JP2023075748A - 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
【課題】高い耐光性および耐久性を有する位相差層付偏光板を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態の位相差層付偏光板は、偏光子を含む偏光板と、位相差層と、を有し、矩形である。該位相差層付偏光板の長辺方向と、該位相差層の遅相軸方向は平行である。【選択図】図1
Description
本発明は、位相差層付偏光板およびそれを用いた画像表示装置に関する。
近年、液晶表示装置および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)に代表される画像表示装置が急速に普及している。画像表示装置には、代表的には偏光板および位相差板が用いられている。実用的には、偏光板と位相差板とを一体化した位相差層付偏光板が広く用いられている(例えば、特許文献1)。画像表示装置の薄型化への要望が強くなるに伴い、位相差層付偏光板についても薄型化の要望が強まっている。位相差層付偏光板の薄型化を目的として、位相差フィルムの薄型化が進んでいる。また、位相差フィルムの耐久性を評価するため、作製された位相差フィルムは様々な評価試験に供される。薄型の位相差フィルムでは、耐久性(例えば、耐光性)の低下が問題となる場合がある。したがって、高い耐光性および耐久性を備えた位相差層付偏光板が求められている。
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、高い耐光性および耐久性を有する薄型位相差層付偏光板を提供することにある。
本発明の位相差層付偏光板は、偏光子を含む偏光板と、位相差層と、を有する矩形の位相差層付偏光板であって、該位相差層付偏光板の長辺方向と該位相差層の遅相軸方向とが平行である。
1つの実施形態において、上記偏光子のホウ酸含有量は25重量%以下である。
1つの実施形態において、上記偏光子の吸収軸と上記位相差層付偏光板の長辺方向とがなす角度は35°~55°である。
1つの実施形態において、上記位相差層付偏光板の長辺の長さと短辺の長さの比は1.1~2.2である。
1つの実施形態において、上記位相差層は円偏光機能または楕円偏光機能を有する液晶化合物の配向固化層である。
1つの実施形態において、上位相差層付偏光板の50℃、50%RH条件下でキセノン光を100時間照射したときの短辺方向の寸法収縮率が0.076%以上である。
1つの実施形態において、上記位相差層付偏光板の総厚みは60μm以下である。
本発明の別の局面においては、画像表示装置が提供される。この画像表示装置は、上記位相差層付偏光板を備える。
1つの実施形態においては、上記画像表示装置は、有機エレクトロルミネセンス表示装置または無機エレクトロルミネセンス表示装置である。
1つの実施形態において、上記偏光子のホウ酸含有量は25重量%以下である。
1つの実施形態において、上記偏光子の吸収軸と上記位相差層付偏光板の長辺方向とがなす角度は35°~55°である。
1つの実施形態において、上記位相差層付偏光板の長辺の長さと短辺の長さの比は1.1~2.2である。
1つの実施形態において、上記位相差層は円偏光機能または楕円偏光機能を有する液晶化合物の配向固化層である。
1つの実施形態において、上位相差層付偏光板の50℃、50%RH条件下でキセノン光を100時間照射したときの短辺方向の寸法収縮率が0.076%以上である。
1つの実施形態において、上記位相差層付偏光板の総厚みは60μm以下である。
本発明の別の局面においては、画像表示装置が提供される。この画像表示装置は、上記位相差層付偏光板を備える。
1つの実施形態においては、上記画像表示装置は、有機エレクトロルミネセンス表示装置または無機エレクトロルミネセンス表示装置である。
本発明の実施形態によれば、高い耐光性および耐久性を有する薄型の位相差層付偏光板を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
(用語および記号の定義)
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。
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。
A.位相差層付偏光板の全体構成
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と位相差層20と粘着剤層30とを視認側からこの順に有する。偏光板10は、代表的には、偏光子11と、偏光子11の視認側に配置された保護層12と、を含む。目的に応じて、偏光子11の視認側と反対側(偏光子11の保護層12が積層されていない面)に別の保護層(図示せず)が設けられてもよい。位相差層20は、代表的には、円偏光機能または楕円偏光機能を有する液晶化合物の配向固化層(以下、単に液晶配向固化層と称する場合がある)である。位相差層付偏光板は粘着剤層30が最外層として設けられ、画像表示装置(実質的には、画像表示セル)に貼り付け可能とされている。実用的には、粘着剤層30の表面には、偏光板が使用に供されるまで、はく離ライナーが仮着されていることが好ましい。はく離ライナーを仮着することにより、粘着剤層を適切に保護することができる。
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と位相差層20と粘着剤層30とを視認側からこの順に有する。偏光板10は、代表的には、偏光子11と、偏光子11の視認側に配置された保護層12と、を含む。目的に応じて、偏光子11の視認側と反対側(偏光子11の保護層12が積層されていない面)に別の保護層(図示せず)が設けられてもよい。位相差層20は、代表的には、円偏光機能または楕円偏光機能を有する液晶化合物の配向固化層(以下、単に液晶配向固化層と称する場合がある)である。位相差層付偏光板は粘着剤層30が最外層として設けられ、画像表示装置(実質的には、画像表示セル)に貼り付け可能とされている。実用的には、粘着剤層30の表面には、偏光板が使用に供されるまで、はく離ライナーが仮着されていることが好ましい。はく離ライナーを仮着することにより、粘着剤層を適切に保護することができる。
本発明の実施形態の位相差層付偏光板は矩形であり、短辺と長辺とを有する。位相差層付偏光板の長辺の長さと短辺の長さとの比(長辺の長さ/短辺の長さ)は、例えば1を超える値であり、好ましくは1.1~3.0であり、より好ましくは1.3~2.7であり、さらに好ましくは1.5~2.5である。位相差層付偏光板の長辺の長さと短辺の長さとの比が上記範囲であることにより、太陽光による位相差の低下等の劣化を抑制し、高い耐光性および耐久性を有する位相差層付偏光板を提供することができる。
本発明の実施形態において、位相差層付偏光板100の長辺方向と、位相差層20の遅相軸方向とは平行である。上記のとおり、位相差層付偏光板ではキセノン光照射試験の条件下において位相差層付偏光板の寸法収縮が生じ得る。この寸法収縮は短辺方向でより大きくなる傾向があり、収縮に伴い位相差層も短辺方向により大きく収縮し得る。そのため、位相差が低下し、信頼性が低下するおそれがある。位相差層付偏光板100の長辺方向と位相差層20の遅相軸方向とが平行であることにより、位相差層付偏光板の収縮に伴い位相差層は一軸性が上昇する方向へと収縮し、位相差が上昇し得る。そのため、寸法収縮による位相差の低下と一軸性の上昇に伴う位相差の向上とが均衡し得る。その結果、キセノン光照射試験による位相差の低下等の劣化を抑制し、高い耐光性および耐久性を有する位相差層付偏光板を提供することができる。本明細書において「平行」とは完全に平行である場合だけではなく、位相差層付偏光板の長辺方向と位相差層の遅相軸方向とがなす角度が略平行、例えば-5°~5°である場合を含む。
偏光子11の吸収軸と位相差層付偏光板100の長辺方向とがなす角度は、好ましくは35°~55°であり、より好ましくは40°~50°であり、さらに好ましくは42°~48°であり、特に好ましくは約45°である。偏光子11の吸収軸と位相差層付偏光板100の長辺方向とがなす角度が上記範囲であることにより、太陽光による位相差の低下等の劣化をさらに抑制し、高い耐光性および耐久性を有する位相差層付偏光板を提供することができる。
位相差層付偏光板の55℃、50%RH条件下でキセノン光を100時間照射したときの短辺方向の寸法収縮率は好ましくは0.076%以上であり、より好ましくは0.090%以上であり、さらに好ましくは0.12%以上である。短辺方向の寸法収縮は、例えば、0.16%以下である。短辺方向の寸法収縮が上記範囲であることにより、寸法収縮による位相差の低下と一軸性の上昇に伴う位相差の向上とが均衡し得る。その結果、キセノン光照射試験による位相差の低下等の劣化を抑制し、高い耐光性および耐久性を有する位相差層付偏光板を提供することができる。本明細書において、短辺方向の寸法収縮率とは、位相差層付偏光板に対し、ブラックパネル温度55℃、湿度55%RHの条件下で100時間キセノン光を照射した後位相差層付偏光板の短辺方向の収縮距離(mm)をXY測長機で測定し、該収縮距離を用いて下記式から算出したキセノン光照射試験前後での位相差層付偏光板の短辺方向の収縮率をいう。
短辺方向の収縮率=(短辺方向の収縮距離)/(キセノン光照射前の短辺の長さ)×100
短辺方向の収縮率=(短辺方向の収縮距離)/(キセノン光照射前の短辺の長さ)×100
位相差層20は好ましくは液晶配向固化層である。位相差層20は、単一層であってもよく、第1の液晶配向固化層と第2の液晶配向固化層との積層構造を有していてもよい。
位相差層付偏光板は、位相差層20とは別の位相差層ならびに/あるいは導電層または導電層付等方性基材がさらに設けられてもよい(いずれも図示せず)。別の位相差層は、代表的には、位相差20と粘着剤層30との間(すなわち、位相差層20の外側)に設けられる。別の位相差層は、代表的には、屈折率特性がnz>nx=nyの関係を示す。導電層または導電層付等方性基材は、代表的には、位相差層20と粘着剤層30との間に設けられる。別の位相差層ならびに導電層または導電層付等方性基材は、代表的には、位相差層20側からこの順に設けられる。別の位相差層ならびに導電層または導電層付等方性基材は、必要に応じて設けられる任意の層であり、いずれか一方または両方が省略されてもよい。導電層または導電層付等方性基材が設けられる場合、位相差層付偏光板は、画像表示セル(例えば、有機ELセル)と偏光板との間にタッチセンサが組み込まれた、いわゆるインナータッチパネル型入力表示装置に適用され得る。
別の位相差層の光学的特性(例えば、屈折率特性、面内位相差、Nz係数、光弾性係数)、厚み、配置位置等は、目的に応じて適切に設定され得る。
位相差層付偏光板の総厚みは、好ましくは100μm以下であり、より好ましくは60μm以下であり、さらに好ましくは55μm以下であり、さらにより好ましくは50μm以下であり、特に好ましくは40μm以下である。総厚みは、例えば28μmで以上あり得る。本発明の実施形態によれば、このようにきわめて薄い位相差層付偏光板を実現することができる。また、このような位相差層付偏光板は、きわめて優れた可撓性および折り曲げ耐久性を有し得る。したがって、このような位相差層付偏光板は、湾曲した画像表示装置および/または折り曲げもしくは折り畳み可能な画像表示装置に特に好適に適用され得る。なお、位相差層付偏光板の総厚みとは、偏光板、位相差層(別の位相差層が存在する場合には、位相差層および別の位相差層)およびこれらを積層するための接着剤層または粘着剤層の厚みの合計をいう(すなわち、位相差層付偏光板の総厚みは、導電層または導電層付等方性基材、ならびに、粘着剤層30およびその表面に仮着され得るはく離ライナーの厚みを含まない)。
以下、位相差層付偏光板の構成要素について、より詳細に説明する。
B.偏光板
B-1.偏光子
偏光子は、代表的には、二色性物質を含むポリビニルアルコール(PVA)系樹脂フィルムで構成される。偏光子の厚みは、好ましくは1μm~8μmであり、より好ましくは1μm~7μmであり、さらに好ましくは2μm~5μmである。偏光子の厚みがこのような範囲であれば、位相差層付偏光板の薄型化に大きく貢献し得る。さらに、このような偏光子を用いる薄型の位相差層付偏光板において、本発明の効果が顕著である。
B-1.偏光子
偏光子は、代表的には、二色性物質を含むポリビニルアルコール(PVA)系樹脂フィルムで構成される。偏光子の厚みは、好ましくは1μm~8μmであり、より好ましくは1μm~7μmであり、さらに好ましくは2μm~5μmである。偏光子の厚みがこのような範囲であれば、位相差層付偏光板の薄型化に大きく貢献し得る。さらに、このような偏光子を用いる薄型の位相差層付偏光板において、本発明の効果が顕著である。
偏光子のホウ酸含有量は、好ましくは25重量%以下であり、より好ましくは11重量%~25重量%であり、さらに好ましくは12重量%~25重量%である。偏光子のホウ酸含有量がこのような範囲であれば、キセノン光照射試験による位相差の低下等の劣化を抑制することができ、高い耐光性および耐久性を有する位相差層付偏光板を提供することができる。また、貼り合わせ時のカール調整の容易性を良好に維持し、かつ、加熱時のカールを良好に抑制しつつ、加熱時の外観耐久性を改善することができる。ホウ酸含有量は、例えば、中和法から下記式を用いて、単位重量当たりの偏光子に含まれるホウ酸量として算出することができる。
偏光子のヨウ素含有量は、好ましくは2重量%以上であり、より好ましくは2重量%~10重量%である。偏光子のヨウ素含有量がこのような範囲であれば、上記のホウ酸含有量との相乗的な効果により、貼り合わせ時のカール調整の容易性を良好に維持し、かつ、加熱時のカールを良好に抑制しつつ、加熱時の外観耐久性を改善することができる。本明細書において「ヨウ素含有量」とは、偏光子(PVA系樹脂フィルム)中に含まれるすべてのヨウ素の量を意味する。より具体的には、偏光子中においてヨウ素はヨウ素イオン(I-)、ヨウ素分子(I2)、ポリヨウ素イオン(I3
-、I5
-)等の形態で存在するところ、本明細書におけるヨウ素含有量は、これらの形態をすべて包含したヨウ素の量を意味する。ヨウ素含有量は、例えば、蛍光X線分析の検量線法により算出することができる。なお、ポリヨウ素イオンは、偏光子中でPVA-ヨウ素錯体を形成した状態で存在している。このような錯体が形成されることにより、可視光の波長範囲において吸収二色性が発現し得る。具体的には、PVAと三ヨウ化物イオンとの錯体(PVA・I3
-)は470nm付近に吸光ピークを有し、PVAと五ヨウ化物イオンとの錯体(PVA・I5
-)は600nm付近に吸光ピークを有する。結果として、ポリヨウ素イオンは、その形態に応じて可視光の幅広い範囲で光を吸収し得る。一方、ヨウ素イオン(I-)は230nm付近に吸光ピークを有し、可視光の吸収には実質的には関与しない。したがって、PVAとの錯体の状態で存在するポリヨウ素イオンが、主として偏光子の吸収性能に関与し得る。
偏光子は、好ましくは、波長380nm~780nmのいずれかの波長で吸収二色性を示す。偏光子の単体透過率Tsは、好ましくは40%~48%であり、より好ましくは41%~46%である。偏光子の偏光度Pは、好ましくは97.0%以上であり、より好ましくは99.0%以上であり、さらに好ましくは99.9%以上である。上記単体透過率は、代表的には、紫外可視分光光度計を用いて測定し、視感度補正を行なったY値である。上記偏光度は、代表的には、紫外可視分光光度計を用いて測定して視感度補正を行なった平行透過率Tpおよび直交透過率Tcに基づいて、下記式により求められる。
偏光度(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
偏光度(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
偏光子は、代表的には、二層以上の積層体を用いて作製され得る。積層体を用いて得られる偏光子の具体例としては、樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたPVA系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子が挙げられる。樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたPVA系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子は、例えば、PVA系樹脂溶液を樹脂基材に塗布し、乾燥させて樹脂基材上にPVA系樹脂層を形成して、樹脂基材とPVA系樹脂層との積層体を得ること;当該積層体を延伸および染色してPVA系樹脂層を偏光子とすること;により作製され得る。延伸は、代表的には積層体をホウ酸水溶液中に浸漬させて延伸することを含む。さらに、延伸は、必要に応じて、ホウ酸水溶液中での延伸の前に積層体を高温(例えば、95℃以上)で空中延伸することをさらに含み得る。得られた樹脂基材/偏光子の積層体はそのまま用いてもよく(すなわち、樹脂基材を偏光子の保護層としてもよく)、樹脂基材/偏光子の積層体から樹脂基材を剥離し、当該剥離面に目的に応じた任意の適切な保護層を積層して用いてもよい。このような偏光子の製造方法の詳細は、例えば特開2012-73580号公報、特許第6470455号に記載されている。これらの公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。
偏光子の製造方法は、代表的には、長尺状の熱可塑性樹脂基材の片側に、ハロゲン化物とポリビニルアルコール系樹脂とを含むポリビニルアルコール系樹脂層を形成して積層体とすること、および、上記積層体に、空中補助延伸処理と、染色処理と、水中延伸処理と、長手方向に搬送しながら加熱することにより幅方向に2%以上収縮させる乾燥収縮処理と、をこの順に施すことを含む。これにより、非常に薄型で、優れた光学特性を有するとともに光学特性のバラつきが抑制された偏光子が提供され得る。すなわち、補助延伸を導入することにより、熱可塑性樹脂上にPVAを塗布する場合でも、PVAの結晶性を高めることが可能となり、高い光学特性を達成することが可能となる。また、同時にPVAの配向性を事前に高めることで、後の染色工程や延伸工程で水に浸漬された時に、PVAの配向性の低下や溶解などの問題を防止することができ、高い光学特性を達成することが可能になる。さらに、PVA系樹脂層を液体に浸漬した場合において、PVA系樹脂層がハロゲン化物を含まない場合に比べて、ポリビニルアルコール分子の配向の乱れ、および配向性の低下が抑制され得る。これにより、染色処理および水中延伸処理など、積層体を液体に浸漬して行う処理工程を経て得られる偏光子の光学特性を向上し得る。さらに、乾燥収縮処理により積層体を幅方向に収縮させることにより、光学特性を向上させることができる。
B-2.保護層
保護層12は、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。
保護層12は、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。
位相差層付偏光板は、後述するように代表的には画像表示装置の視認側に配置され、保護層12は、代表的にはその視認側に配置される。したがって、保護層12には、必要に応じて、ハードコート処理、反射防止処理、スティッキング防止処理、アンチグレア処理等の表面処理が施されていてもよい。さらに/あるいは、保護層12には、必要に応じて、偏光サングラスを介して視認する場合の視認性を改善する処理(代表的には、(楕)円偏光機能を付与すること、超高位相差を付与すること)が施されていてもよい。このような処理を施すことにより、偏光サングラス等の偏光レンズを介して表示画面を視認した場合でも、優れた視認性を実現することができる。したがって、位相差層付偏光板は、屋外で用いられ得る画像表示装置にも好適に適用され得る。
保護層の厚みは、好ましくは10μm~50μm、より好ましくは10μm~30μmである。なお、表面処理が施されている場合、外側保護層の厚みは、表面処理層の厚みを含めた厚みである。
C.位相差層
上記のとおり、位相差層20は代表的には円偏光機能または楕円偏光機能を有する。位相差層は、代表的には、屈折率特性がnx>ny=nzの関係を示す。位相差層は、代表的には偏光板に反射防止特性を付与するために設けられ、位相差層が単一層である場合にはλ/4板として機能し得る。この場合、位相差層の面内位相差Re(550)は、好ましくは100nm~190nm、より好ましくは110nm~170nm、さらに好ましくは130nm~160nmである。なお、ここで「ny=nz」はnyとnzが完全に等しい場合だけではなく、実質的に等しい場合を包含する。したがって、本発明の効果を損なわない範囲で、ny>nzまたはny<nzとなる場合があり得る。位相差層は、好ましくは円偏光機能または楕円偏光機能を有する液晶化合物の配向固化層である。
上記のとおり、位相差層20は代表的には円偏光機能または楕円偏光機能を有する。位相差層は、代表的には、屈折率特性がnx>ny=nzの関係を示す。位相差層は、代表的には偏光板に反射防止特性を付与するために設けられ、位相差層が単一層である場合にはλ/4板として機能し得る。この場合、位相差層の面内位相差Re(550)は、好ましくは100nm~190nm、より好ましくは110nm~170nm、さらに好ましくは130nm~160nmである。なお、ここで「ny=nz」はnyとnzが完全に等しい場合だけではなく、実質的に等しい場合を包含する。したがって、本発明の効果を損なわない範囲で、ny>nzまたはny<nzとなる場合があり得る。位相差層は、好ましくは円偏光機能または楕円偏光機能を有する液晶化合物の配向固化層である。
位相差層20が単一層で構成される場合、その厚みは好ましくは0.5μm~7μmであり、より好ましくは1μm~5μmである。液晶化合物を用いることにより、樹脂フィルムよりも格段に薄い厚みで樹脂フィルムと同等の面内位相差を実現することができる。
位相差層のNz係数は、好ましくは0.9~1.5であり、より好ましくは0.9~1.3である。このような関係を満たすことにより、得られる位相差層付偏光板を画像表示装置に用いた場合に、非常に優れた反射色相を達成し得る。
位相差層は、位相差値が測定光の波長に応じて大きくなる逆分散波長特性を示してもよく、位相差値が測定光の波長に応じて小さくなる正の波長分散特性を示してもよく、位相差値が測定光の波長によってもほとんど変化しないフラットな波長分散特性を示してもよい。1つの実施形態においては、位相差層は、逆分散波長特性を示す。この場合、位相差層のRe(450)/Re(550)は、好ましくは0.8以上1未満であり、より好ましくは0.8以上0.95以下である。このような構成であれば、非常に優れた反射防止特性を実現することができる。
位相差層20の遅相軸と偏光子11の吸収軸とのなす角度θは、好ましくは40°~50°であり、より好ましくは42°~48°であり、さらに好ましくは約45°である。角度θがこのような範囲であれば、上記のように位相差層をλ/4板とすることにより、非常に優れた円偏光特性(結果として、非常に優れた反射防止特性)を有する位相差層付偏光板が得られ得る。
別の実施形態においては、位相差層20は、第1の液晶配向固化層と第2の液晶配向固化層との積層構造を有し得る。この場合、第1の液晶配向固化層および第2の液晶配向固化層のいずれか一方がλ/4板として機能し、他方がλ/2板として機能し得る。したがって、第1の液晶配向固化層および第2の液晶配向固化層の厚みは、λ/4板またはλ/2板の所望の面内位相差が得られるよう調整され得る。例えば、第1の液晶配向固化層がλ/2板として機能し、第2の液晶配向固化層がλ/4板として機能する場合、第1の液晶配向固化層の厚みは例えば2.0μm~3.0μmであり、第2の液晶配向固化層の厚みは例えば1.0μm~2.0μmである。この場合、第1の液晶配向固化層の面内位相差Re(550)は、好ましくは200nm~300nmであり、より好ましくは230nm~290nmであり、さらに好ましくは250nm~280nmである。第2の液晶配向固化層の面内位相差Re(550)は、単一層に関して上記で説明したとおりである。
第1の液晶配向固化層の遅相軸と偏光子の吸収軸とのなす角度は、好ましくは10°~20°であり、より好ましくは12°~18°であり、さらに好ましくは約15°である。第2の液晶配向固化層の遅相軸と偏光子の吸収軸とのなす角度は、好ましくは70°~80°であり、より好ましくは72°~78°であり、さらに好ましくは約75°である。このような構成であれば、理想的な逆波長分散特性に近い特性を得ることが可能であり、結果として、非常に優れた反射防止特性を実現することができる。
上記のとおり、位相差層20は好ましくは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。本明細書において「液晶配向固化層」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。なお、「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。
液晶化合物の配向固化層である位相差層は、重合性液晶化合物を含む組成物を用いて形成され得る。本明細書において組成物に含まれる重合性液晶化合物とは、重合性基を有し、かつ、液晶性を有する化合物をいう。重合性基は、重合反応に関与する基を意味し、好ましくは光重合性基である。ここで、光重合性基とは、光重合開始剤から発生した活性ラジカルや酸等によって重合反応に関与し得る基をいう。
液晶性の発現は、サーモトロピックであってもよく、リオトロピックであってもよい。また、液晶相の構成としてはネマチック液晶であってもよく、スメクチック液晶であってもよい。製造の容易さという観点から、液晶性はサーモトロピックのネマチック液晶が好ましい。
1つの実施形態において、単一層である位相差層は、下記式(1)で表される液晶化合物を含む組成物を用いて形成される。
L1-SP1-A1-D3-G1-D1-Ar-D2-G2-D4-A2-SP2-L2 (1)
L1-SP1-A1-D3-G1-D1-Ar-D2-G2-D4-A2-SP2-L2 (1)
L1およびL2は、それぞれ独立して、1価の有機基を表し、L1およびL2の少なくとも一方は重合性基を表す。1価の有機基としては任意の適切な基が含まれる。L1およびL2の少なくとも一方が示す重合性基としては、ラジカル重合性基(ラジカル重合可能な基)が挙げられる。ラジカル重合性基としては、任意の適切なラジカル重合性基を用いることができる。好ましくはアクリロイル基またはメタクリロイル基である。重合速度が速く、生産性向上の観点からアクリロイル基が好ましい。メタクリロイル基も高複屈折性液晶の重合性基として同様に使用できる。
SP1およびSP2は、それぞれ独立して、単結合、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、または、炭素数1~14の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基を構成する-CH2-の1個以上が-O-に置換された2価の連結基を表す。炭素数1~14の直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基としては、好ましくは、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基およびへキシレン基が挙げられる。
A1およびA2は、それぞれ独立して、脂環式炭化水素基または芳香族環置換基を表す。A1およびA2は好ましくは炭素数6以上の芳香族環置換基または炭素数6以上のシクロアルキレン環である。
D1、D2、D3およびD4は、それぞれ独立して、単結合または二価の連結基を表す。具体的には、D1、D2、D3およびD4は、単結合、-O-CO-、-C(=S)O-、-CR1R2-、-CR1R2-CR3R4-、-O-CR1R2-、-CR1R2-O-CR3R4-、-CO-O-CR1R2-、-O-CO-CR1R2-、-CR1R2-O-CO-CR3R4-、-CR1R2-CO-O-CR3R4-、-NR1-CR2R3-、または、-CO-NR1-を表す。ただし、D1、D2、D3およびD4の少なくとも一つは-O-CO-を表す。なかでも、D3が-O-CO-であることが好ましく、D3およびD4が-O-CO-であることがより好ましい。D1およびD2は、好ましくは、単結合である。R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、または、炭素数1~4のアルキル基を表す。
G1およびG2は、それぞれ独立して、単結合または脂環式炭化水素基を表す。具体的には、G1およびG2は無置換または置換された炭素数5~8の2価の脂環式炭化水素基を表してもよい。また、脂環式炭化水素基を構成する-CH2-の1個以上が-O-、-S-または-NH-で置換されていてもよい。G1およびG2は、好ましくは単結合を表す。
Arは、芳香族炭化水素環または芳香族複素環を表す。Arは、例えば、下記式(Ar-1)~(Ar-6)で表される基からなる群より選択される芳香族環を表す。なお、下記式(Ar-1)~(Ar-6)中、*1はD1との結合位置を表し、*2はD2との結合位置を表す。
式(Ar-1)中、Q1は、NまたはCHを表し、Q2は、-S-、-O-、または、-N(R5)-を表す。R5は、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表す。
式(Ar-1)~(Ar-6)中、Z1、Z2およびZ3は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~20の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数3~20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6~20の1価の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、-NR6R7、または、-SR8を表す。R6~R8は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、Z1およびZ2は、互いに結合して環を形成してもよい。環は、脂環式、複素環、および、芳香族環のいずれであってもよく、好ましくは芳香環である。形成される環には、置換基が置換していてもよい。
式(Ar-2)および(Ar-3)中、A3およびA4は、それぞれ独立して、-O-、-N(R9)-、-S-、および、-CO-からなる群より選択される基を表し、R9は、水素原子または置換基を表す。R9が示す置換基としては、上記式(Ar-1)中のY1が有していてもよい置換基と同じものが挙げられる。
式(Ar-2)中、Xは、水素原子もしくは無置換または置換基を有する第14族~第16族の非金属原子を表す。Xが表す第14族~第16族の非金属原子としては、例えば、酸素原子、硫黄原子、無置換または置換基を有する窒素原子、無置換または置換基を有する炭素原子が挙げられる。置換基としては、上記式(Ar-1)中のY1が有していてもよい置換基と同じものが挙げられる。
式(Ar-3)中、D5およびD6は、それぞれ独立して、単結合、-O-CO-、-C(=S)O-、-CR1R2-、-CR1R2-CR3R4-、-O-CR1R2-、-CR1R2-O-CR3R4-、-CO-O-CR1R2-、-O-CO-CR1R2-、-CR1R2-O-CO-CR3R4-、-CR1R2-CO-O-CR3R4-、-NR1-CR2R3-、または、-CO-NR1-を表す。R1、R2、R3およびR4は、上記のとおりである。
式(Ar-3)中、SP3およびSP4は、それぞれ独立して、単結合、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、または、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基を構成する-CH2-の1個以上が-O-、-S-、-NH-、-N(Q)-、もしくは、-CO-に置換された2価の連結基を表し、Qは、重合性基を表す。
式(Ar-3)中、L3およびL4は、それぞれ独立して、1価の有機基を表し、L3およびL4ならびに上記式(1)中のL1およびL2の少なくとも1つが重合性基を表す。
式(Ar-4)~(Ar-6)中、Axは、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群より選ばれる少なくとも1つの芳香族環を有する、炭素数2~30の有機基を表す。式(Ar-4)~(Ar-6)中、Axは、好ましくは、芳香族複素環を有し、より好ましくはベンゾチアゾール環を有する。式(Ar-4)~(Ar-6)中、Ayは、水素原子、無置換または置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基、または、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群より選択される少なくとも1つの芳香族環を有する、炭素数2~30の有機基を表す。式(Ar-4)~(Ar-6)中、Ayは、好ましくは水素原子を表す。
式(Ar-4)~(Ar-6)中、Q3は、水素原子、または、無置換または置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基を表す。式(Ar-4)~(Ar-6)中、Q3は、好ましくは水素原子を表す。
このようなArのなかでは、好ましくは、上記式(Ar-4)または上記式(Ar-6)で表される基(原子団)が挙げられる。
式(1)で表される液晶化合物の具体例は国際公開第2018/123551号公報に開示されている。当該公報の記載は本明細書に参考として援用される。これらの化合物は1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
液晶化合物を含む組成物は、好ましくは重合開始剤を含む。重合開始剤としては、任意の適切な重合剤が用いられる。好ましくは紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤である。光重合開始剤としては、例えば、α-カルボニル化合物(米国特許第2367661号、米国特許第2367670号の明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書記載)、α-炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、米国特許第2951758号の明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp-アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書記載)、オキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)、および、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63-40799号公報、特公平5-29234号公報、特開平10-95788号公報、特開平10-29997号公報記載)が挙げられる。当該公報の記載は本明細書に参考として援用される。重合開始剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
液晶化合物を含む組成物は、位相差層を形成する作業性の観点から、溶媒を含むことが好ましい。溶媒としては任意の適切な溶媒を用いることができ、好ましくは有機溶媒が用いられる。
液晶化合物を含む組成物は、任意の適切な他の成分をさらに含む。例えば、フェノール系酸化防止剤などの酸化防止剤、上記以外の液晶化合物、レベリング剤、界面活性剤、チルト角制御剤、配向助剤、可塑剤、および、架橋剤などが挙げられる。
液晶配向固化層は、所定の基材の表面に配向処理を施し、当該表面に液晶化合物を含む組成物(塗工液)を塗工して当該液晶化合物を上記配向処理に対応する方向に配向させ、当該配向状態を固定することにより形成され得る。1つの実施形態においては、基材は任意の適切な樹脂フィルムであり、当該基材上に形成された液晶配向固化層は、偏光板の表面に転写され得る。
上記配向処理としては、任意の適切な配向処理が採用され得る。具体的には、機械的な配向処理、物理的な配向処理、化学的な配向処理が挙げられる。機械的な配向処理の具体例としては、ラビング処理、延伸処理が挙げられる。物理的な配向処理の具体例としては、磁場配向処理、電場配向処理が挙げられる。化学的な配向処理の具体例としては、斜方蒸着法、光配向処理が挙げられる。各種配向処理の処理条件は、目的に応じて任意の適切な条件が採用され得る。
液晶化合物の配向は、液晶化合物の種類に応じて液晶相を示す温度で処理することにより行われる。このような温度処理を行うことにより、液晶化合物が液晶状態をとり、基材表面の配向処理方向に応じて当該液晶化合物が配向する。
配向状態の固定は、1つの実施形態においては、上記のように配向した液晶化合物を冷却することにより行われる。液晶化合物が重合性モノマーまたは架橋性モノマーである場合には、配向状態の固定は、上記のように配向した液晶化合物に重合処理または架橋処理を施すことにより行われる。
配向固化層の形成方法の詳細は、特開2006-163343号公報に記載されている。当該公報の記載は本明細書に参考として援用される。
D.別の位相差層
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。
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。
nz>nx=nyの屈折率特性を有する別の位相差層は、任意の適切な材料で形成され得る。別の位相差層は、好ましくは、ホメオトロピック配向に固定された液晶材料を含むフィルムからなる。ホメオトロピック配向させることができる液晶材料(液晶化合物)は、液晶モノマーであっても液晶ポリマーであってもよい。当該液晶化合物および当該位相差層の形成方法の具体例としては、特開2002-333642号公報の[0020]~[0028]に記載の液晶化合物および当該位相差層の形成方法が挙げられる。この場合、別の位相差層の厚みは、好ましくは0.5μm~10μmであり、より好ましくは0.5μm~8μmであり、さらに好ましくは0.5μm~5μmである。
E.粘着剤層
粘着剤層30を構成する粘着剤としては、任意の適切な粘着剤を用いることができる。粘着剤としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、ポリビニルアルコール系粘着剤、ポリビニルピロリドン系粘着剤、ポリアクリルアミド系粘着剤、セルロース系粘着剤などが挙げられる。これら粘着剤のなかでも、光学的透明性に優れ、適宜な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れるものが好ましく使用される。このような特徴を示すものとしてアクリル系粘着剤が好ましく使用される。
粘着剤層30を構成する粘着剤としては、任意の適切な粘着剤を用いることができる。粘着剤としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、ポリビニルアルコール系粘着剤、ポリビニルピロリドン系粘着剤、ポリアクリルアミド系粘着剤、セルロース系粘着剤などが挙げられる。これら粘着剤のなかでも、光学的透明性に優れ、適宜な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れるものが好ましく使用される。このような特徴を示すものとしてアクリル系粘着剤が好ましく使用される。
F.導電層または導電層付等方性基材
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。
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。
導電層が金属酸化物を含む場合、該導電層の厚みは、好ましくは50nm以下であり、より好ましくは35nm以下である。導電層の厚みの下限は、好ましくは10nmである。
導電層は、上記基材から位相差層(存在する場合には別の位相差層)に転写されて導電層単独で位相差層付偏光板の構成層とされてもよく、基材との積層体(導電層付基材)として位相差層(存在する場合には別の位相差層)に積層されてもよい。好ましくは、上記基材は光学的に等方性であり、したがって、導電層は導電層付等方性基材として位相差層付偏光板に用いられ得る。
光学的に等方性の基材(等方性基材)としては、任意の適切な等方性基材を採用し得る。等方性基材を構成する材料としては、例えば、ノルボルネン系樹脂やオレフィン系樹脂などの共役系を有さない樹脂を主骨格としている材料、ラクトン環やグルタルイミド環などの環状構造をアクリル系樹脂の主鎖中に有する材料などが挙げられる。このような材料を用いると、等方性基材を形成した際に、分子鎖の配向に伴う位相差の発現を小さく抑えることができる。等方性基材の厚みは、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは35μm以下である。等方性基材の厚みの下限は、例えば20μmである。
上記導電層および/または上記導電層付等方性基材の導電層は、必要に応じてパターン化され得る。パターン化によって、導通部と絶縁部とが形成され得る。結果として、電極が形成され得る。電極は、タッチパネルへの接触を感知するタッチセンサ電極として機能し得る。パターニング方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。パターニング方法の具体例としては、ウエットエッチング法、スクリーン印刷法が挙げられる。
G.位相差層付偏光板の製造方法
本発明の実施形態の位相差層付偏光板は任意の適切な方法で製造することができる。1つの実施形態において、位相差層付偏光板は設計したサイズの矩形に切断した偏光板と位相差層とを、該矩形の長辺方向と位相差層の遅相軸方向とが平行となるように任意の適切な接着剤を介して積層することにより作製され得る。偏光版と位相差層とを積層する際、偏光子の吸収軸と位相差層の遅相軸とが所定の角度となるよう積層され得る。
本発明の実施形態の位相差層付偏光板は任意の適切な方法で製造することができる。1つの実施形態において、位相差層付偏光板は設計したサイズの矩形に切断した偏光板と位相差層とを、該矩形の長辺方向と位相差層の遅相軸方向とが平行となるように任意の適切な接着剤を介して積層することにより作製され得る。偏光版と位相差層とを積層する際、偏光子の吸収軸と位相差層の遅相軸とが所定の角度となるよう積層され得る。
1つの実施形態において、位相差層付偏光板は大形(例えば、長尺状)の偏光板と位相差層とを偏光子の吸収軸と位相差層の遅相軸とが所定の角度となるよう任意の適切な接着剤を介して積層し、次いで得られる位相差層付偏光板の長辺方向と位相差層の遅相軸とが平行となるよう、設計したサイズの矩形に切断することにより、作製され得る。
H.画像表示装置
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、本発明の実施形態は、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)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、折り曲げもしくは折り畳み可能である。
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、本発明の実施形態は、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)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、折り曲げもしくは折り畳み可能である。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。各特性の測定方法は以下の通りである。なお、特に明記しない限り、実施例および比較例における「部」および「%」は重量基準である。
(1)厚み
10μm以下の厚みは、干渉膜厚計(大塚電子社製、製品名「MCPD-3000」)を用いて測定した。10μmを超える厚みは、デジタルマイクロメーター(アンリツ社製、製品名「KC-351C」)を用いて測定した。
10μm以下の厚みは、干渉膜厚計(大塚電子社製、製品名「MCPD-3000」)を用いて測定した。10μmを超える厚みは、デジタルマイクロメーター(アンリツ社製、製品名「KC-351C」)を用いて測定した。
(2)位相差低下
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板の粘着剤層を厚さ0.5mmのガラス板(80mm×150mm)に貼り合わせ積層し、位相差測定装置(王子計測機器社製、製品名:KOBRA)で位相差値(初期位相差値)を測定した。次いで、キセノン対候性試験機(東洋精機製作所社製、製品名:アトラス・ウエザオメータ Ci4400、インナーフィルター:ボロシリケート タイプS、アウターフィルター:ソーダライム)を用いて、BP(ブラックパネル)温度55℃、湿度55%RHの条件下で、波長420nmで0.8W/m2の条件でキセノンを100時間照射した。次いで、同様に位相差層付偏光板の位相差値を測定し、初期位相差値との差を算出し、位相差低下量とした。
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板の粘着剤層を厚さ0.5mmのガラス板(80mm×150mm)に貼り合わせ積層し、位相差測定装置(王子計測機器社製、製品名:KOBRA)で位相差値(初期位相差値)を測定した。次いで、キセノン対候性試験機(東洋精機製作所社製、製品名:アトラス・ウエザオメータ Ci4400、インナーフィルター:ボロシリケート タイプS、アウターフィルター:ソーダライム)を用いて、BP(ブラックパネル)温度55℃、湿度55%RHの条件下で、波長420nmで0.8W/m2の条件でキセノンを100時間照射した。次いで、同様に位相差層付偏光板の位相差値を測定し、初期位相差値との差を算出し、位相差低下量とした。
(3)寸法収縮
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板の粘着剤層を厚さ0.5mmのガラス板(80mm×150mm)に貼り合わせ積層した。次いで、キセノン対候性試験機(東洋精機製作所社製、製品名:アトラス・ウエザオメータ Ci4400、インナーフィルター:ボロシリケート タイプS、アウターフィルター:ソーダライム)を用いて、BP(ブラックパネル)温度55℃、湿度55%RHの条件下で、波長420nmで0.8W/m2の条件でキセノンを100時間照射した。次いで、XY測長機(ミツトヨ社製、製品名:画像測定機 QVA1517-PRO AEIM(SP))を用いて位相差層付偏光板の短辺側の寸法収縮を測定した。収縮量が最も大きい部分を位相差層付偏光板の寸法収縮量とした。また、測定した寸法収縮量から下記式を用いて収縮率を算出した。
短辺方向の収縮率=(短辺方向の収縮距離)/(キセノン光照射前の短辺の長さ)×100
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板の粘着剤層を厚さ0.5mmのガラス板(80mm×150mm)に貼り合わせ積層した。次いで、キセノン対候性試験機(東洋精機製作所社製、製品名:アトラス・ウエザオメータ Ci4400、インナーフィルター:ボロシリケート タイプS、アウターフィルター:ソーダライム)を用いて、BP(ブラックパネル)温度55℃、湿度55%RHの条件下で、波長420nmで0.8W/m2の条件でキセノンを100時間照射した。次いで、XY測長機(ミツトヨ社製、製品名:画像測定機 QVA1517-PRO AEIM(SP))を用いて位相差層付偏光板の短辺側の寸法収縮を測定した。収縮量が最も大きい部分を位相差層付偏光板の寸法収縮量とした。また、測定した寸法収縮量から下記式を用いて収縮率を算出した。
短辺方向の収縮率=(短辺方向の収縮距離)/(キセノン光照射前の短辺の長さ)×100
[実施例1]
[製造例1:偏光板の作製]
1.偏光子の作製
熱可塑性樹脂基材として、長尺状で、吸水率0.75%、Tg約75℃である、非晶質のイソフタル共重合ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み:100μm)を用いた。樹脂基材の片面に、コロナ処理を施した。
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(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ410」)を9:1で混合したPVA系樹脂100重量部に、ヨウ化カリウム13重量部を添加したものを水に溶かし、PVA水溶液(塗布液)を調製した。
樹脂基材のコロナ処理面に、上記PVA水溶液を塗布して60℃で乾燥することにより、厚み13μm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、130℃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2.4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40℃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(水100重量部に対して、ヨウ素とヨウ化カリウムを1:7の重量比で配合して得られたヨウ素水溶液)に、最終的に得られる偏光子の単体透過率(Ts)が43.0%以上となるように濃度を調整しながら60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、液温40℃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5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(ホウ酸濃度3.7重量%、ヨウ化カリウム濃度5重量%)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20℃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)。
その後、90℃に保たれたオーブン中で乾燥しながら、表面温度が75℃に保たれたSUS製の加熱ロールに約2秒接触させた(乾燥収縮処理)。乾燥収縮処理による積層体の幅方向の収縮率は5.2%であった。
このようにして、樹脂基材上に厚み5μmの偏光子(ホウ酸含有量20重量%)を形成した。
[製造例1:偏光板の作製]
1.偏光子の作製
熱可塑性樹脂基材として、長尺状で、吸水率0.75%、Tg約75℃である、非晶質のイソフタル共重合ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み:100μm)を用いた。樹脂基材の片面に、コロナ処理を施した。
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(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ410」)を9:1で混合したPVA系樹脂100重量部に、ヨウ化カリウム13重量部を添加したものを水に溶かし、PVA水溶液(塗布液)を調製した。
樹脂基材のコロナ処理面に、上記PVA水溶液を塗布して60℃で乾燥することにより、厚み13μm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、130℃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2.4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40℃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(水100重量部に対して、ヨウ素とヨウ化カリウムを1:7の重量比で配合して得られたヨウ素水溶液)に、最終的に得られる偏光子の単体透過率(Ts)が43.0%以上となるように濃度を調整しながら60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、液温40℃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5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(ホウ酸濃度3.7重量%、ヨウ化カリウム濃度5重量%)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20℃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)。
その後、90℃に保たれたオーブン中で乾燥しながら、表面温度が75℃に保たれたSUS製の加熱ロールに約2秒接触させた(乾燥収縮処理)。乾燥収縮処理による積層体の幅方向の収縮率は5.2%であった。
このようにして、樹脂基材上に厚み5μmの偏光子(ホウ酸含有量20重量%)を形成した。
2.偏光板の作製
上記で得られた偏光子の表面(樹脂基材とは反対側の面)に、保護層としてHC-COPフィルムを、紫外線硬化型接着剤を介して貼り合せた。具体的には、硬化型接着剤の総厚みが1.0μmになるように塗工し、ロール機を使用して貼り合わせた。その後、UV光線を保護層側から照射して接着剤を硬化させた。なお、HC-COPフィルムは、シクロオレフィン(COP)フィルム(日本ゼオン社製、製品名「ZF12」、厚み25μm)にハードコート(HC)層(厚み2μm)が形成されたフィルムであり、COPフィルムが偏光子側となるようにして貼り合わせた。次いで、樹脂基材を剥離し、保護層(HC層/COPフィルム)/接着剤層/偏光子の構成を有する偏光板を得た。
上記で得られた偏光子の表面(樹脂基材とは反対側の面)に、保護層としてHC-COPフィルムを、紫外線硬化型接着剤を介して貼り合せた。具体的には、硬化型接着剤の総厚みが1.0μmになるように塗工し、ロール機を使用して貼り合わせた。その後、UV光線を保護層側から照射して接着剤を硬化させた。なお、HC-COPフィルムは、シクロオレフィン(COP)フィルム(日本ゼオン社製、製品名「ZF12」、厚み25μm)にハードコート(HC)層(厚み2μm)が形成されたフィルムであり、COPフィルムが偏光子側となるようにして貼り合わせた。次いで、樹脂基材を剥離し、保護層(HC層/COPフィルム)/接着剤層/偏光子の構成を有する偏光板を得た。
[製造例2:位相差層の作製]
式(I)で示される化合物55重量部と、式(II)で示される化合物25重量部と、式(III)で示される化合物20重量部とを、シクロペンタノン(CPN)400重量部に加えた後、60℃に加温、撹拌して溶解させた。その後、上記した化合物の溶液を室温に戻し、上記した化合物の溶液に、イルガキュア907(BASFジャパン社製)3重量部と、メガファックF-554(DIC社製)0.2重量部と、p-メトキシフェノール(MEHQ)0.1重量部とを加えて、さらに撹拌した。撹拌後の溶液は、透明で均一であった。得られた溶液を0.20μmのメンブランフィルターでろ過し、重合性組成物を得た。
また、配向膜用ポリイミド溶液を厚さ0.7mmのガラス基材にスピンコート法を用いて塗布し、100℃で10分乾燥した後、200℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜を、市販のラビング装置によってラビング処理し、配向膜を形成した。
次いで、基材(実質的には、配向膜)に、上記で得られた重合性組成物をスピンコート法で塗布し、100℃で2分乾燥した。得られた塗布膜を室温まで冷却した後、高圧水銀ランプを用いて、30mW/cm2の強度で30秒間紫外線を照射して、液晶化合物の配向固化層である位相差層を得た。位相差層の面内位相差Re(550)は130nmであった。また、位相差層のRe(450)/Re(550)は0.851であり、逆分散波長特性を示した。位相差層は、λ/4板として機能し得る。
式(I)で示される化合物55重量部と、式(II)で示される化合物25重量部と、式(III)で示される化合物20重量部とを、シクロペンタノン(CPN)400重量部に加えた後、60℃に加温、撹拌して溶解させた。その後、上記した化合物の溶液を室温に戻し、上記した化合物の溶液に、イルガキュア907(BASFジャパン社製)3重量部と、メガファックF-554(DIC社製)0.2重量部と、p-メトキシフェノール(MEHQ)0.1重量部とを加えて、さらに撹拌した。撹拌後の溶液は、透明で均一であった。得られた溶液を0.20μmのメンブランフィルターでろ過し、重合性組成物を得た。
また、配向膜用ポリイミド溶液を厚さ0.7mmのガラス基材にスピンコート法を用いて塗布し、100℃で10分乾燥した後、200℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜を、市販のラビング装置によってラビング処理し、配向膜を形成した。
次いで、基材(実質的には、配向膜)に、上記で得られた重合性組成物をスピンコート法で塗布し、100℃で2分乾燥した。得られた塗布膜を室温まで冷却した後、高圧水銀ランプを用いて、30mW/cm2の強度で30秒間紫外線を照射して、液晶化合物の配向固化層である位相差層を得た。位相差層の面内位相差Re(550)は130nmであった。また、位相差層のRe(450)/Re(550)は0.851であり、逆分散波長特性を示した。位相差層は、λ/4板として機能し得る。
[製造例3:別の位相差層の作製]
下記化学式(式中の数字65および35はモノマーユニットのモル%を示し、便宜的にブロックポリマー体で表している:重量平均分子量5000)で示される側鎖型液晶ポリマー20重量部、ネマチック液晶相を示す重合性液晶(BASF社製:商品名PaliocolorLC242)80重量部および光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製:商品名イルガキュア907)5重量部をシクロペンタノン200重量部に溶解して液晶塗工液を調製した。そして、垂直配向処理を施したPET基材に当該塗工液をバーコーターにより塗工した後、80℃で4分間加熱乾燥することによって液晶を配向させた。この液晶層に紫外線を照射し、液晶層を硬化させることにより、nz>nx=nyの屈折率特性を示す第2の位相差層(厚み3μm)を基材上に形成した。
下記化学式(式中の数字65および35はモノマーユニットのモル%を示し、便宜的にブロックポリマー体で表している:重量平均分子量5000)で示される側鎖型液晶ポリマー20重量部、ネマチック液晶相を示す重合性液晶(BASF社製:商品名PaliocolorLC242)80重量部および光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製:商品名イルガキュア907)5重量部をシクロペンタノン200重量部に溶解して液晶塗工液を調製した。そして、垂直配向処理を施したPET基材に当該塗工液をバーコーターにより塗工した後、80℃で4分間加熱乾燥することによって液晶を配向させた。この液晶層に紫外線を照射し、液晶層を硬化させることにより、nz>nx=nyの屈折率特性を示す第2の位相差層(厚み3μm)を基材上に形成した。
製造例1で得られた偏光板の偏光子表面に、製造例2で得られた位相差層と製造例3で得られた別の位相差層をこの順に転写した。このとき、偏光子の吸収軸と製造例2で得られた位相差層の遅相軸とのなす角度が45°になるようにして転写(貼り合わせ)を行った。なお、それぞれの転写(貼り合わせ)は、製造例1で用いた紫外線硬化型接着剤(厚み1.0μm)を介して行った。このようにして、保護層(HC層/COPフィルム)/接着剤層/偏光子/接着剤層/位相差層/接着剤層/別の位相差層の構成を有する積層体を作製した。次いで、位相差層付偏光板の長辺方向と位相差層の遅相軸とが平行になるよう、長辺130mm、短辺66mmの矩形に積層体を切断した。
次いで、別の位相差層表面に粘着剤層(厚み5μm)を設け、保護層(HC層/COPフィルム)/接着剤層/偏光子/保護層(トリアセチルセルロースフィルム)/接着剤層/位相差層/接着剤層/別の位相差層/粘着剤層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総厚みは100μmであった。得られた位相差層付偏光板を上記(2)および(3)の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例2~4]
偏光子の作製工程において、架橋処理工程で用いるホウ酸水溶液の濃度を変更して、表1に記載のホウ酸含有量の偏光子を得たこと以外は実施例1と同様にして位相差層付偏光板を作製した。得られた位相差層付偏光板を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
偏光子の作製工程において、架橋処理工程で用いるホウ酸水溶液の濃度を変更して、表1に記載のホウ酸含有量の偏光子を得たこと以外は実施例1と同様にして位相差層付偏光板を作製した。得られた位相差層付偏光板を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
(比較例1)
実施例1と同様にして、保護層(HC層/COPフィルム)/接着剤層/偏光子/接着剤層/位相差層(位相差層/接着剤層/別の位相差層)の構成を有する積層体を作製した。次いで、位相差層付偏光板の長辺方向と位相差層の遅相軸とが直交するよう、長辺130mm、短辺66mmの矩形に積層体を切断した。
実施例1と同様にして、保護層(HC層/COPフィルム)/接着剤層/偏光子/接着剤層/位相差層(位相差層/接着剤層/別の位相差層)の構成を有する積層体を作製した。次いで、位相差層付偏光板の長辺方向と位相差層の遅相軸とが直交するよう、長辺130mm、短辺66mmの矩形に積層体を切断した。
次いで、別の位相差層表面に粘着剤層(厚み15μm)を設け、保護層(HC層/COPフィルム)/接着剤層/偏光子/接着剤層/位相差層/接着剤層/別の位相差層/粘着剤層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総厚みは39.5μmであった。得られた位相差層付偏光板を上記(2)および(3)の評価に供した。結果を表1に示す。
(比較例2~6)
偏光子の作製工程において、架橋処理工程で用いるホウ酸水溶液の濃度を変更して、表1に記載のホウ酸含有量の偏光子を得たこと以外は比較例1と同様にして位相差層付偏光板を作製した。得られた位相差層付偏光板を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
偏光子の作製工程において、架橋処理工程で用いるホウ酸水溶液の濃度を変更して、表1に記載のホウ酸含有量の偏光子を得たこと以外は比較例1と同様にして位相差層付偏光板を作製した。得られた位相差層付偏光板を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[評価]
表1から明らかなように、本発明の実施例の位相差層付偏光板は、対候性試験に供された場合であっても位相差の低下が抑制され、高い耐光性および耐久性を有するものであった。
表1から明らかなように、本発明の実施例の位相差層付偏光板は、対候性試験に供された場合であっても位相差の低下が抑制され、高い耐光性および耐久性を有するものであった。
本発明の位相差層付偏光板は、液晶表示装置、有機EL表示装置および無機EL表示装置用の円偏光板として好適に用いられる。
10 偏光板
11 偏光子
12 保護層
20 位相差層
30 粘着剤層
100 位相差層付偏光板
11 偏光子
12 保護層
20 位相差層
30 粘着剤層
100 位相差層付偏光板
Claims (9)
- 偏光子を含む偏光板と、位相差層と、を有する矩形の位相差層付偏光板であって、
該位相差層付偏光板の長辺方向と該位相差層の遅相軸方向とが平行である、位相差層付偏光板。 - 前記偏光子のホウ酸含有量が25重量%以下である、請求項1に記載の位相差層付偏光板。
- 前記偏光子の吸収軸と前記位相差層付偏光板の長辺方向とがなす角度が35°~55°である、請求項1または2に記載の位相差層付偏光板。
- 前記位相差層付偏光板の長辺の長さと短辺の長さの比が1.1~3.0である、請求項1から3のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
- 前記位相差層が円偏光機能または楕円偏光機能を有する液晶化合物の配向固化層である、請求項1から4のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
- 前記位相差層付偏光板の55℃、50%RH条件下でキセノン光を100時間照射したときの短辺方向の寸法収縮率が0.076%以上である、請求項1から5のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
- 総厚みが60μm以下である、請求項1から6のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
- 請求項1から7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。
- 有機エレクトロルミネセンス表示装置または無機エレクトロルミネセンス表示装置である、請求項8に記載の画像表示装置。
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