JP7309522B2 - 粘着剤層付偏光フィルム積層体、及び、該粘着剤層付偏光フィルム積層体が使用される光学表示パネル - Google Patents

粘着剤層付偏光フィルム積層体、及び、該粘着剤層付偏光フィルム積層体が使用される光学表示パネル Download PDF

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Description

本発明は、粘着剤層付偏光フィルム積層体、及び、該粘着剤層付偏光フィルム積層体が使用される光学表示パネルに関する。
近年、液晶パネルや有機ELパネル等の光学的表示パネルは、スマートフォン、パーソナルコンピュータ等の電子機器、IoT家電等の電化製品への使用に加え、自動車、電車、飛行機等の動力走行車両への使用についても、様々な可能性が見出されている。例えば、自動車のフロントガラス、ダッシュボード、外装、その他様々な車体部分に、光学表示パネルを搭載し、ドライバーに種々の情報を提供し、また、外部に種々の情報を発信することが考えられる。
しかしながら、スマートフォン等と異なり、動力走行車両は、屋外の過酷な環境下で使用されることが多く、例えば、高温ないし高湿といった使用環境によっては、光学表示パネル、特に、光学表示パネルに使用される偏光フィルム積層体(偏光板)、更には、偏光フィルム積層体に使用される偏光膜(偏光子)の性能が劣化し、最悪の場合、使用不可能となってしまうこともある。
特許文献1に、高温ないし高湿環境下での耐久性を高めた偏光子や、この偏光子を用いた偏光板、更に、偏光板を用いた液晶表示装置の一例が開示されている。耐久性として、ここでは、高温条件下に放置した際に発生する直交ニコルでの赤抜け(長波長光の偏光抜け)が問題視されており、この問題を解決するために、亜鉛を含有させ、この亜鉛含有量をヨウ素含有量との関係で所定の範囲に調整することが提案されている。
同様に、特許文献2は、高温ないし高湿環境下での耐久性を高めた車載用の画像表示装置に用いられる偏光板に関するものであって、ここでは、偏光板の水分量や保護フィルムの飽和吸水量に着目している。車載用の偏光板には、高温耐久性が求められるところ、高温環境下では、ポリエン化によって偏光板の透過率が著しく低下することがあり、この問題を解決するために、特許文献2では、偏光子と貼り合わせられる透明保護フィルムとして飽和吸水量が所定範囲のものを用い、且つ 、偏光板の水分量を小さくすることが提案されている。
特許文献3も、高温ないし高湿下での耐久性を高めた偏光板に関するものであって、ここでは、偏光板の水分率や保護フィルムの透湿度に着目している。高温環境下等では、偏光板の内部が高温高湿状態となり、この結果、光線透過率、偏光度、画像の色相などの変化量が大きくなって、偏光板としての信頼性が低いものとなってしまうことから、偏光子の水分率を極力低下させた状態で、透湿性の低い保護フィルムを貼り合わせることが提案されている。
また、液晶表示装置の表示画面にタッチパネルを搭載するものが実用化されている。タッチパネルとしては、静電容量式、抵抗膜式、光学方式、超音波方式あるいは電磁誘導式等の種々の方式があるが静電容量式が多く採用されるようになってきている。近年では、タッチセンサー部として静電容量センサーを内蔵した、タッチセンシング機能付液晶表示装置も多く用いられている。
液晶表示装置の製造時、粘着剤層付偏光フィルムを液晶セルに貼り付ける際には、粘着剤層付偏光フィルムの粘着剤層から離型フィルムを剥離するが、当該離型フィルムの剥離により静電気が発生する。また、液晶セルに貼り付けた偏光フィルムの表面保護フィルムを剥離する際や、カバーウィンドウの表面保護フィルムを剥離する際にも静電気が発生する。このようにして発生した静電気は、液晶表示装置内部の液晶層の配向に影響を与え、不良を招くようになる。静電気の発生は、例えば、偏光フィルムの外面に帯電防止層を形成することにより抑えることができる。
一方、タッチセンシング機能付液晶表示装置における静電容量センサーは、その表面に使用者の指が接近したときに、透明電極パターンと指とが形成する微弱な静電容量を検出するものである。上記透明電極パターンと使用者の指との間に、帯電防止層のような導電層を有する場合には、駆動電極とセンサー電極の間の電界が乱れ、センサー電極容量が不安定化することでタッチパネル感度が低下して、誤作動の原因となる。タッチセンシング機能付液晶表示装置では、静電気発生を抑制するとともに、静電容量センサーの誤作動を抑えることが求められる。特許文献4では、前記課題に対して、タッチセンシング機能付液晶表示装置において、表示不良や誤作動の発生を低減するため、表面抵抗値が1.0×109~1.0×1011Ω/□の帯電防止層を有する偏光フィルムを液晶層の視認側に配置することが提案されている。
特開2003-29042号公報 特開2014-102353号公報 特開2002-90546号公報 特開2013-105154号公報
光学表示パネル、取り分け、光学表示パネルに使用される偏光フィルム積層体や、偏光フィルム積層体に使用される偏光膜について、高温ないし高湿環境下で生じる問題として、「ポリエン化」、「色抜け」、及び「加熱赤変」が知られている。
一般に、「ポリエン化」とは、高温ないし高湿環境下におかれることによって、偏光フィルム積層体の単体透過率が低下する現象、また、「色抜け」及び「加熱赤変」とは、同様に高温ないし高湿環境下におかれることによって、偏光フィルム積層体をクロスニコル配置して波長410nmおよび波長700nmの直交透過率を測定したときに、直交透過率が上昇する現象であって、「色抜け」は特に、約700nmの長波長側及び約410nmの短波長側の透過率が上昇して黒色表示での色抜けが起きる現象、一方、「加熱赤変」は特に、約700nmの長波長側の透過率が上昇して偏光膜が赤く変色してしまう現象として知られている。
特許文献1は、主として、「色抜け」の問題に着目したもの、特許文献2は、主として、「ポリエン化」の問題に着目したもの、特許文献3は、主として、「加熱赤変」の問題に着目したものであって、各文献で提案されている解決手段は、少なくとも、個々の問題を解決するために有効なものと考えられる。しかしながら、各特許文献に記載された発明は、これらの問題を包括的に解決するのには必ずしも十分なものではなかった。
「ポリエン化」、「色抜け」、及び「加熱赤変」は、いずれも、ヨウ素と水分を通じて、更には、水分に影響を与える温度と湿度を通じて、相互に関連するものであるとの事実に基づき、鋭意研究を重ねた結果、本願出願人は、偏光膜のヨウ素濃度と、偏光フィルム積層体の水分量とを調整することによって、これらの問題を包括的に解決できるとの知見を得た。
本発明は、偏光膜のヨウ素濃度と、偏光フィルム積層体の水分量の調整を図ることにより、これら3つの問題を包括的に解決することを目的とする。
また、特許文献4に記載の帯電防止層を有する偏光フィルムによれば、ある程度の静電気発生を抑制することができる。しかし、特許文献4では、帯電防止層の配置箇所が、静電気が発生する根本的な位置よりも離れているため、粘着剤層に帯電防止機能を付与する場合に比べて効果的でない。
イオン性化合物を含有する粘着剤層は、前記偏光フィルムに設けた帯電防止層よりも静電気発生を抑制して、静電気ムラを防止するうえでは有効である。しかし、イオン性化合物を含有する粘着剤層は、経時的に帯電防止機能が劣化することが分かった。特に、加湿環境下(加湿信頼性試験後)では、粘着剤層中のイオン性化合物が光学フィルム(偏光フィルム)との界面に偏析したり、光学フィルム(偏光フィルム)中に移行したりして、粘着剤層の表面抵抗値が大きくなって、帯電防止機能を著しく低下させていることが分かった。こうした粘着剤層の帯電防止機能の低下が、タッチセンシング機能付液晶表示装置の静電気ムラの発生および誤作動の要因になっていることが分かった。
上記の経時的な帯電防止機能の劣化を抑制するには、粘着剤層を形成するポリマーに極性基を導入することが有効であるが、本発明者らは、粘着剤ポリマーに導入した極性基によりポリエン化が悪化するという新たな課題が生じることを見出した。上記した先行技術では、偏光フィルムのポリエン化に関する検討がなされているものの、粘着剤層の帯電防止機能との両立に関しては検討がなされておらず、その課題についても何ら開示がない。
本発明者らは、粘着剤ポリマーの極性基が、偏光膜の性能に及ぼす影響に注目し、本発明を完成するに至った。従来技術では、粘着剤ポリマーを構成するモノマー成分中の極性基含有モノマーの割合と、光学特性の信頼性や帯電防止機能などの粘着剤層付偏光フィルム積層体の性能との関連性という観点で検討するということは、全くなされていなかった。本発明者らは、優れた特性を有する粘着剤層付偏光フィルム積層体を得るために要求される、粘着剤ポリマーの全モノマー成分中の極性基含有モノマーの量を見出した。
上記の課題を解決するため、本発明の一態様による偏光膜フィルム積層体は、ポリビニルアルコール系樹脂を含む偏光膜と、前記偏光膜の少なくとも一方の面に直接または光学的に透明な偏光膜保護フィルムを介して設けられた粘着剤層とを備える、粘着剤層付の偏光フィルム積層体であって、
前記粘着剤層は粘着剤ポリマーおよびイオン性化合物を含み、該粘着剤ポリマーが該粘着剤ポリマーを構成する全モノマー成分中、モノマー単位として極性基含有モノマーを0.1~30重量%含むものであって、
x-軸に前記偏光膜のヨウ素濃度(wt.%)を、y-軸に前記偏光フィルム積層体の水分量(g/m2)をそれぞれとったx-y直交座標系において、ヨウ素濃度7.0wt.%及び水分量0.7g/m2の第1座標点と、ヨウ素濃度2.2wt.%及び水分量3.2g/m2の第2座標点とを結ぶ第1の線分、前記第2座標点と、ヨウ素濃度2.2wt.%及び水分量4.0g/m2の第3座標点とを結ぶ第2の線分、前記第3座標点と、ヨウ素濃度3.0wt.%及び水分量4.0g/m2の第4座標点とを結ぶ第3の線分、前記第4座標点と、ヨウ素濃度10.0wt.%及び水分量0.7g/m2の第5座標点とを結ぶ第4の線分、及び前記第1座標点と前記第5座標点とを結ぶ第5の線分により囲まれる領域内に含まれるヨウ素濃度及び水分量を有することを特徴として有する。
この態様の粘着剤層付き偏光膜フィルム積層体によれば、「ポリエン化」、「色抜け」、「加熱赤変」、及び「経時的な帯電防止機能の劣化」の問題を包括的に解決することができる。
上記態様の偏光膜フィルム積層体において、前記極性基含有モノマーがアミド基含有モノマー、及び/またはアルコキシアルキル基含有モノマーであってもよい。これは、本発明の(更に)別の態様についても同様である。
上記態様の偏光膜フィルム積層体において、前記イオン性化合物が、アルカリ金属塩及び/または有機カチオン-アニオン塩であってもよい。これは、本発明の(更に)別の態様についても同様である。
上記態様の偏光膜フィルム積層体において、前記粘着剤層が、導電層を介して、前記偏光膜または前記偏光膜保護フィルムに設けられていてもよい。これは、本発明の(更に)別の態様についても同様である。
上記態様の偏光膜フィルム積層体において、前記偏光膜の膜厚が4~20μmであってもよい。
また、本発明の別の態様による偏光膜フィルム積層体において、ポリビニルアルコール系樹脂を含む偏光膜と、前記偏光膜の少なくとも一方の面に直接または光学的に透明な偏光膜保護フィルムを介して設けられた粘着剤層とを備える、粘着剤層付の偏光フィルム積層体であって、
前記粘着剤層は粘着剤ポリマーおよびイオン性化合物を含み、該粘着剤ポリマーが該粘着剤ポリマーを構成する全モノマー成分中、モノマー単位として極性基含有モノマーを0.1~30重量%含むものであって、
x-軸に前記偏光膜のヨウ素濃度(wt.%)を、y-軸に前記偏光フィルム積層体の水分量(g/m2)をそれぞれとったx-y直交座標系において、ヨウ素濃度4.5wt.%及び水分量2.0g/m2の第6座標点と、ヨウ素濃度2.2wt.%及び水分量3.2g/m2の第2座標点とを結ぶ第6の線分、前記第2座標点と、ヨウ素濃度2.2wt.%及び水分量4.0g/m2の第3座標点とを結ぶ第2の線分、前記第3座標点と、ヨウ素濃度3.0wt.%及び水分量4.0g/m2の第4座標点とを結ぶ第3の線分、前記第4座標点と、ヨウ素濃度4.5wt.%及び水分量3.3g/m2の第7座標点とを結ぶ第7の線分、及び前記第6座標点と前記第7座標点とを結ぶ第8の線分により囲まれる領域内に含まれるヨウ素濃度及び水分量を有することを特徴として有する。
上記態様の偏光膜フィルム積層体において、前記第6座標点が、ヨウ素濃度4.0wt.%及び水分量2.3g/m2の座標点であり、前記第7座標点が、ヨウ素濃度4.0wt.%及び水分量3.5g/m2の座標点であってもよい。
上記態様の偏光膜フィルム積層体において、偏光膜の膜厚が11~20μmであってもよい。
本発明の更に別の態様による偏光膜フィルム積層体は、ポリビニルアルコール系樹脂を含む偏光膜と、前記偏光膜の少なくとも一方の面に直接または光学的に透明な偏光膜保護フィルムを介して設けられた粘着剤層を備える、粘着剤層付の偏光フィルム積層体であって、
前記粘着剤層は粘着剤ポリマーおよびイオン性化合物を含み、該粘着剤ポリマーが該粘着剤ポリマーを構成する全モノマー成分中、モノマー単位として極性基含有モノマーを0.1~30重量%含むものであって、
x-軸に前記偏光膜のヨウ素濃度(wt.%)を、y-軸に前記偏光フィルム積層体の水分量(g/m2)をそれぞれとったx-y直交座標系において、ヨウ素濃度7.0wt.%及び水分量0.7g/m2の第1座標点と、ヨウ素濃度3.0wt.%及び水分量2.6g/m2の第8座標点とを結ぶ第11の線分、前記第8座標点と、ヨウ素濃度6.0wt.%及び水分量2.6g/m2の第9座標点とを結ぶ第10の線分、前記第9座標点と、ヨウ素濃度10.0wt.%及び水分量0.7g/m2の第5座標点とを結ぶ第12の線分、及び前記第1座標点と前記第5座標点とを結ぶ第5の線分により囲まれる領域内に含まれるヨウ素濃度及び水分量を有することを特徴として有する。
この態様の粘着剤層付き偏光膜フィルム積層体によれば、「ポリエン化」、「色抜け」、「加熱赤変」、及び「経時的な帯電防止機能の劣化」の問題を包括的に解決することができる。
上記態様の偏光膜フィルム積層体において、前記第8座標点が、ヨウ素濃度4.5wt.%及び水分量2.0g/m2の第6座標点であり、前記第9座標点が、ヨウ素濃度7.2wt.%及び水分量2.0g/m2の第10座標点であってもよい。
また、上記態様の偏光膜フィルム積層体において、前記偏光膜の膜厚が4~11μmであってもよい。
また、上記態様の偏光膜フィルム積層体において、前記偏光膜が亜鉛を含有するのが好ましい。
更に、上記態様の偏光膜フィルム積層体において、偏光フィルム積層体と、該偏光フィルム積層体の両面に粘着剤を介して積層されたガラス板と、から成る試料における、95℃/500時間の加熱後の単体透過率が、加熱前の単体透過率と同じか又はそれより大きいのが好ましい。
これにより、ポリエン化の問題を効果的に解決することができる。
上記態様の偏光膜フィルム積層体において、偏光フィルム積層体と、該偏光フィルム積層体の両面に粘着剤を介して積層されたガラス板と、から成る試料における、95℃/500時間の加熱処理による、波長410nmでの直交透過率の変化量が1%未満、且つ、波長700nmでの直交透過率の変化量が5%未満であるのが好ましい。
これにより、色抜けの問題を効果的に解決することができる。
上記態様の偏光膜フィルム積層体において、偏光フィルム積層体と、該偏光フィルム積層体の両面に粘着剤を介して積層されたガラス板と、から成る試料における、95℃/500時間の加熱処理による、波長410nmでの直交透過率の変化量が1%以上、且つ、波長700nmでの直交透過率の変化量が5%未満であるのが好ましい。
これにより、加熱赤変の問題を効果的に解決することができる。
上記態様の偏光膜フィルム積層体において、前記偏光膜の視認側の面に、基材を介して反射防止層が設けられており、前記基材と前記反射防止層から成る反射防止フィルムの透湿度が、15g/m2・24h以上であってもよい。
また、上記態様の偏光膜フィルム積層体において、電界無印加状態で面内一方向に配向した液晶分子を含む液晶層を備える液晶セルと、該液晶セルの一方の側に配置された第1の偏光膜と、吸収軸が前記第1の偏光膜の吸収軸と直交するように該液晶セルの他方の側に配置された第2の偏光膜と、を備え、前記第1の偏光膜と前記液晶セルとの間には、該第1の偏光膜の側から順に、第1の位相差層と第2の位相差層とが配置され、前記第1の位相差層は、面内の遅相軸x方向の屈折率をnx1、進相軸方向の屈折率をny1、厚みz方向の屈折率をnz1としたとき、nx1>ny1>nz1の関係を満たし、前記第2の位相差層は、面内の遅相軸x方向の屈折率をnx2、進相軸方向の屈折率をny2、厚みz方向の屈折率をnz2としたとき、nz2>nx2≧ny2の関係を満たすのが好ましい。
また、上記態様の偏光膜フィルム積層体において、電界無印加状態で面内一方向に配向した液晶分子を含む液晶層を備える液晶セルと、該液晶セルの一方の側に配置された第1の偏光膜と、吸収軸が前記第1の偏光膜の吸収軸と直交するように該液晶セルの他方の側に配置された第2の偏光膜と、を備え、前記第1の偏光膜と前記液晶セルとの間には、該第1の偏光膜の側から順に、第1の位相差層と第2の位相差層とが配置され、前記第1の位相差層は、面内の遅相軸x方向の屈折率をnx1、進相軸方向の屈折率をny1、厚みz方向の屈折率をnz1としたとき、nz1>nx1=ny1の関係を満たし、前記第2の位相差層は、面内の遅相軸x方向の屈折率をnx2、進相軸方向の屈折率をny2、厚みz方向の屈折率をnz2としたとき、nx2>ny2=nz2の関係を満たすのが好ましい。
更にまた、上記態様の偏光膜フィルム積層体において、電界無印加状態で面内一方向に配向した液晶分子を含む液晶層を備える液晶セルと、該液晶セルの一方の側に配置された偏光膜と、を備え、前記偏光膜と前記液晶セルとの間には、位相差層が配置され、前記位相差層は、面内の遅相軸x方向の屈折率をnx、進相軸方向の屈折率をny、厚みz方向の屈折率をnzとしたとき、nx>nz>nyの関係を満たすのが好ましい。
更に、上記の課題を解決するため、本発明の一の態様による光学表示パネルは、光学的表示セルと、前記光学的表示セルの一方の面に直接又は他の光学フィルムを介して接合された上記いずれかに記載の偏光フィルム積層体と、前記光学的表示セルとは反対側において前記偏光フィルム積層体に沿って配置される光学的に透明なカバー板と、を備え、前記光学的表示セルと、前記偏光フィルム積層体と、前記透明カバー板とは、それらの間を空隙がない状態に充填する透明接着層により接着されている、光学表示パネルを特徴とする。
上記態様の光学表示パネルにおいて、前記光学的表示セルがタッチセンシング機能を内蔵するものであってもよい。
あるいは、上記態様の光学表示パネルにおいて、前記光学的表示セルが、電界が存在しない状態でホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層、前記液晶層を両面で挟持する第1透明基板および第2透明基板、並びに、前記第1透明基板と第2透明基板との間にタッチセンサーおよびタッチ駆動の機能に係るタッチセンシング電極部を有するものであってもよい。
この態様の光学表示パネルにおいて、前記視認側の第1透明基板に導電層が設けられていなくともよい。
上記態様の光学表示パネルにおいて、前記透明なカバー板が、容量型タッチセンサーの機能を有するものであってもよい。
また、上記態様の光学表示パネルにおいて、前記透明なカバー板と前記偏光フィルム積層体との間に容量型タッチセンサーの構成要素となるITO層が設けられていてもよい。
本発明によれば、「ポリエン化」、「色抜け」、「加熱赤変」、及び「経時的な帯電防止機能の劣化」の問題を包括的に解決することができる。
光学的表示パネルの層構成を示す模式図である。 タッチセンシング機能付液晶パネルの一例を示す断面図である。 タッチセンシング機能付液晶パネルの一例を示す断面図である。 タッチセンシング機能付液晶パネルの一例を示す断面図である。 偏光膜の製造方法の一例を説明する図である。 偏光膜のヨウ素濃度を求めるための検量線を示す図である。 信頼性試験のための構造を示す図である。 実施例及び比較例の結果をプロットした図である。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な一つの実施形態について説明する。説明の便宜のため好適な実施形態のみを示すが、勿論、これによって本発明を限定しようとするものではない。
本発明は、光学表示パネル、特に、自動車、電車、飛行機、その他、動力によって走行する動力走行車両の車体に取り付けられる光学表示パネル、及び、該光学的表示パネルに使用される偏光フィルム積層体を対象とする。ここで、「車体に取り付けられる」とは、必ずしも、光学表示パネルや偏光フィルム積層体が車体に固定されている場合だけでなく、例えば、スマートフォン等に使用されている光学表示パネルや偏光フィルム積層体のように、それらが動力走行車両に自由に搭載、持ち込み等される場合も含まれる。更に言えば、「車体に取り付けられる」とは、光学表示パネルや偏光フィルム積層体が、動力走行車両とともに使用され、高温ないしは高湿環境下に晒される可能性のある全ての状況を含む。
1.光学表示パネル
図1に、光学的表示パネル1の層構成の一例を模式図で示す。光学的表示パネル1は、少なくとも、光学的表示セル10と、光学的表示セル10の一方の面10a側(視認側)に積層された偏光フィルム積層体12と、光学的表示セル10とは反対側、即ち、視認側において偏光フィルム積層体12に沿って配置された光学的に透明なカバー板14を含む。光学的表示セル10の他方の面10b側には、透明接着剤16を介して他の偏光フィルム積層体17が配置される。光学的表示セル10と、偏光フィルム積層体12と、カバー板14は、それらの間を空隙がない状態に充填する透明接着剤11、13の層により接着されている。なお、本明細書において、特に断りがない場合、「接着」の語は、粘着(感圧接着)を含む。光学的表示セル10と偏光フィルム積層体12は、透明接着剤11によって直接接着されてもよいが、必要に応じて、位相差フィルム、視野角補償フィルム等の他の光学フィルム(図示されていない)を介して接着されてもよい。
1-1.光学的表示セル
光学的表示セル10の例として、液晶セルや有機ELセルを挙げることができる。
有機ELセルとしては、透明基板上に透明電極と有機発光層と金属電極とを順に積層して発光体(有機エレクトロルミネセンス発光体)を形成したもの等が好適に用いられる。
有機発光層は、種々の有機薄膜の積層体であり、例えば、トリフェニルアミン誘導体等からなる正孔注入層と、アントラセン等の蛍光性の有機固体からなる発光層との積層体や、これらの発光層とペリレン誘導体等からなる電子注入層の積層体、あるいは正孔注入層、発光層、および電子注入層の積層体等、種々層構成が採用され得る。
液晶セルとしては、外光を利用する反射型液晶セル、バックライト18等の光源からの光を利用する透過型液晶セル、外部からの光と光源からの光の両者を利用する半透過半反射型液晶セルのいずれを用いてもよい。液晶セルが光源からの光を利用するものである場合、図1に示すように、光学的表示セル(液晶セル)10の視認側と反対側にも偏光フィルム積層体17が配置され、更に、例えば、バックライトのような光源18が配置される。光源側の偏光フィルム積層体17と液晶セル10とは、適宜の透明接着剤17の層により接着されている。液晶セルの駆動方式としては、例えばVAモード、IPSモード、TNモード、STNモードやベンド配向(π型)等の任意なタイプのものを用いうる。
1-2.カバー板
カバー板14の例として、透明板(ウインドウ層)やタッチパネル等を挙げることができる。透明板としては、適宜の機械強度および厚みを有する透明板が用いられる。このような透明板としては、例えばアクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂のような透明樹脂板、あるいはガラス板等が用いられる。カバー板14の表面には、例えば、低反射フィルム(図示されていない)によって低反射処理が施されていてもよい。タッチパネルとしては、抵抗膜方式、静電容量方式、光学方式、超音波方式等の各種タッチパネルや、タッチセンサー機能を備えるガラス板や透明樹脂板等が用いられる。
カバー板14として静電容量方式のタッチパネルが用いられる場合、タッチパネルよりもさらに視認側に、ガラスや透明樹脂板からなる前面透明板が設けられることが好ましい。また、この場合には、カバー板14と偏光フィルム積層体12との間を接合する透明接着剤13に、容量型タッチセンサーの構成要素となるITO層(図示されていない)を設ける。
本発明の光学表示パネルがタッチセンシング機能内蔵液晶パネルである場合の例を、図面を参酌しながら説明する。図2を参照して、タッチセンシング機能内蔵液晶パネルは、液晶層23およびタッチセンサー部25を有する液晶セルC、当該液晶セルCの視認側に配置された第1偏光フィルム20と視認側の反対側に配置された第2偏光フィルム24、前記第1偏光フィルム20と前記液晶セルCとの間に配置された第1粘着剤層21を有する。タッチセンシング機能内蔵液晶パネルの前記各構成は、視認側から、第1偏光フィルム20/第1粘着剤層21/液晶セルC/第2偏光フィルム24、のように簡易に示すことができる。上記タッチセンシング機能内蔵液晶パネルでは、各構成の順序を簡易に示しているが、各構成間には適宜に他の構成を有することができる。
タッチセンシング機能内蔵液晶パネルの具体例は、例えば、図2乃至図4に示される。
図2は、所謂、インセル型のタッチセンシング機能内蔵液晶パネルであり、視認側から、第1偏光フィルム20/第1粘着剤層21/第1透明基板41/タッチセンサー部25/液晶層23/駆動電極兼センサー部26/第2透明基板42/第2粘着剤層22/第2偏光フィルム24、の構成を有する。図1のインセル型のタッチセンシング機能内蔵液晶パネルでは、例えば、液晶セルCは液晶層23を挟む第1、2ガラス基板41、42内(液晶セル内)にタッチセンサー部25および駆動電極兼センサー部26を有する。
また、図3は、所謂、インセル型(セミインセル型)のタッチセンシング機能内蔵液晶パネルの変形例であり、視認側から、第1偏光フィルム20/第1粘着剤層21/タッチセンサー部25/第1透明基板41/液晶層23/駆動電極兼センサー部26/第2透明基板42/第2粘着剤層22/第2偏光フィルム24、の構成を有する。図3のインセル型のタッチセンシング機能内蔵液晶パネルでは、例えば、液晶セルCは第1透明基板41の外側でタッチセンサー部25は第1粘着剤層21に直接接しており、液晶層23を挟む第1、2ガラス基板41、42内(液晶セル内)の第2透明基板42の側に駆動電極兼センサー部26を有する。
また、図4は、所謂、オンセル型のタッチセンシング機能内蔵液晶パネルであり、視認側から、第1偏光フィルム20/第1粘着剤層21/タッチセンサー部25/駆動電極兼センサー部26/第1透明基板41/液晶層23/駆動電極27/第2透明基板42/第2粘着剤層22/第2偏光フィルム24、の構成を有する。図4のオンセル型のタッチセンシング機能内蔵液晶パネルでは、例えば、液晶セルCは第1透明基板41の外側でタッチセンサー部25および駆動電極兼センサー部26を有し、タッチセンサー部25は第1粘着剤層21に直接接しており、液晶層23を挟む第1、2ガラス基板41、42内(液晶セル内)の第2透明基板42の側には駆動電極27を有する。
液晶セルCにおいて、第1透明基板41および第2透明基板42は、前記液晶層23を挟んで液晶セルを形成することができる。液晶セルの内または外には、タッチセンシング機能内蔵液晶パネルの形態に応じて、タッチセンサー部25、駆動電極兼センサー部26、駆動電極27等が形成される。また、液晶セル上(第1透明基板41)にはカラーフィルター基板を設けることができる。
前記透明基板を形成する材料は、例えば、ガラス又はポリマーフィルムが挙げられる。前記ポリマーフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン、ポリカーボネート等が挙げられる。前記透明基板がガラスにより形成される場合、その厚みは、例えば0.3mm~1mm程度である。前記透明基板がポリマーフィルムにより形成される場合、その厚みは、例えば10μm~200μm程度である。上記透明基板は、その表面に易接着層やハードコート層を有することができる。
タッチセンサー部25(静電容量センサー)、駆動電極兼センサー部26、駆動電極27は、透明導電層として形成される。前記透明導電層の構成材料としては特に限定されず、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、アルミニウム、ニッケル、クロム、チタン、鉄、コバルト、錫、マグネシウム、タングステン等の金属およびこれら金属の合金等が挙げられる。また、前記透明導電層の構成材料としては、インジウム、スズ、亜鉛、ガリウム、アンチモン、ジルコニウム、カドミウムの金属酸化物が挙げられ、具体的には酸化インジウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化カドミウムおよびこれらの混合物等からなる金属酸化物が挙げられる。その他、ヨウ化銅等からなる他の金属化合物などが用いられる。前記金属酸化物には、必要に応じて、さらに上記群に示された金属原子の酸化物を含んでいてもよい。例えば、酸化スズを含有する酸化インジウム(ITO)、アンチモンを含有する酸化スズなどが好ましく用いられ、ITOが特に好ましく用いられる。ITOとしては、酸化インジウム80~99重量%及び酸化スズ1~20重量%を含有することが好ましい。
液晶セルCにおいてタッチセンサー層25が形成される箇所に制限はなく、タッチセンシング機能内蔵液晶パネルの形態に応じて、タッチセンサー層25は形成される。例えば、図2乃至図4では、タッチセンサー層25は、第1偏光フィルム20と液晶層23との間に配置される場合が例示されている。タッチセンサー層25は、例えば、第1透明基板41上に透明電極パターンとして形成することができる。駆動電極兼センサー部26、駆動電極27についても、タッチセンシング機能内蔵液晶パネルの形態に応じて常法に従って透明電極パターンを形成することができる。上記透明電極パターンは、通常、透明基板の端部に形成された引き回し線(不図示)に電気的に接続され、上記引き回し線は、コントローラIC(不図示)と接続される。透明電極パターンの形状は、櫛形状の他に、ストライプ形状やひし形形状など、用途に応じて任意の形状を採用することができる。透明電極パターンの高さは、例えば10nm~100nmであり、幅は0.1mm~5mmである。
[粘着剤組成物]
透明接着剤11等に使用し得る粘着剤組成物について説明する。
本発明で使用する粘着剤組成物は、モノマー単位として極性基含有モノマーを含有する粘着剤ポリマー、並びにイオン性化合物を含有する。
<粘着剤ポリマー>
粘着剤ポリマーとしては、一般的に粘着剤のベースポリマーとして用いられる、粘着性を有するポリマーであれば特に限定されないが、粘着性能のバランスが取りやすい理由から、Tgが0℃以下(通常-100℃以上)のポリマーが好適である。かかる粘着剤ポリマーのなかでも、(メタ)アクリル系ポリマー等が好適に用いられる。
(メタ)アクリル系ポリマーは、通常、モノマー単位として、アルキル(メタ)アクリレートを主成分として含有する。なお、(メタ)アクリレートとは、アクリレートおよび/またはメタクリレートを意味するものであることとする。
(メタ)アクリル系ポリマーの主骨格を構成する、アルキル(メタ)アクリレートとしては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基の炭素数1~18のものを例示できる。例えば、前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、アミル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、2-エチルヘキシル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基、イソデシル基、ドデシル基、イソミリスチル基、ラウリル基、トリデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、等を例示できる。これらは単独であるいは組み合わせて使用することができる。これらアルキル基の平均炭素数は3~9であるのが好ましい。
極性基含有モノマーは、その構造中に極性基を含み、かつ(メタ)アクリロイル基、ビニル基等の重合性不飽和二重結合を含む化合物である。極性基含有モノマーの具体例としては、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-ブチル(メタ)アクリルアミド、N-ヘキシル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-メチロール-N-プロパン(メタ)アクリルアミド、アミノメチル(メタ)アクリルアミド、アミノエチル(メタ)アクリルアミド、メルカプトメチル(メタ)アクリルアミド、メルカプトエチル(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド系モノマー;N-(メタ)アクリロイルモルホリン、N-(メタ)アクリロイルピペリジン、N-(メタ)アクリロイルピロリジン等のN-アクリロイル複素環モノマー;N-ビニルピロリドン、N-ビニル-ε-カプロラクタム等のN-ビニル基含有ラクタム系モノマー;メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
極性基含有モノマーは、経時的な(特に加湿環境下での)粘着剤層の表面抵抗値の上昇を抑制したり、耐久性を満足させたりするうえで好ましい。特に、N-ビニル基含有ラクタム系モノマーやアルコキシアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、N-ビニルピロリドンとメトキシエチルアクリレートが特に好ましい。
極性基含有モノマーの粘着剤ポリマーを構成する全モノマー成分中の重量比率は、経時的(特に加湿環境下)な粘着剤層の表面抵抗値の上昇を抑制する観点から、0.1~30重量%である。前記重量比率は、1重量%以上が好ましく、3重量%以上がより好ましく、5重量%以上がさらに好ましい。一方、前記重量比率が大きくなりすぎると偏光膜のポリエン化が悪化する傾向があるため、前記重量比率は、25重量%以下であるのが好ましく、さらには20重量%以下であるのが好ましい。
また、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートのような芳香族環を含有するアルキル(メタ)アクリレートを用いることができる。芳香族環を含有するアルキル(メタ)アクリレートは、これを重合したポリマーを前記例示の(メタ)アクリル系ポリマーに混合して用いることができるが、透明性の観点から、芳香族環を含有するアルキル(メタ)アクリレートは、前記アルキル(メタ)アクリレートと共重合して用いるのが好ましい。
前記(メタ)アクリル系ポリマー中には、接着性や耐熱性の改善を目的に、(メタ)アクリロイル基またはビニル基等の不飽和二重結合を有する重合性の官能基を有する、1種類以上の共重合モノマーを共重合により導入することができる。そのような共重合モノマーの具体例としては、例えば、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6-ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8-ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10-ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12-ヒドロキシラウリルや(4-ヒドロキシメチルシクロヘキシル)-メチルアクリレートなどのヒドロキシル基含有モノマー;(メタ)アクリル酸、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸などのカルボキシル基含有モノマー;無水マレイン酸、無水イタコン酸などの酸無水物基含有モノマー;アクリル酸のカプロラクトン付加物;スチレンスルホン酸やアリルスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸などのスルホン酸基含有モノマー;2-ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェートなどの燐酸基含有モノマーなどが挙げられる。
上記のような共重合モノマーのうち、例えば、アクリル酸、(メタ)アクリル酸、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸などのカルボキシル基含有モノマー;無水マレイン酸、無水イタコン酸などの酸無水物基含有モノマー;アクリル酸のカプロラクトン付加物;スチレンスルホン酸やアリルスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸などのスルホン酸基含有モノマー;2-ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェートなどの燐酸基含有モノマーなどの酸成分は、粘着剤層の耐久性向上(剥がれ抑制)に効果的である反面、過剰に使用すると、偏光膜のポリエン化に悪影響があり、粘着剤層のリワーク性も低下する傾向がある。
酸成分が存在する場合には、酸が及ぼす悪影響の観点からは、カルボキシル基含有モノマーなどの比較的弱酸の系統の酸であるのが好ましいと考えられ、次いで燐酸基含有モノマー、スルホン酸基含有モノマーなどであってもよい。
酸成分量の上限値は、粘着剤ポリマーを構成する全モノマー成分の量を基準として5重量%未満であり、3重量%未満が好ましく、さらには2重量%未満が好ましい。酸成分量の下限値は、粘着剤ポリマーを構成する全モノマー成分の量を基準として0.01重量%以上が好ましく、0.2重量%以上がより好ましく、さらには0.5重量%以上が好ましい。酸成分の量が少ないと、粘着剤層の耐久性が低下する傾向がある。
改質目的で使用するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸アミノエチル、(メタ)アクリル酸N,N-ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸t-ブチルアミノエチルなどの(メタ)アクリル酸アルキルアミノアルキル系モノマー;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、メチルビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルピペリドン、ビニルピリミジン、ビニルピペラジン、ビニルピラジン、ビニルピロール、ビニルイミダゾール、ビニルオキサゾール、ビニルモルホリン、N-ビニルカルボン酸アミド類、スチレン、α-メチルスチレン、N-ビニルカプロラクタムなどのビニル系モノマー;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアノアクリレート系モノマー;(メタ)アクリル酸グリシジルなどのエポキシ基含有アクリル系モノマー;(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシポリプロピレングリコールなどのグリコール系アクリルエステルモノマー;(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、フッ素(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレートや2-メトキシエチルアクリレートなどのアクリル酸エステル系モノマーなども使用することができる。さらには、イソプレン、ブタジエン、イソブチレン、ビニルエーテル等が挙げられる。
さらに、上記以外の共重合可能なモノマーとして、ケイ素原子を含有するシラン系モノマーなどが挙げられる。シラン系モノマーとしては、例えば、3-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、4-ビニルブチルトリメトキシシラン、4-ビニルブチルトリエトキシシラン、8-ビニルオクチルトリメトキシシラン、8-ビニルオクチルトリエトキシシラン、10-メタクリロイルオキシデシルトリメトキシシラン、10-アクリロイルオキシデシルトリメトキシシラン、10-メタクリロイルオキシデシルトリエトキシシラン、10-アクリロイルオキシデシルトリエトキシシランなどが挙げられる。
また、共重合モノマーとしては、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)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、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(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、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸と多価アルコールとのエステル化物等の(メタ)アクリロイル基、ビニル基等の不飽和二重結合を2個以上有する多官能性モノマーや、ポリエステル、エポキシ、ウレタンなどの骨格にモノマー成分と同様の官能基として(メタ)アクリロイル基、ビニル基等の不飽和二重結合を2個以上付加したポリエステル(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)アクリレートなどを用いることもできる。
これら共重合モノマーの中でも、接着性、耐久性の点から、ヒドロキシル基含有モノマー、カルボキシル基含有モノマーが好ましく用いられる。ヒドロキシル基含有モノマーおよびカルボキシル基含有モノマーは併用することができる。これら共重合モノマーは、粘着剤組成物が架橋剤を含有する場合に、架橋剤との反応点になる。ヒドロキシル基含有モノマー、カルボキシル基含有モノマーなどは分子間架橋剤との反応性に富むため、得られる粘着剤層の凝集性や耐熱性の向上のために好ましく用いられる。ヒドロキシル基含有モノマーはリワーク性の点で好ましく、またカルボキシル基含有モノマーは耐久性とリワーク性を両立させる点で好ましい。
ヒドロキシル基含有モノマーは、粘着剤ポリマーを構成する全モノマー成分中0.01~30重量%程度、好ましくは0.03~20重量%程度、さらに好ましくは0.05~10重量%程度の量で使用することができる。
上記のほか、酸成分以外の共重合モノマーは、粘着剤ポリマーを構成する全モノマー成分中0~30重量%程度、好ましくは0.1~20%程度、さらに好ましくは0.1~10%程度の量で使用することができる。
本発明で使用する粘着剤ポリマーの重量平均分子量(Mw)が、90万~300万であることが好ましい。耐久性、特に耐熱性を考慮すれば、重量平均分子量は120万~250万であることがより好ましい。重量平均分子量が90万よりも小さいと、低分子量のポリマー成分が多くなり、ゲル(粘着剤層)の架橋密度が高くなり、これに伴い、粘着剤層が硬くなり、応力緩和性が損なわれ、好ましくない。また、重量平均分子量が300万よりも大きくなると、粘度の上昇やポリマーの重合中にゲル化が生じ、好ましくない。
本発明で使用する粘着剤ポリマーの多分散度(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))が、3.0以下であることが好ましく、より好ましくは1.05~2.5であり、さら好ましくは1.05~2.0であるのが好ましい。多分散度(Mw/Mn)が3.0を超える場合、低分子量のポリマーが多くなり、粘着剤層のゲル分率を高くするために、多量の架橋剤を使用する必要があり、これにより、既にゲル化したポリマーに対して、余剰の架橋剤が反応し、ゲル(粘着剤層)の架橋密度が高くなり、これに伴い、粘着剤層が硬くなり、応力緩和性が損なわれ、好ましくない。また、低分子量のポリマーが多く、未架橋のポリマーやオリゴマー(ゾル分)が多くなると、加熱・加湿条件下などで、被着体に接触している粘着剤層界面付近に偏析している未架橋ポリマー等により、粘着剤層の破壊が生じ、粘着剤層の剥がれの原因となることが推測される。なお、重量平均分子量、多分散度(Mw/Mn)は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)により測定し、ポリスチレン換算により算出された値から求められる。
本発明で使用する粘着剤ポリマーの製造は、溶液重合、塊状重合、乳化重合、各種ラジカル重合などの公知の製造方法を適宜選択できる。また、得られる粘着剤ポリマーは、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体などいずれでもよい。
なお、溶液重合においては、重合溶媒として、例えば、酢酸エチル、トルエン等が用いられる。具体的な溶液重合例としては、反応は窒素等の不活性ガス気流下で、重合開始剤を加え、通常、50~70℃程度で、10分~30時間程度の反応条件で行われる。特に重合時間を30分~3時間程度と短くすることにより、重合後期に生成する低分子量のオリゴマーの生成を抑制し、多分散度(Mw/Mn)を3.0以下の好ましい範囲に調整することができる。
ラジカル重合に用いられる重合開始剤、連鎖移動剤、乳化剤などは特に限定されず適宜選択して使用することができる。なお、(メタ)アクリル系ポリマーの重量平均分子量は、重合開始剤、連鎖移動剤の使用量、反応条件により制御可能であり、これらの種類に応じて適宜のその使用量が調整される。
重合開始剤としては、例えば、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジヒドロクロライド、2,2’-アゾビス[2-(5-メチル-2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロライド、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)二硫酸塩、2,2’-アゾビス(N,N’-ジメチレンイソブチルアミジン)、2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]ハイドレート(和光純薬社製、VA-057)などのアゾ系開始剤、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩、ジ(2-エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ-sec-ブチルパーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ヘキシルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシピバレート、ジラウロイルパーオキシド、ジ-n-オクタノイルパーオキシド、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、ジ(4-メチルベンゾイル)パーオキシド、ジベンゾイルパーオキシド、t-ブチルパーオキシイソブチレート、1,1-ジ(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、t-ブチルハイドロパーオキシド、過酸化水素などの過酸化物系開始剤、過硫酸塩と亜硫酸水素ナトリウムの組み合わせ、過酸化物とアスコルビン酸ナトリウムの組み合わせなどの過酸化物と還元剤とを組み合わせたレドックス系開始剤などをあげることができるが、これらに限定されるものではない。
前記重合開始剤は、単独で使用してもよく、また2種以上を混合して使用してもよいが、全体としての含有量はモノマー100重量部に対して、0.005~1重量部程度であることが好ましく、0.02~0.5重量部程度であることがより好ましい。
なお、重合開始剤として、例えば、2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを用いて、前記重量平均分子量の(メタ)アクリル系ポリマーを製造するには、重合開始剤の使用量は、モノマー成分の全量100重量部に対して、0.06~0.2重量部程度とするのが好ましく、さらには0.08~0.175重量部程度とするのが好ましい。
連鎖移動剤としては、例えば、ラウリルメルカプタン、グリシジルメルカプタン、メルカプト酢酸、2-メルカプトエタノール、チオグリコール酸、チオグルコール酸2-エチルヘキシル、2,3-ジメルカプト-1-プロパノールなどが挙げられる。連鎖移動剤は、単独で使用してもよく、また2種以上を混合して使用してもよいが、全体としての含有量はモノマー成分の全量100重量部に対して、0.1重量部程度以下である。
また、乳化重合する場合に用いる乳化剤としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウムなどのアニオン系乳化剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンブロックポリマーなどのノニオン系乳化剤などが挙げられる。これらの乳化剤は、単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
さらに、反応性乳化剤として、プロペニル基、アリルエーテル基などのラジカル重合性官能基が導入された乳化剤として、具体的には、例えば、アクアロンHS-10、HS-20、KH-10、BC-05、BC-10、BC-20(以上、いずれも第一工業製薬社製)、アデカリアソープSE10N(旭電化工社製)などがある。反応性乳化剤は、重合後にポリマー鎖に取り込まれるため、耐水性がよくなり好ましい。乳化剤の使用量は、モノマー成分の全量100重量部に対して、0.3~5重量部、重合安定性や機械的安定性から0.5~1重量部がより好ましい。
本発明で使用する粘着剤ポリマーは、通常、重量平均分子量が30万~400万の範囲のものが用いられる。耐久性、特に耐熱性を考慮すれば、重量平均分子量は50万~300万であるものを用いることが好ましい。さらには65万~200万であることがより好ましい。重量平均分子量が30万よりも小さいと、耐熱性の点で好ましくない。また、重量平均分子量が400万よりも大きくなると貼り合せ性、接着力が低下する点でも好ましくない。なお、重量平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)により測定し、ポリスチレン換算により算出された値をいう。
本発明の粘着剤組成物は、イオン性化合物を含有する。イオン性化合物としては、アルカリ金属塩及び/または有機カチオン-アニオン塩を好ましく用いることができる。アルカリ金属塩は、アルカリ金属の有機塩および無機塩を用いることができる。なお、本明細書において、「有機カチオン-アニオン塩」とは、有機塩であって、そのカチオン部が有機物で構成されているものを示し、アニオン部は有機物であっても良いし、無機物であっても良い。「有機カチオン-アニオン塩」は、イオン性液体、イオン性固体とも言われる。
<アルカリ金属塩>
アルカリ金属塩のカチオン部を構成するアルカリ金属イオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウムの各イオンが挙げられる。これらアルカリ金属イオンのなかでもリチウムイオンが好ましい。
アルカリ金属塩のアニオン部は有機物で構成されていてもよく、無機物で構成されていてもよい。有機塩を構成するアニオン部としては、例えば、CH3COO-、CF3COO-、CH3SO3 -、CF3SO3 -、(CF3SO23-、C49SO3 -、C37COO-、(CF3SO2)(CF3CO)N-、-O3S(CF23SO3 -、PF6 -、CO3 2-、や下記一般式(1)乃至(4)、(1):(Cn2n+1SO22- (但し、nは1~10の整数)、(2):CF2(Cm2mSO22- (但し、mは1~10の整数)、(3):-O3S(CF2lSO3 - (但し、lは1~10の整数)、(4):(Cp2p+1SO2)N-(Cq2q+1SO2)、(但し、p、qは1~10の整数)、で表わされるもの等が用いられる。特に、フッ素原子を含むアニオン部は、イオン解離性の良いイオン化合物が得られることから好ましく用いられる。無機塩を構成するアニオン部としては、Cl-、Br-、I-、AlCl4 -、Al2Cl7 -、BF4 -、PF6 -、ClO4 -、NO3 -、AsF6 -、SbF6 -、NbF6 -、TaF6 -、(CN)2-、等が用いられる。アニオン部としては、(CF3SO22-、(C25SO22-、等の前記一般式(1)で表わされる、(ペルフルオロアルキルスルホニル)イミドが好ましく、特に(CF3SO22-、で表わされる(トリフルオロメタンスルホニル)イミドが好ましい。
アルカリ金属の有機塩としては、具体的には、酢酸ナトリウム、アルギン酸ナトリウム、リグニンスルホン酸ナトリウム、トルエンスルホン酸ナトリウム、LiCF3SO3、Li(CF3SO22N、Li(CF3SO22N、Li(C25SO22N、Li(C49SO22N、Li(CF3SO23C、KO3S(CF23SO3K、LiO3S(CF23SO3K等が挙げられ、これらのうちLiCF3SO3、Li(CF3SO22N、Li(C25SO22N、Li(C49SO22N、Li(CF3SO23C等が好ましく、Li(CF3SO22N、Li(C25SO22N、Li(C49SO22N等のビス(フルオロスルホニル)イミドリチウム塩であるフッ素含有リチウムイミド塩がより好ましく、特に(ペルフルオロアルキルスルホニル)イミドリチウム塩が好ましい。その他、4,4,5,5-テトラフルオロ-1,3,2-ジチアゾリジン-1,1,3,3-テトラオキシドリチウム塩等が挙げられる。
また、アルカリ金属の無機塩としては、過塩素酸リチウム、ヨウ化リチウムが挙げられる。
<有機カチオン-アニオン塩>
本発明で用いられる有機カチオン-アニオン塩は、カチオン成分とアニオン成分とから構成されており、前記カチオン成分は有機物からなるものである。カチオン成分として、具体的には、ピリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピロリン骨格を有するカチオン、ピロール骨格を有するカチオン、イミダゾリウムカチオン、テトラヒドロピリミジニウムカチオン、ジヒドロピリミジニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピラゾリニウムカチオン、テトラアルキルアンモニウムカチオン、トリアルキルスルホニウムカチオン、テトラアルキルホスホニウムカチオン等が挙げられる。
アニオン成分としては、例えば、Cl-、Br-、I-、AlCl4 -、Al2Cl7 -、BF4 -、PF6 -、ClO4 -、NO3 -、CH3COO-、CF3COO-、CH3SO3 -、CF3SO3 -、(CF3SO23-、AsF6 -、SbF6 -、NbF6 -、TaF6 -、(CN)2-、C49SO3 -、C37COO-、((CF3SO2)(CF3CO)N-、-O3S(CF23SO3 -、や下記一般式(1)乃至(4)、(1):(Cn2n+1SO22- (但し、nは1~10の整数)、(2):CF2(Cm2mSO22- (但し、mは1~10の整数)、(3):-O3S(CF2lSO3 - (但し、lは1~10の整数)、(4):(Cp2p+1SO2)N-(Cq2q+1SO2)、(但し、p、qは1~10の整数)、で表わされるもの等が用いられる。なかでも特に、フッ素原子を含むアニオン成分は、イオン解離性の良いイオン化合物が得られることから好ましく用いられる。
有機カチオン-アニオン塩は、上記カチオン成分とアニオン成分との組み合わせからなる化合物が適宜選択して用いられる。有機カチオン-アニオン塩の好ましい具体例としては、例えば、メチルトリオクチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、1-メチル-1-プロピルピロリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、エチルメチルイミダゾリウムビス(フルオロスルホニルイミド)が挙げられる。なかでも、1-メチル-1-プロピルピロリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、エチルメチルイミダゾリウムビス(フルオロスルホニルイミド)がより好ましい。
また、イオン性化合物としては、前記のアルカリ金属塩、有機カチオン-アニオン塩の他に、塩化アンモニウム、塩化アルミニウム、塩化銅、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸アンモニウム等の無機塩が挙げられる。
前記イオン性化合物は所望の粘着剤層の表面抵抗値を得るために、単独でまたは複数を併用することができる。
本発明の粘着剤組成物におけるイオン性化合物の割合は、粘着剤層の帯電防止特性とタッチパネルの感度を満足するように適宜に調整することができる。例えば、粘着剤層の表面抵抗値が1.0×108~1.0×1012Ω/□の範囲になるように、粘着剤ポリマーに導入されている極性基含有モノマーの重量比率、偏光フィルムの透明保護フィルムの種類等を考慮しながら、タッチセンシング機能内蔵液晶パネルの種類に応じて、イオン性化合物の割合を調整するのが好ましい。例えば、図2に示すインセル型のタッチセンシング機能内蔵液晶パネルでは、第1粘着剤層は、表面抵抗値が、1×108~1×1010Ω/□の範囲に制御するのが好ましい。また、図3に示すセミインセル型、または図4に示すオンセル型のタッチセンシング機能内蔵液晶パネルでは、第1粘着剤層は、表面抵抗値が、1×1010~1×1012Ω/□の範囲に制御するのが好ましい。
また、前記第一粘着剤層は、表面抵抗値の変動比(b/a)≦5、を満足するように制御される。前記aは、前記第1偏光フィルムに前記第一粘着剤層を設けられ、かつ、当該第一粘着剤層にセパレータが設けられた状態の粘着剤層付きの第1偏光フィルムを作製した直後に前記セパレータを剥離した際の第一粘着剤層の表面抵抗値であり、前記bは前記粘着剤層付き第1偏光フィルムを60℃/95%RHの加湿環境下に250時間投入し、さらに40℃で1時間乾燥させた後に、前記セパレータを剥離した際の第一粘着剤層の表面抵抗値である。前記変動比(b/a)が5を超える場合には、加湿環境下における粘着剤層の帯電防止機能を低下させることになる。前記変動比(b/a)は5以下であるの好ましく、さらには3.5以下であることが好ましく、さらには2.5以下であるのが好ましく、さらには2以下であるのが好ましく、1.5以下であることが最も好ましい。
前記イオン性化合物の割合は、例えば、粘着剤ポリマー100重量部に対して、0.01重量部以上を用いることが好ましい。前記イオン性化合物が0.01重量部以上を用いることで、帯電防止性能の向上させるうえで好ましい。かかる観点から前記イオン性化合物は、0.1重量部以上が好ましく、さらには0.5重量部以上であるのが好ましい。一方、前記イオン性化合物が多くなると、表面抵抗値が低くなりすぎてベースライン変動(表面抵抗値が低すぎすることにより生じるタッチ時の誤作動)により、タッチパネルの感度が低下するおそれがある。また、前記イオン性化合物が多くなるとイオン性化合物が析出する可能性があり、さらには加湿剥がれが生じやすくなる。かかる観点から前記イオン性化合物は、通常、40重量部以下であるのが好ましく、さらには30重量部以下が好ましく、さらには20重量部以下であるのが好ましく、10重量部以下であることが最も好ましい。
なお、後述するように、粘着剤層が導電層を介して偏光膜に設けられるようにすることにより、粘着剤層に添加するイオン性化合物の量を減らすこともできる。
<粘着剤組成物中のその他の成分>
さらに、本発明で使用する粘着剤組成物には、架橋剤を含有することできる。架橋剤としては、有機系架橋剤や多官能性金属キレートを用いることができる。有機系架橋剤としては、イソシアネート系架橋剤、過酸化物系架橋剤、エポキシ系架橋剤、イミン系架橋剤などが挙げられる。多官能性金属キレートは、多価金属が有機化合物と共有結合または配位結合しているものである。多価金属原子としては、Al、Cr、Zr、Co、Cu、Fe、Ni、V、Zn、In、Ca、Mg、Mn、Y、Ce、Sr、Ba、Mo、La、Sn、Ti等があげられる。共有結合または配位結合する有機化合物中の原子としては酸素原子等があげられ、有機化合物としてはアルキルエステル、アルコール化合物、カルボン酸化合物、エーテル化合物、ケトン化合物等が挙げられる。
架橋剤としては、イソシアネート系架橋剤および/または過酸化物形架橋剤が好ましい。イソシアネート系架橋剤に係る化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート、クロルフェニレンジイソシアナート、テトラメチレンジイソシアナート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、水添されたジフェニルメタンジイソシアネートなどのイソシアネートモノマー及びこれらイソシアネートモノマーをトリメチロールプロパンなどと付加したイソシアネート化合物やイソシアヌレート化物、ビュレット型化合物、さらにはポリエーテルポリオールやポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオールなど付加反応させたウレタンプレポリマー型のイソシアネートなどを挙げることができる。特に好ましくは、ポリイソシアネート化合物であり、ヘキサメチレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、およびイソホロンジイソシアネートからなる群より選択される1種またはそれに由来するポリイソシアネート化合物である。ここで、ヘキサメチレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、およびイソホロンジイソシアネートからなる群より選択される1種またはそれに由来するポリイソシアネート化合物には、ヘキサメチレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ポリオール変性ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリオール変性水添キシリレンジイソシアネート、トリマー型水添キシリレンジイソシアネート、およびポリオール変性イソホロンジイソシアネートなどが含まれる。例示したポリイソシアネート化合物は、水酸基との反応が、特にポリマーに含まれる酸、塩基を触媒のようにして、迅速に進む為、特に架橋の早さに寄与し、好ましい。
過酸化物形架橋剤としては、加熱または光照射によりラジカル活性種を発生して粘着剤組成物のベースポリマーの架橋を進行させるものであれば適宜使用可能であるが、作業性や安定性を勘案して、1分間半減期温度が80℃~160℃である過酸化物を使用することが好ましく、90℃~140℃である過酸化物を使用することがより好ましい。
架橋剤として用いることができる過酸化物としては、たとえば、ジ(2-エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート(1分間半減期温度:90.6℃)、ジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(1分間半減期温度:92.1℃)、ジ-sec-ブチルパーオキシジカーボネート(1分間半減期温度:92.4℃)、t-ブチルパーオキシネオデカノエート(1分間半減期温度:103.5℃)、t-ヘキシルパーオキシピバレート(1分間半減期温度:109.1℃)、t-ブチルパーオキシピバレート(1分間半減期温度:110.3℃)、ジラウロイルパーオキシド(1分間半減期温度:116.4℃)、ジ-n-オクタノイルパーオキシド(1分間半減期温度:117.4℃)、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(1分間半減期温度:124.3℃)、ジ(4-メチルベンゾイル)パーオキシド(1分間半減期温度:128.2℃)、ジベンゾイルパーオキシド(1分間半減期温度:130.0℃)、t-ブチルパーオキシイソブチレート(1分間半減期温度:136.1℃)、1,1-ジ(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン(1分間半減期温度:149.2℃)などがあげられる。なかでも特に架橋反応効率が優れることから、ジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(1分間半減期温度:92.1℃)、ジラウロイルパーオキシド(1分間半減期温度:116.4℃)、ジベンゾイルパーオキシド(1分間半減期温度:130.0℃)などがある。
なお、過酸化物の半減期とは、過酸化物の分解速度を表す指標であり、過酸化物の残存量が半分になるまでの時間をいう。任意の時間で半減期を得るための分解温度や、任意の温度での半減期時間に関しては、メーカーカタログなどに記載されており、たとえば、日本油脂株式会社の「有機過酸化物カタログ第9版(2003年5月)」などに記載されている。
架橋剤の使用量は、粘着剤ポリマー100重量部に対して、0.01~20重量部が好ましく、さらには0.03~10重量部が好ましい。なお、架橋剤が0.01重量部未満では、粘着剤の凝集力が不足する傾向があり、加熱時に発泡が生じるおそれがあり、一方、20重量部より多いと、耐湿性が十分ではなく、信頼性試験等で剥がれが生じやすくなる。
上記イソシアネート系架橋剤は1種を単独で使用してもよく、また2種以上を混合して使用してもよいが、全体としての含有量は、前記粘着剤ポリマー100重量部に対し、前記ポリイソシアネート化合物架橋剤を0.01~2重量部含有してなることが好ましく、0.02~2重量部含有してなることがより好ましく、0.05~1.5重量部含有してなることがさらに好ましい。凝集力、耐久性試験での剥離の阻止などを考慮して適宜含有させることが可能である。
前記過酸化物は1種を単独で使用してもよく、また2種以上を混合して使用してもよいが、全体としての含有量は、前記粘着剤ポリマー100重量部に対し、前記過酸化物0.01~2重量部であり、0.04~1.5重量部含有してなることが好ましく、0.05~1重量部含有してなることがより好ましい。加工性、リワーク性、架橋安定性、剥離性などの調整の為に、この範囲内で適宜選択される。
なお、反応処理後の残存した過酸化物分解量の測定方法としては、たとえば、HPLC(高速液体クロマトグラフィー)により測定することができる。
より具体的には、たとえば、反応処理後の粘着剤組成物を約0.2gずつ取り出し、酢酸エチル10mlに浸漬し、振とう機で25℃下、120rpmで3時間振とう抽出した後、室温で3日間静置する。次いで、アセトニトリル10ml加えて、25℃下、120rpmで30分振とうし、メンブランフィルター(0.45μm)によりろ過して得られた抽出液約10μlをHPLCに注入して分析し、反応処理後の過酸化物量とすることができる。
添加剤として、シランカップリング剤を配合することが特に好ましい。シランカップリング剤としては、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;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;3-クロロプロピルトリメトキシシラン;アセトアセチル基含有トリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどの(メタ)アクリル基含有シランカップリング剤;3‐イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどのイソシアネート基含有シランカップリング剤などが上げられる。特に、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、アセトアセチル基含有トリメトキシシランは効果的に剥がれを抑えられることから好ましく用いられる。シランカップリング剤は、耐久性、特に加湿環境下で剥がれを抑える効果を付与できる。シランカップリング剤の使用量は、粘着剤ポリマー100重量部に対して、1重量部以下、さらには0.01~1重量部、好ましくは0.02~0.6重量部である。シランカップリング剤の使用量が多くなると、液晶セルへの接着力が増大しすぎて、リワーク性などに影響を与える場合がある。
さらに、本発明で使用する粘着剤組成物は、その他の公知の添加剤を含有していてもよく、たとえば、粘着剤組成物に、着色剤、顔料などの粉体、染料、界面活性剤、可塑剤、粘着性付与剤、表面潤滑剤、レベリング剤、軟化剤、酸化防止剤、老化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、無機または有機の充填剤、金属粉、粒子状、箔状物などを、使用する用途に応じて適宜添加することができる。また、制御できる範囲内で、還元剤を加えてのレドックス系を採用してもよい。
前記粘着剤組成物により、粘着剤層を形成するが、粘着剤層の形成にあたっては、架橋剤全体の添加量を調整することとともに、架橋処理温度や架橋処理時間の影響を十分考慮することが好ましい。
使用する架橋剤によって、架橋処理温度や架橋処理時間を調整することが可能である。架橋処理温度は170℃以下であることが好ましい。
また、かかる架橋処理は、粘着剤層の乾燥工程時の温度で行ってもよいし、乾燥工程後に別途架橋処理工程を設けて行ってもよい。
また、架橋処理時間に関しては、生産性や作業性を考慮して設定することができるが、通常0.2~20分間程度であり、0.5~10分間程度であることが好ましい。
[粘着剤層]
粘着剤層について説明する。
本発明の粘着剤層付偏光フィルム積層体は、偏光膜の少なくとも一方の面に直接または光学的に透明な偏光膜保護フィルムを介して、粘着剤層を設けたものである。
粘着剤層を形成する方法としては、例えば、前記粘着剤組成物を剥離処理したセパレーターなどに塗布し、重合溶剤などを乾燥除去して粘着剤層を形成した後に光学フィルムに転写する方法、または光学フィルムに前記粘着剤組成物を塗布し、重合溶剤などを乾燥除去して粘着剤層を光学フィルムに形成する方法などが挙げられる。なお、粘着剤の塗布にあたっては、適宜に、重合溶剤以外の一種以上の溶剤を新たに加えてもよい。
剥離処理したセパレーターとしては、シリコーン剥離ライナーが好ましく用いられる。このようなライナー上に前記粘着剤組成物を塗布、乾燥させて粘着剤層を形成する工程において、粘着剤を乾燥させる方法としては、目的に応じて、適宜、適切な方法が採用され得る。好ましくは、上記塗布膜を過熱乾燥する方法が用いられる。加熱乾燥温度は、好ましくは40℃~200℃であり、さらに好ましくは、50℃~180℃であり、特に好ましくは70℃~170℃である。加熱温度を上記の範囲とすることによって、優れた粘着特性を有する粘着剤層を得ることができる。
乾燥時間は、適宜、適切な時間が採用され得る。乾燥時間は、好ましくは5秒~20分、さらに好ましくは5秒~10分、特に好ましくは、10秒~5分である。
また、偏光フィルム積層体の表面に、アンカー層を形成したり、コロナ処理、プラズマ処理などの各種易接着処理を施した後に、粘着剤層を形成することができる。粘着剤層の表面に、易接着処理をおこなってもよい。
偏光フィルム積層体の表面に粘着剤層を設ける際に形成するアンカー層や接着剤層についても、これらを使用する場合には、酸を含有しない系とするのが望ましい。
アンカー層を形成する具体的方法としては、ウレタン系ポリマーを含む溶液(ナガセケムテックス社製:デナトロンB510-Cなど)を、水/イソプロピルアルコール(容量比で、65:35)混合溶液で、固形分が0.2重量%となるように調整し、調整後の溶液を、マイヤーバー#5を用いて偏光フィルム積層体に塗布し、50℃で30秒間乾燥させ、厚み25nmのアンカーコート層を形成する方法などがある。
<導電層>
本発明の偏光フィルム積層体は、イオン性化合物を含有する粘着剤層を備えるものであるところ、この粘着剤層が、導電層を介して偏光膜に設けられていてもよい。
導電層を設けることで帯電防止機能が向上するため、粘着剤層に添加するイオン性化合物の量を減らして、粘着剤層の表面抵抗値を高く設定しても、液晶表示装置の静電気ムラを抑制できる。粘着剤層に添加するイオン性化合物の量を減らすと、イオン性化合物の偏析や偏光フィルム積層体への移行を防止するために必要になる極性モノマーの量も少なくなる傾向があり、結果として、偏光膜のポリエン化を抑制しやすくなる。そのため、偏光フィルム積層体に導電層を設けることで、経時的な帯電防止機能の劣化と偏光膜のポリエン化を両立しやすい傾向があり好ましい。
前記導電層の厚さは、表面抵抗値の安定性及び粘着剤層21との密着性の観点から1μm以下であるのが好ましく、0.01~0.5μmであるのが好ましく、0.01~0.2μmであるのが好ましく、さらに0.01~0.1μmであるのが好ましい。また、前記導電層の表面抵抗値は帯電防止機能の観点から、1×102~1×1012Ω/□であるのが好ましく、1×102~1×1011Ω/□であるのが好ましく、さらに1×102~1×1010Ωであるのが好ましい。また、本発明の偏光フィルム積層体をタッチセンシング機能内蔵液晶パネルに適用する場合、静電容量センサーの誤作動と帯電防止機能の両立の観点から、導電層の表面抵抗値は1×107~1×1012Ω/□であるのが好ましく、1×107~1×1011Ω/□であるのが好ましく、さらに1×107~1×1010Ωであるのが好ましい。
導電層は、各種の帯電防止剤組成物から形成することができる。導電層を形成する帯電防止剤としては、イオン性界面活性剤系、導電性ポリマー、導電性微粒子、カーボンナノチューブ等を用いることができる。
これら帯電防止剤のなかでも導電性ポリマー、カーボンナノチューブは光学特性、外観、帯電防止効果および帯電防止効果の熱時、加湿時での安定性という観点から好ましく使用される。特に、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性ポリマーが好ましく使用される。導電性ポリマーは有機溶剤可溶性、水溶性、水分散性のものを適宜使用可能だが、水溶性導電性ポリマーまたは水分散性導電性ポリマーが好ましく使用される。水溶性導電性ポリマーや水分散性導電性ポリマーは帯電防止層を形成する際の塗布液を水溶液または水分散液として調製でき、当該塗布液は非水系の有機溶剤を用いる必要がなく、当該有機溶剤による光学フィルム基材の変質を抑えることができるためである。なお、水溶液または水分散液は、水のほかに水系の溶媒を含有できる。たとえば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、sec-ブタノール、tert-ブタノール、n-アミルアルコール、イソアミルアルコール、sec-アミルアルコール、tert-アミルアルコール、1-エチル-1-プロパノール、2-メチル-1-ブタノール、n-ヘキサノール、シクロヘキサノール等のアルコール類があげられる。
また、前記ポリアニリン、ポリチオフェン等の水溶性導電性ポリマーまたは水分散性導電性ポリマーは、分子中に親水性官能基を有することが好ましい。親水性官能基としては、たとえばスルホン基、アミノ基、アミド基、イミノ基、四級アンモニウム塩基、ヒドロキシル基、メルカプト基、ヒドラジノ基、カルボキシル基、硫酸エステル基、リン酸エステル基、またはそれらの塩等があげられる。分子内に親水性官能基を有することにより水に溶けやすくなったり、水に微粒子状で分散しやすくなり、前記水溶性導電性ポリマーまたは水分散性導電性ポリマーを容易に調製することができる。
水溶性導電ポリマーの市販品の例としては、ポリアニリンスルホン酸(三菱レーヨン社製,ポリスチレン換算による重量平均分子量150000)等があげられる。水分散性導電ポリマーの市販品の例としては、ポリチオフェン系導電性ポリマー(ナガセケムテック社製、商品名,デナトロンシリーズ)等があげられる。
また導電層の形成材料としては、前記帯電防止剤とともに、帯電防止剤の皮膜形成性、光学フィルムへの密着性の向上等を目的に、バインダー成分を添加することもできる。帯電防止剤が水溶性導電性ポリマーまたは水分散性導電性ポリマーの水系材料の場合には、水溶性もしくは水分散性のバインダー成分を用いる。バインダーの例としては、オキサゾリン基含有ポリマー、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレングリコール、ペンタエリスリトール等があげられる。特にポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂が好ましい。これらバインダーは1種または2種以上を適宜その用途に合わせて用いることができる。
帯電防止剤、バインダーの使用量は、それらの種類にもよるが、得られる導電層の表面抵抗値が適切な範囲になるように制御するのが好ましい。
粘着剤層の形成方法としては、各種方法が用いられる。具体的には、例えば、ロールコート、キスロールコート、グラビアコート、リバースコート、ロールブラッシュ、スプレーコート、ディップロールコート、バーコート、ナイフコート、エアーナイフコート、カーテンコート、リップコート、ダイコーターなどによる押出しコート法などの方法が挙げられる。
粘着剤層の厚さは、特に制限されず、例えば、1~500μm程度である。好ましくは、1~250μm、より好ましくは1~100μmであり、さらに好ましくは、1~35μmである。
粘着剤層の厚さを薄くすることで、偏光膜に対する粘着剤中の酸の全体量が低下し、粘着剤層付偏光フィルム積層体のポリエン化への影響を低減させることができる。
また、通常、粘着剤層厚みが薄くなると粘着力が低下していき、高温高湿下においては偏光膜の収縮に起因する偏光板の収縮応力によって、浮きや剥がれなどの粘着耐久性が低下する傾向にあり、粘着剤層の厚みを薄くすることは好ましくない。しかしながら、偏光膜を薄型化することで、偏光板の収縮応力を低減させることができ、その結果、粘着剤層厚みを薄くしても粘着耐久性を維持または向上させることができる。
前記粘着剤層が露出する場合には、実用に供されるまで剥離処理したシート(セパレーター)で粘着剤層を保護してもよい。
セパレーターの構成材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステルフィルムなどのプラスチックフィルム、紙、布、不織布などの多孔質材料、ネット、発泡シート、金属箔、およびこれらのラミネート体などの適宜な薄葉体などを挙げることができるが、表面平滑性に優れる点から、プラスチックフィルムが好適に用いられる。
プラスチックフィルムとしては、前記粘着剤層を保護し得るフィルムであれば特に限定されず、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリブテンフィルム、ポリブタジエンフィルム、ポリメチルペンテンフイルム、ポリ塩化ビニルフィルム、塩化ビニル共重合体フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリウレタンフィルム、エチレン-酢酸ビニル共重合体フィルムなどが挙げられる。
前記セパレーターの厚みは、通常5~200μm、好ましくは5~100μm程度である。前記セパレーターには、必要に応じて、シリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル系もしくは脂肪酸アミド系の離型剤、シリカ粉などによる離型および防汚処理や、塗布型、練り込み型、蒸着型などの帯電防止処理を施すこともできる。特に、前記セパレーターの表面にシリコーン処理、長鎖アルキル処理、フッ素処理などの剥離処理を適宜行うことにより、セパレータの前記粘着剤層からの剥離性をより高めることができる。
なお、上記粘着剤層付偏光フィルム積層体の作製にあたって用いた剥離処理したシートは、そのまま粘着剤層付偏光フィルム積層体のセパレーターとして用いることができ、このようにすることにより工程面における簡略化ができる。
2.偏光フィルム積層体
再び図1を参照して、偏光フィルム積層体12は、少なくとも、偏光膜120と、偏光膜120の少なくとも一方の面、例えば、視認側に接合された、偏光膜保護フィルム121を含む。本実施形態のように、偏光膜120の両面、即ち、偏光膜120の視認側と、視認側とは反対側の双方に、適切な接着剤(図示されていない)を介して、偏光膜保護フィルム121、122がそれぞれ接合されてもよい。特に図示していないが、偏光膜120と偏光膜保護フィルム121、122との間に他の光学フィルムを設けてもよい。
本発明は、高温ないし高湿環境下で生じる問題、特に、「ポリエン化」、「色抜け」、及び「加熱赤変」の問題を包括的に解決するため、特に、偏光膜120のヨウ素濃度(wt.%)と、偏光フィルム積層体12の水分量(g/m2)に着目している。これらの値は、例えば、偏光膜の製造時や偏光フィルム積層体の製造時に調整することができる。
2-1.偏光膜
偏光膜120は、ヨウ素を含有するポリビニルアルコール(PVA)系の樹脂フィルムから成る。偏光膜に適用されるPVA系フィルムの材料としては、PVAまたはその誘導体が用いられる。PVAの誘導体としては、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール等が挙げられる他、エチレン、プロピレン等のオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸そのアルキルエステル、アクリルアミド等で変性したものが挙げられる。PVAは、重合度が1000~10000程度、ケン化度が80~100モル%程度のものが一般に用いられる。これらの材料でできたPVA系フィルムは、水分を含有し易い傾向を有する。
PVA系フィルムは、可塑剤等の添加剤を含有してもよい。可塑剤としては、ポリオールおよびその縮合物等が挙げられ、例えば、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。可塑剤の使用量は、特に制限されないがPVA系フィルム中20重量%以下が好適である。
2-1-1.偏光膜の製造
膜厚6μm以上の偏光膜の製造にあたっては、例えば、上記PVA系フィルムがヨウ素により染色される染色処理、およびPVA系フィルムが少なくとも一方向に延伸される延伸処理が施される。一般には、上記PVA系フィルムを、膨潤、染色、架橋、延伸、水洗および乾燥処理を含む一連の処理に供する方式が採用される。
膨潤処理は、例えば、PVA系フィルムを、膨潤浴(水浴)中に浸漬することより行われる。この処理により、PVA系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄すると共に、PVA系フィルムを膨潤させることで、染色ムラ等の不均一性を防止できる。膨潤浴には、グリセリンやヨウ化カリウム等が適宜に添加されていてもよい。膨潤浴の温度は、例えば20~60℃程度であり、膨潤浴への浸漬時間は、例えば0.1~10分間程度である。
染色処理は、例えば、PVA系フィルムをヨウ素溶液に浸漬することにより行われる。ヨウ素溶液は、通常、ヨウ素水溶液であり、ヨウ素および溶解助剤としてヨウ化カリウムを含有する。ヨウ素濃度は例えば0.01~1重量%程度であり、0.02~0.5重量%であることが好ましい。ヨウ化カリウム濃度は例えば0.01~10重量%程度であり、0.02~8重量%であることが好ましい。
染色処理において、ヨウ素溶液の温度は、例えば20~50℃程度、好ましくは25~40℃である。浸漬時間は例えば10~300秒間程度、好ましくは20~240秒間の範囲である。ヨウ素染色処理にあたっては、PVA系フィルム中のヨウ素含有量およびカリウム含有量が前記範囲になるように、ヨウ素溶液の濃度、PVA系フィルムのヨウ素溶液への浸漬温度、および浸漬時間等の条件が調整される。
架橋処理は、例えば、ヨウ素染色されたPVA系フィルムを、架橋剤を含む処理浴中に浸漬することによって行われる。架橋剤としては任意の適切な架橋剤が採用される。架橋剤の具体例としては、ホウ酸、ホウ砂等のホウ素化合物、グリオキザール、グルタルアルデヒド等が挙げられる。これらは、単独で、または組み合わせて使用される。架橋浴の溶液に用いられる溶媒としては、水が一般的であるが、水と相溶性を有する有機溶媒が適量添加されていてもよい。架橋剤は、溶媒100重量部に対して、例えば、1~10重量部の割合で用いられる。架橋浴の溶液は、ヨウ化物等の助剤をさらに含有することが望ましい。助剤の濃度は好ましくは0.05~15重量%、さらに好ましくは0.5~8重量%である。架橋浴の温度は、例えば、20~70℃程度、好ましく40~60℃である。架橋浴への浸漬時間は、例えば、1秒間~15分間程度、好ましくは5秒間~10分間である。
延伸処理は、PVA系フィルムが、少なくとも一方向に延伸される処理である。一般には、PVA系フィルムが、搬送方向(長手方向)に1軸延伸される。延伸方法は特に制限されず、湿潤延伸法と乾式延伸法のいずれも採用できる。湿式延伸法が採用される場合、PVA系フィルムは、処理浴中で所定の倍率に延伸される。延伸浴の溶液としては、水または有機溶媒(例えばエタノール)などの溶媒中に、各種の処理に必要な化合物等が添加された溶液が好適に用いられる。乾式延伸法としては、たとえば、ロール間延伸方法、加熱ロール延伸方法、圧縮延伸方法等が挙げられる。偏光膜の製造において、延伸処理はいずれの段階で行われてもよい。具体的には、膨潤、染色、架橋と同時に行われてもよく、これら各処理の前後いずれに行われてもよい。また、延伸は、多段で行われてもよい。PVA系フィルムの累積延伸倍率は、例えば、5倍以上であり、好ましくは5~7倍程度である。
上記の各処理が施されたPVA系フィルム(延伸フィルム)は、常法に従って、水洗浄処理、乾燥処理に供される。
水洗処理は、例えば、PVA系フィルムを水洗浴中に浸漬することにより行われる。水洗浴は、純水であってもよく、ヨウ化物(例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム等)の水溶液であってもよい。ヨウ化物水溶液の濃度は、好ましくは0.1~10重量%である。ヨウ化物水溶液には硫酸亜鉛、塩化亜鉛などの助剤が添加されていてもよい。
水洗温度は、例えば、5~50℃、好ましくは10~45℃、さらに好ましくは15~40℃の範囲である。浸漬時間は、例えば10~300秒程度、好ましくは20~240秒である。水洗処理は1回だけ実施されてもよく、必要に応じて複数回実施されてもよい。水洗処理が複数回実施される場合、各処理に用いられる水洗浴に含まれる添加剤の種類や濃度は適宜に調整される。
PVA系フィルムの乾燥処理は、任意の適切な方法(例えば、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥)より行われる。
2-1-2.偏光膜の製造
膜厚6μm未満の偏光膜は、例えば、特許第4751481号公報に開示された製造方法によって製造することができる。この製造方法は、熱可塑性基材上へPVA系樹脂層を形成する積層体作製処理、PVA系樹脂層を熱可塑性樹脂基材と一体に延伸する延伸処理、PVA樹脂層に二色性物質を吸着させる染色処理等を含む。必要に応じてPVA系樹脂層の不溶化処理および架橋処理、乾燥処理、洗浄処理などを適用することもできる。延伸処理は、染色処理の先に実施することもできるし、後に実施することもでき、また空中延伸およびホウ酸水溶液などの水中での延伸のいずれの延伸方式をも採用することができる。さらに延伸は、一段階の延伸であっても、2段階以上の多段階の延伸であってもよい。
図5を参照して、偏光膜の製造方法の一例を説明する。ここでは、樹脂基材に製膜されたPVA系樹脂層を前記樹脂基材と一体に延伸することによって偏光膜が作製されている。
[積層体作製処理(A)]
まず、ガラス転移温度が75℃の200μm厚を有する非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材、例えば、イソフタル酸を6mol%共重合させたイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート(以下、「非晶性PET」という)6と、重合度1000以上、ケン化度99%以上のPVA粉末を水に溶解した4~5重量%濃度のPVA水溶液とを準備する。次に、塗工手段21と乾燥手段22および表面改質処理装置23を備えた積層体作製装置20において、この非晶性PET基材6にPVA水溶液を塗布し、50~60℃の温度で乾燥させ、PET基材6にガラス転移温度が80℃の7μm厚を有するPVA層2を製膜する。これにより、7μm厚のPVA層を含む積層体7が作製される。この際、表面改質処理装置23で非晶性PET基材6の表面をコロナ処理することにより、非晶性PET基材6とこれに製膜されるPVA層2の密着性を向上させることができる。
次いで、PVA層を含む積層体7を、空中補助延伸およびホウ酸水中延伸の2段延伸処理を含む以下の処理を経て、最終的に3μm厚の偏光膜として作製する。
[空中補助延伸処理(B)]
第1段の空中補助延伸処理(B)では、7μm厚のPVA層2を含む積層体7をPET基材6と一体に延伸し、5μm厚のPVA層2を含む「延伸積層体8」を生成する。具体的には、オーブン33内に延伸手段31が配備された空中補助延伸処理装置30において、7μm厚のPVA層2を含む積層体7を130℃の延伸温度環境に設定されたオーブン33の延伸手段31にかけ、延伸倍率が1.8倍になるように自由端一軸に延伸し、延伸積層体8を生成する。この段階でオーブン30に併設させた巻取装置32によって延伸積層体8のロール8’を製造することができる。
[染色処理(C)]
次に、染色処理(C)によって、PVA分子が配向された5μm厚のPVA層2に二色性物質のヨウ素を吸着させた着色積層体9を生成する。具体的には、染色液41の染色浴42を備えた染色装置40において、染色装置40に併設されたロール8’を装着した繰出装置43から繰り出される延伸積層体8を液温30℃のヨウ素およびヨウ化カリウムを含む染色液41に、最終的に生成される偏光膜を構成するPVA層の単体透過率が40~44%になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体8の配向されたPVA層2にヨウ素を吸着させた着色積層体9を生成する。
本処理において、染色液41は、延伸積層体8に含まれるPVA層2を溶解させないようにするため、水を溶媒として、ヨウ素濃度を0.30重量%とする。また、染色液41は、ヨウ素を水に溶解させるためのヨウ化カリウム濃度を2.1重量%とする。ヨウ素とヨウ化カリウムの濃度の比は1対7である。より詳細には、ヨウ素濃度0.30重量%、ヨウ化カリウム濃度2.1重量%の染色液41に延伸積層体8を60秒間浸漬することによって、PVA分子が配向された5μm厚のPVA層2にヨウ素を吸着させた着色積層体9を生成する。
[ホウ酸水中延伸処理(D)]
第2段のホウ酸水中延伸処理によって、ヨウ素を配向させたPVA層2を含む着色積層体9をさらに延伸し、3μm厚の偏光膜を構成するヨウ素を配向させたPVA層を含む光学フィルム積層体60を生成する。具体的には、ホウ酸水溶液51のホウ酸浴52と延伸手段53を備えたホウ酸水中延伸処理装置50において、染色装置40から連続的に繰り出された着色積層体9をホウ酸とヨウ化カリウムを含む液温65℃の延伸温度環境に設定されたホウ酸水溶液51に浸漬し、次にホウ酸水中処理装置50に配備された延伸手段53にかけ、延伸倍率が3.3倍になるように自由端一軸に延伸することによって、3μm厚のPVA層を含む光学フィルム積層体60を生成する。
[洗浄処理(G)]
次いで、偏光膜を含む光学フィルム積層体60を、好ましくは、そのまま、洗浄処理(G)に送る。洗浄処理(G)は、洗浄装置80の洗浄液81によって偏光膜の表面に付着した不要残存物を洗い流すことを目的とする。但し、洗浄処理(G)を省き、取り出された偏光膜を含む光学フィルム積層体60を直接乾燥処理(H)に送り込むこともできる。
[乾燥処理(H)]
洗浄された光学フィルム積層体60は、乾燥処理(H)に送られ、ここで乾燥される。次いで、乾燥された光学フィルム積層体60は、乾燥装置90に併設された巻取装置91によって、連続ウェブの光学フィルム積層体60として巻き取られ、偏光膜を含む光学フィルム積層体60のロールが生成される。乾燥処理(H)として、任意の適切な方法、例えば、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥を採用することができる。例えば、オーブンの乾燥装置90において、60℃の温風で、240秒間、乾燥を行うことができる。
2-1-3.その他
偏光膜は、亜鉛を含有することが好ましい。偏光膜が亜鉛を含有することで、加熱試験後の偏光フィルム積層体の透過率の低下および色相劣化が抑制される傾向がある。偏光膜が亜鉛を含有する場合、偏光膜中の亜鉛の含有量は、0.002~2重量%が好ましく、0.01~1重量%がより好ましい。
偏光膜は、また、硫酸イオンを含有することが好ましい。偏光膜が硫酸イオンを含有することで、加熱試験後の偏光フィルム積層体の透過率の低下が抑制される傾向がある。偏光膜が硫酸イオンを含有する場合、偏光膜中の硫酸イオンの含有量は、0.02~0.45重量%が好ましく、0.05~0.35重量%がより好ましく、0.1~0.25重量%がさらに好ましい。なお、偏光膜中の硫酸イオンの含有量は、硫黄原子含有量から算出される。
偏光膜中に亜鉛を含有させるためには、偏光膜の製造工程において、亜鉛含浸処理が行われることが好ましい。また、偏光膜中に硫酸イオンを含有させるためには、偏光膜の製造工程において、硫酸イオン処理が行われることが好ましい。
亜鉛含浸処理は、例えば、PVA系フィルムを、亜鉛塩溶液に浸漬することより行われる。亜鉛塩としては、塩化亜鉛、ヨウ化亜鉛などのハロゲン化亜鉛、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛等の水溶液の無機塩化合物が好適である。また、亜鉛含浸処理には、各種亜鉛錯体化合物が用いられてもよい。また、亜鉛塩溶液は、ヨウ化カリウム等によりカリウムイオンおよびヨウ素イオンを含有させた水溶液を用いるのが亜鉛イオンを含浸させやすく好ましい。亜鉛塩溶液中のヨウ化カリウム濃度は0.5~10重量%程度、さらには1~8重量%とするのが好ましい。
硫酸イオン処理は、例えば、硫酸金属塩を含む水溶液に、PVA系フィルムを浸漬することにより行われる。硫酸金属塩としては、処理液中で、硫酸イオンと金属イオンとに分離し易く、PVA系フィルム中に、当該硫酸金属塩がイオンの状態で導入されやすいものが好ましい。例えば、硫酸金属塩を形成する金属の種類としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属;コバルト、ニッケル、亜鉛、クロム、アルミニウム、銅、マンガン、鉄等の遷移金属が挙げられる。
偏光膜の製造において、上記の亜鉛含浸処理および硫酸イオン処理はいずれの段階で行われてもよい。すなわち、亜鉛含浸処理および硫酸イオン処理は、染色処理の前に行われてもよく、染色処理の後に行われてもよい。亜鉛含浸処理と硫酸イオン処理とが同時に行われてもよい。前記亜鉛塩および前記硫酸金属塩として硫酸亜鉛を用い、硫酸亜鉛を含有する処理浴に、PVA系フィルムを浸漬することにより、亜鉛含浸処理と硫酸イオン処理とが同時に行われることが好ましい。また、染色溶液中に前記亜鉛塩や前記硫酸金属塩を共存させておいて、亜鉛含浸処理および/または硫酸イオン処理を、染色処理と同時に行うこともできる。亜鉛含浸処理および硫酸イオン処理は、延伸と同時に行われてもよい。
2-2.偏光膜保護フィルム
偏光膜保護フィルム121、122を構成する材料としては、例えば、透明性、機械強度、および熱安定性に優れる熱可塑性樹脂が挙げられる。このような熱可塑性樹脂の具体例としては、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂)、ポリアリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、PVA系樹脂、およびこれらの混合物が挙げられる。
偏光膜保護フィルムは、位相差フィルムの機能を兼ね備えるものであってもよい。
偏光膜保護フィルムの厚みは、偏光フィルム積層体の水分量を調整するために適宜に調整される。強度や取扱性等の作業性、薄層性などの点からは1~500μm程度が好ましく、2~300μmがより好ましく、5~200μmがさらに好ましい。
偏光膜保護フィルム中には任意の添加剤が1種類以上含まれていてもよい。添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、滑剤、可塑剤、離型剤、着色防止剤、難燃剤、核剤、帯電防止剤、顔料、着色剤などが挙げられる。
2-3.他の光学フィルム
偏光膜と偏光膜保護フィルムは、直接接合されてもよいが、他の光学フィルムと積層されてもよい。他の光学フィルムについて特に限定はされないが、例えば、位相差フィルム、視野角補償フィルム等を用いることができる。他の光学フィルムとしての位相差フィルムは、保護フィルムとしての機能を有するものであってもよい。
上に説明したように、偏光膜保護フィルムは、位相差フィルムの機能を兼ね備えるものであってもよいが、この場合、他の光学フィルムとしての位相差フィルムを省略することもできる。一方、偏光膜保護フィルムが、位相差フィルムの機能を兼ね備える場合であっても、他の光学フィルムとして位相差フィルムを設けることもできる。この場合、実質的に2つ又は3つ以上の位相差フィルムが含まれることになる。
2-4.接着剤
偏光膜120と偏光膜保護フィルム121、122との接合、或いは、位相差フィルム等の他の光学フィルムとそれらとの接合には、例えば、ラジカル重合硬化型接着剤やカチオン重合硬化型接着剤、水性接着剤を使用することができる。
(ラジカル重合硬化型接着剤)
前記ラジカル重合硬化型接着剤は、硬化性化合物としてのラジカル重合性化合物を含む。ラジカル重合性化合物は、活性エネルギー線により硬化する化合物であってもよく、熱により硬化する化合物であってもよい。活性エネルギー線としては、例えば、電子線、紫外線、可視光線等が挙げられる。
前記ラジカル重合性化合物としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基等の炭素-炭素2重結合を有するラジカル重合性官能基を有する化合物が挙げられる。ラジカル重合性化合物としては、多官能ラジカル重合性化合物が好ましく用いられる。ラジカル重合性化合物は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、多官能ラジカル重合性化合物と単官能ラジカル重合性化合物を併用してもよい。
前記重合性化合物として、logP値(オクタノール/水分配係数)が高い化合物を用いることが好ましく、ラジカル重合性化合物としても、logP値が高い化合物を選択することが好ましい。ここで、logP値とは、物質の親油性を表す指標であり、オクタノール/水の分配係数の対数値を意味する。logP値が高いということは、親油性であることを意味し、すなわち、吸水率が低いことを意味する。logP値は測定することも可能(JIS-Z-7260記載のフラスコ浸とう法)であるし、硬化型接着剤の構成成分(硬化性成分等)である各化合物の構造をもとに計算によって算出(ケンブリッジソフト社製のChemDraw Ultra)することもできる。
ラジカル重合性化合物のlogP値は、2以上が好ましく、3以上がより好ましく、4以上が特に好ましい。このような範囲であれば、偏光子の水分による劣化を防止することができ、高温高湿下での耐久性に優れる偏光フィルムを得ることができる。
前記多官能ラジカル重合性化合物としては、例えば、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)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、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジアクリレート、2-エチル-2-ブチルプロパンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(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、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリート、環状トリメチロールプロパンフォルマル(メタ)アクリレート、ジオキサングリコールジ(メタ)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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、EO変性ジグリセリンテトラ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレートと多価アルコールとのエステル化物;9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン;エポキシ(メタ)アクリレート;ウレタン(メタ)アクリレート;ポリエステル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
前記多官能ラジカル重合性化合物の中でも、logP値の高い多官能ラジカル重合性化合物が好ましい。このような化合物としては、例えば、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリート(logP=3.05)、イソボルニル(メタ)アクリレート(logP=3.27)等の脂環(メタ)アクリレート;1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート(logP=3.68)、1,10-デカンジオールジアクリレート(logP=4.10)等の長鎖脂肪族(メタ)アクリレート;ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコール(メタ)アクリル酸付加物(logP=3.35)、2-エチル-2-ブチルプロパンジオールジ(メタ)アクリレート(logP=3.92)等の多分岐(メタ)アクリレート;ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート(logP=5.46)、ビスフェノールAエチレンオキサイド4モル付加物ジ(メタ)アクリレート(logP=5.15)、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物ジ(メタ)アクリレート(logP=6.10)、ビスフェノールAプロピレンオキサイド4モル付加物ジ(メタ)アクリレート(logP=6.43)、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン(logP=7.48)、p-フェニルフェノール(メタ)アクリレート(logP=3.98)等の芳香環を含有する(メタ)アクリレート等が挙げられる。
多官能ラジカル重合性化合物と単官能ラジカル重合性化合物とを併用する場合、多官能ラジカル重合性の含有割合は、ラジカル重合性化合物の全量に対して、20~97重量%が好ましく、50~95重量%がより好ましく、75~92重量%がさらに好ましく、80~92重量%が特に好ましい。このような範囲であれば、高温高湿下での耐久性に優れる偏光フィルムを得ることができる。
前記単官能ラジカル重合性化合物としては、例えば、(メタ)アクリルアミド基を有する(メタ)アクリルアミド誘導体が挙げられる。(メタ)アクリルアミド誘導体を用いれば、接着性に優れる粘着剤層を高い生産性で形成することができる。(メタ)アクリルアミド誘導体の具体例としては、例えば、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-ブチル(メタ)アクリルアミド、N-ヘキシル(メタ)アクリルアミド等のN-アルキル基含有(メタ)アクリルアミド誘導体;N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール-N-プロパン(メタ)アクリルアミド等のN-ヒドロキシアルキル基含有(メタ)アクリルアミド誘導体;アミノメチル(メタ)アクリルアミド、アミノエチル(メタ)アクリルアミド等のN-アミノアルキル基含有(メタ)アクリルアミド誘導体;N-メトキシメチルアクリルアミド、N-エトキシメチルアクリルアミド等のN-アルコキシ基含有(メタ)アクリルアミド誘導体;メルカプトメチル(メタ)アクリルアミド、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基含有(メタ)アクリルアミド誘導体等が挙げられる。また、(メタ)アクリルアミド基の窒素原子が複素環を形成している複素環含有(メタ)アクリルアミド誘導体として、例えば、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、N-アクリロイルピロリジン等を用いてもよい。これらの中でも、N-ヒドロキシアルキル基含有(メタ)アクリルアミド誘導体が好ましく、N-ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミドがより好ましい。
また、前記単官能ラジカル重合性化合物として、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する(メタ)アクリル酸誘導体;(メタ)アクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イソクロトン酸等のカルボキシル基含有モノマー;N-ビニルピロリドン、N-ビニル-ε-カプロラクタム、メチルビニルピロリドン等のラクタム系ビニルモノマー;ビニルピリジン、ビニルピペリドン、ビニルピリミジン、ビニルピペラジン、ビニルピラジン、ビニルピロール、ビニルイミダゾール、ビニルオキサゾール、ビニルモルホリン等の窒素含有複素環を有するビニル系モノマー等を用いてもよい。
多官能ラジカル重合性化合物と単官能ラジカル重合性化合物とを併用する場合、単官能ラジカル重合性の含有割合は、ラジカル重合性化合物の全量に対して、3~80重量%が好ましく、5~50重量%がより好ましく、8~25重量%がさらに好ましく、8~20重量%が特に好ましい。このような範囲であれば、高温高湿下での耐久性に優れる偏光フィルムを得ることができる。
前記ラジカル重合硬化型接着剤は、その他の添加剤をさらに含み得る。ラジカル重合硬化型接着剤が活性エネルギー線により硬化する硬化性化合物を含む場合、該接着剤は、例えば、光重合開始剤、光酸発生剤、シランカップリング剤等をさらに含み得る。また、ラジカル重合硬化型接着剤が熱により硬化する硬化性化合物を含む場合、該接着剤は、熱重合開始剤、シランカップリング剤等をさらに含み得る。また、その他の添加剤としては、例えば、重合禁止剤、重合開始助剤、レベリング剤、濡れ性改良剤、界面活性剤、可塑剤、紫外線吸収剤、無機充填剤、顔料、染料等が挙げられる。
(カチオン重合硬化型接着剤)
前記カチオン重合硬化型接着剤は、硬化性化合物としてのカチオン重合性化合物を含む。カチオン重合性化合物としては、例えば、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を有する化合物が挙げられる。エポキシ基を有する化合物は、分子内に少なくとも2個のエポキシ基を有する化合物が好ましく用いられる。エポキシ基を有する化合物としては、例えば、少なくとも2個のエポキシ基と少なくとも1個の芳香環を有する化合物(芳香族系エポキシ化合物)、分子内に少なくとも2個のエポキシ基を有し、そのうちの少なくとも1個は脂環式環を構成する隣り合う2個の炭素原子との間で形成されている化合物(脂環式エポキシ化合物)等が挙げられる。
前記カチオン重合硬化型接着剤は、光カチオン重合開始剤を含むことが好ましい。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って、カチオン種又はルイス酸を発生し、エポキシ基やオキセタニル基の重合反応を開始する。また、カチオン重合硬化型接着剤は、前記添加剤をさらに含み得る。
(水性接着剤)
前記水性接着剤としては、例えば、イソシアネート系接着剤、PVA系接着剤、ゼラチン系接着剤、ビニル系ラテックス系、水系ポリエステル等の水性接着剤の水溶液(例えば固形分濃度0.5~60重量%)が好適に用いられる。
接着剤の塗布は、偏光膜120、偏光膜保護フィルム121、122、他の光学フィルムのいずれに行ってもよく、それらのいずれかの両者に行ってもよい。一般には、偏光膜を接着剤水溶液中に浸漬した後、ロールラミネーター等により偏光膜保護フィルム121、122と積層する方法が好適である。接着層の厚みは、特に制限されないが、例えば、乾燥後の厚みで30nm~1000nm程度である。
偏光膜と偏光膜保護フィルム、及びその他の光学フィルムとが接着剤を介して積層された後、この積層体は、乾燥処理に供される。この積層体の乾燥工程では、接着剤を乾燥固化させるとの目的に加えて、偏光フィルム積層体の初期光学特性を向上させる水分量を低下させる目的で行われる。乾燥方法としては、加熱乾燥が一般的である。乾燥条件として好ましくは50~95℃の範囲、60~85℃の範囲がより好ましい。
上記積層体の乾燥条件は、特に限定されないが、処理の効率や実用性を考慮すると、乾燥温度は50℃以上であることが好ましく、偏光フィルム積層体の光学特性を均一とする観点からは95℃以下が好ましい。乾燥温度は上記温度範囲内で段階的に昇温して実施することもできる。
積層体の乾燥は、偏光膜と偏光膜保護フィルム、及びその他の光学フィルムとの接合処理と連続して行うことができる。また、偏光膜と偏光膜保護フィルム、及びその他の光学フィルムとの積層体を一旦ロール状態に巻回した後、別の処理として、乾燥が行われてもよい。
一般に、偏光フィルム積層体の水分量を小さくするためには、高温・長時間の乾燥条件が必要となる。高温・長時間の乾燥は、偏光フィルム積層体の水分量低下の観点からは好ましいが、その反面、偏光フィルム積層体の光学特性等の低下につながる場合がある。飽和吸水量が小さい偏光膜保護フィルムや、透湿度の高い偏光膜保護フィルムが用いられることにより、過酷な乾燥条件を採用せずとも偏光フィルム積層体の水分量を前記所望の範囲に調整することができる。
2-5.粘着剤
上述した「1-3.透明接着剤」に記載した粘着剤を同様に用いることができる。
3.信頼性評価項目
粘着剤層付偏光フィルム積層体に生じ得る複数の現象、即ち、ポリエン化、色抜け、加熱赤変、及び「経時的な帯電防止機能の劣化」を評価する。各現象が生ずるメカニズムは必ずしも明らかではないが、おおよそ、以下のようなものであると推測される。
<ポリエン化>
高温高湿環境下では偏光フィルム積層体の単体透過率が低下する。この低下はPVAのポリエン化が原因と推測される。ポリエンとは、-(CH=CH)n-を指し、加熱により偏光膜中に形成されうる。ポリエンは偏光膜の透過率を著しく低下させる。また、高温高湿環境下ではPVA-ポリヨウ素錯体が破壊されてI-及びI2が生成されやすい。
PVAのポリエン化は、以下の化学式1に示すように、高温高湿環境下において生成されたヨウ素(I2)と加熱により、脱水反応が促進されることで起こると考えられている。
(化学式1)

Figure 0007309522000001

偏光膜中に存在するPVA-ポリヨウ素錯体が加熱により壊れることにより発生するI2とPVA中のOH基が電荷移動錯体(HO・・・I2)を形成し、その後OI基を経由しポリエン化すると考えられる。粘着剤層に極性基含有モノマーが多量に含まれる場合、粘着剤層に含まれる水分量が多くなったり、粘着剤層の透湿度が低下したりしてポリエン化をさらに促進すると考えられる。
<色抜け>
ヨウ素染色され、かつ、延伸されたPVA系フィルム(偏光膜)において、ヨウ素はI3 -とI5 -のポリヨウ素イオンの形態で、配向したPVAと錯体を形成している(PVAポリヨウ素錯体)。このとき、PVAはホウ酸等の架橋剤により架橋点が形成され、これにより配向性を維持している。
しかしながら、偏光膜が高温高湿下におかれると、ホウ酸架橋の加水分解が起こり、PVAの配向性が低下し、PVAポリヨウ素錯体の崩壊が生じる。これにより、PVAポリヨウ素錯体にもとづく可視光吸収が低下し、約700nmの長波長側及び約410nmの短波長側の透過率が上昇する。こうして、高温高湿下におかれた偏光膜では、黒色表示での色抜けが起きる。
<加熱赤変>
ヨウ素染色され、かつ、延伸されたPVA系フィルム(偏光膜)において、ヨウ素はI3 -とI5 -のポリヨウ素イオンの形態でPVAと錯体を形成している(PVAポリヨウ素錯体)。I3 -は、470nm付近にブロードな吸収ピークをもち、I5 -は、600nm付近にブロードな吸収ピークをもつ。つまり、PVA-I3 -錯体は、短波長側(青色側)の吸収を担い、PVA―I5 -錯体は、長波長側(赤色側)の吸収を担っている。
しかしながら、このPVA―I5 -錯体は加熱に弱く、偏光膜が高温下におかれるとPVAとI5 -との錯体形成が崩れ、I5 -は分解してしまう。
したがって、高温下におかれた偏光膜において、長波長側の吸収を担うPVA―I5 -錯体が減少するため、すなわち、約700nmの長波長側の透過率が上昇し、偏光膜が赤く変色してしまう。
4.実施例及び比較例
以下に、実施例を比較例とともに説明するが、勿論、本発明はこれらの実施例に記載されたものに限定されるものではない。
実施例及び比較例として、「偏光膜の膜厚(μm)」、及び/又は、「偏光膜のヨウ素濃度(wt.%)」、及び/又は、「偏光フィルム積層体の水分量(g/m2)」が異なる、種々の偏光フィルム積層体のサンプルを準備した。
<偏光膜の膜厚>
偏光膜の膜厚(μm)は、分光膜厚計MCPD-1000(大塚電子(株)製)を用いて測定する。偏光膜保護フィルムの厚みも、これを用いて測定する。サンプルに含まれる偏光膜は、サンプルを溶剤に浸漬し、偏光膜保護フィルムを溶解させることによって取り出すことができる。溶剤には、例えば、偏光膜保護フィルムがトリアセチルセルロース樹脂の場合は、ジクロロメタンを、偏光膜保護フィルムがシクロオレフィン樹脂の場合は、シクロヘキサンを、偏光膜保護フィルムがアクリル樹脂の場合は、メチルエチルケトンを、それぞれ使用することができる。尚、偏光膜の一方の面に設けられている偏光膜保護フィルムの樹脂と、他方の面に設けられている偏光膜保護フィルムの樹脂が、相違する場合には、それぞれの樹脂を上述した溶剤を用いて順次に溶解させる。
<偏光膜のヨウ素濃度>
偏光膜のヨウ素濃度(wt.%)は、偏光膜の製造時に、例えば、PVA系フィルムやPVA層を浸漬するヨウ素水溶液の濃度や浸漬時間を調整することによって変更することができる。
偏光膜のヨウ素濃度は以下の方法で測定する。尚、サンプルに含まれる偏光膜は、偏光膜の膜厚を測定するときと同様に、サンプルを溶剤に浸漬し、偏光膜保護フィルムを溶解させることによって取り出すことができる。
(蛍光X線測定)
偏光膜のヨウ素濃度を測定するに際し、先ず、蛍光X線分析の検量線法を用いてヨウ素濃度を定量する。装置は蛍光X線分析装置ZSX-PRIMUS IV((株)リガク製)を用いる。
蛍光X線分析装置によって直接得られる値は、各元素の濃度ではなく、各元素に固有の波長の蛍光X線強度(kcps)である。したがって、偏光膜に含まれるヨウ素濃度を求めるには、検量線を用いて蛍光X線強度を濃度に変換する必要がある。本明細書等における偏光膜のヨウ素濃度とは、偏光膜の重量を基準としたヨウ素濃度(重量%)を意味する。
(検量線の作成)
検量線は以下の手順で作成する。
1.既知の量のヨウ化カリウムをPVA水溶液に溶解させて、既知の濃度のヨウ素を含むPVA水溶液を7種作製した。このPVA水溶液をポリエチレンテレフタレートに塗布乾燥後剥離し、既知の濃度のヨウ素を含むPVAフィルムの試料1~7を作製する。
なお、PVAフィルムのヨウ素濃度(wt%)は以下の数式1で算出される。
[数式1] ヨウ素濃度(wt%)={ヨウ化カリウム量(g)/(ヨウ化カリウム量(g)+PVA量(g))}×(127/166)
(ヨウ素の分子量:127 カリウムの分子量:39)
2.作製したPVAフィルムに対して、蛍光X線分析装置ZSX-PRIMUS IV((株)リガク製)を用いて、ヨウ素に対応する蛍光X線強度(kcps)を測定する。なお、蛍光X線強度(kcps)は蛍光X線スペクトルのピーク値とする。また、作製したPVAフィルムの膜厚を分光膜厚計MCPD-1000(大塚電子(株)製)を用いて測定する。
3.蛍光X線強度をPVAフィルムの厚み(μm)で除し、フィルムの単位厚み当たりの蛍光X線強度(kcps/μm)とする。各試料のヨウ素濃度と単位厚み当たりの蛍光X線強度を表1に示す。
Figure 0007309522000002
4.表1に示された結果を元に、PVAフィルムの単位厚み当たりの蛍光X線強度(kcps/μm)を横軸に、PVAフィルムに含まれるヨウ素濃度(wt%)を縦軸にして、検量線を作成する。作成した検量線を図3に示す。検量線からPVAフィルムの単位厚み当たりの蛍光X線強度からヨウ素濃度を求める数式を数式2のとおり定める。なお、図6におけるR2は相関係数である。
[数式2] (ヨウ素濃度)(wt%)=14.474×(PVAフィルムの単位厚み当たりの蛍光X線強度)(kcps/μm)
(ヨウ素濃度の算出)
サンプル測定で得られた蛍光X線強度を厚みで除して、単位厚み当たりの蛍光X線強度(kcps/μm)を求める。各サンプルの単位厚み当たりの蛍光X線強度を数式2に代入してヨウ素濃度を求める。
<偏光フィルム積層体の水分量>
偏光フィルム積層体の水分量(g/m2)は、主に、偏光膜の膜厚や、偏光膜に接合させる偏光膜保護フィルムの材質、厚み等を調整することにより決定され得る。また、偏光膜の製造時における架橋処理(ホウ酸含有量等)等によっても調整することができる。
偏光フィルム積層体の水分量は以下の方法で測定する。
先ず、実施例および比較例で得られた偏光フィルム積層体を、0.1m×0.1mの正方形にカットする。
カットしたサンプルを恒温恒湿器内に投入し、温度23℃、相対湿度55%の環境下で48時間放置する。その後、恒温恒湿器内と同じ環境、即ち、温度23℃、相対湿度55%に設定したクリーンルームにてサンプルを取り出し、取り出し後5分以内に重量を測定する。このときのサンプル重量を初期重量W1(g)とする。尚、取り出し後、おおよそ15分以内であれば、たとえクリーンルーム内の温度が、2℃~3℃程度変動しても、また、クリーンルーム内の相対湿度が±10%程度変動しても、初期重量に実質的な影響を与えることはない。
次に、取り出したサンプルを乾燥器内に投入し、120℃で2時間乾燥させる。その後、上述した温度23℃、相対湿度約55%に設定したクリーンルームにて乾燥させたサンプルを取り出し、取り出し後10分以内に重量を測定する。このときのサンプル重量を乾燥後重量W2(g)とする。上と異なり、5分以内ではなく10分以内としたのは、冷却時間を考慮したものである。尚、上と同様に、取り出し後、おおよそ15分以内であれば、乾燥後重量に実質的な影響を与えることはない。
こうして得られたサンプルの初期重量W1と乾燥後重量W2より、偏光フィルム積層体の平衡水分量M(g/m2)を下式より算出する。
(式) M=(W1―W2)/(0.1×0.1)
本発明でいうところの「偏光フィルム積層体の水分量」は、上記の方法で算出された平衡水分量を意味する。
(粘着剤層Aの作成)
まず、攪拌羽根、温度計、窒素ガス導入管及び冷却器を備えた4つ口フラスコに、ブチルアクリレート70.9部、ベンジルアクリレート18部、メトキシエチルアクリレート5部、N-ビニルピロリドン5部、アクリル酸1部、4-ヒドロキシブチルアクリレート0.1部を仕込むことによってモノマー混合物を得た。さらに、モノマー混合物(固形分)100部に対して、重合開始剤として2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.1部を酢酸エチル100部と共に仕込んだ。混合物を緩やかに攪拌しながら、フラスコ内について窒素ガスを導入して窒素置換した。フラスコ内の液温を55℃付近に維持して8時間重合反応を行うことによって、重量平均分子量(Mw)170万、Mw/Mn=3.9のアクリル系ポリマーの溶液を調製した。
次に、アクリル系ポリマーの溶液の固形分100部に対して、イソシアネート架橋剤(東ソー社製のコロネートL、トリメチロールプロパントリレンジイソシアネート)0.45部、ベンゾイルパーオキサイド(日本油脂社製:ナイパーBMT)0.1部、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(LiTFSI、三菱マテリアル社製)5部及びγ-グリシドキシプロピルメトキシシラン(信越化学工業社製:KBM-403)0.2部をさらに配合することによって、アクリル系粘着剤組成物の溶液を調製した。
次に、得られた溶液をセパレータ(三菱化学ポリエステルフィルム社製のMRF38)の片面に塗布した。セパレータは、シリコーン系剥離剤で処理されたポリエチレンテレフタレートフィルムであった。得られた塗布膜を155℃で1分間乾燥させることによって、セパレータの表面に粘着剤層Aを形成した。粘着剤層の厚さは、20μmであった。
(粘着剤層Bの作成)
まず、攪拌羽根、温度計、窒素ガス導入管及び冷却器を備えた4つ口フラスコに、アクリル酸ブチル99重量部(以下同じ)、アクリル酸4-ヒドロキシブチル1.0部、及び2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.3部を酢酸エチル100部と共に仕込んだ。混合物を緩やかに攪拌しながら、フラスコ内について窒素ガスを導入して窒素置換した。フラスコ内の液温を55℃付近に維持して4時間重合反応を行うことによって、重量平均分子量(Mw)165万、Mw/Mn=3.7のアクリル系ポリマーの溶液を調製した。
次に、このアクリル系ポリマー溶液の固形分100部あたり0.3部のジベンゾイルパーオキシド(日本油脂製(株):ナイパーBMT)と、0.1部のトリメチロールプロパンキシレンジイソシアネート(三井武田ケミカル(株)):タケネートD110N)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(LiTFSI、三菱マテリアル社製)5部、及び0.2部のシランカップリング剤(緑研化学株式会社製:A-100、アセトアセチル基含有シランカップリング剤)を配合することによって粘着剤組成物を調整した。
次に、得られた溶液をセパレータ(三菱化学ポリエステルフィルム社製のMRF38)の片面に塗布した。セパレータは、シリコーン系剥離剤で処理されたポリエチレンテレフタレートフィルムであった。得られた塗布膜を155℃で1分間乾燥させることによって、セパレータの表面に粘着剤層Bを形成した。粘着剤層の厚さは、20μmであった。
(粘着剤層Cの作成)
粘着剤層Aの作成において、アクリル系ポリマーの組成をブチルアクリレート60.9部、ベンジルアクリレート18部、メトキシエチルアクリレート20部、アクリル酸1部、4-ヒドロキシブチルアクリレート0.1部とした以外は同様にして、粘着剤層Cを作成した。アクリル系ポリマーの重量平均分子量(Mw)は160万、Mw/Mn=3.8であった。
(粘着剤層Dの作成)
粘着剤層Aの作成において、アクリル系ポリマーの組成をブチルアクリレート74.9部、ベンジルアクリレート18部、メトキシエチルアクリレート6部、アクリル酸1部、4-ヒドロキシブチルアクリレート0.1部とした以外は同様にして、粘着剤層Dを作成した。アクリル系ポリマーの重量平均分子量(Mw)は170万、Mw/Mn=3.8であった。
(粘着剤層Eの作成)
粘着剤層Aの作成において、アクリル系ポリマーの組成をブチルアクリレート79.5部、ベンジルアクリレート18部、N-ビニルピロリドン1部、アクリル酸1部、4-ヒドロキシブチルアクリレート0.5部とし、アクリル系粘着剤組成物の調整時に、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(LiTFSI、三菱マテリアル社製)の添加量を0.5部とした以外は同様にして、粘着剤層Eを作成した。アクリル系ポリマーの重量平均分子量(Mw)は180万、Mw/Mn=4.0であった。
(粘着剤層Fの作成)
粘着剤層Aの作成において、アクリル系ポリマーの重合を以下の手順で行った以外は同様にして、粘着剤Fを作成した。
攪拌羽根、温度計、窒素ガス導入管及び冷却器を備えた4つ口フラスコに、メトキシエチルアクリレート70重量部、アクリル酸ブチル29重量部、アクリル酸4-ヒドロキシブチル1.0部、及び2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.05部を酢酸エチル120部と共に仕込んだ。混合物を緩やかに攪拌しながら、フラスコ内について窒素ガスを導入して窒素置換した。フラスコ内の液温を65℃付近に維持して3時間重合反応を行った後、液温を75℃付近に上昇させて、さらに1時間反応させることにより、重量平均分子量(Mw)166万、Mw/Mn=4.2のアクリル系ポリマーの溶液を調製した。
[実施例1]
(偏光膜の作成)
樹脂基材として、長尺状の非晶質のイソフタル共重合ポリエチレンテレフタレートフィルム(イソフタル酸基変性度 5mol%、厚み:100μm)を用いた。(変性度= エチレンイソフタレートユニット/(エチレンテレフタレートユニット+エチレンイソフタレートユニット))樹脂基材の一方の面に、コロナ処理(処理条件:55W・min/m2)を施し、このコロナ処理面に、PVA(重合度4200、ケン化度99.2モル%)90重量部およびアセトアセチル変性PVA(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ410」)10重量部で配合したPVAと、PVAに対して13重量部となるようにヨウ化カリウムを配合した水溶液を常温にて塗布した。その後、60℃で乾燥して、厚み13μmのPVA系樹脂層を形成し、積層体を作製した。
得られた積層体を、130℃のオーブン内で周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に2.4倍に自由端一軸延伸した(空中補助延伸)。
次いで、積層体を、液温40℃の不溶化浴(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(不溶化処理)。
次いで、液温30℃の染色浴(水100重量部に対して、ヨウ素とヨウ化カリウムを1:7の重量比で配合して得られたヨウ素水溶液)に、指定の透過率となるように濃度を調整しながら60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、液温40℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合し、ホウ酸を5重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(架橋処理)。
その後、積層体を、液温70℃のホウ酸水溶液(ホウ酸濃度3.0重量%)に浸漬させながら、周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に総延伸倍率が5.5倍となるように一軸延伸を行った(水中延伸)。
その後、積層体を液温20℃の洗浄浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを4重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた(洗浄処理)。
その後、90℃に保たれたオーブン中で乾燥(乾燥処理)しながら、表面温度が75℃に保たれたSUS製の金属ロールに2秒以上接触させた(熱ロール乾燥処理)。
このようにして、樹脂基材上に厚み5.4μmの偏光膜を得た。
(偏光フィルム積層体の作成)
得られた偏光膜の樹脂基材とは反対側の面に、偏光膜保護フィルムとして、シクロオレフィン系フィルム(日本ゼオン社製、ZT12、18μm)を紫外線硬化型接着剤を介して接合させた。具体的には、以下に記載した硬化型接着剤の総厚みが1.0μmになるように塗工し、ロール機を使用して接合させた。その後、UV光線をシクロオレフィン系フィルム側から照射して接着剤を硬化させた。次いで、樹脂基材を剥離して、シクロオレフィン系の偏光膜保護フィルムと偏光膜を含む偏光フィルム積層体を得た。
硬化型接着剤の詳細は以下の通りである。N-ヒドロキシエチルアクリルアミド(HEAA)40重量部とアクリロイルモルホリン(ACMO)60重量部と光開始剤「IRGACURE 819」(BASF社製)3重量部を混合し、接着剤を調製した。硬化後の接着剤層の厚みが1.0μmとなるように偏光膜上に塗布し、活性エネルギー線として、紫外線を照射し、接着剤を硬化させた。紫外線照射は、ガリウム封入メタルハライドランプ、照射装置:Fusion UV Systems,Inc社製のLight HAMMER10、バルブ:Vバルブ、ピーク照度:1600mW/cm2、積算照射量1000/mJ/cm2(波長380~440nm)を使用し、紫外線の照度は、Solatell社製のSola-Checkシステムを使用して測定した。
(偏光膜の取り出し)
シクロヘキサンを溶剤として用いることにより、偏光フィルム積層体から偏光膜を取り出して偏光膜のヨウ素濃度を測定した。
(粘着剤層付偏光フィルム積層体の作成)
粘着剤層Aを偏光フィルム積層体の偏光膜の面に転写することによって、実施例1の粘着剤層付偏光フィルム積層体を作製した。
[実施例2]
実施例1の偏光膜の作成に際し、染色処理において、ヨウ素水溶液の濃度及び浸漬時間を調整して、ヨウ素濃度を変更し、また、偏光膜保護フィルムの厚みを調整して、偏光フィルム積層体の水分量を変更した。その他の条件については、実施例1と同様である。
[実施例3]
実施例1の偏光膜の作成に際し、染色処理において、ヨウ素水溶液の濃度及び浸漬時間を調整して、ヨウ素濃度を変更し、また、偏光膜保護フィルムの厚みを調整して、偏光フィルム積層体の水分量を変更した。また、実施例1の偏光フィルム積層体の作成に際し、偏光膜保護フィルムとして、シクロオレフィン系フィルム(日本ゼオン社製、ZF12、13μm)を接合させた。その他の条件については、実施例1と同様である。
[実施例4]
実施例1の偏光フィルム積層体の作成に際し、偏光膜保護フィルムとして、トリアセチルセルロースフィルム系フィルム(富士フィルム社製 TJ40UL 厚さ40μm)を接合させた。また、実施例1の偏光膜の作成に際し、染色処理において、ヨウ素水溶液の濃度及び浸漬時間を調整して、ヨウ素濃度を変更した。その他の条件については、実施例1と同様である。
[実施例5]
実施例1の偏光フィルム積層体の作成に際し、偏光膜保護フィルムとして、ラクトン環構造を有する変性アクリル系ポリマーからなる厚み40μmの透明保護フィルム(日東電工社製)を接合させた。また、実施例1の偏光膜の作成に際し、染色処理において、ヨウ素水溶液の濃度及び浸漬時間を調整して、ヨウ素濃度を変更した。その他の条件については、実施例1と同様である。
[実施例6]
(偏光膜の作成)
平均重合度2700、厚み30μmのPVAフィルムを、周速比の異なるロール間で染色しながら延伸搬送した。まず、30℃の水浴中に1分間浸漬させてPVAフィルムを膨潤させつつ、搬送方向に1.2倍に延伸した後、ヨウ化カリウム(0.03重量%)およびヨウ素(0.3重量%)の水溶液(液温30℃)に1分間浸漬することで、染色しながら搬送方向に3倍(未延伸フィルム基準)に延伸した。次に、この延伸フィルムを、ホウ酸(4重量%)、ヨウ化カリウム(5重量%)および硫酸亜鉛(3.5重量%)の水溶液(浴液)中に30秒間浸漬しながら、搬送方向に6倍(未延伸フィルム基準)に延伸した。延伸後に、40℃のオーブンにて3分間乾燥を行い、12.0μmの偏光膜を得た。
(偏光フィルム積層体の作成)
接着剤として、アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール樹脂(平均重合度1200,ケン化度98.5モル%,アセトアセチル化度5モル%)とメチロールメラミンとを重量比3:1で含有する水溶液を用いた。この接着剤を用いて、30℃の温度条件下で、偏光膜の一方の面に、ラクトン環構造を有する変性アクリル系ポリマーからなる厚み20μmの透明保護フィルム(日東電工社製)を、他方の面に厚み25μmのトリアセチルセルロースフィルム(コニカミノルタ製、商品名「KC2UA」)に厚み2μmのハードコート層(HC)を形成した厚み27μmの透明保護フィルムをロール貼合機で接合させた後、引き続きオーブン内で70℃で5分間加熱乾燥させて、偏光膜の両面に透明保護フィルムが接合された偏光フィルム積層体を得た。
ハードコート層は、以下の方法で形成した。先ず、ハードコート層形成材料を準備する。これは、ウレタンアクリレートを主成分とする紫外線硬化型樹脂モノマー又はオリゴマーが酢酸ブチルに溶解された樹脂溶液(DIC(株)製、商品名「ユニディック17-806」。固形分濃度80重量%)に、その溶液中の固形分100重量部当たり、光重合開始剤(BASF(株)製、製品名「IRGACURE906」)を5重量部、レベリング剤(DIC(株)製、製品名「GRANDIC PC4100」)を0.01重量部添加し、上記溶液中の固形分濃度が36重量%となるように、上記配合液にシクロペンタノン(以下、「CPN」と記す)とプロピレングリコールモノメチルエーテル(以下、「PGM」と記す)を45:55の比率で加えることによって作製される。こうにして作製されたハードコート層形成材料を、硬化後のハードコートの厚みが2μmになるように、透明保護フィルム上に塗工して塗膜を形成した。次いで、90℃で1分間乾燥し、その後、高圧水銀ランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射し、上記塗膜を硬化処理した。
(偏光膜の取り出し)
ジクロロメタン及びメチルエチルケトンを溶剤として用いることにより、偏光フィルム積層体から偏光膜を取り出して偏光膜のヨウ素濃度を測定した。
(粘着剤層付偏光フィルム積層体の作成)
粘着剤層Aを偏光フィルム積層体のアクリル系透明保護フィルムの面に転写することによって、実施例6の粘着剤層付偏光フィルム積層体を作製した。
[実施例7]
実施例6の偏光膜の作成に際し、染色処理において、ヨウ素水溶液の濃度及び浸漬時間を調整して、ヨウ素濃度を変更した。また、実施例6の偏光フィルム積層体の作成に際し、得られた偏光膜の一方の面に、偏光膜保護フィルムとして、ラクトン環構造を有する変性アクリル系ポリマーからなる厚み30μmの透明保護フィルム(日東電工社製)を、他方の面に、厚み40μmのトリアセチルセルロースフィルム(コニカミノルタ製、商品名「KC4UY」)に厚み9μmのHCを形成した厚み49μmの透明保護フィルムを接合させた。その他の条件については、実施例6と同様である。
[実施例8]
実施例7において、粘着剤層Cを偏光フィルム積層体のアクリル系透明保護フィルムの面に転写したこと以外は同様にして粘着剤層付偏光フィルム積層体を作成した。
[実施例9]
実施例6の偏光膜の作成に際し、延伸処理において、厚み45μmのPVAフィルムを延伸搬送して、18.0μmの偏光膜を得、また、染色処理において、ヨウ素水溶液の濃度及び浸漬時間を調整して、ヨウ素濃度を変更した。また、実施例6の偏光フィルム積層体の作成に際し、得られた偏光膜の一方の面に、偏光膜保護フィルムとして、ラクトン環構造を有する変性アクリル系ポリマーからなる厚み30μmの透明保護フィルム(日東電工社製)を、他方の面に、トリアセチルセルロースフィルム系フィルム(富士フィルム社製 TJ40UL 厚さ40μm)を接合させた。その他の条件については、実施例6と同様である。
[実施例10]~[実施例13]
実施例9の偏光膜の作成に際し、染色処理において、ヨウ素水溶液の濃度及び浸漬時間を調整して、ヨウ素濃度を変更し、また、偏光膜保護フィルムの厚みを調整して、偏光フィルム積層体の水分量を変更した。その他の条件については、実施例9と同様である。
[実施例14]
実施例9において、粘着剤層Cを偏光フィルム積層体のアクリル系透明保護フィルムの面に転写したこと以外は同様にして粘着剤層付偏光フィルム積層体を作成した。
[実施例15]
実施例9において、粘着剤層Dを偏光フィルム積層体のアクリル系透明保護フィルムの面に転写したこと以外は同様にして粘着剤層付偏光フィルム積層体を作成した。
[実施例16]
実施例9において、粘着剤層Eを偏光フィルム積層体のアクリル系透明保護フィルムの面に転写したこと以外は同様にして粘着剤層付偏光フィルム積層体を作成した。
[実施例17]
(導電層の形成材の調製)
固形分で、チオフェン系ポリマーを10~50重量%含む溶液(商品名:デナトロンP-580W,ナガセケムテックス(株)製)8.6部、オキサゾリン基含有アクリルポリマーを含む溶液(商品名:エポクロスWS-700,(株)日本触媒製)1部、及び、水90.4部を混合し、固形分濃度が0.5重量%の導電層形成用塗布液を調製した。得られた導電層形成用塗布液は、ポリチオフェン系ポリマーを0.04重量%、オキサゾリン基含有アクリルポリマーを0.25重量%含有していた。
(導電層付偏光フィルム積層体の作製)
前記導電層形成用塗布液を、実施例9の偏光フィルム積層体のアクリルフィルム側に、乾燥後の厚みが0.06μmになるように塗布し、80℃で2分間乾燥して導電層を形成した。得られた導電層には、チオフェン系ポリマー、オキサゾリン基含有アクリルポリマーが、それぞれ、8重量%、50重量%含まれていた。
(粘着剤層付偏光フィルム積層体の作成)
粘着剤層Eを偏光フィルム積層体の導電層を形成した面に転写することによって、実施例17の粘着剤層付偏光フィルム積層体を作製した。
[比較例1]~[比較例2]
実施例1の偏光膜の作成に際し、染色処理において、ヨウ素水溶液の濃度及び浸漬時間を調整して、ヨウ素濃度を変更し、また、偏光膜保護フィルムの厚みを調整して、偏光フィルム積層体の水分量を変更した。
さらに、粘着剤層Bを偏光フィルム積層体の偏光膜の面に転写することによって、比較例1、および2の粘着剤層付偏光フィルム積層体を作製した。その他の条件については、実施例1と同様である。
[比較例3]~[比較例4]
実施例6の偏光膜の作成に際し、染色処理において、ヨウ素水溶液の濃度及び浸漬時間を調整して、ヨウ素濃度を変更し、また、偏光膜保護フィルムの厚みを調整して、偏光フィルム積層体の水分量を変更した。
さらに、粘着剤層Bを偏光フィルム積層体のアクリル系透明保護フィルムの面に転写することによって、比較例3および4の粘着剤層付偏光フィルム積層体を作製した。その他の条件については、実施例6と同様である。
[比較例5]
実施例7の偏光膜の作成に際し、染色処理において、ヨウ素水溶液の濃度及び浸漬時間を調整して、ヨウ素濃度を変更し、また、偏光膜保護フィルムの厚みを調整して、偏光フィルム積層体の水分量を変更した。
さらに、粘着剤層Bを偏光フィルム積層体のアクリル系透明保護フィルムの面に転写することによって、比較例5の粘着剤層付偏光フィルム積層体を作製した。その他の条件については、実施例7と同様である。
[比較例6]
実施例9の偏光膜の作成に際し、染色処理において、ヨウ素水溶液の濃度及び浸漬時間を調整して、ヨウ素濃度を変更し、また、偏光膜保護フィルムの厚みを調整して、偏光フィルム積層体の水分量を変更した。
さらに、粘着剤層Bを偏光フィルム積層体のアクリル系透明保護フィルムの面に転写することによって、比較例6の粘着剤層付偏光フィルム積層体を作製した。その他の条件については、実施例9と同様である。
[比較例7]
(偏光膜の作成)
実施例9の偏光膜の作成に際し、延伸処理において、厚み60μmのPVAフィルムを延伸搬送して、22.0μmの偏光膜を得た。また、染色処理において、ヨウ素水溶液の濃度及び浸漬時間を調整して、ヨウ素濃度を変更し、また、偏光膜保護フィルムの厚みを調整して、偏光フィルム積層体の水分量を変更した。その他の条件については、実施例9と同様である。
(偏光フィルム積層体の作成)
得られた偏光膜の一方の面に、偏光膜保護フィルムとして、ラクトン環構造を有する変性アクリル系ポリマーからなる厚み30μmの透明保護フィルム(日東電工社製)を、他方の面に、厚み40μmのトリアセチルセルロースフィルム(コニカミノルタ製、商品名「KC4UY」)に厚み9μmのHCを形成した厚み49μmの透明保護フィルムを接合させた。その他の処理については、実施例9と同様である。
(偏光膜の取り出し)
取り出しの条件については、実施例9と同様である。
(粘着剤層付偏光フィルム積層体の作成)
粘着剤層Bを偏光フィルム積層体のアクリル系透明保護フィルムの面に転写することによって、比較例7の粘着剤層付偏光フィルム積層体を作製した。
[比較例8]
比較例7の偏光膜の作成に際し、染色処理において、ヨウ素水溶液の濃度及び浸漬時間を調整して、ヨウ素濃度を変更し、また、偏光膜保護フィルムの厚みを調整して、偏光フィルム積層体の水分量を変更した。また、偏光膜の一方の面に、偏光膜保護フィルムとして、ラクトン環構造を有する変性アクリル系ポリマーからなる厚み20μmの透明保護フィルム(日東電工社製)を接合させた。その他の条件については、比較例7と同様である。
[比較例9]
実施例9の偏光膜の作成に際し、延伸処理において、厚み75μmのPVAフィルムを延伸搬送して、28μmの偏光膜を得た。また、染色処理において、ヨウ素水溶液の濃度及び浸漬時間を調整して、ヨウ素濃度を変更し、また、偏光膜保護フィルムの厚みを調整して、偏光フィルム積層体の水分量を変更した。
さらに、粘着剤層Bを偏光フィルム積層体のアクリル系透明保護フィルムの面に転写することによって、比較例9の粘着剤層付偏光フィルム積層体を作製した。その他の条件については、実施例9と同様である。
[比較例10]
比較例9において、粘着剤層Cを偏光フィルム積層体のアクリル系透明保護フィルムの面に転写したこと以外は同様にして比較例10の粘着剤層付偏光フィルム積層体を作成した。
[比較例11]
比較例6において、粘着剤層Fを偏光フィルム積層体のアクリル系透明保護フィルムの面に転写したこと以外は同様にして比較例11の粘着剤層付偏光フィルム積層体を作成した。
4-1.信頼性試験
実施例および比較例で得られた偏光フィルム積層体12を用い、図4に示すように、偏光フィルム積層体12の両面それぞれに粘着剤11、13を介してガラス板(松浪硝子製スライドグラス、品番:S2000423、仕様:水縁磨 65×165mm、 厚み1.3mm)を積層したものをサンプルとした。
粘着剤として、偏光フィルム積層体において粘着剤層A~Dが設けられていない面には厚み200μmのCS9868US(日東電工社製)を用いた。
当該サンプルを、95℃で250時間(95℃/250H)放置後に色ぬけ及び加熱赤変を評価し、95℃で500時間(95℃/500H)放置後にポリエン化の評価を行った。
4-2.評価基準
ポリエン化、加熱赤変、及び色抜けの評価基準を下記に示す。
<ポリエン化>
95℃/500Hの加熱試験の前後で試料の単体透過率を測定し、単体透過率の変化量ΔTsを下式で求めた。
(式) ΔTs=Ts500-Ts0
ここで、Ts0は加熱前における試料の単体透過率であり、Ts500は95℃/500H加熱後における単体透過率である。
変化量ΔTsが負の値であるものを、試料の「ポリエン化(単体透過率の低下)」と評価した。言い換えると、95℃/500時間の加熱後の単体透過率が、加熱前の単体透過率と同じか又はそれより大きい場合には、ポリエン化の問題は存在しないと評価した。
単体透過率は、上記試料について、分光光度計(村上色彩技術研究所(株)製 製品名「DOT-3」)を用いて測定した。なお、単体透過率は、JlS Z 8701に準じて求めることができる。
<色抜け・加熱赤変>
95℃/250Hの加熱試験の前後で、試料をクロスニコルに配置して波長410nmおよび波長700nmの直交透過率(%)を上記分光光度計によりそれぞれ測定し、それぞれの変化量ΔHs410およびΔHs700を求めた。
以下の2つの条件を全て満たすものを、試料の「色抜け」と評価した。
・変化量ΔHs410が1%以上
・変化量ΔHs700が5%以上
言い換えると、95℃/500時間の加熱処理による、波長410nmでの直交透過率の変化量が1%未満、且つ、波長700nmでの直交透過率の変化量が5%未満である場合には、色抜けの問題は存在しないと評価した。
また、以下の条件を満たすものを、試料の「加熱赤変」と評価した。
・変化量ΔHs410が1%未満
・変化量ΔHs700が5%以上
言い換えると、95℃/500時間の加熱処理による、波長410nmでの直交透過率の変化量が1%以上、且つ、波長700nmでの直交透過率の変化量が5%未満である場合には、加熱赤変の問題は存在しないと評価した。
上記実施例および比較例で得られた、粘着剤層付偏光フィルムについて以下の評価を行った。評価結果を表1に示す。なお、各評価において、「初期」は粘着剤層付偏光フィルムを作製した直後に、「加湿後」は得られた粘着剤層付偏光フィルムを60℃/95%RHの加湿環境下に250時間投入し、さらに40℃で1時間乾燥させた後に、それぞれに測定した値である。
<初期の表面抵抗値(Ω/□)>
粘着剤層付偏光フィルム積層体からセパレータフィルムを剥がした後、粘着剤層表面の表面抵抗値を測定した。測定には三菱化学アナリテック社製MCP-HT450を用い、印加電圧250V、印加時間10秒の条件で行った。
<信頼性試験後の表面抵抗値(Ω/□)>
粘着剤層付偏光フィルム積層体を60℃/95%RHの加湿環境下に500時間投入し、さらに40℃で1時間乾燥させた後に、セパレータフィルムを剥がして粘着剤層表面の表面抵抗値を測定した。測定には三菱化学アナリテック社製MCP-HT450を用い、印加電圧250V、印加時間10秒の条件で行った。
なお、表1の変動比(b/a)は、「初期」の表面抵抗値(a)と、「信頼性試験後」の表面抵抗値(b)から算出された値(少数点第2位の四捨五入値)である。
各実施例及び比較例における評価結果を以下の表2に示す。
Figure 0007309522000003
5.評価結果のまとめ
図8は、実施例及び比較例(比較例11を除く)の結果をx-y直交座標系にプロットしたものである。x-軸(横軸)は、偏光膜のヨウ素濃度(wt.%)を、y-軸(縦軸)は、偏光フィルム積層体の水分量(g/m2)を、それぞれ示す。
(1) プロットの結果及び技術常識から、概して、ヨウ素濃度が小さく且つ水分量が小さすぎる場合には、高温状態で発生する加熱赤変の問題が生じ易く、一方、ヨウ素濃度が大きく且つ水分量が大きすぎる場合には、ポリエン化及び色抜けの問題が生じやすいということができる。また、ヨウ素濃度が小さく且つ水分量が大きすぎる場合には、高温高湿状態で発生する色抜けの問題が生じやすく、この場合、ヨウ素濃度が増すにつれて、ポリエン化の問題が生じ易いということができる。特に、色抜けとポリエン化の間には、それらの間の移行領域(比較例13、15)も見受けられた。
一方で、ヨウ素濃度及び水分量が所定の領域内に収まる場合には、加熱赤変、ポリエン化、及び色抜けの全てを包括的に解決できることが見て取れる。例えば、実施例の結果は全て、最も小さな水分量を有する実施例3の結果を示すプロットの周辺、即ち、ヨウ素濃度7.0wt.%及び水分量0.7g/m2の座標点(以下、第1座標点)と、最も小さなヨウ素濃度を有する実施例9の結果を示すプロットの周辺、即ち、ヨウ素濃度2.2wt.%及び水分量3.2g/m2の座標点(以下、第2座標点)とを通る仕切り線「α」、即ち、y=(1043-125x)/240の上側であって、且つ、最も大きな水分量を有する実施例8の結果を示すプロットの周辺、即ち、ヨウ素濃度3.0wt.%及び水分量4.0g/m2の座標点(以下、第4座標点)と、最も大きなヨウ素濃度を有する実施例2の結果を示すプロットの周辺、即ち、ヨウ素濃度10.0wt.%及び水分量0.7g/m2の座標点(以下、第5座標点)とを通る仕切り線「β」、即ち、y=(379-33x)/70の下側に位置付けられている。よって、これらの仕切り線「α」、「β」によって仕切られる領域を、加熱赤変、ポリエン化、及び色抜けの全てを包括的に解決するために必要な要件を示す線として捉えることができる。尚、これらの仕切り線「α」、「β」は、偏光膜の膜厚に関わらず、更に言えば、4~20μm程度の膜厚を有する全ての偏光膜に関して適用されるものとなっている。
さらに、粘着剤B(極性基含有モノマーを含まないもの)を使用した比較例6では、表面抵抗値が大幅に上昇していた一方、粘着剤を粘着剤F(極性基含有モノマーを70重量%含むもの)に変更した比較例11では、イオン性化合物のブリードを防止することはできるため抵抗値は変化しなかったものの、ポリエン化が生じることとなってしまうことが認められた。このことから、粘着剤ポリマーのモノマー成分中に極性基含有モノマーを所定の量を超えて使用すると、ポリエン化を促進してしまうことが推測される。
(2)また、プロットの結果及び技術常識から、特に、4~20μm程度の膜厚を有する全ての偏光膜について、ヨウ素濃度と、偏光フィルム積層体の水分量が、a乃至eにより囲まれる領域、更に詳細には、ヨウ素濃度7.0wt.%及び水分量0.7g/m2の第1座標点(図中の「a」)と、ヨウ素濃度2.2wt.%及び水分量3.2g/m2の第2座標点(図中の「b」)とを結ぶ第1の線分、第2座標点「b」と、ヨウ素濃度2.2wt.%及び水分量4.0g/m2の第3座標点(図中の「c」)とを結ぶ第2の線分、第3座標点「c」と、ヨウ素濃度3.0wt.%及び水分量4.0g/m2の第4の座標点(図中の「d」)とを結ぶ第3の線分、第4座標点「d」と、ヨウ素濃度10.0wt.%及び水分量0.7g/m2の第5座標点(図中の「e」)とを結ぶ第4の線分、及び第1座標点「a」と第5座標点「e」とを結ぶ第5の線分により囲まれる領域内に含まれる場合には、「ポリエン化」、「色抜け」、及び「加熱赤変」の全てを包括的に解決できることが分かる。
(3)同様に、特に、11~20μm程度の膜厚を有する偏光膜について、ヨウ素濃度と、偏光フィルム積層体の水分量が、f、b、c、d、gにより囲まれる領域、更に詳細には、ヨウ素濃度4.5wt.%及び水分量2.0g/m2の第6座標点(図中の「f」)と第2座標点「b」とを結ぶ第6の線分、第2座標点「b」と第3座標点「c」とを結ぶ第2の線分、第3座標点「c」と第4座標点「d」とを結ぶ第3の線分、第4座標点「d」とヨウ素濃度4.5wt.%及び水分量3.3g/m2の第7座標点(図中の「g」)とを結ぶ第7の線分、及び第6座標点「f」と第7座標点「g」とを結ぶ第8の線分により囲まれる領域内に含まれる場合に、「ポリエン化」、「色抜け」、及び「加熱赤変」の全てを包括的に解決できることが分かる。
特に、第6座標点「f」が、ヨウ素濃度4.0wt.%及び水分量2.3g/m2の座標点「f-1」であり、第7座標点「g」が、ヨウ素濃度4.0wt.%及び水分量3.5g/m2の座標点「g-1」である場合に、好ましい結果が得られるものと考えられる。
また、11~20μm程度の膜厚を有する偏光膜については、ヨウ素濃度と、偏光フィルム積層体の水分量が、f、b、c、d、gにより囲まれ、且つ、hとiを繋ぐ線分によって仕切られる領域、更に詳細には、ヨウ素濃度3.3wt.%及び水分量2.6g/m2の第8座標点(図中の「h」)と第2座標点「b」とを結ぶ第9の線分、第2座標点「b」と第3座標点「c」とを結ぶ第2の線分、第3座標点「c」と第4座標点「d」とを結ぶ第3の線分、第4座標点「d」と第7座標点「g」とを結ぶ第7の線分、第6座標点「f」と第7座標点「g」とを結ぶ第8の線分、及び第8座標点「h」と、ヨウ素濃度6.0wt.%及び水分量2.6g/m2の第9座標点(図中の「i」)とを結ぶ第10の線分により囲まれる領域内に含まれる場合に、「ポリエン化」、「色抜け」、及び「加熱赤変」の全てにおいてより良好な結果が得られると推察される。
(4)更に、特に、4~11μm程度の膜厚、好ましくは、4~7μmの膜厚、より好ましくは、4.5~6μmの膜厚を有する偏光膜について、ヨウ素濃度と、偏光フィルム積層体の水分量が、a、h、i、eにより囲まれる領域、更に詳細には、第1座標点「a」と第8座標点「h」とを結ぶ第11の線分、第8座標点「h」と第9座標点「i」とを結ぶ第10の線分、第9座標点「i」と第5座標点「e」とを結ぶ第12の線分、及び 第1座標点「a」と第5座標点「e」とを結ぶ第5の線分により囲まれる領域内に含まれる場合に、「ポリエン化」、「色抜け」、及び「加熱赤変」の全てを包括的に解決できることが分かる。
特に、第8座標点「h」が、第6座標点「f」であり、第9座標点「i」が、ヨウ素濃度7.2wt.%及び水分量2.0g/m2の第10座標点(図中の「j」)である場合に、好ましい結果が得られるものと考えられる。
また、4~11μm程度の膜厚、好ましくは、4~7μmの膜厚、より好ましくは、4.5~6μmの膜厚を有する偏光膜については、ヨウ素濃度と、偏光フィルム積層体の水分量が、a、k、i、eにより囲まれる領域、更に詳細には、第1座標点「a」と、ヨウ素濃度6.0wt.%及び水分量1.2g/m2の第11座標点(図中の「k」)とを結ぶ第13の線分、第11座標点「k」と第9座標点「i」とを結ぶ第14の線分、第9座標点「i」と第5座標点「e」とを結ぶ第12の線分、及び第1座標点「a」と第5座標点「e」とを結ぶ第5の線分により囲まれる領域内に含まれる場合に、「ポリエン化」、「色抜け」、及び「加熱赤変」の全てにおいてより良好な結果が得られると推察される。 特に、第11座標点「k」が、ヨウ素濃度6.5wt.%及び水分量1.0g/m2の座標点(k-1)であり、第9座標点「i」が、ヨウ素濃度6.5wt.%及び水分量2.3g/m2の座標点(i-1)である場合に、更に好ましい結果が得られるものと考えられる。
1 光学的表示パネル
10 光学的表示セル
11 透明接着剤
12 偏光フィルム積層体
13 透明接着剤
14 透明なカバー板
120 偏光膜
121 偏光膜保護フィルム
122 偏光膜保護フィルム
20、24 第1、第2偏光フィルム
21、22 第1、第2粘着剤層
23 液晶層
25 タッチセンサー部
26 駆動電極兼センサー部
27 駆動電極
41、42 第1、第2透明基板
C 液晶セル

Claims (21)

  1. ポリビニルアルコール系樹脂を含む偏光膜と、前記偏光膜の少なくとも一方の面に直接または光学的に透明な偏光膜保護フィルムを介して設けられた粘着剤層とを備える、粘着剤層付の偏光フィルム積層体であって、
    前記粘着剤層は粘着剤ポリマーおよびイオン性化合物を含み、該粘着剤ポリマーが該粘着剤ポリマーを構成する全モノマー成分中、モノマー単位として極性基含有モノマーを0.1~30重量%含むものであって、
    x-軸に前記偏光膜のヨウ素濃度(wt.%)を、y-軸に前記偏光フィルム積層体の水分量(g/m2)をそれぞれとったx-y直交座標系において、
    ヨウ素濃度7.0wt.%及び水分量0.7g/m2の第1座標点と、ヨウ素濃度2.2wt.%及び水分量3.2g/m2の第2座標点とを結ぶ第1の線分、
    前記第2座標点と、ヨウ素濃度2.2wt.%及び水分量4.0g/m2の第3座標点とを結ぶ第2の線分、
    前記第3座標点と、ヨウ素濃度3.0wt.%及び水分量4.0g/m2の第4座標点とを結ぶ第3の線分、
    前記第4座標点と、ヨウ素濃度10.0wt.%及び水分量0.7g/m2の第5座標点とを結ぶ第4の線分、及び
    前記第1座標点と前記第5座標点とを結ぶ第5の線分
    により囲まれる領域内に含まれるヨウ素濃度及び水分量を有することを特徴とする偏光フィルム積層体。
  2. 前記極性基含有モノマーがアミド基含有モノマー、及び/またはアルコキシアルキル基含有モノマーである、請求項1に記載の偏光フィルム積層体。
  3. 前記イオン性化合物が、アルカリ金属塩及び/または有機カチオン-アニオン塩である、請求項1又は2に記載の偏光フィルム積層体。
  4. 前記粘着剤層が、導電層を介して、前記偏光膜または前記偏光膜保護フィルムに設けられている、請求項1乃至3のいずれかに記載の偏光フィルム積層体。
  5. 前記偏光膜の膜厚が4~20μmである、請求項1乃至4のいずれかに記載の偏光フィルム積層体。
  6. ポリビニルアルコール系樹脂を含む偏光膜と、前記偏光膜の少なくとも一方の面に直接または光学的に透明な偏光膜保護フィルムを介して設けられた粘着剤層を備える、粘着剤層付の偏光フィルム積層体であって、
    前記粘着剤層は粘着剤ポリマーおよびイオン性化合物を含み、該粘着剤ポリマーが該粘着剤ポリマーを構成する全モノマー成分中、モノマー単位として極性基含有モノマーを0.1~30重量%含むものであって、
    x-軸に前記偏光膜のヨウ素濃度(wt.%)を、y-軸に前記偏光フィルム積層体の水分量(g/m2)をそれぞれとったx-y直交座標系において、
    ヨウ素濃度4.5wt.%及び水分量2.0g/m2の第6座標点と、ヨウ素濃度2.2wt.%及び水分量3.2g/m2の第2座標点とを結ぶ第6の線分、
    前記第2座標点と、ヨウ素濃度2.2wt.%及び水分量4.0g/m2の第3座標点とを結ぶ第2の線分、
    前記第3座標点と、ヨウ素濃度3.0wt.%及び水分量4.0g/m2の第4座標点とを結ぶ第3の線分、
    前記第4座標点と、ヨウ素濃度4.5wt.%及び水分量3.3g/m2の第7座標点とを結ぶ第7の線分、及び
    前記第6座標点と前記第7座標点とを結ぶ第8の線分
    により囲まれる領域内に含まれるヨウ素濃度及び水分量を有することを特徴とする偏光フィルム積層体。
  7. 前記第6座標点が、ヨウ素濃度4.0wt.%及び水分量2.3g/m2の座標点であり、前記第7座標点が、ヨウ素濃度4.0wt.%及び水分量3.5g/m2の座標点である、請求項6に記載の偏光フィルム積層体。
  8. 前記偏光膜の膜厚が11~20μmである、請求項6又は7に記載の偏光フィルム積層体。
  9. ポリビニルアルコール系樹脂を含む偏光膜と、前記偏光膜の少なくとも一方の面に直接または光学的に透明な偏光膜保護フィルムを介して設けられた粘着剤層を備える、粘着剤層付の偏光フィルム積層体であって、
    前記粘着剤層は粘着剤ポリマーおよびイオン性化合物を含み、該粘着剤ポリマーが該粘着剤ポリマーを構成する全モノマー成分中、モノマー単位として極性基含有モノマーを0.1~30重量%含むものであって、
    x-軸に前記偏光膜のヨウ素濃度(wt.%)を、y-軸に前記偏光フィルム積層体の水分量(g/m2)をそれぞれとったx-y直交座標系において、
    ヨウ素濃度7.0wt.%及び水分量0.7g/m2の第1座標点と、ヨウ素濃度3.3wt.%及び水分量2.6g/m2の第8座標点とを結ぶ第11の線分、
    前記第8座標点と、ヨウ素濃度6.0wt.%及び水分量2.6g/m2の第9座標点とを結ぶ第10の線分、
    前記第9座標点と、ヨウ素濃度10.0wt.%及び水分量0.7g/m2の第5座標点とを結ぶ第12の線分、及び
    前記第1座標点と前記第5座標点とを結ぶ第5の線分
    により囲まれる領域内に含まれるヨウ素濃度及び水分量を有することを特徴とする偏光フィルム積層体。
  10. 前記第8座標点が、ヨウ素濃度4.5wt.%及び水分量2.0g/m2の第6座標点であり、前記第9座標点が、ヨウ素濃度7.2wt.%及び水分量2.0g/m2の第10座標点である、請求項9に記載の偏光フィルム積層体。
  11. 前記偏光膜の膜厚が4~11μmである、請求項9又は10に記載の偏光フィルム積層体。
  12. 前記偏光膜が亜鉛を含有する、請求項1乃至11のいずれかに記載の偏光フィルム積層体。
  13. 請求項1乃至12のいずれかに記載の偏光フィルム積層体と、該偏光フィルム積層体の両面に粘着剤を介して積層されたガラス板と、から成る試料における、95℃/500時間の加熱後の単体透過率が、加熱前の単体透過率と同じか又はそれより大きい、請求項1乃至12のいずれかに記載の偏光フィルム積層体。
  14. 請求項1乃至13のいずれかに記載の偏光フィルム積層体と、該偏光フィルム積層体の両面に粘着剤を介して積層されたガラス板と、から成る試料における、95℃/500時間の加熱処理による、波長410nmでの直交透過率の変化量が1%未満、且つ、波長700nmでの直交透過率の変化量が5%未満である、請求項1乃至13のいずれかに記載の偏光フィルム積層体。
  15. 請求項1乃至13のいずれかに記載の偏光フィルム積層体と、該偏光フィルム積層体の両面に粘着剤を介して積層されたガラス板と、から成る試料における、95℃/500時間の加熱処理による、波長410nmでの直交透過率の変化量が1%以上、且つ、波長700nmでの直交透過率の変化量が5%未満である、請求項1乃至13のいずれかに記載の偏光フィルム積層体。
  16. 光学的表示セルと、
    前記光学的表示セルの一方の面に直接又は他の光学フィルムを介して接合された請求項1乃至15のいずれかに記載の偏光フィルム積層体と、
    前記光学的表示セルとは反対側において前記偏光フィルム積層体に沿って配置される光学的に透明なカバー板と、
    を備え、
    前記光学的表示セルと、前記偏光フィルム積層体と、前記透明カバー板とは、それらの間を空隙がない状態に充填する透明接着層により接着されている、
    ことを特徴とする光学表示パネル。
  17. 前記光学的表示セルがタッチセンシング機能を内蔵することを特徴とする、請求項16に記載の光学表示パネル。
  18. 前記光学的表示セルが、電界が存在しない状態でホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層、前記液晶層を両面で挟持する第1透明基板および第2透明基板、並びに、前記第1透明基板と第2透明基板との間にタッチセンサーおよびタッチ駆動の機能に係るタッチセンシング電極部を有することを特徴とする、請求項16に記載の光学表示パネル。
  19. 前記視認側の第1透明基板に導電層が設けられていないことを特徴とする請求項18に記載の光学表示パネル
  20. 前記透明なカバー板が、容量型タッチセンサーの機能を有する、請求項16に記載の光学表示パネル。
  21. 前記透明なカバー板と前記偏光フィルム積層体との間に容量型タッチセンサーの構成要素となるITO層が設けられている、請求項17に記載の光学表示パネル。
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