JP2010286764A - 光学積層体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液晶セル基板1と、液晶セル基板1の表面に接触して積層され、分子内に少なくとも1個のエポキシ基を有するエポキシ系化合物を含有する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物からなる接着剤層2と、接着剤層2の表面に接触して積層され、ポリビニルアルコール系樹脂に二色性色素が吸着配向された偏光フィルムを有する厚さが100μm以下である偏光板5と、を備える光学積層体10およびその製造方法である。
【選択図】図1
Description
液晶セル基板1は、もう1枚の基板(図示せず)との間に液晶を挟持し、液晶セルを構成するものであり、この液晶セルは、液晶表示装置の中核的部材を構成することになる。液晶セル基板1は、ガラスや透明プラスチックシートで構成することができる。ガラスは、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスなど、一般に知られている各種のガラス板であることができるが、液晶セルには特に無アルカリガラスが好ましく用いられる。また、透明プラスチックシートも、透明で液晶セル基板となり得るものであれば、各種公知のものを用いることができ、具体例として、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂など、透明な樹脂からなるフレキシブル基板を挙げることができる。
本発明では、上記の液晶セル基板1と、偏光フィルムを含む偏光板5とを、分子内に少なくとも1個のエポキシ基を有するエポキシ系化合物を含有する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物からなる接着剤層2を介して貼合し、好ましくは、この貼合物に活性エネルギー線を照射して接着剤層2を硬化させ、光学積層体10とする。活性エネルギー線硬化性樹脂組成物にエポキシ系化合物を含有させることにより、偏光板5と液晶セル基板1との間の良好な接着性を与えるとともに、透明性、機械的強度、熱安定性などに優れる耐久性能の高い接着剤層を得ることができる。本発明において、「分子内に少なくとも1個のエポキシ基を有するエポキシ系化合物」とは、分子内に1個以上のエポキシ基を有し、活性エネルギー線(たとえば、紫外線、可視光、電子線、X線等)の照射により硬化し得る化合物を意味する。また、エポキシ系化合物と、後述するオキセタン系化合物および(メタ)アクリル系化合物を含め、活性エネルギー線の照射により硬化し得る化合物を総称して、活性エネルギー線硬化性化合物と呼ぶことがある。
(b)下記式(II)で示されるアルカンジオールのエポキシシクロヘキサンカルボキシレート類:
(c)下記式(III)で示されるジカルボン酸のエポキシシクロヘキシルメチルエステル類:
(d)下記式(IV)で示されるポリエチレングリコールのエポキシシクロヘキシルメチルエーテル類:
(e)下記式(V)で示されるアルカンジオールのエポキシシクロヘキシルメチルエーテル類:
(f)下記式(VI)で示されるジエポキシトリスピロ化合物:
(g)下記式(VII)で示されるジエポキシモノスピロ化合物:
(h)下記式(VIII)で示されるビニルシクロヘキセンジエポキシド類:
(i)下記式(IX)で示されるエポキシシクロペンチルエーテル類:
(j)下記式(X)で示されるジエポキシトリシクロデカン類:
上記例示した脂環式エポキシ系化合物のなかでも、次の脂環式エポキシ系化合物は、市販されているか、またはその類似物であって、入手が比較的容易であるなどの理由から、好ましく用いられる。
(B)4−メチル−7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン−3−カルボン酸と(4−メチル−7−オキサ−ビシクロ[4.1.0]ヘプト−3−イル)メタノールとのエステル化物〔上記式(I)において、R1=4−CH3、R2=4−CH3の化合物〕、
(C)7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン−3−カルボン酸と1,2−エタンジオールとのエステル化物〔上記式(II)において、R3=R4=H、n=2の化合物〕、
(D)(7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプト−3−イル)メタノールとアジピン酸とのエステル化物〔上記式(III)において、R5=R6=H、p=4の化合物〕、
(E)(4−メチル−7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプト−3−イル)メタノールとアジピン酸とのエステル化物〔上記式(III)において、R5=4−CH3、R6=4−CH3、p=4の化合物〕、
(F)(7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプト−3−イル)メタノールと1,2−エタンジオールとのエーテル化物〔上記式(V)において、R9=R10=H、r=2の化合物〕。
本発明の光学積層体は、図1を参照して先に説明したように、液晶セル基板1上に、上で説明した接着剤層2を介して積層された偏光板5を備える。偏光板5は、少なくとも、ポリビニルアルコール系樹脂に二色性色素が吸着配向された偏光フィルムを有する。偏光板5は、光学積層体10、さらに液晶パネルの厚さを小さくする観点から、厚さが100μm以下のものとする。上記のような偏光フィルムそれ自体を単独で偏光板5とすることもできるが、偏光フィルム単独では脆いため、その少なくとも片面、特に液晶セル基板1に貼合される面とは反対側の面に、透明保護層を設けたものが、好ましく用いられる。
偏光板5を構成する偏光フィルム6は、ポリビニルアルコール系樹脂に二色性色素が吸着配向されたものである。より具体的には、一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素が吸着配向されたものが好適に用いられる。
偏光フィルム6の少なくとも片面に設けられる透明保護層7は、たとえば酢酸セルロース系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂など、当分野において従来から保護層の形成材料として広く用いられている適宜の熱可塑性樹脂フィルムで構成することができる。また透明保護層7は、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物で構成することもできる。量産性および接着性の観点からは、これらの中でも、酢酸セルロース系樹脂もしくはシクロオレフィン系樹脂からなるフィルム、または活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物を透明保護層7として用いることが好ましい。透明保護層7を熱可塑性樹脂フィルムで構成する場合、その厚さは通常、10〜50μm程度である。一方、透明保護層7を活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物で構成する場合、その厚さは10μm以下、たとえば1〜10μm程度とすることができる。
本発明に係る光学積層体の製造方法は、上記した本発明の光学積層体を製造するための方法として好適に用いられるものであり、以下に示される、(1)接着剤層形成工程、(2)貼合工程を備え、好ましくは(3)硬化工程をさらに備える。
(2)液晶セル基板(液晶セル基板1)に、上記の接着剤層形成工程で偏光板5の表面に形成された接着剤層2を貼り合わせる貼合工程、
(3)上記貼合工程で得られる液晶セル基板1/接着剤層2/偏光板5からなる貼合物に、可視光線、紫外線、X線、電子線などの活性エネルギー線を照射して接着剤層2を硬化させる硬化工程。
本発明の光学積層体10〜12は、その液晶セル基板1の偏光板5が貼合されている面とは反対側に、もう一つの液晶セル基板を配置し、両者の間に液晶を挟持することで、液晶セルまたは液晶パネルとすることができる。この液晶セルまたは液晶パネルを表示素子として、液晶表示装置が構成される。2枚の液晶セル基板間に液晶が封入された状態の液晶セル自体を図1〜3における液晶セル基板1とし、その一方または双方の表面に、本発明に従って偏光板を貼合し、液晶パネルとすることもできる。本発明の光学積層体は、熱衝撃試験などに対する耐久性に優れるものであることから、上記のようにして作製される液晶表示装置も同様に、熱衝撃試験などに対する耐久性に優れているとともに、薄型軽量化が図られたものとなる。
平均重合度約2400、ケン化度99.9モル%以上で厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルムを、30℃の純水に浸漬した後、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の重量比が0.02/2/100の水溶液に30℃で浸漬した。その後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水の重量比が12/5/100の水溶液に56.5℃で浸漬した。引き続き、8℃の純水で洗浄した後、65℃で乾燥して、ポリビニルアルコールにヨウ素が吸着配向された厚さ約30μmの偏光フィルムを得た。延伸は、主に、ヨウ素染色およびホウ酸処理の工程で行ない、トータル延伸倍率は5.3倍であった。
ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡績(株)製、東洋紡エステルフィルムE7002)の片面に、塗工機(第一理化(株)製、バーコーター)を用いて、偏光フィルムの透明保護層となる以下の組成の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を塗工した。
3,4−エポキシシクロヘキシルメチル 3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(ダイセル化学(株)製、セロキサイド 2021P)
35部
ビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル(東亞合成(株)製、アロンオキセタン OXT−221)
15部
ヒドロキシピバルアルデヒドとトリメチロールプロパンとのアセタール化合物のジアクリレート(新中村化学工業(株)製、A−DOG)
50部
2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(チバ社製、DAROCUR 1173、光ラジカル重合開始剤)
2.25部
4,4’−ビス〔ジフェニルスルホニオ〕ジフェニルスルフィド ビスヘキサフルオロホスフェート系の光カチオン重合開始剤((株)ADEKA製、アデカオプトマー SP−150)
2.25部
なお、上記のA−DOG(ヒドロキシピバルアルデヒドとトリメチロールプロパンとのアセタール化合物のジアクリレート)は、下式の構造を有する化合物である。
以下の各成分を混合して、紫外線硬化性接着剤組成物を得た。
3,4−エポキシシクロヘキシルメチル 3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(ダイセル化学(株)製、セロキサイド 2021P)
75部
ビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル(東亞合成(株)製、アロンオキセタン OXT−221)
25部
4,4’−ビス〔ジフェニルスルホニオ〕ジフェニルスルフィド ビスヘキサフルオロホスフェート系の光カチオン重合開始剤(ダイセル・サイテック(株)製 UVACURE 1590)
5部
シリコーン系レベリング剤(東レ・ダウコーニング(株)製、SH710)
0.2部
<実施例1>
製造例2で作製した偏光板を8cm×8cmのサンプルサイズにカットし、透明保護層が形成されていない面に、塗工機(第一理化(株)製、バーコーター)を用いて、製造例3で得られた接着剤組成物を塗工した。この際、接着剤組成物を塗工したときの膜厚は粘度によって変化するため、バーコーターの番線の番号を変え、硬化後の膜厚が2μmとなるように調節した。次に、透明ガラス基板(液晶セル基板となるもの)の一方の面に、上記接着剤組成物の塗膜を有する偏光板を、その塗膜側が透明ガラス基板との貼合面となるように、貼付装置(フジプラ(株)製、LPA3301)を用いて貼合した。この貼合品に、フュージョンUVシステムズ社製のDバルブにより、積算光量1500mJ/cm2で紫外線を照射し、接着剤組成物を硬化させ、光学積層体を作製した。
製造例2で作製した偏光板の代わりに、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素が吸着配向している偏光フィルムの片面にポリビニルアルコール系接着剤を介して厚さ40μmのトリアセチルセルロース(TAC)からなる保護フィルムが貼合されている偏光板(住友化学(株)製、SR0661A−XNSY、厚さ約70μm)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作製した。
紫外線硬化性接着剤組成物の代わりにアクリル系粘着剤を用い、透明ガラス基板の一方の面にこのアクリル系粘着剤を介して、製造例2で作製した偏光板の透明保護層が設けられていない面(偏光フィルム面)を貼合し、50℃のオートクレーブ中、圧力5kg/cm2(約0.5MPa)にて20分間処理した以外は、実施例1と同様にして光学積層体を作製した。
紫外線硬化性接着剤組成物の代わりにアクリル系粘着剤を用い、透明ガラス基板の一方の面にこのアクリル系粘着剤を介して、偏光板の保護フィルムが貼合されていない面(偏光フィルム面)を貼合し、50℃のオートクレーブ中、圧力5kg/cm2(約0.5MPa)にて20分間処理した以外は、実施例2と同様にして光学積層体を作製した。
上記実施例および比較例で作製した光学積層体の耐久性を以下の方法で評価した。
光学積層体を、温度90℃の乾燥条件下で500時間保管する耐熱試験を行なった。また、−35℃で1時間保持する過程と70℃で1時間保持する過程を1サイクルとして、これを300回繰り返すヒートショック試験を行なった。両試験において、試験後の偏光板を目視で観察し、以下の基準で評価した。結果を表1に示す。
○:浮き、剥れ、発泡等の外観変化がほとんどみられない。
△:浮き、剥れ、発泡等の外観変化がやや目立つ。
×:浮き、剥れ、発泡等の外観変化が顕著に認められる。
○:偏光フィルムにクラックやワレが全くみられない。
×:偏光フィルムにクラックやワレが認められる。
Claims (5)
- 液晶セル基板と、
前記液晶セル基板の表面に接触して積層され、分子内に少なくとも1個のエポキシ基を有するエポキシ系化合物を含有する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物からなる接着剤層と、
前記接着剤層の表面に接触して積層され、ポリビニルアルコール系樹脂に二色性色素が吸着配向された偏光フィルムを有する厚さが100μm以下である偏光板と、
を備える、光学積層体。 - 前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、オキセタン系化合物をさらに含有する請求項1に記載の光学積層体。
- 前記接着剤層は、厚さが10μm以下である請求項1または2に記載の光学積層体。
- 前記偏光板は、
前記接着剤層の表面に接触して積層された前記偏光フィルムと、
前記偏光フィルムにおける前記接着剤層とは反対側の面に積層された透明保護層と、
を備える請求項1〜3のいずれかに記載の光学積層体。 - ポリビニルアルコール系樹脂に二色性色素が吸着配向された偏光フィルムを有する厚さが100μm以下である偏光板の表面に、分子内に少なくとも1個のエポキシ基を有するエポキシ系化合物を含有する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物からなる接着剤層を形成する工程と、
液晶セル基板に、前記偏光板の表面に形成された接着剤層を貼り合わせる工程と、
活性エネルギー線を照射し、前記接着剤層を硬化させる工程と、
を備える光学積層体の製造方法。
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