JP5655789B2 - 光学部材、製造方法、偏光板複合体及び液晶表示装置 - Google Patents

光学部材、製造方法、偏光板複合体及び液晶表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、光学部材、製造方法、偏光板複合体及び液晶表示装置に関する。
複数の層を有する光学部材の製造において、各層を別々に調製し、それを接着剤により貼り合わせることは広く行われている。また、そのような接着剤として、拡散剤を含有するものを用い、透過する光を拡散させる機能を有する接着層を得ることも知られている(例えば、特許文献1)。
特開2009−76463号公報(対応外国出願:米国特許出願公開第2009/162617号明細書)
複数の層を有する光学部材において、かかる複数の層がいずれも剛性の低いフィルムである場合、これらを貼り合わせる接着層の厚みを均一に制御することは困難である。
かかる厚みの均一性を向上するために、接着剤として、いわゆる後硬化接着剤を用いることが考えられる。つまり、所望の複数の長尺のフィルムを調製し、それらの一方又は両方に後硬化接着剤を塗布し、乾燥させ、フィルムを貼り合わせ、その後活性エネルギー線照射処理等の処理を施し硬化させることで、比較的接着剤層の厚みが均一な貼り合わせが達成される。
しかしながら、長尺の光学部材を連続的に製造する場合、接着剤の塗布、乾燥、及びニップロールによる貼り合わせをインラインで行うと、ニップロールにより加えた圧力により、乾燥した接着剤層の厚みが不均一となる。
本発明の目的は、複数のフィルムの層を有する光学部材であって、光学的特性が均一であり、耐久性に優れ、且つ、効率的に製造しうる光学部材、ならびにかかる光学部材の用途及び効率的な製造方法を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために検討した結果、所定の粘度を有する後硬化接着剤を採用し、且つ、接着剤中に所定の割合で所定寸法の粒子を含有させることにより、上記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明によれば、下記〔1〕〜〔10〕が提供される。
〔1〕 第1のフィルム、硬化接着剤層及び第2のフィルムがこの順に積層した光学部材であって、
前記硬化接着剤層は、後硬化接着剤の未硬化層が硬化してなる層であり、
前記未硬化層の粘度が温度20±1.0℃において50mPa・s以上6000mPa・s以下であり、
前記未硬化層の膜厚X(μm)が、1.0μm以上20.0μm以下であり、
前記硬化接着剤層は、平均粒子径Y(μm)の粒子を含有し、ここで平均粒子径Yは、式(1):
0.6X≦Y≦0.95X (1)
の関係を満たす、光学部材。
〔2〕 前記未硬化層における、前記後硬化接着剤の全固形分量T(g/m)及び粒子含有量Z(g/m)、並びに前記粒子の密度d(g/cm)が、式(2)及び(3):
0.1T≦Z≦0.4T (2)
Z<2Yd/3 (3)
の関係を満たす、〔1〕に記載の光学部材。
〔3〕 前記後硬化接着剤が、
(A)1分子あたりの官能基数が3以下のオリゴマー型多官能(メタ)アクリレート、及び
(B)温度20±1.0℃における粘度が10mPa・s以上500mPa・s未満であり、1分子内に水酸基を少なくともひとつ有するモノ(メタ)アクリレート
を含有する、〔1〕又は〔2〕に記載の光学部材。
〔4〕 前記硬化接着剤層が、前記粒子に加えて、平均粒子径がY未満の金属酸化物微粒子を含む、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の光学部材。
〔5〕 前記第1又は第2のフィルムの少なくとも一方が、コレステリック規則性を有する樹脂層を有する、〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の光学部材。
〔6〕 前記第1又は第2のフィルムの少なくとも一方が、ハードコート層を有する、〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の光学部材。
〔7〕 〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の光学部材の製造方法であって、
(I)前記第1のフィルムの接着対象の面、前記第2のフィルムの接着対象の面、又はその両方に、前記後硬化接着剤を塗布し、前記後硬化接着剤の塗膜を形成し、
(II)前記塗膜を乾燥させて、前記後硬化接着剤の未硬化層を得、
(III)前記未硬化層を介して互いの前記接着対象の面が対面するように、前記第1のフィルム及び前記第2のフィルムを貼付し、
(IV)前記未硬化層に、活性エネルギー線を照射し、硬化接着剤層とする
ことを含む、製造方法。
〔8〕 前記工程(III)が、
前記第1のフィルム、前記未硬化層、及び前記第2のフィルムを、ニップロールにて連続的に加圧することを含む、〔7〕に記載の製造方法。
〔9〕 偏光板と、前記偏光板の少なくとも一方の面上に設けられた〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の光学部材とを含む、偏光板複合体。
〔10〕 〔9〕に記載の偏光板複合体を含む液晶表示装置。
本発明の光学部材及びそれを有する偏光板複合体は、硬化接着剤層の厚さが均一であるため光学的特性が均一であり、層間の密着力が強いため耐久性に優れ、且つ、長尺の部材として連続的に製造してもそれらの特性を維持しうるので効率的に製造することができる。
本発明の光学部材の製造方法は、前記本発明の光学部材を効率的に製造することができる。
図1は、本発明の製造方法における貼付の工程を示す概略図である。
本発明の光学部材は、第1のフィルム、硬化接着剤層、及び第2のフィルムがこの順に積層した光学部材である。
(硬化接着剤層)
本発明において、硬化接着剤層は、後硬化接着剤の未硬化層が硬化してなる層である。
後硬化接着剤とは、接着対象の2の界面のうちの一方又は両方に塗布し、必要であれば適宜乾燥させて接着剤の未硬化層を形成し、その後かかる未硬化層を介して前記2の界面を貼り合わせた後に、未硬化層に活性エネルギー線を照射することにより、接着能を発現する接着剤である。ここで、接着能とは、界面での密着性、及び接着層自体の凝集性を意味する。活性エネルギー線としては、例えば、紫外線、X線及び電子線等を挙げることができる。安価な装置を使用することができるため、後硬化接着剤は紫外線ないし電子線で硬化するものであることが好ましい。
説明の便宜上、本明細書においては、液体である後硬化接着剤を塗布してなる層(乾燥の工程を経る前のもの)を単に接着剤の「塗膜」と呼び、塗膜を乾燥させる工程を経た接着剤の層であって活性エネルギー線の照射に供されていない層を「未硬化層」と呼び、かかる未硬化層を活性エネルギー線の照射により硬化させた層を、「硬化接着剤層」と呼ぶ。
本発明において、未硬化層の粘度は温度20±1.0℃において50〜6000mPa・s、好ましくは60〜4000mPa・sである。即ち、未硬化層が、温度19.0以上21.0℃以下のいずれかの温度において、粘度が50〜6000mPa・sの範囲内である場合、本発明に用いることができる。粘度が50mPa・s以上とすることにより、未硬化層を接着のための用途に用いることができる。粘度を6000mPa・s以下とすることにより、接着剤として実用的な性能を付与することができる。
未硬化層の膜厚X(μm)は、1.0〜20.0μmであり、さらに、硬化接着剤層は、平均粒子径Y(μm)の粒子を含有し、ここで平均粒子径Yは、式(1):
0.6X≦Y≦0.95X (1)
の関係を満たす。
未硬化層の粘度、未硬化層の膜厚X、及び膜厚Xと粒子の平均粒子径Yとの関係が、上記要件を満たすことにより、光学部材における硬化接着剤層の厚さを均一にすることができる。その結果、光学部材の光学的特性のムラを低減することができ、光学的特性を均一にすることができる。また、上記要件を満たすことにより、層間の密着性を高め、光学部材の耐久性を高めることができる。
粒子が真球でない場合、例えば楕円回転体、円柱、角柱、円錐、角錐、及びこれらのいずれかの一部が欠けた形状、並びにこれらに類する形状の場合、その平均粒子径は、その長径、即ちもっとも長い径の、粒子間平均の値を平均粒子径とする。長径の平均粒子径が上記要件を満たすことにより、硬化接着剤層の膜厚を均一にする効果を良好に発現することができる。
本発明においては、未硬化層における、後硬化接着剤の全固形分量T(g/m)及び粒子含有量Z(g/m)、並びに粒子の密度d(g/cm)が、式(2)及び(3):
0.1T≦Z≦0.4T (2)
Z<2Yd/3 (3)
の関係を満たすことが特に好ましい。ここで、後硬化接着剤の全固形分量T及び粒子含有量Zは、未硬化層の単位面積あたりの全固形分質量及び粒子質量である。粒子の密度dとは、粒子の単位体積を占める粒子の質量であり、粒子の平均粒径及び粒子1個当たりの平均質量から求められる値である。パラメーターT、Z及びdが、式(2)及び(3)の関係を満たすことにより、これらのパラメーターがZ≦0.4Tの関係、Z<2Yd/3の関係及び0.1T≦Zの関係を満たすこととなる。これらのパラメーターが、Z≦0.4T及びZ<2Yd/3の関係を満たすことにより接着力を良好に保つことができ、一方0.1T≦Zの関係を満たすことにより、光学部材における硬化接着剤層の厚さをさらに均一にすることができる。
粒子を構成する材料は、例えば、有機材料としては、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリシロキサン樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂などを挙げることができる。無機材料としては、シリカ、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、マグネシウムシリケートなどを挙げることができる。これらは単独もしくは混合物として使用することができる。これらの中でも、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリシロキサン樹脂およびこれらの架橋物からなる微粒子が、高分散性、高耐熱性、成形時の着色がない点で好ましく用いることができる。
前記粒子以外の後硬化接着剤の成分は、後硬化接着剤としての性能を発現しうる任意の成分とすることができるが、好ましくは、後硬化接着剤は、
(A)1分子あたりの官能基数が3以下のオリゴマー型多官能(メタ)アクリレート(以下「(メタ)アクリレート(A)」ということがある。)、及び
(B)温度20±1.0℃における粘度が10mPa・s以上500mPa・s未満であり、1分子内に水酸基を少なくともひとつ有するモノ(メタ)アクリレート(以下「(メタ)アクリレート(B)」ということがある。)
を含有することが好ましい。ここで、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及び/又はメタクリレートの意味である。
((メタ)アクリレート(A))
(メタ)アクリレート(A)は、好ましくは1分子あたり2又は3の官能基を有する。(メタ)アクリレート(A)の具体例としては、例えば、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレートなどのラジカル重合性を示す各種の官能基数が3以下のアクリル系オリゴマーを挙げることができる。これらのオリゴマーは、1種類を単独で用いることもでき2種類以上を混合物として用いることもできる。
(メタ)アクリレート(A)としてのアクリル系オリゴマーの分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーで測定したポリイソプレンの換算の重量平均分子量(Mw)で500以上10000以下とすることが、良好な粘度を発現するなどの観点から好ましい。
ポリエステル(メタ)アクリレートは、多塩基酸と多価アルコールから得られるポリエステルの末端水酸基を(メタ)アクリル酸と反応させることによって得られる。
多塩基酸としては、例えばフタル酸、アジピン酸、マレイン酸、イタコン酸、コハク酸、及びテレフタル酸を挙げることができる。
多価アルコールとしては、例えばエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、及びポリプロピレングリコールを挙げることができる。
ポリエステル(メタ)アクリレートの具体例としては、例えばEBECRYL 851,852,853,884,885(ダイセルサイテック社製)、オレスター(三井化学社製)、及びアロニックスM−6100,6200,6250,6500(東亞合成社製)を挙げることができる。
エポキシ(メタ)アクリレートは、エポキシ樹脂に(メタ)アクリル酸を開環付加反応させた反応物である。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールAとエピクロロヒドリンからなるビスフェノールA型、フェノールノボラックとエピクロロヒドリンからなるノボラック型、脂肪族型、脂環型のものが挙げられる。脂肪族型エポキシ樹脂としては、エチ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を用いることができ、またブタジエン系エポキシ樹脂、イソプレン系エポキシ樹脂などの不飽和脂肪酸エポキシ樹脂も用いることができる。脂環型エポキシ樹脂は、ビニルシクロヘキセンモノオキサイド、1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン、1,2:8,9−ジエポキシシリモネン、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などを用いることができる。
エポキシ(メタ)アクリレートの具体例としては、例えば、EBECRYL600,860,3105,3420,3700,3701,3702,3703,3708,6040(ダイセルサイテック社製)、ネオポール8101,8250,8260,8270,8355,8351,8335,8414,8190,8195,8316,8317,8318,8319,8371(日本ユピカ社製)、デナコールアクリレート DA212,250,314,721,722,DM201(ナガセケムテックス社製)、バンビーム(ハリマ化成社製)、及びMiramer PE210,PE230,EA2280(東洋ケミカルズ社製)を挙げることができる。
ウレタン(メタ)アクリレートは、水酸基を有する(メタ)アクリルモノマー、多官能イソシアネート及び多価アルコールの反応により得られる、中心にウレタン骨格を有する反応物である。水酸基を有する(メタ)アクリルモノマーとしては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。多官能イソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、トリメチロールプロパントリレンジイソシアネート、ジフェニルメタントリイソシアネートなどを挙げることができ、中でも耐候性の良好なヘキサメチレンジイソシアネートが好適に用いられる。多価アルコールとして、ポリエステル(メタ)アクリレートに使用できるものを使用することができる。
ウレタン(メタ)アクリレートの具体例としては、例えば、EBECRYL204,210,220,230,270,4858,8200,8201,8402,8804,8807,9260,9270,KRM8098,7735,8296(ダイセルサイテック社製)、UX2201,2301,3204,3301,4101,6101,7101,8101,0937(日本化薬社製)、UV6640B,6100B,3700B,3500BA,3520TL,3200B,3000B,3310B,3210EA,7000B,6630B,7461TE(日本合成化学社製)、ユピカ8921,8932,8940,8936,8937,8980,8975,8976(日本ユピカ社製)、及びMiramer PU240,PU340(東洋ケミカルズ社製)を挙げることができる。
ポリエーテル(メタ)アクリレートは、ポリエーテルポリオールと(メタ)アクリル酸との反応物である。例えば、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、EBECRYL81(ダイセルサイテック社製)を挙げることができる。
これらのアクリル系オリゴマーのうち、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、及びウレタン(メタ)アクリレートが好ましい。1分子あたりの官能基数が3以下であることによって、未硬化層を活性エネルギー線で硬化し硬化接着剤層とする際の硬化収縮を小さくでき、かつ硬化接着剤層のガラス転移温度を低くすることができ、且つ、第1のフィルムと第2のフィルムとの接着性を良好に保持できる。
後硬化接着剤中の(メタ)アクリレート(A)の含有割合は、全固形分中10〜60重量%であることが接着力を発現し、高温、高湿環境下に放置した場合にも接着力を良好に保持できるため好ましい。
((メタ)アクリレート(B))
(メタ)アクリレート(B)の具体例としては、2−ヒドロキシプロピルアクリレート(10.9mPa・s)、4−ヒドロキシブチルアクリレート(17mPa・s)、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート(373mPa・s)、グリセリンモノメタクリレート:ブレンマーGLM(150mPa・s、日油社製)、ポリエチレングリコールモノメタクリレート:ブレンマーPE−90(15mPa・s、日油社製)、PE−200(30mPa・s、日油社製)、PE−350(45mPa・s、日油社製)、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート:ブレンマーPP−1000(50mPa・s、日油社製)、PP−500(75mPa・s、日油社製)、ポリ(エチレン・プロピレングリコール)モノメタクリレート:ブレンマー50PEP−300(55mPa・s、日油社製)、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノメタクリレート:ブレンマー70PEP−350B(79mPa・s、日油社製)、プロピレングリコール・ポリブチレングリコールモノメタクリレート:ブレンマー10PPB−500B(48mPa・s、日油社製)、ポリエチレングリコールモノアクリレート:ブレンマーAE−200(15mPa・s、日油社製)、ポリプロピレングリコールモノアクリレート:ブレンマーAP−400(48mPa・s、日油社製)脂肪族エポキシアクリレート:EBECRYL112(55mPa・s、ダイセルサイテック)、PA500(71.8mPa・s、東邦化学社製)等が挙げられる。上記の(メタ)アクリレート(B)の例示において、括弧内の粘度の記載は、温度20±1.0℃における粘度である。
(メタ)アクリレート(B)を使用することで、未硬化層の粘度を前述の温度20±1.0℃において50〜6000mPa・sとすることができ、かつ硬化接着剤層がより強い接着力を示すので好ましい。粘度範囲はより好ましくは50mPa・s以上400mPa・s以下、さらに好ましくは70以上350mPa・s以下である。
後硬化接着剤中の(メタ)アクリレート(B)の含有割合は、後硬化接着剤の全固形分中5〜65重量%であることが好ましい。この範囲内であることにより、より強固な接着力を得ることができる。
(金属酸化物微粒子)
硬化接着剤層は、前記粒子に加えて、平均粒子径がY未満の金属酸化物微粒子を含むことができる。当該微粒子を含有することにより、粒子の周囲の樹脂成分((メタ)アクリレート(A)及び(B)等)の屈折率を、粒子の屈折率に近づくよう調整することができ、硬化接着剤層を透過する光の拡散を低減することができる。その結果、光学部材としての性能を向上させることができる。
前記金属酸化物微粒子としては、数nm〜数百nmの金属酸化物ナノ粒子を溶剤に分散したスラリーを使用することができる。
金属酸化物としては、シリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸価ジルコニウム、五酸化アンチモン、硫酸バリウム、マグネシウムシリケート、及びこれらの混合物が挙げられる。例えば、日産化学社製 オルガノシリカゾル メタノールシリカゾル,IPA−ST,IPA−ST−UP,IPA−ST−ZL,EG−ST,NPC−ST−30,DMAC−ST,MEK−ST,MIBK−ST,XBA−ST,PMA−ST,PGM−ST、扶桑化学社製 PL−1−IPA,PL−1−TOL,PL−2L−PGME,PL−2L−MEKなどを挙げることができる。
硬化接着剤層が金属酸化物微粒子を含有する場合、その含有割合は、後硬化接着剤の全固形分中、金属酸化物微粒子固形分量として10〜60重量%であることが好ましい。上記範囲とすることにより、光学部材のヘイズ値を5以下に抑えることができる。
(溶媒)
後硬化接着剤は、溶媒を含有することができる。溶媒は、塗膜を乾燥する工程で揮発するものとしうるが、溶媒の一部が乾燥の工程後に未硬化層及び硬化接着剤層に残存してもよい。
溶媒としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、n−ヘキサン、n−ヘプタンなどの脂肪族炭化水素類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノールなどのアルコール類、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチルグリコールモノエチルエーテルなどのグリコール類等の有機溶媒を好ましく用いることができる。後硬化接着剤中の溶媒の好ましい含有割合は、接着剤液中30〜80重量%とすることができる。
(その他の成分)
後硬化接着剤は、必要に応じて本発明の効果を損なわない範囲で、重合開始剤、架橋剤、無機フィラー、重合禁止剤、着色顔料、染料、消泡剤、レベリング剤、分散剤、光拡散剤、可塑剤、帯電防止剤、界面活性剤、非反応性ポリマー(不活性重合体)、粘度調整剤、近赤外線吸収材等の任意成分を含むことも可能である。
重合開始剤は、活性エネルギー線の種類に応じて適宜選択可能である。
後硬化接着剤を光硬化により硬化させる場合、光重合開始剤を1種類以上含有することができる。また、任意に光増感剤を用いることができる。
光重合開始剤としては、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、メチルベンゾイルフォーメート、2,2−ジエトキシアセトフェノン、β−アイオノン、β−ブロモスチレン、ジアゾアミノベンゼン、α−アミルシンナックアルデヒド、p−ジメチルアミノアセトフェノン、p−ジメチルアミノプロピオフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p′−ジクロロベンゾフェノン、p,p′−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインn−プロピルエーテル、ベンゾインn−ブチルエーテル、ジフェニルスルフィド、ビス(2,6−メトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド、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ド、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ド、2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、アントラセンベンゾフェノン、α−クロロアントラキノン、ジフェニルジスルフィド、ヘキサクロルブタジエン、ペンタクロルブタジエン、オクタクロロブテン、1−クロルメチルナフタリン、1,2−オクタンジオン、1−[4−(フェニルチオ)−,2−(o−ベンゾイル)]オキシム、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン1−(o−アセチルオキシム)、(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フォスフェート、3−メチル−2−ブチニルテトラメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニル−(p−フェニルチオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等が挙げられる。
光重合開始剤の添加量は、後硬化接着剤の全固形分中、0.5〜10重量%が好ましく、1〜5重量%がより好ましい。
また、光増感剤として例えば、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−n−ブチルホスフィンなどを添加して硬化性をコントロールすることもできる。
消泡剤としては、ビッグケミージャパン社製 BYK051,052,055,057,1790,065,070,088,354,392、日本油脂社製 LR−20R,OP−80R,OP−83RAT,OP−85R,PP−40R,SO−80R,SP−60R,BP−70R,CP−08R,DS−60HNなどが挙げられる。
消泡剤は、接着層の接着力が低下しない程度に添加することが可能である。消泡剤の添加量は、後硬化接着剤の全固形分中0.1〜1.0重量%が好ましく、0.1〜0.5重量%がより好ましい。
架橋剤としては、分子量500未満の、1分子あたりの官能基数が2以上の(メタ)アクリレートモノマーを混合することができる。
具体的には、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、グリセリンジメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−アクリロキシプロピルメタクリレート、テトラエチレンジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバネリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジ(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、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジプロピレン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、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレートを挙げることができる。
架橋剤の添加量は、後硬化接着剤の全固形分中0.5〜10重量%が好ましく、1〜5重量%がより好ましい。10重量%以上混合すると、接着層の硬化が進み過ぎて、第1のフィルム及び第2のフィルムを接着する接着力が低下するおそれがあるため好ましくない。0.5重量%以下では、架橋剤の効果が発現しないおそれがあるため好ましくない。
後硬化接着剤の粘度は、上で述べた金属酸化物微粒子の添加量によっても調整されるが、後硬化接着剤は、それに加えて又はそれに代えて、粘度調整剤を含有しうる。かかる粘度調整剤としては、ジステアリン酸グリコール、スチアリン酸ステアリル、ジラウリン酸グリコール、ジオレイン酸グリコール、ジイソステアリン酸プロピレングリコール、ジラウリン酸プロピレングリコール、ジオレイン酸プロピレングリコール、ジステアリン酸プロピレングリコールなどを使用することができる。粘度調整剤の含有割合は、未硬化層の粘度が温度20±1.0℃において50〜6000mPa・sの範囲であり、接着力の低下が見られない範囲で添加することができる。
光拡散剤は、光線を拡散させる性質を有する粒子であり、無機フィラーと有機フィラーとに大別できる。無機フィラーとしては、例えば、ガラス、シリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、マグネシウムシリケート、及びこれらの混合物が挙げられる。有機フィラーとしては、例えば、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリシロキサン樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アクリロニトリル、及びこれらの架橋物等が挙げられる。これらの中でも、有機フィラーとしては、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリシロキサン樹脂、及びこれらの架橋物からなる微粒子が、高分散性、高耐熱性、成形時の着色(黄変)がない点で好ましい。これらの中でも、より透明性に優れる点でアクリル樹脂の架橋物からなる微粒子がより好ましい。また、光拡散剤として2種類以上の素材からなるものを用いてもよいし、2種類以上の光拡散剤を混合して用いてもよい。
光拡散剤の添加量は、後硬化接着剤の全固形分中0.5〜20重量%であることが好ましい。光拡散剤の添加量は、所望のヘイズ値と接着層の膜厚に応じて決定することができる。
不活性重合体は、重合硬化に対して不活性な重合体、即ち、未硬化層の硬化に際し未硬化層に照射される活性エネルギー線により硬化しない重合体である。
後硬化接着層の硬化時の収縮を緩和し、硬化収縮によって起こる光学部材のソリを抑制するために、また後硬化接着層に発生するクラックを抑制するために、かかる不活性重合体を添加することができる。
不活性重合体のガラス転移温度は、−10℃以上80℃以下であることが好ましく、−5℃以上50℃以下であることがさらに好ましい。このガラス転移温度にすることにより、後硬化接着剤層の接着力を保持できる。
不活性重合体の具体例としては、ウレタン樹脂、メタクリル酸メチル系重合体、スチレン系重合体、ポリアクリロニトリル、ポリビニルクロライド、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリカーボネート樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、ブチラール樹脂これらを2種以上共重合したランダム共重合体、ブロック共重合体、側鎖にカルボン酸、スルホン酸、それらのエステル類、水酸基、メルカプト基を有する分子をグラフト化したグラフト共重合体などが挙げられる。
不活性重合体の添加量は、後硬化接着剤の全固形分中、10〜60重量%であることが好ましく、20〜50重量%であることがより好ましい。10重量%より少ないと、硬化収縮の緩和が不十分となり、光学部材にソリが発生する。60重量%より多いと、未硬化層の粘度が温度20±1.0℃において50〜6000mPa・sの範囲を超えて、接着力の低下が見られてしまう。
(第1及び第2のフィルム)
本発明の光学部材が有する第1のフィルム及び第2のフィルムは、光学部材とする上で所望の特性を有する任意のフィルムとすることができる。好ましい例として、
(イ)コレステリック規則性を有する樹脂層(以下、「単にコレステリック樹脂層)という。)からなるフィルム、又はコレステリック樹脂層を有する積層フィルム(以下、これらを総称して、単に「コレステリック樹脂層を有するフィルム」という。)
(ロ)透明樹脂からなる延伸フィルム
(ハ)透明樹脂からなる無延伸フィルム
(ニ)ハードコート層からなるフィルム、又はハードコート層を有する積層フィルム(以下、これらを総称して、単に「ハードコート層を有するフィルム」という。)
を、第1のフィルム及び/又は第2のフィルムとして用いることができる。
第1のフィルム及び第2のフィルムの組み合わせとしては、好ましくは、上記(イ)と上記(ロ)との組み合わせ、及び上記(ハ)と上記(ニ)との組み合わせ、さらに(ロ)と(ニ)の組み合わせを挙げることができる。
(コレステリック樹脂層を有するフィルム)
第1又は第2のフィルムとしてのコレステリック樹脂層を有するフィルムにおいて、コレステリック樹脂層とは、樹脂層形成用の基材上にコレステリック液晶組成物の塗膜を設け、塗膜を硬化させてなる、樹脂層である。
コレステリック規則性とは、一平面上では分子軸が一定の方向に並んでいるが、次の平面では分子軸の方向が少し角度をなしてずれ、さらに次の平面ではさらに角度がずれるという具合に、分子が一定方向に配列している平面を進むに従って分子軸の角度がずれて(ねじれて)いく構造である。例として、ある水平な面上に形成されたコレステリック樹脂層内においては、あるレベルにある分子の軸はある方向に沿って並んでいる。当該分子の軸の並びの方向の、最も低いレベルにおける分子の軸の並びの方向に対する角度は、当該レベルの高さが増加すると増加する。従って、コレステリック樹脂層を、その最も低い位置から最も高い位置まで観察すると、分子の軸が、水平面内で回転することとなる。このように分子軸の方向がねじれてゆく構造は光学的にカイラルな構造となる。
本発明において、コレステリック樹脂層を有するフィルムは、この円偏光分離機能を可視光の全波長領域にわたって発揮するコレステリック樹脂層を備えることが好ましい。例えば、青色(波長410〜470nm)、緑色(波長520〜580nm)、赤色(波長600〜660)nmのいずれの波長域の光についても円偏光分離機能を有するコレステリック樹脂層を備えることが好ましい。
コレステリック樹脂層は、例えば、重合性液晶性化合物を含むコレステリック液晶組成物(X)を、後述する硬化の処理において重合して得ることができる。かかる層は、液晶性化合物の分子配向を呈したまま硬化した非液晶性の樹脂層となる。なお、ここで便宜上液晶組成物と称する材料は、2以上の物質の混合物のみならず、単一の物質からなる材料をも包含する。
前記コレステリック液晶組成物(X)は、下記一般式(1)で表される化合物と、重合性液晶性化合物としての棒状液晶性化合物とを含有する。
1X−A1X−Z−A2X−R2X (1)
一般式(1)において、R1X及びR2Xはそれぞれ独立して炭素原子数1〜20個の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、炭素原子数1〜20個の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレンオキサイド基、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、(メタ)アクリル基、エポキシ基、メルカプト基、イソシアネート基、アミノ基、及びシアノ基からなる群より選択される基である。ここで、(メタ)アクリルとは、アクリル及びメタクリルの意味である。
前記アルキル基及びアルキレンオキサイド基は置換されていないか若しくはハロゲン原子で1つ以上置換されていてもよい。前記ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、(メタ)アクリル基、エポキシ基、メルカプト基、イソシアネート基、アミノ基、及びシアノ基は炭素原子数1〜2個のアルキル基、アルキレンオキサイド基と結合していてもよい。
1X及びR2Xとして好ましいものとしては、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、(メタ)アクリル基、エポキシ基、メルカプト基、イソシアネート基、アミノ基、及びシアノ基が挙げられる。
また、R1X及びR2Xの少なくとも一方は反応性基であることが好ましい。R1X及び/又はR2Xとして反応性基を有することにより、前記一般式(1)で表される化合物が硬化時に液晶組成物の層中に固定され、より強固な膜を形成することができる。ここで反応性基とは、カルボキシル基、(メタ)アクリル基、エポキシ基、メルカプト基、イソシアネート基、及びアミノ基を挙げることができる。
一般式(1)において、A1X及びA2Xはそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキセニル基、4,4’−ビフェニレン基、4,4’−ビシクロヘキシレン基、及び2,6−ナフチレン基からなる群より選択される基を表す。前記1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキセニル基、4,4’−ビフェニレン基、4,4’−ビシクロヘキシレン基、及び2,6−ナフチレン基は、置換されていないか若しくはハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、アミノ基、炭素原子数1〜10個のアルキル基、ハロゲン化アルキル基で1つ以上置換されていてもよい。A1X及びA2Xのそれぞれにおいて、2以上の置換基が存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
1X及びA2Xとして特に好ましいものとしては、1,4−フェニレン基、4,4’−ビフェニレン基、及び2,6−ナフチレン基からなる群より選択される基が挙げられる。これらの芳香環骨格は脂環式骨格と比較して比較的剛直であり、後述する棒状液晶性化合物のメソゲンとの親和性が高く、配向均一能がより高くなる。
一般式(1)において、Zは単結合、−O−、−S−、−S−S−、−CO−、−CS−、−OCO−、−CH−、−OCH−、−CH=N−N=CH−、−NHCO−、−OCOO−、−CHCOO−、及び−CHOCO−からなる群より選択される。
Zとして特に好ましいものとしては、単結合、−OCO−及び−CH=N−N=CH−が挙げられる。
一般式(1)の化合物は、少なくとも一種が液晶性を有することが好ましく、また、キラリティを有することが好ましい。また、コレステリック液晶組成物(X)は、一般式(1)の化合物として、複数の光学異性体の混合物を含有することが好ましい。例えば、複数種類のエナンチオマー及び/又はジアステレオマーの混合物を含有することができる。一般式(1)の化合物の少なくとも一種は、その融点が、50℃〜150℃の範囲内であることが好ましい。
一般式(1)の化合物が液晶性を有する場合には、高Δnであることが好ましい。高Δnの材料を選択することによって、液晶性化合物の持つΔnの効果を阻害することを防止できる。一般式(1)の化合物の少なくとも一種のΔnは好ましくは0.20以上、より好ましくは0.22以上とすることが出来る。しかし、Δnが高くなると、必要とするコレステリック樹脂層の膜厚が著しく小さくなる傾向があるため、Δnが0.4を上回ると膜厚が1μmを下回る可能性がある。1μmを下回ると、膜厚のばらつきに光学特性が敏感に影響されるようになるため、製造が困難になる傾向がある。したがって、そのような場合は、Δnの上限は0.4とすることが好ましい。
一般式(1)の化合物として特に好ましい具体例としては、例えば下記の化合物(A1)〜(A9)が挙げられる:
Figure 0005655789
Figure 0005655789
上記化合物(A3)において、「*」はキラル中心を表す。
前記コレステリック液晶組成物(X)は、好ましくは、1分子中に少なくとも2つ以上の反応性基を有する棒状液晶性化合物を含有する。前記棒状液晶性化合物としては、一般式(2)で表される化合物を挙げることができる。
3X−C3X−D3X−C5X−M−C6X−D4X−C4X−R4X 式(2)
一般式(2)において、R3X及びR4Xは反応性基であり、それぞれ独立して(メタ)アクリル基、(チオ)エポキシ基、オキセタン基、チエタニル基、アジリジニル基、ピロール基、ビニル基、アリル基、フマレート基、シンナモイル基、オキサゾリン基、メルカプト基、イソ(チオ)シアネート基、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、及びアルコキシシリル基からなる群より選択される基を表す。
一般式(2)において、D3X及びD4Xは単結合、炭素原子数1〜20個の直鎖状又は分岐鎖状のメチレン基およびアルキレン基などの二価の飽和炭化水素基、並びに炭素原子数1〜20個の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレンオキサイド基からなる群より選択される基を表す。
一般式(2)において、C3X〜C6Xは単結合、−O−、−S−、−S−S−、−CO−、−CS−、−OCO−、−CH−、−OCH−、−CH=N−N=CH−、−NHCO−、−OCOO−、−CHCOO−、及び−CHOCO−からなる群より選択される基を表す。
一般式(2)において、Mはメソゲン基を表し、具体的には、非置換又は置換基を有していてもよい、アゾメチン類、アゾキシ類、フェニル類、ビフェニル類、ターフェニル類、ナフタレン類、アントラセン類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類の群から選択された2〜4個の骨格を、−O−、−S−、−S−S−、−CO−、−CS−、−OCO−、−CH−、−OCH−、−CH=N−N=CH−、−NHCO−、−OCOO−、−CHCOO−、及び−CHOCO−等の結合基によって結合されて形成される基を表す。
該棒状液晶性化合物は非対称構造であることが好ましい。ここで非対称構造とは、一般式(2)において、メソゲン基Mを中心として、R3X−C3X−D3X−C5X−と−C6X−D4X−C4X−R4Xが異なる構造のことをいう。該棒状液晶性化合物として、非対称構造のものを用いることにより、配向均一性をより高めることができる。
前記棒状液晶性化合物は、1分子中に少なくとも2つ以上の反応性基を有するものとすることができる。前記反応性基としては、具体的にはエポキシ基、チオエポキシ基、オキセタン基、チエタニル基、アジリジニル基、ピロール基、フマレート基、シンナモイル基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アルコキシシリル基、オキサゾリン基、メルカプト基、ビニル基、アリル基、メタクリル基、及びアクリル基等が挙げられる。
前記コレステリック液晶組成物(X)において、(前記一般式(1)の化合物の合計重量)/(棒状液晶性化合物の合計重量)の重量比は0.05〜1であることが好ましく、0.1〜0.65であることがより好ましく、0.15〜0.45であることがさらに好ましい。前記重量比が0.05より少ないと配向均一性が不十分となる場合がある。また1より多いと配向均一性が低下したり、液晶相の安定性が低下したり、液晶組成物としてのΔnが低下して所望する光学的性能(例えば、円偏光分離特性)が得られない場合がある。なお、合計重量とは、1種を用いた場合にはその重量を、2種以上用いた場合には合計の重量を示す。
コレステリック液晶組成物は、任意にカイラル剤を含有することができる。具体的なカイラル剤の例としては、カイラル基が2価であるイソソルビド骨格を有する下記(C1)及び(C2)で示される化合物を使用することができる。また、市販のカイラル剤として、例えばBASF社パリオカラーのLC756を入手できる。
Figure 0005655789
Figure 0005655789
前記カイラル剤は、所望する光学的性能を低下させない範囲で含ませることができる。
前記カイラル剤の含有割合は、前記コレステリック液晶組成物中、通常1〜60重量%とすることができる。
コレステリック液晶組成物は、必要に応じてさらに他の任意成分を含有することができる。当該他の任意成分としては、例えば、溶媒、光重合開始剤、界面活性剤、架橋剤、ポットライフ向上のための重合禁止剤、耐久性向上のための酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤等を挙げることができる。これらの任意成分は、所望する光学的性能を低下させない範囲で含ませることができる。
コレステリック液晶組成物の製造方法は、特に限定されず、上記各成分を混合することにより製造することができる。
コレステリック樹脂層の製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。前記コレステリック液晶組成物を、基材層上に直接又は配向膜を介して塗布して塗膜を得、次いで1回以上の、光照射及び/又は加温処理を施して当該塗膜を硬化することにより、コレステリック樹脂層を得ることができる。
前記基材層としては、透明樹脂基材を好ましく用いることができる。中でも脂環式オレフィンポリマー又は鎖状オレフィンポリマーが好ましく、透明性、低吸湿性、寸法安定性、軽量性などの観点から、脂環式オレフィンポリマーが特に好ましい。
前記基材層の上に、必要に応じて配向膜を設けることができる。配向膜を設けることにより、その上に塗布されたコレステリック液晶組成物を所望の方向に配向させることができる。配向膜は、基材層の表面上に、必要に応じてコロナ放電処理等を施した後、配向膜の材料を水又は溶剤に溶解させた溶液を塗布し、必要に応じて乾燥させ、その後乾燥塗膜にラビング処理を施すことにより形成することができる。前記配向膜の材料としては、耐久性等の観点からは変性ポリアミドが好ましい。一方、コレステリック樹脂層形成後に基材からコレステリック樹脂層を剥離し転写を行う場合の転写の容易さという観点からは、ポリビニルアルコールが特に好ましい。塗布方法は、リバースグラビアコーティング、ダイレクトグラビアコーティング、ダイコーティング、バーコーティング等の公知の方法とすることができる。
前記変性ポリアミドとしては、芳香族ポリアミド又は脂肪族ポリアミドに変性を加えたものを挙げることができ、脂肪族ポリアミドに変性を加えたものが好ましい。
前記塗布により得られた塗膜を硬化する前に、必要に応じて、配向処理を施してもよい。配向処理は、例えば塗膜を50〜150℃で0.5〜10分間加温することにより行う。当該配向処理を施すことにより、塗膜中のコレステリック液晶相を呈しうる物質を良好に配向させることができる。
前記硬化の工程は、例えば、1回以上の光照射、加温処理又はこれらの組み合わせにより行う。加温条件は、例えば、温度40〜200℃、好ましくは50〜200℃、さらに好ましくは50〜140℃、時間は1秒〜3分、好ましくは5〜120秒である。なお、光照射に用いる光とは、可視光のみならず紫外線及びその他の電磁波をも含む。光照射は、例えば波長200〜500nmの光を0.01秒〜3分照射することにより行うことができる。
また、広帯域化のための処理として、例えば0.01〜50mJ/cmの微弱な紫外線照射と加温とを複数回交互に繰り返し、反射帯域の広い円偏光分離素子としてもよい。
上記の微弱な紫外線照射等による反射帯域の拡張を行った後に、50〜10,000mJ/cmといった比較的強い紫外線を照射し、液晶性化合物を完全に重合させ、コレステリック樹脂層とすることができる。上記の反射帯域の拡張及び強い紫外線の照射は、空気下で行ってもよく、又はその工程の一部又は全部を、酸素濃度を制御した雰囲気(例えば、窒素雰囲気下)中で行うこともできる。
コレステリック樹脂層の乾燥膜厚は10μm以下であることが好ましく、より好ましくは2〜7μm、さらにより好ましくは3〜6μmとすることができる。膜厚を10μm以下とすることにより、斜め方向から観察した際の色相の変化を低減することができ、一方2μm以上とすることにより、十分な反射率を得ることができる。なお、前記乾燥膜厚は、コレステリック樹脂層が2以上の層である場合は、各層の膜厚の合計を、コレステリック樹脂層が1層である場合にはその膜厚をさす。
基材及びコレステリック樹脂層を有する積層体は、そのまま、第1又は第2のフィルムとして用いることもできるが、コレステリック樹脂層を基材から剥離して、コレステリック樹脂層のみを第1又は第2のフィルムとして用いることもできる。又は、コレステリック樹脂層の形成後に、さらに他の層を貼付したものを、第1又は第2のフィルムとして用いてもよい。さらに、基材層が最外層となるよう、第1のフィルムと第2のフィルムを貼付した後、基材層を剥離してもよい。
基材の剥離を行う場合において、コレステリック樹脂層を配向膜上に形成した場合、コレステリック樹脂層のみを転写してもよいが、コレステリック樹脂層および配向膜を共に転写してもよい。剥離の容易さ及びコレステリック樹脂層の配向不良発生防止の観点からは、コレステリック樹脂層及び配向膜を共に転写することが好ましい。
基材及びコレステリック樹脂層を有するフィルムを、そのまま本発明において第1又は第2のフィルムとして用い貼付に供する場合、その合計の厚さは、30μm〜500μmとすることができる。
(透明樹脂からなる延伸フィルム)
透明樹脂からなる延伸フィルムとは、フィルム状の透明樹脂を延伸することにより得られる延伸フィルムである。透明樹脂からなる延伸フィルムとしては、かかる延伸により発現した光学異方性を有し、1/4波長板等の光学異方性フィルムとして機能しうるフィルムを好ましく挙げることができる。
前記透明樹脂は例えば1mm厚板で全光透過率80%以上のものを使用することができる。例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、アモルファスポリエチレン、トリアセチルセルロース、脂環式構造を有する樹脂などを挙げることができる。1/4波長板を構成するのに適した透明樹脂としては、スチレン系樹脂層を含む樹脂、及び脂環式構造を有する樹脂を挙げることができる。
より好ましい透明樹脂としてはスチレン系樹脂を挙げることができる。ここでスチレン系樹脂とは、スチレン構造を繰り返し単位の一部又は全部として有するポリマー樹脂であり、ポリスチレン又はスチレンと無水マレイン酸との共重合体を好適に用いることができる。
スチレン系樹脂の分子量は使用目的に応じて適宜選定されるが、溶媒としてシクロヘキサンを用いたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーで測定したポリイソプレンの重量平均分子量(Mw)で、通常10,000〜300,000、好ましくは15,000〜250,000、より好ましくは20,000〜200,000である。
透明樹脂からなる延伸フィルムは、好ましくは、前記スチレン系樹脂からなる層と、他の熱可塑性樹脂を含む層との積層構造を有する。当該積層構造を有することにより、スチレン系樹脂による光学的特性と、他の熱可塑性樹脂による機械的強度とを兼ね備えた素子とすることができる。他の熱可塑性樹脂としては、脂環式構造を有する樹脂やメタクリル樹脂を好適に用いることができる。
脂環式構造を有する樹脂としては、例えば脂環式オレフィンポリマーが挙げられる。脂環式オレフィンポリマーは、主鎖及び/または側鎖にシクロアルカン構造又はシクロアルケン構造を有する非晶性のオレフィンポリマーである。
メタクリル樹脂は、メタクリル酸エステルを主成分とする重合体であり、例えばメタクリル酸エステルの単独重合体や、メタクリル酸エステルとその他の単量体との共重合体が挙げられる。メタクリル酸エステルとしては、通常、メタクリル酸アルキルが用いられる。共重合体とする場合は、メタクリル酸エステルと共重合するその他の単量体としては、アクリル酸エステルや、芳香族ビニル化合物、ビニルシアン化合物などが用いられる。
透明樹脂からなる延伸フィルムの厚さは、5μm〜500μmとすることができる。
(透明樹脂からなる無延伸フィルム)
透明樹脂からなる無延伸フィルムのための透明樹脂は、透明樹脂からなる延伸フィルムのためのものと同様、1mm厚で全光線透過率が80%以上のものを用いることができる。
透明樹脂からなる無延伸フィルムに適した透明樹脂としては、例えば、脂環式構造を有する樹脂、ポリエステル樹脂、セルロース樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等が挙げられる。
透明樹脂は、かかる樹脂を構成する重合体に加えて、重合体以外の配合剤を含んでいてもよい。配合剤としては、格別限定はないが、無機微粒子;酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤等の安定剤;滑剤、可塑剤等の樹脂改質剤;染料や顔料等の着色剤;帯電防止剤等が挙げられる。これらの配合剤は、単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択され、透明樹脂の主原料たる重合体100重量部に対して、通常0〜5重量部、好ましくは0〜3重量部である。
透明樹脂からなる無延伸フィルムは単層であっても複数の層からなる積層体であっても良い。透明樹脂からなる無延伸フィルムの厚みは、特に好ましくは20〜300μmである。
透明樹脂からなる無延伸フィルムは、その表面に表面改質処理をしたものであってもよい。表面改質処理としては、エネルギー線照射処理や薬品処理などが挙げられる。
エネルギー線照射処理としては、コロナ放電処理、プラズマ処理、電子線照射処理、紫外線照射処理などが挙げられ、処理効率の点等から、コロナ放電処理、プラズマ処理が好ましい。
薬品処理としては、重クロム酸カリウム溶液、濃硫酸などの酸化剤水溶液中に、浸漬し、その後充分に水で洗浄する方法が挙げられる。浸漬した状態で振盪すると効果的であるが、長期間処理すると表面が溶解したり、透明性が低下したりするといった問題があり、用いる薬品の反応性、濃度などに応じて、処理時間などを調整する必要がある。
透明樹脂からなる無延伸フィルムを、液晶表示装置の表面における反射防止フィルムとして用いる場合、そのヘイズは30〜5%であることが好ましく、25〜10%であることがより好ましい。ヘイズがこれ以上であると、反射防止フィルムとした時の透明性が低下し、これ以下であると反射防止フィルムにした時に干渉ムラが発生する傾向があるため好ましくない。
(ハードコート層を有するフィルム)
ハードコート層を有するフィルムは、好ましくは、基材フィルム及びその上に設けられたハードコート層を有する積層体とすることができる。かかる基材フィルムとしては、前記透明樹脂からなる延伸フィルム、又は無延伸フィルムを使用することができる。
ハードコート層を有するフィルムにおける基材フィルムとしては、透明性、高耐熱性、ハンドリングの容易さの点で、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを使用するのが好ましい。
ハードコート層は、JIS K5600−5−4で示す鉛筆硬度試験(試験は、試験試料をガラス板に乗せた状態で測定する)で「2H」以上の硬度を示す層であることが好ましい。ハードコート層の平均厚みは、通常0.3〜20μm、好ましくは0.8〜10μmであり、より好ましくは1.0〜3μmである。
ハードコート層を形成する材料としては、無機材料、合成樹脂またはこれらの混合物を用いることができるが、生産性に優れるという観点から樹脂材料が好ましい。
前記合成樹脂としては、ハードコート層形成後の皮膜として十分な強度を持ち、さらに透明性のあるものを特に制限なく使用できる。前記合成樹脂としては熱硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、電離放射線硬化型樹脂が挙げられるが、皮膜の強度、加工性の点で、熱硬化型樹脂又は電離放射線硬化型樹脂が好ましい。
熱硬化型樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、シリコーン樹脂、ポリシロキサン樹脂が挙げられる。
また、これらの熱硬化性樹脂は、樹脂を構成する重合体に加えて、溶剤、触媒、透明樹脂からなる無延伸フィルムが含有しうるものと同様の微粒子等を必要に応じて含有していてもよい。
電離放射線硬化型樹脂は、分子中に重合性不飽和結合またはエポキシ基を有するプレポリマー、オリゴマーまたはモノマーが、電離放射線の照射により硬化する樹脂である。電離放射線は、電磁波又は荷電粒子線のうち分子を重合又は架橋し得るエネルギー量子を有するものを指し、通常は紫外線を用いる。
紫外線または電子線により硬化する樹脂としては特に制限はなく、従来から使用されているものの中から、適宜選択して用いることができる。紫外線硬化型樹脂としては、光重合性プレポリマー、又は光重合性モノマーと光重合開始剤や光増感剤を含有するもの、また、電子線硬化型樹脂としては、光重合性プレポリマー又は光重合性モノマーを含有するものが挙げられる。
前記光重合性プレポリマーとしては、例えばポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリオールアクリレート系等が挙げられる。これらの光重合性プレポリマーは1種用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。また,光重合性モノマーとしては、例えばポリメチロールプロパントリアクリレート、ポリメチロールプロパントリメタクリレート、ヘキサンジオールアクリレート、ヘキサンジオールメタクリレート、トリプロピレン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メタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート等が挙げられる。
本発明においては、プレポリマーとしてウレタンアクリレート系、モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート若しくはジペンタエリスリトールヘキサメタクリレートを用いることが好ましい。
光重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、α−アミロキシムエステル、テトラメチルチュウラムモノサルファイド、チオキサントン類等が挙げられる。また、光増感剤としては、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−n−ブチルホスフィン等を単独又は混合して用いることができる。
本発明においては、ハードコート層は、導電性微粒子を含むことが好ましい。ハードコート層を導電性微粒子を含むものとすることにより、ハードコート層としての機能だけでなく、帯電防止層としての機能を付与することができる。
導電性微粒子は、導電性を有する微粒子であれば特に制約はないが、透明性に優れることから、金属酸化物の微粒子が好ましい。
導電性の金属酸化物微粒子を構成する金属酸化物としては、例えば、五酸化アンチモン、酸化スズ、リンがドープされた酸化スズ(PTO)、アンチモンがドープされた酸化スズ(ATO)、スズがドープされた酸化インジウム(ITO)、亜鉛がドープされた酸化インジウム(IZO)、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛(AZO)、フッ素がドープされた酸化スズ(FTO)、酸化亜鉛/酸化アルミニウム、アンチモン酸亜鉛等が挙げられる。これらの金属酸化物微粒子は一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、透明性に優れること等から、五酸化アンチモン微粒子及びリンがドープされた酸化スズ微粒子から選ばれる少なくとも一種が好ましい。
また本発明においては、導電性の金属酸化物微粒子として、導電性を持たない金属酸化物微粒子に、導電性金属酸化物を被覆することによって、導電性が付与された微粒子も使用することもできる。例えば、屈折率は高いが導電性を有しない酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム等の微粒子の表面に、前記導電性金属酸化物を被覆して導電性を付与して用いることができる。また、導電性を持たない金属酸化物粒子と導電性金属酸化物微粒子を併用することもできる。
導電性微粒子の数平均粒子径は、200nm以下であることが好ましく、より好ましくは50〜15nmである。数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)等により得られる二次電子放出のイメージ写真からの目視やイメージ写真を画像処理することにより、又は動的光散乱法、静的光散乱法等を利用する粒度分布計等により計測することができる。
本発明においては、ハードコート層における導電性微粒子の含有量は、30体積%以上であることが好ましく、40〜60体積%であることがさらに好ましい。
本発明において、ハードコート層は、前述のハードコート層を形成する材料を含むハードコート層形成用組成物を必要に応じて溶媒で希釈し、上記透明樹脂からなる無延伸フィルム、延伸フィルム等の基材フィルムの面上に直接又はその他の層を介して塗布し、得られた塗膜に、必要に応じて熱及び/又は電離放射線を照射することで形成することができる。基材フィルムにハードコート層形成用組成物を塗布する手段としては、スピンコート法、ディップ法、スプレー法、バーコート法、グラビア法など公知の方法を用いることができる。
ハードコート層形成用組成物中の固形分濃度は、溶液安定性を損なわない範囲で適宜調整することができる。通常、0.1〜20重量%、好ましくは0.5〜10重量%の程度とするのが好ましい。固形分濃度がこれ以下になると、塗布液の対流が発生し、ハードコート層形成後の表面凹凸が大きくなる。
ハードコート層形成用組成物には、層厚の均一性や密着性向上等を目的としてレベリング剤や分散剤を含有させてもよい。レベリング剤としては、界面活性剤や、シリコーンオイル、フッ素化ポリオレフィン、ポリアクリル酸エステル等の表面張力を低下させる化合物が挙げられ、分散剤としては、シランカップリング剤等が挙げられる。
シリコーンオイルとしては、未変性のジメチルシリコーンオイル、変性シリコーンオイルが挙げられる。変性シリコーンオイルとしては、長鎖アルキル変性ジメチルシリコーンオイル、フッ素変性ジメチルシリコーンオイル、メタクリル変性ジメチルシリコーンオイル、カルビノール変性ジメチルシリコーンオイル、及びメチルスチリル変性ジメチルシリコーンオイルが挙げられる。
界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤やシリコーン系界面活性剤が挙げられる。フッ素系の界面活性剤としては、スリーエム社製のフロラードFC−431等のパーフルオロアルキルスルホン酸アミド基含有ノニオン、大日本インキ社製のメガファックF−171、F−172、F−173、F−176PF、F−470、F−471等のパーフルオロアルキル基含有オリゴマー等が挙げられる。シリコーン系界面活性剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール等のオリゴマー等の各種の置換基で側鎖や主鎖の末端が変性されたポリジメチルシロキサン等が挙げられる。
ハードコート層形成用組成物中に含まれる界面活性剤の含有量は、ハードコート層形成用組成物の全固形分に対して0.1〜2.5重量%が好ましく、より好ましくは0.5〜2.0重量%である。
本発明においては、ハードコート層の前記基材フィルムから遠い側の界面の算術平均粗さ(Ra)とRaとの関係が、Ra<Raとなることが好ましい。更に、Raは0.1μm以下であることが好ましく、0.07μm以下であることがより好ましい。Raが上記数値よりも大きくなると、後述する低屈折率層を形成した後の凹凸が大きくなり、ハードコート層と基材フィルムとの積層体を反射防止フィルムとして表示装置に取り付けた際に、表示装置の鮮明性が低下する傾向がある。
ハードコート層の前記基材フィルムから遠い側の界面の算術平均粗さを前記範囲にする方法としては、前述した蒸発速度の小さい溶媒を用いる方法の他、ハードコート層形成用組成物の表面張力を小さくする方法が挙げられる。
ハードコート層形成用組成物の表面張力を小さくする方法としては、ハードコート層形成用組成物に前述のレベリング剤を添加する方法や、ハードコート層形成用組成物の固形分濃度を小さくする方法が挙げられる。
ハードコート層の表面には、表面処理を施すことができる。表面処理の手段としては、前述した基材フィルムの表面処理方法と同様の方法が挙げられる。
基材フィルム上にハードコート層を形成して得られた基材フィルムとハードコート層との積層体は、そのまま、又は必要に応じて基材フィルムを剥離した後、本発明に用いるハードコート層を有するフィルムとして用いることができる。さらに、基材フィルムが最外層となるよう、第1のフィルムと第2のフィルムを貼付した後、基材フィルムを剥離してもよい。
ハードコート層及び基材フィルムを有する積層体を、そのまま本発明において第1又は第2のフィルムとして用い貼付に供する場合、その合計の厚さは、30μm〜500μmとすることができる。
(製造方法)
本発明の光学部材は、
(I)前記第1のフィルムの接着対象の面、前記第2のフィルムの接着対象の面、又はその両方に、前記後硬化接着剤を塗布し、前記後硬化接着剤の塗膜を形成し、
(II)前記塗膜を乾燥させて、前記後硬化接着剤の未硬化層を得、
(III)前記第1のフィルム及び前記第2のフィルムを、前記未硬化層を介して互いの前記接着対象の面が対面するように貼付し、
(IV)前記未硬化層に、活性エネルギー線を照射し、硬化接着剤層とする
ことを含む本発明の製造方法により、好ましく製造することができる。
上記製造方法に用いる第1のフィルム及び第2のフィルムは、好ましくは長尺のフィルムとして供給しうる。長尺のフィルムとは、フィルムの幅方向に対し少なくとも5倍程度以上の長さを有するものを言い、好ましくは10倍もしくはそれ以上の長さを有し、具体的にはロール状に巻回されて保管または運搬される程度の長さを有するものを言う。
工程(I)に先立ち、第1のフィルム及び第2のフィルムの接着対象の面に、必要に応じて、コロナ処理等の前処理を施し、後硬化接着剤の付着性を高めることができる。
工程(I)において、後硬化接着剤の塗膜の形成は、通常、第1のフィルムの接着対象の面、又は第2のフィルムの接着対象の面のいずれか一方に行うことができる。
塗布方法としては、一般に行われている連続フィルムへの塗布手段であるロールコート法、カーテンコート法、スロットコート法などのダイコート法、並びにスプレーコート法などを用いることができ、特に限定されない。
塗膜の厚さは、所望の硬化接着剤層の厚さに合わせて適宜調整することができるが、0.5〜100μmであることが好ましく、1〜50μmであることがより好ましい。塗膜の厚さを100μm以下とすることにより、未硬化層の硬化速度が遅くなり過ぎるのを防ぐことができ、十分な硬化を達成することができるので好ましい。
工程(II)において、乾燥は、例えば50〜150℃にて1〜10分間処理することにより行うことができる。かかる乾燥により、膜厚Xの未硬化層が得られる。
工程(III)において、貼付は、一般に行われているラミネート手段により行うことができる。特に、長尺の第1及び第2のフィルムを、連続的にラミネートすることが好ましい。より具体的には、第1のフィルム、膜厚Xの未硬化層、及び第2のフィルムを、ニップロールにて連続的に加圧することが好ましい。ここで、ニップロールによる連続的な加圧とは、加圧対象の積層物の面において、ロールの軸方向に平行な方向の加圧を、それに直交する方向へ連続的に移動することにより達成される加圧である。
工程(III)におけるニップロールによる連続的な加圧の好ましい態様を、図1を参照して説明する。図1は、本発明の製造方法における貼付の工程を示す概略図である。図1において、第1のフィルム11及び未硬化層12からなる積層体と、第2のフィルム13Aは、矢印A1の方向に移動し、円筒形のニップロール21及び22間に連続的に供給される。それにより、第1のフィルム、未硬化層、及び第2のフィルムは、ニップロール21及び22により連続的に加圧され、第1のフィルム11、未硬化層12及び第2のフィルム13Bからなる積層体がより下流へ連続的に供給される。
工程(III)における貼付は、特に、貼合わせ時の泡噛み(第1のフィルムと第2のフィルムとの間に空気の泡が形成される現象)を排除するように行うことが好ましい。具体的には、連続ラミネート処理においては、ニップロール間の挟圧力を上昇させる、ラミネート処理速度を低下させることが好ましく、バッチラミネート処理においては、面圧を上昇させる、真空加圧する等の手法を採用することが好ましい。
一般的に、接着剤の層を含む積層物を、ニップロールにより連続的に加圧すると、ニップロールの上流側に、接着剤のはみ出しが発生する。図1に示す例では、第1のフィルム11及び第2のフィルム13Aとの間に、未硬化層12のはみ出し12Hを図示している。このようなはみ出しは、接着剤の層の厚さを不均一にし、製品の光学部材としての性能を著しく低減する。
はみ出しを低減するための方策としては、ニップロールの狭圧を低くすることが考えられる。しかしながら、ニップロールの狭圧を下げると、貼付が不十分な箇所が発生し、その結果泡噛みが発生し、光学的性能が損なわれ、また第1及び第2のフィルムの密着力も劣るものとなる。
しかしながら、本発明の光学部材に用いられる所定の粒子を含む後硬化接着剤を、所定の厚さで乾燥した未硬化層とし、かかる層に連続的な加圧を行った場合、はみ出しが著しく軽減される。したがって、狭圧を低くしなくても均一な加圧を達成することができ、それにより、膜厚の均一性と泡噛みの低減とを両立することができ、結果として、光学的な性能及び耐久性が良好な光学部材を得ることができる。
図1に記載したニップロール21および22の材質としては、アクリロニトリルブタジエンゴム、シリコンゴムなどのゴム硬度60度〜100度の材料、またはSUS、鉄などの金属を使用することができる。
好ましい組み合わせとしては、例えば、図1において、基材13Aと11の膜厚が11>13Aであった場合、13Aと接するニップロール21にはゴム製ロールを、対して11と接するニップロール22には金属ロールを使用することが好ましい。そうすることで、ラミネート起因の光学部材のカールの発生を抑制することができる。
工程(IV)における未硬化層への活性エネルギー線の照射は、第1のフィルム及び第2のフィルムのいずれか一方を通して一方の面側から、または必要に応じて両方の面側から行うことができる。例えば、第1のフィルムがコレステリック樹脂層を含むフィルムであり従って入射した光の一部を反射するフィルムであり、一方第2のフィルムが透明なフィルム(例えば、全光透過率80%以上のフィルム)である場合は、第2のフィルムを通して、好ましく活性エネルギー線の照射を行うことができる。
照射する活性エネルギー線は、用いる後硬化接着剤に適合した各種のエネルギー線、例えば紫外線、可視光線及びその他の電子線とすることができる。紫外線硬化型の接着剤を用い、紫外線を照射することが好ましい。照射は、工程(III)完了後の貼り合わされた長尺のフィルムに対して、フィルムの幅方向に均一な照射とし、照射領域にフィルムを連続的に供給することにより行うことができる。
紫外線を照射するために用いる光源としては、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、及びメタルハライドランプを挙げることができる。
紫外線を照射する際の照射強度は、特に限定されないが、重合開始剤の活性化に有効な波長領域の照射強度が50〜5000mW/cmであることが好ましい。かかる領域の照射強度は、100〜3000mW/cmであることがより好ましく、300〜2000mW/cmであることがさらにより好ましい。照射強度が50mW/cm未満であると、反応時間が長くなりすぎると共に硬化不足となるおそれがあり好ましくない。照射強度が5000mW/cmを超えると、ランプからの輻射熱、重合反応熱等により、接着剤が黄変したり、接着層の硬化収縮が大きくなり接着力が低下するおそれがあり好ましく無い。
光照射時間は、硬化状況に応じて適宜選択されるものであって、特に限定されないが、照射強度と照射時間との積として表される積算光量が10〜5,000mJ/cmとなるように設定されることが好ましい。積算光量は100〜3000mJ/cmであることがより好ましく,500〜2000mJ/cmであることがさらにより好ましい。
工程(I)〜(IV)は、必要に応じ、それらの一部又は全部をインラインで連続的に行うことができ、それにより効率的な製造が可能となる。
工程(I)〜(IV)の完了後、任意に追加の処理を行い、最終的な製品たる光学部材を得ることができる。例えば、第1又は第2のフィルムとして、基材及びコレステリック樹脂層を有するフィルムを用いた場合において、工程(IV)の完了後に必要に応じて基材を剥離し、最終的な製品とすることができる。また、第1又は第2のフィルムとして、ハードコート層及び基材フィルムを有するフィルムを用いた場合、工程(IV)の完了後に必要に応じて基材フィルムを剥離し、最終的な製品とすることができる。
(用途)
本発明の光学部材の用途は、特に限定されず、第1のフィルム及び第2のフィルムを適宜選択することにより、複数の層により構成されることが求められる各種の光学部材として用いることができる。
例えば、第1のフィルムとして、コレステリック樹脂層を有するフィルムを選択反射層として用い、第2のフィルムとして、透明樹脂からなる無延伸フィルムを1/4波長板として用い、本発明の光学部材を輝度向上フィルムとして構成することができる。輝度向上フィルムは、液晶表示装置において、バックライトと液晶セルとの間に設けることができる。かかる位置に設けられた輝度向上フィルムは、バックライトから供給される光のうち所定の円偏光のみを液晶セルに供給し、一方所定の円偏光以外の光をバックライトに戻すという機能を発現することができる。戻された光は、バックライトにおいて反射され、偏光状態が変化し前記所定の円偏光となり、液晶セルに供給されうる。かかる機能により、輝度向上フィルムは、液晶セルに、所望の偏光を効率的に供給することができる。
また、第1のフィルムとしてハードコート層を有するフィルムを用い、第2のフィルムとして透明樹脂からなる薄膜の無延伸フィルムを用い、本発明の光学部材を、液晶表示装置に使用する偏光板の偏光子を保護するための薄型偏光板保護フィルムとして用いることができる。
(偏光板複合体及び液晶表示装置)
本発明の偏光板複合体は、偏光板と、前記偏光板の少なくとも一方の面上に設けられた前記本発明の光学部材とを含む。また、本発明の液晶表示装置は、前記本発明の偏光板複合体を含む。
例えば、第1のフィルムとしてコレステリック樹脂層を有するフィルムを選択反射層として用い、第2のフィルムとして透明樹脂からなる延伸フィルムを1/4波長板として用い、輝度向上フィルムとして構成された本発明の光学部材を、偏光板と貼り合わせて、(コレステリック樹脂層)−(硬化接着剤層)−(1/4波長板)−(偏光板)の層構成、又はこれら各層の間に必要に応じてさらに任意の層(1/4波長板と偏光板とを接着させる接着層等)を有する偏光板複合体を構成することができる。
このような偏光板複合体を用いて、液晶表示装置を容易に構成することができる。具体的には、このような偏光板複合体を液晶セルの入光面側に設けることにより、バックライトと液晶セルとの間に、コレステリック樹脂層、1/4波長板及び偏光板を有する液晶表示装置を、容易に構成しうる。
また例えば、第1のフィルムとしてハードコート層を有するフィルムを用い、第2のフィルムとして透明樹脂からなる無延伸フィルムを用い、保護フィルム又は反射防止フィルムとしての機能を有する光学部材として構成された本発明の光学部材を、偏光板と貼り合わせて、ハードコート層を有する偏光板複合体を構成することができる。
このような偏光板複合体を用いて、液晶表示装置を容易に構成することができる。具体的には、このような偏光板複合体を液晶セルの出光面側ないし入光面側に設けることにより、表示面ないし裏面にハードコート層を有する擦傷性に強い液晶表示装置を、容易に構成しうる。
さらに、第1のフィルムとしてハードコート層を有するフィルムを用い、第2のフィルムとして透明樹脂からなる延伸フィルムを用い、保護フィルム又は反射防止フィルムとしての機能を有する光学部材として構成された本発明の光学部材を、偏光板と貼り合わせて、ハードコート層を有する偏光板複合体を構成することができる。このような偏光板複合体を用いて、液晶表示装置を容易に構成することができ、具体的には、このような偏光板複合体を液晶セルの出光面側に設けることで、液晶セル表示面から所定の円偏光を出光させ、かつハードコート層を有する殺傷性に強い液晶表示装置を、容易に構成しうる。
以下、実施例及び比較例を参照して本願発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。下記において、材料の割合を示す「部」「%」はそれぞれ、別に断らない限り重量部及び重量%を示す。
<実施例1>
(1−1.基材−コレステリック樹脂層積層体)
シート状基材(商品名「ゼオノアZF14−100」、日本ゼオン株式会社製)の片面に、濡れ指数が56mN/mになるようにコロナ放電処理を施した。このコロナ放電処理面に、ポリビニルアルコール(商品名「ポバールPVA203」、株式会社クラレ製)を#2バーコーターにて塗布し、120℃で5分間乾燥し、膜厚0.2μmの乾膜を製造した。該乾膜を一方向にラビング処理することで、配向膜を有する基材を得た。
棒状液晶化合物(下記式(C3)で表される化合物29.1部、下記式(C4)で表される化合物7.28部、光重合開始剤(チバスペシャリティ・ケミカルズ社製、商品名「IRG907」)1.20部、カイラル剤(BASF社製、商品名「LC756」)2.22部、界面活性剤KH40(セイミケミカル製)0.04部、及び2−ブタノン(溶媒)60.00部を混合し、コレステリック液晶組成物を調製した。
Figure 0005655789
Figure 0005655789
このコレステリック液晶組成物を、上記で調製した配向膜を有する基材の配向膜を有する面にダイコーターにて塗布した。塗膜を100℃で5分間配向処理し、当該塗膜に対して0.1〜45mJ/cmの微弱な紫外線の照射処理と、それに続く100℃で1分間の加温処理からなるプロセスを2回繰り返した後、窒素雰囲気下で800mJ/cmの紫外線を照射して、乾燥膜厚5.3μmのコレステリック樹脂層を形成し、(基材)−(配向膜)−(コレステリック樹脂層)の層構成を有する積層体を得、これを、本実施例における第1のフィルムとした。積層体は、幅1350mmの長尺の形状とした。
(1−2.1/4波長板)
透明な熱可塑性樹脂として脂環式構造を有する樹脂ペレット(日本ゼオン社製、ZEONOR1420、ガラス転移温度136℃)を100℃にて5時間乾燥し、押し出し成形機に供給し、リップ開度を調整したダイから冷却ロール上にシート状に押し出し、冷却ロール上にて冷却して、平均厚みが100μmの長尺の延伸前フィルムを得た。
次いで、延伸前フィルムを縦一軸延伸機に連続的に供給し、延伸温度150℃、延伸倍率1.3倍の縦一軸延伸を行い、平均膜厚87μmの縦一軸延伸フィルムを得た。
さらに、縦一軸延伸フィルムを斜め延伸機に連続供給して、斜め延伸を行い、平均厚みは32μm、平均配向角は45°の1/4波長板を得た。
1/4波長板は、幅1350mmの長尺の形状とした。
得られた1/4波長板の波長550nmにおけるリターデーション値は、厚み方向のレターデーションRthは158nm、面内方向のリターデーションReは140nmであった。
(1−3.後硬化接着剤)
表1に示す組成の(メタ)アクリレート(A)、(メタ)アクリレート(B)及び粒子、並びに光重合開始剤IRGACURE 651(チバ・スペシャリティケミカルズ社製)及びメチルエチルケトンを混合し、後硬化接着剤を調製した。光重合開始剤の割合は、後硬化接着剤の全固形分中1.0部とした。メチルエチルケトンの割合は、後硬化接着剤中の固形分率(メチルエチルケトン以外の全成分の割合)が45%となるよう調整した。粒子の形状及び平均粒子径は表1に示す通りとした。
(1−4.未硬化層を有する積層体)
(1−1)で得た積層体の、コレステリック樹脂層上の表面に、コロナ処理(条件:150W・分/m)を施した。当該面上に、(1−3)で得られた後硬化接着剤を塗布し、塗膜を65℃にて1分間乾燥し、未硬化層を形成し、(基材)−(配向膜)−(コレステリック樹脂層)−(未硬化層)の層構成を有する積層体を得た。未硬化層の膜厚は表1に示す通りであった。
接着剤未硬化層の粘度は、接着剤液を70g採取し、100℃にて10時間オーブン中で加温して溶剤を蒸発させて、未硬化の固形分のみとし、振動式粘度計(エーアンドデイ社製、音叉型振動式粘度計、商品名「SV−10」)にて測定した。測定に際し、この装置を用いて液温も同時にモニターし、20℃±1.0℃の範囲において測定を行った。結果を表1に示す。
(1−5.貼付)
(1−2)で得た1/4波長板の片方の表面に、コロナ処理(条件:100W・分/m)を施した。この面を、(1−4)で得た積層体の未硬化層側の面と貼付した。貼付の作業は、図1に示すように、ニップロールを備えたラミネーターを用いて連続的に行った。即ち、(1−2)で得た長尺の1/4波長板13Aと、未硬化層12とその他の層(基材、配向膜及びコレステリック樹脂層)11とから構成される、(1−4)で得た長尺の積層体とを、ニップロール21及び22で挟むことにより、連続的な貼付を行ない、(基材)−(配向膜)−(コレステリック樹脂層)−(未硬化層)−(1/4波長板)の層構成を有する積層体を得た。フィルムの移動速度(矢印A1で示される方向に移動する速度)は0.5m/分とした。狭圧は0.3〜0.4MPaとした。ニップロールの上流側の位置における未硬化層12のはみ出し12Hは全く観察されなかった。
(1−6.輝度向上フィルム)
(1−5)における貼付の工程の下流において、(基材)−(配向膜)−(コレステリック樹脂層)−(未硬化層)−(1/4波長板)の層構成を有する積層体の1/4波長板側から、紫外線を照射し、未硬化層を硬化し、(基材)−(配向膜)−(コレステリック樹脂層)−(硬化接着剤層)−(1/4波長板)の層構成を有する積層体を得た。照射は、メタルハライドランプを備えた日本電池社製大型UV照射装置を用いて行い、積算光量は1200mJ/cmとした。
得られた積層体から、基材および配向膜を剥離し、(コレステリック樹脂層)−(硬化接着剤層)−(1/4波長板)の層構成を有する輝度向上フィルムを得た。
(1−7.評価)
得られた輝度向上フィルムについて、コレステリック樹脂層及び1/4波長板の密着性を評価した。得られた輝度向上フィルムのコレステリック樹脂層面上に、1mmピッチの碁盤目の切り込みを25マス入れ、セロハンテープ(ニチバン社製、#2311)を、指の腹でフィルムに密着させた後、90°真上方向に剥離した。判定は、25マス内の剥離していない残存マス目の数で行った。残存マス目の数を、表1に示す。
<実施例2〜5>
後硬化接着剤を構成する粒子の形状、各成分の種類及び割合を表1〜表2に示す通り変更した他は、実施例1と同様にして、輝度向上フィルムを得て、評価した。また工程(1−4)において未硬化層の粘度を同様に測定した。結果を表1〜表2に示す。
<実施例6>
工程(1−1)で作製したコレステリック樹脂層を含む積層体に代えてPETフィルム(東レ社製、ルミラー100T60)の片面にハードコート層(大同化成社製P−5790−PS3A)を膜厚5μmで設けた積層体を用い、工程(1−2)で作製した1/4波長板に代えて膜厚30μmのゼオノアフィルムを用い、工程(1−5)においてハードコート層とゼオノアフィルムとを向かい合わせて未硬化層を介して貼付し、工程(1−6)において基材及び配向膜を剥離する代わりにPETフィルムを剥離した他は、実施例1と同様にして、(ハードコート層)−(硬化接着剤層)−(ゼオノアフィルム)の層構成を有する光学部材を得て、評価した。密着力の評価は、(1−7.評価)の輝度向上フィルムをハードコートフィルムに変更し、ハードコート層面上に切り込みを入れたほかは、同様に評価した。結果を表2に示す。
また、ハードコートフィルムの耐殺傷性の評価を鉛筆硬度試験にて実施した。
荷重500g、走査距離30mm、走印速度20mm/minとしたこと以外は、JIS K5600−5−4引っかき硬度試験法に準拠して実施した。結果はHであった。
<実施例7>
後硬化接着剤を構成する粒子の形状、各成分の種類及び割合を表2に示す通り変更した他は、実施例1と同様にして、輝度向上フィルムを得て、評価した。また工程(1−4)において未硬化層の粘度を同様に測定した。本実施例で使用した粒子の形状は、平均直径5.2μmの両凸レンズ形状であり、その短径(レンズの厚さに相当)は4.3μmであった。結果を表2に示す。
<実施例8>
後硬化接着剤を構成する各成分の種類及び割合を表2に示す通り変更した他は、実施例1と同様にして、輝度向上フィルムを得て、評価した。また工程(1−4)において未硬化層の粘度を同様に測定した。本実施例では、(メタ)アクリレート(A)、(メタ)アクリレート(B)、粒子、光重合開始剤及びメチルエチルケトンに加えて、オルガノシリカゾルMEK−ST(商品名、日産化学工業株式会社製シリカゾル、粒子径10〜20nmのSiO30%を含むメチルエチルケトン分散物)を76.6部(SiOとして23部)添加した。結果を表2に示す。
<比較例1〜7>
後硬化接着剤を構成する粒子の形状、各成分の種類及び割合を表3〜表4に示す通り変更した他は、実施例1と同様にして、輝度向上フィルムを得て、評価した。また工程(1−4)において未硬化層の粘度を同様に測定した。結果を表3〜表4に示す。
<比較例8>
工程(1−1)で作製したコレステリック樹脂層を含む積層体に代えてPETフィルム(東レ社製、ルミラー100T60)の片面にハードコート層(大同化成社製P−5790−PS3A)を膜厚5μmで設けた積層体を用い、工程(1−2)で作製した1/4波長板に代えて膜厚30μmのゼオノアフィルムを用い、工程(1−5)においてハードコート層とゼオノアフィルムとを向かい合わせて未硬化層を介して貼付し、工程(1−6)において基材及び配向膜を剥離する代わりにPETフィルムを剥離した他は、比較例1と同様にして、(ハードコート層)−(硬化接着剤層)−(ゼオノアフィルム)の層構成を有する光学部材を得て、評価した。結果を表4に示す。
Figure 0005655789
Figure 0005655789
Figure 0005655789
Figure 0005655789
表1〜表4中の略号は、それぞれ以下のものを示す。
UV7000B:日本合成化学社製、商品名「紫光 UV7000B」 ウレタンアクリレート
UV6640B:日本合成化学社製、商品名「紫光 UV6640B」 ウレタンアクリレート
DA141:商品名、ナガセケムテックス社製 2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート
EA5120:商品名、新中村化学工業 NKオリゴ 2−エチルヘキシルアクリレート
HEA:商品名、大阪有機化学工業 2−ヒドロキシエチルアクリレート
<実施例9>
(9−1.偏光板)
吸収型偏光板(サンリッツ社製 HCL2−5618)を用いた。
(9−2.透明粘着層の作製)
ポリエチレンテレフタレートセパレータ(商品名「PET50AL」、リンテック(株)社製)にベース樹脂(商品名「SKダイン2094」)400部と架橋剤(商品名「E−AX」、綜研化学株式会社製、多官能エポキシ架橋剤)1.1部との混合物を、ダイコーターを用いて塗布し、100℃にて2分乾燥し、セパレーター上に膜厚20μmの粘着層を形成し、(透明粘着層)−(セパレーター)の層構成を有する積層体を得た。
(9−3.偏光板複合体)
実施例1で作製した輝度向上フィルムの1/4波長板側に、(9−2)で作製した積層体を、透明粘着層側が対面するよう貼付し、その後セパレーターを剥離した。その上にさらに、(9−1)で得た偏光板を貼付し、(コレステリック樹脂層)−(硬化接着剤層)−(1/4波長板)−(透明粘着層)−(保護フィルム)−(偏光子)−(保護フィルム)の層構成を有する偏光板複合体を得た。
(9−4.評価)
液晶モニター「LCD−DTV191X」(商品名、株式会社アイ・オー・データ機器製)の、液晶パネルの光源側偏光板を剥離して、代わりに、(9−3)で得た偏光板複合体を、コレステリック樹脂層が光源側に向くように貼り合せて、液晶モニターを再度組み立てた。得られた液晶モニターを白表示して、表示面を観察した。その結果、表示面内に点欠陥、ムラ及びコレステリック樹脂層の浮きの無い、明るさが均一な表示状態が観察された。
<実施例10>
(10−1.偏光板)
吸収型偏光板(サンリッツ社製 HCL2−5618)を、蒸留水中に23℃で1日浸漬させて、片側保護フィルムを剥離し、常温にて1日乾燥させたものを、以下において偏光板として用いた。
(10−2.偏光板複合体)
実施例6で作製した光学部材のゼオノアフィルム側に、濡れ指数56dyne/cmとなるようにコロナ処理を施し、PVA(商品名「ゴーセファイマーZ200」、日本合成化学社製)3.0部、グリオキサール(商品名「グリオキザール」、日本合成化学社製)0.05部、純水97.0部からなるPVA接着剤液を#8バーで塗布し、乾燥させ、PVA接着剤層を得た。このPVA接着剤層に、(10−1)で得た偏光板の、保護フィルムを有さない面(偏光子が露出した側の面)を貼付し、(ハードコート層)−(硬化接着剤層)−(ゼオノアフィルム)−(PVA接着剤層)−(偏光子)−(保護フィルム)の層構成を有する偏光板複合体を得た。
(10−3.評価)
液晶モニター「LCD−DTV191X」の、液晶パネルの出光側偏光板を剥離して、代わりに、(10−2)で得た偏光板複合体を、ハードコート層が出射側に向くように貼り合せて、液晶モニターを再度組み立てた。得られた液晶モニターを白表示して、表示面を観察した。その結果、表示面内に点欠陥及びハードコート層の浮きの無い、明るさが均一な表示状態が観察された。また、表示面において高い耐擦傷性を得ることができた。
<比較例9>
輝度向上フィルムとして、実施例1で得たものに代えて比較例1で得たものを用いた以外は、実施例9と同様にして、液晶モニターを組み立て、白表示して、表示面を観察した。その結果、表示面内に接着層の厚み起因のムラが見られた。
<比較例10>
実施例8で得た光学部材に代えて比較例8で得た光学部材を用いた以外は、実施例10と同様にして、液晶モニターを組み立て、白表示して、表示面を観察した。その結果、表示面内に接着層の厚み起因のムラが見られた。
11 第1のフィルム
12 未硬化層
13A、13B 第2のフィルム
21、22 ニップロール
12H 未硬化層のはみ出し

Claims (10)

  1. 第1のフィルム、硬化接着剤層及び第2のフィルムがこの順に積層した光学部材であって、
    前記硬化接着剤層は、後硬化接着剤の未硬化層が硬化してなる層であり、
    前記未硬化層の粘度が温度20±1.0℃において50mPa・s以上6000mPa・s以下であり、
    前記未硬化層の膜厚X(μm)が、1.0μm以上20.0μm以下であり、
    前記硬化接着剤層は、平均粒子径Y(μm)の粒子を含有し、ここで平均粒子径Yは、式(1):
    0.6X<Y≦0.95X (1)
    の関係を満たす、光学部材。
  2. 前記未硬化層における、前記後硬化接着剤の全固形分量T(g/m)及び粒子含有量Z(g/m)、並びに前記粒子の密度d(g/cm)が、式(2)及び(3):
    0.1T≦Z≦0.4T (2)
    Z<2Yd/3 (3)
    の関係を満たす、請求項1に記載の光学部材。
  3. 前記後硬化接着剤が、
    (A)1分子あたりの官能基数が3以下のオリゴマー型多官能(メタ)アクリレート、及び
    (B)温度20±1.0℃における粘度が10mPa・s以上500mPa・s未満であり、1分子内に水酸基を少なくともひとつ有するモノ(メタ)アクリレート
    を含有する、請求項1に記載の光学部材。
  4. 前記硬化接着剤層が、前記粒子に加えて、平均粒子径がY未満の金属酸化物微粒子を含む、請求項1に記載の光学部材。
  5. 前記第1又は第2のフィルムの少なくとも一方が、コレステリック規則性を有する樹脂層を有する、請求項1に記載の光学部材。
  6. 前記第1又は第2のフィルムの少なくとも一方が、ハードコート層を有する、請求項1に記載の光学部材。
  7. 請求項1に記載の光学部材の製造方法であって、
    (I)前記第1のフィルムの接着対象の面、前記第2のフィルムの接着対象の面、又はその両方に、前記後硬化接着剤を塗布し、前記後硬化接着剤の塗膜を形成し、
    (II)前記塗膜を乾燥させて、前記後硬化接着剤の未硬化層を得、
    (III)前記未硬化層を介して互いの前記接着対象の面が対面するように、前記第1のフィルム及び前記第2のフィルムを貼付し、
    (IV)前記未硬化層に、活性エネルギー線を照射し、硬化接着剤層とする
    ことを含む、製造方法。
  8. 前記工程(III)が、
    前記第1のフィルム、前記未硬化層、及び前記第2のフィルムを、ニップロールにて連続的に加圧することを含む、請求項7に記載の製造方法。
  9. 偏光板と、前記偏光板の少なくとも一方の面上に設けられた請求項1に記載の光学部材とを含む、偏光板複合体。
  10. 請求項9に記載の偏光板複合体を含む液晶表示装置。
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