TW201510588A - 偏光板、偏光板之製造方法、影像顯示裝置、影像顯示裝置之製造方法及偏光板之透光率改善方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種偏光板，其即便於使用面內不具有相位差之透光性基材之情形時，透光率亦優異。本發明之偏光板自背光光源側起至少依序積層有面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件，且配置於影像顯示裝置之上述背光光源側來使用，該偏光板之特徵在於：偏光後之光會入射至上述面內具有雙折射率之透光性基材，且上述面內具有雙折射率之透光性基材與上述偏光元件被積層為使上述面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±30°或90°±30°。

Description

偏光板、偏光板之製造方法、影像顯示裝置、影像顯示裝置之製造方法及偏光板之透光率改善方法
本發明係關於一種偏光板、偏光板之製造方法、影像顯示裝置、影像顯示裝置之製造方法及偏光板之透光率改善方法。
由於液晶顯示裝置具有省電、輕量、薄型等特徵，故而代替先前之CRT顯示器而用於各種領域。尤其於近年來迅速普及之行動電話或智慧型手機等移動機器中，液晶顯示裝置是不可或缺的。
此種液晶顯示裝置例如已知如下構成：於背光光源上，在觀察者側及背光光源側將一對偏光板介隔液晶單元以成為正交偏光鏡(crossed Nicol)之關係之方式配置。
而且，此種構成之液晶顯示裝置使自背光光源照射之光透過背光光源側之偏光板、液晶單元及觀察者側之偏光板，於顯示畫面顯示出影像。
通常，作為上述偏光板，具有積層有偏光元件及透光性基材之構造，作為上述偏光板之透光性基材，使用由以三乙醯纖維素為代表之纖維素酯構成之膜(例如參照專利文獻1)。其係基於如下優點：纖維素酯之透明性、光學各向同性優異，面內幾乎不存在相位差(延遲值較低)，因 此極少使入射直線偏光之振動方向發生變化，對液晶顯示裝置之顯示品質造成之影響較小，或者因具有適度之透水性，故而可使製造偏光板時殘留於偏光元件之水分通過光學積層體而將水分乾燥去除等。
然而，纖維素酯膜之透濕度過高，因此若進行耐濕試驗，則存在導致因褪色引起之偏光度之降低等問題。就此種纖維素酯膜之問題而言，期望使用透明性、耐熱性、機械強度優異且價格低於纖維素酯膜並容易在市場上獲得或能以簡易之方法製造的通用性膜作為保護膜，例如，業界正嘗試利用聚對苯二甲酸乙二酯等聚酯膜代替纖維素酯膜(例如參照專利文獻2)。
且說，關於此種構成之液晶顯示裝置，使自背光光源照射之光效率良好地透至顯示畫面對提高顯示畫面之亮度是重要的。尤其是於近年來迅速普及之智慧型手機等移動機器中，會直接影響電池之持續時間，因此要求效率更好地使來自背光光源之光透至顯示畫面。
作為此種液晶顯示裝置，例如已知有如下者：於背光光源與該背光光源側之偏光板之間設置偏光分離膜等而使偏光後之光入射至背光光源側之偏光板，從而提高顯示畫面之亮度。再者，上述所謂偏光分離膜，係指具有使特定之偏光成分透射並且使其他偏光成分反射而返回至背光光源側之功能的膜。
然而，於將使用有由聚酯膜構成之保護膜之偏光板用作此種構成之液晶顯示裝置之背光光源側之偏光板之情形時，存在導致透射率降低之情況。其原因在於，聚酯膜具有如下性質：分子鏈中具有極化率較大之芳香族環，因此固有雙折射極大，伴隨由用以賦予優異之透明性、耐熱性、機 械強度之延伸處理引起之分子鏈之配向，而容易表現出雙折射。
因此，於將使用有如此種聚酯膜般之面內具有雙折射率之透光性基材之偏光板用作液晶顯示裝置之背光側之偏光板的情形時，會使通過偏光分離膜之特定偏光成分之偏光狀態發生變化，因此存在導致透射率降低之情況。
專利文獻1：日本特開平6-51120號公報
專利文獻2：國際公開第2011/162198號
鑒於上述現狀，本發明之目的在於提供一種即便於使用面內具有雙折射率之透光性基材之情形時透光率亦優異之偏光板、該偏光板之製造方法、影像顯示裝置、影像顯示裝置之製造方法及偏光板之透光率改善方法。
本發明係一種偏光板，其自背光光源側起至少依序積層有面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件，且配置於影像顯示裝置之上述背光光源側來使用，其特徵在於：偏光後之光會入射至上述面內具有雙折射率之透光性基材，且上述面內具有雙折射率之透光性基材與上述偏光元件被積層為使上述面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±30°或90°±30°。
於本發明之偏光板中，上述面內具有雙折射率之透光性基材與上述偏光元件較佳為被積層為使上述面內具有雙折射率之透光性基材之 折射率較小之方向即快軸、與上述偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±15°或90°±15°。
又，上述面內具有雙折射率之透光性基材較佳為折射率較大之方向即慢軸方向之折射率(nx)、與正交於上述慢軸方向之方向即快軸方向之折射率(ny)的差(nx-ny)為0.01以上。
又，較佳為上述面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較大之方向即慢軸方向之折射率(nx)、正交於上述慢軸方向之方向即快軸方向之折射率(ny)、及上述透光性基材之平均折射率(N)具有下式之關係，且上述快軸與偏光元件之透射軸所成的角度為0°±2°。
nx>N>ny
又，本發明亦係一種偏光板之製造方法，該偏光板至少依序積層有面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件，且配置於影像顯示裝置之背光光源側來使用，該偏光板之製造方法之特徵在於具有如下步驟：將上述面內具有雙折射率之透光性基材與上述偏光元件以下述方式積層：使上述面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±30°或90°±30°。
又，本發明亦係一種影像顯示裝置，其特徵在於具備上述本發明之偏光板。
本發明之影像顯示裝置較佳為於背光光源與面內具有雙折射率之透光性基材之間具有偏光分離膜。
又，本發明之影像顯示裝置較佳為於觀察者側進一步具有上部偏光板，該上部偏光板至少於上部偏光元件上設有面內具有雙折射率之上部透 光性基材，且上述面內具有雙折射率之上部透光性基材與上述上部偏光元件被配置成上述面內具有雙折射率之上部透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述上部偏光元件之透射軸所成的角度不會成為90°。
又，本發明亦係一種影像顯示裝置之製造方法，該影像顯示裝置具備有偏光板，該偏光板至少依序積層有面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件且配置於影像顯示裝置之背光光源側來使用，該影像顯示裝置之製造方法之特徵在於具有如下步驟：將上述面內具有雙折射率之透光性基材與上述偏光元件以下述方式積層：使上述面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±30°或90°±30°。
又，本發明亦係一種偏光板之透光率改善方法，該偏光板至少依序積層有面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件，且配置於影像顯示裝置之背光光源側來使用，該偏光板之透光率改善方法之特徵在於：將上述面內具有雙折射率之透光性基材與上述偏光元件以下述方式積層：使上述面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±30°或90°±30°。
以下，對本發明進行詳細說明。
再者，於本發明中，只要無特別記載，則將單體、低聚物、預聚物等硬化性樹脂前驅物均記作「樹脂」。
本發明人等對積層有透光性基材及偏光元件且配置於影像顯示裝置之背光光源側來使用，並且被入射偏光後之光的偏光板進行了努力研究，結果發現，於使用面內具有雙折射率之透光性基材之情形時，對 於偏光板之透光率，於該透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與偏光元件之透射軸之間存在角度依存性。
即，本發明人等發現，藉由以「使面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述偏光元件之透射軸成為特定角度範圍」之方式積層，可提高該偏光板之透光率。而且，基於此種知識見解，本發明人等進一步進行努力研究，結果發現，即便對於由先前一直用作光學各向同性材料之纖維素酯等材料構成之透光性基材，亦可藉由設為強制使其具有雙折射率之透光性基材，而與直接使用光學各向同性材料相比進一步提高透光率，從而完成了本發明。
本發明之偏光板係至少依序積層有面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件，且配置於影像顯示裝置之背光光源側來使用者。
作為上述透光性基材，只要為面內具有雙折射率者則無特別限定，例如可舉出由聚碳酸酯、丙烯酸、聚酯等構成之基材，其中，較佳為於成本及機械強度方面有利之聚酯基材。再者，於以下說明中，將面內具有雙折射率之透光性基材設為聚酯基材進行說明。
再者，關於本發明之偏光板，作為上述透光性基材，即便為由先前一直用作光學各向同性材料之纖維素酯等構成之透光性基材，亦可藉由強制使其具有雙折射率而加以使用。
關於本發明之偏光板，於上述聚酯基材之面內折射率較大之方向(慢軸方向)之折射率(nx)、與正交於上述慢軸方向之方向(快軸方向)之折射率(ny)的差nx-ny(以下，亦記作Δn)較佳為0.01以上。若上述Δn未達0.01，則有透射率提高效果變小之情況。另一方面，上述 Δn較佳為0.30以下。若超過0.30，則由於必須使聚酯基材過度地延伸，故而有聚酯基材容易裂開、破損等，作為工業材料之實用性明顯降低的情況。
就以上觀點而言，上述Δn更佳之下限為0.05，更佳之上限為0.27。再者，若上述Δn超過0.27，則有耐濕熱性試驗中之聚酯基材之耐久性較差之情況。就耐濕熱性試驗中之耐久性優異之方面而言，上述Δn進一步較佳之上限為0.25。藉由滿足此種Δn，可實現適當提高透光率。
再者，於本說明書中，關於透光性基材是否於面內具有雙折射率，於波長550nm之折射率下，將Δn(nx-ny)≧0.0005者設為具有雙折射性，將Δn<0.0005者設為不具有雙折射性。雙折射率可使用王子計測機器公司製造之KOBRA-WR，設定為測定角0°且測定波長552.1nm而進行測定。此時，為了算出雙折射率需要膜厚、平均折射率。膜厚例如可使用測微計(Digimatic Micrometer，Mitutoyo公司製造)、或電性測微計(Anritsu公司製造)進行測定。平均折射率可使用阿貝折射計、或橢圓偏光計測定。
再者，通常作為各向同性材料而為人所知之由三乙醯纖維素構成之TD80UL-M(Fuji Film公司製造)、由環烯烴聚合物構成之ZF16-100(日本瑞翁公司製造)之Δn，利用上述測定方法分別為0.0000375、0.00005，判斷為不具有雙折射性(為各向同性)。
此外，作為測定雙折射率之方法，可使用兩片偏光板，求出透光性基材之配向軸方向(主軸之方向)，並藉由阿貝折射計(Atago公司製造之NAR-4T)求出與配向軸方向正交之兩條軸之折射率(nx、ny)；亦可於背面黏貼黑色乙烯膠帶(例如Yamato Vinyl Tape No200-38-21，寬度38mm)後，再使用分光光度計(V7100型，自動絕對反射率測定單元，VAR-7010，日 本分光公司製造)，於偏光測定中利用S偏光，對使慢軸相對於S偏光平行之情形、及使快軸相對於S偏光平行之情形之5度反射率進行測定，並根據表示反射率(R)與折射率(n)之關係之下述式(1)，算出慢軸及快軸之各波長之折射率(nx、ny)。
R(%)=(1-n)2/(1+n)2 式(1)
又，平均折射率可使用阿貝折射計、或橢圓偏光計測定，透光性膜之厚度方向之折射率nz可使用由上述方法測得之nx、ny，根據下述式(2)進行計算。
平均折射率N=(nx+ny+nz)/3 式(2)
此處，舉出具體例說明nx、ny、nz之算出方法。
再者，nx為透光性基材之慢軸方向之折射率，ny為透光性基材之快軸方向之折射率，nz為透光性基材之厚度方向之折射率。
(三維折射率波長色散之算出)
首先舉出環烯烴聚合物為例，對三維折射率波長色散之算出方法進行具體說明。
使用橢圓偏光計(UVISEL，堀場製作所)對面內不具有雙折射率之環烯烴聚合物膜之平均折射率波長色散進行測定，將其結果示於圖1。根據該測定結果，將面內不具有雙折射率之環烯烴聚合物膜之平均折射率波長色散設為nx、ny、及nz之折射率波長色散。
使該膜於延伸溫度155℃進行自由端單軸延伸，而獲得面內具有雙折射率之膜。膜厚為100μm。對該自由端單軸延伸後之膜，利用雙折射測定計(KOBRA-21ADH，王子計測機器)於4種波長(447.6nm、547.0nm、630.6 nm、743.4nm)下測定入射角0°及40°之延遲值。
以各波長下之平均折射率(N)、及延遲值為基礎，使用雙折射測定計附帶之三維波長色散計算軟體，並使用柯西(Cauchy)公式或色列米爾(Sellmeier)公式等，算出三維折射率波長色散，將其結果示於圖2。再者，圖2中，ny係與nz大致重疊地示出。根據該結果，獲得面內具有雙折射率之環烯烴聚合物膜之三維折射率波長色散。
(使用分光光度計之折射率nx、ny、nz之算出)
舉出聚對苯二甲酸乙二酯為例，對使用分光光度計之折射率nx、ny、nz之算出方法進行具體說明。
面內不具有雙折射率之聚對苯二甲酸乙二酯之平均折射率波長色散係與上述三維折射率波長色散之算出方法同樣地進行。
面內具有雙折射率之聚對苯二甲酸乙二酯之折射率波長色散(nx、ny)係使用分光光度計(V7100型，自動絕對反射率測定單元VAR-7010，日本分光公司製造)算出。為了防止背面反射，而於與測定面為相反之面黏貼範圍較測定點面積大之黑色乙烯膠帶(例如，Yamato Vinyl Tape No200-38-21，寬度38mm)後，再於偏光測定中利用S偏光，對將透光性基材之配向軸設置為平行之情形、及將與配向軸正交之軸設置為平行之情形的5度分光反射率進行測定。將結果示於圖3。根據表示反射率(R)與折射率(n)之關係之上述式(1)，算出折射率波長色散(nx、ny)。將顯示出更大反射率(由上述式(1)算出之折射率)之方向設為nx(亦稱為慢軸)，將顯示出更小反射率(由上述式(1)算出之折射率)之方向設為ny(亦稱為快軸)。此處，所謂配向軸，可於光源上在設置成正交偏光鏡狀態之兩片偏 光板之間夾持面內具有雙折射率之膜，使膜旋轉，將漏光最少之狀態時與偏光板之透射軸、或吸收軸同一方向設為膜之配向軸。又，折射率nz可根據上述平均折射率(N)及上述式(2)算出。
作為構成上述聚酯基材之材料，只要為滿足上述Δn者則無特別限定，可舉出由芳香族二元酸或其酯形成性衍生物與二醇或其酯形成性衍生物所合成之線性飽和聚酯。作為該聚酯之具體例，可例示：聚對苯二甲酸乙二酯、聚間苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚(對苯二甲酸1,4-環己二甲酯)、聚萘二甲酸乙二酯(聚2,6-萘二甲酸乙二酯、聚1,4-萘二甲酸乙二酯、聚1,5-萘二甲酸乙二酯、聚2,7-萘二甲酸乙二酯、聚2,3-萘二甲酸乙二酯)等。又，用於聚酯基材之聚酯可為該等聚酯之共聚物，亦可為以上述聚酯為主體(例如80莫耳%以上之成分)並與低比例(例如20莫耳%以下)之其他種類之樹脂摻合而成者。作為上述聚酯，聚對苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯之力學物性或光學物性等之平衡性良好，故而尤佳。尤佳為由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)構成。其原因在於：聚對苯二甲酸乙二酯之通用性高，容易獲取。於本發明中，即便為如PET般之通用性極高之膜，亦可獲得透光率優異之偏光板。進一步，PET之透明性、熱特性或機械特性優異，可藉由延伸加工控制Δn，且固有雙折射大，因此可相對容易地使其具有雙折射率。
作為獲得上述聚酯基材之方法，只要為滿足上述Δn之方法，則無特別限定，例如可舉出如下方法：將材料之上述PET等聚酯熔融並擠壓成形為片狀之未延伸聚酯，使用拉幅機等於玻璃轉移溫度以上之溫度使該未延伸樹脂橫向延伸，其後實施熱處理。
作為上述橫向延伸溫度，較佳為80~130℃，更佳為90~120℃。又，橫向延伸倍率較佳為2.5~6.0倍，更佳為3.0~5.5倍。若上述橫向延伸倍率超過6.0倍，則所獲得之聚酯基材之透明性容易降低，若橫向延伸倍率未達2.5倍，則延伸張力亦變小，因此有所獲得之聚酯基材之雙折射變小之情況。
又，於本發明中，使用雙軸延伸試驗裝置在上述條件下進行上述未延伸聚酯之橫向延伸後，亦可進行相對於該橫向延伸之行進方向之延伸(以下，亦稱為縱向延伸)。於此情形時，上述縱向延伸之延伸倍率較佳為2倍以下。若上述縱向延伸之延伸倍率超過2倍，則有無法使Δn之值處於上述較佳範圍之情況。
又，作為上述熱處理時之處理溫度，較佳為100~250℃，更佳為180~245℃。
作為上述聚酯基材之厚度，較佳為處於5~300μm之範圍內。若未達5μm，則有容易裂開、破損等，作為工業材料之實用性明顯降低之情況。另一方面，若超過300μm，則聚酯基材非常剛直，高分子膜特有之柔性降低，作為工業材料之實用性同樣會降低，故而欠佳。上述聚酯基材之厚度之更佳下限為10μm，更佳之上限為200μm，進一步較佳之上限為150μm。
又，上述聚酯基材較佳為在可見光區域之透射率為80%以上，更佳為84%以上。再者，上述透射率可根據JIS K7361-1(塑膠-透明材料之總透光率之試驗方法)進行測定。
又，於本發明中，亦可在不脫離本發明主旨之範圍內，對上述聚酯基材進行皂化處理、輝光放電處理、電暈放電處理、紫外線(UV) 處理、及火焰處理等表面處理。
上述偏光元件並無特別限定，例如可使用利用碘等染色並進行了延伸之聚乙烯醇膜、聚乙烯甲醛膜、聚乙烯縮醛膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系皂化膜等。
於本發明之偏光板中，上述透光性基材與上述偏光元件被積層為使上述透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±30°或90°±30°。由於本發明之偏光板係以上述方式配置上述透光性基材及上述偏光元件，故而可使如上所述之透光率優異。即，於上述透光性基材之快軸與上述偏光元件之透射軸所成的角度偏離上述範圍之情形時，具體而言於未達45°±15°之情形時，本發明之偏光板之透光率變得極低。其原因如下所述。
於在光源與偏光元件之間具備偏光分離膜之偏光板中，通常將透射偏光元件之透射軸的光之偏光軸之方向、與透射偏光分離膜之偏光後的光之偏光軸之方向設置為一致。因此，於偏光元件與偏光分離膜之間設置有面內具有雙折射率之透光性基材，且上述透光性基材之快軸與上述偏光元件之透射軸所成的角度處於未達45°±15°之範圍之情形時，透射偏光分離膜之偏光後的光之偏光軸會發生變化，被偏光元件之吸收軸所吸收，導致偏光板之透光率變得極低。
於本發明之偏光板中，上述透光性基材與上述偏光元件較佳為被積層為使上述透光性基材之快軸與上述偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±15°或90°±15°。藉由使上述透光性基材之快軸與上述偏光元件之透射軸所成的角度處於上述範圍，而使本發明之偏光板之透光率極好。
於本發明之偏光板中，上述透光性基材與上述偏光元件進一步較佳為被積層為使上述透光性基材之快軸與上述偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±5°。藉由使上述透光性基材之快軸與上述偏光元件之透射軸所成的角度處於上述範圍，而使本發明之偏光板之透光率極好。其原因在於：當上述透光性基材之折射率較小之方向即快軸與上述偏光元件之透射軸所成的角度處於上述範圍時，可使偏光後之光入射至上述透光性基材時之反射率縮小。
其原因如下所述。
即，於透射偏光分離膜之偏光後的光入射至偏光板之情形時，無論上述透光性基材之快軸與上述偏光元件之透射軸所成的角度為0°還是90°，透射上述偏光分離膜之偏光後的光均以保持其振動方向之狀態通過透光性基材。然而，於該光自空氣界面射入透光性基材之情形時，會因下式產生反射。此處，下式中，ρ表示反射率，na表示與光之振動方向相同方向之透光性基材之面內折射率。
ρ=(1-na)2/(1+na)2
而且，上述偏光板之透射率τ係利用下式求出，若考慮到吸收率α因材料相同而為相同值，則為了使透射率τ較大，只要使反射率ρ較小即可。
τ=1-ρ-α
即，上述面內具有雙折射率之透光性基材及上述偏光元件於該透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述偏光元件之透射軸所成的角度為0°之情形時，光在透光性基材之面內會因最小折射率與空氣之折射率的差而 產生反射，因此可使反射率最小，提高透射率。另一方面，上述面內具有雙折射率之透光性基材及上述偏光元件於該透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述偏光元件之透射軸所成的角度為90°之情形時，光於透光性基材之面內會因最大折射率與空氣之折射率的差而產生反射，因此反射率變得最大，結果透射率降低。
進一步，於本發明之偏光板中，上述面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較大之方向即慢軸方向之折射率(nx)、正交於上述慢軸方向之方向即快軸方向之折射率(ny)、及上述透光性基材之平均折射率(N)具有下式之關係，且上述快軸與偏光元件之透射軸所成的角度為0°±2°時，與直接將各向同性材料用作透光性基材時相比，更能提高透射率，因此最佳。
nx>N>ny
再者，本發明之偏光板亦可在面內具有雙折射之透光性基材之與積層有偏光元件之側為相反之面上，設置具有較上述透光性基材之快軸方向之折射率ny小之折射率的低折射率層。作為此種低折射率層，只要為折射率小於上述透光性基材之快軸方向之折射率ny者則無特別限定，可舉出由先前公知之材料構成者。
本發明之偏光板係偏光後之光會入射至上述面內具有雙折射率之透光性基材者。
於本發明之偏光板中，作為上述偏光後之光並無特別限定，例如可較佳地舉出自液晶顯示裝置等影像顯示裝置之背光光源產生之光透射偏光分離膜而被偏光之光。再者，亦可使用先前公知之偏光光源作為本發明之偏 光板之光源。
上述偏光分離膜係具有「僅使自上述背光光源出射之光中之特定偏光成分透射，並使該成分以外之偏光成分反射」之偏光分離功能的構件。於將本發明之偏光板用於液晶顯示裝置之情形時，成為於液晶單元與偏光分離膜之間設置有本發明之偏光板的構成，本發明之偏光板由於選擇性地僅使特定偏光成分透射，故而藉由使用偏光分離膜選擇性地使特定偏光成分(透射本發明之偏光板之偏光成分)以外之偏光成分反射並再利用，可使通過本發明之偏光板之光之量增多，提高上述液晶顯示裝置之顯示畫面之亮度。
作為上述偏光分離膜，可使用用於液晶顯示裝置之一般偏光分離膜。又，亦可使用市售品作為偏光分離膜，例如可使用Sumitomo 3M公司製造之DBEF系列。
本發明之偏光板係以「使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸成為特定關係」之方式積層有透光性基材與偏光元件，因此透光率得到改善。此種利用本發明之偏光板之透光率改善方法亦為本發明之一。
又，本發明之偏光板可藉由如下方式製造，即，將上述面內具有雙折射率之透光性基材與上述偏光元件以下述方式積層：使上述面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±30°或90°±30°。此種製造本發明之偏光板之方法亦為本發明之一。
即，本發明之偏光板之製造方法為如下偏光板之製造方法，該偏光板至少依序積層有面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件，且 配置於影像顯示裝置之背光光源側來使用，該偏光板之製造方法之特徵在於具有如下步驟：將上述面內具有雙折射率之透光性基材與上述偏光元件以下述方式積層：使上述面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±30°或90°±30°。
於本發明之影像顯示裝置之製造方法中，作為上述面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件，可舉出與上述本發明之偏光板相同者。
又，上述面內具有雙折射率之透光性基材與上述偏光元件之積層較佳為經由公知之接著劑進行。
具備上述本發明之偏光板而成之影像顯示裝置亦為本發明之一。
本發明之影像顯示裝置於觀察者側進一步具有上部偏光板，該上部偏光板至少於上部偏光元件上設有面內具有雙折射率之上部透光性基材，上述面內具有雙折射率之上部透光性基材與上述上部偏光元件較佳為被配置成上述面內具有雙折射率之上部透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述上部偏光元件之透射軸所成的角度不會成為90°。若上述面內具有雙折射率之上部透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述上部偏光元件之透射軸所成的角度為90°，則自本發明之影像顯示裝置之背光光源出射之光於上述上部偏光板之透射率變小，其結果，有本發明之影像顯示裝置之透光率較差之情況。
更佳為未達0°±30°。進一步較佳為未達0°±10°。其原因在於：自透光性基材出射至空氣界面時之折射率差變小，因此反射率變小，結果上部偏光板之透射率提高。
作為構成上述上部偏光板之面內具有雙折射率之上部透光性基材及上部偏光元件，可分別舉出與上述本發明之偏光板中之透光性基材及偏光元件相同者。
作為具備上述上部偏光板之本發明之影像顯示裝置，較佳為介隔液晶單元於觀察者側具備上部偏光板且於背光光源側具備本發明之偏光板的液晶顯示裝置。又，本發明之偏光板之偏光元件與上部偏光板之上部偏光元件較佳為透射軸處於正交偏光鏡之關係。
本發明之影像顯示裝置較佳為具備液晶單元、及自背面照射該液晶單元之背光光源，且於上述液晶單元之背光光源側形成本發明之偏光板而成的液晶顯示裝置(LCD)。
於本發明之影像顯示裝置為液晶顯示裝置之情形時，上述背光光源係自本發明之偏光板之下側照射，但亦可於背光光源與本發明之偏光板之間設置有上述偏光分離膜。又，可於液晶單元與本發明之偏光板之間插入相位差板。可視需要於該液晶顯示裝置之各層間設置接著劑層。
此處，於本發明為具有上述光學積層體之液晶顯示裝置之情形時，該液晶顯示裝置中，背光光源並無特別限定，較佳為白色發光二極體(白色LED)，本發明之影像顯示裝置較佳為具備白色發光二極體作為背光光源之液晶顯示裝置。
上述所謂白色LED，係指藉由螢光體方式、即藉由將使用化合物半導體之發出藍色光或紫外光之發光二極體與螢光體組合從而發出白色光的元件。其中，由組合有「使用化合物半導體之藍色發光二極體」及「釔-鋁-石榴石系黃色螢光體」之發光元件所構成的白色發光二極體具有連續且 範圍廣泛之發光光譜，故而對提高透光率有效，並且發光效率亦優異。又，由於可廣泛利用耗電較少之白色LED，故而亦可發揮節能化之效果。
本發明之影像顯示裝置於任何情形時均可用於電視、電腦、平板PC等之顯示器顯示，尤其可較佳地用於高精細影像用顯示器之表面。
又，具備至少依序積層有面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件且配置於影像顯示裝置之背光光源側來使用之偏光板的影像顯示裝置之製造方法亦為本發明之一。
即，本發明之影像顯示裝置之製造方法為如下影像顯示裝置之製造方法，該影像顯示裝置具備有偏光板，該偏光板至少依序積層有面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件且配置於影像顯示裝置之背光光源側來使用，該影像顯示裝置之製造方法之特徵在於具有如下步驟：將上述面內具有雙折射率之透光性基材與上述偏光元件以下述方式積層：使上述面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與上述偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±30°或90°±30°。
於本發明之影像顯示裝置之製造方法中，作為上述偏光板以及構成該偏光板之面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件，可舉出與上述本發明之偏光板中所說明相同者。
如上所述，由於本發明之偏光板係以「使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸成為特定關係」之方式積層有透光性基材與偏光元件，故而透光率得到改善。本發明之影像顯示裝置為具備此種本發明之偏光板者，因此本發明之影像顯示裝置之透光率亦得到改善。
本發明之偏光板係由上述構成所構成者，因此即便於使用面 內具有雙折射率之透光性基材之情形時，透光率亦優異，又，即便為先前的使用了面內不具有相位差之由以三乙醯纖維素為代表之纖維素酯構成之膜的偏光板，亦可藉由強制使其具有雙折射率而使透射率優異。
圖1係表示面內不具有雙折射率之環烯烴聚合物膜之平均折射率波長色散之圖。
圖2係表示面內具有雙折射率之環烯烴聚合物膜之三維折射率波長色散之圖。
圖3係表示利用分光光度計測得之nx及ny之5度反射率之圖。
圖4係表示實施例等中之偏光板之層構成之示意圖。
圖5係實施例等中使用之光源之光譜。
圖6係表示實施例等中使用之保護膜之折射率波長色散之圖。
圖7係表示實施例等中使用之偏光元件之折射率及消光係數之圖。
以下，舉出實施例及比較例進一步詳細地說明本發明，但本發明並不僅限定於該等實施例及比較例。
(透光性基材之製作)
(面內不具有雙折射率之透光性基材A之製作)
以二氯甲烷為溶劑將乙酸丙酸纖維素(Eastman Chemical公司製造之 CAP504-0.2)溶解，使固形物成分濃度成為15%後，延流於玻璃上並使其乾燥，獲得透光性基材A。波長550nm時之Δn=0.00002，平均折射率N=1.4838。
(面內具有雙折射之透光性基材a之製作)
將透光性基材A於160℃以1.5倍進行自由端單軸延伸，製作面內具有雙折射之透光性基材a。算出三維折射率波長色散，結果為波長550nm時之折射率nx=1.4845，ny=1.4835(Δn=0.001)，nz=1.4834。
(面內不具有雙折射率之透光性基材B之製作)
準備由環烯烴聚合物構成之日本瑞翁公司製造之未延伸ZEONOR作為透光性基材B。波長550nm時之Δn=0.00004，平均折射率N=1.5177。
(面內具有雙折射之透光性基材b之製作)
將透光性基材B於150℃以1.5倍進行自由端單軸延伸，製作面內具有雙折射之透光性基材b。算出三維折射率波長色散，結果為波長550nm時之折射率nx=1.5186，ny=1.5172，nz=1.5173。
(面內不具有雙折射率之透光性基材C之製作)
將聚對苯二甲酸乙二酯材料於290℃熔融，並於玻璃上緩慢冷卻，獲得透光性基材C。波長550nm時之Δn=0.00035，平均折射率N為1.6167。
(面內具有雙折射之透光性基材c1之製作)
將透光性基材C於120℃以4.0倍進行固定端單軸延伸，製作面內具有雙折射之透光性基材c1。使用分光光度計對折射率波長色散(nx、ny)進行計算。波長550nm時之折射率nx=1.701，ny=1.6015，nz=1.5476。
(面內具有雙折射之透光性基材c2之製作)
將透光性基材C於120℃以2.0倍進行自由端單軸延伸，製作面內具有雙折射之透光性基材c2。使用分光光度計對折射率波長色散(nx、ny)進行計算。波長550nm時之折射率nx=1.6511，ny=1.5998，nz=1.5992。
(面內具有雙折射之透光性基材c3之製作)
將透光性基材C於120℃調整雙軸延伸之倍率，製作面內具有雙折射之透光性基材c3。使用分光光度計對折射率波長色散(nx、ny)進行計算。波長550nm時之折射率nx=1.6652，ny=1.6153，nz=1.5696。
(面內具有雙折射之透光性基材c4之製作)
將透光性基材C於120℃調整雙軸延伸之倍率，製作面內具有雙折射之透光性基材c4。使用分光光度計對折射率波長色散(nx、ny)進行計算。波長550nm時之折射率nx=1.6708，ny=1.6189，nz=1.5604。
(面內不具有雙折射率之透光性基材D之製作)
將聚萘二甲酸乙二酯材料於290℃熔融，於玻璃上緩慢冷卻，獲得透光性基材D。波長550nm時之Δn=0.0004，平均折射率N=1.6833。
(面內具有雙折射之透光性基材d之製作)
將透光性基材D於120℃以4.0倍進行固定端單軸延伸，製作面內具有雙折射之透光性基材d。使用分光光度計對折射率波長色散(nx、ny)進行計算。波長550nm時之折射率nx=1.8472，ny=1.6466，nz=1.5561。
(偏光板透射率之計算)
透射率之計算可使用2×2矩陣法或4×4矩陣法、擴展瓊斯矩陣法計算。於實施例、比較例、參考例中，使用模擬軟體(LCDMaster，SHINTEC公司製)計算偏光板之透射率。圖4表示偏光板之層構成。於圖4之實施例及 比較例部分中，帶入各透光性基材之三維折射率波長色散而進行上述計算。判斷為面內不具有雙折射之透光性基材係設為平均折射率N=nx=ny=nz，判斷為面內具有雙折射之透光性基材係使用實測值。關於各層之膜厚，實施例、比較例、保護膜部分係設為80μm，偏光元件部分係設為20μm。
圖5為光源之光譜。入射之光之偏光狀態成為與透射偏光分離膜後之偏光狀態相同，將其設為直線偏光，並設為於偏光元件之透射軸方向振動之光。
圖6中表示所使用之保護膜之折射率波長色散，保護膜係設為各向同性材料。
圖7中表示所使用之偏光元件之折射率及消光係數。再者，圖7中，使吸收軸方向與透射軸方向大致重疊地來表示。
(實施例1)
使用透光性基材a之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為0°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例2)
使用透光性基材a之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為90°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(比較例1)
使用透光性基材a之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為45°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例3)
使用透光性基材b之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為0°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例4)
使用透光性基材b之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為90°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(比較例2)
使用透光性基材b之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為45°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例5)
使用透光性基材c1之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為0°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例6)
使用透光性基材c1之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為2°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例7)
使用透光性基材c1之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為30°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例8)
使用透光性基材c1之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為60°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例9)
使用透光性基材c1之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與 偏光元件之透射軸所成的角度成為90°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(比較例3)
使用透光性基材c1之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為45°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例10)
使用透光性基材c2之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為0°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例11)
使用透光性基材c2之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為90°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(比較例4)
使用透光性基材c2之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為45°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例12)
使用透光性基材c3之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為0°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例13)
使用透光性基材c3之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為90°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(比較例5)
使用透光性基材c3之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為45°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例14)
使用透光性基材c4之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為0°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例15)
使用透光性基材c4之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為90°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(比較例6)
使用透光性基材c4之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為45°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例16)
使用透光性基材d之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為0°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(實施例17)
使用透光性基材d之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為90°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(比較例7)
使用透光性基材d之三維折射率波長色散，以使透光性基材之快軸與偏光元件之透射軸所成的角度成為45°之方式設置，計算偏光板之透射率。
(參考例1)
使用透光性基材A之三維折射率波長色散，計算偏光板之透射率。
(參考例2)
使用透光性基材B之三維折射率波長色散，計算偏光板之透射率。
(參考例3)
使用透光性基材C之三維折射率波長色散，計算偏光板之透射率。
(參考例4)
使用透光性基材D之三維折射率波長色散，計算偏光板之透射率。
(參考例5)
將入射之光之偏光狀態設為隨機光，除此以外，以與實施例5相同之方法計算偏光板之透射率。
(參考例6)
將入射之光之偏光狀態設為隨機光，除此以外，以與實施例9相同之方法計算偏光板之透射率。
(參考例7)
將入射之光之偏光狀態設為隨機光，除此以外，以與比較例3相同之方法計算偏光板之透射率。
(參考例8)
將入射之光之偏光狀態設為隨機光，除此以外，以與參考例3相同之方法計算偏光板之透射率。
將實施例、比較例及參考例之各評價結果示於表1。
關於將入射之光之偏光狀態設為直線偏光時之透射率，對於各材料均係將面內不具有雙折射之情形時之透射率設為100來表示面內具有雙折射之偏光板之透射率。將入射之光之偏光狀態設為隨機光時之透射率亦同樣地將面內不具有雙折射之情形時之透射率設為100來表示面內具有雙折射之偏光板之透射率。
如表1所示，根據實施例1、2與比較例1之比較、實施例3、4與比較例2之比較、實施例5~9與比較例3之比較、實施例10、11與比較例4之比較、實施例12、13與比較例5之比較、實施例14、15與比較例6之比較、及實施例16、17與比較例7之比較得知，透光性基材之慢 軸與偏光元件之透射軸處於特定角度範圍內的實施例之偏光板與偏離該角度範圍的比較例之偏光板相比，透光性更優異。
又，根據實施例1與參考例1之比較、實施例3與參考例2之比較、實施例5、10、12與參考例3之比較、實施例16與參考例4之比較得知，使用面內具有雙折射率之透光性基材的實施例之偏光板與使用面內不具有雙折射率之透光性基材的比較例之偏光板相比，透光性更優異。
根據實施例5、9、比較例3、參考例3與參考例5~8之比較得知，藉由偏光後之光之入射，可確認到透光性基材之慢軸與偏光元件之透射軸處於特定角度範圍內的實施例之偏光板與偏離該角度範圍的比較例之偏光板相比，透光性更優異。
[產業上之可利用性]
本發明之偏光板即便於使用面內具有雙折射率之透光性基材之情形時，透光率亦優異，又，即便為先前的使用了面內不具有相位差之由以三乙醯纖維素為代表之纖維素酯構成之膜的偏光板，亦可藉由強制使其具有雙折射率而使透射率優異，可較佳地用作配置於液晶顯示器(LCD)之背光光源側之偏光板。

Claims (10)

  1. 一種偏光板，其自背光光源側起至少依序積層有面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件，且配置於影像顯示裝置之該背光光源側來使用，其特徵在於：偏光後之光會入射至該面內具有雙折射率之透光性基材，該面內具有雙折射率之透光性基材與該偏光元件被積層為使該面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與該偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±30°或90°±30°。
  2. 如申請專利範圍第1項之偏光板，其中，面內具有雙折射率之透光性基材與偏光元件被積層為使該面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與該偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±15°或90°±15°。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之偏光板，其中，面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較大之方向即慢軸方向之折射率(nx)、與正交於該慢軸方向之方向即快軸方向之折射率(ny)的差(nx-ny)為0.01以上。
  4. 如申請專利範圍第1項之偏光板，其中，面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較大之方向即慢軸方向之折射率(nx)、正交於該慢軸方向之方向即快軸方向之折射率(ny)、及該透光性基材之平均折射率(N)具有下式之關係，且該快軸與偏光元件之透射軸所成的角度為0°±2°，nx>N>ny。
  5. 一種偏光板之製造方法，該偏光板至少依序積層有面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件，且配置於影像顯示裝置之背光光源側來使用，該偏光板之製造方法之特徵在於具有如下步驟：將該面內具有雙折射率之透光性基材與該偏光元件以下述方式積層：使該面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與該偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±30°或90°±30°。
  6. 一種影像顯示裝置，具備申請專利範圍第1、2、3或4項之偏光板。
  7. 如申請專利範圍第6項之影像顯示裝置，其中，於背光光源與面內具有雙折射率之透光性基材之間具有偏光分離膜。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之影像顯示裝置，其於觀察者側進一步具有上部偏光板，該上部偏光板至少於上部偏光元件上設有面內具有雙折射率之上部透光性基材，該面內具有雙折射率之上部透光性基材與該上部偏光元件被配置成該面內具有雙折射率之上部透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與該上部偏光元件之透射軸所成的角度不會成為90°。
  9. 一種影像顯示裝置之製造方法，該影像顯示裝置具備有偏光板，該偏光板至少依序積層有面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件且配置於影像顯示裝置之背光光源側來使用，該影像顯示裝置之製造方法之特徵在於具有如下步驟：將該面內具有雙折射率之透光性基材與該偏光元件以下述方式積層：使該面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與該偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±30°或90°±30°。
  10. 一種偏光板之透光率改善方法，該偏光板至少依序積層有面內具有雙折射率之透光性基材及偏光元件，且配置於影像顯示裝置之背光光源側來使用，該偏光板之透光率改善方法之特徵在於：將該面內具有雙折射率之透光性基材與該偏光元件以下述方式積層：使該面內具有雙折射率之透光性基材之折射率較小之方向即快軸、與該偏光元件之透射軸所成的角度成為0°±30°或90°±30°。
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