JP2016035579A - 偏光板 - Google Patents
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Abstract
Description
1つの実施形態においては、上記接着層の厚みは2μm以下である。
本発明の別の局面によれば画像表示装置が提供される。この画像表示装置は、上記偏光板を有する。
上記偏光膜は、代表的には、二色性物質が吸着配向されたポリビニルアルコール系樹脂(以下、「PVA系樹脂」と称する)膜である。偏光膜の厚みは、好ましくは10μm以下、さらに好ましくは7μm以下、特に好ましくは5μm以下である。一方、偏光膜の厚みは、好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは1.0μm以上である。
IWMA(x)=[I(x−0.5)×1+I(x−0.4)×2+I(x−0.3)×4+I(x−0.2)×6+I(x−0.1)×8+I(x)×10+I(x+0.1)×8+I(x+0.2)×6+I(x+0.3)×4+I(x+0.4)×2+I(x+0.5)×1]/(1+2+4+6+8+10+8+6+4+2+1)
得られたスムージング処理後の積分強度分布の例を図4に示す。
上記染色処理は、代表的には、PVA系樹脂膜を二色性物質で染色することにより行う。好ましくは、PVA系樹脂膜に二色性物質を吸着させることにより行う。当該吸着方法としては、例えば、二色性物質を含む染色液にPVA系樹脂膜(積層体)を浸漬させる方法、PVA系樹脂膜に前記染色液を塗工する方法、前記染色液をPVA系樹脂膜に噴霧する方法等が挙げられる。好ましくは、染色液に積層体を浸漬させる方法である。二色性物質が良好に吸着し得るからである。
積層体の延伸方法としては、任意の適切な方法を採用することができる。具体的には、固定端延伸(例えば、テンター延伸機を用いる方法)でもよいし、自由端延伸(例えば、周速の異なるロール間に積層体を通して一軸延伸する方法)でもよい。また、同時二軸延伸(例えば、同時二軸延伸機を用いる方法)でもよいし、逐次二軸延伸でもよい。積層体の延伸は、一段階で行ってもよいし、多段階で行ってもよい。多段階で行う場合、後述の積層体の延伸倍率(最大延伸倍率)は、各段階の延伸倍率の積である。
上記不溶化処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂膜を浸漬させることにより行う。特に水中延伸方式を採用する場合、不溶化処理を施すことにより、PVA系樹脂膜に耐水性を付与することができる。当該ホウ酸水溶液の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜4重量部である。不溶化浴(ホウ酸水溶液)の液温は、好ましくは20℃〜40℃である。好ましくは、不溶化処理は、積層体作製後、染色処理や水中延伸処理の前に行う。
上記架橋処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂膜を浸漬させることにより行う。架橋処理を施すことにより、PVA系樹脂膜に耐水性を付与することができる。当該ホウ酸水溶液の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜4重量部である。また、上記染色処理後に架橋処理を行う場合、さらに、ヨウ化物を配合することが好ましい。ヨウ化物を配合することにより、PVA系樹脂膜に吸着させたヨウ素の溶出を抑制することができる。ヨウ化物の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜5重量部である。ヨウ化物の具体例は、上述のとおりである。架橋浴(ホウ酸水溶液)の液温は、好ましくは20℃〜50℃である。好ましくは、架橋処理は水中延伸処理の前に行う。好ましい実施形態においては、染色処理、架橋処理および水中延伸処理をこの順で行う。
上記洗浄処理は、代表的には、ヨウ化カリウム水溶液にPVA系樹脂膜を浸漬させることにより行う。
乾燥処理における乾燥温度は、好ましくは30℃〜100℃である。
上記保護層としては、任意の適切な樹脂フィルムが用いられる。樹脂フィルムの形成材料としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、ノルボルネン系樹脂等のシクロオレフィン系樹脂、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等のエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、これらの共重合体樹脂等が挙げられる。なお、「(メタ)アクリル系樹脂」とは、アクリル系樹脂および/またはメタクリル系樹脂をいう。
上記接着層としては、任意の適切な接着剤および/または粘着剤で形成され得る。接着層の厚みは、0.7μm以上、好ましくは0.8μm以上、さらに好ましくは0.9μm以上である。このような接着層を形成することにより、気泡の発生を効果的に抑制することができ、外観に優れた偏光板を得ることができる。上述のしたとおり、厚みの薄い偏光膜はヨウ素濃度が高く、ヨウ素濃度が高いと硬くなる傾向にある。偏光膜に接着層を介して保護層を積層した際、偏光膜が硬いと偏光膜と接着層との間に気泡が発生しやすい。厚みの薄い(厚み10μm以下)偏光膜に対し、このような厚みの接着層を設けることが本発明の特徴の一つである。一方、接着層の厚みは、好ましくは2μm以下、さらに好ましくは1.7μm以下、特に好ましくは1.5μm以下である。このような範囲であれば、耐久性を保持し得る。具体的には、高湿下における光学特性の低下を抑制することができる。
サンプルサイズ:幅10mm、長さ30mm、
クランプ距離:20mm、
測定モード:引っ張り、周波数:1Hz、昇温速度:5℃/分
上記ラジカル重合硬化型接着剤は、上記硬化性化合物としてのラジカル重合性化合物を含む。ラジカル重合性化合物は、活性エネルギー線により硬化する化合物であってもよく、熱により硬化する化合物であってもよい。活性エネルギー線としては、例えば、電子線、紫外線、可視光線等が挙げられる。
上記カチオン重合硬化型接着剤は、硬化性化合物としてのカチオン重合性化合物を含む。カチオン重合性化合物としては、例えば、エポキシ基および/またはオキセタニル基を有する化合物が挙げられる。エポキシ基を有する化合物は、分子内に少なくとも2個のエポキシ基を有する化合物が好ましく用いられる。エポキシ基を有する化合物としては、例えば、少なくとも2個のエポキシ基と少なくとも1個の芳香環を有する化合物(芳香族系エポキシ化合物)、分子内に少なくとも2個のエポキシ基を有し、そのうちの少なくとも1個は脂環式環を構成する隣り合う2個の炭素原子との間で形成されている化合物(脂環式エポキシ化合物)等が挙げられる。
1.厚み
厚みは、デジタルマイクロメーター(アンリツ社製、商品名「KC−351C」)を用いて測定した。
2.透湿度
JIS Z 0208に記載の防湿包装材料の透湿度試験方法(カップ法)に基づいて測定した。
3.バルク吸水率
硬化型接着剤を、後述の実施例1と同様の条件で硬化させて、厚み100μmの評価用硬化物(重量:M1g)を作製した。この評価用硬化物を、23℃の純水に24時間浸漬させ、その後、取り出して表面の水を拭き取った後、浸漬後の評価用硬化物の重量(M2g)を測定した。浸漬前の評価用硬化物の重量M1gと、浸漬後の評価用硬化物の重量M2gとから、{(M2−M1)/M1}×100(%)の式により、バルク吸水率を算出した。
グルタルイミド環単位を有するメタクリル樹脂ペレットを、100.5kPa、100℃で12時間乾燥させ、単軸の押出機にてダイス温度270℃でTダイから押し出してフィルム状に成形した。このフィルムを、搬送方向(MD方向)に樹脂のTgより10℃高い雰囲気下で延伸し、次いでフィルム搬送方向と直交する方向(TD方向)に樹脂のTgより7℃高い雰囲気下で延伸し、厚み40μm、透湿度80g/m2のアクリル系フィルムを得た。
表1Aおよび表1Bに示すように各成分を混合して50℃で1時間撹拌し、活性エネルギー線により硬化し得る硬化型接着剤A,Bおよび硬化型接着剤CからFを得た。なお、硬化型接着剤Aのバルク吸水率は、1.3重量%であり、硬化型接着剤Bのバルク吸水率は、68.2重量%であった。また、硬化型接着剤Cのバルク吸水率は、2.5重量%であり、硬化型接着剤Dのバルク吸水率は、3.1重量%であり、硬化型接着剤Eのバルク吸水率は、8.7重量%であり、硬化型接着剤Fのバルク吸水率は、15.4重量%であった。
HEAA:ヒドロキシエチルアクリルアミド、logP=−0.56、ホモポリマーのTg=123℃、興人社製;
ACMO:アクリロイルモルホリン、logP=−0.20、ホモポリマーのTg=150℃、興人社製;
FA−THFM:テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、logP=1.13、ホモポリマーのTg=45℃、日立化成社製;
ライトアクリレートDCP−A:トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、logP=3.05、ホモポリマーのTg=134℃、共栄社化学社製;
ライトアクリレート1,9ND−A:1,9−ノナンジオールジアクリレート、logP=3.68、ホモポリマーのTg=68℃、共栄社化学社製;
TPGDA:トリプロピレングリコールジアクリレート、logP=1.68、ホモポリマーのTg69℃、東亞合成社製(アロニックスM−220);
アロニックスM−306:ペンタエリスリトールトリ/テトラアクリレート、logP=1.04、ホモポリマーのTg=250℃以上、東亞合成社製、であり、
アクリル系オリゴマー:ARUFON UP−1190、logP=1.95は東亞合成社製、
アルコキシ基を含む化合物:ニカラックMX−750LM、logP=0.8は日本カーバイド工業社製、
エポキシ基を含む化合物:JER828、logP=4.76はジャパンエポキシレジン株式会社製、
イソシアネート化合物:カレンズAOI、logP=1.6は昭和電工株式会社製、を示す。
ラジカル重合開始剤は、
IRGACURE907(2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン)、logP=2.09、BASF社製;
KAYACURE DETX−S(ジエチルチオキサントン)、logP=5.12、日本化薬社製、である。
光酸発生剤は、CPI−100P(トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェートを主成分とする有効成分50%のプロピレンカーボネート溶液)、サンアプロ社製、を示す。
活性エネルギー線として、可視光線(ガリウム封入メタルハライドランプ)、照射装置:Fusion UV Systems,Inc社製「Light Hammer10」、バルブ:Vバルブ、ピーク照度:1600mW/cm2、積算照射量1000mJ/cm2(波長380〜440nm)を使用した。なお、可視光線の照度は、Solatell社製のSola−Checkシステムを使用して測定した。
(偏光膜)
樹脂基材として、厚み100μm、Tg75℃のイソフタル酸ユニットを7モル%有するアモルファスのポリエチレンテレフタレート(IPA共重合PET)フィルムを用意した。このフィルムの表面にコロナ処理(58W/m2/min)を施した。
アセトアセチル変性PVA(日本合成化学工業社製、商品名:ゴーセファイマー Z200、平均重合度:1200、ケン化度:98.5モル%以上、アセトアセチル化度:5%)を1重量%添加したPVA(平均重合度:4200、ケン化度:99.2モル%)を用意し、PVA系樹脂が5.5重量%の水溶液を調製した。この水溶液を乾燥後の膜厚が9μmになるように樹脂基材のコロナ処理面に塗布し、60℃の雰囲気下において熱風乾燥により10分間乾燥して、樹脂基材上に厚み9μmのPVA系樹脂層を形成した。こうして、積層体を作製した。
得られた積層体をまず空気中130℃で1.8倍に延伸した(空中補助延伸)。
次に、積層体を液温30℃のホウ酸水溶液に30秒間浸漬してPVA系樹脂層を不溶化させた。本工程のホウ酸水溶液は、ホウ酸含有量を水100重量部に対して3重量部とした。
次いで、積層体を液温30℃のヨウ素およびヨウ化カリウムを含む染色液に、得られる偏光膜の単体透過率が40〜44%になるように任意の時間、浸漬し染色した。染色液は、水を溶媒とし、ヨウ素濃度を0.1〜0.4重量%の範囲内とし、ヨウ化カリウム濃度を0.7〜2.8重量%の範囲内とし、ヨウ素とヨウ化カリウムの濃度の比は1:7とした。
次に、積層体を30℃のホウ酸水溶液に60秒間浸漬して、ヨウ素を吸着させたPVA樹脂層に架橋処理を施した。本工程のホウ酸水溶液は、ホウ酸含有量を水100重量部に対して3重量部とし、ヨウ化カリウム含有量を水100重量部に対して3重量部とした。
さらに、積層体をホウ酸水溶液中で延伸温度70℃として、先の空中補助延伸と同様の方向に3.05倍に延伸した(最終的な延伸倍率5.50倍)。本工程のホウ酸水溶液は、ホウ酸含有量を水100重量部に対して4重量部とし、ヨウ化カリウム含有量を水100重量部に対して5重量部とした。
次に、ヨウ化カリウム含有量が水100重量部に対して4重量部とした水溶液で積層体を洗浄し、60℃の温風により乾燥し、樹脂基材上に厚み3.7μmの偏光膜を得た。
得られた偏光膜に対し(樹脂基材とは反対側の面に)、硬化型接着剤Aを介して厚み40μmのアクリル系フィルムを貼り合せた。具体的には、アクリル系フィルム上に、硬化型接着剤を、MCDコーター(富士機械社製、セル形状:ハニカム、グラビアロール線数:1000本/inch、回転速度140%/対ライン速)を用いて、厚み1.0μmになるように塗工し、ロール機を使用して貼り合わせた。貼り合わせのライン速度は25m/minとした。
その後、アクリル系フィルム側からIRヒーターを用いて50℃に加温し、上記可視光線をアクリル系フィルム側から照射して硬化型接着剤を硬化させた。次いで、70℃で3分間熱風乾燥し、偏光膜からPETフィルムを剥離して偏光板を得た。
偏光膜の作製に際し、樹脂基材上に厚み11μmのPVA系樹脂層を形成して、厚み4.7μmの偏光膜を形成したこと以外は実施例1と同様にして、偏光板を作製した。
偏光膜の作製に際し、樹脂基材上に厚み17μmのPVA系樹脂層を形成して、厚み6.9μmの偏光膜を形成したこと以外は実施例1と同様にして、偏光板を作製した。
偏光膜の作製に際し、樹脂基材上に厚み22μmのPVA系樹脂層を形成して、厚み9.1μmの偏光膜を形成したこと以外は実施例1と同様にして、偏光板を作製した。
偏光板の作製に際し、接着層の厚みを0.8μmとしたこと以外は実施例2と同様にして、偏光板を作製した。
偏光板の作製に際し、接着層の厚みを1.5μmとしたこと以外は実施例2と同様にして、偏光板を作製した。
偏光板の作製に際し、硬化型接着剤Aのかわりに硬化型接着剤Cを用いたこと以外は実施例2と同様にして、偏光板を作製した。
偏光板の作製に際し、硬化型接着剤Aのかわりに硬化型接着剤Dを用いたこと以外は実施例2と同様にして、偏光板を作製した。
偏光板の作製に際し、硬化型接着剤Aのかわりに硬化型接着剤Eを用いたこと以外は実施例2と同様にして、偏光板を作製した。
偏光板の作製に際し、接着層の厚みを0.5μmとしたこと以外は実施例2と同様にして、偏光板を作製した。
偏光板の作製に際し、硬化型接着剤Aのかわりに硬化型接着剤Bを用いたこと以外は実施例2と同様にして、偏光板を作製した。
偏光板の作製に際し、硬化型接着剤Aのかわりに硬化型接着剤Fを用いたこと以外は実施例2と同様にして、偏光板を作製した。
(偏光膜の光学特性)
紫外可視分光光度計(日本分光社製V7100)を用いて、偏光膜の単体透過率(Ts)、平行透過率(Tp)および直交透過率(Tc)を測定し、偏光度(P)を次式にて求めた。これらの透過率は、JIS Z 8701の2度視野(C光源)により測定し、視感度補正を行ったY値である。測定は、偏光膜の取り扱いを容易にするため、偏光膜に保護層(アクリル系フィルム)を貼り合わせた状態(偏光板の状態)で行った。保護層の吸光は、偏光膜の吸光と比べて無視できる程小さいため、偏光板の透過率を偏光膜の透過率とした。
偏光度(P)={(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
上述の透過率及び偏光度の測定で測定された平行透過率Tp,直交透過率Tcを用い下記式より、偏光膜の吸収軸と平行な偏光を入射した場合の透過率kaを算出し、続いて偏光膜の吸収軸方向の吸光度(偏光膜の吸収軸と平行な偏光を入射した場合の吸光度)Aaをkaから算出した。ここで、Tp、Tcは視感度補正したY値ではなく、測定波長380〜780nmの数値をそのまま用いた。
ka=(1/2)1/2(Tp+Tc)1/2/(Tp−Tc)1/2
Aa=−log10(ka)
得られた偏光板の中央部を、図6に示すように、ウルトラマイクロトーム(LEICA製、品名「LEICA ULTRACUT UCT」または「LEICA EM UC7」)を用いて、偏光膜の吸収軸方向(延伸方向)かつ偏光膜の厚さ方向に切断し、偏光膜の吸収軸方向と偏光膜の厚さ方向に直交する方向の長さが約100nmの超薄切片試料を作製した。
・装置:顕微レーザーラマン Jobin Yvon S. A. S社製、LabRAM HR800
(堀場ジョバンイボン製、HR800)
・励起波長 :514.5nm
・Grating:1800 gr/mm
・対物レンズ :100倍 (開口数0.9)
・測定ピッチ :0.1μm
各測定点で得られたラマンスペクトルについて、波数90cm−1〜120cm−1の区間の積分強度を、ベースライン補正を行って求めた。
ベースライン補正は、波数90cm−1〜120cm−1の区間において、波数90cm−1におけるラマン強度と波数120cm−1におけるラマン強度の各点を結ぶ直線で、ラマンスペクトルのベースラインを直線近似し、その近似直線からの距離をラマン強度として、測定時のベースラインの傾きを補正することによって行った(図3参照)。得られた各測定点の積分強度から偏光膜の厚さ方向の積分強度分布を求めた(図4)。なお、図中の厚さ方向の原点は後述の変曲点の位置に対応するものであり、負の座標側から光が入射するものとする。
図4の偏光膜の厚さ方向の積分強度分布図において、積分強度分布を偏光膜の厚さ方向に全区間で積分した値Iaを算出した。具体的には、スムージング処理前の厚さ方向の位置xの積分強度をI(x)として、スムージング処理後の積分強度IWMA(x) を下記の式より求め、IWMA(x) を全区間にわたって積分し、値Iaを算出した。
IWMA(x) =[I(x−0.5)×1+I(x−0.4)×2+I(x−0.3)×4+I(x−0.2)×6+I(x−0.1)×8+I(x)×10+I(x+0.1)×8+I(x+0.2)×6+I(x+0.3)×4+I(x+0.4)×2+I(x+0.5)×1]/(1+2+4+6+8+10+8+6+4+2+1)
得られたスムージング処理後の積分強度分布の例を図4に示す。
次に、特定した変曲点の位置から+0.5μmの位置のスムージング処理後の積分強度の値IWMA(0.5)を求め、この値をIsとした。
各実施例および比較例について、以下の評価を行った。
1.外観品質(気泡の発生の有無)
各実施例および比較例の偏光板について、目視で外観品質を確認した。
2.耐久性(斑の発生の有無)
各実施例および比較例の偏光板を加温加湿試験機に投入後、斑の発生の有無を観察することにより耐久性を評価した。具体的には以下のとおりである。
5inchのサイズに切り出した偏光板を、アクリル系粘着剤(厚み20μm)を介してその偏光膜面をガラス板に貼り合わせて評価サンプルを作製した。この評価サンプルを、温度65℃湿度90%の加温加湿オーブン内に500h保管後、オーブンから取り出して一晩保管後、斑の発生の有無を観察した。観察は、輝度10000cd/cm2のバックライト上に、評価サンプルと市販の偏光板(日東電工株式会社製、SEGタイプ偏光板)とを、互いの吸収軸が直交するように配置して行った。
21 保護層
22 保護層
31 接着層
32 接着層
100 偏光板
Claims (3)
- 厚み10μm以下の偏光膜と、該偏光膜の少なくとも片側に接着層を介して設けられた保護層とを有し、
前記接着層の厚みが0.7μm以上であり、
前記接着層のバルク吸水率が10重量%以下である、
偏光板。 - 前記接着層の厚みが2μm以下である、請求項1に記載の偏光板。
- 請求項1または2に記載の偏光板を有する、画像表示装置。
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