JP6843491B2 - 積層体、積層体の製造方法、画像表示装置、画像表示装置の製造方法及び偏光板の光透過率改善方法 - Google Patents
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Description
このような液晶表示装置は、例えば、バックライト光源上に、観察者側とバックライト光源側とに一対の偏光板が、液晶セルを介してクロスニコルの関係となるように配置された構成が知られている。
そして、このような構成の液晶表示装置は、バックライト光源から照射された光が、バックライト光源側の偏光板、液晶セル及び観察者側の偏光板を透過し、表示画面にて映像が表示される。
ところが、このような構成の液晶表示装置のバックライト光源側の偏光板として、ポリエステルフィルムからなる保護フィルムを用いた偏光板を用いた場合、透過率が低下してしまうことがあった。これは、ポリエステルフィルムは、分子鎖中に分極率の大きい芳香族環を持つため固有複屈折が極めて大きく、優れた透明性、耐熱性、機械強度を付与させるための延伸処理による分子鎖の配向に伴って複屈折が発現しやすいという性質を有するためである。
このため、このようなポリエステルフィルムのような面内に複屈折率を有する光透過性基材を用いた偏光板を、液晶表示装置のバックライト側の偏光板として使用した場合、偏光分離フィルムを通過した特定の偏光成分の偏光状態を変化させてしまうため、透過率が低下してしまうことがあった。
また、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が大きい方向である遅相軸方向の屈折率(nx)と、上記遅相軸方向と直交する方向である進相軸方向の屈折率(ny)と、上記光透過性基材の平均屈折率(N)とが、下記式の関係を有し、かつ、上記遅相軸と偏光子の透過軸とのなす角度が0°±2°であることが好ましい。
nx>N>ny
また、本発明の画像表示装置は、観察者側に、少なくとも、面内に複屈折率を有する上部光透過性基材が上部偏光子上に設けられた上部偏光板を更に有し、上記面内に複屈折率を有する上部光透過性基材と上記上部偏光子とは、上記面内に複屈折率を有する上部光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、上記上部偏光子の透過軸とがなす角度が90°とならないように配置されていることが好ましい。
以下に、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明では、特別な記載がない限り、モノマー、オリゴマー、プレポリマー等の硬化性樹脂前駆体も“樹脂”と記載する。
すなわち、本発明者らは、面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率の大きい方向である遅相軸と、上記バックライト光源側の偏光子の透過軸とが特定の角度範囲となるように、上記光透過性基材と偏光子とを配置することで、偏光板の光透過率を向上させることができることを見出した。そして、このような知見に基づき本発明者らは、更に鋭意検討した結果、従来、光学等方性材料として用いられてきたセルロースエステル等の材料からなる光透過性基材に対しても、敢えて複屈折率を持たせた光透過性基材とすることにより、光学等方性材料のまま用いるよりも、光透過率を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
なお、上記バックライト光源側の偏光板とは、本発明の積層体と偏光板とが積層された構造を有するものである。
なお、本発明の積層体において、上記光透過性基材としては、従来、光学等方性材料として用いられていたセルロースエステル等からなる光透過性基材であっても、敢えて複屈折率を持たせることで使用することができる。
以上の観点から、上記Δnのより好ましい下限は0.05、より好ましい上限は0.27である。なお、上記Δnが0.27を超えると、耐湿熱性試験でのポリエステル基材の耐久性が劣ることがある。耐湿熱性試験での耐久性が優れることから、上記Δnの更に好ましい上限は0.25である。このようなΔnを満たすことで、好適な光透過率の向上を図ることができる。
なお、一般的に等方性材料として知られる、トリアセチルセルロースからなるTD80UL−M(富士フィルム社製)、シクロオレフィンポリマーから成るZF16−100(日本ゼオン社製)のΔnは、上記測定方法により、それぞれ、0.0000375、0.00005であり、複屈折性を有していない(等方性)と判断した。
その他、複屈折率を測定する方法として、二枚の偏光板を用いて、光透過性基材の配向軸方向(主軸の方向)を求め、配向軸方向に対して直交する二つの軸の屈折率(nx、ny)を、アッベ屈折率計(アタゴ社製 NAR−4T)によって求めることもできるし、裏面に黒ビニールテープ(例えば、ヤマトビニールテープNo200−38−21 38mm幅)を貼ってから、分光光度計(V7100型、自動絶対反射率測定ユニット、VAR−7010 日本分光社製)を用いて、偏光測定:S偏光にて、S偏光に対して、遅相軸を平行にした場合と、進相軸を平行にした場合の5度反射率を測定し、反射率(R)と屈折率(n)との関係を示す下記式(1)より、遅相軸と進相軸の各波長の屈折率(nx、ny)を算出することもできる。
R(%)=(1−n)2/(1+n)2 式(1)
平均屈折率N=(nx+ny+nz)/3 式(2)
なお、nxは、光透過性基材の遅相軸方向の屈折率、nyは、光透過性基材の進相軸方向の屈折率、nzは、光透過性基材の厚み方向の屈折率である。
(3次元屈折率波長分散の算出)
まずは、シクロオレフィンポリマーを例に挙げて、3次元屈折率波長分散の算出方法を具体的に説明する。
面内に複屈折率を有さないシクロオレフィンポリマーフィルムの平均屈折率波長分散を、エリプソメーター(UVISEL 堀場製作所)を用いて測定し、その結果を図1に示した。この測定結果より、面内に複屈折率を有さないシクロオレフィンポリマーフィルムの平均屈折率波長分散を、nxとny、nzの屈折率波長分散とした。
このフィルムを延伸温度155℃で自由端一軸延伸して、面内に複屈折率を有するフィルムを得た。膜厚は、100μmであった。この自由端一軸延伸したフィルムを、複屈折測定計(KOBRA−21ADH、王子計測機器)により、入射角0°及び40°のリタデーション値を4波長(447.6nm、547.0nm、630.6nm、743.4nm)で測定した。
各波長での、平均屈折率(N)と、リタデーション値とを元に、複屈折測定計付属の3次元波長分散計算ソフトを用いて、Cauchy又はSellmeierの式などを用いて、3次元屈折率波長分散を算出し、その結果を図2に示した。なお、図2中、nyはnzとほぼ重なって示されている。この結果より、面内に複屈折率を有するシクロオレフィンポリマーフィルムの3次元屈折率波長分散を得た。
(分光光度計を用いた屈折率nx、ny、nzの算出)
ポリエチレンテレフタレートを例に挙げて、分光光度計を用いた屈折率nx、ny、nzの算出方法を具体的に説明する。
面内に複屈折率を有さないポリエチレンテレフタレートの平均屈折率波長分散は、上記3次元屈折率波長分散の算出方法と同様に行った。
面内に複屈折率を有するポリエチレンテレフタレートの屈折率波長分散(nx、ny)は、分光光度計(V7100型、自動絶対反射率測定ユニットVAR−7010 日本分光社製)を用いて算出した。測定面とは反対面に、裏面反射を防止するために測定スポット面積よりも大きな幅の黒ビニールテープ(例えば、ヤマトビニールテープNo200−38−21 38mm幅)を貼ってから、偏光測定:S偏光にて、光透過性基材の配向軸を平行に設置した場合と、配向軸に対して直交する軸を平行に設置した場合との5度分光反射率を測定した。結果を図3に示す。反射率(R)と屈折率(n)との関係を示す上記式(1)より、屈折率波長分散(nx、ny)を算出した。より大きい反射率(上記式(1)により算出された屈折率)を示す方向をnx(遅相軸ともいう)とし、より小さい反射率(上記式(1)により算出された屈折率)を示す方向をny(進相軸ともいう)とした。ここで、配向軸とは、光源の上に、クロスニコル状態に設置された二枚の偏光板の間に、面内に複屈折率を有するフィルムを挟み、フィルムを回転させ、光漏れがもっとも少ない状態の時、偏光板の透過軸、又は、吸収軸と同一方向が、フィルムの配向軸とすることができる。また、屈折率nzは、上記平均屈折率(N)と上記式(2)とにより算出できる。
上記横延伸温度としては、80〜130℃が好ましく、より好ましくは90〜120℃である。また、横延伸倍率は2.5〜6.0倍が好ましく、より好ましくは3.0〜5.5倍である。上記横延伸倍率が6.0倍を超えると、得られるポリエステル基材の透明性が低下しやすくなり、横延伸倍率が2.5倍未満であると、延伸張力も小さくなるため、得られるポリエステル基材の複屈折が小さくなることがある。
また、本発明においては、二軸延伸試験装置を用いて、上記未延伸ポリエステルの横延伸を上記条件で行った後、該横延伸に対する流れ方向の延伸(以下、縦延伸ともいう)を行ってもよい。この場合、上記縦延伸は、延伸倍率が2倍以下であることが好ましい。上記縦延伸の延伸倍率が2倍を超えると、Δnの値を上述した好ましい範囲にできないことがある。
また、上記熱処理時の処理温度はしては、100〜250℃が好ましく、より好ましくは180〜245℃である。
後述するように、バックライト光源側の偏光子に、偏光された光が入射されるものであることが好適であるが、このために、光源と偏光子との間に偏光分離フィルムを備えている場合、通常、偏光子の透過軸を透過する光の偏光軸の方向と、偏光分離フィルムを透過した偏光された光の偏光軸の方向とは、一致するように設置されている。このため、例えば、偏光子と偏光分離フィルムとの間に、面内に複屈折率を有する光透過性基材が設置され、かつ、上記光透過性基材の遅相軸と上記偏光子の透過軸とのなす角度が、0°±15°を外れる場合、偏光分離フィルムを透過した偏光された光の偏光軸が変化してしまい、偏光子の吸収軸によって吸収されてしまい、偏光板の光透過率が極めて低くなってしまう。
なお、偏光子と面内に複屈折率を有する光透過性基材との間に偏光分離フィルムが設置された構成の場合も上記と同様の理由により、上記光透過性基材の遅相軸と上記偏光子の透過軸とのなす角度が、0°±15°である必要がある。
これは、上記光透過性基材の屈折率が大きい方向である遅相軸と、上記偏光子の透過軸とのなす角度が、0°±15°、好ましくは0°±5°、更に好ましくは0°±2°の範囲のとき、偏光された光が、後述する反射防止層に入射する際の反射率を小さくすることができるからである。
この理由は、以下の理由による。
すなわち、例えば、偏光分離フィルムを透過した偏光された光が、本発明の積層体の反射防止層に入射する場合、上記光透過性基材の遅相軸と上記偏光子の透過軸とのなす角度が0°であっても、90°であっても、上記偏光分離フィルムを透過した偏光された光は、その振動方向を保ったまま、光透過性基材を通過する。しかし、この光が、空気界面から、反射防止層に入る場合の反射率は、光の振動方向と同じ方向の反射防止層及び上記光透過性基材の面内の屈折率との関係で決定される。
そして、上記偏光子の透過率と上記反射率とはトレードオフの関係を有するので上記透過率を大きくするためには、上記反射率を小さくすれば良い。
ここで、本発明の積層体において、上記反射防止層は、後述するように上記光透過性基材よりも屈折率の低い低屈折率層が好適に用いられるが、上記低屈折率層と上記光透過性基材との屈折率差が大きいほど、該低屈折率層表面に入射する光の反射防止性能を向上させることができる。本発明では、上記光透過性基材は面内に複屈折率を有するため、遅相軸方向がより高屈折率となる。このため、上記反射防止層(低屈折率層)表面での反射防止性能は、上記光透過性基材の遅相軸方向においてより向上させることができる。よって、上述した偏光した光の偏光軸と上記光透過性基材の遅相軸とがなす角度を上述した範囲となるように制御することで、上記反射防止層(低屈折率層)に入射する際の反射防止性を最大化させることができる。
更に、本発明の積層体では、上記偏光された光の偏光軸と上記光透過性基材の遅相軸との角度に加え、更に上記偏光子の透過軸も所定の範囲の角度となるように配置されるので、偏光板の光透過率が優れたものとなる。
nx>N>ny
上記偏光軸、遅相軸及び透過軸がこのような角度内に制御されることで、本発明の積層体による上記偏光板の光透過率が極めて良好なものとなる。
本発明の積層体において、上記偏光された光としては特に限定されないが、例えば、液晶表示装置等の画像表示装置のバックライト光源から生じた光が、偏光分離フィルムを透過して偏光された光が好適に挙げられる。なお、本発明の積層体の光源として従来公知の偏光光源を用いてもよい。
上記偏光分離フィルムは、上記バックライト光源から出射される光のうち、特定の偏光成分のみを透過し、それ以外の偏光成分を反射する偏光分離機能を有する部材である。本発明の積層体を用いた偏光板を液晶表示装置に用いた場合、例えば、液晶セルと偏光分離フィルムとの間に、本発明の積層体を用いた偏光板が設けられた構成とすることで、本発明の積層体を用いた偏光板は、特定の偏光成分のみを選択的に透過するので、偏光分離フィルムを用いて特定の偏光成分(本発明の積層体を用いた偏光板を透過する偏光成分)以外の偏光成分を選択的に反射させ再利用することで、本発明の積層体を用いた偏光板を通過する光の量を多くし、上記液晶表示装置の表示画面の輝度を向上させることができる。
上記偏光分離フィルムとしては、液晶表示装置に用いられている一般的なものを用いることができる。また、偏光分離フィルムとして市販品を用いてもよく、例えば、住友スリーエム社製のDBEFシリーズを用いることができる。
上記反射防止層は、上記バックライト光源からの光が入射する層であり、低屈折率層であることが好ましい。上記反射防止層が低屈折率層であることで、バックライト光源からの光の反射を好適に低減させることができ、バックライト光源側の偏光板の光透過率を向上させることができる。
また、上述したシリカは、中空シリカ微粒子であることが好ましく、このような中空シリカ微粒子は、例えば、特開2005−099778号公報の実施例に記載の製造方法にて作製できる。
これらの低屈折率層は、その屈折率が1.45以下、特に1.42以下であることが好ましい。
また、低屈折率層の厚みは限定されないが、通常は30nm〜1μm程度の範囲内から適宜設定すれば良い。
また、上記低屈折率層は単層で効果が得られるが、より低い最低反射率、あるいはより高い最低反射率を調整する目的で、低屈折率層を2層以上設けることも適宜可能である。上記2層以上の低屈折率層を設ける場合、各々の低屈折率層の屈折率及び厚みに差異を設けることが好ましい。
上記電離放射線で硬化する官能基と熱硬化する極性基とを併せ持つ重合性化合物としては、アクリル又はメタクリル酸の部分及び完全フッ素化アルキル、アルケニル、アリールエステル類、完全又は部分フッ素化ビニルエーテル類、完全又は部分フッ素化ビニルエステル類、完全又は部分フッ素化ビニルケトン類等を例示することができる。
上記電離放射線硬化性基を有する重合性化合物の含フッ素(メタ)アクリレート化合物を少なくとも1種類含むモノマー又はモノマー混合物の重合体;上記含フッ素(メタ)アクリレート化合物の少なくとも1種類と、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、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートの如き分子中にフッ素原子を含まない(メタ)アクリレート化合物との共重合体;フルオロエチレン、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、3,3,3−トリフルオロプロピレン、1,1,2−トリクロロ−3,3,3−トリフルオロプロピレン、ヘキサフルオロプロピレンのような含フッ素モノマーの単独重合体又は共重合体等が例示される。これらの共重合体にシリコーン成分を含有させたシリコーン含有フッ化ビニリデン共重合体も用いることができる。この場合のシリコーン成分としては、(ポリ)ジメチルシロキサン、(ポリ)ジエチルシロキサン、(ポリ)ジフェニルシロキサン、(ポリ)メチルフェニルシロキサン、アルキル変性(ポリ)ジメチルシロキサン、アゾ基含有(ポリ)ジメチルシロキサン、ジメチルシリコーン、フェニルメチルシリコーン、アルキル・アラルキル変性シリコーン、フルオロシリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、脂肪酸エステル変性シリコーン、メチル水素シリコーン、シラノール基含有シリコーン、アルコキシ基含有シリコーン、フェノール基含有シリコーン、メタクリル変性シリコーン、アクリル変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、カルボン酸変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、メルカプト変性シリコーン、フッ素変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン等が例示される。なかでも、ジメチルシロキサン構造を有するものが好ましい。
なお、本明細書において、「樹脂」とは、特に言及しない限り、モノマー、オリゴマー、ポリマー等も包含する概念である。
本発明における好ましい化合物としては、3以上の不飽和結合を有する化合物が挙げられる。このような化合物を用いると形成するハードコート層の架橋密度を高めることができ、塗硬度を良好にできる。
具体的には、本発明においては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ポリエステル多官能アクリレートオリゴマー(3〜15官能)、ウレタン多官能アクリレートオリゴマー(3〜15官能)等を適宜組み合わせて用いることが好ましい。
上記電離放射線硬化型樹脂と併用して使用することができる溶剤乾燥型樹脂としては特に限定されず、一般に、熱可塑性樹脂を使用することができる。
上記熱可塑性樹脂としては特に限定されず、例えば、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ハロゲン含有樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース誘導体、シリコーン系樹脂及びゴム又はエラストマー等を挙げることができる。上記熱可塑性樹脂は、非結晶性で、かつ有機溶媒(特に複数のポリマーや硬化性化合物を溶解可能な共通溶媒)に可溶であることが好ましい。特に、透明性や耐候性という観点から、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース誘導体(セルロースエステル類等)等がより好ましい。
上記熱硬化性樹脂としては特に限定されず、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、ケイ素樹脂、ポリシロキサン樹脂等を挙げることができる。
特に本発明においては、ケトン系の溶媒でメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンのいずれか、又は、これらの混合物を少なくとも含むことが、樹脂との相溶性、塗工性に優れるという理由から好ましい。
上記低屈折率層層組成物を上記光透過性基材上に塗布し形成した塗膜を乾燥後、該塗膜中の樹脂を硬化させることで低屈折率層を形成することができる。
また、紫外線の波長としては、190〜380nmの波長域を使用することができる。電子線源の具体例としては、コッククロフトワルト型、バンデグラフト型、共振変圧器型、絶縁コア変圧器型、又は直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器が挙げられる。
また、硬化処理のために加熱手段が利用される場合には、加熱により、例えばラジカルを発生して重合性化合物の重合を開始させる熱重合開始剤がフッ素系樹脂組成物に添加されることが好ましい。
上記光重合開始剤としては特に限定されず、公知のものを用いることができ、具体例には、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、チオキサントン類、プロピオフェノン類、ベンジル類、ベンゾイン類、アシルホスフィンオキシド類が挙げられる。また、光増感剤を混合して用いることが好ましく、その具体例としては、例えば、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−n−ブチルホスフィン等が挙げられる。
本発明において用いる開始剤としては、ラジカル重合性不飽和基を有する電離放射線硬化型樹脂の場合は、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンが、電離放射線硬化型樹脂との相溶性、及び、黄変も少ないという理由から好ましい。
dA=mλ/(4nA) (1)
(上記式中、
nAは低屈折率層の屈折率を表し、
mは正の奇数を表し、好ましくは1を表し、
λは波長であり、好ましくは480〜580nmの範囲の値である)
を満たすものが好ましい。
120<nAdA<145 (2)
を満たすことが低反射率化の点で好ましい。
本発明の積層体の製造方法において、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と偏光子としては、上述した本発明の積層体と同様のものが挙げられる。
また、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と上記偏光子との積層は、公知の接着剤を介して行うことが好ましい。
本発明の画像表示装置は、観察者側に、少なくとも、面内に複屈折率を有する上部光透過性基材が上部偏光子上に設けられた上部偏光板を更に有し、上記面内に複屈折率を有する上部光透過性基材と上記上部偏光子とは、上記面内に複屈折率を有する上部光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、上記上部偏光子の透過軸とがなす角度が90°とならないように配置されていることが好ましい。上記面内に複屈折率を有する上部光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、上記上部偏光子の透過軸とがなす角度が90°であると、本発明の画像表示装置のバックライト光源から出射した光の上記上部偏光板の透過率が小さくなり、その結果、本発明の画像表示装置の光透過率が劣ることがある。
上記面内に複屈折率を有する上部光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、上記上部偏光子の透過軸とがなす角度は、より好ましくは0°±30°未満であり、0°±10°未満であることが更に好ましい。
理由は、光透過性基材から、空気界面に出る時の屈折率差が小さくなるため、反射率が小さくなり、結果、上部偏光板の透過率が上がるためである。
上記白色LEDとは、蛍光体方式、すなわち化合物半導体を使用した青色光又は紫外光を発する発光ダイオードと蛍光体を組み合わせることにより白色を発する素子のことである。なかでも、化合物半導体を使用した青色発光ダイオードとイットリウム・アルミニウム・ガーネット系黄色蛍光体とを組み合わせた発光素子からなる白色発光ダイオードは、連続的で幅広い発光スペクトルを有していることから、光透過率の向上に有効であるとともに、発光効率にも優れる。また、消費電力の小さい白色LEDを広汎に利用可能になるので、省エネルギー化の効果も奏することが可能となる。
すなわち、面内に複屈折率を有する光透過性基材と反射防止層とが積層された構成を有し、画像表示装置のバックライト光源と、該バックライト光源側の偏光子との間に配置され、バックライト光源側の偏光板の光透過率を向上させるために用いられる積層体を備えた画像表示装置の製造方法であって、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が大きい方向である遅相軸と、上記偏光子の透過軸とのなす角度が、0°±15°となるように、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と上記偏光子とを配置する工程を有することを特徴とする。
本発明の画像表示装置の製造方法において、上記積層体並びにそれを構成する面内に複屈折率を有する光透過性基材、反射防止層及び偏光子としては、上述した本発明の積層体で説明したものと同様のものが挙げられる。
(面内に複屈折率を有さない光透過性基材Aの作製)
セルロースアセテートプロピオネート(イーストマンケミカル社製CAP504−0.2)を、塩化メチレンを溶剤として固形分濃度が15%になるように溶解後、ガラス上に流延し、乾燥させ、光透過性基材Aを得た。波長550nmにおけるΔn=0.00002であり、平均屈折率N=1.4838であった。
光透過性基材Aを、160℃で1.5倍自由端一軸延伸して、面内に複屈折を有する光透過性基材aを作製した。3次元屈折率波長分散を算出した結果、波長550nmにおける屈折率nx=1.4845、ny=1.4835(Δn=0.001)であり、nz=1.4834であった。
光透過性基材Bとして、シクロオレフィンポリマーよりなる、日本ゼオン社製未延伸ゼオノアを準備した。波長550nmにおけるΔn=0.00004であり、平均屈折率N=1.5177であった。
光透過性基材Bを、150℃で1.5倍自由端一軸延伸して、面内に複屈折を有する光透過性基材bを作製した。3次元屈折率波長分散を算出した結果、波長550nmにおける屈折率nx=1.5186、ny=1.5172であり、nz=1.5173であった。
ポリエチレンテレフタレート材料を290℃で溶融して、ガラス上にて、ゆっくりと冷却し、光透過性基材Cを得た。波長550nmにおけるΔn=0.00035であり、平均屈折率N1.6167であった。
光透過性基材Cを、120℃で4.0倍固定端一軸延伸して、面内に複屈折を有する光透過性基材c1を作製した。分光光度計を用いて、屈折率波長分散(nx、ny)を計算した。波長550nmにおける屈折率nx=1.701、ny=1.6015であり、nz=1.5476であった。
光透過性基材Cを、120℃で2.0倍自由端一軸延伸して、面内に複屈折を有する光透過性基材c2を作製した。分光光度計を用いて、屈折率波長分散(nx、ny)を計算した。波長550nmにおける屈折率nx=1.6511、ny=1.5998であり、nz=1.5992であった。
光透過性基材Cを、120℃で二軸延伸の倍率を調整して、面内に複屈折を有する光透過性基材c3を作製した。分光光度計を用いて、屈折率波長分散(nx、ny)を計算した。波長550nmにおける屈折率nx=1.6652、ny=1.6153であり、nz=1.5696であった。
光透過性基材Cを、120℃で二軸延伸の倍率を調整して、面内に複屈折を有する光透過性基材c4を作製した。分光光度計を用いて、屈折率波長分散(nx、ny)を計算した。波長550nmにおける屈折率nx=1.6708、ny=1.6189であり、nz=1.5604であった。
ポリエチレンナフタレート材料を290℃で溶融して、ガラス上にて、ゆっくりと冷却し、光透過性基材Dを得た。波長550nmにおけるΔn=0.0004であり、平均屈折率N=1.6833であった。
光透過性基材Dを、120℃で4.0倍固定端一軸延伸して、面内に複屈折を有する光透過性基材dを作製した。分光光度計を用いて、屈折率波長分散(nx、ny)を計算した。波長550nmにおける屈折率nx=1.8472、ny=1.6466であり、nz=1.5561であった。
偏光板の透過率の測定は、日本分光社製V−7100及びVAR−7010を用いて行った。すなわち、入射光の偏光をP偏光、入射角及び検出角を0°とし、入射光の偏光と偏光板の透過軸とが0°となるように設置して測定した。図4に偏光板の層構成を示す。図4の実施例及び比較例部分に作製した積層体を貼合し、上記測定を行った。
図5に、用いた保護フィルムの屈折率波長分散を示し、保護フィルムは、等方性材料とした。
図6に、用いた偏光子の屈折率及び消衰係数を示した。なお、図6中、吸収軸方向と透過軸方向とはほぼ重なって示されている。
実施例及び比較例に係る偏光板に関し、その透過率が、面内に複屈折率を有さない以外は同じ材料からなる光透過性基材を用いた参考例に係る偏光板の透過率に対する割合を算出し、以下の基準にて評価を行った。結果を表1に示した。
◎:(実施例又は比較例に係る偏光板の透過率/参考例に係る偏光板の透過率)×100が、99.5%以上
○:(実施例又は比較例に係る偏光板の透過率/参考例に係る偏光板の透過率)×100が、83%以上、99.5%未満
×:(実施例又は比較例に係る偏光板の透過率/参考例に係る偏光板の透過率)×100が、83%未満
光透過性基材aの表面に、下記組成の低屈折率層用組成物を、乾燥後(40℃×1分)の膜厚が0.1μmとなるように塗布し、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、窒素雰囲気(酸素濃度200ppm以下)下にて、積算光量100mJ/cm2で紫外線照射を行って硬化させて低屈折率層(屈折率1.36)を形成し、積層体を製造した。
(低屈折率層用組成物)
中空シリカ微粒子(該シリカ微粒子の固形分:20質量%、溶液;メチルイソブチルケトン、平均粒径:60nm) 60質量部
ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)(ダイセル・サイテック社製)
10質量部
重合開始剤(イルガキュア127;BASFジャパン社製) 1.0質量部
変性シリコーンオイル(X22164E;信越化学工業社製) 0.3質量部
MIBK 400質量部
PGMEA 100質量部
光透過性基材aを用いて、光透過性基材の遅相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が45°となるように設置した以外は、参考例Aと同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材aに代えて光透過性基材bを用いた以外は、参考例Aと同様にして積層体を製造した。製造した積層体を用いて参考例Aと同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材bを用いて、光透過性基材の遅相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が45°となるように設置した以外は、参考例Bと同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材aに代えて光透過性基材c1を用いた以外は、参考例Aと同様にして積層体を製造した。製造した積層体を用いて参考例Aと同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材c1を用いて、光透過性基材の遅相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が2°となるように設置した以外は、実施例3と同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材c1を用いて、光透過性基材の遅相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が15°となるように設置した以外は、実施例3と同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材c1を用いて、光透過性基材の遅相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が30°となるように設置した以外は、実施例3と同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材c1を用いて、光透過性基材の遅相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が45°となるように設置した以外は、実施例3と同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材aに代えて光透過性基材c2を用いた以外は、参考例Aと同様にして積層体を製造した。製造した積層体を用いて参考例Aと同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材c2を用いて、光透過性基材の遅相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が45°となるように設置した以外は、実施例6と同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材aに代えて光透過性基材c3を用いた以外は、参考例Aと同様にして積層体を製造した。製造した積層体を用いて参考例Aと同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材c3を用いて、光透過性基材の遅相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が45°となるように設置した以外は、実施例7と同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材aに代えて光透過性基材c4を用いた以外は、参考例Aと同様にして積層体を製造した。製造した積層体を用いて参考例Aと同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材c4を用いて、光透過性基材の遅相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が45°となるように設置した以外は、実施例8と同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材aに代えて光透過性基材dを用いた以外は、参考例Aと同様にして積層体を製造した。製造した積層体を用いて参考例Aと同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材dを用いて、光透過性基材の遅相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が45°となるように設置した以外は、実施例9と同様にして偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材Aを用いた以外は参考例Aと同様にして、偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材Bを用いた以外は参考例Bと同様にして、偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材Cを用いた以外は実施例3と同様にして、偏光板の透過率を測定した。
光透過性基材Dを用いた以外は実施例9と同様にして、偏光板の透過率を測定した。
入射する光の偏光状態をランダム光とした以外は、実施例3と同様の方法にて、偏光板の透過率を測定した。
入射する光の偏光状態をランダム光とした以外は、比較例3と同様の方法にて、偏光板の透過率を測定した。
入射する光の偏光状態をランダム光とした以外は、参考例3と同様の方法にて、偏光板の透過率を測定した。
また、参考例Aと参考例1との比較、参考例Bと参考例2との比較、実施例3、6、7、8と参考例3との比較、実施例9と参考例4との比較より、面内に複屈折率を有する光透過性基材を用いた実施例に係る偏光板は、面内に複屈折率を有さない光透過性基材を用いた参考例に係る偏光板と同等の光透過性を有するものであった。
なお、実施例3、比較例3、4、参考例3と、参考例C、比較例9、参考例5との比較より、偏光された光が入射することにより、偏光されていないランダム光が入射するよりも光透過性に優れていることが確認できた。
Claims (7)
- 面内に複屈折率を有する光透過性基材と反射防止層とが積層された構成を有し、
画像表示装置のバックライト光源と、該バックライト光源側の偏光子との間に配置され、バックライト光源側の偏光板の光透過率を向上させるために用いられる積層体を備える画像表示装置であって、
前記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が大きい方向である遅相軸と、前記偏光子の透過軸とのなす角度が、0°±15°となるように、前記面内に複屈折率を有する光透過性基材と前記偏光子とが配置されており、
前記面内に複屈折率を有する光透過性基材は、屈折率が大きい方向である遅相軸方向の屈折率(nx)と、前記遅相軸方向と直交する方向である進相軸方向の屈折率(ny)との差(nx−ny)が、0.01以上であり、
前記バックライト光源側の偏光子に、偏光された光が入射されるものであり、
前記偏光された光の偏光軸と、前記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が大きい方向である遅相軸と、前記偏光子の透過軸とのなす角度が、0°±15°であり、
前記光透過性基材を構成する材料はポリエチレンナフタレートであり、
前記反射防止層は、低屈折率層であり、前記光透過性基材の前記バックライト光源側に配置されている
ことを特徴とする画像表示装置。 - 面内に複屈折率を有する光透過性基材と反射防止層とが積層された構成を有し、
画像表示装置のバックライト光源と、該バックライト光源側の偏光子との間に配置され、バックライト光源側の偏光板の光透過率を向上させるために用いられる積層体を備える画像表示装置であって、
前記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が大きい方向である遅相軸と、前記偏光子の透過軸とのなす角度が、0°±15°となるように、前記面内に複屈折率を有する光透過性基材と前記偏光子とが配置されており、
前記面内に複屈折率を有する光透過性基材は、屈折率が大きい方向である遅相軸方向の屈折率(nx)と、前記遅相軸方向と直交する方向である進相軸方向の屈折率(ny)との差(nx−ny)が、0.01以上で、厚さが5〜300μm(但し、75μm以下である場合を除く)であり、
前記バックライト光源側の偏光子に、偏光された光が入射されるものであり、
前記偏光された光の偏光軸と、前記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が大きい方向である遅相軸と、前記偏光子の透過軸とのなす角度が、0°±15°であり、
前記反射防止層は、低屈折率層であり、前記光透過性基材の前記バックライト光源側に配置されている
ことを特徴とする画像表示装置。 - 面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が大きい方向である遅相軸方向の屈折率(nx)と、前記遅相軸方向と直交する方向である進相軸方向の屈折率(ny)と、前記光透過性基材の平均屈折率(N)とが、下記式の関係を有し、かつ、
前記遅相軸と偏光子の透過軸とのなす角度が0°±2°である
請求項1又は2記載の画像表示装置。
nx>N>ny - バックライト光源と面内に複屈折率を有する光透過性基材との間に、偏光分離フィルムを有する請求項1、2又は3記載の画像表示装置。
- 観察者側に、少なくとも、面内に複屈折率を有する上部光透過性基材が上部偏光子上に設けられた上部偏光板を更に有し、
前記面内に複屈折率を有する上部光透過性基材と前記上部偏光子とは、前記面内に複屈折率を有する上部光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、前記上部偏光子の透過軸とがなす角度が90°とならないように配置されている請求項1、2、3又は4記載の画像表示装置。 - 面内に複屈折率を有する光透過性基材と反射防止層とが積層された構成を有し、画像表示装置のバックライト光源と、該バックライト光源側の偏光子との間に配置され、前記バックライト光源側の偏光板の光透過率を向上させるために用いられる積層体を備えた画像表示装置の製造方法であって、
前記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が大きい方向である遅相軸と、前記偏光子の透過軸とのなす角度が、0°±15°となるように、前記面内に複屈折率を有する光透過性基材と前記偏光子とを配置する工程を有し、
前記面内に複屈折率を有する光透過性基材は、屈折率が大きい方向である遅相軸方向の屈折率(nx)と、前記遅相軸方向と直交する方向である進相軸方向の屈折率(ny)との差(nx−ny)が、0.01以上であり、
前記バックライト光源側の偏光子に、偏光された光を入射させるものであり、
前記偏光された光の偏光軸と、前記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が大きい方向である遅相軸と、前記偏光子の透過軸とのなす角度が、0°±15°であり、
前記光透過性基材を構成する材料はポリエチレンナフタレートであり、
前記反射防止層は、低屈折率層であり、前記光透過性基材の前記バックライト光源側に配置する
ことを特徴とする画像表示装置の製造方法。 - 面内に複屈折率を有する光透過性基材と反射防止層とが積層された構成を有し、画像表示装置のバックライト光源と、該バックライト光源側の偏光子との間に配置され、前記バックライト光源側の偏光板の光透過率を向上させるために用いられる積層体を用いた偏光板の光透過率改善方法であって、
前記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が大きい方向である遅相軸と、前記偏光子の透過軸とのなす角度が、0°±15°となるように、前記面内に複屈折率を有する光透過性基材と前記偏光子とを配置させ、
前記面内に複屈折率を有する光透過性基材は、屈折率が大きい方向である遅相軸方向の屈折率(nx)と、前記遅相軸方向と直交する方向である進相軸方向の屈折率(ny)との差(nx−ny)が、0.01以上であり、
前記バックライト光源側の偏光子に、偏光された光を入射させるものであり、
前記偏光された光の偏光軸と、前記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が大きい方向である遅相軸と、前記偏光子の透過軸とのなす角度が、0°±15°であり、
前記光透過性基材を構成する材料はポリエチレンナフタレートであり、
前記反射防止層は、低屈折率層であり、前記光透過性基材の前記バックライト光源側に配置する
ことを特徴とする偏光板の光透過率改善方法。
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