JP5659190B2 - 液晶表示装置及び光学フィルム - Google Patents
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Description
具体的には、斜め及び横方向からの黄色味が改善され、透過率が向上した画像表示装置を提供することを課題とする。
[1] バックライト、並びにバックライト側から偏光子及び液晶セルをこの順で少なくとも有する液晶表示装置であって、
前記バックライトと前記偏光子との間に、バックライト側から、高屈折率層及び低屈折率層の順に配置された屈折率差のある界面が存在し、且つ前記高屈折率層と前記バックライトとの間には、前記高屈折率層と比較して低屈折率の層が存在しない光学フィルムを有し、
前記高屈折率層の光学膜厚(波長550nm)が530〜580nmであり、且つ前記低屈折率層の光学膜厚(波長550nm)が100〜210nmであることを特徴とする液晶表示装置。
[2] 前記光学フィルムの波長450nmにおける層面の正面方向の透過率(A)と斜め60度方向の透過率(B)との比(A/B)が0.7〜0.99であり、波長550nmにおける層面の正面方向の透過率(C)と斜め60度方向の透過率(D)との比(C/D)が1.1〜1.4であり、透過率(C)が97.5%以上である[1]の液晶表示装置。
[3] 前記高屈折率層の屈折率(波長550nm)が、1.5〜2.6である[1]又は[2]の液晶表示装置。
[4] 前記低屈折率層の屈折率(波長550nm)が、1.2〜1.4である[1]〜[3]のいずれかの液晶表示装置。
[5] 前記高屈折率層及び前記低屈折率層の支持体フィルムを、前記低屈折率層と偏光子との間に有する[1]〜[4]のいずれかの液晶表示装置。
[6] 表示面法線方向(極角0°、方位角0°)と、表示面横方向(極角60°、方位角0°)の色差Δu’v’が0.065未満である[1]〜[5]のいずれかの液晶表示装置。
[7] 前記バックライトと前記光学フィルムとの間に集光シートを有し、
前記バックライトと集光シートからなるバックライトユニットが出射した光量を測定したとき、該液晶表示装置の表示画面の法線に対して、観察者が前記液晶表示画面を視認するときの鉛直方向または水平方向に傾けられた出射角度50°から85°の範囲の光量の平均値が、該法線方向の光量に対して12%以下である請求項1〜6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[8] 前記液晶セルを光学補償するための光学補償フィルムが、偏光子と前記液晶セルとの間に配置され、該光学補償フィルムの波長590nmにおける面内レターデーションReが1〜200nmであり、波長590nmにおける厚み方向レターデーションRthが80〜400nmである[1]〜[7]のいずれかの液晶表示装置。
[9] 前記液晶セルがTNモードである[1]〜[8]のいずれかの液晶表示装置。
[10] 支持体フィルムと、その上に、低屈折率層及び高屈折率層をこの順で有し、前記高屈折率層上に高屈折率層よりも低屈折率の層が存在せず、前記高屈折率層の光学膜厚(波長550nm)が530〜580nmであり、且つ前記低屈折率層の光学膜厚(波長550nm)が100〜210nmである光学フィルム。
[11] 波長450nmにおける層面の正面方向の透過率(A)と斜め60度方向の透過率(B)との比(A/B)が0.7〜0.99であり、波長550nmにおける層面の正面方向の透過率(C)と斜め60度方向の透過率(D)との比(C/D)が1.1〜1.4であり、透過率(C)が97.5%以上である[10]の光学フィルム。
[12] 偏光板の保護フィルムが[10]又は[11]に記載の光学フィルムである、バックライト側の偏光板。
[13] [10]又は[11]に記載の光学フィルムにおいて、前記低屈折率層及び高屈折率層が形成された支持体フィルムの反対面に、さらに集光機能を有する凹凸が形成された集光シート。
具体的には、斜め及び横方向からの黄色味が改善され、透過率が向上した画像表示装置を提供することができる。
Rth(λ)は、前記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°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が算出する。上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADH、又はWRが算出する。なお、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、以下の式(A)、及び式(B)よりRthを算出することもできる。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d・・・・・・・・・・・式(B)
また、本明細書において、角度(例えば「90°」等の角度)、及びその関係(例えば「直交」、「平行」、及び「45°で交差」等)については、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、厳密な角度±10°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な角度との誤差は、5°以下であることが好ましく、3°以下であることがより好ましい。
前記バックライトと前記偏光子との間に、バックライト側から、高屈折率層及び低屈折率層の順に配置された屈折率差のある界面が存在し、且つ前記高屈折率層と前記バックライトとの間には、前記高屈折率層と比較して低屈折率の層が存在しない光学フィルムを有し、
前記高屈折率層の光学膜厚(波長550nm)が530〜580nmであり、且つ前記低屈折率層の光学膜厚(波長550nm)が100〜210nmであることを特徴とする液晶表示装置に関する。
また、光学フィルム40とバックライト30との間に集光シート(図示せず)を有していてもよく、光学フィルム40と偏光板PL2との間に集光シート(図示せず)を有していてもよい。
また、支持体フィルム41とバックライト側の偏光板PL2の保護フィルム24を共通化すること、即ち、バックライト側の偏光板PL2の保護フィルムが本発明の光学フィルム40であることは、偏光板の高機能化の観点で好ましい。
低屈折率層の屈折率(波長550nm)は、1.2〜1.4が好ましく、1.25〜1.35がより好ましい。従って、前記低屈折率層の厚みは、70〜175nmであるのが好ましい。
また、高屈折率層43と低屈折率層42との屈折率差は、波長550nmにおいて、0.15以上が好ましく、0.24以上がより好ましく、0.33以上が特に好ましい。
また、支持体フィルム41の代わりに、保護フィルム24上に低屈折率層42、高屈折率層43の順で形成させてもよく、バックライト側の偏光板PL2の保護フィルムが光学フィルム40であることは偏光板の高機能化の観点で好ましい。
光学フィルムの詳細については、後述する。
バックライトで使用される光源については、特に制限はなく、電球、発光ダイオード(LED)、エレクトロルミネッセンスパネル(ELP)、1本又は複数の冷陰極管(CCFL)及び熱陰極蛍光灯(HCFL)等いずれも用いることができる。また、バックライトには、光の利用効率を上げるために反射板、輝度向上膜(輝度上昇フィルム)等の部材を用いることができる。さらに、上述の部材以外に例えば、プリズムシート、レンズアレイシート、光拡散板等の部品を適宜1層又は2層以上配置することができる。
光学フィルムは、支持体フィルムと、その上に、低屈折率層及び高屈折率層をこの順で少なくとも有する。該光学フィルムは、他の層を有していてもよいが、但し、前記高屈折率層上に、高屈折率層よりも低屈折率の層は存在せず(即ち、厚みが20nm以上である低屈折率層は存在せず)、また低屈折率層と高屈折率層との間にも厚みが20nm以上の層は存在しない。
高屈折率層は、形成される層を高屈折率化するための無機粒子、およびマトリックスを形成するバインダーおよび溶媒、並びに必要性にあわせて重合開始剤を含有する塗布組成物を塗布し、溶媒を乾燥させた後、加熱、電離放射線照射あるいは両手段の併用により硬化して形成されたものであるのが好ましい。硬化性樹脂や開始剤を用いる場合は、塗布後に熱/または電離放射線による重合反応により硬化性樹脂を硬化させて高屈折率層を形成することができる。
低屈折率層のヘイズは、3%以下であることが好ましく、2%以下であることがさらに好ましく、1%以下であることが最も好ましい。
架橋性若しくは重合性の官能基を有する含フッ素化合物としては、含フッ素モノマーと架橋性または重合性の官能基を有するモノマーの共重合体を挙げることができる。これら含フッ素ポリマーの具体例は、特開2003−222702号公報、特開2003−183322号公報等に記載されている。
含フッ素のオルガノシラン化合物の加水分解縮合物を主成分とする組成物も屈折率が低く、塗膜表面の硬度が高く好ましい。フッ素化アルキル基に対して片末端又は両末端に加水分解性のシラノールを含有する化合物とテトラアルコキシシランの縮合物が好ましい。具体的組成物は、特開2002−265866号公報、317152号公報に記載されている。
更に別の好ましい態様として、低屈折率の粒子とバインダーからなる低屈折率層が挙げられる。低屈折率粒子としては、有機でも無機でも良いが、内部に空孔を有する粒子が好ましい。中空粒子の具体例は、特開2002−79616号公報に記載のシリカ系粒子に記載されている。粒子屈折率は1.15〜1.40が好ましく、1.20〜1.30が更に好ましい。バインダーとしては、2個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーを挙げることができる。
支持体フィルムの製造方法については特に制限はない。溶液製膜法及び溶融製膜法のいずれも利用することができる。溶液製膜法が好ましい。支持体フィルムとしては、低Reのポリマーフィルムを用いるのが好ましく、支持体フィルムの好ましい組み合わせは、Reの差が小さい組み合わせである。
本発明では、偏光子として、一般的な直線偏光子を用いることができる。偏光子は延伸フィルムからなっていても、塗布により形成される層であってもよい。前者の例には、ポリビニルアルコールの延伸フィルムをヨウ素又は二色性染料等で染色したフィルムが挙げられる。後者の例には、二色性液晶性色素を含む組成物を塗布して、所定の配向状態に固定した層が挙げられる。
なお、本明細書では、「偏光子」という場合は、直線偏光子を意味するものとする。
本発明に利用される液晶セルは、VAモード、OCBモード、IPSモード、又はTNモードであることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60〜120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)及び(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、及びPSA(Polymer-Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006−215326号公報、及び特表2008−538819号公報に詳細な記載がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。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。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10−54982号公報、特開平11−202323号公報、特開平9−292522号公報、特開平11−133408号公報、特開平11−305217号公報、特開平10−307291号公報などに開示されている。
本発明においては、バックライト30と光学フィルム40との間に集光シートを用いてもよく、バックライト30と集光シートからなるバックライトユニットであってもよく、集光シートと光学フィルム40が一体化していてもよいが、特に本発明の光学フィルム40において、低屈折率層42及び高屈折率層43が形成された支持体フィルム41の反対面にプリズムやレンズ等の集光機能を有する凹凸が形成された集光シートが好ましい。
集光シートとしては、プリズムシートやレンズシートなどが挙げられ、表面に凹凸が形成されたシートであって、その材料や作製方法は様々なものを用いることができる。
集光シートを構成する材料及び製法について説明する。
本発明に用いられる集光シートとして、特に好ましいプリズムシートについて詳述する。
本発明の液晶表示装置は、面光源と集光シートからなるバックライトユニットが出射した光量を測定したとき、該液晶表示装置の表示画面の法線に対して、観察者が前記液晶表示画面を視認するときの鉛直方向に傾けられた出射角度50°から85°の範囲の光量の平均値が、該法線方向の光量に対して12%以下であることが好ましい。
これに対して、図2のX部分を通過する光の成分Bは、液晶表示装置等の有効な視野角外に広角度で出射する光(以下、サイドローブ光と称する)であり、正面輝度の増加には寄与しない。
さらに、サイドローブ光は、画面の法線方向から極端にかけ離れた角度で液晶パネルに入射し、液晶セルの液晶分子、カラーフィルター、位相差フィルム等により正面に散乱された光成分は、黒表示輝度の著しい増加させ、コントラスト低下の原因となっていた。
前記集光シート及び前記面光源からなるバックライトユニットから出射された光量を測定したとき、該液晶表示装置の表示画面の法線に対して、観察者が前記液晶表示画面を視認するときの鉛直方向または水平方向に傾けられた出射角度50°から85°の範囲の光量の平均値が、該法線方向の光量に対して12%以下であることが好ましく、8%以下であることがさらに好ましく、4%以下であることがコントラストの観点で特に好ましい。
特に本発明の液晶表示装置がTNモード液晶セルを用いる場合、上記集光シートが前記TNモード液晶セルの面内位相差が最大となる方向に集光し、且つその方向のサイドローブ光が少ない場合に顕著な効果を奏し、好ましいが、液晶セルの画素とのモアレを防止するためにプリズムの稜線を画素のブラックマトリックスに対して1〜20°の範囲で傾けてもよい。
形状の特徴としては、三角形状の頂角が95〜130°が好ましく、100〜120°がより好ましい。前記頂角が95°未満であると、サイドローブ光の影響により、黒表示輝度の著しい増加の原因となりやすい。
一方、前記頂角が130°を超えると、集光効果が低下し、正面方向の輝度が低下することがある。
特に、本発明の光学フィルムにおいて、低屈折率層及び高屈折率層を形成した支持体の反対面に、断面が二等辺三角形状であり、その頂角が95〜130°であるプリズムが形成された集光シートは、高機能化の観点で好ましい。
また、前記支持体上の面内に所定の間隔をもって光学調整部が複数に配設されたプリズムシートも好ましい態様であり、該光学調整部としては、光反射性を有するもの、光拡散性を有するもの、屈折率差を利用するものがあり、特に光反射性を有する光学調整部であることが好ましい。
これら光学調整部は、特開2008−003515号公報、特開2008−176197号公報に記載された光学シートの光学調整部と同義である。
プリズムシートの製造方法は、感光層形成工程と、露光工程と、光学調整部形成工程とを少なくとも含む単位工程を複数回含み、必要に応じて、凹凸部形成工程、現像工程(液体現像工程)、第二の支持体形成工程などのその他の工程を含んでなる。
なお、本実施形態におけるプリズムシートの製造方法では、感光層形成工程、露光工程、及び光学調整部形成工程が、少なくともこの順で行われる単位工程を複数回行うため、例えば、第1の感光層形成工程、第1の露光工程、及び第1の光学調整部形成工程が行われた後に、前記支持体と略同じ光学特性を示す支持層を形成する支持層形成工程が行われ、該支持層に再び感光層を形成する第2の感光層形成工程、第2の露光工程、及び第2の光学調整部形成工程が行われることとなる。したがって、感光層、及び光学調整部は、前記支持体の厚さ方向において所定間隔をもって複数回形成されることとなる。
前記凹凸部形成工程は、支持体の少なくとも一方の表面(第一の表面)に、光を集光乃至散乱させる凹凸部を形成する工程である。市販のプリズムシート、レンチキュラーレンズシート、フライアイレンズシート、拡散シートなどを用いる場合は、該凹凸部形成工程を省くことができる。
前記凹凸部は、プリズムシートにおける支持体の第一の表面とは反対側に位置する面(後述する第四の表面)にも形成してもよい。
前記凹凸部の形成方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができ、例えば、支持体上に、光硬化性樹脂などを含む塗布液を塗布し、凹凸を形成した金型などに押し付けた状態で、露光し、前記光硬化性樹脂を硬化させた後、金型を外すことにより形成することができる。
また、前記凹凸部は、ポリカーボネートなどの熱可塑性のシートが溶融状態のうちに金属製の鋸歯状のプリズムシート原盤ロールを押し当てる方法、同じく熱可塑性の樹脂を片側に鋸歯状の形状をもった原盤の中に押し出し成型する方法などによっても形成することができる。
また、凹凸部が粒子などにより形成され、拡散性を有する場合は、前記拡散シートの説明で述べたような方法で凹凸部を形成することができる。
また、凹凸部が形成された支持体の製造方法としては、下記のようなプリズムシートの製造方法を用いてもよい。
前記支持体及び凹凸部の素材、その他の詳細は、前記プリズムシートの説明中で述べたとおりである。
前記プリズムシートの製造方法の一例について図面を参照して説明する。図4は、本発明が適用されるプリズムシートの製造装置80の構成を示す概念図である。このプリズムシートの製造装置80は、シート状体供給手段81と、塗布手段82と、乾燥手段89と、凹凸ロールであるエンボスロール83と、ニップロール84と、樹脂硬化手段85と、剥離ロール86と、保護フィルム供給手段87と、シート巻き取り手段88等とから構成される。
シートWの幅としては、0.1〜3mが、シートWの長さとしては、1,000〜100,000mが、シートWの厚さとしては、1〜300μmのものがそれぞれ一般的に採用される。ただし、これ以外のサイズの適用も妨げられるものではない。
以上により、プリズム形状の単位レンズが一軸方向に形成されたレンズ列が隣接して略全面に配列されたプリズムシートを作製することができる。
本発明においては、特にTNモード液晶セルに光学補償フィルムを用いる態様が顕著な効果を奏し、好ましい。
〈フィルムを形成するポリマー材料〉
光学補償フィルムを形成するポリマー材料としては、特に限定されないが、例えば、セルロースエステル、ポリカーボネート系ポリマー、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマー等を利用することができる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ノルボルネン等のシクロポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、又は前記ポリマーを混合したポリマー等から1種又は2種以上のポリマーを選択し、主成分として用いてポリマーフィルムを作製し利用することができる。また汎用されている市販品のポリマーフィルムを用いることもできる。
前記光学補償フィルムの材料としてセルロースアシレートを使用する場合、前記光学補償フィルムは、1種又は2種以上のセルロースアシレートを主成分として含有する。ここで「主成分として含有する」とは、フィルムの材料として用いられているセルロースアシレートが1種である場合は、当該セルロースアシレートをいい、複数種である場合は、最も高い割合で含有されるセルロースアシレートをいう。
セルロースには、β−1,4結合しているグルコース単位当り、2位、3位及び6位に遊離の水酸基がある。セルロースアシレートは特に限定はされないが、セルロースアセテート、またはアセチル基と他のアシル基を有するセルロースアシレートを用いることが好ましい。
これらの3つの水酸基のうち平均で2.00〜2.80の水酸基の水素原子がアシル基に置換され、好ましい第一の態様としては、全てがアセチル基であることである。
また、好ましい第二の態様としては、3つの水酸基のうち平均で2.00〜2.80の水酸基の水素原子がアシル基に置換され、且つそのうち0.50〜1.50がプロピオニル基及び/又はブチリル基で置換されているセルロースアセテート・プロピオネート、セルロースアセテート・ブチレート、又はセルロースアセテート・プロピオネート・ブチレートを用いることである。
好ましい第二の態様としては、セルロースアセテート・プロピオネートを用いることが特に好ましい。
3層共流延法により製造する場合は、コア層のセルロースアシレートの総アシル基置換度が上記範囲であることが好ましく、それより外側の層(以下ではスキン層という)のセルロースアシレートの総アシル置換度は、2.70を超え3.00以下であることが好ましく、2.75〜2.90であることが特に好ましい。
なお、本明細書では、セルロースアシレートのアシル基置換度は、セルロースの構成単位質量当りの結合脂肪酸量を測定して算出することができる。測定方法は、「ASTM D817−91」に準じて実施する。
前記光学補償フィルムは、可塑剤を含有していてもよい。前記光学補償フィルムの主成分(例えばセルロースアシレート)との相溶性が良い可塑剤は、ブリードアウトが生じ難く、低ヘイズであり、更に含水率及び透湿度を低減させるので、高品質で高耐久性を有するフィルムを得るのに有効である。
好ましくはリン酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル系化合物、多価アルコールエステル系可塑剤、ポリエステルオリゴマー系可塑剤、糖エステル系可塑剤、エチレン性不飽和モノマー共重合体系可塑剤であり、より好ましくは多価アルコール系可塑剤、ポリエステルオリゴマー系可塑剤、糖エステル系可塑剤、エチレン性不飽和モノマー共重合体系可塑剤であり、さらに好ましくは糖エステル系可塑剤である。
特に多価アルコールエステル系可塑剤、ポリエステルオリゴマー系可塑剤、糖エステル系可塑剤、及びエチレン性不飽和モノマー共重合体系可塑剤はセルロースアシレートとの相溶性が高く、ブリードアウト低減、低ヘイズ及び低透湿度の効果が高く、また温湿度変化や経時による可塑剤の分解及びフィルムの変質や変形が生じ難いため、好ましい。
可塑剤を2種類以上混合して使用する場合、少なくとも1種は糖エステル系可塑剤、またはポリエステルオリゴマー系可塑剤であることが好ましく、糖エステル系可塑剤であることがさらに好ましい。
多価アルコールエステル系可塑剤は2価以上の脂肪族多価アルコールとモノカルボン酸のエステルよりなる可塑剤であり、分子内に芳香環又はシクロアルキル環を有することが好ましい。好ましくは2〜20価の脂肪族多価アルコールエステルである。
アドニトール、アラビトール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ジブチレングリコール、1,2,4−ブタントリオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ヘキサントリオール、ガラクチトール、マンニトール、3−メチルペンタン−1,3,5−トリオール、ピナコール、ソルビトール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、キシリトール等を挙げることができる。
特に、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ソルビトール、トリメチロールプロパン、キシリトールが好ましい。
脂肪族モノカルボン酸としては、炭素数1〜32の直鎖又は側鎖を有する脂肪酸を好ましく用いることができる。炭素数は1〜20であることが更に好ましく、1〜10であることが特に好ましい。酢酸を含有させるとセルロースエステルとの相溶性が増すため好ましく、酢酸と他のモノカルボン酸を混合して用いることも好ましい。
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2−エチル−ヘキサン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸等の飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸等の不飽和脂肪酸等を挙げることができる。
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、又はそれらの誘導体を挙げることができる。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸等の安息香酸のベンゼン環にアルキル基、メトキシ基或いはエトキシ基などのアルコキシ基を1〜3個を導入したもの、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸等のベンゼン環を2個以上有する芳香族モノカルボン酸、又はそれらの誘導体を挙げることができる。特に安息香酸が好ましい。
本発明におけるポリエステルオリゴマーは、ジオールとジカルボン酸とから、例えば、混合して得られる重縮合体である。
ポリエステルオリゴマーの数平均分子量は300〜3000であることが好ましい。
ポリエステルオリゴマーの数平均分子量はGPC(Gel Permeation Chromatography)を用いて通常の方法で測定することができる。
例えば、カラム(東ソー(株)製 TSKgel Super HZM−H、TSKgel Super HZ4000及びTSKgel Super HZ2000)の温度を40℃として、溶離液としてTHFを用い、流速を0.35ml/minとし、検出をRI、注入量を10μl、試料濃度を1g/lとし、また標準試料としてポリスチレンを用いて行うことができる。
芳香族ジカルボン酸残基は、ジオールと芳香族ジカルボン酸を含むジカルボン酸とから得られた重縮合体に含まれる。
芳香族ジカルボン酸残基とはポリエステルオリゴマーの部分構造で、ポリエステルオリゴマーを形成している単量体の特徴を有する部分構造を表す。例えばジカルボン酸HOOC−R−COOHより形成されるジカルボン酸残基は−OC−R−COーである。
本発明に用いるポリエステルオリゴマーを構成する全ジカルボン酸残基中の芳香族ジカルボン酸残基比率は特に限定されないが、40mol%〜100mol%であることが好ましい。
芳香族ジカルボン酸残基比率を40mol%以上とすることで、十分な光学異方性を示すセルロースアシレートフィルムが得られる。
ポリエステルオリゴマーには混合に用いた芳香族ジカルボン酸により芳香族ジカルボン酸残基が形成される。
脂肪族ジカルボン酸残基は、ジオールと脂肪族ジカルボン酸を含むジカルボン酸とから得られた重縮合体に含まれる。
本明細書中では、脂肪族ジカルボン酸残基とはポリエステルオリゴマーの部分構造で、ポリエステルオリゴマーを形成している単量体の特徴を有する部分構造を表す。例えばジカルボン酸HOOC−R−COOHより形成されるジカルボン酸残基は−OC−R−CO−である。
本発明で好ましく用いられる脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸又は1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。
重縮合体には混合に用いた脂肪族ジカルボン酸より脂肪族ジカルボン酸残基が形成される。
脂肪族ジカルボン酸残基は、平均炭素数は特に限定されないが、4.0〜6.0であることが好ましく、4.0〜5.0であることがより好ましく、4.0〜4.8であることが更に好ましい。この範囲であれば、セルロースアシレートとの相溶性に優れ、セルロースアシレートフィルムの製膜時及び加熱延伸時においてもブリードアウトを生じにくいため好ましい。
具体的には、コハク酸残基を含むことが好ましく、2種用いる場合は、コハク酸残基とアジピン酸残基を含むことが好ましい。
すなわち、ポリエステルオリゴマーの形成における混合に、脂肪族ジカルボン酸は1種でも、2種以上を用いてもよく、2種用いる場合は、コハク酸とアジピン酸を用いることが好ましい。
コハク酸とアジピン酸の2種の脂肪族ジカルボン酸を用いることにより、ジオール残基の平均炭素数を少なくすることができ、セルロースアシレートとの相溶性の点で好ましい。
また、脂肪族ジカルボン酸残基の平均炭素数が4.0未満では合成が困難となるため、使用できない。
ジオール残基は、ジオールとジカルボン酸とから得られたポリエステルオリゴマーに含まれる。
本明細書中では、ジオール残基とはポリエステルオリゴマーの部分構造で、ポリエステルオリオゴマーを形成している単量体の特徴を有する部分構造を表す。例えばジオールHO−R−OHより形成されるジカルボン酸残基は−O−R−O−である。
ポリエステルオリゴマーを形成するジオールとしては芳香族ジオール及び脂肪族ジオールが挙げられ、特に限定はされないが、脂肪族ジオールが好ましい。
ポリエステルオリゴマーのジオールは特に限定はされないが、平均炭素数が2.0以上3.0以下の脂肪族ジオール残基を含むことが好ましい。脂肪族ジオール残基の平均炭素数が3.0より大きいとセルロースアシレートとの相溶性が低く、ブリードアウトが生じやすくなり、また、化合物の加熱減量が増大し、セルロースアシレートェブの乾燥時の工程汚染が原因と考えられる面状故障が発生する可能性が高まる。また、脂肪族ジオール残基の平均炭素数が2.0未満では合成が困難となるため、使用できない。
ポリエステルオリゴマーには混合に用いたジオールによりジオール残基が形成される。
前記ポリエステルオリゴマーの両末端は封止、未封止を問わないが、より好ましくは封止しているものである。
ポリエステルオリゴマーの両末端が未封止の場合、重縮合体はポリエステルポリオールであることが好ましい。
ポリエステルオリゴマーの両末端が封止されている場合、モノカルボン酸と反応させて封止することが好ましい。このとき、該重縮合体の両末端はモノカルボン酸残基となっている。
糖エステル系可塑剤で好ましいものとしては、フラノース構造又はピラノース構造を1個以上12個以下有する化合物中の水酸基の少なくとも1つをエステル化したエステル化合物が挙げられる。
フラノース構造又はピラノース構造を1個有する化合物(化合物(A))中の水酸基の全てもしくは一部をエステル化したエステル化化合物;及び
フラノース構造又はピラノース構造の少なくとも1種を2個以上12個以下結合した化合物(化合物(B))中の水酸基の全てもしくは一部をエステル化したエステル化化合物;が挙げられる。
以下、化合物(A)のエステル化化合物、及び化合物(B)のエステル化化合物を総称して、糖エステル化合物とも称す。
また、前記エステル化化合物が単糖類(α−グルコース、β−フルクトース)の安息香酸エステル、若しくは下記一般式(5)で表される単糖類の−OR512、−OR515、−OR522、−OR525の任意の2つ以上が脱水縮合して生成したm5+n5=2〜12の多糖類の安息香酸エステルであることが好ましい。
好ましい化合物(A)及び化合物(B)の例としては、例えば以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
化合物(A)の例としては、グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、キシロース、或いはアラビノースが挙げられる。
化合物(B)の例としては、ラクトース、スクロース、ニストース、1F−フラクトシルニストース、スタキオース、マルチトール、ラクチトール、ラクチュロース、セロビオース、マルトース、セロトリオース、マルトトリオース、ラフィノース或いはケストース挙げられる。このほか、ゲンチオビオース、ゲンチオトリオース、ゲンチオテトラオース、キシロトリオース、ガラクトシルスクロースなども挙げられる。
これらの化合物(A)及び化合物(B)の中で、特にフラノース構造とピラノース構造を両方有する化合物が好ましい。例としてはスクロース、ケストース、ニストース、1F−フラクトシルニストース、スタキオースなどが好ましく、更に好ましくは、スクロースである。また、化合物(B)において、フラノース構造若しくはピラノース構造の少なくとも1種を2個以上3個以下結合した化合物であることも、好ましい態様の1つである。
オリゴ糖は、澱粉、ショ糖等にアミラーゼ等の酵素を作用させて製造されるもので、本発明に適用できるオリゴ糖としては、例えば、マルトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、キシロオリゴ糖が挙げられる。
前記光学補償フィルムとして用いられるセルロースアシレートフィルムは、溶液製膜法(ソルベントキャスト法)によって製膜されたフィルムであるのが好ましい。以下、具体例として、セルロースアシレートフィルムの製造方法について説明するが、本発明に用いられる光学補償フィルムは、セルロースアシレートフィルムに限定されるものではない。
ソルベントキャスト法では、セルロースアシレートを有機溶媒に溶解して調製されたドープを、金属等からなる支持体の表面にキャストして、乾燥して製膜し、その後、膜を支持体面から剥ぎ取り、所望により延伸処理することで製造される。
エーテル、ケトン及びエステルは、環状構造を有していてもよい。エーテル、ケトン及びエステルの官能基(すなわち、−O−、−CO−及び−COO−)のいずれかを二つ以上有する化合物も、有機溶媒として用いることができる。有機溶媒は、アルコール性水酸基のような他の官能基を有していてもよい。二種類以上の官能基を有する有機溶媒の場合、その炭素原子数はいずれかの官能基を有する溶媒の上記した好ましい炭素原子数範囲内であることが好ましい。
炭素原子数が3〜12のケトン類の例には、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン及びメチルシクロヘキサノンが含まれる。
炭素原子数が3〜12のエステル類の例には、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート及びペンチルアセテートが含まれる。
二種類以上の官能基を有する有機溶媒の例には、2−エトキシエチルアセテート、2−メトキシエタノール及び2−ブトキシエタノールが含まれる。
二種類以上の有機溶媒を混合して用いてもよい。
剥ぎ取り前乾燥における無風で乾燥する以外の時間は、不活性ガスを送風することにより乾燥を行なうことができる。このときの風温は0℃〜180℃が好ましく、40℃〜150℃がさらに好ましい。
流延するセルロースアシレート溶液は同一の溶液を用いてもよいし、異なるセルロースアシレート溶液を用いてもよい。複数のセルロースアシレート層に機能をもたせるために、その機能に応じたセルロースアシレート溶液を、それぞれの流延口から押し出せばよい。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、紫外線吸収層、偏光層など)と同時に流延することもできる。
なお、3層以上の積層構造を有している場合に限り、フィルム製膜時に支持体と接していない側の表面層のことをスキンA層とも言う。
3層構造であるとき、両面の表面層に含まれるセルロースアシレートは同じアシル置換度のセルロースアシレートを用いることが、製造コスト、寸法安定性および環境湿熱変化に伴うカール量低減の観点から好ましい。
前記光学補償フィルムとして、上記方法で作製されたセルロースアシレートフィルムに、さらに延伸処理を施し、そのレターデーションを調整した延伸フィルムを用いてもよい。積極的に幅方向(製膜時の流延方向と直交する方向)に延伸する方法は、例えば、特開昭62−115035号、特開平4−152125号、特開平4−284211号、特開平4−298310号、及び特開平11−48271号の各公報などに記載されている。フィルムの延伸は、常温又は加熱条件下で実施する。加熱温度は、フィルムのガラス転移温度を挟む±20℃であることが好ましい。これは、ガラス転移温度より極端に低い温度で延伸すると、破断しやすくなり所望の光学特性を発現させることができない。また、ガラス転移温度より極端に高い温度で延伸すると、延伸により分子配向したものが熱固定される前に、延伸時の熱で緩和し配向を固定化することができず、光学特性の発現性が悪くなる。
二軸延伸には、同時二軸延伸法と逐次二軸延伸法があるが、連続製造の観点から逐次二軸延伸方法が好ましく、ドープを流延した後、バンドもしくはドラムよりフィルムを剥ぎ取り、幅方向(長手方法)に延伸した後、長手方向(幅方向)に延伸される。
本発明に使用する前記光学補償フィルムの好ましい例は、光学補償フィルムの3方向の屈折率において、面内最大方向をnx、nxと垂直方向の屈折率をny、厚み方向の屈折率をnzとした場合、nx>ny>nzを満足する光学補償フィルムである。
前記光学補償フィルムの膜厚は、特に限定されないが、10〜200μmであることが好ましい。薄型化の観点では、膜厚は薄いほどよいが、10μm未満であると、取り扱い性が損なわれる傾向がある。より好ましくは10〜80μm、さらに好ましくは10〜60μm、特に好ましくは10〜50μm、最も好ましくは10〜40μmである。
また、スキン層が10μm以上になると、全体の膜厚を薄形する上でコア層の厚みが制限されるため、コア層の光学発現性を有効に利用することが難しくなる。
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して高屈折率層用塗布液Aとした。
トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA、日本化薬(株)製)750.0質量部に、重量平均分子量15000のポリ(グリシジルメタクリレート)270.0質量部、メチルエチルケトン730.0質量部、シクロヘキサノン500.0質量部及び光重合開始剤(イルガキュア184、日本チバガイギー(株)製)50.0質量部を添加して攪拌した。孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過して高屈折率層用塗布液Aを調製した。
ZrO2微粒子含有ハードコート剤(デソライトZ7404[屈折率1.72、固形分濃度:60質量%、酸化ジルコニウム微粒子含量:70質量%(対固形分)、酸化ジルコニウム微粒子の平均粒子径:約20nm、溶剤組成:MIBK/MEK=9/1、JSR(株)製])10.0質量部に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)3.0質量部、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)0.1質量部、下記式で表されるSP−13を0.1質量部、メチルイソブチルケトン86.9.質量部を添加して攪拌した。十分に攪拌したのち、孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過して高屈折率層用塗布液Bを調製した。
ZrO2微粒子含有ハードコート剤(デソライトZ7404[屈折率1.72、固形分濃度:60質量%、酸化ジルコニウム微粒子含量:70質量%(対固形分)、酸化ジルコニウム微粒子の平均粒子径:約20nm、溶剤組成:MIBK/MEK=9/1、JSR(株)製])15.0質量部、SP−13を0.1質量部、メチルイソブチルケトン85.0質量部を添加して攪拌した。孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過して高屈折率層用塗布液Cを調製した。
<中空シリカ粒子分散液の調製>
中空シリカ粒子微粒子ゾル(イソプロピルアルコールシリカゾル、触媒化成工業(株)製CS60−IPA、平均粒子径60nm、シエル厚み10nm、シリカ濃度20%、シリカ粒子の屈折率1.31)500質量部に、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン20質量部、およびジイソプロポキシアルミニウムエチルアセテート1.5質量部加え混合した後に、イオン交換水9質量部を加えた。60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8質量部を添加し、分散液を得た。その後、シリカの含率がほぼ一定になるようにシクロヘキサノンを添加しながら、圧力30Torrで減圧蒸留による溶媒置換を行い、最後に濃度調整により固形分濃度18.2%の分散液を得た。得られた分散液のIPA残存量をガスクロマトグラフィーで分析したところ0.5%以下であった。
DPHA 1.0質量部
P−1 1.6質量部
中空シリカ粒子分散液(18.2%) 26.4質量部
RMS−033 0.4質量部
イルガキュア907 0.3質量部
M−1 1.9質量部
MEK 168.4質量部
DPHA:ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物、日本化薬(株)製
イルガキュア907:重合開始剤(日本チバガイギー(株)製)
RMS−033:メタクリロキシ変性シリコーン(Gelest(株)製)
膜厚80μmのトリアセチルセルロースフィルム(TD−80UF、富士フイルム(株)製)上に、低屈折率層用塗布液をスロットルダイを有するコーターを用いて直接押し出して表2に示す構成で塗布した。次に低屈折率層上に、高屈折率層用塗布液A〜Cの中から表1に従って選択した高屈折率層用塗布液をスロットルダイを有するコーターを用いて直接押し出して下記表に示す構成で塗布した。
各層の塗布液量は、予めPETフィルム上に同液を塗布した際に所望の膜厚になる液量をそのままトリアセチルセルロースフィルム上にも適用した。このPETフィルム上の膜厚を実際の膜厚として下記表に記載する。PETフィルム上の膜厚は反射分光膜厚計“FE−3000”(大塚電子(株)製)を用いて算出した。なお、各層の屈折率の測定は各層の塗布液を約4μmの厚みになるようにガラス板に塗布し、アッベ屈折率計(アタゴ(株)製)にて測定した。
<光学フィルムの透過率>
光学フィルムを株式会社村上色彩研究所製変角分光測色システムGCMS−3Bを用い、入射角0°及び60°における波長450nmの透過率、及び入射角0°及び60°における波長550nmの透過率をそれぞれ測定した。透過率を測定するため、透過率測定モードを用い、入射角0°の測定の時は計測器の設定を、入射角0°、検出角0°とし、入射角60°の測定の時は計測器の設定を、入射角60°、検出角60°とした。
TN型液晶セルを使用した液晶表示装置(MRT−191S、三菱電機(株)製)のバックライト側の偏光板の保護フィルム上に、光学フィルム1のトリアセチルセルロース側の面が前記保護フィルム側となるように貼り合せることで実施例1の液晶表示装置を作製した。
<横黄色味の大きさ>
作製したTN型液晶表示装置に、RGB全てが215の中間調の信号(RGB全てが0で黒表示、RGB全てが255で白表示)を送り、正面(表示面法線方向:極角0°、方位角0°)と横方向(極角60度、方位角0度)の色度値をBM-5A(Topcon社製)で
測定した。
ここで、色差Δu’v’は以下の式に基づいて算出される。
この値が小さいほど中間調の横黄色味着色が少なく、表示性能が好ましい。
作製したTN型液晶表示装置に、RGB全てが255の信号を送って白表示とし、正面の輝度値をBM-5A(Topcon社製)で測定した。この値が大きいほど光学フィルムの透過率が高く、光利用効率が高い。
<セルロースアシレート溶液1Cの調製>
セルロースアシレートおよび下記の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、セルロースアシレート溶液1Cを調製した。
―――――――――――――――――――――――――――
セルロースアシレート溶液1Cの組成
―――――――――――――――――――――――――――
セルロースアシレートCE−1 100.0質量部
ポリエステルオリゴマーA−1 10.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 403.0質量部
メタノール(第2溶媒) 60.2質量部
―――――――――――――――――――――――――――
*CE−1:アセチル置換度2.42、全置換度2.42
セルロースアシレートおよび下記の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、セルロースアシレート溶液1Sを調製した。
―――――――――――――――――――――――――――
セルロースアシレート溶液1Sの組成
―――――――――――――――――――――――――――
セルロースアシレートCE−2 100.0質量部
ポリエステルオリゴマーA−1 5.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 403.0質量部
メタノール(第2溶媒) 60.2質量部
―――――――――――――――――――――――――――
*CE−2:アセチル置換度2.81、全置換度2.81
下記の組成物を分散機に投入し、攪拌して各成分を溶解し、マット剤溶液1を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
マット剤溶液1の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
平均粒子サイズ16nmのシリカ粒子
(AEROSIL R972、 日本アエロジル(株)製) 2.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 72.4質量部
メタノール(第2溶媒) 10.8質量部
セルロースアシレート溶液1S 10.3質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
コア層用ドープはセルロースアシレート溶液1C、外層用ドープは、セルロースアシレート溶液1Sの100質量部に対して、上記マット剤溶液1を1.35質量部を混合したものとした。
185℃の雰囲気温度で残留溶媒含量1%未満の上記フィルムを固定端一軸延伸で延伸倍率1.05倍のMD延伸を行った後、185℃の雰囲気温度で残留溶媒含量1%未満の上記フィルムをテンターゾーンで延伸倍率1.30倍のTD延伸を行った。
その後、クリップを外して乾燥させ、幅2000mmの光学補償フィルム1を製造した。作製された光学補償フィルム1の残留溶媒量は0.1%であり、膜厚は50μmであった。
結果を下記表に記載する。
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光子を作製した。
次に、作製した光学補償フィルム1を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて偏光子の片側に貼り付け、さらに偏光子の反対側に保護用TACフィルムを貼り付けた。このとき、ポリビニルアルコールの長手方向と光学補償フィルム1の長手方向が一致するように貼り付け、光学補償フィルム1の遅相軸および偏光子の透過軸が平行になるように配置した。
本発明品であるリア側用の偏光板1のバックライト側には、高屈折率層をバックライト側へ向けて、実施例1で用いた光学フィルム1を貼り付けた。
この様にして、偏光板1を作製した。
比較例である偏光板2は、リア側用の偏光板2のバックライト側に、光学フィルム1に代えて膜厚80μmのトリアセチルセルロースフィルムを貼り付けた。この様にして、偏光板2を作製した。
下記のようにしてプリズムシートを作製した。
〔プリズム層塗布液の調整〕
下記処方のプリズム層塗布液を調整した。
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、50℃に加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、塗布液を調製した。なお、硬化後のプリズム層の屈折率は1.59であった。前記プリズム層の屈折率は、同一の液を平坦な塗布膜として形成し、プリズムカプラー屈折率測定機(SPA4000 Sairon Technology Inc.)により測定した。
・エベクリル3700(ダイセルUBC(株)製) 2.55質量部
・NKエステルBPE−200(新中村化学(株)製) 0.85質量部
・アロニックスM−110(東亞合成(株)製) 0.85質量部
・ニューフロンティアBR−31(第一工業製薬(株)製) 4.25質量部
・メチルエチルケトン 2.89質量部
・ルシリンTPO−L(BASF(株)製) 0.17質量部
両面に易接着処理を施した厚み25μmの透明PET製の支持体の第一の表面に、前記で調製したプリズム層塗布液を乾燥質量で14g/m2となるように塗布し、80℃で1分間乾燥させた後、該プリズム層を、断面形状が頂角90°の二等辺三角形であり、ピッチ(底辺の長さ)50μmのストライプ状にプリズム形状が彫刻された金属の型(金型)に押し当てた。この押し当て状態で、前記支持体の第二の表面側から、高圧水銀灯により露光し、膜を硬化させ、金型から剥離し、プリズムシートA(凹凸部を形成した支持体)を得た。
下記処方で、光学調整部形成用の白色反射層用塗布液を調整した。
[ホワイト顔料分散母液の組成]
・ポリビニルブチラール
(エスレックB BL−SH、積水化学工業(株)製) 2.7質量部
・ルチル型酸化チタン
(JR805、テイカ(株)製、質量平均粒子径0.29μm) 35.0質量部
・分散助剤(ソルスパース20000、アビシア(株)製) 0.35質量部
・n−プロピルアルコール 62.0質量部
上記組成物を、アイガー社製モーターミルM50によりジルコニアビーズを用いて分散し、ホワイト顔料分散母液を調製した。
・上記で調製されたホワイト顔料分散母液 1,200質量部
・ワックス系化合物
ステアリン酸アミド(ニュートロン2、日本精化(株)製) 5.7質量部
ベヘン酸アミド(ダイヤミッドBM、日本化成(株)製) 5.7質量部
ラウリン酸アミド(ダイヤミッドY、日本化成(株)製) 5.7質量部
パルミチン酸アミド(ダイヤミンドKP、日本化成(株)製) 5.7質量部
エルカ酸アミド(ダイヤミッドL−200、日本化成(株)製) 5.7質量部
オレイン酸アミド(ダイヤミッドO−200、日本化成(株)製) 5.7質量部
・ロジン(KE−311、荒川化学(株)製、成分:樹脂酸80〜97%;樹脂酸成分:アビエチン酸30〜40%、ネオアビエチン酸10〜20%、ジヒドロアビエチン酸14%、テトラヒドロアビエチン酸14%) 80.0質量部
・界面活性剤(メガファックF−780F、固形分30%、大日本インキ化学工業社製) 16.0質量部
・n−プロピルアルコール 1,600質量部
・メチルエチルケトン 580質量部
厚み25μmのPET製支持体上に、前記で調製した白色反射層塗布液を、乾燥膜厚が2μmになるように塗布し、100℃で2分間乾燥させ、白色反射シートを作製した。
下記処方のポジ型感光層用塗布液を調製した。
・フェノールノボラック樹脂
(住友デュレズ株式会社製、PR−50716、融点:76℃) 2.5質量部
・フェノールノボラック樹脂
(住友デュレズ株式会社製、PR−51600B、融点:55℃) 3.5質量部
・1,2−ナフトキノン(2)
ジアジド−4−スルフォン酸クミルフェノールエステル 2.0質量部
・メチルエチルケトン 40質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 20質量部
・界面活性剤
(大日本インキ株式会社製、メガファックF−176PF) 0.1質量部
下記組成のアルカリ現像液を調製した。
・炭酸ナトリウム 59質量部
・重炭酸ナトリウム 32質量部
・水 720質量部
・ブチルセロソルブ 1質量部
図5に示すように、前記で作製したプリズムシートA(凹凸部5を形成した支持体2)の平坦な第二の表面4側に、前記で調製したポジ型感光層用塗布液を、乾燥膜厚が0.5μmになるように塗布し、100℃で2分間乾燥させ、前記支持体2の第二の表面4上にポジ型感光層8を形成した。
次に、図6に示すように、前記支持体2の凹凸部5を形成した第一の表面3側から、平行光線照射機(マスクアライメント装置M−2L、ミカサ(株)製)を用いて、平坦な前記第二の表面4の法線方向に平行に紫外線照射し、前記ポジ型感光層を露光した。図6に符号6で示す部分が、光の不通過部(光束密度の低い部分)である。
上記部分的にポジ型感光層8を有する支持体2の、前記ポジ感光層8が形成された第二の表面4に、図8に示すように、前記で作製した白色反射層9を設けた白色反射シート10を、粘着性を有する前記ポジ型感光層8に第二の表面4に白色反射層9が接触するように配置し、ラミネート装置にて熱ラミネート(速度:0.5m/min.加熱温度:80℃)した。その後、図9に示すように、白色反射シート10を支持体2から剥離することにより、前記ポジ型感光層8の形成部に12μm巾のストライプ状に、白色反射層9が転写された支持体2を得て、プリズムシートBを形成した。該白色反射層9が、サイドローブ防止部7であり、その光反射率は、70%であった。
両面に易接着処理を施した厚み25μmの透明PET製の支持体の第一の表面に、前記で調製したプリズム層塗布液を乾燥質量で14g/m2となるように塗布し、80℃で1分間乾燥させた後、該プリズム層を、断面形状が頂角110°の二等辺三角形であり、ピッチ(底辺の長さ)50μmのストライプ状にプリズム形状が彫刻された金属の型(金型)に押し当てた。この押し当て状態で、前記支持体の第二の表面側から、高圧水銀灯により露光し、膜を硬化させ、金型から剥離し、プリズムシートC(凹凸部を形成した支持体)を得た。
市販品の液晶表示装置から取り外した面光源上に上記の各プリズムシートを配置したバックライトユニットを作製した。
作製した頂角が90°であるプリズムシートA、頂角が90°であるプリズムシートであって、さらに部分的に光反射性を有するサイドローブ防止部7が複数形成された集光性の光学シートであるプリズムシートB、頂角が110°であるプリズムシートCを、表9の内容となるように配置した。
上記プリズムシートを設置した各バックライトユニット平面光源上に、輝度計(BM−7:トプコン(株))を設置し、光度の測定を行った。プリズムシートのないバックライト平面光源のみの正面輝度を1としたときの、光学シートを敷いた場合の正面輝度の倍率を用いて輝度評価を行い、以下のように分類した。
A: 1.3以上
B: 1.1以上、1.3未満
C: 1.1未満
上記プリズムシートを設置したバックライトユニットについて、輝度計(BM−7:トプコン(株))にて、光度の測定を行った。
正面を0°として、プリズムシートの集光方向に対して受光機を5°刻みで±85°走査し、プリズムシートから出射される光度の角度分布を測定し、出射角度50°から85°の範囲で測定した光量の平均値を求め、表9に記載した。
なお、光度と出射角度の関係を各プリズムシートについて正面(0°)で測定した光度(cd)を基準に規格化して図3に示す。
液晶セルと偏光板が表8に記載した内容となるように、さらに各プリズムシートを組み込んだバックライトユニットが表9に記載した内容となるように液晶表示装置(ディスプレイ20〜28)を組み立てた。
なお、液晶セルはTNモードの市販品であるサムスン製LS−XL2370KFを使用し、画面の長辺方向を水平方向、短辺方向が鉛直方向とし、上記の偏光板1又は偏光板2に偏光板を貼り替えた。その際、各偏光板はEモード配置にした。
各プリズムシートは、凸部を液晶セル側へ向けてあり、その集光方向は、表8、表9に記載するように鉛直方向、又は水平方向となるように配置した。
膜厚が40μmであるトリアセチルセルロースフィルム(フジタック)の一方の表面に、光学フィルム4と同一処方、同一方法で低屈折率層及び高屈折率層を形成し、光学フィルム30とした。
光学補償フィルム1を用いた偏光板1の保護フィルムの代わりに前記光学フィルム30を用いて作製した偏光板30を得た。
前記ディスプレイ23の光学補償フィルム1を貼付した偏光板1の代わりに、偏光板30をバックライト側偏光板として用いたTNモード液晶表示装置30の色差、正面輝度はディスプレイ23と同等の優れたものであった。
両面に易接着処理を施した厚み25μmの透明PET製の支持体の第一の表面に、光学フィルム4と同一処方、同一方法で低屈折率層及び高屈折率層を形成し、光学フィルム40とした。
光学フィルム40の第二の表面に前記で調製したプリズム層塗布液を乾燥質量で14g/m2となるように塗布し、80℃で1分間乾燥させた後、該プリズム層を、断面形状が頂角110°の二等辺三角形であり、ピッチ(底辺の長さ)50μmのストライプ状にプリズム形状が彫刻された金属の型(金型)に押し当てた。この押し当て状態で、前記支持体の第一の表面側から、高圧水銀灯により露光し、膜を硬化させ、金型から剥離し、プリズムシート40を得た。このプリズムシート40のプリズム形状はプリズムシートCと同じである。
集光方向が鉛直方向となるようにプリズムシート40を配置したTNモード液晶表示装置40は、測定された鉛直方向50°〜80°の平均の光度は正面光度の1.8%であった。
さらにTNモード液晶表示装置40を評価した結果、色差、正面輝度はディスプレイ23と同等の優れたものであった。
12、14 基板
16、18 偏光子
20 光学補償フィルム
24 保護フィルム
30 バックライト
PL1、PL2 偏光板
LC 液晶セル
40 光学フィルム
41 支持体フィルム
42 低屈折率層
43 高屈折率層
1 プリズムシート
2 支持体
3 第一の表面
4 第二の表面
5 凹凸部
6 不通過部
7 サイドローブ防止部
8 ポジ型感光層
9 白色反射層
80 プリズムシート製造装置
81 シート供給手段
82 塗布手段
83 エンボスロール
84 ニップロール
85 樹脂硬化手段
86 剥離ロール
87 保護フィルム供給手段
88 シート巻取り手段
89 乾燥手段
W 支持体
Claims (10)
- バックライト、並びにバックライト側から偏光子及び液晶セルをこの順で少なくとも有する液晶表示装置であって、
前記バックライトと前記偏光子との間に、バックライト側から、高屈折率層及び低屈折率層の順に配置された屈折率差のある界面が存在し、且つ前記高屈折率層と前記バックライトとの間には、前記高屈折率層と比較して低屈折率の層が存在しない光学フィルムを有し、
前記高屈折率層の光学膜厚(波長550nm)が530〜580nmであり、且つ前記低屈折率層の光学膜厚(波長550nm)が100〜210nmであることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記光学フィルムの波長450nmにおける層面の正面方向の透過率(A)と斜め60度方向の透過率(B)との比(A/B)が0.7〜0.99であり、波長550nmにおける層面の正面方向の透過率(C)と斜め60度方向の透過率(D)との比(C/D)が1.1〜1.4であり、透過率(C)が97.5%以上である請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記高屈折率層の屈折率(波長550nm)が、1.5〜2.6である請求項1又は2に記載の液晶表示装置。
- 前記低屈折率層の屈折率(波長550nm)が、1.2〜1.4である請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記高屈折率層及び前記低屈折率層の支持体フィルムを、前記低屈折率層と偏光子との間に有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 表示面法線方向(極角0°、方位角0°)と、表示面横方向(極角60°、方位角0°)の色差Δu’v’が0.065未満である請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 支持体フィルムと、その上に、低屈折率層及び高屈折率層をこの順で有し、前記高屈折率層上に高屈折率層よりも低屈折率の層が存在せず、前記高屈折率層の光学膜厚(波長550nm)が530〜580nmであり、且つ前記低屈折率層の光学膜厚(波長550nm)が100〜210nmである光学フィルム。
- 波長450nmにおける層面の正面方向の透過率(A)と斜め60度方向の透過率(B)との比(A/B)が0.7〜0.99であり、波長550nmにおける層面の正面方向の透過率(C)と斜め60度方向の透過率(D)との比(C/D)が1.1〜1.4であり、透過率(C)が97.5%以上である請求項7に記載の光学フィルム。
- 偏光板の保護フィルムが請求項7又は8に記載の光学フィルムである、バックライト側の偏光板。
- 請求項7又は8に記載の光学フィルムにおいて、前記低屈折率層及び高屈折率層が形成された支持体フィルムの反対面に、さらに集光機能を有する凹凸が形成された集光シート。
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