JP4758327B2 - 偏光板 - Google Patents
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Description
(1)紫外線吸収剤を含む熱可塑性樹脂からなる中間層1の両面に設ける表面層2、3をガラス転移温度(Tg)100℃以上のアクリル系樹脂によって構成した保護層を脂肪族エポキシと、脂環式エポキシ及び/又はオキセタンと、光重合開始剤とを含む光カチオン硬化型接着剤を介して偏光子に積層させることにより、表面硬度を高め、耐傷性を向上させることができ、さらに透明性及び低熱膨張性を向上させ、高温高湿下でも高い偏光度を維持できることができる。
(2)前記中間層1を構成する熱可塑性樹脂を非晶性樹脂とすることにより、保護層の可撓性を向上できる。
(3)中間層1の熱可塑性樹脂に多くの紫外線吸収剤を含有させ、表面層には含有させないか、含有させても中間層1の含有量より少なくすることにより、紫外線吸収剤が保護フィルムの外に染み出すのを防止することができる。
(4)前記表面層の硬度はアクリル系樹脂を用いることにより向上させることができ、鉛筆硬度1Hまたはそれより硬い硬度に設定することにより、実際の使用状態での耐傷性を維持することが可能になる。特にポリメチルメタクリレートが好ましい。
(5)保護層は、共押出成形によっても、接着剤を介して積層することによっても、製造することができる。
(6)保護層の外表面に反射防止層(低屈折率層)やハードコート層などの機能層を積層することができ、それによって、液晶表示装置などの保護対象に必要とされる保護特性、光学特性をさらに拡充することができる。
すなわち、本発明は、紫外線吸収剤と熱可塑性樹脂とからなる中間層1、該中間層1の一方の面に積層されるガラス転移温度(Tg)100℃以上のアクリル系樹脂からなる表面層2、及び該中間層1のもう一方の面に積層されるガラス転移温度(Tg)100℃以上のアクリル系樹脂からなる表面層3を有する保護層と、
偏光子とが、
脂肪族エポキシと、脂環式エポキシ及び/又はオキセタンと、光重合開始剤とを含む光カチオン硬化型接着剤 を介して積層されてなる偏光板である。
本発明の偏光板は、保護層と、偏光子とが、脂肪族エポキシと、脂環式エポキシ及び/又はオキセタンと、光重合開始剤とを含む光カチオン硬化型接着剤を介して積層されてなるものである。また、通常、偏光子には保護層が積層された側の反対側に別の保護層が積層される。
本発明に用いられる光カチオン硬化型接着剤は、脂肪族エポキシと、脂環式エポキシ及び/又はオキセタンと、光重合開始剤とを含むものである。
本発明に用いられる脂肪族エポキシは、脂肪族多価アルコール又はそのアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテルを含む。脂肪族エポキシとして、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルなどが挙げられる。粘度が低い点から、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテルが好ましい。脂肪族エポキシの市販品としては、共栄社化学社製「エポライト100MF」(トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル)、ナガセケムテックス社製「EX−321L」(トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル)などがある。
オキセタン化合物は、分子内に4員環エーテル、すなわちオキセタン環を有する化合物である。
スルホニウム塩として、例えば、トリフェニルスルホニウム ヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4,4’−ビス〔ジフェニルスルホニオ〕ジフェニルスルフィド ビスヘキサフルオロホスフェート、4,4’−ビス〔ジ(β−ヒドロキシエトキシ)フェニルスルホニオ〕ジフェニルスルフィド ビスヘキサフルオロアンチモネート、4,4’−ビス〔ジ(β−ヒドロキシエトキシ)フェニルスルホニオ〕ジフェニルスルフィド ビスヘキサフルオロホスフェート、7−〔ジ(p−トルイル)スルホニオ〕−2−イソプロピルチオキサントン ヘキサフルオロアンチモネート、7−〔ジ(p−トルイル)スルホニオ〕−2−イソプロピルチオキサントン テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−フェニルカルボニル−4’−ジフェニルスルホニオ−ジフェニルスルフィド ヘキサフルオロホスフェート、4−(p−tert−ブチルフェニルカルボニル)−4’−ジフェニルスルホニオ−ジフェニルスルフィド ヘキサフルオロアンチモネート、4−(p−tert−ブチルフェニルカルボニル)−4’−ジ(p−トルイル)スルホニオ−ジフェニルスルフィド テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどが挙げられる。
これらの光重合開始剤は、それぞれ単独で使用しても、又は二種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの光重合開始剤の市販品には、例えば、ローディア社製「PI−2074」がある。
光増感剤は、特に限定されない。例えば、カルボニル化合物、有機硫黄化合物、過硫化物、レドックス系化合物、アゾ及びジアゾ化合物、ハロゲン化合物、光還元性色素などがある。光増感剤として、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、α,α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノンのようなベンゾイン誘導体;ベンゾフェノン、2,4−ジクロロベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンのようなベンゾフェノン誘導体;2−クロロチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントンのようなチオキサントン誘導体;2−クロロアントラキノン、2−メチルアントラキノンのようなアントラキノン誘導体;N−メチルアクリドン、N−ブチルアクリドンのようなアクリドン誘導体;その他、α,α−ジエトキシアセトフェノン、ベンジル、フルオレノン、キサントン、ウラニル化合物、ハロゲン化合物、光還元性色素などが挙げられる。また、これらは、単独で使用しても、又は二種以上を組み合わせて使用してもよい。光増感剤の市販品には、例えば日本化薬社製「カヤキュアDETX−S」などが挙げられる。
基材の樹脂フィルムへの接着剤の塗工方法に特別な限定は無く、ドクターブレード、ワイヤーバー、ダイコーター、カンマコーター、グラビアコーターなど、種々の塗工方法が利用できる。
本発明に用いられる保護層は、表面層2、中間層1、及び表面層3が積層されたものである。
中間層1は、紫外線吸収剤と熱可塑性樹脂とからなる層である。
表面層2は、該中間層1の一方の面に積層され、ガラス転移温度(Tg)100℃以上のアクリル系樹脂からなる層である。
表面層3は、該中間層1のもう一方の面に積層され、ガラス転移温度(Tg)100℃以上のアクリル系樹脂からなる層である。
この保護層は、偏光板の少なくとも片面に配置する。この保護層は、偏光板の視認側保護層として機能しても良いし、液晶セル側保護層として機能しても良い。この保護層を偏光板の片面にのみ配置した場合、通常、反対側の面に他の保護層(以下、他面の保護層という)を配置する。
なお、表面層2に用いるアクリル系樹脂と、表面層3に用いるアクリル系樹脂とは、同じであってもよいし、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。表面層2に用いるアクリル系樹脂と、表面層3に用いるアクリル系樹脂を同じものに揃えることで、保護層の反りを抑えることができる。
カルボン酸不飽和アルコールエステル単量体の具体例としては、酢酸ビニルなどを挙げることができる。
オレフィン単量体の具体例としては、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテンなどを挙げることができる。
中間層1の引張り弾性係数は、表面層2または表面層3の引張り弾性係数よりも小さいことが好ましい。好ましくは中間層1の引張り弾性係数と表面層2または表面層3の引張り弾性係数の差が0.3Gpa以上あることが好ましい。
中間層1の引張り弾性係数は、表面層2または表面層3の引張り弾性係数よりも小さく設定することで保護層の可撓性を向上させることが可能となる。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、溶媒としてシクロヘキサン(樹脂が溶解しない場合はトルエン)を用いたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(以下、「GPC」と略す。)で測定した標準ポリイソプレン換算の値である。
まず、分光光度計により積層体の紫外線透過率を測定する。次に、接触式厚さ計により積層体の厚さを測定する。次いで、測定部の断面を光学顕微鏡により観察し、表面層と中間層1の厚さの比を求め、中間層1の厚さを求める。そして、紫外線透過率と厚さから紫外線吸収剤の濃度を下記式(1)から算出する。
C=−log10(0.01T)/K/L (1)
式(1)において、Cは紫外線吸収剤の濃度(重量%)、Tは光線透過率(%)、Kは吸光係数(−)、Lは積層体の厚さ(μm)である。
濃度のばらつき(%)=(Cave−Cmin)/Cave×100、または
(Cmax−Cave)/Cave×100 のうちの大きい方
厚さのばらつき(μm)=Tave−Tmin、及び
Tmax−Tave のうちの大きい方。
保護層の透湿度を上記範囲にすることにより、高温・高湿環境下においても耐久性に優れた偏光板を得ることが可能となる。
上記光線透過率は、JIS K 0115に準拠して、分光光度計を用いて測定することができる。
保護層の厚さは、好ましくは、30μm〜100μmである。
なお、面内方向のレターデーションRe、厚さ方向のレターデーションRthは、フィルムの厚さをd(nm)とした際に、Re=(nx−ny)×d、Rth=((nx+ny)/2−nz)×dで示される値である。nx、nyは面内主屈折率(nx≧ny);nzは厚さ方向の屈折率;dは平均厚さである。
ハードコート層は、JIS K 5600−5−4で示す鉛筆硬度試験(試験板はガラス板)で1Hまたはそれより硬い硬度を示す、熱や光硬化性の材料から形成されることが好ましい。ハードコート層が設けられた保護層の鉛筆硬度は4Hまたはそれより硬いことが好ましい。保護層の表面層をアクリル系樹脂で構成すると、ハードコート層によって表面の鉛筆強度を4Hまたはそれより硬い硬度に調整することが容易になる。
本発明の偏光板を例えばディスプレイの表示画面に用いる場合には、前記ハードコート層の上に、さらに反射防止層が積層されていることが好ましい。反射防止層は、外光の移りこみを防止するための層である。このような反射防止層が積層された偏光板は、入射角5°、430〜700nmにおける反射率が2.0%以下であるとともに、550nmにおける反射率が1.0%以下であることが好ましい。反射防止層の厚さは、0.01μm〜1μmが好ましく、0.02μm〜0.5μmがより好ましい。このような反射防止層としては、例えば、前記ハードコート層よりも屈折率の小さい、好ましくは屈折率が1.30〜1.45である低屈折率層を積層したもの、無機化合物からなる低屈折率層と無機化合物からなる高屈折率層とを繰り返し積層したもの、などを挙げることができる。
前記低屈折率層の防汚性を高めるために、前記低屈折率層の上(観察側)にさらに防汚層を設けてもよい。防汚層は、表面に撥水性、撥油性、耐汗性、防汚性などを付与できる層である。防汚層を形成するために用いる材料としては、フッ素含有有機化合物が好適である。フッ素含有有機化合物としては、フルオロカーボン、パーフルオロシラン、又はこれらの高分子化合物などが挙げられる。また、防汚層の形成方法は、形成する材料に応じて、蒸着、スパッタリング等の物理的気相成長法、化学的気相成長法、湿式コーティング法等を用いることができる。防汚層の平均厚さは好ましくは1〜50nm、より好ましくは3〜35nmである。
これらの機能層の形成方法に格別な限定はなく、各機能層の形成に一般的な方法を採用すればよい。
本発明に用いる偏光子としては、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素若しくは二色性染料を吸着させ、次いでホウ酸浴中で一軸延伸することによって得られるものや、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素もしくは二色性染料を吸着させ延伸し、さらに分子鎖中のポリビニルアルコール単位の一部をポリビニレン単位に変性することによって得られるものなど、を挙げることができる。また、偏光子として、グリッド偏光子、多層偏光子、コレステリック液晶偏光子などの偏光を反射光と透過光に分離する機能を有する偏光子を用いることもできる。この中でも、ポリビニルアルコールを含んでなる偏光子が好ましい。偏光子の偏光度は、好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上である。偏光子の厚さ(平均厚さ)は、好ましくは5μm〜80μmである。
偏光子に、上述した保護層が形成された面と反対の面に保護層(他面の保護層)を積層する場合、他面の保護層は、前述の保護層と同じものであってもよいし、従来から偏光板に用いられている保護層であってもよい。保護層に形成された保護層と他面の保護層とは、どちらかが視認側保護層として機能し、他方が液晶セル側保護層として機能することになる。
保護層は、1mm厚における、400〜700nmの可視領域の光線透過率が80%以上、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上の材料で形成したものが好適である。
本発明に用いる他面の保護層の透湿度は、好ましくは5g・m-2day-1以上、400g・m-2day-1以下であり、より好ましくは10g・m-2day-1以上、200g・m-2day-1以下である。
保護層の透湿度を上記範囲にすることにより、高温・高湿環境下においても耐久性に優れた偏光板を得ることが可能となる。
この場合には、液晶セル側保護層は光学的に等方であることが好ましく、具体的にはReは10nm以下が好ましく、より好ましくは5nm以下である。Rthはその絶対値が10nm以下であることが好ましく、より好ましくは5nm以下である。
なお、面内方向のレターデーションRe、厚さ方向のレターデーションRthは、フィルムの厚さをd(nm)とした際に、Re=(nx−ny)×d、Rth=((nx+ny)/2−nz)×dで示される値である。nx、nyは面内主屈折率(nx≧ny);nzは厚さ方向の屈折率;dは平均厚さである。
複屈折性を示すフィルムを液晶セル側保護層として用いた場合、又は複屈折性を示すフィルムを液晶セル側保護層側に積層した場合には、色補償、視野角補償等の光学補償の機能を備え、液晶表示装置の視認性が向上する。
尚、偏光板を構成する保護層の全光線透過率は、好ましくは70〜100%、より好ましくは80〜100%、さらに好ましくは85〜100%、特に好ましくは90〜100%程度である。
全光線透過率は、日本電色工業社製ヘイズメーター「NDH−300A」を用いて測定できる。
本発明の偏光板を用いて、本発明の液晶表示装置を製造することができる。液晶表示装置は、通常、光源と、入射側偏光板と、液晶セルと、出射側偏光板とがこの順に、配置されてなるものである。本発明の偏光板は、当該装置の出射側(視認側)および/または入射側(光源側)に備えることができるが、少なくとも出射側に本発明の偏光板を配置することが好ましい。なお、本発明の液晶表示装置には、さらに、位相差板、輝度向上フィルム、導光板、光拡散板、光拡散シート、集光シート、反射板などを備えていてもよい。
実施例および比較例で得た保護フィルムを下記の方法により評価した。
保護フィルムをエポキシ樹脂に包埋し、ミクロトーム(大和工業社製、RUB−2100)を用いてスライスし、走査電子顕微鏡を用いて断面を観察し測定した。
JIS K 7361−1997に準拠して、ヘイズメーター(日本電色工業社製、NDH−300A)を用いて測定する。
JIS K0115(吸光光度分析通則)に準拠して、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光社製、V−570)を用いて測定する。
40℃、92%RHの環境下に24時間放置する試験条件で、JIS Z 0208に記載のカップ法に準じた方法で測定した。透湿度の単位はg・m-2・day-1である。
JIS K 7210に準じ、280℃、2.16kgf(条件S)の条件にて、東洋精機製作所製 メルトインデクサF-B01により測定した。
熱可塑性樹脂を単層成形して、厚み100μmのフィルムを得、1cm×25cmの試験片を切り出し、ASTM D 882に基づき、引張試験機(東洋ボールドウィン社製、テンシロンUTM−10T−PL)を用いて引張速度25mm/minの条件で測定した。同様の測定を5回行い、その算術平均値を引張弾性率の代表値とする。
波長380nmにおける屈折率が1.545、波長780nmにおける屈折率が1.521で、厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルムを、2.5倍に一軸延伸し、ヨウ素0.2g/L及びヨウ化カリウム60g/Lを含む30℃の水溶液中に240秒間浸漬し、次いでホウ酸70g/L及びヨウ化カリウム30g/Lを含む水溶液に浸漬すると同時に6.0倍に一軸延伸して5分間保持した。最後に、室温で24時間乾燥し、平均厚さ30μmで、偏光度99.95%の偏光子Pを得た。
ポリメチルメタクリレート樹脂(メルトフローレート18g/10分(280℃、2.16kgf)、引張弾性率3.3GPa、ガラス転移温度Tg=110℃;以下「PMMA1」と記すことがある)を、目開き10μmのリーフディスク形状のポリマーフィルターを設置したダブルフライト型一軸押出機に投入し、押出機出口温度260℃で溶融樹脂をダイスリップの表面粗さRaが0.1μmであるマルチマニホールドダイの一方に供給した。
ポリメチルメタクリレート樹脂(メルトフローレート18g/10分(280℃、2.16kgf)、引張弾性率3.3GPa、ガラス転移温度Tg=110℃;表中PMMAと表記)を、目開き10μmのリーフディスク形状のポリマーフィルターを設置したダブルフライト型一軸押出機に投入し、押出機出口温度260℃で溶融樹脂をダイスリップの表面粗さRaが0.1μmであるマルチマニホールドダイの一方に供給した。
エポライト100MF(共栄社化学社製、脂肪族エポキシ化合物)100質量部、CEL3000(ダイセル化学工業社製、脂環式エポキシ化合物)7.5質量部、OXT−221(東亞合成社製、オキセタン化合物)7.5質量部、PI2074(ローディア社製、光重合開始剤)3.8質量部、及びDETX−S(日本化薬社製、光増感剤)2.3質量部を容器中で均一な液体になるまで攪拌し光カチオン硬化型接着剤組成物1を調製した。
エポライト100MF(共栄社化学社製、脂肪族エポキシ化合物)100質量部、CEL3000(ダイセル化学工業社製、脂環式エポキシ化合物)7.5質量部、OXT−221(東亞合成社製、オキセタン化合物)7.5質量部、OXT−211(東亞合成社製、オキセタン化合物)7.5質量部、OXT−101(東亞合成社製、オキセタン化合物)5質量部、PI2074(ローディア社製、光重合開始剤)3.8質量部、及びDETX−S(日本化薬社製、光増感剤)2.3質量部を容器中で均一な液体になるまで攪拌し光カチオン硬化型接着剤組成物2を調製した。
偏光子Pの両面に上記の光カチオン硬化型接着剤組成物1を塗布し、次いで保護フィルム1を重ね合わせ、ローラーにより押圧し、次いで、3000mJ/cm2(365nmメタルハライドランプ)の光を照射して偏光板1を得た。
保護フィルム1に替えて、保護フィルム2を用いた以外は実施例1と同様にして偏光板2を得た。
光カチオン硬化型接着剤組成物1に替えて、光カチオン硬化型接着剤組成物2を用いた以外は実施例1と同様にして偏光板3を得た。
エピコートYX8000(ジャパンエポキシレジン社製、芳香族エポキシ化合物)100質量部、PI2074(ローディア社製、光重合開始剤)3.8質量部、及びDETX−S(日本化薬社製、光増感剤)2.3質量部を容器中で均一な液体になるまで攪拌し接着剤組成物3を調製した。
光カチオン硬化型接着剤組成物1に替えて、接着剤組成物3を用いた以外は実施例1と同様にして偏光板4を得た。
偏光板から、幅15mm、長さ40mmの試験片を切り出し、保護フィルムと偏光子とを、手で剥がして剥離の状態を確認した。尚、表中「破壊」は剥離せず、加えられた力で破壊したことを意味する。
10インチ四方の大きさに切り出した2枚の偏光板を用意し、偏光軸が平行になるように重ね合わせ偏光板の対角線交点における透過率(H0)をJIS Z 8701の2度視野(C光源)により、分光光度計を用いて測定した。次に偏光軸が直交するように重ね合わせ偏光板の対角線交点における透過率(H90)を同様にして測定した。この測定値から下記式に基づき偏光度を算出した。
偏光度(%)=[(H0−H90)/(H0+H90)]1/2×100
(H0及びH90は、視感度補正したY値である。)
次いで2枚の偏光板を下記の環境下に順次さらした後、同様にして偏光板の対角線交点における偏光度を求め、高温高湿下の放置前後での偏光度の変化を求めた。
1.高温環境:80℃、湿度50%、500時間
2.高温高湿度環境その1:温度60℃、湿度90%、500時間
3.高温高湿度環境その2:温度80℃、湿度90%、100時間
4.低温環境:−30℃、湿度10%、500時間
5.耐水環境:温度80℃、湿度90%にて、積層フィルム上にウエットティッシュを載せて30分放置する。
○:偏光度の変化幅が0.5以下
×:偏光度の変化幅が0.5を超えている
市販の液晶モニター(IPSモードの20V型液晶モニター)から、液晶セルを挟んでいる偏光板及び視野角補償フィルムのうち、視認側に設置されている、偏光板及び視野角補償フィルムを剥がし取り、実施例及び比較例で得た偏光板1〜3を液晶セルに再貼合した。
組みなおした液晶表示装置を、80℃、95%RHの恒温恒湿室に24時間放置し、次いで20℃、40%RHの恒温恒湿室に24時間放置する操作を20回繰り返した。保護層の各層間及び偏光子と保護層との間の積層状態を目視観察し、剥離して白く見える部分が偏光板の端から1mm以上の長さであれば×、1mm未満の長さであれば○として評価した。
暗幕のような光を通さない黒布の上に、偏光板を置き、三波長蛍光灯(松下電器産業社製、ナショナルFL20SS・ENW/18)で照らして、偏光板保護フィルム表面を目視観察し、以下の基準で評価した。
○:干渉縞が見えない
△:干渉縞がうっすらと見える
×:干渉縞が目立つ
作製した偏光板を、サンシャインウェザーメーター(スガ試験機社製、S−80)を用いて、サンシャインカーボンアーク灯、相対湿度60%の条件にて、200時間露光した。その後、偏光板の色相の変化(ΔYI)を、色差計(スガ試験機社製)を用いて測定し、以下の指標で評価した。
○:ΔYIが2未満
×:ΔYIが2以上
Claims (3)
- 紫外線吸収剤と熱可塑性樹脂とからなる中間層1、該中間層1の一方の面に積層されるガラス転移温度(Tg)100℃以上のアクリル系樹脂からなる表面層2、及び該中間層1のもう一方の面に積層されるガラス転移温度(Tg)100℃以上のアクリル系樹脂からなる表面層3を有する保護層と、
偏光子とが、
トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルと、脂環式エポキシ及び/又はオキセタンと、光重合開始剤とを含む光カチオン硬化型接着剤を介して積層されてなる偏光板。 - 中間層1における紫外線吸収剤の含有量が熱可塑性樹脂100重量部に対して0.5〜5重量部であり、中間層1を構成する熱可塑性樹脂がポリメチルメタクリレート樹脂であり、かつ、中間層1の引張り弾性係数が表面層2または表面層3の引張り弾性係数よりも小さい、請求項1に記載の偏光板。
- 請求項1又は2に記載の偏光板を備える液晶表示装置。
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