JP2020160197A - 光学積層体および該光学積層体を用いた画像表示装置 - Google Patents

光学積層体および該光学積層体を用いた画像表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】局所的に所定値以上の荷重が加えられた場合であっても亀裂が発生せず、結果として光抜けおよび輝点が抑制された画像表示装置を実現し得、かつ、高温環境下における反りが抑制された光学積層体提供すること。【解決手段】本発明の光学積層体は、偏光子および偏光子の一方の側に設けられた保護層を有する偏光板と、保護層に第1の粘着剤層を介して貼り合わせられた映り込み防止層と、映り込み防止層が直接形成された第1の基材と、第1の基材に第2の粘着剤層を介して貼り合わせられた第2の基材と、第2の基材に直接形成されたハードコート層と、を有し、保護層からハードコート層側の最外層までの合計厚みが100μm〜250nmである。【選択図】図1

Description

本発明は、光学積層体および該光学積層体を用いた画像表示装置に関する。
画像表示装置(例えば、液晶表示装置、有機EL表示装置、量子ドット表示装置)には、その画像形成方式に起因して、多くの場合、表示セルの少なくとも一方の側に偏光板が配置されている。画像表示装置の視認側に配置される偏光板には、表示画面への外光の映り込みを防止するため、その視認側に映り込み防止層を設けられることが広く知られている。特に、ノートパソコン等の表示画面に用いられる偏光板においては、キーボード等の映り込みを防止するために映り込み防止層が有用であり得る。ところで、このようなノートパソコンを異物が存在する状態で折りたたむと、当該異物に起因して局所的な荷重が加わる場合がある。偏光板の構成によっては、このような局所的な荷重により偏光板が傷つき、結果として画像表示装置に光抜けまたは輝点(いわゆるホワイトドット)が発生する場合がある。
特開2002−297041号公報 特開2005−024753号公報
本発明は上記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、局所的に所定値以上の荷重が加えられた場合であっても亀裂が発生せず、結果として光抜けおよび輝点が抑制された画像表示装置を実現し得、かつ、高温環境下における反りが抑制された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、偏光子および該偏光子の一方の側に設けられた保護層を有する偏光板と、該保護層に第1の粘着剤層を介して貼り合わせられた映り込み防止層と、該映り込み防止層が直接形成された第1の基材と、該第1の基材に第2の粘着剤層を介して貼り合わせられた第2の基材と、該第2の基材に直接形成されたハードコート層と、を有し、該保護層から該ハードコート層側の最外層までの合計厚みが100μm〜250nmである。
1つの実施形態においては、上記第1の粘着剤層および上記第2の粘着剤層の厚みは、それぞれ10μm〜30μmである。
1つの実施形態においては、上記保護層および上記第2の基材の押し込み弾性率は、それぞれ3.0GPa以上である。
1つの実施形態においては、上記偏光子の厚みは10μm以下である。
1つの実施形態においては、上記映り込み防止層は、液晶化合物の配向固化層である。
1つの実施形態においては、上記光学積層体は、上記偏光子の上記保護層と反対側に該偏光子側から順に設けられた第1の位相差層および第2の位相差層をさらに備える。該第1の位相差層と該第2の位相差層とは接着剤層を介して貼り合わせられている。1つの実施形態においては、上記接着剤層の厚みは5μm以下である。1つの実施形態においては、上記接着剤層の貯蔵弾性率は1.0×10Pa以上である。
1つの実施形態においては、上記光学積層体は、荷重3kgの突き刺し試験後に光抜けが発生しない。
本発明の別の光学積層体は、偏光子および該偏光子の一方の側に設けられた保護層を有する偏光板と、該保護層に第2の粘着剤層を介して貼り合わせられた第2の基材と、該第2の基材に直接形成されたハードコート層と、を有し、該保護層から該ハードコート層側の最外層までの合計厚みが100μm〜250nmである。1つの実施形態においては、上記光学積層体は、上記偏光子の上記保護層と反対側に該偏光子側から順に設けられた第1の位相差層および第2の位相差層をさらに備える。
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、上記の光学積層体を視認側に備え、該光学積層体の上記ハードコート層が視認側に配置されている。
本発明によれば、光学積層体において偏光子の一方の側(代表的には、視認側)の構成要素の合計厚みを所定範囲とすることにより、局所的に所定値以上の荷重が加えられた場合であっても亀裂が発生せず、結果として光抜けおよび輝点が抑制された画像表示装置を実現し得、かつ、高温環境下における反りが抑制された光学積層体を得ることができる。
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。 本発明の別の実施形態による光学積層体の概略断面図である。
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。
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。図示例の光学積層体100は、偏光子11および保護層12を有する偏光板10と、映り込み防止層40と、第1の基材50と、第2の基材20と、ハードコート層30と、をこの順に備える。映り込み防止層40は、第1の基材50に直接形成され、かつ、第1の粘着剤層61を介して保護層12に貼り合わせられている。第2の基材20は、第2の粘着剤層62を介して第1の基材50に貼り合わせられている。第2の基材20には、ハードコート層30が直接形成されている。本明細書において「直接」とは接着層(代表的には、接着剤層、粘着剤層)が介在しないことを意味する。必要に応じて、第2の基材20は、ハードコート層30側の表面に反射防止層および/または密着層(いずれも図示せず)を有していてもよい。この構成も、「ハードコート層が基材に直接形成されている」形態に包含される。反射防止層は、ハードコート層30の外側に設けられてもよい。ハードコート層側の最外層(実質的には、ハードコート層、または、存在する場合には反射防止層)の表面には、必要に応じて防汚層(図示せず)が設けられてもよい。
別の実施形態(図示せず)においては、光学積層体は、偏光板と第2の基材とハードコート層とをこの順に備える。ハードコート層は第2の基材に直接形成されている。本実施形態においては、第2の基材が、第2の粘着剤層を介して保護層に貼り合わせられている。すなわち、本発明の実施形態においては、映り込み防止層(および映り込み防止層が形成される基材)ならびに映り込み防止層を貼り合わせる第1の基材は省略されてもよい。
本発明の実施形態においては、保護層12からハードコート層30側の最外層(実質的には、ハードコート層、または、存在する場合には反射防止層または防汚層)までの合計厚み(以下、単に合計厚みと称する場合がある)は100μm〜250nmである。合計厚みがこのような範囲であれば、局所的に所定値以上の荷重が加えられた場合であっても亀裂が発生せず、結果として光抜けおよび輝点が抑制された画像表示装置を実現し得、かつ、高温環境下における反りが抑制された光学積層体を得ることができる。合計厚みは、好ましくは120μm〜250nmであり、より好ましくは150μm〜250nmであり、さらに好ましくは180μm〜250nmであり、特に好ましくは200μm〜250nmである。合計厚みが小さすぎると、亀裂抑制の効果が不十分となる場合がある。合計厚みが大きすぎると、環境の温度および/または湿度の影響を受けて収縮または膨張した場合の保持応力が大きくなり、高温および/または高湿環境下における光学積層体の反りが問題となる場合がある。なお、任意に設けられる層(例えば、密着層、反射防止層または防汚層)はいずれも厚みが非常に小さいので、これらの存在の有無は、実質的には合計厚みに影響せず、したがって本発明の効果にも実質的に影響しない。
第1の粘着剤層61および第2の粘着剤層62の厚みは、それぞれ、好ましくは10μm〜30μmであり、より好ましくは12μm〜25μmである。第1および第2の粘着剤層の厚みがそれぞれこのような範囲であれば、上記所望の合計厚みを容易に実現することができる。第1および第2の粘着剤層の少なくとも1つの厚みが小さすぎると、得られる光学積層体の耐久性が不十分となる場合がある。第1および第2の粘着剤層の厚みが大きすぎると、応力が加わった際に隣接する基材が変形し易くなり、亀裂制御の効果が不十分になる場合がある。
保護層12および第2の基材52の押し込み弾性率は、それぞれ、好ましくは3.0GPa以上であり、より好ましくは3.5GPa〜5.0GPaである。保護層および第2の基材の押し込み弾性率がそれぞれこのような範囲であれば、亀裂抑制の効果がより顕著なものとなり得る。
光学積層体には、図2に示すように位相差層が設けられてもよい。図示例の光学積層体101においては、偏光子11の保護層12と反対側に、偏光子11側から順に第1の位相差層71および第2の位相差層72が設けられる。第1の位相差層71は、代表的にはnx>ny>nzの屈折率特性を有する。第2の位相差層72は、代表的にはnz>nx>nyの屈折率特性を有する。第1の位相差層71が、偏光子の視認側と反対側の保護層を兼ねてもよい。光学積層体101においては、第1の位相差層71と第2の位相差層72とは、接着剤層80を介して貼り合わせられている。位相差層の積層に接着剤を用いることにより、亀裂抑制の効果がより顕著なものとなり得る。位相差層の積層に粘着剤を用いると、亀裂抑制の効果が不十分となる場合がある。
図示例では、偏光子11の一方の側のみに保護層12が設けられているが、目的に応じて保護層12と反対側に別の保護層が設けられてもよい。さらに、目的に応じて任意の適切な機能層が設けられてもよい。機能層の代表例としては、導電層、上記以外の位相差層が挙げられる。機能層の種類、数、組み合わせ、配置位置、特性は、目的に応じて適切に設定され得る。導電層が設けられる場合には、当該導電層は、代表的には偏光子11の保護層12と反対側に設けられる。このような位置に導電層を設けることにより、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。
本発明の実施形態による光学積層体は、好ましくは、荷重3kgの突き刺し試験後に光抜けが発生しない。突き刺し試験は、例えば、圧縮試験機に所定のニードルを装着し、当該ニードルを荷重3kgで光学積層体に突き刺すことにより行われ得る。「光抜けが発生しない」とは、突き刺し試験後の光学積層体と標準偏光板とを、光学積層体の偏光子と偏光板の偏光子とがクロスニコル状態となるように配置して目視で観察したときに光抜けが認められない状態をいう。
以下、光学積層体の構成要素について説明する。
B.偏光板
B−1.偏光子
偏光子11は、代表的には、二色性物質を含む樹脂フィルムで構成される。樹脂フィルムとしては、偏光子として用いられ得る任意の適切な樹脂フィルムを採用することができる。樹脂フィルムは、代表的には、ポリビニルアルコール系樹脂(以下、「PVA系樹脂」と称する)フィルムである。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、PVA系樹脂フィルムにヨウ素による染色処理および延伸処理(代表的には、一軸延伸)が施されたものが挙げられる。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系樹脂フィルムに、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系樹脂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系樹脂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10μm以下であり、より好ましくは8μm以下であり、さらに好ましくは7μm以下である。一方、偏光子の厚みは、好ましくは1μm以上であり、より好ましくは2μm以上であり、さらに好ましくは3μm以上である。偏光子の厚みがこのような範囲であれば、加熱時のカールを良好に抑制することができ、および、良好な加熱時の外観耐久性が得られる。さらに、偏光子の厚みがこのような範囲であれば、上記合計厚みを所定の範囲に設定しても、光学積層体(結果として、画像表示装置)の薄型化を実現し得る。
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、好ましくは43.0%〜46.0%であり、より好ましくは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.保護層
保護層12としては、任意の適切な樹脂フィルムが用いられる。樹脂フィルムの形成材料としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、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樹脂、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等のエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、これらの共重合体樹脂等が挙げられる。なお、「(メタ)アクリル系樹脂」とは、アクリル系樹脂および/またはメタクリル系樹脂をいう。
1つの実施形態においては、上記(メタ)アクリル系樹脂として、グルタルイミド構造を有する(メタ)アクリル系樹脂が用いられる。グルタルイミド構造を有する(メタ)アクリル系樹脂(以下、グルタルイミド樹脂とも称する)は、例えば、特開2006−309033号公報、特開2006−317560号公報、特開2006−328329号公報、特開2006−328334号公報、特開2006−337491号公報、特開2006−337492号公報、特開2006−337493号公報、特開2006−337569号公報、特開2007−009182号公報、特開2009−161744号公報、特開2010−284840号公報に記載されている。これらの記載は、本明細書に参考として援用される。
保護層の厚みは、代表的には10μm〜100μmであり、好ましくは20μm〜40μmである。保護層の厚みがこのような範囲であれば、上記所望の合計厚みを容易に実現することができる。保護層は、代表的には、接着層(具体的には、接着剤層、粘着剤層)を介して偏光子に積層される。接着剤層は、代表的にはPVA系接着剤や活性化エネルギー線硬化型接着剤で形成される。粘着剤層は、代表的にはアクリル系粘着剤で形成される。
保護層の押し込み弾性率は、上記のとおり、好ましくは3.0GPa以上であり、より好ましくは3.5GPa〜5.0GPaである。上記のとおり、保護層の押し込み弾性率がこのような範囲であれば、第2の基材の押し込み弾性率の効果との相乗的な効果により、亀裂抑制の効果がより顕著なものとなり得る。押し込み弾性率は、JIS Z 2255に準じて測定され得る。
C.映り込み防止層
映り込み防止層は、画像表示装置の使用者の顔、画像表示装置のキーボード、外光(例えば、蛍光灯)等の映り込みを防止するために設けられる。映り込み防止層は、代表的には液晶化合物の配向固化層である。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、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。映り込み防止層は、代表的には、第1の基材に形成された配向膜(図示せず)の表面に液晶化合物を含む組成物を塗布し、当該塗布層を固化および/または硬化させることにより形成されている。液晶化合物は、棒状液晶化合物であってもよく、ディスコティック(円盤状)液晶化合物であってもよく、それらの組み合わせであってもよい。
映り込み防止層の厚みは、好ましくは1μm〜5μmであり、より好ましくは1μm〜3μmである。
映り込み防止層の構成材料、光学特性、形成方法等の詳細は、例えば特開2018−155998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1および第2の基材
第1の基材50は、映り込み防止層40を形成するために用いられる。第2の基材20は、ハードコート層30(または必要に応じて反射防止層)を形成するために用いられる。
第2の基材の押し込み弾性率は、上記のとおり、好ましくは3.0GPa以上であり、より好ましくは3.5GPa〜5.0GPaである。上記のとおり、第2の基材の押し込み弾性率がこのような範囲であれば、保護層の押し込み弾性率の効果との相乗的な効果により、亀裂抑制の効果がより顕著なものとなり得る。なお、第1の基材の押し込み弾性率も、第2の基材の押し込み弾性率と同様であり得る。
第1および第2の基材は、それぞれ、上記所望の押し込み弾性率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。樹脂フィルムの形成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル系樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂、アクリル系樹脂が挙げられる。
第1および第2の基材の厚みは、それぞれ、目的に応じて適切に設定され得る。第1および第2の基材の厚みは、代表的には20μm〜200μmであり、好ましくは25μm〜100μmである。第1および第2の基材の厚みがこのような範囲であれば、上記所望の合計厚みを容易に実現することができる。
E.第1および第2の粘着剤層
第1の粘着剤層61および第2の粘着剤層62をまとめて粘着剤層として説明する。粘着剤層の厚みは、上記のとおり、好ましくは10μm〜30μmであり、より好ましくは12μm〜25μmである。上記のとおり、粘着剤層の厚みがこのような範囲であれば、上記所望の合計厚みを容易に実現することができる。
粘着剤層は、任意の適切な粘着剤で構成され得る。粘着剤層を構成する粘着剤の代表例としては、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ゴム系粘着剤が挙げられる。好ましくは、アクリル系粘着剤である。優れた透明性を有し、かつ、モノマー単位の配合比を変更することにより機械的特性(例えば、貯蔵弾性率)の調整が容易だからである。アクリル系粘着剤(アクリル系粘着剤組成物)は、代表的には、(メタ)アクリル系ポリマーを主成分として含む。(メタ)アクリル系ポリマーは、粘着剤組成物の固形分中、例えば50重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは90重量%以上の割合で粘着剤組成物に含有され得る。(メタ)アクリル系ポリマーは、モノマー単位としてアルキル(メタ)アクリレートを主成分として含有する。なお、(メタ)アクリレートはアクリレートおよび/またはメタクリレートをいう。アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基としては、例えば、1個〜18個の炭素原子を有する直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。当該アルキル基の平均炭素数は、好ましくは3個〜9個である。(メタ)アクリル系ポリマーを構成するモノマーとしては、アルキル(メタ)アクリレート以外に、カルボキシル基含有モノマー、ヒドロキシル基含有モノマー、アミド基含有モノマー、芳香環含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。アクリル系粘着剤組成物は、好ましくは、シランカップリング剤および/または架橋剤を含有し得る。シランカップリング剤としては、例えばエポキシ基含有シランカップリング剤が挙げられる。架橋剤としては、例えば、イソシアネート系架橋剤、過酸化物系架橋剤が挙げられる。アクリル系粘着剤組成物の詳細は、例えば特開2016−190996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。
粘着剤層の25℃における貯蔵弾性率は、好ましくは0.05MPa〜0.25MPaであり、より好ましくは0.10MPa〜0.22MPaであり、より好ましくは0.13MPa〜0.20MPaである。
F.ハードコート層
ハードコート層30は、好ましくは、十分な表面硬度、優れた機械的強度、および優れた光透過性を有する。ハードコート層は、このような所望の特性を有する限り、任意の適切な樹脂から形成され得る。樹脂の具体例としては、熱硬化型樹脂、熱可塑型樹脂、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂、二液混合型樹脂が挙げられる。紫外線硬化型樹脂が好ましい。簡便な操作および高効率でハードコート層を形成することができるからである。
紫外線硬化型樹脂の具体例としては、ポリエステル系、アクリル系、ウレタン系、アミド系、シリコーン系、エポキシ系の紫外線硬化型樹脂が挙げられる。紫外線硬化型樹脂には、紫外線硬化型のモノマー、オリゴマー、ポリマーが含まれる。好ましい紫外線硬化型樹脂としては、紫外線重合性の官能基を好ましくは2個以上、より好ましくは3〜6個有するアクリル系のモノマー成分またはオリゴマー成分を含む樹脂組成物が挙げられる。代表的には、紫外線硬化型樹脂には、光重合開始剤が配合されている。
ハードコート層は、任意の適切な方法により形成され得る。例えば、ハードコート層は、第2の基材上にハードコート層形成用樹脂組成物を塗工し、乾燥させ、乾燥した塗工膜に紫外線を照射して硬化させることにより形成され得る。
ハードコート層の厚みは、例えば0.5μm〜20μm、好ましくは1μm〜15μmである。ハードコート層の厚みがこのような範囲であれば、上記所望の合計厚みを容易に実現することができる。
G.第1の位相差層
第1の位相差層71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する位相差フィルムで構成され得る。
第1の位相差層の面内位相差Re(550)は、好ましくは80nm〜150nmであり、より好ましくは90nm〜140nmであり、さらに好ましくは100nm〜130nmである。本明細書において「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。ここで、「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)の屈折率である。
第1の位相差層の厚みは、好ましくは10μm〜60μmであり、より好ましくは30μm〜50μmである。
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Nz係数は、好ましくは1.1〜3.0であり、より好ましくは1.3〜2.7である。Nz係数は、Nz=Rth(λ)/Re(λ)によって求められる。Rth(λ)は厚み方向の位相差であり、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(550)は、Rth=(nx−nz)×dによって求められる。「nz」は厚み方向の屈折率である。
第1の位相差層は、好ましくは、その遅相軸が偏光子の吸収軸と実質的に平行となるよう配置され得る。本明細書において「実質的に平行」および「略平行」という表現は、2つの方向のなす角度が0°±7°である場合を包含し、好ましくは0°±5°であり、さらに好ましくは0°±3°である。「実質的に直交」および「略直交」という表現は、2つの方向のなす角度が90°±7°である場合を包含し、好ましくは90°±5°であり、さらに好ましくは90°±3°である。さらに、本明細書において単に「直交」または「平行」というときは、実質的に直交または実質的に平行な状態を含み得るものとする。また、本明細書において角度に言及するときは、基準方向に対して時計回りおよび反時計回りの両方を包含する。
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。したがって、このような光弾性係数の絶対値を有する樹脂を用いて第1の位相差層を形成することにより、光学積層体を画像表示装置に適用した場合に熱ムラが良好に防止され得る。
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。フラットな波長分散特性を示すことが好ましい。具体的には、第1の位相差層の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有するλ/2板(第1の位相差層)とλ/4板(第2の位相差層)とを所定の軸角度で配置することにより、理想的な逆波長分散特性に近い特性を得ることが可能であり、結果として、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、上記のような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。中でも、環状オレフィン系樹脂が好適に用いられ得る。第1の位相差層は、例えば、上記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および樹脂フィルムの延伸方法(位相差フィルムの形成方法)の詳細については、例えば、特開2015−210459号公報、特開2016−105166号公報に記載されている。この公報の記載は、本明細書に参考として援用される。
H.第2の位相差層
第2の位相差層72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する位相差フィルムで構成され得る。
第2の位相差層の面内位相差Re(550)は、好ましくは10nm〜60nmであり、より好ましくは20nm〜50nmであり、さらに好ましくは30nm〜40nmである。
第2の位相差層の厚みは、好ましくは10μm〜50μmであり、最も好ましくは20μm〜40μmである。
第2の位相差層は、好ましくは屈折率特性がnz>nx>nyの関係を示す。第2の位相差層のNz係数は、好ましくは−10〜−0.1であり、より好ましくは−5〜−1である。
第2の位相差層は、好ましくは、その遅相軸が偏光子の吸収軸と実質的に直交するようにして配置され得る。
第2の位相差層は、上記のような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。そのような樹脂は、代表的には、負の固有複屈折を有するポリマーであり得る。負の固有複屈折を有するポリマーとは、ポリマーを延伸等により配向させた場合に、その配向方向の屈折率が相対的に小さくなるものを指す。負の固有複屈折を有するポリマーとしては、例えば、芳香族やカルボニル基などの分極異方性の大きい化学結合や官能基がポリマーの側鎖に導入されているものが挙げられる。具体例としては、変性ポリオレフィン系樹脂(例えば、変性ポリエチレン系樹脂)、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂、フマル酸エステル系樹脂等が挙げられる。第2の位相差層は、例えば、上記樹脂から形成されたフィルムを適切に延伸することにより得られ得る。
I.接着剤層
接着剤層80は、上記のとおり、第1の位相差層71と第2の位相差層72との積層に用いられる。位相差層の積層に接着剤を用いることにより、亀裂抑制の効果がより顕著なものとなり得る。接着剤の代表例としては、水系接着剤、溶剤型接着剤、エマルション系接着剤、無溶剤型接着剤、活性エネルギー線硬化型接着剤(例えば、紫外線硬化型接着剤、電子線硬化型接着剤)、熱硬化型接着剤が挙げられる。好ましくは、活性エネルギー線硬化型接着剤である。化学的安定(例えば、耐溶剤性、耐薬品性)が得られやすいという利点を有するからである。
活性エネルギー線硬化型接着剤としては、ラジカル硬化型、カチオン硬化型、アニオン硬化型など必要に応じて選択することができ、例えば、ラジカル硬化型とカチオン硬化型のハイブリッドなど、適宜組み合わせて使用することも可能である。活性エネルギー線硬化型接着剤としては、二重結合含有のモノマーおよび/またはオリゴマーや架橋剤等の種類、組み合わせ、および配合割合を調整することにより、所望の特性(例えば、硬化後の貯蔵弾性率)を有する活性エネルギー線硬化型接着剤を得ることができる。活性エネルギー線硬化型接着剤の具体例としては、(メタ)アクリレート系接着剤が挙げられる。なお、(メタ)アクリレートとは、アクリレートおよび/またはメタクリレートを意味する。(メタ)アクリレート系接着剤における硬化性成分としては、例えば、(メタ)アクリロイル基を有する化合物、ビニル基を有する化合物が挙げられる。また、カチオン重合硬化型接着剤としてエポキシ基やオキセタニル基を有する化合物も使用することができる。エポキシ基を有する化合物は、分子内に少なくとも2個のエポキシ基を有するものであれば特に限定されず、一般に知られている各種の硬化性エポキシ化合物を用いることができる。
接着剤層の厚みは、代表的には0.01μm〜7μmであり、好ましくは0.01μm〜5μmである。本発明の実施形態によれば、光学積層体の偏光子の一方の側(代表的には、視認側)においては、上記のとおり合計厚みを所定値以上とすることが好ましいところ、反対側においては、厚みが確保できる粘着剤層ではなく、このような小さい厚みを有する接着剤層を採用することが好ましい。これは、業界の技術常識から予測される結果とは反対の結果であり、予期せぬ優れた効果である。
接着剤層の貯蔵弾性率は、70℃以下の領域で好ましくは1.0×10Pa以上であり、より好ましくは1.0×10Pa以上である。接着剤層の貯蔵弾性率の上限は、例えば1.0×1010Paである。接着剤層の貯蔵弾性率がこのような範囲であれば、上記のような予期せぬ優れた効果を実現することができる。
J.画像表示装置
本発明の実施形態による光学積層体は、画像表示装置に適用され得る。したがって、本発明の実施形態は、このような画像表示装置も包含する。画像表示装置は、代表的には、上記の光学積層体を視認側に備える。光学積層体は、代表的には、ハードコート層が視認側となるようにして配置されている。画像表示装置の代表例としては、液晶表示装置、有機エレクトロルミネセンス(EL)表示装置、量子ドット表示装置が挙げられる。本発明の実施形態による光学積層体は、局所的に所定値以上の荷重が加えられた場合であっても亀裂が抑制されている。その結果、このような光学積層体を含む本発明の実施形態による画像表示装置は、光抜けおよび輝点が抑制されている。すなわち、本発明の実施形態によれば、いわゆるホワイトドットという現象を防止することができる。したがって、画像表示装置がノートパソコンであれば、本発明の効果が顕著なものとなり得る。さらに、本発明の実施形態によれば、反りが抑制された画像表示装置を実現することができる。
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。なお、各特性の測定方法は以下の通りである。
(1)突き刺し試験
実施例および比較例で得られた光学積層体について、ニードルを装着した圧縮試験機(カトーテック社製、製品名「NDG5」、ニードル貫通力測定仕様)に載置し、室温(23℃±3℃)環境下、荷重3kgで突き刺した。突き刺し試験後の光学積層体と標準偏光板とを、光学積層体の偏光子と偏光板の偏光子とがクロスニコル状態となるように配置したときの光抜けを目視で観察し、以下の基準で評価した。
◎:光抜けは認められない
○:光抜けがわずかに認められるが実用上問題ない
△:光抜けが実用上影響を与え得る程度に認められる
×:光抜けが実用上許容不可能なほど顕著である
(2)耐久性
実施例および比較例で得られた光学積層体をガラス板に貼り合わせ、試験サンプルとした。この試験サンプルを環境試験機(85℃と65℃/90%RHとの2条件)に所定時間投入した後、バックライトの上に別の偏光板とクロスニコル状態になるように配置したときの外観を光学顕微鏡で観察し、以下の基準で評価した。外観としては、コーナーの光抜け具合、ならびに、端部の発泡および剥がれを観察した。
◎:外観不良は認められない
○:外観不良がわずかに認められるが実用上問題ない
△:外観不良が実用上影響を与え得る程度に認められる
×:外観不良が実用上許容不可能なほど顕著である
(3)反り
実施例および比較例で得られた光学積層体の四隅の焦点距離を平面二軸測定器(株式会社ミツトヨ製、製品名:Quick Vision Apex)を用いて測定した。次いで、積層体を信頼性試験条件(85℃)に24時間置き、同様に光学積層体の四隅の焦点距離を測定した。各隅の信頼性試験投入前後の焦点距離の差を算出し、四隅の平均値を各偏光板セットの反り量とした。得られた反り量から以下の基準で反りを評価した。
◎:0mm以上0.5mm以下
〇:0.5mmを超えて1.0mm以下
△:1.0mmを超えて2.0mm以下
×:2.0mmを超える
[実施例1]
1.偏光板(偏光子積層体)の作製
樹脂基材として、長尺状で、吸水率0.75%、Tg75℃の非晶質のイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート(IPA共重合PET)フィルム(厚み:100μm)を用いた。基材の片面に、コロナ処理を施し、このコロナ処理面に、ポリビニルアルコール(重合度4200、ケン化度99.2モル%)およびアセトアセチル変性PVA(重合度1200、アセトアセチル変性度4.6%、ケン化度99.0モル%以上、日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ200」)を9:1の比で含む水溶液を25℃で塗布および乾燥して、厚み11μmのPVA系樹脂層を形成し、積層体を作製した。
得られた積層体を、120℃のオーブン内で周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に2.0倍に自由端一軸延伸した(空中補助延伸)。
次いで、積層体を、液温30℃の不溶化浴(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(不溶化処理)。
次いで、液温30℃の染色浴に、偏光板が所定の透過率となるようにヨウ素濃度、浸漬時間を調整しながら浸漬させた。本実施例では、水100重量部に対して、ヨウ素を0.2重量部配合し、ヨウ化カリウムを1.5重量部配合して得られたヨウ素水溶液に60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、液温30℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合し、ホウ酸を3重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(架橋処理)。
その後、積層体を、液温70℃のホウ酸水溶液(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合し、ヨウ化カリウムを5重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させながら、周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に総延伸倍率が5.5倍となるように一軸延伸を行った(水中延伸)。
その後、積層体を液温30℃の洗浄浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを4重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた(洗浄処理)。
続いて、積層体のPVA系樹脂層(偏光子)表面に、第1の位相差層として環状オレフィン系フィルム(屈折率特性:nx>ny>nz、面内位相差:116nm)、および、第2の位相差層として変性ポリエチレンフィルム(屈折率特性:nz>nx>ny、面内位相差:35nm)を順次貼り合わせた。貼り合わせには紫外線硬化型接着剤(厚み1μm)を用いた。なお、第1の位相差層の遅相軸が偏光子の吸収軸に対して0°、第2の位相差層の遅相軸が偏光子の吸収軸に対して90°の角度をなすようにして貼り合わせた。その後、樹脂基材をPVA系樹脂層から剥離した。続いて,積層体のPVA系樹脂層表面(樹脂基材剥離面)に、PVA系樹脂水溶液(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー(登録商標)Z−200」、樹脂濃度:3重量%)を塗布して、保護層を構成するアクリル系樹脂フィルム(厚み:40μm、押し込み弾性率:4.4GPa)を貼り合わせ、これを60℃に維持したオーブンで5分間加熱した。このようにして、偏光子積層体(保護層/偏光子/第1の位相差層/接着剤層/第2の位相差層の構成を有する偏光板)を得た。なお、偏光子の厚みは5μm、単体透過率は42.3%であった。
2.光学積層体の作製
第1の基材としての富士フイルム社製のTACフィルム(製品名:TG40UL、厚み:40μm)の片面に、特開2014−214177号公報の<実施例1>に記載の方法に準じて配向膜および液晶化合物の配向固化層(映り込み防止層、配向膜との合計厚み:2μm)を形成し、映り込み防止積層体を作製した。なお、映り込み防止層は、面内位相差Re(550)が270nmであり、その遅相軸が偏光子の吸収軸に対して45°の角度をなすように形成した。一方、第2の基材としての富士フイルム社製のTACフィルム(製品名:TD80UL、厚み:80μm)の片面にハードコート層および反射防止層を常法により順次形成し、ハードコート積層体を作製した。ハードコート層および反射防止層の合計厚みは4μmであった。上記で得られた偏光板の保護層(厚み:40μm)に、第1の粘着剤層としてのアクリル系粘着剤(厚み:23μm)を介して、映り込み防止積層体の映り込み防止層を貼り合わせた。次いで、第1の基材の映り込み防止層と反対側に、第2の粘着剤層としてのアクリル系粘着剤(厚み:23μm)を介して、ハードコート積層体の第2の基材を貼り合わせた。このようにして、反射防止層/ハードコート層/第2の基材/第2の粘着剤層/第1の基材/映り込み防止層/第1の粘着剤層/保護層/偏光子/第1の位相差層/接着剤層/第2の位相差層の構成を有する光学積層体を得た。光学積層体において保護層からハードコート側の最外層(反射防止層)までの合計厚みは212μmであった。得られた光学積層体を上記の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例2]
保護層として厚み20μmのアクリル系樹脂フィルム(押し込み弾性率:4.4GPa)を用いたこと、ならびに、第1および第2の粘着剤層の厚みをそれぞれ12μmとしたこと以外は実施例1と同様にして光学積層体を作製した。光学積層体において保護層からハードコート側の最外層(反射防止層)までの合計厚みは170μmであった。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例3]
映り込み防止層、第1の基材および第1の粘着剤層を含まないこと以外は実施例1と同様にして、反射防止層/ハードコート層/第2の基材/第2の粘着剤層/保護層/偏光子/第1の位相差層/接着剤層/第2の位相差層の構成を有する光学積層体を得た。光学積層体において保護層からハードコート側の最外層(反射防止層)までの合計厚みは147μmであった。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例4]
第2の基材の厚みを40μmとしたこと以外は実施例3と同様にして光学積層体を作製した。光学積層体において保護層からハードコート側の最外層(反射防止層)までの合計厚みは107μmであった。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例5]
第1および第2の粘着剤層の厚みをそれぞれ5μmとしたこと以外は実施例1と同様にして光学積層体を作製した。光学積層体において保護層からハードコート側の最外層(反射防止層)までの合計厚みは176μmであった。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例6]
実施例1と同様にして樹脂基材/PVA系樹脂層(偏光子)の構成を有する積層体を作製した。積層体のPVA系樹脂層(偏光子)表面に、PVA系樹脂水溶液(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー(登録商標)Z−200」、樹脂濃度:3重量%)を塗布して、別の保護層を構成するアクリル系樹脂フィルム(厚み:25μm)を貼り合わせ、これを60℃に維持したオーブンで5分間加熱した。その後、樹脂基材をPVA系樹脂層から剥離した。続いて,積層体のPVA系樹脂層表面(樹脂基材剥離面)に、PVA系樹脂水溶液(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー(登録商標)Z−200」、樹脂濃度:3重量%)を塗布して、保護層を構成するアクリル系樹脂フィルム(厚み:40μm、押し込み弾性率:4.4GPa)を貼り合わせ、これを60℃に維持したオーブンで5分間加熱した。このようにして、偏光子積層体(保護層/偏光子/別の保護層の構成を有する偏光板)を得た。この偏光子積層体を用いたこと以外は実施例1と同様にして光学積層体を作製した。光学積層体において保護層からハードコート側の最外層(反射防止層)までの合計厚みは212μmであった。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[比較例1]
保護層として厚み20μmのアクリル系樹脂フィルム(押し込み弾性率:4.4GPa)を用いたこと、ならびに、第2の基材の厚みを40μmとしたこと以外は実施例3と同様にして光学積層体を作製した。光学積層体において保護層からハードコート側の最外層(反射防止層)までの合計厚みは87μmであった。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[比較例2]
第1および第2の粘着剤層の厚みをそれぞれ50μmとしたこと以外は実施例1と同様にして光学積層体を作製した。光学積層体において保護層からハードコート側の最外層(反射防止層)までの合計厚みは266μmであった。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[参考例1]
第1の位相差層と第2の位相差層とをアクリル系粘着剤(厚み23μm)で貼り合わせたこと以外は実施例1と同様にして光学積層体を作製した。光学積層体において保護層からハードコート側の最外層(反射防止層)までの合計厚みは212μmであった。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
Figure 2020160197
表1から明らかなように、本発明の実施例の光学積層体は、突き刺し試験および反りのバランスに優れた結果が得られている。すなわち、本発明の実施例の光学積層体は、局所的に所定値以上の荷重が加えられた場合であっても亀裂が抑制されており、いわゆるホワイトドットという現象を防止し得ることがわかる。また、比較例2から明らかなとおり、保護層からハードコート側の最外層までの合計厚みを所定値以下とすることにより、高温環境下における光学積層体の反りを抑制できることがわかる。さらに、実施例1〜4と実施例5とを比較すると明らかなように、第1および第2の粘着剤層を所定値以上の厚みとすることにより、耐久性を顕著に改善できることがわかる。加えて、参考例1から明らかなように、偏光子の視認側と反対側に2つの位相差層を設ける場合には、これらの位相差層の貼り合わせには接着剤が好ましいことがわかる。
本発明の光学積層体は、液晶表示装置、有機EL表示装置、量子ドット表示装置のような画像表示装置に好適に用いられる。
10 偏光板
11 偏光子
12 保護層
20 第2の基材
30 ハードコート層
40 映り込み防止層
50 第1の基材
61 第1の粘着剤層
62 第2の粘着剤層
71 第1の位相差層
72 第2の位相差層
80 接着剤層
100 光学積層体

Claims (12)

  1. 偏光子および該偏光子の一方の側に設けられた保護層を有する偏光板と、該保護層に第1の粘着剤層を介して貼り合わせられた映り込み防止層と、該映り込み防止層が直接形成された第1の基材と、該第1の基材に第2の粘着剤層を介して貼り合わせられた第2の基材と、該第2の基材に直接形成されたハードコート層と、を有し、
    該保護層から該ハードコート層側の最外層までの合計厚みが100μm〜250nmである、
    光学積層体。
  2. 前記第1の粘着剤層および前記第2の粘着剤層の厚みが、それぞれ10μm〜30μmである、請求項1に記載の光学積層体。
  3. 前記保護層および前記第2の基材の押し込み弾性率が、それぞれ3.0GPa以上である、請求項1または2に記載の光学積層体。
  4. 前記偏光子の厚みが10μm以下である、請求項1から3のいずれかに記載の光学積層体。
  5. 前記映り込み防止層が、液晶化合物の配向固化層である、請求項1から4のいずれかに記載の光学積層体。
  6. 前記偏光子の前記保護層と反対側に該偏光子側から順に設けられた第1の位相差層および第2の位相差層をさらに備え、該第1の位相差層と該第2の位相差層とが接着剤層を介して貼り合わせられている、請求項1から5のいずれかに記載の光学積層体。
  7. 前記接着剤層の厚みが5μm以下である、請求項6に記載の光学積層体。
  8. 前記接着剤層の貯蔵弾性率が1.0×10Pa以上である、請求項6または7に記載の光学積層体。
  9. 荷重3kgの突き刺し試験後に光抜けが発生しない、請求項1から8のいずれかに記載の光学積層体。
  10. 偏光子および該偏光子の一方の側に設けられた保護層を有する偏光板と、該保護層に第2の粘着剤層を介して貼り合わせられた第2の基材と、該第2の基材に直接形成されたハードコート層と、を有し、
    該保護層から該ハードコート層側の最外層までの合計厚みが100μm〜250nmである、
    光学積層体。
  11. 前記偏光子の前記保護層と反対側に該偏光子側から順に設けられた第1の位相差層および第2の位相差層をさらに備え、該第1の位相差層と該第2の位相差層とが接着剤層を介して貼り合わせられている、請求項10に記載の光学積層体。
  12. 請求項1から11のいずれかに記載の光学積層体を視認側に備え、該光学積層体の前記ハードコート層が視認側に配置されている、画像表示装置。
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