JP5295691B2 - 光学補償フィルム、偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
また、本発明は、視野角特性が改善された、特に、白表示時に斜め横方向に生じる黄色味が軽減された液晶表示装置を提供することを課題とする。
[1] 少なくとも第1及び第2の光学異方性層を有する光学補償フィルムであって、
第1の光学異方性層の波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が20〜40nmであり、波長550nmにおけるレターデーションが0nmになる方向が存在せず、且つ波長550nmにおけるレターデーションの絶対値が最小となる方向が、層の法線方向にも面内にもなく、及び
第2の光学異方性層の面内レターデーションRe(550)が20〜150nmであり、且つ波長550nmにおける厚さ方向のレターデーションRth(550)が40〜110nmであることを特徴とする光学補償フィルム。
[2] 前記第2の光学異方性層が、セルロースアシレートフィルムであることを特徴とする[1]の光学補償フィルム。
[3] 前記第2の光学異方性層が、ノルボルネン系ポリマーフィルム、シクロオレフィン系ポリマーフィルム、又はポリカーボネートフィルムであることを特徴とする[1]の光学補償フィルム。
[4] TNモード液晶表示装置用の光学補償フィルムであることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかの液晶表示装置。
[5] [1]〜[4]のいずれかの光学補償フィルム及び偏光膜を有する偏光板であり、前記光学補償フィルムの面内の遅相軸と偏光膜の面内の透過軸とが平行であることを特徴とする偏光板。
[6] 少なくとも一方に電極を有する対向配置された一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、ネマチック液晶材料を含み、黒表示時に該ネマチック液晶材料の液晶分子が前記一対の基板の表面に対して略垂直に配向する液晶層とを有する液晶セル、
該液晶セルを挟持して配置された第一及び第二の偏光膜、並びに
[1]〜[4]のいずれかの光学補償フィルムを前記液晶層と第一及び第二の偏光膜との間にそれぞれ有することを特徴とする液晶表示装置。
また、本発明によれば、視野角特性が改善された、特に、白表示時に斜め横方向に生じる黄色味が軽減された液晶表示装置を提供することができる。
厚さ方向のレターデーションRth(λ)は、前記面内レターデーションRe(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRにおいて算出される。
尚、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基に、以下の数式(1)及び数式(2)により厚さ方向のレターデーションRthを算出することもできる。
厚さ方向のレターデーションRth(λ)は、前記面内レターデーションRe(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRにより算出される。
セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。
これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADH又はWRにおいてnx、ny、nzが算出される。この算出されたnx、ny、nzによりNz=(nx−nz)/(nx−ny)が更に算出される。
本発明は、少なくとも第1及び第2の光学異方性層を有する光学補償フィルムであって、第1の光学異方性層の波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が20〜40nmであり、及び第2の光学異方性層の面内レターデーションRe(550)が20〜150nmであり、且つ波長550nmにおける厚さ方向のレターデーションRth(550)が40〜110nmであることを特徴とする。
本発明者が鋭意検討した結果、透明支持体上に液晶組成物からなる光学異方性層を有する構成の従来の光学補償フィルムを用いた場合に生じる白表示時の斜め横方向の黄色味付きは、光学異方性層のレターデーションを低下させることで解消されることを見出した。しかし、液晶セルの光学補償には所定の範囲のレターデーションが必要であり、光学異方性層のレターデーションを低下させると、視野角特性が低下する。本発明では、透明支持体に光学補償に必要なレターデーションの一部を分担させることで、従来の光学補償能を維持しつつ、白表示時の斜め横方向に生じる黄色味付きを軽減している。
以下、本発明の光学補償フィルムの作製に使用可能な種々の材料、及び作製方法について説明する。
本発明の光学補償フィルムは、面内レターデーションRe(550)が20〜40nmであり、波長550nmにおけるレターデーションが0nmになる方向が存在せず、且つ波長550nmにおけるレターデーションの絶対値が最小となる方向が、層の法線方向にも面内にもないという特性を有する第1の光学異方性層を有する。かかる特性の光学異方性層の一例として、液晶組成物をハイブリッド配向状態に固定して形成される光学異方性層が挙げられる。第1の光学異方性層の面内レターデーションRe(550)は、20〜40nmであるのが好ましく、22〜38nmであるのがより好ましい。第1の光学異方性層の面内レターデーションRe(550)が20nm未満であると、従来同様の構成の光学補償フィルムで達成していた光学補償能が損なわれる。一方、面内レターデーションRe(550)が40nmを越えると、本発明の効果、即ち、白表示時の斜め横方向の黄色味付きの軽減効果、が得られない。液晶組成物から形成された第1の光学異方性層の面内レターデーションRe(550)が前記範囲であると、従来の同様の構成の光学補償フィルムが達成していた光学補償能を維持できるとともに、前記黄色味付きを軽減することができる。
数を表す。
フッ素原子)等が好ましい。
一般式(DI−R)
*−(−L21−F1)n1−L22−L23−Q1
ここで、上記のうち水素原子を含む基であるときは、該水素原子は置換基で置き換わってもよい。他の置換基の例には、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のハロゲン原子で置換されたアルキル基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、炭素原子数2〜6のアシル基、炭素原子数1〜6のアルキルチオ基、炭素原子数2〜6のアシルオキシ基、炭素原子数2〜6のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜6のアルキル基で置換されたカルバモイル基及び炭素原子数2〜6のアシルアミノ基が含まれる。特に、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6のアルキル基が好ましい。
X3は酸素原子、硫黄原子、メチレン、又はイミノを表す。X3としては、酸素原子であることが好ましい。
芳香族環の例には、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環及びフェナントレン環が含まれる。脂肪族環の例には、シクロヘキサン環が含まれる。複素環の例には、ピリジン環及びピリミジン環が含まれる。
Y41、Y42及びY43は、いずれもメチンであることがより好ましく、メチンは無置換であることがより好ましい。
波長分散性の小さい位相差板等を作製する場合は、R41、R42及びR43は、それぞれ、一般式(DIII−A)又は一般式(DIII−C)で表されるものが好ましく、一般式(DIII−A)で表されるものがより好ましい。
X41は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
X52は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
X63は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
このような置換基として、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のハロゲン原子で置換されたアルキル基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、炭素原子数2〜6のアシル基、炭素原子数1〜6のアルキルチオ基、炭素原子数2〜6のアシルオキシ基、炭素原子数2〜6のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜6のアルキルで置換されたカルバモイル基及び炭素原子数2〜6のアシルアミノ基が好ましい例として挙げられ、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6のアルキル基がより好ましい。
ディスコティック液晶性化合物を重合により固定するためには、ディスコティック液晶性化合物の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。ただし、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる。そこで、円盤状コアと重合性基との間に、連結基を導入する。従って、重合性基を有するディスコティック液晶性化合物は、下記式(A)で表わされる化合物を用いることも好ましい。
式中、Dは円盤状コアであり;Lは二価の連結基であり;Pは重合性基であり;そして、nは4〜12の整数である。
円盤状コア(D)の例を以下に示す。以下の各例において、LP(又はPL)は、二価の連結基(L)と重合性基(P)との組み合わせを意味する。
二価の連結基(L)の例を以下に示す。左側が円盤状コア(D)に結合し、右側が重合性基(P)に結合する。ALはアルキレン基又はアルケニレン基、ARはアリーレン基を意味する。なお、アルキレン基、アルケニレン基及びアリーレン基は、置換基(例、アルキル基)を有していてもよい。
L2:−AL−CO−O−AL−O−
L3:−AL−CO−O−AL−O−AL−
L4:−AL−CO−O−AL−O−CO−
L5:−CO−AR−O−AL−
L6:−CO−AR−O−AL−O−
L7:−CO−AR−O−AL−O−CO−
L8:−CO−NH−AL−
L9:−NH−AL−O−
L10:−NH−AL−O−CO−
L11:−O−AL−
L12:−O−AL−O−
L13:−O−AL−O−CO−
L14:−O−AL−O−CO−NH−AL−
L15:−O−AL−S−AL−
L16:−O−CO−AR−O−AL−CO−
L17:−O−CO−AR−O−AL−O−CO−
L18:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−CO−
L19:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−AL−O−CO−
L20:−S−AL−
L21:−S−AL−O−
L22:−S−AL−O−CO−
L23:−S−AL−S−AL−
L24:−S−AR−AL−
式(A)において、nは4〜12の整数である。具体的な数字は、円盤状コア(D)の種類に応じて決定される。なお、複数のLとPの組み合わせは、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性もしくはカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の液晶化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開2002−296423号公報明細書中の段落番号[0018]〜[0020]記載のものが挙げられる。上記化合物の添加量は、円盤状液晶性分子に対して一般に1〜50質量%の範囲にあり、5〜30質量%の範囲にあることが好ましい。
なお、ハイブリッド配向とは、層の厚み方向で液晶分子のダイレクタの方向が連続的に変化する配向状態をいう。棒状分子の場合は、ダイレクタは長軸方向、円盤状分子の場合はダイレクタは円盤面の任意の径となる。
液晶化合物(特に棒状液晶化合物)の分子をハイブリッド配向させるために、層の空気界面側の配向を制御し得る添加剤(以下、「空気界面配向制御剤」という)を添加してもよい。該添加剤として、フッ化アルキル基及びスルホニル基等の親水性基を有する低分子量もしくは高分子量の化合物が挙げられる。使用可能な空気界面配向制御剤の具体例には、特開2006−267171号公報等に記載の化合物が含まれる。
また、感度を高める目的で重合開始剤に加えて、増感剤を用いてもよい。増感剤の例には、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、及びチオキサントン等が含まれる。
前記非液晶性の重合性モノマーは、非液晶性成分であるので、その添加量が、液晶化合物に対して15質量%を超えることはなく、0〜10質量%程度であるのが好ましい。
塗布方法としてはカーテンコーティング法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、印刷コーティング法、スプレーコーティング法、スロットコーティング法、ロールコーティング法、スライドコーテティング法、ブレードコーティング法、グラビアコーティング法、ワイヤーバー法等の公知の塗布方法が挙げられる。
塗膜を乾燥する際には、加熱してもよい。塗膜を乾燥して溶媒を除去すると同時に、塗膜中の液晶化合物の分子を配向させて、所望の配向状態を得る。
本発明の光学補償フィルムは、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が20〜150nmであり、且つ波長550nmにおける厚さ方向のレターデーションRth(550)が40〜110nmである第2の光学異方性層を有する。本発明では、液晶組成物から形成される第1の光学異方性層のみならず、その支持体となるポリマーフィルム等からなる第2の光学異方性層にも光学補償に必要なレターデーションを分担させている。一方で、第1の光学異方性層の特性、即ち、波長550nmにおけるレターデーションが0nmになる方向が存在せず、且つ波長550nmにおけるレターデーション絶対値が最小となる方向が、層の法線方向にも面内にもない、という光学特性によってのみ得られる光学補償能があるため、第2の光学異方性層のレターデーション分担分が過度になると、従来達成できていた光学補償能を維持できなくなる。第2の光学異方性層が上記範囲の面内レターデーションRe(550)及び厚さ方向のレターデーションRth(550)であれば、従来の同様の構成の光学補償フィルムが達成していた光学補償能を維持できるとともに、白表示時に斜め横方向に生じる黄色味付きを軽減することができる。同観点から、第2の光学異方性層の面内レターデーションRe(550)は、25〜145nmであるのが好ましく、30〜140nmであるのがより好ましい。また、第2の光学異方性層の厚さ方向のレターデーションRth(550)は、45〜105nmであるのが好ましく、50〜100nmであるのがより好ましい。
また、アセチル基とともに、他の脂肪酸エステル残基を有する混合脂肪酸エステルも好ましい。脂肪酸エステル残基の脂肪族アシル基の炭素原子数は2〜20であることが好ましく、具体的にはアセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、ピバロイル、ヘキサノイル、オクタノイル、ラウロイル、ステアロイル等が挙げられる。中でも、アセチル基とともに、プロピオニル基、ブチリル基、ペンタノイル基、及びヘキサノイル基から選ばれるアシル基を有するセルロースアシレートを用いるのが好ましく、その置換度が、下記式(1)〜(3)を満足するセルロースアシレートを用いるのがより好ましい。
(1) 2.0 ≦X+Y ≦3.0
(2) 0 ≦X ≦2.0
(3) 1.2 ≦Y ≦2.9
式(1)〜(3)中、Xはセルロースアシレート中のアセチル基の置換度を示し、Yは、セルロースアシレート中のプロピオニル基、ブチリル基、ペンタノイル基、及びヘキサノイル基から選ばれるアシル基の置換度の総和を示す。
シクロオレフィン系ホモポリマー及びコポリマーの例には、たとえば多環式単量体の開環重合体等が挙げられる。多環式単量体の具体例としては、次のような化合物が挙げられるが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
トリシクロ[4.3.0.12,5]−8−デセン、
トリシクロ[4.4.0.12,5]−3−ウンデセン、
テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]−4−ペンタデセン、
5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−メトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、8−エトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、8−n−プロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−イソプロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−n−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−メチル−8−エトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−メチル−8−n−プロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−メチル−8−イソプロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−メチル−8−n−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
5−エチリデンビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
8−エチリデンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
5−フェニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
8−フェニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
5−フルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−フルオロメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−トリフルオロメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−ペンタフルオロエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,5−ジフルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,6−ジフルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,5−ビス(トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,6−ビス(トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−トリフルオロメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,5,6−トリフルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,5,6−トリス(フルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,5,6,6−テトラフルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,5,6,6−テトラキス(トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,5−ジフルオロ−6,6−ビス(トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,6−ジフルオロ−5,6−ビス(トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,5,6−トリフルオロ−5−トリフルオロメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−フルオロ−5−ペンタフルオロエチル−6,6−ビス(トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,6−ジフルオロ−5−ヘプタフルオロ−iso−プロピル−6−トリフルオロメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−クロロ−5,6,6−トリフルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,6−ジクロロ−5,6−ビス(トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,5,6−トリフルオロ−6−トリフルオロメトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,5,6−トリフルオロ−6−ヘプタフルオロプロポキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
8−フルオロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−フルオロメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−ジフルオロメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−トリフルオロメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−ペンタフルオロエチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,8−ジフルオロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,9−ジフルオロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,8−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−メチル−8−トリフルオロメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,8,9−トリフルオロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,8,9−トリス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,8,9,9−テトラフルオロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,8,9,9−テトラキス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,8−ジフルオロ−9,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,9−ジフルオロ−8,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,8,9−トリフルオロ−9−トリフルオロメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,8,9−トリフルオロ−9−トリフルオロメトキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,8,9−トリフルオロ−9−ペンタフルオロプロポキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−フルオロ−8−ペンタフルオロエチル−9,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,9−ジフルオロ−8−ヘプタフルオロiso−プロピル−9−トリフルオロメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−クロロ−8,9,9−トリフルオロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,9−ジクロロ−8,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−(2,2,2−トリフルオロエトキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−メチル−8−(2,2,2−トリフルオロエトキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン
などを挙げることができる。
これらは、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの分子量については特に制限はないが、一般的には、5000〜500000であるのが好ましく、10000〜100000であるのがより好ましい。また、上市されているシクロオレフィン系ポリマーとしては、ARTONシリーズ(JSR(株)製)、ZEONORシリーズ(日本ゼオン(株)製)、ZEONEXシリーズ(日本ゼオン(株)製)、エスシーナ(積水化学工業(株)製)を使用することができる。市販のポリマーフィルムを用いる場合は、延伸処理を施して、上記数式を満足するように、光学特性を調整してもよい。例えば、ZEONORシリーズのポリマーフィルムを用いる場合は、縦延伸(フィルム長手方向に対する延伸)及び/又は横延伸(フィルム幅方向に対する延伸)を施すことによって、第2の光学異方性層に要求される光学特性を満足するポリマーフィルムとすることができる。縦延伸倍率は1〜150%であるのが好ましく、横延伸倍率は2〜200%であるのが好ましい。
使用可能な厚さ方向のレターデーションRth発現剤としては、延伸により発現する面内レターデーションReに影響しないことが好ましく、円盤状の化合物を用いることが好ましい。
使用可能な面内レターデーションRe発現剤の例には、特開2004−50516号公報の11〜14頁に記載の棒状芳香族化合物が含まれる。
使用可能な厚さ方向のレターデーションRth低減剤の例には、特開2005−301227号に記載の化合物が含まれる。
これら添加剤の使用量は、ポリマー成分100質量部に対して0.01〜30質量部とするのが好ましい。
マット剤の使用量は、ポリマー成分100質量部に対して0.01〜0.3質量部とするのが好ましい。
本発明は、本発明の光学補償フィルムと、偏光膜とを少なくとも有する偏光板にも関する。本発明の偏光板を液晶表示装置に組み込む際は、本発明の光学補償フィルムを液晶セル側にして配置するのが好ましい。また、前記第2の光学異方性層の表面と偏光膜の表面とを貼り合わせるのが好ましく、第2の光学異方性層の面内遅相軸と、偏光膜の透過軸との交差角は、0度として貼り合せるのが好ましい。厳密に0度である必要はなく、製造上許容される±5度程度の誤差は、本発明の効果に影響するものではなく、許容される。また、偏光膜の他方の面にも、セルロースアシレートフィルム等の保護フィルムが貼り合せられているのが好ましい。
以下、本発明の偏光板の作製に使用可能な種々の材料について説明する。
偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜があり、本発明にはいずれを使用してもよい。ヨウ素系偏光膜及び染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。
(保護フィルム)
偏光膜の他方の表面に貼合される保護フィルムは、透明なポリマーフィルムが用いることが好ましい。透明であるとは、光透過率が80%以上であることを意味する。保護フィルムとしては、セルロースアシレートフィルム、及びポリオレフィンを含むポリオレフィンフィルムが好ましい。セルロースアシレートフィルムの中でも、セルローストリアセテートフィルムが好ましい。また、ポリオレフィンフィルムの中でも、環状ポリオレフィンを含むポリノルボルネンフィルムが好ましい。
保護フィルムの厚さは、20〜500μmであることが好ましく、50〜200μmであることがさらに好ましい。
本発明の光学補償フィルム及び偏光板は、種々のモードの液晶表示装置に用いることができる。また、透過型、反射型、及び半透過型のいずれの液晶表示装置にも用いることができる。中でも、少なくとも一方に電極を有する対向配置された一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、ネマチック液晶材料を含み、黒表示時に該ネマチック液晶材料の液晶分子が前記一対の基板の表面に対して略垂直に配向する液晶表示装置、特に、ツイストネマチック(TN)モードの液晶表示装置に有効である。特に、本発明は、透過型ツイストネマチックモードモードの液晶表示装置の態様において特に有効である。
TNモードの液晶表示に用いる場合は、本発明の光学補償フィルムを2枚、液晶セルを中心に対称的な位置に配置するのが好ましく、また本発明の偏光板を、上下(視認側とバックライト側)の偏光板として液晶セルを中心として対称的な関係で配置するのが好ましい。TNモードの液晶セルの液晶層は、通常、厚さd(ミクロン)と屈折率異方性Δnとの積Δn・dが0.1〜1.5μm程度である。
(第2の光学異方性層(セルロースアシレートフィルム1)の作製)
下表に記載の各成分を混合して、セルロースアシレート溶液を調製した。このセルロースアシレート溶液を、金属支持体上に流延し、得られたウェブを支持体から剥離し、その後、TD方向に185℃で20%延伸し、セルロースアシレートフィルム1を作製した。なお、TD方向とは、フィルムの搬送方向と直交する方向を意味する。延伸後のフィルムの厚さは80μmであった。
セルロースアシレートフィルム1上に、下記の組成の塗布液を#14のワイヤーバーコーターで24mL/m2塗布した。100℃の温風で120秒乾燥した。次に、セルロースアシレートフィルム1の長手方向(搬送方向)を0°とし、0°方向に、形成した膜にラビング処理を実施した。
下記の変性ポリビニルアルコール 40質量部
水 728質量部
メタノール 228質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 2質量部
クエン酸エステル(AS3、三共化学(株)) 0.69質量部
配向膜上のラビング処理面に、下記表に示した組成の第1の光学異方性層塗布液を#1.6のワイヤーバーで塗布した。その後、120℃の恒温槽中で90秒間加熱し、ディスコティック液晶化合物を配向させた。次に、80℃で160W/cm高圧水銀灯を用いて、1分間紫外線照射し架橋反応を進行させて、ディスコティック液晶化合物を重合させた。その後、室温まで放冷した。このようにして第1の光学異方性層を形成し、光学補償フィルム1を作製した。
形成した第1の光学異方性層をKOBRA 21ADHを用いて、波長550nmの面内レターデーションンRe(550)を測定したところ、面内レターデーションRe(550)は26nmであった。また、第1の光学異方性層中、ディスコティック化合物の分子は、ハイブリッド配向状態に固定されていて、波長550nmにおけるレターデーションが0nmになる方向が存在せず、且つ波長550nmにおけるレターデーションの絶対値が最小となる方向が、層の法線方向にも面内にもないことを、フィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長550nmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHから確認した。
厚さ80μmのポリビニルアルコール(PVA)フィルムを、ヨウ素濃度0.05質量%のヨウ素水溶液中に30℃で60秒浸漬して染色し、次いでホウ酸濃度4質量%濃度のホウ酸水溶液中に60秒浸漬している間に元の長さの5倍に縦延伸した後、50℃で4分間乾燥させて、厚さ20μmの偏光膜を得た。
作製した光学補償フィルム1のセルロースアシレートフィルムの裏面(第1の光学異方性層が形成されていない側の表面)を1.5モル/Lで55℃の水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬した後、水で十分に水酸化ナトリウムを洗い流した。その後、0.005モル/Lで35℃の希硫酸水溶液に1分間浸漬した後、水に浸漬し希硫酸水溶液を十分に洗い流した。最後に試料を120℃で十分に乾燥させた。
前記のように鹸化処理を行った光学補償フィルム1を、同じく鹸化処理を行った市販のセルロースアセテートフィルムと組合せて前記の偏光膜を挟むようにポリビニルアルコール系接着剤を用いて、鹸化処理面を貼り合せ偏光板1を得た。ここで市販のセルロースアセテートフィルムとしてはフジタックTF80UL(富士フイルム(株)製)を用いた。このとき、偏光膜及び偏光膜両側の保護膜はロール形態で作製されているため各ロールフィルムの長手方向が平行となっており連続的に貼り合わされる。従って光学補償フィルム1のロール長手方向(フィルムの流延方向)と偏光子吸収軸とは平行な方向となった。
図3と同様の構成のTNモード液晶表示装置を作製した。具体的には、TN型液晶セルを使用した液晶表示装置(AL2216W、日本エイサー(株)製)に設けられている一対の偏光板を剥がし、代わりに上記作製した偏光板1を、光学補償フィルム1が液晶セル側となるように粘着剤を介して、観察者側及びバックライト側に一枚ずつ貼り付けた。このとき、観察者側の偏光板1の透過軸と、バックライト側の偏光板1の透過軸とが直交するように配置した。この様にして、TN型液晶表示装置1を作製した。
(第2の光学異方性層(セルロースアシレートフィルム2)の作製)
セルロースアシレートフィルム(TAC−TD80U 富士フイルム(株)製)を20%TD方向に240℃で延伸することでセルロースアシレートフィルム2を作製した。延伸後のフィルムの厚さは80μmであった。
セルロースアシレートフィルム2の面内レターデーションRe(550)は60nm、厚さ方向のレターデーションRth(550)は60nmであった。
(第2の光学異方性層の作製(セルロースアシレートフィルムC1の作製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら撹拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
(セルロースアセテート溶液組成)
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
酢化度60.7〜61.1%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 336質量部
メタノール(第2溶媒) 29質量部
1−ブタノール(第3溶媒) 11質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
前記表2中に記載のメチルエチルケトンの量を300質量部から114.0質量部にかえた以外は、実施例1で調製した第1の光学異方性層用塗布液と同一の組成の塗布液C1を調製した。この塗布液C1を用い、及び上記で作製したセルロースアシレートフィルムC1を支持体として用いた以外は、実施例1と同様にして第1の光学異方性層を形成し、光学補償フィルムC1を作製した。作製した第1の光学異方性層の面内レターデーションRe(550)は48nmであった。
さらにこの光学補償フィルムC1を用いて、実施例1と同様に偏光板C1を作製し、該偏光板C1を観察者側及びバックライト側に一枚ずつ用いて、実施例1と同様にしてTN型液晶表示装置C1を作製した。
・斜め横方向の黄色味付きの評価
実施例1及び2、ならびに比較例1で作製した液晶表示装置について、白表示時に、表示面の法線方向を0°とし、測定位置を0°から表示面の水平方向(表示面の左右方向)を回転軸として表示面方向に60°まで回転させて、黄色味変化Δv’(以下、「Δv’(0°→60°)」という場合がある)を測定し、以下の基準で評価した。結果を下記表に示す。
Δv’(0°→60°)が0.03以下で黄色味が目視では認識できなかった。
Δv’(0°→60°)が0.03を超えていて、黄色味が目視で認識できた。
・左右上下の視野角
実施例1及び2、ならびに比較例1で作製した液晶表示装置について、測定機“EZ−Contrast160D”(ELDIM社製)を用いて、黒表示(L1)から白表示(L8)までで視野角を測定した。上下左右で、コントラスト比(白透過率/黒透過率)が10以上の領域を視野角として求めた。以下の基準で評価した。結果を下記表に示す。
コントラスト10以上を達成する上下左右視野角の合計が320°以上であると、実用上、表示特性に優れている。
第2の光学異方性層として、下記方法で作製した環状ポリオレフィンフィルム(面内レターデーションRe(550)=80nm、厚さ方向のレターデーションRth(550)=60nm)を用いた以外は、実施例1と同様にして光学補償フィルム、偏光板及びTNモード液晶表示装置を作製した。評価結果は、実施例1のTNモード液晶表示装置と同様に、優れていた。
(開環重合環状ポリオレフィンの作製)
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解した後、平均孔径34μmのろ紙及び平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過した。
環状ポリオレフィン溶液A
―――――――――――――――――――――――――――――――――
アートンG(JSR株式会社製) 150質量部
メチレンクロライド 550質量部
エタノール 50質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
マット剤分散液
――――――――――――――――――――――――――――――――――
平均粒径16nmのシリカ粒子
(aerosil R972 日本アエロジル(株)製) 2質量部
メチレンクロライド 75質量部
エタノール 5質量部
環状ポリオレフィン溶液A 10質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
第2の光学異方性層として、下記方法で作製したフィルム(面内レターデーションRe(550)=60nm、厚さ方向のレターデーションRth(550)=60nm)を用いた以外は、実施例1と同様にして光学補償フィルム、偏光板及びTNモード液晶表示装置を作製した。評価結果は、実施例1のTNモード液晶表示装置と同様に、優れていた。
「ゼオノアZF−14」(日本ゼオン(株)製、厚み100μm)を、縦一軸延伸機において、給気温度140℃、フィルム膜面温度130℃で、延伸倍率15%で縦延伸した。その後、テンター延伸機において、給気温度140℃、フィルム膜面温度130℃で延伸倍率35%で横延伸し、ロールフィルムとして巻き取ることで、第2の光学異方性層用の二軸延伸フィルムを作製した。
実施例3で調製した環状ポリオレフィン溶液Aの100質量部と、マット剤分散液の1.1質量部とを混合し、製膜用ドープを調製した。このドープをバンド流延機を用いて流延し、温度120℃〜140℃で乾燥し、巻き取り原反フィルムを作製した。作製した原反フィルムを、延伸機を用いて、下記表に示す延伸方法、延伸倍率、及び延伸時の給気温度で延伸し、第2の光学異方性層用の環状ポリオレフィンフィルムをそれぞれ作製した。下記表に示す環状ポリオレフィンフィルムを、第2の光学異方性層として用いた以外は、実施例1と同様にして光学補償フィルム、偏光板及びTNモード液晶表示装置を作製した。白表示時のΔv’(0°→60°)及びコントラスト10以上を達成する上下左右視野角の合計を求めた。結果を下記表に示す。
第1の光学異方性層用塗布液の成分メチルエチルケトンの量を、下記表の通りにそれぞれ変更して、第1の光学異方性層用塗布液を調製し、面内レターデーションRe(550)の値が下記表に示す通りの第1の光学異方性層をそれぞれ作製した以外は、実施例1と同様にして光学補償フィルム、偏光板及びTNモード液晶表示装置を作製し、同様に評価した。結果を下記表に示す。
第1の光学異方性層用塗布液の成分メチルエチルケトンの量を、下記表の通りにそれぞれ変更して、第1の光学異方性層用塗布液を調製し、面内レターデーションRe(550)の値が下記表に示す通りの光学異方性層を作製した以外は、実施例1と同様にして光学補償フィルム、偏光板及びTNモード液晶表示装置を作製し、同様に評価した。結果を下記表に示す。
また、上記表に示す結果から、比較例2は、本発明の実施例のTNモード液晶表示装置である実施例1〜13と比較して、視野角特性及び斜め横方向の黄色味付きが劣る表示特性を示すことが理解できる。
具体的には、光学計算には、シンテック社製のLCD Master Ver6.08を用いた。液晶セルや電極、基板、偏光板等は、液晶ディスプレイ用に従来から用いられているものがそのまま使用できる。液晶材料にはLCD Masterに付属のZLI−4792を用いた。液晶セルの液晶層中の基板近傍に位置する液晶性分子のプレチルト角5°で、上下基板間の厚み方向において液晶分子が90°回転するねじれ配向とし(TNモード液晶)、一対の基板のセルギャップを5.2ミクロンとし、正の誘電率異方性を有する液晶材料で液晶のレターデーション(即ち、記液晶層の厚さd(ミクロン)と屈折率異方性Δnとの積Δn・d)を400nmとした。偏光膜にはLCD Masterに付属のHLC2−5618を用いた。液晶層に印加する電圧は白表示時における電圧を1.8V、黒表示時における電圧を5.6Vとしたところ、黒表示状態における液晶層中の基板近傍に位置する液晶化合物分子の傾斜角は10°、液晶層中の厚さ方向中央部に位置する液晶化合物分子の傾斜角は70°となった。第1の光学異方性層中の液晶化合物分子の傾斜角については、該光学異方性層中の液晶セル側に位置する液晶化合物分子の傾斜角θ1が、該液晶層の厚さ方向中央部の液晶化合物分子の傾斜角とほぼ等しく、該光学異方性層中の偏光膜側に位置する液晶化合物分子の傾斜角θ2が、該液晶層中の基板近傍に位置する液晶化合物分子の傾斜角とほぼ等しくなる設定を中心として、種々に設定変更し、所望のReを得た。この時、偏光膜に隣接する第2の光学異方性層は、セルロースアシレートフィルムと仮定し、そのパラメータとして、トリアセチルセルロースフィルム(厚さ80μm、「TD80UF」、富士フイルム製)の実測値、及び種々の面内レターデーションRe及び厚さ方向のレターデーションRthを有する支持体の光学特性値を使用した。光源にはLCD Masterに付属のC光源を用いた。
上記実施例1、2及び比較例1のそれぞれと同一のTNモード液晶表示装置について、このシミュレーション計算によって、白表示時のΔv’(0°→60°)及びコントラスト10以上を達成する上下左右視野角の合計を算出した。結果を、下記表2に示す。
以下に、第1の光学異方性層の面内レターデーションRe(550)、第2の光学異方性層の面内レターデーションRe(550)及び厚さ方向のレターデーションRth(550)をそれぞれ変動させて得られた計算結果を、下記表に示す。
(サンプル1)
下記に示す方法で第1の光学異方性層及び第2の光学異方性層を作製した以外は実施例1と同様にして光学補償フィルム、偏光板及びTNモード液晶表示装置を作製した。
(第2の光学異方性層(セルロースアセテートフィルムA)の作製)
下記の組成のセルロースアセテート溶液Aを、バンド流延機を用いて流延し、残留溶媒量約60%でフィルムをバンドから剥離しテンターによって搬送し、110℃で5分、さらに140℃で10分乾燥して、膜厚160μmの原反セルロースアセテートフィルムを得た。このフィルムのTgは140℃であった。
(セルロースアセテート溶液A)
・平均酢化度2.94のセルロースアセテート 100.0質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒) 517.6質量部
・メタノール(第2溶媒) 77.3質量部
・平均粒子サイズ16nmのシリカ粒子 0.13質量部
(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)
・光学異方性を調整する化合物(下記構造式AA−1) 11.7質量部
・クエン酸エステル 0.01質量部
この原反セルロースアセテートフィルムに対して、ロール延伸機を用いて、縦一軸延伸処理を実施した。延伸条件は、以下の通りである。ロール延伸機のロールとして、表面を鏡面処理した誘導発熱ジャケットロールを用い、各ロールの温度は個別に調整できるようにした。延伸倍率は、ニップロールの周速を調整することで制御した。縦横比(ニップロール間の距離/ベース入口幅)は0.5となるように調整し、延伸速度は延伸間距離に対して10%/分とした。延伸倍率は5%、温度は150℃設定とした。
なお、フィルムの延伸倍率は、フィルムの搬送方向と直交する方向に一定間隔の標線を入れ、その間隔を熱処理前後で計測し、下記式から求めた。
フィルムの延伸倍率(%)=100×(熱処理後の標線の間隔−熱処理前の標線の間隔)/熱処理前の標線の間隔
テンタークリップで把持することで、一方の端部を把持したテンタークリップと他方の端部を把持したテンタークリップとの間の距離を制御しながら幅方向の寸法変化が起こらないようにセルロースアシレートフィルムを熱処理した。加熱ゾーンは200℃とし、10分間でフィルムを通過させ第2の光学異方性層用セルロースアセテートフィルムAを作製した。
作製したセルロースアセテートフィルムAの面内レターデーションRe(550)は80nm、厚さ方向のレターデーションRth(550)は80nmであった。
メチルエチルケトンの量を179.0質量部に変更した以外は、実施例1で調製した第1の光学異方性層用塗布液と同一の組成の塗布液を調製した。この塗布液を、配向膜のラビング処理面に、#1.6のワイヤーバーで塗布した。その後、120℃の恒温槽中で90秒間加熱し、ディスコティック液晶化合物を配向させた。次に、80℃で160W/cm高圧水銀灯を用いて、1分間紫外線照射し架橋反応を進行させて、ディスコティック液晶化合物を重合させた。その後、室温まで放冷した。このようにして第1の光学異方性層を作製した。使用したディスコティック液晶化合物は、実施例1と同様、表3中、Nо.1として示した化合物である。
形成した第1の光学異方性層の面内レターデーションRe(550)は37nmであった。
下記に示す方法で、第1の光学異方性層及び第2の光学異方性層をそれぞれ形成した以外は、サンプル1と同様にして光学補償フィルム、偏光板及びTNモード液晶表示装置を作製した。
具体的には、第2の光学異方性層用のセルロースアセテートフィルムとして、下記表に示す膜厚の原反フィルムをそれぞれ作製し、下記表に示す延伸倍率で延伸処理を施し、下記表に示す面内レターデーションRe(550)及び厚さ方向のレターデーションRth(550)を示すセルロースアセテートフィルムをそれぞれ作製して、第2の光学異方性層として利用した。
サンプル1〜12について白表示時のΔv’(0°→60°)及びコントラスト10以上を達成する上下左右視野角の合計を求めた結果、シミュレーションと同様の結果が得られた。
11 第1の光学異方性層
12 第2の光学異方性層
13 偏光膜
14 保護フィルム
15 偏光板
16 液晶セル
17 TNモード液晶表示装置
Claims (7)
- 少なくとも第1及び第2の光学異方性層を有する光学補償フィルムであって、
第1の光学異方性層の波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が20〜40nmであり、波長550nmにおけるレターデーションが0nmになる方向が存在せず、且つ波長550nmにおけるレターデーションの絶対値が最小となる方向が、層の法線方向にも面内にもなく、及び
第2の光学異方性層の面内レターデーションRe(550)が56〜150nmであり、且つ波長550nmにおける厚さ方向のレターデーションRth(550)が40〜110nmであることを特徴とする光学補償フィルム。 - 前記第2の光学異方性層が、セルロースアシレートフィルムであることを特徴とする請求項1に記載の光学補償フィルム。
- 前記第2の光学異方性層が、ノルボルネン系ポリマーフィルム、シクロオレフィン系ポリマーフィルム、又はポリカーボネートフィルムであることを特徴とする請求項1に記載の光学補償フィルム。
- TNモード液晶表示装置用の光学補償フィルムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学補償フィルム。
- 第1の光学異方性層の面内レターデーションRe(550)が22〜38nmである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学補償フィルム。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学補償フィルム及び偏光膜を有する偏光板であり、前記光学補償フィルムの面内の遅相軸と偏光膜の面内の透過軸とが平行であることを特徴とする偏光板。
- 少なくとも一方に電極を有する対向配置された一対の基板と、該一対の基板間に挟持され、ネマチック液晶材料を含み、黒表示時に該ネマチック液晶材料の液晶分子が前記一対の基板の表面に対して略垂直に配向する液晶層とを有する液晶セル、
該液晶セルを挟持して配置された第一及び第二の偏光膜、並びに
請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学補償フィルムを前記液晶層と第一及び第二の偏光膜との間にそれぞれ有することを特徴とする液晶表示装置。
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