JP2017102288A - 光学積層体および画像表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光学的に異方性を有する基材(以下、異方性基材ともいう)を備えながらも、反射防止機能に優れる光学積層体を提供する。
【解決手段】光学積層体100は、偏光子1と偏光子1の少なくとも片側に配置された保護層とを含む偏光板11と、第1の位相差層12と、第2の位相差層13と、導電層21と、基材22とをこの順に有し、基材22の面内位相差Re(550)が0nmより大きく、基材22の遅相軸と第2の位相差層13の遅相軸とのなす角度が、−5°〜5°または85°〜95°である。
【選択図】図1

Description

本発明は、光学積層体およびそれを用いた画像表示装置に関する。
近年、薄型ディスプレイの普及と共に、有機ELパネルを搭載したディスプレイ(有機EL表示装置)が提案されている。有機ELパネルは反射性の高い金属層を有するため、外光反射や背景の映り込み等の問題を生じやすい。そこで、円偏光板を視認側に設けることにより、これらの問題を防ぐことが知られている。一方、表示セル(例えば、有機ELセル)と偏光板との間にタッチセンサーが組み込まれた、いわゆるインナータッチパネル型入力表示装置の需要が高まっている。このような構成の入力表示装置は、画像表示セルとタッチセンサーとの距離が近いので、使用者に自然な入力操作感を与えることが可能となっている。また、上記構成の入力表示装置は、タッチセンサーに形成された導電パターンに起因する反射光の影響を低減することができる。
一般に、上記構成の入力表示装置におけるタッチセンサーは、基材と該基材上に形成された導電層とを備えるセンサーフィルムを備える。上記基材には、等方性基材が多用される。この等方性基材が、光学的に完全に等方性であれば、円偏光板による反射防止機能は十分に発揮される。しかしながら、実際には、導電層形成工程、基材の靭性を高める処理等の影響により、等方性を意図した基材においても、若干の異方性が発現する。その結果、円偏光板を配置しても、外光反射や背景の映り込み等の問題が解決しないという問題が生じる場合がある。
特開2003−311239号公報 特開2002−372622号公報 特許第3325560号公報 特開2003−036143号公報
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、光学的に異方性を有する基材(以下、異方性基材ともいう)を備えながらも、反射防止機能に優れる光学積層体を提供することにある。
本発明の光学積層体は、偏光子と該偏光子の少なくとも片側に配置された保護層とを含む偏光板と、第1の位相差層と、第2の位相差層と、導電層と、基材とをこの順に有し、該基材の面内位相差Re(550)が0nmより大きく、該基材の遅相軸と該第2の位相差層の遅相軸とのなす角度が、−5°〜5°または85°〜95°である。
1つの実施形態においては、上記偏光子の吸収軸と上記第1の位相差層の遅相軸とのなす角度が10°〜20°であり、該吸収軸と上記第2の位相差層の遅相軸とのなす角度が65°〜85°である。
1つの実施形態においては、上記第1の位相差層および上記第2の位相差層が、環状オレフィン系樹脂フィルムで構成されている。
1つの実施形態においては、上記第1の位相差層および上記第2の位相差層が、液晶化合物の配向固化層である。
本発明の別の局面によれば、画像表示装置が提供される。この画像表示装置は、上記光学積層体を備える。
本発明によれば、異方性基材の遅相軸角度を最適化することにより、異方性基材を備えながらも、反射防止機能に優れる光学積層体を提供することができる。
本発明の1つの実施形態による光学積層体の概略断面図である。 実施例および比較例の結果を示すグラフ図である。 実施例および比較例の結果を示すグラフ図である。
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
(用語および記号の定義)
本明細書における用語および記号の定義は下記の通りである。
(1)屈折率(nx、ny、nz)
「nx」は面内の屈折率が最大になる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、「ny」は面内で遅相軸と直交する方向(すなわち、進相軸方向)の屈折率であり、「nz」は厚み方向の屈折率である。
(2)面内位相差(Re)
「Re(λ)」は、23℃における波長λnmの光で測定した面内位相差である。例えば、「Re(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定した面内位相差である。Re(λ)は、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、式:Re(λ)=(nx−ny)×dによって求められる。
(3)厚み方向の位相差(Rth)
「Rth(λ)」は、23℃における波長λnmの光で測定した厚み方向の位相差である。例えば、「Rth(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定した厚み方向の位相差である。Rth(λ)は、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、式:Rth(λ)=(nx−nz)×dによって求められる。
(4)Nz係数
Nz係数は、Nz=Rth/Reによって求められる。
A.光学積層体の全体構成
図1は、本発明の1つの実施形態による光学積層体の概略断面図である。本実施形態の光学積層体100は、偏光板11と、第1の位相差層12と、第2の位相差層13と、導電層21と、基材22と、をこの順に有する。偏光板11は、偏光子1と、偏光子1の一方の側に配置された第1の保護層2と、偏光子1のもう一方の側に配置された第2の保護層3とを含む。目的に応じて、第1の保護層2および第2の保護層3の一方は省略されてもよい。例えば、第1の位相差層12が偏光子1の保護層としても機能し得る場合には、第2の保護層3は省略されてもよい。導電層21および基材22は、それぞれが単一層として光学積層体100の構成要素とされてもよく、基材22と導電層21との積層体として光学積層体100に導入されてもよい。基材22と導電層21との積層体は、例えば、タッチセンサーのセンサーフィルム20として機能し得る。なお、見やすくするために、図面における各層の厚みの比率は、実際とは異なっている。また、光学積層体を構成する各層は、任意の適切な接着層(接着剤層または粘着剤層:図示せず)を介して積層されていてもよい。一方、基材22は、導電層21に密着積層されていてもよい。本明細書において「密着積層」とは、2つの層が接着層(例えば、接着剤層、粘着剤層)を介在することなく直接かつ固着して積層されていることをいう。
偏光板11と第1の位相差層12と第2の位相差層13との積層体10は、円偏光板として機能し得る。また、基材22は、光学的に異方性であり得る。本発明においては、異方性基材22を備えていても、該基材22の遅相軸と、第2の位相差層13とのなす角度を特定の範囲(後述のように、−5°〜5°または85°〜95°)とすることにより、円偏光板の反射防止機能が十分に発揮されて、外光反射や背景の映り込み等を有効に防止し得る光学積層体を提供することができる。基材22は面内位相差を有する(例えば、面内位相差Re(550)が0nmより大きく10nm以下)。詳細は後述する。
光学積層体の総厚みは、好ましくは220μm以下であり、より好ましくは40μm〜180μmである。
光学積層体は、長尺状(例えば、ロール状)であってもよく、枚葉状であってもよい。
以下、光学積層体を構成する各層および光学フィルムについて、より詳細に説明する。
B.偏光板
B−1.偏光子
偏光子1としては、任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、偏光子を形成する樹脂フィルムは、単層の樹脂フィルムであってもよく、二層以上の積層体であってもよい。
単層の樹脂フィルムから構成される偏光子の具体例としては、ポリビニルアルコール(PVA)系フィルム、部分ホルマール化PVA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による染色処理および延伸処理が施されたもの、PVA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。好ましくは、光学特性に優れることから、PVA系フィルムをヨウ素で染色し一軸延伸して得られた偏光子が用いられる。
上記ヨウ素による染色は、例えば、PVA系フィルムをヨウ素水溶液に浸漬することにより行われる。上記一軸延伸の延伸倍率は、好ましくは3〜7倍である。延伸は、染色処理後に行ってもよいし、染色しながら行ってもよい。また、延伸してから染色してもよい。必要に応じて、PVA系フィルムに、膨潤処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等が施される。例えば、染色の前にPVA系フィルムを水に浸漬して水洗することで、PVA系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるだけでなく、PVA系フィルムを膨潤させて染色ムラなどを防止することができる。
積層体を用いて得られる偏光子の具体例としては、樹脂基材と当該樹脂基材に積層されたPVA系樹脂層(PVA系樹脂フィルム)との積層体、あるいは、樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたPVA系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子が挙げられる。樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたPVA系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子は、例えば、PVA系樹脂溶液を樹脂基材に塗布し、乾燥させて樹脂基材上にPVA系樹脂層を形成して、樹脂基材とPVA系樹脂層との積層体を得ること;当該積層体を延伸および染色してPVA系樹脂層を偏光子とすること;により作製され得る。本実施形態においては、延伸は、代表的には積層体をホウ酸水溶液中に浸漬させて延伸することを含む。さらに、延伸は、必要に応じて、ホウ酸水溶液中での延伸の前に積層体を高温(例えば、95℃以上)で空中延伸することをさらに含み得る。得られた樹脂基材/偏光子の積層体はそのまま用いてもよく(すなわち、樹脂基材を偏光子の保護層としてもよく)、樹脂基材/偏光子の積層体から樹脂基材を剥離し、当該剥離面に目的に応じた任意の適切な保護層を積層して用いてもよい。このような偏光子の製造方法の詳細は、例えば特開2012−73580号公報に記載されている。当該公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。
偏光子の厚みは、好ましくは15μm以下であり、より好ましくは1μm〜12μmであり、さらに好ましくは3μm〜12μmであり、特に好ましくは5μm〜12μmである。
偏光子のホウ酸含有量は、好ましくは18重量%以上であり、より好ましくは18重量%〜25重量%である。偏光子のホウ酸含有量がこのような範囲であれば、後述のヨウ素含有量との相乗的な効果により、貼り合わせ時のカール調整の容易性を良好に維持し、かつ、加熱時のカールを良好に抑制しつつ、加熱時の外観耐久性を改善することができる。ホウ酸含有量は、例えば、中和法から下記式を用いて、単位重量当たりの偏光子に含まれるホウ酸量として算出することができる。
偏光子のヨウ素含有量は、好ましくは2.1重量%以上であり、より好ましくは2.1重量%〜3.5重量%である。偏光子のヨウ素含有量がこのような範囲であれば、上記のホウ酸含有量との相乗的な効果により、貼り合わせ時のカール調整の容易性を良好に維持し、かつ、加熱時のカールを良好に抑制しつつ、加熱時の外観耐久性を改善することができる。本明細書において「ヨウ素含有量」とは、偏光子(PVA系樹脂フィルム)中に含まれるすべてのヨウ素の量を意味する。より具体的には、偏光子中においてヨウ素はヨウ素イオン(I)、ヨウ素分子(I)、ポリヨウ素イオン(I 、I )等の形態で存在するところ、本明細書におけるヨウ素含有量は、これらの形態をすべて包含したヨウ素の量を意味する。ヨウ素含有量は、例えば、蛍光X線分析の検量線法により算出することができる。なお、ポリヨウ素イオンは、偏光子中でPVA−ヨウ素錯体を形成した状態で存在している。このような錯体が形成されることにより、可視光の波長範囲において吸収二色性が発現し得る。具体的には、PVAと三ヨウ化物イオンとの錯体(PVA・I )は470nm付近に吸光ピークを有し、PVAと五ヨウ化物イオンとの錯体(PVA・I )は600nm付近に吸光ピークを有する。結果として、ポリヨウ素イオンは、その形態に応じて可視光の幅広い範囲で光を吸収し得る。一方、ヨウ素イオン(I)は230nm付近に吸光ピークを有し、可視光の吸収には実質的には関与しない。したがって、PVAとの錯体の状態で存在するポリヨウ素イオンが、主として偏光子の吸収性能に関与し得る。
偏光子は、好ましくは、波長380nm〜780nmのいずれかの波長で吸収二色性を示す。偏光子の単体透過率は、上記のとおり43.0%〜46.0%であり、好ましくは44.5%〜46.0%である。偏光子の偏光度は、好ましくは97.0%以上であり、より好ましくは99.0%以上であり、さらに好ましくは99.9%以上である。
B−2.第1の保護層
第1の保護層2は、偏光子の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該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、(メタ)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、(メタ)アクリル系、ウレタン系、(メタ)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。当該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。
本発明の光学積層体は、後述するように代表的には画像表示装置の視認側に配置され、第1の保護層2は、代表的にはその視認側に配置される。したがって、第1の保護層2には、必要に応じて、ハードコート処理、反射防止処理、スティッキング防止処理、アンチグレア処理等の表面処理が施されていてもよい。さらに/あるいは、第1の保護層2には、必要に応じて、偏光サングラスを介して視認する場合の視認性を改善する処理(代表的には、(楕)円偏光機能を付与すること、超高位相差を付与すること)が施されていてもよい。このような処理を施すことにより、偏光サングラス等の偏光レンズを介して表示画面を視認した場合でも、優れた視認性を実現することができる。したがって、光学積層体は、屋外で用いられ得る画像表示装置にも好適に適用され得る。
第1の保護層の厚みは、任意の適切な厚みが採用され得る。第1の保護層の厚みは、例えば10μm〜50μmであり、好ましくは15μm〜40μmである。なお、表面処理が施されている場合、第1の保護層の厚みは、表面処理層の厚みを含めた厚みである。
B−3.第2の保護層
第2の保護層3もまた、偏光子の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料は、第1の保護層に関して上記B−2項で説明したとおりである。第2の保護層3は、光学的に略等方性であることが好ましい。本明細書において「光学的に略等方性である」とは、面内位相差Re(550)が0nm〜10nmであり、厚み方向の位相差Rth(550)が−10nm〜+10nmであることをいう。
第2の保護層の厚みは、例えば15μm〜35μmであり、好ましくは20μm〜30μmである。第1の保護層の厚みと第2の保護層の厚みとの差は、好ましくは15μm以下であり、より好ましくは10μm以下である。厚みの差がこのような範囲であれば、貼り合わせ時のカールを良好に抑制することができる。第1の保護層の厚みと第2の保護層の厚みとは、同一であってもよく、第1の保護層の方が分厚くてもよく、第2の保護層の方が分厚くてもよい。代表的には、第2の保護層よりも第1の保護層の方が分厚い。
C.第1の位相差層
C−1.第1の位相差層の特性
第1の位相差層12は、目的に応じて任意の適切な光学的特性および/または機械的特性を有し得る。第1の位相差層12は、代表的には遅相軸を有する。1つの実施形態においては、第1の位相差層12の遅相軸と偏光子1の吸収軸とのなす角度は、好ましくは10°〜20°であり、より好ましくは13°〜17°であり、さらに好ましくは約15°である。第1の位相差層12の遅相軸と偏光子1の吸収軸とのなす角度がこのような範囲であれば、後述するように第1の位相差層および第2の位相差層の面内位相差をそれぞれ所定の範囲に設定し、第2の位相差層の遅相軸を偏光子の吸収軸に対して所定の角度で配置することにより、広帯域において非常に優れた円偏光特性(結果として、非常に優れた反射防止特性)を有する光学積層体が得られ得る。
第1の位相差層は、好ましくは屈折率特性がnx>ny≧nzの関係を示す。第1の位相差層の面内位相差Re(550)は、好ましくは180nm〜320nmであり、より好ましくは200nm〜290nmであり、さらに好ましくは230nm〜280nmである。なお、ここで「ny=nz」はnyとnzが完全に等しい場合だけではなく、実質的に等しい場合を包含する。したがって、本発明の効果を損なわない範囲で、ny<nzとなる場合があり得る。
第1の位相差層のNz係数は、好ましくは0.1〜3、より好ましくは0.2〜1.5、さらに好ましくは0.3〜1.3である。このような関係を満たすことにより、得られる光学積層体を画像表示装置に用いた場合に、非常に優れた反射色相を達成し得る。
第1の位相差層は、位相差値が測定光の波長に応じて大きくなる逆分散波長特性を示してもよく、位相差値が測定光の波長に応じて小さくなる正の波長分散特性を示してもよく、位相差値が測定光の波長によってもほとんど変化しないフラットな波長分散特性を示してもよい。第1の位相差層は、1つの実施形態においては、位相差値が測定光の波長によってもほとんど変化しないフラットな波長分散特性を示す。この場合、位相差層のRe(450)/Re(550)は、好ましくは0.99〜1.03であり、Re(650)/Re(550)は好ましくは0.98〜1.02である。フラットな波長分散特性を示し所定の面内位相差を有する第1の位相差層とフラットな波長分散特性を示し所定の面内位相差を有する第2の位相差層とを所定の遅相軸角度で組み合わせて用いることにより、広帯域において非常に優れた反射防止特性を実現することができる。
第1の位相差層は、光弾性係数の絶対値が好ましくは2×10−11/N以下、より好ましくは2.0×10−13/N〜1.5×10−11/N、さらに好ましくは1.0×10−12/N〜1.2×10−11/Nの樹脂を含む。光弾性係数の絶対値がこのような範囲であれば、加熱時の収縮応力が発生した場合に位相差変化が生じにくい。その結果、得られる画像表示装置の熱ムラが良好に防止され得る。
C−2.樹脂フィルムで構成される第1の位相差層
第1の位相差層が樹脂フィルムで構成される場合、その厚みは、好ましくは40μm以下であり、好ましくは25μm〜35μmである。第1の位相差層の厚みがこのような範囲であれば、所望の面内位相差が得られ得る。
第1の位相差層12は、上記特性を満足し得る任意の適切な樹脂フィルムで構成され得る。そのような樹脂の代表例としては、環状オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂が挙げられる。第1の位相差層がフラットな波長特性を示す樹脂フィルムで構成される場合、環状オレフィン系樹脂が好適に用いられ得る。
環状オレフィン系樹脂は、環状オレフィンを重合単位として重合される樹脂の総称であり、例えば、特開平1−240517号公報、特開平3−14882号公報、特開平3−122137号公報等に記載されている樹脂が挙げられる。具体例としては、環状オレフィンの開環(共)重合体、環状オレフィンの付加重合体、環状オレフィンとエチレン、プロピレン等のα−オレフィンとの共重合体(代表的には、ランダム共重合体)、および、これらを不飽和カルボン酸やその誘導体で変性したグラフト変性体、ならびに、それらの水素化物が挙げられる。環状オレフィンの具体例としては、ノルボルネン系モノマーが挙げられる。ノルボルネン系モノマーとしては、例えば、ノルボルネン、およびそのアルキルおよび/またはアルキリデン置換体、例えば、5−メチル−2−ノルボルネン、5−ジメチル−2−ノルボルネン、5−エチル−2−ノルボルネン、5−ブチル−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン等、これらのハロゲン等の極性基置換体;ジシクロペンタジエン、2,3−ジヒドロジシクロペンタジエン等;ジメタノオクタヒドロナフタレン、そのアルキルおよび/またはアルキリデン置換体、およびハロゲン等の極性基置換体、例えば、6−メチル−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、6−エチル−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、6−エチリデン−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、6−クロロ−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、6−シアノ−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、6−ピリジル−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、6−メトキシカルボニル−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン等;シクロペンタジエンの3〜4量体、例えば、4,9:5,8−ジメタノ−3a,4,4a,5,8,8a,9,9a−オクタヒドロ−1H−ベンゾインデン、4,11:5,10:6,9−トリメタノ−3a,4,4a,5,5a,6,9,9a,10,10a,11,11a−ドデカヒドロ−1H−シクロペンタアントラセン等が挙げられる。
本発明においては、本発明の目的を損なわない範囲内において、開環重合可能な他のシクロオレフィン類を併用することができる。このようなシクロオレフィンの具体例としては、例えば、シクロペンテン、シクロオクテン、5,6−ジヒドロジシクロペンタジエン等の反応性の二重結合を1個有する化合物が挙げられる。
上記環状オレフィン系樹脂は、トルエン溶媒によるゲル・パーミエーション・クロマトグラフ(GPC)法で測定した数平均分子量(Mn)が好ましくは25,000〜200,000、さらに好ましくは30,000〜100,000、最も好ましくは40,000〜80,000である。数平均分子量が上記の範囲であれば、機械的強度に優れ、溶解性、成形性、流延の操作性が良いものができる。
上記環状オレフィン系樹脂がノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加して得られるものである場合には、水素添加率は、好ましくは90%以上であり、さらに好ましくは95%以上であり、最も好ましくは99%以上である。このような範囲であれば、耐熱劣化性および耐光劣化性などに優れる。
上記環状オレフィン系樹脂フィルムとして市販のフィルムを用いてもよい。具体例としては、日本ゼオン社製の商品名「ゼオネックス」、「ゼオノア」、JSR社製の商品名「アートン(Arton)」、TICONA社製の商品名「トーパス」、三井化学社製の商品名「APEL」が挙げられる。
第1の位相差層12は、例えば、上記環状オレフィン系樹脂から形成されたフィルムを延伸することにより得られる。環状オレフィン系樹脂からフィルムを形成する方法としては、任意の適切な成形加工法が採用され得る。具体例としては、圧縮成形法、トランスファー成形法、射出成形法、押出成形法、ブロー成形法、粉末成形法、FRP成形法、キャスト塗工法(例えば、流延法)、カレンダー成形法、熱プレス法等が挙げられる。押出成形法またはキャスト塗工法が好ましい。得られるフィルムの平滑性を高め、良好な光学的均一性を得ることができるからである。成形条件は、使用される樹脂の組成や種類、位相差層に所望される特性等に応じて適宜設定され得る。なお、上記のとおり、環状オレフィン系樹脂は、多くのフィルム製品が市販されているので、当該市販フィルムをそのまま延伸処理に供してもよい。
樹脂フィルム(未延伸フィルム)の厚みは、第1の位相差層の所望の厚み、所望の光学特性、後述の延伸条件などに応じて、任意の適切な値に設定され得る。好ましくは50μm〜300μmである。
上記延伸は、任意の適切な延伸方法、延伸条件(例えば、延伸温度、延伸倍率、延伸方向)が採用され得る。具体的には、自由端延伸、固定端延伸、自由端収縮、固定端収縮などの様々な延伸方法を、単独で用いることも、同時もしくは逐次で用いることもできる。延伸方向に関しても、長さ方向、幅方向、厚さ方向、斜め方向等、様々な方向や次元に行なうことができる。延伸の温度は、樹脂フィルムのガラス転移温度(Tg)に対し、Tg−30℃〜Tg+60℃であることが好ましく、Tg−30℃〜Tg+50℃であることがより好ましく、Tg−15℃〜Tg+30℃であることがさらに好ましい。
上記延伸方法、延伸条件を適宜選択することにより、上記所望の光学特性(例えば、屈折率特性、面内位相差、Nz係数)を有する位相差フィルムを得ることができる。
1つの実施形態においては、位相差フィルムは、樹脂フィルムを一軸延伸もしくは固定端一軸延伸することにより作製される。固定端一軸延伸の具体例としては、樹脂フィルムを長手方向に走行させながら、幅方向(横方向)に延伸する方法が挙げられる。延伸倍率は、好ましくは1.1倍〜3.5倍である。
別の実施形態においては、位相差フィルムは、長尺状の樹脂フィルムを長手方向に対して所定の角度の方向に連続的に斜め延伸することにより作製され得る。斜め延伸を採用することにより、フィルムの長手方向に対して所定の角度の配向角(当該角度の方向に遅相軸)を有する長尺状の延伸フィルムが得られ、例えば、偏光子との積層に際してロールトゥロールが可能となり、製造工程を簡略化することができる。なお、当該角度は、光学積層体において偏光子の吸収軸と第1の位相差層の遅相軸とがなす角度であり得る。当該角度は、上記のとおり、好ましくは10°〜20°であり、より好ましくは13°〜17°であり、さらに好ましくは約15°である。
斜め延伸に用いる延伸機としては、例えば、横および/または縦方向に、左右異なる速度の送り力もしくは引張り力または引き取り力を付加し得るテンター式延伸機が挙げられる。テンター式延伸機には、横一軸延伸機、同時二軸延伸機等があるが、長尺状の樹脂フィルムを連続的に斜め延伸し得る限り、任意の適切な延伸機が用いられ得る。
上記延伸機において左右の速度をそれぞれ適切に制御することにより、上記所望の面内位相差を有し、かつ、上記所望の方向に遅相軸を有する第1の位相差層(実質的には、長尺状の位相差フィルム)が得られ得る。
上記フィルムの延伸温度は、第1の位相差層に所望される面内位相差値および厚み、使用される樹脂の種類、使用されるフィルムの厚み、延伸倍率等に応じて変化し得る。具体的には、延伸温度は、Tg−30℃〜Tg+60℃であることが好ましく、Tg−30℃〜Tg+50℃であることがより好ましく、Tg−15℃〜Tg+30℃であることがさらに好ましい。ここのような温度で延伸することにより、本発明において適切な特性を有する第1の位相差層が得られ得る。なお、Tgは、フィルムの構成材料のガラス転移温度である。
C−3.液晶化合物の配向固化層で構成される第1の位相差層
第1の位相差層12は、液晶化合物の配向固化層であってもよい。液晶化合物を用いることにより、得られる位相差層のnxとnyとの差を非液晶材料に比べて格段に大きくすることができるので、所望の面内位相差を得るための第1の位相差層の厚みを格段に小さくすることができる。その結果、光学積層体のさらなる薄型化を実現することができる。第1の位相差層12が液晶化合物の配向固化層で構成される場合、その厚みは、好ましくは7μm以下であり、より好ましくは5μm以下である。液晶化合物を用いることにより、樹脂フィルムよりも格段に薄い厚みで樹脂フィルムと同等の面内位相差を実現することができる。
本明細書において「配向固化層」とは、液晶化合物が層内で所定の方向に配向し、その配向状態が固定されている層をいう。なお、「配向固化層」は、後述のように液晶モノマーを硬化させて得られる配向硬化層を包含する概念である。本実施形態においては、代表的には、棒状の液晶化合物が第1の位相差層の遅相軸方向に並んだ状態で配向している(ホモジニアス配向)。液晶化合物としては、例えば、液晶相がネマチック相である液晶化合物(ネマチック液晶)が挙げられる。このような液晶化合物として、例えば、液晶ポリマーや液晶モノマーが使用可能である。液晶化合物の液晶性の発現機構は、リオトロピックでもサーモトロピックでもどちらでもよい。液晶ポリマーおよび液晶モノマーは、それぞれ単独で用いてもよく、組み合わせてもよい。
液晶化合物が液晶モノマーである場合、当該液晶モノマーは、重合性モノマーおよび架橋性モノマーであることが好ましい。液晶モノマーを重合または架橋(すなわち、硬化)させることにより、液晶モノマーの配向状態を固定できるからである。液晶モノマーを配向させた後に、例えば、液晶モノマー同士を重合または架橋させれば、それによって上記配向状態を固定することができる。ここで、重合によりポリマーが形成され、架橋により3次元網目構造が形成されることとなるが、これらは非液晶性である。したがって、形成された第1の位相差層は、例えば、液晶性化合物に特有の温度変化による液晶相、ガラス相、結晶相への転移が起きることはない。その結果、第1の位相差層は、温度変化に影響されない、極めて安定性に優れた位相差層となる。
液晶モノマーが液晶性を示す温度範囲は、その種類に応じて異なる。具体的には、当該温度範囲は、好ましくは40℃〜120℃であり、さらに好ましくは50℃〜100℃であり、最も好ましくは60℃〜90℃である。
上記液晶モノマーとしては、任意の適切な液晶モノマーが採用され得る。例えば、特表2002−533742(WO00/37585)、EP358208(US5211877)、EP66137(US4388453)、WO93/22397、EP0261712、DE19504224、DE4408171、およびGB2280445等に記載の重合性メソゲン化合物等が使用できる。このような重合性メソゲン化合物の具体例としては、例えば、BASF社の商品名LC242、Merck社の商品名E7、Wacker−Chem社の商品名LC−Sillicon−CC3767が挙げられる。液晶モノマーとしては、例えばネマチック性液晶モノマーが好ましい。
液晶化合物の配向固化層は、所定の基材の表面に配向処理を施し、当該表面に液晶化合物を含む塗工液を塗工して当該液晶化合物を上記配向処理に対応する方向に配向させ、当該配向状態を固定することにより形成され得る。このような配向処理を用いることにより、長尺状の基材の長尺方向に対して所定の方向に液晶化合物を配向させることができ、結果として、形成される位相差層の所定方向に遅相軸を発現させることができる。例えば、長尺状の基材上に長尺方向に対して15°の方向に遅相軸を有する位相差層を形成することができる。このような位相差層は、斜め方向に遅相軸を有することが所望される場合であっても、ロールトゥロールを用いて積層することができるので、光学積層体の生産性が格段に向上し得る。1つの実施形態においては、基材は任意の適切な樹脂フィルムであり、当該基材上に形成された配向固化層は、偏光板の表面に転写され得る。別の実施形態においては、基材は第2の保護層であり得る。この場合には転写工程が省略され、配向固化層(第1の位相差層)の形成から連続してロールトゥロールにより積層が行われ得るので、生産性がさらに向上する。
上記配向処理としては、任意の適切な配向処理が採用され得る。具体的には、機械的な配向処理、物理的な配向処理、化学的な配向処理が挙げられる。機械的な配向処理の具体例としては、ラビング処理、延伸処理が挙げられる。物理的な配向処理の具体例としては、磁場配向処理、電場配向処理が挙げられる。化学的な配向処理の具体例としては、斜方蒸着法、光配向処理が挙げられる。各種配向処理の処理条件は、目的に応じて任意の適切な条件が採用され得る。
液晶化合物の配向は、液晶化合物の種類に応じて液晶相を示す温度で処理することにより行われる。このような温度処理を行うことにより、液晶化合物が液晶状態をとり、基材表面の配向処理方向に応じて当該液晶化合物が配向する。
配向状態の固定は、1つの実施形態においては、上記のように配向した液晶化合物を冷却することにより行われる。液晶化合物が重合性モノマーまたは架橋性モノマーである場合には、配向状態の固定は、上記のように配向した液晶化合物に重合処理または架橋処理を施すことにより行われる。
液晶化合物の具体例および配向固化層の形成方法の詳細は、特開2006−163343号公報に記載されている。当該公報の記載は本明細書に参考として援用される。
D.第2の位相差層
D−1.第2の位相差層の特性
第2の位相差層13は、目的に応じて任意の適切な光学的特性および/または機械的特性を有し得る。第2の位相差層13は、代表的には遅相軸を有する。1つの実施形態においては、第2の位相差層13の遅相軸と偏光子1の吸収軸とのなす角度は、好ましくは65°〜85°であり、より好ましくは72°〜78°であり、さらに好ましくは約75°である。第2の位相差層13の遅相軸と第1の位相差層12の遅相軸とのなす角度は、好ましくは52°〜68°であり、より好ましくは57°〜63°であり、さらに好ましくは約60°である。第2の位相差層13の遅相軸と偏光子1の吸収軸とのなす角度がこのような範囲であれば、上記のように第1の位相差層の面内位相差を所定の範囲に設定し、第1の位相差層の遅相軸を偏光子の吸収軸に対して所定の角度で配置し、後述のように第2の位相差層の面内位相差を所定の範囲に設定することにより、広帯域において非常に優れた円偏光特性(結果として、非常に優れた反射防止特性)を有する光学積層体が得られ得る。
第2の位相差層は、好ましくは屈折率特性がnx>ny≧nzの関係を示す。第2の位相差層の面内位相差Re(550)は、好ましくは80nm〜200nm、より好ましくは100nm〜180nm、さらに好ましくは110nm〜170nmである。
第2の位相差層のその他の特性については、第1の位相差層に関して上記C項で説明したとおりである。
D−2.樹脂フィルムで構成される第2の位相差層
第2の位相差層が樹脂フィルムで構成される場合、その厚みは、好ましくは40μm以下であり、好ましくは25μm〜35μmである。第2の位相差層の厚みがこのような範囲であれば、所望の面内位相差が得られ得る。第2の位相差層の材料、特性、製造方法等は、第1の位相差層に関して上記C−2項で説明したとおりである。
D−3.液晶化合物の配向固化層で構成される第2の位相差層
第2の位相差層13は、第1の位相差層と同様に液晶化合物の配向固化層であってもよい。第2の位相差層13が液晶化合物の配向固化層で構成される場合、その厚みは、好ましくは7μm以下であり、より好ましくは5μm以下である。第2の位相差層が液晶化合物の配向固化層で構成される場合、その材料、特性、製造方法等は、第1の位相差層に関して上記C−3項で説明したとおりである。
D−4.第1の位相差層と第2の位相差層との組み合わせ
第1の位相差層および第2の位相差層は、任意の適切な組み合わせとして用いられ得る。具体的には、第1の位相差層が樹脂フィルムで構成され、第2の位相差層が液晶化合物の配向固化層で構成されてもよく;第1の位相差層が液晶化合物の配向固化層で構成され、第2の位相差層が樹脂フィルムで構成されてもよく;第1の位相差層および第2の位相差層がいずれも樹脂フィルムで構成されてもよく;第1の位相差層および第2の位相差層がいずれも液晶化合物の配向固化層で構成されてもよい。好ましくは、第1の位相差層が樹脂フィルムで構成される場合には、第2の位相差層も樹脂フィルムで構成され;第1の位相差層が液晶化合物の配向固化層で構成される場合には、第2の位相差層も液晶化合物の配向固化層で構成される。なお、第1の位相差層および第2の位相差層がいずれも樹脂フィルムで構成される場合、第1の位相差層および第2の位相差層は同一であってもよく、詳細な構成が異なっていてもよい。第1の位相差層および第2の位相差層がいずれも液晶化合物の配向固化層で構成される場合も同様である。
E.導電層
導電層は、任意の適切な成膜方法(例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法、スプレー法等)により、任意の適切な基材上に、金属酸化物膜を成膜して形成され得る。成膜後、必要に応じて加熱処理(例えば、100℃〜200℃)を行ってもよい。加熱処理を行うことにより、非晶質膜が結晶化し得る。金属酸化物としては、例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、インジウム−スズ複合酸化物、スズ−アンチモン複合酸化物、亜鉛−アルミニウム複合酸化物、インジウム−亜鉛複合酸化物が挙げられる。インジウム酸化物には2価金属イオンまたは4価金属イオンがドープされていてもよい。好ましくはインジウム系複合酸化物であり、より好ましくはインジウム−スズ複合酸化物(ITO)である。インジウム系複合酸化物は、可視光領域(380nm〜780nm)で高い透過率(例えば、80%以上)を有し、かつ、単位面積当たりの表面抵抗値が低いという特徴を有している。
導電層が金属酸化物を含む場合、該導電層の厚みは、好ましくは50nm以下であり、より好ましくは35nm以下である。導電層の厚みの下限は、好ましくは10nmである。
導電層の表面抵抗値は、好ましくは300Ω/□以下であり、より好ましくは150Ω/□以下であり、さらに好ましくは100Ω/□以下である。
導電層は、必要に応じてパターン化され得る。パターン化によって、導通部と絶縁部とが形成され得る。パターニング方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。パターニング方法の具体例としては、ウエットエッチング法、スクリーン印刷法が挙げられる。
F.基材
基材は、遅相軸を有する。本発明においては、遅相軸を有する基材、すなわち、異方性基材を用いても、円偏光板の反射防止機能が十分に発揮されて、外光反射や背景の映り込み等を有効に防止し得る光学積層体を提供することができる。したがって、本発明によれば、従来のように光学的な等方性を重視して基材を構成する材料を選択する必要がなく、所望の特性に応じて多様な材料を選択することができる。
また、上記基材は、光学的に等方性(面内位相差Re(550)が0nm)であることをターゲットにして作製されながらも、不可避に遅相軸を有する基材であってもよい。基材上に導電層を成膜して形成する場合(すなわち、密着積層により基材と導電層が積層している場合)、成膜工程での加熱等により、基材に不要な遅相軸が生じる場合がある。このようにして生じた遅相軸は、円偏光板による反射防止機能を阻害する上、通常、その方向が制御しがたく、生産安定性低下の原因ともなる。本発明においては、上記遅相軸が生じた基材であっても、円偏光板の反射防止機能が十分に発揮される。このような本発明においては、遅相軸の発生を許容して、導電層を形成することができ、導電層成膜条件の制約を少なくすることができる。
上記効果は、基材の遅相軸と第2の位相差層の遅相軸との角度を最適化することにより得られる。本発明は、基材の遅相軸がいかなる方向に生じても、円偏光板の反射防止機能が十分に発揮される点で特に有用である。
基材の遅相軸と第2の位相差層の遅相軸とのなす角度は、−5°〜5°または85°〜95°であり、好ましくは−3°〜3°または87°〜93°であり、より好ましくは−1°〜1°または89°〜91°であり、特に好ましくは0°または90°である。このような範囲であれば、円偏光板の反射防止機能が十分に発揮されて、外光反射や背景の映り込み等を有効に防止し得る光学積層体を提供することができる。なお、本明細書において、基材の遅相軸を基準にして時計回り方向の角度を正の角度とし、反時計回り方向の角度を負の角度とする。
基材の遅相軸と第1の位相差層の遅相軸とのなす角度は、55°〜65°または145°〜155°であり、好ましくは57°〜63°または147°〜153°であり、より好ましくは59°〜61°または149°〜151°であり、特に好ましくは60°または150°である。このような範囲であれば、円偏光板の反射防止機能が十分に発揮されて、外光反射や背景の映り込み等を有効に防止し得る光学積層体を提供することができる。
基材は、好ましくは屈折率特性がnx>ny≧nzの関係を示す。基材の面内位相差Re(550)は、0nmより大きい。本発明によれば、面内位相差Reを有する基材を用いても、上記のように、円偏光板の反射防止機能が十分に発揮される光学積層体を得ることができる。1つの実施形態においては、基材の面内位相差Re(550)は、3nm以上である。別の実施形態においては、基材の面内位相差Re(550)は、5nm以上である。基材の面内位相差Re(550)の上限は、例えば、10nmである。基材の面内位相差Re(550)が10nm以下(より好ましくは8nm以下、さらに好ましくは6nm以下)であれば、円偏光板の反射防止機能はより高くなる。
基材としては、任意の適切な樹脂フィルムが用いられ得る。構成材料の具体例としては、環状オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂が挙げられる。
基材の厚みは、好ましくは10μm〜200μmであり、より好ましくは20μm〜60μmである。
必要に応じて、導電層21と基材22との間に、ハードコート層(図示せず)が設けられてもよい。ハードコート層としては、任意の適切な構成を有するハードコート層が用いられ得る。ハードコート層の厚みは、例えば0.5μm〜2μmである。ヘイズが許容範囲であれば、ハードコート層にニュートンリング低減のための微粒子を添加してもよい。さらに、必要に応じて、導電層21と基材22(存在する場合にはハードコート層)との間に、導電層の密着性を高めるためのアンカーコート層、および/または、反射率を調整するための屈折率調整層が設けられてもよい。アンカーコート層および屈折率調整層としては、任意の適切な構成が採用され得る。アンカーコート層および屈折率調整層は数nm〜数十nmの薄層であり得る。
必要に応じて、基材22の導電層21と反対側(光学積層体の最外側)に、別のハードコート層が設けられてもよい。当該ハードコート層は、代表的には、バインダー樹脂層と球状粒子とを含み、球状粒子がバインダー樹脂層から突出して凸部を形成している。このようなハードコート層の詳細は、特開2013−145547号公報に記載されており、当該公報の記載は本明細書に参考として援用される。
G.その他
本発明の実施形態による光学積層体は、その他の層をさらに含んでいてもよい。実用的には、基材22の表面には、表示セルに貼り合わせるための粘着剤層(図示せず)が設けられている。当該粘着剤層の表面には、光学積層体が使用に供されるまで、剥離フィルムが貼り合わされていることが好ましい。
H.画像表示装置
上記A項からG項に記載の光学積層体は、画像表示装置に適用され得る。したがって、本発明は、そのような光学積層体を用いた画像表示装置を包含する。画像表示装置の代表例としては、液晶表示装置、有機EL表示装置が挙げられる。本発明の実施形態による画像表示装置は、その視認側に上記A項からG項に記載の光学積層体を備える。光学積層体は、導電層が表示セル(例えば、液晶セル、有機ELセル)側となるように(偏光子が視認側となるように)積層されている。すなわち、本発明の実施形態による画像表示装置は、表示セル(例えば、液晶セル、有機ELセル)と偏光板との間にタッチセンサーが組み込まれた、いわゆるインナータッチパネル型入力表示装置であり得る。この場合、タッチセンサーは、導電層(または基材付導電層)と表示セルとの間に配置され得る。タッチセンサーの構成については業界で周知の構成が採用され得るので、詳細な説明は省略する。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
下記表1に示す構成の光学積層体について、光学シミュレーター(Shintec社製、商品名「LCD Master V8」)を用い、正面色相a、bから、該光学積層体の反射特性を評価した。
なお、偏光板の第1の位相差層とは反対側に、光源(「LCD Master V8」に登録されているD65光源)を配置し、基材の第2の位相差層とは反対側に、反射板(「LCD Master V8」に登録されている理想反射板Idea−Reflector)を配置する構成とした。
また、基材を含まないこと以外は表1と同様の構成にて、正面色相a、bを出し、その結果をリファレンスとした。
本評価は、後述のように基材の遅相軸角度を変えてシミュレーションを行い、リファレンスとの比較により、光学積層体の反射特性を評価するものである。
[実施例1]
基材の遅相軸と偏光板の偏光子の吸収軸とのなす角度を75°とした。すなわち、基材の遅相軸と第2の位相差層の遅相軸とのなす角度を0°とした。
[実施例2]
基材の遅相軸と偏光板の偏光子の吸収軸とのなす角度を165°とした。すなわち、基材の遅相軸と第2の位相差層の遅相軸とのなす角度を90°とした。
[実施例3]
基材の遅相軸と偏光板の偏光子の吸収軸とのなす角度を70°とした。すなわち、基材の遅相軸と第2の位相差層の遅相軸とのなす角度を−5°とした。
[実施例4]
基材の遅相軸と偏光板の偏光子の吸収軸とのなす角度を80°とした。すなわち、基材の遅相軸と第2の位相差層の遅相軸とのなす角度を5°とした。
[実施例5]
基材の遅相軸と偏光板の偏光子の吸収軸とのなす角度を160°とした。すなわち、基材の遅相軸と第2の位相差層の遅相軸とのなす角度を85°とした。
[実施例6]
基材の遅相軸と偏光板の偏光子の吸収軸とのなす角度を170°とした。すなわち、基材の遅相軸と第2の位相差層の遅相軸とのなす角度を95°とした。
[比較例]
基材の遅相軸と偏光板の偏光子の吸収軸とのなす角度を、0°〜65°、85°〜155°および175°〜180°の範囲内で変更し、各角度における、反射特性を評価した。
実施例および比較例の結果について、正面色相a,bのプロットを図2示す。また、Δabの軸角度依存性を示すグラフズを図3に示す。なお、Δabは、Δab={(正面色相a−リファレンスの正面色相a)+(正面色相b−リファレンスの正面色相b)1/2により算出される。Δabが、低いほど、等方性基材の影響が少なく、反射防止特性に優れることを示す。
図2および図3から明らかなように、本発明の光学積層体は、優れた反射防止機能を有する。
本発明の光学積層体は、液晶表示装置および有機EL表示装置のような画像表示装置に好適に用いられ、特に有機EL表示装置の反射防止フィルムとして好適に用いられ得る。さらに、本発明の光学積層体は、インナータッチパネル型入力表示装置に好適に用いられ得る。
1 偏光子
2 第1の保護層
3 第2の保護層
11 偏光板
12 第1の位相差層
13 第2の位相差層
21 導電層
22 基材
100 光学積層体

Claims (5)

  1. 偏光子と該偏光子の少なくとも片側に配置された保護層とを含む偏光板と、第1の位相差層と、第2の位相差層と、導電層と、基材とをこの順に有し、
    該基材の面内位相差Re(550)が0nmより大きく、
    該基材の遅相軸と該第2の位相差層の遅相軸とのなす角度が、−5°〜5°または85°〜95°である、
    光学積層体。
  2. 前記偏光子の吸収軸と前記第1の位相差層の遅相軸とのなす角度が10°〜20°であり、該吸収軸と前記第2の位相差層の遅相軸とのなす角度が65°〜85°である、請求項1に記載の光学積層体。
  3. 前記第1の位相差層および前記第2の位相差層が、環状オレフィン系樹脂フィルムで構成されている、請求項1または2に記載の光学積層体。
  4. 前記第1の位相差層および前記第2の位相差層が、液晶化合物の配向固化層である、請求項1または2に記載の光学積層体。
  5. 請求項1から4のいずれかに記載の光学積層体を備える、画像表示装置。

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