JP2006062281A - 光学フィルム積層体およびそれを含む液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 水蒸気透過率が5〜20g/m2/dayの反射性偏光フィルム、吸収性偏光フィルム、および水蒸気透過率が100〜500g/m2/dayの透明性フィルムを含む光学フィルム積層体であって、吸収性偏光フィルムの透過軸と反射性偏光フィルムの透過軸が平行であることを特徴とする光学フィルム積層体。
【選択図】 図1
Description
λ=2x((n1)x(d1)+(n2)x(d2))
ここで、λは反射波長(nm)、n1、n2はそれぞれの層の屈折率、d1、d2は、それぞれの層の厚み(nm)である。
n1x>n2x、n1y=n2y
n1x、n2xはそれぞれの層の延伸方向の屈折率、n1y、n2yはそれぞれの層に延伸方向に直行する方向の屈折率である。
本発明における吸収性偏光フィルムは、例えば、ポリマーフィルムに、二色性物質、例えばヨウ素を吸着させて、架橋、延伸、乾燥することによって得ることができる。この中でも、光透過率や偏光度に優れるものが好ましい。二色性物質を吸着させるポリマーフィルムとしては、例えば、PVA系フィルム、部分ホルマール化PVA系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム、セルロース系フィルム等の親水性高分子フィルムがあげられ、これらの他にも、例えば、PVAの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン配向フィルムも使用できる。これらの中でも、好ましくはPVA系フィルムである。また、偏光フィルムの厚みは通常は1〜80μmである。
本発明における透明性フィルムは、水蒸気透過率は100〜500g/m2/dayである必要がある。透明性フィルムの水蒸気透過率が100g/m2/day未満であると、接着剤を介して積層体を構成したときに水蒸気が蒸散せずに接着性が乏しい。透明性フィルムの水蒸気透過率が500g/m2/dayを越えると、高湿度下で光学フィルム積層体が吸湿し、寸法変化を生じるため、液晶表示のゆがみを生じてしまう。なお、透明性フィルムは、液晶を透過した光の偏光状態を保持するために、低複屈折性の透明性フィルムであることが好ましい。本発明において低複屈折性とは、3次元方向(X、Y、Z)の屈折率差があらゆる方向において0.1以下であることをいう。また、透明性フィルムは、透明性を確保するために、ヘーズが1%以下であることが好ましい。
Rd=(nx−ny)・d
Rth=[[(nx+ny)/2]-nz]・d
本発明における反射性偏光フィルムの水蒸気透過率は5〜20g/m2/dayである必要がある。反射性偏光フィルムの水蒸気透過率が5g/m2/day未満であると、接着剤を介して積層体を構成したときに水蒸気が蒸散せずに接着性が乏しい。反射性偏光フィルムの水蒸気透過率が20g/m2/dayを超えると、高湿度下で光学フィルム積層体が吸湿し、寸法変化を生じるため、液晶表示のゆがみを生じてしまう。
λ=2x((n1)x(d1)+(n2)x(d2))
ここで、λは反射波長(nm)、n1、n2はそれぞれの層の屈折率、d1、d2は、それぞれの層の厚み(nm)である。
n1x>n2x、n1y=n2y
n1x、n2xはそれぞれの層の延伸方向の屈折率、n1y、n2yはそれぞれの層に延伸方向に直行する方向の屈折率である。
正の応力複屈折を有する熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンナフタレート(PEN)およびその異性体(例えば、2,6−、1,4−、1,5−、2,7−、および2,3−PEN)、ポリアルキレンテレフタレート(例えば、ポリエチレンテレフタレート ポリブチレンテレフタレート、およびポリ−1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート)、ポリイミド(例えば、ポリアクリル酸イミド)、ポリエーテルイミド、ポリアルキレンポリマー(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリイソブチレン、およびポリ(4−メチル)ペンテン)、フッ素化ポリマー(例えば、ペルフルオロアルコキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化エチレン−プロピレンコポリマー、ポリフッ化ビニリデン、およびポリクロロトリフルオロエチレン)、塩素化ポリマー(例えば、ポリ塩化ビニリデンおよびポリ塩化ビニル)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリエーテルアミド、アイオノマー樹脂、エラストマー(例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、およびネオプレン)、ならびにポリウレタンなどがある。
[第1の層]
第1の層を構成する樹脂は、好ましくは融点が260〜270℃のポリエステル、さらに好ましくは主たる繰返し単位がエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート成分からなるポリエステルである。後述の第2の層を構成するポリエステルよりも融点を高度に維持できることから、ホモポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートまたは繰返し単位の95モル%以上がエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート成分からなる共重合ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートであることが好ましい。エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート成分のモル数が繰返し単位の95モル%未満だと、融点が低下し、後述の第2の層を構成するポリエステルとの融点差が得られがたく、結果として、多層延伸フィルムに十分な屈折率差を付与しがたい。これらの中でも、融点を高度に維持できることから、ホモポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートが好ましい。エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート成分以外の共重合成分としては、イソフタル酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸のような他の芳香族カルボン酸;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如き脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸の如き脂環族ジカルボン酸等の酸成分や、ブタンジオール、ヘキサンジオール等の如き脂肪族ジオール;シクロヘキサンジメタノールの如き脂環族ジオール等、グリコール成分を好ましく挙げることができる。
第2の層を構成するポリエステルは、融点が210〜255℃の範囲であり、かつ第1の層のポリエステルの融点より15〜60℃低いポリエステルであることが好ましい。さらに好ましくは主たる繰返し単位がエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート成分からなるポリエステルである。ポリエステルは2軸延伸における製膜性の観点から、結晶性ポリエステルであることが必要である。また、前述の第1の層を構成するポリエステルよりも融点を低くできることから、繰返し単位の75〜97モル%がエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート成分からなり、3〜25モル%がそれ以外の共重合成分からなる共重合ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートである。エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート成分のモル数が繰返し単位の75モル%未満であるか共重合成分のモル数が25モル%を超えると、実質的にポリマーが非晶性を示し、2軸延伸での製膜性が低下し、かつ前述の第1の層を構成するポリエステルとの組成が大きく異なり、層間の密着性が低下しやすい。他方、エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート成分のモル数が繰返し単位の97モル%を超えるか共重合成分のモル数が3モル%未満だと、前述の第1の層を構成するポリエステルとの融点差が小さくなり、結果として、多層延伸フィルムに十分な反射率を付与することが困難となる。エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート成分以外の共重合成分としては、イソフタル酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸のような他の芳香族カルボン酸;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如き脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸の如き脂環族ジカルボン酸等の酸成分や、ブタンジオール、ヘキサンジオール等の如き脂肪族ジオール;シクロヘキサンジメタノールの如き脂環族ジオール等、グリコール成分を好ましく挙げることができる。これらの中でも、比較的、延伸性を維持しながら融点を低下させやすいことからテレフタル酸またはイソフタル酸が好ましい。
本発明における1軸延伸多層積層フィルムでは、第1の層および第2の層それぞれの最大厚みと最小厚みの比率が1.5〜5.0であることが好ましい。第1の層および第2の層は、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の層および第2の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。また、積層体の表層や中間層に0.5μm以上の厚膜層が存在してもよい。
本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、上述の第1の層および第2の層を、交互に少なくとも合計501層積層したものである。なお、本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、前述のとおり、目的とする反射偏光フィルムとしての光学特性を満足するために、少なくとも1軸方向に延伸されている。このとき、延伸方向は、縦方向であっても、横方向であってもよい。また、光学特性を満足される範囲で、2軸延伸することや、多段延伸などを付与してもよい。また、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。
本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、吸収性偏光フィルムのとの接着性向上のために、1軸延伸多層積層フィルムの少なくとも片面に、易接着層を設けてもよい。この易接着層は、特に限定はされないが、PVA系接着剤への接着性が良好なことから、PVA系の樹脂を含有する易接着層が好ましい。より好ましくは、1軸延伸多層積層フィルムとの接着性を確保すると同時に巻き取り性も確保するといった観点から、(A)コポリエステル、(B)ポリビニルアルコール、(C)微粒子、及び(D)架橋剤の成分を含有するものが好ましい。下記に最も好ましい例を詳述する。
本発明の光学フィルム積層体は、液晶表示装置やELディスプレイなどの各種画像表示装置に使用することができ、本発明の光学フィルム積層体を使用する以外は、その使用方法や配置は従来の、画像表示装置と同様である。
実施例をもって、本発明をさらに説明する。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)ポリエステル樹脂の融点
ポリエステル樹脂試料を10mgサンプリングし、DSC(TAインスツルメンツ社製、商品名:DSC2920)を用い、20℃/min.の昇温速度で、融点を測定した。
サンプルを三角形に切り出し、包埋カプセルに固定後、エポキシ樹脂にて包埋した。そして、包埋されたサンプルをミクロトーム(ΜLTRACΜT−S、製造元:ライヘルト社)で製膜方向と厚み方向に沿って切断し、厚さ50nmの薄膜切片にした。得られた薄膜切片を、透過型電子顕微鏡(製造元:日本電子(株)、商品名:JEM2010)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。表1中に示した層厚の定義を下記の示す。
層厚比:第一の層のうち0.05〜0.5にある範囲の層の平均厚み
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、各波長でのアルミ蒸着したミラーとの相対鏡面反射率を波長400nmから800nmの範囲で測定した。このとき、偏光フィルタの透過軸をフィルムの延伸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、測定された反射率の中で最大のものを、最大反射率とし、最小のものを最小反射率とした。表1中の最大反射率差は下記の式で表される。
最大反射率差(%)=最大反射率(%)−最小反射率(%)
JIS Z−0208に準拠して測定した。透湿面積は30cm2、40℃、相対湿度90%の雰囲気下での透湿度を測定した。
湿度90%、温度80℃、1時間と、温度−20℃、1時間のヒートサイクルテストを200サイクル繰り返したときの、外観評価を次のとおり評価した。
○:外観に変化無し
×:サンプルに白化現象または、フィルム同士の剥がれが見られる。
サンプルフィルムを湿度95%、温度65℃環境中に1000時間放置し、平面状に放置した際のサンプルフィルム処理前後の偏光度変化から、下記に従って評価した。
○: 処理後の偏光度が処理前の95%以上
×: 処理後の偏光度が処理前の95%未満
固有粘度(オルトクロロフェノール、35℃)0.62のポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(PEN)に真球状シリカ粒子(平均粒径:0.3μm、長径と短径の比:1.02、粒径の平均偏差:0.1)を0.15wt%添加したものを第1の層用ポリエステルとし、第2の層用ポリエステルとして固有粘度(オルトクロロフェノール、35℃)0.62のテレフタル酸10mol%共重合ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(TA10PEN)を準備した。そして、第1の層用ポリエステルおよび第2の層用ポリエステルを、それぞれ170℃で5時間乾燥後、押出し機に供給し、300℃まで加熱して溶融状態とし、第1の層用ポリエステルを301層、第2の層用ポリエステルを300層に分岐させた後、第1の層と第2の層が交互に積層され、かつ層厚が最大/最小で3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、そ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の層と第2の層の各層の厚みが1.0:2.0になるように調整し、第1の層と第2の層が交互に積層された総数601層の未延伸多層積層フィルムを作成した。
透明保護フィルムとして、下記の製法により得られた、オレフィンマレイミド系位相差フィルム(厚み20μm)を使用した以外は、実施例1と同様にして、全体厚み110μmの光学フィルム積層体を作製した。なお、オレフィンマレイミド系位相差フィルムのPVAフィルムとの接着面には、コロナ処理を施した。オレフィンマレイミド系位相差フィルムの透湿度は、120g/m2/dayであった。作成した光学フィルム積層体の特性を表3に示す。
実施例1の1軸延伸多層積層フィルムの厚みが155μmになるように、多層積層未延伸フィルムの表層に第1の層用ポリエステルを積層した以外は、実施例1と同様にして、全体厚み290μmの光学フィルム積層体を作製した。このときの1軸延伸多層積層フィルムの透湿度は、2.5g/m2/dayであった。作成した光学フィルム積層体の特性を表3に示す。
透明保護フィルムとして、厚み40μmのTACフィルムを使用した以外は、実施例2と同様にして、全体厚み130μmの光学フィルム積層体を作製した。ノルボルネン系ポリマーの透明フィルムの透湿度は、800g/m2/dayであった。作成した光学フィルム積層体の特性を表3に示す。
透明保護フィルムとして、厚み100μmのノルボルネン系ポリマーの透明フィルム(商品名:Arton:JSR製)を使用した以外は、実施例2と同様にして、全体厚み190μmの光学フィルム積層体を作製した。ノルボルネン系ポリマーの透明フィルムの透湿度は、0.5g/m2/dayであった。作成した光学フィルム積層体の特性を表3に示す。
透明保護フィルムとして、厚み100μmのシクロオレフィンポリマーの透明フィルム(商品名:ZEONOR:ZF14 タイプ 日本ゼオン社製)を使用した以外は、実施例2と同様にして、全体厚み190μmの光学フィルム積層体を作製した。シクロオレフィンポリマーの透明フィルムの透湿度は、0.5g/m2/dayであった。作成した光学フィルム積層体の特性を表3に示す。
透明保護フィルムとして、厚み100μmのポリカーボネートの透明フィルム(商品名:パンライト:帝人社製)を使用した以外は、実施例2と同様にして、全体厚み190μmの光学フィルム積層体を作製した。シクロオレフィンポリマーの透明フィルムの透湿度は、1.0g/m2/dayであった。作成した光学フィルム積層体の特性を表3に示す。
Claims (9)
- 水蒸気透過率が5〜20g/m2/dayの反射性偏光フィルム、吸収性偏光フィルム、および水蒸気透過率が100〜500g/m2/dayの透明性フィルムを含む光学フィルム積層体であって、吸収性偏光フィルムの透過軸と反射性偏光フィルムの透過軸が平行である光学フィルム積層体。
- 反射性偏光フィルムが1軸多層積層延伸フィルムである、請求項1記載の光学フィルム積層体。
- 1軸多層積層延伸フィルムが、正の応力光学係数を有する熱可塑性樹脂からなる厚み0.05〜0.5μmの第1の層と熱可塑性樹脂からなる厚み0.05〜0.5μmの第2の層とを交互に合計501層以上含んでなる1軸多層積層延伸フィルムである、請求項2記載の光学フィルム積層体。
- 1軸多層積層延伸フィルムが、1軸延伸フィルムの延伸方向とフィルム面内方向を基準とする平面に対して平行な偏光成分について、波長400〜800nmの平均反射率が90%以上でかつ各波長における最大反射率と最小反射率の差が10%以内であり、同平面に対して垂直な偏光成分について、波長400〜800nmの平均反射率が15%以下でかつ各波長における最大反射率と最小反射率の差が10%以内である、請求項3記載の光学フィルム積層体。
- 1軸多層積層延伸フィルムが、融点が260〜270℃のポリエステルからなる厚み0.05〜0.5μmの第1の層と融点が210〜255℃のポリエステルからなる厚み0.05〜0.5μmの第2の層とを交互に合計501層以上含んでなり、第2の層のポリエステルの融点は第1の層のポリエステルの融点より15〜60℃低く、第1の層および第2の層のそれぞれの最大厚みと最小厚みの比率が1.5〜5.0である、請求項3記載の光学フィルム積層体。
- 反射性偏光フィルムと吸収性偏光フィルムとの間に易接着層を含む、請求項1記載の光学フィルム積層体。
- 透明性フィルムが光学補償位相差フィルムである、請求項1記載の光学フィルム積層体。
- 請求項1記載の光学フィルム積層体と液晶セルとを含み、光学フィルム積層体が液晶セルの少なくとも一方の面に配置されている液晶表示装置。
- 請求項1記載の光学フィルム積層体を含む、液晶表示装置。
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