(57)【要約】【課題】面内に複屈折率を有する光透過性基材が用いられていても光透過率に優れる偏光板を提供する。【解決手段】少なくとも、面内に複屈折率を有する光透過性基材が偏光子上に設けられた偏光板であって、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と上記偏光子とは、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、上記偏光子の透過軸とがなす角度が９０°とならないように配置されていることを特徴とする偏光板。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、面内に複屈折率を有する光透過性基材が偏光子上に設けられた偏光板であって、
前記面内に複屈折率を有する光透過性基材と前記偏光子とは、前記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、前記偏光子の透過軸とがなす角度が０°±２０°の範囲となるように配置されており、
前記光透過性基材は、ポリカーボネート、アクリル、又は、ポリエステルであり、
前記光透過性基材の面内における屈折率が大きい方向である遅相軸方向の屈折率をｎｘとし、前記面内における屈折率が大きい方向である遅相軸方向と直交する方向である進相軸方向の屈折率をｎｙとし、前記光透過性基材の平均屈折率をＮとしたとき、前記光透過性基材は、下記式の関係を満たし、
前記光透過性基材は、屈折率が大きい方向である遅相軸方向の屈折率（ｎｘ）と、前記遅相軸方向と直交する方向である進相軸方向の屈折率（ｎｙ）との差（ｎｘ−ｎｙ）が、０．０５以上である
ことを特徴とする偏光板。
ｎｘ＞Ｎ＞ｎｙ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光板、偏光板の製造方法、画像表示装置、画像表示装置の製造方法及び偏光板の光透過率改善方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、省電力、軽量、薄型等といった特徴を有していることから、従来のＣＲＴディスプレイに替わり様々な分野で用いられている。特に、近年急速に普及している携帯電話やスマートフォン等のモバイル機器では、液晶表示装置が必須となっている。
このような液晶表示装置は、例えば、バックライト光源上に、観察者側とバックライト光源側とに一対の偏光板が、液晶セルを介してクロスニコルの関係となるように配置された構成が知られている。
そして、このような構成の液晶表示装置は、バックライト光源から照射された光が、バックライト光源側の偏光板、液晶セル及び観察者側の偏光板を透過し、表示画面にて映像が表示される。
【０００３】
通常、上記偏光板としては、偏光子と光透過性基材とが積層された構造を有し、上記偏光板の光透過性基材としては、トリアセチルセルロースに代表されるセルロースエステルからなるフィルムが用いられている（例えば、特許文献１参照）。これは、セルロースエステルは、透明性、光学等方性に優れ、面内にほとんど位相差を持たない（リタデーション値が低い）ため、入射直線偏光の振動方向を変化させることが極めて少なく、液晶表示装置の表示品質への影響が少ないことや、適度な透水性を有することから、偏光板を製造した時に偏光子に残留した水分を、光学積層体を通して乾燥させることができる等の利点に基づくものである。
【０００４】
しかしながら、セルロースエステルは透湿度が高すぎるため、耐湿試験を行うと褪色による透過率の上昇や、偏光度の低下をきたすこと等の問題があった。これを解決するために、シクロオレフィン樹脂を保護フィルムとして用いた偏光板が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この他にも、耐久性向上のため、セルロースエステルフィルムに比べて安価で市場において入手が容易な、あるいは簡易な方法で製造することが可能な汎用性フィルムを保護フィルムとして用いることが望まれており、例えば、セルロースエステルフィルムの代わりとして、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルムを利用する試みがなされている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
ところで、このような構成の液晶表示装置において、バックライト光源から照射された光を効率よく表示画面まで透過させることは、表示画面の輝度向上に重要である。特に、近年急速に普及しているスマートフォン等のモバイル機器では、バッテリーの持続時間に直接影響するため、より効率よくバックライト光源からの光を表示画面まで透過させることが求められている。
しかしながら、ポリエステルフィルムは、分子鎖中に分極率の大きい芳香族環を持つため固有複屈折が極めて大きく、優れた透明性、耐熱性、機械強度を付与させるための延伸処理による分子鎖の配向に伴って複屈折が発現しやすいという性質を有する。このため、ポリエステルフィルムのような面内に複屈折率を有する光透過性基材を、偏光子の保護フィルムとして用いた場合、透過率が低下してしまうことがあり、従来の液晶表示装置では、バックライト光源から照射された光の多くが表示画面に到達することができず、より光透過率の向上が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−５１１２０号公報
【特許文献２】特開平６−５１１１７号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１１／１６２１９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑み、面内に複屈折率を有する光透過性基材が用いられていても光透過率に優れる偏光板、該偏光板の製造方法、画像表示装置、画像表示装置の製造方法及び偏光板の光透過率改善方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも、面内に複屈折率を有する光透過性基材が偏光子上に設けられた偏光板であって、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と上記偏光子とは、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、上記偏光子の透過軸とがなす角度が９０°とならないように配置されていることを特徴とする偏光板である。
【０００９】
本発明の偏光板は、上記光透過性基材の面内における屈折率が大きい方向である遅相軸方向の屈折率をｎｘとし、上記面内における屈折率が大きい方向である遅相軸方向と直交する方向である進相軸方向の屈折率をｎｙとし、上記光透過性基材の平均屈折率をＮとしたとき、上記光透過性基材は、下記式の関係を満たすことが好ましい。
ｎｘ＞Ｎ＞ｎｙ
また、本発明の偏光板において、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材は、屈折率が大きい方向である遅相軸方向の屈折率（ｎｘ）と、上記遅相軸方向と直交する方向である進相軸方向の屈折率（ｎｙ）との差（ｎｘ−ｎｙ）が、０．０１以上であることが好ましい。
また、本発明の偏光板は、観察者側から、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材、上記偏光子がこの順に積層された状態で、画像表示装置の表面に配置して用いられることが好ましい。
また、本発明の偏光板は、観察者側から、偏光子、面内に複屈折率を有する光透過性基材がこの順に積層された状態で、画像表示装置のバックライト光源側に配置して用いられることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、少なくとも、面内に複屈折率を有する光透過性基材が偏光子上に設けられた偏光板の製造方法であって、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と上記偏光子とを、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、上記偏光子の透過軸とがなす角度が９０°とならないように配置する工程を有することを特徴とする偏光板の製造方法でもある。
【００１１】
また、本発明は、上述した本発明の偏光板を備えることを特徴とする画像表示装置でもある。
また、本発明は、少なくとも、面内に複屈折率を有する光透過性基材が偏光子上に設けられた偏光板を備えた画像表示装置の製造方法であって、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と上記偏光子とを、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、上記偏光子の透過軸とがなす角度が９０°とならないように配置する工程を有することを特徴とする画像表示装置の製造方法でもある。
【００１２】
また、本発明は、少なくとも、面内に複屈折率を有する光透過性基材が偏光子上に設けられた偏光板の光透過率改善方法であって、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と上記偏光子とを、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、上記偏光子の透過軸とがなす角度が９０°とならないように配置することを特徴とする偏光板の光透過率改善方法でもある。
以下に、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明では、特別な記載がない限り、モノマー、オリゴマー、プレポリマー等の硬化性樹脂前駆体も“樹脂”と記載する。
【００１３】
本発明者らは、光透過性基材と偏光子とが積層された偏光板について鋭意検討した結果、面内に複屈折率を有する光透過性基材を用いた場合、偏光板の光透過率には、該光透過性基材の屈折率の小さい方向である進相軸と偏光子の透過軸との間で角度依存性があることを見出した。
すなわち、本発明者らは、面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率の小さい方向である進相軸と上記偏光子の透過軸とが特定の角度範囲となるように積層することで、該偏光板の光透過率を向上させることができることを見出した。そして、このような知見に基づき本発明者らは、更に鋭意検討した結果、従来、光学等方性材料として用いられてきたセルロースエステル等の材料からなる光透過性基材に対しても、敢えて複屈折率を持たせた光透過性基材とすることにより、光学等方性材料のまま用いるよりも、光透過率を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
本発明の偏光板は、少なくとも、面内に複屈折率を有する光透過性基材が偏光子上に設けられている。
上記光透過性基材としては、面内に複屈折率を有するものであれば特に限定されず、例えば、ポリカーボネート、アクリル、ポリエステル等からなる基材が挙げられるが、なかでも、コスト及び機械的強度において有利なポリエステル基材であることが好適である。なお、以下の説明では、面内に複屈折率を有する光透過性基材をポリエステル基材として説明する。
なお、本発明の偏光板において、上記光透過性基材としては、従来、光学等方性材料として用いられていたセルロースエステル等からなる光透過性基材であっても、敢えて複屈折率を持たせることで使用することができる。
【００１５】
本発明の偏光板において、上記ポリエステル基材の面内において屈折率が大きい方向（遅相軸方向）の屈折率（ｎｘ）と、上記遅相軸方向と直交する方向（進相軸方向）の屈折率（ｎｙ）との差ｎｘ−ｎｙ（以下、Δｎとも表記する）は、０．０１以上であることが好ましい。上記Δｎが０．０１未満であると、透過率向上効果が少なくなることがある。一方、上記Δｎは、０．３０以下であることが好ましい。０．３０を超えると、ポリエステル基材を過度に延伸する必要が生じるため、ポリエステル基材が裂け、破れ等を生じやすくなり、工業材料としての実用性が著しく低下することがある。
以上の観点から、上記Δｎのより好ましい下限は０．０５、より好ましい上限は０．２７である。上記Δｎの更に好ましい下限は０．０７、上限は０．２５である。
上記したΔｎを満たすことで、好適な光透過率の向上を図ることができる。
【００１６】
なお、本明細書において、光透過性基材が面内に複屈折性を有しているか否かは、波長５５０ｎｍの屈折率において、Δｎ（ｎｘ−ｎｙ）≧０．０００５であるものは、複屈折性を有しているとし、Δｎ＜０．０００５であるものは、複屈折性を有していないとする。複屈折率は、王子計測機器社製ＫＯＢＲＡ−ＷＲを用いて、測定角０°かつ測定波長５５２．１ｎｍに設定して、測定を行うことができる。このとき、複屈折率算出には、膜厚、平均屈折率が必要となる。膜厚は、例えば、マイクロメーター（Ｄｉｇｉｍａｔｉｃ  Ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ、ミツトヨ社製）や、電気マイクロメータ（アンリツ社製）を用いて測定できる。平均屈折率は、アッベ屈折率計や、エリプソメーターを用いて測定することができる。
なお、一般的に等方性材料として知られる、トリアセチルセルロースからなるＴＤ８０ＵＬ−Ｍ（富士フィルム社製）、シクロオレフィンポリマーからなるＺＦ１６−１００（日本ゼオン社製）のΔｎは、上記測定方法により、それぞれ、０．００００３７５、０．００００５であり、複屈折性を有していない（等方性）と判断した。
その他、複屈折率を測定する方法として、二枚の偏光板を用いて、光透過性基材の配向軸方向（主軸の方向）を求め、配向軸方向に対して直交する二つの軸の屈折率（ｎｘ、ｎｙ）を、アッベ屈折率計（アタゴ社製  ＮＡＲ−４Ｔ）によって求めることもできるし、裏面に黒ビニールテープ（例えば、ヤマトビニールテープＮｏ２００−３８−２１  ３８ｍｍ幅）を貼ってから、分光光度計（Ｖ７１００型、自動絶対反射率測定ユニット、ＶＡＲ−７０１０  日本分光社製）を用いて、偏光測定：Ｓ偏光にて、Ｓ偏光に対して、遅相軸を平行にした場合と、進相軸を平行にした場合の５度反射率を測定し、反射率（Ｒ）と屈折率（ｎ）との関係を示す下記式（１）より、遅相軸と進相軸の各波長の屈折率（ｎｘ、ｎｙ）を算出することもできる。
Ｒ（％）＝（１−ｎ）２／（１＋ｎ）２      式（１）
【００１７】
また、平均屈折率は、アッベ屈折率計や、エリプソメーターを用いて測定することができ、光透過性フィルムの厚み方向の屈折率ｎｚは、上記の方法によって測定した、ｎｘ、ｎｙを用いて、下記式（２）より、計算できる。
平均屈折率Ｎ＝（ｎｘ＋ｎｙ＋ｎｚ）／３      式（２）
【００１８】
ここで、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚの算出方法を、具体例を挙げて説明する。
なお、ｎｘは、光透過性基材の遅相軸方向の屈折率、ｎｙは、光透過性基材の進相軸方向の屈折率、ｎｚは、光透過性基材の厚み方向の屈折率である。
（３次元屈折率波長分散の算出）
まずは、シクロオレフィンポリマーを例に挙げて、３次元屈折率波長分散の算出方法を具体的に説明する。
面内に複屈折率を有さないシクロオレフィンポリマーフィルムの平均屈折率波長分散を、エリプソメーター（ＵＶＩＳＥＬ  堀場製作所）を用いて測定し、その結果を図１に示した。この測定結果より、面内に複屈折率を有さないシクロオレフィンポリマーフィルムの平均屈折率波長分散を、ｎｘとｎｙ、ｎｚの屈折率波長分散とした。
このフィルムを延伸温度１５５℃で自由端一軸延伸して、面内に複屈折率を有するフィルムを得た。膜厚は、１００μｍであった。この自由端一軸延伸したフィルムを、複屈折測定計（ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ、王子計測機器）により、入射角０°及び４０°のリタデーション値を４波長（４４７．６ｎｍ、５４７．０ｎｍ、６３０．６ｎｍ、７４３．４ｎｍ）で測定した。
各波長での、平均屈折率（Ｎ）と、リタデーション値とを元に、複屈折測定計付属の３次元波長分散計算ソフトを用いて、Ｃａｕｃｈｙ又はＳｅｌｌｍｅｉｅｒの式などを用いて、３次元屈折率波長分散を算出し、その結果を図２に示した。なお、図２中、ｎｙはｎｚとほぼ重なって示されている。この結果より、面内に複屈折率を有するシクロオレフィンポリマーフィルムの３次元屈折率波長分散を得た。
（分光光度計を用いた屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚの算出）
ポリエチレンテレフタレートを例に挙げて、分光光度計を用いた屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚの算出方法を具体的に説明する。
面内に複屈折率を有さないポリエチレンテレフタレートの平均屈折率波長分散は、上記３次元屈折率波長分散の算出方法と同様に行った。
面内に複屈折率を有するポリエチレンテレフタレートの屈折率波長分散（ｎｘ、ｎｙ）は、分光光度計（Ｖ７１００型、自動絶対反射率測定ユニットＶＡＲ−７０１０  日本分光社製）を用いて算出した。測定面とは反対面に、裏面反射を防止するために測定スポット面積よりも大きな幅の黒ビニールテープ（例えば、ヤマトビニールテープＮｏ２００−３８−２１  ３８ｍｍ幅）を貼ってから、偏光測定：Ｓ偏光にて、光透過性基材の配向軸を平行に設置した場合と、配向軸に対して直交する軸を平行に設置した場合との５度分光反射率を測定した。結果を図３に示す。反射率（Ｒ）と屈折率（ｎ）との関係を示す上記式（１）より、屈折率波長分散（ｎｘ、ｎｙ）を算出した。より大きい反射率（上記式（１）により算出された屈折率）を示す方向をｎｘ（遅相軸ともいう）とし、より小さい反射率（上記式（１）により算出された屈折率）を示す方向をｎｙ（進相軸ともいう）とした。ここで、配向軸とは、光源の上に、クロスニコル状態に設置された二枚の偏光板の間に、面内に複屈折率を有するフィルムを挟み、フィルムを回転させ、光漏れがもっとも少ない状態の時、偏光板の透過軸、又は、吸収軸と同一方向が、フィルムの配向軸とすることができる。また、屈折率ｎｚは、上記平均屈折率（Ｎ）と上記式（２）とにより算出できる。
【００１９】
本発明の偏光板では、上記光透過性基材の面内における屈折率が大きい方向である遅相軸方向の屈折率をｎｘとし、上記面内における屈折率が大きい方向である遅相軸方向と直交する方向である進相軸方向の屈折率をｎｙとし、上記光透過性基材の平均屈折率をＮとしたとき、上記光透過性基材は、下記式の関係を満たすことが好ましい。
ｎｘ＞Ｎ＞ｎｙ
上記式を満たすことで、光学等方性フィルムの状態で偏光子の保護フィルムとして用いた場合と比較して、透過率を向上させることができる。
なお、本発明の偏光板は、面内に複屈折を有する光透過性基材の偏光子が積層されている側とは反対の面に、上記光透過性基材の進相軸方向の屈折率ｎｙよりも小さな屈折率を有する低屈折率層が設けられていてもよい。このような低屈折率層としては、屈折率が上記光透過性基材の進相軸方向の屈折率ｎｙよりも小さなものであれば特に限定されず、従来公知の材料からなるものが挙げられる。
【００２０】
上記ポリエステル基材を構成する材料としては、上述したΔｎを充足するものであれば特に限定されないが、芳香族二塩基酸又はそのエステル形成性誘導体とジオール又はそのエステル形成性誘導体とから合成される線状飽和ポリエステルが挙げられる。かかるポリエステルの具体例として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ（１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート）、ポリエチレンナフタレート（ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリエチレン−１，４−ナフタレート、ポリエチレン−１，５−ナフタレート、ポリエチレン−２，７−ナフタレート、ポリエチレン−２，３−ナフタレート）などを例示することができる。また、ポリエステル基材に用いられるポリエステルは、これらのポリエステルの共重合体であってもよく、上記ポリエステルを主体（例えば８０モル％以上の成分）とし、少割合（例えば２０モル％以下）の他の種類の樹脂とブレンドしたものであってもよい。上記ポリエステルとしてポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートが力学的物性や光学物性等のバランスが良いので特に好ましい。特に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなることが好ましい。ポリエチレンテレフタレートは汎用性が高く、入手が容易であるからである。本発明においてはＰＥＴのような、汎用性が極めて高いフィルムであっても、光透過率に優れる偏光板を得ることができる。更に、ＰＥＴは、透明性、熱又は機械的特性に優れ、延伸加工によりΔｎの制御が可能であり、固有複屈折が大きいため、比較的容易に複屈折率を持たせることができる。
【００２１】
上記ポリエステル基材を得る方法としては、上述したΔｎを充足する方法であれば特に限定されないが、例えば、材料の上記ＰＥＴ等のポリエステルを溶融し、シート状に押出し成形された未延伸ポリエステルをガラス転移温度以上の温度においてテンター等を用いて横延伸後、熱処理を施す方法が挙げられる。
上記横延伸温度としては、８０〜１３０℃が好ましく、より好ましくは９０〜１２０℃である。また、縦延伸倍率は２．５〜６．０倍が好ましく、より好ましくは３．０〜５．５倍である。上記横延伸倍率が６．０倍を超えると、得られるポリエステル基材の透明性が低下しやすくなり、横延伸倍率が２．５倍未満であると、延伸張力も小さくなるため、得られるポリエステル基材の複屈折が小さくなり、透過率向上の効果が小さくなるためである。
また、本発明においては、二軸延伸試験装置を用いて、上記未延伸ポリエステルの縦延伸を上記条件で行った後、もしくは前に、該縦延伸に対する幅方向の延伸（以下、横延伸ともいう）を行ってもよい。この場合、上記横延伸は、延伸倍率が２倍以下であることが好ましい。上記横延伸の延伸倍率が２倍を超えると、Δｎの値を上述した好ましい範囲にできないことがある。
また、上記熱処理時の処理温度はしては、１００〜２５０℃が好ましく、より好ましくは１８０〜２４５℃である。
なお、ロール状の未延伸のポリエステルフィルムを縦方向のみに延伸させ、又は、横方向に僅かに延伸させた場合には、ポリエステル基材の進相軸が幅方向に沿って存在している。その一方で、ロール状の偏光子は、その延伸処理を非常に高精度に管理されながら製造されるため、特殊な場合を除き、長手方向に沿って吸収軸が存在している（幅方向に透過軸が存在）。このため、ロールツーロール法によってポリエステル基材と偏光子とを貼り合わせることによって、偏光子の透過軸方向とポリエステル基材の進相軸方法が沿った偏光板を作製することができる。
【００２２】
上記ポリエステル基材の厚みとしては、５〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。５μｍ未満であると、上記ポリエステル基材の力学特性の異方性が顕著となり、裂け、破れ等を生じやすくなり、工業材料としての実用性が著しく低下することがある。一方、３００μｍを超えると、ポリエステル基材が非常に剛直であり、高分子フィルム特有のしなやかさが低下し、やはり工業材料としての実用性が低下するので好ましくない。上記ポリエステル基材の厚さのより好ましい下限は１０μｍ、より好ましい上限は２５０μｍであり、更に好ましい上限は２００μｍである。
【００２３】
また、上記ポリエステル基材は、可視光領域における透過率が８０％以上であることが好ましく、８４％以上であるものがより好ましい。なお、上記透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１（プラスチック−透明材料の全光透過率の試験方法）により測定することができる。
【００２４】
また、本発明において、上記ポリエステル基材には本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、けん化処理、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線（ＵＶ）処理、及び火炎処理等の表面処理を行ってもよい。
【００２５】
上記偏光子としては特に限定されず、例えば、ヨウ素等により染色し、延伸したポリビニルアルコールフィルム、ポリビニルホルマールフィルム、ポリビニルアセタールフィルム、エチレン−酢酸ビニル共重合体系ケン化フィルム等を使用することができる。上記偏光子と上記光透過性基材とのラミネート処理においては、該光透過性基材にケン化処理を行うことが好ましい。ケン化処理によって、接着性が良好になる。
【００２６】
本発明の偏光板において、上記光透過性基材と上記偏光子とは、上記光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と上記偏光子の透過軸とのなす角度が、９０°とならないように積層されている。本発明の偏光板は、上記光透過性基材と上記偏光子とが上述のように配置されるため、光透過率を優れたものとすることができる。すなわち、上記光透過性基材の進相軸と上記偏光子の透過軸とのなす角度が上記範囲を外れる場合、具体的には、９０°である場合、本発明の偏光板の光透過率が極めて低いものとなる。
これは、以下の理由による。
すなわち、観測者側から、面内に複屈折率を有する光透過性基材、偏光子の順に積層されている偏光板の場合、偏光子の透過軸方向に振動し、該偏光子から出射した光は、その振動方向を保ったまま、光透過性基材を通過するが、例えば、この光が、光透過性基材から、空気界面に出る場合、下記式によって反射が起こる。なお、下記式中、ρは、反射率を示し、ｎａは、光の振動方向と同じ方向の光透過性基材の面内の屈折率を示す。
ρ＝（１−ｎａ）２／（１＋ｎａ）２
そして、上記偏光板の透過率τは、下記式によって求められるが、吸収率αは、材料が同じであるため、同じ値であることを考えれば、透過率τを大きくするためには、反射率ρを小さくすれば良い。
τ＝１−ρ−α
すなわち、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と上記偏光子とは、該光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、上記偏光子の透過軸とがなす角度が０°である場合、光は、光透過性基材の面内において、最も小さい屈折率と空気の屈折率との差によって反射が起こるため、反射率を最も小さくでき、透過率を上げることができる。一方、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と上記偏光子とは、該光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、上記偏光子の透過軸とがなす角度が９０°である場合、光は、光透過性基材の面内において、最も大きい屈折率と空気の屈折率との差によって反射が起こるため、反射率がもっとも大きくなり、結果として、透過率が低下する。
【００２７】
本発明の偏光板において、上記光透過性基材と上記偏光子とは、上記光透過性基材の進相軸と上記偏光子の透過軸とのなす角度が、０°±２０°以下となるように積層されていることが好ましく、より好ましくは、０°±５°以下である。上記光透過性基材の遅相軸と上記偏光子の透過軸とのなす角度が上記範囲にあることで、平均屈折率を用いたものよりも、本発明の偏光板の光透過率が優れたものとなる。
【００２８】
ここで、画像表示装置には、通常、一対の偏光板が偏光子の透過軸同士がクロスニコルの関係となるように配置されている。本発明の偏光板は、上記一対の偏光板のいずれであってもよい。すなわち、本発明の偏光板は、観察者側から、面内に複屈折率を有する光透過性基材、偏光子がこの順に積層された状態で、画像表示装置の表面に配置して用いられる構成であってもよく、観察者側から、偏光子、面内に複屈折率を有する光透過性基材がこの順に積層された状態で、画像表示装置のバックライト光源側に配置して用いられるものであってもよい。更に、上記一対の偏光板のいずれもが本発明の偏光板であってもよい。
【００２９】
本発明の偏光板は、光透過性基材と偏光子とが、光透過性基材の進相軸と偏光子の透過軸とが特定の関係となるように積層されているため、光透過率が改善されたものとなる。このような本発明の偏光板による光透過率改善方法もまた、本発明の一つである。
【００３０】
また、本発明の偏光板は、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と上記偏光子とを、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、上記偏光子の透過軸とのなす角度が、９０°とならないように積層することで製造することができる。このような本発明の偏光板を製造する方法もまた、本発明の一つである。
【００３１】
すなわち、本発明の偏光板の製造方法は、少なくとも、面内に複屈折率を有する光透過性基材が偏光子上に設けられた偏光板の製造方法であって、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と上記偏光子とを、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、上記偏光子の透過軸とがなす角度が９０°とならないように配置する工程を有することを特徴とする。
本発明の画像表示装置の製造方法において、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と偏光子としては、上述した本発明の偏光板と同様のものが挙げられる。
また、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と上記偏光子との積層は、公知の接着剤を介して行うことが好ましい。
【００３２】
上述した本発明の偏光板を備えてなる画像表示装置もまた、本発明の一つである。
本発明の画像表示装置は、液晶セルと、該液晶セルを背面から照射するバックライト光源とを備え、上記液晶セルのバックライト光源側に、本発明の偏光板が形成されてなる液晶表示装置（ＬＣＤ）であることが好ましい。
【００３３】
また、本発明の画像表示装置は有機ＥＬであってもよい。上記有機ＥＬは、画像表示原理上、偏光子を必要としないが、外光反射防止の観点から、観測者側から面内に複屈折率を有する光透過性基材、偏光子、λ／４位相差板、有機ＥＬの順に積層した構成を用いる場合がある。
上記有機ＥＬの画像表示方式としては、白色発光層を用い、カラーフィルタを通すことで、カラー表示を得るカラーフィルタ方式、青色発光層を用い、その発光の一部を、色変換層を通すことによりカラー表示を得る色変換方式、赤色・緑色・青色の発光層を用いる３色方式、この３色方式にカラーフィルタを併用した方式などが挙げられる。発光層の材料としては、低分子であっても、高分子であってもよい。
【００３４】
本発明の画像表示装置は、いずれの場合も、テレビジョン、コンピュータ、電子ペーパー、タブレットＰＣなどのディスプレイ表示に使用することができ、特に、高精細画像用ディスプレイの表面に好適に使用することができる。
【００３５】
また、少なくとも、面内に複屈折率を有する光透過性基材が偏光子上に設けられた偏光板を備えた画像表示装置の製造方法も本発明の一つである。
すなわち、本発明の画像表示装置の製造方法は、少なくとも、面内に複屈折率を有する光透過性基材が偏光子上に設けられた偏光板を備えた画像表示装置の製造方法であって、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材と上記偏光子とを、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材の屈折率が小さい方向である進相軸と、上記偏光子の透過軸とがなす角度が９０°とならないように配置する工程を有することを特徴とする。
本発明の画像表示装置の製造方法において、上記偏光板を構成する面内に複屈折率を有する光透過性基材及び偏光子としては、上述した本発明の偏光板で説明したものと同様のものが挙げられる。
【００３６】
上述のように本発明の偏光板は光透過性基材と偏光子とが、光透過性基材の進相軸と偏光子の透過軸とが特定の関係となるように積層されているため、光透過率が改善されたものとなる。本発明の画像表示装置は、このような本発明の偏光板を備えたものであるため、本発明の画像表示装置も光透過率が改善されたものとなる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の偏光板は、上述した構成からなるものであるため、面内に複屈折率を有する光透過性基材が用いられた場合であっても、光透過率に優れたものとなり、また、従来の面内に位相差を持たないトリアセチルセルロースに代表されるセルロースエステルからなるフィルムが用いられた偏光板であっても、あえて、複屈折率を持たせることで、透過率が優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】面内に複屈折率を有さないシクロオレフィンポリマーフィルムの平均屈折率波長分散を示すグラフである。
【図２】面内に複屈折率を有するシクロオレフィンポリマーフィルムの３次元屈折率波長分散を示すグラフである。
【図３】分光光度計により測定したｎｘ及びｎｙの５度反射率を示すグラフである。
【図４】実施例等における偏光板の層構成を示す模式図である。
【図５】実施例等で用いた光源のスペクトルである。
【図６】実施例等で用いた保護フィルムの屈折率波長分散を示すグラフである。
【図７】実施例等で用いた偏光子の屈折率及び消衰係数を示すグラフである。
【図８】実施例等で用いたハードコート層の屈折率波長分散を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下に実施例及び比較例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例及び比較例のみに限定されるものではない。
【００４０】
（光透過性基材の作製）
（面内に複屈折率を有さない光透過性基材Ａの作製）
セルロースアセテートプロピオネート（イーストマンケミカル社製ＣＡＰ５０４−０．２）を、塩化メチレンを溶剤として固形分濃度が１５％になるように溶解後、ガラス上に流延し、乾燥させ、光透過性基材Ａを得た。波長５５０ｎｍにおけるΔｎ＝０．００００２であり、平均屈折率Ｎ＝１．４８３８であった。
【００４１】
（面内に複屈折を有する光透過性基材ａの作製）
光透過性基材Ａを、１６０℃で１．５倍自由端一軸延伸して、面内に複屈折を有する光透過性基材ａを作製した。３次元屈折率波長分散を算出した結果、波長５５０ｎｍにおける屈折率ｎｘ＝１．４８４５、ｎｙ＝１．４８３５であり、ｎｚ＝１．４８３４であった。
【００４２】
（面内に複屈折率を有さない光透過性基材Ｂの作製）
光透過性基材Ｂとして、シクロオレフィンポリマーよりなる、日本ゼオン社製未延伸ゼオノアを準備した。波長５５０ｎｍにおけるΔｎ＝０．００００４であり、平均屈折率Ｎ＝１．５１７７であった。
【００４３】
（面内に複屈折を有する光透過性基材ｂの作製）
光透過性基材Ｂを、１５０℃で１．５倍自由端一軸延伸して、面内に複屈折を有する光透過性基材ｂを作製した。３次元屈折率波長分散を算出した結果、波長５５０ｎｍにおける屈折率ｎｘ＝１．５１８６、ｎｙ＝１．５１７２であり、ｎｚ＝１．５１７３であった。
【００４４】
（面内に複屈折率を有さない光透過性基材Ｃの作製）
ポリエチレンテレフタレート材料を２９０℃で溶融して、ガラス上にて、ゆっくりと冷却し、光透過性基材Ｃを得た。波長５５０ｎｍにおけるΔｎ＝０．０００３５であり、平均屈折率Ｎ＝１．６１６７であった。
【００４５】
（面内に複屈折を有する光透過性基材ｃ１の作製）
光透過性基材Ｃを、１２０℃で４．０倍固定端一軸延伸して、面内に複屈折を有する光透過性基材ｃ１を作製した。分光光度計を用いて、屈折率波長分散（ｎｘ、ｎｙ）を計算した。波長５５０ｎｍにおける屈折率ｎｘ＝１．７０１、ｎｙ＝１．６０１５であり、ｎｚ＝１．５４７６であった。
【００４６】
（面内に複屈折を有する光透過性基材ｃ２の作製）
光透過性基材Ｃを、１２０℃で２．０倍自由端一軸延伸して、面内に複屈折を有する光透過性基材ｃ２を作製した。分光光度計を用いて、屈折率波長分散（ｎｘ、ｎｙ）を計算した。波長５５０ｎｍにおける屈折率ｎｘ＝１．６５１１、ｎｙ＝１．５９９８であり、ｎｚ＝１．５９９２であった。
【００４７】
（面内に複屈折を有する光透過性基材ｃ３の作製）
光透過性基材Ｃを、１２０℃で二軸延伸の倍率を調整して、面内に複屈折を有する光透過性基材ｃ３を作製した。分光光度計を用いて、屈折率波長分散（ｎｘ、ｎｙ）を計算した。波長５５０ｎｍにおける屈折率ｎｘ＝１．６６５２、ｎｙ＝１．６１５３であり、ｎｚ＝１．５６９６であった。
【００４８】
（面内に複屈折を有する光透過性基材ｃ４の作製）
光透過性基材Ｃを、１２０℃で二軸延伸の倍率を調整して、面内に複屈折を有する光透過性基材ｃ４を作製した。分光光度計を用いて、屈折率波長分散（ｎｘ、ｎｙ）を計算した。波長５５０ｎｍにおける屈折率ｎｘ＝１．６７０８、ｎｙ＝１．６１８９であり、ｎｚ＝１．５６０４であった。
【００４９】
（面内に複屈折率を有さない光透過性基材Ｄの作製）
ポリエチレンナフタレート材料を２９０℃で溶融して、ガラス上にて、ゆっくりと冷却し、光透過性基材Ｄを得た。波長５５０ｎｍにおけるΔｎ＝０．０００４であり、平均屈折率Ｎ＝１．６８３３であった。
【００５０】
（面内に複屈折を有する光透過性基材ｄの作製）
光透過性基材Ｄを、１２０℃で４．０倍固定端一軸延伸して、面内に複屈折を有する光透過性基材ｄを作製した。分光光度計を用いて、屈折率波長分散（ｎｘ、ｎｙ）を計算した。波長５５０ｎｍにおける屈折率ｎｘ＝１．８４７２、ｎｙ＝１．６４６６であり、ｎｚ＝１．５５６１であった。
【００５１】
（偏光板透過率の計算）
透過率の計算は、２×２行列法や４×４行列法、拡張ジョーンズ行列法を用いて計算できる。実施例、比較例、参考例においては、シミュレーションソフト（ＬＣＤＭａｓｔｅｒ、シンテック社製）を用いて、偏光板の透過率を計算した。図４に偏光板の層構成を示す。図４の実施例及び比較例部分に、各光透過性基材の３次元屈折率波長分散を入れて上記計算を行った。面内に複屈折を有さないと判断した光透過性基材は、平均屈折率Ｎ＝ｎｘ＝ｎｙ＝ｎｚとし、面内に複屈折を有すると判断した光透過性基材は、実測値を用いた。各層の膜厚は、実施例、比較例、保護フィルム部分は８０μｍとし、偏光子部分は２０μｍとした。
図５は、光源のスペクトルである。入射する光の偏光状態は、液晶パネル透過後の偏光状態と同じとなるよう、直線偏光とし、偏光子の透過軸方向に振動する光とした。
図６に、用いた保護フィルムの屈折率波長分散を示し、保護フィルムは、等方性材料とした。
図７に、用いた偏光子の屈折率及び消衰係数を示した。なお、図７中、吸収軸方向と透過軸方向とはほぼ重なって示されている。
【００５２】
（実施例１）
光透過性基材ａの３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が０度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００５３】
（比較例１）
光透過性基材ａの３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が９０度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００５４】
（実施例２）
光透過性基材ｂの３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が０度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００５５】
（比較例２）
光透過性基材ｂの３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が９０度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００５６】
（実施例３）
光透過性基材ｃ１の３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が０度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００５７】
（実施例４）
光透過性基材ｃ１の３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が５度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００５８】
（実施例５）
光透過性基材ｃ１の３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が２２．５度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００５９】
（実施例６）
光透過性基材ｃ１の３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が４５度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００６０】
（比較例３）
光透過性基材ｃ１の３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が９０度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００６１】
（実施例７）
光透過性基材ｃ２の３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が０度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００６２】
（比較例４）
光透過性基材ｃ２の３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が９０度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００６３】
（実施例８）
光透過性基材ｃ３の３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が０度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００６４】
（比較例５）
光透過性基材ｃ３の３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が９０度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００６５】
（実施例９）
光透過性基材ｃ４の３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が０度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００６６】
（比較例６）
光透過性基材ｃ４の３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が９０度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００６７】
（実施例１０）
光透過性基材ｄの３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が０度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００６８】
（比較例７）
光透過性基材ｄの３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が９０度となるように設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００６９】
（実施例１１）
光透過性基材ｃ１の３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が０度となるように設置し、更に、光透過性基材よりも観測者側に、図８に示した屈折率波長分散を有するハードコート層を設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００７０】
（比較例８）
光透過性基材ｃ１の３次元屈折率波長分散を用いて、光透過性基材の進相軸と、偏光子の透過軸とのなす角度が９０度となるように設置し、更に、光透過性基材よりも観測者側に、図８に示した屈折率波長分散を有するハードコート層を設置し、偏光板の透過率を計算した。
【００７１】
（参考例１）
光透過性基材Ａの３次元屈折率波長分散を用いて、偏光板の透過率を計算した。
【００７２】
（参考例２）
光透過性基材Ｂの３次元屈折率波長分散を用いて、偏光板の透過率を計算した。
【００７３】
（参考例３）
光透過性基材Ｃの３次元屈折率波長分散を用いて、偏光板の透過率を計算した。
【００７４】
（参考例４）
光透過性基材Ｄの３次元屈折率波長分散を用いて、偏光板の透過率を計算した。
【００７５】
（参考例５）
光透過性基材ｃ１のかわりに、光透過性基材Ｃの３次元屈折率波長分散を用いた以外は、実施例１１と同様の構成にて、偏光板の透過率を計算した。
【００７６】
実施例、比較例及び参考例に係る各評価結果を表１に示す。
透過率は、各材料ごとに、面内に複屈折を有さない場合の透過率を１００として、面内に複屈折を有する偏光板の透過率を示している。
【００７７】
【表１】
2018077529.tif 000002
【００７８】
表１に示したように、実施例１と比較例１との比較、実施例２と比較例２との比較、実施例３〜６と比較例３との比較、実施例７と比較例４との比較、実施例８と比較例５との比較、実施例９と比較例６との比較、実施例１０と比較例７との比較及び、実施例１１と比較例８との比較より、光透過性基材の進相軸と偏光子の透過軸とが所定の角度範囲内にある実施例に係る偏光板は、当該角度範囲を外れる比較例に係る偏光板よりも光透過性に優れていた。
また、実施例１と参考例１との比較、実施例２と参考例２との比較、実施例３、７、８と参考例３との比較、実施例１０と参考例４との比較、及び、実施例１１と参考例５との比較より、面内に複屈折率を有する光透過性基材を用いた実施例に係る偏光板は、面内に複屈折率を有さない光透過性基材を用いた参考例に係る偏光板よりも、光透過性に優れていた。
ここで、実施例３、７、８、９と参考例３との比較より、実施例９は、光透過性基材の遅相軸方向の屈折率（ｎｘ）、進相軸方向の屈折率（ｎｙ）及び光透過性基材の平均屈折率（Ｎ）が下記式を満たすことができず、面内に複屈折を有さない光透過性基材を用いた参考例３に係る偏光板よりも劣っていた。
ｎｘ＞Ｎ＞ｎｙ
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の偏光板は、面内に複屈折率を有する光透過性基材が用いられた場合であっても、光透過率に優れたものとなり、また、従来の面内に位相差を持たないトリアセチルセルロースに代表されるセルロースエステルからなるフィルムが用いられた偏光板であっても、あえて、複屈折率を持たせることで、光透過率が優れたものとなり、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の偏光板として好適に用いることができる。
【図１】
2018077529.tif 000003
【図２】
2018077529.tif 000004
【図３】
2018077529.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018077529.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018077529.tif 000009
【図８】
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