが低いことが分かった。
図4に示されるように、比較例4において、加熱試験により、色度座標(x、y)が(0.3、0.3)付近のニュートラルな色相から座標数値の小さい青い色相まで、表示画面内で色度の変化が大きかった。一方、実施例1では、加熱試験後も、色度座標(x、y)のプロットの変化が小さく、表示画面内で色度の変化が小さく抑えられていた。他の実施例2〜10についても同様の結果が得られた。更に、写真に示すように、比較例4では、加熱されたことにより、反射色が表示画面内で不均一になっているのに対して、実施例1では、加熱されても表示画面内の反射色は均一に保たれていた。他の実施例2〜10についても同様の結果が得られた。以上のことより、実施例1〜10は、ディスプレイの反射防止用円偏光板に用いられる位相差フィルムとして、優れた特性を有していることが分かった。
2、2’ 任意の保護層
3、3’ 光学フィルム
4 位相差フィルム
11 偏光板
300 繰り出し部
310 ヨウ素水溶液浴
320 ホウ酸とヨウ化カリウムとを含む水溶液の浴
330 ヨウ化カリウムを含む水溶液浴
340 乾燥手段
350 偏光子
360 巻き取り部
Claims (7)
- 延伸された高分子フィルムを含む位相差フィルムであって、下記式(1)ないし(3):
0.70<Re[450]/Re[550]<0.97・・・(1)
1.5×10-3<Δn<6×10-3・・・(2)
1.13<NZ<1.50・・・(3)
(式中、Re[450]およびRe[550]は、それぞれ、23℃における波長450nmおよび550nmの光で測定した位相差フィルムの面内の位相差値であり、Δnは位相差フィルムの遅相軸方向、進相軸方向の屈折率を、それぞれnx、nyとしたときのnx−nyである面内複屈折であり、NZはnzを位相差フィルムの厚み方向の屈折率としたときの、厚み方向複屈折であるnx-nzと面内複屈折であるnx−nyとの比である)を満足する位相差フィルム。 - 23℃における波長550nmの光で測定した位相差フィルムの光弾性係数の絶対値(m2/N)が、50×10-12以下である請求項1に記載の位相差フィルム。
- 23℃における波長550nmの光で測定した位相差フィルムの光弾性係数の絶対値(m2/N)が、10×10-12〜45×10-12である請求項1に記載の位相差フィルム。
- 前記高分子フィルムが、脂肪族性ポリマーで、かつ延伸配向性を有する主鎖と、260〜380nmで吸収端を持つユニットを側鎖に持ち、且つ、主鎖の延びる方向に対して該側鎖の面が交差している高分子量体を主成分とする高分子フィルムである請求項1〜3のいずれか1項に記載の位相差フィルム。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の位相差フィルムと偏光子とを備える、偏光板。
- 前記偏光板は、円偏光板である、請求項5に記載の偏光板。
- 請求項5または6に記載の偏光板を備える表示パネル装置。
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