JP2006268006A - 楕円偏光板の製造方法および楕円偏光板を用いた画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の楕円偏光板の製造方法は、透明保護フィルムの表面に第1の複屈折層を形成する工程と;透明保護フィルムの表面に偏光子を積層する工程と;該第1の複屈折層の表面に第2の複屈折層を形成する工程とを含み、該第1の複屈折層と該偏光子は互いに透明保護フィルムの反対側に配置され、該第1の複屈折層の形成工程が、配向基材に液晶材料を塗工する工程;該液晶材料から該基材上に第1の複屈折層を形成する工程;該第1の複屈折層を該透明保護フィルムの表面に転写する工程を含み、該偏光子の吸収軸と該第1の複屈折層の遅相軸とのなす角度αと該偏光子の吸収軸と該第2の複屈折層の遅相軸のなす角度βとが所定の関係を有する。
【選択図】なし
Description
2α+40°<β<2α+50° ・・・(1)。
好ましい実施形態においては、上記液晶材料が、液晶モノマーおよび液晶ポリマーの少なくとも一方を含む。
好ましい実施形態においては、上記第1の複屈折層がλ/2板である。
好ましい実施形態においては、上記第2の複屈折層がλ/4板である。
好ましい実施形態においては、上記基材が、ポリエチレンテレフタレートフィルムである。
好ましい実施形態においては、上記高分子フィルムが延伸フィルムである。
A−1.楕円偏光板の全体構成
図1は、本発明の好ましい実施形態による楕円偏光板の概略断面図である。この楕円偏光板10は、偏光子11と第1の複屈折層12と第2の複屈折層13とが積層されてなる。必要に応じて、偏光子11と第1の複屈折層12との間に第1の保護層(透明保護フィルム)14が設けられ、偏光子の第1の保護層14の反対側に第2の保護層15が設けられる。
2α+40°<β<2α+50° ・・・(1)。
角度αと角度βとの関係は、さらに好ましくは2α+42°<β<2α+48°であり、とりわけ好ましくは2α+43°<β<2α+47°であり、最も好ましくはβ=2α+45°である。角度αと角度βがこのような関係を有することにより、非常に優れた円偏光特性を有する偏光板が得られ得る。しかも、この関係は包括的であるので、製品ごとに試行錯誤して積層方向を検討する必要がない。すなわち、偏光子とλ/2板とλ/4板のほとんどの組み合わせにおいて、この関係を用いることにより、非常に優れた円偏光特性が実現され得る。このような関係を見出したことが本発明の大きな特徴の1つであり、このことは、円偏光特性の最適化に関する技術分野におけるきわめて有用な成果である。
上記のように、第1の複屈折層12は、いわゆるλ/2板として機能し得る。第1の複屈折層がλ/2板として機能することにより、λ/4板として機能する第2の複屈折層の波長分散特性(特に、位相差がλ/4を外れる波長範囲)について、位相差が適切に調節され得る。このような第1の複屈折層の面内位相差(Δnd)は、波長590nmにおいて、好ましくは180〜300nmであり、さらに好ましくは210〜280nmであり、最も好ましくは230〜240nmである。なお、面内位相差(Δnd)は、式Δnd=(nx−ny)×dから求められる。ここで、nxおよびnyは上記の通りであり、dは第1の複屈折層の厚さである。さらに、上記第1の複屈折層12は、nx>ny=nzの屈折率分布を有することが好ましい。本明細書において、「ny=nz」は、nyとnzが厳密に等しい場合のみならず、nyとnzが実質的に等しい場合も包含する。
Z−X−(Sp)n ・・・(2)
で表されることが好ましく、A1およびA2は同じ基であることが好ましい。
上記のように、第2の複屈折層13は、いわゆるλ/4板として機能し得る。本発明によれば、λ/4板として機能する第2の複屈折層の波長分散特性を、上記λ/2板として機能する第1の複屈折層の光学特性によって補正することによって、広い波長範囲での円偏光機能を発揮することができる。このような第2の複屈折層の面内位相差(Δnd)は、波長550nmにおいて、好ましくは90〜180nmであり、さらに好ましくは90〜150nmであり、最も好ましくは105〜135nmである。第2の複屈折層のNz係数(=(nx−nz)/(nx−ny))は、好ましくは1.0〜2.2であり、さらに好ましくは1.2〜2.0であり、最も好ましくは1.4〜1.8である。さらに、上記第2の複屈折層13は、nx>ny>nzの屈折率分布を有することが好ましい。
上記偏光子11としては、目的に応じて任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらのなかでも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素などの二色性物質を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く特に好ましい。これら偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に、1〜80μm程度である。
上記第1の保護層14および第2の保護層15は、偏光板の保護フィルムとして使用できる任意の適切なフィルムからなる。好ましくは透明保護フィルムである。このようなフィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、アクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開2001−343529号公報(WO01/37007)に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとN−メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。上記ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。TAC、ポリイミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ガラス質系ポリマーが好ましい。
本発明の1つの実施形態における楕円偏光板の製造方法は、透明保護フィルム(T)の表面に第1の複屈折層を形成する工程と;透明保護フィルム(T)の表面に偏光子を積層する工程と;該第1の複屈折層の表面に高分子フィルムを積層して第2の複屈折層を形成する工程とを含み、該第1の複屈折層と該偏光子は互いに透明保護フィルム(T)を介して反対側に配置され、該第1の複屈折層を形成する工程が、配向処理した基材に液晶材料含有塗工液を塗工する工程と;該塗工された液晶材料を該液晶材料が液晶相を示す温度で処理して該基材上に第1の複屈折層を形成する工程と;該基材上に形成された該第1の複屈折層を該透明保護フィルム(T)の表面に転写する工程とを含む。ここで、該偏光子の吸収軸と該第1の複屈折層の遅相軸とのなす角度をα、該偏光子の吸収軸と該第2の複屈折層の遅相軸のなす角度をβとしたとき、角度αおよびβが下記式(1)の関係を有する:
2α+40°<β<2α+50° ・・・(1)。
このような製造方法によれば、例えば、図1に示すような楕円偏光板が得られる。
本発明の楕円偏光板は、各種画像表示装置(例えば、液晶表示装置、自発光型表示装置)に好適に使用され得る。適用可能な画像表示装置の具体例としては、液晶表示装置、ELディスプレイ、プラズマディスプレイ(PD)、電界放出ディスプレイ(FED:Field Emission Display)が挙げられる。本発明の楕円偏光板を液晶表示装置に用いる場合には、例えば、視野角補償に有用である。本発明の楕円偏光板は、例えば、円偏光モードの液晶表示装置に用いられ、ホモジニアス配向型TN液晶表示装置、水平電極型(IPS)型液晶表示装置、垂直配向(VA)型液晶表示装置等に特に有用である。また、本発明の楕円偏光板をELディスプレイに用いる場合には、例えば、電極反射防止に有用である。
本発明の画像表示装置の一例として、液晶表示装置について説明する。ここでは、液晶表示装置に用いられる液晶パネルについて説明する。液晶表示装置のその他の構成については、目的に応じて任意の適切な構成が採用され得る。図9は、本発明の好ましい実施形態による液晶パネルの概略断面図である。液晶パネル100は、液晶セル20と、液晶セル20の両側に配置された位相差板30、30´と、それぞれの位相差板の外側に配置された偏光板10、10´とを備える。位相差板30、30´としては、目的および液晶セルの配向モードに応じて任意の適切な位相差板が採用され得る。目的および液晶セルの配向モードによっては、位相差板30、30´の一方または両方が省略され得る。上記偏光板10は、上記で説明した本発明の楕円偏光板である。この偏光板(楕円偏光板)10は、複屈折層12および13が偏光子11と液晶セル20との間になるようにして配置されている。偏光板10´は、任意の適切な偏光板である。偏光板10、10´は、代表的には、その吸収軸が直交するようにして配置されている。図9に示すように、本発明の液晶表示装置(液晶パネル)においては、本発明の楕円偏光板10は、視認側(上側)に配置されるのが好ましい。液晶セル20は、一対のガラス基板21、21´と、該基板間に配された表示媒体としての液晶層22とを有する。一方の基板(アクティブマトリクス基板)21´には、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子(代表的にはTFT)と、このアクティブ素子にゲート信号を与える走査線およびソース信号を与える信号線とが設けられている(いずれも図示せず)。他方のガラス基板(カラーフィルター基板)21には、カラーフィルター(図示せず)が設けられる。なお、カラーフィルターは、アクティブマトリクス基板21´に設けてもよい。基板21、21´の間隔(セルギャップ)は、スペーサー(図示せず)によって制御されている。基板21、21´の液晶層22と接する側には、例えばポリイミドからなる配向膜(図示せず)が設けられている。
試料フィルムの屈折率nx、nyおよびnzを、自動複屈折測定装置(王子計測機器株式会社製,自動複屈折計KOBRA31PR)により計測し、面内位相差Δndおよび厚み方向位相差Rthを算出した。測定温度は23℃、測定波長は590nmであった。
(2)厚みの測定
第1の複屈折層の厚みは大塚電子製MCPD2000を用いて、干渉膜厚測定法によって測定した。その他の各種フィルムの厚みは、ダイヤルゲージを用いて測定した。
(3)透過率の測定
実施例1で得られた同じ楕円偏光板同士を貼り合わせた。貼り合わせたサンプルの透過率を、商品名DOT−3(村上色彩社製)により測定した。
(4)コントラスト比の測定
同じ楕円偏光板同士を重ねてバックライトで照らし、白画像(偏光子の吸収軸が平行)および黒画像(偏光子の吸収軸が直交)を表示させ、ELDIM社製 商品名
「EZ Contrast160D」により、視認側の偏光子の吸収軸に対して45°−135°方向に、かつ、法線に対して−60°〜60°までスキャンさせた。そして、白画像におけるY値(YW)と、黒画像におけるY値(YB)とから、斜め方向のコントラスト比「YW/YB」を算出した。
I−a.基材の配向処理(配向基材の作製)
基材に配向処理を施して配向基材を作製した。
基材(1)〜(6): ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚み50μm)の表面において、ラビング布を用いて、下記表1に示すラビング角度で当該PETフィルム表面をラビングし、配向基材を作成した。
ネマチック液晶相を示す重合性液晶(BASF社製:商品名PaliocolorLC242)10gと、当該重合性液晶化合物に対する光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製:商品名イルガキュア907)3gとを、トルエン40gに溶解して、液晶塗工液を調製した。上記のように作製した配向基材(1)〜(6)上に、当該液晶塗工液をバーコーターにより塗工した後、90℃で2分間加熱乾燥することによって液晶を配向させた。この液晶層に、メタルハライドランプを用いて1mJ/cm2の光を照射し、当該液晶層を硬化させることによって、基材上に第1の複屈折層を形成した。
第1の複屈折層の厚みおよび位相差は、液晶塗工液の塗工量を変化させることにより調整した。下記表2に、形成した第1の複屈折層の厚み(μm)ならびに面内位相差値(nm)を示す。
ポリカーボネートフィルム(厚み60μm)またはノルボルネン系フィルム(JSR社製:商品名Arton:厚み60μm)を所定温度で一軸延伸することによって、第2の複屈折層用フィルムを作製した。下記表3に、使用したフィルムの種類(ポリカーボネートフィルムはPC、ノルボルネンフィルムはNB)、延伸条件(延伸方向)、角度β(フィルムの長手方向に対する遅相軸の角度)、および、得られる位相差値を示す。
ネマチック液晶相を示す重合性液晶(BASF社製:商品名PaliocolorLC242)、カイラル剤(BASF社製:商品名PaliocolorLC756)、および、当該重合性液晶化合物に対する光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製:商品名イルガキュア907)の下記表に示す量をトルエン40gに溶解して、液晶塗工液を調製した。一方、ポリエチレンテレフタレート樹脂を押し出しした後、140℃で横延伸し、200℃で再結晶して得たフィルムを基材として用いた。この基材フィルムに上記液晶塗工液をバーコーターにより塗工した後、90℃で2分間加熱乾燥することによって液晶を配向させた。この液晶層に、メタルハライドランプを用いて1mJ/cm2の光を照射し、当該液晶層を硬化させることによって、基材上に第2の複屈折層用フィルムc1〜c3を形成した。偏光子の吸収軸に対するフィルムc1〜c3の遅相軸の角度βも併せて下記表に示す。なお、フィルムc1〜c3の面内位相差は120nmであり、厚みは1.2μmであった。
ポリビニルアルコールフィルムを、ヨウ素を含む水溶液中で染色した後、ホウ酸を含む水溶液中で速比の異なるロール間にて6倍に一軸延伸して偏光子を得た。
偏光子、透明保護フィルム(TACフィルム:厚みは40μm)、基材上に形成された第1の複屈折層を、図5の模式図に示すように、矢印方向に送り出し、それぞれの長手方向を揃えた状態で湿気硬化型イソシアネート含有接着剤(三井武田ケミカル社製、商品名:M−631N)によって貼り合わせた。接着剤の厚みは5μmであった。
次に、得られた積層体(偏光子と、透明保護フィルム(保護層)と、第1の複屈折層と基材との積層体との積層体)から、基材を剥離して、偏光子と、透明保護フィルム(保護層)と、第1の複屈折層との積層体とした。
さらに、図6の模式図に示すように、長尺の第2の複屈折層(a1)〜(a7)、(b1)〜(b2)を準備し、これと上記で得られた積層体とを、矢印方向に送り出し、それぞれの長手方向を揃えた状態で湿気硬化型イソシアネート含有接着剤(三井武田ケミカル社製、商品名:M−631N)によって貼り合わせた。
また、他方、図7(a)の模式図に示すように、長尺の基材上に形成された第2の複屈折層(c1)〜(c3)を準備し、これと上記で得られた積層体とを、矢印方向に送り出し、それぞれの長手方向を揃えた状態で湿気硬化型イソシアネート含有接着剤(三井武田ケミカル社製、商品名:M−631N)によって貼り合わせ、最後に、貼り合わせた積層体から、図7(b)のようにして基材を剥離した。さらに、偏光子の反対側には透明保護フィルム(TAC:40μm)を貼り合わせた。
以上のようにして、表5に示すように、楕円偏光板A01〜A21を得た。
〔比較例1〕
〔比較例2〕
11 偏光子
12 第1の複屈折層
13 第2の複屈折層
14 第1の保護層
15 第2の保護層
20 液晶セル
100 液晶パネル
Claims (9)
- 透明保護フィルム(T)の表面に第1の複屈折層を形成する工程と;
透明保護フィルム(T)の表面に偏光子を積層する工程と;
該第1の複屈折層の表面に高分子フィルムを積層して第2の複屈折層を形成する工程とを含み、
該第1の複屈折層と該偏光子は互いに透明保護フィルム(T)を介して反対側に配置され、
該第1の複屈折層を形成する工程が、配向処理した基材に液晶材料含有塗工液を塗工する工程と;該塗工された液晶材料を該液晶材料が液晶相を示す温度で処理して該基材上に第1の複屈折層を形成する工程と;該基材上に形成された該第1の複屈折層を該透明保護フィルム(T)の表面に転写する工程とを含み、
該偏光子の吸収軸と該第1の複屈折層の遅相軸とのなす角度をα、該偏光子の吸収軸と該第2の複屈折層の遅相軸のなす角度をβとしたとき、角度αおよびβが下記式(1)の関係を有する、楕円偏光板の製造方法:
2α+40°<β<2α+50° ・・・(1)。 - 前記偏光子、前記透明保護フィルム(T)、前記基材上に形成された第1の複屈折層、および前記第2の複屈折層を形成する高分子フィルムがいずれも長尺フィルムであり、該偏光子、該透明保護フィルム(T)、および該基材上に形成された第1の複屈折層の長辺同士を連続的に貼り合わせて、該偏光子と該透明保護フィルム(T)と該第1の複屈折層と該基材とをこの順に有する積層体を形成し;
該積層体から基材を剥離し;
当該基材が剥離された積層体および該第2の複屈折層を形成する高分子フィルムの長辺同士を連続的に貼り合わせる、請求項1に記載の製造方法。 - 前記液晶材料が、液晶モノマーおよび液晶ポリマーの少なくとも一方を含む、請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記第1の複屈折層がλ/2板である、請求項1から3までのいずれかに記載の製造方法。
- 前記第2の複屈折層がλ/4板である、請求項1から4までのいずれかに記載の製造方法。
- 前記基材が、ポリエチレンテレフタレートフィルムである、請求項1から5までのいずれかに記載の製造方法。
- 前記高分子フィルムが延伸フィルムである、請求項1から6までのいずれかに記載の製造方法。
- 請求項1から7までのいずれかに記載の製造方法により製造された、楕円偏光板。
- 請求項8に記載の楕円偏光板を含む、画像表示装置。
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