JP2018205498A - 偏光フィルムおよび画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】偏光子、および前記偏光子の両面に第一透明層を有する偏光フィルムであって、前記第一透明層の飽和水分率は、前記偏光子の飽和水分率よりも低く、前記第一透明層は前記偏光子中の水分の排出を助ける浸透膜として機能する。
【選択図】図1
Description
前記第一透明層の85℃、85%R.H.における飽和水分率は、前記偏光子の85℃、85%R.H.における飽和水分率よりも低く、
前記第一透明層は前記偏光子中の水分の排出を助ける浸透膜として機能することを偏光フィルム、に関する。
前記第二透明層の85℃、85%R.H.における飽和水分率は、前記第一透明層の85℃、85%R.H.における飽和水分率よりも低く、
前記偏光子中の水分が、前記偏光子側から、前記第一透明層、前記第二透明層の順に、浸透することが好ましい。
本発明の偏光フィルムは、例えば、図1乃至図3に示す偏光フィルム11のように、偏光子Pおよび当該偏光子Pの両面に第一透明層1a、1b(浸透膜:水の排出を助ける機能を有する膜機能を有する層)を有する。図1乃至図3に示すように、第一透明層1a、1bは偏光子Pに、直接、設けることが高温高湿環境下における偏光子の飽和水分率の上昇を抑制して、偏光フィルムの端部色抜けを抑える点から好ましい。第一透明層1a、1bは一方のみを偏光子Pに、直接、設けることもできる。
偏光子は、特に限定されず、各種のものを使用できる。偏光子としては、例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらの中でも、ポリビニルアルコール系フィルムとヨウ素等の二色性物質からなる偏光子が好適である。これらの偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に80μm程度以下である。
特許第4751486号明細書、
特許第4751481号明細書、
特許第4815544号明細書、
特許第5048120号明細書、
国際公開第2014/077599号パンフレット、
国際公開第2014/077636号パンフレット、
等に記載されている薄型偏光子またはこれらに記載の製造方法から得られる薄型偏光子を挙げることができる。
P>−(100.929T−42.4−1)×100(ただし、T<42.3)、又は、
P≧99.9(ただし、T≧42.3)の条件を満足するように構成されている。前記条件を満足するように構成された偏光子は、一義的には、大型表示素子を用いた液晶テレビ用のディスプレイとして求められる性能を有する。具体的にはコントラスト比1000:1以上かつ最大輝度500cd/m2以上である。他の用途としては、例えば有機EL表示装置の視認側に貼り合される。
第一透明層は、前記偏光子中の水分の排出を助ける浸透膜として機能する層であり、第一透明層の85℃、85%R.H.における飽和水分率は、前記偏光子の飽和水分率よりも低くなるように設計されたものが用いられる。両面の第一透明層の飽和水分率は、同じであってもよく、前記偏光子の飽和水分率よりも低ければ、異なっていてもよい。また、両面の第一透明層の材料、厚みについても同じであってもよく異なっていてもよい。
本発明の偏光フィルムでは、前記第一透明層に、さらに第二透明層を形成することができる。第二透明層としては、各種層を形成することができるが、より浸透膜としての機能を発揮する観点からは、当該第一透明層の飽和水分率よりも低い飽和水分率を有する第二透明層を設けることが好ましい。
粘着剤層の形成には、適宜な粘着剤を用いることができ、その種類について特に制限はない。粘着剤としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、などがあげられる。
前記保護フィルムを構成する材料としては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮断性、等方性などに優れるものが好ましい。例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロースやトリアセチルセルロースなどのセルロース系ポリマー、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)などのスチレン系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー等が挙げられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロ系ないしはノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミドなどのアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、または上記ポリマーのブレンド物なども上記保護フィルムを形成するポリマーの例として挙げられる。
本発明の偏光フィルムには、表面保護フィルムを設けることができる。表面保護フィルムは、通常、基材フィルムおよび粘着剤層を有し、当該粘着剤層を介して偏光子を保護する。
本発明の偏光フィルムは、実用に際して他の光学層と積層した光学フィルムとして用いることができる。その光学層については特に限定はないが、例えば反射板や半透過板、位相差板(1/2や1/4などの波長板を含む)、視角補償フィルムなどの液晶表示装置などの形成に用いられることのある光学層を1層または2層以上用いることができる。特に、本発明の偏光フィルムに更に反射板または半透過反射板が積層されてなる反射型偏光フィルムまたは半透過型偏光フィルム、偏光フィルムに更に位相差板が積層されてなる楕円偏光フィルムまたは円偏光フィルム、偏光フィルムに更に視角補償フィルムが積層されてなる広視野角偏光フィルム、あるいは偏光フィルムに更に輝度向上フィルムが積層されてなる偏光フィルムが好ましい。
吸水率0.75%、Tg75℃の非晶質のイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート(IPA共重合PET)フィルム(厚み:100μm)基材の片面に、コロナ処理を施し、このコロナ処理面に、ポリビニルアルコール(重合度4200、ケン化度99.2モル%)およびアセトアセチル変性PVA(重合度1200、アセトアセチル変性度4.6%、ケン化度99.0モル%以上、日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ200」)を9:1の比で含む水溶液を25℃で塗布および乾燥して、厚み11μmのPVA系樹脂層を形成し、積層体を作製した。
得られた積層体を、120℃のオーブン内で周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に2.0倍に自由端一軸延伸した(空中補助延伸処理)。
次いで、積層体を、液温30℃の不溶化浴(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(不溶化処理)。
次いで、液温30℃の染色浴に、偏光板が所定の透過率となるようにヨウ素濃度、浸漬時間を調整しながら浸漬させた。本実施例では、水100重量部に対して、ヨウ素を0.2重量部配合し、ヨウ化カリウムを1.0重量部配合して得られたヨウ素水溶液に60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、液温30℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合し、ホウ酸を3重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(架橋処理)。
その後、積層体を、液温70℃のホウ酸水溶液(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合し、ヨウ化カリウムを5重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させながら、周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に総延伸倍率が5.5倍となるように一軸延伸を行った(水中延伸処理)。
その後、積層体を液温30℃の洗浄浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを4重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた(洗浄処理)。
以上により、厚み5μmの偏光子を含む光学フィルム積層体を得た。
平均重合度2400、ケン化度99.9モル%の厚み30μmのポリビニルアルコールフィルムを、30℃の温水中に60秒間浸漬し膨潤させた。次いで、ヨウ素/ヨウ化カリウム(重量比=0.5/8)の濃度0.3%の水溶液に浸漬し、3.5倍まで延伸させながらフィルムを染色した。その後、65℃のホウ酸エステル水溶液中で、総延伸倍率が6倍となるように延伸を行った。延伸後に、40℃のオーブンにて3分間乾燥を行い、PVA系偏光子を得た。得られた偏光子の厚みは12μmであった。
保護フィルム:厚み40μmのラクトン環構造を有する(メタ)アクリル樹脂フィルムの易接着処理面にコロナ処理を施して用いた。
形成材A:トリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンよりなるウレタンプレポリマーの75%酢酸エチル溶液(東ソー社製、商品名「コロネートL」)100部にジオクチルスズジラウレート系触媒(東京ファインケミカル社製、商品名「エンビライザーOL−1」0.1部を加え、溶媒としてメチルイソブチルケトンにより固形分濃度10%としてウレタンプレポリマー塗工液を調製した。
形成材B:ジフェニルメタンジイソシアネートとトリメチロールプロパンよりなるウレタンプレポリマーの75%酢酸エチル溶液(東ソー社製、商品名「コロネート2067」)を用いたこと以外は形成剤Aと同様の触媒、溶媒を用いて塗工液を調製した。
形成材C:ヘキサメチレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンよりなるウレタンプレポリマーの75%酢酸エチル溶液(東ソー社製、商品名「コロネートHL」)を用いたこと以外は形成剤Aと同様の触媒、溶媒を用いて塗工液を調製した。
形成材D:ウレタンアクリレート樹脂(日本合成社製,製品名「紫光UV−1700」)80部に、ヒドロキシエチルアクリルアミド(興人社製、製品名「HEAA」)および光重合開始剤(チバ・ジャパン社製、製品名「イルガキュア907」)を加え、溶媒としてメチルイソブチルケトンにより固形分濃度10%としてウレタンアクリレート塗工液を調製した。
(粘着剤の調製)
冷却管、窒素導入管、温度計及び撹拌装置を備えた反応容器に、アクリル酸ブチル100部、アクリル酸3部、アクリル酸2−ヒドロキシエチル0.1部および2,2´−アゾビスイソブチロニトリル0.3部を酢酸エチルと共に加えて溶液を調製した。次いで、この溶液に窒素ガスを吹き込みながら撹拌して、55℃で8時間反応させて、重量平均分子量220万のアクリル系ポリマーを含有する溶液を得た。さらに、このアクリル系ポリマーを含有する溶液に、酢酸エチルを加えて固形分濃度を30%に調整したアクリル系ポリマー溶液を得た。
<両面第一透明層付の偏光フィルムの作製>
上記光学フィルム積層体の偏光子Aの表面に、上記第一透明層の形成材Aをバーコーターにより塗布した後、60℃で12時間熱処理を施すことより行って、厚さ1μmのウレタン樹脂層を形成した。次いで、非晶性PET基材を剥離した後、その剥離面(偏光子)に、上記第一透明層の形成材Aをバーコーターにより塗布した後、60℃で12時間熱処理を施すことより行って、厚さ1μmのウレタン樹脂層を形成して、両面に第一透明層を有する偏光フィルムを作製した。得られた偏光フィルムの光学特性は単体透過率42.8%、偏光度99.99%であった。
次いで、上記偏光フィルムの両面の第一透明層に、上記離型シート(セパレータ)の剥離処理面に形成した粘着剤層を貼り合わせて、両面粘着剤層付偏光フィルムを作製した。
実施例1において、偏光子の種類、第一透明層の形成材、厚みを表1に示すように変えたこと以外は、実施例1と同様にして、第一透明層付の片保護偏光フィルムおよび両面粘着剤層付偏光フィルムを作製した。得られた片保護偏光フィルムの光学特性は単体いずれも透過率42.8%、偏光度99.99%であった。
比較例3の第一透明層の形成は上記形成剤Dをバーコーターにより塗布した後、60℃で1分間加熱した。加熱後に塗布層に高圧水銀ランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射して、厚さ1μmのウレタンアクリレート樹脂層を形成することにより行った。比較例4、5では、偏光子A(厚さ5μm)の代わりに、偏光子B(厚さ12μm)を用いた。
<第一および第二透明層付の偏光フィルムの作製>
上記光学フィルム積層体の偏光子Aの表面に、上記第一透明層の形成材Aをバーコーターにより塗布した後、塗布した形成剤A上に上記保護フィルム((メタ)アクリル樹脂フィルム)を貼り合せ、60℃で12時間熱処理を施すことより行って、厚さ1μmのウレタン樹脂層(第一透明層)と積層された保護フィルム層(第二透明層)を形成した。次いで、非晶性PET基材を剥離した後、その剥離面(偏光子)に、同様に上記第一透明層の形成材Aをバーコーターにより塗布した後、塗布した形成剤A上に上記保護フィルムを貼り合せ、60℃で12時間熱処理を施すことより行って、厚さ1μmのウレタン樹脂層と保護フィルム層を形成し、両面に第一透明層および第二透明層を有する偏光フィルムを作製した。得られた偏光フィルムの光学特性は単体透過率42.8%、偏光度99.99%であった。
実施例及び比較例において作成した偏光子を貼り合せる前に単独で取り出し、約50mgのサンプルを採取した。当該サンプルを、水分吸脱着測定装置(IGA−Sorp、Hiden社製)を用いて、85℃0%R.H.の環境下で重量変化がなくなるまで放置して完全に水分を除去した状態の重量(W1)を測定し、次いで、85℃85%R.H.の環境下で放置し、重量変化を観察した。サンプルの重量変化がなくなった時点(飽和した状態)において、その重量(W2)を測定した。下記式より飽和水分率を測定した。
実施例および比較例において調製した第一透明層形成材を、バーコーターによってアルミホイルに厚み10μmになるように塗布したこと以外は実施例および比較例と同様にして第一透明層を形成した後、10×10mmの大きさに切り出して、サンプルを採取した。当該サンプルを、水分吸脱着測定装置(IGA−Sorp、Hiden社製)を用いて、85℃0%R.H.の環境下で重量変化がなくなるまで放置して完全に水分を除去した状態の重量(W1)を測定し、次いで、85℃85%R.H.の環境下で放置し、重量変化を観察した。サンプルの重量変化がなくなった時点(飽和した状態)において、その重量(W2)を測定した。それぞれの重量から、同様の大きさでアルミホイルを切り出し、事前に測定しておいたアルミホイルの重量を除き、下記式より飽和水分率を測定した。
実施例及び比較例において作製した粘着剤層付き偏光フィルムの粘着剤層から、約50mgのサンプルを採取した。当該サンプルを、水分吸脱着測定装置(IGA−Sorp、Hiden社製)を用いて、85℃0%R.H.の環境下で重量変化がなくなるまで放置して完全に水分を除去した状態の重量(W1)を測定し、次いで、8585%R.H.の環境下で放置し、重量変化を観察した。サンプルの重量変化がなくなった時点(飽和した状態)において、その重量(W2)を測定した。下記式より、飽和水分率を測定した。
保護フィルムを10×10mmの大きさに切り出して、サンプルを採取した。当該サンプルを、水分吸脱着測定装置(IGA−Sorp、Hiden社製)を用いて、85℃0%R.H.の環境下で重量変化がなくなるまで放置して完全に水分を除去した状態の重量(W1)を測定し、次いで、85℃85%R.H.の環境下で放置し、重量変化を観察した。サンプルの重量変化がなくなった時点(飽和した状態)において、その重量(W2)を測定した。下記式より、飽和水分率を測定した。
得られた片保護偏光フィルムの単体透過率Tおよび偏光度Pを、積分球付き分光透過率測定器(村上色彩技術研究所のDot−3c)を用いて測定した。
なお、偏光度Pは、2枚の同じ偏光フィルムを両者の透過軸が平行となるように重ね合わせた場合の透過率(平行透過率:Tp)および、両者の透過軸が直交するように重ね合わせた場合の透過率(直交透過率:Tc)を以下の式に適用することにより求められるものである。偏光度P(%)={(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
各透過率は、グランテラープリズム偏光子を通して得られた完全偏光を100%として、JIS Z8701の2度視野(C光源)により視感度補整したY値で示したものである。
実施例1〜3、比較例1〜6で得られた第一および第二透明層付の偏光フィルム(両面粘着剤付き偏光フィルム)については、片面の離型シートを剥離した後、露出した粘着剤層に上記保護フィルムを貼り合わせたものを、50mm×50mmに裁断し、1.2〜1.5mm厚のアルカリガラス(松波硝子社製、マイクロスライドガラス)に貼り合せてサンプルを作製した。
また、実施例4で得られた第一および第二透明層付の偏光フィルムについては、片面の第二透明層(保護フィルム)に、上記離型シート(セパレータ)の剥離処理面に形成した粘着剤層(実施例1等の第二透明層)を貼り合わせたものを、50mm×50mmに裁断し、1.2〜1.5mm厚のアルカリガラス(松波硝子社製、マイクロスライドガラス)に貼り合せてサンプルを作製した。
上記サンプルを密閉容器に試験中に全て揮発してしまわない十分量の重水を入れ容器を密閉した上で、容器ごと80℃の高温環境下に500時間保持した後、取り出し直後に−100℃以下に瞬間冷凍することで重水イオンを固定化したサンプルを得た。この重水固定化サンプルに対して保護フィルム側からArガスクラスターイオンでエッチングして保護フィルムを除去した後TOF−SIMS分析を実施し、深さ方向における重水イオン(D−)の分布を測定し、第一透明層中の水分傾斜を確認した。水分傾斜を確認できた場合(浸透膜機能あり)を「〇」、確認できなかった場合(浸透膜機能なし)を「×」とした。
装置:アルバック・ファイ、TRIFT−V
エッチングイオン:Arガスクラスターイオン
照射一次イオン:Bi3 2+
一次イオン加速電圧:30kV
測定電極:負イオン
測定温度:−100℃以下
測定面積:100μm角
上記サンプルを、85℃85%R.H.の高温高湿環境下に500時間保持した後に、室温放置(23℃65%R.H.)した後に、端部色抜け量を微分干渉顕微鏡(オリンパス製,製品名「MX−61L」)により下記条件にて測定した。端部色抜け量はサンプルの4つの角の対角線上において、中央部よりも色が薄くなっている部分の内、最も中央部に近い場所と角を結ぶ直線の距離を端部色抜け量とし、4つの角の平均値をそのサンプルの端部色抜け量とした。
装置:オリンパス社製、MX−61L
測定条件
レンズ倍率:5倍
ISO:200
シャッタースピード:1/100
反射光量:目盛0
ホワイトバランス:オート
透過光コントローラ:LG−PS2
透過光量:目盛5
透過光偏光方向:偏光フィルム透過軸に対してクロスニコルとなる方向
表1中の”測定不可”は、端部色抜けを測定している光学顕微鏡の視野外に測定領域(色抜け領域)がある場合である。
1a 第一透明層
1b 第一透明層
2a 第二透明層(粘着剤層)
2b 第二透明層(粘着剤層)
Claims (11)
- 偏光子、および前記偏光子の両面に第一透明層を有する偏光フィルムであって、
前記第一透明層の85℃、85%R.H.における飽和水分率は、前記偏光子の85℃、85%R.H.における飽和水分率よりも低く、
前記第一透明層は前記偏光子中の水分の排出を助ける浸透膜として機能することを偏光フィルム。 - 前記第一透明層が、直接、偏光子上に形成されていることを特徴とする請求項1記載の偏光フィルム。
- 前記第一透明層の厚みが3μm以下であることを特徴とする請求項1または2記載の偏光フィルム。
- 前記第一透明層が、イソシアネート化合物と多価アルコールとの反応物であるウレタンプレポリマーを含有する形成材の硬化物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに2記載の片保護偏光フィルム。
- 前記イソシアネート化合物が、トリレンジイソシアネートおよびジフェニルメタンジイソシアネートから選ばれるいずれか少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項4記載の偏光フィルム。
- 前記第一透明層は、当該第一透明層中の85℃、85%R.H.における飽和水分濃度が、前記偏光子側から前記偏光子とは反対側に向けて次第に低下するような傾斜分布を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の偏光フィルム。
- 前記偏光子の厚みが10μm以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の偏光フィルム。
- 前記偏光子の両面に有する第一透明層の少なくとも片面の第一透明層において、前記偏光子を有する側との反対側に、第二透明層を隣接して有し、
前記第二透明層の85℃、85%R.H.における飽和水分率は、前記第一透明層の85℃、85%R.H.における飽和水分率よりも低く、
前記偏光子中の水分が、前記偏光子側から、前記第一透明層、前記第二透明層の順に、浸透することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の偏光フィルム。 - 前記第二透明層が、粘着剤層であることを特徴とする請求項8または9記載の偏光フィルム。
- 前記第二透明層が、保護フィルムであることを特徴とする請求項8または9記載の偏光フィルム。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の偏光フィルムを有する画像表示装置。
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