JP6486859B2 - 偏光フィルムおよび画像表示装置 - Google Patents
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Description
前記偏光フィルムは、偏光子および当該偏光子の視認側に第1透明樹脂層を有し、
前記偏光子は、ポリビニルアルコール系樹脂を含有し、厚みが10μm以下であり、
かつ、前記偏光子における前記第1透明樹脂層の側には、前記偏光子の厚みの2〜10%の厚みに相当する前記第1透明樹脂層との相溶層を有することを特徴とする偏光フィルム、に関する。
P>−(100.929T−42.4−1)×100(ただし、T<42.3)、又は、
P≧99.9(ただし、T≧42.3)の条件を満足するように構成されたものであることが好ましい。
画像表示装置において視認側に設けられる偏光フィルムが、前記偏光フィルムであり、
前記偏光フィルムの第1透明樹脂層が視認側になるように配置されていることを特徴とする画像表示装置、に関する。
また、本発明は、前記偏光フィルム、および当該偏光フィルムよりも視認側に配置された低反射処理層を有する画像表示装置、に関する。前記低反射処理層は反射率が2%以下である場合に有効である。
図2(B)では図示していないが、透明樹脂層2aと基材フィルム4とは接着剤層、粘着剤層、下塗り層(プライマー層)などの介在層を介して積層することができる。また図示していないが、基材フィルム4に易接着層を設けたり活性化処理を施したりして、当該易接着層と接着剤層を積層することができる。
本発明では、厚み10μm以下の偏光子を用いる。偏光子の厚みは薄型化および貫通クラックの発生を抑える観点から8μm以下であるのが好ましく、さらには7μm以下、さらには6μm以下であるのが好ましい。一方、偏光子の厚みは2μm以上、さらには3μm以上であるのが好ましい。このような薄型の偏光子は、厚みムラが少なく、視認性が優れており、また寸法変化が少ないため熱衝撃に対する耐久性に優れる。
特許第4751486号明細書、
特許第4751481号明細書、
特許第4815544号明細書、
特許第5048120号明細書、
特許第5587517号明細書、
国際公開第2014/077599号パンフレット、
国際公開第2014/077636号パンフレット、
等に記載されている薄型偏光子またはこれらに記載の製造方法から得られる薄型偏光子を挙げることができる。
P>−(100.929T−42.4−1)×100(ただし、T<42.3)、又は、
P≧99.9(ただし、T≧42.3)の条件を満足するように構成されたことが好ましい。前記条件を満足するように構成された偏光子は、一義的には、大型表示素子を用いた液晶テレビ用のディスプレイとして求められる性能を有する。具体的にはコントラスト比1000:1以上かつ最大輝度500cd/m2以上である。他の用途としては、例えば有機EL表示装置の視認側に貼り合される。
なお、図1、図2の説明で言及した樹脂基材(延伸用樹脂基材)は、前記薄型偏光子の製造に適用されたものを用いることができる。樹脂基材の形成材料としては、各種の熱可塑性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等のエステル系樹脂、ノルボルネン系樹脂等のシクロオレフィン系樹脂、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリアミドレオ樹脂、ポリカーボネート系樹脂、これらの共重合樹脂等が挙げられる。これらのなかでも製造のしやすさ及びコスト軽減の点から、エステル系樹脂が好ましい。エステル系熱可塑性樹脂基材は、非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材または結晶性エステル系熱可塑性樹脂基材を用いることができる。
透明樹脂層の厚みは0.2μm以上であることが好ましい。当該厚みの透明樹脂層により、黒表示時における色相変化を抑制するのに好適な相溶層を容易に形成することができる。前記透明樹脂層の厚みは0.5μm以上であるのが好ましく、さらには0.7μm以上であるのが好ましい。一方、透明樹脂層の厚くなりすぎると光学信頼性と耐水性が低下するため、透明樹脂層の厚みは、一般的には3μm以下であるが、2.5μm以下であるのが好ましく、さらには2μm以下であるのが好ましく、さらには1.5μm以下であるのが好ましい。なお、透明樹脂層の厚みは、前記相溶層上において形成されている厚みである。
で表されるリン酸基含有モノマーが挙げられる。
R3−(CO)m−(OA)n−OR4
(式中、R3は水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であり、R4は炭素数1〜10の炭化水素基であり、Aは炭素数2又は3のアルキレン基であり、nは1〜60の整数であり、m=0又は1である。但し、R3が水素原子でm=1の場合を除く。)で表されるグリコールエーテル系溶剤が挙げられる。前記R3、R4係る炭素数1〜10の炭化水素基としては、例えば、直鎖、分岐鎖、もしくは環状のアルキル基又はアルケニル基や、芳香族基、さらにはこれらを組み合わせたもの等が挙げられる。OAは、オキシエチレン基、オキシプロピレン基であり、これらは混合されてランダム体又はブロック体になっていてもよい。上記一般式(2)で表されるグリコールエーテル系溶剤の具体例としては、例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノフェニルエーテル、トリエチルアミン、テキサノール等を挙げることができる。
低反射処理層は、各種手段で形成することができる。本発明の偏光フィルムは、低反射処理層の反射率が2%以下の場合に、黒表示時の色相変化を抑制するうえで好適である。前記反射率は1.8%以下、さらには1.5%以下の場合に好適に適用できる。反射率の測定は、実施例の記載による。
前記基材フィルムを構成する材料としては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮断性、等方性などに優れるものが好ましい。例えば、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などのポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロースやトリアセチルセルロースなどのセルロース系ポリマー、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)などのスチレン系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー等が挙げられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロ系ないしはノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミドなどのアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、または上記ポリマーのブレンド物なども上記保護フィルムを形成するポリマーの例として挙げられる。
前記基材フィルムと第1透明樹脂層は接着剤層、粘着剤層、下塗り層(プライマー層)などの介在層を介して積層される。この際、介在層により両者を空気間隙なく積層することが望ましい。
前記偏光フィルムには粘着剤層を設けて、粘着剤層付偏光フィルムとして用いることができる。粘着剤層は、偏光フィルムの第1透明樹脂層を設けていない側に設けることができる。また、基材フィルムを有する場合には基材フィルムに粘着剤層を設けることができる(図2(C)の粘着剤層5)。粘着剤層付偏光フィルムの粘着剤層にはセパレータを設けることができる。
偏光フィルムには、表面保護フィルムを設けることができる。表面保護フィルムは、通常、基材フィルムおよび粘着剤層を有し、当該粘着剤層を介して偏光子を保護する。
吸水率0.75%、Tg75℃の非晶質のイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート(IPA共重合PET)フィルム(厚み:100μm)基材の片面に、コロナ処理を施し、このコロナ処理面に、ポリビニルアルコール(重合度4200、ケン化度99.2モル%)およびアセトアセチル変性PVA(重合度1200、アセトアセチル変性度4.6%、ケン化度99.0モル%以上、日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ200」)を9:1の比で含む水溶液を25℃で塗布および乾燥して、厚み11μmのPVA系樹脂層を形成し、積層体を作製した。
得られた積層体を、120℃のオーブン内で周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に2.0倍に自由端一軸延伸した(空中補助延伸処理)。
次いで、積層体を、液温30℃の不溶化浴(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(不溶化処理)。
次いで、液温30℃の染色浴に、偏光板が所定の透過率となるようにヨウ素濃度、浸漬時間を調整しながら浸漬させた。本実施例では、水100重量部に対して、ヨウ素を0.2重量部配合し、ヨウ化カリウムを1.0重量部配合して得られたヨウ素水溶液に60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、液温30℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合し、ホウ酸を3重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(架橋処理)。
その後、積層体を、液温70℃のホウ酸水溶液(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合し、ヨウ化カリウムを5重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させながら、周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に総延伸倍率が5.5倍となるように一軸延伸を行った(水中延伸処理)。
その後、積層体を液温30℃の洗浄浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを4重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた(洗浄処理)。
以上により、厚み5μmの偏光子を含む光学フィルム積層体Aを得た。得られた光学フィルム積層体Aの光学特性は、透過率42.8%、偏光度99.99%であった。
得られた偏光子を含む光学フィルム積層体Aの単体透過率Tおよび偏光度Pを、積分球付き分光透過率測定器(村上色彩技術研究所のDot−3c)を用いて測定した。
なお、偏光度Pは、2枚の同じ片保護偏光フィルムを両者の透過軸が平行となるように重ね合わせた場合の透過率(平行透過率:Tp)および、両者の透過軸が直交するように重ね合わせた場合の透過率(直交透過率:Tc)を以下の式に適用することにより求められるものである。偏光度P(%)={(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
各透過率は、グランテラープリズム偏光子を通して得られた完全偏光を100%として、JIS Z8701の2度視野(C光源)により視感度補整したY値で示したものである。
光学フィルム積層体Aの作製において、厚み15μmのPVA系樹脂層を形成したこと以外は光学フィルム積層体Aの作製方法と同様にして光学フィルム積層体Bを得た。得られた偏光子の厚みは7μmであった。
重合度2500、ケン化度99.0モル%のポリビニルアルコール樹脂を純水に溶解し、固形分濃度4重量%の水溶液を調製した。
<アクリル系エマルションの形成材A>
(モノマーエマルションの調製)
容器に、表1に記載のモノマー成分を加えて混合した。次いで、調製したモノマー成分200部に対して、反応性界面活性剤であるアクアロンHS−10(第一工業製薬(株)製)12部、イオン交換水127部を加え、ホモミキサー(特殊機化工業(株)製)を用い、5分間、6000(rpm)で攪拌し、強制乳化して、モノマーエマルション(A−1)を調製した。
冷却管、窒素導入管、温度計、滴下ロート及び攪拌羽根を備えた反応容器に、上記で調製したモノマーエマルション(A−1)339部及びイオン交換水442部を仕込み、次いで、反応容器を十分窒素置換した後、過硫酸アンモニウム0.6部を添加して、撹拌しながら60℃で1時間重合した。次いで、モノマーエマルション(A−2)994部を、反応容器を60℃に保ったまま、これに3時間かけて滴下し、その後、3時間重合して、固形分濃度46.0%のポリマーエマルションを得た。次いで、上記ポリマーエマルションを室温まで冷却した後、これに、濃度10%のアンモニア水を添加してpHを8に中和した。さらに、その中和したポリマーエマルション100部に、成膜助剤として、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート4.6部を添加、混合して、固形分44.0%のアクリル系エマルションの形成材Bを得た。
塗工液に含まれる樹脂として、紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂(日本合成化学工業(株)製、商品名「UV1700B」、固形分100%)70重量部、および、ペンタエリストールトリアクリレートを主成分とする多官能アクリレート(大阪有機化学工業(株)製、商品名「ビスコート#300」、固形分100%)30重量部を準備した。前記樹脂の樹脂固形分100重量部あたり、前記粒子としてアクリルとスチレンの共重合粒子(積水化成品工業(株)製、商品名「テクポリマー」、重量平均粒径:3.0μm、屈折率:1.52)を2重量部、前記チキソトロピー付与剤として有機粘土である合成スメクタイト(コープケミカル(株)製、商品名「ルーセンタイトSAN」)を0.4重量部、光重合開始剤(BASF社製、商品名「イルガキュア907」)を3重量部、レベリング剤(DIC(株)製、商品名「PC4100」、固形分10%)を0.5重量部混合した。なお、前記有機粘土は、トルエンで固形分が6%になるよう希釈して用いた。この混合物を、固形分濃度が50重量%となるように、トルエン/シクロペンタノン(CPN)混合溶媒(重量比80/20)で希釈して、超音波分散機を用いて、塗工液を調製した。硬化後のハードコートの厚みが7.0μmになるように塗膜を形成した。次いで、90℃で2分間乾燥し、その後、高圧水銀ランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射し、上記塗膜を硬化処理した。
ウレタンアクリレートを主成分とする紫外線硬化型樹脂モノマー又はオリゴマーが酢酸ブチルに溶解された樹脂溶液(DIC(株)製、商品名「ユニディック17−806」、固形分濃度80%)に、その溶液中の固形分100部当たり、光重合開始剤(チバ・ジャパン(株)製、製品名「IRGACURE907」)を5部、レベリング剤(DIC(株)製、製品名「GRANDIC PC4100」)を0.01部添加した。上記溶液中の固形分濃度が36%となるように、上記配合液にシクロペンタノン(以下、「CPN」と記す)とプロピレングリコールモノメチルエーテル(以下、「PGM」と記す)を45:55の比率で加えた。このようにしてハードコート層を形成するためのハードコート層形成材料を作製した。硬化後のハードコートの厚みが7.5μmになるように塗膜を形成した。次いで、90℃で1分間乾燥し、その後、高圧水銀ランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射し、上記塗膜を硬化処理した。
ペンタエリストールトリアクリレートを主成分とする多官能アクリレート(大阪有機化学工業(株)製、商品名「ビスコート#300」、固形分100%)の固形分100部当たり、光重合開始剤(チバ・ジャパン(株)製、製品名「IRGACURE907」)を5部、中空シリカゾル(日揮触媒化成(株)製、商品名「スルーリア4320」、固形分20%)を使用し、固形分濃度が2.0%、硬化膜の屈折率:1.40となるように、MIBK(メチルイソブチルケトン)で希釈混合し、反射防止層形成用塗工液を調整した。硬化の厚みが100nmになるように塗膜を形成した。次いで、60℃で1分間乾燥し、その後、高圧水銀ランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射し、上記塗膜を硬化処理した。
ペンタエリストールトリアクリレートを主成分とする多官能アクリレート(大阪有機化学工業(株)製、商品名「ビスコート#300」、固形分100%)の固形分100部当たり、光重合開始剤(チバ・ジャパン(株)製、製品名「IRGACURE907」)を5部、中空シリカゾル(日揮触媒化成(株)製、商品名「スルーリア4320」、固形分20%)を使用し、固形分濃度が2.0%、硬化膜の屈折率:1.35となるように、MIBK(メチルイソブチルケトン)で希釈混合し、反射防止層形成用塗工液を調整した。硬化の厚みが100nmになるように塗膜を形成した。次いで、60℃で1分間乾燥し、その後、高圧水銀ランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射し、上記塗膜を硬化処理した。
ペンタエリストールトリアクリレートを主成分とする多官能アクリレート(大阪有機化学工業(株)製、商品名「ビスコート#300」、固形分100%)の固形分100部当たり、光重合開始剤(チバ・ジャパン(株)製、製品名「IRGACURE907」)を5部、中空シリカゾル(日揮触媒化成(株)製、商品名「スルーリア4320」、固形分20%)を使用し、固形分濃度が2.0%、硬化膜の屈折率:1.30となるように、MIBK(メチルイソブチルケトン)で希釈混合し、反射防止層形成用塗工液を調整した。硬化の厚みが100nmになるように塗膜を形成した。次いで、60℃で1分間乾燥し、その後、高圧水銀ランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射し、上記塗膜を硬化処理した。
ペンタエリストールトリアクリレートを主成分とする多官能アクリレート(大阪有機化学工業(株)製、商品名「ビスコート#300」、固形分100%)の固形分100部当たり、光重合開始剤(チバ・ジャパン(株)製、製品名「IRGACURE907」)を5部、酸化ジルコニウム含有アクリレート(JSR(株)製、商品名「KZ6661」、固形分50%)を使用し、固形分濃度が2.0%、硬化膜の屈折率:1.62となるように、MIBK(メチルイソブチルケトン)で希釈混合し、反射防止層形成用塗工液を調整した。硬化の厚みが80nmになるように塗膜を形成した。次いで、60℃で1分間乾燥し、その後、高圧水銀ランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射し、上記塗膜を硬化処理した。
JIS K0062−1992にて屈折率を求めた。
(透明樹脂層の形成)
上記光学フィルム積層体Aの偏光子の表面に、25℃に調整した上記ポリビニルアルコール系形成材Aをワイヤーバーコーターで乾燥後の厚み(相溶層を含まない)が1.0μmになるように塗布した後、80℃で30秒間熱風乾燥して、透明樹脂層を形成して、偏光フィルムを作製した。
前記ハードコート層形成材料1を、透明プラスチックフィルム基材(トリアセチルセルロースフィルム、富士フィルム(株)製、商品名「フジタック」、厚さ:40μm、屈折率:1.49)上に塗布し、ハードコート塗膜を形成した。次いで、低反射処理層形成材料3をハードコート層上に塗布し、低反射層を形成して、低反射処理層を有する基材フィルムを得た。
基材フィルムの低反射処理層が形成されていない面に三菱レイヨン製黒色アクリル板(厚さ2.0mm)を厚さ約20μmの粘着剤にて貼り合わせ裏面の反射をなくしたものについて、表面(低反射処理層)の反射率を測定した。反射率は、日本分光(株)製の分光光度計(商品名:U−4100)を用いて、積分球測定による分光反射率を測定した。C光源/2°視野の全反射率Y値と色相a値、色相b値を求めた。
実施例1において、透明樹脂層の形成材の種類、透明樹脂層の厚みを表2に示すように変えたこと、低反射処理層の形成材料を表2に示すように変えたこと以外は、実施例1と同様にして、偏光フィルムを作製した。
なお、表2に示すように、実施例9、比較例5では、低反射処理層を2層形成した。比較例1〜5では透明樹脂層を形成することなく、低反射処理層を形成した。参考例1では、低反射処理層の形成材を用いていない。
相溶層の厚みは、ガスクラスターイオン銃搭載のTOF−SIMSによって測定した。偏光フィルム(サンプル)の透明樹脂層(相溶層を含まない)の膜厚は予め走査型電子顕微鏡で正確な膜厚を算出した数値を使用した。偏光フィルム(サンプル)の透明樹脂層側から偏光子側に向かってアルゴンクラスターでエッチングしながらデプスプロファイルを観察し、偏光子由来の「BO2 −イオン」(イオン強度)を抽出した。透明樹脂層側からの深さ(nm)と「BO2 −イオン」(イオン強度)について、図4に示すようなグラフを作成した。電子顕微鏡から得られた透明樹脂層の膜厚を「B」、偏光子側から透明樹脂層側に向かって「BO2 −イオン」が減少し始めるところを「A」とし、「A−B間距離」を相溶層の厚みとした。実施例1に関して走査型電子顕微鏡にて膜厚を計測したところ、偏光子の厚みが5.0μmであるのに対して透明樹脂層の厚みは1.0μmであった。また、TOF−SIMSによって透明樹脂層側からエッチングしながらイオン強度を測定した結果、図4に示すようなグラフが得られた。図4の透明樹脂層中の「BO2 −イオン」強度は0.8であったのに対して、偏光子中の「BO2 −イオン」強度は3.5であった。また図4に示すようにA−B間には「BO2 −イオン」強度の勾配が出来ていた。「A−B間距離」をアルゴンクラスターのエッチングレートから換算すると、相溶層の厚みは0.1μmであった。また、透明樹脂層側の「BO2 −イオン」強度0.8の部分を実施例に記載のFTIRを用いたホウ酸含有量測定を行うと、ホウ酸含有量は4%であった。一方で、TOF−SIMSにおける「BO2 −イオン」強度が3.5であった偏光子中のホウ酸含有量は、透明樹脂層を形成する前にFTIRによって求められ、ホウ酸含有量は16%であった。このことから、偏光子中の相溶層ではホウ酸が勾配を持って存在していること(相溶層が偏光子の他の部分よりもホウ酸濃度が相対的に低いホウ酸低濃度層に該当すること)が示された。
色相変化量Δabは下記式によって求めた。
Δab=√((偏光フィルムa値―基材フィルムa値)2+(偏光フィルムb値―基材フィルムb値)2)
Δabは1.0以下が好ましく、さらには0.5以下が好ましい。
○:0.5以下
△:1.0以下
×:1.0より大きい
2a、2b 透明樹脂層
3 低反射処理層
4 基材フィルム
5 粘着剤層
6 層間充填剤
7 透明基体
10 偏光フィルム
11 偏光フィルム
12 偏光フィルムを含む構成
X 相溶層
A 偏光子の厚み
B 相溶層の厚み
Claims (9)
- 画像表示装置において視認側に設けられる偏光フィルムであって、
前記偏光フィルムは、偏光子および当該偏光子の視認側に第1透明樹脂層を有し、
前記偏光子は、ポリビニルアルコール系樹脂を含有し、厚みが10μm以下であり、
前記第1透明樹脂層は、厚みが0.5μm以上3μm以下であり、
かつ、前記偏光子における前記第1透明樹脂層の側には、前記偏光子の厚みの2〜10%の厚みに相当する前記第1透明樹脂層との相溶層を有することを特徴とする偏光フィルム。 - 前記第1透明樹脂層は、ポリビニルアルコール系樹脂を含有する形成材または水系エマルションを含有する形成材の形成物であることを特徴とする請求項1記載の偏光フィルム。
- 前記偏光子は、単体透過率T及び偏光度Pによって表される光学特性が、下記式
P>−(100.929T−42.4−1)×100(ただし、T<42.3)、又は、
P≧99.9(ただし、T≧42.3)の条件を満足するように構成されたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の偏光フィルム。 - 前記偏光子の視認側の反対側に第2透明樹脂層を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の偏光フィルム
- 前記第1透明樹脂層の視認側に、さらに、低反射処理層を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の偏光フィルム。
- 低反射処理層の反射率が2%以下であることを特徴とする請求項5記載の偏光フィルム。
- 少なくとも偏光フィルムを有する画像表示装置であって、
画像表示装置において視認側に設けられる偏光フィルムが、請求項1〜6のいずれかに記載の偏光フィルムであり、
前記偏光フィルムの第1透明樹脂層が視認側になるように配置されていることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の偏光フィルム、および当該偏光フィルムよりも視認側に配置された低反射処理層を有する画像表示装置。
- 低反射処理層の反射率が2%以下であることを特徴とする請求項8記載の画像表示装置。
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