JP6329248B2 - 液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム、それからなる液晶ディスプレイ用偏光板、液晶ディスプレイ用光学部材および液晶ディスプレイ - Google Patents

液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム、それからなる液晶ディスプレイ用偏光板、液晶ディスプレイ用光学部材および液晶ディスプレイ Download PDF

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Description

本発明は液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム、それからなる液晶ディスプレイ用偏光板、液晶ディスプレイ用光学部材および液晶ディスプレイに関する。さらに詳しくは、本発明は1軸延伸多層積層フィルムからなり、吸収型偏光板に匹敵する高偏光度とともに輝度向上効果、視野角特性を有する液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム、それからなる液晶ディスプレイ用偏光板、液晶ディスプレイ用光学部材および液晶ディスプレイに関する。
テレビ、パソコン、携帯電話等に用いられる液晶表示装置(LCD)は、液晶セルの両面に偏光板を配置した液晶パネルによって光源から射出される光の透過量を調整することにより、その表示を可能としている。液晶セルに貼り合わされる偏光板として一般的に光吸収タイプの2色性直線偏光板と呼ばれる吸収型偏光板が用いられており、ヨウ素を含むPVAをトリアセチルセルロース(TAC)で保護した偏光板が広く用いられている。
このような吸収型の偏光板は、透過軸方向の偏光を透過し、透過軸と直交方向の偏光の殆どを吸収するため、光源装置から出射された光の約50%がこの吸収型偏光板で吸収され、光の利用効率が低下することが指摘されている。そこで、透過軸と直交方向の偏光を有効利用するために、輝度向上フィルムと呼ばれる反射型の偏光子を光源と液晶パネルの間に用いる構成が検討されており、かかる反射型の偏光子の一例として光学干渉を用いたポリマータイプのフィルムが検討されている(特許文献1など)。
一方、液晶セルに貼りあわされる偏光板についても、外光を利用した反射表示やバックライトを利用した透過表示など、表示装置に利用する光の種類や目的などに応じて、吸収型偏光板と反射型偏光板とを組み合わせた種々の積層構成が検討されるようになっている。
例えば特許文献2には、液晶層に電界を印加して液晶のリタデーション値を変化させて液晶層に入射する偏光の位相差を一定量シフトさせる液晶表示装置において、液晶層の両側に用いる偏光板の一例として光源側に複屈折性を有するフィルムを3層以上積層した平面状多層構造の反射型偏光板、また液晶層を介した反対側に吸収型偏光板を開示している。
また特許文献3には、可撓性を有する基板間に液晶を挟持した液晶セルの両側に配置する偏光板として吸収型偏光板と反射型偏光板を用いる際、各偏光板の温度変化に伴う伸縮量が相違するために生じる反りを解消するため、これら偏光板を組み合わせ、特定の積層構成にすることで反りを解消することが提案されている。そして反射型偏光板の一例として複屈折性の誘電体多層膜を用いることが記載されており、具体的には輝度上昇フィルムが開示されている。
しかしながら、従来検討されているような複屈折性の多層構造を用いた反射偏光性ポリマーフィルム(例えば特許文献4〜6)は、P偏光を反射してS偏光を透過する機能を有するものの、その偏光度は2色性直線偏光板と同等のレベルには至ってはいない。
例えば、特許文献5などに記載されているポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(以下、2,6−PENと称することがある)を高屈折率層に用い、熱可塑性エラストマーやテレフタル酸を30mol%共重合したPENを低屈折率層に用いた多層積層フィルムの場合、延伸によって延伸方向(X方向)の層間の屈折率差を大きくしてP偏光の反射率を高め、一方フィルム面内方向におけるX方向と直交する方向(Y方向)の層間の屈折率差を小さくしてS偏光の透過率を高めることで、一定レベルの偏光性能が発現している。
しかし、この偏光性能を2色性直線偏光板レベルにまで高めようとすると、2,6−PENポリマーの性質上、X方向の延伸に伴い、Y方向の屈折率とフィルム厚み方向(Z方向)の屈折率に差が生じ、Y方向の層間の屈折率を一致させるとZ方向の層間の屈折率差が大きくなってしまい、斜め方向に入射した光に対する部分的な反射により透過光の色相ずれが大きくなる。
そのため、かかる多層構造のポリマーフィルムを吸収型偏光板と組み合わせることなく、単独で液晶セルの一方の偏光板として用いた液晶表示装置の実用化に際し、高偏光度と斜め方向での色相ずれ解消の両立が課題となっている。
本発明者らはかかる課題を解決すべく、特許文献7において、液晶セルに隣接する偏光板として使用でき、吸収型偏光板を代替可能な、多層構造のポリマーフィルムからなる反射型偏光板を検討し、ある特定のポリマーを高屈折率層として用い、1軸配向させることにより、従来の多層構造の反射型偏光板よりも偏光性能を高めつつ、透過光の色相ずれの改善も提案している。
しかしながら、特許文献7で提案されている反射偏光フィルムは97〜98%前後の高偏光度を実現しているものの、高性能のテレビ用やパソコン用の液晶ディスプレイ用の偏光板に使用するには、さらに高い偏光性能に加え、特にX方向とY方向の間の45°方位における斜め角度(以下、斜め45°方位と称することがある)での色ずれが良好なことが求められている。
特表平09−507308号公報 特開2005−316511号公報 特開2009−103817号公報 特開平04−268505号公報 特表平9−506837号公報 国際公開01/47711号パンフレット 特開2012−13919号公報
本発明の目的は、多層構造のポリマーフィルムからなる反射型偏光板でありながら、高偏光性能を有し、しかも斜め45°方位での色相ずれが解消された液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム、それからなる液晶ディスプレイ用偏光板、液晶ディスプレイ用光学部材および液晶ディスプレイを提供することにある。
本発明者等は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、従来の知見に加え、さらにフィルムの1軸延伸方向(X方向)を方位角0°とした場合に、フィルムの透過軸に平行な偏光成分について、斜め45°方位での透過率波形の振幅をも小さく制御することで、斜め45°方位での色相ずれを解消できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明の目的は、第1層と第2層とが交互に積層された1軸延伸多層積層フィルムからなる液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルムであって、該反射偏光フィルムの下記式(1)で表される偏光度(P)が99.5%以上であり、
偏光度(P)={(Ts−Tp)/(Tp+Ts)}×100 ・・・(1)
(式(1)中、Tpは400〜800nmの波長範囲におけるP偏光の平均透過率、Tsは400〜800nmの波長範囲におけるS偏光の平均透過率をそれぞれ表す)
第1層はポリエステルを含む層であって、該ポリエステルを構成するジカルボン酸成分として70モル%以下のナフタレンジカルボン酸成分を含有し、
第1層における最大層厚みと最小層厚みの比率(最大層厚み/最小層厚み)が、3.0以上であり、
第2層における最大層厚みと最小層厚みの比率(最大層厚み/最小層厚み)が、2.9以上であり、
1軸延伸方向(X方向)を該反射偏光フィルムの消光軸、フィルム面内で1軸延伸方向に直交する方向(Y方向)を該反射偏光フィルムの透過軸とし、X方向を方位角0°、Y方向を方位角90°とした場合において、透過軸に平行な偏光成分のうち、方位角45°を含む入射面において入射角60°で入射する偏光について測定される、波長450〜650nmの範囲での透過率波形の振幅が2.0%以下である液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム(項1)によって達成される。
また本発明の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルムは、好ましい態様として項2〜項10の少なくともいずれか1つの態様を包含する。
(項2) 該第1層は、ポリエステルを含む層であって、1)該ポリエステルを構成するジカルボン酸成分として50モル以上70モル以下のナフタレンジカルボン酸成分を含有し、2)ジオール成分として炭素数2〜10のアルキレン基を有するジオール成分を90モル%以上100モル%以下含有し、3)広角X線回折測定において、アルキレンナフタレートの結晶構造に由来する(−110)面の回折ピークが存在しない、項1に記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
(項3) 該第1層は、さらにジカルボン酸成分として下記式(A)で表される成分を25モル%以上50モル%以下含有する、項1または2に記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
Figure 0006329248
(式(A)中、Rは炭素数2〜10のアルキレン基を表わす)
(項4) 該第1層は、さらにジカルボン酸成分として下記式(B)で表される成分を25モル%以上50モル%以下含有する、項1または2に記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
Figure 0006329248
(式(B)中、Rはビフェニル基を表す)
(項5) 第2層を形成するポリマーが、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸および脂環族ジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種を共重合成分として含む共重合ポリエチレンテレフタレートである項1〜4のいずれかに記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
(項6) 前記脂環族ジオールがスピログリコール、トリシクロデカンジメタノールおよびシクロへキサンジメタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種である、項5に記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
(項7) 該1軸延伸多層積層フィルムの積層数が251層以上である項1〜6のいずれかに記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
(項8) 該1軸延伸多層積層フィルムが中間層を含んでなる項1〜7のいずれかに記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
(項9) 該偏光度(P)が99.9%以上である項1〜8のいずれかに記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
(項10) 液晶セルと隣接して用いられる、項1〜9のいずれかに記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
本発明にはさらに前記項1〜10のいずれかに記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルムからなる液晶ディスプレイ用偏光板(項11)が包含される。
また本発明には項11に記載の液晶ディスプレイ用偏光板からなる第1の偏光板、液晶セル、および第2の偏光板がこの順で積層されてなる液晶ディスプレイ用光学部材(項12)も包含され、その好ましい態様として項13〜15のいずれかに記載の態様も包含される。
(項13) 項12に記載の液晶ディスプレイ用光学部材であって、ただし第1の偏光板が吸収型偏光板と積層された構成を除く液晶ディスプレイ用光学部材。
(項14) 第2の偏光板が吸収型偏光板である項12または13に記載の液晶ディスプレイ用光学部材。
(項15) 第1の偏光板、液晶セル、および第2の偏光板が積層されてなり、第1の偏光板および第2の偏光板が項11に記載の液晶ディスプレイ用偏光板からなる、液晶ディスプレイ用光学部材。
本発明にはさらに以下の液晶ディスプレイも包含される。
(項16) 光源と項12〜15のいずれかに記載の液晶ディスプレイ用光学部材とを備え、第1の偏光板が光源側に配置されてなる液晶ディスプレイ。
(項17) 光源と第1の偏光板との間にさらに反射型偏光板を有していない項16に記載の液晶ディスプレイ。
本発明によれば、本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、多層構造のポリマーフィルムからなる反射型偏光板でありながら、高偏光性能を有し、しかも斜め45°方位での色相ずれが解消されるため、より高画質な表示が求められる液晶ディスプレイの偏光板に好適に用いることができ、かかる偏光板を液晶セルと隣接する偏光板として用いる液晶ディスプレイ用光学部材および液晶ディスプレイを提供することができる。
本発明における1軸延伸多層積層フィルムのフィルム面を反射面とし、延伸方向(X方向)を含む入射面に対して平行な偏光成分(P偏光成分)、および延伸方向(X方向)を含む入射面に対して垂直な偏光成分(S偏光成分)の波長に対する反射率のグラフの一例である。 本発明における1軸延伸多層積層フィルムのフィルム面を反射面とし、透過軸に平行な偏光成分のうち、方位角45°を含む入射面において入射角60°で入射する偏光について測定される、波長450〜650nmの範囲での透過率波形の一例である。 本発明の好ましい実施形態による液晶ディスプレイの概略断面図である。
図面の符号
1 第2の偏光板
2 液晶セル
3 第1の偏光板
4 光源
5 液晶パネル
本発明の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルムは、第1層と第2層とが交互に積層された1軸延伸多層積層フィルムからなる液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルムであって、該反射偏光フィルムの下記式(1)で表される偏光度(P)が99.5%以上であり、
偏光度(P)={(Ts−Tp)/(Tp+Ts)}×100 ・・・(1)
(式(1)中、Tpは400〜800nmの波長範囲におけるP偏光の平均透過率、Tsは400〜800nmの波長範囲におけるS偏光の平均透過率をそれぞれ表す)
1軸延伸方向(X方向)を該反射偏光フィルムの消光軸、フィルム面内で1軸延伸方向に直交する方向(Y方向)を該反射偏光フィルムの透過軸とし、X方向を方位角0°、Y方向を方位角90°とした場合において、透過軸に平行な偏光成分のうち、方位角45°を含む入射面において入射角60°で入射する偏光について測定される、波長450〜650nmの範囲での透過率波形の振幅が2.0%以下である。
以下に本発明の各構成について詳述する。
[反射偏光フィルム]
(偏光度)
本発明の液晶ディスプレイ反射板用反射偏光フィルムは、下記式(1)で表される偏光度(P)が99.5%以上であり、好ましくは99.6%以上、さらに好ましくは99.9%以上である。
偏光度(P)={(Ts−Tp)/(Tp+Ts)}×100 ・・・(1)
(式(1)中、Tpは400〜800nmの波長範囲におけるP偏光の平均透過率、Tsは400〜800nmの波長範囲におけるS偏光の平均透過率をそれぞれ表す)
本発明におけるP偏光とは、1軸延伸多層積層フィルムからなる反射偏光フィルムにおいて、フィルム面を反射面とし、1軸延伸方向(X方向)を含む入射面に対して平行な偏光成分と定義される。また本発明におけるS偏光とは、1軸延伸多層積層フィルムからなる反射偏光フィルムにおいて、フィルム面を反射面とし、1軸延伸方向(X方向)を含む入射面に対して垂直な偏光成分と定義される。
また本発明における偏光度の測定は、偏光度測定装置を用いて測定することができる。
上式(1)で特定される偏光度が高いほど、反射偏光成分の透過を抑制し、その直交方向の透過偏光成分の透過率が高いことを意味しており、偏光度が高いほど反射偏光成分のわずかな光漏れも低減できる。本発明の反射偏光フィルムの偏光度が99.5%以上であることにより、従来は吸収型偏光板でなければ適用が難しかったコントラストの高い液晶ディスプレイの偏光板として、反射偏光板単独で適用することができる。
かかる高偏光度は、第1層と第2層を構成するポリマーとして後述する種類のものを用い、1軸延伸によってX方向、Y方向、Z方向の層間の屈折率を特定の関係にすることで得られ、特に1軸延伸後に所定の範囲でトーアウト(再延伸)および熱固定処理を行うことにより、1軸延伸多層積層フィルムの配向特性を高度に制御でき、高偏光度が得られる。
[斜め45°方位での透過率波形]
本発明の1軸延伸多層積層フィルムは、1軸延伸方向(X方向)を該反射偏光フィルムの消光軸、フィルム面内で1軸延伸方向に直交する方向(Y方向)を該反射偏光フィルムの透過軸とし、X方向を方位角0°、Y方向を方位角90°とした場合において、透過軸に平行な偏光成分のうち、方位角45°を含む入射面において入射角60°で入射する偏光について測定される、波長450〜650nmの範囲での透過率波形の振幅が2.0%以下である。
従来検討されてきた斜め方向からみた場合の色相ずれの問題は、主として上記S偏光あるいはP偏光について、斜めの入射角で視認した場合の色相ずれ(左右の視野角特性)に着目していたのに対し、本発明はさらに45°斜めの方位において入射角を大きくしたときの色相ずれの解消を目的としたものであり、あらゆる方位の視野角において色相ずれが解消された、高度な視野角特性を有することを特徴としている。
かかる透過率波形の振幅は、透過率波形の最大透過率と最小透過率との差より求められる絶対値で表され、好ましくは1.8%以下、さらに好ましくは1.5%以下である。
かかる透過率波形の振幅は、第1層と第2層を構成するポリマーとして後述する種類のものを用い、かつ1軸延伸によってX方向、Y方向、Z方向の層間の屈折率を特定の関係にすることに加え、フィルム製膜工程において、延伸時の延伸温度を従来よりも低くし、かつ延伸倍率を下げることで第1層と第2層を構成するポリマーのZ方向の屈折率差を抑制し、その後、所定の範囲でトーアウトおよび熱固定処理を行うことにより得ることができる。
(S偏光平均透過率)
本発明の反射偏光フィルムの400〜800nmの波長範囲におけるS偏光の平均透過率Tsは60%以上であることが好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは75%以上、特に好ましくは80%以上である。
本発明におけるS偏光平均透過率は、1軸延伸多層積層フィルムからなる反射偏光フィルムにおいて、フィルム面を反射面とし、1軸延伸方向(X方向)を含む入射面に対して垂直な偏光成分について、入射角0度での該入射偏光に対する波長400〜800nmの平均透過率を表している。
該S偏光平均透過率が下限に満たないと、反射型偏光板の特徴である、反射偏光を偏光板で吸収せずに光源側に反射させ、再度、光を有効活用する光リサイクル機能を考慮しても、吸収型偏光板と較べて輝度向上効果の優位性に乏しくなることがある。
[1軸延伸多層積層フィルム]
本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、第1層と第2層とが交互に積層された多層構造を有する。
本発明において、延伸方向(X方向)の屈折率はnX、延伸方向と直交する方向(Y方向)の屈折率はnY、フィルム厚み方向(Z方向)の屈折率はnZと記載することがある。
[第1層]
第1層を構成するポリマーは、平均屈折率1.60以上1.70以下であって、1軸延伸方向(X方向)の屈折率nXが延伸により増大し、フィルム面内で1軸延伸方向に直交する方向(Y方向)の屈折率nYおよびフィルム厚み方向(Z方向)の屈折率nZが延伸により低下する熱可塑性樹脂であることが好ましい。
反射偏光機能を有する多層積層フィルムの第1層として、これまでポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(以下、PENと称することがある)が最も好適な材料として知られていたが、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートは、延伸前後でY方向の屈折率nYがほとんど変化しない材料であるのに対し、第1層を構成するポリマーとして、Y方向の屈折率nYがZ方向の屈折率nZと同様、延伸に伴い減少する特性を有する樹脂が本発明において好適に用いられる。
ここで、第1層に関する平均屈折率とは、第1層を構成するポリマーを単独で溶融させ、ダイより押出して未延伸フィルムを作成し、得られたフィルムのX方向、Y方向、Z方向それぞれの方向における屈折率について、メトリコン製プリズムカプラを用いて波長633nmで測定したものである。
また、延伸による各方向の屈折率変化については、次の方法により求めることができる。すなわち、第1層を構成するポリマーを単独で溶融させてダイより押出し、未延伸フィルムを作成する。得られたフィルムのX方向、Y方向、Z方向それぞれの方向について、メトリコン製プリズムカプラを用いて波長633nmにおける屈折率を測定し、3方向の屈折率の平均値より平均屈折率を求め、延伸前の屈折率とする。
次に、延伸後の屈折率については、第1層を構成するポリマーを単独で溶融させてダイより押出し、1軸方向に115℃で5倍を施して1軸延伸フィルムを作成し、得られたフィルムのX方向、Y方向、Z方向それぞれの方向について、メトリコン製プリズムカプラを用いて波長633nmにおける屈折率を測定し、延伸後の各方向の屈折率とする。
かかる方法で得られた延伸前の屈折率と延伸後の各方向の屈折率とを比較し、延伸による屈折率変化の変化を確認することができる。
第1層を構成するポリマーとして、具体的には以下に述べるような特定構造の芳香族系共重合成分をジカルボン酸成分に有する芳香族ポリエステル(I)(以下、芳香族ポリエステル(I)と称することがある)あるいは芳香族ポリエステル(II)(以下、芳香族ポリエステル(II)と称することがある)が挙げられる。
<芳香族ポリエステル(I)>
第1層を形成するポリマーの1つとして、下記の特定構造の芳香族系共重合成分をジカルボン酸成分に有する芳香族ポリエステル(1)が例示される。かかるポリエステルは、以下に詳述するジカルボン酸成分とジオール成分との重縮合によって得られる。
(ジカルボン酸成分)
本発明において芳香族ポリエステル(1)を構成するジカルボン酸成分の好ましい例として、50モル%以上70モル%以下のナフタレンジカルボン酸成分と、25モル%以上50モル%以下の下記式(A)で表される成分を特定量ずつ含有することが好ましい。
Figure 0006329248
(式(A)中、Rは炭素数2〜10のアルキレン基を表わす)
かかる共重合成分を含むポリエステルを用い、さらに後述するように、特定の延伸条件の範囲内で行うことにより、偏光性能をより高めることができ、また斜め45°方位の入射角60°で入射した偏光について色相ずれが生じにくくなる。
ナフタレンジカルボン酸成分として、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、またはこれらの組み合わせから誘導される成分、もしくはそれらの誘導体成分が挙げられ、特に2,6−ナフタレンジカルボン酸もしくはその誘導体成分が好ましく例示される。
ナフタレンジカルボン酸成分の含有量の下限値は、好ましくは55モル%、より好ましくは60モル%、さらに好ましくは65モル%である。
ナフタレンジカルボン酸成分の割合が下限値に満たないと、非晶性の特性が大きくなり、延伸フィルムにおけるX方向の屈折率nXとY方向の屈折率nYとの差異が小さくなるため、P偏光成分について十分な反射性能が得られないことがある。また、ナフタレンジカルボン酸成分の割合が上限値を超えると、延伸フィルムにおけるY方向の屈折率nYとZ方向の屈折率nZの差異が大きくなり、偏光性能が低下したり、入射角の大きな偏光について色相ずれが生じることがある。
このように、ナフタレンジカルボン酸成分を含有するポリエステルを用いることで、X方向に高屈折率を示すと同時に1軸配向性の高い複屈折率特性を実現できる。
また、式(A)で表される成分について、式中、Rは炭素数2〜10のアルキレン基を表している。かかるアルキレン基として、エチレン基、トリメチレン基、イソプロピレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基等が挙げられ、特にエチレン基が好ましい。
式(A)で表される成分の含有量の下限値は、より好ましくは30モル%である。また、式(A)で表される成分の含有量の上限値は、より好ましくは45モル%、さらに好ましくは40モル%、特に好ましくは35モル%である。
式(A)で表される酸成分は、6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸、6,6’−(トリメチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸、あるいは6,6’−(ブチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸から誘導される成分が好ましい。これらの中でも式(A)におけるRの炭素数が偶数のものが好ましく、特に6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸から誘導される成分が好ましい。
かかる芳香族ポリエステル(1)は、ナフタレンジカルボン酸成分以外のジカルボン酸成分として式(A)で表される成分を特定量含有することが好ましい。式(A)で示される成分を特定量含有することにより、延伸フィルムにおける第1層のY方向の屈折率nYとZ方向の屈折率nZの差異が小さくなり、偏光性能をより高めることができ、また入射角の大きな偏光について色相ずれが生じにくくなる。また、式(A)で示される成分の割合が上限値を超える場合は、非晶性の特性が大きくなり、延伸フィルムにおけるX方向の屈折率nとY方向の屈折率nとの差異が小さくなるため、X方向における第1層と第2層との層間の屈折率差を大きくできず、P偏光成分について十分な反射性能が得られないことがある。
(ジオール成分)
本発明において芳香族ポリエステル(1)を構成するジオール成分として、炭素数2〜10のアルキレン基を有するジオール成分を90モル%以上100モル%以下含有することが好ましい。ここで、ジオール成分の含有量は、ジオール成分の全モル数を基準とする含有量である。
該ジオール成分の含有量は、より好ましくは95モル%以上100モル%以下、さらに好ましくは98モル%以上100モル%以下である。
かかるアルキレン基として、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基等が挙げられ、中でもエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール等が好ましく挙げられ、特に好ましくはエチレングリコールである。該ジオール成分の割合が下限値に満たない場合は、前述の1軸配向性が損なわれることがある。
本発明において好適な芳香族ポリエステル(1)の態様として、特に、ナフタレンジカルボン酸成分が2,6−ナフタレンジカルボン酸から誘導される成分であり、式(A)で表されるジカルボン酸成分が6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸から誘導される成分であり、ジオール成分がエチレングリコールであるポリエステルが好ましい。
延伸によるX方向の高屈折率化には、ナフタレンジカルボン酸成分をはじめ、式(A)で表される成分など、芳香族環を有する成分が主として影響する。また式(A)で表される成分を含む場合、延伸によりY方向の屈折率が低下しやすくなる。具体的には式(A)で表される成分が、2つの芳香環がアルキレン鎖を介してエーテル結合でつながっている分子構造であるため、1軸延伸したときにこれら芳香環が面方向でない方向に回転しやすくなり、延伸によって第1層のY方向の屈折率が低下しやすくなる。
一方、本発明における芳香族ポリエステル(1)のジオール成分は脂肪族系であるため、ジオール成分が第1層の屈折率特性に与える影響は本発明のジカルボン酸成分にくらべて小さい。
芳香族ポリエステル(1)は、P−クロロフェノール/1,1,2,2−テトラクロロエタン(重量比40/60)の混合溶媒を用いて35℃で測定した固有粘度が0.4〜3dl/gであることが好ましく、さらに好ましくは0.4〜1.5dl/g、特に好ましくは0.5〜1.2dl/gである。
芳香族ポリエステル(1)の融点は、好ましくは200〜260℃の範囲、より好ましくは205〜255℃の範囲、さらに好ましくは210〜250℃の範囲である。融点はDSCで測定して求めることができる。
該ポリエステルの融点が上限値を越えると、溶融押出して成形する際に流動性が劣り、吐出などが不均一化しやすくなることがある。一方、融点が下限値に満たないと、製膜性は優れるものの、ポリエステルの持つ機械的特性などが損なわれやすくなり、また本発明の屈折率特性が発現し難くなることがある。
一般的に共重合体は単独重合体に比べて融点が低く、機械的強度が低下する傾向にある。しかし、ナフタレンジカルボン酸成分および式(A)の分を含有する共重合体である場合、ナフタレンジカルボン酸成分のみを有する単独重合体、あるいは式(A)の成分のみを有する単独重合体に比べて融点が低いものの、機械的強度は同程度であるという優れた特性を有する。
芳香族ポリエステル(1)のガラス転移温度(以下、Tgと称することがある。)は、好ましくは80〜120℃、より好ましくは82〜118℃、さらに好ましくは85〜118℃の範囲にある。Tgがこの範囲にあると、耐熱性および寸法安定性に優れたフィルムが得られる。かかる融点やガラス転移温度は、共重合成分の種類と共重合量、そして副生物であるジアルキレングリコールの制御などによって調整できる。
ナフタレンジカルボン酸成分および式(A)で表される成分を含む場合の芳香族ポリエステル(1)の製造方法は、例えば国際公開第2008/153188号パンフレットの第9頁に記載されている方法に準じて製造することができる。
(芳香族ポリエステル(1)の屈折率特性)
かかる特定の共重合成分を含む芳香族ポリエステル(1)を第1層に用いて1軸延伸を施す場合、第1層のX方向の屈折率nXが1.80〜1.90の高屈折率特性を有する。第1層におけるX方向の屈折率がかかる範囲にある場合、第2層との屈折率差が大きくなり、十分な反射偏光性能を発揮することができる。
また、Y方向の1軸延伸後の屈折率nYとZ方向の1軸延伸後の屈折率nZとの差は0.05以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.03以下、特に好ましくは0.01以下である。これら2方向の屈折率差が非常に小さいことにより、偏光が大きな入射角で入射しても色相ずれが低減する効果を奏する。
一方、第1層を構成するポリエステルがポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(ホモPEN)の場合、図1に示すように、1軸方向の延伸倍率によらず、Y方向の屈折率nYは一定で低下がみられないのに対し、Z方向の屈折率nZは1軸延伸倍率の増加に伴い屈折率が低下する。そのためY方向の屈折率nYとZ方向の屈折率nZの差が大きくなり、偏光が斜め方向の入射角で入射した際に色相ずれが生じやすくなる。
<芳香族ポリエステル(II)>
本発明の第1層を構成するポリマーとして、芳香族ポリエステル(I)以外に以下の芳香族ポリエステル(II)の態様も好ましく例示される。
具体的には、芳香族ポリエステル(I)の式(A)で表される成分に代わり、ジカルボン酸成分として下記式(B)で表される成分を用い、25モル%以上50モル%以下の範囲で含有する芳香族ポリエステルが挙げられる。
Figure 0006329248
(式(B)中、Rはビフェニル基を表す)
芳香族ポリエステル(II)を構成するジカルボン酸成分およびジオール成分のうち、式(B)で表される成分以外の構成については、芳香族ポリエステル(I)と同じものを用いることができ、それらの含有量も芳香族ポリエステル(I)に準じる。
かかる共重合成分を含む芳香族ポリエステル(II)の融点は好ましくは250〜280℃の範囲であり、その他の特性については芳香族ポリエステル(I)に準じる。
[第2層]
本発明において、1軸延伸多層積層フィルムの第2層は共重合ポリエステルからなることが好ましく、平均屈折率1.50以上1.60以下かつ光学等方性の層であることが好ましい。
第2層についての平均屈折率は、第2層を構成する共重合ポリエステルを単独で溶融させ、ダイより押出して未延伸フィルムを作成し、1軸方向に115℃で5倍延伸を行って1軸延伸フィルムを作成し、得られたフィルムのX方向、Y方向、Z方向それぞれの方向について、メトリコン製プリズムカプラを用いて波長633nmにおける屈折率を測定し、それらの平均値を平均屈折率として規定したものである。
また、光学等方性とは、これらX方向、Y方向、Z方向の屈折率の2方向間の屈折率差がいずれも0.05以下、好ましくは0.03以下であることをいう。
第2層を構成する共重合ポリエステルの平均屈折率は、好ましくは1.53以上1.60以下、より好ましくは1.55以上1.60以下、さらに好ましくは1.58以上1.60以下である。第2層がかかる平均屈折率を有し、しかも延伸によって各方向の屈折率差の小さい光学等方性材料であることにより、第1層と第2層の層間における延伸後のX方向の屈折率差が大きく、同時にY方向の層間の屈折率差が小さい屈折率特性を得ることができ、偏光性能を高度に高めることができ、好ましい。さらに第1層の共重合成分として式(A)あるいは式(B)で表される成分を用いた場合、各方向の層間の屈折率差について前記X方向、Y方向の特徴のみならず、Z方向の屈折率差も小さくなり、さらに斜めからの入射角よる色相ずれを低減でき、好ましい。
本発明における第2層は、本発明の偏光度に影響を及ぼさない範囲であれば、第2層の重量を基準として10重量%以下の範囲内で該共重合ポリエステル以外の熱可塑性樹脂を第2のポリマー成分として含有してもよい。
本発明において、上述する第2層の共重合ポリエステルは、90℃以上のガラス転移温度を有することが好ましく、さらに好ましくは90℃以上150℃以下、特に好ましくは90℃以上120℃以下である。第2層の共重合ポリエステルのガラス転移温度が下限に満たない場合、90℃での耐熱性が十分に得られないことがあり、該温度近辺での熱処理などの工程を含むときに第2層の結晶化や脆化によってヘーズが上昇し、偏光度の低下を伴うことがある。また、第2層の共重合ポリエステルのガラス転移温度が高すぎる場合には、延伸時に第2層のポリエステルも延伸による複屈折性が生じることがあり、それに伴い延伸方向において第1層との屈折率差が小さくなり、反射性能が低下することがある。
かかる屈折率特性を有する共重合ポリエステルの中でも、90℃×1000時間の熱処理で結晶化によるヘーズ上昇が全く起きない点から、非晶性の共重合ポリエステルであることが好ましい。ここでいう非晶性とは、示差熱量分析(DSC)において昇温速度20℃/分で昇温させたときの結晶融解熱量が0.1mJ/mg未満であることを指す。
かかる屈折率特性を有する非晶性の共重合ポリエステルとして、共重合ポリエチレンテレフタレート、共重合ポリエチレンナフタレンジカルボキシレート、またはこれらのブレンド、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート-イソフタレート共重合体が好ましく、中でも共重合ポリエチレンテレフタレートが好ましい。かかる共重合ポリエチレンテレフタレートの中でも、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、および脂環族ジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種を共重合成分として含む共重合ポリエチレンテレフタレートが好ましく、該脂環族ジオールとして、スピログリコール、トリシクロデカンジメタノールおよびシクロへキサンジメタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく例示される。
中でも共重合成分として脂環族ジオールを含む共重合ポリエステルが好ましく、特に共重合成分として脂環族ジオールを含む共重合ポリエチレンテレフタレートが好ましく、特に2,6−ナフタレンジカルボン酸およびスピログリコールを共重合したエチレンテレフタレート成分を主たる成分とするポリエステルが好ましい。スピログリコールはシクロヘキサンジメタノールといった他の脂環族ジオール成分に比べて結晶拘束力が高く、90℃×1000時間の長期熱処理の際に第2層の結晶化によるヘーズアップを抑制する点で好ましい。
また、脂環族ジオールを含む共重合ポリエステル以外の好ましい第2層用共重合ポリエステルとして、共重合成分が芳香族ジカルボン酸1種または2種である共重合ポリエステルが挙げられ、例えばナフタレンジカルボン酸を共重合成分とする共重合ポリエチレンテレフタレートが好ましく例示され、その共重合量はガラス転移温度が90℃以上となるよう調整される。
なお、脂環族ジオールを共重合成分として含む方が、第1層のポリエステルとの屈折率の関係をより調整しやすい。
第2層の共重合ポリエステルを構成する共重合成分が脂環族ジオールのみである場合、スピログリコールが好ましく、その共重合量は10〜40モル%であることが好ましい。また第2層の共重合ポリエステルを構成する共重合成分が脂環族ジオールとその他の共重合成分とからなる場合は、脂環族ジオールが10〜30モル%、その他の共重合成分が10〜60モル%であることが好ましい。
ここで、本発明において第2層が共重合ポリエステルにより構成される場合の共重合量について、共重合ポリエチレンテレフタレートを例に説明すると、第2層を構成するポリエステルの繰り返し単位を100モル%とした場合の従たる共重合成分の割合で表される。また従たる成分とは、ジオール成分におけるエチレングリコール成分と、ジカルボン酸成分におけるテレフタル酸成分とを除く成分の合計量で表される。
また、第2層の共重合ポリエステルは、上記成分以外の共重合成分として、10モル%以下の範囲内で、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸といった脂環族ジカルボン酸等の酸成分、ブタンジオール、ヘキサンジオール等の脂肪族ジオール等のグリコール成分を用いてもよい。
かかる共重合ポリエステルは、o−クロロフェノール溶液を用いて35℃で測定した固有粘度が0.55〜0.75dl/gであることが好ましく、さらに好ましくは0.60〜0.70dl/gである。
上述のガラス転移温度を有する共重合ポリエステルは、共重合成分として脂環族ジオール成分などを用いるため、特に未延伸方向における引き裂き強度が低下しやすくなる。そのため、該共重合ポリエステルの固有粘度を上述の範囲とすることで耐引き裂き性を高めることができる。第2層として上述する共重合ポリエステルを用いる場合の固有粘度は、耐引き裂き性の観点からはより高い方が好ましいものの、上限を超える範囲では第1層の芳香族ポリエステルとの溶融粘度差が大きくなり、各層の厚みが不均一になることがある。
[バッファ層・中間層]
本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、かかる第1層、第2層以外に、中間層を含んでいてもよい。中間層は層厚みが2μm以上30μm以下の厚さであることが好ましく、かかる中間層を第1層と第2層の交互積層構成の内部に有していてもよい。
該中間層は本発明において内部厚膜層などと称することがあるが、本発明において交互積層構成の内部に存在する厚膜の層を指す。また本発明において、多層積層フィルムの製造の初期段階で300層以下の交互積層体の両側に厚膜の層(厚み調整層、バッファ層と称することがある)を形成し、その後ダブリングにより積層数を増やす方法が好ましく用いられるが、その場合はバッファ層同士が2層積層されて中間層が形成される方法が好ましい。
かかる厚みの中間層を第1層と第2層の交互積層構成の一部に有する場合、偏光機能に影響をおよぼすことなく、第1層および第2層を構成する各層厚みを均一に調整しやすくなる。かかる厚みの中間層は、第1層、第2層のいずれかと同じ組成、またはこれらの組成を部分的に含む組成であってもよく、層厚みが厚いため、反射特性には寄与しない。一方、透過する偏光には影響することがあるため、層中に粒子を含める場合は粒子の説明で述べる粒子濃度の範囲内であることが好ましい。
該中間層の厚さが下限に満たないと交互積層構成部の層構成に乱れが生じることがあり、反射性能が低下することがある。一方、該中間層の厚さが上限を超えると、積層後の1軸延伸多層積層フィルム全体の厚みが厚くなり、薄型の液晶表示装置の偏光板として用いた場合に省スペース化しにくいことがある。また、1軸延伸多層積層フィルム内に複数の中間層を含む場合には、それぞれの中間層の厚みがかかる範囲内にあることが好ましい。
中間層に用いられるポリマーは、本発明の1軸延伸多層積層フィルムの製造方法を用いて多層構造中に存在させることができれば、第1層あるいは第2層と異なる樹脂を用いてもよいが、層間接着性の観点より、第1層、第2層のいずれかと同じ組成であることが好ましく、またはこれらの組成を部分的に含む組成であってもよい。
該中間層の形成方法は特に限定されないが、例えば1軸延伸多層積層フィルムの製造方法欄において説明する、ダブリングを行う前の300層以下の範囲の交互積層体の両側に厚膜の層(バッファ層)を設け、それをレイヤーダブリングブロックと呼ばれる分岐ブロックを用いて2分割し、それらを再積層することで内部厚膜層(中間層)を1層設けることができる。同様の手法で3分岐、4分岐することにより中間層を複数設けることもできる。
[1軸延伸多層積層フィルムの積層構成]
(積層数)
本発明の1軸延伸多層積層フィルムは、上述の第1層および第2層が交互に合計251層以上積層されていることが好ましい。積層数が251層未満であると、延伸方向(X方向)を含む入射面に対して平行な偏光成分の平均反射率特性について、波長400〜800nmにわたり一定の平均反射率が得られないことがある。
積層数の上限値は、生産性およびフィルムのハンドリング性など観点から2001層以下が好ましいが、目的とする平均反射率特性が得られれば生産性やハンドリング性の観点からさらに積層数を減らしてもよく、例えば1001層、501層、301層であってもよい。
(各層厚み)
第1層および第2層の各層の厚みは0.01μm以上0.5μm以下であることが好ましい。また第1層の各層の厚みは、より好ましくは0.01μm以上0.1μm以下、第2層の各層の厚みは、より好ましくは0.01μm以上0.3μm以下である。各層の厚みは透過型電子顕微鏡を用いて撮影した写真をもとに求めることができる。
本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、液晶ディスプレイの反射型偏光板として用いるために、その反射波長帯は可視光域から近赤外線領域であることが好ましく、第1層および第2層の各層の厚みをかかる範囲とすることにより、かかる波長域の光を層間の光干渉によって選択的に反射することが可能となる。一方、層厚みが0.5μmを超えると反射帯域が赤外線領域になる。他方、層厚みが0.01μm未満であると、ポリエステル成分が光を吸収し反射性能が得られにくくなる。
(最大層厚みと最小層厚みの比率)
本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、第1層および第2層におけるそれぞれの最大層厚みと最小層厚みの比率がいずれも2.0以上5.0以下であることが好ましく、より好ましくは2.0以上4.0以下、さらに好ましくは2.0以上3.5以下、特に好ましくは2.0以上3.0以下である。かかる層厚みの比率は、具体的には最小層厚みに対する最大層厚みの比率で表わされる。第1層、第2層におけるそれぞれの最大層厚みと最小層厚みは、透過型電子顕微鏡を用いて撮影した写真をもとに求めることができる。
多層積層フィルムは、層間の屈折率差、層数、層の厚みによって反射する波長が決まるが、積層された第1層および第2層のそれぞれが一定の厚みでは、特定の波長のみしか反射することができず、延伸方向(X方向)を含む入射面に対して平行な偏光成分の平均反射率特性について、波長400〜800nmの幅広い波長帯にわたって均一に平均反射率を高めることができないため、厚みの異なる層を用いることが好ましい。
一方、最大層厚みと最小層厚みの比率が上限値を超える場合は、反射帯域が400〜800nmよりも広がり、延伸方向(X方向)を含む入射面に対して平行な偏光成分の反射率の低下を伴うことがある。
第1層および第2層の層厚みは、段階的に変化してもよく、連続的に変化してもよい。このように積層された第1層および第2層のそれぞれが変化することで、より広い波長域の光を反射することができる。
本発明の1軸延伸多層積層フィルムにおける多層構造を積層する方法は特に限定されないが、例えば、第1層用ポリエステルを137層、第2層用ポリエステルを138層に分岐させた第1層と第2層が交互に積層され、その流路が連続的に2.0〜5.0倍までに変化する多層フィードブロック装置を使用する方法が挙げられる。
(第1層と第2層の平均層厚み比)
本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、第1層の平均層厚みに対する第2層の平均層厚みの比が0.5倍以上4.0倍以下の範囲であることが好ましい。第1層の平均層厚みに対する第2層の平均層厚みの比の下限値は、より好ましくは0.8である。また、第1層の平均層厚みに対する第2層の平均層厚みの比の上限値は、より好ましくは3.0である。最も好適な範囲は、1.1以上3.0以下である。
第1層の平均層厚みに対する第2層の平均層厚みの比を最適な厚み比にすることにより、多重反射による光漏れをより改良できる。ここでいう最適な厚み比とは、(第1層の延伸方向の屈折率)×(第1層の平均層厚み)で表される値と、(第2層の延伸方向の屈折率)×(第2層の平均層厚み)で表される値(光学厚さ)とが均等になる厚みであり、本発明の各層の屈折率特性から換算すると、第1層の平均層厚みに対する第2層の平均層厚みの比の好ましい範囲は1.1〜3.0程度である。
[1軸延伸フィルム]
本発明の1軸延伸多層積層フィルムは、目的とする反射偏光フィルムとしての光学特性を得るために、少なくとも1軸方向に延伸されている。本発明における1軸延伸には、1軸方向にのみ延伸したフィルムの他、2軸方向に延伸されたフィルムであって、一方向により延伸されたフィルムも含まれる。1軸延伸方向(X方向)は、フィルム長手方向、幅方向のいずれの方向であってもよい。また、2軸方向に延伸されたフィルムであって、一方向により延伸されたフィルムの場合は、より延伸される方向(X方向)はフィルム長手方向、幅方向のいずれの方向であってもよく、延伸倍率の低い方向は、1.05〜1.20倍程度の延伸倍率にとどめることが偏光性能を高める点で好ましい。2軸方向に延伸され、一方向により延伸されたフィルムの場合、偏光や屈折率との関係での「延伸方向」とは、より延伸された方向を指す。
延伸方法としては、棒状ヒータによる加熱延伸、ロール加熱延伸、テンター延伸など公知の延伸方法を用いることができるが、ロールとの接触によるキズの低減や延伸速度などの観点から、テンター延伸が好ましい。
[第1層と第2層の層間の屈折率特性]
第1層と第2層のX方向の屈折率差は0.10〜0.45であることが好ましく、さらに好ましくは0.20〜0.40、特に好ましくは0.25〜0.30である。X方向の屈折率差がかかる範囲にあることにより、反射特性を効率よく高めることができ、より少ない積層数で高い反射率を得ることができるので好ましい。
また、第1層と第2層のY方向の屈折率差および第1層と第2層のZ方向の屈折率差は、それぞれ0.05以下であることが好ましい。Y方向およびZ方向それぞれの層間の屈折率差がともに上述の範囲にあることにより、偏光が大きな入射角で入射した際に色相ずれを抑制することができ、好ましい。ここでいう偏光とは、本発明の特徴である斜め45°方位に着目したものではなく、従来から検討されているS偏光あるいはP偏光について斜めの入射角で入射した際に色相ずれに着目したものである。
すなわち、フィルムの延伸方向(本発明でいうX方向、あるいは消光軸方向)を含む入射面に対して平行なP偏光、あるいは垂直なS偏光について、フィルムの延伸方向(本発明でいうX方向、あるいは消光軸方向)を含む入射面において斜めの入射角で観察した場合の色相ずれ(左右の視野角特性)を解消でき、好ましい。
(平均反射率)
本発明の反射偏光フィルムは、フィルム面を反射面とし、1軸延伸フィルムの延伸方向(X方向)を含む入射面に対して平行な偏光成分について、入射角0度での該入射偏光に対する波長400〜800nmの平均反射率は、98%以上100%以下であることが好ましい。P偏光成分に対する平均反射率がこのように高いことにより、P偏光の透過量を従来よりも抑え、S偏光を選択的に透過させる高い偏光性能が発現し、99.5%以上の高偏光度が得られ、吸収型偏光板を併用することなく、単独で液晶セルに隣接する偏光板として用いることができる。同時に、透過軸と直交方向のP偏光が該反射偏光フィルムに吸収されずに高度に反射されることにより、かかる反射光を再利用させる輝度向上フィルムとしての機能も兼ね備えることができる。
また、本発明の1軸延伸多層積層フィルムは、フィルム面を反射面とし、1軸延伸フィルムの延伸方向(X方向)を含む入射面に対して垂直な偏光成分について、入射角0度での該入射偏光に対する波長400〜800nmの平均反射率が40%以下であることが好ましく、より好ましくは35%以下、さらに好ましくは30%以下、特に好ましくは20%以下、最も好ましくは15%以下である。また入射角0度での該入射偏光に対する波長400〜800nmの平均反射率の下限は5%であることが好ましい。
垂直方向に入射するS偏光成分に対する波長400〜800nmの平均反射率がかかる範囲内であることにより、光源と反対側に透過されるS偏光量が増大する。一方、S偏光成分に関する平均反射率が上限値を越える場合、1軸延伸多層積層フィルムとしての偏光透過率が低下するため、液晶セルに隣接する偏光板として用いた場合に性能が十分に発現しないことがある。一方、かかる範囲内でよりS偏光成分の反射率が低い方がS偏光成分の透過率が高くなるものの、下限値より低くすることは組成や延伸との関係で難しいことがある。
P偏光成分について上述の平均反射率特性を得るためには、第1層および第2層の交互積層で構成される1軸延伸多層積層フィルムにおいて、各層を構成するポリマーとして、それぞれ上述した特徴を有するポリエステルを用い、延伸方向(X方向)に一定の延伸倍率で延伸して第1層のフィルム面内方向を複屈折率化させることにより、延伸方向(X方向)における第1層と第2層の屈折率差を大きくでき、達成できる。また、波長400〜800nmの波長域においてかかる平均反射率を得るために、第1層、第2層の各層厚みを調整する方法が挙げられる。
また、S偏光成分について上述の平均反射率特性を得るためには、第1層および第2層の交互積層で構成される1軸延伸多層積層フィルムにおいて、各層を構成するポリマー成分として上述したポリエステルを用い、かつ該延伸方向と直交する方向(Y方向)に延伸しないか、低延伸倍率での延伸にとどめることにより、該直交方向(Y方向)における第1層と第2層の屈折率差を極めて小さくでき、達成される。また、波長400〜800nmの波長域においてかかる平均反射率を得るために、第1層、第2層の各層厚みを調整する方法が挙げられる。
[フィルム厚み]
本発明の1軸延伸多層積層フィルムのフィルム厚みは15μm以上200μm以下であることが好ましく、さらに50μm以上180μm以下であることが好ましい。
[固有粘度]
本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、固有粘度が0.55dl/g以上0.75dl/g以下であることが好ましく、より好ましくは0.57dl/g以上0.70dl/g以下である。フィルムの固有粘度が下限値に満たないと、未延伸方向における引裂き強度が低下して1軸延伸多層積層フィルム製膜時または液晶表示装置用光学部材製造時の工程で破断が生じることがある。一方、フィルムの固有粘度が上限値を超えると溶融粘度が上昇するため、生産性の低下を伴うことがある。
[広角X線回折測定]
本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、広角X線回折測定において、アルキレンナフタレートの結晶構造に由来する(−110)面の回折ピークが存在しないことがより好ましい。
アルキレンナフタレートの結晶構造に由来する(−110)面の回折ピークが高いと、第1層のフィルム面内方向を複屈折率化させることにより、延伸方向の第1層と第2層の屈折率差を大きくでき、偏光度を上げ易くなる。しかし、面配向成分が多くなることにより、芳香族ポリエステル(I)、芳香族ポリエステル(II)のような組成であっても、Y方向およびZ方向それぞれの層間に屈折率差が生じることがあり、本発明で規定する斜め45°方位の偏光について色相ずれが生じることがある。
そのため、広角X線回折測定においてアルキレンナフタレートの結晶構造に由来する(−110)面の回折ピークが確認されない範囲で、延伸温度及び延伸倍率を選択することが好ましい。
[1軸延伸多層積層フィルムの製造方法]
つぎに、本発明における1軸延伸多層積層フィルムの製造方法について詳述する。
本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、第1層を構成するポリマーと第2層を構成するポリマーとを溶融状態で交互に重ね合わせて合計で300層以下の交互積層体を作成し、その両面に膜厚の層(バッファ層)を設け、レイヤーダブリングと呼ばれる装置を用いて該バッファ層を有する交互積層体を例えば2〜4分割し、該バッファ層を有する交互積層体を1ブロックとしてブロックの積層数(ダブリング数)が2〜4倍になるように再度積層する方法で積層数を増やすことができる。かかる方法により、多層構造の内部にバッファ層同士が2層積層された中間層を有する1軸延伸多層積層フィルムを得ることができる。
かかる交互積層体は、各層の厚みが段階的または連続的に2.0〜5.0倍の範囲で変化するように積層される。
上述した方法で所望の積層数に積層化された多層未延伸フィルムは、製膜方向、またはそれに直交する幅方向の少なくとも1軸方向(フィルム面に沿った方向)に延伸される。延伸温度は、第1層のポリマーのガラス転移点の温度(Tg)〜(Tg+20)℃の範囲で行われ、従来よりも低めの温度で延伸を行うことにより、フィルムの配向特性を高度に制御することができる。
延伸倍率は2〜5.8倍で行い、さらに好ましくは4.5〜5.5倍である。かかる範囲内で延伸倍率が大きいほど、第1層および第2層における個々の層の面方向のバラツキが延伸による薄層化により小さくなり、多層延伸フィルムの光干渉が面方向に均一化され、また第1層と第2層の延伸方向の屈折率差が大きくなるので好ましい。このときの延伸方法は、棒状ヒータによる加熱延伸、ロール加熱延伸、テンター延伸など公知の延伸方法を用いることができるが、ロールとの接触によるキズの低減や延伸速度などの観点から、テンター延伸が好ましい。一方、上限を超える倍率で延伸を行うと、第1層の面配向成分が多くなることにより、芳香族ポリエステル(I)、芳香族ポリエステル(II)のような組成を用いても、Y方向およびZ方向それぞれの層間に屈折率差が生じ、本発明で規定する斜め45°方位の透過率波形の振幅が大きくなる結果、色相ずれが大きくなる。
また、延伸温度をさらに第1層のポリマーのガラス転移点の温度(Tg)〜(Tg+13)℃の低温域とし、延伸倍率を好ましい範囲とすることにより、さらに斜め45°方位での波形を小さくでき、色ずれを高度に制御することができる。
また、かかる延伸方向と直交する方向(Y方向)にも延伸処理を施し、2軸延伸を行う場合は、1.05〜1.20倍程度の延伸倍率にとどめることが好ましい。Y方向の延伸倍率をこれ以上高くすると、偏光性能が低下することがある。
また、延伸後にさらに(Tg)〜(Tg+30)℃の温度で熱固定を行いながら、5〜15%の範囲で延伸方向にトーアウト(再延伸)させることにより、得られた1軸延伸多層積層フィルムの配向特性を高度に制御することができる。
[液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム]
本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、多層構造の反射偏光フィルムでありながら、99.5%以上の高偏光度と、透過されない偏光を反射させて再利用できる輝度向上フィルムとしての機能とを備えており、しかも斜め45°方位での色相ずれが解消されるため、吸収型偏光板を併用することなく、単独で液晶セルに隣接して用いられる液晶ディスプレイの偏光板として用いることができ、特に大画面の液晶ディスプレイの偏光板として用いた場合に、あらゆる視野角から視認しても色相ずれが少なく、色相の再現性の高い高性能な大画面の液晶ディスプレイを提供することができる。
[液晶ディスプレイ用光学部材]
本発明には、本発明の液晶ディスプレイ用偏光板からなる第1の偏光板、液晶セル、および第2の偏光板がこの順で積層された液晶ディスプレイ用光学部材も発明の一態様として含まれる。かかる光学部材は液晶パネルとも称される。かかる光学部材は図3における5に相当し、第1の偏光板は3、液晶セルは2、第2の偏光板は1に相当する。
従来は液晶セルの両側の偏光板として、吸収型偏光板を少なくとも有することにより高い偏光性能が得られていたところ、本発明における1軸延伸多層積層フィルムを用いた偏光板であれば、従来の多層積層フィルムでは到達できなかった高偏光性能が得られるため、吸収型偏光板に代えて液晶セルと隣接して用いられる偏光板として用いることができるものである。
すなわち、本発明の特徴は、第1の偏光板として本発明の1軸延伸多層積層フィルムからなる偏光板を液晶セルの一方において単独で用いることにあり、好ましくは第1の偏光板が吸収型偏光板と積層された構成は除かれる。
液晶セルの種類は特に限定されず、VAモード、IPSモード、TNモード、STNモードやベンド配向(π型)など、任意のタイプのものを用いることができる。その中でも本発明は一般的に斜め45°方位からの視野角特性の要求が高いVAモードやIPSモードに使用されるのが特に好ましい。
また、第2の偏光板の種類は特に限定されず、吸収型偏光板、反射型偏光板のいずれも用いることができる。第2の偏光板として反射型偏光板を用いる場合、本発明の液晶ディスプレイ用偏光板を用いることが好ましい。
本発明の液晶ディスプレイ用光学部材は、第1の偏光板、液晶セル、および第2の偏光板がこの順で積層されることが好ましく、これらの各部材同士は直接積層されてもよく、また粘着層や接着層と称される層間の接着性を高める層(以下、粘着層と称することがある)、保護層などを介して積層されてもよい。
[液晶ディスプレイ用光学部材の形成]
液晶セルに偏光板を配置する方法としては、両者を粘着層によって積層することが好ましい。粘着層を形成する粘着剤は特に制限されないが、例えばアクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系等のポリマーをベースポリマーとするものを適宜選択して用いることができる。特に、アクリル系粘着剤のように透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を有し、耐候性や耐熱性等に優れるものが好ましい。また、粘着層は異なる組成又は種類の層を複数設けてもよい。
液晶セルと偏光板とを積層する際の作業性の観点において、粘着層は、予め偏光板、あるいは液晶セルの一方または両方に付設しておくことが好ましい。粘着層の厚みは、使用目的や接着力等に応じて適宜決定でき、一般には1〜500μmであり、5〜200μmが好ましく、特に10〜100μmが好ましい。
(離型フィルム)
また、粘着層の露出面に対しては、実用に供するまでの間、その汚染防止等を目的として離型フィルム(セパレータ)が仮着されてカバーされることが好ましい。これにより、通例の取扱状態で粘着層に接触することを防止できる。離型フィルムとしては、例えばプラスチックフィルム、ゴムシート、紙、布、不織布、ネット、発泡シートや金属箔、それらのラミネート体などを、必要に応じシリコーン系や長鎖アルキル系、フッ素系や硫化モリブデンなどの剥離剤でコート処理したものを用いる。
[液晶ディスプレイ]
本発明には、光源と本発明の液晶ディスプレイ用光学部材とを備え、第1の偏光板が光源側に配置されてなる液晶ディスプレイも発明の一態様として含まれる。
図3に本発明の実施形態の1つである液晶ディスプレイの概略断面図を示す。液晶ディスプレイは光源4および液晶パネル5を有し、さらに必要に応じて駆動回路等を組込んだものである。液晶パネル5は、液晶セル2の光源4側に第1の偏光板3を備える。また、液晶セル2の光源側と反対側、すなわち、視認側に第2の偏光板1を備えている。液晶セル2としては、例えばVAモード、IPSモード、TNモード、STNモードやベンド配向(π型)などの任意なタイプのものを用いうる。本発明は一般的に斜め45°方位からの視野角特性の要求が高いVAモードやIPSモードに使用されるのが特に好ましい。
本発明の液晶ディスプレイは、液晶セル2の光源側に、高偏光性能を有する本発明の液晶ディスプレイ用偏光板からなる第1の偏光板3を配置することによって、従来の吸収型偏光板に代えて単独で液晶セルと貼り合せて用いることができ、しかも99.5%以上の非常に高い偏光性能を備えるため、液晶ディスプレイの明輝度/暗輝度より求められるコントラストに関し、液晶テレビで実用的に求められる程度の非常に高いレベルのコントラストを得ることができる。
本発明の液晶ディスプレイ用偏光板からなる第1の偏光板は、従来の吸収型偏光板に匹敵する99.5%以上の高い偏光性能と、透過されない偏光を反射させて再利用できる輝度向上フィルムとしての機能とを備えるため、光源4と第1の偏光板3との間にさらに輝度向上フィルムとよばれる反射型偏光板を用いる必要がなく、輝度向上フィルムと液晶セルに隣接して用いられる偏光板の機能を一体化させることができるため、部材数を減らすことができる。
さらに本発明の液晶ディスプレイは、第1の偏光板として本発明の液晶ディスプレイ用偏光板を用いることにより、従来から検討されている左右に傾けた場合の色相ずれの解消、すなわちフィルムの延伸方向(本発明でいうX方向、あるいは消光軸方向)を含む入射面に対して垂直なS偏光について、フィルムの延伸方向(本発明でいうX方向、あるいは消光軸方向)を含む入射面において斜めの入射角で観察した場合の色相ずれの解消に加え、さらに本発明で規定する斜め45°方位角での色相ずれについても解消できる特徴を有する。そのため、例えば大画面の液晶ディスプレイについて、左右方向だけでなく、45°方位のような斜めの位置で斜めの角度で視認した場合でも、投射した映像のカラーがそのまま再現される。
また、通常は図3に示すように、液晶セル2の視認側に第2の偏光板1が配置される。第2の偏光板1は特に制限されず、吸収型偏光板など公知のものを用いることができる。外光の影響が非常に少ない場合には、第2の偏光板として第1の偏光板と同じ種類の反射型偏光板を用いてもかまわない。また、液晶セル2の視認側には、第2の偏光板以外にも、例えば光学補償フィルム等の各種の光学層を設けることができる。
[液晶ディスプレイの形成]
液晶ディスプレイ用光学部材(液晶パネル)と光源とを組合せ、さらに必要に応じて駆動回路等を組込むことによって本発明の液晶ディスプレイが得られる。また、これら以外にも液晶ディスプレイの形成に必要な各種部材を組合せることができるが、本発明の液晶ディスプレイは光源から射出される光を第1の偏光板に入射させるものであることが好ましい。
一般に液晶ディスプレイの光源は、直下方式とサイドライト方式に大別されるが、本発明の液晶ディスプレイにおいては、方式の限定なく使用可能である。
このようにして得られた液晶ディスプレイは、例えば、パソコンモニター,ノートパソコン,コピー機等のOA機器、携帯電話,スマートフォン、時計,デジタルカメラ,携帯情報端末(PDA),携帯ゲーム機等の携帯機器、ビデオカメラ,テレビ,電子レンジ等の家庭用電気機器、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,カーオーディオ等の車載用機器、商業店舗用インフォメーション用モニター等の展示機器、監視用モニター等の警備機器、介護用モニター,医療用モニター等の介護・医療機器等、種々の用途に用いることができ、特に大画面の液晶ディスプレイの偏光板として用いた場合にその効果が顕著に発現する。
以下に、本発明の実施例を挙げて説明するが、本発明は以下に示した実施例に制限されるものではない。
なお、実施例中の物性や特性は、下記の方法にて測定または評価した。
(1)P偏光およびS偏光の平均透過率、偏光度
得られた反射偏光フィルムを偏光度測定装置(日本分光株式会社製「VAP7070S」)を用いてP偏光の透過率、S偏光の透過率、および偏光度を測定した。
偏光フィルタの透過軸をフィルムの延伸方向(X方向)と合わせるように配置した場合の測定値をP偏光とし、偏光フィルタの透過軸をフィルムの延伸方向と直交するように配置した場合の測定値をS偏光としたときの偏光度(P,単位%)は以下の式(1)で表される。
偏光度(P)={(Ts−Tp)/(Tp+Ts)}×100 ・・・(1)
(式(1)中、Tpは400〜800nmの波長範囲におけるP偏光の平均透過率、Tsは400〜800nmの波長範囲におけるS偏光の平均透過率をそれぞれ表す)
なお、測定光の入射角は0度に設定して測定を行った。
(2)45°方位、入射角60°の偏光透過率
得られた反射偏光フィルムを用い、測定装置として偏光度測定装置(日本分光株式会社製「VAP7070S」)を用いて、方位角45°を含む入射面において入射角60°にフィルムを傾けた場合での、波長450〜650nmの範囲の透過率を測定し、波長450〜650nmの範囲の透過率波形をもとに最小透過率と最大透過率を求め、その差を振幅とした。かかる測定は偏光フィルタの透過軸をフィルムの透過軸(Y方向)と平行となるよう配置して行われた。
(3)平均反射率
分光光度計(島津製作所製、MPC−3100)を用い、光源側に偏光フィルタを装着し、各波長での硫酸バリウム標準板と反射偏光フィルムとの相対鏡面反射率を波長400nmから800nmの範囲で測定する。このとき、偏光フィルタの透過軸をフィルムの延伸方向(X方向)と合わせるように配置した場合の測定値をP偏光とし、偏光フィルタの透過軸をフィルムの延伸方向と直交するように配置した場合の測定値をS偏光とした。それぞれの偏光成分について、400−800nmの範囲での反射率の平均値を平均反射率とした。なお、測定光の入射角は0度に設定して測定を行った。
(4)ポリマーの融点(Tm)およびガラス転移点(Tg)
各層試料を10mgサンプリングし、DSC(TAインスツルメンツ社製、商品名:DSC Q400)を用い、20℃/min.の昇温速度で、各層を構成するポリマーの融点およびガラス転移点を測定する。
(5)ポリマーの特定ならびに共重合成分および各成分量の特定
フィルムの各層について、H−NMR測定よりポリマー成分ならびに共重合成分および各成分量を特定した。
(6)各層の厚み
1軸延伸多層積層フィルムをフィルム長手方向2mm、幅方向2cmに切り出し、包埋カプセルに固定後、エポキシ樹脂(リファインテック(株)製エポマウント)にて包埋した。包埋されたサンプルをミクロトーム(LEICA製ULTRACUT UCT)で幅方向に垂直に切断し、5nm厚の薄膜切片にした。透過型電子顕微鏡(日立S−4300)を用いて加速電圧100kVにて観察撮影し、写真から各層の厚みを測定した。
1μm以上の厚さの層について、多層構造の内部に存在しているものを中間層、最表層に存在しているものを最外層とし、それぞれの厚みを測定した。また中間層が複数存在する場合は、それらの平均値より中間層厚みを求めた。
また、得られた各層の厚みをもとに、第1層における最小層厚みに対する最大層厚みの比率、第2層における最小層厚みに対する最大層厚みの比率をそれぞれ求めた。
また得られた各層の厚みをもとに、第1層の平均層厚み、第2層の平均層厚みをそれぞれ求め、第1層の平均層厚みに対する第2層の平均層厚みを算出した。
なお、第1層と第2層の厚みを求めるに際し、中間層および最外層は第1層と第2層から除外した。
(7)フィルム全体厚み
フィルムサンプルをスピンドル検出器(安立電気(株)製K107C)にはさみ、デジタル差動電子マイクロメーター(安立電気(株)製K351)にて、異なる位置で厚みを10点測定し、平均値を求めフィルム厚みとした。
(8)広角X線回折ピーク測定
X線回折装置(理学電機製ROTAFLEX RINT2500HL)を用いて、以下の条件にて測定した。X線源としてCuK−αを用いて、発散スリット1/2°、散乱スリット1/2°、受光スリット0.15mm、スキャンスピード1000°/分の条件で2θ角度10°から60°まで測定し、Pseudo Voightピークモデルを用いた多重反射ピーク分離法により、結晶面由来の回折ピーク、アモルファス由来のハロー、バックグラウンドを分離する。結晶面由来の回折ピークの内、結晶(−110)面に相当する回折ピークの存在有無を確認した。
(9)輝度向上効果
VA型液晶ディスプレイパネル(シャープ製AQUOS LC−20E90 2011年製)を用いて、その中の下側偏光板(光源側偏光板)と光学補償フィルムを取り除き、多層積層フィルムサンプルと置き換え、白色表示したときの液晶ディスプレイ画面の正面輝度をオプトデザイン社製FPD視野角測定評価装置(ErgoScope88)で測定し、比較例1に対する輝度の上昇率を算出し、輝度向上効果を下記の基準で評価した。
◎:輝度向上効果が160%以上
○:輝度向上効果が150%以上、160%未満
△:輝度向上効果が140%以上、150%未満
×:輝度向上効果が140%未満
(10)視野角特性(斜め45°方位での色相)
上述の(9)と同様に評価用の表示装置を作成し、黒色表示をしたときの液晶ディスプレイ画面について、画面の正面から観察したときの色を基準とし、画面の上下方向を0°とした45°方位において、画面に垂直な方向から60°の角度で観察したときの色変化を、下記の基準で評価した。
◎:比較例1に対して色変化が同等レベル
○:比較例1に対して色変化が若干あるものの、黒として認識できる
×:比較例1に対して色変化があり、また黒以外の色が見える
(11)コントラスト
パソコンの表示ディスプレイとして得られた液晶ディスプレイを用い、パソコンにより白色および黒画面を表示したときの液晶ディスプレイ画面の正面輝度をオプトデザイン社製FPD視野角測定評価装置(ErgoScope88)で測定し、白画面より明輝度を、また黒画面より暗輝度をそれぞれ求め、明輝度/暗輝度より求められるコントラストを以下の基準で評価した。
◎: コントラスト(明輝度/暗輝度) 2000以上
○: コントラスト(明輝度/暗輝度) 1000以上2000未満
×: コントラスト(明輝度/暗輝度) 1000未満

[比較例1]
(偏光子の作成)
ポリビニルアルコールを主成分とする高分子フィルム[クラレ製 商品名「9P75R(厚み:75μm、平均重合度:2,400、ケン化度99.9モル%)」]を周速の異なるロール間で染色しながら延伸搬送した。まず、30℃の水浴中に1分間浸漬させてポリビニルアルコールフィルムを膨潤させつつ搬送方向に1.2倍に延伸した後、30℃のヨウ化カリウム濃度0.03重量%、ヨウ素濃度0.3重量%の水溶液中で1分間浸漬することで、染色しながら搬送方向に、全く延伸していないフィルム(原長)を基準として3倍に延伸した。次に60℃のホウ酸濃度4重量%、ヨウ化カリウム濃度5重量%の水溶液中に30秒間浸漬しながら、搬送方向に原長基準で6倍に延伸した。次に、得られた延伸フィルムを70℃で2分間乾燥することで偏光子を得た。なお、偏光子の厚みは30μm、水分率は14.3重量%であった。
(接着剤の作成)
アセトアセチル基を有するポリビニルアルコール系樹脂(平均重合度1200、ケン化度98.5モル%、アセトアセチル化度5モル%)100重量部に対して、メチロールメラミン50重量部を30℃の温度条件下で純水に溶解し、固形分濃度3.7重量%の水溶液を調製した。この水溶液100重量部に対して、正電荷を有するアルミナコロイド(平均粒子径15nm)を固形分濃度10重量%で含有する水溶液18重量部を加えて接着剤水溶液を調製した。接着剤溶液の粘度は9.6mPa・sであり、pHは4〜4.5の範囲であり、アルミナコロイドの配合量は、ポリビニルアルコール系樹脂100重量部に対して74重量部であった。
(吸収型偏光板の作成)
厚み80μm、正面レターデーション0.1nm、厚み方向レターデーション1.0nmの光学等方性素子(富士フィルム製商品名「フジタック ZRF80S」の片面に、上記のアルミナコロイド含有接着剤を、乾燥後の厚みが80nmとなるように塗布し、これを上記の偏光子の片面に両者の搬送方向が平行となるようにロール・トゥー・ロールで積層した。続いて、偏光子の反対側の面にも同様にして光学等方性素子(富士フィルム製商品名「フジタック ZRF80S」)の片面に上記のアルミナコロイド含有接着剤を乾燥後の厚みが80nmとなるように塗布したものを、これらの搬送方向が平行となるようにロール・トゥー・ロールで積層した。その後55℃で6分間乾燥させて偏光板を得た。この偏光板を「偏光板X」とする。
(液晶パネルの作成)
VAモードの液晶セルを備え、直下型のバックライトを採用した液晶テレビ(シャープ製AQUOS LC−20E90 2011年製)から液晶パネルを取り出し、液晶セルの上下に配置されていた偏光板および光学補償フィルムを取り除いて、該液晶セルのガラス面(表裏)を洗浄した。続いて、上記液晶セルの光源側の表面に、元の液晶パネルに配置されていた光源側偏光板の吸収軸方向と同じ吸収軸方向となるように、アクリル系粘着剤を介して上記の偏光板Xを液晶セルに配置した。
次いで、液晶セルの視認側の表面に、元の液晶パネルに配置されていた視認側偏光板の吸収軸方向と同じ吸収軸方向となるように、アクリル系粘着剤を介して上記の偏光板Xを液晶セルに配置した。このようにして、液晶セルの一方主面に偏光板X、他方主面に偏光板Xが配置された液晶パネルを得た。
(液晶ディスプレイの作成)
上記の液晶パネルを元の液晶テレビに組込み、液晶テレビの光源を点灯させ、パソコンにて白画面および黒画面を表示して、液晶ディスプレイの輝度を評価した。
[実施例1]
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸、そしてエチレングリコールを、チタンテトラブトキシドの存在下でエステル化反応およびエステル交換反応を行い、さらに引き続いて重縮合反応を行って、固有粘度0.63dl/gで、酸成分の70モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、酸成分の30モル%が6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分(表中、ENAと記載)、グリコール成分がエチレングリコールである芳香族ポリエステル(表中、ENA30PENと記載)を第1層用ポリエステルとし、第2層用ポリエステルとして固有粘度0.70dl/gの2,6−ナフタレンジカルボン酸30mol%、スピログリコール20mol%共重合ポリエチレンテレフタレート(NDC30SPG20PET)を準備した。
準備した第1層用ポリエステルを170℃で5時間乾燥、第2層用ポリエステルを85℃8時間乾燥後、それぞれ第1、第2の押出機に供給し、300℃まで加熱して溶融状態とし、第1層用ポリエステルを138層、第2層用ポリエステルを137層に分岐させた後、第1層と第2層が交互に積層され、かつ第1層と第2層におけるそれぞれの最大層厚みと最小層厚みが最大/最小で3.1倍、3.0倍まで連続的に変化するような多層フィードブロック装置を使用して、第1層と第2層が交互に積層された総数275層の積層状態の溶融体とし、その積層状態を保持したまま、その両側に第3の押出機から第2層用ポリエステルと同じポリエステルを3層フィードブロックへと導き、総数275層の積層状態の溶融体の積層方向の両側にバッファ層をさらに積層した。両側のバッファ層の合計が全体の30%となるよう第3の押出機の供給量を調整した。その積層状態を更にレイヤーダブリングブロックにて、3分岐して1:1:1の比率で積層し、内部に2つの中間層、最表層に2つの最外層を含む全層数829層の積層状態を保持したままダイへと導き、キャスティングドラム上にキャストして、第1層と第2層の平均層厚み比が1.0:2.6になるように調整し、全層数829層の未延伸多層積層フィルムを作成した。
この多層未延伸フィルムを115℃の温度で幅方向に5.0倍に延伸し、さらに115℃で同方向に15%延伸しながら120℃で3秒間熱固定処理を行った。得られた1軸延伸多層積層フィルムの厚みは105μmであった。
(液晶パネルの形成)
前記比較例1において、光源側の第1の偏光板として偏光板Xに代えて、得られた反射偏光フィルムを用いた以外は比較例1と同様にして、液晶セルの光源側主面に得られた反射偏光フィルム(第1の偏光板)、視認側主面に偏光板X(第2の偏光板)が配置された液晶パネルを得た。
(液晶ディスプレイの作成)
上記の液晶パネルを元の液晶ディスプレイに組込み、液晶ディスプレイの光源を点灯させ、パソコンにて白画面および黒画面の輝度を評価した。
このようにして得られた1軸延伸多層積層フィルムの各層の樹脂構成、各層の特徴を表1に、1軸延伸多層積層フィルムの物性および液晶ディスプレイの物性を表2に示す。
[実施例2〜5]
表1に示すとおり、各層の樹脂組成や層厚み、延伸条件を変更した以外は実施例1と同様にして、1軸延伸多層積層フィルムを得た。このようにして得られた1軸延伸多層積層フィルムの各層の樹脂構成、各層の特徴を表1に、1軸延伸多層積層フィルムの物性および液晶ディスプレイの物性を表2に示す。
実施例2では、第1層用ポリエステルにENA40PEN(酸成分の60モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、酸成分の40モル%が6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分、グリコール成分がエチレングリコールである芳香族ポリエステル)、第2層用ポリエステルにIA20PET(イソフタル酸20mol%共重合ポリエチレンテレフタレート)を用いた。また、延伸温度120℃、延伸倍率5.1倍で延伸したフィルムを得た。
実施例3では第1層ポリエステル、第2層ポリエステルとして実施例1と同じ材料を用い、延伸温度130℃、延伸倍率5.8倍で延伸し、さらに130℃で同方向に15%延伸しながら130℃で3秒間熱固定処理を行い、フィルムを得た。
実施例4では、第1層ポリエステルにENA35PEN(酸成分の65モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、酸成分の35モル%が6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分、グリコール成分がエチレングリコールである芳香族ポリエステル)、第2層用ポリエステルにイーストマンケミカル製の商品名「PETG」(CHDM30PET、シクロヘキサンジメタノール30モル%を含む共重合PET)を用い、延伸温度130℃、延伸倍率5.8倍で延伸し、さらに130℃で同方向に10%延伸しながら130℃で3秒間熱固定処理を行い、フィルムを得た。
実施例5では、第1層ポリエステルにBB30PEN(酸成分の70モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、酸成分の30モル%がジフェニルジカルボン酸成分、グリコール成分がエチレングリコールである芳香族ポリエステル)、第2層用ポリエステルにイーストマンケミカル製の商品名「PCTA AN004」(ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート-イソフタレート共重合体)を用い、延伸温度125℃、延伸倍率4.6倍で延伸し、さらに125℃で同方向に10%延伸しながら125℃で3秒間熱固定処理を行い、フィルムを得た。
また前記比較例1において、光源側の第1の偏光板として偏光板Xに代えて、得られた反射偏光フィルムを用いた以外は比較例1と同様にして、液晶セルの光源側主面に得られた反射偏光フィルム(第1の偏光板)、視認側主面に偏光板X(第2の偏光板)が配置された液晶パネルを得た。
上記の液晶パネルを元の液晶ディスプレイに組込み、液晶ディスプレイの光源を点灯させ、パソコンにて白画面および黒画面の輝度を評価した。
[比較例2]
第1層用ポリエステルにENA35PEN(酸成分の65モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、酸成分の35モル%が6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分、グリコール成分がエチレングリコールである芳香族ポリエステル)、第2層用ポリエステルにIA20PET(イソフタル酸20mol%共重合ポリエチレンテレフタレート)を用いた。また、延伸温度135℃、延伸倍率6.0倍で延伸し、さらに135℃で同方向に15%延伸しながら120℃で3秒間熱固定処理を行い、フィルムを得た。
本比較例2は実施例と同じ共重合ポリエステルでありながら、延伸倍率、延伸温度が高いため、第1層の面配向成分が高くなり、それに伴いZ方向の層間の屈折率差が十分でなかったため、ななめ45°方位での透過率波形のばらつきが大きく、液晶ディスプレイで視野角特性を評価した際、色相ずれが十分に解消されなかった。また積層数も不十分であった結果、偏光度も低かった。
[比較例3]
第1層用ポリエステルにENA21PEN(酸成分の79モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、酸成分の21モル%が6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分、グリコール成分がエチレングリコールである芳香族ポリエステル)、第2層用ポリエステルにIA20PET(イソフタル酸20mol%共重合ポリエチレンテレフタレート)を用いた。また、延伸温度120℃、延伸倍率5.2倍で延伸し、さらに120℃で同方向に15%延伸しながら120℃で3秒間熱固定処理を行い、フィルムを得た。本比較例3は芳香族ポリエステル(I)の式(A)で表される成分の割合が実施例よりも少ないため、ななめ45°方位での透過率波形のばらつきが大きく、液晶ディスプレイで視野角特性を評価した際、色相ずれが十分に解消されなかった。
Figure 0006329248
Figure 0006329248
本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、多層構造のポリマーフィルムからなる反射型偏光板でありながら、高偏光性能を有し、しかも斜め45°方位での色相ずれが解消されるため、より高画質な表示が求められる液晶ディスプレイの偏光板に好適に用いることができ、かかる偏光板を液晶セルと隣接する偏光板として用いる液晶ディスプレイ用光学部材および液晶ディスプレイを提供することができる。

Claims (17)

  1. 第1層と第2層とが交互に積層された1軸延伸多層積層フィルムからなる液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルムであって、該反射偏光フィルムの下記式(1)で表される偏光度(P)が99.5%以上であり、
    偏光度(P)={(Ts−Tp)/(Tp+Ts)}×100 ・・・(1)
    (式(1)中、Tpは400〜800nmの波長範囲におけるP偏光の平均透過率、Tsは400〜800nmの波長範囲におけるS偏光の平均透過率をそれぞれ表す)
    第1層はポリエステルを含む層であって、該ポリエステルを構成するジカルボン酸成分として70モル%以下のナフタレンジカルボン酸成分を含有し、
    第1層における最大層厚みと最小層厚みの比率(最大層厚み/最小層厚み)が、3.0以上であり、
    第2層における最大層厚みと最小層厚みの比率(最大層厚み/最小層厚み)が、2.9以上であり、
    1軸延伸方向(X方向)を該反射偏光フィルムの消光軸、フィルム面内で1軸延伸方向に直交する方向(Y方向)を該反射偏光フィルムの透過軸とし、X方向を方位角0°、Y方向を方位角90°とした場合において、透過軸に平行な偏光成分のうち、方位角45°を含む入射面において入射角60°で入射する偏光について測定される、波長450〜650nmの範囲での透過率波形の振幅が2.0%以下であることを特徴とする液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
  2. 該第1層は、ポリエステルを含む層であって、1)該ポリエステルを構成するジカルボン酸成分として50モル以上70モル以下のナフタレンジカルボン酸成分を含有し、2)ジオール成分として炭素数2〜10のアルキレン基を有するジオール成分を90モル%以上100モル%以下含有し、3)広角X線回折測定において、アルキレンナフタレートの結晶構造に由来する(−110)面の回折ピークが存在しない、請求項1に記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
  3. 該第1層は、さらにジカルボン酸成分として下記式(A)で表される成分を25モル%以上50モル%以下含有する、請求項1または2に記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
    Figure 0006329248
    (式(A)中、Rは炭素数2〜10のアルキレン基を表わす)
  4. 該第1層は、さらにジカルボン酸成分として下記式(B)で表される成分を25モル%以上50モル%以下含有する、請求項1または2に記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
    Figure 0006329248
    (式(B)中、Rはビフェニル基を表す)
  5. 第2層を形成するポリマーが、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸および脂環族ジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種を共重合成分として含む共重合ポリエチレンテレフタレートである請求項1に記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
  6. 前記脂環族ジオールがスピログリコール、トリシクロデカンジメタノールおよびシクロへキサンジメタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項5に記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
  7. 該1軸延伸多層積層フィルムの積層数が251層以上である請求項1に記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
  8. 該1軸延伸多層積層フィルムが中間層を含んでなる請求項1に記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
  9. 該偏光度(P)が99.9%以上である請求項1に記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
  10. 液晶セルと隣接して用いられる、請求項1に記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルム。
  11. 請求項1に記載の液晶ディスプレイ偏光板用反射偏光フィルムからなる液晶ディスプレイ用偏光板。
  12. 請求項11に記載の液晶ディスプレイ用偏光板からなる第1の偏光板、液晶セル、および第2の偏光板がこの順で積層されてなる液晶ディスプレイ用光学部材。
  13. 請求項12に記載の液晶ディスプレイ用光学部材であって、ただし第1の偏光板が吸収型偏光板と積層された構成を除く液晶ディスプレイ用光学部材。
  14. 第2の偏光板が吸収型偏光板である請求項12または13に記載の液晶ディスプレイ用光学部材。
  15. 第1の偏光板、液晶セル、および第2の偏光板が積層されてなり、第1の偏光板および第2の偏光板が請求項11に記載の液晶ディスプレイ用偏光板からなる、液晶ディスプレイ用光学部材。
  16. 光源と請求項12に記載の液晶ディスプレイ用光学部材とを備え、第1の偏光板が光源側に配置されてなる液晶ディスプレイ。
  17. 光源と第1の偏光板との間にさらに反射型偏光板を有していない請求項16に記載の液晶ディスプレイ。
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