JP2022125845A - 光学フィルムの製造方法及び偏光板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶液成膜法で成膜したトリアセチルセルロースフィルムを基材として用い、他のフィルムに貼り合わせる際の不具合を低減できる光学フィルムの製造方法及び偏光板の製造方法を提供する。【解決手段】トリアセチルセルロースフィルムの一方面に表面処理層が積層された光学フィルムの製造方法であって、支持体を用いた溶液成膜法により成膜されたトリアセチルセルロースフィルムの両面のうち、成膜時に支持体と接触していた面に、活性エネルギー線硬化性樹脂と、トリアセチルセルロースフィルムを溶解または膨潤させる溶媒とを含有する塗工液を塗布して塗工層を形成し、塗工層を乾燥及び硬化させて表面処理層を形成する、光学フィルムの製造方法。【選択図】図２
Description
本発明は、光学フィルムの製造方法及び偏光板の製造方法に関する。
液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイに用いられる偏光板は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムに吸着させたヨウ素化合物や有機染料を、ＰＶＡフィルムの延伸により配向させた偏光子を備える。ＰＶＡフィルムを用いて形成された偏光子は強度及び耐水性に劣るため、偏光子の両面には偏光子を保護するための保護フィルムが貼り合わされる。偏光板の保護フィルムとしては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムを基材として用いたものが各種提案されている。
例えば、特許文献１には、トリアセチルセルロースからなる透明支持体上に防眩ハードコート層を設けた防眩性フィルムを偏光板の保護フィルムに適用することが記載されている。特許文献１に記載の防眩性フィルムでは、防眩ハードコート層を形成するための塗布液に透明支持体を溶解する溶剤を配合し、透明支持体の一部を溶解させることにより、透明支持体と防眩ハードコート層との密着性を向上させることが記載されている。
また、特許文献２には、トリアセチルセルロースフィルム等の透明基材上に帯電防止ハードコート層及び低屈折率層を順に積層した反射防止フィルムを偏光板の保護フィルムに適用することが記載されている。特許文献２に記載の反射防止フィルムでは、帯電防止ハードコート層形成用塗液に透明基材を溶解または膨潤させる溶媒を含ませることにより、バインダーマトリックス成分と透明基材成分が混合した層を形成して、透明基材と帯電防止ハードコート層との密着性を向上させることが記載されている。
光学フィルムに用いられるＴＡＣフィルムは、溶液成膜法により製造することが一般的である。溶液成膜法では、トリアセチルセルロースを溶剤で溶融させてドープにした後、金属ベルト等の支持体上にドープを流延し、支持性を持ったフィルムを剥離後、乾燥させることによりフィルムが製造される。
金属ベルト等の支持体を用いて溶液成膜したＴＡＣフィルムには、支持体に接触していた面に高さ２～４μｍ程度の微細な突起が生じる場合がある。ＴＡＣフィルムを偏光板の保護フィルムとして使用する場合、偏光子であるＰＶＡフィルムと貼り合わされて使用されるが、ＴＡＣフィルムの表面に微細な突起が存在すると、貼り合わせ面に気泡が混入したり、貼り合わせたＰＶＡフィルムに歪みを生じたりするなど、微細な突起に起因する不具合が生じやすい。
それ故に、本発明は、溶液成膜法で成膜したトリアセチルセルロースフィルムを基材として用い、他のフィルムに貼り合わせる際の不具合を低減できる光学フィルムの製造方法及び偏光板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る光学フィルムの製造方法は、支持体を用いた溶液成膜法により成膜されたトリアセチルセルロースフィルムの両面のうち、成膜時に支持体と接触していた面に、活性エネルギー線硬化性樹脂と、トリアセチルセルロースフィルムを溶解または膨潤させる溶媒とを含有する塗工液を塗布して塗工層を形成し、塗工層を乾燥及び硬化させて表面処理層を形成するものである。
また、本発明に係る偏光板の製造方法は、上記の製造方法により製造した光学フィルムの表面処理層と反対側の面に偏光子が形成されたポリビニルアルコールフィルムを貼り合わせるものである。
本発明によれば、溶液成膜法で成膜したトリアセチルセルロースフィルムを基材として用い、他のフィルムに貼り合わせる際の不具合を低減できる光学フィルムの製造方法及び偏光板の製造方法を提供できる。
図１は、溶液成膜法で製造されたＴＡＣフィルムを模式的に示す断面図である。
ＴＡＣフィルム１は、トリアセチルセルロースを溶剤で溶融させてドープを調製し、調製したドープを、金属ベルトやドラム等の支持体上に流延（キャスト）し、塗膜を剥離及び乾燥させることにより製造されたものである。ＴＡＣフィルム１の両面のうち、成膜時に支持体と接していた面（図１における上面）には、高さ２～４μｍ程度の微細な突起５が生じる場合がある。以下の説明においては、成膜時に支持体と接していたＴＡＣフィルム１の一面（図１における上面）を「支持体接触面」という。
図２は、実施形態に係る光学フィルムを模式的に示す断面図である。
光学フィルム１１は、ＴＡＣフィルム１の一方面に表面処理層４を設けたものである。本実施形態では、表面処理層４は、ＴＡＣフィルム１側の中間層２と、最表面のハードコート層３とを含む。ハードコート層３は、光学フィルム１１に硬度を付与する機能層である。
光学フィルム１１は、ＴＡＣフィルム１の両面のうち、成膜時に支持体と接触していた支持体接触面（図１の上面）に、活性エネルギー線硬化性樹脂とＴＡＣフィルム１を溶解または膨潤させる溶媒とを含有する表面層形成用塗工液を塗布して塗工層を形成し、塗工層を乾燥及び光硬化させて表面処理層４を形成することにより製造することができる。
本実施形態では、表面層形成用塗工液が、ＴＡＣフィルム１を溶解または膨潤させる溶剤を含有する。ＴＡＣフィルム１を溶解または膨潤させる溶剤を含む塗工液をＴＡＣフィルム１の支持体接触面に塗工すると、ＴＡＣフィルム１の支持体接触面から所定の深さまでの部分が溶解または膨潤し、溶解または膨潤したＴＡＣフィルム１の成分と、塗工液中の活性エネルギー線硬化性樹脂とが混ざり合った層が形成される。この状態で活性エネルギー線を照射することにより、ＴＡＣフィルム１の成分及び塗工液中の活性エネルギー線硬化性樹脂が混ざり合った中間層２と、中間層２上に積層され、塗工液に含まれる活性エネルギー線硬化性樹脂を主体とするハードコート層３とが形成される。
本実施形態に係る製造方法では、活性エネルギー線硬化性樹脂とＴＡＣフィルム１を溶解または膨潤させる溶剤とを含有する塗工液を用いて表面処理層４を形成することにより、ＴＡＣフィルム１の支持体接触面に存在していた突起を中間層２により平坦化することができる。また、ＴＡＣフィルム１の支持体接触面の一部を溶解または膨潤させて中間層２を形成することにより、ＴＡＣフィルム１とハードコート層３の密着性を向上できる。
表面処理層形成用塗工液は、硬化後の表面処理層４の厚みが５～１０μｍとなる膜厚で塗布することが好ましい。表面処理層４の硬化後の膜厚を５～１０μｍとすることにより、中間層２により突起５を平坦化した後に残存した凹凸を埋め込んで、表面処理層４の表面をより平坦にすることができる。
表面処理層形成用塗工液に使用する活性エネルギー線硬化性樹脂は、特に限定されないが、アクリル系材料を含むことが好ましい。アクリル系材料としては、多価アルコールの（メタ）アクリル酸エステルのような単官能または多官能の（メタ）アクリレート化合物、ジイソシアネートと多価アルコールおよび（メタ）アクリル酸のヒドロキシエステル等から合成されるような多官能のウレタン（メタ）アクリレート化合物を使用することができる。また、これらの他にも、紫外線硬化型材料として、アクリレート系の官能基を有するポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等を使用することができる。
単官能の（メタ）アクリレート化合物としては、例えば、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、ｎ－ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔ－ブチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、アクリロイルモルフォリン、Ｎ－ビニルピロリドン、テトラヒドロフルフリールアクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、２－エチルヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、２－エトキシエチル（メタ）アクリレート、３－メトキシブチル（メタ）アクリレート、エチルカルビトール（メタ）アクリレート、リン酸（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性リン酸（メタ）アクリレート、フェノキシ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性フェノキシ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド変性フェノキシ（メタ）アクリレート、ノニルフェノール（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性ノニルフェノール（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド変性ノニルフェノール（メタ）アクリレート、メトキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポリチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシプロピレングリコール（メタ）アクリレート、２－（メタ）アクリロイルオキシエチル－２－ヒドロキシプロピルフタレート、２－ヒドロキシ－３－フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、２－（メタ）アクリロイルオキシエチルハイドロゲンフタレート、２－（メタ）アクリロイルオキシプロピルハイドロゲンフタレート、２－（メタ）アクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロハイドロゲンフタレート、２－（メタ）アクリロイルオキシプロピルテトラヒドロハイドロゲンフタレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、ヘキサフルオロプロピル（メタ）アクリレート、オクタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、オクタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、２－アダマンタンおよびアダマンタンジオールから誘導される１価のモノ（メタ）アクリレートを有するアダマンチルアクリレート等のアダマンタン誘導体モノ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
２官能の（メタ）アクリレート化合物としては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート等のジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
３官能以上の（メタ）アクリレート化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリス２－ヒドロキシエチルイソシアヌレートトリ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート等のトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート等の３官能の（メタ）アクリレート化合物や、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンヘキサ（メタ）アクリレート等の３官能以上の多官能（メタ）アクリレート化合物や、これら（メタ）アクリレートの一部をアルキル基やε－カプロラクトンで置換した多官能（メタ）アクリレート化合物等が挙げられる。
表面処理層形成用塗工液に使用する溶剤は、ＴＡＣフィルム１を溶解または膨潤させることが可能なものであれば特に限定されない。使用可能な溶剤としては、例えば、ジブチルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、プロピレンオキシド、１，４－ジオキサン、１，３－ジオキソラン、１，３，５－トリオキサン、テトラヒドロフラン、アニソールおよびフェネトール等のエーテル類、またアセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、およびメチルシクロヘキサノン等のケトン類、炭酸ジメチル、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸ｎ－ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン醸エチル、酢酸ｎ－ペンチル、およびγ－プチロラクトン等のエステル類、さらにメチルセロソルブ、セロソルブ、ブチルセロソルブ、セロソルブアセテート等のセロソルブ類が挙げられ、これらを単独で、もしくは２種類以上組み合わせて用いることができる。
表面処理層形成用塗工液の塗工方法は特に限定されず、ウェットコーティング法とされる、ディップコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、グラビアロールコーティング法、エアドクターコーティング法、プレードコーティング法、ワイヤードクターコーティング法、ナイフコーティング法、リバースコーティング法、トランスファロールコーティング法、マイクログラビアコーティング法、キスコーティング法、キャストコーティング法、スロットオリフィスコーティング法、カレンダーコーティング法、ダイコーティング法等を採用することができる。
表面処理層形成用塗工液には、光重合開始剤を適宜配合することができる。光重合開始剤としては、紫外線が照射された際にラジカルを発生するものであればよく、アセトフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、オキシムエステル系化合物、チオキサンソン系化合物、トリアジン系化合物、ホスフィン系化合物、キノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が挙げられる。具体的には、光重合開始剤として、２，２－エトキシアセトフェノン、１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ジベンゾイル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ｐ－クロロベンゾフェノン、ｐ－メトキシベンゾフェノン、ミヒラーケトン、アセトフェノン、２－クロロチオキサントン等を使用できる。これらのうち１種類を単独で使用しても良いし、２種類以上を組み合わせて使用して良い。
表面処理層形成用塗工液の塗工層の硬化方法としては、例えば、紫外線照射、加熱等を採用することができる。紫外線照射の場合、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、フュージョンランプ等を使用することができる。紫外線照射量は、通常１００～８００ｍＪ／ｃｍ２であることが好ましい。
表面処理層形成用塗工液には、表面硬度を向上させるためにシリカ等の無機酸化物や、金属酸化物を配合しても良い。また、表面処理層形成用塗工液にはその他添加剤を加えてもよい。添加剤としては、例えば消泡剤、レベリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、重合禁止剤、光増感剤等が挙げられる。
図３は、図２に示した光学フィルムを用いた偏光板を模式的に示す断面図である。
偏光板２１は、ＰＶＡフィルム１０と、ＰＶＡフィルム１０の一方面及び他方面にそれぞれ貼り合わされた光学フィルム１１及び保護フィルム１２を備える。ＰＶＡフィルム１０は、ＰＶＡのフィルムにヨウ素化合物や有機染料を吸着させた後、当該フィルムを延伸させた偏光子である。光学フィルム１１は、ＴＡＣフィルム１上に表面処理層４を設けたものであり（図２参照）、ＰＶＡフィルム１０の保護フィルムとして用いられる。図３に示すように、光学フィルム１１の表面処理層４と反対側の面がＰＶＡフィルム１０に貼り合わされている。光学フィルム１１のＰＶＡフィルム１０への貼り合わせ面は、ＴＡＣフィルム１の成膜時に支持体に接触していない面であり、支持体に接触していた面よりも平滑性が高い。保護フィルム１２は、トリアセチルセルロースやシクロオレフィンポリマー等からなる樹脂フィルムである。
図３に示す偏光板は、ＰＶＡフィルム１０の一方面に、上述した製造方法により製造した光学フィルム１１の表面処理層４と反対側の面を貼り合わせ、ＰＶＡフィルム１０の他方面に別途用意した保護フィルム１２を貼り合わせることによって製造することができる。ＰＶＡフィルム１０への光学フィルム１１及び保護フィルム１２の貼り合わせには、水糊や硬化性樹脂組成物等の接着剤が用いられる。
ここで、図１に示したＴＡＣフィルム１の下面にハードコート層を設け、ＴＡＣフィルム１の支持体接触面（図１の上面）をＰＶＡフィルム１０への貼り合わせ面とした場合、ＴＡＣフィルム１の支持体接触面に存在する微細な突起５があるため、貼り合わせ時に気泡が混入したり、貼り合わせ後にＰＶＡフィルム１０側に、微細な突起５に追従する歪みが生じたりする。近年、偏光板の薄膜化のため、保護フィルムにも薄膜化が求められているが、保護フィルム１２の厚みを２０μｍ以下に薄くすることで、ＴＡＣフィルム１の支持体接触面における突起５に起因するＰＶＡフィルム１０を介した歪みを低減することが困難となり、貼り合わせ時に不具合が生じやすい。
本実施形態では、ＴＡＣフィルム１の支持体接触面に表面処理層４を設け、ＴＡＣフィルム１の表面処理層４と反対側の平滑面をＰＶＡフィルム１０との貼り合わせ面として用いるため、光学フィルム１１とＰＶＡフィルム１０との貼り合わせ時の不具合を抑制することができる。また、ＴＡＣフィルム１の支持体接触面に突起５が存在したとしても、表面処理層４の形成時により、突起５が平坦化され埋め込まれるため、表面処理層４の表面も平滑な面とすることができる。上述の通り、保護フィルム１２の厚みを２０μｍ以下に薄くする場合には、ＴＡＣフィルム１の支持体接触面における突起５に起因するＰＶＡフィルム１０を介した歪みを低減することが困難となり、貼り合わせ時に不具合が生じやすいが、本実施形態に係る光学フィルム１１であれば、保護フィルム１２との貼り合わせを良好に行うことができ、表面処理層４の表面も平滑にすることが可能となる。
本発明は、他のフィルムと貼り合わせて用いる光学フィルム、特に、偏光板のＰＶＡフィルムの保護フィルムの製造方法として利用できる。
１ トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム
２ 中間層
３ ハードコート層
４ 表面処理層
５ 突起
１０ ＰＶＡフィルム
１１ 光学フィルム
１２ 保護フィルム
２１ 偏光板
２ 中間層
３ ハードコート層
４ 表面処理層
５ 突起
１０ ＰＶＡフィルム
１１ 光学フィルム
１２ 保護フィルム
２１ 偏光板
Claims (4)
- トリアセチルセルロースフィルムの一方面に表面処理層が積層された光学フィルムの製造方法であって、
支持体を用いた溶液成膜法により成膜されたトリアセチルセルロースフィルムの両面のうち、成膜時に前記支持体と接触していた面に、活性エネルギー線硬化性樹脂と、前記トリアセチルセルロースフィルムを溶解または膨潤させる溶媒とを含有する塗工液を塗布して塗工層を形成し、前記塗工層を乾燥及び硬化させて前記表面処理層を形成する、光学フィルムの製造方法。 - 硬化後の前記表面処理層の膜厚が５～１０μｍとなるように前記塗工層を形成する、光学フィルムの製造方法。
- 請求項１または２に記載の製造方法により製造した光学フィルムの前記表面処理層と反対側の面に偏光子が形成されたポリビニルアルコールフィルムを貼り合わせる、偏光板の製造方法。
- 前記偏光子の表面処理層と反対側の面に形成された保護フィルムの厚みが２０μｍ以下である、請求項３に記載の偏光板の製造方法。
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