JP4878582B2 - 偏光板保護フィルム、並びにそれを用いた偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
これら液晶表示装置において、設置環境での表示品質の安定性は重要な項目となっている。そして、表示品質の安定性に関わるものとして、液晶表示装置において使用されている偏光板について、その安定性及び耐久性が求められている。
しかしながら、TACは水分をある程度透過させるため、長期間の高湿状態や低湿状態にさらされると、光漏れ等が発生し、表示品質が保てず、特にTNモードの液晶表示装置では問題となる場合がある。
また、近年偏光板の薄型化の要求があり、偏光板を薄くするために、保護フィルムを薄くすることが求められていて、TACフィルムでこの要求に対応すると、さらに著しい物性低下が起こる。
しかしながら、延伸したポリエステル等を用いると、TACフィルムを用いた場合と比較して、偏光板の耐久性は向上するものの、虹状のムラが発生し、視認性が低下するという問題があった。
また、本発明は、偏光板に起因する虹状のムラが発生しない液晶表示装置を提供することにある。
また、本発明は、偏光板保護フィルムの作製の主成分として用いられるポリマー材料の選択肢を拡げることを課題とし、より具体的には、位相差が大きく、偏光板の特性に悪影響があるポリマーフィルムであっても、虹状のムラ等の視認性の低下を生じさせることになく、偏光板保護フィルムとして利用することを可能とする技術を提供することを課題とする。
前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
[1] 波長590nmにおける面内レターデーション(Re)が500nm以上のポリマーフィルムと、該ポリマーフィルムの少なくとも一方の表面上に反射防止層とを有する偏光板保護フィルムであって、前記反射防止層の、前記ポリマーフィルムの内部を透過してくる可視光全域の光に対するブリュースター角での反射率が、5%以下であることを特徴とする偏光板保護フィルム。
[2] 前記反射防止層が、厚み方向に屈折率が連続的に変化している層であることを特徴とする[1]の偏光板保護フィルム。
[3] 前記反射防止層が、屈折率が互いに異なる2以上の層の積層体であることを特徴とする[1]の偏光板保護フィルム。
[4] 前記ポリマーフィルムの透湿度が、700g/m2・day以下であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかの偏光板保護フィルム。
[5] 前記ポリマーフィルムが、ポリエステルを主成分として含有することを特徴とする[1]〜[4]のいずれかの偏光板保護フィルム。
[6] 前記ポリマーフィルムの波長380nmの光に対する透過率が0〜50%であり、波長600nmの光に対する透過率が80〜100%であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかの偏光板保護フィルム。
[7] 前記ポリマーフィルムが、紫外線吸収剤を含有することを特徴とする[1]〜[6]のいずれかの偏光板保護フィルム。
[8] 前記紫外線吸収剤が、窒素ガス下、300℃の温度に到達するまで10℃/分の昇温速度で昇温した場合の質量減量%が10%以下の紫外線吸収剤であることを特徴とする[7]の偏光板保護フィルム。
X1、Y1及びZ1のうち少なくとも一つは下記一般式(A):
隣り合うR1及びR2が連結して環を形成してもよく;
で表される置換基を表す。
[11] 前記ポリマーフィルムの少なくとも一方の面が、コロナ放電処理又はグロー放電処理されていることを特徴とする[1]〜[10]のいずれかの偏光板保護フィルム。
[12] 前記ポリマーフィルムの少なくとも一方の面に、易接着層をさらに有することを特徴とする[1]〜[11]のいずれかの偏光板保護フィルム。
[13] 前記易接着層が、アクリル酸エステル系ラテックス、メタクリル酸系ラテックス、及びスチレン系ラテックスから選ばれる少なくとも一種を含有することを特徴とする[12]の偏光板保護フィルム。
[14] 前記易接着層が、紫外線吸収剤を含有することを特徴とする[12]又は[13]の偏光板保護フィルム。
[15] 前記易接着層に隣接して、親水性高分子を含有する層をさらに有することを特徴とする[12]〜[14]のいずれかの偏光板保護フィルム。
[16] 前記親水性高分子を含有する層が、紫外線吸収剤を含有することを特徴とする[15]の偏光板保護フィルム。
[17] 前記ポリマーフィルムが、面内の少なくとも一方向に延伸処理された延伸ポリマーフィルムであることを特徴とする[1]〜[16]のいずれかの偏光板保護フィルム。
[18] 前記ポリマーフィルムが、面内の一方向に1.5倍以上7倍以下、及び該方向に対し直交する方向に1.5倍以上7倍以下延伸された延伸ポリマーフィルムであることを特徴とする[1]〜[17]のいずれかの偏光板保護フィルム。
[20] 前記偏光子の他方の面上に、セルロースエステルフィルムを主成分として含有するポリマーフィルムをさらに有することを特徴とする[19]の偏光板。
[21] 前記偏光子の他方の面上に、視野角補償機能を有する層を有することを特徴とする[19]又は[20]の偏光板。
[22] 前記偏光子の他方の面上に、ポリマーフィルム及び塗布により形成された光学異方性層をさらに有することを特徴とする[19]〜[21]のいずれかの偏光板。
[23] 液晶セルと、[19]〜[22]のいずれかの偏光板(第1の偏光板)とを有することを特徴とする液晶表示装置。
[24] 前記第1の偏光板が、前記液晶セルの視認側面上に配置されていることを特徴とする[23]の液晶表示装置。
[25] 輝度向上フィルムをさらに有することを特徴とする[23]又は[24]の液晶表示装置。
[26] さらに第2の偏光板をバックライト側に有し、該第2の偏光板が、偏光子と保護フィルムとを有し、前記輝度向上フィルムと該第2の偏光板の保護フィルムとが接触して配置されていることを特徴とする[25]の液晶表示装置。
[27] 表示モードがTNモードであることを特徴とする[23]〜[26]のいずれかの液晶表示装置。
また、本発明によれば、偏光板に起因する虹状のムラが発生しない液晶表示装置を提供することができる。
また、本発明によれば、偏光板保護フィルムの作製の主成分として用いられるポリマー材料の選択肢を拡大することができる。より具体的には、位相差が大きく、偏光板の特性に悪影響があるポリマーフィルムであっても、虹状のムラ等の視認性の低下を生じさせることになく、偏光板保護フィルムとして利用することができる。その結果、例えば、ポリエステルフィルム等の低透湿性のポリマーフィルムを用いた場合は、良好な耐久性を有するとともに、虹状のムラが軽減された偏光板、及び該偏光板を用いることによって、環境湿度の変動による光漏れが生じない(もしくは軽減され)、且つ虹状のムラの発生もない液晶表示装置を提供することができる。
また、本明細書において、面内レターデーション(Re)等の位相差について、測定波長について特に断りない場合は、波長590nmにおける位相差をいうものとする。
さらに、本明細書において、可視光域とは、波長400〜800nmをいうものとする。
前記偏光板保護フィルムを利用した本発明の偏光板の断面模式図の一例を図1に示す。図1の偏光板10は、偏光子12、その一方の表面に本発明の保護フィルム14、及びその他方の表面にポリマーフィルムからなる保護フィルム16を有する。保護フィルム14は、面内位相差が大きい、具体的にReが500nm以上のポリマーフィルム14aと、反射防止層14bとからなり、ポリマーフィルム14aの表面を、偏光子12側にして配置されている。反射防止層14bは、ポリマーフィルム14aの他方の表面(偏光子12との界面)から入射し、ポリマーフィルム14aの内部を透過してくる光が、ポリマーフィルム14aと反射防止層14bとの間で反射するのを防止する機能を有し、具体的には、反射防止層14bの可視光全域の光に対する反射率は、ブリュースター角で5%以下である。
[偏光板保護フィルム]
本発明の偏光板保護フィルムは、Reが500nm以上のポリマーフィルムと、所定の性質の反射防止層とを有する。本発明の効果は、Reが前記所定の範囲のポリマーフィルムと反射防止層とを組み合せることで奏されるのであり、それぞれを構成する材料については制限されるものではなく、下記の実施形態に限定されない。
本発明では、ポリマーフィルムとして、Reが500nm以上の高複屈折ポリマーフィルムを用いる。Reの上限値については特に制限はないが、一般的には、ポリマーフィルムのReは5000nm以下になる。前記ポリマーフィルムが、低透湿性のポリマーフィルムであると、耐久性が高い、具体的には、環境湿度に対する偏光特性の変動がない、もしくは少ない、偏光板を提供できるので好ましい。さらに、液晶表示装置に使用した際に、環境湿度が大きく変化しても、偏光度の変動が生じ難く、偏光板に起因する光漏れが生じないので好ましい。なお、ポリマーフィルムが、低透湿性であるためには、具体的には、ポリマーフィルムの透湿度は、700g/m2・day以下であるのが好ましく、300g/m2・day以下であることがより好ましく、100g/m2・day以下であることがもっとも好ましい。
低透湿性のポリマーフィルムの一例として、ポリエステルを主成分(「主成分」とは、ポリマーフィルムの作製に用いられる組成物中、ポリエステルの割合が、固形分で60質量%以上のことをいうものとする)とするポリマーフィルムが挙げられる。以下、本発明のポリマーフィルムの作製に利用可能な材料として、ポリエステルを主に説明する。
本発明に使用可能なポリエステルは特に構造的な限定はない。その中で特に望ましいものは、芳香族系ジカルボン酸と、脂肪族系グリコールとを用い縮重合させて得られる樹脂である。
芳香族ジカルボン酸の例には、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などが含まれ、またこれらの低級アルキルエステル(無水物、低級アルキルエステル等のエステル形成可能な誘導体)も使用することができる。
脂肪族系グリコールの例には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、p−キシリレングリコールなどが含まれる。
本発明に使用可能なポリエステルの具体例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート等が含まれ、中でも、コストや機械的強度の観点から、ポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。
ポリエステル中にスルホン酸基を含有させるために用いられるスルホン酸及びその塩から選ばれる基を有する芳香族ジカルボン酸としては、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、2−ナトリウムスルホイソフタル酸、4−ナトリウムスルホイソフタル酸、4−ナトリウムスルホ−2,6−ナフタレンジカルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体、及びこれらのナトリウムを他の金属(例えばカリウム、リチウムなど)で置換した化合物が挙げられる。
なお、グリコール中にスルホン酸及びその塩から選ばれる基を有する化合物を用いてもよいが、スルホン酸基又はその塩を有する芳香族ジカルボン酸を用いて、ポリエステル中にスルホン酸基を有するポリエステルを製造するのが好ましい。
上記以外の芳香族ジカルボン酸又はその誘導体の例として、2,7−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸及びその低級アルキルエステル(無水物、低級アルキルエステル等のエステル形成可能な誘導体)が挙げられる。また製造の際、シクロプロパンジカルボン酸、シクロブタンジカルボン酸及びヘキサヒドロテレフタル酸などの脂環式ジカルボン酸及びその誘導体(無水物、低級アルキルエステル等のエステル形成可能な誘導体)、アジピン酸、コハク酸、シュウ酸、アゼライン酸、セバシン酸及びダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸及びその誘導体(無水物、低級アルキルエステルなどのエステル形成可能な誘導体)を全ジカルボン酸の10モル%以下の量で使用してもよい。
また、本発明に用いられるポリエステルのガラス転移点(Tg)は、寸法安定性の観点で、80℃以上であることが好ましく、90℃以上であることがより好ましい。Tgは動的粘弾性測定のtanδのピークより求められる。
前記ポリマーフィルムは、種々の添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、着色防止剤、酸化防止剤、結晶核剤、すべり剤、安定剤、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤、粘度調節剤、消泡剤、透明化剤、帯電防止剤、pH調整剤、染料、顔料等が挙げられる。これらの添加剤は、ポリマーフィルムの主成分として用いられるポリマー、例えば、ポリエステル、の合成時の各工程で添加されてもよい。
・酸化防止剤
前記ポリマーフィルムは、酸化防止剤を含有していてもよい。特に、ポリマーフィルムの主成分としてポリエステルを用い、該ポリエステルが、ポリオキシアルキレン基を有する化合物を含む場合に効果が顕著となる。前記酸化防止剤については特に限定はなく、各種の酸化防止剤から選択することができ、例えば、ヒンダードフェノール系化合物、ホスファイト系化合物、チオエーテル系化合物等の酸化防止剤から選択することができる。中でも透明性の点でヒンダードフェノール系化合物の酸化防止剤が好ましい。酸化防止剤の含有量は、通常、ポリエステルに対して0.01〜2質量%であるのが好ましく、0.1〜0.5質量%であるのがより好ましい。
前記ポリマーフィルムには、偏光子等の劣化防止のため、必要に応じて紫外線吸収剤を添加することもできる。
ポリマーフィルムの透過性を損なわないためには、紫外線吸収剤を添加しポリマーフィルムの、波長380nmの透過率が0〜50%(好ましくは0〜30%、より好ましくは0〜10%)、600nmの透過率が80〜100%(好ましくは85〜100%、より好ましくは90〜100%)であるのが好ましい。
前記一般式(1)及び(A)におけるX1、Y1、Z1、R1及びR2のアルコキシ基は、炭素数1〜20が好ましく、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、イソブトキシ、n−オクトキシ、イソオクトキシ、ドデシルオキシ、ベンジルオキシ、オクタデシルオキシ等を挙げることができ、これらは前記したアルキル基が有してもよい置換基として挙げた基で置換されていてもよい。
前記一般式(1)及び(A)におけるX1、Y1、Z1、R1及びR2のアリールオキシ基は、炭素数6〜10が好ましく、例えばフェノキシ、ナフトキシを挙げることができ、これらは、前述のアリール基が有してもよい置換基として挙げた基で置換されていてもよい。
前記一般式(1)及び(A)におけるX1、Y1、Z1、R1及びR2のアルキルチオ基は、炭素数1〜20が好ましく、例えば、メチルチオ、ヘキシルチオ、オクチルチオ、ヘキサデシルチオ等を挙げることができる。
前記一般式(1)及び(A)におけるX1、Y1、Z1、R1及びR2のアリールチオ基は、炭素数6〜10が好ましく、例えば、フェニルチオ、ナフチルチオを挙げることができる。これらのアルキルチオ基及びアリールチオ基は前記したアルキル基又はアリール基が有してもよい置換基として挙げた基で置換されていてもよい。
前記一般式(A)におけるR1及びR2のアシルオキシ基は、炭素数2〜20が好ましく、アセチルオキシ、ヘキサノイルオキシ、デカノイルオキシ、ステアロイルオキシ、ベンゾイルオキシ等を挙げることができ、前述のアリール基が有してもよい置換基として挙げた基で置換されていてもよい。
前記一般式(A)におけるR1及びR2のアミノ基は、炭素数0〜40の置換もしくは無置換のアミノ基が好ましく、例えば無置換のアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、オクチルアミノ、ジヘキシルアミノ、ジステアリルアミノ、ジイソブチルアミノ、アニリノ、ジフェニルアミノ、メチルフェニルアミノ、ホルムアミド、アセチルアミノ、ヘキサノイルアミノ、デカノイルアミノ、ステアロイルアミノ、ベンゾイルアミノ、メタンスルホンアミド、エタンスルホンアミド、ノナンスルホンアミド、ブタンスルホンアミド、ドデカンスルホンアミド、オクタデカンスルホンアミド、ベンゼンスルホンアミド、メトキシカルボニルアミノ、フェノキシカルボニルアミノ、カルバモイルアミノ、シクロヘキシルカルバモイルアミノ、ジエチルカルバモイルアミノ等を挙げることができ、前述のアリール基が有してもよい置換基として挙げた基で置換されていてもよい。
前記一般式(A)におけるR1及びR2のオキシカルボニル基は、炭素数2〜20が好ましく、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、ブトキシカルボニル、イソブトキシカルボニル、ヘプチルオキシカルボニル、テトラデシルオキシカルボニル、オクタデシルオキシカルボニル、フェノキシカルボニル等を挙げることができ、前述のアリール基が有してもよい置換基として挙げた基で置換されていてもよい。
前記一般式(A)におけるR1及びR2のカルバモイル基は、炭素数1〜20が好ましく、例えば無置換のカルバモイル、メチルカルバモイル、プロピルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、オクチルカルバモイル、ドデシルカルバモイル、ヘキサデシルカルバモイル、オクタデシルカルバモイル、フェニルカルバモイル等を挙げることができ、前述のアリール基が有してもよい置換基として挙げた基で置換されていてもよい。
前記一般式(A)におけるR1及びR2のスルファモイル基は、炭素数0〜20が好ましく、無置換のスルファモイル、エチルスルファモイル、ブチルスルファモイル、ヘプチルスルファモイル、テトラデシルスルファモイル、ジブチルスルファモイル、オクタデシルスルファモイル、フェニルスルファモイル等を挙げることができ、前述のアリール基が有してもよい置換基として挙げた基で置換されていてもよい。
前記一般式(A)におけるR1及びR2のハロゲン原子は、フッ素、塩素、臭素等を挙げることができる。
前記ポリマーフィルムには、易滑性を付与することを目的として、滑剤を添加してもよい。なお、滑剤は、ポリマーを合成する際に、添加する触媒を析出させる内部粒子析出方法によって添加してもよい。また、界面活性剤等をフィルム表面に塗布することによっても、易滑性を付与することができる。また、前記滑剤は、所望により形成される他の層に添加してもよい。
無機化合物としては、珪素を含む化合物、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成ケイ酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム及びリン酸カルシウム等が好ましく、更に好ましくは、ケイ素を含む無機化合物や酸化ジルコニウムであるが、二酸化珪素が特に好ましく用いられる。
二酸化珪素の微粒子としては、例えば、アエロジルR972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上日本アエロジル社製)等の市販品が使用できる。
酸化ジルコニウムの微粒子としては、例えば、アエロジルR976及びR811(以上日本アエロジル社製)等の市販品が使用できる。
上記記載のシリコーン樹脂の中でも、特に三次元の網状構造を有するものが好ましく、例えば、トスパール103、同105、同108、同120、同145、同3120及び同240(以上東芝シリコーン社製)等の商品名を有する市販品が使用できる。
前記ポリマーフィルムは、種々の方法で製造することができる。例えば、以下の方法で製造することができる。
先ず、原料のポリマーをペレット状に成型し、熱風乾燥又は真空乾燥した後、溶融押出し、Tダイよりシート状に押出して、静電印加法等により冷却ドラムに密着させ、冷却固化させ、未延伸フィルムを得る。その後、得られたフィルムに、延伸処理を施すのが好ましく、二軸延伸処理を施すのが好ましい。延伸処理は、まず、得られた未延伸フィルムを複数のロール群及び/又は赤外線ヒーター等の加熱装置を介して、ポリマーのガラス転移温度(Tg)〜Tg+100℃の範囲内に加熱し、一段又は多段縦延伸する。この時の延伸処理の延伸方向は、縦方向であるのが好ましい。次に、上記のようにして得られた縦方向に延伸されたポリマーフィルムを、Tg〜Tm(融点)の温度範囲内で、横延伸する。所望により、その後、熱固定してもよい。
なお、縦方向とは、フィルムの製膜方向(長手方向)をいい、横方向とはフィルムの製膜方向と直角方向のことをいう。
このように二軸延伸することにより、低い透湿度でありながら十分なフィルム強度が得られる。
弾性率がこの範囲であると、偏光板に加工し液晶表示装置に使用した際に、高湿低湿の環境下であっても光漏れ、偏光度の低下等の不具合が発生しづらい。
含水率がこの範囲であると、偏光板に加工し液晶表示装置に使用した際に、高湿低湿の環境下であっても光漏れ、偏光度の低下等の不具合が発生しづらい。
本発明の偏光板保護フィルムは、前記ポリマーフィルムの一方の面上に反射防止層を有する。該反射防止層は、可視光全域の光に対する反射率が、ブリュースター角において5%以下であることを特徴とする。ここでいう「ブリュースター角」は、ポリマーフィルムの裏面(反射防止層が形成されていない側の面)に、空気中から入射する光のブリュースター角をいう。本発明において「ブリュースター角」は、ポリマーフィルムの裏面になんら層が形成されていない態様では、ポリマーフィルム−空気界面のブリュースター角であり、ポリマーフィルムの裏面に層が形成されている場合は、他の層−空気界面のブリュースター角である。ブリュースター角は、ポリマーフィルムの屈折率等によって変動するが、一般的には、60°程度である。
《反射防止層の第1の例:厚み方向に屈折率が連続的に変化している反射防止層》
厚み方向、即ち、ポリマーフィルムとの界面から空気界面(但し、反射防止層の表面にさらに他の層が存在する場合は、該層との界面)に向かう方向、において屈折率が連続的に変化する反射防止層としては、モスアイ構造を利用したものが挙げられる。モスアイ構造とは、表面に形成された波長より小さなピッチの凹凸構造であり、この構造により、空気との境界部における急激で不連続な屈折率変化を、連続的で漸次推移する屈折率変化に変えることを可能とするものである。従って、モスアイ構造を表面に形成することで、フィルムの表面における光反射が減少する。例えば、特表2001−517319号公報を参照することができる。
また、前記微細突起構造における突起のアスペクト比(高さ/底辺)は、充分な反射防止機能を得るためには、0.5以上であることが好ましく、0.8〜1.6がより好ましい。
この態様では、微細突起構造の突起の高さ、間隔、突起のアスペクト比、及びその形状を調整することで、反射防止層の反射率を好ましい範囲とすることができる。
a)工程: 支持体上に有機溶媒と高分子化合物とを含む塗布液を塗布し、得られた膜中に液滴を形成し、前記有機溶媒及び前記液滴を蒸発させて前記膜中に空孔を有するハニカム状多孔質フィルムを作製するフィルム作製工程と、
b)工程: 得られたハニカム状多孔質フィルム表面に粘着テープを貼り付けた後、該粘着テープを引き剥がすことにより規則的な微細突起構造を形成する微細突起構造形成工程と、
を含む方法により形成することができる。以下、詳細に説明する。
a)工程では、有機溶媒と高分子化合物を含む塗布液をガラス基板等の支持体表面に塗布して、ハニカム状多孔質フィルムを形成する。用いられる高分子化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、疎水性ポリマー及び両親媒性ポリマーから選択される少なくとも1種が好適である。
前記疎水性ポリマーとしては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビニル重合ポリマー(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロペン、ポリビニルエーテル、ポリビニルカルバゾール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリテトラフルオロエチレンなど)、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリ乳酸など)、ポリラクトン(例えばポリカプロラクトンなど)、ポリアミド又はポリイミド(例えば、ナイロンやポリアミド酸など)、ポリウレタン、ポリウレア、ポリカーボネート、ポリアロマティックス、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリシロキサン誘導体、などが挙げられる。これらは、溶解性、光学的物性、電気的物性、膜強度、弾性等の観点から、必要に応じてホモポリマーとしてもよいし、コポリマーやポリマーブレンドの形態をとってもよい。なお、これらのポリマーは必要に応じて2種以上のポリマーの混合物として用いてもよい。
前記疎水性側鎖と前記親水性側鎖との比率は、その大きさや非極性、極性の強さ、疎水性有機溶媒の疎水性の強さなどに応じて異なり一概には規定できないが、ユニット比(疎水性側鎖/親水性側鎖)は9.9/0.1〜5.5/4.5が好ましいまた、コポリマーの場合、疎水性側鎖の親水性側鎖の交互重合体よりも、疎水性溶媒への溶解性に影響しない範囲で疎水性側鎖と親水性側鎖がブロックを形成するブロックコポリマーであることが好ましい。
前記疎水性ポリマー及び前記両親媒性ポリマーの数平均分子量(Mn)は、10,00〜10,000,000が好ましく、50,000〜1,000000がより好ましい前記疎水性ポリマーだけでもハニカム構造フィルムを形成することができるが、両親媒性ポリマーまたは両親媒性化合物と共に用いることが好ましい。前記疎水性ポリマーと前記両親媒性ポリマー又は化合物との組成比率(質量比率)は、安定的に均一なハニカム構造を形成可能という観点から、99.90.1〜50:50が好ましく、95:5〜75:25がより好ましい。
前記溶解する疎水性ポリマーと両親媒性ポリマーの両者を合わせたポリマー濃度は、、安定的に均一なハニカム構造を形成可能という観点から、0.01〜20質量%が好ましく、0.05〜10質量%がより好ましい。
前記ハニカム構造体の厚みは、孔径サイズ〜200μmが好ましく、展開するポリマー濃度を高めることにより、支持体側に空孔のない肉厚の層を設けることもできる。この場合、前記空孔のない肉厚の層の厚みは1〜200μmの範囲が好ましい。
また、前記成膜を行う環境として、相対湿度のほかに風量が一定の定常風を当てることが好ましい。風速は0.05〜20m/sが好ましい。前記風速が0.05m/s未満であると、環境のコントロールが困難になることがあり、20m/sを超えると、溶媒表面の乱れを引き起こし、均一な膜が得にくくなることがある。
また、定常風を当てる方向は、支持体面に対して0〜90°のいずれの方向であっても製造可能だが、ハニカム構造体の均一性を高めるためには0〜60°が好ましい。
b)工程では、a)工程で得られた前記ハニカム状多孔質フィルムを、厚み方向に分割することによって、微細突起構造、いわゆるピラー構造を得る。分割方法としては、例えば、ハニカム状多孔質フィルムの上面に粘着部材を貼り付けた後、厚み方向に引き離す方法、粘着性を有するロール上に搬送させ、ハニカム構造体の両面を二つに切り離す;静電印加によりロールに接着搬送させながら、ハニカム構造体の両面を二つに切り離す;粘着剤を塗布した支持体を重ね合わせて切り離す;方法などが挙げられる。本発明に利用するためには、ポリマーフィルムの表面に粘着剤からなる粘着層を形成し、該粘着層の表面を、a)工程で得られたハニカム状多項質フィルムのハニカム構造面に貼り付け、ポリマーフィルムとともに、ガラス基板等の支持体からハニカム構造の一部を厚み方向に分割して剥がし、該ポリマーフィルムの表面に微細突起構造、いわゆるピラー構造の層を形成するのが好ましい。前記ピラー構造は、前記ハニカム構造における力学的強度の弱いくびれた部分(中心部分)で二分割された構造を有する。
高分子溶液をキャスト工程により、予め剥離層を形成している仮支持体の剥離層上にキャストし、膜を形成する。その後に、結露乾燥工程により、水を結露させ高分子膜中に液滴として含有させる。高分子溶液の溶媒及び液滴を蒸発させてハニカム構造フィルムを得る。別途、ポリマーフィルムの表面に粘着剤からなる粘着層を形成し、該粘着層の表面を、このハニカム状多孔質フィルム表面に貼り付けた後、該ポリマーフィルムを厚み方向に分割されたハニカム構造とともに引き剥がすことにより、規則的な微細突起構造の反射防止層をポリマーフィルム上に形成し、本発明の偏光板保護フィルムを得る。
なお、上記工程のいずれかの間に光照射を実施してもよい。その場合に、照射光として紫外線や電子線を用いることができる。
結露ゾーンで雰囲気中の水分は、高分子膜上で結露して液滴となる。乾燥ゾーンではまず有機溶媒が揮発する。なお、この際にも液滴からも水分が揮発するが、有機溶媒の揮発速度の方が速い。そのため、液滴は有機溶媒の揮発に伴い表面張力により略均一の形態となる。更に、乾燥が進行すると高分子膜の液滴から水分が揮発する。高分子膜から液滴が蒸発すると、液滴を形成していた箇所が孔となり、ハニカム構造フィルムが得られる。
乾燥風の露点は膜面温度より1℃以上低くすることが好ましい。これにより、乾燥ゾーンで液滴の成長を停止させて、液滴を構成する水分を水蒸気として揮発させるこが可能となる。
膜面温度と結露ゾーン又は乾燥ゾーンの露点温度の差を80℃以下とすることにより、有機溶媒及び水分の少なくともいずれかの急激な揮発を抑制でき、所望の形態のハニカム構造フィルムを得ることができる。
乾燥が進行したハニカム構造フィルムは巻き取られる。得られたハニカム構造フィルムは微細突起構造形成工程により、厚み方向で分割され、規則的な微細突起構造を有する反射防止膜が得られる。
前記方法に従って得られた反射防止層は、初めから所望の支持体上に製造することでそのまま使用してもよいし、エタノール等の適当な溶媒に浸してから製造時の支持体より剥離した後に所望の基体上に設置して使用してもよい。なお、剥離して使用する場合には、新たな基体との密着性を上げる目的で材料及び所望の基体の材質に合ったエポキシ樹脂、シランカップリング剤等の接着剤を使用してもよい。
屈折率が互いに異なる2以上の層の積層体からなる反射防止層の形成には、屈折率の異なる無機化合物(金属酸化物等)の透明薄膜を積層する方法;化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法により形成する方法;金属アルコキシド等の金属化合物のゾル/ゲル方法でコロイド状金属酸化物粒子皮膜を形成後に後処理(紫外線照射:特開平9−157855号公報、プラズマ処理:特開2002−327310号公報)して薄膜を形成する方法;などを利用することができる。さらに生産性の観点から好ましい形成方法として、無機粒子をマトリックスに分散させてなる薄膜組成物からなる層を、順次塗布により形成すする方法が挙げられる。また、反射防止層の第1の例と第2の例を組み合せ、塗布等により形成された積層体の最上層表面に、上記微細な凹凸の形状を付与することもできる。
この態様では、各層の厚み、及び屈折率を調整することで、反射防止層の反射率を好ましい範囲とすることができる。
高屈折率層の屈折率>中屈折率層の屈折率>ポリマーフィルムの屈折率>低屈折率層の屈折率。
前記反射防止層のうち、高い屈折率を有する層(高屈折率層及び中屈折率層)は、平均粒径100nm以下の高屈折率の無機化合物微粒子及びマトリックスバインダーを少なくとも含有する硬化性膜からなることが好ましい。
高屈折率に用いられる無機化合物微粒子としては、屈折率1.65以上の無機化合物が挙げられ、好ましくは屈折率1.9以上のものが挙げられる。
これらの無機化合物としては、例えば、Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La、In等の酸化物、これらの金属原子を含む複合酸化物等が挙げられ、特に好ましくは、二酸化ジルコニア微粒子、又は、Co、Zr、AL(好ましくはCo)から選ばれる少なくとも1つの元素(以下このような元素を含有元素ということがある)を含有する二酸化チタンを主成分とする無機微粒子(以下、「特定の酸化物」と称することもある)が挙げられる。含有元素の総含有量は、Tiに対して0.05〜30質量%であることが好ましく、より好ましくは0.2〜7質量%である。
低屈折率層は、高屈折率層の上に配置する。低屈折率層の屈折率は1.20〜1.55の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは1.27〜1.47の範囲であるのがよい。低屈折率層は、耐擦傷性、防汚性を有する最外層として構築することが好ましい。耐擦傷性を大きく向上させる手段として表面への滑り性付与が有効で、従来公知のシリコーンの導入、フッ素の導入等からなる薄膜層の手段を適用できる。
なお、これら中空の無機微粒子の屈折率はアッベ屈折率計[アタゴ(株)製]にて測定することができる。
w=(ri/ro)3×100
中空の無機微粒子の空隙率は、該粒子の強度及び反射防止膜表面の耐擦傷性の観点から、好ましくは10〜60%、さらに好ましくは20〜60%である。
・ハードコート層
ハードコート層は、偏光板保護フィルムに物理強度を付与するために、ポリマーフィルムの表面に設けられる。特に、ポリマーフィルムと、前記高屈折率層の間に設ける(すなわち、中屈折率層がハードコート層を兼ね、中屈折率ハードコート層とする)ことが好ましい。
前方散乱層は、本発明の保護フィルムを有する偏光板を液晶表示装置に適用した場合の、上下左右方向に視角を傾斜させたときの視野角改良に寄与する。上記ハードコート層中に屈折率の異なる微粒子を分散することで、ハードコート機能と兼ねることもできる。前方散乱層については、例えば、前方散乱係数を特定化した特開11−38208号公報、透明樹脂と微粒子の相対屈折率を特定範囲とした特開2000−199809号公報、ヘイズ値を40%以上と規定した特開2002−107512号公報等が挙げられる。
前記第2の例の反射防止層は、外光を散乱させるアンチグレア機能を有していてもよい。アンチグレア機能は、反射防止フィルムの表面、すなわち反射防止膜の表面に凹凸を形成することにより得られる。反射防止フィルムがアンチグレア機能を有する場合、反射防止フィルムのヘイズは、3〜50%であることが好ましく、5〜30%であることがさらに好ましく、5〜20%であることがよりさらに好ましい。
本発明の偏光板保護フィルムは、前記ポリマーフィルム及び前記反射防止層の他に所望により他の層を有していてもよい。
また、前記ポリマーフィルムは、単層のフィルムでもよいが、本発明の効果を阻害しない範囲で、複数のポリマーフィルムからなる多層フィルムであってもよい。但し、全体として、上記条件、即ち、面内のレターデーションReが500nm以上である必要がある。一例としては、ポリエステルフィルムの層をA、その他の樹脂の層をB及びCとすると、例えばA/B、A/B/A、B/A/B、B/A/Cのように構成できる。もちろん4層以上の構成にすることもできる。この様に多層構成にすることで、例えば、強度や水バリアー性の高いフィルムをコア層や外層に積層することにより、複数の機能を同時に付与することができる。
本発明の偏光板保護フィルムは、所望により、帯電防止層をさらに有していてもよい。帯電防止層は、フィルム表面での静電気防止に寄与する。帯電防止層を付与することで、プラスチック支持体をハンドリングする製造プロセスにおいて発生する静電気起因のゴミ付き故障の発生等を抑制することができる。
帯電防止層を形成する方法は、例えば、導電性微粒子と反応性硬化樹脂を含む導電性塗工液を塗工する方法、あるいは透明膜を形成する金属や金属酸化物等を蒸着やスパッタリングして導電性薄膜を形成する方法等の従来公知の方法を挙げることができる。
帯電防止層は、支持体に直接又は支持体との接着を強固にするプライマー層を介して形成することができる。また、帯電防止層を反射防止膜の一部として使用することもできる。この場合、最表層から近い層で使用する場合には、膜の厚さが薄くても十分に帯電防止性を得ることができる。
本発明の偏光板保護フィルムは、所望により、防汚層をさらに有していてもよい。防汚層は反射防止層の表面エネルギーを下げ、親水性あるいは親油性の汚れを付きにくくするものである。
防汚層には含フッ素ポリマーや防汚剤を用いて形成することができる。
防汚層の厚さは2〜100nmであることが好ましく、5〜30nmであることがさらに好ましい。
本発明の偏光板保護フィルムは、偏光子との接着性を改善するために、易接着層を有していてもよい。特に、ポリエステルフィルムは、偏光子との接着性が低いので、易接着層を形成するのが好ましい。前記易接着層の形成に用いられる材料としては、アクリル酸エステル系ラテックス、メタクリル酸系ラテックス、スチレン系ラテックス等が挙げられる。また、(a)ジオレフィン系単量体、(b)ビニル単量体、(c)1種以上の分子内に2個以上のビニル基、アクリロイル基、メタアクリロイル又はアリル基を有する単量体からなる単量体混合物に対し、(d)α−メチルスチレンダイマーと他の重合連鎖移動剤とからなる重合連鎖移動剤の存在下において、水性媒体中で乳化重合して得られる共重合体ラテックスを用いてもよい。
上記スチレンの誘導体としては、例えば、メチルスチレン、ジメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、シクロヘキシルスチレン、デシルスチレン、ベンジルスチレン、クロルメルスチレン、トリフルオロメチルスチレン、エトキシメチルスチレン、アセトキシメチルスチレン、メトキシスチレン、4−メトキシ−3−メチルスチレン、ジメトキシスチレン、クロルスチレン、ジクロルスチレン、トリクロルスチレン、テトラクロスチレン、ペンタクロルスチレン、ブロムスチレン、ジブロムスチレン、ヨードスチレン、フルオロスチレン、トリフルオルスチレン、2−ブロム−4−トリフルオルメチルスチレン、4−フルオル−3−トリフルオルメチルスチレン、ビニル安息香酸メチルエステル等を挙げることができる。
アクリル酸のエステルの中で好ましいものとしては、アクリル酸エステル、グリシジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートを挙げることができる。
上記易接着層(第1の下塗り層)上に、さらに親水性高分子を主バインダーとする第2の下塗層を形成することが望ましい。
ここで、親水性高分子として、ゼラチン、フタル化ゼラチン、マレイン化ゼラチン等のアシル化ゼラチン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、アクリル酸、メタクリル酸もしくはアミド等をゼラチンにグラフトさせたグラフト化ゼラチン、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシアルキルアクリレート、ポリビニルピロリドン、コポリ−ビニルピロリドン−酢酸ビニル、カゼイン、アガロース、アルブミン、アルギン酸ソーダ、ポリサッカライド、寒天、でんぷん、グラフトでんぷん、ポリアクリルアミド、N−置換アクリルアミド、N−置換メタクリルアミド等の単独もしくは共重合体、あるいはそれらの部分加水分解物等合成もしくは天然の親水性高分子化合物が用いられる。これらのものは、単独又は混合して使用される。好ましい親水性高分子としては、ゼラチンあるいはその誘導体である。
紫外線の吸収能に優れ、かつ良好な液晶表示性の観点から、紫外線吸収剤としては、各層に紫外線吸収剤を添加した後の偏光板保護フィルム全体での、波長380nmの透過率が0〜50%、好ましくは0〜30%、より好ましくは0〜10%、600nmの透過率が80〜100%、好ましくは85〜100%、より好ましくは90〜100%であるものが好ましく用いられる。使用可能な紫外線吸収剤の具体例としては、ポリマーフィルム中に添加可能な紫外線吸収剤の例と同様である。
また、易接着層には、導電性金属酸化物を添加してもよい。使用可能な導電性金属酸化物の例としては、帯電防止層に添加可能な導電性金属酸化物の例と同様である。
本発明の偏光板用保護フィルムには、カール防止加工を施すこともできる。カール防止加工とは、これを施した面を内側にして丸まろうとする機能を付与するものであるが、この加工を施すことによって、両面に異なる程度・種類の表面加工を施した際に、その面を内側にしてカールしようとするのを防止する働きをするものである。
カール防止層は基材の反射防止層を有する側と反対側に設ける態様、あるいは、同じ側に設ける態様が挙げられる。
本発明の偏光板保護フィルムは、ガスバリア性改善の観点から、プライマー層又は無機薄膜層をさらに有していてもよい。
プライマー層としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることが可能であるが、このプライマー層として有機無機ハイブリッド層が、無機薄膜層として無機蒸着層又はゾル−ゲル法による緻密な無機コーティング薄膜が好ましい。無機蒸着層としては、シリカ、ジルコニア、アルミナ等の蒸着層が好ましい。無機蒸着層は真空蒸着法、スパッタリング法等により形成することができる。
本発明の偏光板保護フィルムは、電離放射線及び/又は熱により塗膜を硬化させて形成された硬化膜の層を有していてもよい。硬化工程は、塗膜を形成した後、溶剤の乾燥工程後に実施するのが好ましい。前記硬化膜からなる層は、上記反射防止層、及び多層構造の場合は、その中の一部の層であってもよいし、また所望により形成される他の層(例えば、帯電防止層、易接着層等)であってもよい。
本発明の偏光板保護フィルムを連続的に製造するために、ロール状のポリマーフィルムを連続的に送り出す工程、その上に、連続的に反射防止層を形成する工程、反射防止層を有するポリマーフィルムを巻き取る工程を実施してもよい。
ロール状のポリマーフィルムからポリマーフィルムがクリーン室に連続的に送り出され、クリーン室内で、フィルム支持体に帯電している静電気を静電除電装置により除電し、引き続きポリマーフィルム上に付着している異物を、除塵装置により除去する。引き続きクリーン室内に設置されている反射防止層形成部で反射防止層が形成され(例えば、塗布部で反射防止層用の塗布液がポリマーフィルム上に塗布されて反射防止層が形成され)、反射防止層が形成されたポリマーフィルムは、乾燥室に送られて乾燥される。さらに、必要であれば、乾燥室から硬化室へ送り出され、充分に硬化した反射防止層とする。さらに、その後、反射防止層が形成したポリマーフィルムは、巻き取られてロール状となる。本発明の偏光板保護フィルムは、偏光子と貼り合せる前に又は後に、所定の大きさに裁断され、液晶表示装置内に組み込まれる。
本発明の偏光板保護フィルムを作製するためには、上記一連の工程が、高い清浄度の空気雰囲気下で行われるのが好ましい。空気清浄度は、米国連邦規格209Eにおける空気清浄度の規格に基づき、クラス10(0.5μm以上の粒子が353個/(立方メートル)以下)以上であることが望ましく、更に好ましくはクラス1(0.5μm以上の粒子が35.5個/(立方メートル)以下)以上であることが望ましい。
本発明は、偏光子と、本発明の偏光板保護フィルム(第1の保護フィルム)とを少なくとも有する偏光板にも関する。本発明の偏光板保護フィルムは、前記ポリマーフィルムを偏光子側にして、偏光子と貼り合せられるのが好ましい。また、本発明の偏光板は、表示面側の偏光板として用いられるのが好ましく、前記反射防止層を、表示面側にして配置されるのが好ましい。
偏光子としては、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜を用いることができる。ヨウ素系偏光膜及び染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。
本発明の偏光板は、偏光子の他方の面にも、保護フィルム(第2の保護フィルム)を有しているのが好ましい。前記第2の保護フィルムは、透湿度が700〜3000g/m2・dayのポリマーフィルムであるのが好ましく、さらに好ましくは1000〜1700g/m2・dayのポリマーフィルムを用いるのが好ましい。通常保護フィルムとして使用されているセルロースアシレートフィルムが好ましく、トリアセチルセルロースフィルムがより好ましい。市販されているセルロースアセテートフィルムを用いてもよいし、また溶液製膜法で製造され、且つ10〜100%の延伸倍率でロールフィルム形態における巾方向に延伸したセルロースアセテートフィルムを用いてもよい。また、第2の保護フィルムは、面内レターデーションReが0〜10nmであり、且つ厚さ方向のレターデーションRthが−20〜20nmであるフィルム(例えば、特開2005−301227号公報段落番号[0095]参照)であってもよい。
本発明は、液晶セルと、本発明の偏光板(第1の偏光板)とを少なくとも有する液晶表示装置にも関する。本発明の液晶表示装置の一例は、液晶セル、並びに該液晶セルを挟んで、表示面側に配置された第1の偏光板、及びバックライト側に配置された第2の偏光板を有する液晶表示装置が挙げられる。本発明の偏光板を、第2の偏光板としても用いてもよい。また、第1及び第2の偏光板と液晶セルとの間のいずれか一方又は双方に、光学異方性層が配置されていてもよい。
液晶セルは、TNモード、VAモード、OCBモード、IPSモード又はECBモードであることが好ましい。
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、さらに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)SURVAIVAL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。
OCBモードの液晶セルは、棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルであり、米国特許第4583825号、同5410422号の各明細書に開示されている。棒状液晶性分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend)液晶モードと呼ばれる。ベンド配向モードの液晶表示装置は、応答速度が速いとの利点がある。
IPSモードの液晶セルは、ネマチック液晶に横電界をかけてスイッチングする方式であり、詳しくはProc.IDRC(Asia Display ’95),p.577−580及び同p.707−710に記載されている。
ECBモードの液晶セルは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向している。ECBモードは、最も単純な構造を有する液晶表示モードの一つであって、例えば特開平5−203946号公報に詳細が記載されている。
本発明の液晶表示装置は、輝度向上フィルムを有しているのが好ましい。輝度向上フィルムとしては、光源(バックライト)からの出射光を透過偏光と反射偏光又は散乱偏光に分離するような機能を有する偏光変換素子が用いられる。かかる輝度向上フィルムは、反射偏光又は散乱偏光のバックライトからの再帰光を利用して、直線偏光の出射効率を向上できる。
本発明の偏光板保護フィルムは、特開平5−127822号公報、特開2002−48913号公報等に記載されるタッチパネルなどに応用することができる。
本発明の偏光板保護フィルムは、有機EL素子等の基板(基材フィルム)や保護フィルムとして用いることができる。
本発明のフィルムを有機EL素子等に用いる場合には、特開平11−335661号、特開平11−335368号、特開2001−192651号、特開2001−192652号、特開2001−192653号、特開2001−335776号、特開2001−247859号、特開2001−181616号、特開2001−181617号、特開2002−181816号、特開2002−181617号、特開2002−056976号等の各公報記載の内容を応用することができる。また、特開2001−148291号、特開2001−221916号、特開2001−231443号の各公報記載の内容と併せて用いることが好ましい。
以下、本明細書に記載のある各種の物性値等を測定する方法について、説明する。
(透湿度)
透湿度の測定法は、「高分子の物性II」(高分子実験講座4 共立出版)の285頁〜294頁:蒸気透過量の測定(質量法、温度計法、蒸気圧法、吸着量法)に記載の方法を適用することができ、本発明にかかるフィルム試料70mmφを60℃、95%RHでそれぞれ24時間調湿し、JIS Z−0208に従って、透湿度=調湿後質量−調湿前質量で単位面積あたりの水分量(g/m2)を算出した。
Tgは動的粘弾性測定で得られるtanδのピーク温度から決定する。動的粘弾性測定装置はDVA−225(アイティー計測制御(株)社製)を用いtanδは測定周波数1Hzでの測定する。
東洋ボールドウィン製万能引っ張り試験機STM T50BPを用い、25℃・60%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、弾性率を求める。
フィルムサンプルを25℃、60%RHに調節された部屋に4時間以上放置した後、試料7mm×35mmを水分測定器、試料乾燥装置(CA−03、VA−05、共に三菱化学(株))にてカールフィッシャー法で測定する。水分量(g)を試料質量(g)で除して算出する。
面内レターデーション(Re)はKOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)において波長約590nmの光をフィルム法線方向に入射させて測定した。また、厚さ方向のレターデーション(Rth)は、前記Re、面内の遅相軸を傾斜軸としてフィルム法線方向に対して+40°傾斜した方向から波長約590nmの光を入射させて測定したレターデーション値、及び面内の遅相軸を傾斜軸としてフィルム法線方向に対して−40°傾斜した方向から波長約590nmの光を入射させて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を基に、平均屈折率の仮定値1.48及び膜厚を入力し算出した。
中心線平均粗さ(Ra)の測定は、JIS−B0601に準じて行うことができる。
ヘイズはJIS−K7105に規定されたヘイズ値のことであり、JIS−K7361−1で規定された測定法に基づき、日本電色工業(株)製の濁度計「NDH−1001DP」を用いて測定したヘイズ=(拡散光/全透過光)×100(%)として自動計測される値を用いた。
《鉛筆硬度》
本発明のフィルムの硬度は、JIS―K5400に従う鉛筆硬度試験で評価することができる。
鉛筆硬度はH以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましく、3H以上であることが最も好ましい。
フィルムの層間、あるいはポリマーフィルムと塗布層との密着性は以下の方法により評価することができる。
塗布層を有する側の表面にカッターナイフで碁盤目状に縦11本、横11本の切り込みを1mm間隔で入れて合計100個の正方形の升目を刻み、日東電工(株)製のポリエステル粘着テープ(NO.31B)を圧着し、24時間放置後引き剥がす試験を同じ場所で繰り返し3回行い、剥がれの有無を目視で観察する。
100個の升目中、剥がれが10升以内であることが好ましく、2升以内であることが更に好ましい。
試料13mm×40mmを、25℃,60%RHで分光光度計(U−3210、(株)日立製作所)にて、波長300〜450nmにおける透過率を測定した。
b値は、日本電色工業(株)製SZ−Σ90型色差計により測定した。
[実施例1:偏光板保護フィルムの作製〕
<原料樹脂合成>
常法により、ポリエチレンテレフタレートを合成した。これをポリエステルAとして用いた。
<ポリエステルフィルムPET−UV1の作製>
ポリエステルAのチップ材料を、ヘンシェルミキサー及びパドルドライヤー乾燥機内で含水率50ppm以下に乾燥させた後、紫外線吸収剤(下記化合物(1))を原料ポリエステルAに練り込んだものをチップの形態とし、さらにポリエステルA又はSのチップとブレンドした。全ポリエステルに対し、前記紫外線吸収剤が下記表に記載の添加量%となるように量に調節した。これらのチップ材料を、ヘンシェルミキサー及びパドルドライヤー乾燥機内で含水率50ppm以下に乾燥させた後、ヒーター温度を280度〜300度に設定した押し出し機内で溶融させた。溶融させたポリエステルを、ダイ部より静電印加されたチラーロール上に吐出させ、非結晶ベースを得た。この非結晶ベースをベース流れ方向に延伸比3.3倍に延伸後、ベース幅方向に延伸比3.9倍に延伸し、100μmのポリエステルフィルムPET−UV1を得た。得られたポリエステルフィルムの紫外線吸収剤の染み出しは観察されなかった。紫外線吸収剤染み出しはフィルムシート60度・90%相対湿度雰囲気下に10日間放置し、表面の紫外線吸収剤の染み出し(ブリードアウト)を目視観察した。380nm及び600nmの透過率はそれぞれ、40%及び86%であった。
PET−UV1の作製において、UV剤を混入する工程を実施しなかった以外は同様にして、ポリエステルフィルムPETを作製した。
下記表1にフィルム厚み、延伸倍率、透湿度、レタデーション(Re)の値を示した。
(ハードコート層用塗布液の調製)
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌してハードコート層塗布液とした。
トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA、日本化薬(株)製)750.0質量部に、重量平均分子量15000のポリ(グリシジルメタクリレート)270.0質量部、メチルエチルケトン730.0質量部、シクロヘキサノン500.0質量部及び光重合開始剤(イルガキュア184、日本チバガイギー(株)製)50.0質量部を添加して攪拌した。孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過してハードコート層用の塗布液1を調製した。
二酸化チタン微粒子としては、コバルトを含有し、かつ水酸化アルミニウムと水酸化ジルコニウムを用いて表面処理を施した二酸化チタン微粒子(MPT−129C、石原産業(株)製、TiO2:Co3O4:Al2O3:ZrO2=90.5:3.0:4.0:0.5質量比)を使用した。
この粒子257.1質量部に、下記分散剤41.1質量部、及びシクロヘキサノン701.8質量部を添加してダイノミルにより分散し、重量平均径70nmの二酸化チタン分散液を調製した。
上記の二酸化チタン分散液99.1質量部に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)68.0質量部、光重合開始剤(イルガキュア907)3.6質量部、光増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)1.2質量部、メチルエチルケトン279.6質量部及びシクロヘキサノン1049.0質量部を添加して攪拌した。十分に攪拌ののち、孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過して中屈折率層用の塗布液2を調製した。
上記の二酸化チタン分散液A469.8質量部に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA、日本化薬(株)製)40.0質量部、光重合開始剤(イルガキュア907、日本チバガイギー(株)製)3.3質量部、光増感剤(カヤキュア−DETX、日本化薬(株)製)1.1質量部、メチルエチルケトン526.2質量部、及びシクロヘキサノン459.6質量部を添加して攪拌した。孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過して高屈折率層用の塗布液3を調製した。
下記の共重合体をメチルイソブチルケトンに7質量%の濃度になるように溶解し、末端メタクリレート基含有シリコーン樹脂X−22−164C(信越化学(株)製)を固形分に対して3%、光ラジカル発生剤イルガキュア907(商品名)を固形分に対して5質量%添加し、低屈折率層用の塗布液4を調製した。
エチレン性不飽和基含有含フッ素ポリマー(特開2005−89536公報製造例3に記載のフッ素ポリマー(A−1))固形分として45.0gをメチルイソブチルケトン500gに溶解し、更に、分散液Aを195質量部(シリカ+表面処理剤固形分として39.0質量部)、コロイダルシリカ分散物(シリカ、MEK−STの粒子径違い品、平均粒径45nm、固形分濃度30%、日産化学(株)製)30.0質量部(固形分として9.0質量部)、ゾル液b17.0質量部(固形分として5.0質量部)、PM980M(光重合開始剤、和光純薬製)2.0質量部を添加した。塗布液全体の固形分濃度が6質量%になるようにメチルエチルケトンで希釈して低屈折率用の塗布液5を調製した。
上記作製したポリエステルフィルムPET−UV1上に、ハードコート層用塗布液1をグラビアコーターを用いて塗布した。100℃で乾燥した後、酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量300mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、厚さ8μmのハードコート層を形成した。
ハードコート層の上に、中屈折率層用塗布液2、高屈折率層用塗布液3、低屈折率層用塗布液5を3つの塗布ステーションを有するグラビアコーターを用いて連続して塗布した。
硬化後の中屈折率層は屈折率1.630、膜厚67nmであった。
硬化後の高屈折率層は屈折率1.905、膜厚107nmであった。
この様にして、ハードコート層、中屈折率層、高屈折率層及び低屈折率層からなる反射防止層を形成し、偏光板保護フィルム1を得た。
なお、保護フィルム4の低屈折率層用に塗布液4を用いた場合の乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度600mW/cm2、照射量600mJ/cm2の照射量とした。硬化後の低屈折率層は屈折率1.440、膜厚85nmであった。
重量平均分子量45,000のポリスチレンと、重量平均分子量50,000の下記構造式で表される両親媒性ポリマーを質量比で10:1の割合で混合した塩化メチレン溶液(ポリマー濃度として0.2質量%)0.5mLを調製した。
次いで、外気の影響を受けない閉鎖空間にて2℃に保温したガラス基板上に全量展開し、相対湿度70%の恒湿空気を毎分2Lの定常流量で基板面に対して45°の方向から吹き付け、塩化メチレンを蒸発させることによって、均一ハニカム構造体を得た。なお、恒湿空気は、市販の除塵エアーフィルタ(ろ過度:0.3μm)を設置した日立工機株式会社製のコンプレッサSC−820にヤマト科学株式会社製の湿度発生装置を接続して供給した。また、吹き付け部の空気の流速を実測したところ、0.3m/sであった。
次に、得られたハニカム構造体表面に、粘着剤(SK−1478、綜研化学製)を貼合した上記PET−UV1の粘着面を貼り付け、常温で、PET−UV1をガラス基板より引き剥がしたところ、薄膜が厚さ方向の中心付近から分割され、PET−UV1の表面に、図3に示す様な、微細突起構造を有する反射防止層を有する偏光板保護フィルム8が得られた。
得られた反射防止層は、突起高さ120nm、突起間隔220nm、アスペクト比(高さ/底辺)0.55であった。
<偏光子用下塗り>
保護フィルム1〜8の表面(反射防止層を有する場合は、該層が形成されていない側の面)であって、偏光子との接着面に、以下の処方の下塗りを行った。
保護フィルム1の反射防止層の反対面に、コロナ放電処理を行い、以下の塗布液を乾燥膜厚が90nmとなるように塗布し易接着層(SS1)を形成した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
スチレンブタジエンラテックス(固形分43%) 300g
2,4−ジクロロ−6ヒドロキシ−s−トリアジンナトリウム塩(8%) 49g
蒸留水 1600g
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
さらに、SS1の塗布乾燥後、SS1塗布層の上に、コロナ放電処理を行い、次の親水性高分子層塗布液を乾燥膜厚100nmとなるように塗布し親水性高分子層(SS2)を形成した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
ゼラチン 30g
酢酸(20%) 20g
蒸留水 1900g
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
厚さ120μmのポリビニルアルコールフィルムを沃素1質量部、沃化カリウム2質量部、ホウ酸4質量部を含む水溶液に浸漬し50℃で4倍に延伸し偏光子を作製した。
また、光学異方性層が塗布されているWVフィルム(富士フイルム(株)製)の光学異方性層と反対側の面を、55℃の1.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液中に120秒間浸漬した後、水洗乾燥した。
偏光板保護フィルム1のSS2面、及びWVフィルムの鹸化処理面に、上記偏光子を完全鹸化型ポリビニルアルコール5%水溶液を接着剤として貼合し、偏光板1を作製した。
<偏光板の耐光性評価>
偏光板の耐光性をXeランプを24時間照射する事により評価した。偏光板の透過率変化がほとんど無いものを◎、若干あるが問題にならないもの○、変化するものを×とした。
なお、表2中、Z−TACは、富士フイルム(株)製のTACフィルムであり、Re=1nm、Rth=−3nmのフィルムである。
下記表3に、偏光板1〜13に用いられている保護フィルムの組み合せ、及び偏光板の耐光性の評価結果を示す。
TN型液晶セルを使用した液晶表示装置(MRT−191S、三菱電機(株)製)に設けられている偏光板を剥がし、代わりに上記で作製した偏光板1〜13をそれぞれ、上記表3に示した配置で、且つ偏光板の透過軸が製品に貼られていた偏光板と一致するように粘着剤を介して貼り付けた。暗室にて、液晶表示装置を表示して、種々の視角から目視により以下の特性を評価した。結果を表4に示す。
<画像の虹状ムラ評価>
作製した液晶表示装置の、表示時の虹状のムラ及び視野角によるコントラスト及び色味変化を複数の観察者により目視評価した。
◎ 虹状のムラ、視野角によるコントラスト及び色味変化は殆ど観察されなかった。
○ 虹状のムラ、視野角によるコントラスト及び色味変化は実使用状態で問題ないれべるであった。
× 虹状のムラ、又は視野角によるコントラスト及び色味変化がはっきり観察された。
液晶表示装置を60℃90%50時間、又は70℃10%50時間処理後に、25℃60%の環境下で2時間放置した後、液晶表示装置を黒表示させ、正面からの光漏れを複数の観察者により目視評価した。
◎ 光漏れは観察されなかった。
○ 光漏れは殆ど目立たなかった。
× 光漏れがはっきり観察された。
IPS型液晶表示装置(TH−26LX300 松下製)に設けられている偏光板を剥がし、代わりに偏光板10を保護フィルム1の反射防止層が外側(空気界面側)に、且つ偏光板10の透過軸が製品に貼られていた偏光板と一致するように貼り付けた(実施例7、11、13)。
また、IPS型液晶表示装置(32LC100 東芝製)に設けられている偏光板を表側の位相差膜を残し、裏側の位相差膜は剥がし、代わりに偏光板10を保護フィルム1の反射防止層が外側(空気界面側)に、且つ偏光板10の透過軸が製品に貼られていた偏光板と一致するように貼り付けた(実施例8、12)。
これらについても、虹ムラ、高湿・低湿での光漏れを評価した。
また、輝度向上フィルムDBEFを使用した液晶表示装置については、本発明の偏光板保護フィルムを用いた偏光板を、視認側の偏光板としてのみ使用し、バックライト側には通常のTACを用いた偏光板8を使用した場合、充分、虹ムラや視野角による色味変化等を抑えることができた。
なお、偏光板保護フィルム8、すなわち通常のTAC(TD80)を保護フィルムとして用いた偏光板8を、視認側及びバックライト側の偏光板として使用した液晶表示装置は、虹ムラの発生はなかったが、高湿及びは低湿条件で光漏れが発生した。
12 偏光子
14 本発明の保護フィルム
14a ポリマーフィルム
14b 反射防止層
16 他の保護フィルム
18 易接着層
20 光学異方性層
50 従来の偏光板
52 偏光子
54 保護フィルム
Claims (26)
- 波長590nmにおける面内レターデーション(Re)が1500nm以上のポリエステルを主成分として含有するポリマーフィルムと、該ポリマーフィルムの少なくとも一方の表面上に反射防止層とを有する偏光板保護フィルムであって、前記反射防止層の、前記ポリマーフィルムの内部を透過してくる可視光全域の光に対するブリュースター角での反射率が、5%以下であることを特徴とする偏光板保護フィルム。
- 前記反射防止層が、厚み方向に屈折率が連続的に変化している層であることを特徴とする請求項1に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記反射防止層が、屈折率が互いに異なる2以上の層の積層体であることを特徴とする請求項1に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記ポリマーフィルムの透湿度が、700g/m2・day以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記ポリマーフィルムの波長380nmの光に対する透過率が0〜50%であり、波長600nmの光に対する透過率が80〜100%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記ポリマーフィルムが、紫外線吸収剤を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記紫外線吸収剤が、窒素ガス下、300℃の温度に到達するまで10℃/分の昇温速度で昇温した場合の質量減量%が10%以下の紫外線吸収剤であることを特徴とする請求項6に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記紫外線吸収剤が、下記一般式(1)で表される化合物の少なくとも一種であることを特徴とする請求項6又は7に記載の偏光板保護フィルム:
X1、Y1及びZ1のうち少なくとも一つは下記一般式(A):
隣り合うR1及びR2が連結して環を形成してもよく;
で表される置換基を表す。 - 前記ポリマーフィルムの含水率が1%以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記ポリマーフィルムの少なくとも一方の面が、コロナ放電処理又はグロー放電処理されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記ポリマーフィルムの少なくとも一方の面に、易接着層をさらに有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記易接着層が、アクリル酸エステル系ラテックス、メタクリル酸系ラテックス、及びスチレン系ラテックスから選ばれる少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項11に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記易接着層が、紫外線吸収剤を含有することを特徴とする請求項11又は12に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記易接着層に隣接して、親水性高分子を含有する層をさらに有することを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記親水性高分子を含有する層が、紫外線吸収剤を含有することを特徴とする請求項14に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記ポリマーフィルムが、面内の少なくとも一方向に延伸処理された延伸ポリマーフィルムであることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記ポリマーフィルムが、面内の一方向に1.5倍以上7倍以下、及び該方向に対し直交する方向に1.5倍以上7倍以下延伸された延伸ポリマーフィルムであることを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルム。
- 偏光子と、該偏光子の一方の面上に請求項1〜17のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルムとを少なくとも有することを特徴とする偏光板。
- 前記偏光子の他方の面上に、セルロースエステルフィルムを主成分として含有するポリマーフィルムをさらに有することを特徴とする請求項18に記載の偏光板。
- 前記偏光子の他方の面上に、視野角補償機能を有する層を有することを特徴とする請求項18又は19に記載の偏光板。
- 前記偏光子の他方の面上に、ポリマーフィルム及び塗布により形成された光学異方性層をさらに有することを特徴とする請求項18〜20のいずれか1項に記載の偏光板。
- 液晶セルと、請求項18〜21のいずれか1項に記載の偏光板(第1の偏光板)とを有することを特徴とする液晶表示装置。
- 前記第1の偏光板が、前記液晶セルの視認側面上に配置されていることを特徴とする請求項22に記載の液晶表示装置。
- 輝度向上フィルムをさらに有することを特徴とする請求項22又は23に記載の液晶表示装置。
- さらに第2の偏光板をバックライト側に有し、該第2の偏光板が、偏光子と保護フィルムとを有し、前記輝度向上フィルムと該第2の偏光板の保護フィルムとが接触して配置されていることを特徴とする請求項24に記載の液晶表示装置。
- 表示モードがTNモードであることを特徴とする請求項22〜25のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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