JP7261738B2 - 液晶表示装置、偏光板および偏光子保護フィルム - Google Patents
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Description
項1.
下記の(1)及び(2)を満たすポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムからなる偏光子保護フィルム。
(1)リタデーションが3000nm以上30000nm以下である
(2)次式で表される剛直非晶分率が33wt%以上である
(剛直非晶分率(wt%))=100-(可動非晶分率(wt%))-(質量分率結晶化度(wt%))
項2.
前記ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムが更に下記(3)を満たす、項1に記載の偏光子保護フィルム。
(3)X線回折で測定した(100)面のフィルム面に対する配向度が0.7以下である
項3.
偏光子の少なくとも一方の面に項1又は2に記載の偏光子保護フィルムが積層された偏光板。
項4.
バックライト光源、2つの偏光板、及び前記2つの偏光板の間に配された液晶セルを有する液晶表示装置であって、前記2つの偏光板のうち、少なくとも一方が項3に記載の偏光板である、液晶表示装置。
本発明の偏光子保護フィルムに用いられるポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムは、3000nm以上30000nm以下のリタデーションを有することが好ましい。リタデーションが3000nm未満では、偏光子保護フィルムとして用いた場合、斜め方向から観察した時に強い干渉色を呈し、良好な視認性を確保することができない。好ましいリタデーションの下限値は4000nm、次に好ましい下限値は5000nmである。
(剛直非晶分率(wt%))=100-(可動非晶分率(wt%))-(質量分率結晶化度(wt%))・・・(1)
なお、本明細書において、wt%は質量%と同義である。
(100)面のフィルム面に対する配向度=(180-半値幅)/180
フィルム幅方向(TD方向)に遅相軸を有するフィルムを製造する場合、縦延伸倍率は0.7~1.5倍が好ましく、特に好ましくは0.7倍~1.0倍である。また、延伸中の非晶分子鎖の緩和を抑制し剛直非晶分率を高める観点からは、横延伸倍率は高くすることが好ましい。横延伸倍率の下限は4.5倍が好ましく、より好ましくは4.7倍であり、特に好ましくは5.0倍である。一方、横延伸倍率が7.0倍を超えると、フィルムが横方向に裂けやすくなり生産性が低下する。従って、横延伸倍率の上限は7.0倍が好ましく、より好ましくは6.5倍であり、特に好ましくは6.0倍、最も好ましくは5.5倍である。
本発明の偏光板は、ポリビニルアルコール(PVA)などにヨウ素を染着させた偏光子の少なくとも一方の面に偏光子保護フィルムを貼り合わせた構造を有し、いずれかの偏光子保護フィルムが前述した本発明の偏光子保護フィルムであることが好ましい。他方の偏光子保護フィルムには、TACフィルムやアクリルフィルム、ノルボルネン系フィルムに代表されるような複屈折が無いフィルムを用いることが好ましい。また、他方の偏光子保護フィルムは必ずしも存在する必要はない。本発明に用いられる偏光板には、写り込み防止やギラツキ抑制、キズ抑制などを目的として、種々のハードコートを表面に塗布することも好ましい様態である。
一般に、液晶パネルは、バックライト光源に対向する側から画像を表示する側(視認側)に向かう順に、後面モジュール、液晶セルおよび前面モジュールから構成されている。後面モジュールおよび前面モジュールは、一般に、透明基板と、その液晶セル側表面に形成された透明導電膜と、その反対側に配置された偏光板とから構成されている。ここで、偏光板は、後面モジュールでは、バックライト光源に対向する側に配置され、前面モジュールでは、画像を表示する側(視認側)に配置されている。
リタデーションとは、フィルム上の直交する二軸の屈折率の異方性(△Nxy=|nx-ny|)とフィルム厚みd(nm)との積(△Nxy×d)で定義されるパラメーターであり、光学的等方性、異方性を示す尺度である。二軸の屈折率の異方性(△Nxy)は、以下の方法により求めた。分子配向計(王子計測器株式会社製、MOA-6004型分子配向計)を用いて、フィルムの遅相軸方向を求め、遅相軸方向が測定用サンプル長辺と平行になるように、4cm×2cmの長方形を切り出し、測定用サンプルとした。このサンプルについて、直交する二軸の屈折率(遅相軸方向の屈折率:ny,遅相軸方向と直交する方向の屈折率:nx)、及び厚さ方向の屈折率(nz)をアッベ屈折率計(アタゴ社製、NAR-4T、測定波長589nm)によって求め、前記二軸の屈折率差の絶対値(|nx-ny|)を屈折率の異方性(△Nxy)とした。フィルムの厚みd(nm)は電気マイクロメータ(ファインリューフ社製、ミリトロン1245D)を用いて測定し、単位をnmに換算した。屈折率の異方性(△Nxy)とフィルムの厚みd(nm)の積(△Nxy×d)より、リタデーション(Re)を求めた。
剛直非晶分率は、前記(1)式で表され、可動非晶分率および質量分率結晶化度の値から間接的に算出される。
可動非晶分率は、示差走査熱量計(TA Instrument社製、Q100)を用いた温度変調DSC測定により得られた可逆熱容量曲線のTgにおける可逆熱容量差ΔCp(J/(g・K))を用いて下記式で定義されるパラメーターである。
可動非晶分率=((試料のΔCp)/(完全非晶のΔCp))×100(wt%)
ポリエチレンテレフタレートの場合、完全非晶のΔCp=0.4052(J/(g・K))である。試料はアルミニウムパン内に2.0±0.2mgで秤量し、MDSC(登録商標)ヒートオンリーモードで、平均昇温速度5.0℃/min、変調周期60secで測定した。測定データは5Hzのサンプリング周波数で収集した。また、温度および熱量の校正にはインジウムを、比熱の校正にはサファイアを用いた。
χ=(dc/d)×((d-da)/(d-dc))×100(wt%)
但し、dc:完全結晶の密度、da:完全非晶の密度
ポリエチレンテレフタレートの場合、dc=1.498(g/cm3)、da=1.335(g/cm3)である。
(100)面のフィルム面に対する配向度は、X線回折装置(株式会社リガク社製、RINT2100PC)を用いて、広角X線回折測定により得られた(100)面の回折強度プロファイルの半値幅を用いて下記の式で定義されるパラメーターである。
(100)面のフィルム面に対する配向度=(180-半値幅)/180
測定はRINT2100PCに装着できるRINT2000ゴニオメータと極点用多目的試料台を取り付け、シュルツ反射法により行った。サンプルは直径5cmの円形状に切り出し、遅相軸方向がβ=90および270度方向と一致するよう試料台に取り付けた。測定条件の詳細は、管電圧=40kV、管電流=40mA、2θ固定角度=25.830度、発散縦制限=1.2mm、発散スリット=1度、散乱スリット1度、受光スリット0.30mmであり、β=0および180度のそれぞれに移動させた状態において、制御対象を反射αとし、測定方法=FT、開始位置=15.000度、終了位置=90.000度、ステップ幅=0.500度、計数時間=2.0secとして測定した。
J(α)=I(α)×(1-exp(-2μt/sinθ))/(1-exp(-2μt/(sinθcos(90-α))))
ここでμはCuKα線の線吸収係数で、ポリエチレンテレフタレートの場合μ=9.02(/cm)であり、tはサンプル厚み(cm)、θは測定時の2θ固定角度の半分に相当する12.915度である。得られたJ(α)(15≦α≦90)について、横軸をα’(β=0度のときα’=α、β=180度のときα’=180-α)、縦軸を各α’における回折強度とすることでβ=0および180度における回折強度プロファイルを接続し、回折強度プロファイルJ(α’)(15≦α’≦165)を得た。但し、α’=90度における回折強度は、β=0度での値とβ=180度での値の平均値を用いた。続いて、J(α’)(15≦α’≦165)を擬フォークト関数でフィッティングすることで、全てのα’に対する回折強度プロファイルK(α’)を得た。K(α’)からα’=0および180度での回折強度を結ぶ直線をベースラインとして差し引き、得られた回折強度プロファイルL(α’)の半値幅を用いて、(180-半値幅)/180により(100)面のフィルム面に対する配向度を算出した。
PVAとヨウ素からなる偏光子の片側に後述する方法で作成したポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムを偏光子の吸収軸とフィルムの配向主軸が垂直になるように貼り付け、その反対の面に市販のTACフィルムを貼り付けて偏光板を作成した。得られた偏光板を、市販の液晶表示装置(東芝社製のREGZA 43J10X)に元々存在した出射光側の偏光板と置き換えた。なお、偏光板の吸収軸が、元々液晶表示装置に貼付されていた偏光板の吸収軸方向と一致するように、ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムが視認側になるよう偏光板を置き換えた。前記液晶表示装置は、励起光を出射する光源とKSF蛍光体を含むバックライト光源を有する。この液晶表示装置のバックライト光源の発光スペクトルを、浜松ホトニクス製 マルチチャンネル分光器 PMA-12を用いて測定したところ、448nm、533nm、630nm付近にピークトップを有する発光スペクトルが観察され、各ピークトップの半値幅は2nm~49nmであった。なお、スペクトル測定の際の露光時間は20msecとした。このようにして作製した液晶表示装置に白画像を表示させ、ディスプレイの正面、および、斜め方向から目視観察を行って、虹斑の発生について、以下のように判定した。なお、観察角度は、ディスプレイの画面の中心から法線方向(垂直)に引いた線と、ディスプレイ中心と観察時の眼の位置とを結ぶ線とのなす角とした。
◎ : 観察角度0~60度の範囲で、虹斑は観察されなかった。
○ : 観察角度0~60度の範囲で、一部薄い虹斑が観察された。
× : 観察角度0~60度の範囲で、明確に虹斑が観察された。
エステル化反応缶を昇温し200℃に到達した時点で、テレフタル酸を86.4質量部およびエチレングリコール64.6質量部を仕込み、撹拌しながら触媒として三酸化アンチモンを0.017質量部、酢酸マグネシウム4水和物を0.064質量部、トリエチルアミン0.16質量部を仕込んだ。ついで、加圧昇温を行いゲージ圧0.34MPa、240℃の条件で加圧エステル化反応を行った後、エステル化反応缶を常圧に戻し、リン酸0.014質量部を添加した。さらに、15分かけて260℃に昇温し、リン酸トリメチル0.012質量部を添加した。次いで15分後に、高圧分散機で分散処理を行い、15分後、得られたエステル化反応生成物を重縮合反応缶に移送し、280℃で減圧下重縮合反応を行った。
乾燥させた紫外線吸収剤(2,2’-(1,4-フェニレン)ビス(4H-3,1-ベンズオキサジノン-4-オン)10質量部、粒子を含有しないPET(A)(固有粘度が0.62dl/g)90質量部を混合し、混練押出機を用い、紫外線吸収剤含有するポリエチレンテレフタレート樹脂(B)を得た。(以後、PET(B)と略す。)
常法によりエステル交換反応および重縮合反応を行って、ジカルボン酸成分として(ジカルボン酸成分全体に対して)テレフタル酸46モル%、イソフタル酸46モル%および5-スルホナトイソフタル酸ナトリウム8モル%、グリコール成分として(グリコール成分全体に対して)エチレングリコール50モル%およびネオペンチルグリコール50モル%の組成の水分散性スルホン酸金属塩基含有共重合ポリエステル樹脂を調製した。次いで、水51.4質量部、イソプロピルアルコール38質量部、n-ブチルセルソルブ5質量部、ノニオン系界面活性剤0.06質量部を混合した後、加熱撹拌し、77℃に達したら、上記水分散性スルホン酸金属塩基含有共重合ポリエステル樹脂5質量部を加え、樹脂の固まりが無くなるまで撹拌し続けた後、樹脂水分散液を常温まで冷却して、固形分濃度5.0質量%の均一な水分散性共重合ポリエステル樹脂液を得た。さらに、凝集体シリカ粒子(富士シリシア(株)社製、サイリシア310)3質量部を水50質量部に分散させた後、上記水分散性共重合ポリエステル樹脂液99.46質量部にサイリシア310の水分散液0.54質量部を加えて、撹拌しながら水20質量部を加えて、接着性改質塗布液を得た。
基材フィルム中間層用原料として粒子を含有しないPET(A)樹脂ペレット90質量部と紫外線吸収剤を含有したPET(B)樹脂ペレット10質量部を135℃で6時間減圧乾燥(1Torr)した後、押出機2(中間層II層用)に供給し、また、PET(A)を常法により乾燥して押出機1(外層I層および外層III用)にそれぞれ供給し、285℃で溶解した。この2種のポリマーを、それぞれステンレス焼結体の濾材(公称濾過精度10μm粒子95%カット)で濾過し、2種3層合流ブロックにて、積層し、口金よりシート状にして押し出した後、静電印加キャスト法を用いて表面温度30℃のキャスティングドラムに巻きつけて冷却固化し、未延伸フィルムを作った。この時、I層、II層、III層の厚さの比は10:80:10となるように各押し出し機の吐出量を調整した。
実施例1と同じ方法で作製された未延伸フィルムをテンター延伸機に導き、フィルムの端部をクリップで把持しながら、温度120℃の熱風ゾーンに導き、幅方向に5.5倍となるよう、歪み速度18.3%/secで延伸した。次に、幅方向に延伸された幅を保ったまま、温度180℃の熱風ゾーンで熱処理し、さらに幅方向に3%の緩和処理を行い、フィルム厚み約60μmの一軸配向PETフィルムを得た。
実施例1と同じ方法で作製された未延伸フィルムをテンター延伸機に導き、フィルムの端部をクリップで把持しながら、温度118℃の熱風ゾーンに導き、幅方向に5.0倍となるよう、歪み速度34.6%/secで延伸した。次に、幅方向に延伸された幅を保ったまま、温度180℃の熱風ゾーンで熱処理し、さらに幅方向に3%の緩和処理を行い、フィルム厚み約60μmの一軸配向PETフィルムを得た。
実施例1と同じ方法で作製された未延伸フィルムをテンター延伸機に導き、フィルムの端部をクリップで把持しながら、温度107℃の熱風ゾーンに導き、幅方向に5.0倍となるよう、歪み速度34.6%/secで延伸した。次に、幅方向に延伸された幅を保ったまま、温度180℃の熱風ゾーンで熱処理し、さらに幅方向に3%の緩和処理を行い、フィルム厚み約60μmの一軸配向PETフィルムを得た。
厚みを変えた以外は実施例1と同じ方法で作製された未延伸フィルムをテンター延伸機に導き、フィルムの端部をクリップで把持しながら、温度125℃の熱風ゾーンに導き、幅方向に5.5倍となるよう、歪み速度18.3%/secで延伸した。次に、幅方向に延伸された幅を保ったまま、温度180℃の熱風ゾーンで熱処理し、さらに幅方向に3%の緩和処理を行い、フィルム厚み約50μmの一軸配向PETフィルムを得た。
実施例1と同じ方法で作製された未延伸フィルムをテンター延伸機に導き、フィルムの端部をクリップで把持しながら、温度130℃の熱風ゾーンに導き、幅方向に5.5倍となるよう、歪み速度13.8%/secで延伸した。次に、幅方向に延伸された幅を保ったまま、温度200℃の熱風ゾーンで熱処理し、さらに幅方向に3%の緩和処理を行い、フィルム厚み約60μmの一軸配向PETフィルムを得た。
実施例1と同じ方法で作製された未延伸フィルムをテンター延伸機に導き、フィルムの端部をクリップで把持しながら、温度120℃の熱風ゾーンに導き、幅方向に6.0倍となるよう、歪み速度20.8%/secで延伸した。次に、幅方向に延伸された幅を保ったまま、温度180℃の熱風ゾーンで熱処理し、さらに幅方向に3%の緩和処理を行い、フィルム厚み約50μmの一軸配向PETフィルムを得た。
実施例1と同じ方法で作製された未延伸フィルムをテンター延伸機に導き、フィルムの端部をクリップで把持しながら、温度90℃の熱風ゾーンに導き、幅方向に4.0倍となるよう、歪み速度12.5%/secで延伸した。次に、幅方向に延伸された幅を保ったまま、温度180℃の熱風ゾーンで熱処理し、さらに幅方向に3%の緩和処理を行い、フィルム厚み約60μmの一軸配向PETフィルムを得た。
実施例1と同じ方法で作製された未延伸フィルムをテンター延伸機に導き、フィルムの端部をクリップで把持しながら、温度130℃の熱風ゾーンに導き、幅方向に5.5倍となるよう、歪み速度13.8%/secで延伸した。次に、幅方向に延伸された幅を保ったまま、温度240℃の熱風ゾーンで熱処理し、さらに幅方向に3%の緩和処理を行い、フィルム厚み約60μmの一軸配向PETフィルムを得た。
Claims (4)
- 下記の(1)及び(2)を満たすポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムからなる偏光子保護フィルム。
(1)リタデーションが3000nm以上30000nm以下である
(2)次式で表される剛直非晶分率が33wt%以上である
(剛直非晶分率(wt%))=100-(可動非晶分率(wt%))-(質量分率結晶化度(wt%)) - 前記ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムが更に下記(3)を満たす、請求項1に記載の偏光子保護フィルム。
(3)X線回折で測定した(100)面のフィルム面に対する配向度が0.7以下である - 偏光子の少なくとも一方の面に請求項1又は2に記載の偏光子保護フィルムが積層された偏光板。
- バックライト光源、2つの偏光板、及び前記2つの偏光板の間に配された液晶セルを有する液晶表示装置であって、
前記2つの偏光板のうち、少なくとも一方が請求項3に記載の偏光板である、液晶表示装置。
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