JP2015092262A - バーティカルアライメント型液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光漏れによって黒表示に生じる着色を抑え、正面コントラスト、カラーシフト及び視野角特性に優れたバーティカルアライメント型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】バーティカルアライメント型液晶セル1と偏光子の間に配置された第1の光学フィルム5、裏面側に設けられた偏光子3bと前記液晶セルの間に配置された第2の光学フィルム6が、光学的に二軸性を有し、前記第1の光学フィルムは、前記第2の光学フィルムに比べ面内方向の位相差Roが小さく厚み方向の位相差Rthが大きく、前記第2の光学フィルムは、前記第1の光学フィルムに比べ面内方向の位相差Roが大きく厚み方向の位相差Rthが小さく、前記第1の光学フィルムの波長分散と前記第2の光学フィルムの波長分散が異なる。
【選択図】図1
【解決手段】バーティカルアライメント型液晶セル1と偏光子の間に配置された第1の光学フィルム5、裏面側に設けられた偏光子3bと前記液晶セルの間に配置された第2の光学フィルム6が、光学的に二軸性を有し、前記第1の光学フィルムは、前記第2の光学フィルムに比べ面内方向の位相差Roが小さく厚み方向の位相差Rthが大きく、前記第2の光学フィルムは、前記第1の光学フィルムに比べ面内方向の位相差Roが大きく厚み方向の位相差Rthが小さく、前記第1の光学フィルムの波長分散と前記第2の光学フィルムの波長分散が異なる。
【選択図】図1
Description
本発明は、バーティカルアライメント型(以下、VA型と略す)液晶表示装置に関し、詳しくは光漏れによって黒表示に生じる着色を抑え、正面コントラスト、カラーシフト及び視野角特性に優れたVA型液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、液晶テレビやパソコンの液晶ディスプレイの用途で需要が拡大している。通常、液晶表示装置は、透明電極、液晶層、カラーフィルター等をガラス板で挟み込んだ液晶セルと、その両側に設けられた2枚の偏光板で構成されており、それぞれの偏光板は、偏光子(偏光膜、偏光フィルムともいう)を2枚の光学フィルム(偏光板保護フィルム)で挟んだ構成となっている。
また、液晶の表示形式の異なる様々な種類の液晶表示装置が開発されており、例えば、ツイステッドネマチック型(TN型ともいう)、スーパーツイステッドネマチック型(STN型ともいう)、インプレーンスウィッチング型(横電界方式や、IPS型ともいう)、バーティカルアラインメント型(垂直配向型、VA型ともいう)等が知られている。
特に、大型モニターや液晶テレビ等の大型の液晶表示装置の液晶の表示方式としては、表示速度が速く、正面コントラストに優れるVA型の表示方式が主流となっている。VA型液晶表示装置のような垂直配向型の液晶層を有する液晶表示装置は、電圧無印加時に液晶材料の長軸が基板面に対して垂直に配向する。そのため、液晶表示装置を基板に対して垂直な方向から見た場合にほぼ完全な黒表示が可能となり、高コントラストが実現できる、という特長を有する。
しかし、垂直配向モードの液晶パネルは斜め方向から見た場合に、光漏れによって黒表示に着色が生じたり、コントラストが低下するという問題がある。この問題は、ひとつは、液晶セルに用いられている液晶層自体が厚み方向に位相差(リタデーションともいう)を有していることに起因する。更に、液晶セルの両面に設けられ、クロスニコルに(透過軸が直交するように)配された2枚の偏光子は、正面から見た場合は透過軸が直交するが、斜めから見た場合に見かけ上の透過軸が90度からずれることに起因していると考えられている。
このような光漏れによって黒表示に着色が生じるという問題に対して、厚み方向に位相差を持つ負の一軸性光学補償フィルム(Cプレート)を使用することで、液晶セルに用いられている液晶層の厚み方向位相差を補償する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、面内に位相差を持つ正の一軸性光学補償フィルム(Aプレート)を用いる技術も知られている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。従って、原理上はこれらの一軸性光学補償フィルムを組み合わせることで、VA型液晶表示装置における位相差を補償することができると考えられる。しかしながら、上記に記載されている光学補償フィルムにおいては、ある特定の波長の光に対しては補償可能であるが、特定波長以外の光においては斜めに入射する光の補償が十分ではなく、斜めから見た場合の黒表示が着色して見えたり、コントラストが低下する問題があった。
この問題を解決するためには、特定波長のみではなく、可視光領域全体の光に対して同様の光学補償作用を付与する必要がある。そのため、偏光子の見かけ上の軸ずれを補償するためには、波長が長くなるに従って大きな面内方向の位相差を示すいわゆる面内の位相差が逆波長分散特性を示すAプレートを用いることで、短波長の光と長波長の光にできるだけ同じ作用を付与すればよい。また、一般的にVA型液晶表示装置の液晶セルに用いられる液晶層は、厚み方向の位相差が波長に依存しない特性(位相差の波長分散特性がフラット)か、短波長になるほど厚み方向の位相差が大きくなる特性(位相差が順波長分散特性)を示すため、短波長になるほど厚み方向の位相差が大きくなるような、いわゆる厚み方向の位相差が順波長分散を示す光学補償フィルム(Cプレート)を用いることで液晶層の厚み方向位相差を補償することが望ましい。上記のような一軸性フィルム2枚を用いて、特定波長のみでなく可視光領域全体を補償する技術も提案されている(例えば、特許文献4参照)。すなわち、この技術では面内に位相差を有するAプレートであり、面内の位相差が逆波長分散の一軸性光学補償フィルムと、厚み方向に位相差を有するCプレートであり、厚み方向の位相差が順波長分散の一軸性光学補償フィルムを用いることで広い波長域の光に対して光学補償が可能になると考えられる。しかしながら、上述のような光学的に一軸性の光学補償フィルムは、一般的に偏光板保護フィルムとして用いられるセルロースエステル等の樹脂材料で製造することは非常に困難であり、樹脂フィルムで一軸性フィルムを製造するためには光弾性係数が大きい材料を使用する必要がある。そのため位相差ムラが生じやすく、結果として斜め方向の光漏れを抑制することが困難となる。また、そのような材料からなる一軸性フィルムは一般的に偏光子として用いられるポリビニルアルコール樹脂との接着性が悪く直接貼合することが困難であるとともに、直接接着した場合には、偏光子の収縮応力により位相差ムラが生じてやはり光漏れの原因となる為、一軸性フィルムとの間に従来の偏光板保護フィルムを設ける必要があり、液晶表示装置の厚みやコストの増加を招くため問題となっていた。また、セルロースエステル樹脂等の樹脂基材に液晶層を塗布して配向させることで光学異方性層を形成する技術も知られているが、やはり液晶パネルが厚くなってしまうという問題や、複雑な製造方法が必要となる為、コストが高くなってしまうなどの問題を招くことになる。
これに対し、光学補償フィルムとして、従来偏光板保護フィルムとして用いられている樹脂フィルムに特定の位相差性能を持たせた二軸性樹脂フィルムを用いることで、液晶パネルをより薄く、位相差が均一な光学補償フィルムを、容易に製造することができる(例えば、特許文献5参照)。しかしながら、二軸性樹脂フィルム単体で、VA型液晶表示装置の光学補償を十分に行うことは困難であった。そこで、偏光板保護フィルムとしての機能を兼ねたセルロースエステル樹脂からなり、特定の位相差を付与した二軸性樹脂フィルムを、液晶セルをはさんで2枚使用することで、VA型液晶表示装置に必要な光学補償機能を付与するとともに、液晶表示装置としての厚みを薄くし、製造プロセスをより容易にする技術が提案されている(例えば、特許文献6参照)。しかし、特許文献6に記載の技術によれば、2枚の二軸性光学補償フィルムがそれぞれ有する面内方向の位相差、厚み方向の位相差を用いることで光学補償を行っているために、面内方向の位相差、厚み方向の位相差の波長分散特特性が同じ傾向を示してしまうという問題がある。すなわち、偏光子の見かけ上の軸ずれ、液晶セルの厚み方向の位相差を可視光領域全体で補償するためにはそれぞれ異なる波長分散特性が必要であるが、二軸性光学フィルムでは面内方向の位相差、厚み方向位相差を個々に独立して制御することが難しいという問題に直面した。例えば、偏光子の見かけ上の軸ずれを広い波長域で補償するために面内方向の位相差を逆波長分散特性となるように調整した場合には、厚み方向の位相差も逆波長分散特性を示してしまい、液晶セルに用いられる液晶層の位相差に対しては求められる波長分散特性と逆になってしまい、広い波長領域に対する補償は困難となる。逆に、厚み方向の位相差をフラットもしくは順波長分散特性にした場合には、面内方向の位相差も同様の波長分散特性を示すため偏光子の軸ずれを広い波長領域で行うことができない。したがって偏光子の見かけ上の軸ずれ、液晶セルで用いられる液晶層の厚み方向の位相差を可視光領域全体で効果的に補償することが困難であり、我々はこの問題を解決するために創意工夫を行ってきたが、材料など数多く検討してもやはり二軸性光学フィルムの面内方向の位相差、厚み方向の位相差を独立して制御することは困難であり、改善が求められていた。
上記の問題に対して、本発明者らは、更に鋭意検討を重ね、2枚の二軸性光学フィルムのそれぞれに対して異なる波長分散特特性を持たせることを検討した。例えば、液晶セルの一方の側に設ける二軸性光学フィルムの位相差に逆波長分散特性を持たせ、他方の二軸性光学フィルムの位相差はフラット若しくは順波長分散特性を持たせることを検討した。しかしながら、単に2枚の二軸性光学フィルムにそれぞれ異なる波長分散特性を持たせた場合には、2枚の二軸性光学フィルムが互いの位相差の波長分散特性をキャンセルすることとなり、やはり斜め方向から入射する光のカラーシフトや視野角特性を十分に改善することは困難であった。
従って、本発明は上記問題に鑑み成されたものであり、光漏れによって黒表示に生じる着色を抑え、正面コントラスト、カラーシフト及び視野角特性に優れたVA型液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明の上記課題は以下の構成により達成される。
本発明の第1の形態としては、液晶セルと、前記液晶セルを挟み込むように配置した第1及び第2の偏光子と、前記第1の偏光子と前記液晶セルの間に配置した第1の光学フィルムと、前記液晶セルと前記第2の偏光子の間に配置した第2の光学フィルムとを有するバーティカルアライメント型液晶表示装置である。
前記第1の光学フィルム及び前記第2の光学フィルムは、それぞれ光学的に二軸性を有する樹脂フィルムであり、前記第1の光学フィルム及び前記第2の光学フィルムは、下記
式(1)及び(2)を満たす。
(1)Ro1>Ro2
(2)Rth1<Rth2
(ここでRo1、Ro2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(I)で表される面内方向の位相差Ro(nm)を表し、Rth1、Rth2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(II)で表される厚み方向の位相差Rth(nm)を表す。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
更に、前記第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、下記式(3)及び(4)を満たす。
(3)DSPRo1<DSPRo2
(4)DSPRth1<DSPRth2
ここでDSPRo1、DSPRo2は第1、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Roの波長分散特性を表し、Ro1(450)/Ro1(630)、Ro2(450)/Ro2(630)と表され、DSPRth1、DSPRth2はそれぞれ第1、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rthの波長分散特性を表し、Rth1(450)/Rth
1(630)、Rth2(450)/Rth2(630)で表される。
式(1)及び(2)を満たす。
(1)Ro1>Ro2
(2)Rth1<Rth2
(ここでRo1、Ro2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(I)で表される面内方向の位相差Ro(nm)を表し、Rth1、Rth2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(II)で表される厚み方向の位相差Rth(nm)を表す。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
更に、前記第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、下記式(3)及び(4)を満たす。
(3)DSPRo1<DSPRo2
(4)DSPRth1<DSPRth2
ここでDSPRo1、DSPRo2は第1、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Roの波長分散特性を表し、Ro1(450)/Ro1(630)、Ro2(450)/Ro2(630)と表され、DSPRth1、DSPRth2はそれぞれ第1、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rthの波長分散特性を表し、Rth1(450)/Rth
1(630)、Rth2(450)/Rth2(630)で表される。
また、Ro(450)及びRo(630)はそれぞれ波長450nm、波長630nmにおける前記式(I)で表される位相差Roを表し、Rth(450)、Rth(630)は、それぞれ波長450nm及び630nmにおける前記式(II)で表される光学フィルムの方向の厚み方向位相差Rthを表す。
本発明のVA型液晶表示装置によれば、それぞれが面内方向の位相差及び厚み方向の位相差を有する2枚の光学的に二軸性を有する光学フィルムを用いることで、製造プロセスを複雑化させたり、液晶表示装置の厚みを増加させたりすることなく、VA型液晶表示装置における偏光子の見かけ上の軸ずれ及び液晶セルに用いられる液晶層が有する位相差を光学補償するために必要な位相差を付与することが可能となる。
更に、本発明の上記態様においては、二軸性フィルムである第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムの面内方向の位相差(Ro値)及び厚み方向の位相差(Rth値)を、第1の光学フィルムの面内方向の位相差が第2の光学フィルムの面内方向の位相差よりも大きくなるように構成されており、更に、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差が第1の光学フィルムの厚み方向の位相差よりも大きくなるように構成されている。即ち、面内方向の位相差は第1の光学フィルムが大きくなるように偏らせて付与しており、厚み方向の位相差は第2の光学フィルムの方が大きくなるように偏らせて付与されている。更に、第1の光学フィルムの面内方向の位相差の波長分散特性が第2の光学フィルムの波長分散特性よりも小さくなるように構成されており、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差の波長分散特性が第1の光学フィルムの波長分散特性よりも大きくなるように構成されている。このように本発明の液晶表示装置においては、2枚の二軸性フィルムである第1の光学フィルムと第2の光学フィルムに、面内方向の位相差と厚み方向の位相差をそれぞれ偏らせて付与しているため、面内方向の位相差の波長分散特性と厚み方向の位相差の波長分散特性を異ならせることにより、光学補償フィルム全体で考えた場合には、面内方向の位相差の波長分散特性は第1の光学フィルムが支配的となり、厚み方向の位相差の波長分散特性は第2の光学フィルムが支配的となるため、面内方向の位相差と厚み方向の位相差をより好ましい波長分散特性に制御することを可能となる。すなわち、偏光子の見かけ上の軸ずれ、液晶セルの厚み方向の位相差を可視光領域全体で補償するために好適な位相差の波長分散特性を付与することが可能となる。
そのため、光漏れによって黒表示に生じる着色を抑え、正面コントラスト、斜め方向から観察した際のカラーシフト及び視野角特性に優れたVA型液晶表示装置を提供することが可能となる。また、偏光板保護フィルムの機能を兼ねた二軸性光学フィルムを2枚使用することにより、液晶表示装置の厚みを増加させることなく、製造プロセスを簡略化することも可能となる。
以下、本願発明の実施形態について、図面を参照して説明するが、本願発明が以下の実施形態に限定されるべきものでないことは言うまでもない。
図1は、本願発明の実施形態となるVA型液晶表示装置を側面からみた簡略断面図である。図1に示すVA型液晶表示装置は、液晶セル1と、液晶セル1の上下に透過軸を直交にして配置された一対の偏光板2a、2bを有する。偏光板2aは、偏光板保護フィルム4aと、第1の偏光子3aと、第1の光学フィルム5からなり、第1の光学フィルムは第1の偏光子3aと液晶セルの間に配置されている。偏光板2bは、偏光板保護フィルム4bと、第2の偏光子3bと、第2の光学フィルム6からなり、第2の光学フィルムは液晶セルと第2の偏光子3bの間に配置されている。
本発明において、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、光学的に二軸性を有しており、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムの屈折率楕円体はnx>ny>nzの関係を示す。ここで、nxは光学フィルム面内の屈折率が最も大きい方向(x方向)の屈折率、nyは光学フィルムの面内でx方向に直角な方向(y方向)での屈折率、nzは光学フィルムの厚み方向の屈折率を表す。
本発明で用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムとしては、光学的に二軸性の樹脂フィルムが用いられる。そのため、従来偏光板保護フィルムとして用いられている樹脂フィルムの位相差値を調整することで製造することが可能であり、製造プロセスを容易にすることができる。また、一軸性の光学補償フィルムを用いる場合に比べて光弾性係数の小さい材料で製造することが可能である為、位相差ムラが発現しにくい。更に、本発明においては、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムに偏光板保護フィルムとしての機能を兼ねさせることが好ましく、このような構成にすることで、液晶表示装置の厚みを増加させることなく光学補償が可能となる。
本発明で用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは下記式(1)(2)を満たす。
(1)Ro1>Ro2
(2)Rth1<Rth2
(ここでRo1、Ro2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(I)で表される面内方向の位相差Ro(nm)を表し、Rth1、Rth2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(II)で表される厚み方向の位相差Rth(nm)を表す。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
また、第1の光学フィルムの波長分散と第2の光学フィルムは、下記式(3)及び(4)を満たす。
(3)DSPRo1<DSPRo2
(4)DSPRth1<DSPRth2
ここでDSPRo1、DSPRo2は第1、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Roの波長分散特性を表し、Ro1(450)/Ro1(630)、Ro2(450)/Ro2(630)と表され、DSPRth1、DSPRth2はそれぞれ第1、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rthの波長分散特性を表し、Rth1(450)/Rth
1(630)、Rth2(450)/Rth2(630)で表される。
(1)Ro1>Ro2
(2)Rth1<Rth2
(ここでRo1、Ro2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(I)で表される面内方向の位相差Ro(nm)を表し、Rth1、Rth2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(II)で表される厚み方向の位相差Rth(nm)を表す。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
また、第1の光学フィルムの波長分散と第2の光学フィルムは、下記式(3)及び(4)を満たす。
(3)DSPRo1<DSPRo2
(4)DSPRth1<DSPRth2
ここでDSPRo1、DSPRo2は第1、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Roの波長分散特性を表し、Ro1(450)/Ro1(630)、Ro2(450)/Ro2(630)と表され、DSPRth1、DSPRth2はそれぞれ第1、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rthの波長分散特性を表し、Rth1(450)/Rth
1(630)、Rth2(450)/Rth2(630)で表される。
また、Ro(450)及びRo(630)はそれぞれ波長450nm、波長630nmにおける前記式(I)で表される位相差Roを表し、Rth(450)、Rth(630)は、それぞれ波長450nm及び630nmにおける前記式(II)で表される光学フィルムの方向の厚み方向位相差Rthを表す。
《リタデーションRo、Rthの測定》
光学フィルムから試料35mm×35mmを切り出し、25℃,55%RHで2時間調湿し、自動複屈折計(KOBRA21ADH、王子計測(株))で、590nm(波長分散測定時は450nm、630nm)における垂直方向から測定した値とフィルム面を傾けながら同様に測定したリタデーション値の外挿値より算出する。
光学フィルムから試料35mm×35mmを切り出し、25℃,55%RHで2時間調湿し、自動複屈折計(KOBRA21ADH、王子計測(株))で、590nm(波長分散測定時は450nm、630nm)における垂直方向から測定した値とフィルム面を傾けながら同様に測定したリタデーション値の外挿値より算出する。
このように、面内方向の位相差及び厚み方向の位相差が偏って付与され、且つ面内方向の位相差及び厚み方向の位相差の波長分散特性が異なる複数の二軸性光学フィルムを組み合わせることにより、偏光子の見かけ上の軸ずれ、液晶セルの厚み方向の位相差を可視光領域全体で補償することができ、光漏れにより黒表示に着色が生じるという問題を可視光領域全体において低減させることができる。
本発明においては、第1の光学フィルムを、液晶セルの視認側に設置し、第2の光学フィルムを液晶セルのバックライト側に設置することが好ましい。これにより液晶表示装置の正面コントラストを向上させることが可能になる。
本発明に用いられる第1の光学フィルムは、可視光域において面内方向の位相差の波長分散特性DSPRo1が逆波長分散特性を示すことが好ましい。ここで、位相差が逆波長分散特性を有する、とは測定波長が短波長になるほど位相差が小さくなる特性を意味する。即ち、本発明においては、DSPRo1<1.0であることが好ましく、0.71≦DSPRo1≦0.90を満たすことがより好ましい。第1の光学フィルムの面内方向の位相差を逆波長分散とすることで、偏光子の軸ずれを広い波長領域で補償することが可能となる。
本発明に用いられる第2の光学フィルムは、可視光域において厚み方向の位相差の波長分散特性DSPRth2がフラットかまたは順波長分散特性を示すことが好ましく、順波長分散特性を示すことがより好ましい。位相差がフラットとは、位相差が測定光の波長によらずほぼ一定であることを表し、順波長分散特性とは、測定波長が短波長になるほど位相差が大きくなる特性である。即ち、本発明においては、DSPRth2≧1.0であることが好ましく、DSPRth2>1.0であることが好ましく、1.06≦DSPRth2≦1.30を満たすことが特に好ましい。第2の光学フィルムの厚み方向の位相差をフラットまたは順波長分散特性とすることで、広い波長領域において、液晶セルに用いられる液晶層の厚み方向の位相差を補償することが可能となる。
また、第1の光学フィルムのRthについては、順波長分散特性であっても逆波長分散特性であっても、及び波長依存性がなく同一(フラット)であってもよいが、一般的には、Roが逆波長分散特性を示す光学フィルムを作製すれば、Rthの波長依存性も同様に逆波長分散特性になる。また、第2の光学フィルムのRoについては、順波長分散特性であっても逆波長分散特性であっても、及び波長依存性がなく同一であってもよいが、一般的には、Rthが順波長分散特性を示す光学フィルムを作製すれば、Roの波長依存性も同様に順波長分散特性になる。
また、本発明においては、第1の光学フィルムの面内方向の位相差の波長分散特性DSPRo1が、逆波長分散特性を示し、且つ、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差の波長分散特性DSPRth2が順波長分散特性を示し、且つ、第1及び第2の光学フィルムの面内方向の位相差及び厚み方向の位相差の波長分散特性が、下記式(5)及び(6)の関係を満たすことが好ましい。
(5)DSPRo2−DSPRo1≧0.1
(6)DSPRth2−DSPRth1>0.1
また、第1の光学フィルムの面内方向の位相差Ro1及び厚み方向の位相差Rth1は、複雑な製造工程を経ることなく製造可能である点と、光学補償に必要な位相差の観点から、具体的には下記式を満足しているのが好ましい。
40≦Ro1(nm)≦10070≦Rth1(nm)≦120
一方、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Ro2及び厚み方向の位相差Rth2は、第1の光学フィルムと同様の観点から、具体的には下記式を満足しているのが好ましい。
0≦Ro2(nm)≦70100≦Rth2(nm)≦180
また、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、下記式(7)(8)を満たしていることが好ましい。
(7)Ro1−Ro2>10
(8)Rth2−Rth1>10
さらに好ましくは、下記式(9)(10)を満たしていることが好ましい。
(9)Ro1−Ro2>20
(10)Rth2−Rth1>20
上述の範囲を満たすことで、第1及び第2の光学フィルムに面内方向の位相差及び厚み方向の位相差が異なるように振り分けることにより、全体の波長分散特性を制御することができる。
(5)DSPRo2−DSPRo1≧0.1
(6)DSPRth2−DSPRth1>0.1
また、第1の光学フィルムの面内方向の位相差Ro1及び厚み方向の位相差Rth1は、複雑な製造工程を経ることなく製造可能である点と、光学補償に必要な位相差の観点から、具体的には下記式を満足しているのが好ましい。
40≦Ro1(nm)≦10070≦Rth1(nm)≦120
一方、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Ro2及び厚み方向の位相差Rth2は、第1の光学フィルムと同様の観点から、具体的には下記式を満足しているのが好ましい。
0≦Ro2(nm)≦70100≦Rth2(nm)≦180
また、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、下記式(7)(8)を満たしていることが好ましい。
(7)Ro1−Ro2>10
(8)Rth2−Rth1>10
さらに好ましくは、下記式(9)(10)を満たしていることが好ましい。
(9)Ro1−Ro2>20
(10)Rth2−Rth1>20
上述の範囲を満たすことで、第1及び第2の光学フィルムに面内方向の位相差及び厚み方向の位相差が異なるように振り分けることにより、全体の波長分散特性を制御することができる。
また、第1の光学フィルムの光の透過率と第2の光学フィルムの光の透過率は異なっていることが好ましい。より好ましくは、第1の光学フィルムの光の透過率が第2の光学フィルムの光の透過率よりも小さいことが好ましい。このように、光の透過率の異なるフィルムを組み合わせることにより、正面コントラストを向上させることができる。
以下、本発明の液晶表示装置に用いられる第1及び第2の光学フィルムについて詳細に説明する。
[第1の光学フィルム]
本発明に用いられる第1の光学フィルムは、光学的に二軸性を有する樹脂フィルムであり、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムの面内方向の位相差(Ro値)及び厚み方向の位相差(Rth値)を、第1の光学フィルムの面内方向の位相差が第2の光学フィルムの面内方向の位相差よりも大きくなるように構成されており、更に、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差が第1の光学フィルムの厚み方向の位相差よりも大きくなるように構成されている。
本発明に用いられる第1の光学フィルムは、光学的に二軸性を有する樹脂フィルムであり、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムの面内方向の位相差(Ro値)及び厚み方向の位相差(Rth値)を、第1の光学フィルムの面内方向の位相差が第2の光学フィルムの面内方向の位相差よりも大きくなるように構成されており、更に、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差が第1の光学フィルムの厚み方向の位相差よりも大きくなるように構成されている。
更に、第1の光学フィルムの面内方向の位相差の波長分散特性が第2の光学フィルムの波長分散特性よりも小さくなるように構成されており、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差の波長分散特性が第1の光学フィルムの波長分散特性よりも大きくなるように構成されている。
第1の光学フィルムの製造方法としては、上記の関係を満たす限り特に限定されるものではないが、以下に、第1の光学フィルムの材料の例、及び、製造方法の例について詳細に説明する。
(第1の光学フィルムの材料)
本発明に用いられる第1の光学フィルムの材料は、上述の関係を満たす限り特に限定されないが、セルロースエステルを主成分としたセルロースエステルフィルムを好ましく用いることができる。セルロースエステルフィルムは、従来偏光板保護フィルムとして広く用いられているものであり、偏光子として一般的に用いられるヨウ素を含浸させたポリビニルアルコールフィルムとの接着性に優れるため、別途接着性を高めるために保護フィルムを設ける必要がなく、偏光板の厚みの増加を防ぐことができる。
本発明に用いられる第1の光学フィルムの材料は、上述の関係を満たす限り特に限定されないが、セルロースエステルを主成分としたセルロースエステルフィルムを好ましく用いることができる。セルロースエステルフィルムは、従来偏光板保護フィルムとして広く用いられているものであり、偏光子として一般的に用いられるヨウ素を含浸させたポリビニルアルコールフィルムとの接着性に優れるため、別途接着性を高めるために保護フィルムを設ける必要がなく、偏光板の厚みの増加を防ぐことができる。
用いられるセルロースエステルとしては特に限定されないが、炭素数2〜22程度のカルボン酸エステルであることが好ましく、カルボン酸エステルとしては、芳香族カルボン酸のエステルでもよい。セルロースエステルとしては、特に炭素数が6以下の低級脂肪酸エステル(以下、セルロースアシレートと呼ぶ場合もある)であることが好ましい。
セルロースエステルの水酸基に結合するアシル基は、直鎖であっても分岐してもよく、また環を形成してもよい。アシル基に更に別の置換基が置換してもよい。同じ置換度である場合、前記炭素数が多いと複屈折性が低下するため、炭素数としては炭素数2〜6のアシル基の中で選択することが好ましい。前記セルロースエステルとしての炭素数が2〜4であることが好ましく、炭素数が2〜3であることがより好ましい。
具体的には、セルロースエステルとしては、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、またはセルロースアセテートプロピオネートブチレートのようなアセチル基の他にプロピオネート基またはブチレート基が結合したセルロースの混合脂肪酸エステルを好ましく用いることができる。
尚、ブチレートを形成するブチリル基としては、直鎖状でも分岐していてもよい。本発明において好ましく用いられるセルロースエステルとしては、特にセルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタレートが好ましく用いられる。
本発明に好ましいセルロースアセテートフタレート以外のセルロースエステルとしては、下記式(i)および(ii)を同時に満足するものが好ましい。
式(i) 2.0≦X+Y≦3.0
式(ii) 0≦Y≦1.5
式中、Xはアセチル基の置換度、Yはプロピオニル基またはブチリル基、もしくはその混合物の置換度である。
式(ii) 0≦Y≦1.5
式中、Xはアセチル基の置換度、Yはプロピオニル基またはブチリル基、もしくはその混合物の置換度である。
また、目的に叶う光学特性を得るために置換度の異なる樹脂を混合して用いても良い。混合比としては10:90〜90:10(質量比)が好ましい。
この中で特にセルロースアセテートプロピオネートが好ましく用いられる。セルロースアセテートプロピオネートでは、1.0≦X≦2.5であり、0.1≦Y≦1.5、2.0≦X+Y≦3.0であることが好ましい。アシル基の置換度の測定方法はASTM−D
817−96に準じて測定することができる。
817−96に準じて測定することができる。
本発明に用いられるセルロースエステルの数平均分子量は、60000〜300000の範囲が、得られるフィルムの機械的強度が強く好ましい。更に70000〜200000のものが好ましく用いられる。
セルロースエステルの重量平均分子量Mw、数平均分子量Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。
測定条件の一例は以下の通りであるが、これに限られることはなく、同等の測定方法を用いることも可能である。
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用する)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=1000000〜500の13サンプルによる校正曲線を使用する。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いる。
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用する)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=1000000〜500の13サンプルによる校正曲線を使用する。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いる。
本発明に用いられるセルロースエステルの原料のセルロースとしては、特に限定はないが、綿花リンター、木材パルプ、ケナフなどを挙げることができる。またそれらから得られたセルロースエステルはそれぞれ任意の割合で混合使用することができる。
本発明に用いられるセルロースアセテートプロピオネート等のセルロースエステルは、公知の方法により製造することができる。具体的には特開平10−45804号に記載の方法を参考にして合成することができる。
第1の光学フィルムにセルロースエステルフィルムを用いる場合、一般的に流延製膜したセルロースエステルフィルム自身が、もともと負の一軸性(nx=ny>nz)か、弱い二軸性(nx>ny>nz)を有している。また、セルロースエステルフィルムは一般的に正の固有複屈折性(延伸された方向の屈折率が大きくなる特性)を有している。そのため、フィルム流延方向(MD方向)又は流延方向に対して垂直な方向(TD方向)のどちらか一軸方向に延伸するか、逐次または同時に二軸延伸を行い、延伸倍率を異ならせることにより、光学的に二軸性の光学フィルム(nx>ny>nz)を得ることができる。従って、セルロースエステルフィルムの面内方向の位相差であるRo値は、一軸延伸の延伸倍率を調整するか、二軸延伸における延伸倍率の差を調整することで調整することができる。また、セルロースエステルフィルムの厚み方向の位相差であるRth値は、一般的に面内方向に延伸することで大きくなる。従って、延伸処理することでRo値及びRth値を適宜調整することが可能である。但し、一軸延伸の場合は、延伸倍率によるRo値及びRth値の増加率は、そのセルロースエステルフィルムに用いられるセルロースエステルの位相差発現性に依存することとなる。Rth値の増加に対して、Ro値の増加を抑えたい場合は、二軸延伸を用いることで、Ro値とRth値の比を調整することも可能である。例えば、二軸方向に同倍率で延伸した場合は、Ro値を増加させることなく、Rth値のみを増加させることが可能である。延伸方法については後述する。
また、セルロースエステルフィルムの位相差値を調整するための別の方法としては以下の方法が挙げられる。
溶液流延法を用いてセルロースエステルフィルムを製造する場合、延伸する際の残留溶媒量が少ないほど位相差(面内方向の位相差及び厚み方向の位相差)の発現性は大きくなる傾向を示す。従って、延伸前の乾燥条件を調整することで位相差の発現性を調整することも可能である。
また、セルロースエステルフィルムを溶液流延法により製造した場合、溶媒の乾燥により面内配向が促進するため、厚み方向の位相差値が大きくなる傾向を示す。従って、溶媒を用いない溶融流延法を用いてセルロースエステルフィルムを製膜した場合は、流延製膜によるRth値の発現性をある程度抑制することができる。
一般にセルロースフィルムの位相差は、セルロースエステルのアシル基の総置換度が低いほど、フィルムを延伸した際の位相差の発現性が大きくなる傾向があるため、セルロースエステルの総置換度を調整することで位相差の発現性を調整することも可能である。
本発明に用いられる第1の光学フィルムは、第2の光学フィルムよりも面内方向の位相差Ro値が大きく、厚み方向の位相差Rth値が小さい特性を示す必要がある。
第1の光学フィルムの面内方向の位相差Ro値(Ro1)を、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Ro値(Ro2)よりも大きくする方法としては、上述のように延伸倍率を調整することで調整可能である。しかしながら、上述のようにセルロースエステルフィルムにおいては、延伸処理のみにより、Ro値を増加させた場合、Rth値も増加することとなり、第1の光学フィルムのRth値(Rth1)が、第2の光学フィルムのRth値(Rth2)よりも大きくなってしまう。
そこで、第1の光学フィルムの面内方向の位相差Ro1を厚み方向の位相差Rth1よりも優先的に上昇させるために第1の光学フィルムにリタデーション上昇剤(リタデーション制御剤ともいう)を含有させることもできる。なおリタデーション上昇剤は、母体となる樹脂の種類により、その効果が異なり、ある樹脂に対してはリタデーション上昇剤として働いても、他の樹脂にとってはリタデーション上昇効果がない場合がある。本発明では母体となる樹脂に添加することにより、母体となる樹脂よりもリタデーションが上昇し、正の配向複屈折性を増長させるものを総称してリタデーション上昇剤と定義する。リタデーション上昇剤としては、特に限定されないが、特開2006−342226号公報の段落番号[0022]〜[0044]に記載された、棒状化合物等が挙げられる。
また、面内方向の位相差は上述のように延伸処理等により調整することが可能であるが、製造上可能な延伸倍率には限界があり、延伸処理のみにより発現可能な位相差には限界があるため、上述のリタデーション上昇剤を用いることで、必要な位相差を補ってもよい。特に、上述のように、一般にセルロースフィルムの位相差は、セルロースエステルの総置換度が低いほど、フィルムを延伸した際の位相差の発現性が大きくなる傾向がある為、第1の光学フィルムに総置換度の高いセルロースエステルフィルムを用いる場合には、面内方向の位相差を上昇させるためのリタデーション上昇剤を含有させることが好ましい。
また、本発明に用いられる第1の光学フィルムの面内方向の位相差の波長分散特性(DSPRo1)は、第2の光学フィルムの面内方向の位相差の波長分散特性(DSPRo2)よりも小さい必要がある。
また、第1の光学フィルムの波長分散特性DSPRo1は、逆波長分散特性を示す、即ち、DSPRo1<1.0であることが好ましい。従って、第1の光学フィルムと第2の光学フィルムの面内方向の位相差の波長分散特性を上述の関係を満たすための方法としては、第1の光学フィルムのDSPRo1を、第2の光学フィルムのDSPRo2よりも強い逆波長分散特性とすることが好ましい。
一般的に、セルロースエステルフィルムを、延伸することにより発現された面内方向の位相差の波長分散特性は、逆波長分散特性を示す。特に、セルローストリアセテートフィルムの場合、セルロースアセテートプロピオネートフィルムよりも位相差の逆波長分散特性が大きくなる傾向がある。
一方、セルロースエステルフィルムに上記のようなリタデーション上昇剤を含有しフィルムを延伸した場合には、リタデーション上昇剤の寄与により発現する面内方向の位相差は、フラットな波長分散特性もしくは順波長分散特性を示す傾向がある。
そのため、セルロースエステルフィルムの位相差の波長分散特特性は、セルロースエステルフィルムの延伸により発現した位相差による逆波長分散特性とリタデーション上昇剤の寄与により発現した位相差によるフラットな波長分散特性または順波長分散特性の総和によって決まる。従って、セルロースエステルフィルムの延伸による位相差の割合を高めることで逆波長分散特性を強くすることが可能であり、逆にリタデーション上昇剤の添加量を増やし、リタデーション上昇剤の寄与による位相差の割合を高めることで、逆波長分散特性を弱めたり、フラットな波長分散特性や順波長分散特性に調整することが可能である。
しかしながら、逆波長分散特性を強めたい場合でも、より大きな面内方向を発現させるためには、リタデーション上昇剤の添加量を増やさざるをえない場合もあり、それにより逆波長分散特性が弱まってしまうことが考えられる。そのような場合には、波長分散調整剤を含有させることができる。波長分散調整剤を含有することにより、位相差の逆波長分散特性を強めることができる。また、波長分散調整剤の含有量を調整することで、位相差の逆波長分散特性を調整することもできる。このような波長分散調整剤としては特に限定されないが、特開2008−273925号公報の段落番号[0022]〜[0083]に記載された化合物等が挙げられる。
つまり、第1の光学フィルムの面内方向の位相差の波長分散特性を第2の光学フィルムの位相差の波長分散特性よりも小さくする方法としては、第1の光学フィルムの面内方向の位相差におけるフィルムの延伸によって発現した位相差の割合を第2の光学フィルムよりも大きくする方法や、波長分散調整剤の含有量を増やす方法、もしくはこれらの方法を組み合わせることなどが挙げられる。
また、本発明に用いられる第1の光学フィルムは下記に示す添加剤を含有させることができる。
(可塑剤)
第1の光学フィルムは可塑剤を含有させることができる。可塑剤としては特に限定されないが、好ましくは、多価カルボン酸エステル系可塑剤、グリコレート系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、脂肪酸エステル系可塑剤及び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、アクリル系可塑剤等から選択される。そのうち、可塑剤を2種以上用いる場合は、少なくとも1種は多価アルコールエステル系可塑剤であることが好ましい。
第1の光学フィルムは可塑剤を含有させることができる。可塑剤としては特に限定されないが、好ましくは、多価カルボン酸エステル系可塑剤、グリコレート系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、脂肪酸エステル系可塑剤及び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、アクリル系可塑剤等から選択される。そのうち、可塑剤を2種以上用いる場合は、少なくとも1種は多価アルコールエステル系可塑剤であることが好ましい。
多価アルコールエステル系可塑剤は2価以上の脂肪族多価アルコールとモノカルボン酸のエステルよりなる可塑剤であり、分子内に芳香環またはシクロアルキル環を有することが好ましい。好ましくは2〜20価の脂肪族多価アルコールエステルである。
本発明に好ましく用いられる多価アルコールは次の一般式(a)で表される。
一般式(a) R1−(OH)n
但し、R1はn価の有機基、nは2以上の正の整数、OH基はアルコール性、及び/またはフェノール性水酸基を表す。
但し、R1はn価の有機基、nは2以上の正の整数、OH基はアルコール性、及び/またはフェノール性水酸基を表す。
好ましい多価アルコールの例としては、例えば以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。アドニトール、アラビトール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ジブチレングリコール、1,2,4−ブタントリオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ヘキサントリオール、ガラクチトール、マンニトール、3−メチルペンタン−1,3,5−トリオール、ピナコール、ソルビトール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、キシリトール等を挙げることができる。特に、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ソルビトール、トリメチロールプロパン、キシリトールが好ましい。
多価アルコールエステルに用いられるモノカルボン酸としては、特に制限はなく、公知の脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸等を用いることができる。脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸を用いると透湿性、保留性を向上させる点で好ましい。
好ましいモノカルボン酸の例としては以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
脂肪族モノカルボン酸としては、炭素数1〜32の直鎖または側鎖を有する脂肪酸を好ましく用いることができる。炭素数は1〜20であることが更に好ましく、1〜10であることが特に好ましい。酢酸を含有させるとセルロースエステルとの相溶性が増すため好ましく、酢酸と他のモノカルボン酸を混合して用いることも好ましい。
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2−エチル−ヘキサン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸等の飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸等の不飽和脂肪酸等を挙げることができる。
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸等の安息香酸のベンゼン環にアルキル基、メトキシ基或いはエトキシ基などのアルコキシ基を1〜3個を導入したもの、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸等のベンゼン環を2個以上有する芳香族モノカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。特に安息香酸が好ましい。
多価アルコールエステルの分子量は特に制限はないが、300〜1500であることが好ましく、350〜750であることが更に好ましい。分子量が大きい方が揮発し難くなるため好ましく、透湿性、セルロースエステルとの相溶性の点では小さい方が好ましい。
多価アルコールエステルに用いられるカルボン酸は1種類でもよいし、2種以上の混合であってもよい。また、多価アルコール中のOH基は、全てエステル化してもよいし、一部をOH基のままで残してもよい。
グリコレート系可塑剤は特に限定されないが、アルキルフタリルアルキルグリコレート類が好ましく用いることができる。アルキルフタリルアルキルグリコレート類としては、例えばメチルフタリルメチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、プロピルフタリルプロピルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート、オクチルフタリルオクチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、エチルフタリルメチルグリコレート、エチルフタリルプロピルグリコレート、メチルフタリルブチルグリコレート、エチルフタリルブチルグリコレート、ブチルフタリルメチルグリコレート、ブチルフタリルエチルグリコレート、プロピルフタリルブチルグリコレート、ブチルフタリルプロピルグリコレート、メチルフタリルオクチルグリコレート、エチルフタリルオクチルグリコレート、オクチルフタリルメチルグリコレート、オクチルフタリルエチルグリコレート等が挙げられる。
フタル酸エステル系可塑剤としては、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート、ジオクチルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート、ジシクロヘキシルテレフタレート等が挙げられる。
クエン酸エステル系可塑剤としては、クエン酸アセチルトリメチル、クエン酸アセチルトリエチル、クエン酸アセチルトリブチル等が挙げられる。
脂肪酸エステル系可塑剤として、オレイン酸ブチル、リシノール酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチル等が挙げられる。
リン酸エステル系可塑剤としては、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等が挙げられる。
多価カルボン酸エステル化合物としては、2価以上、好ましくは2価〜20価の多価カルボン酸とアルコールのエステルよりなる。また、脂肪族多価カルボン酸は2〜20価であることが好ましく、芳香族多価カルボン酸、脂環式多価カルボン酸の場合は3価〜20価であることが好ましい。
多価カルボン酸は次の一般式(b)で表される。
一般式(b) R2(COOH)m(OH)n
(但し、R2は(m+n)価の有機基、mは2以上の正の整数、nは0以上の整数、COOH基はカルボキシル基、OH基はアルコール性またはフェノール性水酸基を表す)
好ましい多価カルボン酸の例としては、例えば以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸のような3価以上の芳香族多価カルボン酸またはその誘導体、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、テトラヒドロフタル酸のような脂肪族多価カルボン酸、酒石酸、タルトロン酸、リンゴ酸、クエン酸のようなオキシ多価カルボン酸などを好ましく用いることができる。特にオキシ多価カルボン酸を用いることが、保留性向上などの点で好ましい。
(但し、R2は(m+n)価の有機基、mは2以上の正の整数、nは0以上の整数、COOH基はカルボキシル基、OH基はアルコール性またはフェノール性水酸基を表す)
好ましい多価カルボン酸の例としては、例えば以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸のような3価以上の芳香族多価カルボン酸またはその誘導体、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、テトラヒドロフタル酸のような脂肪族多価カルボン酸、酒石酸、タルトロン酸、リンゴ酸、クエン酸のようなオキシ多価カルボン酸などを好ましく用いることができる。特にオキシ多価カルボン酸を用いることが、保留性向上などの点で好ましい。
本発明に用いることのできる多価カルボン酸エステル化合物に用いられるアルコールとしては特に制限はなく公知のアルコール、フェノール類を用いることができる。例えば炭素数1〜32の直鎖または側鎖を持った脂肪族飽和アルコールまたは脂肪族不飽和アルコールを好ましく用いることができる。炭素数1〜20であることが更に好ましく、炭素数
1〜10であることが特に好ましい。また、シクロペンタノール、シクロヘキサノールなどの脂環式アルコールまたはその誘導体、ベンジルアルコール、シンナミルアルコールなどの芳香族アルコールまたはその誘導体なども好ましく用いることができる。
1〜10であることが特に好ましい。また、シクロペンタノール、シクロヘキサノールなどの脂環式アルコールまたはその誘導体、ベンジルアルコール、シンナミルアルコールなどの芳香族アルコールまたはその誘導体なども好ましく用いることができる。
多価カルボン酸としてオキシ多価カルボン酸を用いる場合は、オキシ多価カルボン酸のアルコール性またはフェノール性の水酸基をモノカルボン酸を用いてエステル化しても良い。好ましいモノカルボン酸の例としては以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
脂肪族モノカルボン酸としては炭素数1〜32の直鎖または側鎖を持った脂肪酸を好ましく用いることができる。炭素数1〜20であることが更に好ましく、炭素数1〜10であることが特に好ましい。
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2−エチル−ヘキサンカルボン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸などの飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸などの不飽和脂肪酸などを挙げることができる。
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸などの安息香酸のベンゼン環にアルキル基を導入したもの、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸などのベンゼン環を2個以上もつ芳香族モノカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。特に酢酸、プロピオン酸、安息香酸であることが好ましい。
多価カルボン酸エステル化合物の分子量は特に制限はないが、分子量300〜1000の範囲であることが好ましく、350〜750の範囲であることが更に好ましい。保留性向上の点では大きい方が好ましく、透湿性、セルロースエステルとの相溶性の点では小さい方が好ましい。
本発明に用いることのできる多価カルボン酸エステルに用いられるアルコール類は一種類でも良いし、二種以上の混合であっても良い。
本発明に用いることのできる多価カルボン酸エステル化合物の酸価は1mgKOH/g以下であることが好ましく、0.2mgKOH/g以下であることが更に好ましい。酸価を上記範囲にすることによって、リタデーションの環境変動も抑制されるため好ましい。
(酸価)
酸価とは、試料1g中に含まれる酸(試料中に存在するカルボキシル基)を中和するために必要な水酸化カリウムのミリグラム数をいう。酸価はJIS K0070に準拠して測定したものである。
酸価とは、試料1g中に含まれる酸(試料中に存在するカルボキシル基)を中和するために必要な水酸化カリウムのミリグラム数をいう。酸価はJIS K0070に準拠して測定したものである。
特に好ましい多価カルボン酸エステル化合物の例を以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、トリエチルシトレート、トリブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート(ATEC)、アセチルトリブチルシトレート(ATBC)、ベンゾイルトリブチルシトレート、アセチルトリフェニルシトレート、アセチルトリベンジルシトレート、酒石酸ジブチル、酒石酸ジアセチルジブチル、トリメリット酸トリブチル、ピロメリット酸テトラブチル等が挙げられる。
ポリエステル系可塑剤は特に限定されないが、分子内に芳香環またはシクロアルキル環を有するポリエステル系可塑剤を用いることができる。ポリエステル系可塑剤としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(c)で表せる芳香族末端エステル系可塑剤を用いることができる。
一般式(c) B−(G−A)n−G−B
(式中、Bはベンゼンモノカルボン酸残基、Gは炭素数2〜12のアルキレングリコール残基または炭素数6〜12のアリールグリコール残基または炭素数が4〜12のオキシアルキレングリコール残基、Aは炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸残基または炭素数6〜12のアリールジカルボン酸残基を表し、またnは1以上の整数を表す。)
一般式(c)中、Bで示されるベンゼンモノカルボン酸残基とGで示されるアルキレングリコール残基またはオキシアルキレングリコール残基またはアリールグリコール残基、Aで示されるアルキレンジカルボン酸残基またはアリールジカルボン酸残基とから構成されるものであり、通常のポリエステル系可塑剤と同様の反応により得られる。
(式中、Bはベンゼンモノカルボン酸残基、Gは炭素数2〜12のアルキレングリコール残基または炭素数6〜12のアリールグリコール残基または炭素数が4〜12のオキシアルキレングリコール残基、Aは炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸残基または炭素数6〜12のアリールジカルボン酸残基を表し、またnは1以上の整数を表す。)
一般式(c)中、Bで示されるベンゼンモノカルボン酸残基とGで示されるアルキレングリコール残基またはオキシアルキレングリコール残基またはアリールグリコール残基、Aで示されるアルキレンジカルボン酸残基またはアリールジカルボン酸残基とから構成されるものであり、通常のポリエステル系可塑剤と同様の反応により得られる。
本発明で使用されるポリエステル系可塑剤のベンゼンモノカルボン酸成分としては、例えば、安息香酸、パラターシャリブチル安息香酸、オルソトルイル酸、メタトルイル酸、パラトルイル酸、ジメチル安息香酸、エチル安息香酸、ノルマルプロピル安息香酸、アミノ安息香酸、アセトキシ安息香酸等があり、これらはそれぞれ1種または2種以上の混合物として使用することができる。
本発明に用いることのできるポリエステル系可塑剤の炭素数2〜12のアルキレングリコール成分としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−プロパンジオール、2−メチル1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール(3,3−ジメチロールペンタン)、2−n−ブチル−2−エチル−1,3プロパンジオール(3,3−ジメチロールヘプタン)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル1,3−ペンタンジオール、2−エチル1,3−ヘキサンジオール、2−メチル1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−オクタデカンジオール等があり、これらのグリコールは、1種または2種以上の混合物として使用される。特に炭素数2〜12のアルキレングリコールがセルロースエステルとの相溶性に優れているため、特に好ましい。
また、上記芳香族末端エステルの炭素数4〜12のオキシアルキレングリコール成分としては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等があり、これらのグリコールは、1種または2種以上の混合物として使用できる。
芳香族末端エステルの炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸成分としては、例えば、コハク酸、マレイン酸、フマール酸、グルタール酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等があり、これらは、それぞれ1種または2種以上の混合物として使用される。炭素数6〜12のアリーレンジカルボン酸成分としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,5ナフタレンジカルボン酸、1,4ナフタレンジカルボン酸等がある。
本発明で使用されるポリエステル系可塑剤は、数平均分子量が、好ましくは300〜1500、より好ましくは400〜1000の範囲が好適である。また、その酸価は、0.5mgKOH/g以下、水酸基価は25mgKOH/g以下、より好ましくは酸価0.3mgKOH/g以下、水酸基価は15mgKOH/g以下のものである。
以下、本発明に用いることのできる芳香族末端エステル系可塑剤の合成例を示す。
〈サンプルNo.1(芳香族末端エステルサンプル)〉
反応容器にフタル酸410部、安息香酸610部、ジプロピレングリコール737部、及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.40部を一括して仕込み窒素気流中で攪拌下、還流凝縮器を付して過剰の1価アルコールを還流させながら、酸価が2以下になるまで130〜250℃で加熱を続け生成する水を連続的に除去した。次いで200〜230℃で1.33×104Pa〜最終的に4×102Pa以下の減圧下、留出分を除去し、この後濾過して次の性状を有する芳香族末端エステル系可塑剤を得た。
反応容器にフタル酸410部、安息香酸610部、ジプロピレングリコール737部、及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.40部を一括して仕込み窒素気流中で攪拌下、還流凝縮器を付して過剰の1価アルコールを還流させながら、酸価が2以下になるまで130〜250℃で加熱を続け生成する水を連続的に除去した。次いで200〜230℃で1.33×104Pa〜最終的に4×102Pa以下の減圧下、留出分を除去し、この後濾過して次の性状を有する芳香族末端エステル系可塑剤を得た。
粘度(25℃、mPa・s);43400
酸価 ;0.2
〈サンプルNo.2(芳香族末端エステルサンプル)〉
反応容器に、フタル酸410部、安息香酸610部、エチレングリコール341部、及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35部を用いる以外はサンプルNo.1と全く同様にして次の性状を有する芳香族末端エステルを得た。
酸価 ;0.2
〈サンプルNo.2(芳香族末端エステルサンプル)〉
反応容器に、フタル酸410部、安息香酸610部、エチレングリコール341部、及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35部を用いる以外はサンプルNo.1と全く同様にして次の性状を有する芳香族末端エステルを得た。
粘度(25℃、mPa・s);31000
酸価 ;0.1
〈サンプルNo.3(芳香族末端エステルサンプル)〉
反応容器に、フタル酸410部、安息香酸610部、1,2−プロパンジオール418部、及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35部を用いる以外はサンプルNo.1と全く同様にして次の性状を有する芳香族末端エステルを得た。
酸価 ;0.1
〈サンプルNo.3(芳香族末端エステルサンプル)〉
反応容器に、フタル酸410部、安息香酸610部、1,2−プロパンジオール418部、及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35部を用いる以外はサンプルNo.1と全く同様にして次の性状を有する芳香族末端エステルを得た。
粘度(25℃、mPa・s);38000
酸価 ;0.05
〈サンプルNo.4(芳香族末端エステルサンプル)〉
反応容器に、フタル酸410部、安息香酸610部、1,3−プロパンジオール418部、及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35部を用いる以外はサンプルNo.1と全く同様にして次の性状を有する芳香族末端エステルを得た。
酸価 ;0.05
〈サンプルNo.4(芳香族末端エステルサンプル)〉
反応容器に、フタル酸410部、安息香酸610部、1,3−プロパンジオール418部、及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35部を用いる以外はサンプルNo.1と全く同様にして次の性状を有する芳香族末端エステルを得た。
粘度(25℃、mPa・s);37000
酸価 ;0.05
(アクリル系重合体)
本発明に係る第1の光学フィルムは、可塑剤として(メタ)アクリル系重合体を含有することもできる。
酸価 ;0.05
(アクリル系重合体)
本発明に係る第1の光学フィルムは、可塑剤として(メタ)アクリル系重合体を含有することもできる。
前記(メタ)アクリル系重合体は、芳香環を有さないエチレン性不飽和モノマーYaを重合して得られた重量平均分子量500以上3000以下の重合体Yであることが好ましい。
(メタ)アクリル系重合体としては、少なくとも分子内に芳香環と水酸基を有しないエチレン性不飽和モノマーXaと、分子内に芳香環を有さず水酸基を有するエチレン性不飽和モノマーXbとを共重合して得られた重量平均分子量3000以上30000以下の重合体X、及び芳香環を有さないエチレン性不飽和モノマーYaを重合して得られた重量平均分子量500以上3000以下の重合体Yであることがさらに好ましい。
前記重合体Xは下記一般式(X)で示され、前記重合体Yは下記一般式(Y)で示されることがさらに好ましい。
一般式(X)
−[CH2−C(−R1)(−CO2R2)]m−[CH2−C(−R3)(−CO2R4−OH)−]n−[Xc]p−
一般式(Y)
Ry−[CH2−C(−R5)(−CO2R6−OH)−]k−[Yb]q−
(式中、R1、R3、R5は、HまたはCH3を表す。R2は炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基を表す。R4、R6は−CH2−、−C2H4−または−C3H6
−を表す。RyはOH、Hまたは炭素数3以内のアルキル基を表す。Xcは、Xa、Xbに重合可能なモノマー単位を表す。Ybは、Yaに共重合可能なモノマー単位を表す。m、n、k、p及びqは、モル組成比を表す。ただしm≠0、n≠0、k≠0、m+n+p=100、k+q=100である。)
(フラノース構造もしくはピラノース構造を有する化合物)
本発明に係る第1の光学フィルムは、可塑剤としてフラノース構造もしくはピラノース構造を有する化合物を含有することもできる。
−[CH2−C(−R1)(−CO2R2)]m−[CH2−C(−R3)(−CO2R4−OH)−]n−[Xc]p−
一般式(Y)
Ry−[CH2−C(−R5)(−CO2R6−OH)−]k−[Yb]q−
(式中、R1、R3、R5は、HまたはCH3を表す。R2は炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基を表す。R4、R6は−CH2−、−C2H4−または−C3H6
−を表す。RyはOH、Hまたは炭素数3以内のアルキル基を表す。Xcは、Xa、Xbに重合可能なモノマー単位を表す。Ybは、Yaに共重合可能なモノマー単位を表す。m、n、k、p及びqは、モル組成比を表す。ただしm≠0、n≠0、k≠0、m+n+p=100、k+q=100である。)
(フラノース構造もしくはピラノース構造を有する化合物)
本発明に係る第1の光学フィルムは、可塑剤としてフラノース構造もしくはピラノース構造を有する化合物を含有することもできる。
フラノース構造もしくはピラノース構造を有する化合物としては、フラノース構造もしくはピラノース構造を1個有す化合物(A)中のOH基のすべてもしくは一部をエステル化したエステル化化合物、或いは、フラノース構造もしくはピラノース構造の少なくとも1種を2個以上、12個以下結合した化合物(B)中のOH基のすべてもしくは一部をエステル化したエステル化化合物であることが好ましい。本発明においては、本発明に用いられる化合物(A)のエステル化化合物及び化合物(B)のエステル化化合物を総称して、糖エステル化合物とも称す。
また、前記エステル化化合物が単糖類(α−グルコース、βフルクトース)の安息香酸エステル、もしくは前記一般式(A)で表される、単糖類の−OR12、−OR15、−OR22、−OR25の任意の2箇所以上が脱水縮合して生成したm+n=2〜12の多糖類の安息香酸エステルであることが好ましい。
上記一般式中の安息香酸は更に置換基を有していてもよく、例えばアルキル基、アルケニル基、アルコキシル基、フェニル基が挙げられ、更にこれらのアルキル基、アルケニル基、フェニル基は置換基を有していてもよい。
好ましい化合物(A)及び化合物(B)の例としては、例えば以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
化合物(A)の例としては、グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、キシロース、或いはアラビノースが挙げられる。
化合物(B)の例としては、ラクトース、スクロース、ニストース、1F−フラクトシルニストース、スタキオース、マルチトール、ラクチトール、ラクチュロース、セロビオース、マルトース、セロトリオース、マルトトリオース、ラフィノース或いはケストース挙げられる。このほか、ゲンチオビオース、ゲンチオトリオース、ゲンチオテトラオース、キシロトリオース、ガラクトシルスクロースなども挙げられる。これらの化合物(A)
及び化合物(B)の中で、特にフラノース構造とピラノース構造を両方有する化合物が好ましい。例としてはスクロース、ケストース、ニストース、1F−フラクトシルニストース、スタキオースなどが好ましく、更に好ましくは、スクロースである。また、化合物(B)において、フラノース構造もしくはピラノース構造の少なくとも1種を2個以上、3個以下結合した化合物であることも、好ましい態様の1つである。
及び化合物(B)の中で、特にフラノース構造とピラノース構造を両方有する化合物が好ましい。例としてはスクロース、ケストース、ニストース、1F−フラクトシルニストース、スタキオースなどが好ましく、更に好ましくは、スクロースである。また、化合物(B)において、フラノース構造もしくはピラノース構造の少なくとも1種を2個以上、3個以下結合した化合物であることも、好ましい態様の1つである。
本発明に用いられる化合物(A)及び化合物(B)中のOH基のすべてもしくは一部をエステル化するのに用いられるモノカルボン酸としては、特に制限はなく、公知の脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸等を用いることができる。用いられるカルボン酸は1種類でもよいし、2種以上の混合であってもよい。
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2−エチル−ヘキサンカルボン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸等の飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、オクテン酸等の不飽和脂肪酸等を挙げることができる。
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸等の安息香酸のベンゼン環にアルキル基、アルコキシ基を導入した芳香族モノカルボン酸、ケイ皮酸、ベンジル酸、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸等のベンゼン環を2個以上有する芳香族モノカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができ、より、具体的には、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、γ−イソジュリル酸、ジュリル酸、メシト酸、α−イソジュリル酸、クミン酸、α−トルイル酸、ヒドロアトロパ酸、アトロパ酸、ヒドロケイ皮酸、サリチル酸、o−アニス酸、m−アニス酸、p−アニス酸、クレオソート酸、o−ホモサリチル酸、m−ホモサリチル酸、p−ホモサリチル酸、o−ピロカテク酸、β−レソルシル酸、バニリン酸、イソバニリン酸、ベラトルム酸、o−ベラトルム酸、没食子酸、アサロン酸、マンデル酸、ホモアニス酸、ホモバニリン酸、ホモベラトルム酸、o−ホモベラトルム酸、フタロン酸、p−クマル酸を挙げることができるが、特に安息香酸が好ましい。
上記化合物(A)及び化合物(B)をエステル化したエステル化化合物の中では、エステル化によりアセチル基が導入されたアセチル化化合物が好ましい。
これらアセチル化化合物の製造方法は、例えば、特開平8−245678号公報に記載されている。
上記化合物(A)及び化合物(B)のエステル化化合物に加えて、オリゴ糖のエステル化化合物を、本発明に用いられるフラノース構造もしくはピラノース構造の少なくとも1種を3〜12個結合した化合物として適用できる。
オリゴ糖は、澱粉、ショ糖等にアミラーゼ等の酵素を作用させて製造されるもので、本発明に適用できるオリゴ糖としては、例えば、マルトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、キシロオリゴ糖が挙げられる。
オリゴ糖も上記化合物(A)及び化合物(B)と同様な方法でアセチル化できる。
次に、エステル化化合物の製造例の一例を記載する。
グルコース(29.8g、166mmol)にピリジン(100ml)を加えた溶液に無水酢酸(200ml)を滴下し、24時間反応させた。その後、エバポレートで溶液を濃縮し氷水へ投入した。1時間放置した後、ガラスフィルターにてろ過し、固体と水を分離し、ガラスフィルター上の固体をクロロホルムに溶かし、これが中性になるまで冷水で分液した。有機層を分離後、無水硫酸ナトリュウムにより乾燥した。無水硫酸ナトリュウムをろ過により除去した後、クロロホルムをエバポレートにより除き、更に減圧乾燥することによりグリコースペンタアセテート(58.8g、150mmol、90.9%)を得た。尚、上記無水酢酸の替わりに、上述のモノカルボン酸を使用することができる。
本発明に用いられる光学フィルムは、位相差値の変動を抑制して、表示品位を安定化する為に、フラノース構造もしくはピラノース構造を1個有す化合物(A)中の、或いは、フラノース構造もしくはピラノース構造の少なくとも1種を2〜12個結合した化合物(B)中のOH基のすべてもしくは一部をエステル化したエステル化化合物を1〜30質量%含むことが好ましく、特には、5〜30質量%含むことが好ましい。この範囲内であれば、本発明の優れた効果を呈すると共に、ブリードアウトなどもなく好ましい。
また、(メタ)アクリル系重合体とフラノース構造もしくはピラノース構造を1個有す化合物(A)中の、或いは、フラノース構造もしくはピラノース構造の少なくとも1種を2〜12個結合した化合物(B)中のOH基のすべてもしくは一部をエステル化したエステル化化合物と他の可塑剤を併用することができる。
[第2の光学フィルム]
上述のように、本発明に用いられる第2の光学フィルムは、光学的に二軸性を有する樹脂フィルムであり、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムの面内方向の位相差(Ro値)及び厚み方向の位相差(Rth値)を、第1の光学フィルムの面内方向の位相差が第2の光学フィルムの面内方向の位相差よりも大きくなるように構成されており、更に、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差が第1の光学フィルムの厚み方向の位相差よりも大きくなるように構成されている。
上述のように、本発明に用いられる第2の光学フィルムは、光学的に二軸性を有する樹脂フィルムであり、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムの面内方向の位相差(Ro値)及び厚み方向の位相差(Rth値)を、第1の光学フィルムの面内方向の位相差が第2の光学フィルムの面内方向の位相差よりも大きくなるように構成されており、更に、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差が第1の光学フィルムの厚み方向の位相差よりも大きくなるように構成されている。
更に、第1の光学フィルムの面内方向の位相差の波長分散特性が第2の光学フィルムの波長分散特性よりも小さくなるように構成されており、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差の波長分散特性が第1の光学フィルムの波長分散特性よりも大きくなるように構成されている。
第2の光学フィルムの製造方法としては、上記の関係を満たす限り特に限定されるものではないが、以下に、第2の光学フィルムの材料の例、及び、製造方法の例について詳細に説明する。
(第2の光学フィルムの材料)
本発明に用いられる第2の光学フィルムの材料は、上述の関係を満たす限り特に限定されないが、第1の光学フィルムと同様の理由でセルロースエステルを主成分とするセルロースエステルフィルムを好ましく用いることができる。用いられるセルロースエステルは特に限定されないが、第1の光学フィルムに記載したセルロースエステルと同様のものを使用することができる。
本発明に用いられる第2の光学フィルムの材料は、上述の関係を満たす限り特に限定されないが、第1の光学フィルムと同様の理由でセルロースエステルを主成分とするセルロースエステルフィルムを好ましく用いることができる。用いられるセルロースエステルは特に限定されないが、第1の光学フィルムに記載したセルロースエステルと同様のものを使用することができる。
第2の光学フィルムとしてセルロースエステルフィルムを用いる場合、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Ro2及び厚み方向の位相差Rth2は、第1の光学フィルムの位相差を調整した方法と同じ方法を用いて調整することができる。(延伸やリタデーション上昇剤の使用等)
本発明に用いられる第2の光学フィルムは、第1の光学フィルムよりも面内方向の位相差Ro値が小さく、厚み方向の位相差Rth値が大きい特性を示す必要がある。
本発明に用いられる第2の光学フィルムは、第1の光学フィルムよりも面内方向の位相差Ro値が小さく、厚み方向の位相差Rth値が大きい特性を示す必要がある。
第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rth値(Rth2)を、第1の光学フィルムの厚み方向の位相差Rth値(Rth1)よりも大きくする方法としては、例えば、延伸倍率を調整することで調整可能である。セルロースエステルフィルムは、流延方向若しくは流延方向に直交する方向に延伸処理した場合は、Ro値だけではなく、Rth値も増加する特性を示すため、一軸もしくは二軸方向への延伸倍率を大きくすることでRth値を大きくすることが可能である。しかしながら、単に延伸倍率を大きくした場合は、Rth値だけではなく、Ro値も大きくなってしまい、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Ro値(Ro2)が、第1の光学フィルムの面内方向の位相差Ro値(Ro1)よりも大きくなってしまうことが考えられる。
そこで、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rth2を、面内方向の位相差Ro2よりも優先的に上昇させるための手段としては、まずは、流延方向と流延方向と直交する方向の二軸方向に延伸処理を行い、流延方向の延伸倍率と流延方向と直交する方向の延伸倍率の差を小さくする方法が挙げられる。二軸方向の延伸倍率の差を小さくした場合は、Ro値の上昇を抑えながら、Rth値を増加させることが可能である。
また、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rth2を、面内方向の位相差Ro2よりも優先的に上昇させるための手段としては、第2の光学フィルムに、厚み方向の位相差を上昇させるためのリタデーション上昇剤を含有させることも好ましい。このようなリタデーション上昇剤としては特に限定されないが、例えば、円盤状の分子構造を有する化合物を配向させることで、Ro2よりもRth2を優先的に上昇させることができる。このような円盤状化合物を配向させる方法としては、例えばフィルムを延伸することで配向させる方法や、フィルム面に平行な方向に配向する特性を有する円盤状化合物を用いてもよい。このような円盤状化合物としては、特開2001−166144号公報の段落番号[0014]〜[0107]に記載されたものが挙げられる。リタデーション上昇剤の含有量を調整することにより、厚み方向の位相差を調整することができ、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rth2を第1の光学フィルムの厚み方向の位相差Rth1よりも大きくすることができる。
厚み方向の位相差は上述のように延伸処理等により調整することが可能であるが、製造上可能な延伸倍率には限界があり、延伸処理のみにより発現可能な位相差には限界があるため、上述のリタデーション上昇剤を用いることで、必要な位相差を補ってもよい。
また、本発明に用いられる第2の光学フィルムの厚み方向の位相差の波長分散特性(DSPRth2)は、第1の光学フィルムの厚み方向の位相差の波長分散特性(DSPRth1)よりも大きい必要がある。
また、第2の光学フィルムの波長分散特性DSPRth2は、フラットな波長分散特性若しくは順波長分散特性を示す、即ち、DSPRth2≧1.0であることが好ましい。
従って、第1の光学フィルムと第2の光学フィルムの厚み方向の位相差の波長分散特性を上述の関係を満たすための方法としては、第2の光学フィルムのDSPRth2を、第1の光学フィルムのDSPRth1よりも強い順波長分散特性とすることが好ましい。第1の光学フィルムのDSPRth1を逆波長分散特性として、第2の光学フィルムのDSPRth2を強い順波長分散特性することが特に好ましい。
従って、第1の光学フィルムと第2の光学フィルムの厚み方向の位相差の波長分散特性を上述の関係を満たすための方法としては、第2の光学フィルムのDSPRth2を、第1の光学フィルムのDSPRth1よりも強い順波長分散特性とすることが好ましい。第1の光学フィルムのDSPRth1を逆波長分散特性として、第2の光学フィルムのDSPRth2を強い順波長分散特性することが特に好ましい。
一般的に、セルロースエステルフィルムを、延伸することにより発現された厚み方向の位相差の波長分散特性は、面内方向の位相差と同様に、逆波長分散特性を示す。例えば一般的なセルローストリアセテートフィルムの場合、セルロースアセテートプロピオネートフィルムよりも位相差の逆波長分散特性が大きくなる傾向がある。
一方、セルロースエステルフィルムに上記のようなリタデーション上昇剤(円盤状化合物)を含有させ面内方向に配向させることで発現する厚み方向の位相差、即ち、リタデーション上昇剤の寄与により発現する厚み方向の位相差値は、フラットな波長分散特性もしくは順波長分散特性を示す傾向がある。
そのため、セルロースエステルフィルムの位相差の波長分散特特性は、セルロースエステルフィルムの延伸により発現した位相差による逆波長分散特性とリタデーション上昇剤の寄与により発現した位相差によるフラットな波長分散特性または順波長分散特性の総和によって決まる。
従って、第2の光学フィルムにおけるリタデーション上昇剤(円盤状化合物)の添加量を増やし、リタデーション上昇剤の寄与による厚み方向の位相差の割合を変化させることで、厚み方向の位相差の逆波長分散特性を弱めたり、フラットな波長分散特性や順波長分散特性に調整することが可能である。これらの寄与は、リタデーション上昇剤や可塑剤によって異なり、それらを適宜選択することにより、コントロール可能である。第2の光学フィルムの厚み方向の位相差を発現させる方法としては、第2の光学フィルムとしてセルロースアセテートプロピオネートフィルムを用い、リタデーション上昇剤(円盤状化合物)を含有させてフィルムに平行方向に配向させることで厚み方向の位相差を発現させることが好ましい形態である。
また、第2の光学フィルムには第1の光学フィルムと同様にその他の添加剤を含有させることもできる。
以下に、第1及び第2の光学フィルムの製造方法、延伸操作(屈折率制御)、第1及び第2の光学フィルムを用いた偏光板、液晶表示装置について説明する。
(製造方法)
次に、本発明に用いられる光学フィルムの製造方法について説明する。
次に、本発明に用いられる光学フィルムの製造方法について説明する。
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、溶液流延法で製造されたフィルムであっても溶融流延法で製造されたフィルムであっても好ましく用いることができる。
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムの製造は、セルロースエステル及び添加剤を溶剤に溶解させてドープを調製する工程、ドープを無限に移行する無端の金属支持体上に流延する工程、流延したドープをウェブとして乾燥する工程、金属支持体から剥離する工程、延伸または幅保持する工程、更に乾燥する工程、仕上がったフィルムを巻取る工程により行われる。
ドープを調製する工程について述べる。ドープ中のセルロースエステルの濃度は、濃い方が金属支持体に流延した後の乾燥負荷が低減できて好ましいが、セルロースエステルの濃度が濃過ぎると濾過時の負荷が増えて、濾過精度が悪くなる。これらを両立する濃度としては、10〜35質量%が好ましく、更に好ましくは、15〜25質量%である。
ドープで用いられる溶剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよいが、セルロースエステルの良溶剤と貧溶剤を混合して使用することが生産効率の点で好ましく、良溶剤が多い方がセルロースエステルの溶解性の点で好ましい。良溶剤と貧溶剤の混合比率の好ましい範囲は、良溶剤が70〜98質量%であり、貧溶剤が2〜30質量%である。良溶剤、貧溶剤とは、使用するセルロースエステルを単独で溶解するものを良溶剤、単独で膨潤するかまたは溶解しないものを貧溶剤と定義している。そのため、セルロースエステルの平均酢化度(アセチル基置換度)によっては、良溶剤、貧溶剤が変わり、例えばアセトンを溶剤として用いる時には、セルロースエステルの酢酸エステル(アセチル基置換度2.4)、セルロースアセテートプロピオネートでは良溶剤になり、セルロースの酢酸エステル(アセチル基置換度2.8)では貧溶剤となる。
本発明に用いられる良溶剤は特に限定されないが、メチレンクロライド等の有機ハロゲン化合物やジオキソラン類、アセトン、酢酸メチル、アセト酢酸メチル等が挙げられる。
特に好ましくはメチレンクロライドまたは酢酸メチルが挙げられる。
特に好ましくはメチレンクロライドまたは酢酸メチルが挙げられる。
また、本発明に用いられる貧溶剤は特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、n−ブタノール、シクロヘキサン、シクロヘキサノン等が好ましく用いられる。また、ドープ中には水が0.01〜2質量%含有していることが好ましい。また、セルロースエステルの溶解に用いられる溶媒は、フィルム製膜工程で乾燥によりフィルムから除去された溶媒を回収し、これを再利用して用いられる。回収溶剤中に、セルロースエステルに添加されている添加剤、例えば可塑剤、紫外線吸収剤、ポリマー、モノマー成分などが微量含有されていることもあるが、これらが含まれていても好ましく再利用することができるし、必要であれば精製して再利用することもできる。
上記記載のドープを調製する時の、セルロースエステルの溶解方法としては、一般的な方法を用いることができる。加熱と加圧を組み合わせると常圧における沸点以上に加熱できる。溶剤の常圧での沸点以上でかつ加圧下で溶剤が沸騰しない範囲の温度で加熱しながら攪拌溶解すると、ゲルやママコと呼ばれる塊状未溶解物の発生を防止するため好ましい。また、セルロースエステルを貧溶剤と混合して湿潤或いは膨潤させた後、更に良溶剤を添加して溶解する方法も好ましく用いられる。
加圧は窒素ガス等の不活性気体を圧入する方法や、加熱によって溶剤の蒸気圧を上昇させる方法によって行ってもよい。加熱は外部から行うことが好ましく、例えばジャケットタイプのものは温度コントロールが容易で好ましい。
溶剤を添加しての加熱温度は、高い方がセルロースエステルの溶解性の観点から好ましいが、加熱温度が高過ぎると必要とされる圧力が大きくなり生産性が悪くなる。好ましい加熱温度は45〜120℃であり、60〜110℃がより好ましく、70℃〜105℃が更に好ましい。また、圧力は設定温度で溶剤が沸騰しないように調整される。
もしくは冷却溶解法も好ましく用いられ、これによって酢酸メチルなどの溶媒にセルロースエステルを溶解させることができる。
次に、このセルロースエステル溶液を濾紙等の適当な濾過材を用いて濾過する。濾過材としては、不溶物等を除去するために絶対濾過精度が小さい方が好ましいが、絶対濾過精度が小さ過ぎると濾過材の目詰まりが発生し易いという問題がある。このため絶対濾過精度0.008mm以下の濾材が好ましく、0.001〜0.008mmの濾材がより好ましく、0.003〜0.006mmの濾材が更に好ましい。
濾材の材質は特に制限はなく、通常の濾材を使用することができるが、ポリプロピレン、テフロン(登録商標)等のプラスチック製の濾材や、ステンレススティール等の金属製の濾材が繊維の脱落等がなく好ましい。濾過により、原料のセルロースエステルに含まれていた不純物、特に輝点異物を除去、低減することが好ましい。
輝点異物とは、2枚の偏光板をクロスニコル状態にして配置し、その間に光学フィルム等を置き、一方の偏光板の側から光を当てて、他方の偏光板の側から観察した時に反対側からの光が漏れて見える点(異物)のことであり、径が0.01mm以上である輝点数が200個/cm2以下であることが好ましい。より好ましくは100個/cm2以下であり、更に好ましくは50個/m2以下であり、更に好ましくは0〜10個/cm2以下である。また、0.01mm以下の輝点も少ない方が好ましい。
ドープの濾過は通常の方法で行うことができるが、溶剤の常圧での沸点以上で、かつ加圧下で溶剤が沸騰しない範囲の温度で加熱しながら濾過する方法が、濾過前後の濾圧の差(差圧という)の上昇が小さく、好ましい。好ましい温度は45〜120℃であり、45〜70℃がより好ましく、45〜55℃であることが更に好ましい。
濾圧は小さい方が好ましい。濾圧は1.6MPa以下であることが好ましく、1.2MPa以下であることがより好ましく、1.0MPa以下であることが更に好ましい。
ここで、ドープの流延について説明する。
流延(キャスト)工程における金属支持体は、表面を鏡面仕上げしたものが好ましく、金属支持体としては、ステンレススティールベルトもしくは鋳物で表面をメッキ仕上げしたドラムが好ましく用いられる。キャストの幅は1〜4mとすることができる。流延工程の金属支持体の表面温度は−50℃〜溶剤の沸点未満の温度で、温度が高い方がウェブの乾燥速度が速くできるので好ましいが、余り高過ぎるとウェブが発泡したり、平面性が劣化する場合がある。好ましい支持体温度は0〜40℃であり、5〜30℃が更に好ましい。或いは、冷却することによってウェブをゲル化させて残留溶媒を多く含んだ状態でドラムから剥離することも好ましい方法である。金属支持体の温度を制御する方法は特に制限されないが、温風または冷風を吹きかける方法や、温水を金属支持体の裏側に接触させる方法がある。温水を用いる方が熱の伝達が効率的に行われるため、金属支持体の温度が一定になるまでの時間が短く好ましい。温風を用いる場合は目的の温度よりも高い温度の風を使う場合がある。
光学フィルムが良好な平面性を示すためには、金属支持体からウェブを剥離する際の残留溶媒量は10〜150質量%が好ましく、更に好ましくは20〜40質量%または60〜130質量%であり、特に好ましくは、20〜30質量%または70〜120質量%である。
本発明においては、残留溶媒量は下記式で定義される。
残留溶媒量(質量%)={(M−N)/N}×100
尚、Mはウェブまたはフィルムを製造中または製造後の任意の時点で採取した試料の質量で、NはMを115℃で1時間の加熱後の質量である。
尚、Mはウェブまたはフィルムを製造中または製造後の任意の時点で採取した試料の質量で、NはMを115℃で1時間の加熱後の質量である。
また、光学フィルムの乾燥工程においては、ウェブを金属支持体より剥離し、更に乾燥し、残留溶媒量を1質量%以下にすることが好ましく、更に好ましくは0.1質量%以下であり、特に好ましくは0〜0.01質量%以下である。
フィルム乾燥工程では一般にロール乾燥方式(上下に配置した多数のロールにウェブを交互に通し乾燥させる方式)やテンター方式でウェブを搬送させながら乾燥する方式が採られる。
本発明に用いられる光学フィルムを作製するためには、ウェブの両端をクリップ等で把持するテンター方式で幅方向(横方向)に延伸を行うことが特に好ましい。剥離張力は300N/m以下で剥離することが好ましい。
ウェブを乾燥させる手段は特に制限なく、一般的に熱風、赤外線、加熱ロール、マイクロ波等で行うことができるが、簡便さの点から熱風で行うことが好ましい。
ウェブの乾燥工程における乾燥温度は40〜200℃で段階的に高くしていくことが好ましい。
光学フィルムの膜厚は、特に限定はされないが10〜200μmが用いられる。特に膜厚は10〜100μmであることが特に好ましい。更に好ましくは20〜60μmである。
本発明に用いられる光学フィルムは、幅1〜4mのものが用いられる。特に幅1.4〜4mのものが好ましく用いられ、特に好ましくは1.6〜3mである。4mを超えると搬送が困難となる。
(延伸操作、屈折率制御)
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムを製造する工程において、延伸操作により屈折率制御、即ち位相差の制御を行うことが好ましい。
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムを製造する工程において、延伸操作により屈折率制御、即ち位相差の制御を行うことが好ましい。
例えばフィルムの長手方向(製膜方向)及びそれとフィルム面内で直交する方向、即ち幅手方向に対して、逐次または同時に二軸延伸もしくは一軸延伸することができる。
互いに直交する二軸方向の延伸倍率は、それぞれ最終的には流延方向に0.8〜1.5倍、幅方向に1.1〜2.5倍の範囲とすることが好ましく、流延方向に0.8〜1.0倍、幅方向に1.2〜2.0倍に範囲で行うことが好ましい。
延伸温度は120℃〜200℃が好ましく、さらに好ましくは160℃〜200℃で延伸するのが好ましい。
延伸時のフィルム中の残留溶媒は20〜0%が好ましく、さらに好ましくは15〜0%で延伸するのが好ましい。具体的には175℃で残留溶媒が11%で延伸する、あるいは175℃で残留溶媒が2%で延伸するのが好ましい。もしくは185℃で残留溶媒が11%で延伸するのが好ましく、あるいは185℃で残留溶媒が1%未満で延伸するのが好ましい。
ウェブを延伸する方法には特に限定はない。例えば、複数のロールに周速差をつけ、その間でロール周速差を利用して縦方向に延伸する方法、ウェブの両端をクリップやピンで固定し、クリップやピンの間隔を進行方向に広げて縦方向に延伸する方法、同様に横方向に広げて横方向に延伸する方法、或いは縦横同時に広げて縦横両方向に延伸する方法などが挙げられる。もちろんこれ等の方法は、組み合わせて用いてもよい。また、所謂テンター法の場合、リニアドライブ方式でクリップ部分を駆動すると滑らかな延伸を行うことができ、破断等の危険性が減少できるので好ましい。
製膜工程のこれらの幅保持或いは横方向の延伸はテンターによって行うことが好ましく、ピンテンターでもクリップテンターでもよい。なお、搬送方向と幅方向を同時に延伸しても、逐次延伸を行ってもよい。
本発明に用いられる光学フィルムの遅相軸または進相軸がフィルム面内に存在し、製膜方向とのなす角をθ1とするとθ1は−1°以上+1°以下であることが好ましく、−0.5°以上+0.5°以下であることがより好ましい。このθ1は配向角として定義でき、θ1の測定は、自動複屈折計KOBRA−21ADH(王子計測機器)を用いて行うことができる。θ1が各々上記関係を満たすことは、表示画像において高い輝度を得ること、光漏れを抑制または防止することに寄与でき、カラー液晶表示装置においては忠実な色再現を得ることに寄与できる。
(物性)
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムの透湿度は、40℃、90%RHで10〜1200g/m2・24hが好ましい。透湿度はJIS Z 0208に記載の方法に従い測定することができる。
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムの透湿度は、40℃、90%RHで10〜1200g/m2・24hが好ましい。透湿度はJIS Z 0208に記載の方法に従い測定することができる。
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、破断伸度が10〜80%であることが好ましい。
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムの可視光透過率は90%以上であることが好ましく、93%以上であることが更に好ましい。
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムのヘイズは1%未満であることが好ましく0〜0.1%であることが特に好ましい。
また、本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムにさらに液晶層や樹脂層を塗布したり、またそれをさらに延伸することにより、さらに広い範囲にわたる位相差値を得ることが出来る。
(偏光板)
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムを、偏光板保護フィルムとした偏光板、それを用いた本発明の液晶表示装置に使用することができる。本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、偏光板保護フィルムの機能を兼ねたフィルムとされることが好ましく、その場合偏光板保護フィルムと別に位相差を有する光学フィルムを別途用意する必要がないため、液晶表示装置の厚みを薄く製造プロセスを簡略化することができる。
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムを、偏光板保護フィルムとした偏光板、それを用いた本発明の液晶表示装置に使用することができる。本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、偏光板保護フィルムの機能を兼ねたフィルムとされることが好ましく、その場合偏光板保護フィルムと別に位相差を有する光学フィルムを別途用意する必要がないため、液晶表示装置の厚みを薄く製造プロセスを簡略化することができる。
本発明に係る偏光板においては、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムを偏光板保護フィルムを兼ねた光学フィルムとして用いること好ましい。本発明の液晶表示装置は、液晶セルの両方の面に、本発明に係る偏光板が粘着層を介して貼り合わされたものであることが好ましい。
本発明に係る偏光板は一般的な方法で作製することができる。本発明に用いられる第1の光学フィルム、第2の光学フィルムの偏光子側をアルカリ鹸化処理し、沃素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子の少なくとも一方の面に、完全鹸化型ポリビニルアルコール水溶液を用いて貼り合わせることが好ましい。もう一方の面には他の偏光板保護フィルムを貼合することができる。本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは液晶表示装置とされた際に、偏光子の液晶セル側に設けられる必要があり、偏光子の外側のフィルムは従来の偏光板保護フィルムを用いることができる。
例えば、従来の偏光板保護フィルムとしては、市販のセルロースエステルフィルム(例えば、コニカミノルタタック KC8UX、KC5UX、KC8UCR3、KC8UCR4、KC8UCR5、KC8UY、KC6UY、KC4UY、KC4UE、KC8UE、KC8UY−HA、KC8UX−RHA、KC8UXW−RHA−C、KC8UXW−RHA−NC、KC4UXW−RHA−NC、以上コニカミノルタオプト(株)製)が好ましく用いられる。
表示装置の表面側に用いられる偏光板保護フィルムには、防眩層あるいはクリアハードコート層のほか、反射防止層、帯電防止層、防汚層、バックコート層を有することが好ましい。
偏光板の主たる構成要素である偏光子とは、一定方向の偏波面の光だけを通す素子であり、現在知られている代表的な偏光子は、ポリビニルアルコール系偏光フィルムで、これはポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を染色させたものと二色性染料を染色させたものがある。
偏光子は、ポリビニルアルコール水溶液を製膜し、これを一軸延伸させて染色するか、染色した後一軸延伸してから、好ましくはホウ素化合物で耐久性処理を行ったものが用いられている。偏光子の膜厚は5〜30μmが好ましく、特に10〜20μmであることが好ましい。
(液晶表示装置)
本発明に用いられる光学フィルムをVA(MVA,PVA)型液晶表示装置に用いることによって、種々の視認性に優れた本発明のVA型液晶表示装置を作製することができる。
本発明に用いられる光学フィルムをVA(MVA,PVA)型液晶表示装置に用いることによって、種々の視認性に優れた本発明のVA型液晶表示装置を作製することができる。
特に画面が30型以上の大画面のVA型液晶表示装置であっても、光漏れによる黒表示時の着色を低減し、正面コントラストなど視認性に優れた液晶表示装置を得ることができる。
以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<セルロースエステルフィルム101〜104の作製>
〈微粒子分散液1〉
微粒子(アエロジル R972V 日本アエロジル(株)製)
11質量部
エタノール 89質量部
以上をディゾルバーで50分間攪拌混合した後、マントンゴーリンで分散を行った。
〈微粒子分散液1〉
微粒子(アエロジル R972V 日本アエロジル(株)製)
11質量部
エタノール 89質量部
以上をディゾルバーで50分間攪拌混合した後、マントンゴーリンで分散を行った。
メチレンクロライドを入れた溶解タンクに十分攪拌しながら、微粒子分散液1をゆっくりと添加した。更に、二次粒子の粒径が所定の大きさとなるようにアトライターにて分散を行った。これを日本精線(株)製のファインメットNFで濾過し、微粒子添加液1を調製した。
〈微粒子添加液1〉
メチレンクロライド 99質量部
微粒子分散液1 5質量部
下記組成の主ドープ液1を調製した。まず加圧溶解タンクにメチレンクロライドとエタノールを添加した。溶剤の入った加圧溶解タンクにセルロースエステルAを攪拌しながら投入した。これを加熱し、攪拌しながら完全に溶解した。これを安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過し、主ドープ液を調製した。
メチレンクロライド 99質量部
微粒子分散液1 5質量部
下記組成の主ドープ液1を調製した。まず加圧溶解タンクにメチレンクロライドとエタノールを添加した。溶剤の入った加圧溶解タンクにセルロースエステルAを攪拌しながら投入した。これを加熱し、攪拌しながら完全に溶解した。これを安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過し、主ドープ液を調製した。
〈主ドープ液1の組成〉
メチレンクロライド 340質量部
エタノール 64質量部
プロピオニル置換度0.9、アセチル置換度1.56のセルロースエステルA
100質量部
ポリエステル系化合物14 6.5質量部
糖エステル化合物3 6.0質量部
微粒子添加液1 1質量部
以上を密閉容器に投入し、攪拌しながら溶解してドープ液1を調製した。次いで、無端ベルト流延装置を用い、ドープ液を温度33℃、1500mm幅でステンレスベルト支持体上に均一に流延した。ステンレスベルトの温度は30℃に制御した。
メチレンクロライド 340質量部
エタノール 64質量部
プロピオニル置換度0.9、アセチル置換度1.56のセルロースエステルA
100質量部
ポリエステル系化合物14 6.5質量部
糖エステル化合物3 6.0質量部
微粒子添加液1 1質量部
以上を密閉容器に投入し、攪拌しながら溶解してドープ液1を調製した。次いで、無端ベルト流延装置を用い、ドープ液を温度33℃、1500mm幅でステンレスベルト支持体上に均一に流延した。ステンレスベルトの温度は30℃に制御した。
ステンレスベルト支持体上で、流延(キャスト)したフィルム中の残留溶媒量が75%になるまで溶媒を蒸発させ、次いで剥離張力130N/mで、ステンレスベルト支持体上から剥離した。
剥離したセルロースエステルフィルムを、150℃の熱をかけながらテンターを用いて幅方向に36%延伸した。延伸開始時の残留溶媒は15%であった。
次いで、乾燥ゾーンを多数のロールで搬送させながら乾燥を終了させた。乾燥温度は130℃で、搬送張力は100N/mとした。
以上のようにして、乾燥膜厚40μmのセルロースエステルフィルム101を得た。以下102、103は膜厚、延伸条件を表1に示すように変更した以外はセルロースエステルフィルム101とほぼ同様にしてセルロースエステルフィルム102、103を作製した。
また、セルロースエステルフィルム101とほぼ同様にして乾燥膜厚30μmのセルロースエステルフィルムを得た。得られたフィルムを幅保持しないで170℃でMD方向に30%延伸することで、乾燥膜厚28μmのセルロースエステルフィルム104を作製した。
<セルロースエステルフィルム105、106の作製>
下に記載の各成分を混合して主ドープ液2を調整し、セルロースエステルフィルム101とほぼ同様にして乾燥膜厚60μmのセルロースエステルフィルムを得た。得られたフィルムを、幅保持しながら185℃でMD方向に25%延伸することによって、乾燥膜厚50μmのセルロースエステルフィルム105を作製した。また、セルロースエステルフィルム101とほぼ同様にして得た乾燥膜厚30μmのセルロースエステルフィルムを幅保持しないで190℃でMD方向に30%延伸することによって、乾燥膜厚29μmのセルロースエステルフィルム106を作製した。
下に記載の各成分を混合して主ドープ液2を調整し、セルロースエステルフィルム101とほぼ同様にして乾燥膜厚60μmのセルロースエステルフィルムを得た。得られたフィルムを、幅保持しながら185℃でMD方向に25%延伸することによって、乾燥膜厚50μmのセルロースエステルフィルム105を作製した。また、セルロースエステルフィルム101とほぼ同様にして得た乾燥膜厚30μmのセルロースエステルフィルムを幅保持しないで190℃でMD方向に30%延伸することによって、乾燥膜厚29μmのセルロースエステルフィルム106を作製した。
〈主ドープ液2の組成〉
メチレンクロライド 340質量部
エタノール 64質量部
プロピオニル置換度0.9、アセチル置換度1.56のセルロースエステルA
100質量部
ポリメチルアクリレート 6.5質量部
微粒子添加液1 1質量部
<セルロースエステルフィルム107の作製>
下に記載の各成分を混合して主ドープ液3を調整し、セルロースエステルフィルム101とほぼ同様にして乾燥膜厚35μmのセルロースエステルフィルムを得た。得られたフィルムを、幅保持しながら145℃でMD方向に16%延伸することによって、乾燥膜厚29μmのセルロースエステルフィルム107を作製した。
メチレンクロライド 340質量部
エタノール 64質量部
プロピオニル置換度0.9、アセチル置換度1.56のセルロースエステルA
100質量部
ポリメチルアクリレート 6.5質量部
微粒子添加液1 1質量部
<セルロースエステルフィルム107の作製>
下に記載の各成分を混合して主ドープ液3を調整し、セルロースエステルフィルム101とほぼ同様にして乾燥膜厚35μmのセルロースエステルフィルムを得た。得られたフィルムを、幅保持しながら145℃でMD方向に16%延伸することによって、乾燥膜厚29μmのセルロースエステルフィルム107を作製した。
〈主ドープ液3の組成〉
メチレンクロライド 340質量部
エタノール 64質量部
プロピオニル置換度1.06、アセチル置換度1.12のセルロースエステルB
100質量部
トリメチロールプロパントリベンゾエート 7.1質量部
微粒子添加液1 1質量部
<セルロースエステルフィルム108〜111の作製>
下に記載の各成分をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、主ドープ液4を調製した。
メチレンクロライド 340質量部
エタノール 64質量部
プロピオニル置換度1.06、アセチル置換度1.12のセルロースエステルB
100質量部
トリメチロールプロパントリベンゾエート 7.1質量部
微粒子添加液1 1質量部
<セルロースエステルフィルム108〜111の作製>
下に記載の各成分をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、主ドープ液4を調製した。
〈セルロースエステルフィルム108の主ドープ液4の組成〉
酢化度60.9%のセルローストリアセテート 100質量部
メチレンクロライド 318質量部
メタノール 47質量部
別のミキシングタンクに、下に記載の各成分を加熱しながら攪拌して、リタデーション制御剤溶液を調製し、セルロースアセテート溶液474質量部に、リタデーション制御剤溶液36質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。
酢化度60.9%のセルローストリアセテート 100質量部
メチレンクロライド 318質量部
メタノール 47質量部
別のミキシングタンクに、下に記載の各成分を加熱しながら攪拌して、リタデーション制御剤溶液を調製し、セルロースアセテート溶液474質量部に、リタデーション制御剤溶液36質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。
〈リタデーション制御剤溶液1の組成〉
(セルロースアシレート100質量部に対する質量部)
メチレンクロライド 87質量部
メタノール 13質量部
円盤状化合物222 3質量部
(セルロースアシレート100質量部に対する質量部)
メチレンクロライド 87質量部
メタノール 13質量部
円盤状化合物222 3質量部
得られたドープを、バンド流延機を用いて流延し、乾燥膜厚90μmのセルロースエステルフィルム108を作製した。
また、リタデーション制御剤溶液を下記のように変更した以外はセルロースエステルフィルム108とほぼ同様にして乾燥膜厚35μmのセルロースエステルフィルムを得た。得られたフィルムを幅保持しながら160℃でMD方向に15%延伸することによって、乾燥膜厚29μmのセルロースエステルフィルム109を作製した。同様に、得られたフィルムを幅保持しながら160℃でMD方向に25%延伸することによって、乾燥膜厚25μmのセルロースエステルフィルム110を作製した。同様に、得られたフィルムを幅保持しながら150℃でMD方向に10%延伸することによって、乾燥膜厚32μmのセルロースエステルフィルム111を作製した。
〈リタデーション制御剤溶液2の組成〉
(セルロースアシレート100質量部に対する質量部)
メチレンクロライド 87質量部
メタノール 13質量部
円盤状化合物295 3質量部
(セルロースアシレート100質量部に対する質量部)
メチレンクロライド 87質量部
メタノール 13質量部
円盤状化合物295 3質量部
<ポリマーフィルム112〜114の作製>
ノルボルネン系フィルム(日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア」)を180℃でX軸方向に1.41倍、Y軸方向に1.15倍に延伸することで乾燥膜厚60μmのポリマーフィルム112を得た。また、ノルボルネン系フィルムを155℃で幅保持しながらMD方向に27%延伸し、その後テンターでTD方向に35%延伸することで乾燥膜厚40μmのポリマーフィルム113を得た。また、ノルボルネン系フィルムを179℃でX軸方向に1.39倍、Y軸方向に1.14倍に延伸することで乾燥膜厚62μmのポリマーフィルム114を得た。
ノルボルネン系フィルム(日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア」)を180℃でX軸方向に1.41倍、Y軸方向に1.15倍に延伸することで乾燥膜厚60μmのポリマーフィルム112を得た。また、ノルボルネン系フィルムを155℃で幅保持しながらMD方向に27%延伸し、その後テンターでTD方向に35%延伸することで乾燥膜厚40μmのポリマーフィルム113を得た。また、ノルボルネン系フィルムを179℃でX軸方向に1.39倍、Y軸方向に1.14倍に延伸することで乾燥膜厚62μmのポリマーフィルム114を得た。
《リタデーションRo、Rthの測定》
得られた各々のサンプルから試料35mm×35mmを切り出し、25℃,55%RHで2時間調湿し、自動複屈折計(KOBRA21ADH、王子計測(株))で、590nmにおける垂直方向から測定した値とフィルム面を傾けながら同様に測定したリタデーション値の外挿値より算出した。
得られた各々のサンプルから試料35mm×35mmを切り出し、25℃,55%RHで2時間調湿し、自動複屈折計(KOBRA21ADH、王子計測(株))で、590nmにおける垂直方向から測定した値とフィルム面を傾けながら同様に測定したリタデーション値の外挿値より算出した。
以下にリタデーション算出の詳細について記す。
面内方向のリタデーションRoはKOBRA21ADHにおいて波長590nmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。測定されるフィルムが一軸又は二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は算出される。
厚み方向のリタデーションRthは、前記Ro、面内の遅相軸(KOBRA21ADH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)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590nmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたリ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KOBRA21ADHが算出する。
上記の測定において、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(4T)で測定することができる。平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA21ADHはnx、ny、nzを算出する。
その結果を表2に示す。
<偏光板の作製>
厚さ、120μmのポリビニルアルコールフィルムを、一軸延伸(温度110℃、延伸倍率5倍)した。
厚さ、120μmのポリビニルアルコールフィルムを、一軸延伸(温度110℃、延伸倍率5倍)した。
これをヨウ素0.075g、ヨウ化カリウム5g、水100gからなる水溶液に60秒間浸漬し、次いでヨウ化カリウム6g、ホウ酸7.5g、水100gからなる68℃の水溶液に浸漬した。これを水洗、乾燥し偏光子を得た。
次いで、下記工程1〜5に従って偏光子と前記セルロースエステルフィルム101〜111、ポリマーフィルム112〜114と、裏面側にはコニカミノルタタックKC4UY(コニカミノルタオプト(株)製セルロースエステルフィルム)を貼り合わせて偏光板を作製した。
工程1:60℃の2モル/Lの水酸化ナトリウム溶液に90秒間浸漬し、次いで水洗し乾燥して、偏光子と貼合する側を鹸化したセルロースエステルフィルム101〜111を得た。
工程2:前記偏光子を固形分2質量%のポリビニルアルコール接着剤槽中に1〜2秒浸漬した。
工程3:工程2で偏光子に付着した過剰の接着剤を軽く拭き除き、これを工程1で処理したセルロースエステルフィルムの上にのせて配置した。
工程4:工程3で積層したセルロースエステルフィルム101〜111と偏光子と裏面側セルロースエステルフィルムを圧力20〜30N/cm2、搬送スピードは約2m/分で貼合した。
工程5:80℃の乾燥機中に工程4で作製した偏光子とセルロースエステルフィルム101〜111とコニカミノルタタックKC4UYとを貼り合わせた試料を2分間乾燥し、偏光板を作製した。
尚、ポリマーフィルム112〜114の貼合は上記鹸化処理せず、アクリル系粘着剤を用いて同様に貼合を行い偏光板を得た。
<液晶表示装置の作製>
視野角測定を行う液晶パネルを以下のようにして作製し、液晶表示装置としての特性を評価した。
視野角測定を行う液晶パネルを以下のようにして作製し、液晶表示装置としての特性を評価した。
VAモード型液晶表示装置(SONY製BRAVIAV1、40インチ型)の予め貼合されていた両面の偏光板を剥がして、上記作製した偏光板をセルロースエステルフィルム101〜111、ポリマーフィルム112〜114が、それぞれ表2に示す組み合わせとなるように液晶セルのガラス面の両面に貼合した。
その際、その偏光板の貼合の向きは、セルロースエステルフィルム101〜111、ポリマーフィルム112〜114の面が、液晶セル側となるように、かつ、予め貼合されていた偏光板と同一の方向に吸収軸が向くように行い、液晶表示装置301〜312を各々作製した。
この液晶表示装置について視野角、カラーシフト、および黒表示時の輝度について評価した。結果を表2に示す。
表2において、R値がHETEROとは、第1の光学フィルムと第2の光学フィルムとでRo値及びRth値が異なることであり、R値がHOMOとは、第1の光学フィルムと第2の光学フィルムとでRo値及びRth値が等しいことである。また、DSPがHETEROとは、第1の光学フィルムと第2の光学フィルムとで位相差の波長分散特性が異なることであり、DSPがHOMOとは、第1の光学フィルムと第2の光学フィルムとで位相差の波長分散特性が等しいことである。
《視野角の評価》
23℃55%RHの環境で、各々の液晶表示装置のバックライトを1週間連続点灯した後、測定を行った。測定にはELDIM社製EZ−Contrast160Dを用いて、液晶表示装置で白表示と黒表示の表示画面の法線方向から60度傾けた方向の輝度を測定し、その比(60°コントラスト)を視野角とした。
23℃55%RHの環境で、各々の液晶表示装置のバックライトを1週間連続点灯した後、測定を行った。測定にはELDIM社製EZ−Contrast160Dを用いて、液晶表示装置で白表示と黒表示の表示画面の法線方向から60度傾けた方向の輝度を測定し、その比(60°コントラスト)を視野角とした。
また、液晶表示装置で白表示と黒表示の表示画面の法線方向からの輝度を測定し、その比を正面コントラストとした。
〔視野角の評価基準〕
◎ 60°コントラストが100以上
○ 60°コントラストが90以上100未満
△ 60°コントラストが80以上90未満
× 60°コントラストが80未満
《カラーシフトの評価》
上記作製した各液晶表示装置について、測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)を用いて色味変動について測定した。CIE1931、xy色度図において、ニュートラルな色味がD65光源と仮定した時のニュートラルな色味(x,y)=(0.313,0.34)と、倒れ角θ=60°、方位角φ=45°における色味の、上下方向での最大色味変動幅Δxyを比較した。
◎ 60°コントラストが100以上
○ 60°コントラストが90以上100未満
△ 60°コントラストが80以上90未満
× 60°コントラストが80未満
《カラーシフトの評価》
上記作製した各液晶表示装置について、測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)を用いて色味変動について測定した。CIE1931、xy色度図において、ニュートラルな色味がD65光源と仮定した時のニュートラルな色味(x,y)=(0.313,0.34)と、倒れ角θ=60°、方位角φ=45°における色味の、上下方向での最大色味変動幅Δxyを比較した。
〔カラーシフトの評価基準〕
◎ Δxyが0.05未満
○ Δxyが0.05以上0.07未満
△ Δxyが0.07以上0.09未満
× Δxyが0.09以上
《黒表示時の透過率、輝度の評価》
各々の液晶表示装置301〜312において、偏光板をクロスニコルに貼合し、(株)日立製作所製の分光光度計U3100を用いてCIE1976、L*a*b*表色形における黒表示時の透過率、輝度について測定した。
◎ Δxyが0.05未満
○ Δxyが0.05以上0.07未満
△ Δxyが0.07以上0.09未満
× Δxyが0.09以上
《黒表示時の透過率、輝度の評価》
各々の液晶表示装置301〜312において、偏光板をクロスニコルに貼合し、(株)日立製作所製の分光光度計U3100を用いてCIE1976、L*a*b*表色形における黒表示時の透過率、輝度について測定した。
〔黒輝度の評価基準〕
○ L*が0.005cd/m2未満
△ L*が0.005cd/m2以上0.010cd/m2未満
× L*が0.010cd/m2以上
液晶表示装置301(実施例1)では、第1の光学フィルムとしてRo優先で逆波長分散特性のフィルムが液晶セルの視認側(T2)、第2の光学フィルムとしてRth優先で順波長分散特性のフィルムが液晶セルのバックライト側(T3)に設置されており、視野角、カラーシフト、黒輝度ともに非常に優れていることがわかる。
○ L*が0.005cd/m2未満
△ L*が0.005cd/m2以上0.010cd/m2未満
× L*が0.010cd/m2以上
液晶表示装置301(実施例1)では、第1の光学フィルムとしてRo優先で逆波長分散特性のフィルムが液晶セルの視認側(T2)、第2の光学フィルムとしてRth優先で順波長分散特性のフィルムが液晶セルのバックライト側(T3)に設置されており、視野角、カラーシフト、黒輝度ともに非常に優れていることがわかる。
これに対して、液晶表示装置302(実施例2)では液晶表示装置301とはT2とT3が逆になっており、第1の光学フィルムであるRo優先で逆波長分散特性のフィルムが液晶セルのバックライト側(T3)、第2の光学フィルムであるRth優先で順波長分散特性のフィルムが液晶セルの視認側(T2)に設置されており、こちらも視野角、カラーシフト、黒輝度ともに優れていることがわかる。
液晶表示装置303(実施例3)では液晶表示装置301とは第2の光学フィルムが異なっており、第1の光学フィルムとしてRo優先で逆波長分散特性のフィルムが液晶セルの視認側(T2)、第2の光学フィルムとしてRth優先で波長分散特性がフラットのフィルムが液晶セルのバックライト側(T3)に設置されており、液晶表示装置301と比べてカラーシフトが良くないが、視野角、黒輝度に優れていることがわかる。
液晶表示装置304(実施例4)でも液晶表示装置303とほぼ同様であるが、液晶表示装置303では第2の光学フィルムの材料としてノルボルネン系フィルムを使用しているのに対して、液晶表示装置304では第2の光学フィルムにセルロースエステルフィルムを使用しているため、鹸化処理により偏光子に装着することが可能となっている。
液晶表示装置301〜304に対して、液晶表示装置308(比較例1)ではRo優先フィルム、Rth優先フィルムともに同じ逆波長分散であり、視野角、黒輝度は優れているがカラーシフトが良くないことが分かる。
また液晶表示装置309(比較例2)では、液晶表示装置301における第1、第2の光学フィルムの波長分散特性が逆になっており、Ro優先フィルムが順波長分散特性、Rth優先フィルムが逆波長分散特性となっているため、視野角、カラーシフトともに良くないことが分かる。
液晶表示装置305(実施例5)では、液晶表示装置301〜304と第1、第2の光学フィルムのリタデーションが異なっており、第1の光学フィルムがよりRo優先で、第2の光学フィルムがよりRth優先となっており、視野角、カラーシフトともに優れているが、黒輝度が良くないことがわかる。
液晶表示装置306(実施例6)では、液晶表示装置305における第1の光学フィルムの位相差の波長分散特性がより逆波長分散特性になっており、液晶表示装置305と同様に黒輝度は良くないが、視野角、カラーシフトともに非常に優れていることがわかる。
液晶表示装置307(実施例7)では、液晶表示装置305における第2の光学フィルムの位相差の波長分散特性が異なっており、第2の光学フィルムとしてRth優先で波長分散特性がフラットのフィルムが液晶セルのバックライト側(T3)に設置されており、液晶表示装置305と同様に黒輝度は良くないが、視野角、カラーシフトともに優れていることがわかる。
液晶表示装置301〜307に対する比較例として、液晶表示装置310(比較例3)ではT2、T3でリタデーション及び波長分散特性が同じものを用いており、視野角、カラーシフトともによくないことがわかる。液晶表示装置311(比較例4)ではT2、T3で同じリタデーションであるが、波長分散特性が異なっているものを用いており、これも視野角、カラーシフトともに良くないことがわかる。液晶表示装置312(比較例5)
ではT2にRoを補償するAプレートで逆波長分散のフィルム、T3にRthを補償するCプレートで順波長分散特性のフィルムが設置されており、視野角、カラーシフトともに優れているが、黒輝度がよくないことがわかる。
ではT2にRoを補償するAプレートで逆波長分散のフィルム、T3にRthを補償するCプレートで順波長分散特性のフィルムが設置されており、視野角、カラーシフトともに優れているが、黒輝度がよくないことがわかる。
表2の結果から、本発明の液晶表示装置301〜307は視野角、カラーシフト、黒輝度に優れた液晶表示装置であることが明らかである。
1 液晶セル
2a、2b 偏光板
3a、3b 偏光子
4a、4b 偏光板保護フィルム
5 第1の光学フィルム
6 第2の光学フィルム
2a、2b 偏光板
3a、3b 偏光子
4a、4b 偏光板保護フィルム
5 第1の光学フィルム
6 第2の光学フィルム
前記偏光子はポリビニルアルコール系偏光フィルムであり、前記第1の光学フィルム及び前記第2の光学フィルムは、それぞれ光学的に二軸性を有する樹脂フィルムであり、前記第1の光学フィルム及び前記第2の光学フィルムは、下記式(1)〜(6)を満たし、かつ前記偏光子のもう一方の面には他の偏光板保護フィルムが貼合されている。
(1)20≦Ro 1 −Ro 2 ≦60
(2)10≦Rth 2 −Rth 1 ≦70
(ここでRo1、Ro2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(I)で表される面内方向の位相差Ro(nm)を表し、Rth1、Rth2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(II)で表される厚み方向の位相差Rth(nm)を表す。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
(3)DSPRo1<DSPRo2
(4)DSPRth1<DSPRth2
(5)40≦Ro 1 ≦100及び20≦Ro 2 ≦70
(6)70≦Rth 1 ≦120及び100≦Rth 2 ≦180
ここでDSPRo1、DSPRo2は第1、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Roの波長分散特性を表し、Ro1(450)/Ro1(630)、Ro2(450)/Ro2(630)と表され、DSPRth1、DSPRth2はそれぞれ第1、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rthの波長分散特性を表し、Rth1(450)/Rth1(630)、Rth2(450)/Rth2(630)で表される。
(1)20≦Ro 1 −Ro 2 ≦60
(2)10≦Rth 2 −Rth 1 ≦70
(ここでRo1、Ro2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(I)で表される面内方向の位相差Ro(nm)を表し、Rth1、Rth2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(II)で表される厚み方向の位相差Rth(nm)を表す。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
(3)DSPRo1<DSPRo2
(4)DSPRth1<DSPRth2
(5)40≦Ro 1 ≦100及び20≦Ro 2 ≦70
(6)70≦Rth 1 ≦120及び100≦Rth 2 ≦180
ここでDSPRo1、DSPRo2は第1、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Roの波長分散特性を表し、Ro1(450)/Ro1(630)、Ro2(450)/Ro2(630)と表され、DSPRth1、DSPRth2はそれぞれ第1、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rthの波長分散特性を表し、Rth1(450)/Rth1(630)、Rth2(450)/Rth2(630)で表される。
本発明で用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは下記式(1)及び(2)を満たす。
(1)20≦Ro 1 −Ro 2 ≦60
(2)10≦Rth 2 −Rth 1 ≦70
(ここでRo1、Ro2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(I)で表される面内方向の位相差Ro(nm)を表し、Rth1、Rth2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(II)で表される厚み方向の位相差Rth(nm)を表す。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
また、前記第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、下記式(3)〜(6)を満たす。
(3)DSPRo1<DSPRo2
(4)DSPRth1<DSPRth2
(5)40≦Ro 1 ≦100及び20≦Ro 2 ≦70
(6)70≦Rth 1 ≦120及び100≦Rth 2 ≦180
(ここでDSPRo1、DSPRo2は第1、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Roの波長分散特性を表し、Ro1(450)/Ro1(630)、Ro2(450)/Ro2(630)と表され、DSPRth1、DSPRth2はそれぞれ第1、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rthの波長分散特性を表し、Rth1(450)/Rth1(630)、Rth2(450)/Rth2(630)で表される。
(1)20≦Ro 1 −Ro 2 ≦60
(2)10≦Rth 2 −Rth 1 ≦70
(ここでRo1、Ro2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(I)で表される面内方向の位相差Ro(nm)を表し、Rth1、Rth2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(II)で表される厚み方向の位相差Rth(nm)を表す。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
また、前記第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、下記式(3)〜(6)を満たす。
(3)DSPRo1<DSPRo2
(4)DSPRth1<DSPRth2
(5)40≦Ro 1 ≦100及び20≦Ro 2 ≦70
(6)70≦Rth 1 ≦120及び100≦Rth 2 ≦180
(ここでDSPRo1、DSPRo2は第1、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Roの波長分散特性を表し、Ro1(450)/Ro1(630)、Ro2(450)/Ro2(630)と表され、DSPRth1、DSPRth2はそれぞれ第1、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rthの波長分散特性を表し、Rth1(450)/Rth1(630)、Rth2(450)/Rth2(630)で表される。
本発明に用いられる第1の光学フィルムは、可視光域において面内方向の位相差の波長分散特性DSPRo1が逆波長分散特性を示すことが好ましい。ここで、位相差が逆波長分散特性を有する、とは測定波長が短波長になるほど位相差が小さくなる特性を意味する。即ち、本発明においては、DSPRo1<1.0であることが好ましく、式(7)0.71≦DSPRo1≦0.96を満たすことがより好ましい。第1の光学フィルムの面内方向の位相差を逆波長分散とすることで、偏光子の軸ずれを広い波長領域で補償することが可能となる。
本発明に用いられる第2の光学フィルムは、可視光域において厚み方向の位相差の波長分散特性DSPRth2がフラットかまたは順波長分散特性を示すことが好ましく、順波長分散特性を示すことがより好ましい。位相差がフラットとは、位相差が測定光の波長によらずほぼ一定であることを表し、順波長分散特性とは、測定波長が短波長になるほど位相差が大きくなる特性である。即ち、本発明においては、DSPRth2≧1.0であることが好ましく、式(10)0.99≦DSPRth2≦1.06を満たすことが特に好ましい。第2の光学フィルムの厚み方向の位相差をフラットまたは順波長分散特性とすることで、広い波長領域において、液晶セルに用いられる液晶層の厚み方向の位相差を補償することが可能となる。
また、第1の光学フィルムのRthについては、順波長分散特性であっても逆波長分散特性であっても、及び波長依存性がなく同一(フラット)であってもよいが、一般的には、Roが逆波長分散特性を示す光学フィルムを作製すれば、Rthの波長依存性も同様に逆波長分散特性になり、式(9)0.86≦DSP Rth1 ≦0.95を満たすことが好ましい。また、第2の光学フィルムのRoについては、順波長分散特性であっても逆波長分散特性であっても、及び波長依存性がなく同一であってもよいが、一般的には、Rthが順波長分散特性を示す光学フィルムを作製すれば、Roの波長依存性も同様に順波長分散特性になり、式(8)0.98≦DSP Ro2 ≦1.06を満たすことが好ましい。
また、本発明においては、第1の光学フィルムの面内方向の位相差の波長分散特性DSPRo1が、逆波長分散特性を示し、且つ、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差の波長分散特性DSPRth2が順波長分散特性を示し、且つ、第1及び第2の光学フィルムの面内方向の位相差及び厚み方向の位相差の波長分散特性が、下記式(11)及び(12)の関係を満たすことが好ましい。
(11)DSPRo2−DSPRo1≧0.1
(12)DSPRth2−DSPRth1>0.1
また、第1の光学フィルムの面内方向の位相差Ro1及び厚み方向の位相差Rth1は、複雑な製造工程を経ることなく製造可能である点と、光学補償に必要な位相差の観点から、具体的には前記式(5)及び(6)より、下記式を満足しているのが好ましい。
40≦Ro1(nm)≦100、70≦Rth1(nm)≦120
一方、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Ro2及び厚み方向の位相差Rth2は、第1の光学フィルムと同様の観点から、具体的には前記式(5)及び(6)より、下記式を満足しているのが好ましい。
10≦Ro2(nm)≦70、100≦Rth2(nm)≦180
また、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、下記式(13)及び(14)を満たしていることが好ましい。
(13)Ro1−Ro2>10
(14)Rth2−Rth1>10
さらに好ましくは、下記式(15)及び(16)を満たしていることが好ましい。
(15)Ro1−Ro2>20
(16)Rth2−Rth1>20
上述の範囲を満たすことで、第1及び第2の光学フィルムに面内方向の位相差及び厚み方向の位相差が異なるように振り分けることにより、全体の波長分散特性を制御することができる。
(11)DSPRo2−DSPRo1≧0.1
(12)DSPRth2−DSPRth1>0.1
また、第1の光学フィルムの面内方向の位相差Ro1及び厚み方向の位相差Rth1は、複雑な製造工程を経ることなく製造可能である点と、光学補償に必要な位相差の観点から、具体的には前記式(5)及び(6)より、下記式を満足しているのが好ましい。
40≦Ro1(nm)≦100、70≦Rth1(nm)≦120
一方、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Ro2及び厚み方向の位相差Rth2は、第1の光学フィルムと同様の観点から、具体的には前記式(5)及び(6)より、下記式を満足しているのが好ましい。
10≦Ro2(nm)≦70、100≦Rth2(nm)≦180
また、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、下記式(13)及び(14)を満たしていることが好ましい。
(13)Ro1−Ro2>10
(14)Rth2−Rth1>10
さらに好ましくは、下記式(15)及び(16)を満たしていることが好ましい。
(15)Ro1−Ro2>20
(16)Rth2−Rth1>20
上述の範囲を満たすことで、第1及び第2の光学フィルムに面内方向の位相差及び厚み方向の位相差が異なるように振り分けることにより、全体の波長分散特性を制御することができる。
(偏光板)
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムを、偏光板保護フィルムとした偏光板、それを用いた本発明の液晶表示装置に使用することができる。本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、偏光板保護フィルムの機能を兼ねたフィルムであり、その場合偏光板保護フィルムと別に位相差を有する光学フィルムを別途用意する必要がないため、液晶表示装置の厚みを薄く製造プロセスを簡略化することができる。
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムを、偏光板保護フィルムとした偏光板、それを用いた本発明の液晶表示装置に使用することができる。本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、偏光板保護フィルムの機能を兼ねたフィルムであり、その場合偏光板保護フィルムと別に位相差を有する光学フィルムを別途用意する必要がないため、液晶表示装置の厚みを薄く製造プロセスを簡略化することができる。
本発明に係る偏光板は一般的な方法で作製することができる。本発明に用いられる第1の光学フィルム、第2の光学フィルムの偏光子側をアルカリ鹸化処理し、沃素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子の少なくとも一方の面に、完全鹸化型ポリビニルアルコール水溶液を用いて貼り合わせることが好ましい。もう一方の面には他の偏光板保護フィルムを貼合する。本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは液晶表示装置とされた際に、偏光子の液晶セル側に設けられる必要があり、偏光子の外側のフィルムは従来の偏光板保護フィルムを用いることができる。
Claims (11)
- 液晶セルと、前記液晶セルを挟み込むように配置した第1及び第2の偏光子と、前記第1の偏光子と前記液晶セルの間に配置した第1の光学フィルムと、前記液晶セルと前記第2の偏光子の間に配置した第2の光学フィルムとを有するバーティカルアライメント型液晶表示装置において、前記第1の光学フィルム及び前記第2の光学フィルムは、それぞれ光学的に二軸性を有する樹脂フィルムであり、前記第1の光学フィルム及び前記第2の光学フィルムは、下記式
(1)及び(2)を満たすことを特徴とするバーティカルアライメント型液晶表示装置。
(1)Ro1>Ro2
(2)Rth1<Rth2
(ここでRo1、Ro2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(I)で表される面内方向の位相差Ro(nm)を表し、Rth1、Rth2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(II)で表される厚み方向の位相差Rth(nm)を表す。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
更に、前記第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、下記式(3)及び(4)を満たす。
(3)DSPRo1<DSPRo2
(4)DSPRth1<DSPRth2
(ここでDSPRo1、DSPRo2は第1、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Roの波長分散特性を表し、Ro1(450)/Ro1(630)、Ro2(450)/Ro2(630)と表され、DSPRth1、DSPRth2はそれぞれ第1、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rthの波長分散特性を表し、Rth1(450)/Rth
1(630)、Rth2(450)/Rth2(630)で表される。
また、Ro(450)及びRo(630)はそれぞれ波長450nm、波長630nmにおける前記式(I)で表される位相差Roを表し、Rth(450)、Rth(630)は、それぞれ波長450nm及び630nmにおける前記式(II)で表される光学フィルムの方向の厚み方向位相差Rthを表す。) - 前記第1の光学フィルムが液晶セルの視認側に設置されていることを特徴とする請求項1に記載のバーティカルアライメント型液晶表示装置。
- 前記第1の光学フィルムは、可視光域において面内方向の位相差の波長分散特性DSPRo1が逆波長分散特性を示し、前記第2の光学フィルムは、可視光域において厚み方向の位相差の波長分散特性DSPRth2が順波長分散特性を示すことを特徴とする請求項1または2に記載のバーティカルアライメント型液晶表示装置。
- 前記第1の光学フィルムの面内方向の位相差の波長分散特性DSPRo1が、0.71≦DSPRo1≦0.90であり、前記第2の光学フィルムの厚み方向の位相差の波長分散特性DSPRth2が、1.06≦DSPRth2≦1.30であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のバーティカルアライメント型液晶表示装置。
- 前記第1の光学フィルムは、面内方向の位相差の波長分散特性DSPRo1が逆波長分散特性を示し、前記第2の光学フィルムは、厚み方向の位相差の波長分散特性DSPRth
2が順波長分散特性を示し、且つ、前記第1及び第2の光学フィルムの面内方向の位相差及び厚み方向の位相差の波長分散特性が、下記式(5)及び(6)
(5)DSPRo2−DSPRo1≧0.1
(6)DSPRth2−DSPRth1>0.1を満たすことを特徴とする請求項1または2または4の何れか1項に記載のバーティカルアライメント型液晶表示装置。 - 前記第1の光学フィルムの面内方向の位相差及び厚み方向の位相差が、40≦Ro1≦100、70≦Rth1≦120であり、前記第2の光学フィルムの面内方向の位相差及び厚み方向の位相差が、10≦Ro2≦70、100≦Rth2≦180であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のバーティカルアライメント型液晶表示装置。
- 前記第1及び第2の光学フィルムの面内方向の位相差及び厚み方向の位相差が、下記式(7)及び(8)
(7)Ro1−Ro2>10
(8)Rth2−Rth1>10を満たすことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のバーティカルアライメント型液晶表示装置。 - 前記第1の光学フィルムの光の透過率と前記第2の光学フィルムの光の透過率が異なることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載のバーティカルアライメント型液晶表示装置。
- 前記第1の光学フィルムの光の透過率が、前記第2の光学フィルムの光の透過率よりも小さいことを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載のバーティカルアライメント型液晶表示装置。
- 前記第1の光学フィルム及び前記第2の光学フィルムが、セルロースエステルを主成分としていることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載のバーティカルアライメント型液晶表示装置。
- 前記第1の光学フィルム及び前記第2の光学フィルムは、鹸化処理により前記偏光子に接着していることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載のバーティカルアライメント型液晶表示装置。
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