JP2024027295A - 偏光板および該偏光板を用いた画像表示装置 - Google Patents
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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Abstract
Description
[2]上記[1]において、波長700nmにおける偏光子の吸収軸方向の反射率RPAと吸収軸に直交する方向の反射率RPTとの差は0.40%以下である。
[3]上記[1]または[2]において、上記保護層の面内位相差Re(550)は20nm以下である。
[4]上記[1]から[3]のいずれかにおいて、上記保護層はポリカーボネート系樹脂フィルムで構成されている。
[5]上記[1]から[4]のいずれかにおいて、上記偏光板は、上記接着剤層と上記保護層との間に下塗り層をさらに有する。
[6]上記[5]において、上記偏光子の吸収軸方向の屈折率n1Aと上記下塗り層の屈折率n4との差の絶対値は0.20以下である。
[7]上記[1]から[6]のいずれかにおいて、上記偏光板は、上記偏光子の上記保護層と反対側に、円偏光機能または楕円偏光機能を有する位相差層をさらに有する。
[8]本発明の別の局面によれば、画像表示装置が提供される。画像表示装置は、上記[1]から[6]のいずれかの偏光板を備える。
[9]画像表示装置は、上記[7]の偏光板を備えていてもよい。
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の光で測定したフィルムの面内位相差である。例えば、「Re(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定したフィルムの面内位相差である。Re(λ)は、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の光で測定したフィルムの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の光で測定したフィルムの厚み方向の位相差である。Rth(λ)は、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。
(5)角度
本明細書において角度に言及するときは、特に明記しない限り、当該角度は時計回りおよび反時計回りの両方の方向の角度を包含する。
図1は、本発明の1つの実施形態による偏光板の概略断面図である。図示例の偏光板100は、偏光子10と、偏光子10に接着剤層20を介して積層された保護層30と、を有する。本発明の実施形態においては、偏光子の吸収軸方向の屈折率n1Aと接着剤層の屈折率n2との差の絶対値は、代表的には0.20以下であり、好ましくは0.18以下であり、より好ましくは0.15以下であり、さらに好ましくは0.12以下であり、特に好ましくは0.07以下である。当該差の絶対値は小さいほど好ましく、望ましくはゼロである。このような構成であれば、長波長の光に対する反射異方性が大きい偏光子を用いても、赤味が抑制された偏光板を実現することができる。なお、偏光子の吸収軸方向の屈折率n1Aは、代表的には、接着剤層の屈折率n2より大きい。また、偏光子の吸収軸に直交する方向の屈折率n1Tと接着剤層の屈折率n2との差の絶対値は、多くの場合、それほど大きくない。当該差の絶対値は、例えば0.01~0.10であり得、また例えば0.02~0.09であり得、また例えば0.04~0.06であり得る。その結果、偏光子の吸収軸方向の屈折率n1Aと接着剤層の屈折率n2との差の絶対値を制御することにより、本発明の実施形態による効果を顕著なものとすることができる。
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、二層以上の積層体であってもよい。
保護層の面内位相差Re(550)は、好ましくは20nm以下であり、より好ましくは15nm以下であり、さらに好ましくは10nm以下であり、特に好ましくは8nm以下であり、とりわけ好ましくは5nm以下である。保護層の面内位相差Re(550)の下限は、例えば0nmであり得る。このような構成であれば、本発明の実施形態の偏光板を適用した画像表示装置を、偏光サングラスを介して視認した場合に、視認性の低下(例えば、画面が真っ暗に見える)を抑制することができる。
ハードコート層は、本発明の実施形態による効果が得られる限りにおいて、任意の適切な材料で構成され得る。ハードコート層は、例えば、任意の適切な熱硬化性樹脂または活性エネルギー線(例えば、紫外線、可視光線、電子線)硬化型樹脂の硬化層である。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、(メタ)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、不飽和ポリエステル系の紫外線硬化型樹脂が挙げられる。(メタ)アクリル系紫外線硬化型樹脂は、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレートを包含する。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、ポリマーが含まれ得る。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。
E-1.下塗り層を設けない場合
接着剤層の屈折率n2は、好ましくは1.50~1.70であり、より好ましくは1.60~1.70である。接着剤層の屈折率がこのような範囲であれば、偏光子の吸収軸方向の屈折率n1Aと接着剤層の屈折率n2との差の絶対値を上記所望の範囲とすることができる。
下塗り層を設ける場合には下塗り層の屈折率n4を制御することにより、本発明の実施形態による効果が得られ得る。したがって、接着剤層の屈折率n2を精密に制御する必要はない。言い換えれば、接着剤層を構成する接着剤として、目的に応じた適切な特性を有する接着剤を用いることができる。
下塗り層は、代表的には、水系樹脂の塗布膜の固化層である。水系樹脂の好ましい具体例としては、ウレタン系樹脂が挙げられる。したがって、下塗り層は、好ましくは、ウレタン系樹脂を含む水系分散体(下塗り剤)の塗布膜の固化層であり得る。水系は、溶剤系に比べて環境面に優れ、作業性にも優れ得る。
位相差層は、上記のとおり、代表的には円偏光機能または楕円偏光機能を有する。さらに、上記のとおり、位相差層は、樹脂フィルムの延伸フィルムで構成されていてもよく、液晶配向固化層であってもよい。
位相差層が樹脂フィルムの延伸フィルムで構成されている場合、位相差層は代表的には単一層であり、いわゆるλ/4板として機能し得る。この場合、位相差層のRe(550)は、好ましくは100nm~200nmであり、より好ましくは110nm~180nmであり、さらに好ましくは120nm~160nmであり、特に好ましくは130nm~150nmである。位相差層は、好ましくはRe(450)<Re(550)の関係を満たし、好ましくはRe(550)<Re(650)の関係をさらに満たす。すなわち、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の波長依存性を示す。位相差層のRe(450)/Re(550)は、例えば0.5を超えて1.0未満であり、好ましくは0.7~0.95であり、より好ましくは0.75~0.92であり、さらに好ましくは0.8~0.9である。Re(650)/Re(550)は、好ましくは1.0以上1.15未満であり、より好ましくは1.03~1.1である。さらに、位相差層の遅相軸と偏光子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°であり、特に好ましくは約45°である。
位相差層が液晶配向固化層であれば、偏光板(位相差層付偏光板)の顕著な薄型化を図ることができる。この場合、上記のとおり、位相差層は単一層であってもよく、第1液晶配向固化層と第2液晶配向固化層との2層構造を有していてもよい。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。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)。
液晶配向固化層が単一層である場合の特性は、厚み以外は樹脂フィルムの延伸フィルムに関してG-1項で説明したとおりである。液晶配向固化層が単一層である場合の厚みは、例えば1.0μm~5.0μmであり得、また例えば1.0μm~3.0μmであり得る。
位相差層が偏光子側から第1液晶配向固化層と第2液晶配向固化層との2層構造を有する場合、第1液晶配向固化層は、代表的にはλ/2板として機能し得、第2液晶配向固化層は、代表的にはλ/4板として機能し得る。具体的には、第1液晶配向固化層のRe(550)は好ましくは200nm~300nmであり、より好ましくは230nm~290nmであり、さらに好ましくは250nm~280nmであり;第2液晶配向固化層のRe(550)は、樹脂フィルムの延伸フィルムに関してG-1項で説明したとおりである。第1液晶配向固化層の厚みは、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。具体的には、その厚みは例えば2.0μm~4.0μmであり得る。第2液晶配向固化層の厚みは、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。具体的には、その厚みは例えば1.0μm~2.5μmであり得る。本実施形態においては、第1液晶配向固化層の遅相軸と偏光子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14°~16°であり;第2液晶配向固化層の遅相軸と偏光子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74°~76°である。なお、第1液晶配向固化層および第2液晶配向固化層の配置順序は逆であってもよく、第1液晶配向固化層の遅相軸と偏光子の吸収軸とのなす角度および第2液晶配向固化層の遅相軸と偏光子の吸収軸とのなす角度は逆であってもよい。第1液晶配向固化層および第2液晶配向固化層は、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。
上記A項~G項に記載の偏光板は、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、そのような偏光板を用いた画像表示装置も包含する。画像表示装置の代表例としては、液晶表示装置、有機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、代表的には、その視認側に上記A項~G項に記載の偏光板を備える。偏光板は、保護層30が視認側となるようにして配置される。
接着剤層の屈折率については、接着剤層を構成する接着剤で単一膜のサンプルを作製し、当該サンプルの屈折率を、多波長アッベ屈折率計(アタゴ社製)を用いて測定した。
偏光子の吸収軸方向の屈折率n1Aおよび吸収軸に直交する方向の屈折率n1Tは、以下のように測定および算出した。実施例および比較例で得られた樹脂基材/偏光子の構成を有する偏光板から、粘着剤層が設けられた黒板の粘着剤層表面に偏光子を転写し、試験サンプルを得た。この試験サンプルを用いて、偏光子単体の吸収軸方向の反射率RSAおよび吸収軸に直交する方向の反射率RSTを、分光光度計(日立製作所社製、U-4100)を用いて測定した。RSAは、分光光度計の光源からの直線偏光の振動方向と吸収軸方向とを平行としたときの反射率であり;RSTは、分光光度計の光源からの直線偏光の振動方向と吸収軸方向とを直交としたときの反射率である。式(I)および(II)を用いてRSAおよびRSTからn1Aおよびn1Tを算出した。なお、測定波長は700nmであった。
RSA=(1-n1A)2/(1+n1A)2 ・・・(I)
RST=(1-n1T)2/(1+n1T)2 ・・・(II)
実施例および比較例で用いた保護層を構成する樹脂フィルムについて、Axoscan(Axometrics社製)を用いて測定した。
実施例および比較例で得られた偏光板を、アクリル系粘着剤を介して黒板に貼り合わせて測定サンプルとした。測定サンプルの偏光子の吸収軸方向の反射率RPAおよび吸収軸に直交する方向の反射率RPTを、上記(1)と同様にして、分光光度計(日立製作所社製、U-4100)を用いて測定した。
上記(3)と同様にして作成した測定サンプルについて、分光測色計・色彩色差計(コニカミノルタ社製、CM-26d)を用いて測定した。
上記(3)と同様にして作成した測定サンプルについて、色味を目視により確認し、以下の基準で評価した。
良好:赤味は認識されなかった
不良:赤味が認識された
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、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子の単体透過率(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、樹脂基材上に厚み約5μmの偏光子を形成し、樹脂基材/偏光子の構成を有する偏光板を得た。偏光子の単体透過率Tsは42.6%および偏光度Pは99.99%であった。また、この偏光子の吸収軸方向の屈折率n1Aは1.70であり、吸収軸に直交する方向の屈折率n1Tは1.52であった。さらに、偏光子の波長700nmにおける吸収軸方向の反射率RSAは6.7%であり、吸収軸に直交する方向の反射率RSTは4.3%であり、RSAとRSTとの差は2.4%であった。
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)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300mm、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13μmのポリカーボネート系樹脂フィルムを作製した。得られたポリカーボネート系樹脂フィルムの面内位相差Re(550)は1nmであった。最後に、ポリカーボネート系樹脂フィルムの一方の表面にハードコート層(厚み2μm)を形成した。
不飽和脂肪酸ヒドロキシアルキルエステル修飾ε-カプロラクトン(ダイセル社製、プラクセルFA1DDM)61.5質量部、アクリロイルモルホリン(KJケミカルズ社製、ACMO)30.8重量部、ポリエチレングリコールジアクリレート(共栄社化学社製、ライトアクリレート9EG-A)7.7重量部、アクリル系オリゴマー(東亞合成社製、ARUFON UP-1190)15.3重量部、および、ラジカル重合開始剤7.0重量部を混合して、紫外線硬化型接着剤Aを調製した。接着剤Aの硬化後の屈折率は1.49であった。
紫外線硬化型接着剤Aに屈折率調整剤(酸化チタン、堺化学工業社製「A-190」)を用いて、硬化後の屈折率が1.53となる紫外線硬化型接着剤Bを調製した。
紫外線硬化型接着剤Aに屈折率調整剤(酸化チタン、堺化学工業社製「A-190」)を用いて、硬化後の屈折率が1.60となる紫外線硬化型接着剤Cを調製した。
ポリエステルウレタン(第一工業製薬製、商品名:スーパーフレックス210、固形分:33%)16.8重量部、架橋剤(オキサゾリン含有ポリマー、日本触媒製、商品名:エポクロスWS-700、固形分:25%)4.2重量部、および1重量%のアンモニア水2.0重量部を混合し、純水およびイソプロピルアルコール(IPA、レベリング剤)を加えて固形分濃度を1重量%に、IPA濃度を2.5重量%に調整し、下塗り剤Xを調製した。下塗り剤Xから形成される下塗り層の屈折率は1.51であった。
下塗り剤Xに屈折率調整剤(酸化チタン、堺化学工業社製「A-190」)を用いて、得られる下塗り層の屈折率が1.60となる下塗り剤Yを調製した。
下塗り剤Xに屈折率調整剤(酸化チタン、堺化学工業社製「A-190」)を用いて、得られる下塗り層の屈折率が1.70となる下塗り剤Zを調製した。
製造例2で得られたポリカーボネート系樹脂フィルムのハードコート(HC)層が形成されていない表面に製造例4-1の下塗り剤Xを塗布および乾燥して下塗り層を形成し、HC層/ポリカーボネート系樹脂フィルム/下塗り層の積層体を得た。製造例3-1の接着剤A(硬化後の厚み1μm)を介して、製造例1で得られた樹脂基材/偏光子の積層体の偏光子側に、積層体の下塗り層を貼り合わせた。最後に、樹脂基材を剥離除去し、HC層/ポリカーボネート系樹脂フィルム(保護層)/下塗り層/接着剤層/偏光子の構成を有する偏光板を得た。得られた偏光板を上記(3)~(5)の評価に供した。結果を表1に示す。
接着剤層および下塗り層を表1に示すように組み合わせたこと以外は実施例1と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
表1から明らかなように、本発明の実施例によれば、長波長の光に対する反射異方性が大きい偏光子を用いるにもかかわらず、赤味が抑制された偏光板を実現することができる。
20 接着剤層
30 保護層
40 下塗り層
100 偏光板
101 偏光板
Claims (9)
- 偏光子と、該偏光子に接着剤層を介して積層された保護層と、を有し、
該偏光子の吸収軸方向の屈折率n1Aと該接着剤層の屈折率n2との差の絶対値が0.20以下である、
偏光板。 - 波長700nmにおける偏光子の吸収軸方向の反射率RPAと吸収軸に直交する方向の反射率RPTとの差が0.40%以下である、請求項1に記載の偏光板。
- 前記保護層の面内位相差Re(550)が20nm以下である、請求項1に記載の偏光板。
- 前記保護層がポリカーボネート系樹脂フィルムで構成されている、請求項3に記載の偏光板。
- 前記接着剤層と前記保護層との間に下塗り層をさらに有する、請求項1に記載の偏光板。
- 前記偏光子の吸収軸方向の屈折率n1Aと前記下塗り層の屈折率n4との差の絶対値が0.20以下である、請求項5に記載の偏光板。
- 前記偏光子の前記保護層と反対側に、円偏光機能または楕円偏光機能を有する位相差層をさらに有する、請求項1から6のいずれかに記載の偏光板。
- 請求項1から6のいずれかに記載の偏光板を備える、画像表示装置。
- 請求項7に記載の偏光板を備える、画像表示装置。
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