JP5677627B2 - 偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、偏光子の保護フィルムとして、偏光子の片側にシクロオレフィン系ポリマーフィルム、他方の片側にセルロースアシレートフィルムを用いた偏光板が開示されている。
また、特許文献1の偏光板は、偏光子の保護フィルムとして、偏光子の一方の側にアクリル系フィルム、他方の側にセルロースアシレートフィルムを有する構成であるため、偏光板製造後の乾燥が十分に行われ、且つアクリル系フィルムの特徴が生かせると考えられる。
しかしながら、特許文献1の偏光板は、平板上に、セルロースアシレートフィルムを該平板側(下側)、アクリル系フィルムを上側となるように置いて、偏光板の反り(カール)を観察した場合、偏光板の4隅が浮き上がるようにカールが発生する場合がある。このようにカールした偏光板を、「アクリル系フィルム側にカールした偏光板」と呼ぶものとする。アクリル系フィルム側にカールした偏光板を、アクリル系フィルムをインナー側フィルムとして液晶セルに貼り付けると、インナー側フィルムと液晶セルとの間に気泡が入り、液晶表示装置の性能が低下してしまうという問題がある。そのためアクリル系フィルムの反対側にカールする方が好ましいが、そのカール量が大きすぎると液晶セルに貼り付ける際の位置合わせが難しくなり、こちらも好ましくない。前述したようにベゼルの狭幅化に伴って位置合わせに対する要求精度が厳しくなってきたことにより、カールに対する要求が厳しくなってきている。
ここでインナー側フィルムとは偏光子を挟む二枚の保護フィルムの内、液晶セル側に配置されるフィルムを指す。また、液晶セルの反対側に配置されるフィルムをアウター側フィルムと呼ぶ。
また、液晶セルに貼合したときの光漏れの観点から、インナー側フィルムの膜厚は薄い方が好ましく、偏光板の耐傷性の観点から、アウター側フィルムの膜厚は厚い方が好ましいため、インナー側フィルムとアウター側フィルムの膜厚が異なる偏光板が考えられるが、この場合も偏光板が前記のようにカールしやすい。
特許文献2に記載された偏光板においては、厚みが60μm以上の保護フィルムを用いているが、近年では更に薄膜の保護フィルムが求められている。また、保護フィルムを薄くすると、よりカールが発生しやすくなるという課題がある。
偏光板のカールはMD方向に発生するものも、TD方向に発生するものも、どちらも問題となり、重要である。しかし偏光板を構成する材料を設計する場合、特にTD方向が重要である。この理由は、偏光板を作成するプロセスによるカールの調整のしやすさの違いによる。MD方向のカールについては、偏光板を構成するインナー側フィルム、偏光子、アウター側フィルムを貼合、乾燥するために搬送する時の搬送方向へのテンションを変えることでカールを調整できるレンジが広い。しかしTD方向のカールについては、乾燥条件を変えることで僅かに調整できるだけで、制御する手段がない。そのため特にTD方向について、好ましいフィルムの組み合わせを設計することが重要となる。
すなわち、偏光子の保護フィルムとして、偏光子の一方の側に(メタ)アクリル系樹脂を含む第1の保護フィルム、他方の側に第2の保護フィルムを有する構成の偏光板において、第1の保護フィルム側にカールすることを抑制するためには、第2の保護フィルムの偏光子の吸収軸に直交する方向の湿度寸法変化率を好適に設計する必要があることがわかった。
第1の保護フィルムと、偏光子と、第2の保護フィルムとをこの順に有する偏光板であって、
上記第1の保護フィルムが(メタ)アクリル系樹脂を含むフィルムであり、
上記第1の保護フィルムの厚さが20μm以上30μm以下であり、
上記第1の保護フィルムの上記偏光子の吸収軸に直交する方向の弾性率が3.0GPa以上3.5GPa以下であり、
上記第2の保護フィルムの厚さが上記第1の保護フィルムの厚さの1.5倍以上1.8倍以下であり、
上記第2の保護フィルムの上記偏光子の吸収軸に直交する方向の下記式(1)で表される湿度寸法変化率が0.45%以上0.8以下である、偏光板。
湿度寸法変化率(%)=[{(25℃、相対湿度80%における長さ)−(25℃、相対湿度10%における長さ)}/(25℃、相対湿度60%における長さ)]×100 ・・・式(1)
[2]
上記第1の保護フィルムの上記偏光子の吸収軸に直交する方向の上記式(1)で表される湿度寸法変化率が0.20%以上0.30%以下である、[1]に記載の偏光板。
[3]
上記第2の保護フィルムの上記偏光子の吸収軸に直交する方向の上記式(1)で表される湿度寸法変化率が0.55%以上0.65%未満である[1]又は[2]に記載の偏光板。
[4]
上記第2の保護フィルムの上記偏光子の吸収軸に直交する方向の弾性率が2.8GPa以上3.3GPa未満である[1]〜[3]のいずれか1つに記載の偏光板。
[5]
上記第2の保護フィルムの上記偏光子の吸収軸に直交する方向の上記式(1)で表される湿度寸法変化率が0.55%以上0.65%未満であり、上記第2の保護フィルムの上記偏光子の吸収軸に直交する方向の弾性率が2.8GPa以上3.3GPa未満である[1]〜[4]のいずれか1つに記載の偏光板。
[6]
上記第2の保護フィルムが、セルロースアシレートを含むフィルムである、[1]〜[5]のいずれか1つに記載の偏光板。
[7]
粘着剤層と、第1の保護フィルムと、偏光子と、第2の保護フィルムとをこの順に有する、[1]〜[6]のいずれか1つに記載の偏光板。
[8]
液晶セルと、[1]〜[7]のいずれか1つに記載の偏光板を少なくとも1枚有する液晶表示装置であって、上記偏光板における上記第1の保護フィルムが、上記液晶セル側に配置された液晶表示装置。
前記第1の保護フィルムが(メタ)アクリル系樹脂を含むフィルムであり、
前記第1の保護フィルムの厚さが20μm以上30μm以下であり、
前記第1の保護フィルムの前記偏光子の吸収軸に直交する方向の弾性率が3.0GPa以上3.5GPa以下であり、
前記第2の保護フィルムの厚さが前記第1の保護フィルムの厚さの1.5倍以上1.8倍以下であり、
前記第2の保護フィルムの前記偏光子の吸収軸に直交する方向の下記式(1)で表される湿度寸法変化率が0.45%以上0.8以下である、偏光板である。
湿度寸法変化率(%)=[{(25℃、相対湿度80%における長さ)−(25℃、相対湿度10%における長さ)}/(25℃、相対湿度60%における長さ)]×100 ・・・式(1)
以下、本発明の偏光板を構成する偏光子、及び保護フィルムについて説明する。
本発明の偏光板における偏光子としては、特に制限はなく、公知の偏光子を用いることができるが、ポリビニルアルコール系樹脂と、二色性色素とを含有することが好ましい。
ポリビニルアルコール系樹脂(以下、「PVA系樹脂」とも言う)としては、ポリ酢酸ビニルを鹸化したポリマー素材が好ましいが、例えば不飽和カルボン酸、不飽和スルホン酸、オレフィン類、ビニルエーテル類のような酢酸ビニルと共重合可能な成分とを含有しても構わない。また、アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等を含有する変性PVAも用いることができる。
この他、本発明における偏光子には、特許第3021494号公報に記載されている1、2−グリコール結合量が1.5モル%以下のPVAフィルム、特開2001−316492号公報に記載されている5μm以上の光学的異物が100cm2当たり500個以下であるPVAフィルム、特開2002−030163号に記載されているフィルムのTD方向の熱水切断温度斑が1.5℃以下であるPVAフィルム、さらにグリセリンなどの3〜6価の多価アルコ−ルを1〜100質量%混合した溶液や、特開平06−289225号公報に記載されている可塑剤を15質量%以上混合した溶液から製膜したPVAフィルムを好ましく用いることができる。
これらの中でも、本発明における偏光子に用いる前記ポリビニルアルコール系樹脂としては、ポリ酢酸ビニルをけん化したものが製造コストの観点から好ましい。なお、前記ポリ酢酸ビニルのけん化度については特に制限はないが、例えば、けん化度90%以上とすることが好ましく、95%以上とすることがより好ましく、99%以上とすることが特に好ましい。
本発明における偏光子は、二色性色素を含むことが好ましい。ここで、二色性色素とは、本明細書においては、偏光方向により吸光度の異なる色素のことを言い、例えば、ヨウ素イオン、ジアゾ系色素、キノン系色素、その他公知の二色性染料などが含まれる。前記二色性色素としては、I3−やI5−などの高次のヨウ素イオンもしくは二色性染料を好ましく使用することができる。
本発明では高次のヨウ素イオンが特に好ましく使用される。高次のヨウ素イオンは、「偏光板の応用」永田良編、CMC出版や工業材料、第28巻、第7号、p.39〜p.45に記載されているように、ヨウ素をヨウ化カリウム水溶液に溶解した液及びホウ酸水溶液の少なくとも一方にPVAを浸漬し、PVAに吸着・配向した状態で生成することができる。
本発明における偏光子の製造方法としては、特に制限はない。
例えば、PVAとヨウ素とを含有する偏光子の製造方法としては、前記PVAをフィルム化した後、ヨウ素を導入して偏光子を構成することが好ましい。PVAフィルムの製造は、特開2007−86748号公報の〔0213〕〜〔0237〕に記載の方法、特許登録第3342516号明細書、特開平09−328593号公報、特開2001−302817号公報、特開2002−144401号公報等を参考にして行うことができる。
PVA溶液の調製工程では、水に対して攪拌しながらPVA系樹脂を添加し、PVA系樹脂を水または有機溶媒に溶解した原液を調製することが好ましい。原液中のPVA系樹脂の濃度は、好ましくは5〜20質量%である。また、得られたスラリーを脱水し、含水率40%程度のPVA系樹脂ウェットケーキを一度調製してもよい。さらにその後添加剤を加える場合は、例えば、PVA系樹脂のウェットケーキを溶解槽に入れ、可塑剤、水を加え、槽底から水蒸気を吹き込みながら攪拌する方法が好ましい。内部樹脂温度は50〜150℃に加温することが好ましく、系内を加圧してもよい。
前記流延工程は、上記にて調製した原液(PVA溶液)を流延して成膜する方法が一般に好ましく用いられる。流延の方法としては、特に制限はないが、加熱した前記原液を二軸押出機に供給し、ギアポンプにより排出手段(好ましくはダイ、より好ましくはT型スリットダイ)から支持体上に流涎して製膜することが好ましい。また、ダイからの排出される樹脂溶液の温度については特に制限はない。
前記支持体としては、キャストドラムが好ましく、ドラムの直径、幅、回転速度、表面温度については、特に制限はない。その中でも、前記キャストドラムの直径(R1)は2000〜5000mmであることが好ましく、2500〜4500mmであることがより好ましく、3000〜3500mmであることが特に好ましい。
前記キャストドラムの幅は2〜6mであることが好ましく、3〜5mであることがより好ましく、4〜5mであることが特に好ましい。
前記キャストドラムの回転速度は2〜20m/分であることが好ましく、4〜12m/分であることがより好ましく、5〜10m/分であることが特に好ましい。
前記キャストドラムのキャストドラム表面温度は40〜140℃であることが好ましく、60〜120℃であることが特に好ましく、80〜100℃であることが特に好ましい。
前記T型スリットダイ出口の樹脂温度は40〜140℃であることが好ましく、60〜120℃であることがより好ましく、80〜100℃であることが特に好ましい。
その後、得られたロールの裏面と表面とを乾燥ロールに交互に通過させながら乾燥を行なうことが好ましい。前記乾燥ロールの直径、幅、回転速度、表面温度については、特に制限はない。その中でも、前記乾燥ロールの直径(R2)は200〜450mmであることが好ましく、250〜400mmであることがより好ましく、300〜350mmであることが特に好ましい。
また、得られたフィルムの長さについても特に制限はなく、2000m以上、好ましくは4000m以上の長尺のフィルムとすることができる。フィルムの幅についても、特に制限はないが、2〜6mであることが好ましく、3〜5mであることがより好ましい。
前記膨潤工程は、水のみで行うことが好ましいが、特開平10−153709号公報に記載されているように、光学性能の安定化および、製造ラインでのポリビニルアルコール系樹脂フィルム(以下、「PVAフィルム」とも言う。)のシワ発生回避のために、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムをホウ酸水溶液により膨潤させて、偏光板基材の膨潤度を管理することもできる。
また、膨潤工程の温度、時間は、任意に定めることができるが、10℃〜60℃、5秒〜2000秒が好ましい。
なお、膨潤工程のときにわずかに延伸を行ってもよく、例えば1.05倍〜1.5倍に延伸する態様が好ましく、1.3倍程度に延伸する態様がより好ましい。
前記染色工程は、特開2002−86554号公報に記載の方法を用いることができる。また、染色方法としては浸漬だけでなく、ヨウ素あるいは染料溶液の塗布あるいは噴霧等、任意の手段が可能である。また、特開2002−290025号公報に記載されているように、ヨウ素の濃度、染色浴温度、浴中の延伸倍率、および浴中の浴液を攪拌させながら染色させる方法を用いてもよい。
前記二色性色素として高次のヨウ素イオンを用いる場合、高コントラストの偏光板を得るためには、染色工程はヨウ素をヨウ化カリウム水溶液に溶解した液を用いることが好ましい。この場合のヨウ素−ヨウ化カリウム水溶液のヨウ素とヨウ化カリウムの質量比については特開2007−086748号公報に記載の態様を用いることができる。
また、特許第3145747号公報に記載されているように、染色液にホウ酸、ホウ砂等のホウ素系化合物を添加してもよい。
前記硬膜工程は、PVAフィルムを架橋剤溶液に浸漬、または溶液を塗布して架橋剤を含ませるのが好ましい。また、特開平11−52130号公報に記載されているように、硬膜工程を数回に分けて行うこともできる。
前記架橋剤としては米国再発行特許第232897号明細書に記載のものが使用でき、特許第3357109号公報に記載されているように、寸法安定性を向上させるため、架橋剤として多価アルデヒドを使用することもできるが、ホウ酸類が最も好ましく用いられる。硬膜工程に用いる架橋剤としてホウ酸を用いる場合には、ホウ酸−ヨウ化カリウム水溶液に金属イオンを添加してもよい。金属イオンとしては塩化亜鉛が好ましいが、特開2000−35512号公報に記載されているように、塩化亜鉛の変わりに、ヨウ化亜鉛などのハロゲン化亜鉛、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛などの亜鉛塩を用いることもできる。
また、塩化亜鉛を添加したホウ酸−ヨウ化カリウム水溶液を作製し、PVAフィルムを浸漬させて硬膜を行ってもよく、特開2007−086748号公報に記載の方法を用いることができる。
前記延伸工程は、米国特許2,454,515号明細書などに記載されているような、縦一軸延伸方式、もしくは特開2002−86554号公報に記載されているようなテンター方式を好ましく用いることができる。好ましい延伸倍率は2倍〜12倍であり、さらに好ましくは3倍〜10倍である。また、延伸倍率と原反厚さと偏光子厚さの関係は特開2002−040256号公報に記載されている(保護フィルム貼合後の偏光子膜厚/原反膜厚)×(全延伸倍率)>0.17としたり、最終浴を出た時の偏光子の幅と保護フィルム貼合時の偏光子幅の関係は特開2002−040247号公報に記載されている0.80≦(保護フィルム貼合時の偏光子幅/最終浴を出た時の偏光子の幅)≦0.95としたりすることも好ましく行うことができる。
前記乾燥工程は、特開2002−86554号公報で公知の方法を使用できるが、好ましい温度範囲は30℃〜100℃であり、好ましい乾燥時間は30秒〜60分である。また、特許第3148513号公報に記載されているように、水中退色温度を50℃以上とするような熱処理を行ったり、特開平07−325215号公報や特開平07−325218号公報に記載されているように温湿度管理した雰囲気でエージングしたりすることも好ましく行うことができる。
また膜厚が薄い偏光子は、特許第4691205号公報や特許第4751481号公報に記載の塗布法を用いた製造方法により形成する事ができる。
なお、膜厚の制御は、公知の方法で制御することができ、例えば前記流延工程におけるダイスリット幅や、延伸条件を適切な値に設定することで制御できる。
次に、本発明の偏光板に用いられる保護フィルム(以下、「偏光板保護フィルム」とも言う。)について説明する。
本発明の偏光板は、第1の保護フィルムと、偏光子と、第2の保護フィルムとをこの順に有する。
前記第1の保護フィルムは、(メタ)アクリル系樹脂を含むフィルムであり、かつ厚さが20μm以上30μm以下であり、前記偏光子の吸収軸に直交する方向の弾性率が3.0GPa以上3.5GPa以下である。
前記第2の保護フィルムは、厚さが前記第1の保護フィルムの厚さの1.5倍以上1.8倍以下であり、かつ前記偏光子の吸収軸に直交する方向の下記式(1)で表される湿度寸法変化率が0.45%以上0.8%以下である。
湿度寸法変化率(%)=[{(25℃、相対湿度80%における長さ)−(25℃、相対湿度10%における長さ)}/(25℃、相対湿度60%における長さ)]×100 ・・・式(1)
前記第1の保護フィルムは、(メタ)アクリル系樹脂を含むフィルム(「(メタ)アクリル系樹脂フィルム」とも言う)である。
(メタ)アクリル系樹脂としては、特に限定されず、任意の適切な(メタ)アクリル系樹脂を採用し得る。例えば、ポリメタクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸エステル、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸メチル−スチレン共重合体(MS樹脂など)、脂環族炭化水素基を有する重合体(例えば、メタクリル酸メチル−メタクリル酸シクロヘキシル共重合体、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸ノルボルニル共重合体など)が挙げられる。
好ましくは、ポリ(メタ)アクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸エステルであり、ポリ(メタ)アクリル酸C1−6アルキル((メタ)アクリル酸の炭素数1〜6のアルキルエステルの重合体)がより好ましい。更に好ましくは、メタクリル酸メチルを主成分(50〜100質量%、好ましくは70〜100質量%)とするメタクリル酸メチル系樹脂が挙げられる。
ラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂としては、特開2000−230016号公報、特開2001−151814号公報、特開2002−120326号公報、特開2002−254544号公報、特開2005−146084号公報などに記載の、ラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂が挙げられる。
グルタルイミド構造を有する(メタ)アクリル系樹脂としては、特開2006−309033号公報、特開2006−317560号公報、特開2006−328329号公報、特開2006−328334号公報、特開2006−337491号公報、特開2006−337492号公報、特開2006−337493号公報、特開2006−337569号公報、特開2007−009182号公報などに記載の、グルタルイミド構造を有する(メタ)アクリル系樹脂が挙げられる。
第1の保護フィルム中の(メタ)アクリル系樹脂の含有量が50質量%以上であれば、(メタ)アクリル系樹脂が本来有する高耐熱性、高透明性が十分に発揮されるため好ましい。
第1の保護フィルムにおける上記他の熱可塑性樹脂の含有割合は、好ましくは0〜50質量%、より好ましくは0〜40質量%、更に好ましくは0〜30質量%、特に好ましくは0〜20質量%である。
第1の保護フィルムにおける添加剤の含有割合は、好ましくは0〜5質量%、より好ましくは0〜2質量%、さらに好ましくは0〜0.5質量%である。
第1の保護フィルムの製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリル系樹脂と、その他の重合体や添加剤等を、任意の適切な混合方法で充分に混合し、予め熱可塑性樹脂組成物としてから、これをフィルム成形することができる。あるいは、(メタ)アクリル系樹脂と、その他の重合体や添加剤等を、それぞれ別々の溶液にしてから混合して均一な混合液とした後、フィルム成形してもよい。
上記熱可塑性樹脂組成物を製造するには、例えば、オムニミキサー等、任意の適切な混合機で上記のフィルム原料をプレブレンドした後、得られた混合物を押出混練する。この場合、押出混練に用いられる混合機は、特に限定されるものではなく、例えば、単軸押出機、二軸押出機等の押出機や加圧ニーダー等、任意の適切な混合機を用いることができる。
上記フィルム成形の方法としては、例えば、溶液キャスト法(溶液流延法)、溶融押出法、カレンダー法、圧縮成形法等、任意の適切なフィルム成形法が挙げられる。これらのフィルム成形法のうち、溶液キャスト法(溶液流延法)、溶融押出法が好ましい。
上記溶液キャスト法(溶液流延法)(以下、「ソルベントキャスト法」ともいう。)に用いられる溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;シクロヘキサン、デカリン等の脂肪族炭化水素類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;アセトン、メチルエチエルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素類;ジメチルホルムアミド;ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
上記溶液キャスト法(溶液流延法)を行うための装置としては、例えば、ドラム式キャスティングマシン、バンド式キャスティングマシン、スピンコーター等が挙げられる。
上記溶融押出法としては、例えば、Tダイ法、インフレーション法等が挙げられる。成形温度は、好ましくは150〜350℃、より好ましくは200〜300℃である。
上記Tダイ法でフィルム成形する場合は、公知の単軸押出機や二軸押出機の先端部にTダイを取り付け、フィルム状に押出されたフィルムを巻取って、ロール状のフィルムを得ることができる。この際、巻取りロールの温度を適宜調整して、押出方向に延伸を加えることで、1軸延伸することも可能である。また、押出方向と垂直な方向にフィルムを延伸することにより、同時2軸延伸、逐次2軸延伸等を行うこともできる。
延伸温度は、フィルム原料である熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度近傍であることが好ましく、具体的には、好ましくは(ガラス転移温度−30℃)〜(ガラス転移温度+100℃)、より好ましくは(ガラス転移温度−20℃)〜(ガラス転移温度+80℃)の範囲内である。充分な延伸倍率を得るための観点からは、延伸温度が(ガラス転移温度−30℃)以上であることが好ましい。また、樹脂組成物の流動(フロー)を起こさずに安定な延伸が行う観点からは延伸温度が(ガラス転移温度+100℃)以下であることが好ましい。
面積比で定義した延伸倍率は、好ましくは1.1〜25倍、より好ましくは1.3〜10倍である。延伸に伴う靭性の向上の観点からは、延伸倍率が1.1倍以上であることが好ましい。充分な延伸倍率を得る観点からは、延伸倍率が25倍以下であることが好ましい。
延伸速度は、一方向で、好ましくは10〜20,000%/min、より好ましく100〜10,000%/minである。充分な延伸倍率を得るために時間・製造コストを抑える観点からは、延伸速度が10%/min以上であることが好ましい。また、延伸フィルムの破断等を抑える観点からは、延伸速度が20,000%/min以下であることが好ましい。
前記第1の保護フィルムの厚さは、フィルム断面の光学顕微鏡観察により測定される平均膜厚である。
湿度寸法変化率(%)=[{(25℃、相対湿度80%における長さ)−(25℃、相対湿度10%における長さ)}/(25℃、相対湿度60%における長さ)]×100 ・・・式(1)
前記第1の保護フィルムをインナー側フィルムとすることで、高温高湿下で長期使用した場合のムラ発生が抑えられるという観点で好ましい。
第2の保護フィルムは、厚さが前記第1の保護フィルムの厚さの1.5倍以上1.8倍以下であり、かつ前記偏光子の吸収軸に直交する方向の下記式(1)で表される湿度寸法変化率が0.45%以上0.8%以下である。
湿度寸法変化率(%)=[{(25℃、相対湿度80%における長さ)−(25℃、相対湿度10%における長さ)}/(25℃、相対湿度60%における長さ)]×100 ・・・式(1)
前記第2の保護フィルムの厚さと、偏光子の吸収軸に直交する方向の湿度寸法変化を前記のように特定の範囲とすることで、カールの観点で液晶表示装置の製造適性に優れた偏光板とすることができる。
前記第2の保護フィルムは、樹脂を含んでなることが好ましく、前記樹脂としては、公知の樹脂を用いることができ、本発明の趣旨に反しない限りにおいて特に制限はないが、セルロースアシレート、(メタ)アクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂を挙げることができ、セルロースアシレートが好ましい。
以下、第2の保護フィルムに用いることができるセルロースアシレートについて、詳しく説明する。
セルロースアシレートの置換度は、セルロースの構成単位((β−)1,4−グリコシド結合しているグルコース)に存在している、3つの水酸基がアシル化されている割合を意味する。置換度(アシル化度)は、セルロースの構成単位質量当りの結合脂肪酸量を測定して算出することができる。本発明において、セルロース体の置換度はセルロース体を重水素置換されたジメチルスルホキシド等の溶剤に溶解して13C−NMRスペクトルを測定し、アシル基中のカルボニル炭素のピーク強度比から求めることにより算出することができる。セルロースアシレートの残存水酸基をセルロースアシレート自身が有するアシル基とは異なる他のアシル基に置換したのち、13C−NMR測定により求めることができる。測定方法の詳細については、手塚他(Carbohydrate.Res.,273(1995)83−91)に記載がある。
セルロースアシレートのアシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基が特に好ましく、アセチル基がより特に好ましい。
本発明における第2の保護フィルムは、置換基および/または置換度の異なる2種のセルロースアシレートを併用、混合して形成してもよいし、後述の共流延法などにより、異なるセルロースアシレートからなる複数層を有するフィルムであってもよい。
またセルロースアシレートは、70000〜230000の数平均分子量を有することが好ましく、75000〜230000の数平均分子量を有することがさらに好ましく、78000〜120000の数平均分子量を有することが最も好ましい。
第2の保護フィルムは、有機酸や、その他の偏光板保護フィルムに用いられる公知の添加剤を、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、含んでいてもよい。これによって湿度寸法変化率の制御の一助とすることができる。第2の保護フィルムに含められる添加剤の分子量は特に制限されないが、後述の添加剤を好ましく用いることができる。
添加剤を加えることによって、湿度寸法変化率の制御に加えて、フィルムの熱的性質、光学的性質、機械的性質の改善、柔軟性付与、耐吸水性付与、水分透過率低減等のフィルム改質の観点で、有用な効果を示す。
第2の保護フィルムの厚みは30〜54μmが好ましく、33〜50μmより好ましく、36〜47μmが特に好ましい。厚みが54μm以下であるとカールの観点で好ましい。一方、厚みが30μm以上であると、偏光板加工時の搬送時に破断しにくく、偏光板の表面に傷が付きにくい。
前記第2の保護フィルムの厚さは、フィルム断面の光学顕微鏡観察により測定される平均膜厚である。
添加剤の添加量としては、上記種々の効果を発現させる観点から、セルロースアシレートに対して10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましい。上限としては、80質量%以下であることが好ましく、65質量%以下であることが好ましい。添加剤を2種類以上用いた場合には、その合計量が上記範囲にあることが好ましい。
第2の保護フィルムの透湿度は、偏光板製造時の乾燥速度の観点から、10g/m2/day以上であることが好ましい。第2の保護フィルムの透湿度は、10〜500g/m2/dayであることがより好ましく、100〜500g/m2/dayであることが更に好ましく、200〜450g/m2/dayであることがより特に好ましい。
本明細書中における透湿度の値は、JIS Z0208の透湿度試験(カップ法)に準じて、温度40℃、相対湿度92%の雰囲気中、面積1m2の試料を24時間に通過する水蒸気の重量(g)を測定した値である。
前記第2の保護フィルムの製造方法について、(メタ)アクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂を用いたフィルムの製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、樹脂と、その他の重合体や添加剤等を、任意の適切な混合方法で充分に混合し、予め熱可塑性樹脂組成物としてから、これをフィルム成形することができる。あるいは、樹脂と、その他の重合体や添加剤等を、それぞれ別々の溶液にしてから混合して均一な混合液とした後、フィルム成形してもよい。
上記熱可塑性樹脂組成物を製造するには、例えば、オムニミキサー等、任意の適切な混合機で上記のフィルム原料をプレブレンドした後、得られた混合物を押出混練する。この場合、押出混練に用いられる混合機は、特に限定されるものではなく、例えば、単軸押出機、二軸押出機等の押出機や加圧ニーダー等、任意の適切な混合機を用いることができる。
上記フィルム成形の方法としては、例えば、溶液キャスト法(溶液流延法)、溶融押出法、カレンダー法、圧縮成形法等、任意の適切なフィルム成形法が挙げられる。これらのフィルム成形法のうち、溶液キャスト法(溶液流延法)、溶融押出法が好ましい。
第2の保護フィルムの製造方法について、第2の保護フィルムがセルロースアシレートを含むフィルム(「セルロースアシレートフィルム」とも言う)である場合を例として詳細に説明する。
セルロースアシレートフィルムは、ソルベントキャスト法により製造することができる。以下、第2の保護フィルムの製造方法について、基材としてセルロースアシレートを用いた態様を例に挙げて説明するが、その他の樹脂を用いた場合も同様に第2の保護フィルムを製造することができる。ソルベントキャスト法では、セルロースアシレートを有機溶媒に溶解した溶液(以下、「セルロースアシレート溶液」、「ドープ」ともいう。)を用いてフィルムを製造する。
前記エーテル類、ケトン類およびエステル類は、環状構造を有していてもよい。また、エーテル、ケトンおよびエステルの官能基(すなわち、−O−、−CO−および−COO−)のいずれかを2つ以上有する化合物も、前記有機溶媒として用いることができる。前記有機溶媒は、アルコール性水酸基のような他の官能基を有していてもよい。2種類以上の官能基を有する有機溶媒の場合、その炭素原子数はいずれかの官能基を有する溶媒の上述の好ましい炭素原子数範囲内であることが好ましい。
前記炭素原子数が3〜12のケトン類の例には、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノンおよびメチルシクロヘキサノンが含まれる。
前記炭素原子数が3〜12のエステル類の例には、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテートおよびペンチルアセテートが含まれる。
また、2種類以上の官能基を有する有機溶媒の例には、2−エトキシエチルアセテート、2−メトキシエタノールおよび2−ブトキシエタノールが含まれる。
また、2種類以上の有機溶媒を混合して用いてもよい。
セルロースアシレート溶液に対し、有機酸を添加する場合、その添加のタイミングは、製膜される時点で添加されていれば特に限定されない。例えば、セルロースアシレートの合成時点で添加してもよいし、ドープ調製時にセルロースアシレートと混合してもよい。
第2の保護フィルムには、劣化防止剤(例えば、酸化防止剤、過酸化物分解剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、酸捕獲剤、アミン等)を添加してもよい。劣化防止剤については、特開平3−199201号、同5−1907073号、同5−194789号、同5−271471号、同6−107854号の各公報に記載がある。また、前記劣化防止剤の添加量は、調製する溶液(ドープ)の0.01〜1質量%であることが好ましく、0.01〜0.2質量%であることがさらに好ましい。添加量が0.01質量%以上であれば、劣化防止剤の効果が十分に発揮されるので好ましく、添加量が1質量%以下であれば、フィルム表面への劣化防止剤のブリードアウト(滲み出し)などが生じにくいので好ましい。特に好ましい劣化防止剤の例としては、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)、トリベンジルアミン(TBA)を挙げることができる。
使用される溶剤は低級アルコール類としては、好ましくはメチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール等が挙げられる。低級アルコール以外の溶媒としては特に限定されないが、セルロースエステルの製膜時に用いられる溶剤を用いることが好ましい。
第2の保護フィルムには、延伸処理を行うこともできる。延伸処理により偏光板保護フィルムに所望のレターデーションを付与することが可能である。セルロースアシレートフィルムの延伸方向は幅方向(以下、「幅手方向」ともいう。)、長手方向のいずれでも好ましい。
幅方向に延伸する方法は、例えば、特開昭62−115035号、特開平4−152125号、同4−284211号、同4−298310号、同11−48271号などの各公報に記載されている。
また、流延後にドープ溶剤が残存した状態で延伸を行う場合、乾膜よりも低い温度で延伸が可能となり、この場合、100℃〜170℃が好ましい。
延伸速度は1%/分〜300%/分が好ましく、10%/分〜300%/分がさらに好ましく、30%/分〜300%/分が最も好ましい。
フィルムの幅方向に延伸する延伸工程と、フィルムの搬送方向(長手方向)に収縮させる収縮工程を含むことを特徴とする製造方法においてはパンタグラフ式あるいはリニアモーター式のテンターによって保持し、フィルムの幅方向に延伸しながら搬送方向にはクリップの間隔を徐々に狭めることでフィルムを収縮させることが出来る。
特に、フィルムの幅方向に10%以上延伸する延伸工程と、フィルムの幅方向にフィルムを把持しながらフィルムの搬送方向を5%以上収縮させる収縮工程とを含むことが好ましい。
なお、本発明でいう収縮率とは、収縮方向における収縮前のフィルムの長さに対する収縮後のフィルムの収縮した長さの割合を意味する。
収縮率としては5〜40%が好ましく、10〜30%が特に好ましい。
前記第2の保護フィルムをアウター側フィルムとすることは、液晶表示装置表面への傷の付きにくさの観点で好ましい。
以下、本発明の偏光板の製造方法について、第1の保護フィルム、及び第2の保護フィルム(以下これらを「偏光板保護フィルム」ともいう。)と偏光子の積層方法、偏光板の機能化の順に説明する。
前記偏光板保護フィルム(第1の保護フィルム、及び第2の保護フィルム)はアルカリ鹸化処理することによりポリビニルアルコールのような偏光子の材料との密着性を付与し、偏光板保護フィルムとして用いることができる。
鹸化の方法については、特開2007−86748号公報の〔0211〕と〔0212〕に記載される方法を用いることができる。
本発明の偏光板の製造方法は、上記にて得られた本発明の偏光子の両面に、2枚の偏光板保護フィルムを積層する工程を含むことが好ましい。
前記偏光板保護フィルムの処理面と偏光子を貼り合わせるのに使用される接着剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアルコール系接着剤や、ブチルアクリレート等のビニル系ラテックス等が挙げられる。
図2に本発明の偏光板の一例を示す。図2において、偏光子3の吸収軸13と、第1の保護フィルム1のフィルム製造時のTD方向11及び第2の保護フィルム2のフィルム製造時のTD方向12とは直交している。
<偏光板の性能>
本発明の偏光板の好ましい光学特性等については特開2007−086748号公報の〔0238〕〜〔0255〕に記載されており、これらの特性を満たすことが好ましい。
本発明の偏光板の形状は、液晶表示装置にそのまま組み込むことが可能な大きさに切断されたフィルム片の態様の偏光板のみならず、連続生産により、長尺状に作製され、ロール状に巻き上げられた態様(例えば、ロール長2500m以上や3900m以上の態様)の偏光板も含まれる。大画面液晶表示装置用とするためには、偏光板の幅は1470mm以上とすることが好ましい。
この場合、本発明の偏光板は、粘着剤層と、第1の保護フィルム(インナー側フィルム)と、偏光子と、第2の保護フィルム(アウター側フィルム)とをこの順に有する偏光板であってもよい。
本発明の偏光板は、更に該偏光板の一方の面にプロテクトフィルムを、反対面にセパレートフィルムを貼合して構成されることも好ましい。
前記プロテクトフィルム及び前記セパレートフィルムは偏光板出荷時、製品検査時等において偏光板を保護する目的で用いられる。この場合、プロテクトフィルムは、偏光板の表面を保護する目的で貼合され、偏光板を液晶板へ貼合する面の反対面側に用いられる。また、セパレートフィルムは液晶板へ貼合する接着層をカバーする目的で用いられ、偏光板を液晶板へ貼合する面側に用いられる。
本発明の偏光板は、ディスプレイの視認性向上のための反射防止フィルム、輝度向上フィルムや、ハードコート層、前方散乱層、アンチグレア(防眩)層等の機能層を有する光学フィルムと複合した機能化偏光板としても好ましく使用される。機能化のための反射防止フィルム、輝度向上フィルム、他の機能性光学フィルム、ハードコート層、前方散乱層、アンチグレア層については、特開2007−86748号公報の〔0257〕〜〔0276〕に記載され、これらの記載を基に機能化した偏光板を作成することができる。
本発明の偏光板は反射防止フィルムと組み合わせて使用することができる。反射防止フィルムは、フッ素系ポリマー等の低屈折率素材を単層付与しただけの反射率1.5%程度のフィルム、または薄膜の多層干渉を利用した反射率1%以下のフィルムのいずれも使用できる。本発明では、透明支持体上に低屈折率層、および低屈折率層より高い屈折率を有する少なくとも一層の層(即ち、高屈折率層、中屈折率層)を積層した構成が好ましく使用される。また、日東技報,vol.38,No.1,May,2000,26頁〜28頁や特開2002−301783号公報などに記載された反射防止フィルムも好ましく使用できる。
高屈折率層の屈折率>中屈折率層の屈折率>透明支持体の屈折率>低屈折率層の屈折率
前記含シリコーン化合物はポリシロキサン構造を有する化合物が好ましいが、反応性シリコーン(例えば、サイラプレーン(チッソ(株)製)や両末端にシラノール基含有のポリシロキサン(特開平11−258403号公報)等を使用することもできる。シランカップリング剤等の有機金属化合物と特定のフッ素含有炭化水素基含有のシランカップリング剤とを触媒共存下に縮合反応で硬化させてもよい(特開昭58−142958号公報、同58−147483号公報、同58−147484号公報、特開平9−157582号公報、同11−106704号公報、特開2000−117902号公報、同2001−48590号公報、同2002−53804号公報記載の化合物等)。
低屈折率層には、上記以外の添加剤として充填剤(例えば、二酸化珪素(シリカ)、含フッ素粒子(フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム)等の一次粒子平均径が1〜150nmの低屈折率無機化合物、特開平11−3820号公報の[0020]〜[0038]に記載の有機微粒子等)、シランカップリング剤、滑り剤、界面活性剤等を含有させることも好ましく行うことができる。
低屈折率層の膜厚は、30〜200nmであることが好ましく、50〜150nmであることがさらに好ましく、60〜120nmであることが最も好ましい。
このような超微粒子は、粒子表面を表面処理剤で処理したり(シランカップリング剤等:特開平11−295503号公報、同11−153703号公報、特開2000−9908号公報、アニオン性化合物或は有機金属カップリング剤:特開2001−310432号公報等)、高屈折率粒子をコアとしたコアシェル構造としたり(特開2001−166104号公報等)、特定の分散剤を併用する(例えば、特開平11−153703号公報、米国特許第6,210,858B1明細書、特開2002−2776069号公報等)等の態様で使用することができる。
前記高屈折率層の屈折率は、1.70〜2.20であることが好ましい。高屈折率層の厚さは、5nm〜10μmであることが好ましく、10nm〜1μmであることがさらに好ましい。
前記中屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との間の値となるように調整する。中屈折率層の屈折率は、1.50〜1.70であることが好ましい。
本発明の偏光板は、輝度向上フィルムと組み合わせて使用することができる。輝度向上フィルムは、円偏光もしくは直線偏光の分離機能を有しており、偏光板とバックライトとの間に配置され、一方の円偏光もしくは直線偏光をバックライト側に後方反射もしくは後方散乱する。バックライト部からの再反射光は、部分的に偏光状態を変化させ、輝度向上フィルムおよび偏光板に再入射する際、部分的に透過するため、この過程を繰り返すことにより光利用率が向上し、正面輝度が1.4倍程度に向上する。輝度向上フィルムとしては異方性反射方式および異方性散乱方式が知られており、いずれも本発明における偏光板と組み合わせることができる。
本発明の偏光板は耐擦傷性等の力学的強度を付与するため、ハードコート層を透明支持体の表面に設けた機能性光学フィルムと組み合わせることが好ましく行われる。ハードコート層を、前述の反射防止フィルムに適用して用いる場合は、特に、透明支持体と高屈折率層の間に設けることが好ましい。
前記ハードコート層は、光および/または熱による硬化性化合物の架橋反応、または、重合反応により形成されることが好ましい。硬化性官能基としては、光重合性官能基が好ましく、または、加水分解性官能基含有の有機金属化合物は有機アルコキシシリル化合物が好ましい。ハードコート層の具体的な構成組成物としては、例えば、特開2002−144913号公報、同2000−9908号公報、国際公開第00/46617号パンフレット等記載のものを好ましく使用することができる。
ハードコート層の膜厚は、0.2μm〜100μmであることが好ましい。
ハードコート層の強度は、JIS K5400に従う鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましく、3H以上であることが最も好ましい。また、JIS K5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
前方散乱層は、本発明における偏光板を液晶表示装置に適用した際の、上下左右方向の視野角特性(色相と輝度分布)改良するために使用される。本発明では、前方散乱層は屈折率の異なる微粒子をバインダー分散した構成が好ましく、例えば、前方散乱係数を特定化した特開11−38208号公報、透明樹脂と微粒子との相対屈折率を特定範囲とした特開2000−199809号公報、ヘイズ値を40%以上と規定した特開2002−107512号公報等の構成を使用することができる。また、本発明における偏光板をヘイズの視野角特性を制御するため、住友化学(株)の技術レポート「光機能性フィルム」31頁〜39頁に記載された「ルミスティ」と組み合わせて使用することも好ましく行うことができる。
アンチグレア(防眩)層は、反射光を散乱させ映り込みを防止するために使用される。アンチグレア機能は、液晶表示装置の最表面(表示側)に凹凸を形成することにより得られる。アンチグレア機能を有する光学フィルムのヘイズは、3〜30%であることが好ましく、5〜20%であることがさらに好ましく、7〜20%であることが最も好ましい。
フィルム表面に凹凸を形成する方法は、例えば、微粒子を添加して膜表面に凹凸を形成する方法(例えば、特開2000−271878号公報等)、比較的大きな粒子(粒子サイズ0.05〜2μm)を少量(0.1〜50質量%)添加して表面凹凸膜を形成する方法(例えば、特開2000−281410号公報、同2000−95893号公報、同2001−100004号公報、同2001−281407号公報等)、フィルム表面に物理的に凹凸形状を転写する方法(例えば、エンボス加工方法として、特開昭63−278839号公報、特開平11−183710号公報、特開2000−275401号公報等記載)等を好ましく使用することができる。
本発明の液晶表示装置は、前記本発明の偏光板を、バックライト側偏光板、及び視認側偏光板の少なくとも一方として有する。
特に、本発明の偏光板における、(メタ)アクリル系樹脂を含んでなる第1の保護フィルムを、液晶セル側(インナー側)となるように含むことが好ましい。
本発明の液晶表示装置の好ましい一例の模式図を図3に示す。
図3に示した液晶表示装置100は、液晶セル20の両側に、第1の保護フィルム1、偏光子3、及び第2の保護フィルム2を有する本発明の偏光板10を有する。液晶表示装置100は、液晶セル20側(インナー側)に第1の保護フィルム1が配置されるように偏光板10を有している。このとき、第1の保護フィルムは、粘着剤層を介して液晶セルと貼合されていてもよい。
ノーマリーブラックの液晶表示装置とするためには、2枚の偏光板10における偏光子3の吸収軸は、互いに直交するように配置されることが好ましい。
[フィルム1]
[下記式(1A)で表されるラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂{共重合モノマー質量比=メタクリル酸メチル/2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル=8/2、ラクトン環化率約100%、ラクトン環構造の含有割合19.4%、重量平均分子量133000、メルトフローレート6.5g/10分(240℃、10kgf)、Tg131℃}90質量部と、アクリロニトリル−スチレン(AS)樹脂(トーヨーAS AS20、東洋スチレン社製)10質量部との混合物;Tg127℃]のペレットを二軸押出機に供給し、約280℃でシート状に溶融押し出しして、厚さ70μmのラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂シートを得た。この未延伸シートを、160℃の温度条件下、縦2.0倍、横2.4倍に延伸して(メタ)アクリル系樹脂フィルムであるフィルム11(厚さ:25μm、面内位相差Δnd:0.8nm、厚み方向位相差Rth:1.5nm)を得た。
原料の樹脂として分子量10万のメタクリル酸メチル−スチレン共重合体(MS樹脂)(スチレン量11モル%)、イミド化剤としてモノメチルアミンを用いて、イミド化MS樹脂を製造した。
このフィルムについて、ラボ延伸機(バッチ式一軸延伸装置、熱風循環式、スリットノズル上下噴きつけ、温度分布±1℃)を用いて二軸延伸フィルム(フィルム2)を作成した。
[フィルム3〜10]
セルロースアシレートのアセチル置換度については以下の方法で測定した。
アセチル置換度は、ASTM D−817−91に準じて測定した。粘度平均重合度は宇田らの極限粘度法{宇田和夫、斉藤秀夫、「繊維学会誌」、第18巻第1号、105〜120頁(1962年)}により測定した。
フィルムの弾性率はJIS K7127に記載の方法に従って測定した。
フィルムロールの巻き方向を長手方向(MD方向)、長手方向と直交する幅手方向(TD方向)とする。該長手方向又は幅手方向を測定方向として、該測定方向に長さ15cm、幅1cmのフィルム試料を切り出した。該試料を東洋精機製のストログラフV10−Cに、長手方向のチャック間隔が10cmとなるように設置し、延伸速度10mm/分でチャック間隔が広がるように加重を加えて、その時の力を測定した。予めマイクロメーターで測定していたフィルムの厚み、力、伸び量から弾性率を算出した。
フィルムの湿度寸法変化率は以下の方法で測定した。
フィルムロールの巻き方向を長手方向(MD方向)、長手方向と直交する幅手方向(TD方向)とする。該長手方向又は幅手方向を測定方向として、該測定方向に長さ12cm、幅3cmのフィルム試料を切り出した。該試料に測定方向に沿って10cmの間隔でピン孔を空け、25℃、相対湿度60%にて24時間調湿後、ピン孔の間隔をピンゲージで測長した。次に25℃、相対湿度10%にて24時間調湿後、ピン孔の間隔をピンゲージで測長した。次いで、試料を25℃、相対湿度80%にて24時間調湿後、ピン孔の間隔をピンゲージで測長した。これらの測定値を用いて下記式により湿度寸法変化率を算出した。
湿度寸法変化率(%)=[{(25℃、相対湿度80%における長さ)−(25℃、相対湿度10%における長さ)}/(25℃、相対湿度60%における長さ)]×100 ・・・式(1)
(1)中間層用ドープの調製
下記組成の中間層用ドープ1を調製した。
中間層用ドープ1の組成
・セルロースアセテート(アセチル化度2.86) 100質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒) 320質量部
・メタノール(第2溶媒) 83質量部
・1−ブタノール(第3溶媒) 3質量部
・トリフェニルフォスフェート 7.6質量部
・ビフェニルジフェニルフォスフェート 3.8質量部
攪拌羽根を有する4000Lのステンレス製溶解タンクに、上記第1溶媒から第3溶媒の混合溶媒をよく攪拌・分散しつつ、セルロースアセテート粉体(フレーク)、トリフェニルフォスフェート及びビフェニルジフェニルフォスフェートを徐々に添加し、全体が2000kgになるように中間層用ドープ1を調製した。なお、各溶媒は、すべてその含水率が0.5質量%以下のものを使用した。
マット剤(二酸化ケイ素(粒径20nm))と剥離促進剤(クエン酸エチルエステル(クエン酸のモノエチルエステル、ジエチルエステル、トリエチルエステルの混合物))と前記中間層用ドープ1を、静止型混合器を介して混合させて支持体層用ドープ2を調製した。混合は、全固形分濃度が20.5質量%、マット剤濃度が0.05質量%、剥離促進剤濃度が0.03質量%となるように行った。
マット剤(二酸化ケイ素(粒径20nm))を、静止型混合器を介して前記中間層用ドープ1に混合させて、エアー層用ドープ3を調製した。混合は、全固形分濃度が20.5質量%、マット剤濃度が0.1質量%となるように行った。
流延ダイとして、幅が1.8mであり共流延用に調整したフィードブロックを装備して、主流の両面にそれぞれ積層して3層構造のフィルムを成形できるようにした装置を用いた。以下の説明において、主流から形成される層を中間層と称し、支持体面側の層を支持体層と称し、反対側の面をエアー層と称する。なお、ドープの送液流路は、中間層用、支持体層用、エアー層用の3流路を用いた。
フィルム3の製造において、剥離の際の搬送方向の延伸強度を、弾性率、湿度寸法変化率が所望の値になるように調整したこと以外はフィルム3の製造と同様にして、フィルム4〜6を製造した。搬送方向の延伸強度を弱めることで、搬送方向の分子の配向度が下がり、その結果として搬送方向の弾性率が低減し、湿度寸法変化率が増加した。
またフィルム7はフィルムの幅手方向(流延方向に対して直交する方向)の両端をピンテンター(特開平4−1009号公報の図3に記載のピンテンター)で把持しながら、幅手方向に延伸処理を行って製造した。延伸倍率は所望の物性値になるように調整した。
またフィルム8〜10は、上記中間層用ドープ1、支持体層用ドープ2、及びエアー層用ドープ3を流延口から0℃に冷却したドラム上に共流延する時の流量を調整して製造した。更に剥離の際の搬送方向の延伸強度を、湿度寸法変化率が所望の値になるように調整した。それぞれ厚みは、37.5μm、42.5μm、45μmであった。
作製したインナー側フィルム及びアウター側フィルムのそれぞれを、2.3mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液に、55℃で3分間浸漬した。ついで、室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.05mol/Lの硫酸を用いて中和した。再度、室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。このようにして、各フィルムについて表面の鹸化処理を行った。
500Lのタンクに18℃の水200kgを入れ、攪拌しながら、重量平均分子量165000、ケン化度99.8モル%のポリビニルアルコール系樹脂42kgを加え、15分間攪拌することによりスラリーを得た。得られたスラリーを脱水し、含水率40%のPVA系樹脂ウェットケーキを得た。
キャストドラム幅4.3m、
キャストドラム回転速度:8m/分、
キャストドラム表面温度:90℃、
T型スリットダイ出口の樹脂温度:95℃
得られた膜の表面と裏面とを下記の条件にて複数の乾燥ロールを交互に通過させながら乾燥を行った。
乾燥ロール幅:4.3m、
乾燥ロール本数(n):10本、
乾燥ロール回転速度:8m/分、
乾燥ロール表面速度:50℃
ポリエステル系ウレタン(三井武田ケミカル社製、タケラックXW−74―C154)10質量部およびイソシアネート系架橋剤(三井武田ケミカル社製、タケネートWD−725)1質量部を、水に溶解し、固形分を20質量%に調整した溶液を調製した。これを接着剤として用いた。
〔偏光板の作製〕
上記方法にて製造し、鹸化処理したインナー側フィルムを、上記接着剤を用いて、上記方法にて製造した偏光子の片側に貼り付けた。次に上記方法にて製造し、鹸化処理したアウター側フィルムを、上記接着剤を用いて、インナー側フィルムを貼り付けてある側とは反対側の偏光子の面に貼り付けた。
この際、作成した偏光子の吸収軸と、インナー側フィルム及びアウター側フィルムのTD方向とは直交するように配置した。
このようにして偏光板1〜13を作製した。作製した偏光板の構成を表2に示す。
このようにして作製した偏光板から(TD)15cm×(MD)15cmの大きさの試験片を切り出し、25℃、相対湿度60%の温度湿度環境に4時間以上放置後、4隅の浮き上がり量を計測した。その結果を表2に示す。この際、アウター側フィルムを上向きに置いた時の浮き上がり量をプラスの量とする。放置後のサンプルがインナー側に反っている時は、アウター側を上向きに置いても浮き上がり量をJIS−JQA1級の定規(ここではシンワ製直尺シルバー、品番130005)で計測できないため、フィルムの上下を逆にしてインナー側を上向きに置いて浮き上がり量を計測し、マイナス符号を付与した量とする。なお、試験片を切り出す際は、偏光板の中心部から切り出した。
4隅の平均の浮き上がり量の評価基準は、5mm以上9mm未満が最も好ましく(評価:AA)、4mm以上5mm未満もしくは9mm以上10mm未満が次に好ましく(評価:A)、−2mm以上4mm未満もしくは10mm以上16mm未満がその次に好ましく(評価:B)、−2mm未満、もしくは16mm以上は好ましくなく(評価:C)とした。なお、前述したように、浮き上がり量がマイナスの量であると液晶セルに貼り合わせるときに泡が入りやすくなり好ましくない。偏光板のカールは温度湿度の影響で変化しやすいものであるが、温度湿度が変化した場合でも浮き上がり量はプラスの量となることが好ましい。また、浮き上がり量がプラスの量であっても、その量が多すぎると液晶セルに貼り合わせるときに位置合わせが困難になるため、浮き上がり量が16mm以上となることは好ましくない。
2 第2の保護フィルム
3 偏光子
10 偏光板
11 第1の保護フィルムのTD方向
12 第2の保護フィルムのTD方向
13 偏光子の吸収軸
20 液晶セル
100 液晶表示装置
Claims (8)
- 第1の保護フィルムと、偏光子と、第2の保護フィルムとをこの順に有する偏光板であって、
前記第1の保護フィルムが(メタ)アクリル系樹脂を含むフィルムであり、
前記第1の保護フィルムの厚さが20μm以上30μm以下であり、
前記第1の保護フィルムの前記偏光子の吸収軸に直交する方向の弾性率が3.0GPa以上3.5GPa以下であり、
前記第2の保護フィルムの厚さが前記第1の保護フィルムの厚さの1.5倍以上1.8倍以下であり、
前記第2の保護フィルムの前記偏光子の吸収軸に直交する方向の下記式(1)で表される湿度寸法変化率が0.45%以上0.8%以下である、偏光板。
湿度寸法変化率(%)=[{(25℃、相対湿度80%における長さ)−(25℃、相対湿度10%における長さ)}/(25℃、相対湿度60%における長さ)]×100 ・・・式(1) - 前記第1の保護フィルムの前記偏光子の吸収軸に直交する方向の前記式(1)で表される湿度寸法変化率が0.20%以上0.30%以下である、請求項1に記載の偏光板。
- 前記第2の保護フィルムの前記偏光子の吸収軸に直交する方向の前記式(1)で表される湿度寸法変化率が0.55%以上0.65%未満である請求項1又は2に記載の偏光板。
- 前記第2の保護フィルムの前記偏光子の吸収軸に直交する方向の弾性率が2.8GPa以上3.3GPa未満である請求項1〜3のいずれか一項に記載の偏光板。
- 前記第2の保護フィルムの前記偏光子の吸収軸に直交する方向の前記式(1)で表される湿度寸法変化率が0.55%以上0.65%未満であり、前記第2の保護フィルムの前記偏光子の吸収軸に直交する方向の弾性率が2.8GPa以上3.3GPa未満である請求項1又は2に記載の偏光板。
- 前記第2の保護フィルムが、セルロースアシレートを含むフィルムである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の偏光板。
- 粘着剤層と、第1の保護フィルムと、偏光子と、第2の保護フィルムとをこの順に有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の偏光板。
- 液晶セルと、請求項1〜7のいずれか1項に記載の偏光板を少なくとも1枚有する液晶表示装置であって、前記偏光板における前記第1の保護フィルムが、前記液晶セル側に配置された液晶表示装置。
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