IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 日東電工株式会社の特許一覧

特開2024-128717光学積層体および該光学積層体を用いた画像表示装置
<>
  • 特開-光学積層体および該光学積層体を用いた画像表示装置 図1
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024128717
(43)【公開日】2024-09-24
(54)【発明の名称】光学積層体および該光学積層体を用いた画像表示装置
(51)【国際特許分類】
   G02B 5/30 20060101AFI20240913BHJP
   H10K 50/00 20230101ALI20240913BHJP
   H10K 50/10 20230101ALI20240913BHJP
   H10K 59/00 20230101ALI20240913BHJP
   H10K 59/10 20230101ALI20240913BHJP
   H10K 50/86 20230101ALI20240913BHJP
   G09F 9/30 20060101ALI20240913BHJP
   G02F 1/1335 20060101ALN20240913BHJP
   G02F 1/13363 20060101ALN20240913BHJP
【FI】
G02B5/30
H10K50/00
H10K50/10
H10K59/00
H10K59/10
H10K50/86
G09F9/30 349E
G02F1/1335 510
G02F1/13363
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023037876
(22)【出願日】2023-03-10
(71)【出願人】
【識別番号】000003964
【氏名又は名称】日東電工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003845
【氏名又は名称】弁理士法人籾井特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】東 慎太郎
(72)【発明者】
【氏名】柳沼 寛教
【テーマコード(参考)】
2H149
2H291
3K107
5C094
【Fターム(参考)】
2H149AA02
2H149AA18
2H149AB05
2H149BA02
2H149DA02
2H149DA06
2H149DA12
2H149DA27
2H149DB02
2H149EA02
2H149EA06
2H149EA07
2H149EA19
2H149FA24Y
2H149FA26Y
2H149FA40Y
2H149FA56Y
2H149FB03
2H149FB04
2H149FD25
2H149FD47
2H291FA22X
2H291FA30X
2H291FA94X
2H291FA95X
2H291FB05
2H291FD12
2H291GA02
2H291GA08
2H291GA23
2H291LA22
2H291LA25
2H291PA07
2H291PA84
2H291PA85
2H291PA87
3K107AA01
3K107AA05
3K107BB01
3K107CC32
3K107CC37
3K107EE26
3K107FF06
3K107FF14
3K107FF15
5C094AA16
5C094BA27
5C094BA43
5C094ED14
5C094FB01
5C094JA08
5C094JA09
5C094JA20
(57)【要約】
【課題】液晶配向固化層である光学異方性層を有し、かつ、斜め方向の光抜けが抑制された光学積層体を提供すること。
【解決手段】本発明の実施形態による光学積層体は、偏光子を含む偏光板と、第1光学異方性層と、第2光学異方性層と、をこの順に有する。第1光学異方性層および第2光学異方性層は、互いに異なる旋光性を有するカイラルネマチック相を示す液晶配向固化層であり;第1光学異方性層の厚みは1.0μm~1.7μmであり、その遅相軸方向と偏光子の吸収軸方向とのなす角度は5°~25°であり;第2光学異方性層の厚みは1.9μm~2.5μmであり、その遅相軸方向と偏光子の吸収軸方向とのなす角度は70°~85°である。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
偏光子を含む偏光板と、第1光学異方性層と、第2光学異方性層と、をこの順に有し、
該第1光学異方性層および該第2光学異方性層が、互いに異なる旋光性を有するカイラルネマチック相を示す液晶配向固化層であり、
該第1光学異方性層の厚みが1.0μm~1.7μmであり、その遅相軸方向と該偏光子の吸収軸方向とのなす角度が5°~25°であり、
該第2光学異方性層の厚みが1.9μm~2.5μmであり、その遅相軸方向と該偏光子の吸収軸方向とのなす角度が70°~85°である、
光学積層体。
【請求項2】
前記第1光学異方性層が右旋性を示し、前記第2光学異方性層が左旋性を示す、請求項1に記載の光学積層体。
【請求項3】
前記第1光学異方性層のねじれ角が35°~57°であり、前記第2光学異方性層のねじれ角が-27°~-10°である、請求項2に記載の光学積層体。
【請求項4】
前記第1光学異方性層が、ネマチック液晶化合物100重量部に対して右旋性のカイラル剤を0.060重量部~0.095重量部含み、
前記第2光学異方性層が、ネマチック液晶化合物100重量部に対して左旋性のカイラル剤を0.070重量部~0.082重量部含む、
請求項3に記載の光学積層体。
【請求項5】
前記第2光学異方性層の第1光学異方性層と反対側に、屈折率特性がnz>nx=nyの関係を示す別の光学異方性層をさらに有する、請求項1に記載の光学積層体。
【請求項6】
請求項1から5のいずれかに記載の光学積層体を備える、画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学積層体および該光学積層体を用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
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、多くの場合、位相差フィルムのような光学異方性フィルムを含む光学積層体(例えば、偏光板と位相差フィルムとを一体化した反射防止フィルム)が用いられている。近年、画像表示装置の薄型化への要望が強くなるに伴って、光学積層体についても薄型化の要望が強まっている。光学積層体の薄型化を目的として、厚みに対する寄与の大きい光学異方性層(光学異方性フィルム)の薄型化が進んでいる。薄型の光学異方性フィルムの代表例としては、液晶化合物を用いた光学異方性フィルムが挙げられる。液晶化合物は樹脂に比べて複屈折(Δn)が格段に大きいので、所望の面内位相差を得るための厚みを樹脂フィルムの延伸フィルムに比べて格段に小さくすることができる。一方で、液晶化合物を用いた光学異方性フィルムを含む光学積層体は、斜め方向から見たときに光抜けが発生する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第6554536号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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、液晶配向固化層である光学異方性層を有し、かつ、斜め方向の光抜けが抑制された光学積層体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
[1]本発明の実施形態による光学積層体は、偏光子を含む偏光板と、第1光学異方性層と、第2光学異方性層と、をこの順に有し;該第1光学異方性層および該第2光学異方性層は、互いに異なる旋光性を有するカイラルネマチック相を示す液晶配向固化層であり;該第1光学異方性層の厚みは1.0μm~1.7μmであり、その遅相軸方向と該偏光子の吸収軸方向とのなす角度は5°~25°であり;該第2光学異方性層の厚みは1.9μm~2.5μmであり、その遅相軸方向と該偏光子の吸収軸方向とのなす角度は70°~85°である。
[2]上記[1]において、上記第1光学異方性層は右旋性を示し、上記第2光学異方性層は左旋性を示す。
[3]上記[1]または[2]において、上記第1光学異方性層のねじれ角は35°~57°であり、上記第2光学異方性層のねじれ角は-27°~-10°である。
[4]上記[1]から[3]のいずれかにおいて、上記第1光学異方性層は、ネマチック液晶化合物100重量部に対して右旋性のカイラル剤を0.060重量部~0.095重量部含み;上記第2光学異方性層は、ネマチック液晶化合物100重量部に対して左旋性のカイラル剤を0.070重量部~0.082重量部含む。
[5]上記[1]から[4]のいずれかにおいて、上記光学積層体は、上記第2光学異方性層の第1光学異方性層と反対側に、屈折率特性がnz>nx=nyの関係を示す別の光学異方性層をさらに有する。
[6]本発明の別の局面によれば、画像表示装置が提供される。当該画像表示装置は、上記[1]から[5]のいずれかの光学積層体を備える。
【発明の効果】
【0006】
本発明の実施形態によれば、液晶配向固化層である光学異方性層を有し、かつ、斜め方向の光抜けが抑制された光学積層体を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】本発明の1つの実施形態による光学積層体の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の代表的な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。
【0009】
(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の光で測定したフィルムの面内位相差である。例えば、「Re(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定したフィルムの面内位相差である。Re(λ)は、フィルムの厚みをd(nm)としたとき、式:Re=(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の光で測定したフィルムの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の光で測定したフィルムの厚み方向の位相差である。Rth(λ)は、フィルムの厚みをd(nm)としたとき、式:Rth=(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、特に明記しない限り、当該角度は時計回りおよび反時計回りの両方の方向の角度を包含する。
【0010】
A.光学積層体
図1は、本発明の1つの実施形態による光学積層体の概略断面図である。図示例の光学積層体100は、偏光板10と、第1光学異方性層21と、第2光学異方性層22と、を図面の上側からこの順に有する。図面の上側が視認側となり、図面の下側が画像表示パネル側となる。偏光板10は、偏光子11と、偏光子11の一方の側(図示例では視認側)に配置された保護層12と、を含む。図示例の偏光板は、いわゆる片保護偏光板である。目的に応じて、偏光子11の保護層12と反対側に別の保護層(内側保護層:図示せず)が配置されていてもよい。すなわち、偏光板は両保護偏光板であってもよい。光学積層体の薄型化の観点から、内側保護層は省略され得る。
【0011】
本発明の実施形態においては、第1光学異方性層21および第2光学異方性層22は、互いに異なる旋光性を有するカイラルネマチック相を示す液晶配向固化層である。したがって、例えば第1光学異方性層が右旋性(dextro-rotatory)を有する場合には、第2光学異方性層は左旋性(levo-rotatory)を有する。あるいは、第1光学異方性層が左旋性を有し、第2光学異方性層が右旋性を有していてもよい。互いに異なる旋光性を有するカイラルネマチック相を示す液晶配向固化層を組み合わせて用いることにより、液晶配向固化層を含む光学積層体において問題となり得る斜め方向の光抜けを抑制することができる。特に、視野角が大きい(すなわち、正面方向からの傾斜が大きい:例えば極角が50°以上である)場合に、効果が顕著なものとなり得る。結果として、視野角によらず優れた反射特性を有する光学積層体を実現することができる。さらに、第1光学異方性層21の厚みは1.0μm~1.7μmであり、その遅相軸方向と偏光子11の吸収軸方向とのなす角度は5°~25°である。第2光学異方性層22の厚みは1.9μm~2.5μmであり、その遅相軸方向と偏光子11の吸収軸方向とのなす角度は70°~85°である。このような構成であれば、上記の効果がさらに顕著なものとなり得る。なお、カイラルネマチック相は、代表的には棒状液晶化合物がねじれ配向した状態を示す。ねじれ配向とは、光学異方性層の厚み方向を軸として、光学異方性層の一方の主面から他方の主面にかけて棒状液晶化合物がねじれていることを意味する。すなわち、ねじれ配向においては、棒状液晶化合物の配向方向(遅相軸方向)が、光学異方性層の厚み方向における位置によって異なるものとなる。さらに、上記のとおり、第1光学異方性層と第2光学異方性層とは互いに異なる旋光性を有するので、一方のねじれ方向が右回りであれば、他方のねじれ方向は左回りとなる。
【0012】
第1光学異方性層21は、例えば、配向規制力を有する任意の適切な基板に形成された後、任意の適切な接着層(例えば、接着剤層、粘着剤層)を介して偏光板に貼着(転写)される。配向規制力は、代表的には、ラビング配向、延伸基材配向、光配向によって付与することができる。好ましくは、延伸基材配向または光配向である。同様に、第2光学異方性層22は、例えば、配向規制力を有する任意の適切な基板に形成された後、任意の適切な接着層を介して第1光学異方性層に貼着される。なお、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。「液晶配向固化層」は、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。
【0013】
第1光学異方性層21の遅相軸方向と偏光子11の吸収軸方向とのなす角度は、上記のとおり5°~25°であり、好ましくは6°~22°であり、より好ましくは7°~18°であり、さらに好ましくは8°~15°であり、特に好ましくは10°~12°である。第2光学異方性層22の遅相軸方向と偏光子11の吸収軸方向とのなす角度は、上記のとおり70°~85°であり、好ましくは72°~84°であり、より好ましくは73°~83°であり、さらに好ましくは75°~82°であり、特に好ましくは78°~81°である。第1光学異方性層21の遅相軸方向と第2光学異方性層22の遅相軸方向とのなす角度は、好ましくは30°~80°であり、より好ましくは40°~70°であり、さらに好ましくは50°~60°である。偏光子の吸収軸方向、第1光学異方性層の遅相軸方向および第2光学異方性層の遅相軸方向がこのような関係であれば、斜め方向の光抜けをさらに良好に抑制することができる。
【0014】
1つの実施形態においては、光学積層体は、第2光学異方性層22の第1光学異方性層21と反対側に別の光学異方性層(図示せず)をさらに有していてもよい。別の光学異方性層は、代表的には、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プレートである。このような別の光学異方性層を設けることにより、斜め方向の反射を良好に防止することができ、反射防止機能のさらなる広視野角化が可能となる。
【0015】
実用的には、光学積層体は、画像表示パネル側の最外層として粘着剤層(図示せず)を有し、画像表示パネルに貼り付け可能とされている。この場合、粘着剤層の表面には、光学積層体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、粘着剤層を保護するとともに、光学積層体のロール形成が可能となる。
【0016】
光学積層体の総厚みは、例えば120μm以下であり、また例えば10μm~100μmであり、また例えば15μm~50μmである。本発明の実施形態によれば、液晶配向固化層を含むきわめて薄型の光学積層体において、斜め方向の光抜けを抑制することができる。なお、本明細書において「光学積層体の総厚み」とは、偏光板10(実質的には、保護層12)の視認側表面から第2光学異方性層22の画像表示パネル側表面までの距離を意味する。言い換えれば、光学積層体の総厚みは、偏光板、第1光学異方性層、第2光学異方性層、および、これらを積層するための接着層の合計厚みをいう。したがって、光学積層体の総厚みには、画像表示パネル側の粘着剤層の厚みは含まれない。
【0017】
以下、光学積層体の構成要素(偏光板、第1光学異方性層、第2光学異方性層および別の光学異方性層)について具体的に説明する。
【0018】
B.偏光板
B-1.偏光子
偏光子11としては、任意の適切な偏光子が採用され得る。偏光子は、代表的には、二色性物質(例えば、ヨウ素)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ている。PVA系樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、部分ホルマール化ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコール共重合体、エチレン―酢酸ビニル共重合体系部分ケン化物が挙げられる。例えば、偏光子を形成する樹脂フィルムは、単層の樹脂フィルムであってもよく、二層以上の積層体であってもよい。
【0019】
単層の樹脂フィルムから構成される偏光子の具体例としては、PVA系フィルム、部分ホルマール化PVA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等の二色性物質による染色処理および延伸処理が施されたもの、PVA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。好ましくは、光学特性に優れることから、PVA系フィルムをヨウ素で染色し一軸延伸して得られた偏光子が用いられる。
【0020】
上記ヨウ素による染色は、例えば、PVA系フィルムをヨウ素水溶液に浸漬することにより行われる。上記一軸延伸の延伸倍率は、好ましくは3~7倍である。延伸は、染色処理後に行ってもよいし、染色しながら行ってもよい。また、延伸してから染色してもよい。必要に応じて、PVA系フィルムに、膨潤処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等が施される。例えば、染色の前にPVA系フィルムを水に浸漬して水洗することで、PVA系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるだけでなく、PVA系フィルムを膨潤させて染色ムラなどを防止することができる。
【0021】
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積層されたPVA系樹脂層(PVA系樹脂フィルム)との積層体、あるいは、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。本実施形態においては、好ましくは、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する。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。加えて、本実施形態においては、好ましくは、積層体は、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に供される。代表的には、本実施形態の製造方法は、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乾燥収縮処理とをこの順に施すことを含む。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は向上し得る。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。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た剥離面に、もしくは、剥離面とは反対側の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。
【0022】
偏光子の厚みは、例えば12μm以下であり、好ましくは10μm以下であり、より好ましくは1μm~8μmであり、さらに好ましくは3μm~7μmである。このような薄い偏光子と液晶配向固化層とを組み合わせることにより、光学積層体の顕著な薄型化が可能となる。また、偏光子の厚みが上記のような範囲であれば、加熱時のカールを良好に抑制することができ、および、良好な加熱時の外観耐久性が得られる。
【0023】
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は、好ましくは41.0%~46.0%であり、より好ましくは42.0%~45.0%である。偏光子の偏光度は、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。本発明の実施形態によれば、単体透過率が上記のような範囲であっても、偏光度をこのような範囲に維持することができる。
【0024】
B-2.保護層
保護層12および内側保護層(存在する場合)は、任意の適切な樹脂フィルムで構成される。樹脂フィルムを構成する材料としては、代表的には、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂、ポリノルボルネン等のシクロオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂が挙げられる。(メタ)アクリル系樹脂の代表例としては、ラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂が挙げられる。ラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂は、例えば、特開2000-230016号公報、特開2001-151814号公報、特開2002-120326号公報、特開2002-254544号公報、特開2005-146084号公報に記載されている。これらの公報は、本明細書に参考として援用されている。異形加工の容易性等の観点から、セルロース系樹脂が好ましく、TACがより好ましい。透湿度が低く、耐久性に優れた偏光板が得られるという観点からは、シクロオレフィン系樹脂および(メタ)アクリル系樹脂が好ましい。
【0025】
光学積層体は、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、表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、例えば、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、アンチグレア処理が挙げられる。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、光学積層体は、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。
【0026】
内側保護層(存在する場合)は、1つの実施形態においては、光学的に等方性であることが好ましい。本明細書において「光学的に等方性である」とは、面内位相差Re(550)が0nm~10nmであり、厚み方向の位相差Rth(550)が-10nm~+10nmであることをいう。
【0027】
保護層12および内側保護層(存在する場合)の厚みは、それぞれ、好ましくは10μm~80μmであり、より好ましくは12μm~40μmであり、さらに好ましくは15μm~35μmである。なお、保護層12に表面処理が施されている場合、保護層12の厚みは、表面処理層の厚みを含めた厚みである。
【0028】
C.第1光学異方性層
第1光学異方性層は、上記のとおりカイラルネマチック相を示す。したがって、第1光学異方性層は、ネマチック液晶化合物とカイラル剤とを含む。第1光学異方性層は、上記のとおり、第2光学異方性層とは異なる旋光性を有する。具体的には、第1光学異方性層は、第2光学異方性層が左旋性を有する場合には右旋性を有し、第2光学異方性層が右旋性を有する場合には左旋性を有する。旋光性はカイラル剤によって制御され得る。カイラル剤については後述する。
【0029】
第1光学異方性層の厚みは、上記のとおり1.0μm~1.7μmであり、好ましくは1.1μm~1.6μmであり、より好ましくは1.2μm~1.5μmである。本発明の実施形態においては、λ/2板に代えて所定のねじれ角を有するカイラルネマチック相を示す光学異方性層を用いて光学積層体(例えば、円偏光板または楕円偏光板)を構成することにより、斜め方向の光抜けを良好に抑制することができる。さらに、このような光学異方性層を用いることにより、液晶配向固化層のλ/2板に比べて厚みを半分以下とすることができる。その結果、光学積層体の顕著な薄型化に貢献し得る。
【0030】
第1光学異方性層の遅相軸方向と偏光子の吸収軸方向とのなす角度は、上記のとおり5°~25°であり、好ましくは6°~22°であり、より好ましくは7°~18°であり、さらに好ましくは8°~15°であり、特に好ましくは10°~12°である。当該角度がこのような範囲であれば、第2光学異方性層の遅相軸方向を所定角度とする効果との相乗的な効果により、斜め方向の光抜けを良好に抑制することができる。
【0031】
第1光学異方性層のねじれ角は、第1光学異方性層が右旋性を有する場合には、好ましくは35°~57°であり、より好ましくは37°~55°であり、さらに好ましくは38°~50°であり、特に好ましくは39°~45°である。ねじれ角がこのような範囲であれば、第2光学異方性層のねじれ角を所定範囲とする効果との相乗的な効果により、斜め方向の光抜けを良好に抑制することができる。なお、本明細書においては、右旋性のねじれ角を「+(正)」とし、左旋性のねじれ角を「-(負)」とする。したがって、第1光学異方性層が左旋性を有する場合には、ねじれ角の符号が「-(負)」となる。
【0032】
ネマチック液晶化合物(以下、単に液晶化合物と称する場合がある)としては、例えば、液晶ポリマーおよび液晶モノマーが挙げられる。液晶化合物は、好ましくは、重合可能である。液晶化合物が重合可能であると、液晶化合物を配向させた後に重合させることで、液晶化合物の配向状態を固定し得る。ここで、重合により形成されたポリマーは非液晶性である。したがって、形成された液晶配向固化層は、例えば、液晶性化合物に特有の温度変化による液晶相、ガラス相、結晶相への転移が起きることはない。その結果、液晶配向固化層は、温度変化に影響されない、極めて安定性に優れた光学異方性層となる。
【0033】
液晶化合物の液晶性の発現機構は、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。
【0034】
液晶モノマーが液晶性を示す温度範囲は、その種類に応じて異なる。具体的には、当該温度範囲は、好ましくは40℃~120℃であり、さらに好ましくは50℃~100℃であり、最も好ましくは60℃~90℃である。
【0035】
液晶モノマーとしては、例えば、特表2002-533742(WO00/37585)、EP358208(US5211877)、EP66137(US4388453)、WO93/22397、EP0261712、DE19504224、DE4408171、およびGB2280445等に記載の重合性メソゲン化合物等が使用できる。このような重合性メソゲン化合物の具体例としては、例えば、BASF社の商品名LC242、Merck社の商品名E7、Wacker-Chem社の商品名LC-Sillicon-CC3767が挙げられる。
【0036】
カイラル剤としては、ネマチック液晶化合物(ネマチック液晶相)にねじれを付与し得る適切な材料が採用され得る。カイラル剤のねじり力は、好ましくは1×10-6nm-1・(wt%)-1以上であり、より好ましくは1×10-5nm-1・(wt%)-1~1×10-2nm-1・(wt%)-1であり、さらに好ましくは1×10-4nm-1・(wt%)-1~1×10-3nm-1・(wt%)-1である。このようなねじり力を有するカイラル剤を所定量用いることにより、所望のねじれ角を有するカイラルネマチック相を実現し得る。
【0037】
カイラル剤は、好ましくは重合可能である。カイラル剤が重合可能であれば、ネマチック液晶化合物の配向状態をさらに良好に固定し得る。
【0038】
上記のとおり、第1光学異方性層は、右旋性であってもよく左旋性であってもよい。したがって、カイラル剤の旋光性は、右旋性であってもよく左旋性であってもよい。
【0039】
カイラル剤としては、例えば、特開2003-287623号公報の[0048]~[0056]に記載の重合性カイラル剤を好適に用いることができる。また、カイラル剤は、市販品を用いてもよい。右旋性のカイラル剤の具体例としては、BASF社の商品名LC756、Merck社の商品名R-811、R-1011、R-2011、R-3011、R-4011、R-5011が挙げられる。左旋性のカイラル剤の具体例としては、Merck社の商品名S-811、S-1011、S-2011、S-3011、S-4011、S-5011が挙げられる。カイラル剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0040】
カイラル剤の配合量(結果として、第1光学異方性層におけるカイラル剤の含有量)は、ネマチック液晶化合物100重量部に対して、好ましくは0.060重量部~0.095重量部であり、より好ましくは0.065重量部~0.094重量部であり、さらに好ましくは0.070重量部~0.093重量部であり、特に好ましくは0.075重量部~0.092重量部であり、とりわけ好ましくは0.080重量部~0.091重量部である。カイラル剤の配合量がこのような範囲であれば、所望のねじれ角を有するカイラルネマチック相を実現し得る。
【0041】
D.第2光学異方性層
第2光学異方性層は、第1光学異方性層と同様にカイラルネマチック相を示す。したがって、第2光学異方性層もまた、ネマチック液晶化合物とカイラル剤とを含む。第2光学異方性層は、上記のとおり、第1光学異方性層とは異なる旋光性を有する。具体的には、第2光学異方性層は、第1光学異方性層が右旋性を有する場合には左旋性を有し、第1光学異方性層が左旋性を有する場合には右旋性を有する。
【0042】
第2光学異方性層の厚みは、上記のとおり1.9μm~2.5μmであり、好ましくは1.9μm~2.4μmであり、より好ましくは2.0μm~2.3μmである。本発明の実施形態においては、λ/4板に代えて所定のねじれ角を有するカイラルネマチック相を示す光学異方性層を用いて光学積層体(例えば、円偏光板または楕円偏光板)を構成することにより、斜め方向の光抜けを良好に抑制することができる。
【0043】
第2光学異方性層の遅相軸方向と偏光子の吸収軸方向とのなす角度は、上記のとおり70°~85°であり、好ましくは72°~84°であり、より好ましくは73°~83°であり、さらに好ましくは75°~82°であり、特に好ましくは78°~81°である。当該角度がこのような範囲であれば、第1光学異方性層の遅相軸方向を所定角度とする効果との相乗的な効果により、斜め方向の光抜けを良好に抑制することができる。
【0044】
第2光学異方性層のねじれ角は、第2光学異方性層が左旋性を有する場合には、好ましくは-27°~-10°であり、より好ましくは-25°~-12°であり、さらに好ましくは-20°~-13°であり、特に好ましくは-18°~-14°である。ねじれ角がこのような範囲であれば、第1光学異方性層のねじれ角を所定範囲とする効果との相乗的な効果により、斜め方向の光抜けを良好に抑制することができる。第2光学異方性層が右旋性を有する場合には、ねじれ角の符号が「+(正)」となる。
【0045】
ネマチック液晶化合物およびカイラル剤については、第1光学異方性層に関して上記C項で説明したとおりである。
【0046】
カイラル剤の配合量(結果として、第2光学異方性層におけるカイラル剤の含有量)は、ネマチック液晶化合物100重量部に対して、好ましくは0.070重量部~0.082重量部であり、より好ましくは0.071重量部~0.081重量部であり、さらに好ましくは0.072重量部~0.080重量部であり、特に好ましくは0.073重量部~0.078重量部であり、とりわけ好ましくは0.074重量部~0.076重量部である。カイラル剤の配合量がこのような範囲であれば、所望のねじれ角を有するカイラルネマチック相を実現し得る。
【0047】
第2光学異方性層を構成する液晶化合物の複屈折Δnは、好ましくは0.06以上であり、より好ましくは0.08以上であり、さらに好ましくは0.09以上であり、特に好ましくは0.10以上である。Δnの上限は、例えば0.13であり得、また例えば0.12であり得る。Δnがこのような範囲であれば、非常に薄い厚みで所望の光学特性を実現することができる。その結果、第2光学異方性層(したがって、光学積層体)をさらに薄くすることが可能となり、最終的に画像表示装置の顕著な薄型化に貢献し得る。なお、第1光学異方性層を構成する液晶化合物の複屈折Δnも同様であるので、第1光学異方性層の薄型化が可能であり、第2光学異方性層の薄型化との相乗的な効果により、光学積層体(最終的に、画像表示装置)の顕著な薄型化に貢献し得る。
【0048】
E.別の光学異方性層
別の光学異方性層は、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。別の光学異方性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、反射防止機能のさらなる広視野角化が可能となる。この場合、別の光学異方性層の厚み方向の位相差Rth(550)は、好ましくは-50nm~-300nmであり、より好ましくは-70nm~-250nmであり、さらに好ましくは-90nm~-200nmであり、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、別の光学異方性層の面内位相差Re(550)は10nm未満であり得る。
【0049】
別の光学異方性層は、任意の適切な材料で形成され得る。別の光学異方性層は、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光学異方性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位相差層の形成方法が挙げられる。この場合、別の光学異方性層の厚みは、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。
【0050】
F.画像表示装置
上記A項~E項に記載の光学積層体は、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、そのような光学積層体を用いた画像表示装置も包含する。画像表示装置の代表例としては、液晶表示装置、有機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、代表的には、その視認側に上記A項~E項に記載の光学積層体を備える。
【実施例0051】
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。実施例における測定方法および評価方法は以下のとおりである。
【0052】
(1)厚み
干渉膜厚計(大塚電子社製、「MCPD9800」)で測定した。
【0053】
(2)面内位相差Re(550)
AXOMETRICS社製の「AXO-Scan」を用いて測定した。
【0054】
(3)光学異方性層のねじれ角
AXOMETRICS社製の「AXO-Scan」を用い、当該装置の解析ソフトウェアを用いて導出した。
【0055】
(4)光抜け
実施例および比較例で得られた光学積層体について、シンテック社製「LCDMaster 1D」を用いて、方位角50°および極角60°の輝度をシミュレーションし、以下の基準で評価した。なお、単位「nt」は「cd/m」と同義である。
A(良好):輝度が2.7(nt)以下
B(中間):輝度が2.7(nt)を超えて3.4(nt)以下
C(不良):輝度が3.4(nt)を超える
【0056】
[実施例1]
1.偏光板の作製
1-1.偏光子の作製
熱可塑性樹脂基材として、長尺状で、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、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」)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℃のオーブン内で縦方向(長手方向)に2.4倍に一軸延伸した(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)が所望の値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4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、約90℃に保たれたオーブン中で乾燥しながら、表面温度が約75℃に保たれたSUS製の加熱ロールに接触させた(乾燥収縮処理)。
このようにして、樹脂基材上に厚み約5μmの偏光子を形成し、樹脂基材/偏光子の構成を有する偏光板を得た。偏光子の単体透過率Tsは43.3%であった。
【0057】
1-2.偏光板の作製
得られた偏光子の表面(樹脂基材とは反対側の面)に、紫外線硬化型接着剤を介して、HC-TACフィルムを貼り合わせた。なお、HC-TACフィルムは、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム(厚み25μm)にHC層(厚み7μm)が形成されたフィルムであり、TAC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、樹脂基材を剥離してHC層/TACフィルム(保護層)/偏光子の構成を有する偏光板を得た。
【0058】
2.第1光学異方性層の作製
ネマチック液晶相を示す重合性液晶化合物(BASF社製「LC242」)100重量部および重合性カイラル剤(BASF社製「LC756」:右旋性)0.090重量部をシクロペンタノンに溶解して、固形分濃度20重量%の溶液を調製した。この溶液に、重合開始剤、レベリング剤および架橋剤を所定量添加して、第1光学異方性層形成用塗工液を調製した。一方、基材として延伸ノルボルネン系フィルム(厚み:23μm)を準備した。この基材上に、上記の第1光学異方性層形成用塗工液をスピンコーターにより塗布し、100℃で3分間加熱して液晶化合物を配向させた。室温に冷却した後、窒素雰囲気下で、積算光量600mJ/cmの紫外線を照射して光硬化を行い、液晶化合物の配向状態を固定した。このようにして、基材上に第1光学異方性層(厚み1.5μm)を形成した。第1光学異方性層は、ねじれ角が40°(右旋性)のカイラルネマチック相を示した。
【0059】
3.第2光学異方性層の作製
カイラル剤「LC756」0.090重量部の代わりにMerck社「S-1011」(左旋性)0.075重量部を用いて第2光学異方性層形成用塗工液を調製したこと、および、塗工液の塗工厚みを変更したこと以外は第1光学異方性層の場合と同様にして、基材上に第2光学異方性層(厚み2.0μm)を形成した。第2光学異方性層は、ねじれ角が-15°(左旋性)のカイラルネマチック相を示した。
【0060】
4.光学積層体の作製
上記で得られた偏光板の偏光子表面に、エポキシ系接着剤(厚み1μm)を介して第1光学異方性層を貼り合わせた後、基材を剥離した。次いで、第1光学異方性層表面に、エポキシ系接着剤(厚み1μm)を介して第2光学異方性層を貼り合わせた後、基材を剥離した。第1光学異方性層は、その遅相軸方向が偏光子の吸収軸方向と10°となるよう貼り合わせ;第2光学異方性層は、その遅相軸方向が偏光子の吸収軸方向と80°となるよう貼り合わせた。このようにして、光学積層体を作製した。得られた光学積層体を上記「光抜け」の評価に供した。結果を表1に示す。
【0061】
[実施例2~7]
第1光学異方性層のねじれ角、厚みおよび貼り合わせ時の遅相軸方向、ならびに、第2光学異方性層のねじれ角、厚みおよび貼り合わせ時の遅相軸方向を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、光学積層体を作製した。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
【0062】
[比較例1]
カイラル剤を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして、基材上に第1光学異方性層(厚み4.2μm)を形成した。第1光学異方性層のRe(550)は260nmであった。さらに、カイラル剤を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして、基材上に第2光学異方性層(厚み2.0μm)を形成した。第2光学異方性層のRe(550)は120nmであった。実施例1と同様の偏光板を用い、以下の手順は実施例1と同様にして、第1光学異方性層および第2光学異方性層を順に貼り合わせた。第1光学異方性層は、その遅相軸方向が偏光子の吸収軸方向と15°となるよう貼り合わせ;第2光学異方性層は、その遅相軸方向が偏光子の吸収軸方向と75°となるよう貼り合わせた。このようにして、光学積層体を作製した。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
【0063】
[比較例2~5]
第1光学異方性層のねじれ角、厚みおよび貼り合わせ時の遅相軸方向、ならびに、第2光学異方性層のねじれ角、厚みおよび貼り合わせ時の遅相軸方向を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、光学積層体を作製した。得られた光学積層体を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
【0064】
【表1】
【0065】
表1から明らかなように、本発明の実施例によれば、液晶配向固化層である光学異方性層を有するにもかかわらず、斜め方向の光抜けが抑制された光学積層体が得られることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【0066】
本発明の実施形態による光学積層体は、画像表示装置(代表的には、液晶表示装置、有機EL表示装置)に好適に用いられ得る。
【符号の説明】
【0067】
10 偏光板
11 偏光子
12 保護層
21 第1光学異方性層
22 第2光学異方性層
100 光学積層体
図1