JP2023047491A - 位相差層付偏光板およびそれを用いた画像表示装置、ならびに、位相差層付偏光板の評価方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高温耐久性に優れた位相差層付偏光板を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態の位相差層付偏光板は、偏光子を含む偏光板と、位相差層と、を有し、該偏光子の吸収軸と位相差層の遅相軸とがなす角度が40°~50°である、位相差層付偏光板であって、該位相差層付偏光板の中心部分に規定された評価用正方形の、80℃で500時間加熱条件下に置いた後の位相差層の遅相軸方向の収縮寸法xと位相差層の進相軸方向の収縮寸法yとの比x/yが0.994~1.004である。【選択図】図1
Description
本発明は、位相差層付偏光板およびそれを用いた画像表示装置、ならびに、位相差層付偏光板の評価方法に関する。
近年、液晶表示装置およびエレクトロルミネセンス(EL)表示装置(例えば、有機EL表示装置、無機EL表示装置)に代表される画像表示装置が急速に普及している。画像表示装置には、代表的には偏光板および位相差板が用いられている。実用的には、偏光板と位相差板とを一体化した位相差層付偏光板が広く用いられている(例えば、特許文献1)。画像表示装置の薄型化への要望が強くなるに伴い、位相差層付偏光板についても薄型化の要望が強まっている。位相差層付偏光板の薄型化を目的として、位相差フィルムの薄型化が進んでいる。薄型の位相差フィルムとしては液晶系の材料を用いて作製された位相差板が用いられている。薄型の位相差フィルムは加熱条件下において偏光板の寸法収縮の影響を受けやすく、位相差が変化し得る。その結果、反射色相が変化する場合がある。
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、その主たる目的は高温耐久性に優れた位相差層付偏光板を提供することにある。
本発明の実施形態の位相差層付偏光板は、偏光子を含む偏光板と、位相差層と、を有し、該偏光子の吸収軸と位相差層の遅相軸とがなす角度が40°~50°である。この位相差層付偏光板は、位相差層付偏光板の中心部分に規定された評価用正方形の、80℃で500時間加熱条件下に置いた後の位相差層の遅相軸方向の収縮寸法xと位相差層の進相軸方向の収縮寸法yとの比x/yが0.994~1.004である。
1つの実施形態において、上記位相差層付偏光板のアスペクト比は0.15~3.0である。
1つの実施形態において、上記位相差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、上記位相差層の面内位相差は、100nm<Re(550)<160nmであり、かつ、Re(450)/Re(550)<1、および、Re(650)/Re(550)>1を満たす。
1つの実施形態において、上記偏光子の厚みが7μm以上である。
1つの実施形態において、上記偏光子のホウ酸含有量は20重量%以下である。
本発明の別の局面においては画像表示装置が提供される。この画像表示装置は上記位相差層付偏光板を備える。
1つの実施形態において、上記画像表示装置は有機エレクトロルミネセンス表示装置または無機エレクトロルミネセンス表示装置である。
本発明のさらに別の局面においては、偏光子を含む偏光板と、位相差層と、を有する位相差層付偏光板の評価方法が提供される。この評価方法は、位相差層付偏光板の中心部に評価用正方形を規定すること、評価用正方形が規定された位相差層付偏光板を80℃に500時間置くこと、評価用正方形の位相差層の遅相軸方向の収縮寸法xと位相差層の進相軸方向の収縮寸法yを測定すること、および、該収縮寸法xおよび収縮寸法yから収縮寸法比x/yを算出すること、を含む。
1つの実施形態において、上記位相差層付偏光板のアスペクト比は0.15~3.0である。
1つの実施形態において、上記位相差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、上記位相差層の面内位相差は、100nm<Re(550)<160nmであり、かつ、Re(450)/Re(550)<1、および、Re(650)/Re(550)>1を満たす。
1つの実施形態において、上記偏光子の厚みが7μm以上である。
1つの実施形態において、上記偏光子のホウ酸含有量は20重量%以下である。
本発明の別の局面においては画像表示装置が提供される。この画像表示装置は上記位相差層付偏光板を備える。
1つの実施形態において、上記画像表示装置は有機エレクトロルミネセンス表示装置または無機エレクトロルミネセンス表示装置である。
本発明のさらに別の局面においては、偏光子を含む偏光板と、位相差層と、を有する位相差層付偏光板の評価方法が提供される。この評価方法は、位相差層付偏光板の中心部に評価用正方形を規定すること、評価用正方形が規定された位相差層付偏光板を80℃に500時間置くこと、評価用正方形の位相差層の遅相軸方向の収縮寸法xと位相差層の進相軸方向の収縮寸法yを測定すること、および、該収縮寸法xおよび収縮寸法yから収縮寸法比x/yを算出すること、を含む。
本発明の実施形態によれば、高温耐久性に優れた薄型の位相差層付偏光板を提供することができる。本発明の実施形態によれば、加熱された場合であっても寸法収縮による位相差変化が抑制され、反射色相の変化も抑制され得る。その結果、優れた高温耐久性、および、反射色相を有する位相差層付偏光板を提供し得る。
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。
(5)角度
本明細書において角度に言及するときは、当該角度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。したがって、例えば「45°」は±45°を意味する。
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(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。
(5)角度
本明細書において角度に言及するときは、当該角度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。したがって、例えば「45°」は±45°を意味する。
A.位相差層付偏光板の全体構成
図1は、本発明の1つの実施形態による位相差層付偏光板の概略断面図である。図示例の位相差層付偏光板100は、偏光板10と位相差層20と粘着剤層30とを視認側からこの順に有する。偏光板10は、代表的には、偏光子11と、偏光子11の視認側に配置された保護層12と、を含む。目的に応じて、偏光子11の視認側と反対側(偏光子11の保護層12が積層されていない面)に別の保護層(図示せず)が設けられてもよい。1つの実施形態において、位相差層20は、液晶化合物の配向固化層(以下、単に液晶配向固化層と称する場合がある)である。位相差層付偏光板は粘着剤層30が最外層として設けられ、画像表示装置(実質的には、画像表示セル)に貼り付け可能とされている。実用的には、粘着剤層30の表面には、偏光板が使用に供されるまで、剥離フィルムが仮着されていることが好ましい。剥離フィルムを仮着することにより、粘着剤層を適切に保護することができる。
図1は、本発明の1つの実施形態による位相差層付偏光板の概略断面図である。図示例の位相差層付偏光板100は、偏光板10と位相差層20と粘着剤層30とを視認側からこの順に有する。偏光板10は、代表的には、偏光子11と、偏光子11の視認側に配置された保護層12と、を含む。目的に応じて、偏光子11の視認側と反対側(偏光子11の保護層12が積層されていない面)に別の保護層(図示せず)が設けられてもよい。1つの実施形態において、位相差層20は、液晶化合物の配向固化層(以下、単に液晶配向固化層と称する場合がある)である。位相差層付偏光板は粘着剤層30が最外層として設けられ、画像表示装置(実質的には、画像表示セル)に貼り付け可能とされている。実用的には、粘着剤層30の表面には、偏光板が使用に供されるまで、剥離フィルムが仮着されていることが好ましい。剥離フィルムを仮着することにより、粘着剤層を適切に保護することができる。
1つの実施形態において、偏光子11の吸収軸と位相差層20の遅相軸とがなす角度は40°~50°であり、好ましくは42°~48°であり、さらに好ましくは約45°である。偏光子11の吸収軸と位相差層20の遅相軸とがなす角度がこのような範囲であれば、非常に優れた反射防止特性を有する位相差層付偏光板が得られ得る。
1つの実施形態において、位相差層付偏光板の中心部に規定された評価用正方形の、80℃で500時間加熱条件下に置いた後の位相差層の遅相軸方向の収縮寸法xと位相差層の進相軸方向の収縮寸法yとの比(収縮寸法比)x/yが0.994~1.004である。位相差層付偏光板の中心部の寸法収縮は位相差層付偏光板の位相差変化(ΔRe)と相関し得る。収縮寸法比x/yを上記範囲とすることにより、加熱された場合であっても寸法収縮による位相差変化が抑制され、反射色相の変化も抑制され得る。その結果、優れた高温耐久性、および、反射色相を有する位相差層付偏光板を提供し得る。収縮寸法比x/yは、好ましくは0.995~1.003であり、より好ましくは0.996~1.002であり、さらに好ましくは0.997~1.001である。収縮寸法比x/yは1に近いほど好ましい。
位相差付偏光板は用途等に応じて任意の適切な形状に設計され得る。代表的には、位相差層付偏光板は矩形である。以下、矩形の位相差層付偏光板を例として、本発明の実施形態について説明する。図2は本発明の実施形態における収縮寸法比x/yの測定法方法を説明するための加熱前の位相差層付偏光板の平面図である。図示例において、位相差層付偏光板100は実線方向が位相差層の遅相軸方向、破線方向が位相差層の進相軸方向にそれぞれ対応する。なお、図示例では長辺方向に遅相軸がある位相差層付偏光板を示しているが、短辺方向が遅相軸であってもよい。まず、位相差層付偏光板100の中心部Oに評価用正方形を規定する。中心部Oは位相差層付偏光板の重心を含む部分である。1つの実施形態において、中心部Oに一辺が1cmの正方形を評価用正方形200として規定する。評価用正方形200は位相差層付偏光板の重心と、評価用正方形200の重心とが対応するように規定する。規定方法としては任意の適切な方法を用いることができる。例えば、位相差層付偏光板に直接描画してもよく、任意の適切なマークを貼付してもよい。描画は任意の適切な方法で行うことができる。例えば、カッター等の任意の適切な手段を用いて偏光板の最表面にキズをつけて描画する方法、および、油性ペン等の筆記具を用いて偏光板の最表面に描画する方法等が挙げられる。好ましくはカッター等の任意の適切な手段を用いて偏光板の最表面にキズをつけて描画する方法が用いられる。評価用正方形のサイズは位相差層付偏光板のサイズに応じて任意の適切な大きさに設定され得る。上記のとおり、例えば、一辺が1cmの正方形が評価用正方形として採用される。評価用正方形200が規定された位相差層付偏光板は80℃の環境に500時間置かれる。加熱後、室温に戻された位相差層付偏光板100において評価用正方形200の遅相軸方向と平行な辺の長さx2および進相軸方向と平行な辺の長さy2をそれぞれ測定する。次いで、評価用正方形200の遅相軸方向の辺の長さの初期値x1と加熱後の遅相軸方向に平行な辺の長さx2から遅相軸方向の寸法収縮x(x2/x1)を算出する。同様に、評価用正方形200の進相軸方向の辺の長さの初期値y1と加熱後の遅相軸方向の辺の長さy2から進相軸方向の寸法収縮y(y2/y1)を算出する。それぞれ算出された遅相軸方向の寸法収縮xと進相軸方向の寸法収縮yの値から収縮寸法比x/yを算出する。
位相差層付偏光板の中心部の位相差変化ΔReは好ましくは-3nm~3nmであり、より好ましくは-2.5nm~2.5nmであり、さらに好ましくは-2.3nm~2.3nmである。位相差層付偏光板の中心部の位相差変化ΔReが上記範囲であることにより、加熱された場合であっても寸法収縮による位相差変化が抑制され、反射色相の変化も抑制され得る。その結果、優れた高温耐久性、および、反射色相を有する位相差層付偏光板を提供し得る。本明細書において、位相差層付偏光板の中心部の位相差変化ΔReは位相差層付偏光板に規定(例えば、描画)した評価用正方形の加熱試験前の位相差値と80℃の環境に500時間置いた後室温に戻した後の評価用正方形の位相差値との差をいう。
1つの実施形態において、上記位相差層付偏光板は矩形である。この実施形態において、位相差層付偏光板のアスペクト比(横方向の辺の長さ/縦方向の辺の長さ)は用途に応じて任意の適切な値に設定され得る。位相差層付偏光板のアスペクト比は、好ましくは0.15~3.0であり、より好ましくは0.17~2.5であり、さらに好ましくは0.3~2.2である。アスペクト比が上記範囲であることにより、加熱された場合であっても寸法収縮による位相差変化が抑制され、反射色相の変化も抑制され得る。その結果、優れた高温耐久性、および、反射色相を有する位相差層付偏光板を提供し得る。1つの実施形態において、上記横方向は位相差層の遅相軸方向に対応する辺であり、上記縦方向は位相差層の進相軸方向に対応する辺であることが好ましい。
位相差層20は好ましくは液晶配向固化層である。液晶配向固化層である位相差層は位相差層付偏光板の寸法収縮による位相差変化が大きくなるおそれがある。本発明の実施形態によれば、位相差層として液晶配向固化層を用いる場合であっても寸法収縮による位相差変化が抑制され、反射色相の変化も抑制され得る。その結果、優れた反射色相を有する位相差層付偏光板を提供し得る。位相差層20は、単一層であってもよく、第1の液晶配向固化層と第2の液晶配向固化層との積層構造を有していてもよい。
位相差層付偏光板は、位相差層20とは別の位相差層(図示せず)がさらに設けられてもよい。別の位相差層は、代表的には、位相差20と粘着剤層30との間(すなわち、位相差層20の外側)に設けられる。別の位相差層は、代表的には、屈折率特性がnz>nx=nyの関係を示す。別の位相差層は、必要に応じて設けられる任意の層であり、省略されてもよい。
別の位相差層の光学的特性(例えば、屈折率特性、面内位相差、Nz係数、光弾性係数)、厚み、配置位置等は、目的に応じて適切に設定され得る。
位相差層付偏光板の総厚みは、好ましくは50μm~120μmであり、より好ましくは50μm~110μmであり、さらに好ましくは60μm~100μmである。ある程度の厚みを有する位相差層付偏光板では加熱による寸法収縮の影響が大きくなる傾向がある。本発明の実施形態によれば、このような厚みを有する位相差層付偏光板であっても加熱された場合であっても寸法収縮による位相差変化が抑制され、反射色相の変化も抑制され得る。なお、位相差層付偏光板の総厚みとは、偏光板、位相差層(別の位相差層が存在する場合には、位相差層および別の位相差層)およびこれらを積層するための接着剤層または粘着剤層の厚みの合計をいう(すなわち、位相差層付偏光板の総厚みは、粘着剤層30およびその表面に仮着され得る剥離フィルムの厚みを含まない)。
以下、位相差層付偏光板の構成要素について、より詳細に説明する。
B.偏光板
B-1.偏光子
偏光子は、代表的には、二色性物質を含むポリビニルアルコール(PVA)系樹脂フィルムで構成される。偏光子の厚みは、好ましくは7μm以上であり、より好ましくは7μm~15μmであり、さらに好ましくは7μm~12μmである。偏光子の厚みが大きい場合、寸法収縮率が大きくなる傾向があり、位相差層の位相差変化がより顕著になり得る。本発明の実施形態においては、上記の厚みの偏光子を用いる場合であっても、高温耐久性に優れ、寸法収縮による位相差変化が抑制され、反射色相の変化も抑制され得る。その結果、優れた反射色相を有する位相差層付偏光板を提供し得る。
B-1.偏光子
偏光子は、代表的には、二色性物質を含むポリビニルアルコール(PVA)系樹脂フィルムで構成される。偏光子の厚みは、好ましくは7μm以上であり、より好ましくは7μm~15μmであり、さらに好ましくは7μm~12μmである。偏光子の厚みが大きい場合、寸法収縮率が大きくなる傾向があり、位相差層の位相差変化がより顕著になり得る。本発明の実施形態においては、上記の厚みの偏光子を用いる場合であっても、高温耐久性に優れ、寸法収縮による位相差変化が抑制され、反射色相の変化も抑制され得る。その結果、優れた反射色相を有する位相差層付偏光板を提供し得る。
偏光子のホウ酸含有量は、好ましくは20重量%以下であり、より好ましくは5重量%~20重量%であり、さらに好ましくは10重量%~18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、高温耐久性に優れた薄型の位相差層付偏光板を提供することができる。ホウ酸含有量が5重量%未満の場合、偏光子がポリエン化し、耐久性が低下するおそれがある。本発明の実施形態によれば、加熱された場合であっても寸法収縮による位相差変化が抑制され、反射色相の変化も抑制され得る。その結果、優れた反射色相を有する位相差層付偏光板を提供し得る。偏光子のホウ酸含有量は、例えば以下の各工程において用いられる水溶液におけるホウ酸含有量を調整することにより、調整され得る。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重量%以上であり、より好ましくは2重量%~10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(I2)、ポリヨウ素イオン(I3
-、I5
-)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・I3
-)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・I5
-)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Tsは、好ましくは40%~48%であり、より好ましくは41%~46%である。偏光子の偏光度P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。上記単体透過率は、代表的には、紫外可視分光光度計を用いて測定し、視感度補正を行なったY値である。上記偏光度は、代表的には、紫外可視分光光度計を用いて測定して視感度補正を行なった平行透過率Tpおよび直交透過率Tcに基づいて、下記式により求められる。
偏光度(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
偏光度(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
偏光子は任意の適切な方法により製造することができる。例えば、ポリビニルアルコール(PVA)系樹脂フィルム等の任意の適切な樹脂フィルムに、膨潤処理、延伸処理、ヨウ素等の二色性物質による染色処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等の各種処理を施すことにより製造することができる。
B-2.保護層
保護層12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。
保護層12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。
位相差層付偏光板は、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、保護層12は、代表的にはその視認側に配置される。したがって、保護層12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。
保護層の厚みは、好ましくは10μm~50μm、より好ましくは10μm~30μmである。なお、表面処理が施されている場合、外側保護層の厚みは、表面処理層の厚みを含めた厚みである。
C.位相差層
位相差層20は、代表的には偏光板に反射防止特性を付与するために設けられ、位相差層が単一層である場合にはλ/4板として機能し得る。上記のとおり、位相差層は、好ましくは液晶化合物の配向固化層である。位相差層の面内位相差Re(550)は好ましくは100nmを超えて160nm未満であり、より好ましくは110nm~155nmであり、さらに好ましくは130nm~150nm未満である。
位相差層20は、代表的には偏光板に反射防止特性を付与するために設けられ、位相差層が単一層である場合にはλ/4板として機能し得る。上記のとおり、位相差層は、好ましくは液晶化合物の配向固化層である。位相差層の面内位相差Re(550)は好ましくは100nmを超えて160nm未満であり、より好ましくは110nm~155nmであり、さらに好ましくは130nm~150nm未満である。
位相差層20が単一層で構成される場合、その厚みは好ましくは0.5μm~7μmであり、より好ましくは1μm~5μm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。また、液晶配向固化層では位相差層付偏光板の高温環境での寸法収縮による位相差変化がより顕著となり得る。本発明の実施形態においては、液晶化合物の配向固化層である位相差層を採用した場合であっても、高温耐久性に優れた位相差層付偏光板を提供することができる。
位相差層のNz係数は、好ましくは0.9~1.5であり、より好ましくは0.9~1.3である。このような関係を満たすことにより、得られる位相差層付偏光板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。
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。1つの実施形態においては、位相差層は、逆分散波長特性を示す。この場合、位相差層のRe(450)/Re(550)は、好ましくは1未満であり、より好ましくは0.8以上1未満であり、さらに好ましくは0.8以上0.95以下である。また、位相差層のRe(550)/Re(650)は好ましくは1を超え、より好ましくは1を超えて1.2以下であり、さらに好ましくは1.01~1.15である。このような構成であれば、非常に優れた反射防止特性を実現することができる。
上記のとおり、位相差層20の遅相軸と偏光子11の吸収軸とのなす角度は、好ましくは40°~50°であり、より好ましくは42°~48°であり、さらに好ましくは約45°である。角度がこのような範囲であれば、上記のように位相差層をλ/4板とすることにより、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)を有する位相差層付偏光板が得られ得る。
上記のとおり、位相差層20は好ましくは液晶化合物の配向固化層である。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、位相差層付偏光板のさらなる薄型化を実現することができる。本明細書において「液晶配向固化層」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。
液晶化合物の配向固化層である位相差層は、重合性液晶化合物を含む組成物を用いて形成され得る。本明細書において組成物に含まれる重合性液晶化合物とは、重合性基を有し、かつ、液晶性を有する化合物をいう。重合性基は、重合反応に関与する基を意味し、好ましくは光重合性基である。ここで、光重合性基とは、光重合開始剤から発生した活性ラジカルや酸等によって重合反応に関与し得る基をいう。
液晶性の発現は、サーモトロピックであってもよく、リオトロピックであってもよい。また、液晶相の構成としてはネマチック液晶であってもよく、スメクチック液晶であってもよい。製造の容易さという観点から、液晶性はサーモトロピックのネマチック液晶が好ましい。
1つの実施形態において、単一層である位相差層は、下記式(1)で表される液晶化合物を含む組成物を用いて形成される。
L1-SP1-A1-D3-G1-D1-Ar-D2-G2-D4-A2-SP2-L2 (1)
L1-SP1-A1-D3-G1-D1-Ar-D2-G2-D4-A2-SP2-L2 (1)
L1およびL2は、それぞれ独立して、1価の有機基を表し、L1およびL2の少なくとも一方は重合性基を表す。1価の有機基としては任意の適切な基が含まれる。L1およびL2の少なくとも一方が示す重合性基としては、ラジカル重合性基(ラジカル重合可能な基)が挙げられる。ラジカル重合性基としては、任意の適切なラジカル重合性基を用いることができる。好ましくはアクリロイル基またはメタクリロイル基である。重合速度が速く、生産性向上の観点からアクリロイル基が好ましい。メタクリロイル基も高複屈折性液晶の重合性基として同様に使用できる。
SP1およびSP2は、それぞれ独立して、単結合、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、または、炭素数1~14の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基を構成する-CH2-の1個以上が-O-に置換された2価の連結基を表す。炭素数1~14の直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基としては、好ましくは、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基およびへキシレン基が挙げられる。
A1およびA2は、それぞれ独立して、脂環式炭化水素基または芳香族環置換基を表す。A1およびA2は好ましくは炭素数6以上の芳香族環置換基または炭素数6以上のシクロアルキレン環である。
D1、D2、D3およびD4は、それぞれ独立して、単結合または二価の連結基を表す。具体的には、D1、D2、D3およびD4は、単結合、-O-CO-、-C(=S)O-、-CR1R2-、-CR1R2-CR3R4-、-O-CR1R2-、-CR1R2-O-CR3R4-、-CO-O-CR1R2-、-O-CO-CR1R2-、-CR1R2-O-CO-CR3R4-、-CR1R2-CO-O-CR3R4-、-NR1-CR2R3-、または、-CO-NR1-を表す。ただし、D1、D2、D3およびD4の少なくとも一つは-O-CO-を表す。なかでも、D3が-O-CO-であることが好ましく、D3およびD4が-O-CO-であることがより好ましい。D1およびD2は、好ましくは、単結合である。R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、または、炭素数1~4のアルキル基を表す。
G1およびG2は、それぞれ独立して、単結合または脂環式炭化水素基を表す。具体的には、G1およびG2は無置換または置換された炭素数5~8の2価の脂環式炭化水素基を表してもよい。また、脂環式炭化水素基を構成する-CH2-の1個以上が-O-、-S-または-NH-で置換されていてもよい。G1およびG2は、好ましくは単結合を表す。
Arは、芳香族炭化水素環または芳香族複素環を表す。Arは、例えば、下記式(Ar-1)~(Ar-6)で表される基からなる群より選択される芳香族環を表す。なお、下記式(Ar-1)~(Ar-6)中、*1はD1との結合位置を表し、*2はD2との結合位置を表す。
式(Ar-1)中、Q1は、NまたはCHを表し、Q2は、-S-、-O-、または、-N(R5)-を表す。R5は、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表す。
式(Ar-1)~(Ar-6)中、Z1、Z2およびZ3は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~20の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数3~20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6~20の1価の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、-NR6R7、または、-SR8を表す。R6~R8は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、Z1およびZ2は、互いに結合して環を形成してもよい。環は、脂環式、複素環、および、芳香族環のいずれであってもよく、好ましくは芳香族環である。形成される環には、置換基が置換していてもよい。
式(Ar-2)および(Ar-3)中、A3およびA4は、それぞれ独立して、-O-、-N(R9)-、-S-、および、-CO-からなる群より選択される基を表し、R9は、水素原子または置換基を表す。R9が示す置換基としては、上記式(Ar-1)中のY1が有していてもよい置換基と同じものが挙げられる。
式(Ar-2)中、Xは、水素原子もしくは無置換または置換基を有する第14~16族の非金属原子を表す。Xが表す第14族~第16族の非金属原子としては、例えば、酸素原子、硫黄原子、無置換または置換基を有する窒素原子、無置換または置換基を有する炭素原子が挙げられる。置換基としては、上記式(Ar-1)中のY1が有していてもよい置換基と同じものが挙げられる。
式(Ar-3)中、D5およびD6は、それぞれ独立して、単結合、-O-CO-、-C(=S)O-、-CR1R2-、-CR1R2-CR3R4-、-O-CR1R2-、-CR1R2-O-CR3R4-、-CO-O-CR1R2-、-O-CO-CR1R2-、-CR1R2-O-CO-CR3R4-、-CR1R2-CO-O-CR3R4-、-NR1-CR2R3-、または、-CO-NR1-を表す。R1、R2、R3およびR4は、上記のとおりである。
式(Ar-3)中、SP3およびSP4は、それぞれ独立して、単結合、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、または、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基を構成する-CH2-の1個以上が-O-、-S-、-NH-、-N(Q)-、もしくは、-CO-に置換された2価の連結基を表し、Qは、重合性基を表す。
式(Ar-3)中、L3およびL4は、それぞれ独立して、1価の有機基を表し、L3およびL4ならびに上記式(1)中のL1およびL2の少なくとも1つが重合性基を表す。
式(Ar-4)~(Ar-6)中、Axは、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群より選ばれる少なくとも1つの芳香族環を有する、炭素数2~30の有機基を表す。式(Ar-4)~(Ar-6)中、Axは、好ましくは、芳香族複素環を有し、より好ましくはベンゾチアゾール環を有する。式(Ar-4)~(Ar-6)中、Ayは、水素原子、無置換または置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基、または、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群より選択される少なくとも1つの芳香族環を有する、炭素数2~30の有機基を表す。式(Ar-4)~(Ar-6)中、Ayは、好ましくは水素原子を表す。
式(Ar-4)~(Ar-6)中、Q3は、水素原子、または、無置換または置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基を表す。式(Ar-4)~(Ar-6)中、Q3は、好ましくは水素原子を表す。
このようなArのなかでは、好ましくは、上記式(Ar-4)または上記式(Ar-6)で表される基(原子団)が挙げられる。
式(I)で表される液晶化合物の具体例は国際公開第2018/123551号公報に開示されている。当該公報の記載は本明細書に参考として援用される。これらの化合物は1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
液晶化合物を含む組成物は、好ましくは重合開始剤を含む。重合開始剤としては、任意の適切な重合剤が用いられる。好ましくは紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤である。光重合開始剤としては、例えば、α-カルボニル化合物(米国特許第2367661号、米国特許第2367670号の明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書記載)、α-炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、米国特許第2951758号の明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp-アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書記載)、オキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)、および、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63-40799号公報、特公平5-29234号公報、特開平10-95788号公報、特開平10-29997号公報記載)が挙げられる。当該公報の記載は本明細書に参考として援用される。重合開始剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
液晶化合物を含む組成物は、位相差層を形成する作業性の観点から、溶媒を含むことが好ましい。溶媒としては任意の適切な溶媒を用いることができ、好ましくは有機溶媒が用いられる。
液晶化合物を含む組成物は、任意の適切な他の成分をさらに含む。例えば、フェノール系酸化防止剤などの酸化防止剤、上記以外の液晶化合物、レベリング剤、界面活性剤、チルト角制御剤、配向助剤、可塑剤、および、架橋剤などが挙げられる。
液晶配向固化層は、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組成物(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。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液晶配向固化層は、偏光板の表面に転写され得る。
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。
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.別の位相差層
別の位相差層は、上記のとおり、屈折率特性がnz>nx=nyの関係を示す、いわゆるポジティブCプレートであり得る。別の位相差層としてポジティブCプレートを用いることにより、斜め方向の反射を良好に防止することができ、反射防止機能の広視野角化が可能となる。この場合、別の位相差層の厚み方向の位相差Rth(550)は、好ましくは-50nm~-300nm、より好ましくは-70nm~-250nm、さらに好ましくは-90nm~-200nm、特に好ましくは-100nm~-180nmである。ここで、「nx=ny」は、nxとnyが厳密に等しい場合のみならず、nxとnyが実質的に等しい場合も包含する。すなわち、別の位相差層の面内位相差Re(550)は10nm未満であり得る。
別の位相差層は、上記のとおり、屈折率特性がnz>nx=nyの関係を示す、いわゆるポジティブCプレートであり得る。別の位相差層としてポジティブCプレートを用いることにより、斜め方向の反射を良好に防止することができ、反射防止機能の広視野角化が可能となる。この場合、別の位相差層の厚み方向の位相差Rth(550)は、好ましくは-50nm~-300nm、より好ましくは-70nm~-250nm、さらに好ましくは-90nm~-200nm、特に好ましくは-100nm~-180nmである。ここで、「nx=ny」は、nxとnyが厳密に等しい場合のみならず、nxとnyが実質的に等しい場合も包含する。すなわち、別の位相差層の面内位相差Re(550)は10nm未満であり得る。
nz>nx=nyの屈折率特性を有する別の位相差層は、任意の適切な材料で形成され得る。別の位相差層は、好ましくは、ホメオトロピック配向に固定された液晶材料を含むフィルムからなる。ホメオトロピック配向させることができる液晶材料(液晶化合物)は、液晶モノマーであっても液晶ポリマーであってもよい。当該液晶化合物および当該位相差層の形成方法の具体例としては、特開2002-333642号公報の[0020]~[0028]に記載の液晶化合物および当該位相差層の形成方法が挙げられる。この場合、別の位相差層の厚みは、好ましくは0.5μm~10μmであり、より好ましくは0.5μm~8μmであり、さらに好ましくは0.5μm~5μmである。
E.粘着剤層
粘着剤層30を構成する粘着剤としては、任意の適切な粘着剤を用いることができる。粘着剤としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、ポリビニルアルコール系粘着剤、ポリビニルピロリドン系粘着剤、ポリアクリルアミド系粘着剤、セルロース系粘着剤などが挙げられる。これら粘着剤のなかでも、光学的透明性に優れ、適宜な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れるものが好ましく使用される。このような特徴を示すものとしてアクリル系粘着剤が好ましく使用される。
粘着剤層30を構成する粘着剤としては、任意の適切な粘着剤を用いることができる。粘着剤としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、ポリビニルアルコール系粘着剤、ポリビニルピロリドン系粘着剤、ポリアクリルアミド系粘着剤、セルロース系粘着剤などが挙げられる。これら粘着剤のなかでも、光学的透明性に優れ、適宜な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れるものが好ましく使用される。このような特徴を示すものとしてアクリル系粘着剤が好ましく使用される。
F.位相差層付偏光板の用途
本発明の実施形態の位相差層付偏光板は任意の適切な用途に用いることができる。1つの実施形態において、上記位相差層付偏光板は画像表示装置に好適に用いることができる。好ましくは、上記位相差層付偏光板は有機エレクトロルミネッセンス装置、無機エレクトロルミネッセンス装置に好適に用いることができる。
本発明の実施形態の位相差層付偏光板は任意の適切な用途に用いることができる。1つの実施形態において、上記位相差層付偏光板は画像表示装置に好適に用いることができる。好ましくは、上記位相差層付偏光板は有機エレクトロルミネッセンス装置、無機エレクトロルミネッセンス装置に好適に用いることができる。
G.画像表示装置
上記A項からE項に記載の位相差層付偏光板は、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、そのような位相差層付偏光板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、エレクトロルミネセンス(EL)表示装置(例えば、有機EL表示装置、無機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E項に記載の位相差層付偏光板を備える。位相差層付偏光板は、位相差層が画像表示セル(例えば、液晶セル、有機ELセル、無機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。
上記A項からE項に記載の位相差層付偏光板は、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、そのような位相差層付偏光板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、エレクトロルミネセンス(EL)表示装置(例えば、有機EL表示装置、無機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E項に記載の位相差層付偏光板を備える。位相差層付偏光板は、位相差層が画像表示セル(例えば、液晶セル、有機ELセル、無機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。
H.評価方法
本発明の1つの実施形態においては位相差層付偏光板の評価方法が提供される。本発明の実施形態による位相差層付偏光板の評価方法は、位相差層付偏光板の中心部に評価用正方形を規定すること、評価用正方形が規定された位相差層付偏光板を80℃に500時間置くこと、評価用正方形の位相差層の遅相軸方向の収縮寸法xと位相差層の進相軸方向の収縮寸法yを測定すること、および、収縮寸法xおよび収縮寸法yから収縮寸法比x/yを算出すること、を含む。本発明の実施形態による評価方法によれば、位相差層付偏光板の高温耐久性、すなわち高温環境下に置かれた場合の位相差変化の程度、を評価することができる。
本発明の1つの実施形態においては位相差層付偏光板の評価方法が提供される。本発明の実施形態による位相差層付偏光板の評価方法は、位相差層付偏光板の中心部に評価用正方形を規定すること、評価用正方形が規定された位相差層付偏光板を80℃に500時間置くこと、評価用正方形の位相差層の遅相軸方向の収縮寸法xと位相差層の進相軸方向の収縮寸法yを測定すること、および、収縮寸法xおよび収縮寸法yから収縮寸法比x/yを算出すること、を含む。本発明の実施形態による評価方法によれば、位相差層付偏光板の高温耐久性、すなわち高温環境下に置かれた場合の位相差変化の程度、を評価することができる。
位相差付偏光板は用途等に応じて任意の適切な形状に設計され得る。代表的には、位相差層付偏光板は矩形である。以下、矩形の位相差層付偏光板を例として、本発明の実施形態の評価方法について説明する。まず、評価対象の位相差層付偏光板の中心部に評価用正方形を規定する。中心部とは上記のとおりである。例えば、位相差層付偏光板の重心と評価用正方形の重心とが対応するよう正方形(例えば、一辺が1cmである正方形)を任意の適切な方法により規定する。規定方法としては任意の適切な方法を用いることができる。例えば、位相差層付偏光板に描画してもよく、マークを貼付してもよい。描画方法としては、例えば、カッター等の任意の適切な手段を用いて偏光板の最表面にキズをつけて描画する方法、および、油性ペン等の筆記具を用いて偏光板の最表面に描画する方法等が挙げられる。好ましくはカッター等の任意の適切な手段を用いて偏光板の最表面にキズをつけて描画する方法が用いられる。
次いで、評価用正方形が規定された位相差層付偏光板を80℃の環境に500時間置く。加熱後、室温に戻した位相差層付偏光板において、評価用正方形の遅相軸方向と平行な辺の長さx2および進相軸方向と平行な辺の長さy2をそれぞれ測定する。次いで、評価用正方形の遅相軸方向の辺の長さの初期値x1と加熱後の遅相軸方向に平行な辺の長さx2から遅相軸方向の寸法収縮x(x2/x1)を算出する。同様に、評価用正方形の進相軸方向の辺の長さの初期値y1と加熱後の遅相軸方向の辺の長さy2から進相軸方向の寸法収縮y(y2/y1)を算出する。それぞれ算出された遅相軸方向の寸法収縮xと進相軸方向の寸法収縮yの値から収縮寸法比x/yを算出する。
算出された収縮寸法比x/yが1に近いほど位相差層付偏光板が高温耐久性に優れ、高温環境に置かれた場合であっても位相差変化が抑制されていることを示す。収縮寸法比x/yは好ましくは0.995~1.003であり、より好ましくは0.996~1.002であり、さらに好ましくは0.997~1.001である。
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。各特性の測定方法は以下の通りである。なお、特に明記しない限り、実施例および比較例における「部」および「%」は重量基準である。
(1)厚み
10μm以下の厚みは、干渉膜厚計(大塚電子社製、製品名「MCPD-3000」)を用いて測定した。10μmを超える厚みは、デジタルマイクロメーター(アンリツ社製、製品名「KC-351C」)を用いて測定した。
10μm以下の厚みは、干渉膜厚計(大塚電子社製、製品名「MCPD-3000」)を用いて測定した。10μmを超える厚みは、デジタルマイクロメーター(アンリツ社製、製品名「KC-351C」)を用いて測定した。
(2)収縮寸法比x/y
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板に、カッターを用いて位相差層付偏光板の最表面にキズをつけることにより、位相差層付偏光板の重心と重心が対応する位置に1cm四方の正方形(評価用正方形)を描画した。次いで、位相差層付偏光板の粘着剤層を厚さ0.5mmのガラス板(80mm×150mm)に貼り合わせ積層した。その後、ガラス板に貼り合わせた位相差層付偏光板を80℃の条件下に500時間置いた。次いで、XY測長機(ミツトヨ社製、製品名:QUICK VISION QVA1517-PRO)を用いて、評価用正方形の位相差層の遅相軸方向と平行な辺の収縮寸法x2および進相軸方向と平行な辺の収縮寸法y2をそれぞれ測定した。次いで、遅相軸方向の収縮寸法x(x2/1(cm))および進相軸方向の収縮寸法y(y2/1(cm))をそれぞれ算出した。それぞれ算出された遅相軸方向の収縮寸法xと進相軸方向の収縮寸法yの値から収縮寸法比x/yを算出した。
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板に、カッターを用いて位相差層付偏光板の最表面にキズをつけることにより、位相差層付偏光板の重心と重心が対応する位置に1cm四方の正方形(評価用正方形)を描画した。次いで、位相差層付偏光板の粘着剤層を厚さ0.5mmのガラス板(80mm×150mm)に貼り合わせ積層した。その後、ガラス板に貼り合わせた位相差層付偏光板を80℃の条件下に500時間置いた。次いで、XY測長機(ミツトヨ社製、製品名:QUICK VISION QVA1517-PRO)を用いて、評価用正方形の位相差層の遅相軸方向と平行な辺の収縮寸法x2および進相軸方向と平行な辺の収縮寸法y2をそれぞれ測定した。次いで、遅相軸方向の収縮寸法x(x2/1(cm))および進相軸方向の収縮寸法y(y2/1(cm))をそれぞれ算出した。それぞれ算出された遅相軸方向の収縮寸法xと進相軸方向の収縮寸法yの値から収縮寸法比x/yを算出した。
(3)ΔRe
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板に、カッターを用いて位相差層付偏光板の最表面にキズをつけることにより、位相差層付偏光板の重心と重心が対応する位置に1cm四方の正方形(評価用正方形)を描画した。評価用正方形部分の面内位相差Reの初期面内位相差Re0を位相差フィルム・光学材料検査装置(大塚電子社製、商品名「RETS」)を用いて測定した。次いで、位相差層付偏光板の粘着剤層を厚さ0.5mmのガラス板(80mm×150mm)に貼り合わせ積層した。その後、ガラス板に貼り合わせた位相差層付偏光板を80℃の条件下に500時間置いた。その後、同様にして、評価用正方形部分の加熱後の面内位相差Re500を測定した。初期面内位相差Re0と加熱後の面内位相差Re500の値からΔRe(nm)を算出した。
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板に、カッターを用いて位相差層付偏光板の最表面にキズをつけることにより、位相差層付偏光板の重心と重心が対応する位置に1cm四方の正方形(評価用正方形)を描画した。評価用正方形部分の面内位相差Reの初期面内位相差Re0を位相差フィルム・光学材料検査装置(大塚電子社製、商品名「RETS」)を用いて測定した。次いで、位相差層付偏光板の粘着剤層を厚さ0.5mmのガラス板(80mm×150mm)に貼り合わせ積層した。その後、ガラス板に貼り合わせた位相差層付偏光板を80℃の条件下に500時間置いた。その後、同様にして、評価用正方形部分の加熱後の面内位相差Re500を測定した。初期面内位相差Re0と加熱後の面内位相差Re500の値からΔRe(nm)を算出した。
(4)Δa*b*
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板に、カッターを用いて位相差層付偏光板の最表面にキズをつけることにより、位相差層付偏光板の重心と重心が対応する位置に1cm四方の正方形(評価用正方形)を描画した。評価用正方形部分について、積分球付き紫外可視分光光度計(日本分光社製、製品名:V-7100)を用いてa値およびb値を測定した。これをa0値およびb0値とした。次いで、位相差層付偏光板の粘着剤層を厚さ0.5mmのガラス板(80mm×150mm)に貼り合わせ積層した。その後、ガラス板に貼り合わせた位相差層付偏光板を80℃の条件下に500時間置いた。80℃の条件で500時間置いたした後のa500値およびb500値を同様に求めた。これらの値から下記式を用いて色相変化量Δabを求めた。
Δa*b*={(a500-a0)2+(b500-b0)2}1/2
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板に、カッターを用いて位相差層付偏光板の最表面にキズをつけることにより、位相差層付偏光板の重心と重心が対応する位置に1cm四方の正方形(評価用正方形)を描画した。評価用正方形部分について、積分球付き紫外可視分光光度計(日本分光社製、製品名:V-7100)を用いてa値およびb値を測定した。これをa0値およびb0値とした。次いで、位相差層付偏光板の粘着剤層を厚さ0.5mmのガラス板(80mm×150mm)に貼り合わせ積層した。その後、ガラス板に貼り合わせた位相差層付偏光板を80℃の条件下に500時間置いた。80℃の条件で500時間置いたした後のa500値およびb500値を同様に求めた。これらの値から下記式を用いて色相変化量Δabを求めた。
Δa*b*={(a500-a0)2+(b500-b0)2}1/2
[製造例1:位相差層付偏光板の作製]
1.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。さらに、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3.7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3.1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。
1.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。さらに、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3.7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3.1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。
2.偏光板の作製
上記で得られた偏光子の表面(樹脂基材とは反対側の面)に、保護層としてHC-COPフィルムを、紫外線硬化型接着剤を介して貼り合せた。具体的には、硬化型接着剤の総厚みが1.0μmになるように塗工し、ロール機を使用して貼り合わせた。その後、UV光線を保護層側から照射して接着剤を硬化させた。なお、HC-COPフィルムは、シクロオレフィン(COP)フィルム(日本ゼオン社製、製品名「ZF12」、厚み25μm)にハードコート(HC)層(厚み2μm)が形成されたフィルムであり、COPフィルムが偏光子側となるようにして貼り合わせた。次いで、樹脂基材を剥離し、保護層(HC層/COPフィルム)/接着剤層/偏光子の構成を有する偏光板を得た。
上記で得られた偏光子の表面(樹脂基材とは反対側の面)に、保護層としてHC-COPフィルムを、紫外線硬化型接着剤を介して貼り合せた。具体的には、硬化型接着剤の総厚みが1.0μmになるように塗工し、ロール機を使用して貼り合わせた。その後、UV光線を保護層側から照射して接着剤を硬化させた。なお、HC-COPフィルムは、シクロオレフィン(COP)フィルム(日本ゼオン社製、製品名「ZF12」、厚み25μm)にハードコート(HC)層(厚み2μm)が形成されたフィルムであり、COPフィルムが偏光子側となるようにして貼り合わせた。次いで、樹脂基材を剥離し、保護層(HC層/COPフィルム)/接着剤層/偏光子の構成を有する偏光板を得た。
3.第1の位相差層の作製
式(I)で示される化合物55重量部と、式(II)で示される化合物25重量部と、式(III)で示される化合物20重量部とを、シクロペンタノン(CPN)400重量部に加えた後、60℃に加温、撹拌して溶解させた。その後、上記した化合物の溶液を室温に戻し、上記した化合物の溶液に、イルガキュア907(BASFジャパン社製)3重量部と、メガファックF-554(DIC社製)0.2重量部と、p-メトキシフェノール(MEHQ)0.1重量部とを加えて、さらに撹拌した。撹拌後の溶液は、透明で均一であった。得られた溶液を0.20μmのメンブランフィルターでろ過し、重合性組成物を得た。
また、配向膜用ポリイミド溶液を厚さ0.7mmのガラス基材にスピンコート法を用いて塗布し、100℃で10分乾燥した後、200℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜を、市販のラビング装置によってラビング処理し、配向膜を形成した。
次いで、基材(実質的には、配向膜)に、上記で得られた重合性組成物をスピンコート法で塗布し、100℃で2分乾燥した。得られた塗布膜を室温まで冷却した後、高圧水銀ランプを用いて、30mW/cm2の強度で30秒間紫外線を照射して、液晶化合物の配向固化層である第1の位相差層を得た。第1の位相差層の面内位相差Re(550)は130nmであった。また、第1の位相差層のRe(450)/Re(550)は0.851であり、逆分散波長特性を示した。第1の位相差層は、λ/4板として機能し得る。
式(I)で示される化合物55重量部と、式(II)で示される化合物25重量部と、式(III)で示される化合物20重量部とを、シクロペンタノン(CPN)400重量部に加えた後、60℃に加温、撹拌して溶解させた。その後、上記した化合物の溶液を室温に戻し、上記した化合物の溶液に、イルガキュア907(BASFジャパン社製)3重量部と、メガファックF-554(DIC社製)0.2重量部と、p-メトキシフェノール(MEHQ)0.1重量部とを加えて、さらに撹拌した。撹拌後の溶液は、透明で均一であった。得られた溶液を0.20μmのメンブランフィルターでろ過し、重合性組成物を得た。
また、配向膜用ポリイミド溶液を厚さ0.7mmのガラス基材にスピンコート法を用いて塗布し、100℃で10分乾燥した後、200℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜を、市販のラビング装置によってラビング処理し、配向膜を形成した。
次いで、基材(実質的には、配向膜)に、上記で得られた重合性組成物をスピンコート法で塗布し、100℃で2分乾燥した。得られた塗布膜を室温まで冷却した後、高圧水銀ランプを用いて、30mW/cm2の強度で30秒間紫外線を照射して、液晶化合物の配向固化層である第1の位相差層を得た。第1の位相差層の面内位相差Re(550)は130nmであった。また、第1の位相差層のRe(450)/Re(550)は0.851であり、逆分散波長特性を示した。第1の位相差層は、λ/4板として機能し得る。
4:第2の位相差層の作製
下記化学式(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、垂直配向処理を施したPET基材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、nz>nx=nyの屈折率特性を示す第2の位相差層(厚み3μm)を基材上に形成した。
下記化学式(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、垂直配向処理を施したPET基材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、nz>nx=nyの屈折率特性を示す第2の位相差層(厚み3μm)を基材上に形成した。
次いで、第1の位相差層表面と第2の位相差層表面にUV接着剤を塗工し、貼り合わせた後UV光を照射し、硬化、接着させた。その後、第1位相差層の基材を剥離し、プラズマ処理後、下塗り剤を塗工、乾燥し、その後、アクリル系粘着剤(厚み5μm)を塗工、乾燥した。次いで、これら積層品のアクリル系粘着剤面と、保護層(HC層/COPフィルム)/接着剤層/偏光子/接着剤層/保護層(TAC)のTAC面とを貼り合わせ、その後、第2の位相差層表面の基材を剥離し、粘着剤層(厚み26μm)を設け、保護層(HC層/COPフィルム)/接着剤層/偏光子/接着剤層/保護層(TAC)/粘着剤層//第1の位相差層/接着剤層/第2位相差層)/粘着剤層の構成を有する位相差層付偏光板を得た。得られた位相差層付偏光板の総厚みは100μmであった。
[実施例1-1]
製造例1で得られた位相差層付偏光板を縦6.5cm、横13cm(アスペクト比:2)となるようフィルム切断機を用いて切断し、(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
製造例1で得られた位相差層付偏光板を縦6.5cm、横13cm(アスペクト比:2)となるようフィルム切断機を用いて切断し、(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例1-2]
製造例1で得られた位相差層付偏光板を縦7.8cm、横11cm(アスペクト比:1.4)となるようフィルム切断機を用いて切断し、(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
製造例1で得られた位相差層付偏光板を縦7.8cm、横11cm(アスペクト比:1.4)となるようフィルム切断機を用いて切断し、(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例1-3]
製造例1で得られた位相差層付偏光板を縦9.3cm、横9.3cm(アスペクト比:1)となるようフィルム切断機を用いて切断し、(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
製造例1で得られた位相差層付偏光板を縦9.3cm、横9.3cm(アスペクト比:1)となるようフィルム切断機を用いて切断し、(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例1-4]
製造例1で得られた位相差層付偏光板を縦12cm、横8cm(アスペクト比:0.67)となるようフィルム切断機を用いて切断し、(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
製造例1で得られた位相差層付偏光板を縦12cm、横8cm(アスペクト比:0.67)となるようフィルム切断機を用いて切断し、(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例1-5]
製造例1で得られた位相差層付偏光板を縦13cm、横6.5cm(アスペクト比:0.5)となるようフィルム切断機を用いて切断し、(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
製造例1で得られた位相差層付偏光板を縦13cm、横6.5cm(アスペクト比:0.5)となるようフィルム切断機を用いて切断し、(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例1-6]
製造例1で得られた位相差層付偏光板を縦16cm、横6cm(アスペクト比:0.38)となるようフィルム切断機を用いて切断し、(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
製造例1で得られた位相差層付偏光板を縦16cm、横6cm(アスペクト比:0.38)となるようフィルム切断機を用いて切断し、(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例1-7]
製造例1で得られた位相差層付偏光板を縦24cm、横4cm(アスペクト比:0.17)となるようフィルム切断機を用いて切断し、(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
製造例1で得られた位相差層付偏光板を縦24cm、横4cm(アスペクト比:0.17)となるようフィルム切断機を用いて切断し、(2)~(4)の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例2]
偏光子の作製工程において、架橋処理工程で用いるホウ酸水溶液の濃度を変更して、ホウ酸含有量17重量%の偏光子を得たこと以外は実施例1と同様にして位相差層付偏光板を作製した。得られた位相差層付偏光板を縦6.5cm、横13cm(アスペクト比:2)となるようフィルム切断機を用いて切断した。切断した位相差層付偏光板を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
偏光子の作製工程において、架橋処理工程で用いるホウ酸水溶液の濃度を変更して、ホウ酸含有量17重量%の偏光子を得たこと以外は実施例1と同様にして位相差層付偏光板を作製した。得られた位相差層付偏光板を縦6.5cm、横13cm(アスペクト比:2)となるようフィルム切断機を用いて切断した。切断した位相差層付偏光板を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
(比較例1)
実施例1と同様にして、位相差層付偏光板を作製した。得られた位相差層付偏光板を縦4cm、横24cm(アスペクト比:6)となるよう切断した以外は実施例1と同様にして位相差層付偏光板を作製し、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1と同様にして、位相差層付偏光板を作製した。得られた位相差層付偏光板を縦4cm、横24cm(アスペクト比:6)となるよう切断した以外は実施例1と同様にして位相差層付偏光板を作製し、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)
偏光子の作製工程において、架橋処理工程で用いるホウ酸水溶液の濃度を変更して、ホウ酸含有22重量%の偏光子を得たこと以外は実施例1-1と同様にして位相差層付偏光板を作製した。得られた位相差層付偏光板を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
偏光子の作製工程において、架橋処理工程で用いるホウ酸水溶液の濃度を変更して、ホウ酸含有22重量%の偏光子を得たこと以外は実施例1-1と同様にして位相差層付偏光板を作製した。得られた位相差層付偏光板を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[評価]
表1から明らかなように、本発明の実施例の位相差層付偏光板は高温耐久性に優れるものであった。実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板の収縮寸法比x/yとΔReの分布を図3に示す。図3のグラフからも分かるとおり、収縮寸法比x/yとΔReには相関関係がみられた。収縮寸法比x/yを測定することにより、位相差層付偏光板の位相差変化の程度について評価することができた。
表1から明らかなように、本発明の実施例の位相差層付偏光板は高温耐久性に優れるものであった。実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板の収縮寸法比x/yとΔReの分布を図3に示す。図3のグラフからも分かるとおり、収縮寸法比x/yとΔReには相関関係がみられた。収縮寸法比x/yを測定することにより、位相差層付偏光板の位相差変化の程度について評価することができた。
本発明の位相差層付偏光板は、液晶表示装置、有機EL表示装置および無機EL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 位相差層
30 粘着剤層
100 位相差層付偏光板
11 偏光子
12 保護層
20 位相差層
30 粘着剤層
100 位相差層付偏光板
Claims (9)
- 偏光子を含む偏光板と、位相差層と、を有し、
該偏光子の吸収軸と位相差層の遅相軸とがなす角度が40°~50°である、位相差層付偏光板であって、
該位相差層付偏光板の中心部に規定された評価用正方形の、80℃で500時間加熱条件下に置いた後の位相差層の遅相軸方向の収縮寸法xと位相差層の進相軸方向の収縮寸法yとの比x/yが0.994~1.004である、位相差層付偏光板。 - アスペクト比が0.15~3.0である、請求項1に記載の位相差層付偏光板。
- 前記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に記載の偏光板。
- 前記位相差層の面内位相差が、100nm<Re(550)<160nmであり、かつ、
Re(450)/Re(550)<1、および、Re(650)/Re(550)>1を満たす、請求項1から3のいずれかに記載の位相差層付偏光板。 - 前記偏光子の厚みが7μm以上である、請求項1から4のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
- 前記偏光子のホウ酸含有量が20重量%以下である、請求項1から5のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
- 請求項1から6のいずれかに記載の位相差層付偏光板を備える、画像表示装置。
- 有機エレクトロルミネセンス表示装置または無機エレクトロルミネセンス表示装置である、請求項7に記載の画像表示装置。
- 偏光子を含む偏光板と、位相差層と、を含む位相差層付偏光板の評価方法であって、
該位相差層付偏光板の中心部分に評価用正方形を規定すること、
該評価用正方形が規定された位相差層付偏光板を80℃に500時間置くこと、
該評価用正方形の位相差層の遅相軸方向の収縮寸法xと位相差層の進相軸方向の収縮寸法yを測定すること、および、
該収縮寸法xおよび収縮寸法yから収縮寸法比x/yを算出すること、を含む、位相差層付偏光板の評価方法。
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JP2020024352A (ja) * | 2018-07-31 | 2020-02-13 | 住友化学株式会社 | 円偏光板および表示装置 |
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