JP2009514009A - 偏光板、その製造方法及びこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明は偏光板、その製造方法及びこれを備えた液晶表示装置に係り、本発明の偏光板製造方法は、（Ｓ１）低分子量の光硬化型アクリレート樹脂及び光開始剤を含有するコーティング液を用意する工程と、（Ｓ２）コーティング液をポリビニルアルコール偏光フィルムの一面または両面に塗布して塗膜を形成する工程と、（Ｓ３）形成された塗膜に紫外線を照射する工程と、を含む。本発明の製造方法によれば、簡単かつ経済的な工程で軽量の薄型偏光板の製造が可能なだけでなく、製造された偏光板は、偏光フィルムとその表面に形成された保護膜との接着力が良好であり、透光率と偏光度、硬度などの物性も非常に優秀である。
【選択図】なし

Description

本発明は、保護膜を備えた偏光板、その製造方法及びこれを備えた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置に対する偏光供給素子及び検出素子として偏光板が広く使用されている。偏光板としては、ポリビニルアルコールフィルムにヨードや二色性染料を吸着させ、これを一定方向に延伸して製造した偏光フィルムを使用することが通例的であるが、このように製造した偏光フィルムは、透過軸の方向に対する機械的強度が弱くて、熱や水分による収縮で偏光機能が顕著に低下してしまうという短所がある。したがって、酢酸セルロースフィルムなどを接着剤で合着させてかかる短所を補完している。

しかし、液晶表示装置がノート型パソコン、携帯電話、デジタルカメラなどモバイルの用途に使用が拡大するにつれて、その耐久性能の向上及び更なる軽薄短小化への開発要求が増大してきた。前述した従来の偏光板、すなわち、偏光フィルムの保護用として酢酸セルロースフィルムを接着剤で合着させる方法で製造した偏光板は、経時的な温湿耐久性が落ち、その保護膜の厚さも２０μｍ以下に形成し難くて、軽薄短小化への目的を達成し難い。また酢酸セルロースフィルムで形成された保護膜は、表面硬度が弱くて取扱上注意を要する。

前述した酢酸セルロースフィルムで形成された保護膜の欠点を補完するために、例えば、特許文献１には親水性重合体からなる偏光フィルムの少なくとも一面に環状ポリオレフィン溶液を塗布及び乾燥することによって、薄くて良好な耐久性を持つ保護膜を形成する方法が記述されている。しかし、環状ポリオレフィンからなる保護膜は、ポリビニルアルコール偏光フィルムとの接着性が不良で、耐水性が弱くて高温高湿耐久性が低下するという短所がある。

一方、特許文献２にもエポキシ樹脂を主成分として形成した保護膜を持つ偏光板について記述している。しかし、エポキシ樹脂からなる保護膜は、切断加工時に切断面に亀裂が発生して光学欠陥を発生させ、かつ環状リングによる黄変が発生しやすいという短所がある。
特開２０００−１９９８１９号公報 特開２００４−２４５９２４号公報

本発明が解決しようとする技術的課題は、前記問題点を解決して、簡単かつ経済的な工程で軽量の薄型偏光板の製造が可能なだけでなく、製造された偏光板は、偏光フィルムとその表面に形成された保護膜との接着力で良好であり、透光率と偏光度、硬度などの物性も優秀な保護膜付き偏光板、その製造方法及びこれを備えた液晶表示装置を提供するところにある。

前記技術的課題を達成するために本発明の偏光板製造方法は、（Ｓ１）低分子量の光硬化型アクリレート樹脂及び光開始剤を含有するコーティング液を用意する工程と、（Ｓ２）前記コーティング液をポリビニルアルコール偏光フィルムの一面または両面に塗布して塗膜を形成する工程と、（Ｓ３）前記形成された塗膜に紫外線を照射する工程と、を含む。

本発明の偏光板製造方法において、前記低分子量の光硬化型アクリレート樹脂は、光硬化型アクリレートモノマー及び光硬化型アクリレートオリゴマーの混合物を使用することが望ましく、このとき、光硬化型アクリレートモノマーと光硬化型アクリレートオリゴマーとの混合重量比は、５０：５０〜１０：９０の範囲であることがさらに望ましい。

また本発明は、（ａ）ポリビニルアルコール偏光フィルムと、（ｂ）前記偏光フィルムの少なくとも一面に形成され、光硬化されたアクリレート樹脂からなる保護膜と、を備える偏光板を提供する。

以下、本発明について詳細に説明する。まず、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通例的または定義的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最も最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義できるという原則に立脚して本発明の技術的思想に符合する意味及び概念で解釈されなければならない。

本発明の偏光板製造方法はまず、低分子量の光硬化型アクリレート樹脂及び光開始剤を含有するコーティング液を用意する（Ｓ１工程）。

本発明において低分子量の光硬化型アクリレート樹脂とは、ＵＶなど光照射により重合による硬化反応を引き起こす光硬化型アクリレートモノマーまたは光硬化型アクリレートオリゴマーを意味する。かかる低分子量の光硬化型アクリレート樹脂としては、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレートなどがよく知られている。コーティング液に使われる低分子量の光硬化型アクリレート樹脂としては、光硬化型アクリレートモノマーと光硬化型アクリレートオリゴマーとをそれぞれ単独でまたはこれらを１種以上混合して使用できる。

形成される保護膜の表面硬度を高めるためには、低分子量の光硬化型アクリレート樹脂として、多価の官能基を持つアクリレートオリゴマー、例えば、重量平均分子量が１０００ないし４０００程度であり、２ないし１５個（さらに望ましくは、６個 以上）のアクリル基を末端基として持つオリゴマーを使用することが望ましい。但し、光硬化型アクリレートオリゴマーを単独で使用する場合、粘度が高くてコーティング性がよくないので、光硬化型アクリレートモノマーで希釈して使用することがさらに望ましい。この時、光硬化型アクリレートモノマーと光硬化型アクリレートオリゴマーとの混合比は、重量比で５０：５０〜１０：９０の範囲が望ましい。

コーティング液に含まれている光開始剤としては、例えば、２００〜４００ｎｍの紫外線波長領域を吸収する公知の光開始剤を使用できる。望ましくは、短波長領域（２５０ｎｍ付近）で主ピークを持つ光開始剤を使用する。

コーティング液に溶媒は添加しないことが望ましいが、塗膜の厚さ及び収縮率調節のために添加できるが、例えば、低分子量の光硬化型アクリレート樹脂のコーティング液の総重量対比９５重量％まで添加できる。この他に、コーティング液には本発明の目的を阻害しない限度内でレべリング剤、接着増進剤、界面活性剤、酸化防止剤、ＵＶ吸収剤などをさらに添加できることは言うまでもない。

次いで、前記用意したコーティング液をポリビニルアルコール偏光フィルムの一面または両面に塗布して塗膜を形成する（Ｓ２工程）。

ポリビニルアルコール偏光フィルムとしては、公知の方法によってヨードまたは二色性染料を吸着させたものを使用できる。コーティング液を塗布する方式としては、グラビア方式、マイヤー棒方式のようなロールコーティング方式を使用することが望ましく、その他にカンマ方式、スロットダイ方式のようなタイプのコーティング方式も使用できる。コーティング液に溶媒を添加した場合には、塗布後に熱風などを加えて溶媒を蒸発させて塗膜を形成する。

形成された塗膜の厚さは２ないし２０μｍほどが望ましい。

次いで、前記形成された塗膜に紫外線を照射する（Ｓ３工程）。

紫外線照射装置としては、高圧水銀灯、またはメタルハライドランプなどを使用することが経済的である。紫外線照射によって、コーティング液の低分子量光硬化型アクリレート樹脂の硬化反応が進む。このように得られた偏光板は、ポリビニルアルコール偏光フィルム（ａ）の少なくとも一面に、光硬化されたアクリレート樹脂からなる保護膜（ｂ）が形成される。

前述した本発明の製造方法は簡単かつ経済的な工程であり、軽量の薄型偏光板の製造が可能である。また、製造された偏光板は、ポリビニルアルコール偏光フィルムとその表面に形成された保護膜間の接着力が良好で保護膜の表面硬度も優秀である。さらに、製造された偏光板の透光率と偏光度も優秀で液晶表示装置の偏光板として十分な機能を発揮する。

本発明の偏光板及びその製造方法において、必要に応じて偏光フィルムまたは保護膜表面に反射防止層、アンチグレア層、指紋防止層など公知の多様な機能を付与するためのコーティング層またはフィルムをさらに形成できることは言うまでもない。

以下、本発明の理解を助けるために実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本発明による実施例は色々な他の形態に変形され、本発明の範囲が下記の実施例に限定されると解釈されてはならない。本発明の実施例は当業者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。

実施例１
まず、光硬化型コーティング液を用意した。光硬化型ウレタンアクリレートオリゴマー（ｕｃｂ社製）ＥＢ１２９０ ３０重量％と、トリメチロールプロパントリアクリレートモノマー１０重量％（ｕｃｂ社製）と、５重量％の光開始剤（ＩＧ１８４、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ）、０．２重量％のレべリング添加剤（ＢＹＫ３６１、ＢＹＫ社製）をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）５４．８重量％で希釈して、４５.２重量％の濃度を持つようにコーティング溶液を製造した。

前記コーティング液を、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）偏光フィルム上にロールコーティング方法を利用して塗布した。塗布後に８０℃の乾燥器で溶剤を乾燥させ、乾燥後の膜の厚さは１０μｍであった。

次いで、塗膜にＵＶを照射して塗膜を硬化させて偏光板を完成した。ＵＶ照射は３００Ｗ（中心波長２５４ｎｍ）ランプを使用し、照射強度は１Ｊ／ｍ^２を適用した。

＜偏光板の物性評価＞
偏光フィルムと保護膜との接着力は、ＪＩＳ Ｋ ５４００の方式でグリッド法を使用して測定した。形成されたグリッド数に対する非剥離グリッド数は１００／１００であり、これは偏光フィルムと保護膜間の接着性が非常に良好であることを証明する。

また、表面硬度はＡＳＴＭ Ｄ ３３６３方式による鉛筆硬度試験で測定し、Ｈから２Ｈの良好なレベルの値を得た。

偏光性能は、分光光度計（商品名“ＵＶ２２００”、島津製作所製品）を使用して評価し、単純透過率は４２％、偏光度は９９．９８％であり、硬化反応後にも優秀な偏光性能を維持した。

実施例２
光硬化型エポキシアクリレートオリゴマー（ｕｃｂ社製）ＥＢ６００ ３０重量％とペンタエリトリトールトリアクリレートモノマー１０重量％（ｕｃｂ社製）と、５重量％の光開始剤（ＩＧ１８４、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ）、０．２重量％のレべリング添加剤（ＢＹＫ３６１、ＢＹＫ社製）をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）５４．８重量％で希釈して、４５.２重量％の濃度を持つようにコーティング液を製造した。

前記コーティング液を、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）偏光フィルム上にロールコーティング方法を利用して塗布した。塗布後、８０℃の乾燥器で溶剤を乾燥させ、乾燥後の膜の厚さは１５μｍであった。

次いで、塗膜にＵＶを照射して塗膜を硬化させて偏光板を完成した。ＵＶ照射は３００Ｗ（中心波長２５４ｎｍ）のランプを使用し、照射強度は１Ｊ／ｍ^２を適用した。

＜偏光板の物性評価＞
前述した方法と同じ方法で偏光板の物性を評価した。

形成されたグリッド数に対する非剥離グリッド数は１００／１００であり、これは偏光フィルムと保護膜間の接着性が非常に良好であることを証明する。

また、表面硬度はＨないし２Ｈの良好なレベルの値を得た。

単純透過率は４０％であり、保護フィルムとして酢酸セルロースフィルムを接着剤で接着した偏光板より約８％ほど透過率が向上した。偏光度は９９．９８％であり、硬化反応後にも優秀な偏光性能を維持した。

比較例１
環状ポリオレフィン樹脂である商品名“Ａｔｔｏｎ”（ＪＳＡ社製）の４０重量％トルエン溶液を製造した。この溶液を、１００μｍの間隙を持つバーコーターを使用してポリビニルアルコール−ヨード系偏光フィルムの表面に塗布した。

塗布後この偏光板を、１００℃で加熱された熱風オーブン内で１０分間乾燥した。

製造された偏光板の偏光フィルムと保護膜間の接着力を、ＪＩＳ Ｋ ５４００に記載されたグリッド法により評価した。形成されたグリッド数に対する非剥離グリッドの数が０／１００であり、これは偏光フィルムとの接着性が無いということを証明する。

以上で説明したように、本発明の製造方法はコーティング方法を利用した簡単かつ経済的な工程であり、軽量の薄型偏光板の製造が可能である。

また、製造された偏光板は、ポリビニルアルコール偏光フィルムとその表面に形成された保護膜間の接着力が良好であり、保護膜の表面硬度も優秀である。さらに、製造された偏光板の透光率及び偏光度も優秀で液晶表示装置の偏光板として改善された機能を発揮する。

本発明は実施例を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならばこれより多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲によって定められねばならない。

Claims (11)

1. （Ｓ１）低分子量の光硬化型アクリレート樹脂及び光開始剤を含有するコーティング液を用意する工程と、
   （Ｓ２）前記コーティング液をポリビニルアルコール偏光フィルムの一面または両面に塗布して塗膜を形成する工程と、
   （Ｓ３）前記形成された塗膜に紫外線を照射する工程と、を含むことを特徴とする偏光板の製造方法。
2. 前記低分子量の光硬化型アクリレート樹脂は、光硬化型アクリレートモノマー及び光硬化型アクリレートオリゴマーの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の偏光板の製造方法。
3. 前記光硬化型アクリレートモノマーと光硬化型アクリレートオリゴマーとの混合重量比は、５０：５０〜１０：９０の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の偏光板の製造方法。
4. 前記光硬化型アクリレートオリゴマーは、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート及びエポキシアクリレートからなる群から選択されたどれ１つのオリゴマーまたはこれらの１種以上の混合物であることを特徴とする請求項３に記載の偏光板の製造方法。
5. 前記コーティング液は、低分子量の光硬化型アクリレート樹脂のコーティング液の総重量対比９５重量％までの溶媒をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の偏光板の製造方法。
6. 前記塗膜の厚さは２ないし２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の偏光板の製造方法。
7. 前記ポリビニルアルコール偏光フィルムにはヨードまたは二色性染料が吸着されたことを特徴とする請求項１に記載の偏光板の製造方法。
8. （ａ）ポリビニルアルコール偏光フィルムと、
   （ｂ）前記偏光フィルムの少なくとも一面に形成され、光硬化されたアクリレート樹脂からなる保護膜と、を備えることを特徴とする偏光板。
9. 前記保護膜の厚さは、２ないし２０μｍであることを特徴とする請求項８に記載の偏光板。
10. 前記ポリビニルアルコール偏光フィルムにはヨードまたは二色性染料が吸着されたことを特徴とする請求項８に記載の偏光板。
11. 請求項８ないし１０のうち、いずれか１項に記載の偏光板を備えた液晶表示装置。