JP2011112928A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像表示セルと、画像表示セルの視認側に配置された第1の偏光板と、第1の偏光板とを少なくとも備え、前記第1の偏光板は、偏光子の視認側主面に第1の保護フィルムを備え、該保護フィルムが、下記(i)〜(iii)の条件を満たすことを特徴とする画像表示装置
(i) 0nm≦Re1≦3000nm
(ii) Nz1≧7
(iii)Rth1>2500nm
【選択図】図1A
Description
本発明の画像表示装置において、前記第1の保護フィルムは、下記(i)〜(iii)の条件を満たす。
(i) 0nm≦Re1≦3000nm
(ii) Nz1≧7
(iii)Rth1>2500nm
(ただし、Re1、Rth1、Nz1は、第1の保護フィルムの厚みをd1、フィルム面内の遅相軸方向の屈折率をnx1、面内の進相軸方向の屈折率をny1、厚み方向の屈折率をnz1とした場合に、それぞれ、Re1=(nx1−ny1)×d1、Rth1=(nx1−nz1)×d1、Nz1=Rth1/Re1、で定義される値である。)
図1Aに、本発明の一実施形態による画像表示装置の概略断面図を示す。画像表示装置100は、画像表示パネル50を有し、画像表示パネル50は、画像表示セル5の視認側に第1の偏光板10を備える。画像表示セル5としては、液晶セルや有機ELセルが用いられる。
第1の偏光板10は、画像表示セル5の視認側の偏光板である。第1の偏光板10は、図2Aに示すように、偏光子11の一方主面に第1の保護フィルム12を備えている。本発明の画像表示装置においては、この第1の保護フィルム12が偏光子11の視認側となるように、第1の偏光板が配置される。また、一般には図2Bに示すように、偏光板10は、偏光子11の第1の保護フィルムが備えられる側と反対側の主面、すなわち偏光子11の画像表示セル5側の面に第2の保護フィルム13を備えているが、本発明においてはかかる第2の保護フィルムを省略することもできる。
偏光子11は、自然光や偏光から任意の偏光に変換し得るフィルムである。偏光子としては、任意の適切なものが採用され得るが、自然光又は偏光を直線偏光に変換するものが好ましく用いられる。このような偏光子としては、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のポリエン系配向フィルム等が挙げられる。また、米国特許5,523,863号等に開示されている二色性物質と液晶性化合物とを含む液晶性組成物を一定方向に配向させたゲスト・ホストタイプのO型偏光子、米国特許6,049,428号等に開示されているリオトロピック液晶を一定方向に配向させたE型偏光子等も用いることができる。
(材料)
本発明の画像表示装置において、偏光子11の視認側に備えられた第1の保護フィルム12は、機械特性に優れるものが用いられる。このように機械特性に優れるフィルムとしては、例えば(半)結晶性の材料を主成分とするものが好適である。その代表的なものとしてはポリエステルを主成分とするものが好ましい。ポリエステルは加熱等によって結晶化を進行させることによって結晶化度が上昇し、これによって機械強度や寸法安定性、耐熱性を高めることができる。そのため、これを偏光子保護フィルムとして用いることによって、偏光板の機械強度や加熱耐久性を高めることができる。また、ポリエステルは、従来より偏光子保護フィルムとして広く用いられているトリアセチルセルロース(TAC)に比して高いガスバリア性を有し、特に水蒸気透過率が小さいために、偏光子保護フィルムとして用いることによって、偏光板の加湿耐久性を高めることができる。
第1の保護フィルムは、その厚みをd1、フィルム面内の遅相軸方向の屈折率をnx1、面内の進相軸方向の屈折率をny1、厚み方向の屈折率をnz1とした場合に、それぞれ、 Re1=(nx1−ny1)×d1、Rth1=(nx1−nz1)×d1、Nz1=Rth1/Re1で定義される正面レターデーションRe1、厚み方向レターデーションRth1およびNz1が、下記(i)〜(iii)の条件を満たすことを特徴とする。
(i) 0nm≦Re1≦3000nm
(ii) Nz1≧7
(iii)Rth1>2500nm
第1の保護フィルムは、前記(i)〜(iii)の位相差特性を有していれば、厚みは特に限定されないが、厚みが、10〜200μmであることが好ましく、15〜150μmであることがより好ましく、20〜100μmであることがさらに好ましい。フィルムの厚みが過度に小さいと、フィルムの機械特性が不足したり、フィルムのハンドリング性に劣る等、偏光子保護フィルムとしての機能が不十分となる場合がある。また、フィルムの厚みが過度に大きいと、正面レターデーションを小さく抑制することが困難となったり、コストが増大する傾向がある。
厚み方向レターデーションRth1は、フィルム面内の遅相軸方向の屈折率nx1とフィルム厚み方向の屈折率nz1との差、すなわち厚み方向複屈折(nx1−nz1)と、厚みd1との積で表されるが、厚み方向複屈折(nx1−nz1)は分子のフィルム面内の配向度と相関している。すなわち、(nx1−nz1)が大きいほど、分子の面内配向度が高く、結晶化も促進されるためにフィルム強度が高くなる傾向があり、逆に(nx1−nz1)が小さいと、フィルム強度が小さくなる傾向がある。画像表示装置における虹ムラの発生を抑制しつつ、第1の保護フィルムに偏光子保護フィルムとして実用し得る機械強度を付与し、さらに、フィルム厚みを小さくして、コストや画像表示装置の厚みが増すことを抑制する観点からは、(nx1−nz1)は大きいことが好ましい。(nx1−nz1)は、0.04以上であることがより好ましく、0.06以上であることがさらに好ましい。また、(nx1−nz1)は固有複屈折の値を超えることはできないため、その上限は自ずと定まるが、例えばポリエチレンテレフタレートでは一般に0.25以下であり、0.20以下であることが好ましい。
第1の保護フィルムが上記光学特性を有することによって画像表示装置の虹ムラの発生が抑制されることに関して、その推定原理に基づいて以下に説明する。
図3A〜Dは、偏光状態を模式的に表す図であり、図3Aは自然光、図3Bは紙面内に振動面を有する偏光、図3Cは紙面と直交する面内に振動面を有する偏光、図3Dは楕円偏光を表している。
Rs={sin(φ−θ2)/sin(φ+θ2)}2 (式2)
n1sinφ=n2sinθ2 (式3)
このような現色偏光による呈色を抑制する観点からは、第1の保護フィルム12として複屈折の小さい材料を用いて、第1の保護フィルムの複屈折によって偏光状態が変化することを抑制することが考えられる。その一方で、ポリエステルフィルムにおいては複屈折が小さい無延伸の状態ではフィルムの機械強度が十分ではなく、ポリエステルの材料特性が発揮されないという問題がある。そのため、ポリエステルフィルムの特性を発揮させるためには、延伸が不可欠であり、偏光子保護フィルムとして機能し得る厚みおよび機械強度を有するように作製したポリエステルフィルムにおいて、全視角における見かけ上のレターデーションを350nmより小さくすることは実質的に不可能であるといえる。
図2Bに示すように、第1の偏光板10が第2の保護フィルム13を有する場合、その材料や光学特性は特に制限されないが、偏光子11と画像表示セル5の間に配置されるものであることから、実質的に複屈折を有さない光学等方性のものか、あるいは、複屈折を有する場合であってもそのレターデーション値や光軸方向の面内均一性に優れたものを用いることが好ましい。また、かかる第2の保護フィルムとしては、位相差フィルム(光学補償層)を用いることもできる。
本発明の偏光板における第2の保護フィルムの材料は、特に制限されないが、前述の如く、光学特性が均一である透明ポリマーを好適に用いることができる。特に、透明性(低ヘイズ)の観点からは非晶性ポリマーが好適に採用される。かかる観点からは、第2の保護フィルムとしては、例えば、セルロース系樹脂、環状ポリオレフィン樹脂(ノルボルネン系樹脂)、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。
第2の保護フィルムが実質的に複屈折を有さない光学等方性のものである場合、その正面レターデーションRe2が40nm未満、かつ、厚み方向レターデーションRth2が80nm未満であるものを用いることができる。このように光学等方性に優れる保護フィルムとしては、無延伸フィルムが好適に用いられる。なお、第2の保護フィルムの正面レターデーションRe2および厚み方向レターデーションRth2は、前述の第1の保護フィルムの場合と同様に、厚みd2と面内の遅相軸方向の屈折率をnx2、面内の進相軸方向の屈折率をny2、厚み方向の屈折率をnz2から求められる。
第2の保護フィルムの厚みは、5〜500μmが好ましく、5〜200μmがより好ましく、10〜150μmがさらに好ましい。厚みが前記範囲より小さいと、フィルムが破断しやすくなり、偏光板に適用したときの強度に問題が生じたり、水分遮断性が不十分となり、偏光子の耐久性に劣る場合がある。厚みが前記範囲より大きいと、フィルムの屈曲性に欠け、ハンドリング性が低下したり、フィルムの製造が困難となる場合がある。
第2の保護フィルムのヘイズは、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。第2の保護フィルムのヘイズが高いと、散乱によって偏光子で一定の偏光状態に変換された光の偏光状態や指向性が不均一に変化し、画像表示装置のコントラストが低下する場合がある。
第1の偏光板10は、偏光子11と第1の保護フィルム12、これに必要に応じて第2の保護フィルム13を積層することによって形成される。偏光子と保護フィルムの積層方法は特に限定されないが、作業性や、光の利用効率の観点からは、接着剤層や粘着剤層を介して空気間隙なく積層することが望ましい。接着剤層や粘着剤層を用いる場合、その種類は特に制限されず、種々のものを用い得る。
第1の保護フィルムと偏光子の角度関係は特に制限されないが、虹ムラの発生を抑制する観点からは、第1の保護フィルム12の遅相軸方向と偏光子11の吸収軸方向は略平行または略直交であることが好ましい。両者を平行または直交に配置することによって、第1の保護フィルムが350nm以上の正面レターデーションRe1を有している場合であっても、虹ムラの発生を抑制することができる。なお、略平行、略直交とは、両者のなす角度が丁度0°、あるいは90°である場合のみならず、±15°、好ましくは±12°、より好ましくは±10°の範囲であることを意味する。また、第1の保護フィルムが、正面レターデーションRe1が例えば100nm以下、好ましくは50nm以下と小さい「略Cプレート」である場合は、上記配置角度は虹ムラの発生に与える影響は小さい。
画像表示パネルル50は、画像表示セル5の視認側に上記第1の偏光板10を配置することによって形成される。また、必要に応じて、図1Bに示すように、画像表示セル5の視認側と反対側に第2の偏光板20が配置される。第2の偏光板20は特に制限されず、公知のものを適宜用いることができる。また、画像表示セル5と偏光板10、20との間には、光学補償フィルム等の各種の光学層を設けてもよい。
画像表示セルに偏光板を配置する方法としては、両者を粘着剤層によって積層することが好ましい。粘着剤層を形成する粘着剤は特に制限されないが、例えばアクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系等のポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。特に、アクリル系粘着剤の如く透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性等に優れるものが好ましく用いうる。また、粘着剤層は異なる組成又は種類等のものの重畳層として設けることもできる。
粘着剤層の露出面に対しては、実用に供するまでの間、その汚染防止等を目的に離型フィルム(セパレータ)が仮着されてカバーすることが好ましい。これにより、通例の取扱状態で粘着剤層に接触することを防止できる。離型フィルムとしては、例えばプラスチックフィルム、ゴムシート、紙、布、不織布、ネット、発泡シートや金属箔、それらのラミネート体等の適宜な薄葉体を、必要に応じシリコーン系や長鎖アルキル系、フッ素系や硫化モリブデン等の適宜な剥離剤でコート処理したもの等の、従来に準じた適宜なものを用いうる。
上記の画像表示パネル50に、さらに必要に応じて光源80や駆動回路等を組込むことによって本発明の画像表示装置が得られる。また、これら以外にも画像表示装置の形成に必要な各種部材を組合せることができる。
(レターデーション)
偏光・位相差測定システム(Axometrics製 製品名「AxoScan」)を用い、23℃の環境下にて、測定波長590nmで正面レターデーションの測定を行った。また、同様にして、遅相軸方向および進相軸方向を回転中心としてフィルムを40°傾斜したレターデーションを測定した。なお、レターデーションの測定値の次数は、予め求めたポリエステルフィルムのレターデーションの波長分散と一致するように決定した。
これらの測定値から正面レターデーション、厚み方向レターデーション、およびNzを算出した。
23℃の暗室にて、液晶表示装置に白画像を表示させ、視認側偏光板の吸収軸方向を方位角の基準として、方位角約15°の方向で、極角を40°〜70°へ変化させながら目視することで、画面の虹状の着色の有無を確認した。虹ムラは下記の4段階で評価を行った。
1:角度変化に対して色相が顕著に変化する
2:色相が顕著に変化する角度範囲が、概ね極角40〜60°の範囲であり、上記1に比して狭い
3:色相が顕著に変化する角度範囲が、概ね極角40〜50°の範囲であり、上記2に比してさらに狭い
4:角度変化に対して、色相の変化がほとんど確認されない
(ポリエステルフィルムの作成)
厚み200μmの無延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(非晶性)を製造時の機械方向に延伸比2.8倍に自由端一軸延伸(縦延伸)した後、テンター延伸機により幅方向に延伸比2.9倍に固定端一軸延伸(横延伸)し、結晶性ポリエステルフィルムを作成した。このポリエステルフィルムを「保護フィルムA」とする。
上記保護フィルムAの表面をコロナ処理した後、ポリエステル系水分散ウレタン接着剤(第一工業製薬製 商品名「スーパーフレックスSF210」)を、メッシュ#200のグラビアロールを備える塗布試験機を用いて塗布し、150℃で1分乾燥して、該フィルム上に厚み0.3μmの易接着層を付設した。
平均重合度2700、厚み75μmのポリビニルアルコールフィルムを周速の異なるロール間で染色しながら延伸搬送した。まず、30℃の水浴中に1分間浸漬させてポリビニルアルコールフィルムを膨潤させつつ搬送方向に1.2倍に延伸した後、30℃のヨウ化カリウム濃度0.03重量%、ヨウ素濃度0.3重量%の水溶液中で1分間浸漬することで、染色しながら、搬送方向に、全く延伸していないフィルム(原長)を基準として3倍に延伸した。次に、60℃のホウ酸濃度4重量%、ヨウ化カリウム濃度5重量%の水溶液中に30秒間浸漬しながら、搬送方向に、原長基準で6倍に延伸した。次に、得られた延伸フィルムを70℃で2分間乾燥することで偏光子を得た。なお、偏光子の厚みは30μm、水分率は14.3重量%であった。
アセトアセチル基を有するポリビニルアルコール系樹脂(平均重合度1200、ケン化度98.5%モル%、アセトアセチル基変性度5モル%)100重量部に対して、メチロールメラミン50重量部を30℃の温度条件下で純水に溶解し、固形分濃度3.7重量%の水溶液を調製した。この水溶液100重量部に対して、正電荷を有するアルミナコロイド(平均粒子径15nm)を固形分濃度10重量%で含有する水溶液18重量部を加えて金属コロイド含有接着剤水溶液を調製した。接着剤溶液の粘度は9.6mPa・sであり、pHは4〜4.5の範囲であり、アルミナコロイドの配合量は、ポリビニルアルコール系樹脂100重量部に対して74重量部であった。
なお、アルミナコロイドの平均粒子径は、粒度分布計(日機装製 製品名「ナノトラックUAP150」)により、動的光散乱法(光相関法)により測定したものである。
前記偏光子の一方主面に、前記易接着層を付設した保護フィルムAを、偏光子の他方主面に、光学補償層兼偏光子保護フィルムとして、セルロース系樹脂からなる位相差フィルム(富士フィルム製 商品名「WVBZ」)を、それぞれ、乾燥後の接着剤層厚みが80nmとなるように前記接着剤を塗布して、ロール機を用いて貼り合わせ、70℃で6分間乾燥させて偏光板を作成した。なお、保護フィルムAと偏光子の貼り合わせは、保護フィルムAの易接着層形成面と偏光子が対向するようにおこなった。このようにして得られた光学補償層付きの偏光板を「偏光板A」とする。
視認側偏光板として、偏光子の片面に位相差フィルムが積層された市販の偏光板(日東電工製 商品名「NPF VEGQ1724DU」を用いた。なお、この市販の偏光板は、ヨウ素を含有するポリビニルアルコール系フィルムによる偏光子の一方主面(偏光子の液晶セル側に配置される面)にセルロース系樹脂からなる位相差フィルム(富士フィルム製 商品名「商品名「WVBZ」)、他方主面にトリアセチルセルロースフィルムが、それぞれ接着剤層を介して積層されたものである。この偏光板を「偏光板X」とする。
VAモードの液晶セルを備え、直下型のバックライトを採用した液晶テレビ(シャープ製 商品名「LC32−D30」)から液晶パネルを取り出し、液晶セルの上下に配置されていた偏光板および光学補償フィルムを取り除いて、該液晶セルのガラス面(表裏)を洗浄した。続いて、上記液晶セルの視認側の表面に、上記の偏光板Aを、元の液晶パネルに配置されていた光源側偏光板の吸収軸方向と同様の方向となるように、かつ、偏光板Aの
保護フィルムA側の面が視認側となるように、アクリル系粘着剤を介して液晶セルに配置した。
上記の液晶パネルを、元の液晶表示装置に組込み、液晶表示装置の光源を点灯させて30分後に目視にて虹ムラの発生有無を評価した。
(ポリエステルフィルムの作成)
前記実施例1のポリエステルフィルムの作製において、縦延伸および横延伸の倍率を表1に示すように変更して、それぞれの位相差特性が異なる結晶性ポリエステルフィルムを作成した。これらのポリエステルフィルムをそれぞれ「保護フィルムB〜J」とする。また、前記実施例1のポリエステルフィルムの作製における延伸前のポリエチレンテレフタレートフィルム(非晶性)を「保護フィルムK」とする。
前記実施例1において、保護フィルムAを用いる代わりに、それぞれ保護フィルムB〜Kを用いた以外は実施例1と同様に、ポリエステルフィルムに易接着層を付設し、これを用いて偏光板の作成を行った。得られた偏光板をそれぞれ「偏光板B〜K」とする。
前記比較例1において、偏光板Aを用いる代わりに、それぞれ偏光板B〜Kを用いた以外は実施例1と同様にして、液晶セルの視認側主面にそれぞれ偏光板B〜K、光源側主面に偏光板Xが配置された液晶パネルを得た。
上記のそれぞれの液晶パネルを、元の液晶表示装置に組込み、液晶表示装置の光源を点灯させて30分後に目視にて虹ムラの発生有無を評価した。
10 偏光板
11 偏光子
12 保護フィルム
13 保護フィルム
20 偏光板
50 液晶パネル
80 光源
100 画像表示装置
Claims (3)
- 画像表示セルと、画像表示セルの視認側に配置された第1の偏光板とを少なくとも備え、
前記第1の偏光板は、偏光子の視認側主面に第1の保護フィルムを備え、
前記第1の保護フィルムが、下記(i)〜(iii)の条件を満たすことを特徴とする画像表示装置。
(i) 0nm≦Re1≦3000nm
(ii) Nz1≧7
(iii)Rth1>2500nm
ただし、Re1、Rth1、Nz1は、第1の保護フィルムの厚みをd1、フィルム面内の遅相軸方向の屈折率をnx1、面内の進相軸方向の屈折率をny1、厚み方向の屈折率をnz1とした場合に、それぞれ下記式で定義される値である。
Re1=(nx1−ny1)×d1
Rth1=(nx1−nz1)×d1
Nz1=Rth1/Re1 - 前記第1の保護フィルムが、芳香族ポリエステルを主成分とするものである、請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記芳香族ポリエステルがポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートある、請求項2に記載の画像表示装置。
Priority Applications (5)
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