JP6870934B2 - 偏光板用粘着フィルム、それを含む偏光板および光学表示装置 - Google Patents

偏光板用粘着フィルム、それを含む偏光板および光学表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、偏光板用粘着フィルム、それを含む偏光板および光学表示装置に関する。
液晶表示装置は、液晶パネルおよび液晶パネルの両面に配置された偏光板を含む。偏光板は、偏光子および偏光子の一方の面または両面に形成され、偏光子を保護する保護フィルムを含む。偏光板は、偏光板用粘着フィルムを介して液晶パネルに貼り付けられる。また、偏光板用粘着フィルムは、偏光板用粘着剤組成物を用いて形成される。
偏光板用粘着剤組成物は、粘着樹脂と硬化剤とを含む。粘着フィルムは、液晶表示装置に使用する際に、常温(例:25℃)および高温(例:85℃)のどちらに曝露されてもよい。常温と高温とで粘着フィルムの物性変化が激しい場合、粘着フィルムの信頼性が低下したり、工程性が低下したりする可能性がある。また、カルボン酸基を有する粘着樹脂は、粘着剤組成物の熟成期間を短くして生産性を高めることができる。しかし、カルボン酸基を有する粘着樹脂を含む粘着剤組成物は、パネル等を腐食または損傷させるという問題を有していることから、最近では、酸によるパネルの腐食を防ぐために、カルボン酸基を有しない粘着樹脂の適用が拡大されている。よって、カルボン酸基を有しなくても熟成期間の短い粘着剤組成物が求められている。
本発明の背景技術は、特開2015−010192号公報(特許文献1)に記載されている。
特開2015−010192号公報
本発明の目的は、常温と高温間の弾性率比を鑑みて、信頼性に優れた偏光板用粘着フィルムを提供することである。
本発明の別の目的は、耐熱性および耐湿熱耐久性に優れた偏光板用粘着フィルムを提供することである。
本発明のまた別の目的は、抵抗変化率が低く、被着体に対する腐食防止効果に優れた偏光板用粘着フィルムを提供することである。
本発明のまた別の目的は、弾性率が高く、加工性、工程性が良く、光漏れ改善効果に優れた偏光板用粘着フィルムを提供することである。
本発明のまた別の目的は、前記偏光板用粘着フィルムを含む偏光板および光学表示装置を提供することである。
本発明の一形態に係る偏光板用粘着フィルムは、非カルボン酸系(メタ)アクリル系共重合体、イソシアネート系硬化剤およびエポキシ系硬化剤を含む偏光板用粘着剤組成物から形成され、85℃における貯蔵弾性率G’(85℃)が0.1〜0.8MPaであり、下記式1で表される貯蔵弾性率比が3以下である:
Figure 0006870934
(前記式1において、G’(25℃)およびG’(85℃)は、発明の詳細な説明で定義した通りである。)
本発明の他の形態に係る偏光板用粘着フィルムは、非カルボン酸系(メタ)アクリル系共重合体、イソシアネート系硬化剤およびエポキシ系硬化剤を含む偏光板用粘着剤組成物から形成され、85℃における貯蔵弾性率G’(85℃)が0.1〜0.8MPaであり、下記式2で表される抵抗変化率が10%未満である:
Figure 0006870934
(前記式2において、Pは、粘着フィルムの両末端に電極が形成されたサンプルに対して測定した初期抵抗値(単位:Ω)であり、Pは、前記サンプルを60℃および95%相対湿度の環境下に250時間放置した後に測定した抵抗値(単位:Ω)である。)
本発明に係る偏光板は、前記偏光板用粘着フィルムを含みうる。
本発明に係る光学表示装置は、前記偏光板用粘着フィルムを含みうる。
本発明は、常温と高温との間の貯蔵弾性率比を下げ、信頼性に優れた偏光板用粘着フィルムを提供する。
本発明は、耐熱性および耐湿熱耐久性に優れた偏光板用粘着フィルムを提供する。
本発明は、抵抗変化率が低く、被着体に対する腐食防止効果に優れた偏光板用粘着フィルムを提供する。
本発明は、弾性率が高く、加工性、工程性が良く、光漏れ改善効果に優れた偏光板用粘着フィルムを提供する。
本発明は、前記偏光板用粘着フィルムを含む偏光板および光学表示装置を提供する。
本明細書における貯蔵弾性率比の概念図である。 本発明の一実施形態に係る偏光板の断面図である。 本発明の別の実施形態に係る偏光板の断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。 本明細書における抵抗変化率を測定する際のサンプルの断面図である。 本明細書における偏光板の耐久性評価の概念図である。
添付した図面を参照して、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は、複数の異なる形態で具現化することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。図面で本発明を明確に説明するために、説明と関係のない部分は省略し、明細書全体を通じて同一または類似する構成要素に対しては同一の図面符号を付した。
本明細書において、“上部”、“下部”は、図面を基準としたものであって、必ずしも上部と下部に固定されるものではなく、観察する方向によって“上部”が“下部”に、“下部”が“上部”に変更されてもよい。
本明細書において、“偏光板用粘着フィルム”および“偏光板用粘着剤組成物”はそれぞれ、単に“粘着フィルム”および“粘着剤組成物”と表記されることもある。また、本明細書において、“(メタ)アクリル”は、アクリルおよび/またはメタクリルを意味する。
本明細書において、粘着フィルムの“貯蔵弾性率”は、厚さ25μmの粘着フィルムを複数個積層して切断し、厚さ500μmおよび直径8mmの円形のサンプルを作製し、作製したサンプルに対して、PhysicaMCR501(AntonParr社)を用いて、直径8mmのディスク上で、25℃から120℃まで10℃/分の昇温速度で昇温しながら1Hzおよび5%歪み(strain)で評価したときの、25℃および85℃における測定値を意味する。この際、粘着フィルムは、粘着剤組成物をポリエチレンテレフタレートフィルムの表面にコーティングし、35℃および相対湿度45%で所定の熟成時間熟成させ、厚さ25μmの粘着フィルムを製造し、離型フィルムから離型させたものである。
本明細書において、“貯蔵弾性率比”は、図1および下記式1から計算した値である:
Figure 0006870934
(前記式1において、G’(25℃)は、25℃における粘着フィルムの貯蔵弾性率(単位:MPa)であり、G’(85℃)は、85℃における粘着フィルムの貯蔵弾性率(単位:MPa)である。)
本明細書において、“イソシアネート系硬化剤の当量”とは、(粘着剤組成物中のイソシアネート系硬化剤の含量/イソシアネート系硬化剤の分子量)×(イソシアネート系硬化剤1分子当たりのイソシアネート基の個数)を意味する。
本明細書において、“エポキシ系硬化剤の当量”とは、(粘着剤組成物中のエポキシ系硬化剤の含量/エポキシ系硬化剤の分子量)×(エポキシ系硬化剤1分子当たりのエポキシ基の個数)を意味する。
本明細書において、“(メタ)アクリル系共重合体を構成する水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体の当量”とは、(粘着剤組成物中の(メタ)アクリル系共重合体を構成する水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体の含量/水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体の分子量)×(水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体1分子当たりの水酸基の個数)を意味する。
以下、本発明の偏光板用粘着フィルムおよび当該フィルムを形成するための偏光板用粘着剤組成物を説明する。
本発明の一形態において、偏光板用粘着フィルムは、上述した式1で表される貯蔵弾性率比が3以下である。前記貯蔵弾性率比の範囲では、常温と高温との間の貯蔵弾性率差が小さいため、粘着フィルムの高温条件下または高温・高湿条件下での信頼性および光漏れ改善効果に優れる。具体的に、粘着フィルムの貯蔵弾性率比の値は、1〜3でありうる。この値は、好ましくは2.1以下である。
偏光板用粘着フィルムの85℃における弾性率は、0.1〜0.8MPaであり、具体的に、好ましくは0.2〜0.7MPaであり、例えば、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、または0.7MPaであってもよい。前記範囲では、高温での貯蔵弾性率が高いことから、信頼性および光漏れ改善効果にいっそう優れる。
偏光板用粘着フィルムの25℃における貯蔵弾性率は、好ましくは0.3MPa以上であり、具体的に、好ましくは0.5〜2MPaであり、さらに好ましくは0.5〜1.3MPaであり、例えば、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.1MPa、1.2MPa、または1.3MPaであってもよい。前記範囲では、常温での貯蔵弾性率が高く、常温でも加工性、工程性に優れ、信頼性に優れる。
本発明に係る偏光板用粘着フィルムを形成するための粘着剤組成物は、非カルボン酸系(メタ)アクリル系共重合体を含む。ここで、“非カルボン酸系(メタ)アクリル系共重合体”とは、非カルボン酸系(メタ)アクリル単量体を含む共重合体を意味する。当該共重合体は、例えば、水酸基を有する(メタ)アクリル系共重合体でありうる。また、上記粘着剤組成物は、当該共重合体に加えてイソシアネート系硬化剤およびエポキシ系硬化剤を含みうる。そして、イソシアネート系硬化剤の当量:((メタ)アクリル系共重合体を構成する水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体の当量+エポキシ系硬化剤の当量)の値は、1:0.1〜1:1になる偏光板用粘着剤組成物で形成されてもよい。よって、上述の貯蔵弾性率比を確保し、25℃と85℃とで貯蔵弾性率を高めることができ、ポットライフおよび硬化剤の後反応による耐経時性改善を確保でき、高温・高湿条件下での耐久性にも優れる。具体的に、前記イソシアネート系硬化剤の当量:((メタ)アクリル系共重合体を構成する水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体の当量+エポキシ系硬化剤の当量)の値は、好ましくは1:0.1〜1:0.92であり、より好ましくは1:0.1〜1:0.83であり、さらに好ましくは1:0.45〜1:0.83である。前記範囲内の値であれば、高温・高湿条件下での耐久性がさらに向上しうる。
前記イソシアネート系硬化剤の当量は、好ましくは5〜25であり、例えば、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25であってもよい。このような場合、上述の貯蔵弾性率比を確保し、25℃と85℃とで貯蔵弾性率をさらに高めることができる。
前記エポキシ系硬化剤の当量は、好ましくは0.05〜5であり、例えば、より好ましくは0.01〜3であり、さらに好ましくは0.1〜1である。このような場合、上述の貯蔵弾性率比を確保し、25℃と85℃とで貯蔵弾性率をさらに高めることができる。
上述したように、本発明に係る水酸基を有する(メタ)アクリル系共重合体は、カルボン酸基を有しない非カルボン酸系(メタ)アクリル系共重合体である。よって、偏光板用粘着フィルムは、酸価が低いため被着体に対して直接的または間接的に腐食防止抑制効果を発現できる。具体的に、粘着フィルムは、酸価が5mgKOH/g以下、さらに具体的に、好ましくは0.1〜3mgKOH/gである。また、偏光板用粘着フィルムは、下記式2の抵抗変化率が10%未満、具体的に、好ましくは1〜5%、例えば、1%、2%、3%、4%または5%であってもよい。前記範囲内の値であれば、金属膜または金属コーティング層の腐食を防止できる。
Figure 0006870934
(前記式2において、Pは、粘着フィルムの両末端に電極が形成されたサンプルに対して測定した初期抵抗値(単位:Ω)であり、Pは、前記サンプルを60℃および95%相対湿度の環境下に250時間放置した後に測定した抵抗値(単位:Ω)である。)
偏光板用粘着フィルムは、光学的に透明で光学表示装置に使用できる。具体的に、粘着フィルムは、波長380〜780nmの光に対する光透過度が85%以上であることが好ましく、より具体的に、さらに好ましくは85〜95%である。
偏光板用粘着フィルムは、例えば、厚さが40μm以下であり、具体的に、好ましくは10〜30μmである。前記範囲内の値であれば、光学表示装置に好適に使用できる。
偏光板用粘着フィルムは、偏光板用粘着剤組成物を所定の厚さでコーティングして乾燥させた後、25〜35℃および相対湿度30〜60%の恒温恒湿環境下で熟成させることによって製造できるが、粘着フィルムの製造方法はこれに制限されない。
以下、本発明の偏光板用粘着剤組成物についてより詳細に説明する。
偏光板用粘着剤組成物は、水酸基を有する非カルボン酸系(メタ)アクリル系共重合体、イソシアネート系硬化剤およびエポキシ系硬化剤を含んでもよい。(メタ)アクリル系共重合体の水酸基は、イソシアネート系硬化剤と反応する。イソシアネート系硬化剤の当量:((メタ)アクリル系共重合体を構成する水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体の当量+エポキシ系硬化剤の当量)の値は、1:0.1〜1:1であることが好ましい。
下記反応式1を参照すると、未反応のイソシアネート系硬化剤は、粘着剤組成物中に残留するか、外部から導入された水と反応してアミン化合物(I)を生成し、前記アミン化合物(I)はエポキシ系硬化剤と反応してヒドロキシアミン化合物(II)を生成することになる。よって、粘着フィルム中に所定量のヒドロキシアミン化合物(II)が生成されることによって高温でも高い弾性率を維持し、常温と高温との間の前記式1で表される貯蔵弾性率比を下げることができるものと考えられる。
Figure 0006870934
(前記反応式1で、Rは、イソシアネート系硬化剤由来の官能基であり、Rは、エポキシ系硬化剤由来の官能基である。)
また、前記ヒドロキシアミン化合物(II)がさらに水酸基を提供することによって粘着フィルムの耐久性も高めることができる。また、残留するイソシアネート系硬化剤を消尽させ、イソシアネート系硬化剤の副反応による粘着フィルムの経時的な変化を減少させることができる。
偏光板用粘着剤組成物の25℃における粘度は、好ましくは1,000〜4,000cPsである。前記範囲内の値であれば、粘着フィルムの厚さ調節が容易であり、粘着フィルムに斑がなく、コーティング面が均一となる効果が得られる。
(メタ)アクリル系共重合体、イソシアネート系硬化剤、エポキシ系硬化剤は、互いに異なる。以下、(メタ)アクリル系共重合体、イソシアネート系硬化剤、エポキシ系硬化剤について詳細に説明する。
(メタ)アクリル系共重合体は、粘着フィルムを形成するバインダーであって、エポキシ基を含まない非−エポキシ系(メタ)アクリル系共重合体、(メタ)アクリル系単量体混合物の共重合体でもよい。(メタ)アクリル系単量体混合物は、水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体と、非反応性(メタ)アクリル系単量体とを含んでもよい。例えば、非反応性(メタ)アクリル系単量体95〜99.9重量%と、水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体0.1〜5重量%とを含むことができる。前記範囲内の値であれば、粘着剤組成物のゲル化を遅くすることによってポットライフを長くすることができる。
非反応性(メタ)アクリル系単量体は、置換または非置換のC1〜C20のアルキル基を有する(メタ)アクリル系単量体、置換または非置換のC3〜C20のシクロアルキル基を有する(メタ)アクリル系単量体、置換または非置換のC6〜C20の芳香族基を有する(メタ)アクリル系単量体のうち、一つ以上を含んでもよい。
本明細書において、“置換”とは、当該官能基の一つ以上の水素原子が、C1〜C10のアルキル基、ハロゲン(F,C1,BrまたはI)、C3〜C10のシクロアルキル基、C6〜C20のアリール基、またはC7〜C20のアリールアルキル基で置換されたものを意味する。
置換または非置換のC1〜C20のアルキル基を有する(メタ)アクリル系単量体は、C1〜C20のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルを含んでもよく、このとき、C1〜C20のアルキル基は、置換または非置換のものでありうる。例えば、C1〜C20のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルは、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、iso−オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレートのうち、一つ以上を含んでもよいが、これに制限されない。これらは、単独で含まれてもよいし、2種以上が混合されて含まれてもよい。
置換または非置換のC3〜C20のシクロアルキル基を有する(メタ)アクリル系単量体は、C3〜C20のシクロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルを含んでもよく、このとき、C3〜C20のシクロアルキル基は、置換または非置換のものでありうる。例えば、C3〜C20のシクロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルは、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートのうち、一つ以上を含んでもよい。これらは、単独で含まれてもよいし2種以上が混合されて含まれてもよい。
置換または非置換のC6〜C20の芳香族基を有する(メタ)アクリル系単量体は、C6〜C20の芳香族基を有する(メタ)アクリル酸エステルを含んでもよく、このとき、C6〜C20の芳香族基は、置換または非置換のものでありうる。例えば、C6〜C20の芳香族基を有する(メタ)アクリル酸エステルは、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートのうち、一つ以上を含んでもよい。これらは、単独で含まれてもよいし2種以上が混合されて含まれてもよい。
水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体を用いることで、特に粘着フィルムの耐久性を向上させることができる。例えば、水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体は、一つ以上の水酸基を有するC1〜C20のアルキル基を有する(メタ)アクリル系単量体、水酸基を有するC3〜C20のシクロアルキル基を有する(メタ)アクリル系単量体、水酸基を有するC6〜C20の芳香族基を有する(メタ)アクリル系単量体のうち、一つ以上を含んでもよい。具体的に、水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体は、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、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、1−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシシクロペンチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートのうち、一つ以上を含んでもよい。これらは、単独で含まれてもよいし2種以上が混合されて含まれてもよい。
(メタ)アクリル系共重合体は、単量体混合物を通常の重合方法で重合させて製造できる。重合方法としては、当業者に知られている通常の方法を用いればよい。例えば、(メタ)アクリル系共重合体は、単量体混合物に開始剤を添加した後、通常の共重合体の重合方法、例えば、懸濁重合、乳化重合、溶液重合等で製造できる。例えば、重合温度は、65〜70℃、重合時間は、6〜8時間でありうる。開始剤は、アゾ系重合開始剤;および/または過酸化ベンゾイルまたは過酸化アセチルのような過酸化物等を含む通常のものが用いられうる。
(メタ)アクリル系共重合体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは200万以下であり、具体的に、より好ましくは80万〜150万である。前記範囲内の値であれば、高い耐久性を確保できる。本明細書において、重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィー法におけるポリスチレン換算によって求めた値である。(メタ)アクリル系共重合体のガラス転移温度は、好ましくは−60〜0℃であり、具体的に、より好ましくは−50〜−20℃である。前記範囲内の値であれば、粘着剤としての流動性を有し、高い耐久性を確保できる。また、(メタ)アクリル系共重合体の多分散度は、好ましくは3〜10であり、具体的に、より好ましくは3〜6である。前記範囲内の値であれば、重合が安定的に行われ、かつ耐久性の低下を防ぐことができる。(メタ)アクリル系共重合体の酸価は、好ましくは5mgKOH/g以下であり、より具体的に、より好ましくは0.1〜3mgKOH/gである。前記範囲内の値であれば、被着体に対して直接的または間接的に腐食防止抑制効果を発現できる。
イソシアネート系硬化剤は、(メタ)アクリル系共重合体中の水酸基と反応し、粘着フィルムの貯蔵弾性率を高め、前記ヒドロキシアミン化合物を所定量で生成することによって常温と高温との間の貯蔵弾性率比を下げ、高温でも高い貯蔵弾性率を維持するようにできる。
イソシアネート系硬化剤は、2官能以上、例えば、2〜6官能のイソシアネート系硬化剤を含んでもよく、これにより、粘着フィルムの貯蔵弾性率およびゲル分率を容易に高めることができる。具体的に、イソシアネート系硬化剤は、3官能のトリメチロールプロパン変性トルエンジイソシアネートアダクト、3官能のトルエンジイソシアネートトライマー、トリメチロールプロパン変性キシレンジイソシアネートアダクト等を含む3官能のイソシアネート硬化剤、6官能トリメチロールプロパン変性トルエンジイソシアネート、6官能イソシアヌレート変性トルエンジイソシアネートのうち、一つ以上を含んでもよい。これらは、単独で含まれてもよいし2種以上が混合されて含まれてもよい。
イソシアネート系硬化剤は、(メタ)アクリル系共重合体100重量部に対して、好ましくは5重量部以上、具体的に、より好ましくは5〜15重量部で含まれる。前記範囲内の値であれば、高い貯蔵弾性率を確保するとともに、粘着剤の耐久性を確保できる。
エポキシ系硬化剤は、イソシアネート系硬化剤と反応して前記ヒドロキシアミン化合物を生成する。生成されたアミン化合物のヒドロキシ基等の反応基によって粘着フィルムの耐久性の向上が可能である。
エポキシ系硬化剤は、ビスフェノールAエピクロロヒドリン型エポキシ樹脂、エチレングリコール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、グリセリンジグリシジルエーテル、グリセリントリ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トリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリトリトールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)ベンゼン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン等でもよい。
エポキシ系硬化剤は、(メタ)アクリル系共重合体100重量部に対して、好ましくは0.1〜2重量部で含んでもよい。前記範囲内の値であれば、高い貯蔵弾性率の粘着フィルムにおいて耐久性の改善を確保できる。
エポキシ系硬化剤:イソシアネート系硬化剤は、粘着剤組成物中、好ましくは1:2〜1:100の重量比であり、具体的に、より好ましくは1:2〜1:50の重量比で含まれる。前記範囲内の値であれば、効果的な貯蔵弾性率の上昇効果および耐久性改善効果が得られる。
偏光板用粘着剤組成物は、シランカップリング剤をさらに含んでもよい。シランカップリング剤は、ガラスのような被着体に対する粘着フィルムの粘着力を高めることができる。
シランカップリング剤は、当業者に知られている通常のシランカップリング剤を含むことができる。例えば、シランカップリング剤は、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシ構造を有するケイ素化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、(メタ)アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン等の重合性不飽和基含有ケイ素化合物;3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ基含有ケイ素化合物;および3−クロロプロピルトリメトキシシラン等からなる群から選ばれる1種以上を含むことができるが、これらに制限されるものではない。
シランカップリング剤は、(メタ)アクリル系共重合体100重量部に対して、好ましくは0.1〜5重量部で含まれ、具体的に、より好ましくは0.1〜1重量部で含まれる。前記範囲内の値であれば、耐久信頼性に優れ、経時による成分および物性の変化が少なくなり得る。
偏光板用粘着剤組成物は、通常の添加剤をさらに含んでもよい。添加剤としては、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、粘着付与樹脂、可塑剤等が挙げられる。
以下、本発明に係る偏光板について、説明する。
本発明に係る偏光板は、本発明に係る偏光板用粘着フィルムを含む。本発明に係る偏光板は、偏光板の一方の面に本発明に係る粘着フィルムを貼付するか、または偏光板の一方の面に偏光板用粘着剤組成物を所定の厚さでコーティングした後、熟成させることによって製造できる。偏光板は、偏光子および偏光子の少なくとも一方の面に形成された光学フィルムを含んでもよい。偏光子、光学フィルムは、当業者に知られている通常の構成を有しうる。本発明に係る偏光板は、上述の粘着フィルムを含むことによって光漏れ改善効果に優れ、かつ耐久性に優れ、時間の経過による物性変化が少なくなりうる。
具体的に、本発明に係る偏光板用粘着フィルムを含む耐久性評価用偏光板は、85℃(高温条件)、60℃および95%相対湿度(高温・高湿条件)で500時間それぞれ放置したとき、下記式4で表される不良発生率がそれぞれ5%以下であることが好ましく、具体的に、より好ましくは0〜2%であり、さらに好ましくは、0〜1.7%である:
Figure 0006870934
(前記式4において、Tは、耐久性評価用偏光板の最大対角線長さであり、AおよびBは、それぞれ前記耐久性評価用偏光板の最大対角線の両端起算点から前記対角線中の不良が発生した領域までの長さである。)ここで、「不良」は、高温条件下または高温・高湿条件下に耐久性評価用偏光板を放置する前に、偏光板の表面にシワまたは隆起が生じることを意味する。前記範囲内の値であれば、偏光板を高温条件下、または高温・高湿の過酷条件下でそれぞれ放置しても、偏光板にシワまたは隆起が生じないため、耐久性、耐久信頼性に優れ、これによって光学表示装置の画像品質が良くなりうる。
図2は、本発明の一実施形態に係る偏光板の断面図である。図2を参照すると、本発明の一実施形態に係る偏光板(100)は、偏光子(110)、偏光子(110)の上部面に形成された第1光学フィルム(120)、偏光子(110)の下部面に形成された粘着フィルム(130)を含み、粘着フィルム(130)は、本発明の偏光板用粘着フィルムを含む。図2には図示していないが、粘着フィルム(130)は、液晶表示パネルに粘着されうる。
偏光子(110)は、ポリビニルアルコール系フィルムから構成されるものであり、製造方法に関係なく、ポリビニルアルコール系フィルムであれば特に制限されない。例えば、偏光子としては、部分ホルマール化ポリビニルアルコールフィルム、アセトアセチル基変性ポリビニルアルコールフィルム等の変性ポリビニルアルコールフィルムを使用できる。具体的に、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素や二色性染料を染色させ、これを一定方向に延伸させて製造される。具体的には、膨潤過程、染色段階、延伸段階を経て製造される。各段階を実施する方法は、当業者に一般的に知られている。偏光子(110)の厚さは、例えば5〜50μmである。前記範囲内の値であれば、光学表示装置に好適に使用できる。
第1光学フィルム(120)は、光学的に透明な樹脂、具体的には、非晶性環状ポリオレフィン(cyclicolefinpolymer,COP)等を含む環型ポリオレフィン系、ポリ(メタ)アクリレート系、ポリカーボネート系、ポリエチレンテレフタレート(PET)等を含むポリエステル系、トリアセチルセルロース(TAC)等を含むセルロースエステル系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリオレフィン系、ポリアリーレート系、ポリビニルアルコール系、ポリ塩化ビニル系、ポリ塩化ビニリデン系樹脂のうち、一つ以上で形成されうる。第1光学フィルム(120)の厚さは、例えば10〜200μmであり、好ましくは20〜120μmであり、前記範囲内の値であれば、光学表示装置に好適に使用できる。
図3は、本発明の別の実施形態に係る偏光板の断面図である。図3を参照すると、本発明の別の実施形態に係る偏光板(200)は、偏光子(110)、偏光子(110)の上部面に形成された第1光学フィルム(120)、偏光子(110)の下部面に形成された第2光学フィルム(140)、第2光学フィルム(140)の下部面に形成された粘着フィルム(130)を含み、粘着フィルム(130)は、本発明の偏光板用粘着フィルムを含む。これは、偏光子(110)と粘着フィルム(130)との間に第2光学フィルム(140)がさらに形成されていることを除いては、上述した本発明の一実施形態に係る偏光板と実質的に同一である。第2光学フィルム(140)は、第1光学フィルム(120)と同一または異なる樹脂で形成されうる。第2光学フィルム(140)の厚さは、第1光学フィルム(120)と一であってもよいし、異なってもよい。
図2および図3には図示していないが、偏光子と第1光学フィルムとの間、偏光子と第2光学フィルムとの間には、偏光板用接着剤で形成された接着層を含むことができ、偏光板用接着剤は、水系接着剤、減圧接着剤、紫外線硬化型接着剤を含んでもよい。
本発明の一実施形態に係る光学表示装置は、本発明の偏光板を含む。例えば、光学表示装置としては、液晶表示装置、有機発光表示装置などが挙げられるが、これに制限されない。
図4は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。図4を参照すると、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置(300)は、液晶表示パネル(310)、液晶表示パネル(310)の上部面に形成された第1偏光板(320)、液晶表示パネル(310)の下部面に形成された第2偏光板(330)、第2偏光板(330)の下部に形成されたバックライトユニット(340)を含み、第1偏光板(320)、第2偏光板(330)のうち、一つ以上は、本発明に係る偏光板を含みうる。
液晶表示パネルは、TN(twisted nematic)モード、VA(vertical alignment)モード、PVA(patterned vertical alignment)モードまたはS−PVA(super−patterned vertical alignment)モードを採用できる。特に、TNモードの液晶表示パネルは、光漏れ改善効果に優れる。
以下、本発明の好ましい実施例によって、本発明の構成および作用をさらに詳細に説明する。但し、これは本発明の好ましい例示として提示されたもので、いかなる意味でもこれによって本発明が制限されるものと解釈されてはならない。
下記実施例と比較例で用いられた成分の仕様は、次の通りである。
(A)(メタ)アクリル系共重合体:
(A1)下記製造例1の(メタ)アクリル系共重合体
(A2)下記製造例2の(メタ)アクリル系共重合体
(B)イソシアネート系硬化剤:L−45(TDI(トルエンジイソシアネート)系硬化剤、Soken社)
(C)エポキシ系硬化剤:E−5XM(Soken社)
(D)シランカップリング剤:A−50(Soken社)。
製造例1:(メタ)アクリル系共重合体の製造
窒素ガスが還流され、温度調節が容易なように冷却装置が設けられた1Lの反応器にn−ブチルアクリレート(BA)70重量%、メチルアクリレート(MA)29重量%、および2−ヒドロキシエチルアクリレート(2−HEA)1重量%を含む単量体混合物100重量部を投入した。単量体混合物から酸素を除去するために窒素ガスを1時間導入して反応器の内部を窒素で置換した後、温度を65℃で維持した。単量体混合物を均一に攪拌した後、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.07重量部を投入して8時間反応させて、重量平均分子量が100万で、酸価が3mgKOH/gのアクリル系共重合体を製造した。
製造例2:(メタ)アクリル系共重合体の製造
窒素ガスが還流され、温度調節が容易なように冷却装置が設けられた1Lの反応器にn−ブチルアクリレート(BA)70重量%、メチルアクリレート(MA)28重量%、および2−ヒドロキシエチルアクリレート(2−HEA)1重量%、グリシジルメタアクリレート(GMA)1重量%を含む単量体混合物100重量部を投入した。単量体混合物から酸素を除去するために窒素ガスを1時間導入して反応器の内部を窒素で置換した後、温度を65℃で維持した。単量体混合物を均一に攪拌した後、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.07重量部を投入して8時間反応させて、重量平均分子量が100万で、酸価が3mgKOH/gのアクリル系共重合体を製造した。
実施例1
(A1)製造例1のアクリル系共重合体100重量部、
(B)イソシアネート系硬化剤5重量部、
(C)エポキシ系硬化剤0.2重量部、
(D)シランカップリング剤0.1重量部
を混合した。メチルエチルケトン(MEK)を添加して希釈し、30分間攪拌して、粘着剤組成物を製造した。
粘着剤組成物を離型フィルムであるポリエチレンテレフタレートフィルムに塗布し、90℃で4分間乾燥させ、離型フィルムから離型させて、粘着シート(厚さ:25μm)を製造した。
ポリビニルアルコールフィルムを60℃で3倍延伸してヨウ素を吸着させた後、40℃のホウ酸水溶液中で同じ方向にさらに2.5倍延伸して偏光子を製造した。次いで、この偏光子の両面にトリアセチルセルロースフィルムを接着させて偏光板を製造した。
その後、偏光板を構成するトリアセチルセルロースフィルムの一方の露出面に前記粘着シートを貼付し、恒温恒湿(35℃、45%相対湿度)で下記表1に示す所定の熟成時間熟成させることによって、粘着フィルムを含む偏光板を製造した。
実施例2〜4
実施例1において、イソシアネート系硬化剤、エポキシ系硬化剤の含量を下記表1(単位:重量部)のように変更したことを除いては、実施例1と同一の方法により粘着フィルムを含む偏光板を製造した。
比較例1
実施例1において、エポキシ系硬化剤を用いなかったことを除いては、実施例1と同一の方法により粘着フィルムを含む偏光板を製造した。
比較例2
実施例1において、イソシアネート系硬化剤10重量部を用い、エポキシ系硬化剤を用いなかったことを除いては、実施例1と同一の方法により粘着フィルムを含む偏光板を製造した。
比較例3
実施例3において、エポキシ系硬化剤を用いず、かつ、(A)(メタ)アクリル系共重合体として(A2)製造例2の(メタ)アクリル系共重合体を用いたことを除いては、実施例1と同一の方法により粘着フィルムを含む偏光板を製造した。
実施例および比較例の粘着剤組成物の組成、並びにこれを用いて製造された粘着フィルムおよび偏光板について、下記表1の物性を評価した。
Figure 0006870934
表1に示す通り、本発明の偏光板用粘着フィルムは、貯蔵弾性率比が低く、信頼性に優れ、高温でも貯蔵弾性率が高く、加工性、工程性が良く、光漏れ改善効果に優れる。また、本発明の偏光板用粘着フィルムは、耐久性に優れ、抵抗変化率が低く、被着体に対する腐食防止効果に優れる。
その反面、エポキシ系硬化剤を含まない比較例1および比較例2は、貯蔵弾性率比が大きく、光漏れ改善効果が不十分であり、耐久性において不良が発生した。また、エポキシ基を有する(メタ)アクリル系共重合体を含む比較例3は、アクリル系ポリマー共重合されているため、動きが制限され、反応が十分になされないため、耐久性が改善されなかったものと考えられる。
(1)貯蔵弾性率:実施例および比較例の粘着剤組成物を、それぞれポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの表面にコーティングし、35℃および相対湿度45%で7日間熟成させ、厚さ25μmの粘着フィルムを製造し、離型フィルムから粘着フィルムを離型し、得られた粘着フィルムを複数個積層して切断し、厚さ500μmおよび直径8mmの円形のサンプルを製造し、製造したサンプルに対してPhysicaMCR501(AntonParr社)を用いて、直径8mmのディスク上で25℃から120℃まで10℃/分の昇温速度で昇温しながら、1Hzおよび5%歪み(strain)の条件で、25℃および85℃における値を測定した。
(2)貯蔵弾性率比:上記(1)で測定された粘着フィルムの貯蔵弾性率の値を用いて、上述の式1によって貯蔵弾性率比を計算した。
(3)抵抗変化率:図5を参照して、ガラス板(11)の上にITO(indium tin oxide)がコーティングされたポリエチレンテレフタレート(PET)(12)フィルムを積層し、ITO表面(13)の中央部分に前記弾性率測定用サンプル(物性評価方法(1)で得られた粘着フィルム(14)とPETフィルム(15)との積層体)を入れ、粘着フィルムが付着していないITO表面(13)の両端には銀ペーストを用いて、電極(16,17)を形成してサンプルを製造した。製造したサンプルの両側電極(16,17)に電線(18)を連結して抵抗測定器(19)を用いて初期抵抗値(P)を測定した。このサンプルを60℃および95%相対湿度の環境下に250時間放置した後、抵抗(P)を測定した。そして、下記式2を用いて、抵抗変化率を求めた。
Figure 0006870934
(前記式2において、Pは、粘着フィルムの両末端に電極が形成されたサンプルに対して測定した初期抵抗値(単位:Ω)であり、Pは、前記サンプルを60℃および95%相対湿度の環境下に250時間放置した後に測定した抵抗値(単位:Ω)である。)
(4)熟成時間:実施例および比較例の粘着剤組成物に対して、35℃および45%相対湿度の条件下で熟成させながら、押された距離を24時間ごとに測定した。そして、下記式3で表される押された距離の変化率が10%以下となる最初の時間を熟成時間として示した。
Figure 0006870934
(前記式3において、Aは、t時間のときの押された距離であり、Bは、t+24時間のときの押された距離であり、この際、tは、0、24、48、72、96、120、144(単位:時間(h))である。)
*押された距離(creep)(単位:μm):実施例および比較例の粘着シートが貼付された偏光板を35℃および45%相対湿度の恒温恒湿条件下で日付別に熟成させ、横×縦(15mm×120mm)の大きさにサンプルをカットする。そして、無アルカリガラス板に前記サンプルのうち横×縦(15mm×15mm)部分を無アルカリガラス板と粘着フィルムとが合紙されるように付着させ、無アルカリガラス板は固定し、付着していないサンプル部分を2250gfの力で180°方向に1000秒間引っ張ったときの偏光板が押された距離を意味する。
(5)耐久性:実施例および比較例の粘着シートを35℃および45%相対湿度の恒温恒湿条件下で7日間熟成させて粘着フィルムを製造した。ポリビニルアルコールフィルムを60℃で3倍延伸してヨウ素を吸着させた後、40℃のホウ酸水溶液中で同じ方向にさらに2.5倍延伸して偏光子を製造した。次いで、この偏光子の両面にトリアセチルセルロースフィルムを接着させて偏光板を製造した。この偏光板に粘着フィルムを合紙し、横×縦(100mm×80mm)の大きさの長方形に切断し、耐久性評価用偏光板を製造した。耐久性評価用偏光板を同一サイズの無アルカリガラス板に合紙し、50℃で1000秒間オートクレーブ処理し、耐久性評価用偏光板がガラス板に積層されたサンプルを製造した。
前記耐久性評価用偏光板が積層されたサンプルを85℃(高温条件)、60℃および95%相対湿度(高温・高湿条件)でそれぞれ500時間放置し、下記式4に従って不良発生率を評価した。
Figure 0006870934
(前記式4において、Tは、耐久性評価用偏光板(400)の最大対角線長さであり、AおよびBは、それぞれ前記耐久性評価用偏光板の最大対角線の両端起算点から前記対角線中の不良が発生した領域までの長さである。)ここで、「不良」は、高温条件下または高温・高湿条件下に耐久性評価用偏光板を放置する前に、偏光板表面にシワまたは隆起が生じることを意味する。図6において、破線は、偏光板表面において不良が発生する領域と不良が発生しない領域との境界を表す。不良は、偏光板の両端で主に発生し、偏光板の中央にはほぼ発生しない。
本発明の単純な変形または変更は、本技術分野の通常の知識を有する者によって容易に実施することができ、このような変形や変更は全て本発明の技術的範囲に含まれるものとみなすことができる。
11:ガラス板、12:ポリエチレンテレフタレート、13:ITO表面、14:粘着フィルム、15:PETフィルム、16:両側電極、17:両側電極、18:電線、19:抵抗測定器、110:偏光子、120:第1光学フィルム、130:粘着フィルム、140:第2光学フィルム、200:偏光板、300:液晶表示装置、310:液晶表示パネル、320:第1偏光板、330:第2偏光板、340:バックライトユニット、400:耐久性評価用偏光板

Claims (13)

  1. 非カルボン酸系(メタ)アクリル系共重合体、イソシアネート系硬化剤およびエポキシ系硬化剤を含む偏光板用粘着剤組成物から形成され、
    前記偏光板用粘着剤組成物は、前記(メタ)アクリル系共重合体100重量部、前記イソシアネート系硬化剤5重量部以上、前記エポキシ系硬化剤0.1〜2重量部を含み、
    85℃における貯蔵弾性率G’(85℃)が、0.1〜0.8MPaであり、下記式1で表される貯蔵弾性率比が3以下であ
    前記(メタ)アクリル系共重合体は水酸基を有し、前記粘着剤組成物における前記イソシアネート系硬化剤の当量:(前記(メタ)アクリル系共重合体を構成する水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体の当量+前記エポキシ系硬化剤の当量)の値は、1:0.1〜1:1である、偏光板用粘着フィルム:
    Figure 0006870934

    (前記式1において、G’(25℃)は、25℃における粘着フィルムの貯蔵弾性率(単位:MPa)であり、G’(85℃)は、85℃における粘着フィルムの弾性率(単位:MPa)である。)
  2. 非カルボン酸系(メタ)アクリル系共重合体、イソシアネート系硬化剤およびエポキシ系硬化剤を含む偏光板用粘着剤組成物から形成され、
    前記偏光板用粘着剤組成物は、前記(メタ)アクリル系共重合体100重量部、前記イソシアネート系硬化剤5重量部以上、前記エポキシ系硬化剤0.1〜2重量部を含み、
    85℃における貯蔵弾性率G’(85℃)が、0.1〜0.8MPaであり、
    下記式2で表される抵抗変化率が10%未満であ
    前記(メタ)アクリル系共重合体は水酸基を有し、前記粘着剤組成物における前記イソシアネート系硬化剤の当量:(前記(メタ)アクリル系共重合体を構成する水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体の当量+前記エポキシ系硬化剤の当量)の値は、1:0.1〜1:1である、偏光板用粘着フィルム:
    Figure 0006870934

    (前記式2において、Pは、粘着フィルムの両末端に電極が形成されたサンプルに対して測定した初期抵抗値(単位:Ω)であり、Pは、前記サンプルを60℃および95%相対湿度の環境下に250時間放置した後に測定した抵抗値(単位:Ω)である。)
  3. 前記粘着フィルムは、25℃における貯蔵弾性率G’(25℃)が、0.3MPa以上である、請求項1または2に記載の偏光板用粘着フィルム。
  4. トリアセチルセルロースフィルムからなる2枚の保護フィルムによって偏光子が挟持されてなる偏光板を構成する一方の前記保護フィルムの露出面に前記偏光板用粘着フィルムが付着されてなる耐久性評価用偏光板を、85℃(高温条件)、60℃および95%相対湿度(高温・高湿条件)でそれぞれ500時間放置したときの、下記式4で表される不良発生率がそれぞれ5%以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光板用粘着フィルム:
    Figure 0006870934

    (前記式4において、Tは、耐久性評価用偏光板の最大対角線長さであり、AおよびBは、それぞれ前記耐久性評価用偏光板の最大対角線の両端起算点から前記対角線中の不良が発生した領域までの長さである。)
  5. 前記(メタ)アクリル系共重合体は、非反応性(メタ)アクリル系単量体95〜99.9重量%、水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体0.1〜5重量%を含む単量体混合物の共重合体を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の偏光板用粘着フィルム。
  6. 前記非反応性(メタ)アクリル系単量体は、置換または非置換のC1〜C20のアルキル基を有する(メタ)アクリル系単量体を含む、請求項に記載の偏光板用粘着フィルム。
  7. 前記エポキシ系硬化剤は、ビスフェノールAエピクロロヒドリン型エポキシ樹脂、エチレングリコール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、グリセリンジグリシジルエーテル、グリセリントリ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トリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリトリトールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)ベンゼンおよびN,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシレンジアミンからなる群から選択される一つ以上を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の偏光板用粘着フィルム。
  8. 前記偏光板用粘着剤組成物において、前記エポキシ系硬化剤:前記イソシアネート系硬化剤は、1:2〜1:100の重量比で含まれる、請求項1〜のいずれか1項に記載の偏光板用粘着フィルム。
  9. 前記偏光板用粘着剤組成物は、シランカップリング剤をさらに含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の偏光板用粘着フィルム。
  10. 請求項1〜のいずれか1項に記載の偏光板用粘着フィルムを含む偏光板。
  11. 光学フィルム、接着層、偏光子および粘着フィルムがこの順に積層されてなり、
    前記粘着フィルムは、請求項1〜のいずれか1項に記載の偏光板用粘着フィルムを含む、偏光板。
  12. 請求項10または11に記載の偏光板を含む光学表示装置。
  13. 前記光学表示装置は、TN(twisted nematic)モードの液晶を含む液晶表示装置である、請求項12に記載の光学表示装置。
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