JP7317549B2 - 偏光板および画像表示装置 - Google Patents
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Description
位相差フィルムに表裏の楕円率差が生じる理由として、表裏で分子の配向状態が異なることが挙げられる。以下では、分子配向の異なる2枚の位相差フィルムを積層した光学モデルを用いて、表裏の楕円率差について説明する。
表裏の楕円率差を有する位相差フィルムを用いた光学補償における光学設計を検討するために、クロスニコルに配置した2枚の偏光子の間に、Nz係数の異なる2枚の位相差フィルムを配置した光学モデルでのシミュレーションを実施した。図8はシミュレーションに用いた光学モデルの構成を示す断面図である。
上記の光学シミュレーションで示したように、位相差フィルムの表裏の楕円率差を所定範囲とすることにより、1枚の位相差フィルムで、複数の位相差フィルムを積層した場合と同様の光学補償が可能となる。表裏の楕円率差を設けることによる効果を発揮するためには、表裏の楕円率差は、0.3以上が好ましく、0.5以上がより好ましい。表裏の楕円率差は、0.7以上、1.0以上、1.3以上または1.5以上でもよい。上記の光学シミュレーションのように、偏光子の吸収軸方向に対して45°方向での光漏れを抑制する目的で位相差フィルムを用いる場合、表裏の楕円率差は、2.9以下が好ましく、2.8以下がより好ましい。
位相差フィルムの材料としては、各種のポリマー材料が用いられる。ポリマー材料としては、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン等のサルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド等のスルフィド系樹脂、ポリイミド系樹脂、環状ポリオレフィン系(ポリノルボルネン系)樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、セルロースエステル類、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂、フマル酸エステル系樹脂等が挙げられる。
図2Aおよび図2Bに示すように、位相差フィルム10と偏光子20とを積層することにより、偏光板が形成される。
偏光子としては、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン系配向フィルム等が挙げられる。
位相差フィルム10と偏光子20は、いずれの面が貼り合わせられていてもよい。図2Aに示すように、位相差フィルム10の第一主面11を偏光子20と対向して配置してもよく、図2Bに示すように、位相差フィルム10の第二主面12を偏光子20と対向して配置してもよい。
図14に示すように、偏光板は、偏光子20の一方の面に位相差フィルム10を備え、他方の面には偏光子保護フィルムとしての透明フィルム40を備えていてもよい。透明フィルム40の厚みは、例えば5~200μm程度である。これらの透明フィルムを構成する樹脂材料としては、透明性、機械的強度、熱安定性に優れるポリマーが好ましく、その具体例としては、位相差フィルムの構成材料として先に例示したポリマーが挙げられる。
偏光子20と位相差フィルム10は、接着剤や粘着剤(不図示)を介して貼り合わせられていてもよい。偏光子20と透明保護フィルム40も、適宜の接着剤や粘着剤を介して貼り合わせられていてもよい。接着剤や粘着剤としては、アクリル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルエーテル、酢酸ビニル/塩化ビニルコポリマー、変性ポリオレフィン、エポキシ系ポリマー、フッ素系ポリマー、ゴム系ポリマー等をベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。
上記の位相差フィルムおよび偏光板は、液晶表示装置や有機EL表示装置等の画像表示装置の形成に用いられる。画像表示装置は、液晶セルや有機ELセル等の画像表示セルの表面に、上記の偏光板を備える。
<樹脂溶液の調製>
攪拌装置を備えた反応容器中、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-4-メチルペンタン540重量部、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド12重量部を、1M酸化ナトリウム溶液に溶解させた。この溶液に、テレフタル酸クロライド304重量部とイソフタル酸クロライド102重量部をクロロホルムに溶解させた溶液を攪拌しながら一度に加え、室温で90分間攪拌した。その後、重合溶液を静置分離してポリマーを含んだクロロホルム溶液を分離し、ついで酢酸水で洗浄し、イオン交換水で洗浄した後、メタノールに投入してポリマーを析出させた。析出したポリマーを、蒸留水で2回及びメタノールで2回洗浄した後、減圧乾燥した。得られたポリアリレート系樹脂を、トルエンに溶解して、固形分濃度20%の樹脂溶液を調製した。
PETフィルムを支持体として、支持体上に、上記の樹脂溶液を乾燥後の厚みが20μmとなるようにバーコーターを用いて塗布し、温度80℃で3分間乾燥してポリマーフィルムを得た。このポリマーフィルムを支持体から剥離し、ポリマーフィルムの両面に、粘着剤層が付設された熱収縮フィルム(二軸延伸ポリプロピレンフィルム)を貼り合わせ、温度150℃で自由端一軸延伸を行った後、熱収縮フィルムを剥離した。位相差フィルムのNz係数は0.5であり、波長550nmにおける正面レターデーションRe(550)は270nmであった。
支持体上での樹脂溶液の乾燥温度および乾燥時間を表1に示すように変更したこと以外は比較例1と同様にして、ポリマーフィルムを作製し、表1に示すRe(550)となるように延伸を行い、Nz係数が0.5での位相差フィルムを得た。
厚み18μmのポリビニルアルコール系偏光子の一方の面に厚み40μmの二軸延伸アクリルフィルム、他方の面に上記の位相差フィルムを紫外線硬化型の接着剤介して貼り合わせて、偏光板を作製した。貼り合わせには、ロールラミネータを用い、紫外線を照射して接着剤を硬化させた。
<位相差フィルムの光学特性>
位相差フィルムの正面レターデーションおよびNz係数は、偏光・位相差測定システム(Axometrics製「AxoScan」)により測定した。位相差フィルムの正面レターデーションおよびNz係数は、位相差フィルム単体で測定を行った。
楕円率の測定には、偏光・位相差測定システム(Axometrics製「AxoScan」)を用いた。偏光子の吸収軸方向に対して方位角45°の方向を回転軸として、偏光板を45°傾けた状態で、アクリルフィルム側から光を入射し、位相差フィルム側から出射した光の楕円率を測定した。位相差フィルムのA面を偏光子と貼り合わせた試料についても楕円率の測定を行い、それぞれの試料における波長450nm~700nmの範囲における10nmごとの楕円率の値から、表裏の楕円率差ΔEを算出した。
IPS方式の液晶パネルを備える市販の液晶テレビから液晶パネルを取り出し、液晶セルから視認側の偏光板を剥がし、アクリル系粘着剤を介して、上記の偏光板を貼り合わせた。視認側偏光板を上記の実施例および比較例の偏光板に貼り替えた液晶パネルをバックライトと組み合わせて、評価用液晶表示装置を作製した。
実施例および比較例の位相差フィルムの作製条件(乾燥温度および時間)、波長550nmにおける正面レターデーションRe(550)、表裏の楕円率差ΔE、液晶表示装置の黒輝度およびコントラストを表1に示す。なお、黒輝度およびコントラストは、比較例1を100とした相対値で示している。
20,21,2329 偏光子
40,41,42 透明フィルム
51,52,56,57,58 偏光板
66,68 粘着剤層
70 液晶セル
101~104 液晶パネル
105 光源
201~204 液晶表示装置
Claims (4)
- 第一主面と第二主面とを有する単層のポリマーフィルムからなる位相差フィルムと、前記位相差フィルムの一方の主面に積層された偏光子と、を備える偏光板であって、
前記位相差フィルムの第一主面に前記偏光子が積層されており、
前記位相差フィルムの遅相軸方向と、前記偏光子の吸収軸方向が直交しており、
前記位相差フィルムは、
位相差フィルムの第一主面に偏光子を積層した試料の波長λの光に対する楕円率E1(λ)と、位相差フィルムの第二主面に偏光子を積層した試料の波長λの光に対する楕円率E2(λ)が異なっており、
波長450~700nmの範囲で10nmごとに測定した楕円率差の絶対値|E1(λ)-E2(λ)|の合計が0.3以上であり、
波長450~700nmの範囲で10nmごとに測定した楕円率E 1 (λ)の標準偏差σ 1 が、波長450~700nmの範囲で10nmごとに測定した楕円率E 2 (λ)の標準偏差よりも小さく、
面内の遅相軸方向の屈折率nx、面内の進相軸方向の屈折率ny、および厚み方向の屈折率nzが、nx>nz>nyを満たす、
偏光板:
ただし、前記楕円率E 1 (λ)およびE 2 (λ)は、位相差フィルムの遅相軸方向と偏光子の吸収軸方向とが直交するように配置した試料を、位相差フィルムの吸収軸方向および偏光子の遅相軸方向とのなす角が45°の回転軸を中心として45°回転させ、偏光板の法線とのなす角が45°の方向から偏光子に自然光を入射した際の、位相差フィルムからの出射光の楕円率である。 - 第一主面と第二主面とを有する単層のポリマーフィルムからなる位相差フィルムと、前記位相差フィルムの一方の主面に積層された偏光子と、を備える偏光板であって、
前記位相差フィルムの第二主面に前記偏光子が積層されており、
前記位相差フィルムの遅相軸方向と、前記偏光子の吸収軸方向が平行であり、
前記位相差フィルムは、
位相差フィルムの第一主面に偏光子を積層した試料の波長λの光に対する楕円率E1(λ)と、位相差フィルムの第二主面に偏光子を積層した試料の波長λの光に対する楕円率E2(λ)が異なっており、
波長450~700nmの範囲で10nmごとに測定した楕円率差の絶対値|E1(λ)-E2(λ)|の合計が0.3以上であり、
波長450~700nmの範囲で10nmごとに測定した楕円率E 1 (λ)の標準偏差σ 1 が、波長450~700nmの範囲で10nmごとに測定した楕円率E 2 (λ)の標準偏差よりも小さく、
面内の遅相軸方向の屈折率nx、面内の進相軸方向の屈折率ny、および厚み方向の屈折率nzが、nx>nz>nyを満たす、
偏光板:
ただし、前記楕円率E 1 (λ)およびE 2 (λ)は、位相差フィルムの遅相軸方向と偏光子の吸収軸方向とが直交するように配置した試料を、位相差フィルムの吸収軸方向および偏光子の遅相軸方向とのなす角が45°の回転軸を中心として45°回転させ、偏光板の法線とのなす角が45°の方向から偏光子に自然光を入射した際の、位相差フィルムからの出射光の楕円率である。 - 前記位相差フィルムは、波長550nmにおける正面レターデーションが250~600nmである、請求項1または2に記載の偏光板。
- 画像表示セルの表面に、請求項1~3のいずれか1項に記載の偏光板を備え、
前記画像表示セルと前記偏光板の偏光子との間に前記偏光板の位相差フィルムが配置されている、画像表示装置。
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