JP7264879B2 - 偏光板およびそれを含む画像表示装置 - Google Patents
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Description
本明細書は、偏光板およびそれを含む画像表示装置に関する。
前記偏光子の片面または両面に、前記偏光子に直接接して設けられた保護層と、を含み、
前記保護層は、エポキシ化合物およびオキセタン系化合物を含む偏光板保護層用光硬化性組成物の硬化物であり、
前記保護層のフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によるスペクトルにおいて、下記式1を満たし、
前記保護層の厚さが4μm~11μmであり、
前記保護層のフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によるスペクトルにおいて、下記式1を満たす偏光板を提供する。
Ieは、前記保護層のフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によるスペクトルにおいて、1740cm-1~1700cm-1におけるピーク強度に対する、920cm-1~900cm-1におけるピーク強度の比率であり、
Iaは、前記保護層のフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によるスペクトルにおいて、1740cm-1~1700cm-1におけるピーク強度に対する、1420cm-1~1380cm-1におけるピーク強度である。
本明細書の一実施態様に係る偏光板は、引張弾性率および貯蔵弾性率の高い保護層を含むことで、保護層を形成するために保護層用光硬化性組成物を硬化する際に、収縮があまり発生しないという利点がある。
また、保護層の引張弾性率と貯蔵弾性率が高い特性を有しているため、保護層上に別の保護フィルムを含まなくても、高い耐久性を有するという利点がある。
本明細書において、ある部材が他の部材「上に」位置しているとする時に、これは、ある部材が他の部材に接している場合のみならず、2つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。
図1によると、本明細書の一実施態様に係る偏光板は、偏光子10と、前記偏光子10の片面または両面に、前記偏光子に直接接して設けられた保護層20と、を含む。
本明細書は、偏光子と、
前記偏光子の片面または両面に、前記偏光子に直接接して設けられた保護層と、を含み、
前記保護層は、エポキシ化合物およびオキセタン系化合物を含む偏光板保護層用光硬化性組成物の硬化物であり、
前記保護層のフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によるスペクトルにおいて、下記式1を満たし、
前記保護層の厚さが4μm~11μmであり、
前記保護層のフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によるスペクトルにおいて、下記式1を満たす偏光板を提供する。
Ieは、前記保護層のフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によるスペクトルにおいて、1740cm-1~1700cm-1におけるピーク強度に対する、920cm-1~900cm-1におけるピーク強度の比率であり、
Iaは、前記保護層のフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によるスペクトルにおいて、1740cm-1~1700cm-1におけるピーク強度に対する、1420cm-1~1380cm-1におけるピーク強度である。前記式1を満たすということは、偏光板の保護層がアクリレート基を殆ど含まないということを意味する。この場合、保護層がアクリレート基またはアクリル化合物を含む場合に比べて、保護層の靭性(toughness)および強度(hardness)が向上する効果がある。
本明細書の一実施態様において、前記保護層の黄色度(Yp)は、1以下、好ましくは0.9以下、より好ましくは0.8以下であってもよい。上記の数値範囲を満たす場合、保護層に発生した黄変現象(yellowing)によって偏光板の光学物性が低下することを抑制する利点がある。
[式2]
黄色度変化:△Yp=Ybf-Ybi
前記式2中、Ybiは前記偏光子の黄色度であり、
Ybfは、前記偏光板を25℃および40%の相対湿度条件下で48時間放置した時の保護層の黄色度である。
本明細書の一実施態様に係る偏光板は、偏光子の何れか片面または両面に直接形成された保護層を含む。偏光子は外部衝撃に脆弱であるため、通常の偏光板は、偏光子と、その両面に接着剤により接着された保護フィルムと、を含む。この場合、付着させた保護フィルムの厚さの分だけ、偏光板の厚さが大きくなるという問題がある。
本明細書の一実施態様において、前記保護層は、前記偏光子の両面に設けられるものであってもよい。
前記Lcは、偏光板の中心部を原点とする、直径1cmの円面積に該当する領域の収縮力であり、
前記Leは、偏光板の各頂点で会合する2つのエッジ部に接する、直径1cmの円面積に該当する領域の偏光板の収縮力であり、
前記Liは、偏光子の吸収軸方向(MD方向)または透過軸方向(TD方向)の平均収縮力;または偏光板の吸収軸方向(MD方向)または透過軸方向(TD方向)の平均収縮力である。
本明細書の一実施態様において、前記式Aは、下記式A-1または式A-2で表されてもよい。
脂環族エポキシ化合物の他の例示としては、下記化学式2で表されるアルカンジオールのエポキシシクロヘキサンカルボキシレート系化合物が挙げられる。
本明細書は、前記保護層が前記偏光子の一面に設けられ、
前記偏光子の保護層が設けられた面の他面に、接着剤層を介して保護フィルムを付着させた偏光板であって、
前記保護フィルムの25℃における引張弾性率が1700Mpa以上である、偏光板を提供する。
本明細書の一実施態様において、前記接着剤層は、接着剤組成物の硬化物である。このように、接着剤層が光硬化性組成物から形成される硬化型樹脂層である場合、その製造方法が簡単であり、さらには、保護フィルムとの密着性に優れるという利点がある。また、偏光板の耐久性をより改善することができる。
本明細書の一実施態様において、前記偏光子としては、当技術分野において公知の偏光子、例えば、ヨードまたは二色性染料を含むポリビニルアルコール(PVA)からなるフィルムを用いてもよい。前記偏光子は、ポリビニルアルコールフィルムにヨードまたは二色性染料を染着させて製造可能であるが、その製造方法は特に限定されない。
本明細書の一実施態様において、前記偏光板は、前記保護層の上部に粘着層をさらに含む。これは、表示装置パネルまたは位相差フィルムなどのような光学フィルムとの付着のためのものである。
本明細書は、上述の偏光板を含む画像表示装置を提供する。
本明細書の一実施態様において、前記偏光板は、液晶表示装置などのような画像表示装置に有用に適用可能である。
本明細書の一実施態様において、前記下部偏光板は上述の偏光板である。
本明細書の一実施態様において、前記上部偏光板および前記下部偏光板は上述の偏光板である。
<製造例A1およびA2:アクリレート基を含まない保護層組成物の製造>
3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3´,4´-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(商品名:セロキサイド-2021)80重量部および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、アロンオキセタンOXT-221)20重量部を含む光硬化性組成物100重量部に、光開始剤としてIrgacure 250を3重量部、および光増感剤としてESACURE ITXを1重量部添加し、光硬化性組成物A1を製造した。
同様の方法により、下記表1の組成を有する組成物A2を製造した。光開始剤および光増感剤の含量は、光開始剤および光増感剤を除いた、残りのエポキシ化合物およびオキセタン化合物の全重量を基準としたものである。
CHDMDGE:1,4-シクロヘキシルジメタノールジグリシジルエーテル
OXT-221:3-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、アロンオキセタンOXT-221)
IRG-250:ヨードニウム塩(製品名:Irgacure-250、CIBA社製)
1)製造例B1~B8
下記表2の組成となるように、アクリレート基を含む保護層組成物を製造した。光開始剤および光増感剤の含量は、光開始剤および光増感剤を除いた、残りのエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびアクリル化合物の全重量を基準としたものである。
VEEA:2-(2-Vinyloxyethoxy)ethyl acrylate
IRG-819:(Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxide)
4-ヒドロキシブチルアクリレート(4-Hydroxybutyl Acrylate:大阪化学工業社製)80重量部およびトリス(2-アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート(製品名:FA-731A、日立化成社製)20重量部を含む光硬化性組成物100重量部に、光開始剤としてIRG-819(Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxide)3重量部を添加した光硬化性組成物B9を製造した。
下記表3の組成となるように接着剤組成物を製造した。下記表3において、光開始剤および光増感剤の含量は、光開始剤および光増感剤を除いた、残りのエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびアクリル化合物の全重量を基準としたものである。
OXT-212:3-エチル-3-[(2-エチルヘキシルオキシ)メチル]オキセタン(東亞合成、アロンオキセタンOXT-212)
<実施例1>-保護フィルム/偏光板/保護層の構造
ポリビニルアルコール(PVA)系樹脂フィルムに二色性染料を染着させた後、一定の方向に延伸し、架橋させる方法により偏光子を製造した。接着剤層として、上記で製造した偏光子の一面に光硬化性組成物C1をロールコータによりコーティングし、保護フィルムとしてPETフィルムを積層した後、紫外線を照射して接着剤層を硬化させた。前記硬化された光硬化性組成物が成す接着剤層の厚さは2μmであった。
保護層の厚さが5μmであることを除き、前記実施例1と同様の方法により偏光板を製造した。
保護層の厚さが8μmであることを除き、前記実施例1と同様の方法により偏光板を製造した。
保護層の厚さが10μmであることを除き、前記実施例1と同様の方法により偏光板を製造した。
保護層の材料として、光硬化性組成物A1の代わりに光硬化性組成物A2を使用したことを除き、前記実施例1と同様の方法により偏光板を製造した。
接着剤層の材料として、光硬化性組成物C1の代わりに光硬化性組成物A2を使用したことを除き、前記実施例5と同様の方法により偏光板を製造した。
前記実施例1において、保護層の材料として、光硬化性組成物A1の代わりに光硬化性組成物C1を使用したことを除き、前記実施例1と同様の方法により偏光板を製造した。
接着剤層の材料として、接着剤組成物C1の代わりに光硬化性組成物C2を使用したことを除き、前記実施例1と同様の方法により偏光板を製造した。
実施例1で使用されたものと同一の偏光子の一面に、光硬化性組成物A2を厚さ2μmとなるようにロールコータにより塗布し、コロナ処理された厚さ80μmのPETフィルムを接合した。前記偏光子の光硬化性組成物A2が塗布された面の他面に、接着剤組成物C3を厚さ1μmとなるようにロールコータにより塗布し、厚さ25μmのTACフィルム(富士社製)を接合し、紫外線を照射して前記光硬化性組成物A2および接着剤組成物C3を硬化させることで偏光板を製造した。
TACフィルムの代わりに、厚さ40μmのアクリルフィルム(Rinken社製)を使用したことを除き、前記比較例3と同様の方法により偏光板を製造した。
保護層の厚さが20μmであることを除き、実施例1と同様の方法により偏光板を製造した。
保護層の厚さが30μmであることを除き、実施例1と同様の方法により偏光板を製造した。
保護層の材料として、光硬化性組成物1の代わりに光硬化性組成物B1~98を使用したことを除き、実施例1と同様にして偏光板を製造した。
上記で製造された実施例および比較例の偏光板の保護層の組成および厚さを下記表4に示した。
<物性の測定方法>
1.引張弾性率の測定
上記の製造例で製造された光硬化性組成物を用いて、ポリエチレンテレフタレートフィルムに100μmの厚さで塗布し、光量1000mJ/cm2以上の条件で紫外線を照射して硬化させた後、離型フィルムを除去し、試験片を10mmの幅に一定にレーザー裁断した後、UTM(Universal Testing Machine)により測定した。この際、測定温度は常温(25℃)とし、測定長さは50mm、引張速度は50mm/minとして一定に引っ張って得たS-S(Stress-Strain)曲線から引張弾性率を求めた。引張弾性率は、S-S曲線の初期勾配値に100を乗じて求めた。
上記の実施例および比較例で製造された偏光板を、幅5.3mm、長さ4.5cmのサイズにレーザーを用いて裁断した。その後、DMA(Dynamic mechanical analyzer)を用いて貯蔵弾性率を測定した。測定モードはMulti-Frequency-Strainとし、1分当り5℃ずつ、-30℃から160℃まで昇温しながら測定した
上記の製造例で製造された光硬化性組成物を離型PETの間に塗布した後、最終厚さが50μmとなるように、前記実施例と同一の硬化条件で硬化した。その後、離型PETから分離した硬化物を、幅6mm、長さ10mmのサイズに裁断した。その後、TMAを用いて、引張荷重(Tension load)を0.05Nに維持した状態で、30℃~150℃まで昇温速度5℃/minの速度で昇温し、変化した長さを測定して熱膨張係数(CTE)を測定した。
上記の製造例で製造された光硬化性組成物を用いて保護フィルムを偏光子に積層し、実施例と同様の方法により硬化した。その後、先が丸くなった鉛筆を用いて300gの荷重で引っ掻いて偏光子にクラックを誘発したこと以外は、前記実施例および比較例と同様の方法により偏光子上にコーティングして偏光板を製造した。
その後、前記偏光板を幅6mm、長さ10mmに裁断してから、80℃で100時間放置した後、偏光子の収縮によってクラックが生じ、光が漏れるかを観察した。全クラックのうち、光が漏れるクラックの数を計算し、偏光板内のクラック(crack)発生率を導出した。
また、前記偏光板のサイズを変更し、55インチのパネルに適用した場合の偏光板内のクラック発生率を測定した。
*クラック発生率:光が漏れるクラックの数/全クラックの数x100(%)
前記製造例で製造された光硬化性組成物を用いて保護フィルムを偏光子に積層し、実施例と同様の方法により硬化した。その後、保護フィルムと偏光子の剥離力が2N/cm以上であると良好、その以下であると不良とした。
実施例および比較例の偏光板の保護層に対してFTIR分析を行い、1720cm-1、1410cm-1、および910cm-1におけるピーク面積を分析して下記表5に示した。また、比較例8のFTIRスペクトルを図5に示し、実施例1のFTIRスペクトルを図6にそれぞれ示した。保護層組成物の硬化の前、後でそれぞれ測定した。また、式1の範囲を測定し、下記表5に示した。
実施例1の偏光板の収縮力をテストした。
前記収縮力は、偏光板を2mm(透過軸方向)×50mm(吸収軸方向)のサイズに切断した後、標点距離を15mmとし、80℃で4時間以上、等温状態のまま静置し、DMA Q800(Dynamic mechanical analyzer、TA社)によりMD方向またはTD方向の収縮力を測定した。この際、測定の前に、偏光板を平坦な状態に維持するために、最小限の荷重を偏光子の厚さ方向にかけて測定した。
保護層がアクリレートを含むか否かによる耐久性/耐熱性テストと接着力テストを行い、下記表7に示した。
この結果から、偏光板保護層がアクリレート基を含まない場合(実施例1、2)に、含む場合(比較例7~14)に比べて高温耐久性および接着力に優れることを確認することができた。
すなわち、実施例の偏光板保護層は、アクリル化合物の代わりにエポキシ化合物およびオキセタン化合物を含むことで、保護層による偏光子の保護効果に優れるため、偏光板または偏光子の収縮力が大きい場合にも、高温環境下で偏光子にクラックが発生することを最小化することができる利点がある。
前記実施例1の保護層の積層による黄変現象をテストするために、サンプルを製造した。具体的に、TACフィルム(富士社製、厚さ25μm)に、前記実施例1の保護層の形成で使用された組成物と同一の光硬化性組成物A1をバーコータまたはロールコータにより塗布し、紫外線照射装置を利用して1,000mJ/cm2の紫外線を照射し、厚さ6μmの保護層を形成した。その後、温度25℃および相対湿度(RH)40%の条件下で、48時間放置した後、光線分光計(V-7100、JASCO社製)を利用して偏光板の黄色度(b*)値を測定した。正確度のために、3回繰り返して測定した後、その平均値を計算した。
保護層を積層する前の偏光板および偏光子の黄色度(Ybi)は2.3~2.4であった。
実施例および比較例の組成とその実験結果は、下記表9のとおりである。
下記表10は、「保護フィルム/接着剤層/PVA/保護層」の構造を有する偏光板(実施例1~6)と、「保護フィルム/接着剤層/PVA/接着剤層/保護フィルム」の構造を有する偏光板(比較例3および4)を互いに比較し、実施例1~6の偏光子に直接形成された保護層と、比較例3および4の偏光板に接着剤層を介して形成された保護フィルムの、材料とその特性を比較したものである。
これは、実施例1~6の偏光板の偏光子に直接形成される保護層が、熱膨張係数が低いながらも貯蔵弾性率に優れるため、別の保護フィルムがなくても、偏光子の高温における収縮または膨張現象を効果的に抑制したためである。
20 保護層
30 保護フィルム
40 粘着層
100 偏光板
200 液晶パネル
Claims (11)
- 偏光子と、
前記偏光子の片面に、前記偏光子に直接接して設けられた保護層と、を含み、
前記保護層は、エポキシ化合物およびオキセタン系化合物を含む偏光板保護層用光硬化性組成物の硬化物であり、
前記偏光子の前記保護層が設けられた面の他面に、接着剤層を介して保護フィルムが付着され、前記接着剤層の80℃における貯蔵弾性率が180Mpa以上500Mpa未満であり、
前記保護層の80℃における貯蔵弾性率が2,000Mpa以上7,000Mpa以下であり、
前記保護層のフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によるスペクトルにおいて、下記式1を満たし、
前記保護層の厚さが4μm~11μmであり、
硬化前の前記保護層のフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によるスペクトルにおいて、下記式1を満たし、
Ieは、前記保護層のフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によるスペクトルにおいて、1740cm-1~1700cm-1におけるピーク強度に対する、920cm-1~900cm-1におけるピーク強度の比率であり、
Iaは、前記保護層のフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によるスペクトルにおいて、1740cm-1~1700cm-1におけるピーク強度に対する、1420cm-1~1380cm-1におけるピーク強度である。)
前記保護層の黄色度(Yp)が1以下であり、
下記式2により計算される黄色度変化(△Yp)が1以下である、偏光板。
[式2]
黄色度変化:△Yp=Ybf-Ybi
(前記式2中、Ybiは、保護層が形成されていない前記偏光板の黄色度であり、
Ybfは、前記偏光板を25℃および40%の相対湿度条件下で48時間放置した時の、前記偏光板の黄色度である。) - 前記保護層の80℃における熱膨張係数が100ppm/K以下である、請求項1に記載の偏光板。
- 前記保護層のガラス転移温度(Tg)が90℃以上170℃以下である、請求項1または2に記載の偏光板。
- 前記保護層の25℃における引張弾性率が1,700Mpa以上である、請求項1から3のいずれか一項に記載の偏光板。
- 前記偏光板を80℃で4時間以上放置した時に、吸収軸方向(MD方向)および透過軸方向(TD方向)の何れか1つ以上の収縮力が3N~10Nである、請求項1から4のいずれか一項に記載の偏光板。
- 前記エポキシ化合物は、脂環族エポキシ化合物を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の偏光板。
- 前記エポキシ化合物とオキセタン系化合物の重量比が9:1~1:9である、請求項1から7のいずれか一項に記載の偏光板。
- 前記保護フィルムの25℃における引張弾性率が1700Mpa以上である、請求項1から8のいずれか一項に記載の偏光板。
- 前記保護層の前記偏光子に対向する面の反対面に粘着層をさらに含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の偏光板。
- 請求項1~10の何れか一項に規定の偏光板を含む画像表示装置。
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