JP7638991B2 - 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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Description
y<-0.011x+0.525 (1)
本発明の別の実施形態による位相差層付偏光板は、二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムで構成される偏光子と、該偏光子の一方の側に配置された保護層とを含む偏光板と、位相差層とを有する。この位相差層は液晶化合物の配向固化層であり、この保護層の厚みは10μm以下である。この偏光子は、単体透過率をx%とし、該ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの面内位相差をznmとした場合に、下記式(2)を満たす。
z<-60x+2875 (2)
本発明のさらに別の実施形態による位相差層付偏光板は、二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムで構成される偏光子と、該偏光子の一方の側に配置された保護層とを含む偏光板と、位相差層とを有する。この位相差層は液晶化合物の配向固化層であり、この保護層の厚みは10μm以下である。この偏光子は、その単体透過率をx%とし、該ポリビニルアルコール系樹脂の配向関数をfとした場合に、下記式(3)を満たす。
f<-0.018x+1.11 (3)
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30μm以下である。
1つの実施形態において、上記偏光子の厚みは10μm以下である。
1つの実施形態において、上記偏光子の単体透過率は40.0%以上であり、かつ、偏光度が99.0%以上である。
1つの実施形態において、上記保護層は熱可塑性(メタ)アクリル系樹脂の有機溶媒溶液の塗布膜の固化物、エポキシ樹脂の光カチオン硬化物およびエポキシ樹脂の有機溶媒溶液の塗布膜の固化物からなる群より選択される少なくとも1種で構成されている。
1つの実施形態において、上記熱可塑性(メタ)アクリル系樹脂は、ラクトン環単位、無水グルタル酸単位、グルタルイミド単位、無水マレイン酸単位およびマレイミド単位からなる群から選択される少なくとも1つの繰り返し単位を有する。
1つの実施形態において、上記保護層は芳香族骨格および水素添加された芳香族骨格からなる群より選択される少なくとも1種を有するエポキシ樹脂の光カチオン硬化物である。
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含む。
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。
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。本実施形態の位相差層付偏光板100は、偏光板10と位相差層20とを有する。偏光板10は、偏光子11と、偏光子11の一方の側に配置された第1の保護層12と、偏光子11のもう一方の側に配置された第2の保護層13とを含む。目的に応じて、第1の保護層12および第2の保護層13の一方は省略されてもよい。例えば、位相差層20が偏光子11の保護層としても機能し得る場合には、第2の保護層13は省略されてもよい。位相差層20は任意の適切な粘着剤層または接着剤層(図示せず)を介して、偏光子11または第2の保護層13に積層される。本発明の実施形態においては、偏光子11は二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムで構成され、かつ、単体透過率をx%とし、該ポリビニルアルコール系樹脂の複屈折をyとした場合に、下記式(1)を満たす。また、本発明の1つの実施形態においては、偏光子11は二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムで構成され、かつ、単体透過率をx%とし、該ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの面内位相差をznmとした場合に、下記式(2)を満たす。1つの実施形態において、偏光子10は、単体透過率をx%とし、当該偏光子を構成するポリビニルアルコール系樹脂の配向関数をfとした場合に、下記式(3)を満たす。
y<-0.011x+0.525 (1)
z<-60x+2875 (2)
f< -0.018x+1.11 (3)
B-1.偏光子
本発明の1つの実施形態による偏光膜は、二色性物質を含むPVA系樹脂フィルムで構成され、単体透過率をx%とし、当該PVA系樹脂の複屈折をyとした場合に、下記式(1)を満たす。また、本発明の別の実施形態による偏光膜は、二色性物質を含むPVA系樹脂フィルムで構成され、単体透過率をx%とし、当該PVA系樹脂フィルムの面内位相差をznmとした場合に、下記式(2)を満たす。1つの実施形態において、偏光子は、単体透過率をx%とし、当該偏光子を構成するポリビニルアルコール系樹脂の配向関数をfとした場合に、下記式(3)を満たす。
y<-0.011x+0.525 (1)
z<-60x+2875 (2)
f<-0.018x+1.11 (3)
上記偏光子は、好ましくは下記式(1a)および/または式(2a)を満たし、より好ましくは下記式(1b)および/または式(2b)を満たす。
-0.004x+0.18< y < -0.011x+0.525 (1a)
-0.003x+0.145< y < -0.011x+0.520 (1b)
-40x+1800< z < -60x+2875 (2a)
-30x+1450< z < -60x+2850 (2b)
R(λ)=A+B/(λ2-6002)
このとき、この位相差値R(λ)は、波長依存性のないPVAの面内位相差(Rpva)と、波長依存性の強いヨウ素の面内位相差値(Ri)とに下記のように分離することができる。
Rpva= A
Ri = B/(λ2-6002)
この分離式に基づいて、波長λ=1000nmにおけるPVAの面内位相差(すなわちRpva)を算出することができる。なお、当該PVAの面内位相差の評価方法については、特許第5932760号公報にも記載されており、必要に応じて、参照することができる。
また、この位相差を厚みで割ることでPVAの複屈折(Δn)を算出することができる。
-0.01x+0.50<f<-0.018x+1.11 (3a)
-0.01x+0.57<f<-0.018x+1.1 (3b)
f=(3<cos2θ>-1)/2
=(1-D)/[c(2D+1)]
=-2×(1-D)/(2D+1)
ただし、
c=(3cos2β-1)/2で、2941cm-1の振動の場合は、β=90°である。
θ:延伸方向に対する分子鎖の角度
β:分子鎖軸に対する遷移双極子モーメントの角度
D=(I⊥)/(I//)(この場合、PVA分子が配向するほどDが大きくなる)
I⊥:測定光の偏光方向と偏光子の延伸方向が垂直の場合の吸収強度
I//:測定光の偏光方向と偏光子の延伸方向が平行の場合の吸収強度
偏光度(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
本発明の1つの実施形態による偏光子の製造方法は、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(PVA系樹脂)とを含むポリビニルアルコール系樹脂層(PVA系樹脂層)を形成して積層体とすること、および、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1%~10%収縮させる乾燥収縮処理と、をこの順に施すことを含む。PVA系樹脂層におけるハロゲン化物の含有量は、好ましくは、PVA系樹脂100重量部に対して5重量部~20重量部である。乾燥収縮処理は、加熱ロールを用いて処理することが好ましく、加熱ロールの温度は、好ましくは60℃~120℃である。乾燥収縮処理による積層体の幅方向の収縮率は、好ましくは1%~10%である。このような製造方法によれば、上記B-1項で説明した偏光子を得ることができる。特に、ハロゲン化物を含むPVA系樹脂層を含む積層体を作製し、上記積層体の延伸を空中補助延伸及び水中延伸を含む多段階延伸とし、延伸後の積層体を加熱ロールで加熱することにより、優れた光学特性(代表的には、単体透過率および偏光度)を有する偏光子を得ることができる。
熱可塑性樹脂基材とPVA系樹脂層との積層体を作製する方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、熱可塑性樹脂基材の表面に、ハロゲン化物とPVA系樹脂とを含む塗布液を塗布し、乾燥することにより、熱可塑性樹脂基材上にPVA系樹脂層を形成する。上記のとおり、PVA系樹脂層におけるハロゲン化物の含有量は、好ましくは、PVA系樹脂100重量部に対して5重量部~20重量部である。
熱可塑性樹脂基材としては、任意の適切な熱可塑性樹脂フィルムが採用され得る。熱可塑性樹脂基材の詳細については、例えば特開2012-73580号公報および特許第6470455号に記載されている。当該公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。
塗布液は、上記のとおり、ハロゲン化物とPVA系樹脂とを含む。上記塗布液は、代表的には、上記ハロゲン化物および上記PVA系樹脂を溶媒に溶解させた溶液である。溶媒としては、例えば、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、各種グリコール類、トリメチロールプロパン等の多価アルコール類、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン等のアミン類が挙げられる。これらは単独で、または、二種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、好ましくは、水である。溶液のPVA系樹脂濃度は、溶媒100重量部に対して、好ましくは3重量部~20重量部である。このような樹脂濃度であれば、熱可塑性樹脂基材に密着した均一な塗布膜を形成することができる。塗布液におけるハロゲン化物の含有量は、好ましくは、PVA系樹脂100重量部に対して5重量部~20重量部である。
特に、高い光学特性を得るためには、乾式延伸(補助延伸)とホウ酸水中延伸を組み合わせる、2段延伸の方法が選択される。2段延伸のように、補助延伸を導入することにより、熱可塑性樹脂基材の結晶化を抑制しながら延伸することができる。さらには、熱可塑性樹脂基材上にPVA系樹脂を塗布する場合、熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度の影響を抑制するために、通常の金属ドラム上にPVA系樹脂を塗布する場合と比べて塗布温度を低くする必要があり、その結果、PVA系樹脂の結晶化が相対的に低くなり、十分な光学特性が得られない、という問題が生じ得る。これに対して、補助延伸を導入することにより、熱可塑性樹脂上にPVA系樹脂を塗布する場合でも、PVA系樹脂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系樹脂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系樹脂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。
必要に応じて、空中補助延伸処理の後、水中延伸処理や染色処理の前に、不溶化処理を施す。上記不溶化処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂層を浸漬することにより行う。上記染色処理は、代表的には、PVA系樹脂層を二色性物質(代表的には、ヨウ素)で染色することにより行う。必要に応じて、染色処理の後、水中延伸処理の前に、架橋処理を施す。上記架橋処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂層を浸漬させることにより行う。不溶化処理、染色処理および架橋処理の詳細については、例えば特開2012-73580号公報(上記)に記載されている。
水中延伸処理は、積層体を延伸浴に浸漬させて行う。水中延伸処理によれば、上記熱可塑性樹脂基材やPVA系樹脂層のガラス転移温度(代表的には、80℃程度)よりも低い温度で延伸し得、PVA系樹脂層を、その結晶化を抑えながら延伸することができる。その結果、優れた光学特性を有する偏光子を製造することができる。
上記乾燥収縮処理は、ゾーン全体を加熱して行うゾーン加熱により行っても良いし、搬送ロールを加熱する(いわゆる加熱ロールを用いる)ことにより行う(加熱ロール乾燥方式)こともできる。好ましくは、その両方を用いる。加熱ロールを用いて乾燥させることにより、効率的に積層体の加熱カールを抑制して、外観に優れた偏光子を製造することができる。具体的には、加熱ロールに積層体を沿わせた状態で乾燥することにより、上記熱可塑性樹脂基材の結晶化を効率的に促進させて結晶化度を増加させることができ、比較的低い乾燥温度であっても、熱可塑性樹脂基材の結晶化度を良好に増加させることができる。その結果、熱可塑性樹脂基材は、その剛性が増加して、乾燥によるPVA系樹脂層の収縮に耐え得る状態となり、カールが抑制される。また、加熱ロールを用いることにより、積層体を平らな状態に維持しながら乾燥できるので、カールだけでなくシワの発生も抑制することができる。この時、積層体は、乾燥収縮処理により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。PVAおよびPVA/ヨウ素錯体の配向性を効果的に高めることができるからである。乾燥収縮処理による積層体の幅方向の収縮率は、好ましくは1%~10%であり、より好ましくは2%~8%であり、特に好ましくは4%~6%である。
好ましくは、水中延伸処理の後、乾燥収縮処理の前に、洗浄処理を施す。上記洗浄処理は、代表的には、ヨウ化カリウム水溶液にPVA系樹脂層を浸漬させることにより行う。
本発明の実施形態においては、保護層の厚みは10μm以下である。保護層の厚みが10μm以下であることにより、偏光板の薄型化にも寄与し得る。上記位相差層付偏光板は保護層の厚みが10μm以下であっても、加熱時のクラック発生が防止され得る。保護層の厚みは、好ましくは7μm以下であり、より好ましくは5μm以下であり、さらに好ましくは3μm以下である。保護層の厚みは、例えば1μm以上である。
1つの実施形態においては、保護層は熱可塑性アクリル系樹脂の有機溶媒溶液の塗布膜の固化物で構成されている。
アクリル系樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が好ましくは100℃以上である。その結果、保護層のTgが100℃以上となる。アクリル系樹脂のTgが100℃以上であれば、このような樹脂から得られた保護層を含む偏光板は、耐久性に優れたものとなり得る。アクリル系樹脂のTgは、好ましくは110℃以上、より好ましくは115℃以上、さらに好ましくは120℃以上、特に好ましくは125℃以上である。一方、アクリル系樹脂のTgは、好ましくは300℃以下、より好ましくは250℃以下、さらに好ましくは200℃以下、特に好ましくは160℃以下である。アクリル系樹脂のTgがこのような範囲であれば、成形性に優れ得る。
1つの実施形態においては、保護層は、エポキシ樹脂の光カチオン硬化物で構成される。このような保護層を用いることにより、優れた耐久性と優れた屈曲性とを両立した偏光板および位相差層付偏光板を提供することができる。上記のとおり、保護層が光カチオン硬化物であるため、保護層形成用組成物は光カチオン重合開始剤を含む。光カチオン重合開始剤は、光酸発生剤の機能を持つ感光剤であり、代表的にはカチオン部とアニオン部とからなるイオン性のオニウム塩が挙げられる。このオニウム塩において、カチオン部は光を吸収し、アニオン部は酸の発生源となる。この光カチオン重合開始剤から発生した酸によりエポキシ基の開環重合が進行する。得られる光カチオン硬化物である保護層はガラス転移温度が高く、ヨウ素吸着量が低減され得る。そのため、優れた耐久性と優れた屈曲性とを両立し得る偏光板を提供することができる。
エポキシ樹脂としては、任意の適切なエポキシ樹脂を用いることができる。本発明の実施形態においては、好ましくは芳香族骨格および水素添加された芳香族骨格からなる群より選択される少なくとも1種を有するエポキシ樹脂を用いることができる。芳香族骨格としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、フルオレン環等が挙げられる。エポキシ樹脂は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。好ましくは芳香族骨格としてビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂が用いられる。ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂を用いることにより、より優れた耐久性とより優れた屈曲性とを両立する偏光板が提供され得る。以下、代表例として、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂について詳細に説明する。
光カチオン重合開始剤は、光酸発生剤の機能を持つ感光剤であり、代表的にはカチオン部とアニオン部とからなるイオン性のオニウム塩が挙げられる。このオニウム塩において、カチオン部は光を吸収し、アニオン部は酸の発生源となる。この光カチオン重合開始剤から発生した酸によりエポキシ基の開環重合が進行する。光カチオン重合開始剤としては、紫外線等の光照射により芳香族骨格および水素添加された芳香族骨格からなる群より選択される少なくとも1種を有するエポキシ樹脂を硬化させることができる任意の適切な化合物を用いることができる。光カチオン重合開始剤は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。
1つの実施形態においては、保護層はエポキシ樹脂の有機溶媒溶液の塗布膜の固化物で構成される。
この実施形態において、エポキシ樹脂は、好ましくはガラス転移温度(Tg)が90℃以上である。その結果、保護層のTgが90℃以上となる。エポキシ樹脂のTgが90℃以上であれば、このような樹脂から得られた保護層を含む偏光板は、耐久性に優れたものとなりやすい。エポキシ樹脂のTgは、好ましくは100℃以上、より好ましくは110℃以上、さらに好ましくは120℃以上、特に好ましくは125℃以上である。一方、エポキシ樹脂のTgは、好ましくは300℃以下、より好ましくは250℃以下、さらに好ましくは200℃以下、特に好ましくは160℃以下である。エポキシ樹脂のTgがこのような範囲であれば、成形性に優れ得る。
1つの実施形態において、保護層は、上記のとおり、熱可塑性アクリル系樹脂の有機溶媒溶液の塗布膜の固化物、エポキシ樹脂の光カチオン硬化物およびエポキシ樹脂の有機溶媒溶液の塗布膜の固化物からなる群より選択される少なくとも1種で構成されている。このような保護層であれば、押出成形フィルムに比べて厚みを格段に薄くすることができる。保護層の厚みは、上記のとおり10μm以下である。また、理論的には明らかではないが、このような保護層は、他の熱硬化性樹脂または活性エネルギー線硬化性樹脂(例えば、紫外線硬化性樹脂)の硬化物に比べてフィルム成形時の収縮が小さい、および、残存モノマー等が含まれないのでフィルム自体の劣化が抑制され、かつ、残存モノマー等に起因する偏光板(偏光子)に対する悪影響を抑制することができるという利点を有する。さらに、水溶液または水分散体のような水系の塗布膜の固化物に比べて吸湿性および透湿性が小さいので加湿耐久性に優れるという利点を有する。その結果、加熱加湿環境下においても光学特性を維持し得る、耐久性に優れた偏光板を実現することができる。
YI=[(1.28X-1.06Z)/Y]×100
第1の位相差層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および軽量化を実現することができる。本明細書において「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。本実施形態においては、代表的には、棒状の液晶化合物が第1の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2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。第2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、第2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、第2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E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)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E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。
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(処理条件:55W・min/m2)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、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13.5μm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40.5%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62℃のホウ酸水溶液(ホウ酸濃度4.0重量%、ヨウ化カリウム5.0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3.0倍となるように一軸延伸を行った(水中延伸処理:水中延伸処理における延伸倍率は1.25倍)。
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2%であった。
このようにして、樹脂基材上に厚み7.4μmの偏光子を形成した。
水系ポリウレタン樹脂(第一工業製薬社製、商品名:スーパーフレックス210-R)を、純水およびイソプロピルアルコールの混合溶媒に溶解させ、得られた溶解液を上記で得られた樹脂基材上に形成された偏光子の表面に塗布した。次いで、60℃で乾燥させて溶媒を除去し、厚み0.15μmの易接着層を形成した。メチルメタクリレート単位を有するアクリル系樹脂(楠本化成社製、商品名:B728)20部をメチルエチルケトン80部に溶解し、アクリル系樹脂溶液(20%)を得た。このアクリル系樹脂溶液を、易接着層にワイヤーバーを用いて塗布し、塗布膜を60℃で5分間乾燥して、塗布膜の固化物として構成されるアクリル系樹脂層を形成した。アクリル系樹脂層の厚みは2μmであり、Tgは116℃であった。次いで、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート(共栄社化学製、商品名:ライトアクリレートDCP-A)70重量部、イソボルニルアクリレート(共栄社化学製、商品名:ライトアクリレートIB-XA)20重量部、1,9-ノナンジオールジアクリレート(共栄社化学製、商品名:ライトアクリレート1.9NA-A)10重量部、および、光重合開始剤(BASF社製、商品名:イルガキュア907)3重量部を、溶媒中で混合し、塗工液を得た。得られた塗工液を、硬化後の厚みが3μmになるように上記保護層上に塗布した。次いで、溶媒を乾燥させ、高圧水銀ランプを用いて積算光量300mJ/cm2となるよう紫外線を窒素雰囲気下にて照射して、ハードコート層を形成した。ハードコート層の厚みは3μmであった。次いで、後の位相差層との貼り合わせ作業を安定して行うため、粘着剤層付ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの粘着剤層を保護層に貼り合わせ、補強した。その後、樹脂基材を剥離して、粘着剤層付PETフィルム/保護層(ハードコート層/アクリル系樹脂層(塗布膜の固化物))/易接着層/偏光子の構成を有する偏光板を得た。
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。
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75°方向となるようにしたこと以外は上記と同様にして、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1.5μm、面内位相差Re(550)は140nmであった。さらに、液晶配向固化層Bは、nx>ny=nzの屈折率分布を有していた。
上記2.で得られた偏光板の偏光子表面に、上記3.で得られた液晶配向固化層Aおよび液晶配向固化層Bをこの順に転写した。このとき、偏光子の吸収軸と配向固化層Aの遅相軸とのなす角度が15°、偏光子の吸収軸と配向固化層Bの遅相軸とのなす角度が75°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、上記2.で用いた紫外線硬化型接着剤(厚み1.0μm)を介して行った。次いで、粘着剤層付PETフィルムを剥離した。このようにして、保護層(ハードコート層/アクリル系樹脂層(塗布膜の固化物))/易接着層/偏光子/接着層/位相差層(第1の配向固化層/接着層/第2の配向固化層)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19μmであった。
ヨウ素濃度が異なる染色浴(ヨウ素とヨウ化カリウムの重量比=1:7)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、樹脂基材上に厚み7.4μmの偏光子を形成した。
得られた偏光子/樹脂基材の構成を有する積層体を用いたこと以外は実施例1と同様にして、保護層(ハードコート層/アクリル系樹脂層(塗布膜の固化物))/易接着層/偏光子/接着層/位相差層(第1の配向固化層/接着層/第2の配向固化層)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19μmであった。
水中延伸処理の延伸倍率を1.46倍として総延伸倍率を3.5倍としたこと、および、ヨウ素濃度が異なる染色浴(ヨウ素とヨウ化カリウムの重量比=1:7)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、樹脂基材上に厚み6.7μmの偏光子を形成した。
得られた偏光子/樹脂基材の構成を有する積層体を用いたこと以外は実施例1と同様にして、保護層(ハードコート層/アクリル系樹脂層(塗布膜の固化物))/易接着層/偏光子/接着層/位相差層(第1の配向固化層/接着層/第2の配向固化層)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18μmであった。
メチルメタクリレート単位を有するアクリル系樹脂(楠本化成社製、商品名:B728)に代えて、ラクトン環単位を有するポリメチルメタクリレートであるアクリル系樹脂(ラクトン環単位30モル%)を用いたこと以外は実施例7と同様にして、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18μmであった。
メチルメタクリレート単位を有するアクリル系樹脂(楠本化成社製、商品名:B728)に代えて、グルタルイミド環単位を有するポリメチルメタクリレートであるアクリル系樹脂(グルタルイミド環単位4モル%)を用いたこと以外は実施例9と同様にして、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18μmであった。
実施例9において、アクリル系樹脂溶液に代えて、エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製、商品名:jER(登録商標) YX6954BH30、重量平均分子量:36000、エポキシ当量:13000)20部をメチルエチルケトン80部に溶解した、エポキシ樹脂溶液(20%)を用いて、塗布膜の固化物として構成される保護層を形成した。具体的には、このエポキシ樹脂溶液を易接着層にワイヤーバーを用いて塗布し、塗布膜を60℃で3分間乾燥して、保護層を形成した。保護層の厚みは3μmであり、Tgは130℃であった。このようにして、保護層を形成したこと、偏光子に易接着層を形成しなかったこと、および、ハードコート層を形成しなかったこと以外は実施例9と同様にして、位相差層付偏光板7を得た。得られた位相差層付偏光板の総厚みは16μmであった。
以下のようにして保護層を形成したこと、偏光子に易接着層を形成しなかったこと、および、ハードコート層を形成しなかったこと以外は実施例7と同様にして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16μmであった。
ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂(三菱ケミカル社製、商品名:jER(登録商標) YX4000)15部をメチルエチルケトン83.8部に溶解し、エポキシ樹脂溶液を得た。得られたエポキシ樹脂溶液に、光カチオン重合開始剤(サンアプロ社製、商品名:CPI(登録商標)-100P)1.2部を添加し、保護層形成組成物を得た。得られた保護層形成組成物を、易接着層にワイヤーバーを用いて塗布し、塗布膜を60℃で3分間乾燥した。次いで、高圧水銀ランプを用いて積算光量が600mJ/cm2となるよう紫外線を照射し、保護層を形成した。保護層の厚みは3μmであった。
ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂に代えて、ビスフェノール型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製、商品名:jER(登録商標) 828)を用いたこと以外は実施例12と同様にして、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16μmであった。
ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂に代えて水添ビスフェノール型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製、商品名:jER(登録商標) YX8000)を用いたこと以外は実施例12と同様にして、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16μmであった。
水添ビスフェノール型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製、商品名:jER(登録商標) YX8000)15部とオキセタン樹脂(東亞合成社製、商品名:アロンオキセタン(登録商標) OXT-221)10重量部と、をメチルエチルケトン73部に溶解し、エポキシ樹脂溶液を得た。得られたエポキシ樹脂溶液に、光カチオン重合開始剤(サンアプロ社製、商品名:CPI(登録商標)-100P)2部を添加し、保護層形成組成物を得た。得られた保護層形成組成物を用いた以外は実施例12と同様にして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16μmであった。
保護層の厚みを8μmとした以外は実施例15と同様にして位相差層付偏光板を得た。
保護層の厚みを10μmとした以外は実施例15と同様にして位相差層付偏光板を得た。
紫外線硬化型エポキシ系樹脂(ダイセル社製、製品名「セロキサイド2021P」)を用いたこと以外は実施例12と同様にして保護層(硬化物)を形成した。具体的には、当該エポキシ系樹脂95重量%および光重合開始剤(CPI-100P、サンアプロ社製)5重量%を配合した組成物を易接着層上に塗布し、空気雰囲気下で高圧水銀ランプを用いて積算光量500mJ/cm2で紫外線を照射し、硬化層(保護層)を形成した。この保護層を用いたこと以外は実施例7と同様にして位相差層付偏光板を作製した。偏光板の厚みは16μmであった。
水中延伸の延伸倍率を1.67倍としたこと(結果として、延伸の総倍率を4.0倍としたこと)、および、ヨウ素濃度が異なる染色浴(ヨウ素とヨウ化カリウムの重量比=1:7)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、樹脂基材上に厚み6.2μmの偏光子を形成した。
得られた偏光子/樹脂基材の構成を有する積層体を用いたこと以外は実施例1と同様にして、保護層(ハードコート層/アクリル系樹脂層(塗布膜の固化物))/易接着層/偏光子/接着層/位相差層(第1の配向固化層/接着層/第2の配向固化層)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18μmであった。
水中延伸の延伸倍率を1.88倍とし、総延伸倍率を4.5倍としたこと、および、ヨウ素濃度が異なる染色浴(ヨウ素とヨウ化カリウムの重量比=1:7)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、樹脂基材上に厚み6.0μmの偏光子を形成した。
得られた偏光子/樹脂基材の構成を有する積層体を用いたこと以外は実施例1と同様にして、保護層(ハードコート層/アクリル系樹脂層(塗布膜の固化物))/易接着層/偏光子/接着層/位相差層(第1の配向固化層/接着層/第2の配向固化層)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17.0μmであった。
水中延伸の延伸倍率を2.29倍とし、総延伸倍率を5.5倍としたこと、および、ヨウ素濃度が異なる染色浴(ヨウ素とヨウ化カリウムの重量比=1:7)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、樹脂基材上に厚み5.5μmの偏光子を形成した。
得られた偏光子/樹脂基材の構成を有する積層体を用いたこと以外は実施例1と同様にして、保護層(ハードコート層/アクリル系樹脂層(塗布膜の固化物))/易接着層/偏光子/接着層/位相差層(第1の配向固化層/接着層/第2の配向固化層)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16μmであった。
水中延伸処理の延伸倍率を2.29倍として総延伸倍率を5.5倍としたこと、および、延伸浴の液温を70℃としたこと以外は実施例1と同様にして、厚み5.5μmの偏光子を得た。得られた偏光子の表面に厚み40μmのアクリル系樹脂フィルムを紫外線硬化型接着剤を介して積層して保護層とした以外は実施例1と同様にして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53μmであった。
保護層として、厚さ20μmのアクリル系フィルムを用いた以外は、比較例2と同様にして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33μmであった。
実施例11と同様にして保護層を形成したこと以外は比較例2と同様にして、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15μmであった。
実施例12と同様にして保護層を形成したこと以外は比較例2と同様にして、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15μmであった。
実施例15と同様にして保護層を形成したこと以外は比較例2と同様にして、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15μmであった。
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板を用いて以下の評価を行った。結果を表1に示す。
(1)厚み
偏光子の厚みは、干渉膜厚計(大塚電子社製、製品名「MCPD-3000」)を用いて測定した。厚み算出に用いた計算波長範囲は400nm~500nmで、屈折率は1.53とした。また、保護層の厚みは、干渉膜厚計(大塚電子社製、製品名「MCPD-3000」)を用い、計算波長範囲および屈折率は適宜選択して測定した。易接着層の厚みは、走査型電子顕微鏡(SEM)観察から求めた。110μm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)PVAの面内位相差(Re)
実施例および比較例で得られた偏光子/熱可塑性樹脂基材の積層体から樹脂基材を剥離除去した偏光子(偏光子単体)について、位相差測定装置(王子計測機器社製 製品名「KOBRA-31X100/IR」)を用いて、波長1000nmにおけるPVAの面内位相差(Rpva)を評価した(説明した原理にしたがい、波長1000nmにおけるトータルの面内位相差から、ヨウ素の面内位相差(Ri)を引いた数値である)。吸収端波長は600nmとした。
(3)PVAの複屈折(Δn)
上記(2)で測定したPVAの面内位相差を、偏光子の厚みで割ることによりPVAの複屈折(Δn)を算出した。
(4)配向関数
実施例および比較例に用いた偏光子について、フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)(Perkin Elmer社製、商品名:「Frontier」)を用い、偏光された赤外光を測定光として、偏光子表面の全反射減衰分光(ATR:attenuated total reflection)測定を行った。偏光子を密着させる結晶子はゲルマニウムを用い、測定光の入射角は45°入射とした。配向関数の算出は以下の手順で行った。入射させる偏光された赤外光(測定光)は、ゲルマニウム結晶のサンプルを密着させる面に平行に振動する偏光(s偏光)とし、測定光の偏光方向に対し、偏光子の延伸方向を垂直(⊥)および平行(//)に配置した状態で各々の吸光度スペクトルを測定した。得られた吸光度スペクトルから、(3330cm-1強度)を参照とした(2941cm-1強度)Iを算出した。I⊥は、測定光の偏光方向に対し偏光子の延伸方向を垂直(⊥)に配置した場合に得られる吸光度スペクトルから得られる(2941cm-1強度)/(3330cm-1強度)である。また、I//は、測定光の偏光方向に対し偏光子の延伸方向を平行(//)に配置した場合に得られる吸光度スペクトルから得られる(2941cm-1強度)/(3330cm-1強度)である。ここで、(2941cm-1強度)は、吸光度スペクトルのボトムである、2770cm-1と2990cm-1をベースラインとしたときの2941cm-1の吸光度であり、(3330cm-1強度)は、2990cm-1と3650cm-1をベースラインとしたときの3330cm-1の吸光度である。得られたI⊥およびI// を用い、式1に従って配向関数fを算出した。なお、f=1のとき完全配向、f=0のときランダムとなる。また、2941cm-1のピークは、偏光子中のPVAの主鎖(-CH2-)の振動起因の吸収といわれている。また、3330cm-1のピークは、PVAの水酸基の振動起因の吸収といわれている。
(式1)f=(3<cos2θ>-1)/2
=(1-D)/[c(2D+1)]
但し
c=(3cos2β-1)/2
で、上記のように2941cm-1を用いた場合、β=90°⇒f=-2×(1-D)/(2D+1)である。
θ:延伸方向に対する分子鎖の角度
β:分子鎖軸に対する遷移双極子モーメントの角度
D=(I⊥)/(I//)
I⊥:測定光の偏光方向と偏光子の延伸方向が垂直の場合の吸収強度
I//:測定光の偏光方向と偏光子の延伸方向が平行の場合の吸収強度
(5)クラック発生率
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板を10mm×10mmサイズに切り出した。切り出した位相差層付偏光板を厚み20μmのアクリル系粘着剤層を介してガラス板(厚み1.1mm)に貼り付けた。ガラス板に貼り付けたサンプルを100度のオーブン内に120時間置いた後、目視にて偏光子の吸収軸方向(MD方向)のクラック発生の有無を目視で確認した。この評価を3枚の位相差層付偏光板を用いて行い、クラックの発生した位相差層付偏光板の数を評価した。
(6)耐折り曲げ性
実施例および比較例で得られた位相差層付偏光板を50mm×100mmサイズに切り出した。このとき、偏光子の吸収軸方向が長辺方向となるように切り出した。屈曲試験機(ユアサシステム社製、製品名:DLDM111LH)を用いて、室温で、切り出した位相差層付偏光板を折り曲げ試験に供した。具体的には、位相差層付偏光板を、位相差層側が内側、保護層または保護層上に形成されたハードコート層が外側となるように、吸収軸方向に、回転数60rpmの条件で屈曲径を1mmφ(Rが0.5mm)に設定し、5万回位相差層付偏光板を折り曲げた。次いで、試験後の位相差層付偏光板のクラックの有無を目視で確認し、クラックが確認できなかったものを良好、クラックか確認されたものを不可とした。なお、折り曲げ方向が偏光子の透過軸方向である。
(7)単体透過率および偏光度
実施例および比較例に用いた偏光子について、紫外可視分光光度計(日本分光社製、製品名「V-7100」)を用いて測定した単体透過率Ts、平行透過率Tp、直交透過率Tcをそれぞれ、偏光子のTs、TpおよびTcとした。これらのTs、TpおよびTcは、JIS Z8701の2度視野(C光源)により測定して視感度補正を行なったY値である。
得られたTpおよびTcから、下記式により偏光度Pを求めた。
偏光度P(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
(8)突き刺し強度
実施例および比較例に用いた偏光子/熱可塑性樹脂基材の積層体から偏光子を剥離し、ニードルを装着した圧縮試験機(カトーテック社製、製品名「NDG5」ニードル貫通力測定仕様)に載置し、室温(23℃±3℃)環境下、突き刺し速度0.33cm/秒で突き刺し、偏光子が割れたときの強度を破断強度(突き刺し強度)とした。評価値は試料片10個の破断強度を測定し、その平均値を用いた。なお、ニードルは、先端径1mmφ、0.5Rのものを用いた。測定する偏光子については、直径約11mmの円形の開口部を有する治具を偏光子の両面から挟んで固定し、開口部の中央にニードルを突き刺して試験を行った。
11 偏光子
12 第1の保護層
13 第2の保護層
20 位相差層
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 (7)
- 二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムで構成される偏光子と、該偏光子の一方の側に配置された保護層とを含む偏光板と、位相差層とを有し、
該偏光子の厚みが10μm以下であり、
該偏光子の突き刺し強度が、30gf/μm以上であり、
該位相差層が液晶化合物の配向固化層であり、
該保護層の厚みが10μm以下であり、
該保護層が熱可塑性(メタ)アクリル系樹脂の有機溶媒溶液の塗布膜の固化物、エポキシ樹脂の光カチオン硬化物およびエポキシ樹脂の有機溶媒溶液の塗布膜の固化物からなる群より選択される少なくとも1種で構成されており、
該偏光子が単体透過率をx%とし、該ポリビニルアルコール系樹脂の23℃、波長1000nmにおける面内位相差を該偏光子の厚みで割った値である複屈折をyとした場合に、下記式(1)を満たし、
総厚みが30μm以下である、位相差層付偏光板。
y<-0.011x+0.525 (1) - 二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムで構成される偏光子と、該偏光子の一方の側に配置された保護層とを含む偏光板と、位相差層とを有し、
該偏光子の厚みが10μm以下であり、
該偏光子の突き刺し強度が、30gf/μm以上であり、
該位相差層が液晶化合物の配向固化層であり、
該保護層の厚みが10μm以下であり、
該保護層が熱可塑性(メタ)アクリル系樹脂の有機溶媒溶液の塗布膜の固化物、エポキシ樹脂の光カチオン硬化物およびエポキシ樹脂の有機溶媒溶液の塗布膜の固化物からなる群より選択される少なくとも1種で構成されており、
該偏光子が単体透過率をx%とし、該ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの23℃、波長1000nmにおける面内位相差をznmとした場合に、下記式(2)を満たし、
総厚みが30μm以下である、位相差層付偏光板。
z<-60x+2875 (2) - 二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムで構成される偏光子と、該偏光子の一方の側に配置された保護層とを含む偏光板と、位相差層とを有し、
該偏光子の厚みが10μm以下であり、
該偏光子の突き刺し強度が、30gf/μm以上であり、
該位相差層が液晶化合物の配向固化層であり、
該保護層の厚みが10μm以下であり、
該保護層が熱可塑性(メタ)アクリル系樹脂の有機溶媒溶液の塗布膜の固化物、エポキシ樹脂の光カチオン硬化物およびエポキシ樹脂の有機溶媒溶液の塗布膜の固化物からなる群より選択される少なくとも1種で構成されており、
該偏光子が、その単体透過率をx%とし、該ポリビニルアルコール系樹脂の配向関数をfとした場合に、下記式(3)を満たし、
総厚みが30μm以下である、位相差層付偏光板:
f<-0.018x+1.11 (3)
ここで、該ポリビニルアルコール系樹脂の配向関数は、フーリエ変換赤外分光光度計を用い、偏光を測定光として、全反射減衰分光測定により求められる値である。 - 前記偏光子の単体透過率が40.0%以上であり、かつ、偏光度が99.0%以上である、請求項1から3のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
- 前記熱可塑性(メタ)アクリル系樹脂が、ラクトン環単位、無水グルタル酸単位、グルタルイミド単位、無水マレイン酸単位およびマレイミド単位からなる群から選択される少なくとも1つの繰り返し単位を有する、請求項1から4のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
- 前記保護層が芳香族骨格および水素添加された芳香族骨格からなる群より選択される少なくとも1種を有するエポキシ樹脂の光カチオン硬化物である、請求項1から4のいずれかに記載の位相差層付偏光板。
- 請求項1から6のいずれかに記載の位相差層付偏光板を含む、画像表示装置。
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