JP2005128097A - 偏光板 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐熱試験での光漏れがなく、耐湿試験での褪色がなく、および耐久試験後にクラックの発生のない、高い耐久性を有する偏光板を提供する。
【解決手段】
表面に、１％伸長時の抗張力が０．０５〜１．０Ｎ／ｍｍである材料を少なくとも１層積層した非晶性オレフィン系樹脂フィルムを偏光子保護フィルムとして用いたことを特徴とする偏光板。９０℃、５００時間加熱後の面積保持率が９６％以上であることを特徴とする同偏光板。非晶性オレフィン系樹脂がノルボルネン系樹脂又はオレフィン−マレイミド共重合体であることを特徴とする上記偏光板。
【選択図】 なし

Description

本発明は、高耐久薄型の液晶表示装置（以下「ＬＣＤ」と略す。）に用いる偏光板、さらに詳しくは、耐久性、光学特性に優れた非晶性オレフィン系樹脂フィルムを偏光子保護フィルムとして用いた偏光板に関する。

ＬＣＤは近年、携帯電話や携帯情報端末に使用されるようになったため、ＬＣＤ用光学フィルムには薄型、高耐久化が更に要求されるようになった。ところが薄型と高耐久化は相反するものであり、従来の材料では両者を同時に満足することが困難になってきた。偏光子を保護するため両面に積層される偏光子保護フィルムにおいては従来はトリアセチルセルロースフィルム（以下「ＴＡＣ」と略す。）が使用されているが、ＴＡＣを薄膜にすると耐久性に問題を生じる場合がある。具体的にはＴＡＣの透湿性が高いために偏光板内に水分が侵入し、結果的に偏光子を褪色させるという問題がある。またＴＡＣ保護フィルムを用いた偏光板の耐久性に関わるもう一つの問題として、耐熱試験を行うと偏光板の周囲が額縁状に光が漏れるという問題が発生する。

これはＴＡＣの光弾性係数が大きいために発生する問題であり、これらの問題を解決するために特許文献１では環状オレフィン系樹脂であるノルボルネン系樹脂を偏光子保護フィルムに用いた偏光板が提案されている。ノルボルネン系樹脂は透明性、耐熱性、耐湿性に優れ、固有複屈折や光弾性係数が小さいためにＬＣＤ用の光学フィルムとして好適である。

ところが本発明者らは、残留応力のない厚さ０．１ｍｍ以下のノルボルネン樹脂フィルムを偏光子保護フィルムに用いた偏光板をガラス板に貼合した状態で耐久試験を行うと、耐久試験後に液晶セルと反対側の偏光子保護フィルムにクラックが発生する問題を見いだした。例えば、ポリビニルアルコール（以下ＰＶＡ」と略す）フィルムにヨウ素を吸着させ一軸延伸した偏光子の少なくとも片方の面に、偏光子保護フィルムとしてノルボルネン樹脂フィルムを積層した偏光板を、ノルボルネン樹脂フィルムが表面になるように、液晶セルのガラス板に貼合し、高温条件下にさらした後、常温で放置すると、偏光子の変形応力によって、表面のノルボルネン樹脂フィルムにクラックが発生する。

これまでにノルボルネン系樹脂を含む非晶性オレフィン系樹脂からなる残留応力が大きい射出成形品がクラックを発生することは知られていた（特許文献２）が、射出成形品の残留応力が原因として挙げられている。しかしながら、残留応力が低いフィルムにクラックが発生することは知られていなかった。
これは偏光板にして高温条件下で耐久試験を行うと偏光子の収縮に伴う変形応力が生じるために、偏光子保護フィルムにクラックが発生するためと考えられる。

一方、ＴＡＣを偏光子保護フィルムとして用いた偏光板では、高温条件ではクラックは発生しないが、長時間荷重をかけるとＴＡＣの保護フィルムがクリープ変形するため偏光板の変形が大きい。
特開平６−５１１１７号公報 特開平１１−１７８６９０号公報

本発明が解決しようとする課題は、従来技術では解決できなかった、耐熱試験での光漏れ、耐湿試験での褪色および高温耐久試験後にクラックの発生のない高い耐久性を有する偏光板を提供することである。

本発明者は以上の課題に鑑み鋭意研究を行った結果、非晶性オレフィン系樹脂フィルム表面に、１％伸長時の抗張力が０．０５〜１．０Ｎ／ｍｍの高弾性材料を少なくとも１層積層したフィルムを、偏光板子保護フィルムとして用いた偏光板ではクラックが抑制されることができることを見出し本発明を完成した。

第１の発明に係る偏光板は、表面に、１％伸長時の抗張力が０．０５〜１．０Ｎ／ｍｍである材料を少なくとも１層積層した非晶性オレフィン系樹脂フィルムを偏光子保護フィルムとして用いたことを特徴とする。
第２の発明に係る偏光板は、第１の発明に係る偏光板において、９０℃、５００時間加熱後の面積保持率が９６％以上であることを特徴とする。
第３の発明に係る偏光板は、第１の発明に係る偏光板又は第２の発明に係る偏光板において、上記非晶性オレフィン系樹脂がノルボルネン系樹脂又はオレフィン−マレイミド共重合体であることを特徴とする。

以下本発明を詳細に説明する。
本発明における偏光板とは、偏光子に偏光子保護フィルムを積層したものをいう。偏光子とは、偏光子の機能を有するＰＶＡ製フィルムまたはシートを指し、例えば、ＰＶＡフィルムにヨウ素を吸着させた後、ホウ酸浴中で一軸延伸したＰＶＡ・ヨウ素系偏光子、ＰＶＡフィルムに二色性の高い直接染料を拡散吸着させた後、一軸延伸したＰＶＡ・染料系偏光膜などが挙げられる。

１％伸長時の抗張力が０．０５〜１．０Ｎ／ｍｍである材料とは、樹脂材料のみに限定されるものではなく、偏光板としての透明性をはじめとする光学特性を損なわない範囲であれば、無機材料であってもよい。１％伸長時の抗張力が０．０５Ｎ／ｍｍ未満であると、偏光板をガラスと積層し、高温条件下にさらした後、常温下で放置すると、偏光子の変形応力によって、表面の非晶性オレフィン系樹脂フィルムにクラックが発生する。また、偏光板の寸法安定性も低下する。１％伸長時の抗張力が１．０Ｎ／ｍｍより大きいと、偏光子保護フィルムが硬く脆くなって、取扱いが困難になるだけでなく、高温条件下にさらした後、常温下で放置すると、偏光子の変形応力によって、偏光子自体が破断する。

表面に少なくとも１層とは、非晶性オレフィン系樹脂からなる偏光子保護フィルムの片方の面に、１層以上積層されていればよいことを意味し、当該層と偏光子保護フィルムの間に他の層が１層以上形成されていても構わない。非晶性オレフィン系樹脂からなる偏光子保護フィルムの片方の面に形成される層の例としては下塗り層、ハードコート層、帯電防止層、反射防止層などが挙げられる。

積層方法は、通常は、コーターにより塗工し、乾燥、活性エネルギー線または熱により硬化させることができるが、その他、塗工、積層、保護フィルムとの共押出等各種方法を用いることができ、特に限定されるものではない。

本発明の、具体的に効果のある例として、非晶性オレフィン系樹脂からなる偏光子保護フィルムの表面にハードコート層を設ける方法がある。以下ハードコートにつき説明する。

ハードコートについては、クリアハードコート、防眩性を有するハードコート、反射防止性を有するハードコート、帯電防止性を有するハードコートなどが挙げられるが特に限定されるものでない。
ハードコート層は２層以上から構成されていてもよいし、ハードコート層以外に基材フィルムとの間に帯電防止層や下塗り層（バインダー層）が構成されていてもよい。

ハードコートの形成材料は少なくとも有機系材料が含まれているものが好ましく、有機系材料単独でも、無機材料（例えば無機超微粒子など）が含有されたハイブリッド材料であってもよい。

上記有機系材料としては電離放射線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、熱可塑性樹脂などを挙げることができる。電離放射線硬化型樹脂には、光カチオン系、無機微粒子分散アクリルラジカル系、アクリルラジカル系などがある。熱硬化型樹脂としては、メラミン系、ウレタン系、アルキド系、アクリルシリコーン系、含フッ素樹脂系、無機微粒子分散アクリルラジカル系、無機微粒子分散有機高分子系、無機微粒子分散オルガノアルコキシシラン系、有機高分子分散シリカ系、ケイ酸塩・有機高分子系などがある。

ハードコート層中には、防眩性を付与するための樹脂ビーズや無機フィラーなどが入っていてもよい。

また、ハードコート層上に低屈折率層や高屈折率層をドライプロセスまたはウェットプロセスでコーティングし、反射防止機能を付与させてもよい。その他、帯電防止機能や防汚機能を積層によって設けてもよいし、ハードコート層単層に機能付与してもよい。

本発明に用いられる非晶性オレフィン系樹脂とは、オレフィン系モノマー成分を１０重量％以上有する非晶性の樹脂であれば特に限定されず、例えばポリ４−メチルペンテン樹脂（ＴＰＸ）、アタクティックＰＰ樹脂、エチレン−アクリレート樹脂、主鎖にノルボルナン骨格を有する環状オレフィン系樹脂、オレフィン−マレイミド共重合体等が挙げられる。中でも上記主鎖にノルボルナン骨格を有する環状オレフィン系樹脂、即ちノルボルネン系樹脂又はオレフィン−マレイミド共重合体が、透明性、耐熱性に優れ、固有複屈折率が低く、光弾性係数が小さいため特に好適に用いられる。

ノルボルネン系樹脂においては、熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂が好ましく、例えば、ノルボルネン系モノマーの開環（共）重合体を水素添加した樹脂、ノルボルネン系モノマーを付加重合させた樹脂、ノルボルネン系モノマーとエチレンやα−オレフィンなどのオレフィン系モノマーと付加共重合させた樹脂などを挙げることができる。これらの樹脂は公知であり、商業的にも入手できる。

ノルボルネン系モノマーは、ノルボルネン環を有するものであれば特に限定されないが、耐熱性、低線膨張率等に優れた成形品が得られることから、三環体以上の多環ノルボルネン系単量体を用いることが好ましい。

ノルボルネン系モノマーの具体例としては、ノルボルネン、ノルボルナジエン等の二環体；ジシクロペンタジエン、ジヒドロキシペンタジエン等の三環体；テトラシクロドデセン等の四環体；シクロペンタジエン三量体等の五環体；テトラシクロペンタジエン等の七環体；これらのメチル、エチル、プロピル、ブチル等のアルキル、ビニル等のアルケニル、エチリデン等のアルキリデン、フェニル、トリル、ナフチル等のアリール等の置換体；さらにこれらのエステル基、エーテル基、シアノ基、ハロゲン原子、アルコキシカルボニル基、ピリジル基、水酸基、カルボン酸基、アミノ基、無水酸基、シリル基、エポキシ基等の炭素、水素以外の元素を含有する基、いわゆる極性基を有する置換体等が例示される。これらの中でも、エステル基や無水酸基が好ましい。これらのモノマーは、単独で、または複数種を組み合わせて用いられる。入手が容易であり、反応に優れ、得られる樹脂成型品の耐熱性が優れる点から、三環体、四環体、及び五環体のモノマーが好ましい。

ノルボルネン系樹脂には市販されているものがあり、例えば、日本ゼオン社のゼオノアシリーズ、ゼオネックスシリーズ、ＪＳＲ社のアートンシリーズ、ティコナ（Ｔｉｃｏｎａ）社のトーパス（ＴＯＰＡＳ）シリーズなどがある。

環状オレフィン系樹脂からなるフィルムの成形方法については、溶融キャスト法、押出法等を用いることができるがいずれに限定されるものでもない。保護フィルムに用いる樹脂フィルムの厚みは１０〜１００μｍが好ましく、より好ましくは２０〜８０μｍである。

偏光子保護フィルムと偏光子を貼合する場合には、接着剤が用いられる。従来の接着工程が取れるので水系が好ましく、具体的には、ＰＶＡ系接着剤、アクリル系接着剤、ポリウレタン系接着剤などが挙げられる。
偏光子保護フィルムには貼合する前に貼合面に、コロナ放電処理や紫外線照射処理などの親水化処理を行ってもよいし、これらを併用してもよい。

本発明における偏光板は液晶セルに接着剤又は粘着剤を介して貼り付けて用いられる。液晶セルは通常透明電極を形成したガラス板等の両透明板間の間隙に液晶が充填されてできている。このため偏光板の接着された液晶セルにおいては液晶セル、液晶セル側偏光子保護フィルム、偏光子、液晶セルと反対側の偏光子保護フィルムの順に積層されて用いられる。

本発明における、表面に、１％伸長時の抗張力が０．０５〜１．０Ｎ／ｍｍである材料を少なくとも１層積層した非晶性オレフィン系樹脂フィルムは、液晶セルと反対側の偏光子保護フィルムとして用いられる。本発明において表面にとしたのは、この面が偏光子を挟んで貼り合わされる場合の、偏光子とは対向しない面を意味し、液晶セルと貼り付けられた状態においては液晶セルとも対向しない面であることが好ましい。偏光子の収縮応力によりクラックを生じるのを防ぐのに有効だからである。

本発明における偏光板は９０℃、５００時間加熱後の面積保持率が９６％以上であることが好ましい。面積保持率とは、加熱前の偏光板面積に対する９０℃加熱後の偏光板面積の割合を百分率で表したものをいう。面積保持率はより好ましくは９７％以上である。面積保持率が９６％未満であると、ＬＣＤに設置された偏光板が高温下において収縮変形し、ＬＣＤの表示面において、偏光板のカバーする面積が小さくなるだけでなく、偏光板が液晶セルから剥がれたり、浮いたりする問題が発生するためである。この問題を防ぐために、偏光板と液晶セルの粘着力、固定力を強くすると、偏光板の収縮応力が偏光子保護フィルムにかかり、偏光子保護フィルムにクラックが発生する。

本発明に係る偏光板は、耐熱試験での光漏れ、耐湿試験での褪色および耐久試験後にクラックの発生のない高い耐久性を有する。非晶性オレフィン系樹脂からなる偏光子保護フィルムを用いるため耐熱試験での光漏れ、耐湿試験での褪色がなく、更に１％伸長時の抗張力が０．０５〜１．０Ｎ／ｍｍである材料からなる表面層を有することにより、非晶性オレフィン系樹脂からなる偏光子保護フィルムにかかる、偏光子からの変形応力を低減するため、非晶性オレフィン系樹脂からなる偏光子保護フィルムのクラック発生が抑制され、耐久性が向上するためである。

以下、本発明の具体的な実施例を挙げることにより本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

Ｔダイを取り付けた１軸押出機を用いてノルボルネン系樹脂（商品名：ＡＲＴＯＮ Ｇ，ＪＳＲ株式会社製）を溶融押出製膜し、厚さ４０μmの透明なフィルムを得た。このフィルムの片面にコロナ処理した。このとき水による接触角は４８°を示した。コロナ処理面にシリコーン変性アクリル型ハードコート剤（商品名：ＵＶＨＣ１１０５，ＧＥ東芝シリコーン社製）をイソプロピルアルコールで固形分が５０重量％になるよう希釈し、＃７０のマイクログラビアコーターで塗布し、８０℃に設定した乾燥炉で溶剤を除去後に高圧水銀灯で空気環境下、１．０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射して硬化させた。ハードコート層の厚みは５μmであった。

次に、片面に上記ハードコート層付きノルボルネン系樹脂偏光子保護フィルム、他の面に未加工のノルボルネン系樹脂偏光子保護フィルムにて、ＰＶＡ系偏光子の両面を挟みウェットラミした。６０℃５分間、７０℃５分間および８０℃５分間連続的に乾燥して偏光板を得た。

実施例１のノルボルネン系樹脂をティコナ社製 商品名「ＴＯＰＡＳ Ｔ」に代えた以外は実施例１と同様にして偏光板を得た。

（比較例１）
実施例１で用いたノルボルネン系樹脂フィルムに、ハードコート層を設けずに実施例１と同様に偏光板を得た。
（比較例２）

溶液キャスト法によって成膜した厚さ４０μmのＴＡＣを用いた以外は実施例１と同様に偏光板を得た。

〈評価方法〉
１％伸長時の抗張力：本発明の請求項１における表面層の２０ｍｍ幅試料を準備し、引張試験機を用いて、試料チャック間を１００ｍｍとし、引張速度１３．３３ｍｍ／ｍｉｎで１％伸長時の応力を測定した。測定値を試験試料の幅で除して、１％伸長時の抗張力を算出した。表面層の１％伸長時抗張力を単体で引張試験するのが困難な場合には、非晶性オレフィン系樹脂フィルムとの積層体として測定し、非晶性オレフィン系樹脂フィルム単体での測定値を減じて算出した。
面積保持率：得られた偏光板を１０ｃｍ×１０ｃｍの正方形にカットし、縦横方向それぞれ、両端部２辺、中央部の計３ヶ所の長さを測定し、９０℃で５００時間加熱した。加熱後も、同様に、縦横方向それぞれ３ヶ所の長さを測定し、その値から、以下の式により面積保持率を算出した。
面積保持率[％]＝（「加熱後の面積」／「加熱前の面積」）×１００

耐久性評価試験−１：得られた偏光板を１６ｃｍ×９ｃｍの長方形にカットし、ハードコート未加工の保護フィルム面にアクリル系粘着剤を塗布し厚さ1ｍｍの無アルカリガラス板に積層して、９０℃で５００時間加熱し、その後２３℃で１０００時間放置し、クラックの発生を目視にて評価した。評価尺度はクラックのないものを○、１〜５つあるものを△、５つ以上あるものを×とした。

耐久性評価試験−２：耐久性評価試験−１と同様にガラス付偏光板を作製し、６０℃９０％ＲＨで２００時間加熱し、褪色性、周辺部の光漏れ（白抜け）を評価した。目視にて評価した。評価尺度は、加熱湿後、変化の見られないものを○、褪色、光漏れ等変化の見られるものを×とした。

評価結果を表１に示す。

Claims (3)

1. 表面に、１％伸長時の抗張力が０．０５〜１．０Ｎ／ｍｍ以下である材料を少なくとも１層積層した非晶性オレフィン系樹脂フィルムを偏光子保護フィルムとして用いたことを特徴とする偏光板。
2. ９０℃、５００時間加熱後の面積保持率が９６％以上であることを特徴とする請求項１記載の偏光板。
3. 前記非晶性オレフィン系樹脂がノルボルネン系樹脂又はオレフィン−マレイミド共重合体であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の偏光板。