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JP6598864B2 - 光学積層体、偏光板、偏光板の製造方法および画像表示装置 - Google Patents

光学積層体、偏光板、偏光板の製造方法および画像表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、光学積層体、偏光板およびその製造方法、ならびに、偏光板を有する画像表示装置に関する。
画像表示装置(例えば、液晶表示装置)においては、ゲートドライバおよびソースドライバなどを配置するために、周縁部に非表示領域を確保することが必要とされている。
このような周縁部の非表示領域は、デザイン性の観点から、通常、意匠層、着色層、印刷層などと呼ばれる隠蔽層が設けられている。
例えば、特許文献1には、画像表示装置に用いられる光学部材として、前面板と平滑化層と偏光子と位相差フィルムとをこの順に有し、前面板の平滑化層側の面の周縁部に印刷層が形成された光学部材が記載されている([請求項1][図1])。
特開2014−238533号公報
一方、近年、画像表示装置、特に中小型用途の液晶表示装置の薄型化が進んでおり、それに伴い使用される部材(例えば偏光板)の薄型化が求められている。
そこで、本発明者らは、特許文献1などに記載された隠蔽層を有する光学部材(光学積層体)について、薄型化の観点から前面板をなくした構成を検討したところ、単に前面板をなくすと、隠蔽層の欠けや隠蔽層を設けた部分の平滑化などの問題があることを明らかとした。
そのため、本発明者らは、隠蔽層を偏光子(液晶表示装置においては視認側の偏光子をいう。以下、同様。)の内側(すなわち、液晶セルなどの表示素子側)に設けることを検討したところ、光学積層体を切削して偏光板を作製する際の加工性が困難となり、作製される偏光板における隠蔽層と隠蔽層の隣接層との間でクラックが発生してしまうという新たな問題点を明らかとした。
そこで、本発明は、偏光板作製時の加工性に優れ、偏光板におけるクラックの発生を抑制することができる光学積層体、ならびに、偏光板、光学積層体を用いた偏光板の製造方法および偏光板を有する画像表示装置を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、偏光子、光学異方性層および隠蔽層をこの順に有する光学積層体について、隠蔽層の硬度HBが、隠蔽層の光学異方性層を有する側に隣接する層の硬度HAの半分以上2倍以下であることにより、偏光板作製時の加工性に優れ、偏光板におけるクラックの発生を抑制することができることができることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
[1] 偏光子、光学異方性層および隠蔽層をこの順に有する光学積層体であって、上記隠蔽層の硬度HBと、上記隠蔽層の上記光学異方性層を有する側に隣接する層の硬度HAとが下記式(1)を満たす、光学積層体。
HA×0.5≦HB≦HA×2 ・・・(1)
[2] 偏光子、光学異方性層および隠蔽層をこの順に有する偏光板であって、
上記隠蔽層が、上記隠蔽層の上記光学異方性層を有する側に隣接する層の周縁部に設けられており、
上記隠蔽層の硬度HBと、上記隠蔽層の上記光学異方性層を有する側に隣接する層の硬度HAとが下記式(1)を満たす、偏光板。
HA×0.5≦HB≦HA×2 ・・・(1)
[3] [2]に記載の偏光板を作製する偏光板の製造方法であって、[1]に記載の光学積層体を厚み方向に切削し、偏光板を作製する切削工程を有する、偏光板の製造方法。
[4] 上記切削工程の前または後に、上記切削工程で切削しない部分の隠蔽層の一部を除去するパターニング工程を有する、[3]に記載の偏光板の製造方法。
[5] [2]に記載の偏光板と、表示素子とを有する画像表示装置。
[6] 液晶セル、および、上記液晶セルを挟んで配置される一対の偏光板を有する画像表示装置であって、上記一対の偏光板のうち、少なくとも視認側に配置される偏光板が[2]に記載の偏光板である、画像表示装置。
本発明によれば、偏光板作製時の加工性に優れ、偏光板におけるクラックの発生を抑制することができる光学積層体、ならびに、偏光板、光学積層体を用いた偏光板の製造方法および偏光板を有する画像表示装置を提供することができる。
図1Aは、本発明の光学積層体の実施態様の一例を示す模式的な断面図である。 図1Bは、本発明の光学積層体の実施態様の他の一例を示す模式的な断面図である。 図2は、本発明の偏光板の実施態様の一例を示す模式的な断面図である。 図3は、図1Bの光学積層体を用いた偏光板の製造方法(切削工程)を説明する模式図である。 図4は、図1Aの光学異方性層を用いた偏光板の製造方法(切削工程およびパターニング工程)を説明する模式図である。 図5は、本発明の画像表示装置の実施態様の一例を示す模式的な断面図である。
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、角度について「直交」および「平行」とは、厳密な角度±10°の範囲を意味するものとし、角度について「同一」および「異なる」は、その差が5°未満であるか否かを基準に判断できる。
また、本明細書では、「可視光」とは、380〜780nmのことをいう。また、本明細書では、測定波長について特に付記がない場合は、測定波長は550nmである。
次に、本明細書で用いられる用語について説明する。
<遅相軸>
本明細書において、「遅相軸」とは、面内において屈折率が最大となる方向を意味する。なお、光学異方性層の遅相軸という場合は、光学異方性層全体の遅相軸を意図する。
<Re(λ)、Rth(λ)>
本明細書において、「Re(λ)」および「Rth(λ)」とは、それぞれ、波長λにおける面内のレターデーション、および、厚さ方向のレターデーションを表す。
Re(λ)は、KOBRA 21ADHまたはKOBRA WR(いずれも王子計測機器(株)製)において、波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。測定波長λnmの選択にあたっては、波長選択フィルターをマニュアルで交換するか、または測定値をプログラム等で変換して測定することができる。
ここで、測定されるフィルムが、1軸または2軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)が算出される。
Rth(λ)は、Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはKOBRA WRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値および入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはKOBRA WRにおいて算出される。
上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADHまたはKOBRA WRにおいて算出される。
なお、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値および入力された膜厚値を基に、以下の数式(1)および数式(2)よりRthを算出することもできる。
式中、Re(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値を表す。また、nxは面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzは、nxおよびnyに直交する方向の屈折率を表す。dはフィルムの膜厚を表す。
測定されるフィルムが1軸や2軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸(OPTIC AXIS)がないフィルムの場合には、以下の方法によりRth(λ)が算出される。
Rth(λ)は、Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはKOBRA WRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値および入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはKOBRA WRにより算出される。
上記の測定において、平均屈折率の仮定値は、ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADHまたはKOBRA WRにおいてnx、ny、nzが算出される。この算出されたnx、ny、nzによりNz=(nx−nz)/(nx−ny)が更に算出される。
[光学積層体]
本発明の光学積層体は、偏光子、光学異方性層および隠蔽層をこの順に有する光学積層体である。
また、本発明の光学積層体は、隠蔽層の硬度HBと、隠蔽層の光学異方性層を有する側に隣接する層(以下、単に「隣接層」とも略す。)の硬度HAとが、下記式(1)を満たす光学積層体である。
HA×0.5≦HB≦HA×2 ・・・(1)
ここで、「隠蔽層の光学異方性層を有する側に隣接する層」(隣接層)とは、例えば、隠蔽層と光学異方性層との間に任意のポリマーフィルムを有し、かつ、隠蔽層とポリマーフィルムとが隣接している場合には、ポリマーフィルムのことをいうが、隠蔽層と光学異方性層とが隣接している場合には、光学異方性層のことをいう。
また、隠蔽層の硬度HBおよび隣接層の硬度HAは、いずれも、ISO 14577に従い、ナノインデンテーション法によって求めたマルテンス硬さの値を用いた。より具体的には、測定対象となる層をミクロトームにて切削した断面に対して、ベルコビッチ圧子を装備した微小硬度計(例えば、島津製作所のDUH−211、フィッシャー・インスツルメンツ社のHM2000など)を用いて押し込み速度10mN/minで最大試験力20mNに到達するまで圧子を押し込み、一定時間保持後に除荷した際の最大押し込み深さの値を元に以下の式から求めた値を用いた。
HM=F/(26.43×h2
式中、HMはマルテンス硬さ(単位:N/mm2)を表し、Fは最大試験力(単位:N)を表し、hは押し込み深さ(単位:mm)を表す。
本発明においては、隠蔽層の硬度HBと隣接層の硬度HAとが上記式(1)を満たすことにより、偏光板作製時の加工性に優れ、偏光板におけるクラックの発生を抑制することができる。
これは、詳細には明らかではないが、本発明者らは以下のように推測している。
すなわち、隠蔽層の硬度HBと隣接層の硬度HAとの差が小さいことにより、偏光板を作製する際の切削工程において応力がいずれか一方の層に集中することがなく、適度に分散し、応力を緩やかに吸収することが可能になったためと考えられる。
また、本発明においては、偏光板作製時の加工性がより良好となる理由から、隠蔽層の硬度HBと隣接層の硬度HAとが、下記式(2)を満たすものであるのが好ましい。
HA×0.7≦HB≦HA×1.4・・・(2)
次に、本発明の光学積層体の全体の構成について図1Aおよび図1Bを用いて説明した後に、各部の構成を詳述する。
図1Aおよび図1Bは、ぞれぞれ、本発明の光学積層体の実施態様の一例を示す模式的な断面図である。
図1Aおよび図1Bに示すように、光学積層体10は、いずれも、偏光子1、光学異方性層2および隠蔽層3をこの順に有している。
また、図1Aおよび図1Bに示すように、偏光子1と光学異方性層2との間に、任意のポリマーフィルム4を有していてもよく、偏光子1のポリマーフィルム4とは反対側の表面に、任意のポリマーフィルム5を有していてもよい。
また、本発明の光学積層体は、例えば、図1Aおよび図1Bに示す光学異方性層2と隠蔽層3との間に、図示しない任意のポリマーフィルムを有していてもよく、ポリマーフィルム5の偏光子1とは反対側の表面に、図示しない任意のハードコート層を有していてもよい。
一方、本発明の光学積層体は、図1Aに示すように、隠蔽層3が隣接層(図1Aにおいては光学積層体2)の全面に設けられていてもよく、図1Bに示すように、隠蔽層3が光学積層体2の一部に設けられていてもよい。
〔偏光子〕
本発明に用いられる偏光子は、特に限定されず、従来公知の偏光子を適宜採用して用いることができる。
偏光子としては、例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの;ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム;等が挙げられる。
これらのうち、ポリビニルアルコール系フィルムとヨウ素などの二色性物質からなる偏光子が好適である。
偏光子の厚さは特に限定されないが、偏光板の厚みを薄くできる等の理由から25μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましい。下限は特に限定されないが通常1μm以上である。
〔光学異方性層〕
本発明に用いられる光学異方性層は、特に限定されず、従来公知の光学異方性層を適宜採用して用いることができる。
本発明においては、上記光学異方性層は、液晶性化合物を含む光学異方性層であるのが好ましい。なお、上記光学異方性層は、単層構造であっても、積層構造であってもよい。
<液晶性化合物>
一般的に、液晶性化合物はその形状から、棒状タイプと円盤状タイプに分類できる。さらにそれぞれ低分子と高分子タイプがある。高分子とは一般に重合度が100以上のものを指す(高分子物理・相転移ダイナミクス,土井 正男 著,2頁,岩波書店,1992)。本発明では、いずれの液晶性化合物を用いることもできるが、棒状液晶性化合物またはディスコティック液晶性化合物(円盤状液晶性化合物)を用いるのが好ましい。2種以上の棒状液晶性化合物、2種以上の円盤状液晶性化合物、または棒状液晶性化合物と円盤状液晶性化合物との混合物を用いてもよい。上述の液晶性化合物の固定化のために、重合性基を有する棒状液晶性化合物または円盤状液晶性化合物を用いて形成することがより好ましく、液晶性化合物が1分子中に重合性基を2以上有することがさらに好ましい。液晶性化合物が二種類以上の混合物の場合には、少なくとも1種類の液晶性化合物が1分子中に2以上の重合性基を有していることが好ましい。
棒状液晶性化合物としては、例えば、特表平11−513019号公報の請求項1や特開2005−289980号公報の段落[0026]〜[0098]に記載のものを好ましく用いることができ、ディスコティック液晶性化合物としては、例えば、特開2007−108732号公報の段落[0020]〜[0067]や特開2010−244038号公報の段落[0013]〜[0108]に記載のものを好ましく用いることができるが、これらに限定されない。
本発明においては、後述する本発明の偏光板を円偏光板として機能させる観点から、光学積層体における光学異方性層が、下記式(I)を満たしているのが好ましい。
100≦Re(550)≦180nm ・・・(I)
ここで、式(I)中、Re(550)は、光学異方性層の波長550nmにおける面内レターデーションを表す。
なお、本明細書において、「円偏光板」とは、特別な記述がない限り、長尺の円偏光板、および、表示装置に組み込まれる大きさに裁断された円偏光板の両者を含む意味で用いている。また、ここでいう「裁断」には「打ち抜き」および「切り出し」等も含むものとする。
また、本発明においては、広い波長領域においてλ/4板として機能し、円偏光板としてより好適に用いることができる理由から、光学異方性層が、λ/2板とλ/4板とを有する積層体であるのが好ましい。
<λ/2板>
λ/2板とは、特定の波長λnmにおける面内レターデーションRe(λ)がRe(λ)=λ/2を満たす光学異方性層のことをいう。なお、この式は、可視光域のいずれかの波長(例えば、550nm)において達成されていればよい。
本発明においては、λ/2板の波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が、205〜275nmであるのが好ましく、215〜265nmであるのがより好ましい。
波長550nmで測定したλ/2板の厚み方向のレターデーション値であるRth(550)は、本発明の効果がより優れる点で、−240〜240nmであることが好ましく、−160〜160nmであることがより好ましい。
λ/2板の厚みは、特に制限されないが、表示装置の薄型化を図りやすくなる理由から、0.5〜10μmが好ましく、0.5〜5μmがより好ましい。
なお、上記厚みは平均厚みを意図し、λ/2板の任意の5点の厚みを測定し、それらを算術平均したものである。
λ/2板は、光学特性の温度変化や湿度変化を小さくできることから、重合性基を有する液晶性化合物(棒状液晶性化合物または円盤状液晶性化合物)を用いて形成することがより好ましい。液晶性化合物は2種類以上の混合物でもよく、その場合少なくとも1つが2以上の重合性基を有していることが好ましい。
つまり、λ/2板は、重合性基を有する棒状液晶性化合物または重合性基を有する円盤状液晶性化合物が重合によって固定されて形成された層であることが好ましく、この場合、層となった後はもはや液晶性を示す必要はない。
棒状液晶性化合物または円盤状液晶性化合物に含まれる重合性基の種類は特に制限されず、付加重合反応が可能な官能基が好ましく、重合性エチレン性不飽和基または環重合性基が好ましい。より具体的には、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基などが好ましく挙げられ、(メタ)アクリロイル基がより好ましい。なお、(メタ)アクリロイル基とは、メタアクリロイル基またはアクリロイル基を意味する表記である。
<λ/4板>
λ/4板とは、ある特定の波長の直線偏光を円偏光に(または円偏光を直線偏光に)変換する機能を有する板であり、特定の波長λnmにおける面内レターデーションRe(λ)がRe(λ)=λ/4を満たす光学異方性層のことをいう。なお、この式は、可視光域のいずれかの波長(例えば、550nm)において達成されていればよい。
本発明においては、λ/4板の波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が、100〜150nmであるのが好ましく、110〜140nmであるのがより好ましい。
波長550nmで測定したλ/4板の厚み方向のレターデーション値であるRth(550)は、本発明の効果がより優れる点で、−120〜120nmであることが好ましく、−80〜80nmであることがより好ましい。
λ/4板の厚みは、特に制限されないが、表示装置の薄型化を図りやすくなる理由から、0.5〜10μmが好ましく、0.5〜5μmがより好ましい。
なお、上記厚みは平均厚みを意図し、λ/4板の任意の5点の厚みを測定し、それらを算術平均したものである。
λ/4板は、重合性基を有する液晶性化合物(棒状液晶性化合物または円盤状液晶性化合物)が重合等によって固定されて形成された層であることが好ましく、この場合、層となった後はもはや液晶性を示す必要はない。
本発明においては、上述したλ/2板とλ/4板とを有する積層体を光学異方性層として用いる場合は、広い波長領域において円偏光板として機能する理由から、円偏光板が、上述した偏光子、透明支持体、λ/2板およびλ/4板をこの順に有しているのが好ましい。また、λ/4板の面内遅相軸とλ/2板の面内遅相軸とのなす角度は60°であることが好ましい。
上述したλ/2板とλ/4板の形成方法は特に制限されず、公知の方法が挙げられる。
例えば、所定の基板(仮基板や、λ/2板およびλ/4板のいずれか一方を含む)に、重合性基を有する液晶性化合物を含む光学異方性層形成用組成物(以後、単に「組成物」とも称する。)を塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜に対して硬化処理(紫外線の照射(光照射処理)または加熱処理)を施すことにより、製造することができる。なお、必要に応じて、後述する配向膜を用いてもよい。
上記組成物の塗布としては、公知の方法(例えば、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法)により実施できる。
上記組成物には、上述した液晶性化合物以外の成分が含まれていてもよい。
例えば、組成物には、重合開始剤が含まれていてもよい。使用される重合開始剤は、重合反応の形式に応じて選択され、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤が挙げられる。例えば、光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物、アシロインエーテル、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物、多核キノン化合物、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などが挙げられる。
重合開始剤の使用量は、組成物の全固形分に対して、0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがより好ましい。
また、組成物には、塗工膜の均一性、膜の強度の点から、重合性モノマーが含まれていてもよい。
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性またはカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の液晶性化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開2002−296423号公報中の段落[0018]〜[0020]に記載のものが挙げられる。
重合性モノマーの添加量は、液晶性化合物の全質量に対して、1〜50質量%であることが好ましく、2〜30質量%であることがより好ましい。
また、組成物には、塗工膜の均一性、膜の強度の点から、界面活性剤が含まれていてもよい。
界面活性剤としては、従来公知の化合物が挙げられるが、特にフッ素系化合物が好ましい。具体的には、例えば特開2001−330725号公報中の段落[0028]〜[0056]に記載の化合物、特願2003−295212号明細書中の段落[0069]〜[0126]に記載の化合物が挙げられる。
また、組成物には溶媒が含まれていてもよく、有機溶媒が好ましく用いられる。
有機溶媒としては、例えば、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤が好ましく用いられる。
具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、2−ヘキサン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、メチルイソプロピルケトン、エチルイソプロピルケトン、ジイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−t−ブチルケトン、ジアセチル、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、メシチルオキサイド、クロロアセトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、アセトフェノン等をあげることができる。この中でも、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが好ましい。これらの溶媒は単独で用いても、任意の混合比で混合して用いてもよい。
また、組成物には、偏光子界面側垂直配向剤、空気界面側垂直配向剤など垂直配向促進剤、偏光子界面側水平配向剤、空気界面側水平配向剤など水平配向促進剤などの各種配向剤が含まれていてもよい。
さらに、組成物には、上記成分以外に、密着改良剤、可塑剤、ポリマーなどが含まれていてもよい。
本発明においては、上記光学異方性層の厚み(上述したλ/2板とλ/4板を有する場合はこれらの厚みの合計)については特に限定されないが、0.1〜10μmであるのが好ましく、0.5〜5μmであるのがより好ましい。
〔隠蔽層〕
本発明に用いられる隠蔽層は、隠蔽層の硬度HBと、隣接層の硬度HAとが下記式(1)を満たすものであれば特に限定されず、従来公知の隠蔽層を適宜採用して用いることができる。
HA×0.5≦HB≦HA×2 ・・・(1)
上記隠蔽層は、着色剤を含有しているのが好ましい。
着色剤としては、公知の着色剤(有機顔料、無機顔料、染料等)を好適に用いることができる。
隠蔽層を黒色とする場合は、黒色着色剤を含むことが好ましい。
黒色着色剤としては、例えば、カーボンブラック、チタンカーボン、酸化鉄、酸化チタン、黒鉛などが挙げられ、中でも、カーボンブラックが好ましい。なお、黒色着色剤の他に、赤、青、緑色等の顔料の混合物等を用いることができる。
一方、隠蔽層を白色とする場合は、白色着色剤を含むことが好ましい。
白色着色剤としては、特開2009−191118号公報の段落0019や、特開2000−175718号公報の段落0109に記載の白色顔料を用いることができる。また、特開2005−7765号公報の段落0015や0114に記載の白色顔料も用いることができる。
具体的には、本発明では、酸化チタン(ルチル型)、酸化チタン(アナターゼ型)、酸化亜鉛、リトポン、軽質炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等の白色無機顔料が好ましく、酸化チタン(ルチル型)、酸化チタン(アナターゼ型)、酸化亜鉛がより好ましく、酸化チタン(ルチル型)、酸化チタン(アナターゼ型)がさらに好ましく、ルチル型酸化チタンが特に好ましい。
上記着色剤は、分散液として使用することが望ましい。
この分散液は、上記着色剤と顔料分散剤とを予め混合して得られる組成物を、有機溶媒(またはビヒクル)に添加して分散させることによって調製することができる。
ここで、ビビクルとは、塗料が液体状態にある時に顔料を分散させている媒質の部分をいい、液状であって顔料と結合して塗膜を形成する成分(バインダー)と、これを溶解希釈する成分(有機溶媒)とを含む。
また、顔料を分散させる際に使用する分散機としては、特に制限はなく、例えば、朝倉邦造著、「顔料の事典」、第一版、朝倉書店、2000年、438項に記載されているニーダー、ロールミル、アトライダー、スーパーミル、ディゾルバ、ホモミキサー、サンドミル等の公知の分散機が挙げられる。なお、この文献の310頁に記載された機械的摩砕により、摩擦力を利用し微粉砕してもよい。
上記着色剤は、分散安定性の観点から、数平均粒径0.001μm〜0.1μmのものが好ましく、更に0.01μm〜0.08μmのものが好ましい。
ここで、「粒径」とは、粒子の電子顕微鏡写真画像を同面積の円とした時の直径をいい、また、「数平均粒径」とは、任意の100個の粒子について粒径を求め、平均した値をいう。
<樹脂組成物>
上記隠蔽層は、上述した着色剤とともに、樹脂(バインダー)、重合性化合物および重合開始剤を含有する樹脂組成物を用いて形成されるのが好ましい。
ここで、樹脂材料としては、アルカリ可溶性樹脂が好ましく、具体的には、特開2011−95716号公報の段落[0025]、特開2010−237589号公報の段落[0033]〜[0052]に記載のポリマーを好適に用いることができる。
また、重合性化合物としては、特許第4098550号の段落[0023]〜[0024]に記載の重合性化合物を用いることができる。
また、重合開始剤または重合開始系としては、特開2011−95716号公報に記載の[0031]〜[0042]に記載の重合性化合物を用いることができる。
また、このような樹脂組成物は、更に添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、例えば、特許第4502784号公報の段落[0017]、特開2009−237362号公報の段落[0060]〜[0071]に記載の界面活性剤;特許第4502784号公報の段落[0018]に記載の熱重合防止剤;特開2000−310706号公報の段落[0058]〜[0071]に記載のその他の添加剤;などが挙げられる。
また、塗布により隠蔽層を製造するには、樹脂組成物は溶剤を含有いてもよく、溶剤としては、特開2011−95716号公報の段落[0043]〜[0044]に記載の溶剤を用いることができる。
<隠蔽層の形成方法>
隠蔽層の形成方法は、特に制限はないが、仮支持体と上述した樹脂組成物で形成された樹脂層とをこの順で有する転写フィルムを用いて形成することが好ましく、具体的には、仮支持体と光硬化性樹脂層とをこの順で有する感光性転写フィルムを用いて形成することがより好ましく、仮支持体と熱可塑性樹脂層と光硬化性樹脂層とをこの順で有する感光性転写フィルムを用いて形成することが特に好ましい。
転写フィルムを用いて隠蔽層を形成する場合には、樹脂層に着色剤を用いることができる。着色剤としては、上述した着色剤を好適に用いることができる。
なお、転写フィルムを用いる場合、隠蔽層が光硬化性樹脂を含んでいれば、通常のフォトリソグラフィーの方法によって、パターニングを施すことができる。
本発明においては、上記隠蔽層の厚みは、表示装置の薄型化を図りやすくなる理由から、0.5〜10μmが好ましく、0.8〜5μmがより好ましく、1〜3μmが更に好ましい。
〔ポリマーフィルム〕
本発明に用いられる任意のポリマーフィルムは、特に限定されず、通常用いるポリマーフィルム(例えば、偏光子保護フィルムなど)を用いることができる。
ポリマーフィルムを構成するポリマーとしては、具体的には、例えば、セルロース系ポリマー;ポリメチルメタクリレート、ラクトン環含有重合体等のアクリル酸エステル重合体を有するアクリル系ポリマー;熱可塑性ノルボルネン系ポリマー;ポリカーボネート系ポリマー;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー;ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマー;ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等の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、芳香族ポリアミド等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;塩化ビニリデン系ポリマー;ビニルアルコール系ポリマー;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;またはこれらのポリマーを混合したポリマーが挙げられる。
これらのうち、トリアセチルセルロースに代表される、セルロース系ポリマー(以下、「セルロースアシレート」ともいう。)を好ましく用いることができる。
また、加工性および光学性能の観点から、アクリル系ポリマーを用いるのも好ましい。
アクリル系ポリマーとしては、ポリメチルメタクリレートや、特開2009−98605号公報の段落[0017]〜[0107]に記載されるラクトン環含有重合体等が挙げられる。
ポリマーフィルムの厚さは特に限定されないが、偏光板の厚みを薄くできる等の理由から40μm以下が好ましい。下限は特に限定されないが通常5μm以上である。
〔ハードコート層〕
本発明の光学積層体は、例えば、視認側の最外層にハードコート層を有していてもよい。
本発明に用いられるハードコート層の材料は、通常用いられるハードコート層の材料を用いることができる。
また、ハードコート層は、電離放射線硬化性化合物の架橋反応や重合反応により形成されることが好ましい。
例えば、電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーを含む塗布組成物を後述する保護層上に塗布し、多官能モノマーや多官能オリゴマーを架橋または重合させることにより形成することができる。
電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーの官能基としては、光、電子線、放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。
光重合性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の不飽和の重合性官能基等が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
また、ハードコート層には、内部散乱性付与の目的で、平均粒径が1.0μm〜10.0μm、好ましくは1.5〜7.0μmのマット粒子、例えば、無機化合物の粒子または樹脂粒子を含有してもよい。
本発明に用いられる任意のハードコート層は、通常用いられる製法で作成することができる。上述した偏光子やポリマーフィルムの上に直接塗布等により作製してもよいし、別の基材上でハードコート層を作成した上で転写等により作製してもよい。
〔粘着剤層・接着剤層〕
本発明の光学積層体は、例えば、上述した偏光子の張り合わせなどに、粘着剤や接着剤を用いてもよい。
このような粘着剤や接着剤としては、通常用いる粘着剤(例えば、アクリル系粘着剤など)や接着剤(例えば、紫外線硬化型接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤など)を用いることができる。
また、本発明に用いることができる粘着剤や接着剤としては、例えば、特開2011−037140号公報の段落[0100]〜[0115]、特開2009−292870号公報の段落[0155]〜[0171]などに記載されている粘着剤を使用することができる。
〔配向膜〕
本発明の光学積層体は、光学異方性層として液晶性化合物を含有する態様を利用する場合、配向膜を有しているのが好ましい。
配向膜は、液晶性化合物の配向方向を規定する機能を有する層であり、一般的にはポリマーを主成分とする。
配向膜用ポリマー材料としては、多数の文献に記載があり、多数の市販品を入手することができる。利用されるポリマー材料は、ポリビニルアルコールまたはポリイミド、および、その誘導体が好ましい。特に、変性または未変性のポリビニルアルコールが好ましい。本発明に使用可能な配向膜については、WO01/88574A1号公報の43頁24行〜49頁8行、特許第3907735号公報の段落[0071]〜[0095]に記載の変性ポリビニルアルコールを参照することができる。なお、配向膜には、通常、公知のラビング処理が施される。つまり、配向膜は、通常、ラビング処理されたラビング配向膜であることが好ましい。
[偏光板]
本発明の偏光板は、偏光子、光学異方性層および隠蔽層をこの順に有し、上記隠蔽層が、上記隠蔽層の上記光学異方性層を有する側に隣接する層(隣接層)の周縁部に設けられた偏光板である。
また、本発明の偏光板は、本発明の光学異方性層と同様、上記隠蔽層の硬度HBと上記隣接層の硬度HAとが下記式(1)を満たす偏光板である。
HA×0.5≦HB≦HA×2 ・・・(1)
ここで、隣接層が設けられる「周縁部」の幅は、画像表示装置に配置されるゲートドライバおよびソースドライバの大きさやなどによって左右されるため特に限定されないが、隣接層の一辺(長方形である場合は長辺)の長さの1/5〜1/100程度であるのが好ましい。なお、周縁部の幅は、全ての辺で同じであってもよいし、一部または全ての辺で異なっていてもよい。
次に、本発明の偏光板の全体の構成について図2を用いて説明する。
図2は、本発明の偏光板の実施態様の一例を示す模式的な断面図である。
図2に示すように、偏光板20は、偏光子1、光学異方性層2および隠蔽層3をこの順に有している。
また、図2に示すように、偏光子1と光学異方性層2との間に、任意のポリマーフィルム4を有していてもよく、偏光子1のポリマーフィルム4とは反対側の表面に、任意のポリマーフィルム5を有していてもよい。
ここで、本発明の偏光板における偏光子、光学異方性層および隠蔽層は、隠蔽層が隣接層の周縁部に設けられている以外は、上述した本発明の光学積層体と同様である。
また、本発明の偏光板は、上述した本発明の光学積層体において説明したポリマーフィルム、ハードコート層、粘着剤層・接着剤層、および、配向膜についても有していてもよい。
なお、上述した通り、本発明の光学積層体は、隠蔽層が隣接層の一部のみに形成されたものも含まるため(例えば、図1B参照)、本発明の偏光板は、本発明の光学積層体の一態様であるともいえる。
[偏光板の製造方法]
本発明の偏光板の製造方法は、上述した本発明の光学積層体を厚み方向に切削し、偏光板を作製する切削工程を有する、偏光板の製造方法である。
また、本発明の偏光板の製造方法は、上記切削工程の前または後に、上記切削工程で切削しない部分の隠蔽層の一部を除去するパターニング工程を有するのが好ましい。
次に、本発明の偏光板の製造方法の各工程について、図3および図4を用いて説明する。
〔切削工程〕
上記切削工程は、上述した本発明の光学積層体を厚み方向に切削する工程である。
具体的には、上記切削工程は、図3に示す通り、図1Bにも示す光学積層体10を用い、一点鎖線Aで示される位置で切削することにより、偏光板20を作製する工程である。
ここで、光学積層体を厚み方向に切削する方法は特に限定されず、例えば、特開2007−260865号公報や特開2008−63059号公報に記載のように回転式の円形カッターを用いて切削する方法;カッティングプロッターのように走行する刃を用いて切削する方法;トムソン刃型、ピナクル刃型、ダイカットロールを用いて打ち抜く方法;特開2012−203209号公報に記載のように切削刃を備えた回転体を用いて所望の大きさまで削り取る方法;などが挙げられる。この際、作業効率の観点から、複数の光学積層体を重ねて同時に切削加工してもよい。
なお、本発明の製造方法においては、切削工程後、切削された光学積層体の端面を平滑化する工程を有してもよい。
〔パターニング工程〕
上記パターニング工程は、上記切削工程の前または後に、上記切削工程で切削しない部分の隠蔽層の一部を除去する任意の工程である。
具体的には、上記パターニング工程は、図4に示す通り、図1Aにも示す光学積層体10を用い、一点鎖線Aで示される位置で切削した後に、隠蔽層3の一部を除去することにより、偏光板20を作製する工程である。
なお、図3においては、切削工程の前に、パターニングにより隠蔽層3の一部を除去した光学積層体を用いる態様を示している。
ここで、隠蔽層の一部を除去する方法は、上述した通り、隠蔽層として、熱可塑性樹脂層および光硬化性樹脂層を有する感光性転写フィルムを用い、通常のフォトリソグラフィーによってパターニングを施す方法が挙げられる。具体的には、必要なパターン様に露光され、ネガ型材料の場合は非露光部分、ポジ型材料の場合は露光部分を現像処理して除去することでパターンを得ることができる。この際、現像は熱可塑性樹脂層と、光硬化性樹脂層を別々の液で現像除去してもよいし、同一の液で除去してもよい。必要に応じて、ブラシや高圧ジェットなどの公知の現像設備を組み合わせてもよい。現像の後、必要に応じて、ポスト露光、ポストベークを行ってもよい。
[画像表示装置]
本発明の画像表示装置は、上述した本発明の偏光板と、表示素子とを有する画像表示装置である。
次に、本発明の画像表示装置の全体の構成について図5を用いて説明した後に、各部の構成を詳述する。
図5は、本発明の画像表示装置の実施態様の一例を示す模式的な断面図である。
図5に示すように、画像表示装置30は、偏光板20と、表示素子22とを有する。
また、図5に示すように、偏光板20と表示素子22との間には、任意の粘着剤層21を有していてもよい。
〔表示素子〕
本発明の画像表示装置が有する表示素子は特に限定されず、例えば、液晶パネル、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示パネル、プラズマディスプレイパネル等が挙げられる。
これらのうち、液晶パネル、有機EL表示パネルであるのが好ましい。すなわち、本発明の画像表示装置としては、表示素子として液晶パネルを用いた液晶表示装置、表示素子として有機EL表示パネルを用いた有機EL表示装置であるのが好ましい。
〔液晶表示装置〕
本発明の画像表示装置の一例である液晶表示装置としては、例えば、液晶セルを有する液晶パネル、および、液晶パネルを挟んで配置される一対の偏光板を有する液晶表示装置であって、一対の偏光板のうち、少なくとも視認側に配置される偏光板が、上述した本発明の偏光板で構成される態様が好適に挙げられる。
<液晶セル>
本発明の画像表示装置(液晶表示装置)に利用される液晶セルは、VA(Virtical Alignment)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、又はTN(Twisted Nematic)モードであることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60〜120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)及び(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、及びPSA(Polymer−Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006−215326号公報、及び特表2008−538819号公報に詳細な記載がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の吸収軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10−54982号公報、特開平11−202323号公報、特開平9−292522号公報、特開平11−133408号公報、特開平11−305217号公報、特開平10−307291号公報などに開示されている。
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
[実施例1〜4および比較例1〜2]
(1)ポリマーフィルムの作製
〔外層セルロースアシレートドープ1の調製〕
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して各成分を溶解した。
次いで、得られた溶液をさらに90℃で約10分間加熱した後、平均孔径34μmのろ紙および平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過して、セルロースアシレート溶液1を調製した。
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セルロースアシレート溶液1の組成
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・アセチル置換度2.81のセルロースアセテート 100質量部
・下記表1に記載の重縮合ポリエステル 19質量部
・下記化合物1−1 5質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒) 382質量部
・メタノール(第2溶媒) 57質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
化合物1−1
上記で調製したセルロースアシレート溶液1を含む下記成分を分散機に投入し、微粒子分散液1を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
微粒子分散液1の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・平均粒子サイズ20nmのシリカ粒子
(AEROSIL R972、日本アエロジル社製) 0.2質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒) 72.4質量部
・メタノール(第2溶媒) 10.8質量部
・セルロースアシレート溶液1 10.3質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
上記で調製したセルロースアシレート溶液1の100質量部に、調製した微粒子分散液1を10質量部混合し、外層セルロースアシレートドープ1を調製した。
〔コア層セルロースアシレートドープ1の調製〕
セルロースアシレート溶液の調製において、アセチル置換度2.81のセルロースアセテートに代えて、アセチル基置換度2.44のセルローストリアセテートを用いる以外は、外層セルロースアシレートドープ1と同様にして、コア層アシレートドープ1を調製した。
〔セルロースアシレートフィルムの作製〕
上記コア層セルロースアシレートドープ1を内層とし、その両側に外層セルロースアシレートドープ1を外層として有する3層のフィルムを、ステンレス製のバンドを有するバンド流延機を用いて、3層とも流延した。
流延されて得られたウェブ(フィルム)をバンドから剥離した後、パスロールを搬送させ、乾燥温度120℃で20分間乾燥した。なお、ここでいう乾燥温度とは、フィルムの膜面温度のことを指すものとする。
乾燥後、得られたウェブ(フィルム)をクリップに挟み、固定端一軸延伸の条件で、延伸温度189℃および延伸倍率70%で、テンターを用いてフィルム搬送方向(MD)に直交する方向(TD)に延伸し、セルロースアシレートフィルム1を作製した。
〔有機酸溶液の塗布〕
下記の組成物を混合し、溶液中のセルロースアセテートを溶解させるため−70℃に冷却し、有機酸溶液1を調製した。
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有機酸溶液1の組成
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・アセチル基置換度2.81のセルロースアセテート 100質量部
・グリセリンクエン酸オレイン酸エステル
(ポエムK−37V、理研ビタミン社製) 75質量部
・下記化合物1−2 75質量部
・平均一次粒径1.2nmのシリカ粒子
(MEK−ST、日産化学社製) 28.5質量部
・酢酸メチル 2237質量部
・メチルエチルケトン 1864質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 41質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
化合物1−2
有機酸溶液1を、上記延伸後のセルロースアシレートフィルム1の一方の表面にワイヤバーコータ#8を用いて塗布し、60℃で120秒間乾燥させた。
〔鹸化処理〕
有機酸溶液1を塗布したセルロースアシレートフィルム1を、2.3モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液に、55℃で3分間浸漬した。
次いで、室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.05モル/Lの硫酸を用いて中和した。その後、再度、室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。
このようにして、セルロースアシレートフィルム1の表面(両面)の鹸化処理を行った。
得られたセルロースアシレートフィルム1の膜厚は39μmであった。
(2)中間層の形成
下記の組成物を混合し、中間層塗布液1を調製した。
調製した中間層塗布液1を、上記で得たセルロースアシレートフィルム1の有機酸溶液1を塗布した面とは反対側の面に、ワイヤバーコータ#1.6で塗布した。
次いで、膜面温度60℃で30秒間乾燥後、120W/cm高圧水銀灯を用いて、30℃で30秒間、紫外線照射し、中間層を架橋した。
得られた中間層の膜厚は0.6μmであった。
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中間層塗布液1の組成
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・下記のアクリル系化合物の混合物 100質量部
・光重合開始剤(イルガキュア127、BASF社製) 4質量部
・シクロヘキサノン 589質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
アクリル系化合物の混合物としては、以下に示すACR1とACR2との質量比(ACR1/ACR2)が67/33となる混合物を使用した。
ACR1:ブレンマーGLM(日油社製、下記構造の化合物)
ACR2:KAYARAD PET30(日本化薬社製、下記構造の化合物(ペンタエリスリトールトリアクリレート/ペンタエリスリトールテトラアクリレート)の混合物)
(3)光学異方性層の形成
下記の組成物を混合して溶解させ、光学異方性層塗布液Aを調製した。
上記中間層までを形成したセルロースアシレートフィルムの中間層上に、光学異方性層塗布液Aを#3.2のワイヤーバーで塗布した。
これを金属の枠に貼り付けて、100℃の恒温槽中で2分間加熱し、液晶化合物を配向させた(ホメオトロピック配向)。
次に、50℃に冷却した後に、窒素パージ下酸素濃度約0.1%で160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス社製)を用いて、照度190mW/cm、照射量300mJ/cmの紫外線を照射して光学異方性層Aを硬化させた。
光学異方性層Aの厚さは1.3μmであった。また、光学異方性層Aの波長550nmにおけるReは0nmであり、波長550nmにおけるRthは−165nmであった。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
光学異方性層塗布液Aの組成
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・液晶化合物(下記B01) 72質量部
・液晶化合物(下記B02) 18質量部
・光重合開始剤(イルガキュア907、BASF社製) 3質量部
・増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬社製) 1質量部
・垂直配向剤(下記S01) 0.1質量部
・メチルエチルケトン 397質量部
・シクロヘキサノン 64質量
―――――――――――――――――――――――――――――――――
(4)隠蔽層の形成
下記表2に示す通りに隠蔽層用の塗布液K−1〜K−6を調製した。
上記表2中、K顔料分散物などの詳細は以下の通りである。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
K顔料分散物の組成
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・カーボンブラック
(商品名:Nipex35、デグッサ社製) 13.1質量部
・下記分散剤1 0.65質量部
・バインダー1
(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=72/28モル比の
ランダム共重合物、重量平均分子量3.7万) 6.72質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 79.53質量部
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R顔料分散物の組成
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・顔料(C.I.ピグメントレッド177) 18質量部
・バインダー1
(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=72/28モル比の
ランダム共重合物、重量平均分子量3.7万) 12質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 70質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・トリシクロデカンジメタノールジアクリレート A−DCP:新中村化学工業社製
・ウレタンアクリレート UA−306H:共栄社化学社製
・ウレタンアクリレート U−200PA:新中村化学工業社製
・DPHA液:ジペンタエリスルトールヘキサアクリレート38質量%、ジペンタエリスルトールペンタアクリレート38質量%、および、1−メトキシ−2−プロピルアセテート24質量%の混合液
・バインダーZ:ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=78/22モル比のランダム共重合物(重量平均分子量3.8万)
・化合物A(酸価96mgKOH/g)の構造式(下記式中、x/l/y/z=46/2/32/20)
・フェノチアジン:和光純薬工業社製
・デュラネートTPA−B80E:旭化成ケミカルズ社製
・メガファックF780:DIC社製
調製した隠蔽層用の各塗布液K−1〜K−6を、上記で形成した光学異方性層Aの上に塗布し、乾燥させ、膜厚2.2μmの隠蔽層を有する積層体1〜6を得た。
(5)光学積層体の作製
まず、特開2001−141926号公報の実施例1に従い、2対のニップロール間に周速差を与え、長手方向に延伸し、幅1330mm、厚みは15μmの偏光子を作製した。このようにして作製した偏光子を偏光子1とした。
次いで、先に作製した各積層体を、接着剤を用いて偏光子1と貼合した。
この際、積層体におけるセルロースアシレートフィルムの有機酸溶液1を塗布した面を偏光子1と貼合した。
次いで、偏光子1の反対側の表面(積層体と貼合していない表面)に、フジタックTD80(富士フイルム株式会社製)を貼合して、光学積層体1〜6を作製した。
(6)隠蔽層のパターニング
光学積層体1〜6に対して、超高圧水銀灯を有するプロキシミティー型露光機(日立ハイテク電子エンジニアリング社製)を用いて、露光マスク(隠蔽層形成用パターンを有する石英露光マスク)面と光学積層体の隠蔽層側の表面との間の距離を200μmに設定し、隠蔽層側より照度30mW/cm(i線)、露光量200mJ/cm(i線)でパターン露光した。
露光後、炭酸ナトリウム/炭酸水素ナトリウム系現像液(商品名:T−CD1、富士フイルム社製)を純水で5倍に希釈した液)を用いて、32℃でシャワー圧を0.1MPaに設定して45秒現像し、純水で洗浄した。さらに引き続き、エアを吹きかけて光学積層体表面の水分を除去した。
次いで、上述のプロキシミティー型露光機を用いて、マスク無しで全面を露光量1000mJ/cm(i線)で露光した。
その後、145℃で30分間のポストベーク処理を施し、隠蔽層がパターン化された光学積層体1〜6、すなわち、偏光板1〜6を得た。
<硬度>
実施例1〜4および比較例1〜2で作製した光学積層体および偏光板について、微小硬度計(HM−2000、フィッシャー・インスツルメンツ社製)を用いて、上述した測定方法により、隠蔽層の硬度HBおよび隠蔽層に隣接する光学異方性層の硬度HAを測定した。結果を下記表3に示す。なお、光学積層体における上記硬度と偏光板における上記硬度はいずれも値が同じであった。
<加工性(クラック発生の有無)>
に実施例1〜4および比較例1〜2で作製した光学積層体に対して、カッティングプロッターで所望の大きさに切り出す加工を行い、加工性を評価した。
具体的には、各光学積層体からA4サイズのサンプルを20枚切り出し、その外観、特に、隠蔽層と隠蔽層の隣接層(光学異方性層)との間を目視により確認し、クラック発生の有無を確認した。
20枚のサンプル中、2枚以上にクラックの発生が確認できたものを加工性に劣るものとして「B」と評価し、クラックの発生が確認できないもの、および、1枚のみにクラックの発生が確認できたものを加工性に優れるものとして「A」と評価した。
表3に示す結果から、隠蔽層の硬度HBが、光学異方性層の硬度HAの0.5倍から2.0倍の範囲外にある比較例1および2は、光学積層体の加工性に劣ることが分かった。
これに対し、隠蔽層の硬度HBが、光学異方性層の硬度HAの0.5倍から2.0倍の範囲にある実施例1〜4は、光学積層体の加工性に優れ、偏光板におけるクラックの発生を抑制することができることが分かった。
<液晶表示装置の作製>
市販の液晶表示装置(iPad(登録商標 以下、同様)、Apple社製)の液晶セルから視認側の偏光板を剥し、IPSモードの液晶セルとして利用した。
剥がした偏光板の代わりに、上記で作製した偏光板を液晶セルに貼合し、液晶表示装置をそれぞれ作製した。
このとき、液晶セル基板面に対して垂直な方向から観察したとき、偏光板の吸収軸と、液晶セル内の液晶層の光軸とが垂直な方向になるように貼りあわせた。
貼りあわせた液晶表示装置を動作させたところ、問題なく動作することを確認した。
[実施例5]
(1)ポリマーフィルムの作製
〔コア層セルロースアシレートドープ2の調製〕
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して、各成分を溶解し、コア層セルロースアシレートドープ2を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・アセチル置換度2.88のセルロースアセテート 100質量部
・エステルオリゴマー(下記化合物1−1) 10質量部
・耐久性改良剤(下記化合物1−2) 4質量部
・紫外線吸収剤(下記化合物1−3) 3質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒) 438質量部
・メタノール(第2溶剤) 65質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
〔外層セルロースアシレートドープ2の調製〕
上記で調製したコア層セルロースアシレートドープ2の190質量部に、下記のマット剤分散液1を10質量部加え、外層セルロースアシレートドープ2を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・平均粒子サイズ20nmのシリカ粒子
(AEROSIL R972、日本アエロジル社製) 2質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒) 76質量部
・メタノール(第2溶剤) 11質量部
・コア層セルロースアシレートドープ2 1質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
〔セルロースアシレートフィルム2の作製〕
上記コア層セルロースアシレートドープ2を内層とし、その両側に外層セルロースアシレートドープ2を外層として有する3層のフィルムを、3層同時に流延口から20℃のドラム上に流延した。
次いで、溶剤含有率が約20質量%の状態でドラムから剥ぎ取り、フィルムの幅方向(搬送方向(MD)に直交する方向(TD))の両端をテンタークリップで固定し、残留溶剤が3〜15質量%の状態で、幅方向に1.2倍延伸しつつ乾燥した。
その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、厚さ25μmのセルロースアシレートフィルム2を作製した。
(2)ハードコート層の作製
ハードコート層形成用の塗布液として、下記表4に記載のハードコート用硬化性組成物ハードコート1を調製した。
上記ハードコート1を、上記で作製したセルロースアシレートフィルム2の表面上へ塗布し、その後、100℃で60秒乾燥し、窒素0.1%以下の条件で紫外線を1.5kW、300mJにて照射し、硬化させ、厚み5μmのハードコート層を有するハードコート層付きセルロースアシレートフィルム2を作製した。
なお、ハードコート層の膜厚の調整は、スロットダイを用い、ダイコート法において塗布量を調整することにより行った。
(3)偏光子の作製
特開2001−141926号公報の実施例1に従い、2対のニップロール間に周速差を与え、長手方向に延伸し、幅1330mm、厚みは15μmの偏光子を作製した。このようにして作製した偏光子を偏光子2とした。
(4)偏光子の張り合わせ
作製したハードコート層付きセルロースアシレートフィルム2を、37℃に調温した4.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液(ケン化液)に1分間浸漬した後、フィルムを水洗し、その後、0.05mol/Lの硫酸水溶液に30秒浸漬した後、更に水洗浴に通した。そして、エアナイフによる水切りを3回繰り返し、水を落とした後に70℃の乾燥ゾーンに15秒間滞留させて乾燥し、ケン化処理したハードコート層付きセルロースアシレートフィルム2を作製した。
上記で作製した偏光子2と、ケン化処理したハードコート層付きセルロースアシレートフィルム2とを、PVA(クラレ社製、PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、偏光軸とフィルムの長手方向とが直交するようにロールツーロールで貼りあわせて、積層体7を作製した。
このとき、セルロースアシレートフィルム側が、偏光子側になるように貼り合わせた。
(5)第1の光学異方性層の形成
積層体7の偏光子2側の表面に、偏光子2の吸収軸と直交方向にラビング処理を施した。ラビング処理面上に下記光学異方性層用塗布液Bを、バー番手#2.4のバーコーターを用いて塗布した。
次いで、膜面温度60℃で30秒間加熱熟成し、その後ただちに、膜面温度60℃空気下にて空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス社製)を用いて、290mJ/cm2の紫外線を照射し、その配向状態を固定化することにより第1の光学異方性層を形成した。
形成された第1の光学異方性層は、棒状液晶性化合物が水平配向しており、遅相軸方向はラビング方向と平行方向、すなわち、遅相軸方向は偏光子の吸収軸方向に対して直交方向であった。自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用いて、ReおよびRthの光入射角度依存性を測定したところ、波長550nmにおいてReが128nmであり、Rthが64nmであった。
─────────────────────────────────
光学異方性層用塗布液Bの組成
─────────────────────────────────
・棒状液晶性化合物1 80質量部
・棒状液晶性化合物2 20質量部
・光重合開始剤1(イルガキュア907、BASF社製) 3.0質量部
・増感剤(カヤキュア−DETX、日本化薬社製) 1.0質量部
・含フッ素化合物A 0.8質量部
・メチルエチルケトン 213質量部
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(6)配向膜の形成
上記作製した第1の光学異方性層の表面に、下記の組成の配向膜塗布液を#14のワイヤーバーを用いて塗布した。60℃の温風で120秒乾燥し、配向膜を形成した。
─────────────────────────────────
配向膜塗布液の組成
─────────────────────────────────
・下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
・水 245質量部
・メタノール 245質量部
・グルタルアルデヒド 0.5質量部
─────────────────────────────────
(7)第2の光学異方性層の作製
上記配向膜上に、下記光学異方性層用塗布液Cを、バー番手#2.4のバーコーターを用いて塗布した。
次いで、膜面温度60℃で30秒間加熱熟成し、その後ただちに、膜面温度60℃空気下にて空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス社製)を用いて、290mJ/cm2の紫外線を照射し、その配向状態を固定化することにより第2の光学異方性層を形成した。
形成された第2の光学異方性層は、棒状液晶性化合物が垂直配向していた。自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用いて、ReおよびRthの光入射角度依存性を測定したところ、波長550nmにおいてReが0であり、Rthが−115nmであった。
─────────────────────────────────
光学異方性層用塗布液Cの組成
─────────────────────────────────
・棒状液晶性化合物1 80質量部
・棒状液晶性化合物2 20質量部
・光重合開始剤1(イルガキュア907、BASF社製) 3.0質量部
・増感剤(カヤキュア−DETX、日本化薬社製) 1.0質量部
・下記含フッ素化合物B 0.8質量部
・下記垂直配向剤1 1.0質量部
・下記密着改良剤1 0.25質量部
・メチルエチルケトン 251質量部
─────────────────────────────────
(8)隠蔽層の形成
実施例1で調製した隠蔽層用の塗布液K−1を、上記で形成した第2の光学異方性層上に塗布し、乾燥させ、膜厚2.2μmの隠蔽層を有する光学積層体7を得た。
(9)隠蔽層のパターニング
光学積層体7に対して、超高圧水銀灯を有するプロキシミティー型露光機(日立ハイテク電子エンジニアリング社製)を用いて、露光マスク(遮光層形成用パターンを有する石英露光マスク)面と光学積層体の隠蔽層側の表面との間の距離を200μmに設定し、隠蔽層側より照度30mW/cm(i線)、露光量200mJ/cm(i線)でパターン露光した。
露光後、炭酸ナトリウム/炭酸水素ナトリウム系現像液(商品名:T−CD1(富士フイルム社製)を純水で5倍に希釈した液)を用いて32℃でシャワー圧を0.1MPaに設定して45秒現像し、純水で洗浄した。さらに引き続き、エアを吹きかけて光学積層体表面の水分を除去した。
その後、上述したプロキシミティー型露光機を用いてマスク無しで全面を露光量1000mJ/cm(i線)で露光した。最後に145℃30分間のポストベーク処理を行って、隠蔽層がパターン化された偏光板7を得た。
<硬度および加工性>
作製した光学異方性層7を実施例1と同様の方法で、硬度を測定し、加工性を評価した。
その結果、隠蔽層の硬度HBは206N/mmであり、隠蔽層に隣接する第2の光学異方性層の硬度HAは228N/mmであった。
また、加工性の評価は、クラックの発生が確認できず、Aであることが分かった。
<液晶表示装置の作製>
市販の液晶表示装置(iPad、Apple社製)の液晶セルから視認側およびバックライト側の偏光板を剥がして、視認側の偏光板として上述した偏光板7を用い、バックライト側の偏光板として下記偏光板8を用い、それぞれの偏光板中に含まれる偏光子の吸収軸が互いに直交するように貼り合わせて液晶表示装置を作製した。
貼りあわせた液晶表示装置を動作させたところ、問題なく動作することを確認した。
(偏光板8)
積層体7の作製において、ハードコート層を設けなかった以外は積層体7と同様の方法で作製した積層体を偏光板8として用いた。
1 偏光子
2 光学異方性層
3 隠蔽層
4、5 ポリマーフィルム
10 光学積層体
20 偏光板
21 粘着剤層
22 表示素子
30 画像表示装置

Claims (12)

  1. 画像表示装置の表示素子の視認側に設けられ、前記視認側から偏光子、光学異方性層および隠蔽層をこの順に有する画像表示装置用の光学積層体であって、
    前記光学異方性層は、0.1μm〜10μmの厚みを有し、かつ、液晶性化合物を含む光学異方性層であり、
    前記隠蔽層の硬度HBと、前記隠蔽層の前記光学異方性層を有する側に隣接する層の硬度HAとが下記式(1)を満たす、画像表示装置用の光学積層体。
    HA×0.5≦HB≦HA×2・ ・ ・(1)
  2. 前記光学異方性層がλ/2板とλ/4板とを有する積層体である、請求項1に記載の画像表示装置用の光学積層体。
  3. 前記隠蔽層は光硬化性樹脂を含む、請求項1又は2に記載の画像表示装置用の光学積層体。
  4. 画像表示装置用の表示素子の視認側に設けられ、前記視認側から偏光子、光学異方性層および隠蔽層をこの順に有する画像表示装置用の偏光板であって、
    前記光学異方性層は、0.1μm〜10μmの厚みを有し、かつ、液晶性化合物を含む光学異方性層であり、
    前記隠蔽層が、前記隠蔽層の前記光学異方性層を有する側隣接する層の周縁部に設けられており、
    前記隠蔽層の硬度HBと、前記隠蔽層の前記光学異方性層を有する側に隣接する層の硬度HAとが下記式(1)を満たす、画像表示装置用の偏光板。
    HA×0.5≦HB≦HA×2・ ・ ・(1)
  5. 前記偏光板が円偏光板であり、前記光学異方性層がλ/2板とλ/4板とを有する積層体である、請求項4に記載の画像表示装置用の偏光板。
  6. 前記隠蔽層は光硬化性樹脂を含む、請求項4又は5に記載の画像表示装置用の偏光板。
  7. 請求項4〜6のいずれか1項に記載の偏光板を作製する画像表示装置用の偏光板の製造方法であって、光学積層体を厚み方向に切削し、偏光板を作製する切削工程を有し、
    前記光学積層体は、画像表示装置の表示素子の視認側に設けられ、前記視認側から偏光子、光学異方性層および隠蔽層をこの順に有する画像表示装置用の光学積層体であって、
    前記光学異方性層は、0.1μm〜10μmの厚みを有し、かつ、液晶性化合物を含む光学異方性層であり、
    前記隠蔽層の硬度HBと、前記隠蔽層の前記光学異方性層を有する側に隣接する層の硬度HAとが下記式(1)を満たす、画像表示装置用の偏光板の製造方法。
    HA×0.5≦HB≦HA×2・ ・ ・(1)
  8. 前記切削工程の前または後に、前記切削工程で切削しない部分の隠蔽層の一部を除去するパターニング工程を有する、請求項7に記載の画像表示装置用の偏光板の製造方法。
  9. 前記偏光板が円偏光板であり、前記光学異方性層がλ/2板とλ/4板とを有する積層体である、請求項7又は8に記載の画像表示装置用の偏光板の製造方法。
  10. 前記隠蔽層は光硬化性樹脂を含む、請求項7〜9のいずれか1項に記載の画像表示装置用の偏光板の製造方法
  11. 請求項4〜6のいずれか1項に記載の画像表示装置用の偏光板と、表示素子とを有する画像表示装置。
  12. 液晶セル、および、前記液晶セルを挟んで配置される一対の偏光板を有する画像表示装置であって、
    前記一対の偏光板のうち、少なくとも視認側に配置される偏光板が請求項4〜6のいずれか1項に記載の画像表示装置用の偏光板である、画像表示装置。
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