JP2005031577A - 偏光膜、偏光板および液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】波長1000nmで測定した偏光膜の面内位相差が400nm以上1200nm以下であり、面内位相差のばらつきが±50nmである偏光膜、及びこの偏光板を備えた液晶表示装置。
【選択図】 なし
Description
近年、LCDの市場は高精細化、大型化が進んでおり、それに伴い広い面積で均一な光学性能を有する偏光板が要求されている。また、液晶セルや光源等の周辺部材の高品質化が進んだために、今まで問題となっていなかった偏光板のムラが見えやすくなり、現状で使用されている偏光板についても、より一層のムラ低減が要求されている。
一般的に普及している偏光板は、偏光能を有する偏光層の両面あるいは片面に、接着剤層を介して保護フィルムを貼り合わせられている。偏光層の素材としては高分子フィルム、中でもポリビニルアルコール(以下、PVA)が主に用いられており、PVAフィルムを一軸延伸してから、ヨウ素あるいは二色性染料で染色するかあるいは染色してから延伸し、さらにホウ素化合物で架橋することにより偏光層用の偏光膜が形成される。PVAのアモルファス部分にホウ酸を介して配位したヨウ素あるいは二色性染料が、PVAの延伸により延伸方向に配向して、配向方向の光を吸収することで偏光機能が付与されると考えられている。したがって、偏光膜の膜厚や表面粗さのばらつき、染料の染色ムラ、高分子フィルムに吸着配向したヨウ素の配向ばらつき等があると、偏光板のムラが発生する。
本発明の他の目的は、ムラを低減した偏光板を使用した表示ムラのないLCDを提供することにある。
(1)波長1000nmで測定した偏光膜の面内位相差が400nm以上1200nm以下であり、面内位相差のばらつきが±50nmであることを特徴とする偏光膜。
(2)偏光膜を構成する高分子フィルムの複屈折率が2.5×10-2以上3.5×10-2以下であり、該複屈折率の面内ばらつきが±1.0×10-3であることを特徴とする上記(1)に記載の偏光膜。
(3)透過率が42.5%以上50%以下、偏光度が99.9%以上100%以下、分光二色性比が50以上200以下であり、膜厚が12μm以上18μm以下である上記(1)または(2)に記載の偏光膜。
(4)偏光膜が、連続的に供給される高分子フィルムの両端を保持手段により保持し、該保持手段をフィルムの長手方向に進行させつつ張力を付与して延伸することにより幅500mm以上としたフィルムから形成されたものであることを特徴とする上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の偏光膜。
(5)偏光膜が、連続的に供給される高分子フィルムの両端を保持手段により保持し、該保持手段をフィルムの長手方向に進行させつつ張力を付与して延伸する延伸工程を含んで作製されたものであり、該延伸工程が、該高分子フィルムの一方端の実質的な保持開始点から実質的な保持解除点までの保持手段の軌跡L1及びポリマーフィルムのもう一端の実質的な保持開始点から実質的な保持解除点までの保持手段の軌跡L2と、二つの実質的な保持解除点の距離Wが、下記数式(1)を満たし、かつ高分子フィルムの支持性を保ち、揮発分率が5%以上の状態で延伸し、その後収縮させ揮発分率を低下させることにより行われることを特徴とする上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の偏光膜。
数式(1):|L2−L1|>0.4W
(6)偏光膜が、連続的に供給される高分子フィルムを温度50℃以上80℃以下、相対湿度90%RH以上の雰囲気下でフィルムの長手方向に一軸延伸することにより幅500mm以上2000mm以下としたフィルムから形成されたものであることを特徴とする上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の偏光膜。
(7)上記(1)乃至(6)のいずれかに記載の偏光膜と該偏光膜を挟持する2枚の透明保護膜で構成される偏光板。
(8)偏光板を構成する2枚の透明保護膜の一方が、(i)酢化度が59.0乃至61.5%の範囲にあるセルロースアセテートからなり、かつ該セルロースアセテート100質量部に対して、少なくとも二つの芳香族環を有する芳香族化合物を0.01乃至20質量部含むセルロースアセテートフイルムであり、(ii)下記数式(2)により定義される該フィルムのRe値が0乃至20nmの範囲にあり、(iii)下記数式(3)により定義される該フィルムのRth値が70乃至400nmの範囲にあり、そして(iv)厚みが10乃至70μmの範囲にあることを特徴とする上記(7)に記載の偏光板。
数式(2): Re=(nx−ny)×d
数式(3): Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
[式中、nxは、フイルム面内の遅相軸方向の屈折率であり;nyは、フイルム面内の進相軸方向の屈折率であり;nzは、フイルムの厚み方向の屈折率であり;そして、dは、フイルムの厚さである]。
(9)偏光板を構成する2枚の透明保護膜の一方が、(i)酢化度が59.0乃至61.5%の範囲にあるセルロースアセテートからなり、かつ該セルロースアセテート100質量部に対して、少なくとも二つの芳香族環を有する芳香族化合物を0.01乃至20質量部含むセルロースアセテートフイルムであり、(ii)数式(2)により定義される該フィルムのRe値が0乃至20nmの範囲にあり、(iii)数式(3)により定義される該フィルムのRth値が0nm以上40nm未満の範囲にあり、そして(iv)厚みが10乃至70μmの範囲にあることを特徴とする上記(7)または(8)に記載の偏光板
(10)透明保護フィルムの少なくとも一方に液晶性化合物から形成された光学異方性層が備えられていることを特徴とする上記(7)乃至(9)のいずれかに記載の偏光板。
(11)上記(7)乃至(10)のいずれかに記載の偏光板を少なくとも1枚用いた液晶表示装置。
(偏光膜)
本発明の偏光膜は高分子フィルムとニ色性色素から構成される。
高分子フィルムはポリビニルアルコール系の高分子フィルムが好ましく、PVAを使用することが最も好ましいが、特開平11−248937号公報に記載されているようにPVAやポリ塩化ビニルを脱水、脱塩素することによりポリエン構造を生成し、これを配向させたポリビニレン系偏光子も使用することができる。
PVAのシンジオタクティシティーは特許2978219号に記載されているように耐久性を改良するため55%以上が好ましいが、特許第3317494号に記載されている45〜52.5%のものも好ましく用いることができる。
PVAはフィルム化した後、二色性分子を導入して偏光子を構成することが好ましい。PVAフィルムの製造方法は、PVA系樹脂を水又は有機溶媒に溶解した原液を流延して成膜する方法が一般に好ましく用いられる。原液中のポリビニルアルコール系樹脂の濃度は、通常5〜20質量%であり、この原液を流延法により製膜することによって、膜厚10〜200μmのPVAフィルムを製造できる。PVAフィルムの製造は、特許第3342516号明細書、特開平09-328593号公報、特開2001-302817号公報、特開2002−144401号公報を参考にして行うことができる。
PVAフィルムの結晶化度は、特に限定されないが、特許第3251073号明細書に記載されている平均結晶化度(Xc)50〜75質量%や、面内の色相バラツキを低減させるため、特開2002−236214号公報に記載されている結晶化度38%以下のPVAフィルムを用いることができる。
PVAフィルムの複屈折(△n)は小さいことが好ましく、特許第3342516号明細書に記載されている複屈折が1.0×10-3以下のPVAフィルムを好ましく用いることができる。但し、特開2002−228835号公報に記載されているように、PVAフィルムの延伸時の切断を回避しながら高偏光度を得るため、PVAフィルムの複屈折を0.02以上0.01以下としてもよいし、特開2002−060505号公報に記載されているように(nx+ny)/2−nzの値を0.0003以上0.01以下としてもよい。PVAフィルムのレターデーション(面内)は0nm以上100nm以下が好ましく、0nm以上50nm以下がさらに好ましい。また、PVAフィルムのRth(膜厚方向)は0nm以上500nm以下が好ましく、0nm以上300nm以下がさらに好ましい。
この他、本発明の偏光板には、特許3021494号明細書に記載されている1、2−グリコール結合量が1.5モル%以下のPVAフィルム、特開2001−316492号公報に記載されている5μm以上の光学的異物が100cm2当たり500個以下であるPVAフィルム、特開2002−030163号公報に記載されているフィルムのTD方向の熱水切断温度斑が1.5℃以下であるPVAフィルム、さらにグリセリンなどの3〜6価の多価アルコ−ルを1〜100質量部混合したり、特開平06−289225号公報に記載されている可塑剤を15質量%以上混合した溶液から製膜したPVAフィルムを好ましく用いることができる。
PVAフィルムの延伸前のフィルム膜厚は特に限定されないが、フィルム保持の安定性、延伸の均質性の観点から、1μm〜1mmが好ましく、20〜200μmが特に好ましい。
二色性分子として二色性染料を用いる場合は、アゾ系色素が好ましく、特にビスアゾ系とトリスアゾ系色素が好ましい。二色性染料は水溶性のものが好ましく、このため二色性分子にスルホン酸基、アミノ基、水酸基などの親水性置換基が導入され、遊離酸、あるいはアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン類の塩として好ましく用いられる。
これ以外にも、C.I.Direct Yellow 8、C.I.Direct Yellow 28、C.I.Direct Yellow 86、C.I.Direct Yellow 87、C.I.Direct Yellow 142、C.I.Direct Orange 26、C.I.Direct Orange 39、C.I.Direct Orange 72、C.I.Direct Orange 106、C.I.Direct Orange 107、C.I.Direct Red 2、C.I.Direct Red 39、C.I.Direct Red 83、C.I.Direct Red 89、C.I.Direct Red 240、C.I.Direct Red 242、C.I.Direct Red 247、C.I.Direct Violet 48、C.I.Direct Violet 51、C.I.Direct Violet 98、C.I.Direct Blue 15、C.I.Direct Blue 67、C.I.Direct Blue 71、C.I.Direct Blue 98、C.I.Direct Blue 168、C.I.Direct Blue 202、C.I.Direct Blue 236、C.I.Direct Blue 249、C.I.Direct Blue 270、C.I.Direct Green 59、C.I.Direct Green 85、C.I.Direct Brown 44、C.I.Direct Brown 106、C.I.Direct Brown 195、C.I.Direct Brown 210、C.I.Direct Brown 223、C.I.Direct Brown 224、C.I.Direct Black 1、C.I.Direct Black 17、C.I.Direct Black 19、C.I.Direct Black 54等が、さらに特開昭62−70802号、特開平1−161202号、特開平1−172906号、特開平1−172907号、特開平1−183602号、特開平1−248105号、特開平1−265205号、特開平7−261024号、の各公報記載の二色性染料等も好ましく使用することができる。各種の色相を有する二色性分子を製造するため、これらの二色性染料は2種以上を配合してもかまわない。二色性染料を用いる場合、特開2002−082222号公報に記載されているように吸着厚みが4μm以上であってもよい。
偏光子の好ましい膜厚としては、5μm乃至40μmが好ましく、さらに好ましくは10μm乃至30μmである。偏光子の厚さと後述する保護膜の厚さの比を、特開2002−174727号に記載されている0.01≦A(偏光子膜厚)/B(保護膜膜厚)≦0.16範囲とすることも好ましい。
偏光子は、両面あるいは片面に、透明なポリマーフィルムを保護膜として、接着剤あるいは粘着剤を用いて貼り合わせて使用されることが好ましい。保護膜には、透明性、低複屈折性、適度な剛性といった物性が求められる。
本発明の保護膜に用いる透明ポリマーフィルムの透過率は80%以上が好ましく、87%以上であることがさらに好ましい。透明ポリマーフィルムのヘイズは2.0%以下であることが好ましく、1.0%以下であることがさらに好ましい。透明ポリマーフィルムの屈折率は1.4乃至1.7であることが好ましい。
透明ポリマーフィルムの素材は特に制限は無いが、ノルボルネン樹脂、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、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアリレート、ポリスルフォン、セルロースアシレートをことができる。市販のポリマーフィルムとしては、日本ゼオン(株)製のゼオネックス(参考資料:特開昭63−218726号、特開平5−25220号、特開平9−183832号)、ゼオノアや、日本合成ゴム(株)製ARTON(参考資料:特開平1−24051号、特開平5−97978号)や、富士写真フィルム(株)製フジタック(参考資料:発明協会公開技法2001−1745)、中でもフジタック(富士写真フィルム(株)製)、ゼオノア(日本ゼオン(株)製)が特に好ましい。偏光子の両面の透明ポリマーフィルムは同じであっても異なっていてもよい。
液晶セル側に配置される保護膜は実質的に正面から入射した光の偏光状態を変えない、すなわち面内レターデーション(Re)の小さなポリマーフィルムであることが好ましい。具体的には、上記数式(2)で表されるRe値は0nm以上20nm以下が好ましいが、0nm以上5nm以下が特に好ましい。上記数式(3)で表されるRth値は、0nm以上400nm以下の値で、用いる液晶セルの特徴に合わせて適当な値のポリマーフィルムを用いることができる。Rth値が低いほうを用いる場合には、0nm乃至40nmが更に好ましく0nm乃至20nmが最も好ましい。一方、Rth値が高い方を用いる場合には70nm乃至400nmが更に好ましく、80nm乃至300nmが最も好ましい。Re値およびRth値のばらつきは、平均値の±3nm以内が好ましく、±2nmであることが最も好ましい。
保護膜の遅相軸と偏光子の吸収軸の交差角は、任意の値でよいが、平行、直交もしくは45±20゜の方位角であることが好ましい。
透明ポリマーフィルムの透湿係数(25μm、25℃、90%RH)は、0.0001〜1000g/m2・dayが好ましく、温度収縮率は2×10-5/℃〜9×10-5/℃が好ましく、湿度収縮率は7×10-5/%RH以下が好ましい。また、特開2001−235625号公報に記載されているような、40℃、90%R.Hの透湿度が0.04 g/cm2・24h以下の透明ポリマーフィルムを保護膜に好ましく用いることもできる。
さらに本発明のセルロースアシレート溶液は、他の機能層(例えば、接着層、染料層、帯電防止層、アンチハレーション層、UV吸収層、偏光層など)を作製するための溶液を同時に流延して形成してもよい。
次に、本発明の偏光板の製造工程について説明する。
本発明における偏光板の製造工程は、膨潤工程、染色工程、硬膜工程、延伸工程、乾燥工程、保護膜貼り合わせ工程、貼り合わせ後乾燥工程から構成されることが好ましい。染色工程、硬膜工程、延伸工程の順序を任意に変えること、また、いくつかの工程を組み合わせて同時に行っても構わない。また、特許第3331615号明細書に記載されているように、硬膜工程の後に水洗することも好ましい。
本発明において、連続的に供給される高分子フィルムの両端を保持手段により保持し、該保持手段をフィルムの長手方向に進行させつつ張力を付与して延伸する場合は、膨潤工程、染色工程、硬膜工程、延伸工程、乾燥工程、保護膜貼り合わせ工程、貼り合わせ後乾燥工程を記載の順序で遂次行うことが特に好ましい。連続的に供給される高分子フィルムを相対湿度90%RH以上の雰囲気下でフィルムの長手方向に一軸延伸する場合は、膨潤工程、染色工程、延伸工程、硬膜工程、乾燥工程、保護膜貼り合わせ工程、貼り合せ後乾燥工程を記載の順序で逐次行うことが好ましい。また、延伸工程、膨潤工程、染色工程、硬膜工程、乾燥工程、保護膜貼り合わせ工程、貼り合せ後乾燥工程を記載の順序で逐次行うことも好ましい。
上述の工程中あるいは後にオンライン面状検査工程を設けても構わない。
また、膨潤工程の温度、時間は、任意に定めることができるが、10℃以上60℃以下、5秒以上2000秒以下が好ましい。
偏光膜の偏光性能を上げるために膨潤工程を設けなくても良い。その場合、序塵装置等を設けてホコリや異物を取り除くようにすることもできる。
また、特許第3145747号明細書に記載されているように、染色液にホウ酸、ホウ砂等のホウ素系化合物を添加しても良い。
架橋剤としては米国再発行特許第232897号明細書に記載のものが使用でき、特許第3357109号明細書に記載されているように、寸法安定性を向上させるため、架橋剤として多価アルデヒドを使用することもできるが、ホウ酸類が最も好ましく用いられる。
硬膜工程に用いる架橋剤としてホウ酸を用いる場合には、ホウ酸−ヨウ化カリウム水溶液に金属イオンを添加しても良い。金属イオンとしては塩化亜鉛が好ましいが、特開2000−35512号公報に記載されているように、塩化亜鉛の変わりに、ヨウ化亜鉛などのハロゲン化亜鉛、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛などの亜鉛塩を用いることもできる。
本発明では、塩化亜鉛を添加したホウ酸−ヨウ化カリウム水溶液を作製し、PVAフィルムを浸漬させて硬膜を行うことが好ましく行われる。ホウ酸は1〜100g/L、ヨウ化カリウムは1〜120g/L、塩化亜鉛は0.01〜10g/L、硬膜時間は10〜1200秒が好ましく、液温度は10〜60℃が好ましい。さらに好ましくは、ホウ酸は10〜80g/L、ヨウ化カリウムは5〜100g/L、塩化亜鉛は0.02〜8g/L、硬膜時間は30〜600秒がよく、液温度は20〜50℃がよい。
また、延伸倍率と原反厚さと偏光膜の厚さの関係を特開2002−040256号公報に記載されているように(保護膜貼合後の偏光膜膜厚/原反膜厚)×(全延伸倍率)>0.17としたり、最終浴を出た時の偏光膜の幅と保護膜貼合時の偏光膜幅の関係を特開2002−040247号公報に記載されているように0.80≦(保護膜貼合時の偏光膜幅/最終浴を出た時の偏光膜の幅)≦0.95とすることも好ましい。
温度及び相対湿度は延伸工程のフィルムの上下それぞれに、フィルムから約2cm程度のところに複数のセンサーを取り付け、面内の複数箇所で測定する。数量は延伸ロール間隔や延伸段数によって適度に調整することができる。
延伸温度の面内のばらつきは±1.0℃が好ましく、±0.7℃が更に好ましく、0.5℃が最も好ましい。相対湿度のばらつきは±3.0%RHが好ましく、±1.0%RHが更に好ましく、±0.5%RHが最も好ましい。このような条件で延伸することにより複屈折率のばらつきを低減することができる。
温度および相対湿度は主にセンサーと接続した空調機により制御されるが、フィルムの中央または端面に蒸気を吹き付ける等、均一度を上げる方法を付加的に用いることもできる。また延伸工程のロールは延伸温度と同等の温度に加温することが好ましい。
テンター方式や斜め配向方式で行う場合、延伸雰囲気は高温・高湿度下であってもよいし、単に温度のみを高温にし湿度の制御は行わない雰囲気であってもよいが、延伸処理のしやすさから高温・高湿度下で延伸することが好ましい。高温・高湿下での条件は縦延伸の場合と同様である。乾式延伸の場合、延伸温度は50℃以上200℃以下が好ましく、80℃以上150℃以下が更に好ましく、90℃以上140℃以下が最も好ましい。また、均一度を上げるために赤外線ヒータ等を不可的に用いることもできる。
偏光子と保護膜との接着剤は特に限定されないが、PVA系樹脂(アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等を含有する変性PVAを含む)やホウ素化合物水溶液等が挙げられ、中でもPVA系樹脂が好ましい。接着剤層厚みは乾燥後に0.01乃至5μmが好ましく、0.05乃至3μmが特に好ましい。
また、偏光子と保護膜の接着力を向上させるために、保護膜を表面処理して親水化してから接着することが好ましく行われる。表面処理の方法は特に制限は無いが、アルカリ溶液を用いてケン化する方法、コロナ処理法など公知の方法を用いることができる。また、表面処理後にゼラチン下塗り層等の易接着層を設けても良い。特開2002−267839号公報に記載されているように保護膜表面の水との接触角は50°以下が好ましい。
(偏光板および偏光膜の高分子フィルムの面内位相差、複屈折率)
偏光板の面内位相差(Re(λ))は、赤外領域の波長を有する光源を用い、平行ニコル法により測定した値とする。λは1000nmの値を採用する。偏光膜を構成する高分子フィルムの複屈折率(Δn1)は、偏光板の赤外波長領域の位相差の波長分散(800nmから1150nmの波長(λ)のうち、3点から6点のRe(λ)値)を下記数式(4)で最小二乗法によりフィッティングを行い、求めたRe1を用いて下記数式(5)で定義される。
数式(4):Re(λ)=Re1+A/(λ2−B2)
数式(5):Δn1=Re1/d1
ここで、Bは高次ヨウ素イオン(I5)の吸収端で、600nmとする。Aはフィッティングにより求められる定数である。d1は偏光膜の膜厚であり、偏光板の断面を切り出して光学顕微鏡で観察して求めた値を採用する。
また、偏光膜の偏光膜を構成する高分子フィルムの複屈折率(Δn1)が2.5×10-2以上3.5×10-2以下、好ましくは2.8×10-2以上3.5×10-2以下であり、Δn1の面内ばらつきが±1.0×10-3、好ましくは±5.0×10-4である。Δn1及びそのばらつきが上記範囲であることにより、偏光膜の延伸により発生する延伸方向のムラは改善される。
偏光膜の面内位相差および位相差のばらつきは上述の偏光膜の複屈折率とそのばらつき、および、保護フィルムの位相差および位相差のばらつきを小さくすることで調整可能である。
本発明の偏光膜の好ましい単板透過率は42.5%以上49.5%以下であるが、さらに好ましくは42.8%以上49.0%以下である。数式(8)で定義される偏光度の好ましい範囲は99.900%以上99.999%以下であり、さらに好ましくは99.940%以上99.995%以下である。平行透過率の好ましい範囲は36%以上42%以下であり、直交透過率の好ましい範囲は、0.001%以上0.05%以下である。数式(9)で定義される二色性比の好ましい範囲は50以上1215以下であるが、さらに好ましくは53以上525以下である。
上述の透過率はJIS Z 8701 に基づいて、下記数式(6)で定義される。
数式(6)
S(λ):色の表示に用いる標準光の分光分布
y(λ):XYZ系における等色関数
τ(λ):分光透過率
Kは、下記数式(7)で算出される値である。
数式(7)
平行透過率は、特開2001−083328号公報や特開2002−022950号公報に記載されているように、波長依存性が小さくてもよい。偏光膜をクロスニコルに配置した場合の光学特性は、特開2001−091736号公報に記載されている範囲であってもよく、平行透過率と直交透過率の関係は、特開2002−174728号公報に記載されている範囲内であってもよい。
特開2002−221618号公報に記載されているように、光の波長が420〜700nmの間での10nm毎の平行透過率の標準偏差が3以下で、且つ、光の波長が420〜700nmの間での10nm毎の(平行透過率/直交透過率)の最小値が300以上であってもよい。
偏光膜の波長440nmにおける平行透過率と直交透過率、平行透過率、波長550nmにおける平行透過率と直交透過率、波長610nmにおける平行透過率と直交透過率が、特開2002−258042号公報や特開2002−258043号公報に記載された範囲とすることも好ましい。
本発明の偏光膜の色相は、CIE均等知覚空間として推奨されているL*a*b*表色系における明度指数L*およびクロマティクネス指数a*とb*を用いて好ましく評価される。
L*、a*、b*は、上述のX、Y、Zを用い使って下記数式(10)で定義される。
数式(10)
偏光板をクロスニコルに配置して波長550nmの光を入射させる場合の、垂直光を入射させた場合と、偏光軸に対して45度の方位から法線に対し40度の角度で入射させた場合の、透過率比やxy色度差を特開2001−166135号公報や特開2001−166137号公報に記載された範囲とすることも好ましい。また、特開平10−068817号公報に記載されているように、クロスニコル配置した偏光板積層体の垂直方向の光透過率(T0)と、積層体の法線から60°傾斜方向の光透過率(T60)との比(T60/T0)を10000以下としたり、特開2002−139625号公報に記載されているように、偏光板に法線から仰角80度までの任意な角度で自然光を入射させた場合に、その透過スペクトルの520〜640nmの波長範囲において波長域20nm以内における透過光の透過率差を6%以下としたり、特開平08−248201号公報に記載されている、フィルム上の任意の1cm離れた場所における透過光の輝度差が30%以内とすることも好ましい。
特開2001−116922号公報に記載されているように、60℃90%RHの雰囲気に500時間放置した場合のその前後における光透過率及び偏光度の変化率が絶対値に基づいて3%以下であることが好ましい。特に、光透過率の変化率は2%以下、また、偏光度の変化率は絶対値に基づいて1.0%以下、更には0.1%以下であることが好ましい。また、特開平07−077608号公報に記載されているように80℃90%RH、500時間放置後の偏光度が95%以上、単体透過率が38%以上であることも好ましい。
特開2002−006133号公報に記載されているように、80℃30分加熱したときの単位幅あたりの吸収軸方向の収縮力を4.0N/cm以下としたり、特開2002−236213号公報に記載されているように、偏光板を70℃の加熱条件下に120時間置いた場合に、偏光板の吸収軸方向の寸法変化率及び偏光軸方向の寸法変化率を、共に±0.6%以内としたり、偏光板の水分率を特開2002−090546号に記載されているように3質量%以下とすることも好ましく行うことができる。さらに、特開2000−249832号公報に記載されているように延伸軸に垂直な方向の表面粗さが中心線平均粗さに基づいて0.04μm以下としたり、特開平10−268294号公報に記載されているように透過軸方向の屈折率n0を1.6より大きくしたり、偏光板の厚みと保護フィルムの厚みの関係を特開平10−111411号公報に記載された範囲とすることも好ましく行うことができる。
本発明の偏光板は、LCDの視野角拡大フィルム、反射型LCDに適用するためのλ/4板、ディスプレイの視認性向上のための反射防止フィルム、輝度向上フィルムや、ハードコート層、前方散乱層、アンチグレア(防眩)層等の機能層を有する光学フィルムと複合した機能化偏光板として好ましく使用される。
本発明の偏光板と上述の機能性光学フィルムを複合した構成例を図2に示した。偏光板の片側の保護膜として機能性光学フィルムと偏光子を接着剤を介して接着しても良いし(図2(A))、偏光子の両面に保護膜を設けた偏光板に粘着剤を介して機能性光学フィルムを接着しても良い(図2(B))。前者の場合、もう一方の保護膜には任意の透明保護膜が使用できる。機能層や保護膜等の各層間の剥離強度は、特開2002−311238号公報に記載されている4.0N/25mm以上とすることも好ましい。
機能性光学フィルムは、目的とする機能に応じて、液晶モジュール側に配置したり、液晶モジュールとは反対側、すなわち表示側もしくはバックライト側に配置することが好ましい。
(視野角拡大フィルム)
本発明の偏光板は、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、OCB(Optically Compensatory Bend)、VA(Vertically Aligned)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)のような表示モードに提案されている視野角拡大フィルム(光学補償フィルム)と組み合わせて使用することができる。
TNモード用の視野角拡大フィルムとしては、日本印刷学会誌第36巻第3号(1999)p40〜44、月刊ディスプレイ8月号(2002)p20〜24、特開平4−229828号公報、特開平6−75115号公報、特開平6−214116号公報、特開平8−50206号公報等に記載されたWVフィルム(富士写真フィルム(株)製)を好ましく組み合わせて使用される。
TNモード用の視野角拡大フィルムの好ましい構成は、前述の透明なポリマーフィルム上に配向層と光学異方性層をこの順に有したものである。視野角拡大フィルムは粘着剤を介して偏光板と貼合され用いられる。それと共に、SID’00 Dig.,p551(2000)に記載されているように、前記偏光子の保護膜の一方も兼ねて使用されることが薄手化の観点から特に好ましい。
光学異方性層は液晶性化合物を含有していることが好ましい。本発明に使用される液晶性化合物はディスコティック化合物(ディスコティック液晶)を有していることが特に好ましい。ディスコティック液晶分子は、下記D−1で示されるトリフェニレン誘導体のように、円盤状のコア部を有し、そこから放射状に側鎖が伸びた構造を有している。また、経時安定性を付与するため、熱、光等で反応する基をさらに導入することも好ましく行われる。上記ディスコティック液晶の好ましい例は特開平8−50206号公報に記載されている。
ディスコティック液晶分子は、配向層付近ではラビング方向にプレチルト角を持ってほぼフィルム平面に平行に配向しており、反対の空気面側ではディスコティック液晶分子が面に垂直に近い形で立って配向している。ディスコティック液晶層全体としては、ハイブリッド配向を取っており、この層構造によってTNモードのTFT−LCDの視野角拡大を実現することができる。
光学異方性層の厚さは、0.1乃至10μmであることが好ましく、0.5乃至5μmであることがさらに好ましい
IPSモード液晶セル用視野角拡大フィルムは、電界無印加状態の黒表示時において、基板面に平行配向した液晶分子の光学補償および偏光板の直交透過率の視野角特性向上に用いる。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の透過軸は直交している。しかし斜めから観察した場合は、透過軸の交差角が90°ではなくなり、漏れ光が生じてコントラストが低下する。本発明の偏光板をIPSモード液晶セルに用いる場合は、漏れ光を低下するため特開平10−54982号公報に記載されているような面内の位相差が0に近く、かつ厚さ方向に位相差を有する視野角拡大フィルムと好ましく組み合わせて用いられる。
本発明の偏光板は、λ/4板と積層した円偏光板として使用することができる。円偏光板は入射した光を円偏光に変換する機能を有しており、反射型液晶表示装置やECBモードなどの半透過型液晶表示装置、あるいは有機EL素子等に好ましく利用されている。
本発明に用いるλ/4板は、可視光の波長の範囲においてほぼ完全な円偏光を得るため、可視光の波長の範囲において概ね波長の1/4のレターデーション(Re)を有する位相差フィルムであることが好ましい。「可視光の波長の範囲において概ね1/4のレターデーション」とは、波長400から700nmにおいて長波長ほどレターデーションが大きく、波長450nmで測定したレターデーション値(Re450)が80乃至125nmであり、かつ波長590nmで測定したレターデーション値(Re590)が120乃至160nmである関係を満足する範囲を示す。Re590−Re450≧5nmであることがさらに好ましく、Re590−Re450≧10nmであることが特に好ましい。
本発明の偏光板は反射防止フィルムと組み合わせて使用することができる。反射防止フィルムは、フッ素系ポリマー等の低屈折率素材を単層付与しただけの反射率1.5%程度のフィルム、もしくは薄膜の多層干渉を利用した反射率1%以下のフィルムのいずれも使用できる。本発明では、透明支持体上に低屈折率層、及び低屈折率層より高い屈折率を有する少なくとも一層の層(即ち、高屈折率層、中屈折率層)を積層した構成が好ましく使用される。また、日東技報, vol.38, No.1, may, 2000, 26頁〜28頁や特開2002−301783号公報などに記載された反射防止フィルムも好ましく使用できる。
各層の屈折率は以下の関係を満足する。
高屈折率層の屈折率>中屈折率層の屈折率>透明支持体の屈折率>低屈折率層の屈折率
反射防止フィルムに用いる透明支持体は、前述の偏光子の保護膜に使用する透明ポリマーフィルムを好ましく使用することができる。
含フッ素化合物としては、例えば、特開平9−222503号公報段落番号[0018]〜[0026]、同11−38202号公報段落番号[0019]〜[0030]、特開2001−40284号公報段落番号[0027]〜[0028]、特開2000−284102号公報等に記載の化合物を好ましく使用することができる。
含シリコーン化合物はポリシロキサン構造を有する化合物が好ましいが、反応性シリコーン(例、サイラプレーン(チッソ(株)製)や両末端にシラノール基含有のポリシロキサン(特開平11−258403号公報)等を使用することもできる。シランカップリング剤等の有機金属化合物と特定のフッ素含有炭化水素基含有のシランカップリング剤とを触媒共存下に縮合反応で硬化させてもよい(特開昭58−142958号公報、同58−147483号公報、同58−147484号公報、特開平9−157582号公報、同11−106704号公報、特開2000−117902号公報、同2001−48590号公報、同2002−53804号公報記載の化合物等)。
低屈折率層には、上記以外の添加剤として充填剤(例えば、二酸化珪素(シリカ)、含フッ素粒子(フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム)等の一次粒子平均径が1〜150nmの低屈折率無機化合物、特開平11−3820公報の段落番号[0020]〜[0038]に記載の有機微粒子等)、シランカップリング剤、滑り剤、界面活性剤等を含有させることも好ましく行うことができる。
低屈折率層の膜厚は、30〜200nmであることが好ましく、50〜150nmであることがさらに好ましく、60〜120nmであることが最も好ましい。
このような超微粒子は、粒子表面を表面処理剤で処理したり(シランカップリング剤等:特開平11−295503号公報、同11−153703号公報、特開2000−9908号公報等;アニオン性化合物或は有機金属カップリング剤:特開2001−310432号公報等)、高屈折率粒子をコアとしたコアシェル構造としたり(特開2001−166104等)、特定の分散剤併用する(例、特開平11−153703号公報、米国特許6210858号明細書、特開2002−2776069号公報等)等の方法を適用することができる。
高屈折率層の屈折率は、1.70〜2.20であることが好ましい。高屈折率層の厚さは、5nm〜10μmであることが好ましく、10nm〜1μmであることがさらに好ましい。
中屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との間の値となるように調整する。中屈折率層の屈折率は、1.50〜1.70であることが好ましい。
本発明の偏光板は、輝度向上フィルムと組み合わせて使用することができる。輝度向上フィルムは、円偏光もしくは直線偏光の分離機能を有しており、偏光板とバックライトの間に配置され、一方の円偏光もしくは直線偏光をバックライト側に後方反射もしくは後方散乱する。バックライト部からの再反射光は、部分的に偏光状態を変化させ、輝度向上フィルムおよび偏光板に再入射する際、部分的に透過するため、この過程を繰り返すことにより光利用率が向上し、正面輝度が1.4倍程度に向上する。輝度向上フィルムとしては異方性反射方式および異方性散乱方式が知られており、いずれも本発明の偏光板と組み合わせることができる。
本発明の偏光板には、さらに、ハードコート層、前方散乱層、アンチグレア(防眩)層、ガスバリア層、滑り層、帯電防止層、下塗り層や保護層等の機能性層を有する機能性光学フィルムと組み合わせて使用することも好ましい。また、これらの機能層は相互に、また前述の反射防止層や光学異方性層等と同一層内で複合して使用することも好ましい。
ハードコート層は、光及び/又は熱による硬化性化合物の架橋反応、又は、重合反応により形成されることが好ましい。ハードコート層の具体的な構成組成物としては、例えば、特開2002−144913号公報、同2000−9908号公報、WO0/46617号公報等記載のものを好ましく使用することができる。
ハードコート層の膜厚は、0.2〜100μmであることが好ましい。
ハードコート層の強度は、JIS K 5400 に従う鉛筆硬度試験で、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。又、JIS K 5400 に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
また、開環重合性基を含む化合物の好ましい例としては、グリシジルエーテル類としてエチレングリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリグリシジルトリスヒドロキシエチルイソシアヌレート、ソルビトールテトラグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のポリグリシジルエーテル、フェノールノボラック樹脂のポリグリシジルエーテルなど、脂環式エポキシ類としてセロキサイド2021P、セロキサイド2081、エポリードGT−301、エポリードGT−401、EHPE3150CE(以上、ダイセル化学工業(株)製)、フェノールノボラック樹脂のポリシクロヘキシルエポキシメチルエーテルなど、オキセタン類としてOXT−121、OXT−221、OX−SQ、PNOX−1009(以上、東亞合成(株)製)などが挙げられる。その他にグリシジル(メタ)アクリレートの重合体、或いはグリシジル(メタ)アクリレートと共重合できるモノマーとの共重合体をハードコート層に使用することもできる。
前方散乱層は、本発明の偏光板を液晶表示装置に適用した際の、上下左右方向の視野角特性(色相と輝度分布)改良するために使用される。本発明では、屈折率の異なる微粒子をバインダー分散した構成が好ましく、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号公報等の構成を使用することができる。また、本発明の偏光板をヘイズの視野角特性を制御するため、住友化学の技術レポート「光機能性フィルム」31頁〜39頁に記載された「ルミスティ」と組み合わせて使用することも好ましい。
アンチグレア(防眩)層は、反射光を散乱させ映り込みを防止するために使用される。アンチグレア機能は、液晶表示装置の最表面(表示側)に凹凸を形成することにより得られる。アンチグレア機能を有する光学フィルムのヘイズは、3〜30%であることが好ましく、5〜20%であることがさらに好ましく、7〜20%であることが最も好ましい。
フィルム表面に凹凸を形成する方法は、例えば、微粒子を添加して膜表面に凹凸を形成する方法(例えば、特開2000−271878号公報等)、比較的大きな粒子(粒径0.05〜2μm)を少量(0.1〜50質量%)添加して表面凹凸膜を形成する方法(例えば、特開2000−281410号公報、同2000−95893号公報、同2001−100004号公報、同2001−281407号公報等)、フィルム表面に物理的に凹凸形状を転写する方法(例えば、エンボス加工方法として、特開昭63−278839号公報、特開平11−183710号公報、特開2000−275401号公報等記載)等を好ましく使用することができる。
次に本発明の偏光板が使用される液晶表示装置について説明する。
図3は、本発明の偏光板が使用される液晶表示装置の一例を示す概念図である。
基板105および108の液晶分子107に接触する表面(以下、「内面」という場合がある)には、配向膜(不図示)が形成されていて、配向膜上に施されたラビング処理等により、電界無印加状態もしくは低印加状態における液晶分子7の配向が制御されている。また、基板105および108の内面には、液晶分子7からなる液晶層に電界を印加可能な透明電極(不図示)が形成されている。
なお、ツイスト角は、ノートパソコンやパソコンモニタ、テレビ用の液晶表示装置の場合は90°近傍(85から95°)に、携帯電話などの反射型表示装置として使用する場合は0から70°に設定する。またIPSモードやECBモードでは、ツイスト角が0°となる。IPSモードでは電極が下側基板8のみに配置され、基板面に平行な電界が印加される。また、OCBモードでは、ツイスト角がなく、チルト角を大きくされ、VAモードでは液晶分子107が上下基板に垂直に配向する。
上側偏光板101の吸収軸102と下側偏光板112の吸収軸113の交差角は一般に概略直交に積層することで高コントラストが得られる。液晶セルの上側偏光板101の吸収軸102と上側基板105のラビング方向の交差角は液晶表示モードによってことなるが、TN、IPSモードでは一般に平行か垂直に設定する。OCB、ECBモードでは45°に設定することが多い。ただし、表示色の色調や視野角の調整のために各表示モードで最適値が異なり、この範囲に限定されるわけではない。
前述のように偏光板を構成する偏光膜の位相差は近赤外領域の波長を有する光源を用いて、平行ニコル法により測定した。フィルターを用いて、847nm、903nm、1000nm、1097nmの波長で面内位相差(Re(λ))を測定し、波長分散を測定した。得られたデータについて、最小二乗法を用いて、前記数式(4)をフィッティング処理し、Re1を求め、数式(5)によりΔn1を求めた。
島津自記分光光度計UV2100にて光透過率を測定した。さらに2枚の偏光板の吸収軸を一致させて重ねた場合の平行透過率をH0(%)、吸収軸を直交させて重ねた場合の直交透過率をH1(%)として、前記式(8)に従って偏光度P(%)を求めた。これらの値を用いて前記数式(9)から二色性比Rdを求めた。
偏光膜の断面をミクロトームで切り出し、光学顕微鏡(NIKON製HFX−DX)で観察し膜厚を測定した。
作製した偏光板から縦235mm、幅308mmの長方形の偏光板シートを切り出し、図4のようにガラス板の両面に貼り合せた。偏光板シートは長方形の辺に対して吸収軸が45°方向になるように切り出し、ガラス板に貼り合せた時にクロスニコルになるようにした。また、ガラス板の表側に貼り合せた保護フィルムの遅相軸は裏側に貼り合せた保護フィルムの遅相軸と直交するようにした。このようにして作製したサンプルを面光源(栗原工業(株)製FLP30−8)上に置き、サンプルの周辺から光が漏れないように黒紙で覆って、ムラの状態を観察した。
膜厚75μmの長尺PVAフィルムを22℃の水浴に48秒浸漬し予備膨潤処理を行った。次にヨウ素1.0g/L、ヨウ化カリウム120g/Lの水溶液Aに40℃にて90秒浸漬し、さらにホウ酸4.25g/L、ヨウ化カリウム3.0g/Lの水溶液Bに50℃にて90秒浸漬後、図1の形態のテンター延伸機に導入し、60℃92%雰囲気下で7.0倍に一旦延伸した後5.5倍まで収縮させ、以降幅を一定に保ち、70℃で乾燥した後テンターより離脱し偏光膜を得た。この延伸工程への給気はフィルム面の上下の複数箇所から行った。延伸温度のばらつきは±0.7℃、相対湿度のばらつきは±2.1%であった。乾燥後の含水率は1.5%であった。なお、図1の形態のテンター延伸機を用いて行うPVAフィルムの延伸方法に関しては、特開2002−86554号公報に詳しく記載されている。
導入されるフィルムの中心線と次工程に送られるフィルムの中心線のなす角は、0゜であった。ここで|L1−L2|は0.7m、Wは0.7mであり、|L1−L2|=Wの関係にあった。テンター出口におけるシワ、フィルム変形は観察されなかった。
さらに、PVA((株)クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤としてケン化処理した富士写真フィルム(株)製フジタック(セルローストリアセテート、レターデーション値3.0nm)と貼り合わせ、さらに70℃で乾燥して有効幅500mmの偏光板を得た。得られた偏光板の吸収軸方向は、長手方向に対し45゜方向に傾斜していた。この偏光板の550nmにおける透過率は42.6%、偏光度は99.97%、分光二色性比は56であった。また、偏光膜の膜厚を測定したところ、21μmであった。
得られた偏光板について任意の箇所を選択し、幅方向および長手方向に対して、10mm毎に連続的に10サンプルを切り出し、位相差測定を行った。得られた結果および波長分散から求めたRe(λ)(偏光板の面内位相差)およびΔn1(偏光膜を構成するPVAフィルムの複屈折率)を表2にまとめた。このようにして得られた偏光板のムラの状態を観察したところムラのない均一な黒表示となっていた。
実施例1と同様にして厚み75μmのPVAフィルムを予備膨潤処理し、水溶液Aおよび水溶液Bに実施例1と同じ条件で浸漬させた。図1の延伸機の延伸ゾーン上下に設置している給気孔とフィルムの間に箱型の遮蔽板を設けた延伸機に染色処理したPVAフィルムを導入し、60℃92%雰囲気下で7.0倍に一旦延伸した後5.5倍まで収縮させ、以降幅を一定に保ち、70℃で乾燥した後テンターより離脱し偏光膜を得た。膜面上の延伸温度のばらつきは±0.5℃、相対湿度のばらつきは±1.4%RHであった。得られた偏光板の550nmにおける透過率は42.7%、偏光度は99.98%、分光二色性比は58であった。また、偏光膜の膜厚を測定したところ20μmであった。
このようにして得た偏光板について、実施例1と同様にして位相差測定を行いRe(λ)およびΔn1を求めた。得られた結果を表2にまとめた。また、実施例1と同様にしてガラス板の両面に貼り合せて、面光源上でムラの状態を観察したところ、ムラの無い均一な黒表示となっていた。
膜厚75μmの長尺PVAフィルムを予備膨潤処理は行わず、水溶液Aおよび水溶液Bに浸漬させた。水溶液Aの温度は40℃とし、水溶液Bの温度は55℃とした。実施例2で用いた延伸機を用いて、60℃93%雰囲気下で7.1倍に一旦延伸した後5.6倍まで収縮させ、以降幅を一定に保ち、70℃で乾燥した後テンターより離脱して偏光膜を得た。乾燥後の含水率は1.5%であった。
さらにPVA((株)クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤としてケン化処理した富士写真フィルム(株)製フジタック(セルローストリアセテート、レターデーション値3.0nm)と貼り合わせ、さらに80℃で乾燥して有効幅650mmの偏光板を得た。得られた偏光板の吸収軸方向は、長手方向に対し45゜傾斜していた。この偏光板の550nmにおける透過率は42.6%、偏光度は99.99%、分光二色性比は61であった。また、偏光膜の膜厚は19.5μmであった。
このようにして得られた偏光板について、実施例1と同様にして位相差測定を行いRe(λ)およびΔn1を求めた。得られた結果を表2にまとめた。また、実施例1と同様にしてガラス板の両面に貼り合せて、面光源上でムラの状態を観察したところ、ムラの無い均一な黒表示となっていた。
膜厚75μmの長尺PVAフィルムを22℃の水浴に48秒浸漬し予備膨潤処理を行った。次にヨウ素0.83g/L、ヨウ化カリウム100g/Lの水溶液Cに40℃にて90秒浸漬し、さらにホウ酸4.25g/L、ヨウ化カリウム3.0g/Lの水溶液Bに40℃にて90秒浸漬後、実施例2の延伸機で60℃92%雰囲気下で6.9倍に一旦延伸した後5.5倍まで収縮させ、以降幅を一定に保ち、70℃で乾燥した後テンターより離脱し偏光膜を得た。乾燥後の含水率は1.2%であった。
さらに、PVA((株)クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤としてケン化処理した富士写真フィルム(株)製フジタック(セルローストリアセテート、レターデーション値3.0nm)と貼り合わせ、さらに70℃で乾燥して有効幅500mmの偏光板を得た。得られた偏光板の吸収軸方向は、長手方向に対し45゜方向に傾斜していた。この偏光板の550nmにおける透過率は42.9%、偏光度は99.97%、分光二色性比は58であった。また、偏光膜の膜厚を測定したところ、15μmであった。
得られた偏光板について任意の箇所を選択し、幅方向および長手方向に対して、10mm毎に連続的に10サンプルを切り出し、位相差測定を行った。得られた結果および波長分散から求めたRe(λ)およびΔn1を表2にまとめた。また、実施例1と同様にしてガラス板の両面に貼り合せて、面光源上でムラの状態を観察したところ、ムラの無い均一な黒表示となっていた。
膜厚75μmの長尺PVAフィルムを22℃の水浴に10秒浸漬し予備膨潤処理を行った。次にヨウ素1.1g/L、ヨウ化カリウム133g/Lの水溶液Aに40℃にて65秒浸漬し、さらにホウ酸4.25g/L、ヨウ化カリウム3.0g/L、ヨウ素0.005g/Lの水溶液Dに55℃にて90秒浸漬後、実施例2の延伸機に導入し、60℃92%雰囲気下で7.0倍に一旦延伸した後5.5倍まで収縮させ、以降幅を一定に保ち、70℃で乾燥した後テンターより離脱し偏光膜を得た。乾燥後の含水率は1.5%であった。
さらに、PVA((株)クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤としてケン化処理した富士写真フィルム(株)製フジタック(セルローストリアセテート、レターデーション値3.0nm)と貼り合わせ、さらに70℃で乾燥して有効幅500mmの偏光板を得た。得られた偏光板の吸収軸方向は、長手方向に対し45゜方向に傾斜していた。この偏光板の550nmにおける透過率は42.6%、偏光度は99.98%、分光二色性比は58であった。また、偏光膜の膜厚を測定したところ、20μmであった。
得られた偏光板について任意の箇所を選択し、幅方向および長手方向に対して、10mm毎に連続的に10サンプルを切り出し、位相差測定を行った。得られた結果および波長分散から求めたRe(λ)およびΔn1を表2にまとめた。このようにして得られた偏光板のムラの状態を観察したところムラのない均一な黒表示となっていた。
(保護フィルムの作製)
下記表1の組成でセルロースアセテート溶液を調製した。
セルロースアシレートフィルムの光学性能をKOBRA−21ADH(王子計測機器(株)製)を用いて調べたところ、正面の位相差(レターデーション)は0.5nm、厚み方向の位相差は81nmであった。このようにして作成したフィルムの両面をアルカリ溶液でけん化処理し保護フィルム用タックを得た。
上記の保護フィルム用タックを偏光子の片側に用いたこと以外は実施例2と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板の550nmにおける透過率は42.7%、偏光度は99.98%、分光二色性比は58であった。また、偏光膜の膜厚を測定したところ20μmであった。また、実施例1と同様にして位相差測定を行いRe(λ)およびΔn1を求めた。得られた結果を表2にまとめた。
実施例1と同様にしてガラス板の両面に貼り合せて、面光源上でムラの状態を観察したところ、ムラの無い均一な黒表示となっていた。
膜厚75μmの長尺PVAフィルムをロール延伸機装置に連続搬送し、30℃の水浴中で50秒浸漬し予備膨潤を行いながら延伸処理を実施して2倍の延伸倍率とした後、ヨウ素5.0g/L、ヨウ化カリウム10.0g/Lの水溶液に40℃にて90秒浸漬し、60℃90%RHの温湿度条件下で3倍に延伸した。さらに50℃のホウ酸/ヨウ化カリウムの水溶液中に90秒浸漬した後、65℃90%RHの温湿度条件下で6.0倍に延伸し、乾燥工程において70℃で乾燥し偏光膜を得た。
さらにPVA((株)クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤としてケン化処理した富士写真フィルム(株)製フジタック(セルローストリアセテート、レターデーション値3.0nm)と貼り合わせ、さらに80℃で乾燥して偏光板を得た。得られた偏光板の吸収軸方向は、長手方向と平行であった。この偏光板の550nmにおける透過率は43.3%、偏光度は99.96%、分光二色性比は66であった。また、偏光膜の膜厚は27μmであった。
得られた偏光板について任意の箇所を選択し、幅方向および長手方向に対して、10mm毎に連続的に10サンプルを切り出し、位相差測定を行った。得られた結果および波長分散から求めたRe(λ)およびΔn1を表2にまとめた。また、実施例1と同様にしてガラス板の両面に貼り合せて、面光源上でムラの状態を観察したところ、ムラの無い均一な黒表示となっていた。
実施例1と同じ長尺のPVAフィルムをテンター延伸機能を有する装置に連続搬送し、80℃90%RHの温湿度条件下で6.0倍に延伸処理を実施した。次いでヨウ素5.0g/L、ヨウ化カリウム10.0g/Lの水溶液に23℃にて60秒浸漬し、60℃のホウ酸/ヨウ化カリウムの水溶液中に240秒浸漬した。これを純水で水洗処理し、50℃で乾燥し偏光膜を得た。
さらにPVA((株)クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤としてケン化処理した富士写真フィルム(株)製フジタック(セルローストリアセテート、レターデーション値3.0nm)と貼り合わせ、さらに80℃で乾燥して偏光板を得た。得られた偏光板の吸収軸方向は、長手方向と平行であった。この偏光板の550nmにおける透過率は42.8%、偏光度は99.96%、分光二色性比は55であった。また、偏光膜の膜厚は21μmであった。
得られた偏光板について任意の箇所を選択し、幅方向および長手方向に対して、10mm毎に連続的に10サンプルを切り出し、位相差測定を行った。得られた結果および波長分散から求めたRe(λ)およびΔn1を表2にまとめた。また、実施例1と同様にしてガラス板の両面に貼り合せて、面光源上でムラの状態を観察したところ、ムラの無い均一な黒表示となっていた。
延伸時の温度と湿度を任意の2箇所のみで制御し、延伸倍率を4.8倍とし、その後4.5倍にしたこと以外は実施例1と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光膜の550nmにおける透過率は42.3%、偏光度は99.88%、分光二色性比は46であった。また、偏光膜の膜厚は26μmであった。
得られた偏光板について任意の箇所を選択し、幅方向および長手方向に対して、10mm毎に連続的に10サンプルを切り出し、位相差測定を行った。得られた結果および波長分散から求めたRe(λ)およびΔn1を表2にまとめた。また、実施例1と同様にしてガラス板の両面に貼り合せて、面光源上でムラの状態を観察したところ、光漏れにより黒表示が白っぽく見える小さな楕円状のムラが発生していた。
長尺のPVAフィルムを乾式の縦一軸延伸装置に連続搬送し、102℃の温度条件下で5.0倍に乾式延伸処理を実施した。次いでヨウ素5.0g/L、ヨウ化カリウム10.0g/Lの水溶液に23℃にて60秒浸漬し、60℃のホウ酸/ヨウ化カリウムの水溶液中に240秒浸漬した。これを純水で水洗処理し、50℃で乾燥し偏光膜を得た。
さらにPVA((株)クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤としてケン化処理した富士写真フィルム(株)製フジタック(セルローストリアセテート、レターデーション値3.0nm)と貼り合わせ、さらに80℃で乾燥して偏光板を得た。得られた偏光板の吸収軸方向は、長手方向と平行であった。この偏光板の550nmにおける透過率は43.2%、偏光度は99.90%、分光二色性比は57であった。また、偏光膜の膜厚は26μmであった。
得られた偏光板について任意の箇所を選択し、幅方向および長手方向に対して、10mm毎に連続的に10サンプルを切り出し、位相差測定を行った。得られた結果および波長分散から求めたRe(λ)およびΔn1を表2にまとめた。また、実施例1と同様にしてガラス板の両面に貼り合せて、面光源上でムラの状態を観察したところ、PVAフィルムの延伸方向に沿って黒の濃淡による縞状のムラが発生していた。
(光学補償フィルムの作製)
実施例6で作製したセルロースアセテートフィルムの両面をけん化処理した後、下記組成の配向膜塗布液を透明支持体の片面に塗布し、100℃で乾燥させた。配向膜の膜厚は1μmであった。
次にラビング処理を左45°の方向にした以外は同様にして光学補償フィルムBを作製した。
実施例2と同様にして作製した偏光膜をPVA((株)クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、片面にケン化処理した富士写真フィルム(株)製フジタック(セルローストリアセテート、レターデーション値3.0nm)と貼り合わせ、他方の面に光学補償フィルムAをタックと偏光膜が隣合うようにして貼り合せて偏光板Aを作製した。このとき、偏光膜の吸収軸と光学補償フィルムAのラビング処理の方向は平行になるようにした。また、偏光膜の貼り合せの乾燥は70℃で行った。得られた偏光板の吸収軸方向は、長手方向に対し45゜方向に傾斜していた。この偏光板の550nmにおける透過率は42.7%、偏光度は99.98%、分光二色性比は58であった。また、偏光板の膜厚は160μmであった。
(得られた偏光板Aについて任意の箇所を選択し、幅方向および長手方向に対して、10mm毎に連続的に10サンプルを切り出し、位相差測定を行った。Re(λ)の中央値は、751nmであり、ばらつきは±17nmであった。)
上記と同様にして、光学補償フィルムBを偏光膜の片面に用いた偏光板Bも作成した。
(得られた偏光板Bについて任意の箇所を選択し、幅方向および長手方向に対して、10mm毎に連続的に10サンプルを切り出し、位相差測定を行った。Re(λ)の中央値は、753nmであり、ばらつきは±17nmであった。)
液晶セルは、セルギャップ(d)4μmとし、正の誘電率異方層を持つ液晶材料を基板間に滴下注入で封入し、液晶層のΔndを350nmとした。ここで、Δnは液晶層の正面の複屈折率を示しており、dは液晶セルの厚みである。また、液晶セルのツイスト角は90°とした。
作製した偏光板Aと偏光板Bを貼り合わせてTN型液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置はムラのない画像が表示されていた。
(ECB型液晶表示装置の作製)
市販の半透過型液晶表示装置(ソニー製クリエ)の偏光板を液晶セルから剥がし、代わりに実施例6で作製した偏光板を正面レターデーションが低いタックを液晶セル側にして貼りあわせた。このときの偏光板の吸収軸は剥がした偏光板と同じ方向になるようにした。得られた液晶表示装置はムラのない画像が表示されていた。
(ロ) 次工程へのフィルム搬送方向
(a) フィルムを導入する工程
(b) フィルムを延伸する工程
(c) 延伸フィルムを次工程へ送る工程
A1 フィルムの保持手段への噛み込み位置とフィルム延伸の起点位置(実質保持開始点:右)
B1 フィルムの保持手段への噛み込み位置(左)
C1 フィルム延伸の起点位置(実質保持開始点:左)
Cx フィルム離脱位置とフィルム延伸の終点基準位置(実質保持解除点:左)
Ay フィルム延伸の終点基準位置(実質保持解除点:右)
|L1−L2| 左右のフィルム保持手段の行程差
W フィルムの延伸工程終端における実質幅
θ 延伸方向とフィルム進行方向のなす角
11 導入側フィルムの中央線
12 次工程に送られるフィルムの中央線
13 フィルム保持手段の軌跡(左)
14 フィルム保持手段の軌跡(右)
15 導入側フィルム
16 次工程に送られるフィルム
17、17’ 左右のフィルム保持開始(噛み込み)点
18、18’ 左右のフィルム保持手段からの離脱点
21 導入側フィルムの中央線
22 次工程に送られるフィルムの中央線
23 フィルム保持手段の軌跡(左)
24 フィルム保持手段の軌跡(右)
25 導入側フィルム
26 次工程に送られるフィルム
27、27’ 左右のフィルム保持開始(噛み込み)点
28、28’ 左右のフィルム保持手段からの離脱点
33、43、53、63 フィルム保持手段の軌跡(左)
34、44、54、64 フィルム保持手段の軌跡(右)
35、45、55、65 導入側フィルム
36、46、56、66 次工程に送られるフィルム
101 上偏光板
102 上偏光板吸収軸
103 上光学異方性層
104 上光学異方性層配向制御方向
105 液晶セル上電極基板
106 上基板配向制御方向
107 液晶層
108 液晶セル下電極基板
109 下基板配向制御方向
110 下光学異方性層
111 下光学異方性層配向制御方向
112 下偏光板
113 下偏光板吸収軸
Claims (11)
- 波長1000nmで測定した偏光膜の面内位相差が400nm以上1200nm以下であり、面内位相差のばらつきが±50nmであることを特徴とする偏光膜。
- 偏光膜を構成する高分子フィルムの複屈折率が2.5×10-2以上3.5×10-2以下であり、該複屈折率の面内ばらつきが±1.0×10-3であることを特徴とする請求項1に記載の偏光膜。
- 透過率が42.5%以上50%以下、偏光度が99.9%以上100%以下、分光二色性比が50以上200以下であり、膜厚が12μm以上18μm以下である請求項1または2に記載の偏光膜。
- 偏光膜が、連続的に供給される高分子フィルムの両端を保持手段により保持し、該保持手段をフィルムの長手方向に進行させつつ張力を付与して延伸することにより幅500mm以上2000mm以下としたフィルムから形成されたものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の偏光膜。
- 偏光膜が、連続的に供給される高分子フィルムの両端を保持手段により保持し、該保持手段をフィルムの長手方向に進行させつつ張力を付与して延伸する延伸工程を含んで作製されたものであり、該延伸工程が、該高分子フィルムの一方端の実質的な保持開始点から実質的な保持解除点までの保持手段の軌跡L1及びポリマーフィルムのもう一端の実質的な保持開始点から実質的な保持解除点までの保持手段の軌跡L2と、二つの実質的な保持解除点の距離Wが、下記数式(1)を満たし、かつ高分子フィルムの支持性を保ち、揮発分率が5%以上の状態で延伸し、その後収縮させ揮発分率を低下させることにより行われることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の偏光膜。
数式(1):|L2−L1|>0.4W - 偏光膜が、連続的に供給される高分子フィルムを温度50℃以上80℃以下、相対湿度90%RH以上の雰囲気下でフィルムの長手方向に一軸延伸することにより幅500mm以上2000mm以下としたフィルムから形成されたものであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の偏光膜。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の偏光膜と該偏光膜を挟持する2枚の透明保護膜で構成される偏光板。
- 偏光板を構成する2枚の透明保護膜の一方が、(i)酢化度が59.0乃至61.5%の範囲にあるセルロースアセテートからなり、かつ該セルロースアセテート100質量部に対して、少なくとも二つの芳香族環を有する芳香族化合物を0.01乃至20質量部含むセルロースアセテートフイルムであり、(ii)下記数式(2)により定義される該フィルムのRe値が0乃至20nmの範囲にあり、(iii)下記数式(3)により定義される該フィルムのRth値が70乃至400nmの範囲にあり、そして(iv)厚みが10乃至70μmの範囲にあることを特徴とする請求項7に記載の偏光板。
数式(2): Re=(nx−ny)×d
数式(3): Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
[式中、nxは、フイルム面内の遅相軸方向の屈折率であり;nyは、フイルム面内の進相軸方向の屈折率であり;nzは、フイルムの厚み方向の屈折率であり;そして、dは、フイルムの厚さである]。 - 偏光板を構成する2枚の透明保護膜の一方が、(i)酢化度が59.0乃至61.5%の範囲にあるセルロースアセテートからなり、かつ該セルロースアセテート100質量部に対して、少なくとも二つの芳香族環を有する芳香族化合物を0.01乃至20質量部含むセルロースアセテートフイルムであり、(ii)数式(2)により定義される該フィルムのRe値が0乃至20nmの範囲にあり、(iii')数式(3)により定義される該フィルムのRth値が0nm以上40nm未満の範囲にあり、そして(iv)厚みが10乃至70μmの範囲にあることを特徴とする請求項7または8に記載の偏光板。
数式(2): Re=(nx−ny)×d
数式(3): Rth={(nx+ny)/2−nz}×d - 透明保護フィルムの少なくとも一方に液晶性化合物から形成された光学異方性層が備えられていることを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載の偏光板。
- 請求項7乃至10のいずれかに記載の偏光板を少なくとも1枚用いた液晶表示装置。
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