JP6136935B2 - 液晶表示装置、偏光板および偏光子保護フィルム - Google Patents
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Description
(1)バックライト光源と、2つの偏光板の間に配された液晶セルとを有する液晶表示装置であって、前記バックライト光源が連続的な発光スペクトルを有する白色光源であり、前記偏光板は偏光子の両側に偏光子保護フィルムが積層された偏光板であり、前記偏光子保護フィルムの少なくとも1つは、3000〜30000nmのリタデーションを有し、最外層表面の中心面平均粗さ(SRa)が0.008〜0.02μmであり、且つ、十点平均粗さ(SRz)が0.3〜1.5μmであるポリエステルフィルムである、液晶表示装置。
(2)液晶セルに対して射出光側に配される偏光板の射出光側の偏光子保護フィルムが、3000〜30000nmのリタデーションを有し、最外層表面の中心面平均粗さ(SRa)が0.008〜0.02μmであり、且つ、十点平均粗さ(SRz)が0.3〜1.5μmであるポリエステルフィルムである、前記液晶表示装置。
(3)前記ポリエステルフィルムのリタデーションと厚さ方向リタデーションの比(Re/Rth)が0.2以上である前記液晶表示装置。
(4)偏光子の両側に偏光子保護フィルムが積層された偏光板であり、少なくとも片側の偏光子保護フィルムが3000〜30000nmのリタデーションを有し、最外層表面の中心面平均粗さ(SRa)が0.008〜0.02μmであり、且つ、十点平均粗さ(SRz)が0.3〜1.5μmであるポリエステルフィルムである、連続的な発光スペクトルを有する白色光源をバックライト光源とする液晶表示装置用偏光板。
(5)3000〜30000nmのリタデーションを有し、最外層表面の中心面平均粗さ(SRa)が0.008〜0.02μmであり、且つ、十点平均粗さ(SRz)が0.3〜1.5μmであるポリエステルフィルムである連続的な発光スペクトルを有する白色光源をバックライト光源とする液晶表示装置用偏光子保護フィルム。
(6)前記ポリエステルフィルムのリタデーションと厚さ方向リタデーションの比(Re/Rth)が0.2以上である前記偏光子保護フィルム。
(7)前記ポリエステルフィルムが易接着層を有する、前記偏光子保護フィルム。
(8)前記ポリエステルフィルムが少なくとも3層以上からなり、最外層に平均粒径1.0〜3.5μmの不活性粒子を含有し、最外層の厚みは不活性粒子の平均粒径以上である、前記偏光子保護フィルム。
(9)前記ポリエステルフィルムの最外層中の不活性粒子含有量が0.005〜0.05質量%であり、前記ポリエステルフィルムのヘイズが3%以下である、前記偏光子保護フィルム。
(10)前記ポリエステルフィルムの最外層以外の層に紫外線吸収剤が含有され、380nmの光線透過率が20%以下である、前記偏光子保護フィルム。
偏光子保護フィルムに用いられるポリエステルフィルムは、3000〜30000nmのリタデーションを有する配向ポリエステルフィルムであることが好ましい。リタデーションが3000nm未満では、偏光子保護フィルムとして用いた場合、斜め方向から観察した時に強い干渉色を呈するため、包絡線形状が光源の発光スペクトルと相違し、良好な視認性を確保することができない。好ましいリタデーションの下限値は4500nm以上、より好ましくは6000nm以上、更に好ましくは8000nm以上、より更に好ましくは10000nm以上である。
本発明に用いられる偏光板は、写り込み防止やギラツキ抑制、キズ抑制などの目的で、種々の機能層を表面に有することが好ましい。そのような機能層としては、特に制限されないが、例えば、ハードコート層、防眩層(AG)、反射防止層(AR)、低反射層(LR)、低反射防眩層(AG/LR)、反射防止防眩層(AG/AR)等を挙げることができる。機能層は、ポリエステルフィルムの偏光子と接する側とは反対側の表面に設けることが好ましい。これらの層は、1種のみがポリエステルフィルム上に設けられていてもよく、必要に応じて2種以上を組み合わせて積層してもよい。これらの層を形成することで、虹状の色斑をより低減させる効果を期待することもできる。
厚み斑(%)=((dmax−dmin)/d)×100
フィルム上の直交する二軸の屈折率の異方性(△Nxy=|Nx−Ny|)とフィルム厚みd(nm)との積(△Nxy×d)で定義されるパラメーターであり、光学的等方性、異方性を示す尺度である。二軸の屈折率の異方性(△Nxy)は、以下の方法により求める。二枚の偏光板を用いて、フィルムの配向軸方向を求め、配向軸方向が直交するように4cm×2cmの長方形を切り出し、測定用サンプルとした。このサンプルについて、直交する二軸の屈折率(Nx,Ny)、及び厚さ方向の屈折率(Nz)をアッベ屈折率計(アタゴ社製、NAR−4T)によって求め、前記二軸の屈折率差の絶対値(|Nx−Ny|)を屈折率の異方性(△Nxy)とした。フィルムの厚みd(nm)は電気マイクロメータ(ファインリューフ社製、ミリトロン1245D)を用いて測定し、単位をnmに換算した。屈折率の異方性(△Nxy)とフィルムの厚みd(nm)の積(△Nxy×d)より、リタデーション(Re)を求めた。
フィルム厚さ方向断面から見たときの2つの複屈折△Nxz(=|Nx−Nz|)、△Nyz(=|Ny−Nz|)にそれぞれフィルム厚さdを掛けて得られるリタデーションの平均を示すパラメーターである。リタデーションの測定と同様の方法でNx、Ny、Nzとフィルム厚みd(nm)を求め、(△Nxz×d)、(△Nyz×d)の平均値を算出して厚さ方向リタデーション(Rth)を求めた。
分光光度計(日立製作所製、U−3500型)を用い、空気層を標準として波長300〜50Onm領域の光線透過率を測定し、波長380nmにおける光線透過率を求めた。
PVAとヨウ素からなる偏光子の片側に本発明のポリエステルフィルムを偏光膜の吸収軸とフィルムの配向主軸が垂直になるように貼り付け、その反対の面にTACフィルム(富士フイルム(株)社製、厚み80μm)を貼り付けて偏光板を作成した。得られた偏光板を、青色発光ダイオードとイットリウム・アルミニウム・ガーネット系黄色蛍光体とを組み合わせた発光素子からなる白色LEDを光源(日亜化学、NSPW500CS)とする液晶表示装置(液晶セルがと入射光側に2枚のTACフィルムを偏光子保護フィルムとする偏光板を有する)の射出光側にポリエステルフィルムが視認側になるとうに設置した。液晶表示装置の偏光板の正面、及び斜め方向から目視観察し、虹斑の発生有無について、以下のように判定した。
◎ : いずれの方向からも虹斑の発生無し。
○ : 斜め方向から観察した時に、一部極薄い虹斑が観察できる。
× : 斜め方向から観察した時に、明確に虹斑が観察できる。
得られたフィルムを幅10mmに裁断し、JIS−K−7127(2000)に準拠し、株式会社オリエンテック製「テンシロン万能試験機RTA−T−4M」を用い、初期長50mm、引張速度200mm/分として引張試験を行った。当該引張試験により得られた応力−歪み曲線の最初の直線部分を用い、直線上の2点間の応力の差を同じ2点間の歪みの差によって除すことにより、引張弾性率を得た。当該測定は、温度23±2℃、相対湿度50±15%RHに調整された標準環境下にて行い、縦方向及び横方向について測定した。縦方向もしくは横方向の引張弾性率について何れか小さい方の値が5%以上のものを○、5%未満のものを×とした。
作製したフィルムをフィルムの流れ方向に対して垂直に切り出し、光硬化樹脂で包埋した。包埋した試料をミクロトームにて70〜100nm程度の厚みの極薄切片とし、四酸化ルテニウム蒸気中で30分間染色した。この染色された極薄切片を、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、TEM2010)を用いて断面観察し、不活性粒子の位置から最外層(不活性粒子含有層)の厚みを求めた。尚、観察倍率は1500倍から10000倍の範囲で適宜設定した。
JIS−K7105に準じ、濁度計(NHD2000、日本電色工業製)を使用して、フィルムのヘイズを測定した。
各実施例、比較例において塗布層を設けずに作成した偏光子保護フィルムを用意し、フィルムの最外層表面を、触針式三次元粗さ計(SE−3AK、株式会社小阪研究所社製)を用いて、針の半径2μm、荷重30mgの条件下に、フィルムの長手方向にカットオフ値0.25mmで、測定長1mmにわたり、針の送り速度0.1mm/秒で測定し、2μmピッチで500点に分割し、各点の高さを三次元粗さ解析装置(SPA−11)に取り込ませた。これと同様の操作をフィルムの幅方向について2μm間隔で連続的に150回、すなわちフィルムの幅方向0.3mmにわたって行い、解析装置にデータを取り込ませた。次に解析装置を用いて中心面平均粗さ(SRa)、及び十点平均粗さ(SRz)を求めた。
不活性粒子を走査型電子顕微鏡(日立製作所製、S−51O型)で観察し、粒子の大きさに応じて適宜倍率を変え、写真撮影したものを拡大コピーした。次いで、ランダムに選んだ少なくとも200個以上の粒子について各粒子の外周をトレースし、画像解析装置にてこれらのトレース像から粒子の円相当径を測定し、これらの平均を平均粒子径とした。また、こうして得られた200個以上の粒子の粒子径から、10μm以上の粒子の比率を算出した。
得られたポリエステルフィルムについて幅1m、長さ100mのフィルムロールからフィルムを引き出し垂直方向に垂らした。この時、フィルムロールの表層100mは取り除き続く100mを試料とした。次いでフィルム背面の全面に光沢の無い黒色の布を配置し前面から観察して欠点部(局所的に輝く点)を検出しマーキングした。次いでマーキングした箇所を拡大率10倍のスケール付きルーペ(PEAK社製SCALE LUPE ×10)を用いて長径の大きさを測定した。判定は以下の基準で行なった。
○ 大きさ1mm以上の光学欠点数が0個/m2
△ 大きさ1mm以上の光学欠点数が1〜3個/m2
× 大きさ1mm以上の光学欠点数が3個/m2以上
エステル化反応缶を昇温し200℃に到達した時点で、テレフタル酸を86.4質量部およびエチレングリコール64.6質量部を仕込み、撹拌しながら触媒として三酸化アンチモンを0.017質量部、酢酸マグネシウム4水和物を0.064質量部、トリエチルアミン0.16質量部を仕込んだ。ついで、加圧昇温を行いゲージ圧0.34MPa、240℃の条件で加圧エステル化反応を行った後、エステル化反応缶を常圧に戻し、リン酸0.014質量部を添加した。さらに、15分かけて260℃に昇温し、リン酸トリメチル0.012質量部を添加した。次いで15分後に、高圧分散機で分散処理を行い、さらにトリポリ燐酸ナトリウム水溶液をシリカ粒子に対しナトリウム原子として0.1質量%含有させ、遠心分離処理により粗粒部を35%カットし、且つ目開き5μmの金属フィルターで濾過処理を行った平均粒子径2.3μm、細孔容積1.60ml/gのシリカ粒子のエチレングリコールスラリーを粒子含有量として0.2質量部添加した。15分後、得られたエステル化反応生成物を重縮合反応缶に移送し、280℃で減圧下重縮合反応を行った。
一方、上記PET(A)の製造において、シリカ粒子を全く含有しない固有粘度0.62dl/gのポリエチレンテレフタレート樹脂(B)を得た。(以後、PET(B)と略す。)
上記PET(A)の製造において、平均粒径2.8μmのシリカ粒子を用いる以外は同様の方法にて、固有粘度0.62dl/gのポリエチレンテレフタレート樹脂(C)を得た。(以後、PET(C)と略す。)
上記PET(A)の製造において、平均粒径3.7μmのシリカ粒子を用いる以外は同様の方法にて、固有粘度0.62dl/gのポリエチレンテレフタレート樹脂(D)を得た。(以後、PET(D)と略す。)
上記PET(A)の製造において、平均粒径0.5μmの炭酸カルシウム粒子を用いる以外は同様の方法にて、固有粘度0.62dl/gのポリエチレンテレフタレート樹脂(E)を得た。(以後、PET(E)と略す。)
乾燥させた紫外線吸収剤(2,2’−(1,4−フェニレン)ビス(4H−3,1−ベンズオキサジノン−4−オン)10質量部、粒子を含有しないPET(B)(固有粘度が0.62dl/g)90質量部を混合し、混練押出機を用い、紫外線吸収剤含有するポリエチレンテレフタレート樹脂(F)を得た。(以後、PET(F)と略す。)
常法によりエステル交換反応および重縮合反応を行って、ジカルボン酸成分として(ジカルボン酸成分全体に対して)テレフタル酸46モル%、イソフタル酸46モル%および5−スルホナトイソフタル酸ナトリウム8モル%、グリコール成分として(グリコール成分全体に対して)エチレングリコール50モル%およびネオペンチルグリコール50モル%の組成の水分散性スルホン酸金属塩基含有共重合ポリエステル樹脂を調製した。次いで、水51.4質量部、イソプロピルアルコール38質量部、n−ブチルセルソルブ5質量部、ノニオン系界面活性剤0.06質量部を混合した後、加熱撹拌し、77℃に達したら、上記水分散性スルホン酸金属塩基含有共重合ポリエステル樹脂5質量部を加え、樹脂の固まりが無くなるまで撹拌し続けた後、樹脂水分散液を常温まで冷却して、固形分濃度5.0質量%の均一な水分散性共重合ポリエステル樹脂液を得た。さらに、凝集体シリカ粒子(富士シリシア(株)社製、サイリシア310)3質量部を水50質量部に分散させた後、上記水分散性共重合ポリエステル樹脂液99.46質量部にサイリシア310の水分散液0.54質量部を加えて、撹拌しながら水20質量部を加えて、接着性改質塗布液を得た。
基材フィルム中間層用原料として粒子を含有しないPET(B)樹脂ペレット90質量部と紫外線吸収剤を含有したPET(F)樹脂ペレット10質量部を135℃で6時間減圧乾燥(1Torr)した後、押出機2(中間層II層用)に、また、PET(A)とPET(B)をシリカ粒子の含有量を0.020質量%となるよう混合調整し、常法により乾燥して押出機1(外層I層および外層III用)にそれぞれ供給し、285℃で溶解した。この2種のポリマーを、それぞれステンレス焼結体の濾材(公称濾過精度10μm粒子95%カット)で濾過し、2種3層合流ブロックにて、積層し、口金よりシート状にして押し出した後、静電印加キャスト法を用いて表面温度30℃のキャスティングドラムに巻きつけて冷却固化し、未延伸フィルムを作った。この時、I層、II層、III層の厚さの比は10:80:10となるように各押し出し機の吐出量を調整した。
次に、幅方向に延伸された幅を保ったまま、温度225℃、30秒間で処理し、さらに幅方向に3%の緩和処理を行い、フィルム厚み約50μmの一軸配向PETフィルムを得た。
外層(I、III層)のシリカ濃度を400ppmとした以外は実施例1と同様の方法を用い、未延伸フィルムの厚みを変更することにより、厚み約100μmの一軸配向PETフィルムを得た。
実施例1と同様の方法により作製された未延伸フィルムを、加熱されたロール群及び赤外線ヒーターを用いて105℃に加熱し、その後周速差のあるロール群で走行方向に1.5倍延伸した後、実施例1と同様の方法で幅方向に4.0倍延伸して、フィルム厚み約50μmの二軸配向PETフィルムを得た。
ポリエステルAの代わりにポリエステルCを用いた以外は実施例3と同様の方法で、走行方向に2.0倍、幅方向に4.0倍延伸して、フィルム厚み約50μmの二軸配向PETフィルムを得た。
ポリエステルAの代わりにポリエステルCを用い、外層(I、III層)のシリカ濃度を50ppmとした以外は実施例3と同様の方法で、走行方向に3.3倍、幅方向に4.0倍延伸して、フィルム厚み約75μmの二軸配向PETフィルムを得た。
実施例1と同様の方法で、中間層(II層)に紫外線吸収剤を含有するPET樹脂(B)を用いずに、フィルム厚み50μmの一軸配向PETフィルムを得た。
外層(I、III層)のシリカ濃度を100ppmとした以外は実施例3と同様の方法で、走行方向に3.5倍、幅方向に3.7倍延伸して、フィルム厚み約250μmの二軸配向PETフィルムを得た。得られたフィルムはReが4500nm以上であるが、Re/Rth比が0.2を下回ったため、斜め方向での極薄い虹斑が認められた。
実施例1と同様の方法を用い、未延伸フィルムの厚みを変更することにより、厚み約275μmの一軸配向PETフィルムを得た。
虹斑観察を有機発光ダイオード(OLED)が光源である液晶表示装置を用いて実施した以外は実施例1と同様の試験を行った。
実施例3と同様の方法で、走行方向に3.6倍、幅方向に4.0倍延伸して、フィルム厚み約38μmの二軸配向PETフィルムを得た。
ポリエステルAを用いず、外層(I、III層)にシリカを添加しないこと以外は実施例1と同様の方法を用い、未延伸フィルムの厚みを変更することにより、厚み約10μmの一軸配向PETフィルムを得た。
液晶表示装置の光源を冷陰極管として虹斑観察を行った以外は、実施例1と同様にした。
ポリエステルAのかわりにポリエステルDを用いた以外は実施例3と同様の方法で、走行方向に4.0倍、幅方向に1.0倍延伸して、フィルム厚み約100μmの一軸配向PETフィルムを得た。
ポリエステルAの代わりにポリエステルEを用いた以外は実施例1と同様の方法で、走行方向に1.0倍、幅方向に3.5倍延伸して、フィルム厚み約75μmの一軸配向PETフィルムを得た。
Claims (10)
- バックライト光源と、2つの偏光板の間に配された液晶セルとを有する液晶表示装置であって、
前記バックライト光源が連続的な発光スペクトルを有する白色光源であり、
前記偏光板は偏光子の両側に偏光子保護フィルムが積層された偏光板であり、
前記偏光子保護フィルムの少なくとも1つが、3000〜30000nmの面内リタデーションを有し、最外層表面の中心面平均粗さ(SRa)が0.008〜0.02μmであり、且つ、十点平均粗さ(SRz)が0.3〜1.5μmであるポリエステルフィルムである、液晶表示装置。 - 液晶セルに対して射出光側に配される偏光板の射出光側の偏光子保護フィルムが、3000〜30000nmの面内リタデーションを有し、最外層表面の中心面平均粗さ(SRa)が0.008〜0.02μmであり、且つ、十点平均粗さ(SRz)が0.3〜1.5μmであるポリエステルフィルムである、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記ポリエステルフィルムの面内リタデーションと厚さ方向リタデーションの比(Re/Rth)が0.2以上1.2以下である請求項1または2に記載の液晶表示装置。
- 偏光子の両側に偏光子保護フィルムが積層された偏光板であり、
少なくとも片側の偏光子保護フィルムが3000〜30000nmの面内リタデーションを有し、最外層表面の中心面平均粗さ(SRa)が0.008〜0.02μmであり、且つ、十点平均粗さ(SRz)が0.3〜1.5μmであるポリエステルフィルムである、連続的な発光スペクトルを有する白色光源をバックライト光源とする液晶表示装置用偏光板。 - 3000〜30000nmの面内リタデーションを有し、最外層表面の中心面平均粗さ(SRa)が0.008〜0.02μmであり、且つ、十点平均粗さ(SRz)が0.3〜1.5μmであるポリエステルフィルムからなる、連続的な発光スペクトルを有する白色光源をバックライト光源とする液晶表示装置用偏光子保護フィルム。
- 前記ポリエステルフィルムの面内リタデーションと厚さ方向リタデーションの比(Re/Rth)が0.2以上である請求項5に記載の偏光子保護フィルム。
- 前記ポリエステルフィルムが易接着層を有する、請求項5又は6に記載の偏光子保護フィルム。
- 前記ポリエステルフィルムが少なくとも3層からなり、
最外層に平均粒径1.0〜3.5μmの不活性粒子を含有し、
最外層の厚みは不活性粒子の平均粒径以上である、請求項5〜7のいずれかに記載の偏光子保護フィルム。 - 前記ポリエステルフィルムの最外層中の不活性粒子含有量が0.005〜0.05質量%であり、
前記ポリエステルフィルムのヘイズが3%以下である、請求項5〜8のいずれかに記載の偏光子保護フィルム。 - 前記ポリエステルフィルムの最外層以外の層に紫外線吸収剤が含有され、
380nmの光線透過率が20%以下である、請求項5〜9のいずれかに記載の偏光子保護フィルム。
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