JP4531117B2 - 偏光性拡散フィルムの製造方法および偏光性拡散フィルムを含む液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
この液晶表示装置のバックライトから発せられた光のうち、偏光aは反射偏光子を透過して表示光となり、一方、偏光bは反射偏光子で反射されて反射光となる。反射偏光子で反射された偏光bは、拡散反射板で反射されるとともに、偏光状態がランダム化されて、偏光aと偏光bとを含む光となる。ランダム化された光のうち、偏光aは、反射偏光子を透過して表示光となり、偏光bは再び反射光となる。このようにして、バックライトから発せられた光の利用効率を高めるとされている。この反射偏光子は、ポリエチレンナフタレートからなるフィルムAと、酸成分としてナフタレンジカルボン酸およびテレフタル酸等を用いたコポリエステルからなるフィルムBとが多層に重ね合わされた多層フィルムである。
[1] 実質的に1種類の固有複屈折が0.1以上の結晶性樹脂からなる偏光性拡散フィルムであって、可視光線に対する全光線透過率が50〜90%であり、可視光線に対する透過ヘイズが15〜90%であり、かつ可視光線に対する透過偏光度が20〜90%である、偏光性拡散フィルム。
[2] 前記偏光性拡散フィルムの結晶化度は、8〜40%であり、前記偏光性拡散フィルムに多色光を照射したときの、交差ニコル下における偏光顕微鏡観察において、明部と暗部とが観察され、前記明部と暗部が、実質的に同一の組成からなり、前記明部は、長軸を有し、かつ各明部の前記長軸が互いに略平行であり、前記明部は、前記暗部よりも高い結晶化度および高い配向度を有する、[1]記載の偏光性拡散フィルム。
[3] 前記偏光性拡散フィルムの結晶化度は、8〜40%であり、前記偏光性拡散フィルムに多色光を照射したときの、交差ニコル下における偏光顕微鏡観察において、明部と暗部とが観察され、前記明部と暗部が、実質的に同一の組成からなり、前記明部は、長軸を有し、かつ各明部の前記長軸が互いに略平行であり、前記偏光性拡散フィルムの前記明部の長軸方向に対して略平行な切断面において、前記明部の長軸方向に対して略垂直なラインであって、明部と暗部とを通過する5μmのライン上を、アルゴンイオンレーザーラマン分光光度計により、514.5nmの波長を有する光を照射して0.5μm間隔で走査して得たラマンスペクトルの、1730cm−1付近のラマンバンドの半値幅を測定位置に対してプロットしたときの、隣り合う極大ピークと極小ピークの差分の少なくとも1つが0.2cm−1以上であり、かつ前記偏光性拡散フィルムの前記明部の長軸方向に対して略平行な切断面において、前記明部の長軸方向に対して略垂直なラインであって、明部と暗部とを通過する5μmのライン上を、アルゴンイオンレーザーラマン分光光度計により、前記明部の長軸方向に対して平行および垂直な偏光を照射して0.5μm間隔で走査して得たラマンスペクトルの、前記明部の長軸方向に平行な偏光を照射したときの1615cm−1付近のラマンバンド強度Ipと、前記明部の長軸方向に垂直な偏光を照射したときの1615cm−1付近のラマンバンド強度Ivとの強度比(Ip/Iv)を測定位置に対してプロットしたときの、隣り合う極大ピークと極小ピークの差分の少なくとも1つが0.03以上である、[1]または[2]記載の偏光性拡散フィルム。
[4] 前記偏光性拡散フィルムの結晶化度は、8〜40%であり、前記偏光性拡散フィルムは、前記固有複屈折が0.1以上である結晶性樹脂の一軸延伸樹脂フィルムからなり、前記一軸延伸樹脂フィルムは、フィルム厚さを100μmとしたときの、可視光線に対する透過ヘイズが20〜90%であり、前記一軸延伸樹脂フィルムの延伸方向に対して垂直な切断面のTEM像(撮像範囲のフィルム厚さ方向の距離は0.1μm、かつ撮像面積は45μm2)で明暗構造が観察され、前記明暗構造の明部と暗部とが実質的に同一の組成で構成される、[1]〜[3]のいずれかに記載の偏光性拡散フィルム。
[5] マイクロ波透過型分子配向計で測定される、前記偏光性拡散フィルムの、基準厚さを100μmとしたときの規格化分子配向MOR−cが1.2〜7である、[1]〜[4]のいずれかに記載の偏光性拡散フィルム。
[6] 前記明暗構造の二値化画像における明部の面積分率が6〜80%である、[4]記載の偏光性拡散フィルム。
[7] フィルム厚さを100μmとしたときの、透過偏光度が30〜90%である、[1]〜[6]のいずれかに記載の偏光性拡散フィルム。
[8] 前記結晶化度が8〜30%である、[2]〜[7]のいずれかに記載の偏光性拡散フィルム。
[9] 前記結晶性樹脂は、ポリエステル系樹脂、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、または液晶性樹脂である、[1]〜[8]のいずれかに記載の偏光性拡散フィルム。
[10] 前記結晶性樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂である、[1]〜[9]のいずれかに記載の偏光性拡散フィルム。
[11] 前記偏光性拡散フィルムの少なくとも一方の表面が、集光機能を有する表面形状を有する、[1]〜[10]のいずれかに記載の偏光性拡散フィルム。
[12] 前記集光機能を有する表面形状が、前記偏光性拡散フィルムの表面形状であるか、または前記偏光性拡散フィルムの表面に接する樹脂層の形状である、[11]記載の偏光性拡散フィルム。
[13] 前記集光機能を有する表面形状が、一次元プリズム、二次元プリズム、またはマイクロレンズである、[11]または[12]記載の偏光拡散フィルム。
[14] [1]〜[13]のいずれかに記載の偏光性拡散フィルムの製造方法であって、固有複屈折が0.1以上である結晶性樹脂からなる非晶状態のシートを加熱して、結晶化シートを得るステップと、前記結晶化シートを主として一軸方向に延伸するステップと、を含む、偏光性拡散フィルムの製造方法。
[15] 前記結晶化シートを得るステップでは、下記式(1)で表される温度Tにおいて、結晶化度が3%以上となるまで前記非晶状態のシートを加熱する、[14]記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。
Tc−30℃≦T<Tm−10℃ (1)
(式(1)において、Tcは前記結晶性樹脂の結晶化温度、Tmは前記結晶性樹脂の融点を表す)
[16] 前記結晶化シートの、可視光線に対する透過ヘイズが7〜70%であり、かつ結晶化度が3〜20%である、[14]または[15]記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。
[17] (A)液晶バックライト用面光源、(B)少なくとも1つの光学素子および/またはエアギャップ、(C)[1]〜[13]のいずれかに記載の偏光性拡散フィルム、ならびに(D)液晶セルを2以上の偏光板で挟んでなる液晶パネルを含み、かつ前記(A)から(D)の各部材が、上記の順に配置されている、液晶表示装置。
[18] 前記(C)偏光性拡散フィルムは、前記(D)液晶パネルに隣接して配置されている、[17]記載の液晶表示装置。
[19] 前記(C)偏光性拡散フィルムは、前記(D)液晶パネルを構成する偏光板の光源側保護フィルムを兼ねる、[17]または[18]記載の液晶表示装置。
[20] 前記(C)偏光性拡散フィルムの反射軸と、前記(D)液晶パネルを構成する偏光板であって前記光源側に配置される偏光板の吸収軸方向とは、ほぼ同じである、[17]〜[19]のいずれかに記載の液晶表示装置。
偏光性拡散フィルムとは、「偏光選択性」と「拡散性」を兼ね備えたフィルムである。偏光選択性とは、特定方向の直線偏光を、これと直交する直線偏光よりも多く透過させ、特定方向の直線偏光と直交する直線偏光をより多く反射する特性をいう。一方、拡散性とは、透過光を拡散させる特性をいう。すなわち、偏光性拡散フィルムとは、特定方向の直線偏光を透過させて拡散させるが、これと直交する直線偏光は反射して光入射側へ戻すことができる。
1)分光光度計の積分球の光線入射口側の試験片設置部の手前に偏光解消板をセットし、偏光解消板表面の法線方向から光を入射できるようにする。これにより、試験片であるフィルム表面の法線方向から無偏光の光を入射できるようにする。フィルム表面に、偏光解消板を透過した波長範囲380〜780nmの光を入射させて、10nm毎に全光線透過率を測定する。
2)前記1)で得られた全光線透過データから、JIS R−3106に基づいて、視感平均値の全光線透過率Ttotalを算出する。
3)算出された全光線透過率Ttotalを、フィルム厚さtを100μmとしたときの値(Ttotal@100μm)に変換してもよい。具体的には、以下の式にあてはめればよい。
2)前記1)のフィルムを、フィルム表面を含む平面内で90度回転させて、1)と同様にして全光線透過率を測定する。
3)前記1)と2)で測定した全光線透過率データの各波長での平均値を求めて、平均した全光線透過データを得る。平均した全光線透過データから、視感平均値の全光線透過率Ttotalを算出する。
1)分光光度計の積分球の試験片設置部の手前に偏光板をセットして、セットされた偏光板表面の法線方向から光を入射できるようにする。これにより、試験片に、偏光板の吸収軸に対して垂直な直線偏光を入射できる。
2)試験片であるフィルムを偏光板に密着させてセットして、偏光線に対する全光線透過率を測定する。
3)まず、試験片であるフィルムの延伸軸を、入射する直線偏光の偏光方向に対して平行とする。波長範囲380〜780nmの直線偏光を照射して、波長10nm毎に全光線透過率を測定する。測定値を、偏光板の全光線透過率で除し、JIS R−3106に基づいて、延伸軸に平行な偏光の全光線透過率Tpを求める。求めたTpを、Tp@100μmに変換してもよい。
4)次に、試験片であるフィルムを、フィルム表面を含む平面内で90度回転させて、試験片であるフィルムの延伸軸を、入射する直線偏光の偏光方向に対して垂直とする。3)と同様に、波長範囲380〜780nmの直線偏光を照射して、波長10nm毎に全光線透過率を測定する。3)と同様に、測定値を、偏光板の全光線透過率で除し、JIS R−3106に基づいて、延伸軸と垂直な偏光の全光線透過率Tvを求める。求めたTvを、Tv@100μmに変換してもよい。
5)得られた全光線透過率TpとTv、またはTp@100μmとTv@100μmを、前記式(2)または式(5)にあてはめて、透過偏光度を算出する。
1)分光光度計の光線入射口の試験片設置部の手前に偏光解消板をセットし、偏光解消板表面の法線方向から光を入射できるようにする。これにより、試験片であるフィルム表面の法線方向から無偏光の光を入射できるようにする。フィルム表面に、波長範囲380〜780nmの光を照射して、波長10nm毎に平行光線透過率を測定する。
2)前記1)で得られた平行光線透過データから、JIS R−3106に基づいて、視感平均値の平行光線透過率Tparaを算出する。
3)前記2)算出された平行光線透過率Tparaと、前述の全光線透過率Ttotalから、透過へイズを以下の式(6)から算出する。
4)前記2)で算出された平行光線透過率Tparaを、フィルム厚さtを100μmとしたときの値(Tpara@100μm)に変換する。具体的には、以下の式(7)にあてはめればよい。
5)前記4)で算出されたフィルム厚さtを100μmとしたときの平行光線透過率(Tpara@100μm)と前述のフィルム厚さtを100μmとしたときの全光線透過率(Ttotal@100μm)から、フィルム厚さtを100μmとしたときの透過へイズ(透過ヘイズ@100μm)を以下の式(8)から算出する。
R.de.P.Daubeny,C.W.Bunn,C.J.Brrown,Proc.Roy.Soc.,A226,531(1954)
結晶性樹脂の一軸延伸フィルムは、例えば、(1)結晶性樹脂からなる結晶化シートを準備するステップ、(2)結晶性樹脂からなる結晶化シートを主として一軸方向に延伸するステップ、を含むフローにて製造されうる。規格化分子配向MOR−cを制御するためには、(1)のステップにおける「加熱処理時間および加熱処理温度」、および(2)のステップにおける「延伸速度および延伸温度」の調整が重要である。
本発明の偏光性拡散フィルムは、好ましくは液晶表示装置の部材として用いられる。本発明の偏光性拡散フィルムを、液晶表示装置内に配設したときに、液晶表示装置の輝度、特に正面輝度を高めるために、本発明の偏光性拡散フィルムの一方の面、または両方の面は、集光機能を有する表面形状を有することが好ましい。通常、一方の面にだけ集光機能を有する形状を有することがより好ましい。例えば、偏光性拡散フィルムを、液晶表示装置の部材として用いる場合には、「偏光板と接する側の表面」に集光機能を有する表面形状を有することが好ましい。
本発明の偏光性拡散フィルムは、液晶表示装置に一部材として用いられることが好ましい。具体的に、本発明の液晶表示装置は、(A)液晶バックライト用面光源、(B)少なくとも1の光学素子および/またはエアギャップ、(C)本発明の偏光性拡散フィルム、ならびに(D)液晶セルを2以上の偏光板で挟んでなる液晶パネルを含む。ここで、前記(A)から(D)の各部材は、上記の順に配設されている。
液晶バックライト用面光源は、公知の光源を導光板側面に配設したサイドライト(エッジライト)型面光源、あるいは拡散板下に公知の光源を配列させた直下型面光源などでありうる。公知の光源の例には、冷陰極管(CCFL)や熱陰極管(HCFL)、外部電極蛍光管(EEFL)、平面蛍光管(FFL)、発光ダイオード素子(LED)、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)が含まれる。
光学素子とは、液晶バックライト用面光源からの光を拡散する素子である。前記光学素子の例には、フィラーあるいはビーズ含有のバインダーを塗装した拡散フィルム、プリズムシート、およびマイクロレンズシートが含まれる。
エアギャップとは、液晶バックライト用面光源と本発明の偏光性拡散フィルムの間に設けられる空気層である。この空気層は液晶バックライト用面光源と偏光性反射フィルムとの間の反射界面となり、かつ液晶バックライト用面光源からの光を拡散することができる。エアギャップの例には、プリズムシートの凹部に形成される空気層が含まれる。
液晶セルは、二枚の基板の間にシールされた液晶を含む装置である。基板は、公知の材料で構成されればよく、その例には、ガラス板、プラスチックフィルムが含まれる。偏光板も公知の材料で構成されていればよく、その例には、二色性色素を用いた二色性偏光板が含まれる。下部偏光板は、(A)面光源側に配置され;上部偏光板は、表示画面側に配置される。下部偏光板の吸収軸と、上部偏光板の吸収軸とは、互いに直交している。
一方、一次元プリズムの稜線が、延伸樹脂フィルムの延伸方向と垂直に配置された場合には、表示画面の横方向と平行となることが多い。一次元プリズムの稜線が、表示画面の横方向と平行であると、斜め方向の輝度の低下が少なくなる。
通常、偏光板の偏光子は一軸延伸で製造され、その延伸方向が吸収軸となる。そのため、(C)縦一軸ロール延伸により製造した偏光性拡散フィルムと偏光子とを、ロール・ツー・ロールにて貼り合わせれば、容易に「偏光性拡散機能付きの偏光板」を製造できる。
1枚または複数枚の拡散フィルム;1枚または複数枚の拡散フィルムと、1枚または複数枚のプリズムシート;あるいは1枚または複数枚の拡散フィルムと、1枚または複数枚のプリズムシートと、1枚の上拡散フィルム。
また、従来の液晶表示装置は、拡散フィルムの代わりにマイクロレンズフィルムを備える場合もあるし、(D)に隣接する偏光反射フィルム(住友スリーエム社製DBEF等)を備える場合もある。
(実施例1)
帝人化成社製A−PETシート FR(表面処理なし、厚み330μm)を、70×70mmの大きさに裁断し、一軸延伸用原反とした。次いで、この原反のMD方向が延伸方向となるように、原反の4辺をクランプに挟んで高分子フィルム二軸延伸装置(岩本製作所社製BIX−703型)にセットした。
セットされたフィルムを、予熱温度116℃、予熱時間8.5分で予熱した後、延伸速度24mm/秒で延伸倍率5倍に一軸延伸した。延伸は、フィルムの延伸方向に垂直な端を固定して行う、いわゆる横固定延伸とした。得られた偏光性拡散フィルムの厚さは、66μmであった。予熱時間を8.5分と長くとることにより、延伸直前の原反に白みが生じていた。
実施例1で原料として用いたA−PETシートを、80×80mmの大きさに裁断した。裁断されたシートが加熱により収縮しないよう4辺を固定治具で挟んだ(挟みしろ5mm)。次に、この固定されたフィルムを、ギヤオーブン(ISUZU製作所社製そよかぜSSR−113S)に装入し、温度120℃で5分間加熱し、延伸前の原反を得た。加熱後の原反は白みが生じており、原反の透過ヘイズを、日本電色工業社製濁度計NDZ2000にて測定したところ、21%であった。
この原反の前記挟みしろ部分を裁断して70×70mmの大きさにした後、実施例1と同様にして、一軸延伸した。その際、予熱温度は119℃、予熱時間は2分、延伸速度は48mm/秒、延伸倍率は5倍とした。得られた偏光性拡散フィルムの厚さは82μmであった。
実施例1で原料として用いたA−PETシートを、80×80mmの大きさに裁断した。裁断されたシートが加熱により収縮しないよう4辺を固定治具で挟んだ(挟みしろ5mm)。次に、実施例2と同様にして、この固定されたフィルムを、ギヤオーブンに装入し、温度118℃で5分間加熱し、延伸前段階の原反を得た。加熱後の原反は白みが生じており、実施例2と同様にして透過ヘイズを測定したところ27%であった。
この原反を実施例2と同様にして、一軸延伸した。ただし、本例では、予熱温度は117℃、予熱時間は2分、延伸速度は48mm/秒、延伸倍率は5倍とし、フィルムの延伸方向に垂直な端を固定しないで行う、いわゆる横フリー延伸とした。得られた偏光性拡散フィルムの厚さは165μmであった。
ギヤオーブンによる加熱時間を2分25秒とした他は、実施例3と同様にして、厚さ137μmの偏光性拡散フィルムを得た。ギヤオーブンによる加熱後の原反の透過ヘイズは8%であった。
帝人化成社製ポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂(テオネックスTN8065S)を原料とし、フルフライトスクリューを備えたL/D=32の40mmφ単軸押出機にて、Tダイ製膜した。押出温度は320℃とし、得られたキャスティングシートの厚さは300μmであった。
このシートを70×70mmの大きさに裁断し、一軸延伸用原反とした。次いでこの原反のMD方向を延伸方向とし、実施例1と同様にして一軸延伸した。ただし、予熱温度は150℃、予熱時間は8.5分、延伸速度は24mm/秒、延伸倍率は5倍とした。得られた偏光性拡散フィルムの厚さは60μmであった。予熱時間を8.5分と長くとったため、延伸直前の原反には白みが生じていた。
一軸延伸における予熱時間を4分とした以外は、実施例1と同様にして厚さ64μmのフィルムを得た。延伸直前の原反にはほとんど白みが生じていなかった。
延伸倍率を2倍とした以外は、実施例1と同様にして、厚さ180μmの延伸フィルムを得た。
まず10.4型VA方式TFT液晶表示装置(京セラ社製)を準備した。この装置のバックライトユニット(冷陰極管2灯サイドライト型)の導光板主面上の構成を、以下のように変更した。
1)導光板側の上にビーズ塗布型拡散フィルム(光拡散面と反対面を光入射側としたときの全光線透過率58%、透過ヘイズ91%)を配置した。
2)ビーズ塗布型拡散フィルムの上側の中央部に、実施例1の偏光性拡散フィルムを、該偏光性拡散フィルムの延伸軸(反射軸)が、液晶パネルの下部偏光板の吸収軸と略平行となるように配置した。
3)ビーズ塗布型拡散フィルムの、偏光性拡散フィルムが配置された部位以外の部位を、黒色シートにてマスク遮光した。
実施例1の偏光性拡散フィルムの代わりに、実施例2〜5の偏光性拡散フィルムをそれぞれ用いた以外は、実施例6と同様に液晶表示装置を用意した。
まず10.4型VA方式TFT液晶表示装置(京セラ社製)を準備した。この装置の一部を、以下のように変更した。
1)液晶表示装置パネルの下部偏光板の光源側保護フィルムを剥離した。
2)露出した下部偏光板の中央部に、アクリル系透明粘着材シート(厚さ15μm)を介して実施例2の偏光性拡散フィルムを貼り付けた。偏光性拡散フィルムを、該偏光性拡散フィルムの延伸軸(反射軸)と下部偏光板の吸収軸とが略平行となるように配置した。
3)下部偏光板の、偏光性拡散フィルムを貼り付けた部位以外の部位を、黒色シートでマスク遮光した。
4)さらに、この液晶表示装置のバックライトユニットの導光板主面の上に、ビーズ塗布型拡散フィルム(光拡散面と反対面を光入射側としたときの全光線透過率58%、透過ヘイズ91%)のみを配置した。
実施例1の偏光性拡散フィルムの代わりに、比較例1〜2の延伸フィルム、またはビーズ塗布型拡散フィルム(光拡散面と反対面を光入射側としたときの全光線透過率87%、透過ヘイズ48%)を用いた以外は、実施例6と同様に液晶表示装置を用意した。
実施例7〜11の液晶表示装置は、比較例5の液晶表示装置に比べて、正面相対輝度、40°方向相対輝度、60°方向相対輝度のいずれにおいても高かった。特に実施例7、9〜11の液晶表示装置は、拡散フィルムを設けない基準用液晶表示装置よりも、正面相対輝度、40°方向相対輝度、60°方向相対輝度のいずれにおいても高い値が得られ、輝度の上昇と視野角の改善が認められた。
延伸前の結晶化シートの結晶化度および透過ヘイズと、延伸後の樹脂フィルムの光学特性との関係を検討した。
帝人化成社製A−PETシート FR(表面処理なし、厚み330μm)を、80×80mmの大きさに裁断した。裁断されたシートが加熱により収縮しないよう4辺を固定治具で挟んだ(挟みしろ5mm)。次に、固定されたフィルムを、ギヤオーブン(ISUZU製作所社製そよかぜSSR−113S)に装入し、温度120℃で4分20秒間加熱して原反を得た。加熱後の原反は白みが生じており、原反の透過ヘイズを、日本電色工業社製濁度計NDH2000にて測定したところ、7.7%であった。
ギヤオーブンによる加熱時間を4分50秒間とした以外は、実施例12と同様にして延伸樹脂フィルムを得た。ギヤオーブンによる加熱後の原反の透過ヘイズは19.4%であった。得られた延伸樹脂フィルムの厚さは72μmであった。実施例12と同様に、延伸樹脂フィルムの全光線透過率、透過偏光度および透過ヘイズ、ならびに結晶化度を求めた。測定結果を表3に示した。
三井化学社製ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂(三井PET J125)を原料とし、フルフライトスクリューを備えたL/D=32の40mmφ単軸押出機にて、Tダイ製膜してキャスティングシートを得た。押出温度を270℃とした。得られたキャスティングシートの厚さは300μmであった。
ギヤオーブンによる加熱時間を4分40秒間とし、いわゆる「横フリー延伸(フィルムの延伸方向に垂直な端を固定しないで延伸する)」とした以外は、実施例12と同様にして延伸樹脂フィルムを得た。ギヤオーブンによる加熱後の原反の透過ヘイズは8.9%であった。得られた延伸樹脂フィルムの厚さは134μmであった。実施例12と同様に、延伸樹脂フィルムの全光線透過率、透過偏光度および透過ヘイズ、ならびに結晶化度を求めた。測定結果を表3に示した。
帝人化成社製A−PETシート FR(表面処理なし、厚み330μm)を、70×70mmの大きさに裁断し、一軸延伸用原反とした。この原反の4辺をクランプに挟んで、高分子フィルム二軸延伸装置(岩本製作所社製BIX−703型)にセットし、予熱温度116℃、予熱時間2分でセットされたフィルムを予熱した。延伸直前の原反に白みは視認できなかった。その後、原反のMD方向を延伸方向とし、延伸倍率4.5倍に延伸速度48mm/秒で一軸延伸して、延伸樹脂フィルムを得た。延伸は、フィルムの延伸方向に垂直な端を固定して行う、いわゆる横固定延伸とした。得られたフィルムの厚さは70μmであった。
延伸後の樹脂フィルムの規格化分子配向と光学特性との関係、および延伸後の樹脂フィルムのミクロ構造と光学特性との関係を検討した。
帝人化成社製A−PETシート FR(表面処理なし、厚み330μm、表1において「樹脂A」と称する)を、70×70mmの大きさに裁断し、一軸延伸用原反とした。この原反の4辺をクランプに挟んで、高分子フィルム二軸延伸装置(岩本製作所社製BIX−703型)にセットした。原反のMD方向を、延伸方向とした。セットされたフィルムを予熱した。予熱温度を118℃、予熱時間を8分とした。延伸直前の原反に白みが生じていた。その後、延伸倍率5倍に延伸速度48mm/秒で一軸延伸して、偏光性拡散フィルムを得た。延伸は、フィルムの延伸方向に垂直な端を固定して行う、いわゆる横固定延伸とした。得られたフィルムの厚さは75μmであった。
実施例16で原料として用いたA−PETシートを、80×80mmの大きさに裁断した。裁断されたシートが加熱により収縮しないよう4辺を固定治具で挟んだ(挟みしろ5mm)。次に、固定されたフィルムを、ギヤオーブン(ISUZU製作所社製そよかぜSSR−113S)に装入し、温度120℃で2.8分間加熱し、延伸前の原反を得た。加熱後の原反は白みが生じており、原反の透過ヘイズを、日本電色工業社製濁度計NDH2000にて測定したところ、22%であった。
延伸前のギヤオーブンでの加熱処理条件(加熱温度と加熱時間)、予熱温度と予熱時間および延伸条件(延伸速度および延伸温度)を表4に示されるようにそれぞれ変更した以外は、実施例17と同様に偏光性拡散フィルムを得た。
「横フリー延伸(フィルムの延伸方向に垂直な端を固定しないで延伸する)」とし、さらに、表4に示される、延伸前のギヤオーブンでの加熱処理条件(加熱温度と加熱時間)、予熱温度と予熱時間および延伸条件(延伸速度および延伸温度)に変更した以外は、実施例17と同様にして偏光性拡散フィルムを得た。
実施例17で用いた原反の代わりに、原反として大阪樹脂化工製A−PETシート(PET26P、表面処理なし、厚み200μm)を用いた(表5において「樹脂B」と称する)。そして、延伸前のギヤオーブンでの加熱処理条件(加熱温度と加熱時間)、予熱温度と予熱時間および延伸条件(延伸速度および延伸温度)を表5に示されるようにそれぞれ変更した以外は、実施例17と同様に偏光性拡散フィルムを得た。
実施例17で用いた原反の代わりに、三井化学社製ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂(三井PET SA135)を原料とし、フルフライトスクリューを備えたL/D=32の40mmφ単軸押出機にて、Tダイ製膜してキャスティングシートを原反として用いた(表5において「樹脂C」と称する)。押出温度を270℃とした。得られたキャスティングシートの厚さは300μmであった。
実施例17で用いた原反の代わりに、三井化学社製ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂(三井PET J125)を原料とし、フルフライトスクリューを備えたL/D=32の40mmφ単軸押出機にて、Tダイ製膜してキャスティングシートを原反として用いた(表5において「樹脂D」と称する)。押出温度を270℃とした。得られたキャスティングシートの厚さは300μmであった。
延伸前のギヤオーブンでの加熱処理条件(加熱温度と加熱時間)、予熱温度と予熱時間および延伸条件(延伸速度および延伸温度)を表4に示されるようにそれぞれ変更した以外は、実施例16または17と同様に偏光性拡散フィルムを得た。
延伸前のギヤオーブンでの加熱処理条件(加熱温度と加熱時間)、予熱温度と予熱時間および延伸条件(延伸速度および延伸温度)を表5に示されるようにそれぞれ変更した以外は、実施例32と同様に偏光性拡散フィルムを得た。
延伸前のギヤオーブンでの加熱処理条件(加熱温度と加熱時間)、予熱温度と予熱時間および延伸条件(延伸速度および延伸温度)を表5に示されるようにそれぞれ変更した以外は、実施例37または39と同様に偏光性拡散フィルムを得た。
上記実施例および比較例にて得られた延伸樹脂フィルムについて、全光線透過率(Ttotal)およびフィルム厚さを100μmとしたときの全光線透過率(Ttotal@100μm);透過偏光度およびフィルム厚さを100μmとしたときの透過偏光度;透過ヘイズおよびフィルム厚さを100μmとしたときの透過ヘイズを、それぞれ測定した。これらの測定は、前述と同様に、日立ハイテクノロジーズ社製分光光度計U−4100と、150φ積分球付属装置を用いて行った。
延伸樹脂フィルムについて結晶化度を求めた。具体的には、密度勾配管法比重測定用水槽(OMD−6/池田理化工業株式会社)を用いて、密度勾配管法に準じて密度を求め、求めた密度から結晶化度を算出した。
規格化分子配向MOR−cは、王子計測機器株式会社製マイクロ波方式分子配向計MOA−6000により測定した。基準厚さtcは、100μmに設定した。測定結果を表6および表7に示す。
さらに、実施例17および実施例35の延伸樹脂フィルムについて、延伸方向に対して平行な断面の偏光顕微鏡写真とラマンスペクトルを測定した。試料は、延伸樹脂フィルムを延伸方向に平行に切断して得られる厚み1μmの試料片を用いた。
装置名:NIKON OPTIPHOT−2
観察条件:対物レンズ ×100
観察倍率(1000倍)
撮影装置:CANON POWERSHOT A650
偏光像を観察する条件:透過像の入射光側、観察光側に偏光フィルムを配置
装置名:Ramanor T−64000(Jobin Yvon/愛宕物産)
測定モード:顕微ラマン
測定条件:ビーム径 1μm
クロススリット 100〜200μm
光源 アルゴンイオンレーザー/5145A
レーザーパワー 5〜30mW
さらに、得られた延伸樹脂フィルムのうち一部について、延伸方向に垂直な断面のTEM画像における、明部の面積分率を測定した。TEM観察は、日立ハイテクノロジーズ社製H−7650を用いて観察した。測定結果を、上記1)〜3)の測定結果と合わせて表8および表9に示す。
偏光性拡散フィルムの表面形状を変えることによる、集光性能への影響を検討した。
(実施例41)
三井化学社製ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂(三井PET J125)を原料とし、フルフライトスクリューを備えたL/D=32の40mmφ単軸押出機にて、Tダイ製膜してキャスティングシートを得た。押出温度を270℃とした。得られたキャスティングシートの厚さは600μmであった。
実施例41と同様の手順により一軸延伸樹脂フィルムを作製した。次に、球面の直径60μm、球面の高さ30μm、面積充填率0.8(シート上面から見たときの、シート面積に対する、凹部総面積の比率)の球面凹部を有するニッケル電鋳シートを用意した。ニッケル電鋳シートは、平均粒径60μmのガラス球を用いて、特許2626306号請求項6の手順を参照して作製した。
実施例41と同様の手順により一軸延伸樹脂フィルムを作製した。
実施例41で使用したプリズム列を有するニッケル電鋳シートを準備した。ガラス板の上に、ニッケル電鋳シートを置いた。ニッケル電鋳シート上に、紫外線硬化樹脂(東洋合成工業製PAK−02)を、気泡が入らないよう注意しながら塗布した。塗布された樹脂の上に、一軸延伸樹脂フィルムを延伸方向とプリズムの頂稜とが互いに垂直になるように重ね、さらに別のガラス板(上部ガラス)を上部に重ね密着させた。
実施例42で用いた球面凹部を有するニッケル電鋳シートを用いること以外は、実施例43と同様の手順により、表面にマイクロレンズが賦形された硬化樹脂層を有する偏光性拡散フィルムを得た。得られた偏光性拡散フィルムの厚みは紫外線硬化樹脂層の厚みを含め312μmであった。
実施例41の一軸延伸樹脂フィルムの表面にプリズム部を形成せずに、偏光性拡散フィルムとした。
帝人化成社製ポリカーボネート樹脂フィルム(パンライトフィルム、厚み125μm)の表面に、実施例41と同様に、プリズムを賦形して偏光性拡散フィルムとした。ただし、プレス金型温度を210℃とした。得られた偏光性拡散フィルムの厚みは123μmであった。
帝人化成社製A−PETシート FR(表面処理なし、厚み330μm)の表面に、実施例41と同様に、マイクロレンズが賦形された硬化樹脂層を形成して偏光性拡散フィルムとした。得られた偏光性拡散フィルムの厚みは紫外線硬化樹脂層の厚みを含め353μmであった。
実施例41の一軸延伸樹脂フィルムの主面に、アクリル系透明粘着剤(厚さ25μm)を介して、二軸延伸PETフィルムを基材とする3M社プリズムフィルム(BEFII)の非プリズム面を貼り合せて、偏光性拡散フィルムとした。偏光性拡散フィルムの延伸方向とプリズムの頂稜とを互いに垂直にした。得られた偏光性拡散フィルムの厚さは458μmであった。
実施例41〜48で得られた偏光性拡散フィルムを用いて、液晶表示装置を作製した。まず、10.4型VA方式TFT液晶表示装置(京セラ社製)を準備した。本装置の液晶パネルの下部偏光板の吸収軸は、表示画面縦方向に平行に設定されていた。
1)導光板の上に、ビーズ塗布型拡散フィルム(光拡散面と反対面を光入射側としたときの全光線透過率58%、透過ヘイズ91%)を配置した。
2)ビーズ塗布型拡散フィルムの上側(液晶パネル側)の中央部に、実施例または比較例の偏光性拡散フィルム(評価フィルム)を配置した。評価フィルムの大きさは、表示画面縦方向3.5cm、横方向2.5cmとした。
3)ビーズ塗布型拡散フィルムの、評価フィルムが配置された部位以外の部位には、黒色シートにてマスク遮光した。
実施例46および実施例47の偏光性拡散フィルム:プリズムの頂稜が、表示画面横方向に平行となるように配置した。
実施例49:偏光性拡散フィルムを配置しなかった。つまり、マスク遮光のための黒色シートのみを、ビーズ塗布型拡散フィルムと液晶パネルの間に配設した。
液晶表示装置の表示面の法線方向と、色彩輝度計の測定軸とを一致させたときを0°と設定した。液晶表示装置を、画面横方向に−85°〜85°回転させながら、5°毎に、評価フィルムを配置した表示面中央部の輝度を、視野角1°で測定した。0°のときの輝度を正面輝度とし;−85°〜85°の5°刻みの輝度を積算した数値を、輝度・積分値とした。結果を表10に示す。
10 液晶セル
20 上部偏光板
21 下部偏光板
30 偏光性拡散フィルム
40 光学素子
50 導光板
60 反射シート
70 光源
80 拡散板
100 光源からの非偏光
101 偏光V
102 偏光P
103 偏光P
104 反射光
P1 プリズムピッチ
θ1、θ2 プリズム頂角
h1 プリズム高さ
P2 四角錐の頂点同士の距離
h2 四角錐の底面からの高さ
D 球面のレンズ径
h’ 球面高さ
Claims (19)
- 固有複屈折が0.1以上である実質的に1種類の結晶性樹脂からなり、可視光線に対する全光線透過率が50〜90%であり、可視光線に対する透過ヘイズが15〜90%であり、かつ可視光線に対する透過偏光度が20〜90%である偏光性拡散フィルムの製造方法であって、
固有複屈折が0.1以上である結晶性樹脂からなる非晶状態のシートを加熱して、結晶化シートを得るステップと、
前記結晶化シートを主として一軸方向に延伸するステップと、
を含む、偏光性拡散フィルムの製造方法。 - 前記結晶化シートを得るステップでは、下記式(1)で表される温度Tにおいて、結晶化度が3%以上となるまで前記非晶状態のシートを加熱する、請求項1記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。
Tc−30℃≦T<Tm−10℃ (1)
(式(1)において、Tcは前記結晶性樹脂の結晶化温度、Tmは前記結晶性樹脂の融点を表す) - 前記結晶化シートの、可視光線に対する透過ヘイズが7〜70%であり、かつ結晶化度が3〜20%である、請求項1または2に記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。
- 前記偏光性拡散フィルムの結晶化度は、8〜40%であり、
前記偏光性拡散フィルムに多色光を照射したときの、交差ニコル下における偏光顕微鏡観察において、明部と暗部とが観察され、
前記明部と暗部が、実質的に同一の組成からなり、
前記明部は、長軸を有し、かつ各明部の前記長軸が互いに略平行であり、
前記明部は、前記暗部よりも高い結晶化度および高い配向度を有する、請求項1に記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。 - 前記偏光性拡散フィルムの結晶化度は、8〜40%であり、
前記偏光性拡散フィルムに多色光を照射したときの、交差ニコル下における偏光顕微鏡観察において、明部と暗部とが観察され、
前記明部と暗部が、実質的に同一の組成からなり、
前記明部は、長軸を有し、かつ各明部の前記長軸が互いに略平行であり、
前記偏光性拡散フィルムの前記明部の長軸方向に対して略平行な切断面において、前記明部の長軸方向に対して略垂直なラインであって、明部と暗部とを通過する5μmのライン上を、アルゴンイオンレーザーラマン分光光度計により、514.5nmの波長を有する光を照射して0.5μm間隔で走査して得たラマンスペクトルの、1730cm −1 付近のラマンバンドの半値幅を測定位置に対してプロットしたときの、隣り合う極大ピークと極小ピークの差分の少なくとも1つが0.2cm −1 以上であり、かつ
前記偏光性拡散フィルムの前記明部の長軸方向に対して略平行な切断面において、前記明部の長軸方向に対して略垂直なラインであって、明部と暗部とを通過する5μmのライン上を、アルゴンイオンレーザーラマン分光光度計により、前記明部の長軸方向に対して平行および垂直な偏光を照射して0.5μm間隔で走査して得たラマンスペクトルの、前記明部の長軸方向に平行な偏光を照射したときの1615cm −1 付近のラマンバンド強度Ipと、前記明部の長軸方向に垂直な偏光を照射したときの1615cm −1 付近のラマンバンド強度Ivとの強度比(Ip/Iv)を測定位置に対してプロットしたときの、隣り合う極大ピークと極小ピークの差分の少なくとも1つが0.03以上である、請求項1に記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。 - 前記偏光性拡散フィルムの結晶化度は、8〜40%であり、
フィルム厚さを100μmとしたときの、可視光線に対する透過ヘイズが20〜90%であり、
前記偏光性拡散フィルムの延伸方向に対して垂直な切断面のTEM像(撮像範囲のフィルム厚さ方向の距離は0.1μm、かつ撮像面積は45μm 2 )で明暗構造が観察され、
前記明暗構造の明部と暗部とが実質的に同一の組成で構成される、請求項1に記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。 - 前記偏光性拡散フィルムの、マイクロ波透過型分子配向計で測定される、基準厚さを100μmとしたときの規格化分子配向MOR−cが1.2〜7である、請求項1に記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。
- 前記明暗構造の二値化画像における明部の面積分率が6〜80%である、請求項6に記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。
- フィルム厚さを100μmとしたときの、透過偏光度が30〜90%である、請求項1に記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。
- 前記結晶化度が8〜30%である、請求項1に記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。
- 前記結晶性樹脂は、ポリエステル系樹脂、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、または液晶性樹脂である、請求項1に記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。
- 前記結晶性樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂である、請求項1に記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。
- 前記偏光性拡散フィルムの少なくとも一方の表面を、集光機能を有する表面形状とする、請求項1に記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。
- 前記偏光性拡散フィルムの表面を、集光機能を有する表面形状とするか、または前記偏光性拡散フィルムの表面に、集光機能を有する樹脂層を配置する、請求項13に記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。
- 前記集光機能を有する表面形状が、一次元プリズム、二次元プリズム、またはマイクロレンズである、請求項13に記載の偏光性拡散フィルムの製造方法。
- 請求項1に記載の製造方法により、偏光性拡散フィルムを得るステップと、
(A)液晶バックライト用面光源、(B)少なくとも1つの光学素子および/またはエアギャップ、(C)前記偏光性拡散フィルム、ならびに(D)液晶セルを2以上の偏光板で挟んでなる液晶パネルを、この順に配置するステップと、を含む、液晶表示装置の製造方法。 - 前記(C)偏光性拡散フィルムを、前記(D)液晶パネルに隣接して配置する、請求項16に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記(C)偏光性拡散フィルムを、前記(D)液晶パネルを構成する偏光板の光源側保護フィルムと兼用する、請求項16に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記(C)偏光性拡散フィルムを、
前記(C)偏光性拡散フィルムの反射軸と、前記(D)液晶パネルを構成する偏光板であって前記光源側に配置される偏光板の吸収軸方向とがほぼ同じになるように配置する、請求項16に記載の液晶表示装置の製造方法。
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