JP2022138876A - 偏光板 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐傷性に優れ、かつ、加熱耐久試験後に常温常湿環境下に長期間保管しても位相差フィルムにおけるクラックの発生が抑制された偏光板を提供する。【解決手段】偏光板は、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している偏光フィルムと、基材フィルム上にハードコート層が設けられた保護フィルムと、温度23℃における引張弾性率が3000MPa以下である位相差フィルムと、を備える。偏光フィルムの第1面側には、保護フィルムが2以上積層されている。偏光フィルムの第1面側とは反対側の第2面側には、位相差フィルムが積層されている。【選択図】図1
Description
本発明は、偏光板に関し、さらに偏光板を備えた表示装置に関する。
液晶表示装置(LCD)は、液晶テレビだけでなく、パソコン、携帯電話等のモバイル用途、カーナビ等の車載用途等で広く用いられている。通常、液晶表示装置は、液晶セルの両側に粘着剤で偏光板を貼合した液晶パネル部材を有し、バックライト部材からの光を液晶パネル部材で制御することにより表示が行われている。また、有機EL表示装置も近年、液晶表示装置と同様に、テレビ、携帯電話等のモバイル用途、カーナビ等の車載用途等で広く用いられ始めている。液晶表示装置及び有機EL表示装置では、視野角の拡大又は外光の反射防止等の機能を付与するために位相差フィルムが用いられることがある。
偏光板は、液晶表示装置及び有機EL表示装置を構成する光学素子として車に搭載される機会が増えている。車載用の表示装置に用いられる偏光板は、テレビ及び携帯電話等のモバイル用途に用いられる偏光板に比較して、高温環境下に曝されることが多く、より高温での特性変化が小さいこと(高温耐久性)が求められる。
車載用の表示装置はカーナビ等で用いられる場合、タッチパネル機能が必要である。タッチパネル機能を有する表示装置として、近年、オンセル型及びインセル型の表示装置を用いることが増えている。これらの型の表示装置では、視認側の最表面に偏光板が配置されるため、高温耐久性に加えて傷つき防止機能(耐傷性)も求められる。
特許文献1には、視野角を拡大するために、環状オレフィン系樹脂フィルムで構成された位相差フィルムを含む偏光板が記載されている。また、特許文献2には、偏光板を構成するλ/4板として機能する位相差フィルムに、環状オレフィン系樹脂を用いたフィルムを用いてもよいことが記載されている。
上記の環状オレフィン系樹脂フィルムで構成された位相差フィルムのように、偏光板に組み込まれた位相差フィルムには、加熱耐久試験後にクラック(割れ)が確認されなくても、その後さらに常温常湿環境下において長期間保管すると、クラックが確認される場合があった。
本発明は、耐傷性に優れ、かつ、加熱耐久試験後に常温常湿環境下に長期間保管しても位相差フィルムにおけるクラックの発生が抑制された偏光板の提供を目的とする。
本発明は、以下の偏光板を提供する。
〔1〕 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している偏光フィルムと、
基材フィルム上にハードコート層が設けられた保護フィルムと、
温度23℃における引張弾性率が3000MPa以下である位相差フィルムと、を備え、
前記偏光フィルムの第1面側には、前記保護フィルムが2以上積層されており、
前記偏光フィルムの前記第1面側とは反対側の第2面側には、前記位相差フィルムが積層されている、偏光板。
〔2〕 前記第1面側に積層された2以上の前記保護フィルムのうち、少なくとも一つの保護フィルムの温度40℃、相対湿度90%における透湿度は、200g/m2・day以上である、〔1〕に記載の偏光板。
〔3〕 前記第1面側に積層された2以上の前記保護フィルムのうち、最も前記偏光フィルム側に積層される保護フィルムの温度40℃、相対湿度90%における透湿度は、200g/m2・day以上である、〔1〕又は〔2〕に記載の偏光板。
〔4〕 前記第1面側に積層された2以上の前記保護フィルムのうち、少なくとも一つの保護フィルムの前記基材フィルムは、セルロース系樹脂フィルムである、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の偏光板。
〔5〕 前記位相差フィルムは、環状オレフィン系樹脂フィルムである、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の偏光板。
〔6〕 前記位相差フィルムの波長550nmにおける面内位相差値は、80nm以上である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の偏光板。
〔7〕 さらに、前記位相差フィルムの前記偏光フィルム側とは反対側に粘着剤層を有する、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の偏光板。
〔8〕 〔7〕に記載の偏光板と、表示素子とを有する表示装置であって、
前記偏光板は、前記粘着剤層を介して表示素子に積層されている、表示装置。
〔1〕 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している偏光フィルムと、
基材フィルム上にハードコート層が設けられた保護フィルムと、
温度23℃における引張弾性率が3000MPa以下である位相差フィルムと、を備え、
前記偏光フィルムの第1面側には、前記保護フィルムが2以上積層されており、
前記偏光フィルムの前記第1面側とは反対側の第2面側には、前記位相差フィルムが積層されている、偏光板。
〔2〕 前記第1面側に積層された2以上の前記保護フィルムのうち、少なくとも一つの保護フィルムの温度40℃、相対湿度90%における透湿度は、200g/m2・day以上である、〔1〕に記載の偏光板。
〔3〕 前記第1面側に積層された2以上の前記保護フィルムのうち、最も前記偏光フィルム側に積層される保護フィルムの温度40℃、相対湿度90%における透湿度は、200g/m2・day以上である、〔1〕又は〔2〕に記載の偏光板。
〔4〕 前記第1面側に積層された2以上の前記保護フィルムのうち、少なくとも一つの保護フィルムの前記基材フィルムは、セルロース系樹脂フィルムである、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の偏光板。
〔5〕 前記位相差フィルムは、環状オレフィン系樹脂フィルムである、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の偏光板。
〔6〕 前記位相差フィルムの波長550nmにおける面内位相差値は、80nm以上である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の偏光板。
〔7〕 さらに、前記位相差フィルムの前記偏光フィルム側とは反対側に粘着剤層を有する、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の偏光板。
〔8〕 〔7〕に記載の偏光板と、表示素子とを有する表示装置であって、
前記偏光板は、前記粘着剤層を介して表示素子に積層されている、表示装置。
本発明によれば、耐傷性に優れ、かつ、加熱耐久試験後に常温常湿環境下に長期間保管しても位相差フィルムにおけるクラックの発生が抑制された偏光板を提供することができる。
以下、図面を参照して偏光板及び表示装置の好ましい実施形態について説明する。
(偏光板)
図1は、本実施形態に係る偏光板を示す概略断面図である。偏光板1は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム(以下、「PVA系樹脂フィルム」ということがある。)に二色性色素が吸着配向している偏光フィルム11と、基材フィルム上にハードコート層(以下、「HC層」ということがある。)が設けられた保護フィルム12,13と、温度23℃における引張弾性率が3000MPa以下である位相差フィルム21と、を備える。図1に示すように、偏光板1において、偏光フィルム11の第1面11a側には、2以上の保護フィルム12,13が積層され、偏光フィルム11の第1面11a側とは反対側の第2面11b側には、位相差フィルム21が積層されている。
(偏光板)
図1は、本実施形態に係る偏光板を示す概略断面図である。偏光板1は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム(以下、「PVA系樹脂フィルム」ということがある。)に二色性色素が吸着配向している偏光フィルム11と、基材フィルム上にハードコート層(以下、「HC層」ということがある。)が設けられた保護フィルム12,13と、温度23℃における引張弾性率が3000MPa以下である位相差フィルム21と、を備える。図1に示すように、偏光板1において、偏光フィルム11の第1面11a側には、2以上の保護フィルム12,13が積層され、偏光フィルム11の第1面11a側とは反対側の第2面11b側には、位相差フィルム21が積層されている。
上記のように、偏光板1は、偏光フィルム11の第1面11a側に、HC層を含む保護フィルム12,13が2以上積層されている。これにより、偏光板1の保護フィルム12,13側の表面の鉛筆硬度を向上することができるため、偏光板1に優れた耐傷性を付与することができる。
偏光板1は、温度105℃で500時間保持する加熱耐久試験を行った後に、温度23℃、相対湿度55%の常温常湿環境下で1ヶ月程度保持しても、位相差フィルム21にクラック(割れ)が発生することを抑制することができる。この理由は次のように推測される。加熱耐久試験後に偏光板1を冷却して常温常湿環境下で保持すると、大気中の水分(水蒸気)が偏光板内に取り込まれやすくなる。偏光板に取り込まれた水分は、PVA系樹脂フィルムを含む偏光フィルムの寸法変化を引き起こす原因となる。偏光フィルムの寸法変化に伴って発生する力が位相差フィルムに作用すると、位相差フィルムにクラック(割れ)を生じることがあると考えられる。一方、偏光板1は、偏光フィルム11の第1面11a側に2以上の保護フィルム12,13が積層されているため、偏光板1内への水分の取込み量を抑制することができ、さらに偏光フィルム11の寸法変化を抑制することができる。そのため、偏光フィルム11の第2面11b側に設けられた位相差フィルム21に作用する力を低減することができ、位相差フィルム21にクラックが発生することを抑制することができると推測される。
偏光板1を構成する各フィルムは、図1に示すように、貼合層31~33を介して積層することができる。貼合層31~33は、接着剤又は粘着剤を用いた層である。保護フィルム12と保護フィルム13とを貼合するための貼合層31は、粘着剤を用いた層であることが好ましい。保護フィルム13と偏光フィルム11とを貼合するための貼合層32、及び、偏光フィルム11と位相差フィルム21とを貼合するための貼合層33は、いずれも接着剤を用いた層であることが好ましい。
偏光板1は、さらに、帯電防止層、位相差フィルム21とは別の他の位相差層、保護フィルム12,13とは別の、偏光フィルム11の表面を保護するための他の保護層等の機能層を有していてもよい。
偏光板1は、表示装置を構成する光学素子として用いることができる。そのため、偏光板1は、表示装置の表示素子等に偏光板1を貼合するための粘着剤層35(図1)を有していてもよい。偏光板1は、さらに、粘着剤層35を被覆保護し、粘着剤層35に対して剥離可能な剥離フィルムを有していてもよい。
(表示装置)
表示装置は、偏光板1と、液晶セル又は有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子等の表示素子とを含むことができる。表示装置において、偏光板1は、偏光フィルム11の第2面11b側が表示素子側となるように配置することができる。偏光板1は、図1に示す粘着剤層35を介して表示素子に積層してもよく、粘着剤層35を有していない場合は、粘着剤又は接着剤を介して表示素子に積層すればよい。表示装置としては、液晶表示装置、有機EL装置等が挙げられる。
表示装置は、偏光板1と、液晶セル又は有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子等の表示素子とを含むことができる。表示装置において、偏光板1は、偏光フィルム11の第2面11b側が表示素子側となるように配置することができる。偏光板1は、図1に示す粘着剤層35を介して表示素子に積層してもよく、粘着剤層35を有していない場合は、粘着剤又は接着剤を介して表示素子に積層すればよい。表示装置としては、液晶表示装置、有機EL装置等が挙げられる。
以下、偏光板1を構成するフィルム及び層について詳細に説明する。
(偏光フィルム)
偏光フィルム11は、その吸収軸に平行な振動面をもつ直線偏光を吸収し、吸収軸に直交する(透過軸と平行な)振動面をもつ直線偏光を透過する性質を有する吸収型の偏光フィルムである。偏光フィルム11としては、一軸延伸されたPVA系樹脂フィルムに二色性色素を吸着配向させたフィルムを好適に用いることができる。
(偏光フィルム)
偏光フィルム11は、その吸収軸に平行な振動面をもつ直線偏光を吸収し、吸収軸に直交する(透過軸と平行な)振動面をもつ直線偏光を透過する性質を有する吸収型の偏光フィルムである。偏光フィルム11としては、一軸延伸されたPVA系樹脂フィルムに二色性色素を吸着配向させたフィルムを好適に用いることができる。
偏光フィルム11の厚みは、通常50μm以下であり、好ましくは5μm以上30μm以下であり、より好ましくは5μm以上25μm以下であり、さらに好ましくは5μm以上20μm以下である。偏光フィルム11の厚みをこれらの範囲にすることにより、偏光フィルム11の製造時の破断や割れ等を防止しつつハンドリング性を維持できるとともに、高い光学特性を両立することができる。偏光フィルムの厚みを20μm以下とすることにより、高温環境下に置いた場合の視認性の低下をより抑制することができる。
偏光フィルム11は、例えば、PVA系樹脂フィルムを延伸する工程;PVA系樹脂フィルムを二色性色素で染色することにより二色性色素を吸着させる工程;二色性色素が吸着されたPVA系樹脂フィルムをホウ酸水溶液等の架橋液で処理する工程;及び、架橋液で処理する工程の後に水洗する工程を含む方法によって製造することができる。
PVA系樹脂フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂(以下、「PVA系樹脂」ということがある。)を製膜したものを用いることができる。PVA系樹脂としては、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化したものが挙げられる。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルの他、酢酸ビニルと共重合可能な他の単量体との共重合体等が挙げられる。酢酸ビニルに共重合可能な他の単量体としては、例えば不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類、及びアンモニウム基を有する(メタ)アクリルアミド類等が挙げられる。本明細書において「(メタ)アクリル」とは、アクリル及びメタクリルから選択される少なくとも一方を意味する。「(メタ)アクリロイル」、「(メタ)アクリレート」等においても同様である。
PVA系樹脂のケン化度は通常、85mol%以上100mol%以下であり、98mol%以上であることが好ましい。PVA系樹脂は変性されていてもよく、例えば、アルデヒド類で変性されたポリビニルホルマール又はポリビニルアセタール等を用いることもできる。PVA系樹脂の平均重合度は通常、1000以上10000以下であり、1500以上5000以下であることが好ましい。PVA系樹脂の平均重合度は、JIS K 6726に準拠して求めることができる。
PVA系樹脂を製膜する方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法が採用される。偏光フィルムを製造する際の原反フィルムに用いられるPVA系樹脂フィルムの厚みは特に制限されない。例えば、偏光フィルムの厚みを25μm以下とするためには、原反フィルムとしてのPVA系樹脂フィルムの厚みは、40μm以上75μm以下であることが好ましく、45μm以下であることがより好ましい。
PVA系樹脂フィルムの延伸は、一軸延伸であることが好ましい。一軸延伸は、二色性色素の染色前、染色と同時、又は染色の後に行うことができる。一軸延伸を染色の後で行う場合、この一軸延伸は、架橋処理の前又は架橋処理中に行ってもよい。また、これらの複数の段階で一軸延伸を行ってもよい。一軸延伸にあたっては、周速の異なるロール間で一軸に延伸してもよいし、熱ロールを用いて一軸に延伸してもよい。一軸延伸は、大気中で延伸を行う乾式延伸であってもよいし、溶剤や水を用いてPVA系樹脂フィルムを膨潤させた状態で延伸を行う湿式延伸であってもよい。延伸倍率は通常、3~8倍である。
PVA系樹脂フィルムを二色性色素で染色する方法としては、例えば、PVA系樹脂フィルムを二色性色素が含有された水溶液に浸漬する方法が採用される。二色性色素としては、ヨウ素や二色性有機染料が用いられる。なお、PVA系樹脂フィルムは、染色処理の前に水への浸漬処理を施しておくことが好ましい。
二色性色素による染色後の架橋処理としては通常、染色されたPVA系樹脂フィルムをホウ酸含有水溶液に浸漬する方法が採用される。二色性色素としてヨウ素を用いる場合、このホウ酸含有水溶液は、ヨウ化カリウムを含有することが好ましい。
(保護フィルム)
保護フィルム12,13は、基材フィルムとHC層とを有する。保護フィルム12,13は、基材フィルムに直接接するようにHC層が形成されたものであることが好ましい。HC層は、基材フィルムの片面に設けられることが好ましいが、両面に設けられていてもよい。
保護フィルム12,13は、基材フィルムとHC層とを有する。保護フィルム12,13は、基材フィルムに直接接するようにHC層が形成されたものであることが好ましい。HC層は、基材フィルムの片面に設けられることが好ましいが、両面に設けられていてもよい。
偏光フィルム11の第1面11a側に積層される保護フィルム12,13(以下、第1面11a側に積層される2以上の保護フィルムをまとめて「保護フィルム群」ということがある。)は、5以下であることが好ましく、3以下であることがより好ましく、2であることが最も好ましい。保護フィルム群が6以上の保護フィルムを含むと、偏光板1のカール(反り)を調整しづらくなる。保護フィルム群を構成する保護フィルム12,13は、図1に示すように、貼合層31を介して積層されていることが好ましく、上記貼合層31の両面は、保護フィルム群を構成する保護フィルム12,13に直接接していることがより好ましい。保護フィルム群を構成する保護フィルム12,13はいずれも、偏光板1において、基材フィルムが偏光フィルム11側に配置され、HC層が偏光板1の表面側(偏光フィルム11側とは反対側)に配置されることが好ましい。
保護フィルムの厚みは特に限定されないが、通常1μm以上100μm以下であり、強度や取扱い性の観点から5μm以上60μm以下であることが好ましく、10μ以上55μm以下であることがより好ましく、15μm以上50μm以下であることがさらに好ましい。
保護フィルム群を構成する保護フィルム12,13は、基材フィルム及びHC層の材料及び厚みのうちの一方又は両方が同じものであってもよく、基材フィルム及びHC層の材料及び厚みのうちの両方が互いに異なっていてもよい。
保護フィルム群のうちの少なくとも一つの保護フィルムは、温度40℃、相対湿度90%における透湿度が200g/m2・day以上であることが好ましく、300g/m2・day以上であることがより好ましく、上限値は通常5000g/m2・day以下であり、2000g/m2・day以下であることが好ましく、1000g/m2・day以下であることがより好ましい。偏光板1において、保護フィルム群のうちの1以上の保護フィルムが上記範囲の透湿度を有していればよい。保護フィルムの透湿度を上記の範囲とすることにより、後述する加熱耐久試験により偏光フィルム11がポリエン化して着色することを抑制することができる。
保護フィルム群のうちの最も偏光フィルム側に積層される保護フィルム12が上記範囲の透湿度を有していることが好ましい。偏光板1を製造する場合、後述するように、偏光フィルム11に水系接着剤等の貼合剤(接着剤又は粘着剤)を用いて保護フィルム12を貼合した後、乾燥処理によって貼合層32を形成し、次いで保護フィルム13を貼合することがある。この場合、保護フィルム群のうち、最も偏光フィルム11側に積層される保護フィルム12の透湿度を上記の範囲とすることにより、乾燥処理によって貼合剤に含まれる水分を除去しやすい。
保護フィルム群のうち、最も偏光フィルム11側に積層される保護フィルム12が上記範囲の透湿度を有していれば、保護フィルム群に含まれる保護フィルム12以外の他の保護フィルム13の透湿度は特に限定されない。他の保護フィルム13の透湿度は、保護フィルム12の透湿度よりも小さくてもよい。他の保護フィルム13の温度40℃、相対湿度90%における透湿度は、特に限定されないが、1000g/m2・day以下であることが好ましく、500g/m2・day以下であることがより好ましい。当該保護フィルム13の上記透湿度は、20g/m2・day超であることが好ましく、30g/m2・day以上であることがより好ましい。他の保護フィルム13の透湿度の上限値を上記の範囲とすることにより、加熱耐久試験後の偏光板1への水分の取り込み速度を抑制することができる。その結果、偏光フィルム11の応力緩和のための時間を確保しやすくなるため、位相差フィルム21にクラックが発生することを抑制できると考えられる。他の保護フィルム13の透湿度の下限値を上記の範囲とすることにより、加熱耐久試験により偏光フィルム11がポリエン化して着色することを抑制することができる。保護フィルム12,13の透湿度は、後述する実施例に記載の方法によって測定することができる。
上記では、保護フィルム12の上記透湿度が200g/m2・day以上であり、他の保護フィルム13の上記透湿度が1000g/m2・day以下とする場合について説明したが、この透湿度の関係を逆にした場合においても、加熱耐久試験により偏光フィルム11がポリエン化して着色することを抑制することができる。
保護フィルム12,13を構成する基材フィルムは、特に限定されないが、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性等に優れる樹脂材料で構成されることが好ましい。このような樹脂材料としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、スチレン系樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン系樹脂、アクリロニトリル・スチレン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、変性ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリブチレンテフタレート系樹脂、ポリエチレンテフタレート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、及びポリイミド系樹脂等からなる1種又は2種以上が挙げられる。これらの樹脂は、任意の適切なポリマー変性を行ってから用いてもよい。ポリマー変性としては、例えば、共重合、架橋、分子末端変性、立体規則性制御、及び異種ポリマー同士の反応を伴う場合を含む混合等の変性が挙げられる。
保護フィルム群のうちの少なくとも一つの保護フィルムの基材フィルムは、樹脂材料としてセルロース系樹脂を用いて形成されたセルロース系樹脂フィルムであることが好ましい。保護フィルム群を構成するすべての保護フィルムの基材フィルムが、セルロース系樹脂フィルムであることがより好ましい。
セルロース系樹脂は、セルロースの水酸基における水素原子の一部又は全部が、アセチル基、プロピオニル基及び/又はブチリル基で置換された、セルロースの有機酸エステル又は混合有機酸エステルでありうる。例えば、セルロースの酢酸エステル、プロピオン酸エステル、酪酸エステル、それらの混合エステル等からなるものが挙げられる。なかでも、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート等が好ましい。
基材フィルムを構成する樹脂材料には、透明性を損なわない範囲で、適宜の添加剤が配合されていてもよい。添加物として例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、造核剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、位相差低減剤、安定剤、加工助剤、可塑剤、耐衝撃助剤、艶消し剤、抗菌剤、防かび剤等を挙げることができる。これらの添加剤は、1種以上を用いることができ、複数種が併用されてもよい。
基材フィルムの厚みは特に限定されないが、例えば、1μm以上とすることができ、3μm以上であってもよく、10μm以上であってもよく、30μm以上であってもよく、また、通常90μm以下であり、70μm以下であってもよく、60μm以下であってもよく、50μm以下であってもよい。基材フィルムは、通常1層構造であるが、2層以上の多層構造を有していてもよい。
保護フィルム12,13を構成するHC層は、特に限定されないが、基材フィルム上に形成された紫外線硬化型樹脂の硬化物層であることが好ましい。紫外線硬化型樹脂としては、例えば(メタ)アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アミド系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。HC層は、表面硬度を向上させるために、添加物を含んでいてもよい。添加物としては、特に限定されないが、例えば、無機系微粒子、有機系微粒子、又はこれらの混合物が挙げられる。
HC層の厚みは、10μm以下であることが好ましく、8μm以下であることがより好ましく、通常0.1μm以上であり、1μm以上であってもよく、4μm以上であってもよい。HC層の厚みが10μmを超えると、保護フィルム12,13のカール(反り)が大きくなり、偏光板1のカールを調整しにくくなる。
保護フィルム12,13は、JIS K 5600-5-4:1999「塗料一般試験方法-第5部:塗膜の機械的性質-第4節:引っかき硬度(鉛筆法)」に規定される鉛筆硬度試験により(HC層が形成された基材フィルムをガラス板の上に置き、HC層側について測定した場合)、H以上であることが好ましく、2H以上であることがより好ましく、3H以上であってもよく、4H以上であってもよい。
HC層は、例えば、基材フィルム上に、紫外線硬化型樹脂及び必要に応じて添加物等を含むHC層の形成用の組成物(以下、「HC層形成用組成物」ということがある。)を塗布し、これを紫外線照射により硬化させることによって形成することができる。
(位相差フィルム)
位相差フィルム21は、位相差を有するフィルムであり、通常、樹脂フィルムを延伸した延伸フィルムである。位相差フィルム21は単層構造を有することが好ましい。位相差フィルム21の温度23℃における引張弾性率は、3000MPa以下であり、2800MPa以下であってもよく、通常1000MPa以上であり、2000MPa以上であってもよい。引張弾性率は、後述する実施例に記載の方法によって測定することができる。
位相差フィルム21は、位相差を有するフィルムであり、通常、樹脂フィルムを延伸した延伸フィルムである。位相差フィルム21は単層構造を有することが好ましい。位相差フィルム21の温度23℃における引張弾性率は、3000MPa以下であり、2800MPa以下であってもよく、通常1000MPa以上であり、2000MPa以上であってもよい。引張弾性率は、後述する実施例に記載の方法によって測定することができる。
上記引張弾性率を有する位相差フィルム21としては、例えば、オレフィン系樹脂を用いて形成されたオレフィン系樹脂フィルムが挙げられる。オレフィン系樹脂としては、エチレン及びプロピレン等の鎖状脂肪族オレフィン、又は、ノルボルネンやその置換体(以下、これらを総称して「ノルボルネン系モノマー」ということがある。)等の脂環式オレフィンから誘導される構成単位を主に含む樹脂が挙げられる。構成単位を主に含むとは、樹脂に含まれる構成単位の物質量基準での割合が50%以上であることをいう。オレフィン系樹脂は、2種以上のモノマーを用いた共重合体であってもよい。
位相差フィルム21は、脂環式オレフィンから誘導される構成単位を主に含む樹脂である環状オレフィン系樹脂を用いて形成された環状オレフィン系樹脂フィルムであることが好ましい。環状オレフィン系樹脂を構成する脂環式オレフィンの典型的な例としては、ノルボルネン系モノマー等を挙げることができる。ノルボルネンとは、ノルボルナンの1つの炭素-炭素結合が二重結合となった化合物であって、IUPAC命名法によれば、ビシクロ[2,2,1]ヘプト-2-エンと命名されるものである。ノルボルネンの置換体の例としては、ノルボルネンの二重結合位置を1,2-位として、3-置換体、4-置換体、及び4,5-ジ置換体等を挙げることができ、さらにはジシクロペンタジエンやジメタノオクタヒドロナフタレン等も挙げることができる。
環状オレフィン系樹脂は、その構成単位にノルボルナン環を有していてもよいし、有していなくてもよい。構成単位にノルボルナン環を有さない環状オレフィン系樹脂を形成するノルボルネン系モノマーとしては、例えば、開環により5員環となるもの、代表的には、ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、1-又は4-メチルノルボルネン、及び4-フェニルノルボルネン等が挙げられる。環状オレフィン系樹脂が共重合体である場合、その分子の配列状態は特に限定されるものではなく、ランダム共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよいし、グラフト共重合体であってもよい。
環状オレフィン系樹脂のより具体的な例としては、例えば、ノルボルネン系モノマーの開環重合体、ノルボルネン系モノマーと他のモノマーとの開環共重合体、それらにマレイン酸付加やシクロペンタジエン付加等がなされたポリマー変性物、及びこれらを水素添加した重合体又は共重合体;ノルボルネン系モノマーの付加重合体、及びノルボルネン系モノマーと他のモノマーとの付加共重合体等が挙げられる。共重合体とする場合における他のモノマーとしては、α-オレフィン類、シクロアルケン類、及び非共役ジエン類等が挙げられる。また、環状オレフィン系樹脂は、ノルボルネン系モノマー及び他の脂環式オレフィンの1種又は2種以上を用いた共重合体であってもよい。これらの中でも、環状オレフィン系樹脂としては、ノルボルネン系モノマーを用いた開環重合体又は開環共重合体に水素添加した樹脂が好ましい。
上記ノルボルネン系モノマーを用いた環状オレフィン系樹脂の市販品としては、いずれも商品名で、日本ゼオン(株)から販売されている「ゼオネックス」、「ゼオノア」、JSR(株)から販売されている「アートン」等が挙げられる。これらの環状オレフィン系樹脂のフィルムやその延伸フィルムも市販品を入手することができ、例えば、いずれも商品名で、(株)オプテスから「ゼオノアフィルム」、JSR(株)から「アートンフィルム」、及び積水化学工業(株)から「エスシーナ」等が挙げられる。
位相差フィルム21としては、オレフィン系樹脂を2種類以上含む混合樹脂からなるフィルムや、オレフィン系樹脂と他の熱可塑性樹脂との混合樹脂からなるフィルムを用いることもできる。例えば、オレフィン系樹脂を2種類以上含む混合樹脂としては、上記したような環状オレフィン系樹脂と鎖状脂肪族オレフィン系樹脂との混合物が挙げられる。オレフィン系樹脂と他の熱可塑性樹脂との混合樹脂を用いる場合、他の熱可塑性樹脂は、目的に応じて適宜適切なものが選択される。他の熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリ塩化ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合樹脂、アクリロニトリル/スチレン共重合樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、変性ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、液晶性樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、及びポリテトラフルオロエチレン系樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、それぞれ単独で、又は2種以上組み合わせて用いることができる。また、上記熱可塑性樹脂は、任意の適切なポリマー変性を行ってから用いることもできる。ポリマー変性の例としては、共重合、架橋、分子末端変性、及び立体規則性付与等が挙げられる。
オレフィン系樹脂と他の熱可塑性樹脂との混合樹脂を用いる場合、他の熱可塑性樹脂の含有量は、通常、樹脂全体に対して50重量%程度以下であり、40重量%程度以下が好ましい。他の熱可塑性樹脂の含有量をこの範囲内とすることによって、光弾性係数の絶対値が小さく、良好な波長分散特性を示し、かつ、耐久性や機械的強度、透明性に優れる位相差フィルム21を得ることができる。
位相差フィルム21は、残存溶媒、安定剤、可塑剤、老化防止剤、帯電防止剤、及び紫外線吸収剤等、その他の成分を必要に応じて含有していてもよい。また、表面粗さを小さくするためにレベリング剤を含有することもできる。
位相差フィルム21は、面内位相差値を有することが好ましく、波長550nmにおける面内位相差値が80nm以上であることが好ましく、90nm以上であってもよく、100nm以上であってもよく、また、300nm以下であってもよく、200nm以下であってもよい。位相差フィルム21は、延伸フィルムであることが好ましい。
一般的に、位相差フィルム21の面内位相差値が高いほど、位相差フィルム21の分子配向が揃っているため、外力を受けるとクラックが生じやすい傾向がある。上記したように、偏光板1は、偏光フィルム11の第1面11aに2以上の保護フィルム12,13が積層された構造を有する。そのため、上記のような高い面内位相差値を有する位相差フィルム21を含む偏光板1を、加熱耐久試験後に常温常湿環境下で長期間保持した場合であっても、偏光フィルム11の寸法変化を抑制し、これに伴って位相差フィルム21に作用する力を低減することができることから、位相差フィルム21にクラックが発生することを抑制することができる。
位相差フィルム21の面内位相差値は、後述する実施例に記載の方法によって測定することができる。位相差フィルム21の波長λ[nm]における面内位相差値Re(λ)は、温度23℃における位相差フィルム21の面内の位相差値をいい、下記式(i)によって求められる。
Re(λ)=(nx-ny)×d (i)
[式(i)中、
nxは、面内の屈折率が最大となる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、
nyは、面内で遅相軸と直交する方向の屈折率であり、
dは、位相差フィルム21の厚み[nm]である。]
Re(λ)=(nx-ny)×d (i)
[式(i)中、
nxは、面内の屈折率が最大となる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、
nyは、面内で遅相軸と直交する方向の屈折率であり、
dは、位相差フィルム21の厚み[nm]である。]
位相差フィルム21は、厚み方向の位相差値が0(ゼロ)であってもよく、厚み方向の位相差値を有していてもよい。位相差フィルム21の波長550nmにおける厚み方向の位相差値は、例えば10nm以上であってもよく、20nm以上であってもよく、40nm以上であってもよく、また、100nm以下であってもよく、80nm以下であってもよく、60nm以下であってもよい。位相差フィルム21の厚み方向の位相差値は、後述する実施例に記載の方法によって測定することができる。位相差フィルム21の波長λ[nm]における厚み方向の位相差値Rth(λ)は、温度23℃における位相差フィルム21の厚み方向の位相差値をいい、下記式(ii)によって求められる。
Rth(λ)=〔{(nx+ny)/2}-nz〕×d (ii)
[式(ii)中、
nxは、面内の屈折率が最大となる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、
nyは、面内で遅相軸と直交する方向の屈折率であり、
nzは、厚み方向の屈折率であり、
dは、位相差フィルム21の厚み[nm]である。]
Rth(λ)=〔{(nx+ny)/2}-nz〕×d (ii)
[式(ii)中、
nxは、面内の屈折率が最大となる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、
nyは、面内で遅相軸と直交する方向の屈折率であり、
nzは、厚み方向の屈折率であり、
dは、位相差フィルム21の厚み[nm]である。]
位相差フィルム21の厚みは特に制限されないが、15μm以上80μm以下であることが好ましく、18μm以上45μm以下であることがより好ましく、20μm以上30μm以下であることが最も好ましい。位相差フィルムの厚みが15μm未満である場合には、フィルムの取り扱いが難しく、また所定の位相差値が発現し難くなる傾向にある。一方、位相差フィルムの厚みが80μmを超える場合には、加工性に劣るものとなり、また、透明性が低下したり、得られた偏光板1の重量が大きくなったりする傾向にある。
位相差フィルム21は、上記した樹脂を用いて形成された樹脂フィルムを用い、これを延伸することによって得ることができる。樹脂フィルムは、例えば、上記したオレフィン系樹脂を含む溶液からのキャスティング法や溶融押出法等により製膜することによって得ることができる。2種以上の混合樹脂を用いて製膜する場合、その製膜方法については特に限定されるものではなく、例えば、樹脂成分を所定の割合で溶媒とともに撹拌混合して得られる均一溶液を用いてキャスティング法によりフィルムを作製する方法、及び樹脂成分を所定の割合で溶融混合し溶融押出法によりフィルムを作製する方法等が挙げられる。
樹脂フィルムの延伸処理としては、公知の縦一軸延伸やテンター横一軸延伸、同時二軸延伸、逐次二軸延伸等が挙げられる。延伸処理は、所望とする位相差値が得られるように延伸倍率と延伸速度とを適切に調整する他に、延伸時の予熱温度、延伸温度、ヒートセット温度、冷却温度等の各種温度、及びそのパターンを適宜選択すればよい。
位相差フィルム21が上記した環状オレフィン系樹脂フィルムである場合、例えば、上記の環状オレフィン系樹脂を用いてあらかじめ延伸処理が施されたフィルム状物とし、これに所定の収縮率を有する収縮性フィルムを貼り合わせて加熱収縮させることによって得ることができる。これにより、均一性が高く、大きな位相差値を有する位相差フィルム21を得ることができる。
(機能層)
偏光板1は、帯電防止層、位相差フィルム21とは別の他の位相差層、保護フィルム12,13とは別の、偏光フィルム11の表面を被覆保護するための他の保護層等の機能層を1以上有していてもよい。
偏光板1は、帯電防止層、位相差フィルム21とは別の他の位相差層、保護フィルム12,13とは別の、偏光フィルム11の表面を被覆保護するための他の保護層等の機能層を1以上有していてもよい。
帯電防止層は、偏光板1が帯電することを抑制するための層である。帯電防止層は、通常、イオン性化合物等の帯電防止剤を含み、例えば帯電防止剤と樹脂とを含む層であることができる。帯電防止層は、例えば、偏光板1において、偏光フィルム11と位相差フィルム21との間、又は、偏光フィルム11と保護フィルム12との間、位相差フィルム21の偏光フィルム11とは反対側等に設けることができる。帯電防止層は、これらのフィルムに貼合層を介して積層されることが好ましい。
他の位相差層としては、面内位相差値又は厚み方向の位相差値を有する層である。他の位相差層は、例えば波長550nmにおいて厚み方向の位相差値を有する位相差層とすることができ、例えばポジティブCプレート等とすることができる。ポジティブCプレートは、例えば偏光板1をIPSモードの液晶表示装置等に用いる場合に用いられる。他の位相差層は、例えば、偏光フィルム11と位相差フィルム21との間、又は、位相差フィルム21の偏光フィルム11側とは反対側に設けることができる。他の位相差層は、樹脂フィルムを延伸した延伸フィルムであってもよく、重合性液晶化合物の硬化物層であってもよい。他の位相差層は、偏光フィルム11及び位相差フィルム21に貼合層を介して積層することができる。他の位相差層が硬化物層である場合は、偏光フィルム11又は位相差フィルム21に塗布された重合性液晶化合物を重合硬化することにより、これらのフィルムに直接接するように設けることもできる。
他の保護層としては、偏光フィルム11の第1面11a又は第2面11bを被覆保護するための層である。他の保護層は、偏光フィルム11の第2面11b側に設けられ、偏光フィルム11と位相差フィルム21との間に貼合層を介して設けられることが好ましい。この場合、偏光フィルム11と他の保護層との間に設けられる貼合層は、偏光フィルム11及び他の保護層にそれぞれ接するように設けられ、他の保護層と位相差フィルム21との間に設けられる貼合層は、他の保護層及び位相差フィルム21にそれぞれ接するように設けられることが好ましい。他の保護層としては、保護フィルム12,13を構成する基材フィルムで説明した樹脂材料を用いて形成されたフィルムが挙げられる。他の保護層は、位相差を有していないことが好ましく、例えば位相差を有していないセルロース系樹脂フィルム、又は、位相差を有していない環状オレフィン系樹脂フィルムが挙げられる。
(貼合層)
偏光板1を構成する各フィルム及び各層を貼合するための貼合層31~33としては、公知の接着剤を用いて形成された層、又は、公知の粘着剤を用いて形成された層が挙げられる。
偏光板1を構成する各フィルム及び各層を貼合するための貼合層31~33としては、公知の接着剤を用いて形成された層、又は、公知の粘着剤を用いて形成された層が挙げられる。
接着剤としては、感圧型接着剤(粘着剤)以外の接着剤であって、例えば、水系接着剤、活性エネルギー線硬化性接着剤又は熱硬化性接着剤が挙げられ、好ましくは水系接着剤、活性エネルギー線硬化性接着剤である。接着剤を用いて形成された貼合層の厚みは、例えば0.01μm以上であってもよく、0.1μm以上であってもよく、0.5μm以上であってもよく、1μm以上であってもよく、また、例えば20μm以下であってもよく、15μm以下であってもよく、10μm以下であってもよく、5μm以下であってもよい。
水系接着剤としては、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液からなる接着剤、水系二液型ウレタン系エマルジョン接着剤等が挙げられる。中でもポリビニルアルコール系樹脂水溶液からなる水系接着剤が好適に用いられる。ポリビニルアルコール系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルをケン化処理して得られるビニルアルコールホモポリマーのほか、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体をケン化処理して得られるポリビニルアルコール系共重合体、又はそれらの水酸基を部分的に変性した変性ポリビニルアルコール系重合体等を用いることができる。水系接着剤は、アルデヒド化合物(グリオキザール等)、エポキシ化合物、メラミン系化合物、メチロール化合物、イソシアネート化合物、アミン化合物、多価金属塩等の架橋剤を含むことができる。
接着剤として水系接着剤を使用する場合は、貼合対象であるフィルムと積層した後、水系接着剤中に含まれる水を除去するための乾燥工程を実施することが好ましい。乾燥工程後、例えば20~45℃の温度で養生する養生工程を設けてもよい。
活性エネルギー線硬化性接着剤とは、紫外線、可視光、電子線、X線のような活性エネルギー線の照射によって硬化する硬化性化合物を含有する接着剤であり、好ましくは紫外線硬化性接着剤である。硬化性化合物は、カチオン重合性の硬化性化合物やラジカル重合性の硬化性化合物であることができる。カチオン重合性の硬化性化合物としては、例えば、エポキシ系化合物(分子内に1個又は2個以上のエポキシ基を有する化合物)や、オキセタン系化合物(分子内に1個又は2個以上のオキセタン環を有する化合物)、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。ラジカル重合性の硬化性化合物としては、例えば、(メタ)アクリル系化合物(分子内に1個又は2個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物)や、ラジカル重合性の二重結合を有するその他のビニル系化合物、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。カチオン重合性の硬化性化合物とラジカル重合性の硬化性化合物とを併用してもよい。活性エネルギー線硬化性接着剤は通常、上記硬化性化合物の硬化反応を開始させるためのカチオン重合開始剤及び/又はラジカル重合開始剤をさらに含む。
粘着剤は、それ自体を被着体に貼り付けることで接着性を発現するものであり、いわゆる感圧型接着剤と称されるものである。粘着剤は、(メタ)アクリル系、ゴム系、ウレタン系、エステル系、シリコーン系、ポリビニルエーテル系のような樹脂を主成分とする粘着剤組成物で構成することができる。中でも、透明性、耐候性、耐熱性等に優れる(メタ)アクリル系樹脂をベースポリマーとする粘着剤組成物が好適である。粘着剤は、活性エネルギー線硬化型、熱硬化型であってもよい。粘着剤を用いて形成された貼合層の厚みは、通常3μm以上30μm以下であり、好ましくは3μm以上25μm以下である。
粘着剤組成物に含まれる(メタ)アクリル系樹脂(ベースポリマー)としては、例えば、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシルのような(メタ)アクリル酸エステルの1種又は2種以上をモノマーとする重合体又は共重合体が好適に用いられる。ベースポリマーには、極性モノマーを共重合させることが好ましい。極性モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレートのような、カルボキシル基、水酸基、アミド基、アミノ基、エポキシ基等を有するモノマーを挙げることができる。
粘着剤組成物は、上記ベースポリマーのみを含むものであってもよいが、通常は架橋剤をさらに含有する。架橋剤としては、2価以上の金属イオンであって、カルボキシル基との間でカルボン酸金属塩を形成するもの;ポリアミン化合物であって、カルボキシル基との間でアミド結合を形成するもの;ポリエポキシ化合物やポリオールであって、カルボキシル基との間でエステル結合を形成するもの;ポリイソシアネート化合物であって、カルボキシル基との間でアミド結合を形成するものが例示される。中でも、ポリイソシアネート化合物が好ましい。
(粘着剤層)
偏光板1は、表示装置の表示素子等に偏光板1を貼合するための粘着剤層35を有していてもよい。粘着剤層35は、偏光板1の位相差フィルム21の偏光フィルム11側とは反対側に設けられることが好ましい。粘着剤層35は粘着剤を用いて形成することができる。粘着剤としては、上記貼合層を形成するために用いる粘着剤が挙げられる。粘着剤層35の厚みは特に限定されないが、通常3μm以上50μm以下であり、好ましくは5μm以上40μm以下であり、10μm以上30μm以下であってもよい。
偏光板1は、表示装置の表示素子等に偏光板1を貼合するための粘着剤層35を有していてもよい。粘着剤層35は、偏光板1の位相差フィルム21の偏光フィルム11側とは反対側に設けられることが好ましい。粘着剤層35は粘着剤を用いて形成することができる。粘着剤としては、上記貼合層を形成するために用いる粘着剤が挙げられる。粘着剤層35の厚みは特に限定されないが、通常3μm以上50μm以下であり、好ましくは5μm以上40μm以下であり、10μm以上30μm以下であってもよい。
(剥離フィルム)
偏光板1は、粘着剤層35に対して剥離可能な剥離フィルムを有していてもよい。剥離フィルムは、粘着剤層35の表面を被覆保護する、又は、粘着剤層35を支持するために用いられる。剥離フィルムとしては、基材樹脂フィルムの粘着剤層35側の表面にシリコーン処理等の離型処理が施されたフィルムが挙げられる。基材樹脂フィルムを構成する樹脂材料としては、上記した基材フィルムで説明した樹脂材料を用いて形成されたフィルムが挙げられる。基材樹脂フィルムは1層構造であってもよく、2層以上の多層構造であってもよい。
偏光板1は、粘着剤層35に対して剥離可能な剥離フィルムを有していてもよい。剥離フィルムは、粘着剤層35の表面を被覆保護する、又は、粘着剤層35を支持するために用いられる。剥離フィルムとしては、基材樹脂フィルムの粘着剤層35側の表面にシリコーン処理等の離型処理が施されたフィルムが挙げられる。基材樹脂フィルムを構成する樹脂材料としては、上記した基材フィルムで説明した樹脂材料を用いて形成されたフィルムが挙げられる。基材樹脂フィルムは1層構造であってもよく、2層以上の多層構造であってもよい。
(偏光板の製造方法)
偏光板1の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、偏光フィルム11の第1面11aに水系接着剤を用いて保護フィルム12を積層し、偏光フィルム11の第2面11bには水系接着剤を用いて位相差フィルム21を積層し、水系接着剤中の水を除去する乾燥工程を経て、保護フィルム12/貼合層32/偏光フィルム11/貼合層33/位相差フィルム21の積層体を作製する。この際、保護フィルム12と位相差フィルム21との厚みの差が30μm以下であるものを用いると、積層体に発生するカールを抑制しやすく、フラットな積層体が得られやすい。その後、上記積層体の保護フィルム12側に、貼合層31を介して保護フィルム13を積層することにより、偏光板1を得ることができる。偏光板1が偏光フィルム11の第1面11a側に3以上の保護フィルムを有する場合は、さらに保護フィルムを積層する工程を設けてもよい。上記のように保護フィルム12と位相差フィルム21との厚みの差が30μm以下である積層体を用いた場合には、偏光板1に発生するカールも抑制しやすく、フラットな偏光板1が得られやすい。
偏光板1の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、偏光フィルム11の第1面11aに水系接着剤を用いて保護フィルム12を積層し、偏光フィルム11の第2面11bには水系接着剤を用いて位相差フィルム21を積層し、水系接着剤中の水を除去する乾燥工程を経て、保護フィルム12/貼合層32/偏光フィルム11/貼合層33/位相差フィルム21の積層体を作製する。この際、保護フィルム12と位相差フィルム21との厚みの差が30μm以下であるものを用いると、積層体に発生するカールを抑制しやすく、フラットな積層体が得られやすい。その後、上記積層体の保護フィルム12側に、貼合層31を介して保護フィルム13を積層することにより、偏光板1を得ることができる。偏光板1が偏光フィルム11の第1面11a側に3以上の保護フィルムを有する場合は、さらに保護フィルムを積層する工程を設けてもよい。上記のように保護フィルム12と位相差フィルム21との厚みの差が30μm以下である積層体を用いた場合には、偏光板1に発生するカールも抑制しやすく、フラットな偏光板1が得られやすい。
偏光板1を構成するフィルム及び層(保護フィルム12,13、偏光フィルム11、位相差フィルム21、機能層等)と貼合層との接着性を高めるために、これらのフィルム及び層の貼合面に表面活性化処理を施してもよい。表面活性化処理としては、コロナ処理、プラズマ処理、放電処理(グロー放電処理等)、火炎処理、オゾン処理、UVオゾン処理、電離活性線処理(紫外線処理、電子線処理等)のような乾式処理;水やアセトン等の溶媒を用いた超音波処理、鹸化処理、アンカーコート処理のような湿式処理を挙げることができる。これらの表面活性化処理は、単独で行ってもよいし、2つ以上を組み合わせてもよい。
以下、実施例及び比較例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
[厚みの測定]
偏光板を構成する各フィルム及び各層の厚みは、株式会社ニコン製のデジタルマイクロメーターであるMH-15Mを用いて測定した。
偏光板を構成する各フィルム及び各層の厚みは、株式会社ニコン製のデジタルマイクロメーターであるMH-15Mを用いて測定した。
[透湿度の測定]
保護フィルムの透湿度は、JIS K 7129:2008 附属書Bに準じて、温度40℃、相対湿度90%の雰囲気中で測定した。
保護フィルムの透湿度は、JIS K 7129:2008 附属書Bに準じて、温度40℃、相対湿度90%の雰囲気中で測定した。
[位相差値の測定]
位相差フィルム及び他の位相差層の位相差値は、位相差測定装置KOBRA-WPR(王子計測機器株式会社製)を用いて測定した。
位相差フィルム及び他の位相差層の位相差値は、位相差測定装置KOBRA-WPR(王子計測機器株式会社製)を用いて測定した。
[引張弾性率の測定]
位相差フィルムから遅相軸及び進相軸に平行にそれぞれ幅15mm×長さ150mmの試験片を切り出した。次いで、引張試験機(株式会社島津製作所製AUTOGRAPH(登録商標)AG-1S試験機)の上下つかみ具で、つかみ具の間隔が100mmとなるように、上記試験片の長辺方向両端を挟み、23℃の環境下で引張速度50mm/分で引張り、応力-ひずみ曲線を作成し、23℃における遅相軸及び進相軸に平行な方向の引張弾性率を算出した。こうして算出した遅相軸及び進相軸に平行な方向の引張弾性率のうち、値が大きいものを、位相差フィルムの23℃における引張弾性率の値とした。
位相差フィルムから遅相軸及び進相軸に平行にそれぞれ幅15mm×長さ150mmの試験片を切り出した。次いで、引張試験機(株式会社島津製作所製AUTOGRAPH(登録商標)AG-1S試験機)の上下つかみ具で、つかみ具の間隔が100mmとなるように、上記試験片の長辺方向両端を挟み、23℃の環境下で引張速度50mm/分で引張り、応力-ひずみ曲線を作成し、23℃における遅相軸及び進相軸に平行な方向の引張弾性率を算出した。こうして算出した遅相軸及び進相軸に平行な方向の引張弾性率のうち、値が大きいものを、位相差フィルムの23℃における引張弾性率の値とした。
[貯蔵弾性率の測定]
粘着剤層A及び粘着剤層Bの貯蔵弾性率G’は、以下〔I〕~〔III〕の手順にしたがって測定した。
〔I〕各粘着剤層から、それぞれの重量が25±1mgとなるように2つの試料を取り出し、各試料を略玉状に成形する。
〔II〕成形した略玉状の2つの試料をI型冶具の上下面にそれぞれ貼り付け、上下面ともL型冶具で挟み込んで測定試料とする。測定試料の構成は、L型治具/粘着剤層A又は粘着剤層B/I型治具/粘着剤層/L型冶具である。
〔III〕測定試料の貯蔵弾性率G’を、アイティー計測制御(株)製の動的粘弾性測定装置「DVA-220」を用いて、温度23℃、周波数1Hz、初期歪み1Nの条件下で測定する。
粘着剤層A及び粘着剤層Bの貯蔵弾性率G’は、以下〔I〕~〔III〕の手順にしたがって測定した。
〔I〕各粘着剤層から、それぞれの重量が25±1mgとなるように2つの試料を取り出し、各試料を略玉状に成形する。
〔II〕成形した略玉状の2つの試料をI型冶具の上下面にそれぞれ貼り付け、上下面ともL型冶具で挟み込んで測定試料とする。測定試料の構成は、L型治具/粘着剤層A又は粘着剤層B/I型治具/粘着剤層/L型冶具である。
〔III〕測定試料の貯蔵弾性率G’を、アイティー計測制御(株)製の動的粘弾性測定装置「DVA-220」を用いて、温度23℃、周波数1Hz、初期歪み1Nの条件下で測定する。
[鉛筆硬度の測定]
ガラス板上に、保護フィルムの基材フィルム側がガラス板と対向するように、保護フィルムを配置した。保護フィルムのHC層側について、JIS K 5600-5-4:1999「塗料一般試験方法-第5部:塗膜の機械的性質-第4節:引っかき硬度(鉛筆法)」に規定される鉛筆硬度試験を行い、保護フィルムの鉛筆硬度を測定した。
ガラス板上に、保護フィルムの基材フィルム側がガラス板と対向するように、保護フィルムを配置した。保護フィルムのHC層側について、JIS K 5600-5-4:1999「塗料一般試験方法-第5部:塗膜の機械的性質-第4節:引っかき硬度(鉛筆法)」に規定される鉛筆硬度試験を行い、保護フィルムの鉛筆硬度を測定した。
<偏光フィルムの作製>
平均重合度約2400、ケン化度99.9モル%以上であるPVA系樹脂からなる厚み40μmのPVA系樹脂フィルムを準備した。このPVA系樹脂フィルムを乾式で約5倍に一軸延伸し、さらに緊張状態を保ったまま、温度60℃の純水に1分間浸漬した。その後、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の重量比が0.05/5/100の水溶液に温度28℃で60秒間PVA系樹脂フィルムを浸漬した。その後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水の重量比が8.5/8.5/100の水溶液に温度72℃で300秒間PVA系樹脂フィルムを浸漬した。引き続き温度26℃の純水で20秒間洗浄した後、温度65℃で乾燥した。このようにして、PVA系樹脂フィルムに、二色性色素としてのヨウ素が吸着配向した厚み15μmの偏光フィルムを得た。
平均重合度約2400、ケン化度99.9モル%以上であるPVA系樹脂からなる厚み40μmのPVA系樹脂フィルムを準備した。このPVA系樹脂フィルムを乾式で約5倍に一軸延伸し、さらに緊張状態を保ったまま、温度60℃の純水に1分間浸漬した。その後、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の重量比が0.05/5/100の水溶液に温度28℃で60秒間PVA系樹脂フィルムを浸漬した。その後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水の重量比が8.5/8.5/100の水溶液に温度72℃で300秒間PVA系樹脂フィルムを浸漬した。引き続き温度26℃の純水で20秒間洗浄した後、温度65℃で乾燥した。このようにして、PVA系樹脂フィルムに、二色性色素としてのヨウ素が吸着配向した厚み15μmの偏光フィルムを得た。
<保護フィルム(1)の作製>
以下に示す成分を混合し、HC層形成用組成物を調製した。
PET30 97.0質量部
イルガキュア907 3.0質量部
MEK 81.8質量部
ここで、PET30は、ペンタエリスリトールテトラアクリレートとペンタエリスリトールトリアクリレートの混合物(日本化薬(株)製)である。
イルガキュア907は、光重合開始剤(BASF社製)である。
MEKは、メチルエチルケトンである。
以下に示す成分を混合し、HC層形成用組成物を調製した。
PET30 97.0質量部
イルガキュア907 3.0質量部
MEK 81.8質量部
ここで、PET30は、ペンタエリスリトールテトラアクリレートとペンタエリスリトールトリアクリレートの混合物(日本化薬(株)製)である。
イルガキュア907は、光重合開始剤(BASF社製)である。
MEKは、メチルエチルケトンである。
ロール状に巻回された基材フィルム(セルロースアシレートフィルムTD40、富士フイルム(株)製、幅1,340mm、膜厚40μm)を巻出し、スロットダイを用いたダイコート法で搬送速度30m/分の条件でHC層形成用組成物を塗布し、60℃で150秒乾燥させて塗布層を形成した。その後、窒素パージ下、酸素濃度約0.1%の条件下において、出力160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィック(株)製)を用いて照度400mW/cm2、照射量120mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させて、HC層を形成した。HC層の膜厚が7μmになるように、塗布層の塗布厚みを調整した。このようにして、基材フィルムの片面にHC層を有する保護フィルム(1)を得、これを巻き取った。保護フィルム(1)の透湿度は、250g/m2・dayであった。保護フィルム(1)の鉛筆硬度は2Hであった。
<保護フィルム(2)の作製>
HC層の膜厚が5μmになるように塗布層の厚みを調整したこと以外は、保護フィルム(1)の作製と同様の手順で保護フィルム(2)を得た。保護フィルム(2)の透湿度は、350g/m2・dayであった。保護フィルム(2)の鉛筆硬度は3Hであった。
HC層の膜厚が5μmになるように塗布層の厚みを調整したこと以外は、保護フィルム(1)の作製と同様の手順で保護フィルム(2)を得た。保護フィルム(2)の透湿度は、350g/m2・dayであった。保護フィルム(2)の鉛筆硬度は3Hであった。
<保護フィルム(3)の作製>
HC層の膜厚が3μmになるように塗布層の厚みを調整したこと以外は、保護フィルム(1)の作製と同様の手順で保護フィルム(3)を得た。保護フィルム(3)の透湿度は、500g/m2・dayであった。保護フィルム(3)の鉛筆硬度は3Hであった。
HC層の膜厚が3μmになるように塗布層の厚みを調整したこと以外は、保護フィルム(1)の作製と同様の手順で保護フィルム(3)を得た。保護フィルム(3)の透湿度は、500g/m2・dayであった。保護フィルム(3)の鉛筆硬度は3Hであった。
<位相差フィルムと他の位相差層とを含む位相差積層体の作製>
国際公開第2018/207798号の段落[0106]~[0109]の記載にしたがって位相差フィルム及び他の位相差層を作製した。具体的には、未延伸シクロオレフィンポリマーフィルム(JSR(株)製、商品名「アートンフィルム」)に対して一軸延伸を行い、厚み24μmの位相差フィルムを得た。得られた位相差フィルムの温度23℃における引張弾性率を測定したところ、2742MPaであった。また、位相差フィルムの波長550nmにおける面内位相差値Re(550)は110nmであり、波長550nmにおける厚み方向の位相差値Rth(550)は55nmであった。
国際公開第2018/207798号の段落[0106]~[0109]の記載にしたがって位相差フィルム及び他の位相差層を作製した。具体的には、未延伸シクロオレフィンポリマーフィルム(JSR(株)製、商品名「アートンフィルム」)に対して一軸延伸を行い、厚み24μmの位相差フィルムを得た。得られた位相差フィルムの温度23℃における引張弾性率を測定したところ、2742MPaであった。また、位相差フィルムの波長550nmにおける面内位相差値Re(550)は110nmであり、波長550nmにおける厚み方向の位相差値Rth(550)は55nmであった。
次に、上記で得た位相差フィルムの片面に、棒状液晶性化合物を有する組成物を塗布して他の位相差層を形成することにより、位相差積層体を得た。他の位相差層の波長550nmにおける面内位相差値Re(550)は0nmであり、波長550nmにおける厚み方向の位相差値Rth(550)は-100nmであった。
<ポリビニルアルコール系接着剤(PVA系接着剤)の調製>
アセトアセチル基を含有する変性PVA系樹脂(三菱ケミカル(株)製:ゴーセネックスZ-410)50gを950gの純水に溶解し、温度90℃で2時間加熱後、常温に冷却し、ポリビニルアルコール溶液を得た。次いで、それぞれの化合物が下記の濃度になるようにポリビニルアルコール溶液、マレイン酸、グリオキサール、純水を配合し、PVA系接着剤を調製した。
ポリビニルアルコール濃度 3.0重量%
マレイン酸濃度 0.01重量%
グリオキサール濃度 0.15重量%
アセトアセチル基を含有する変性PVA系樹脂(三菱ケミカル(株)製:ゴーセネックスZ-410)50gを950gの純水に溶解し、温度90℃で2時間加熱後、常温に冷却し、ポリビニルアルコール溶液を得た。次いで、それぞれの化合物が下記の濃度になるようにポリビニルアルコール溶液、マレイン酸、グリオキサール、純水を配合し、PVA系接着剤を調製した。
ポリビニルアルコール濃度 3.0重量%
マレイン酸濃度 0.01重量%
グリオキサール濃度 0.15重量%
<粘着剤層A及び粘着剤層Bの準備>
粘着剤層Aとして、市販の厚み5μmのシート状アクリル系粘着剤(温度23℃における貯蔵弾性率:0.06MPa)を準備した。
粘着剤層Bとして、市販の厚み25μmのシート状アクリル系粘着剤(温度23℃における貯蔵弾性率0.06MPa)を準備した。
粘着剤層Aとして、市販の厚み5μmのシート状アクリル系粘着剤(温度23℃における貯蔵弾性率:0.06MPa)を準備した。
粘着剤層Bとして、市販の厚み25μmのシート状アクリル系粘着剤(温度23℃における貯蔵弾性率0.06MPa)を準備した。
〔実施例1〕
上記で得た保護フィルム(1)を、温度55℃に保った1.5mol/LのNaOH水溶液(鹸化液)に2分間浸漬した後、水洗した。水洗後の保護フィルム(1)を温度25℃の0.05mol/Lの硫酸水溶液に30秒間浸漬した後、さらに流水下に30秒間通して、保護フィルム(1)を中性の状態にした。この保護フィルム(1)に対してエアナイフによる水切りを3回繰り返し実施した後に、温度70℃の乾燥ゾーンに15秒間滞留させて乾燥した。これにより、HC層及び基材フィルムに対して鹸化処理(表面活性化処理)を行った鹸化処理済みの保護フィルム(1)を得た。
上記で得た保護フィルム(1)を、温度55℃に保った1.5mol/LのNaOH水溶液(鹸化液)に2分間浸漬した後、水洗した。水洗後の保護フィルム(1)を温度25℃の0.05mol/Lの硫酸水溶液に30秒間浸漬した後、さらに流水下に30秒間通して、保護フィルム(1)を中性の状態にした。この保護フィルム(1)に対してエアナイフによる水切りを3回繰り返し実施した後に、温度70℃の乾燥ゾーンに15秒間滞留させて乾燥した。これにより、HC層及び基材フィルムに対して鹸化処理(表面活性化処理)を行った鹸化処理済みの保護フィルム(1)を得た。
鹸化処理済みの保護フィルム(1)(以下、「第1の保護フィルム(1)」ということがある。)と、偏光フィルムと、位相差積層体とを、上記で調製したPVA系接着剤を介して積層した積層体(1)を得た。積層体(1)において、偏光フィルムの吸収軸と位相差フィルムの遅相軸とは平行であった。また、積層体(1)では、位相差積層体の他の位相差層側が偏光フィルム側であり、第1の保護フィルム(1)の基材フィルム側が偏光フィルム側であった。位相差積層体と偏光フィルムとの接着力、及び、偏光フィルムと第1の保護フィルム(1)との接着力は、実用上十分なものであった。
次に、上記で得た積層体(1)の第1の保護フィルム(1)側に、粘着剤層Aを介して、上記と同様の手順で鹸化処理を行った鹸化処理済みの保護フィルム(1)(以下、「第2の保護フィルム(1)」ということがある。)を積層した。第2の保護フィルム(1)は、基材フィルム側を粘着剤層(A)との貼合面とした。また、積層体(1)の位相差積層体側にコロナ処理を行い、粘着剤層B表面にコロナ処理を行って、積層体(1)のコロナ処理面と粘着剤層(B)のコロナ処理面とを積層した。これにより、偏光板(1)を得た。偏光板(1)において、第1の保護フィルム(1)及び第2の保護フィルム(1)はいずれも偏光フィルムの同じ表面側に配置されており、第1の保護フィルム(1)は偏光フィルムに相対的に近い位置に配置され、第2の保護フィルム(1)は偏光フィルムに相対的に遠い位置に配置されていた。
〔実施例2〕
第1の保護フィルム(1)及び第2の保護フィルム(1)に代えて、保護フィルム(1)に対して行った鹸化処理と同様の鹸化処理を行った鹸化処理済みの保護フィルム(2)を用いたこと以外は、実施例1で作製した偏光板(1)の作製手順と同様の手順で偏光板(2)を得た。
第1の保護フィルム(1)及び第2の保護フィルム(1)に代えて、保護フィルム(1)に対して行った鹸化処理と同様の鹸化処理を行った鹸化処理済みの保護フィルム(2)を用いたこと以外は、実施例1で作製した偏光板(1)の作製手順と同様の手順で偏光板(2)を得た。
〔実施例3〕
第1の保護フィルム(1)及び第2の保護フィルム(1)に代えて、保護フィルム(1)に対して行った鹸化処理と同様の鹸化処理を行った鹸化処理済みの保護フィルム(3)を用いたこと以外は、実施例1で作製した偏光板(1)の作製手順と同様の手順で偏光板(3)を得た。
第1の保護フィルム(1)及び第2の保護フィルム(1)に代えて、保護フィルム(1)に対して行った鹸化処理と同様の鹸化処理を行った鹸化処理済みの保護フィルム(3)を用いたこと以外は、実施例1で作製した偏光板(1)の作製手順と同様の手順で偏光板(3)を得た。
〔比較例1〕
第2の保護フィルム(1)に代えて、保護フィルム(1)に対して行った鹸化処理と同様の鹸化処理を行った鹸化処理済みの基材フィルム(セルロースアシレートフィルムTD40、富士フイルム(株)製、幅1,340mm、膜厚40μm)を用いたこと以外は、実施例1で作製した偏光板(1)の作製手順と同様の手順で比較偏光板(C1)を得た。
第2の保護フィルム(1)に代えて、保護フィルム(1)に対して行った鹸化処理と同様の鹸化処理を行った鹸化処理済みの基材フィルム(セルロースアシレートフィルムTD40、富士フイルム(株)製、幅1,340mm、膜厚40μm)を用いたこと以外は、実施例1で作製した偏光板(1)の作製手順と同様の手順で比較偏光板(C1)を得た。
〔比較例2〕
実施例1と同様の手順で作製した積層体(1)を得、これを比較偏光板(C2)とした。
実施例1と同様の手順で作製した積層体(1)を得、これを比較偏光板(C2)とした。
〔比較例3〕
第1の保護フィルム(1)に代えて、保護フィルム(1)に対して行った鹸化処理と同様の鹸化処理を行った鹸化処理済みの基材フィルム(セルロースアシレートフィルムTD40、富士フイルム(株)製、幅1,340mm、膜厚40μm)を用いたこと以外は、実施例1で作製した偏光板(1)の作製手順と同様の手順で比較偏光板(C3)を得た。
第1の保護フィルム(1)に代えて、保護フィルム(1)に対して行った鹸化処理と同様の鹸化処理を行った鹸化処理済みの基材フィルム(セルロースアシレートフィルムTD40、富士フイルム(株)製、幅1,340mm、膜厚40μm)を用いたこと以外は、実施例1で作製した偏光板(1)の作製手順と同様の手順で比較偏光板(C3)を得た。
[クラックの発生の評価]
実施例で得た偏光板、及び、比較例で得た比較偏光板のそれぞれについて、次の手順で評価用サンプルを作製し、クラックの発生の評価を行った。偏光板又は比較偏光板を、200mm×200mmのサイズに裁断し、厚み0.7mm、300mm×300mmのサイズの無アルカリガラスに、粘着剤層Bを介して貼合して、評価用サンプルを作製した。
実施例で得た偏光板、及び、比較例で得た比較偏光板のそれぞれについて、次の手順で評価用サンプルを作製し、クラックの発生の評価を行った。偏光板又は比較偏光板を、200mm×200mmのサイズに裁断し、厚み0.7mm、300mm×300mmのサイズの無アルカリガラスに、粘着剤層Bを介して貼合して、評価用サンプルを作製した。
作製した評価用サンプルを、温度105℃の加熱環境下に500時間保持した後、温度23℃(常温)まで冷却した。その後、温度23℃、相対湿度55%の常温常湿環境下に30日間保持した後、偏光板又は比較偏光板の位相差フィルムを観察し、クラックの発生の有無を確認した。さらに、この時点でクラックの発生が見られなかった評価用サンプルについては、さらに7日後(常温常湿環境下での保持開始から37日後)にも、位相差フィルムを観察し、クラックの発生の有無を確認した。結果を表1に示す。
1 偏光板、11 偏光フィルム、11a 第1面、11b 第2面、12,13 保護フィルム、21 位相差フィルム、31~33 貼合層、35 粘着剤層。
Claims (8)
- 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している偏光フィルムと、
基材フィルム上にハードコート層が設けられた保護フィルムと、
温度23℃における引張弾性率が3000MPa以下である位相差フィルムと、を備え、
前記偏光フィルムの第1面側には、前記保護フィルムが2以上積層されており、
前記偏光フィルムの前記第1面側とは反対側の第2面側には、前記位相差フィルムが積層されている、偏光板。 - 前記第1面側に積層された2以上の前記保護フィルムのうち、少なくとも一つの保護フィルムの温度40℃、相対湿度90%における透湿度は、200g/m2・day以上である、請求項1に記載の偏光板。
- 前記第1面側に積層された2以上の前記保護フィルムのうち、最も前記偏光フィルム側に積層される保護フィルムの温度40℃、相対湿度90%における透湿度は、200g/m2・day以上である、請求項1又は2に記載の偏光板。
- 前記第1面側に積層された2以上の前記保護フィルムのうち、少なくとも一つの保護フィルムの前記基材フィルムは、セルロース系樹脂フィルムである、請求項1~3のいずれか1項に記載の偏光板。
- 前記位相差フィルムは、環状オレフィン系樹脂フィルムである、請求項1~4のいずれか1項に記載の偏光板。
- 前記位相差フィルムの波長550nmにおける面内位相差値は、80nm以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載の偏光板。
- さらに、前記位相差フィルムの前記偏光フィルム側とは反対側に粘着剤層を有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の偏光板。
- 請求項7に記載の偏光板と、表示素子とを有する表示装置であって、
前記偏光板は、前記粘着剤層を介して表示素子に積層されている、表示装置。
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