JP6655528B2 - 偏光板および液晶表示装置 - Google Patents
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Description
近年の液晶表示装置では薄型化や大型化が急速に進んでおり、環境変化に伴う液晶表示装置表示面に光ムラが発生する問題が顕在化してきた。
また、透明層と偏光層を接着する接着層の膜厚を1000nm以下とすることで、透明層の微小変形を、偏光層や偏光層の反対側に配置される保護フィルムの平滑性に追随させ、平坦化できるため、変形故障が改良されると推定している。
また透明層の膜厚を10μm以下と薄くすることで、環境変化や応力影響によるレタデーション変化を抑制したり、パネルの反りを抑制することができるため、環境変化に伴う液晶表示装置の光ムラを抑制できると考えられる。
[1]
少なくとも、偏光層および1つの透明層を含む偏光板であって、
上記透明層と上記偏光層が接着層を介して貼り合わされており、
上記接着層の膜厚が1〜1000nmであり、
上記透明層の膜厚が0.1〜10μmであって、
上記透明層の配向複屈折の符号と光弾性係数の符号とが互いに逆であり、
上記透明層の配向複屈折の符号が負であり、且つ上記透明層の光弾性係数の符号が正であり、
上記透明層の光弾性係数が8×10−12Pa−1 〜9×10 −12 Pa −1 であり、
上記透明層の波長590nmにおける面内レタデーションが0〜20nmである偏光板。
[2]
上記透明層の平衡吸湿率が3質量%以下である[1]に記載の偏光板。
[3]
上記透明層の引張り弾性率が1.0〜3.5GPaである[1]又は[2]に記載の偏光板。
[4]
上記透明層がビニル芳香族系樹脂を含む[1]〜[3]のいずれか一項に記載の偏光板。
[5]
上記透明層がスチレン系樹脂を含む[1]〜[4]のいずれか一項に記載の偏光板。
[6]
上記透明層の波長590nmにおける面内レタデーションが0〜20nmであり、且つ波長590nmにおける厚み方向レタデーションが−25〜25nmである[1]〜[5]のいずれか一項に記載の偏光板。
[7]
上記接着層が水溶性材料を含む[1]〜[6]のいずれか一項に記載の偏光板。
[8]
上記偏光層がポリビニルアルコール系樹脂を含む[1]〜[7]のいずれか一項に記載の偏光板。
[9]
液晶セルと、[1]〜[8]のいずれか一項に記載の偏光板を含む液晶表示装置。
[10]
上記透明層が、上記偏光層と上記液晶セルとの間に配置される[9]に記載の液晶表示装置。
[11]
更にバックライトを有し、上記偏光板が上記液晶セルよりも上記バックライト側、又は上記液晶セルよりも視認側に配置された[9]又は[10]に記載の液晶表示装置。
[12]
上記液晶セルがIPS方式である[9]〜[11]のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
本発明は上記[1]〜[12]に関するものであるが、参考のためその他の事項(下記<1>〜<13>など)についても記載した。
少なくとも、偏光層および1つの透明層を含む偏光板であって、
上記透明層と上記偏光層が接着層を介して貼り合わされており、
上記接着層の膜厚が1〜1000nmであり、
上記透明層の膜厚が0.1〜10μmであって、
上記透明層の配向複屈折の符号と光弾性係数の符号とが互いに逆であり、
上記透明層の光弾性係数の絶対値が2×10−12Pa−1以上である偏光板。
<2>
上記透明層の配向複屈折の符号が負であり、且つ上記透明層の光弾性係数の符号が正である<1>に記載の偏光板。
<3>
上記透明層の平衡吸湿率が3質量%以下である<1>又は<2>に記載の偏光板。
<4>
上記透明層の弾性率が1.0〜3.5GPaである<1>〜<3>のいずれか一項に記載の偏光板。
<5>
上記透明層がビニル芳香族系樹脂を含む<1>〜<4>のいずれか一項に記載の偏光板。
<6>
上記透明層がスチレン系樹脂を含む<1>〜<5>のいずれか一項に記載の偏光板。
<7>
上記透明層の波長590nmにおける面内レタデーションが0〜20nmであり、且つ波長590nmにおける厚み方向レタデーションが−25〜25nmである<1>〜<6>のいずれか一項に記載の偏光板。
<8>
上記接着層が水溶性材料を含む<1>〜<7>のいずれか一項に記載の偏光板。
<9>
上記偏光層がポリビニルアルコール系樹脂を含む<1>〜<8>のいずれか一項に記載の偏光板。
<10>
液晶セルと、<1>〜<9>のいずれか一項に記載の偏光板を含む液晶表示装置。
<11>
上記透明層が、上記偏光層と上記液晶セルとの間に配置される<10>に記載の液晶表示装置。
<12>
更にバックライトを有し、上記偏光板が上記液晶セルよりも上記バックライト側、又は上記液晶セルよりも視認側に配置された<10>又は<11>に記載の液晶表示装置。
<13>
上記液晶セルがIPS方式である<10>〜<12>のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
また、「(メタ)アクリレート」はアクリレート及びメタクリレートの少なくとも一種を表し、「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルの少なくとも一種を表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及びメタクリロイルの少なくとも一種を表す。
少なくとも、偏光層および1つの透明層を含む偏光板であって、
上記透明層と上記偏光層が接着層を介して貼り合わされており、
上記接着層の膜厚が1〜1000nmであり、
上記透明層の膜厚が0.1〜10μmであって、
上記透明層の配向複屈折の符号と光弾性係数の符号とが互いに逆であり、
上記透明層の光弾性係数の絶対値が2×10−12Pa−1以上である。
透明層は、可視光(波長380〜780nm)の全光線透過率が80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい。
本発明の偏光板に用いられる透明層は、光弾性係数の絶対値が2×10−12Pa−1以上である。透明層の光弾性係数の絶対値を2×10−12Pa−1以上にすることで、偏光層との接着性の確保が可能となる。そして、光弾性由来の応力複屈折と後述する透明層の配向複屈折とを適切に制御することで、内部応力起因の光学ズレを低減させることになると予測でき、液晶表示装置に実装した場合に環境変化に伴う液晶表示装置の光ムラを抑制できる。透明層の光弾性係数の絶対値は、2×10−12Pa−1〜100×10−12Pa−1が好ましく、4×10−12Pa−1〜15×10−12Pa−1がより好ましく、5×10−12Pa−1〜12×10−12Pa−1がさらに好ましい。透明層の光弾性係数の絶対値が100×10−12Pa−1以下であると応力複屈折によるレタデーション変化を、表示特性を損なうことなく配向複屈折で相殺させ、偏光板のレタデーション安定性を付与することが可能となる。透明層の光弾性係数は、透明層の材料を適宜選定し、必要に応じて二つ以上の材料を併用することによって制御することができる。なお、透明層は、面内の任意の少なくとも一つの方向において、光弾性係数の絶対値が上記の範囲を満たせばよい。
本明細書において、透明層の光弾性係数は、必要に応じて自己支持性が保てるように膜厚を厚くしたフィルムを用いて測定することができる。フィルムの光弾性係数は、測定方向がフィルム長手方向となるようにフィルムを5cm×1cmのサイズで切り出し、25℃、相対湿度60%において2時間調湿し、同環境下で分光エリプソメーター(M−220、日本分光株式会社製)を用いて、サンプルに応力(0〜500gf)をかけながら波長633nmで、フィルムの面内レタデーション(Re)を測定し、応力とReの傾きから算出した。
このとき、応力を変えた方向と、Reの遅相軸の方向とがなす角が45°以下の場合は正の光弾性係数とし、45°を超える場合は負の光弾性係数とする。
なお、1gf=0.00980665Nである。
本発明の偏光板に用いられる透明層は、配向複屈折の符号が光弾性係数の符号と逆であり、前述のように偏光板で生じる応力複屈折と配向複屈折とを相殺させて環境変化に伴うレタデーション変化を抑制する。透明層の配向複屈折の符号は、透明層の材料を適宜選択し、必要に応じて二つ以上の材料を併用することによって制御することができる。
透明層の配向複屈折は、前述の光弾性係数との関係に応じ、配向複屈折と光弾性由来の応力複屈折とが互いに相殺できるよう適宜調整することができる。
また、前述の応力複屈折を相殺し、表示特性を損なうことのない範囲で配向複屈折(後述のレタデーション)を付与してもよく、透明層と偏光層とを積層する前後で、例えば加熱又は延伸などの配向処理を行ってもよい。
本明細書において、透明層の配向複屈折の符号は、必要に応じて自己支持性が保てるように膜厚を厚くしたフィルムを用い、後述のガラス転移温度において、自由端一軸延伸したときの遅相軸方向で求めることができ、遅相軸が延伸方向と遅相軸方向とがなす角が45°以下の場合は正の複屈折性であり、45°を超える場合は負の複屈折性とする。
本発明において、配向複屈折の絶対値は、下記レタデーションの測定方法における、nx−nyとして算出される。ここで、nxはフィルムの遅相軸方向の屈折率であり、nyはフィルムの進相軸方向の屈折率である。
透明層の配向複屈折の符号が負であり、且つ透明層の光弾性係数の符号が正であることが好ましい。配向複屈折の符号を負、光弾性係数の符号を正とすることで、配向複屈折と応力複屈折を相殺させて環境変化によるレタデーション変化を抑制し、液晶表示装置の光ムラを改良することができる。
本発明の偏光板に用いられる透明層の膜厚は、0.1〜10μmであり、0.5〜7.0μmが好ましく、1.0〜5.0μmがより好ましく、1.5〜4.0μmがさらに好ましい。膜厚を0.1μm以上とすることで偏光板の加工適性及び耐久性を確保することが可能となり、10μm以下とすることで好ましいレタデーション範囲にすることができる。また、液晶表示装置に実装した場合に環境変化に伴う液晶表示装置の光ムラを低減する効果、及び温湿度変化に伴う液晶パネルの反りを小さくするような効果も期待できるため、好ましい。
本発明において、Re及びRthは各々、波長590nmにおける面内レタデーション及び厚み方向のレタデーションを表す。
本発明において、Re及びRthはAxoScan OPMF−1(オプトサイエンス社製)において、波長590nmで測定した値である。AxoScanにて平均屈折率((nx+ny+nz)/3)と膜厚(d)を入力することにより、
遅相軸方向(°)
Re=(nx−ny)×d
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d
が算出される。nxはフィルムの遅相軸方向の屈折率であり、nyはフィルムの進相軸方向の屈折率であり、nzはフィルムの厚み方向の屈折率である。
本発明の偏光板に用いられる透明層のReの湿度依存性(ΔRe)は、特に限定されないが、−20〜20nmが好ましく、−10〜10nmがより好ましく、−5〜5nmがさらに好ましい。
本発明の偏光板に用いられる透明層のRthの湿度依存性(ΔRth)は、絶対値が20nm以下であること(−20〜20nmであること)が好ましく、−15〜15nmがより好ましく、−10〜10nmがさらに好ましく、−5〜5nmが最も好ましい。
ΔRe=Re(30%)−Re(80%)
ΔRth=Rth(30%)−Rth(80%)
式中、Re(H%)及びRth(H%)は、透明層を25℃、相対湿度(H%)にて24時間調湿後、前述のレタデーション測定方法に準じて、相対湿度H%におけるレタデーション値を測定、算出したものである。なお、相対湿度を明記せずに単にReと表記されている場合は、相対湿度60%で測定した値である。なお、特に指定がない限り、波長590nmにおける値とする。
本発明の偏光板に用いられる透明層の弾性率は、特に限定されないが、1.0〜3.5GPaが好ましく、1.5〜3.3GPaがより好ましく、2.0〜3.0GPaがさらに好ましい。
本明細書において、透明層の弾性率(引張り弾性率)は、必要に応じて自己支持性が保てるように膜厚を厚くしたフィルムを用いて測定することができる。フィルムの弾性率は、測定方向がフィルム長手方向となり、測定部分が10cm×1cmのサイズになるようにフィルムを切り出し、25℃、相対湿度60%において24時間調湿し、東洋ボールドウィン(株)製万能引っ張り試験機“STM T50BP”を用い、引張速度10%/分で0.1%伸びと0.5%伸びにおける応力を測定し、その傾きから弾性率を算出する。
本発明の偏光板に用いられる透明層の湿度膨張係数は、特に限定されないが、55ppm/%RH以下が好ましく、0〜40ppm/%RHがより好ましく、0〜30ppm/%RHがさらに好ましい。透明層の湿度膨張係数と偏光層の湿度膨張係数とが近ければ応力複屈折を低減できると考えられるため、上記好ましい範囲は、偏光層の特性に応じて適宜修正することができる。
湿度膨張係数は、測定方向がフィルム長手方向またはフィルム幅方向となるようにフィルムを12cm×5cmのサイズで切り出し、パンチで10cm間隔のピン孔を空け、25℃、相対湿度10%において24時間調湿し、ピン孔の間隔を一対のピンを備えた測長機で測定する(測定値をL0とする)。次いで、25℃、相対湿度80%において24時間調湿し、同様に測定する(測定値をL1とする)。これらの測定値を用いて下記式により湿度膨張係数を算出する。
湿度膨張係数[ppm/%RH]={(L1−L0)/L0}/70×106
上記70は測定した湿度の差(%)である。
本発明の偏光板に用いられる透明層、又は透明層に用いる樹脂のガラス転移温度(Tg)は、特に限定されない。Tgは、例えば、25℃、相対湿度10%において24時間調湿した後、測定パンにサンプルを封入し、セイコーインスツルメンツ(株)製示差走査熱量計“DSC6200”を用い、20℃/分で昇温させて得られたサーモグラムから、ベースラインと変曲点での接線との交点温度として求めることができる。
本発明の偏光板に用いられる透明層の平衡吸湿率は、特に限定されないが、3質量%以下であることが好ましく、0〜1質量%であることがより好ましい。平衡吸湿率3質量%以下とすることにより、湿度環境変化に伴う寸法変化や光学特性変化を抑制することができ、光ムラを抑制することができる。
平衡吸湿率は、フィルムを25℃、相対湿度80%で24時間調湿し、水分測定器、試料乾燥装置“CA−03”及び“VA−05”{共に三菱化学(株)製}にてカールフィッシャー法にて行い、水分量(g)を資料質量(g)で除して算出することにより求めることができる。
本発明の偏光板に用いられる透明層の上述以外の特性値は、特に限定されることはなく、一般的な公知の偏光板保護フィルムと同等性能を適宜実装することができ、偏光層と液晶パネルとの間に配置される所謂インナーフィルムに要求される性能を適宜実装していることが好ましい。具体的な特性値としては、表示特性に関連するヘイズ、分光特性、レタデーションの湿熱耐久性等を挙げることができ、力学特性や偏光板加工適性に関連する湿熱サーモに伴う寸法変化率、透湿度、接触角等を挙げることができる。
本発明の偏光板に用いられる透明層は、単層であっても、2層以上の積層構造を有していてもよく、さらに機能層を有していてもよい。ただし、本発明の偏光板に用いられる透明層は、機能層以外が上記の特性を満たすことが好ましい。
本発明の偏光板に用いられる透明層を構成する材料は、配向複屈折と光弾性係数が好ましい範囲に入れば特に限定されないが、ポリマー樹脂、または反応性モノマーを含む硬化性組成物などを好適に用いることができる。
本発明の偏光板に用いられる透明層を構成するポリマー樹脂としては、ビニル芳香族系樹脂、セルロース系樹脂(セルロースアシレート樹脂、セルロースエーテル樹脂等)、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ビニル芳香族系樹脂以外のビニル系樹脂、ポリアリレート系樹脂等を挙げることができる。これらのうち、配向複屈折と光弾性係数との関係から、ビニル芳香族系樹脂であることが好ましい。ここで、ビニル芳香族系樹脂とは、少なくとも芳香環を含むビニル系樹脂であり、スチレン系樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、1,1−ジフェニルスチレン系樹脂、ビニルナフタレン系樹脂、ビニルアントラセン系樹脂、N,N−ジエチル−p−アミノエチルスチレン系樹脂、ビニルピリジン系樹脂等が挙げられ、共重合成分として、適宜、ビニルピリジンユニット、ビニルピロリドンユニット、無水マレイン酸ユニット等が含まれていてもよい。ビニル芳香族系樹脂の中でも、光弾性係数及び吸湿性の制御の観点から、スチレン系樹脂であることがさらに好ましい。
上記ポリスチレン系樹脂としては、特に限定されないが、例えば、スチレンの単独重合体である汎用ポリスチレン(GPPS)等のスチレン系単量体の単独重合体;2種以上のスチレン系単量体のみを単量体成分として構成される共重合体;スチレン−ジエン系共重合体;スチレン−重合性不飽和カルボン酸エステル系共重合体等の共重合体;ポリスチレンと合成ゴム(例えば、ポリブタジエンやポリイソプレン等)の混合物、合成ゴムにスチレンをグラフト重合させたポリスチレンなどの耐衝撃性ポリスチレン(HIPS);スチレン系単量体を含む重合体(例えば、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル系単量体との共重合体)の連続相中にゴム状弾性体を分散させ、上記ゴム状弾性体に上記共重合体をグラフト重合させたポリスチレン(グラフトタイプ耐衝撃性ポリスチレン「グラフトHIPS」という);スチレン系エラストマーなどが挙げられる。
また、上記ポリスチレン系樹脂は、特に限定されないが、水素添加されていてもよい。即ち、上記ポリスチレン系樹脂は、水素添加されたポリスチレン系樹脂(水添ポリスチレン系樹脂)であってもよい。上記水添ポリスチレン系樹脂としては、特に限定されないが、SBSやSISに水素を添加した樹脂である水添スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SEBS)や水添スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SEPS)等の水素添加されたスチレン−ジエン系共重合体が好ましい。上記水添ポリスチレン系樹脂は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。
また、上記ポリスチレン系樹脂は、特に限定されないが、極性基が導入されていてもよい。即ち、上記ポリスチレン系樹脂は、極性基が導入されたポリスチレン系樹脂(変性ポリスチレン系樹脂)であってもよい。なお、上記変性ポリスチレン系樹脂には、極性基が導入された水添ポリスチレン系樹脂が含まれる。
上記変性ポリスチレン系樹脂は、ポリスチレン系樹脂を主鎖骨格として、極性基を導入されたポリスチレン系樹脂である。上記極性基としては、特に限定されないが、例えば、酸無水物基、カルボン酸基、カルボン酸エステル基、カルボン酸塩化物基、カルボン酸アミド基、カルボン酸塩基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、スルホン酸塩化物基、スルホン酸アミド基、スルホン酸塩基、イソシアネート基、エポキシ基、アミノ基、イミド基、オキサゾリン基、水酸基などが挙げられる。中でも、酸無水物基、カルボン酸基、カルボン酸エステル基、エポキシ基が好ましく、より好ましくは無水マレイン酸基、エポキシ基である。上記極性基は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。上記変性ポリスチレン系樹脂は、ポリエステル系樹脂と親和性が高いまたは反応可能な極性基を有し、かつ、ポリスチレン系樹脂と相溶可能であることにより、ポリエステル系樹脂を主成分とする層やポリスチレン系樹脂を主成分とする層との常温での接着性が高くなる。上記極性基は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。
上記変性ポリスチレン系樹脂としては、特に限定されないが、水添スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SEBS)の変性体、水添スチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体(SEPS)の変性体が好ましい。即ち、上記変性ポリスチレン系樹脂としては、特に限定されないが、酸無水物変性SEBS、酸無水物変性SEPS、エポキシ変性SEBS、エポキシ変性SEPSが好ましく、より好ましくは、無水マレイン酸変性SEBS、無水マレイン酸変性SEPS、エポキシ変性SEBS、エポキシ変性SEPSである。上記変性ポリスチレン系樹脂は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。
また、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/メタクリル酸共重合体、スチレン/無水マレイン酸共重合体は、アクリル系樹脂との相溶性が高いため、透明性が高く、使用中に相分離を起こして透明性が低下することがないフィルムを得られる。
スチレン−メタクリル酸共重合体の場合、共重合体中のメタクリル酸の共重合体割合は0.1〜50質量%であることが好ましい。より好ましい範囲は0.1〜40質量%であり、さらに好ましい範囲は0.1〜30質量%である。共重合体中のメタクリル酸の共重合体割合が0.1質量%以上であると耐熱性に優れ、50質量%以下の範囲であれば透明性に優れるので好ましい。
スチレン−無水マレイン酸共重合体の場合、共重合体中の無水マレイン酸の共重合体割合は0.1〜50質量%であることが好ましい。より好ましい範囲は0.1〜40質量%であり、さらに好ましい範囲は0.1質量%〜30質量%である。共重合体中の無水マレイン酸含量が0.1質量%以上であると耐熱性に優れ、50質量%以下の範囲であれば透明性に優れるので好ましい。
スチレン系樹脂は、公知のアニオン、塊状、懸濁、乳化または溶液重合方法により得ることができる。また、スチレン系樹脂においては、共役ジエンやスチレン系単量体のベンゼン環の不飽和二重結合が水素添加されていてもよい。水素添加率は核磁気共鳴装置(NMR)によって測定できる。
スチレン系樹脂としては、市販品を用いても良く、例えば、電気化学工業(株)製「クリアレン 530L」、「クリアレン 730L」、旭化成(株)製「タフプレン 126S」、「アサプレン T411」、クレイトンポリマージャパン(株)製「クレイトン D1102A」、「クレイトン D1116A」、スタイロルーション社製「スタイロルクス S」、「スタイロルクス T」、旭化成ケミカルズ(株)製、「アサフレックス 840」、「アサフレックス 860」(以上、SBS)、PSジャパン(株)製「679」、「HF77」、「SGP−10」、DIC(株)製「ディックスチレン XC−515」、「ディックスチレン XC−535」(以上、GPPS)、PSジャパン(株)製「475D」、「H0103」、「HT478」、DIC(株)製「ディックスチレン GH−8300−5」(以上、HIPS)などが挙げられる。水添ポリスチレン系樹脂としては、例えば、旭化成ケミカルズ(株)製「タフテックHシリーズ」、シェルジャパン(株)製「クレイトンGシリーズ」(以上、SEBS)、JSR(株)製「ダイナロン」(水添スチレン−ブタジエンランダム共重合体)、(株)クラレ製「セプトン」(SEPS)などが挙げられる。また、変性ポリスチレン系樹脂としては、例えば、旭化成ケミカルズ(株)製「タフテックMシリーズ」、(株)ダイセル製「エポフレンド」、JSR(株)製「極性基変性ダイナロン」、東亞合成(株)製「レゼダ」などが挙げられる。
ポリカーボネート樹脂の例としては、ポリカーボネート、ビスフェノールAがフルオレン変性された構造単位を含むポリカーボネート、ビスフェノールAが1,3−シクロヘキシリデン変性された構造単位を含むポリカーボネート等が挙げられる。
ビニル芳香族系樹脂以外のビニル系樹脂の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、等が挙げられる。
なお、樹脂の重量平均分子量は、以下の条件で標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)を測定した。なお、Mnは標準ポリスチレン換算の数平均分子量である。
GPC:ゲル浸透クロマトグラフ装置(東ソー(株)製HLC−8220GPC、カラム;東ソー(株)製ガードカラムHXL−H、TSK gel G7000HXL、TSK gel GMHXL2本、TSK gel G2000HXLを順次連結、溶離液;テトラヒドロフラン、流速;1mL/min、サンプル濃度;0.7〜0.8質量%、サンプル注入量;70μL、測定温度;40℃、検出器;示差屈折(RI)計(40℃)、標準物質;東ソー(株)製TSKスタンダードポリスチレン)
本発明の偏光板に用いられる透明層には、公知の添加剤を適宜混合することができる。公知の添加剤として、低分子可塑剤、オリゴマー系可塑剤、レタデーション調整剤、マット剤、紫外線吸収剤、劣化防止剤、剥離促進剤、赤外線吸収剤、酸化防止剤、フィラー、相溶化剤、レべリング剤等を挙げることができる。各素材の種類及び添加量は、特に限定されない。また、透明層が多層から形成される場合、各層の添加剤の種類及び添加量は異なっていてもよい。
透明層表面には、滑り性付与やブロッキング防止のために微粒子を添加することが好ましい。この微粒子としては、疎水基で表面が被覆され、二次粒子の態様をとっているシリカ(二酸化ケイ素,SiO2)が好ましく用いられる。なお、微粒子には、シリカとともに、あるいはシリカに代えて、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成珪酸カルシウム、水和珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、燐酸カルシウムなどの微粒子を用いてもよい。市販の商品としては、微粒子は商品名R972、またはNX90S(いずれも日本アエロジル株式会社製)などが挙げられる。
本発明の偏光板に用いられる透明層には、公知のレベリング剤(界面活性剤)を適宜混合することができる。レベリング剤としては、従来公知の化合物が挙げられるが、特に含フッ素界面活性剤が好ましい。具体的には、例えば特開2001−330725号公報明細書中の段落番号[0028]〜[0056]記載の化合物が挙げられる。
本発明の偏光板に用いられる透明層は、公知の溶液製膜法、溶融押出し法、または基材フィルム(離型フィルム)上に公知の方法でコーティング層を形成する方法で作成することができ、適宜延伸を組み合わせることもでき、特に溶融押出し法、またはコーティング法を好ましく用いることができる。
冷却ドラムの数は特に制限されないが、通常は2本以上である。また、冷却ドラムの配置方法としては、例えば、直線型、Z型、L型などが挙げられるが特に制限されない。またダイスの開口部から押出された溶融樹脂の冷却ドラムへの通し方も特に制限されない。
透明層を、コーティング法で形成させるために用いられる基材フィルムは、膜厚が5〜100μmであることが好ましく、10〜75μmがより好ましく、15〜55μmが更に好ましい。膜厚が5μm以上であると、十分な機械強度を確保しやすく、カール、シワ、座屈等の故障が生じにくいため、好ましい。また、膜厚が100μm以下であると、本発明の透明層と基材フィルムとの複層フィルムを、例えば長尺のロール形態で保管する場合に、複層フィルムにかかる面圧を適正な範囲に調整しやすく、接着の故障が生じにくいため、好ましい。
基材フィルムの透明層を形成する側の表面エネルギーは、41.0〜48.0mN/mであることが好ましく、42.0〜48.0mN/mであることが、より好ましい。表面エネルギーが41.0mN/m以上であると、透明層の厚みの均一性を高められるため好ましく、48.0mN/m以下であると、透明層を基材フィルムとの剥離力を適切な範囲に制御しやすいため、好ましい。
本発明の偏光板に用いられる透明層を、コーティング法で形成させる場合、透明層と基材フィルムとの間の剥離力は、透明層の材料、基材フィルムの材料、透明層の内部歪み等を調整して制御することができる。この剥離力は、例えば、基材フィルムを90°方向に剥がす試験で測定することができ、300mm/分の速度で測定したときの剥離力が、0.001〜5N/25mmが好ましく、0.01〜3N/25mmがより好ましく、0.05〜1N/25mmがさらに好ましい。0.001N/25mm以上であれば、基材フィルムの剥離工程以外での剥離を防ぐことができ、5N/25mm以下であれば、剥離工程における剥離不良(例えば、ジッピングや、透明層の割れ)を防ぐことができる。
偏光層としては、例えば、ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素溶液中に浸漬して延伸したもの等を用いることができる。
本発明の偏光板は、上記透明層と上記偏光層とを接着層を介して貼り合せた偏光板であり、接着層の膜厚は、1〜1000nmであり、30〜800nmであることが好ましく、50〜500nmであることが更に好ましい。接着層の膜厚を1nm以上とすることにより、透明層と偏光層との接着性を確保でき、1000nm以下とすることにより、変形故障を少なくできる。
本発明の偏光板における接着層は、水溶性材料を含むことが好ましい。上記のように本発明の偏光板における透明層は光弾性係数が大きい。すなわち、透明層は双極子モーメントが大きい材料を含んでおり、接着層に水溶性材料を用いて接着層に極性を持たせることにより、透明層と接着層の相互作用が強くなり、接着性が更に向上すると考えられる。
具体的には、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液からなる接着剤を用いて、偏光層の片面または両面に対し、本発明の偏光板に用いられる上述の透明層の表面処理面を直接貼り合わせることができる。接着剤としては、ポリビニルアルコール又はポリビニルアセタール(例えば、ポリビニルブチラール)の水溶液、紫外線(UV)硬化型接着剤を用いることができるが、完全鹸化ポリビニルアルコールの水溶液が最も好ましい。
透明層は、偏光板の保護フィルムとして用いられる。本発明の偏光板は、公知の方法で作製することができ、偏光層の吸収軸と、上記透明層の音波伝播速度が最大となる方向とのなす角が平行、または直交するように貼合して作製される。
本明細書中、2つの直線が平行とは、2つの直線のなす角度が0°である場合のみではなく、光学的に許容される程度の誤差を含む場合も含まれる。具体的には、2つの直線が平行とは、2つの直線のなす角度が0°±10°であることが好ましく、2つの直線のなす角度が0°±5°であることがより好ましく、2つの直線のなす角度が0°±1°であることが特に好ましい。同様に、2つの直線が直交する(垂直)とは、2つの直線のなす角度が90°である場合のみではなく、光学的に許容される程度の誤差を含む場合も含まれる。具体的には、2つの直線が直交する(垂直)とは、2つの直線のなす角度が90°±10°であることが好ましく、2つの直線のなす角度が90°±5°であることがより好ましく、2つの直線のなす角度が90°±1°であることが特に好ましい。
上記した従来知られている光学フィルムについては、光学特性及び材料のいずれについても特に制限はないが、セルロースエステル樹脂、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、および/またはポリエチレンテレフタレートを含む(あるいは主成分とする)フィルムを好ましく用いることができ、光学的に等方性のフィルムを用いても、光学的に異方性の位相差フィルムを用いてもよい。
上記の従来知られている光学フィルムについて、セルロースエステル樹脂を含むものとしては、例えばフジタックTD40UC(富士フイルム(株)製)などを利用することができる。
上記の従来知られている光学フィルムについて、アクリル樹脂を含むものとしては、特許第4570042号公報に記載のスチレン系樹脂を含有する(メタ)アクリル樹脂を含む光学フィルム、特許第5041532号公報に記載のグルタルイミド環構造を主鎖に有する(メタ)アクリル樹脂を含む光学フィルム、特開2009−122664号公報に記載のラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂を含む光学フィルム、特開2009−139754号公報に記載のグルタル酸無水物単位を有する(メタ)アクリル系樹脂を含む光学フィルムを利用することができる。
また、上記の従来知られている光学フィルムについて、環状オレフィン樹脂を含むものとしては、特開2009−237376号公報の段落[0029]以降に記載の環状オレフィン系樹脂フィルム、特許第4881827号公報、特開2008−063536号公報に記載のRthを低減する添加剤を含有する環状オレフィン樹脂フィルムを利用することができる。
本発明の透明層の作製に好ましく用いることができる溶融押出し法、またはコーティング法の場合、前述の偏光層と透明層とを貼合する工程の後、接着層を透明層に形成させる工程の前の段階において、透明層の基材フィルムを剥離除去する工程を有することが好ましい。基材フィルムの剥離除去は、通常の粘着剤付き偏光板で行われるセパレータ(剥離フィルム)の剥離工程と同様の方法で剥離できる。基材フィルムの剥離は、本発明の透明層と偏光層とを接着剤で積層し、乾燥する工程の後、そのまますぐ剥離してもよいし、乾燥工程の後、一度ロール状に巻取り、その後の工程で別途剥離してもよい。
上記基材フィルムを剥離した偏光板には、少なくとも透明層側に粘着剤層を形成させることが好ましい。透明層と粘着剤層との接着性を向上するため、適宜、透明層および/または粘着剤層にコロナ処理等の表面処理を行った後、粘着剤層を形成させることもできる。
粘着剤層を形成する粘着剤は通常、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂等をベースポリマーとし、そこに、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物のような架橋剤を加えた粘着剤組成物からなる。さらに微粒子を含有して光散乱性を示す粘着剤層とすることもできる。粘着剤層の厚みは通常、1〜40μmであり、好ましくは3〜25μmである。
また、上記粘着剤層には、適宜、帯電防止剤を添加することができ、有機カチオンを有する化合物や無機カチオンを有する帯電防止剤を好ましく用いることができ、無機カチオンを有する帯電防止剤をより好ましく用いることができる。帯電防止剤は、公知の化合物を用いることができ、有機カチオンを有する化合物としては、例えば、特表2011−504537号公報の段落[0067]〜[0077]に記載のイオン性化合物を好ましく用いることができ、無機カチオンを有する化合物としては、例えば、特表2008−517137号公報の段落[0045]〜[0046]に記載の金属塩を好ましく用いることができる。
本発明の液晶表示装置は、液晶セルと、本発明の偏光板とを含む。
本発明の液晶表示装置は、上記透明層を偏光層の内側(すなわち偏光層と液晶セルの間)、外側(すなわち液晶セル側の面と反対側の面)のいずれの配置でも好適に使用することができる。本発明の液晶表示装置は、上記透明層が、上記偏光層と上記液晶セルとの間に配置されることが好ましい。
本発明の液晶表示装置は、さらにバックライトを有し、偏光板が液晶セルよりもバックライト側、あるいは液晶セルよりも視認側に配置されたことが好ましい。バックライトとしては特に制限は無く、公知のバックライトを用いることができる。本発明の液晶表示装置は、バックライト、バックライト側偏光板、液晶セル、視認側偏光板の順で積層されることが好ましい。
その他の構成については、公知の液晶表示装置のいずれの構成も採用することができる。液晶セルの方式(モード)についても特に制限はなく、TN(Twisted Nematic)方式の液晶セル、IPS(In−Plane Switching)方式の液晶セル、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)方式の液晶セル、AFLC(Anti−ferroelectric Liquid Crystal)方式の液晶セル、OCB(Optically Compensatory Bend)方式の液晶セル、STN(Supper Twisted Nematic)方式の液晶セル、VA(Vertically Aligned)方式の液晶セルおよびHAN(Hybrid Aligned Nematic)方式の液晶セル等の様々な表示方式の液晶表示装置として構成することができる。その中でも、本発明の液晶表示装置は、上記液晶セルはIPS方式であることが好ましい。
下記素材を使用した。
・樹脂1:
市販のポリスチレン(PSジャパン(株)製、SGP−10、Tg 100℃)を110℃で加熱し、常温(23℃)に戻してから用いた。
市販のアートン(JSR(株)製、G7810、Tg 168℃)を110℃で加熱し、常温に戻してから用いた。
市販のアクリル樹脂(三菱レイヨン(株)製、BR−83、Tg 105℃)を110℃で加熱し、常温に戻してから用いた。
特開2007−70462号公報の段落[0098]〜[0104]に記載の実施例1と同様の方法でチタン触媒を用いてポリエチレンテレフタレートを製造し、ペレットとした。
市販のアクリルフィルム(テクノロイS001G、住友化学社製)を裁断し、110℃で加熱し、常温に戻してから用いた。
・マット剤1: 二酸化ケイ素微粒子、NX90S(日本アエロジル(株)製、粒子サイズ20nm、モース硬度約7)
・基材1:
ポリエチレンテレフタレートフィルム(膜厚38μm)を作製し、易接着処理を実施していないポリエチレンテレフタレートフィルムを基材1として用いた。
易接着層処理されていないポリエチレンテレフタレートフィルム(膜厚100μm)を作製し、易接着処理としてコロナ処理を実施したポリエチレンテレフタレートフィルムを基材2として用いた。
市販のポリエチレンテレフタレートフィルム、ルミラー(R)S105(膜厚38μm、東レ(株)製)を基材3として用いた。
市販のポリエチレンテレフタレートフィルム、ルミラー(R)S10(膜厚12μm、東レ(株)製)を基材4として用いた。
市販のポリエチレンテレフタレートフィルム、エンブレットS38(膜厚38μm、ユニチカ製)を基材5として用いた。
(樹脂溶液の調製)
下記素材群を吸湿率が0.2質量%以下のトルエン溶媒と共にミキシングタンクで攪拌して溶解させ、固形分濃度10質量%の樹脂溶液を得た。
・樹脂1
・添加剤(マット剤1) 0.02質量%(樹脂1に対する質量%)
なお、溶媒の吸湿率の測定は、水分測定器、試料乾燥装置“CA−03”及び“VA−05”{共に三菱化学(株)製}にてカールフィッシャー法にて行い、水分量(g)を資料質量(g)で除して算出した。
上記樹脂溶液1を、基材1上に、乾燥後の膜厚が3.0μmとなるようにバーコーターを用いて連続塗布し、100℃で乾燥して基材1上に透明層1を形成した。
樹脂1を樹脂2に変更した以外は透明層1と同様に実施して透明層2を得た。
樹脂1を樹脂3に変更し、トルエン溶媒をアセトン溶媒(吸湿率が0.4質量%以下)に変更した以外は透明層1と同様に実施して透明層3を得た。
2種2層の共押出成形用のフィルム成形装置を準備した。
樹脂1のペレットを、スクリューを備えた第一の2軸押出機に投入し、窒素気流下、230℃で溶融混練し、溶融体(メルト)を得た。同様に、樹脂4のペレットを280℃で溶融混練し、溶融体(メルト)を得た。樹脂1および樹脂4の溶融体は、それぞれギアポンプ、ろ過器を通してマルチマニホールドダイに供給し、260℃で同時に押出して、樹脂1の層、および樹脂4の層の2層構造の、溶融樹脂の積層体を連続的に作製した。この溶融樹脂の積層体をチルロール上に押出し、未延伸フィルムを作製した。得られた未延伸フィルムの樹脂層1の膜厚は24μm、樹脂層4の膜厚は304μmであった。
下記素材群を吸湿率が0.2質量%以下の酢酸エチル溶媒と共にミキシングタンクで攪拌して溶解させ、固形分濃度9質量%の樹脂溶液を得た。樹脂溶液の濾過および透明層の作製については、乾燥温度を115℃に変更した以外は透明層1と同様に実施して透明層5を得た。
・樹脂1
・添加剤(レべリング剤1) 0.02質量%(樹脂1に対する質量%)
透明層の膜厚を3.0μmから5.0μmに変更した以外は透明層5と同様に実施して透明層6を得た。
基材1を基材2に変更した以外は透明層6と同様に実施して透明層7を得た。
基材1を基材3に変更した以外は透明層5と同様に実施して透明層8を得た。
透明層の膜厚を3.0μmから5.0μmに変更した以外は透明層8と同様に実施して透明層9を得た。
基材1を基材4に変更した以外は透明層5と同様に実施して透明層10を得た。
樹脂1を樹脂5に変更した以外は透明層1と同様に実施して透明層11を得た。
透明層の膜厚を3.0μmから25μmに変更した以外は透明層5と同様に実施して透明層12を得た。
基材1を基材5に変更した以外は透明層6と同様に実施して透明層13を得た。
透明層の膜厚を3.0μmから12μmに変更した以外は透明層5と同様に実施して透明層14を得た。
上記で作製した透明層の配向複屈折の符号、光弾性係数、平衡吸湿率、弾性率、Re及びRthを前述の方法で求め、各数値を表1に示した。
(偏光板の作製)
1〕フィルムの表面処理
透明層1〜14について、基材フィルムとは反対側の面にコロナ処理を行い、表面処理した透明層1〜14を作製した。
また、セルロースアセテートフィルム(富士フイルム(株)製、フジタックTD40UC)を37℃に調温した1.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液(けん化液)に1分間浸漬した後、フィルムを水洗し、その後、0.05mol/Lの硫酸水溶液に30秒浸漬した後、更に水洗浴を通した。そして、エアナイフによる水切りを3回繰り返し、水を落とした後に70℃の乾燥ゾーンに15秒間滞留させて乾燥し、鹸化処理したセルロースアセテートフィルムを作製した。
特開2001−141926号公報の実施例1に従い、2対のニップロール間に周速差を与え、長手方向に延伸し、厚み12μmのポリビニルアルコール樹脂を含む偏光層を作製した。
このようにして得た偏光層と、上記表面処理した透明層と上記鹸化処理したセルロースアセテートフィルムをロール状態で3ヶ月間保管した材料を用い、これら透明層とセルロースアセテートフィルムとで前述の偏光層を挟んだ後、表2に記載の下記接着剤を用いた接着層を介して、偏光層の吸収軸とフィルムの長手方向とが平行になるようにロールツーロールで積層した。ここで、偏光層の一方のフィルムは、上記透明層1〜14のいずれか1つのコロナ処理面が偏光層側となるようにし、他方のフィルムは上記セルロースアセテートフィルムとした。
・接着剤2:特開2009−294502号公報の実施例1に記載の接着剤Aに準じて接着剤を調製した。
偏光板を300mに渡り蛍光灯の反射光で外観検査し、偏光板の表面凹凸変形を、以下の基準で評価した。
A : 1箇所も変形故障がない
B : 1箇所以上で変形故障が発生する
C : 5箇所以上で変形故障が発生する
実用上問題が無いのはA、Bの基準である。Aの基準であることが好ましい。
偏光板を40mm×40mmのトムソン刃で100枚打抜き、端面の剥がれ又は割れの様子を観察し、以下の基準で評価した。
A : 100枚とも剥がれも割れも発生しない
B : 1枚以上で剥がれ又は割れが発生する
C : 3枚以上で剥がれ又は割れが発生する
D : 5枚以上で剥がれ又は割れが発生する
実用上問題が無いのはA、Bの基準、実用上使用可能なのはCの基準である。Aの基準であることが好ましい。
なお、後述の液晶表示装置への実装評価には、各実施例および比較例の偏光板のうち、端面の剥がれ又は割れが発生しなかった偏光板のみを用いた。
IPSモードの液晶テレビ(スリム型55型液晶テレビ、バックライトと液晶セルのクリアランスが0.5mm)のリア側(バックライト側)偏光板として、上記作製した偏光板を、上記作製した透明層が液晶セル側に配置されるように、粘着剤を介して透明層を液晶セルに貼合した。得られた液晶テレビを、50℃、相対湿度85%の環境で3日間保持した後に、25℃、相対湿度60%の環境に移し、黒表示状態で点灯させ続け、48時間後に目視観察して、光ムラ(耐久試験後の正面方向の光ムラレベル)を評価した。
装置正面および斜めから観察した場合の黒表示時の光ムラ(言い換えると、輝度ムラおよび色味ムラ)を観察し、以下の基準で評価した。
AA: 照度20lxの環境下でムラがほとんど視認されない
A : 照度100lxの環境下でムラがほとんど視認されない
B : 照度100lxの環境下で淡いムラが視認される
C : 照度100lxの環境下でムラが視認される
D : 照度100lxの環境下で明確なムラが視認される
実用上問題が無いのはAA、A、Bの基準であるが、AA及びAの基準であることが好ましい。
Claims (12)
- 少なくとも、偏光層および1つの透明層を含む偏光板であって、
前記透明層と前記偏光層が接着層を介して貼り合わされており、
前記接着層の膜厚が1〜1000nmであり、
前記透明層の膜厚が0.1〜10μmであって、
前記透明層の配向複屈折の符号と光弾性係数の符号とが互いに逆であり、
前記透明層の配向複屈折の符号が負であり、且つ前記透明層の光弾性係数の符号が正であり、
前記透明層の光弾性係数が8×10−12Pa−1 〜9×10 −12 Pa −1 であり、
前記透明層の波長590nmにおける面内レタデーションが0〜20nmである偏光板。 - 前記透明層の平衡吸湿率が3質量%以下である請求項1に記載の偏光板。
- 前記透明層の引張り弾性率が1.0〜3.5GPaである請求項1又は2に記載の偏光板。
- 前記透明層がビニル芳香族系樹脂を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の偏光板。
- 前記透明層がスチレン系樹脂を含む請求項1〜4のいずれか一項に記載の偏光板。
- 前記透明層の波長590nmにおける面内レタデーションが0〜20nmであり、且つ波長590nmにおける厚み方向レタデーションが−25〜25nmである請求項1〜5のいずれか一項に記載の偏光板。
- 前記接着層が水溶性材料を含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の偏光板。
- 前記偏光層がポリビニルアルコール系樹脂を含む請求項1〜7のいずれか一項に記載の偏光板。
- 液晶セルと、請求項1〜8のいずれか一項に記載の偏光板を含む液晶表示装置。
- 前記透明層が、前記偏光層と前記液晶セルとの間に配置される請求項9に記載の液晶表示装置。
- 更にバックライトを有し、前記偏光板が前記液晶セルよりも前記バックライト側、又は前記液晶セルよりも視認側に配置された請求項9又は10に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶セルがIPS方式である請求項9〜11のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
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