JP5049705B2 - 透明フィルム、偏光板、及び液晶表示装置 - Google Patents
透明フィルム、偏光板、及び液晶表示装置 Download PDFInfo
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Description
特許文献1に記載の偏光板の広視野角化技術では、入射光を上記所定の複屈折性を有する二軸性の位相差板に、2回通過させる必要がある。そのため、液晶表示装置の設計上の制約があったり、又は所定の光学特性の位相差板を互いの光軸の位置関係を精密に制御して2枚積層するという煩雑な工程が必要になる等、生産性の観点で好ましくない。
また、本発明は、かかる偏光板の保護フィルムとして、また液晶表示装置の光学補償フィルムとして、波長依存性及び視野角依存性の双方の軽減に寄与する新規な透明フィルムを提供することを課題とする。
また、本発明は、視野角に依存したコントラストの低下及び色味変化が軽減された、視野角特性が良好な液晶表示装置を提供することを課題とする。
[1] フィルム面の法線方向においてNz値が、0〜1に単調増加又は単調減少している領域を含み、且つ波長550nmにおける面内レターデーションReが510〜610nmである透明フィルム:
但し、Nz=0.5+Rth(550)/Re(550)であり、式中、Rth(550)及びRe(550)は、それぞれ波長550nmにおける、厚み方向のレターデーション及び面内レターデーションである。
[2] セルロースアシレートを主成分として含有する[1]の透明フィルム。
[3] 脂環式構造含有重合体樹脂を主成分として含有する[1]の透明フィルム。
[4] 面内に光学異方性を持ち、フィルム面の法線方向のCircular Retardance(CRE1)が略0であり、フィルム面の法線方向から極角60度で、且つフィルム面内の遅相軸を方位角0度としたときに方位角が45度、135度、225度、及び315度の4方向で入射された光線におけるCircular Retardance(CRE2)の絶対値が略等しく、且つ0でないことを特徴とする透明フィルム。
[5] 前記CRE2が0〜20nmである[4]の透明フィルム。
[6] Nz値が互いに異なる2以上の層からなる多層構造を有する[1]の透明フィルム。
[7] ポリマーフィルムと、その両面にそれぞれ、同一又は異なる液晶組成物からなる光学異方性層を少なくとも一層ずつ有する[6]の透明フィルム。
[8] 偏光膜、及び[1]〜[7]のいずれかの透明フィルムを有する偏光板。
[9] 液晶セル、及び[8]の偏光板を有する液晶表示装置。
[10] 液晶セル、及び少なくとも一つの偏光膜を有する液晶表示装置であって、前記偏光膜と前記液晶セルとの間に[1]〜[7]のいずれかの透明フィルムを有する液晶表示装置。
以下、本発明について説明する。なお、本明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。また実質的に直交もしくは平行とは、厳密な角度±10°の範囲を意味する。
また、本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーション及び厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADH又はWR(王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRが算出する。
上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADH又はWRが算出する。
尚、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基に、以下の式(21)及び式(22)よりRthを算出することもできる。
また式中、nxは面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzはnx及びnyに直交する方向の屈折率を表し、dは膜厚を表す。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRが算出する。
上記の測定において、平均屈折率の仮定値は ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:
セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADH又はWRはnx、ny、nzを算出する。この算出されたnx、ny、nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)がさらに算出される。
なお、本発明の透明フィルムは、必ずしも偏光子の保護フィルムとして偏光子の表面に直接貼り合せる必要はない。例えば、本発明の透明フィルムは光学補償フィルムとして偏光子と液晶セルとの間に配置してもよい。偏光子と本発明の透明フィルムとの間に、偏光子の保護フィルムが配置されている場合は、該保護フィルムは、位相差がない、等方性のフィルムであるのが好ましい。
二色性(ディアテニュエーション)ベクトルDとは、ポアンカレ球上において、透過光量が最大となるような偏光状態を表し、偏光能(ポラリザンス)ベクトルPとは、ポアンカレ球上において、無偏光を入射した時の出射偏光状態を表す。二色性ベクトルD=(Dh,D45,Dr)、偏光能ベクトルP=(Ph,P45,Pr)で表されるベクトルである。計測器として、デュアル・ローテート・リターダー方式の偏光測定器を用いると、偏光膜と、複屈折性のポリマーフィルムとの積層体のD及びPが測定できるので好ましい。デュアル・ローテート・リターダー方式の偏光測定器は、測定ヘッドが、偏波を作り出す偏光ジェネレータと、偏波を検出する偏光アナライザとを含み、双方のヘッドが、高速回転する波長板と偏光子とで構成されている偏光測定器である。市販品として、Axometrics社のミュラーマトリクス・ポラリメータがあり、これを用いることができる。
また、二色性ベクトル及び偏光能ベクトルを、それぞれベクトルの大きさを1に規格化して単位ベクトル化した、規格化二色性ベクトルD’=(Dh’,D45’,Dr’)および規格化偏光能ベクトルP’=(Ph’,P45’,Pr’)で記述することもできる。これらの詳細については、Y.Ootani :O plus E 29 p.20 (2007))及びS-Y.Lu and R.A.Chipman : J.Opt.Soc.Am.A 13 p.1106(1996))に記載されている。
本発明の偏光板は、P’でその特性を記述した場合には、偏光板のP45’の絶対値|P45’|が0.9以上、望ましくは0.99以上程度を示す、広視角偏光板である。
例1〜6はいずれも、比較例と比較して黒状態の透過率(%)が低く、コントラストが改善されていることが理解できる。
[比較例1]
<フィルム1の作製>
長さ100m、幅180mm、厚さ110μmでReが0nmであるポリカーボネートの両面に165度での寸法変化率(MD/TD)が1.15のポリエステルフィルムをアクリル系粘着層を介し接着し、ロール延伸機にてロール速比0.97の条件で、かつロールの温度を165度とした常温雰囲気で処理してポリカーボネートを収縮させた後、ポリエステルフィルムを剥離した。このフィルムを温度163度の雰囲気下で幅方向に1.1倍に延伸し、フィルム1を得た。
自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用いて、Reの光入射角度依存性を測定し、これらの光学特性を算出したところ、Reが275nm、Nzが0.5であり、遅相軸が長手方向とは直交方向にあることを確認した。フィルム1について、Axometrics社のAxoScanを用いて波長550nmで正面におけるCR1、極角60°で方位角45度、135度、225度、315度におけるCR2を測定した結果、CR1及び全ての方位角におけるCR2がいずれも0nmであった。
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、乾燥して偏光膜を得た。ポリビニルアルコールには、クラレ製PVA−117H)を用いた。この偏光膜の片面に比較例用フィルム1を、他方の面には保護フィルムとして富士フイルム社製タックフィルムTD80Uを重ね合わせて貼り付け、比較例用偏光板1を作製した。
この比較例用偏光板1の規格化偏光能ベクトルP’をAxoscanで測定した。フィルム面の法線方向から極角60度で、且つフィルム面内の遅相軸を方位角0度としたときに方位角が45度の方向で光線を入射させ、比較例用フィルム1を偏光膜の出射側に位置させて測定した、規格化偏光能ベクトルP’の成分P45’の絶対値は0.994であった。
<透明フィルム10の作製>
比較例1で作製したフィルム1の片面に光学異方性層1、及び他方の面に光学異方性層2を、下記の方法でそれぞれ形成し、本発明の実施例の透明フィルム10を作製した。
<棒状液晶組成物からなる光学異方性層1の形成>
(配向膜の形成)
以下の組成の配向膜塗布液を調製した。
下記の高分子化合物P 4質量部
トリエチルアミン 2質量部
デコナール EX−521の5%水溶液
(ナガセ化成工業株式会社のエポキシ化合物) 8.1質量部
水 57質量部
メタノール 29質量部
下記組成の光学異方性層用塗布液を調製した。
下記の棒状液晶性化合物(例示化合物 IV−2) 38.1質量%
下記の増感剤 A 0.38質量%
下記の光重合開始剤 B 1.14質量%
下記の配向制御剤 C 0.19質量%
グルタルアルデヒド 0.04質量%
メチルエチルケトン 60.15質量%
(配向膜の形成)
フィルム1のもう片面に、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℃の温風で60秒、さらに100℃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1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、配向膜のラビング処理面に、下記のディスコチック液晶性化合物1.8g、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(V#360、大阪有機化学(株)製)0.2g、光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製)0.06g、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)0.02g、空気界面側垂直配向剤(P−6)0.01gを、3.9gのメチルエチルケトンに溶解した溶液を、#4のワイヤーバーで塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、125℃の恒温槽中で3分間加熱し、ディスコチック液晶化合物を配向させた。次に、100℃で120W/cm高圧水銀灯を用いて、30秒間UV照射しディスコチック液晶化合物を架橋した。その後、室温まで放冷した。この様にして、光学異方性層2を形成した。
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、乾燥して偏光膜を得た。ポリビニルアルコールには、クラレ製PVA−117H)を用いた。この偏光膜の片面に透明フィルム10を、もう片面には保護フィルムとして富士フイルム社製タックフィルムTD80Uを重ね合わせて貼り付け、偏光板10を作製した。なお、透明フィルム10を偏光膜に重ね合わせるときには、位相差膜10の光学異方性層1の面と偏光膜を接触させて重ね合わせた。
この偏光板10の規格化偏光能ベクトルP’をAxoscanで測定した。フィルム面の法線方向から極角60度で、且つフィルム面内の遅相軸を方位角0度としたときに方位角が45度の方向で光線を入射させ、透明フィルム10を偏光膜の出射側に位置させて測定した、規格化偏光能ベクトルP’の成分P45’の絶対値は0.995であった。
<偏光板11の作製>
透明フィルム10を偏光膜に重ね合わせるときに、透明フィルム10の光学異方性層2の面と偏光膜を接触させて貼り合わせた以外は、実施例1と全く同じ方法で、実施例2の偏光板11を作製した。
この偏光板11の規格化偏光能ベクトルP’をAxoscanで測定した。フィルム面の法線方向から極角60度で、且つフィルム面内の遅相軸を方位角0度としたときに方位角が45度の方向で光線を入射させ、透明フィルムを偏光膜の出射側に位置させて測定した、規格化偏光能ベクトルP’の成分P45’の絶対値は0.995であった。
比較例1、実施例1、及び実施例2でそれぞれ作製した偏光板1、10及び11を用い、液晶表示装置をそれぞれ作製した。
具体的には偏光板1、10及び11のそれぞれと、従来の偏光板(偏光板の保護層タックフィルムには富士フイルム社製のZ−タックを使用)とで、IPS型液晶セルをはさみ、液晶表示装置を作製した。偏光板1、10及び11のフィルム1、透明フィルム10及び11がそれぞれ液晶セル側になるよう注意してはさんだ。また、液晶セルをはさむ2つの偏光板の面内吸収軸は直交し、かつ偏光板1、10及び11それぞれの面内吸収軸がIPS型液晶セルの面内遅相軸と平行になるようにはさんだ。IPS型液晶セルは、複屈折が300nmで、電圧無印加状態で水平配向になるように作製した。液晶にはメルク社のZLI−4792を用いた。
このようにして作製した液晶表示装置の電圧無印加状態すなわち黒状態の透過率を極角60度、方位角45度で測定したところ、比較例1の偏光板1を用いた液晶表示装置の場合は0.035%だったのに対し、実施例1の偏光板10を用いた液晶表示装置の場合は0.02%、実施例2の偏光板11を用いた液晶表示装置の場合は0.02%であった。これらより、比較例1の偏光板1と比較して、本発明の実施例である偏光板10及び11は黒状態の透過率が小さく、よりコントラストが改善されたことが理解できる。
12 偏光子
14 保護フィルム
16 本発明の透明フィルム
Claims (6)
- ポリマーフィルムと、その両面にそれぞれ、異なる液晶組成物からなる光学異方性層とを少なくとも一層ずつ有する透明フィルムであって、面内に光学異方性を持ち、フィルム面の法線方向のCircular Retardance(CRE1)が略0であり、フィルム面の法線方向から極角60度で、且つフィルム面内の遅相軸を方位角0度としたときに方位角が45度、135度、225度、及び315度の4方向で入射された光線におけるCircular Retardance(CRE2)の絶対値がそれぞれ略等しく、且つ0でないことを特徴とする透明フィルム。
- CRE2の絶対値が32〜38nmである請求項1に記載の透明フィルム。
- 前記ポリマーフィルムの片面に棒状液晶組成物からなる光学異方性層を少なくとも一層を有し、他方の面にディスコティック液晶化合物からなる光学異方性層を少なくとも一層有する透明フィルムである請求項1又は2に記載の透明フィルム。
- 偏光膜、及び請求項1〜3のいずれか1項に記載の透明フィルムを有する偏光板。
- 液晶セル、及び請求項4に記載の偏光板を有する液晶表示装置。
- 液晶セル、及び少なくとも一つの偏光膜を有する液晶表示装置であって、前記偏光膜と前記液晶セルとの間に請求項1〜3のいずれか1項に記載の透明フィルムを有する液晶表示装置。
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