TW202303199A - 光學積層體及顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題在於提供一種光學積層體,其係即使在圖像顯示裝置中使用包含附加有功能之相位差膜的光學積層體時,抗映射功能亦良好,並且於加熱耐久性試驗後,即使於溫度23℃、相對濕度55%的環境中保管1個月,相位差膜亦不會產生龜裂者。
本發明之解決手段為一種光學積層體,係依序具有相位差膜、偏光元件以及抗反射膜之光學積層體,前述相位差膜於23℃時之張力模數為3000MPa以下,前述偏光元件的含水率為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下;並且滿足下述要件(i)及下述要件(ii)的至少一方:
(i)前述抗反射膜於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下,(ii)於前述偏光元件與前述抗反射膜之間,具有於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下之保護膜。
Description
本發明係關於光學積層體、顯示裝置以及光學積層體的製造方法。
液晶顯示裝置(LCD:Liquid Crystal Display)不僅是液晶電視,亦被廣泛地使用在個人電腦、行動電話等可攜式用途、車用導航等車載用途等。通常,液晶顯示裝置係於液晶單元的兩側具有以黏著劑(Pressure-sensitive Adhesive)貼合了偏光板之液晶面板構件,並藉由液晶面板構件來控制來自背光構件的光而進行顯示。此外,有機EL顯示裝置近年來亦與液晶顯示裝置相同,開始被廣泛地使用在電視、行動電話等可攜式用途、車用導航等車載用途等。於液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置中,為了賦予視角的擴大或外部光的抗反射等功能,係使用相位差膜。
如上述般,偏光板作為液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置之構件而被裝載於車內之機會係逐漸增加。使用在車載用的圖像顯示裝置之偏光板與使用在除此之外的電視或行動電話等可攜式用途之偏光板相比,暴露在高溫環境下之情況較多,因而要求更高溫下的特性變化小者(高溫耐久性)。
另一方面,於車載用顯示裝置被使用在車用導航用途等之情形時,需具備觸控面板功能。觸控面板中,近年來On-Cell及In-Cell的比率逐漸上升,在此用途中,由於觀看側的偏光板配置在最外側,所以除了上述耐久性之外,亦要求抗映射功能。
於日本特開2011-081219號公報(專利文獻1)中,係揭示有以防止外部光的映射者為目的,使用一種將濺鍍方式之多層構成的抗反射層積層於防眩層上之防眩性硬塗膜之內容(實施例1等)。
於專利文獻2中,係記載一種以擴大視角為目的而含有使用了環狀烯烴系樹脂之相位差膜的偏光板。此外,於專利文獻3中,係記載一種以防止外部光的映射者為目的而含有使用了環狀烯烴系樹脂之相位差膜的偏光板作為λ/4板。
此偏光板在積層於顯示裝置後之觀看性良好,於加熱耐久試驗(於105℃進行500小時)後未產生龜裂(破裂),然而在進一步於溫度23℃、相對濕度55%的環境中保管約1個月時,發現相位差膜有時會產生龜裂。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-081219號公報
[專利文獻2]日本特許5383594號公報
[專利文獻3]日本特開2014-194483號公報
本發明之目的在於解決上述課題,並且提供一種光學積層體,其係即使在圖像顯示裝置中使用包含附加有功能之相位差膜的光學積層體時,抗映射功能亦良好,並且於加熱耐久性試驗後,即使於溫度23℃、相對濕度55%的環境中保管1個月,相位差膜亦不會產生龜裂者。
本發明係提供下列光學積層體、顯示裝置以及光學積層體的製造方法。
[1]一種光學積層體,係依序具有相位差膜、偏光元件以及抗反射膜之光學積層體,
前述相位差膜於23℃時之張力模數(又稱拉伸彈性模數)為3000MPa以下,
前述偏光元件的含水率為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下;並且
滿足下述要件(i)及下述要件(ii)的至少一方:
(i)前述抗反射膜於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下,
(ii)於前述偏光元件與前述抗反射膜之間,具有於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下之保護膜。
[2]一種光學積層體,係依序具有相位差膜、偏光元件以及抗反射膜之光學積層體,
前述相位差膜於23℃時之張力模數為3000MPa以下,
前述光學積層體的含水率為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下;並且
滿足下述要件(i)及下述要件(ii)的至少一方:
(i)前述抗反射膜於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下,
(ii)於前述偏光元件與前述抗反射膜之間,具有於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下之保護膜。
[3]如[1]或[2]所述之光學積層體,其中於前述偏光元件與前述抗反射膜之間具有保護膜。
[4]如[1]至[3]中任一項所述之光學積層體,其中前述相位差膜係由環狀烯烴系樹脂所構成。
[5]如[1]至[4]中任一項所述之光學積層體,其中前述相位差膜於波長550nm時之面內相位差值為80nm以上。
[6]如[1]至[5]中任一項所述之光學積層體,其中前述抗反射膜係包含基材膜以及設置在前述基材膜的表面之抗反射層,
前述抗反射層是由折射率不同的複數層薄膜所構成。
[7]如[6]所述之光學積層體,其中前述抗反射層係包含以二氧化矽(SiO2)為主成分之薄膜。
[8]如[6]或[7]所述之光學積層體,其中前述抗反射層係包含以五氧化二鈮(Nb2O5)或二氧化鈦(TiO2)為主成分之薄膜。
[9]如[6]至[8]中任一項所述之光學積層體,其中前述抗反射層的厚度為100nm至350nm。
[10]如[6]至[9]中任一項所述之光學積層體,其中前述抗反射膜更具有設置在前述基材膜與前述抗反射層之間之硬塗層。
[11]一種顯示裝置,係具有:顯示單元、以及如[1]至[10]中任一項所述之光學積層體;
前述光學積層體於前述顯示單元的觀看側表面上,係從前述顯示單元側以前述偏光元件、前述抗反射膜的順序所配置之朝向而積層。
[12]一種如[1]所述之光學積層體的製造方法,係具有:
以使前述偏光元件的含水率成為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且成為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下之方式進行調整之含水率調整步驟。
[13]一種如[2]所述之光學積層體的製造方法,係具有:
以使前述光學積層體的含水率成為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且成為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下之方式進行調整之含水率調整步驟。
根據本發明,可提供一種光學積層體,其係即使在圖像顯示裝置中使用包含附加有功能之相位差膜的光學積層體時,抗映射功能亦良好,並且於加熱耐久性試驗後,即使於溫度23℃、相對濕度55%的環境中保管1個月,相位差膜亦不會產生龜裂者。
10:偏光元件
11:第1保護膜
20:抗反射膜
30:相位差膜
100:光學積層體
圖1為顯示光學積層體的層構成之概略剖面圖的一例。
[光學積層體]
本發明的實施型態之光學積層體係依序具有相位差膜、偏光元件以及抗反射膜。抗反射膜被配置在偏光元件的觀看側表面。相位差膜被配置在偏光元件之與觀看側表面為相反側的表面。光學積層體可具有積層於偏光元件之抗反射膜側的表面之保護膜(以下亦稱為「第1保護膜」),亦可具有積層於偏光元件之與抗反射膜側為相反側的表面之保護膜(以下亦稱為「第2保護膜」)。於本說明書中,第1保護膜係設成為積層於偏光元件與抗反射膜之間之保護膜,第2保護膜係設成為積層於偏光元件與相位差膜之間之保護膜。此外,於本說明書中,偏光板係包含偏光元件,在具有貼合於偏光元件之第1保護膜及/或第2保護膜之情形時,意指包含此等之積層體。
圖1為顯示本實施型態之光學積層體的層構成之概略剖面圖的一例。光學積層體100係具備相位差膜30、偏光元件10以及抗反射膜20,且更具備:積層於偏光元件10之抗反射膜20側的表面之第1保護膜11。
本實施型態之光學積層體具有下述(a)及(b)之至少一方的特徵。
(a)偏光元件的含水率為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下。
(b)光學積層體的含水率為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下。
關於上述(a),偏光元件的含水率較佳為於溫度20℃、相對濕度30%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度45%時之平衡含水率以下。偏光元件的含水率更佳為於溫度20℃、相對濕度30%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度40%時之平衡含水率以下。
對於上述(b),光學積層體的含水率較佳為於溫度20℃、相對濕度30%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度45%時之平衡含水率以下。光學積層體的含水率更佳為於溫度20℃、相對濕度30%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度40%時之平衡含水率以下。
光學積層體係滿足下述要件(i)及下述要件(ii)的至少一方。
(i)抗反射膜於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下。
(ii)於偏光元件與抗反射膜之間,具有於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下之保護膜。
滿足上述要件(ii)者,意指與滿足下述要件(iia)者相同。
(iia)具有:積層於偏光元件之抗反射膜側的表面,且於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下之第1保護膜。
本實施型態之光學積層體藉由使偏光元件的含水率位於上述範圍內,並且滿足上述要件(i)及上述要件(ii)的至少一方,於加熱耐久試驗
(於105℃進行500小時)後,於相位差膜未產生龜裂(破裂),且即使在溫度23℃、相對濕度55%的環境中保管約1個月,亦可抑制相位差膜產生龜裂之情況。詳細的機制雖仍不明瞭,惟可考量藉由將抗反射膜或第1保護膜的透濕度設成為預定的範圍,可抑制水分往偏光元件移動而抑制保管時的尺寸變化。因此可考量能夠抑制相位差膜產生龜裂之情況。
〈偏光元件〉
偏光元件可使用:使二色性色素吸附配向於含有聚乙烯醇(以下亦稱為「PVA(Polyvinyl Alcohol)」)系樹脂之層(於本說明書中亦稱為「PVA系樹脂層」)而成之偏光元件。此偏光元件可列舉:使用PVA系樹脂膜並以二色性色素將PVA系樹脂膜染色,然後進行單軸延伸而形成者;或是使用將含有PVA系樹脂之塗佈液塗佈於基材膜上所得到之積層膜,以二色性色素將屬於此積層膜的塗佈層之PVA系樹脂層染色,然後對積層膜進行單軸延伸而形成者。
偏光元件是由將聚乙酸乙烯酯系樹脂皂化所得到之PVA系樹脂而形成。聚乙酸乙烯酯系樹脂除了屬於乙酸乙烯酯的均聚物之聚乙酸乙烯酯之外,亦可列舉乙酸乙烯酯以及可與其共聚合之其它單體之共聚物。可共聚合之其它單體可列舉例如:不飽和羧酸類、乙烯等烯烴類、乙烯醚類、不飽和磺酸類等。
PVA系樹脂的皂化度較佳約為85莫耳%以上,更佳約為90莫耳%以上,又更佳約為99莫耳%至100莫耳%。PVA系樹脂的聚合度為1000至10000,較佳為1500至5000。此PVA系樹脂可經變性,例如可為經醛類變性之聚乙烯甲醛、聚乙烯縮醛、聚乙烯縮丁醛等。
本實施型態之偏光元件的厚度較佳為5至50μm,更佳為5至30μm,又更佳為8至25μm。藉由使偏光元件的厚度成為50μm以下,於高溫環境下可抑制PVA系樹脂的多烯化對光學特性的降低所帶來之影響,此外,藉由使偏光元件的厚度成為5μm以上,容易形成為達成期望的光學特性之構成。
偏光元件的發光因數校正單體透射率較佳為38.8%至44.8%,更佳為40.4%至43.2%,又更佳為40.7%至43.0%。於發光因數校正單體透射率超過44.8%時,於高溫環境下有時會使紅變等光學特性的劣化增大,於發光因數校正單體透射率未達38.8%時,於高溫環境下容易使多烯化進行,光學特性的劣化有時會增大。
發光因數校正單體透射率可藉由JIS Z8701-1982所規定之2度視野(C光源),測定經發光因數校正後之Y值而求得。發光因數校正單體透射率例如可藉由日本分光股份有限公司製的分光光度計(型號:V7100)等簡便地測定。
(特徵(a))
於具有特徵(a)之情形時,偏光元件的含水率為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下。較佳為於溫度20℃、相對濕度30%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度45%時之平衡含水率以下。更佳為於溫度20℃、相對濕度42%時之平衡含水率以下,又更佳為於溫度20℃、相對濕度40%時之平衡含水率以下,最佳為於溫度20℃、相對濕度38%時之平衡含水率以下。在低於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率時,偏光元件的處理
性降低而容易破裂。藉由成為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下,可提供濕熱耐久性及高溫耐久性優異之光學積層體。此可推測為在偏光元件的含水率高時,偏光元件所含有之PVA系樹脂的多烯化容易進行之故。偏光元件的上述含水率為光學積層體中之偏光元件的含水率。
確認偏光元件的含水率是否為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下之方法,可列舉:在調整為上述溫度與上述相對濕度的範圍之環境中保管偏光元件一定時間,並確認質量未產生變化者之方法;或是預先計算於調整為上述溫度與上述相對濕度的範圍之環境中之偏光元件的平衡含水率,並將偏光元件的含水率與預先計算後的平衡含水率進行比較之方法。於保管偏光元件一定時間且該質量未產生變化之情形時,可視為在保管環境中含水率已達平衡。
製造含水率為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下之偏光元件之方法並無特別限定,可列舉例如:在調整為上述溫度與上述相對濕度的範圍之環境中將偏光元件保管10分鐘以上3小時以下之方法,或是以30℃以上90℃以下進行加熱處理之方法。
製造具有上述含水率之偏光元件之其它較佳方法可列舉:在調整為上述溫度與上述相對濕度的範圍之環境中,將於偏光元件的至少單面上積層了保護膜之積層體,或是使用偏光元件所構成之積層體保管10分鐘以上120小時以下之方法,或是以30℃以上90℃以下進行加熱處理方法。亦可列舉:於圖像顯示裝置的製作時,在調整為上述溫度與上述相對
濕度的範圍之環境中,將於圖像顯示單元中積層了光學積層體之圖像顯示面板保管10分鐘以上3小時以下,或是以30℃以上90℃以下進行加熱處理之方法。
偏光元件的含水率較佳係在為單獨的偏光元件或偏光元件與保護膜之積層體且用以構成光學積層體所使用之材料階段中,以使含水率成為上述數值範圍之方式進行調整。於構成光學積層體後調整含水率之情形時,捲曲變得過大,往圖像顯示單元貼合時有時容易產生缺失。藉由使用於構成光學積層體前之材料階段中調整成為上述含水率之偏光元件來構成光學積層體,可容易地構成具備含水率滿足上述數值範圍之偏光元件之光學積層體。在將光學積層體貼合於圖像顯示單元之狀態下,亦可以光學積層體中之偏光元件的含水率成為上述數值範圍之方式來調整。在此情形時,由於光學積層體貼合於圖像顯示單元,所以不易產生捲曲。
(特徵(b))
於具有特徵(b)之情形時,光學積層體的含水率為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下。較佳為於溫度20℃、相對濕度30%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度45%時之平衡含水率以下。更佳為於溫度20℃、相對濕度42%時之平衡含水率以下,又更佳為於溫度20℃、相對濕度40%時之平衡含水率以下,最佳為於溫度20℃、相對濕度38%時之平衡含水率以下。在光學積層體的含水率低於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率時,光學積層體的處理性降低而容易破裂。於光學積層體的含水率高於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率時,偏光元件的透射率容易降
低。此可推測為在光學積層體的含水率高時,PVA系樹脂的多烯化容易進行之故。
確認光學積層體的含水率是否為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下的範圍內之方法,可列舉:在調整為上述溫度與上述相對濕度的範圍之環境中保管光學積層體一定時間,並確認質量未產生變化者之方法;或是預先計算於調整為上述溫度與上述相對濕度的範圍之環境中之光學積層體的平衡含水率,並將光學積層體的含水率與預先計算後的平衡含水率進行比較之方法。於保管光學積層體一定時間且該質量未產生變化之情形時,可視為在保管環境中含水率已達平衡。
製造出含水率為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下之光學積層體之方法並無特別限定,可列舉例如:在調整為上述溫度與上述相對濕度的範圍之環境中將光學積層體保管10分鐘以上3小時以下之方法,或是以30℃以上90℃以下進行加熱處理之方法。
亦可列舉:於圖像顯示裝置的製作時,在調整為上述溫度與上述相對濕度的範圍之環境中,將於圖像顯示單元中積層了光學積層體之圖像顯示面板保管10分鐘以上3小時以下,或是以30℃以上90℃以下進行加熱處理之方法。
(偏光元件的製造方法)
偏光元件的製造方法並無特別限定,典型而言有:將預先捲繞為輪狀之聚乙烯醇系樹脂膜捲出並進行延伸、染色、交聯等而製作之方法(以下設
成為「製造方法1」);或是包含有將含有聚乙烯醇系樹脂之塗佈液塗佈於基材膜上,形成屬於塗佈層的聚乙烯醇系樹脂層並對所得到之積層體進行延伸之步驟之方法(以下設成為「製造方法2」)。
製造方法1係可經由下述步驟而製造:將聚乙烯醇系樹脂膜進行單軸延伸之步驟;以碘等二色性色素將聚乙烯醇系樹脂膜染色以吸附該二色性色素之步驟;以硼酸水溶液來處理吸附有二色性色素之聚乙烯醇系樹脂膜之步驟,以及在藉由硼酸水溶液之處理後進行水洗之步驟。
膨潤步驟為將聚乙烯醇系樹脂膜浸漬在膨潤浴中之處理步驟,可去除聚乙烯醇系樹脂膜表面的髒污或抗結塊劑等,此外,可藉由使聚乙烯醇系樹脂膜膨潤而抑制染色不均。膨潤浴通常是使用水、蒸餾水、純水等以水為主成分之介質。膨潤浴可依循常用方法適當地添加界面活性劑、醇等。
膨潤浴的溫度較佳為10至60℃,更佳為15至45℃,又更佳為18至30℃。此外,在膨潤浴之浸漬時間由於聚乙烯醇系樹脂膜的膨潤程度受到膨潤浴之溫度的影響,因而無法一概地決定,惟較佳為5至300秒,更佳為10至200秒,又更佳為20至100秒。膨潤步驟可僅實施1次或是視需要實施複數次。
染色步驟為將聚乙烯醇系樹脂膜浸漬在染色浴(碘溶液)之處理步驟,可使碘或二色性染料等二色性物質吸附配向於聚乙烯醇系樹脂膜。碘溶液通常較佳為碘水溶液,且含有碘及作為溶解輔劑的碘化物。碘化物可列舉:碘化鉀、碘化鋰、碘化鈉、碘化鋅、碘化鋁、碘化鉛、碘化銅、碘
化鋇、碘化鈣、碘化錫、碘化鈦等。此等當中,從控制偏光元件中之鉀的含有率之觀點來看,較佳為碘化鉀。
染色浴中,碘的濃度較佳為0.01至1重量%,更佳為0.02至0.5重量%。染色浴中,碘化物的濃度較佳為0.01至10重量%,更佳為0.05至5重量%,又更佳為0.1至3重量%。
染色浴的溫度較佳為10至50℃,更佳為15至45℃,又更佳為18至30℃。此外,在染色浴之浸漬時間由於聚乙烯醇系樹脂膜的染色程度受到染色浴之溫度的影響,因而無法一概地決定,惟較佳為10至300秒,更佳為20至240秒。染色步驟可僅實施1次或是視需要實施複數次。
交聯步驟為將經過染色步驟所染色之聚乙烯醇系樹脂膜浸漬在含有硼化合物之處理浴(交聯浴)中之處理步驟,可藉由硼化合物使聚乙烯醇系樹脂膜交聯,而使碘分子或染料分子吸附於該交聯結構。硼化合物可列舉例如硼酸、硼酸鹽、硼砂等。交聯浴一般是水溶液,惟例如可為與水具有互溶性的有機溶劑以及水之混合溶液。此外,從控制偏光元件中之鉀的含有率之觀點來看,交聯浴較佳係含有碘化鉀。
交聯浴中,硼化合物的濃度較佳為1至15重量%,更佳為1.5至10重量%,又更佳為2至5重量%。此外,於交聯浴中使用碘化鉀之情形時,交聯浴中之碘化鉀的濃度較佳為1至15重量%,更佳為1.5至10重量%,又更佳為2至5重量%。
交聯浴的溫度較佳為20至70℃,更佳為30至60℃。此外,在交聯浴之浸漬時間由於聚乙烯醇系樹脂膜的交聯程度受到交聯浴之溫度
的影響,因而無法一概地決定,惟較佳為5至300秒,更佳為10至200秒。交聯步驟可僅實施1次或是視需要實施複數次。
延伸步驟為將聚乙烯醇系樹脂膜往至少一方向延伸既定倍率之處理步驟。一般而言,係將聚乙烯醇系樹脂膜往運送方向(長邊方向)進行單軸延伸。延伸的方法並無特別限制,濕潤延伸法與乾式延伸法皆可採用。延伸步驟可僅實施1次或視需要實施複數次。延伸步驟於偏光元件的製造中可在任一階段中進行。
濕潤延伸法中之處理浴(延伸浴)通常可使用水,或是與水具有互溶性的有機溶劑及水之混合溶液等溶劑。從控制偏光元件中之鉀的含有率之觀點來看,延伸浴較佳係含有碘化鉀。於延伸浴中使用碘化鉀之情形時,該延伸浴中之碘化鉀的濃度較佳為1至15重量%,更佳為2至10重量%,更佳為3至6重量%。此外,從抑制延伸中的膜斷裂之觀點來看,於處理浴(延伸浴)中可含有硼化合物,在此情形時,該延伸浴中之硼化合物的濃度較佳為1至15重量%,更佳為1.5至10重量%,又更佳為2至5重量%。
延伸浴的溫度較佳為25至80℃,更佳為40至75℃,又更佳為50至70℃。此外,在延伸浴之浸漬時間由於聚乙烯醇系樹脂膜的延伸程度受到延伸浴之溫度的影響,因而無法一概地決定,惟較佳為10至800秒,更佳為30至500秒。濕潤延伸法中的延伸處理可連同膨潤步驟、染色步驟、交聯步驟及洗淨步驟中之任1個以上的處理步驟來實施。
乾式延伸法可列舉例如:輥間延伸方法、加熱輥延伸方法、壓縮延伸方法等。乾式延伸法可連同乾燥步驟來實施。
在聚乙烯醇系樹脂膜所施行之總延伸倍率(累積的延伸倍率)可因應目的來適當地設定,較佳為2至7倍,更佳為3至6.8倍,又更佳為3.5至6.5倍。
洗淨步驟為將聚乙烯醇系樹脂膜浸漬在洗淨浴中之處理步驟,可去除殘存於聚乙烯醇系樹脂膜的表面等之雜質。洗淨浴通常是使用水、蒸餾水、純水等以水為主成分之介質。此外,從控制偏光元件中之鉀的含有率之觀點來看,較佳係於洗淨浴中使用碘化鉀,在此情形時,洗淨浴中之碘化鉀的濃度較佳為1至10重量%,更佳為1.5至4重量%,又更佳為1.8至3.8重量%。
洗淨浴的溫度較佳為5至50℃,更佳為10至40℃,又更佳為15至30℃。此外,在洗淨浴之浸漬時間由於聚乙烯醇系樹脂膜的洗淨程度受到洗淨浴之溫度的影響,因而無法一概地決定,惟較佳為1至100秒,更佳為2至50秒,又更佳為3至20秒。洗淨步驟可僅實施1次或視需要實施複數次。
乾燥步驟係將經洗淨步驟中洗淨之聚乙烯醇系樹脂膜乾燥而得到偏光元件之步驟。乾燥可藉由任意的適當方法來進行,可列舉例如:自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥。
製造方法2係可經由下述步驟而製造:將含有上述聚乙烯醇系樹脂之塗佈液塗佈於基材膜上之步驟;對所得到之積層膜進行單軸延伸之步驟;以二色性色素將經單軸延伸之積層膜的聚乙烯醇系樹脂層染色,藉此使吸附該二色性色素而形成為偏光元件之步驟;以硼酸水溶液來處理吸附有二色性色素之膜之步驟,以及在藉由硼酸水溶液之處理後進行水洗
之步驟。用以形成偏光元件所使用之基材膜亦可使用作為偏光元件的保護層。亦可視需要將基材膜從偏光元件中剝離去除。
(相位差膜)
相位差膜係使用:於溫度23℃時之張力模數為3000MPa以下者。根據本發明,即使光學積層體具備具有此張力模數之相位差膜,亦可防止龜裂。於23℃時之張力模數的下限值並無特別限定,可為例如1000MPa以上。此相位差膜的材料可使用例如由烯烴系樹脂所構成者。所謂烯烴系樹脂,意指由從乙烯及丙烯等鏈狀脂肪族烯烴、或是降莰烯(Norbornene)或其取代物(以下亦將此等總稱為降莰烯系單體)等脂環式烯烴所衍生之構成單元所成之樹脂。烯烴系樹脂可為使用2種以上的單體之共聚物。
當中,烯烴系樹脂係適合使用:屬於主要含有從脂環式烯烴所衍生之構成單元之樹脂的環狀烯烴系樹脂。構成環狀烯烴系樹脂之脂環式烯烴的典型例可列舉降莰烯系單體等。所謂降莰烯,為降莰烷(Norbornane)的1個碳-碳鍵成為雙鍵之化合物,根據IUPAC命名法,係被命名為雙環[2,2,1]庚-2-烯者。降莰烯之取代物的例子在以降莰烯的雙鍵位置為1,2-位時,可列舉3-取代物、4-取代物及4,5-二取代物等,且更可列舉二環戊二烯或二甲橋八氫萘等。
環狀烯烴系樹脂可於該構成單元中具有或不具有降莰烷環。形成於構成單元中不具有降莰烷環之環狀烯烴系樹脂之降莰烯系單體,例如為藉由開環而成為5員環者,具代表性者可列舉降莰烯、二環戊二烯、1-或4-甲基降莰烯以及4-苯基降莰烯等。於環狀烯烴系樹脂為共聚物之情
形時,該分子的排列配置狀態並無特別限定,可為無規共聚物、嵌段共聚物或是接枝共聚物。
環狀烯烴系樹脂之更具體的例子可列舉例如:降莰烯系單體的開環聚合物、降莰烯系單體與其它單體之開環共聚物、對彼等進行順丁烯二酸加成或環戊二烯加成等之聚合物變性物、以及此等經氫化之聚合物或共聚物;降莰烯系單體的加成聚合物、以及降莰烯系單體與其它單體之加成共聚物等。於形成為共聚物之情形時的其它單體可列舉α-烯烴類、環烯類及非共軛二烯類等。此外,環狀烯烴系樹脂可為使用了降莰烯系單體及其它脂環式烯烴的1種或2種以上之共聚物。
上述具體例中,環狀烯烴系樹脂係適合使用:對使用了降莰烯系單體之開環聚合物或是開環共聚物進行氫化後之樹脂。此環狀烯烴系樹脂係藉由構成為預先施以延伸處理之膜狀物,並將具有預定收縮率之收縮性膜貼合於此並進行加熱收縮,可賦予均一性高且具有較大的相位差值之相位差膜。
使用了此降莰烯系單體之環狀烯烴系樹脂的市售品,皆以商品名稱表示時係有:由Zeon Japan股份有限公司所販售之「Zeonex」、「Zeonor」;由JSR股份有限公司所販售之「Arton」等。此等環狀烯烴系樹脂的膜或其延伸膜亦可取得市售品,例如皆以商品名稱表示時係有:Optes股份有限公司的「Zeonor Film」、JSR股份有限公司的「Arton Film」、以及積水化學工業股份有限公司的「Esushina」等。
此外,本發明中所使用之相位差膜亦可使用:由含有2種以上的烯烴系樹脂之混合樹脂所構成之膜、以及由烯烴系樹脂與其它熱塑性
樹脂之混合樹脂所構成之膜。例如,含有2種以上的烯烴系樹脂之混合樹脂可列舉上述環狀烯烴系樹脂與鏈狀脂肪族烯烴系樹脂之混合物。於使用烯烴系樹脂與其它熱塑性樹脂之混合樹脂之情形時,其它熱塑性樹脂可因應目的來適當地選擇合適者。具體例可列舉:聚氯乙烯系樹脂、纖維素系樹脂、聚苯乙烯系樹脂、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚合樹脂、丙烯腈/苯乙烯共聚合樹脂、(甲基)丙烯酸系樹脂、聚乙酸乙烯酯系樹脂、聚二氯亞乙烯系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚縮醛系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、變性聚苯醚系樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂、聚苯硫醚系樹脂、聚碸系樹脂、聚醚碸系樹脂、聚醚醚酮系樹脂、聚芳酯系樹脂、液晶性樹脂、聚醯胺醯亞胺系樹脂、聚醯亞胺系樹脂以及聚四氟乙烯系樹脂等。此等熱塑性樹脂可分別單獨使用或組合2種以上而使用。此外,上述熱塑性樹脂可在進行任意適當的聚合物變性後使用。聚合物變性的例子可列舉例如共聚合、交聯、分子末端變性及立體規則性賦予等。
於使用烯烴系樹脂與其它熱塑性樹脂之混合樹脂之情形時,其它熱塑性樹脂的含量相對於樹脂整體通常為50重量%以下,較佳為40重量%以下。藉由將其它熱塑性樹脂的含量設成為此範圍內,光彈性係數的絕對值較小,可得到顯現良好的波長分散特性且耐久性或機械強度、透明性優異之相位差膜。
此烯烴系樹脂可藉由溶液澆鑄法或熔融擠壓法等而製成膜。於製作膜由2種以上的混合樹脂所構成之膜之情形時,該製膜方法並無特別限定,例如可採用:以預定的比率將樹脂成分連同溶劑進行攪拌混合,
然後使用所得到之均一溶液並藉由澆鑄法來製作膜之方法;以及以預定的比率將樹脂成分進行熔融混合,並藉由熔融擠壓法來製作膜之方法等。
上述相位差膜在不損及本發明的目的之範圍內,可視需要含有殘存溶劑、穩定劑、塑化劑、抗老化劑、抗靜電劑及紫外線吸收劑等其它成分。亦可視需要含有其它成分。此外,為了降低表面粗糙度,亦可含有平整劑。
本發明所使用之相位差膜於波長550nm時之面內相位差值較佳為80nm以上。於波長550nm時之面內相位差值可為例如300nm以下或是200nm以下。在具有如此高相位差值時,於加熱耐久性試驗後,即使於溫度23℃、相對濕度55%的環境中保管1個月,相位差膜亦不會產生龜裂。一般而言,相位差值愈高,相位差膜的分子配向愈一致,在外力作用下愈容易產生龜裂。
上述相位差膜可藉由進行一般所知的縱向單軸延伸或拉幅橫向單軸延伸、同步雙軸延伸、逐次雙軸延伸等而得到,除了以得到期望的延遲值之方式來適當地調整延伸倍率與延伸速度之外,亦可適當地選擇延伸時的預熱溫度、延伸溫度、熱定型溫度、冷卻溫度等各種溫度及其模式。
相位差膜的厚度並無特別限制,較佳為15至80μm的範圍內,更佳為18至45μm的範圍內,最佳為20至30μm的範圍內。於降莰烯系樹脂膜的厚度未達15μm時,難以進行膜的處理,並且會有難以顯現預定的相位差值之傾向,另一方面,於降莰烯系樹脂膜的厚度超過80μm時,加工性變差,此外,會有透明性降低或所得到之偏光板的重量增大等之情形。
(其它功能層)
於本發明之偏光板中,亦可具有抗靜電層或第2相位差層等其它功能性層。例如於使用在IPS模式的液晶顯示裝置之情形時,有時會使用正C板作為第2相位差層。正C板可積層於偏光元件與相位差膜之間,或是積層於相位差膜之與偏光元件側為相反側的面。
〈抗反射膜〉
抗反射膜係具有降低從光學積層體的觀看側表面所入射之光的反射率的抗反射功能。為了防止因外部光的映射所造成之對比降低,光學積層體係具有抗反射膜。為了滿足上述要件(i),抗反射膜可使用:於溫度40%、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下,較佳為100g/m2.day以下之抗反射膜。抗反射膜的透濕度係設定為依循後述實施例所記載之方法而測定之值。藉由使用此透濕度低之抗反射膜,可提升濕熱耐久性及高溫耐久性。抗反射膜的透濕度可藉由抗反射層的材料、厚度、基材膜的材料、厚度等來調整。抗反射膜於溫度40%、相對濕度90%時之透濕度通常為1g/m2.day以上。
抗反射膜可使用例如在基材膜的單側具有抗反射層之構成者。基材膜並無特別限制,可使用與後述保護膜所使用之材料為同等者。
抗反射膜可使用一般所知的抗反射膜或市售的抗反射膜,可例示例如下列者。
(a)使用由凹凸的周期控制在可見光波長以下之凹凸圖案所構成之所謂蛾眼構造的原理之抗反射膜(日本特開2010-122599號公報、日本特表2001-517319號公報、日本特開2004-205990號公報、日本特開
2004-287238號公報、日本特開2001-27505號公報、日本特開2002-286906號公報、日本國際公開第2006/059686號等所記載之抗反射膜)。市售品可使用例如Mosmite(註冊商標、三菱化學股份有限公司製)。
(b)由發揮光學功能之微細凹凸圖案所構成之抗反射膜(日本特開2004-59822號公報、日本特公平5-46064號公報、日本特公平6-85103號公報等所記載之抗反射膜)。
(c)由以光之波長以下的間距的無數個微細凹凸所構成之凹凸圖案所形成之抗反射膜(日本特開2001-264520號公報、日本特開平9-80205號公報等所記載之抗反射膜)。
(d)具有折射率經調整的單層或多層之抗反射膜(日本特開2000-187102號公報、日本特開平6-186401號公報、日本特開2004-345333號公報等所記載之抗反射膜)。市售品可使用例如MTAR、MTAGAR(美舘公司製)。
抗反射膜的厚度例如為10μm以上100μm以下。
抗反射膜較適合為具有嚴格地控制厚度及折射率後之薄膜或是積層2層以上的薄膜之抗反射層。於本說明書中,所謂薄膜,意指厚度為1μm以下之膜。抗反射層可構成為應用光的干渉效果使入射光與反射光經反轉後的相位相互抵消而顯現抗反射功能。顯現抗反射功能之可見光線的波長區域例如為380至780nm,尤其是發光因數高的波長區域在450至650nm的範圍,較佳係以使其中心波長之550nm的反射率成為最小之方式來設計抗反射層。抗反射層的厚度較佳為100nm至350nm,更佳為150nm至300nm。
於根據光的干渉效果之抗反射層的設計中,提升其干渉效果之手段例如有增大抗反射層與後述防眩性硬塗層之折射率差的方法。一般而言,於積層2至15層薄膜(嚴格地控制厚度及折射率後之薄膜)之構造的多層抗反射層中,僅以預定的厚度來形成複數層折射率不同的成分者,可提升抗反射層之光學設計的自由度且進一步提升抗反射效果,分光反射特性在可見光區域中亦可達到均一(平坦)。由於薄膜要求高的厚度精度,所以各層的形成一般而言是藉由屬於乾式方式之真空蒸鍍、濺鍍、CVD等來實施。由於是將透濕度構成為預定的範圍,故較佳係使用濺鍍。此外,藉由使用以濺鍍形成有各層之抗反射膜,可構成耐擦傷性高之光學積層體。
抗反射層係適合使用低折射率層與高折射率層交替地積層而成者。高折射率層彼此或低折射率層彼此可不為相同一折射率,但若以相同材料來形成為相同折射率,則從抑制材料成本及成膜成本等之觀點來看為佳。
構成低折射率層之材料(或成為低折射率層的主成分之材料)可列舉:二氧化矽(SiO2)、氧氮化矽(SiON)、氧化鎵(Ga2O3)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鑭(La2O3)、氟化鑭(LaF3)、氟化鎂(MgF2)、氟化鈉鋁(Na3AlF6)等。當中從低折射率、在可見光區域中不被吸收者、高的膜強度等來看,最佳為二氧化矽(SiO2)。
構成高折射率層之材料(或成為高折射率層的主成分之材料)可列舉:五氧化二鈮(Nb2O5)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化鋯(ZrO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)、氧氮化矽(SiON)、氮化矽(Si3N4)及氧化矽鈮(SiNbO)等。當中從高折射率、高的膜強度等來看,更佳為五氧化二鈮(Nb2O5)或二氧化鈦
(TiO2),再者,從在可見光區域中不被吸收者來看,最佳為五氧化二鈮(Nb2O5)。
不論是何種化合物,藉由以成為從計量化學比的組成比產生偏移之構成元素比之方式進行控制,或是控制成膜密度來進行成膜,可將折射率改變某種程度。構成低反射率層及高反射率層之材料只要滿足上述折射率的條件,就不限定於上述化合物。此外,亦可含有不可避免的雜質。
抗反射膜可於基材膜與抗反射層之間具備硬塗層。藉由設置硬塗層,可提升抗反射層的硬度或彈性模數等機械特性。硬塗層較佳為表面硬度高且耐擦傷性優異者。硬塗層例如可在基材膜上塗佈含有硬化性樹脂之溶液而形成。
硬化性樹脂可列舉:熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、電子束硬化型樹脂等。硬化性樹脂的種類可列舉:聚酯系樹脂、丙烯酸系樹脂、胺基甲酸乙酯系樹脂、丙烯酸胺基甲酸乙酯系樹脂、醯胺系樹脂、聚矽氧系樹脂、矽酸酯系樹脂、環氧系樹脂、三聚氰胺系樹脂、氧呾系樹脂、丙烯酸胺基甲酸乙酯系樹脂等各種樹脂。此等硬化性樹脂可適當地選擇一種或兩種以上而使用。
此等當中,由於硬度高、可進行紫外線硬化且生產性優異,故較佳為丙烯酸系樹脂、丙烯酸胺基甲酸乙酯系樹脂以及環氧系樹脂,當中較佳為丙烯酸胺基甲酸乙酯系樹脂。於紫外線硬化型樹脂中,含有紫外線硬化型的單體、低聚物、聚合物等。適合使用之紫外線硬化型樹脂例如為具有紫外線聚合性的官能基者,當中可列舉含有2個以上的該官能基,尤其是具有3至6個該官能基之丙烯酸系單體或低聚物作為成分者。
為了使抗反射膜具有防眩性及防閃斑性,設置在基材膜的表面之硬塗層較佳係具有防眩性。防眩性硬塗層可列舉例如在上述硬化性樹脂基質中使微粒子分散者。分散於樹脂基質中之微粒子,只要是二氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈣、氧化錫、氧化銦、氧化鎘、氧化銻等各種金屬氧化物微粒子;玻璃微粒子;由聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚胺基甲酸乙酯、丙烯酸-苯乙烯共聚物、苯并胍胺(Benzoguanamine)、三聚氰胺、聚碳酸酯等各種透明聚合物所構成之交聯或未交聯的有機系微粒子;聚矽氧系微粒子等具有透明性者,就無特別限制而能夠使用。此等微粒子可適當地選擇1種或2種以上而使用。當中較佳為折射率高於基質樹脂之微粒子,例如苯乙烯珠粒(折射率1.59)等折射率1.5以上的有機系微粒子。微粒子的平均粒徑較佳為1至10μm,更佳為2至5μm。微粒子的比率並無特別限制,相對於基質樹脂100重量份較佳為6至20重量份。
硬塗層例如可藉由在基材膜上塗佈含有硬化性樹脂之溶液而形成。於用以形成硬塗層之溶液中,較佳係調配有紫外線聚合起始劑者。為了形成含有微粒子之防眩性硬塗層,較佳係將除了硬化性樹脂之外更含有上述微粒子之溶液塗佈於透明膜上。於溶液中可含有平整劑、觸變減黏劑、抗靜電劑等添加劑。於防眩性硬塗層的形成中,藉由在溶液中含有觸變減黏劑(粒徑0.1μm以下的二氧化矽、雲母等),於硬塗層的表面可容易形成由突出粒子所形成之微細凹凸構造。
硬塗層的厚度並無特別限定,惟為了實現高硬度,較佳為0.5μm以上,更佳為1μm以上。考量到藉由塗佈之形成容易性,硬塗層的厚度較佳為15μm以下,更佳為12μm以下,又更佳為10μm以下。此外,
為了以不妨礙來自偏光元件的水分往外部之釋出之方式來維持較高之膜基材的透濕度,硬塗層的厚度較佳亦位於上述範圍。
基材膜之抗反射層的形成面側的表面之算術平均粗糙度Ra較佳為1.5nm以下,更佳為1.0nm以下。算術平均粗糙度Ra可為0.00nm以上,亦可為0.05nm以上。於基材膜上形成有硬塗層之情形時,硬塗層的算術平均粗糙度係成為基材膜之抗反射層的形成面側的表面之算術平均粗糙度。算術平均粗糙度Ra係採用原子力顯微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)並從1μm見方的觀察圖像中求得。
如上所述,若藉由塗佈來形成硬塗層,則可降低基材膜表面的算術平均粗糙度。若基材膜的表面呈平滑,則形成於其上方之抗反射層表面的算術平均粗糙度亦變小,而有提升抗反射膜的耐擦傷性之傾向。
〈保護膜〉
保護膜並無特別限制,較佳是由透明性、機械強度、熱穩定性、水分遮蔽性以及相位差值的穩定性等為優異之材料所構成。保護膜的材料並無特別限定,可列舉例如:由甲基丙烯酸甲酯系樹脂、聚烯烴系樹脂、環狀烯烴系樹脂、聚氯乙烯系樹脂、纖維素系樹脂、苯乙烯系樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯系樹脂、丙烯腈-苯乙烯系樹脂、聚乙酸乙烯酯系樹脂、聚二氯亞乙烯系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚縮醛系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、變性聚苯醚系樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂、聚碸系樹脂、聚醚碸系樹脂、聚芳酯系樹脂、聚醯胺醯亞胺系樹脂、及聚醯亞胺系樹脂等所構成之膜。
此等樹脂可單獨使用或組合2種以上而使用。此外,此等樹脂亦可經任意適當的聚合物變性後使用,此聚合物變性可列舉例如:共聚合、交聯、分子末端變性、立體規則性控制、以及在包含伴隨著不同種類聚合物彼此的反應之情形時之混合等變性。
纖維素系樹脂可為纖維素的羥基中之氫原子的一部分或全部經乙醯基、丙醯基及/或丁醯基所取代之纖維素的有機酸酯或混合有機酸酯。可列舉例如:由纖維素的乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯、彼等的混合酯等所構成者。當中較佳為三乙酸纖維素、二乙酸纖維素、纖維素乙酸丙酸酯、纖維素乙酸丁酸酯等。
在不損及透明性之範圍內,此等樹脂可調配有適當的添加物。添加物可列舉例如:抗氧化劑、紫外線吸收劑、抗靜電劑、潤滑劑、成核劑、防霧劑、抗結塊劑、相位差降低劑、穩定劑、加工輔劑、塑化劑、耐衝擊輔劑、消光劑、抗菌劑、防霉劑等。此等添加物亦可併用複數種。
保護膜的厚度通常為1至100μm,從強度或處理性等觀點來看,較佳為5至60μm,更佳為10至55μm,又更佳為15至50μm。
保護膜可同時具有其它光學功能,亦可形成於積層有複數層之積層構造上。從光學特性之觀點來看,保護膜的膜厚較佳係較薄,但過薄時強度會降低,使加工性變差。適當的膜厚為5至100μm,較佳為10至80μm,更佳為15至70μm。
於偏光元件的雙面具有保護膜之構成的情形時,在使用PVA接著劑等水系接著劑來貼合時,就透濕度之點而言,至少單側的保護膜較
佳為醯化纖維素系膜或(甲基)丙烯酸系聚合物膜中任一種,當中較佳為醯化纖維素膜。
第1保護膜與第2保護膜可為相同或不同。第1保護膜及第2保護膜可於其外表面(與偏光元件為相反側之面)具備如抗靜電層之表面處理層(塗覆層)。第1保護膜及第2保護膜的厚度為包含表面處理層的厚度者。
為了滿足上述要件(ii),第1保護膜可使用:於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下之保護膜。保護膜的透濕度可藉由材料、厚度等來調整。於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下之保護膜,係適合使用環狀烯烴系樹脂膜、以乾式方式積層水蒸氣阻隔層之膜等。
另一方面,於抗反射膜滿足上述要件(i)且於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為100g/m2.day以下之情形時,第2保護膜於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度較佳為200g/m2.day以上。
於製造光學積層體之情形時,如後述般在使用水系接著劑等貼合劑(接著劑或黏著劑)將第2保護膜貼合於偏光元件10後,有時會藉由乾燥處理來形成貼合層,接著貼合第1保護膜。在此情形時,藉由將積層於偏光元件的相位差膜側之保護膜的透濕度設成為上述範圍,容易藉由乾燥處理來去除貼合劑所含有之水分。
以視角補償等為目的,至少一方的保護膜可具備相位差功能,在此情形時,膜本身可具有相位差功能,可另外具有相位差層,還可為兩者之組合。
具備相位差功能之膜亦可為隔著貼合於偏光元件之其它保護膜,隔著黏著劑層或接著劑層而貼合之構成。
〈貼合層〉
於光學積層體中,係使用用以貼合各層之貼合層。貼合層可列舉接著劑層或黏著劑層。
(接著劑層)
接著劑層例如可使用在保護膜往偏光元件之貼合。構成接著劑層之接著劑可使用任意適當的接著劑。接著劑可使用水系接著劑、溶劑系接著劑、活性能量線硬化型接著劑等,較佳為水系接著劑。
接著劑之塗佈時的厚度可設定在任意適當之值。例如以於硬化後或加熱(乾燥)後得到具有期望的厚度之接著劑層之方式來設定。接著劑層的厚度較佳為0.01μm以上7μm以下,更佳為0.01μm以上5μm以下,又更佳為0.01μm以上2μm以下,最佳為0.01μm以上1μm以下。
(水系接著劑)
水系接著劑可採用任意適當的水系接著劑。當中較佳係使用含有PVA系樹脂之水系接著劑(PVA系接著劑)。從接著性之點來看,水系接著劑所含有之PVA系樹脂的平均聚合度較佳為100至5500,更佳為1000至4500。從接著性之點來看,平均皂化度較佳為85莫耳%至100莫耳%左右,更佳為90莫耳%至100莫耳%。
上述水系接著劑所含有之PVA系樹脂較佳為含有乙醯乙醯基者,該理由在於PVA系樹脂層與保護膜之密著性優異且耐久性優異之故。含有乙醯乙醯基之PVA系樹脂例如可藉由以任意方法使PVA系樹脂
與雙乙酮烯(Diketene)反應而得到。含有乙醯乙醯基之PVA系樹脂的乙醯乙醯基變性度,具代表性者為0.1莫耳%以上,較佳為0.1莫耳%至20莫耳%。
上述水系接著劑的樹脂濃度較佳為0.1質量%至15質量%,更佳為0.5質量%至10質量%。
於水系接著劑中亦可含有交聯劑。交聯劑可使用一般所知的交聯劑。可列舉例如水溶性環氧化合物、二醛、異氰酸酯等。
於PVA系樹脂為含有乙醯乙醯基之PVA系樹脂之情形時,交聯劑較佳為乙二醛(Glyoxal)、乙醛酸鹽、羥甲基三聚氰胺中任一種,較佳為乙二醛、乙醛酸鹽中任一種,特佳為乙二醛。
水系接著劑亦可含有有機溶劑。就與水具有互溶性之點而言,有機溶劑較佳為醇類,於醇類中更佳為甲醇或乙醇。脲系化合物的一部分在水中之溶解度低,另一方面,在醇中之溶解度充足。在此情形時,將脲系化合物溶解於醇以調製脲系化合物的醇溶液後,將脲系化合物的醇溶液添加於PVA水溶液來調製接著劑者,亦為較佳樣態之一。
水系接著劑之甲醇的濃度較佳為10質量%以上70質量%以下,更佳為15質量%以上60質量%以下,又更佳為20質量%以上60質量%以下。藉由使甲醇的濃度成為10質量%以上,更容易抑制於高溫環境下的多烯化。此外,藉由使甲醇的含有率成為70質量%以下,可抑制色相的惡化。
(活性能量線硬化型接著劑)
活性能量線硬化型接著劑為藉由照射紫外線等活性能量線而硬化之接著劑,可列舉例如:含有聚合性化合物及光聚合性起始劑之接著劑、含有光反應性樹脂之接著劑、含有黏合劑樹脂及光反應性交聯劑之接著劑等。上述聚合性化合物可列舉:光硬化性環氧系單體、光硬化性丙烯酸系單體、光硬化性胺基甲酸乙酯系單體等光聚合性單體、以及來自此等單體之低聚物等。上述光聚合起始劑可列舉:含有照射紫外線等活性能量線以產生中性自由基、陰離子自由基、陽離子自由基的活性物種之物質的化合物。
(黏著劑層)
黏著劑層例如可使用在抗反射膜往第1保護膜之貼合。
黏著劑層可藉由以如(甲基)丙烯酸系樹脂、橡膠系樹脂、胺基甲酸乙酯系樹脂、酯系樹脂、聚矽氧系樹脂、聚乙烯醚系樹脂之樹脂為主成分之黏著劑組成物來構成。當中較佳是以透明性、耐候性、耐熱性等為優異之(甲基)丙烯酸系樹脂作為基礎聚合物之黏著劑組成物。黏著劑組成物可為活性能量線硬化型或熱硬化型。黏著劑層的厚度通常為3至30μm,較佳為3至25μm。
黏著劑組成物所使用之(甲基)丙烯酸系樹脂(基礎聚合物)係適合使用:以如(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等(甲基)丙烯酸酯的1種或2種以上為單體之聚合物或共聚物。於基礎聚合物中,較佳係使極性單體共聚合。極性單體可列舉例如:(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸羥基乙酯、(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸環氧丙酯等具有羧基、羥基、醯胺基、胺基、環氧基等之單體。
黏著劑組成物可為僅含有上述基礎聚合物者,惟通常更含有交聯劑。交聯劑可例示:2價以上的金屬離子且在與羧基之間形成羧酸金屬鹽者;多胺化合物且在與羧基之間形成醯胺鍵者;聚環氧化合物或多元醇且在與羧基之間形成酯鍵者;聚異氰酸酯化合物且係在與羧基之間形成醯胺鍵者。當中較佳為聚異氰酸酯化合物。
黏著劑層的儲存模數於頻率1Hz、溫度23℃時,較佳為0.001至0.350MPa,更佳為0.001至0.200MPa,又更佳為0.001至0.180MPa,特佳為0.010至0.170MPa。黏著劑層的儲存模數可依循後述實施例所記載之方法進行測定。
黏著劑層的厚度較佳為1至200μm,更佳為2至100μm,又更佳為2至80μm,特佳為3至50μm。
於本發明中,如前述般藉由使用以濺鍍來形成各層之抗反射膜,可構成耐擦傷性高之光學積層體。
在此情形時,藉由將使用在抗反射膜往第1保護膜之貼合之黏著劑層的儲存模數與黏著劑層的厚度控制在下列範圍,可形成以鉛筆硬度為代表之壓入硬度高且抗反射層不易破裂之光學積層體,故為特佳。
尤其,用以貼合第1保護膜與抗反射膜之黏著劑層的儲存模數較佳為0.050至0.170MPa,更佳為0.080至0.170MPa,又更佳為0.100至0.170MPa,特佳為0.120至0.160MPa。
黏著劑層的厚度較佳為3至30μm,更佳為3至20μm,又更佳為3至10μm,特佳為3至8μm。
[光學積層體的製造方法]
本實施型態之光學積層體的製造方法係具有含水率調整步驟。於含水率調整步驟中,於製造具有特徵(a)之光學積層體之情形時,係以使偏光元件的含水率成為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下之方式來調整偏光元件的含水率。偏光元件之含水率的調整方法如上所述。於含水率調整步驟中,於製造具有特徵(b)之光學積層體之情形時,係以使光學積層體的含水率成為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下之方式來調整光學積層體的含水率。光學積層體之含水率的調整方法如上所述。
作為含水率調整步驟以外的步驟,係可具有:積層偏光元件與保護膜而得到偏光板之步驟、積層偏光板與抗反射膜之步驟、積層偏光板與相位差膜之步驟等積層各層之積層步驟。含水率調整步驟及各積層步驟的順序並無限定,含水率調整步驟與積層步驟亦可同時進行。
[顯示裝置]
上述光學積層體係可使用在液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置等各種顯示裝置。使用本實施型態之光學積層體之顯示裝置,其濕熱耐久性及高溫耐久性變得優異。由於使用本實施型態之光學積層體之顯示裝置的濕熱耐久性及高溫耐久性優異,所以可適合使用作為車載用的顯示裝置。
顯示裝置係具有:顯示單元、以及積層於顯示單元的觀看側表面之光學積層體,光學積層體於顯示單元的觀看側表面,從顯示單元側以相位差膜、偏光元件、抗反射膜的順序所配置之朝向而積層。顯示單元與光學積層體之積層例如使用上述黏著劑層。
〈顯示單元〉
顯示單元可列舉液晶單元或有機EL單元。液晶單元可使用:應用外部光之反射型液晶單元、應用來自背光等光源的光之透射型液晶單元、應用來自外部的光與來自光源的光兩者之半透射半反射型液晶單元中任一種。於液晶單元應用來自光源的光之情形時,顯示裝置(液晶顯示裝置)在與顯示單元(液晶單元)的觀看側為相反側亦配置偏光板,且更配置有光源。光源側的偏光板與液晶單元較佳係隔著適當的黏著劑層來貼合。液晶單元的驅動方式例如可使用:VA模式、IPS模式、TN模式、STN模式或彎曲配向(π型)等任意型式者。
有機EL單元較佳係使用:於透明基板上依序積層透明電極與有機發光層與金屬電極而形成發光體(有機電致發光體)者。有機發光層為各種有機薄膜的積層體,可採用例如:由三苯胺衍生物等所構成之電洞注入層與由蒽(Anthracene)等螢光性有機固體所構成之發光層之積層體;或是此等發光層與由苝(Perylene)衍生物等所構成之電子注入層之積層體;或是電洞注入層、發光層及電子注入層之積層體等各種層構成。
[實施例]
以下係根據實施例來具體地說明本發明,惟本發明並不限定於此等例。例中表示含量或用量之份及%,在未特別言明時為質量基準。下列例子中之各物性的測定係藉由下列方法來進行。
[測定方法]
(1)膜厚度的測定方法:
使用Nikon股份有限公司製的數位式測微器MH-15M進行測定。
(2)抗反射膜的透濕度
依據JIS K7129:2008附錄B,於溫度40℃、相對濕度90%的環境中測定抗反射膜的透濕度。
(3)抗反射層之各層的厚度測定
使用大塚電子股份有限公司製的反射分光膜厚計FE3000進行測定。
(4)於23℃時之張力模數(依據JIS K 7161進行測定)
從膜中切取分別平行於慢軸及快軸之寬度15mm×長度150mm的試驗片。接著藉由張力試驗機[島津製作所股份有限公司製AUTOGRAPH(註冊商標)AG-1S試驗機]的上下夾具,以夾具的間隔成為100mm之方式來夾持上述試驗片的長邊方向兩端。於23℃的環境下以拉伸速度50mm/分鐘之條件來拉伸試驗片,並製作應力-應變曲線。根據應力-應變曲線,算出於23℃時在平行於慢軸及快軸之方向的張力模數。於如此地算出之平行於慢軸及快軸之方向的張力模數中,將數值較大者設成為本發明之於23℃時之張力模數之值。
(5)儲存模數
黏著劑層的儲存模數G'係依循下列(I)至(III)進行測定。
(I)從黏著劑層中各自取出2個25±1mg的試樣,並分別成形為大致呈球狀。
(II)將所得到之大致呈球狀的試樣貼附於I型治具的上下面,且上下面皆以L型治具夾入。測定試樣的構成係成為L型治具/黏著劑層/I型治具/黏著劑層/L型治具。
(III)使用IT測量控制股份有限公司製的動態黏彈性測定裝置「DVA-220」,於溫度23℃、頻率1Hz、初期應變1N的條件下測定如此製作之試樣的儲存模數G’。
(A)偏光元件的製作
係準備:由平均聚合度約2,400、皂化度99.9莫耳%以上的聚乙烯醇所構成之厚度75μm的聚乙烯醇膜。以乾式方式將此聚乙烯醇膜進行單軸延伸約5倍,然後在保持拉緊狀態下於60℃的純水中浸漬1分鐘。接著將聚乙烯醇膜浸漬在碘/碘化鉀/水的重量比為0.05/5/100之28℃的水溶液60秒。然後將聚乙烯醇膜浸漬在碘化鉀/硼酸/水的重量比為8.5/8.5/100之72℃的水溶液300秒。接著以26℃的純水將聚乙烯醇膜洗淨20秒後,以65℃進行乾燥。如此得到碘吸附配向於聚乙烯醇之厚度28μm的偏光元件。
(B)接著劑的調製
使含有乙醯乙醯基之變性PVA系樹脂(Mitsubishi Chemical股份有限公司製:Gohsenx Z-410)50g溶解於950g的純水,以90℃加熱2小時後冷卻至常溫,而得到PVA溶液A。
以使各化合物成為下述濃度之方式調配前述PVA溶液、順丁烯二酸、乙二醛、純水,而調製PVA系接著劑。
(C)醯化纖維素膜的皂化
係準備市售的醯化纖維素膜TD40(FUJIFILM股份有限公司製:膜厚40μm)。將此膜浸漬於保持在55℃之1.5mol/L的NaOH水溶液(皂化液)2分鐘後,將膜水洗。接著將膜浸漬在25℃之0.05mol/L的硫酸水溶液30秒後,更在流水下通過30秒以使膜成為中性的狀態。然後重複進行3次之藉由空氣刀之瀝水以將水排出後,於70℃的乾燥區滯留15秒以將膜進行乾燥,而製作經皂化處理之膜。
經皂化處理之膜於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為850g/m2.day。
(D)相位差膜與相位差層之積層體的製作
依循國際公開第2018/207798號的段落[0106]至[0109]來製作。對未延伸的環烯烴聚合物膜(JSR股份有限公司製、商品名稱Arton Film)進行單軸延伸而製作環烯烴聚合物膜(於23℃時之張力模數=2742MPa、於波長550nm時之面內相位差值Re=110nm、於波長550nm時之厚度方向的相位差值Rth=55nm、膜厚24μm)。將含有棒狀液晶性化合物之組成物塗佈於此環烯烴聚合物膜(相位差膜)上,而形成屬於正C層之相位差層(於波長550nm時之面內相位差值Re=0nm、於波長550nm時之厚度方向的相位差值Rth=-100nm)。
(E)光學積層體的製作
(偏光板1的製作)
以使偏光元件的吸收軸與相位差膜的慢軸成為平行的方向之方式,使用PVA系接著劑來貼合上述所製作之相位差膜與相位差層之積層體、偏光元件、以及經皂化處理之醯化纖維素膜(第1保護膜)。此時對於相位差膜
與相位差層(正C層)之積層體,係以相位差層(正C層)側成為偏光元件側之方式來貼合。相位差膜與偏光元件之接著性以及醯化纖維素膜與偏光元件之接著力,實用上為充足。
(平衡含水率的測定)
於溫度20℃、相對濕度30%、35%、40%、45%或50%的條件下,將上述所得到之偏光板1保管72小時,於保管66小時、69小時及72小時,使用卡爾-費雪(Karl Fischer)法,測定含水率。不論於任何濕度條件下,於保管66小時、69小時、72小時的含水率之值皆不變。因此,偏光板1的含水率可視為與保管環境的平衡含水率相同。偏光板的含水率在某保管溫度下達到平衡時,偏光板中之偏光元件的含水率亦相同,可視為在該保管溫度下達到平衡。此外,偏光板中之偏光元件的含水率在某保管環境下達到平衡時,偏光板的含水率亦相同,可視為在該保管環境下達到平衡。
藉由卡爾-費雪法來測定上述所得到之偏光板1於乾燥不久後的含水率,並與上述平衡含水率進行比較。偏光板1的含水率係與於溫度20℃、相對濕度40%時之含水率為同等。關於偏光板1,係進一步在溫度20℃、相對濕度40%的條件下保管72小時。
(F)抗反射膜的製作
(防眩性硬塗膜的製作)
將混合了紫外線硬化型的胺基甲酸乙酯丙烯酸酯系單體(折射率1.51)50重量份、紫外線硬化型的丙烯酸酯系單體(折射率1.51)50重量份、平均粒徑3.5μm的甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物珠粒(折射率1.55)14重量份、二苯基酮(Benzophenone)系光聚合起始劑5重量份、以及甲苯之固
形分濃度40重量%的溶液,塗佈於厚度40μm的三乙酸纖維素膜(折射率1.49)上,並於120℃乾燥5分鐘。然後藉由紫外線照射來進行硬化處理,形成表面具有凹凸構造之厚度約4μm的防眩性硬塗層,而製作防眩性硬塗膜。此防眩性硬塗層的算術平均粗糙度Ra為0.43nm。
(抗反射膜1的製作)
依據日本特開2019-035969號公報的實施例,將上述防眩性硬塗膜導入於輥對輥方式的濺鍍成膜裝置,一面使膜行進,一面於防眩性硬塗層形成面進行撞擊處理(藉由Ar氣體之電漿處理)。然後使作為密著性提升層之5nm的SiOx層(x<2)成膜,並於其上方依序使20nm的Nb2O5層、35nm的SiO2層、35nm的Nb2O5層及100nm的SiO2層成膜,而形成4層構成之厚度190nm的抗反射層。於抗反射層上,以成為厚度5nm之方式形成作為防污層的氟系樹脂,而製作抗反射膜1。抗反射膜1於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為5g/m2‧day。
(抗反射膜2與3的製作)
參考日本特開2017-227898號公報的實施例來變更製膜條件,而製作透濕度與抗反射膜1不同之抗反射膜2與3。抗反射膜2與3於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度分別為10g/m2‧day與60g/m2‧day。
(抗反射膜4的製作)
除了將抗反射層從濺鍍方式取代為塗佈方式者,以及將抗反射層的層構成設成為下列者之外,其它與抗反射膜1相同而製作抗反射膜4。抗反射膜4於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2‧day。
抗反射層係參考日本特開2004-126220號公報的段落[0105],形成為下列3層構成的抗反射層。
第1層中折射率層(折射率:1.63、膜厚:67nm)
第2層高折射率層(折射率:1.90、膜厚:107nm)
第3層低折射率層(折射率:1.43、膜厚:86nm)
(G)黏著劑層的準備
黏著劑層A:雙面附有附脫模劑的38μmPET之市售的片狀丙烯酸系黏著劑層。黏著劑層的厚度為5μm,儲存模數為0.14MPa。
黏著劑層B:雙面附有附脫模劑的38μmPET之市售的片狀丙烯酸系黏著劑層。黏著劑層的厚度為25μm,儲存模數為0.06MPa。
[實施例1]
於上述所製作之抗反射膜1的未積層抗反射層之面貼合黏著劑層A。於此等材料的貼合時,係對各材料的貼合面實施電暈處理。
於上述所製作之偏光板1的醯化纖維素膜(第1保護膜)之面隔著黏著劑層A積層抗反射膜1,並於相位差膜的面積層黏著劑層B,而製作實施例1的光學積層體。於此等材料的貼合時,係對各材料的貼合面實施電暈處理。所得到之光學積層體為「抗反射膜1/黏著劑層A/偏光板1/黏著劑層B/附脫模劑的PET」之層構成。
對於所得到之光學積層體,係以與用以構成其而使用之偏光板的含水率成為同等之方式,在與保管72小時之條件為相同的條件下將偏光板保管72小時,以調整光學積層體的含水率。對於光學積層體亦保管72小時,藉此可視為在該保管環境下達到平衡,光學積層體中之偏光板及偏
光元件的含水率亦相同,可視為在該保管環境下達到平衡。此外,光學積層體中之偏光板或偏光元件的含水率在某保管環境下達到平衡時,光學積層體的含水率亦相同,可視為在該保管環境下達到平衡。因此,光學積層體的含水率為於溫度20℃、相對濕度40%時之平衡含水率。
[實施例2至4]
於實施例1之光學積層體的製作中,除了將抗反射膜1變更為抗反射膜2至4之外,其它與實施例1相同而製作實施例2至4的光學積層體,然後以與所使用之偏光板的含水率成為同等之方式,在與保管72小時之條件為相同的條件下將偏光板進一步保管72小時,以調整光學積層體的含水率。
[比較例1]
將黏著劑層B貼合於偏光板1的相位差膜面,而製作比較例1的光學積層體。於此等材料的貼合時,係對各材料的貼合面實施電暈處理。
所得到之光學積層體為「偏光板1/黏著劑層B/附脫模劑PET」之層構成。
[評估]
(映射)
將所得到之光學積層體裁切為200mm×200mm的大小,並隔著黏著劑層B貼合於厚度0.7mm、300mm×300mm大小的無鹼玻璃。將黏著劑層B積層於偏光板1並裁切為200mm×200mm的大小,以使偏光板的吸收軸相互呈正交偏光之方式,隔著黏著劑層B將偏光板1貼合於上述無鹼玻璃之未貼合光學積層體之側,而製作評估用樣本。
以使抗反射膜成為觀看側之方式,將上述所製作之評估用樣本放置在觀察載台上,並斜向地照射桌上螢光燈,藉由下列基準來評估相對於照射方向成為鏡面方向上之映射。將評估結果呈示於表1。
A:完全未看到螢光燈的映射。
B:幾乎未看到螢光燈的映射。
C:稍微看到螢光燈的映射。
D:明顯看到螢光燈的映射。
(龜裂的評估)
將上述所製作之評估用樣本在溫度105℃的加熱環境下保管500小時後,冷卻至23℃(常溫)。然後於溫度23℃、相對濕度55%的環境下保存30日(1個月),以目視來觀察相位差膜並確認是否產生龜裂。進一步,每30日同樣地以目視來觀察相位差膜並確認是否產生龜裂。將結果呈示於表1。
10:偏光元件
11:第1保護膜
20:抗反射膜
30:相位差膜
100:光學積層體
Claims (13)
- 一種光學積層體,係依序具有相位差膜、偏光元件以及抗反射膜,前述相位差膜於23℃時之張力模數為3000MPa以下,前述偏光元件的含水率為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下;並且滿足下述要件(i)及下述要件(ii)的至少一方:(i)前述抗反射膜於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下,(ii)於前述偏光元件與前述抗反射膜之間,具有於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下之保護膜。
- 一種光學積層體,係依序具有相位差膜、偏光元件以及抗反射膜之光學積層體,前述相位差膜於23℃時之張力模數為3000MPa以下,前述光學積層體的含水率為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下;並且滿足下述要件(i)及下述要件(ii)的至少一方:(i)前述抗反射膜於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下,(ii)於前述偏光元件與前述抗反射膜之間,具有於溫度40℃、相對濕度90%時之透濕度為300g/m2.day以下之保護膜。
- 如請求項1或2所述之光學積層體,其中於前述偏光元件與前述抗反射膜之間具有保護膜。
- 如請求項1至3中任一項所述之光學積層體,其中前述相位差膜係由環狀烯烴系樹脂所構成。
- 如請求項1至4中任一項所述之光學積層體,其中前述相位差膜於波長550nm時之面內相位差值為80nm以上。
- 如請求項1至5中任一項所述之光學積層體,其中前述抗反射膜係包含基材膜以及設置在前述基材膜的表面之抗反射層,前述抗反射層是由折射率不同的複數層薄膜所構成。
- 如請求項6所述之光學積層體,其中前述抗反射層係包含以二氧化矽(SiO2)為主成分之薄膜。
- 如請求項6或7所述之光學積層體,其中前述抗反射層係包含以五氧化二鈮(Nb2O5)或二氧化鈦(TiO2)為主成分之薄膜。
- 如請求項6至8中任一項所述之光學積層體,其中前述抗反射層的厚度為100nm至350nm。
- 如請求項6至9中任一項所述之光學積層體,其中前述抗反射膜更具有設置在前述基材膜與前述抗反射層之間之硬塗層。
- 一種顯示裝置,係具有:顯示單元、以及如請求項1至10中任一項所述之光學積層體;前述光學積層體於前述顯示單元的觀看側表面上,係從前述顯示單元側以前述偏光元件、前述抗反射膜的順序所配置之朝向而積層。
- 一種如請求項1所述之光學積層體的製造方法,係具有:以使前述偏光元件的含水率成為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且成為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下之方式進行調整之含水率調整步驟。
- 一種如請求項2所述之光學積層體的製造方法,係具有:以使前述光學積層體的含水率成為於溫度20℃、相對濕度20%時之平衡含水率以上,且成為於溫度20℃、相對濕度48%時之平衡含水率以下之方式進行調整之含水率調整步驟。
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