JP2016071351A - 偏光板、粘着剤付き偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】偏光フィルム1と保護フィルム3とを備える偏光板10であって、偏光フィルム1は、厚さが15μm以下であり、且つ、単位膜厚あたりの突刺し強度が4.5gf/μm以上であり、保護フィルム3の破断強度が50MPa以上である。
【選択図】図1
Description
[1]偏光フィルムと保護フィルムとを備える偏光板であって、
前記偏光フィルムは、厚さが15μm以下であり、且つ、単位膜厚あたりの突刺し強度が4.5g/μm以上であり、
前記保護フィルムの破断強度が50MPa以上であることを特徴とする偏光板。
[2]前記保護フィルムは、シクロオレフィン系樹脂フィルム、セルロース系樹脂フィル
ム、ポリカーボネート系樹脂フィルム、ポリオレフィン系樹脂フィルム、ポリエステル系
樹脂フィルム、及びアクリル系樹脂フィルムからなる群より選択された少なくとも一層の
フィルムである[1]に記載の偏光板。
[3]前記保護フィルムは、その面内位相差値が200nm以下である[1]又は[2]
に記載の偏光板。
[4]前記偏光フィルムは、その片面に前記保護フィルムが積層され、他方の面に光学層
が積層されている[1]〜[3]のいずれかに記載の偏光板。
[5]前記光学層は、少なくとも片面に表面処理層を有する[4]に記載の偏光板。
[6][1]〜[5]のいずれかに記載の偏光板の、前記保護フィルム表面に粘着剤層が
形成されている粘着剤付き偏光板であって、
前記粘着剤層は、前記偏光板を幅25mm×長さ150mmに裁断し、粘着剤層を介し
てガラス板に積層し、垂直引張り方向から45°傾けた状態で180°ピール試験を行っ
たときの剥離力が10N/25mm以下であることを特徴とする粘着剤付き偏光板。
[7][6]に記載の粘着剤付き偏光板を、液晶セルの少なくとも片面に積層することを
特徴とする液晶表示装置。
本発明の偏光板は、図1を参照して、偏光フィルム1と保護フィルム3と備えるものであって、偏光フィルム1の厚さが15μm以下で、且つ、単位膜厚あたりの突刺し強度が4.5gf/μm以上であり、保護フィルム3の破断強度が50MPa以上であることを特徴とする。偏光フィルム1は、保護フィルム3との貼合面とは反対側の表面に、さらに別の保護フィルム(第2保護フィルム)5を積層してもよい。偏光フィルムの単位膜厚あたりの突刺し強度が4.5gf/μm未満であると、偏光板を粘着剤層又は接着剤層でガラス等の被着体に貼合した後、偏光板を粘着剤層又は接着剤層ごと被着体から剥離する際、偏光板又は偏光フィルムに破断が生じる傾向にある。また、保護フィルムの破断強度が50MPa未満である場合にも、同様の場合に偏光板又は偏光フィルムに破断が生じる傾向がある。
偏光フィルムは、一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂層に二色性色素を吸着配向させたものであることができる。偏光フィルムは通常、厚さが20μm以下であると偏光板の薄膜化を実現することができる。本発明では、厚さ15μm以下の偏光フィルムを採用するが、偏光フィルムの厚さは好ましくは8μm以下である。また通常偏光フィルムの厚さは2μm以上である。
上記の偏光フィルムの少なくとも片面に、保護フィルムが積層される。この保護フィルムは、熱可塑性樹脂から構成される透明樹脂フィルムであることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン系樹脂を例とする鎖状ポリオレフィン系樹脂及び環状ポリオレフィン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂;セルローストリアセテート及びセルロースジアセテート等のセルロースエステル系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート及びポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;(メタ)アクリル系樹脂;又はこれらの混合物、共重合物などが挙げられる。
偏光フィルムと第1保護フィルムとの積層及び偏光フィルムと第2保護フィルムとの積層は、それぞれ接着剤層又は粘着剤層を介して行われる。粘着剤層としては、液晶セルに貼合するために偏光板に配設される後述の粘着剤層と同様の粘着剤層が挙げられる。保護フィルムと偏光フィルムとを積層するための粘着剤層と、液晶セルに貼合するために偏光板に配設される後述の粘着剤層とは同一の粘着剤層であってもよいし、異なっていてもよい。接着剤層を形成する接着剤としては、紫外線、可視光、電子線、X線などの活性エネルギー線の照射によって硬化し得る活性エネルギー線硬化性接着剤、接着剤成分を水に溶解したもの又は水に分散させた水系接着剤などが挙げられる。
偏光板は、例えば次の方法によって製造することができる。
〔a〕偏光フィルムとしての偏光性能を有するポリビニルアルコール系樹脂フィルム(以下、「偏光フィルム」ともいう)を単層フィルムとして、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムから作製し、その片面又は両面に保護フィルムを貼合する方法。
〔b〕基材フィルムの少なくとも片面にポリビニルアルコール系樹脂を含有する塗工液を塗工することによってポリビニルアルコール系樹脂層を形成した後、得られた積層フィルムに所定の処理を施してポリビニルアルコール系樹脂層を偏光フィルムとし、得られた偏光性積層フィルムに保護フィルムを貼合した後、基材フィルムを剥離する方法。この方法では、基材フィルムを剥離した後、他方の面にも保護フィルムを貼合してもよい。
製造方法〔a〕では、上述したポリビニルアルコール系樹脂を製膜してなるポリビニルアルコール系樹脂フィルムを出発原料として偏光フィルムを作製することができる。ポリビニルアルコール系樹脂を製膜する方法は、例えば、溶融押出法、溶剤キャスト法など、公知の方法を採用することができる。未延伸のポリビニルアルコール系樹脂フィルムの厚さは、例えば10〜150μm程度である。
製造方法〔b〕では、基材フィルムにポリビニルアルコール系樹脂をコーティングすることで偏光フィルムとなるポリビニルアルコール系樹脂層を形成することができ、例えば、樹脂層形成工程、延伸工程、染色工程、第1貼合工程及び剥離工程経て偏光板を製造することができる。この製造方法〔b〕の一例として、特許文献1に記載の方法を挙げることができる。
本工程は、基材フィルムの少なくとも片面にポリビニルアルコール系樹脂を含有する塗工液を塗工した後、乾燥させることによりポリビニルアルコール系樹脂層を形成して積層フィルムを得る工程である。このポリビニルアルコール系樹脂層は、延伸工程及び染色工程を経て偏光フィルムとなる層である。ポリビニルアルコール系樹脂層は、ポリビニルアルコール系樹脂を含有する塗工液を基材フィルムの片面又は両面に塗工し、塗工層を乾燥させることにより形成することができる。このような塗工によりポリビニルアルコール系樹脂層を形成する方法は、薄膜の偏光フィルムを得やすい点で有利である。
本工程は、基材フィルム及びポリビニルアルコール系樹脂層からなる積層フィルムに延伸処理を施し、延伸された基材フィルム及びポリビニルアルコール系樹脂層からなる延伸フィルムを得る工程である。積層フィルムの延伸倍率は、所望する偏光特性に応じて適宜選択することができるが、好ましくは、積層フィルムの元長に対して4倍超17倍以下であり、より好ましくは4倍超8倍以下である。延伸倍率が4倍以下であると、ポリビニルアルコール系樹脂層が十分に配向しないため、偏光フィルムの偏光度が十分に高くならないことがある。一方、延伸倍率が17倍を超えると、延伸時にフィルムの破断が生じ易くなるとともに、延伸フィルムの厚さが必要以上に薄くなり、後工程での加工性及び取扱性が低下するおそれがある。延伸処理は通常、一軸延伸である。
本工程は、延伸フィルムのポリビニルアルコール系樹脂層を二色性色素で染色し、これを吸着配向させて偏光フィルムを形成することにより偏光性積層フィルムを得る工程である。本工程を経て基材フィルムの片面又は両面に偏光フィルムが積層された偏光性積層フィルムが得られる。染色工程は、二色性色素を含有する溶液(染色溶液)に延伸フィルム全体を浸漬することにより行うことができる。染色溶液としては、上記二色性色素を溶媒に溶解した溶液を使用できる。染色溶液の溶媒としては、一般的には水が使用されるが、水と相溶性のある有機溶媒がさらに添加されてもよい。染色溶液における二色性色素の濃度は、0.01〜10重量%であることが好ましく、0.02〜7重量%であることがより好ましく、0.025〜5重量%であることがさらに好ましい。
本工程は、偏光性積層フィルムの偏光フィルム上、すなわち、偏光フィルムの基材フィルム側とは反対側の面に接着剤を介して第1保護フィルムを貼合し、貼合フィルムを得る工程である。偏光性積層フィルムが基材フィルムの両面に偏光フィルムを有する場合は通常、両面の偏光フィルム上にそれぞれ保護フィルムが貼合される。この場合、これらの保護フィルムは同種の保護フィルムであってもよいし、異種の保護フィルムであってもよい。
本工程は、第1保護フィルムを貼合して得られた貼合フィルムから基材フィルムを剥離除去して片面保護フィルム付き偏光板を得る工程である。この工程を経て、偏光フィルムの片面に第1保護フィルムが積層された片面保護フィルム付き偏光板が得られる。偏光性積層フィルムが基材フィルムの両面に偏光フィルムを有し、これら両方の偏光フィルムに保護フィルムを貼合した場合には、この剥離工程により、1枚の偏光性積層フィルムから2枚の片面保護フィルム付き偏光板が得られる。
本工程は、片面保護フィルム付き偏光板の偏光フィルム上、すなわち第1貼合工程にて貼合した保護フィルムとは反対側の面に、もう一方の保護フィルムを、接着剤又は粘着剤を介して貼合して偏光板を得る工程である。第2貼合工程を行う場合、第1貼合工程では、第2保護フィルムを貼合してもよく、この場合は本工程で第1保護フィルムを貼合する。
偏光板は、破断強度が50MPa以上である保護フィルムの偏光フィルムが積層されている面とは反対側の表面(偏光フィルムの両面に保護フィルムを積層する場合は第1保護フィルム側)で、粘着剤層又は接着剤層を介して液晶セル等の被着体に積層することが好ましい。すなわち積層順が、液晶セル/粘着剤層又は接着剤層/破断強度が50MPa以上である保護フィルム/偏光フィルムの順になるように、偏光板を液晶セルに貼合することが好ましい。粘着剤層又は接着剤層を形成する粘着剤又は接着剤としては、公知のものを適宜使用することができるが、リワーク性の観点から粘着剤を使用することが好ましい。
粘着剤層は、180°ピール試験を行ったときの剥離力が10N/25mm以下であることが好ましい。この剥離力が10N/25mmを超えると、粘着剤付き偏光板を被着体に貼合した後、粘着剤付き偏光板を粘着剤層ごと被着体から剥離する際、偏光板が破断する傾向にある。また、この剥離力は、5N/25mm以上であることが好ましく、7N/25mm以上であることがより好ましい。剥離力が5N/25mm以上であると、耐熱試験等の耐久試験において、剥れなどが生じにくい傾向にある。
本発明の偏光板は、粘着剤層又は接着剤層を介して液晶セルに貼り合わされて液晶表示パネルとされ、さらにバックライトなどと組み合わされて液晶表示装置とされる。本発明の偏光板は、厚さが15μm以下であり、且つ、単位膜厚あたりの突刺し強度が4.5gf/μm以上である偏光フィルムに、破断強度が50MPa以上である保護フィルム(第1の保護フィルム)を組み合わせたことにより、ガラスと粘着剤層又は接着剤層との界面で偏光板を剥離する際、偏光フィルムが破断するのを抑制することができる。
コロナ処理は、春日電機株式会社製のコロナ放電装置により行った。具体的には、コロナ表面処理フレーム“STR−1764”、高周波電源“CT−0212”、高圧トランス“CT−T02W”を使用した。
保護フィルムの破断強度は、次の方法で測定した。まず、ロードセル(500N)及び恒温槽を備える株式会社島津製作所製の万能試験機“オートグラフAG−I”を用いて、測定する保護フィルムを幅15mm×長さ150mmの断片に切り出し、測定機の標線間距離を100mmにしてこれにセットした。なお、フィルム断片の長手方向は、搬送方向と平行になるように切り出した。次に、JIS K 7127:1999「プラスチックフィルム及びシートの引張試験方法」に準じ、試験速度50mm/分で引っ張った際の弾性率を求めた。また、試験速度50mm/分でフィルムが破断するまでフィルムを引っ張り、フィルムが破断した際の応力をフィルムの破断強度とした。
厚さ20μmのポリビニルアルコールフィルム(平均重合度約2400、ケン化度99.9モル%以上)を、乾式延伸により約5倍に一軸延伸し、さらに緊張状態を保ったまま60℃の純水に1分間浸漬した後、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の重量比が0.05/5/100の水溶液に28℃で60秒間浸漬した。その後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水の重量比が8.5/8.5/100の水溶液に72℃で300秒間浸漬した。引き続き26℃の純水で20秒間洗浄した後、65℃で乾燥し、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厚さ7μmの偏光フィルムを作製した。
(1)樹脂層形成工程
基材フィルムとして、厚さ90μmの未延伸のポリプロピレン(PP)フィルム(融点163℃)を使用し、その表面にコロナ処理を行い、コロナ処理面にプライマー層を形成した。プライマー層は、ポリビニルアルコール粉末〔日本合成化学工業株式会社製の商品名“Z−200”、平均重合度1100、ケン化度99.5モル%〕を95℃の熱水に溶解させ、濃度3重量%の水溶液を調製し、これにポリビニルアルコール粉末6重量部に対して5重量部の架橋剤〔田岡化学工業株式会社製、商品名“スミレーズレジン(登録商標)650〕を配合した混合水溶液から形成した。プライマー層の形成は、この混合水溶液を基材フィルムのコロナ処理面に小径グラビアコーターで塗工し、これを80℃で10分間乾燥させた。プライマー層の厚さは0.2μmであった。
上記積層フィルムをフローティングの縦一軸延伸装置を用いて160℃で4.8倍の自由端一軸延伸を実施して延伸フィルムを得た。
その後、延伸フィルムを30℃のヨウ素とヨウ化カリウムの混合水溶液である染色溶液に180秒ほど浸漬して染色した後、10℃の純水で余分なヨウ素液を洗い流した。次いで78℃のホウ酸水溶液である架橋溶液1に120秒浸漬させ、次いで、ホウ酸およびヨウ化カリウムの含む70℃の架橋溶液2に60秒浸漬させた。その後10℃の純水で10秒間洗浄し、最後に40℃で300秒間乾燥させた。以上の工程により樹脂層から厚さ5μmの偏光フィルム層を形成し、偏光性積層フィルムを得た。各溶液の配合比率は以下である。
水:100重量部
ヨウ素:0.6重量部
ヨウ化カリウム:10重量部
<架橋溶液1>
水:100重量部
ホウ酸:9.5重量部
<架橋溶液2>
水:100重量部
ホウ酸:5.0重量部
ヨウ化カリウム:6重量部
厚さ13μm の保護フィルム〔日本ゼオン株式会社製の商品名“ゼオノアフィルム(登録商標) ZF14-013 ”Re=2nm〕の貼合面にコロナ処理を施し、実施例1で使用したのと同じポリビニルアルコール系接着剤を用い、(3)で作製した偏光性積層フィルムの偏光フィルム層における基材フィルムとは反対側の面にコロナ処理面で貼合した。
上記(4)で作製した5層構造のフィルムから基材フィルムを剥離除去して、片面保護フィルム付き偏光板を得た。基材フィルムは容易に剥離することができた。偏光フィルムの他方の面(保護フィルムとは反対側の面)には、輝度向上フィルム〔3M社製の商品名“APF-V4HC ”〕を紫外線硬化性粘着剤〔リンテック株式会社製の商品名“NFC-L2”〕で積層して偏光板を作製した。偏光板の、保護フィルムの他方の面(偏光フィルムとは反対側の面)には、厚さ15μmのアクリル系粘着層を付設した。この偏光板は、粘着剤層を含めた厚さが57μmであった。偏光フィルムの単位膜厚あたりの突刺し強度が5.2gf/μmであり、保護フィルムの破断強度が60MPaであり、保護フィルムの単位膜厚あたりの破断強度は4.6MPa/μmであった。
実施例1の輝度向上フィルムに代えて、厚さ13μmの保護フィルム〔日本ゼオン株式会社製の商品名“ゼオノアフィルム(登録商標) “ZF14-013”Re=2nm〕を積層した偏光板を作製した。この保護フィルムの積層は、その貼合面にコロナ処理を施し、処理面に以下の紫外線硬化性接着剤をマイクログラビアコーターで塗工し、塗工面で積層した。その後、フュージョンUVシステムズ社製の紫外線ランプ“Dバルブ”が取り付けられたベルトコンベア付き紫外線照射装置を用い、積算光量が250mJ/cm2となるように紫外線を保護フィルム側より照射して紫外線硬化性接着剤を硬化させた。この偏光板は粘着剤層を含めた厚さが48μmであった。偏光フィルムの単位膜厚あたりの突刺し強度が9.6gf/μmであり、保護フィルムの破断強度が60MPaであり、保護フィルムの単位膜厚あたりの破断強度は4.6MPa/μmであった。
1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル 20部
2−エチルヘキシルグリシジルエーテル 5部
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系の光カチオン重合開始剤
2.25部
実施例1における保護フィルム〔日本ゼオン株式会社製の商品名“ゼオノアフィルム(登録商標) ZF14-013”〕の代わりに、厚さ20μmの保護フィルム〔コニカミノルタ株式会社製の商品名”ゼロタック”Re=3nm〕を使用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。この偏光板は、粘着剤層を含めた厚さが66μmであった。偏光フィルムの単位膜厚あたりの突刺し強度が9.6gf/μmであり、保護フィルムの破断強度が150MPaであり、保護フィルムの単位膜厚あたりの破断強度は7.5MPa/μmであった。
偏光フィルムの延伸倍率を5.2倍とした以外は実施例2と同様にして偏光板を作製した。この偏光板は、粘着剤層を含めた厚さが57μmであった。偏光フィルムの単位膜厚あたりの突刺し強度が4.2gf/μmであり、保護フィルムの破断強度が60MPaであり、保護フィルムの単位膜厚あたりの破断強度は4.6MPa/μmであった。
保護フィルムを厚さ15μmのポリオレフィン系樹脂フィルム〔JSR株式会社製の商品名“ARTON FILM(登録商標) FEKB015D3”Re=1nm〕に変更した以外は、実施例3に準じて偏光板を作製した。この偏光板は、粘着剤層を含めた厚さが48μmであった。偏光フィルムの単位膜厚あたりの突刺し強度が9.6gf/μmであり、保護フィルムの破断強度が45MPaであり、保護フィルムの単位膜厚あたりの破断強度は3.0MPa/μmであった。
実施例及び比較例で製造した偏光板を、シクロヘキサンに浸しながら超音波洗浄機にかけて両面に貼合されている保護フィルムを溶解除去して偏光フィルムを取り出し、突刺し試験を行った。突刺し試験は、先端径1mmφ、0.5Rのニードルを装着したカトーテック株式会社製のハンディー圧縮試験機“KES-G5 ニードル貫通力測定仕様”で行った。測定は、温度23±3℃の環境下、突刺し速度0.33cm/秒の条件で行った。突刺し試験で測定される突刺し強度は、試験片12個に対して突刺し試験を行い、その平均値とした。偏光フィルムの厚さを接触式膜厚計〔株式会社ニコン製の商品名“DIGIMICRO(登録商標) MH−15M”〕で測定し、単位膜厚あたりの突刺し強度を求めた。結果は、表1の「突刺し強度」の欄に示した。
偏光板の吸収軸が幅方向の辺と平行になるようにし、幅25mm×長さ150mmの大きさにカットし、試験片とした。これを、垂直引っ張り方向から45°傾けた状態でアクリル系粘着剤層を介して無アルカリガラスに圧着し、温度50℃、荷重5kgで20分間オートクレーブ処理し、その後温度23℃、相対湿度60%RHの環境下で10時間静置した。その後、偏光板の端部を剥離し、粘着剤が偏光板側に付着していることを確認してから引張り試験機〔株式会社島津製作所製の万能試験機“オートグラフAG−I”〕を用いて180°剥離試験を行った。なお、試験は、引張り速度1000mm/分で、室温(25℃)の雰囲気下で行った。
×:剥離中に偏光板に破断が生じた。
○:剥離中に偏光板が破断せず、剥離できた。
3 保護フィルム(第1保護フィルム)
5 第2保護フィルム
10 偏光板
15 粘着剤層
20 液晶セル
30 無アルカリガラス板
Claims (7)
- 偏光フィルムと保護フィルムとを備える偏光板であって、
前記偏光フィルムは、厚さが15μm以下であり、且つ、単位膜厚あたりの突刺し強度が4.5gf/μm以上であり、
前記保護フィルムの破断強度が50MPa以上であることを特徴とする偏光板。 - 前記保護フィルムは、その面内位相差値が200nm以下である請求項1に記載の偏光板。
- 前記偏光フィルムは、その片面に前記保護フィルムが積層され、他方の面に光学層が積層されている請求項1又は2に記載の偏光板。
- 前記光学層は、少なくとも片面に表面処理層を有する請求項3に記載の偏光板。
- 前記保護フィルムは、シクロオレフィン系樹脂フィルム、セルロース系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルム、ポリオレフィン系樹脂フィルム、ポリエステル系樹脂フィルム、及びアクリル系樹脂フィルムからなる群より選択された少なくとも一層のフィルムである請求項1〜4のいずれかに記載の偏光板。
- 前記保護フィルムにおける偏光フィルムとの貼合面とは反対側の面に粘着剤層を有する請求項1〜5のいずれかに記載の粘着剤付き偏光板。
- 前記粘着剤層を介して請求項6に記載の粘着剤付き偏光板が液晶セルに積層された液晶パネルを有する液晶表示装置
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