JP2004240181A - Optical compensation sheet, elliptically polarizing plate and display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学補償シート、楕円偏光板及び表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在では、パーソナルコンピュータのマルチメディア化が進み、液晶ディスプレイは大型化と同時に表示品質に優れるTFT液晶が主流となり、視野角特性の高度な改善が求められている。
【0003】
その目的のためにTFT型液晶の表示モードとして、従来のTN型のみならず横電界方式(IPS)、垂直配向方式(VA)等が提案され実用化されている。
【0004】
更に、動画表示に優れる高速駆動が可能なベンド配向方式(OCB)も実用化が進みつつある。IPS方式を除くこれらの表示方式は、視野角特性に一長一短ありいずれも光学補償シート(以下、光学補償フィルムともいう)を用いることにより大幅に視野角特性を改善することが可能である。
【0005】
前記光学補償シートとしては、例えば、TN(Twisted Nematic)モードの液晶セル用光学補償シート(例えば、特許文献1、2、3及び4参照。)、IPS(In−Plane Switching)モードまたはFLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モードの液晶セル用光学補償シート(例えば、特許文献5参照。)、OCB(Optically Compensatory Bend)モードまたはHAN(Hybrid Aligned Nematic)モードの液晶セル用光学補償シート(例えば、特許文献6及び7参照。)、STN(Super Twisted Nematic)モードの液晶セル用光学補償シート(例えば、特許文献8参照。)、そして、VA(Vertically Aligned)モードの液晶セル用光学補償シート(例えば、特許文献9参照。)等に記載がある。
【0006】
上記の光学補償シート(光学補償フィルムともいう)は、通常偏光板と一体化された形で楕円偏光板等として使用される。
【0007】
このような目的の光学補償シートとしては、セルロースアセテート支持体上にディスコティック液晶を塗布し固定化を行い積層して得たTN型液晶表示装置の光学補償シートが知られている。
【0008】
また、同様にセルロースアセテート支持体上に正の一軸性を有する液晶ポリマよりなる層を積層配置して得られたTN型液晶表示装置用の光学補償シートも知られている。これらはいずれも、セルロースエステル層及び当該支持体上に積層された液晶層の各々の層により、所望の面内リターデーション値(R0)、厚み方向のリターデーション値(Rt)を得ることにより特定条件下における目的の光学補償性能を確保している。
【0009】
しかしながら、上記記載の光学補償シートは各々の複屈折層の吸湿性に差があり吸湿性の高い材料が温度・湿度条件によりリターデーション値が変動する、即ち、光学補償シートの面内方向のリターデーション値(R0)と厚み方向のリターデーション値(Rt)は、相関性に乏しい変動を起こし、その結果、視野角特性が視角方向に対して環境変化により不均質に劣化する、すなわち、例えば、下方向または、左右方向にのみ著しく光学補償能が劣化しやすいという問題があった。本発明者らは、特に上記の問題は光学補償シートの膜厚が薄くなればなるほど顕在化することに着目した。
【0010】
【特許文献1】
特開平6−214116号公報
【0011】
【特許文献2】
米国特許第5,583,679号明細書
【0012】
【特許文献3】
米国特許第5,646,703号明細書
【0013】
【特許文献4】
独国特許出願公開第3911620A1号明細書
【0014】
【特許文献5】
特開平10−54982号公報
【0015】
【特許文献6】
米国特許第5,805,253号明細書
【0016】
【特許文献7】
国際公開第96/37804号パンフレット
【0017】
【特許文献8】
特開平9−26572号公報
【0018】
【特許文献9】
特許第2866372号明細書
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、複数の複屈折層を有する光学補償シートの温度・湿度環境の変化による各層のリターデーション値の変動挙動の違いに起因する、視野角特性の視角方向に対する不均質劣化の改善された光学補償シート、それを用いた楕円偏光板及び表示装置を提供することである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の構成1〜6により達成された。
【0021】
1.少なくとも2層の複屈折層を有する、1枚の光学補償シートにおいて、
該光学補償シートの面内方向のリターデーション値(R0)が10nm〜70nmであり、厚み方向のリターデーション値(Rt)が60nm〜200nmであり、且つ、該複屈折層の中で、JIS Z 0208で規定される透湿度が最も高い複屈折層の、面内方向のリターデーション値(R0(H))、厚み方向のリターデーション値(Rt(H))が、該R0、該Rtに対して、各々5%〜50%の範囲内であることを特徴とする光学補償シート。
【0022】
2.透湿度が最も高い複屈折層がセルロースエステルを含む層であることを特徴とする前記1に記載の光学補償シート。
【0023】
3.前記複屈折層の少なくとも一層が、液晶性化合物の配向が固定化されている層であることを特徴とする前記1または2に記載の光学補償シート。
【0024】
4.膜厚が20μm〜70μmであることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の光学補償シート。
【0025】
5.前記1〜4のいずれか1項に記載の光学補償シートを有することを特徴とする楕円偏光板。
【0026】
6.前記5に記載の楕円偏光板を有することを特徴とする、TN(Twisted Nematic)型、OCB(Optically Compensatory Bend)型またはVA(Vertically Aligned)型液晶表示装置。
【0027】
以下、本発明を詳細に説明する。
高い光学補償機能を有する、複数の複屈折層を有する光学補償シートは、しばしば、経時(温度・湿度環境の変化)で視野角特性の劣化が観察される。劣化の原因は種々の要因が考えられるが、本発明者等は、前記複屈折層のリターデーション値(面内方向、厚み方向)の変動挙動の違い、特に吸水性の高い複屈折層の膜厚が薄い場合に顕在化する光学補償シートの面内方向のリターデーション値(R0)、厚み方向のリターデーション値(Rt)の相関性に乏しい変化が上記劣化原因の主要原因のひとつであることを見いだした。
【0028】
そこで、上記のリターデーション特性に着目し、種々検討した結果、請求項1に記載のように、少なくとも2層の複屈折層を有する光学補償シートの面内方向のリターデーション値(R0)を10nm〜70nm、厚み方向のリターデーション値(Rt)を60nm〜200nmに設定し、且つ、該複屈折層の中で透湿度が最も高い複屈折層の、面内方向のリターデーション値(R0(H))、厚み方向のリターデーション値(Rt(H))を、該R0、該Rtに対して、各々5%〜50%の範囲内になるように調整することにより、本発明に記載の効果を示す光学補償シートを得ることが出来た。
【0029】
以下、本発明者等が、本発明の光学補償シートに至る経過を説明する。
光学補償シートは液晶セル中の複雑な複屈折を補償するために、様々な特性を持つ複屈折層を積層して作製されることが一般的である。
【0030】
例えば、TN型液晶セルでは、負の一軸性を有する複屈折層(いわゆるCプレート)と、傾斜配向(一定角度であってもよく、連続的に傾斜角度が変化するいわゆるハイブリッド配向であってもよい)したCプレートまたは、同様に傾斜配向させた正の一軸性を有する複屈折層(Aプレートともいう)の積層体により効果的に補償することができる。
【0031】
例えば、VA型液晶セルでは、二軸性プレートを一層で補償することもできるが、Cプレートと一軸延伸フィルムに代表されるAプレートの積層体で補償することも可能である。この場合、各々のフィルムを粘着材により張り合わせることにより達成することは従来より実施されているところである。
【0032】
一方、このCプレート+Aプレートは一方の特性(例えばC−プレート)を有する支持体の上に例えば液晶性化合物を固定化して得られるような複屈折層を塗設して一体化することにより、薄膜化が可能であると同時に偏光板と一体化して、容易に楕円偏光板として用いることが出来る。
【0033】
また、OCB型液晶セルはフィルム面に対して傾斜した光軸を有する(または、いわゆるハイブリッド配向をしている)複屈折層とCプレート、Aプレートまたは二軸プレートを組み合わせることが有効であり、前者の複屈折層は例えば液晶性化合物を固定化して得ることができる。
【0034】
上記のCプレート、Aプレート、二軸プレート等については、後で詳細に説明する。
【0035】
これらの複数の複屈折層を有する光学補償シートは、支持体として様々なフィルムが使用されるが、支持体フィルム自体が複屈折層を兼ねるのが効果的であり、そのような観点から、本発明に用いられる支持体フィルムとしては、セルロースエステルフィルム(例えば、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート等)が好ましく用いられる。
【0036】
その理由は、セルロースエステルフィルムは通常、Cプレートまたは二軸性支持体としての特性を有すると同時に、偏光板保護フィルムとしても使用できる点で、極めて有効な支持体だからである。
【0037】
複屈折性を有するセルロースエステル支持体上に、直接またはブロック層などを介して液晶性化合物を塗設して固定化することにより得られた光学補償シートはそのまま通常の偏光板を作製する方法により直接偏光板化することが可能である。
【0038】
上記のように、複屈折層の1層としてセルロースエステルフィルムを用いることが本発明の光学補償シートの構成として好ましいので、ここで、本発明の光学補償シートを構成する、少なくとも2層の複屈折層の1層として、複屈折性を有するセルロースエステルフィルムを用い、もう1層を液晶性化合物の配向を固定化して得られる複屈折層を用いる場合を考える。
【0039】
この場合、セルロースエステルフィルムのような、比較的吸湿性の高い支持体部分は、経時での吸湿に伴いリターデーション値(R0、Rt)が比較的に大きく変動する場合があるのに対し、吸湿性の低い液晶性化合物を固定化した複屈折層はリターデーションの変動が少ないということになる。
【0040】
その結果、これらの複数の異なる光学特性を有する複屈折層から形成された光学補償シートは、湿度の条件によりリターデーションが3次元方向に不均質に変動するという課題が内在していた。
【0041】
しかしながら、現実に提案され実施されているTN用光学補償シートであるフジワイドビュー(富士写真フィルム製)、日石NHフィルム(日石三菱製)などにおいて現実にこのような問題が顕在化することは今までのところはなかった。
【0042】
ところが、本発明者らは、各種光学補償シートを検討する課程で、これらの現象(問題)は吸湿性の最も高い複屈折層の膜厚が薄く、且つ、当該複屈折層が寄与するリターデーション値が光学補償シート全体のリターデーション値のある一定割合以上になると顕在化することを見いだした。
【0043】
本発明者らは、これらの問題を解決すべく鋭意検討した結果、透湿度の最も高い複屈折層のリターデーション値が光学補償シート全体のリターデーション値に占める割合を面内(R0値)、厚み方向(Rt値)ともに5%〜50%となるような比率に調整することにより、温度・湿度環境の変化による各複屈折層のリターデーション値の変動挙動の違いに起因する、視野角特性の視角方向に対する不均質劣化を著しく改善できることが明らかとなった。
【0044】
透湿度の最も高い複屈折層のリターデーション値が光学補償シート全体のリターデーション値に占める割合を面内方向(R0値)、厚み方向(Rt値)ともに5%〜50%となるような比率に調整する手段の一例としては、下記の(a)に示すような手段が挙げられる。
【0045】
(a)少なくとも2層の複屈折層の構成を、後述するCプレート、Aプレート、Oプレート、二軸性プレート等の組み合わせにより構成し、光学補償シートの各リターデーション値に対する、最も透湿度の高い複屈折層の寄与を出来るだけ少なくする。
【0046】
《複屈折層》
本発明に係る複屈折層(複屈折性層、複屈折率層、または光学異方性層ともいう。)について説明する。
【0047】
本発明に係る複屈折層とは、層の屈折率の形成因子である、各成分nx、ny、nzの中で、少なくともひとつがその他の屈折率とは異なる特性を示す層を表す。本発明の光学補償シートは、複屈折性(光学異方性)を示す、少なくとも2層の複屈折層を有することが必須要件である。
【0048】
本発明に係る複屈折層としては、液晶性化合物の配向が固定化され、形成された光学異方層や、複屈折性(光学異方性)を示す支持体(ポリマフィルムやセルロースエステルフィルム(セルローストリアセテートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム等)等)が、各々複屈折層の一態様として挙げられる。
【0049】
本発明の光学補償シートでは、請求項1に記載のように、少なくとも2層の複屈折層の中で、最も透湿度が高い複屈折層は、光学補償シート全体のリターデーション値(R0、Rt)の各々の値に対して、5%〜50%の範囲に入るように調整することが、必須要件であるが、ここで、各リターデーション特性や透湿度は下記に記載のようにして測定できる。
【0050】
《リターデーション特性(R0、Rt、R0(H)、Rt(H))》
本発明の光学補償シート、前記光学補償シートの構成に係る支持体、複屈折層(光学異方性層)等の各々のリターデーション特性(R0、Rt、R0(H)、Rt(H))は、下記に記載のようにして求めることが出来る。
【0051】
《厚み方向のリターデーション値(Rt値)》
自動複屈折計KOBRA−21ADH(王子計測機器(株)製)を用いて、23℃、55%RH(相対湿度)で、波長が590nmにおいて、3次元屈折率測定を行い、屈折率nx、ny、nzを求める。次いで、下記一般式(1)に従って、厚み方向のリターデーション値(Rt値、Rt(H)値等も同様である。)を算出する。
【0052】
一般式(1):
Rt値=((nx+ny)/2−nz)×d
式中、nxはフィルム面内の屈折率が最も大きい方向の屈折率、nyはnxに直角な方向でのフィルム面内の屈折率、nzはフィルムの厚み方向の屈折率、dはフィルムの厚み(nm)をそれぞれ表す。
【0053】
《面内方向のリターデーション値(R0値)》
自動複屈折計KOBRA−21ADH(王子計測機器(株)製)を用いて、23℃、相対湿度55%で、波長が590nmにおいて、3次元屈折率測定を行い、屈折率nx、nyを求めた。次いで、下記一般式(2)に従って、フィルムの面内方向のリターデーション値(R0値、R0(H)値等も同様である。)を算出した。
【0054】
一般式(2):
R0値=(nx−ny)×d
式中、nxはフィルム面内の屈折率が最も大きい方向の屈折率、nyはnxに直角な方向でのフィルム面内の屈折率、dはフィルムの厚み(nm)をそれぞれ表す。
【0055】
本発明の光学補償シートの面内方向のリターデーション値(R0)は、10nm〜70nmであり、厚み方向のリターデーション値(Rt)が60nm〜200nmであることが必須要件であるが、好ましくは、面内方向のリターデーション値(R0)が、25nm〜55nmであり、且つ、厚み方向のリターデーション値(Rt)が、80nm〜170nmである。
【0056】
また、本発明に係る複屈折層(光学異方性層ともいう)の、JIS Z 0208で規定される透湿度が最も高い複屈折層の、面内方向のリターデーション値(R0(H))、厚み方向のリターデーション値(Rt(H))が、上記の光学補償シートの面内方向のリターデーション値(R0)、厚み方向のリターデーション値(Rt)の各々に対して、各々5%〜50%の範囲内であることが本発明に記載の効果を得るための必須要件であるが、好ましくは、10%〜45%の範囲であり、更に好ましくは、20%〜40%の範囲である。
【0057】
《透湿度の測定方法》
ここで、本発明に係る、透湿度は下記に記載のようにして測定できる。
【0058】
本発明に係る透湿度は、JIS Z 0208に規定される方法により測定したものである。ここで、少なくとも2層の複屈折層(本発明では、支持体自体が複屈折層を形成する場合を含む)の中で、最も透湿度の高い複屈折層の透湿度としては、25℃、90%RH環境下で10g/m2・24時間〜1000g/m2・24時間の範囲であることが好ましく、より好ましくは、20g/m2・24時間〜800g/m2・24時間であり、特に好ましくは、50g/m2・24時間〜600g/m2・24時間である。
【0059】
ここで、本発明に係る最も透湿度の高い複屈折層とは、具体的には、上記の支持体フィルムに用いられるセルロースエステルフィルムであり、一方、液晶性化合物の配向が固定化され、形成された光学異方性化合物を含む複屈折層(光学異方層、光学異方性層ともいう)は、通常、セルロースエステルフィルムに比べて透湿度は低いのが一般的である。
【0060】
《支持体》
本発明の光学補償シートに用いられる支持体について説明する。
【0061】
本発明の光学補償シートに用いられる支持体としては、光学的に等方性な支持体を用いることも出来るが、好ましく用いられるのは、複屈折率性を有する支持体である。光学的に当方性な支持体については、従来公知の支持体を用いることが出来る。
【0062】
《複屈折性(光学異方性)を有する支持体》
本発明に用いられる複屈折性を有する支持体(光学異方性を有する支持体ともいう)について説明する。
【0063】
複屈折性(光学的異方性を有する)支持体としては、後述する、C−プレート(負の一軸性を示す)用としては、セルロースアセテートプロピオネート、セルロートリアセテート等のセルロースエステル誘導体(セルロースエステルフィルムともいう)、また、合成ポリマ(例、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ノルボルネン樹脂)等を用いることが出来る。
【0064】
但し、上記の合成ポリマの場合には、合成ポリマフイルムを延伸することによって、複屈折性(光学的異方性)を付与する工程が必要である。
【0065】
また、セルロースアセテートプロピオネート、セルロートリアセテート等のセルロースエステル誘導体(セルロースエステルフィルム)については、二軸延伸処理等を行うことにより、光学的二軸プレートを得ることが出来る。
【0066】
(支持体のリターデーション特性、透過率)
支持体としては、光学的等方性の場合にも、複屈折性(光学的異方性を有する)場合にも光透過性の支持体が好ましく用いられる。また、支持体の光透過性としては、光透過率が80%以上であることが好ましい。
【0067】
透明支持体として光学的異方性の支持体が用いられる場合、即ち、複屈折層(光学異方性層)の光学的異方性に透明支持体の複屈折性(光学的異方性)も加えて、液晶セルの光学的異方性に対応する(光学的に補償する)場合もある。
【0068】
そのような目的で光学的異方性透明支持体を使用する場合、支持体の面内リターデーション(Re)は、20nm以上であることが好ましく、30nm以上であることがさらに好ましい。また、厚み方向のリターデーション(Rth)は、80nm以上が好ましく、更に好ましくは、120nm以上である。
【0069】
ここで、支持体の面内リターデーション値(Re)、厚み方向のリターデーション値(Rth)は、上記の光学補償シートの面内リターデーション値(R0)、厚み方向のリターデーション値(Rt)と同様にして求めることが出来る。
【0070】
《セルロースエステルフィルムのリターデーション分布》
本発明に用いられる、セルロースエステルフィルムの面内方向のリターデーション値(R0)の分布を、5%以下に調整することが好ましく、更に好ましくは、2%以下であり、特に好ましくは、1.5%以下になるように調整することである。
【0071】
また、フィルムの厚み方向のリターデーション(Rt)分布は、10%以下に調整することが好ましく、更に好ましくは、2%以下であり、特に好ましくは、1.5%以下になるように調整することである。
【0072】
上記、リターデーション分布の数値は、得られたフィルムの幅手方向に1cm間隔でリターデーションを測定し、得られたリターデーションの変動係数(CV)で表したものである。リターデーション、その分布の数値の測定方法については後述する。
【0073】
《セルロースエステルフィルムの製造方法》
セルロースエステルフィルムの製造方法としては、セルロースエステルを溶解調製したドープ液を支持体(ステンレスベルト等)上に流延、製膜し、得られたフィルムを支持体から剥ぎ取り(剥離ともいう)、乾燥ゾーン中を搬送させながら乾燥する、溶液流延製膜法が用いられる。また、剥離後、一定の残留溶媒量を含有したままの状態で幅手方向に張力をかけて延伸し、乾燥ゾーン中を搬送させながら乾燥することにより幅手方向に屈折率が最大の軸を有する二軸性のフィルムを製造することもできる。同様に、剥離後、一定の残留溶媒量を含有したままの状態で搬送方向に張力をかけて延伸し、乾燥ゾーン中を搬送させながら乾燥することにより搬送方向に屈折率が最大の軸を有する二軸性または一軸性のフィルムを製造することもできる。なお、搬送方向(MDと略記する場合がある)とは、機械搬送方向、ドープ流延方向を表し、幅手方向(TD)とは、フィルム面内で長手方向と直交する方向を表す。
【0074】
また、欧州特許第0911656A2号明細書に記載されている(1)リターデーション上昇剤の使用、(2)セルロースアセテートの酢化度の低下、あるいは(3)冷却溶解法によるフイルムの製造により、リターデーションが高い(光学的異方性の)セルロースエステルフイルムを製造することもできる。
【0075】
セルロースエステルまたは合成ポリマのフイルムは、ソルベントキャスト法により作製することが好ましい。透明支持体の厚さは、20μm〜500μmであることが好ましく、50μm〜200μmであることがさらに好ましい。透明支持体とその上に設けられる層(接着層、配向膜あるいは光学異方性層)との接着を改善するため、透明支持体に表面処理(例、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線(UV)処理、火炎処理)を実施してもよい。透明支持体の上に、接着層(下塗り層)を設けてもよい。
【0076】
《支持体上に形成される複屈折層(光学異方性層)》
支持体上に形成される複屈折層(光学異方性層)としては、後述する液晶性化合物を塗布後、ラビング処理や光配向処理等の手段により液晶性化合物の配向を固定化して作製された層が好ましく、膜厚は通常0.1μm〜10μmの範囲が好ましく、更に好ましくは、0.2μm〜5μmの範囲である。また、本発明の光学補償シートがすくなとも2層の複屈折層を有するという条件さえ満たしていれば、支持体上に形成された、液晶性化合物の配向を固定化して得られた、複屈折層の層構成は、1層構成でもよいし多層の積層体構成でもよい。
【0077】
《液晶性化合物》
本発明に係る液晶性化合物について説明する。
【0078】
本発明に係る液晶性化合物は、低分子液晶性化合物でもよいし、高分子液晶性化合物でもよい。光学的な特性としては、正の一軸性の棒状液晶性化合物、二軸性の液晶性化合物が好ましく用いられる。また、負の一軸性を示すものであってもよく、例えば代表的には、ディスコティック液晶性化合物を用いることもできる。二軸性の液晶化合物については、棒状の分子形態をとることができるが、ディスコティック液晶性化合物のようにやや広がりを持った円盤に近い形態のものもある。
【0079】
負の一軸性を示す液晶性化合物とは、典型的にはディスコティック液晶性化合物が挙げられ、例えば、液晶の化学:季刊 化学総説No.22,1994、日本化学会編(学会出版センター)、60〜72頁に記載されているような化合物であり、具体的には、前記総説の62頁に記載のような分子構造1〜46を有する液晶性化合物である。また、特許公報第2587398号明細書、同第2640083号明細書、同第2641086号明細書、同第2692033号明細書、同第2692035号明細書、同第2767382号明細書、同第2747789号明細書等に記載されているような液晶性化合物もディスコティック液晶性化合物として使用出来る。
【0080】
正の一軸性を示す(単に、正の一軸性を有するともいう)棒状液晶性化合物や、棒状液晶性化合物に近い光学的な特性を示す二軸性を有する化合物は、棒状液晶性化合物として扱うことができる。ここで、正の一軸性を有する(光学的に一軸性である)とは、光学異方性を有する異方性素子における三軸方向の屈折率の値nx、ny、nzのうち2つのみが等しい値を示し、その2つの屈折率が残る1つの軸の屈折率よりも小さいことを示し、二軸性を有するとは、三軸方向の屈折率の値nx、ny、nzのいずれもが各々異なる値を示す場合を表す。
【0081】
本発明に係る正の一軸性の棒状液晶性化合物については、さらに詳しくは、誘電率異方性が正のものでも負のものであっても良いが、シートの厚み方向における傾斜制御の容易性からは、正の誘電率異方性のものが好ましい。
【0082】
棒状液晶性化合物の誘電率異方性(Δε)とは、分子の長軸が電解と平行に配向した状態の誘電率(ε//)と分子の短軸が電解と平行に配向した状態の誘電率(ε⊥)との値の差、Δε(=ε//−ε⊥≠0)で表される。誘電率異方性(Δε)は、液晶分子内を通過する光の屈折率の異方性に影響を与え、両者の関係は、Δε=(n//)2−(n⊥)2(ここで、n//は液晶分子の配向ベクトルの方向に偏っている光に対する屈折率、n⊥は配向ベクトルに垂直な方向に偏っている光に対する屈折率である)となる。
【0083】
なお、このΔεおよびΔnの値は、通常のTN液晶セルなどを駆動させるために用いる液晶性化合物の場合は正の値である。
【0084】
本発明に係る液晶性化合物の光学異方性(具体的には、屈折率の異方性)は、低分子液晶性化合物の場合には分子全体で規定され、高分子液晶性化合物の場合は、大別して、主鎖型液晶、側鎖型液晶があるが、いずれの場合においてもメソゲン基部分について低分子液晶性化合物に準じて規定される。
【0085】
上記記載のメソゲン基(メソゲン単位)とは、液晶性化合物中において液晶性をもたせるために必須の部分を表し、通常メソゲン基(メソゲン単位)とは剛直な部分のコア、柔軟な部分のスペーサー、末端に位置する末端基からなるが、液晶性化合物に液晶相を発現させる構造であれば必ずしも上記の3つの部分を全て有している必要はない。
【0086】
以下、正の一軸性棒状液晶性化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【0087】
【化1】
【0088】
【化2】
【0089】
【化3】
【0090】
また、例えば液晶の化学:季刊 化学総説No.22,1994、日本化学会編(学会出版センター),42、44頁に挙げられている化合物を用いることが出来る。また、上記記載の正の一軸性を示す棒状液晶性化合物は、TNセルに使用する通常の棒状ネマティック液晶などを好適に用いることが出来る。本発明に係る棒状の液晶性化合物としては、ネマティック液晶相を発現するものが好ましく用いられる。
【0091】
二軸性の液晶性化合物の具体例としては、例えば、有機合成化学、第49巻;第5号(1991)の124〜143頁に記載の化合物、D.W.Bruceらの研究報告〔AN EU−SPONSORED’OXFORD WORKSHOP ON BIAXIAL NEMATICS’(St Benet’s Hall、University of Oxford 20−22 December、1996)、p157−293〕、S.CHANDRASEKHAR等の研究報告〔A Thermotropic Biaxial Nematic Liquid Crystal;Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1988,Vol.165,pp.123−130〕、D.Demus,J.Goodby等著〔Handbook of Liquid Crystals Vol.2B:Low Molecular Weight Liquid Crystals II、pp933−943:WILEY−VCH社刊〕等に記載の化合物を用いることが出来る。
【0092】
本発明に係る液晶性高分子については、特に制限はないが、正または負の固有複屈折値を有するものが好ましい。これらの詳細については、「LIQUID CRYSTALS,1989,Vol.5,NO.1,pp.159−170」に記載されている。
【0093】
本発明に係る液晶性高分子は大きく分けると、前述の通りメソゲン基の組み込まれ型として、主鎖型、側鎖型がある。また、サーモトロピックとライオトロピックにも分類できる。
【0094】
本発明に係る液晶性高分子としては、特に制限はないが、ネマティック液晶を形成することが好ましい。また、配向性の点で側鎖型が好ましく、配向固定の点でサーモトロピックが好ましい。側鎖型液晶性高分子で用いられる骨格は、ビニル型のポリマ、ポリシロキサン、ポリペプチド、ポリホスファゼン、ポリエチレンイミン、セルロース等が好ましい。
【0095】
また、本発明においては、光学異方性化合物の配向状態がモノドメインもしくは0.1μm以下の複数のドメインであることが好ましいが、ここで、モノドメインとは、通常、ディスクリネーションがないことをいうが、本発明では、ディスクリネーションが発生しても、各ドメインが0.1μm以下であれば、実質的には問題ない。
【0096】
上記記載のディスクリネーションとは、光学異方性化合物が微細に配向していない部分が発生することである。ディスクリネーションがあると、コントラストが低下したり、チルト角が設計値よりも低くなる等の問題が発生しやすくなる。
【0097】
《複屈折層の複屈折挙動》
本発明に係る複屈折層(複屈折率層)の複屈折挙動を示す、Cプレート(Cプレート補償能)、Aプレート(Aプレート補償能)、二軸プレート(二軸プレート補償能)、Oプレート(Oプレート補償能)について説明する。
【0098】
《Cプレート》
本発明に係るCプレートについて説明する。
【0099】
層の屈折率を構成する各成分nx、ny、nzの関係を下記に示す。
nx=ny>nz
Cプレートの面内方向のリターデーション特性、R0=0である。
【0100】
Cプレート特性を示す材料(光学材料、樹脂フィルム等)としては、ディスコティック液晶、無延伸のセルロースエステルフィルム(例えば、無延伸のセルローストリアセテート(TAC)、無延伸のセルロースアセテートプロピオネート(CAP)等)、二軸延伸したノルボルネン系樹脂等が挙げられる。
【0101】
《Aプレート》
本発明に係るAプレートについて説明する。
【0102】
層の屈折率を構成する各成分nx、ny、nzの関係を下記に示す。
nx>ny=nz
Aプレートの面内方向のリターデーション特性、R0は、ほぼ2×Rtを示す。
【0103】
Aプレート特性を示す材料(光学材料、樹脂フィルム等)としては、棒状液晶性化合物、1軸延伸ポリマー(例えば、ポリカーボネート等)が挙げられる。
【0104】
《二軸プレート》
本発明に係る二軸プレートについて説明する。
【0105】
層の屈折率を構成する各成分nx、ny、nzの関係を下記に示す。
nx>ny>nz
二軸プレートの面内方向のリターデーション値と厚み方向のリターデーション値は各々異なる値を示す。
【0106】
二軸プレート特性を示す材料(光学材料、樹脂フィルム等)としては、延伸セルロースエステル(例えば、延伸セルロースアセテートプロピオネート(延伸CAP)、セルローストリアセテート(延伸TAC)等)等が挙げられる。
【0107】
《Oプレート》
本発明に係るOプレートは、主光学軸をディスプレイの平面に関し実質的に斜角(oblique angle)で配向して、正の複屈折物質を利用する(そのため「Oプレート」と呼ぶ)。
【0108】
ここで、「実質的に斜角」とは、角度が0°よりも大きく、90°より小さいことを示す。
【0109】
本発明に係るOプレートは、さらに、一軸性または二軸性物質を有するOプレートを利用できる。
【0110】
以下に、上記のセルロースエステルフィルムや、液晶性化合物を配向させて形成した、本発明に係る複屈折層(光学異方性層)の一例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。また、同時に従来公知の構成例を示す。
【0111】
《複屈折層の組合せの例》
本発明の構成を達成する等価な構成の光学補償シートの一例を以下に示す。
【0112】
ちなみに、これらの構成は、光学的に完全に等価である場合もあれば実質的に等価と考えてよい場合もある。また、TN用位相差板として例示したものについては、ディスコティック液晶層のハイブリッド配向の各分子の光軸の平均傾斜角度を変化させるなどの手段により実質的なCプレート特性を液晶層が担う形態となっており、実質的に等価となっている。
【0113】
(a)VA用位相差板(Cプレート+Aプレート)
(従来構成例)
Cプレート:セルロースエステルフィルム
(R0=5、Rt=110、膜厚80μm)
Aプレート:棒状液晶層
(R0=70、Rt=35)
(本発明の構成例)
Cプレート:セルロースエステルフィルム
(R0=2、Rt=70、膜厚50μm)
Cプレート:ディスコティック液晶層
(R0=0、Rt=35)
Aプレート:棒状液晶層
(R0=70、Rt=35)
上記の従来構成例でも、本発明の構成例においても、最も透湿度の高い複屈折層は、セルロースエステルフィルムの部分であるが、例えば、光学補償シート全体での、厚み方向のリターデーション値(Rt)における、セルロースエステルフィルムの寄与は、従来構成例(76%)、本発明の構成例(50%)になる。
【0114】
従来構成例と本発明の構成例との比較検討については、詳細は実施例にて説明するが、光学補償シートの劣化試験評価(80℃、90%RH、500時間経時)において、透湿度が高く、湿度の影響を受け、リターデーション値の変動の影響を受けやすいセルロースエステルフィルムのリターデーション値(Rt)の寄与が大きい従来構成例に比べて、本発明の構成例は、経時後も、光学補償シート全体へのリターデーション値変動が少ないものが得られた。
【0115】
更に、本発明の構成例を有する光学補償シートを用いて作製された表示装置(液晶パネル)は、温湿度の変動する雰囲気下で経時されても、視野角の変動が少なく、ムラのない極めて優れた特性を示すことがわかった。
【0116】
(b)TN用位相差板(Cプレートのハイブリッド配向)
(従来構成例)
Cプレート:セルロースエステルフィルム
(R0=0、Rt=110、膜厚100μm)
Cプレート:ディスコティック液晶層
(R0=40、Rt=40)
光学補償シートの平均光軸傾斜角度θ=30°
(本発明の構成例)
Cプレート:セルロースエステルフィルム
(R0=0、Rt=60)
Cプレート:ディスコティック液晶層
(R0=40、Rt=90)
光学補償シートの平均光軸傾斜角度θ=30°
TN用位相差板(Cプレートのハイブリッド配向)においても、上記のVA用位相差版板と同様の結果が得られた。
【0117】
《リターデーション上昇剤》
本発明に用いられるリターデーション上昇剤について説明する。
【0118】
本発明に用いられるリターデーション上昇剤とは、各波長におけるリターデーション値を調整するため、セルロースエステルフィルム等の支持体(ポリマフイルムともいう)に添加することが好ましい。リターデーション上昇剤は、ポリマフィルム100質量部に対して、0.05質量部〜20質量部の範囲で使用することが好ましく、より好ましくは、0.1質量部〜10質量部の範囲であり、更に好ましくは、0.2質量部〜5質量部の範囲であり、特に好ましくは、0.5質量部〜2質量部の範囲である。
【0119】
また、リターデーション上昇剤の使用に際しては、単独使用でも、二種類以上のリターデーション上昇剤の併用使用でもよい。本発明に用いられるリターデーション上昇剤は、250nm〜400nmの波長領域に最大吸収を有することが好ましく、更に、可視領域に実質的に吸収を有していないことが好ましい。
【0120】
リターデーション上昇剤の具体例としては、例えば、特開2000−111914号公報、同2000−275434号公報、同2002−62477号公報、欧州特許第0911656A2号明細書等に開示されている化合物を好ましく用いることが出来る。
【0121】
《配向層(配向膜ともいう)》
本発明に用いられる配向膜について説明する。
【0122】
本発明に用いられる配向層(配向膜)は、有機化合物(好ましくはポリマ)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。
【0123】
ポリマのラビング処理により形成する配向膜が特に好ましい。ラビング処理は、ポリマ層の表面を、紙や布で一定方向に、数回こすることにより実施する。配向膜に使用するポリマの種類については、前述した様々な表示モードに対応するディスコティック液晶性分子を用いた光学補償シートについての文献に記載がある。
【0124】
本発明に用いられる配向層(配向膜)の厚さは、0.01μm〜5μmの範囲が好ましく、更に好ましくは、0.05μm〜1μmである。なお、配向層(配向膜)を用いて、複屈折層(光学異方性層)の液晶性分子を配向させてから、光学異方性層を透明支持体上に転写する態様でもよい。
【0125】
配向状態で固定された液晶性分子は、配向膜がなくても配向状態を維持することができる。
【0126】
《楕円偏光板》
本発明の楕円偏光板について説明する。
【0127】
本発明の光学補償シートに、従来公知の偏光フィルム(偏向膜、偏向層を設けることでもよい)の少なくとも片面を貼合することにより、本発明の楕円偏光板を作製することが出来る。
【0128】
偏光フィルムは、従来から使用されている、例えば、ポリビニルアルコールフィルムの如きの延伸配向可能なフィルムを、沃素のような二色性染料で処理して縦延伸したものが好ましい。また、偏光フィルム自身では、十分な強度、耐久性がないので、一般的にはその両面に保護フィルムとしての異方性のないセルローストリアセテートフィルム等を接着して偏光板としている。
【0129】
本発明の楕円偏光板は、上記偏光板に本発明の光学補償シートを貼り合わせて作製してもよいし、また本発明の光学補償シートを保護フィルムとして、直接偏光フィルムと貼り合わせて作製してもよい。貼り合わせる方法は、特に限定はないが、水溶性ポリマの水溶液からなる接着剤により行うことが出来る。この水溶性ポリマ接着剤は完全鹸化型のポリビニルアルコール水溶液が好ましく用いられる。更に、若干前述したが、縦延伸し、二色性染料処理した長尺の偏光フィルムと長尺の本発明の光学補償シートとを貼り合わせることによって長尺の楕円偏光板を得ることが出来る。
【0130】
《偏向層(偏向膜ともいう)》
本発明に用いられる偏向層について説明する。
【0131】
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イルムを用いて製造する。偏光膜の偏光軸は、フイルムの延伸方向に垂直な方向に相当することが好ましい。
【0132】
《表示装置》
本発明の表示装置について説明する。
【0133】
このようにして得られた楕円偏光板は、種々の表示装置に使用出来る。表示装置としては、液晶表示装置、有機電解発光素子、プラズマディスプレー等があり、例えば、一枚偏光板反射型液晶表示装置の構成は、表側から、[保護フィルム/偏光フィルム/本発明の光学補償シート/ガラス基盤/ITO透明電極/配向膜/TN型液晶/配向膜/金属電極兼反射膜/ガラス基板]で、偏光板の片面に本発明の光学補償シートを使用する。従来の場合、[保護フィルム/偏光フィルム/保護フィルム/位相差板/ガラス基盤/ITO透明電極/配向膜/TN型液晶/配向膜/金属電極兼反射膜/ガラス基板]の構成としている。
【0134】
従来の構成では、光学補償シートの波長に対する光学補償機能が不十分であるため着色が見られるが、本発明の光学補償シートを用いることで着色のない良好な液晶表示装置を得ることが出来る。
【0135】
また、本発明の光学補償シートを使用したコレステリック液晶からなる反射型偏光素子の場合は、[バックライト/コレステリック液晶層/本発明の光学補償シート/偏光フィルム/保護フィルム]の構成で用いることが出来る。
【0136】
また、本発明の光学補償シートは、様々な表示モードの液晶セルに適用できる。前述したように、ディスコティック液晶性分子を用いた光学補償シートは、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)およびHAN(Hybrid Aligned Nematic)モードの液晶セルに対応するものが既に提案されている。
【0137】
上記のモードの中で、本発明の光学補償シートは、TN型、OCB(Optically Compensatory Bend)型、VA(Vertically Aligned)型等の液晶表示装置に特に好ましく用いられる。
【0138】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【0139】
実施例1
《光学補償シート1の作製》
以下に示すようにして、光学補償シート1を作製した。
【0140】
《セルロースアセテートプロピオネートフィルム(CAP A1)の作製》
下記のセルロースアセテートプロピオネート溶液(単にドープともいう)を用いてセルロースアセテートプロピオネートフィルムA1を作製した。
【0141】
(セルロースアセテートプロピオネート溶液の調製)
下記組成物を加圧密閉容器に投入し、80℃に加温しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテートプロピオネート溶液を調製した。
【0142】
得られたドープを、二つのドラムに張られた回転する長さ6m(有効長5.5m)のエンドレスステンレスベルト上に均一に流延した。ステンレスベルトの裏面から35℃の温水を接触させてステンレスベルト上で2分間乾燥した後、更にステンレスベルトの裏面から15℃の冷水を接触保持した。剥離残留溶媒量が20%になるまで溶媒を蒸発させた時点で、ステンレスベルトから剥離張力150N/mで剥離した。次いで剥離したフィルムの両端を固定しながら130℃で乾燥後、更に複数のロールで搬送張力130N/mで搬送させながら乾燥させ、膜厚48μmのセルロースアセテートプロピオネートフィルムA1を得た。
【0143】
《第1の配向膜の作製》
上記で作製したセルロースアセテートプロピオネートフィルムA1上に、下記の組成の塗布液をスライドコーターで25ml/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、前記フィルムの搬送方向と平行方向に、作製した膜にラビング処理を実施し、配向膜を作製した。
【0144】
(第1の配向膜作製用塗布液組成)
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(架橋剤) 0.5質量部
【0145】
【化4】
【0146】
《第1の複屈折層(光学異方性層)の作製》:液晶性化合物の配向固定化
配向膜上に、下記のディスコティック液晶性化合物0.9g、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)0.1g、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)0.02g、光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製)0.03g、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)0.01gを、8.5gのメチルエチルケトンに溶解した塗布液を、塗布した。これを130℃で2分間加熱し、ディスコティック液晶性化合物を配向させた。次に、130℃で120W/cm高圧水銀灯を用いて、1分間UV照射し、ディスコティック液晶性化合物を架橋し、その後、室温まで放冷し、膜厚1μmの第1の複屈折層(光学異方性層)を作製した。
【0147】
【化5】
【0148】
《第2の配向膜の作製》
前記光学異方性層の上に、下記の組成の塗布液をスライドコーターで25ml/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、支持体の搬送方向と平行方向に、作製した膜にラビング処理を実施した。
【0149】
(第2の配向膜作製用塗布液組成)
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(架橋剤) 0.5質量部
《第2の複屈折層(光学異方性層)の作製》:液晶性化合物の配向固定化
第2の配向膜上に、以下の組成の棒状液晶性化合物溶液を塗布、乾燥した。その後、130℃で1分間加熱して棒状液晶性分子を配向させ、さらに紫外線照射して棒状液晶分子を重合させて配向状態を固定化し、第2の複屈折層(光学異方性層)を作製し、光学補償シート1を作製した。
【0150】
(棒状液晶性化合物溶液の組成)
【0151】
【化6】
【0152】
【化7】
【0153】
【化8】
【0154】
《光学補償シート2の作製》
光学補償シート1の作製において、セルロースアセテートプロピオネートフィルムA1の代わりに、下記に示すセルロースアセテートフィルムA2を用いた以外は同様にして、光学補償シート2を作製した。即ち、第1の複屈折層、第2の複屈折層は、光学補償シート1の作製に用いた、ディスコティック液晶性化合物の配向を固定化して作製した第1の複屈折層、棒状液晶性化合物の配向を固定化して作製した第2の複屈折層と同様である。
【0155】
《セルロースアセテートフィルムA2(TAC A2)の作製》
下記のように調製したドープを、二つのドラムに張られた回転する長さ6m(有効長5.5m)のエンドレスステンレスベルト上に均一に流延した。ステンレスベルトの裏面から35℃の温水を接触させてステンレスベルト上で2分間乾燥した後、更にステンレスベルトの裏面から15℃の冷水を接触保持した。
【0156】
残留溶媒量が20%になるまで溶媒を蒸発させた時点で、ステンレスベルトから剥離張力150N/mで剥離した。次いで剥離したフィルムの両端を固定しながら130℃で乾燥後、更に多数のロールで搬送張力130N/mで搬送させながら乾燥させ、膜厚48μmのセルロースアセテートフィルムA2を得た。
【0157】
(セルロースアセテート溶液の調製)
下記組成物を加圧密閉容器に投入し、80℃に加温しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
【0158】
酢化度60.9%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 300質量部
メタノール(第2溶媒) 54質量部
1−ブタノール(第3溶媒) 11質量部
(リターデーション上昇剤溶液の調製)
別途用意したミキシングタンクに、下記のリターデーション上昇剤16質量部、メチレンクロライド80質量部およびメタノール20質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、リターデーション上昇剤溶液を調製した。
【0159】
【化9】
【0160】
(ドープの調製)
上記で調製した、セルロースアセテート溶液474質量部にリターデーション上昇剤溶液25質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。また、リターデーション上昇剤の添加量は、セルロースアセテート100質量部に対して、3.5質量部になるように調製した。
【0161】
《光学補償シート3の作製》:比較例
下記に示すようにして、光学補償シート3を作製した。
【0162】
(セルロースアセテートフィルムA3(TAC A3)の作製)
光学補償シート2の作製に用いたセルロースアセテートフィルムA2の作製に用いたドープをステンレスベルト上で製膜し、剥離後、剥離張力によりロールに周速差を設けて搬送方向に1.25倍、その後、テンターにより幅手方向に1.20倍延伸することにより逐次二軸延伸を行った。その後、更に複数のロールで搬送張力130N/mで搬送させながら乾燥させ、膜厚50μmのセルロースアセテートフィルムA3を得た。
【0163】
(配向層(配向膜ともいう)の作製)
セルロースアセテートフィルムA3上に、光学補償シート1の作製時に用いた第1の配向膜作製用塗布液をスライドコーターで25ml/m2塗布した。60℃の温風で60秒、更に90℃の温風で150秒乾燥した。次に、該フィルムA3の搬送方向と直交方向に作製した層のラビング処理を実施し、配向層を作製した。
【0164】
(複屈折層(光学異方性層)の作製)
前記の配向層(配向膜)上に、光学補償シート1の作製時に用いた棒状液晶性化合物溶液を用いて塗布、乾燥した。その後、130℃で1分間加熱して棒状液晶性分子を配向させ、さらに紫外線照射して棒状液晶分子を重合させて配向状態を固定化し、光学補償シート3を作製した。
【0165】
《光学補償シート4の作製》:本発明
下記に示すようにして、光学補償シート4を作製した。
【0166】
(セルロースアセテートプロピオネートフィルムA4の作製)
上記のセルロースアセテートプロピオネートフィルムA1の作製において、平均粒径0.016μmの微粒子シリカの代わりに、平均粒径0.012μmのものを用いた以外は同様にして、膜厚40μmのセルロースアセテートプロピオネートフィルムA4を作製した。
【0167】
(配向層(配向膜ともいう)の作製)
セルロースアセテートプロピオネートフィルムA4上に、光学補償シート1の作製に用いた第1の配向膜作製用塗布液の変性ポリビニルアルコールを下記の化合物に代えて調製した塗布液をスライドコーターで25ml/m2塗布した。60℃の温風で60秒、更に90℃の温風で150秒乾燥した。次に、該フィルムA4の搬送方向と直交方向に、作製した層のラビング処理を実施し、配向層を作製した。
【0168】
(複屈折層(光学異方性層)の作製)
前記配向層上に、光学補償シート1の作製に用いた第1の複屈折層(光学異方性層)の作製と同様にして、図1に示すような複屈折層(光学異方性層)を設け、光学補償シート4を作製した。作製した複屈折層(光学異方性層)の厚さは、約0.8μmであった。
【0169】
図1は、光学異方性を示す化合物が傾斜配向している複屈折層の一例を示す模式図である。図1において、光学異方性を示す化合物1a、1b、1cは各々ディスコティック液晶性化合物の配向(光学軸)が複屈折層2中において、ラビング軸3に対して連続的に変化しながら固定化されている(傾斜配向しているともいう)状態を示している。
【0170】
その場合、複屈折層2における光学異方性化合物の光学軸は、光学異方性化合物1a、1b、1cの各々の傾斜角の平均値、即ち、平均傾斜角で表される。
【0171】
光学補償シート4のリターデーション値の測定及び評価の詳細については、後述するが、光学補償シート4のリターデーション値をラビング軸に沿って測定したところ、リターデーションが0となる方向は存在せず、光学軸の平均傾斜角、すなわちリターデーションが最小となる方向とシートの法線との角度25度であった。
【0172】
《光学補償シート5の作製》:本発明
光学補償シート4の作製において、セルロースアセテートプロピオネートフィルムA4の代わりに、下記のセルロースアセテートフィルムA5を用いる以外は同様にして、光学補償シート5を作製した。
【0173】
(セルロースアセテートフィルムA5の作製)
上記のセルロースアセテートフィルムA2の作製において、最終的に得られるフィルムの膜厚を40μmになるように調整した以外は、同様にしてセルロースアセテートフィルムA5を作製した。
【0174】
光学補償シート5のリターデーション値の測定及び評価の詳細については、後述するが、光学補償シート5のリターデーション値をラビング軸に沿って測定したところ、リターデーションが0となる方向は存在せず、光学軸の平均傾斜角、すなわちリターデーションが最小となる方向とシートの法線との角度25度であった。
【0175】
また、複屈折層中での光学異方性化合物の配向挙動(傾斜配向)は、図1に示すような、光学補償シート4の複屈折層での挙動と同様である。
【0176】
《光学補償シート6の作製》:比較例
前記光学補償シート4の作製において、セルロースアセテートプロピオネートフィルムA4の代わりに下記のセルロースアセテートフィルムA6を用い、光学異方性層の膜厚を約0.5μmになるように調整した以外は同様にして光学補償シート6を作製した。
【0177】
(セルロースアセテートフィルムA6の作製)
上記のセルロースアセテートフィルムA2の作製において、ステンレスベルト上で製膜し、剥離後、剥離張力によりロールに周速差を設けて搬送方向に1.2倍、その後テンターにより幅手方向に1.15倍延伸することにより逐次二軸延伸を行い、その後、更に複数のロールで搬送張力130N/mで搬送させながら乾燥させる以外は同様にして、膜厚40μmのセルロースアセテートフィルムA6を得た。
【0178】
光学補償シート6のリターデーション値の測定及び評価の詳細は後述するが、光学補償シート6のリターデーション値をラビング軸に沿って測定したところ、リターデーションが0となる方向は存在せず、光学軸の平均傾斜角、すなわちリターデーションが最小となる方向とシートの法線との角度25度であった。
【0179】
また、複屈折層中での光学異方性化合物の配向挙動(傾斜配向)は、図1に示すような、光学補償シート4の複屈折層での挙動と同様である。
【0180】
《劣化試験及び劣化試験後のリターデーション特性変動評価》
得られた光学補償シート1〜6の各々について、下記に記載のように、劣化試験(80℃、90%RHの条件下で500時間放置)を行い、劣化試験後の各光学補償シートのリターデーション値、各複屈折層のリターデーション値(R0、Rt)を測定し、経時後の光学特性の変動を評価した。
【0181】
ここで、各々の光学補償シートにおいて、最も透湿度の高い複屈折層は、表1に記載したように支持体部分であり、前記支持体のリターデーション値が、各々、本発明に係る、面内リターデーション値(R0(H))と厚み方向のリターデーション値(Rt(H))になる。
【0182】
前記光学補償シート1〜6の複屈折層の中で、最も透湿度の高い各々のセルロースエステルフィルム(A1〜A6)の面内リターデーション値(R0(H))と厚み方向のリターデーション値(Rt(H))の測定については、下記の2種類の測定方法がある。
【0183】
(測定方法1):光学補償シート1〜6の作製に用いた、各々のセルロースエステルフィルム(A1〜A6)を光学補償シート1〜6の劣化試験と同様の劣化試験にかけ、面内リターデーション値(R0(H))と厚み方向のリターデーション値(Rt(H))を各々測定する。
【0184】
(測定方法2):光学補償シート1〜6の各々のR0値、Rt値と液晶性化合物を固定化した複屈折層のR0、Rt値との差から、セルロースアセテートプロピオネート支持体A1〜A6の各々のR0(H)、Rt(H)値を算出する。
【0185】
上記の測定方法1と測定方法2のどちらを用いても同一の結果が得られる。
《リターデーション値(R0、Rt、R0(H)、Rt(H))の測定》
リターデーション値R0、Rt、R0(H)、Rt(H)の測定には、自動複屈折計KOBRA−21ADH(王子計測機器(株)製)を用いて、23℃、55%RHの環境下で、波長が590nmにおいて、3次元屈折率測定を行い、屈折率nx、ny、nzを求め、上記一般式(1)、(2)を用いて面内方向のリターデーション値(R0)、厚さ方向のリターデーション値(Rt)を各々求めた。
【0186】
《劣化試験(500時間放置試験)》
市販の経時試験評価装置を用い、試料室の温湿度条件を80℃、90%RHに調整した条件下にて、500時間放置した後、試験に用いた光学補償シートを各々2枚用いて、偏光子の上下にクロスニコルになるようにした偏光板を作製し、目視観察により下記のようにランク評価した。
【0187】
○:問題なし(ムラの発生無し、均一性も良好)
×:ムラが発生し、均一性不良
本発明では、○が実用可である。
【0188】
得られた結果を表1に示す。
【0189】
【表1】
【0190】
表1から、比較の試料に比べて、最も透湿度の高い複屈折層(光学異方性層))の500時間経時後の面内方向のリターデーション値(R0(H))、厚み方向のリターデーション値(Rt(H))が、光学補償シート全体の面内リターデーション値(R0)、厚み方向のリターデーション値(Rt)に対して、各々5%〜50%の範囲内である、本発明の試料は経時後も視野角特性の視角方向に対する不均質劣化がまったくないことが明らかである。
【0191】
《複屈折層の透湿度測定》
透湿度測定は、具体的には、試料70mmφを25℃、90%RH及び40℃、90%RHでそれぞれ24時間調湿し、透湿試験装置(KK−709007、東洋精機(株))にて、JIS Z−0208に従って、単位面積あたりの水分量を算出(g/m2)した。そして、透湿度を調湿後質量−調湿前質量により求めた。
【0192】
本発明に係る複屈折層の透湿度測定においては、複屈折層が支持体の場合は、支持体単独での測定を行い、液晶性化合物の配向を固定化して作製した、光学異方性層の場合は、前記光学異方性層を別途ガラス支持体上に作製し、経時保存後、ガラス支持体上から剥離して、透湿度測定を行った。
【0193】
【発明の効果】
本発明により、複数の複屈折層を有する光学補償シートの温度・湿度環境の変化による各層のリターデーション値の変動挙動の違いに起因する、視野角特性の視角方向に対する不均質劣化の改善された光学補償シート、それを用いた楕円偏光板及び表示装置を提供することが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図1】光学異方性を示す化合物が傾斜配向している複屈折層の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
1a、1b、1c 液晶性化合物の配向が固定化され生成した光学異方性分子が複屈折層中において傾斜配向している一例を示す模式図である
2 複屈折層
3 ラビング軸(ラビング方向ともいう)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical compensation sheet, an elliptically polarizing plate, and a display device.
[0002]
[Prior art]
At present, personal computers are becoming more multimedia, and liquid crystal displays are becoming larger and TFT liquid crystals having excellent display quality are becoming mainstream, and a high degree of improvement in viewing angle characteristics is required.
[0003]
For that purpose, as a display mode of the TFT type liquid crystal, not only a conventional TN mode but also an in-plane switching mode (IPS), a vertical alignment mode (VA) and the like have been proposed and put to practical use.
[0004]
Further, a bend alignment method (OCB) that can be driven at a high speed and is excellent in displaying moving images is being put to practical use. These display methods except for the IPS method have advantages and disadvantages in viewing angle characteristics, and can greatly improve the viewing angle characteristics by using an optical compensation sheet (hereinafter, also referred to as an optical compensation film).
[0005]
Examples of the optical compensation sheet include an optical compensation sheet for a liquid crystal cell of a TN (Twisted Nematic) mode (for example, see
[0006]
The optical compensation sheet (also referred to as an optical compensation film) is usually used as an elliptically polarizing plate or the like in a form integrated with the polarizing plate.
[0007]
As an optical compensatory sheet for such a purpose, an optical compensatory sheet for a TN-type liquid crystal display device obtained by applying a discotic liquid crystal on a cellulose acetate support, fixing the liquid crystal and laminating the liquid crystal is known.
[0008]
An optical compensatory sheet for a TN-type liquid crystal display device obtained by laminating a layer of a liquid crystal polymer having a positive uniaxial property on a cellulose acetate support is also known. In each case, the desired in-plane retardation value (R) is determined by the respective layers of the cellulose ester layer and the liquid crystal layer laminated on the support. 0 ), The retardation value in the thickness direction (R t ) Ensures the desired optical compensation performance under specific conditions.
[0009]
However, the above-mentioned optical compensation sheet has a difference in the hygroscopicity of each birefringent layer, and the material having a high hygroscopicity has a retardation value that varies depending on temperature and humidity conditions. Dation value (R 0 ) And the retardation value in the thickness direction (R t ) Causes fluctuations with poor correlation, and as a result, the viewing angle characteristics are inhomogeneously deteriorated due to environmental changes in the viewing angle direction, that is, for example, the optical compensation ability is significantly deteriorated only in the downward direction or the left and right direction. There was a problem that it was easy to do. The present inventors have paid attention to the fact that the above problem becomes more apparent as the thickness of the optical compensation sheet becomes thinner.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-6-214116
[0011]
[Patent Document 2]
U.S. Pat. No. 5,583,679
[0012]
[Patent Document 3]
U.S. Pat. No. 5,646,703
[0013]
[Patent Document 4]
DE 39 11 620 A1
[0014]
[Patent Document 5]
JP-A-10-54982
[0015]
[Patent Document 6]
US Patent No. 5,805,253
[0016]
[Patent Document 7]
WO 96/37804 pamphlet
[0017]
[Patent Document 8]
JP-A-9-26572
[0018]
[Patent Document 9]
Patent No. 2866372
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to improve non-uniform deterioration of viewing angle characteristics in a viewing angle direction due to a difference in a fluctuation behavior of a retardation value of each layer due to a change in a temperature / humidity environment of an optical compensation sheet having a plurality of birefringent layers. An optical compensatory sheet, an elliptically polarizing plate and a display device using the same.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention has been achieved by the following constitutions 1 to 6.
[0021]
1. In one optical compensation sheet having at least two birefringent layers,
The in-plane retardation value (R 0 ) Is 10 nm to 70 nm, and the retardation value (R t ) Is from 60 nm to 200 nm, and the birefringent layer having the highest moisture permeability defined by JIS Z 0208 among the birefringent layers has an in-plane retardation value (R). 0 (H)), the retardation value in the thickness direction (R t (H)) 0 , The R t The optical compensatory sheet is in the range of 5% to 50%.
[0022]
2. 2. The optical compensatory sheet as described in 1 above, wherein the birefringent layer having the highest moisture permeability is a layer containing cellulose ester.
[0023]
3. 3. The optical compensatory sheet according to the
[0024]
4. 4. The optical compensation sheet according to any one of the above items 1 to 3, wherein the film thickness is from 20 μm to 70 μm.
[0025]
5. An elliptically polarizing plate comprising the optical compensation sheet according to any one of the above items 1 to 4.
[0026]
6. 6. A TN (Twisted Nematic) type, OCB (Optically Compensatory Bend) type or VA (Vertically Aligned) type liquid crystal display device, comprising the elliptically polarizing plate described in 5 above.
[0027]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In an optical compensation sheet having a high optical compensation function and having a plurality of birefringent layers, deterioration of viewing angle characteristics is often observed with time (change in temperature and humidity environment). Although various factors can be considered as causes of deterioration, the present inventors have found that the birefringent layer has different fluctuation behaviors of retardation values (in-plane direction, thickness direction), particularly a birefringent layer having high water absorption. The retardation value (R in the in-plane direction of the optical compensation sheet that becomes apparent when the thickness is small) 0 ), The retardation value in the thickness direction (R t ) Was found to be one of the main causes of the above deterioration.
[0028]
Therefore, focusing on the above retardation characteristics and conducting various studies, as described in claim 1, the retardation value (R) in the in-plane direction of the optical compensation sheet having at least two birefringent layers. 0 ) Is 10 nm to 70 nm, and the retardation value (R t ) Is set to 60 nm to 200 nm, and the birefringent layer having the highest moisture permeability among the birefringent layers has an in-plane retardation value (R). 0 (H)), the retardation value in the thickness direction (R t (H)) 0 , The R t By adjusting them to fall within the range of 5% to 50%, an optical compensatory sheet exhibiting the effects described in the present invention could be obtained.
[0029]
Hereinafter, the process of the present inventors leading to the optical compensation sheet of the present invention will be described.
The optical compensatory sheet is generally produced by laminating birefringent layers having various characteristics in order to compensate for complicated birefringence in a liquid crystal cell.
[0030]
For example, in a TN-type liquid crystal cell, a birefringent layer having a negative uniaxial property (a so-called C plate) and a tilt alignment (a constant angle or a so-called hybrid alignment in which the tilt angle continuously changes) may be used. This can be effectively compensated for by a C-plate or a laminate of a birefringent layer (also referred to as an A-plate) having a positive uniaxial property similarly inclined and oriented.
[0031]
For example, in a VA type liquid crystal cell, a biaxial plate can be compensated by one layer, but can be compensated by a laminate of a C plate and an A plate represented by a uniaxially stretched film. In this case, what is achieved by pasting each film with an adhesive material has been practiced conventionally.
[0032]
On the other hand, the C plate + A plate is formed by applying a birefringent layer such as a liquid crystal compound immobilized on a support having one property (for example, C-plate) and integrating them. At the same time that the film can be made thinner, it can be easily used as an elliptically polarizing plate by being integrated with a polarizing plate.
[0033]
In addition, it is effective to combine a birefringent layer having an optical axis inclined with respect to the film surface (or having a so-called hybrid orientation) with a C plate, an A plate, or a biaxial plate in the OCB type liquid crystal cell. The former birefringent layer can be obtained by, for example, fixing a liquid crystalline compound.
[0034]
The above-mentioned C plate, A plate, biaxial plate and the like will be described later in detail.
[0035]
Various films are used as a support for the optical compensation sheet having a plurality of birefringent layers, and it is effective that the support film itself also serves as the birefringent layer. As the support film used in the present invention, a cellulose ester film (eg, cellulose triacetate, cellulose acetate propionate, etc.) is preferably used.
[0036]
The reason for this is that the cellulose ester film is a very effective support because it usually has properties as a C plate or a biaxial support and can be used also as a polarizing plate protective film.
[0037]
On a cellulose ester support having birefringence, an optical compensatory sheet obtained by coating and fixing a liquid crystal compound directly or via a block layer or the like is used as it is by a method for producing an ordinary polarizing plate. It is possible to make a polarizing plate directly.
[0038]
As described above, it is preferable to use a cellulose ester film as one layer of the birefringent layer as a configuration of the optical compensation sheet of the present invention. Here, at least two layers of birefringence constituting the optical compensation sheet of the present invention. A case is considered in which a cellulose ester film having birefringence is used as one of the layers, and a birefringent layer obtained by fixing the orientation of the liquid crystal compound is used as the other layer.
[0039]
In this case, the support portion having a relatively high hygroscopicity, such as a cellulose ester film, has a retardation value (R 0 , R t ) May fluctuate relatively largely, whereas the birefringent layer in which the liquid crystal compound having low hygroscopicity is fixed has little fluctuation in retardation.
[0040]
As a result, the optical compensation sheet formed from the plurality of birefringent layers having different optical characteristics has a problem that the retardation fluctuates non-uniformly in three-dimensional directions depending on the humidity conditions.
[0041]
However, such problems actually appear in Fuji Wide View (manufactured by Fuji Photo Film) and Nisseki NH Film (manufactured by Nisseki Mitsubishi), which are actually proposed and implemented optical compensation sheets for TN. There was no so far.
[0042]
However, the present inventors have studied various optical compensatory sheets, and these phenomena (problems) are caused by the fact that the birefringent layer having the highest hygroscopicity has a small thickness and the retardation contributed by the birefringent layer. It has been found that when the value exceeds a certain ratio of the retardation value of the entire optical compensatory sheet, it becomes apparent.
[0043]
The present inventors have conducted intensive studies to solve these problems, and found that the ratio of the retardation value of the birefringent layer having the highest moisture permeability to the retardation value of the entire optical compensatory sheet is in-plane (R 0 Value), thickness direction (R t Values) are adjusted to be 5% to 50%, so that the viewing angle characteristic with respect to the viewing angle direction due to the difference in the fluctuation behavior of the retardation value of each birefringent layer due to the change in the temperature and humidity environment. It became clear that the heterogeneous deterioration can be remarkably improved.
[0044]
The ratio of the retardation value of the birefringent layer having the highest moisture permeability to the retardation value of the entire optical compensatory sheet is represented by the in-plane direction (R 0 Value), thickness direction (R t As an example of the means for adjusting the ratio so that both values are 5% to 50%, means shown in the following (a) can be mentioned.
[0045]
(A) The structure of at least two birefringent layers is constituted by a combination of a C plate, an A plate, an O plate, a biaxial plate, and the like, which will be described later. The contribution of a high birefringent layer is minimized.
[0046]
<< birefringent layer >>
The birefringent layer (also referred to as a birefringent layer, a birefringent layer, or an optically anisotropic layer) according to the present invention will be described.
[0047]
The birefringent layer according to the present invention refers to a layer in which at least one of the components nx, ny, and nz, which is a factor for forming the refractive index of the layer, has characteristics different from other refractive indexes. It is an essential requirement that the optical compensation sheet of the present invention has at least two birefringent layers exhibiting birefringence (optical anisotropy).
[0048]
Examples of the birefringent layer according to the present invention include a formed optically anisotropic layer in which the orientation of a liquid crystalline compound is fixed, and a support (polymer film or cellulose ester film) exhibiting birefringence (optical anisotropy). A cellulose triacetate film, a cellulose acetate propionate film, etc.) are each mentioned as one embodiment of the birefringent layer.
[0049]
In the optical compensatory sheet of the present invention, the birefringent layer having the highest moisture permeability among the at least two birefringent layers has a retardation value (R) of the entire optical compensatory sheet. 0 , R t It is an essential requirement that each of the values is adjusted so as to fall within the range of 5% to 50%. Here, each retardation characteristic and moisture permeability are measured as described below. it can.
[0050]
<< Retardation characteristics (R 0 , R t , R 0 (H), R t (H)) >>
The retardation characteristics (R) of each of the optical compensation sheet of the present invention, the support according to the configuration of the optical compensation sheet, and the birefringent layer (optically anisotropic layer). 0 , R t , R 0 (H), R t (H)) can be determined as described below.
[0051]
<< Thickness direction retardation value (R t value)"
Using an automatic birefringence meter KOBRA-21ADH (manufactured by Oji Scientific Instruments), the three-dimensional refractive index is measured at 23 ° C. and 55% RH (relative humidity) at a wavelength of 590 nm, and the refractive indexes nx and ny are measured. , Nz. Next, according to the following general formula (1), the retardation value (R t Value, R t The same applies to the (H) value and the like. ) Is calculated.
[0052]
General formula (1):
R t Value = ((nx + ny) / 2−nz) × d
In the formula, nx is the refractive index in the direction in which the refractive index in the film plane is the largest, ny is the refractive index in the film plane in a direction perpendicular to nx, nz is the refractive index in the thickness direction of the film, and d is the thickness of the film. (Nm) respectively.
[0053]
<< In-plane retardation value (R 0 value)"
Using an automatic birefringence meter KOBRA-21ADH (manufactured by Oji Scientific Instruments), the three-dimensional refractive index was measured at 23 ° C. and a relative humidity of 55% at a wavelength of 590 nm, and the refractive indexes nx and ny were determined. . Then, according to the following general formula (2), the retardation value (R 0 Value, R 0 The same applies to the (H) value and the like. ) Was calculated.
[0054]
General formula (2):
R 0 Value = (nx−ny) × d
In the formula, nx represents the refractive index in the direction in which the refractive index in the film plane is the largest, ny represents the refractive index in the film plane in a direction perpendicular to nx, and d represents the thickness (nm) of the film.
[0055]
The retardation value (R) in the in-plane direction of the optical compensation sheet of the present invention. 0 ) Is from 10 nm to 70 nm, and the retardation value (R t ) Is in the range of 60 nm to 200 nm, but preferably, the retardation value (R 0 ) Is 25 nm to 55 nm, and the retardation value (R t ) Is from 80 nm to 170 nm.
[0056]
Further, the birefringent layer (also referred to as an optically anisotropic layer) according to the present invention has an in-plane retardation value (R) of the birefringent layer having the highest moisture permeability defined by JIS Z 0208. 0 (H)), the retardation value in the thickness direction (R t (H)) is the in-plane retardation value (R) of the optical compensation sheet. 0 ), The retardation value in the thickness direction (R t ) Is within a range of 5% to 50%, which is an essential requirement for obtaining the effects described in the present invention, but is preferably in a range of 10% to 45%. Preferably, it is in the range of 20% to 40%.
[0057]
《Method of measuring moisture permeability》
Here, the moisture permeability according to the present invention can be measured as described below.
[0058]
The moisture permeability according to the present invention is measured by the method specified in JIS Z 0208. Here, among at least two birefringent layers (including the case where the support itself forms the birefringent layer in the present invention), the birefringent layer having the highest moisture permeability has a moisture permeability of 25 ° C. 10g / m under 90% RH environment 2 ・ 24 hours to 1000 g / m 2 -It is preferably in the range of 24 hours, more preferably 20 g / m 2 ・ 24 hours to 800 g / m 2 ・ 24 hours, particularly preferably 50 g / m 2 ・ 24 hours to 600 g / m 2 ・ 24 hours.
[0059]
Here, the birefringent layer having the highest moisture permeability according to the present invention is, specifically, a cellulose ester film used for the above-mentioned support film, while the orientation of the liquid crystal compound is fixed and formed. The birefringent layer containing the optically anisotropic compound (also referred to as an optically anisotropic layer or an optically anisotropic layer) generally has a lower moisture permeability than a cellulose ester film.
[0060]
《Support》
The support used in the optical compensation sheet of the invention will be described.
[0061]
As the support used in the optical compensation sheet of the present invention, an optically isotropic support may be used, but a support having a birefringence is preferably used. As the optically isotropic support, a conventionally known support can be used.
[0062]
<< Support having birefringence (optical anisotropy) >>
The support having birefringence (also referred to as a support having optical anisotropy) used in the present invention will be described.
[0063]
As a birefringent (having optical anisotropy) support, a cellulose ester derivative such as cellulose acetate propionate and cellulose triacetate (cellulose triacetate) is used for a C-plate (showing negative uniaxiality) described later. An ester film), a synthetic polymer (eg, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyacrylate, polymethacrylate, norbornene resin) and the like can be used.
[0064]
However, in the case of the above-mentioned synthetic polymer, a step of imparting birefringence (optical anisotropy) by stretching the synthetic polymer film is necessary.
[0065]
In addition, for a cellulose ester derivative (cellulose ester film) such as cellulose acetate propionate or cellulose triacetate, an optical biaxial plate can be obtained by performing a biaxial stretching treatment or the like.
[0066]
(Retardation characteristics and transmittance of the support)
As the support, a light-transmitting support is preferably used in both cases of optical isotropic and birefringence (having optical anisotropy). The light transmittance of the support is preferably 80% or more.
[0067]
When an optically anisotropic support is used as the transparent support, that is, the optical anisotropy of the birefringent layer (optically anisotropic layer) depends on the birefringence (optical anisotropy) of the transparent support. In addition, it may correspond to the optical anisotropy of the liquid crystal cell (optically compensate).
[0068]
When an optically anisotropic transparent support is used for such a purpose, the in-plane retardation (Re) of the support is preferably 20 nm or more, more preferably 30 nm or more. The retardation (Rth) in the thickness direction is preferably 80 nm or more, and more preferably 120 nm or more.
[0069]
Here, the in-plane retardation value (Re) and the retardation value (Rth) in the thickness direction of the support are defined as the in-plane retardation value (R 0 ), The retardation value in the thickness direction (R t ) Can be obtained in the same manner as in the above.
[0070]
<< Retardation distribution of cellulose ester film >>
The retardation value (R in the in-plane direction of the cellulose ester film used in the present invention) 0 Is preferably adjusted to 5% or less, more preferably 2% or less, and particularly preferably 1.5% or less.
[0071]
Further, the retardation in the thickness direction of the film (R t The distribution is preferably adjusted to 10% or less, more preferably 2% or less, and particularly preferably 1.5% or less.
[0072]
The numerical value of the retardation distribution is obtained by measuring retardation at 1 cm intervals in the width direction of the obtained film and expressing the obtained retardation as a coefficient of variation (CV). The method of measuring the retardation and the numerical value of its distribution will be described later.
[0073]
<< Method for producing cellulose ester film >>
As a method for producing a cellulose ester film, a dope solution prepared by dissolving a cellulose ester is cast on a support (a stainless steel belt or the like) to form a film, and the obtained film is peeled off from the support (also referred to as peeling). A solution casting film forming method in which drying is performed while being transported in a drying zone is used. Also, after peeling, the film is stretched by applying tension in the width direction while keeping a certain amount of the residual solvent, and dried while being conveyed in the drying zone so that the axis having the maximum refractive index in the width direction is formed. A biaxial film having the same can also be produced. Similarly, after peeling, the film is stretched under tension in the transport direction while containing a certain amount of residual solvent, and has a maximum refractive index axis in the transport direction by being dried while being transported in the drying zone. Biaxial or uniaxial films can also be produced. The transport direction (may be abbreviated as MD) refers to the mechanical transport direction and the dope casting direction, and the width direction (TD) refers to the direction orthogonal to the longitudinal direction in the film plane.
[0074]
Further, by using (1) using a retardation increasing agent, (2) reducing the acetylation degree of cellulose acetate, or (3) producing a film by a cooling dissolution method described in European Patent No. 0911656 A2, It is also possible to produce a cellulose ester film having a high dating (optical anisotropy).
[0075]
The cellulose ester or synthetic polymer film is preferably produced by a solvent casting method. The thickness of the transparent support is preferably from 20 μm to 500 μm, and more preferably from 50 μm to 200 μm. In order to improve the adhesion between the transparent support and a layer provided thereon (adhesive layer, alignment film or optically anisotropic layer), the transparent support is subjected to a surface treatment (eg, glow discharge treatment, corona discharge treatment, ultraviolet light ( UV) treatment, flame treatment). An adhesive layer (undercoat layer) may be provided on the transparent support.
[0076]
<< Birefringent layer (optically anisotropic layer) formed on support >>
The birefringent layer (optically anisotropic layer) formed on the support is formed by applying a liquid crystal compound described below and then fixing the orientation of the liquid crystal compound by means such as rubbing treatment or optical alignment treatment. The thickness is preferably in the range of 0.1 μm to 10 μm, and more preferably in the range of 0.2 μm to 5 μm. Further, as long as the optical compensatory sheet of the present invention has at least two birefringent layers, the birefringence obtained by fixing the orientation of the liquid crystal compound formed on the support is obtained. The layer configuration of the layers may be a single-layer configuration or a multilayer laminate configuration.
[0077]
《Liquid crystal compound》
The liquid crystalline compound according to the present invention will be described.
[0078]
The liquid crystalline compound according to the present invention may be a low molecular liquid crystalline compound or a high molecular liquid crystalline compound. As the optical characteristics, a positive uniaxial rod-like liquid crystal compound and a biaxial liquid crystal compound are preferably used. Further, the compound may exhibit negative uniaxiality. For example, typically, a discotic liquid crystal compound may be used. The biaxial liquid crystal compound can take a rod-like molecular form, but there is also a discotic liquid crystal compound, such as a discotic liquid crystal compound, which has a shape close to a disk having a slightly widening.
[0079]
The liquid crystal compound having a negative uniaxial property typically includes a discotic liquid crystal compound. 22, 1994, edited by The Chemical Society of Japan (Society Publishing Center), pp. 60-72. Specifically, it has a molecular structure 1-46 as described on p. Liquid crystal compound having In addition, Patent Publication Nos. 2587398, 2640083, 26441086, 2692033, 26920205, 2767382, and 2747789 describe Liquid crystal compounds described in publications and the like can also be used as discotic liquid crystal compounds.
[0080]
A rod-shaped liquid crystal compound exhibiting positive uniaxiality (also referred to simply as having a positive uniaxiality) or a compound having biaxiality exhibiting optical characteristics close to a rod-shaped liquid crystal compound is regarded as a rod-shaped liquid crystal compound. Can handle. Here, having positive uniaxiality (optically uniaxial) means that only two of the refractive index values nx, ny, and nz in the triaxial direction in an anisotropic element having optical anisotropy are used. Indicate that the two refractive indices are smaller than the refractive index of the remaining one axis, and that having biaxiality means that the refractive index values nx, ny, and nz in the triaxial directions are all Indicate different values.
[0081]
More specifically, the positive uniaxial rod-like liquid crystal compound according to the present invention may have a positive or negative dielectric anisotropy, but is easy to control the inclination in the thickness direction of the sheet. For this reason, those having a positive dielectric anisotropy are preferred.
[0082]
The dielectric anisotropy (Δε) of a rod-shaped liquid crystalline compound is defined as the dielectric constant (ε //) in which the major axis of a molecule is oriented parallel to electrolysis and the dielectric anisotropy (ε //) in which the minor axis of molecule is oriented parallel to electrolysis. It is expressed by Δε (= ε / −ε⊥ ≠ 0), which is the difference between the value and the dielectric constant (ε⊥). The dielectric anisotropy (Δε) affects the anisotropy of the refractive index of light passing through liquid crystal molecules, and the relationship between the two is Δε = (n //) 2 − (N⊥) 2 (Here, n // is the refractive index for light that is biased in the direction of the orientation vector of the liquid crystal molecules, and n⊥ is the refractive index for light that is biased in the direction perpendicular to the orientation vector.)
[0083]
The values of Δε and Δn are positive values in the case of a liquid crystalline compound used for driving a normal TN liquid crystal cell or the like.
[0084]
The optical anisotropy (specifically, the anisotropy of the refractive index) of the liquid crystal compound according to the present invention is defined by the entire molecule in the case of a low-molecular liquid crystal compound, and in the case of a high-molecular liquid crystal compound. Generally, there are a main chain type liquid crystal and a side chain type liquid crystal. In any case, the mesogen group is defined according to the low molecular weight liquid crystal compound.
[0085]
The mesogen group (mesogen unit) described above represents an essential part for providing liquid crystallinity in the liquid crystal compound, and the mesogen group (mesogen unit) is usually a rigid part of a core, a flexible part of a spacer, Although it has a terminal group located at the terminal, it is not always necessary to have all of the above three portions as long as the structure allows the liquid crystal compound to exhibit a liquid crystal phase.
[0086]
Hereinafter, specific examples of the positive uniaxial rod-like liquid crystal compound will be shown, but the present invention is not limited thereto.
[0087]
Embedded image
[0088]
Embedded image
[0089]
Embedded image
[0090]
Further, for example, Chemistry of Liquid Crystal: Quarterly Chemistry Review No. 22, 1994, edited by The Chemical Society of Japan (Society Publishing Center), pp. 42, 44. Further, as the above-mentioned rod-like liquid crystal compound having a positive uniaxial property, a normal rod-like nematic liquid crystal used for a TN cell can be suitably used. As the rod-like liquid crystalline compound according to the present invention, those exhibiting a nematic liquid crystal phase are preferably used.
[0091]
Specific examples of the biaxial liquid crystal compound include, for example, compounds described in pages 124 to 143 of Synthetic Organic Chemistry, Vol. 49; No. 5, (1991); W. Bruce et al. [AN EU-SPONSORED 'OXFORD WORKSHOP ON BIAXIAL NEMATICS' (St Benet's Hall, University of Oxford 20-22 December, 1996), p157. CHANDRESEK HAR et al. [A Thermotropic Biaxial Nematic Liquid Crystal; Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1988, Vol. 165, pp. 123-130]; Demus, J .; Goodby et al. [Handbook of Liquid Crystals Vol. 2B: Low Molecular Weight Liquid Crystals II, pp 933-943, published by WILEY-VCH].
[0092]
The liquid crystalline polymer according to the present invention is not particularly limited, but preferably has a positive or negative intrinsic birefringence value. Details of these are described in "LIQUID CRYSTALS, 1989, Vol. 5, NO. 1, pp. 159-170".
[0093]
The liquid crystal polymer according to the present invention can be roughly classified into a main chain type and a side chain type as described above, in which the mesogen group is incorporated. It can also be classified into thermotropic and lyotropic.
[0094]
The liquid crystalline polymer according to the present invention is not particularly limited, but it is preferable to form a nematic liquid crystal. Further, a side chain type is preferable in terms of orientation, and a thermotropic is preferable in terms of fixing orientation. The skeleton used in the side chain type liquid crystalline polymer is preferably a vinyl type polymer, polysiloxane, polypeptide, polyphosphazene, polyethyleneimine, cellulose or the like.
[0095]
Further, in the present invention, the orientation state of the optically anisotropic compound is preferably a monodomain or a plurality of domains of 0.1 μm or less. However, in the present invention, even if disclination occurs, there is substantially no problem as long as each domain is 0.1 μm or less.
[0096]
The disclination described above means that a portion where the optically anisotropic compound is not finely oriented is generated. If there is disclination, problems such as a decrease in contrast and a decrease in the tilt angle below the design value are likely to occur.
[0097]
《Birefringence behavior of birefringent layer》
C plate (C plate compensating ability), A plate (A plate compensating ability), biaxial plate (biaxial plate compensating ability), O The plate (O-plate compensation capability) will be described.
[0098]
《C plate》
The C plate according to the present invention will be described.
[0099]
The relationship among the components nx, ny, and nz that constitute the refractive index of the layer is shown below.
nx = ny> nz
In-plane retardation characteristic of C plate, R 0 = 0.
[0100]
Examples of the material (optical material, resin film, etc.) exhibiting C-plate characteristics include discotic liquid crystal, unstretched cellulose ester film (eg, unstretched cellulose triacetate (TAC), unstretched cellulose acetate propionate (CAP)). And the like, and biaxially stretched norbornene-based resins.
[0101]
<< A plate >>
The A plate according to the present invention will be described.
[0102]
The relationship among the components nx, ny, and nz that constitute the refractive index of the layer is shown below.
nx> ny = nz
A-plate in-plane retardation characteristic, R 0 Is approximately 2 × R t Is shown.
[0103]
Examples of the material exhibiting A-plate characteristics (optical material, resin film, and the like) include a rod-shaped liquid crystalline compound and a uniaxially stretched polymer (for example, polycarbonate and the like).
[0104]
《Two-axis plate》
The biaxial plate according to the present invention will be described.
[0105]
The relationship among the components nx, ny, and nz that constitute the refractive index of the layer is shown below.
nx>ny> nz
The in-plane retardation value and the thickness direction retardation value of the biaxial plate show different values.
[0106]
Examples of materials exhibiting biaxial plate characteristics (optical materials, resin films, etc.) include stretched cellulose esters (eg, stretched cellulose acetate propionate (stretched CAP), cellulose triacetate (stretched TAC), etc.).
[0107]
《O plate》
The O-plate according to the present invention utilizes a positive birefringent material, with the main optical axis oriented substantially at an oblique angle with respect to the plane of the display (hence the name "O-plate").
[0108]
Here, “substantially oblique” indicates that the angle is larger than 0 ° and smaller than 90 °.
[0109]
The O plate according to the present invention can further utilize an O plate having a uniaxial or biaxial substance.
[0110]
Hereinafter, examples of the birefringent layer (optically anisotropic layer) according to the present invention formed by aligning the above-described cellulose ester film or liquid crystal compound will be described, but the present invention is not limited thereto. At the same time, a conventionally known configuration example is shown.
[0111]
<< Example of combination of birefringent layers >>
An example of an optical compensatory sheet having an equivalent configuration that achieves the configuration of the present invention is shown below.
[0112]
Incidentally, these configurations may be completely optically equivalent or may be considered substantially equivalent. In the case of a TN retardation plate, the liquid crystal layer has a substantial C-plate characteristic by means such as changing the average tilt angle of the optical axis of each molecule of the hybrid alignment of the discotic liquid crystal layer. And are substantially equivalent.
[0113]
(A) Phase difference plate for VA (C plate + A plate)
(Conventional configuration example)
C plate: cellulose ester film
(R 0 = 5, R t = 110, film thickness 80 μm)
A plate: rod-shaped liquid crystal layer
(R 0 = 70, R t = 35)
(Configuration example of the present invention)
C plate: cellulose ester film
(R 0 = 2, R t = 70, film thickness 50 μm)
C plate: Discotic liquid crystal layer
(R 0 = 0, R t = 35)
A plate: rod-shaped liquid crystal layer
(R 0 = 70, R t = 35)
The birefringent layer having the highest moisture permeability is the portion of the cellulose ester film in the above-described conventional configuration examples and the configuration examples of the present invention. For example, the retardation value in the thickness direction of the entire optical compensatory sheet ( R t In ()), the contribution of the cellulose ester film is the conventional configuration example (76%) and the configuration example of the present invention (50%).
[0114]
The comparative study between the conventional configuration example and the configuration example of the present invention will be described in detail in Examples, but in the deterioration test evaluation (80 ° C., 90% RH, 500 hours aging) of the optical compensatory sheet, the moisture permeability is The retardation value (R) of a cellulose ester film that is high and is susceptible to humidity and susceptible to fluctuations in retardation value t As compared with the conventional configuration example in which the contribution of (1) is large, the configuration example of the present invention has a small retardation value variation over the entire optical compensatory sheet even after elapse of time.
[0115]
Further, the display device (liquid crystal panel) manufactured using the optical compensation sheet having the configuration example of the present invention has a small variation in the viewing angle even when the device is aged in an atmosphere in which the temperature and the humidity fluctuate, and has no unevenness. It turned out to show excellent characteristics.
[0116]
(B) Phase difference plate for TN (C-plate hybrid orientation)
(Conventional configuration example)
C plate: cellulose ester film
(R 0 = 0, R t = 110, film thickness 100 μm)
C plate: Discotic liquid crystal layer
(R 0 = 40, R t = 40)
Average optical axis inclination angle θ of optical compensation sheet = 30 °
(Configuration example of the present invention)
C plate: cellulose ester film
(R 0 = 0, R t = 60)
C plate: Discotic liquid crystal layer
(R 0 = 40, R t = 90)
Average optical axis inclination angle θ of optical compensation sheet = 30 °
The same result as that of the above-described VA retardation plate was obtained also in the TN retardation plate (hybrid orientation of the C plate).
[0117]
<< retardation increasing agent >>
The retardation increasing agent used in the present invention will be described.
[0118]
The retardation increasing agent used in the present invention is preferably added to a support (also referred to as a polymer film) such as a cellulose ester film in order to adjust the retardation value at each wavelength. The retardation increasing agent is preferably used in an amount of 0.05 to 20 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass, based on 100 parts by mass of the polymer film. More preferably, it is in the range of 0.2 to 5 parts by mass, and particularly preferably, it is in the range of 0.5 to 2 parts by mass.
[0119]
When the retardation increasing agent is used, it may be used alone or in combination of two or more kinds. The retardation increasing agent used in the present invention preferably has a maximum absorption in a wavelength region of 250 nm to 400 nm, and further preferably has substantially no absorption in a visible region.
[0120]
Specific examples of the retardation increasing agent include, for example, compounds disclosed in JP-A-2000-111914, JP-A-2000-275434, JP-A-2002-62477, and EP0911656A2. Can be used.
[0121]
<< Alignment layer (also called alignment film) >>
The alignment film used in the present invention will be described.
[0122]
The alignment layer (orientation film) used in the present invention is obtained by rubbing an organic compound (preferably a polymer), obliquely depositing an inorganic compound, forming a layer having microgrooves, or a Langmuir-Blodgett method (LB film). It can be provided by such means as the accumulation of organic compounds (eg, ω-tricosanoic acid, dioctadecylmethyl ammonium chloride, methyl stearylate). Further, an alignment film in which an alignment function is generated by applying an electric field, applying a magnetic field, or irradiating light is also known.
[0123]
An alignment film formed by rubbing a polymer is particularly preferable. The rubbing treatment is performed by rubbing the surface of the polymer layer several times with paper or cloth in a certain direction. As for the type of polymer used for the alignment film, there is a description in the literature regarding an optical compensation sheet using discotic liquid crystal molecules corresponding to the various display modes described above.
[0124]
The thickness of the alignment layer (alignment film) used in the present invention is preferably in the range of 0.01 μm to 5 μm, and more preferably 0.05 μm to 1 μm. Note that a mode may be used in which the liquid crystal molecules of the birefringent layer (optically anisotropic layer) are oriented using an orientation layer (orientation film), and then the optically anisotropic layer is transferred onto a transparent support.
[0125]
The liquid crystalline molecules fixed in the alignment state can maintain the alignment state without the alignment film.
[0126]
《Elliptical polarizing plate》
The elliptically polarizing plate of the present invention will be described.
[0127]
The elliptically polarizing plate of the present invention can be produced by laminating at least one surface of a conventionally known polarizing film (a polarizing film or a polarizing layer may be provided) to the optical compensation sheet of the present invention.
[0128]
The polarizing film is preferably a film which has been conventionally used, for example, a film which can be stretched and oriented, such as a polyvinyl alcohol film, is treated with a dichroic dye such as iodine and longitudinally stretched. Further, since the polarizing film itself does not have sufficient strength and durability, a polarizing plate is generally formed by bonding a cellulose triacetate film having no anisotropy as a protective film on both surfaces thereof.
[0129]
The elliptically polarizing plate of the present invention may be produced by laminating the optical compensatory sheet of the present invention on the above-mentioned polarizing plate, or by laminating the optical compensatory sheet of the present invention directly as a protective film with a polarizing film. You may. The bonding method is not particularly limited, but can be performed using an adhesive made of an aqueous solution of a water-soluble polymer. As the water-soluble polymer adhesive, a completely saponified aqueous solution of polyvinyl alcohol is preferably used. Further, as described above, a long elliptically polarizing plate can be obtained by laminating a long polarizing film stretched longitudinally and treated with a dichroic dye and a long optical compensation sheet of the present invention.
[0130]
<< Deflection layer (also called deflection film) >>
The deflection layer used in the present invention will be described.
[0131]
The polarizing film includes an iodine-based polarizing film, a dye-based polarizing film using a dichroic dye, and a polyene-based polarizing film. The iodine-based polarizing film and the dye-based polarizing film are generally manufactured using a polyvinyl alcohol-based film. The polarizing axis of the polarizing film preferably corresponds to a direction perpendicular to the film stretching direction.
[0132]
《Display device》
The display device of the present invention will be described.
[0133]
The elliptically polarizing plate thus obtained can be used for various display devices. Examples of the display device include a liquid crystal display device, an organic electroluminescent device, a plasma display, and the like. For example, the configuration of a single polarizing plate reflection type liquid crystal display device is as follows: [Protective film / Polarizing film / Sheet / glass substrate / ITO transparent electrode / alignment film / TN type liquid crystal / alignment film / metal electrode / reflection film / glass substrate], and the optical compensation sheet of the present invention is used on one side of the polarizing plate. In the conventional case, the structure is [protective film / polarizing film / protective film / retardation plate / glass substrate / ITO transparent electrode / alignment film / TN liquid crystal / alignment film / metal electrode / reflection film / glass substrate].
[0134]
In the conventional configuration, coloring is observed because the optical compensation function for the wavelength of the optical compensation sheet is insufficient. However, by using the optical compensation sheet of the present invention, a good liquid crystal display device without coloring can be obtained.
[0135]
Further, in the case of a reflective polarizing element composed of a cholesteric liquid crystal using the optical compensation sheet of the present invention, it may be used in a configuration of [backlight / cholesteric liquid crystal layer / optical compensation sheet / polarizing film / protective film of the present invention]. I can do it.
[0136]
Further, the optical compensation sheet of the present invention can be applied to liquid crystal cells of various display modes. As described above, an optical compensation sheet using discotic liquid crystal molecules is formed of a TN (Twisted Nematic), an IPS (In-Plane Switching), an FLC (Ferroelectric Liquid Crystal), an OCB (Optically Comprised STN, BTS). Nematic, VA (Vertically Aligned) and HAN (Hybrid Aligned Nematic) mode liquid crystal cells have already been proposed.
[0137]
Among the above modes, the optical compensation sheet of the present invention is particularly preferably used for a liquid crystal display device of a TN type, an OCB (optically compensatory bend) type, a VA (Vertically Aligned) type, or the like.
[0138]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[0139]
Example 1
<< Preparation of Optical Compensation Sheet 1 >>
An optical compensation sheet 1 was produced as described below.
[0140]
<< Preparation of Cellulose Acetate Propionate Film (CAP A1) >>
A cellulose acetate propionate film A1 was prepared using the following cellulose acetate propionate solution (also simply referred to as a dope).
[0141]
(Preparation of cellulose acetate propionate solution)
The following composition was put into a pressure-sealed container, and stirred while heating to 80 ° C. to dissolve each component to prepare a cellulose acetate propionate solution.
[0142]
The obtained dope was uniformly cast on a rotating endless stainless belt of 6 m (effective length 5.5 m) stretched between two drums. After warm water of 35 ° C. was brought into contact with the back surface of the stainless steel belt and dried on the stainless steel belt for 2 minutes, cold water of 15 ° C. was kept in contact with the back surface of the stainless steel belt. When the solvent was evaporated until the amount of the residual solvent after peeling became 20%, the film was peeled from the stainless steel belt at a peel tension of 150 N / m. Then, the film was dried at 130 ° C. while fixing both ends of the peeled film, and further dried while being conveyed by a plurality of rolls at a conveyance tension of 130 N / m, to obtain a 48 μm-thick cellulose acetate propionate film A1.
[0143]
<< Preparation of first alignment film >>
On the cellulose acetate propionate film A1 prepared above, a coating solution having the following composition was applied at 25 ml /
[0144]
(Composition of coating liquid for preparing first alignment film)
Modified polyvinyl alcohol 10 parts by mass
371 parts by mass of water
Methanol 119 parts by mass
Glutaraldehyde (crosslinking agent) 0.5 parts by mass
[0145]
Embedded image
[0146]
<< Preparation of first birefringent layer (optically anisotropic layer) >>: Fixation of orientation of liquid crystal compound
On the alignment film, 0.9 g of the following discotic liquid crystalline compound, 0.1 g of ethylene oxide-modified trimethylolpropane triacrylate (V # 360, manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.), and cellulose acetate butyrate (CAB551-0. 2, 0.02 g of Eastman Chemical Co., Ltd., 0.03 g of a photopolymerization initiator (Irgacure 907, Ciba Geigy) and 0.01 g of a sensitizer (Kayacure DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd.) A coating solution dissolved in 0.5 g of methyl ethyl ketone was applied. This was heated at 130 ° C. for 2 minutes to align the discotic liquid crystal compound. Next, UV irradiation was performed for 1 minute at 130 ° C. using a 120 W / cm high-pressure mercury lamp to crosslink the discotic liquid crystalline compound, and then allowed to cool to room temperature, where the first birefringent layer having a film thickness of 1 μm (optical Anisotropic layer).
[0147]
Embedded image
[0148]
<< Preparation of second alignment film >>
On the optically anisotropic layer, a coating solution having the following composition was coated with a slide coater at 25 ml / m2. 2 Applied. It dried for 60 seconds with 60 degreeC warm air, and also for 90 seconds with 90 degreeC warm air. Next, a rubbing treatment was performed on the formed film in a direction parallel to the transport direction of the support.
[0149]
(Coating liquid composition for preparing second alignment film)
Modified polyvinyl alcohol 10 parts by mass
371 parts by mass of water
Methanol 119 parts by mass
Glutaraldehyde (crosslinking agent) 0.5 parts by mass
<< Preparation of second birefringent layer (optically anisotropic layer) >>: Fixation of orientation of liquid crystal compound
On the second alignment film, a rod-like liquid crystalline compound solution having the following composition was applied and dried. Thereafter, the rod-shaped liquid crystal molecules are aligned by heating at 130 ° C. for 1 minute, and further irradiated with ultraviolet rays to polymerize the rod-shaped liquid crystal molecules to fix the alignment state, thereby forming a second birefringent layer (optically anisotropic layer). The optical compensation sheet 1 was produced.
[0150]
(Composition of rod-shaped liquid crystalline compound solution)
[0151]
Embedded image
[0152]
Embedded image
[0153]
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[0154]
<< Preparation of
An
[0155]
<< Preparation of Cellulose Acetate Film A2 (TAC A2) >>
The dope prepared as described below was uniformly cast on a rotating endless stainless belt of 6 m (effective length 5.5 m) stretched between two drums. After warm water of 35 ° C. was brought into contact with the back surface of the stainless steel belt and dried on the stainless steel belt for 2 minutes, cold water of 15 ° C. was kept in contact with the back surface of the stainless steel belt.
[0156]
When the solvent was evaporated until the residual solvent amount became 20%, the solvent was peeled off from the stainless steel belt at a peeling tension of 150 N / m. Next, after drying at 130 ° C. while fixing both ends of the peeled film, the film was further dried while being conveyed by a number of rolls at a conveying tension of 130 N / m to obtain a cellulose acetate film A2 having a thickness of 48 μm.
[0157]
(Preparation of cellulose acetate solution)
The following composition was put into a pressure-sealed container, and stirred while heating to 80 ° C. to dissolve each component to prepare a cellulose acetate solution.
[0158]
100 parts by mass of cellulose acetate having a degree of acetylation of 60.9%
7.8 parts by mass of triphenyl phosphate (plasticizer)
3.9 parts by mass of biphenyl diphenyl phosphate (plasticizer)
300 parts by mass of methylene chloride (first solvent)
54 parts by mass of methanol (second solvent)
1-butanol (third solvent) 11 parts by mass
(Preparation of retardation increasing agent solution)
Into a separately prepared mixing tank, 16 parts by mass of the following retardation increasing agent, 80 parts by mass of methylene chloride, and 20 parts by mass of methanol were added, and stirred while heating to prepare a retardation increasing agent solution.
[0159]
Embedded image
[0160]
(Preparation of dope)
25 parts by mass of the retardation increasing agent solution was mixed with 474 parts by mass of the cellulose acetate solution prepared above, and the mixture was sufficiently stirred to prepare a dope. The addition amount of the retardation increasing agent was adjusted to 3.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cellulose acetate.
[0161]
<< Preparation of Optical Compensation Sheet 3 >>: Comparative Example
An optical compensation sheet 3 was produced as described below.
[0162]
(Production of Cellulose Acetate Film A3 (TAC A3))
The dope used for producing the cellulose acetate film A2 used for producing the
[0163]
(Preparation of alignment layer (also called alignment film))
On the cellulose acetate film A3, the coating liquid for preparing the first alignment film used at the time of preparing the optical compensation sheet 1 was applied with a slide coater at 25 ml /
[0164]
(Preparation of birefringent layer (optically anisotropic layer))
The rod-shaped liquid crystalline compound solution used at the time of manufacturing the optical compensation sheet 1 was applied onto the alignment layer (alignment film) and dried. Thereafter, the rod-shaped liquid crystal molecules were aligned by heating at 130 ° C. for 1 minute, and further irradiated with ultraviolet rays to polymerize the rod-shaped liquid crystal molecules to fix the alignment state, thereby producing an optical compensation sheet 3.
[0165]
<< Preparation of Optical Compensation Sheet 4 >>: The Present Invention
An optical compensation sheet 4 was produced as described below.
[0166]
(Production of Cellulose Acetate Propionate Film A4)
In the production of the above cellulose acetate propionate film A1, a cellulose acetate film having a film thickness of 40 μm was prepared in the same manner except that a fine particle silica having an average particle size of 0.016 μm was used instead of the fine particle silica having an average particle size of 0.016 μm. A pionate film A4 was produced.
[0167]
(Preparation of alignment layer (also called alignment film))
On a cellulose acetate propionate film A4, a coating solution prepared by changing the modified polyvinyl alcohol of the first coating film for forming an alignment film used for preparing the optical compensation sheet 1 to the following compound was used at 25 ml /
[0168]
(Preparation of birefringent layer (optically anisotropic layer))
A birefringent layer (optically anisotropic layer) as shown in FIG. 1 was formed on the alignment layer in the same manner as in the production of the first birefringent layer (optically anisotropic layer) used for producing the optical compensation sheet 1. ) To prepare an optical compensation sheet 4. The thickness of the produced birefringent layer (optically anisotropic layer) was about 0.8 μm.
[0169]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a birefringent layer in which a compound exhibiting optical anisotropy is obliquely oriented. In FIG. 1,
[0170]
In this case, the optical axis of the optically anisotropic compound in the
[0171]
Although details of the measurement and evaluation of the retardation value of the optical compensation sheet 4 will be described later, when the retardation value of the optical compensation sheet 4 is measured along the rubbing axis, there is no direction in which the retardation becomes 0. The average inclination angle of the optical axis, that is, the angle between the direction in which retardation was minimized and the normal line of the sheet was 25 degrees.
[0172]
<< Preparation of Optical Compensation Sheet 5 >>: The Present Invention
An optical compensation sheet 5 was produced in the same manner as in the production of the optical compensation sheet 4 except that the following cellulose acetate film A5 was used instead of the cellulose acetate propionate film A4.
[0173]
(Production of Cellulose Acetate Film A5)
A cellulose acetate film A5 was produced in the same manner as in the production of the cellulose acetate film A2 except that the thickness of the finally obtained film was adjusted to 40 μm.
[0174]
Although details of the measurement and evaluation of the retardation value of the optical compensation sheet 5 will be described later, when the retardation value of the optical compensation sheet 5 is measured along the rubbing axis, there is no direction in which the retardation becomes 0. The average inclination angle of the optical axis, that is, the angle between the direction in which retardation was minimized and the normal line of the sheet was 25 degrees.
[0175]
The orientation behavior (tilt orientation) of the optically anisotropic compound in the birefringent layer is the same as the behavior of the optical compensation sheet 4 in the birefringent layer as shown in FIG.
[0176]
<< Preparation of Optical Compensation Sheet 6 >>: Comparative Example
In the production of the optical compensation sheet 4, the same procedure was performed except that the following cellulose acetate film A6 was used in place of the cellulose acetate propionate film A4, and the thickness of the optically anisotropic layer was adjusted to about 0.5 μm. Thus, an optical compensation sheet 6 was produced.
[0177]
(Production of Cellulose Acetate Film A6)
In the production of the above-mentioned cellulose acetate film A2, a film is formed on a stainless steel belt, and after peeling, a circumferential speed difference is provided between the rolls by peeling tension, and 1.2 times in the transport direction, and then 1.15 in the width direction by a tenter. A biaxial stretching was sequentially performed by double stretching, and then a cellulose acetate film A6 having a film thickness of 40 μm was obtained in the same manner except that the film was dried while being further transported by a plurality of rolls at a transport tension of 130 N / m.
[0178]
The details of the measurement and evaluation of the retardation value of the optical compensation sheet 6 will be described later. However, when the retardation value of the optical compensation sheet 6 is measured along the rubbing axis, there is no direction in which the retardation becomes 0. The average inclination angle of the axis, that is, the angle between the direction in which the retardation was minimized and the normal line of the sheet was 25 degrees.
[0179]
The orientation behavior (tilt orientation) of the optically anisotropic compound in the birefringent layer is the same as the behavior of the optical compensation sheet 4 in the birefringent layer as shown in FIG.
[0180]
<< Deterioration test and evaluation of fluctuation of retardation characteristics after deterioration test >>
As described below, each of the obtained optical compensatory sheets 1 to 6 was subjected to a deterioration test (leaved at 80 ° C. and 90% RH for 500 hours), and the retardation of each optical compensatory sheet after the deterioration test was performed. The retardation value of each birefringent layer (R 0 , R t ) Was measured to evaluate the change in optical characteristics after lapse of time.
[0181]
Here, in each optical compensatory sheet, the birefringent layer having the highest moisture permeability is a support portion as described in Table 1, and the retardation value of the support is a surface according to the present invention. Retardation value (R 0 (H)) and the retardation value (R t (H)).
[0182]
Among the birefringent layers of the optical compensation sheets 1 to 6, the in-plane retardation value (R) of each of the cellulose ester films (A1 to A6) having the highest moisture permeability. 0 (H)) and the retardation value (R t Regarding the measurement of (H)), there are the following two types of measurement methods.
[0183]
(Measurement method 1): Each of the cellulose ester films (A1 to A6) used for producing the optical compensation sheets 1 to 6 was subjected to the same degradation test as the degradation test of the optical compensation sheets 1 to 6, and the in-plane retardation value was measured. (R 0 (H)) and the retardation value (R t (H)) is measured respectively.
[0184]
(Measurement method 2): R of each of optical compensation sheets 1 to 6 0 Value, R t Value and R of the birefringent layer in which the liquid crystal compound is fixed 0 , R t From the difference from the values, the R of each of the cellulose acetate propionate supports A1 to A6 was determined. 0 (H), R t (H) Calculate the value.
[0185]
The same result can be obtained by using either of the above-described
<< Retardation value (R 0 , R t , R 0 (H), R t (H)) Measurement>
Retardation value R 0 , R t , R 0 (H), R t For the measurement of (H), an automatic birefringence meter KOBRA-21ADH (manufactured by Oji Scientific Instruments) was used to measure the three-dimensional refractive index at a wavelength of 590 nm at 23 ° C. and 55% RH. Then, the refractive indices nx, ny, and nz are obtained, and the retardation value (R) in the in-plane direction is calculated using the general formulas (1) and (2). 0 ), The retardation value in the thickness direction (R t ) Were determined.
[0186]
<< Deterioration test (500-hour standing test) >>
After leaving the sample room for 500 hours under the condition of adjusting the temperature and humidity of the sample chamber to 80 ° C. and 90% RH using a commercially available aging test evaluation device, using two optical compensation sheets used for the test, A polarizing plate having crossed Nicols was formed above and below the polarizer, and the ranks were evaluated by visual observation as follows.
[0187]
:: No problem (no unevenness, good uniformity)
×: Unevenness occurs and uniformity is poor
In the present invention, ○ is practical.
[0188]
Table 1 shows the obtained results.
[0189]
[Table 1]
[0190]
From Table 1, the retardation value (R) of the birefringent layer (optically anisotropic layer) having the highest moisture permeability in the in-plane direction after elapse of 500 hours as compared with the comparative sample. 0 (H)), the retardation value in the thickness direction (R t (H)) is the in-plane retardation value (R) of the entire optical compensation sheet. 0 ), The retardation value in the thickness direction (R t It is clear that the sample of the present invention, which is within the range of 5% to 50%, does not have any non-uniform deterioration of the viewing angle characteristics in the viewing angle direction even after lapse of time.
[0191]
《Measurement of moisture permeability of birefringent layer》
Specifically, moisture permeability was measured for a sample of 70 mmφ at 25 ° C., 90% RH and at 40 ° C., 90% RH for 24 hours, and then passed through a moisture permeability tester (KK-709007, Toyo Seiki Co., Ltd.). The water content per unit area is calculated according to JIS Z-0208 (g / m 2 )did. Then, the moisture permeability was determined by (mass after humidity control-mass before humidity control).
[0192]
In the measurement of the moisture permeability of the birefringent layer according to the present invention, when the birefringent layer is a support, the measurement was performed on the support alone, and the optically anisotropic layer was prepared by fixing the orientation of the liquid crystal compound. In the case of the above, the optically anisotropic layer was separately formed on a glass support, stored for a long time, peeled off from the glass support, and measured for moisture permeability.
[0193]
【The invention's effect】
According to the present invention, the non-uniform deterioration of the viewing angle characteristics in the viewing angle direction due to the difference in the fluctuation behavior of the retardation value of each layer due to the change in the temperature and humidity environment of the optical compensation sheet having a plurality of birefringent layers has been improved. An optical compensation sheet, an elliptically polarizing plate using the same, and a display device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a birefringent layer in which a compound exhibiting optical anisotropy is tilt-oriented.
[Explanation of symbols]
1a, 1b, 1c are schematic diagrams showing an example in which the orientation of a liquid crystal compound is fixed and optically anisotropic molecules generated are obliquely oriented in a birefringent layer.
2 Birefringent layer
3 Rubbing axis (also called rubbing direction)
Claims (6)
該光学補償シートの面内方向のリターデーション値(R0)が10nm〜70nmであり、厚み方向のリターデーション値(Rt)が60nm〜200nmであり、且つ、該複屈折層の中で、JIS Z 0208で規定される透湿度が最も高い複屈折層の、面内方向のリターデーション値(R0(H))、厚み方向のリターデーション値(Rt(H))が、該R0、該Rtに対して、各々5%〜50%の範囲内であることを特徴とする光学補償シート。In one optical compensation sheet having at least two birefringent layers,
The optical compensation sheet has an in-plane retardation value (R 0 ) of 10 nm to 70 nm, a thickness direction retardation value (R t ) of 60 nm to 200 nm, and in the birefringent layer, The retardation value (R 0 (H)) in the in-plane direction and the retardation value (R t (H)) in the thickness direction of the birefringent layer having the highest moisture permeability defined by JIS Z 0208 are the values of R 0. , optical compensation sheet, wherein with respect to the R t, are each within the range of 5% to 50%.
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