JP7300906B2 - 光学積層体及びそれを備えた画像表示装置 - Google Patents
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Description
〔1〕 前面板、円偏光板、及び、前記前面板と前記円偏光板とを貼合するための第1貼合層からなる光学積層体であって、
前記円偏光板は、前記第1貼合層側から順に、直線偏光板及び位相差層を備え、
前記前面板は、前記光学積層体の最表面をなす外側層と、前記外側層及び前記第1貼合層に接するように設けられた内側層とを備え、
前記外側層は、第1の樹脂フィルムであり、
前記内側層の厚みは、100μm以下であり、
前記光学積層体のボールドロップ試験における耐荷重は、20g以上である、光学積層体。
2000nm≦R0(550)≦15000nm (1)
5000nm≦Rth(550)≦15000nm (2)
の関係を満たす、〔1〕に記載の光学積層体。
(a×b×10-3)+(c/2)≧55 (3)
の関係を満たす、〔4〕に記載の光学積層体。
図1は、本実施形態の光学積層体の一例を模式的に示す概略断面図である。光学積層体100は、前面板10、円偏光板30、及び、第1貼合層20からなり、図1に示すように、視認側から順に、前面板10、第1貼合層20、及び円偏光板30を備える。第1貼合層20は、前面板10と円偏光板30とを貼合するための層である。前面板10は、光学積層体100の最表面をなす外側層11と、外側層11及び第1貼合層20に接するように設けられた内側層12とを備える。円偏光板30は、第1貼合層20側から順に直線偏光板31及び位相差層32を備える。
前面板10は、図1に示すように、光学積層体100の最表面をなす外側層11と、外側層11及び第1貼合層20に接するように設けられた内側層12とを備える。前面板10は、光を透過可能な板状体である。光学積層体100を備える画像表示装置では、前面板10は画像表示装置の表示素子等を保護するための層として機能することができる。前面板10は、画像表示装置の前面を保護する機能を有するのみではなく、タッチセンサとしての機能、ブルーライトカット機能等を有するものであってもよい。
2000nm≦R0(550)≦15000nm (1)
5000nm≦Rth(550)≦15000nm (2)
の関係を満たすことが好ましい。
前面板10を構成する外側層11は、光学積層体100の最表面となる層となる。外側層11は、光学積層体100に必要な表面硬度を付与する機能を有し、外側層11に積層されている他の層を保護する機能を有している。外側層11をなす第1の樹脂フィルムは、光を透過可能なフィルムであれば限定されず、基材フィルムの少なくとも一方の面にハードコート層を設けて表面硬度を向上させた樹脂フィルムであってもよい。
前面板10を構成する内側層12は、外側層11と第1貼合層20との間に設けられ、外側層11及び第1貼合層20の両方に直接接している。内側層12は、光学積層体100の耐衝撃性を向上するために設けることができる。内側層12の厚みは、100μm以下であり、これにより、光学積層体100にフレキシブルディスプレイに適した屈曲性を付与させやすくなる。また、内側層12は、前面板10に上記式(1)及び(2)で表される位相差値を付与するための位相差特性を有していてもよく、内側層12が上記式(1)及び(2)で表される位相差値を有していてもよい。内側層12は、図1に示すように、第2の樹脂フィルム12aと、第2の樹脂フィルム12aと外側層11とを貼合するための第2貼合層12bとを含んでいてもよい。第2の樹脂フィルム12aの第2貼合層12bとは反対側は、第1貼合層20と直接接していてもよい。また、内側層12は、2以上の樹脂フィルムや、2以上の樹脂フィルム間を貼合するための貼合層をさらに含んでいてもよい。
第2貼合層12bは、接着剤層であってもよいが、粘着剤層であることが好ましい。第2貼合層12bが粘着剤層であることにより、内側層12の剛性を上記した範囲に調整しやすくなり、光学積層体100の耐衝撃性を向上させやすくなる。粘着剤層及び接着剤層は後述する材料を用いて構成することができる。
(a×b×10-3)+(c/2)≧55 (3)
の関係を満たすことが好ましい。
第1貼合層20は、前面板10の内側層12と円偏光板30との間に介在してこれらを貼合する層であり、粘着剤層又は接着剤層である。粘着剤層及び接着剤層は上記した材料を用いて構成することができる。第2貼合層12bは、光学積層体100のフレキシブル性を確保しつつ耐衝撃性を向上する観点から、粘着剤層であることが好ましい。
円偏光板30は、第1貼合層20側から順に直線偏光板31及び位相差層32を備える。また、円偏光板30は、外光の反射光の出射を抑制することができるため、光学積層体100に反射防止フィルムとしての機能を付与することができる。
直線偏光板31は、自然光等の非偏光な光線からある一方向の直線偏光を選択的に透過させる機能を有するものである。直線偏光板31は、吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルム、又は吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させたフィルムを偏光子として含むフィルム等が挙げられる。吸収異方性を有する色素としては、例えば、二色性色素が挙げられる。二色性色素として、具体的には、ヨウ素や二色性の有機染料が用いられる。二色性有機染料には、C.I.DIRECT RED 39 等のジスアゾ化合物からなる二色性直接染料、トリスアゾ、テトラキスアゾ等の化合物からなる二色性直接染料が包含される。偏光子として用いられる、吸収異方性を有する色素を塗布したフィルムとしては、吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルム、あるいは、液晶性を有する二色性色素を含む組成物又は二色性色素と重合性液晶とを含む組成物を塗布し硬化させて得られる層を有するフィルム等が挙げられる。吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させたフィルムは、吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルムに比べて、屈曲方向に制限がないため好ましい。
吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルムを偏光子として備える直線偏光板について説明する。偏光子である、吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルムは、通常、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを一軸延伸する工程、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを二色性色素で染色することにより、その二色性色素を吸着させる工程、及び二色性色素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムをホウ酸水溶液で処理する工程を有する、及びホウ酸水溶液による処理後に水洗する工程を経て製造される。かかる偏光子をそのまま直線偏光板として用いてもよく、その片面又は両面に透明保護フィルムを貼合したものを直線偏光板として用いてもよい。こうして得られる偏光子の厚みは、好ましくは2μm~40μmである。
液晶層から形成されたフィルムを偏光子として備える直線偏光板について説明する。偏光子として用いられる、吸収異方性を有する色素を塗布したフィルムとしては、液晶性を有する二色性色素を含む組成物、又は二色性色素と液晶化合物とを含む組成物を基材に塗布し硬化して得られるフィルム等が挙げられる。当該フィルムは、基材を剥離して又は基材とともに直線偏光板として用いてもよく、又はその片面又は両面に保護フィルムを有する構成で直線偏光板として用いてもよい。当該保護フィルムとしては、上記した延伸フィルムを偏光子として備える直線偏光板と同一のものが挙げられる。
位相差層32は、1層であってもよく2層以上であってもよい。位相差層32は、λ/4層を含み、さらに、λ/2層やポジティブC層を含んでいてもよい。位相差層32がλ/2層を含む場合、直線偏光板31側から順にλ/2層及びλ/4層を積層する。位相差層32がポジティブC層を含む場合、直線偏光板31側から順にλ/4層及びポジティブC層を積層してもよく、直線偏光板31側から順にポジティブC層及びλ/4層を積層してもよい。
複合光学積層体は、光学積層体100とタッチパネルセンサとを含む。タッチパネルセンサは、光学積層体100の円偏光板30側に設けられる。光学積層体100とタッチパネルセンサとは、例えばタッチパネルセンサ用の貼合層を介して積層することができる。貼合層は、粘着剤層及び接着剤層であり、粘着剤層及び接着剤層は上記した材料を用いて構成することができる。
図2は、本実施形態の画像表示装置の一例を模式的に示す概略断面図である。画像表示装置は、その前面(視認側)に配置される前面板10を含む光学積層体100と、表示ユニットを含む表示積層体200と、第3貼合層40とを有し、光学積層体100の円偏光板30側に、第3貼合層40を介して表示積層体200が積層されている。第3貼合層40は、光学積層体100における円偏光板30と表示積層体200とを貼合するためのものである。光学積層体100と表示積層体200とを積層する際には、例えば、光学積層体100の円偏光板30上に第3貼合層40を設け、この第3貼合層40上に表示積層体200を積層してもよい。表示積層体用の貼合層は、粘着剤層又は接着剤層であり、粘着剤層及び接着剤層は上記した材料を用いて構成することができる。
各層の厚みは、エリプソメータ(M-220、日本分光株式会社製)、又は、接触式膜厚計(株式会社ニコン製のMH-15M、カウンタTC101、MS-5C)を用いて測定した。
引張弾性率は、温度23℃、相対湿度55%において、引張り試験機(AG-1S、株式会社島津製作所製)を用いて測定した。測定対象が位相差フィルムである場合、遅相軸方向の引張弾性率を測定した。
面内位相差値及び厚み方向位相差値は、複屈折率測定装置(Axo Sacn、Axometrics製)を使用して測定した。
各実施例及び各比較例で得られた光学積層体の円偏光板側を、厚みが5μmのアクリル系粘着剤(住友化学株式会社製)を介して、0.7mmの無アルカリガラスに貼合した試験用サンプル(1)を作製した。この試験用サンプル(1)を前面板側が上面となるように、鋼鉄製のステージに設置し、高さ50cmの位置から、材質が鋼鉄のボールドロップ試験球を鉛直自由落下させて、光学積層体を介して上記無アルカリガラスに衝突させた。試験球は、重量が1g、3g、4g、7g、12g、16g、19g、22g、25g、32g、36gの11種類のものを用いて行い、試験用サンプル(1)(光学積層体や無アルカリガラス)に亀裂、スクラッチ痕、凹みが見られなかった試験球重量のうち最大の値をボールドロップ試験耐荷重(g)と呼び、耐衝撃性の指標とした。
各実施例及び各比較例で得られた光学積層体の円偏光板側を、厚み20μmのアクリル系粘着剤(住友化学株式会社製)を介して、屈曲性評価装備(CFT-150AC、Covotech社製)に平坦な状態(屈曲していない状態)で固定した後、曲率半径が3mm、温度25℃の条件下で、1分あたり30回の速度で、前面板側が内側となるように折曲げて、元の平坦な状態に戻す屈曲操作を繰返し、折曲げ位置での亀裂や白化が発生したときの屈曲回数を限界屈曲回数として確認した。屈曲操作で屈曲した領域でのクラックや貼合層(粘着剤層)の浮きの発生が、
屈曲回数が20万回に達してもみられない場合をA、
屈曲回数が10万回以上20万回未満でみられた場合をB、
屈曲回数が10万回未満でみられた場合をC、
として屈曲性試験の評価を行った。
各実施例及び各比較例で得られた光学積層体の円偏光板側を、バックライトユニット(製造元:株式会社進光社、品名:LIGHTNING LEDビュワー5000A4)上に配置した。偏光サングラスを通して、光学積層体を前面板側から視認し、光学積層体が虹色に色づく色ムラの発生状態を確認した。視認性試験は、前面板の面に対して鉛直な方向である正面方向、及び、前面板の面に対して45°の方向である斜め方向の二方向から行い、それぞれにおいて色ムラの発生状態を確認した。色ムラがほとんど視認されず良好な視認性が得られる場合を色ムラ「無」と判断し、色ムラが顕著に視認される場合を色ムラ「有」と判断した。
各実施例及び各比較例で得られた光学積層体から、長辺150mm×短辺70mmの長方形の大きさの小片をスーパーカッターを用いて切り出した。切出した小片の円偏光板側を、粘着剤層を介してタッチパネルセンサのITO層側に貼合して試験用サンプル(2)を得た。タッチセンサパネルとしては、タッチセンサパターン層のみからなるものを用いた。タッチセンサパターン層は、透明導電層としてのITO層と、分離層としてのアクリル系樹脂組成物の硬化層とを含むものであり、厚みが7μmであった。
クラックがなく、かつ、タッチパネルセンサが正常に動作する場合をA、
クラックがあり、かつ、タッチパネルセンサが正常に動作する場合をB、
クラックがあり、かつ、タッチパネルセンサが正常に動作しない場合をC、
としてペンドロップ試験の評価を行った。
(前面板の準備)
外側層として、基材フィルムの片面にハードコート層が形成された厚み60μmの第1の樹脂フィルムを用意した。基材フィルムは、厚み50μmのポリイミド系樹脂フィルムであった。ハードコート層は、厚みが10μmであり、末端に多官能アクリル基を有するデンドリマー化合物を含む組成物から形成された層であった。得られた外側層は、波長550nmにおける面内位相差値が133nmであり、波長550nmにおける厚み方向位相差値が1754nmであり、引張弾性率が8000MPaであった。
平均重合度約2,400、ケン化度99.9モル%以上、厚み20μmのポリビニルアルコール(PVA)フィルムを準備した。PVAフィルムを30℃の純水に浸漬した後、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の質量比が0.02/2/100の水溶液に30℃で浸漬してヨウ素染色を行った(ヨウ素染色工程)。ヨウ素染色工程を経たPVAフィルムを、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水の質量比が12/5/100の水溶液に、56.5℃で浸漬してホウ酸処理を行った(ホウ酸処理工程)。ホウ酸処理工程を経たPVAフィルムを8℃の純水で洗浄した後、65℃で乾燥して、ポリビニルアルコールにヨウ素が吸着配向している偏光子を得た。PVAフィルムの延伸は、ヨウ素染色工程とホウ酸処理工程において行った。PVAフィルムの総延伸倍率は5.3倍であった。得られた偏光子の厚みは8μmであった。
下記の成分を混合し、得られた混合物を温度80℃で1時間攪拌することにより、水平配向膜形成用組成物を得た。
・光配向性材料(5部)(重量平均分子量:30000):
・溶媒(95部):シクロペンタノン
・重合性液晶化合物A(90部):
・重合性液晶化合物B(10部):
・レベリング剤(1部):
F-556(DIC株式会社製)
・重合開始剤(6部):
2-ジメチルアミノ-2-ベンジル-1-(4-モルホリノフェニル)ブタン-1-オン(イルガキュア369、BASFジャパン株式会社製)
上記で得た直線偏光板の偏光子側と、上記で得た位相差層のλ/4位相差層側とを、厚み5μmのアクリル系粘着剤(住友化学株式会社製)を介して貼合し、位相差層のCOPフィルムを剥離して、円偏光板を得た。直線偏光板と位相差層とは、偏光子の吸収軸とλ/4位相差層の遅相軸とのなす角度が45°となるように貼合した。円偏光板は、COPフィルム(直線偏光板のCOPフィルム)、偏光子、アクリル系粘着剤、λ/4位相差層をこの順に有するものである。
上記で得た前面板の内側層側と、円偏光板の直線偏光板側とを、厚み5μmのアクリル系粘着剤(住友化学株式会社製)を介して貼合して、厚み132μmの光学積層体を得た。得られた光学積層体を用いてボールドロップ試験、屈曲性試験、視認性試験、ペンドロップ試験を行った。その結果を表1に示す。
内側層をなす第2の樹脂フィルムとして、厚み80μmの高複屈折ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(「コスモシャインSRF」、東洋紡株式会社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、前面板を得て、光学積層体を得た。上記第2の樹脂フィルムは、波長550nmにおける面内位相差値が6187nmであり、波長550nmにおける厚み方向位相差値が6320nmであり、引張弾性率が3800MPaであった。また、内側層の引張弾性率は3900MPaであり、剛性は332MPa・mmであった。
内側層をなす第2の樹脂フィルムとして、厚み45μmの二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(「ルミラー」、東レ株式会社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、前面板を得て、光学積層体を得た。上記第2の樹脂フィルムは、波長550nmにおける面内位相差値が2655nmであり、波長550nmにおける厚み方向位相差値が3455nmであり、引張弾性率が4000MPaであった。また、内側層の引張弾性率は4100MPaであり、剛性は205MPa・mmであった。
内側層をなす第2の樹脂フィルムとして、厚み23μmの一軸延伸シクロオレフィンポリマー(COP)フィルム(「ZF-14-23」、日本ゼオン株式会社製)を用い、内側層をなす第2貼合層として、厚み20μmアクリル系粘着剤(住友化学株式会社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、前面板を得て、光学積層体を得た。上記第2の樹脂フィルムは、波長550nmにおける面内位相差値が1nm未満であり、波長550nmにおける厚み方向位相差値が1nm未満であり、引張弾性率が2100MPaであった。また、内側層の引張弾性率は2300MPaであり、剛性は99MPa・mmであった。
内側層を備えないこと以外は、実施例1と同様にして、前面板を得て、光学積層体を得た。得られた前面板について、波長550nmにおける面内位相差値R0(550)、及び、波長550nmにおける厚み方向位相差値Rth(550)を測定した。また、得られた光学積層体を用いてボールドロップ試験、屈曲性試験、視認性試験、ペンドロップ試験を行った。これらの結果を表1に示す。
内側層をなす第2の樹脂フィルムとして、厚み23μmの一軸延伸シクロオレフィンポリマー(COP)フィルム(「ZF-14-23」、日本ゼオン株式会社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、前面板を得て、光学積層体を得た。上記第2の樹脂フィルムは、波長550nmにおける面内位相差値が1nm未満であり、波長550nmにおける厚み方向位相差値が1nm未満であり、引張弾性率が2100MPaであった。また、内側層の引張弾性率は2200MPaであり、剛性は62MPa・mmであった。
内側層をなす第2の樹脂フィルムとして、厚み23μmの一軸延伸シクロオレフィンポリマー(COP)フィルム(「ZF-14-23」、日本ゼオン株式会社製)に、厚み80μmのアクリル系ソフトコート層(「UF8003G」、共栄社化学株式会社製)を塗布したものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、前面板を得て、光学積層体を得た。上記第2の樹脂フィルムは、波長550nmにおける面内位相差値が1nm未満であり、波長550nmにおける厚み方向位相差値が1nm未満であり、引張弾性率が2100MPaであった。また、内側層の引張弾性率は2300MPaであり、剛性は248MPa・mmであった。
Claims (9)
- 前面板、円偏光板、及び、前記前面板と前記円偏光板とを貼合するための第1貼合層からなる光学積層体であって、
前記円偏光板は、前記第1貼合層側から順に、直線偏光板及び位相差層を備え、
前記前面板は、前記光学積層体の最表面をなす外側層と、前記外側層及び前記第1貼合層に接するように設けられた内側層とを備え、
前記外側層は、第1の樹脂フィルムであり、
前記外側層の厚みは、30μm以上であり、
前記内側層は、第2の樹脂フィルム、及び、前記第2の樹脂フィルムと前記外側層とを貼合するための第2貼合層を含み、
前記内側層の厚みは、100μm以下であり、
前記第2の樹脂フィルムの温度23℃、相対湿度55%における引張弾性率をa[MPa]とし、前記第2の樹脂フィルムの厚みをb[μm]とし、前記第2貼合層の厚みをc[μm]とするとき、下記式(3):
(a×b×10-3)+(c/2)≧80 (3)
の関係を満たし、
前記光学積層体のボールドロップ試験における耐荷重は、20g以上である、光学積層体。 - 前記前面板は、波長550nmにおける前記前面板の面内位相差値をR0(550)とし、波長550nmにおける前記前面板の厚み方向位相差値をRth(550)とするとき、下記式(1)及び式(2):
2000nm≦R0(550)≦15000nm (1)
5000nm≦Rth(550)≦15000nm (2)
の関係を満たす、請求項1に記載の光学積層体。 - 前記内側層の温度23℃、相対湿度55%における引張弾性率と、前記内側層の厚みとの積は、80MPa・mm以上700MPa・mm以下である、請求項1又は2に記載の光学積層体。
- 前記第2の樹脂フィルムは、温度23℃、相対湿度55%における引張弾性率a[MPa]が7000MPa以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の光学積層体。
- 前記第2貼合層は、粘着剤層である、請求項1~4のいずれか1項に記載の光学積層体。
- 前記外側層の温度23℃、相対湿度55%における引張弾性率と、前記外側層の厚みとの積は、100MPa・mm以上800MPa・mm以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の光学積層体。
- 前記光学積層体は、屈曲性試験における限界屈曲回数が10万回以上である、請求項1~6のいずれか1項に記載の光学積層体。
- 前記光学積層体は、反射防止フィルムである、請求項1~7のいずれか1項に記載の光学積層体。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載の光学積層体を備え、前記前面板が前面に配置されている、画像表示装置。
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