JP5360070B2 - 偏光子保護用光学フィルム、偏光板、及び画像表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像表示装置で使用される光学部材に関し、より詳しくは、紫外線吸収性能を備え、光学特性に優れた偏光子保護用光学フィルムに関する。また、本発明は、偏光子の少なくとも片面に上記光学フィルムが形成された偏光板、及び該偏光板が使用された画像表示装置に関する。
に関する。
偏光板は、特定の振動方向をもつ光のみを透過させ、その他の光を遮蔽する機能を有する光学部材である。偏光板は、例えば、液晶セルを含む液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、あるいはタッチパネル等の画像表示装置に広く使用されている。このような偏光板としては、偏光子の片面又は両面に偏光子保護用の光学フィルムが形成された構成をもつものが一般に使用されている。このうち偏光子は、特定の振動方向をもつ光のみを透過させる機能を有するものであり、ヨウ素や二色性染料などで染色した一軸延伸型のポリビニルアルコール(以下「PVA」という)系フィルムが多く使用され、最近では塗布型のフィルムも使用されているが、一般に厚みが薄く、強度面で弱いという問題がある。
偏光子に形成された偏光子保護用光学フィルムは、偏光子を支持して偏光板全体に実用的な強度を付与し、また、偏光子の表面を物理的に保護するなどの機能を担うものであり、実用的な物理的強度を有することや、透明度(可視光透過率)や濁度(ヘーズ)が良好で、複屈折(面内位相差)が小さいなどの光学的な均一性に優れていることが求められる。このような偏光子保護用光学フィルムとしては一般に、セルロース系フィルムであるトリアセチルセルロースフィルムが多く使用されている。もっとも、セルロース系フィルムは、防湿性が不十分であり、吸水によってフィルムの寸法が変化したり、透過した水分によって偏光子の性能が低下するなどの課題がある。
そこで、防湿性を備えた偏光子保護用光学フィルムとして、ポリプロピレン樹脂を用いた偏光子保護用光学フィルムが提案されている(特許文献1、特許文献2参照)。
特開2008−146023号公報 特開2007−334295号公報
偏光板に用いられる偏光子には、偏光子が有機部材であるために、紫外線によって劣化されやすいという問題がある。そのため、偏光子の表面に形成される偏光子保護用光学フィルムには、紫外線吸収性能を備えることによって、偏光子を紫外線から保護する機能が要求される。また、一般にポリプロピレン樹脂自体が高温や直射日光により劣化されやすい傾向がある。
そのため、偏光子保護用光学フィルムにポリプロピレン樹脂を用いた場合は、紫外線吸収性能の向上が必要となる。
そこで、樹脂フィルムに紫外線吸収性能を付与する技術として、紫外線吸収剤を添加することが知られている。このような用途に一般的に用いられる紫外線吸収剤としては、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、あるいはニッケル錯塩系化合物などの多種多様のものを挙げることができる。
しかしながら、紫外線吸収剤をポリプロピレン樹脂に混合させて偏光子保護用光学フィルムを作製した場合に、多くの紫外線吸収剤が、ポリプロピレン樹脂の良好な透明度、濁度、あるいは面内位相差などの光学性能を低下させてしまう。偏光子保護用光学フィルムの用途は高い光学性能が要求されているために、他の用途では許容される程度の光学性能の低下であっても、偏光子保護用光学フィルムの用途では大きな問題となる。また、多量に添加しなければ紫外線吸収性能を発揮させることができない紫外線吸収剤や、少量添加しただけでフィルム成形加工時に紫外線吸収剤がフィルム表面に析出する現象(ブリードアウト)が発生して加工適性や製品品質を損ねてしまう紫外線吸収剤も多い。
本発明は、かかる事情によりなされたものであり、本発明の課題は、ポリプロピレン樹脂を用いた偏光子保護用光学フィルムに適した紫外線吸収剤を見出すことによって、紫外線吸収性能を備え、光学特性に優れた偏光子保護用光学フィルムを提供することにある。また、これを用いた高性能の偏光板及び画像表示装置を提供することにある。
すなわち、本発明は
(1)プロピレン系共重合体を含むポリプロピレン樹脂と、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノールとを含有する混合物からなる偏光子保護用光学フィルム、
(2)前記混合物中の2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノールの含有量が0.08〜5.5質量%である請求項1に記載の偏光子保護用光学フィルム、
(3)前記ポリプロピレン樹脂のメルトフローレートが、7g/10分以上である上記(1)又は(2)に記載の偏光子保護用光学フィルム、
(4)偏光子の少なくとも片面に、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の偏光子保護用光学フィルムを形成してなる偏光板、及び
(5)上記(4)に記載の偏光板を使用した画像表示装置、
を提供するものである。
本発明によれば、紫外線吸収性能を備え、光学特性に優れた偏光子保護用光学フィルムを得ることができる。本発明の偏光子保護用光学フィルムに用いられる紫外線吸収剤2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノールは、プロピレン系共重合体が用いられたポリプロピレン樹脂の有する透明度、濁度、あるいは面内位相差などの良好な光学特性を阻害しないからである。また、一定範囲の添加量で良好な紫外線吸収性能を示しかつフィルム成膜加工時のブリードアウトも発生しないからである。一般に、いずれの紫外線吸収剤が、光学性能にどのような影響を与えるか、あるいは紫外線吸収剤のブリードアウトが発生するか否かを予想することは困難であるといえる。
さらに、上記の偏光子保護用光学フィルムを用いることで、高性能の偏光板及び画像表示装置を得ることができる。
本発明の偏光板の構成例を示す図である。 本発明の偏光板を含む液晶ディスプレイの構成例を示す図である。
1:偏光子保護用光学フィルム
2:偏光子
3:接着剤層
4:偏光板
5:位相差板(複屈折板)
6:液晶セル
[偏光子保護用光学フィルム]
本発明の偏光子保護用光学フィルムは、プロピレン系共重合体を含むポリプロピレン樹脂(以下、単に「ポリプロピレン樹脂」と称する場合がある。)と、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノールとが含有された混合物(以下、単に「混合物」と称する。)を成形加工してなるものである。
より具体的には、ポリプロピレン樹脂と、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノールとを混合し、加熱溶融させた後、例えば未延伸Tダイ押出し成形法などの各種成形法で成形加工して製造される。
以下に、偏光子保護用光学フィルムとその製造方法について、詳細に説明する。
(プロピレン系共重合体を含むポリプロピレン樹脂)
本発明の偏光子保護用光学フィルムを構成するポリプロピレン樹脂は、プロピレン系共重合体を含む。プロピレン系共重合体とは、プロピレンと1種または2種以上のコモノマーとの共重合体である。該共重合体はランダム共重合体であってもブロック共重合体であってもよいが、光学特性の観点からランダム共重合体が好ましい。このようなランダム共重合体としては、プロピレンと、エチレンおよび炭素原子数4〜20のα−オレフィンからなる群から選択される1種以上のα−オレフィンとを共重合して得られるプロピレン系ランダム共重合体を挙げることができる。
炭素原子数4〜20のα−オレフィンとしては、例えば、1−ブテン、2−メチル−1−プロペン(以上C4 );1−ペンテン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン(以上C5 ); 1−ヘキセン、2−エチル−1−ブテン、2,3−ジメチル−1−ブテン、2−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、3,3−ジメチル−1−ブテン(以上C6 );1−ヘプテン、2−メチル−1−ヘキセン、2,3−ジメチル−1−ペンテン、2−エチル−1−ペンテン、2−メチル−3−エチル−1−ブテン(以上C7 );1−オクテン、5−メチル−1−ヘプテン、2−エチル−1−ヘキセン、3,3−ジメチル−1−ヘキセン、2−メチル−3−エチル−1−ペンテン、2,3,4−トリメチル−1−ペンテン、2−プロピル−1−ペンテン、2,3−ジエチル−1−ブテン(以上C8 );1−ノネン(C9 );1−デセン(C10);1−ウンデセン(C11); 1−ドデセン(C12);1−トリデセン(C13);1−テトラデセン(C14);1−ペンタデセン(C15);1−ヘキサデセン(C16);1−ヘプタデセン(C17);1−オクタデセン(C18);1−ノナデセン(C19)などを挙げることができる。
α−オレフィンの中では、上記のうち、炭素原子数4〜12のα−オレフィンであることが好ましい。また、共重合性の観点より、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン及び1−オクテンがより好ましく、1−ブテン及び1−ヘキセンがさらに好ましい。
プロピレン系ランダム共重合体の例としては、プロピレン−エチレンのランダム共重合体、プロピレン−α−オレフィンのランダム共重合体、プロピレン−エチレン−α−オレフィンのランダム共重合体などを挙げることができる。より具体的には、プロピレン−α−オレフィンのランダム共重合体としては、例えば、プロピレン−1−ブテンのランダム共重合体、プロピレン−1−ヘキセンのランダム共重合体、プロピレン−1−オクテンのランダム共重合体などを挙げることができる。また、プロピレン−エチレン−α−オレフィンのランダム共重合体としては、例えば、プロピレン−エチレン−1−ブテンのランダム共重合体、プロピレン−エチレン−1−ヘキセンのランダム共重合体、プロピレン−エチレン−1−オクテンのランダム共重合体などを挙げることができる。
これらのうち、好ましくは、プロピレン−エチレンのランダム共重合体、プロピレン−1−ブテンのランダム共重合体、プロピレン−1−ヘキセンのランダム共重合体、プロピレン−エチレン−1−ブテンのランダム共重合体、プロピレン−エチレン−1−ヘキセンのランダム共重合体である。
プロピレン系共重合体におけるコモノマー由来の構成単位の含有量は、透明性と耐熱性のバランスの観点から、0質量%を超え40質量%以下が好ましく、0質量%を超え20質量%以下がより好ましく、さらに好ましくは0質量%を超え10質量%以下である。なお、2種類以上のコモノマーとプロピレンとの共重合体である場合には、該共重合体に含まれる全てのコモノマー由来の構成単位の合計含有量が、上記範囲であることが好ましい。
なお、共重合体におけるコモノマー由来の構成単位の含有量は、赤外線(IR)吸収スペクトルの測定により求めることができる。
プロピレン系共重合体の立体規則性は、アイソタクチック、シンジオタクチック、またはアタクチックのいずれの形式であってもよいが、耐熱性の点からシンジオタクチック又はアイソタクチックの立体規則性であることが好ましい。
プロピレン系共重合体の製造方法としては、公知の重合触媒を用いて、エチレンおよび炭素原子数4〜20のα−オレフィンからなる群から選択される1種以上のモノマーとを共重合する方法が挙げられる。
プロピレン系共重合成分の製造に用いる公知の重合用触媒としては、チーグラー・ナッタ触媒などが挙げられる。
チーグラー・ナッタ触媒としては、例えば、マグネシウム、チタンおよびハロゲンを必須成分とする固体触媒成分等からなるTi−Mg系触媒;マグネシウム、チタンおよびハロゲンを必須成分とする固体触媒成分に、有機アルミニウム化合物と、必要に応じて電子供与性化合物等の第3成分とを組み合わせた触媒系などを挙げることができる。
マグネシウム、チタンおよびハロゲンを必須成分とする固体触媒成分としては、例えば、特開昭61−218606号公報、特開昭61−287904号公報、特開平7−216017号公報等に記載された触媒系が挙げられる。
有機アルミニウム化合物としては、好ましくはトリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリエチルアルミニウムとジエチルアルミニウムクロライドの混合物およびテトラエチルジアルモキサンを挙げることができる。
電子供与性化合物としては、好ましくはシクロヘキシルエチルジメトキシシラン、tert−ブチル−n−プロピルジメトキシシラン、tert−ブチルエチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシランを挙げることができる。
プロピレン系共重合体の製造に用いる重合方法としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素化合物に代表される不活性溶剤を用いる溶剤重合法、液状のモノマーを溶剤として用いる塊状重合法、気体のモノマー中で行う気相重合法などを挙げることができ、好ましくは塊状重合法または気相重合法である。これらの重合法は、バッチ式であってもよく、連続式であってもよい。
プロピレン系共重合体は、光学的に等方性が高い偏光子保護用光学フィルムを得るために、下記の樹脂選定試験により測定された面内位相差が20nm以下のものが好ましい。
プロピレン系ランダム共重合体は、複屈折が小さいため、本発明における偏光子保護用光学フィルムに好ましく用いることができる。
(樹脂選定試験)ペレット状のサンプルを熱プレス成形して、大きさ10cm角・厚さ100μmのフィルムを作製する。上記熱プレス成形では、樹脂を220℃で5分間予熱後、3分間かけて100kgf/cm2まで昇圧し、100kgf/cm2で2分間保圧し、その後、30℃で30kgf/cm2の圧力で5分間冷却する。このようにして作製したフィルムの面内位相差を求めることで、複屈折の小さいプロピレン系共重合体を選定することができる。なお、面内位相差は、位相差測定機を用いて、波長589.3nm、入射角0度の条件で測定する。
プロピレン系共重合体は、メルトフローレート(MFR)が、0.5〜50g/10分であることが好ましく、より好ましくは7〜50g/10分である。ポリプロピレン系共重合体のMFRが上記範囲内であれば、未延伸フィルム製膜時にひずみが発生しにくいので、複屈折が小さい光学フィルムを得ることができる。また、光学フィルムとして十分な強度が得られ、後加工を容易に行うことができる。さらに、MFR調整剤などの添加剤の添加量をおさえることができるので、物性に悪影響を与えることがない。なお、混合物のMFRの調整は、例えば有機過酸化物などの一般的なMFR調整剤などによって行うこともできる。
なお、MFRの値は、JIS K7210に準拠し、温度230℃、荷重21.18Nの条件で測定する。
プロピレン系共重合体の分子量分布の幅は、数平均分子量Mnに対する重量平均分子量Mwの比(分散度)で評価することができ、Mw/Mn=1〜20であることが好ましい。
なお、MnおよびMwは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)にて、溶媒に140℃のo−ジクロロベンゼンを用い、標準サンプルにポリスチレンを用いた条件で測定する。
プロピレン系共重合体は、融点が120〜170℃であることが好ましい。融点(Tm)が120℃以上であれば、光学フィルムの耐熱性が向上し、偏光板の耐熱用途への使用が可能となるので好ましい。
なお、融点は、示差走査型熱量計(DSC)によって測定された融解曲線において最高強度のピークが現われている温度で評価され、プロピレン系共重合体のプレスフィルム10mgを、窒素雰囲気下で230℃で5分間熱処理後、降温速度10℃/分で30℃まで冷却して30℃において5分間保温し、さらに30℃から230℃まで昇温速度10℃/分で加熱した際の融解ピーク温度として求める。
ポリプロピレン樹脂として、2種以上のプロピレン系共重合体を混合して用いることができる。その場合は、コモノマーの種類、プロピレン由来の構成単位の割合、分子量、またはタクチシティーなどが異なるポリプロピレン系共重合体を混合してもよい。なお、ポリプロピレン樹脂には、プロピレン系共重合体の光学特性を阻害しない範囲であれば、ホモ・ポリプロピレン(プロピレンの単独重合体)を含有していてもよい。
(2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール)
2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノールは、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤であり、本発明の偏光子保護用光学フィルムを構成する混合物における必須成分である。
一般的に、光エネルギーである紫外線は、波長の長い順にUV−A(380〜315nm)、UV−B(315〜280nm)、及びUV−C(280〜100nm)に分類される。波長が短くなるとエネルギー強度は強くなるが、オゾン層や大気中の酸素などが波長の短い太陽光線を吸収するため、280nm以下の紫外線は地上に到達する量が少ない。偏光子を構成するセルロース樹脂やポリプロピレン樹脂の劣化は、波長280〜400nmの光の照射によるものが大半である。なお、ポリプロピレン樹脂の主要吸収波長は、310nm(UV−B領域)、330nm(UV−A領域)、370nm(UV−A領域)であり、ポリプロピレン系樹脂の紫外線による劣化を防止するためには、添加した紫外線吸収剤によってUV−A領域の光とUV−B領域の光を吸収させることが重要である。
2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノールは、特にUV−A領域及びUV−B領域の光を吸収するもので、良好な紫外線吸収剤である。
さらに、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノールは、本発明のもう一つの必須成分であるプロピレン系共重合体が有する高い光学特性を阻害せず、また、一定範囲の添加量で良好な紫外線吸収性能を示しかつフィルム成膜加工時のブリードアウトも発生しないものである。
本発明において、一定の紫外線吸収性能を確保する観点から、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノールの含有量は、混合物に対して0.08質量%以上であることが好ましい。また、上記のUV−A領域、UV−B領域及びUV−C領域の広域で良好な紫外線吸収性能(例えば紫外線の光透過率が30%未満)を得る観点から、その含有量は混合物に対して0.1質量%以上であることが好ましい。さらに、上記のUV−A領域、UV−B領域及びUV−C領域の広域で極めて良好な紫外線吸収性能(例えば紫外線の光透過率が10%未満)を得る観点から、その含有量は混合物に対して0.5質量%以上であることがさらに好ましい。
他方で、フィルム成膜加工時における紫外線吸収剤のブリードアウトを防ぐ観点から、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノールの含有量は、混合物に対して5.5質量%以下であることが好ましい。また、コストの観点から、その含有量は混合物に対して1.5質量%以下であることがさらに好ましいといえる。
上記より、高品質の偏光子保護用光学フィルムを得るために、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノールの含有量の範囲は、0.08〜5.5質量%であることが好ましく、最も好ましくは、0.5〜1.5質量%である。
(その他の成分)
本発明において、偏光子保護用光学フィルムを構成する混合物には、所望に応じて各種の添加剤や添加樹脂を任意成分として添加することができる。
(その他の有機系紫外線吸収剤)
混合物には、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール以外の有機系紫外線吸収剤を、プロピレン系共重合体の光学特性を阻害しないないし実用上の支障がみられない範囲で含有させてもよい。紫外線吸収特性が異なる複数の紫外線吸収剤を添加することは、広い領域で高い紫外線吸収性能を得る観点から有効である。
(金属酸化物系紫外線吸収剤)
混合物には、金属酸化物系紫外線吸収剤を含有させてもよい。金属酸化物系紫外線吸収剤としては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化セリウム、及び酸化鉄が好ましく挙げられ、なかでも酸化亜鉛、及び酸化チタンが好ましい。これらの金属酸化物系紫外線吸収剤は、単独で又は2種以上を任意の割合で混合して使用することができる。
金属酸化物系紫外線吸収剤の平均粒子径は、可視光線透過率を良好にしながら紫外線吸収性能を確保する観点から5〜90nmであることが好ましく、5〜50nmがより好ましい。紫外線吸収金属酸化物の平均粒子径は、上記の観点から小さければ小さいほど好ましいが、製造コストを鑑みると、下限は5nmである。ここで、平均粒子径は、カーボンブラックをクロロホルムなどの溶媒で十分に希釈分散させた分散液を、コロジオン膜付メッシュ上に展開、乾燥させた後、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて撮影したTEM写真のコンピューター画像解析を行い、抽出された各凝集体の面積と等しい面積を有する円の直径(等面積円径)を粒径とし、得られた粒径分布より求めた算術平均径(数平均値)である。
金属酸化物系紫外線吸収剤の含有量は、光学フィルムの良好な紫外線吸収性能を確保しつつ、良好な透明性を得るために、混合物に対して通常は0.08〜5.5質量%程度であることが好ましい。
これらの金属酸化物系紫外線吸収剤は、通常は粉体のものを原料として使用することができる。粉体の金属酸化物系紫外線吸収剤は、分散性に劣るため、ポリプロピレン樹脂と金属酸化物系紫外線吸収剤とのマスターバッチを予め作成してから、ポリプロピレン樹脂に練り込むことが必要となる。マスターバッチ作成時における金属酸化物系紫外線吸収剤の含有量は、ポリプロピレン樹脂と金属酸化物系紫外線吸収剤との混合物に対して、50質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましい。金属酸化物系紫外線吸収剤の含有量が上記範囲内であれば、マスターバッチ中の金属酸化物系紫外線吸収剤の分散性は良好となる。
(ソルビトール系添加物)
また、混合物には、引張強度を向上させてかつ透明性を向上させるために、ソルビトール系添加物を含有してもよい。ソルビトール系添加物としては、位相差への影響が微小であるジベンジリデンソルビトール系添加物が好ましい。
ジベンジリデンソルビトール系添加物としては、1,3−2,4−ジベンジリデンソルビトール、1,3−2,4−ジパラメチルジベンジリデンソルビトールなどのジ−置換ジベンジリデンソルビトール、及びジ−置換ベンジリデンソルビトールとジグリセリンモノ脂肪酸エステルとを配合したものなどが好ましく挙げられる。
ジベンジリデンソルビトール系添加物は、透明化核剤として、ポリプロピレン樹脂の透明性向上と強度向上に寄与することが知られているが、偏光子保護膜用光学フィルムに使用した場合に、位相差への影響がほとんどないことを見出したものである。
ジベンジリデンソルビトール系添加物の中でも、ブリードが少なく安定したジグリセリンモノ脂肪酸エステル添加ジベンジリデンソルビトール系核剤が望ましい。ジグリセリンモノ脂肪酸エステルとしては、ジグリセリンモノラウリン酸エステル、ジグリセリンモノミリスチン酸エステル、ジグリセリンモノステアリン酸エステルなどが好ましく、これらは単独で又は混合して使用することができる。
ソルビトール系添加物の含有量は、混合物100質量部に対して、0.03〜0.5質量部の範囲であることが好ましく、0.05〜0.25質量部がより好ましい。0.03質量部以上であると、透明性の向上及び十分な強度の向上を図ることができる。一方、0.5質量部以下であると、効率よく透明性の向上や強度の向上が得られるので、コスト的に有利である。
さらに、ジグリセリンモノ脂肪酸エステルを添加したジ−置換ベンジリデンソルビトールを用いる場合、ジ−置換ベンジリデンソルビトールの含有量は、組成物に対して0.03〜0.3質量部とすることが好ましく、混合するジグリセリンモノ脂肪酸エステルの含有量は、ポリプロピレン系樹脂組成物に対して0.01〜0.2質量部とすることが好ましい。
ジベンジリデンソルビトール系添加物は、ポリプロピレン系樹脂混合物中の分散性を向上させる目的で、これらを単独で、又は混合してから造粒して用いることが好ましい。これらの造粒は、溶融押出造粒、乾式押出造粒、圧縮造粒などの方法により行うことができる。
(各種オレフィン樹脂及び添加剤)
本発明の混合物には、偏光子保護用光学フィルムの所望物性に応じて、必要な光学特性を損なわない範囲で、各種オレフィン樹脂や添加剤を配合することができる。
添加剤としては、例えば耐候性改善剤、耐摩耗性向上剤、重合禁止剤、架橋剤、赤外線吸収剤、帯電防止剤、接着性向上剤、レベリング剤、チクソ性付与剤、カップリング剤、界面活性剤、高分子電解質、導電性錯体、アンチブロッキング剤、滑剤、可塑剤、消泡剤、充填剤、溶剤、などが挙げられる。
耐候性改善剤としては、例えば、光安定剤を用いることができる。光安定剤としては、ヒンダードアミン系光安定剤(HALS)が好ましい。ヒンダードアミン系光安定剤(HALS)は、ラジカル捕捉剤として機能するものである。このようなヒンダードアミン系光安定剤(HALS)としては、N,N′,N′′,N′′′−テトラキス−(4,6−ビス−(ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ)−トリアジン−2−イル)−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン、ジブチルアミン・1,3,5−トリアジン・N,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1,6−ヘキサメチレンジアミンとN−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物、ポリ[{6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}]、コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールとの重合物、デカンニ酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−1(オクチルオキシ)−4−ピペリジニル)エステルと1,1−ジメチルエチルヒドロペルオキシドとオクタンとの反応生成物、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドリキシフェニル]メチル]ブチルマロネート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート及びメチル1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルセバケートの混合物、ビス(2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、2−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2′−n−ブチルマロン酸ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレートなどが挙げられる。また、分子内に(メタ)アクリロイル基などの重合性基を有する反応性のものを光安定剤として用いることもできる。
耐摩耗性向上剤としては、例えば無機物ではα−アルミナ、シリカ、カオリナイト、酸化鉄、ダイヤモンド、炭化ケイ素などの球状粒子が挙げられる。粒子形状は、球、楕円体、多面体、鱗片形などが挙げられ、特に制限はないが、球状が好ましい。有機物では架橋アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂ビーズが挙げられる。粒径は、通常光学フィルムの膜厚の30〜200%程度とする。これらの中でも球状のα−アルミナは、硬度が高く、耐摩耗性の向上に対する効果が大きいこと、また、球状の粒子を比較的得やすい点で特に好ましいものである。
重合禁止剤としては、例えばハイドロキノン、p−ベンゾキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、t−ブチルカテコールなどが、架橋剤としては、例えばポリイソシアネート化合物、エポキシ化合物、金属キレート化合物、アジリジン化合物、オキサゾリン化合物などが用いられる。
充填剤としては、例えば硫酸バリウム、タルク、クレー、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウムなどが用いられる。
赤外線吸収剤としては、例えば、ジチオール系金属錯体、フタロシアニン系化合物、ジインモニウム化合物などが用いられる。
そのほかにも、混合物に各種の添加剤を添加して、偏光子保護用光学フィルムの各種の機能を付与することもできる。例えば、高硬度で耐擦傷性を有する、いわゆるハードコート機能、防曇コート機能、防汚コート機能、防眩コート機能、反射防止コート機能、紫外線遮蔽コート機能、赤外線遮蔽コート機能などを挙げることができる。
(偏光子保護用光学フィルム)
偏光子保護用光学フィルムの厚さは、10〜200μmの範囲が好ましく、30〜150μmがより好ましい。上記厚さが10μm以上であると、偏光子保護用光学フィルムの保護強度が十分に確保され、200μm以下であると十分な可とう性が得られ、また軽量であることからハンドリングが容易であり、かつコスト的にも有利である。
偏光子保護用光学フィルムは、例えば、ポリプロピレン樹脂由来の特性(結晶化度、平均分子量等)で選択する方法、樹脂に無機質あるいは有機質の充填剤から選ばれた充填剤を添加する方法、架橋剤などを添加する方法、弾性率の異なる2種類以上の樹脂を混合する方法、硬化性樹脂の可塑剤組成分を選択する方法などを用いて、あるいはこれらの方法を適宜複数組み合わせて用いて、所望の曲げ弾性率に調整することができる。
偏光子保護用光学フィルムの曲げ弾性率は、700MPa以上であることが好ましい。曲げ弾性率が上記範囲内であると、フィルム状態で取り扱う際の十分な剛性が得られ、後加工を容易に行うことができ、偏光板の保護シートとして機能させるために十分な耐擦過性が得られるからである。さらには、偏光子保護用光学フィルムの曲げ弾性率は、900MPa以上であることがより好ましい。900MPa以上とすれば、Tダイ押出し成形で製造した場合に、面内位相差を安定させることができるからである。
なお、本発明において、曲げ弾性率は、JIS K7171に準拠して測定されるものとする。
偏光子保護用光学フィルムは、引張強度が20MPa以上であることが好ましい。20MPa以上であると、偏光子光子保護用フィルムの成形加工に際して、偏光子保護用光学フィルムを接着剤層を介して偏光子にロール・ツウ・ロールの方法で貼り合わせる場合に、配向がかからず、光学フィルムに位相差が発生しにくいため、偏光板の性能を維持できるからである。
なお、本発明において、引張強度は、ASTM D638(Type4条件)に準拠して測定されるものとする。
偏光子保護用光学フィルムには、偏光子と接する面に接着性向上のために易接着処理を施すことができる。易接着処理としては、コロナ処理、プラズマ処理、低圧UV処理、ケン化処理等の表面処理やアンカー層を形成する方法が挙げられ、これらを併用することもできる。これらの中でも、コロナ処理、アンカー層を形成する方法、およびこれらを併用する方法が好ましい。
また、偏光子保護用光学フィルムと偏光子との密着性を上げるために接着剤層を形成する場合は、偏光子保護用光学フィルムか偏光子かのいずれかの側または両側に接着剤を塗布することにより行う。
易接着処理を行った面もしくは接着剤層を形成した面を介して、偏光子保護用光学フィルムと偏光子とを貼り合せた後に、乾燥工程を施し、塗布乾燥層からなる接着剤層を形成する。接着剤層を形成した後にこれを貼り合わせることもできる。偏光子と偏光子保護用光学フィルムの貼り合わせは、ロールラミネーター等により行うことができる。加熱乾燥温度、乾燥時間は接着剤の種類に応じて適宜決定される。
接着剤層の厚みは、厚くなりすぎると偏光子保護用光学フィルムの接着性の点で好ましくないことから、乾燥後の厚みで、好ましくは0.01〜10μm、さらに好ましくは0.03〜5μmである。
また、偏光子保護用光学フィルムの表面には、機能層を積層して、各種の機能、例えば、高硬度で耐擦傷性を有する、いわゆるハードコート機能、防曇コート機能、防汚コート機能、防眩コート機能、反射防止コート機能、紫外線遮蔽コート機能、赤外線遮蔽コート機能などを付与することもできる。
(偏光子保護用光学フィルムの製造方法)
偏光子保護用光学フィルムは、プロピレン系共重合体を含むポリプロピレン樹脂と、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノールと、所望に応じて各種の添加剤や添加樹脂とを混合し、加熱溶融させた後、押出しコーティング成形法、キャスト法、Tダイ押出し成形法、インフレーション法、射出成形法等の各種成形法で成形加工して、製造することができる。
本発明では、偏光子上に作製される偏光子保護用光学フィルムが配向しないことが望まれるため、延伸のかからない未延伸のTダイ押出し成形が望ましい。
[偏光板]
本発明の偏光板は、上記の偏光子保護用光学フィルムが、偏光子の少なくとも片面に形成されたものである。形成の方法としては、偏光子の上に偏光子保護用光学フィルムを直接成形してもよいし、偏光子保護用光学フィルムを先に作製しておき、その後、接着剤層を介して偏光子に貼り合わせてもよい。
図1に、本発明の偏光板の例を示す。図1において、2は偏光子であり、その片面に接着剤層3を介して、偏光子保護用光学フィルム1が形成され、全体として偏光板4を構成している。
偏光板で用いる偏光子としては、特定の振動方向をもつ光のみを透過する機能を有する偏光子であれば如何なるものでもよく、例えばPVA系フィルム等を延伸し、ヨウ素や二色性染料などで染色したPVA系偏光子;PVAの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン系偏光子;コレステリック液晶を用いた反射型偏光子;薄膜結晶フィルム系偏光子等が挙げられ、その中でもPVA系偏光子が好ましく用いられる。
PVA系偏光子としては、例えばPVA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等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したものが挙げられる。これらのなかでもPVA系フィルムとヨウ素などの二色性物質からなる偏光子が好適に用いられる。これら偏光子の厚さは特に制限されず、一般的に、1〜100μm程度である。
偏光子を構成する樹脂として好適に用いられるPVA系樹脂は、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化することにより得られる。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ほか、酢酸ビニル及びこれと共重合可能な他の単量体の共重合などが例示される。酢酸ビニルに共重合される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などが挙げられる。
PVA系樹脂のケン化度は、通常85〜100モル%、好ましくは98〜100モル%の範囲である。このPVA系樹脂は、さらに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やポリビニルアセタールなども使用し得る。PVA系樹脂の重合度は、通常1,000〜10,000、好ましくは1,500〜10,000の範囲である。
偏光板は、例えば、上述のようなPVA系フィルムを一軸延伸する工程、PVA系樹脂フィルムを二色性色素で染色して、その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系フィルムをホウ酸水溶液で処理する工程、ホウ酸水溶液による処理後に水洗する工程、及びこれらの工程が施されて二色性色素が吸着配向された一軸延伸PVA系フィルムに偏光子保護用光学フィルムを貼り付ける工程を経て、製造される。
一軸延伸は、二色性色素による染色の前に行ってもよいし、二色性色素による染色と同時に行ってもよいし、また、二色性色素による染色の後に行ってもよい。一軸延伸を二色性色素による染色後に行う場合には、この一軸延伸は、ホウ酸処理の前に行ってもよいし、ホウ酸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うことも可能である。一軸延伸するには、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。また、大気中で延伸を行う乾式延伸であってもよいし、溶剤により膨潤し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4〜8倍程度である。
PVA系フィルムを二色性色素で染色するには、例えば、PVA系フィルムを、二色性色素を含有する水溶液に浸漬すればよい。二色性色素として、具体的にはヨウ素又は二色性染料が用いられる。
二色性色素としてヨウ素を用いる場合は通常、ヨウ素及びヨウ化カリウムを含有する水溶液に、PVA系フィルムを浸漬して染色する方法が採用される。この水溶液におけるヨウ素の含有量は通常、水100質量部あたり0.01〜0.5質量部程度であり、ヨウ化カリウムの含有量は通常、水100質量部あたり0.5〜10質量部程度である。この水溶液の温度は、通常20〜40℃程度であり、また、この水溶液への浸漬時間は、通常30〜300秒程度である。
一方、二色性色素として二色性染料を用いる場合は通常、水溶性二色性染料を含む水溶液に、PVA系フィルムを浸漬して染色する方法が採用される。この水溶液における二色性染料の含有量は通常、水100質量部あたり1×10-3〜1×10-2質量部程度である。この水溶液は、硫酸ナトリウムなどの無機塩を含有していてもよい。この水溶液の温度は、通常20〜80℃程度であり、また、この水溶液への浸漬時間は、通常30〜300秒程度である。
二色性色素による染色後のホウ酸処理は、染色されたPVA系フィルムをホウ酸水溶液に浸漬することにより行われる。ホウ酸水溶液におけるホウ酸の含有量は通常、水100質量部あたり2〜15質量部程度、好ましくは5〜12質量部程度である。
二色性色素としてヨウ素を用いる場合には、このホウ酸水溶液はヨウ化カリウムを含有するのが好ましい。ホウ酸水溶液におけるヨウ化カリウムの含有量は通常、水100質量部あたり2〜20質量部程度、好ましくは5〜15質量部である。ホウ酸水溶液への浸漬時間は、通常100〜1,200秒程度、好ましくは150〜600秒程度、さらに好ましくは200〜400秒程度である。ホウ酸水溶液の温度は、通常50℃以上であり、好ましくは50〜85℃である。
ホウ酸処理後のPVA系フィルムは、通常、水洗処理される。水洗処理は、例えば、ホウ酸処理されたPVA系フィルムを水に浸漬することにより行われる。水洗後は乾燥処理が施されて、偏光子が得られる。水洗処理における水の温度は、通常5〜40℃程度であり、浸漬時間は、通常2〜120秒程度である。その後に行われる乾燥処理は通常、熱風乾燥機や遠赤外線ヒーターを用いて行われる。乾燥温度は、通常40〜100℃である。乾燥処理における処理時間は、通常120〜600秒程度である。
こうして、ヨウ素又は二色性染料が吸着配向されたPVA系フィルムからなる偏光子が得られる。
偏光子と偏光子保護用光学フィルムとの貼り合せの方法としては、接着剤層を介して行うことができる。接着剤層を形成する接着剤としては、PVA系接着剤、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、不飽和カルボン酸またはその無水物をグラフトさせたポリオレフィンもしくは前記グラフトさせたポリオレフィンをブレンドしたポリオレフィン系接着剤などが挙げられる。その他、透明性を有する接着剤、例えば、ポリビニルエーテル系、ゴム系等の接着剤を使用することができる。なかでも、PVA系接着剤が好ましい。
PVA系接着剤は、PVA系樹脂と架橋剤を含有するものであり、PVA系樹脂としては、例えばポリ酢酸ビニルをケン化して得られたPVA及びその誘導体、酢酸ビニルと共重合性を有する単量体との共重合体のケン化物、PVAをアセタール化、ウレタン化、エーテル化、グラフト化又はリン酸エステル化等した変性PVAなどが挙げられる。これらPVA系樹脂は一種を単独でまたは二種以上を併用することができる。酢酸ビニルと共重合性を有する単量体としては、(無水)マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、(メタ)アクリル酸等の不飽和カルボン酸及びそのエステル類、エチレンやプロピレン等のα−オレフィン、(メタ)アリルスルホン酸(ソーダ)、スルホン酸ソーダ(モノアルキルマレート)、ジスルホン酸ソーダアルキルマレート、N−メチロールアクリルアミド、アクリルアミドアルキルスルホン酸アルカリ塩、N−ビニルピロリドン、N−ビニルピロリドン誘導体等が挙げられる。
PVA系樹脂の重合度等は特に限定されないが、接着性などが良好になることから、平均重合度100〜3000程度、好ましくは500〜3000、平均ケン化度85〜100モル%程度、好ましくは90〜100モル%程度のものを用いることが好ましい。
エポキシ系接着剤としては、水素化エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂などがある。エポキシ樹脂には、さらにオキタセン類やポリオール類など、カチオン重合を促進する化合物を含有してもよい。
アクリル系接着剤としては、アクリル酸ブチル、アクリル酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のアクリル酸エステルと、アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、メタクリル酸、クロトン酸等のα−モノオレフィンカルボン酸との共重合物(アクリルニトリル、酢酸ビニル、スチロールの如きビニル単量体を添加したものも含む)を主体とするものが、偏光子の偏光特性を阻害することがないので特に好ましい。
また、不飽和カルボン酸またはその無水物をグラフトさせたポリオレフィンもしくは前記グラフトさせたポリオレフィンをブレンドしたポリオレフィンを接着剤として使用することもできる。グラフトに用いられるポリオレフィンとしては、たとえば低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、チーグラー系触媒又はメタロセン触媒を用いて重合されたポリプロピレン、ポリ−1−ブテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテン、エチレンープロピレン共重合体、エチレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、これらの混合物などである。ポリオレフィンのグラフトに用いる不飽和カルボン酸またはその無水物としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、イタコン酸、無水イタコン酸などを挙げることができる。こうして得た変性ポリオレフィンはそのまま用いてもよいが、ポリオレフィンに配合して用いることもできる。
本発明において、上記偏光子や上記接着剤層には、例えばサリチル酸エステル系化合物やベンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などにより紫外線吸収能を付与してもよい。
上記接着剤層は、偏光子保護用光学フィルム又は偏光子のいずれかの側または両側に、接着剤を塗布することにより形成する。接着剤層の厚みは、好ましくは0.01〜10μm、さらに好ましくは0.03〜5μmである。
また、偏光子保護用光学フィルムを偏光子と接着させるに際し、偏光子保護用光学フィルムの偏光子と接する面に接着性向上のために易接着処理を施すことができる。易接着処理としては、コロナ処理、プラズマ処理、低圧UV処理、ケン化処理等の表面処理やアンカー層を形成する方法が挙げられ、これらを併用することもできる。これらの中でも、コロナ処理、アンカー層を形成する方法、およびこれらを併用する方法が好ましい。
次いで、上記のようにして易接着処理を行った面に接着剤層を形成し、前記接着剤層を介して、偏光子と偏光子保護用光学フィルムとを貼り合せる。
偏光子と偏光子保護用光学フィルムとの貼り合わせは、ロールラミネーター等により行うことができる。なお、加熱乾燥温度、乾燥時間は接着剤の種類に応じて適宜決定される。
本発明の偏光子保護用光学フィルムが偏光子の一方の面に形成された偏光板には、必要に応じて偏光子の他方の面に、本発明の偏光子保護用光学フィルムを形成することもできるし、その他の樹脂からなるフィルムを形成することもできる。その他の樹脂からなるフィルムとしては、例えばフマル酸ジエステル系樹脂フィルム、トリアセチルセルロースフィルム、ポリエーテルサルフォンフィルム、ポリアリレートフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリナフタレンテレフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、環状ポリオレフィンフィルム、マレイミド系樹脂フィルム、フッ素系樹脂フィルム等が挙げられる。上記その他の樹脂からなるフィルムは特定の位相差を持つ位相差フィルムであっても良い。
偏光板は、表面性、耐傷付き性を向上させる為に、少なくとも一層以上のハードコート層を有する積層体とすることが好ましい。該ハードコート層としては、例えばシリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂、紫外線硬化型樹脂、ウレタン系ハードコート剤等よりなるハードコート層が挙げられ、その中でも透明性、耐傷付き性、耐薬品性の点から、紫外線硬化型樹脂よりなるハードコート層が好ましい。これらのハードコート層は、前記樹脂を一種単独で、又は二種以上を混合して用いることができる。
紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型アクリルウレタン、紫外線硬化型エポキシアクリレート、紫外線硬化型(ポリ)エステルアクリレート、紫外線硬化型オキセタン等から選ばれる一種類以上の紫外線硬化樹脂が挙げられる。
ハードコート層の厚みは、0.1〜100μmが好ましく、特に好ましくは1〜50μm、さらに好ましくは2〜20μmである。また、ハードコート層と他層の間にプライマー処理をすることもできる。
また、偏光板は、必要に応じて、反射防止や低反射処理などの公知の防眩処理を行うことができる。
[画像表示装置]
本発明の偏光板は、画像表示用の各種装置に好ましく使用することができる。
画像表示装置としては、液晶セルを含む液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス(以下「有機EL」という)表示装置、タッチパネル等が挙げられ、偏光板を使用するものであれば、画像表示装置の種類の限定はない。また、液晶ディスプレイの場合、画像表示装置は、一般に、液晶セル、光学フィルム、及び必要に応じての照明システム等の構成部品を適宜に組立てて駆動回路を組込むことなどにより形成されるが、本発明においては、上記した偏光板を用いる点を除いて、画像表示装置の構成には特に限定はない。例えば、液晶セルの片側又は両側に偏光板を配置した画像表示装置や、照明システムとしてバックライト又は反射板を用いたものなどの適宜な画像表示装置が例示される。また、液晶セルについても、例えばTN型やSTN型、π型などの任意なタイプのものを用い得る。なお、画像表示装置を構成するに際しては、例えば、拡散板、アンチグレア層、反射防止膜、保護板、プリズムアレイ、レンズアレイシート、光拡散板、バックライトなどの適宜な部品を適宜な位置に1層又は2層以上配置することができる。
(液晶セルを含む液晶ディスプレイ)
本発明の偏光板は、例えば液晶セルなどに積層して使用される。
本発明の画像表示装置の例として、図2に、液晶セルを含む液晶ディスプレイの構成例を示す。図2において、6は液晶セルを示す。この液晶セル6は、例えば、薄膜トランジスタ型に代表されるアクティブマトリクス駆動型等や、ツイストネマチック型、スーパーツイストネマチック型に代表される単純マトリクス駆動型などのものが例示される。この液晶セル6の上に、粘着剤層(図示せず)を介して、位相差板(複屈折板)5が積層され、この上に、粘着剤層(図示せず)を介して、偏光板4が積層されたものである。偏光板4は、中心に偏光子2を有し、その両側の表面に、接着剤層3を介して、偏光子保護用光学フィルム1が積層されている。偏光板4と位相差板5、位相差板5と液晶セル6の積層に際しては、予め偏光板4、位相差板5及び液晶セル6に粘着剤層を設けておくこともできる。
偏光板と液晶セルを積層する粘着剤としては特に限定されず、例えばアクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系などのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。なかでも、アクリル系粘着剤が、光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れているので好ましい。
前記粘着剤には、光学的透明性、適度な濡れ性、凝集性、接着性などの粘着特性、耐候性、耐熱性などに優れることが求められる。さらに吸湿による発泡現象や剥がれ現象の防止、熱膨張差等による光学特性の低下や液晶セルの反り防止、ひいては高品質で耐久性に優れる画像表示装置の形成性などの点より、吸湿率が低くて耐熱性に優れる粘着剤層が求められる。
粘着剤には、例えば天然物や合成物の樹脂類、特に、粘着性付与樹脂や、ガラス繊維、ガラスビーズ、金属粉、その他の無機粉末等からなる充填剤や顔料、着色剤、酸化防止剤などの添加剤を含有していてもよい。また微粒子を含有して光拡散性を示す粘着剤層であってもよい。粘着剤層には、例えばサリチル酸エステル系化合物やベンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などにより紫外線吸収能を付与してもよい。
偏光板への上記粘着剤の塗工は、特に限定されず、適宜な方法で行うことができる。例えば、トルエンや酢酸エチル等の適宜な溶剤の単独物又は混合物からなる溶媒に、ベースポリマー又はその組成物を溶解又は分散させた10〜40質量%程度の粘着剤溶液を調製し、それを流延方式や塗工方式等の適宜な展開方式で偏光板上に直接塗工する方法、或いはこの方法に準じ離型性ベースフィルム上に粘着剤層を形成してそれを偏光板に移着する方法などが挙げられる。
塗工方法は、グラビアコート、バーコート、ロールコート、リバースロールコート、コンマコート等、各種方法が可能であるが、グラビアコートが最も一般的である。
粘着剤層は、異なる組成又は種類等のものの重畳層として偏光板の片面又は両面に設けることもできる。また、両面に設ける場合、偏光板の表裏において、粘着剤が同一組成である必要はなく、また同一の厚さである必要もない。異なる組成、異なる厚さの粘着剤層とすることもできる。
また、粘着剤層の厚さは、使用目的や接着力などに応じて適宜に決定でき、一般には1μm〜500μmであり、5μm〜200μmが好ましく、特に10μm〜100μmが好ましい。
粘着剤層の露出面に対しては、実用に供するまでの間、その汚染防止等を目的に離型性フィルムが仮着されてカバーされることが好ましい。これにより、通例の取扱状態で粘着剤層に接触することを防止できる。離型性フィルムとしては、例えばプラスチックフィルム、ゴムシート、紙、布、不織布、ネット、発泡シートや金属箔、それらのラミネート体等の適宜な薄葉体を、必要に応じシリコーン系や長鎖アルキル系、フッ素系や硫化モリブデン等の適宜な剥離剤でコート処理したものなどの、従来公知なものを用いることができる。
(有機EL表示装置)
本発明の偏光板は、有機EL表示装置にも好適に使用し得る。
一般に、有機EL表示装置は、透明基板上に透明電極と有機発光層と金属電極とを順に積層して発光体(有機エレクトロルミネセンス発光体)を形成している。ここで、有機発光層は、種々の有機薄膜の積層体であり、例えばトリフェニルアミン誘導体等からなる正孔注入層と、アントラセン等の蛍光性の有機固体からなる発光層との積層体や、あるいはこのような発光層とペリレン誘導体等からなる電子注入層の積層体や、これらの正孔注入層、発光層、および電子注入層の積層体等、種々の組み合わせをもった構成が知られている。
有機EL表示装置は、透明電極と金属電極とに電圧を印加することによって、有機発光層に正孔と電子とが注入され、これら正孔と電子との再結合によって生じるエネルギーが蛍光物資を励起し、励起された蛍光物質が基底状態に戻るときに光を放射する、という原理で発光する。途中の再結合というメカニズムは、一般のダイオードと同様であり、このことからも予想できるように、電流と発光強度は印加電圧に対して整流性を伴う強い非線形性を示す。
有機EL表示装置においては、有機発光層での発光を取り出すために、少なくとも一方の電極が透明でなくてはならず、通常、酸化インジウムスズ(ITO)などの透明導電体で形成した透明電極を陽極として用いている。一方、電子注入を容易にして発光効率を上げるには、陰極に仕事関数の小さな物質を用いることが重要で、通常Mg−Ag、Al−Liなどの金属電極を用いている。
このような構成の有機EL表示装置において、有機発光層は、厚さ10nm程度ときわめて薄い膜で形成されている。このため、有機発光層も透明電極と同様、光をほぼ完全に透過する。その結果、非発光時に透明基板の表面から入射し、透明電極と有機発光層とを透過して金属電極で反射した光が、再び透明基板の表面側へと出るため、外部から視認したとき、有機EL表示装置の表示面が鏡面のように見える。
電圧の印加によって発光する有機発光層の表面側に透明電極を備えるとともに、有機発光層の裏面側に金属電極を備えてなる有機エレクトロルミネセンス発光体を含む有機EL表示装置において、透明電極の表面側に偏光板を設け且つ前記透明電極と偏光板との間に複屈折層(位相差板)を設けることができる。
偏光板は、外部から入射して金属電極で反射してきた光を偏光する作用を有するため、その偏光作用によって金属電極の鏡面を外部から視認させないという効果がある。特に、複屈折層をλ/4板で構成し、かつ偏光板と前記複屈折層との偏光方向のなす角をπ/4に調整すれば、金属電極の鏡面を完全に遮蔽することができる。
すなわち、この有機EL表示装置に入射する外部光は、偏光板により直線偏光成分のみが透過する。この直線偏光は、一般には複屈折層によって楕円偏光となるが、複屈折層がλ/4板でしかも偏光板との偏光方向のなす角がπ/4のときには円偏光となる。この円偏光は、透明基板、透明電極、有機薄膜を透過し、金属電極で反射して、再び有機薄膜、透明電極、透明基板を透過して、複屈折層で再び直線偏光となる。そして、この直線偏光は、偏光板の偏光方向と直交しているので、偏光板を透過できない。その結果、金属電極の鏡面を完全に遮蔽することができる。
(タッチパネル)
本発明の偏光板は、タッチパネルにも好適に使用し得る。
一般に、タッチパネルは、操作者が表示画面の上部に設けられた透明な面をペン、または指でタッチすることで、装置、システムの操作を行うものである。画面上を直接タッチすることは、カーソルを方向キーで押して位置を確定することに比べれば、より直接的であり、また直感的でもあることから、近年、非常に多用されるようになっている。また、近年、携帯電話、およびPDA(Personal Digital Assistants;個人用の携帯情報端末)等の携帯端末市場の成長は著しく、太陽光のもとでの視認性、および薄型軽量が強く要求されるようになった。タッチパネルには種々の方式があり、その得失により使い分けられている。タッチパネルには、抵抗膜方式、光学式、静電容量結合方式(アナログ容量結合方式とも呼ばれる)、赤外線方式、超音波式、および電磁誘導式等の方式がある。ここでは、抵抗膜方式のタッチパネルの例で説明する。
抵抗膜方式のタッチパネルには、ガラス/ガラスタイプとガラス/フィルムタイプがある。ガラス/ガラスタイプは透明導電層付ガラス基板と透明導電層付ガラス基板が空間を介して保持されたものであり、これがディスプレイ表面に装着される。また、ガラス/フィルムタイプは、車載用あるいは携帯用のタッチパネルにおいて、より軽量化・薄型化したものが望まれるため、上部の透明導電層付ガラス基板を光学フィルムで置き換えたタイプのタッチパネルである。
直線偏光板、あるいは偏光板にλ/4板を組み合わせて積層した円偏光板をタッチパネルの最表面に使用すれば、タッチパネルとして十分な強度を得ることができ、かつ、反射防止の効果により視認性が向上する。これらタッチパネルの偏光板に本発明の偏光子保護用光学フィルムが好適に使用できる。
本発明の偏光子保護用光学フィルムと偏光子からなる偏光板とλ/4板を、λ/4板の面内の遅相軸と偏光板の偏光軸との角度が実質的に45°になるように積層すると円偏光板が得られる。実質的に45°とは、40〜50°であることを意味する。λ/4板の面内の遅相軸と偏光膜の偏光軸との角度は、41〜49°であることが好ましく、42〜48°であることがより好ましく、43〜47°であることがさらに好ましく、44〜46°であることが最も好ましい。
本発明の偏光子保護用光学フィルムは偏光板の保護膜上・下・下外(ITOを設ける軽量化用フィルム)のいずれにも使用できる。また、タッチパネルの反射防止には、直線偏光タイプと円偏光タイプがあるが(直線偏光は円偏光に比べて反射率が高い)、本発明の偏光子保護用光学フィルムは円偏光板にも直線偏光タイプの偏光板にも使用できる。
本発明の偏光子保護用光学フィルムを使用した円偏光板、又は直線偏光板は、透過型・反射型どちらのタッチパネルにも使用できる。
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、この例によってなんら限定されるものではない。
(評価方法)
(1)曲げ弾性率
JIS K7171に準拠して、ポリプロピレン樹脂の曲げ弾性率を測定した。
(2)メルトフローレート(MFR)
メルトインデクサ(株式会社東洋精機製作所製「F-W01(型番)」)を用いて、JIS K7210に準拠して、230℃、2.16kg荷重の条件で、ポリプロピレン樹脂のメルトフローレートを測定した。
(3)面内位相差
位相差測定機(王子計測機器株式会社製「KOBRA−WR(型番)」)を用いて、波長589.3nm、入射角0度の条件で、光学フィルムの面内位相差を測定し、下記の基準で評価した。
○:面内位相差が0nm以上20nm未満
×:面内位相差が20nm以上
(4)ヘーズ(濁度)
JIS K7105に準拠して、光学フィルムのヘーズを測定し、下記の基準で評価した。
○:ヘーズが10%未満
×:ヘーズが10%以上
(5)可視光透過率(透明度)
紫外線可視吸光分析計(島津製作所株式会社製「UV−2400(型番)」)を用いて、波長550nm及び750nmの条件で、光学フィルムの光線透過率を測定し、下記の基準で評価した。
◎:光線透過率が90〜100%
○:光線透過率が80〜90%
×:光線透過率が80%未満
(6)紫外線吸収性能
紫外線可視吸光分析計(島津製作所株式会社製「UV−2400(型番)」)を用いて、波長250nm(UV−A領域)、310nm(UV−B領域)、330nm・370nm(UV−C領域)の条件で、光学フィルムの光線透過率を測定し、紫外線吸収性能を下記の基準で評価した。
◎:光線透過率が0%以上10%未満
○:光線透過率が10%以上20%未満
△:光線透過率が20%以上30%未満
×:光線透過率が30%以上
(7)紫外線吸収剤のブリードアウト
作製した光学フィルムを条件1:温度80℃・湿度無制御の環境下、又は条件2:温度60℃・相対湿度90%の環境下に、1000時間放置した。当該放置後の光学フィルムの外観(紫外線吸収剤のブリードアウトの有無)を、下記の基準で目視評価した。
○:ブリードアウトが見られない。
△:ブリードアウトが見られ、部分的に白化が認められるが、実用上は支障ない。
×:ブリードアウトが見られ、全体的に白化が認められる。
実施例1
プロピレン系共重合体(プライムポリマー株式会社製「J−3021GR(商品名)」、チーグラー・ナッタ触媒によるプロピレン系共重合体、曲げ弾性率1000MPa、融点150℃、MFR33g/10分。以下「PP−A」と表記する。)と、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「TINUVIN329(商品名)」。以下、「UV−1」と表記する。)とを、UV−1の混合物中の含有量が混合物に対して1.0質量パーセントになる割合で混合した後、その混合物を加温溶融した。加工温度200℃・引き取りロール温度50℃の条件で、混合物をフィルム厚み100μmでTダイ押し出し成形することにより、偏光子保護用光学フィルムを得た。
実施例2
UV−1の混合物中の含有量を混合物に対して0.03質量パーセントにした以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
実施例3
UV−1の混合物中の含有量を混合物に対して0.1質量パーセントにした以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
実施例4
UV−1の混合物中の含有量を混合物に対して0.25質量パーセントにした以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
実施例5
UV−1の混合物中の含有量を混合物に対して0.5質量パーセントにした以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
実施例6
UV−1の混合物中の含有量を混合物に対して5質量パーセントにした以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
実施例7
UV−1の混合物中の含有量を混合物に対して6質量パーセントにした以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
実施例8
ソルビトール系添加剤(1,3−2,4−ジパラメチルジベンジリデンソルビトール、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「IRGACLEAR DM(商品名)」)を、ソルビトール系添加剤の混合物中の含有量が混合物に対して0.1質量パーセントになる割合で、PP−A及びUV−1に混合した以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
実施例9
プロピレン系共重合体(プライムポリマー株式会社製「J−2041GA(商品名)」、チーグラー・ナッタ触媒によるプロピレン系共重合体、曲げ弾性率850MPa、融点140℃、MFR22g/10分。以下「PP−B」と表記する。)をPP−1にかえて用いた以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
実施例10
プロピレン系共重合体(プライムポリマー株式会社製「J−2021GR(商品名)」、チーグラー・ナッタ触媒によるプロピレン系共重合体、曲げ弾性率950MPa、融点150℃、MFR22g/10分。以下「PP−C」と表記する。)をPP−Aにかえて用いた以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
実施例11
プロピレン系共重合体(プライムポリマー株式会社製「F−724NP(商品名)」、チーグラー・ナッタ触媒によるプロピレン系共重合体、曲げ弾性率1000MPa、融点146℃、MFR7g/10分。以下「PP−D」と表記する。)をPP−Aにかえて用いた以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
実施例12
プロピレン系共重合体(プライムポリマー株式会社製「F−327(商品名)」、チーグラー・ナッタ触媒によるプロピレン系共重合体、曲げ弾性率780MPa、融点138℃、MFR7g/10分。以下「PP−E」と表記する。)をPP−Aにかえて用いた以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
比較例1
UV−1を混合しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
比較例2
2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「TINUVIN P(商品名)」。以下、「UV−2」と表記する。)をUV−1にかえて用いた以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
比較例3
ポリプロピレン樹脂(プライムポリマー株式会社製「J−2003GP(商品名)」、チーグラー・ナッタ触媒によるホモ・ポリプロピレン、曲げ弾性率1900MPa、融点160℃、MFR21g/10分。以下「PP−F」と表記する。)をPP−Aにかえて用いた以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
比較例4
ポリプロピレン樹脂(日本ポリプロ株式会社製「ノバテックFW4BT(商品名)」、チーグラー・ナッタ触媒によるプロピレン系共重合体、曲げ弾性率850MPa、融点140℃、MFR6.5g/10分。以下「PP−G」と表記する。)をPP−Aにかえて用いて、かつUV−1を混合しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
比較例5
2−[5−クロロ(2H)−ベンゾトリアゾール−2−イル]−4−メチル−6−(tert−ブチル)フェノール(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「TINUVIN 326FL(商品名)」。以下、「UV−3」と表記する。)をUV−1にかえて用いた以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
比較例6
2,2′−メチルレンビス[6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール](チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「TINUVIN 360(商品名)」。以下、「UV−4」と表記する。)をUV−1にかえて用いた以外は、実施例1と同様にして、偏光子保護用光学フィルムを得た。
表1及び表2に、実施例1〜12及び比較例1〜6で得られた偏光子保護用光学フィルムの評価結果を示した。
実施例1〜12にて、プロピレン系共重合体が用いられたポリプロピレン樹脂(UV−A〜F)と2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール(UV−1)とを含有する混合物からなる偏光子保護用光学フィルムの面内位相差、ヘーズ及び可視光透過率は、比較例1のUV−1を含有しない偏光子保護用光学フィルムと同等の評価であった。すなわち、UV−1は、プロピレン系共重合体が用いられたポリプロピレン樹脂の良好なヘーズ及び可視光透過率を阻害しなかった。
これに対して、比較例2にて、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール(UV−2)を用いると、ヘーズが悪化し、かつフィルム面内でヘーズのばらつきが発生した。さらに、面内位相差のばらつき及び紫外線吸収剤のブリードアウトによる白化が見られた。また、比較例3にて、ホモ・ポリプロピレンのみが用いられたポリプロピレン樹脂(PP−F)を用いると、ヘーズ値が大幅に高くなり、面内位相差の悪化が見られた。
比較例5及び比較例6に示す結果から明らかなように、2−[5−クロロ(2H)−ベンゾトリアゾール−2−イル]−4−メチル−6−(tert−ブチル)フェノール(UV−3)、及び2,2′−メチルレンビス[6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール](UV−4)を用いると、ヘーズが悪化し、かつフィルム面内でヘーズのばらつきが発生した。さらに、面内位相差のばらつき及び紫外線吸収剤のブリードアウトによる白化が見られた。
Figure 0005360070
Figure 0005360070
本発明によれば、紫外線吸収性能を備え、透明度、濁度(ヘーズ)、面内位相差などの光学特性に優れた偏光子保護用光学フィルムを得ることができる。また、該保護フィルムは、フィルム成膜加工時に紫外線のブリードアウトも発生しない。
本発明の偏光子保護用光学フィルムを用いることで、高性能の偏光板及び画像表示装置を得ることができる。

Claims (4)

  1. プロピレン系共重合体を含むポリプロピレン樹脂と、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノールとを含有する混合物からなる偏光子保護用光学フィルムであって、前記混合物中の2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノールの含有量が0.5〜1.0質量%である偏光子保護用光学フィルム
  2. 前記ポリプロピレン樹脂のメルトフローレートが、7g/10分以上である請求項に記載の偏光子保護用光学フィルム。
  3. 偏光子の少なくとも片面に、請求項1又は2に記載の偏光子保護用光学フィルムを形成してなる偏光板。
  4. 請求項に記載の偏光板を使用した画像表示装置。
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