JP2007233215A - 偏光板 - Google Patents

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Masanori Yoshihara
眞紀 吉原
Kohei Arakawa
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Abstract

【課題】十分な強度、打抜き性、可撓性を有し、高温・高湿度環境下で寸法変化がなく高い光学性能を有し、かつ液晶表示装置やタッチパネル等に好適に利用できること。
【解決手段】偏光板は、偏光子と、偏光子の一方の面に設けられる保護フィルムと、偏光子の他方の面に設けられる光学異方体とを備える。保護フィルムは、熱可塑性樹脂からなる複数の層を備え、その総厚みが200μm以下であり、その透湿度が10〜200g/m・24hである。光学異方体は、波長550nmで測定したレターデーション値Re(550)と波長450nmで測定したレターデーション値Re(450)との比Re(450)/Re(550)が1.007以下である。
【選択図】なし

Description

本発明は、偏光板に関し、特に、十分な表面強度を有し、高温・高湿度環境下においても寸法変化がなく高い光学性能を奏することができ、かつ液晶表示装置およびタッチパネルに好適に用いることができる偏光板に関する。
近年、液晶表示装置には、外光を利用することにより低消費電力を達成できる点で、反射型の液晶表示装置や、半透過型の液晶表示装置が用いられている。例えば、反射型の液晶表示装置は、反射板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に備えて構成され、出射側偏光板の液晶セル側には、円偏光と直線偏光とを変換可能な1/4波長板(例えば、1/2波長板と1/4波長板とを張り合わせた広帯域1/4波長板)等の光学異方体が設けられている。
ところで、前記偏光板は、偏光子と、偏光子の一方の面に設けられる第1の保護フィルムと、偏光子の他方の面に設けられる第2の保護フィルムとを備えて構成されている。各保護フィルムには、透明性に優れる、低複屈折性などの点で、トリアセチルセルロースフィルム(TACフィルム)が広く用いられている。
さらに、近年では、偏光板の液晶セル側に設けられる保護フィルムとしては、保護フィルムとしての機能に加えて前記光学異方体としての機能を併せ持ったフィルムを用いることにより、部材点数を減少させて装置の小型・軽量化を図ることが試みられている。例えば、特許文献1には、第1の保護フィルムに3層構成のTACフィルムを用い、第2の保護フィルムに光学異方体を用いた偏光板が提案されている。
特開2005−156615号公報
しかしながら、特許文献1に示すように、保護フィルムとしてTACフィルムを用いた場合には、その透湿度が高いことから、例えば高温・高湿度環境下では吸湿等によって寸法変化が生じ得る。このため、TACフィルムの寸法変化により生じる応力によって光学異方体に新たな位相差が発現して、十分な光学補償機能を発揮できず、いわゆる額縁故障が生じるという問題があった。特に、偏光板の寸法が大きくなるほど前記問題が顕著になるため、ディスプレイの大型化・高精細化への障害となっていた。従って、高温・高湿度環境下でも寸法変化が生じず高い光学性能を有し、かつ、反射型もしくは半透過型の液晶表示装置に好適な偏光板が求められている。なお、このような問題は、表示装置の表面に設けられるタッチパネルにおいても同様であった。
本発明の目的は、十分な強度、打抜き性、可撓性を奏することができるとともに、高温・高湿度環境下においても寸法変化がなく高い光学性能を奏することができ、かつ反射型もしくは半透過型の液晶表示装置およびタッチパネルに好適に用いることができる偏光板を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、この偏光板を備え、光学性能の高い反射型もしくは半透過型の液晶表示装置またはタッチパネルを提供することにある。
前記課題を解決するために、本発明は、偏光子と、この偏光子の一方の面に設けられる保護フィルムと、前記偏光子の他方の面に設けられる光学異方体とを備える偏光板であって、前記保護フィルムは、熱可塑性樹脂からなる複数の層を備えるとともに、その総厚みが200μm以下であり、かつその透湿度が10〜200g/m・24hであり、前記光学異方体は、波長550nmで測定したレターデーション値Re(550)と波長450nmで測定したレターデーション値Re(450)との比Re(450)/Re(550)が1.007以下であることを特徴とする。
本発明の円偏光板は、前記偏光板において、前記光学異方体が1/4波長板であることを特徴とする。
本発明は、反射板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に備える反射型の液晶表示装置であって、前記出射側偏光板が前記円偏光板であり、当該円偏光板の1/4波長板が、当該円偏光板の偏光子よりも前記液晶セル側に位置することを特徴とする
本発明は、入射側偏光板と、半透過型の液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に備える半透過型の液晶表示装置であって、前記入射側偏光板および出射側偏光板の少なくともいずれかの偏光板が前記円偏光板であり、当該円偏光板の1/4波長板が、当該円偏光板の偏光子よりも前記液晶セル側に位置することを特徴とする。
本発明は、表示装置の表面に設けられるタッチパネルであって、前記表面に設けられる第1透明基板と、この第1透明基板に間隔をあけて対向配置される第2透明基板とを備え、前記第2透明基板の前記第1透明基板とは反対側の表面に設けられる前記円偏光板を備え、当該円偏光板の1/4波長板が、当該円偏光板の偏光子よりも前記第2基板側に位置することを特徴とする。このようなタッチパネルに用いられる偏光板は反射防止用途などに用いられる。
本発明によれば、十分な強度、打抜き性、可撓性を奏することができ、高温・高湿度環境下においても寸法変化がなく高い光学性能を奏することができ、かつ反射型もしくは半透過型の液晶表示装置およびタッチパネルに好適に用いることができるという効果がある。このため、このような偏光板を用いることにより、視認性に優れた反射型もしくは半透過型の液晶表示装置およびタッチパネルを提供できるという効果がある。
本発明の偏光板は、偏光子と、この偏光子の一方の面に設けられる保護フィルムと、前記偏光子の他方の面に設けられる光学異方体とを備えている。
<偏光子>
本発明に用いる偏光子は、例えば、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素もしくは二色性染料を吸着させた後、ホウ酸浴中で一軸延伸することによって得られるもの、またはポリビニルアルコールフィルムにヨウ素もしくは二色性染料を吸着させ延伸し、さらに分子鎖中のポリビニルアルコール単位の一部をポリビニレン単位に変性することによって得られるものなどが挙げることができる。また、偏光子としては、グリッド偏光子、多層偏光子、およびコレステリック液晶偏光子などの偏光を反射光と透過光に分離する機能を有する偏光子を挙げることもできる。この中でも、偏光子としては、ポリビニルアルコールを含んでなるものが好ましい。偏光子の偏光度は、好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上である。偏光子の厚み(平均厚み)は、好ましくは5μm〜80μmである。
<保護フィルム>
本発明において、保護フィルムは、熱可塑性樹脂からなる層を複数備え、その総厚みが200μm以下であり、かつその透湿度が10〜200g/m・24hである。このような構成とすることにより、当該保護フィルムを用いた偏光板において、高温・高湿度環境下でも吸湿等による寸法変化がなく、十分な光学性能を発揮できる。
このような保護フィルムとしては、例えば、透湿度の高い層と透湿度の低い層とを積層した積層体等とすることができる。このような積層体としては、例えば、複数の層のうちの少なくとも1層が親水性基を有する高分子化合物を含んでなる親水性樹脂層であり、親水性樹脂層以外の他の層が他の熱可塑性樹脂からなる層の構成とすることができる。このような積層体とすることにより、硬度や可撓性等の特性を十分に発揮できる。また、積層体とすることにより、偏光板を所定形状に打抜く際に、保護フィルムの端面に剥れ等が生じず、十分な打抜き性を奏することができる利点がある。
(親水性樹脂層)
前記親水性樹脂層を構成する高分子化合物の親水性基としては、親水性や水分散性機能を有する官能基であればよく、例えば、カルボン酸基、カルボン酸塩基、スルホン酸基、スルホン酸塩基、エステル基、アミド基、アミノ基、水酸基、グリシジル基、およびアセチル基などを挙げることができる。この中でも、親水性基としては、水酸基が好ましい。
親水性基を有する高分子化合物としては、例えば、親水性セルロース誘導体(メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、およびヒドロキシセルロース等)、ポリビニルアルコール誘導体(ポリビニルアルコール、酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアセタール、ポリビニルホマール、およびポリビニルベンザール等)、天然高分子化合物(ゼラチン、カゼイン、およびアラビアゴム等)、親水性ポリエステル誘導体(部分的にスルホン化されたポリエチレンテレフタレート等)、およびポリビニル誘導体(ポリ−N−ビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリビニルイミダゾール、およびポリビニルピラゾール等)を挙げることができる。これらの親水性高分子化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。この中でも、親水性高分子化合物としては、セルロース誘導体が好ましい。
セルロース誘導体としては、セルロースエステル類、セルロースカーバメート類、およびセルロースエーテル類などを挙げることができる。セルロース誘導体は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせてもよい。
セルロースエステル類としては、有機酸エステル類、無機酸エステル類、および有機酸と無機酸との混合酸エステル類を挙げることができる。有機酸エステル類としては、例えば、脂肪族有機酸エステル(セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートなどのセルロースC2−C6アルキルカルボン酸エステル、アセチルアルキルセルロースなどのアルキルセルロースエステル、ジクロロメチルセルロースエステル、トリクロロメチルセルロースエステル、トリフルオロメチルセルロースエステルなどのハロアルキルセルロースエステルなど)、および芳香族有機酸エステル(セルロースフタレート、セルロースベンゾエート、セルロース−4−メチルベンゾエートなどのC7−C12芳香族カルボン酸エステルなど)を挙げることができる。無機酸エステル類としては、例えば、リン酸セルロースおよび硫酸セルロースなどを挙げることができる。
セルロースカーバメート類としては、例えば、セルロースアリールカーバメート類(セルロースフェニルカーバメートなど)、およびセルロースエーテルカーバメート類(エチルセルロースフェニルカーバメートなど)などを挙げることができる。
セルロースエーテル類としては、例えば、シアノアルキルセルロース(シアノエチルセルロースなど)、C1−C10アルキルセルロース(メチルセルロース、およびエチルセルロースなどのC1−C6アルキルセルロースなど)、アラルキルセルロース(ベンジルセルロースなどのC6−C12アリール−C1−C4アルキルセルロースなど)などを挙げることができる。
好ましいセルロース誘導体としては、セルロースエステル類のうち、少なくともアセチル基を有するセルロースエステル、例えば、セルロースアセテート(セルロースモノアセテート、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート)、内部可塑化されたセルロース誘導体(アセチルC3−C6アシルセルロース(セルロースアセテートプロピオネート、およびセルロースアセテートブチレートなど)など)を挙げることができる。
セルロースエステル類の平均置換度は、例えば、1〜3程度、好ましくは1.3〜3程度、より好ましくは1.5〜3程度、さらに好ましくは2〜3程度である。なお、前記アセチルC3−C6アシルセルロースにおいて、アセチル基とC3−C6アシル基との割合は、例えば、前者/後者(モル比)=90/10〜5/95程度、好ましくは70/30〜10/90程度、さらに好ましくは50/50〜15/85程度である。
セルロース誘導体において、セルロース誘導体の平均重合度は、特に制限されず、例えば、50〜8,000、好ましくは100〜7,000、さらに好ましくは200〜6,000程度である。
セルロース誘導体の可塑化としては、(a)セルロースアセテートに、軟質成分として、プロピオネート基およびブチレート基などのC3−C6アシル基を導入し、内部可塑化する方法、(b)セルロース誘導体に、可塑剤を添加し外部可塑化する方法、(c)これら(a)および(b)の方法を組み合わせる方法などを挙げることができる。
可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル、脂肪酸エステル、リン酸エステル、およびエポキシ誘導体などを挙げることができる。これらの可塑剤は、単独で用いてもよいし組み合わせて用いてもよい。
フタル酸エステルとしては、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジ(2−エチルヘキシル)フタレート、ジノニルフタレート、ジイソデシルフタレートなどのジC1−C10アルキルフタレート、ジシクロヘキシルフタレートなどのジC6−C8シクロアルキルフタレート、ブチルベンジルフタレートなどのアルキル−アラルキルフタレート、ジ(メトキシエチル)フタレートなどが挙げられる。
脂肪酸エステルとしては、アジピン酸ジエステル(ジオクチルアジペート、ジ(2−エチルヘキシル)アジペートなど)、アゼライン酸ジエステル(ジオクチルアゼレート、ジ(2−エチルヘキシル)アゼレートなど)、セバシン酸ジエステル(ジブチルセバケート、ジオクチルセバケート、ジ(2−エチルヘキシル)セバケートなど)、クエン酸トリエステル(アセチルクエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリブチルなどのアセチルクエン酸トリエステルなど)などのC6−C12脂肪族ジ又はトリカルボン酸エステル(C6−C12脂肪族ジ又はトリカルボン酸C2−C8アルキルエステル);グリコール類(エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールなど)のモノ又はジC2−C4アルキルカルボン酸エステル(トリエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジプロピオネートなど)、トリアセチンおよびジグリセリンテトラカプリレートなどのグリセリンアルキルカルボン酸エステルなど)などの多価アルコールのアルキルカルボン酸エステル;メチルアセチルリシノレートなどが挙げられる。
リン酸エステルとしては、トリアルキルフォスフェート(トリエチルフォスフェート、トリブチルフォスフェート、トリオクチルフォスフェートなどのトリC1−C10アルキルフォスフェート、トリクロロエチルフォスフェートなどのハロゲン含有トリC1−C10アルキルフォスフェートなど)、トリアリールフォスフェート(トリフェニルフォスフェート、トリクレジルフォスフェート、トリス(イソプロピルフェニル)フォスフェート、クレジルジフェニルフォスフェートなどのトリC6−C10アリールフォスフェートなど)、アルキル−ジアリールフォスフェート(オクチルジフェニルフォスフェートなど)、トリ(ブトキシエチル)フォスフェートなどを挙げることができる。
エポキシ誘導体としては、エポキシ化脂肪酸エステル(アルキルエポキシステアレート、ジイソデシル−4,5−エポキシテトラヒドロフタレートなど)などを挙げることができる。その他の可塑剤としては、ポリエステルなどのオリゴマー型可塑剤などを挙げることができる。好ましい可塑剤としては、フタル酸エステル(特にジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレートなどのジC1−C8アルキルフタレート)、C6−C12アルカンジ又はトリカルボン酸C2−C10アルキルエステル(特にジブチルセバケートなどのセバシン酸ジエステル、アセチルクエン酸トリエチルなどのクエン酸トリエステル)、多価アルコールのアルキルカルボン酸エステル(トリアセチンなど)、リン酸エステル(特にトリフェニルフォスフェートなどのトリアリールフォスフェート)を挙げることができる。
セルロース誘導体と可塑剤との割合は、セルロース誘導体の種類などに応じて選択でき、例えば、前者/後者(重量比)=100/0〜50/50程度、好ましくは100/0〜60/40程度、100/0〜70/30程度である。
(親水性樹脂層以外の他の層)
親水性樹脂層を含む複数の層からなる保護フィルムにおいて、親水性樹脂層以外の他の層に用いられる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、および脂環式オレフィンポリマーなどを挙げることができる。この中でも、熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂が好ましい。なお、熱可塑性樹脂からなる層は、単層または複数層とすることができる。
アクリル樹脂としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステルや、アルキル基の水素がOH基、COOH基もしくはNH基などの官能基によって置換された(メタ)アクリル酸アルキルエステルなどの単独重合体、または(メタ)アクリル酸アルキルエステルと、スチレン、酢酸ビニル、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸、ビニルトルエン、α−メチルスチレンなどの不飽和結合を有するビニル系モノマーとの共重合体を用いることができる。アクリル樹脂としては、これらのうち1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。アクリル樹脂としては、ポリメタクリル酸メチルおよびポリメタクリル酸ブチルがより好ましい。また、アクリル樹脂としては、ガラス転移温度Tgが0〜105℃の範囲のものが好ましい。
保護フィルムの各層を構成する樹脂には、顔料や染料等の着色剤、蛍光増白剤、分散剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、滑剤、溶剤などの配合剤が適宜配合されたものを用いることができる。
保護フィルムは、その残留溶剤含有量が0.01重量%以下であることが好ましい。残留溶剤量が前記範囲であることにより、例えば、高温・高湿度環境下において保護フィルムから揮発した溶剤によって、当該保護フィルムが変形するのを防止できるとともに、偏光子の光学性能が劣化するのを防止できる。残留溶剤量が前記範囲となる保護フィルムは、例えば、複数の樹脂を共押出成形して得てもよいし、単層の熱可塑性樹脂層をドライラミネーション、熱ラミネーションにより貼り合わせ得てもよいが、生産性の点で共押出成形により得たものが好ましい。共押出成形の場合には、複雑な工程(例えば、乾燥工程や塗工工程)を経なくてもよいため、ゴミなどの外部異物の混入が少なく、優れた光学性能を発揮できる。
保護フィルムの透湿度は、10〜200g/m・24hである。保護フィルムの透湿度を前記範囲とすることにより、保護フィルムの寸法変化を抑えることができるとともに、保護フィルムを構成する各層間の密着性を向上できる。なお、透湿度は、40℃、92%RHの環境下で、24時間放置する試験条件で、JIS Z 0208に記載のカップ法により測定できる。
保護フィルムの厚み(平均厚み)は200μm以下である。また、保護フィルムの厚みは、40μm〜100μmであることが好ましい。保護フィルムの厚みが前記範囲であることにより、偏光板の薄型化を図ることができる。また、保護フィルムにおいて、最も外側の層(外部に露出する層)の厚みは、通常5μm〜100μmであり、好ましくは10μm以上であり、より好ましくは10μm〜50μmである。
保護フィルムにおいて、一方の最表面側の層(一方の表面の外部に露出する層)の厚みと、他方の最表面側の層(他方の表面の外部に露出する層)の厚みとの差は、20μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましく、0に近づけば近づくほどさらに好ましい。
また、3層以上の層を含む構成の保護フィルムにおいて、その中間に位置する層(前記一方の最表面側の層および前記他方の最表面側の層以外の層であって、単層でも複数層でもよい)の厚みは、通常5μm〜100μmであり、好ましくは10μm〜50μmである。前記3層以上の層を含む保護フィルムにおいて、前記中間に位置する層の厚みは、前記一方の最表面側の層または前記他方の最表面側の層の厚みとの比が、中間に位置する層の厚み/最表面側の層の厚み=5/1〜1/5であることが好ましい。
ここで、前記一方の最表面側の層または前記他方の最表面側の層を構成する樹脂としては、硬いもの、具体的には、鉛筆硬度試験(試験荷重を500gに変更した他は、JIS K5600−5−4に基づく)で2Hを超えるものが好ましい。このような樹脂としては、前述したアクリル樹脂が好ましい。この際、保護フィルムでは、比較的軟らかい親水性樹脂層が、アクリル樹脂等からなる他の層に挟まれた構成となることが好ましい。このような構成とすることにより、当該保護フィルムの表面の硬度を十分に確保しつつ、当該保護フィルムの可撓性を向上でき、これにより偏光板等を製造する際の取扱性を向上できる。この際、親水性樹脂層を構成する樹脂としては、前記偏光子との貼合工程で乾燥時間を短縮できて密着性を向上できる点で、前記セルロースエステル類が好ましい。
また、前記一方の最表面側の層を構成する樹脂と、前記他方の最表面側の層を構成する樹脂とは、同じ種類の樹脂であることが好ましい。このような構成とすることにより、偏光板とした際に、偏光板の反りや湾曲、丸まり等が生じるのを抑えることができる。
また、前記一方の最表面側の層または他方の最表面側の層には、線状凹部や線状凸部が実質的に形成されず、その表面が平坦な面であることが好ましい。実質的に形成されないとは、仮に、線状凹部や線状凸部が形成されたとしても、深さが50nm未満もしくは幅が500nmより大きい線状凹部、および高さが50nm未満もしくは幅が500nmより大きい線状凸部であることである。より好ましくは、深さが30nm未満、または、幅が700nmの線状凹部であり、高さが30nm未満、または、幅が700nmより大きい線状凸部である。このような構成とすることにより、線状凹部や線状凸部での光の屈折等に基づく、光の干渉や光漏れの発生を防止でき、光学性能を向上できる。
上述した線状凹部の深さ、線状凸部の高さ、及びこれらの幅は、次に述べる方法で求めることができる。保護フィルムに光を照射して、透過光をスクリーンに映し、スクリーン上に現れる光の明又は暗の縞の有る部分(この部分は凹部の深さ及び凸部の高さが大きい部分である。)を30mm角で切り出す。切り出したフィルム片の表面を三次元表面構造解析顕微鏡(視野領域5mm×7mm)を用いて観察し、これを3次元画像に変換し、この3次元画像からMD方向の断面プロファイルを求める。断面プロファイルは、視野領域で1mm間隔で求める。この断面プロファイルに、平均線を引き、この平均線から凹部の底までの長さが凹部深さ、または平均線から凸部の頂までの長さが凸部高さとなる。平均線とプロファイルとの交点間の距離が幅となる。これら凹部深さ及び凸部高さの測定値からそれぞれ最大値を求め、その最大値を示した凹部又は凸部の幅をそれぞれ求める。以上から求められた凹部深さ及び凸部高さの最大値、その最大値を示した凹部の幅及び凸部の幅を、そのフィルムの線状凹部の深さ、線状凸部の高さ及びそれらの幅とする。
保護フィルムにおいて、隣接する各層同士は、直接に接していてもよいし、接着剤(粘着剤を含む)からなる接着層を介して接していてもよい。接着層の平均厚みは、通常0.01μm〜30μm、好ましくは0.1μm〜15μmである。前記接着層は、JIS K7113による引張破壊強度が40MPa以下となる層である。この接着層を構成する接着剤としては、アクリル接着剤、ウレタン接着剤、ポリエステル接着剤、ポリビニルアルコール接着剤、ポリオレフィン接着剤、変性ポリオレフィン接着剤、ポリビニルアルキルエーテル接着剤、ゴム接着剤、塩化ビニル・酢酸ビニル接着剤、スチレン・ブタジエン・スチレン共重合体(SBS共重合体)接着剤、その水素添加物(SEBS共重合体)接着剤、エチレン・酢酸ビニル共重合体およびエチレン−スチレン共重合体などのエチレン接着剤、および、エチレン・メタクリル酸メチル共重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレン・メタクリル酸エチル共重合体、およびエチレン・アクリル酸エチル共重合体などのアクリル酸エステル接着剤などを挙げることができる。なお、偏光子と前記保護フィルムとを直接に接して積層する場合には、偏光子と積層する前に、保護フィルムの表面にコロナ処理およびプラズマ処理等の表面処理を施してもよい。
保護フィルムは、全光線透過率が85%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。また、当該保護フィルムは、ヘーズが2%以下であることが好ましく、1%以下であることがより好ましい。
保護フィルムは、その光弾性係数の絶対値が30×10−13cm/dyn以下であることが好ましく、10×10−13cm/dyn以下であることがより好ましく、5×10−13cm/dyn以下であることがさらに好ましい。光弾性係数が前記数値よりも大きくなると、当該保護フィルムが貼付された偏光子の収縮応力により、保護フィルムに位相差が発現しやすくなり、偏光フィルムの光学性能を低下させるおそれがある。
保護フィルムは、面内レターデーションRe(Re=d×(nx−ny)で定義される値、nx、nyは、当該保護フィルムの面内主屈折率;dは当該保護フィルムの平均厚み)が小さいものが好ましい。具体的には、当該保護フィルムの面内レターデーションReは、波長550nmにおいて50nm以下であることが好ましく、10nm以下であることがより好ましい。
保護フィルムは、ある層の引張弾性率と、この層に隣接する層(接着層を除く)の引張弾性率との差の絶対値が0.5GPa以上であることが好ましい。このような構成とすることにより、干渉縞等による光学性能の低下を抑えつつ、偏光板の強度および可撓性を高めることができる。また、保護フィルムは、その少なくとも1層の引張弾性率が3.0GPa以上であることが好ましい。
保護フィルムは、親水性樹脂層における380nm〜780nmの範囲の波長λにおける屈折率をna(λ)、この親水性樹脂層に隣接する層における380nm〜780nmの範囲の波長λにおける屈折率をnb(λ)として、式(1)の関係を満たすことが好ましい。
|na(λ)−nb(λ)| ≦ 0.05 (1)
特に、|na(λ)−nb(λ)|≦0.045であることがより好ましい。なお、na(λ)及びnb(λ)は、波長λにおける主屈折率の平均値である。|na(λ)−nb(λ)|の値が前記値を超える場合には、界面での屈折率差によって生じる界面反射により、保護層表面に干渉縞が生じるおそれがある。
<機能層>
本発明の偏光板は、保護フィルムにおける前記偏光子とは反対側の表面に下記機能を有する機能層を備えていてもよい。このような機能層としては、例えば、ハードコート層、反射防止層、帯電防止層、防眩層、および防汚層などを挙げることができる。これらの機能層は、1種類であってもよいし、複数種類であってもよい。
(ハードコート層)
ハードコート層は、保護フィルムの硬度を補強するための層であり、JIS K5600−5−4で示す鉛筆硬度試験(試験板はガラス板を用いる)で「H」以上の硬度を示すことが好ましい。このようなハードコート層が設けられた保護フィルムは、その鉛筆硬度が4H以上になることが好ましい。ハードコート層を形成する材料(ハードコート材料)としては、熱や光硬化性の材料であることが好ましく、有機シリコーン系、メラミン系、エポキシ系、アクリル系、ウレタンアクリレート系などの有機ハードコート材料;二酸化ケイ素などの無機系ハードコート材料;などを挙げることができる。これらの中でも、ハードコート材料としては、接着力が良好であり、生産性に優れる観点から、ウレタンアクリレート系および多官能アクリレート系ハードコート材料の使用が好ましい。
ハードコート層は、所望により、屈折率の調整、曲げ弾性率の向上、体積収縮率の安定化、並びに耐熱性、帯電防止性、および防眩性などの向上を図る目的で、各種フィラーを含有できる。また、ハードコート層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、レベリング剤、および消泡剤などの添加剤を含有できる。
ハードコート層の屈折率や帯電防止性を調整するためのフィラーとしては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化セリウム、五酸化アンチモン、錫をドープした酸化インジウム(ITO)、アンチモンをドープした酸化錫(IZO)、アルミニウムをドープした酸化亜鉛(AZO)、およびフッ素をドープした酸化錫(FTO)等を挙げることができる。フィラーとしては、透明性を維持できる点で、五酸化アンチモン、ITO、IZO、ATO、FTOが好ましい。これらフィラーの一次粒子径は、通常1nm〜100nm、好ましくは1nm〜30nmである。
防眩性を付与するためのフィラーとしては、平均粒径が0.5μm〜10μmのものが好ましく、1.0μm〜7.0μmのものがより好ましく、1.0μm〜4.0μmがさらに好ましい。防眩性を付与するフィラーの具体例としては、ポリメチルメタクリレート樹脂、フッ化ビニリデン樹脂およびその他のフッ素樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、架橋アクリル樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂などの有機樹脂からなるフィラー;または酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化錫、酸化ジルコニウム、ITO、フッ化マグネシウム、酸化ケイ素などの無機化合物からなるフィラーを挙げることができる。
ハードコート層は、その屈折率nが、その上に積層される後述の反射防止層の屈折率nとの間に、n≧1.53、及びn 1/2−0.2<n<n 1/2+0.2、の関係を有することが、反射防止機能を発現させるために好ましい。
(反射防止層)
反射防止層は、外光の移りこみを防止するための層であり、保護フィルムにおける前記偏光子とは反対側の表面に直接または前記ハードコート層等の他の層を介して積層される。反射防止層を有する保護フィルムは、入射角5°、波長430nm〜700nmにおける反射率が2.0%以下であることが好ましく、波長550nmにおける反射率が1.0%以下であることが好ましい。
反射防止層の厚みは、0.01μm〜1μmが好ましく、0.02μm〜0.5μmがより好ましい。反射防止層は、当該反射防止層が積層される基材となる層(保護フィルムやハードコート層など)の屈折率よりも小さい、好ましくはその屈折率が1.30〜1.45である低屈折率層を積層したもの、無機化合物からなる低屈折率層と無機化合物からなる高屈折率層とを繰り返し積層したもの、などを挙げることができる。
前記低屈折率層を形成する材料(低屈折率形成用材料)は、被積層体の屈折率の低いものであれば特に制限されない。低屈折率層の形成法は、特に制限されないが、湿式塗工法が、真空蒸着法等に比べて簡易な方法であるため好ましい。低屈折率形成用材料としては、例えば、紫外線硬化型アクリル樹脂等の樹脂材料、樹脂中にコロイダルシリカ等の無機微粒子を分散させたハイブリッド材料、テトラエトキシシラン等の金属アルコキシドを用いたゾル−ゲル材料等を挙げることができる。これらの低屈折率層を形成する材料は、重合済みのポリマーであってもよいし、前駆体となるモノマーやオリゴマーであってもよい。また、それぞれの材料は、表面の防汚染性付与するために、フッ素基を含有する化合物を含むことが好ましい。
ゾル−ゲル材料としては、フッ素基を含有するゾル−ゲル材料を用いることができる。フッ素基を含有するゾル−ゲル材料としては、パーフルオロアルキルアルコキシシランを例示できる。パーフルオロアルキルアルコキシシランとしては、たとえば、一般式(1):CF(CF)nCHCHSi(OR)(式中、Rは、炭素数1〜5個のアルキル基を示し、nは0〜12の整数を示す)で表される化合物を挙げることができる。具体的には、パーフルオロアルキルアルコキシシランとしては、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、およびヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン等を挙げることができる。この中でも、パーフルオロアルキルアルコキシシランとしては、前記nが2〜6の化合物が好ましい。
また、低屈折率層は、熱硬化性含フッ素化合物または電離放射線硬化型の含むフッ素化合物の硬化物からなるものとすることができる。前記硬化物は、その動摩擦係数が0.03〜0.15であることが好ましく、水に対する接触角が90〜120度であることが好ましい。硬化性含フッ素化合物としては、パーフルオロアルキル基含有シラン化合物(例えば(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラデシル)トリエトキシシラン)等の他、含フッ素モノマーと架橋性基付与のためのモノマーを構成単位とする含フッ素共重合体を挙げることができる。
含フッ素モノマー単位の具体例としては、例えばフルオロオレフィン類(例えばフルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール等)、(メタ)アクリル酸の部分または完全フッ素化アルキルエステル誘導体類(例えばビスコート6FM(大阪有機化学製)やM−2020(ダイキン製)等)、完全または部分フッ素化ビニルエーテル類等である。架橋性基付与のためのモノマーとしてはグリシジルメタクリレートのように分子内にあらかじめ架橋性官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーの他、カルボキシル基やヒドロキシル基、アミノ基、スルホン酸基等を有する(メタ)アクリレートモノマー(例えば(メタ)アクリル酸、メチロール(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アリルアクリレート等)を挙げることができる。後者は、共重合の後、架橋構造を導入できることが特開平10−25388号公報および特開平10−147739号公報に開示されている。
低屈折率層を形成するための材料としては、耐傷性を向上できる点で、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、フッ化マグネシウム等の微粒子をアルコール溶媒に分散したゾルが含まれたものを用いることができる。この際、前記微粒子は、反射防止性の観点から、屈折率が低いほど好ましい。このような微粒子としては、空隙を有するものであってもよく、特にシリカ中空微粒子が好ましい。中空微粒子の平均粒径は、5nm〜2,000nmが好ましく、20nm〜100nmがより好ましい。ここで、平均粒径は、透過型電子顕微鏡観察による数平均粒子径である。
なお、含フッ素化合物の硬化物からなる低屈折率層では、その硬化物の屈折率を下げていくと低屈折率層の耐傷性が低下する傾向にあるため、硬化物のみの屈折率と微粒子の添加量とを最適化することにより、耐傷性と低屈折率を両立できる。
ここで、低屈折率層を形成する方法としては、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、およびグラビアコート法等の塗工法を挙げることができる。低屈折率層の厚さは、0.05μm〜0.3μm程度、特に0.1μm〜0.3μmが好ましい。
(防汚層)
防汚層は、被積層体の表面に撥水性、撥油性、耐汗性、および防汚性などを付与できる層である。防汚層を形成するために用いる材料としては、フッ素含有有機化合物が好適である。フッ素含有有機化合物としては、フルオロカーボン、パーフルオロシラン、又はこれらの高分子化合物などを挙げることができる。また、防汚層の形成方法は、形成する材料に応じて、蒸着、スパッタリング等の物理的気相成長法、CVD等の化学的気相成長法、湿式コーティング法等を用いることができる。防汚層の平均厚みは、好ましくは1nm〜50nm、より好ましくは3nm〜35nmである。
以上のような機能層を形成する場合には、被積層体の表面に親水化処理を施すことができる。親水化処理の手段としては、例えば、コロナ放電処理、スパッタ処理、低圧UV照射、およびプラズマ処理などの表面処理法を採用できる。
<光学異方体>
本発明で用いる光学異方体は、波長550nmで測定した面内レターデーション値Re(550)と波長450nmで測定した面内レターデーション値Re(450)との比Re(450)/Re(550)が1.007以下であり、好ましくは1.006以下である。比Re(450)/Re(550)の下限は、好ましくは0.5、より好ましくは0.7である。Re(450)/Re(550)が前記範囲に入る光学異方体を備えることにより、本発明の偏光板を用いた液晶表示装置やタッチパネル等において、表示性能を高めることができる。
なお、レターデーションには、フィルム面内のレターデーション(Re)と、フィルム厚さ方向のレターデーション(Rth)とがある。フィルム面内のレターデーション(Re)は、フィルム面内の主屈折率をnx、nyとし、フィルムの厚さをd(nm)とすると、Re=(nx−ny)×dで求めることができる。フィルム厚さ方向のレターデーション(Rth)は、フィルム厚さ方向の屈折率をnzとすると、Rth=((nx+ny)/2−nz)×dで求めることができる。Re及びRthは、市販の自動複屈折計(王子計測社製、「KOBRA−21ADH」)を用いて測定できる。
前記光学異方体は、波長550nmで測定した面内レターデーションRe(550)が125〜150nmであることが好ましい。また、前記光学異方体は、波長λでのレターデーションRe(λ)と波長λとの比Re(λ)/λが通常0.22〜0.28、好ましくは0.23〜0.27、より好ましくは0.24〜0.26である。
前記光学異方体は、前記特性を有するものであれば、単層構造であって、積層構造であってもよい。例えば、好適な光学異方体としては、1/4波長板や、1/4波長板と1/2波長板とをその遅相軸の方向をずらして重ね合わせた広帯域1/4波長板などを挙げることができる。広帯域1/4波長板において、1/4波長板と1/2波長板との遅相軸交差角は、好ましくは56°〜62°、より好ましくは57°〜61°である。交差角を前記のようにすることにより、広帯域性に優れた光学異方体を得ることができる。なお、遅相軸とは、直線偏光を入射させた際に、位相の遅れが最大になる方向である。なお、1/4波長板は、波長550nmで測定した面内レターデーションReが125〜150nmの光学異方体である。1/2波長板は、波長550nmで測定した面内レターデーションReが250〜300nmの光学異方体である。
(i)1/4波長板や1/2波長板は、例えば透明樹脂フィルムを延伸配向することによって得ることができる。光学異方体の遅相軸は、通常、その延伸方向、またはそれと直交する方向に生じる。フィルムを構成する透明樹脂は、1mm厚の成形体にしたときの全光線透過率が80%以上の樹脂であれば特に制限なく使用することができる。透明樹脂の具体例としては、脂環式構造を有する重合体樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンなどの鎖状オレフィン重合体、ポリカーボネート重合体、ポリエステル重合体、ポリスルホン重合体、ポリエーテルスルホン重合体、およびポリビニルアルコール重合体などの正の固有複屈折を有する樹脂;ビニル芳香族重合体、ポリアクリロニトリル重合体、ポリメチルメタクリレート重合体、およびセルロースエステル重合体、などの負の固有複屈折を有する樹脂を挙げることができる。これらは2種を組み合わせて、あるいは単独で使用できる。
正の固有複屈折を有する樹脂の中では、脂環式構造を有する重合体樹脂及び鎖状オレフィン重合体が好ましく、特に透明性、低吸湿性、寸法安定性、軽量性などに優れるので脂環式構造を有する重合体樹脂が好ましい。
脂環式構造を有する重合体としては、例えば、ノルボルネン重合体、単環の環状オレフィン重合体、およびビニル脂環式炭化水素重合体を挙げることができる。これらの中で、ノルボルネン重合体は、透明性と成形性が良好なので好適に用いることができる。ノルボルネン重合体としては、例えば、ノルボルネン単量体の開環重合体、ノルボルネン単量体と他の単量体との開環共重合体及びこれら重合体の水素添加物;ノルボルネン単量体の付加重合体、ノルボルネン単量体と他の単量体との付加共重合体及びこれらの重合体の水素添加物などを挙げることができる。これらの中で、ノルボルネン単量体の開環重合体又は開環共重合体の水素添加物は、透明性に優れるので、特に好ましい。
負の固有複屈折を有する樹脂の中では、ビニル芳香族重合体、ポリアクリロニトリル重合体およびポリメチルメタクリレート重合体の中から選択される少なくとも1種が好ましい。中でも複屈折発現性が高いという観点から、ビニル芳香族重合体がより好ましい。
ビニル芳香族重合体とは、ビニル芳香族単量体の重合体、又はビニル芳香族単量体と共重合可能な単量体との共重合体をいう。ビニル芳香族単量体としては、スチレン;4−メチルスチレン、4−クロロスチレン、3−メチルスチレン、4−メトキシスチレン、4−tert−ブトキシスチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン誘導体;などが挙げられる。これらを単独で使用しても2種以上併用してもよい。ビニル芳香族単量体と共重合可能な単量体としては、プロピレン、ブテン等のオレフィン;アクリロニトリル等のα,β―エチレン性不飽和ニトリル単量体;アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等のα,β―エチレン性不飽和カルボン酸;アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル;マレイミド;酢酸ビニル;塩化ビニル;などが挙げられる。ビニル芳香族重合体の中でも、耐熱性が高い観点から、スチレン又はスチレン誘導体と無水マレイン酸との共重合体が好ましい。
前記透明樹脂としては、耐熱性に優れる点から、そのガラス転移温度Tgが90℃以上であるものが好ましく、100℃以上であるものが特に好ましい。
前記透明樹脂フィルムの形成方法は特に制限されず、例えば、溶液流延法や溶融押出法などの従来公知の方法が挙げられる。中でも、溶剤を使用しない溶融押出法は、揮発性成分の含有量を少なくでき、100μm以上で、Rthの大きいフィルムが作製しやすく、製造コストの観点からも好ましい。溶融押出法としては、Tダイを用いる方法やインフレーション法などが挙げられるが、生産性や厚さ精度に優れる点でTダイを用いる方法が好ましい。
Tダイを用いたフィルムの製造方法においては、透明樹脂を、Tダイを有する押出機に投入し、透明樹脂のガラス転移温度よりも通常80〜180℃高い温度に、好ましくはガラス転移温度よりも100〜150℃高い温度にして透明樹脂を融解させ、該融解樹脂をTダイから押し出し、冷却ロール等にて樹脂を冷やしフィルムに形成する。樹脂の融解温度は、過度に低いと透明樹脂の流動性が不足するおそれがあり、逆に過度に高いと透明樹脂が劣化する可能性がある。
延伸する方法に特に制限はなく、例えば、ロール間の周速の差を利用して縦方向に一軸延伸する方法、テンターを用いて横方向に一軸延伸する方法などの一軸延伸法;フィルムを把持するクリップの間隔が開いて縦方向の延伸と同時にガイドレールの広がり角度により横方向に延伸する同時二軸延伸法、ロール間の周速の差を利用して縦方向に延伸したのち、両端部をクリップにより把持してテンターを用いて横方向に延伸する逐次二軸延伸法などの二軸延伸法;横又は縦方向に左右異なる速度の送り力若しくは引っ張り力又は引き取り力を付加し得るテンター延伸機や、横又は縦方向に左右等速度の送り力若しくは引っ張り力又は引き取り力を付加することができ、移動する距離が同じで延伸角度を固定し得る又は移動する距離が異なるテンター延伸機を用いて斜め延伸する方法;などを挙げることができる。
光学異方体のレターデーションは、例えば、フィルムの材質や、延伸前のフィルムの厚み、延伸倍率や延伸温度等の延伸条件を適宜設定することによって制御できる。
前記フィルムの延伸は、該透明樹脂のガラス転移温度をTgとするとき、好ましくはTg−30℃からTg+60℃の温度範囲、より好ましくはTg−10℃からTg+50℃の温度範囲にて、好ましくは1.01〜2倍の延伸倍率で行う。延伸速度は、好ましくは5〜1000mm/秒、より好ましくは10〜750mm/秒である。延伸速度が前記範囲にあると、延伸制御が容易となり、さらに面精度やレターデーションのバラツキが小さい光学異方体が得られる。
前記光学異方体の厚み方向屈折率nzは特に制限されない。例えば、nzと他の主屈折率nx及びnyとが、nx>ny>nz、nx>ny=nz、nx>nz>ny、nx=nz>ny、nz>nx>nyなる関係になるものが挙げられる。
光学異方体は、その厚みが、好ましくは10〜500μm、より好ましくは20〜250μm、特に好ましくは20〜120μmである。
(ii)1/4波長板および1/2波長板は、液晶性化合物を配向固定することによって得ることもできる。
液晶性化合物は光学異方性を有しており、これを一定方向に配列し固定することによって光学異方性のあるフィルムを得ることができる。具体的には、重合開始剤又は架橋剤の存在下で紫外線又は熱により重合もしくは架橋する性質を有する低分子量又は高分子量の液晶性化合物、あるいはそれらの混合物を、実質的に均一に配向させた状態で重合又は架橋反応により固定化させて得ることができる。
光学異方体を得るために用いる液晶性化合物としては、棒状液晶性化合物又はディスコティック液晶性化合物、あるいはこれらの混合物などを挙げることができる。
棒状液晶性化合物としては、アゾメチン類、アゾキノン類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、トラン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類などが挙げられる。また、以上のような低分子液晶性化合物だけでなく、高分子棒状液晶性化合物も用いることができる。さらに、棒状液晶性化合物の具体例として、特開平7−294735号公報(米国特許第5863457号明細書)、特開2002−174724号公報及び特開平8−283748号公報に記載されている重合性液状組成物等が挙げられる。棒状液晶性化合物を用いた光学異方体の例として、液晶を垂直配向させた膜でnz>nx≒nyの関係を示すもの、および傾斜配向させた膜でnz>nx>nyの関係を示すものがあげられる。傾斜配向させた膜として、商品名NHフィルム(新日本石油社製)等の市販品も使用できる。
ディスコティック液晶性化合物としては、種々の文献(例えば、C.Desrade et al.,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,vol.71,page111(1981年);日本化学会編、季刊化学総説、No.22,液晶の化学、第5章第10章第2節(1994年);B.Kohne etal.,angew.Chem.Soc.Chem.Comm.page1794(1985年);J.Zhang etal.,J.Am.Chem.Soc.,vol.116,page2655(1994年);等)に記載されたものが挙げられる。ディスコティック液晶性化合物の重合については、特開平8−27284号公報に記載がある。ディスコティック液晶性化合物を重合により固定するためには、ディスコティック液晶性化合物の円盤状コアに、連結基を介して重合性基を結合させる必要がある。このようなディスコティック液晶性化合物としては、例えば、特開2000−284126号公報(米国特許6400433号明細書)に記載されたものが挙げられる。ディスコティック液晶性化合物を用いた光学異方体として、商品名WVフィルム(富士写真フィルム社製)等の市販品も使用できる。
液晶性化合物の配向は、通常、配向膜に液晶性化合物を塗布することによって行うことができる。配向膜は、通常、光学的に等方性を有する高分子化合物で形成される。高分子化合物としてはセルロース系樹脂、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルイミド、ポリエステル、ポリアリレート、ポリビニルアルコール、およびゼラチン等が挙げられる。これらは、2種類以上を組み合わせて用いても良い。
また、液晶性化合物としてディスコティック液晶を用いる場合には、ディスコティック液晶分子を実質的にフィルム又は積層体の面に対して垂直(50°から90°の範囲の平均傾斜角)に配向させるのが好ましい。そのためには、配向膜を構成するポリマーの官能基によって配向膜の表面エネルギーを低下させ、これによりディスコティック液晶性化合物を立てた状態にする。配向膜の表面エネルギーを低下させる官能基としては、フッ素原子や、炭素原子数が10以上の炭化水素基が好ましく例示できる。フッ素原子又は炭化水素基を配向膜の表面に存在させるために、ポリマーの主鎖よりも側鎖にフッ素原子又は炭化水素基を導入するのが好ましい。フッ素原子を含有するポリマーのフッ素原子含有量は、好ましくは0.05〜80重量%、より好ましくは0.5〜65重量%、さらに好ましくは1〜60重量%である。炭化水素基としては、脂肪族基、芳香族基又はこれらの組合せが挙げられる。脂肪族基は、環状、分岐状、直鎖状のいずれであってもよいが、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基又はシクロアルケニル基が好ましい。炭化水素基の炭素原子数は、好ましくは10〜100、より好ましくは10〜50さらに好ましくは10〜40である。このようなポリマーの主鎖は、ポリイミド構造又はポリビニルアルコール構造を有するものであるのが好ましい。ポリイミドは、一般にテトラカルボン酸とジアミンとの縮合反応により合成することができる。ポリイミドに炭化水素基を導入する場合、ポリイミドの主鎖又は側鎖にステロイド構造を形成するのが好ましい。側鎖に存在するステロイド構造は、炭素原子数が10以上の炭化水素基に相当し、ディスコティック液晶性化合物を垂直に配向させる機能を有する。また、ポリビニルアルコールとしては、例えば、フッ素原子を含む繰り返し単位を5〜80モルの範囲で含むフッ素変性ポリビニルアルコール、炭素数が10以上の炭化水素基を有する変性ポリビニルアルコールなどが挙げられる。
配向膜を形成するためには、前記高分子化合物を製膜し、その高分子膜に配向処理を行う。配向処理としてはラビング処理が好適に用いられる。高分子膜をラビング処理する方法は特に制約されず、従来公知の方法により行うことができる。例えば、レーヨン、ナイロン等の布又はロールを用いて、高分子膜の表面を所定方向に擦する(ラビング)ことにより高分子膜表面に配向性を付与する方法が挙げられる。また、ラビング処理以外の配向処理としては、高分子膜上に直線偏光紫外線等の光を所定方向から照射する方法、高分子膜を延伸する方法等が挙げられる。また、高分子膜以外に、酸化ケイ素(SiO)などの斜方蒸着層等も配向膜として用いることもできる。配向膜の厚さは、通常0.005〜10μm、好ましくは0.01〜1μmである。
1/4波長板又は1/2波長板などの光学異方体の上に、該光学異方体の遅相軸とのなす角度が50°〜70°となる方向に配向処理された配向膜を形成し、該配向膜上に波長550nmで測定したレターデーションが250〜300nmである液晶性化合物の固定化膜(1/2波長板相当)又は波長550nmで測定したレターデーションが125〜150nmである液晶性化合物の固定化膜(1/4波長板相当)を形成することで、1/4波長板と1/2波長板とを重ね合わせたものに相当する光学異方体を得ることができる。配向処理の方向は、基材となる光学異方体の遅相軸の方向に対して50°〜70°、好ましくは55°〜65°、より好ましくは58°〜62°の範囲で交差するようにする。配向膜上に塗布された液晶性化合物は、配向膜の配向方向と一致する方向に配向する。従って、配向処理を前記のような角度で行うことによって、基材の光学異方体の遅相軸と、液晶性化合物で形成される光学異方体とが所定角度で交差する積層体にすることができる。
液晶性化合物の配向固定化膜の厚みは特に制限されないが、入射光に対して1/4波長のレターデーションを与える1/4波長板として十分な機能を付与する上では、通常0.5〜50μmであるのが好ましい。液晶性化合物の固定化膜の種類と液晶性化合物の固定化膜層の厚みを所定のものに設定することで、液晶性化合物の固定化膜の層からなる所望の位相差を持つ波長板を得ることができる。
液晶性化合物の固定化膜からなる光学異方体を形成するには、具体的には次のように行うことができる。先ず、光学異方体上に、該光学異方体の延伸方向と該光学異方体の遅相軸とのなす角度が50°〜70°となる方向に配向処理された配向膜を形成する。次に、液晶性化合物の有機溶剤溶液を該光学異方体の配向膜上に塗布し、加熱により溶剤を除去する。次いで、液晶性化合物が液晶状態となる温度まで冷却することにより、液晶性化合物を所定方向に配向させることができる。さらに、液晶性化合物が紫外線又は熱により重合もしくは架橋する場合には、液晶状態が保持された環境下で重合開始剤又は架橋剤の存在下、紫外線又は熱により重合若しくは架橋することにより、液晶性化合物の固定化膜を形成することができる。
1/4波長板と1/2波長板とを積層する方法は、粘接着剤により貼り合せる方法、熱溶着や超音波融着により貼り合せる方法、共押出法などの、波長板を貼り合せる公知の方法を用いることができるが、広帯域な波長板としてより広い波長領域で使用でき、耐久性にも優れたものとするためには、粘接着剤を用いて積層するのが好ましい。
本発明の液晶表示装置には、視野角を広くするなどの目的のために、前記光学異方体以外に、他の光学異方性を有するフィルムを任意の枚数で任意の場所に配置することができる。光学異方性を有するフィルムとしては、一軸性を有する位相差フィルム、二軸性を有する位相差フィルム、またはこれらの積層体が挙げられる。例えば、一軸性を有する位相差フィルムとしては、CプレートやAプレートが挙げられる。
Cプレートは、面内のレターデーションがないかまたは極めて小さく、厚さ方向にのみ位相差を有する位相差層のことをいい、光軸がその面内方向に垂直な厚さ方向に存在する。前記Cプレートは、その光学特性条件が、下記式(1)を満たす場合はポジティブCプレート、下記式(2)を満たす場合はネガティブCプレートと呼ばれる。下記nx、ny及びnzは、前記位相差フィルム等におけるX軸、Y軸、及びZ軸方向の屈折率を表し、前記X軸方向とは、前記層の面内での屈折率が最大となる方向(面内遅相軸方向)であり、前記Y軸方向とは、前記層の面内で前記X軸方向に垂直な方向(面内進相軸方向)であり、前記Z軸方向とは、前記X軸方向及び前記Y軸方向に垂直な層の厚さ方向である。
nx≒ny<nz (1)
nx≒ny>nz (2)
Aプレートは、厚さ方向のレターデーションがないかまたは極めて小さく、面内のみレターデーションを有するレターデーション層のことをいい、光軸が面内方向に存在する。前記Aプレートは、その光学特性が、下記式(3)を満たす場合はポジティブAプレート、下記式(4)を満たす場合はネガティブAプレートと呼ばれる。
nx>ny≒nz (3)
nx≒nz>ny (4)
また、二軸性を有する位相差フィルムとしては、ポジティブ二軸位相差フィルム(nz>nx>ny)、ネガティブ二軸位相差フィルム(nx>ny>nz)が挙げられる。
一軸性を有する位相差フィルムや二軸性を有する位相差フィルムとしては、固有複屈折値が正である材料からなるフィルムを延伸したフィルム、ポリスチレン樹脂などの固有複屈折値が負である材料からなる層の両面にノルボルネン系樹脂などの固有複屈折性が正である材料からなる層が積層されている積層体を延伸したもの、ディスコティック液晶を面に平行配向又は垂直配向させたものなどが挙げられる。複屈折性を示す層の面内のレターデーションReや面と垂直方向のレターデーションであるRthは、使用する液晶モードに応じて適宜調整すればよい。
<反射型の液晶表示装置>
次に、前記偏光板を用いた反射型の液晶表示装置の構成について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る反射型の液晶表示装置を模式的に示す図である。図1に示すように、反射型の液晶表示装置10は、反射板1と、反射型の液晶セル2と、出射側偏光板3とをこの順に備えている。出射側偏光板3は、円偏光板4と、円偏光板4の液晶セル2とは反対側の面に設けられる保護フィルム5とを備えている。
円偏光板4は、光学異方体6と、偏光子7とを備えている。光学異方体6は、1/4波長板6Aと1/2波長板6Bとを積層した広帯域1/4波長板であり、1/4波長板6Aが液晶セル2に面している。1/4波長板6Aと1/2波長板6Bとは、約60°の角度で遅相軸が交差している。
保護フィルム5は、基材フィルム8と、基材フィルム8の外表面に積層される機能層9とを備えている。基材フィルム8は、親水性樹脂層8Aと、親水性樹脂層8Aの両表面にそれぞれ設けられる熱可塑性樹脂層8Bとを備えた3層構成である。機能層9は、基材フィルム5の表面に設けられるハードコート層9Aと、ハードコート層9Aの表面に設けられる低屈折率層9Bとを備えている。
<半透過型の液晶表示装置>
次に、前記偏光板を用いた半透過型の液晶表示装置の構成について説明する。
図2は、本発明に係る半透過型の液晶表示装置20を模式的に示す図である。なお、前記反射型の液晶表示装置における、同様または相当する構成品には同じ符号を付して、その説明を省略または簡略化する。図2に示すように、半透過型の液晶表示装置20は、バックライト装置21と、入射側偏光板22と、半透過型の液晶セル23と、出射側偏光板3とをこの順に備えている。
バックライト装置21には、直下型またはサイドライト型等の各種バックライト装置を用いることができる。入射側偏光板22は、バックライト装置21側に設けられる保護フィルム25と、液晶セル23に面するように配置される円偏光板4とを備えている。保護フィルム25は、前記基材フィルム8のみで構成されたものであり、親水性樹脂層8Aと、親水性樹脂層8Aの両表面にそれぞれ設けられる熱可塑性樹脂層8Bとを備えた3層構成である。半透過型の液晶セル23は、図示を省略するが、一対の透明電極と、これらの透明電極間の液晶層とを備え、バックライト装置側の透明電極には、一部に反射機能が設けられている。
以上のような反射型もしくは半透過型の液晶表示装置において、前記液晶セルとしては、例えば、TN(Twisted Nematic)型液晶セル、STN(Super Twisted Nematic)型液晶セル、HAN(Hybrid Alignment Nematic)型液晶セル、IPS(In Plane Switching)型液晶セル、VA(Vertical Alignment)型液晶セル、MVA(Multiple Vertical Alignment型液晶セル、OCB(Optical Compensated Bend)型液晶セルなどを用いることができる。
<タッチパネル>
前記偏光板を用いたタッチパネルの構成について説明する。
本タッチパネルは、液晶表示装置等の表示装置の表面に設けられる第1透明基板と、第1透明基板に間隔をあけて対向配置される第2透明基板とを備えている。第1透明基板と第2透明基板には、互いに対向する面に透明導電膜がそれぞれ形成されている。また、本タッチパネルは、第2透明基板の表面に設けられる前記円偏光板4をさらに備え、前記円偏光板4を構成する広帯域1/4波長板が、円偏光板4の偏光子よりも第2透明基板側に位置している。
本発明について、実施例および比較例により、より詳細に説明する。
実施例および比較例に示す偏光板、液晶表示装置、およびタッチパネルは、下記の方法により評価を行った。
<ハードコート層および低屈折率層の屈折率>
高速分光エリプソメトリ(J.A.Woollam社製、M−2000U)を用い,温度20℃±2℃、湿度60±5%の条件下で、入射角度55度、60度、及び65度で、波長領域400〜1000nmのスペクトルを測定し、これらの測定結果から算出した。
<各樹脂層の屈折率>
熱可塑性樹脂を単層にて成形し、プリズムカプラ−(Metricon社製、model2010)を用い、温度20℃±2℃、湿度60±5%の条件下で、波長633nm、407nm、532nmにおける屈折率の値から、Caucyの分散式により、380nm〜780nmの屈折率を算出した。
<各樹脂層の引張弾性率>
熱可塑性樹脂を単層にて成形して、1cm×25cmの試験片を切り出し、ASTM882に基づき、引張試験機(東洋ボールドウィン社製、テンシロンUTM−10T−PL)を用いて引張速度25mm/minの条件で測定した。同様の測定を5回行い、その算術平均値を引張弾性率の代表値とした。
<各樹脂層の膜厚>
保護フィルムをエポキシ樹脂に包埋したのち、ミクロトーム(大和工業社製、RUB−2100)を用いてスライスし、走査電子顕微鏡を用いて断面を観察し測定した。
<保護フィルムの透湿度>
40℃、92%RHの環境下に24時間放置する試験条件で、JIS Z 0208に記載のカップ法に準じた方法で測定した。透湿度の単位はg/m・24hである。
<線状凹部の深さ、線状凸部の高さ及びそれらの幅の測定方法>
前述した方法により、線状凹部の深さ、線状凸部の高さ、およびこれらの幅を測定した。得られた凹部深さ及び凸部高さの最大値、その最大値を示した凹部の幅及び凸部の幅を、そのフィルムの線状凹部の深さ、線状凸部の高さ及びそれらの幅とし、以下の基準で評価した。
◎:線状凹部の深さ、または凸部の高さが20nm未満で,且つ幅が800nm以上
○:線状凹部の深さ、または凸部の高さが20nm以上、50nm以下で、且つ幅が500nm以上、800nm未満
×:線状凹部の深さ、または凸部の高さが50nmを超え、且つ幅が500nm未満
<光学異方体におけるRe(450)/Re(550)>
光学異方体において、波長550nmおよび波長450nmにおける正面方向の面内レターデーションReをそれぞれ求めることにより、Re(450)/Re(550)を求めた。正面方向の面内レターデーションReは、自動複屈折計(王子計測器社製、KOBRA−21)を用いて測定した。
<密着性>
作製した偏光板を温度60℃、湿度90%で300時間放置し、放置後の偏光板端面の界面剥離を目視観察した。
○:剥離なし
×:端面に剥離が見られる
<鉛筆硬度>
JIS K5600−5−4を参考にして、上から500gの荷重を掛けるとともに、45度の角度に傾けた鉛筆で、偏光板を構成する保護フィルムの表面(偏光子側とは反対側の面)を5mm程度引っかき、傷の付き具合を確認した。
<干渉縞観察>
暗幕のような光を通さない黒布の上に偏光板を置き、三波長蛍光灯(松下電器社製、ナショナル蛍光灯:FL20SS・ENW/18)で照らして、偏光板の表面を目視観察し、以下の基準で評価した。
○:干渉縞が見えない
△:干渉縞がうっすらと見える
×:干渉縞が目立つ
<可撓性試験>
偏光板を1cm×5cmに打抜いて試験フィルムを得た。得られた試験フィルム3mmφのスチール製の棒に巻きつけ、巻きつけたフィルムが棒のところで折れるか否かをテストした。合計10回テストを行い、折れなかった回数によって下記指標で可撓性を表した。
○:割れたフィルム片が1枚以下
×:割れたフィルム片が2枚以上
<偏光度変化>
偏光板を10インチ四方の大きさに切り出し、ガラス板の片面に、感圧性接着剤を介して、偏光板を構成する一方の保護フィルム(後述する保護フィルムA)の面がガラス板側になるように貼り合わせ、試験用偏光板を作製した。この試験用偏光板を温度60℃、湿度90%の恒温槽に500時間放置し、試験用偏光板の対角線交点(図3中、(5)の位置)における高温高湿下の放置前後での偏光度の変動幅を測定した。
○:偏光度の変動幅が0.5以下
×:偏光度の変動幅が0.5より大きい
<カール性の評価>
偏光板を10cm×10cmの大きさに切り出し、温度60℃、湿度90%の恒温槽に500時間放置した後取り出し、水平盤上に置き、試験片のカール状態を観察して次の基準にてカール性を評価した。
◎:全くカールが認められず、良好である
○:殆ど目立たないが、わずかにカールが認められる
×:明らかにカールが認められ、実用上問題がある
<打抜き性>
偏光板を、直径35mmの円形刃を用いて、裁断機(トーコー社製、TCM−500A)にて打抜きを行い、下記の基準で打抜き性を評価した。
○:端面に割れが生じない
×:端面に割れが観察された
<液晶表示装置での色むら評価>
作製した液晶表示装置を暗室内で明表示した表示画面全体を真正面から観察し、以下の指標で評価した。
○:全体的に均一な白表示になっており、色づきがない
×:画面上に虹むらが見られる
<液晶表示装置でのコントラスト>
作製した液晶表示装置について、温度60℃、湿度90%で300時間の環境試験に対するコントラスト変動を求めた。コントラスト値は、液晶表示装置の中心部正面に対し5度傾いた角度から輝度を色彩輝度計(トプコン社製、色彩輝度計BM−7)を用い、明表示の輝度と暗表示の輝度の比(=明表示の輝度/暗表示の輝度)を計算した。コントラスト変動は、試験前のコントラストをCR1とし、同様に試験後の値をCR2として、次式で算出する。
コントラスト変動(ΔCR)=(CR1−CR2)/CR1×100 (%)
○:10%未満
×:10%以上
<製造例1:セルロースアセテートブチレートの製造>
親水性基を有する高分子化合物であるアセチルアシルセルロースとしてのセルロースアセテートブチレート(アセチル基の置換度:1.0、ブチリル基の置換度:1.7、重量平均分子量:15.5万;イーストマンケミカル社製CAB−381−20)91重量%と、可塑剤であるジグリセリンテトラカプリレート9重量%を二軸エクストルーダーを用いて190℃で混練し、5mm程度にカッティングしてセルロースアセテートブチレートを得た。
<製造例2:マレイミド・オレフィン共重合体の製造>
攪拌機、窒素導入管、温度計および脱気管の付いた反応釜にN−メチルマレイミド100重量部に対し、t−ブチルパーオキシネオデカノエート0.67重量部およびトルエンとメタノールの混合溶媒(1:1重量比)1050重量部を仕込み、窒素で数回パージした後、イソブテン400重量部を仕込み、60℃で6時間反応を行った。得られたN−メチルマレイミド・イソブテン共重合体粒子を遠心分離後乾燥した。得られたN−メチルマレイミド・イソブテン共重合体の元素分析結果(C;64.7重量%、H;7.8重量%、N;8.4重量%)より、生成N−メチルマレイミド・イソブテン共重合体中のN−メチルマレイミド単位及びイソブテン単位は、それぞれ50モル%であった。上記N−メチルマレイミド・イソブテン共重合体80重量%およびアクリロニトリル含量30重量%のアクリロニトリル・スチレン共重合体20重量%をドライブレンドした後、30mmφ2軸押出機(株式会社日本製鋼所製、商品名TEX30)に供し、溶融混練の後、ペレット化した。得られた樹脂組成物ペレットのガラス転移温度は140℃であった。
<製造例3:保護フィルム1の作製>
ポリメチルメタクリレート樹脂(表中PMMAと表記、吸水率0.3%)を、目開き10μmのリーフディスク形状のポリマーフィルターを設置した第1のダブルフライト型一軸押出機に投入し、押出機出口温度260℃で溶融樹脂を、マルチマニホールドダイを構成する、ダイスリップの表面粗さRaが0.1μmである第1のマニホールドダイに供給した。
また、製造例1で得られたセルロースアセテートブチレート(表中CABと表記、吸水率1.6%)を、目開き10μmのリーフディスク形状のポリマーフィルターを設置した第2のダブルフライト型の一軸押出機に導入し、押出機出口温度260℃で溶融樹脂を、マルチマニホールドダイを構成する、ダイスリップの表面粗さRaが0.1μmである第2のマニホールドダイに供給した。そして、溶融状態のポリメチルメタクリレート樹脂、セルロースアセテートブチレート、接着剤としてエチレン−酢酸ビニル共重合体のそれぞれをマルチマニホールドダイから260℃で吐出させ、130℃に温度調整された冷却ロールにキャストし、その後、50℃に温度調整された冷却ロールに通して、ポリメチルメタクリレート樹脂層(20μm:樹脂層A)−接着層(4μm)−セルロースアセテートブチレート層(32μm:樹脂層B)−接着層(4μm)−ポリメチルメタクリレート樹脂層(20μm:樹脂層C)の3層構成からなる、幅600mm、厚さ80μmの保護フィルム1を共押出成形により得た。保護フィルム1は、その透湿度が84.0g/m・24hであり、その残留溶剤含有量が0.01重量%以下であり、光弾性係数が2×10−13cm/dynであった。また、保護フィルム1の表面の、線状凹部の深さまたは凸部の高さは、20nm以下であり、かつ幅が800nm以上の範囲であった。
<製造例4:保護フィルム2の作成>
製造例3で用いたマルチマニホールドダイを2層構成のフィルムを得るためのマルチマニホールドダイに置き換えて、実施例1と同様にしてポリメチルメタクリレート樹脂層(32μm:樹脂層A)−接着層(4μm)−セルロースアセテートブチレート層(44μm:樹脂層B)の2層構成(接着層を除く)からなる、幅600mm、厚さ80μmの保護フィルム2を得た。保護フィルム2は、その透湿度が92.0g/m・24hであり、その残留溶剤含有量が0.01重量%以下であり、光弾性係数が4.5×10−13cm/dynであった。また、保護フィルム2の表面の、線状凹部の深さまたは凸部の高さは、20nm以下であり、かつ幅が800nm以上の範囲であった。
<製造例5:保護フィルム3の作成>
製造例3においてポリメチルメタクリレート樹脂の代わりに製造例2で得られたマレイミド・オレフィン共重合体(表中、MIOと表記)を用いる他は、製造例3と同様にして保護フィルム3を作製した。保護フィルム3は、その透湿度が79.0g/m・24hであり、その残留溶剤含有量が0.01重量%以下であり、光弾性係数が9.5×10−13cm/dynであった。また、保護フィルム3の表面の、線状凹部の深さまたは凸部の高さは、20nm以下であり、かつ幅が800nm以上の範囲であった。
<製造例6:保護フィルム4の作成>
厚み32μmの脂環式オレフィン樹脂フィルム(日本ゼオン社製、ゼオノアフィルム、表中COPと表記)の両面に、ポリスチレン樹脂(表中、PSと表記)からなる厚み20μmの単層押出成形フィルムを圧着ラミネートより貼り合せ保護フィルム4を作製した。保護フィルム4は、その透湿度が3.2g/m・24hであり、その残留溶剤含有量が0.01重量%以下であり、光弾性係数が6.0×10−13cm/dynであった。また、保護フィルム4の表面の、線状凹部の深さまたは凸部の高さは、20nm以下であり、かつ幅が800nm以上の範囲であった。
<製造例7:原反フィルム1の作製>
ノルボルネン系重合体(商品名:ZEONOR 1420R、日本ゼオン社製、ガラス転移温度:136℃、飽和吸水率:0.01重量%未満)のペレットを、空気を流通させた熱風乾燥器を用いて110℃で4時間乾燥した。そしてリーフディスク形状のポリマーフィルター(ろ過精度30μm)が設置され、ダイリップの先端部がクロムめっきされた平均表面粗さRa=0.04μmのリップ幅650mmのコートハンガータイプのTダイを有する短軸押出機を用いて、前記ペレットを260℃で溶融押出しして厚み100μm、幅600mmの原反フィルム1を得た。原反フィルム1の、波長550nmにおけるレターデーション値Re(550)は、3nmであった。
<製造例8:原反フィルム2の作製>
製造例7で用いたノルボルネン系重合体からなる層(II層)、スチレン−マレイン酸共重合体(ノヴァ・ケミカル社製、商品名「Daylark D332」、ガラス転移温度130℃、オリゴマー成分含有量3重量%)からなる層(I層)、及び変性したエチレン−酢酸ビニル共重合体(三菱化学社製、商品名「モディックAP A543」、ビカット軟化点80℃)からなる接着剤層(III層)が、II層(30μm)−III層(6μm)−I層(150μm)−III層(6μm)−II層(30μm)の順に積層された原反フィルム2を共押出し成形により得た。
<製造例9:光学異方体C1、C2及びC3の作製>
製造例7で得られた原反フィルム1を、延伸機を使用して、オーブン温度(予熱温度、延伸温度、熱固定温度)140℃、延伸速度6m/分、縦延伸倍率1.5倍と1.3倍で延伸処理を行い、それぞれ光学異方体C1及びC2を得た。得られた光学異方体C1及びC2の波長550nmのレターデーション値Re(550)は、それぞれ、265nm、132.5nmであった。
上記の光学異方体C1の片面に、上記の光学異方体C2をアクリル系接着剤(住友スリーエム社製、DP−8005クリア)を介して、それぞれの遅相軸の交差角が59°になるように貼り合わせ光学異方体C3を得た。この光学異方体C3のRe(550)と、波長450nmのレターデーション値Re(450)との比Re(450)/Re(550)は1.005であった。
<製造例10:光学異方体C4の作製>
光学異方体C1の片面に、他の光学異方体(日本石油社製 商品名NHフィルム)をアクリル系接着剤(住友スリーエム社製、DP−8005クリア)を介して、それぞれの遅相軸の交差角が59°になるように貼り合わせ光学異方体C4を得た。この光学異方体C4のRe(550)と波長450nmのレターデーション値Re(450)との比Re(450)/Re(550)は0.86であった。
<製造例11:光学異方体C5、C6の作製>
原反フィルム2を、テンター延伸機を用いて、延伸温度138℃、延伸倍率1.5倍、延伸速度115%/minで幅方向に対して−13°方向へ傾けた斜め延伸を行い、これを3000mに渡ってロール状に巻き取って光学異方体C5を得た。得られた光学異方体C5の波長550nmにおけるリターデーションRe(550)を測定したところ137.2nmであった。上記の光学異方体C5の片面に、製造例9で得られた光学異方体C1をアクリル系接着剤(住友スリーエム社製、DP−8005クリア)を介して、それぞれの遅相軸の交差角が59°になるように貼り合わせ光学異方体C6を得た。この光学異方体C6のRe(450)/Re(550)は0.81であった。
<製造例12:>光学異方体C7、C8及びC9の作製>
原反フィルム1を、延伸機を使用して、オーブン温度(予熱温度、延伸温度、熱固定温度)170℃、フィルム繰り出し速度6m/分、縦延伸倍率1.75倍と1.45倍で延伸処理を行い、それぞれ光学異方体C7及びC8を得た。得られた光学異方体C7及びC8の波長550nmのレターデーション値Re(550)は、それぞれ、265nm、132.5nmであった。上記の光学異方体C7の片面に、上記の光学異方体C8をアクリル系接着剤(住友スリーエム社製、DP−8005クリア)を介して、それぞれの遅相軸の交差角が59°になるように貼り合わせ光学異方体C9を得た。この光学異方体C9のRe(450)/Re(550)は1.010であった。
<製造例13:偏光子Pの作製>
波長380nmにおける屈折率が1.545、波長780nmにおける屈折率が1.521で、厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルムを、2.5倍に一軸延伸し、ヨウ素0.2g/L及びヨウ化カリウム60g/Lを含む30℃の水溶液中に240秒間浸漬し、次いでホウ酸70g/L及びヨウ化カリウム30g/Lを含む水溶液に浸漬すると同時に6.0倍に一軸延伸して5分間保持した。最後に、室温で24時間乾燥し、平均厚さ30μmで、偏光度.99.95%の偏光子Pを得た。
<製造例14:ハードコート材料Hの調製>
6官能ウレタンアクリレートオリゴマー30部、ブチルアクリレート40部、イソボロニルメタクリレート30部、および2,2−ジフェニルエタン−1−オン10部を、ホモジナイザーで混合し、五酸化アンチモン微粒子(平均粒子径20nm、水酸基がパイロクロア構造の表面に現れているアンチモン原子に1つの割合で結合している。)の40%メチルイソブチルケトン溶液を、五酸化アンチモン微粒子の重量がハードコート層形成用組成物全固形分の50重量%を占める割合で混合して、ハードコート材料Hを調製した。
<製造例15:低屈折率形成用材料Lの調製>
含フッ素モノマーである、フッ化ビニデリン70重量部およびテトラフルオロエチレン30重量部をメチルイソブチルケトンに溶解した。次に、この溶解物に、中空シリカイソプロパノール分散ゾル(触媒化成工業社製、固形分20重量%、平均一次粒子径約35nm、外殻厚み約8nm)を、含フッ素モノマー固形分に対して中空シリカ固形分で30重量%、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(信越化学社製)を前記固形分に対して3重量%、光ラジカル発生剤イルガキュア184(チバ・スペシャリティケミカルズ社製)を前記固形分に対して5重量%添加し、低屈折率形成用材料Lを調製した。
<実施例1>
(反射防止層の形成)
製造例3で得られた保護フィルム1の両面に、高周波発信機(出力0.8KW)を用いてコロナ放電処理を行い、表面張力が0.055N/mの保護フィルム1Aを得た。次に、保護フィルム1Aの片面に、温度25℃、湿度60%RHの環境下で、ダイコーターを用いてハードコート材料Hを塗工し、80℃の乾燥炉の中で5分間乾燥させて被膜を得た。さらに、この皮膜に紫外線を照射(積算照射量300mJ/cm)して、厚さ5μmのハードコート層を形成し、ハードコート層付き保護フィルム1Bを得た。ハードコート層の屈折率は1.62であり、ハードコート層側の鉛筆硬度が4Hを越えるものであった。ハードコート層付き保護フィルム1Bのハードコート層側に、温度25℃、湿度60%RHの環境下でワイヤーバーコーターを用いて低屈折率層形成用材料Lを塗工し、1時間放置して乾燥させ、得られた被膜を120℃で10分間、酸素雰囲気下で熱処理し、次いで出力160W/cm、照射距離60mmの条件で紫外線を照射して厚さ100nmの低屈折率層(屈折率1.37)を形成し、反射防止層付き保護フィルム1Cを得た。
(観察者側偏光板の作成)
偏光子Pの両面にポリビニルアルコール系接着剤を塗布し、偏光子Pの一面に、製造例9で得られた光学異方体C3を、偏光子の透過軸と光学異方体C3に積層されている光学異方体C1の遅相軸の交差角が15°になり、かつ光学異方体C3のC1側と偏光子Pの偏光子側が接する様に重ね、偏光子Pのもう一方の面に反射防止層付き保護フィルム1の反射防止層が形成されていない面を向けて重ね、ロールトゥロール法により貼り合わせ観察者側偏光板FP1を得た。
(バックライト側偏光板の作製)
偏光子Pの両面にポリビニルアルコール系接着剤を塗布し、偏光子Pの一面に、製造例9で得られた光学異方体C3を、偏光子Pの透過軸と光学異方体C3に積層されている光学異方体C1の遅相軸の交差角が15°になり、かつ光学異方体C3のC1側と偏光子Pの偏光子側が接する様に重ね、偏光子Pのもう一方の面に基材フィルム1の一面を向けて重ね、ロールトゥロール法により貼り合わせバックライト側偏光板BP1を得た。
(液晶表示装置1の作製)
TNモードの半透過型液晶セルとして、基盤両界面のプレチルト角が2度、ツイスト角が左ねじれ70度、Δndが反射表示部で230nm、透過表示部で略262nmのものを用いた。液晶膜厚は反射電極領域(反射表示部)で3.5μm、透明電極領域(透過表示部)で4.0μmとした。製造例14で得られた観察者側偏光板FP1、上記液晶セル、および製造例15で得られたバックライト側偏光板BP1を、この順序にて積層し、次にバックライト側偏光板に接する様に拡散シート、導光板、バックライトをこの順序にて組み込み、液晶表示装置1を作製した。
<実施例2>
実施例1における光学異方体C3に代えて、製造例10で得られた光学異方体C4を用いた他は実施例1と同様の方法で観察者側偏光板FP2を得た。次に、実施例1において、光学異方体C3に代えて製造例10で得られた光学異方体C4を用いた他は、実施例1と同様の方法でバックライト側偏光板BP2を得た。さらに、実施例1において、観察者側偏光板FP1に代えて、観察者側偏光板FP2を用い、バックライト側偏光板PB1に代えて、バックライト側偏光板BP2を用いた他は実施例1と同じ方法で液晶表示装置2を作製した。
<実施例3>
(観察者側偏光板の作製)
偏光子Pの両面にポリビニルアルコール系接着剤を塗布し、偏光子Pの一面に、Re(450)/Re(550)が0.86であるポリカーボネートフィルム(帝人社製 商品名ピュアエース WR−W:表中PCと表記)を、偏光子の透過軸とポリカーボネートフィルムの遅相軸の交差角が45°になる様に重ね、偏光子Pのもう一方の面に反射防止層付き保護フィルム1Cの反射防止層が形成されていない面を向けて重ね、ロールトゥロール法により貼り合わせ観察者側偏光板FP3を得た。
(バックライト側偏光板の作製)
偏光子Pの両面にポリビニルアルコール系接着剤を塗布し、偏光子Pの一面に、上記ポリカーボネートフィルムを、偏光子Pの透過軸とポリカーボネートフィルムの遅相軸の交差角が45°になる様に重ね、偏光子Pのもう一方の面に基材フィルム1の一面を向けて重ね、ロールトゥロール法により貼り合わせバックライト側偏光板BP3を得た。
さらに、実施例1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板FP3を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP3を用いた他は、実施例1と同じ方法で液晶表示装置3を作製した。
<実施例4>
実施例1において、光学異方体C3に代えて製造例11で得られた光学異方体C6を用いた他は製造例14と同様の方法で観察者側偏光板FP4を得た。次に実施例1において、光学異方体C3に代えて製造例11で得られた光学異方体C6を用いた他は、製造例15と同様の方法でバックライト側偏光板BP4を得た。さらに、実施例1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板FP4を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP4を用いた他は、実施例1と同じ方法で液晶表示装置4を作製した。
<実施例5>
保護フィルム1に代えて製造例4で得られた保護フィルム2を用い、保護フィルム2のPMMA層の面に、温度25℃、湿度60%RHの環境下で、ダイコーターを用いてハードコート材料Hを塗工し、80℃の乾燥炉の中で5分間乾燥させて被膜を得た。さらに、この皮膜に紫外線を照射(積算照射量300mJ/cm)して、厚さ5μmのハードコート層を形成し、ハードコート層付き保護フィルム2Bを得た。ハードコート層の屈折率は1.62であり、ハードコート層側の鉛筆硬度が4Hであった。ハードコート層付き保護フィルム2Bのハードコート層側に、温度25℃、湿度60%RHの環境下でワイヤーバーコーターを用いて低屈折率層形成用材料Lを塗工し、1時間放置して乾燥させ、得られた被膜を120℃で10分間、酸素雰囲気下で熱処理し、次いで出力160W/cm、照射距離60mmの条件で紫外線を照射して厚さ100nmの低屈折率層(屈折率1.37)を形成し、反射防止層付き保護フィルム2Cを得た。
反射防止層付き保護フィルム2Cを用いる以外は、実施例1と同様にして観察者側偏光板FP5を得た。保護フィルム1に代えて製造例4で得られた保護フィルム2を用いる他は、実施例1と同様にしてバックライト側偏光板BP5を得た。そして、観察者側偏光板BP1に代えて観察者側偏光板BP5を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP5を用いて、液晶表示装置5を得た。
<実施例6>
保護フィルム1に代えて製造例5で得られた保護フィルム3を用いる以外は、実施例1と同様にして反射防止層付き保護フィルム3Cを得た。反射防止層付き保護フィルム2Cを用いる他は実施例1と同様にして観察者側偏光板FP6を得た。保護フィルム1に代えて保護フィルム3を用いる他は、実施例1と同様にしてバックライト側偏光板BP6を得た。そして、観察者側偏光板BP1に代えて観察者側偏光板BP6を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP6を用いて、液晶表示装置6を得た。
<比較例1>
保護フィルム1に代えて、製造例6で得られた保護フィルム4を用いる他は、実施例1と同様にして反射防止層付き保護フィルム4Cを得た。反射防止層付き保護フィルム4Cを用いる以外は、実施例1と同様にして観察者側偏光板FP7を得た。保護フィルム1に代えて、保護フィルム4を用いる以外は、実施例1と同様にしてバックライト側偏光板BP7を得た。そして、観察者側偏光板BP1に代えて、観察者側偏光板BP7を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP7を用いて液晶表示装置7を得た。
<比較例2>
光学異方体C3に代えて製造例12で得られた光学異方体C9を用い、偏光子の透過軸と光学異方体C9に積層されている光学異方体C7の遅相軸の交差角が15°になる様に重ねた以外は実施例1と同様にして、観察者側偏光板FP8を作製した。光学異方体C3に代えて、 製造例12で得られた光学異方体C9を用い、偏光子の透過軸と光学異方体C9に積層されている光学異方体C7の遅相軸の交差角が15°になる様に重ねた以外は実施例1と同様にして、バックライト側偏光板BP8を作製した。さらに実施例1において、観察者側偏光板FP1に代えて、観察者側偏光板FP8を用い、バックライト側偏光板BP1に代えて、バックライト側偏光板BP8を用いた他は実施例1と同じ方法で液晶表示装置8を作製した。
<比較例3>
保護フィルム1に代えて、ポリメチルメタクリレート樹脂からなる厚み80μmの単層押出成形フィルムを保護フィルム5として用いる他は、実施例1と同様にして反射防止層付き保護フィルム5Cを作製した。基材フィルム5の透湿度は41g/m・24hであった。反射防止層付き保護フィルム1Cに代えて、反射防止層付き保護フィルム5Cを用いる他は、実施例1と同様にして観察者側偏光板FP9を得た。保護フィルム1に代えて保護フィルム5を用いる以外は、実施例1と同様にしてバックライト側偏光板BP9を得た。そして、観察者側偏光板BP1に代えて、観察者側偏光板BP9を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP9を用いて液晶表示装置9を得た。
<比較例4>
保護フィルム1に代えてトリアセチルセルロースからなる厚み80μmの単層キャスト成形フィルムを保護フィルム6として用い、ハードコート層の厚みを15μmとした他は実施例1と同様にして反射防止層付き保護フィルム6Cを作製した。保護フィルム6の透湿度は250g/m・24hであった。反射防止層付き保護フィルム1Cに代えて、反射防止層付き保護フィルム6Cを用いる他は、実施例1と同様にして観察者側偏光板FP10を得た。保護フィルム1に代えて、保護フィルム6を用いる以外は、実施例1と同様にしてバックライト側偏光板BP10を得た。そして、観察者側偏光板BP1に代えて、観察者側偏光板BP10を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP10を用いて液晶表示装置10を得た。
Figure 2007233215
表1に示すように、実施例1〜6の偏光板では、偏光度変化がほとんどなく、干渉縞がなく、密着性、表面硬度(鉛筆硬度)、カール性、打抜き性、および可撓性に優れていることがわかった。また、実施例1〜6の液晶表示装置は、コントラストおよび色むらがなく、視認性に優れていることがわかった。従って、高い光学性能を有し、かつ強度に優れることがわかった。
これに対して、比較例1の偏光板は、偏光度変化や干渉縞が生じ、密着性に劣り、かつ鉛筆硬度がやや低下していた。また、比較例2の偏光板を用いた液晶表示装置は、コントラストが不十分であり、色むらが生じていた。また、比較例3の偏光板は、打抜き性および可撓性が不十分であった。また、比較例4の偏光板は、偏光度変化や干渉縞が生じ、打抜き性および可撓性が不十分である点で劣っていた。また、この比較例4の偏光板を用いた液晶表示装置は、コントラストが不十分であり、色むらが生じていた。
<実施例7:タッチパネル付き液晶表示装置>
(タッチパネルの作製)
実施例1で得られた観察者側偏光板FP1(円偏光板)を用いて、図4に示すタッチパネル100を作製した。観察者側偏光板FP1は、偏光子Pと、偏光子Pの一方の面に設けられる光学異方体C3(広帯域1/4波長板)と、偏光子Pの他方の面に設けられる反射防止層付き保護フィルムA(実施例1における反射防止層付き保護フィルム1に相当する)とを備えている。
まず、観察者側偏光板FP1の光学異方体C3を有する面に、厚み3μmのハードコート膜111を形成し、次いで、DCマグネトロンスパッタ法にて、ハードコート膜111の上に厚み25nmのITO膜からなる透明導電膜112を成膜して上部電極110(第2透明基板)を得た。上部電極110は、透明導電膜112側の表面抵抗率を、4端子法にて25℃、20%RHの環境で測定した結果、300Ω/□であった。次に、ガラス板121の片面にDCマグネトロンスパッタ法にて表面抵抗率が400Ω/□の、ITO膜からなる透明導電膜122を成膜して下部電極120(第1透明基板)を得た。ガラス板121の透明導電膜122が設けられた面に1mmピッチのドットスペーサ123を形成した。上部電極110の透明導電膜112と下部電極120の透明導電膜122同士が対向するようにして、上部電極110と下部電極120とを接着して、タッチパネル100を作製した。
(タッチパネル付き液晶表示装置の作製および評価)
実施例1で得られた液晶表示装置1の表示面に、前記タッチパネル100を、下部電極120のガラス板121側を液晶セル(図示略)に向けて配置し、タッチパネル付き液晶表示装置を作製した。本実施例に係るタッチパネル付き液晶表示装置に、白表示1.5V、黒表示4.5Vとして正面から目視で表示特性を評価したところ、白表示においても、黒表示においても、色味が無く、文字の鮮明度も良好であった。
<比較例5:タッチパネル付き液晶表示装置>
本比較例5に係るタッチパネル付き液晶表示装置は、実施例7に係るタッチパネル付き液晶表示装置とは、観察者側偏光板FP1を比較例2で得られた観察者側偏光板FP8(円偏光板)に変更した点が相違している。本比較例に係るタッチパネル付き液晶表示装置に用いられるタッチパネル200について図4を参照して説明する。図4に示すように、本比較例では、実施例7において、観察者側偏光板FP1に代えて比較例2で得られた観察者側偏光板FP8を用い、観察者側偏光板FP8の光学異方体C9(1/4波長板)が設けられた面に透明導電膜112を成膜した他は、実施例7と同様にして上部電極210を得た。実施例7の上部電極110に代えて本上部電極210を用いた他は、実施例7と同様にしてタッチパネル200を作製し、このタッチパネル200を用いてタッチパネル付き液晶表示装置を作製した。作製したタッチパネル付き液晶表示装置の表示特性を評価したところ、全体的に色づきが見られ、文字ぼけが見られた。
本発明の実施形態に係る反射型の液晶表示装置を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係る半透過型の液晶表示装置を模式的に示す図である。 本発明の実施例において、測定点の位置を説明するための図である。 実施例7および比較例5に係るタッチパネルを模式的に示す図である。
符号の説明
1 反射板
2 反射型の液晶セル
3 出射側偏光板
4 円偏光板
5,25 保護フィルム
6 光学異方体
6A 1/4波長板
6B 1/2波長板
7 偏光子
8 基材フィルム
8A 親水性樹脂層
8B 熱可塑性樹脂層
9 機能層
9A ハードコート層
9B 低屈折率層
10,20 液晶表示装置
21 バックライト装置
22 入射側偏光板
23 半透過型の液晶セル
100,200 タッチパネル
110,210 上部電極
111 ハードコート膜
112,122 透明導電膜
120 下部電極
121 ガラス板
123 ドットスペーサ
A 反射防止層付き保護フィルム
C3,C9 光学異方体
FP1,FP8 観察者側偏光板

Claims (10)

  1. 偏光子と、この偏光子の一方の面に設けられる保護フィルムと、前記偏光子の他方の面に設けられる光学異方体とを備える偏光板であって、
    前記保護フィルムは、熱可塑性樹脂からなる複数の層を備えるとともに、その総厚みが200μm以下であり、かつその透湿度が10〜200g/m・24hであり、
    前記光学異方体は、波長550nmで測定したレターデーション値Re(550)と波長450nmで測定したレターデーション値Re(450)との比Re(450)/Re(550)が1.007以下であることを特徴とする偏光板。
  2. 請求項1に記載の偏光板において、
    前記保護フィルムは、共押出成形法により得られたものであることを特徴とする偏光板。
  3. 請求項1または2に記載の偏光板において、
    前記保護フィルムの表面は、線状凹部または線状凸部が実質的に形成されていない平坦な面であることを特徴とする偏光板。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の偏光板において、
    前記保護フィルムは、その少なくとも1層の引張弾性率が3.0GPa以上であることを特徴とする偏光板。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の偏光板において、
    前記保護フィルムにおける前記偏光子とは反対側の面に設けられる反射防止層をさらに備えることを特徴とする偏光板。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の偏光板において、
    前記光学異方体は、固有複屈折が負の材料により構成された層を含むことを特徴とする偏光板。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の偏光板において、
    前記光学異方体は、1/4波長板であることを特徴とする円偏光板。
  8. 反射板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に備える反射型の液晶表示装置であって、前記出射側偏光板が請求項7に記載の円偏光板であり、当該円偏光板の1/4波長板が、当該円偏光板の偏光子よりも前記液晶セル側に位置することを特徴とする反射型の液晶表示装置。
  9. 入射側偏光板と、半透過型の液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に備える半透過型の液晶表示装置であって、
    前記入射側偏光板および出射側偏光板の少なくともいずれかの偏光板が請求項7に記載の円偏光板であり、当該円偏光板の1/4波長板が、当該円偏光板の偏光子よりも前記液晶セル側に位置することを特徴とする半透過型の液晶表示装置。
  10. 表示装置の表面に設けられるタッチパネルであって、
    前記表面に設けられる第1透明基板と、この第1透明基板に間隔をあけて対向配置される第2透明基板とを備え、
    前記第2透明基板の前記第1透明基板とは反対側の表面に設けられる請求項7に記載の円偏光板を備え、当該円偏光板の1/4波長板が、当該円偏光板の偏光子よりも前記第2基板側に位置することを特徴とするタッチパネル。

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