JP5879278B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、広視野角特性を有する液晶表示装置に関する。
従来液晶表示装置には、そのモードに応じて、様々な光学特性を示す光学フィルムが光学補償に利用されている。例えば、TNモード液晶表示装置の光学補償フィルムとして、ポリマーフィルムからなる透明支持体上に、液晶組成物からなる光学異方性層を有する光学補償フィルムが提案されている(特許文献1)。
TNモードの課題として、液晶ダイレクター方向に対して45度の位置(通常下方位)において斜めから観察した場合、どの階調でも黒つぶれもしくは階調の反転(階調における明暗の逆転)がおき、表示品位を著しく損ねることがある。この解決手段として、偏光板の吸収軸を液晶ダイレクターに対し、平行でも直交でもない向きにする提案がなされている(特許文献2、3)。
特許第2587398号公報 特開平09−61630号公報 特許第4687507号公報
しかしこの構成では、偏光板の吸収軸に対して光学異方性層が45度に配置されているため、その正面位相差により、正面白輝度が低下してしまう問題がある。また、ある方位において斜め観察を行った場合、実画像表示での印象が悪く、表示品位を損ねてしまう可能性がある。ここで実画像表示での印象とは、実画像再現性を意味しており、正面画像と斜め方向画像との階調再現性と色味の差のことをいう。
近年、タブレット型パーソナル・コンピュータやスマートフォンの登場により、コンテンツに合わせてディスプレイの観察方向を様々に変えるようになり、全方位での視野角表示性能向上の重要性が高まっている。また、タブレット型パーソナル・コンピュータやスマートフォンは携帯性に優れることから、屋外などの明るい環境下における使用機会も増加しており、低消費電力で明るい表示のディスプレイが望まれている。
本発明の目的は、正面白輝度の低下を抑制し、かつ、視野角表示性能のよい液晶表示装置、特にTNモード液晶表示装置を提供することを課題とする。
また、本発明では、TNモード液晶表示装置の低消費電力(正面輝度低下を抑制)を維持し、TNモード液晶表示装置の最大の課題である下方向での階調反転改善および全方位での視野角特性の改善をし、明るく視野角表示表示性能に優れた液晶表示装置を提供する。
前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
[1]
互いに吸収軸を直交して配置される第1及び第2の偏光層と、
第1及び第2の偏光層の間に、互いに対向して配置され、かつ、少なくとも一方が透明電極を有する第1及び第2の基板と、
第1及び第2の基板との間に配置された捩れ配向モード液晶セルと、
第1の偏光層と液晶セルとの間に配置された、第1の透明支持体と第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層を含む第1の光学補償フィルムと、
第2の偏光層と該液晶セルとの間に配置された、第2の透明支持体と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層を含む第2の光学補償フィルムと、を少なくとも有する液晶表示装置であって、
第1の偏光板の吸収軸が、第1の偏光板に隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して45°の角度に配置されており、
第1の透明支持体が位相差を有し、その面内遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して平行または直交に配置されており、
第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して直交に配置されており、
第2の透明支持体が位相差を有し、その面内遅相軸が液晶セル基板表面における液晶のダイレクター方向に対して平行または直交に配置されており、
第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸が隣接する液晶セル基板表面における液晶のダイレクター方向に対して直交に配置されており、
第1と第2の透明支持体は、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が0〜200nmであり、厚み方向のレターデーションRth(550)が−100〜200nmであり、
第1と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層は、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が10〜100nmであり、および、
面内遅相軸に直交する面内において、法線方向から40度傾いた方向から測定したレターデーションR[+40°]と、該法線に対して逆に40度傾いた方向から測定したレターデーションR[−40°]の比が、下記式(I)または(II)を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
R[+40°]>R[−40°]の場合
1.1≦R[+40°]/R[−40°]≦40・・・(I)
R[+40°]<R[−40°]の場合
1.1≦R[−40°]/R[+40°]≦40・・・(II)
[2]
第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸方向の位相差を正とした時、第1の透明支持体の位相差と第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の位相差の和Re1_sumが、−150nm ≦ Re1_sum ≦ 60nmであり、かつ、第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸方向の位相差を正とした時、第2の透明支持体の位相差と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の位相差の和Re2_sumが、−150nm ≦ Re2_sum ≦ 60nmであることを特徴とする[1]に記載の液晶表示装置。
[3]
前記液晶化合物が重合性液晶化合物であることを特徴とする[1]又は[2]に記載の液晶表示装置。
[4]
前記液晶化合物がディスコティック化合物であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
[5]
第1の透明支持体と第2の透明支持体の波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)の差、および波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth(550)の差がそれぞれ10nm未満であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
[6]
第1の透明支持体と第2の透明支持体の波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)の差、もしくは、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth(550)の差の、少なくとも一方が10nm以上であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
[7]
第1の偏光層、第1の透明支持体、第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層、第1及び第2の基板との間に配置された捩れ配向モード液晶セル、第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層、第2の透明支持体、第2の偏光層の順で積層されたことを特徴とする[1]〜[6]のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
[8]
第1の偏光層、第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層、第1の透明支持体、第1及び第2の基板との間に配置された捩れ配向モード液晶セル、第2の透明支持体、第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層、第2の偏光層の順で積層されたことを特徴とする[1]〜[]のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
[9]
互いに吸収軸を直交して配置される第1及び第2の偏光層と、
第1及び第2の偏光層の間に、互いに対向して配置され、かつ、少なくとも一方が透明電極を有する第1及び第2の基板と、
第1及び第2の基板との間に配置された捩れ配向モード液晶セルと、
第1の偏光層と液晶セルとの間に配置された、第1の透明支持体と第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層と光学異方性層Aを含む第1の光学補償フィルムと、
第2の偏光層と該液晶セルとの間に配置された、第2の透明支持体と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層と光学異方性層Bを含む第2の光学補償フィルムと、を少なくとも有する液晶表示装置であって、
第1の偏光板の吸収軸が、第1の偏光板に隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して45°の角度に配置されており、
第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して直交に配置されており、
光学異方性層Aの面内遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して平行に配置されており、
第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸が隣接する液晶セル基板表面における液晶のダイレクター方向に対して直交に配置されており、
光学異方性層Bの面内遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して平行に配置されており、
第1と第2の透明支持体は、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が0〜200nmであり、厚み方向のレターデーションRth(550)が−100〜200nmであり、
第1と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層は、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が10〜100nmであり、および、
面内遅相軸に直交する面内において、法線方向から40度傾いた方向から測定したレターデーションR[+40°]と、該法線に対して逆に40度傾いた方向から測定したレターデーションR[−40°]の比が、下記式(I)または(II)を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
R[+40°]>R[−40°]の場合
1.1≦R[+40°]/R[−40°]≦40・・・(I)
R[+40°]<R[−40°]の場合
1.1≦R[−40°]/R[+40°]≦40・・・(II)
[10]
互いに吸収軸を直交して配置される第1及び第2の偏光層と、
第1及び第2の偏光層の間に、互いに対向して配置され、かつ、少なくとも一方が透明電極を有する第1及び第2の基板と、
第1及び第2の基板との間に配置された捩れ配向モード液晶セルと、
第1の偏光層と液晶セルとの間に配置された、第1の透明支持体と第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層と光学異方性層Aを含む第1の光学補償フィルムと、
第2の偏光層と該液晶セルとの間に配置された、第2の透明支持体と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層と光学異方性層Bを含む第2の光学補償フィルムと、を少なくとも有する液晶表示装置であって、
第1の偏光板の吸収軸が、第1の偏光板に隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して45°の角度に配置されており、
第1の透明支持体が位相差を有し、その面内遅相軸が第1の偏光板の吸収軸に対して平行または直交に配置されており、
第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して直交に配置されており、
光学異方性層Aの面内遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して平行に配置されており、
第2の透明支持体が位相差を有し、その面内遅相軸が第2の偏光板の吸収軸対して平行または直交に配置されており、
第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸が隣接する液晶セル基板表面における液晶のダイレクター方向に対して直交に配置されており、
光学異方性層Bの面内遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して平行に配置されており、
第1と第2の透明支持体は、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が0〜200nmであり、厚み方向のレターデーションRth(550)が−100〜200nmであり、
第1と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層は、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が10〜100nmであり、および、
面内遅相軸に直交する面内において、法線方向から40度傾いた方向から測定したレターデーションR[+40°]と、該法線に対して逆に40度傾いた方向から測定したレターデーションR[−40°]の比が、下記式(I)または(II)を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
R[+40°]>R[−40°]の場合
1.1≦R[+40°]/R[−40°]≦40・・・(I)
R[+40°]<R[−40°]の場合
1.1≦R[−40°]/R[+40°]≦40・・・(II)
[11]
第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸方向の位相差を正とした時、光学異方性層Aの位相差と第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の位相差の和Re1_sumが、−150nm ≦ Re1A_sum ≦ 60nmであり、かつ、第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸方向の位相差を正とした時、光学異方性層Bの位相差と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の位相差の和Re2_sumが、−150nm ≦ Re2B_sum ≦ 60nmであることを特徴とする[9]又は[10]に記載の液晶表示装置。
[12]
光学異方性層AおよびBは液晶化合物を含有する組成物の硬化層であることを特徴とする[9]〜[11]のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
[13]
前記第1及び第2の液晶化合物、又は光学異方性層A及びBに含有される液晶化合物が重合性液晶化合物であることを特徴とする[12]に記載の液晶表示装置。
[14]
前記第1及び第2の液晶化合物、又は光学異方性層A及びBに含有される液晶化合物がディスコティック化合物であることを特徴とする[12]又は[13]に記載の液晶表示装置。
[15]
前記第1及び第2の液晶化合物、又は光学異方性層A及びBに含有される液晶化合物が棒状液晶化合物であることを特徴とする[12]又は[13]に記載の液晶表示装置。
[16]
前記第1及び第2の液晶化合物がディスコティック化合物であり、光学異方性層A及びBに含有される液晶化合物が棒状液晶化合物である[14]又は[15]に記載の液晶表示装置。
[1
光学異方性層AとBは、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が5nm以上であり、
面内遅相軸に直交する面内において、法線方向から40度傾いた方向から測定したレターデーションR[+40°]と、該法線に対して逆に40度傾いた方向から測定したレターデーションR[−40°]の比が、下記式(III)または(IV)を満たすことを特徴とする[9]〜[1]のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
R[+40°]>R[−40°]の場合
R[+40°]/R[−40°]・・・(III)
R[+40°]<R[−40°]の場合
R[−40°]/R[+40°]・・・(IV)
[1
光学異方性層AとBは、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が5nm以上であり、
面内遅相軸に平行な面内において、法線方向から40度傾いた方向から測定したレターデーションR[+40°]と、該法線に対して逆に40度傾いた方向から測定したレターデーションR[−40°]の比が、下記式(III)または(IV)を満たすことを特徴とする[9]〜[1]のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
R[+40°]>R[−40°]の場合
R[+40°]/R[−40°]・・・(III)
R[+40°]<R[−40°]の場合
R[−40°]/R[+40°]・・・(IV)
[1
液晶表示装置の視認側に配置された光拡散層を有することを特徴とする[1]〜[1]のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
20
光拡散層が、透光性樹脂と、透光性樹脂の屈折率と異なる屈折率を有する透光性微粒子を含む層であり、且つ光拡散層のヘイズが10%以上であることを特徴とする[1]に記載の液晶表示装置。
[2
光拡散層が、入射光の入射角度によって、光の透過状態が異なる異方性散乱層を有することを特徴とする[1]又は[20]に記載の液晶表示装置。
[2
液晶表示装置の視認側に配置された光拡散層と液晶表示装置の視認側の反対側に配置されたバックライトユニットとを備え、バックライトユニットから射出される光の輝度半値幅角度が80°以下であることを特徴とする[1]〜[2]のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
本発明によれば、非対称性の小さい視野角特性を有し、かつ、階調反転の少ない液晶表示装置、特にTNモード液晶表示装置を提供することができる。
は、本発明のフィルムを作成する際に用いる延伸機の延伸方法を示した。
以下、本発明について詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は、各々、波長λにおける面内のレターデーション、及び厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADH、又はWR(王子計測機器(株)製)において、波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。測定波長λnmの選択にあたっては、波長選択フィルターをマニュアルで交換するか、または測定値をプログラム等で変換して測定することができる。測定されるフィルムが、1軸又は2軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)が算出される。なお、この測定方法は、後述する光学異方性層中のディスコティック液晶分子の配向膜側の平均チルト角、その反対側の平均チルト角の測定においても一部利用される。
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(III)よりRthを算出することもできる。
式(A):
Figure 0005879278
なお、上記のRe(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値をあらわす。また、式(A)におけるnxは、面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは、面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzは、nx及びnyに直交する方向の屈折率を表す。
Rth={(nx+ny)/2−nz}×d・・・・・・・・・式(III)
測定されるフィルムが、1軸や2軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸(optic axis)がないフィルムの場合には、以下の方法により、Rth(λ)は算出される。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、フィルム法線方向に対して−50°から+50°まで10°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が算出する。また、上記の測定において、平均屈折率の仮定値は、ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについては、アッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:
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はnx、ny、nzを算出する。この算出されたnx,ny,nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)が更に算出される。
なお、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味し、更に屈折率の測定波長は、特別な記述がない限り、可視光域(λ=550nm)での値である。
また、本明細書において、光学フィルム及び液晶層等の各部材の光学特性を示す数値、数値範囲、及び定性的な表現(例えば、「同等」、「等しい」等の表現)については、液晶表示装置やそれに用いられる部材について一般的に許容される誤差を含む数値、数値範囲及び性質を示していると解釈されるものとする。
また、本明細書において、各軸・方向間の配置や交差角の角度の説明で、範囲を示さずに単に「平行」「直交」「0°」「90°」「45°」等という場合には、「おおよそ平行」「おおよそ直交」「おおよそ0°」「おおよそ90°」「おおよそ45°」の意であり、厳密なものではない。それぞれの目的を達成する範囲内での、多少のズレは許容される。例えば「平行」「0°」とは、交差角がおおよそ0°ということであり、−15°〜15°、好ましくは−5°〜5°、より好ましくは−3°〜3°である。「直交」「90°」とは、交差角がおおよそ90°ということであり、75°〜105°、好ましくは85°〜95°、より好ましくは87°〜93°である。「45°」とは、交差角がおおよそ45°ということであり、30°〜60°、好ましくは40°〜50°、より好ましくは42°〜48°である。
液晶表示装置は、互いに吸収軸を直交して配置される第1及び第2の偏光層と、第1及び第2の偏光層の間に、互いに対向して配置され、かつ、少なくとも一方が透明電極を有する第1及び第2の基板と、第1及び第2の基板との間に配置された捩れ配向モード液晶セルと、第1の偏光層と液晶セルとの間に配置された第1の光学補償フィルムと、第2の偏光層と該液晶セルとの間に配置された第2の光学補償フィルムと、を少なくとも有する。
液晶セルはTNモードの液晶セルであり、第1及び第2の基板の対向面には、電極層が形成されている。一例は、複数の画素電極にそれぞれ対応する複数のTFTと、各行のTFTにゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のTFTにデータ信号を供給する複数のデータ配線とが設けられ、複数の画素電極が、それぞれ、その画素電極に対応するTFTに接続されている。また、一対の対向基板及びその対向面にはそれぞれ、電極層を覆って、実質的に互いに直交する方向に配向処理された水平配向膜が形成されている。液晶層は、正の誘電異方性を有するネマティック液晶材料を充填してなる層であり、その液晶分子は、水平配向膜により、第1及び第2の基板の近傍における配向方向が規定され、電極層間に電界が印加されていないとき、基板間において実質的に90°の捩れ角で捩れ(ツイスト)配向する。一方、電極間に黒表示させる電圧が印加されると、液晶分子は、基板の面に対して垂直に立ち上がり、所定の平均チルト角θ(60°〜90°程度)で配向する。その状態では、液晶層中に法線方向から光が入射した場合と、斜め方向から入射した場合とでは、液晶分子の配向の違いにより、液晶層中を伝搬する光の偏光状態が異なり、その結果、視野角に依存してコントラストが低下したり、階調反転やカラーシフトが生じる。本発明の液晶表示装置では、位相差層により、コントラスト等の表示特性の視野角依存性を軽減し、視野角特性を改善している。
液晶層の厚さdと複屈折率Δnの積であるΔn・dは、一般的には、TNモードの場合、300〜600nm程度になる。本発明では、液晶層のΔn・dが、下記式を満足していると、TNモードにおいて視野角拡大効果が得られるので好ましい。
200nm≦Δn・d≦600nm
Δn・dは、TNモードの場合は、380〜480nmであるのがより好ましい。
液晶層は、RGBのサブピクセル領域間で、厚みが互いに異なるマルチギャップの液晶層であってもよい。例えば、カラーフィルタの厚みを一様ではなく、Rサブピクセル、Gサブピクセル、及びBサブピクセルの厚みを変えて、マルチギャップの液晶層とすることができる。一例は、Rサブピクセルに対応する液晶層のΔnd(R)、Gサブピクセルに対応する液晶層のΔnd(G)、及びBサブピクセルに対応する液晶層のΔnd(B)が、Δnd(B)<Δnd(G)<Δnd(R)の関係を満足する構成である。この例によれば、広い視野角にわたって、コントラスト及び色再現性の高いカラー画像を表示することができる。
一方、液晶材料として、Δnに波長依存性があり、R光に対するΔn(R)、G光に対するΔn(G)、及びB光に対するΔn(B)が、Δn(B)<Δn(G)<Δn(R)の関係を満足する液晶材料を利用することにより、カラーフィルタの厚みが一様であっても、同様の効果が得られる。
液晶セルの画素は、赤(R)画素、緑(G)画素、青(B)画素、および白(W)画素からなるカラーフィルタを用いてもよい。RGBW画素から構成されるカラーフィルタを用いることで、RGB画素構成と比較して、表示面法線方向(正面方向)における輝度を高めることができるという特長がある。表示階調に応じて、R画素、B画素およびW画素の少なくとも一つにG画素と異なる電圧を印加してもよい。表示階調に応じてR、G、B、W画素各々の印加電圧を調整することにより、斜め視野における階調再現性、カラー画像の色再現性等を改善することができる。また、上記マルチギャップの液晶層とRGBW画素を組み合わせて用いても良い。
液晶表示装置は、ノーマリホワイトモードであり、一対の偏光層は、それぞれの吸収軸を実質的に互いに直交させて配置されている。
[光学補償フィルム]
本発明に使用可能な光学補償フィルムの例は、透明支持体と、透明支持体上に、液晶化合物を含有する組成物から形成された光学異方性層とを有する。なお、光学補償フィルムは本発明において液晶パネル部の一部となるが、光学補償フィルムが光学異方性層と透明支持体とを有する態様では、透明支持体が偏光板の一部となる透明層を兼ねていてもよく、かかる場合は、光学異方性層は液晶パネル部の一部であり、透明支持体は偏光板の一部であると考える。
以下、本発明に利用可能な光学補償フィルムの構成材料について説明する。
《支持体》
前記光学補償フィルムは、支持体を有していてもよい。支持体は、透明なポリマーフィルムであるのが好ましい。支持体は、光透過率が80%以上であることが好ましい。ポリマーフィルムを構成するポリマーの例には、セルロースエステル(例、セルロースのモノ乃至トリアシレート体)、ノルボルネン系ポリマー及びポリメチルメタクリレートが含まれる。市販のポリマー(ノルボルネン系ポリマーでは、アートン及びゼオネックスいずれも商品名))を用いてもよい。又、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーは、国際公開第00/26705号パンフレットに記載のように、分子を修飾することで複屈折の発現性を制御したものを用いるのが好ましい。
また、偏光膜の保護膜として上述の支持体を液晶表示装置の視認側やバックライト側の最表面に用いても良い。液晶表示装置の視認側やバックライト側の最表面に用いる場合、用途に応じてUV吸収性、反射防止性、防眩性、耐擦傷性、光拡散性、防汚性、輝度向上などの機能を付与する、または機能を有する層と組み合わせて用いることが好ましい。
中でもセルロースエステルが好ましく、セルロースの低級脂肪酸エステルがさらに好ましい。具体的に好ましいセルロースエステルとしては、特開2007−286324号公報の[0183]〜[0189]に記載のものを用いることができる。
ポリマーフィルムのレターデーションを調整するためには延伸のような外力を与える方法が一般的であるが、又、光学異方性を調節するためのレターデーション上昇剤が、場合により添加される。例えば、欧州特許出願公開第911656号明細書、特開2000−111914号公報、同2000−275434号公報等記載の化合物等が挙げられる。
ポリマーフィルムに添加する上記した添加剤又は種々の目的に応じて添加できる添加剤(例えば、紫外線防止剤、剥離剤、帯電防止剤、劣化防止剤(例、酸化防止剤、過酸化物分解剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、酸捕獲剤、アミン)、赤外吸収剤等)は、固体でもよく油状物でもよい。また、フィルムが多層から形成される場合、各層の添加物の種類や添加量が異なってもよい。これらの詳細は、上記の公技番号2001−1745号の16頁〜22頁に詳細に記載されている素材が好ましく用いられる。これらの添加剤の使用量は、各素材の添加量は機能が発現する限りにおいて特に限定されないが、ポリマーフィルム全組成物中、0.001〜25質量%の範囲で適宜用いられることが好ましい。
また、本発明には数平均分子量が200〜10000の可塑剤を含有することも好ましく、負の固有複屈折を有する可塑剤を含むことも好ましい。具体的な可塑剤としては、特願2009−085568号の[0036]〜[0108]記載のもの等を用いることができる。なお、数平均分子量は公知の方法で測定することが出来る。
《ポリマーフィルム(支持体)の製造方法》
ポリマーフィルムは、ソルベントキャスト法によりを製造することが好ましい。ソルベントキャスト法では、ポリマー材料を有機溶媒に溶解した溶液(ドープ)を用いてフィルムを製造する。ドープは、ドラム又はバンド上に流延し、溶媒を蒸発させてフィルムを形成する。流延前のドープは、固形分量が18〜35%となるように濃度を調整することが好ましい。ドラム又はバンドの表面は、鏡面状態に仕上げておくことが好ましい。
ドープは、表面温度が10℃以下のドラム又はバンド上に流延することが好ましい。流延してから2秒以上風に当てて乾燥することが好ましい。得られたフィルムをドラム又はバンドから剥ぎ取り、さらに100〜160℃まで逐次温度を変えた高温風で乾燥して残留溶剤を蒸発させることもできる。以上の方法は、特公平5−17844号公報に記載がある。この方法によると、流延から剥ぎ取りまでの時間を短縮することが可能である。この方法を実施するためには、流延時のドラム又はバンドの表面温度においてドープがゲル化することが必要である。
流延工程では1種類のセルロースアシレート溶液を単層流延してもよいし、2種類以上のセルロースアシレート溶液を同時及び又は逐次共流延してもよい。
これらのソルベントキャスト方法の製造工程については、特開2001−1745号の22頁〜30頁に詳細に記載され、溶解、流延(共流延を含む)、金属支持体、乾燥、剥離、延伸などに分類される。
本発明のフィルム(支持体)の厚さは、15〜120μmであることが好ましく、更には20〜80μmが好ましい。
さらに、本発明のポリマーフィルムは各種延伸、熱処理等を加えることで所望の光学特性を達成することもできる。具体的には、特願2009−085568号の[0134]〜[0165]に記載の方法等を用いることができる。
さらに、本発明の実施形態の一つでは、ポリマーフィルムをフィルムの長尺方向に対し、平行でも直交する方向でもない斜め方向に延伸し、ポリマーフィルムの遅相軸をフィルムの長尺方向に対し、平行でも直交する方向でもない斜め方向に発現することが偏光子との貼りあわせをロール・ツー・ロールで行えることから好ましい。ポリマーフィルムの遅相軸方向としてはフィルムの長尺方向に対し±45°方向にすることが好ましい。製造方法としては、長尺のフィルム(未延伸フィルム又は既延伸フィルム)を延伸後のフィルムの両端部を斜め延伸用のテンター(斜め延伸装置)の把持具によって把持して搬送しながら、予熱ゾーン、延伸ゾーン、及び冷却ゾーンを有するオーブンを通過させて、遅相軸が斜め方向に発現する延伸フィルムを製造することができる。ポリマーフィルムを構成するポリマーの例には、セルロースエステル(例、セルロースのモノ乃至トリアシレート体)、ノルボルネン系ポリマー及びポリメチルメタクリレートが含まれる。市販のポリマー(ノルボルネン系ポリマーでは、アートン及びゼオネックスいずれも商品名))を用いてもよい。又、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーは、国際公開第00/26705号パンフレットに記載のように、分子を修飾することで複屈折の発現性を制御したものを用いるのが好ましい。
《ポリマーフィルム(支持体)の表面処理》
ポリマーフィルムは、表面処理を施すことが好ましい。表面処理には、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、酸処理、アルカリ処理及び紫外線照射処理が含まれる。これらについては、詳細が前記の公技番号2001−1745号の30頁〜32頁に詳細に記載されている。これらの中でも特に好ましくは、アルカリ鹸化処理でありセルロースアシレートフィルムの表面処理としては極めて有効である。具体的には、例えば、特開2002−82226号公報、国際公開第02/46809号パンフレットに内容の記載が挙げられる。
《透明支持体の光学特性》
本発明で用いられる第1、第2の透明支持体の光学特性としては、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が0〜200nmであり、厚み方向のレターデーションRth(550)が−100〜200nmであることが好ましく、
Re(550)が20〜100nmでありRth(550)が−50〜180nmであることがより好ましく、Re(550)が30〜60nmでありRth(550)が−30〜150nmであることが最も好ましい。
第1、第2の透明支持体上に光学異方性層を2層形成する場合には、Re(550)が0〜100nmであり、厚み方向のレターデーションRth(550)が−50〜150nmであることが好ましい。
光学特性が上記範囲であると斜め方向における実画像再現性の観点から好ましい。
また、第1の透明支持体と第2の透明支持体のRe(550)の差、及びRth(550)の差はそれぞれ10nm未満であることが好ましく、8nm未満であることがより好ましく、5nm未満であることが最も好ましい。Re(550)の差、及びRth(550)の差を上記値とすることにより斜め左右方向における実画像再現性の対称性向上を達成することができる。
また、Re(550)の差、もしくは、Rth(550)の差が少なくとも一方が10nm以上であることも好ましい。20nm以上がより好ましく、30nm以上が最も好ましい。Re(550)の差、もしくは、Rth(550)の差を上記値とすることにより、特定の斜め方向の実画像再現性向上を達成することができる。
《光学異方性層》
次に、本発明に利用する光学異方性層の好ましい態様について詳細を記述する。光学異方性層は、液晶表示装置の黒表示における液晶セル中の液晶化合物を補償するように設計することが好ましい。黒表示における液晶セル中の液晶化合物の配向状態は、液晶表示装置のモードにより異なる。この液晶セル中の液晶化合物の配向状態に関しては、IDW’00、FMC7−2、P411〜414に記載されている。光学異方性層は、ラビング軸等の配向軸によって配向制御され、その配向状態に固定された液晶性化合物を含有するのが好ましい。
光学異方性層の形成に用いる液晶性化合物の例には、分子構造が棒状である棒状液晶性化合物、及び分子構造が円盤状である円盤状液晶性化合物が含まれる。棒状液晶性化合物及び円盤状液晶性化合物は、高分子液晶でも低分子液晶でもよく、さらに、低分子液晶が架橋され液晶性を示さなくなったものも含まれる。光学異方性層の作製に棒状液晶性化合物を用いた場合は、棒状液晶性分子は、その長軸を支持体面へ投影した軸の平均方向が、配向軸に対して平行であるのが好ましい。また、光学異方性層の作製に円盤状液晶性化合物を用いた場合は、層中において円盤状液晶性分子は、その短軸を支持体面へ投影した軸の平均方向が配向軸に対して平行であるのが好ましい。また、円盤面と層平面とのなす角(傾斜角)が深さ方向に変化する、後述のハイブリッド配向が好ましい。
《第1、第2の光学異方性層》
本発明の透明支持体上に形成される光学異方性層1、2には、分子構造が円盤状である円盤状液晶性化合物が用いられる。円盤状液晶性化合物は、高分子液晶でも低分子液晶でもよく、さらに、低分子液晶が架橋され液晶性を示さなくなったものも含まれる。
円盤状液晶性化合物を用いた場合は、層中において円盤状液晶性分子は、その短軸を支持体面へ投影した軸の平均方向が配向軸に対して平行であるのが好ましい。また、円盤面と層平面とのなす角(傾斜角)が深さ方向に変化する、後述のハイブリッド配向が好ましい。
《光学異方性層A、光学異方性層B》
第1、第2の光学異方性層のほかに、透明支持体と第1、第2の光学異方性層の間に、光学異方性層A、光学異方性層Bを設けることも好ましい。
光学異方性層A、光学異方性層Bには、分子構造が棒状である棒状液晶性化合物、及び分子構造が円盤状である円盤状液晶性化合物が含まれる。棒状液晶性化合物及び円盤状液晶性化合物は、高分子液晶でも低分子液晶でもよく、さらに、低分子液晶が架橋され液晶性を示さなくなったものも含まれる。光学異方性層の作製に棒状液晶性化合物を用いた場合は、棒状液晶性分子は、その長軸を支持体面へ投影した軸の平均方向が、配向軸に対して平行であるのが好ましい。また、光学異方性層の作製に円盤状液晶性化合物を用いた場合は、層中において円盤状液晶性分子は、その短軸を支持体面へ投影した軸の平均方向が配向軸に対して平行であるのが好ましい。また、棒状液晶性分子は、その長軸を水平に配向させた状態で形成することができ、または円盤状液晶性分子は、その短軸を水平に配向させた状態で形成することができる。
更に、棒状液晶性分子の長軸または円盤状液晶分子の円盤面と層平面とのなす角(傾斜角)が深さ方向に変化するハイブリッド配向の状態で形成することも可能である。
第1、第2の光学異方性層のほかに光学異方性層A、光学異方性層Bを形成することによって、光学異方性層A、光学異方性層Bの光学特性が光学補償に貢献し、その結果、液晶表示装置として高い透過率を保ったまま、階調反転性能や斜め実画像の特性が向上する。
また、光学異方性層A、光学異方性層Bは液晶化合物を含有する層ではない位相差フィルムを用いても、位相差フィルムの光学異方性、フィルム配置を調整することにより、同様の効果を得ることができる。
《棒状液晶性化合物》
棒状液晶性化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類及びアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。
なお、棒状液晶性化合物には、金属錯体も含まれる。また、棒状液晶性分子を繰り返し単位中に含む液晶ポリマーも、棒状液晶性化合物として用いることができる。言い換えると、棒状液晶性化合物は、(液晶)ポリマーと結合していてもよい。
棒状液晶性化合物については、季刊化学総説第22巻液晶の化学(1994)日本化学会編の第4章、第7章及び第11章、及び液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第142委員会編の第3章に記載がある。
棒状液晶性分子の複屈折率は、0.001〜0.7の範囲にあることが好ましい。
棒状液晶性分子は、その配向状態を固定するために、重合性基を有することが好ましい。重合性基は、ラジカル重合性不飽基或はカチオン重合性基が好ましく、具体的には、例えば特開2002−62427号公報明細書中の段落番号[0064]〜[0086]記載の重合性基、重合性液晶化合物が挙げられる。
《円盤状液晶性化合物》
円盤状(ディスコティック)液晶性化合物の例には、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.71巻、111頁(1981年)に記載されているベンゼン誘導体、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.122巻、141頁(1985年)、Physics lett、A、78巻、82頁(1990)に記載されているトルキセン誘導体、B.Kohneらの研究報告、Angew.Chem.96巻、70頁(1984年)に記載されたシクロヘキサン誘導体及びJ.M.Lehnらの研究報告、J.Chem.Commun.、1794頁(1985年)、J.Zhangらの研究報告、J.Am.Chem.Soc.116巻、2655頁(1994年)に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルが含まれる。
円盤状液晶性化合物としては、分子中心の母核に対して、直鎖のアルキル基、アルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基が母核の側鎖として放射線状に置換した構造である液晶性を示す化合物も含まれる。分子又は分子の集合体が、回転対称性を有し、一定の配向を付与できる化合物であることが好ましい。円盤状液晶性化合物を含有する組成物から形成する光学異方性層は、最終的に光学異方性層に含まれる化合物が液晶性である必要はなく、例えば、低分子の円盤状液晶性分子が熱や光で反応する基を有しており、結果的に熱、光で反応により重合又は架橋し、高分子量化し液晶性を失った化合物も含まれる。円盤状液晶性分子の好ましい例は、特開平8−50206号公報に記載されている。また、円盤状液晶性分子の重合については、特開平8−27284公報に記載がある。
円盤状液晶性分子を重合により固定するためには、円盤状液晶性分子の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。円盤状コアと重合性基は、連結基を介して結合する化合物が好ましく、これにより重合反応においても配向状態を保つことができる。例えば、特開2000−155216号公報明細書中の段落番号[0151]〜「0168」記載の化合物等が挙げられる。
ハイブリッド配向では、円盤状液晶性分子の円盤面と層平面との角度が、光学異方性層の深さ方向でかつ支持体(又は配向膜)表面からの距離の増加と共に増加又は減少している。角度は、距離の増加と共に増加することが好ましい。さらに、角度の変化としては、連続的増加、連続的減少、間欠的増加、間欠的減少、連続的増加と連続的減少を含む変化、あるいは、増加及び減少を含む間欠的変化が可能である。間欠的変化は、厚さ方向の途中で傾斜角が変化しない領域を含んでいる。角度は、角度が変化しない領域を含んでいても、全体として増加又は減少していればよい。さらに、角度は連続的に変化することが好ましい。
支持体(又は配向膜)側の円盤状液晶性分子の長軸の平均方向は、一般に円盤状液晶性分子あるいは配向膜の材料を選択することにより、又はラビング処理方法を選択することにより、調整することができる。また、表面側(空気側)の円盤状液晶性分子の円盤面方向は、一般に円盤状液晶性分子あるいは円盤状液晶性分子と共に使用する添加剤の種類を選択することにより調整することができる。円盤状液晶性分子と共に使用する添加剤の例としては、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー及びポリマーなどを挙げることができる。長軸の配向方向の変化の程度も、上記と同様に、液晶性分子と添加剤との選択により調整できる。
《光学異方性層中の他の添加物》
上記の液晶性化合物と共に、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー等を併用して、塗工膜の均一性、膜の強度、液晶分子の配向性等を向上することができる。液晶性分子と相溶性を有し、液晶性分子の傾斜角の変化を与えられるか、あるいは配向を阻害しないことが好ましい。具体的には、特開2002−296423号、特開2001−330725号、特開2000−155216号等に記載されたものが好ましい。
《光学異方性層の形成》
光学異方性層は、少なくとも一種の液晶性化合物及び必要に応じて後述の重合性開始剤や任意の成分を含む組成物を、例えば塗布液として調製し、該塗布液を配向膜の表面(例えば、ラビング処理面)に塗布することで形成できる。
塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N、N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロエタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1、2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライド及びケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
塗布液の塗布は、公知の方法(例、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法)により実施できる。
光学異方性層の厚さは、0.1〜20μmであることが好ましく、0.5〜15μmであることがさらに好ましく、1〜10μmであることが最も好ましい。
《液晶性分子の配向状態の固定》
配向膜等の表面上で配向させた液晶性分子を、配向状態を維持して固定するのが好ましい。固定化は、重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。
光重合開始剤の使用量は、組成物(塗布液である場合は固形分)の0.01〜20質量%の範囲にあることが好ましく、0.5〜5質量%の範囲にあることがさらに好ましい。
液晶性分子の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2〜50J/cm2の範囲にあることが好ましく、20〜5000mJ/cm2の範囲にあることがより好ましく、100〜800mJ/cm2の範囲にあることがさらに好ましい。また、光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。
なお、光学異方性層の上に保護層を設けてもよい。
本発明に利用する第1、及び第2の光学異方性層は、ディスコティック液晶性化合物を含有する液晶性組成物をハイブリッド配向状態に固定して形成された層であるのが好ましい。かかる態様では、光学異方性層の配向制御方向は、例えば、光学異方性層を形成する際に利用される配向膜の表面に施されたラビング処理のラビング軸によって決定され、一般的にはラビング軸方向と一致する。
光学異方性層がハイブリッド配向していれば、面内遅相軸に直交する面内において、法線方向から40度傾いた方向から測定したレターデーションR[+40]と、該法線に対して逆に40度傾いた方向から測定したレターデーションR[−40]の比が、下記式(I)または(II)を満たす。
R[+40°]>R[−40°]の場合
1.1≦R[+40°]/R[−40°]≦40・・・(I)
R[+40°]<R[−40°]の場合
1.1≦R[−40°]/R[+40°]≦40・・・(II)
《光学異方性層の光学特性》
本発明で用いられる第1、第2の光学異方性層の光学特性としては、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が10〜100nmであることが好ましく、Re(550)が10〜80nmであることがより好ましく、Re(550)が20〜70nmであることが最も好ましい。
光学異方性層A及び光学異方性層Bの光学特性としては、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が5〜150nmであることが好ましく、Re(550)が10〜100nmであることがより好ましい。
上記光学特性であるときには、液晶表示装置として高い透過率を維持できる。
《配向膜》
本発明では、光学異方性層中の液晶性化合物は配向軸によって配向制御され、その状態に固定されているのが好ましい。前記液晶性化合物を配向制御する配向軸としては、光学異方性層と前記ポリマーフィルム(支持体)との間に形成された配向膜のラビング軸が挙げられる。但し、本発明において配向軸はラビング軸に限定されるものではなく、ラビング軸と同様に液晶性化合物を配向制御し得るものであれば、いかなるものであってもよい。
配向膜は、液晶性分子の配向方向を規定する機能を有する。従って、配向膜は本発明の好ましい態様を実現する上では必須である。しかし、液晶性化合物を配向後にその配向状態を固定してしまえば、配向膜はその役割を果たしているために、本発明の構成要素としては必ずしも必須のものではない。即ち、配向状態が固定された配向膜上の光学異方性層のみを偏光子上や他の透明フィルムなどに転写して本発明の偏光板や光学補償フィルムを作製することも可能である。
配向膜は、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。
配向膜は、ポリマーのラビング処理により形成することが好ましい。配向膜に使用するポリマーは、原則として、液晶性分子を配向させる機能のある分子構造を有する。本発明では、液晶性分子を配向させる機能に加えて、架橋性官能基(例、二重結合)を有する側鎖を主鎖に結合させるか、あるいは、液晶性分子を配向させる機能を有する架橋性官能基を側鎖に導入することが好ましい。配向膜に使用されるポリマーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができし、これらの組み合わせを複数使用することができる。ポリマーの例には、例えば特開平8−338913号公報明細書中段落番号[0022]記載のメタクリレート系共重合体、スチレン系共重合体、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコール、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリカーボネート等が含まれる。シランカップリング剤をポリマーとして用いることができる。水溶性ポリマー(例、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール)が好ましく、ゼラチン、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコールがさらに好ましく、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。重合度が異なるポリビニルアルコール又は変性ポリビニルアルコールを2種類併用することが特に好ましい。変性ポリビニルアルコール化合物の具体例として、例えば特開2000−155216号公報明細書中の段落番号[0022]〜[0145]、同2002−62426号公報明細書中の段落番号[0018]〜[0022]に記載のもの等が挙げられる。
ポリビニルアルコールの鹸化度は、70〜100%が好ましく、80〜100%がさらに好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は、100〜5000であることが好ましい。
架橋性官能基を有する側鎖を配向膜ポリマーの主鎖に結合させるか、あるいは、液晶性分子を配向させる機能を有する側鎖に架橋性官能基を導入すると、配向膜のポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを共重合させることができる。その結果、多官能モノマーと多官能モノマーとの間だけではなく、配向膜ポリマーと配向膜ポリマーとの間、そして多官能モノマーと配向膜ポリマーとの間も共有結合で強固に結合される。従って、架橋性官能基を配向膜ポリマーに導入することで、光学補償シートの強度を著しく改善することができる。
配向膜ポリマーの架橋性官能基は、多官能モノマーと同様に、重合性基を含むことが好ましい。具体的には、例えば特開2000−155216号公報明細書中段落番号[0080]〜[0100]記載のもの等が挙げられる。
配向膜ポリマーは、上記の架橋性官能基とは別に、架橋剤を用いて架橋させることもできる。架橋剤としては、アルデヒド、N−メチロール化合物、ジオキサン誘導体、カルボキシル基を活性化することにより作用する化合物、活性ビニル化合物、活性ハロゲン化合物、イソオキサゾール及びジアルデヒド澱粉が含まれる。二種類以上の架橋剤を併用してもよい。具体的には、例えば特開2002−62426号公報明細書中の段落番号[0023]〜[024]記載の化合物等が挙げられる。反応活性の高いアルデヒド、特にグルタルアルデヒドが好ましい。
架橋剤の添加量は、ポリマーに対して0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜15質量%がさらに好ましい。配向膜に残存する未反応の架橋剤の量は、1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがさらに好ましい。このように調節することで、配向膜を液晶表示装置に長期使用、或は高温高湿の雰囲気下に長期間放置しても、レチキュレーション発生のない充分な耐久性が得られる。が発生することがある。
配向膜は、基本的に、配向膜形成材料である上記ポリマー、架橋剤を含む透明支持体上に塗布した後、加熱乾燥(架橋させ)し、ラビング処理することにより形成することができる。架橋反応は、前記のように、透明支持体上に塗布した後、任意の時期に行ってよい。ポリビニルアルコールのような水溶性ポリマーを配向膜形成材料として用いる場合には、塗布液は消泡作用のある有機溶媒(例、メタノール)と水の混合溶媒とすることが好ましい。その比率は質量比で水:メタノールが0:100〜99:1が好ましく、0:100〜91:9であることがさらに好ましい。これにより、泡の発生が抑えられ、配向膜、更には光学異方層の層表面の欠陥が著しく減少する。
配向膜形成時に利用する塗布方法は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、カーテンコーティング法、エクストルージョンコーティング法、ロッドコーティング法又はロールコーティング法が好ましい。特にロッドコーティング法が好ましい。また、乾燥後の膜厚は0.1〜10μmが好ましい。加熱乾燥は、20℃〜110℃で行うことができる。充分な架橋を形成するためには60℃〜100℃が好ましく、特に80℃〜100℃が好ましい。乾燥時間は1分〜36時間で行うことができるが、好ましくは1分〜30分である。pHも、使用する架橋剤に最適な値に設定することが好ましく、グルタルアルデヒドを使用した場合は、pH4.5〜5.5で、特に5が好ましい。
配向膜は、透明支持体上又は上記下塗層上に設けられる。配向膜は、上記のようにポリマー層を架橋したのち、表面をラビング処理することにより得ることができる。
次に、配向膜を機能させて、配向膜の上に設けられる光学異方性層の液晶性分子を配向させる。その後、必要に応じて、配向膜ポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを反応させるか、あるいは、架橋剤を用いて配向膜ポリマーを架橋させる。
配向膜の膜厚は、0.1〜10μmの範囲にあることが好ましい。
また、光学補償フィルムは、フィルムを延伸して作製してもよい。
《楕円偏光板》
本発明では、前記光学異方性層を直線偏光膜と一体化させた楕円偏光板を用いることができる。楕円偏光板は、液晶表示装置にそのまま組み込める様に、液晶セルを構成している一対の基板と略同一な形状に成型されているのが好ましい(例えば、液晶セルが矩形状ならば、楕円偏光板も同一な矩形状に成型されているのが好ましい)。本発明では、液晶セルの基板の配向軸と直線偏光膜の吸収軸、及び/又は光学異方性層の配向軸が特定の角度に調整されている。
前記楕円偏光板は、前記光学補償フィルムと直線偏光膜(以下、単に「偏光膜」という場合は「直線偏光膜」をいうものとする)とを積層することによって作製することができる。光学補償フィルムは、直線偏光膜の保護膜を兼ねていてもよい。
直線偏光膜は、Optiva Inc.に代表される塗布型偏光膜、もしくはバインダーと、ヨウ素又は二色性色素からなる偏光膜が好ましい。直線偏光膜におけるヨウ素及び二色性色素は、バインダー中で配向することで偏向性能を発現する。ヨウ素及び二色性色素は、バインダー分子に沿って配向するか、もしくは二色性色素が液晶のような自己組織化により一方向に配向することが好ましい。現在、市販の偏光子は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素をバインダー中に浸透させることで作製されるのが一般的である。
《液晶表示装置》
本発明に用いられる捩れ配向モード液晶表示装置には、様々な液晶表示装置を適用することが可能であるが、特に、低光指向性の液晶表示装置を用いた場合、屋外のような明るい環境で液晶表示装置を眺めたときに、斜めから見たときにも明るく見えることを可能にする。
低光指向性の液晶表示装置を本発明の液晶表示装置として用いる場合、正面の輝度をYとし、斜め45度から見たときの輝度をY(φ,45)(φは方位角,45は極角)としたとき、全方位角における輝度比 の平均値Y(φ,45)/Yが0.15〜1の範囲である液晶パネルを用いると明るく見えて好ましく、0.3〜1であると更に好ましい。
また、極角45度の輝度の平均値であるY(φ,45)が45〜500cd/mであると明るく見えて好ましく、85〜500cd/mであると更に好ましい。
現在一般的に用いられている捩れ配向モード液晶セルを用いた液晶表示装置では、第1の偏光板の吸収軸が該第1の偏光板に隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して0°の角度に配置されており、第1の偏光板の吸収軸と第2の偏光板の吸収軸は直交しているが、本発明の液晶表示装置では、第1の偏光板の吸収軸が該第1の偏光板に隣接する液晶セル基板表面における液晶のダイレクター方向に対して略45°の角度に配置されており、第1の偏光板の吸収軸と第2の偏光板の吸収軸は直交している。
液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクターは、観察者側における偏光板の吸収軸が0°(水平方向)の場合、フロント及びリア側基板共、基板表面のラビング方向を時計回りに回転させた方位にすることが、上下左右方向のCR視野角対称性の観点から好ましい。
また、液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクターは、観察者側における偏光板の吸収軸が90°(上下方向)の場合、フロント及びリア側基板共、基板表面のラビング方向を反時計回りに回転させた方位にすることが、上下左右方向のCR視野角対称性の観点から好ましい。
また上記構成において、第1の光学異方性層の遅相軸方向の位相差を正とし、遅相軸方向と直交する位相差を負とした時、第1の透明支持体と第1の光学異方性層の位相差の和Re1_sumが、−150nm ≦ Re
1_sum ≦ 60nmであり、かつ、第2の光学異方性層の遅相軸方向の位相差を正とし、遅相軸方向と直交する位相差を負とし
た時、第2の透明支持体の位相差と第2の光学異方性層の位相差の和Re2_sumが、
−150nm ≦ Re2_sum ≦ 60nmであることが好ましく、−100nm ≦ Re1_sum、Re2_sum ≦ 45nmであることがより好ましく、−50nm ≦Re1_su
m、Re2_sum≦ 30nmであることが最も好ましい。光学特性が上記範囲であると、正面の白輝度低下を抑制することができる。
また、本発明の液晶表示装置は、第1の偏光層、第1の透明支持体、第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層、第1及び第2の基板との間に配置された捩れ配向モード液晶セル、第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層、第2の透明支持体、第2の偏光層の順で積層されていることが好ましい。この構成であると、斜め方向の実画像再現性向上の観点から好ましい。
また、本発明の液晶表示装置は、第1の偏光層、第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層、第1の透明支持体、第1及び第2の基板との間に配置された捩れ配向モード液晶セル、第2の透明支持体、第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層、第2の偏光層の順で積層されていることが好ましい。この構成であると、斜め方向におけるコントラスト向上の観点から好ましい。
また上記構成において、第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸方向の位相差を正とし、遅相軸方向と直交する位相差を負とした時、光学異方性層Aの位相差と第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の位相差の和Re1A_sumが、−150nm≦Re1A_sum≦60nmであり、かつ、第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸方向の位相差を正とし、遅相軸方向と直交する位相差を負とした時、光学異方性層Bの位相差と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の位相差の和Re2B_sumが、−150nm≦Re2B_sum≦60nmであることが好ましく、−100nm≦Re1A_sum≦45nm、−100nm≦Re2B_sum≦45nmであることがより好ましく、−50nm≦Re1A_sum≦30nm、−50nm≦Re2B_sum≦30nmであることが最も好ましい。光学特性が上記範囲であると、正面の白輝度低下を抑制することができる。
また、本発明の液晶表示装置は、他の部材を含んでいてもよい。例えば、液晶セルと偏光膜との間にカラーフィルターを配置してもよい。また、透過型として使用する場合は、冷陰極あるいは熱陰極蛍光管、あるいは発光ダイオード、フィールドエミッション素子、エレクトロルミネッセント素子を光源とするバックライトを背面に配置することができる。また、本発明の液晶表示装置は、反射型であってもよく、かかる場合は、偏光板は観察側に1枚配置したのみでよく、液晶セル背面あるいは液晶セルの下側基板の内面に反射膜を設置する。もちろん光源を用いたフロントライトを液晶セル観察側に設けることも可能である。さらに本発明の液晶表示装置は、透過と反射のモードの両立をはかるため、表示装置の1画素の中で反射部と透過部を設けた反透過型であってもよい。
《表面フィルム》
また、本発明の液晶表示装置は視認側の最表面に光拡散層のような表面フィルムを設けてもよい。
表面フィルムとしての光拡散層に関して、従来公知のものも用いることができるが、光拡散層については、透光性樹脂と、前記透光性樹脂の屈折率と異なる屈折率を有する透光性微粒子を含む層であり、且つ光拡散層のヘイズが10%以上であることが好ましい。透光性粒子と透光性樹脂の屈折率差、透光性粒子の粒子径、透光性粒子の含有量によりヘイズ値を調整することができる。透光性粒子として、同一粒径及び同一材質の透光性粒子のみを用いてもよいし、粒径及び/又は材質の異なる複数種の透光性粒子を用いてもよい。後者のほうがヘイズ値を調整できる点で好ましい。また、入射光の入射角度によって、光の透過状態が異なる異方性を用いることも好ましい。具体的には、特開平10−96917号に記載のものや回折型視角改良フィルム(住友化学製ルミスティ等)を使用できる。
異方性光拡散層の表面フィルムとして、ポリマー組成物からなる第1ドメインと、該第1ドメイン内部に配置された第2ドメインとを含む光学フィルムであって、前記第2ドメインが形状異方性を有する気泡であり、前記第1ドメイン中のポリマーの分子主鎖の平均配向方向が前記第2ドメインの長軸の平均方向とは異なる光学フィルム(以降光学フィルムT)であることが好ましい。
ここで、ポリマーの分子主鎖の平均方向とは、フィルム面内方向でポリマー分子が並んでいる方向を表しており、この方向の熱膨張係数や湿度膨張係数は、これと直交する方向と比較して小さくなるため、例えば、バックライト等の外熱による寸法変化に起因する気泡の形状変化や、湿度環境の変化による寸法変化に起因する気泡の形状変化を抑制することができ、液晶ディスプレイに組み込んだ際の輝度ムラを抑制することができる。ポリマーの分子主鎖の平均方向は、例えば、下記X線回折測定によって評価することができ、簡易的に、フィルム面内で弾性率が最も高い方向として評価することもできる。
<X線回折測定>
光学フィルムTのX線回折測定は、フィルムを25℃、相対湿度60%にて24時間調湿後、自動X線回折装置(RINT 2000:(株)リガク製)、および汎用型イメージングプレート読み取り装置(R−AXIS DS3C/3CL)を用いて、フィルムを透過したビームの回折写真から求めることができる(Cu Kα線 50kV 200mA 10分)。
前記第2ドメインは、第1ドメイン内部に配置され、形状異方性を有する気泡である。また、前記第2ドメインの長軸の平均方向は、前記第1ドメイン中のポリマーの分子主鎖の平均配向方向とは異なる。
通常は延伸方向、つまり、ポリマー主鎖の方向とほぼ平行に前記第2ドメインの長軸の平均方向が向くが、本発明における光学フィルムTでは全く異なる方向を向く。
いかなる理論に拘泥するものでもないが、これはある一定の温度範囲で延伸することにより、製膜過程でポリマー中に生成した結晶部と非結晶部とが引き裂かれることに起因すると考えられる。すなわち、適切な延伸温度で延伸が実施されると、非結晶部のみが引き裂かれたようになり、さらに延伸倍率が一定以上になると、ポリマー間に空隙が亀裂状にできるため延伸方向とは異なる方向に長軸をもつためと推定される。
光学フィルムTにおいて、前記第2ドメインは第1ドメイン内部に配置されているが、その他の気泡の配置は本発明の趣旨に反しない限り特に制限はなく、例えばフィルム表面近傍に存在する気泡がフィルム表面まで貫通している気孔の形状を有していてもよい。また、前記第2ドメインは、本発明の趣旨に反しない限り、前記第2ドメインの一部に気体以外の他の成分を含んでいてもよく、例えば第1ドメインに用いられるポリマーと異なる組成のポリマーが含まれていたり、水や有機溶媒などが充填されていてもよい。前記第2ドメインは、気泡中に気体が充填されていることが屈折率を本発明の好ましい範囲に調節する観点から好ましく、空気が充填されていることがより好ましい。なお、特に固体成分が前記第2ドメインに含まれている場合は、第2ドメイン中に、製膜時の揮散物やその他の粉末等が微量に固着している態様も含む。
本発明における形状異方性とは、外形形態が異方性を有していることをいう。このような異方性を持つ気泡は、楕円体や棒状体のように、外形に長い方向を持ち、その方向の長さを本発明では第2ドメインの長軸という。その外形には多少の凹凸を有していてもよい。
本明細書中、前記第2ドメインの長軸は、その平均方向に特に制限はないが、フィルム面に対して水平方向に前記第2ドメインの長軸平均方向が存在することが好ましい。
前記第2ドメインの長軸平均方向および長軸平均長は、任意の方向におけるフィルム断面を、例えば電子顕微鏡で観察することにより決定することができる。また、前記第2ドメインの長軸がフィルム面に水平方向に存在する場合は、第2ドメインの長軸の平均方向および長軸平均長は以下の方法によって決めることができる。前記測定により決定したフィルムのポリマー分子主鎖の平均方向を0°とし、フィルム面内において0°方向から180°方向まで5°おきに、フィルム面に対して垂直に切断した。例えば、ある長方形の形状のフィルムを観測する場合において、ポリマー分子主鎖の平均方向を表す0°方向がフィルム長手方向であれば、90°方向はフィルム幅方向となり、180°方向はポリマー分子主鎖の平均方向に再度一致するフィルム長手方向となる。その各断面(本発明では37枚のフィルム断面)を、例えば電子顕微鏡で観察し、それぞれの断面において任意に第2ドメイン100個を選択し、それらの第2ドメイン100個の長軸の長さを測定し、平均値をそれぞれ求めた。前記37枚のフィルム断面において、最も前述の第2ドメイン100個の長軸の長さ(該断面における第2ドメインの横幅)の平均が長かった断面を決定し、その断面を切断した角度を、本明細書中における第2ドメインの長軸の平均方向とした。また、そのときの角度における第2ドメイン100個の長軸の長さの平均を、本明細書中における第2ドメインの長軸平均長とした。以下、本明細書中において、前記第2ドメインの長軸平均長を「第2ドメインの長軸の平均長a」とも言う。
次に、第2ドメインのフィルム面内方向の短軸平均長を以下の方法で求めることができる。前記37枚のフィルム断面を切断した角度のうちの長軸の平均方向を決めた角度から、フィルム面内方向に90°ずらした角度のフィルム断面中から任意に第2ドメイン100個を選択し、それら第2ドメイン100個の該断面におけるフィルム面内方向に平行な軸の長さ(該断面における第2ドメインの横幅)を測定し、平均値を求めた。これを、前記第2ドメインのフィルム面内方向の短軸平均長とした。以下、本明細書中において、前記第2ドメインのフィルム面内方向の短軸平均長を「第2ドメインのフィルム面内方向の短軸平均長b」とも言う。
一方、第2ドメインのフィルム膜厚方向の短軸平均長は以下の方法で求めることができる。膜厚方向の短軸平均長は、前記第2ドメインの長軸の平均方向を決めた角度におけるフィルム断面において、任意の第2ドメイン100個を選択し、それら第2ドメイン100個の該断面における膜厚方向に平行な軸の長さ(該断面における第2ドメインの縦方向の長さ)を測定し、平均値を求めた。これを、前記第2ドメインのフィルム膜厚方向の短軸平均長とした。以下、本明細書中において、前記第2ドメインのフィルム膜厚方向の短軸平均長を「第2ドメインのフィルム膜厚方向の短軸平均長c」とも言う。
また、第2ドメインの長軸の平均方向が、前記第1ドメイン中のポリマーの分子主鎖の平均方向と異なることにより、光学フィルムは熱などによる形状変化を抑えることができる。
前記第2ドメインの長軸平均長の、前記第2ドメインのフィルム面内方向の短軸平均長に対する比、すなわち(第2ドメインの長軸の平均長a)/(第2ドメインのフィルム面内方向の短軸平均長b)が1.1〜30であることが熱などによる形状変化に対する圧力をより分散させることができる観点から、好ましい。前記第2ドメインの長軸平均長の、前記第2ドメインのフィルム面内方向の短軸平均長に対する比は2〜20であることがより好ましく、3〜10であることが特に好ましい。
前記第2ドメインの長軸平均長の、前記第2ドメインのフィルム膜厚方向の短軸平均長に対する比、すなわち(第2ドメインの長軸の平均長a)/(第2ドメインのフィルム膜厚方向の短軸平均長c)が30〜300であることが、曲面を光の進行方向に対して緩やかにすることで、高ヘイズ、かつ、全光透過率を高くすることが可能である観点から、好ましい。前記第2ドメインの長軸平均長の、前記第2ドメインのフィルム膜厚方向の短軸平均長に対する比は50〜250であることがより好ましく、100〜200であることが特に好ましい。
前記第1ドメインの屈折率n1は、前記第2ドメインの屈折率n2よりも0.01〜1.00大きいことが好ましく、0.2〜0.8大きいことがより好ましく、0.4〜0.6大きいことがさらに好ましい。屈折率差が大きいほど斜め出射光を正面方向に曲げることができるが、一方、屈折率差(n1−n2)が1.00以下であれば、斜め出射光を曲げすぎず、正面輝度を良好な範囲とすることができ、好ましい。前記範囲であれば、拡散性能及び正面輝度維持の双方の点で好ましい。
なお、各ドメインの屈折率は、例えばエリプソメーター(M220;日本分光(株)製)によって測定することができる。
また、前記第2ドメインのサイズは、0.02μm以上であるのが好ましく、0.1μm以上であるのがより好ましく、1μm以上であるのがさらに好ましい。気泡からなる第2ドメインのサイズが大きいほど、光拡散性能が向上するので好ましいが、一方、全光透過率が低下する傾向がある。全光透過率維持の点では、前記第2ドメインのサイズは、10μm以下であるのが好ましく、5μm以下であるのがより好ましい。
なお、ドメインのサイズとは、球相当直径をいうものとする。ドメインのサイズを球相当径として半径rを決定して体積を求めた。球相当直径は、異方性形状である第2ドメイン(気泡)の体積をVとしたとき、以下の式1で求められる。また、ドメインのサイズは、電子顕微鏡によって測定することができる。
式1 球相当直径=2×(3×V/(4×π))(1/3)
ここで、第2ドメイン(気泡)の体積Vは、前記で求めた前記第2ドメインの長軸平均長a、前記第2ドメインの面内方向の短軸平均長b、前記第2ドメインの膜厚方向の短軸平均長cを用い、前記第2ドメインを楕円体と仮定して、V=4/3×π×(a/2×b/2×c/2)より求めた。
また、光学フィルムTは、前記第2ドメインの体積分率は、20〜70%であるのが好ましく、30〜60%であるのがより好ましく、40〜50%であるのがさらに好ましい。体積分率が高いほど拡散性を上げることができる。一方70%以下であれば、全光透過率が低下し難く、正面輝度を良好な範囲とすることができ、また、フィルムの強度も低下し過ぎない。気泡からなる第2ドメインの体積分率が前記範囲であると、光拡散性能及び強度の双方の点で好ましい。
なお、体積分率とは、全体積に対する第2ドメインが占める体積であり、例えば、上記通りに測定した各ドメインのサイズに基づいて算出することができる。
前記体積分率は、フィルム断面の電子顕微鏡写真における第2ドメイン面積とフィルム断面積から求めることができる。本発明においては、前記体積分率を前記第2ドメインの長軸の平均方向を決定した角度における膜厚方向のフィルム断面(フィルム面に垂直方向に切断した断面)における、前記第2ドメインの面積分率100点の平均値として求めた。
(膜厚方向の密度分布)
光学フィルムTは、前記第2ドメインが膜厚方向に密度分布を有することが好ましい。前記第2ドメインを膜厚方向に密度分布をもたすことで、散乱から次の散乱までの距離を短くすることが可能であり、また、散乱量を徐々に変化させることが可能であるため、散乱指向性がより前方方向を向くこととなる。そのため均一な分布での散乱よりも、同一ヘイズ時の全光透過率を高くすることが可能となる。また、第2ドメインの膜厚方向の高密度部を設ける事で、フィルム全体としての脆性抑制にもより効果がある。
上記を考慮すると、膜厚の半分の厚さ中に全気泡の70%以上が含まれるような第2ドメインの膜厚方向の密度が高い部分が形成されていることが好ましい。第2ドメインの膜厚方向の高密度部は膜厚中の中心にあってもよいし、表面にあってもよい。第2ドメインの膜厚方向の高密度部が表面にある場合は、偏光板加工をより行いやすくするため、偏光板貼合面とは逆側に該第2ドメインの膜厚方向の高密度部を配置する方がよい。第2ドメインの密度分布値は、70%以上であることが好ましく、75%以上あることがより好ましく、80%以上あることが特に好ましい。上記の第2ドメインの密度分布値は、以下の方法により測定することができる。
密度分布値とは、第2ドメインの密度が最も高くなるような膜厚の半分の厚さの部分を選んだとき、該膜厚の半分の厚さの部分に占める第2ドメインの体積割合のことである。これは前記同様に、例えば、前記第2ドメインの長軸の平均方向を決定した角度における膜厚方向のフィルム断面(フィルム面に垂直方向に切断した断面)の電子顕微鏡写真から判断できる。
光学フィルムTのヘイズは、5%以上、50%以下であるのが好ましく、5%以上、40%以下であるのがより好ましく、5%以上、30%以下であるのがさらに好ましい。ヘイズが高いほど正面コントラストの低下の一因になる。その観点では、光学フィルムTのヘイズは、50%以下であるのが好ましく、40%以下であるのがより好ましい。なお、ヘイズは、ヘイズメーター(NDH2000;日本電色工業(株)製)により測定することができる。
(第1ドメイン)
前記第1ドメインは、ポリマー組成物からなる。利用するポリマーについて制限はないが、可視光に対して光透過性の高いポリマーから選択するのが好ましい。また気泡からなる第2のドメインの屈折率が1.00程度であることと、好ましい体積分率とを考慮すると、前記好ましい範囲の屈折率差とするためには、第1のドメインの屈折率n1は、1.1以上であるのが好ましく、1.2以上であるのが好ましく、1.3以上であるのがより好ましい。これらの特性を満足するポリマーの例には、セルロースアシレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリアリレート、ポリエステル、ポリスチレン、スチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート系共重合体、ポリ塩化ビニリデン等が含まれる。但し、これらに限定されるものではない。貼り合せる偏光膜が、通常、ポリビニルアルコール膜であることを考慮すると、これと親和性があり、接着性が良好な、セルロースアシレート、ポリビニルアルコールを主成分のポリマーとして含有することが好ましく、経時安定性の観点からセルロースアシレートが好ましい。ここで、「主成分としてのポリマー」とは、フィルムが単一のポリマーからなる場合には、そのポリマーのことを意味し、複数のポリマーからなる場合には、構成するポリマーのうち最も質量分率の高いポリマーのことを意味する。
セルロースアシレート及び使用しても良い添加剤については、特開2009−265633号公報の[0024]〜[0028]に記載されており、本発明においても同様である。
光学フィルムTの製造方法については、特開2009−265633号公報の[0029]〜[0036]に記載されており、本発明においても同様である。ただし、光学フィルムTの製造方法における延伸時にフィルムにかける延伸方向への延伸最大応力は10〜75MPaに制御することが好ましく、25〜70MPaであることがより好ましい。
光学フィルムTはポリマー組成物からなり、ヘイズが1%以下のフィルムを、延伸温度(Tg−20)〜Tc℃、且つ延伸倍率1〜300%で延伸して得られたフィルムであることが好ましい。
但し、Tgはフィルムのガラス転移温度(単位:℃)であり、Tcはフィルムの結晶化温度(単位:℃)である。
光学フィルムTの厚みについては、特に制限はないが、一般的には、20〜200μm程度であり、薄型化の観点では、20〜100μm程度であるのが好ましい。
本発明の液晶表示装置では、捩れ配向モード液晶セルに特有の、階調反転特性が悪い方位(通常下方位)の光散乱量を他方位に比べて多くすることが可能な異方性光拡散層を用いることによって、階調反転の生じない良好な画質表示する方位の光を階調反転方位に散乱し、混合させることにより、全方位において均一な(視野角依存性能小さい)表示が可能となる。異方性光散乱層を用いることで、等方性光散乱層の場合よりも散乱量が少なくても良好な画質表示が可能となるので、正面コントラスト比の低下や文字にじみなどの弊害を抑えられる。
光拡散層については、液晶表示装置において一般的に用いられる部材であるが、前述の一般的に用いられている捩れ配向モード液晶セルを用いた液晶表示装置に用いても、下方向から見た時の階調反転については改善出来なかった。
一方本発明の液晶表示装置においては元々下方向から見た時の階調反転を大幅に改善できるが、上記光拡散層を用いることで、階調反転を著しく改善することが出来るため好ましい。
さらにバックライトの発光効率を高めるために、プリズム状やレンズ状の集光型輝度向上シート(フィルム)を積層したり、偏光板の吸収による光ロスを改善する偏光反射型の輝度向上シート(フィルム)をバックライトと液晶セルの間に積層してもよい。また、バックライトの光源を均一化させるための拡散シート(フィルム)を積層してもよく、逆に光源に面内分布をもたせるための反射,拡散パターンを印刷などで形成したシート(フィルム)を積層してもよい。
本発明におけるバックライトユニットから射出される光の輝度半値幅角度は80°以下であることが好ましく、60°以下がより好ましく、40°以下が最も好ましい。プリズムシートや光指向性を有する導光板を用いたり、プリズムシートを積層とすることでこの値を達成することができる。上記範囲とすることで階調反転改善の観点から好ましい。
ここで、輝度半値幅角度とは、正面輝度が半分の値になる角度のことを言い、上下もしくは左右における各角度の合計値の事を言う。また、上下もしくは左右で値が異なる場合は、広い方を取ることとする。
また本発明の構成は、従来構成で耐久性試験(例えば、60℃Dry100時間) 後に黒表示時に発生する画面4辺の光モレ(額縁状の光モレ)を著しく抑制できる観点からも好ましい。
[実施例1]
(透明支持体の作製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、30℃に加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液C−1を調製した。
──────────────────────────────────────
セルロースアセテート溶液組成(C−1)(質量部) 内層 外層
──────────────────────────────────────
酢化度60.9%のセルロースアセテート 100 100
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8 7.8
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9 3.9
メチレンクロライド(第1溶媒) 293 314
メタノール(第2溶媒) 71 76
1−ブタノール(第3溶媒) 1.5 1.6
シリカ微粒子(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)
0 0.8
レターデーション上昇剤 1.7 0
──────────────────────────────────────
Figure 0005879278
得られたS−1の内層用ドープおよび外層用ドープを、三層共流延ダイを用いて、0℃に冷却したドラム上に流延した。残留溶剤量が70質量%のフィルムをドラムから剥ぎ取り、両端をピンテンターにて固定して搬送方向のドロー比を110%として搬送しながら80℃で乾燥させ、残留溶剤量が10%となったところで、110℃で乾燥させた。その後、140℃の温度で30分乾燥し、残留溶剤が0.3質量%のセルロースアセテートフィルム(厚み80μm(外層:3μm、内層:74μm、外層:3μm))の透明支持体1、2を作製した。この透明支持体の波長550nmにおける面内レターデーションReは9nm、厚さ方向のレターデーションRthは90nmであった。
作製したセルロースアセテートを2.0Nの水酸化カリウム溶液(25℃)に2分間浸漬した後、硫酸で中和し、純水で水洗、乾燥した。
(配向膜の作製)
この透明支持体上に、それぞれ、下記の組成の塗布液H−1を#16のワイヤーバーコーターで28mL/m塗布した。60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥した。形成された膜表面に、ラビングロールで搬送方向に平行な方向に500回転/分で回転させてラビング処理を行い、配向膜を作製した。
────────────────────────────────────
(配向膜塗布液組成 H−1)
────────────────────────────────────
下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 370質量部
メタノール 120質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 0.5質量部
────────────────────────────────────
Figure 0005879278
(光学異方性層の作製)
下記塗布液K−1を、#3.2のワイヤーバーを用いて、フィルムの配向膜面に連続的に塗布した。室温から100℃に連続的に加温する工程で、溶媒を乾燥させ、その後、135℃の乾燥ゾーンで約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℃の乾燥ゾーンに搬送させて、フィルムの表面温度が約100℃の状態で、紫外線照射装置により、照度600mWの紫外線を10秒間照射し、架橋反応を進行させ、ディスコティック液晶化合物を重合した。その後、室温まで放冷し、光学異方性層を形成し、光学補償フィルム1、2を作製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
メチルエチルケトン 98質量部
下記のディスコティック液晶性化合物(1) 41.01質量部
エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製 4.06質量部
セルロースアセテートブチレート
(CAB551−0.2、イーストマンケミカル社製) 0.34質量部
セルロースアセテートブチレート
(CAB531−1、イーストマンケミカル社製) 0.11質量部
下記フルオロ脂肪族基含有ポリマー1 0.13質量部
下記フルオロ脂肪族基含有ポリマー2 0.03質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 1.35質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 0.45質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Figure 0005879278
Figure 0005879278
Figure 0005879278
(光学特性の測定)
光学異方性層の測定について、支持体をガラス板(コーニング社製イーグルXG)に変更した以外は同様に光学異方性層を作製し、KOBRA−WR(王子計測器(株)製)を用いて、波長550nmの面内レターデーションRe(550)を測定した。また、光学異方性層の遅相軸に直交する面内において、法線方向から±40度に傾斜した方向から波長550nmの光を入射させてレターデーションR[+40°]及びR[−40°]を測定し、R[−40°]/R[+40°]を算出した。
結果を表6の実施例1に示した。
[実施例2]
(透明支持体の作製)
下記に記載の割合で各成分を混合してセルロースアシレート溶液C−2を調製した。
セルロースアセテート溶液組成(C−2)
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
アセチル基置換度2.80のセルロースアシレート 100質量部
レターデーション上昇剤 4質量部
トリフェニルホスフェート 3質量部
ジフェニルホスフェート 2質量部
メチレンクロライド 418質量部
メタノール 62質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
セルロースアシレート溶液C−2を厚さ95μmとなるように、バンド流延機を用いて共流延し、得られたウェブをバンドから剥離し、その後130℃で30分乾燥した。その後180℃の条件下、TD方向に35%延伸し、厚さ50μmの透明支持体1,2を作製した。作製した透明支持体1、2の波長550nmにおける面内レターデーションReは35nm、厚さ方向のレターデーションRthは97nmであった。
(配向膜、光学異方性層の作製)
上記作製した透明支持体1、2を、実施例1と同様にケン化処理し、その上にH−1、T−1を、表6記載のRe(550)、R[−40]/R[40]となるようにした以外は、実施例1と同様に塗布し、光学異方性層1、2を作製した。
[実施例3]
実施例2で作製した透明支持体上1,2に、表6記載のRe(550)、R[−40]/R[40]となるよう光学異方性層を作製した以外は、実施例2と同様に塗布し、光学異方性層1、2を作製した。
[実施例4]
(透明支持体の作製)
下記に記載の割合で各成分を混合してセルロースアシレート溶液C−3を調製した。
セルロースアセテート溶液組成(C−3)
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
アセチル基置換度2.80のセルロースアシレート 100質量部
トリフェニルホスフェート 3質量部
ジフェニルホスフェート 2質量部
メチレンクロライド 418質量部
メタノール 62質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
セルロースアシレート溶液C−2を厚さ70μmとなるように、バンド流延機を用いて共流延し、得られたウェブをバンドから剥離し、その後130℃で30分乾燥した。その後230℃の条件下で、MD方向に9%収縮し、TD方向に3%延伸し、厚さ74μmの透明支持体1,2を作製した。作製した透明支持体の波長550nmにおける面内レターデーションReは50nm、厚さ方向のレターデーションRthは46nmであった。
作製した透明支持体を2.0Nの水酸化カリウム溶液(25℃)に2分間浸漬した後、硫酸で中和し、純水で水洗、乾燥した。
(配向膜の作製)
この透明支持体上に、下記の組成の塗布液H−2を#14のワイヤーバーコーターで24mL/m塗布した。100℃の温風で120秒で乾燥した。形成された膜表面に、ラビングロールで搬送方向に平行な方向に500回転/分で回転させてラビング処理を行い、配向膜を作製した。
────────────────────────────────────
(配向膜塗布液組成 H−2)
────────────────────────────────────
下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 364質量部
メタノール 114質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 1.0質量部
クエン酸エステル(AS3、三共化学(株)) 0.35質量部
────────────────────────────────────
Figure 0005879278
(光学異方性層の作製)
下記塗布液K−2を、#2.4のワイヤーバーを用いて、フィルムの配向膜面に連続的に塗布した。その後、80℃の乾燥ゾーンで約120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℃の乾燥ゾーンに搬送させて、紫外線照射装置により、照度600mWの紫外線を10秒間照射し、架橋反応を進行させ、ディスコティック液晶化合物を重合した。その後、室温まで放冷し、光学異方性層を形成し、光学補償フィルム1,2を作製した。
(光学異方性層塗布液組成 K−2)
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記に示す液晶化合物(2) 100.0質量部
下記に示すピリジニウム塩化合物II-1 1.0質量部
下記に示すトリアジン環を有する化合物III-1 0.2質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3.0質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1.0質量部
メチルエチルケトン 341.8質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Figure 0005879278
Figure 0005879278
Figure 0005879278
実施例1と同様の方法を用いて、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)を測定した。また、光学異方性層の遅相軸に直交する面内において、法線方向から±40度に傾斜した方向から波長550nmの光を入射させてレターデーションR[+40°]及びR[−40°]を測定し、R[−40°]/R[+40°]を算出した。その結果を、表6に記載した。
[実施例5]
実施例4で作製した透明支持体上1,2に、表6記載のRe(550)、R[−40]/R[40]となるよう光学異方性層を作製した以外は、実施例4と同様に塗布し、光学異方性層1、2を作製した。
(偏光板の作製)
実施例1〜5で作製した光学補償フィルムを、透明支持体側と偏光膜側が合うように貼合し、偏光板を作製した。なお、フィルムの貼合面には、アルカリ鹸化処理を施した。また、偏光膜は、厚さ80μmのポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して5倍に延伸し、乾燥して作製した、厚さ20μmの直線偏光膜を用い、また接着剤としては、ポリビニルアルコール(クラレ製PVA−117H)3%水溶液を用いた。
[実施例6]
実施例3で作製した光学補償フィルムの光学異方性層側と偏光膜側が合うように、粘着剤を介して貼合し、偏光板を作製した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
TNモード液晶表示装置(S23A350H、サムスン電子(株)製)に使用されている偏光板を剥がし、代わりに上記の作製した偏光板を、粘着剤を介して、視認側及びバックライト側に一枚ずつ貼り付け、表6のTNモード液晶表示装置をそれぞれ作製した。
[実施例7]
光拡散フィルムとして、下記を用いた。
[光拡散フィルム(高内部散乱フィルム)]
(光拡散層用塗布液の調製)
下記塗布液1を孔径30μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して光拡散層用塗布液を調製した。
光拡散層用塗布液1
――――――――――――――――――――――――――――――――――
DPHA 15g
PET−30(PETA) 73g
イルガキュア184 1g
イルガキュア127 1g
粒径5.0μmスチレン粒子 8g
粒径1.5μmベンゾグアナミン粒子 2g
MEK(メチルエチルケトン) 50g
MIBK(メチルイソブチルケトン) 50g
――――――――――――――――――――――――――――――――――
それぞれ使用した化合物を以下に示す。
・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]
・PET−30:ペンタエリスリトールトリアクリレート[日本化薬(株)製]
・イルガキュア127:重合開始剤[チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製]
・イルガキュア184:重合開始剤[チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製]
(低屈折率層用塗布液の調製)
・ゾル液の調製
攪拌機、還流冷却器を備えた反応器、メチルエチルケトン120部、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−5103、信越化学工業(株)製)100部、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート3部を加え混合したのち、イオン交換水30部を加え、60℃で4時間反応させたのち、室温まで冷却し、ゾル液を得た。質量平均分子量は1600であり、オリゴマー成分以上の成分のうち、分子量が1000〜20000の成分は100%であった。また、ガスクロマトグラフィー分析から、原料のアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランは全く残存していなかった。
・分散液の調製
中空シリカ微粒子ゾル(イソプロピルアルコールシリカゾル、平均粒子径60nm、シェル厚み10nm、シリカ濃度20質量%、シリカ粒子の屈折率1.31、特開2002−79616号公報の調製例4に準じサイズを変更して作成)500gに、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製)30g、及びジイソプロポキシアルミニウムエチルアセテート1.5g加え混合した後に、イオン交換水の9g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1.8gを添加した。この分散液500gにほぼシリカの含量一定となるようにシクロヘキサノンを添加しながら、減圧蒸留による溶媒置換を行った。分散液に異物の発生はなく、固形分濃度をシクロヘキサノンで調整し20質量%にしたときの粘度は25℃で5mPa・sであった。得られた分散液Aのイソプロピルアルコールの残存量をガスクロマトグラフィーで分析したところ、1.5%であった。
・低屈折率層用塗布液の調製
エチレン性不飽和基含有含フッ素ポリマー(特開2005−89536号公報製造例3に記載のフッ素ポリマー(A−1))固形分として41.0gをメチルイソブチルケトン500gに溶解し、更に、分散液Aを260質量部(シリカ+表面処理剤固形分として52.0質量部)、DPHA 5.0質量部、イルガキュア127(光重合開始剤、チバスペシャルティーケミカルス製)2.0質量部を添加した。塗布液全体の固形分濃度が6質量%になるようにメチルエチルケトンで希釈して低屈折率層用塗布液を調製した。この塗布液により形成される層の屈折率は、1.36であった。
(光拡散層の形成)
トリアセチルセルロースフィルム(TAC−TD80UL、富士フイルム(株)製)をロール形態で巻き出して、スロットルダイを有するコーターを用いて、光拡散層用塗布液を直接押し出して塗布した。搬送速度30m/分の条件で塗布し、30℃で15秒間、90℃で20秒間乾燥の後、さらに窒素パージ下酸素濃度0.2%で160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照射量90mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させて、光拡散層を形成し、その後、巻き取った。得られた光拡散層の厚さは8.0μmであった。
(低屈折率層の形成)
上記の様にして形成した光拡散層の上に、スロットルダイを有するコーターを用いて、低屈折率層用塗布液をバックアップロール上のハードコート層を塗布してある面上に直接押し出して塗布し、厚さ100nmの低屈折率層を形成し、その後巻き取った。この様にして、光拡散フィルム1を作製した。乾燥・硬化条件を以下に示す。
乾燥:90℃で60秒間乾燥した。
硬化:窒素パージにより酸素濃度0.1%の雰囲気下で空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照射量400mJ/cm2の紫外線を照射した。この時のヘイズは58%であった。
この光拡散フィルムを、実施例3のTNモード液晶表示装置の視認側偏光板に、粘着剤を介して貼り付けた。
[実施例8]
実施例7のTNモード液晶表示装置において、バックライト構成部材である拡散板と拡散シートの間に、輝度向上フィルム(BEFRP2−115 3M社製)2枚をプリズムが直交するように配置した。この時の輝度半値幅角度は70度であった。測定機には「EZ−Contrast XL88」(ELDIM社製)を用い、その測定結果から、正面輝度の半分の値になる角度を算出した。また、通常2枚のプリズムを配置する前は、86度であった。
[比較例1]
実施例1で作製した透明支持体と光学異方性層の遅相軸と、偏光板の吸収軸の角度が、表6に記載したように配置した。
[比較例2]
実施例1で作製した光学異方性層を直接液晶パネルのガラス上に、粘着剤を介して貼り付け、光学異方性層の遅相軸と偏光板の吸収軸の角度が、表6に記載したように配置した。
[比較例3]
比較例1で作製した表示装置の視認側に、上記で作製した光拡散フィルムを、粘着剤を介して配置した。
[実施例9]
(透明支持体の作製)
実施例2と同様にして、透明支持体を作製し、配向膜を形成した。
(光学異方性層の作製)
下記塗布液を、#3.6のワイヤーバーを用いて、フィルムの配向膜面に連続的に塗布した。室温から100℃に連続的に加温する工程で、溶媒を乾燥させ、その後、135℃の乾燥ゾーンで約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℃の乾燥ゾーンに搬送させて、フィルムの表面温度が約100℃の状態で、紫外線照射装置により、照度600mWの紫外線を10秒間照射し、架橋反応を進行させ、ディスコティック液晶化合物を重合した。その後、室温まで放冷し、光学異方性層を形成し、光学補償フィルムを作製した。
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(光学異方性層塗布液組成)
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メチルエチルケトン 333.39質量部
上記のディスコティック液晶性化合物(1) 91.00質量部
エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 9.00質量部
下記の空気界面配向制御剤 0.75質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3.00質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
空気界面配向制御剤
Figure 0005879278
実施例1と同様の方法を用いて、光学異方性層の光学測定を実施した。その結果を、表7に記載した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
作製した透明支持体と光学異方性層の遅相軸と、偏光板の吸収軸の角度が、表7に記載したように配置してTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例10]
(透明支持体の作製)
特開平10−45804号公報、同08−231761号公報に記載の方法で、セルロースアシレートを合成し、その置換度を測定した。具体的には、触媒として硫酸(セルロース100質量部に対し7.8質量部)を添加し、アシル置換基の原料となるカルボン酸を添加し40℃でアシル化反応を行った。この時、カルボン酸の種類、量を調整することでアシル基の種類、置換度を調整した。またアシル化後に40℃で熟成を行った。さらにこのセルロースアシレートの低分子量成分をアセトンで洗浄し除去した。
(セルロースアシレート溶液C01の調製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して、各成分を溶解し、セルロースアシレート溶液を調製した。各セルロースアシレート溶液の固形分濃度は22質量%となるように溶剤(メチレンクロライドおよびメタノール)の量は適宜調整した。但し、CO5については、固形分濃度が19質量%となるように溶剤の量を適宜調整した。
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・セルロースアセテート(置換度2.45) 100.0質量部
・下記の添加剤 化合物A 19.0質量部
・メチレンクロライド 365.5質量部
・メタノール 54.6質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
(セルロースアシレート溶液C02の調製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して、各成分を溶解し、セルロースアシレート溶液を調製した。各セルロースアシレート溶液の固形分濃度は22質量%となるように溶剤(メチレンクロライドおよびメタノール)の量は適宜調整した。但し、CO5については、固形分濃度が19質量%となるように溶剤の量を適宜調整した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
・セルロースアセテート(置換度2.81) 100.0質量部
・下記の添加剤 化合物A 12.0質量部
・メチレンクロライド 365.5質量部
・メタノール 54.6質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
化合物Aはテレフタル酸/コハク酸/エチレングリコール/プロピレングリコール共重合体(共重合比[モル%]=27.5/22.5/25/25)を表す。
化合物Aは、非リン酸エステル系の化合物であり、かつ、レターデーション発現剤でもある。化合物Aの末端はアセチル基で封止されている。
セルロースアシレート溶液C01を用いて56μmの膜厚のコア層になるように、セルロースアシレート溶液C02を2μmの膜厚のスキンA層になるように、それぞれバンド延伸機を用いて流延した。引き続き、得られたウェブ(フィルム)をバンドから剥離し、クリップに挟み、テンターを用いて横延伸した。延伸温度172℃及び延伸倍率30%に設定した。その後、フィルムからクリップを外して130℃で20分間乾燥させ、フィルムを得た。
作製した透明支持体の波長550nmにおける面内レターデーションReは50nm、厚さ方向のレターデーションRthは120nmであった。
(光学異方性層の作製)
上記で作製した透明支持体を用いた以外は実施例9と同様にして配向膜、光学異方性層を形成し、光学補償フィルムを作製した。
実施例1と同様の方法を用いて、光学異方性層の光学測定を実施した。その結果を、表7に記載した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
作製した透明支持体と光学異方性層の遅相軸と、偏光板の吸収軸の角度が、表7に記載したように配置してTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例11]
(透明支持体の作製)
実施例10と同様にして、透明支持体を作製し、配向膜を形成した。
(光学異方性層の作製)
実施例9において、#3.0のワイヤーバーに変更し、空気界面配向制御剤0.00質量部に変更し、空気界面配向制御剤(2)を0.75質量部に変更した以外は実施例9と同様にして光学異方性層を作製した。
空気界面配向制御剤(2)
Figure 0005879278
実施例1と同様の方法を用いて、光学異方性層の光学測定を実施した。その結果を、表7に記載した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
作製した透明支持体と光学異方性層の遅相軸と、偏光板の吸収軸の角度が、表7に記載したように配置してTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例12]
(透明支持体の作製)
実施例2と同様にして、透明支持体を作製し、配向膜を形成した。
(光学異方性層の作製)
実施例9において、メチルエチルケトンを321.45質量部に変更し、エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート(V#360、大阪有機化学(株)製)を5.20質量部に変更した以外は実施例9と同様にして光学異方性層を作製した。
実施例1と同様の方法を用いて、光学異方性層の光学測定を実施した。その結果を、表7に記載した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
作製した透明支持体と光学異方性層の遅相軸と、偏光板の吸収軸の角度が、表7に記載したように配置してTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例13]
(透明支持体の作製)
実施例2と同様にして、透明支持体を作製し、配向膜を形成した。
実施例9において、空気界面配向制御剤(2)を0.00質量部に変更し、空気界面配向制御剤(3)を0.19質量部添加した以外は実施例9と同様にして光学異方性層を作製した。
空気界面配向制御剤(3)
Figure 0005879278
実施例1と同様の方法を用いて、光学異方性層の光学測定を実施した。その結果を、表7に記載した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
作製した透明支持体と光学異方性層の遅相軸と、偏光板の吸収軸の角度が、表7に記載したように配置してTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例14]
(光拡散フィルム2の作製)
実施例7で作成した光拡散フィルムの光拡散層用塗布液1中の粒径5.0μmスチレン粒子を8gから2.5g、粒径1.5μmベンゾグアナミン粒子を2gから0.6gへ変更した以外は、実施例7と同様に光拡散フィルム2を作成した。
上記光拡散フィルム2を用いた以外は、実施例11と同様にして偏光板の作製を実施した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
上記偏光板を用いた以外は実施例11と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例15]
(光拡散フィルム3の作製)
[光拡散フィルム(セルロースアシレートフィルム)]
(測定法)
まず、以下光拡散フィルムにおいて測定した種々の特性の測定法及び評価法を以下に示す。
1.ガラス転移温度(Tg)
DSC測定装置(DSC8230:(株)リガク製)を用い、DSCのアルミニウム製測定パン(Cat.No.8578:(株)リガク製)に、熱処理前のポリマーフィルムのサンプルを5〜6mg入れる。これを50mL/分の窒素気流中で、25℃から120℃まで、20℃/分の昇温速度で昇温して15分保持した後、30℃まで−20℃/分で冷却する。その後、再度、30℃から250℃まで20℃/分の昇温速度で昇温し、その際に測定されるサンプルのサーモグラムと2本のベースラインの中線との交点の温度を、フィルムのガラス転移温度とした。
2.結晶化温度(Tc)
DSC測定装置(DSC8230:(株)リガク製)を用い、DSCのアルミニウム製測定パン(Cat.No.8578:(株)リガク製)に、熱処理前のポリマーフィルムのサンプルを5〜6mg入れる。これを50mL/分の窒素気流中で、25℃から120℃まで20℃/分の昇温速度で昇温して15分保持した後、30℃まで−20℃/分で冷却する。さらに、再度、30℃から320℃まで20℃/分の昇温速度で昇温し、この際に現れた発熱ピークの開始温度をフィルムの結晶化温度とした。
3.置換度
セルロースアシレートのアシル置換度は、Carbohydr.Res.273(1995)83−91(手塚他)に記載の方法で13C−NMRにより求めた。
4.ヘイズ、全光透過率、及び平行透過率
ヘイズは、ヘイズメーター(NDH 2000:日本電色工業(株)製)を用いて測定した。
全光透過率及び平行透過率についても、同様に測定した。
(光学フィルムの製造と評価)
下記表1に示す通り、以下のセルロースアシレートBを表中に記載の割合で添加し、溶媒に溶解し、セルロースアシレートのドープをそれぞれ調製した。調製法の詳細も、以下に示す。
なお、セルロースアシレートは120℃に加熱して乾燥し、含水率を0.5質量%以下とした後、表1に記載の量[質量部]を使用した。
1)<セルロースアシレート>
・セルロースアシレートB(セルロースアセテート):
置換度が2.86のセルロースアセテートの粉体を用いた。セルロースアシレートBの粘度平均重合度は300、6位のアセチル基置換度は0.89、アセトン抽出分は7質量%、質量平均分子量/数平均分子量比は2.3、含水率は0.2質量%、6質量%ジクロロメタン溶液中の粘度は305mPa・s、残存酢酸量は0.1質量%以下、Ca含有量は65ppm、Mg含有量は26ppm、鉄含有量は0.8ppm、硫酸イオン含有量は18ppm、イエローインデックスは1.9、遊離酢酸量は47ppmであった。粉体の平均粒子サイズは1.5mm、標準偏差は0.5mmであった。
2)<溶媒>
下記の溶媒Aを使用した。これらの溶媒の含水率は0.2質量%以下であった。
・溶媒A:
ジクロロメタン/メタノール=87/13(質量比)
4)<セルロースアシレート溶液の調製>
攪拌羽根を有し外周を冷却水が循環する400リットルのステンレス製溶解タンクに、前記溶媒及び添加剤を投入して撹拌、分散させながら、セルロースアシレートを徐々に添加した。投入完了後、室温にて2時間撹拌し、3時間膨潤させた後に再度撹拌を実施し、セルロースアシレート溶液を得た。
なお、攪拌には、15m/sec(剪断応力5×104kgf/m/sec2〔4.9×105N/m/sec2〕)の周速で攪拌するディゾルバータイプの偏芯攪拌軸及び中心軸にアンカー翼を有して周速1m/sec(剪断応力1×104kgf/m/sec2〔9.8×104N/m/sec2〕)で攪拌する攪拌軸を用いた。膨潤は、高速攪拌軸を停止し、アンカー翼を有する攪拌軸の周速を0.5m/secとして実施した。
膨潤した溶液をタンクから、ジャケット付配管で50℃まで加熱し、さらに2MPaの加圧化で90℃まで加熱し、完全溶解した。加熱時間は15分であった。この際、高温にさらされるフィルター、ハウジング、及び配管はハステロイ合金製で耐食性の優れたものを利用し保温加熱用の熱媒を流通させるジャケットを有する物を使用した。
次に36℃まで温度を下げ、セルロースアシレート溶液を得た。
5)<ろ過>
得られたセルロースアシレート溶液を、絶対濾過精度10μmの濾紙(#63、東洋濾紙(株)製)で濾過し、さらに絶対濾過精度2.5μmの金属焼結フィルター(FH025、ポール社製)にて濾過してポリマー溶液を得た。
6)<フィルムの作製>
セルロースアシレート溶液を30℃に加温し、流延ギーサー(特開平11−314233号公報に記載)を通して15℃に設定したバンド長60mの鏡面ステンレス支持体上に流延した。流延スピードは50m/分、塗布幅は200cmとした。流延部全体の空間温度は、15℃に設定した。そして、流延部の終点部から50cm手前で、流延して回転してきたセルロースアシレートフィルムをバンドから剥ぎ取り、45℃の乾燥風を送風した。次に110℃で5分、さらに140℃で10分乾燥して、セルロースアシレートフィルムを得た。得られたセルロースアシレートフィルムのヘイズを前述の方法により測定し、その結果を下記表1に記載した。
7)<延伸>
得られたセルロースアシレートを、表1に示す延伸条件で、以下の記載の通り延伸した。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、その間隔を延伸工程前後で計測し、下記式から求めた。
フィルムの延伸倍率(%)=100×(延伸後の標線の間隔−延伸前の標線の間隔)/延伸前の標線の間隔
上記延伸は、ロール延伸機を用いた縦一軸延伸処理を実施した。ロール延伸機のロールは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。延伸ゾーンはケーシングで覆い表1に記載の温度とした。延伸部の前のロールは徐々に表1に記載の延伸温度に加熱できるように設定した。また、フィルム表面温度とフィルム裏面温度の裏表温度差をフィルムにあてる熱風の温度をフィルムの表と裏側で調整することによって表1に記載の温度差に制御した。フィルム表面温度およびフィルム裏面温度は、テープ型熱電対表面温度センサー(安立計器(株)製STシリーズ)をフィルムの表裏にそれぞれ3点貼り付け、それぞれの平均値から求めた。なお、表1に記載の温度は、フィルム裏面温度からフィルム表面温度を引いた値を記載した。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、これも表1に記載した。
8)<セルロースアシレートフィルムの評価>
得られた各セルロースアシレートフィルムのヘイズ、全光線透過率、平行透過率、各ドメインの屈折率の評価を行った。結果を下記表1に示す。
(第1ドメインと第2ドメインの構造の詳細な測定)
まず、作製した光学フィルムについて、ポリマー主鎖の分子配向方向を前述の方法に基づきX線回折測定により、測定して決定した。
次に、作製した光学フィルムをフィルム面に対して垂直に膜厚方向に切断し、その断面を走査型電子顕微鏡(S−4300、(株)日立製作所製)で撮影した。前述の方法に基づき前記第2ドメインの長軸の平均方向を決定し、第2ドメインの長軸平均長aを測定した。その後、同様に前述の方法に基づき第2ドメインのフィルム面内方向の短軸平均長bおよび第2ドメインのフィルム膜厚方向の短軸平均長cを測定により求めた。
第2ドメインの長軸平均長/第2ドメインのフィルム面内方向の短軸平均長、第2ドメインの長軸平均長/第2ドメインのフィルム膜厚方向の短軸平均長、球相当直径を上述の方法で計算により求めた。また、体積分率、気泡の膜厚方向の密度分布を前述の方法により測定した。得られた結果を下記表1に記載した。なお、作製した光学フィルムにおいて、ポリマー主鎖の分子配向方向は、延伸方向とほぼ平行な方向であり、面内方向であることがわかった。また、前記第2ドメインの長軸の平均方向はポリマー主鎖の分子配向方向とほぼ垂直な方向(フィルム面内において約90°の方向)、すなわち、延伸方向とほぼ垂直な方向であることがわかった。
膜厚方向の密度分布値はフィルム面に垂直な方向のフィルム断面を走査型電子顕微鏡で撮影した際に、第2ドメインとして密度が最も高くなるような膜厚の半分の厚さの部分を選んだとき、該膜厚の半分の膜厚に占める第2ドメインの割合とした。作製した光学フィルムでは、フィルムの表面側の膜厚半分の範囲(すなわち、フィルムの上側の半分であり、延伸時に付けた裏表温度さが低温である側)が第2ドメインの密度が最も高くなるような膜厚の半分の厚さの部分であったため、該部分における密度分布値を測定した。
(加熱評価)
上記で作製したフィルムを80℃中に48時間置き、その後フィルムの断面を走査型電子顕微鏡で撮影した。それと常温においていたものとのフィルム断面を比較した。
その結果、上記のフィルムは、ポリマー主鎖と長軸の平均方向の角度、長軸の平均長さと面内方向の短軸の平均長さの比、密度分布、サイズ、ヘイズはほぼ同等だった。
Figure 0005879278
ゴニオフォトメーター(GP−5 村上色彩技術研究所)を使用し、フィルム面に垂直に光を入射、その出射光をフィルム延伸方向および延伸に対する直交方向で極角を振り受光したところ、延伸方向では、極角20度近辺へ光が散乱し、直交方向では光散乱がほとんどないことが確認できた。
上記光拡散フィルムを用いた以外は、実施例11と同様にして偏光板の作製を実施した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
上記偏光板を用いた以外は実施例11と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
このとき、光拡散フィルムの延伸方向が液晶表示装置の上下方向(本TNモード液晶表示装置の階調反転方向は下方位)になるように配置した。
[比較例4]
光拡散フィルムとして実施例14で作製した光拡散フィルムを用いた以外は比較例3と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例16]
(透明支持体の作製)
実施例1と同様にして、透明支持体を作製した。
作製したセルロースアセテートを2.0Nの水酸化カリウム溶液(25℃)に2分間浸漬した後、硫酸で中和し、純水で水洗、乾燥した。
(配向膜の形成)
作製した透明支持体上に実施例1と同様にして配向膜を形成した。
(光学異方性層A及びBの作製)
下記組成の棒状液晶化合物を含む塗布液を配向膜上に#2.2のワイヤーバーで連続的に塗布した。塗布後の溶媒の乾燥及び棒状液晶化合物の配向熟成のために、90℃の温風で60秒間加熱した。続いて、UV照射により液晶化合物の配向を固定化し、光学異方性層A(及びB)を作製した。
光学異方性層A(及びB)の塗布液組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記の棒状液晶化合物 100質量部
下記の光重合開始剤 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
下記のフッ素系ポリマー(D) 0.4質量部
下記の水平配向剤 0.2質量部
メチルエチルケトン 195質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物
Figure 0005879278
光重合開始剤
Figure 0005879278
フッ素系ポリマー(D)
Figure 0005879278
水平配向剤
Figure 0005879278
実施例1と同様の方法を用いて、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)を測定した。また、光学異方性層の進相軸に直交する面内において、法線方向から±40度に傾斜した方向から波長550nmの光を入射させてレターデーションR[+40°]及びR[−40°]を測定し、R[−40°]/R[+40°]を算出した。Re(550)は50nmであった。R[−40°]/R[+40°]は1であった。
(配向膜の形成)
作製した透明フィルム上に実施例1と同様にして配向膜を形成した。
(光学異方性層の作製)
実施例11と同様にして光学異方性層を作製した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
作製した透明支持体と光学異方性層A(及びB)と光学異方性層の遅相軸と、偏光板の吸収軸の角度が、表8に記載したように配置してTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例17]
(透明支持体の作製)
実施例1の透明支持体の作製において、内層用ドープおよび外層用ドープを、三層共流延ダイを用いて、0℃に冷却したドラム上に流延する際、内層用ドープの流量を半分にした以外は、実施例1と同様にして透明支持体を作成及び配向膜を形成した。セルロースアセテートフィルム(厚み40μm(外層:3μm、内層:34μm、外層:3μm))の透明支持体を作製した。作製したセルロースアセテートフィルムの波長550nmにおける面内レターデーションReは7nm、厚さ方向のレターデーションRthは45nmであった。
(配向膜の形成)
作製した透明支持体上に実施例1と同様にして配向膜を形成した。
(光学異方性層A及びBの作製)
実施例16と同様にして光学異方性層A(及びB)を作製した。
(配向膜の形成)
作製した透明フィルム上に実施例1と同様にして配向膜を形成した。
(光学異方性層の作製)
実施例11と同様にして光学異方性層を作製した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
作製した透明支持体と光学異方性層A(及びB)と光学異方性層の遅相軸と、偏光板の吸収軸の角度が、表8に記載したように配置してTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例18]
(透明支持体の作製)
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、溶液を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
・セルロースアセテート(置換度2.86) 100.0質量部
・下記表2の添加剤1 下記表2に記載
・下記表2の添加剤2 下記表2に記載
・メチレンクロライド 365.8質量部
・メタノール 92.6質量部
・ブタノール 4.6質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
ドープを用いて、溶液流延法により製膜し、その後、セルロースエステルフィルムを作製した。延伸後の各フィルムの膜厚は40μmであった。なお、MDに搬送されることによりMDに0〜10%の範囲内の倍率で延伸されていた。透明支持体T−1は5%の延伸倍率であった。また延伸時の温度は、フィルムのガラス転移点をTgとした場合、Tg−30〜Tg−5℃の範囲であった。
Figure 0005879278
上記表2中、糖エステル1、および糖エステル2は以下の構造の化合物または混合物である。なお、スクロースベンゾエートである糖エステル1の平均エステル置換度の測定法は、以下の方法で測定した。
以下のHPLC条件下での測定により保持時間が31.5min付近にあるピークを8置換体、27〜29min付近にあるピーク群を7置換体、22〜25min付近にあるピーク群を6置換体、15〜20min付近にあるピーク群を5置換体、8.5〜13min付近にあるピーク群を4置換体、3〜6min付近にあるピーク群を3置換体としてそれぞれの面積比を合計した値に対する平均置換度を算出した。
《HPLC測定条件》
カラム:TSK−gel ODS−100Z(東ソー)、4.6*150mm、ロット番号(P0014)
溶離液A:H2O=100、溶離液B:AR=100。A,BともにAcOH、NEt3各0.1%入り
流量:1ml/min、カラム温度:40℃、波長:254nm、感度:AUX2、注入量:10μl、リンス液:THF/ H2O=9/1(vol比)
サンプル濃度:5mg/10ml(THF)
なお、糖エステル2についても同様にして平均エステル置換度を測定することができるが、下記糖エステル2はエステル置換度がほぼ100%の単一の化合物であった。
また実施例で使用したスクロースベンゾエートは、全て反応溶媒であるトルエンの減圧乾燥(10mmHg以下)を行い100ppm未満であるものを使用した。
作製したセルロースアセテートフィルム(支持体T−1)の波長550nmにおける面内レターデーションReは1nm、厚さ方向のレターデーションRthは40nmであった。
Figure 0005879278
Figure 0005879278
(配向膜の形成)
作製した透明支持体上に実施例1と同様にして配向膜を形成した。
(光学異方性層A及びBの作製)
実施例16において#1.8のワイヤーバーに変更した以外は、実施例16と同様にして光学異方性層A(及びB)を作製した。
(配向膜の形成)
作製した透明フィルム上に実施例1と同様にして配向膜を形成した。
(光学異方性層の作製)
実施例12と同様にして光学異方性層を作製した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
作製した透明支持体と光学異方性層A(及びB)と光学異方性層の遅相軸と、偏光板の吸収軸の角度が、表8に記載したように配置してTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例19]
(透明支持体の作製)
実施例1と同様にして、透明支持体を作製した。
(アルカリ鹸化処理)
透明支持体を、温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量14ml/mで塗布し、110℃に加熱した(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、10秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、純水を3ml/m塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理した透明支持体を作製した。
(アルカリ溶液組成)
───────────────────────────────────
アルカリ溶液組成
───────────────────────────────────
水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.8質量部
イソプロパノール 63.7質量部
界面活性剤SF−1:C1429O(CHCHO)20H 1.0質量部
プロピレングリコール 14.8質量部
───────────────────────────────────
(配向膜の形成)
上記のように鹸化処理した透明支持体に、下記の組成の配向膜塗布液を#14のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、更に100℃の温風で120秒乾燥した。
配向膜塗布液の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド 0.5質量部
光重合開始剤(イルガキュアー2959、チバ・ジャパン製) 0.3質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
変性ポリビニルアルコール(各ユニットの含有比率の単位はモル%である)
Figure 0005879278
(光学異方性層A(及びB)の形成)
上記作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、透明支持体の長手方向と搬送方向は平行であり、透明支持体長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は時計回りに45°及び−45°の方向とした。
下記の組成のディスコティック液晶化合物を含む塗布液(A)を上記作製した配向膜上に#1.6のワイヤーバーで連続的に塗布した。フィルムの搬送速度(V)は36m/minとした。塗布液の溶媒の乾燥及びディスコティック液晶化合物の配向熟成のために、80℃の温風で90秒間加熱した。続いて、80℃にてUV照射を行い、液晶化合物の配向を固定化し光学異方性層を形成した。
光学異方性層塗布液(A)の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記のディスコティック液晶化合物 100質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバ・ジャパン社製) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
下記のピリジニウム塩 1質量部
下記のフッ素系ポリマー(FP1) 0.4質量部
メチルエチルケトン 473質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
Figure 0005879278
Figure 0005879278
Figure 0005879278
(配向膜の形成)
作製した透明フィルム上に実施例1と同様にして配向膜を形成した。
(光学異方性層の作製)
実施例11と同様にして光学異方性層を作製した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
作製した透明支持体と光学異方性層A(及びB)と光学異方性層の遅相軸と、偏光板の吸収軸の角度が、表8に記載したように配置してTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例20]
(透明支持体の作製)
実施例17と同様にして、透明支持体を作製した。
(光学異方性層A(及びB)の形成)
上記透明支持体を用いて実施例19と同様にしてアルカリ鹸化処理、配向膜形成、光学異方性層A(及びB)を作製した。
(配向膜の形成)
作製した透明フィルム上に実施例1と同様にして配向膜を形成した。
(光学異方性層の作製)
実施例11と同様にして光学異方性層を作製した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
作製した透明支持体と光学異方性層A(及びB)と光学異方性層の遅相軸と、偏光板の吸収軸の角度が、表8に記載したように配置してTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例21]
(透明支持体の作製)
実施例18と同様にして、透明支持体を作製した。
上記透明支持体を用いて実施例19と同様にしてアルカリ鹸化処理、配向膜形成した。
(光学異方性層A(及びB)の形成)
実施例19において、#1.2のワイヤーバーに変更した以外は実施例19と同様にして光学異方性層A(及びB)を作製した。
(配向膜の形成)
作製した透明フィルム上に実施例1と同様にして配向膜を形成した。
(光学異方性層の作製)
実施例12と同様にして光学異方性層を作製した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
作製した透明支持体と光学異方性層A(及びB)と光学異方性層の遅相軸と、偏光板の吸収軸の角度が、表8に記載したように配置してTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例22]
光拡散フィルムとして、実施例14で作製した光拡散フィルムを用いた以外は実施例16と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例23]
光拡散フィルムとして、実施例15で作製した光拡散フィルムを用いた以外は実施例16と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例24]
光拡散フィルムとして、実施例14で作製した光拡散フィルムを用いた以外は実施例19と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例25]
光拡散フィルムとして、実施例15で作製した光拡散フィルムを用いた以外は実施例19と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
[液晶表示装置の評価]
(正面白輝度の評価)
上記で作製した各液晶表示装置について、測定機「EZ−Contrast XL88」(ELDIM社製)を用いて、白表示で正面方向(表示面に対して法線方向)の輝度を測定(結果をYとする)し、次に、液晶表示装置から液晶パネルを抜いたバックライトのみ輝度を測定(結果をY0とする)し、これらの比を用いて以下の基準で評価した。
4:4.0% ≦ Y/Y0
3:3.0% ≦ Y/Y0 < 4.0%
2:2.0% ≦ Y/Y0 < 3.0%
1:1.0% ≦ Y/Y0 < 2.0%
(階調反転)
上記で作製した各液晶表示装置にISO 12640−1:1997、規格番号 JIS X 9201:1995、画像名 ポートレイトを表示し、暗室にて目視で下方向(極角30°)から観察して、表示画像の階調反転を評価した。
5:下方向での階調反転は観察されない。
4:下方向での階調反転はほとんど観察されない。
3:下方向での階調反転がやや観察される。
2:下方向での階調反転が観察される。
1:下方向での階調反転が非常に観察されやすい。
(実画像評価:正面画像と斜め画像との階調再現性と色味の差)
上記で作製した各液晶表示装置にISO 12640−1:1997、規格番号 JIS X 9201:1995、画像名 ポートレイトを表示し、暗室にて目視で正面と斜め方向(極角45°方位角は任意)から観察して、表示画像の対称性を評価した。
5:どの方位角から見ても、階調性と色味の差はほとんどない。
4:どの方位角から見ても、階調性と色味の差は非常に小さい。
3:どの方位角から見ても、階調性と色味の差が小さい。
2:特定の方位角から見ると、階調性と色味の差が発生する。
1:特定の方位角から見ると、階調性と色味の差が大きい。
各々の結果を表6〜8に記載した。
なお、本実施例は偏光板1の吸収軸を90°、偏光板2の吸収軸を0°に配置したが、偏光板1の吸収軸を0°、偏光板2の吸収軸を90°に配置しても同様の効果が得られる。
[実施例26]
脂環式オレフィンポリマーの一種である熱可塑性ノルボルネン樹脂のペレット(日本ゼオン社製、ZEONOR1420、ガラス転移点137℃)を100℃で5時間乾燥した。前記ペレットを押出機に供給し、押出機内で溶融させ、ポリマーパイプ及びポリマーフィルターを経て、Tダイからキャスティングドラム上にシート状に押出し、冷却し、厚み100μmのフィルムロールを得た。
図1の延伸機を使用して、フィルムの巻き取り方向に対する送り出し角度を40°、延伸倍率1.6、延伸温度140℃の条件で斜め延伸してフィルムロールAを作製した。次いで、フィルムロールAを延伸倍率1.5、延伸温度145℃で延伸してフィルムロール(透明支持体)を作製した。なお、フィルムロールAの延伸倍率はフィルム長手方向の延伸倍率×フィルム幅方向の延伸倍率を表している。
フィルムの厚みは55μmであった。この透明支持体の波長550nmにおける面内レターデーションReは52nm、厚さ方向のレターデーションRthは105nmであった。
(フィルムの鹸化)
作製したフィルムロール(透明支持体)とフジタックTD80UF(富士フイルム(株)製)を55℃に調温した1.5mol/LのNaOH水溶液(けん化液)に2分間浸漬した後、TD80UFを水洗し、その後、0.05mol/Lの硫酸水溶液に30秒浸漬した後、さらに水洗浴を通した。そしてエアナイフによる水切りを3回繰り返し、水を落とした後に70℃の乾燥ゾーンに15秒滞留させて乾燥し、鹸化処理したフィルムを作製した。フィルムロールは表面処理をコロナ処理に変更した。
(光学異方性層の作製)
実施例11と同様にして配向膜、光学異方性層を形成した。
(偏光層の作製)
特開2001−141926号公報の実施例1に従い、2対のニップロール間に周速差を与え、長手方向に延伸し、厚み20μmの偏光層を調製した。
(貼り合わせ)
このようにして得た偏光層と、前記鹸化処理したフィルムロール(光学補償フィルム)とフジタックとを、フィルムの鹸化面を偏光膜側に配置し、これらで前記偏光層を挟んだ後、PVA((株)クラレ製、PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、偏光軸とフィルムの長手方向とが直交するようにロール・ツー・ロールで貼り合わせた。
(液晶セルの作製)
作製した偏光板を実施例11と同様の偏光板吸収軸、光学フィルム遅相軸の関係になるように配置してTNモード液晶表示装置を作製した。表示性能は実施例11と同等の結果を得た。
[実施例27〜29]
(透明支持体の作製)
下記方法により、透明支持体Z1〜Z3を作製した。
(セルロースアシレート溶液の調製)
1〕セルロースアシレート
下記のセルロースアシレートAを使用した。各セルロースアシレートは120℃に加熱して乾燥し、含水率を0.5質量%以下とした後、20質量部を使用した。
・セルロースアシレートA:
置換度が2.86のセルロースアセテートの粉体を用いた。セルロースアシレートAの粘度平均重合度は300、6位のアセチル基置換度は0.89、アセトン抽出分は7質量%、質量平均分子量/数平均分子量比は2.3、含水率は0.2質量%、6質量%ジクロロメタン溶液中の粘度は305mPa・s、残存酢酸量は0.1質量%以下、Ca含有量は65ppm、Mg含有量は26ppm、鉄含有量は0.8ppm、硫酸イオン含有量は18ppm、イエローインデックスは1.9、遊離酢酸量は47ppmであった。粉体の平均粒子サイズは1.5mm、標準偏差は0.5mmであった。
2〕溶媒
下記の溶媒A 80質量部を使用した。各溶媒の含水率は0.2質量%以下であった。・溶媒A ジクロロメタン/メタノール/ブタノール=81/18/1(質量比)
3〕添加剤
下記の添加剤群の中から表3に記載されるものを選択した。但し、表3中、光学異方性を制御する化合物、レターデーション上昇剤の「添加量」は、セルロースアシレートを100質量%としたときの質量%を表す。前記量となるようにセルロースアシレート溶液への添加剤、レターデーション上昇剤の添加量を調整した。
(繰り返し単位を有する化合物)
・A−1: エタンジオール/アジピン酸(1/1モル比)の縮合物の両末端の酢酸エステル体、数平均分子量1000、水酸基価0mgKOH/g
・A−2: エタンジオール/アジピン酸(1/1モル比)の縮合物、数平均分子量1000、水酸基価112mgKOH/g
(レターデーション上昇剤)
Figure 0005879278
(その他添加剤)
・M1:
二酸化ケイ素微粒子(粒子サイズ20nm、モース硬度約7)(0.02質量部)
・M2:
二酸化ケイ素微粒子(粒子サイズ20nm、モース硬度約7)(0.05質量部)
4〕溶解
攪拌羽根を有する4000リットルのステンレス製溶解タンクに、前記溶媒及び添加剤を投入して撹拌、分散させながら、前記セルロースアシレートを徐々に添加した。投入完了後、室温にて2時間撹拌し、3時間膨潤させた後に再度撹拌を実施し、セルロースアシレート溶液を得た。
なお、攪拌には、5m/sec(剪断応力5×10kgf/m/sec〔4.9×10N/m/sec〕)の周速で攪拌するディゾルバータイプの偏芯攪拌軸及び中心軸にアンカー翼を有して周速1m/sec(剪断応力1×10kgf/m/sec〔9.8×10N/m/sec〕)で攪拌する攪拌軸を用いた。膨潤は、高速攪拌軸を停止し、アンカー翼を有する攪拌軸の周速を0.5m/secとして実施した。
膨潤した溶液をタンクから、ジャケット付配管で50℃まで加熱し、更に1.2MPaの加圧化で90℃まで加熱し、完全溶解した。加熱時間は15分であった。この際、高温にさらされるフィルター、ハウジング、及び配管はハステロイ合金(登録商標)製で耐食性の優れたものを利用し保温加熱用の熱媒を流通させるジャケットを有する物を使用した。
次に36℃まで温度を下げ、セルロースアシレート溶液を得た。
このようにして得られた濃縮前ドープを80℃で常圧のタンク内でフラッシュさせて、蒸発した溶剤を凝縮器で回収分離した。フラッシュ後のドープの固形分濃度は、24.8質量%となった。なお、凝縮された溶剤は調製工程の溶剤として再利用すべく回収工程に回された(回収は蒸留工程と脱水工程などにより実施されるものである)。フラッシュタンクでは、中心軸にアンカー翼を有する軸を周速0.5m/secで回転させることにより攪拌して脱泡を行った。タンク内のドープの温度は25℃であり、タンク内の平均滞留時間は50分であった。
5〕ろ過
次に、最初公称孔径10μmの焼結繊維金属フィルターを通過させ、ついで同じく10μmの焼結繊維フィルターを通過させた。ろ過後のドープ温度は、36℃に調整して2000Lのステンレス製のストックタンク内に貯蔵した。
(フィルムの作製)
1〕流延工程
続いてストックタンク内のドープを送液した。流延ダイは、幅が2.1mであり、流延幅を2000mmとしてダイ突出口のドープの流量を調整して流延を行った。ドープの温度を36℃に調整するため、流延ダイにジャケットを設けてジャケット内に供給する伝熱媒体の入口温度を36℃とした。
ダイ、フィードブロック、配管はすべて作業工程中で36℃に保温した。
2)流延ダイ
ダイの材質は、オーステナイト相とフェライト相との混合組成を持つ2相系ステンレス鋼であり、熱膨張率が2×10−6(℃−1)以下の素材であり、電解質水溶液での強制腐食試験でSUS316と略同等の耐腐食性を有する素材を使用した。
また、流延ダイのリップ先端には、溶射法によりWCコーティングを形成したものを用いた。また、ドープを可溶化する溶剤である混合溶媒(ジクロロメタン/メタノール/ブタノール(83/15/2質量部))をビード端部とスリットの気液界面に片側で0.5ml/分で供給した。
3)金属支持体
ダイから押出されたドープは、支持体として幅2.1mで直径が3mのドラムである鏡面ステンレス支持体を利用した。表面はニッケル鋳金及びハードクロムメッキを行った。ドラムの表面粗さは0.01μm以下に研磨し、50μm以上のピンホールは皆無であり、10μm〜50μmのピンホールは1個/m以下、10μm以下のピンホールは2個/m以下である支持体を使用した。このとき、ドラムの温度は−5℃に設定し、ドラムの周速度が50m/分となるようにドラムの回転数を設定した。なお、流延に伴ってドラム表面が汚れた場合には、適宜、清掃を実施した。
4)流延乾燥
続いて、15℃に設定された空間に配置されているドラム上に流延され、冷却されてゲル化したドープは、ドラム上で320°回転した時点でゲル化フィルム(ウェブ)として剥ぎ取られた。このとき、支持体速度に対して剥ぎ取り速度を調整して、表3記載の延伸倍率に設定した。延伸開始時の残留溶媒量は表3に記載した。
5)テンター搬送・乾燥工程条件
剥ぎ取られたウェブは、ピンクリップを有したテンターで両端を固定されながら乾燥ゾーン内を搬送され、乾燥風により乾燥した。
6)後乾燥工程条件
前述した方法で得られた耳切り後の光学フィルムを、ローラー搬送ゾーンで更に乾燥した。該ローラーの材質はアルミ製若しくは炭素鋼製であり、表面にはハードクロム鍍金を施した。ローラーの表面形状はフラットなものとブラストによりマット化加工したものとを用いた。作製した光学フィルムを表3に記載の温度、時間にて後熱処理を行った。
7)後処理、巻取り条件
乾燥後の光学フィルムは、30℃以下に冷却して両端耳切りを行った。耳切りはフィルム端部をスリットする装置をフィルムの左右両端部に、2基ずつ設置して(片側当たりスリット装置数は2基)、フィルム端部をスリットした。更に光学フィルムの両端にナーリングを行った。ナーリングは片側からエンボス加工を行うことで付与した。こうして、最終製品幅1400mmの光学フィルムを得て、巻取り機により巻き取り、光学フィルムを作製した。
[置換度]
セルロースアシレートのアシル置換度は、Carbohydr.Res.273(1995)83−91(手塚他)に記載の方法で13C−NMRにより求めた。
[残留溶媒量]
本発明のウェブ(フィルム)の残留溶媒量は、下記式に基づいて算出した。
残留溶媒量(質量%)={(M−N)/N}×100
[式中、Mは、ウェブ(フィルム)の質量を表し、Nは、ウェブ(フィルム)を110℃で3時間乾燥させたときの質量を表す。]
Figure 0005879278
作製した透明支持体を上に実施例16と同様にして配向膜、光学異方性層A、Bを形成した。
なお、透明支持体Z1を実施例27に、透明支持体Z2を実施例28に、透明支持体Z3を実施例29に使用した。
(配向膜の形成)
作製した透明フィルム上に実施例16と同様にして配向膜を形成した。
(光学異方性層の作製)
下記塗布液を、#3.6のワイヤーバーを用いて、フィルムの配向膜面に連続的に塗布した。室温から100℃に連続的に加温する工程で、溶媒を乾燥させ、その後、135℃の乾燥ゾーンで約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℃の乾燥ゾーンに搬送させて、フィルムの表面温度が約100℃の状態で、紫外線照射装置により、照度600mWの紫外線を10秒間照射し、架橋反応を進行させ、ディスコティック液晶化合物を重合した。その後、室温まで放冷し、光学異方性層を形成し、光学補償フィルムを作製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
(光学異方性層塗布液組成)
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
メチルエチルケトン 300.00質量部
上記のディスコティック液晶性化合物(1) 91.00質量部
エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 9.00質量部
下記の空気界面配向制御剤A 0.18質量部
下記の空気界面配向制御剤B 0.42質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3.00質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
空気界面配向制御剤A
Figure 0005879278
空気界面配向制御剤B
Figure 0005879278
(TNモード液晶表示装置の作製)
作製した光学補償フィルムの遅相軸と、偏光板の吸収軸の角度が、表9に記載したように配置してTNモード液晶表示装置を作製した。
[実施例30]
(透明支持体の作製)
下記方法により、透明支持体Z4を作製した。
(ポリマー溶液の調製)
1〕セルロースアシレート
下記のセルロースアシレートAAを使用した。各セルロースアシレートは120℃に加熱して乾燥し、含水率を0.5質量%以下とした後、20質量部を使用した。
・セルロースアシレートAA:
置換度が2.86のセルロースアセテートの粉体を用いた。セルロースアシレートAAの粘度平均重合度は300、6位のアセチル基置換度は0.89、アセトン抽出分は7質量%、質量平均分子量/数平均分子量比は2.3、含水率は0.2質量%、6質量%ジクロロメタン溶液中の粘度は305mPa・s、残存酢酸量は0.1質量%以下、Ca含有量は65ppm、Mg含有量は26ppm、鉄含有量は0.8ppm、硫酸イオン含有量は18ppm、イエローインデックスは1.9、遊離酢酸量は47ppmであった。粉体の平均粒子サイズは1.5mm、標準偏差は0.5mmであった。
2〕溶媒
溶媒の含水率は0.2質量%以下であった。
・溶媒AA ジクロロメタン/メタノール/ブタノール=81/18/1(質量比)
3〕添加剤
表4記載の添加剤を使用した。また、支持体面用、及びエアー面用ドープには、加えて下記の添加剤Mを添加した。但し、表4中、各添加剤の「質量部」は、セルロースアシレートを100質量部としたときの質量部を表す。
(繰り返し単位を有する化合物)
・AA−1: エタンジオール/アジピン酸(1/1モル比)の縮合物、数平均分子量1000、水酸基価112mgKOH/g
(その他添加剤)
Figure 0005879278
Figure 0005879278
・M: 二酸化ケイ素微粒子(粒子サイズ20nm、モース硬度約7)(0.02質量部)
4〕溶解
攪拌羽根を有する4000リットルのステンレス製溶解タンクに、前記溶媒及び添加剤を投入して撹拌、分散させながら、前記セルロースアシレートを徐々に添加した。投入完了後、室温にて2時間撹拌し、3時間膨潤させた後に再度撹拌を実施し、セルロースアシレート溶液を得た。
なお、攪拌には、5m/sec(剪断応力5×10kgf/m/sec〔4.9×10N/m/sec〕)の周速で攪拌するディゾルバータイプの偏芯攪拌軸及び中心軸にアンカー翼を有して周速1m/sec(剪断応力1×10kgf/m/sec〔9.8×10N/m/sec〕)で攪拌する攪拌軸を用いた。膨潤は、高速攪拌軸を停止し、アンカー翼を有する攪拌軸の周速を0.5m/secとして実施した。
膨潤した溶液をタンクから、ジャケット付配管で50℃まで加熱し、更に1.2MPaの加圧化で90℃まで加熱し、完全溶解した。加熱時間は15分であった。この際、高温にさらされるフィルター、ハウジング、及び配管はハステロイ合金(登録商標)製で耐食性の優れたものを利用し保温加熱用の熱媒を流通させるジャケットを有する物を使用した。
次に36℃まで温度を下げ、セルロースアシレート溶液を得た。
このようにして得られた濃縮前ドープを80℃で常圧のタンク内でフラッシュさせて、蒸発した溶剤を凝縮器で回収分離した。フラッシュ後のドープの固形分濃度は、23.5〜26.0質量%となった。なお、凝縮された溶剤は調製工程の溶剤として再利用すべく回収工程に回された(回収は蒸留工程と脱水工程などにより実施されるものである)。フラッシュタンクでは、中心軸にアンカー翼を有する軸を周速0.5m/secで回転させることにより攪拌して脱泡を行った。タンク内のドープの温度は25℃であり、タンク内の平均滞留時間は50分であった。
5〕ろ過
次に、ドープに弱い超音波照射することによって泡抜きを実施した。その後、1.3MPaに加圧した状態で、最初公称孔径10μmの焼結繊維金属フィルターを通過させ、ついで同じく10μmの焼結繊維フィルターを通過させた。それぞれの一次圧は、1.4MPa,1.1MPaであり、二次圧は1.0MPa、0.7MPaであった。ろ過後のドープ温度は、36℃に調整して2000Lのステンレス製のストックタンク内に貯蔵した。ストックタンクでは、中心軸にアンカー翼を有する軸を周速0.3m/secで常時回転させることにより攪拌した。なお、濃縮前ドープからドープを調製する際に、ドープ接液部には、腐食などの問題は全く生じなかった。
(フィルムの作製)
1)流延工程
続いてストックタンク内のドープを1次増圧用のギアポンプで高精度ギアポンプの1次側圧力が0.8MPaになるようにインバーターモーターによりフィードバック制御を行い送液した。高精度ギアポンプは容積効率99.3%、吐出量の変動率0.4%以下の性能であった。また、吐出圧力は1.4MPaであった。流延ダイは、幅が2.1mであり共流延用に調整したフィードブロックを装備して、主流のほかに両面にそれぞれ積層して3層構造のフィルムを成形できるようにした装置を用いた。
なお、ドープの送液流路は、中間層用、支持体面用、エアー面用の3流路を用い、各々の固形分濃度は、溶媒を添加して低下させたり、固形分濃度の高い溶液を添加して上昇させたりして、適宜調整した。
そして、流延幅を2000mmとしてダイ突出口のドープの流量を調整して流延を行った。ドープの温度を36℃に調整するため、流延ダイにジャケットを設けてジャケット内に供給する伝熱媒体の入口温度を36℃とした。
ダイ、フィードブロック、配管はすべて作業工程中は29℃に保温した。ダイはコートハンガータイプのダイであり、厚み調整ボルトが20mmピッチに設けられており、ヒートボルトによる自動厚み調整機構を具備しているものを使用した。このヒートボルトは予め設定したプログラムにより高精度ギアポンプの送液量に応じたプロファイルを設定することもでき、製膜工程内に設置した赤外線厚み計のプロファイルに基づいた調整プログラムによってフィードバック制御も可能な性能を有するものである。流延エッジ部20mmを除いたフィルムで50mm離れた任意の2点の厚み差は1μm以内であり、幅方向厚みの最小値で最も大きな差が2μm/m以下となるように調整した。また、ダイの1次側には減圧するためのチャンバーを設置した。この減圧チャンバーの減圧度は流延ビードの前後で1〜5000Paの圧力差を印加できるようになっていて、流延スピードに応じて調整が可能なものである。その際に、ビードの長さが2〜50mmになるような圧力差に設定した。
2)流延ダイ
ダイの材質は、オーステナイト相とフェライト相との混合組成を持つ2相系ステンレス鋼であり、熱膨張率が2×10−6(℃−1)以下の素材であり、電解質水溶液での強制腐食試験でSUS316と略同等の耐腐食性を有する素材を使用した。流延ダイ及びフィードブロックの接液面の仕上げ精度は、表面粗さで1μm以下、真直度はいずれの方向にも1μm/m以下であり、スリットのクリアランスは自動調整により0.5〜3.5mmまで調整可能であった。本フィルムの製造では、0.7mmで実施した。ダイリップ先端の接液部の角部分について、Rはスリット全巾に亘り50μm以下になるように加工した。ダイ内部での剪断速度は1〜5000(sec−1)の範囲であった。
また、流延ダイのリップ先端には、硬化膜が設けられているものを用いた。タングステン・カーバイド(WC)、Al、TiN、Crなどがあり、特に好ましくはWCであり、本発明では溶射法によりWCコーティングを形成したものを用いた。また、ドープを可溶化する溶剤である混合溶媒(ジクロロメタン/メタノール/ブタノール(81/18/1質量部))をビード端部とスリットの気液界面に片側で0.5ml/分で供給した。更に減圧チャンバーの温度を一定にするために、ジャケットを取り付け35℃に調整された伝熱媒体を供給した。エッジ吸引風量は、1L/分〜100L/分の範囲で調整可能なものを用い、本フィルムの製造では30L/分〜40L/分の範囲で適宜調整した。
3)金属支持体
ダイから押出されたドープは、支持体として幅2.1mで直径が3mのドラムである鏡面ステンレス支持体を利用した。表面はニッケル鋳金及びハードクロムメッキを行った。ドラムの表面粗さは0.01μm以下に研磨し、50μm以上のピンホールは皆無であり、10μm〜50μmのピンホールは1個/m以下、10μm以下のピンホールは2個/m以下である支持体を使用した。このとき、ドラムの温度は−5℃に設定し、ドラムの周速度が80m/分となるようにドラムの回転数を設定し、速度変動は2%以下、位置変動は200μm以下であった。
4)流延乾燥
続いて、15℃に設定された空間に配置されているドラム上に流延され、冷却されてゲル化したドープは、ドラム上で320°回転した時点でゲル化フィルム(ウェブ)として剥ぎ取られた。このときの剥離張力は3kgf/mであり、支持体速度に対して剥ぎ取り速度は106%に設定した。
5)テンター搬送・乾燥工程条件
剥ぎ取られたウェブは、ピンクリップを有したテンターで両端を固定されながら乾燥ゾーン内を搬送され、乾燥風により約180秒間乾燥した。テンターの駆動はチェーンで行い、そのスプロケットの速度変動は0.5%以下であった。また、テンター内を4ゾーン(延伸ゾーン、縮幅ゾーン、加熱ゾーン、冷却ゾーン)に分け、それぞれのゾーンの乾燥風温度を独立に制御できるようにした。乾燥風のガス組成は−40℃の飽和ガス濃度とした。テンター内では搬送しつつ幅方向に拡幅や縮幅を行って、延伸を行った。
ベース端のうちテンターで固定している長さの比率は70%とした。また、テンタークリップの温度は50℃を超えないように冷却しつつ搬送した。テンター部分で蒸発した溶剤は−10℃の温度で凝縮させ液化して回収した。溶剤に含まれる水分を0.5質量%以下に調整して再使用した。
そして、テンター出口から30秒以内に両端の耳切りを行った。NT型カッターにより両側50mmの耳をカットした。テンター部の乾燥雰囲気における酸素濃度は5vol%に保持した。
なお、表4記載の残留溶媒量は各ゾーン入り口における残留溶媒量を、下記式に基づいて算出した値である。但し、サンプリングが難しい場合には、ウェブの乾燥シミュレーションを用いて、各ゾーン入り口における残留溶媒量(ウェブの全固形分当りの質量%)を見積った。
残留溶媒量(質量%)={(M−N)/N}×100
[式中、Mは、ウェブ(フィルム)の質量を表し、Nは、ウェブ(フィルム)を110℃で3時間乾燥させたときの質量を表す。]
6)後乾燥工程条件
前述した方法で得られた耳切り後のポリマーフィルムを、ローラー搬送ゾーンで更に乾燥した。ローラー搬送ゾーンを4ゾーンに分け、それぞれのゾーンの乾燥風温度を独立に制御できるようにした。このとき、フィルムのローラー搬送張力は80N/巾として約10分間、乾燥した。該ローラーのラップ角度は、90度及び180度を用いた。該ローラーの材質はアルミ製若しくは炭素鋼製であり、表面にはハードクロム鍍金を施した。ローラーの表面形状はフラットなものとブラストによりマット化加工したものとを用いた。ローラーの回転による振れは全て50μm以下であった。また、張力80N/巾でのローラー撓みは0.5mm以下となるように選定した。
搬送中のフィルム帯電圧は、常時−3〜3kVの範囲となるように工程中に強制除電装置(除電バー)を設置した。又巻取り部では、帯電が−1.5〜1.5kVになるように、除電バーだけでなく、イオン風除電も設置した。
下記表4中、「温度」は、乾燥風の吹き出し口における温度を表し、「膜面温度」は、工程内に設置した赤外線式の温度計で計測したフィルムの温度を表す。「延伸倍率」は、各ゾーン入り口におけるテンター幅(W1)、出口におけるテンター幅(W2)としたときに、(W2−W1)/W1×100として算出される値を表す。
下記表4中、縮幅ゾーンおよび加熱ゾーンにおけるテンター幅は、フィルムの様子を見ながら弛まない程度に狭めて設定した。また、縮幅ゾーンの縮幅率(Wt)とウェブの自由収縮率(Ww)との比(Wt/Ww)は0.7〜1.3の範囲であった。
なお、縮幅率(Wt)は、延伸倍率に−1をかけた値(正負が逆の値)である。
7)後処理、巻取り条件
乾燥後のポリマーフィルムは、30℃以下に冷却して両端耳切りを行った。耳切りはフィルム端部をスリットする装置をフィルムの左右両端部に、2基ずつ設置して(片側当たりスリット装置数は2基)、フィルム端部をスリットした。ここで、スリット装置は、円盤状の回転上刃と、ロール状の回転下刃とから構成されており、回転上刃の材質は超鋼鋼材であり、回転上刃の直径が200mm、及び切断箇所の刃の厚みが0.5mmであった。ロール状の回転下刃の材質は超鋼鋼材であり、回転下刃のロール径が100mmであった。スリットされたフィルム断面は、比較的平滑であり、切り粉もなかった。また、上記フィルムの製膜において、搬送中におけるフィルムの破断は全く無かった。更にフィルムの両端にナーリングを行った。ナーリングは片側からエンボス加工を行うことで付与し、ナーリングする幅は10mmであり、最大高さは平均厚みよりも平均5μm高くなるように押し圧を設定した。こうして、最終製品幅1500mmのフィルムを得て、巻取り機により巻き取った。
こうして、最終製品幅1500mmのフィルムを得て、巻取り機により巻き取った。巻取り室は、室内温度25℃、湿度60%に保持した。巻き芯の径は168mm、巻き始め張力は230N/巾であり、巻き終わりが190N/巾になるような張力パターンとした。巻取り全長は3900mであった。巻取りの際のオシレート周期を400mとし、オシレート幅を±5mmとした。また、巻取りロールに対するプレスロールの押し圧を50N/巾に設定した。
Figure 0005879278
作製した透明支持体Z4を用いた以外は実施例27と同様にして液晶表示装置を作製した。
[実施例31〜33]
(透明支持体の作製)
下記の組成物をそれぞれミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解し、各溶液を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・セルロースアセテート(置換度2.86) 100.0質量部
・下記表5の添加剤1 下記表5に記載
・下記表5の添加剤2 下記表5に記載
・メチレンクロライド 365.8質量部
・メタノール 92.6質量部
・ブタノール 4.6質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
各ドープを用いて、溶液流延法により製膜し、各セルロースエステルフィルムを作製した。延伸後の各フィルムの膜厚はいずれも25μmであった。なお、いずれのフィルムも、MDに搬送されることによりMDに0〜10%の範囲内の倍率でそれぞれ延伸されていた。特に透明支持体T−1、透明支持体T−3は3%、透明支持体T−2は5%の延伸倍率であった。また延伸時の温度は、いずれもフィルムのガラス転移点をTgとした場合、Tg−30〜Tg−5℃の範囲であった。
Figure 0005879278
上記表5中、糖エステル1、糖エステル1−SBおよび糖エステル2は以下の構造の化合物または混合物である。なお、スクロースベンゾエートである糖エステル1および糖エステル1−SBの平均エステル置換度の測定法は、以下の方法で測定した。
以下のHPLC条件下での測定により保持時間が31.5min付近にあるピークを8置換体、27〜29min付近にあるピーク群を7置換体、22〜25min付近にある。
ピーク群を6置換体、15〜20min付近にあるピーク群を5置換体、8.5〜13min付近にあるピーク群を4置換体、3〜6min付近にあるピーク群を3置換体としてそれぞれの面積比を合計した値に対する平均置換度を算出した。
《HPLC測定条件》
カラム:TSK−gel ODS−100Z(東ソー)、4.6*150mm、ロット番号(P0014)
溶離液A:HO=100、溶離液B:AR=100。A,BともにAcOH、NEt各0.1%入り
流量:1ml/min、カラム温度:40℃、波長:254nm、感度:AUX2、注入量:10μl、リンス液:THF/ HO=9/1(体積比)
サンプル濃度:5mg/10ml(テトラヒドロフラン(THF))
なお、糖エステル2についても同様にして平均エステル置換度を測定することができるが、下記糖エステル2はエステル置換度がほぼ100%の単一の化合物であった。
また実施例で使用したスクロースベンゾエートは、全て反応溶媒であるトルエンの減圧乾燥(10mmHg以下)を行い100ppm未満であるものを使用した。
作製したセルロースアセテートフィルムの波長550nmにおける面内レターデーションRe、厚さ方向のレターデーションRthを表9に示す。
Figure 0005879278
Figure 0005879278
[実施例34]
透明支持体を実施例10で作製した透明支持体に変更した以外は実施例27と同様にして液晶表示装置を作製した。
[実施例35]
(透明支持体の作製)
下記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、透明支持体を作製した。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。
────────────────────────────────────
セルロースアシレート溶液組成
────────────────────────────────────
アセチル置換度2.94のセルロースアシレート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 3質量部
ビフェニルホスフェート (可塑剤) 2質量部
レターデーション制御剤(1) 5質量部
レターデーション制御剤(2) 2質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 644質量部
メタノール(第2溶媒) 56質量部
────────────────────────────────────
Figure 0005879278
Figure 0005879278
作製した透明支持体を用いた以外は実施例27と同様にして液晶表示装置を作製した。
[実施例36]
光学異方性層A、Bの作製において、水平配向剤を0.0質量部、メチルエチルケトンを238質量部、#1.6のワイヤーバーに変更した以外は実施例29と同様にして液晶表示装置を作製した。
実施例1と同様の方法を用いて、光学異方性層A及びBの波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)を測定した。また、光学異方性層の進相軸に直交する面内において、法線方向から±40度に傾斜した方向から波長550nmの光を入射させてレターデーションR[+40°]及びR[−40°]を測定し、R[−40°]/R[+40°]を算出した。Re(550)は15nmであった。R[−40°]/R[+40°]は2.9であった。
[実施例37]
光学異方性層A、Bの作製において#3.2のワイヤーバーに変更した以外は実施例29と同様にして液晶表示装置を作製した。
[実施例38]
市販のノルボルネン系ポリマーフィルム「ZEONOR ZF14−060」((株)オプテス製)の表面に、ソリッドステートコロナ処理機6KVA(ピラー(株)製)によりコロナ放電処理を行った。このフィルムを透明支持体として用いた以外は実施例27と同様にして液晶表示装置を作製した。
[実施例39]
市販のシクロオレフィン系ポリマーフィルム「ARTON FLZR50」(JSR(株)製)の表面に、フィルム14と同様の方法でコロナ放電処理を行った。このフィルムを透明支持体として用いた以外は実施例27と同様にして液晶表示装置を作製した。
[実施例40]
特開2007−127893号公報の[0223]〜[0226]の記載に従って、延伸フィルム(保護フィルムA)を作製した。この保護フィルムAの表面に、同公報の[0232]の記載に従って、易接着層コーティング組成物P−2を調製し、当該組成物を、同公報の[0246]に記載の方法に従って、前記延伸フィルムの表面に塗布して、易接着層を形成した。このフィルムを透明支持体として用いた以外は実施例27と同様にして液晶表示装置を作製した。
[実施例41]
エチレンユニットを約5質量%含むプロピレン/エチレンランダム共重合体(住友ノーブレンW151、住友化学(株)製)を、単軸溶融押出機にTダイを配置してなる溶融押出成形機にて260℃の溶融温度で押出成形を行い、原反フィルムを得た。その後、この原反フィルムの表裏面の双方にコロナ放電処理を施した。このフィルムを透明支持体として用いた以外は実施例27と同様にして液晶表示装置を作製した。
[実施例42〜50]
表10に記載の積層順になるように光学補償フィルムと偏光板の貼り合わせ面及び/又は光学補償フィルムの作製において光学異方性層の積層順を変更した以外は実施例29と同様にして液晶表示装置を作製した。
(実施例51〜55)
(TNモード液晶表示装置の作製)
光学フィルムの遅相軸方位が表11に記載の値になるように配向膜にラビング処理を行った以外は実施例11と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
(実施例56〜57)
(TNモード液晶表示装置の作製)
光拡散フィルムとして実施例14に記載の光拡散フィルムを用いた以外は実施例53〜54と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
(実施例58〜59)
(TNモード液晶表示装置の作製)
光拡散フィルムとして実施例15に記載の光拡散フィルムを用いた以外は実施例53〜54と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
(比較例5〜8)
(TNモード液晶表示装置の作製)
光学異方性層1及び2の遅相軸方位が表11に記載の値になるように配向膜にラビング処理を行った以外は比較例1と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
(実施例60〜68)
(TNモード液晶表示装置の作製)
光学フィルムの遅相軸方位が表12に記載の値になるように配向膜にラビング処理を行った以外は実施例29と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
(実施例69〜70)
(TNモード液晶表示装置の作製)
光拡散フィルムとして実施例14に記載の光拡散フィルムを用いた以外は実施例62〜63と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
(実施例71〜72)
(TNモード液晶表示装置の作製)
光拡散フィルムとして実施例15に記載の光拡散フィルムを用いた以外は実施例62〜63と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
(実施例73〜81)
(TNモード液晶表示装置の作製)
光学フィルムの遅相軸方位が表13に記載の値になるように配向膜にラビング処理を行った以外は実施例19と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
(実施例82〜83)
(TNモード液晶表示装置の作製)
光拡散フィルムとして実施例14に記載の光拡散フィルムを用いた以外は実施例75〜76と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
(実施例84〜85)
(TNモード液晶表示装置の作製)
光拡散フィルムとして実施例15に記載の光拡散フィルムを用いた以外は実施例75〜76と同様にしてTNモード液晶表示装置を作製した。
上記、実施例51〜85及び比較例5〜8について上記評価を行った結果を表11〜13に記載した。本結果より、本発明の液晶表示装置は、光学異方性層の遅相軸変化に対し、表示性能が低下しにくいことがわかった。また、比較例5〜8では正面の黒表示における輝度が比較例1(及び実施例11、19、29、51〜85)の2倍以上となり、正面での黒輝度上昇が大きく、表示性能が低下することがわかった。
(実施例86)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
実施例11と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(液晶セルの作製)
ツイスト角が90°及び波長550nmにおけるΔnd(550)が350nmの捩れ配向モードの液晶セルを準備した。なお基板の内面に形成された配向膜については、液晶セルの右方向を0°として、それぞれ+45°及び−45°の方向にラビング処理を施した。液晶材料はZLI−4792(メルク(株)製)を用いた。
(TNモード液晶表示装置の作製)
上記で作製した光学補償フィルム付き偏光板のそれぞれを、液晶セルの上下に貼合して、液晶パネルを作製した。なお、偏光板の光学異方性層の表面と、液晶セルの表面とをそれぞれ貼合した。
(実施例87〜89)
液晶セルのΔnd(550)を表14の値に変更した以外は実施例86と同様にして液晶パネルを作製した。
(実施例90、92)
光拡散フィルムとして実施例14に記載の光拡散フィルムを用いた以外は実施例87、88と同様にして液晶パネルを作製した。
(実施例91、93)
光拡散フィルムとして実施例15に記載の光拡散フィルムを用いた以外は実施例87、88と同様にして液晶パネルを作製した。
(比較例9〜12)
比較例1で作製した光学補償フィルム及び偏光板を用い、液晶セルのΔnd(550)を表14の値に変更した以外は実施例86と同様にして液晶パネルを作製した。
(実施例94〜97)
光学補償フィルムとして実施例29に記載の光学補償フィルムを用い、液晶セルのΔnd(550)を表15の値に変更した以外は実施例86と同様にして液晶パネルを作製した。
(実施例98、100)
光拡散フィルムとして実施例14に記載の光拡散フィルムを用いた以外は実施例95、96と同様にして液晶パネルを作製した。
(実施例99、101)
光拡散フィルムとして実施例15に記載の光拡散フィルムを用いた以外は実施例95、96と同様にして液晶パネルを作製した。
(実施例102〜105)
光学補償フィルムとして実施例19に記載の光学補償フィルムを用い、液晶セルのΔnd(550)を表15の値に変更した以外は実施例86と同様にして液晶パネルを作製した。
(実施例106、108)
光拡散フィルムとして実施例14に記載の光拡散フィルムを用いた以外は実施例103、104と同様にして液晶パネルを作製した。
(実施例107,109)
光拡散フィルムとして実施例15に記載の光拡散フィルムを用いた以外は実施例103、104と同様にして液晶パネルを作製した。
(正面白輝度の評価)
液晶表示装置(S23A350H、サムスン電子(株)製)の液晶パネルを分解後、視認側の基板(カラーフィタ形成基板)及びバックライト側の基板(TFT形成基板)を洗浄し、液晶パネルに封入されていた液晶材料を除去した。
実施例86〜109及び比較例9〜12で作製した各液晶パネルの視認側に上記カラーフィルタ形成基板、バックライト側にTFT形成基盤を配置した。各液晶パネルとカラーフィルタ基板及びTFT基板の間に流動パラフィン 128−04375(和光純薬工業(株)社製)を封入し、液晶表示装置(S23A350H、サムスン電子(株)製)から液晶パネルを抜いたバックライト上に配置し、測定機“EZ−Contrast XL88”(ELDIM社製)を用いて、白表示で正面方向(表示面に対して法線方向)の輝度を測定(結果をYとする)した。液晶パネルに電圧を印加しない状態を白表示として用いた。次に、液晶表示装置から液晶パネルを抜いたバックライトのみ輝度を測定(結果をY0とする)し、これらの比を用いて以下の基準で評価した。実施例90〜93、98〜101、106〜109については、光拡散フィルムをカラーフィルタ基板上(視認側)に配置して同様に評価した。
4:4.0% ≦ Y/Y0
3:3.0% ≦ Y/Y0 < 4.0%
2:2.0% ≦ Y/Y0 < 3.0%
1:1.0% ≦ Y/Y0 < 2.0%
(階調反転)
上記実施例86〜109及び比較例9〜12で作製した各液晶パネルを液晶表示装置(S23A350H、サムスン電子(株)製)から液晶パネルを抜いたバックライト上に配置し、液晶パネルに電圧を印加しない状態(電圧=0(V))を白表示(L7)とし、電圧=6(V)を黒表示(L0)とした。白表示に対して正面の輝度が等分になるようにL1〜L6階調(6階調)の液晶セルに印加する電圧を設定した(例:階調L1の正面輝度はL7の1/7となるように設定)。
バックライト上に配置した液晶パネルにL0〜L7階調(8階調)を表示し、暗室にて目視で下方向(極角30°)から観察して、表示画像の階調反転を評価した。
5:下方向での階調反転は観察されない。
4:下方向での階調反転はほとんど観察されない。
3:下方向での階調反転がやや観察される。
2:下方向での階調反転が観察される。
1:下方向での階調反転が非常に観察されやすい。
(実画像評価:正面画像と斜め画像との階調再現性と色味の差)
液晶表示装置(S23A350H、サムスン電子(株)製)から液晶パネルを抜いたバックライト上に配置した上記実施例86〜109及び比較例9〜12で作製した各液晶パネルにL0〜L7階調(8階調)を表示し、暗室にて目視で正面と斜め方向(極角45°方位角は任意)から観察して、表示画像の対称性を評価した。
5:どの方位角から見ても、階調性と色味の差はほとんどない。
4:どの方位角から見ても、階調性と色味の差は非常に小さい。
3:どの方位角から見ても、階調性と色味の差が小さい。
2:特定の方位角から見ると、階調性と色味の差が発生する。
1:特定の方位角から見ると、階調性と色味の差が大きい。
上記評価を行った結果を表15に記載した。
なお、本実施例は偏光板1の吸収軸を90°、偏光板2の吸収軸を0°に配置したが、偏光板1の吸収軸を0°、偏光板2の吸収軸を90°に配置しても同様の効果が得られる。
(実施例110)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
実施例11と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
TN型液晶セルを使用した液晶表示装置(S23A350H、サムスン電子(株)製)に設けられている一対の偏光板を剥がし、代わりに上記の作製した偏光板の2枚を選択して、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。
(バックライトの作製)
バックライト(S23A350Hのバックライトユニット)の最表面に拡散シートを配置した。使用した拡散シートのヘイズは80%であった。
上記バックライトを用い、下記表16の構成のTNモード液晶表示装置を作製した。
測定機“EZ−Contrast XL88”(ELDIM社製)を用いて、液晶表示装置の指向性を評価した。白表示で正面方向(表示面に対して法線方向)の輝度(Y)および方位角0°〜315°まで45°刻みで極角45°の輝度(Y(φ、45))を測定し、正面と極角45°の輝度比(Y(φ、45)/Y)を算出した。ここでφは方位角を表す。輝度比の平均値の値は0.34であった。極角45°における輝度(Y(φ、45))の平均値は83(cd/m)であった。
(実施例111)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
上記実施例と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
TN型液晶セルを使用した液晶表示装置(S23A350H、サムスン電子(株)製)に設けられている一対の偏光板を剥がし、代わりに上記の作製した偏光板の2枚を選択して、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。
(バックライトの作製)
バックライト(S23A350Hのバックライトユニット)の拡散シートの下部に、輝度向上フィルム(BEFRP2−115 3M社製)2枚をプリズムが直交するように配置した。
上記バックライトを用い、下記表16の構成のTNモード液晶表示装置を作製した。
測定機“EZ−Contrast XL88”(ELDIM社製)を用いて、液晶表示装置の指向性を評価した。白表示で正面方向(表示面に対して法線方向)の輝度(Y)および方位角0°〜315°まで45°刻みで極角45°の輝度(Y(φ、45))を測定し、正面と極角45°の輝度比(Y(φ、45)/Y)を算出した。ここでφは方位角を表す。輝度比の平均値の値は0.17であった。極角45°における輝度(Y(φ、45))の平均値は48(cd/m)であった。
(比較例13)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
比較例1と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
TN型液晶セルを使用した液晶表示装置(S23A350H、サムスン電子(株)製)に設けられている一対の偏光板を剥がし、代わりに上記の作製した偏光板の2枚を選択して、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。
(バックライトの作製)
バックライト(S23A350Hのバックライトユニット)の最表面に拡散シートを配置した。使用した拡散シートのヘイズは80%であった。
上記バックライトを用い、下記表16の構成のTNモード液晶表示装置を作製した。
測定機“EZ−Contrast XL88”(ELDIM社製)を用いて、液晶表示装置の指向性を評価した。白表示で正面方向(表示面に対して法線方向)の輝度(Y)および方位角0°〜315°まで45°刻みで極角45°の輝度(Y(φ、45))を測定し、正面と極角45°の輝度比(Y(φ、45)/Y)を算出した。ここでφは方位角を表す。輝度比の平均値の値は0.3であった。極角45°における輝度(Y(φ、45))の平均値は80(cd/m)であった。
(比較例14)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
比較例1と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(TNモード液晶表示装置の作製)
TN型液晶セルを使用した液晶表示装置(S23A350H、サムスン電子(株)製)に設けられている一対の偏光板を剥がし、代わりに上記の作製した偏光板の2枚を選択して、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。
(バックライトの作製)
バックライト(S23A350Hのバックライトユニット)の拡散シートの下部に、輝度向上フィルム(BEFRP2−115 3M社製)2枚をプリズムが直交するように配置した。
上記バックライトを用い、下記表16の構成のTNモード液晶表示装置を作製した。
測定機“EZ−Contrast XL88”(ELDIM社製)を用いて、液晶表示装置の指向性を評価した。白表示で正面方向(表示面に対して法線方向)の輝度(Y)および方位角0°〜315°まで45°刻みで極角45°の輝度(Y(φ、45))を測定し、正面と極角45°の輝度比(Y(φ、45)/Y)を算出した。ここでφは方位角を表す。輝度比の平均値の値は0.15であった。極角45°における輝度(Y(φ、45))の平均値は45(cd/m)であった。
(実施例112)
光学補償フィルムを実施例29に記載の光学補償フィルムに変更した以外は実施例110と同様にして液晶表示装置を作製した。
輝度比(Y(φ、45)/Y)の平均値の値は0.34であった。極角45°における輝度(Y(φ、45))の平均値は84(cd/m)であった。
(実施例113)
光学補償フィルムを実施例29に記載の光学補償フィルムに変更した以外は実施例110と同様にして液晶表示装置を作製した。
輝度比(Y(φ、45)/Y)の平均値の値は0.17であった。極角45°における輝度(Y(φ、45))の平均値は48(cd/m)であった。
(実施例114)
光学補償フィルムを実施例29に記載の光学補償フィルムに変更した以外は実施例110と同様にして液晶表示装置を作製した。
輝度比(Y(φ、45)/Y)の平均値の値は0.34であった。極角45°における輝度(Y(φ、45))の平均値は83(cd/m)であった。
(実施例115)
光学補償フィルムを実施例29に記載の光学補償フィルムに変更した以外は実施例110と同様にして液晶表示装置を作製した。
輝度比(Y(φ、45)/Y)の平均値の値は0.17であった。極角45°における輝度(Y(φ、45))の平均値は47(cd/m)であった。
液晶表示装置の評価
(正面白輝度の評価)
上記で作製した各液晶表示装置について、測定機“EZ−Contrast XL88”(ELDIM社製)を用いて、白表示で正面方向(表示面に対して法線方向)の輝度を測定(結果をYとする)し、次に、液晶表示装置から液晶パネルを抜いたバックライトのみ輝度を測定(結果をY0とする)し、これらの比を用いて以下の基準で評価した。
4:4.0% ≦ Y/Y0
3:3.0% ≦ Y/Y0 < 4.0%
2:2.0% ≦ Y/Y0 < 3.0%
1:1.0% ≦ Y/Y0 < 2.0%
(階調反転)
上記で作製した各液晶表示装置に、ISO 12640−1:1997、規格番号 JIS X 9201:1995、画像名 ポートレイトを表示し、暗室にて目視で下方向(極角30°)から観察して、表示画像の階調反転を評価した。
5:下方向での階調反転は観察されない。
4:下方向での階調反転はほとんど観察されない。
3:下方向での階調反転がやや観察される。
2:下方向での階調反転が観察される。
1:下方向での階調反転が非常に観察されやすい。
(実画像評価:正面画像と斜め画像との階調再現性と色味の差)
上記で作製した各液晶表示装置にISO 12640−1:1997、規格番号 JIS X 9201:1995、画像名 ポートレイトを表示し、暗室にて目視で正面と斜め方向(極角45°方位角は任意)から観察して、表示画像の対称性を評価した。
5:どの方位角から見ても、階調性と色味の差はほとんどない。
4:どの方位角から見ても、階調性と色味の差は非常に小さい。
3:どの方位角から見ても、階調性と色味の差が小さい。
2:特定の方位角から見ると、階調性と色味の差が発生する。
1:特定の方位角から見ると、階調性と色味の差が大きい。
(明環境における視認性評価)
上記で作製した各液晶表示装置にISO 12640−1:1997、規格番号 JIS X 9201:1995、画像名 ポートレイトを表示し、明環境にて目視で斜め方向(極角45°、方位角0〜315°まで45°刻み)から観察して、表示画像の視認性を評価した。
視認性評価は下記条件で行った。
・液晶表示装置の画面が床に水平になるように設置した。
・床に垂直な壁(液晶表示装置の前方)に光拡散シート(白紙)を配置した。
・光源(蛍光灯)の光を光拡散シートに照射し、その反射光が液晶表示装置の画面に均一にあたるようにした。液晶表示装置画面上の照度を測定機“デジタル照度計IM−3”(TOPCON社製)を用いて測定した。200mm角の四隅及び中央において測定した照度の平均値は500(lx)、平均値に対する誤差は3%以内であった。
・液晶表示装置を挟み、光拡散シートと対向する位置から表示画像を観察した。このとき、観察距離は表示画像中央から500mmとした。
5:全方位において、表示画像が明るく視認しやすかった。
4:画面での表面反射光の影響は見られるが、全方位において、表示画像が視認しやすかった。
3:画面での表面反射光による視認性低下が見られたが、全方位において、表示画像が視認できた。
2:特定の1方位において、画面での表面反射光及び/または他方位に対する画像の明る
さ低下や階調性の変化により表示画像が視認しにくかった。
1:複数の方位において、画面での表面反射光及び/または他方位に対する画像の明るさ
低下や階調性の変化により表示画像が視認しにくかった。
上記で作製した各液晶表示装置の表示性能を評価した結果を表17に示す。
(実施例116)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
透明支持体、光学異方性層の遅相軸及び偏光板吸収軸の方位が表18に示した値となるように作製した以外は実施例11と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(液晶セルの作製)
ツイスト角が90°及び波長550nmにおけるΔnd(550)が400nmの捩れ配向モードの液晶セルを準備した。なお基板の内面に形成された配向膜については、液晶セルの右方向を0°として、それぞれ+45°及び−45°の方向にラビング処理を施した。液晶材料はZLI−4792(メルク(株)製)を用いた。
(TNモード液晶表示装置の作製)
上記で作製した光学補償フィルム付き偏光板のそれぞれを、液晶セルの上下に貼合して、液晶パネルを作製した。なお、偏光板の光学異方性層の表面と、液晶セルの表面とをそれぞれ貼合した。
(実施例117〜122)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
透明支持体、光学異方性層の遅相軸及び偏光板吸収軸の方位が表18に示した値となるように作製した以外は実施例11と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(液晶セルの作製)
上記の光学補償フィルムを用い、ツイスト角、ラビング方向及び波長550nmにおけるΔnd(550)が表18に記載の値となるように液晶セルを変更した以外は実施例116と同様にして液晶パネルを作製した。
(比較例15〜16)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
透明支持体、光学異方性層の遅相軸及び偏光板吸収軸の方位が表18に示した値となるように作製した以外は比較例1と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(液晶セルの作製)
上記の光学補償フィルムを用い、ツイスト角、ラビング方向及び波長550nmにおけるΔnd(550)が表18に記載の値となるように液晶セルを変更した以外は実施例116と同様にして液晶パネルを作製した。
(実施例123〜129)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
透明支持体、光学異方性層の遅相軸及び偏光板吸収軸の方位が表19に示した値となるように作製した以外は実施例29と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(液晶セルの作製)
上記の光学補償フィルムを用い、ツイスト角、ラビング方向及び波長550nmにおけるΔnd(550)が表19に記載の値となるように液晶セルを変更した以外は実施例116と同様にして液晶パネルを作製した。
(実施例130〜136)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
透明支持体、光学異方性層の遅相軸及び偏光板吸収軸の方位が表19に示した値となるように作製した以外は実施例19と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(液晶セルの作製)
上記の光学補償フィルムを用い、ツイスト角、ラビング方向及び波長550nmにおけるΔnd(550)が表19に記載の値となるように液晶セルを変更した以外は実施例116と同様にして液晶パネルを作製した。
(表示性能評価)
上記で作製した各液晶表示装置の表示性能を評価した結果を表19に示す。
(実施例137)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
透明支持体、光学異方性層の遅相軸及び偏光板吸収軸の方位が表20に示した値となるように作製した以外は実施例11と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(液晶セルの作製)
ツイスト角が70°及び波長550nmにおけるΔnd(550)が400nmの捩れ配向モードの液晶セルを準備した。なお基板の内面に形成された配向膜については、液晶セルの右方向を0°として、それぞれ+55°及び−55°の方向にラビング処理を施した。液晶材料はZLI−4792(メルク(株)製)を用いた。
(TNモード液晶表示装置の作製)
上記で作製した光学補償フィルム付き偏光板のそれぞれを、液晶セルの上下に貼合して、液晶パネルを作製した。なお、偏光板の光学異方性層の表面と、液晶セルの表面とをそれぞれ貼合した。
(実施例138、比較例19〜20)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
透明支持体、光学異方性層の遅相軸及び偏光板吸収軸の方位が表20に示した値となるように作製した以外は実施例11と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(液晶セルの作製)
上記の光学補償フィルムを用い、ツイスト角、ラビング方向及び波長550nmにおけるΔnd(550)が表20に記載の値となるように液晶セルを変更した以外は実施例137と同様にして液晶パネルを作製した。
(比較例17〜20)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
透明支持体、光学異方性層の遅相軸及び偏光板吸収軸の方位が表20に示した値となるように作製した以外は比較例1と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(液晶セルの作製)
上記の光学補償フィルムを用い、ツイスト角、ラビング方向及び波長550nmにおけるΔnd(550)が表20に記載の値となるように液晶セルを変更した以外は実施例137と同様にして液晶パネルを作製した。
(実施例139〜140、比較例21〜22)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
透明支持体、光学異方性層の遅相軸及び偏光板吸収軸の方位が表21に示した値となるように作製した以外は実施例29と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(液晶セルの作製)
上記の光学補償フィルムを用い、ツイスト角、ラビング方向及び波長550nmにおけるΔnd(550)が表21に記載の値となるように液晶セルを変更した以外は実施例137と同様にして液晶パネルを作製した。
(実施例141〜142、比較例23〜24)
(光学補償フィルム及び偏光板の作製)
透明支持体、光学異方性層の遅相軸及び偏光板吸収軸の方位が表21に示した値となるように作製した以外は実施例19と同様にして、光学補償フィルム及び偏光板を作製した。
(液晶セルの作製)
上記の光学補償フィルムを用い、ツイスト角、ラビング方向及び波長550nmにおけるΔnd(550)が表21に記載の値となるように液晶セルを変更した以外は実施例137と同様にして液晶パネルを作製した。
上記、実施例137〜142及び比較例17〜18について上記評価を行った結果を表21に記載した。上記、実施例87、95、103、137〜142及び比較例10、17〜18について測定機“EZ−Contrast XL88”(ELDIM社製)を用いて、黒表示における正面輝度を測定した。比較例17〜18では正面の黒表示における輝度が比較例10(及び実施例87、95、103、137〜142)の2倍以上となり、正面での黒輝度上昇が大きく、表示性能が低下することがわかった。
なお、本実施例は偏光板1の吸収軸を90°、偏光板2の吸収軸を0°に配置したが、偏光板1の吸収軸を0°、偏光板2の吸収軸を90°に配置しても同様の効果が得られる。
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2 斜め延伸用テンター延伸機
10 引き出しロール
11 未延伸フィルム
12 巻き取りロール
13 斜め延伸フィルム
16 レール
A1 導入工程
B1 延伸工程
C1 次工程へ送る工程
θA 繰出し角度

Claims (22)

  1. 互いに吸収軸を直交して配置される第1及び第2の偏光層と、
    第1及び第2の偏光層の間に、互いに対向して配置され、かつ、少なくとも一方が透明電極を有する第1及び第2の基板と、
    第1及び第2の基板との間に配置された捩れ配向モード液晶セルと、
    第1の偏光層と液晶セルとの間に配置された、第1の透明支持体と第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層を含む第1の光学補償フィルムと、
    第2の偏光層と該液晶セルとの間に配置された、第2の透明支持体と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層を含む第2の光学補償フィルムと、を少なくとも有する液晶表示装置であって、
    第1の偏光板の吸収軸が、第1の偏光板に隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して45°の角度に配置されており、
    第1の透明支持体が位相差を有し、その面内遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して平行または直交に配置されており、
    第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して直交に配置されており、
    第2の透明支持体が位相差を有し、その面内遅相軸が液晶セル基板表面における液晶のダイレクター方向に対して平行または直交に配置されており、
    第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸が隣接する液晶セル基板表面における液晶のダイレクター方向に対して直交に配置されており、
    第1と第2の透明支持体は、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が0〜200nmであり、厚み方向のレターデーションRth(550)が−100〜200nmであり、
    第1と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層は、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が10〜100nmであり、および、
    面内遅相軸に直交する面内において、法線方向から40度傾いた方向から測定したレターデーションR[+40°]と、該法線に対して逆に40度傾いた方向から測定したレターデーションR[−40°]の比が、下記式(I)または(II)を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
    R[+40°]>R[−40°]の場合
    1.1≦R[+40°]/R[−40°]≦40・・・(I)
    R[+40°]<R[−40°]の場合
    1.1≦R[−40°]/R[+40°]≦40・・・(II)
  2. 第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸方向の位相差を正とした時、第1の透明支持体の位相差と第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の位相差の和Re1_sumが、−150nm ≦ Re1_sum ≦ 60nmであり、かつ、第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸方向の位相差を正とした時、第2の透明支持体の位相差と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の位相差の和Re2_sumが、−150nm ≦ Re2_sum ≦ 60nmであることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記液晶化合物が重合性液晶化合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示装置。
  4. 前記液晶化合物がディスコティック化合物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
  5. 第1の透明支持体と第2の透明支持体の波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)の差、および波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth(550)の差がそれぞれ10nm未満であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
  6. 第1の透明支持体と第2の透明支持体の波長550nmにおける面内方向のレターデーションRe(550)の差、もしくは、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth(550)の差の、少なくとも一方が10nm以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
  7. 第1の偏光層、第1の透明支持体、第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層、第1及び第2の基板との間に配置された捩れ配向モード液晶セル、第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層、第2の透明支持体、第2の偏光層の順で積層されたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
  8. 第1の偏光層、第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層、第1の透明支持体、第1及び第2の基板との間に配置された捩れ配向モード液晶セル、第2の透明支持体、第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層、第2の偏光層の順で積層されたことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
  9. 互いに吸収軸を直交して配置される第1及び第2の偏光層と、
    第1及び第2の偏光層の間に、互いに対向して配置され、かつ、少なくとも一方が透明電極を有する第1及び第2の基板と、
    第1及び第2の基板との間に配置された捩れ配向モード液晶セルと、
    第1の偏光層と液晶セルとの間に配置された、第1の透明支持体と第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層と光学異方性層Aを含む第1の光学補償フィルムと、
    第2の偏光層と該液晶セルとの間に配置された、第2の透明支持体と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層と光学異方性層Bを含む第2の光学補償フィルムと、を少なくとも有する液晶表示装置であって、
    第1の偏光板の吸収軸が、第1の偏光板に隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して45°の角度に配置されており、
    第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して直交に配置されており、
    光学異方性層Aの面内遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して平行に配置されており、
    第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸が隣接する液晶セル基板表面における液晶のダイレクター方向に対して直交に配置されており、
    光学異方性層Bの面内遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して平行に配置されており、
    第1と第2の透明支持体は、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が0〜200nmであり、厚み方向のレターデーションRth(550)が−100〜200nmであり、
    第1と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層は、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が10〜100nmであり、および、
    面内遅相軸に直交する面内において、法線方向から40度傾いた方向から測定したレターデーションR[+40°]と、該法線に対して逆に40度傾いた方向から測定したレターデーションR[−40°]の比が、下記式(I)または(II)を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
    R[+40°]>R[−40°]の場合
    1.1≦R[+40°]/R[−40°]≦40・・・(I)
    R[+40°]<R[−40°]の場合
    1.1≦R[−40°]/R[+40°]≦40・・・(II)
  10. 互いに吸収軸を直交して配置される第1及び第2の偏光層と、
    第1及び第2の偏光層の間に、互いに対向して配置され、かつ、少なくとも一方が透明電極を有する第1及び第2の基板と、
    第1及び第2の基板との間に配置された捩れ配向モード液晶セルと、
    第1の偏光層と液晶セルとの間に配置された、第1の透明支持体と第1の液晶化合物を
    含有する組成物を硬化した層と光学異方性層Aを含む第1の光学補償フィルムと、
    第2の偏光層と該液晶セルとの間に配置された、第2の透明支持体と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層と光学異方性層Bを含む第2の光学補償フィルムと、を少なくとも有する液晶表示装置であって、
    第1の偏光板の吸収軸が、第1の偏光板に隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して45°の角度に配置されており、
    第1の透明支持体が位相差を有し、その面内遅相軸が第1の偏光板の吸収軸に対して平行または直交に配置されており、
    第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して直交に配置されており、
    光学異方性層Aの面内遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して平行に配置されており、
    第2の透明支持体が位相差を有し、その面内遅相軸が第2の偏光板の吸収軸対して平行または直交に配置されており、
    第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸が隣接する液晶セル基板表面における液晶のダイレクター方向に対して直交に配置されており、
    光学異方性層Bの面内遅相軸が隣接する液晶セル内の基板表面における液晶のダイレクター方向に対して平行に配置されており、
    第1と第2の透明支持体は、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が0〜200nmであり、厚み方向のレターデーションRth(550)が−100〜200nmであり、
    第1と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層は、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が10〜100nmであり、および、
    面内遅相軸に直交する面内において、法線方向から40度傾いた方向から測定したレターデーションR[+40°]と、該法線に対して逆に40度傾いた方向から測定したレターデーションR[−40°]の比が、下記式(I)または(II)を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
    R[+40°]>R[−40°]の場合
    1.1≦R[+40°]/R[−40°]≦40・・・(I)
    R[+40°]<R[−40°]の場合
    1.1≦R[−40°]/R[+40°]≦40・・・(II)
  11. 第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸方向の位相差を正とした時、光学異方性層Aの位相差と第1の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の位相差の和Re1A_sumが、−150nm ≦ Re1A_sum ≦ 60nmであり、かつ、第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の遅相軸方向の位相差を正とした時、光学異方性層Bの位相差と第2の液晶化合物を含有する組成物を硬化した層の位相差の和Re2B_sumが、−150nm ≦ Re2B_sum ≦ 60nmであることを特徴とする請求項9又は10に記載の液晶表示装置。
  12. 光学異方性層AおよびBは液晶化合物を含有する組成物の硬化層であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
  13. 前記第1及び第2の液晶化合物、又は光学異方性層A及びBに含有される液晶化合物が重合性液晶化合物であることを特徴とする請求項12に記載の液晶表示装置。
  14. 前記第1及び第2の液晶化合物、又は光学異方性層A及びBに含有される液晶化合物がディスコティック化合物であることを特徴とする請求項12又は13に記載の液晶表示装置。
  15. 前記第1及び第2の液晶化合物、又は光学異方性層A及びBに含有される液晶化合物が棒状液晶化合物であることを特徴とする請求項12又は13に記載の液晶表示装置。
  16. 前記第1及び第2の液晶化合物がディスコティック化合物であり、光学異方性層A及びBに含有される液晶化合物が棒状液晶化合物である請求項14又は15に記載の液晶表示装置。
  17. 光学異方性層AとBは、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が5nm以上であり、
    面内遅相軸に直交する面内において、法線方向から40度傾いた方向から測定したレターデーションR[+40°]と、該法線に対して逆に40度傾いた方向から測定したレターデーションR[−40°]の比が、下記式(III)または(IV)を満たすことを特徴とする請求項9〜1のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
    R[+40°]>R[−40°]の場合
    R[+40°]/R[−40°]・・・(III)
    R[+40°]<R[−40°]の場合
    R[−40°]/R[+40°]・・・(IV)
  18. 光学異方性層AとBは、それぞれ、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が5nm以上であり、
    面内遅相軸に平行な面内において、法線方向から40度傾いた方向から測定したレターデーションR[+40°]と、該法線に対して逆に40度傾いた方向から測定したレターデーションR[−40°]の比が、下記式(III)または(IV)を満たすことを特徴とする請求項9〜1のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
    R[+40°]>R[−40°]の場合
    R[+40°]/R[−40°]・・・(III)
    R[+40°]<R[−40°]の場合
    R[−40°]/R[+40°]・・・(IV)
  19. 液晶表示装置の視認側に配置された光拡散層を有することを特徴とする請求項1〜1のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
  20. 光拡散層が、透光性樹脂と、透光性樹脂の屈折率と異なる屈折率を有する透光性微粒子を含む層であり、且つ光拡散層のヘイズが10%以上であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  21. 光拡散層が、入射光の入射角度によって、光の透過状態が異なる異方性散乱層を有することを特徴とする請求項1又は20に記載の液晶表示装置。
  22. 液晶表示装置の視認側に配置された光拡散層と液晶表示装置の視認側の反対側に配置されたバックライトユニットとを備え、バックライトユニットから射出される光の輝度半値幅角度が80°以下であることを特徴とする請求項1〜2のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
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