JP5860985B1 - 偏光板及び液晶パネル - Google Patents
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Abstract
Description
[1]ポリビニルアルコール系偏光子と、その一方の面上に第1接着剤層を介して積層される第1保護層とを含み、
前記第1接着剤層は、無溶剤型の活性エネルギー線硬化性接着剤の硬化物層であり、
前記第1保護層は、下記一般式(I):
で示される第1構成単位50〜95重量%と、下記一般式(II):
で示される第2構成単位0.1〜20重量%と、下記一般式(III):
で示される第3構成単位0.1〜49.9重量%とを有するメタクリル系樹脂を含有する層である、偏光板。
前記ポリビニルアルコール系偏光子の他方の面上に第2接着剤層を介して積層され、前記メタクリル系樹脂とは異なる熱可塑性樹脂を含有する第2保護層と、
を含む、[1]〜[7]のいずれかに記載の偏光板。
[10]前記第1保護層の外面上に前記粘着剤層が配置される、[9]に記載の偏光板。
以下、実施の形態を示して本発明に係る偏光板について詳細に説明する。
本発明に係る偏光板は、偏光子と、その一方の面上に、無溶剤型の活性エネルギー線硬化性接着剤(以下、本接着剤とも称する。)の硬化物層である第1接着剤層を介して積層される、後述する特定のメタクリル系樹脂(以下、このメタクリル系樹脂を「メタクリル系樹脂〔A〕」とも称する。)を含有する第1保護層と、を含むものである。本発明に係る偏光板の層構成の一例を図1に示す。図1に示される偏光板1は、偏光子10;第1接着剤層15を介して偏光子10の一方の面上に積層される第1保護層21;第2接着剤層25を介して偏光子10の他方の面上に積層される第2保護層22を含む。
ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とするポリビニルアルコール系偏光子である偏光子10は、光学軸に平行な振動面をもつ直線偏光を吸収し、光学軸に直交する振動面をもつ直線偏光を透過する性質を有する光学要素であり、例えば、一軸延伸され、二色性色素が吸着配向されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムであることができる。二色性色素としては、ヨウ素や二色性有機染料が用いられる。偏光子10を構成するポリビニルアルコール系樹脂は、ポリ酢酸ビニルのケン化物であるポリビニルアルコールのほか、酢酸ビニルとそれに共重合可能な他のモノマー(例えばエチレンや不飽和カルボン酸等)との共重合体のケン化物であるビニルアルコール系共重合体であってもよい。偏光子10の厚みは通常、2〜40μm程度である。
第1保護層21は、上述の一般式(I)、(II)及び(III)でそれぞれ示される第1、第2及び第3構成単位を有するメタクリル系樹脂〔A〕を含有する層であり、好ましくはメタクリル系樹脂〔A〕からなるか、又は添加剤を含む場合において添加剤以外の樹脂成分がメタクリル系樹脂〔A〕からなる層である。
メタクリル系樹脂〔A〕を構成する第1構成単位は、上記一般式(I)で示される構成単位であり、一般式(I)中、R1は水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数4〜12のシクロアルキルアルキル基、炭素数5〜12のシクロアルキル基、炭素数7〜14のアリールアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、又は、ハロゲン原子(F、Cl、Br若しくはI原子)、ヒドロキシル基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルコキシ基及び炭素数1〜12のアルキル基からなる群より選択される少なくとも1種の置換基を有する炭素数6〜14のアリール基を表す。本明細書中において、アルキル基、アリールアルキル基におけるアルキル基、及びアルコキシ基におけるアルキル基は直鎖状又は分岐状であり得る。
メタクリル系樹脂〔A〕を構成する第2構成単位は、上記一般式(II)で示される構成単位であり、一般式(II)中、R2は炭素数7〜14のアリールアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、又は、ハロゲン原子(F、Cl、Br若しくはI原子)、ヒドロキシル基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数7〜14のアリールアルキル基からなる群より選択される少なくとも1種の置換基を有する炭素数6〜14のアリール基を表す。R3及びR4はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数6〜14のアリール基を表す。
メタクリル系樹脂〔A〕を構成する第3構成単位は、上記一般式(III)で示される構成単位であり、一般式(III)中、R5は水素原子、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数4〜12のシクロアルキルアルキル基、又は、ハロゲン原子(F、Cl、Br若しくはI原子)、ヒドロキシル基、ニトロ基及び炭素数1〜12のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも1種の置換基を有する炭素数1〜12のアルキル基を表す。R6及びR7はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数6〜14のアリール基を表す。
メタクリル系樹脂〔A〕は、第1、第2及び第3構成単位以外の他の構成単位をさらに含有していてもよい。他の構成単位は、第1、第2及び第3構成単位を形成するモノマーと共重合可能な他のモノマー由来の構成単位であれば特に制限されない。
メタクリル系樹脂〔A〕は、上記特許文献1に記載の方法によって製造することができる。具体的には、上記各構成単位を形成するモノマー組成物のラジカル重合によってメタクリル系樹脂〔A〕を調製することができる。モノマー組成物は、必要に応じて溶剤や重合開始剤を含むことができる。
メタクリル系樹脂〔A〕の重量平均分子量Mwは、第1保護層21の機械的強度及びメタクリル系樹脂〔A〕の成形性の観点から、GPC測定によるポリメチルメタクリレート換算で、3000〜1000000であることが好ましく、30000〜800000であることがより好ましく、60000〜600000であることがさらに好ましい。メタクリル系樹脂〔A〕の分子量分布(Mw/Mn)は、メタクリル系樹脂〔A〕の成形性の観点から、GPC測定によるポリメチルメタクリレート換算で、1〜10であることが好ましく、1.1〜7であることがより好ましく、1.2〜5であることがさらに好ましい。
第1保護層21は、上記メタクリル系樹脂〔A〕を含有するフィルムであることができ、好ましくはメタクリル系樹脂〔A〕からなるか、又は添加剤を含む場合において添加剤以外の樹脂成分がメタクリル系樹脂〔A〕からなるフィルムである。フィルムへの成形は、溶融押出法、熱プレス成形法、射出成形法、溶媒キャスト法等の従来公知の方法によって行うことができる。
第1接着剤層15は、偏光子10と第1保護層21とを貼合するための層であり、紫外線、可視光、電子線、X線等の活性エネルギー線の照射によって硬化する、無溶剤型の活性エネルギー線硬化性接着剤から形成される。従って、第1接着剤層15は、この活性エネルギー線硬化性接着剤の硬化物層である。無溶剤型の活性エネルギー線硬化性接着剤を用いることにより、偏光子10と第1保護層21との間の密着性を向上させることができる。これに対して、活性エネルギー線硬化性接着剤に溶剤(特に有機溶剤)が含まれていると、接着剤中に含まれる硬化性成分が同じであっても、十分な密着性を得ることができず、偏光板を所定のサイズに裁断したとき、その端部において第1保護層21が偏光子10から剥離する不具合を生じやすい。
カチオン重合性の硬化性成分としては、エポキシ化合物等が挙げられる。エポキシ化合物とは、分子内に1個以上、好ましくは2個以上のエポキシ基を有する化合物であって、活性エネルギー線の照射によってカチオン重合により硬化し得る化合物をいう。エポキシ化合物は、1種のみを単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
(i)下記式(XII)で示されるエポキシシクロペンチルエーテル類:
上記例示した脂環式エポキシ化合物の中でも、次の脂環式エポキシ化合物は、偏光子10と第1保護層21との間の密着性の観点、及び入手容易性の観点から、より好ましく用いられる。
(IV−b)4−メチル−7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン−3−カルボン酸と(4−メチル−7−オキサ−ビシクロ[4.1.0]ヘプト−3−イル)メタノールとのエステル化物[式(IV)において、R8=R9=4−CH3の化合物]、
(V−a)7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン−3−カルボン酸と1,2−エタンジオールとのエステル化物[式(V)において、R10=R11=H、n=2の化合物]、
(VI−a)(7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプト−3−イル)メタノールとアジピン酸とのエステル化物[式(VI)において、R12=R13=H、p=4の化合物]、
(VI−b)(4−メチル−7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプト−3−イル)メタノールとアジピン酸とのエステル化物[式(VI)において、R12=R13=4−CH3、p=4の化合物]、
(VIII−a)(7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプト−3−イル)メタノールと1,2−エタンジオールとのエーテル化物[式(VIII)において、R16=R17=H、r=2の化合物]。
カチオン重合性及びハイブリッド型の無溶剤型の活性エネルギー線硬化性接着剤は通常、カチオン重合開始剤を含み、好ましくは光カチオン重合開始剤を含む。光カチオン重合開始剤は、可視光線、紫外線、X線、電子線等の活性エネルギー線の照射によりカチオン種又はルイス酸を発生し、エポキシ基の重合反応を開始させるものである。
ラジカル重合性の硬化性成分としては、エチレン性不飽和結合を有する化合物等が挙げられ、エチレン性不飽和結合を有する化合物としては、(メタ)アクリル系化合物及びビニル系化合物等が挙げられる。
N,N−ジヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、及びN,N−ジメチロール(メタ)アクリルアミド等のN,N−ジヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミドモノマー;
N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、及びN−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド等のN−アルキルオキシアルキル(メタ)アクリルアミドモノマー;
N,N−ジメトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメトキシエチル(メタ)アクリルアミド、及びN,N−ジエトキシエチル(メタ)アクリルアミド等のN,N−ジアルキルオキシアルキル(メタ)アクリルアミドモノマー;
N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−ブチル(メタ)アクリルアミド、及びN−ヘキシル(メタ)アクリルアミド等のN−モノアルキル(メタ)アクリルアミドモノマー;
N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、及びN,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド等のN,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミドモノマー;
アミノメチル(メタ)アクリルアミド、及びアミノエチル(メタ)アクリルアミド等のN−アミノアルキル(メタ)アクリルアミドモノマー;
メルカアプトメチル(メタ)アクリルアミド、及びメルカプトエチル(メタ)アクリルアミド等のN−メルカプトアルキル(メタ)アクリルアミドモノマー;並びに、
N−アクリロイルモルホリン、N−アクリロイルピペリジン、N−メタクリロイルピペリジン、及びN−アクリロイルピロリジン等の脂肪族複素環構造を有する(メタ)アクリルアミドモノマー等が挙げられる。
ラジカル重合性及びハイブリッド型の無溶剤型の活性エネルギー線硬化性接着剤は通常、ラジカル重合開始剤を含む、好ましくは光ラジカル重合開始剤を含む。ラジカル重合開始剤は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本接着剤は、必要に応じてさらに光増感剤を含有することができる。光増感剤を用いることで、硬化性成分の反応性が向上し、接着剤層の機械的強度及び偏光子10と第1保護層21との間の密着性を向上させることができる場合がある。光増感剤としては、例えば、カルボニル化合物、有機硫黄化合物、過硫化物、レドックス系化合物、アゾ及びジアゾ化合物、ハロゲン化合物、光還元性色素等が挙げられる。
カチオン重合性の無溶剤型の活性エネルギー線硬化性接着剤は、オキセタン類及びポリオール類等のカチオン重合を促進する化合物をさらに含有してもよい。
カチオン重合性及びハイブリッド型の無溶剤型の活性エネルギー線硬化性接着剤は、エポキシ化合物等のカチオン重合性硬化性成分とともに(メタ)アクリル系化合物等を含有してもよい。(メタ)アクリル系化合物を併用することにより、偏光子10と第1保護層21との間の密着性、接着剤層の硬度及び機械的強度を高める効果が期待でき、さらには、接着剤の粘度や硬化速度等の調整をより容易に行うことができるようになる。かかる(メタ)アクリル系化合物としては上記したものと同じものが挙げられる。
本接着剤を偏光子10の貼合面又は第1保護層21の貼合面に塗工し、その塗工された接着剤層を介して両者のフィルムを重ね、例えば貼合ロール等を用いて上下から押圧した後、活性エネルギー線を照射して接着剤層を硬化させることによって偏光子10に第1保護層21を貼合することができる。
第2保護層22は、偏光子10における第1保護層21側とは反対側の面上に積層、貼合される、任意で設けられる層である。第2保護層20は、例えば透光性を有する、好ましくは光学的に透明な熱可塑性樹脂フィルムであることができる。
第2接着剤層25は、偏光子10とフィルムである第2保護層22とを貼合するための層である。第2接着剤層25を形成する接着剤は、第2保護層22を構成する熱可塑性樹脂の種類等に応じて、上述した無溶剤型の活性エネルギー線硬化性接着剤、他の活性エネルギー線硬化性接着剤及び水系接着剤(ポリビニルアルコール系樹脂水溶液からなる接着剤、水系二液型ウレタン系エマルジョン接着剤等)などから選択される。第2保護層22がメタクリル系樹脂〔A〕を含有するフィルムである場合には、優れた密着性を得るために、第1接着剤層15と同じく上述した無溶剤型の活性エネルギー線硬化性接着剤が用いられる。
偏光板は、当該偏光板を液晶セル等の他の部材に貼合するための粘着剤層30を備えることができる。粘着剤層30は、例えば図1の偏光板1のように第1及び第2保護層21,22の双方を備える場合においては、第1又は第2保護層21,22の外面上に配置することができる。ただし、第2保護層22がメタクリル系樹脂〔A〕以外で構成される場合、とりわけIPSモードの液晶パネルに偏光板を適用するときには、低複屈折性(光学等方性)等の光学特性に優れる第1保護層21を、偏光子10における液晶セル側に配置される保護層として用いることが好ましいことから、第1保護層21の外面上に粘着剤層30を配置することが好ましい。第2保護層22が活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物層である場合、粘着剤層30は、第1保護層21の外面上に配置されてもよいし、第2保護層22の外面上に配置されてもよい。
偏光板は、所望の光学特性又はその他の特徴を付与するために、第1又は第2保護層21,22の外面(液晶セルから遠い側の保護層の外面であり、粘着剤層30を設ける場合には、粘着剤層30が設けられる側とは反対側の偏光板最表面である。)上にコーティング層(表面処理層)を有することができる。コーティング層の具体例は、ハードコート層、防眩層、反射防止層、帯電防止層、防汚層を含む。コーティング層を形成する方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
本発明に係る液晶パネルは、液晶セルと、その少なくとも一方の面上に配置される上述の本発明に係る偏光板とを含むものである。本発明に係る液晶パネルの層構成の一例を図3に示す。図3に示される液晶パネル3は、液晶セル40の両面に配置される偏光板に図1に示される偏光板1を用いたものであるが、いずれか一方の偏光板のみに本発明に係る偏光板を用いてもよい。好ましくは、少なくとも視認側の偏光板に本発明に係る偏光板を用いる。第2保護層22がメタクリル系樹脂〔A〕を含有するフィルムである場合には、第2保護層22を液晶セル40側の保護層として用いてもよい。図2に示される偏光板2を用いる場合、偏光板2は、その第1保護層21を外側に向けて液晶セル40に貼合される。
(1)偏光子の作製
平均重合度約2,400、ケン化度99.9モル%以上で厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルムを、30℃の純水に浸漬した後、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の重量比が0.02/2/100の水溶液に30℃で浸漬した。その後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水の重量比が12/5/100の水溶液に56.5℃で浸漬した。引き続き、8℃の純水で洗浄した後、65℃で乾燥して、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素が吸着配向された偏光子を得た。延伸は、主に、ヨウ素染色及びホウ酸処理の工程で行い、トータル延伸倍率は5.3倍、得られた偏光子の厚みは27μmであった。
次の保護層(保護フィルム)を作製・用意した。
〔f−1〕紫外線硬化性接着剤f−1:次の配合成分を混合して得られた無溶剤型の紫外線硬化性接着剤である。%は、接着剤全体を100重量%としたときの含有量(重量%)を示す。
・1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル:19%、
・トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェートを主成分とする光カチオン重合開始剤:僅量。
・3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(東亞合成(株)製の「アロンオキセタンOXT−101」):20%、
・3−エチル−3{[(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ]メチル}オキセタン(東亞合成(株)製の「アロンオキセタンOXT−221」):5%、
・1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(共栄社化学(株)製の「ライトアクリレート1,6HX−A」):22%、
・1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製の光ラジカル開始剤「イルガキュア184」):僅量、
・トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェートを主成分とする光カチオン重合開始剤:僅量。
・ヒドロキシエチルアクリルアミド:46%、
・トリプロピレングリコールジアクリレート:7%
・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(BASF社製の光ラジカル開始剤「イルガキュア907」):僅量。
表1に示される第1保護層及び第2保護層における偏光子との貼合面に、表1に示される接着剤をそれぞれ塗工し、接着剤層が偏光子側となるようにして偏光子の一方の面に第1保護層を積層し、他方の面に第2保護層を積層するとともに貼合ロールに通して、第1保護層/接着剤層/偏光子/接着剤層/第2保護層の層構成を有する積層体を得た。その後、第1保護層側から紫外線を照射することで両面の接着剤層を硬化させて、偏光板を得た。紫外線照射は、メタルハライドランプを用いて、該ランプと積層体との間の距離を200mmに保ちながら、260〜320nmの波長域での照度が200mW/cm2、積算光量が200mJ/cm2となるように行った。水系接着剤を用いた比較例9については、紫外線照射の代わりに、上記積層体を乾燥炉に入れ、80℃、300秒の加熱処理を行うことにより接着剤層を乾燥させて偏光板を得た。
次に示す評価試験を行って、偏光子と保護層との間の密着性(接着力)を評価した。結果を表1に併せて示す。
紫外線照射終了時から3分後に、表1に示される評価対象となる保護層と偏光子との間を手で剥離し、手で剥離する際の様子及び手で加える力から、下記の評価基準に従って密着性を評価した。なお、水系接着剤を用いた比較例9については、加熱処理(乾燥処理)終了時から3分後に上記評価試験を行った。
B:保護層の破断が生じるほどの密着性はないが、少しの力で剥離してしまうほどの弱さでもない、
C:少しの力で剥離してしまうほど密着性は非常に弱い。
紫外線照射終了時(比較例9については加熱処理終了時)から24時間後に、次の手順に従って180°剥離試験を行った。まず偏光板から、偏光子の吸収軸方向を長辺とする長さ150mm×幅25mmの長方形の評価用サンプルを切り出した。次いで、評価用サンプルにおける表1に示される評価対象となる保護層側を、両面テープを用いてガラス基板に貼合した。次に、ガラス基板に貼合された評価用サンプルの長さ方向一端において、表1に示される評価対象となる保護層と偏光子との間にキッカケ(剥離部)を入れ、このキッカケ部分における偏光子と評価対象でない保護層との積層体をオートグラフ(株式会社島津製作所製の「AGS−50NX」)のつかみ具で掴み、温度23℃、相対湿度50%の環境下にて、このオートグラフを用いて掴んだ積層体を、掴んだ側とは反対側の長さ方向一端の方向に剥離速度300mm/minで引っ張り上げる180°剥離試験を実施し、剥離時の応力(N/25mm)を測定した。
紫外線照射終了時(比較例9については加熱処理終了時)から24時間後の偏光板をトムソン刃で裁断し、切断面において、表1に示される評価対象となる保護層と偏光子との間に剥離が認められるか否かを目視で確認した。
Claims (12)
- ポリビニルアルコール系偏光子と、その一方の面上に第1接着剤層を介して積層される第1保護層とを含み、
前記第1接着剤層は、無溶剤型の活性エネルギー線硬化性接着剤の硬化物層であり、
前記第1保護層は、下記一般式(I):
で示される第1構成単位50〜95重量%と、下記一般式(II):
で示される第2構成単位0.1〜20重量%と、下記一般式(III):
で示される第3構成単位0.1〜49.9重量%とを有するメタクリル系樹脂を含有する層である、偏光板。 - 前記活性エネルギー線硬化性接着剤は、活性エネルギー線硬化性エポキシ化合物を含む、請求項1に記載の偏光板。
- 前記活性エネルギー線硬化性エポキシ化合物は、脂環式環に結合するエポキシ基を分子内に1個以上有する化合物を含む、請求項2に記載の偏光板。
- 前記活性エネルギー線硬化性接着剤は、カチオン重合開始剤をさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光板。
- 前記活性エネルギー線硬化性接着剤は、(メタ)アクリル系化合物を含む、請求項1に記載の偏光板。
- 前記活性エネルギー線硬化性接着剤は、分子内に少なくとも1個の(メタ)アクリロイル基とアミド結合とを有する(メタ)アクリルアミドモノマーを含む、請求項1に記載の偏光板。
- 前記ポリビニルアルコール系偏光子の一方の面上に前記第1接着剤層を介して積層される前記第1保護層と、
前記ポリビニルアルコール系偏光子の他方の面上に第2接着剤層を介して積層され、前記メタクリル系樹脂とは異なる熱可塑性樹脂を含有する第2保護層と、
を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の偏光板。 - 粘着剤層をさらに含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の偏光板。
- 前記第1保護層の外面上に前記粘着剤層が配置される、請求項8に記載の偏光板。
- 前記第2保護層の外面上に粘着剤層が配置される、請求項7に記載の偏光板。
- 液晶セルと、その少なくとも一方の面上に配置される請求項1〜10のいずれか1項に記載の偏光板とを含む、液晶パネル。
- 前記液晶セルは、IPSモードの液晶セルである、請求項11に記載の液晶パネル。
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