JP2020126275A - 偏光板 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを含む偏光子と、その一方の面に設けられた第1熱可塑性樹脂フィルムとを含む偏光板であって、
前記偏光子の吸収軸方向の幅2mmあたりの収縮力が0.7N以下であり、
前記第1熱可塑性樹脂フィルムの23℃における弾性率は3000N/m2以下であり、
前記偏光板は、平面視において、外縁部に凹状部を有するか、または面内に貫通孔を有する、偏光板。
[2] 第1熱可塑性樹脂フィルムが、アクリル系樹脂フィルムまたは環状ポリオレフィン系(COP)樹脂フィルムである、[1]に記載の偏光板。
[3] 前記偏光子の他方の面に設けられた第2熱可塑性樹脂フィルムをさらに含む、[1]又は[2]に記載の偏光板。
[4] [1]〜[3]のいずれかに記載の偏光板と、該偏光板の第1熱可塑性樹脂フィルム側に設けられた粘着剤層とを有する、粘着層付き偏光板。
[5] 前記粘着剤層は、前記偏光板を画像表示素子に貼合するためのものである、[4]に記載の粘着剤付き偏光板。
[6] [1]〜[3]のいずれかに記載の偏光板を含む画像表示装置。
[7] [1]〜[3]のいずれかに記載の偏光板の製造方法であって、
偏光子を準備する工程であって、第1アニール工程を含む準備工程と、
偏光子と第1熱可塑性樹脂フィルムとを貼合する貼合工程と、
第2アニール工程と、
偏光板の外縁部に凹状部を設けるか、または面内に貫通孔を設ける異形加工工程と、
を含む、製造方法。
本発明に係る偏光板は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを含む偏光子と、その一方の面に設けられた第1熱可塑性樹脂フィルムとを含む偏光板である。偏光板は、平面視において、外縁部に凹状部を有するか、又は面内に貫通孔を有するか、又はそれらをいずれも有する偏光板である。外縁部の凹状部及び面内の貫通孔は合わせて、以下、異形部とも総称することがある。本明細書において、平面視とは、層の厚み方向から見ることを意味する。
偏光子101は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを含む偏光子であり、例えば一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素を吸着配向させた偏光子であってよい。このような偏光子は、後述する偏光子の製造方法に従って製造することができる。偏光子101は、吸収軸に平行な振動面をもつ直線偏光を吸収し、吸収軸に直交する(透過軸と平行な)振動面をもつ直線偏光を透過する性質を有する吸収型の偏光子であることができる。偏光子101は、その一方の面に第1熱可塑性樹脂フィルム102を接着剤又は粘着剤等で貼合して偏光板100として用いることができる。
偏光子101の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図7に示す製造方法は、以下の工程:
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを水を含有する処理液を収容する膨潤槽に浸漬する膨潤工程S10と、
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、二色性色素を含有する処理液を収容する染色槽に浸漬して染色する染色工程S20と、
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを架橋剤を含有する処理液を収容する架橋槽に浸漬して架橋処理する架橋工程S30と、
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを洗浄槽に浸漬する洗浄工程S40と、
乾燥工程S50と、
を含むことができる。
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、偏光子製造工程のいずれか1以上の段階、より具体的には、膨潤工程S10の前から架橋工程S30までのいずれか1以上の段階で一軸延伸処理される(延伸工程)。
本工程における膨潤処理は、原反フィルムであるポリビニルアルコール系樹脂フィルムの異物除去、可塑剤除去、易染色性の付与、フィルムの可塑化等の目的で必要に応じて実施される処理であり、具体的には、水を含有する処理液を収容する膨潤槽にポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬させる処理であることができる。当該フィルムは、1つの膨潤槽に浸漬されてもよいし、2以上の膨潤槽に順次浸漬されてもよい。膨潤処理前、膨潤処理時、または膨潤処理前および膨潤処理時に、フィルムに対して一軸延伸処理を行ってもよい。
本工程における染色処理は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素を吸着、配向させる目的で行われる処理であり、具体的には、二色性色素を含有する処理液を収容する染色槽にポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬させる処理であることができる。当該フィルムは、1つの染色槽に浸漬されてもよいし、2以上の染色槽に順次浸漬されてもよい。二色性色素の染色性を高めるために、染色工程に供されるフィルムは、少なくともある程度の一軸延伸処理が施されていてもよい。染色処理前の一軸延伸処理の代わりに、あるいは染色処理前の一軸延伸処理に加えて、染色処理時に一軸延伸処理を行ってもよい。
染色工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを架橋剤で処理する架橋処理は、架橋による耐水化や色相調整等の目的で行う処理であり、具体的には、架橋剤を含有する架橋槽に収容される処理液に染色工程後のフィルムを浸漬させる処理であることができる。当該フィルムは、1つの架橋槽に浸漬されてもよいし、2以上の架橋槽に順次浸漬されてもよい。架橋処理時に一軸延伸処理を行ってもよい。
一般に、架橋による耐水化のための架橋処理および色相調整(補色)のための架橋処理の双方を実施する場合、色相調整(補色)のための架橋処理を実施する槽(補色槽)が後段に配置される。補色槽に収容される処理液の温度は、例えば10℃以上55℃以下であり、好ましくは20℃以上50℃以下である。補色槽に収容される処理液における架橋剤の含有量は、水100質量部あたり、例えば1質量部以上5質量部以下である。補色槽に収容される処理液におけるヨウ化物の含有量は、水100質量部あたり、例えば3質量部以上30質量部以下である。
本工程における洗浄処理は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに付着した余分な架橋剤や二色性色素等の薬剤を除去する目的で必要に応じて実施される処理であり、水を含有する洗浄液を用いて架橋工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを洗浄する処理である。具体的には、洗浄槽に収容される処理液(洗浄液)に架橋工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬させる処理であることができる。当該フィルムは、1つの洗浄槽に浸漬されてもよいし、2以上の洗浄槽に順次浸漬されてもよい。あるいは、洗浄処理は、架橋工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムに対して洗浄液をシャワーとして噴霧する処理であってもよく、上記の浸漬と噴霧とを組み合わせてもよい。
乾燥工程S50は、洗浄工程S40後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを乾燥させるためのゾーンである。洗浄工程S40後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを引き続き搬送させながら、乾燥工程S50に当該フィルムを導入することによって乾燥処理を施すことができ、これにより偏光子が得られる。
偏光子の収縮力を低くすることを目的として、乾燥工程S50における乾燥温度を高くするか、または長くすることによって、第1アニール工程S60とすることができる。
第1熱可塑性樹脂フィルム102は23℃における弾性率(以下、単に「弾性率」ともいう)が3000N/m2以下である。一般に、第1熱可塑性樹脂フィルム102の弾性率は高い方がクラックが発生しにくい傾向にある。これは第1熱可塑性樹脂フィルム102の弾性率が高い場合、偏光子が収縮した場合であっても、応力が発生しにくい傾向にあるからであると推定される。しかしながら、本発明によれば、第1熱可塑性樹脂フィルム102の弾性率が3000N/m2以下である場合でも、上述の通り、偏光子101の収縮率を低くすることにより、クラックの発生を抑制し易くすることができる。本発明では、弾性率は、23℃における値を採用することができる。第1熱可塑性樹脂フィルム102の弾性率は、後述する実施例の欄において説明する測定方法により求められる。第1熱可塑性樹脂フィルム102の弾性率は通常、1000N/m2以上であり、例えば1500N/m2以上であってよい。
偏光板100が画像表示装置に配置される場合、偏光板100は、第1熱可塑性樹脂フィルム102が画像表示装置の外側となるように、画像表示装置に貼合することができる。
第2熱可塑性樹脂フィルム103は、第1熱可塑性樹脂フィルム102の説明において例示したフィルムと同種であってもよいし、異種であってもよい。偏光板100が、第2熱可塑性樹脂フィルム103が背面側に配置されるように画像表示装置に用いられる場合、第2熱可塑性樹脂フィルム103は、弾性率が3000N/m2以下であってもよいし、弾性率が3000N/m2を超えるものであってもよい。
(1)光学機能性フィルム
偏光板100は、所望の光学機能を付与するための、偏光子101以外の他の光学機能性フィルムを備えることができ、その好適な一例は位相差フィルムである。
上述のように、第1熱可塑性樹脂フィルム102及び/又は第2熱可塑性樹脂フィルム103が位相差フィルムを兼ねることもできるが、これらのフィルムとは別途に位相差フィルムを積層することもできる。後者の場合、位相差フィルムは、粘着剤層や接着剤層を介して第1熱可塑性樹脂フィルム102及び/又は第2熱可塑性樹脂フィルム103の外面に積層することができる。
基材フィルムは通常、熱可塑性樹脂からなるフィルムであり、熱可塑性樹脂の一例は、トリアセチルセルロース等のセルロースエステル系樹脂である。
偏光板100は、粘着剤層を設けることにより粘着層付き偏光板とすることができる。粘着剤層としては、偏光板100を液晶セル、有機EL表示素子等の画像表示素子、又は他の光学部材に貼合するための粘着剤層が挙げられる。該粘着剤層は、図6に示される構成の偏光板100においては第2熱可塑性樹脂フィルム103の外面に積層することができる。
(メタ)アクリル系粘着剤には、メチル基やエチル基やn−、i−又はt−ブチル基等の炭素数が20以下のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルと、(メタ)アクリル酸や(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル等の官能基含有(メタ)アクリル系モノマーとを、ガラス転移温度が好ましくは25℃以下、より好ましくは0℃以下となるように配合した、重量平均分子量が10万以上の(メタ)アクリル系樹脂がベースポリマーとして有用である。
粘着剤層の厚みは、その接着力等に応じて決定されるが、1μm以上50μm以下の範囲が適当であり、好ましくは2μm以上40μm以下である。
イオン性化合物を構成するカチオン成分は無機カチオンでも有機カチオンでもよい。
有機カチオンとしては、ピリジニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン等が挙げられ、無機カチオンとしてはリチウムイオン、カリウムイオン等が挙げられる。
一方、イオン性化合物を構成するアニオン成分としては、無機アニオンでも有機アニオンでもよいが、帯電防止性能に優れるイオン性化合物を与えることから、フッ素原子を含むアニオン成分が好ましい。フッ素原子を含むアニオン成分としては、ヘキサフルオロホスフェートアニオン[(PF6 −)]、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン[(CF3SO2)2N−]アニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン[(FSO2)2N−]アニオン等が挙げられる。
偏光板100は、その表面(典型的には、第1熱可塑性樹脂フィルム102又は第2熱可塑性樹脂フィルム103の表面)を保護するためのプロテクトフィルムを含むことができる。プロテクトフィルムは、例えば画像表示素子や他の光学部材に偏光板が貼合された後、それが有する粘着剤層ごと剥離除去される。
基材フィルムを構成する樹脂は、例えば、ポリエチレンのようなポリエチレン系樹脂、ポリプロピレンのようなポリプロピレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートのようなポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の熱可塑性樹脂であることができる。好ましくは、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂である。
偏光板100の製造方法は、偏光子を準備する工程であって、第1アニール工程を含む準備工程と、偏光子と第1熱可塑性樹脂フィルムとを貼合する貼合工程と、第2アニール工程と、偏光板の外縁部に凹状部を設けるか、又は面内に貫通孔を設ける異形加工工程とを含むことができる。また、異形加工工程は、偏光板の外縁部に凹状部及び面内に貫通孔をいずれも設ける工程であってもよい。
準備工程は、上述の偏光子の製造方法について述べた工程を含むことができる。本発明の偏光板の製造方法は、準備工程は第1アニール工程を含むことができる。
貼合工程では、偏光子101の両面に接着剤を介して熱可塑性樹脂フィルムをそれぞれ貼合(積層)することができる。偏光子101と熱可塑性樹脂フィルムとの貼合に用いる接着剤としては、紫外線硬化性接着剤等の活性エネルギー線硬化性接着剤や、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液又はこれに架橋剤が配合された水溶液、ウレタン系エマルジョン接着剤等の水系接着剤を挙げることができる。偏光子101の両面に熱可塑性樹脂フィルムを貼合する場合、2つの接着剤層を形成する接着剤は同種であってもよいし、異種であってもよい。例えば、両面に熱可塑性樹脂フィルムを貼合する場合、片面は水系接着剤を用いて貼合し、もう片面は活性エネルギー線硬化性接着剤を用いて貼合してもよい。紫外線硬化型接着剤は、ラジカル重合性の(メタ)アクリル系化合物と光ラジカル重合開始剤の混合物や、カチオン重合性のエポキシ化合物と光カチオン重合開始剤の混合物等であることができる。また、カチオン重合性のエポキシ化合物とラジカル重合性の(メタ)アクリル系化合物とを併用し、開始剤として光カチオン重合開始剤と光ラジカル重合開始剤を併用することもできる。
積層フィルムを延伸して延伸フィルムを得る延伸工程、
延伸フィルムのポリビニルアルコール系樹脂層を二色性色素で染色して偏光子層(偏光子に相当)を形成することにより偏光性積層フィルムを得る染色工程、
偏光性積層フィルムの偏光子層上に接着剤を用いて熱可塑性樹脂フィルムを貼合して貼合フィルムを得る第1貼合工程、
貼合フィルムから基材フィルムを剥離除去して片面熱可塑性樹脂フィルム付偏光板を得る剥離工程。
偏光板100は、長尺の偏光板を、枚葉状に切り出して枚葉状偏光板を得、この枚葉状偏光板の外縁部に凹状部を設けるか、又は面内に貫通孔を設けることにより得ることができる。また、偏光板の外縁部に凹状部及び面内に貫通孔をいずれも設けることもできる。枚葉状偏光板の外縁部に凹状部を設ける方法や面内に貫通孔を設ける方法の具体例としては、例えば枚葉状偏光板を、凹状部を有する外縁部となるようにトムソン刃を用いて打抜く方法や、枚葉状偏光板の端面をルーターを用いて切削加工する方法、ドリル等の回転切削具を用いて穿孔加工を行う方法等が挙げられる。異形加工を行う際、枚葉状偏光板は、単独であってもよいし、複数枚摘み重ねた積層体としてもよい。本発明の偏光板の製造方法は、貼合工程後の長尺状の偏光板か、枚葉状の偏光板か、又はこれを異形加工したのちの偏光板にアニール処理を施す第2アニール工程を含んでいてもよい。
第2アニール工程における加熱温度は例えば65℃以上110℃以下であってよく、好ましくは70℃以上100℃以下である。加熱温度は高い方が偏光子を低収縮化し易い傾向にある。
偏光板は、画像表示装置に用いることができる。画像表示装置に用いる画像表示素子としては、例えば液晶表示素子、有機EL表示素子等が挙げられる。液晶表示装置を構築するにあたって偏光板は、視認側に配置される偏光板に用いられてもよいし、バックライト側に配置される偏光板に用いられてもよいし、視認側およびバックライト側の双方の偏光板に用いられてもよい。
各実施例及び比較例において得られた偏光板を10cm×5cmの小片に切り出し、溶剤600mLに浸漬させて、室温にて30分間超音波処理を行い、貼合されていた第1熱可塑性樹脂フィルム及び第2熱可塑性樹脂フィルムを溶解除去した。
なお、第1熱可塑性樹脂フィルムおよび第2熱可塑性樹脂フィルムが共に環状ポリオレフィン系樹脂からなるフィルム(COPフィルム)である場合には、溶剤としてシクロヘキサンを用いて溶解除去した。
第1熱可塑性樹脂フィルムおよび第2熱可塑性樹脂フィルムが共にトリアセチルセルロース系樹脂からなるフィルム(TACフィルム)である場合には溶剤として二塩化メチレンを用いて溶解除去した。
第1熱可塑性樹脂フィルムがCOPフィルムであり、第2熱可塑性樹脂フィルムがTACフィルムである場合や、第1熱可塑性樹脂フィルムがTACフィルムであり、第2熱可塑性樹脂フィルムがCOPフィルムである場合には、溶剤として二塩化メチレンを用いてTACフィルムの溶解除去行った後に、溶剤としてシクロヘキサンを用いてCOPフィルムの溶解除去を行って、第1熱可塑性樹脂フィルムおよび第2熱塑性樹脂フィルムを溶解除去した。
第1熱可塑性樹脂フィルム及び第2熱可塑性樹脂フィルムが除去された偏光フィルムから吸収軸方向(延伸方向)を長辺とする幅2mm、長さ10mmのMD収縮力測定用試料を切り出した。この試料を熱機械分析装置(TMA)「TMA7100」((株)日立ハイテクサイエンス製)にセットし、寸法を一定に保持したまま、80℃で4時間保持したときに発生する長辺方向(吸収軸方向、MD)の収縮力を測定した。
各熱可塑性樹脂フィルムから長辺110mm×短辺10mmの長方形の小片をスーパーカッター用いて切り出した。次いで、引張試験機〔(株)島津製作所製 オートグラフ AG−Xplus試験機〕の上下つかみ具で、つかみ具の間隔が5cmとなるように上記測定用サンプルの長辺方向両端を挟み、23℃、相対湿度55%の環境下、引張速度4mm/分で測定用サンプルを測定用サンプルの長さ方向に引張り、得られる応力−ひずみ曲線における20〜40MPa間の直線の傾きから、23℃、相対湿度55%での引張弾性率〔MPa〕を算出した。
各実施例及び比較例において得られた偏光板を、エタノールにて表面を美掃した無アルカリガラス(コーニング製イーグルXG、120×200×0.7mm)の該表面に貼合し、その後、50℃にてオートクレーブ処理を行った。これを評価用サンプルとした。
上記熱衝撃試験において50サイクル毎に評価用サンプルのクラックの発生及び生長をルーペ又は光学顕微鏡を用いて観察を行った。特に、異形部周辺に関しては詳細に観察を行った。クラックは、その発生位置と長さを計測し、0.3mm以上のクラックが発生した場合、熱衝撃試験を中止した。
偏光板は、プロテクトフィルム〔ポリエチレン(PE)フィルム〕/第1熱可塑性樹脂フィルム〔ハードコート層付き斜め延伸環状ポリオレフィン系樹脂(COP)フィルム(ZD+HCフィルム)、厚み13μm、弾性率約2500MPa〕/偏光子〔一軸延伸ポリビニールアルコール(PVA)フィルム〕/第2熱可塑性樹脂フィルム(COPフィルム、厚み13μm、弾性率約2000MPa)の構成を有した。
平均重合度約2400、ケン化度99.9モル%以上で厚さ20μmのポリビニルアルコールフィルムを、30℃の純水に浸漬した後、ヨウ素:ヨウ素カリウム:水の質量比が0.02:2:100の水溶液に28℃で浸漬してヨウ素染色を行った(以下、ヨウ素染色工程ともいう。)。ヨウ素染色工程を経たポリビニルアルコールフィルムを、ヨウ化カリウム:ホウ酸:水の質量比が12:5:100の水溶液に64℃で浸漬してホウ酸処理を行った(以下、ホウ酸処理工程ともいう)。ホウ酸処理工程を経たポリビニルアルコールフィルムを7℃の純水で洗浄した後、85℃で乾燥して、ポリビニルアルコールにヨウ素が吸着配向している偏光子(延伸後の厚さ8μm)を得た。この際、ヨウ素染色工程とホウ酸処理工程において延伸を行った。
得られた偏光子に、ハードコートされたシクロオレフィン系樹脂フィルム(厚み28μm)を、水系接着剤を介して、セルロース系樹脂フィルム(厚み60μm)を、水を介してニップロールで貼り合わせた。得られた貼合物の張力を400N/mに保ちながら、80℃で2分間乾燥した後に、セルロース系樹脂フィルムをデラミネーションし、シクロオレフィン系樹脂フィルム(厚み13μm)を、エネルギー硬化型接着剤を介して貼合し、UV光照射をすることにより、両面に保護フィルムを有する偏光板を得た。偏光板表面にPET基材に粘着剤がついたプロテクトフィルムを表面処理されたシクロオレフィン系樹脂フィルムの表面処理された表面にPET基材の粘着剤面と合うように貼り合わせた。プロテクトフィルム付き偏光板を得た。
原反作製工程において作製した長尺の偏光板を一定のサイズ(250mm×330mm)に切り出した。偏光板の両側を無塵紙で挟み、さらにその外側からアクリル板で挟みこみ、固定した。これを3セット用意し、それぞれ(1)90℃、Dry、48時間、(2)温度80℃、Dry 48時間、(3)温度22℃、湿度55%にて静置、又は加熱し、偏光板(1)、(2)、(3)を得た。(2)、(3)のサンプルは加熱後1晩静置した。偏光板(1)、(2)及び(3)における偏光子の収縮力はそれぞれ、0.59N、0.70N及び0.86Nであった。
完成した偏光板シート(250×330mm)を、トムソン刃を用いて図8に示す偏光板300の形状に打ち抜き、これをおよそ10mmの厚みに積層した。この偏光板の束の上下を同じくトムソン刃で打ち抜いた同形状のPS(ポリスチレン)シート1枚ずつを用いて挟み、端部から300μmをルーターにより研磨し、図8に示す形状の偏光板を得た。角丸部分302、303、304の曲率半径はそれぞれ5.0mm、6.0mm、4.0mmであり、角部分305は直角であった。凹状部301は、幅32.0mm、深さ5.3mmであった。外側角丸部306、307、内側角丸部308、309の曲率半径はそれぞれ、2.5mm、2.0mm、2.3mm、2.5mmであった。凹状部310は、幅5.0mm、深さ7.3mmであり、角丸部311の曲率半径は2.5mm、凹状部301と偏光板の重心312との最短距離313は64.7mm、凹状部310と偏光板の重心312との最短距離314は62.7mmであった。
実施例1、2及び比較例1においてそれぞれ、上記偏光板(1)、(2)、(3)を5枚ずつ用いて加熱試験を行い、光抜け測定を行った。結果を以下の表1に示す。
Claims (6)
- ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを含む偏光子と、その一方の面に設けられた第1熱可塑性樹脂フィルムとを含む偏光板であって、
前記偏光子の吸収軸方向の幅2mmあたりの収縮力が0.7N以下であり、
前記第1熱可塑性樹脂フィルムの23℃における弾性率は3000N/m2以下であり、
前記偏光板は、平面視において、外縁部に凹状部を有し、
前記凹状部を構成する外側角部分は、曲率半径が0.1mm以上5mm以下の角丸形状であるか、又は前記凹状部は、平面視においてU字型であり、その凹みの深さが0.5mm以上8mm以下であり、内側角部分の曲率半径が0.5mm以上10mm以下である、偏光板。 - 第1熱可塑性樹脂フィルムが、アクリル系樹脂フィルムまたは環状ポリオレフィン系(COP)樹脂フィルムである、請求項1に記載の偏光板。
- 前記偏光子の他方の面に設けられた第2熱可塑性樹脂フィルムをさらに含む、請求項1又は2に記載の偏光板。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光板と、該偏光板の第1熱可塑性樹脂フィルム側に設けられた粘着剤層とを有する、粘着層付き偏光板。
- 前記粘着剤層は、前記偏光板を画像表示素子に貼合するためのものである、請求項4に記載の粘着剤付き偏光板。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光板を含む画像表示装置。
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