JP5502809B2 - 反射偏光フィルム、それからなる液晶表示装置用光学部材および液晶表示装置 - Google Patents
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Description
例えば特許文献2には、液晶層に電解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に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。
一方、液晶セルと貼り合せる偏光板として、吸収型偏光板に代えて多層構成の反射偏光板を単独で用いるためには、吸収型偏光板に匹敵する高偏光度が求められられているのが現状である。
1)前記1軸延伸多層積層フィルムの第1層がジカルボン酸成分とジオール成分とのポリエステルからなり、
(i)該ジカルボン酸成分は5モル%以上50モル%以下の下記式(A)で表される成分および50モル%以上95モル%以下の下記式(B)で表される成分を含有し、
(ii)該ジオール成分は90モル%以上100モル%以下の下記式(C)で表される成分を含有し、
2)前記1軸延伸多層積層フィルムの第2層が、平均屈折率1.50以上1.60以下である光学等方性のポリエステルからなり、
3)フィルム面内における第1層と第2層の1軸延伸方向(X方向)の屈折率差が0.10〜0.45であって、1軸延伸方向に直交する方向(Y方向)における第1層と第2層との屈折率差、およびフィルム厚み方向(Z方向)における第1層と第2層との屈折率差がそれぞれ0.05以下であり、
4)該1軸延伸多層積層フィルムの少なくとも一方の面に、下記式(1)で表わされる位相差(Re)が0nm以上20nm未満であって厚み2μm以上10μm以下の最外層を有し、
位相差(Re)=|nTD−nMD|×1000×d ・・・(1)
(式(1)中、nMD,nTD,nZは最外層の機械方向の屈折率、幅方向の屈折率、厚み方向の屈折率をそれぞれ表し、dは最外層の厚み(nm)を表わす)
5)該反射偏光フィルムの配向角が2度以下
である反射偏光フィルム(項1)によって達成される。
2. 第2層を形成する熱可塑性樹脂が、共重合ポリエチレンテレフタレートを主たる成分とするポリエステルである項1記載の反射偏光フィルム。
3. 前記最外層が非晶性熱可塑性樹脂からなる項1または2に記載の反射偏光フィルム。
4. 反射偏光フィルムの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95%以上であり、フィルム面を反射面とし、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12%以下である項1〜3のいずれかに記載の反射偏光フィルム。
5. 項1〜4のいずれかに記載の反射偏光フィルムからなる第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表示装置用光学部材。
6. 光源と項5記載の液晶表示装置用光学部材とを備え、前記第1の偏光板が光源側に配置されてなる液晶表示装置。
本発明の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251層以上の多層構造を有する、以下に記載する特定の1軸延伸多層積層フィルムを含み、該1軸延伸多層積層フィルムの少なくとも一方の面に後述する位相差特性および厚み2μm以上10μm以下の最外層を有し、該反射偏光フィルムの配向角が2度以下であるフィルムである。
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251層以上の多層構造を有する1軸延伸されたフィルムであり、本発明において、第1層は第2層より屈折率の高い層、第2層は第1層より屈折率の低い層をそれぞれ表す。また、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。
後述する特定のポリエステルを用いて第1層を構成することにより、延伸後の第1層のX方向とY方向の屈折率差を従来より大きくすることが可能となり、かつY方向とZ方向の両方向について第1層と第2層との層間における屈折率差を小さくすることができ、第1層としてポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートホモポリマーや、イソフタル酸やテレフタル酸などの汎用される共重合成分を用いたポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートコポリマーを用いた1軸延伸多層積層フィルムに較べて偏光性能が大きく向上し、また斜め方向の入射光に対する透過偏光の色相ずれも向上する。
本発明における第1層は、特定構造の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(以下、芳香族ポリエステル(I)と称することがある)からなる。かかる芳香族ポリエステルは、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。
従って、式(A)で表される成分の含有量は、より好ましくは5モル%以上45モル%以下、さらに好ましくは7モル%以上40モル%以下、特に好ましくは10モル%以上35モル%以下、最も好ましくは15モル%以上30モル%以下である。
また、式(B)で表される酸成分について、式中、RBはナフタレンジイル基である。
式(B)で表される成分として、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が挙げられ、特に2,6−ナフタレンジカルボン酸から誘導される成分が好ましく例示される。
従って、式(B)で表される成分の含有量は、より好ましくは55モル%以上95モル%以下、さらに好ましくは60モル%以上93モル%以下、特に好ましくは65モル%以上90モル%以下、最も好ましくは70モル%以上85モル%以下である。
このように、式(B)で表される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。
本発明において芳香族ポリエステル(I)を構成するジオール成分(ii)として、90モル%以上100モル%以下の下記式(C)で表されるジオール成分が用いられる。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。
式(C)中、RCは炭素数2〜4のアルキレン基であり、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、テトラメチレン基が挙げられる。これらの中でも式(C)で表されるジオール成分として、エチレングリコール、トリメチレングリコール、またはテトラメチレングリコールから誘導される成分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から誘導される成分である。式(C)で示される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。
芳香族ポリエステル(I)において、式(A)で表される酸成分と式(C)で表されるジオール成分で構成されるエステル単位(−(A)−(C)−)の含有量は、全繰り返し単位の5モル%以上50モル%以下であり、好ましくは5モル%以上45モル%以下、さらに好ましくは10モル%以上40モル%以下である。
芳香族ポリエステル(I)を構成する他のエステル単位として、エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート、トリメチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート、ブチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートなどのアルキレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート単位が挙げられる。これらの中でも高屈折率性などの点からエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート単位が好ましい。
一方、本発明における芳香族ポリエステル(I)のジオール成分は脂肪族成分であるため、ジオール成分が第1層の屈折率特性に与える影響は上述のジカルボン酸成分に較べて小さい。
芳香族ポリエステル(I)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。
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、本発明のポリエステルは、式(A)の成分および式(B)の成分を含有する共重合体であり、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。
かかる芳香族ポリエステル(I)の製造方法は、例えばWO2008/153188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(I)を1軸延伸した場合の各方向の屈折率の変化例を図2に示す。図2に示すように、X方向の屈折率nXは延伸により増加する方向にあり、Y方向の屈折率nYとZ方向の屈折率nZはともに延伸に伴い低下する方向にあり、しかも延伸倍率によらずnYとnZの屈折率差が非常に小さいことを特徴としている。
また第1層は、かかる特定の共重合成分を含む芳香族ポリエステル(I)で構成されるため、1軸延伸を施すことによりX方向の屈折率nXが1.70〜1.90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ことにより、第2層との屈折率差が従来よりも大きくなり、十分な反射偏光性能を発揮することができる。
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。
本発明において、1軸延伸多層積層フィルムの第2層は、平均屈折率が1.50以上1.60以下である光学等方性のポリエステルからなる。ここで平均屈折率とは、第2層を構成する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、多層延伸フィルムの製膜条件と同一条件で製膜して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、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。
また、かかる共重合ポリエステルの共重合成分として、好ましくはイソフタル酸もしくは2,6−ナフタレンジカルボン酸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く、特にイソフタル酸もしくは2,6−ナフタレンジカルボン酸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、融点が220℃以下もしくは融点を示さない共重合ポリエステルであることが好ましい。また、これら以外の共重合成分を含む場合には、その共重合量は10モル%以下であることが好ましい。
なお、第2層を構成するポリエステルは、例えばフィルムにする段階で2種以上のポリエステルを溶融混練してエステル交換させたものであってもよい。
第1層と第2層のX方向の屈折率差は0.10〜0.45であり、好ましくは0.20〜0.40、さらに好ましくは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。
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。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、偏光光が斜め方向の入射角で入射した際に色相ずれを抑制することができる。
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層を交互に合計251層以上積層したものである。かかる積層数を備えることにより、延伸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にわたり一定の高い平均反射率を得ることができる。
かかる積層数はかかる範囲内であれば特に限定されないが、積層数が増えるに従い、反射軸方向に平行な偏光についてより高い反射率が得られ、好ましくは301層以上、より好ましくは401層以上、さらに好ましくは501層以上である。
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層に制限される。積層数の上限値は、本発明の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、901層であってもよい。
本発明における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満足するために、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が、配向角を制御しやすい点で幅方向であることが好ましい。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。
該1軸延伸多層積層フィルムは、その少なくとも一方の面に下記式(1)で表わされる位相差(Re)が0nm以上20nm未満であって厚み2μm以上10μm以下の最外層を有する。
位相差(Re)=|nTD−nMD|×1000×d ・・・(1)
(式(1)中、nMD,nTDは最外層の機械方向の屈折率、幅方向の屈折率をそれぞれ表し、dは最外層の厚み(nm)を表わす)
ここで、機械方向とはMD方向、連続製膜方向、縦方向と同義である。また、幅方向とはTD方向、横方向と同義である。
最外層の位相差特性が上限を超える場合、積層構造体による偏光性能が低下し、輝度向上率が低下する。また最外層の厚みを下限に満たない範囲とすると、多層積層フィルムの最外層として多層構造の各層厚みの均一化などの機能が十分に発現しない。また、上限を超えて最外層の厚みを厚くしても、さらなる各層厚みの均一化効果は得られない。
また、最外層の厚みの上限値は好ましくは7μm以下である。また、該1軸延伸多層積層フィルムの両面に最外層を有する場合、1つの層の厚みがそれぞれ上述の範囲を満たすことが好ましい。
なお、本発明における最外層は層厚みが厚いため、反射特性には寄与しない。一方、透過する偏光に影響することがあるため、最外層には透過率を下げる要因となる添加剤、例えば粒子などは用いないか、用いるとしても極少量、例えば層重量を基準として0.1重量%以下にとどめることが好ましい。
本発明の反射偏光フィルムの配向角は2度以下であり、好ましくは1以下である。ここで、本発明における配向角とは、反射偏光フィルム面内の主配向軸の方向がフィルムの幅方向に対して何度傾いているかを表わし、フィルムの機械方向(フィルム連続製膜方向、長手方向、縦方向、MD方向と称することがある)に沿って、10cm幅間隔で測定サンプルを切り出し、それぞれの測定サンプルの中央部において配向角を測定し、それらのうち最大の値のものが2度以下であることを指す。該配向角はかかる範囲内であればより小さい方が好ましい。
かかる配向角は主として複屈折性の第1層におけるポリマーの配向状態が影響し、第1層に用いるポリマーの種類および1軸延伸多層積層フィルムの延伸条件を制御することにより配向角をかかる範囲にすることができる。
(各層厚み)
第1層および第2層は、層間の光干渉によって選択的に光を反射するために、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、好ましくは0.01μm以上0.1μm以下、第2層の各層の厚みは、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。
本発明において1軸延伸多層積層フィルムが示す反射波長帯は、可視光域から近赤外線領域であることから、第1層および第2層について各層の厚みをかかる範囲とすることで効率的に可視光域から近赤外線領域の反射率特性を得ることができる。
本発明における1軸延伸多層積層フィルムは、第1層における最大層厚みと最小層厚みの比率が2.0以上5.0以下であり、かつ第2層における最大層厚みと最小層厚みの比率が2.0以上5.0以下であることが好ましい。より好ましくは、両層とも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。
例えば、第1層が126層あり第2層が125層ある多層延伸フィルムにおいて、第1層の最大層厚みとは、126層ある第1層の中で最も厚みの大きい層の厚みのことである。第1層の最小層厚みとは、126層ある第1層の中で最も厚みの小さい層の厚みのことである。
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。
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。
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1.5倍以上5.0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2.0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4.0であり、さらに好ましくは、3.5である。
一方、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かかる範囲からはずれる場合、反射波長の半波長で生じる2次反射が小さくなってしまい、反射率が低下することがある。
本発明の1軸延伸多層積層フィルムを含む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95%以上であることが好ましく、フィルム面を反射面とし、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の平均反射率は12%以下であることが好ましい。また、入射角50度でのそれぞれの入射偏光に対するそれぞれの平均反射率も0度での特性と同じ程度であることが好ましい。
また、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50度での該入射偏光に対する波長400〜800nmの平均反射率は、さらに好ましくは96%以上99%以下である。入射角50度でのp偏光についても平均反射率がこのように高いことにより、高い偏光性能が得られるとともに、斜め方向に入射した光の透過が高度の抑制されるため、かかる光による色相ずれが抑制される。
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の平均反射率は、さらに好ましくは5%以上12%以下であり、特に好ましくは8%以上12%以下である。また、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50度での該入射偏光に対する波長400〜800nmの平均反射率は、さらに好ましくは5%以上10%以下であり、特に好ましくは8%以上10%以下である。
本発明における1軸延伸多層積層フィルムのフィルム厚みは15μm以上150μm以下であることが好ましく、より好ましくは25μm以上120μm以下である。
つぎに、本発明の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。
本発明の多層延伸フィルムは、第1層を構成するポリエステルと第2層を構成するポリエステルとを溶融状態で交互に少なくとも251層以上重ね合わせた状態で押出し、多層未延伸フィルム(シート状物とする工程)とする。このとき、積層された251層以上の積層物は、各層の厚みが段階的または連続的に2.0倍〜5.0倍の範囲で変化するように積層される。
このようにして得ら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。
本発明の反射偏光フィルムは、従来の吸収型偏光板に匹敵する高い偏光性能を有することから、かかる反射偏光フィルムを液晶セルの少なくとも一方の偏光板として用いることができ、具体的には、本発明の反射偏光フィルムからなる第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表示装置用光学部材が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4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。
すなわち、本発明の特徴は、第1の偏光板として本発明の多層積層フィルムを含む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。
本発明の液晶表示装置用光学部材は、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。
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うる。
本発明には、光源と本発明の液晶表示装置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表示装置も発明の一態様として含まれる。
図4に本発明の実施形態の1つである液晶表示装置の概略断面図を示す。液晶表示装置は光源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。
本発明の反射偏光フィルムからなる第1の偏光板は、従来の吸収型偏光板に匹敵する高い偏光性能を有し、さらに透過されない偏光光を反射させて再利用す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貼り合せ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。
液晶表示装置用光学部材(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表示装置が得られる。また、これら以外にも液晶表示装置の形成に必要な各種部材を組合せることができるが、本発明の液晶表示装置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。
一般に液晶表示装置の光源は、直下方式とサイドライト方式に大別されるが、本発明の液晶表示装置においては、方式の限定なく使用可能である。
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。
各層を構成する個々のポリマーについて、それぞれ溶融させてダイより押出し、キャスティングドラム上にキャストしたフィルムを作成し、得られたフィルムを多層延伸フィルムの製膜条件と同じ条件で製膜して延伸フィルムを用意した。得られた延伸フィルムについて、それぞれ延伸方向(X方向)とその直交方向(Y方向)、厚み方向(Z方向)のそれぞれの屈折率(それぞれnX、nY、nZとする)を、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て求め、平均屈折率については、nX、nY、nZの平均値を求めた。
ポリマー試料またはフィルムサンプルを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する。
フィルムサンプルの各層について、1H−NMR測定より熱可塑性樹脂の成分ならびに共重合成分および各成分量を特定した。
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の範囲で測定する。このとき、偏光フィルタの透過軸を反射偏光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。
測定にあたり、各具体例に記載された、1軸延伸多層積層フィルムの両面に最外層を有するフィルムサンプルを用い、フィルムサンプルのフィルム面に対して垂直方向より測定光を入射させた0度入射角で測定を行った。
フィルムサンプル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。
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層の層厚みに関連する特性を求めるに際し、最外層は第1層と第2層から除外した。また交互積層中に2μm以上の厚み調整層が存在する場合は、かかる層も第1層と第2層から除外した。
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。
1軸延伸多層積層フィルムおよび最外層を含むフィルムをサンプルとして用い、機械方向、幅方向、およびフィルム厚み方向それぞれの屈折率について、アッベ屈折率計を用い、ナトリウムD線を光源として最外層の屈折率を測定した。なお、マウント液にはヨウ化メチレンを用い、測定雰囲気は25℃、65%RHとした。得られた屈折率の値を用いて、下記式(1)より位相差(Re)を求めた。最外層は2μm以上の層厚みであるため、1軸延伸多層積層フィルム上に設けられた状態でも、直接、最外層の屈折率を測定することができる。
位相差(Re)=|nTD−nMD|×1000×d ・・・(1)
(式(1)中、nMD,nTDは最外層の機械方向の屈折率、幅方向の屈折率をそれぞれ表し、dは最外層の厚み(nm)を表わす)
カールツァイス社製偏光顕微鏡を用いて反射偏光フィルムの配向状態を観察し、該フィルム面内の主配向軸の方向がフィルムの幅方向に対して何度傾いているかを測定し、配向角とした。
具体的には1.5m幅のフィルムサンプルを用い、フィルムの機械方向に沿って10cm幅間隔で測定サンプルを15片切り出し、それぞれの測定サンプルの中央部における配向角を測定し、15点のうち最大の値を最大配向角とした。
パソコンの表示ディスプレイとして得られた液晶表示装置を用い、パソコンにより白色表示したときの液晶表示装置の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、およびカラーを算出し、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
あわせて画面の正面を0度とし、0度〜80度の全方位視野角での色相xの最大変化およびyの最大変化を下記の基準で評価した。
◎: x、yともに最大変化が0.03未満
○: x、yのいずれかの最大変化が0.03未満
×: x、yともに最大変化が0.03以上
パソコンの表示ディスプレイとして得られた液晶表示装置を用い、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表示装置の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) 300以上
○: コントラスト(明輝度/暗輝度) 200以上300未満
×: コントラスト(明輝度/暗輝度) 200未満
(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。
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。
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。
IPS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(松下電器製ビエラTH−32LZ80 2007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、上記の偏光板Xを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様の方向となるように、アクリル系粘着剤を介して偏光板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、上記の偏光板Xを、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様の方向となるように、アクリル系粘着剤を介して偏光板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。
上記の液晶パネルを、元の液晶表示装置に組込み、液晶表示装置の光源を点灯させ、パソコンにて白画面および黒画面を表示して、液晶表示装置の輝度を評価した。
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とを、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0.62dl/gで、酸成分の65モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸成分(表中、PENと記載)、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(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を得た。かかる芳香族ポリエステルを第1層用樹脂とし、第2層用熱可塑性樹脂として、固有粘度(オルトクロロフェノール、35℃)0.62dl/gのイソフタル酸20mol%共重合ポリエチレンテレフタレート(IA20PET)を準備した。
準備した第1層用樹脂および第2層用樹脂を、それぞれ170℃で5時間乾燥後、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2.2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層ダイへと導き、総数275層の積層状態の溶融体の両側に厚み調整層をさらに積層した。かかる厚み調整層は、全体の18%なるよう第3の押出機の供給量を調整した。ついで、かかる積層状態(以下、1ユニットと称することがある)を保持したまま、積層方向と垂直方向に1:1の比率になるように分割し、積層数(ダブリング数)が2倍になるように再度積層し、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、最も外側に位置する厚み調整層を最外層とする多層未延伸フィルムを作成した。
この多層未延伸フィルムを120℃の温度で幅方向に5.2倍に延伸し、さらに120℃で同方向に15%延伸しながら3秒間熱固定処理を行った。得られた反射偏光フィルムの厚みは66μmであった。
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表示装置に組込み、液晶表示装置の光源を点灯させ、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、また1軸延伸多層積層フィルムの物性および液晶表示装置の物性を表2に示す。
表1に示すとおり、各層の樹脂組成、層厚み、製造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からなる反射偏光フィルムを得た。
なお、実施例2で第2層用ポリエステルとして用いたNDC20PETとは、実施例1の第2層用ポリエステルとして用いたイソフタル酸20mol%共重合ポリエチレンテレフタレート(IA20PET)の共重合成分を2,6−ナフタレンジカルボン酸に変更した共重合ポリエステルである。
また、実施例4で第2層用ポリエステルとして用いたENA21PEN/PCTブレンドとは、実施例4の第1層用ポリエステルである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)と、イーストマンケミカル製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、重量比率で2:1になるように混合したものである。
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表示装置に組込み、液晶表示装置の光源を点灯させ、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、また1軸延伸多層積層フィルムの物性および液晶表示装置の物性を表2に示す。
1ユニットの積層状態を得たあとの積層数(ダブリング数)を3倍に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からなる反射偏光フィルムを得た。
1ユニットの積層状態を得たあとの積層(ダブリング)を行わなかった以外は実施例1と同様にして1軸延伸多層積層フィルムからなる反射偏光フィルムを得た。
第1層用熱可塑性樹脂を固有粘度(オルトクロロフェノール、35℃)0.62dl/gのポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(PEN)、第2層用熱可塑性樹脂を固有粘度(オルトクロロフェノール、35℃)0.62dl/gのテレフタル酸64mol%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(TA64PEN)に変更し、表1に示す製造条件に変更する以外は実施例1と同様にして1軸延伸多層積層フィルムを得、かかるフィルムを第1の偏光板として液晶パネルを形成し、液晶表示装置を作成した。
表1に示すとおり、樹脂組成、層厚み、製造条件のいずれか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、かかるフィルムを第1の偏光板として液晶パネルを形成し、液晶表示装置を作成した。
得られたフィルムはいずれも実施例に比べて偏光性能が低下しており、十分な輝度向上率が得られなかった。また、少なくともx、yいずれかの色相変化量が実施例に比べて大きかった。
2 液晶セル
3 第1の偏光板
4 光源
5 液晶パネル
Claims (6)
- 第1層と第2層とが交互に積層された251層以上の1軸延伸多層積層フィルムを含む反射偏光フィルムであって、
1)前記1軸延伸多層積層フィルムの第1層がジカルボン酸成分とジオール成分とのポリエステルからなり、
(i)該ジカルボン酸成分は5モル%以上50モル%以下の下記式(A)で表される成分および50モル%以上95モル%以下の下記式(B)で表される成分を含有し、
(ii)該ジオール成分は90モル%以上100モル%以下の下記式(C)で表される成分を含有し、
2)前記1軸延伸多層積層フィルムの第2層が、平均屈折率1.50以上1.60以下である光学等方性のポリエステルからなり、
3)フィルム面内における第1層と第2層の1軸延伸方向(X方向)の屈折率差が0.10〜0.45であって、1軸延伸方向に直交する方向(Y方向)における第1層と第2層との屈折率差、およびフィルム厚み方向(Z方向)における第1層と第2層との屈折率差がそれぞれ0.05以下であり、
4)該1軸延伸多層積層フィルムの少なくとも一方の面に、下記式(1)で表わされる位相差(Re)が0nm以上20nm未満であって厚み2μm以上10μm以下の最外層を有し、
位相差(Re)=|nTD−nMD|×1000×d ・・・(1)
(式(1)中、nMD,nTD,nZは最外層の機械方向の屈折率、幅方向の屈折率、厚み方向の屈折率をそれぞれ表し、dは最外層の厚み(nm)を表わす)
5)該反射偏光フィルムの配向角が2度以下
であることを特徴とする反射偏光フィルム。 - 第2層を形成するポリエステルが、共重合ポリエチレンテレフタレートを主たる成分とするポリエステルである請求項1記載の反射偏光フィルム。
- 前記最外層が非晶性熱可塑性樹脂からなる請求項1または2に記載の反射偏光フィルム。
- 反射偏光フィルムの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95%以上であり、フィルム面を反射面とし、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12%以下である請求項1〜3のいずれかに記載の反射偏光フィルム。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の反射偏光フィルムからなる第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表示装置用光学部材。
- 光源と請求項5記載の液晶表示装置用光学部材とを備え、前記第1の偏光板が光源側に配置されてなる液晶表示装置。
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