JP2023058350A - 位相差層付偏光板およびそれを用いた画像表示装置 - Google Patents

位相差層付偏光板およびそれを用いた画像表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】画像表示装置に用いた場合に脱色が抑制される薄型の位相差層付偏光板を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態による位相差層付偏光板は、ヨウ素を含み、互いに対向する第一主面および第二主面を有する偏光膜と、前記偏光膜の前記第一主面側に配置され、40℃および92%RHにおける透湿度が150g/m2・24h以下である保護層と、前記偏光膜の前記第二主面側に配置される粘着剤層と、前記偏光膜と前記粘着剤層との間に配置される位相差層と、前記偏光膜と前記粘着剤層との間に配置され、ケイ素を含む無機膜と、を有し、前記保護層から前記粘着剤層に隣接する層までの積層部分の厚みは50μm以下である。【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に関する。
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)。
近年、画像表示装置の薄型化への要望が強くなるに伴って、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。例えば、可撓性基板(例えば、樹脂基板)を用いて、画像表示装置の湾曲、屈曲、折り畳み、巻き取りの可能性が検討され、これに対応可能な薄型の位相差層付偏光板が求められている。
特許第3325560号公報
位相差層付偏光板の薄型化は、例えば、偏光板に含まれる偏光膜の保護層の省略または薄型化や位相差層(位相差フィルム)の薄型化により達成され得る。しかし、画像表示装置に設けられた偏光板は、脱色する場合がある。このような脱色は、高温高湿環境下で顕著である。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、画像表示装置に用いた場合に脱色が抑制される薄型の位相差層付偏光板を提供することにある。
本発明の実施形態による位相差層付偏光板は、ヨウ素を含み、互いに対向する第一主面および第二主面を有する偏光膜と、前記偏光膜の前記第一主面側に配置され、40℃および92%RHにおける透湿度が150g/m・24h以下である保護層と、前記偏光膜の前記第二主面側に配置される粘着剤層と、前記偏光膜と前記粘着剤層との間に配置される位相差層と、前記偏光膜と前記粘着剤層との間に配置され、ケイ素を含む無機膜と、を有し、前記保護層から前記粘着剤層に隣接する層までの積層部分の厚みは50μm以下である。
1つの実施形態においては、上記偏光膜と、上記位相差層と、上記無機膜とがこの順に配置される。
1つの実施形態においては、上記無機膜は、上記位相差層に直に接して配置される。
1つの実施形態においては、上記無機膜の厚みは400nm未満である。
1つの実施形態においては、上記無機膜の厚みは50nm以上である。
1つの実施形態においては、上記無機膜は、酸化ケイ素、炭化ケイ素、および、これらの複合体からなる群から選択される少なくとも1つを含む。
1つの実施形態においては、上記無機膜は蒸着膜である。
1つの実施形態においては、上記偏光膜の上記第二主面に隣接する層から上記粘着剤層に隣接する層までの積層部分の40℃および92%RHにおける透湿度は50g/m・24h以下である。
1つの実施形態においては、上記位相差層は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、上記の位相差層付偏光板を有する。
本発明の実施形態による位相差層付偏光板によれば、画像表示装置に用いた場合に脱色が顕著に抑制され得る。
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の構成を示す模式的な断面図である。 本発明の1つの実施形態による有機EL表示装置において、有機ELパネルに位相差層付偏光板が配置された状態の概略を示す模式的な断面図である。
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。また、図面は説明をより明確にするため、実施の形態に比べ、各部の幅、厚み、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
(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。
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の構成を示す模式的な断面図である。位相差層付偏光板100は、互いに対向する第一主面11aおよび第二主面11bを有する偏光膜11と、偏光膜11の第一主面11a側に配置された保護層12と、偏光膜11の第二主面11b側に配置された位相差層20、無機膜30および粘着剤層40を有する。偏光膜11と位相差層20との間には保護層が配置されておらず、位相差層20は偏光膜11に隣接して配置されて偏光膜11の保護材として機能し得る。このような構成によれば、後述の位相差層付偏光板の厚みを良好に達成し得る。位相差層付偏光板100は、代表的には、画像表示装置において位相差層20よりも偏光膜11が視認側となるように配置される。1つの実施形態においては、保護層12は、画像表示装置の最表面に位置する。位相差層付偏光板100は、例えば、偏光膜11と保護層12とを積層して得られる偏光板10と、その他の層を積層することにより得ることができる。
図示例では、位相差層20は第一位相差層21および第二位相差層22を含む積層構造を有しているが、図示例とは異なり、位相差層20は、三層以上の積層構造を有していてもよいし、単一層とされていてもよい。
位相差層付偏光板を構成する各部材は、任意の適切な接着層(図示せず)を介して積層され得る。接着層の具体例としては、接着剤層、粘着剤層が挙げられる。例えば、保護層12は、接着剤層を介して(好ましくは、活性エネルギー線硬化型接着剤を用いて)偏光膜11に貼り合わせられる。例えば、位相差層20は、接着剤層を介して(好ましくは、活性エネルギー線硬化型接着剤を用いて)偏光膜11に貼り合わせられる。図示するように、位相差層20が二層以上の積層構造を有する場合、位相差層どうしは、例えば、接着剤層を介して(好ましくは、活性エネルギー線硬化型接着剤を用いて)貼り合わせられる。接着剤層の厚みは、好ましくは0.4μm以上であり、より好ましくは0.4μm~3.0μmであり、さらに好ましくは0.6μm~2.2μmである。
偏光膜11の第二主面11b側に配置される粘着剤層40により、例えば、位相差層付偏光板100は画像表示装置に含まれる画像表示パネルに貼り付け可能とされる。図示しないが、粘着剤層40の表面には、実用的には、はく離ライナーが貼り合わせられる。はく離ライナーは、位相差層付偏光板が使用に供されるまで仮着され得る。はく離ライナーを用いることにより、例えば、粘着剤層を保護するとともに、位相差層付偏光板のロール形成が可能となる。
偏光膜11と粘着剤層40との間に、無機膜30が配置されている。無機膜30を用いることにより、位相差層付偏光板の薄型化に寄与しながら、上記脱色を抑制し得る。無機膜30の配置は特に限定されないが、優れた信頼性を得る(例えば、クラックの発生を防止する)観点から、図示するように、無機膜30は、位相差層20に対して偏光膜11が配置されない側に配置されることが好ましい。無機膜30は、例えば、位相差層20に直に接して配置される。このような構成によれば、位相差層付偏光板の薄型化に寄与し得る。
位相差層付偏光板は、長尺状であってもよいし、枚葉状であってもよい。ここで、「長尺状」とは、幅に対して長さが十分に長い細長形状をいい、例えば、幅に対して長さが10倍以上、好ましくは20倍以上の細長形状をいう。長尺状の位相差層付偏光板は、ロール状に巻回可能である。
偏光板10(保護層12)から粘着剤層40に隣接する層(図示例では、無機膜30)までの積層部分の厚み(単に、「位相差層付偏光板の厚み」と称する場合がある)は、例えば60μm以下であり、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは40μm以下である。このような厚みによれば、画像表示装置の薄型化に寄与し、例えば、画面の大型化に対応するための部材(電池等)の搭載も可能とし得る。また、湾曲、屈曲、折り畳み、巻き取り等の変形可能な画像表示装置にも良好に対応し得る。一方、位相差層付偏光板の厚みは、例えば10μm以上である。
上記位相差層付偏光板の厚みには、上記接着層の厚みも含まれる。例えば、保護層と偏光膜との間に配置されてもよい接着層、偏光膜と位相差層との間に配置されてもよい接着層、位相差層が積層構造を有する場合に位相差層間に配置されてもよい接着層の厚みも含まれる。なお、位相差層付偏光板の厚みには、位相差層付偏光板をパネルやガラスなどの外部被着体と密着させるための接着層の厚みは含まれない。
偏光膜11の第二主面11bに隣接する層から粘着剤層40に隣接する層までの積層部分の40℃および92%RHにおける透湿度は、好ましくは200g/m・24h以下であり、より好ましくは150g/m・24h以下であり、さらに好ましくは100g/m・24h以下であり、特に好ましくは50g/m・24h以下である。このような構成によれば、より効果的に脱色を抑制し得る。具体的には、後述するアンモニア(アンモニウムイオン)の発生が促進され得る高湿環境下において、脱色を効果的に抑制し得る。一方、偏光膜の第二主面に隣接する層から粘着剤層に隣接する層までの積層部分の40℃および92%RHにおける透湿度は、例えば1g/m・24h以上である。なお、隣接とは、直接隣り合っているだけでなく、接着層を介して隣り合っていることも包含する。
A.偏光板
上記偏光板は、偏光膜と保護層とを含む。代表的には、偏光板は、偏光膜と保護層とを接着層を介して積層することにより得ることができる。
A-1.偏光膜
上記偏光膜は、代表的には、二色性物質を含む樹脂フィルムである。二色性物質としては、好ましくは、ヨウ素が用いられる。樹脂フィルムとしては、例えば、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が挙げられる。
偏光膜の厚みは、好ましくは12μm以下であり、より好ましくは10μm以下であり、さらに好ましくは8μm以下である。一方、偏光膜の厚みは、好ましくは1μm以上である。
偏光膜は、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。偏光膜の単体透過率は、例えば41.5%~48.0%であり、好ましくは42.0%~46.0%である。偏光膜の偏光度は、例えば90.0%以上であり、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。
偏光膜は、任意の適切な方法で作製し得る。具体的には、偏光膜は、単層の樹脂フィルムから作製してもよく、二層以上の積層体を用いて作製してもよい。
上記単層の樹脂フィルムから偏光膜を作製する方法は、代表的には、樹脂フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質による染色処理と延伸処理とを施すことを含む。樹脂フィルムとしては、例えば、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が用いられる。当該方法は、不溶化処理、膨潤処理、架橋処理等をさらに含んでいてもよい。このような製造方法は、当業界で周知慣用であるので、詳細な説明は省略する。
上記積層体を用いて得られる偏光膜は、例えば、樹脂基材と樹脂フィルムまたは樹脂層(代表的には、PVA系樹脂層)との積層体を用いて作製され得る。具体的には、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系樹脂層を偏光膜とすること;により作製され得る。本実施形態においては、好ましくは、樹脂基材の片側に、ハロゲン化物とPVA系樹脂とを含むPVA系樹脂層を形成する。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。加えて、本実施形態においては、好ましくは、積層体は、長手方向に搬送しながら加熱することにより幅方向に2%以上収縮させる乾燥収縮処理に供される。代表的には、本実施形態の製造方法は、積層体に、空中補助延伸処理と染色処理と水中延伸処理と乾燥収縮処理とをこの順に施すことを含む。補助延伸を導入することにより、熱可塑性樹脂上にPVAを塗布する場合でも、PVAの結晶性を高めることが可能となり、高い光学特性を達成し得る。また、同時にPVAの配向性を事前に高めることで、後の染色工程や延伸工程で水に浸漬された時に、PVAの配向性の低下や溶解などの問題を防止することができ、高い光学特性を達成し得る。さらに、PVA系樹脂層を液体に浸漬した場合において、PVA系樹脂層がハロゲン化物を含まない場合に比べて、PVA分子の配向の乱れ、および配向性の低下が抑制され得、高い光学特性を達成し得る。さらに、乾燥収縮処理により積層体を幅方向に収縮させることにより、高い光学特性を達成し得る。得られた樹脂基材/偏光膜の積層体から樹脂基材を剥離した剥離面に、もしくは、剥離面とは反対側の面に保護層を積層して偏光板が得られ得る。このような偏光膜の製造方法の詳細は、例えば特開2012-73580号公報、特許第6470455号に記載されている。これらの公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。
A-2.保護層
上記保護層は、偏光膜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得る。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、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、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、ポリノルボルネン等のシクロオレフィン系、ポリオレフィン系、(メタ)アクリル系、アセテート系等の樹脂が挙げられる。
本発明の実施形態による位相差層付偏光板は、代表的には、画像表示装置の視認側に配置され、保護層は、視認側に配置される。したがって、保護層には、必要に応じて、ハードコート(HC)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30μm未満であり、より好ましくは28μm以下である。一方、保護層の厚みは、好ましくは11μm以上であり、より好ましくは13μm以上である。なお、上記表面処理が施されている場合、保護層の厚みは、表面処理層の厚みを含めた厚みである。
1つの実施形態においては、保護層の40℃および92%RHにおける透湿度は、150g/m・24h以下であり、100g/m・24h以下であってもよく、50g/m・24h以下であってもよい。この場合、保護層を構成する材料としては、例えば、シクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂およびポリエステル系樹脂から選択される少なくとも1つが用いられる。このような形態においては、後述するアンモニア(アンモニウムイオン)が偏光板(偏光膜)内に閉じ込められやすく(偏光板の外へ排出されにくく)、脱色が起こりやすい傾向にある。本発明の実施形態によれば、このような保護層が設けられていても、脱色を抑制することができる。
B.位相差層
上記位相差層の厚みは、その構成(単一層であるか積層構造を有するか)にもよるが、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、位相差層の厚みは、例えば0.5μm以上である。なお、位相差層が積層構造である場合、「位相差層の厚み」は、各位相差層の厚みの合計を意味する。具体的には、「位相差層の厚み」には接着層の厚みは含まれない。
位相差層としては、好ましくは、液晶化合物の配向固化層(液晶配向固化層)が用いられる。液晶化合物を用いることにより、例えば、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。したがって、位相差層付偏光板の顕著な薄型化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。位相差層においては、代表的には、棒状の液晶化合物が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)。
上記液晶配向固化層は、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。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。
位相差層は、上述のとおり、単一層であってもよいし、二層以上の積層構造を有していてもよい。
図示例とは異なり、位相差層が単一層である場合、位相差層は、λ/4板として機能し得る。具体的には、位相差層のRe(550)は、好ましくは100nm~180nmであり、より好ましくは110nm~170nmであり、さらに好ましくは110nm~160nmである。位相差層の厚みは、λ/4板の所望の面内位相差が得られるよう調整され得る。位相差層が上述の液晶配向固化層である場合、その厚みは、例えば1.0μm~2.5μmである。本実施形態においては、位相差層の遅相軸と偏光膜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44°~46°である。また、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すことが好ましい。
図示するように、位相差層20が積層構造を有する場合、位相差層20は、例えば、偏光板10側から順に第一位相差層(H層)21と第二位相差層(Q層)22とが配置された、二層の積層構造を有する。H層は、代表的にはλ/2板として機能し得、Q層は、代表的にはλ/4板として機能し得る。具体的には、H層のRe(550)は好ましくは200nm~300nmであり、より好ましくは220nm~290nmであり、さらに好ましくは230nm~280nmであり;Q層のRe(550)は、好ましくは100nm~180nmであり、より好ましくは110nm~170nmであり、さらに好ましくは110nm~150nmである。H層の厚みは、λ/2板の所望の面内位相差が得られるよう調整され得る。H層が上述の液晶配向固化層である場合、その厚みは、例えば2.0μm~4.0μmである。Q層の厚みは、λ/4板の所望の面内位相差が得られるよう調整され得る。Q層が上述の液晶配向固化層である場合、その厚みは、例えば0.5μm~2.5μmである。本実施形態においては、H層の遅相軸と偏光膜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12°~18°であり、さらに好ましくは12°~16°であり;Q層の遅相軸と偏光膜の吸収軸とのなす角度は、好ましくは70°~80°であり、より好ましくは72°~78°であり、さらに好ましくは72°~76°である。位相差層20が積層構造を有する場合、それぞれの層(例えば、H層およびQ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。
位相差層(積層構造を有する場合には少なくとも一つの層)は、代表的には、屈折率特性がnx>ny=nzの関係を示す。なお、「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またはny<nzとなる場合があり得る。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。
上述のとおり、位相差層は、好ましくは液晶配向固化層である。上記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、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、ネマチック性液晶モノマーが好ましい。
C.無機膜
無機膜30は、ケイ素を含む。具体的には、ケイ素化合物を含む。ケイ素化合物としては、例えば、酸化ケイ素、炭化ケイ素、および、これらの複合体が挙げられる。好ましくは、無機膜は、酸化ケイ素、炭化ケイ素、および、これらの複合体からなる群から選択される少なくとも1つを含む。このような無機膜を設けることにより、脱色を抑制し得る。本発明者らは、位相差層付偏光板を画像表示装置(代表的には、有機EL表示装置)に適用した場合に、位相差層付偏光板が脱色するという新たな課題に直面し、当該課題について鋭意検討した結果、脱色の原因は、画像表示パネルを構成する部材に由来するアンモニア(実質的には、アンモニウムイオン)であることを発見した。このような無機膜を設けることにより、偏光膜11に到達するアンモニアをできる限り遮断し、脱色を抑制することができる。具体的には、偏光膜に含まれる二色性物質(代表的には、ヨウ素錯体)の分解が抑制され得る。好ましくは、無機膜は、炭化ケイ素または酸化炭化ケイ素の少なくとも1つを含む。このような材料を用いることにより、信頼性が向上し得る。
無機膜の厚みは、例えば30nm以上であり、好ましくは50nm以上であり、より好ましくは70nm以上であり、さらに好ましくは90nm以上である。このような厚みによれば、より効果的に脱色を抑制し得る。一方、無機膜の厚みは、好ましくは400nm未満であり、より好ましくは350nm以下であり、さらに好ましくは300nm以下であり、特に好ましくは250nm以下であり、200nm以下であってもよい。無機膜を採用することにより、このような厚みにおいても脱色を良好に抑制し得る。また、このような厚みによれば、優れた信頼性が得られ得る。例えば、クラックの発生を防止し得る。
無機膜は、任意の適切な方法により成膜され得る。例えば、真空蒸着、スパッタリング等の物理蒸着、化学蒸着により成膜され得る。化学蒸着法の場合、低温プロセスで成膜が可能で、成膜対象に熱による損傷が与えられないという観点から、プラズマ化学気相蒸着(CVD)が好ましい。具体的には、無機膜は蒸着膜である。この場合、無機膜は、隣接する層(例えば、位相差層、偏光膜)表面に直接成膜することができる。無機膜は、平面視で偏光膜と重畳する領域に部分的に形成されていてもよいが、全体に亘って形成されていることが好ましい。
D.粘着剤層
粘着剤層40の厚みは、好ましくは10μm~20μmである。粘着剤層は、任意の適切な粘着剤で構成され得る。具体例としては、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、エポキシ系粘着剤、およびポリエーテル系粘着剤が挙げられる。粘着剤のベース樹脂を形成するモノマーの種類、数、組み合わせおよび配合比、ならびに、架橋剤の配合量、反応温度、反応時間等を調整することにより、目的に応じた所望の特性を有する粘着剤を調製することができる。粘着剤のベース樹脂は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。ベース樹脂は、好ましくはアクリル系樹脂である(具体的には、粘着剤層は、好ましくはアクリル系粘着剤で構成される)。
E.位相差層付偏光板の作製
本発明の実施形態による位相差層付偏光板は、代表的には、上記偏光板と上記位相差層とを積層することにより得ることができる。偏光板と位相差層との積層は、例えば、これらをロール搬送しながら(いわゆるロールトゥロールにより)行われる。積層は、代表的には、基材に形成された液晶配向固化層を転写することにより行われる。図示するように、位相差層が積層構造を有する場合には、それぞれの位相差層を偏光板に順次積層(転写)してもよく、位相差層どうしを予め積層した積層体を偏光板に積層(転写)してもよい。
上記無機膜は、所望の位置に配置されるように、適切なタイミングで成膜され得る。具体的には、偏光板と位相差層との積層前に成膜してもよいし、偏光板と位相差層との積層後に成膜してもよい。
F.画像表示装置
上記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、本発明の実施形態による画像表示装置は、上記位相差層付偏光板を有する。
図2は、本発明の1つの実施形態による画像表示装置の概略の構成を、有機EL表示装置を例にして示す模式図である。具体的には、本発明の1つの実施形態による有機EL表示装置において、有機ELパネルに位相差層付偏光板が配置された状態の概略を示す模式的な断面図である。有機ELパネル200において位相差層付偏光板100は、無機膜30が偏光膜11よりも有機ELパネル本体70側となるように配置されている。具体的には、有機ELパネル本体70に位相差層付偏光板100は粘着剤層40によって貼り付けられている。
有機ELパネル本体70は、基板71と、薄膜トランジスタ(TFT)等を含む回路層、有機発光ダイオード(OLED)、OLEDを封止する封止膜等を含む上部構造層72とを有する。例えば、基板71として可撓性基板(例えば、樹脂基板)を用いる場合、得られる有機EL表示装置は、湾曲、屈曲、折り曲げ、巻き取りなどが実現され得る。上部構造層72には、例えば、窒素含有層(例えば、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素等の窒化物層)が含まれ、上部構造層72からアンモニア(アンモニウムイオン)が生じ得る。上記位相差層付偏光板によれば、画像表示装置において、脱色が顕著に抑制され得る。また、画像表示パネル本体の構成を設計変更することなく、脱色の課題を解決し得る。
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、厚みおよび透湿度は下記の測定方法により測定した値である。また、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、走査型電子顕微鏡(日本電子社製、製品名「JSM-7100F」)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.透湿度
透湿度を、カップ法(JIS Z 0208)により求めた。
[実施例1]
(偏光板の作製)
熱可塑性樹脂基材として、長尺状で、Tg約75℃である、非晶質のイソフタル共重合ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み:100μm)を用い、この樹脂基材の片面に、コロナ処理を施した。
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(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー」)を9:1の重量比で混合したPVA系樹脂100重量部に、ヨウ化カリウム13重量部を添加したものを水に溶かし、PVA水溶液(塗布液)を調製した。
樹脂基材のコロナ処理面に、上記PVA水溶液を塗布して60℃で乾燥することにより、厚み13μm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、130℃のオーブン内で縦方向(長手方向)に2.4倍に一軸延伸した(空中補助延伸処理)。
次いで、積層体を、液温40℃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(水100重量部に対して、ヨウ素とヨウ化カリウムを1:7の重量比で配合して得られたヨウ素水溶液)に、最終的に得られる偏光膜の単体透過率(Ts)が所望の値となるように濃度を調整しながら60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、液温40℃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5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(ホウ酸濃度4重量%、ヨウ化カリウム濃度5重量%)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(水中延伸処理)。
その後、積層体を液温20℃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)。
その後、約90℃に保たれたオーブン中で乾燥しながら、表面温度が約75℃に保たれたSUS製の加熱ロールに接触させた(乾燥収縮処理)。
このようにして、樹脂基材上に厚み5.4μmの偏光膜を形成し、樹脂基材/偏光膜の構成を有する積層体を得た。
得られた積層体の偏光膜側に、紫外線硬化型接着剤(硬化後の厚み1.5μm)を介して、HC層が形成されたCOPフィルム(厚み:27μm、40℃および92%RHにおける透湿度:20g/m・24h)を保護層として貼り合わせた。その後、偏光膜から樹脂基材を剥離し、HC層/COPフィルム/接着剤層/偏光膜の構成を有する偏光板を得た。
なお、HC層が形成されたCOPフィルムは、シクロオレフィン系未延伸フィルム(日本ゼオン社製、厚み25μm)に、厚み2μmのハードコート層を形成することにより得た。
(位相差層の作製)
ネマチック液晶相を示す重合性液晶(BASF社製:商品名「Paliocolor LC242」、下記式で表される)10gと、当該重合性液晶化合物に対する光重合開始剤(BASF社製:商品名「イルガキュア907」)3gとを、トルエン40gに溶解して、液晶組成物(塗工液)を調製した。
Figure 2023058350000002
ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚み38μm)表面を、ラビング布を用いてラビングし、配向処理を施した。配向処理の方向は、偏光板に貼り合わせる際に偏光膜の吸収軸の方向に対して視認側から見て15°方向となるようにした。この配向処理表面に、上記液晶塗工液をバーコーターにより塗工し、90℃で2分間加熱乾燥することによって液晶化合物を配向させた。このようにして形成された液晶層に、メタルハライドランプを用いて1mJ/cmの光を照射し、当該液晶層を硬化させることによって、PETフィルム上に液晶配向固化層A(H層)を形成した。液晶配向固化層Aの厚みは2.5μm、面内位相差Re(550)は270nmであった。さらに、液晶配向固化層Aは、nx>ny=nzの屈折率特性を示した。
塗工厚みを変更したこと、および、配向処理方向を偏光膜の吸収軸の方向に対して視認側から見て75°方向となるようにしたこと以外は上記と同様にして、PETフィルム上に液晶配向固化層B(Q層)を形成した。液晶配向固化層Bの厚みは1.5μm、面内位相差Re(550)は140nmであった。さらに、液晶配向固化層Bは、nx>ny=nzの屈折率特性を示した。
(位相差層付偏光板の作製)
得られた偏光板の偏光膜側に、得られた液晶配向固化層A(H層)および液晶配向固化層B(Q層)をこの順に転写した。このとき、偏光膜の吸収軸と配向固化層Aの遅相軸とのなす角度が15°、偏光膜の吸収軸と配向固化層Bの遅相軸とのなす角度が75°になるようにして転写(貼り合わせ)を行った。それぞれの転写は、ロール搬送しながら、紫外線硬化型接着剤(硬化後の厚み1μm)を介して行った。
その後、液晶配向固化層Bの表面に、厚み50nmの酸化炭化ケイ素膜を成膜した。具体的には、ロールトゥロール方式のCVD成膜装置に液晶配向固化層を積層した偏光板をセットし、真空チャンバー内を1×10-3Paまで減圧した後、偏光板を走行させながら、基板温度12℃、成膜材料である加熱気化させたヘキサメチルジシロキサン(HMDSО)および酸素を、それぞれ、流量25sccm、流量700sccmの条件でチャンバー内に導入して気圧1.0Pa程度とし、プラズマ発生用電源の周波数80kHz、電力1.0kWの条件で放電してプラズマを発生させ、成膜を行った。
次いで、酸化炭化ケイ素膜の表面にアクリル系粘着剤で厚み15μmの粘着剤層を形成し、位相差層付偏光板を得た。
得られた位相差層付偏光板において、液晶配向固化層Aから酸化炭化ケイ素膜までの積層部分の40℃および92%RHにおける透湿度は50g/m・24hであった。
[実施例2]
酸化炭化ケイ素膜の厚みを200nmとし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得た。
得られた位相差層付偏光板において、液晶配向固化層Aから酸化炭化ケイ素膜までの積層部分の40℃および92%RHにおける透湿度は30g/m・24hであった。
[実施例3]
酸化炭化ケイ素膜の厚みを400nmとし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得た。
得られた位相差層付偏光板において、液晶配向固化層Aから酸化炭化ケイ素膜までの積層部分の40℃および92%RHにおける透湿度は20g/m・24hであった。
[比較例1]
酸化炭化ケイ素膜を成膜しなかっ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得た。
得られた位相差層付偏光板において、液晶配向固化層Aから液晶配向固化層Bまでの積層部分の40℃および92%RHにおける透湿度は400~500g/m・24hであった。
[比較例2]
厚み50nmの酸化炭化ケイ素膜を成膜するかわりに、厚み400nmの有機膜を形成し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得た。
具体的には、アクリル系樹脂(楠本化成社製、製品名「B-811」)15部と熱可塑性エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製、商品名「jER(登録商標)YX6954BH30」)85部(固形分換算)とをメチルエチルケトン80部に溶解し、樹脂溶液(20%)を得た。この樹脂溶液を液晶配向固化層Bの表面にワイヤーバーを用いて塗布し、塗布膜を60℃で5分間乾燥して、有機膜を形成した。
得られた位相差層付偏光板において、液晶配向固化層Aから有機膜までの積層部分の40℃および92%RHにおける透湿度は400~500g/m・24hであった。
[比較例3]
実施例1と同様にして得た偏光板に、アクリル系粘着剤(厚み5μm)を介して下記の位相差フィルムを貼り合わせ、さらに、位相差フィルムに紫外線硬化型接着剤(硬化後の厚み1μm)を介して下記の液晶配向固化層Cを貼り合わせた後、液晶配向固化層Cの表面にアクリル系粘着剤で厚み15μmの粘着剤層を形成し、位相差層付偏光板を得た。なお、位相差フィルムは、偏光膜の吸収軸と位相差フィルムの遅相軸とが45°の角度をなすようにして貼り合わせた。
得られた位相差層付偏光板において、位相差フィルムから液晶配向固化層Cまでの積層部分の40℃および92%RHにおける透湿度は70g/m・24hであった。
(位相差フィルムの作製)
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29.60質量部(0.046mol)、イソソルビド(ISB)29.21質量部(0.200mol)、スピログリコール(SPG)42.28質量部(0.139mol)、ジフェニルカーボネート(DPC)63.77質量部(0.298mol)及び触媒として酢酸カルシウム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系樹脂を水中に押し出し、ストランドをカッティングしてペレットを得た。
得られたポリエステルカーボネート系樹脂(ペレット)を80℃で5時間真空乾燥をした後、単軸押出機(東芝機械社製、シリンダー設定温度:250℃)、Tダイ(幅200mm、設定温度:250℃)、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、厚み135μmの長尺状の樹脂フィルムを作製した。得られた長尺状の樹脂フィルムを、幅方向に、延伸温度133℃、延伸倍率2.8倍で延伸し、厚み50μmの位相差フィルムを得た。得られた位相差フィルムのRe(550)は141nmであり、Re(450)/Re(550)は0.82であり、Nz係数は1.12であった。
(液晶配向固化層Cの作製)
下記化学式(1)(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液晶配向固化層C(厚み3μm)を基材上に形成した。
Figure 2023058350000003
[参考例1]
偏光板として、下記に示す偏光板を用いたこと、酸化炭化ケイ素膜を成膜しなかったこと、および、粘着剤層の厚みを30μmとし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得た。
(偏光板の作製)
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、洗浄処理をこの順で施した後、最後に乾燥処理を施すことにより、厚み12μmの偏光膜を作製した。
上記膨潤処理は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膜の単体透過率が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。次いで、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。次いで、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、70℃で5分間乾燥処理して偏光膜を得た。
得られた偏光膜の両側に、それぞれ、ポリビニルアルコール系接着剤を介してのHC層(厚み7μm)が形成されたTACフィルム(厚み25μm)および厚み25μmのTACフィルムを貼り合わせ、HC層/TACフィルム/接着剤層/偏光膜/接着剤層/TACフィルムの構成を有する偏光板を得た。
得られた位相差層付偏光板において、TACフィルムから液晶配向固化層Bまでの積層部分の40℃および92%RHにおける透湿度は300~400g/m・24hであった。
実施例および比較例について、下記の評価を行った。評価結果を表1にまとめる。
<評価>
1.脱色(アンモニア試験)
得られた位相差層付偏光板を、厚み500nmの酸窒化ケイ素膜が表面に成膜された無アルカリガラス板に貼り合わせた後、これを60℃、90%RHの環境下に96時間置いた(加湿試験)。ここで、酸窒化ケイ素膜が成膜された無アルカリガラス板を加湿試験に供することにより、アンモニアの発生が確認された。
加湿試験後の位相差層付偏光板を反射板に貼り合わせ、反射色相を目視により確認した。また、加湿試験後の位相差層付偏光板の偏光度を測定した。具体的には、紫外可視分光光度計(日本分光社製、V-7100)を用いて単体透過率Ts、平行透過率Tpおよび直交透過率Tcを測定し、下記式により偏光度Pを求めた。ここで、Ts、TpおよびTcは、JIS Z 8701の2度視野(C光源)により測定して視感度補正を行なったY値である。
偏光度P(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
2.信頼性
得られた位相差層付偏光板を、無アルカリガラス板に貼り合わせた後、これを-40℃の環境下に30分間置いた後、85℃の環境下に30分置いた(1サイクル)。この作業を200サイクル繰り返し、信頼性試験を行った。信頼性試験後、位相差層付偏光板の外観を目視で観察し、クラックの有無を確認した。
Figure 2023058350000004
各実施例においては、加湿試験後の偏光度は99%以上を保持しており、脱色は抑えられていることがわかる。実施例3では、信頼性の評価においてクラックが確認された。
本発明の実施形態による位相差層付偏光板は、画像表示装置に用いられ、湾曲した、あるいは、屈曲、折り畳み、または巻き取り可能な画像表示装置にも好適に用いられ得る。画像表示装置としては、代表的には、液晶表示装置、有機EL表示装置、無機EL表示装置が挙げられる。
10 偏光板
11 偏光膜
12 保護層
20 位相差層
21 第一位相差層
22 第二位相差層
30 無機膜
40 粘着剤層
100 位相差層付偏光板

Claims (10)

  1. ヨウ素を含み、互いに対向する第一主面および第二主面を有する偏光膜と、
    前記偏光膜の前記第一主面側に配置され、40℃および92%RHにおける透湿度が150g/m・24h以下である保護層と、
    前記偏光膜の前記第二主面側に配置される粘着剤層と、
    前記偏光膜と前記粘着剤層との間に配置される位相差層と、
    前記偏光膜と前記粘着剤層との間に配置され、ケイ素を含む無機膜と、を有し、
    前記保護層から前記粘着剤層に隣接する層までの積層部分の厚みは50μm以下である、
    位相差層付偏光板。
  2. 前記偏光膜と、前記位相差層と、前記無機膜とがこの順に配置される、請求項1に記載の位相差層付偏光板。
  3. 前記無機膜は、前記位相差層に直に接して配置される、請求項2に記載の位相差層付偏光板。
  4. 前記無機膜の厚みは400nm未満である、請求項1から3のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
  5. 前記無機膜の厚みは50nm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。
  6. 前記無機膜は、酸化ケイ素、炭化ケイ素、および、これらの複合体からなる群から選択される少なくとも1つを含む、請求項1から5のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
  7. 前記無機膜は蒸着膜である、請求項1から6のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
  8. 前記偏光膜の前記第二主面に隣接する層から前記粘着剤層に隣接する層までの積層部分の40℃および92%RHにおける透湿度は50g/m・24h以下である、請求項1から7のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
  9. 前記位相差層は液晶化合物の配向固化層である、請求項1から8のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
  10. 請求項1から9のいずれかに記載の位相差層付偏光板を有する、画像表示装置。
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