JP4145311B2 - 光学用透明フィルム、およびこれを用いた光学補償フィルム、偏光板、液晶表示装置 - Google Patents
光学用透明フィルム、およびこれを用いた光学補償フィルム、偏光板、液晶表示装置 Download PDFInfo
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Description
さらに本発明の第3の課題は、前述した液晶表示装置のパネルが液晶セルの反りによって起こるワープを防止し、さらにはワープによって発生する表示性能の低下が起こらない、優れた液晶表示装置を提供することである。
(1) ポリマー原料としてセルロースアシレートを含有するとともにさらにフィルム膜厚方向のレターデーションRthを低下させる化合物及びフィルムのRthの波長分散ΔRth=|Rth(400)−Rth(700)|を低下させる波長分散調整剤を含有し、機械方向の引張弾性率が2.4×109〜4.9×109N/m2であり、機械方向に垂直な方向の引張弾性率が2.3×109〜4.7×109N/m2であり、かつ、機械方向の引張弾性率/機械方向に垂直な方向の引張弾性率の比が0.80〜1.36であり、式(i)(ii)で表されるフィルム面内のレターデーション値Re(nm)およびフィルム膜厚方向のレターデーション値Rth(nm)が式(iii)(iv)をみたすことを特徴とするIPS型液晶表示装置用透明フィルム。
(i) Re=(nx−ny)×d
(ii) Rth=((nx+ny)/2−nz)×d
(iii) 0≦Re≦20
(iv) |Rth|≦25
[式中、nxはフィルム平面内の機械方向の屈折率であり、nyはフィルム平面内の機械方向に垂直な方向の屈折率であり、nzはフィルム面に垂直な方向の屈折率であり、そしてdはフィルムの厚み(nm)である。]
(2) 機械方向の貯蔵弾性率および機械方向に垂直な方向の貯蔵弾性率がともに1.5×109〜7.8×109N/m2であり、かつ、機械方向の貯蔵弾性率/機械方向に垂直な方向の貯蔵弾性率の比が0.80〜1.20であることを特徴とする(1)に記載のIPS型液晶表示装置用透明フィルム。
(3) 機械方向の光弾性係数および機械方向に垂直な方向の光弾性係数がともに5.0×10-11m2/N以下であり、かつ、機械方向の光弾性係数/機械方向に垂直な方向の光弾性係数の比が0.80〜1.20であることを特徴とする(1)〜(2)のいずれかに記載のIPS型液晶表示装置用透明フィルム。
(4) 60℃90%RH24時間後での寸法変化率および90℃dry24時間後での寸法変化率がいずれも機械方向、機械方向に垂直な方向ともに±0.5%以下であり、かつ、いずれの場合も(機械方向の寸法変化率)/(機械方向に垂直な方向の寸法変化率)の比が0.3〜2.5であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のIPS型液晶表示装置用透明フィルム。
(5) ソルベントキャスト法により製造されたことを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の透明フィルム。
(6) フィルム膜厚方向のレターデーションRthを低下させる化合物を、下記式(v)、(vi)をみたす範囲で少なくとも一種含有することを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載のIPS型液晶表示装置用透明フィルム。
(v) (Rth(A)−Rth(0))/A≦−1.0
(vi) 0.01≦A≦30
ここで、
Rth(A):Rthを低下させる化合物をA%含有したフィルムのRth(nm)
Rth(0):Rthを低下させる化合物を含有しないフィルムのRth(nm)
A:フィルム原料ポリマーの質量を100としたときの化合物の質量(%)
である。
(7) 波長分散調整剤を、下記式(xi)、(xii)をみたす範囲で少なくとも一種含有すること特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載のIPS型液晶表示装置用透明フィルム。
(xi)(ΔRth(B)−ΔRth(0))/B≦−2.0
(xii)0.01≦B≦30
ここで、
ΔRth(B):波長分散調整剤をB%含有したフィルムのΔRth(nm)
ΔRth(0):波長分散調整剤を含有しないフィルムのΔRth(nm)
B:フィルム原料ポリマーの重量を100としたときの化合物の重量(%)
(8) (1)〜(7)のいずれかに記載の透明フィルムに、下記式(vii)をみたす光学異方性層を設けたことを特徴とするIPS型液晶表示装置用光学補償フィルム。
(vii) Re=0〜200(nm)かつ|Rth|=0〜300(nm)
(9) 光学異方性層がディスコティック液晶性化合物を用いて形成されたことを特徴とする(8)のいずれかに記載のIPS型液晶表示装置用光学補償フィルム。
(10) 光学異方性層が棒状液晶層を用いて形成されたことを特徴とする(8)または(9)に記載のIPS型液晶表示装置用光学補償フィルム。
(11) 光学異方性層が複屈折を持つポリマーフィルムからなることを特徴とする(8)〜(10)のいずれかに記載のIPS型液晶表示装置用光学補償フィルム。
(12) 光学異方性層を形成するポリマーフィルムが、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミドポリエステルイミド、およびポリアリールエーテルケトン、からなる群から選ばれる少なくとも一種のポリマー材料を含有することを特徴とする(11)に記載のIPS型液晶表示装置用光学補償フィルム。
(13) (1)〜(7)のいずれかに記載の透明フィルム、又は(8)〜(12)のいずれかに記載の光学補償フィルムを少なくとも1枚用いて、偏光子の保護フィルムとしたIPS型液晶表示装置用偏光板。
(14) 表面にハードコート層、防眩層、反射防止層の少なくとも一層を設けた(13)に記載のIPS型液晶表示装置用偏光板。
(15) (1)〜(7)のいずれかに記載の透明フィルム、(8)〜(12)のいずれかに記載の光学補償フィルム、(13)または(14)に記載の偏光板、のいずれかを用いたIPS型液晶表示装置。
(17) ガラスまたは樹脂からなる基板で液晶を封入した液晶セル、偏光板を含む液晶セルの表側に設けられた積層体、および偏光板を含む液晶セルの裏側に設けられた積層体を有するパネルを備えており、表側を視認側とする液晶表示装置であって、表側の積層体および裏側の積層体の少なくとも一方に(13)または(14)に記載の偏光板を含有し、下記式(viii)を満たすことを特徴とするIPS型液晶表示装置。
(viii) Σi(Efi×Sfi)/Σj(Erj×Srj)≦0.99
[上式において、Efiは表側の積層体を構成するi番目の層の長辺方向の弾性率を表し、Sfiは表側の積層体を構成するi番目の層の短辺を一辺とする断面積を表し、Erjは基板の裏側の積層体を構成するj番目の層の長辺方向の弾性率を表し、Srjは基板の裏側の積層体を構成するj番目の層の短辺を一辺とする断面積を表す。]
(18) 液晶表示装置の表側の表面が開放されており、液晶表示装置の裏面が筐体で閉じられていることを特徴とする(17)に記載のIPS型液晶表示装置。
(19) 前記パネルが長方形または正方形であり、長辺が10cm〜500cmであることを特徴とする(17)または(18)に記載のIPS型液晶表示装置。
(20) 温度60℃、相対湿度90%にて48時間経時後、温度25℃相対湿度60%の環境下に移して20分後の時点で、前記パネルの反り量w(mm)が、前記パネルの長辺方向の長さL(mm)に対して、w/L≦0.01を満たすことを特徴とする(17)〜(19)のいずれかに記載のIPS型液晶表示装置。
(1) 機械方向の引張弾性率が2.4×109〜4.9×109N/m2であり、機械方向に垂直な方向の引張弾性率が2.3×109〜4.7×109N/m2であり、かつ、機械方向の引張弾性率/機械方向に垂直な方向の引張弾性率の比が0.80〜1.36であり、式(i)(ii)で表されるフィルム面内のレターデーション値Re(nm)およびフィルム膜厚方向のレターデーション値Rth(nm)が式(iii)(iv)をみたすことを特徴とする透明フィルム。
(i) Re=(nx−ny)×d
(ii) Rth=((nx+ny)/2−nz)×d
(iii) 0≦Re≦20
(iv) |Rth|≦25
(2) 機械方向の貯蔵弾性率および機械方向に垂直な方向の貯蔵弾性率がともに1.5×109〜7.8×109N/m2であり、かつ、機械方向の貯蔵弾性率/機械方向に垂直な方向の貯蔵弾性率の比が0.80〜1.20であることを特徴とする(1)に記載の透明フィルム。
(3) 機械方向の光弾性係数および機械方向に垂直な方向の光弾性係数がともに5.0×10-11m2/N以下であり、かつ、機械方向の光弾性係数/機械方向に垂直な方向の光弾性係数の比が0.80〜1.20であることを特徴とする(1)〜(2)のいずれかに記載の透明フィルム。
(4) 60℃90%RH24時間後での寸法変化率および90℃dry24時間後での寸法変化率がいずれも機械方向、機械方向に垂直な方向ともに±0.5%以下であり、かつ、いずれの場合も(機械方向の寸法変化率)/(機械方向に垂直な方向の寸法変化率)の比が0.3〜2.5であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の透明フィルム。
(5) ソルベントキャスト法により製造されたことを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の透明フィルム。
(6) セルロースアシレートからなることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の透明フィルム。
(7) フィルム膜厚方向のレターデーションRthを低下させる化合物を、下記式(v)、(vi)をみたす範囲で少なくとも一種含有することを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の透明フィルム。
(v) (Rth(A)−Rth(0))/A≦−1.0
(vi) 0.01≦A≦30
ここで、
Rth(A):Rthを低下させる化合物をA%含有したフィルムのRth(nm)
Rth(0):Rthを低下させる化合物を含有しないフィルムのRth(nm)
A:フィルム原料ポリマーの質量を100としたときの化合物の質量(%)
である。
(8) (1)〜(7)のいずれかに記載の透明フィルムに、下記式(vii)をみたす光学異方性層を設けたことを特徴とする光学補償フィルム。
(vii) Re=0〜200(nm)かつ|Rth|=0〜300(nm)
(9) 光学異方性層がディスコティック液晶性化合物を用いて形成されたことを特徴とする(8)のいずれかに記載の光学補償フィルム。
(10) 光学異方性層が棒状液晶層を用いて形成されたことを特徴とする(8)または(9)に記載の光学補償フィルム。
(11) 光学異方性層が複屈折を持つポリマーフィルムからなることを特徴とする(8)〜(10)のいずれかに記載の光学補償フィルム。
(12) 光学異方性層を形成するポリマーフィルムが、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミドポリエステルイミド、およびポリアリールエーテルケトン、からなる群から選ばれる少なくとも一種のポリマー材料を含有することを特徴とする(11)に記載の光学補償フィルム。
(13) (1)〜(7)のいずれかに記載の透明フィルム、又は(8)〜(12)のいずれかに記載の光学補償フィルムを少なくとも1枚用いて、偏光子の保護フィルムとした偏光板。
(14) 表面にハードコート層、防眩層、反射防止層の少なくとも一層を設けた(13)に記載の偏光板。
(15) (1)〜(7)のいずれかに記載の透明フィルム、(8)〜(12)のいずれかに記載の光学補償フィルム、(13)または(14)に記載の偏光板、のいずれかを用いた液晶表示装置。
(16) (1)〜(7)のいずれかに記載の透明フィルム、(8)〜(12)のいずれかに記載の光学補償フィルム、(13)または(14)に記載の偏光板、のいずれかを用いたVAまたはIPS液晶表示装置。
(17) ガラスまたは樹脂からなる基板で液晶を封入した液晶セル、偏光板を含む液晶セルの表側に設けられた積層体、および偏光板を含む液晶セルの裏側に設けられた積層体を有するパネルを備えており、表側を視認側とする液晶表示装置であって、表側の積層体および裏側の積層体の少なくとも一方に(13)または(14)に記載の偏光板を含有し、下記式(viii)を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
(viii) Σi(Efi×Sfi)/Σj(Erj×Srj)≦0.99
[上式において、Efiは表側の積層体を構成するi番目の層の長辺方向の弾性率を表し、Sfiは表側の積層体を構成するi番目の層の短辺を一辺とする断面積を表し、Erjは基板の裏側の積層体を構成するj番目の層の長辺方向の弾性率を表し、Srjは基板の裏側の積層体を構成するj番目の層の短辺を一辺とする断面積を表す。]
(18) 液晶表示装置の表側の表面が開放されており、液晶表示装置の裏面が筐体で閉じられていることを特徴とする(17)に記載の液晶表示装置。
(19) 前記パネルが長方形または正方形であり、長辺が10cm〜500cmであることを特徴とする(17)または(18)に記載の液晶表示装置。
(20) 温度60℃、相対湿度90%にて48時間経時後、温度25℃相対湿度60%の環境下に移して20分後の時点で、前記パネルの反り量w(mm)が、前記パネルの長辺方向の長さL(mm)に対して、w/L≦0.01を満たすことを特徴とする(17)〜(19)のいずれかに記載の液晶表示装置。
以下に本発明の透明フィルムの作製方法について説明する。
本発明の透明フィルムは、ソルベントキャスト法によってフィルムを作製することが好ましい。ソルベントキャスト法では、フィルム原料のポリマーを適当な有機溶媒に溶解した溶液(ドープ)とし、このドープを適当な支持体上、好ましくは金属の支持体上に流延し、その後溶剤を乾燥させフィルムを支持体から剥ぎ取り、さらにフィルムから溶剤を十分に乾燥させて製造する。
ソルベントキャスト法によりフィルムを作製する際には、フィルムを金属支持体上にて溶剤を乾燥させ、フィルムがゲル化したところで剥ぎ取る。フィルムを剥ぎ取るためにはフィルム中の残留溶剤量が60〜150%であることがのぞましい。残留溶剤量の次式(ix)で表される。なお、残存揮発分質量はフィルムを120℃で2時間加熱処理したときに、加熱処理前のフィルム質量から加熱処理後のフィルム質量を引いた値である。
(ix) 残留溶剤量=残存揮発分質量/加熱処理後フィルム質量×100(%)
金属支持体から剥離した後の乾燥工程では、溶媒の蒸発によってフィルムは一般的に巾方向(機械方向に垂直な方向)に収縮しようとする。本発明の透明フィルムの作製においては、機械方向とそれに垂直な方向のどちらの方向にもフィルムが強く延伸されることのないよう制御を要する。具体的には、機械方向へのフィルム搬送時においてはフィルム搬送用ロールからフィルムの機械方向にかかるテンションの強さを10〜50kgf/mとすることがのぞましい。一方で機械方向と垂直な方向にかかるテンションの強さも同様の強さとすることがのぞましい。この場合垂直方向でフィルムを保持し、かつテンションを調整するためにテンタークリップを用いたテンター方式も好ましく用いることができる。例えば、特開昭62−46625号公報に示されているような乾燥全工程或いは一部の工程を幅方向にクリップでウェブの巾両端を巾保持しつつ乾燥させる方法(テンター方式)を好ましく用いることができる。
以下に本発明の透明フィルムの物理特性について説明する。
本発明の透明フィルムの機械方向の引張弾性率が2.4×109〜4.9×109N/m2であり、機械方向に垂直な方向の引張弾性率が2.3×109〜4.7×109N/m2であり、かつ、機械方向の引張弾性率/機械方向に垂直な方向の引張弾性率の比が0.80〜1.36であることがのぞましい。
よりのぞましくは、機械方向の引張弾性率が2.5×109〜4.7×109N/m2であり、機械方向に垂直な方向の引張弾性率が2.4×109〜4.6×109N/m2であり、かつ、機械方向の引張弾性率/機械方向に垂直な方向の引張弾性率の比が0.85〜1.30である。さらにのぞましくは、機械方向の引張弾性率が2.6×109〜4.5×109N/m2であり、機械方向に垂直な方向の引張弾性率が2.5×109〜4.4×109N/m2であり、かつ、機械方向の引張弾性率/機械方向に垂直な方向の引張弾性率の比が0.88〜1.25である。具体的な測定方法としては、東洋ボールドウィン製万能引っ張り試験機STM T50BPを用い、23℃・70%雰囲気中、引っ張り速度10%/分で0.5%伸びにおける応力を測定し、弾性率を求めた。
本発明の透明フィルムは、機械方向の貯蔵弾性率および機械方向に垂直な方向の貯蔵弾性率がともに1.5×109〜7.8×109N/m2であり、かつ、機械方向の貯蔵弾性率/機械方向に垂直な方向の貯蔵弾性率の比が0.80〜1.20であることがのぞましい。
よりのぞましくは、機械方向、垂直方向ともに貯蔵弾性率が1.8×109〜7.4×109N/m2であり、かつ、機械方向の貯蔵弾性率/機械方向に垂直な方向の貯蔵弾性率の比が0.82〜1.18である。
さらにのぞましくは、機械方向、垂直方向ともに貯蔵弾性率が2.0×109〜6.9×109N/m2であり、かつ、機械方向の貯蔵弾性率/機械方向に垂直な方向の貯蔵弾性率の比が0.84〜1.16である。具体的な測定方法は、温度を変化させながらの動的粘弾性測定より貯蔵弾性率をもとめた。
本発明の透明フィルムは、機械方向の光弾性係数および機械方向に垂直な方向の光弾性係数がともに5.0×10-11m2/N以下であり、かつ、機械方向の光弾性係数/機械方向に垂直な方向の光弾性係数の比が0.80〜1.20であることがのぞましい。
よりのぞましくは、機械方向の光弾性係数および機械方向に垂直な方向の光弾性係数がともに4.0×10-11m2/N以下であり、かつ、機械方向の光弾性係数/機械方向に垂直な方向の光弾性係数の比が0.82〜1.18である。
さらにのぞましくは、機械方向の光弾性係数および機械方向に垂直な方向の光弾性係数がともに3.0×10-11m2/N以下であり、かつ、機械方向の光弾性係数/機械方向に垂直な方向の光弾性係数の比が0.84〜1.16である。
具体的な測定方法としては、本発明の透明フィルム試料12mm×120mmの長軸方向に対して引っ張り応力をかけ、その際のレターデーションをエリプソメーター(M150、日本分光(株))で測定し、応力に対するレターデーションの変化量から光弾性係数を算出した。
本発明の透明フィルムの60℃90%RH24時間後での寸法変化率および90℃dry24時間後での寸法変化率がいずれも機械方向、機械方向に垂直な方向ともに±0.5%以下であり、かつ、いずれの場合も(機械方向の寸法変化率)/(機械方向に垂直な方向の寸法変化率)の比が0.3〜2.5であることがのぞましい。
よりのぞましくは、60℃90%RH24時間後での寸法変化率および90℃dry24時間後での寸法変化率がいずれも機械方向、機械方向に垂直な方向ともに±0.4%以下であり、かつ、いずれの場合も(機械方向の寸法変化率)/(機械方向に垂直な方向の寸法変化率)の比が0.4〜2.2である。
具体的な測定方法としては、本発明の透明フィルム試料30mm×120mmを2枚用意し、25℃、60%RHで24時間調湿し、自動ピンゲージ(新東科学(株))にて、両端に6mmφの穴を100mmの間隔で開け、パンチ間隔の原寸(L0)とした。1枚の試料を60℃、90%RHにて24時間処理した後のパンチ間隔の寸法(L1)を測定、もう1枚の試料を90℃、5%RHにて24時間処理した後のパンチ間隔の寸法(L2)を測定した。すべての間隔の測定において最小目盛り1/1000mmまで測定した。60℃、90%RHの寸度変化率={(L0−L1)/L0}×100、90℃、5%RHの寸度変化率={(L0−L2)/L0}×100、として寸度変化率を求めた。
本発明の透明フィルムの吸湿膨張係数は30×10-5/%RH以下とすることが好ましい。吸湿膨張係数は、15×10-5/%RH以下とすることが好ましく、10×10-5/%RH以下であることがさらに好ましい。また、吸湿膨張係数は小さい方が好ましいが、通常は、1.0×10-5/%RH以上の値である。また機械方向と垂直方向とで吸湿膨張係数がほぼ同等になることがのぞましい。吸湿膨張係数は、一定温度下において相対湿度を変化させた時の試料の長さの変化量を示す。この吸湿膨張係数を調節することで、透明フィルムを光学補償フィルム支持体として用いた際、光学補償フィルムの光学補償機能を維持したまま、額縁状の透過率上昇すなわち歪みによる光漏れを防止することができる。
本発明の透明フィルムの評価に当たって、以下の方法で測定して実施した。
本発明の透明フィルムにおいてはRe=(nx−ny)×dで表されるフィルム面内のレターデーション値Reは0≦Re≦20であることがのぞましい。よりのぞましくは0≦Re≦15であり、0≦Re≦10であることがさらにのぞましい。
測定は試料70mm×100mmを、25℃、60%RHで2時間調湿し、自動複屈折計(KOBRA21DH、王子計測(株)にて589nmにおける垂直方向から測定した。
本発明の透明フィルムにおいてはRth=((nx+ny)/2−nz)×dで表されるフィルム膜厚方向のレターデーション値Rthは|Rth|≦25であることがのぞましい。よりのぞましくは|Rth|≦23であり、|Rth|≦20であることがさらにのぞましい。
測定は試料30mm×40mmを、25℃,60%RHで2時間調湿し、エリプソメーター(M150、日本分光(株))で、632.8nm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(面内の遅相軸を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して+40°、−40°傾斜した方向)同様に測定したレターデーション値の計3つの方向で測定したレターデーション値と平均屈折率の仮定値(セルロースアシレート:1.48)及び入力された膜厚値を基にエリプソメーターが算出した。
(偏光板の湿度変化、温度変化に対するパネル上での光漏れ、色味変化)
本発明の透明フィルムは液晶表示装置用の偏光子の透明保護フィルムとして好ましく用いることができる。これを液晶表示装置に実装して、装置内部のバックライトで温度が上昇したり、高温高湿度の環境下にて用いられる場合を想定した場合、特に黒表示時に本来ならば画面全体が黒く表示されるべき時に、表示装置の枠の周囲から光が漏れるムラ故障や色味が変化する故障を、これまでに用いられてきた偏光板の保護膜よりも低減することがのぞましい。さらにのぞましくは上記のような故障をゼロにすることである。
本発明の透明フィルムを形成する材料としては、光学性能透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性、等方性などに優れるポリマーが好ましく、上述のRe、Rthが、上述した式(iii)(iv)を満たす範囲であればどのような材料を用いても良い。例えば、ポリカーボネート系ポリマー、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマーなどがあげられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、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、ビニルアルコール系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、または前記ポリマーを混合したポリマーも例としてあげられる。また本発明の透明フィルムは、アクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の紫外線硬化型、熱硬化型の樹脂の硬化層として形成することもできる。
本発明の透明フィルムに用いられるセルロースアシレート原料のセルロースとしては、綿花リンタや木材パルプ(広葉樹パルプ,針葉樹パルプ)などがあり、何れの原料セルロースから得られるセルロースアシレートでも使用でき、場合により混合して使用してもよい。これらの原料セルロースについての詳細な記載は、例えば、丸澤、宇田著、「プラスチック材料講座(17)繊維素系樹脂」(日刊工業新聞社、1970年発行)や発明協会公開技報公技番号2001−1745号(7頁〜8頁)に記載のセルロースを用いることができ、セルロースアシレートフィルムに対しては特に限定されるものではない。
次に上述のセルロースを原料に製造されるセルロースアシレートについて記載する。セルロースアシレートはセルロースの水酸基がアシル化されたもので、その置換基はアシル基の炭素原子数が2のアセチル基から炭素原子数が22のものまでいずれも用いることができる。セルロースアシレートにおいて、セルロースの水酸基への置換度については特に限定されないが、セルロースの水酸基に置換する酢酸及び/又は炭素原子数3〜22の脂肪酸の結合度を測定し、計算によって置換度を得ることができる。測定方法としては、ASTMのD−817−91に準じて実施することが出来る。
本発明で好ましく用いられるセルロースアシレートの重合度は、粘度平均重合度で180〜700であり、セルロースアセテートにおいては、180〜550がより好ましく、180〜400が更に好ましく、180〜350が特に好ましい。重合度が高すぎるとセルロースアシレートのドープ溶液の粘度が高くなり、流延によりフィルム作製が困難になる。重合度が低すぎると作製したフィルムの強度が低下してしまう。平均重合度は、宇田らの極限粘度法(宇田和夫、斉藤秀夫、繊維学会誌、第18巻第1号、105〜120頁、1962年)により測定できる。特開平9−95538号公報に詳細に記載されている。
特に、アシル置換基が、実質的にアセチル基のみからなり、平均重合度が180〜550であるセルロースアシレートを用いて本発明の透明フィルムを作製すると、光学異方性をより低下できる。
本発明の透明フィルムは熱可塑性のポリマー樹脂を熱溶融して製膜しても良いし、ポリマーを均一に溶解した溶液から溶液製膜(ソルベントキャスト法)によって製膜しても良い。熱溶融製膜の場合は種々の添加剤(例えば、光学的異方性を低下する化合物、波長分散調整剤、紫外線防止剤、可塑剤、劣化防止剤、微粒子、光学特性調整剤など)を熱溶融時に加えることができる。一方、透明フィルムを溶液から調整する場合は、ポリマー溶液(以下、ドープという)には、各調製工程において用途に応じた種々の添加剤(例えば、光学的異方性を低下する化合物、波長分散調整剤、紫外線防止剤、可塑剤、劣化防止剤、微粒子、光学特性調整剤など)を加えることができ、これらについて以下に説明する。またその添加する時期はドープ作製工程において何れでも添加しても良いが、ドープ調製工程の最後の調製工程に添加剤を添加し調製する工程を加えて行ってもよい。
まず、本発明の透明フィルムの光学的異方性を低下させる化合物について説明する。本発明の発明者らは、鋭意検討した結果、フィルム中のポリマーが面内および膜厚方向に配向するのを抑制する化合物を用いて光学的異方性を十分に低下させ、ReがゼロかつRthがゼロに近くなるようにした。このためには光学的異方性を低下させる化合物はポリマーに十分に相溶し、化合物自身が棒状の構造や平面性の構造を持たないことが有利である。具体的には芳香族基のような平面性の官能基を複数持っている場合、それらの官能基を同一平面ではなく、非平面に持つような構造が有利である。
[透明フィルムの光学的異方性を低下させる化合物の添加量]
本発明のセルロースアシレートフィルムの光学的異方性、とくに下記式(ii)で表されるフィルム膜厚方向のレターデーションRthを低下させる化合物を、下記式(v)、(vi)をみたす範囲で少なくとも一種含有することがのぞましい。
(ii)Rth=((nx+ny)/2−nz)×d
(v)(Rth(A)−Rth(0))/A≦−1.0
(vi)0.01≦A≦30
上記式(v)、(vi)は
(v)(Rth(A)−Rth(0))/A≦−2.0
(vi)0.05≦A≦25
であることがよりのぞましく、
(v)(Rth(A)−Rth(0))/A≦−3.0
(vi)0.1≦A≦20
であることがさらにのぞましい。
ここで、
Rth(A):Rthを低下させる化合物をA%含有したフィルムのRth(nm)
Rth(0):Rthを低下させる化合物を含有しないフィルムのRth(nm)
A:フィルム原料ポリマーの質量を100としたときの化合物の質量(%)
である。
次に、一般式(1)および(2)の化合物について説明する。
一般式(3)として好ましくは下記一般式(4)で表される化合物である。
本発明の透明フィルムにおいては、ReおよびRthが小さいことが特徴であり、さらにいえば、これらReおよびRthの波長による依存性すなわち波長分散も小さいことがのぞましい。この、波長分散を低下させる手段として、本発明においては透明フィルムに対して波長分散を調整する化合物(以下波長分散調整剤ともいう)を添加することが有効であり、以下これら化合物について説明する。本発明の透明フィルムのRthの波長分散を良化させるためには、下記式(x)で表されるRthの波長分散ΔRth=|Rth(400)−Rth(700)|を低下させる化合物を、下記式(xi)、(xii)をみたす範囲で少なくとも一種含有することがのぞましい。
(x) ΔRth=|Rth(400)−Rth(700)|
(xi) (ΔRth(B)−ΔRth(0))/B≦−2.0
(xii) 0.01≦B≦30
上記式(xi)、(xi)は
(xi) (ΔRth(B)−ΔRth(0))/B≦−3.0
(xii) 0.05≦B≦25
であることがよりのぞましく、
(xi) (ΔRth(B)−ΔRth(0))/B≦−4.0
(xii) 0.1≦B≦20
であることがさらにのぞましい。
ここで、
Rth(400):400nmにおけるRth(nm)
Rth(700):700nmにおけるRth(nm)
ΔRth(B):ΔRthを低下させる化合物をB%含有したフィルムのΔRth(nm)
ΔRth(0):ΔRthを低下させる化合物を含有しないフィルムのΔRth(nm)
B:フィルム原料ポリマーの質量を100としたときの化合物の質量(%)
である。
上記の波長分散調整剤は、200〜400nmの紫外領域に吸収を持ち、フィルムの|Re(400)−Re(700)|および|Rth(400)−Rth(700)|を低下させる化合物を少なくとも1種、透明フィルム固形分に対して0.01〜30質量%含むことによって透明フィルムのRe、Rthの波長分散を調整した。添加量としては0.1〜30質量%含むことによって透明フィルムのRe、Rthの波長分散を調整した。
上述した本発明で好ましく用いられる波長分散調整剤の添加量は、透明の0.01ないし30質量%であることが好ましく、0.1ないし20質量%であることがより好ましく、0.2ないし10質量%であることが特に好ましい。
またこれら波長分散調整剤は、単独で用いても、2種以上化合物を任意の比で混合して用いてもよい。
またこれら波長分散調整剤を添加する時期はドープ作製工程中の何れであってもよく、ドープ調製工程の最後に行ってもよい。
Q1で表される含窒素芳香族ヘテロ環は更に置換基を有してもよく、置換基としては後述の置換基Tが適用できる。また、置換基が複数ある場合にはそれぞれが縮環して更に環を形成してもよい。
芳香族炭化水素環として好ましくは(好ましくは炭素数6〜30の単環または二環の芳香族炭化水素環(例えばベンゼン環、ナフタレン環などが挙げられる。)であり、より好ましくは炭素数6〜20の芳香族炭化水素環、更に好ましくは炭素数6〜12の芳香族炭化水素環である。)更に好ましくはベンゼン環である。
芳香族ヘテロ環として好ましくは窒素原子あるいは硫黄原子を含む芳香族ヘテロ環である。ヘテロ環の具体例としては、例えば、チオフェン、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、トリアゾール、トリアジン、インドール、インダゾール、プリン、チアゾリン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾリン、オキサゾール、オキサジアゾール、キノリン、イソキノリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、テトラゾール、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラザインデンなどが挙げられる。芳香族ヘテロ環として好ましくは、ピリジン、トリアジン、キノリンである。
Q2であらわされる芳香族環として好ましくは芳香族炭化水素環であり、より好ましくはナフタレン環、ベンゼン環であり、特に好ましくはベンゼン環である。Q2は更に置換基を有してもよく、後述の置換基Tが好ましい。
置換基Tとしては例えばアルキル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12、特に好ましくは炭素数1〜8であり、例えばメチル、エチル、iso−プロピル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル、p−メチルフェニル、ナフチルなどが挙げられる。)、置換又は未置換のアミノ基(好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数0〜10、特に好ましくは炭素数0〜6であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12、特に好ましくは炭素数1〜8であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシなどが挙げられる。)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜16、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルオキシ、2−ナフチルオキシなどが挙げられる。)、アシル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜20、より好ましくは炭素数7〜16、特に好ましくは炭素数7〜10であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜20、より好ましくは炭素数7〜16、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数0〜16、特に好ましくは炭素数0〜12であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜16、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。)、スルホニル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる。)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、具体的には例えばイミダゾリル、ピリジル、キノリル、フリル、ピペリジル、モルホリノ、ベンゾオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリルなどが挙げられる。)、シリル基(好ましくは、炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは、炭素数3〜24であり、例えば、トリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる)などが挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよい。また、置換基が二つ以上ある場合は、同じでも異なってもよい。また、可能な場合には互いに連結して環を形成してもよい。
一般式(101−A)
R1およびR3として好ましくは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、置換または無置換のアミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子であり、より好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子であり、更に好ましくは水素原子、炭素1〜12アルキル基であり、特に好ましくは炭素数1〜12のアルキル基(好ましくは炭素数4〜12)である。
一般式(101−B)
一般式(102)
Q1およびQ2で表される芳香族炭化水素環として好ましくは(好ましくは炭素数6〜30の単環または二環の芳香族炭化水素環(例えばベンゼン環、ナフタレン環などが挙げられる。)であり、より好ましくは炭素数6〜20の芳香族炭化水素環、更に好ましくは炭素数6〜12の芳香族炭化水素環である。)更に好ましくはベンゼン環である。
Q1およびQ2で表される芳香族ヘテロ環として好ましくは酸素原子、窒素原子あるいは硫黄原子のどれかひとつを少なくとも1つ含む芳香族ヘテロ環である。ヘテロ環の具体例としては、例えば、フラン、ピロール、チオフェン、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、トリアゾール、トリアジン、インドール、インダゾール、プリン、チアゾリン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾリン、オキサゾール、オキサジアゾール、キノリン、イソキノリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、テトラゾール、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラザインデンなどが挙げられる。芳香族ヘテロ環として好ましくは、ピリジン、トリアジン、キノリンである。
Q1およびQ2であらわされる芳香族環として好ましくは芳香族炭化水素環であり、より好ましくは炭素数6〜10の芳香族炭化水素環であり、更に好ましくは置換または無置換のベンゼン環である。
Q1およびQ2は更に置換基を有してもよく、後述の置換基Tが好ましいが、置換基にカルボン酸やスルホン酸、4級アンモニウム塩を含むことはない。また、可能な場合には置換基同士が連結して環構造を形成してもよい。
一般式(102−A)
一般式(102−B)
R10として好ましくは置換または無置換のアルキル基であり、より好ましくは炭素数5〜20の置換または無置換のアルキル基であり、更に好ましくは炭素数5〜12の置換または無置換のアルキル基(n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、ベンジル基、などが挙げられる。)であり、特に好ましくは、炭素数6〜12の置換または無置換のアルキル基(2−エチルヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、ベンジル基)である。
以下に一般式(102)で表される化合物の具体例を挙げるが、本発明は下記具体例に何ら限定されるものではない。
一般式(103)
Q1およびQ2は更に置換基を有してもよく、後述の置換基Tが好ましい。置換基Tとしては例えばアルキル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12、特に好ましくは炭素数1〜8であり、例えばメチル、エチル、iso−プロピル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル、p−メチルフェニル、ナフチルなどが挙げられる。)、置換又は未置換のアミノ基(好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数0〜10、特に好ましくは炭素数0〜6であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12、特に好ましくは炭素数1〜8であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシなどが挙げられる。)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜16、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルオキシ、2−ナフチルオキシなどが挙げられる。)、アシル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜20、より好ましくは炭素数7〜16、特に好ましくは炭素数7〜10であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜20、より好ましくは炭素数7〜16、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数0〜16、特に好ましくは炭素数0〜12であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜16、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。)、スルホニル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる。)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、具体的には例えばイミダゾリル、ピリジル、キノリル、フリル、ピペリジル、モルホリノ、ベンゾオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリルなどが挙げられる。)、シリル基(好ましくは、炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは、炭素数3〜24であり、例えば、トリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる)などが挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよい。また、置換基が二つ以上ある場合は、同じでも異なってもよい。また、可能な場合には互いに連結して環を形成してもよい。
一般式(103−A)
一般式(103−B)
一般式(103−C)
本発明の透明フィルムは、場合により表面処理を行うことによって、透明フィルムと各機能層(例えば、下塗層およびバック層)との接着の向上を達成することができる。例えばグロー放電処理、紫外線照射処理、コロナ処理、火炎処理、酸またはアルカリ処理を用いることができる。ここでいうグロー放電処理とは、10-3〜20Torrの低圧ガス下でおこる低温プラズマでもよく、更にまた大気圧下でのプラズマ処理も好ましい。プラズマ励起性気体とは上記のような条件においてプラズマ励起される気体をいい、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、窒素、二酸化炭素、テトラフルオロメタンの様なフロン類及びそれらの混合物などがあげられる。これらについては、詳細が発明協会公開技報公技番号2001−1745号(2001年3月15日発行、発明協会)にて30頁〜32頁に詳細に記載されており、本発明において好ましく用いることができる。
本発明の透明フィルムを偏光板の透明保護フィルムとして用いる場合の表面処理の有効な手段の1つとしてアルカリ鹸化処理が上げられる。この場合、アルカリ鹸化処理後のフィルム表面の接触角が55°以下であることがのぞましい。よりのぞましくは50°以下であり、45°以下であることがさらにのぞましい。接触角の評価法はアルカリ鹸化処理後のフィルム表面に直径3mmの水滴を落とし、フィルム表面と水滴のなす角をもとめる通常の手法によって親疎水性の評価として用いることができる。
本発明の透明フィルムは、その用途として光学用途と写真感光材料に適用される。特に光学用途が液晶表示装置であることが好ましく、液晶表示装置が、二枚の電極基板の間に液晶を担持してなる液晶セル、その両側に配置された二枚の偏光素子、および該液晶セルと該偏光素子との間に少なくとも一枚の光学補償シートを配置した構成であることがさらに好ましい。これらの液晶表示装置としては、TN、IPS、FLC、AFLC、OCB、STN、ECB、VAおよびHANが好ましい。
その際に前述の光学用途に透明フィルムを用いるに際し、各種の機能層を付与することが実施される。それらは、例えば、帯電防止層、硬化樹脂層(透明ハードコート層)、反射防止層、易接着層、防眩層、光学補償層、配向層、液晶層などである。透明フィルムを用いることができるこれらの機能層及びその材料としては、界面活性剤、滑り剤、マット剤、帯電防止層、ハードコート層などが挙げられ、発明協会公開技報公技番号2001−1745号(2001年3月15日発行、発明協会)にて32頁〜45頁に詳細に記載されており、本発明において好ましく用いることができる。
本発明の透明フィルムの用途について説明する。
本発明の透明フィルムは特に偏光板保護フィルム用として有用である。偏光板保護フィルムとして用いる場合、偏光板の作製方法は特に限定されず、一般的な方法で作製することができる。得られた透明フィルムをアルカリ処理し、ポリビニルアルコールフィルムを沃素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子の両面に完全ケン化ポリビニルアルコール水溶液を用いて貼り合わせる方法がある。アルカリ処理の代わりに特開平6−94915号公報、特開平6−118232号公報に記載されているような易接着加工を施してもよい。
保護フィルム処理面と偏光子を貼り合わせるのに使用される接着剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアルコール系接着剤や、ブチルアクリレート等のビニル系ラテックス等が挙げられる。
偏光板は偏光子及びその両面を保護する保護フィルムで構成されており、更に該偏光板の一方の面にプロテクトフィルムを、反対面にセパレートフィルムを貼合して構成される。プロテクトフィルム及びセパレートフィルムは偏光板出荷時、製品検査時等において偏光板を保護する目的で用いられる。この場合、プロテクトフィルムは、偏光板の表面を保護する目的で貼合され、偏光板を液晶板へ貼合する面の反対面側に用いられる。又、セパレートフィルムは液晶板へ貼合する接着層をカバーする目的で用いられ、偏光板を液晶板へ貼合する面側に用いられる。
液晶表示装置には通常2枚の偏光板の間に液晶を含む基板が配置されているが、本発明の光学フィルムを適用した偏光板保護フィルムはどの部位に配置しても優れた表示性が得られる。特に液晶表示装置の表示側最表面の偏光板保護フィルムには透明ハードコート層、防眩層、反射防止層等が設けられるため、該偏光板保護フィルムをこの部分に用いることが得に好ましい。
本発明の透明フィルムは、様々な用途で用いることができ、液晶表示装置の光学補償フィルムとして用いると特に効果がある。なお、光学補償フィルムとは、一般に液晶表示装置に用いられ、位相差を補償する光学材料のことを指し、位相差板、光学補償シートなどと同義である。光学補償フィルムは複屈折性を有し、液晶表示装置の表示画面の着色を取り除いたり、視野角特性を改善したりする目的で用いられる。
前記液晶性化合物としては、ディスコティック液晶性化合物または棒状液晶性化合物が好ましい。
本発明に使用可能なディスコティック液晶性化合物の例には、様々な文献(C.Destrade et al.,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,vol.71,page 111(1981);日本化学会編、季刊化学総説、No.22、液晶の化学、第5章、第10章第2節(1994);B.Kohne et al.,Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.,page 1794(1985);J.Zhang et al.,J.Am.Chem.Soc.,vol.116,page 2655(1994))に記載の化合物が含まれる。
D(−L−P)n
式中、Dは円盤状コアであり、Lは二価の連結基であり、Pは重合性基であり、nは4〜12の整数である。前記式中の円盤状コア(D)、二価の連結基(L)及び重合性基(P)の好ましい具体例は、それぞれ、特開2001−4837号公報に記載の(D1)〜(D15)、(L1)〜(L25)、(P1)〜(P18)であり、同公報に記載の内容を好ましく用いることができる。
本発明において、使用可能な棒状液晶性化合物の例には、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が含まれる。以上のような低分子液晶性化合物だけではなく、高分子液晶性化合物も用いることができる。
上記した様に、光学異方性層はポリマーフィルムから形成してもよい。ポリマーフィルムは、光学異方性を発現し得るポリマーから形成する。そのようなポリマーの例には、ポリオレフィン(例、ポリエチレン、ポリプロピレン、ノルボルネン系ポリマー)、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステルおよびセルロースエステル(例、セルローストリアセーテート、セルロースジアセテート)が含まれる。また、これらのポリマーの共重合体あるいはポリマー混合物を用いてもよい。
本発明の透明フィルムを光学補償フィルムとして用いる場合は、偏光素子の透過軸と、透明フィルムからなる光学補償フィルムの遅相軸とをどのような角度で配置しても構わない。
液晶表示装置は、二枚の電極基板の間に液晶を担持してなる液晶セルの両側に偏光板を配置し、必要に応じて位相差フィルム、反射防止フィルム、輝度向上フィルム等の各種光学素子が積層される。
液晶セルの液晶層は、通常は、二枚の基板の間にスペーサーを挟み込んで形成した空間に液晶を封入して形成する。透明電極層は、導電性物質を含む透明な膜として基板上に形成する。液晶セルには、さらにガスバリアー層、ハードコート層あるいは(透明電極層の接着に用いる)アンダーコート層(下塗り層)を設けてもよい。これらの層は、通常、基板上に設けられる。液晶セルの基板は、一般に50μm〜2mmの厚さを有する。
一般に、液晶表示装置は液晶パネルの外周部を「ベゼル」と呼ばれるステンレス等の金属板からなる固定枠で固定して液晶モジュールとし、この液晶モジュールを他の構成部材と共に筐体内に組み立て、収納して製造される。本発明でも同様の構成で用いられる。
本発明の液晶表示装置を構成する液晶セルの基板は、ガラスまたは樹脂(プラスチック)からなる。当該ガラスまたは樹脂は添加剤を含んでいてもよく、また基板はガラスまたは樹脂以外の構成要素を保持していてもよい。そして、ガラスや樹脂からなるセル基板の間に液晶を封入することができる。
液晶表示装置を薄型化する観点からは、基板は、厚さ1mm以下のものが好ましく、0.7mm以下がさらに好ましく、0.5mm以下が最も好ましい。
次に、液晶表示装置において積層体を構成する偏光板について説明する。
本発明において、偏光板の種類は本発明の条件を満足しうるものであれば特に制限はないが、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムを、二色性を有するヨウ素または二色性染料で染色し、延伸して配向させた後に架橋、乾燥させた偏光子と、保護膜とを貼り合わせて製造される吸収型偏光板を好ましく用いることができる。偏光子は光透過率や偏光度に優れるものが好ましい。光透過率は30%〜50%が好ましく、35%〜50%がさらに好ましく、40%〜50%であることが最も好ましい。偏光度は90%以上であることが好ましく、95%以上であることがさらに好ましく、99%以上であることが最も好ましい。30%以下の透過率、もしくは90%以下の偏光度の場合には液晶表示装置の輝度やコントラストが低く、表示品位が低下する。偏光子の厚さは1〜50μmが好ましく、1〜30μmがさらに好ましく、8〜25μmであることが最も好ましい。
液晶表示装置の表側の積層体は、偏光板を含み、さらに偏光板の視認側および液晶セル側に接着される光学部材も含むことができる。
偏光板の視認側表面にはハードコートフィルム、反射防止フィルム、防眩フィルム等を貼りあわせまたは表面処理によって適宜設ける場合がある。ハードコートフィルムまたはハードコート処理は、偏光板表面の傷付き防止などを目的に施されるものであり、例えばシリコーン系などの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り性等に優れる硬化皮膜を、透明保護フィルムの表面に付加する方式などにて形成することができる。反射防止フィルムまたは反射防止処理(アンチリフレクション)は、偏光板表面での外光の反射防止を目的に施されるものであり、防眩フィルムまたは防眩処理(アンチグレア)はパネル(画面)の表面で外光が反射してパネルからの透過光の視認を阻害することの防止を目的に施されるものであり、例えばサンドブラスト方式やエンボス加工方式等による粗面化方式や、透明微粒子を含有した塗工液をコーティングする方式などの適宜な方式にて、保護膜表面に微細凹凸構造を付与することにより形成することができる。
本発明において偏光板を含む裏側の積層体とは、偏光板を含み、さらに偏光板の液晶セル側およびバックライト側に接着される光学部材も含むことができる。
偏光板の液晶セル側には光学補償フィルム、またバックライト側には拡散シート、輝度向上膜などを必要に応じて用いる場合がある。これら各部材同士は粘着剤を用いて接着しても良く、このときの粘着剤も裏側の積層体に含まれる。ただし、拡散シートや輝度向上膜などがバックライト側に配置されても裏側の偏光板と直接接着されていない場合は、本発明では裏側の積層体には含まないものとする。
本発明の液晶表示装置においては、基板の表側(視認側)の積層体および基板の裏側の積層体を構成する層について、各層の弾性率とその断面積を掛け合わせた値の総和が、基板の表側より基板の裏側を大きくすることによって、反りおよび反りによる表示悪化(液晶表示装置におけるコーナームラ発生等)を防止することができる。具体的には、下記式(viii)を満たすことによって、反りおよび反りによる表示悪化を効果的に防止することができる。パネルの反りによるコーナームラは、特にIPS方式の液晶表示装置でみられるため、IPS型液晶表示装置において下記式(viii)を満たすようにパネル設計を行うと特に効果的である。
(viii) Σi(Efi×Sfi)/Σj(Erj×Srj)≦0.99
[上式において、Efiは表側の積層体を構成するi番目の層の長辺方向の弾性率を表し、Sfiは表側の積層体を構成するi番目の層の短辺を一辺とする断面積を表し、Erjは基板の裏側の積層体を構成するj番目の層の長辺方向の弾性率を表し、Srjは基板の裏側の積層体を構成するj番目の層の短辺を一辺とする断面積を表す。]
式(viii)の上限値は0.99であるが、上限値は0.95がより好ましく、0.90がさらに好ましく、0.85がとくに好ましい。また式(viii)の値は0.7以上であることが好ましい。0.7以上であれば、積層体全体が抗力に対抗する力のバランスが表側と裏側のいずれにも偏ることがないため、かえって表面が視認側に凸に反るようなことも生じにくい。表側積層体または裏側積層体の少なくとも1つに本発明の透明フィルムを部材(偏光子保護膜、光学補償フィルムの支持体など)として用い、さらに上記式を満たすようにパネル設計を行うことで、光漏れや色味変化が少なく、さらにコーナームラも抑制した液晶表示装置を提供できる。
本発明において、表側、裏側の各層の厚みは上記式(viii)中の断面積に関係していることから、適宜調整することが望ましい。厚みが大きければ各層の断面積を大きくすることができる。偏光子、保護膜、光学部材、粘着層、それぞれの素材に応じて適宜調整することが望ましい。
本発明の液晶表示装置は、パネルの反りに関して、温度60℃、相対湿度90%にて48時間経時後、温度25℃相対湿度60%の環境下に移して20分後の時点でのパネルの反り量w(mm)が、パネルの長辺方向の長さL(mm)に対して、w/L≦0.01を満たすことが好ましい。w/L≦0.01であればパネルの反りによるコーナームラの表示性能の低下を抑制できる。より望ましくはw/L≦0.005であり、w/L≦0.003を満たすことがさらに望ましい。
本発明の液晶表示装置は、温度60℃、相対湿度90%にて48時間経時後、温度25℃相対湿度60%の環境下に移して20分後の時点では、表側(視認側)表面と筐体の内部とでは温度や湿度の環境が異なることがあり、環境条件を移してから20分後の時点で、下記式(xiii)および(xiv)を満たすことが望ましい。
(xiii) Hf≧Hr
(xiv) Tf≦Tr
上式において、Hfは表側の積層体の最外層表面の相対湿度(%)、Hrは基板の裏側の積層体の最外層表面の相対湿度(%)、Tfは表側の積層体の最外層表面の温度(℃)、Trは基板の裏側の積層体の最外層表面の温度(℃)を表す。
本発明の透明フィルムは、様々な表示モードの液晶セルに用いることができる。TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、AFLC(Anti−ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)、およびHAN(Hybrid Aligned Nematic)のような様々な表示モードが提案されている。また、上記表示モードを配向分割した表示モードも提案されている。本発明の透明フィルムは、いずれの表示モードの液晶表示装置においても有効である。また、透過型、反射型、半透過型のいずれの液晶表示装置においても有効である。
本発明の透明フィルムを、TNモードの液晶セルを有するTN型液晶表示装置の光学補償シートの支持体として用いてもよい。TNモードの液晶セルとTN型液晶表示装置については、古くから良く知られている。TN型液晶表示装置に用いる光学補償シートについては、特開平3−9325号、特開平6−148429号、特開平8−50206号、特開平9−26572号の各公報に記載がある。また、モリ(Mori)他の論文(Jpn.J.Appl.Phys. Vol.36(1997)p.143や、Jpn.J.Appl.Phys. Vol.36(1997)p.1068)に記載がある。
本発明の透明フィルムを、STNモードの液晶セルを有するSTN型液晶表示装置の光学補償シートの支持体として用いてもよい。一般的にSTN型液晶表示装置では、液晶セル中の棒状液晶性分子が90〜360度の範囲にねじられており、棒状液晶性分子の屈折率異方性(Δn)とセルギャップ(d)との積(Δnd)が300〜1500nmの範囲にある。STN型液晶表示装置に用いる光学補償シートについては、特開2000−105316号公報に記載がある。
本発明の透明フィルムは、VAモードの液晶セルを有するVA型液晶表示装置の光学補償シートの支持体として特に有利に用いられる。VA型液晶表示装置に用いる光学補償シートのReレターデーション値を0〜150nmとし、Rthレターデーション値を70〜400nmとすることが好ましい。Reレターデーション値は、20〜70nmであることが更に好ましい。VA型液晶表示装置に二枚の光学的異方性ポリマーフィルムを使用する場合、フィルムのRthレターデーション値は70〜250nmであることが好ましい。VA型液晶表示装置に一枚の光学的異方性ポリマーフィルムを使用する場合、フィルムのRthレターデーション値は150〜400nmであることが好ましい。VA型液晶表示装置は、例えば特開平10−123576号公報に記載されているような配向分割された方式であっても構わない。
本発明の透明フィルムは、IPSモードおよびECBモードの液晶セルを有するIPS型液晶表示装置およびECB型液晶表示装置の光学補償シートの支持体、または偏光板の保護膜としても特に有利に用いられる。これらのモードは黒表示時に液晶材料が略平行に配向する態様であり、電圧無印加状態で液晶分子を基板面に対して平行配向させて、黒表示する。これらの態様において本発明の透明フィルムを用いた偏光板は視野角拡大、コントラストの良化に寄与する。この態様においては、前記偏光板の保護膜と保護膜と液晶セルの間に配置された光学異方性層のレターデーションの値は、液晶層のΔn・dの値の2倍以下に設定するのが好ましい。またRth値の絶対値|Rth|は、25nm以下、より好ましくは20nm以下、さらに好ましくは15nm以下に設定するのが好ましいため、本発明の透明フィルムが有利に用いられる。
本発明の透明フィルムは、OCBモードの液晶セルを有するOCB型液晶表示装置あるいはHANモードの液晶セルを有するHAN型液晶表示装置の光学補償シートの支持体としても有利に用いられる。OCB型液晶表示装置あるいはHAN型液晶表示装置に用いる光学補償シートには、レターデーションの絶対値が最小となる方向が光学補償シートの面内にも法線方向にも存在しないことが好ましい。OCB型液晶表示装置あるいはHAN型液晶表示装置に用いる光学補償シートの光学的性質も、光学的異方性層の光学的性質、支持体の光学的性質および光学的異方性層と支持体との配置により決定される。OCB型液晶表示装置あるいはHAN型液晶表示装置に用いる光学補償シートについては、特開平9−197397号公報に記載がある。また、モリ(Mori)他の論文(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.38(1999)p.2837)に記載がある。
本発明の透明フィルムは、TN型、STN型、HAN型、GH(Guest−Host)型の反射型液晶表示装置の光学補償シートとしても有利に用いられる。これらの表示モードは古くから良く知られている。TN型反射型液晶表示装置については、特開平10−123478号公報、国際公開第98/48320号パンフレット、特許第3022477号公報に記載がある。反射型液晶表示装置に用いる光学補償シートについては、国際公開第00/65384号パンフレットに記載がある。
本発明の透明フィルムは、ASM(Axially Symmetric Aligned Microcell )モードの液晶セルを有するASM型液晶表示装置の光学補償シートの支持体としても有利に用いられる。ASMモードの液晶セルは、セルの厚さが位置調整可能な樹脂スペーサーにより維持されているとの特徴がある。その他の性質は、TNモードの液晶セルと同様である。ASMモードの液晶セルとASM型液晶表示装置については、クメ(Kume)他の論文(Kume et al.,SID 98 Digest 1089 (1998))に記載がある。
本発明の透明フィルムは、またハードコートフィルム、防眩フィルム、反射防止フィルムへの適用が好ましく実施できる。LCD、PDP、CRT、EL等のフラットパネルディスプレイの視認性を向上する目的で、本発明の透明フィルムの片面または両面にハードコート層、防眩層、反射防止層の何れかあるいは全てを付与することができる。このような防眩フィルム、反射防止フィルムとしての望ましい実施態様は、発明協会公開技報公技番号2001−1745号(2001年3月15日発行、発明協会)の54頁〜57頁に詳細に記載されており、本発明の透明フィルムを好ましく用いることができる。
[実施例1]
(透明フィルムの作製)
本発明の透明フィルムの素材としてセルロースアシレートを用いた。
(セルロースアシレート溶液の調製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解し、セルロースアシレート溶液を調製した。なお、セルロースアシレートとしてはアシル化度が異なる三種類(Ac:OH=2.86:0.14)、(Ac:OH=2.92:0.08)、(Ac:Pro:OH=1.9:0.8:0.3)を用いた(カッコ内Acはアセチル置換基、Proはプロピオニル置換基、OHは置換されていない水酸基をあらわし、比率はアシル化度の比率)。
セルロースアセテート 100.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 402.0質量部
メタノール(第2溶媒) 60.0質量部
平均粒径16nmのシリカ粒子(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)を20質量部、メタノール80質量部を30分間よく攪拌混合してシリカ粒子分散液とした。この分散液を下記の組成物とともに分散機に投入し、さらに30分以上攪拌して各成分を溶解し、マット剤溶液を調製した。
平均粒径16nmのシリカ粒子分散液 10.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 76.3質量部
メタノール(第2溶媒) 3.4質量部
セルロースアシレート溶液 10.3質量部
下記の組成物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、添加剤溶液を調製した。光学的異方性(Re、Rth)を低下する化合物および波長分散調整剤については下記表1に示すものを用いた。
光学的異方性を低下する化合物 49.3質量部
波長分散調整剤 7.6質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 58.4質量部
メタノール(第2溶媒) 8.7質量部
セルロースアシレート溶液 12.8質量部
上記セルロースアシレート溶液を94.6質量部、マット剤溶液を1.3質量部、添加剤溶液4.1質量部それぞれを濾過後に混合し、バンド流延機を用いて流延した。上記組成で光学的異方性を低下する化合物および波長分散調整剤のセルロースアシレートに対する質量比はそれぞれ12%、1.2%であった。残留溶剤量30%でフィルムをバンドから剥離し、140℃で40分間乾燥させセルロースアシレートフィルムを製造した。出来あがったセルロースアシレートフィルムの残留溶剤量は0.2%であり、膜厚は80μmであった。
上記実施例1で用いた光学的異方性を低下させる化合物および波長分散調整剤を用いずに、それ以外は実施例1と同様にして比較試料001を作製した。
同様にして、光学的異方性を低下させる化合物の変わりにセルロースアシレートに用いられる可塑剤であるTPP(トリフェニルフォスフェート)を用いる以外は実施例と同様にして比較試料002を作製した。
またフィルム作製の処方は同様だが、フィルムを搬送する際の機械方向にかかるテンションのみを強くかけた比較試料003を作製した。
。(なお、試料1は、本発明の実施例ではなく、参考例である。)これより、本発明の透明フィルムは、Re、Rth(表1)が小さく、引張弾性率、貯
蔵弾性率、光弾性係数(表2)、および高湿度や高温での寸法変化率(表3)がいずれも
、機械方向とそれに垂直な方向との縦横比がほぼ1であることが分かった。
実施例1で得た本発明の透明フィルムを偏光板加工し、以下のようにして液晶表示装置のパネルに実装したと同様の偏光板の評価を行った。
本発明の透明フィルム試料101を、1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に、55℃で2分間浸漬した。室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1規定の硫酸を用いて中和した。再度、室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。このようにして、透明フィルムの表面をケン化した。
続いて、厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して5倍に延伸し、乾燥して厚さ20μmの偏光膜を得た。ポリビニルアルコール(クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、前記のケン化した透明フィルム試料101を2枚用意して偏光膜を間にして貼り合わせ、両面が透明フィルム101によって保護された偏光板を得た。この際両側の透明フィルム試料101の遅相軸が偏光膜の透過軸と平行になるように貼り付け、偏光板101を作製した。同様にして透明フィルム試料102〜105および比較試料001〜003についても偏光板を作製し、以下これら偏光板を偏光板102〜105、001〜003という。偏光板101〜105はいずれも十分な偏光度を持っていた。
上記で作製した偏光板試料101〜105および比較試料からなる偏光板試料001〜003を20cm×30cmに切り出し、これを粘着剤を介してガラス板に固定して60℃90%RHの高湿度下に500時間置いた。これを常温常湿度条件に戻したのち、もう一枚の偏光板でクロスニコルとして、偏光板試料の額縁(サンプルの縁から1cmの場所)についての光漏れを検出した。結果を表4に示した。本発明の透明フィルムからなる偏光板101〜105は、比較試料からなる偏光板001〜003よりも光漏れが少なく、また色味変化が見られず優れていた。
図1に示す構成のIPSモードの液晶表示装置を作製した。具体的には、一対の基板16及び18の間に液晶性分子17を封入して作製した液晶セルを、一対の偏光膜11a及び11bの間に配置した。液晶セルと下側偏光膜11bとの間に、本発明の透明フィルム19を配置し、液晶セルと上側偏光膜11aとの間に、第一光学補償フィルム15及び第二光学補償フィルム13を配置した。なお、偏光膜の透過軸12a、12bと、第一光学補償フィルムの遅相軸15aとの関係は、各々の実施例の説明中に記載する。また、図1中、各部材は便宜上、独立の部材として描かれているが、各部材は他の部材と一体化された後、例えば、透明フィルム19は保護フィルムとして偏光膜11bと一体化された後、装置中に組み込まれている場合もある。
(IPSモード液晶セルの作製)
一枚のガラス基板上に、隣接する電極間の距離が20μmとなるように電極を配設し、その上にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行なった。別に用意した一枚のガラス基板の一方の表面にポリイミド膜を設け、ラビング処理を行なって配向膜とした。二枚のガラス基板を、配向膜同士を対向させて、基板の間隔(ギャップ;d)を3.9μmとし、二枚のガラス基板のラビング方向が平行となるようにして重ねて貼り合わせ、次いで屈折率異方性(Δn)が0.0769及び誘電率異方性(Δε)が正の4.5であるネマチック液晶組成物を封入した。液晶層のd・Δnの値は300nmであった。
本実施例では透明フィルム19と下側偏光膜11bは一体化したものとした。すなわち、下側偏光板は実施例1の透明フィルム試料101〜105より作製した偏光板101〜105、比較例試料001〜002より作製した偏光板001〜002を用いた。
フジタックTD80UF(富士写真フイルム(株)製)を150℃で15%縦一軸延伸することにより光学補償フィルム13を作製した。このフィルムの光学特性は、Re=5nm、Rth=70nmであった。
上記で作製した第二光学補償フィルムの表面をケン化後、このフィルム上に下記の組成の配向膜塗布液をワイヤーバーコーターで20ml/m2塗布した。60度の温風で60秒、さらに100度の温風で120秒乾燥し、膜を形成した。次に、形成した膜にフィルムの遅相軸方向と平行の方向にラビング処理を施して配向膜を形成した。
(配向膜塗布液の組成)
下記の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
テトラメチルアンモニウムフルオライド 0.3質量部
次に、延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて上側偏光膜11aを作製した。これに、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、セルロースアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士写真フイルム(株)製)をこの偏光膜の一方の表面に貼り付けた。その後、偏光膜11aの他の表面に、第二光学補償フィルム13が偏光膜11a側になるように、位相差膜2を貼り合わせて、光学補償層と一体化した上側偏光板を作製した。
さらに、第一光学補償フィルム側が液晶セル側になるように、上側偏光板に上記作製したIPSモードセルを貼り合わせた。ここで、第一光学補償フィルム15の遅相軸15a及びIPSモード液晶セルの配向膜のラビング方向は、上側偏光膜11aの透過軸12aと平行にした。次に、前記で作製した下側偏光板をその偏光膜11bの透過軸12bが、上側偏光膜11aの透過軸12aと直交するように貼り合わせ、液晶表示装置を作製した。
このように作製した液晶表示装置において、左斜め方向60°から観察した際の漏れ光を測定した。結果は表4に示した。本発明の透明フィルムを用いた場合は比較例に対していずれも漏れ光が少なく、本発明の透明フィルムが液晶表示装置のコントラスト(光漏れが少ない)、色味表示の視野角特性に優れていることがわかった。
本発明の透明フィルム試料を用いて、特開2003−315541号公報の実施例1に記載の方法に準じて光学補償フィルム試料を作製した。2,2’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物(6FDA)と、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル(TFMB)から合成された、質量平均分子量(Mw)7万、△nが約0.04のポリイミドを、溶媒にシクロヘキサノンを用い25wt%に調製した溶液を、実施例1で作製した本発明の透明フィルム試料103(厚さ80μm)に塗布した。その後100℃で10分熱処理後、160℃で15%縦一軸延伸することにより厚さ6μmのポリイミドフィルムが本発明の透明フィルムに塗布された光学補償フィルム103を得た。この光学補償フィルム103の光学特性は、Re=72nm、Rth=220nm、配向軸のズレ角度は±0.3度以内で、nx>ny>nzの複屈折層を持つ光学補償フィルムであった。
実施例1で作製した他の本発明の透明フィルム試料101、102、104、105についても同様にして、光学補償フィルム101、102、104、105を得た。
上記の透明フィルム試料103の代わりに、比較フィルム試料001(厚さ80μm)に塗布した以外は同様の操作により、厚さ6μmのポリイミドフィルムが比較フィルム試料001の透明フィルムに塗布された光学補償フィルム001を得た。この光学補償フィルム001の光学特性は、Re=75nm、Rth=280nmであった。
他の比較フィルム試料002、003についても同様にして、光学補償フィルム002、003を得た。
上記実施例4および比較例で得られた光学補償フィルム101〜105、001〜003の、ポリイミドフィルムを塗布していない側をアルカリ鹸化処理し、延伸したポリビニルアルコールにヨウ素を吸着させた偏光子とポリビニルアルコール系接着剤を用いて接着することにより、直接貼り合せた。この際光学補償フィルムのnx方向と偏光板の吸収軸が直交するように貼り合せた。これら光学補償フィルムが液晶セル側となるように粘着剤でVA液晶パネルの下側に貼り合わせた。なお、液晶セルの反対側(上側)には偏光板の吸収軸同士が直交するように市販偏光板のみを粘着剤を介してVA液晶パネルに貼り合せた。以上のようにして得られた液晶表示装置において、斜め方向から観察した際の漏れ光を測定した。コントラスト(光漏れが少ない)の視野角特性を測定したところ、実施例1で得られた本発明の透明フィルム試料101〜105より得られた光学補償フィルム101〜105を用いたものは比較試料001〜003から得た光学補償フィルム001〜003を用いたものよりも左右上下に優れた視野角を有するものであった。したがって、本発明の透明フィルムが、VA用の位相差フィルムとして用いる際にも優れたものであることが判った。結果は表4に示した。
なお、視野角特性の評価は以下のように行った。
○:左右上下のコントラストが優れる
△:光漏れが少しあり、コントラストがやや劣る
×:光漏れによりコントラストが劣る
前記の透明フィルム試料001〜003、101〜105を、1.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液に、55℃で2分間浸漬した。室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1mol/Lの硫酸を用いて中和した。再度、室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。このようにして、透明フィルムの表面を表面処理した。
厚さ25μmの偏光子の両面に、前記表面処理した透明フィルム試料001〜003、101〜105を保護膜として使用し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、表5に示す構成にて貼り合せてヨウ素系偏光板(表側の偏光板、裏側の偏光板)を作製した。
厚さ0.5mmのガラス基板を用いた26インチ(横長辺58cm、縦短辺35cm)サイズのIPS型液晶セルの表側および裏側に、アクリル系粘着剤を介して表5に示す構成にて偏光板と基板が接するように貼り合せて液晶パネルを作製し、この液晶パネルを筐体に組み込んで液晶表示装置を作製した(本発明例1〜6、比較例1)。この際使用した接着剤、粘着剤の引張弾性率は長辺方向、短辺方向の差がほとんどなく、また引張弾性率の値も他の部材に対して無視できる大きさであることを事前に確認した。
また本発明例5および比較例の液晶表示装置では、表側の積層体を構成する偏光板の偏光子吸収軸、表側の積層体を構成する保護膜の機械搬送方向、およびパネルの長辺方向とが平行であり、裏側の積層体を構成する偏光板の偏光子吸収軸と裏側の積層体を構成する保護膜の機械搬送方向とが平行で、表側の積層体を構成する偏光板の吸収軸と裏側の積層体を構成する偏光板の吸収軸が直交するように各部材を配置した。この配置を表5では「順」配置と表す。
作成した液晶表示装置を温度60℃、相対湿度90%の環境下で48時間放置した。処理後、そのまま温度25℃、相対湿度60%の環境に移した。電源を投入し、黒表示状態を目視で観察した。次に、液晶表示装置からパネルのみを取り出して、温度25℃、相対湿度60%の環境下に移してから20分の時点での反り量を測定した。反り量wは長辺方向の長さLに対しての値w/L(mm/mm)として表5に記した。
また、各層の引張弾性率と断面積の積で表される物性値の総和が、裏側積層体よりも表側積層体の方が大きい液晶表示装置では、表裏両側の積層体に本発明の透明フィルムを用いた本発明例6においても、表裏両側の積層体に比較例の透明フィルムが用いられた比較例1と同様に、反り量w/Lが0.01より大きくなり、若干の反りによるコーナームラが生じ、四隅に若干の光もれが生じた。なお、比較例1では、表裏両側の積層体に比較例の透明フィルムが用いられているため、コーナームラに加え、斜め方向の光漏れが明らかに認められた。
11b 下側偏光膜
12a 上側偏光膜の透過軸
12b 下側偏光膜の透過軸
13 第二光学補償フィルム
15 第一光学補償フィルム
15a 第一光学補償フィルムの遅相軸
16 基板
17 液晶性分子
18 基板
16、17、18 液晶セル
19 本発明の透明フィルム
Claims (19)
- ポリマー原料としてセルロースアシレートを含有するとともにさらにフィルム膜厚方向のレターデーションRthを低下させる化合物及びフィルムのRthの波長分散ΔRth=|Rth(400)−Rth(700)|を低下させる波長分散調整剤を含有し、機械方向の引張弾性率が2.4×109〜4.9×109N/m2であり、機械方向に垂直な方向の引張弾性率が2.3×109〜4.7×109N/m2であり、かつ、機械方向の引張弾性率/機械方向に垂直な方向の引張弾性率の比が0.80〜1.36であり、式(i)(ii)で表されるフィルム面内のレターデーション値Re(nm)およびフィルム膜厚方向のレターデーション値Rth(nm)が式(iii)(iv)をみたすことを特徴とするIPS型液晶表示装置用透明フィルム。
(i) Re=(nx−ny)×d
(ii) Rth=((nx+ny)/2−nz)×d
(iii) 0≦Re≦20
(iv) |Rth|≦25
[式中、nxはフィルム平面内の機械方向の屈折率であり、nyはフィルム平面内の機械方向に垂直な方向の屈折率であり、nzはフィルム面に垂直な方向の屈折率であり、そしてdはフィルムの厚み(nm)である。] - 機械方向の貯蔵弾性率および機械方向に垂直な方向の貯蔵弾性率がともに1.5×109〜7.8×109N/m2であり、かつ、機械方向の貯蔵弾性率/機械方向に垂直な方向の貯蔵弾性率の比が0.80〜1.20であることを特徴とする請求項1に記載のIPS型液晶表示装置用透明フィルム。
- 機械方向の光弾性係数および機械方向に垂直な方向の光弾性係数がともに5.0×10-11m2/N以下であり、かつ、機械方向の光弾性係数/機械方向に垂直な方向の光弾性係数の比が0.80〜1.20であることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載のIPS型液晶表示装置用透明フィルム。
- 60℃90%RH24時間後での寸法変化率および90℃dry24時間後での寸法変化率がいずれも機械方向、機械方向に垂直な方向ともに±0.5%以下であり、かつ、いずれの場合も(機械方向の寸法変化率)/(機械方向に垂直な方向の寸法変化率)の比が0.3〜2.5であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のIPS型液晶表示装置用透明フィルム。
- ソルベントキャスト法により製造されたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のIPS型液晶表示装置用透明フィルム。
- フィルム膜厚方向のレターデーションRthを低下させる化合物を、下記式(v)、(vi)をみたす範囲で少なくとも一種含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のIPS型液晶表示装置用透明フィルム。
(v) (Rth(A)−Rth(0))/A≦−1.0
(vi) 0.01≦A≦30
ここで、
Rth(A):Rthを低下させる化合物をA%含有したフィルムのRth(nm)
Rth(0):Rthを低下させる化合物を含有しないフィルムのRth(nm)
A:フィルム原料ポリマーの質量を100としたときの化合物の質量(%)
である。 - 波長分散調整剤を、下記式(xi)、(xii)をみたす範囲で少なくとも一種含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のIPS型液晶表示装置用透明フィルム。
(xi)(ΔRth(B)−ΔRth(0))/B≦−2.0
(xii)0.01≦B≦30
ここで、
ΔRth(B):波長分散調整剤をB%含有したフィルムのΔRth(nm)
ΔRth(0):波長分散調整剤を含有しないフィルムのΔRth(nm)
B:フィルム原料ポリマーの重量を100としたときの化合物の重量(%) - 請求項1〜7のいずれかに記載の透明フィルムに、下記式(vii)をみたす光学異方性層を設けたことを特徴とするIPS型液晶表示装置用光学補償フィルム。
(vii) Re=0〜200(nm)かつ|Rth|=0〜300(nm) - 前記光学異方性層がディスコティック液晶性化合物を用いて形成されたことを特徴とする請求項8に記載のIPS型液晶表示装置用光学補償フィルム。
- 前記光学異方性層が棒状液晶性化合物を用いて形成されたことを特徴とする請求項8または9に記載のIPS型液晶表示装置用光学補償フィルム。
- 前記光学異方性層が複屈折を持つポリマーフィルムからなることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載のIPS型液晶表示装置用光学補償フィルム。
- 前記光学異方性層を形成する前記ポリマーフィルムが、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミドポリエステルイミド、およびポリアリールエーテルケトン、からなる群から選ばれる少なくとも一種のポリマー材料を含有することを特徴とする請求項11に記載のIPS型液晶表示装置用光学補償フィルム。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の透明フィルム、又は請求項8〜12のいずれかに記載の光学補償フィルムを少なくとも1枚用いて、偏光子の保護フィルムとしたIPS型液晶表示装置用偏光板。
- 表面にハードコート層、防眩層、反射防止層の少なくとも一層を設けた請求項13に記載のIPS型液晶表示装置用偏光板。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の透明フィルム、請求項8〜12のいずれかに記載の光学補償フィルム、請求項13または14に記載の偏光板、のいずれかを用いたIPS型液晶表示装置。
- ガラスまたは樹脂からなる基板で液晶を封入した液晶セル、偏光板を含む液晶セルの表側に設けられた積層体、および偏光板を含む液晶セルの裏側に設けられた積層体を有するパネルを備えており、表側を視認側とする液晶表示装置であって、表側の積層体および裏側の積層体の少なくとも一方に請求項13または14に記載の偏光板を含有し、下記式(viii)を満たすことを特徴とするIPS型液晶表示装置。
(viii) Σi(Efi×Sfi)/Σj(Erj×Srj)≦0.99
[上式において、Efiは表側の積層体を構成するi番目の層の長辺方向の引張弾性率を表し、Sfiは表側の積層体を構成するi番目の層の短辺を一辺とする断面積を表し、Erjは基板の裏側の積層体を構成するj番目の層の長辺方向の引張弾性率を表し、Srjは基板の裏側の積層体を構成するj番目の層の短辺を一辺とする断面積を表す。] - 液晶表示装置の表側の表面が開放されており、液晶表示装置の裏面が筐体で閉じられていることを特徴とする請求項16に記載のIPS型液晶表示装置。
- 前記パネルが長方形または正方形であり、長辺が10cm〜500cmであることを特徴とする請求項16または17に記載のIPS型液晶表示装置。
- 温度60℃、相対湿度90%にて48時間経時後、温度25℃相対湿度60%の環境下に移して20分後の時点で、前記パネルの反り量w(mm)が、前記パネルの長辺方向の長さL(mm)に対して、w/L≦0.01を満たすことを特徴とする、請求項16〜18のいずれかに記載のIPS型液晶表示装置。
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