JP2009251288A - 楕円偏光板並びにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】偏光子と位相差層が積層されており、該偏光子は、リオトロピック液晶性の二色性色素、サーモトロピック液晶性の二色性色素、二色性色素含有のリオトロピック液晶性物質、二色性色素含有のサーモトロピック液晶性物質からなる群のいずれかを含有し、かつ、その吸収軸方向は、長尺の長手方向に対して平行または直交であり、該位相差層の遅相軸方向は、長尺の長手方向に対して25〜65°の角度をなすことを特徴とする長尺の楕円偏光板。
【選択図】図1
Description
本発明の長尺楕円偏光板10は、図1に示すように、偏光子1と位相差層2が積層されたものである。ここで、長尺とは、連続的に生産されたものであることを意味し、その長さは特に限定されないが、通常は1500mm以上である。また、連続的に生産されたものであれば、さらに長尺のものも容易に生産可能であり、長さに上限はない。さらに、後述するように、本発明の構成によれば、楕円偏光板を薄型化することができるために、従来の長尺楕円偏光板と同じ長さで比較すると、ロール状とした場合の巻き径(直径)や重量が小さくなるため、結果としてより長尺のロール状とすることが可能である。
(遅相軸の角度)
本発明の楕円偏光板を構成する位相差層は、長尺に成形されたものであり、前述の如く、その遅相軸方向は、長手方向、すなわち、フィルム製造時の搬送方向に対して25〜65°の角度をなしている。なお、円偏光板とするためには、前記角度は、45°に近いことが好ましく、具体的には、35〜55°であることがより好ましく、40〜50°であることがさらに好ましく、42〜47°であることが特に好ましく、43〜47°であることが最も好ましい。なお、上記角度は、円偏光板とするための好ましい角度であり、所望の楕円偏光板を得るためには、該楕円偏光の状態と合致するように、角度を適宜設計することが可能である。
位相差層のレターデーション値は特に制限されず、所望の楕円偏光状態を得るために適宜設計することができるが、円偏光板とするためには、レターデーションは波長の1/4(又は1/4の奇数倍)とすることが好ましく、具体的には、波長550nmにおけるレターデーションが100〜170nmであることが好ましく、110〜160nmであることがより好ましく、120〜150nmであることがさらに好ましく、130〜145nmであることが特に好ましい。
光学補償フィルムは、フィルム面内の遅相軸方向の屈折率をnx、フィルム面内の進相軸方向をny、厚み方向の屈折率をnzとした場合に、nx>ny≧nzの関係を満たすことが好ましい。また、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)で表されるNz係数は、1.0〜1.8であることが好ましく、1.1〜1.7であることがより好ましく、1.2〜1.6であることがさらに好ましい。光学補償フィルムのNz係数を前記範囲とすることで、視野角を変えた場合でも円偏光特性を保つことができる。
光学補償フィルムを構成する材料は特に制限されず、各種の材料を用い得る。例えば、環状ポリオレフィン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の正の複屈折を示すポリマーや、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂等の負の複屈折を示すポリマー、あるいは、これらの混合物や共重合化合物等が挙げられる。
かかる位相差層の製造方法は特に限定されないが、複屈折を発現させるために、通常は、前記したような樹脂をフィルムに成形し、かかるフィルムの成形中、あるいは成形後に、少なくとも一方向に延伸または収縮する方法が採用される。フィルムの成形は、例えば溶液流延法や溶融押出法等の適宜な方式により行うことができる。
位相差層の厚みも特に限定されず適宜に決定しうるが、一般には強度や取扱性等の作業性、薄層性等の点より1〜300μm程度である。特に5〜100μmが好ましく、10〜80μmがより好ましい。また、楕円偏光板の総厚みを小さくして、携帯電話等のモバイル用途に好適に適用する観点においては、位相差層の厚みは50μm以下であることが好ましく、40μm以下であることがより好ましく、35μm以下であることがさらに好ましい。
位相差層のガラス転移温度(Tg)は特に制限されないが、楕円偏光板を液晶表示装置や有機EL表示装置に組み込んだ際の光学特性の安定性(耐久性)や、前記した延伸等のフィルムの加工性を良好とする観点からは、80〜250℃であることが好ましく、100℃〜120℃であることがより好ましい。ガラス転移温度は、JIS K 7121に準じたDSC法の中間点から求めることができる。
(吸収軸の角度)
本発明の楕円偏光板を構成する偏光子は、長尺に成形されたものであり、前述の如く、その吸収軸方向は、長手方向、すなわち、フィルム製造時の搬送方向に対して平行または直交方向に吸収軸を有する。なお、本願明細書、並びに特許請求の範囲において、「平行」とは、完全に平行であるもののみならず、実質的に平行であることを包含し、その角度は一般に±5°以内であり、好ましくは±3°以内、より好ましくは±2°以内である。また、「直交」とは、完全に直交する場合のみならず、実質的に直交することを包含し、その角度は一般に90±5°の範囲であり、好ましくは90±3°、より好ましくは90±2°の範囲である。
本発明の楕円偏光板を構成する偏光子は、リオトロピック液晶性の二色性色素、サーモトロピック液晶性の二色性色素、二色性色素含有のリオトロピック液晶性物質、二色性色素含有のサーモトロピック液晶性物質からなる群のいずれかを含有する。このような液晶性化合物、および、液晶性化合物と二色性色素の混合部は、後述するように、溶液(塗布液)を、フィルム上に塗布することによって、偏光子を形成できることから、生産性に優れている。また、このような偏光子は、例えば1μm以下の小さい厚みで従来のヨウ素系の偏光板に匹敵する偏光特性が得られるため、楕円偏光板の総厚みを小さくすることができる。
二色性色素含有のサーモトロピック液晶性物質を含有する偏光子としては、ホモジニアス配向したサーモトロピック液晶ポリマーやホモジニアス配向した架橋性液晶ポリマーのマトリックス中に二色性色素が配向しているものを好適に用いることができる。
リオトロピック液晶性の化合物とは、水等の溶媒との共存下で濃度変化に伴って液晶相を示す物質である。二色性色素含有のリオトロピック液晶性物質の具体例としては、WO97/39380号国際公開パンフレット等に記載のものや、Optiva社より、商品名「LCポラライザー」として市販されているもの等が挙げられる。
上記の材料を用いて偏光子を作成する製造方法は特に限定されないが、長尺の偏光子を形成する観点においては、前記の液晶性材料を含有する塗液を長尺の基材上に塗布する方法を好適に用いることができる。
偏光子を形成するための塗液は、サーモトロピック液晶性の二色性色素、二色性色素とサーモトロピック液晶性物質の混合物、リオトロピック液晶性の二色性色素、二色性色素とリオトロピック液晶性物質の混合物からなる群のいずれか、および溶媒を含有する。溶媒としては、前記の液晶性物質や、その二色性色素の混合物を溶解、あるいは分散するものを適宜に用い得るが、塗布の均一性等の観点においては、溶解性を有する溶媒を用いることが好ましい。好ましい溶媒の種類は、用いられる液晶性物質や二色性色素に応じて適宜選択することができるが、リオトロピック液晶性の物質は、前述のごとく水溶性を有し得ることから、リオトロピック液晶性の物質を用いる場合は、水系溶媒を用いることが好ましい。水系の溶媒を用いることは、環境への負荷が小さいことに加えて、火災等の危険性を低減し得る。さらに、水系の溶媒は基材を侵食し難いために、偏光子を形成するための基材の選択性の自由度を高めることができる。そのため、例えば、前記した位相差層上に溶液を直接塗布することによって、位相差層と偏光子が積層された楕円偏光板を得ることができ、生産性や、薄型化の点においても好ましい。
前記塗布液を塗布して、偏光子を得るための長尺基材として適用できるものは特に限定されず、前記の塗布液によって侵食され難いものを好適に用い得る。かかる基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等のスチレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ないしノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体等のオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、さらにイミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アクリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー等の透明ポリマーやこれらポリマーのブレンド物からなるフィルム等が挙げられる。
前記塗布液を塗布する方法は特に限定されないが、長尺の偏光子を得る観点においては、バーコート法、グラビアコート法、リップコート法等、長尺基材を長手方向に移動させながら塗設する方法を好適に用いることができる。さらに、このような塗設方法であれば、長尺フィルムの長手方向にせん断を付与することができるため、前記したようなリオトロピック液晶性を有する化合物を配向させることも可能である。
また、前記偏光子は、傷付きや劣化等を抑止する観点において、必要に応じて、保護フィルムや表面処理層を設けることができる。特に積層偏光板の総厚みを小さく抑えつつ、傷付きや劣化を防止する観点においては、ハードコート層を設けることが好ましい。ハードコート処理は偏光板表面の傷付き防止等を目的に施されるものであり、例えばアクリル系、シリコーン系等の適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を透明保護層の表面に付加する方式等にて形成することができる。
前記位相差層と偏光子を積層することによって長尺楕円偏光板が形成される。なお、前述の如く、偏光子の吸収軸方向は長尺の長手方向に対して平行または直交であり、前記位相差層の遅相軸方向は、長尺の長手方向に対して25〜65°の角度をなす。そのため、位相差層と偏光子の両者の長手方向が平行となるように積層することで、偏光子の吸収軸方向と位相差層の遅相軸方向が、25〜65°の角度をなす長尺の楕円偏光板を得ることができる。
両者の積層は、ロール・トゥー・ロール法により連続的行うことが行うことが好ましい。また、積層に際しては、接着力(密着力)を調整する目的で、前述の如く接着性を向上させるための表面処理を行うことができる。また、耐溶剤性の付与や、表面硬度の向上を目的として、耐溶剤コーティングやハードコート処理を施すこともできる。
このようにして得られた長尺楕円偏光板は、携帯電話等のモバイル用途に用いた際の表示装置の薄型化の観点から、その総厚みが50μm以下であることが好ましく、40μm以下であることがより好ましく、35μm以下であることがさらに好ましい。なお、総厚みの下限は特に限定されないが、楕円偏光板に強度やフィルムとしての自己支持性を付与する観点からは5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、15μm以上であることがさらに好ましく、20μm以上であることがさらに好ましい。なお、楕円偏光板の総厚みとは、偏光子、位相差層、それらを積層するための粘着剤層や接着剤層の厚みが含まれるが、楕円偏光板が位相差層上に、偏光子を直接塗布して形成したものである場合は、偏光子の厚みは位相差層の厚みに比して小さいことから、楕円偏光板の総厚みは、位相差層の厚みに略等しい。
また、楕円偏光板10には、図2に示すように、液晶セルや有機ELセル等の画像表示セルや、光学フィルム等、その他の光学部材と積層するために、粘着剤層12を形成することができる。画像表示セルと貼り合わせて楕円偏光板として作用させる観点からは、粘着剤層は、楕円偏光板の位相差層側の面に形成されることが好ましい。なお、画像表示セルと積層するための粘着剤層12の厚みは、上記の楕円偏光板の総厚みには含まれない。
このようにして得られた長尺積層偏光板は、液晶表示装置の楕円偏光板や、反射型液晶表示装置や有機EL表示装置の外光反射を防止するための円偏光板等、各種の画像表示装置に用いることができる。画像表示装置の形成は、従来に準じて行いうる。すなわち、液晶セルや有機ELセル等の画像表示セルに、本発明の長尺の楕円偏光板から適宜なサイズに切り出した楕円偏光板、及び必要に応じて、その他の光学フィルムや光源等の構成部品を適宜に組立てて駆動回路を組込むこと等により形成される。
液晶表示装置の形成において用いられる液晶セルとしては、例えばツイステッドネマチック(TN)モード、スーパーツイステッドネマチック(STN)モードや、水平配向(ECB)モード、垂直配向(VA)モード、インプレーンスイッチング(IPS)モード、フリンジフイールドスイッチング(FFS)モード、ベンドネマチック(OCB)モード、ハイブリッド配向(HAN)モード、強誘電性液晶(SSFLC)モード、反強誘電液晶(AFLC)モードの液晶セル等種々の液晶セルが挙げられる。
有機EL表示装置は、透明基板上に透明電極と有機発光層と金属電極とを順に積層して発光体(有機エレクトロルミネセンス発光体)を形成している。ここで、有機発光層は、種々の有機薄膜の積層体であり、例えばトリフェニルアミン誘導体等からなる正孔注入層と、アントラセン等の蛍光性の有機固体からなる発光層との積層体や、あるいはこのような発光層とペリレン誘導体等からなる電子注入層の積層体や、またあるいはこれらの正孔注入層、発光層、及び電子注入層の積層体等、種々の組み合わせをもった構成が知られている。
楕円偏光板と画像表示セルは、前述の如く粘着剤層等を介して適宜積層することができる。ところで、かかる積層に際しては、事前に長尺の楕円偏光板から、画像表示セルの画面サイズと合致したサイズに楕円偏光板を切り出す必要があるが、位相差層の片面に塗布層としての偏光子を有する楕円偏光板は、厚み方向に非対称の構成であり、かつ、厚みが小さいことから、フィルムが湾曲性を有しやすい傾向がある。このように湾曲しやすいフィルムは、長尺で搬送ライン間に掛け渡されている間や、ロール状に巻き取られた状態では、搬送張力等の外的な作用によって湾曲挙動が抑制されている。しかしながら、これを画像表示装置の画面サイズに合致するような大きさに切り出すと、湾曲挙動を抑制していた外的な作用から開放されるため、楕円偏光板に湾曲が生じ、ハンドリングや、画像表示セルとの貼り合わせが困難となる場合がある。
(フィルム厚みの測定)
位相差層の厚みおよび、楕円偏光板の総厚みは、デジタルマイクロメーター(アンリツ社製、KC−351C型)により測定した。偏光子の厚みは断面のSEM観察により測定した。
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KOBRA−WPR)を用い、測定波長550nmにおける正面方向およびフィルムを遅相軸中心で40°傾けた際のレターデーションを測定し、これらの値から、面内屈折率が最大となる方向、それと垂直な方向、フィルムの厚み方向それぞれの屈折率nx、ny、nzを算出した。これらの値および厚み(d)から、面内レターデーション:Re=(nx−ny)×d、厚み方向レターデーション:Rth=(nx−nz)×d、及びNz係数:Nz=(nx−nz)/(nx−ny)を求めた。また、上記正面レターデーションの測定時に遅相軸角度も測定を行った。遅相軸方向は、フィルムの長手方向を基準として、フィルムの搬送方向を0°の基準とした値である。
(製造例1)
平均分子量35000、ガラス転移温度140℃のノルボルネン系樹脂からなる、厚み60μmの未延伸の長尺フィルム(オプテス社製 商品名「ゼオノアフィルム」)を、フィルムを長手方向に搬送しながら、炉内温度が120℃のテンター式延伸機に供給して延伸を行った。延伸に際しては、左右のテンター速比を10%として、フィルムの幅方向に延伸すると同時に、フィルムの搬送方向にも左右非対称に延伸を行った。得られたフィルム(位相差層)の厚みは35ミクロンであり、その遅相軸方向はフィルム長手方向に対して45°であり、レターデーション値は140nm、Nz係数は1.4であった。
前記製造例1で得られた長尺の光学補償フィルムを繰り出しながら、コロナ処理を施し、その上にロールコーターを用いて、リオトロピック液晶性の二色性色素(オプティバ社製、商品名「LCポラライザー」)を塗工幅1250mmで塗設したのち、80℃で2分間乾燥することで長手方向と直交する方向に吸収軸を有する偏光子を形成した。このようにして得られた位相差層と偏光子の積層体は、位相差層の遅相軸方向と偏光子の吸収軸方向が45°の角度をなす円偏光板であり、その厚みは36μmであった。なお、偏光子の厚みは800nmであった。
ジアクリル液晶モノマー(BASF社製 商品名「PalioColor LC-242」)、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「イルガキュアー906」)、二色性色素(三井化学社製 商品名「S−428」)を97:3:0.5の重量比で配合した20重量%のシクロペンタノン溶液を、長手方向に配向軸を有する1330mm幅のPETフィルム(東レ社製 商品名「ルミラー」)にグラビアロールコーターを用いて塗布し、80℃で2分間乾燥後、積算光量300mJの紫外線照射により硬化させ、長手方向に吸収軸を有する偏光子を形成した。
ヨウ素系の偏光子の両面に接着剤を介して、レターデーションを実質的に有さないセルロース系の保護フィルムが積層された長尺の偏光板(日東電工社製 商品名「NPF SIG1463DU」、厚み185μm)と、製造例1で得られた長尺の光学補償フィルムとを、アクリル粘着剤(厚み20μm)を用いて、ロール・トゥー・ロールで積層した。このようにして得られた位相差層と偏光板の積層体は、位相差層の遅相軸方向と偏光子の吸収軸方向が45°の角度をなす円偏光板であり、その厚みは205μmであった。
2 位相差層
10 楕円偏光板
12 粘着剤層
14 離型フィルム
Claims (9)
- 偏光子と位相差層が積層された長尺楕円偏光板であって、
該偏光子は、サーモトロピック液晶性の二色性色素、二色性色素含有のサーモトロピック液晶性物質、リオトロピック液晶性の二色性色素、二色性色素含有のリオトロピック液晶性物質からなる群より選択される一種以上を含有し、かつ、その吸収軸方向は、長尺楕円偏光板の長手方向に対して平行または直交であり、
該位相差層の遅相軸方向は、長尺楕円偏光板の長手方向に対して25〜65°の角度をなす、長尺楕円偏光板。 - 総厚みが50μm以下であることを特徴とする、請求項1記載の長尺楕円偏光板。
- 前記位相差層の波長550nmにおける面内レターデーションが100〜170nmである、請求項1または2記載の長尺楕円偏光板。
- 前記光学補償フィルムは、フィルム面内の遅相軸方向の屈折率をnx、フィルム面内の進相軸方向をny、厚み方向の屈折率をnzとした場合、nx>ny≧nzの関係を有し、かつ、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)で表されるNz係数が1.0〜1.8の範囲にある、請求項1〜3のいずれか記載の長尺楕円偏光板。
- 前記光学補償フィルムが、環状ポリオレフィン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリカーボネート系樹脂およびポリエステル系樹脂からなる群より選択される一種以上のポリマーを含有する、請求項1〜4のいずれか記載の長尺楕円偏光板。
- 請求項1〜5のいずれか記載の楕円偏光板を製造する方法であって、長尺の位相差層に、リオトロピック液晶性の二色性色素、サーモトロピック液晶性の二色性色素、二色性色素とリオトロピック液晶性物質の混合物、二色性色素とサーモトロピック液晶性物質の混合物からなる群より選択される一種以上を含有する塗布液を塗布して、位相差層上に偏光子を形成する工程を有する、長尺楕円偏光板の製造方法。
- 前記塗布液が、リオトロピック液晶性の二色性色素、又は二色性色素とリオトロピック液晶性物質の混合物の少なくともいずれか一方を含有し、かつ、塗布液の溶媒が水系溶媒である、請求項6記載の長尺楕円偏光板の製造方法。
- 前記塗布液を、前記位相差層の長手方向にせん断を加えながら位相差層上に塗布して配向を固定することによって偏光子を形成する、請求項6または7記載の長尺楕円偏光板の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか記載の長尺楕円偏光板から切り出した楕円偏光板が積層された有機EL表示装置。
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