JP4803035B2 - 偏光板および液晶表示装置 - Google Patents
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Description
(1)保護層A、偏光子及び保護層Bをこの順に少なくとも有し、前記保護層Aが、熱可塑性樹脂を主たる成分とする、a層及びb層を、少なくとも含んでなり、前記a層の曲げ弾性率が前記b層の曲げ弾性率より大きいことを特徴とする偏光板。
(2)前記保護層Aの透湿度が、10g/day・m2以下であることを特徴とする(1)に記載の偏光板。
(3)前記保護層Aが、共押出法により得られたものであることを特徴とする(1)に記載の偏光板。
(4)前記a層の曲げ弾性率が3GPa〜4GPaであることを特徴とする(1)に記載の偏光板。
(5)前記b層の曲げ弾性率が0.1GPa〜3GPaであることを特徴とする(1)に記載の偏光板。
(6)前記a層とb層の曲げ弾性率の差が、0.2GPa〜2.5GPaであることを特徴とする(1)に記載の偏光板。
(7)前記保護層Bが、複屈折性を有する層であることを特徴とする(1)に記載の偏光板。
(8)光源と、入射側偏光板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に有する液晶表示装置であって、前記入射側偏光板および/または出射側偏光板が、(1)に記載の偏光板であることを特徴とする液晶表示装置。
(9)光源と、入射側偏光板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に有する液晶表示装置であって、前記出射側偏光板が(1)に記載の偏光板であることを特徴とする液晶表示装置。
(10)光源と、入射側偏光板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に有する液晶表示装置であって、前記入射側偏光板および/または出射側偏光板が,(1)に記載の偏光板であり、かつ、該偏光板がa層が液晶セルに面しない側の位置となるように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
1)偏光板
本発明の偏光板は、保護層A、偏光子及び保護層Bをこの順に少なくとも有し、前記保護層Aが、熱可塑性樹脂を主たる成分とする、a層及びb層を、少なくとも含んでなり、前記a層の曲げ弾性率が前記b層の曲げ弾性率より大きいことを特徴とする。
本発明の偏光板の保護層Aは、熱可塑性樹脂を主たる成分とする、a層及びb層を、少なくとも含む層である。ここで、「熱可塑性樹脂を主たる成分とする」とは、a層及びb層を構成する樹脂成分が熱可塑性樹脂であって、所望により配合剤等が含まれていてもよいという意味である。
a層に含まれる熱可塑性樹脂としては、透明性の高い熱可塑性樹脂であれば、特に制限されないが、光線透過率が80%以上、ヘイズが0.5%以下であるものが好ましい。
ビニル基を有する芳香族化合物としては、スチレン;4−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−クロロスチレン、4−メトキシスチレン、4−tert−ブトキシスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン誘導体;1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン等のビニルナフタレン類;等が挙げられる。
ビニル芳香族重合体の具体例としては、ポリスチレン;スチレン及び/又はスチレン誘導体と、アクリロニトリル、無水マレイン酸、メチルメタクリレート、及びブタジエンから選ばれる少なくとも一種との共重合体;スチレンと共役ジエンとの共重合体の水素化物(芳香族環の水素化物を含む);等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸化合物の具体例としては、(メタ)アクリル酸;(メタ)アクリル酸アミド;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル化合物;等が挙げられる。
ポリ(メタ)アクリレート重合体の具体例としては、(メタ)アクリル酸化合物の単独重合体;(メタ)アクリル酸化合物の2種以上の共重合体;(メタ)アクリル酸化合物と他の共重合性単量体との共重合体;等が挙げられる。
アクリロニトリル化合物としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。
ポリアクリロニトリル重合体の具体例としては、アクリロニトリルの単独重合体;アクリロニトリル、およびアクリロニトリルと共重合可能な単量体との共重合体;等が挙げられる。
アクリロニトリルと共重合可能な単量体としては、アクリル酸エステル、メタアクリル酸エステル、スチレン、酢酸ビニル、メタアクリル酸グリシジル、ジビニルベンゼン、ポリエチレングリコール(n=1〜9)ジメタクリレート等が挙げられる。
ビニル脂環式炭化水素化合物としては、例えば、ビニルシクロペンタン、ビニルシクロヘキサン、ビニルシクロオクタンなどのビニルシクロアルカン;ビニルシクロペンテン、ビニルシクロヘキセン、ビニルシクロオクテンなどのビニルシクロアルケン;等が挙げられる。
ビニル脂環式炭化水素重合体の具体例としては、ビニル脂環式炭化水素化合物の重合体及びその水素化物;スチレン、α−メチルスチレン等のビニル芳香族炭化水素化合物の重合体の芳香環部分の水素化物等が挙げられる。
b層を構成する熱可塑性樹脂としては、透明性の高い熱可塑性樹脂で、曲げ弾性率がa層の曲げ弾性率よりも小さいものであれば、特に制限されないが、光線透過率が80%以上、ヘイズが0.5%以下であるものが好ましい。
開環重合触媒としては、通常使用される公知のものを使用できる。
また、環状共役ジエン重合体としては、例えば、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン等の環状共役ジエン系単量体を1,2−付加重合又は1,4−付加重合した重合体を挙げることができる。
前記a層及びb層を構成する熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、溶媒としてシクロヘキサン(熱可塑性樹脂が溶解しない場合はトルエン)を用いたゲルパーミエーション・クロマトグラフィーにより測定したポリイソプレン換算(トルエンを用いる場合はポリスチレン換算)の重量平均分子量として求めることができる。
前記a層及びb層を構成する熱可塑性樹脂の分子量分布は、前記ゲルパーミエーション・クロマトグラフィーにより測定することができる。
本発明の偏光板の保護層Aはa層及びb層を少なくとも含み、前記a層の曲げ弾性率がb層の曲げ弾性率より大きいことを特徴とする。
(i)a層とb層とを別々に成膜し、x層を介してドライラミネーションにより積層して積層体とする方法、
(ii)共押出法により成膜して積層体を得る方法、等が挙げられる。
なかでも、層間剥離強度が大きい積層体を得ることができ、かつ、生産効率が優れることから、(ii)の共押出法が好ましい。共押出法により保護層Aを得る方法は、具体的には、複数の押出機を用い、a層を構成する樹脂材料とb層を構成する樹脂材料とを多層ダイから押出すことにより成膜するものである。
用いることができる配合剤としては特に限定されず、例えば、層状結晶化合物;無機微粒子;酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤等の安定剤;滑剤、可塑剤等の樹脂改質剤;染料や顔料等の着色剤;帯電防止剤;等が挙げられる。これらの配合剤は一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。配合剤の配合量は本発明の目的を損なわない範囲で、適宜定めることができる。
図1(a)に示すものは、a層−b層の2層構造からなる保護層A(10A)、図1(b)に示すものは、a層−b層−a層の3層構造からなる保護層(10B)、図1(c)に示すものは、a層−b層−c層の3層構造からなる保護層A(10C)、図1(d)に示すものは、a層−x層−b層の3層構造からなる保護層A(10D)、図1(e)に示すものは、a層−x層−b層−x層−a層の5層構造からなる保護層A(10E)、また、図1(f)に示すものは、a層−x層−b層−x層−c層の5層構造からなる保護層A(10F)である。本発明の偏光板を構成する保護層Aは、図1(a)〜(f)に示すものに限定されず、少なくともa層とb層を有するものであればよい。
本発明の偏光板に用いる偏光子としては、偏光子としての機能を有するものであれば、特に限定はされない。例えば、ポリビニルアルコール(PVA)系やポリエン系の偏光子が挙げられる。
本発明の偏光板の保護層Bは、透明性が高く、偏光子を保護する機能を有する層であればよいが、面内のリターデーションムラが小さい層であって、リターデーションムラ(ΔR)が±2%以内であるものが好ましい。
本発明の偏光板は、少なくとも保護層A、偏光子及び保護層Bがこの順に積層されたものである。
エネルギー線照射処理としては、コロナ放電処理、プラズマ処理、電子線照射処理、紫外線照射処理等が挙げられ、処理効率の点等から、コロナ放電処理、プラズマ処理が好ましく、コロナ放電処理が特に好ましい。薬品処理としては、重クロム酸カリウム溶液、濃硫酸等の酸化剤水溶液中に浸漬し、その後充分に水で洗浄する方法が挙げられる。浸漬した状態で振盪すると効果的であるが、長期間薬品処理すると表面が溶解したり、透明性が低下したりするといった問題があり、用いる薬品の反応性、濃度等に応じて、処理時間等を調整する必要がある。
プライマー層を構成する材料としては、例えば、ポリエステルウレタン系樹脂、ポリエーテルウレタン系樹脂、ポリイソシアネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、主鎖に炭化水素骨格を有する樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、塩化ゴム、環化ゴム、これらの重合体に極性基を導入した変性物等が挙げられる。
なお、保護層Aを構成する透明フィルム(A)として、表面改質処理が施されたものを使用する場合には、プライマー層を省略することができる。
本発明の液晶表示装置は、光源と、入射側偏光板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に有し、前記入射側偏光板及び/又は出射側偏光板が、本発明の偏光板であることを特徴とする。
なかでも、前記出射側偏光板のみが本発明の偏光板であるもの、又は、前記入射側偏光板及び出射側偏光板が本発明の偏光板であるもののいずれかが好ましい。
(1)使用材料
樹脂a:
ポリメチルメタクリレート(以下、「PMMA」と略記する。商品名:アクリペットVH001、三菱レーヨン社製)
ポリスチレン(以下、「PS」と略記する。商品名:トーヨースチロールGP.G320C、東洋スチレン社製)
ノルボルネン系樹脂(以下、「NB」と略記する。商品名:ゼオノア1060、日本ゼオン社製)
ポリカーボネート樹脂(以下、「PC」と略記する。商品名:パンライトK−1300Y、帝人化成社製)
トリアセチルセルロース(以下、「TAC」と略記する。厚さ40μm、商品名:KC40X2M、コニカミノルタ社製)
エチレン−酢酸ビニル共重合体(以下、「EVA1」と略記する。商品名:EVAFLEX、三井デュポンケミカル社製)
変性エチレン−酢酸ビニル共重合体(以下、「EVA2」と略記する。商品名:三菱モディックAP543、三菱化学社製)
保護層Aのa層とb層の曲げ弾性率は、JIS K 7171に準じて、引っ張り試験機(オートグラフAG−100kNIS、島津製作所社製)を使用して測定した。
(3)透湿度の測定
透湿度は、JIS K 7209に準拠して測定した。
(1)保護層Aを構成する透明フィルム(A1)の製造
PMMAを、目開き10μmのリーフディスク形状のポリマーフィルターを設置したダブルフライト型50mmの一軸押出機(スクリュー有効長さLとスクリュー径Dとの比L/D=28)に装填されたホッパーへ投入し、押出機出口温度260℃、押出機のギヤポンプの回転数12rpmで溶融樹脂をダイスリップの表面粗さRaが0.1μmであるマルチマニホールドダイに供給した。
ノルボルネン系樹脂フィルム(商品名:ゼオノアフィルムZF−14−100、厚み100μm、日本ゼオン社製)を、同軸二軸延伸機を使用して、オーブン温度(予熱温度、延伸温度、熱固定温度)136℃、縦延伸倍率1.41倍、横延伸倍率1.41倍で同時二軸延伸を行い、厚さ89μmの延伸フィルムを得た。得られた延伸フィルムのリターデーション(Re)は20nm、Rthは300nmであった。この延伸フィルム(透明フィルム(B))を保護層Bとして用いた。
フィルム面内の主屈折率をnx、nyとし、フィルムの厚さをd(nm)とすると、Re=(nx−ny)×dで求めた。
また、フィルムの厚さ方向のリターデーション(Rth)は、フィルム面内の主屈折率をnx、nyとし、フィルムの厚さ方向の屈折率をnz、フィルムの厚さをd(nm)とすると、Rth=〔(nx+ny)/2−nz〕×dで求めた。
厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルム(商品名:クラレビニロン#7500、クラレ社製)をチャック装着し、ヨウ素0.2g/L、ヨウ化カリウム30g/Lの組成の水溶液に浸漬するとともに、同時に6.0倍に一軸延伸しつつ、5分間に亘ってホウ酸処理を行った。最後に、室温で24時間乾燥し、偏光子を作製した。偏光度は99.995%であった。
保護層A及びBの表面に、高周波発信機(コロナジェネレーターHV05−2、Tamtec社製)を用いて、出力電圧100%、出力250Wで、直径1.2mmのワイヤー電極で、電極長240mm、ワーク電極間1.5mmの条件で3秒間コロナ放電処理を行った。
保護層Aの表面処理を施した面にアクリル系接着剤(商品名:DP−8005クリア、住友スリーエム社製)を介して偏光子を貼り合わせ、また偏光子のもう一方の面にアクリル系接着剤(商品名:DP−8005クリア、住友スリーエム社製)を介して、保護層Bを、保護層Bの表面改質処理を施した面にして貼り合わせて、偏光板を作製した。
市販の液晶モニター(TNモード、OCBモード、VAモード、MVAモード、IPSモードの、20V型液晶モニターを使用)から、液晶セルを挟んでいる偏光板及び視野角補償フィルムを剥がし、その代わりに上記で得た偏光板1を貼り合わせて評価用モニターを作製した。
実施例1において、樹脂aとしてPMMAの代わりにPSを使用した以外は実施例1と同様にして、a層(20μm)−x層(4μm)−b層(52μm)−x層(4μm)−a層(20μm)の3種5層からなる幅600mm、厚さ100μmの透明フィルム(A2)を共押出成形により得た。その後は実施例1と同様にして、偏光板を作製し、得られた偏光板を液晶モニターに取りつけた。
実施例1の共押出成形において、3種5層からなる透明フィルムに代えて、a層(30μm)−x層(4μm)−b層(66μm)の3種3層からなる透明フィルムを得る以外は実施例1と同様にして、幅600mm、厚さ100μmの透明フィルム(A3)を得た。その後は実施例1と同様にして、偏光板を作製し、得られた偏光板をa層側を視認側にして液晶モニターに取りつけた。
実施例1において、樹脂bとしてNBの代わりにPCを使用した以外は実施例1と同様にして、a層(20μm)−x層(4μm)−b層(32μm)−x層(4μm)−a層(20μm)の3種5層からなる幅600mm、厚さ80μmの透明フィルム(A4)を共押出成形により得た。その後は実施例1と同様にして、偏光板を作製し、得られた偏光板を液晶モニターに取りつけた。
実施例1において、樹脂bとしてNBの代わりにTACを使用した。TACフィルムの両面にEVA2の10重量%トルエン溶液を、乾燥後の厚さが3μmになるように塗布した。次に、厚さ20μmのPMMAフィルムをTACフィルムの両面に圧着ラミネートし、a層(20μm)−x層(3μm)−b層(40μm)−x層(3μm)−a層(20μm)の3種5層からなる幅600mm、厚さ86μmの透明フィルム(A5)を得た。
その後は実施例1と同様にして、偏光板を作製し、得られた偏光板を液晶モニターに取りつけた。
保護層Aとして、PMMAからなる単層フィルムで、厚みが100μmの透明フィルム(A6)を得た。その後は実施例1と同様にして、偏光板を作製し、得られた偏光板を液晶モニターに取りつけた。
保護層Aとして、NBからなる単層フィルムで、厚みが100μmの透明フィルム(A7)を得た。その後は実施例1と同様にして、偏光板を作製し、得られた偏光板を液晶モニターに取りつけた。
(1)傷つき視認性試験
実施例1〜5、比較例1,2で得られた偏光板の積層フィルムの使用面(a層)の表面硬度を、JIS K 5600に従って、2Hの鉛筆を用いて250g荷重で測定した。
測定後の偏光板を液晶モニターに配置した後にディスプレイを白表示にして、斜め45度の角度で画面を観察した。鉛筆による傷が認められない場合は○、傷が認められる場合には×として評価した。
実施例1〜5、比較例1,2で得られた保護層Aとなる透明フィルム(A1)〜(A7)のそれぞれを1cm×5cmに打ち抜いて、試験フィルムを得た。得られた試験フィルム(10)を、図7に示すように3mmφのスチール製の棒(2)に巻きつけ、巻きつけたフィルム(10)が棒(2)のところで曲がって切れるか否かをテストした。合計10回テストを行い、折れなかった回数を可とう性を表す指標とした。
市販の液晶モニター(TNモード、OCBモード、VAモード、MVAモード、IPSモードの20V型液晶モニターを用いた)から液晶表示パネルを取り外し、液晶セルを挟んでいる偏光板及び視野角補償フィルムのうち、視認側に設置されている、偏光板及び視野角補償フィルムを剥がし取り、それに代えて、実施例1〜5及び比較例1,2で得た偏光板を該液晶セルに設置した。次いで、背景を黒表示で白文字を表示させて、正面から視線を上下左右に移動させ、その際に白文字が読み取れなくなる角度を測定した。
測定結果を第2表に示す。
上記液晶表示性能の評価試験で作製した液晶表示装置を暗表示し、温度60℃、湿度90%で300時間放置した。その後、暗室内で暗表示した表示画面全体を真正面から観察し、以下の指標で評価した。
○:全体的に均一な黒表示になっており、光漏れがない。
△:額縁の上下左右に暗表示の色むらが見られる。
×:額縁の上下左右に光漏れが見られる。
評価結果を第2表に示す。
上記液晶表示性能の評価試験で作製した液晶表示装置を暗表示し、温度60℃、湿度90%で300時間放置し、暗室内で、その表示画面全体を真正面から観察し、輝点の数を数えた。結果を第2表に示す。
一方、比較例1,2の偏光板を使用して得られた液晶表示装置では、実施例の偏光板を使用して得られた液晶表示装置に比して、試験に使用したすべての液晶モードで、視野角特性が同等か劣っていた。また、高温・高湿度の環境下に長時間(300時間)置かれた後においては、色むらの発生が認められ、輝点欠損の発生も見られた。
また、本発明の偏光板及び液晶表示装置であって、保護層Aの透湿度が10g/day・m2以下である偏光板、及びこの偏光板を備える液晶表示装置は耐久性にも優れている。
Claims (13)
- 保護層A、偏光子及び保護層Bをこの順に少なくとも有し、前記保護層Aが、熱可塑性樹脂を主たる成分とする、a層及びb層を、少なくとも含んでなり、
前記a層の曲げ弾性率が前記b層の曲げ弾性率より大きく、
前記a層の曲げ弾性率が3GPa〜4GPaであり、かつ
a層側が表面に配置されるように偏光子上に積層されていること
を特徴とする偏光板。 - 前記b層の曲げ弾性率が0.1GPa〜3GPaであることを特徴とする請求項1に記載の偏光板。
- 前記a層とb層の曲げ弾性率の差が0.2GPa〜2.5GPaであることを特徴とする請求項1又は2に記載の偏光板。
- 保護層A、偏光子及び保護層Bをこの順に少なくとも有し、前記保護層Aが、熱可塑性樹脂を主たる成分とする、a層及びb層を、少なくとも含んでなり、
前記a層の曲げ弾性率が前記b層の曲げ弾性率より大きく、
前記a層とb層の曲げ弾性率の差が0.2GPa〜2.5GPaであり、かつ
a層側が表面に配置されるように偏光子上に積層されていること
を特徴とする偏光板。 - 前記a層の曲げ弾性率が3GPa〜4GPaであることを特徴とする請求項4に記載の偏光板。
- 前記b層の曲げ弾性率が0.1GPa〜3GPaであることを特徴とする請求項4又は5に記載の偏光板。
- 保護層A、偏光子及び保護層Bをこの順に少なくとも有し、前記保護層Aが、熱可塑性樹脂を主たる成分とする、a層及びb層を、少なくとも含んでなり、
前記a層の曲げ弾性率が前記b層の曲げ弾性率より大きく、
前記a層とb層の曲げ弾性率の差が0.2GPa〜2.5GPaで、
前記a層の曲げ弾性率が3GPa〜4GPaであり、かつ、
a層側が表面に配置されるように偏光子上に積層されていること
を特徴とする偏光板。 - 前記a層とb層の曲げ弾性率の差が、0.2GPa〜2.5GPaであることを特徴とする請求項7に記載の偏光板。
- 前記保護層Aの透湿度が、10g/day・m2以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の偏光板。
- 前記保護層Aが、共押出法により得られたものであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の偏光板。
- 前記保護層Bが、複屈折性を有する層であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の偏光板。
- 光源と、入射側偏光板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に有する液晶表示装置であって、前記入射側偏光板および/または出射側偏光板が、請求項1〜11のいずれかに記載の偏光板であることを特徴とする液晶表示装置。
- 光源と、入射側偏光板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に有する液晶表示装置であって、前記入射側偏光板および/または出射側偏光板が、請求項1〜11のいずれかに記載の偏光板であり、かつ、該偏光板がa層が液晶セルに面しない側の位置となるように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
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