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発明の名称 液晶表示装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−25629(P2007−25629A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2006−52476(P2006−52476)
出願日 平成18年2月28日(2006.2.28)
代理人 【識別番号】100105647
【弁理士】
【氏名又は名称】小栗 昌平
発明者 伊藤 洋士
要約 課題
液晶セルを光学的に補償し、液晶セル、特にベンド配向セルの輝度をあらゆる方向で均一にし、視野角の広い表示特性を実現する。

解決手段
一対の偏光膜、それらの間に液晶セル(10)を配置し、少なくとも一方の偏光膜と液晶セルとの間に光学補償シート(31、32)を配置し、光学補償シートが式(I):0.1<Re(40°)/Re(0°)<3.0、式(II):0.1<Re(−40°)/Re(0°)<1.0を満す光学異方性層1(31)と、式(III):10nm<Re(0°)<70nm、式(IV):70nm<Rth<400nmを満す光学異方性層2(32)とから成り、最表面にヘイズ値が45%以上70%以下の光拡散層を配置する。式中、Re(0°)は、光をフィルム法線方向に入射して測定し、Re(40°)ないしRe(−40°)は、あおり角度を40°ないし−40°として光を入射して測定したレターデーション値である。
特許請求の範囲
【請求項1】
一対の偏光膜、それらの間に配置される液晶セル、および少なくとも一方の偏光膜と液晶セルとの間に配置される光学補償シートを有し、該光学補償シートが下式(I)、(II)を満足する光学異方性層1と、下式(III)、(IV)を満足する光学異方性層2とを有する液晶表示装置であって、
視認側の表面に45%以上80%以下のヘイズ値を有する光拡散層を有することを特徴とする液晶表示装置。
(I) 0.1<Re(40°)/Re(0°)<3.0
(II) 0.1<Re(−40°)/Re(0°)<1.0
(III) 10nm<Re(0°)<70nm
(IV) 70nm<Rth<400nm
[上記式中、Re、Rthは、各々、波長632.8nmの光で測定した光学異方性層の面内のレターデーションおよび厚さ方向のレターデーションを表す。Re(0°)は、光をフィルム法線方向に入射して測定したReレターデーション値であり、Re(40°)は、光学異方性層の遅相軸をあおり軸、あおり角度を40°として光を入射して測定したReレターデーション値であり、Re(−40°)は、光学異方性層の遅相軸をあおり軸、あおり角度を−40°として光を入射して測定したReレターデーション値であって、あおり角度の正負はRe(40°)>Re(−40°)となるように決定する。]
【請求項2】
該光学異方性層1が、ディスコティック化合物からなることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項3】
該光学異方性層2が、セルロースアシレートフィルムからな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。
【請求項4】
該光拡散層が、ゴニオフォトメーターの散乱光プロファイルの出射角0°の光強度に対する30°の散乱光強度を0.05乃至0.3%の範囲に有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項5】
該光拡散層上に屈折率が1.20〜1.50の低屈折率層が設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項6】
該液晶セルがベンドモードであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の液晶表示装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、白輝度視野角が改善された液晶表示装置に関する。また、本発明は、一対の偏光膜、それらの間に配置される液晶セル、および偏光膜と液晶セルとの間に配置され2種類の光学異方性層を有する光学補償シートを有し、さらに視認側の最表面に光拡散層を有する液晶表示装置に関するものであり、特にベンド配向モードの液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置(LCD)は、CRT(cathode ray tube)と比較して、薄型、軽量、低消費電力との大きな利点を有する。液晶表示装置は、液晶セルおよび液晶セルの両側に配置された二枚の偏光板からなる。液晶セルは、棒状化合物、それを封入するための二枚の基板および棒状化合物に電圧を加えるための電極層からなる。封入した棒状化合物を配向させるため、二枚の基板には配向膜が設けられる。
液晶セルに表示される画像の着色を除去するため、液晶セルと偏光板との間に光学補償シート(位相差板、あるいは光学異方性層)を設けることが多い。偏光板と光学補償シートとの組み合わせは、楕円偏光板として機能する。光学補償シートに、液晶セルの視野角を拡大する機能を付与する場合もある。
光学補償シートとしては、延伸した合成ポリマーフィルム(例:ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム)が従来から使用されている。
【0003】
合成ポリマーフィルムに代えて、ディスコティック化合物から形成した光学異方性層および透明支持体を有する光学補償シートを使用することも提案されている。光学異方性層は、ディスコティック化合物を配向させ、その配向状態を固定することにより形成する。ディスコティック化合物には、多様な配向形態があり、ディスコティック化合物を用いることで、従来の合成ポリマーフィルムでは得ることができない光学的性質を有する光学補償シートを製造することができる。ディスコティック化合物を用いた光学補償シートについては、特開平8−50206号公報、米国特許第5583679号、同第5646703号、西独国特許出願公開第3911620号の各明細書〔特許文献1〜4〕に記載がある。
【0004】
光学補償シートの透明支持体としては、光学等方性(低いレターデーション値)が要求される場合には、一般にセルロースアセテートフィルムが用いられている。逆に、光学異方性(高いレターデーション値)が要求される場合には、延伸した合成ポリマーフィルム(例:ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム)が用いられている。光学補償シートのような光学材料の技術分野では、ポリマーフィルムに光学的異方性(高いレターデーション値)が要求される場合には合成ポリマーフィルムを使用し、光学的等方性(低いレターデーション値)が要求される場合にはセルロースアセテートフィルムを使用することが一般的な原則であった。
欧州特許出願公開第0911656号明細書〔特許文献5〕には、従来の一般的な原則を覆して、光学的異方性が要求される用途にも使用できる高いレターデーション値を有するセルロースアセテートフィルムが開示されている。
【0005】
米国特許第4583825号、同第5410422号の各明細書〔特許文献6,7〕に、棒状化合物を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルを用いた液晶表示装置が開示されている。棒状化合物が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend)液晶モードとも呼ばれる。ベンド配向モードの液晶表示装置は、応答速度が速いとの利点がある。
ベンド配向モードは、従来の液晶モード(TNモード、STNモード)と比較すると、視野角が広く、応答速度が速いとの特徴がある。しかし、CRTと比較すると、さらに改良が必要である。
ベンド配向モードの液晶表示装置をさらに改良するため、一般的な液晶モードと同様に光学補償シートを用いることが考えられる。特開平9−197397号公報〔特許文献8〕(米国特許第5805253号明細書〔特許文献9〕)、国際公開第96/37804号パンフレット〔特許文献10〕(欧州特許出願公開第0783128号明細書〔特許文献11〕および特開平11−316378号公報〔特許文献12〕(米国特許第6064457号明細書〔特許文献13〕)には、ディスコティック化合物から形成した光学異方性層を有する光学補償シート、およびそれを用いたベンド配向モードの液晶表示装置が開示されている。
これらディスコティック化合物から形成した光学異方性層を有する光学補償シートを、ベンド配向モードの液晶表示装置に使用することで、非常に広い視野角が得られるが、液晶セルのラビング方向で輝度が低下し、視認性が悪くなるという問題があった。
また、特開2004−191865号公報〔特許文献14〕では、光拡散層を組合わせ、視野角を広げる取り組みも行われたが、この輝度の不均一は解決出来なかった。
【0006】
【特許文献1】特開平8−50206号公報
【特許文献2】米国特許第5583679号明細書
【特許文献3】米国特許第5646703号明細書
【特許文献4】西独国特許出願公開第3911620号明細書
【特許文献5】欧州特許出願公開第0911656号明細書
【特許文献6】米国特許第4583825号明細書
【特許文献7】米国特許第5410422号明細書
【特許文献8】特開平9−197397号公報
【特許文献9】米国特許第5805253号明細書
【特許文献10】国際公開第96/37804号パンフレット
【特許文献11】欧州特許出願公開第0783128号明細書
【特許文献12】特開平11−316378号公報
【特許文献13】米国特許第6064457号明細書
【特許文献14】特開2004−191865号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、液晶セルを適切に光学的に補償し、液晶セル、特にベンド配向セルの輝度をあらゆる方向で均一にし、視野角の広い表示特性を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者の鋭意研究により、光学補償シートの2種類の光学異方性層のレターデーション値と光拡散層のヘイズ値を適切な範囲とすることにより、液晶セルの全ての視角範囲で輝度を均一にすることができ、良好な表示が実現できることが分かった。
本発明の目的は、以下に述べる(1)〜(5)の液晶表示装置により達成された。
【0009】
(1) 一対の偏光膜、それらの間に配置される液晶セル、および少なくとも一方の偏光膜と液晶セルとの間に配置される光学補償シートを有し、該光学補償シートが下式(I)、(II)を満足する光学異方性層1と、下式(III)、(IV)を満足する光学異方性層2とを有する液晶表示装置であって、
視認側の表面に45%以上80%以下のヘイズ値を有する光拡散層を有することを特徴とする液晶表示装置。
(I) 0.1<Re(40°)/Re(0°)<3.0
(II) 0.1<Re(−40°)/Re(0°)<1.0
(III) 10nm<Re(0°)<70nm
(IV) 70nm<Rth<400nm
[上記式中、Re、Rthは、各々、波長632.8nmの光で測定した光学異方性層の面内のレターデーションおよび厚さ方向のレターデーションを表す。Re(0°)は、光をフィルム法線方向に入射して測定した光学異方性層のReレターデーション値であり、Re(40°)は、光学異方性層の遅相軸をあおり軸、あおり角度を40°として光を入射して測定したReレターデーション値であり、Re(−40°)は、光学異方性層の遅相軸をあおり軸、あおり角度を−40°として光を入射して測定した光学異方性層のReレターデーション値であって、あおり角度の正負はRe(40°)>Re(−40°)となるように決定する。]
【0010】
(2) 該光学異方性層1が、ディスコティック化合物からなることを特徴とする(1)に記載の液晶表示装置。
(3) 該光学異方性層2が、セルロースアシレートフィルムからなることを特徴とする(1)又は(2)に記載の液晶表示装置。
(4) 該光拡散層が、ゴニオフォトメーターの散乱光プロファイルの出射角0°の光強度に対する30°の散乱光強度を0.05乃至0.3%の範囲に有することを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載の液晶表示装置。
(5) 該光拡散層上に屈折率が1.20〜1.50の低屈折率層が設けられていることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の液晶表示装置。
(6) 該液晶セルがベンドモードであることを特徴とする(1)乃至(5)のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の効果】
【0011】
本発明の液晶表示装置では、光学補償シートの2種類の光学異方性層のレターデーション値を適切な範囲とするとともに、視認側の最表面に適当なヘイズ値の光拡散層を有することにより、液晶セルを適切に光学的に補償し、液晶セルのラビング方向での白輝度視野角が広い画像を表示することができる。本発明は、ベンド配向モードの液晶セルを用いる液晶表示装置において特に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0013】
〔Re(λ)、Rth(λ)〕
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および厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADH(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。Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHが算出する。ここで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。
【0014】
[液晶表示装置の基本構成]
図1は、本発明の好ましい実施形態であるベンド配向モードの液晶セルを用いる液晶表示装置における光学補償の関係を示す概念図である。図1に示すように、ベンド配向液晶セル(10)を、例えばディスコティック化合物のような液晶性化合物から形成した光学異方性層1(31A、31B)と例えば高レターデーションのポリマーフィルムからなる光学異方性2(32A、32B)とが協調して、光学的に補償する。
光学異方性層1(31A、31B)の好ましい態様であるディスコティック化合物を配向させるためのラビング方向(RD1、RD4)を、液晶セルのラビング方向(RD2、RD3)とは反平行の関係に設定すると、ベンド配向液晶セル(10)の液晶分子と光学異方性層1(31A、31B)であるディスコティック化合物とが対応して、光学的に補償する。そして、ベンド配向液晶セル(10)中央部の実質的に垂直に配向している液晶分子には、光学異方性層2(32A、32B)の光学異方性が対応するように設計されている。なお、光学異方性層2(32A、32B)に記入した楕円は、該光学異方性層2の光学異方性により生じる屈折率楕円である。このように、液晶セルの黒表示状態における液晶の配向に対応して、光学異方性層1と光学異方性層2との光学特性を調整することにより、液晶セルの光学異方性を高度に補償することができ、広視野角を実現できる。
【0015】
本発明の視角による輝度の均一化を図るには、光学異方性層1には、Re(θ)値が0となる方向が存在しないことが好ましく、下記式(I)および(II)を満足するRe(0°)、Re(40°)およびRe(−40°)の値を有することが好ましい。
(I) 0.1<Re(40°)/Re(0°)<3.0
さらに好ましくは、0.5<Re(40°)/Re(0°)<2.5
最も好ましくは、 1.0<Re(40°)/Re(0°)<2.0 である。
(II) 0.1<Re(−40°)/Re(0°)<1.0
式(I)および(II)において、Re(0°)は、波長632.8nmの光で測定した光学異方性層面内のReレターデーション値であり、Re(40°)は、光学異方性層の遅相軸をあおり軸、あおり角度を40°として波長632.8nmの光を入射して測定したReレターデーション値であり、Re(−40°)は、光学異方性層の遅相軸をあおり軸、あおり角度を−40°として波長632.8nmの光を入射して測定したReレターデーション値である。なお、あおり角度の正負はRe(40°)>Re(−40°)となるように決定する。
他の波長である450nm、550nmで測定したRe値が(I)、(II)を満たすことがさらに好ましく、380nm〜780nmの全ての波長でRe値が(I)、(II)を満たすことがもっとも好ましい。
本明細書では、正面の白輝度に対して50%となる極角(法線からの傾きの角度)の範囲を白輝度視野角と定義する。
【0016】
液晶セルのラビング方向(RD2、RD3)は、画面内の任意方向でよいが、画面内の横方向、縦方向、45°方向、135°であることが好ましい。上下左右、および面内の均一性の観点からは、45°、もしくは、135°であることがより好ましい。
【0017】
2枚の偏光膜をクロスニコル配置にした場合、偏光膜の法線方向から見た透過率は非常に低いが、法線方向から2枚の直交する偏光膜の透過軸の間に視角を傾けると透過率が大きくなる。これは、SID98 DIGEST p.315に記載のあるとおり、視角を傾けることにより、入射側偏光膜と出射側偏光膜の透過軸のなす角度がクロスニコル配置(90°)からずれるためである。この視角を傾けた場合の光漏れは、正のa−plateと
正のc−plateとの組み合わせ、負のa−plateと負のc−plateとの組み合わせ、または
二軸性フィルムを使用することにより大幅に低減できる。ここで、a−plateとc−plateの組み合わせの場合には、a−plateの光学軸を偏光膜の透過軸に平行に、二軸性フィル
ムの場合には遅相軸を偏光膜の透過軸に平行に配置する。
本発明の光学異方性層2のReレターデーション値およびRthレターデーション値を調整することにより、液晶セルの光学異方性の補償機能だけでなく、上記の広視野角偏光板の機能も実現することができる。
【0018】
光学異方性層1の波長分散とセルに用いられる液晶の波長分散が一致することが黒表示の際の色味には好ましい。しかし、光学異方性層1と液晶セルの波長分散が異なる場合であっても、次の手段(1)または(2)により黒表示の色味をニュートラルにすることが可能である。
(1)R、G、B各画素の電圧を調整して、R、G、B各画素の透過率を最低にする。
(2)R、G、B各画素のセルギャップを調整して、R、G、B各画素の透過率を最低にする。
【0019】
本発明の液晶表示装置では、光学異方性層1および2が、一定の波長分散値を有することが望ましい。光学異方性層1の下記式(V)で定義される波長分散値であるα1は、1.0乃至2.0であることが好ましく、1.1乃至1.9であることがさらに好ましく、1.2乃至1.8であることが最も好ましい。
(V) αn=Re(400nm)/Re(550nm)
式(V)において、Re(400nm)は、波長400nmの光で測定したReレターデーション値であり、そして、Re(550nm)は、波長550nmの光で測定したReレターデーション値である。
光学異方性層2の上基式(V)で定義される波長分散値であるα2は、下記式(VI)を満足することが好ましく、下記式(VI−2)を満足することがさらに好ましく、下記式(VI−3)を満足することが最も好ましい。
(VI) (1.4−0.5α1)<α2<(2.3−0.5α1)
(VI−2) (1.5−0.5α1)<α2<(2.2−0.5α1)
(VI−3) (1.6−0.5α1)<α2<(2.1−0.5α1)
【0020】
図2は、光学異方性層1の波長分散値(α1)と光学異方性層2の波長分散値(α2)の好ましい領域を示すチャートである。
チャート内の直線は、以下に示す一次関数に相当する。
a1:α1=1.0、a2:α1=1.1、a3:α1=1.2
b1:α1=2.0、b2:α1=1.9、b3:α1=1.8
c1:α2=1.4−0.5α1
c2:α2=1.5−0.5α1
c3:α2=1.6−0.5α1
d1:α2=2.3−0.5α1
d2:α2=2.2−0.5α1
d3:α2=2.1−0.5α1
直線a1、b1、c1およびd1で囲まれた領域が、本発明における好ましい波長分散値である。a1に代えてa2で囲まれた領域の方がより好ましく、a2に代えてa3で囲まれた領域の方がさらに好ましい。b1〜b3、c1〜c3およびd1〜d3の関係も、a1〜a3と同様である。
【0021】
以下さらに本発明の詳細について説明する。
【0022】
[光学異方性層1]
光学異方性層1は、液晶性化合物から形成することが好ましい。光学異方性層1は、透明支持体の表面に直接形成することができる。透明支持体の上に配向膜を形成し、配向膜上に光学異方性層1を形成してもよい。また、別の基材の上に液晶性化合物から光学異方性層1を形成し、次に、光学異方性層1を透明支持体に転写し作製することもできる。光学異方性層1を転写する透明支持体には、粘着性層を設けておいてもよい。この場合、透明支持体が本発明の光学異方性層2として機能することが好ましい。
液晶性化合物は、棒状液晶性化合物および円盤状(ディスコティック)液晶性化合物が好ましい。棒状液晶性化合物および円盤状液晶性化合物は、高分子液晶であってもよい。光学異方性層1の形成において、液晶性化合物が重合または架橋することにより、液晶性を示さなくなってもよい。
【0023】
棒状液晶性化合物には、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、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が含まれる。さらに、棒状液晶性化合物には、金属錯体も含まれる。また、棒状液晶性化合物に相当する分子構造を繰り返し単位に含む液晶ポリマーも用いることができる。言い換えると、棒状液晶性化合物はポリマーと結合して、液晶ポリマーを形成していてもよい。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章および第11章、およ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。
【0024】
棒状液晶性化合物の複屈折率は、0.001〜0.7であることが好ましい。
棒状液晶性化合物は、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、不飽和重合性基またはエポキシ基が好ましく、不飽和重合性基がさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基が最も好ましい。
【0025】
円盤状(ディスコティック)液晶性化合物は、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および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を含む。
【0026】
円盤状液晶性化合物は、一般に、分子中心の母核に対して、側鎖(例: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)が放射線状に置換した構造を有する。円盤状液晶性化合物は、分子または分子の集合体が、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から光学異方性層1を形成する場合、最終的に光学異方性層1に含まれる化合物は、もはや液晶性を示す必要はない。例えば、低分子の円盤状液晶性化合物が熱または光で反応する基を有しており、熱または光によって重合反応または架橋反応し、高分子量化することによって光学異方性層1が形成することができる。円盤状液晶性化合物が高分子量化すれば、液晶性が失われることが普通である。好ましい円盤状液晶性化合物は、特開平8−50206号公報に記載されている。円盤状液晶性化合物の重合については、特開平8−27284号公報に記載がある。
【0027】
円盤状液晶性化合物を重合により固定するためには、円盤状液晶性化合物の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。ただし、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる。そこで、円盤状コアと重合性基との間に、連結基を導入する。従って、重合性基を有する円盤状液晶性化合物は、下記式で表わされる化合物であることが好ましい。
D(−L−Q)n
式中、Dは円盤状コアであり、Lは二価の連結基であり、Qは重合性基であり、nは4〜12の整数である。
【0028】
円盤状コア(D)の例を以下に示す。以下の各例において、LQ(またはQL)は、二価の連結基(L)と重合性基(Q)との組み合わせを意味する。
【0029】
【化1】


【0030】
【化2】


【0031】
【化3】


【0032】
【化4】


【0033】
【化5】


【0034】
【化6】


【0035】
【化7】


【0036】
【化8】


【0037】
【化9】


【0038】
前記式において、二価の連結基(L)は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−CO−、−NH−、−O−、−S−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であることが好ましい。二価の連結基(L)は、アルキレン基、アリーレン基、−CO−、−NH−、−O−および−S−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた二価の連結基であることがさらに好ましい。二価の連結基(L)は、アルキレン基、アリーレン基、−CO−および−O−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた二価の連結基であることが最も好ましい。前記アルキレン基の炭素原子数は、1〜12であることが好ましい。前記アルケニレン基の炭素原子数は、2〜12であることが好ましい。前記アリーレン基の炭素原子数は、6〜10であることが好ましい。
【0039】
二価の連結基(L)の例を以下に示す。左側が円盤状コア(D)に結合し、右側が重合性基(Q)に結合する。ALはアルキレン基またはアルケニレン基、ARはアリーレン基を意味する。なお、アルキレン基、アルケニレン基およびアリーレン基は、置換基(例:アルキル基)を有していてもよい。
L1:−AL−CO−O−AL−
L2:−AL−CO−O−AL−O−
L3:−AL−CO−O−AL−O−AL−
L4:−AL−CO−O−AL−O−CO−
L5:−CO−AR−O−AL−
L6:−CO−AR−O−AL−O−
L7:−CO−AR−O−AL−O−CO−
L8:−CO−NH−AL−
L9:−NH−AL−O−
L10:−NH−AL−O−CO−
【0040】
L11:−O−AL−
L12:−O−AL−O−
L13:−O−AL−O−CO−
L14:−O−AL−O−CO−NH−AL−
L15:−O−AL−S−AL−
L16:−O−CO−AR−O−AL−CO−
L17:−O−CO−AR−O−AL−O−CO−
L18:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−CO−
L19:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−AL−O−CO−
L20:−S−AL−
L21:−S−AL−O−
L22:−S−AL−O−CO−
L23:−S−AL−S−AL−
L24:−S−AR−AL−
【0041】
前記式の重合性基(Q)は、重合反応の種類に応じて決定する。重合性基(Q)は、不飽和重合性基またはエポキシ基であることが好ましく、不飽和重合性基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基であることが最も好ましい。
前記式において、nは4〜12の整数である。具体的な数字は、円盤状コア(D)の種類に応じて決定される。なお、複数のLとQの組み合わせは、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
【0042】
液晶性化合物の配向は、光学異方性層1の分子対称軸の平均方向が、長手方向に対して43°〜47°となることが好ましい。
ハイブリッド配向では、液晶性化合物の分子対称軸と支持体の面との角度が、光学異方性層1の深さ方向でかつ支持体の面からの距離の増加と共に増加または減少している。角度は、距離の増加と共に減少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、増加およ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、全体として増加または減少していれば、角度が変化しない領域を含んでいてもよい。角度は連続的に変化することが好ましい。
【0043】
液晶性化合物の分子対称軸の平均方向は、一般に液晶性化合物もしくは配向膜の材料を選択することにより、また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。透明支持体の遅相軸と光学異方性層1の遅相軸が互いに直交でも平行でもない光学補償フィルムの場合、透明支持体の遅相軸と異なる方向にラビング処理をすることで、光学異方性層1の遅相軸方向を調整することが出来る。
光学異方性層1の表面側(空気側)における液晶性化合物の分子対称軸方向は、一般に、液晶性化合物または液晶性化合物と併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。液晶性化合物と併用する添加剤の例は、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマーおよびポリマーを含む。分子対称軸の配向方向の変化の程度は、同様に、液晶性化合物と添加剤との選択により調整できる。界面活性剤に関しては、塗布液の表面張力制御機能との関係を調整することが望ましい。
【0044】
液晶性化合物と共に使用する可塑剤、界面活性剤および重合性モノマーは、円盤状液晶性化合物と相溶性を有し、液晶性化合物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。重合性モノマー(例:ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基およびメタクリロイル基を有する化合物)が好ましい。上記化合物の添加量は、液晶性化合物に対して、1乃至50質量%の範囲が好ましく、5乃至30質量%の範囲がさらに好ましい。なお、重合性官能基の数が4以上のモノマーを混合して用いると、配向膜と光学異方性層1との密着性を高めることが出来る。
【0045】
液晶性化合物として円盤状液晶性化合物を用いる場合、円盤状液晶性化合物とある程度の相溶性を有し、円盤状液晶性化合物に傾斜角の変化を与えられるポリマーを、光学異方性層1に添加することが好ましい。
ポリマーは、セルロースエステルおよびセルロースエーテルが好ましく、セルロースエステルがさらに好ましい。セルロースエステルの例は、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネートおよびセルロースアセテートブチレートを含む。セルロースエーテルの例は、ヒドロキシプロピルセルロースを含む。ポリマーの添加量は、円盤状液晶性化合物の配向を阻害しないように調整する。ポリマーの添加量は、円盤状液晶性化合物に対して0.1乃至10質量%の範囲が好ましく、0.1乃至8質量%の範囲がさらに好ましく、0.1乃至5質量%の範囲が最も好ましい。
【0046】
円盤状液晶性化合物におけるディスコティックネマティック液晶相−固相転移温度は、70乃至300℃が好ましく、70乃至170℃がさらに好ましい。
光学異方性層1の厚さは、0.1乃至20μmであることが好ましく、0.5乃至15μmであることがより好ましく、1乃至10μmであることがさらに好ましい。
【0047】
[配向膜]
透明支持体と光学異方性層1との間に配向膜を設けることが好ましい。
配向膜は、架橋されたポリマーからなる層であるのが好ましい。架橋可能なポリマーを使用できる。例えば、架橋可能な官能基を有するポリマーを、光、熱またはPH変化により、ポリマー間で反応させて架橋させることができる。また、架橋剤を用いてポリマーを架橋してもよい。反応活性の高い化合物である架橋剤を用いて、ポリマー間に架橋剤に由来する結合基を導入して、ポリマー間を架橋する。
【0048】
架橋されたポリマーからなる配向膜は、通常、架橋可能なポリマーまたはポリマーと架橋剤との混合物を含む塗布液を、透明支持体上に塗布した後、光、熱またはPH調整のような処理を行なうことにより形成することができる。
ラビング工程において、配向膜の発塵を抑制するために、架橋度を上げておくことが好ましい。塗布液中に添加する架橋剤の量(Mb)に対して、架橋後に残存している架橋剤の量(Ma)の比率(Ma/Mb)を1から引いた値(1−(Ma/Mb))を架橋度と定義すると、架橋度は50%〜100%が好ましく、65%〜100%がさらに好ましく、75%〜100%が最も好ましい。
【0049】
配向膜に使用するポリマーの例は、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレン、ポリマレインイミド、ポリビニルアルコール、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)、ポリビニルトルエン、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリプロピレン、ポリカーボネートおよびこれらのコポリマー(例:アクリル酸/メタクリル酸共重合体、スチレン/マレインイミド共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、酢酸ビニル/塩化ビニル共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体)を含む。シランカップリング剤もポリマーとして利用できる。ポリマーは、水溶性であることが好ましい。
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および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およ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および変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。
【0050】
ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールの鹸化度は、70〜100%が好ましく、80〜100%がより好ましく、85〜95%がさらに好ましい。ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールの重合度は、100乃至3000が好ましい。
変性ポリビニルアルコールにおける変性基の導入は、共重合変性、連鎖移動変性、ブロック重合変性のいずれでもよい。共重合で導入する変性基の例は、−COONa、−Si(OX)3(Xは、水素原子またはアルキル基)、−N(CH3)3・Cl、−C919、−COO、−SO3Na、−C1225を含む。連鎖移動で導入する変性基の例は、−COONa、−SH、−C1225を含む。ブロック重合で導入する変性基の例は、−COOH、−CONH2、−COOR(Rはアルキル基)、−C65を含む。また、アルキルチオ基も、好ましい変性基である。
変性ポリビニルアルコールについては、特開平8−338913号公報に記載がある。
【0051】
配向膜にポリビニルアルコールのような親水性ポリマーを使用する場合、硬膜度の観点から、含水率を制御することが好ましい。含水率は、0.4乃至2.5%が好ましく、0.6乃至1.6%がさらに好ましい。含水率は、市販のカールフィッシャー法の水分率測定器で測定することができる。
配向膜は、10μm以下の膜厚を有することが好ましい。
【0052】
[光学異方性層2]
光学異方性層2は、少なくとも一枚のポリマーフィルムからなることが好ましい。この場合、光学異方性層2は、光学異方性層1の透明支持体として、すなわち光学補償シートの透明支持体として機能させてもよい。複数のポリマーフィルムで光学異方性層2を構成しても、本発明の効果を達成することもできる。光学異方性層2の光学異方性とは、具体的には、波長632.8nmの光で測定したReレターデーション値を10乃至70nmの範囲に有し、かつ波長632.8nmの光で測定したRthレターデーション値を70乃至400nmの範囲に有することである。なお、液晶表示装置に二枚の光学異方性層2を使用する場合、Rthレターデーション値は、70乃至200nmであることが好ましい。液晶表示装置に一枚だけ光学異方性層2を使用する場合、Rthレターデーション値は、70乃至400nmであることが好ましい。
Reレターデション値、Rthレターデーション値は、それぞれ、式:Re(λ)=(nx−ny)×d、式:Rth(λ)={(nx+ny)/2−nz}×dで表される。[式中、Re(λ)は波長λnmにおける正面レターデーション値(単位:nm)、Rth(λ)は波長λnmにおける膜厚方向のレターデーション値(単位:nm)である。またnxはフィルム面内の遅相軸方向の屈折率であり、nyはフィルム面内の進相軸方向の屈折率であり、nzはフィルムの厚み方向の屈折率であり、dはフィルムの厚さである。]
【0053】
また、視角による色味変化を低減させる観点から、光学異方性層2は、下記式(1)により定義させるα3値が0.10〜0.95の範囲を満足し、下記式(2)により定義させるα4値が1.01〜1.50の範囲を満足することが好ましく、下記式(3)により定義されるβ1値が0.40〜0.95の範囲を満足し、下記式(4)により定義されるβ2値が1.05〜1.93の範囲を満足し、且つRth(550)が70〜400nmであることが好ましい。
(1)α3値=Re(450)/Re(550)
(2)α4値=Re(650)/Re(550)
(式中、Re(450)は、波長450nmの光に対するフィルムのレターデーション値であり;Re(550)は、波長550nmの光に対するフィルムのレターデーション値であり;Re(630)は、波長630nmの光に対するフィルムのレターデーション値である。)
(3)β1値={Re(450)/Rth(450)}/{Re(550)/Rth(550)}
(4)β2値={Re(650)/Rth(650)}/{Re(550)/Rth(550)}
(式中、Re(λ)は、波長λnmの光に対するフィルムのレターデーション値であり;Rth(λ)は、波長λnmの光に対するフィルムの厚さ方向のレターデーション値である。)
【0054】
光学異方性層2は面内にRe値、すなわち遅相軸を有することが好ましく、その角度は、該フィルムの長手、もしくは幅方向に対し、平均値は2°以下であることが好ましく、1°以下であることがさらに好ましく、0.5°以下であることが最も好ましい。遅相軸角度の平均値の方向を遅相軸の平均方向と定義する。また、遅相軸角度の標準偏差は1.5°以下であることが好ましく、0.8°以下であることがにさら好ましく、0.4°以下であることが最も好ましい。光学異方性層2の面内における遅相軸の角度は、該光学異方性層2の長手、もしくは幅方向を基準線(0°)とし、遅相軸と基準線のなす角度で定義する。
光学異方性層2は、光透過率が80%以上であることが好ましく、60×10-122/N以下の光弾性係数を有することが好ましい。
【0055】
光学補償シートを使用した透過型液晶表示装置において、通電後時間が経過すると画面周辺部に「額縁状の表示ムラ」が発生することがある。このムラは、画面周辺部の透過率の上昇によるものであり、特に黒表示時において顕著となる。透過型液晶表示装置では、バックライトから発熱しており、しかも液晶セル面内で温度分布が生じる。この温度分布により光学補償シートの光学特性(レターデーション値、遅相軸の角度)が変化することが「額縁状の表示ムラ」の発生原因である。光学補償シートの光学特性の変化は、温度上昇による光学補償シートの膨張または収縮が液晶セルまたは偏光板との粘着により抑制されるために、光学補償シートに弾性変形が生じることに起因する。
透過型液晶表示装置に生じる「額縁状の表示ムラ」を抑制するために、光学異方性層2には、熱伝導率が高いポリマーフィルムを使用することが好ましい。熱伝導率が高いポリマーの例には、セルロースアセテート(熱伝導率(以下同様):0.22W/(m・K))のようなセルロース系ポリマー、ポリカーボネート(0.19W/(m・K))のようなポリエステル系ポリマーおよびノルボルネン系ポリマー(0.20W/(m・K))のような環状オレフィンポリマーが含まれる。
市販のポリマー、例えば、市販のノルボルネン系ポリマー(アートン、JSR(株)製;ゼオノア、日本ゼオン(株)製、ゼオネックス;日本ゼオン(株)製)を用いてもよい。ポリカーボネート系コポリマーについては、特開平10−176046号および特開2001−253960号の各公報に記載がある。
【0056】
上記のような観点から光学異方性層2としては、セルロース系ポリマーが好ましく、セルロースエステルがより好ましく、セルロースの低級脂肪酸エステルがさらに好ましい。低級脂肪酸とは、炭素原子数が6以下の脂肪酸を意味する。炭素原子数は、2(セルロースアセテート)、3(セルロースプロピオネート)または4(セルロースブチレート)であることが好ましい。セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートのような混合脂肪酸エステルを用いてもよい。
セルロースアセテート(セルロースジアセテート、セルローストリアセテート)が特に好ましい。酢化度が59.0乃至61.5%であるセルローストリアセテートが最も好ましい。酢化度とは、セルロース単位質量当たりの結合酢酸量を意味する。酢化度は、ASTM:D−817−91(セルロースアセテート等の試験法)におけるアセチル化度の測定および計算に従う。
ポリマーの粘度平均重合度(DP)は、250以上であることが好ましく、290以上であることがさらに好ましい。また、ポリマーは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるMm/Mn(Mmは質量平均分子量、Mnは数平均分子量)の分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なMm/Mnの値は、1.00乃至1.70であることが好ましく、1.30乃至1.65であることがさらに好ましく、1.40乃至1.60であることが最も好ましい。
【0057】
ポリマーフィルムのレターデーションを調整するため、少なくとも二つの芳香族環を有する芳香族化合物をレターデーション上昇剤として使用することができる。
ポリマーフィルムとしてセルロースアセテートフィルムを用いる場合、芳香族化合物は、セルロースアセテート100質量部に対して、0.01乃至20質量部の範囲で使用する。芳香族化合物は、セルロースアセテート100質量部に対して、0.05乃至15質量部の範囲で使用することが好ましく、0.1乃至10質量部の範囲で使用することがさらに好ましい。二種類以上の芳香族化合物を併用してもよい。
芳香族化合物の芳香族環には、芳香族炭化水素環に加えて、芳香族性ヘテロ環を含む。レターデーション上昇剤の分子量は、300乃至800であることが好ましい。
レターデーション上昇剤については、特開2000−111914号、同2000−275434号、同2001−166144号の各公報および国際公開第00/02619号パンフレットに記載されている。
【0058】
ソルベントキャスト法によりポリマーフィルム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。有機溶媒は、炭素原子数が2乃至12のエーテル、炭素原子数が3乃至12のケトン、炭素原子数が2乃至12のエステルおよび炭素原子数が1乃至6のハロゲン化炭化水素から選ばれる溶媒を含むことが好ましい。
エーテル、ケトンおよびエステルは、環状構造を有していてもよい。エーテル、ケトンおよびエステルの官能基(すなわち、−O−、−CO−および−COO−)のいずれかを二つ以上有する化合物も、有機溶媒として用いることができる。有機溶媒は、アルコール性ヒドロキシル基のような他の官能基を有していてもよい。
【0059】
エーテルの例には、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、アニソールおよびフェネトールが含まれる。ケトンの例には、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノンおよびメチルシクロヘキサノンが含まれる。エステルの例には、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテートおよびペンチルアセテートが含まれる。二種類以上の官能基を有する有機溶媒の例には、2−エトキシエチルアセテート、2−メトキシエタノールおよび2−ブトキシエタノールが含まれる。ハロゲン化炭化水素の炭素原子数は、1または2であることが好ましく、1であることが最も好ましい。ハロゲン化炭化水素のハロゲンは、塩素であることが好ましい。ハロゲン化炭化水素の水素原子が、ハロゲンに置換されている割合は、25乃至75モル%であることが好ましく、30乃至70モル%であることがより好ましく、35乃至65モル%であることがさらに好ましく、40乃至60モル%であることが最も好ましい。メチレンクロリドが、代表的なハロゲン化炭化水素である。
二種類以上の有機溶媒を混合して用いてもよい。
【0060】
一般的な方法でポリマー溶液を調製できる。一般的な方法とは、0℃以上の温度(常温または高温)で、処理することを意味する。溶液の調製は、通常のソルベントキャスト法におけるドープの調製方法および装置を用いて実施することができる。なお、一般的な方法の場合は、有機溶媒としてハロゲン化炭化水素(特にメチレンクロリド)を用いることが好ましい。ポリマーの量は、得られる溶液中に10乃至40質量%含まれるように調整する。ポリマーの量は、10乃至30質量%であることがさらに好ましい。有機溶媒(主溶媒)中には、後述する任意の添加剤を添加しておいてもよい。溶液は、常温(0乃至40℃)でポリマーと有機溶媒とを攪拌することにより調製することができる。高濃度の溶液は、加圧および加熱条件下で攪拌してもよい。具体的には、ポリマーと有機溶媒とを加圧容器に入れて密閉し、加圧下で溶媒の常温における沸点以上、かつ溶媒が沸騰しない範囲の温度に加熱しながら攪拌する。加熱温度は、通常は40℃以上であり、好ましくは60乃至200℃であり、さらに好ましくは80乃至110℃である。
【0061】
各成分は予め粗混合してから容器に入れてもよい。また、順次容器に投入してもよい。容器は攪拌できるように構成されている必要がある。窒素ガス等の不活性気体を注入して容器を加圧することができる。また、加熱による溶媒の蒸気圧の上昇を利用してもよい。あるいは、容器を密閉後、各成分を圧力下で添加してもよい。
加熱する場合、容器の外部より加熱することが好ましい。例えば、ジャケットタイプの加熱装置を用いることができる。また、容器の外部にプレートヒーターを設け、配管して液体を循環させることにより容器全体を加熱することもできる。
容器内部に攪拌翼を設けて、これを用いて攪拌することが好ましい。攪拌翼は、容器の壁付近に達する長さのものが好ましい。攪拌翼の末端には、容器の壁の液膜を更新するため、掻取翼を設けることが好ましい。
容器には、圧力計、温度計等の計器類を設置してもよい。容器内で各成分を溶剤中に溶解する。調製したドープは冷却後容器から取り出すか、あるいは、取り出した後、熱交換器等を用いて冷却する。
【0062】
ポリマー溶液(ドープ)の調製は、冷却溶解法に従い実施してもよい。まず室温近辺の温度(−10〜40℃)で有機溶媒中にポリマーを撹拌しながら徐々に添加される。複数の溶媒を用いる場合は、その添加順は特に限定されない。例えば、主溶媒中にポリマーを添加した後に、他の溶媒(例えばアルコールなどのゲル化溶媒など)を添加してもよいし、逆にゲル化溶媒を予めポリマーに湿らせた後の主溶媒を加えてもよく、不均一溶解の防止に有効である。ポリマーの量は、この混合物中に10〜40質量%含まれるように調整することが好ましい。
ポリマーの量は、10〜30質量%であることがさらに好ましい。さらに、混合物中には後述する任意の添加剤を添加しておいてもよい。
【0063】
次に、混合物は−100〜−10℃(好ましくは−80〜−10℃、さらに好ましくは−50〜−20℃、最も好ましくは−50〜−30℃)に冷却される。冷却は、例えば、ドライアイス・メタノール浴(−75℃)や冷却したジエチレングリコール溶液(−30〜−20℃)中で実施できる。このように冷却すると、ポリマーと有機溶媒の混合物は固化する。冷却速度は、特に限定されないがバッチ式での冷却の場合は、冷却に伴いポリマー溶液の粘度が上がり、冷却効率が劣るために所定の冷却温度に達するために効率よい溶解釜とすることが必要である。
冷却溶解法においては、ポリマー溶液を膨潤させたあと、所定の冷却温度にした冷却装置内を短時間で移送してもよい。冷却速度は、速いほど好ましいが、10000℃/秒が理論的な上限であり、1000℃/秒が技術的な上限であり、そして100℃/秒が実用的な上限である。なお、冷却速度は、冷却を開始する時の温度と最終的な冷却温度との差を冷却を開始してから最終的な冷却温度に達するまでの時間で割った値である。さらに、これを0〜200℃(好ましくは0〜150℃、さらに好ましくは0〜120℃、最も好ましくは0〜50℃)に加温すると、有機溶媒中にポリマーが流動する溶液となる。昇温は、室温中に放置するだけでもよし、温浴中で加温してもよい。
【0064】
以上のようにして、均一な溶液が得られる。なお、溶解が不充分である場合は冷却、加温の操作を繰り返してもよい。溶解が充分であるかどうかは、目視により溶液の外観を観察するだけで判断することができる。冷却溶解法においては、冷却時の結露による水分混入を避けるため、密閉容器を用いることが望ましい。また、冷却加温操作において、冷却時に加圧し、加温時の減圧すると、溶解時間を短縮することができる。加圧および減圧を実施するためには、耐圧性容器を用いることが望ましい。
なお、セルロースアセテート(酢化度:60.9%、粘度平均重合度:299)を冷却溶解法によりメチルアセテート中に溶解した20質量%の溶液は、示差走査熱量測定(DSC)によると、33℃近傍にゾル状態とゲル状態との疑似相転移点が存在し、この温度以下では均一なゲル状態となる。従って、この溶液は疑似相転移温度以上、好ましくはゲル相転移温度プラス10℃程度の温度で保存する必要がある。ただし、この疑似相転移温度は、セルロースアセテートの酢化度、粘度平均重合度、溶液濃度や使用する有機溶媒により異なる。
【0065】
調製したポリマー溶液(ドープ)から、ソルベントキャスト法によりポリマーフィルムを製造する。またドープに、前記のレターデーション上昇剤を添加することが好ましい。ドープは、ドラムまた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10乃至40%、より好ましくは15乃至35%となるように濃度を調整することが好ましい。ドラムまたはバンドの表面は、鏡面状態に仕上げておくことが好ましい。ソルベントキャスト法における流延および乾燥方法については、米国特許第2336310号、同第2367603号、同第492078号、同第2492977号、同第2492978号、同第2607704号、同第2739069号、同第2739070号、英国特許第640731号、同第736892号の各明細書、特公昭45−4554号、同49−5614号、特開昭60−176834号、同60−203430号、同62−115035号の各公報に記載がある。ドープは、表面温度が40℃以下のドラムまた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またはバンドから剥ぎ取り、さらに100から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、流延時のドラムまた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。
【0066】
複数のポリマー溶液を流延するか、単一の素材を複数の流延口で同時に流延(共流延)してもよい。複数のポリマー溶液を流延する場合、支持体の進行方向に間隔を置いて設けた複数の流延口からポリマーを含む溶液をそれぞれ流延させて積層させながらフィルムを作製することができる(特開昭61−158414号、特開平1−122419号、同11−198285号の各公報記載)。また、2つの流延口からポリマー溶液を流延することによってもフィルムを製造できる(特公昭60−27562号、特開昭61−94724号、同61−947245号、同61−104813号、同61−158413号、特開平6−134933号の各公報記載)。さらに、高粘度ポリマー溶液の流れを低粘度のポリマー溶液で包み込み、その高・低粘度のポリマー溶液を同時に押出すポリマーフィルム流延方法(特開昭56−162617号公報記載)も採用できる。
二個の流延口を用いて、第一の流延口により支持体に成型したフィルムを剥ぎ取り、支持体面に接していた側に第二の流延を行なうことでより、フィルムを作製する方法(特公昭44−20235号公報記載)も実施できる。複数のポリマー溶液ポリマー溶液は、同一の溶液でもよい。複数のポリマー層に異なる機能を持たせるためには、その機能に応じたポリマー溶液を、それぞれの流延口から押出せばよい。
【0067】
ポリマー溶液は、他の機能層(例:接着層、染料層、帯電防止層、アンチハレーション層、UV吸収層、偏光層)の塗布液と同時に流延することもできる。
従来の単層液では、必要なフィルム厚さにするためには高濃度で高粘度のポリマー溶液を押出すことが必要である。その場合、ポリマー溶液の安定性が悪くて固形物が発生し、ブツ故障となったり、平面性が不良であったりして問題となることが多かった。この解決として、複数のポリマー溶液を流延口から流延することにより、高粘度の溶液を同時に支持体上に押出すことができ、平面性も良化し優れた面状のフィルムが作製できる。さらに、濃厚なポリマー溶液を用いることで乾燥負荷の低減化が達成でき、さらに、フィルムの生産スピードを高めることができる。
【0068】
ポリマーフィルムには、機械的物性を改良するため、または乾燥速度を向上するために、可塑剤を添加することができる。可塑剤としては、リン酸エステルまたはカルボン酸エステルが用いられる。リン酸エステルの例には、トリフェニルホスフェート(TPP)およびトリクレジルホスフェート(TCP)が含まれる。カルボン酸エステルとしては、フタル酸エステルおよびクエン酸エステルが代表的である。フタル酸エステルの例には、ジメチルフタレート(DMP)、ジエチルフタレート(DEP)、ジブチルフタレート(DBP)、ジオクチルフタレート(DOP)、ジフェニルフタレート(DPP)およびジエチルヘキシルフタレート(DEHP)が含まれる。クエン酸エステルの例には、O−アセチルクエン酸トリエチル(OACTE)およびO−アセチルクエン酸トリブチル(OACTB)が含まれる。その他のカルボン酸エステルの例には、オレイン酸ブチル、リシノール酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチル、種々のトリメリット酸エステルが含まれる。フタル酸エステル系可塑剤(DMP、DEP、DBP、DOP、DPP、DEHP)が好ましく用いられる。DEPおよびDPPが特に好ましい。
可塑剤の添加量は、ポリマーの量の0.1乃至25質量%であることが好ましく、1乃至20質量%であることがさらに好ましく、3乃至15質量%であることが最も好ましい。
【0069】
ポリマーフィルムには、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)を添加してもよい。劣化防止剤については、特開平3−199201号、同5−1907073号、同5−194789号、同5−271471号、同6−107854号の各公報に記載がある。劣化防止剤の添加量は、調製する溶液(ドープ)の0.01乃至1質量%であることが好ましく、0.01乃至0.2質量%であることがさらに好ましい。添加量が0.01質量%未満であると、劣化防止剤の効果がほとんど認められない。添加量が1質量%を越えると、フィルム表面への劣化防止剤のブリードアウト(滲み出し)が認められる場合がある。特に好ましい劣化防止剤は、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)およびトリベンジルアミン(TBA)である。
【0070】
作製したポリマーフィルムは、さらに延伸処理によりレターデーションを調整することができる。延伸倍率は、3乃至100%であることが好ましい。延伸後のポリマーフィルムの厚さは、20乃至200μmであることが好ましく、30乃至100μmであることがさらに好ましい。延伸処理の条件を調整することにより、光学補償シートの遅相軸の角度の標準偏差を小さくすることができる。延伸処理は、テンターを用いて実施できる。ソルベントキャスト法により作製したフィルムに、テンターを用いて横延伸を実施する際に、延伸後のフィルムの状態を制御することにより、フィルム遅相軸角度の標準偏差を小さくすることができる。具体的には、テンターを用いてレターデーション値を調整する延伸処理を行い、そして延伸直後のポリマーフィルムを最大延伸倍率から最大延伸倍率の1/2の延伸倍率の間の延伸倍率で、フィルムのガラス転移温度近傍で保持することで、遅相軸角度の標準偏差を小さくすることができる。この保持の際のフィルムの温度をガラス転移温度よりも低い温度で行うと、標準偏差が大きくなってしまう。
また、ロール間にて縦延伸を行う際に、ロール間距離を広くすることによっても、遅相軸の標準偏差を小さくできる。
【0071】
ポリマーフィルムを、光学補償シートの透明支持体としての機能に加えて、偏光膜の透明保護膜としても機能させる場合、ポリマーフィルムを表面処理することが好ましい。
表面処理としては、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、酸処理、アルカリ処理または紫外線照射処理を実施する。酸処理またはアルカリ処理を実施することが好ましく、アルカリ処理を実施することがさらに好ましい。ポリマーがセルロースアセテートである場合、酸処理またはアルカリ処理は、セルロースアセテートに対するケン化処理として実施される。
【0072】
[光拡散層]
本発明では、視認側表面に光拡散層を用いることで、視角による輝度変化を抑制し、さらに均一性を向上させることが利用される。
光拡散は、例えば透光性樹脂中に透光性微粒子を含むことで実現され、透光性微粒子のサイズ、屈折率および複数粒子種の混合によりそれらが複合的に機能することで光拡散の強度(ヘイズ)や角度依存性(プロファイル)、表面散乱/内部散乱比率が調整される。本発明の例では、1種類の粒子を用いるほかに、2種類以上の粒径およびまたは材質の透光性微粒子を用いることが好ましい。好ましい態様の例としては、図1に示したように、二種類の透光性微粒子を含む場合であり、例えば第1の透光性微粒子を架橋ポリスチレンビーズ(平均粒子径:3.5μm、屈折率:1.61)で構成し、第2の透光性微粒子をシリカ微粒子(平均粒子径:1.0μm、屈折率:1.51)で構成することができる。
光拡散機能は、透光性微粒子と、光拡散層全体を構成する透光性樹脂との屈折率差(光拡散層の屈折率調整のために無機微粒子、等を添加した場合は、その光拡散層の光学的な平均屈折率と透光性微粒子との屈折率差)によって得られる。屈折率の差は、0.03乃至0.30であることが好ましく、0.06乃至0.25であることがさらに好ましく、0.09乃至0.20であることが最も好ましい。
第1の透光性微粒子(大きい方の粒子)の粒径分布のピークは、2.5乃至10μmの範囲にあることが好ましい。第2の透光性微粒子(小さい方の粒子)の粒径分布のピークは、0.5乃至3.5μmの範囲にあることが好ましい。好ましい粒径分布は、最頻粒子径が異なる二種類の微粒子群を混合することにより容易に実現できる。
【0073】
第2の透光性微粒子(小さい方の粒子)により、最適な光散乱の角度分布を得ることができる。表示品位を上げる(視野特性改善)ためには、ある程度入射した光を拡散させることが必要である。拡散効果が大きければ大きい程、視角特性は向上する。しかし、表示品位という点で正面の明るさを維持するためには、できる限り透過率を高めることが必要である。粒径のピークを0.5μm以上に調整することにより、後方散乱を小さくして、明るさの減少を抑制することができる。また、粒径のピークを2.0μm以下とすることより、大きな散乱効果が得られ、視角特性が改善される。第2の透光性微粒子(小さい方の粒子)の粒径分布のピークは、0.6乃至1.8μmの範囲であることがさらに好ましく、0.7乃至1.6μmの範囲であることが最も好ましい。
【0074】
第1の透光性微粒子(大きい方の粒子)により、最適な表面散乱を得ることができる。表示品位を改善するためには、適切な表面散乱によって、外光の写り込みを防止することも重要である。そのために、第1の透光性微粒子(大きい方の粒子)の粒径分布のピークを、2.5乃至10μmの範囲に調整する。
表面のヘイズ値が低いほど、外光によるコントラスト低下が小さくなり明瞭なディスプレイ表示を得ることができる。ただし、ヘイズ値が低すぎると、映り込みが大きくなるため、最外層(視認側)に低屈折率層を設けたり、低反射率化する等が必要となる。
表面ヘイズ値を制御するには、第1の透光性微粒子(大きい方の粒子)により樹脂層表面に適度な凹凸を設けることが好ましい。ヘイズ値(曇価)は、JIS−K−7136に準じ、村上色彩技術研究所製HR−100を用いて測定できる。
粒子径を2.5μm以下とした場合、所望の表面凸凹を設けるためには、層の厚みを薄くせざるをえず、膜強度との両立が難しい。一方、10.0μm以上とした場合は、混合粒子の質量が大きくなり、塗布液中での沈降しやすくなるため、好ましくない。また、表面凸凹も大きくなり、写り込みは抑えられるが、著しく白化し逆に表示品位を落とすことになる。第1の透光性微粒子(大きい方の粒子)の粒径分布のピークは、2.7μm乃至9.0μmが好ましく、3.0μm乃至8.0μmが最も好ましい。
【0075】
以上のように、微粒子の粒径としては、平均粒径よりも最頻(モード)粒径の方が重要である。本明細書において、最頻粒径とは、微粒子を粒子径(0.1μm単位)で分類し、最大数の微粒子が分類される粒子径を意味する。以下に(実施例を含め)述べる微粒子の粒径は、最頻粒径を意味する。
表面凸凹は、平均表面粗さ(Ra)として0.5μm以下であることが好ましく、0.3μm以下であることがさらに好ましく、0.2μm以下であることが最も好ましい。
【0076】
光拡散層のヘイズ値、特に透過光の拡散に寄与が大きい内部散乱ヘイズは、視野角改良効果と強い相関関係がある。
バックライトから出射された光が視認側の偏光板表面に設置された光拡散層で拡散されることにより、視野角特性が改善される。拡散されすぎると、後方散乱が大きくなり、正面輝度が減少する。あるいは、散乱が大きすぎて画像鮮明性が劣化する問題が生じる。従って、光拡散層の内部散乱ヘイズは、45%以上80%以下が好ましく、45%以上70%以下がより好ましく、45%以上60%以下が特に好ましい。
内部散乱ヘイズを上昇させる方法としては、粒径が0.5μm乃至3.5μmである粒子濃度を上げる、もしくは膜厚を厚くする、さらには粒子と樹脂との屈折率差を上げるなどの方法がある。
【0077】
透光性微粒子は、プラスチックビーズが好適である。透明度が高いプラスチックを用いて、透光性樹脂との屈折率差を前記のように調整することが望ましい。プラスチックビーズには、アクリル−スチレン共重合体ビーズ(屈折率:1.55)、メラミン樹脂ビーズ(屈折率:1.57)、架橋アクリル樹脂ビーズ(屈折率:1.49)、ポリカーボネートビーズ(屈折率:1.57)、ポリスチレンビーズ(屈折率:1.60)、架橋ポリスチレンビーズ(屈折率:1.61)およびポリ塩化ビニルビーズ(屈折率:1.60)が含まれる。第1の透光性微粒子としては(大きな方の粒子)の例としては、総研化学製 MX300(架橋PMMA 3μm)、MX500(架橋PMMA 5μm)、MX800(架橋PMMA 8μm)、SX350H(架橋ポリスチレン 3.5μm)、SX500H(架橋ポリスチレン 5.0μm)、積水化学製 SBX−8(架橋ポリスチレン 8.0μm)、SBX−6(架橋ポリスチレン 6.0μm)、また、第2の透光性微粒子としては(小さい方の粒子)の例としては、総研化学製 MX130(架橋PMMA 1.3μm)、SX130H(架橋ポリスチレン 1.3μm)等が挙げられるが、本発明の範囲であれば、これに限るものではない。
透光性樹脂として無機微粒子を用いてもよい。無機微粒子の例には、シリカビーズ(屈折率:1.44)およびアルミナビーズ(屈折率:1.63)が含まれる。
透光性微粒子は、透光性樹脂100質量部に対して5乃至30質量部を用いることが好ましい。
【0078】
透光性微粒子は、樹脂組成物(透光性樹脂)中で沈降しやすい。沈降防止のために、無機フィラー(例:シリカ)を添加してもよい。なお、無機フィラーは、塗膜の透明性に悪影響を与える場合がある。従って、塗膜の透明性を損なわないために、無機フィラーの粒径を0.5μm以下として、添加量を透光性樹脂に対して0.1質量%未満にすることが望ましい。
【0079】
本発明における、表示品位を上げる(視角特性改善)ためには、ゴニオフォトメーターの散乱光プロファイルの出射角0°の光強度に対する30°の散乱光強度は特定の範囲内にするのが特に好ましい。ゴニオフォトメーターの散乱光プロファイルの出射角0°の光強度に対する30°の散乱光強度は、0.05〜0.3%であることが好ましく、0.07〜0.2%であることがより好ましく、0.09〜0.16%であることが特に好ましい。上記の内部ヘイズの好ましい範囲と同時に満たすことが更に好ましい。
【0080】
本発明の偏光板の表面散乱起因のヘイズ(表面ヘイズ)は、映り込み低減と白茶け感低減の両立の観点から、0.1〜30%であり、10%以下が好ましく、5%以下が特に好ましい。外光による白茶け感低減を重視するのであれば、4%以下が好ましく、2%以下が更に好ましい。表面ヘイズを低減すると映り込みが大きくなるため、低屈折率層を設け、5度入射における積分反射率の450nmから650nmまでの波長領域での平均値を3.0%以下にすることが好ましく、2.0%以下がより好ましく、最も好ましくは1.0%以下である。本発明における、表示品位を上げる(視角特性改善)ことに関しては、前述の内部散乱性の調整が必要であるが、同時に表面ヘイズおよび/または反射率を好適な範囲にすることで、明室下でのコントラストが改善され、最も好ましい効果を発現できる。光拡散層に用いる透光性樹脂は、紫外線または電子線によって硬化する樹脂であることが好ましい。熱硬化型樹脂を用いることもできる。樹脂に、熱可塑性樹脂と溶剤を混合してもよい。
【0081】
透光性樹脂としては、主として紫外線・電子線によって硬化する樹脂、即ち、電離放射線硬化型樹脂、電離放射線硬化型樹脂に熱可塑性樹脂と溶剤を混合したもの、熱硬化型樹脂の3種類が使用される。ハードコート性を付与するためには、電離放射線硬化型樹脂が主成分であることが好ましい。光拡散層の厚さは通常1.5μm〜30μm、好ましくは3μm〜20μmとすると良い。光拡散層がハードコート層としての機能を兼ねる場合が一般的であるが、光拡散層の厚さが1.5μmよりも薄くなると、ハードコート性が十分でなくなる方向であり、一方、30μmよりも厚くなると、カールや脆性の点で好ましくない方向である。透光性樹脂の屈折率は、低屈折率層を設ける場合は、好ましくは1.46〜2.00であり、より好ましくは1.48〜1.90であり、更に好ましくは1.50〜1.80である。なお、透光性樹脂の屈折率は、透光性微粒子を含まずに測定した光拡散層平均の値である。光拡散層の屈折率が小さすぎると反射防止性が低下する。大きすぎると、反射光の色味が強くなり、好ましくない方向である。この点から上記範囲が好ましい。光拡散層の屈折率の設定は、反射防止性と反射光色味の点から所望の値に設定する。透光性樹脂は、飽和炭化水素またはポリエーテルを主鎖として有するポリマーをバインダーとして含むことが好ましい。ポリマーは、飽和炭化水素を主鎖として有することがさらに好ましい。また、ポリマーは架橋していることが好ましい。飽和炭化水素を主鎖として有するポリマーは、エチレン性不飽和モノマーの重合反応により得ることが好ましい。架橋しているポリマーを得るためには、二個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーを用いることが好ましい。
【0082】
二個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーの例には、多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル(例:エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ジクロロヘキサンジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート)、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,3,5−シクロヘキサントリオールトリメタクリレート、ポリウレタンポリアクリレート、ポリエステルポリアクリレート)、ビニルベンゼンの誘導体(例:1,4−ジビニルベンゼン、4−ビニル安息香酸−2 −アクリロイルエチルエステル、1,4−ジビニルシクロヘキサノン)、ビニルスルホン(例:ジビニルスルホン)、アクリルアミド(例:メチレンビスアクリルアミド)およびメタクリルアミドが含まれる。5官能以上のアクリレートが、膜硬度、すなわち耐傷性が優れた層を形成できるため好ましい。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との混合物が市販されており、特に好ましく用いられる。
エチレン性不飽和基を有するモノマーは、各種の重合開始剤その他添加剤と共に溶剤に溶解、塗布、乾燥後、電離放射線または熱による重合反応により硬化することができる。
【0083】
二個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーの使用に代えて、またはそれに加えて、架橋性基の反応により、架橋構造をバインダーに導入してもよい。架橋性官能基の例には、イソシアナート基、エポキシ基、アジリジン基、オキサゾリン基、アルデヒド基、カルボニル基、ヒドラジン基、カルボキシル基、メチロール基および活性メチレン基が含まれる。ビニルスルホン酸、酸無水物、シアノアクリレート誘導体、メラミン、エーテル化メチロール、エステル、ウレタン、金属アルコキシド(例:テトラメトキシシラン)も、架橋構造を導入するためのモノマーとして利用できる。ブロックイソシアナート基のように、分解反応の結果として架橋性を示す官能基を用いてもよい。すなわち、架橋性官能基は、そのままでは反応性を示さず、分解の結果、反応性を示してもよい。
架橋性官能基を有するポリマーは、塗布後、加熱することによって架橋構造を形成することができる。
【0084】
透光性樹脂のバインダーは、上記のポリマーに加えて、高屈折率を有するモノマーが共重合したポリマーまたは高屈折率を有する金属酸化物超微粒子から形成することができる。高屈折率モノマーの例には、ビス(4−メタクリロイルチオフェニル)スルフィド、ビニルナフタレン、ビニルフェニルスルフィドおよび4−メタクリロキシフェニル−4’−メトキシフェニルチオエーテルが含まれる。
高屈折率を有する金属酸化物超微粒子の例は、粒径が100nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがさらに好ましい。金属酸化物の金属は、ジルコニウム、チタン、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫またはアンチモンが好ましい。金属酸化物の例には、ZrO2、TiO2、Al23、In23、ZnO、SnO2、Sb23およびITOが含まれる。ZrO2が特に好ましい。金属酸化物超微粒子の添加量は、透光性樹脂の10乃至90質量%であることが好ましく、20乃至80質量%であることがさらに好ましい。
【0085】
光拡散層は、セルロースアセテートフィルムの上に塗布により形成することが好ましい。通常は、セルロースアセテートフィルムからなる第2透明保護膜の上に、直接塗布により光拡散層を形成できる。第2透明保護膜とは別のセルロースアセテートフィルムの上に光拡散層を形成し、それを第2透明保護膜と接着してもよい。
光拡散層を、セルロースアセテートフィルムの上に形成する場合、光拡散層の塗布液に、セルロースアセテートを溶解する溶媒と、セルロースアセテートを溶解しない溶媒との二種類の溶媒を混合して用いることが特に好ましい。セルロースアセテートを溶解する溶媒(の少なくとも一種類)は、セルロースアセテートを溶解しない溶媒(の少なくとも一種類)よりも高沸点であることがより好ましい。セルロースアセテートを溶解しない溶媒の(数種ある場合は最も高い)沸点と、セルロースアセテートを溶解しない溶媒の(数種ある場合は最も高い)沸点との差は、30℃以上であることがさらに好ましく、40℃以上であることが最も好ましい。
【0086】
セルロースアセテートを溶解する溶媒の例には、炭素原子数が2乃至12のエーテル(例:ジブチルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、プロピレンオキシド、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、1,3,5−トリオキサン、テトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール)、炭素原子数が3乃至12のケトン(例:アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン)、炭素原子数が1乃至12のエステル(例:エチルホルメート、プロピルホルメート、n−ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、n−ペンチルアセテート、メチルプロピオネート、エチルプロピオネート、γ−プチロラクトン)、2種類以上の官能基を有する有機溶媒(例:メチル2−メトキシアセテート、メチル2−エトキシアセテート、エチル2−エトキシアセテート、エチル2−エトキシプロピオネート、2−メトキシエタノール、2−プロポキシエタノール、2−ブトキシエタノール、1,2−ジアセトキシアセトン、アセチルアセトン、ジアセトンアルコール、メチルアセトアセテート、エチルアセトアセテート)が含まれる。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
【0087】
セルロースアセテートを溶解しない溶媒の例には、アルコール(例:メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノール、1−ペンタノール、2−メチル−2−ブタノール、シクロヘキサノール)、エステル(例:イソブチルアセテート)、ケトン(例:メチルイソブチルケトン、2−オクタノン、2−ペンタノン、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ペンタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン)、トルエンが含まれる。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
セルロースアセテートを溶解する溶媒の総量(A)とセルロースアセテートを溶解しない溶媒の総量(B)との質量比(A/B)は、5/95乃至50/50が好ましく、10/90乃至40/60がさらに好ましく、15/85乃至30/70が最も好ましい。
【0088】
光拡散層は、塗布液の塗布後、電子線または紫外線の照射によって硬化することが好ましい。
電子線硬化の場合には、電子線加速器から放出される電子線が使用できる。電子線エネルギーは、50乃至1000KeVが好ましく、100乃至300KeVがさらに好ましい。電子線加速器としては、コックロフワルトン型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型あるいは高周波型を用いることができる。紫外線硬化の場合、紫外線光源として、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアークあるいはメタルハライドランプが利用できる。
【0089】
[低屈折率層]
本発明では、前記に記載した範囲の光拡散層を少なくとも1層設けることで、本発明の目的を達成することができるが、さらに最外層にこれに隣接する層の屈折率よりも低い屈折率の層を適切な膜厚で塗設することにより、反射防止性能が得られ、外光の映り込みが抑えられ、明室環境下でのコントラストを上げることができるため、画像表示装置としてはより好ましいものとなる。
【0090】
低屈折率層を形成する素材について以下に説明する。
本発明の低屈折率層は、含フッ素化合物を主成分としてなる硬化性組成物、又は分子内に複数個の結合性基を有するモノマーと低屈折率の粒子を含有する硬化組成物を塗布硬化して、屈折率が1.20〜1.50の範囲に調節したものである。1.25〜1.45が好ましく。1.30〜1.40が更に好ましい。
好ましい硬化物組成の態様としては、(1)架橋性若しくは重合性の官能基を有する含フッ素ポリマーを含有する組成物、(2)含フッ素のオルガノシラン材料の加水分解縮合物を主成分とする組成物、(3)2個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーと中空構造を有する無機微粒子を含有する組成物、これにより、フッ化マグネシウムやフッ化カルシウムを用いた低屈折率層に比べ、最外層として用いても耐擦傷性に優れた光学フィルムが得られる。硬化した低屈折率層表面の動摩擦係数は、好ましくは0.03〜0.15、水に対する接触角は好ましくは90〜120度である。
【0091】
(1)架橋性若しくは重合性の官能基を有する含フッ素化合物
架橋性若しくは重合性の官能基を有する含フッ素化合物としては、含フッ素モノマーと架橋性または重合性の官能基を有するモノマーの共重合体を挙げることができる。含フッ素モノマーとしては、例えばフルオロオレフィン類(例えばフルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール等)、(メタ)アクリル酸の部分または完全フッ素化アルキルエステル誘導体類(例えばビスコート6FM(大阪有機化学製)やM−2020(ダイキン製)等)、完全または部分フッ素化ビニルエーテル類等である。
【0092】
架橋性基付与のためのモノマーとしては、1つの態様としては、グリシジルメタクリレートのように分子内にあらかじめ架橋性官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーを挙げることができる。又別の態様としては、水酸基等の官能基を有するモノマーを用い含フッ素共重合体を合成後、さらにそれら置換基を修飾して架橋性若しくは重合性の官能基を導入するモノマーを使用する方法である。これらモノマーとしては、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホン酸基等を有する(メタ)アクリレートモノマー(例えば(メタ)アクリル酸、メチロール(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アリルアクリレート等)が挙げられる。後者の態様は特開平10−25388号公報および特開平10−147739号公報により開示されている。
【0093】
上記含フッ素共重合体には、溶解性、分散性、塗布性、防汚性、帯電防止性などの観点から、適宜共重合可能な成分を含むことができる。特に防汚性・滑り性付与のためには、シリコーンを導入することが好ましく、主鎖にも側鎖にも導入することができる。
主鎖へのポリシロキサン部分構造導入方法は、例えば特開平6−93100号公報に記載のアゾ基含有ポリシロキサンアミド(市販のものではVPS-0501、1001(商品名;ワコー純薬工業(株)社製))等のポリマー型開始剤を用いる方法が挙げられる。また、側鎖に導入する方法は、例えばJ.Appl.Polym.Sci.2000,78,1955、特開昭56−28219号公報等に記載のごとく、反応性基を片末端に有するポリシロキサン(例えばサイラプレーンシリーズ(チッソ株式会社製)など)を高分子反応によって導入する方法、ポリシロキサン含有シリコンマクロマーを重合させる方法によって合成することができ、どちらの方法も好ましく用いることができる。
【0094】
上記のポリマーに対しては特開2000−17028号公報に記載のごとく適宜重合性不飽和基を有する硬化剤を併用してもよい。また、特開2002−145952号に記載のごとく含フッ素の多官能の重合性不飽和基を有する化合物との併用も好ましい。多官能の重合性不飽和基を有する化合物の例としては、上記の2個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーを挙げることができる。また、特開2004−170901号公報に記載のオルガノランの加水分解縮合物も好ましく、特に(メタ)アクリロイル基を含有するオルガノシランの加水分解縮合物が好ましい。
これら化合物は、特にポリマー本体に重合性不飽和基を有する化合物を用いた場合に耐擦傷性改良に対する併用効果が大きく好ましい。
【0095】
ポリマー自身が単独で十分な硬化性を有しない場合には、架橋性化合物を配合することにより、必要な硬化性を付与することができる。例えばポリマー本体に水酸基含有する場合には、各種アミノ化合物を硬化剤として用いることが好ましい。架橋性化合物として用いられるアミノ化合物は、例えば、ヒドロキシアルキルアミノ基及びアルコキシアルキルアミノ基のいずれか一方又は両方を合計で2個以上含有する化合物であり、具体的には、例えば、メラミン系化合物、尿素系化合物、ベンゾグアナミン系化合物、グリコールウリル系化合物等を挙げることができる。これら化合物の硬化には、有機酸又はその塩を用いるのが好ましい。
【0096】
これら含フッ素ポリマーの具体例は、特開2003−222702号公報、特開2003−183322号公報等に記載されている。
【0097】
(2)含フッ素のオルガノシラン材料の加水分解縮合物
含フッ素のオルガノシラン化合物の加水分解縮合物を主成分とする組成物も屈折率が低く、塗膜表面の硬度が高く好ましい。フッ素化アルキル基に対して片末端又は両末端に加水分解性のシラノールを含有する化合物とテトラアルコキシシランの縮合物が好ましい。具体的組成物は、特開2002−265866号公報、317152号公報に記載されている。
【0098】
(3)2個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーと中空構造を有する無機微粒子を含有する組成物
更に別の好ましい態様として、低屈折率の粒子とバインダーからなる低屈折率層が挙げられる。低屈折率粒子としては、有機でも無機でも良いが、内部に空孔を有する粒子が好ましい。中空粒子の具体例は、特開2002−79616号公報に記載のシリカ系粒子に記載されている。粒子屈折率は1.15〜1.40が好ましく、1.20〜1.30が更に好ましい。バインダーとしては、上記光拡散層の頁で述べた二個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーを挙げることができる。
【0099】
本発明の低屈折率層には、上記の光散乱層の頁で述べた重合開始剤を添加することが好ましい。ラジカル重合性化合物を含有する場合には、該化合物に対して1〜10質量部、好ましくは1〜5質量部の重合開始剤を使用できる。
【0100】
本発明の低屈折層には、無機粒子を併用することができる。耐擦傷性を付与するために、低屈折率層の厚みの15%〜150%、好ましくは30%〜100%、更に好ましくは45%〜60%の粒径を有する微粒子を使用することができる。
【0101】
本発明の低屈折率層には、防汚性、耐水性、耐薬品性、滑り性等の特性を付与する目的で、公知のポリシロキサン系あるいはフッ素系の防汚剤、滑り剤等を適宜添加することができる。
【0102】
本発明の光拡散層を有するフィルムは、トリアセチルセルロース(TAC)あるいはポリエチレンテレフタレート(PET)のいずれかに対して常温常湿で測定した垂直剥離帯電が−200pC(ピコクーロン)/cm2〜+200pC(ピコクーロン)/cm2であることが好ましい。より好ましくは−100pC/cm〜+100pC/cm2であり、さらに好ましくは−50pC/cm2〜+50pC/cm2であり、最も好ましくは0pC/cm2である。ここで、単位のpC(ピコクーロン)は、10-12クーロンである。さらに好ましくは、常温10%RHで測定した垂直剥離帯電が−200pC/cm2〜+200pC/cm2であり、さらに好ましくは−50pC/cm2〜+50pC/cm2であり、最も好ましくは0pC/cm2である。
【0103】
垂直剥離帯電の測定方法は以下の通りである。測定サンプルはあらかじめ測定温度湿度の環境下で2時間以上放置しておく。測定装置は測定サンプルを置く台と相手のフィルムを保持して測定サンプルに上から圧着と剥離を繰り返せるヘッドからなり、このヘッドに帯電量を測定するエレクトロメーターがつながっている。測定する防眩性反射防止フィルムを台に乗せ、ヘッドにTACあるいはPETを装着する。測定部分を除電したのち、ヘッドを測定サンプルに圧着させ剥離させることを繰り返し、1回目の剥離時と5回目の剥離時の帯電の値を読み、これを平均する。サンプルを変えて3サンプルでこれを繰り返し、全てを平均したものを垂直剥離帯電とする。
【0104】
本発明の拡散層を有するフィルムの表面抵抗値は、1×107Ω/□以上1×1015Ω/□以下が好ましく、1×107Ω/□以上1×1014Ω/□以下がより好ましく、1×107Ω/□以上1×1013Ω/□以下が最も好ましい。
表面抵抗値の測定方法はJISに記載されている円電極法である。即ち、電圧印加後、1分後の電流値を読み、表面抵抗値(SR)を求める。
【0105】
表面抵抗値を下げるには、帯電防止層を設けることが好ましい。好ましい層構成を以下に示す。
・基材フィルム/光拡散層/帯電防止層/低屈折率層
・基材フィルム/帯電防止層/光拡散層/低屈折率層
・基材フィルム/光拡散層(帯電防止層)/低屈折率層
・基材フィルム/光拡散層/中屈折率層(帯電防止層)/高屈折率層/低屈折率層、
・基材フィルム/光拡散層(帯電防止層)/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層、
・基材フィルム/帯電防止層/光拡散層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層、
・基材フィルム/光散乱層/中屈折率層/高屈折率層(帯電防止層)/低屈折率層
なお、低屈折率層がなくても構わないし、また、上記構成に限るものではない。帯電防止層は導電性ポリマー粒子又は金属酸化物微粒子(例えば、ATO、ITO)を含む層であることが好ましく、塗布又は大気圧プラズマ処理等によって設けることができる。防汚層を設ける場合は、上記構成の最上層に設けることができる。
【0106】
また、フィルム硬度を高めるために(耐傷性付与のために)、本発明で記載のハードコート性を持たせた光拡散層を厚くする以外に、さらに、別層として、ハードコート層(本発明の光拡散性があっても、なくても構わない)を少なくとも1層設けることも好ましい。好ましい層構成としては以下の通りである。
・基材フィルム/ハードコート層/光拡散層/低屈折率層
・基材フィルム/光拡散層/ハードコート層/低屈折率層
なお、低屈折率層がなくても構わないし、また、上記構成に限るものではない。さらに、上記帯電防止層を組み合わせることも好ましい
【0107】
本発明の拡散層を有するフィルムの、5度入射における積分反射率の450nmから650nmまでの波長領域での平均値は3.0%以下が好ましく、2.0%以下がより好ましく、最も好ましくは1.0%以下である。
【0108】
[偏光膜]
偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜および染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。ポリマーフィルムの遅相軸と偏光膜の透過軸とは、実質的に平行であることが好ましい。具体的には、遅相軸と透過軸との角度が3°以下になるように配置することが好ましく、2°以下になるように配置することがさらに好ましく、1°以下になるように配置することが最も好ましい。
【0109】
[液晶セル]
本発明は、ベンド配向液晶セルを用いる液晶表示装置において特に効果がある。
ベンド配向液晶セルは、セル中央部の液晶分子がねじれ配向していてもよい。
ベンド配向液晶セルでは、液晶性化合物の屈折率異方性Δnと、液晶セルの液晶層の厚みdとの積(Δn×d)は、輝度と視野角を両立させるために、100乃至2000nmの範囲であることが好ましく、150乃至1700nmの範囲であることがさらに好ましく、500乃至1500nmの範囲であることが最も好ましい。
応答時間を短くするためにセルギャップは小さくすることが好ましい。具体的には10μm以下が好ましく、6μm以下がさらに好ましく、4μm以下であることが最も好ましい。セルギャップを小さくするためには液晶化合物のΔnを大きくすることが好ましい。ただし、Δnを大きくしすぎるとΔnの波長分散が大きくなりすぎ、表示色に影響を与えるため適切な範囲内で大きくすることが好ましい。具体的には0.05乃至0.5が好ましく、0.1乃至0.3がさらに好ましい。
駆動電圧の上限(ノーマリーホワイトモードでは黒表示電圧)は消費出力を抑えるために低くすることが好ましい。またドライバICのコストの観点で、汎用のドライバICで対応できる電圧範囲で駆動できることが好ましい。具体的にはソース配線に入力する信号レベルが15V以下で駆動できることが好ましく、10V以下で駆動できることがさらに好ましい。
液晶分子の配向膜界面でのチルト角は、駆動電圧と輝度を両立させるために、0°〜20°の範囲であることが好ましく、3°乃至15°であることがさらに好ましく、5°乃至10°であることが最も好ましい。
【0110】
アクティブ駆動するために、アモルフャスシリコンTFT、高温ポリシリコンTFT、低温ポリシリコンTFTのいずれを用いることもできる。開口率向上、高精細化、ドライバIC、メモリ回路等をガラス基板上に形成するためには低温ポリシリコンTFTを用いるのが好ましい。
動画表示においてブラー(尾引き)を抑えるために、白表示時に黒表示を挿入する駆動(AM−LCD’01の63頁に記載)を行うことが好ましい。また、バックライトを間欠表示させる表示方法(AM−LCD’01の67頁に記載)も好ましい。
ベンド配向液晶セルは、ノーマリーホワイトモード(NWモード)またはノーマリーブラックモード(NBモード)で用いることができる。
液晶モードとしてはベンド配向モード以外に、TN配向モード、ホモジニアス配向モードなど電圧印加状態でハイブリッド配向をとる液晶モードを使用することができる。
明室および暗室のいずれの環境においても使用できるように、半透過型の表示(AM−LCD’01の55頁に記載)を行ってもよい。
【実施例】
【0111】
<光拡散層の形成>
(透光性微粒子分散液Aの調整)
透光性微粒子として、分散安定剤にマクロモノマーを使用せずに分散重合で得られたアクリル系(PMMA系)架橋微粒子MXS300(綜研化学(株)、架橋剤量5質量%、3.11μm)を使用した。17.5質量部のメチルイソブチルケトンに対してアクリル系架橋微粒子MXS300を7.5質量部加え、回転数5000rpm、分散時間3時間の条件でポリトロン分散を行い、30質量%溶液の透光性微粒子分散液Aを得た。平均粒子径測定はMALVERN製マスターサイザーを用いて、測定溶剤にメチルイソブチルケトンを使用した。平均粒子径は3.4μmであった。
【0112】
(透光性微粒子分散液Bの調整)
透光性微粒子として、シリカ微粒子KEP150(日本触媒(株)、1.56μm)を使用した。17.5質量部のメチルエチルケトンに対してシリカ微粒子KEP150を7.5質量部加え、回転数5000rpm、分散時間3時間の条件でポリトロン分散を行い、30質量%溶液の透光性微粒子分散液Bを得た。平均粒子径測定はMALVERN製マスターサイザーを用いて、測定溶剤にメチルイソブチルケトンを使用した。平均粒子径は1.5μmであった。
【0113】
(透光性微粒子分散液Cの調整)
透光性微粒子として、分散安定剤にマクロモノマーを使用せずに分散重合で得られたアクリル系(PMMA系)架橋微粒子SBX−8(積水化学(株)、8μm)を使用した。17.5質量部のシクロヘキサンに対してSBX−8を7.5質量部加え、回転数5000rpm、分散時間3時間の条件でポリトロン分散を行い、30質量%溶液の透光性微粒子分散液Aを得た。平均粒子径測定はMALVERN製マスターサイザーを用いて、測定溶剤にシクロヘキサンを使用した。平均粒子径は8.0μmであった。
【0114】
(透光性微粒子分散液Dの調整)
透光性微粒子として、分散安定剤にマクロモノマーを使用せずに分散重合で得られたアクリル系(PMMA系)架橋微粒子SX−130(総研化学(株)、1.3μm)を使用した。17.5質量部のシクロヘキサンに対してアクリル系架橋微粒子SX−130を7.5質量部加え、回転数5000rpm、分散時間3時間の条件でポリトロン分散を行い、30質量%溶液の透光性微粒子分散液Aを得た。平均粒子径測定はMALVERN製マスターサイザーを用いて、測定溶剤にシクロヘキサンを使用した。平均粒子径は1.3μmであった。
【0115】
(光拡散層用塗布液の調整)
────────────────────────────────────────
光拡散層用塗布液A
────────────────────────────────────────
DPHA(ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、
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) 31.2質量部
Z7404(ジルコニア微粒子含有ハードコート組成液
:JSR(株)製) 101.3質量部
透光性微粒子分散液A 12.3質量部
透光性微粒子分散液B 28.8質量部
KBM−5103(シランカップリング剤:信越化学工業(株)製) 10.4質量部
メチルエチルケトン 9.4質量部
メチルイソブチルケトン 6.6質量部
────────────────────────────────────────
【0116】
上記組成の光拡散層用塗布液Aを調製した。
光拡散層用塗布液Aを、市販のセルローストリアセテートフィルム(フジタックTD80U、富士写真フイルム(株)製)上に、8.6ml/m2塗布した。溶媒を乾燥後、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、窒素パージ下で照度140mW/cm2、照射量100mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させた。このようにして、光拡散層Aを形成した。
【0117】
──────────────────────────
光拡散層用塗布液B
──────────────────────────
DPHA 31.8質量部
Z7404 101.3質量部
透光性微粒子分散液A 12.3質量部
透光性微粒子分散液B 22.3質量部
KBM−5103 10.6質量部
メチルエチルケトン 13.9質量部
メチルイソブチルケトン 5.9質量部
──────────────────────────
上記組成の光拡散層用塗布液Bを用いて、光拡散層Aと同様にして光拡散層Bを形成し、巻き取った。
【0118】
──────────────────────────
光拡散層用塗布液C
──────────────────────────
DPHA 32.5質量部
Z7404 105.6質量部
透光性微粒子分散液A 12.3質量部
透光性微粒子分散液B 14.4質量部
KBM−5103 10.6質量部
メチルエチルケトン 19.3質量部
メチルイソブチルケトン 5.1質量部
──────────────────────────
上記組成の光拡散層用塗布液Cを用いて、光拡散層Aと同様にして光拡散層Cを形成し、巻き取った。
【0119】
──────────────────────────
光拡散層用塗布液D
──────────────────────────
DPHA 33.2質量部
Z7404 107.9質量部
透光性微粒子分散液A 12.3質量部
透光性微粒子分散液B 6.5質量部
KBM−5103 11.1質量部
メチルエチルケトン 24.8質量部
メチルイソブチルケトン 4.3質量部
──────────────────────────
上記組成の光拡散層用塗布液Dを用いて、光拡散層Aと同様にして光拡散層Dを形成し、巻き取った。
【0120】
──────────────────────────
光拡散層用塗布液E
──────────────────────────
DPHA 33.8質量部
Z7404 109.7質量部
透光性微粒子分散液A 12.3質量部
KBM−5103 11.3質量部
メチルエチルケトン 29.3質量部
メチルイソブチルケトン 3.7質量部
──────────────────────────
上記組成の光拡散層用塗布液Eを用いて、光拡散層Aと同様にして光拡散層Eを形成し、巻き取った。
【0121】
──────────────────────────
光拡散層用塗布液F
──────────────────────────
DPHA 14.8質量部
PET−30 133.1質量部
透光性微粒子分散液C 7.7質量部
透光性微粒子分散液D 18.0質量部
イルガキュアー184 6.0質量部
イルガキュアー907 1.1質量部
FZ2191 0.2質量部
トルエン 133.5質量部
シクロヘキサン 39.2質量部
──────────────────────────
PET−30;日本化薬(株)製(ペンタエリストールトリアクリレート、およびペンタエリストールペンタアクリレートの混合物)
FZ2191;日本ユニカー(株)製(シリコーン系レベリング剤)
上記組成の光拡散層用塗布液Fを用いて、光拡散層Aと同様にして光拡散層Eを形成し、巻き取った。
【0122】
<低屈折率層の形成>
(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質量部、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(KBM5103(商品名);信越化学工業社製)100質量部、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質量部を加え混合したのち、イオン交換水30質量部を加え、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1800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。
【0123】
(低屈折率層用塗布液の調整)
───────────────────────────────────────
低屈折率層用塗布液A
───────────────────────────────────────
JTA−113(熱架橋性の、シリコーン部位含有の含フッ素
ポリマー溶液、屈折率1.44、固形分濃度6質量%、溶剤
メチルエチルケトン:JSR(株)製) 13.0質量部
MEK−ST−L(コロイダルシリカ分散物、シリカMEK−
STの粒子径違い品、平均粒径45nm、固形分濃度30
質量%:日産化学(株)製) 1.3質量部
前記ゾル液 0.6質量部
メチルエチルケトン 5.0質量部
シクロヘキサノン 0.6質量部
───────────────────────────────────────
【0124】
上記組成を添加、攪拌の後、孔径1μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して、低屈折率層用塗布液Aを調製した。この塗布液により形成される層の屈折率は、1.45であった。
【0125】
(分散液A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の調製例4に準じサイズを変更して作成)500質量部に、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製)30質量部、およびジイソプロポキシアルミニウムエチルアセテート1.5質量部を加え混合した後に、イオン交換水9質量部を加えた。60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8質量部を添加した。この分散液500質量部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、圧力20kPaで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。
【0126】
────────────────────────────────────────低屈折率層用塗布液B
────────────────────────────────────────
JTA−113 783.3質量部
分散液A 195質量部(シリカ+表面処理剤固形分として39.0質量部)
MEK−ST−L 30.0質量部
前記ゾル液 17.2質量部
────────────────────────────────────────
【0127】
上記組成物を添加し、塗布液全体の固形分濃度が6質量%になり、シクロヘキサンとメチルエチルケトンの比率が10対90になるようにシクロヘキサン、メチルエチルケトンで希釈して低屈折率用塗布液Bを調製した。この塗布液により形成される層の屈折率は、1.39であった。
【0128】
────────────────────────
低屈折率層用塗布液C
────────────────────────
JTA−113 56.5質量部
MEK−ST−L 5.6質量部
前記ゾル液 1.9質量部
PM980(和光純薬製) 1.7質量部
メチルエチルケトン 31.5質量部
シクロヘキサン 2.8質量部
────────────────────────
この塗布液により形成される層の屈折率は、1.45であった。
【0129】
(分散液Bの調製)
中空シリカ微粒子(CS60 触媒化学工業製、平均粒子径60nm、シェル厚み10nm)、にKBM5103(信越化学製シランカップリング剤)を表面修飾(表面修飾率30wt%対中空シリカ)し、固形分濃度18.2wt%のイソプロピルアルコール分散液とした。
【0130】
────────────────────────────────
低屈折率層用塗布液D
────────────────────────────────
前記ゾル液 1.0質量部
特開平2004−45462号公報記載のP3 7.6質量部
分散液B 7.8質量部
MP−トリアジン(三和ケミカル製) 0.1質量部
RMS−033(gelest製) 2.75質量部
メチルエチルケトン 73.5質量部
シクロヘキサン 7.5質量部
────────────────────────────────
この塗布液により形成される層の屈折率は、1.38であった。
【0131】
JIS−K7136に準じて、測定器(村上色彩技術研究所製、HR−100)を用いて、光拡散層を形成した各フィルムのヘイズを測定した。
また、自動変角光度計GP−5型((株)村上色彩技術研究所製)を用いて、入射光に対してこれらの光拡散性フィルムを垂直に配置し、全方位に渡って散乱光プロファイルを測定した。出射角0°の光強度に対する30°の散乱光強度を求めた。
結果を表1に示す。
【0132】
【表1】


【0133】
[実施例1]
<光学異方性層2の形成>
(セルロースアセテート溶液の調製)
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、セルロースアセテート溶液を調製した。
【0134】
────────────────────────────────────
セルロースアセテート溶液組成
────────────────────────────────────
酢化度60.9%のセルロースアセテート 100.0質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.0質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 4.0質量部
下記の染料 0.0006質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 402.0質量部
メタノール(第2溶媒) 60.0質量部
────────────────────────────────────
【0135】
【化10】


【0136】
(マット剤分散液の調製)
下記の組成物を分散機に投入し、攪拌して各成分を分散し、マット剤分散液を調製した。
【0137】
────────────────────────────────────
マット剤分散液組成
────────────────────────────────────
平均粒径16nmのシリカ粒子(AEROSIL・R972、
:日本アエロジル(株)製) 2.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 76.3質量部
メタノール(第2溶媒) 11.4質量部
セルロースアセテート溶液 10.3質量部
────────────────────────────────────
【0138】
(レターデーション上昇剤溶液の調製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、30℃に加温しながら攪拌して、各成分を溶解し、レターデーション上昇剤溶液を調製した。
【0139】
────────────────────────────────────
レターデーション上昇剤溶液組成
────────────────────────────────────
下記のレターデーション上昇剤 20.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 58.4質量部
メタノール(第2溶媒) 8.7質量部
セルロースアセテート溶液 12.8質量部
────────────────────────────────────
【0140】
【化11】


【0141】
(セルロースアセテートフィルムの作製)
セルロースアセテート溶液94.75質量部、マット剤分散液1.30質量部、レターデーション上昇剤溶液3.95質量部をそれぞれ濾過後に混合し、バンド流延機を用いて流延した。レターデーション上昇剤のセルロースアセテートに対する質量比は4.8%であった。残留溶剤量が30質量%のフィルムをバンドから剥離した。140℃の温度で、フィルムをテンターを用いて28%の延伸倍率で横延伸し、延伸後に延伸倍率を25%に緩め140℃で20秒間保持した。この時最大拡幅点での残留溶剤量は14質量%であった。その後、クリップを外して130℃で45分間乾燥させセルロースアセテートフィルムを製造した。製造されたセルロースアセテートフィルムの残留溶剤量は0.2質量%であり、膜厚は88μmであった。
【0142】
(光学異方性層2の光学特性の測定)
作製したセルロースアセテートフィルムについて、エリプソメーター(M−150、日本分光(株)製)を用い、波長632.8nmの光をフィルム法線方向に入射してReレターデーション値を測定した。Re(0°)=38nmであった。また面内の遅相軸をあおり軸として40°および−40°あおってレターデーション値Re(40°)およびRe(−40°)を測定した。膜厚および遅相軸方向の屈折率nxをパラメータとし、これらの測定値Re(0°)、Re(40°)、Re(−40°)にフィッティングするように進相軸方向の屈折率nyおよび厚み方向の屈折率nzを計算で求め、Rthレターデーション値を決定した。Rth=175nmであった。さらに、波長400nm、550nmの光で、Reレターデーション値を測定した。Re(400nm)/Re(550nm)=1.06であった。したがって、作製したセルロースアセテートフィルムを、以下では、本発明の光学異方性層2として用いた。なお、結果は表2にも示す。
【0143】
(セルロースアセテートフィルムのケン化処理)
作製したセルロースアセテートフィルムの一方の面に、1.5規定水酸化カリウムのイソプロピルアルコール溶液を25ml/m2塗布し、25℃で5秒間放置した後、流水で10秒洗浄し、25℃の空気を吹き付けることでフィルムの表面を乾燥した。このようにして、セルロースアセテートフィルムの一方の表面のみをケン化した。
【0144】
(配向膜の形成)
ケン化処理したセルロースアセテートフィルム(透明支持体)の一方の面に、下記の組成の塗布液を#14のワイヤーバーコーターで24ml/m2塗布した。60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥した。次に、セルロースアセテートフィルムの延伸方向(遅相軸とほぼ一致)と45°の方向に、形成した膜にラビング処理を実施した。
【0145】
────────────────────────────────────
配向膜塗布液組成
────────────────────────────────────
下記の変性ポリビニルアルコール 20質量部
水 360質量部
メタノール 120質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 1.0質量部
────────────────────────────────────
【0146】
【化12】


【0147】
<光学異方性層1の形成>
下記の組成のディスコティック化合物を含む塗布液を上記作製した配向膜上に#3.2のワイヤーバーで連続的に塗布した。塗布液の溶媒の乾燥及びディスコティック化合物の配向熟成のために、100℃の温風で30秒、さらに130℃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1を形成して光学補償シート1を作製した。
【0148】
────────────────────────────────────
光学異方性層1用塗布液組成
────────────────────────────────────
下記のディスコティック化合物(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 0.03質量部
下記フルオロ脂肪族基含有ポリマー2 20.23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
メチルエチルケトン 107質量部
────────────────────────────────────
【0149】
【化13】


【0150】
【化14】


【0151】
【化15】


【0152】
(光学異方性層1の光学特性の測定)
透明支持体をガラス板に変更した以外は、上記と同様に光学異方性層1を形成した。エリプソメーター(M−150、日本分光(株)製)を用い、波長632.8nmの光をフィルム法線方向に入射して、光学異方性層1のReレターデーション値を測定した。Re(0°)=30nmであった。また面内の遅相軸をあおり軸として40°および−40°あおってレターデーションRe(40°)およびRe(−40°)を測った。Re(40°)=52.8nmおよびRe(−40°)=13.8nmであった。
したがって、Re(40°)/Re(0°)=1.76、Re(−40°)/Re(0°)=0.46となった。なお、結果は表3にも示す。
【0153】
(バックライト側楕円偏光板の作製)
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。
次に、作製した光学補償シート1の透明支持体(セルロースアセテートフィルム)側をケン化処理し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて偏光膜の片側に貼り付けた。透明支持体の遅相軸と偏光膜の透過軸とが平行になるように配置した。
市販のセルローストリアセテートフィルム(フジタックTD80U、富士写真フイルム(株)製)を透明支持体と同様にケン化処理し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の反対側(光学補償シートを貼り付けなかった側)に貼り付けた。
このようにして、バックライト側楕円偏光板を作製した。
【0154】
(視認側楕円偏光板の作製)
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。
次に、作製した光学補償シート1の透明支持体側をケン化処理し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて偏光膜の片側に貼り付けた。透明支持体の遅相軸と偏光膜の透過軸とが平行になるように配置した。
低屈折率層A付光拡散層C(既に作製してある光拡散層C(ヘイズ:47.7%)を形成したフィルムの光拡散層C上に低屈折率層用塗布液Aを塗布して厚さ100nmの低屈折率層Aを形成したもの)のセルロースアセテートフィルム側を透明支持体と同様にケン化処理し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の反対側(光学補償シートを貼り付けなかった側)に貼り付けた。
このようにして、視認側楕円偏光板を作製した。
【0155】
(ベンド配向液晶セルの作製)
ITO電極付きのガラス基板に、ポリイミド膜を配向膜として設け、配向膜にラビング処理を行った。ラビング方向は、画面内の45°方向とした。得られた二枚のガラス基板をラビング方向が平行となる配置で向かい合わせ、セルギャップを5μmに設定した。セルギャップにΔnが0.1396の液晶性化合物(ZLI1132、メルク社製)を注入し、ベンド配向液晶セルを作製した。
【0156】
(液晶表示装置の作製)
作製したベンド配向セルを挟むように、作製したバックライト側、および視認側楕円偏光板を二枚貼り付けた。一方の偏光板透過軸を画面内の90°方向にし、もう一方の偏光板透過軸を画面内の0°方向に配置した。
楕円偏光板の光学異方性層がセル基板に対面し、液晶セルのラビング方向とそれに対面する光学異方性層のラビング方向とが反平行となるように配置した。
作製した液晶表示装置をバックライト上に配置し、液晶セルに白表示電圧2Vを印加し、測定機(EZ−Contrast 160D、ELDIM社製)を用いて、液晶セルのラビング方向での白輝度視野角(正面の白輝度に対して50%となる極角(法線からの傾きの角度)の範囲)を測定した。結果は表4に示す。
【0157】
[実施例2]
実施例1で作製したセルロースアセテートフィルムを、1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に、55℃で2分間浸漬した。室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1規定の硫酸を用いて中和した。再度、室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。このようにして、セルロースアセテートフィルムの表面をケン化した。
【0158】
(配向膜および光学異方性層1の形成)
セルロースアセテートフィルムのケン化処理した側の面に、実施例1と同様にして配向膜を形成し、ラビング処理を行なった。
下記の組成のディスコティック化合物を含む塗布液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。塗布液の溶媒の乾燥及びディスコティック化合物の配向熟成のために、100℃の温風で30秒、さらに130℃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1を形成した。続いて、光学異方性層1が形成された面の反対側のセルロースアセテートフィルム表面を連続的にケン化処理し、光学補償シート2を作製した。
【0159】
────────────────────────────────────
光学異方性層1用塗布液組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――───
上記のディスコティック化合物(1) 91質量部
エチレンオキサイド変性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 0.5質量部
下記のフッ素系ポリマー 0.4質量部
メタノール 60質量部
メチルエチルケトン 330質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――───
【0160】
【化16】


【0161】
【化17】


【0162】
(光学異方性層1の光学特性の測定)
光学異方性層1の光学特性を実施例1と同様に測定した。結果は、表3に示す。
【0163】
(バックライト側楕円偏光板の作製)
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。
上記の光学補償シート2を実施例1と同様にケン化処理し、ポリビニルアルコール系接着剤を用い、透明支持体(セルロースアセテートフィルム)面が偏光膜側となるようにして、偏光膜の片側に貼り付けた。透明支持体の遅相軸および偏光膜の透過軸が平行になるように配置した。
市販のセルローストリアセテートフィルム(フジタックTD80U、富士写真フイルム(株)製)を実施例1と同様にケン化処理し、外側の透明保護膜として、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の反対側に貼り付けた。
このようにして、バックライト側楕円偏光板を作製した。
【0164】
(視認側楕円偏光板の作製)
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。
次に、作製した光学補償シート2の透明支持体側を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて偏光膜の片側に貼り付けた。透明支持体の遅相軸と偏光膜の透過軸とが平行になるように配置した。
既に作製してある低屈折率層A付光拡散層Cのセルロースアセテートフィルム側を透明支持体と同様にケン化処理し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の反対側(光学補償シートを貼り付けなかった側)に貼り付けた。
このようにして、視認側楕円偏光板を作製した。
【0165】
(ベンド配向液晶セルの作製)
ITO電極付きのガラス基板に、ポリイミド膜を配向膜として設け、配向膜にラビング処理を行った。ラビング方向は、画面内の135°方向とした。得られた二枚のガラス基板をラビング方向が平行となる配置で向かい合わせ、セルギャップを4μmに設定した。セルギャップにΔnが0.1396の液晶性化合物(ZLI1132、メルク社製)を注入し、ベンド配向液晶セルを作製した。
【0166】
(液晶表示装置の作製)
作製したベンド配向セルを挟むように、作製した楕円偏光板を二枚貼り付けた。作製したベンド配向セルを挟むように、作製した楕円偏光板を二枚貼り付けた。一方の偏光板透過軸を画面内の90°方向にし、もう一方の偏光板透過軸を画面内の0°方向に配置した。
楕円偏光板の光学異方性層がセル基板に対面し、液晶セルのラビング方向とそれに対面する光学異方性層のラビング方向とが反平行となるように配置した。
作製した液晶表示装置をバックライト上に配置し、液晶セルに白表示電圧2Vを印加し、測定機(EZ−Contrast 160D、ELDIM社製)を用いて、液晶セルのラビング方向での白輝度視野角(正面の白輝度に対して50%となる極角(法線からの傾きの角度)の範囲)を測定した。結果は表4に示す。
【0167】
[実施例3]
実施例1で作製したセルロースアセテートフィルムを、1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に、55℃で2分間浸漬した。室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1規定の硫酸を用いて中和した。再度、室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。このようにして、セルロースアセテートフィルムの表面をケン化した。
【0168】
(配向膜および光学異方性層の形成)
セルロースアセテートフィルムのケン化処理した側の面に、実施例1と同様にして配向膜を形成し、ラビング処理を行なった。
ラビング処理を行なった配向膜上に、上記のディスコティック化合物(1)90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)6質量部、2官能アクリレートモノマー(NKエステルA400、新中村化学(株)製)4質量部、フッ素系オリゴマー(FSN100、DuPont社製)、0.3質量部、下記の光重合開始剤3質量部を、179.7質量部のメチルエチルケトンに溶解した塗布液を、#3のワイヤーバーコーターで5.2ml/m2塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、130℃の恒温槽中で2分間加熱し、ディスコティック化合物を配向させた。次に、90℃で120W/cm高圧水銀灯を用いて、1分間UV照射しディスコティック化合物を重合させた。その後、室温まで放冷した。このようにして、光学異方性層1を形成し、光学補償シート3を作製した。
【0169】
[実施例4]
実施例1で作製したセルロースアセテートフィルムを、1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に、55℃で2分間浸漬した。室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1規定の硫酸を用いて中和した。再度、室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。このようにして、セルロースアセテートフィルムの表面をケン化した。
【0170】
(配向膜および光学異方性層の形成)
セルロースアセテートフィルムのケン化処理した側の面に、実施例1と同様にして配向膜を形成し、ラビング処理を行なった。
102Kgのメチルエチルケトンに、上記のディスコティック化合物(1)41.01Kg、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)4.06Kg、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)0.18Kg、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)0.07Kg、光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製)1.35Kg、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)0.45Kgを溶解した。溶液に、フルオロ脂肪族基含有共重合体(メガファックF780 大日本インキ(株)製)0.1Kgを加え、塗布液を調製した。塗布液を、#3.2のワイヤーバーを391回転でフィルムの搬送方向と同じ方向に回転させて、20m/分で搬送されている透明フィルムの配向膜面に連続的に塗布した。
室温から100℃に連続的に加温し、溶媒を乾燥させ、その後、130℃の乾燥ゾーンで円盤状光学異方性層の膜面風速が、2.5m/secとなるように、約90秒間加熱し、円盤状液晶性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(紫外線ランプ:出力160W/cm、発光長1.6m)により、照度600mWの紫外線を4秒間照射し、架橋反応を進行させて、円盤状液晶性化合物をその配向に固定した。その後、室温まで放冷し、円筒状に巻き取ってロール状の形態にした。このようにして、光学異方性層1を形成し、光学補償シート4を作製した。
【0171】
[比較例1]
実施例1で作製したセルロースアセテートフィルムのみを、光学補償シート5とした。
【0172】
(光学異方性層1の光学特性の測定)
実施例3、実施例4の光学異方性層1の光学特性を実施例1と同様に測定した。結果は、表3に示す。
また、実施例3、実施例4、比較例1の光学補償シートについても、実施例1と同様に、バックライト側、視認側の楕円偏光板、液晶表示装置を作成して、白輝度視野角を測定した。結果は表4に示す。
【0173】
以下、実施例1〜実施例4、比較例1について、光学異方性層2の光学特性(表2)、光学異方性層1の光学特性(表3)、白輝度視野角(表4)を、表にして示す。
【0174】
【表2】


【0175】
【表3】


【0176】
【表4】


【0177】
表2〜4からも明らかなとおり、光学補償シートの2種類の光学異方性層1,2のレターデーション値が適切な範囲である本発明の液晶表示装置では、液晶セルのラビング方向での白輝度を高くすることができた。
また、実施例1の光拡散層Cを光拡散層B,C,E,Fに替えた場合も、同様の効果が得られたが、光拡散層Dを使用した場合は、液晶セルのラビング方向とラビング方向に垂直方向で白輝度の差が大きく、対称性の劣る表示品位となった。
【0178】
また、実施例1の低屈折率層AをB乃至Dに変えても、あるいは、低屈折率層がない状態でも、同様の効果を確認した。
更には、低屈折率層A,C、中空シリカ微粒子を含む低屈折率層B,Dを使用することで、視認側の反射率が低減し、視認性(コントラスト)が良好になった。
【図面の簡単な説明】
【0179】
【図1】ベンド配向モードの液晶セルを用いる液晶表示装置における光学補償の関係を示す概念図である。
【図2】光学異方性層1の波長分散値(α1)と光学異方性層2の波長分散値(α2)の好ましい領域を示すチャートである。
【符号の説明】
【0180】
10 ベンド配向液晶セル
31A、B 光学異方性層1
32A、B 光学異方性層2
RD1、RD4 光学異方性層のディスコティック化合物を配向させるためのラビング方向
RD2、RD3 液晶セルのラビング方向




 

 


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