JP7044468B2 - 光学積層体および該光学積層体を用いた画像表示装置 - Google Patents
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Description
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、上記の光学積層体を視認側に備え、該光学積層体の偏光子が視認側に配置されている。
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(450)」は、23℃における波長450nm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(450)」は、23℃における波長450nm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光学積層体の概略断面図である。本実施形態の光学積層体100は、偏光子10と、位相差層20と、位相差層20に直接形成された導電層30と、を備える。光学積層体100は、実用的には図示例のように、偏光子10の位相差層20と反対側に貼り合わされた保護層40をさらに備えていてもよい。また、偏光子10と位相差層20との間に保護層(図示せず)をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、光学積層体は、表示セル(例えば、液晶セル、有機ELセル)と偏光子との間にタッチセンサが組み込まれた、いわゆるインナータッチパネル型入力表示装置に適用され得る。
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。
位相差層20の面内位相差Re(550)は、上記のとおり100nm~180nmであり、好ましくは120nm~160nmであり、より好ましくは135nm~155nmである。すなわち、位相差層は、いわゆるλ/4板として機能し得る。
導電層30は、代表的には透明である(すなわち、導電層は透明導電層である)。位相差層の偏光子と反対側に導電層を形成することにより、光学積層体は、表示セル(例えば、液晶セル、有機ELセル)と偏光子との間にタッチセンサが組み込まれた、いわゆるインナータッチパネル型入力表示装置に適用され得る。
保護層40は、偏光子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や、ポリエステル系、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、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、(メタ)アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、(メタ)アクリル系、ウレタン系、(メタ)アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開2001-343529号公報(WO01/37007)に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとN-メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。
アンチブロッキング層は、代表的には凹凸表面を有する。凹凸表面は、微細な凹凸表面であってもよく、平坦部と隆起部とを有する表面であってもよい。1つの実施形態においては、アンチブロッキング層は、その表面の算術平均粗さRaが好ましくは50nm以上である。凹凸表面は、例えば、アンチブロッキング層を形成する樹脂組成物に微粒子を含有させること、および/または、アンチブロッキング層を形成する樹脂組成物を相分離させることにより形成され得る。
上記A項からF項に記載の光学積層体は、画像表示装置に適用され得る。したがって、本発明は、そのような光学積層体を用いた画像表示装置を包含する。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、その視認側に上記A項からF項に記載の光学積層体を備える。光学積層体は、導電層が表示セル(例えば、液晶セル、有機ELセル)側となるように(偏光子が視認側となるように)配置されている。画像表示装置は、1つの実施形態においては屈曲可能(ベンダブル)であり、別の実施形態においては折り畳み可能(フォルダブル)である。
導電層については、大塚電子製MCPD2000を用いて干渉膜厚測定法によって測定した。その他のフィルムについては、デジタルマイクロメーター(アンリツ社製KC-351C)を用いて測定した。
実施例および比較例で用いた位相差層(位相差フィルム)の屈折率nx、nyおよびnzを、自動複屈折測定装置(王子計測機器株式会社製,自動複屈折計KOBRA-WPR)により計測した。面内位相差Reの測定波長は450nmおよび550nmであり、厚み方向位相差Rthの測定波長は550nmであり、測定温度は23℃であった。
得られた有機EL表示装置代替品に光学積層体を実装し、コニカミノルタ社製の分光測色器CM-2600dを用いて反射色相を測定した。a*、b*ともに絶対値が10以下かつ反射率Yが30%以下である場合は「○」、a*、b*および反射率の少なくとも1つがその範囲を超えた場合は「×」とした。
(3-2)屈曲部色ムラ評価
得られた曲面表示装置代替品に実装した光学積層体の色味を目視により観察し、屈曲部と平面部との色変化が小さいものを「○」、色変化が大きいものを「×」とした。
実施例および比較例で用いた位相差フィルムを、20mm×100mmのサイズに切り出して試料を作製した。この試料をエリプソメーター(日本分光社製、M-150)により波長550nmの光で測定し、光弾性係数を得た。
樹脂試料を塩化メチレンに溶解させ、精密に0.6g/dLの濃度の樹脂溶液を調製した。森友理化工業社製ウベローデ型粘度管を用いて、温度20.0℃±0.1℃で測定を行い、溶媒の通過時間t0、及び溶液の通過時間tを測定した。得られたt0及びtの値を用いて次式(i)により相対粘度ηrelを求め、さらに、得られた相対粘度ηrelを用いて次式(ii)により比粘度ηspを求めた。
ηrel=t/t0 (i)
ηsp=(η-η0)/η0=ηrel-1 (ii)
その後、得られた比粘度ηspを濃度c[g/dL]で割って、還元粘度ηsp/cを求めた。
エスアイアイ・ナノテクノロジー社製示差走査熱量計DSC6220を用いて測定した。約10mgの樹脂試料を同社製アルミパンに入れて密封し、50mL/分の窒素気流下、昇温速度20℃/分で30℃から220℃まで昇温した。3分間温度を保持した後、30℃まで20℃/分の速度で冷却した。30℃で3分保持し、再び220℃まで20℃/分の速度で昇温した。2回目の昇温で得られたDSCデータより、低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度である、補外ガラス転移開始温度を求め、それをガラス転移温度とした。
ペレット状の樹脂試料を90℃で5時間以上、真空乾燥させた。乾燥したペレットを用いて、(株)東洋精機製作所製キャピラリーレオメーターで測定を行った。測定温度は240℃とし、剪断速度9.12~1824sec-1間で溶融粘度を測定し、91.2sec-1における溶融粘度の値を用いた。尚、オリフィスには、ダイス径がφ1mm×10mmLのものを用いた。
後述の実施例と比較例において作製した未延伸フィルムから、長さ40mm、幅8mmの長方形の試験片を切り出して測定試料とした。589nm(D線)の干渉フィルターを用いて、(株)アタゴ製多波長アッベ屈折率計DR-M4/1550により屈折率nDを測定した。測定は界面液としてモノブロモナフタレンを用い、20℃で行った。
上記の未延伸フィルムを測定試料に用いて、日本電色工業(株)製濁度計COH400を用いて全光線透過率を測定した。
[合成例1]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(BPFM)の合成
特開2015-25111に記載の方法で合成した。
[合成例2]6,6’-ジヒドロキシ-3,3,3’,3’-テトラメチル-1,1’-スピロビインダン(SBI)の合成
特開2014-114281に記載の方法で合成した。
以下の実施例、及び比較例で用いた化合物の略号等は以下の通りである。
・BPFM: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
・BCF:9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)
・BHEPF:9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)
・ISB:イソソルビド(ロケットフルーレ社製、商品名:POLYSORB)
・SBI:6,6’-ジヒドロキシ-3,3,3’,3’-テトラメチル-1,1’-スピロビインダン
・SPG:スピログリコール(三菱ガス化学(株)製)
・PEG:ポリエチレングリコール 数平均分子量:1000(三洋化成(株)製)
・DPC:ジフェニルカーボネート(三菱化学(株)製)
(位相差層の作製)
SBI 6.04重量部(0.020mol)、ISB 59.58重量部(0.408mol)、BPFM 34.96重量部(0.055mol)、DPC 79.39重量部(0.371mol)、及び触媒として酢酸カルシウム1水和物7.53×10-4重量部(4.27×10-6mol)を反応容器に投入し、反応装置内を減圧窒素置換した。窒素雰囲気下、150℃で約10分間、攪拌しながら原料を溶解させた。反応1段目の工程として220℃まで30分かけて昇温し、60分間常圧にて反応した。次いで圧力を常圧から13.3kPaまで90分かけて減圧し、13.3kPaで30分間保持し、発生するフェノールを反応系外へ抜き出した。次いで反応2段目の工程として熱媒温度を15分かけて245℃まで昇温しながら、圧力を0.10kPa以下まで15分かけて減圧し、発生するフェノールを反応系外へ抜き出した。所定の撹拌トルクに到達後、窒素で常圧まで復圧して反応を停止し、生成したポリエステルカーボネート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。得られた樹脂の還元粘度は0.375dL/g、ガラス転移温度は165℃、溶融粘度は5070Pa・s、屈折率は1.5454、光弾性係数は15×10-12m2/Nであった。
100℃で5時間以上、真空乾燥をした樹脂ペレットを、いすず化工機(株)製単軸押出機(スクリュー径25mm、シリンダー設定温度:255℃)を用い、Tダイ(幅200mm、設定温度:250℃)から押し出した。押し出したフィルムを、チルロール(設定温度:155℃)により冷却しつつ巻取機でロール状にし、未延伸フィルムを100μm厚のフィルムを作製した。上記のようにして得られたポリカーボネート樹脂フィルムを、120mm×150mmの長方形の試験片を安全カミソリで切り出し、バッチ式二軸延伸装置(ブルックナー社製)で、長手方向に延伸温度171℃、延伸速度5mm/secで1×2.4倍の一軸延伸を行った。
上記位相差フィルム(位相差層)表面に、インジウム-スズ複合酸化物からなる透明導電層(厚み20nm)をスパッタリングにより形成し、位相差層/導電層の積層体を作製した。具体的な手順は以下のとおりである:ArおよびO2(流量比はAr:O2=99.9:0.1)を導入した真空雰囲気下(0.40Pa)で、10重量%の酸化スズと90重量%の酸化インジウムとの焼結体をターゲットとして用いて、フィルム温度を130℃とし、水平磁場を100mTとするRF重畳DCマグネトロンスパッタリング法(放電電圧150V、RF周波数13.56MHz、DC電力に対するRF電力の比(RF電力/DC電力)は0.8)を用いた。得られた透明導電層を150℃温風オーブンにて加熱して結晶転化処理を行った。
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、洗浄処理を施し、最後に乾燥処理を施すことにより厚み12μmの偏光子を作製した。
具体的には、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子の単体透過率が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。更に、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。また、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、乾燥処理は70℃で5分間乾燥させて偏光子を得た。
上記偏光子の片側に、ポリビニルアルコール系接着剤を介して、TACフィルムを貼り合わせ、保護層/偏光子の構成を有する偏光板を得た。
上記で得られた偏光板の偏光子面と上記で得られた位相差層/導電層の積層体の位相差層面とを、アクリル系粘着剤を介して貼り合わせた。なお、位相差フィルムは、貼り合せた際に、その遅相軸と偏光子の吸収軸が45度の角度をなすように切り出した。また偏光子の吸収軸は長手方向に平行となるように配置した。このようにして、保護層/偏光子/位相差層/導電層の構成を有する光学積層体を得た。
有機EL表示装置の代替品を以下のようにして作製した。ガラス板に、アルミ蒸着フィルム(東レフィルム加工社製、商品名「DMS蒸着X-42」、厚み50μm)を粘着剤で貼り合せ、有機EL表示装置の代替品とした。得られた光学積層体の導電層側にアクリル系粘着剤で粘着剤層を形成し、寸法50mm×50mmに切り出し、有機EL表示装置代替品に実装し、その反射色相を上記(3-1)の手順で測定した。その際、コントロールとして、導電層を形成しなかったこと以外は上記と同様にして作製した保護層/偏光子/位相差層の構成を有する光学積層体を用いた実装品についても同様に、その反射色相を上記(3-1)の手順で測定した。
曲面表示装置の代替品を以下のように作製した。卓上ネームプレート(プラス社製、L型カード立て、幅寸法×奥行き寸法×高さ寸法が120mm×29mm×60mm)に、上記アルミ蒸着フィルム「DMS蒸着X-42」を粘着剤で貼り合せ、曲面表示装置の代替品とした。導電層を形成しなかったこと以外は上記と同様にして作製した保護層/偏光子/位相差層の構成を有する光学積層体を、当該代替品にアクリル系粘着剤を介して貼り合わせて実装品を得た。なお、光学積層体において、位相差フィルム(位相差層)は、その遅相軸と偏光子の吸収軸が45度の角度をなすように切り出した。また、光学積層体は、位相差層の遅相軸と屈曲部が延びる方向が直交するように配置した。実装品における屈曲部および平面部の色味を目視により観察し、上記(3-2)の基準で評価した。
SBI 15.10重量部(0.049mol)、ISB 42.27重量部(0.289mol)、SPG 15.10重量部(0.050mol)、BPFM 26.22重量部(0.041mol)、DPC 75.14重量部(0.351mol)、及び触媒として酢酸カルシウム1水和物2.05×10-3重量部(1.16×10-5mol)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、ポリエステルカーボネート樹脂を得た。得られた樹脂の還元粘度は0.334dL/g、ガラス転移温度は157℃、溶融粘度は3020Pa・s、屈折率は1.5360、光弾性係数は12×10-12m2/Nであった。
位相差層として市販のポリカーボネート樹脂フィルム(帝人社製、商品名「ピュアエースWR」)を用いたこと以外は実施例1と同様にして光学積層体および有機EL表示装置代替品を作製した。得られた有機EL表示装置代替品を実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
SPG 60.43重量部(0.199mol)、BCF 32.20重量部(0.085mol)、DPC 64.40重量部(0.301mol)、及び触媒として酢酸カルシウム1水和物2.50×10-3重量部(1.42×10-5mol)を用い、最終重合温度を260℃とした以外は実施例1と同様に行い、ポリカーボネート樹脂を得た。得られた樹脂の得られた樹脂の還元粘度は0.499dL/g、ガラス転移温度は135℃、溶融粘度は2940Pa・s、屈折率は1.5334、光弾性係数は13×10-12m2/Nであった。このポリカーボネート樹脂から形成したフィルムを用いたこと以外は実施例1と同様にして光学積層体および有機EL表示装置代替品を作製した。得られた有機EL表示装置代替品を実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
位相差層として市販のシクロオレフィン系樹脂フィルム(日本ゼオン社製、商品名「ZEONOR」、面内位相差147nm)を用いたこと以外は実施例1と同様にして光学積層体および有機EL表示装置代替品を作製した。得られた有機EL表示装置代替品を実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
比較例1で用いた位相差層を実施例1で用いた偏光板に貼り合わせ、保護層/偏光子/位相差層の構成を有する円偏光板を得た。一方、市販のシクロオレフィン系樹脂フィルム(日本ゼオン社製、商品名「ZEONOR」、面内位相差3nm)を基材として用い、当該基材の表面に、実施例1と同様にしてインジウム-スズ複合酸化物からなる透明導電層をスパッタリングにより形成した。円偏光板の位相差層面と基材/導電層の積層体の導電層面とをアクリル系粘着剤で貼り合わせ、保護層/偏光子/位相差層/導電層/基材の構成を有する光学積層体を得た。この光学積層体を用いたこと以外は実施例1と同様にして有機EL表示装置を作製した。得られた有機EL表示装置を実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
表1から明らかなように、位相差層のTg、光弾性係数および波長依存性を組み合わせて所定の範囲に設定することにより、スパッタリングで導電層を表面に直接形成しても、所望の光学特性を維持できることがわかる。光弾性係数が大きい位相差層を用いた比較例1では、屈曲部の色ムラが不良である。Tgが低い位相差層を用いた比較例2では、導電層の形成(スパッタリング)により反射色相が不良となっている。フラットな波長分散特性を有する位相差層を用いた比較例3では、導電層(スパッタリング)の有無にかかわらず反射色相が不良となっている。基材に導電層を形成し基材/導電層の積層体を貼り合わせた比較例4では、基材および貼り合わせのための粘着剤層の厚み分が分厚くなっている。さらに、比較例4では、屈曲部の色ムラが不良となっている。
20 位相差層(位相差フィルム)
30 導電層
40 保護層
100 光学積層体
Claims (8)
- 偏光子を含む偏光板と、該偏光板に隣接して配置された位相差層と、該位相差層の偏光板と反対側の表面に直接形成された導電層と、を備え、
該位相差層は、ポリカーボネート樹脂で構成されており、面内位相差Re(550)が100nm~180nmであり、かつ、Re(450)<Re(550)<Re(650)の関係を満たし、ならびに、ガラス転移温度(Tg)が163℃以上180℃以下であり、光弾性係数の絶対値が20×10-12(m2/N)以下であり、
該位相差層の遅相軸と該偏光子の吸収軸とのなす角度が35°~55°であり、
該ポリカーボネート樹脂が、下記式(1)または(2)で表される構造単位を少なくとも含有する、光学積層体:
- 前記ポリカーボネート樹脂の、測定温度240℃、剪断速度91.2sec-1における溶融粘度が、3000Pa・s以上、7000Pa・s以下である、請求項1から3のいずれか一項に記載の光学積層体。
- 前記ポリカーボネート樹脂の、ナトリウムd線(589nm)における屈折率が、1.49以上、1.56以下である、請求項1から4のいずれか一項に記載の光学積層体。
- 前記偏光板が、前記偏光子の前記位相差層と反対側に貼り合わされた保護層をさらに備える、請求項1から5のいずれかに記載の光学積層体。
- 前記偏光板が、前記偏光子と前記位相差層との間に保護層をさらに備える、請求項1から6のいずれかに記載の光学積層体。
- 請求項1から7のいずれかに記載の光学積層体を視認側に備え、該光学積層体の偏光子が視認側に配置されている、画像表示装置。
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