JP5252611B2 - 位相差フィルム、光学積層体、液晶パネル、及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、上記従来の位相差フィルムは、面内に於ける複屈折率が比較的小さいため、所望の位相差を発現させるためにはフィルムを厚く形成しなければならない。さらに、短波長側と長波長側の位相差値の差が比較的小さく、位相差の波長分散特性について、更なる改善が求められる。
また、側鎖として芳香族基を有するアセタール構造ポリマーを用いた位相差フィルムも知られている(特許文献2)。該位相差フィルムは、逆波長分散特性を示し、好ましいものである。
しかしながら、該特許文献2に開示のポリマーを用いた場合、面内の複屈折率が大きい位相差フィルムや短波長側と長波長側の位相差値の差が大きい位相差フィルムを得ることができるとは限らず、この点について更なる改良が求められる。
本明細書における用語及び記号の定義は下記の通りである。
(1)吸収端波長(λcut−off)は、ポリマーの紫外吸収スペクトルにおける長波長側の限界に相当する波長(吸収がなくなる波長)をいう。吸収端波長(λcut−off)は、「JASCO製、UV/Vis spectrophotometer V−560」を用いて、位相差フィルムの遅相軸方向及び進相軸方向の紫外可視スペクトルを測定し、吸光度が0.2となる波長から求められる値である。
(2)「nx」は、位相差フィルムの面内の屈折率が最大となる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、「ny」は、位相差フィルムの面内で遅相軸と直交する方向の屈折率であり、「nz」は、位相差フィルムの厚み方向の屈折率である。
(3)面内の位相差値(Re[λ])は、23℃で波長λ(nm)におけるフィルムの面内の位相差値をいう。Re[λ]は、フィルムの厚みをd(nm)としたとき、Re[λ]=(nx−ny)×dによって求められる。
(4)厚み方向の位相差値(Rth[λ])は、23℃で波長λ(nm)におけるフィルムの厚み方向の位相差値をいう。Rth[λ]は、フィルムの厚みをd(nm)としたとき、Rth[λ]=(nx−nz)×dによって求められる。
本発明の位相差フィルムは、遅相軸方向に対して、実質的に直交方向に配向した側鎖成分(A)を少なくとも有する熱可塑性ポリマーを含有し、上記側鎖成分(A)の吸収端波長(λcut−off)が、330nm以上であり、波長450nmにおける面内の位相差値(Re[450])が、波長650nmにおける面内の位相差値(Re[650])よりも小さいものである。
本発明に用いられる熱可塑性ポリマーは、遅相軸方向に対して、実質的に直交方向に配向した側鎖成分(A)を少なくとも有し、上記側鎖成分(A)の吸収端波長(λcut−off)が、330nm以上のものである。
上記位相差フィルムの波長550nmにおける透過率は、好ましくは85%以上であり、さらに好ましくは90%以上である。
1つの実施形態において、本発明の位相差フィルムは、上記熱可塑性ポリマー、又は上記熱可塑性ポリマーを含む樹脂組成物をシート状に成形して、高分子フィルムを得、さらに高分子フィルムを延伸することによって、上記熱可塑性ポリマー中の主鎖および側鎖を配向させて作製される。
本発明の位相差フィルムは、任意の適切な用途に用いられ得る。代表的な用途としては、液晶表示装置のλ/4板、λ/2板、視野角拡大フィルム等が挙げられる。この他には、液晶表示装置、有機ELディスプレイ、及びプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ用反射防止フィルムなどが挙げられる。
本発明の光学積層体は、上記位相差フィルムを含む。1つの実施形態においては、上記光学積層体は、上記位相差フィルムに加え、他の位相差フィルムをさらに含む。別の実施形態においては、上記光学積層体は、上記位相差フィルムに加え、偏光子をさらに含む。
図1(a)に示す光学積層体6は、位相差フィルム1と、接着層2と、他の位相差フィルム3とを、少なくともこの順に備える。図1(b)に示す光学積層体6は、位相差フィルム1と、偏光子4と、保護層5とを、少なくともこの順に備える。
本発明の液晶パネルは、上記位相差フィルム又は上記光学積層体を含む。図2及び図3は、本発明の好ましい実施形態による液晶パネルの概略断面図である。
図2に示す液晶パネル100は、液晶セル10と、該液晶セル10の一方の側に配置された第1の偏光子21(視認側偏光子)と、該液晶セル10の他方の側に配置された第2の偏光子22と、該液晶セル10と該第1の偏光子21との間に配置された位相差フィルム1を少なくとも備える。なお、図2に示す例では、本発明の位相差フィルム1が第1の偏光子21と液晶セル10の間にのみ配置される場合を示しているが、上記位相差フィルム1は、上記液晶セル10の第2の偏光子22と液晶セル10の間に1枚配置されていてもよい。また、本発明の位相差フィルム1が、第1の偏光子21と液晶セル10の間、及び第2の偏光子22と液晶セル10の間の双方に1枚ずつ配置されていてもよい。さらに、位相差フィルムは、1枚に限らず、それぞれ複数枚配置されていてもよい。
図3に示す液晶パネル101は、液晶セル10の背面側に、反射層23が設けられているものである。その他の構成は、図2の液晶パネル100で説明したものと同様である。
本発明の液晶表示装置は、上記液晶パネルを含む。図4は、本発明の好ましい実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。なお、見やすくするために、図4の各構成部材の縦、横および厚みの比率は、実際とは異なっていることに留意されたい。
この液晶表示装置200は、液晶パネル100と、液晶パネル100の一方の側に配置されたバックライトユニット80とを少なくとも備える。なお、図示例では、バックライトユニットとして、直下方式が採用された場合を示しているが、本発明の液晶表示装置は、例えば、サイドライト方式であってもよい。
本発明の液晶表示装置は、任意の適切な用途に使用される。その用途は、例えば、パソコンモニター、ノートパソコン、コピー機などのOA機器、携帯電話、時計、デジタルカメラ、携帯情報端末(PDA)、携帯ゲーム機などの携帯機器、ビデオカメラ、テレビ、電子レンジなどの家庭用電気機器、バックモニター、カーナビゲーションシステム用モニター、カーオーディオなどの車載用機器、商業店舗用インフオメーション用モニターなどの展示機器、監視用モニターなどの警備機器、介護用モニター、医療用モニターなどの介護・医療機器等である。
JASCO製 UV/Vis Spectrophotometer V−560を用いて測定した。位相差フィルムについて、その遅相軸方向及び進相軸方向の紫外可視スペクトルを測定し、吸光度が0.2となる波長を求め、これを吸収端波長とした。
(2)熱可塑性ポリマーの組成の測定方法:
核磁気共鳴スペクトルメーター[日本電子(株)製 、品名「LA400」](測定溶媒;重DMSO、周波数;400MHz、観測核;1H、測定温度;70℃)を用いて求めた。
(3)ガラス転移温度の測定方法:
示差走査熱量計[セイコー(株)製 製品名「DSC−6200」]を用いて、JIS K 7121(1987)(プラスチックの転移温度の測定方法)に準じた方法により求めた。具体的には、3mgの粉末サンプルを、窒素雰囲気下(ガスの流量;80ml/分)で昇温(加熱速度;10℃/分)させて2回測定し、2回目のデータを採用した。熱量計は、標準物質(インジウム)を用いて温度補正を行なった。
(4)分子量の測定方法:
ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ(GPC)法によりポリスチレンを標準試料として算出した。具体的には、以下の装置、器具および測定条件により測定した。なお、サンプルは、試料をテトラヒドフランに溶解して0.1重量%の溶液とし、一晩静置した後、0.45μmのメンブレンフィルターでろ過したろ液を用いた。
・分析装置:TOSOH製「HLC−8120GPC」
・カラム:TSKgel SuperHM−H/H4000/H3000/H2000
・カラムサイズ:各6.0mmI.D.×150mm
・溶離液:テトラヒドロフラン
・流量:0.6ml/min
・検出器:RI
・カラム温度:40℃
・注入量:20μl
(5)厚みの測定方法:
厚みが10μm未満の場合、薄膜用分光光度計[大塚電子(株)製 製品名「瞬間マルチ測光システム MCPD−2000」]を用いて測定した。厚みが10μm以上の場合、アンリツ製デジタルマイクロメーター「KC−351C型」を使用して測定した。
(6)フィルムの平均屈折率(n[550])の測定方法:
アッベ屈折率計[アタゴ(株)製 製品名「DR−M4」]を用いて、23℃における波長589nmの光で測定した屈折率より求めた。
(7)位相差値(Re[λ]、Rth[λ])の測定方法:
王子計測機器(株)製 商品名「KOBRA21−ADH」を用いて、23℃で測定した。
(8)光弾性係数の絶対値(C[550])の測定方法:
分光エリプソメーター[日本分光(株)製 製品名「M−220」]を用いて、サンプル(サイズ2cm×10cm)の両端を扶持して応力(5〜15N)をかけながら、サンプル中央の位相差値(23℃/波長550nm)を測定し、応力と位相差値の関数の傾きから算出した。
8.8gのビニルアルコール系ポリマー[日本合成化学(株)製 商品名「NH−18」(重合度1800、ケン化度99.0%)]を、105℃の空気循環式乾燥オーブンで2時間乾燥させた後、167.2gのジメチルスルホシキドに溶解した。ここに、2.98gの2−メトキシ−1−ナフトアルデヒド及び0.80gのp−トルエンスルホン酸・1水和物を加えて、40℃で1時間攪拌した。反応溶液に、23.64gの1,1−ジエトキシエタン(アセタール)をさらに加えて、40℃で1時間攪拌した。その後、2.13gのトリエチルアミンを加えて反応を終了させた。得られた粗生成物は、1リットルのメタノールで再沈殿を行った。ろ過したポリマーをテトラヒドロフランに溶解し、再びメタノールで再沈殿を行った。これを、ろ過、乾燥して、12.7gの白色ポリマーを得た。この重合体は、1H−NMRで測定したところ、下記構造式(II)で表される繰り返し単位を有するポリビニルアセタール(l1:m1:n1=12:60:28)であった。また、このポリビニルアセタールのガラス転移温度を測定したところ、127℃であった。
8.8gのビニルアルコール系ポリマー[日本合成化学(株)製 商品名「NH−18」(重合度1800、ケン化度99.0%)]を、105℃の空気循環式乾燥オーブンで2時間乾燥させた後、167.2gのジメチルスルホシキドに溶解した。ここに、11.8gの2−メトキシ−1−ナフトアルデヒド、10.6gのベンズアルデヒド、及び0.80gのp−トルエンスルホン酸・1水和物を加えて、40℃で1時間攪拌した。反応溶液に、23.64gの1,1−ジエトキシエタン(アセタール)をさらに加えて、40℃で1時間攪拌した。その後、2.13gのトリエチルアミンを加えて反応を終了させた。得られた粗生成物は、1リットルのメタノールで再沈殿を行った。ろ過した重合体をテトラヒドロフランに溶解し、再びメタノールで再沈殿を行った。これを、ろ過、乾燥して、11.5gの白色ポリマーを得た。このポリマーは、1H−NMRで測定したところ、下記構造式(III)で表される繰り返し単位を有するポリビニルアセタール(l2:m2:n2:o2=11:34:44:11)であった。また、このポリビニルアセタールのガラス転移温度を測定したところ、131℃であった。
8.8gのビニルアルコール系ポリマー[日本合成化学(株)製 商品名「NH−18」(重合度1800、ケン化度99.0%)]を、105℃の空気循環式乾燥オーブンで2時間乾燥させた後、167.2gのジメチルスルホシキドに溶解した。ここに、3.85gのメシトアルデヒド及び0.80gのp−トルエンスルホン酸・1水和物を加えて、40℃で1時間攪拌した。反応溶液に、23.6gの1,1−ジエトキシエタン(アセタール)をさらに加えて、40℃で1時間攪拌した。その後、2.13gのトリエチルアミンを加えて反応を終了させた。得られた粗生成物は、1リットルのメタノールで再沈殿を行った。ろ過したポリマーをテトラヒドロフランに溶解し、再びメタノールで再沈殿を行った。これを、ろ過、乾燥して、13.0gの白色ポリマーを得た。この重合体は、1H−NMRで測定したところ、下記構造式(IV)で表される繰り返し単位を有するポリビニルアセタール(l3:m3:n3=18:47:35)であった。また、このポリビニルアセタールのガラス転移温度を測定したところ、122℃であった。
8.8gのビニルアルコール系ポリマー[日本合成化学(株)製 商品名「NH−18」(重合度1800、ケン化度99.0%)]を、105℃の空気循環式乾燥オーブンで2時間乾燥させた後、167.2gのジメチルスルホシキドに溶解した。ここに、3.20gの2,7−ジエチニル−1,1−ジメトキシフルオレン及び0.78gの無水p−トルエンスルホン酸を加えて、40℃で1時間攪拌した。反応溶液に、18.9gの1,1−ジエトキシエタン(アセタール)をさらに加えて、40℃で1時間攪拌した。その後、2.13gのトリエチルアミンを加えて反応を終了させた。得られた粗生成物は、1リットルのメタノールで再沈殿を行った。ろ過したポリマーをテトラヒドロフランに溶解し、再びメタノールで再沈殿を行った。これを、ろ過、乾燥して、12.7gの白色ポリマーを得た。この重合体は、1H−NMRで測定したところ、下記構造式(V)で表される繰り返し単位を有するポリビニルアセタール(l4:m4:n4=7:68:25)であった。また、このポリビニルアセタールのガラス転移温度を測定したところ、123℃であった。
8.8gのビニルアルコール系ポリマー[日本合成化学(株)製 商品名「NH−18」(重合度1800、ケン化度99.0%)]を、105℃の空気循環式乾燥オーブンで2時間乾燥させた後、167.2gのジメチルスルホシキドに溶解した。ここに、3.62gの1−メトキシフルオレン及び0.78gの無水p−トルエンスルホン酸を加えて、40℃で1時間攪拌した。反応溶液に、18.9gの1,1−ジエトキシエタン(アセタール)をさらに加えて、40℃で1時間攪拌した。その後、2.13gのトリエチルアミンを加えて反応を終了させた。得られた粗生成物は、1リットルのメタノールで再沈殿を行った。ろ過したポリマーをテトラヒドロフランに溶解し、再びメタノールで再沈殿を行った。これを、ろ過、乾燥して、17.8gの白色ポリマーを得た。この重合体は、1H−NMRで測定したところ、下記構造式(VI)で表される繰り返し単位を有するポリビニルアセタール(l5:m5:n5=10:65:25)であった。また、このポリビニルアセタールのガラス転移温度を測定したところ、126℃であった。
製造例1で得られた熱可塑性ポリマーを、メチルエチルケトンに溶解し、厚み70μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ製 商品名「ルミラーS−27E」)上にアプリケーターで塗工し、空気循環式乾燥オーブンで乾燥させた後、上記ポリエチレンテレフタレートフィルムから剥ぎ取って、厚み100μmの透明な高分子フィルムを作製した。この高分子フィルムを延伸機にて、135℃の空気循環式恒温槽内で、1.5倍に延伸し、位相差フィルムAを作製した。得られた位相差フィルムAの特性を表1に示す。この位相差フィルムAのUV/Visスペクトルを測定したところ、主鎖に結合した2−メトキシナフタレン基は、遅相軸方向に実質的に直交方向に配向していることが分かった。また、この2−メトキシナフタレン基の吸収端波長(λcut−off)を測定したところ、352nmであった(図5に測定結果を示す)。
製造例2で得られた熱可塑性ポリマーを用いて、実施例1と同様の方法で、厚み100μmの透明な高分子フィルムを作製した。この高分子フィルムを延伸機にて、140℃の空気循環式恒温槽内で、1.5倍に延伸し、位相差フィルムBを作製した。得られた位相差フィルムBの特性を表1に示す。この位相差フィルムBのUV/Visスペクトルを測定したところ、主鎖に結合した2−メトキシナフタレン基は、遅相軸方向に実質的に直交方向に配向していることが分かった。また、この2−メトキシナフタレン基の吸収端波長(λcut−off)を測定したところ、352nmであった(図6に測定結果を示す)。
製造例4で得られた熱可塑性ポリマーを用いて、実施例1と同様の方法で、厚み100μmの透明な高分子フィルムを作製した。この高分子フィルムを延伸機にて、140℃の空気循環式恒温槽内で、1.5倍に延伸し、位相差フィルムCを作製した。得られた位相差フィルムCの特性を表1に示す。この位相差フィルムCのUV/Visスペクトルを測定したところ、主鎖に結合した2,7−ジエチニルフルオレン基は、遅相軸方向に実質的に直交方向に配向していることが分かった。また、この2,7−ジエチニルフルオレン基の吸収端波長(λcut−off)を測定したところ、352nmであった。
製造例3で得られた熱可塑性ポリマーを用いて、実施例1と同様の方法で、厚み100μmの透明な高分子フィルムを作製した。この高分子フィルムを延伸機にて、145℃の空気循環式恒温槽内で、1.5倍に延伸し、位相差フィルムXを作製した。得られた位相差フィルムXの特性を表1に示す。この位相差フィルムXのUV/Visスペクトルを測定したところ、主鎖に結合した2,4,6−トリメチルフェニル基は、遅相軸方向に実質的に直交方向に配向していることが分かった。また、この位相差フィルムの吸収端波長(λcut−off)を測定したところ、287nmであった(図7に測定結果を示す)。
製造例5で得られた熱可塑性ポリマーを用いて、実施例1と同様の方法で、厚み100μmの透明な高分子フィルムを作製した。この高分子フィルムを延伸機にて、142℃の空気循環式恒温槽内で、1.5倍に延伸し、位相差フィルムYを作製した。得られた位相差フィルムYの特性を表1に示す。この位相差フィルムYのUV/Visスペクトルを測定したところ、主鎖に結合したフルオレン基は、遅相軸方向に実質的に直交方向に配向していることが分かった。また、このフルオレン基の吸収端波長(λcut−off)を測定したところ、323nmであった(図8に測定結果を示す)。
実施例及び比較例の位相差フィルムは、波長450nmにおける面内の位相差値(Re[450])が、波長650nmにおける面内の位相差値(Re[650])よりも小さい、いわゆる逆波長分散特性を示すものである。実施例1〜3の位相差フィルムは、遅相軸方向に対して、実質的に直交方向に配向した側鎖成分の吸収端波長(λcut−off)が、330nm以上である。このような位相差フィルムは、ΔRe650−450が大きく、且つ、Δn[550]も高い値を示した。すなわち、優れた逆波長分散特性と、優れた位相差の発現性を兼ね備えた位相差フィルムであった。一方、比較例1及び2の位相差フィルムは、側鎖成分の吸収端波長(λcut−off)が330nm未満であるため、実施例とほぼ同様な厚みでありながら、ΔRe650−450が小さく、且つ、Δn[550]も低い値であった。
2 接着層
3 他の位相差フィルム
4 偏光子
5 保護層
6 光学積層体
10 液晶セル
11、11’ 基板
12 液晶層
21 第1の偏光子
22 第2の偏光子
100 液晶パネル
80 バックライトユニット
81 光源
82 反射フィルム
83 拡散板
84 プリズムシート
85 輝度向上フィルム
Claims (11)
- 下記一般式(a)で表される側鎖成分(A)を含む下記一般式(I)で表される繰り返し単位を有する熱可塑性ポリマーを含有し、
前記側鎖成分(A)が、遅相軸方向に対して実質的に直交方向に配向し、且つ、その吸収端波長(λcut−off)が330nm以上であり、
波長450nmにおける面内の位相差値(Re[450])が、波長650nmにおける面内の位相差値(Re[650])よりも小さく、
Re[650]と、波長550nmにおける面内の位相差値(Re[550])との差(ΔRe650−550=Re[650]−Re[550])が10nm以上であることを特徴とする位相差フィルム。
- 前記位相差フィルムの波長550nmにおける面内の複屈折率(Δn[550])が、0.001以上である、請求項1に記載の位相差フィルム。
- 前記位相差フィルムの波長650nmにおける面内の位相差値(Re[650])と、波長450nmにおける面内の位相差値(Re[450])との差(ΔRe650−450=Re[650]−Re[450])が10nm以上である、請求項1または2に記載の位相差フィルム。
- 前記位相差フィルムの波長550nmにおける面内の位相差値(Re[550])が、50nm〜500nmである、請求項1から3のいずれかに記載の位相差フィルム。
- 前記位相差フィルムが、波長450nmにおける面内の位相差値(Re[450])と、波長550nmにおける面内の位相差値(Re[550])との比(Re[450]/Re[550])が0.95以下である、請求項1から4のいずれかに記載の位相差フィルム。
- 前記位相差フィルムが、波長650nmにおける面内の位相差値(Re[650])と、波長550nmにおける面内の位相差値(Re[650])との比(Re[650]/Re[550])が1.02以上である、請求項1から5のいずれかに記載の位相差フィルム。
- 請求項1から6のいずれかに記載の位相差フィルムを含む、光学積層体。
- 他の位相差フィルムをさらに含む、請求項7に記載の光学積層体。
- 偏光子をさらに含む、請求項7または8に記載の光学積層体。
- 請求項1から6のいずれかに記載の位相差フィルム、又は請求項7から9のいずれかに記載の光学積層体を含む、液晶パネル。
- 請求項10に記載の液晶パネルを含む、液晶表示装置。
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