CN113454701A - 图像显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的图像显示装置具备隔着粘合剂层(39)与图像显示单元(10)的表面贴合的偏振片(36)。偏振片具备起偏器(31)和相位差膜(35)，相位差膜配置于起偏器与图像显示单元之间。相位差膜在波长为550nm下的面内双折射为8×10‑3以上。在偏振片隔着粘合剂层与图像显示单元贴合的状态下起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向所成的角度θ1以及在将偏振片从图像显示单元剥离时起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向所成的角度θ2之差的绝对值|θ1‑θ2|优选为0.4°以下。

Description

图像显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及在图像显示单元的表面具备层叠有起偏器和相位差膜的偏振片的图像显示装置及其制造方法。
背景技术
作为移动电话、智能手机、平板终端等移动式装置、汽车导航装置等车载装置、计算机用显示器、电视等各种图像显示装置，广泛地使用了液晶显示装置、有机EL显示装置。液晶显示装置由于其显示原理在液晶单元的两面配置有起偏器。以进行对比度提高、视角扩大等光学补偿为目的，有时在液晶单元与起偏器之间配置有相位差膜。就有机EL显示装置来说，为了抑制外部光在金属电极(阴极)被反射而看起来像镜面那样，有时在单元的视觉确认侧表面配置有圆偏振片(起偏器与具有1/4波长的延迟的相位差膜的层叠体)。
通常来说，偏振片具有在起偏器的单面或两面贴合有透明保护膜(起偏器保护膜)的构成，有时使用相位差膜作为透明保护膜。另外，有时在起偏器的表面贴合透明保护膜并且在其上贴合相位差膜。层叠有起偏器和相位差膜的偏振片通常隔着粘合剂与图像显示单元的表面的基板贴合。
如果配置于起偏器与图像显示单元之间的相位差膜的光学特性在面内不均匀，则显示图像产生不均，因此就相位差膜来说，要求膜厚、光学特性的均匀性。例如，专利文献1公开了一种使相位差膜的光学轴方向均匀化的技术。
已知：如果图像显示装置暴露于高温高湿环境或暴露于急剧的环境变化中，则由于相位差膜的光学特性的变化、起偏器的劣化等而导致产生显示不均；为了提供不易产生光学特性的变化的偏振片，提出了各种各样的方法。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2016-109924号公报
发明内容
发明所要解决的问题
对于显示器的轻质化、薄型化的要求提高，并且正在使用膜厚比以往小的相位差膜。由于相位差膜的延迟是双折射与厚度之积，因此为了应对薄型化，需要通过使用高双折射材料或增大拉伸倍率来使相位差膜的双折射增大。
除了轻质化、薄型化以外，正在进行显示器的高亮度化及高画质化，以往未被视觉确认到的微细的缺点、不均作为品质问题正在明显化。如果隔着粘合剂使层叠有起偏器与双折射大的相位差膜的偏振片与图像显示单元贴合，则有时尽管偏振片本身具有高的光学均匀性，也会在图像显示装置的显示图像中视觉确认到不均。
这样的显示不均与由光学特性的不均匀性导致的不均、由高温高湿环境等下的经时性变化或环境变化导致的不均不同，并且不存在关于其产生原因、解决方法等的见解。鉴于上述内容，本发明的目的在于：提供具备层叠有高双折射的相位差膜与起偏器的偏振片并且显示图像的不均得到降低的图像显示装置。
用于解决问题的手段
本发明的图像显示装置具备隔着粘合剂层与图像显示单元的表面贴合的偏振片。偏振片具备起偏器和相位差膜，相位差膜配置于起偏器与图像显示单元之间。相位差膜在波长为550nm下的面内双折射为8×10-3以上。
通过将带粘合剂的偏振片与图像显示单元贴合，形成图像显示装置，上述带粘合剂的偏振片在起偏器的一面层叠有在波长为550nm下的面内双折射为8×10-3以上的相位差膜，并且在相位差膜上附设有粘合剂层。带粘合剂的偏振片中，相位差膜也可以与粘合剂层相接。
设置于相位差膜上的粘合剂层在温度25℃下的剪切弹性模量G’除以厚度D所得的值G’/D可以为5kPa/μm以上。粘合剂层的厚度可以为25μm以下。
将带粘合剂的偏振片与图像显示单元贴合时的层压压力优选为0.05～0.4MPa。
相位差膜的面内延迟可以为200nm以上。相位差膜的面内的慢轴方向的折射率nx、面内的快轴方向的折射率ny及厚度方向的折射率nz可以满足nx＞nz＞ny。就相位差膜来说，沿相对于慢轴方向为45°方向赋予张力时，慢轴相对于张力的变化量可以为0.1°/N/10mm以上。
在与图像显示单元贴合前的带粘合剂的偏振片中起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向所成的角度θ0以及将带粘合剂的偏振片与图像显示单元贴合后起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向所成的角度θ1之差的绝对值|θ1-θ0|优选为0.4°以下。另外，从图像显示单元将带粘合剂的偏振片剥离时的起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向所成的角度θ2与θ1之差的绝对值|θ1-θ2|优选为0.4°以下。θ1可以为0±0.4°或90±0.4°的范围内。
发明效果
即使在使用厚度小并且双折射大的相位差膜的情况下，也能够得到不易出现显示不均并且显示品质优异的图像显示装置。
附图说明
图1是液晶显示装置的构成剖视图。
图2是有机EL显示装置的构成剖视图。
图3是将带粘合剂的偏振片和玻璃板贴合而成的试样的正交尼科尔观察图像，A是视觉确认到不均的试样，B是没有视觉确认到不均的试样。
具体实施方式
本发明的图像显示装置具备隔着粘合剂层与图像显示单元的表面贴合的偏振片。偏振片具备起偏器和配置于起偏器的一面的相位差膜，相位差膜配置于起偏器与图像显示单元之间。作为在起偏器与图像显示单元之间配置有相位差膜的图像显示装置，可以列举出液晶显示装置及有机EL显示装置。
[液晶显示装置的构成]
图1是一个实施方式的液晶显示装置的构成剖视图。液晶显示装置201包含液晶面板100和光源105。液晶面板100在液晶单元10的视觉确认侧表面具备第一偏振片36，在液晶单元10的光源105侧具备第二偏振片56。
液晶单元10在两片基板13、15之间具备液晶层11。基板13、15是玻璃基板或塑料基板之类的透明基板，就通常的构成来说，在一个基板设置有滤色器及黑矩阵，在另一个基板设置有对液晶的电光学特性进行控制的切换元件等。
液晶层11包含在无电解状态下沿特定方向取向后的液晶分子，如果施加电压，则液晶分子的取向方向(指向矢)变化。例如，就平面转换(IPS，In-Plane Switching)方式的液晶单元来说，液晶层11的液晶分子在无电场状态下相对于基板平面平行并且相同地取向(水平取向)，如果施加电压，则指向矢在基板面内旋转。IPS方式的液晶单元在无电解状态下的液晶分子的取向方向也可以相对于基板平面稍有倾斜。就IPS方式的液晶单元来说，在无电解状态下的基板平面与液晶分子的取向方向所成的角(预倾角)通常为10°以下。
第一偏振片36隔着第一粘合剂层39与液晶单元10的视觉确认侧基板13贴合。第二偏振片56隔着第二粘合剂层59与液晶单元10的光源侧基板15贴合。
偏振片36、56分别包含起偏器31、51。起偏器31、51吸收吸收轴方向的振动光，使透射轴方向的振动光以直线偏振光的形式透射(射出)。第一偏振片36的起偏器31和第二偏振片56的起偏器51以两者的吸收轴方向相互正交的方式配置。
作为起偏器，可以列举出：使碘、二色性染料之类的二色性物质吸附于聚乙烯醇系膜、部分缩甲醛化聚乙烯醇系膜、乙烯-乙酸乙烯基酯共聚物系部分皂化膜之类的亲水性高分子膜并进行单向拉伸而成的起偏器；聚乙烯醇的脱水处理物、聚氯乙烯的脱盐酸处理物之类的多烯系取向膜等。
其中，由于具有高的偏振度，优选使碘或二色性染料之类的二色性物质吸附于聚乙烯醇、部分缩甲醛化聚乙烯醇之类的聚乙烯醇系膜并沿特定方向取向而得到的的聚乙烯醇(PVA，Polyvinyl Alcohol)系起偏器。例如，通过对聚乙烯醇系膜实施碘染色及拉伸，能够得到PVA系起偏器。
作为PVA系起偏器，也可使用厚度为10μm以下的薄型起偏器。作为薄型起偏器，例如可以列举出：日本特开昭51-069644号公报、日本特开2000-338329号公报、WO2010/100917号小册子、日本专利第4691205号说明书、日本专利第4751481号说明书等中记载的薄型偏光膜。这样的薄型起偏器例如通过使PVA系树脂层与拉伸用树脂基材在层叠体的状态下拉伸并进行碘染色而得到。
就第一偏振片36来说，在起偏器31的两面贴合有透明保护膜33、35。就第二偏振片56来说，在起偏器51的两面贴合有透明保护膜53、55。
透明保护膜33、35、53、55的厚度例如为5～200μm左右。作为构成这些保护膜的树脂材料，优选使用透明性、机械强度、热稳定性优异的聚合物。作为这样的聚合物的具体例子，可以列举出：乙酸纤维素之类的纤维素系树脂、聚酯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、马来酰亚胺系树脂、聚烯烃系树脂、(甲基)丙烯酸系树脂、环状聚烯烃树脂(降冰片烯系树脂)、聚芳酯系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚乙烯醇系树脂、聚砜系树脂及它们的混合物或共聚物等。
起偏器31、51与透明保护膜33、35、53、55隔着粘接剂、粘合剂(未图示)贴合。作为用于贴合起偏器与透明保护膜的粘接剂、粘合剂，可适当选择使用以丙烯酸系聚合物、硅酮系聚合物、聚酯、聚氨基甲酸酯、聚酰胺、聚乙烯醚、乙酸乙烯基酯/氯乙烯共聚物、改性聚烯烃、环氧系聚合物、氟系聚合物、橡胶系聚合物等作为基础聚合物的物质。
图1中，第一偏振片36及第二偏振片56在起偏器31、51的两面具备透明保护膜，但偏振片可以仅在起偏器的单面具备透明保护膜。另外，也可在起偏器的一面贴合有两片以上的透明保护膜。
作为构成粘合剂层39、59的粘合剂，可适当地选择使用以丙烯酸系聚合物、硅酮系聚合物、聚酯、聚氨基甲酸酯、聚酰胺、聚乙烯醚、乙酸乙烯基酯/氯乙烯共聚物、改性聚烯烃、环氧系、氟系、天然橡胶、合成橡胶之类的橡胶系等作为基础聚合物的物质。特别是，由于光学透明性优异并且表现出适度的润湿性、凝聚性及粘接性等粘合特性，优选使用丙烯酸系粘合剂。粘合剂层39、59的厚度为5～50μm左右。
就液晶显示装置的形成来说，预先将起偏器与透明保护膜贴合而形成偏振片36、56，将粘合剂层39、59附设于偏振片36、56的表面，由此制作带粘合剂的偏振片。使用辊层压机之类的贴合机将该带粘合剂的偏振片与液晶单元10贴合。
[相位差膜]
就一个实施方式的液晶显示装置来说，第一偏振片36的透明保护膜35是相位差膜。配置于起偏器31与液晶单元10之间的相位差膜35能够实现对比度提高、视角扩大之类的光学补偿。例如，IPS方式的液晶显示装置在从相对于起偏器的吸收轴45度的角度(方位角为45度、135度、225度、315度)倾斜的方向进行了视觉确认的情况下，黑显示的漏光大，容易发生对比度的下降、色移。通过在液晶单元与起偏器之间配置面内延迟为波长λ的1/2并且Nz系数为0.5的相位差膜，能够降低倾斜方向的黑亮度而提高对比度。
此外，以面内的慢轴方向的折射率为nx、以快轴方向的折射率为ny、以厚度方向的折射率为nz，相位差膜的Nz系数由Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)定义。相位差膜的面内延迟Re由Re＝(nx-ny)×d表示。d为相位差膜的厚度。
为了以一片厚度小的(例如35μm以下)薄型相位差膜来使可见度高的波长为550nm附近的光显现出λ/2的面内延迟，要求相位差膜的面内双折射Δn＝(nx-ny)为8×10-3以上。就这样的厚度小并且双折射大的相位差膜来说，例如如日本特开2005-181451号公报、日本特开2011-227430号公报、日本特开2016-109924号公报等中记载的那样，可通过将树脂溶液涂布于支撑体膜上并使溶剂干燥并且对支撑体与树脂涂膜的层叠体进行拉伸的方法来形成。通过将厚度小的相位差膜以与支撑体膜的层叠体的形式处理，能够提高操作性。当使用热收缩性膜作为支撑体膜并进行拉伸时，使层叠体沿与拉伸方向正交的方向收缩，由此能够得到具有nx＞nz＞ny的折射率的各向异性的相位差膜。也可以除了支撑体膜之外还贴合热收缩膜而赋予向特定方向的收缩力。
相位差膜的制造方法不受上述内容限定，可采用各种公知的方法。另外，相位差膜的折射率各向异性、延迟可以根据液晶单元的种类等而采用适当折射率各向异性、延迟。相位差膜可以为正A板(nx＞ny＝nz)、负B板(nx＞ny＞nz)、负A板(nz＝nx＞ny)或正B板(nz＞nx＞ny)。
具有nx＞nz＞ny的折射率各向异性的相位差膜、正A板及负B板的制作中优选使用具有正固有双折射的聚合物。具有正固有双折射的聚合物是指在使聚合物通过拉伸等取向的情况下其取向方向的折射率相对地变大的聚合物。作为具有正固有双折射的聚合物，例如可以列举出：聚碳酸酯系树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯之类的聚酯系树脂；聚芳酯系树脂、聚砜、聚醚砜之类的砜系树脂、聚苯硫醚之类的硫醚系树脂、聚酰亚胺系树脂、环状聚烯烃系(聚降冰片烯系)树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯、聚丙烯之类的聚烯烃系树脂、纤维素酯类等。另外，也可使用液晶材料作为具有正固有双折射的材料。
负A板及正B板的制作中优选使用具有负固有双折射的聚合物。具有负固有双折射的聚合物是指在通过拉伸等使聚合物取向的情况下其取向方向的折射率相对地变小的聚合物。作为具有负固有双折射的聚合物，例如可以列举出将芳香族、羰基之类的极化各向异性大的化学键、官能团导入聚合物的侧链而成的聚合物，具体来说，可以列举出：丙烯酸系树脂、苯乙烯系树脂、马来酰亚胺系树脂、富马酸酯系树脂等。另外，也可使用液晶材料作为具有负固有双折射的材料。例如，能够从相对于膜面垂直取向的圆盘型液晶得到负A板。
在使用聚合物作为相位差膜的材料的情况下，能够通过对聚合物膜进行拉伸并提高特定方向的分子取向性来形成相位差膜。作为聚合物膜的拉伸方法，可以列举出：纵向单向拉伸法、横向单向拉伸法、纵横逐步双向拉伸法、纵横同时双向拉伸法等。作为拉伸机构，可使用辊拉伸机、拉幅拉伸机、伸缩式或者直线电机式双向拉伸机等任意适当的拉伸机。如上所述，也可在进行拉伸时利用热收缩膜的收缩力对折射率各向异性进行控制。在基材上形成有液晶层的层叠体可以直接用作相位差膜，也可以转印至其它膜。
如上所述，为了实现小的厚度并且大的面内延迟(例如200nm以上)，相位差膜的面内双折射Δn＝(nx-ny)优选为8×10-3以上。相位差膜的面内双折射Δn可以为1.0×10-2以上、1.2×10-2以上或1.3×10-2以上。
从薄型化的观点考虑，相位差膜的厚度优选为35μm以下。相位差膜的厚度可以为30μm以下、25μm以下或20μm以下。相位差膜的厚度通常来说为1μm以上，可以为3μm以上、5μm以上或7μm以上。如上所述，通过与膜基材一体地对树脂涂膜进行拉伸，能够生产厚度小的相位差膜而不损害操作性。
[带粘合剂的偏振片]
通过将相位差膜作为起偏器31的一面的透明保护膜35进行贴合，能够得到偏振片。也可以在起偏器31上将光学各向同性膜作为透明保护膜35进行贴合，隔着适当的粘接剂或粘合剂使相位差膜与透明保护膜35贴合。在起偏器31的另一面贴合透明保护膜33。也可以省略透明保护膜33。在省略透明保护膜33的情况下，偏振片36仅在起偏器的单面具备透明保护膜35。
就用于IPS方式的液晶显示装置的偏振片来说，以起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向成为平行或正交的方式贴合。为了提高光学轴的精度，起偏器和相位差膜的贴合优选以卷对卷方式实施。起偏器通常沿长度方向(拉伸方向)具有吸收轴。因此，在起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向平行的情况下，优选使用沿长度方向具有慢轴的相位差膜，在起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向正交的情况下优选使用沿宽度方向具有慢轴的相位差膜。
通过使粘合剂层39与相位差膜35的表面贴合，能够得到在偏振片36的表面附设有粘合剂层39的带粘合剂的偏振片。粘合剂层的贴合也优选以卷对卷方式实施。
至使偏振片与图像显示单元贴合为止的期间，优选预先将脱模膜(分隔件)暂时与附设于偏振片的表面的粘合剂层39的露出面粘合。作为脱模膜，例如使用对塑料膜的表面进行了剥离处理而成的脱模膜。
[带粘合剂的偏振片向图像显示单元的贴合]
通过使在起偏器31与粘合剂层39之间具有相位差膜35的带粘合剂的偏振片与液晶单元10的基板13贴合，形成液晶面板。在液晶单元的光源侧的基板15贴合在偏振片56的表面附设有粘合剂层59的带粘合剂的偏振片。正面及背面的偏振片36、56可同时与液晶单元10贴合，也可以逐次与液晶单元10贴合。
就使用了粘合剂层的贴合来说，从提高贴合界面的密合性、防止混入气泡、剥离的观点考虑，进行加压。作为加压贴合方式，可以列举出辊式、滚筒式。
如后述的实施例所示，高双折射的相位差膜易由于张力(应力)使得光学轴的方向容易变化。由张力导致的相位差膜的光学轴方向的变化如下所述地求出：以相对于慢轴方向45°的角度将相位差膜切出宽度为10mm的短条状，对短条状试样的长边方向赋予张力，在此状态下对慢轴方向进行测定。以张力为横轴并以慢轴的角度(的变化量)为纵轴进行绘图，利用最小二乘法求得的直线的斜率是慢轴相对于张力的变化量(单位为°/N/10mm)。
就面内双折射为8×10-3以上的相位差膜来说，有时慢轴相对于张力的变化量成为0.1°/N/10mm以上。越是厚度小并且面内双折射大的相位差膜，则越趋向于慢轴相对于张力的变化量大，光学轴的变化量相对于张力的变化量可以为0.2°/N/10mm以上或0.3°/N/10mm以上。
这样一来，如果将具备光学轴的方向容易变化的相位差膜的偏振片与图像显示单元贴合，则有时起偏器与相位差膜的贴合角度出现偏移而被视觉确认为显示图像的光学不均。
起偏器31的吸收轴方向与相位差膜35的光学轴(慢轴或快轴)方向所成的角度的变化量(偏移)优选为0.4°以下，更优选为0.3°以下。轴角度的变化量是在隔着粘合剂层39使偏振片36与图像显示单元贴合的状态下起偏器31的吸收轴方向与相位差膜35的慢轴方向所成的角度θ1及贴合前两者的角度θ0之差。轴角度的变化量可以为0.2°以下或0.1°以下。如果轴角度的偏移量为0.4°以下，则即使在相位差膜35的双折射大的情况下，也能够抑制光学不均的产生，偏移量越小，则越趋向于抑制产生不均。
在隔着粘合剂层使偏振片与图像显示单元贴合的状态下，起偏器的吸收轴方向与相位差膜的光学轴方向所成的角度优选为0.4°以下，更优选为0.3°以下，进一步优选为0.2°以下。在起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向平行的情况下，θ1优选为0±0.4°的范围内，更优选为0±0.3°的范围内，进一步优选为0±0.2°的范围内。在起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向正交的情况下，θ1优选为90±0.4°的范围内，更优选为90±0.3°的范围内，进一步优选为90±0.2°的范围内。
用于偏振片36(相位差膜35)与图像显示单元10的贴合的粘合剂层39的厚度越大并且粘合剂越柔软，则越趋向于起偏器31和相位差膜35的轴角度的偏移量大。可将在常温(25℃)下的剪切弹性模量G’作为粘合剂的硬度的指标。就粘合剂来说G’越大，则越硬，G’越小，则越柔软。
粘合剂层39在温度25℃下的剪切弹性模量G’除以厚度D所得的值G’/D越大(粘合剂层越硬且越薄)，则越趋向于在隔着粘合剂层使偏振片与图像显示单元贴合的状态下轴角度的偏移量小。粘合剂层39的G’/D优选为5.0kPa/μm以上，更优选为5.2kPa/μm以上。在G’/D过大的情况下，有时粘接保持力会下降，出现气泡混入贴合界面之类的贴合不良。因此，粘合剂层39的G’/D优选为28kPa/μm以下，更优选为25kPa/μm以下。
粘合剂层39的厚度D优选为5～25μm，更优选为7～20μm。粘合剂层39在25℃下的剪切弹性模量G’优选为50kPa以上，更优选为60～250kPa，进一步优选为70～200kPa。
除了用于贴合偏振片与图像显示单元的粘合剂的物性以外，使带粘合剂的偏振片与图像显示单元贴合时的贴合压力(层压压力)有时也会对起偏器和相位差膜的轴角度的偏移带来影响，层压压力越高，则越趋向于起偏器和相位差膜的轴角度的偏移量大。在使具备双折射大并且光学轴相对于张力的变化量大的相位差膜的偏振片与图像显示单元贴合的情况下，层压压力优选为0.4MPa以下，更优选为0.3MPa以下。另一方面，如果层压压力过小，则有时出现气泡混入贴合界面之类的贴合不良。因此，层压压力优选为0.05MPa以上，更优选为0.1MPa以上。
如上所述，在相位差膜的双折射大的情况下，容易出现由贴合导致的轴角度的变化(偏移)，因此有时显示图像会出现光学不均，但通过对粘合剂层的厚度及硬度和/或贴合时的层压压力进行调整，能够抑制不均的产生。
使另一面的偏振片56与液晶单元10贴合时的粘合剂层59的物性及层压压力无特别限定。粘合剂层59的厚度及剪切弹性模量可以与粘合剂层39等同，也可以不同。使偏振片56贴合时的层压压力可以与使偏振片36贴合时的层压压力等同，也可以不同。
＜不均产生和降低的推测机理＞
如上所述，就出现显示不均的图像显示装置来说，起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向所成的角度在进行贴合前后的变化量|θ1-θ0|大。如果将偏振片从出现显示不均的图像显示装置剥离(再加工)，对起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向所成的角度θ2进行测定，则成为与贴合前大致相等的值。即，使偏振片与图像显示单元贴合前的起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向所成的角度θ0及将带粘合剂的偏振片与图像显示单元贴合并进行再加工后的起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向所成的角度θ2大致相等。另外，如果以低层压压力将再加工后的偏振片再次与图像显示单元贴合，则轴角度的变化小而不会出现不均。
因此，使偏振片与图像显示单元贴合时的轴角度的变化可以说是可逆的变化。认为：由这样的可逆的轴角度的变化导致的显示不均是由于使偏振片贴合时的压力产生的应变残留导致的。例如，如果以高层压压力进行贴合，则与膜相比弹性模量低的粘合剂层变形，产生弹性应变。认为：当利用辊层压机、滚筒层压机进行贴合时，从除了贴合面的法线方向以外也赋予压力，因此粘合剂层积累有基于来自各种各样方向的压力产生的应变。
如果在贴合后将压力释放，则粘合剂层恢复至原本的形状。但是，由于粘合剂层与图像显示单元的基板贴合，因此与贴合前相比变形的自由度低。故而，粘合剂层无法完全地恢复至原来的形状，并且贴合时由从各种各样方向赋予的压力导致的应变的一部分残留于粘合剂层的内部。认为：该应变是导致在与贴合于粘合剂层的相位差膜的贴合界面产生应变并且使相位差膜的光学轴变化的主要原因。
如果降低贴合时的层压压力，则积累于粘合剂层39的应变小，因此残留于贴合后的粘合剂层的应变也小，与相位差膜的贴合界面处的应变也变小。另外，在粘合剂层39的厚度D小并且剪切弹性模量G’大的情况下，由加压导致的粘合剂层的变形量小，因此残留于粘合剂层39的应变小，与相位差膜的贴合界面处的应变也变小。故而，推测：如果使用厚度小并且硬的粘合剂以低层压压力进行贴合，则由于不易积累作为导致相位差膜的光学轴方向变化的主要原因的应变，光学轴的变化量|θ1-θ0|小，因此不均的产生得到抑制。
[其它光学构件]
通过使在液晶单元10的两面贴合有偏振片36、56的液晶面板100与光源105组合，形成液晶显示装置。液晶显示装置也可包含除了上述以外的光学层、其它构件。例如，也可以在液晶面板100与光源105之间设置亮度提高膜(未图示)。亮度提高膜也可以与光源侧的偏振片56层叠。
以赋予耐擦伤性等为目的，也可以在视觉确认侧的透明保护膜33设置硬涂层。另外，也可以在透明保护膜33设置防反射层。进一步，也可以在视觉确认侧的偏振片36的视觉确认侧配置触摸面板传感器、覆盖玻璃等。
上述例子中，对配置于液晶单元10的视觉确认侧的偏振片36包含高双折射的相位差膜35的例子进行了说明，配置于光源侧的偏振片56的液晶单元侧的膜55可以为高双折射的相位差膜。在该情况下，通过使用G’/D大的粘合剂层作为使偏振片56与液晶单元10贴合的粘合剂层59和/或使贴合时的层压压力变小，能够抑制不均的产生。
起偏器的吸收轴方向和相位差膜的慢轴方向也可以配置成非平行并且非正交的角度。即使在以两者的光学轴非平行且非正交的角度使起偏器和相位差膜层叠的情况下，也可通过使用G’/D大的粘合剂层作为将偏振片与图像显示单元贴合的粘合剂层和/或通过减小贴合时的层压压力，使得贴合前后的光学轴的偏移量小而能够抑制不均的产生。
[有机EL显示装置]
作为具备以光学轴非平行并且非正交的角度层叠有起偏器和相位差膜的偏振片的图像显示装置，除了液晶显示装置以外还可以列举出有机EL显示装置。图2所示的有机EL显示装置202具备在透明基板73上依次设置有透明电极72、有机发光层71及金属电极74的底部发光型有机EL单元70。
作为透明基板73，使用玻璃基板或塑料基板。有机EL发光层71除了其本身作为发光层发挥功能的有机层以外，还可以具备电子输送层、空穴输送层等。透明电极72是金属氧化物层或金属薄膜，使来自有机发光层71的光透射。因此，来自有机发光层71的光(图像光)从透明电极72及基板73透射并在视觉确认侧被提取。
金属电极74为光反射性。因此，如果外部光从基板73射入有机EL单元的内部，则光在金属电极74反射，反射光从外部看起来像镜面。从防止金属电极74处的反射光向外部再射出、提高显示装置的视觉确认性及设计性的观点考虑，隔着粘合剂层39在有机EL单元70的视觉确认侧表面贴合有圆偏振片37。
圆偏振片37具有在起偏器31的两面层叠有透明保护膜33、34的构成，配置于起偏器31与有机EL单元70之间的透明保护膜34是相位差膜。在相位差膜34具有λ/4的延迟，在相位差膜34的慢轴方向与起偏器31的吸收轴方向所成的角度为45°的情况下，起偏器与相位差膜的层叠体(偏振片37)作为圆偏振片发挥功能。相位差膜34是1/4波片，相位差膜34与起偏器31的光学轴所成的角度为45°，除此以外偏振片37的构成与上述偏振片36相同。
此外，构成圆偏振片的相位差膜可以层叠有两层以上的膜。例如，通过以各自的光学轴成为规定的角度的方式将起偏器、λ/2板及λ/4板层叠，能够得到遍及可见光的宽带域作为圆偏振片发挥功能的宽带域圆偏振片。
通过隔着适当的粘接剂或粘合剂使起偏器31和相位差膜34贴合，能够得到圆偏振片37。也可以使光学各向同性膜贴合于起偏器31上，并且使相位差膜贴合于该光学各向同性膜上。也可以在起偏器31的另一面贴合透明保护膜33。
通过使在起偏器31与粘合剂层39之间具有相位差膜34的带粘合剂的偏振片与有机EL单元70的基板73贴合，形成有机EL显示装置。关于液晶显示装置的实施方式，与上述相同，通过使用G’/D大的粘合剂层作为将有机EL单元与偏振片贴合的粘合剂层39和/或通过减小贴合时的层压压力，由此即使相位差膜34为高双折射也能够使贴合前后的轴角度的变化量|θ1-θ2|为0.4°以下而抑制不均的产生。
以上，对底部发光型有机EL单元70的例子进行了说明，有机EL单元也可以为顶部发光型。顶部发光型有机EL单元通常在基板上依次具备金属电极、有机发光层及透明电极。在透明电极层上设置有密封基板，在密封基板上贴合有圆偏振片。有机EL显示装置可以为进一步在圆偏振片37的视觉确认侧具备触摸面板传感器或覆盖玻璃等的装置。
实施例
以下，举出实施例来对本发明进行更详细说明，但本发明限于下述例子。
[粘合片]
＜粘合剂组合物的制备＞
(粘合剂组合物P)
向反应容器与乙酸乙酯一起投入作为单体的丙烯酸丁酯(BA)：99重量份及丙烯酸4-羟基丁酯(4HBA)：1重量份以及作为聚合引发剂的2,2’-偶氮二异丁腈(AIBN)：0.3份，在氮气气流下以60℃使之反应4小时。然后，向反应液加入乙酸乙酯，得到了重均分子量为165万的丙烯酸系聚合物的溶液。向该溶液相相对于聚合物100重量份配合作为交联剂的过氧化二苯甲酰(日本油脂制造的“Nyper BMT”)：0.3重量份及三羟甲基丙烷苯二甲基二异氰酸酯(三井化学制造的“Takenate D110N”)：0.1重量份以及硅烷偶联剂(综研化学制造的“A-100”)，得到了粘合剂组合物A。
(粘合剂组合物Q)
向反应容器与乙酸乙酯一起投入作为单体的BA：94.9重量份及丙烯酸(AA)：5重量份及丙烯酸2-羟基乙酯(2HEA)：0.1重量份以及作为聚合引发剂的AIBN：0.1重量份，在氮气气流下以55℃使之反应8小时。然后，向反应液加入乙酸乙酯，得到了重均分子量为210万的丙烯酸系聚合物的溶液。向该溶液相相对于聚合物100重量份配合作为交联剂的三羟甲基丙烷/甲苯二异氰酸酯加成物(东曹制造的“Coronate L”)：0.6重量份及硅烷偶联剂(信越化学工业制造的“X-41-1056”)0.2重量份，得到了粘合剂组合物B。
(粘合剂组合物R)
向反应容器与乙酸乙酯一并加入作为单体的BA：92重量份、N-丙烯酰吗啉(ACMO)：5重量份、AA：2.9重量份及2HEA：0.1重量份以及作为聚合引发剂的AIBN：0.1重量份，在氮气气流下以55℃使之反应8小时。然后，向反应液加入乙酸乙酯，得到了重均分子量为178万的丙烯酸系聚合物的溶液。向该溶液相对于聚合物100重量份配合作为交联剂的Nyper BMT：0.15重量份及Coronate L：0.6重量份，得到了粘合剂组合物C。
＜粘合片的制作＞
将上述粘合剂组合物A～C涂布于脱模处理之后的厚度为38μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(三菱化学制造的“MRF38”)的脱模处理面并以150℃进行干燥及交联处理，制得了厚度为5μm、10μm、15μm、20μm、25μm的粘合片。以使用粘合剂组合物P制得的粘合片为粘合片P1～P5，以使用粘合剂组合物Q制得的粘合片为粘合片Q1～Q5，以使用粘合剂组合物R制得的粘合片为粘合片R1～R5。
[实验例A1]
＜相位差膜A的制作＞
在具备搅拌装置的反应容器中，使2,2-双(4-羟基苯基)-4-甲基戊烷：54重量份及苄基三乙基氯化铵：12重量份溶解于1M氢氧化钠溶液。一边对该溶液进行搅拌，一边一次性地加入在氯仿中溶解有对苯二酰氯406重量份的溶液，在室温下搅拌90分钟。然后，对聚合溶液进行静置分离，将含有聚合物的氯仿溶液分离，接着以乙酸水进行清洗并以离子交换水进行清洗，然后将其投入至甲醇而使聚合物析出。对所析出的聚合物以蒸馏水清洗两次并以甲醇清洗两次，然后进行减压干燥，得到了聚芳酯树脂。使所得到的聚芳酯系树脂溶解于环戊酮，制备了固体成分浓度为20％的溶液。
以双向拉伸聚丙烯膜为支撑体，以干燥后的膜厚成为15μm的方式涂布上述溶液并以100℃进行干燥，得到了在支撑体膜上层叠有聚芳酯树脂层的层叠体。通过辊压拉伸机对该层叠体一边沿运送方向进行拉伸一边沿宽度方向进行收缩。将支撑体膜剥离后的拉伸聚芳酯涂膜(相位差膜A)的厚度为17μm，波长为550nm下的面内延迟为250nm，Nz系数为0.5。
＜偏振片的制作＞
隔着紫外线固化型粘接剂，在厚度为18μm的聚乙烯醇系起偏器的一面贴合厚度为40μm的双向拉伸丙烯酸膜，在另一面贴合上述层叠体的相位差膜A侧的面。贴合是使用辊层压机并照射紫外线而使粘接剂固化的。然后，将用作支撑体膜的聚丙烯膜剥离，将上述中制得的粘合片与相位差膜A侧层叠，由此得到了在起偏器的一面具备丙烯酸系膜、在另一面具备相位差膜A并且在相位差膜A侧的面具备粘合剂层的带粘合剂的偏振片。
＜向玻璃板的贴合＞
将上述带粘合剂的偏振片载置于厚度为0.7μm的无碱玻璃板上，使用加压滚筒式的单片贴合装置，以层压压力0.3MPa进行贴合，得到评价用试样。
[实验例B1]
使用厚度为132μm、面内延迟为250nm、Nz系数为0.5的降冰片烯系树脂膜(相位差膜B)来代替相位差膜A，与上述相同地进行了带粘合剂的偏振片的制作及向玻璃板的贴合。
[实验例C1]
使用厚度为18μm、面内延迟为120nm、Nz系数为1.18的双向拉伸降冰片烯系树脂膜(相位差膜C)来代替相位差膜A，与上述相同地进行了带粘合剂的偏振片的制作及向玻璃板的贴合。
[评价]
＜粘合片的剪切弹性模量＞
对于粘合片P3、Q3及R3，分别将100片粘合片层叠而制得了试验用样品。将该样品冲裁成直径为7.9mm的圆盘状并以平行板夹持，使用Rheometric Scientific公司制造的“先进流变扩展系统；Advanced Rheometric Expansion System(ARES)”，在以下的条件下进行动态粘弹性测定并读取了在25℃下的剪切弹性模量。
(测定条件)
变形模式：扭转
测定频率：1Hz
升温速度：5℃/分钟
测定温度：-40～150℃
＜相位差膜的慢轴角度相对于张力的变化＞
以相对于慢轴方向45°的角度成为长边的方式将相位差膜切成宽度为10mm的短条状。在偏振光/相位差测定系统(Axometrics制造的“AxoScan”)的测定台上将短条状试样的一个短边固定并在另一个短边悬挂铅垂，沿试样的长度方向赋予张力，在该状态下测得了对面内延迟及慢轴方向。使铅垂的质量变化并对慢轴角度相对于张力的变化量(在张力为0的情况下的慢轴角度基准)进行绘图，由根据直线的斜率算出了轴角度相对于张力的变化量(轴变化量/张力)。
＜偏振片的光学轴的变化量＞
通过偏振光/相位差测定系统，测得了带粘合剂的光学膜中的起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向所成的角θ0。就使带粘合剂的光学膜贴合于玻璃板上之后的试样来说，对起偏器的吸收轴方向与相位差膜的慢轴方向所成的角θ1进行测定，求出了贴合前后的角度差(θ1-θ0)的绝对值。
＜贴合状态＞
通过目视来观察在玻璃板与偏振片的贴合界面有无气泡。
＜光学不均＞
将在聚乙烯醇系起偏器的两面贴合有丙烯酸系膜作为透明保护膜的标准偏振片(日东电工制造)载置于追踪台之上，以评价用试样的玻璃板成为下侧的方式载置于其上。以标准偏振片的吸收轴方向与评价用试样的偏振片的吸收轴方向正交的方式配置了两片偏振片(正交尼科尔配置)。以目视确认来确认来自追踪台的透射光，按照下述基准进行不均的等级评定。
○：未视觉确认到不均(参照图3A)
△：确认到一些不均
×：确认到明显的不均(参照图3B)
＜评价结果＞
将相位差膜A～C的厚度及光学特性、粘合片的厚度D及在25℃下的剪切弹性模量G’以及贴合试样的评价结果示于表1。
表1
Figure BDA0003199110090000181
可知：相位差膜B、C的慢轴方向相对于张力的变化均为0.01°/N/10mm，与此相对，双折射大的相位差膜A的慢轴方向的变化率相对于张力的值大。
就在相位差膜A层叠有起偏器的偏振片来说，在向玻璃板贴合之前相位差膜的慢轴方向与起偏器的吸收轴方向平行(θ0为0.1°以下)，在使带粘合剂的偏振片与玻璃板贴合之后出现轴偏移，可以看到粘合片的厚度D越大、剪切弹性模量G’越小则轴偏移越趋向于大。在使用粘合片R1的试样中未确认到不均，但在玻璃板与粘合剂层的贴合界面可以看到有气泡的混入。
即使在隔着厚度大并且剪切弹性模量G’小的粘合片P4、P5、Q5使层叠有相位差膜B与起偏器的偏振片与玻璃板贴合的情况下，也未确认到明确的轴偏移，并且未产生不均。使用相位差膜C的情况也相同。
[实验例A2]
使用了在起偏器的一面具备丙烯酸系膜、在另一面具备相位差膜A并且在相位差膜A侧的面层叠有厚度为15μm的粘合片P3的带粘合剂的偏振片。如表2所示，使层压压力在0.01～1.0MPa的范围变更，除此以外与实验例A1相同地使带粘合剂的偏振片与无碱玻璃板贴合，得到了评价用试样。
[实验例B2]
使用了在相位差膜B侧的面层叠有粘合片P3的带粘合剂的偏振片，将层压压力变更为0.7Pa或1.0MPa，除此以外与实验例B1相同地进行了向玻璃板的贴合。
[实验例C2]
使用了在相位差膜C侧的面层叠有粘合片P3的带粘合剂的偏振片，将层压压力变更为0.7Pa或1.0MPa，除此以外与实验例C1相同地进行了向玻璃板的贴合。
[评价]
对于实验例A2、B2、C2的各试样实施光学轴的变化量、贴合状态及光学不均的评价。将相位差膜A～C的厚度及光学特性以及带粘合剂的偏振片对于玻璃板的贴合条件(层压压力)及评价结果示于表2。
表2
Figure BDA0003199110090000201
就层叠有相位差膜A与起偏器的带粘合剂的偏振片来说，可以看到向玻璃板贴合时的层压压力越大，则倾向于轴偏移越大。在以层压压力0.5MPa进行贴合的情况下，在光学不均检查中确认到不均，如果进一步提高层压压力，则不均变得显著。在以层压压力0.01MPa进行贴合的试样中，未确认到不均，但在玻璃板与粘合剂层的贴合界面可以看到有气泡的混入。
就层叠有相位差膜B与起偏器的带粘合剂的偏振片来说，在将与玻璃板贴合时的层压压力提高至1.0MPa的情况下，也未确认到明确的轴偏移并且且未产生不均。在使用相位差膜C的情况下也相同。
如上所述，就使层叠有起偏器和相位差膜A的偏振片与玻璃板贴合而得到的试样来说，在粘合片的厚度D大并且剪切弹性模量G’小(即粘合片厚并且柔软)的情况下及贴合时的层压压力大的情况下，相位差膜的光学轴的偏移变大而产生光学不均。另一方面，就层叠有起偏器和相位差膜B或相位差膜C的偏振片来说，即使变更粘合片的种类、层压压力，也未观察到光学不均。
由这些结果，可知：使具备相位差膜的偏振片与玻璃板(图像显示单元的基板)贴合时的光学不均是双折射大的相位差膜特有的问题，其原因是：由于贴合时的粘合片的变形而导致产生相位差膜的轴偏移。认为：在使用厚度小并且硬的粘合剂的情况下或贴合时的压力小的情况下，由于粘合片的变形小，因此相位差膜的轴偏移得到抑制。
实验例A2中，对于可以看到明显的不均的试样(层压压力为0.7MPa的试样及1.0MPa的试样)，将带粘合剂的偏振片从玻璃板剥离(再加工)，对相位差膜的慢轴方向与起偏器的吸收轴方向的角度差θ2进行测定，结果是为0.1°以内并且轴偏移消除。另外，以层压压力0.3MPa使再加工后的带粘合剂的偏振片再次与玻璃板贴合，确认有无光学不均，结果是未确认到不均。
由以上结果，认为以高层压压力使包含相位差膜A与起偏器的偏振片与玻璃板贴合的试样的光学不均的原因在于：由于贴合时的压力而导致粘合片发生变形，变形时所产生的应变残留；通过减小贴合时的压力而降低应变，能够抑制不均的产生。另外，认为：在使用了厚度小并且剪切弹性模量小的粘合片的情况下也是由粘合片的变形导致的应变小，因此不易产生轴偏移而能够抑制不均的产生。
符号说明
10 液晶单元
70 有机EL单元
11 液晶层
71 有机发光层
72 透明电极
74 金属电极
13、15、73 基板
36、37、56 偏振片
33、51、53 透明保护膜
34、35 透明保护膜(相位差膜)
39、59 粘合剂层
100 液晶面板
105 光源
201 液晶显示装置
202 有机EL显示装置

Claims (15)

1.一种图像显示装置，其具备图像显示单元及偏振片，所述偏振片隔着粘合剂层与所述图像显示单元的表面贴合，
其中，所述偏振片具备起偏器和配置于起偏器的一面的相位差膜，
所述相位差膜配置于所述起偏器与所述图像显示单元之间，
所述相位差膜在波长为550nm下的面内双折射为8×10-3以上，
在所述偏振片隔着所述粘合剂层与所述图像显示单元贴合的状态下所述相位差膜的慢轴方向与所述起偏器的吸收轴方向所成的角度θ1以及在将所述偏振片从所述图像显示单元剥离时所述相位差膜的慢轴方向与所述起偏器的吸收轴方向所成的角度θ2之差的绝对值|θ1-θ2|为0.4°以下。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中，沿相对于慢轴方向45°方向对所述相位差膜赋予张力时，慢轴相对于张力的变化量为0.1°/N/10mm以上。
3.根据权利要求1或2所述所述的图像显示装置，其中，所述相位差膜的面内的慢轴方向的折射率nx、面内的快轴方向的折射率ny及厚度方向的折射率nz满足nx＞nz＞ny。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的图像显示装置，其中，所述θ1为0±0.4°或90±0.4°的范围内。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的图像显示装置，其中，所述相位差膜的面内延迟为200nm以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的图像显示装置，其中，所述相位差膜与所述粘合剂层相接。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的图像显示装置，其中，所述粘合剂层在温度25℃下的剪切弹性模量G’除以厚度D所得的值G’/D为5.0kPa/μm以上。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的图像显示装置，其中，所述粘合剂层的厚度为25μm以下。
9.一种图像显示装置的制造方法，其是制造具备起偏器和配置于起偏器的面的相位差膜隔着粘合剂层与图像显示单元的表面贴合的偏振片的图像显示装置的方法，其包括下述工序：
准备带粘合剂的偏振片，所述带粘合剂的偏振片在起偏器的一面层叠有在波长为550nm下的面内双折射为8×10-3以上的相位差膜，并且在所述相位差膜上附设有粘合剂层，
以层压压力0.05～0.4MPa使所述带粘合剂的偏振片与图像显示单元贴合。
10.根据权利要求9所述的图像显示装置的制造方法，其中，所述粘合剂层在温度25℃下的剪切弹性模量G’除以厚度D所得的值G’/D为5kPa/μm以上。
11.根据权利要求9或10所述的图像显示装置的制造方法，其中，所述粘合剂层的厚度为25μm以下。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的图像显示装置的制造方法，其中，在所述带粘合剂的偏振片中所述起偏器的吸收轴方向与所述相位差膜的慢轴方向所成的角度θ0以及在将所述带粘合剂的偏振片与所述图像显示单元贴合后所述相位差膜的慢轴方向与所述起偏器的吸收轴方向所成的角度θ1之差的绝对值|θ1-θ0|为0.4°以下。
13.根据权利要求9～12中任一项所述的图像显示装置的制造方法，其中，所述相位差膜的面内延迟为200nm以上。
14.根据权利要求9～13中任一项所述的图像显示装置的制造方法，其中，相对于慢轴方向45°方向对所述相位差膜沿赋予张力时，慢轴相对于张力的变化量为0.1°/N/10mm以上。
15.根据权利要求9～14中任一项所述的图像显示装置的制造方法，其中，所述相位差膜的面内的慢轴方向的折射率nx、面内的快轴方向的折射率ny及厚度方向的折射率nz满足nx＞nz＞ny。
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