JP2022023892A - 位相差フィルム、光学補償層付偏光板、画像表示装置、およびタッチパネル付き画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1つの実施形態においては、上記位相差フィルムはポリカーボネート樹脂を含む。
本発明の別の局面によれば、光学補償層付偏光板が提供される。この光学補償層付偏光板は、上記位相差フィルムにより構成される光学補償層と、偏光子とを有し、上記光学補償層の遅相軸と上記偏光子の吸収軸とのなす角度が35°~55°である。
1つの実施形態においては、上記光学補償層付偏光板は上記偏光子とは反対側に導電層を有する。
本発明のさらに別の局面によれば、画像表示装置が提供される。この画像表示装置は、上記光学補償層付偏光板を有する。
本発明のさらに別の局面によれば、タッチパネル付き画像表示装置が提供される。このタッチパネル付き画像表示装置は、上記光学補償層付偏光板を有し、上記導電層がタッチパネルセンサーとして機能する。
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=(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=(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。
本発明の位相差フィルムは、面内位相差が、100nm≦Re(550)≦160nm、Re(450)/Re(550)≦1、および、Re(650)/Re(550)≧1を満たし、Nz係数が、0.4<Nz(550)<0.6、0≦|Nz(450)-Nz(550)|≦0.1、および、0≦|Nz(650)-Nz(550)|≦0.1を満たす。すなわち、上記位相差フィルムは、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、かつ、Nz係数の波長依存性が小さく、広い波長域の測定光に対して屈折率特性がnx>nz>nyの関係を示す。これにより、上記位相差フィルムは、光学補償層付偏光板に用いた場合に斜め方向の色相がニュートラルである光学補償層付偏光板を実現し得る。さらに、上記位相差フィルムは、光弾性係数が14×10-12Pa-1以下である。これにより、応力による位相差値の変化率が小さく、例えば、高温環境下における信頼性が高い。代表的には、位相差フィルムは、単層構造を有し、1枚のフィルムで構成されている。1つの実施形態においては、位相差フィルムは、ポリカーボネート樹脂を含む。位相差フィルムは、枚葉状であってもよいし、長尺状であってもよい。
上記位相差フィルムは、上記特性を実現し得る任意の適切な樹脂で形成される。上記位相差フィルムは、例えば、上記樹脂を任意の適切な溶媒に溶解または分散した塗布液を収縮性フィルムに塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を収縮させることにより形成され得る。代表的には、塗膜の収縮は、収縮性フィルムと塗膜との積層体を加熱して収縮性フィルムを収縮させ、このような収縮性フィルムの収縮により塗膜を収縮させる。塗膜の収縮率は、好ましくは0.50~0.99であり、より好ましくは0.60~0.98であり、さらに好ましくは、0.70~0.95である。加熱温度は、好ましくは130℃~170℃であり、より好ましくは150℃~160℃である。1つの実施形態においては、塗膜を収縮させる際に、当該収縮方向と直交する方向に積層体を延伸してもよい。この場合、積層体の延伸倍率は、好ましくは1.01倍~3.0倍であり、より好ましくは1.05倍~2.0倍であり、さらに好ましくは1.10倍~1.50倍である。延伸に用いる延伸機としては、ロール延伸機、テンター延伸機、および二軸延伸機等の任意の適切な延伸機が採用され得る。以上のようにして、収縮性フィルム上に、複屈折層を形成することができる。得られた複屈折層を収縮性フィルムから剥離し、本発明の位相差フィルムとして用いてもよいし、複屈折層を収縮性フィルムから剥離することなく複屈折層(位相差フィルム)と収縮性フィルムとの積層体をそのまま用いてもよい。
図1は、本発明の1つの実施形態による光学補償層付偏光板の概略断面図である。本実施形態の光学補償層付偏光板100は、偏光子10と光学補償層30とを備える。光学補償層30は、上記A項に記載の位相差フィルムからなる。1つの実施形態においては、光学補償層の遅相軸と偏光子の吸収軸とのなす角度が35°~55°である。実用的には、図示例のように、偏光子10の光学補償層30と反対側に保護層20が設けられ得る。また、光学補償層付偏光板は、偏光子10と光学補償層30との間に別の保護層(内側保護層とも称する)を備えてもよい。図示例においては、内側保護層は省略されている。この場合、光学補償層30が内側保護層としても機能し得る。このような構成であれば、光学補償層付偏光板のさらなる薄型化が実現され得る。さらに、必要に応じて、光学補償層30の偏光子10と反対側(すなわち、光学補償層30の外側)に導電層および基材をこの順に設けてもよい(いずれも図示せず)。基材は、導電層に密着積層されている。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。導電層および基材は、代表的には、基材と導電層との積層体として光学補償層付偏光板100に導入され得る。導電層および基材をさらに設けることにより、光学補償層付偏光板100は、インナータッチパネル付き画像表示装置に好適に用いられ得る。
偏光子10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、二層以上の積層体を用いて作製されてもよい。
保護層20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。
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。結果として、電極が形成され得る。電極は、タッチパネルへの接触を感知するタッチセンサー電極として機能し得る。パターンの形状はタッチパネル(例えば、静電容量方式タッチパネル)として良好に動作するパターンが好ましい。具体例としては、特表2011-511357号公報、特開2010-164938号公報、特開2008-310550号公報、特表2003-511799号公報、特表2010-541109号公報に記載のパターンが挙げられる。
本発明の光学補償層付偏光板を構成する各層の積層には、任意の適切な粘着剤層または接着剤層が用いられる。粘着剤層は、代表的にはアクリル系粘着剤で形成される。接着剤層は、代表的にはポリビニルアルコール系接着剤で形成される。
本発明の画像表示装置は、表示セルと、該表示セルの視認側に上記C項に記載の光学補償層付偏光板と、を備える。光学補償層付偏光板は、光学補償層が表示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。導電層を有する光学補償層付偏光板を備える画像表示装置は、導電層がタッチパネルセンサーとして機能することにより、表示セル(例えば、液晶セル、有機ELセル)と偏光子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付き画像表示装置を構成し得る。
(1)厚み
ダイヤルゲージ(PEACOCK社製、製品名「DG-205 type pds-2」)を用いて測定した。
(2)位相差
各位相差フィルムから50mm×50mmのサンプルを切り出して測定サンプルとし、Axometrics社製のAxoscanを用いて測定した。測定波長は450nm、550nm、650nm、測定温度は23℃であった。
また、アタゴ社製のアッベ屈折率計を用いて平均屈折率を測定し、得られた位相差値から屈折率nx、ny、nz、およびNz係数を算出した。
1.ポリカーボネート樹脂の作製
撹拌翼および100℃に制御された還流冷却器を具備した縦型反応器2器からなるバッチ重合装置を用いて重合を行った。ビス[9-(2-フェノキシカルボニルエチル)フルオレン-9-イル]メタン(化合物3)29.60質量部(0.046mol)、ISB 29.21質量部(0.200mol)、SPG 42.28質量部(0.139mol)、DPC 63.77質量部(0.298mol)、酢酸カルシウム1水和物1.19×10-2質量部(6.78×10-5mol)を仕込んだ。反応器内を減圧窒素置換した後、熱媒で加温を行い、内温が100℃になった時点で撹拌を開始した。昇温開始40分後に内温を220℃に到達させ、この温度を保持するように制御すると同時に減圧を開始し、220℃に到達してから90分で13.3kPaにした。重合反応とともに副生するフェノール蒸気を100℃の還流冷却器に導き、フェノール蒸気中に若干量含まれるモノマー成分を反応器に戻し、凝縮しないフェノール蒸気は45℃の凝縮器に導いて回収した。第1反応器に窒素を導入して一旦大気圧まで復圧させた後、第1反応器内のオリゴマー化された反応液を第2反応器に移した。次いで、第2反応器内の昇温および減圧を開始して、50分で内温240℃、圧力0.2kPaにした。その後、所定の攪拌動力となるまで重合を進行させた。所定動力に到達した時点で反応器に窒素を導入して復圧し、生成したポリエステルカーボネートを水中に押し出し、ストランドをカッティングしてペレットを得た。
得られたポリカーボネート樹脂のガラス転移温度は130℃であった。
2.位相差フィルムの作製
得られたポリカーボネート樹脂を塩化メチレンに溶解させ、25重量%の樹脂溶液を得た。収縮性フィルム(PPの二軸延伸フィルム、400mm×300mm、厚み60μm)上に、上記樹脂溶液を、乾燥後の厚みが60μmとなるようにコーターにより塗工し、30℃で5分間、80℃で5分間乾燥することにより、収縮性フィルムと塗膜との積層体を作製した。
得られた積層体を、長さ150mm、幅120mmに切り出し、ラボストレッチャーKARO IV(Bruckner社製)を用いて、温度134℃で幅方向に収縮率0.78倍で収縮し、長手方向に延伸倍率1.3倍で延伸することにより、位相差フィルム(厚み:60μm)を得た。
得られた位相差フィルムのRe(450)は116nm、Re(550)は136nm、Re(650)は144nmであり、Nz(450)は0.54、Nz(550)は0.59、Nz(650)は0.62であった。
3.導電層の作製
上記位相差フィルム表面に、インジウム-スズ複合酸化物からなる透明導電層(厚み20nm)をスパッタリングにより形成し、位相差フィルム/導電層の積層体を作製した。具体的な手順は以下のとおりである:ArおよびO2(流量比はAr:O2=99.9:0.1)を導入した真空雰囲気下(0.40Pa)で、10重量%の酸化スズと90重量%の酸化インジウムとの焼結体をターゲットとして用いて、フィルム温度を130℃とし、水平磁場を100mTとするRF重畳DCマグネトロンスパッタリング法(放電電圧150V、RF周波数13.56MHz、DC電力に対するRF電力の比(RF電力/DC電力)は0.8)を用いた。得られた透明導電層を150℃温風オーブンにて加熱して結晶転化処理を行った。
4.偏光子の作製
厚み30μmのポリビニルアルコール(PVA)系樹脂フィルム(クラレ製、製品名「PE3000」)の長尺ロールを、ロール延伸機により長手方向に5.9倍になるように長手方向に一軸延伸しながら同時に膨潤、染色、架橋、洗浄処理を施し、最後に乾燥処理を施すことにより厚み12μmの偏光子を作製した。
具体的には、膨潤処理は20℃の純水で処理しながら2.2倍に延伸した。次いで、染色処理は得られる偏光子の単体透過率が45.0%になるようにヨウ素濃度が調整されたヨウ素とヨウ化カリウムの重量比が1:7である30℃の水溶液中において処理しながら1.4倍に延伸した。更に、架橋処理は、2段階の架橋処理を採用し、1段階目の架橋処理は40℃のホウ酸とヨウ化カリウムを溶解した水溶液において処理しながら1.2倍に延伸した。1段階目の架橋処理の水溶液のホウ酸含有量は5.0重量%で、ヨウ化カリウム含有量は3.0重量%とした。2段階目の架橋処理は65℃のホウ酸とヨウ化カリウムを溶解した水溶液において処理しながら1.6倍に延伸した。2段階目の架橋処理の水溶液のホウ酸含有量は4.3重量%で、ヨウ化カリウム含有量は5.0重量%とした。また、洗浄処理は、20℃のヨウ化カリウム水溶液で処理した。洗浄処理の水溶液のヨウ化カリウム含有量は2.6重量%とした。最後に、乾燥処理は70℃で5分間乾燥させて偏光子を得た。
5.光学補償層付偏光板の作製
上記偏光子の片側に、ポリビニルアルコール系接着剤を介してトリアセチルセルロースフィルム(厚み40μm、コニカミノルタ社製、商品名「KC4UYW」)を貼り合わせた。偏光子のもう片側に、ポリビニルアルコール系接着剤を介して上記位相差フィルムを貼り合わせた。ここで、位相差フィルムの遅相軸が偏光子の吸収軸に対して反時計回りに45°となるように貼り合わせた。
このようにして、保護層/偏光子/位相差フィルム(光学補償層)/導電層の積層構造を有する光学補償層付偏光板を得た。
6.画像表示装置代替品の作製
有機EL表示装置の代替品を以下のようにして作製した。ガラス板に、アルミ蒸着フィルム(東レフィルム加工社製、商品名「DMS蒸着X-42」、厚み50μm)を粘着剤で貼り合せ、有機EL表示装置の代替品とした。得られた光学補償層付偏光板の導電層側にアクリル系粘着剤で粘着剤層を形成し、寸法50mm×50mmに切り出し、有機EL表示装置代替品に実装した。
位相差フィルムの作製工程において、幅方向の収縮率を0.75倍とし、長手方向の延伸倍率を1.35倍としたこと以外は実施例1の方法と同様に位相差フィルム(厚み:60μm)を得た。
得られた位相差フィルムのRe(450)は119nm、Re(550)は139nm、Re(650)は147nmであり、Nz(450)は0.47、Nz(550)は0.52、Nz(650)は0.54であった。
上記位相差フィルムを用いたこと以外は実施例1と同様にして光学補償層付偏光板および有機EL表示装置代替品を得た。
位相差フィルムの作製工程において、幅方向の収縮率を0.72倍とし、長手方向の延伸倍率を1.40倍としたこと以外は実施例1の方法と同様に位相差フィルム(厚み:60μm)を得た。
得られた位相差フィルムのRe(450)は120nm、Re(550)は141nm、Re(650)は150nmであり、Nz(450)は0.37、Nz(550)は0.42、Nz(650)は0.44であった。
上記位相差フィルムを用いたこと以外は実施例1と同様にして光学補償層付偏光板および有機EL表示装置代替品を得た。
ポリカーボネート樹脂の作製工程において、9,9-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(BHEPF)、イソソルビド(ISB)、ジエチレングリコール(DEG)、ジフェニルカーボネート(DPC)、および酢酸マグネシウム4水和物を、BHEPF/ISB/DEG/DPC/酢酸マグネシウム=0.348/0.490/0.162/1.005/1.00×10-5のモル比率で用いたこと、および、位相差フィルムの作製工程において、延伸温度を155℃とし、幅方向の収縮率を0.8倍とし、長手方向の延伸倍率を1.3倍としたこと以外は実施例1の方法と同様に位相差フィルム(厚み:60μm)を得た。
得られた位相差フィルムのRe(450)は125nm、Re(550)は140nm、Re(650)は146nmであり、Nz(450)は0.47、Nz(550)は0.50、Nz(650)は0.52であった。
上記位相差フィルムを用いたこと以外は実施例1と同様にして光学補償層付偏光板および有機EL表示装置代替品を得た。
1.位相差フィルムの作製
実施例1と同様にして作製したポリカーボネート樹脂を、単軸押出機(いすず化工機社製、スクリュー径25mm、シリンダー設定温度:220℃)、Tダイ(幅300mm、設定温度:220℃)、チルロール(設定温度:120~130℃)および巻取機を備えたフィルム製膜装置を用いて、長さ3m、幅300mm、厚み120μmのポリカーボネート樹脂フィルムを作製した。このポリカーボネート樹脂フィルムを長さ150mm、幅120mmに切り出し、ラボストレッチャーKARO IV(Bruckner社製)を用いて、温度134℃、倍率2.8倍で固定端一軸延伸を行い、位相差フィルム(厚み:47μm)を得た。
得られた位相差フィルムのRe(450)は119nm、Re(550)は139nm、Re(650)は147nmであり、Nz(450)は1.08、Nz(550)は1.13、Nz(650)は1.15であった。
2.液晶固化層の作製
下記化学式(I)(式中の数字65および35はモノマーユニットのモル%を示し、便宜的にブロックポリマー体で表している:重量平均分子量5000)で示される側鎖型液晶ポリマー20重量部、ネマチック液晶相を示す重合性液晶(BASF社製:商品名PaliocolorLC242)80重量部および光重合開始剤(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907)5重量部をシクロペンタノン200重量部に溶解して液晶塗工液を調製した。そして、基材フィルム(ノルボルネン系樹脂フィルム:日本ゼオン(株)製、商品名「ゼオネックス」)に当該塗工液をバーコーターにより塗工した後、80℃で4分間加熱乾燥することによって液晶を配向させた。この液晶層に紫外線を照射し、液晶層を硬化させることにより、基材上に第2の位相差層となる液晶固化層(厚み:1μm)を形成した。この層のRe(550)は0nm、Rth(550)は-100nmであり(nx:1.5326、ny:1.5326、nz:1.6550)、nz>nx=nyの屈折率特性を示した。
上記位相差フィルムに、アクリル系粘着剤を介して上記液晶固化層を貼り合わせた後、上記基材フィルムを除去して、位相差フィルムに液晶固化層が転写された積層体(厚み:48μm)を得た。
得られた積層体のRe(450)は119nm、Re(550)は139nm、Re(650)は147nmであり、Nz(450)は0.31、Nz(550)は0.52、Nz(650)は0.60であった。
上記積層体の液晶固化層側の表面に、実施例1と同様にして導電層を形成し、位相差フィルム/液晶固化層/導電層の積層体を作製した。
実施例1と同様にして得られた偏光子に、上記積層体の位相差フィルム側を貼り合わせたこと以外は実施例1と同様にして、保護層/偏光子/位相差フィルム/液晶固化層/導電層の積層構造を有する光学補償層付偏光板を得た。
4.画像表示装置代替品の作製
有機EL表示装置の代替品を以下のようにして作製した。ガラス板に、アルミ蒸着フィルム(東レフィルム加工社製、商品名「DMS蒸着X-42」、厚み50μm)を粘着剤で貼り合せ、有機EL表示装置の代替品とした。得られた光学補償層付偏光板の導電層側にアクリル系粘着剤で粘着剤層を形成し、寸法50mm×50mmに切り出し、有機EL表示装置代替品に実装した。
比較例2と同様にして作製した位相差フィルムを用いたこと以外は、実施例1と同様にして光学補償層付偏光板および有機EL表示装置代替品を得た。
実施例および比較例の位相差フィルムおよび有機EL表示装置代替品について、下記の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(1)位相差フィルムの光弾性係数
収縮性フィルムを剥離して得られた塗膜、または未延伸フィルムを幅20mm、長さ100mmの長方形状に切り出して試料を作製した。この試料を日本分光(株)製エリプソメータM-150により波長550nmの光で測定し、光弾性係数を得た。
(2)位相差変化率
粘着剤を介して位相差フィルムをガラスに貼り合わせることによりサンプルを作製し、前記位相差の測定と同様の方法で位相差を測定した。測定後のサンプルを85℃の加熱オーブンに180時間投入後、サンプルを取り出し、再度位相差を測定し、Re(550)の変化率を求めた。
(3)反射率及び反射色相
有機EL表示装置代替品を試料とし、コニカミノルタ(株)製分光測色計CM-2600dを用いて正面反射率と正面反射色相とを測定した。正面反射率はSCI方式で測定した。正面反射色相は、a*b*色度図上における無彩色からの距離Δa*b*を評価した。
(4)斜め方向の反射率及び反射色相
有機EL表示装置代替品を試料とし、コニカミノルタ(株)製DMS 505を用いて斜め方向の反射率と反射色相を測定した。斜め方向の反射率は極角60°、方位角0°、45°、90°および135°の4点の視感反射率Yの平均値を評価した。斜め方向の反射色相は、a*b*色度図上における、進相軸を基準に60°傾けて測定したときの斜め方向の反射色相と遅相軸を基準に60°傾けて測定したときの反射色相の2点間距離Δa*b*を評価した。
20 保護層
30 光学補償層(位相差フィルム)
100 光学補償層付偏光板
Claims (5)
- 面内位相差が、100nm≦Re(550)≦160nm、Re(450)/Re(550)≦1、および、Re(650)/Re(550)≧1を満たし、
Nz係数が、0.4<Nz(550)<0.6、0≦|Nz(450)-Nz(550)|≦0.1、および、0≦|Nz(650)-Nz(550)|≦0.1を満たし、
光弾性係数が14×10-12Pa-1以下であり、
ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリフマル酸エステル、ノルボルネン樹脂、セルロース樹脂、ポリウレタンおよびこれらの組み合わせから選択される樹脂を含む、
位相差フィルム:
ここで、Re(450)、Re(550)、およびRe(650)は、それぞれ、23℃における波長450nm、550nm、および650nmの光で測定した面内位相差を表し、Nz(450)、Nz(550)、およびNz(650)は、それぞれ、23℃における波長450nm、550nm、および650nmの光で測定したNz係数を表す。 - 請求項1に記載の位相差フィルムにより構成される光学補償層と、偏光子とを有し、
前記光学補償層の遅相軸と前記偏光子の吸収軸とのなす角度が35°~55°である、光学補償層付偏光板。 - 前記光学補償層の前記偏光子とは反対側に導電層を有する、請求項2に記載の光学補償層付偏光板。
- 請求項2に記載の光学補償層付偏光板を有する、画像表示装置。
- 請求項3に記載の光学補償層付偏光板を有し、
前記導電層がタッチパネルセンサーとして機能する、タッチパネル付き画像表示装置。
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