(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】P2024095152
(43)【公開日】2024-07-10
(54)【発明の名称】光学積層体、レンズ部および表示方法
(51)【国際特許分類】
G02B 5/30 20060101AFI20240703BHJP
G02B 1/11 20150101ALI20240703BHJP
G02B 27/02 20060101ALI20240703BHJP
B32B 7/023 20190101ALI20240703BHJP
【FI】
G02B5/30
G02B1/11
G02B27/02 Z
B32B7/023
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022212224
(22)【出願日】2022-12-28
(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】小島 理
(72)【発明者】
【氏名】後藤 周作
【テーマコード(参考)】
2H149
2H199
2K009
4F100
【Fターム(参考)】
2H149AA02
2H149AA18
2H149AB23
2H149BA02
2H149BA03
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4F100AK21D
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4F100YY00D
(57)【要約】
【課題】VRゴーグルの軽量化、視認性の向上を実現し得る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、基材と表面処理層とを有する積層フィルムと、反射型偏光部材と、吸収型偏光膜を含む吸収型偏光部材と、をこの順に備え、前記吸収型偏光部材の表面平滑性は0.4arcmin以下である。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と表面処理層とを有する積層フィルムと、反射型偏光部材と、吸収型偏光膜を含む吸収型偏光部材と、をこの順に備え、
前記吸収型偏光部材の表面平滑性は0.4arcmin以下である、
光学積層体。
【請求項2】
前記吸収型偏光膜の厚みは7μm以下である、請求項1に記載の光学積層体。
【請求項3】
前記吸収型偏光膜は前記反射型偏光部材に隣接して配置され、前記吸収型偏光膜の厚みは4μm以下である、請求項1に記載の光学積層体。
【請求項4】
前記吸収型偏光膜は前記反射型偏光部材に隣接して配置され、前記吸収型偏光膜の厚みは6μm以上である、請求項1に記載の光学積層体。
【請求項5】
前記吸収型偏光部材は保護層を含み、前記吸収型偏光膜の厚みは6μm未満である、請求項1に記載の光学積層体。
【請求項6】
前記積層フィルムと、前記反射型偏光部材と、前記吸収型偏光部材とは粘着剤層を用いて一体化され、前記粘着剤層の厚みは4μm~13μmである、請求項1に記載の光学積層体。
【請求項7】
前記積層フィルムの前記表面処理層は反射防止機能を有する、請求項1に記載の光学積層体。
【請求項8】
前記積層フィルムと、前記反射型偏光部材と、前記吸収型偏光部材と、位相差部材とをこの順に備える、請求項1に記載の光学積層体。
【請求項9】
積層体平滑性が0.7arcmin以下である、請求項1に記載の光学積層体。
【請求項10】
偏光度が99.5%以上である、請求項1に記載の光学積層体。
【請求項11】
ヘイズが0.5%以下である、請求項1に記載の光学積層体。
【請求項12】
ユーザに対して画像を表示する表示システムに用いられるレンズ部であって、
画像を表す表示素子の表示面から前方に向けて出射され、偏光部材および第1のλ/4部材を通過した光を反射する請求項1から11のいずれか一項に記載の光学積層体と、
前記表示素子と前記光学積層体との間の光路上に配置される第一レンズ部と、
前記表示素子と前記第一レンズ部との間に配置され、前記表示素子から出射された光を透過させ、前記光学積層体の前記反射型偏光部材で反射された光を前記反射型偏光部材に向けて反射させるハーフミラーと、
前記光学積層体の前方に配置される第二レンズ部と、
前記ハーフミラーと前記光学積層体との間の光路上に配置される第2のλ/4部材と、
を備える、レンズ部。
【請求項13】
偏光部材および第1のλ/4部材を介して出射された画像を表す光を、ハーフミラーおよび第一レンズ部を通過させるステップと、
前記ハーフミラーおよび前記第一レンズ部を通過した光を、第2のλ/4部材を通過させるステップと、
前記第2のλ/4部材を通過した光を、請求項1から11のいずれか一項に記載の光学積層体で前記ハーフミラーに向けて反射させるステップと、
前記光学積層体の前記反射型偏光部材および前記ハーフミラーで反射させた光を、前記第2のλ/4部材により前記反射型偏光部材を透過可能にするステップと、
前記反射型偏光部材を透過した光を、第二レンズ部を通過させるステップと、
を有する、表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学積層体、レンズ部および表示方法に関する。
【背景技術】
【0002】
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)に代表される画像表示装置が急速に普及している。画像表示装置においては、画像表示を実現し、画像表示の性能を高めるために、一般的に、偏光部材、位相差部材等の光学部材が用いられている(例えば、特許文献1を参照)。
【0003】
近年、画像表示装置の新たな用途が開発されている。例えば、Virtual Reality(VR)を実現するためのディスプレイ付きゴーグル(VRゴーグル)が製品化され始めている。VRゴーグルは様々な場面での利用が検討されていることから、その軽量化、視認性の向上等が望まれている。軽量化は、例えば、VRゴーグルに用いられるレンズを薄型化することで達成され得る。一方で、薄型レンズを用いた表示システムに適した光学部材の開発も望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記に鑑み、本発明はVRゴーグルの軽量化、視認性の向上を実現し得る光学積層体の提供を主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
1.本発明の実施形態による光学積層体は、基材と表面処理層とを有する積層フィルムと、反射型偏光部材と、吸収型偏光膜を含む吸収型偏光部材と、をこの順に備え、前記吸収型偏光部材の表面平滑性は0.4arcmin以下である。
2.上記1に記載の光学積層体において、上記吸収型偏光膜の厚みは7μm以下であってもよい。
3.上記1または2に記載の光学積層体において、上記吸収型偏光膜は上記反射型偏光部材に隣接して配置され、上記吸収型偏光膜の厚みは4μm以下であってもよい。
4.上記1または2に記載の光学積層体において、上記吸収型偏光膜は上記反射型偏光部材に隣接して配置され、上記吸収型偏光膜の厚みは6μm以上であってもよい。
5.上記1または2に記載の光学積層体において、上記吸収型偏光部材は保護層を含み、上記吸収型偏光膜の厚みは6μm未満であってもよい。
6.上記1から5のいずれかに記載の光学積層体において、上記積層フィルムと、上記反射型偏光部材と、上記吸収型偏光部材とは粘着剤層を用いて一体化されてもよく、前記粘着剤層の厚みは4μm~13μmであってもよい。
7.上記1から6のいずれかに記載の光学積層体において、上記積層フィルムの上記表面処理層は反射防止機能を有してもよい。
8.上記1から7のいずれかに記載の光学積層体は、上記積層フィルムと、上記反射型偏光部材と、上記吸収型偏光部材と、位相差部材とをこの順に備えてもよい。
9.上記1から8のいずれかに記載の光学積層体は、積層体平滑性が0.7arcmin以下であってもよい。
10.上記1から9のいずれかに記載の光学積層体は、偏光度が99.5%以上であってもよい。
11.上記1から10のいずれかに記載の光学積層体は、ヘイズが0.5%以下であってもよい。
12.本発明の実施形態によるレンズ部は、ユーザに対して画像を表示する表示システムに用いられるレンズ部であって、画像を表す表示素子の表示面から前方に向けて出射され、偏光部材および第1のλ/4部材を通過した光を反射する上記1から11のいずれかに記載の光学積層体と、前記表示素子と前記光学積層体との間の光路上に配置される第一レンズ部と、前記表示素子と前記第一レンズ部との間に配置され、前記表示素子から出射された光を透過させ、前記光学積層体の前記反射型偏光部材で反射された光を前記反射型偏光部材に向けて反射させるハーフミラーと、前記光学積層体の前方に配置される第二レンズ部と、前記ハーフミラーと前記光学積層体との間の光路上に配置される第2のλ/4部材と、を備える。
13.本発明の実施形態による表示方法は、偏光部材および第1のλ/4部材を介して出射された画像を表す光を、ハーフミラーおよび第一レンズ部を通過させるステップと、前記ハーフミラーおよび前記第一レンズ部を通過した光を、第2のλ/4部材を通過させるステップと、前記第2のλ/4部材を通過した光を、上記1から11のいずれか一項に記載の光学積層体で前記ハーフミラーに向けて反射させるステップと、前記光学積層体の前記反射型偏光部材および前記ハーフミラーで反射させた光を、前記第2のλ/4部材により前記反射型偏光部材を透過可能にするステップと、前記反射型偏光部材を透過した光を、第二レンズ部を通過させるステップと、を有する。
【発明の効果】
【0007】
本発明の実施形態による光学積層体によれば、VRゴーグルの軽量化、視認性の向上を実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】本発明の1つの実施形態に係る表示システムの概略の構成を示す模式図である。
【
図2】
図1に示す表示システムのレンズ部の詳細の一例を示す模式的な断面図である。
【
図3】
図2に示す光学積層体の変形例を示す模式的な断面図である。
【
図4】反射型偏光フィルムに含まれる多層構造の一例を示す模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して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。図面は説明をより明確にするため、実施の形態に比べ、各部の幅、厚み、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、図面については、同一または同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。
【0010】
(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。
【0011】
図1は本発明の1つの実施形態に係る表示システムの概略の構成を示す模式図である。
図1では、表示システム2の各構成要素の配置および形状等を模式的に図示している。表示システム2は、表示素子12と、反射型偏光部材14と、第一レンズ部16と、ハーフミラー18と、第一位相差部材20と、第二位相差部材22と、第二レンズ部24とを備えている。反射型偏光部材14は、表示素子12の表示面12a側である前方に配置され、表示素子12から出射された光を反射し得る。第一レンズ部16は表示素子12と反射型偏光部材14との間の光路上に配置され、ハーフミラー18は表示素子12と第一レンズ部16との間に配置されている。第一位相差部材20は表示素子12とハーフミラー18との間の光路上に配置され、第二位相差部材22はハーフミラー18と反射型偏光部材14との間の光路上に配置されている。
【0012】
ハーフミラー、もしくは、第一レンズ部から前方に配置される構成要素(図示例では、ハーフミラー18、第一レンズ部16、第二位相差部材22、反射型偏光部材14および第二レンズ部24)をまとめてレンズ部(レンズ部4)と称する場合がある。
【0013】
表示素子12は、例えば、液晶ディスプレイまたは有機ELディスプレイであり、画像を表示するための表示面12aを有している。表示面12aから出射される光は、例えば、表示素子12に含まれ得る偏光部材(代表的には、偏光フィルム)を通過して出射され、第1の直線偏光とされている。
【0014】
第一位相差部材20は、第一位相差部材20に入射した第1の直線偏光を第1の円偏光に変換し得る第1のλ/4部材を含む。第一位相差部材が第1のλ/4部材以外の部材を含まない場合は、第一位相差部材は第1のλ/4部材に相当し得る。第一位相差部材20は、表示素子12に一体に設けられてもよい。
【0015】
ハーフミラー18は、表示素子12から出射された光を透過させ、反射型偏光部材14で反射された光を反射型偏光部材14に向けて反射させる。ハーフミラー18は、第一レンズ部16に一体に設けられている。
【0016】
第二位相差部材22は、反射型偏光部材14およびハーフミラー18で反射させた光を、反射型偏光部材14を透過させ得る第2のλ/4部材を含む。第二位相差部材が第2のλ/4部材以外の部材を含まない場合は、第二位相差部材は第2のλ/4部材に相当し得る。第二位相差部材22は、第一レンズ部16に一体に設けられてもよい。
【0017】
第一位相差部材20に含まれる第1のλ/4部材から出射された第1の円偏光は、ハーフミラー18および第一レンズ部16を通過し、第二位相差部材22に含まれる第2のλ/4部材により第2の直線偏光に変換される。第2のλ/4部材から出射された第2の直線偏光は、反射型偏光部材14を透過せずにハーフミラー18に向けて反射される。このとき、反射型偏光部材14に入射した第2の直線偏光の偏光方向は、反射型偏光部材14の反射軸と同方向である。そのため、反射型偏光部材14に入射した第2の直線偏光は、反射型偏光部材14で反射される。
【0018】
反射型偏光部材14で反射された第2の直線偏光は第二位相差部材22に含まれる第2のλ/4部材により第2の円偏光に変換され、第2のλ/4部材から出射された第2の円偏光は第一レンズ部16を通過してハーフミラー18で反射される。ハーフミラー18で反射された第2の円偏光は、第一レンズ部16を通過し、第二位相差部材22に含まれる第2のλ/4部材により第3の直線偏光に変換される。第3の直線偏光は、反射型偏光部材14を透過する。このとき、反射型偏光部材14に入射した第3の直線偏光の偏光方向は、反射型偏光部材14の透過軸と同方向である。そのため、反射型偏光部材14に入射した第3の直線偏光は、反射型偏光部材14を透過する。
【0019】
反射型偏光部材14を透過した光は、第二レンズ部24を通過して、ユーザの目26に入射する。
【0020】
例えば、表示素子12に含まれる偏光部材の吸収軸と反射型偏光部材14の反射軸とは、互いに略平行に配置されてもよいし、略直交に配置されてもよい。表示素子12に含まれる偏光部材の吸収軸と第一位相差部材20に含まれる第1のλ/4部材の遅相軸とのなす角度は、例えば40°~50°であり、42°~48°であってもよく、約45°であってもよい。表示素子12に含まれる偏光部材の吸収軸と第二位相差部材22に含まれる第2のλ/4部材の遅相軸とのなす角度は、例えば40°~50°であり、42°~48°であってもよく、約45°であってもよい。
【0021】
第1のλ/4部材の面内位相差Re(550)は、例えば100nm~190nmであり、110nm~180nmであってもよく、130nm~160nmであってもよく、135nm~155nmであってもよい。第1のλ/4部材は、好ましくは、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す。第1のλ/4部材は、好ましくは、Re(450)<Re(550)<Re(650)の関係を満たす。第1のλ/4部材のRe(450)/Re(550)は、例えば0.75以上1未満であり、0.8以上0.95以下であってもよい。
【0022】
第2のλ/4部材の面内位相差Re(550)は、例えば100nm~190nmであり、110nm~180nmであってもよく、130nm~160nmであってもよく、135nm~155nmであってもよい。第2のλ/4部材は、好ましくは、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す。第2のλ/4部材は、好ましくは、Re(450)<Re(550)<Re(650)の関係を満たす。第2のλ/4部材のRe(450)/Re(550)は、例えば0.75以上1未満であり、0.8以上0.95以下であってもよい。
【0023】
レンズ部4において、第一レンズ部16と第二レンズ部24との間には空間が形成され得る。この場合、第一レンズ部16と第二レンズ部24との間に配置される部材は、第一レンズ部16と第二レンズ部24のいずれかに一体に設けられることが好ましい。例えば、第一レンズ部16と第二レンズ部24との間に配置される部材は、接着層を介して第一レンズ部16と第二レンズ部24のいずれかに一体化させることが好ましい。このような形態によれば、例えば、各部材の取扱い性に優れ得る。接着層は、接着剤で形成されてもよいし、粘着剤で形成されてもよい。具体的には、接着層は、接着剤層であってもよいし、粘着剤層であってもよい。接着層の厚みは、例えば0.05μm~30μmである。
【0024】
図2は、
図1に示す表示システムのレンズ部の詳細の一例を示す模式的な断面図である。具体的には、
図2は、第一レンズ部と第二レンズ部とこれらの間に配置される部材を示している。レンズ部4は、第一レンズ部16と、第一レンズ部16に隣接して設けられる第一積層部100と、第二レンズ部24と、第二レンズ部24に隣接して設けられる第二積層部200を備えている。
図2に示す例では、第一積層部100と第二積層部200とは離間して配置されている。図示しないが、ハーフミラーは、第一レンズ部16に一体に設けられ得る。以下、第二積層部を光学積層体と称する場合がある。
【0025】
第一積層部100は、第二位相差部材22と、第一レンズ部16と第二位相差部材22との間に配置される接着層(例えば、粘着剤層)41とを含み、接着層41により第一レンズ部16に一体に設けられている。第一積層部100は、第二位相差部材22の前方に配置される第一保護部材31をさらに含んでいる。第一保護部材31は、第二位相差部材22に接着層(例えば、粘着剤層)42を介して積層され、第二位相差部材22に隣接して配置されている。第一保護部材31は、第一積層部100の最表面に位置し得る。なお、本明細書において、隣接とは、直接隣り合っているだけでなく、接着層を介して隣り合っていることも包含する。
【0026】
図2に示す例では、第二位相差部材22は、第2のλ/4部材(第一位相差層)22aに加えて、屈折率特性がnz>nx≧nyの関係を示す部材(第二位相差層)22bを含んでいる。第二位相差部材22は、第一位相差層22aと第二位相差層22bとの積層構造を有している。nz>nx≧nyの関係を示す部材22bを用いることにより、光抜け(例えば、斜め方向の光抜け)を防止し得る。
図2に示すとおり、第二位相差部材22において、nz>nx≧nyの関係を示す部材22bより第2のλ/4部材22aの方が前方に位置していることが好ましい。
【0027】
第2のλ/4部材(第一位相差層)22aとnz>nx≧nyの関係を示す部材(第二位相差層)22bとは、接着剤層51を介して積層されている。第二位相差部材22は、第一位相差層22aと接着剤層51と第二位相差層22bとを含んでいる。
【0028】
上記第2のλ/4部材は、好ましくは、屈折率特性がnx>ny≧nzの関係を示す。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となる場合があり得る。第2のλ/4部材のNz係数は、好ましくは0.9~3であり、より好ましくは0.9~2.5であり、さらに好ましくは0.9~1.5であり、特に好ましくは0.9~1.3である。
【0029】
第2のλ/4部材は、上記特性を満足し得る任意の適切な材料で形成される。第2のλ/4部材は、例えば、樹脂フィルムの延伸フィルムまたは液晶化合物の配向固化層であり得る。
【0030】
上記樹脂フィルムに含まれる樹脂としては、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステルカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリアリレート系樹脂、環状オレフィン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。組み合わせる方法としては、例えば、ブレンド、共重合が挙げられる。第2のλ/4部材が逆分散波長特性を示す場合、ポリカーボネート系樹脂またはポリエステルカーボネート系樹脂(以下、単にポリカーボネート系樹脂と称する場合がある)を含む樹脂フィルムが好適に用いられ得る。
【0031】
上記ポリカーボネート系樹脂としては、任意の適切なポリカーボネート系樹脂を用いることができる。例えば、ポリカーボネート系樹脂は、フルオレン系ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位と、イソソルビド系ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位と、脂環式ジオール、脂環式ジメタノール、ジ、トリまたはポリエチレングリコール、ならびに、アルキレングリコールまたはスピログリコールからなる群から選択される少なくとも1つのジヒドロキシ化合物に由来する構造単位と、を含む。好ましくは、ポリカーボネート系樹脂は、フルオレン系ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位と、イソソルビド系ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位と、脂環式ジメタノールに由来する構造単位ならびに/あるいはジ、トリまたはポリエチレングリコールに由来する構造単位と、を含み;さらに好ましくは、フルオレン系ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位と、イソソルビド系ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位と、ジ、トリまたはポリエチレングリコールに由来する構造単位と、を含む。ポリカーボネート系樹脂は、必要に応じてその他のジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含んでいてもよい。なお、第2のλ/4部材に好適に用いられ得るポリカーボネート系樹脂および第2のλ/4部材の形成方法の詳細は、例えば、特開2014-10291号公報、特開2014-26266号公報、特開2015-212816号公報、特開2015-212817号公報、特開2015-212818号公報に記載されており、これらの公報の記載は本明細書に参考として援用される。
【0032】
樹脂フィルムの延伸フィルムで構成される第2のλ/4部材の厚みは、例えば10μm~100μmであり、好ましくは10μm~70μmであり、より好ましくは20μm~60μmである。
【0033】
上記液晶化合物の配向固化層は、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である。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。第2のλ/4部材においては、代表的には、棒状の液晶化合物が第2のλ/4部材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)。棒状の液晶化合物として、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できる。
【0034】
上記液晶化合物の配向固化層(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。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。
【0035】
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。
【0036】
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または架橋性である場合には、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。
【0037】
上記液晶化合物としては、任意の適切な液晶ポリマーおよび/または液晶モノマーが用いられる。液晶ポリマーおよび液晶モノマーは、それぞれ単独で用いてもよく、組み合わせてもよい。液晶化合物の具体例および液晶配向固化層の作製方法は、例えば、特開2006-163343号公報、特開2006-178389号公報、国際公開第2018/123551号公報に記載されている。これらの公報の記載は本明細書に参考として援用される。
【0038】
液晶配向固化層で構成される第2のλ/4部材の厚みは、例えば1μm~10μmであり、好ましくは1μm~8μmであり、より好ましくは1μm~6μmであり、さらに好ましくは1μm~4μmである。
【0039】
上記屈折率特性がnz>nx≧nyの関係を示す部材(第二位相差層)の厚み方向の位相差Rth(550)は、好ましくは-260nm~-10nmであり、より好ましくは-230nm~-15nmであり、さらに好ましくは-215nm~-20nmである。1つの実施形態においては、第二位相差層は、その屈折率が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。例えば、Re(550)が10nm未満である場合も包含する。別の実施形態においては、第二位相差層は、その屈折率がnx>nyの関係を示す。この場合、第二位相差層の面内位相差Re(550)は、好ましくは10nm~150nmであり、より好ましくは10nm~80nmである。
【0040】
屈折率特性がnz>nx≧nyの関係を示す部材は、任意の適切な材料で形成され得る。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構成される。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よいし、液晶ポリマーであってもよい。このような液晶化合物およびフィルムの形成方法の具体例としては、特開2002-333642号公報の[0020]~[0042]に記載の液晶化合物および形成方法が挙げられる。この場合、厚みは、好ましくは0.1μm~5μmであり、より好ましくは0.5μm~4μmである。
【0041】
別の好ましい具体例として、屈折率特性がnz>nx≧nyの関係を示す部材は、特開2012-32784号公報に記載のフマル酸ジエステル系樹脂で形成された位相差フィルムであってもよい。この場合、厚みは、好ましくは5μm~50μmであり、より好ましくは10μm~35μmである。
【0042】
上記第一保護部材は、代表的には、基材を含む。基材の厚みは、好ましくは5μm~80μmであり、より好ましくは10μm~50μmであり、さらに好ましくは15μm~40μmである。基材の表面平滑性は、好ましくは0.7arcmin以下であり、より好ましくは0.6arcmin以下であり、さらに好ましくは0.5arcmin以下である。なお、表面平滑性は、照射光を対象の表面にフォーカスさせることにより測定することができる。
【0043】
基材は、任意の適切なフィルムで構成され得る。基材を構成するフィルムの主成分となる材料としては、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂、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、ポリノルボルネン等のシクロオレフィン系、ポリオレフィン系、(メタ)アクリル系、アセテート系等の樹脂が挙げられる。ここで、(メタ)アクリルとは、アクリルおよび/またはメタクリルをいう。1つの実施形態においては、基材は、(メタ)アクリル系樹脂で構成されることが好ましい。(メタ)アクリル系樹脂を採用することにより、押出し成形により、平滑性に優れた(例えば、上記表面平滑性を満足する)基材を製膜し得る。そして、平滑性に優れた保護部材が得られ得る。
【0044】
第一保護部材は、好ましくは、基材と基材上に形成される表面処理層とを有する積層フィルムで構成される。積層フィルムの厚みは、好ましくは10μm~80μmであり、より好ましくは15μm~60μmであり、さらに好ましくは20μm~45μmである。表面処理層の厚みは、好ましくは0.5μm~10μm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。
【0045】
表面処理層は、代表的には、ハードコート層を含む。ハードコート層は、代表的には、基材にハードコート層形成材料を塗布し、塗布層を硬化させることにより形成される。ハードコート層形成材料は、代表的には、層形成成分としての硬化性化合物を含む。硬化性化合物の硬化メカニズムとしては、例えば、熱硬化型、光硬化型が挙げられる。硬化性化合物としては、例えば、モノマー、オリゴマー、プレポリマーが挙げられる。好ましくは、硬化性化合物として多官能モノマーまたはオリゴマーが用いられる。多官能モノマーまたはオリゴマーとしては、例えば、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するモノマーまたはオリゴマー、ウレタン(メタ)アクリレートまたはウレタン(メタ)アクリレートのオリゴマー、エポキシ系モノマーまたはオリゴマー、シリコーン系モノマーまたはオリゴマーが挙げられる。
【0046】
ハードコート層の厚みは、好ましくは0.5μm~10μm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。
【0047】
表面処理層は、機能層を含むことが好ましい。機能層は、好ましくは、反射防止層として機能する。好ましい実施形態においては、表面処理層は、上記基材側から、上記ハードコート層と反射防止層とをこの順に含む。機能層の厚みは、好ましくは0.05μm~10μmであり、より好ましくは0.1μm~5μmであり、さらに好ましくは0.1μm~2μmである。
【0048】
表面処理層を有する第一保護部材は、表面処理層が前方側に位置するように配置され得る。具体的には、表面処理層が第一積層部の最表面に位置し得る。表面処理層は、任意の適切な機能を有し得る。表面処理層は、例えば、空気との界面における光損失を抑制させる観点および視認性を向上させる観点から、反射防止機能を有することが好ましい。1つの実施形態においては、第一保護部材は、波長420nmから680nmの範囲における5°正反射率スペクトルの最大値が2.0%以下であることが好ましく、より好ましくは1.2%以下であり、さらに好ましくは1.0%以下であり、特に好ましくは0.8%以下である。ここで、5°正反射率は、例えば、粘着剤を用いて測定対象を黒アクリル板に貼り付けて測定サンプルを作製し、測定装置としては、分光光度計(日立ハイテクノロジー社製、商品名「U-4100」)を用い、測定サンプルに対する光の入射角は5°として測定することができる。
【0049】
第一保護部材の表面平滑性は、好ましくは0.5arcmin以下であり、より好ましくは0.4arcmin以下である。実質的には、第一保護部材の表面平滑性は、例えば0.1arcmin以上である。
【0050】
第二積層部200は、反射型偏光部材14と、反射型偏光部材14と第二レンズ部24との間に配置される接着層(例えば、粘着剤層)とを含んでいる。第二積層部200は、例えば、視認性向上の観点から、反射型偏光部材14と第二レンズ部24との間に配置される吸収型偏光部材28をさらに含んでいる。吸収型偏光部材28は、反射型偏光部材14の前方に接着層(例えば、粘着剤層)44を介して積層されている。吸収型偏光部材28は、少なくとも吸収型偏光膜を含む。
図2に示すように、吸収型偏光部材28が吸収型偏光膜以外の部材(例えば、保護層)を含まない場合は、吸収型偏光部材28は吸収型偏光膜に相当し得る。そして、吸収型偏光膜は反射型偏光部材14に隣接して配置され得る。反射型偏光部材14の反射軸と吸収型偏光部材28に含まれる吸収型偏光膜の吸収軸とは互いに略平行に配置され得、反射型偏光部材14の透過軸と吸収型偏光部材28に含まれる吸収型偏光膜の透過軸とは互いに略平行に配置され得る。接着層を介して積層することにより、反射型偏光部材14と吸収型偏光部材28とが固定され、反射軸と吸収軸(透過軸と透過軸)との軸配置のズレを防止することができる。また、反射型偏光部材14と吸収型偏光部材28との間に形成され得る空気層による悪影響を抑制することができる。
【0051】
第二積層部200は、反射型偏光部材14の後方に配置される第二保護部材32をさらに含んでいる。第二保護部材32は、反射型偏光部材14に接着層(例えば、粘着剤層)43を介して積層されている。第二保護部材32は、第二積層部200の最表面に位置し得る。第一保護部材31と第二保護部材32とは、空間を介して対向して配置されている。第二保護部材は、上記第一保護部材と同様、代表的には、基材と表面処理層とを有する積層フィルムであり得る。この場合、表面処理層が第二積層部の最表面に位置し得る。第二保護部材の詳細については、上記第一保護部材と同様の説明を適用することができる。具体的には、第二保護部材の反射特性とその効果、平滑性、厚みおよび構成材料については、上記第一保護部材と同様の説明を適用することができる。
【0052】
図2に示すように、第二積層部200は、吸収型偏光部材28と第二レンズ部24との間に配置される第三位相差部材30をさらに含んでいてもよい。第三位相差部材30は、吸収型偏光部材28に接着層(例えば、粘着剤層)45を介して積層されている。また、第三位相差部材30は、第二レンズ部24に接着層(例えば、粘着剤層)46を介して積層され、第二積層部200は、第二レンズ部24に一体に設けられている。第三位相差部材30は、例えば、第3のλ/4部材を含む。吸収型偏光部材28の吸収軸と第三位相差部材30に含まれる第3のλ/4部材の遅相軸とのなす角度は、例えば40°~50°であり、42°~48°であってもよく、約45°であってもよい。このような部材を設けることにより、例えば、第二レンズ部16側からの外光の反射を防止することができる。第三位相差部材30が第3のλ/4部材以外の部材を含まない場合は、第三位相差部材30は第3のλ/4部材に相当し得る。
【0053】
図3は、
図2に示す光学積層体(第二積層部)の変形例を示す模式的な断面図である。
図3に示す例では、吸収型偏光部材28は、吸収型偏光膜28aに加えて保護層28bを含んでいる。吸収型偏光膜28aと保護層28bとは、接着剤層52を介して積層されている。吸収型偏光部材28は、吸収型偏光膜28aと接着剤層52と保護層28bとを含んでいる。保護層28bを設ける場合、保護層28bは、
図3に示すように、吸収型偏光膜28aに対して反射型偏光部材14側に配置されてもよいし、吸収型偏光膜28aに対して第二レンズ部24側に配置されてもよい。
【0054】
上記反射型偏光部材は、その透過軸に平行な偏光(代表的には、直線偏光)をその偏光状態を維持したまま透過させ、それ以外の偏光状態の光を反射し得る。反射型偏光部材としては、代表的には、多層構造を有するフィルム(反射型偏光フィルムと称する場合がある)で構成される。この場合、反射型偏光部材の厚みは、例えば10μm~150μmであり、好ましくは20μm~100μmであり、さらに好ましくは30μm~60μmである。
【0055】
図4は、反射型偏光フィルムに含まれる多層構造の一例を示す模式的な斜視図である。多層構造14aは、複屈折性を有する層Aと複屈折性を実質的に有さない層Bとを交互に有する。多層構造を構成する層の総数は、50~1000であってもよい。例えば、A層のx軸方向の屈折率nxはy軸方向の屈折率nyより大きく、B層のx軸方向の屈折率nxとy軸方向の屈折率nyとは実質的に同一であり、A層とB層との屈折率差は、x軸方向において大きく、y軸方向においては実質的にゼロである。その結果、x軸方向が反射軸となり、y軸方向が透過軸となり得る。A層とB層とのx軸方向における屈折率差は、好ましくは0.2~0.3である。
【0056】
上記A層は、代表的には、延伸により複屈折性を発現する材料で構成される。このような材料としては、例えば、ナフタレンジカルボン酸ポリエステル(例えば、ポリエチレンナフタレート)、ポリカーボネートおよびアクリル系樹脂(例えば、ポリメチルメタクリレート)が挙げられる。上記B層は、代表的には、延伸しても複屈折性を実質的に発現しない材料で構成される。このような材料としては、例えば、ナフタレンジカルボン酸とテレフタル酸とのコポリエステルが挙げられる。上記多層構造は、共押出と延伸とを組み合わせて形成され得る。例えば、A層を構成する材料とB層を構成する材料とを押し出した後、多層化する(例えば、マルチプライヤーを用いて)。次いで、得られた多層積層体を延伸する。図示例のx軸方向は、延伸方向に対応し得る。
【0057】
反射型偏光フィルムの市販品として、例えば、3M社製の商品名「DBEF」、「APF」、日東電工社製の商品名「APCF」が挙げられる。
【0058】
反射型偏光部材(反射型偏光フィルム)の直交透過率(Tc)は、例えば0.001%~3%であり得る。反射型偏光部材(反射型偏光フィルム)の単体透過率(Ts)は、例えば43%~49%であり、好ましくは45%~47%である。反射型偏光部材(反射型偏光フィルム)の偏光度(P)は、例えば92%~99.99%であり得る。
【0059】
上記直交透過率、単体透過率および偏光度は、例えば、紫外可視分光光度計を用いて測定することができる。偏光度Pは、紫外可視分光光度計を用いて、単体透過率Ts、平行透過率Tpおよび直交透過率Tcを測定し、得られたTpおよびTcから、下記式により求めることができる。なお、Ts、TpおよびTcは、JIS Z 8701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。
偏光度P(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
【0060】
上記吸収型偏光部材は、吸収型偏光膜を含む。吸収型偏光部材(吸収型偏光膜)の直交透過率(Tc)は、0.5%以下であることが好ましく、より好ましくは0.1%以下であり、さらに好ましくは0.05%以下である。吸収型偏光部材(吸収型偏光膜)の単体透過率(Ts)は、例えば41.0%~45.0%であり、好ましくは42.0%以上である。吸収型偏光部材(吸収型偏光膜)の偏光度(P)は、例えば99.0%~99.997%であり、好ましくは99.8%以上である。
【0061】
吸収型偏光部材の表面平滑性は、好ましくは0.4arcmin以下であり、より好ましくは0.3arcmin以下であり、さらに好ましくは0.2arcmin以下である。上記表示システムにおいては、レンズ部において(例えば、凸レンズにより)画像が拡大され得、光学積層体の平滑性は視認性に大きく影響し得る。光学積層体全体の平滑性に影響を及ぼしやすい吸収型偏光部材において上記表面平滑性を満足させることにより、平滑性に優れた光学積層体を得ることができる。また、このような光学積層体によれば、上記表示システムにおいて顕著に優れた視認性を実現し得る。例えば、ゴーストと称される像が二重に見える現象を抑制し得る。また例えば、ゆがみのない、明瞭な画像を実現し得る。実質的には、吸収型偏光部材の表面平滑性は、例えば0.1arcmin以上である。
【0062】
吸収型偏光膜は、代表的には、ヨウ素、有機染料等の二色性物質を含む膜から構成される。吸収型偏光膜の厚みは、例えば10μm以下であり、好ましくは9μm以下であり、より好ましくは8μm以下であり、さらに好ましくは7μm以下である。このような厚みを有する吸収型偏光膜を用いることにより、上記表面平滑性を良好に満足し得る。一方、吸収型偏光膜の厚みは、例えば1μm以上である。
【0063】
例えば、吸収型偏光膜は、液晶化合物から構成され得る。液晶化合物から構成される吸収型偏光膜の厚みは、例えば4μm以下とすることができ、3μm以下としてもよく、2μm以下としてもよい。液晶化合物から構成される吸収型偏光膜を用いることにより、極めて高い表面平滑性を達成し得る。また、液晶化合物から構成される吸収型偏光膜を用いることにより、
図2に示すように保護層を用いなくても、後述の耐久性を良好に満足し得る。
【0064】
上記液晶化合物としては、好ましくは、リオトロピック液晶性ポリマーが用いられる。液晶化合物は、典型的には、吸収型偏光膜において所定方向に配向しており、その配向状態が固定されている。具体的には、吸収型偏光膜は、液晶化合物の配向固化層であり得る。液晶化合物の液晶相の構成としては、例えば、ネマチック相、スメクチック相、および、カラムナー相のいずれであってもよい。
【0065】
上記リオトロピック液晶性ポリマーは、例えば、環構造と、連結基と、スルホ基および/またはスルホン酸塩基とを含む構成単位を有している。環構造は、代表的には、リオトロピック液晶性ポリマーの主鎖に含まれる。各構成単位に含まれる環構造の個数は、例えば1以上5以下である。環構造として、代表的には、芳香族環が挙げられる。環構造としては、例えば、ベンゼン環、オキサゾール環、チアゾール環、オキサジアゾール環、ビフェニル環、および、それらの縮合環が挙げられる。好ましくは、ベンゼン環が用いられる。連結基は、例えば、二つの環構造を連結している。連結基の両末端は、例えば、環構造に直接結合している。連結基としては、例えば、sp3炭素含有連結基、アミド結合が挙げられる。好ましくは、sp3炭素含有連結基が用いられる。sp3炭素含有連結基の具体例としては、アルキレン基、オキシアルキレン基が挙げられる。好ましくは、炭素数1から8のアルキレン基が用いられ、より好ましくは、メチレン基、エチレン基が用いられる。
【0066】
スルホ基および/またはスルホン酸塩基は、リオトロピック液晶性ポリマーに水溶性およびリオトロピック液晶性を付与し得る。スルホ基および/またはスルホン酸塩基は、例えば、環構造に直接結合している。各構成単位に含まれるスルホ基および/またはスルホン酸塩基の個数は、例えば1以上5以下である。スルホン酸塩基のカウンターカチオンとしては、代表的には、アルカリ金属カチオンが挙げられ、好ましくは、Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+が挙げられる。スルホン酸塩基のカウンターカチオンを、より水溶性の低いカチオンに交換(いわゆる不溶化処理)することで、耐水性に優れた吸収型偏光膜が得られ得る。アルカリ金属カチオンよりも水溶性の低いカチオンとして、代表的には、アンモニウムイオン、多価金属カチオンが挙げられる。アンモニウムイオンは、代表的には、分子中に2個以上の窒素原子を有する有機窒素化合物のアンモニウムイオンが用いられる。有機窒素化合物に含まれる窒素原子の数は、特に限定されないが、好ましくは2個~5個であり、より好ましくは2個~3個であり、さらに好ましくは2個である。多価金属カチオンとしては、例えば、アルカリ土類金属カチオン(例えば、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+)、遷移金属カチオン(例えば、La3+、Fe3+、Cr3+、Mn2+、Cu2+、Ce3+)、貧金属カチオン(例えば、Al3+、Pb2+、Sn2+、Zn2+)が挙げられる。
【0067】
リオトロピック液晶性ポリマーの構成単位としては、例えば、下記式(1)から(23)に示す構造が挙げられる。ここで、式(1)、(3)~(10)は、アルキレン基(連結基)およびベンゼン環(環構造)を有する構成単位を示す。式(2)は、アミド結合(連結基)およびベンゼン環(環構造)を有する構成単位を示す。式(11)~(19)は、アルキレン基(連結基)および縮合環(環構造)を有する構成単位を示す。式(20)~(23)は、オキシアルキレン基(連結基)およびベンゼン環(環構造)を有する構成単位を示す。下記式(2)~(23)では、便宜上、スルホ基を含んでいるが、スルホン酸塩基であってもよい。
【0068】
【化1】
(式(1)中、Xは、水素原子、あるいは、アンモニウムイオン、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、遷移金属カチオンまたは貧金属カチオンから選択されるカウンターカチオンを示す。)
【0069】
【0070】
【0071】
【0072】
【0073】
このような構成単位の中では、アルキレン基(連結基)およびベンゼン環(環構造)を有する構成単位(上記式(1)、(3)~(10))、アミド結合(連結基)およびベンゼン環(環構造)を有する構成単位(上記式(2))が好ましく用いられ、上記式(1)で示される構成単位がより好ましく用いられる。リオトロピック液晶性ポリマーは、例えば、上記構成単位のうち、1つの構成単位を単独で有していてもよく、複数の構成単位を組み合わせて有していてもよい。好ましくは、リオトロピック液晶性ポリマーは、上記構成単位のうち1つの構成単位を単独で有するホモポリマー(単独重合体)であり、より好ましくは、上記式(1)または(2)で示される構成単位のホモポリマーであり、さらに好ましくは、上記式(1)で示される構成単位のホモポリマーである。
【0074】
リオトロピック液晶性ポリマーにおいて、構成単位の繰り返し数は、例えば25以上1000以下である。リオトロピック液晶性ポリマー自体は、透明であり得、実質的に吸収二色性を示さない。リオトロピック液晶性ポリマーの単体透過率は、例えば85%以上100%以下である。
【0075】
1つの実施形態においては、液晶化合物から構成される吸収型偏光膜は、二色性物質として吸収二色性を付与し得る有機染料を含み得る。このような有機染料としては、例えば、下記式(24)~式(26)に示される有機染料が挙げられる。
【化6】
(式(24)において、Aはスルホ基またはスルホン酸塩基を示す。mは1以上4以下を示す。Bは塩素原子を示す。pは0以上2以下を示す。m+pは4以下である。Aがスルホン酸塩基である場合、そのカウンターカチオンは、Na
+、K
+、Cs
+、または、NH
4
+である。)
【化7】
(式(25)において、Aはスルホ基またはスルホン酸塩基を示す。mは1以上4以下を示す。Bは水酸基を示す。pは0以上4以下を示す。Cはスルホニル基を示す。nは0以上2以下を示す。Rは酸素原子を示す。qは0以上4以下を示す。m+p+qは6以下である。Aがスルホン酸塩基である場合、そのカウンターカチオンは、Na
+、K
+、Cs
+、または、NH
4
+である。)
【化8】
(式(26)において、Aはスルホ基またはスルホン酸塩基を示す。Aがスルホン酸塩基である場合、そのカウンターカチオンは、Na
+、K
+、Cs
+、または、NH
4
+である。)
【0076】
また、有機染料として、例えば、特表2004-528603号公報の段落[0035]~[0037]に記載されているアゾ染料、アゾキシ染料、アゾメチン染料、スチルベン染料、ポリメチン染料、陽イオン性染料、ナフタレン系染料、ペリレン系染料、アンスロン系染料;米国特許第5,007,942号または米国特許第5,340,504号に記載されているスチルベン染料;欧州特許第 0 530 106 号、欧州特許出願公開第 0 626 598 号または米国特許第5318856号に記載されているアゾおよび金属化染料が挙げられる。
【0077】
また、有機染料として、例えば、C.I.ダイレクトイエロー12、C.I.ダイレクトイエロー28,C.I.ダイレクトイエロー44、C.I.ダイレクトイエロー142、C.I.ダイレクトオレンジ6、C.I.ダイレクトオレンジ26、C.I.ダイレクトオレンジ39、C.I.ダイレクトオレンジ72、C.I.ダイレクトオレンジ107、C.I.ダイレクトレッド2、C.I.ダイレクトレッド31、C.I.ダイレクトレッド79、C.I.ダイレクトレッド81、C.I.ダイレクトレッド240、C.I.ダイレクトレッド247、C.I.ダイレクトバイオレット9、C.I.ダイレクトバイオレット48、C.I.ダイレクトバイオレット51、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー15、C.I.ダイレクトブルー71、C.I.ダイレクトブルー78、C.I.ダイレクトブルー98、C.I.ダイレクトブルー168、C.I.ダイレクトブルー202、C.I.ダイレクトブラウン106、C.I.ダイレクトブラウン223、C.I.ダイレクトグリーン85などの直接染料;C.I.アクティブイエロー1、C.I.アクティブレッド1、C.I.アクティブレッド6、C.I.アクティブレッド14、C.I.アクティブレッド46、C.I.アクティブバイオレット1、C.I.アクティブブルー9、C.I.アクティブブルー10などの活性染料;C.I.アシッドオレンジ63、C.I.アシッドレッド85、C.I.アシッドレッド144、C.I.アシッドレッド152、C.I.アシッドブラウン32、C.I.アシッドバイオレット50、C.I.アシッドブルー18、C.I.アシッドブルー44、C.I.アシッドブルー61、C.I.アシッドブルー102、C.I.アシッドブラック21などの酸性染料;C.I.ベーシックレッド12、ベーシックブラウン(C.I.33500)、C.I.ベーシックブラックなどの陽イオン性染料が挙げられる。
【0078】
さらに、有機染料として、例えば、米国特許出願公開第2001/0029638号に記載の有機分子が挙げられる。具体例としては、ポリメチン染料(例えば、擬イソシアニン、ピアシアノール)、トリアリールメタン染料(例えば、Basic Turquose、Acid Light Blue 3)、ジアミノキサンテン染料(例えば、スルホローダミン)、アクリジン染料(例えば、ベーシック・イエローK)、スルホン化アクリジン染料(例えば、トランス-キナクリドン)、アントラキノン染料の水溶性誘導体(例えば、アクティバイト・ライト・ブルーKX)、スルホン化バット染料(例えば、フラバントロン、インダンスレン・イエロー、バット・イエロー4K、バット・ダーク・グリーンG、バット・バイオレットC、インダントロン、ペリレン・バイオレット、バット・スカーレット2G)、アゾ染料(例えば、ベンゾプルプリン4B、ダイレクト・ライトファースト・イエローO)、水溶性ジアジン染料(例えば、アシッド・ダーク・ブルー3)、スルホン化ジオキサジン染料(例えば、ピグメント・バイオレット・ジオキサジン)、可溶性チアジン染料(例えば、メチレンブルー)、水溶性フタロシアニン誘導体(例えば、銅オクタカルボキシフタロシアニン塩)、クロモグリカネート二ナトリウム、ペリレンテトラカルボン酸ジイミドレッド(PADR)、PADRのベンゾイミダゾール(すなわち紫)、ナフタレンテトラカルボン酸(すなわち黄、濃い赤紫)、フェナントロ-9´,10´:2,3‐キノキサリン、ベンゾイミダゾール類のスルホ誘導体が挙げられる。
【0079】
このような有機染料は、単独で、または、二種以上組み合わせて用いられ得る。好ましい実施形態においては、上記式(24)~(26)に示される有機染料を組み合わせて用いる。
【0080】
液晶化合物から構成される吸収型偏光膜は、例えば、水系溶媒に上記リオトロピック液晶性ポリマーを溶解させた液晶ポリマー溶液を基材フィルムに塗工・乾燥してリオトロピック液晶層を形成した後、リオトロピック液晶層を染色することにより得ることができる。染色後、過剰な染色液は除去され得る。
【0081】
上記水系溶媒として、例えば、水、水とアルコールとの混合溶媒が挙げられ、好ましくは水が用いられる。液晶ポリマー溶液における固形分濃度は、例えば5質量%以上30質量%以下であり、好ましくは10質量%以上20質量%以下である。液晶ポリマー溶液の塗工の際、基材フィルムの塗工面にはプライマー層(例えば、ポリエチレンイミンを含む)が形成されていてもよい。プライマー層の厚みは、例えば10nm以上50nm以下である。液晶ポリマー溶液は、せん断応力を付与し得る塗工方法により塗工され得る。塗工には、代表的にはワイヤーバーが用いられる。液晶ポリマー溶液の塗工膜を乾燥して、リオトロピック液晶層が形成され得る。乾燥温度は、例えば40℃以上80℃以下であり、好ましくは50℃以上70℃以下である。乾燥時間は、例えば10秒以上10分以下であり、好ましくは5分以下である。リオトロピック液晶性ポリマーは、塗工時のせん断応力により配向し得、リオトロピック液晶層には、塗工方向に遅相軸をもつ位相差が発現し得る。
【0082】
上記染色は、代表的には、リオトロピック液晶層を、二色性物質を含む染色液に浸漬することより行われ得る。染色時の染色液の温度は、例えば10℃以上50℃以下であり、好ましくは20℃以上40℃以下である。浸漬時間(染色時間)は、例えば5秒以上300秒以下であり、好ましくは30秒以上180秒以下である。
【0083】
二色性物質がヨウ素である場合、染色液は、好ましくはヨウ素化合物をさらに含み、より好ましくはヨウ素化合物および多価金属塩をさらに含む。ヨウ素化合物として、例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化鉛、ヨウ化銅、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化錫、ヨウ化チタンが挙げられる。好ましくは、ヨウ化カリウムが用いられる。染色液におけるヨウ素とヨウ素化合物との質量比(ヨウ素:ヨウ素化合物)は、例えば1:5~1:30であり、好ましくは1:5~1:15である。染色液が多価金属塩を含むことにより、吸収型偏光膜に耐水性を付与され得る。多価金属塩としては、例えば、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩が挙げられる。多価金属塩の対金属としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、貧金属が挙げられ、具体的には、バリウム、アルミニウム、鉛、クロム、ストロンチウム、セリウム、ランタン、サマリウム、イットリウム、銅、鉄が挙げられる。好ましくは、塩化ストロンチウムが用いられる。染色液におけるヨウ素と多価金属塩との質量比(ヨウ素:多価金属塩)は、例えば1:5~1:30であり、好ましくは1:5~1:15である。
【0084】
二色性物質が有機染料である場合、染色液における有機染料の固形分濃度は、例えば0.1質量%以上3.0質量%以下であり、好ましくは1.0質量%以上である。また、上記式(24)~(26)で示される有機染料が併用される場合、式(24):式(25):式(26)の質量比は、例えば、40~60:10~30:10~30である。
【0085】
また例えば、吸収型偏光膜は、樹脂膜で構成され得る。この場合、吸収型偏光膜は、好ましくは、ヨウ素を含むポリビニルアルコール(PVA)系フィルムである。1つの実施形態においては、樹脂膜で構成される吸収型偏光膜の厚みは、好ましくは6μm以上である。このような厚みによれば、
図2に示すように保護層を用いなくても、後述の耐久性を良好に満足し得る。別の実施形態においては、樹脂膜で構成される吸収型偏光膜の厚みは、好ましくは6μm未満である。このような厚みにおいても、
図3に示すように保護層を用いることにより、後述の耐久性を良好に満足し得る。
【0086】
樹脂膜で構成される吸収型偏光膜の製造方法としては、例えば、長尺状の熱可塑性樹脂基材の片側に、ポリビニルアルコール系樹脂(PVA系樹脂)とハロゲン化物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方法が挙げられる。得られる吸収型偏光膜の厚みは、例えば、水中延伸処理における延伸倍率を調整することにより制御され得る。
【0087】
上記PVA系樹脂層は、好ましくは、熱可塑性樹脂基材に、PVA系樹脂とハロゲン化物を含む塗布液を塗布し、乾燥することにより形成される。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。PVA系樹脂層の厚みは、好ましくは3μm~40μmであり、さらに好ましくは3μm~20μmである。
【0088】
塗布液の塗布方法としては、例えば、ロールコート法、スピンコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、ダイコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ナイフコート法(コンマコート法等)等が挙げられる。塗布液の塗布・乾燥温度は、好ましくは50℃以上である。
【0089】
熱可塑性樹脂基材とPVA系樹脂層との密着性を向上させる観点から、PVA系樹脂層を形成する前に、熱可塑性樹脂基材にコロナ処理等の表面処理を施してもよいし、熱可塑性樹脂基材上に易接着層を形成してもよい。
【0090】
熱可塑性樹脂基材の厚みは、好ましくは20μm~300μmであり、より好ましくは50μm~200μmである。20μm未満であると、例えば、PVA系樹脂層の形成が困難になるおそれがある。300μmを超えると、例えば、後述の水中延伸処理において、熱可塑性樹脂基材が水を吸収するのに長時間を要するとともに、延伸に過大な負荷を要するおそれがある。
【0091】
熱可塑性樹脂基材の吸水率は、好ましくは0.2%以上であり、より好ましくは0.3%以上である。熱可塑性樹脂基材は水を吸収し得、水が可塑剤的な働きをして可塑化し得る。その結果、延伸応力を大幅に低下させることができ、高倍率に延伸することができる。一方、熱可塑性樹脂基材の吸水率は、好ましくは3.0%以下であり、より好ましくは1.0%以下である。このような熱可塑性樹脂基材を用いることにより、製造時に基材の寸法安定性が著しく低下して、得られる吸収型偏光膜の外観が悪化するなどの不具合を防止することができる。また、水中延伸時に基材が破断したり、基材からPVA系樹脂層が剥離したりするのを防止することができる。なお、熱可塑性樹脂基材の吸水率は、例えば、構成材料に変性基を導入することにより調整することができる。吸水率は、JIS K 7209に準じて求められる値である。
【0092】
熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは120℃以下である。このような熱可塑性樹脂基材を用いることにより、PVA系樹脂層の結晶化を抑制しながら、積層体の延伸性を十分に確保することができる。水による熱可塑性樹脂基材の可塑化と、水中延伸を良好に行うことを考慮すると、Tgは100℃以下であることがより好ましく、さらに好ましくは90℃以下である。一方、熱可塑性樹脂基材のTgは、好ましくは60℃以上である。このような熱可塑性樹脂基材を用いることにより、上記塗布液を塗布・乾燥する際に、基材が変形(例えば、凹凸やタルミ、シワ等の発生)するなどの不具合を防止して、良好に積層体を作製することができる。また、PVA系樹脂層の延伸を、好適な温度(例えば、60℃程度)にて行うことができる。なお、熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度は、例えば、構成材料に変性基を導入する、結晶化材料を用いて加熱することにより調整することができる。ガラス転移温度(Tg)は、JIS K 7121に準じて求められる値である。
【0093】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等のエステル系樹脂、ノルボルネン系樹脂等のシクロオレフィン系樹脂、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、これらの共重合体樹脂が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、ノルボルネン系樹脂、非晶質のポリエチレンテレフタレート系樹脂が用いられる。
【0094】
1つの実施形態においては、非晶質の(結晶化していない)ポリエチレンテレフタレート系樹脂が好ましく用いられる。中でも、非晶性の(結晶化しにくい)ポリエチレンテレフタレート系樹脂が好ましく用いられる。非晶性のポリエチレンテレフタレート系樹脂の具体例としては、ジカルボン酸としてイソフタル酸および/またはシクロヘキサンジカルボン酸をさらに含む共重合体や、グリコールとしてシクロヘキサンジメタノールやジエチレングリコールをさらに含む共重合体が挙げられる。
【0095】
好ましい実施形態においては、熱可塑性樹脂基材は、イソフタル酸ユニットを有するポリエチレンテレフタレート系樹脂で構成される。このような熱可塑性樹脂基材は、延伸性に極めて優れるとともに、延伸時の結晶化が抑制され得る。これは、イソフタル酸ユニットを導入することで、主鎖に大きな屈曲を与えることによるものと考えられる。ポリエチレンテレフタレート系樹脂は、テレフタル酸ユニットおよびエチレングリコールユニットを有する。イソフタル酸ユニットの含有割合は、全繰り返し単位の合計に対して、好ましくは0.1モル%以上であり、より好ましくは1.0モル%以上である。延伸性に極めて優れた熱可塑性樹脂基材が得られるからである。一方、イソフタル酸ユニットの含有割合は、全繰り返し単位の合計に対して、好ましくは20モル%以下であり、より好ましくは10モル%以下である。このような含有割合に設定することで、後述の乾燥収縮処理において結晶化度を良好に増加させることができる。
【0096】
熱可塑性樹脂基材は、PVA系樹脂層を形成する前に、任意の適切な方法により延伸されていてもよい。例えば、長尺状の熱可塑性樹脂基材の横方向に延伸されていてもよい。横方向は、好ましくは、後述の積層体の延伸方向に略直交する方向である。熱可塑性樹脂基材の延伸温度は、ガラス転移温度(Tg)に対し、好ましくはTg-10℃~Tg+50℃である。熱可塑性樹脂基材の延伸倍率は、好ましくは1.5倍~3.0倍である。
【0097】
上述のとおり、塗布液は、PVA系樹脂とハロゲン化物を含み得る。塗布液は、代表的には、PVA系樹脂およびハロゲン化物を溶媒に溶解させた溶液であり得る。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。これらの中でも、水が好ましく用いられる。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。塗布液におけるハロゲン化物の含有量は、PVA系樹脂100重量部に対して5重量部~20重量部であることが好ましく、より好ましくは10重量部~15重量部である。
【0098】
上記PVA系樹脂としては、例えば、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が挙げられる。ポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルをケン化することにより得られる。エチレン-ビニルアルコール共重合体は、エチレン-酢酸ビニル共重合体をケン化することにより得られる。PVA系樹脂のケン化度は、例えば85モル%~100モル%であり、好ましくは95.0モル%~99.95モル%であり、より好ましくは99.0モル%~99.93モル%である。ケン化度は、JIS K 6726-1994に準じて求めることができる。PVA系樹脂の平均重合度は、例えば1000~10000であり、好ましくは1200~4500であり、より好ましくは1500~4300である。平均重合度は、JIS K 6726-1994に準じて求めることができる。上記ハロゲン化物としては、例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化リチウム等のヨウ化物、塩化ナトリウムが挙げられる。これらの中でも、ヨウ化カリウムが好ましく用いられる。
【0099】
塗布液には、添加剤を配合してもよい。添加剤としては、例えば、可塑剤、界面活性剤が挙げられる。可塑剤としては、例えば、エチレングリコールやグリセリン等の多価アルコールが挙げられる。界面活性剤としては、例えば、非イオン界面活性剤が挙げられる。
【0100】
PVA系樹脂層は延伸されることによって、PVA系樹脂中のポリビニルアルコール分子の配向性は高くなり得るが、延伸後のPVA系樹脂層を、水を含む液体に浸漬すると、ポリビニルアルコール分子の配向が乱れ、配向性が低下する場合がある。熱可塑性樹脂の延伸を安定させるため、比較的高い温度で熱可塑性樹脂とPVA系樹脂層との積層体をホウ酸水中で延伸する場合、配向性低下の傾向が顕著である。これに対して、ハロゲン化物を含むPVA系樹脂層と熱可塑性樹脂基材との積層体をホウ酸水中で延伸する前に空気中で高温延伸(補助延伸)することにより、補助延伸後の積層体のPVA系樹脂層中のPVA系樹脂の結晶化が促進され得る。その結果、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を経て得られる吸収型偏光膜の光学特性を向上させ得る。
【0101】
高い光学特性を得るために、空中延伸(補助延伸)とホウ酸水中延伸を組み合わせる、二段延伸の方法が選択され得る。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、後のホウ酸水中延伸において熱可塑性樹脂基材の過度の結晶化により延伸性が低下するという問題を解決し、積層体を高倍率に延伸することができる。また、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、例えば、金属ドラム上にPVA系樹脂を塗布する場合に比べて、塗布温度を低くする必要がある。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、後の染色処理や延伸処理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ぐことができ、高い光学特性を達成し得る。
【0102】
空中補助延伸の延伸方法は、固定端延伸(例えば、テンター延伸機を用いて延伸する方法)でもよいし、自由端延伸(例えば、周速の異なるロール間に積層体を通して一軸延伸する方法)でもよい。高い光学特性を得る観点から、自由端延伸が好ましく用いられる。
【0103】
空中補助延伸の延伸倍率は、好ましくは2.0倍~3.5倍である。空中補助延伸は、一段階で行ってもよいし、多段階で行ってもよい。多段階で行う場合、延伸倍率は、各段階の延伸倍率の積である。空中補助延伸における延伸方向は、好ましくは、水中延伸の延伸方向と略同一である。
【0104】
空中補助延伸の延伸温度は、好ましくは熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度(Tg)以上であり、より好ましくは熱可塑性樹脂基材のTg+10℃以上であり、さらに好ましくは熱可塑性樹脂基材のTg+15℃以上である。一方、延伸温度の上限は、好ましくは170℃である。このような温度で延伸することで、PVA系樹脂の結晶化が急速に進むのを抑制して、結晶化による不具合(例えば、延伸によるPVA系樹脂層の配向を妨げる)を抑制することができる。空中補助延伸後のPVA系樹脂の結晶化指数は、好ましくは1.3~1.8であり、より好ましくは1.4~1.7である。PVA系樹脂の結晶化指数は、フーリエ変換赤外分光光度計を用い、ATR法により測定することができる。具体的には、偏光を測定光として測定を実施し、得られたスペクトルの1141cm-1および1440cm-1の強度を用いて、下記式に従って結晶化指数を算出する。
結晶化指数=(IC/IR)
ここで、ICは測定光を入射して測定したときの1141cm-1の強度であり、IRは測定光を入射して測定したときの1440cm-1の強度である。
【0105】
空中補助延伸処理の後、水中延伸処理や染色処理の前に、不溶化処理を行ってもよい。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。不溶化処理により、PVA系樹脂層に耐水性を付与し、水に浸漬した時のPVAの配向低下を防止し得る。不溶化処理のホウ酸水溶液の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部~4重量部である。不溶化浴(ホウ酸水溶液)の液温は、好ましくは20℃~50℃である。
【0106】
上記染色処理は、代表的には、PVA系樹脂層をヨウ素で染色することにより行う。具体的には、PVA系樹脂層にヨウ素を吸着させることにより行う。ヨウ素の吸着方法としては、好ましくは、ヨウ素を含む染色液(染色浴)に、PVA系樹脂層(積層体)を浸漬させる方法が採用される。
【0107】
上記染色液は、好ましくは、ヨウ素水溶液である。この場合、ヨウ素の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは0.05重量部~0.5重量部である。ヨウ素の水に対する溶解度を高めるため、ヨウ素水溶液にヨウ化物を配合することが好ましい。ヨウ化物としては、例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化鉛、ヨウ化銅、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化錫、ヨウ化チタンが挙げられる。これらの中でも、ヨウ化カリウムが好ましく用いられる。ヨウ化物の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは0.1重量部~10重量部であり、より好ましくは0.3重量部~5重量部である。染色液の染色時の液温は、PVA系樹脂の溶解を抑制するため、好ましくは20℃~50℃である。染色液にPVA系樹脂層を浸漬させる場合、浸漬時間は、PVA系樹脂層の透過率を確保するため、好ましくは5秒~5分であり、より好ましくは30秒~90秒である。
【0108】
染色条件(濃度、液温、浸漬時間)は、得られる吸収型偏光膜の単体透過率および偏光度が上述の範囲となるように設定され得る。例えば、染色液としてヨウ素水溶液におけるヨウ素とヨウ化カリウムの含有量の比を1:5~1:20とすることが好ましく、より好ましくは1:5~1:10である。
【0109】
ホウ酸を含有する処理浴に積層体を浸漬する処理(例えば、不溶化処理)の後に連続して染色処理を行う場合、当該処理浴に含まれるホウ酸が染色浴に混入することにより染色浴のホウ酸濃度が経時的に変化し、その結果、染色性が不安定になる場合がある。このような染色性の不安定化を抑制するために、染色浴のホウ酸濃度の上限は、水100重量部に対して、好ましくは4重量部、より好ましくは2重量部となるように調整される。一方で、染色浴のホウ酸濃度の下限は、水100重量部に対して、好ましくは0.1重量部であり、より好ましくは0.2重量部であり、さらに好ましくは0.5重量部である。1つの実施形態においては、予めホウ酸が配合された染色浴を用いる。これにより、上記処理浴のホウ酸が染色浴に混入した場合のホウ酸濃度の変化の割合を低減し得る。予め染色浴に配合されるホウ酸の配合量(すなわち、上記処理浴に由来しないホウ酸の含有量)は、水100重量部に対して、好ましくは0.1重量部~2重量部であり、より好ましくは0.5重量部~1.5重量部である。
【0110】
染色処理の後、水中延伸処理の前に、架橋処理を行ってもよい。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。架橋処理により、PVA系樹脂層に耐水性を付与し、後の水中延伸で、高温の水中へ浸漬した際のPVAの配向低下を防止することができる。架橋処理のホウ酸水溶液の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部~5重量部である。また、上記染色処理後に架橋処理を行う場合、さらに、ヨウ化物を配合することが好ましい。ヨウ化物を配合することにより、PVA系樹脂層に吸着させたヨウ素の溶出を抑制することができる。ヨウ化物の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部~5重量部である。ヨウ化物の具体例は、上述のとおりである。架橋浴(ホウ酸水溶液)の液温は、好ましくは20℃~50℃である。
【0111】
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膜を製造することができる。
【0112】
積層体の延伸方法は、任意の適切な方法を採用することができる。具体的には、固定端延伸でもよいし、自由端延伸(例えば、周速の異なるロール間に積層体を通して一軸延伸する方法)でもよい。好ましくは、自由端延伸が選択される。積層体の延伸は、一段階で行ってもよいし、多段階で行ってもよい。多段階で行う場合、後述の積層体の延伸倍率は、各段階の延伸倍率の積である。
【0113】
水中延伸は、好ましくは、ホウ酸水溶液中に積層体を浸漬させて行う(ホウ酸水中延伸)。延伸浴としてホウ酸水溶液を用いることで、PVA系樹脂層に、延伸時にかかる張力に耐える剛性と、水に溶解しない耐水性とを付与することができる。具体的には、ホウ酸は、水溶液中でテトラヒドロキシホウ酸アニオンを生成してPVA系樹脂と水素結合により架橋し得る。その結果、PVA系樹脂層に剛性と耐水性とを付与して、良好に延伸することができ、優れた光学特性を有する吸収型偏光膜を製造することができる。
【0114】
上記ホウ酸水溶液は、好ましくは、溶媒である水にホウ酸および/またはホウ酸塩を溶解させることにより得られる。ホウ酸濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部~10重量部であり、より好ましくは2.5重量部~7重量部であり、さらに好ましくは3重量部~6重量部である。ホウ酸濃度を1重量部以上とすることにより、PVA系樹脂層の溶解を効果的に抑制することができ、より高特性の吸収型偏光膜を製造することができる。なお、ホウ酸またはホウ酸塩以外に、ホウ砂等のホウ素化合物、グリオキザール、グルタルアルデヒド等を溶媒に溶解して得られた水溶液も用いることができる。
【0115】
好ましくは、上記延伸浴(ホウ酸水溶液)にヨウ化物を配合する。ヨウ化物を配合することにより、PVA系樹脂層に吸着させたヨウ素の溶出を抑制することができる。ヨウ化物の具体例は、上述のとおりである。ヨウ化物の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは0.05重量部~15重量部、より好ましくは0.5重量部~8重量部である。
【0116】
延伸温度(延伸浴の液温)は、好ましくは40℃以上であり、より好ましくは60℃以上である。このような温度であれば、良好に延伸することができる。具体的には、上述のように、熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度(Tg)は、PVA系樹脂層の形成との関係で、好ましくは60℃以上である。この場合、延伸温度が40℃を下回ると、水による熱可塑性樹脂基材の可塑化を考慮しても、良好に延伸できないおそれがある。一方、延伸温度(延伸浴の液温)は、好ましくは85℃以下であり、より好ましくは75℃以下である。延伸浴の温度が高温になるほど、PVA系樹脂層の溶解性が高くなって、優れた光学特性が得られないおそれがある。積層体の延伸浴への浸漬時間は、好ましくは15秒~5分である。
【0117】
1つの実施形態においては、水中延伸による延伸倍率は、好ましくは1.0倍~2.2倍であり、より好ましくは1.1倍~2.0倍であり、さらに好ましくは1.1倍~1.8倍であり、特に好ましくは1.2倍~1.6倍である。水中延伸による延伸倍率をこのような範囲に設定することにより、保護層を組み合わせることなく、後述の耐久性を達成し得る吸収型偏光膜を得ることができる。また、吸収軸方向に沿った破断が抑制された偏光膜を得ることができる。積層体の総延伸倍率は、積層体の元長に対して、好ましくは3.0倍~4.5倍であり、より好ましくは3.0倍~4.3倍であり、さらに好ましくは3.0倍~4.0倍である。
【0118】
1つの実施形態においては、水中延伸による延伸倍率は、好ましくは1.5倍以上、より好ましくは3.0倍以上である。積層体の総延伸倍率は、積層体の元長に対して、好ましくは5.0倍以上であり、さらに好ましくは5.5倍以上である。このような高い延伸倍率を達成することにより、光学特性に優れた吸収型偏光膜を製造することができる。このような高い延伸倍率は、水中延伸方式(ホウ酸水中延伸)を採用することにより、達成され得る。
【0119】
上記乾燥収縮処理は、ゾーン全体を加熱するゾーン加熱により行ってもよいし、搬送ロールを加熱する(いわゆる加熱ロールを用いる)ことにより行ってもよい。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、外観に優れた吸収型偏光膜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。加熱ロールを用いることにより、積層体を搬送しながら連続的に幅方向に収縮させることができ、高い生産性を実現することができる。
【0120】
例えば、搬送ロールの加熱温度(加熱ロールの温度)、加熱ロールの数、加熱ロールとの接触時間等を調整することにより、乾燥条件を制御することができる。加熱ロールの温度は、好ましくは60℃~120℃であり、より好ましくは65℃~100℃であり、さらに好ましくは70℃~80℃である。熱可塑性樹脂の結晶化度を良好に増加させて、カールを良好に抑制し得るとともに、積層体に優れた強度を付与し得る。なお、加熱ロールの温度は、接触式温度計により測定することができる。搬送ロールは、通常2個~40個、好ましくは4個~30個用いられる。積層体と加熱ロールとの接触時間(総接触時間)は、好ましくは1秒~300秒であり、より好ましくは1~20秒であり、さらに好ましくは1~10秒である。
【0121】
加熱ロールは、加熱炉(例えば、オーブン)内に設けてもよいし、通常の製造ライン(室温環境下)に設けてもよい。好ましくは、送風手段を備える加熱炉内に設けられる。加熱ロールによる乾燥と熱風乾燥とを併用することにより、加熱ロール間での急峻な温度変化を抑制することができ、幅方向の収縮を容易に制御することができる。熱風乾燥の温度は、好ましくは30℃~100℃である。熱風乾燥時間は、好ましくは1秒~300秒である。熱風の風速は、好ましくは10m/s~30m/s程度である。なお、当該風速は加熱炉内における風速であり、ミニベーン型デジタル風速計により測定することができる。
【0122】
好ましくは、水中延伸処理の後、乾燥収縮処理の前に、洗浄処理を行う。上記洗浄処理は、例えば、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。
【0123】
上記吸収型偏光部材に含まれ得る保護層としては、任意の適切なフィルムで構成され得る。保護層を構成するフィルムの主成分となる材料としては、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂、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、ポリノルボルネン等のシクロオレフィン系、ポリオレフィン系、(メタ)アクリル系、アセテート系等の樹脂が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂が好ましく用いられる。これらの樹脂を採用することにより、押出し成形により平滑性に優れた保護層を製膜し得、平滑性に優れた吸収型偏光部材が得られ得る。また、シクロオレフィン系樹脂で構成される保護層は、複屈折特性の耐久性に優れ得る(例えば、経時変化が少ない)。
【0124】
保護層の厚みは、好ましくは5μm~80μmであり、より好ましくは10μm~50μmであり、さらに好ましくは15μm~40μmである。保護層の表面平滑性は、好ましくは0.7arcmin以下であり、より好ましくは0.6arcmin以下であり、さらに好ましくは0.5arcmin以下である。
【0125】
吸収型偏光部材28に含まれてもよい接着剤層52は、任意の適切な接着剤で形成され得る。接着剤としては、好ましくは、水系接着剤が用いられる。水系接着剤を用いることにより、極めて薄い接着層を形成することができる。また、水系接着剤を用いることにより、得られる吸収型偏光部材は優れた平滑性を有し得、上記表面平滑性を満足し得る。なお、接着剤として、例えば、紫外線硬化型接着剤等の硬化型接着剤が用いられ得る。硬化型接着剤は、接着剤層の形成に際して硬化収縮し得、硬化収縮は得られる吸収型偏光部材の平滑性に影響し得る。
【0126】
水系接着剤は、好ましくはPVA系樹脂を含む。水系接着剤に含まれるPVA系樹脂の平均重合度は、接着性の点から、好ましくは100~5000程度であり、さらに好ましくは1000~4000である。平均ケン化度は、接着性の点から、好ましくは85モル%~100モル%程度であり、さらに好ましくは90モル%~100モル%である。PVA系樹脂は、アセトアセチル基を含有することが好ましい。吸収型偏光膜と保護層との密着性に優れ得るからである。アセトアセチル基含有PVA系樹脂は、例えば、PVA系樹脂とジケテンとを任意の方法で反応させることにより得られる。アセトアセチル基含有PVA系樹脂のアセトアセチル基変性度は、例えば0.1モル%以上であり、好ましくは0.1モル%~40モル%であり、より好ましくは1モル%~20モル%であり、さらに好ましくは2モル%~7モル%である。なお、アセトアセチル基変性度は、NMRにより測定され得る。
【0127】
上記水系接着剤は、任意の適切な架橋剤を含んでいてもよい。架橋剤としては、例えば、上記PVA系樹脂と反応性を有する官能基(例えば、メチロール基)有する化合物を用いられ得る。また、上記水系接着剤は、金属化合物コロイドを含んでいてもよい。金属化合物コロイドは、金属化合物微粒子が分散媒中に分散しているものであり得、微粒子の同種電荷の相互反発に起因して静電的安定化し、永続的に安定性を有するものであり得る。金属化合物コロイドを形成する微粒子の平均粒子径は、例えば、吸収型偏光部材の光学特性に悪影響を及ぼさない限り、任意の適切な値であり得る。金属化合物コロイドを形成する微粒子の平均粒子径は、例えば1nm~100nmであり、好ましくは1nm~50nmである。このような平均粒子径によれば、例えば、微粒子を接着剤層中に均一に分散させ得、接着性を確保しながら、クニックを抑制することができる。ここで、「クニック」とは、吸収型偏光膜と保護層の界面で生じる局所的な凹凸欠陥をいう。
【0128】
吸収型偏光部材に含まれてもよい接着剤層の厚みは、好ましくは1μm以下であり、より好ましくは0.5μm以下であり、さらに好ましくは0.2μm以下である。このような厚みによれば、上記表面平滑性を良好に満足し得る吸収型偏光部材を得ることができる。吸収型部材に含まれてもよい接着剤層の厚みは、接着性等の観点から、例えば、0.01μm以上である。
【0129】
上記第3のλ/4部材の面内位相差Re(550)は、例えば100nm~190nmであり、110nm~180nmであってもよく、130nm~160nmであってもよく、135nm~155nmであってもよい。第3のλ/4部材は、好ましくは、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す。第3のλ/4部材のRe(450)/Re(550)は、例えば0.75以上1未満であり、0.8以上0.95以下であってもよい。第3のλ/4部材は、好ましくは、屈折率特性がnx>ny≧nzの関係を示す。第3のλ/4部材のNz係数は、好ましくは0.9~3であり、より好ましくは0.9~2.5であり、さらに好ましくは0.9~1.5であり、特に好ましくは0.9~1.3である。
【0130】
第3のλ/4部材は、上記特性を満足し得る任意の適切な材料で形成される。第3のλ/4部材は、例えば、樹脂フィルムの延伸フィルムまたは液晶化合物の配向固化層であり得る。樹脂フィルムの延伸フィルムまたは液晶化合物の配向固化層で構成される第3のλ/4部材については、上記第2のλ/4部材と同様の説明を適用することができる。第2のλ/4部材と第3のλ/4部材とは、構成(例えば、形成材料、厚み、光学特性等)が同じ部材であってもよく、異なる構成の部材であってもよい。
【0131】
上記各部材の積層に用いられる粘着剤層の厚みは、それぞれ、任意の適切な厚みに設定され得る。上記各部材の積層に用いられる粘着剤層のそれぞれの厚みは、好ましくは20μm以下であり、15μm以下であってもよく、13μm以下であってもよい。このような厚みによれば、粘着剤層表面の凹凸の度合いは抑制され得、積層部は平滑性に優れ得る。一方、上記各部材の積層に用いられる粘着剤層のそれぞれの厚みは、好ましくは3μm以上であり、4μm以上であってもよい。例えば、第二保護部材(積層フィルム)32と反射型偏光部材14と吸収型偏光部材28とは、または、第二保護部材(積層フィルム)32と反射型偏光部材14と吸収型偏光部材28と第三位相差部材30とは、厚みは4μm~13μmの粘着剤層を用いて一体化され得る。
【0132】
光学積層体200の積層体平滑性は、好ましくは0.7arcmin以下であり、より好ましくは0.6arcmin以下であり、さらに好ましくは0.5arcmin以下である。光学積層体がこのような積層体平滑性を満足することにより、拡散光の発生を抑制し、画像が不明瞭になることを抑制し得る。光学積層体200の積層体平滑性は、例えば0.1arcmin以上である。なお、積層体平滑性は、照射光を対象に照射して、対象(積層体)を構成する各部材の反射および透過具合を検出することにより得られ得る。
【0133】
光学積層体200は、耐久性に優れることが好ましい。例えば、光学積層体200は、80℃の温度環境下に500時間置かれた後の積層体平滑性が、0.7arcmin以下であることが好ましく、より好ましくは0.6arcmin以下であり、さらに好ましくは0.5arcmin以下である。
【0134】
光学積層体200の偏光度(P)は、例えば99.5%~99.99%であり、好ましくは99.8%以上である。
【0135】
光学積層体200のヘイズは、好ましくは0.5%以下であり、より好ましくは0.4%以下であり、0.3%以下であってもよく、0.2%以下であってもよい。レンズと組み合わせられ得る光学積層体がこのようなヘイズ値を満足することにより、優れた視認性を実現し得る。例えば、上記ゴーストが低減され得る。光学積層体200のヘイズは、例えば0.01%以上である。
【実施例0136】
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。なお、厚み、位相差値および表面平滑性は下記の測定方法により測定した値である。また、特に明記しない限り、「部」および「%」は重量基準である。
<厚み>
10μm以下の厚みは、走査型電子顕微鏡(日本電子社製、製品名「JSM-7100F」)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。
<位相差値>
ミュラーマトリクス・ポラリメーター(Axometrics社製、製品名「Axoscan」)を用いて、23℃における各波長での位相差値を測定した。
<表面平滑性>
走査型白色干渉計(Zygo社製、製品名「NewView9000」)を用いて表面平滑性を測定した。具体的には、防振台つき測定台に測定試料を載せ、単一白色LED照明を用いて干渉縞を発生させ、基準面を持った干渉対物レンズ(1.4倍)をZ方向(厚み方向)にスキャンすることで、12.4mm□の視野範囲における測定対象最表面の平滑性(表面平滑性)を選択的に取得した。
測定対象が粘着剤層の場合は、マイクロスライドガラス(松浪硝子工業社製、製品名「S200200」)に粘着剤層を貼り合わせ、むき出しの粘着面の平滑性を測定した。測定対象がフィルムの場合は、上記ガラスに厚み5μmの凹凸の少ないアクリル系粘着剤層を形成し、この粘着面に測定対象のフィルムを異物や気泡、変形のスジが入り込まないようにラミネートし、粘着剤層と反対側の表面の平滑性を測定した。なお、上記厚み5μmの凹凸の少ないアクリル系粘着剤層の表面平滑性は0.30arcminであった。
解析については、角度の指標「Slope magnitude RMS」を2倍した値(2σに相当)を、表面平滑性(単位:arcmin)と定義した。
【0137】
[実施例1]
(吸収型偏光膜の作製)
米国特許出願公開第2020/0110209号に準じて、プライマー組成物を調製した。得られたプライマー組成物をワイヤーバーにより、厚み25μmのTACフィルム(コニカミノルタ社製、「KC2UA」)に塗工し、塗工膜を60℃で3分乾燥して、30nmの厚みのプライマー層を形成した。
次いで、上記式(1)の構成単位からなるリオトロピック液晶性ポリマーを、14質量%の固形分濃度になるように水に溶解させた。リオトロピック液晶性ポリマーとして、米国特許出願公開第2020/0110209号のExample 17に準じて、Birefringent Aromatic Polymer (Structure P1)を作製した。リオトロピック液晶性ポリマーは、スルホン酸ナトリウム塩基を有していた。得られた液晶ポリマー水溶液をワイヤーバーで上記プライマー層上に塗工し、60℃で3分乾燥して、厚み2μmのリオトロピック液晶層を形成した。本材料は塗工時のせん断応力により分子配向するため、塗工方向に遅相軸をもつ位相差が発現していた。
次いで、上記式(24)~(26)に示す有機染料を米国特許出願公開第2020/0110209号に準じて調製した。その後、上記式(24)~(26)に示す有機染料を、式(24):式(25):式(26)=18:7:8の質量比で水に溶解させて、固形分濃度1.9質量%の染色液を調製した。
次いで、上記リオトロピック液晶層を上記染色液に90秒間浸漬して染色した後、10質量%のSrCl2水溶液に3秒浸漬して不溶化処理を施した。その後、リオトロピック液晶層を純水に3秒間浸漬して洗浄した後、圧縮空気で過剰な水を吹き飛ばして風乾した。
こうして、TACフィルム上に、厚み2μmで、表面平滑性0.18arcminの吸収型偏光膜を形成した。
【0138】
(λ/4部材の作製)
撹拌翼および100℃に制御された還流冷却器を具備した縦型反応器2器からなるバッチ重合装置を用いて重合を行った。ビス[9-(2-フェノキシカルボニルエチル)フルオレン-9-イル]メタン29.60質量部(0.046mol)、イソソルビド(ISB)29.21質量部(0.200mol)、スピログリコール(SPG)42.28質量部(0.139mol)、ジフェニルカーボネート(DPC)63.77質量部(0.298mol)及び触媒として酢酸カルシウム1水和物1.19×10-2質量部(6.78×10-5mol)を仕込んだ。反応器内を減圧窒素置換した後、熱媒で加温を行い、内温が100℃になった時点で撹拌を開始した。昇温開始40分後に内温を220℃に到達させ、この温度を保持するように制御すると同時に減圧を開始し、220℃に到達してから90分で13.3kPaにした。重合反応とともに副生するフェノール蒸気を100℃の還流冷却器に導き、フェノール蒸気中に若干量含まれるモノマー成分を反応器に戻し、凝縮しないフェノール蒸気は45℃の凝縮器に導いて回収した。第1反応器に窒素を導入して一旦大気圧まで復圧させた後、第1反応器内のオリゴマー化された反応液を第2反応器に移した。次いで、第2反応器内の昇温および減圧を開始して、50分で内温240℃、圧力0.2kPaにした。その後、所定の攪拌動力となるまで重合を進行させた。所定動力に到達した時点で反応器に窒素を導入して復圧し、生成したポリエステルカーボネート系樹脂を水中に押し出し、ストランドをカッティングしてペレットを得た。
【0139】
得られたポリエステルカーボネート系樹脂(ペレット)を80℃で5時間真空乾燥をした後、単軸押出機(東芝機械社製、シリンダー設定温度:250℃)、Tダイ(幅200mm、設定温度:250℃)、チルロール(設定温度:120~130℃)および巻取機を備えたフィルム製膜装置を用いて、厚み135μmの長尺状の樹脂フィルムを作製した。得られた長尺状の樹脂フィルムを、幅方向に、延伸温度143℃、延伸倍率2.8倍で延伸し、厚み47μmの延伸フィルムを得た。得られた延伸フィルムのRe(550)は143nmであり、Re(450)/Re(550)は0.86であり、Nz係数は1.12であった。
【0140】
(保護部材の作製)
ラクトン環構造を有するアクリルフィルム(厚み40μm、表面平滑性0.45arcmin)に、下記のハードコート層形成材料を塗布して90℃で1分間加熱し、加熱後の塗布層に高圧水銀ランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、厚み4μmのハードコート層が形成されたアクリルフィルム(厚み44μm、ハードコート層側の表面平滑性0.4arcmin)を作製した。
次いで、上記ハードコート層上に、下記の反射防止層形成用塗工液Aをワイヤーバーで塗工し、塗工した塗工液を80℃で1分間加熱し、乾燥させて塗膜を形成した。乾燥後の塗膜に、高圧水銀ランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射して塗膜を硬化させ、厚み140nmの反射防止層Aを形成した。
続いて、反射防止層A上に、下記の反射防止層形成用塗工液Bをワイヤーバーで塗工し、塗工した塗工液を80℃で1分間加熱し、乾燥させて塗膜を形成した。乾燥後の塗膜に、高圧水銀ランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射して塗膜を硬化させ、厚み105nmの反射防止層Bを形成した。
こうして、保護部材(厚み44μm、反射防止層側の表面平滑性0.4arcmin)を得た。
【0141】
(ハードコート層形成材料)
ウレタンアクリルオリゴマー(新中村化学社製、「NKオリゴ UA-53H」)50部、ペンタエリストールトリアクリレートを主成分とする多官能アクリレート(大阪有機化学工業社製、商品名「ビスコート#300」)30部、4-ヒドロキシブチルアクリレート(大阪有機化学工業社製)20部、レベリング剤(DIC社製、「GRANDIC PC4100」)1部および光重合開始剤(チバ・ジャパン社製、「イルガキュア907」)3部を混合し、固形分濃度が50%になるようにメチルイソブチルケトンで希釈して、ハードコート層形成材料を調製した。
【0142】
(反射防止層形成用塗工液A)
多官能アクリレート(荒川化学工業株式会社製、商品名「オプスターKZ6728」、固形分20重量%)100重量部、レベリング剤(DIC社製、「GRANDIC PC4100」)3重量部、および光重合開始剤(BASF社製、商品名「OMNIRAD907」、固形分100重量%)3重量部を混合した。その混合物に、希釈溶媒として酢酸ブチルを用いて固形分が12重量%となるようにし、攪拌して反射防止層形成用塗工液Aを調製した。
【0143】
(反射防止層形成用塗工液B)
ペンタエリストールトリアクリレートを主成分とする多官能アクリレート(大阪有機化学工業株式会社製、商品名「ビスコート#300」、固形分100重量%)100重量部、中空ナノシリカ粒子(日揮触媒化成工業株式会社製、商品名「スルーリア5320」、固形分20重量%、重量平均粒子径75nm)150重量部、中実ナノシリカ粒子(日産化学工業株式会社製、商品名「MEK-2140Z-AC」、固形分30重量%、重量平均粒子径10nm)50重量部、フッ素元素含有添加剤(信越化学工業株式会社製、商品名「KY-1203」、固形分20重量%)12重量部、および光重合開始剤(BASF社製、商品名「OMNIRAD907」、固形分100重量%)3重量部を混合した。その混合物に、希釈溶媒としてTBA(ターシャリーブチルアルコール)、MIBK(メチルイソブチルケトン)およびPMA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)を60:25:15重量比で混合した混合溶媒を添加して全体の固形分が4重量%となるようにし、攪拌して反射防止層形成用塗工液Bを調製した。
【0144】
(光学積層体の作製)
上記保護部材(ハードコート層および反射防止層が形成されたアクリルフィルム)に、厚み11μmで、表面平滑性0.30arcminの粘着剤層を介して、反射型偏光フィルム(日東電工社製の「APCF」)を貼り合わせた。ここで、保護部材のアクリルフィルムが反射型偏光フィルム側に位置するように貼り合わせた。
次いで、反射型偏光フィルムに、厚み11μmで、表面平滑性0.30arcminの粘着剤層を介して、吸収型偏光部材として上記吸収型偏光膜のみを、反射型偏光フィルムの反射軸と吸収型偏光膜の吸収軸とが互いに平行に配置されるように貼り合わせた。貼り合わせ後、吸収型偏光膜からTACフィルム(プライマー層を含む)を剥離した。
次いで、吸収型偏光膜に、厚み5μmで、表面平滑性0.30arcminの粘着剤層を介して、上記λ/4部材を、吸収型偏光膜の吸収軸とλ/4部材の遅相軸とが45°の角度をなすように貼り合わせた。
次いで、λ/4部材に、厚み15μmで、表面平滑性0.30arcminの粘着剤層を形成して光学積層体を得た。
【0145】
[実施例2]
吸収型偏光膜として、下記のとおり作製した偏光膜を用いたこと以外は実施例1と同様にして、光学積層体を得た。
【0146】
(吸収型偏光膜の作製)
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(三菱ケミカル社製、商品名「ゴーセネックス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膜の単体透過率(Ts)が42.0%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62℃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1.46倍に(総延伸倍率が3.5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2%であった。
このようにして、樹脂基材上に、厚み6.7μmで、表面平滑性0.24arcmin偏光膜(吸収型偏光膜)を形成した。
【0147】
[実施例3]
吸収型偏光膜として、下記のとおり作製した偏光膜を用いたこと以外は実施例1と同様にして、光学積層体を得た。
【0148】
(吸収型偏光膜の作製)
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(三菱ケミカル社製、商品名「ゴーセネックス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膜の単体透過率(Ts)が42.0%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62℃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、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で、表面平滑性0.26arcminの偏光膜(吸収型偏光膜)を形成した。
【0149】
[実施例4]
吸収型偏光部材として、下記のとおり作製した吸収型偏光部材を用いたこと以外は実施例1と同様にして、光学積層体を得た。
【0150】
(吸収型偏光部材の作製)
実施例3と同様にして作製した吸収型偏光膜に、下記の水系接着剤(硬化後の厚み0.1μm)を用いて、厚み20μmで、表面平滑性0.10arcminのラクトン環構造を有するアクリルフィルムを貼り合わせ、吸収型偏光部材を得た。
【0151】
(水系接着剤の調製)
アセトアセチル基を有するPVA系樹脂(平均重合度1200、平均ケン化度98.5モル%、アセトアセチル基変性度5モル%)100重量部に対して、メチロールメラミン50重量部を純水に溶解し、固形分濃度3.7重量%の水溶液を調製し、この水溶液100重量部に対して、正電荷を有するアルミナコロイド(平均粒子径15nm)を固形分濃度10重量%で含有する水溶液18重量部を加えて水系接着剤を調製した。
【0152】
[比較例1]
吸収型偏光部材として、下記のとおり作製した吸収型偏光部材を用いたこと以外は実施例1と同様にして、光学積層体を得た。
【0153】
(吸収型偏光部材の作製)
実施例3と同様にして作製した吸収型偏光膜に、下記の紫外線硬化型接着剤(硬化後の厚み0.7μm)を用いて、厚み20μmで、表面平滑性0.10arcminのラクトン環構造を有するアクリルフィルムを貼り合わせ、吸収型偏光部材を得た。
【0154】
(紫外線硬化型接着剤の調製)
ヒドロキシエチルアクリルアミド(興人社製、商品名「HEAA」)62重量部と、アクリロイルモルホリン(興人社製、商品名「ACMO」)25重量部と、PEG400#ジアクリレート(共栄社化学社製、商品名「ライトアクリレート9EG-A」)7重量部と、BASF社製の商品名「イルガキュア907」3重量部と、日本化薬社製の商品名「KAYACURE DETX-S」3重量部とを、60分間混合して、紫外線硬化型接着剤を調製した。
【0155】
実施例および比較例で得られた光学積層体について、以下の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(1)積層体平滑性
位相シフト式レーザー干渉計(Zygo社製、製品名「DynaFiz」)を用いて積層体平滑性を測定した。具体的には、異物や気泡、変形のスジが入り込まないように、マイクロスライドガラス(松浪硝子工業社製、製品名「S200200」)に光学積層体をラミネートした。次いで、微小な気泡の影響を除去するため、加圧脱泡装置(オートクレーブ)による脱泡を行った。脱泡条件は、50℃、0.5MPa、30分とした。脱泡後、室温で30分以上放冷し、測定試料を得た。
防振台つき測定台に測定試料を載せ、単一波長(波長633nm)のレーザーを用いて、平坦度が保証された基準器と干渉させ、所定の領域(30mmφの円)内の相対変位を測定した。解析については、0.1/mm~1/mmの周波数の値を抜粋して得られる角度の指標「Slope magnitude RMS」を2倍した値(2σに相当)を、積層体平滑性(単位:arcmin)と定義した。
(2)耐久性
上記(1)の測定後、測定試料を、80℃のオーブンに500時間置いた。その後、上記(1)と同様の方法で積層体平滑性を測定し、加熱前後の測定値の差を算出し耐久性を評価した。
(評価基準)
・非常に良好:測定値の変化量が+0.05arcmin未満
・良好:測定値の変化量が+0.05arcmin以上0.10arcmin未満
(3)見映え
光学レンズ(Thorabs社製、商品名「LA1145」)と、点光源(浜松ホトニクス社製、型番「L8425-01」)を用いて、光学積層体の見映え(レンズ透過光)を評価した。
具体的には、光学レンズの平坦側に、表面に異物や気泡、変形のスジが入り込まないように、45mmφの円形にカットした光学積層体をラミネートした。次いで、微小な気泡の影響を除去するため、加圧脱泡装置(オートクレーブ)による脱泡を行った。脱泡条件は、50℃、0.5MPa、30分とした。脱泡後、室温で30分以上放冷し、測定試料を得た。
点光源、光学レンズ(測定試料)およびスクリーンをこの順に設置し、光学レンズを介した点光源の光をスクリーンに映し、その見映えを評価した。ここで、光学レンズの平坦側から点光源の光が入射する位置にレンズを保持具により保持した。点光源からスクリーンまでの距離は1050mmとし、光学レンズからスクリーンまでの距離は130mmとした。
スクリーンに映った光学レンズを介した光を目視により観察し、下記の評価基準により見映えを評価した。
(評価基準)
・良好:しわ・うねりは視認されない
・不良:しわ・うねりが視認される
(4)ヘイズ
光学積層体について、JIS 7136に準じ、ヘイズメーター(村上色彩科学研究所社製、製品名「HN-150」)を用いてヘイズを測定した。
具体的には、異物や気泡、変形のスジが入り込まないように、マイクロスライドガラス(松浪硝子工業社製、製品名「S200200」)に光学積層体をラミネートした。次いで、微小な気泡の影響を除去するため、加圧脱泡装置(オートクレーブ)による脱泡を行った。脱泡条件は、50℃、0.5MPa、30分とした。脱泡後、室温で30分以上放冷し、測定試料を得た。得られた測定試料を上記測定に供した。
【0156】
【0157】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
2 表示システム、4 レンズ部、12 表示素子、14 反射型偏光部材、16 第一レンズ部、18 ハーフミラー、20 第一位相差部材、22 第二位相差部材、24 第二レンズ部、28 吸収型偏光部材、30 第三位相差部材、31 第一保護部材、32 第二保護部材、41 接着層、42 接着層、43 接着層、44 接着層、45 接着層、46 接着層、51 接着剤層、52 接着剤層、100 第一積層部、200 第二積層部(光学積層体)。