JP2020091316A - 位相差層付偏光板およびそれを用いた画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1つの実施形態においては、上記偏光板は、上記偏光子と該偏光子の上記位相差層と反対側に配置された保護層とを含む。
別の実施形態においては、上記偏光板は、上記偏光子と該偏光子の両側に配置された保護層とを含む。この場合、上記偏光子の上記位相差層側に配置された保護層は、該第1の接着剤層との界面近傍に該第1の接着剤層の接着剤が浸透して形成された浸透層を含んでいてもよい。
1つの実施形態においては、上記位相差層は液晶化合物の配向固化層の単一層であり、該位相差層のRe(550)は100nm〜190nmであり、該位相差層の遅相軸と上記偏光子の吸収軸とのなす角度が40°〜50°である。
別の実施形態においては、上記位相差層は、第1の液晶化合物の配向固化層と、該第1の液晶化合物の配向固化層に第2の接着剤層を介して積層された第2の液晶化合物の配向固化層とを有し;該第1の液晶化合物の配向固化層および該第2の液晶化合物の配向固化層はそれぞれ、該第2の接着剤層との界面近傍に該第2の接着剤層の接着剤が浸透して形成された浸透層を含む。該第1の液晶化合物の配向固化層のRe(550)は200nm〜300nmであり、その遅相軸と前記偏光子の吸収軸とのなす角度は10°〜20°であり;該第2の液晶化合物の配向固化層のRe(550)は100nm〜190nmであり、その遅相軸と該偏光子の吸収軸とのなす角度は70°〜80°である。
1つの実施形態においては、上記第1および第2の接着剤層の接着剤はそれぞれ、アクリロイルモルホリンを含む。
1つの実施形態においては、上記位相差層付偏光板は、上記位相差層の外側に別の位相差層をさらに有し、該別の位相差層の屈折率特性はnz>nx=nyの関係を示す。
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、上記の位相差層付偏光板を備える。
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の光で測定した面内位相差である。例えば、「Re(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定した面内位相差である。Re(λ)は、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、式:Re(λ)=(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の光で測定した厚み方向の位相差である。例えば、「Rth(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定した厚み方向の位相差である。Rth(λ)は、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、式:Rth(λ)=(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、当該角度は基準方向に対して時計回りおよび反時計回りの両方を包含する。したがって、例えば「45°」は±45°を意味する。
(6)配向固化層
「配向固化層」とは、液晶化合物が層内で所定の方向に配向し、その配向状態が固定されている層をいう。「配向固化層」は、後述のように液晶モノマーを硬化させて得られる配向硬化層を包含する概念である。
(7)(メタ)アクリル
「(メタ)アクリル」とは、アクリルおよび/メタクリルをいう。
図1は、本発明の1つの実施形態による位相差層付偏光板の概略断面図である。図示例の位相差層付偏光板100は、偏光板10と、偏光板10に第1の接着剤層31を介して積層された位相差層20と、を有する。偏光板は、代表的には、偏光子と該偏光子の少なくとも一方の側に配置された保護層とを含む。図示例の偏光板10は、偏光子11と、偏光子11の一方の側(位相差層と反対側)に配置された第1の保護層12とを含む。本発明の実施形態においては、位相差層20は液晶化合物の配向固化層であり、第1の接着剤層31との界面近傍に第1の接着剤層31の接着剤が浸透して形成された浸透層20aを含む。このような浸透層を設けることにより、位相差層(液晶化合物の配向固化層)の剥離が顕著に抑制され得る。さらに、本実施形態のように偏光子11に第1の接着剤層31を直接設けることにより、位相差層(液晶化合物の配向固化層)の剥離が特に顕著に抑制され得る。本実施形態の構成によれば、例えば、第1の接着剤層と液晶化合物の配向固化層との剥離強度が非常に大きくなり、通常の剥離操作では第1の接着剤層と液晶化合物の配向固化層とは剥離せず、かつ、他の層間剥離(例えば、偏光子と第1の接着剤層との剥離)も防止することができる。
B−1.偏光子
偏光子11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。
第1の保護層12および第2の保護層13は、それぞれ、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。
位相差層20は、上記のとおり、液晶化合物の配向固化層である。液晶化合物を用いることにより、得られる位相差層のnxとnyとの差を非液晶材料に比べて格段に大きくすることができるので、所望の面内位相差を得るための位相差層の厚みを格段に小さくすることができる。その結果、位相差層付偏光板のさらなる薄型化を実現することができる。本実施形態においては、代表的には、棒状の液晶化合物が位相差層の遅相軸方向に並んだ状態で配向している(ホモジニアス配向)。
第1の接着剤層および第2の接着剤層をまとめて接着剤層として説明する。なお、第1の接着剤層および第2の接着剤層は、同一の構成を有していてもよく、互いに異なる構成を有していてもよい。接着剤層を構成する接着剤としては、液晶化合物の配向固化層に浸透して浸透層を形成し得る任意の適切な接着剤が採用され得る。接着剤としては、代表的には活性エネルギー線硬化型接着剤が挙げられる。活性エネルギー線硬化型接着剤としては、例えば、紫外線硬化型接着剤、電子線硬化型接着剤が挙げられる。また、硬化メカニズムの観点からは、活性エネルギー線硬化型接着剤としては、例えば、ラジカル硬化型、カチオン硬化型、アニオン硬化型、ラジカル硬化型とカチオン硬化型とのハイブリッドが挙げられる。代表的には、ラジカル硬化型の紫外線硬化型接着剤が用いられ得る。汎用性に優れ、および、特性(構成)の調整が容易だからである。
別の位相差層は、上記のとおり、屈折率特性がnz>nx=nyの関係を示す、いわゆるポジティブCプレートであり得る。別の位相差層としてポジティブCプレートを用いることにより、斜め方向の反射を良好に防止することができ、反射防止機能の広視野角化が可能となる。この場合、別の位相差層の厚み方向の位相差Rth(550)は、好ましくは−50nm〜−300nm、より好ましくは−70nm〜−250nm、さらに好ましくは−90nm〜−200nm、特に好ましくは−100nm〜−180nmである。ここで、「nx=ny」は、nxとnyが厳密に等しい場合のみならず、nxとnyが実質的に等しい場合も包含する。すなわち、別の位相差層の面内位相差Re(550)は10nm未満であり得る。
導電層は、任意の適切な成膜方法(例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法、スプレー法等)により、任意の適切な基材上に、金属酸化物膜を成膜して形成され得る。金属酸化物としては、例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、インジウム−スズ複合酸化物、スズ−アンチモン複合酸化物、亜鉛−アルミニウム複合酸化物、インジウム−亜鉛複合酸化物が挙げられる。なかでも好ましくは、インジウム−スズ複合酸化物(ITO)である。
上記A項からF項に記載の位相差層付偏光板は、画像表示装置に適用され得る。したがって、本発明は、そのような位相差層付偏光板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、エレクトロルミネセンス(EL)表示装置(例えば、有機EL表示装置、無機EL表示装置(例えば、量子ドット表示装置))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項に記載の位相差層付偏光板を備える。位相差層付偏光板は、位相差層が画像表示セル(例えば、液晶セル、有機ELセル、無機ELセル)側となるように(偏光子が視認側となるように)積層されている。1つの実施形態においては、画像表示装置は、湾曲した形状(実質的には、湾曲した表示画面)を有し、および/または、屈曲もしくは折り曲げ可能である。このような画像表示装置においては、本発明の位相差層付偏光板の効果が顕著となる。
不飽和脂肪酸ヒドロキシアルキルエステル修飾ε-カプロラクトン(ダイセル社製「プラクセルFA1DDM」)50部、アクリロイルモルホリン(興人社製「ACMO(登録商標)」)40部、アクリル系オリゴマー(東亞合成社製「ARFON UP−1190」)10部、ならびに、光重合開始剤として「KAYACURE DETX−S」(日本化薬社製)3部およびOMNIRAD907( IGM Resins Italia S.r.l. )3部を混合し、接着剤Aを調製した。
不飽和脂肪酸ヒドロキシアルキルエステル修飾ε-カプロラクトン(ダイセル社製「プラクセルFA1DDM」)50部、フェノキシジエチレングリコールアクリレート(共栄社化学製「ライトアクリレートP2H−A」)40部、アクリル系オリゴマー(東亞合成社製「ARFON UP−1190」)10部、ならびに、光重合開始剤として「KAYACURE DETX−S」(日本化薬社製)3部およびOMNIRAD907( IGM Resins Italia S.r.l. )3部を混合し、接着剤Bを調製した。
1.偏光板の作製
A−PET(アモルファス−ポリエチレンテレフタレート)フィルム(三菱樹脂(株)製 商品名:ノバクリアSH046、厚み200μm)を基材として用意し、表面にコロナ処理(58W/m2/min)を施した。一方、アセトアセチル変性PVA(日本合成化学工業(株)製、商品名:ゴーセファイマーZ200、重合度1200、ケン化度99.0%以上、アセトアセチル変性度4.6%)を1wt%添加したPVA(重合度4200、ケン化度99.2%)を用意して、乾燥後の膜厚が12μmになるように塗布し、60℃の雰囲気下において熱風乾燥により10分間乾燥して、基材上にPVA系樹脂層を設けた積層体を作製した。次いで、この積層体をまず空気中130℃で2.0倍に延伸して、延伸積層体を得た。次に、延伸積層体を液温30℃のホウ酸不溶化水溶液に30秒間浸漬することによって、延伸積層体に含まれるPVA分子が配向されたPVA系樹脂層を不溶化する工程を行った。本工程のホウ酸不溶化水溶液は、ホウ酸含有量を水100重量%に対して3重量%とした。この延伸積層体を染色することによって着色積層体を生成した。着色積層体は、延伸積層体を液温30℃のヨウ素およびヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することにより、延伸積層体に含まれるPVA系樹脂層にヨウ素を吸着させたものである。ヨウ素濃度および浸漬時間は、得られる偏光子の単体透過率が44.5%になるように調整した。具体的には、染色液は、水を溶媒として、ヨウ素濃度を0.08〜0.25重量%の範囲内とし、ヨウ化カリウム濃度を0.56〜1.75重量%の範囲内とした。ヨウ素とヨウ化カリウムの濃度の比は1対7であった。次に、着色積層体を30℃のホウ酸架橋水溶液に60秒間浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたPVA系樹脂層のPVA分子同士に架橋処理を施す工程を行った。本工程のホウ酸架橋水溶液は、ホウ酸含有量を水100重量%に対して3重量%とし、ヨウ化カリウム含有量を水100重量%に対して3重量%とした。さらに、得られた着色積層体をホウ酸水溶液中で延伸温度70℃として、上記の空気中での延伸と同様の方向に2.7倍に延伸して、最終的な延伸倍率を5.4倍として、基材/偏光子の積層体を得た。偏光子の厚みは5μmであった。本工程のホウ酸架橋水溶液は、ホウ酸含有量を水100重量%に対して6.5重量%とし、ヨウ化カリウム含有量を水100重量%に対して5重量%とした。得られた積層体をホウ酸水溶液から取り出し、偏光子の表面に付着したホウ酸を、ヨウ化カリウム含有量が水100重量%に対して2重量%とした水溶液で洗浄した。洗浄された積層体を60℃の温風で乾燥した。
上記で得られた基材/偏光子の積層体の偏光子表面に、PVA系接着剤を介して厚みが40μmのトリアセチルセルロース(TAC)フィルムを貼り合わせ、保護層(TACフィルム)/偏光子/樹脂基材の構成を有する積層体を得た。さらに、この積層体から樹脂基材を剥離し、当該剥離面に厚みが40μmのTACフィルムを貼り合わせ、保護層(TACフィルム)/偏光子/保護層(TACフィルム)の構成を有する積層体(偏光板)を得た。
ネマチック液晶相を示す重合性液晶(BASF社製:商品名「Paliocolor LC242」、下記式で表される)10gと、当該重合性液晶化合物に対する光重合開始剤(BASF社製:商品名「イルガキュア907」)3gとを、トルエン40gに溶解して、液晶組成物(塗工液)を調製した。
上記1.で得られた偏光板(実質的には、保護層としてのTACフィルム)表面に、上記2.で得られた液晶配向固化層Aを、製造例1で得られた接着剤A(硬化後の厚み1.0μm)を介して転写した。このようにして、保護層(TACフィルム)/偏光子/保護層(TACフィルム)/接着剤層(接着剤A)/位相差層(液晶配向固化層A、λ/4板、遅相軸45°方向)の構成を有する位相差層付偏光板を得た。得られた位相差層付偏光板の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、位相差層(液晶配向固化層A)および保護層(TACフィルム)の両方に接着剤Aが浸透して形成された浸透層が確認された。接着剤層と位相差層(液晶配向固化層A)との界面の状態を示すTEM画像を図4に示す。
得られた位相差層付偏光板について剥離性の評価を行った。具体的には以下のとおりである。得られた位相差層付偏光板を偏光子の吸収軸方向と平行に200mm、直交方向に15mmの大きさに切り出し、ガラス板に貼り合わせた。株式会社エー・アンド・デイ社製 テンシロン万能試験機RTCにより、90°方向に剥離速度300mm/minで剥離試験を行い、その際の剥離強度を測定した。剥離試験においては、TACフィルムと接着剤層との界面で剥離が起こり、その剥離強度は0.8N/15mmであった。
偏光板の製造において樹脂基材の剥離面にTACフィルムの代わりにシクロオレフィン系樹脂(COP)フィルムを貼り合わせたこと以外は実施例1と同様にして、保護層(TACフィルム)/偏光子/保護層(COPフィルム)/接着剤層(接着剤A)/位相差層(液晶配向固化層A、λ/4板、遅相軸45°方向)の構成を有する位相差層付偏光板を得た。得られた位相差層付偏光板の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、位相差層(液晶配向固化層A)に接着剤Aが浸透して形成された浸透層が確認された。さらに、得られた位相差層付偏光板について、実施例1と同様にして剥離性を評価した。剥離試験においては、位相差層(液晶配向固化層A)と接着剤層との界面で剥離が起こり、その剥離強度は0.7N/15mmであった。
偏光板の製造において樹脂基材の剥離面にTACフィルムの代わりにアクリル系樹脂フィルムを貼り合わせたこと以外は実施例1と同様にして、保護層(TACフィルム)/偏光子/保護層(アクリルフィルム)/接着剤層(接着剤A)/位相差層(液晶配向固化層A、λ/4板、遅相軸45°方向)の構成を有する位相差層付偏光板を得た。得られた位相差層付偏光板の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、位相差層(液晶配向固化層A)に接着剤Aが浸透して形成された浸透層が確認された。さらに、得られた位相差層付偏光板について、実施例1と同様にして剥離性を評価した。剥離試験においては、アクリルフィルムと接着剤層との界面で剥離が起こり、その剥離強度は0.3N/15mmであった。
偏光板の製造において樹脂基材の剥離面に保護層を設けなかったこと以外は実施例1と同様にして、保護層(TACフィルム)/偏光子/接着剤層(接着剤A)/位相差層(液晶配向固化層A、λ/4板、遅相軸45°方向)の構成を有する位相差層付偏光板を得た。得られた位相差層付偏光板の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、位相差層(液晶配向固化層A)に接着剤Aが浸透して形成された浸透層が確認された。さらに、得られた位相差層付偏光板について、実施例1と同様にして剥離性を評価した。剥離試験においては、剥離は起こらなかった。
実施例4と同様にして保護層(TACフィルム)/偏光子の構成を有する偏光板を得た。ここで、塗工厚みを変更したこと、および、配向処理方向を偏光子の吸収軸の方向に対して視認側から見て15°方向となるようにしたこと以外は実施例1と同様にして、PETフィルム上に液晶配向固化層Bを形成した。液晶配向固化層Bの厚みは2.5μm、面内位相差Re(550)は270nmであった。液晶配向固化層Bを、接着剤A(硬化後の厚み1.0μm)を介して偏光板の偏光子表面に転写し、さらに、配向処理方向を偏光子の吸収軸の方向に対して視認側から見て75°方向となるようにしたこと以外は実施例1と同様にして作製した液晶配向固化層Aを、接着剤A(硬化後の厚み1.0μm)を介して液晶配向固化層Bの表面に転写した。このようにして、保護層(TACフィルム)/偏光子/接着剤層(接着剤A)/液晶配向固化層B(λ/2板、遅相軸15°方向)/接着剤層(接着剤A)/液晶配向固化層A(λ/4板、遅相軸75°方向)の構成を有する位相差層付偏光板を得た。得られた位相差層付偏光板の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、液晶配向固化層Aおよび液晶配向固化層Bの両方に接着剤Aが浸透して形成された浸透層が確認された。さらに、得られた位相差層付偏光板について、実施例1と同様にして剥離性を評価した。剥離試験においては、液晶配向固化層Aと液晶配向固化層Bとの間の接着剤層が凝集破壊した。
接着剤Aの代わりに製造例2で得られた接着剤B(硬化後の厚み1.0μm)を用いたこと以外は実施例4と同様にして、保護層(TACフィルム)/偏光子/接着剤層(接着剤B)/位相差層(液晶配向固化層A、λ/4板、遅相軸45°方向)の構成を有する位相差層付偏光板を得た。得られた位相差層付偏光板の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、浸透層は確認されなかった。接着剤層と位相差層(液晶配向固化層A)との界面の状態を示すTEM画像を図5に示す。さらに、得られた位相差層付偏光板について、実施例1と同様にして剥離性を評価した。剥離試験においては、液晶配向固化層Aと接着剤層との界面で剥離が起こり、その剥離強度は0.5N/15mmであった。
実施例と比較例とを比較すると明らかなように、本発明の実施例は、液晶配向固化層の剥離を抑制することができる。
11 偏光子
12 第1の保護層
13 第2の保護層
20 位相差層
20a 浸透層
21 第1の配向固化層
21a 浸透層
22 第2の配向固化層
22a 浸透層
31 第1の接着剤層
32 第2の接着剤層
100 位相差層付偏光板
101 位相差層付偏光板
102 位相差層付偏光板
Claims (9)
- 偏光子と該偏光子の少なくとも一方の側に保護層とを含む偏光板と、該偏光板に第1の接着剤層を介して積層された位相差層と、を有し
該位相差層が液晶化合物の配向固化層であり、該第1の接着剤層との界面近傍に該第1の接着剤層の接着剤が浸透して形成された浸透層を含む、
位相差層付偏光板。 - 前記偏光板が、前記偏光子と該偏光子の前記位相差層と反対側に配置された保護層とを含む、請求項1に記載の位相差層付偏光板。
- 前記偏光板が、前記偏光子と該偏光子の両側に配置された保護層とを含む、請求項1に記載の位相差層付偏光板。
- 前記偏光子の前記位相差層側に配置された保護層が、該第1の接着剤層との界面近傍に該第1の接着剤層の接着剤が浸透して形成された浸透層を含む、請求項3に記載の位相差層付偏光板。
- 前記位相差層が液晶化合物の配向固化層の単一層であり、
該位相差層のRe(550)が100nm〜190nmであり、
該位相差層の遅相軸と前記偏光子の吸収軸とのなす角度が40°〜50°である、
請求項1から4のいずれかに記載の位相差層付偏光板。 - 前記位相差層が、第1の液晶化合物の配向固化層と、該第1の液晶化合物の配向固化層に第2の接着剤層を介して積層された第2の液晶化合物の配向固化層とを有し、
該第1の液晶化合物の配向固化層および該第2の液晶化合物の配向固化層がそれぞれ、該第2の接着剤層との界面近傍に該第2の接着剤層の接着剤が浸透して形成された浸透層を含み、
該第1の液晶化合物の配向固化層のRe(550)が200nm〜300nmであり、その遅相軸と前記偏光子の吸収軸とのなす角度が10°〜20°であり、
該第2の液晶化合物の配向固化層のRe(550)が100nm〜190nmであり、その遅相軸と該偏光子の吸収軸とのなす角度が70°〜80°である、
請求項1から4のいずれかに記載の位相差層付偏光板。 - 前記第1および第2の接着剤層の接着剤がそれぞれ、アクリロイルモルホリンを含む、請求項1から6のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
- 前記位相差層の外側に別の位相差層をさらに有し、該別の位相差層の屈折率特性がnz>nx=nyの関係を示す、請求項1から7のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
- 請求項1から8のいずれかに記載の位相差層付偏光板を備える、画像表示装置。
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