CN109844580A - 偏振片和液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种偏振片(5),是将第1保护膜(光学膜(12))、起偏镜(11)、第2保护膜(光学膜(13))以该顺序层叠而构成的。第2保护膜的面内方向的延迟值Ro和厚度方向的延迟值Rt在规定的范围内。第1保护膜的表示黄度指数的Y.I值与第2保护膜的表示黄度指数的Y.I值的差为0.4以下。仅第2保护膜含有弯曲抑制剂,该弯曲抑制剂具有紫外线吸收功能,并且通过将吸收的紫外线转换成热而抑制吸水引起的弯曲。

Description

偏振片和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及偏振片和具备该偏振片的IPS(In Plane Switching:平面转换)型的液晶显示装置。
背景技术
以往,作为改善液晶显示装置的显示不均的技术,例如有专利文献1中公开的技术。在专利文献1中,针对将光学膜用于薄型的液晶显示装置(例如IPS型的液晶显示装置)时在显示面产生圆形或椭圆形的光学不均的课题,通过使用脂肪族二羧酸与脂肪族二醇的缩聚酯作为增塑剂,并且相对于形成光学膜的聚合物(优选为酰化纤维素)含有10质量%以上的上述增塑剂,从而改善了上述的光学不均。
另一方面,随着作为大型电视使用的液晶显示装置的薄型化,液晶单元的玻璃基板变薄时,相对于液晶单元位于可视侧的偏振片因吸水发生尺寸变化而弯曲(弯曲变形),伴随其,发生液晶单元的弯曲和由该弯曲引起的图像不均(弯曲不均)。因此,以往,在上述偏振片中,通过由透湿性低的膜构成相对于起偏镜位于可视侧的保护膜而减少偏振片的吸水,抑制尺寸变化,由此抑制液晶单元的弯曲。应予说明,作为上述透湿性低的膜,例如有PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、丙烯酸等树脂膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-254190号公报(参照其权利要求9、10、23、第〔0037〕~〔0043〕、〔0215〕段等)
发明内容
在此,为了方便以下的说明,将相对于液晶单元位于可视侧的偏振片中的、相对于起偏镜位于可视侧的保护膜也称为T1膜,将相对于起偏镜位于液晶单元侧的保护膜也称为T2膜。
在液晶显示装置中,可视侧的偏振片的T2膜较之T1膜位于更靠液晶单元侧,与液晶单元直接贴合,因此T2膜的弯曲对液晶单元的玻璃基板造成的影响比T1膜的弯曲对玻璃基板造成的影响大。特别是随着近年的液晶显示装置的薄型化,液晶单元的玻璃基板变薄,玻璃基板容易弯曲,因此T2膜的弯曲的影响越来越大。因此,在薄型的液晶显示装置中,抑制可视侧偏振片的T2膜的弯曲变得越来越重要。
关于此,如上所述,通过由PET、丙烯酸等低透湿的树脂膜构成T1膜,抑制T1膜中的水分的透过,从而能够一定程度抑制因含水引起的偏振片的尺寸变化。但是,即便在这种情况下,也不能完全无视T1膜中的水分的透过,透过T1膜的水分会浸透到T2膜,使T2膜发生尺寸变化,T2膜会发生弯曲。因此,希望T2膜自身具有抑制弯曲的功能,而以往从未提出过这样的构成。
另外,近年来,在搭载了高透过率面板的IPS型的液晶显示装置中,由于透光量变多,所以容易识别出以往不能识别到的颜色不均等。尤其经过各种研究发现在相对于液晶单元位于可视侧的偏振片中,如果在T1膜和T2膜中表示黄度指数的Y.I值(YellownessIndices,Yellow Index)的差过大,则更容易识别出颜色不均。
本发明是为了解决上述问题而进行的,其目的在于提供能够抑制保护膜(T2膜)的弯曲、抑制用于IPS型的液晶显示装置时的图像不均(弯曲不均)的同时,抑制由T1膜与T2膜间的Y.I值差引起的颜色不均的偏振片以及具备该偏振片的液晶显示装置。
本发明的上述目的是通过以下的制造方法来实现的。
即,本发明的一方面涉及的偏振片是将第1保护膜、起偏镜、第2保护膜的以该顺序层叠的偏振片,
在上述第2保护膜中,由下述式(i)定义的膜面内方向的延迟值Ro(nm)和由下述式(ii)定义的膜的厚度方向的延迟值Rt(nm)满足下述式(iii)和(iv)中规定的条件,
(i)Ro=(nx-ny)×d
(ii)Rt=((nx+ny)/2-nz)×d
(式中,nx表示膜面内的慢轴方向的折射率,ny表示膜面内的快轴方向的折射率,nz表示膜的厚度方向的折射率(折射率是在23℃、55%RH的环境下,以波长590nm测定的),d表示膜的厚度(nm)。)
(iii)0nm≤Ro≤10nm
(iv)|Rt|≤25nm
上述第1保护膜的表示黄度指数的Y.I值与上述第2保护膜的表示黄度指数的Y.I值的差为0.4以下,
在上述第1保护膜和上述第2保护膜中,仅上述第2保护膜含有弯曲抑制剂,所述弯曲抑制剂具有紫外线吸收功能,并且通过将吸收的紫外线转换成热而抑制吸水引起的弯曲。
另外,本发明的另一方面涉及的液晶显示装置,包括上述的偏振片和用一对基板夹持液晶层的IPS型的液晶单元,
上述偏振片相对于上述液晶单元配置于可视侧且以上述第2保护膜相对于上述起偏镜成为上述液晶单元侧的方式配置。
偏振片的第2保护膜通过含有弯曲抑制剂,能够抑制第2保护膜自身的弯曲,因此在将上述偏振片用于IPS型的液晶显示装置的可视侧偏振片时,能够抑制由第2保护膜的弯曲引起的液晶单元的基板的弯曲,抑制弯曲不均(图像不均)。另外,由于在第1保护膜和第2保护膜中,Y.I值的差为0.4以下,较小,所以在IPS型的液晶显示装置中,能够抑制由Y.I值的差引起的颜色不均。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式涉及的IPS型的液晶显示装置的简要构成的截面图。
具体实施方式
基于附图对本发明的实施的一个方式进行说明则如下。应予说明,本说明书中,将数值范围表示为A~B时,是指该数值范围包含下限A和上限B的值。并且,本发明不限于以下的内容。
本实施方式的偏振片是将第1保护膜、起偏镜、第2保护膜以该顺序层叠的偏振片。在上述第2保护膜中,由下述式(i)定义的膜面内方向的延迟值Ro(nm)和由下述式(ii)定义的膜的厚度方向的延迟值Rt(nm)满足下述式(iii)和(iv)中规定的条件。
(i)Ro=(nx-ny)×d
(ii)Rt=((nx+ny)/2-nz)×d
(式中,nx表示膜面内的慢轴方向的折射率,ny表示膜面内的快轴方向的折射率,nz表示膜的厚度方向的折射率(折射率是在23℃、55%RH的环境下,以波长590nm测定的),d表示膜的厚度(nm)。)
(iii)0nm≤Ro≤10nm
(iv)|Rt|≤25nm
上述第1保护膜的表示黄度指数的Y.I值与上述第2保护膜的表示黄度指数的Y.I值的差为0.4以下,在上述第1保护膜和上述第2保护膜中,仅上述第2保护膜含有弯曲抑制剂,该弯曲抑制剂具有紫外线吸收功能,并且通过将吸收的紫外线转换成热而抑制吸水引起的弯曲。
在将第1保护膜、起偏镜、第2保护膜以该顺序层叠的偏振片中,第2保护膜是由式(i)和(ii)定义的Ro和Rt满足式(iii)和(iv)的所谓的零相位差膜。将这样构成的偏振片用于例如IPS型的液晶显示装置的可视侧偏振片时,第2保护膜相对于起偏镜位于液晶单元侧。因此,第2保护膜的弯曲对液晶单元的基板(例如玻璃基板)造成的影响大于与基板隔着其它层(起偏镜、第2保护膜)配置的第1保护膜的弯曲对上述基板造成的影响。
因此,通过使对基板的影响更大的第2保护膜含有弯曲抑制剂,与例如使第1保护膜含有弯曲抑制剂的情况相比,抑制基板弯曲的效果更好。另外,由于弯曲抑制剂能够将吸收的紫外线转换成热,所以即便外部的水分透过第1保护膜,也不易浸透到第2保护膜,能够可靠地抑制上述由水分引起的第2保护膜的弯曲。其结果,在IPS型的液晶显示装置中,能够抑制第2保护膜的弯曲和由此引起的液晶单元的基板的弯曲,进而抑制显示图像的不均(弯曲不均、亮度不均)。
另外,在使用了高透过率的IPS型的液晶单元的液晶显示装置中,由于透光量变多,所以容易识别出目前为止难以识别到的颜色不均,特别是第1保护膜的Y.I值与第2保护膜的Y.I值的差越大,越容易识别出颜色不均。推测这可能是由于2种保护膜的Y.I值的差越大,透过一方的保护膜的光的色调与透过另一方的保护膜的光的色调的差异越大,这样的色调差异对主导显示图像的颜色不均的方向有影响。
在本实施方式中,通过使第2保护膜含有弯曲抑制剂,即便在例如由低透湿性的树脂膜(例如PET膜、丙烯酸膜)构成第1保护膜的情况下,也能够使第1保护膜和第2保护膜中Y.I值的差接近相等,具体而言,能够将2种保护膜的Y.I值的差抑制到0.4以下,优选为0.3以下。如此能够减小2种保护膜的Y.I值的差,结果即便将偏振片用于透光量多的高透过率的IPS型的液晶显示装置时,也能够抑制颜色不均。
应予说明,对于膜的Y.I值,在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜中例如为1.1,在丙烯酸膜中例如为1.7,在纤维素酯膜中例如为0.5。而且,若使膜含有弯曲抑制剂,则有膜的Y.I值增大的趋势。因此,例如,通过使用PET膜或丙烯酸膜作为第1保护膜,使用纤维素酯膜作为第2保护膜,使第2保护膜含有弯曲抑制剂,并且适当地选择或调整该弯曲抑制剂的种类、添加量,则能够将2种保护膜的Y.I值的差抑制到0.4以下,优选为0.3以下。
另外,由于第2保护膜含有具有紫外线吸收功能的弯曲抑制剂,所以通过将具有第2保护膜的上述偏振片配置于液晶单元的可视侧,还能够防止由紫外线引起的液晶单元的劣化。
在此,从降低第1保护膜的透湿性而减少偏振片的吸水,进一步抑制吸水引起的弯曲的观点考虑,优选第1保护膜为含有由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成的树脂的PET膜。
另外,第1保护膜为PET膜时,第2保护膜的Y.I值优选为0.8~1.4。由于PET膜的Y.I值为1.1,所以只要第2保护膜的Y.I值为0.8~1.4,就能够实现使第1保护膜与第2保护膜的Y.I值的差时常为0.3以下,能够进一步提高抑制颜色不均的效果。
另外,作为具有紫外线吸收功能且通过将吸收的紫外线转换成热而抑制吸水引起的弯曲的上述的弯曲抑制剂,可考虑含氮杂环化合物。其中,在结构中含有5个以上的氮原子的含氮杂环化合物不仅可作为弯曲抑制剂,还会作为使Ro和Rt均提升的延迟提升剂发挥作用。因此,从抑制弯曲不均并且容易实现IPS用的零相位差膜的观点考虑,优选弯曲抑制剂含有在结构中氮原子为4个以下的含氮杂环化合物。
另外,作为第2保护膜,优选含有由纤维素酯构成的树脂。由于含有纤维素酯树脂的膜能够利用添加剂的添加较为容易的溶液流延制膜法进行制膜,所以能够容易地实现含有弯曲抑制剂的第2保护膜和具备其的偏振片。
本实施方式的液晶显示装置包括上述的本实施方式的偏振片和用一对基板夹持液晶层的IPS型的液晶单元,上述偏振片相对于上述液晶单元配置于可视侧且以上述第2保护膜相对于上述起偏镜成为上述液晶单元侧的方式配置。此时,在IPS型的液晶显示装置中,即便在液晶单元的基板薄的情况下,也能够抑制基板的弯曲和由此引起的弯曲不均,并且能够抑制颜色不均。
尤其是IPS型的液晶显示装置在液晶单元的特性上容易受弯曲不均的影响。因此,抑制弯曲不均的本实施方式的偏振片的构成在液晶单元为IPS型时非常有效。
〔IPS型液晶显示装置〕
以下,对本实施方式的液晶显示装置的具体构成进行说明。图1是表示本实施方式涉及的IPS型的液晶显示装置1的简要构成的截面图。液晶显示装置1具备液晶显示面板2和背光灯3。背光灯3是用于照亮液晶显示面板2的光源。
液晶显示面板2通过将偏振片5配置在IPS型的液晶单元4的可视侧、将偏振片6配置在背光灯3侧而构成。液晶单元4是用一对玻璃基板(未图示)夹持液晶层而形成的。
偏振片5具备起偏镜11和光学膜12·13。起偏镜11使规定的直线偏振光通过。光学膜12是配置于起偏镜11的可视侧的第1保护膜(也称为T1膜)。光学膜13是配置于起偏镜11的液晶单元4侧,也就是相对于起偏镜11配置在与可视侧相反的一侧的第2保护膜(也称为T2膜)。隔着起偏镜11,光学膜12与光学膜13对置配置,因此也可以称为对置膜。偏振片5介由粘合层7贴附于液晶单元4的可视侧。也就是说,偏振片5相对于液晶单元4位于可视侧且以光学膜13相对于起偏镜11成为液晶单元4侧的方式贴合于液晶单元4。
偏振片6具备起偏镜14和光学膜15·16。起偏镜14使规定的直线偏振光通过。光学膜15是配置于起偏镜14的可视侧(液晶单元4侧)的第3保护膜(也称为T3膜)。光学膜16是配置于起偏镜14的背光灯3侧(与可视侧相反的一侧)的第4保护膜(也称为T4膜)。这样的偏振片6介由粘合层8贴附于液晶单元4的背光灯3侧。应予说明,可以省略可视侧的光学膜15,使起偏镜14直接接触粘合层8。起偏镜11和起偏镜14以成为交叉尼科尔棱镜状态的方式被配置。
〔第2保护膜〕
接下来,对可视侧的偏振片的第2保护膜进行说明。应予说明,以下示出的第2保护膜的构成也可用于背光灯侧的偏振片的第3保护膜。但是,第3保护膜中可以含有第2保护膜所含的弯曲抑制剂,也可以不含。
本实施方式的第2保护膜是所谓的零相位差膜。即,在第2保护膜中,由下述式(i)定义的膜面内方向的延迟值Ro(nm)和由下述式(ii)定义的膜的厚度方向的延迟值Rt(nm)满足下述式(iii)和(iv)中规定的条件。
(i)Ro=(nx-ny)×d
(ii)Rt={(nx+ny)/2-nz}×d
(式中,nx表示膜面内的慢轴方向的折射率,ny表示膜面内的快轴方向(与慢轴垂直的方向)的折射率,nz表示膜的厚度方向的折射率(折射率是在23℃、55%RH的环境下,以波长590nm测定的),d表示膜的厚度(nm)。)
(iii)0nm≤Ro≤10nm
(iv)|Rt|≤25nm
延迟值Ro·Rt可以利用公知的方法测定。具体而言,延迟值Ro·Rt可以使用自动双折射率计Axo Scan(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter:Axo Matrix公司制),在23℃·55%RH的环境下,以590nm的波长,进行三维折射率测定,由得到的折射率nx、ny、nz进行计算。
通过使第2保护膜的延迟值Ro·Rt基本为零(满足式(iii)和(iv)中规定的条件),从而将偏振片以第2保护膜侧贴合于液晶单元时,能够有效地防止得到的液晶显示装置中的黑色显示时的漏光。另外,能够减少第2保护膜的厚度,能够实现偏振片和液晶显示装置的进一步薄型轻型化,因而优选。
第2保护膜优选为380nm处的透光率小于50%的透光性膜。第2保护膜的波长380nm处的透光率例如可以使用紫外可见分光光度计(日本分光公司制,产品名:V7100)测定而求出。380nm处的透光率优选小于25%,进一步优选小于10%。
在第2保护膜中,作为使380nm处的透光率小于50%的方法,有在膜中添加在380nm处具有光吸收的添加剂的方法,特别有效的是添加在紫外区域具有强吸收的紫外线吸收剂。
以下,对第2保护膜进行更详细的说明。
(纤维素树脂膜)
第2保护膜的优选方式之一是含有纤维素树脂的纤维素树脂膜。
作为在偏振片的第2保护膜中使用的纤维素树脂,可举出纤维素酯树脂、纤维素醚树脂、纤维素醚酯树脂等。
作为在第2保护膜中使用的纤维素酯,没有特别限定,优选为碳原子数2~22左右的羧酸酯,可以为芳香族羧酸的酯,特别优选为纤维素的低级脂肪酸酯。
纤维素的低级脂肪酸酯中的低级脂肪酸是指碳原子数为6以下的脂肪酸。与羟基键合的酰基可以为直链,也可以为支链,另外可以形成为环。并且可以被其它的取代基取代。为相同的取代度时,上述碳原子数多则双折射性下降,因此作为碳原子数,优选在碳原子数2~6的酰基中选择。作为上述纤维素酯的碳原子数优选为2~4,碳原子数更优选为2~3。
上述纤维素酯也可以使用来自混合酸的酰基,特别优选使用碳原子数为2和3或者碳原子数为2和4的酰基。作为本实施方式中使用的纤维素酯,可以使用乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素或者乙酸丙酸丁酸纤维素这样的除乙酰基以外还键合有丙酸酯基或丁酸酯基的纤维素的混合脂肪酸酯。应予说明,作为形成丁酸酯的丁酰基,可以为直链状,也可以为支链。作为本实施方式中优选使用的纤维素酯,特别优选乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、邻苯二甲酸乙酸纤维素。
另外,延迟值可以利用纤维素酯的上述酰基的种类和对纤维素树脂骨架的吡喃糖环的酰基取代度等而适当地控制。
在本实施方式中,优选使用同时满足下述式(A)和式(B)的纤维素酯。
式(A)
2.0≤X+Y≤3.0
式(B)
0≤Y≤2.0
在上述式(A)和式(B)中,X为乙酰基的取代度,Y为丙酰基或丁酰基的取代度。满足上述2式的纤维素酯适合制造显示优异的光学特性的偏振片用保护膜。
其中,特别优选使用三乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素。进一步优选使用2.8≤X≤3.0的三乙酸纤维素。
在乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素中,优选1.5≤X≤2.9,0.1≤Y≤1.5,2.8≤X+Y≤3.0。酰基的取代度的测定方法可以基于ASTM-D817-96而测定。
如果上述酰基的取代度过低,则对于构成纤维素树脂的骨架的吡喃糖环的羟基而言,未反应部分变多,该羟基残留的多,由此有时发生延迟的湿度变化、作为偏振片用保护膜的保护起偏镜的能力下降,因而不优选。
本实施方式中使用的纤维素酯的数均分子量为60000~300000的范围时,得到的膜的机械强度强,因而优选。进一步优选使用数均分子量为70000~200000的范围的纤维素酯。
纤维素酯的数均分子量可以利用高效液相色谱按照下述条件来测定。
溶剂:丙酮
柱:MPW×1(TOSOH株式会社制)
试样浓度:0.2(质量/容量)%
流量:1.0ml/分钟
试样注入量:300μl
标准试样:标准聚苯乙烯
温度:23℃
作为纤维素酯的原料的纤维素,没有特别限定,可举出棉绒、木材纸浆、洋麻等。另外,由它们得到的纤维素酯可以分别以任意的比例混合使用。
纤维素酯在纤维素原料的酰化剂为酸酐(乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐)时,使用乙酸这样的有机酸或二氯甲烷等溶剂,使用硫酸这样的质子性催化剂进行反应。酰化剂为酰氯(CH3COCl、C2H5COCl、C3H7COCl)时,使用胺这样的碱性化合物作为催化剂进行反应。具体而言,可以参考日本特开平10-45804号公报中记载的方法来合成。
在纤维素酯中,葡萄糖单元的6位的酰基的平均取代度优选为0.5~0.9。
在构成纤维素酯的葡萄糖单元的6位,存在反应性高的伯羟基,其与2位和3位不同。该伯羟基在以硫酸为催化剂的纤维素酯的制造过程中优先形成硫酸酯。因此,在纤维素的酯化反应中,通过增加催化剂硫酸量,从而与通常的纤维素酯相比,较之葡萄糖单元的6位,能够提高2位和3位的平均取代度。此外,根据需要,若将纤维素进行三苯甲基化,则可以选择性保护葡萄糖单元的6位的羟基,因此在通过三苯甲基化保护6位的羟基而进行酯化后,脱离三苯甲基(保护基),从而较之葡萄糖单元的6位,能够提高2位和3位的平均取代度。具体而言,也优选使用通过日本特开2005-281645号记载的方法制造的纤维素酯。
乙酸纤维素的情况下,如果想要提高乙酰化率,则需要延长乙酰化反应的时间。但是,如果反应时间过长,则会同时进行分解,引起聚合物链的断裂、乙酰基的分解等,产生不好的结果。因此,为了提高乙酰化度,并在某种程度上抑制分解,需要将反应时间设定在一定范围内。由于反应条件各种各样,根据反应装置、设备等其它的条件反应时间会大幅发生变,因此用反应时间来规定是不适当的。随着进行聚合物的分解,分子量分布变广,因此纤维素酯的情况下,通常也可以由采用的重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)的值来规定分解的程度。即,在三乙酸纤维素的乙酰化的过程中,可以使用重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)的值作为反应程度的一个指标以进行不会时间不过长而过度分解且对于乙酰化属于充分的时间的乙酰化反应。
以下示出纤维素酯的制造法的一个例子,将作为纤维素原料的棉绒100质量份进行粉碎,添加40质量份的乙酸,在36℃下进行20分钟前处理活性化。其后,添加硫酸8质量份、乙酸酐260质量份、乙酸350质量份,在36℃下进行120分钟酯化。用24%乙酸镁水溶液11质量份中和后,在63℃下实施35分钟的皂化熟化,得到乙酸纤维素。对其使用10倍的乙酸水溶液(乙酸:水=1:1(质量比)),在室温下搅拌160分钟后,进行过滤、干燥而得到乙酰基取代度为2.75的纯化乙酸纤维素。该乙酸纤维素的Mn为92000,Mw为156000,Mw/Mn为1.7。同样地,通过调整纤维素酯的酯化条件(温度、时间、搅拌)、水解条件而合成取代度、Mw/Mn比不同的纤维素酯。纤维素酯的Mw/Mn比优选为1.4~5.0。
应予说明,在纤维素酯的合成中,也优选进行实施纯化而除去低分子量成分以及通过过滤除去未乙酰化或者低乙酰化度的成分的处理。
另外,混酸纤维素酯可以用日本特开平10-45804号公报中记载的方法得到。
另外,纤维素酯受纤维素酯中的微量金属成分影响。虽然这些也与制造工序中使用的水有关系,但可成为不溶性的核的成分越少越好。铁、钙、镁等的金属离子有时与可能含有有机酸性基团的聚合物分解物等形成盐而形成不溶物,因而越少越好。铁(Fe)成分优选为1ppm以下。钙(Ca)成分容易与羧酸、磺酸等酸性成分以及很多的配体形成配位化合物,即络合物,形成很多来自不溶性钙的垢(不溶性的沉淀、浑浊)。
钙(Ca)成分为60ppm以下,优选为0~30ppm。如果镁(Mg)成分过多则也产生不溶成分,因此优选为0~70ppm,特别优选为0~20ppm。铁(Fe)分的含量、钙(Ca)分含量、镁(Mg)分含量等金属成分可以如下求出:将绝对干燥的纤维素酯在微消化湿式分解装置中进行硫硝酸分解,通过碱熔融进行前处理后,使用ICP-AES(电感耦合等离子体发射光谱分析装置)进行分析。
除上述说明的纤维素酯树脂以外,还可举出纤维素醚树脂、纤维素醚酯树脂等。
纤维素醚树脂是指纤维素的羟基的部分或全部被烷氧基取代的树脂。烷氧基的碳原子数没有特别限制,可以为2~20以下。这样的烷氧基的例子包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等,优选为甲氧基、乙氧基,更优选为乙氧基。纤维素醚树脂中含有的烷氧基可以为一种,也可以为二种以上。
纤维素醚树脂的具体例中包括甲基纤维素、乙基纤维素等,优选为乙基纤维素。
纤维素醚树脂的烷氧基的总取代度没有特别限制,可以为1.5以上且小于3.0,优选为2.0以上且小于3.0,更优选为2.5~2.9。烷氧基的取代度可以用ASTM D4794-94中记载的方法测定。
纤维素醚树脂的重均分子量、分子量分布等可以调整成与纤维素酯树脂相同的范围。
此外,例如,日本特开2011-56787号公报、日本特开2007-99876号公报、日本特开2005-83997号公报等中记载的纤维素醚树脂、纤维素醚酯树脂也可以与纤维素酯树脂同样地使用。
(纤维素树脂膜的添加剂)
在构成偏振片的第2保护膜的纤维素树脂膜中,根据各自的目的,可以使用各种添加剂。
〈延迟降低剂1:糖酯〉
第2保护膜优选为与纤维素酯一起含有延迟降低剂的构成。
作为延迟降低剂,可以含有糖酯或者糖酯化合物,即,将具有1个呋喃结构或吡喃结构的化合物(A)、或者键合有2个~12个呋喃结构或吡喃结构的至少1种的化合物(B)中的OH基的全部或一部分利用脂肪族酰基进行酯化而得的化合物。
作为优选的化合物(A)和化合物(B)的例子,可举出以下所示的化合物,但本发明并不限于这些。
作为化合物(A)的例子,可举出葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、木糖、阿拉伯糖等。应予说明,化合物(A)中也可含有将麦芽糖在高压下加氢还原而得到的麦芽糖醇。
另外,作为化合物(B)的例子,可举出乳糖、蔗糖、纤维二糖、麦芽糖、纤维三糖、麦芽三糖、棉子糖、蔗果三糖等。在这些化合物(A)和化合物(B)中,特别优选具有呋喃结构和吡喃结构这两者的糖酯或者糖酯化合物。作为例子,可举出蔗糖。
作为在合成糖酯时使用的单羧酸,没有特别限制,可以使用公知的脂肪族单羧酸、脂环族单羧酸等。使用的羧酸可以为1种,也可以为2种以上的混合物。
作为优选的脂肪族单羧酸,例如,可举出乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、2-乙基-己酸、十一酸、月桂酸、十三酸、肉豆蔻酸、十五酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、十九酸、花生酸、山萮酸、二十四酸、蜡酸、二十七酸、褐煤酸、三十酸、三十二酸等饱和脂肪酸;十一碳烯酸、油酸、山梨酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、辛烯酸等不饱和脂肪酸等。
作为优选的脂环族单羧酸的例子,可举出环戊烷羧酸、环己烷羧酸、环辛烷羧酸、或者它们的衍生物。
这些化合物的制造方法的详细内容例如记载在日本特开平8-245678号公报中记载。
除上述化合物(A)和化合物(B)的酯化物以外,可以将低聚糖的酯化物用作键合有3~12个呋喃结构或吡喃结构的至少1种的化合物。
低聚糖是使淀粉、蔗糖等与淀粉酶等酶作用而制造的。作为本实施方式中可使用的低聚糖,可举出麦芽低聚糖、异麦芽低聚糖、低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖。低聚糖也可以用与上述化合物(A)和化合物(B)同样的方法进行乙酰基化。
接下来,示出糖酯的制造例的一个例子。向在葡萄糖(29.8g,166mmol)中加入吡啶(100ml)的溶液中滴加乙酸酐(200ml),反应24小时。其后,用蒸发器将溶液浓缩并投入到冰水中。放置1小时后,用玻璃过滤器过滤,将固体和水分离,将玻璃过滤器上的固体溶于氯仿,用冷水分液直至其变成中性。将有机层分离后,利用无水硫酸钠干燥。通过过滤除去无水硫酸钠后,利用蒸发器除去氯仿,进一步进行减压干燥,由此得到葡萄糖五乙酸酯(58.8g,150mmol,90.9%)。应予说明,可以使用上述的单羧酸代替上述乙酸酐。
以下举出本实施方式的糖酯化合物的具体例,但本发明并不限定。
化学式1
化学式2
化学式3
化学式4
化学式5
化学式6
化学式7
第2保护膜中,为了抑制偏振光功能的劣化,使显示品质稳定化,优选在膜中以1~35质量%的范围内、特别是5~30质量%的范围内含有上述的糖酯化合物。如果为该范围内,则能够呈现本实施方式的优异效果,并且还不会产生坯膜的保管中的渗出等,因而优选。另外,可以并用将OH基全部酯化的糖酯化合物和残留1个以上OH基的糖酯化合物。例如,可举出蔗糖八乙酸酯、蔗糖七乙酸酯、蔗糖六乙酸酯的混合物等。混合的比率没有特别限定,例如,可举出30:30:30、40:30:30、40:50:10、50:30:20、60:30:10、80:10:10、90:7:3、95:5:0等组合。这些可以通过在糖的酯化时调整反应时间或者与糖反应的单羧酸的添加量来控制,也可以将它们各自混合。
〈延迟降低剂2:丙烯酸聚合物〉
第2保护膜可以含有数均分子量为500~30000的丙烯酸聚合物作为延迟降低剂。作为这样的丙烯酸聚合物,优选使用国际公开WO08/044463号公报的第〔0059〕~〔0093〕段中记载的丙烯酸聚合物。
〈延迟降低剂3:聚酯〉
第2保护膜可以含有下述通式(B1)或(B2)表示的聚酯作为延迟降低剂。它是由碳原子数2~12的二元醇G和碳原子数2~12的二元酸、碳原子数1~12的单羧酸B1或者作为碳原子数1~12的一元醇的B2得到的聚酯。
通式(B1)
B1-(G-A-)mG-B1
在上述通式(B1)中,B1表示碳原子数1~12的单羧酸,G表示碳原子数2~12的二元醇,A表示碳原子数2~12的二元酸。B1、G、A均特别优选芳香环的比率少或者不含有芳香环。m表示重复数。
通式(B2)
B2-(A-G-)nA-B2
在上述通式(B2)中,B2表示碳原子数1~12的一元醇,G表示碳原子数2~12的二元醇,A表示碳原子数2~12的二元酸。B2、G、A均特别优选芳香环的比率少或者不含有芳香环。n表示重复数。
作为B1表示的单羧酸,没有特别限制,优选使用公知的脂肪族单羧酸、脂环族单羧酸等。
作为优选的单羧酸的例子,可举出以下的单羧酸,但本发明并不限定于此。
作为脂肪族单羧酸,优选使用碳原子数1~32的直链或具有侧链的脂肪酸。更优选为碳原子数1~20,特别优选为碳原子数1~12。如果含有乙酸,则与纤维素酯的相容性增加,因而优选,也优选混合使用乙酸和其它的单羧酸。
作为优选的脂肪族单羧酸,例如,可举出甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、2-乙基-己酸、十一酸、月桂酸、十三酸、肉豆蔻酸、十五酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、十九酸、花生酸、山萮酸、二十四酸、蜡酸、二十七酸、褐煤酸、三十酸、三十二酸等饱和脂肪酸;十一碳烯酸、油酸、山梨酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等不饱和脂肪酸等。
作为以B2表示的一元醇成分,没有特别限制,可以使用公知的醇类。例如,优选使用碳原子数1~32的直链或者具有侧链的脂肪族饱和醇或者脂肪族不饱和醇。更优选为碳原子数1~20,特别优选为碳原子数1~12。
作为以G表示的二元醇,可举出以下的二元醇,但本发明并不限于这些。例如,可举出乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊烷二醇、1,6-己二醇、1,5-戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇等。这些中,优选使用乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、三乙二醇,更优选使用1,3-丙二醇、1,4-丁二醇1,6-己二醇、二乙二醇。
作为A表示的二元酸(二羧酸)成分,优选脂肪族二元酸、脂环式二元酸。例如,作为脂肪族二元酸,可使用丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸等,特别是作为脂肪族二羧酸,可以使用从碳原子数4~12的二羧酸中选择的至少一种二羧酸。也就是说,可以组合使用2种以上的二元酸。此时,也可以并用邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸等芳香族二羧酸。
m、n分别表示重复数,优选为1~170。
聚酯的数均分子量优选为20000以下,进一步优选为10000以下。特别是数均分子量为500~10000的聚酯的与纤维素酯的相容性良好,在制膜中不易发生蒸发或挥发,因而优选。
聚酯的缩聚可利用常规方法进行。例如,可以通过上述二元酸与二元醇的直接反应,上述的二元酸或者它们的烷基酯类例如二元酸的甲酯与二元醇类的聚酯化反应或者酯交换反应,并利用热熔融缩合法或者这些酸的酰氯与二元醇的脱卤化氢反应中的任一种方法容易地合成。数均分子量不那么大的聚酯优选通过直接反应合成。低分子量侧分布高的聚酯的与纤维素酯的相容性非常好,能够得到在膜形成后透湿度也小并且透明性优异的第2保护膜。
分子量的调整方法可无特别限制地使用现有的方法。例如,根据聚合条件而不同,在用一元酸(单羧酸)或者一元醇(单醇)封锁分子末端的方法中,可以通过控制这些1元化合物的添加量来调整分子量。这种情况下,从聚合物的稳定性的观点考虑,优选一元酸。
例如,作为一元酸,可举出乙酸、丙酸、丁酸等作为优选的例子。选择在缩聚反应中不馏出到体系外、而停止后在除去这样的一元酸时容易馏出到反应体系外的一元酸,但也可以混合使用它们。另外,直接反应的情况下,通过根据在反应中馏出的水的量推测停止反应的时机,也能调节数均分子量。此外,通过使投入的二元醇或者二元酸的摩尔数不均衡而能调节,控制反应温度而也能调节。
本实施方式的聚酯在第2保护膜中,优选含有1~40质量%,进一步优选含有2~30质量%,特别优选含有3~15质量%。
通过使用添加了上述丙烯酸聚合物或者聚酯的膜,可得到高温高湿下的劣化少的偏振片。另外,通过使用该偏振片,可长时间维持对比度、视场角稳定性,可得到表面的平面性优异的IPS型的液晶显示装置。
〈增塑剂〉
偏振片的第2保护膜根据需要可以含有增塑剂。增塑剂没有特别限定,优选从多元羧酸酯系增塑剂、乙醇酸酯系增塑剂、邻苯二甲酸酯系增塑剂、脂肪酸酯系增塑剂和多元醇酯系增塑剂、聚酯系增塑剂、丙烯酸系增塑剂等中选择。应予说明,这些增塑剂有时也作为延迟降低剂发挥作用。
乙醇酸酯系增塑剂没有特别限定,优选使用烷基邻苯二甲酰基烷基乙醇酸酯类。作为烷基邻苯二甲酰基烷基乙醇酸酯类,例如,可举出甲基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯、丙基邻苯二甲酰基丙基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯、辛基邻苯二甲酰基辛基乙醇酸酯、甲基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰基丙基乙醇酸酯、甲基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯、丙基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰基丙基乙醇酸酯、甲基邻苯二甲酰基辛基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰基辛基乙醇酸酯、辛基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯、辛基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯等。
作为邻苯二甲酸酯系增塑剂,例如,可举出邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、对苯二甲酸二环己酯等。
作为柠檬酸酯系增塑剂,例如,可举出乙酰柠檬酸三甲酯、乙酰柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸三丁酯等。
作为脂肪酸酯系增塑剂,例如,可举出油酸丁酯、乙酰蓖麻油酸甲酯、癸二酸二丁酯等。
作为磷酸酯系增塑剂,例如,可举出磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯基二苯酯、磷酸辛基二苯酯、磷酸二苯基联苯酯、磷酸三辛酯、磷酸三丁酯等。
作为多元羧酸酯化合物,由2元以上、优选为2元~20元的多元羧酸和醇的酯构成。另外,脂肪族多元羧酸优选为2~20元,芳香族多元羧酸、脂环式多元羧酸的情况下,优选为3元~20元。
多元羧酸由下述通式(C)表示。
通式(C)
R2(COOH)m(OH)n
上述通式(C)中,R2表示(m+n)价的有机基团,m表示2以上的正整数,n表示0以上的整数,COOH基表示羧基,OH基表示醇性或酚性羟基。
作为优选的多元羧酸的例子,可举出如下的多元羧酸,但本发明不限于这些例子。可优选使用偏苯三甲酸、1,3,5-苯三酸、均苯四甲酸这样的3元以上的芳香族多元羧酸或其衍生物,琥珀酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、草酸、富马酸、马来酸、四氢邻苯二甲酸这样的脂肪族多元羧酸,酒石酸、丙醇二酸、苹果酸、柠檬酸这样的羟基多元羧酸等。从提高保留性等观点考虑,特别优选使用羟基多元羧酸。
作为多元羧酸酯中使用的醇,没有特别限制,可以使用公知的醇、酚类。例如,可优选使用碳原子数1~32的直链或具有侧链的脂肪族饱和醇或脂肪族不饱和醇。碳原子数进一步优选为1~20,碳原子数特别优选为1~10。另外,还优选使用环戊醇、环己醇等脂环式醇或其衍生物,苯甲醇、肉桂醇等芳香族醇或其衍生物等。
使用羟基多元羧酸作为多元羧酸时,可以使用单羧酸将羟基多元羧酸的醇性或酚性的羟基进行酯化。作为优选的单羧酸的例子,可举出如下的单羧酸,但本发明并不限定于此。
作为脂肪族单羧酸,优选使用碳原子数1~32的直链或者具有侧链的脂肪酸。碳原子数更优选为1~20,碳原子数特别优选为1~10。
作为优选的脂肪族单羧酸,可举出乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、2-乙基-己酸、十一酸、月桂酸、十三酸、肉豆蔻酸、十五酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、十九酸、花生酸、山萮酸、二十四酸、蜡酸、二十七酸、褐煤酸、三十酸、三十二酸等饱和脂肪酸;十一碳烯酸、油酸、山梨酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等不饱和脂肪酸等。
作为优选的脂环族单羧酸的例子,可举出环戊烷羧酸、环己烷羧酸、环辛烷羧酸、或者它们的衍生物。
作为优选的芳香族单羧酸的例子,可举出苯甲酸、甲基苯甲酸等向苯甲酸的苯环导入烷基而得的芳香族单羧酸,联苯甲酸、萘甲酸、四氢萘甲酸等具有2个以上的苯环的芳香族单羧酸,或者它们的衍生物。特别优选为乙酸、丙酸、苯甲酸。
多元羧酸酯的分子量没有特别限制,分子量优选为300~1000的范围,进一步优选为350~750的范围。从提高保留性的观点考虑,越大越好,从透湿性、与纤维素酯的相容性的观点考虑,越小越好。
多元羧酸酯中使用的醇类可以为1种,可以为2种以上的混合物。
多元羧酸酯的酸值优选为1mgKOH/g以下,进一步优选为0.2mgKOH/g以下。通过使酸值为上述范围,还可抑制延迟的环境变动,因而优选。
酸值是指为了中和1g试样中含有的酸(试样中存在的羧基)所需的氢氧化钾的毫克数。酸值基于JIS K0070进行测定。
以下示出特别优选的多元羧酸酯化合物的例子,但本发明并不限定于此。例如,可举出柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三乙酯(ATEC)、乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)、苯甲酰柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三苯酯、乙酰柠檬酸三苄酯、酒石酸二丁酯、二乙酰酒石酸二丁酯、偏苯三甲酸三丁酯、均苯四甲酸四丁酯等。
聚酯系增塑剂没有特别限定,可以使用在分子内具有芳香环或环烷基环的聚酯系增塑剂。作为聚酯系增塑剂,没有特别限定,例如,可以使用下述通式(D)表示的芳香族末端酯系增塑剂。
通式(D)
B-(G-A)n-G-B
上述通式(D)中,B表示苯单羧酸残基,G表示碳原子数2~12的亚烷基二醇残基或者碳原子数6~12的芳基二元醇残基或者碳原子数为4~12的氧亚烷基二醇残基,A表示碳原子数4~12的亚烷基二羧酸残基或者碳原子数6~12的芳基二羧酸残基,n表示1以上的整数。
通式(D)表示的化合物由B表示的苯单羧酸残基和G表示的亚烷基二醇残基或氧亚烷基二醇残基或芳基二元醇残基、A表示的亚烷基二羧酸残基或芳基二羧酸残基构成,利用与通常的聚酯系增塑剂同样的反应得到。
作为聚酯系增塑剂的苯单羧酸成分,例如,有苯甲酸、对叔丁基苯甲酸、邻甲基苯甲酸、间甲基苯甲酸、对甲基苯甲酸、二甲基苯甲酸、乙基苯甲酸、正丙基苯甲酸、氨基苯甲酸、乙酰氧基苯甲酸等,它们分别可以使用1种或者作为2种以上的混合物使用。
作为聚酯系增塑剂的碳原子数2~12的亚烷基二醇成分,有乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丙二醇、2-甲基1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇(新戊二醇)、2,2-二乙基-1,3-丙二醇(3,3-二羟甲基戊烷)、2-正丁基-2-乙基-1,3丙二醇(3,3-二羟甲基庚烷)、3-甲基-1,5-戊二醇1,6-己二醇、2,2,4-三甲基1,3-戊二醇、2-乙基1,3-己二醇、2-甲基1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十八烷二醇等,这些二元醇可以使用1种或者作为2种以上的混合物使用。特别是碳原子数2~12的亚烷基二醇与纤维素酯的相容性优异,因而特别优选。
另外,作为上述芳香族末端酯的碳原子数4~12的氧亚烷基二醇成分,例如,有二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、三丙二醇等,这些二元醇可以使用1种或者作为2种以上的混合物使用。
作为芳香族末端酯的碳原子数4~12的亚烷基二羧酸成分,例如有琥珀酸、马来酸、富马酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸等,它们可以各自使用1种或者作为2种以上的混合物使用。作为碳原子数6~12的亚芳基二羧酸成分,有邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,5-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸等。
聚酯系增塑剂的数均分子量优选为300~1500,更优选为400~1000的范围。另外,其酸值为0.5mgKOH/g以下,羟值为25mgKOH/g以下,更优选酸值为0.3mgKOH/g以下,羟值为15mgKOH/g以下。
以下示出在本实施方式中可使用的芳香族末端酯系增塑剂的合成例。
〈样品No.1(芳香族末端酯样品)〉
在反应容器中一并投入邻苯二甲酸410份、苯甲酸610份、二丙二醇737份和作为催化剂的钛酸四异丙酯0.40份,在氮气流中在搅拌下,安装回流冷凝器一边使过剩的一元醇回流,一边在130~250℃下持续加热而连续除去生成的水直至酸值变成2以下。接下来在200~230℃、1.33×104Pa~最终为4×102Pa以下的减压下,除去馏出成分,其后过滤而得到具有下述特性的芳香族末端酯系增塑剂。
粘度(25℃,mPa·s):43400
酸值 :0.2
〈样品No.2(芳香族末端酯样品)〉
在反应容器中使用邻苯二甲酸410份、苯甲酸610份、乙二醇341份和作为催化剂的钛酸四异丙酯0.35份,除此之外,与样品No.1完全相同地得到具有下述特性的芳香族末端酯。
粘度(25℃,mPa·s):31000
酸值 :0.1
〈样品No.3(芳香族末端酯样品)〉
在反应容器中使用邻苯二甲酸410份、苯甲酸610份、1,2-丙二醇418份和作为催化剂的钛酸四异丙酯0.35份,除此之外,与样品No.1完全相同地得到具有下述特性的芳香族末端酯。
粘度(25℃,mPa·s):38000
酸值 :0.05
〈样品No.4(芳香族末端酯样品)〉
在反应容器中使用邻苯二甲酸410份、苯甲酸610份、1,3-丙二醇418份和作为催化剂的钛酸四异丙酯0.35份,除此之外,与样品No.1完全相同地得到具有下述特性的芳香族末端酯。
粘度(25℃,mPa·s):37000
酸值 :0.05
以下示出可在本实施方式中使用的芳香族末端酯系增塑剂的具体化合物,但本发明并不限定于此。
化学式8
化学式9
〈弯曲抑制剂〉
本实施方式的偏振片的第2保护膜优选含有弯曲抑制剂,该弯曲抑制剂具有紫外线吸收功能,并且通过将吸收的紫外线转换成热而抑制吸水引起的弯曲。上述弯曲抑制剂是使380nm处的透光率小于50%的最有效的方式。
弯曲抑制剂通过吸收400nm以下的紫外线,能够提高耐久性,并且能够防止紫外线引起的液晶单元的劣化。特别优选在波长380nm处的透射率为25%以下,更优选为10%以下,进一步优选为5%以下。
使用的弯曲抑制剂没有特别限定,例如,可举出氧基二苯甲酮系化合物、苯并三唑系化合物、水杨酸酯系化合物、二苯甲酮系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、三嗪系化合物、镍配合物系化合物、无机粉体等。
作为可在本实施方式中使用的弯曲抑制剂,例如,有5-氯-2-(3,5-二仲丁基-2-羟基苯基)-2H-苯并三唑、(2-2H-苯并三唑-2-基)-6-(直链和侧链十二烷基)-4-甲基苯酚、2-羟基-4-苄氧基二苯甲酮、2,4-苄氧基二苯甲酮等,另外,有Tinuvin109、Tinuvin171、Tinuvin234、Tinuvin326、Tinuvin327、Tinuvin328、Tinuvin928等Tinuvin类,它们均为BASF JAPAN公司制的市售品,可优选使用。
更优选使用的弯曲抑制剂为苯并三唑系化合物、二苯甲酮系化合物、三嗪系化合物,特别优选苯并三唑系化合物、二苯甲酮系化合物。
例如,作为苯并三唑系化合物,可以使用下述通式(b)表示的化合物。
化学式10
上述通式(b)中,R1、R2、R3、R4和R5可以相同也可以不同,表示氢原子、卤素原子、硝基、羟基、烷基、烯基、芳基、烷氧基、酰氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、单或二烷基氨基、酰基氨基或者5~6元的杂环基,R4与R5可以闭环而形成5~6元的碳环。另外,上述记载的这些基团可以具有任意的取代基。
以下举出苯并三唑系化合物的具体例,但本发明并不限于这些。
UV-1:2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑
UV-2:2-(2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)苯并三唑
UV-3:2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)苯并三唑
UV-4:2-(2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑
UV-5:2-(2’-羟基-3’-(3,4”,5”,6”-四氢邻苯二甲酰亚胺甲基)-5’-甲基苯基)苯并三唑
UV-6:2,2-亚甲基双(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚)
UV-7:2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑
UV-8:2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-(直链和侧链十二烷基)-4-甲基苯酚(TINUVIN171)
UV-9:辛基-3-〔3-叔丁基-4-羟基-5-(氯-2H-苯并三唑-2-基)苯基〕丙酸酯和2-乙基己基-3-〔3-叔丁基-4-羟基-5-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)苯基〕丙酸酯的混合物(TINUVIN109)
应予说明,在后述的实施例中出现的弯曲抑制剂2是三唑系化合物的一种。
此外,作为二苯甲酮系化合物,优选使用下述通式(c)表示的化合物。
化学式11
上述通式(c)中,Y表示氢原子、卤素原子、烷基、烯基、烷氧基或者苯基,这些烷基、烯基和苯基可以具有取代基。A表示氢原子、烷基、烯基、苯基、环烷基、烷基羰基、烷基磺酰基或者-CO(NH)n-1-D基,D表示烷基、烯基或者可具有取代基的苯基。m和n表示1或者2。
上述中,作为烷基,例如,表示碳原子数为24以下的直链或支链的脂肪族基团,作为烷氧基,例如,表示碳原子数为18以下的烷氧基,作为烯基,例如,表示碳原子数为16以下的烯基的烯丙基、2-丁烯基等。另外,作为对烷基、烯基、苯基的取代基,可举出例如氯原子、溴原子、氟原子等的卤素原子、羟基、苯基(该苯基上可取代烷基或者卤素原子等)等。
以下示出通式(c)表示的二苯甲酮系化合物的具体例,但本发明并不限于这些。
UV-10:2,4-二羟基二苯甲酮
UV-11:2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮
UV-12:2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮
UV-13:双(2-甲氧基-4-羟基-5-苯甲酰基苯基甲烷)
此外,具有1,3,5三嗪环的化合物等圆盘状化合物(三嗪系化合物)也优选用作弯曲抑制剂。
应予说明,在后述的实施例中出现的弯曲抑制剂3和4为三嗪系化合物的一种。
在本实施方式中,作为弯曲抑制剂,特别是下述示出的“2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-(1-甲基-1-苯基乙基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚”能够在兼顾第2保护膜的紫外线吸收性和低延迟的基础上提供薄的膜,因而优选使用。
化学式12
如此,作为弯曲抑制剂,可以使用在结构中含有氮原子的含氮杂环化合物。其中,结构中含有5个以上的氮原子的含氮杂环化合物也会作为使Ro和Rt均上升的延迟提升剂发挥作用。因此,从容易实现像本实施方式这样IPS用零相位差膜的观点考虑,优选弯曲抑制剂含有在结构中氮原子为4个以下的含氮杂环化合物。作为这样的含氮杂环化合物,例如有在后述的实施例中出现的弯曲抑制剂1和2。
本实施方式的第2保护膜也可以含有2种以上的弯曲抑制剂。
另外,作为弯曲抑制剂,也优选使用高分子紫外线吸收剂,特别优选使用日本特开平6-148430号公报中记载的聚合物类型的紫外线吸收剂。
弯曲抑制剂的添加方法如下:可以在将弯曲抑制剂溶于甲醇、乙醇、丁醇等醇,二氯甲烷、乙酸甲酯、丙酮、二氧戊环等溶剂或它们的混合溶剂中后添加到涂料中,或者直接添加到涂料组成中。如为无机粉体这种不溶于有机溶剂的物质,则可以在使用分散机、砂磨机将其分散于有机溶剂和纤维素酯中后添加到涂料中。
弯曲抑制剂的使用量根据弯曲抑制剂的种类、使用条件等而不一样,第2保护膜的干燥膜厚为10~100μm时,相对于第2保护膜,优选为0.5~10质量%,更优选为0.6~4质量%。
〈微粒〉
第2保护膜可以含有微粒。作为微粒,作为无机化合物的例子,可举出二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、碳酸钙、滑石、粘土、煅烧高岭土、煅烧硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁和磷酸钙。从浊度低的观点考虑,优选微粒含有硅,特别优选二氧化硅。本实施方式中提及的微粒是指一次粒子的平均粒径在5~400nm的范围内的粒子。
微粒的一次粒子的平均粒径优选为5~400nm,更优选为10~300nm。这些微粒可以主要以粒径0.05~0.3μm的二次凝聚体的形式含有,如果为平均粒径100~400nm的粒子,则也优选不凝聚而以一次粒子的形式含有。第2保护膜中的这些微粒的含量优选为0.01~1质量%,特别优选为0.05~0.5质量%。由利用共流延法得到的多层构成的第2保护膜的情况下,优选在表面含有该添加量的微粒。
二氧化硅的微粒例如可以使用以Aerosil R972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上为日本Aerosil株式会社制)的商品名销售的产品。
氧化锆的微粒例如可以使用以Aerosil R976和R811(以上为日本Aerosil株式会社制)的商品名销售的产品。
作为聚合物的例子,可举出有机硅树脂、氟树脂和丙烯酸树脂。优选为有机硅树脂,特别优选具有三维的网状结构的树脂,例如,可以使用使用以Tosperal103、Tosperal105、Tosperal108、Tosperal120、Tosperal145、Tosperal3120和Tosperal240(以上为Toshiba Silicone株式会社制)的商品名销售的产品。
这些中,Aerosil 200V、Aerosil R972V在保持第2保护膜的低浊度的同时降低摩擦系数的效果大,因而特别优选使用。在第2保护膜中,至少一面的动摩擦系数优选为0.2~1.0。
各种添加剂可以分批添加到制膜前的含有纤维素酯的溶液即涂料中,也可以另外准备添加剂溶解液而在线添加。特别是为了减少微粒对过滤材料造成的负载,优选在线添加部分或者全部。
将添加剂溶解液在线添加时,为了使其与涂料的混合性良好,优选溶解少量的纤维素酯。优选的纤维素酯的量相对于溶剂100质量份为1~10质量份,更优选为3~5质量份。
本实施方式中,为了进行在线添加、混合,例如,优选使用静态混合器(TorayEngineering制)、SWJ(东丽静态管道混合器Hi-Mixer)等在线混合器等。
(纤维素树脂膜的制造方法)
接下来,对作为第2保护膜的一个例子的纤维素树脂膜的制造方法进行说明。
纤维素树脂膜可以为用溶液流延(制膜)法制造的膜,也可以为用熔融流延(制膜)法制造的膜,二者均优选使用,特别优选用溶液流延法制造的膜。
用溶液流延法制造的膜的制造通过下述工序进行:使纤维素酯和添加剂溶解于溶剂而制备涂料的工序;将涂料在不停移动的无接头金属支撑体上流延的工序;将流延的涂料干燥成基膜的工序;从金属支撑体剥离的工序;拉伸或者保持宽度的工序;进一步干燥的工序;将完工的膜进行卷绕的工序。
对制备涂料的工序进行说明。涂料中的纤维素酯的浓度越浓,流延到金属支撑体后的干燥负载越小而优选,但如果纤维素酯的浓度过浓则过滤时的负载增加,过滤精度变差。作为兼顾这些的浓度,优选为10~35质量%的范围内,进一步优选为15~25质量%的范围内。
涂料中使用的溶剂可以单独使用,也可以并用2种以上,但从生产效率的观点考虑,优选混合使用纤维素酯的良溶剂和不良溶剂,从纤维素酯的溶解性的观点考虑,良溶剂越多越好。良溶剂与不良溶剂的混合比率的优选范围是良溶剂为70~98质量%,不良溶剂为2~30质量%。良溶剂、不良溶剂的定义是单独溶解所使用的纤维素酯的溶剂定义为良溶剂,单独使用时引起溶胀或无法单独溶解纤维素酯的溶剂定义为不良溶剂。因此,根据纤维素酯的平均乙酰化度(乙酰基取代度),良溶剂、不良溶剂会变化,例如使用丙酮作为溶剂时,在纤维素酯的乙酸酯(乙酰基取代度2.4)、乙酸丙酸纤维素的情况下丙酮为良溶剂,在纤维素的乙酸酯(乙酰基取代度2.8)的情况下丙酮为不良溶剂。
使用的良溶剂没有特别限定,可举出二氯甲烷等有机卤化物、二氧戊环类、丙酮、乙酸甲酯、乙酰乙酸甲酯等。特别优选举出二氯甲烷或者乙酸甲酯。
另外,使用的不良溶剂没有特别限定,例如,优选使用甲醇、乙醇、正丁醇、环己烷、环己酮等。另外,涂料中优选含有0.01~2质量%的水。另外,关于纤维素酯的溶解中使用的溶剂,将在膜的制膜工序中通过干燥从膜除去的溶剂回收,对其进行再利用。回收溶剂中有时含有微量的添加到纤维素酯中的添加剂,例如增塑剂、紫外线吸收剂、聚合物、单体成分等,即便含有这些添加剂也优选再利用,若有必要也可以纯化后再利用。
作为制备上述记载的涂料时的纤维素酯的溶解方法,可以使用常规的方法。若组合加热和加压,则能够加热至常压下的沸点以上。若以在溶剂的常压下的沸点以上且加压下溶剂不沸腾的范围的温度,边加热边搅拌溶解,则可防止被称为凝胶、粉团的块状未溶解物的产生,因而优选。另外,还优选使用在使纤维素酯与不良溶剂混合使其湿润或溶胀后,再添加良溶剂进行溶解的方法。
加压可以利用压入氮气等非活性气体的方法、通过加热使溶剂的蒸气压上升的方法来进行。优选从外部进行加热,例如夹套类型的加热手段因容易控制温度而优选。
从纤维素酯的溶解性的观点考虑,添加溶剂的加热温度越高越好,但如果加热温度过高,则需要的压力变大,生产率变差。优选的加热温度为45~120℃,更优选为60~110℃,进一步优选为70℃~105℃。另外,以在设定温度下溶剂不沸腾的方式调整压力。
或者也优选使用冷却溶解法,由此能够使纤维素酯溶解于乙酸甲酯等溶剂中。
接下来,使用滤纸等适当的过滤材料将该纤维素酯溶液过滤。作为过滤材料,为了除去不溶物等,绝对过滤精度越小越好,但如果绝对过滤精度过小,则存在容易发生过滤材料堵塞的问题。因此,优选绝对过滤精度为0.008mm以下的过滤材料,更优选为0.001~0.008mm的过滤材料,进一步优选为0.003~0.006mm的过滤材料。
过滤材料的材质没有特别限制,可以使用通常的过滤材料,聚丙烯、特氟龙(注册商标)等塑料制的过滤材料、不锈钢等金属制的过滤材料因没有纤维的脱落等而优选。优选通过过滤来除去、减少原料纤维素酯中含有的杂质,尤其是亮点异物。
亮点异物是指将2片偏振片配置成交叉尼科尔棱镜状态并在它们之间放置第2保护膜,从一个偏振片侧照射光,从另一偏振片侧观察时,看到来自相反侧的光泄漏而形成的点(异物),优选直径为0.01mm以上的亮点个数为200个/cm2以下。更优选为100个/cm2以下,进一步优选为50个/cm2以下,进一步优选为0~10个/cm2的范围内。另外,直径为0.01mm以下的亮点越少越好。
涂料的过滤可以用通常的方法进行,但以溶剂在常压下的沸点以上且加压下溶剂不沸腾的范围的温度边加热边过滤的方法,因在过滤前后的过滤压之差(称为压差)的上升小而优选。优选的温度为45~120℃的范围内,更优选为45~70℃的范围内,进一步优选为45~55℃的范围内。
过滤压越小越好。过滤压优选为1.6MPa以下,更优选为1.2MPa以下,进一步优选为1.0MPa以下。
此处,对涂料的流延进行说明。优选对流延(浇铸)工序中的金属支撑体的表面进行镜面加工,优选使用不锈钢带或属于铸件的对表面进行了镀覆加工的鼓作为金属支撑体。浇铸的宽度可以为1~4m。
流延工序的金属支撑体的表面温度为-50℃以上且低于溶剂的沸点的温度的范围内,温度越高,基膜的干燥速度越快,因而优选,但如果过高则有时基膜发泡或者平面性劣化。优选的支撑体温度为0~40℃的范围内,进一步优选为5~30℃的范围内。另外,通过冷却使基膜凝胶化而以含有大量残留溶剂的状态从鼓剥离也是优选的方法。
控制金属支撑体的温度的方法没有特别限制,有吹送温风或冷风的方法,使温水与金属支撑体的背面侧接触的方法。由于使用温水可更高效地进行热传递,金属支撑体的温度达到恒定为止的时间缩短,因而优选。使用温风时,有时使用比目标温度高的温度的风。
为了使保护膜显示良好的平面性,从金属支撑体剥离基膜时的残留溶剂量优选为10~150质量%,进一步优选为10~40质量%或者60~130质量%,特别优选为10~30质量%或者70~120质量%。在此,残留溶剂量由下述式定义。
残留溶剂量(质量%)={(M-N)/N}×100
应予说明,M为在制造中或者制造后的任意时刻从基膜或者膜采取的试样的质量,N为将质量M的试样在115℃下加热1小时后的质量。
另外,在纤维素树脂膜的干燥工序中,优选从金属支撑体剥离基膜,进一步干燥,使残留溶剂量为1质量%以下,进一步优选为0.1质量%以下,特别优选为0~0.01质量%以下。
在膜干燥工序中一般采用辊干燥方式(使基膜交替通过上下配置的多个辊进行干燥的方式)或者以拉幅机方式边搬运基膜边干燥的方式。
为了制作纤维素树脂膜,特别优选在从金属支撑体剥离之后,立即在基膜的残留溶剂量多的时候在搬运方向(纵向)进行拉伸,进一步以用布铗等把持基膜两端的拉幅机方式在宽度方向(横向)进行拉伸。
为了在剥离之后立即在纵向拉伸,优选以210N/m以上的剥离张力进行剥离,特别优选为220~300N/m。
对基膜进行干燥的方式没有特别限制,一般可以用热风、红外线、加热辊、微波等进行,但从简便性的观点考虑,优选用热风进行。
基膜的干燥工序中的干燥温度优选在40~200℃阶段性地增高,在50~140℃的范围内进行时,尺寸稳定性好,因而更优选。
纤维素树脂膜的膜厚没有特别限定,可采用10~200μm。特别优选膜厚为10~60μm,进一步优选为10~40μm。
纤维素树脂膜使用宽度为1~4m的纤维素树脂膜。特别优选使用宽度为1.4~4m的纤维素树脂膜,宽度特别优选为1.6~3m。如果超过4m则搬运困难。
〈拉伸操作、折射率控制〉
纤维素树脂膜如上所述,下述式(i)和(ii)表示的延迟值Ro·Rt优选满足下述式(iii)和(iv)中规定的条件。
(i)Ro=(nx-ny)×d
(ii)Rt=((nx+ny)/2-nz)×d
(式中,nx表示膜面内的慢轴方向的折射率,ny表示膜面内的快轴方向的折射率,nz表示膜的厚度方向的折射率(折射率是在23℃、55%RH的环境下,以波长590nm测定的),d表示膜的厚度(nm)。)
(iii)0nm≤Ro≤10nm
(iv)|Rt|≤25nm
上述折射率例如可以使用KOBRA-21ADH(王子计测机器株式会社),在23℃、55%RH的环境下,以测定波长590nm求出。
为了得到上述延迟值Ro、Rt,优选使第2保护膜采用本实施方式的构成,而且通过拉伸操作进行折射率控制。
例如,可在膜的长度方向(制膜方向)和在膜面内与其正交的方向,即宽度方向,逐次或者同时进行拉伸。
相互正交的2轴方向的拉伸倍率各自优选最终为在流延方向为1.0~2.0倍,在宽度方向为1.01~2.5倍的范围,优选在流延方向为1.01~1.5倍,在宽度方向为1.05~2.0倍的范围进行。
对基膜进行拉伸的方法没有特别限定。例如,可举出下述方法:对多个辊赋予周速差,在它们之间利用辊周速差在纵向进行拉伸的方法;用布铗或针板固定基膜的两端,在行进方向扩大布铗、针板的间隔而在纵向进行拉伸的方法;同样地在横向扩大而在横向进行拉伸的方法;或者在纵横同时扩大而在纵横两个方向进行拉伸的方法等。当然这些方法可以组合使用。另外,所谓的拉幅机法的情况下,用线性驱动方式驱动布铗部分时,可以进行顺利的拉伸,能够减少断裂等危险性,因而优选。
制膜工序中的这些保持宽度或者横向的拉伸优选利用拉幅机进行,可以为针板拉幅机或者布铗拉幅机。
保护膜的慢轴或快轴在膜面内存在,将与制膜方向所成的角设为θ1时,θ1优选为-1°~+1°,更优选为-0.5°~+0.5°。该θ1可定义为取向角,θ1的测定可以使用自动双折射仪KOBRA-21ADH(王子计测机器)进行。θ1分别满足上述关系时,可有助于显示图像得到高亮度、抑制或防止漏光,可有助于彩色液晶显示装置得到忠实的颜色再现。
(丙烯酸膜)
本实施方式的偏振片的第2保护膜可以为含有丙烯酸系树脂的膜(丙烯酸膜)。丙烯酸系树脂也包括甲基丙烯酸树脂。丙烯酸膜与纤维素酯膜同样地,例如可以通过溶液流延制膜法制造。
作为(甲基)丙烯酸系树脂,Tg(玻璃化转变温度)优选为115℃以上,更优选为120℃以上,进一步优选为125℃以上,特别优选为130℃以上。通过使Tg为115℃以上,膜的耐久性提高。上述(甲基)丙烯酸系树脂的Tg的上限值没有特别限定,从成型性等观点考虑,优选为170℃以下。
作为(甲基)丙烯酸系树脂,在不损害本实施方式的效果的范围内,可采用任意的适当的(甲基)丙烯酸系树脂。例如,可举出聚甲基丙烯酸甲酯等聚(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸共聚、甲基丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(MS树脂等)、具有脂环族烃基的聚合物(例如甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸环己酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸冰片酯共聚物等)。优选举出聚(甲基)丙烯酸甲酯等聚(甲基)丙烯酸C1-6烷酯。更优选举出以甲基丙烯酸甲酯为主成分(50~100质量%,优选为70~100质量%的范围)的甲基丙烯酸甲酯系树脂。
作为(甲基)丙烯酸系树脂的具体例,例如,可举出ACRYPET VH、ACRYPET VRL20A、Dianal BR52、BR80、BR83、BR85、BR88(三菱丽阳株式会社制)、KT75(电气化学工业株式会社制)、Delpet 60N、80N(旭化成化学株式会社制)、日本特开2004-70296号公报中记载的在分子内具有环结构的(甲基)丙烯酸系树脂、通过分子内交联或分子内环化反应得到的高Tg(甲基)丙烯酸树脂系。
作为(甲基)丙烯酸系树脂,也优选使用具有内酯环结构的(甲基)丙烯酸系树脂。作为具有内酯环结构的(甲基)丙烯酸系树脂,可举出在日本特开2000-230016号公报、日本特开2001-151814号公报、日本特开2002-120326号公报、日本特开2002-254544号公报、日本特开2005-146084号公报等中记载的树脂。
另外,作为(甲基)丙烯酸系树脂,可以使用具有不饱和羧酸烷基酯的结构单元和戊二酸酐的结构单元的丙烯酸树脂。作为上述丙烯酸树脂,可举出日本特开2004-70290号公报、日本特开2004-70296号公报、日本特开2004-163924号公报、日本特开2004-292812号公报、日本特开2005-314534号公报、日本特开2006-131898号公报、日本特开2006-206881号公报、日本特开2006-265532号公报、日本特开2006-283013号公报、日本特开2006-299005号公报、日本特开2006-335902号公报等中记载的树脂。
另外,作为(甲基)丙烯酸系树脂,可以使用具有戊二酰亚胺单元、(甲基)丙烯酸酯单元和芳香族乙烯基单元的热塑性树脂。作为该热塑性树脂,可举出日本特开2006-309033号公报、日本特开2006-317560号公报、日本特开2006-328329号公报、日本特开2006-328334号公报、日本特开2006-337491号公报、日本特开2006-337492号公报、日本特开2006-337493号公报、日本特开2006-337569号公报等中记载的树脂。
即便在由丙烯酸膜构成第2保护膜的情况下,添加上述的弯曲抑制剂,也能够抑制第2保护膜的弯曲。
〔第1保护膜〕
接下来,对可视侧的偏振片的第1保护膜进行说明。应予说明,以下示出的第1保护膜的构成也可用于背光灯侧的偏振片的第4保护膜。
第1保护膜可以由可用于上述的第2保护膜的丙烯酸膜构成,也可以由含有聚酯树脂(例如PET树脂)的聚酯膜构成。丙烯酸树脂和聚酯树脂为低透湿,从抑制膜的含水和由此引起的弯曲的观点考虑,适合用作构成第1保护膜的树脂。丙烯酸的透湿度例如在厚度40μm时为200g/m2·day,PET树脂的透湿度例如在厚度80μm时为20g/m2·day。应予说明,透湿度的测定条件为40℃、90%RH。
(聚酯膜)
第1保护膜可以为在面内具有超双折射性且波长380nm处的透光率为50%以上的聚酯膜。此处,在面内具有超双折射性是指面内方向的延迟Ro为8000nm以上。第1保护膜的波长380nm处的透光率优选为60~95%,更优选为70~95%,进一步优选为80~95%。
在第1保护膜中,作为使波长380nm处的透光率为50%以上的方法,在第1保护膜中不添加吸收波长380nm附近的光的添加剂是有效的,特别优选不添加吸收紫外线的紫外线吸收剂。
本实施方式的聚酯膜为拉伸聚酯膜,从呈现超双折射性的观点考虑,其延迟Ro的下限值优选为8000nm,更优选为10000nm。另一方面,对于拉伸聚酯膜的延迟Ro的上限值而言,即便使用具有上限值以上的延迟Ro的膜,实质上也得不到进一步改善可视性的效果,另外,随着延迟Ro的提高,膜的厚度也有上升的趋势,因此从不违背薄型化的要求的观点和作为工业材料的操作性下降的观点考虑,延迟Ro的上限值优选设定为30000nm。
应予说明,如果聚酯膜中含有紫外线吸收剂,则双折射性会下降。为了保证超双折射性,需要提高制造聚酯膜时的拉伸倍率、或者调整拉伸温度等。但是,如果采用这些方法,则会导致雾度的增大,使显示装置的对比度下降。另外,也有通过增加聚酯膜的膜厚而增大双折射值的方法,但在伴随显示装置的大型化而要求轻型化、薄膜化的背景中,质量和厚度增加。另外,聚酯膜变厚也会成为因制造偏振片、显示装置时的操作性的下降而引起的制造事故、故障等的原因。在本实施方式中,由于第1保护膜(聚酯膜)中不添加紫外线吸收剂,所以不会产生上述的问题。
拉伸聚酯膜的面内方向的延迟Ro与厚度方向的延迟值Rt的比(Ro/Rt)的值优选为0.2以上,更优选为0.5以上,进一步优选为0.6以上。
Ro/Rt的最大值为2.0(即,完全的单轴对称性膜),而随着接近完全的单轴对称性膜,与取向方向正交的方向的机械强度有下降的趋势。由此,聚酯膜的Ro/Rt的上限优选为1.2以下,更优选为1.0以下。
属于拉伸聚酯膜的原料树脂的聚酯的透明性优异,并且热特性和机械特性也优异,可通过拉伸加工容易控制延迟。在聚酯中,优选聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚萘二甲酸乙二醇酯。以聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯为代表的聚酯的固有双折射大,即便膜的厚度较薄,也较容易得到大的延迟,因而优选。特别是聚萘二甲酸乙二醇酯在聚酯中也属于固有双折射率大,因此适合想要特别提高延迟的情况或者在提高延迟的同时减小膜厚度的情况。
(拉伸聚酯膜的制造方法)
以下,对拉伸聚酯膜的制造方法的概要进行说明。
聚酯膜可以通过使任意的二羧酸与二醇缩合而得到。作为二羧酸,例如,可举出对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、2,5-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸、1,5-萘二甲酸、二苯基羧酸、二苯氧基乙烷二羧酸、二苯砜羧酸、蒽二甲酸、1,3-环戊烷二甲酸、1,3-环己烷二甲酸、1,4-环己烷二甲酸、六氢对苯二甲酸、六氢间苯二甲酸、丙二酸、二甲基丙二酸、琥珀酸、3,3-二乙基琥珀酸、戊二酸、2,2-二甲基戊二酸、己二酸、2-甲基己二酸、三甲基己二酸、庚二酸、壬二酸、二聚酸、癸二酸、辛二酸、十二烷二酸等。
作为二醇,例如,可举出乙二醇、丙二醇、己二醇、新戊二醇、1,2-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、癸二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-双(4-羟苯基)丙烷、双(4-羟苯基)砜等。
作为构成聚酯膜的二羧酸成分和二醇成分,可以分别使用1种或者使用2种以上。作为构成聚酯膜的具体的聚酯树脂,例如,可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等,优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN),更优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。聚酯树脂根据需要可以含有其它的共聚成分,从机械强度的观点考虑,共聚成分的比例优选为3摩尔%以下,优选为2摩尔%以下,进一步优选为1.5摩尔%以下。这些树脂的透明性优异,并且热特性和机械特性也优异。另外,这些树脂通过拉伸加工容易控制延迟。
聚酯膜可以按照常规的制造方法获得。具体而言,可举出熔融流延法等,熔融流延法是指将聚酯树脂熔融,在玻璃化转变温度以上的温度下,利用辊的速度差将挤压成型为片状的无取向聚酯在纵向进行拉伸后,利用拉幅机在横向进行拉伸,实施热处理和根据需要的松弛处理而制造拉伸聚酯膜。拉伸聚酯膜可以为单轴拉伸膜,也可以为双轴拉伸膜。
用于得到聚酯膜的制造条件可以按照公知的方法适当地设定。例如,纵拉伸温度和横拉伸温度通常为80~130℃,优选为90~120℃。纵拉伸倍率通常为1.0~3.5倍,优选为1.0倍~3.0倍。另外,横拉伸倍率通常为2.5~6.0倍,优选为3.0~5.5倍。
可以通过适当地设定拉伸倍率、拉伸温度、膜的厚度而将延迟控制在特定范围。例如,纵拉伸与横拉伸的拉伸倍率差越大,拉伸温度越低,膜的厚度越厚,越容易得到高的延迟。相反,纵拉伸与横拉伸的拉伸倍率差越小,拉伸温度越高,膜的厚度越薄,越容易得到低的延迟。另外,拉伸温度越高,总拉伸倍率越低,越容易得到延迟值与厚度方向延迟值的比(Ro/Rt)低的膜。相反,拉伸温度越低,总拉伸倍率越高,越容易得到延迟值与厚度方向延迟值的比(Ro/Rt)高的膜。此外,热处理温度通常优选为140~240℃的范围内,更优选为170~240℃的范围内。
松弛处理的温度通常为100~230℃的范围内,更优选为110~210℃的范围内,进一步优选为120~180℃的范围内。另外,松弛量通常为0.1~20%的范围内,优选为1~10%的范围内,更优选为2~5%的范围内。该松弛处理的温度和松弛量优选以松弛处理后的聚酯膜在150℃的热收缩率为2%以下的方式设定。
另外,在单轴拉伸和双轴拉伸处理中,在横拉伸后,为了缓和以卷边为代表的取向主轴的歪斜,可以再次进行热处理,或者进行拉伸处理。卷边所致的取向主轴的相对于拉伸方向的歪斜的最大值优选为30°以内,更优选为15°以内,更进一步优选为8°以内。如果取向主轴的歪斜的最大值超过30°,则在后续的工序中构成偏振片、进行单片化时,有时在该单片间产生光学特性的不均匀。此处,取向主轴是指拉伸聚酯膜上的任意点的分子取向方向。另外,取向主轴的相对于拉伸方向的歪斜是指取向主轴与拉伸方向的角度差。此外,其最大值是指相对于长度方向,垂直方向上的值的最大值。上述取向主轴例如可以使用相位差膜·光学材料检查装置RETS(大塚电子株式会社制)或者分子取向计MOA(王子计测机器株式会社制)测定。
为了抑制聚酯膜的延迟的变动,膜的厚度不均越小越好。如果为了形成延迟差而降低纵拉伸倍率,则有时纵向厚度不均(以下也称为“厚度不均”)的值变高。由于纵向厚度不均的值在拉伸倍率的某个特定范围有变成非常高的区域,因此优选以脱离这样的范围的方式设定制膜条件。
拉伸聚酯膜的厚度不均优选为5.0%以下,更优选为4.5%以下,进一步优选为4.0%以下,特别优选为3.0%以下。膜的厚度不均可以用任意的方法来测定。例如,可以在膜的搬运方向采集连续的带状样品(长度3m),使用市售的测定机,例如SEIKO-EM株式会社制的“Electronic Micrometer Millitron 1240”,以1cm间距测定100点的厚度,求出厚度的最大值(dmax)、最小值(dmin)、平均值(d),利用下述式算出厚度不均(%)。
厚度不均(%)=((dmax-dmin)/d)×100
拉伸聚酯膜的厚度是任意的,例如,可以在15~300μm的范围内,优选在30~200μm的范围内适当地设定,特别是如果为60~80μm的范围,则从能够兼得薄膜化和良好的可视性的观点考虑优选。
在拉伸聚酯膜的至少一个面可以具有各种功能层。作为这样的功能层,例如,可以使用选自硬涂层(也称为紫外线固化树脂层)、防眩层、防反射层、低反射层、低反射防眩层、防反射防眩层、防静电层、有机硅层、粘合层、防污层、耐指纹层、疏水层、和阻隔蓝光层(ブルーカット層)等中的1种以上。在本实施方式中,优选为在属于第1保护膜的拉伸聚酯膜的可视面侧具有紫外线固化树脂层的构成。另外,通过设置防眩层、防反射层、低反射层、低反射防眩层、防反射防眩层,还可以期待进一步改善从斜向观察时的颜色不均的效果。
在设置各种功能层时,优选在拉伸聚酯膜的表面设置易粘接层。此时,从抑制反射光所致的干涉的观点考虑,优选将易粘接层的折射率调整为功能层的折射率与取向膜的折射率的几何平均数附近。易粘接层的折射率的调整可以采用公知的方法,例如,可以通过使粘结剂树脂中含有钛、锆、其它的金属种类而容易地进行调整。用于形成易粘接层的涂布液优选为含有水溶性或水分散性的共聚聚酯树脂、丙烯酸树脂和聚氨酯树脂中的至少1种的水性涂布液。作为这些涂布液,例如,可举出日本特公平6-81714号公报、日本特许第3200929号公报、日本特许第3632044号公报、日本特许第4547644号公报、日本特许第4770971号公报、日本特许第3567927号公报、日本特许第3589232号公报、日本特许第3589233号公报、日本特许第3900191号公报、日本特许第4150982号公报等中公开的水溶性或者水分散性共聚聚酯树脂溶液、丙烯酸树脂溶液、聚氨酯树脂溶液等。
(紫外线固化树脂层)
在本实施方式中,如上所述,第1保护膜优选为具有紫外线固化树脂层(以下也称为硬涂层)的构成。
硬涂层是用于对第1保护膜的表面赋予硬涂性的层,例如,使用含有紫外线固化树脂和光聚合引发剂的硬涂层形成用组合物,在涂膜形成后,通过紫外线的照射使紫外线固化树脂固化而形成的层。
可用于本实施方式的紫外线固化树脂只要为具备紫外线可固化的特性的树脂成分就没有特别限制,作为代表的树脂材料,可举出具有丙烯酸酯系的官能团的化合物等具有1或2个以上的不饱和键的化合物。作为具有1个不饱和键的化合物,例如,可举出(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮等。作为具有2个以上的不饱和键的化合物,例如,可举出多羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯等和将它们用环氧乙烷(EO)等改性而得的多官能化合物、或者上述多官能化合物与(甲基)丙烯酸酯等的反应产物(例如多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯)等。应予说明,“(甲基)丙烯酸酯”是指甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯。
除上述化合物以外,具有不饱和双键的较低分子量(数均分子量300~8万,优选为400~5000)的聚酯树脂、聚醚树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、螺缩醛树脂、聚丁二烯树脂、聚硫醇多烯树脂等也可作为上述紫外线固化树脂使用。应予说明,此时的树脂包含除单体以外的二聚体、低聚物、聚合物全部。
作为本实施方式中的优选化合物,可举出具有3个以上的不饱和键的化合物。若使用这样的化合物则能够提高形成的硬涂层的交联密度,能够提高涂膜硬度。
具体而言,优选适当地组合使用季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、聚酯多官能丙烯酸酯低聚物(3~15官能团)、聚氨酯多官能丙烯酸酯低聚物(3~15官能团)等。
紫外线固化树脂也可以与溶剂干燥型树脂(热塑性树脂等仅需要使在涂覆时为了调整固体成分而添加的溶剂干燥就可形成皮膜的树脂)一并使用。通过并用溶剂干燥型树脂,能够有效地防止涂布面的皮膜缺陷。与紫外线固化树脂一并使用的溶剂干燥型树脂没有特别限定,可以使用常规的热塑性树脂。
作为光聚合引发剂,没有特别限定,可以使用公知的光聚合引发剂,例如,作为光聚合引发剂,可举出苯乙酮类、二苯甲酮类、米氏苯甲酰基苯甲酸酯(Michler’s benzoylbenzoate)、α-戊基肟酯、噻吨酮类、苯丙酮类、苯偶酰类、苯偶姻类、酰基氧化膦类。另外,优选混合光敏剂而使用,作为其具体例,例如,可举出正丁胺、三乙胺、聚正丁基膦等。
紫外线固化树脂为具有自由基聚合性不饱和基团的树脂系时,作为光聚合引发剂,优选单独或者混合使用苯乙酮类、二苯甲酮类、噻吨酮类、苯偶姻、苯偶姻甲醚等。另外,紫外线固化树脂为具有阳离子聚合性官能团的树脂系时,作为光聚合引发剂,优选单独或者以混合物的形式使用芳香族重氮盐、芳香族锍盐、芳香族碘盐、茂金属化合物、苯偶姻磺酸酯等。
作为光聚合引发剂,为具有自由基聚合性不饱和基团的紫外线固化树脂的情况下,从与紫外线固化树脂的相容性和黄变也少的理由出发,优选1-羟基-环己基-苯基-酮(商品名:IRGACURE 184,BASF Japan公司制)。
相对于紫外线固化树脂100质量份,硬涂层形成用组合物中的光聚合引发剂的含量优选为1.0~10质量份的范围内。如果添加量为1.0质量份以上,则能够使硬涂层的硬度成为所希望的条件,如果为10质量份以下,则电离辐射可到达涂设的膜的深部,促进内部固化,能够得到作为目标的硬涂层表面的所希望的铅笔硬度,因而优选。
光聚合引发剂的含量的更优选的下限为2.0质量份,更优选的上限为8.0质量份。通过使上述光聚合引发剂的含量在该范围,从而在膜厚方向不产生硬度分布,作为硬涂层,容易形成均匀的硬度。
上述硬涂层形成用组合物可以含有溶剂。作为溶剂,可根据使用的紫外线固化树脂成分的种类和溶解性适当地选择使用。例如,作为溶剂,可例示酮类(例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、二丙酮醇等)、醚类(例如二烷、四氢呋喃、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯等)、脂环式烃类(例如环己烷等)、芳香族烃类(例如甲苯、二甲苯等)、卤化碳类(例如二氯甲烷、二氯乙烷等)、酯类(例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等)、水、醇类(例如乙醇、异丙醇、丁醇、环己醇等)、溶纤剂类(例如甲基溶纤剂、乙基溶纤剂等)、乙酸溶纤剂类、亚砜类(例如二甲基亚砜等)、酰胺类(例如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等)等,也可以使用它们的混合溶剂。从与紫外线固化树脂的相容性、涂布性优异的理由出发,特别优选至少含有酮类的溶剂中的甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮中的任一种或者它们的混合物。
另外,根据提高硬涂层的硬度、抑制固化收缩、防止粘连、控制折射率、赋予防眩性、控制粒子或硬涂层表面的性质等目的,可以在硬涂层形成用组合物中添加一直以来公知的有机微粒、无机微粒、分散剂、表面活性剂、防静电剂、硅烷偶联剂、增稠剂、防着色剂、着色剂(颜料、染料)、消泡剂、流平剂、阻燃剂、粘接赋予剂、阻聚剂、抗氧化剂、表面改性剂等。另外,上述硬涂层形成用组合物可以含有光敏剂,作为其具体例,可举出正丁胺、三乙胺、聚正丁基膦等。
作为上述硬涂层形成用组合物的制备方法,只要能够均匀地混合各构成成分,就没有特别限定,例如,可以使用涂料摇混器、珠磨机、捏合机、混合机等公知的装置混合或溶解各构成成分来制备。
另外,作为在第1保护膜上涂布上述硬涂层形成用组合物的方法,没有特别限定,例如,可举出旋涂法、浸渍法、喷雾法、模涂法、棒涂法、辊涂法、弯月面涂布法、柔版印刷法、丝网印刷法、盛液涂布法(ピードコーター法)等公知的湿式涂布方法。
〔第1保护膜的物性〕
第1保护膜的面内方向的延迟Ro可以为350nm以下。另外,第1保护膜的厚度方向的延迟Rt可以为350nm以下。这种情况下,例如可以使用含有丙烯酸树脂(含有丙烯酸-苯乙烯聚合物)的膜作为第1保护膜。
第1保护膜的面内方向的延迟Ro可以为8000nm以上。另外,第1保护膜的厚度方向的延迟Ro可以为8000nm以上。这种情况下,例如可以使用含有聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的膜作为第1保护膜。
第1保护膜优选含有聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂或者丙烯酸树脂。这种情况下,能够可靠地实现透湿度为200g/m2·day以下的第1保护膜。
第1保护膜的厚度优选为10μm~40μm。通过使用薄型的第1保护膜,能够有助于实现薄型的偏振片。
〔偏振片〕
本实施方式的偏振片是使用紫外线固化型粘接剂或者水系粘接剂,将上述的第1保护膜和第2保护膜贴合在起偏镜的两面而构成的。上述偏振片用作可视侧的偏振片时,优选在偏振片用的保护膜设置防眩层或透明硬涂层、防反射层、防静电层、防污层等。
(起偏镜)
作为偏振片的主要构成要素的起偏镜是仅使一定方向的偏振面的光通过的元件,现在已知的代表性的起偏镜为聚乙烯醇系偏振膜。聚乙烯醇系偏振膜中有将聚乙烯醇系膜用碘染色而成的偏振膜和用二色性染料染色而成的偏振膜。
作为起偏镜,可使用将聚乙烯醇水溶液制膜,并将其进行单轴拉伸后染色,或者染色后进行单轴拉伸,然后优选用硼化合物进行耐久性处理而得的起偏镜。起偏镜的膜厚优选为2~30μm,特别优选为2~15μm。
另外,还优选使用日本特开2003-248123号公报、日本特开2003-342322号公报等中记载的乙烯单元的含量1~4摩尔%、聚合度2000~4000、皂化度99.0~99.99摩尔%的乙烯改性聚乙烯醇。其中,优选使用热水切断温度为66~73℃的乙烯改性聚乙烯醇膜。使用了该乙烯改性聚乙烯醇膜的起偏镜的偏振性能和耐久性能优异,而且颜色不均少,特别适合用于大型液晶显示装置。
(偏振片的制作)
本实施方式的偏振片可以用常规的方法制作。具体而言,对第1保护膜的起偏镜对置面侧适当地进行表面处理,使用后述的紫外线固化型粘接剂或者水系粘接剂将其贴合在碘溶液中浸渍拉伸而制作的起偏镜的一面上。然后,在起偏镜的另一面贴合第2保护膜。
与起偏镜贴合的方向例如优选以起偏镜的吸收轴与各保护膜的慢轴正交的方式贴合。
(紫外线固化型粘接剂)
在本实施方式的偏振片中,优选利用紫外线固化型粘接剂将保护膜与起偏镜粘合。通过在保护膜与起偏镜的贴合中使用紫外线固化型粘接剂,能够得到即便为薄膜,其强度也高且平面性优异的偏振片。
〈紫外线固化型粘接剂的组成〉
作为偏振片用的紫外线固化型粘接剂组合物,已知有利用光自由基聚合的光自由基聚合型组合物、利用光阳离子聚合的光阳离子聚合型组合物、以及并用光自由基聚合和光阳离子聚合的混合型组合物。
作为光自由基聚合型组合物,已知有日本特开2008-009329号公报中记载的以特定比例包含含有羟基、羧基等极性基团的自由基聚合性化合物和不含极性基团的自由基聚合性化合物的组合物等。自由基聚合性化合物特别优选为可进行自由基聚合的具有烯键式不饱和键的化合物。可进行自由基聚合的具有烯键式不饱和键的化合物的优选例包括具有(甲基)丙烯酰基的化合物。具有(甲基)丙烯酰基的化合物的例子包括N取代(甲基)丙烯酰胺系化合物、(甲基)丙烯酸酯系化合物等。(甲基)丙烯酰胺是指丙烯酰胺或者甲基丙烯酰胺。
另外,作为光阳离子聚合型组合物,可举出如日本特开2011-028234号公报所公开的含有(α)阳离子聚合性化合物、(β)光阳离子聚合引发剂、(γ)对波长较之380nm长的光显示极大吸收的光敏剂和(δ)萘系光敏助剂各成分的紫外线固化型粘接剂组合物。但是,也可以使用其以外的紫外线固化型粘接剂。
(1)前处理工序
前处理工序是对保护膜的与起偏镜的粘接面进行易粘接处理的工序。作为易粘接处理,可举出电晕处理、等离子体处理等。
(紫外线固化型粘接剂的涂布工序)
作为紫外线固化型粘接剂的涂布工序,在起偏镜与偏振片用保护膜的粘接面中的至少一面涂布上述紫外线固化型粘接剂。在起偏镜或保护膜的表面直接涂布紫外线固化型粘接剂时,其涂布方法没有特别限定。例如,可利用刮刀、绕线棒、模涂机、逗点涂布机、凹版涂布机等各种湿式涂布方式。另外,也可利用在起偏镜与保护膜之间涂布紫外线固化型粘接剂之后,用辊等加压使其均匀扩展的方法。
(2)贴合工序
在利用上述的方法涂布紫外线固化型粘接剂之后,通过贴合工序进行处理。在该贴合工序中,例如,在经先前的涂布工序在起偏镜的表面涂布紫外线固化型粘接剂的情况下,在其上重叠纤维素树脂膜。另外,在第1或第2保护膜的表面涂布紫外线固化型粘接剂的方式的情况下,在其上重叠起偏镜。另外,使紫外线固化型粘接剂流延到起偏镜与保护膜之间的情况下,以该状态将起偏镜与保护膜重叠。然后,通常以该状态从两面的保护膜侧用加压辊等夹持而进行加压。加压辊的材质可以使用金属、橡胶等。配置于两面的加压辊可以为相同的材质,也可以为不同的材质。
(3)固化工序
在固化工序中,对未固化的紫外线固化型粘接剂照射紫外线,使含有阳离子聚合性化合物(例如环氧化合物、氧杂环丁烷化合物)或自由基聚合性化合物(例如丙烯酸酯系化合物、丙烯酰胺系化合物等)的紫外线固化型粘接剂层固化,从而使介由紫外线固化型粘接剂重叠的起偏镜与保护膜粘接。在起偏镜的两面贴合保护膜的本实施方式的构成中,有利的是以在起偏镜的两面分别介由紫外线固化型粘接剂重叠保护膜的状态照射紫外线,使两面的紫外线固化型粘接剂同时固化。
紫外线的照射条件只要为可使紫外线固化型粘接剂固化的条件,则可采用任意的适当的条件。紫外线的照射量以累积光量计优选为50~1500mJ/cm2的范围,更优选为100~500mJ/cm2的范围。在本实施方式中,从提高成品率的观点考虑,也优选从第1保护膜侧照射紫外线照射。
采用连续生产线进行偏振片的制造工序时,生产线速度由粘接剂的固化时间决定,优选为1~500m/min的范围,更优选为5~300m/min的范围,进一步优选为10~100m/min的范围。如果生产线速度为1m/min以上,则能够确保生产率,或者能够抑制对保护膜的损伤,能够制作耐久性优异的偏振片。另外,如果生产线速度为500m/min以下,则紫外线固化型粘接剂的固化充分,能够形成具备目标硬度且粘接性优异的紫外线固化型粘接剂层。
在起偏镜的与贴合有保护膜的面相反的一侧的面上,优选使用水胶或者紫外线固化型粘接剂将其它的热塑性树脂与起偏镜贴合。为纤维素树脂膜的情况下,优选对与起偏镜贴合的面进行皂化处理,利用聚乙烯醇系水胶进行贴合。
〔液晶显示装置〕
通过将上述的偏振片用于液晶显示装置,能够制作各种可视性优异的液晶显示装置。
本实施方式的偏振片可用于STN、TN、OCB、HAN、VA(MVA、PVA)、IPS、OCB等各种驱动方式的液晶显示装置,但优选为IPS型的液晶显示装置。
液晶显示装置通常使用可视侧的偏振片和背光灯侧的偏振片这2片偏振片,优选将本实施方式的偏振片用作可视侧和背光灯侧这两侧的偏振片,也优选用作一侧的偏振片。
IPS型液晶显示装置中的上述偏振片的贴合方向可以参照日本特开2005-234431号公报进行。
本实施方式中使用的液晶单元包括液晶层和夹持上述液晶层的一对基板(玻璃基板),从液晶显示装置的薄型化、轻型化的观点考虑,优选上述一对基板的厚度为0.3~0.7mm的范围内的玻璃基板。另外,在本实施方式的偏振片中,即便使构成液晶单元的玻璃基板薄膜化也不会产生面板弯曲。
作为构成可在液晶单元中使用的玻璃基板的材质,例如,可举出钠钙玻璃、硅酸盐玻璃等,优选为硅酸盐玻璃,具体而言,更优选为二氧化硅玻璃或者硼硅酸玻璃。
构成玻璃基板的玻璃优选为实质上不含有碱成分的无碱玻璃,具体而言,优选为碱成分的含量为1000ppm以下的玻璃。玻璃基板中的碱成分的含量优选为500ppm以下,更优选为300ppm以下。含有碱成分的玻璃基板容易在膜表面发生阳离子的置换而产生碱增多(ソーダ吹き)的现象。由此,膜表层的密度容易下降,玻璃基板容易破损。
构成液晶显示装置的液晶单元的玻璃基板的厚度优选为0.3~0.7mm的范围内。从可有助于液晶显示装置的薄型化形成的观点考虑,优选为这样的厚度。
玻璃基板可利用公知的方法,例如可利用浮法、下拉法、溢流下拉法等来成型。其中,从在成型时玻璃基板的表面不与成型部件接触而不易对得到的玻璃基板的表面造成损伤等观点考虑,优选溢流下拉法。
另外,也可以获取这样的玻璃基板的市售品,例如,可举出旭硝子公司制的无碱玻璃AN100(厚度500μm)、CORNING公司制的玻璃基板EAGLE XG(r)Slim(厚度300μm、400μm等)、日本电气硝子公司制的玻璃基板(厚度100~200μm)等。
另外,偏振片与构成液晶单元的玻璃基板介由粘合层被粘接。作为粘合层,可以使用双面胶带,例如,LINTEC公司制的厚度25μm的双面胶带(无基材的胶带MO-3005C)等,或者在活性光线固化型树脂层的形成中使用的组合物。
通过使用本实施方式的偏振片,特别是对于画面为30寸以上的大画面的液晶显示装置,也可抑制面板弯曲,能够得到显示不均、正面对比度等可视性优异、薄型且轻型化的液晶显示装置。
〔实施例〕
以下,举出实施例对本发明进行具体说明,但本发明不限于这些实施例。应予说明,实施例中使用“份”或者“%”的表示,只要没有特殊说明则表示“质量份”或者“质量%”。
<第1保护膜的制作>
(聚酯膜的制作)
〈聚酯树脂A的制备〉
将酯化反应容器升温,在200℃,投入86.4质量份的对苯二甲酸和64.6质量份的乙二醇,边加热搅拌边投入作为催化剂的三氧化锑0.017质量份、乙酸镁四水合物0.064质量份、三乙胺0.16质量份。在表压为0.34MPa、温度为240℃的条件下进行加压酯化反应。
接下来,将酯化反应容器返回到常压,添加0.014质量份的磷酸。进一步用15分钟升温至260℃,添加0.012质量份的磷酸三甲酯。接下来在15分钟后,用高压分散机进行分散处理,进一步在15分钟后,将得到的酯化反应产物移送至缩聚反应罐,在280℃、减压下进行缩聚反应。
缩聚反应结束后,用日本精线公司制的NASLON过滤器NF-05S进行过滤处理,从喷嘴挤压成束状,预先进行过滤处理(孔径:1μm以下)之后,使用冷却水进行冷却使其固化,将树脂剪切成颗粒状。得到的聚酯树脂A(聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂A)的特性粘度为0.62cm3/g,实质上不含有非活性粒子和内部析出粒子。
〈粘接性改质层形成用涂布液的制备〉
利用常规方法进行酯交换反应和缩聚反应,制备如下组成的水分散性含有磺酸金属盐的共聚聚酯树脂:使用作为二羧酸成分(相对于二羧酸成分整体)的对苯二甲酸46摩尔%、间苯二甲酸46摩尔%和间苯二甲酸5-磺酸钠8摩尔%,作为二醇成分(相对于二醇成分整体)的乙二醇50摩尔%和新戊二醇50摩尔%。
接下来,将水51.4质量份、异丙醇38质量份、正丁基溶纤剂5质量份、非离子系表面活性剂0.06质量份进行混合后,加热搅拌,在达到77℃之后,加入5质量份的上述水分散性含有磺酸金属盐的共聚聚酯树脂,持续加热搅拌直至没有树脂的结块后,将树脂水分散液冷却至常温,得到固体成分浓度为5.0质量%的均匀的水分散性共聚聚酯树脂液。
进一步使凝聚体二氧化硅粒子(Fuji Silysia株式会社制,Sylysia310)3质量份分散于水50质量份。在上述水分散性共聚聚酯树脂液99.5质量份中加入Sylysia310的水分散液0.54质量份,边搅拌边加入水20质量份,制备粘接性改性层形成用涂布液。
〈PET膜的制作〉
将上述制备的聚酯树脂A利用常规方法干燥后供给到挤压机,在285℃下熔融,将该聚合物用不锈钢烧结体的过滤材料(滤除95%的额定过滤精度10μm粒子)过滤,从模头挤压成片状后,使用外加静电浇铸法卷绕在表面温度30℃的浇铸鼓上并进行冷却固化,制作未拉伸的聚酯膜(PET膜)。
接下来,利用逆向辊法以干燥后的涂布量成为0.08g/m2的方式在该未拉伸的PET膜的两面涂布上述制备的粘接性改性层形成用涂布液后,在80℃下干燥20秒。
将形成有该粘接性改进层的未拉伸膜导入拉幅机拉伸机,边用布铗把持膜的端部,边在温度125℃的加热区域在宽度方向拉伸至4倍。
接下来,维持宽度方向被拉伸的宽度的状态下,在温度225℃处理30秒,进一步在宽度方向实施3%的缓和处理,制作膜厚度为60μm的单轴取向PET膜(第1保护膜1-1)。
(丙烯酸膜的制作)
〈丙烯酸系树脂1(共聚物A1)的合成〉
在作为单体的苯乙烯93.6质量份(90mol%)和丙烯酸7.2质量份(10mol%)、乙基苯29.4质量份、2-乙基己醇3.3质量份的混合液中,添加0.04质量份的2,2-双(4,4-二叔丁基过氧化物)丙烷,将该聚合液以1.67L/时连续投入到5.0L的具有完全混合型反应器的聚合装置中。此时,完全混合型反应器的温度被调整为135℃。接下来,将从聚合反应器连续排出的聚合物溶液向减压至2.7~4.0kPa的排气型螺杆式挤压机供给,除去挥发成分而得到颗粒状的共聚物A1。共聚物A1中的单体单元的构成比率是苯乙烯单体为90mol%,丙烯酸单体为10mol%,重均分子量为30万。
利用搅拌装置搅拌下述成分,加热使其充分溶解,制备涂料1。
(涂料1的组成)
使用带式流延装置,将制备的涂料1在温度22℃以2m宽度均匀地流延到不锈钢带支撑体。在不锈钢带支撑体上使溶剂蒸发直至残留溶剂量成为50%,将得到的膜状物以剥离张力162N/m从不锈钢带支撑体上剥离。
接下来,在35℃下使剥离的膜状物中的溶剂蒸发,通过拉幅机拉伸在宽度方向拉伸1.25倍,并且在135℃的干燥温度下干燥。开始基于区域拉伸的拉伸时的残留溶剂量为20.0%,开始基于拉幅机的拉伸时的残留溶剂量为8.0%。
用拉幅机拉伸后,在130℃下实施5分钟的缓和处理后,在120℃、140℃的干燥区域边用多个辊搬运边完成干燥。将得到的膜剪切成1.5m宽度,在膜两端实施宽度10mm、高度5μm的滚花加工后,卷绕于卷芯上,制作丙烯酸膜(第1保护膜1-2)。制作的丙烯酸膜的膜厚为40μm,卷长为4000m。
<第2保护膜的制作>
(树脂和添加剂)
首先,以下示出在第2保护膜的制作中使用的树脂和各种添加剂。
〈纤维素树脂〉
纤维素树脂A:三乙酸纤维素(TAC):乙酰基取代度=2.9
〈糖酯〉
糖酯A:化学式1中示出的化合物1,乙酰基取代度=8
〈聚酯化合物〉
聚酯化合物A:详细情况在后面叙述。
〈微粒〉
微粒A:Aerosil R972V(日本Aerosil公司制)
〈弯曲抑制剂〉
弯曲抑制剂1:化学式12中示出的结构的Tinuvin928(BASF JAPAN公司制)
弯曲抑制剂2:具有下述结构的苯并三唑系化合物(SUMIKACHEMTEX公司制Sumisorb 250)
化学式13
弯曲抑制剂3:具有下述结构的三嗪系化合物
化学式14
弯曲抑制剂4:具有下述结构的三嗪系化合物
化学式15
应予说明,结构式中的“Me”是指甲基。
(聚酯化合物A的制备)
将1,2-丙二醇251g、邻苯二甲酸酐278g、己二酸91g、苯甲酸610g、作为酯化催化剂的钛酸四异丙酯0.191g投入到具备温度计、搅拌器、管球冷却管的2L的四口烧瓶中,在氮气流中边搅拌边缓慢地升温到230℃。进行15小时脱水缩合反应,在反应结束后,在200℃下减压馏去未反应的1,2-丙二醇,得到聚酯化合物A。酸值为0.10,数均分子量为450。
[第2保护膜2-1的制作]
(主涂料1的制备)
制备下述组成的主涂料1。
首先,在加压溶解罐中添加二氯甲烷和乙醇。然后,在装有溶剂的加压溶解罐中边搅拌边投入纤维素树脂A和各添加剂,将其加热、搅拌使其完全溶解。应予说明,微粒A使用添加的乙醇的一部分以10%分散液的形式投入到加压溶解罐中。
将上述添加剂成分投入密闭容器,搅拌使其溶解,使用安积滤纸株式会社制的安积滤纸No.244将其过滤,制备主涂料1。
(膜的制膜)
使用带式流延装置,将上述制备的主涂料1在温度22℃下以2m宽度均匀流延到不锈钢带支撑体上。在不锈钢带支撑体上使溶剂蒸发直至残留溶剂量小于100%,将涂料膜(基膜)以剥离张力160N/m从不锈钢带支撑体上剥离。
接下来,在35℃下使剥离的基膜中的溶剂蒸发,剪切成1.6m宽度,其后,使用拉幅机拉伸机,在160℃的温度下在宽度方向(TD方向)相对于原有宽度拉伸1.1倍。此时,开始基于拉幅机的拉伸时的残留溶剂量为3~15质量%。
其后,在120℃、140℃的干燥区域边用多个辊搬运边完成干燥,剪切成1.3m宽度,在膜两端实施宽度10mm、高度2.5μm的滚花加工后,卷绕于卷芯,制作第2保护膜2-1。第2保护膜2-1的膜厚为50μm,卷绕的长度为3900m。
[第2保护膜2-2~2-8的制作]
按照表1变更树脂的种类、弯曲抑制剂的种类和添加量,除此之外,与第2保护膜2-1的制作同样地进行,制作第2保护膜2-2~2-8。其中,对于含有丙烯酸树脂的第2保护膜2-7的制作,除追加弯曲抑制剂2以外,与上述的第1保护膜1-2(丙烯酸膜)的制作同样地进行,从而制作第2保护膜2-7。
〔延迟值Ro·Rt的测定〕
如下测定上述制作的第2保护膜2-1~2-8的延迟值Ro·Rt。即,使用自动双折射率计Axo Scan(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter:Axo Matrix公司制),在23℃·55%RH的环境下,在590nm的波长处,进行三维折射率测定,由得到的折射率nx、ny、nz,通过上述式计算第2保护膜2-1~2-8的延迟值Ro·Rt。
〔Y.I值的测定〕
如下测定上述制作的第1保护膜1-1~1-2的Y.I值和第2保护膜2-1~2-8的Y.I值。即,对于上述制作的各膜试样,根据ASTM E313,使用分光测色仪(CM3700d,Konica MinoltaSensing株式会社制)求出颜色的三刺激值X、Y、Z,根据下述式,求出表示黄度指数的Y.I值(黄色指数)。
Y.I值=100(1.28X-1.06Z)/Y
〔偏振片的制作〕
使用上述制作的第1保护膜1-1(PET膜)和第2保护膜2-1,根据下述的方法,制作偏振片101。
〔偏振片101的制作〕
1)起偏镜的制作
将聚乙烯醇膜的厚度60μm的连续的聚乙烯醇膜边介由导辊连续搬运边浸渍在碘和碘化钾配合的染色浴(30℃)中,实施染色处理和2.5倍的拉伸处理后,在添加了硼酸和碘化钾的酸性浴(60℃)中,实施总计成为5倍的拉伸处理和交联处理,将得到的厚度12μm的碘-PVA系起偏镜在干燥机中在50℃下干燥30分钟而得到水分率4.9%的起偏镜。
2)紫外线固化型粘接剂B的制备
将下述的各成分混合,制备液态的紫外线固化型粘接剂。
3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧基酯 40质量份
双酚A型环氧树脂 60质量份
二苯基[4-(苯硫基)苯基]六氟锑酸锍(阳离子聚合引发剂)
4.0质量份
3)贴合和偏振片制作
对第1保护膜1-1的贴合面实施电晕处理后,利用具备密闭式刮刀的涂覆装置以厚度3μm涂覆上述制备的紫外线固化型粘接剂B。另外,对第2保护膜2-1的贴合面实施电晕处理后,同样地以厚度3μm的厚度涂覆紫外线固化型粘接剂B。
在第1保护膜1-1和第2保护膜2-1上涂覆紫外线固化型粘接剂之后,立即,介由紫外线固化型粘接剂B的涂覆面并利用贴合辊在上述准备的起偏镜的一面贴合第1保护膜1-1,在另一面贴合第2保护膜2-1。其后,以生产线速度20m/分钟,以280~320nm波长处的累积光量成为320mJ/cm2的方式从第1保护膜1-1侧照射金属卤化物灯,使两面的粘接剂固化,得到偏振片101。
〔偏振片102~108的制作〕
在上述偏振片101的制作中,将第1保护膜和第2保护膜以成为表1中记载的组合的方式变更,除此之外,与偏振片101的制作同样地进行,制作偏振片102~108。
〔液晶显示装置的制作〕
使用上述制作的偏振片101,根据下述的方法,制作液晶显示装置201。
即,作为液晶单元,准备具有厚度为0.5mm的二片玻璃基板和配置在玻璃基板间的液晶层的IPS方式的液晶单元。然后,介由粘合层将上述制作的一对偏振片101·101分别以第2保护膜成为液晶单元侧的方式贴合而得到液晶显示装置201。贴合以可视侧的偏振片的起偏镜的吸收轴与背光灯侧的偏振片的起偏镜的吸收轴正交的方式进行。以下,同样地使用偏振片102~108,制作液晶显示装置202~208。
〔评价〕
(弯曲不均)
将上述制作的液晶显示装置201~208在40℃、95%RH的环境下放置24小时。接下来,在40℃干燥的环境下使液晶显示装置201~208显示为黑色的状态下,目视观察显示画面的4顶点附近的亮度与显示画面中央部附近的亮度的差(中心部与周边部的图像不均)。然后,基于以下的评价基准,进行弯曲不均的评价。
《评价基准》
◎:完全没有观察到弯曲不均。
○:观察到稍有弯曲不均,但在实际使用上没有问题。
△:观察到弯曲不均,但为在实际使用中允许的品质。
×:观察到明显的弯曲不均,在实际使用上存在问题。
(颜色不均)
使上述制作的液晶显示装置201~208在暗室中显示为黑色,目视观察画面的颜色(黑色)的均匀性,基于以下的评价基准进行颜色不均的评价。
《评价基准》
◎:完全没有观察到颜色不均。
○:观察到颜色稍有不均,但在实际使用上没有问题。
△:观察到颜色不均,但为在实际使用中允许的品质。
×:观察到明显的颜色不均,在实际使用上存在问题。
表1一并示出了各膜的特性和评价的结果。
根据表1可知,在实施例1~6中,抑制了弯曲不均和颜色不均这两者。认为这是由于下述原因:在实施例1~6的偏振片中,因偏振片的第2保护膜中含有弯曲抑制剂,所以抑制了第2保护膜自身的弯曲,抑制了液晶单元的玻璃基板的弯曲,并且因第1保护膜的Y.I值与第2保护膜的Y.I值的差ΔY.I为0.4以下,较小,所以几乎不会有因各膜的Y.I值的不同而引起颜色不均,其结果,不易看出颜色不均。特别是,根据表1,可以说如果ΔY.I为0.3以下,则抑制弯曲不均和颜色不均的效果进一步高。
另外,在使用了弯曲抑制剂3和4的实施例4和6中,与其它的实施例相比,Ro和Rt的值较高。认为这是由于弯曲抑制剂3和4为在结构中含有5个以上的氮原子的含氮杂环化合物,不仅抑制弯曲,还作为延迟提升剂发挥功能。因此,可以说从容易实现IPS用零相位差膜的观点考虑,作为弯曲抑制剂,优选在结构中氮原子为4个以下的含氮杂环化合物。
另外,根据实施例1和7的结果可知,与使用在丙烯酸树脂中含有弯曲抑制剂的第2保护膜的构成相比,使用在纤维素酯树脂中含有弯曲抑制剂的第2保护膜的构成的抑制弯曲不均的效果更好。由此可以说通过将弯曲抑制剂与纤维素酯树脂组合使用,更容易发挥抑制弯曲不均的效果。因此,可以说含有弯曲抑制剂的第2保护膜优选含有纤维素酯树脂。
接下来,在实施例4的构成(在作为第2保护膜的PET膜中添加了弯曲抑制剂3的构成)中,使弯曲抑制剂的添加量变化,制作Y.I值发生了变化的第2保护膜2-9~2-11,使用该第2保护膜2-9~2-11,与上述同样地制作偏振片109~111和液晶显示装置209~211。然后,用与上述同样的方法评价各液晶显示装置209~211的弯曲不均和颜色不均。将其结果示于表2。
根据表2,可以说如果第2保护膜的Y.I值为0.8~1.4的范围,则可将ΔY.I抑制在0.3以下,能够进一步抑制颜色不均。
〔补充〕
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明的范围并不限定于此,在不脱离发明主旨的范围可以加入各种变更而实施。
以上说明的本实施方式的偏振片和液晶显示装置可以如下表现。
1.一种偏振片,其特征在于,是将第1保护膜、起偏镜、第2保护膜以该顺序层叠的偏振片,
在上述第2保护膜中,由下述式(i)定义的膜面内方向的延迟值Ro(nm)和由下述式(ii)定义的膜的厚度方向的延迟值Rt(nm)满足下述式(iii)和(iv)中规定的条件,
(i)Ro=(nx-ny)×d
(ii)Rt=((nx+ny)/2-nz)×d
(式中,nx表示膜面内的慢轴方向的折射率,ny表示膜面内的快轴方向的折射率,nz表示膜的厚度方向的折射率(折射率是在23℃、55%RH的环境下,以波长590nm测定的),d表示膜的厚度(nm)。)
(iii)0nm≤Ro≤10nm
(iv)|Rt|≤25nm
上述第1保护膜的表示黄度指数的Y.I值与上述第2保护膜的表示黄度指数的Y.I值的差为0.4以下,
在上述第1保护膜和上述第2保护膜中,仅上述第2保护膜含有弯曲抑制剂,所述弯曲抑制剂具有紫外线吸收功能,并且通过将吸收的紫外线转换成热而抑制吸水引起的弯曲。
2.根据上述1所述的偏振片,其特征在于,上述第1保护膜含有由聚对苯二甲酸乙二醇酯构成的树脂。
3.根据上述2所述的偏振片,其特征在于,上述第2保护膜的Y.I值为0.8~1.4。
4.根据上述1~3中任一项所述的偏振片,其特征在于,上述弯曲抑制剂含有在结构中氮原子为4个以下的含氮杂环化合物。
5.根据上述1~4中任一项所述的偏振片,其特征在于,上述第2保护膜含有由纤维素酯构成的树脂。
6.一种液晶显示装置,其特征在于,包括上述1~5中任一项所述的偏振片和用一对基板夹持液晶层的IPS型的液晶单元,
上述偏振片相对于上述液晶单元配置于可视侧且以上述第2保护膜相对于上述起偏镜成为上述液晶单元侧的方式配置。
产业上的可利用性
本发明的偏振片可用于例如IPS型的液晶显示装置。
符号说明
1 液晶显示装置
4 液晶单元
5 偏振片
11 起偏镜
12 光学膜(第1保护膜)
13 光学膜(第2保护膜)

Claims (6)

1.一种偏振片,是将第1保护膜、起偏镜、第2保护膜以该顺序层叠的偏振片,
在所述第2保护膜中,由下述式(i)定义的膜面内方向的延迟值Ro和由下述式(ii)定义的膜的厚度方向的延迟值Rt满足下述式(iii)和(iv)中规定的条件,延迟值Ro和延迟值Rt的单位是nm,
(i)Ro=(nx-ny)×d
(ii)Rt=((nx+ny)/2-nz)×d
式中,nx表示膜面内的慢轴方向的折射率,ny表示膜面内的快轴方向的折射率,nz表示膜的厚度方向的折射率,折射率是在23℃、55%RH的环境下,以波长590nm测定的,d表示膜的厚度且单位是nm,
(iii)0nm≤Ro≤10nm
(iv)|Rt|≤25nm
所述第1保护膜的表示黄度指数的Y.I值与所述第2保护膜的表示黄度指数的Y.I值的差为0.4以下,
在所述第1保护膜和所述第2保护膜中,仅所述第2保护膜含有弯曲抑制剂,所述弯曲抑制剂具有紫外线吸收功能,并且通过将吸收的紫外线转换成热而抑制吸水引起的弯曲。
2.根据权利要求1所述的偏振片,其中,所述第1保护膜含有由聚对苯二甲酸乙二醇酯构成的树脂。
3.根据权利要求2所述的偏振片,其中,所述第2保护膜的Y.I值为0.8~1.4。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的偏振片,其中,所述弯曲抑制剂含有在结构中氮原子为4个以下的含氮杂环化合物。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的偏振片,其中,所述第2保护膜含有由纤维素酯构成的树脂。
6.一种液晶显示装置,包括权利要求1~5中任一项所述的偏振片和用一对基板夹持液晶层的IPS型的液晶单元,
所述偏振片相对于所述液晶单元配置于可视侧且以所述第2保护膜相对于所述起偏镜成为所述液晶单元侧的方式配置。
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