JP2018017891A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
一般に、DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)(登録商標)などの輝度向上フィルムは、その製造方法上、ロール搬送方向に対して平行に透過軸が存在する。
一方で、一般的な偏光子は、ロール搬送方向に対して平行に吸収軸が存在する。
そのため、輝度向上フィルムと偏光子とを貼り合わせようとする場合、輝度向上フィルムおよび偏光子の一方を打ち抜いた後に、一方を90度回転させて、両者を貼り合わせる必要があり、生産性に劣っていた。
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
フロント側偏光子保護フィルムの引張弾性率の最大値と最小値との比率が1.5以上であり、
輝度向上フィルムの引張弾性率の最大値と最小値との比率が1.1以上であり、
フロント側偏光子保護フィルムの引張弾性率が最大となる方向と、輝度向上フィルムの引張弾性率が最大となる方向とのなす角度が40度以上であり、
貼合層の貯蔵弾性率が0.10MPa以上10MPa以下である、液晶表示装置。
[2] フロント側偏光子保護フィルムが、ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムまたはポリエチレンナフタレート系樹脂フィルムである、[1]に記載の液晶表示装置。
[3] 輝度向上フィルムの透過軸と、リア側偏光子の吸収軸とのなす角度が30度以内である、[1]または[2]に記載の液晶表示装置。
[4] 旋光層の厚みが1μm以上10μm以下である、[1]〜[3]のいずれかに記載の液晶表示装置。
[5] 旋光層が、その厚み方向に沿って延びる螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶性化合物を含み、液晶性化合物の捩れ角が80度以上100度以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載の液晶表示装置。
[6] リア側偏光子と旋光層との間に、リア側偏光子保護フィルムを有する、[1]〜[5]のいずれかに記載の液晶表示装置。
[7] 旋光層が、リア側偏光子保護フィルム上に直接設けられた層である、[6]に記載の液晶表示装置。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本発明の液晶表示装置は、フロント側偏光子保護フィルムの引張弾性率の最大値と最小値との比率(最大値/最小値)が1.5以上であり、かつ、輝度向上フィルムの引張弾性率の最大値と最小値との比率(最大値/最小値)が1.1以上である。なお、以下の説明において、引張弾性率の最大値と最小値との比率を「弾性率比」とも略す。
また、本発明の液晶表示装置は、フロント側偏光子保護フィルムの引張弾性率が最大となる方向と、輝度向上フィルムの引張弾性率が最大となる方向とのなす角度が40度以上である。なお、以下の説明において、引張弾性率が最大となる方向を「弾性率最大方向」とも略す。
また、本発明の液晶表示装置は、貼合層の貯蔵弾性率が0.10MPa以上10MPa以下である。
これは、詳細には明らかではないが、本発明者らは以下のように推測している。
まず、本発明者らは、フロント側偏光子保護フィルムおよび輝度向上フィルムを設けた場合に輝度ムラが発生する原因については、次のように推定している。すなわち、フロント側偏光子保護フィルムの弾性率比が1.5以上であり、また、輝度向上フィルムの弾性率比が1.1以上であり、更に、フロント側偏光子保護フィルムの弾性率最大方向と輝度向上フィルムの弾性率最大方向とのなす角度が40度以上であると、液晶表示装置が高温高湿下に晒された場合などに、フロント側偏光子保護フィルムおよび輝度向上フィルムの収縮の程度に差が生じることにより、パネルに反りが発生することが原因であると考えられる。
そして、本発明においては、旋光層と輝度向上フィルムとの間に貯蔵弾性率が0.10MPa以上10MPa以下となる貼合層を設けることにより、輝度向上フィルムの収縮力が貼合層を介して液晶セル側に伝わりやすくなり、貯蔵弾性率が0.10MPa未満の貼合層を設けた場合と比較して、フロント側偏光子保護フィルムの収縮力との差が相対的に小さくなったことにより、パネルの反りが抑制され、輝度ムラの発生を抑制できたと考えられる。
なお、図1は模式図であり、各層の厚みの関係や位置関係などは必ずしも実際のものとは一致せず、図1に示すリア側偏光子保護フィルムは、任意の構成部材である。
図1に示す液晶表示装置10は、フロント側偏光子保護フィルム1と、フロント側偏光子2と、液晶セル3と、リア側偏光子4と、任意のリア側偏光子保護フィルム8と、直線偏光の偏光軸を旋回させる旋光層5と、貼合層6と、輝度向上フィルム7とを、視認側からこの順に有する。
以下、本発明の液晶表示装置に用いられる種々の部材について詳細に説明する。
本発明の液晶表示装置が有するフロント側偏光子保護フィルムは、引張弾性率の最大値と最小値との比率(弾性率比)が1.5以上となるフィルムである。
ここで、フロント側偏光子保護フィルムの引張弾性率の最大値は、測定方向の長さが150mm、幅が10mmの試料を、測定方向の切り出す方位を15度ずつ変化させて合計12個用意し、各試料から算出される引張弾性率のうち最大の値をいい、また、フロント側偏光子保護フィルムの引張弾性率の最小値は、各試料から算出される引張弾性率のうち最小の値をいう。
また、各試料における弾性率の算出は、各試料を25℃相対湿度60%の環境に2時間放置した直後、インテスコ(株)製全自動引張試験機を用い、25℃、相対湿度60%雰囲気中、チャック間長さ100mm、引張速度10%/分で測定試料を延伸させ、0.1%伸び時と0.5%伸び時の応力を測定し、その傾きから引張弾性率を算出した。
なお、上述した引張弾性率の測定方法は、後述する輝度向上フィルムの引張弾性率についても同様である。
なお、(メタ)アクリル系樹脂は、アクリル系樹脂またはメタクリル系樹脂を示す表記であり、アクリレートまたはメタクリレートの誘導体、特にアクリレートエステルまたはメタクリレートエステルの(共)重合体も含まれる。また、(メタ)アクリル系樹脂は、メタクリル系樹脂またはアクリル系樹脂の他に、主鎖に環構造を有する(メタ)アクリル系重合体も含み、ラクトン環を有する重合体、無水コハク酸環を有する無水マレイン酸系重合体、無水グルタル酸環を有する重合体、グルタルイミド環含有重合体を含む。
延伸処理としては、例えば、一軸延伸、逐次二軸延伸、同時二軸延伸、三軸延伸などが挙げられる。具体的には、インフレーション法、Tダイ−二軸延伸法などを採用することができる。
本発明の液晶表示装置が有するフロント側偏光子は、光を特定の直線偏光に変換する機能を有する部材であれば特に限定されず、従来公知の吸収型偏光子および反射型偏光子を利用することができる。
吸収型偏光子としては、ヨウ素系偏光子、二色性染料を利用した染料系偏光子、およびポリエン系偏光子などが用いられる。ヨウ素系偏光子および染料系偏光子には、塗布型偏光子と延伸型偏光子があり、いずれも適用できるが、ポリビニルアルコール(以下、「PVA」とも略す。)にヨウ素または二色性染料を吸着させ、延伸して作製される偏光子が好ましい。
また、基材上にポリビニルアルコール層を形成した積層フィルムの状態で延伸および染色を施すことで偏光子を得る方法として、特許第5048120号公報、特許第5143918号公報、特許第5048120号公報、特許第4691205号公報、特許第4751481号公報、特許第4751486号公報を挙げることができ、これらの偏光子に関する公知の技術も好ましく利用することができる。
反射型偏光子としては、複屈折の異なる薄膜を積層した偏光子、ワイヤーグリッド型偏光子、選択反射域を有するコレステリック液晶と1/4波長板とを組み合わせた偏光子などが用いられる。
なかでも、密着性がより優れる点で、ポリビニルアルコール系樹脂(−CH2−CHOH−を繰り返し単位として含むポリマー。特に、ポリビニルアルコールおよびエチレン−ビニルアルコール共重合体からなる群から選択される少なくとも1つ)を含む偏光子であることが好ましい。
なお、フロント側偏光子は、後述する液晶セル側の表面に保護フィルム(インナー保護フィルム)が貼り合わされていてもよく、任意のインナー保護フィルムとしては、上述したフロント側偏光子保護フィルムと同様のフィルムが挙げられる。
本発明の液晶表示装置が有する液晶セルは、VA(Virtical Alignment)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、又はTN(Twisted Nematic)であることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60〜120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)及び(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、及びPSA(Polymer−Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006−215326号公報、及び特表2008−538819号公報に詳細な記載がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の吸収軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10−54982号公報、特開平11−202323号公報、特開平9−292522号公報、特開平11−133408号公報、特開平11−305217号公報、特開平10−307291号公報などに開示されている。
本発明の液晶表示装置が有するリア側偏光子としては、上述したフロント側偏光子と同様のものが挙げられる。
また、リア側偏光子は、上述した液晶セル側の表面に保護フィルム(インナー保護フィルム)が貼り合わされていてもよく、任意のインナー保護フィルムとしては、上述したフロント側偏光子保護フィルムと同様のフィルムが挙げられる。
また、リア側偏光子と上述したフロント側偏光子との位置関係は、リア側偏光子の吸収軸とフロント側偏光子の透過軸とのなす角が30度以内であることが好ましく、20度以内であることがより好ましく、10度以内であることが更に好ましい。
本発明の液晶表示装置は、上述したリア側偏光子と後述する旋光層の間に、リア側偏光子保護フィルムを有していることが好ましい。
リア側偏光子保護フィルムとしては、上述したフロント側偏光子保護フィルムと同様のフィルムが挙げられる。
本発明においては、後述する旋光層を形成する際に、旋光層を形成する組成物を塗布する支持体がリア側偏光子保護フィルムを兼ねていることが好ましい。すなわち、後述する旋光層が、リア側偏光子保護フィルム上に直接設けられていることが好ましい。
本発明の液晶表示装置が有する旋光層は、直線偏光の偏光軸を旋回させる層である。
なお、液晶性化合物が捩れ配向するとは、旋光層の厚み方向を軸(螺旋軸)として、一方の表面から他方の表面までの液晶性化合物が捩れることを意図する。それに伴い、液晶性化合物の配向方向(面内遅相軸方向)が、厚さ方向の位置によって異なる。より具体的には、旋光層は、いわゆる螺旋構造を持ったキラルネマチック相、コレステリック相などを示すことが好ましい。液晶性化合物については後段で詳述するが、旋光層で使用される液晶性化合物としては、ネマチック液晶相を示す液晶性化合物が好ましく用いられる。なお、上記相を形成する際には、ネマチック液晶相を示す液晶性化合物と後述するキラル剤(カイラル剤)とを混合したものが使用されることが好ましい。
旋光層中の液晶性化合物の捩れ方向は特に制限されず、右捩れであっても、左捩れであってもよい。
旋光層中の液晶性化合物の捩れ角は、特に制限されないが、後述する輝度向上フィルムを通って旋光層に入射する直線偏光を90°旋回させる場合、80度以上100度以下が好ましい。なお、上記捩れ角は、図2中の旋光層5中の一方の表面5aにおける面内遅相軸と、他方の表面5bにおける面内遅相軸とのなす角θに該当する。
なお、棒状液晶性化合物としては、例えば、特表平11−513019号公報の請求項1、特開2005−289980号公報の段落[0026]〜[0098]に記載のものが好ましい。円盤状液晶性化合物としては、例えば、特開2007−108732号公報の段落[0020]〜[0067]、特開2010−244038号公報の段落[0013]〜[0108]に記載のものが好ましい。
つまり、旋光層は、重合性基を有する液晶性化合物が重合によって固定されて形成された層であることが好ましく、この場合、層となった後はもはや液晶性を示す必要はない。
液晶性化合物に含まれる重合性基の種類は特に制限されず、付加重合反応が可能な官能基が好ましく、重合性エチレン性不飽和基または環重合性基が好ましい。より具体的には、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、または、アリル基が好ましく、(メタ)アクリロイル基がより好ましい。
ここで、旋光層の厚みは、旋光層を50mm×50mmに切り出した測定試料を作製し、反射分光膜厚計FE3000(大塚電子(株))および付属の解析ソフトウエアを用いて測定することができる。
支持体を構成する材料としては、セルロース系ポリマー、(メタ)アクリル系ポリマー、熱可塑性ノルボルネン系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、スチレン系ポリマー、ポリオレフィン系ポリマー、アミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、またはこれらのポリマーを混合したポリマーが挙げられる。
組成物の塗布方法としては、具体的には、例えば、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、および、ダイコーティング法などが挙げられる。
本発明の液晶表示装置が有する貼合層は、輝度向上フィルムと旋光層とを貼り合わせる機能を有する貯蔵弾性率が0.10MPa以上10MPa以下の層である。
ここで、貯蔵弾性率は、直径約5mmの略玉状の測定試料(直径:約5mm)を作製し、アイティー計測制御株式会社製の動的粘弾性測定装置(DVA−200)を用いて、周波数1Hz、25℃で測定した値をいう。
また、貼合層としては、例えば、特開2011−037140号公報の段落[0100]〜[0115]、特開2009−292870号公報の段落[0155]〜[0171]などに記載されている粘着剤を用いることができる。
本発明の液晶表示装置が有する輝度向上フィルムは、引張弾性率の最大値と最小値との比率(弾性率比)が1.1以上であり、製造適性上の観点から、10.0以下であることが好ましく、1.2〜5.0であることがより好ましい。
反射型偏光性フィルムである輝度向上フィルムは、例えば、直線偏光の分離機能を有しており、例えば、偏光子とバックライトとの間に配置され、直線偏光をバックライト側に後方反射または後方散乱する機能を有する。バックライト部からの再反射光は、部分的に偏光状態を変化させ、輝度向上フィルムおよび偏光子に再入射する際、部分的に透過するため、この過程を繰り返すことにより光利用率が向上し、正面輝度が1.4倍程度に向上する。輝度向上フィルムとしては異方性反射方式および異方性散乱方式が知られており、いずれも本発明に用いることができる。
異方性反射方式では、一軸延伸フィルムと未延伸フィルムとを多重に積層して、延伸方向の屈折率差を大きくすることにより反射率および透過率の異方性を有する輝度向上フィルムが知られている。例えば、誘電体ミラーの原理を用いた多層膜方式(国際公開第95/17691号パンフレット、国際公開第95/17692号パンフレット、国際公開第95/17699号パンフレットの各明細書記載)が知られている。誘電体ミラーの原理を用いた多層方式の輝度向上フィルムとしては、DBEF―E、DBEF−D、DBEF−M、DBEF−P2(いずれも3M社製)が好ましく使用される。
また、本発明では国際公開第97/32223号パンフレット、国際公開第97/32224号パンフレット、国際公開第97/32225号パンフレット、国際公開第97/32226号パンフレットの各明細書および特開平9−274108号、同11−174231号の各公報に記載された、正の固有複屈折性ポリマーと負の固有複屈折性ポリマーとをブレンドして一軸延伸した異方性散乱方式の輝度向上フィルムを使用することも好ましい。異方性散乱方式輝度向上フィルムとしては、DRPF−H(3M社製)が好ましい。
〔フロント側偏光子保護フィルムの作製〕
<ポリエステル系樹脂の調製>
下記組成の酸性分およびジオール成分を共重合したポリエステル系樹脂のスルホン酸系水分散体を得た。
(酸成分)テレフタル酸/イソフタル酸/5−ソジウムスルホイソフタル酸=44/46/10(モル比)
(ジオール成分)エチレングリコール/ジエチレングリコール=84/16(モル比)
撹拌器、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管を取り付けた4ツ口フラスコ(反応器)内を窒素雰囲気にし、ここに、HDI(ヘキサメチレンジイソシアネート)1000質量部、3価アルコールであるトリメチロールプロパン(分子量134)22質量部を仕込み、反応器内の反応液温度を90℃に保持しながら1時間撹拌し、ウレタン化を行った。
その後、反応液温度を60℃に保持し、イソシアヌレート化触媒トリメチルベンジルアンモニウム・ハイドロオキサイドを加え、イソシアヌレートの転化率が48%になった時点でリン酸を添加し反応を停止した。
次いで、反応液を濾過した後、未反応のHDIを薄膜蒸留装置により除去した。
得られたイソシアネート系化合物aの25℃における粘度は25,000mPa・s、イソシアネート基含有量は19.9質量%、数平均分子量は1080、イソシアネート基平均数は5.1であった。NMR(Nuclear Magnetic Resonance)測定により、ウレタン結合、アロファネート結合、イソシアヌレート結合の存在を確認した。
撹拌器、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ(反応器)内を窒素雰囲気にし、ここに、上記で得られたイソシアネート系化合物aの100質量部、数平均分子量400のメトキシポリエチレングリコール42.3質量部、ジプロピレングリコールジメチルエーテル76.6質量部を仕込み、反応液温度80℃で6時間保持した。
その後、反応液温度を60℃に冷却し、マロン酸ジエチル72質量部、ナトリウムメチラートの28質量%メタノール溶液0.88質量部を添加し、4時間保持した後、2−エチルヘキシルアシッドホスフェート0.86質量部を添加した。
次いで、ジイソプロピルアミン43.3質量部を添加し、反応液温度70℃で5時間保持した。
この反応液をガスクロマトグラフで分析し、ジイソプロピルアミンの反応率が70%であることを確認し、イソシアネート系化合物A(固形分濃度70質量%、有効NCO基質量5.3質量%)を得た。
ケン化度77%、重合度600のカルボン酸変性ポリビニルアルコール樹脂(クラレ社製)57.6質量部、上記で作製したポリエステル系樹脂28.8質量部(固形分)、上記で作製したイソシアネート系化合物Aの4.0質量部、有機スズ系化合物(第1工業製薬製エラストロンCat・21)0.7質量部、および、平均一次粒径80nmのシリカゾル8.1質量部を混合し、固形分が8.9質量部になるよう水で希釈し、易接着層形成用の組成物を調製した。
以下に示すように、テレフタル酸およびエチレングリコールを直接反応させて水を留去し、エステル化した後、減圧下で重縮合を行う直接エステル化法を用いて、連続重合装置により原料ポリエステル1(Sb触媒系PET)を得た。
(エステル化反応)
高純度テレフタル酸4.7トンとエチレングリコール1.8トンを90分かけて混合してスラリー形成させ、3800kg/hの流量で連続的に第1エステル化反応槽に供給した。更に3酸化アンチモンのエチレングリコール溶液を連続的に供給し、撹拌下、反応槽内温度250℃、平均滞留時間約4.3時間で反応を行なった。このとき、3酸化アンチモンはSb添加量が元素換算値で150質量ppm(mass parts per million)となるように連続的に添加した。
この反応物を第2エステル化反応槽に移送し、撹拌下、反応槽内温度250℃で、平均滞留時間で1.2時間反応させた。第2エステル化反応槽には、酢酸マグネシウムのエチレングリコール溶液と、リン酸トリメチルのエチレングリコール溶液を、Mg添加量およびP添加量が元素換算値でそれぞれ65質量ppm、35質量ppmになるように連続的に供給した。
(重縮合反応)
上記で得られたエステル化反応生成物を連続的に第1重縮合反応槽に供給し、撹拌下、反応温度270℃、反応槽内圧力20torr(2.67×10-4MPa、1Torrは約133.3224Pa)で、平均滞留時間約1.8時間で重縮合させた。
更に、第2重縮合反応槽に移送し、撹拌下、反応槽内温度276℃、反応槽内圧力5torr(6.67×10-4MPa)で滞留時間約1.2時間の条件で反応(重縮合)させた。
次いで、更に第3重縮合反応槽に移送し、反応槽内温度278℃、反応槽内圧力1.5torr(2.0×10-4MPa)で、滞留時間1.5時間の条件で反応(重縮合)させ、反応物(ポリエチレンテレフタラート(PET))を得た。
(原料ポリエステル1の調製)
次に、得られた反応物を、冷水にストランド状に吐出し、直ちにカッティングしてポリエステルのペレット<断面:長径約4mm、短径約2mm、長さ:約3mm>を作製した。得られたポリマーは、IV(Intrinsic Viscosity;固有粘度)=0.63dL/gであった。このポリマーを原料ポリエステル1とした。
乾燥させた紫外線吸収剤(2,2’−(1,4−フェニレン)ビス(4H−3,1−ベンズオキサジン−4−オン))10質量部、原料ポリエステル1(IV=0.63dL/g)90質量部を混合し、混練押出機を用い、原料ポリエステル1の作製と同様にしてペレット化して、紫外線吸収剤を含有する原料ポリエステル2を得た。
以下に示す第II層用組成物を、含水率が20質量ppm以下となるまで乾燥させた後、直径50mmの1軸混練押出機のホッパーに投入し、押出機で300℃に溶融することにより、第I層と第III層との間に位置する第II層を形成するための樹脂溶融物を調製した。
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第II層用組成物
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原料ポリエステル1 90質量部
紫外線吸収剤〔2,2’−(1,4−フェニレン)
ビス(4H−3,1−ベンズオキサジン−4−オン)〕10質量%を
含有した原料ポリエステル2 10質量部
─────────────────────────────────
これらの2種の樹脂溶融物を、それぞれギアポンプ、濾過器(孔径20μm)に通した後、2種3層合流ブロックにて、第II層用押出機から押出された樹脂溶融物が内部の層に、第I層用および第III層用押出機から押出された樹脂溶融物が外層になるように積層し、幅120mmのダイよりシート状に押し出した。
ダイから押出した溶融樹脂シートを、表面温度25℃に設定された冷却キャストドラム上に押出し、静電印加法を用い冷却キャストドラムに密着させた。冷却キャストドラムに対向配置された剥ぎ取りロールを用いて、冷却後のフィルムをドラムから剥離し、未延伸フィルムを得た。このとき、第I層、第II層、第III層の厚みの比は10:80:10となるように各押出機の吐出量を調整した。
未延伸フィルムを、加熱されたロール群および赤外線ヒーターを用いて、フィルム表面温度が95℃になるように加熱し、その後周速差のあるロール群でフィルムの搬送(Machine Direction:MD)方向から垂直(Transverse Direction:TD)方向に4.0倍延伸して、厚さが80μmである樹脂フィルム(積層フィルム)を得た。
上記で作製した樹脂フィルムの片面に、500J/m2の処理量でコロナ放電処理を実施した。その後、リバースロール法にて、コロナ放電処理面に上記で作製した易接着層形成用の組成物を乾燥後の厚さが0.1μmになるように調整しながら塗布することにより、フロント側偏光子保護フィルムとして、易接着層付きポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルム(以下、「PETフィルム」ともいう。)を作製した。
作製したPETフィルムについて、上述した方法により、引張弾性率の最大値および最小値を測定したところ、最大値は7GPaであり、最小値は3GPaであり、最大値と最小値との比率は2.3と算出できた。なお、PETフィルムの引張弾性率が最大となる方向(弾性率最大方向)は、TD方向であった。
作製したPETフィルムの易接着層面に、300J/m2の処理量でコロナ放電処理を実施した。
厚さ45μmのPVAフィルムを、ヨウ素濃度0.05質量%のヨウ素水溶液中に30℃60秒浸漬して染色し、次いでホウ酸濃度4質量%濃度のホウ酸水溶液中に60秒浸漬している間に元の長さの5倍に縦延伸した後、50℃で4分間乾燥させて、厚さ15μmの偏光子Pを得た。この時、延伸方向と、吸収軸方向は平行であった。
なお、このように作製した偏光子Pは、後述するフロント側偏光板およびリア側偏光板のいずれにも共通して用いる偏光子である。
セルロースアシレートフィルム(フジタックZRD40、富士フイルム社製)(以下、「ZRD40」とも略す。)を、温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量14ml/m2で塗布し、110℃に加熱した。
次いで、(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、10秒間搬送した。
次いで、同じくバーコーターを用いて、純水を3ml/m2塗布した。
次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、インナー保護フィルムとして、アルカリ鹸化処理したZRD40を作製した。
アルカリ溶液組成
─────────────────────────────────
水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.8質量部
イソプロパノール 63.7質量部
界面活性剤:C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0質量部
プロピレングリコール 14.8質量部
─────────────────────────────────
市販のポリビニルアルコール系接着剤を用いて、上記作製した偏光子Pの両面に上記作製したPETフィルムとZRD40を貼り合わせることにより、PETフィルム(フロント側偏光子保護フィルム)、偏光子P、および、ZRD40(インナー保護フィルム)をこの順に有するフロント側偏光板を作製した。
この時、PETフィルムのコロナ放電処理面と、ZRD40の鹸化処理面が偏光子P側に来るように貼り合わせた。
撹拌機、温度計、還流冷却器および窒素導入管を備えた反応装置に、窒素ガスを導入して、反応装置内の空気を窒素ガスで置換した。
その後、反応装置にブチルアクリレートを80質量部、フェノキシエチルアクリレートを20質量部、4ヒドロキシブチルアクリレートを1質量部、および、溶剤(酢酸エチル)150質量部を加えた。
その後、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.1質量部を反応装置に加え、65℃で6時間反応させ、重量平均分子量120万のアクリル共重合体溶液を得た。
上記作製したアクリル共重合体溶液100質量部に対して、イソシアネート化合物(コロネートL−45)を10質量部と、シランカップリング剤(KBM−803)を0.1質量部とを加えて、撹拌混合して、粘着剤組成物を得た。
次に、シリコーン樹脂コートされたPETフィルムからなる剥離性フィルムの上に、粘着剤組成物を塗布した。次に、90℃で乾燥することによって塗膜から溶剤を除去した後、23℃、相対湿度50%の雰囲気下で7日間エージングすることにより、貼合層として、粘着剤組成物を架橋してなるヘイズ性を有する粘着剤シート1(膜厚20μm)を作製した。
作製した粘着剤シート1について、上述した方法により、貯蔵弾性率を測定したところ、0.05MPaであった。
セルロースアシレートフィルム(フジタックTD40UL、富士フイルム社製)(以下、「TD40UL」とも略す。)に対して、上述した鹸化処理を行った。
次いで、市販のポリビニルアルコール系接着剤を用いて、上記作製した偏光子Pの両面に、ZRD40とTD40ULを貼り合わせた。この時、ZRD40の鹸化処理面とTD40ULの鹸化処理面が偏光子P側に来るように貼り合わせた。
この時、偏光子Pの透過軸と、DBEFの透過軸とがなす角が0度になるように貼り合わせた。
DBEFについて、上述した方法により、引張弾性率の最大値および最小値を測定したところ、最大値は4GPaであり、最小値は3GPaであり、最大値と最小値との比率は1.3と算出できた。なお、DBEFの引張弾性率が最大となる方向(弾性率最大方向)は、透過軸と直交する方向であった。
市販の液晶表示装置(LGE製 55UF8500)のフロント側偏光板およびリア側偏光板を剥がした後、上記で作製したフロント側偏光板およびリア側偏光板を、市販の粘着剤SK2057(綜研化学製)を用いて貼り合わせ、液晶表示装置1を作製した。
なお、液晶表示装置1における長手方向を構成するフロント側偏光子保護フィルムおよび輝度向上フィルムの向き(MD方向またはTD方向)は、下記表1に示す通りであり、また、液晶表示装置1における、フロント側偏光子保護フィルムの引張弾性率が最大となる方向と輝度向上フィルムの引張弾性率が最大となる方向とのなす角度は、下記表1に示す通りである。
〔旋光フィルムの作製〕
<支持体の作製>
下記の支持体ドープ組成物を平均孔径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後、20℃の金属支持体上に流延した(バンド流延機)。溶剤含有率略20質量%の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をテンタークリップで固定し、横方向に延伸倍率1.1倍で延伸しつつ乾燥した。その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、厚み40μmの支持体を作製した。
支持体ドープ組成物
─────────────────────────────────
アセチル置換度2.88のセルロースアセテート 100質量部
下記ポリエステルA 12質量部
下記A−3化合物 2質量部
クエン酸脂肪酸モノグリセライド
(ポエムK−37V、理研ビタミン製) 2質量部
メチレンクロライド 430質量部
メタノール 64質量部
─────────────────────────────────
上記作製した支持体を、温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量14ml/m2で塗布し、110℃に加熱した。(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、10秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、純水を3ml/m2塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理した支持体を作製した。
アルカリ溶液組成
─────────────────────────────────
水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.8質量部
イソプロパノール 63.7質量部
界面活性剤:C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0質量部
プロピレングリコール 14.8質量部
─────────────────────────────────
上記作製したアルカリ鹸化処理した支持体に、下記の組成の配向膜塗布液を#14のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、更に100℃の温風で120秒乾燥した。得られた塗布膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、ラビング角度は搬送方向と平行である。
配向膜塗布液の組成
─────────────────────────────────
下記変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド 0.5質量部
光重合開始剤(イルガキュアー2959、BASF社製) 0.3質量部
─────────────────────────────────
上記作製した配向膜表面に下記の組成の塗布液をバーコーターを用いて塗布した。雰囲気温度60℃で90秒間乾燥させた後常温に冷却し、90℃にて紫外線照射(300mJ/cm2)を行い、液晶化合物の配向を固定化し、棒状液晶性化合物を用いた旋光素子(旋光層1)を形成し、旋光フィルム1を作製した。なお、旋光フィルム1は、後述するように、支持体側を偏光子Pに貼り合わせるため、旋光フィルム1における支持体は、リア側偏光子保護フィルムとしての役割も果たす。
なお、得られた旋光層1のΔnは0.15、膜厚dは3300nmであり、Δndは500であった。また、旋光層1にはその厚み方向に沿って延びる螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶性化合物が含まれ、液晶性化合物の捩れ角は、90°であった。
棒状液晶性化合物塗布液
─────────────────────────────────
メチルエチルケトン 190質量部
シクロヘキサノン 10質量部
下記棒状液晶性化合物201 90質量部
下記棒状液晶性化合物202 16質量部
下記棒状液晶化合物203 2質量部
下記重合開始剤IRGACURE907(BASF社製) 3質量部
下記界面活性剤 0.2質量部
下記カイラル剤 0.15質量部
下記添加剤 0.05質量部
─────────────────────────────────
リア側偏光板を作製する際に、TD40ULの代わりに旋光フィルム1を用いた以外は、比較例1と同様の手順で、ZRD40(インナー保護フィルム)、偏光子P、旋光フィルム1の支持体(リア側偏光子保護フィルム)、および、旋光フィルム1の旋光層1(旋光層)を貼り合わせた。なお、旋光フィルム1は、上述した通り、支持体側が偏光子P側に来るように貼り合わせた。
市販の液晶表示装置(LGE製 55UF8500)のフロント側偏光板およびリア側偏光板を剥がした後、上記で作製したフロント側偏光板およびリア側偏光板を、市販の粘着剤SK2057(綜研化学製)を用いて貼り合わせ、液晶表示装置2を作製した。
なお、液晶表示装置2における長手方向を構成するフロント側偏光子保護フィルムおよび輝度向上フィルムの向き(MD方向またはTD方向)は、下記表1に示す通りであり、また、液晶表示装置2における、フロント側偏光子保護フィルムの引張弾性率が最大となる方向と輝度向上フィルムの引張弾性率が最大となる方向とのなす角度は、下記表1に示す通りである。
リア側偏光板の作製時において、粘着剤シート1に代えて、市販の粘着剤SK2057(貯蔵弾性率:0.3MPa、厚み:20μm、綜研化学製)を用いた以外は、比較例2と同様の方法により、ZRD40(インナー保護フィルム)、偏光子P、旋光フィルム1の支持体(リア側偏光子保護フィルム)、旋光フィルム1の旋光層1(旋光層)、粘着剤SK2057(貼合層)、および、DBEF(輝度向上フィルム)をこの順に有するリア側偏光板を作製した。また、このリア側偏光板を用いた以外は、比較例2と同様の方法により、液晶表示装置3を作製した。
なお、液晶表示装置3における長手方向を構成するフロント側偏光子保護フィルムおよび輝度向上フィルムの向き(MD方向またはTD方向)は、下記表1に示す通りであり、また、液晶表示装置3における、フロント側偏光子保護フィルムの引張弾性率が最大となる方向と輝度向上フィルムの引張弾性率が最大となる方向とのなす角度は、下記表1に示す通りである。
〔貼合層の作製〕
撹拌機、温度計、還流冷却器および窒素導入管を備えた反応装置に、窒素ガスを導入して、反応装置内の空気を窒素ガスで置換した。その後、反応装置にブチルアクリレートを80質量部、フェノキシエチルアクリレートを20質量部、アクリル酸を2質量部、および、溶剤(酢酸エチル)150質量部を加えた。その後、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.1質量部を反応装置に加え、65℃で6時間反応させ、重量平均分子量150万のアクリル共重合体溶液を得た。
上記作製したアクリル共重合体溶液100質量部に対して、イソシアネート化合物(コロネートL−45)を52質量部と、シランカップリング剤(X−41−1810)を1.5質量部とを加えて、撹拌混合して、粘着剤組成物を得た。
次に、シリコーン樹脂コートされたPETフィルムからなる剥離性フィルムの上に、粘着剤組成物を塗布した。次に、90℃で乾燥することによって塗膜から溶剤を除去した後、23℃、50%RHの雰囲気下で7日間エージングすることにより、粘着剤組成物を架橋してなるヘイズ性を有する粘着剤シート2(膜厚25μm)を作製した。粘着剤シート2の貯蔵弾性率は5MPaであった。
リア側偏光板の作製時において、粘着剤シート1に代えて、上記作製した粘着剤シート2を用いた以外は、比較例2と同様の方法により、ZRD40(インナー保護フィルム)、偏光子P、旋光フィルム1の支持体(リア側偏光子保護フィルム)、旋光フィルム1の旋光層1(旋光層)、粘着剤シート2(貼合層)、および、DBEF(輝度向上フィルム)をこの順に有するリア側偏光板を作製した。また、このリア側偏光板を用いた以外は、比較例2と同様の方法により、液晶表示装置4を作製した。
なお、液晶表示装置4における長手方向を構成するフロント側偏光子保護フィルムおよび輝度向上フィルムの向き(MD方向またはTD方向)は、下記表1に示す通りであり、また、液晶表示装置4における、フロント側偏光子保護フィルムの引張弾性率が最大となる方向と輝度向上フィルムの引張弾性率が最大となる方向とのなす角度は、下記表1に示す通りである。
〔生産性〕
比較例1では、リア側偏光板を作製する際に、輝度向上フィルムとしてのDBEF(3M社製)を打ち抜いた後に90度回転させて、TD40UL(リア側偏光子保護フィルム)と貼り合わせる必要があり、ロールトゥロールで貼り合わせることができないため、生産性は「不良」であった。
一方、比較例2ならびに実施例1および2は、旋光フィルム1の旋光層1側と、輝度向上フィルムとしてのDBEF(3M社製)とを、ロールトゥロールで貼り合わせることが可能であるため、生産性は「良好」であった。
これらの結果を下記表1にも示す。
作製した各液晶表示装置を、50℃、相対湿度80%の環境で10日間保持した後に、25℃、相対湿度60%の環境に移し、黒表示状態で点灯させ続け、5時間後に目視観察して、正面方向の輝度ムラを評価した。
液晶表示装置正面から観察した場合の黒表示時の輝度ムラを観察し、以下の基準で評価した。結果を下記表1に示す。
A:照度100lxの環境下でムラが全く視認されない
B:照度100lxの環境下でムラがほとんど視認されない
C:照度100lxの環境下で明確なムラが視認される
これに対し、旋光層を設けて生産性を改善した場合であっても、貼合層の貯蔵弾性率が0.10MPa未満であると、作製される液晶表示装置のパネル四隅に光漏れに起因した輝度ムラが発生することが分かった(比較例2)。
一方、旋光層を設け、かつ、貼合層の貯蔵弾性率が0.10MPa以上10MPa以下に設計した場合には、作製される液晶表示装置の輝度ムラの発生を抑制できることが分かった(実施例1および2)。
2 フロント側偏光子
3 液晶セル
4 リア側偏光子
5 旋光層
5a 旋光層の一方の表面
5b 旋光層の他方の表面
6 貼合層
7 輝度向上フィルム
8 リア側偏光子保護フィルム
10 液晶表示装置
Claims (7)
- フロント側偏光子保護フィルムと、フロント側偏光子と、液晶セルと、リア側偏光子と、直線偏光の偏光軸を旋回させる旋光層と、貼合層と、輝度向上フィルムとを、視認側からこの順に有する液晶表示装置であって、
前記フロント側偏光子保護フィルムの引張弾性率の最大値と最小値との比率が1.5以上であり、
前記輝度向上フィルムの引張弾性率の最大値と最小値との比率が1.1以上であり、
前記フロント側偏光子保護フィルムの引張弾性率が最大となる方向と、前記輝度向上フィルムの引張弾性率が最大となる方向とのなす角度が40度以上であり、
前記貼合層の貯蔵弾性率が0.10MPa以上10MPa以下である、液晶表示装置。 - 前記フロント側偏光子保護フィルムが、ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムまたはポリエチレンナフタレート系樹脂フィルムである、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記輝度向上フィルムの透過軸と、前記リア側偏光子の吸収軸とのなす角度が30度以内である、請求項1または2に記載の液晶表示装置。
- 前記旋光層の厚みが1μm以上10μm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記旋光層が、その厚み方向に沿って延びる螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶性化合物を含み、前記液晶性化合物の捩れ角が80度以上100度以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記リア側偏光子と前記旋光層との間に、リア側偏光子保護フィルムを有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記旋光層が、前記リア側偏光子保護フィルム上に直接設けられた層である、請求項6に記載の液晶表示装置。
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