JP5402419B2 - 紫外線硬化性組成物、それを用いた偏光板及びその製造方法 - Google Patents

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本発明は、紫外線硬化性組成物、詳細にはポリビニルアルコール系偏光子と紫外線吸収剤を含む保護フィルムとの貼り合わせに好適な紫外線硬化性組成物とその組成物を用いて形成された偏光板に関するものである
液晶表示装置は、液晶のスイッチングによる偏光状態を可視化させたものであり、その表示原理から、偏光子が用いられる。近年、TV等の用途では、高輝度、高コントラスト、広い視野角が求められ、偏光板においても高透過率、高偏光度、高い色再現性などが求められている。
液晶表示関連分野などに用いられる偏光子は、通常ポリビニルアルコール(PVA)にヨウ素や染料を吸着させたものを一軸延伸して製造される。このポリビニルアルコール系偏光子は、熱や水分により収縮し、偏光性能の低下をきたす。そこで、PVA系偏光子の表面に保護フィルムを貼合せたものが偏光板として用いられる。
偏光子に保護フィルムを貼着するための接着剤としては、従来からポリビニルアルコール系樹脂の水溶液(PVA系接着剤)が広く使用されている(特許文献1、2参照)。また、特許文献3には、水性ウレタン系接着剤を用いてなる偏光板が開示されている。
ところで、TVで代表されるように、近年、画像表示装置の大画面化が進むにつれ、偏光板に対しても大型化の要求が高まり、重要な課題になっている。
しかし、前述の水系接着剤を用いた偏光板では、バックライトの熱により偏光板の寸法が変化し、その寸法変化に起因するひずみが画面の一部に局在化し、その結果本来画面全体が黒く表示されるべき場合に、部分的に光がもれてしまう、いわゆる光抜け(ムラ)が顕著になってくるという問題がある。
上記のような理由から、水系接着剤の代わりに、カチオン重合性紫外線硬化型接着剤を使用することが提案されている(特許文献4参照)。
しかし、カチオン重合性紫外線硬化型接着剤は、紫外線照射後に暗反応があるので、長尺の硬化物を巻取りロール状にした場合、保管時に巻き癖がつきやすいという問題がある。しかも、カチオン重合性紫外線硬化型接着剤は、硬化時の湿度の影響を受けやすく、硬化状態がバラつきやすいという問題がある。そこで、均一な硬化状態を発現するためには、環境湿度は言うに及ばず、PVA系偏光子の含水率を厳しく管理する必要がある。
ラジカル重合性紫外線硬化型接着剤にはこのような問題が比較的少ないという点で優れる。
また、液晶表示装置は時計、携帯電話、個人用の携帯情報端末(PDA)、ノートパソコン、パソコン用モニタ、DVDプレーヤー、TV等の多々の用途において急激に市場展開している。その用途が拡大するにつれ、様々な環境で使用されるようになり、それを構成する部品にも高い耐環境性が要求されている。例えば、携帯電話に代表されるモバイル用途では高温高湿下での使用も可能であることが要望され、そこに使用される偏光板についても高い耐湿熱耐久性が要求されている。
上記したように、ラジカル重合性紫外線硬化型接着剤はカチオン重合性硬化型接着剤に比して、種々の点で優れる。
しかし、ラジカル重合性紫外線硬化方接着剤を用いた場合、湿熱環境下に長時間暴露されると、偏光性能が低下しやすく、切断端部ではヨウ素や染料で着色した偏光子の色抜けが発生しやすいという問題がある。
また、湿熱環境下よりもさらに過酷な条件(例えば、60℃の温水に浸漬)においては、偏光子の色抜けが顕著に発生する。
すなわち、偏光板の使用環境がさらに過酷になっている今日、従来の偏光板を更に上回る耐湿熱性を持った偏光板が望まれているのが実情である。
そこで、本発明者らは、ラジカル重合性にカチオン重合性を併用することによって、耐湿熱性を改良・向上し得ることを見出した。
ところで、偏光板の保護フィルムには、波長380nm以下の紫外線を遮断する機能が求められることがある。波長380nm以下の紫外線から偏光子や液晶を保護するためである。特許文献5や特許文献6には、紫外線吸収剤を含有する保護フィルムが記載されている。
紫外線硬化性組成物を硬化する際に用いられる一般的なランプである高圧水銀ランプやメタルハライドランプは、360nm〜370nmの波長領域の紫外線を最も多く発する。つまり、波長380nm以下の紫外線を遮断するような紫外線吸収剤を含有する保護フィルムを用いる場合、該保護フィルムの紫外線吸収領域と、前記の一般的な紫外線照射装置の照射量の多い領域の波長とが重なってしまう。
従って、偏光子と保護フィルムとを紫外線硬化性組成物を用いて貼り合せる場合、紫外線吸収剤含有保護フィルムを通して、紫外線を照射し、紫外線硬化性組成物を硬化しようとしても、硬化不良を生じやすく、性能が十分に発揮できないということがある。特に偏光子の両面に紫外線吸収剤含有保護フィルムを貼り合せる場合に、大きな問題となる。
なお、硬化不良に対し、照度を強くしたり、照射量を大きくしたりすることも改良の一手段ではあるが、工業的生産の観点からより現実的な手段とは言いがたい。
このような問題を解決するためには、高圧水銀ランプよりも波長380nm以上にも比較的照射量の多い照射装置を用いればよい。
このような照射装置としては、例えば、波長380〜400nm域にも照射量が多い「Dバルブ」、波長420nm域を中心に400nm〜425nm域に照射量が多い「Vバルブ」、前記「Vバルブ」よりもさらに長波長域に照射量が多い「Qバルブ」が挙げられる(前記バルブはいずれもフージョンUVシステムズ・ジャパン社製のUVランプ。)
そして、上記のような長波長側に照射量を多く持つランプを用いる場合、使用するランプの発光波長領域に対応する吸収ピークを持つ重合開始剤を選択する必要がある。
しかし、ラジカル重合性とカチオン重合性とを併用する紫外線硬化性組成物を硬化する場合、ラジカル重合開始剤の吸収ピーク及びカチオン重合開始剤の吸収ピークの両方を、ランプの発光波長領域に単純に対応させるだけでは、紫外線吸収剤含有保護フィルムを用いる際の硬化不良の問題は解消されない。
即ち、ラジカル重合の方がカチオン重合よりも重合速度が早いので、両開始剤の吸収ピークをランプの発光波長領域に単純に対応させるだけでは、ラジカル重合がカチオン重合に比して優先的に進行し、接着層の固化が進行してしまう。そして、未硬化のカチオン重合性成分が、固化しつつある接着層中に取り残され、自由度を失い、カチオン重合が阻害される。
しかも、カチオン重合性成分重合が阻害されるにも関わらず、ラジカル重合の進行が過度に進行するためか、蛍光灯下等にごく短時間曝すだけで、紫外線硬化性組成物の粘度が増加してしまい、保存安定性に欠けるといった問題がある。
特開平09−258023号公報 特開2005−208456号公報 特開2004−37841号公報 特開2008−233874号公報 特開2002−249600公報 特開2005−10329公報
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、ポリビニルアルコール系偏光子と紫外線吸収剤を含有する保護フィルムとの接着性、耐水性の優れる偏光板を形成するための硬化性及び保存安定性の優れる紫外線硬化性組成物、及びそれを用いて得られる偏光板を提供することを目的とする。
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、前記目的を達成できる以下に示す紫外線硬化性組成物を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明はラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)の合計100重量部に対して、0.5〜10重量部の光ラジカル重合開始剤(IR)と、0.1〜5重量部の光カチオン重合開始剤(Ic)もしくは0.1〜5重量部の光カチオン重合開始剤(Ic)及び0.01〜3重量部の光増感剤(S)とを含有する紫外線硬化性組成物であって、
ラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)の合計100重量部をアセトニトリル100重量部に換算した場合の、光ラジカル重合開始剤の濃度D(IR)、光カチオン重合開始剤の濃度D(Ic)もしくは光カチオン重合開始剤と光増感剤の合計の濃度D(Ic+S)において、光ラジカル重合開始剤(IR)の吸収が410nmで1%以上であり、420nmで0.5%以下であり、光増感剤(S)を併用しない場合、光カチオン重合開始剤(Ic)単独の吸収が420nmで1%以上であるか、もしくは光カチオン重合開始剤(Ic)と光増感剤(S)との吸収が420nmで1%以上である紫外線硬化性組成物に関する。
また、本発明はポリビニルアルコール系偏光子(3)が、上記記載の紫外線硬化性組成物から形成される接着剤層(2)を介して、紫外線吸収剤を含有する保護フィルム(1)で被覆されてなる偏光板、あるいはポリビニルアルコール系偏光子(3)の両面が、上記記載の紫外線硬化性組成物から形成される接着剤層(2)、(4)を介して、紫外線吸収剤を含有する保護フィルム(1)、(5)でそれぞれ被覆されてなる偏光板に関する。
さらに、本発明は紫外線吸収剤を含有する第1の保護フィルム(1)、第1の接着剤層(2)、ポリビニルアルコール系偏光子(3)、第2の接着剤層(4)及び紫外線吸収剤を含有する第2の保護フィルム(5)がこの順序で積層されてなる偏光板の製造方法であって、
第1の保護フィルム(1)の一方の面に、上記記載の紫外線硬化性組成物を塗工し、第1の硬化性接着剤層(2’)を形成し、
第2の保護フィルム(5)の一方の面に、上記記載の紫外線硬化性組成物を塗工し、第2の硬化性接着剤層(4’)を形成し、
ポリビニルアルコール系偏光子(3)の各面に、第1の硬化性接着剤層(2’)及び第2の硬化性接着剤層(4’)を、同時に/または順番に重ね合わせ、
第1の保護フィルム(1)及び/または第2の保護フィルム(5)の側から、
400〜410nmの輝線(I)と415〜425nmの輝線(II)とを発する紫外線照射装置から紫外線を照射することより作製されうる偏光板の製造方法に関する。
本発明により、ポリビニルアルコール系偏光子と紫外線吸収剤を有する保護フィルムとを強固に接着し、耐水性に優れた偏光板を提供することができるようになった。
本発明で用いる開始剤等の吸収スペクトルと、紫外線照射装置の発光スペクトルの一例。 本発明の偏光板の一例を示す断面図(イメージ)である。 本発明の偏光板の製造方法の一例を示すフロー図(イメージ)である。
以下に本発明を実施する最良の形態について詳細に説明する。
本発明の紫外線硬化性組成物は、ラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)と光ラジカル重合開始剤(IR)と光カチオン重合開始剤(IC)とを含むか、またはラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)と光ラジカル重合開始剤(IR)と光カチオン重合開始剤(IC)と光増感剤(S)とを含む。
光ラジカル重合開始剤(IR)は、ラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)の合計100重量に対して、0.5〜10重量部であり、1〜7重量部であることが好ましく、1〜5重量部であることがより好ましい。
そして、光ラジカル重合開始剤(IR)は、本発明の紫外線硬化性組成物に含まれる濃度D(IR)における吸収が410nmで1%以上であり、420nmで0.5%以下である。本発明の紫外線硬化性組成物に含まれる濃度D(IR)とは、ラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)の合計100重量部を、アセトニトリル100重量部に置き換えた場合の換算濃度をいう。
本発明の紫外線硬化性組成物に含まれる濃度D(IR)において、光ラジカル重合開始剤(IR)の吸収が410nmで1%以上であり、420nmで0.5%以下である、とは、410nmよりも短波長域では吸収が大きいが、410〜420nmにかけて吸収が小さくなり、420nm以上の長波長域ではほとんど吸収がないことを意味する。
光ラジカル重合開始剤(IR)の吸収が小さくなる410〜420nm、そして吸収がほとんど認められない420nm以上の波長域を、後述する光カチオン重合開始剤(IC)を必須とするカチオン開始剤系の吸収域とすることによって、ラジカル重合とカチオン重合とをできるだけ同時に進行させることができる。
即ち、本発明の紫外線硬化性組成物は、ランプの発光波長領域を、主としてラジカル重合に寄与する領域と、主としてカチオン重合に寄与する領域に、分離・分解することをイメージし、各領域に合うように各開始剤の吸収状態を選択したものである。
本発明に用いられる光ラジカル重合開始剤としては、α―アミノアセトフェノン系やオキシムエステル系、アシルフォスフィンオキサイド系が挙げられるが、高い色再現性を必要とされる偏光板向けにはフォトブリーチ作用を有するアシルフォスフィンオキサイド系が好ましい。アシルフォスフィンオキサイド系の開始剤としては、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイト(DAROCUR−TPO)やビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニル−フォスフィンオキサイト(イルガキュアー819、いずれもチバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)が挙げられ、得られる紫外線硬化性組成物の感度を制御しやすいという点でDAROCUR−TPOがより好ましい。
即ち、イルガキュアー819は、380nm以下の短波長域に大きな吸収を有するという点で紫外線吸収剤含有保護フィルムを通して紫外線を照射する場合に効果的な光ラジカル重合開始剤である反面、感度が良すぎる、つまり吸光係数が大きすぎるが故に、後述する光カチオン重合開始剤(IC)の吸収域として利用したい410nm以上の長波長域にも大きな吸収を有し、カチオン重合性化合物(C)の重合を阻害してしまいやすい。しかも、イルガキュアー819は高感度過ぎるが故に、紫外線硬化性組成物の安定性を低下させやすく、粘度維持が困難である。
尚、光カチオン重合開始剤(IC)の吸収域とあまり重ならないように、イルガキュアー819の含有量をきわめて少量にすることも考えられる。しかし、光カチオン重合開始剤(IC)の量が、他の成分(ラジカル重合性化合物(R)、カチオン重合性化合物(C)、光カチオン重合開始剤(IC)、光増感剤(S))の量と極端に相違することは、秤量誤差の原因、製品のロット間ばらつきの原因となりやすいので、工業的生産の観点からは好ましくない。
次に、本発明の紫外線硬化性組成物に含まれる光カチオン重合開始剤(IC)、もしくは光カチオン重合開始剤(IC)と光増感剤(S)について説明する。
光カチオン重合開始剤(IC)の含有量は、ラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)の合計100重量に対して、0.1〜5重量部であり、1〜3重量部であることが好ましく、1.5〜2.5重量部であることがより好ましい。
光カチオン重合開始剤(IC)単独で420nmで1%以上の吸収を確保できる場合には、光増感剤(S)を併用する必要はないが、確保できない場合には、光増感剤(S)を併用し、420nmで1%以上の吸収を確保することができる。
光増感剤(S)の含有量は、ラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)の合計を100重量に対して、0.01〜3重量部であり、0.3〜2重量部であることが好ましく、0.5〜1.5重量部であることがより好ましい。
そして、光カチオン重合開始剤(IC)、もしくは光カチオン重合開始剤(IC)と光増感剤(S)は、本発明の紫外線硬化性組成物に含まれる濃度D(IC)、もしくは濃度(IC+S)における吸収が420nmで1%以上である。本発明の紫外線硬化性組成物に含まれる濃度D(IC)等とは、ラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)の合計100重量部を、アセトニトリル100重量部に置き換えた場合の換算濃度をいう。
本発明の紫外線硬化性組成物に含まれる濃度D(IC)等において、光カチオン重合開始剤(IC)の吸収が420nmで1%以上である、とは、420nmよりも短波長域では吸収が大きく、420nmより長波長域では吸収が小さくなるが、420nmでは少なくとも1%の吸収を有することを意味し、420nmでの吸収は1.2%以上であることが好ましい。
光ラジカル重合開始剤(IC)等の吸収がほとんど認められない420nm以上の波長域を、光カチオン重合開始剤(IC)を必須とするカチオン開始剤系の吸収域とすることによって、ラジカル重合とカチオン重合とをできるだけ同時に進行させることができる。
このような光カチオン重合開始剤(IC)のうち420nmでも十分な吸収を有し、光増感剤(S)と併用することなく使用し得るものとしては、特開平08−165290号公報の実施例3記載のスルホニウム塩系の化合物等が挙げられる。
このような光カチオン重合開始剤(IC)のうち光増感剤(S)と併用する場合に使用し得るものとしては、オニウム塩類が挙げられ、有用なオニウム塩系としては、構造AXを有するものであり、Aはジアゾニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、及びスルフォニウムカチオン等の有機カチオン等、Xはアニオンで例えば有機スルホネートまたはハロゲン化金属もしくはメタロイド等が挙げられる。
ヨードニウム塩系の光カチオン重合開始剤としては、WPI―1173(和光純薬社製)、(4−メチルフェニル)[4(2−メチルプロピル)フェニル]ヨードニウム・ヘキサフルオロホスファート(イルガキュアー250、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)等が挙げられる。
また、光増感剤(S)としては、アントラセン系やベンゾフェノン系、チオキサントン系やペリレン、フェノチアジン、ローズベンガル等が挙げられる。本発明では、反応性の観点から、光カチオン重合開始剤にはヨードニウム塩、光増感剤にはチオキサントン系を用いることが好ましい。チオキサントン系の光増感剤としてはKAYACURE DETX−S(日本化薬社製)が挙げられる。
図1に紫外線吸収剤を含有するトリアセチルセルロースフィルムの吸収スペクトル、Vバルブの発光スペクトル、ラジカル重合開始剤(DAROCUR−TPO 3%のアセトニトリル溶液)の吸収スペクトル、光増感剤(KAYACURE DETX−S 1%のアセトニトリル溶液)の吸収スペクトルを示す。
本発明の紫外線硬化性組成物に用いられるラジカル重合性組成物(R)は、(メタ)アクリロイル基を有する化合物、ビニル基を有する化合物等の硬化性成分群から、適宜2種類以上の化合物を選択してなるものである。単官能または二官能以上のいずれも用いることができる。(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基ないしメクリロイル基の意であり、反応性の点からアクリロイル基を有する化合物がより好適である。
(メタ)アクリロイル基を有する化合物のうち、単官能化合物としては、例えばN,N−ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、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−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、n−デシルアクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、フェニルグリシジルエーテル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ダイマー、ω-カルボキシ-ポリカプロラクトン(メタ)アクリレート、アクリロイルモルホリン等があげられる。
PVA系偏光子との接着性向上の点から、水酸基やカルボキシル基を有するものが好ましい。
水酸基を有するものとしては、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、4−ヒドロキシブチルアクリレートが挙げられ、水酸基を有してはいても、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)アクリレートよりも、硬化物のTgを低くしにくいという点で、4−ヒドロキシブチルアクリレートが好ましい。本発明の紫外線硬化性組成物は、ラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)の合計を100重量%中に、4−ヒドロキシブチルアクリレートを20〜90重量%含有することが好ましい。
カルボキシル基を有するものとしては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ダイマー、ω-カルボキシ-ポリカプロラクトン(メタ)アクリレートが挙げられ、硬化物のTgを低くしやすく接着層の凝集力を高め、接着力を向上させる点で、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンアクリレートが好ましい。本発明の紫外線硬化性組成物は、ラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)の合計を100重量%中に、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンアクリレートを0〜30重量%含有することが好ましい。
(メタ)アクリロイル基を有する化合物のうち、2官能化合物としては、例えばエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物のジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,12−ドデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,14−テトラデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,16−ヘキサデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,20−エイコサンジオールジ(メタ)アクリレート、イソペンチルジオールジ(メタ)アクリレート、3−エチル−1,8−オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、ウレタン基含有ジ(メタ)アクリレート等があげられる。
(メタ)アクリロイル基を有する化合物のうち、3官能以上の化合物としては、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールオクタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリエトキシトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリプロポキシトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリエトキシポリプロポキシトリ(メタ)アクリレート、トリス[(メタ)アクロイルオキシエチル]イソシアヌレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールポリエトキシテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールポリプロポキシテトラ(メタ)アクリレート、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、ジペンタエリトリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリス[(メタ)アクリロイルオキシエチル]イソシアヌレート等があげられる。
また、その他のラジカル重合性化合物としては、接着層の凝集力を高め、接着力を向上させる点でウレタンアクリレートが好ましい。
本発明の紫外線硬化性組成物は、ラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)の合計を100重量%中に、4−ヒドロキシブチルアクリレート、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンアクリレート以外のその他のラジカル重合性化合物を0〜50重量%含有することが好ましい。
本発明に用いられるカチオン重合性化合物(C)としては、脂環式エポキシ基を有する化合物、または脂環式エポキシ基を有する化合物とオキセタニル基を有する化合物であることが好ましい。カチオン重合性化合物(C)は、硬化した接着層の耐水性向上の役割を担う。
脂環式エポキシ基を有する化合物としては、脂環式エポキシ基を2個有する3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートのカプロラクトン変性物やトリメチルカプロラクトン変性物やバレロラクトン変性物等が挙げられ、セロキサイド2021、セロキサイド2021A、セロキサイド2021P、セロキサイド2081、セロキサイド2083、セロキサイド2085(以上、ダイセル化学工業(株製)、サイラキュアUVR−6105、サイラキュアUVR−6107、サイラキュア30、R−6110(以上、ダウ・ケミカル日本(株)製)等が市販されているがこれらに特に限定される訳ではない。
また、オキセタニル基を有する化合物としては3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、1,4−ビス[(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシメチル]ベンゼン、3−エチル−3−(フェノキシメチル)オキセタン、ジ[(3−エチル−3−オキセタニル)メチル]エーテル、3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタン、フェノールノボラックオキセタンなどが挙げられ、アロンオキセタンOXT−101、アロンオキセタンOXT−121、アロンオキセタンOXT−211、アロンオキセタンOXT−221、アロンオキセタンOXT−212(以上、東亞合成社製)等が市販されているがこれらに限定される訳ではない。
また、本発明の紫外線硬化性組成物は、ラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)の合計100重量%中に、ラジカル重合性化合物(R)を60〜99.9重量%、カチオン重合性化合物(C)を0.01〜40重量%含有することが好ましく、より好ましくはラジカル重合性化合物(R)を80〜99.9重量%、カチオン重合性化合物(C)を0.01〜20重量%含有することが好ましい。
カチオン重合性化合物(C)が、少なすぎると耐水性が低下する。一方、カチオン重合性化合物(C)が、多すぎると、紫外線照射後に暗反応があるので、長尺の硬化物を巻取りロール状にした場合、保管時に巻き癖がつきやすくなる可能性がある。
本発明の紫外線硬化性組成物には、その他の添加剤を含有することができる。
その他の添加剤としては、シランカップリング剤やエチレンオキシドで代表される接着促進剤、透明保護フィルムとの濡れ性を向上させる添加剤、アクリロキシ基化合物や炭化水素系(天然、合成樹脂)などに代表され、機械的強度や加工性などを向上させる添加剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、染料、加工助剤、イオントラップ剤、酸化防止剤、粘着付与剤、充填剤(金属化合物フィラー以外)、可塑剤、レベリング剤、発泡抑制剤、帯電防止割などがあげられる。
[偏光子]
本発明の偏光板に用いられるポリビニルアルコール系偏光子(3)について説明する。
偏光子を形成するポリビニルアルコール系樹脂としては、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合体などが挙げられるが、耐水性の点から、エチレン・ビニルアルコール共重合体が好ましい。ポリビニルアルコールとしては、酢酸基が数十%残存している部分ケン化ポリビニルアルコールや、酢酸基が残存しない完全ケン化ポリビニルアルコールや、水酸基が変性された変性ポリビニルアルコールなどが挙げられるが、特に限定されるものではない。ポリビニルアルコール系樹脂は、1種単独で使用することも、あるいは2種以上を併用することもできる。
上記ポリビニルアルコールの具体例としては、(株)クラレ製のRSポリマーであるRS−110(ケン化度=99%、重合度=1,000)、同社製のクラレポバールLM−20SO(ケン化度=40%、重合度=2,000)、日本合成化学工業(株)製のゴーセノールNM−14(ケン化度=99%、重合度=1,400)などが挙げられる。ポリビニルアルコールは、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル等の脂肪酸ビニルエステルの重合体を、アルカリ触媒等を用いてケン化して得られる。
上記エチレン・ビニルアルコール共重合体は、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体のケン化物、すなわち、エチレン−酢酸ビニルランダム共重合体をケン化して得られるものであり、酢酸基が数十モル%残存している部分ケン化物から、酢酸基が数モル%しか残存していないかまたは酢酸基が残存しない完全ケン化物まで含み、特に限定されない。
偏光子は、上述のポリビニルアルコール系樹脂をキャスティング成形法等の方法によって、成形することにより得られる。前記偏光子は、ホウ酸等による架橋や、延伸をされたものであってもよい。偏光子の形状としては、特に限定されないが、例えば、フィルム等が挙げられる。なお、本明細書において、「フィルム」の語は、厚みが小さいもの(厚みが1mm未満のもの)の他、厚手のシート(例えば、厚みが1〜5mmのもの)も含むものとする。偏光子の厚さは、特に限定されないが、例えば、10〜40μm程度が好ましい。
[保護フィルム]
本発明の偏光板に用いられる保護フィルムについて説明する。
保護フィルムは特に限定されず、具体的には、現在偏光板の保護フィルムとして最も広く用いられているトリアセチルセルロース等のアセチルセルロース系樹脂フィルムや、トリアセチルセルロースよりも透湿度の低い透明樹脂フィルムを用いることができる。
トリアセチルセルロースよりも透湿度の低い保護フィルムを構成する材料としては、例えば透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮断性、等方性などに優れる熱可塑性樹脂が用いられる。このような熱可塑性樹脂の具体例としては、シクロオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂が挙げられる。
さらに保護フィルムとしては、ポリエステル系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルムなど光学的な透明性に優れたフィルムを挙げることができる。
本発明では、保護フィルムとして、紫外線吸収剤を含有する酢酸セルロース系樹脂フィルムや、紫外線吸収剤を含有するアクリル系樹脂フィルムなどが好ましく用いられる。含有される紫外線吸収剤の種類や量によっても異なるが、紫外線吸収剤を含有することによって、保護フィルムによって400nm以下の紫外線の多くが吸収され、400nm以下の短波長域の紫外線が、保護フィルムとPVA系偏光子の間に位置する本発明の紫外線硬化性組成物に届きにくくなる。本発明の偏光板は、2つの保護フィルムのうち、少なくもいずれか一方が紫外線吸収剤を含有するものであり、両方が紫外線吸収剤を含有するものであっても良い。
紫外線吸収剤を含有する酢酸セルロース系樹脂フィルムとしては、従来の公知のものを使用することができ、紫外線吸収剤を含有するトリアセチルセルロースフィルムやジアセチルセルロースフィルムなどを挙げることができる。トリアセチルセルロースフィルムには、富士写真フィルム(株)社製の「フジタック」、コニカミノルタオプトから販売されている「KC8UX2M」および「KC8UY」などがある。
紫外線吸収剤を含有するアクリル系樹脂フィルムは、ポリメチルメタクリレートをはじめ、メチルメタクリレートやブチルメタクリレート等のアルキルエステル類の(メタ)アクリレートを主成分とする樹脂(=共重合体)から作製できる。場合によっては、他の樹脂とブレンドされて、フィルム化される。アクリル系フィルムは、特開2002−361712号公報等に記載された公知の方法により得ることができる。
アクリル系フィルムは、種々の製品が市販されている。具体例としては、三菱レイヨン社製の商品名「アクリプレン」や、カネカ社製の商品名「サンデュレン」が挙げられる。
シクロオレフィン系樹脂としては、種々の製品が市販されている。具体例としては、日本ゼオン株式会社製の商品名「ゼオノア」、JSR株式会社製の商品名「アートン」、TICONA社製の商品名「トーパス」、三井化学株式会社製の商品名「APEL」が挙げられる。
保護フィルムの厚さは、適宜に決定しうるが、一般には強度や取扱性等の作業性、薄層性などの点より1〜500μm程度である。特に1〜300μmが好ましく、5〜200μmがより好ましい。透明保護フィルムは、5〜150μmの場合に特に好適である。
なお、偏光子の両側に保護フィルムを設ける場合、その表裏で同じポリマー材料からなる保護フィルムを用いてもよく、異なるポリマー材料等からなる保護フィルムを用いてもよい。
本発明の偏光板は、以下のようにして得ることができる。
2つの保護フィルムが両方とも紫外線吸収剤を含有するものを用いる場合について説明する。
即ち、紫外線吸収剤を含有する第1の保護フィルム(1)の一方の面に、本発明記載の紫外線硬化性組成物を塗工し、第1の硬化性接着剤層(2’)を形成し、
紫外線吸収剤を含有する第2の保護フィルム(5)の一方の面に、本発明記載の紫外線硬化性組成物を塗工し、第2の硬化性接着剤層(4’)を形成し、
次いで、ポリビニルアルコール系偏光子(3)の各面に、第1の硬化性接着剤層(2’)及び第2の硬化性接着剤層(4’)を、同時に/または順番に重ね合わせ、
第2の保護フィルム(5)の側から紫外線を照射し、第1の硬化性接着剤層(2’)及び第2の硬化性接着剤層(4’)を硬化することによって製造することが好ましい。
以下、図2に基づいて、工程ごとに説明する。
[工程(a)]
工程(a)は、図3の(a)に示されるように、紫外線吸収剤を含有する保護フィルム(1)および(5)のそれぞれ片面に、本発明の紫外線硬化性組成物を塗布し、必要に応じて乾燥等を行って、硬化性接着剤層(2’)、(4’)を具備する積層体(1’)、(5’)を得る工程である。
紫外線硬化性組成物の塗布方法としては、特に限定されないが、例えばダイコート法、ロールコート法、グラビアコート法、スピンコート法などが挙げられる。
[工程(b)]
工程(b)は、図3の(b)に示されるように、ポリビニルアルコール系偏光子(3)の一方の面(図では上面)に、紫外線吸収剤を含有する保護フィルム(1)と硬化性接着剤層(2’)とを具備する積層体(1’)を、
ポリビニルアルコール系偏光子(3)の他方の面(図では下面)に、紫外線吸収剤を含有する保護フィルム(5)と硬化性接着剤層(4’)とを具備する積層体(5’)を、それぞれ重ね合わせる工程である。
[工程(c)]
工程(c)は、図3の(c)に示されるように、紫外線(6)を照射することにより、紫外線吸収剤を含有する保護フィルム(1)、(5)とポリビニルアルコール系偏光子(3)とに挟まれた硬化性接着剤層(2’)、(4’)を硬化させ、接着剤層(2),(4)を形成させる工程である。
図では、紫外線吸収剤を含有する保護フィルム(5)の側から紫外線(6)を照射する場合を示すが、紫外線吸収剤を含有する保護フィルム(1)の側から紫外線(6)を照射してもよいし、両側から同時に、または順次紫外線(6)を照射してもよい。
紫外線(6)照射後、室温で1週間程度エージングすることもできる。
工程(c)を経ることにより、硬化性接着剤層(2’)、(4’)を硬化させて接着剤層(2),(4)とし、偏光子(3)と紫外線吸収剤を含有する保護フィルム(1)および(5)とが接着剤層(2),(4)を介して接着されてなる偏光板が完成する(図2、図3中の(d)参照)。
また、本発明の偏光板は、ポリビニルアルコール系偏光子(3)の一方の面に、本発明の紫外線硬化性組成物を塗工し、第1の硬化性接着剤層(2’)を形成し、形成された第1の硬化性接着剤層(2’)の表面を紫外線吸収剤を含有する第1の保護フィルム(1)で覆い、次いでポリビニルアルコール系偏光子(3)の他方の面に、本発明の紫外線硬化性組成物を塗工し、第2の硬化性接着剤層(4’)を形成し、形成された第2の硬化性接着剤層(4’)の表面を紫外線吸収剤を含有する第2の保護フィルム(2)で覆い、それから、第2の保護フィルム(5)の側から紫外線を照射し、第1の硬化性接着剤層(2’)及び第2の硬化性接着剤層(4’)を硬化することによって製造することもできる。
本発明で使用する紫外線照射装置のランプは、保護フィルムに含有される紫外線吸収剤の吸収波長よりも長波長側に照射量の多いランプを使用することが好ましい。
そのようなランプとしては、例えば、波長380〜400nm域にも照射量が多い「Dバルブ」、波長420nm域を中心に405nm〜425nm域に照射量が多い「Vバルブ」、前記「Vバルブ」よりもさらに長波長域に照射量が多い「Qバルブ」が挙げられる(前記バルブはいずれもフージョンUVシステムズ・ジャパン社製のUVランプ。)等が挙げられる。
Vバルブについて詳細に説明する。Vバルブは、波長400〜410nmと波長415〜425nmに輝線を持ち、その間の410〜415nmに谷を持つ。波長400〜410nmの輝線が光ラジカル重合開始剤(IR)の吸収ピークと重なり、波長415〜425nmの輝線が光カチオン重合開始剤(Ic)系の吸収ピークと重なり、ラジカル重合とカチオン重合の両方の硬化を効率良く促進できる。従って、本発明では、Vバルブを使用することがより好ましい。
また、紫外線の照射量は、特に限定さるものではないが、波長395〜445nm(UV−V領域)、照度1〜3000mW/cm2の光を、照射量が10〜5000mJ/cm2となるように照射して露光することが好ましい。照射量が10mJ/cm2未満の場合、紫外線硬化性組成物の硬化が促進せず、欲する性能が発揮できないことがあり、照射量が10000mJ/cm2以上では照射時間が非常に長くなり、生産性に問題がある。
[ポリビニルアルコール系偏光子]の製造例
ホウ酸20重量部、ヨウ素0.2重量部、ヨウ化カリウム0.5重量部を水480重量部に溶解させて染色液を調製した。この染色液にPVAフィルム(ビニロンフィルム#40、アイセロ社製)を、30秒浸漬した後、フィルムを一方向に2倍に延伸し、乾燥させて、膜厚30μmのPVA偏光子を得た。
[単独使用可能な光増感剤の製造例]
特開平08−165290号公報の実施例3に準じて、スルホニウム塩を得た。即ち、2−イソプロピルチオキサントン50.8部、ジフェニルスルホキシド40.4部、無水酢酸200部及びメタンスルホン酸796部を仕込み、25℃で約8時間反応させ、次いで反応混合物をNaPF6 の水溶液560部(水526.4部にNaPF6 33.6部を溶解したもの。)に少しずつ滴下し、析出した黄色の固体をろ過、水及びエチルエーテルで洗浄し、黄色の固体を得た。生成物の融点は、約80℃であった。この化合物を以下化合物(A)という。
[実施例1]
[紫外線硬化性組成物]
表1に記載するように、紫光UV3000B(日本合成化学工業社製のウレタンアクリレート)5重量部、4−ヒドロキシブチルアクリレート:85重量部、3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート(ダイセル社製のセロキサイド2021P):10重量部を混合し、該混合物100重量部に対して、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイト゛(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、DAROCUR TPO):3重量部、(4−メチルフェニル)[4(2−メチルプロピル)フェニル]ヨードニウム・ヘキサフルオロホスファート(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRUGACURE 250):3重量部、ジエトキシチオキサントン:1重量部を混合し、紫外線硬化性組成物を得た。
<吸収>
2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイト゛(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、DAROCUR TPO):3重量部をアセトニトリル100重量部に溶解し、(株)日立ハイテクノロジーズ社製の分光光度計(U-4100)を用いて吸光測定を行い、吸収スペクトルを測定し、410nm、420nmにおける吸収(%)を求めた。
また、(4−メチルフェニル)[4(2−メチルプロピル)フェニル]ヨードニウム・ヘキサフルオロホスファート(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRUGACURE 250):3重量部、ジエトキシチオキサントン:1重量部を、アセトニトリル100重量部に溶解し、同様にして420nmの吸収(%)を求めた。
<塗液安定性>
得られた紫外線硬化性組成物を透明容器に10g取り、粘度を測定した(初期粘度)。
その後、蛍光灯(東芝製ユーラインフラットFW27EX−N)下、約5cmのところ前記容器を置き、2分間撹拌した後に、粘度を測定し、初期粘度からの増加率を計算した。
粘度の測定には、東機産業株式会社製 VISCOMERTE TV−22を用いた。
増加率が0〜10%のものを○、10%〜50%を△、50%以上を×とした。
[偏光板]
保護フィルムとして、紫外線吸収剤を含有するトリアセチルセルロースフィルム(富士フィルム(株)製のフジタックフィルム )を使用し、その表面に、300W・min/mの放電量でコロナ放電処理を行い、表面処理後1時間以内に、前記の紫外線硬化性組成物をワイヤーバーコーター#2を用いて塗工し、硬化性接着剤層(2’)、(4’)を形成し、その硬化性接着剤層(2’)と(4’)との間に上記のPVA偏光子を挟み、保護フィルム(1)/硬化性接着剤層(2’)/PVA系偏光子/硬化性接着剤層(4’)/保護フィルム(5)からなる積層体を得た。
保護フィルム(1)がブリキ板に接するように、この積層体の四方をセロハンテープで固定し、ブリキ板に固定した。
UV照射装置(FUSION社製 Vバルブ)で最大照度500mW/cm2、積算光量1000mJ/cmの紫外線を保護フィルム(5)側から照射して、偏光板を作製し、後述する方法で、各種性能を評価した。
なお、使用した上記該保護フィルムについても、日立の分光光度計(U-4100)を用いて吸光測定を行い、吸収スペクトルを測定し、380nmにおける吸収(%)を求めた。
[実施例2〜3、5〜10]、[参考実施例4]、[比較例1〜8]
表1〜2に記載した組成に従い、実施例1と同様にして各紫外線硬化性組成物及び偏光板を得、同様にして評価した。
偏光板の評価
<接着力>
得られた偏光板を、25mm×150mmのサイズにカッターを用いて裁断してサンプルとした。サンプルを両面粘着テープ(東洋インキ製造株式会社製DF8712S)によりガラス板上に貼り付けた。サンプル(偏光板)には、保護フィルムと偏光子の間に予め剥離のキッカケを設けておき、ピール角度90度、ピール速度:300mm/min、常温(23℃)にて引張試験機(テスター産業社製)を用いて測定した。表中の接着力は、
5.0(N/25mm)以上・・・◎
2.0(N/25mm)以上〜5(N/25mm)未満・・・○
1.0(N/25mm)以上〜2(N/25mm)未満・・・△
1.0(N/25mm)未満・・・×
<耐水性(温水浸漬試験)>
得られた偏光板を、25mm×50mmのサイズにカッターを用いて裁断してサンプルとした。サンプルを恒温水(60℃)中に72時間浸漬した後、サンプル(偏光板)の色抜け度合いを目視で観察した。
偏光板の面積に対して色抜けした面積の割合(%)が、0〜10%未満のものを◎、10〜30%未満のものを○、30%以上のものを×とした。
Figure 0005402419
Figure 0005402419
実施例5は、カルボキシル基を有するモノマー(ω-カルボキシ-ポリカプロラクトンアクリレート)を含むために凝集力が高く、接着力の点で実施例6に比べて優れている。
また、実施例8、9はウレタンアクリレート( 紫光UV3000B)を含むために凝集力が高く、接着力の点で実施例10に比べて優れており、また、ウレタンアクリレート(紫光UV3000B)の含有量が多いために接着力の点で実施例1〜に比べて優れている。
比較例1、3〜6はラジカル重合開始剤かカチオン重合開始剤もしくはカチオン重合性化合物と光増感剤の吸収が本発明で特定する範囲外になり、カチオン重合性化合物の硬化不良を引き起こすので、耐水性の点で実施例1に比べて劣る。
また、比較例7はカチオン重合性化合物を含まないために、耐水性の点で実施例1に比べて劣り、比較例8はカチオン重合性成分の中で脂環式エポキシを含まないために耐水性の点で実施例3に比べて劣る。
また、比較例2はラジカル重合開始剤がイルガキュアー819であり、高感度であるために塗液安定性の点で実施例1〜8に比べて劣る。
(1)第1の保護フィルム
(1’)第1の保護フィルム(1)と硬化性接着剤層(2’)とを具備する積層体
(2)第1の接着剤層
(2’)紫外線硬化性組成物から形成された硬化性接着剤層
(3)ポリビニルアルコール系偏光子
(4)第2の接着剤層
(4’)紫外線硬化性組成物から形成された硬化性接着剤層
(5)第2の保護フィルム
(5’)第2の保護フィルム(5)と硬化性接着剤層(4’)とを具備する積層体
(6)紫外線

Claims (5)

  1. ラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)の合計100重量部に対して、0.5〜10重量部の光ラジカル重合開始剤(IR)と、0.1〜5重量部の光カチオン重合開始剤(IC)もしくは0.1〜5重量部の光カチオン重合開始剤(IC)及び0.01〜3重量部の光増感剤(S)とを含有する紫外線硬化性組成物であって、下記(1)〜(5)であることを特徴とする紫外線硬化性組成物。
    (1)ラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)の合計100重量部をアセトニトリル100重量部に換算した場合の、光ラジカル重合開始剤の濃度D(IR)、光カチオン重合開始剤の濃度D(IC)もしくは光カチオン重合開始剤と光増感剤の合計の濃度D(IC +S)において、
    光ラジカル重合開始剤(IR)の吸収が410nmで1%以上であり、420nmで0.5%以下であり、
    光増感剤(S)を併用しない場合、光カチオン重合開始剤(IC)単独の吸収が420nmで1%以上であるか、もしくは光カチオン重合開始剤(IC)と光増感剤(S)との吸収が420nmで1%以上である。
    (2)ラジカル重合性化合物(R)とカチオン重合性化合物(C)との合計100重量%中に、ラジカル重合性化合物(R)を60〜99.9重量%、カチオン重合性化合物(C)を0.01〜40重量%含有する。
    (3)光ラジカル重合開始剤(I R )がアシルフォスフィンオキサイド系化合物である2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイトであり、
    光カチオン重合開始剤(I C )がヨードニウム塩系化合物であり、光増感剤(S)がチオキサントン系化合物である。
    (4)カチオン重合性化合物(C)が、脂環式エポキシ基および/またはオキセタニル基を有する。
    (5)ラジカル重合性化合物(R)100重量%中に、4−ブチルヒドロキシアクリレート:20〜90重量%、ω-カルボキシ-ポリカプロラクトンアクリレート:0〜30重量%、その他のラジカル重合性化合物:0〜50重量%含有する。
  2. カチオン重合開始剤(IC)が(4−メチルフェニル)[4(2−メチルプロピル)フェニル]ヨードニウム・ヘキサフルオロホスファートであり、光増感剤(S)がチオキサントン系化合物である、ことを特徴とする請求項記載の紫外線硬化性組成物。
  3. ポリビニルアルコール系偏光子(3)が、請求項1または2記載の紫外線硬化性組成物から形成される接着剤層(2)を介して、紫外線吸収剤を含有する保護フィルム(1)で被覆されてなる、偏光板。
  4. 紫外線吸収剤を含有する第1の保護フィルム(1)、請求項1または2記載の紫外線硬化性組成物から形成される第1の接着剤層(2)、ポリビニルアルコール系偏光子(3)、請求項1または2記載の紫外線硬化性組成物から形成される第2の接着剤層(4)及び紫外線吸収剤を含有する第2の保護フィルム(5)が、この順序で積層されてなる請求項記載の偏光板。
  5. 紫外線吸収剤を含有する第1の保護フィルム(1)、第1の接着剤層(2)、ポリビニルアルコール系偏光子(3)、第2の接着剤層(4)及び紫外線吸収剤を含有する第2の保護フィルム(5)がこの順序で積層されてなる偏光板の製造方法であって、
    第1の保護フィルム(1)の一方の面に、請求項1または2記載の紫外線硬化性組成物を塗工し、第1の硬化性接着剤層(2’)を形成し、
    第2の保護フィルム(5)の一方の面に、請求項1または2記載の紫外線硬化性組成物を塗工し、第2の硬化性接着剤層(4’)を形成し、
    ポリビニルアルコール系偏光子(3)の各面に、第1の硬化性接着剤層(2’)及び第2の硬化性接着剤層(4’)を、同時に/または順番に重ね合わせ、
    第1の保護フィルム(1)及び/または第2の保護フィルム(5)の側から、
    400〜410nmの輝線(I)と415〜425nmの輝線(II)とを発する紫外線照射装置から紫外線を照射することを特徴とする、偏光板の製造方法。
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