JP7217764B2 - 円偏光板 - Google Patents

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Description

本発明は、偏光フィルムに関し、それを備えた円偏光板にも関する。
偏光フィルムは、有機EL表示装置や液晶表示装置を構成する光学部材として広く用いられている。偏光フィルムとしては、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムにヨウ素が吸着配向したものが知られている(例えば、特許文献1~5等)。
有機EL表示装置には通常、偏光フィルムと位相差層とを積層した円偏光板が用いられる(例えば、特許文献3)。
特開2015-3524号公報 特開2020-16743号公報 特開2015-36729号公報 特開2016-136181号公報 特開2016-157081号公報
偏光フィルムを含む円偏光板が適用された有機EL表示装置等の表示装置を、高温環境下に曝された後に視認すると、スジ状のムラが目立つようになる場合があることが見出された。この傾向は、偏光フィルムの透過率が高められた場合に顕著であった。
本発明は、偏光フィルムを含む円偏光板が適用された表示装置を高温環境下に曝した後に、スジ状のムラが強調されて視認されることを抑制することができる偏光フィルム及びそれを備えた円偏光板の提供を目的とする。
本発明は、以下の偏光フィルム及び円偏光板を提供する。
〔1〕 ポリビニルアルコール系樹脂フィルムにヨウ素が吸着配向している偏光フィルムであって、
透過軸方向に沿って測定したポリヨウ素イオンI のラマン信号強度の最小値と最大値との比(最小値/最大値)I MIN/MAXは、0.85以上である、偏光フィルム。
〔2〕 視感度補正単体透過率Tyが43.0%以上である、〔1〕に記載の偏光フィルム。
〔3〕 前記透過軸方向に沿って測定したポリヨウ素イオンI のラマン信号強度の最小値と最大値との比(最小値/最大値)I MIN/MAXは、0.86以下である、〔1〕又は〔2〕に記載の偏光フィルム。
〔4〕 〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の偏光フィルムと、
波長550nmにおける面内位相差値Re(550)が130nm以上150nm以下である位相差層と、を含む、円偏光板。
本発明によれば、偏光フィルムを含む円偏光板が適用された表示装置を高温環境下に曝した後に、スジ状のムラが強調されて視認されることを抑制することができる。
実施例で作製した粘着剤層付き円偏光板を模式的に示す断面図である。 実施例においてラマン信号強度の測定に用いた試験片の説明図である。 実施例において外観評価を行うために用いた評価用サンプルを模式的に示す断面図である。
以下、図面を参照して偏光フィルム及び円偏光板の好ましい実施形態について説明する。
(偏光フィルム)
本実施形態の偏光フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム(以下、「PVA系フィルム」ということがある。)にヨウ素が吸着配向しているものである。偏光フィルムは、透過軸方向に沿って測定したポリヨウ素イオンI のラマン信号強度の最小値と最大値との比(最小値/最大値)I MIN/MAXが0.85以上である。
偏光フィルムを製造する場合、PVA系フィルムにヨウ素を吸着させるために、PVA系フィルムをヨウ素水溶液に浸漬する染色工程が設けられる。ヨウ素水溶液を調製する際には、ヨウ素分子(I)を水に溶解させるためにヨウ化カリウム(KI)も添加するため、ヨウ素水溶液には、ヨウ素分子(I)及びヨウ素イオン(I)の他に、ヨウ素イオンとヨウ素分子とが結合したポリヨウ素イオン(I 、I )が存在する。そのため、染色工程では、PVA系フィルムに、ヨウ素分子、ヨウ素イオン、及びポリヨウ素イオンが吸着及び浸透する。このとき、ポリヨウ素イオンは、PVA系フィルムのPVAと錯体を形成してPVA系フィルムの延伸方向に配向する。これにより、PVA系フィルムにヨウ素(ヨウ素分子、ヨウ素イオン、ポリヨウ素イオン等)を吸着配向させることができる。ポリヨウ素イオンI 及びI は可視光領域に吸光ピークをもち、また、構造が直線状であるため二色性を示す。このため、偏光フィルムは、無偏光の光を入射させたときにポリヨウ素イオンの光吸収軸に直交する振動面をもつ直線偏光を透過させる性質を有することができる。
偏光フィルムの視感度補正単体透過率Tyは通常43.0%以上であり、好ましくは43.5%以上である。当該視感度補正単体透過率Tyは、43.7%以上であってもよく、44.0%以上であってもよく、44.5%以上であってもよく、通常50.0%未満である。偏光フィルムの視感度補正単体透過率Tyは、例えばPVA系フィルムのヨウ素の含有量によって調整することができ、PVA系フィルムに吸着するヨウ素量を低減すれば、視感度補正単体透過率Tyを大きくすることができる。視感度補正単体透過率Tyは、後述する実施例に記載の方法によって測定することができる。
偏光フィルムについて透過軸方向に沿って測定したポリヨウ素イオンI のラマン信号強度の最小値と最大値との比(最小値/最大値)I MIN/MAXは、0.85以上であればよく、0.86以上であってもよく、0.87以上であってもよく、0.88以上であってもよく、通常1未満であり、0.95以下であってもよく、0.93以下であってもよく、0.90以下であってもよい。I MIN/MAXは、偏光フィルム中におけるポリヨウ素イオンI の分布を表し、I MIN/MAXが1に近いほど偏光フィルム中でのポリヨウ素イオンI の分布が均一であることを表す。
ポリヨウ素イオンI のラマン信号強度は、ミクロトームを用いて偏光フィルムに厚み方向の平滑断面を形成し、この平滑断面の厚み方向の中央において測定されたラマンシフト(入射光と散乱光との波数差)165cm-1におけるピークの高さである。ポリヨウ素イオンI のラマン信号強度は、偏光フィルムの平滑断面において、透過軸方向に沿って3.6mmの範囲にわたって0.3mm間隔で13点の測定ポイントについて測定径(直径)を1μmに設定して測定する。そして、この13点の測定ポイントのピークの高さから最小値及び最大値を決定してI MIN/MAXを算出する。具体的な手順については、後述する実施例で説明する。
偏光フィルムについて透過軸方向に沿って測定したポリヨウ素イオンI のラマン信号強度の最小値と最大値との比(最小値/最大値)I MIN/MAXは、0.86以下であることが好ましく、0.85以下であってもよく、0.83以下であってもよく、0.80以上であってもよく、0.78以下であってもよく、通常0.50以上であり、0.60以上であってもよく、0.70以上であってもよい。I MIN/MAXは、偏光フィルム中におけるポリヨウ素イオンI の分布を表し、I MIN/MAXが1に近いほど偏光フィルム中でのポリヨウ素イオンI の分布が均一であることを表す。
ポリヨウ素イオンI のラマン信号強度は、ミクロトームを用いて偏光フィルムの厚み方向に平滑断面を形成し、この平滑断面の厚み方向の中央において測定されたラマンシフト(入射光と散乱光との波数差)115cm-1におけるピークの高さである。ポリヨウ素イオンI のラマン信号強度は、ポリヨウ素イオンI のラマン信号強度の測定で説明した13点の測定ポイントについて行い、この13点の測定ポイントのピークの高さから最小値及び最大値を決定してI MIN/MAXを算出する。具体的な手順については、後述する実施例で説明する。
MIN/MAXを上記の範囲とすることにより、偏光フィルムと位相差層とを積層した円偏光板(後述)が適用された有機EL表示装置等の表示装置を高温環境下に曝した後に、当該表示装置にスジ状のムラが強調されて視認されることを抑制することができる。特に、視感度補正単体透過率Tyが上記の範囲にある偏光フィルムでは、スジ状のムラが目立ちやすい傾向にあるため、I MIN/MAXを上記の範囲とすることにより、より一層好適にスジ状のムラを抑制できる。スジ状のムラとは、円偏光板を肉眼で観察した場合に、吸収軸方向に延びる暗く見えるスジと、吸収軸方向に延びる明るく見えるスジとが、透過軸方向に交互に繰り返し視認されることをいう。上記のように、高温環境下に曝した後に表示装置にスジ状のムラが目立って視認されることを抑制することができる理由は、次のように推測される。
偏光フィルムには、上記したように、ヨウ素分子(I)、ヨウ素イオン(I)、ポリヨウ素イオン(I 、I )等が吸着配向している。これらの成分は、偏光フィルム中で下式に示すように平衡状態で存在し、偏光フィルムが高温環境下に曝されると、I 量が減少してI 量が増加する。
Figure 0007217764000001
上記したように比I MIN/MAXが上記した範囲にある偏光フィルムでは、ポリヨウ素イオンI の濃度分布の偏りが小さくなっている。そのため、偏光フィルムが高温環境下に曝されることによってI 量が減少してI 量が増加し、ポリヨウ素イオンI の濃度分布の偏りが大きくなっても、当該偏光フィルムを含む円偏光板が適用された表示装置ではスジ状のムラが視認されにくいと考えられる。
一方、比I MIN/MAXが上記した範囲にない偏光フィルム(以下、「比較偏光フィルム」ということがある。)では、ポリヨウ素イオンI の濃度分布の偏りが大きい。そのため、比較偏光フィルムを高温環境下に曝すことによりI 量が減少してI 量が増加すると、ポリヨウ素イオンI の濃度分布の偏りがさらに大きくなる。これにより、当該比較偏光フィルムを含む円偏光板が適用された表示装置ではスジ状のムラが視認されやすくなると考えられる。
一方、偏光フィルム中のI の分布は、I の分布に比較すると視認性に及ぼす影響が小さいと考えられる。そのため、偏光フィルムのI の分布を高度に均一に調整しなくてもよく、I MIN/MAXは0.86以下であってもよい。
上記のように、偏光フィルムにおいて、ポリヨウ素イオンI 及びI の両方が均一に分布するように調整しなくても、I の分布が均一になるように調整すれば、偏光フィルムを円偏光板として適用した表示装置を高温環境下に曝した後に、スジ状のムラが目立って視認されることを抑制することができる。
本実施形態の偏光フィルムにおいて、上記13点の測定ポイントについて測定したI のラマン信号強度の平均値P(I )と、上記13点の測定ポイントについて測定したI のラマン信号強度の平均値P(I )との比(P(I )/P(I ))は、通常1.2以上1.6以下である。
偏光フィルムの視感度補正偏光度Pyは、99.0%以上であることが好ましく、99.3%以上であってもよく、99.5%以上であってもよく、99.9%以上であってもよく、通常100%未満である。視感度補正偏光度Pyは、後述する実施例に記載の方法によって測定することができる。
偏光フィルムの厚みは特に限定されないが、好ましくは25μm以下であり、20μm以下であってもよく、15μm以下であってもよく、12μm以下であってもよく、通常5μm以上であり、7μm以上であってもよい。
上記したI MIN/MAX及びI MIN/MAXを有する偏光フィルムは、例えば、PVA系フィルムにヨウ素が吸着配向した原料偏光フィルムに対し、可撓状態で湿熱処理を施すことによって得ることができる。可撓状態とは、原料偏光フィルムを折り畳む又は巻回する等のように撓むことができる状態であることをいい、例えば原料偏光フィルムの片面又は両面に他の層が積層されていない原料偏光フィルム単独の状態が挙げられる。可撓状態は、例えば原料偏光フィルムや後述する原料偏光板の片面又は両面にガラス板等を貼合した場合のように、原料偏光フィルムを含む積層体が自由に撓むことができない状態は含まれないが、原料偏光フィルムを含む積層体が自由に撓むことができる状態であれば、原料偏光フィルムの片面又は両面に保護フィルムが貼合された原料偏光板であってもよく、原料偏光フィルム及び/又は原料偏光板に、粘着剤層及び剥離フィルムがこの順に積層されたものであってもよい。可撓状態にある原料偏光板としては、原料偏光フィルムに、厚みが100μm以下の保護フィルムを、厚みが10μm以下の紫外線硬化型接着剤、又は、厚み1μm以下のポリビニルアルコール系接着剤を介して貼合したものが挙げられる。原料偏光フィルムに対する可撓状態での湿熱処理は、円偏光板とするための位相差層を貼合する前に行うことが好ましい。
可撓状態で施される湿熱処理の湿熱処理条件としては、例えば、温度を85±10℃とし、相対湿度を85±5%とし、処理時間を18±3時間とした条件を挙げることができる。上記温度は、85±7℃であってもよく、85±5℃であってもよく、85±3℃であってもよい。上記相対湿度は、85±3%であってもよく、85±2%であってもよい。上記時間は、18±1時間であってもよく、18±0.5時間であってもよい。また、原料偏光フィルムの片面又は両面に保護フィルムを貼合した原料偏光板に湿熱処理を行う場合には、保護フィルムの透湿度に応じて処理時間を調整するとよい。例えば、保護フィルムの透湿度が低い場合には、処理時間を長くし、保護フィルムの透湿度が高い場合には、処理時間を短くするとよい。湿熱処理は、例えば、上記の温度及び相対湿度に設定されたオーブン内で、可撓状態の原料偏光フィルム又は原料偏光板を保持することによって行うことができる。
偏光フィルムは、粘着剤層又は接着剤層である貼合層を介して、表示装置の画像表示装置に積層されてもよく、円偏光板を構成する位相差層に積層されてもよい。このように、偏光フィルムは、有機EL表示装置等の表示装置又は円偏光板等を構成する光学部材として好適に用いることができる。
(偏光板)
偏光フィルムは、その片面又は両面に保護フィルムを積層した偏光板として、後述する円偏光板又は表示装置等に適用することができる。保護フィルムは、反射防止特性、防眩特性、ハードコート特性等を有するものであってもよい(以下、当該特性を有する保護フィルムを「機能性保護フィルム」ということがある。)。保護フィルムが機能性保護フィルムではない場合、偏光板の片面には、反射防止層、防眩層、ハードコート層等の表面機能層が設けられていてもよい。偏光板が偏光フィルムの片面にのみ保護フィルムを有する場合、表面機能層は、当該保護フィルム上に設けられてもよく、偏光フィルム上に設けられてもよい。
偏光板の片面には、第1粘着剤層が積層されていてもよく、第1粘着剤層の表面を被覆保護し、第1粘着剤層から剥離可能な剥離フィルムが設けられていてもよい。偏光板が偏光フィルムの片面にのみ保護フィルムを有する場合、第1粘着剤層は、保護フィルム上に設けられてもよく、偏光フィルム上に設けられてもよい。偏光板が表面機能層を有する場合又は偏光板の保護フィルムが機能性保護フィルムである場合、第1粘着剤層は、第1粘着剤層は、偏光板の表面機能層が設けられた側又は偏光板の機能性保護フィルム側とは反対側に設けられ、表示装置の画像表示素子、又は、後述する円偏光板の位相差層に偏光板を貼合するために用いることができる。このように、偏光板は、有機EL表示装置等の表示装置又は円偏光板等を構成する光学部材として好適に用いることができる。
(円偏光板)
円偏光板は、偏光フィルム又は偏光板に第1位相差層(位相差層)を積層したものである。第1位相差層は、波長550nmにおける面内位相差値Re(550)が140nm以上であってもよく、また、150nm以下であり、145nm以下であってもよい。第1位相差層は、いわゆるλ/4板であることが好ましい。第1位相差層において、波長450nmにおける面内位相差値Re(450)と上記Re(550)との比Re(450)/Re(550)は1.0未満であり、波長650nmにおける面内位相差値Re(650)と上記Re(550)との比Re(650)/Re(550)は1.0超である、いわゆる逆波長分散性であることが好ましい。
第1位相差層は、下式(n1)の関係を満たすことが好ましい。
Nx>Ny≒Nz (n1)
[式(n1)中、
Nxは、第2位相差層の面内における遅相軸方向の屈折率を表し、
Nyは、第2位相差層の面内であって遅相軸に直交する方向の屈折率を表し、
Nzは、第2位相差層の厚み方向の屈折率を表し、
Ny≒Nzは、Ny=Nzである場合を含む。]
偏光フィルム又は偏光板と第1位相差層とが、粘着剤層又は接着剤層である貼合層を介して貼合される場合、貼合層は偏光板が有する粘着剤層であってもよい。偏光フィルム又は偏光板が粘着剤層を有していない場合、偏光フィルム又は偏光板と第1位相差層とは、接着剤層又は他の粘着剤層を介して積層されてもよい。偏光板が表面機能層又は機能性保護フィルムを有する場合、第1位相差層は、偏光板の表面機能層又は機能性保護フィルムとは反対側に積層される。
偏光フィルム又は偏光板と第1位相差層とは、偏光フィルムの吸収軸と第1位相差層の遅相軸とが45±10°又は135°±10°の角度をなすように積層することが好ましい。上記角度は、45°±5°又は135°±5°の範囲内であってもよく、45°±3°又は135°±3°の範囲内であってもよく、45°又は135°であってもよい。
円偏光板は、さらに、下式(n2)の関係を満たす第2位相差層を含んでいてもよい。 Nz>Nx≒Ny (n2)
[式(n2)中、Nx、Ny、及びNzは、上記と同じ意味を表し、
Nx≒Nyは、Nx=Nyである場合を含む。]
第2位相差層は、波長550nmにおける厚み方向の位相差値Rth(550)が-10nm以上100nm以下であり、波長550nmにおける面内位相差値Re(550)が0nm以上10nm以下であることが好ましい。上記厚み方向の位相差値Rth(550)は、より好ましくは-20nm以上-200nm以下である。上記面内位相差値Re(550)は、より好ましくは0nm以上5nm以下である。第2位相差層は、いわゆるポジティブCプレートであることが好ましい。
円偏光板において、第2位相差層は、第1位相差層の偏光フィルム又は偏光板側とは反対側に設けられてもよく、偏光フィルム又は偏光板側と第1位相差層との間に設けられてもよい。偏光フィルム又は偏光板と、第1位相差層又は第2位相差層とは、貼合層を介して積層されてもよく、偏光板が第1粘着剤層を有する場合は、第1粘着剤層を介して積層されてもよい。第1位相差層と第2位相差層とは、貼合層を介して積層することができる。
円偏光板が第1位相差層及び第2位相差層を含む場合、偏光フィルム又は偏光板と第1位相差層とは、上記したように、偏光フィルムの吸収軸と第1位相差層の遅相軸とが45±10°又は135°±10°の角度をなすように積層することが好ましい。
円偏光板は、偏光フィルム又は偏光板側と第1位相差層との間に第3位相差層を有していてもよい。この場合、偏光フィルム又は偏光板と第3位相差層とは、貼合層を介して積層されてもよく、偏光板が第1粘着剤層を有する場合は、第1粘着剤層を介して積層されてもよい。第3位相差層と第1位相差層とは、貼合層を介して積層することができる。
第3位相差層は、式(n1)を満たすことが好ましい。第3位相差層は、波長550nmにおける面内位相差値Re(550)が好ましくは200nm以上、より好ましくは265nm以上であり、また、好ましくは320nm以下であり、より好ましくは285nm以下である。第3位相差層は、いわゆるλ/2板であることが好ましい。
円偏光板が第1位相差層及び第3位相差層を含む場合、偏光フィルム又は偏光板と第1位相差層とは、75°±10°の角度をなすように積層することが好ましく、当該角度は、75°±5°であってもよく、75°であってもよい。この場合、偏光フィルム又は偏光板と第3位相差層とは、偏光フィルムの吸収軸と第3位相差層の遅相軸とが15±5°の角度をなすように積層することが好ましい。上記角度は、15°±3°の範囲内であってもよく、15°であってもよい。
第1位相差層、第2位相差層、及び第3位相差層は、延伸フィルムであってもよく、重合性液晶化合物が重合硬化した硬化物層を含むものであってもよい。第1位相差層、第2位相差層、及び第3位相差層が上記硬化物層を含む場合、第1位相差層、第2位相差層、及び第3位相差層は、重合性液晶化合物を配向させるための配向膜を含んでいてもよい。
第1位相差層、第2位相差層、及び第3位相差層が延伸フィルムである場合、その厚みは、それぞれ独立して、例えば5μm以上であってもよく、10μm以上であってもよく、15μm以上であってもよく、20μm以上であってもよく、また、50μm以下であってもよく、40μm以下であってもよく、30μm以下であってもよい。第1位相差層、第2位相差層、及び第3位相差層が上記硬化物層を含む場合、第1位相差層、第2位相差層、及び第3位相差層の厚みは、それぞれ独立して、0.1μm以上であってもよく、0.5μm以上であってもよく、1μm以上であってもよく、2μm以上であってもよく、また、10μm以下であることが好ましく、8μm以下であってもよく、5μm以下であってもよい。
円偏光板は、位相差層(第1位相差層又は第2位相差層)側に、第2粘着剤層が積層されていてもよく、第2粘着剤層の表面を被覆保護し、第2粘着剤層から剥離可能な剥離フィルムが設けられていてもよい。第2粘着剤層は、例えば、有機EL表示装置等の表示装置の画像表示素子等に貼合するために用いることができる。円偏光板が適用された表示装置では、位相差層側が画像表示素子側に配置され、偏光フィルム側が視認側に配置される。このように、円偏光板は有機EL表示装置等の表示装置を構成する光学部材として好適に用いることができる。
以下、偏光フィルム、偏光板、及び円偏光板に用いた各部材の詳細について説明する。
(原料偏光フィルム)
原料偏光フィルムは、偏光フィルムに湿熱処理を施す前のフィルムである。原料偏光フィルムは、PVA系フィルムにヨウ素が吸着配向しているものであり、原料偏光フィルムのI MIN/MAXは、偏光フィルムのI MIN/MAXよりも小さい。
原料偏光フィルムは、PVA系フィルムを一軸延伸する工程、PVA系フィルムを染色液であるヨウ素水溶液で染色することにより、ヨウ素を吸着させる工程、ヨウ素が吸着されたPVA系フィルムをホウ酸水溶液で処理する工程、及びホウ酸水溶液による処理後に水洗する工程を経て製造することができる。
ポリビニルアルコール系樹脂は、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化することによって得られる。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルの他、酢酸ビニルとそれに共重合可能な他の単量体との共重合体が用いられる。酢酸ビニルに共重合可能な他の単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類、アンモニウム基を有するアクリルアミド類等が挙げられる。
ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は、通常85~100モル%程度であり、好ましくは98モル%以上である。ポリビニルアルコール系樹脂は変性されていてもよく、例えば、アルデヒド類で変性されたポリビニルホルマールやポリビニルアセタールも使用することができる。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は、通常1,000~10,000程度であり、好ましくは1,500~5,000の範囲である。
このようなポリビニルアルコール系樹脂を製膜したものが、原料偏光フィルムの原反フィルムとして用いられる。ポリビニルアルコール系樹脂を製膜する方法は、特に限定されるものでなく、公知の方法で製膜することができる。ポリビニルアルコール系原反フィルムの膜厚は、例えば、10~150μm程度とすることができる。
PVA系フィルムの一軸延伸は、吸収異方性を有する色素による染色の前、染色と同時、又は染色の後で行うことができる。一軸延伸を染色の後で行う場合、この一軸延伸は、ホウ酸処理の前に行ってもよいし、ホウ酸処理中に行ってもよい。また、これらの複数の段階で一軸延伸を行うことも可能である。一軸延伸にあたっては、周速の異なるロール間で一軸に延伸してもよいし、熱ロールを用いて一軸に延伸してもよい。また一軸延伸は、大気中で延伸を行う乾式延伸であってもよいし、溶媒を用い、PVA系フィルムを膨潤させた状態で延伸を行う湿式延伸であってもよい。延伸倍率は、通常3~8倍程度である。
PVA系フィルムのヨウ素による染色は、ヨウ素及びヨウ化カリウムを含有するヨウ素水溶液に、PVA系フィルムを浸漬する方法によって行われる。ヨウ素水溶液におけるヨウ素の含有量は、水100質量部あたり、通常、0.01~1質量部程度である。また、ヨウ化カリウムの含有量は、水100質量部あたり、通常、0.5~20質量部程度である。ヨウ素水溶液の温度は、通常20~40℃程度である。また、ヨウ素水溶液への浸漬時間(染色時間)は、通常20~1,800秒程度である。
ヨウ素水溶液による染色後のホウ酸処理は通常、染色されたPVA系フィルムをホウ酸水溶液に浸漬する方法により行うことができる。このホウ酸水溶液におけるホウ酸の含有量は、水100質量部あたり、通常2~15質量部程度であり、好ましくは5~12質量部である。ホウ酸水溶液はヨウ化カリウムを含有することが好ましく、その場合のヨウ化カリウムの含有量は、水100質量部あたり、通常0.1~15質量部程度であり、好ましくは5~12質量部である。ホウ酸水溶液への浸漬時間は、通常60~1,200秒程度であり、好ましくは150~600秒、さらに好ましくは200~400秒である。ホウ酸処理の温度は、通常50℃以上であり、好ましくは50~85℃、さらに好ましくは60~80℃である。
ホウ酸処理後のPVA系フィルムは通常、水洗処理される。水洗処理は、例えば、ホウ酸処理されたPVA系フィルムを水に浸漬する方法により行うことができる。水洗処理における水の温度は、通常5~40℃程度である。浸漬時間は、通常1~120秒程度である。
水洗後に乾燥処理が施されて、原料偏光フィルムが得られる。乾燥処理は例えば、熱風乾燥機や遠赤外線ヒーターを用いて行うことができる。乾燥処理の温度は、通常30~100℃程度であり、好ましくは50~80℃である。乾燥処理の時間は、通常60~600秒程度であり、好ましくは120~600秒である。乾燥処理により、原料偏光フィルムの水分率は実用程度にまで低減される。その水分率は、通常5~20重量%程度であり、好ましくは8~15重量%である。
上記のようにして得られた原料偏光フィルムに、上記した湿熱処理を施すことによって、偏光フィルムを得ることができる。
(保護フィルム)
偏光フィルムの片面又は両面に積層される保護フィルムは、例えば、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮断性、等方性、延伸性等に優れる熱可塑性樹脂から形成されたフィルムが用いられる。
このような熱可塑性樹脂の具体例としては、トリアセチルセルロース等のセルロース樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂;ポリエーテルスルホン樹脂;ポリスルホン樹脂;ポリカーボネート樹脂;ナイロンや芳香族ポリアミド等のポリアミド樹脂;ポリイミド樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等のポリオレフィン樹脂;シクロ系及びノルボルネン構造を有する環状ポリオレフィン樹脂(ノルボルネン系樹脂ともいう);(メタ)アクリル樹脂;ポリアリレート樹脂;ポリスチレン樹脂;ポリビニルアルコール樹脂、並びにこれらの混合物を挙げることができる。偏光フィルムの両面に保護フィルムが積層されている場合、二つの保護フィルムの樹脂組成は同一であってもよいし、異なっていてもよい。なお、本明細書において「(メタ)アクリル」とは、アクリル又はメタクリルのいずれでもよいことを意味する。(メタ)アクリレート等の「(メタ)」も同様の意味である。
保護フィルムの厚みは、3μm以上であることが好ましく、5μm以上であることがより好ましい。また、保護フィルムの厚みは、通常100μm以下であり、70μm以下であってもよく、50μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましい。なお、上述した上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。
保護フィルムの温度40℃、相対湿度90%における透湿度は、50g/(m・24hr)以上であってもよく、100g/(m・24hr)以上であってもよく、300g/(m・24hr)以上であってもよく、500g/(m・24hr)以上であってもよく、800g/(m・24hr)以上であってもよく、1000g/(m・24hr)以上であってもよく、1200g/(m・24hr)以上であってもよい。保護フィルムの温度40℃、相対湿度90%における透湿度は、通常、2000g/(m・24hr)以下であり、1800g/(m・24hr)以下であってもよく、1500g/(m・24hr)以下であってもよい。上記透湿度は、JIS Z 0208-1976「防湿包装材料の透湿度試験方法(カップ法)」に準拠して測定される温度40℃、相対湿度90%での透湿度である。
(第1位相差層、第2位相差層、第3位相差層)
第1位相差層、第2位相差層、及び第3位相差層(以下、これらをまとめて「位相差層」ということがある。)は、延伸フィルムであってもよく、重合性液晶化合物の硬化物層であってもよく、上記硬化物層と配向膜とを含むものであってもよい。
延伸フィルムとしては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアリレート、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリシクロオレフィン、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリビニリデンフルオライド/ポリメチルメタクリレート、アセチルセルロース、エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリ塩化ビニル等で形成されたフィルムを1.01~6倍程度に延伸することにより得られる延伸フィルムが挙げられる。
重合性液晶化合物の硬化物層を形成するための重合性液晶化合物としては、棒状液晶化合物、円盤状液晶化合物、及びこれらの混合物を用いることができる。上記硬化物層は、重合性液晶化合物と溶剤、必要に応じて各種添加剤を含む位相差層形成用組成物を、配向膜上に塗布して塗膜を形成し、この塗膜を固化(硬化)させることによって、重合性液晶化合物の硬化物層を形成することができる。あるいは、基材層上に位相差層形成用組成物を塗布して塗膜を形成し、この塗膜を基材層とともに延伸することによって硬化物層を形成してもよい。位相差層形成用組成物は、上記した重合性液晶化合物及び溶剤の他に、重合開始剤、反応性添加剤、レベリング剤、重合禁止剤等を含んでいてもよい。液晶化合物、溶剤、重合開始剤、反応性添加剤、レベリング剤、重合禁止剤等は、公知のものを適宜用いることができる。
(第1粘着剤層、第2粘着剤層、粘着剤層)
第1粘着剤層、第2粘着剤層、及び粘着剤層(以下、これらをまとめて「粘着剤層」ということがある。)は、粘着剤を用いて形成された層である。本明細書において粘着剤とは、それ自体を被着体に張り付けることで接着性を発現するものであり、いわゆる感圧型接着剤と称されるものである。粘着剤としては、従来公知の光学的な透明性に優れる粘着剤を特に制限なく用いることができ、例えば、アクリル系、ウレタン系、シリコーン系、ポリビニルエーテル系等のベースポリマーを有する粘着剤を用いることができる。粘着剤層の厚みは3μm以上であってもよく、5μm以上であってもよく、7μm以上であってもよく、10μm以上であってもよく、また、35μm以下であってもよく、30μm以下であってもよく、25μm以下であってもよい。
粘着剤層は、紫外線吸収剤、イオン性化合物等を用いた帯電防止剤、溶媒、架橋触媒、粘着付与樹脂(タッキファイヤー)、可塑剤、軟化剤、染料、顔料、無機フィラー等の添加剤を含んでいてもよい。
(接着剤層)
接着剤層は、接着剤中の硬化性成分を硬化させることによって形成することができる。接着剤層を形成するための接着剤としては、感圧型接着剤(粘着剤)以外の接着剤であって、例えば、ポリビニルアルコール系接着剤等の水系接着剤、紫外線硬化型接着剤等の活性エネルギー線硬化型接着剤が挙げられる。接着剤層の厚みは、接着剤の種類に応じて選定されるが、例えば0.05μm以上であり、0.1μm以上であってもよく、0.5μm以上であってもよく、1μm以上であってもよく、3μm以上であってもよく、通常20μm以下であり、15μm以下であってもよく、10μm以下であってもよく、8μm以下であってもよい。
(剥離フィルム)
剥離フィルムは、粘着剤層に対して剥離可能に設けられ、粘着剤層の表面を被覆保護するために用いられる。剥離フィルムとしては、樹脂を用いて形成された基材フィルムに離型処理が施されたフィルムを挙げることができる。基材フィルムをなす樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアレート等を挙げることができる。また、基材フィルムに施される離型処理としては、公知の離型処理を行えばよいが、フッ素化合物やシリコーン化合物等の離型剤を基材フィルムにコーティングする方法が好ましい。
以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。実施例及び比較例中の「%」及び「部」は、特記しない限り、質量%及び質量部である。
〔実施例1〕
(原料偏光フィルムの作製)
長尺状のポリビニルアルコールフィルムを、ヨウ素を含む水溶液中で染色した後、ホウ酸を含む水溶液中で周速度の異なるロール間にて6倍に一軸延伸し、長手方向に吸収軸を有する長尺状の原料偏光フィルムを得た。原料偏光フィルムの厚みは12μmであった。
得られた原料偏光フィルムについて、積分球付き分光光度計〔日本分光(株)製の「V7100」〕を用いて波長380~780nmの範囲におけるMD透過率及びTD透過率を測定し、下記式:
単体透過率(%)=(MD+TD)/2
偏光度(%)={(MD-TD)/(MD+TD)}×100
に基づいて各波長における単体透過率及び偏光度を算出した。
「MD透過率」とは、グラントムソンプリズムから出る偏光の向きと原料偏光フィルム試料の透過軸とを平行にしたときの透過率であり、上記式においては「MD」と表す。また、「TD透過率」とは、グラントムソンプリズムから出る偏光の向きと原料偏光フィルム試料の透過軸とを直交にしたときの透過率であり、上記式においては「TD」と表す。得られた単体透過率及び偏光度について、JIS Z 8701:1999「色の表示方法-XYZ表色系及びX101010表色系」の2度視野(C光源)により視感度補正を行い、視感度補正単体透過率Ty及び視感度補正偏光度Pyを求めた。原料偏光フィルムの視感度補正偏光度Pyは、99.0%であり、視感度補正単体透過率Tyは、44.5%であった。
(原料偏光板の作製)
長尺の原料偏光フィルムから、透過軸方向の長さが200mm、吸収軸方向の長さが300mmである長方形状の原料偏光フィルムを切り出した後、切り出した原料偏光フィルムの一方の面に、ポリビニルアルコール系接着剤を介して、切り出した原料偏光フィルムと同サイズに切り出した第1の保護フィルム(トリアセチルセルロースフィルム、厚み32μm、凸版印刷社製、商品名:25KCHCN-TC)を貼合し、他方の面に、ポリビニルアルコール系接着剤を介して、切り出した原料偏光フィルムと同サイズに切り出した第2の保護フィルム(トリアセチルセルロースフィルム、厚み25μm、富士フイルム社製、商品名:ZRF25SL)を貼合して原料偏光板を得た。原料偏光板の層構造は、第1の保護フィルム/ポリビニルアルコール系接着剤/原料偏光フィルム/ポリビニルアルコール系接着剤/第2の保護フィルムであり、原料偏光板は可撓状態にあった。
(偏光板の作製)
可撓状態にある原料偏光板に対して、温度85℃、相対湿度85%に設定されたオーブンに17時間保持して湿熱処理を行い、偏光板を得た。得られた偏光板の層構造は、第1の保護フィルム/ポリビニルアルコール系接着剤層/偏光フィルム/ポリビニルアルコール系接着剤層/第2の保護フィルムであった。得られた偏光板について、上記原料偏光フィルムについて行った手順と同様の手順で、視感度補正単体透過率Tyを算出したところ、46.3%であった。この偏光板を構成する偏光フィルムの視感度補正単体透過率Tyも同様の値である。
(第1位相差層の作製)
第1位相差層として、ネマティック液晶化合物が重合硬化した硬化物層と配向膜との積層構造体を準備した。波長λnmにおける面内位相差値をRe(λ)とするとき、第1位相差層の面内位相差値Re(550)は140nmであり、Re(450)/Re(550)は1.0未満であり、Re(650)/Re(550)は1.0超であった。
(第2位相差層の作製)
第2位相差層として、棒状液晶化合物が重合硬化した硬化物層と配向膜との積層構造体を準備した。第2位相差層は、その面内においてNz>Nx=Ny(Nx,Ny,Nzは、上記した式(n1)において説明した意味を表す。)の関係を満たしており、波長550nmにおける面内位相差値Re(550)は0.6nmであり、波長550nmにおける厚み方向の位相差値Rth(550)は-69.6nmであった。
(円偏光板の作製)
3’,4’-エポキシシクロヘキシルメチル3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(商品名:CEL2021P、株式会社ダイセル製)70部、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル(商品名:EX-211、ナガセケムテックス株式会社製)20部、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル(商品名:EX-121、ナガセケムテックス株式会社製)10部、カチオン重合開始剤(商品名:CPI-100、サンアプロ株式会社製)固形分量として2.25部(50%プロピレンカーボネート溶液として配合した。)、1,4-ジエトキシナフタレン2部を混合し、脱泡して紫外線硬化型接着剤を調製した。
上記で調製した紫外線硬化型接着剤を用いて第1位相差層と第2位相差層とを貼合し、第1位相差層側に、アクリル系粘着剤層を介して、偏光板の第2の保護フィルム側を貼合し、第2位相差側に、剥離フィルム付きのアクリル系粘着剤層を貼合して、粘着剤層付き円偏光板(1)を得た。偏光板と第1位相差層とは、偏光フィルムの吸収軸に対して、第1位相差層の遅相軸が45°の角度となるように積層した。
図1は、粘着剤層付き円偏光板(1)を模式的に示す断面図である。粘着剤層付き円偏光板(1)の層構造は、図1に示すように、偏光板10〔第1の保護フィルム11/ポリビニルアルコール系接着剤層14/偏光フィルム12/ポリビニルアルコール系接着剤層14/第2の保護フィルム13〕/アクリル系粘着剤層31/第1位相差層21/紫外線硬化型接着剤層24/第2位相差層22/アクリル系粘着剤層32/剥離フィルム33であった。
〔比較例1〕
偏光板に代えて湿熱処理を行う前の原料偏光板を用いたこと以外は、実施例1と同様の手順で粘着剤層付き円偏光板(2)を得た。粘着剤層付き円偏光板(2)の層構造は、原料偏光板〔第1の保護フィルム/ポリビニルアルコール系接着剤層/原料偏光フィルム/ポリビニルアルコール系接着剤層/第2の保護フィルム〕/アクリル系粘着剤層/第1位相差層/紫外線硬化型接着剤層/第2位相差層/アクリル系粘着剤層/剥離フィルムであった。
[評価]
粘着剤層付き円偏光板(1)及び粘着剤層付き円偏光板(2)について、次の評価を行った。
<ラマン信号強度の測定>
実施例1で作製した偏光板、及び、比較例1で用いた原料偏光板から、偏光フィルムの透過軸方向の長さが10mm、吸収軸方向の長さが5mmとなるように試験片を切り出した。この試験片において、ミクロトームを用いて偏光フィルムの厚み方向に平滑断面を形成した。平滑断面は、偏光フィルムの透過軸方向に約4mmの長さとなるように形成した。
図2は、実施例1で作製した偏光板から得た試験片の平滑断面を示す説明図である。図2に示すように、偏光フィルム(図2中の符号「12」)の平滑断面の厚み方向の中央において、偏光フィルムの透過軸方向に0.3mm間隔で13点の測定ポイントpを設定し、各測定ポイントpにおいて、測定径(直径)を1μmとして、次に示す条件でラマン分光測定を行った。比較例1で用いた原料偏光板についても、同様の手順でラマン分光測定を行った。
装置:日本分光製NRS-5100
励起波長:532nm
対物レンズ:100倍
グレーティング:1800 l/mm(1mm幅に1800本の溝がある)
測定後、ポリヨウ素イオンI のラマン信号強度を、ラマンシフト(入射光と散乱光との波数差)140cm-1と190cm-1とを結ぶようにベースラインを引いたときのラマンシフト165cm-1におけるピークの高さとして決定した。また、ポリヨウ素イオンI のラマン信号強度を、ラマンシフト90cm-1と140cm-1とを結ぶようにベースラインを引いたときのラマンシフト115cm-1におけるピークの高さとして決定した。
13点の測定ポイントについて測定したポリヨウ素イオンI 及びI のピーク高さからラマン信号強度の最大値及び最小値を決定し、I MIN/MAX及びI MIN/MAXを算出した。また、13点の測定ポイントについて測定したポリヨウ素イオンI のラマン信号強度の平均値P(I )と、13点の測定ポイントについて測定したポリヨウ素イオンI のラマン信号強度の平均値P(I )との比(P(I )/P(I ))を算出した。結果を表1に示す。
さらに、実施例1で得た偏光フィルム及び比較例1で用いた原料偏光フィルムについて、マイクロウェーブ分解/ICP-AES法によりホウ素元素含有量を求め、マイクロウェーブ分解/原子吸光法によりカリウム元素含有量を求め、酸素燃焼/イオンクロマトグラフ法によりヨウ素元素含有量をそれぞれ求めた。結果を表1に示す。
<耐久試験前後の外観評価>
(評価用サンプルの作製)
各粘着剤層付き円偏光板を、偏光フィルムの吸収軸方向の長さが20mm、透過軸方向の長さが80mmとなるように切り出した。切り出した粘着剤層付き円偏光板から剥離フィルムを除去して露出した粘着剤層を、アルミニウム箔(株式会社UACJ製、商品名「マイホイル(登録商標)」)のマット面に貼り付け、円偏光板の偏光板側にアクリル系粘着剤層を介して、洗浄したコーニングガラスに貼合して、評価用サンプルを得た。なお、アルミニウム箔は、有機EL表示装置の画像表示素子に備えられる金属電極等のように、入射光を反射させる部材を想定したものであり、コーニングガラスは、表示装置の最表面に配置される透明部材を想定したものである。
図3は、実施例1で得た粘着剤層付き円偏光板(1)から得た評価用サンプル(1)を模式的に示す断面図である。図3に示すように、評価用サンプル(1)の層構造は、コーニングガラス41/アクリル系粘着剤層35/円偏光板〔偏光板10/アクリル系粘着剤層31/第1位相差層21/紫外線硬化型接着剤層24/第2位相差層22/アクリル系粘着剤層32/アルミニウム箔42であった。比較例1で得た粘着剤層付き円偏光板(2)から得た評価用サンプル(2)の層構造は、コーニングガラス/粘着剤層/円偏光板〔原料偏光板/アクリル系粘着剤層/第1位相差層/紫外線硬化型接着剤層/第2位相差層〕/アクリル系粘着剤層/アルミニウム箔であった。
(耐久試験)
次に、評価用サンプル(1)及び(2)を、温度105℃に設定したオーブンで1時間保持した後、オーブンから取り出した評価用サンプル(1)及び(2)をコーニングガラス側から目視で観察し、偏光フィルム又は原料偏光フィルムのスジ状のムラの状態を、次の基準で評価する外観評価を行った。結果を表1に示す。
A:スジ状のムラが視認されない。
B:スジ状のムラが非常に視認されにくい。
C:スジ状のムラが視認されにくい。
D:スジ状のムラが非常に目立つ。
Figure 0007217764000002
実施例1及び比較例1のいずれにおいても、耐久試験後にスジ状のムラが視認されたが、実施例1ではスジ状のムラは弱く視認されたのに対し、比較例1ではスジ状のムラが強く視認された。この結果から、可撓状態にある偏光フィルムに対して所定の湿熱処理を施すことにより、偏光フィルムを含む円偏光板が適用された有機EL表示装置等の表示装置を高温環境下に曝した後に、スジ状のムラが強調して視認されることを抑制できることがわかる。
10 偏光板、11 第1の保護フィルム、12 偏光フィルム、13 第2の保護フィルム、14 ポリビニルアルコール系接着剤層、21 第1位相差層、22 第2位相差層、24 紫外線硬化型接着剤層、31,32,35 アクリル系粘着剤層、41 コーニングガラス、42 アルミニウム箔、p 測定ポイント。

Claims (2)

  1. ポリビニルアルコール系樹脂フィルムにヨウ素が吸着配向している偏光フィルムと、位相差層とを含む円偏光板であって、
    前記偏光フィルムの透過軸方向に沿って測定したポリヨウ素イオンI のラマン信号強度の最小値と最大値との比(最小値/最大値)I MIN/MAXは、0.85以上0.95以下であり、
    前記偏光フィルムの視感度補正単体透過率Tyが44.5%以上であり、
    前記位相差層の波長550nmにおける面内位相差値Re(550)が140nm以上150nm以下であり、
    前記位相差層の波長450nmにおける面内位相差値Re(450)と前記Re(550)との比Re(450)/Re(550)は、1.0未満である、円偏光板。
  2. 前記偏光フィルムの前記透過軸方向に沿って測定したポリヨウ素イオンI のラマン信号強度の最小値と最大値との比(最小値/最大値)I MIN/MAXは、0.86以下である、請求項1に記載の円偏光板。
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