JP7447909B2 - 偏光板、偏光板の製造方法および液晶表示装置 - Google Patents

偏光板、偏光板の製造方法および液晶表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、偏光板、偏光板の製造方法および液晶表示装置に関する。
液晶表示装置などの表示装置に用いられる偏光板は、偏光子と、その両面に配置された保護フィルムとを含む。保護フィルムとしては、優れた透明性や寸法安定性、低吸湿性を有することから、(メタ)アクリル系樹脂フィルムが用いられている。
そのような偏光板として、例えば偏光子と、当該偏光子の視認側の面に配置された(メタ)アクリル系樹脂フィルム(保護フィルム)と、当該偏光子の液晶セル側の面に配置されたノルボルネン系樹脂フィルム(保護フィルム)とを含む偏光板が知られている(例えば特許文献1および2)。
ところで、偏光板は、通常、偏光子の両面にそれぞれ保護フィルムを、接着剤を介して貼り合わせる工程を経て製造される。用いられる保護フィルムは、製膜された後、ロール状に巻き取られてロール体として保管された後、偏光板の製造時に繰り出されて使用される。
しかしながら、保護フィルムをロール体の状態で一定期間保管する間に巻き変形を生じやすく、それにより、ロール体のフィルムの表面にくぼみなどの表面欠陥を生じることがあった。このような表面欠陥を有する保護フィルムは、光学用途には適さない。
これに対し、保護フィルムを所定の温度で熱処理することで、偏光子との貼り合わせ前の保護フィルムの表面欠陥を修復する方法が知られている(例えば特許文献1および2)。
特開2013-254133号公報 特開2017-120440号公報
しかしながら、特許文献1や2に示されるような熱処理を行っても、くぼみなどの表面欠陥を十分にはなくすことができなかった。
これに対して、本発明者らは、熱処理の前に温水処理をさらに行うことで、巻き変形に伴う表面欠陥を顕著に修復できることを見出した。一方で、温水処理を行うことにより、保護フィルムの内部に水分が残りやすく、得られる液晶表示装置においてリング状のムラを生じやすいという新たな問題が見出された。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、保護フィルムの表面欠陥を修復しつつ、液晶表示装置におけるリング状のムラを抑制できる偏光板、偏光板の製造方法およびそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
上記課題は、以下の構成によって解決することができる。
本発明の偏光板は、偏光子と、前記偏光子の一方の面に配置された保護フィルムAと、前記偏光子の他方の面に配置された保護フィルムBと、前記保護フィルムBの前記偏光子とは反対側の面に配置された粘着剤層とを含む偏光板であって、前記保護フィルムBは、(メタ)アクリル系樹脂と、ゴム粒子とを含み、前記(メタ)アクリル系樹脂は、前記(メタ)アクリル系樹脂を構成する全構造単位に対して、50~95質量%のメタクリル酸メチルに由来する構造単位と、1~25質量%のフェニルマレイミドに由来する構造単位と、1~25質量%のアクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位とを含む共重合体であり、前記保護フィルムAの23℃、55%RH下で測定される平衡含水率をa(質量%)、前記保護フィルムBの23℃、55%RH下で測定される平衡含水率をb(質量%)としたとき、下記式(1)を満たす。
式(1) a<b
本発明の偏光板の製造方法は、保護フィルムBを、30℃以上の温水で処理する工程と、前記保護フィルムBのガラス転移温度をTgとしたとき、前記処理された保護フィルムBを(Tg-70)~(Tg+10)℃で熱処理する工程と、前記熱処理された保護フィルムBを偏光子の一方の面に貼り合わせ、保護フィルムAを前記偏光子の他方の面に貼り合わせる工程と、前記保護フィルムBの前記偏光子とは反対側の面に、粘着剤層を形成する工程とを有し、前記保護フィルムBは、(メタ)アクリル系樹脂と、ゴム粒子とを含み、前記(メタ)アクリル系樹脂は、前記(メタ)アクリル系樹脂を構成する全構造単位に対して、50~95質量%のメタクリル酸メチルに由来する構造単位と、1~25質量%のフェニルマレイミドに由来する構造単位と、1~25質量%のアクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位とを含む共重合体であり、前記保護フィルムAの23℃、55%RH下で測定される平衡含水率をa(質量%)、前記保護フィルムBの23℃、55%RH下で測定される平衡含水率をb(質量%)としたとき、下記式(1)を満たす。
式(1) a<b
本発明の液晶表示装置は、液晶セルと、前記液晶セルの一方の面に配置された第一偏光板と、前記液晶セルの他方の面に配置された第二偏光板と、を有し、前記第一偏光板と前記第二偏光板の少なくとも一方は、本発明の偏光板であり、前記偏光板の前記粘着剤層は、前記液晶セルと接着されている。
本発明によれば、保護フィルムの表面欠陥を修復しつつ、液晶表示装置におけるリング状のムラを抑制できる偏光板、偏光板の製造方法およびそれを用いた液晶表示装置を提供することができる。
図1は、本発明の一実施の形態に係る偏光板を示す断面図である。 図2は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。
本発明者らは、表示装置におけるリング状のムラの発生要因は、主に、以下の2点にあると推測している。
まず、偏光板の製造工程において、保護フィルムBを温水処理した時の水分が、その後の乾燥処理によっても偏光板の内部から十分には抜けきれずに不均一に残りやすい、すなわち、温水処理時の水分が偏光板の内部にリング状に残りやすい(要因1)。
さらに、偏光子の視認側の面(粘着剤層が配置される側とは反対側)に、透湿性の低い保護フィルムAを配置すると、保護フィルムB内に残っている水分が、偏光板の外部に排出されにくくなる。それにより、偏光板の内部に水分が溜まりやすく、リング状のムラを一層生じやすい(要因2)。
これに対し、本発明者らは、偏光子の液晶セル側(粘着剤層が配置される側)の保護フィルムBの平衡含水率bを、視認側の保護フィルムAの平衡含水率aよりも高くすることで、リング状のムラを抑制できることを見出した。これは、含水しやすい粘着剤層が、保護フィルムBと接していることで、保護フィルムB内の水分(例えば偏光子側にある水分)が粘着剤層側へ移動しやすくなり、粘着剤層を介して外部へ排出されやすくなるからであると考えられる。
保護フィルムBの平衡含水率bを相対的に高くするためには、保護フィルムBに含まれる(メタ)アクリル系樹脂が、フェニルマレイミドに由来する構造単位を含むことが好ましい。フェニルマレイミドに由来する構造単位は、嵩高い構造を有するため、フィルムのマトリクス中に水分子が移動できるようなミクロな空隙を形成しやすく、水を適度に移動させやすい。また、フェニルマレイミドは極性が適度に高いため、水分子との親和性も適度に高く、水分子を引き寄せやすい。
一方で、保護フィルムBの平衡含水率bを相対的に大きくしすぎると、保護フィルムBと保護フィルムAの寸法変化量の差が大きくなり、偏光板のカールなどを生じる虞がある。本発明では、保護フィルムBがゴム粒子を含むため、水分の出入りに伴う寸法変化による応力も緩和しうるため、偏光板のカールを生じにくくすることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
1.偏光板
図1は、本実施の形態に係る偏光板100を示す断面図である。
図1に示されるように、本実施の形態に係る偏光板100は、偏光子110(偏光子)と、その一方の面に配置された保護フィルム120A(保護フィルムA)と、他方の面に配置された保護フィルム120B(保護フィルムB)と、保護フィルム120Aと偏光子110との間に配置された接着剤層130A(接着剤層A)と、保護フィルム120Bと偏光子110との間に配置された接着剤層130B(接着剤層B)とを有する。
また、偏光板100は、保護フィルム120Bの偏光子110とは反対側の面に配置された粘着剤層140をさらに有する。粘着剤層140は、偏光板100を、液晶セルなどの表示素子(不図示)に貼り付けるための層である。粘着剤層140の表面は、通常、剥離フィルム(不図示)で保護されている。
1-1.偏光子
偏光子は、一定方向の偏波面の光だけを通す素子である。偏光子は、通常、ポリビニルアルコール系偏光フィルムでありうる。ポリビニルアルコール系偏光フィルムの例には、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を染色させたものや、二色性染料を染色させたものが含まれる。
ポリビニルアルコール系偏光フィルムは、ポリビニルアルコール系フィルムを一軸延伸した後、ヨウ素または二色性染料で染色したフィルム(好ましくはさらにホウ素化合物で耐久性処理を施したフィルム)であってもよいし;ポリビニルアルコール系フィルムをヨウ素または二色性染料で染色した後、一軸延伸したフィルム(好ましくは、さらにホウ素化合物で耐久性処理を施したフィルム)であってもよい。偏光子110の吸収軸は、通常、最大延伸方向と平行である。
ポリビニルアルコール系偏光フィルムとしては、例えば、特開2003-248123号公報、特開2003-342322号公報等に記載のエチレン単位の含有量1~4モル%、重合度2000~4000、けん化度99.0~99.99モル%のエチレン変性ポリビニルアルコールが用いられる。
偏光子の厚みは、5~30μmであることが好ましく、偏光板を薄型化する観点などから、5~20μmであることがより好ましい。
1-2.保護フィルムA
保護フィルムAは、透明性を有する樹脂フィルムであればよく、特に制限されない。湿熱耐久性を高める観点では、保護フィルムAの平衡含水率a(質量%)は、保護フィルムBの平衡含水率b(質量%)よりも低いことが好ましい。すなわち、保護フィルムAは、下記式(1)の関係を満たすことが好ましい。
式(1) a<b
保護フィルムAの平衡含水率aは、1.5質量%未満であることが好ましい。保護フィルムAの平衡含水率aが低いと、環境中の水分が偏光板の内部に浸透しにくいため、当該水分による偏光子の劣化を抑制しやすい。保護フィルムAの平衡含水率aは、0.3~1.4質量%であることがより好ましい。
保護フィルムAの平衡含水率aは、以下の手順で測定することができる。
1)23℃55%RH下で48時間調湿した後、保護フィルムの重量を測定する(重量M1)。重量の測定は、23℃55%RH下で行う。
2)次いで、保護フィルムをオーブンにて130℃で8時間乾燥させる。その後、前述と同様にして、保護フィルムの重量(重量M2)を測定する。
3)上記1)と2)で得られた重量M1およびM2を、下記式に当てはめて、平衡含水率を算出する。
平衡含水率(質量%)={(M1-M2)/M2}×100
保護フィルムAの平衡含水率aは、フィルムの組成(特に樹脂や添加剤の種類)などによって調整することができる。保護フィルムAの平衡含水率aを低くするためには、保護フィルムAに含まれる樹脂は、保護フィルムBに含まれる樹脂よりも極性が低い樹脂(極性基を有するモノマーに由来する構造単位の含有量が少ない樹脂)を用いることが好ましい。
保護フィルムAを構成する樹脂は、上記の平衡含水率の関係を満たすものであればよく、特に制限されないが、例えばフェニルマレイミドなどの極性基を有するモノマーに由来する構造単位の含有量が少ないかまたは含まない(メタ)アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、シクロオレフィン系樹脂でありうる。
1-2-1.樹脂
((メタ)アクリル系樹脂)
保護フィルムAに含まれる(メタ)アクリル系樹脂は、メタクリル酸メチルに由来する構造単位を含む単独重合体であってもよいし、メタクリル酸メチルに由来する構造単位と、それと共重合可能なメタクリル酸メチル以外の共重合モノマーに由来する構造単位とを含む共重合体であってもよい。
共重合モノマーは、特に制限されず、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、六員環ラクトン(メタ)アクリル酸エステルなどの、メタクリル酸メチル以外のアルキル基の炭素数が1~18の(メタ)アクリル酸エステル類;(メタ)アクリル酸などのα,β-不飽和酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの不飽和基含有二価カルボン酸;スチレン、α-メチルスチレンなどの芳香族ビニル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのα,β-不飽和ニトリル類;マレイミド、N-置換マレイミドなどのマレイミド類;無水マレイン酸、グルタル酸無水物が含まれる。共重合モノマーは、1種類で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
中でも、保護フィルムAに含まれる(メタ)アクリル系樹脂は、α,β-不飽和酸や、不飽和基含有二価カルボン酸、α,β-不飽和ニトリル類、マレイミド類、無水マレイン酸、グルタル酸無水物などの極性基を有する共重合モノマーに由来する構造単位の含有量が、保護フィルムBの(メタ)アクリル系樹脂よりも少ないか、または、含まないことが好ましい。中でも、保護フィルムAの平衡含水率を上記範囲に調整しやすい観点などから、メタクリル酸メチルの単独重合体(ポリメチルメタクリレート)が好ましい。
メタクリル酸メチルに由来する構造単位の含有量は、(メタ)アクリル系樹脂を構成する全構造単位に対して80~100質量%であることが好ましく、90~100質量%であることがより好ましい。(メタ)アクリル系樹脂のモノマーの種類や組成は、H-NMRにより特定することができる。
(メタ)アクリル系樹脂のガラス転移温度(Tg)は、90℃以上であることが好ましく、100~150℃であることがより好ましい。(メタ)アクリル系樹脂のTgが90℃以上である保護フィルムAは、良好な耐熱性を有しうる。
(メタ)アクリル系樹脂のガラス転移温度(Tg)は、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS K 7121-2012またはASTM D 3418-82に準拠して測定することができる。
(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量(Mw)は、特に制限されず、製膜法に応じて、適宜設定されうる。例えば、保護フィルムAが溶融流延法で製膜される場合、(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量は、10万~30万であることが好ましい。保護フィルムAが溶液流延法で製膜される場合、(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量は、40万~300万であることが好ましく、50万~200万であることがより好ましい。(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量が上記範囲であると、製膜性を損なうことなく、フィルムに十分な機械的強度(靱性)を付与しうる。
(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレン換算にて測定することができる。具体的には、東ソー社製 HLC8220GPC)、カラム(東ソー社製 TSK-GEL G6000HXL-G5000HXL-G5000HXL-G4000HXL-G3000HXL 直列)を用いて測定することができる。測定条件は、後述する実施例と同様としうる。
(メタ)アクリル系樹脂の含有量は、保護フィルムAに対して60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましい。
(ポリエステル樹脂)
ポリエステル樹脂の例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが含まれる。中でも、ポリエチレンテレフタレート(PET)が好ましい。
(シクロオレフィン系樹脂)
シクロオレフィン系樹脂は、特に制限されないが、溶液流延法で製膜しやすい観点から、極性基を有するノルボルネン単量体に由来する構造単位を含む重合体であることが好ましい。
極性基を有するノルボル系単量体は、下記式(2)で表される。
Figure 0007447909000001
式(2)のR~Rのうち少なくとも一つは、極性基であることが好ましい。極性基の例には、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノ基、アミド基、シアノ基、およびこれらの基がアルキレン基などの連結基を介して結合した基などが含まれる。このような極性基を有するノルボルネン系単量体に由来する構造単位を有するシクロオレフィン系樹脂は、溶液流延法で製膜する際に溶媒に溶解させやすいだけでなく、得られるフィルムのガラス転移温度を高めうる。中でも、極性基は、アルコキシカルボニル基であることが好ましく、炭素原子数1~10のアルコキシカルボニル基であることがより好ましい。
~Rのうち残りは、それぞれ水素原子または炭化水素基であることが好ましい。炭化水素基は、炭素原子数が1~10、好ましくは1~4、より好ましくは1または2の炭化水素基でありうる。炭化水素基の例には、アルキル基、アリール基が含まれる。炭化水素基は、置換基をさらに有してもよい。
例えば、式(2)のRが極性基であり、R、RおよびRが、それぞれ水素原子または炭化水素基であってもよいし;RおよびRが、それぞれ極性基であり、RおよびRは、それぞれ水素原子または炭化水素基であってもよい。
pおよびmは、それぞれ0~3の整数である。中でも、m+pは、0~4であることが好ましく、0~2であることがより好ましく、m=1、p=0であることがさらに好ましい。
極性基を有するノルボルネン系単量体に由来する構造単位の含有量は、シクロオレフィン系樹脂を構成する全構造単位に対して20~100質量%であることが好ましく、30~100質量%であることがより好ましい。
シクロオレフィン系樹脂は、極性基を有するノルボルネン系単量体と共重合可能な他の単量体に由来する構造単位をさらに含んでいてもよい。共重合可能な他の単量体の例には、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘプテン、シクロオクテン、ジシクロペンタジエンなどの、ノルボルネン骨格を有しないシクロオレフィン系単量体が含まれる。中でも、シクロオレフィン系単量体の炭素原子数は、4~20であることが好ましく、5~12であることがより好ましい。
中でも、保護フィルムAは、(メタ)アクリル系樹脂を含むことが好ましい。
1-2-2.他の成分
保護フィルムAは、必要に応じて上記以外の他の成分をさらに含んでもよい。他の成分の例には、ゴム粒子およびマット剤、紫外線吸収剤などが含まれる。
特に、保護フィルムAが(メタ)アクリル系樹脂を含む場合、フィルムの脆さを解消する観点などから、ゴム粒子をさらに含んでもよい。
保護フィルムAに含まれるゴム粒子の例には、保護フィルムBに含まれる後述のゴム粒子と同様のものが含まれる。保護フィルムAにおけるゴム粒子の含有量は、目的に応じて調整することができる。例えば、上記の平衡含水率の関係を満たしやすくする観点では、保護フィルムAにおけるゴム粒子の含有量は、保護フィルムBにおけるゴム粒子の含有量よりも多いことが好ましい。一方、寸法変化量の差に伴う偏光板のカールを抑制しやすくする観点では、保護フィルムAにおけるゴム粒子の含有量は、保護フィルムBにおける後述するゴム粒子の含有量と同程度(例えば、保護フィルムAと保護フィルムBのゴム粒子の含有量の差の絶対値が5質量%以下)であることが好ましい。
マット剤は、フィルムに滑り性を付与する観点で、添加されうる。マット剤の例には、シリカ粒子などの無機微粒子、ガラス転移温度が80℃以上の有機微粒子などが含まれる。
紫外線吸収剤の例には、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリチル酸エステル系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、およびトリアジン系紫外線吸収剤が含まれる。中でも、良好な紫外線吸収能を有する点では、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤およびベンゾフェノン系紫外線吸収剤が好ましく、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤がより好ましい。
(厚み)
保護フィルムAの厚みは、特に限定されないが、偏光板のカールを抑制しやすくする観点では、保護フィルムBの厚みよりも厚いか、それと同程度としうる。具体的には、保護フィルムAの厚みは、10~100μmであることが好ましく、20~80μmであることがより好ましい。
1-3.保護フィルムB
保護フィルムBは、表示装置にしたときに、偏光子と、液晶セルなどの表示素子との間に配置され、位相差を調整するための位相差フィルムとして機能しうる。前述の通り、偏光板における保護フィルムBは、温水処理されたものである。保護フィルムBは、(メタ)アクリル系樹脂と、ゴム粒子とを含む。
1-3-1.(メタ)アクリル系樹脂
保護フィルムBの平衡含水率b(質量%)は、偏光板の製造工程の温水処理に起因するリング状のムラを抑制する観点から、保護フィルムAの平衡含水率a(質量%)よりも高いことが好ましい。すなわち、保護フィルムBの23℃55%RH下における平衡含水率bは、前述の式(1)の関係を満たすことが好ましい。
保護フィルムBの平衡含水率bは、1.5~2.2質量%であることが好ましい。保護フィルムBの平衡含水率bが1.5質量%以上であると、適度に水分を通しやすいため、粘着剤層に向かって水分を排出させやすく、偏光板の内部に水分が残りにくい。保護フィルムBの平衡含水率bが2.2質量%以下であると、保護フィルムBと保護フィルムAの平衡含水率の差に伴う寸法変化量の差も大きすぎないため、偏光板のカールを抑制しやすい。保護フィルムBの平衡含水率bは、同様の観点から、1.5~2.0質量%であることがより好ましい。
保護フィルムBと保護フィルムAの平衡含水率の差(b-a)は、0.1~2.0質量%であることが好ましい。平衡含水率の差が0.1質量%以上であると、偏光板の製造工程で入り込んだ水分を粘着剤層に向けて移動させやすい。それにより、偏光板のリング状のムラを抑制しやすい。一方、平衡含水率の差が2.0質量%以下であると、保護フィルムBと保護フィルムAの平衡含水率の差に伴う寸法変化量の差も大きすぎないため、例えば乾燥時などにおける偏光板のカールを生じにくい。保護フィルムBと保護フィルムAの平衡含水率の差(b-a)は、特に偏光板のリング状のムラをさらに抑制する観点から、0.5~1.5質量%であることがより好ましい。
保護フィルムBと保護フィルムAの平衡含水率の関係は、保護フィルムBと保護フィルムAの平衡含水率によって調整することができる。保護フィルムBの平衡含水率は、前述と同様に、(メタ)アクリル系樹脂のモノマー組成(具体的には、フェニルマレイミドに由来する構造単位(U2)の含有量)や、ゴム粒子の含有量などによって調整することができる。保護フィルムBの平衡含水率bを高くするためには、例えば極性基を有するモノマーとしてフェニルマレイミドに由来する構造単位(U2)を含む(メタ)アクリル系樹脂を用いることが好ましい。
保護フィルムBに含まれる(メタ)アクリル系樹脂は、保護フィルムBの平衡含水率を上記範囲内に調整するとともに、脆さを改善する観点などから、メタクリル酸メチルに由来する構造単位(U1)と、フェニルマレイミドに由来する構造単位(U2)と、アクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位(U3)とを含むことが好ましい。
メタクリル酸メチルに由来する構造単位(U1)の含有量は、(メタ)アクリル系樹脂を構成する全構造単位に対して50~95質量%であることが好ましく、70~90質量%であることがより好ましい。
フェニルマレイミドに由来する構造単位(U2)は、適度な極性を有するため、水分との親和性を高めうる。また、フェニルマレイミドに由来する構造単位(U2)は、比較的嵩高い構造を有するため、樹脂マトリクス中に水分を移動させうるミクロな空隙を有しうる。それにより、保護フィルムBの水分の移動性や排出性を高めることができる。
フェニルマレイミドに由来する構造単位(U2)の含有量は、(メタ)アクリル系樹脂を構成する全構造単位に対して1~25質量%であることが好ましい。フェニルマレイミドに由来する構造単位(U2)の含有量が1質量%以上であると、適度な極性を有するため、水分子と親和しやすいだけでなく、水分子が移動できるようなミクロな空隙を十分に有するため、平衡含水率を高めやすい。フェニマレイミドに由来する構造単位(U2)の含有量が25質量%以下であると、保護フィルムBの脆性が損なわれにくい。フェニルマレイミドに由来する構造単位(U2)の含有量は、上記観点から、7~15質量%であることがより好ましい。
アクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位(U3)は、例えばシェル部を構成する重合体(b)がアクリル酸ブチルに由来する構造単位を含むゴム粒子と良好な親和性を有するため、ゴム粒子の分散性を高めうる。
アクリル酸アルキルエステルは、アルキル部分の炭素原子数が1~7、好ましくは1~5のアクリル酸アルキルエステルであることが好ましい。アクリル酸アルキルエステルの例には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2-ヒドロキシエチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸2-エチルヘキシルなどが含まれる。
アクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位(U3)の含有量は、(メタ)アクリル系樹脂を構成する全構造単位に対して1~25質量%であることが好ましい。アクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位(U3)の含有量が1質量%以上であると、(メタ)アクリル樹脂に適度な柔軟性を付与しうるため、フィルムが脆くなりすぎず、破断しにくい。アクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位(U3)の含有量が25質量%以下であると、(メタ)アクリル樹脂のTgが低下しすぎないため、保護フィルムBの耐熱性が損なわれにくいだけでなく、機械的強度も損なわれにくい。アクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位の含有量は、上記観点から、5~15質量%であることがより好ましい。
フェニルマレイミドに由来する構造単位(U2)の、フェニルマレイミドに由来する構造単位(U2)とアクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位(U3)の合計量に対する比率は、20~70質量%であることが好ましい。当該比率が20質量%以上であると、保護フィルムBの耐熱性を高めやすく、70質量%以下であると、保護フィルムBが脆くなりすぎない。
(メタ)アクリル系樹脂のガラス転移温度(Tg)は、110℃以上であることが好ましく、120~150℃であることがより好ましい。(メタ)アクリル系樹脂のTgが上記範囲内にあると、保護フィルムBの耐熱性を高めやすい。(メタ)アクリル系樹脂のTgを調整するためには、例えばフェニルマレイミドに由来する構造単位(U2)やアクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位(U3)の含有量を調整することが好ましい。
(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量(Mw)は、50万以上であることが好ましい。(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量が50万以上であると、溶液流延に用いるドープの粘度が低くなりすぎないため、ゴム粒子の凝集を抑制できるだけでなく、保護フィルムBの表面の平坦性が低下することも抑制しうる。さらに、(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量が50万以上であると、保護フィルムBに十分な機械的強度(靱性)を付与しうる。(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量は、上記観点から、50万~300万であることがより好ましく、60万~200万であることがさらに好ましい。重量平均分子量は、前述と同様の方法で測定することができる。
(メタ)アクリル系樹脂の含有量は、保護フィルムBに対して60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましい。
1-3-2.ゴム粒子
(ゴム粒子)
ゴム粒子は、保護フィルムBに靱性(しなやかさ)を付与する機能を有しうる。ゴム粒子は、ゴム状重合体を含む粒子である。ゴム状重合体は、ガラス転移温度が20℃以下の軟質な架橋重合体である。そのような架橋重合体の例には、ブタジエン系架橋重合体、(メタ)アクリル系架橋重合体、およびオルガノシロキサン系架橋重合体が含まれる。中でも、(メタ)アクリル系樹脂との屈折率差が小さく、保護フィルムBの透明性が損なわれにくい観点では、(メタ)アクリル系架橋重合体が好ましく、アクリル系架橋重合体(アクリル系ゴム状重合体)がより好ましい。
すなわち、ゴム粒子は、アクリル系ゴム状重合体(a)を含む粒子であることが好ましい。
アクリル系ゴム状重合体(a)について:
アクリル系ゴム状重合体(a)は、アクリル酸エステルに由来する構造単位を主成分として含む架橋重合体である。主成分として含むとは、アクリル酸エステルに由来する構造単位の含有量が後述する範囲となることをいう。アクリル系ゴム状重合体(a)は、アクリル酸エステルに由来する構造単位と、それと共重合可能な他の単量体に由来する構造単位と、1分子中に2以上のラジカル重合性基(非共役な反応性二重結合)を有する多官能性単量体に由来する構造単位とを含む架橋重合体であることが好ましい。
アクリル酸エステルは、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸sec-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸n-オクチルなどのアルキル基の炭素数1~12のアクリル酸アルキルエステルであることが好ましい。アクリル酸エステルは、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
アクリル酸エステルに由来する構造単位の含有量は、アクリル系ゴム状重合体(a1)を構成する全構造単位に対して40~80質量%であることが好ましく、50~80質量%であることがより好ましい。アクリル酸エステルの含有量が上記範囲内であると、保護フィルムに十分な靱性を付与しやすい。
共重合可能な他の単量体は、アクリル酸エステルと共重合可能な単量体のうち、多官能性単量体以外のものである。すなわち、共重合可能な単量体は、2以上のラジカル重合性基を有しない。共重合可能な単量体の例には、メタクリル酸メチルなどのメタクリル酸エステル;スチレン、メチルスチレンなどのスチレン類;(メタ)アクリロニトリル類;(メタ)アクリルアミド類;(メタ)アクリル酸が含まれる。中でも、共重合可能な他の単量体は、スチレン類を含むことが好ましい。共重合可能な他の単量体は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
共重合可能な他の単量体に由来する構造単位の含有量は、アクリル系ゴム状重合体(a)を構成する全構造単位に対して5~55質量%であることが好ましく、10~45質量%であることがより好ましい。
多官能性単量体の例には、アリル(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレート、ジアリルマレート、ジビニルアジペート、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコール(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチルロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトロメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートが含まれる。
多官能性単量体に由来する構造単位の含有量は、アクリル系ゴム状重合体(a)を構成する全構造単位に対して0.05~10質量%であることが好ましく、0.1~5質量%であることがより好ましい。多官能性単量体の含有量が0.05質量%以上であると、得られるアクリル系ゴム状重合体(a)の架橋度を高めやすいため、得られるフィルムの硬度、剛性が損なわれすぎず、10質量%以下であると、フィルムの靱性が損なわれにくい。
アクリル系ゴム状重合体(a)を構成する単量体組成は、例えば熱分解GC-MSにより検出されるピーク面積比により測定することができる。
ゴム状重合体のガラス転移温度(Tg)は、0℃以下であることが好ましく、-10℃以下であることがより好ましい。ゴム状重合体のガラス転移温度(Tg)が0℃以下であると、フィルムに適度な靱性を付与しうる。ゴム状重合体のガラス転移温度(Tg)は、前述と同様の方法で測定される。
ゴム状重合体のガラス転移温度(Tg)は、ゴム状重合体の組成によって調整することができる。例えばアクリル系ゴム状重合体(a)のガラス転移温度(Tg)を低くするためには、アクリル系ゴム状重合体(a)中の、アルキル基の炭素原子数が4以上のアクリル酸エステル/共重合可能な他の単量体の質量比を多くする(例えば3以上、好ましくは4~10とする)ことが好ましい。
アクリル系ゴム状重合体(a)を含む粒子は、アクリル系ゴム状重合体(a)からなる粒子、または、ガラス転移温度が20℃以上の硬質な架橋重合体(c)からなる硬質層と、その周囲に配置されたアクリル系ゴム状重合体(a)からなる軟質層とを有する粒子(これらを、「エラストマー」ともいう)であってもよいし;アクリル系ゴム状重合体(a)の存在下で、メタクリル酸エステルなどの単量体の混合物を、少なくとも1段以上重合して得られるアクリル系グラフト共重合体からなる粒子であってもよい。アクリル系グラフト共重合体からなる粒子は、アクリル系ゴム状重合体(a)を含むコア部と、それを覆うシェル部とを有するコアシェル型の粒子であってもよい。
アクリル系ゴム状重合体を含むコアシェル型のゴム粒子について:
(コア部)
コア部は、アクリル系ゴム状重合体(a)を含み、必要に応じて硬質な架橋重合体(c)をさらに含んでもよい。すなわち、コア部は、アクリル系ゴム状重合体からなる軟質層と、その内側に配置された硬質な架橋重合体(c)からなる硬質層とを有してもよい。
架橋重合体(c)は、メタクリル酸エステルを主成分とする架橋重合体でありうる。すなわち、架橋重合体(c)は、メタクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位と、それと共重合可能な他の単量体に由来する構造単位と、多官能性単量体に由来する構造単位とを含む架橋重合体であることが好ましい。
メタクリル酸アルキルエステルは、前述のメタクリル酸アルキルエステルであってよく;共重合可能な他の単量体は、前述のスチレン類やアクリル酸エステルなどであってよく;多官能性単量体は、前述の多官能性単量体とした挙げたものと同様のものが挙げられる。
メタクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位の含有量は、架橋重合体(c)を構成する全構造単位に対して40~100質量%でありうる。共重合可能な他の単量体に由来する構造単位の含有量は、他の架橋重合体(c)を構成する全構造単位に対して60~0質量%でありうる。多官能性単量体に由来する構造単位の含有量は、他の架橋重合体を構成する全構造単位に対して0.01~10質量%でありうる。
(シェル部)
シェル部は、アクリル系ゴム状重合体(a)にグラフト結合した、メタクリル酸エステルに由来する構造単位を主成分として含むメタクリル系重合体(b)(他の重合体)を含む。主成分として含むとは、メタクリル酸エステルに由来する構造単位の含有量が後述する範囲となることをいう。
メタクリル系重合体(b)を構成するメタクリル酸エステルは、メタクリル酸メチルなどのアルキル基の炭素数1~12のメタクリル酸アルキルエステルであることが好ましい。メタクリル酸エステルは、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
メタクリル酸エステルの含有量は、メタクリル系重合体(b)を構成する全構造単位に対して50質量%以上であることが好ましい。メタクリル酸エステルの含有量が50質量%以上であると、メタクリル酸メチルに由来する構造単位を主成分として含むメタクリル系樹脂との相溶性が得られやすい。メタクリル酸エステルの含有量は、上記観点から、メタクリル系重合体(b)を構成する全構造単位に対して70質量%以上であることがより好ましい。
メタクリル系重合体(b)は、メタクリル酸エステルと共重合可能な他の単量体に由来する構造単位をさらに含んでもよい。共重合可能な他の単量体の例には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-ブチルなどのアクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチルなどの脂環、複素環または芳香環を有する(メタ)アクリル系単量体(環含有(メタ)アクリル系単量体)が含まれる。
共重合可能な単量体に由来する構造単位の含有量は、メタクリル系重合体(b)を構成する全構造単位に対して50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。
ゴム粒子におけるグラフト成分の比率(グラフト率)は、10~250質量%であることが好ましく、15~150質量%であることがより好ましい。グラフト率が一定以上であると、グラフト成分、すなわち、メタクリル酸エステルに由来する構造単位を主成分とするメタクリル系重合体(b)の割合が適度に多いため、ゴム粒子とメタクリル系樹脂との相溶性を高めやすく、ゴム粒子を一層凝集させにくい。また、フィルムの剛性などが損なわれにくい。グラフト率が一定以下であると、アクリル系ゴム状重合体(a)の割合が少なくなりすぎないため、フィルムの靱性や脆性改善効果が損なわれにくい。
グラフト率は、以下の方法で測定される。
1)コアシェル型の粒子2gを、メチルエチルケトン50mlに溶解させ、遠心分離機(日立工機(株)製、CP60E)を用い、回転数30000rpm、温度12℃にて1時間遠心し、不溶分と可溶分とに分離する(遠心分離作業を合計3回セット)。
2)得られた不溶分の重量を下記式に当てはめて、グラフト率を算出する。
グラフト率(質量%)=[{(メチルエチルケトン不溶分の質量)-(アクリル系ゴム状重合体(a)の質量)}/(アクリル系ゴム状重合体(a)の質量)]×100
ゴム粒子の平均アスペクト比および平均長径は、以下の方法で算出することができる。
1)保護フィルムBの断面をTEM観察する。観察領域は、保護フィルムBの厚みに相当する領域としてもよいし、5μm×5μmの領域としてもよい。保護フィルムBの厚みに相当する領域を観察領域とする場合、測定箇所は1箇所としうる。5μm×5μmの領域を観察領域とする場合、測定箇所は4箇所としうる。
2)得られたTEM画像における各ゴム粒子の長径、短径を測定し、アスペクト比をそれぞれ算出する。複数のゴム粒子から得られたアスペクト比の平均値を「平均アスペクト比」とし、複数のゴム粒子から得られた長径の平均値を「平均長径」とする。
ゴム粒子の含有量は、特に限定されないが、保護フィルムBに対して5~25質量%であることが好ましく、5~15質量%であることがより好ましい。
保護フィルムBにおけるゴム粒子の含有量は、目的に応じて調整することができる。例えば、上記の平衡含水率の関係を満たしやすくする観点では、保護フィルムBにおけるゴム粒子の含有量は、保護フィルムAにおけるゴム粒子の含有量よりも少ないことが好ましい。寸法変化量の差に伴う偏光板のカールを抑制しやすくする観点では、保護フィルムBにおけるゴム粒子の含有量は、保護フィルムAにおけるゴム粒子の含有量と同程度(例えば、保護フィルムAと保護フィルムBのゴム粒子の含有量の差が5質量%以下)であることが好ましい。
1-3-3.他の成分
保護フィルムBは、必要に応じて上記以外の他の成分をさらに含んでもよい。他の成分は、保護フィルムAにおける他の成分と同様のものを使用できる。
1-3-4.物性
(内部ヘイズ)
保護フィルムBの内部ヘイズは、1.0%以下であることが好ましく、0.1%以下であることがより好ましく、0.05%以下であることがさらに好ましい。保護フィルムBの内部ヘイズは、前述と同様の方法で測定することができる。保護フィルムBの内部ヘイズは、ゴム粒子の含有量などによって調整されうる。
(位相差RoおよびRt)
保護フィルムBは、例えばIPSモード用の位相差フィルムとして用いる観点では、測定波長550nm、23℃55%RHの環境下で測定される面内方向の位相差Roは、0~10nmであることが好ましく、0~5nmであることがより好ましい。保護フィルムBの厚み方向の位相差Rtは、-20~20nmであることが好ましく、-10~10nmであることがより好ましい。
RoおよびRtは、それぞれ下記式で定義される。
式(2a):Ro=(nx-ny)×d
式(2b):Rt=((nx+ny)/2-nz)×d
(式中、
nxは、フィルムの面内遅相軸方向(屈折率が最大となる方向)の屈折率を表し、
nyは、フィルムの面内遅相軸に直交する方向の屈折率を表し、
nzは、フィルムの厚み方向の屈折率を表し、
dは、フィルムの厚み(nm)を表す。)
保護フィルムBの面内遅相軸は、自動複屈折率計アクソスキャン(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter:アクソメトリックス社製)により確認することができる。
RoおよびRtは、以下の方法で測定することができる。
1)保護フィルムを23℃55%RHの環境下で24時間調湿する。このフィルムの平均屈折率をアッベ屈折計で測定し、厚みdを市販のマイクロメーターを用いて測定する。
2)調湿後のフィルムの、測定波長550nmにおけるリターデーションRoおよびRtを、それぞれ自動複屈折率計アクソスキャン(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter:アクソメトリックス社製)を用いて、23℃55%RHの環境下で測定する。
保護フィルムBの位相差RoおよびRtは、例えば(メタ)アクリル系樹脂のモノマー組成や延伸条件によって調整することができる。
(残留溶媒量)
保護フィルムBは、好ましくはキャスト法で製膜されることから、残留溶媒をさらに含みうる。残留溶媒量は、保護フィルムBに対して700ppm以下であることが好ましく、30~700ppmであることがより好ましい。残留溶媒の含有量は、保護フィルムの製造工程における、支持体上に流延させたドープの乾燥条件によって調整されうる。
保護フィルムBの残留溶媒量は、ヘッドスペースガスクロマトグラフィーにより測定することができる。ヘッドスペースガスクロマトグラフィー法では、試料を容器に封入し、加熱し、容器中に揮発成分が充満した状態で速やかに容器中のガスをガスクロマトグラフに注入し、質量分析を行って化合物の同定を行いながら揮発成分を定量するものである。ヘッドスペース法では、ガスクロマトグラフにより、揮発成分の全ピークを観測することを可能にするとともに、電磁気的相互作用を利用した分析法を用いることによって、高精度で揮発性物質やモノマーなどの定量も併せて行うことができる。
(厚み)
保護フィルムBの厚みは、特に制限されないが、偏光板のカールを抑制しやすくする観点では、保護フィルムAの厚みよりも薄いか、または同程度であること(保護フィルムBとAの厚みの差は、例えば50μm以下)としうる。具体的には、保護フィルムBの厚みは、例えば5~60μmであることが好ましく、10~50μmであることがより好ましい。
1-3-5.保護フィルムAおよびBの製造方法
保護フィルムAおよびBは、任意の方法で製造されてよく、溶融流延方式で製造されてもよいし、溶液流延方式で製造されてもよい。
中でも、高分子量の(メタ)アクリル系樹脂を用いることができるなどの観点から、少なくとも保護フィルムBは、溶液流延方式で製造されることが好ましい。すなわち、保護フィルムBは、少なくとも、1)前述の(メタ)アクリル系樹脂と、ゴム粒子と、溶媒とを含むドープを得る工程と、2)得られたドープを支持体上に流延した後、乾燥および剥離して、膜状物を得る工程と、3)得られた膜状物を、必要に応じて延伸しながら乾燥させる工程とを経て製造され、好ましくはさらに4)得られた保護フィルムを巻き取って、ロール体を得る工程を経て製造されうる。
1)の工程について
(メタ)アクリル系樹脂とゴム粒子とを、溶媒に溶解または分散させて、ドープを調製する。
ドープに用いられる溶媒は、少なくとも(メタ)アクリル系樹脂を溶解させうる有機溶媒(良溶媒)を含む。良溶媒の例には、メチレンクロライドなどの塩素系有機溶媒や;酢酸メチル、酢酸エチル、アセトン、テトラヒドロフランなどの非塩素系有機溶媒が含まれる。中でも、メチレンクロライドが好ましい。
ドープに用いられる溶媒は、貧溶媒をさらに含んでいてもよい。貧溶媒の例には、炭素原子数1~4の直鎖または分岐鎖状の脂肪族アルコールが含まれる。ドープ中のアルコールの比率が高くなると、膜状物がゲル化しやすく、金属支持体からの剥離が容易になりやすい。炭素原子数1~4の直鎖または分岐鎖状の脂肪族アルコールとしては、メタノール、エタノール、n-プロパノール、iso-プロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノール、tert-ブタノールを挙げることができる。これらのうちドープの安定性、沸点も比較的低く、乾燥性もよいことなどからエタノールが好ましい。
2)の工程について
得られたドープを、支持体上に流延する。ドープの流延は、流延ダイから吐出させて行うことができる。
次いで、支持体上に流延されたドープ中の溶媒を蒸発させ、乾燥させる。乾燥されたドープを支持体から剥離して、膜状物を得る。
支持体から剥離する際のドープの残留溶媒量(剥離時の膜状物の残留溶媒量)は、例えば25質量%以上であることが好ましく、30~37質量%であることがより好ましい。剥離時の残留溶媒量が37質量%以下であると、剥離による膜状物が伸びすぎるのを抑制しやすい。
剥離時のドープの残留溶媒量は、下記式で定義される。以下においても同様である。
ドープの残留溶媒量(質量%)=(ドープの加熱処理前質量-ドープの加熱処理後質量)/ドープの加熱処理後質量×100
尚、残留溶媒量を測定する際の加熱処理とは、140℃30分の加熱処理をいう。
剥離時の残留溶媒量は、支持体上でのドープの乾燥温度や乾燥時間、支持体の温度などによって調整することができる。
3)の工程について
得られた膜状物を乾燥させる。乾燥は、一段階で行ってもよいし、多段階で行ってもよい。また、乾燥は、必要に応じて延伸しながら行ってもよい。
例えば、膜状物の乾燥工程は、膜状物を予備乾燥させる工程(予備乾燥工程)と、膜状物を延伸する工程(延伸工程)と、延伸後の膜状物を乾燥させる工程(本乾燥工程)とを含んでもよい。
(予備乾燥工程)
予備乾燥温度(延伸前の乾燥温度)は、延伸温度よりも高い温度でありうる。具体的には、(メタ)アクリル系樹脂のガラス転移温度をTgとしたとき(Tg-50)~(Tg+50)℃であることが好ましい。予備乾燥温度が(Tg-50)℃以上であると、溶媒を適度に揮発させやすいため、搬送性(ハンドリング性)を高めやすく、(Tg+50)℃以下であると、溶媒が揮発しすぎないため、この後の延伸工程における延伸性が損なわれにくい。初期乾燥温度は、(a)テンター延伸機やローラーで搬送しながら非接触加熱型で乾燥させる場合は、延伸機内温度または熱風温度などの雰囲気温度として測定されうる。
(延伸工程)
延伸は、求められる光学特性に応じて行えばよく、少なくとも一方の方向に延伸することが好ましく、互いに直交する二方向に延伸(例えば、膜状物の幅方向(TD方向)と、それと直交する搬送方向(MD方向)の二軸延伸)してもよい。
保護フィルムBを製造する際の延伸倍率は、5~100%であることが好ましく、20~100%であることがより好ましい。二軸延伸する場合は、各方向にける延伸倍率が、それぞれ上記範囲内であることが好ましい。
延伸倍率(%)は、(延伸後のフィルムの延伸方向大きさ-延伸前のフィルムの延伸方向大きさ)/(延伸前のフィルムの延伸方向大きさ)×100として定義される。なお、二軸延伸を行う場合は、TD方向とMD方向のそれぞれについて、上記延伸倍率とすることが好ましい。
延伸温度(延伸時の乾燥温度)は、前述と同様に、(メタ)アクリル系樹脂のガラス転移温度をTgとしたとき、Tg(℃)以上であることが好ましく、(Tg+10)~(Tg+50)℃であることがより好ましい。延伸温度がTg(℃)以上、好ましくは(Tg+10)℃以上であると、溶媒を適度に揮発させやすいため、延伸張力を適切な範囲に調整しやすく、(Tg+50)℃以下であると、溶媒が揮発しすぎないため、延伸性が損なわれにくい。保護フィルムBの製造時における延伸温度は、例えば115℃以上としうる。延伸温度は、前述と同様に、(a)延伸機内温度などの雰囲気温度を測定することが好ましい。
延伸開始時の膜状物中の残留溶媒量は、剥離時の膜状物中の残留溶媒量と同程度であることが好ましく、例えば20~30質量%であることが好ましく、25~30質量%であることがより好ましい。
膜状物のTD方向(幅方向)の延伸は、例えば膜状物の両端をクリップやピンで固定し、クリップやピンの間隔を進行方向に広げる方法(テンター法)で行うことができる。膜状物のMD方向の延伸は、例えば複数のロールに周速差をつけ、その間でロール周速差を利用する方法(ロール法)で行うことができる。
(本乾燥工程)
残留溶媒量をより低減させる観点から、延伸後に得られた膜状物をさらに乾燥させることが好ましい。例えば、延伸後に得られた膜状物を、ロールなどで搬送しながらさらに乾燥させることが好ましい。
本乾燥温度(未延伸の場合は乾燥温度)は、(メタ)アクリル系樹脂のガラス転移温度をTgとしたとき、(Tg-50)~(Tg-30)℃であることが好ましく、(Tg-40)~(Tg-30)℃であることがより好ましい。後乾燥温度が(Tg-50)℃以上であると、延伸後の膜状物から溶媒を十分に揮発除去しやすく、(Tg-30)℃以下であると、膜状物の変形などを高度に抑制しうる。本乾燥温度は、前述と同様に、(a)熱風温度などの雰囲気温度を測定することが好ましい。
4)の工程について
得られた保護フィルムは、長尺状であることが好ましい。長尺状の保護フィルムは、ロール状に巻き取られて、ロール体となる。
長尺状の保護フィルムの長さは、特に制限されないが、例えば100~10000m程度でありうる。また、保護フィルムの幅は、1m以上であることが好ましく、1.3~4mであることがより好ましい。
1-4.接着剤層AおよびB
接着剤層Aは、保護フィルムAと偏光子との間に配置され、それらを接着させる。同様に、接着剤層Bは、保護フィルムBと偏光子との間に配置され、それらを接着させる。
接着剤層AおよびBは、完全ケン化型ポリビニルアルコール水溶液(水糊)から得られる層であってもよいし、活性エネルギー線硬化性接着剤の硬化物層であってもよい。保護フィルムAおよびBとの親和性が高く、良好に接着させやすい観点では、接着剤層AおよびBは、活性エネルギー線硬化性接着剤の硬化物層であることが好ましい。
活性エネルギー線硬化性接着剤は、光ラジカル重合性組成物であってもよいし、光カチオン重合性組成物であってもよい。中でも、光カチオン重合性組成物が好ましい。
光カチオン重合性組成物は、エポキシ系化合物と、光カチオン重合開始剤とを含む。
エポキシ系化合物とは、分子内に1以上、好ましくは2以上のエポキシ基を有する化合物である。エポキシ系化合物の例には、脂環式ポリオールに、エピクロロヒドリンを反応させて得られる水素化エポキシ系化合物(脂環式環を有するポリオールのグリシジルエーテル);脂肪族多価アルコールまたはそのアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテルなどの脂肪族エポキシ系化合物;脂環式環に結合したエポキシ基を分子内に1以上有する脂環式エポキシ系化合物が含まれる。エポキシ系化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
光カチオン重合開始剤は、例えば芳香族ジアゾニウム塩;芳香族ヨードニウム塩や芳香族スルホニウム塩などのオニウム塩;鉄-アレーン錯体などでありうる。
光カチオン重合開始剤は、必要に応じてオキセタン、ポリオールなどのカチオン重合促進剤、光増感剤、イオントラップ剤、酸化防止剤、連鎖移動剤、粘着付与剤、熱可塑性樹脂、充填剤、流動調整剤、可塑剤、消泡剤、帯電防止剤、レベリング剤、溶剤などの添加剤をさらに含んでもよい。
接着剤層AおよびBの厚みは、特に限定されないが、例えば0.01~10μmであり、好ましくは0.01~5μm程度でありうる。
1-5.粘着剤層
粘着剤層は、保護フィルムBの偏光子とは反対側の面に配置されている。粘着剤層は、本発明の偏光板を、液晶セルなどの表示素子と貼り合わせるための層である。
粘着剤層は、ベースポリマー、プレポリマーおよび/または架橋性モノマー、架橋剤ならびに溶媒を含む粘着剤組成物を、乾燥および部分架橋させたものであることが好ましい。すなわち、粘着剤組成物の少なくとも一部が架橋したものでありうる。
粘着剤組成物の例には、(メタ)アクリル系ポリマーをベースポリマーとするアクリル系粘着剤組成物、シリコーン系ポリマーをベースポリマーとするシリコーン系粘着剤組成物、ゴムをベースポリマーとするゴム系粘着剤組成物が含まれる。中でも、透明性、耐候性、耐熱性、加工性の観点では、アクリル系粘着剤組成物が好ましい。
アクリル系粘着剤組成物に含まれる(メタ)アクリル系ポリマーは、(メタ)アクリル酸アルキルエステルと、架橋剤と架橋可能な官能基含有モノマーとの共重合体でありうる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、アルキル基の炭素数2~14のアクリル酸アルキルエステルであることが好ましい。
架橋剤と架橋可能な官能基含有モノマーの例には、アミド基含有モノマー、カルボキシル基含有モノマー(アクリル酸など)、ヒドロキシル基含有モノマー(アクリル酸ヒドロキシエチルなど)が含まれる。
アクリル系粘着剤組成物に含まれる架橋剤としては、エポキシ系架橋剤、イソシアネート系架橋剤、過酸化物系架橋剤などが挙げられる。粘着剤組成物における架橋剤の含有量は、通常、ベースポリマー(固形分)100質量部に対して、例えば0.01~10質量部でありうる。
粘着剤組成物は、必要に応じて粘着付与剤、可塑剤、ガラス繊維、ガラスビーズ、金属粉、その他の充填剤、顔料、着色剤、充填剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、シランカップリング剤などの各種の添加剤をさらに含んでもよい。
粘着剤層の平衡含水率は、通常、保護フィルムBの平衡含水率bよりも高い。それにより、保護フィルムBに含まれる水分を粘着剤層から排出させることができる。
粘着剤層の厚みは、通常、3~100μm程度であり、好ましくは5~50μmである。
粘着剤層の表面は、離型処理が施された剥離フィルムで保護されている。剥離フィルムの例には、アクリルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエステルフィルム、フッ素樹脂フィルムなどのプラスチックフィルムが含まれる。
2.偏光板の製造方法
本発明の偏光板は、(1)保護フィルムBを温水で処理する工程と、(2)温水で処理された保護フィルムBを熱処理する工程と、(3)熱処理された保護フィルムBを、偏光子の一方の面に貼り合わせ、保護フィルムAを偏光子の他方の面に貼り合わせる工程と、(4)保護フィルムBの偏光子とは反対側の面に、粘着剤層を形成する工程とを経て製造される。
なお、偏光板は、通常、ロールトゥロールで製造される。そのため、保護フィルムA、保護フィルムBおよび偏光子は、それぞれロール体から巻き出されて使用される。以下、各工程について説明する。
(1)の工程(温水処理工程)について
保護フィルムBを、温水で処理する。それにより、保護フィルムBに水分を吸収させてほぐれやすくすることで、熱処理による表面欠陥の修復をしやすくする。
温水の温度は、30℃以上であることが好ましい。温水の温度が30℃以上であると、水分が保護フィルムBに吸収されやすいだけでなく、巻き締まりにより変形や欠陥が生じていても、その後の熱処理によって当該変形や欠陥を修復することができる。そのため、保護フィルムBに起因する偏光板の欠陥を抑制できる。温水の温度は、同様の観点から、40~80℃であることがより好ましい。
処理時間は、保護フィルムBの変形や欠陥を消することができる程度であればよく、温水の温度にもよるが、例えば10~70秒間であることが好ましく、20~60秒間であることがより好ましい。
処理方法は、特に制限されず、保護フィルムBを温水に浸漬してもよいし、保護フィルムBに温水を噴霧してもよい。保護フィルムBを温水に浸漬する方法としては、例えば長尺状の保護フィルムを、温水で満たされた浴槽内を走行させることによって行うことができる。
(2)の工程(熱処理工程)について
次いで、温水処理された保護フィルムBを、熱処理する。熱処理を行うことで、温水処理により保護フィルムBに取り込まれた水分を除去するとともに、巻き締まりによる変形や欠陥を修復する。
熱処理の温度は、保護フィルムBのガラス転移温度をTgとしたとき、(Tg-70)~(Tg+10)℃であることが好ましい。(Tg-70)℃以上であると、保護フィルムBにおいて巻き締まりによる変形や欠陥が生じていても、それを十分修復しうる。また、偏光板のリング状のムラの原因となる、保護フィルムB中の残留水分も少なくすることができる。熱処理の温度が(Tg+10℃)以下であると、保護フィルムBが熱変形したり、延伸されたりしにくいため、光学特性が損なわれにくいだけでなく、偏光板のカールも生じにくい。熱処理の温度は、同様の理由から、(Tg-50)~(Tg-10)℃であることが好ましい。
熱処理の時間は、熱処理温度にもよるが、例えば10~60秒間であることが好ましい。熱処理時間が10秒以上であると、保護フィルムに生じている巻き締まりによる変形や欠陥を十分に修復しうる。熱処理時間が60秒以下であると、保護フィルムが熱によって延伸されるのを抑制できる。熱処理の時間は、同様の観点から、15~30秒間であることがより好ましい。
熱処理方法は、特に制限されないが、加熱炉に保護フィルムを通すことによって行うことができる。
(3)の工程(貼り合わせ工程)について
そして、偏光子の一方の面に、熱処理された保護フィルムBを貼り合わせ、かつ偏光子の他方の面に、保護フィルムAを貼り合わせる。貼り合わせは、接着剤を用いて行うことができる。
貼り合わせ前の保護フィルムAおよびBには、必要に応じてコロナ処理などの前処理を施してもよい。
例えば、接着剤として活性エネルギー線硬化性接着剤を用いる場合、3a)熱処理された保護フィルムBの表面に、必要に応じてコロナ処理などの表面処理を施す。次いで、偏光子の一方の面に、活性エネルギー線硬化性接着剤の層を介して、熱処理された保護フィルムBを積層した後、活性エネルギー線を照射して、活性エネルギー線硬化性接着剤を硬化させる。それにより、偏光子と熱処理された保護フィルムBとを、活性エネルギー線硬化性接着剤の硬化物層を介して接着させて、貼り合わせる。
同様に、3b)保護フィルムAの表面に、必要に応じてコロナ処理などの表面処理を施す。次いで、偏光子の他方の面に、活性エネルギー線硬化性接着剤の層を介して、保護フィルムAを積層した後、活性エネルギー線を照射して、活性エネルギー線硬化性接着剤を硬化させる。それにより、偏光子と保護フィルムAとを、活性エネルギー線硬化性接着剤の硬化物層を介して接着させて、貼り合わせる。
3a)および3b)の工程は、同時に行ってもよいし、逐次的に行ってもよい。製造効率を高める観点では、3a)および3b)の工程は同時に行うことが好ましい。
3a)および3b)の工程を同時に行う場合、保護フィルム(例えば保護フィルムB)、偏光子、および、他の保護フィルム(例えば保護フィルムA)の積層は、ロールトゥロール方式で行うことが好ましい。そして、得られた積層物に活性エネルギー線を照射して、活性エネルギー線硬化性接着剤を硬化させればよい。
(4)の工程(粘着剤層形成工程)について
次いで、得られた保護フィルムBの偏光子とは反対側の面に、粘着剤層およびその剥離フィルムを、さらに貼り付ける。具体的には、保護フィルムB上に、粘着剤層を設けた剥離フィルムを転写するなどの方法により、粘着剤層を形成することができる。
本発明では、保護フィルムAおよびBの平衡含水率が、前述の式(1)の関係を満たす。それにより、上記(1)の工程(温水処理工程)で含水した水分が保護フィルムBから十分に除去できないまま偏光板が製造されたとしても、保護フィルムBから粘着剤層へ向かって水分を移動および排出させることができる。それにより、偏光板の内部に水分が閉じ込められることに起因するリング状のムラを抑制することができる。
なお、保護フィルムの表面欠陥に起因する偏光板の欠陥を高度に抑制する観点から、保護フィルムAについても、上記(1)と(2)の工程をさらに行うことが好ましい。
3.液晶表示装置
本発明の液晶表示装置は、液晶セルと、液晶セルの一方の面に配置された第一偏光板と、液晶セルの他方の面に配置された第二偏光板とを含む。そして、第一偏光板と第二偏光板の少なくとも一方は、本発明の偏光板である。
図2は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。図2に示されるように、本発明の液晶表示装置200は、液晶セル210と、それを挟持する第一偏光板220および第二偏光板230と、バックライト240とを含む。
液晶セル210の表示モードは、例えばSTN(Super-Twisted Nematic)、TN(Twisted Nematic)、OCB(Optically Compensated Bend)、HAN(Hybridaligned Nematic)、VA(Vertical Alignment、MVA(Multi-domain Vertical Alignment)、PVA(Patterned Vertical Alignment))、IPS(In-Plane-Switching)などでありうる。例えば、携帯機器用途の液晶表示装置では、IPSモードが好ましい。
第一偏光板220は、液晶セル210の視認側の面に、粘着剤層224を介して配置されている。第一偏光板220は、第一偏光子221と、第一偏光子221の視認側の面に配置された保護フィルム222(F1)と、第一偏光子221の液晶セル側の面に配置された保護フィルム223(F2)と、第一偏光子221と保護フィルム222(F1)との間および第一偏光子221と保護フィルム223(F2)との間に配置された2つの接着剤層225とを含む。
第二偏光板230は、液晶セル210のバックライト240側の面に、粘着剤層234を介して配置されている。第二偏光板230は、第二偏光子231と、第二偏光子231の液晶セル210側の面に配置された保護フィルム232(F3)と、第二偏光子231のバックライト240側の面に配置された保護フィルム233(F4)と、第二偏光子231と保護フィルム232(F3)との間および第二偏光子231と保護フィルム233(F4)との間に配置された2つの接着剤層235とを含む。
第一偏光子221の吸収軸と第二偏光子231の吸収軸とは直交している(クロスニコルとなっている)ことが好ましい。なお、液晶セル210、第一偏光板220および第二偏光板230で構成されたユニットは、液晶表示パネル250ともいう。
そして、第一偏光板220および第二偏光板230の少なくとも一方が、本発明の偏光板である。すなわち、第一偏光板220が本発明の偏光板である場合、保護フィルム222(F1)は、保護フィルムA(図1では保護フィルム120A)であり、保護フィルム223(F2)は、保護フィルムB(図1では保護フィルム120B)であり、粘着剤層224は、粘着剤層(図1では粘着剤層140A)である。同様に、第二偏光板230が本発明の偏光板である場合、保護フィルム233(F4)は、保護フィルムA(図1では保護フィルム120A)であり、保護フィルム232(F3)は、保護フィルムB(図1では保護フィルム120B)であり、粘着剤層234は、粘着剤層(図1では粘着剤層140A)である。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
1.保護フィルムの材料
(1)樹脂
以下の樹脂1~5を準備した。
樹脂1:MMA/PMI/BA共重合体(80/10/10質量比)、Tg:120℃、Mw:200万
樹脂2:MMA/PMI/MA共重合体(80/10/10質量比)、Tg:119℃、Mw:200万
樹脂3:PMMA、Tg:106℃、Mw:100万
樹脂4:ポリエチレンテレフタレート(PET)、Tg:151℃
樹脂5:トリアセチルセルロース(TAC)、Tg:160℃
樹脂6:メタクリル酸メチル/アクリル酸メチル共重合体(96/4質量比)
樹脂7:ノルボルネン系樹脂
樹脂1~5のガラス転移温度および重量平均分子量は、以下の方法で測定した。
(ガラス転移温度)
樹脂のガラス転移温度(Tg)は、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS K 7121-2012に準拠して測定した。
(重量平均分子量)
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(東ソー社製 HLC8220GPC)、カラム(東ソー社製 TSK-GEL G6000HXL-G5000HXL-G5000HXL-G4000HXL-G3000HXL 直列)を用いて測定した。試料20mg±0.5mgをテトラヒドロフラン10mlに溶解し、0.45mmのフィルターで濾過した。この溶液をカラム(温度40℃)に100ml注入し、検出器RI温度40℃で測定し、スチレン換算した値を用いた。
(2)ゴム粒子
アクリル系ゴム粒子M-210(コア部:多層構造のアクリル系ゴム状重合体、シェル部:メタアクリル酸メチルを主成分とするメタクリル酸エステル系重合体、のコアシェル型のゴム粒子、アクリル系ゴム状重合体のTg:約-10℃、平均粒子径:220nm)
ゴム粒子の平均粒子径は、以下の方法で測定した。
(平均粒子径)
得られた分散液中のゴム粒子の分散粒径を、ゼータ電位・粒径測定システム(大塚電子株式会社製 ELSZ-2000ZS)で測定した。
2.保護フィルムの作製または準備
<保護フィルム101の作製>
(ゴム粒子分散液の調製)
10質量部のゴム粒子と、190質量部のメチレンクロライドとを、ディゾルバーで50分間撹拌混合した後、マイルダー分散機(大平洋機工株式会社製)を用いて1500rpm条件下で分散し、ゴム粒子分散液を得た。
(ドープの調製)
次いで、下記組成のドープを調製した。まず、加圧溶解タンクにメチレンクロライド、およびエタノールを添加した。次いで、加圧溶解タンクに、樹脂1を撹拌しながら投入した。次いで、上記調製したゴム粒子分散液を投入して、これを撹拌しながら、完全に溶解させた。これを、(株)ロキテクノ製のSHP150を使用して濾過し、ドープを得た。
樹脂1((メタ)アクリル系樹脂):100質量部
メチレンクロライド:200質量部
エタノール:40質量部
ゴム粒子分散液:200質量部
(製膜)
次いで、上記保存後のドープを用いて製膜を行った。具体的には、無端ベルト流延装置を用い、ドープを温度30℃、1800mm幅でステンレスベルト支持体上に均一に流延した。ステンレスベルトの温度は28℃に制御した。
ステンレスベルト支持体上で、流延(キャスト)したドープ中の残留溶媒量が30質量%になるまで溶媒を蒸発させた。次いで、剥離張力128N/mで、ステンレスベルト支持体から剥離し、膜状物を得た。剥離時の膜状物の残留溶媒量は30質量%であった。
次いで、剥離したフィルムを多数のローラーで搬送させながら、得られた膜状物を、テンターにて140℃(Tg+20℃)の条件下で幅方向(TD方向)に20%延伸した。その後、ロールで搬送しながら、100℃(Tg-20℃)でさらに乾燥させ、テンタークリップで挟んだ端部をスリットしてロール状に巻き取り、長さ3000m、幅1.5m、膜厚40μmの保護フィルム101(ロール体)を得た。
<保護フィルム102~105、および108~110の作製>
樹脂の種類やゴム粒子の含有量を表1に示されるように変更した以外は保護フィルム101と同様にして保護フィルム102~105、および108~110を得た。
<保護フィルム106>
ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡社製コスモシャインA4100)を、保護フィルム106として準備した。
<保護フィルム107>
トリアセチルセルロースフィルム(コニカミノルタ社製KC4UAW)を、保護フィルム107として準備した。
<評価>
得られた保護フィルム101~110の平衡含水率を、以下の方法で測定した。
(平衡含水率)
得られた保護フィルムを23℃55%RH下で48時間調湿した後、同条件下で保護フィルムの重量を測定した(重量M1)。その後、保護フィルムをオーブンにて130℃で8時間乾燥させた後、同様にして重量(重量M2)を測定した。そして、得られた重量M1、M2を下記式に当てはめて、平衡含水率を算出した。
平衡含水率(質量%)={(M1-M2)/M2}×100
保護フィルム101~110の評価結果を、表1に示す。
Figure 0007447909000002
3.偏光板の材料
<偏光子の作製>
厚さ25μmのポリビニルアルコール系フィルムを、35℃の水で膨潤させた。得られたフィルムを、ヨウ素0.075g、ヨウ化カリウム5gおよび水100gからなる水溶液に60秒間浸漬し、さらにヨウ化カリウム3g、ホウ酸7.5gおよび水100gからなる45℃の水溶液に浸漬した。得られたフィルムを、延伸温度55℃、延伸倍率5倍の条件で一軸延伸した。この一軸延伸フィルムを、水洗した後、乾燥させて、厚み12μmの偏光子を得た。
<紫外線硬化性接着剤組成物の調製>
下記成分を混合した後、脱泡して、紫外線硬化性接着剤組成物を調製した。
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:45質量部
エポリードGT-301(ダイセル社製の脂環式エポキシ樹脂):40質量部
1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル:15質量部
トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェート:2.3質量部(固形分)
9,10-ジブトキシアントラセン:0.1質量部
1,4-ジエトキシナフタレン:2.0質量部
なお、トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェートは、50%プロピレンカーボネート溶液として配合した。
<粘着剤組成物の調製>
(粘着剤組成物の調製)
酸成分(カルボキシル基含有モノマー)に由来する構造単位を有しない(メタ)アクリル系ポリマー溶液の固形分100質量部に対して、イソシアネート系架橋剤(商品名:タケネートD110N、トリメチロールプロパンキシリレンジイソシアネート、三井化学(株)製)0.1質量部、過酸化物系架橋剤のベンゾイルパーオキサイド(商品名:ナイパーBMT、日本油脂(株)製)0.4質量部とを添加し、撹拌して、粘着剤組成物(アクリル系粘着剤組成物)を得た。
(粘着剤層の作製)
得られた粘着剤組成物を、シリコーン系剥離剤で処理された、厚み38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム、離型フィルム)上に、ファウンテンコータで均一に塗工し、155℃の空気循環式恒温オーブンで2分間乾燥し、厚み20μmの粘着剤層を形成した。それにより、粘着剤層付きPETフィルムを得た。
4.偏光板の作製と評価
<偏光板201の作製>
(1)保護フィルムA、Bの温水処理
保護フィルムAとして、上記作製した後、一定期間保管したロール体から保護フィルム105を巻き出して、搬送方向に300Nの張力をかけながら、50℃の温水を満たした槽内に60秒間かけて通過させて、温水処理を施した。
同様に、保護フィルムBとして、上記作製した後、一定期間保管したロール体から保護フィルム101を巻き出して、搬送方向に300Nの張力をかけながら、50℃の温水を満たした槽内に60秒間かけて通過させて、温水処理を施した。
(2)保護フィルムA、Bの熱処理
次いで、温水処理した保護フィルム105(保護フィルムA)を、搬送方向に300Nの張力をかけながら、76℃(Tg-30℃)に保たれた加熱炉内を30秒間かけて通過させて、熱処理を施した。
同様に、温水処理した保護フィルム101(保護フィルムB)を、搬送方向に300Nの張力をかけながら、90℃(Tg-30℃)に保たれた加熱炉内を30秒間かけて通過させて、熱処理を施した。
(3)貼り合わせ
次いで、熱処理後の保護フィルム105および101の貼り合せ面に、コロナ出力強度2.0kW、ライン速度18m/分で、それぞれコロナ放電処理を施した。
次いで、保護フィルム105および101のコロナ放電処理面に、上記調製した紫外線硬化性接着剤組成物を、硬化後の膜厚が約3μmとなるようにバーコーターでそれぞれ塗布して、紫外線硬化性接着剤層を形成した。
そして、上記作製した偏光子の一方の面に、紫外線硬化性接着剤層を介して保護フィルム105(保護フィルムA)を、他方の面に、紫外線硬化性接着剤層を介して保護フィルム101(保護フィルムB)を、それぞれ貼り合わせて、積層物を得た。貼り合わせは、偏光子の吸収軸と保護フィルムの遅相軸とが直交するように行った。
次いで、得られた積層物に、ベルトコンベヤー付き紫外線照射装置(ランプは、フュージョンUVシステムズ社製のDバルブを使用)を用いて、積算光量が750mJ/cmとなるように紫外線を照射し、紫外線硬化性接着剤層を硬化させた。
そして、得られた積層物の保護フィルム101上に、上記作製した粘着剤層付きPETフィルムを貼り合わせて、保護フィルム105(保護フィルムA)/接着剤層/偏光子/接着剤層/保護フィルム101(保護フィルムB)/粘着剤層/PETフィルムの積層構造を有する偏光板201を得た。
<偏光板202~207、215および216の作製>
保護フィルムAおよびBの組み合わせを、表2に示されるように変更した以外は偏光板201と同様にして偏光板202~207、215および216を得た。
<偏光板208~214の作製>
保護フィルムAおよびBの温水処理および熱処理の条件を、表2に示されるように変更した以外は偏光板201と同様の方法で偏光板208~214を得た。
<偏光板217の作製>
保護フィルムAの温水処理および熱処理を行わなかった以外は偏光板201と同様の方法で偏光板217を得た。
<偏光板218の作製>
保護フィルムAおよびBについて、温水処理を行わず、熱処理のみを行った以外は偏光板206と同様の方法で偏光板218を得た。
<評価>
得られた偏光板の表面欠陥、カールおよび液晶表示装置のリング状のムラを、以下の方法で測定した。
(表面欠陥)
得られた偏光板を、カッターを用いて55型ディスプレイ(約122cm×約69cm)の大きさに100枚裁断した。裁断された100枚の偏光板について、保護フィルムに起因する凹凸欠陥がある偏光板の数をカウントした。そして、以下の基準に基づいて、表面欠陥を評価した。
◎:凹凸欠陥がある偏光板が5枚以下
○:凹凸欠陥がある偏光板が6~10枚
△○:凹凸欠陥がある偏光板が11~15枚
△:凹凸欠陥がある偏光板が16~20枚
×:凹凸欠陥がある偏光板が21枚以上
△以上であれば、良好と判断した。
(偏光板のカール)
得られた偏光板を30cm×30cmの大きさに切り出した。得られた偏光板試料を、該試料の凸側の面がステージ面に向くように配置した。そして、偏光板試料の4つの角部a~dの、ステージ面からの高さをそれぞれ測定し、下記の関係式に当てはめて、カール量Cを求めた。
C=[(Ha+Hb+Hc+Hd)/4]/L
Ha:角部aのステージ面からの高さ(mm)
Hb:角部bのステージ面からの高さ(mm)
Hc:角部cのステージ面からの高さ(mm)
Hd:角部dのステージ面からの高さ(mm)
L:偏光板試料の長さ(=300mm)
そして、以下の評価基準に基づいて、偏光板のカール量について評価した。
◎:カール量Cが0%以上3%未満である
○:カール量Cが3%以上6%未満である
△○:カール量Cが6%以上8%未満である
△:カール量Cが8%以上10%未満である
×:カール量Cが10%以上である
△以上であれば、良好と判断した。
(液晶表示装置のリング状のムラ)
(1)タッチパネル部材を有する液晶表示装置の作製
タッチパネル部材を有する液晶表示装置であるSONY社製21.5インチVAIOTap21(SVT21219DJB)から、予め貼り合わされていた2枚の偏光板を剥がして、上記作製した偏光板をそれぞれ貼り合わせて、タッチパネル部材を有する液晶表示装置を得た。偏光板の貼り合わせは、保護フィルムBが液晶セル側となるようにした。
(2)リング状のムラの観察
得られた液晶表示装置を白表示させて、複数の評価者で正面および斜めから見たときのムラを目視観察した。
◎:どの評価者もムラ全く見えず
○:評価者によってはかすかにムラが見える場合あるが、製品としては使えるレベル
△:多くの評価者で、かすかではあるがムラが見られた
×:どの評価者もムラが見えた
△以上であれば、良好と判断した。
得られた偏光板201~218の構成を表2に示し、評価結果を表3に示す。
Figure 0007447909000003
Figure 0007447909000004
表3に示されるように、保護フィルムAの平衡含水率a<保護フィルムBの平衡含水率bを満たす偏光板201~204、208~212、215および217は、いずれも液晶表示装置におけるリング状のムラを抑制できることがわかる。
特に、平衡含水率の差(b-a)が0.5質量%以上であると、リング状のムラをより顕著に抑制できることがわかる(偏光板201と203との対比)。また、平衡含水率の差(b-a)が0.4質量%以下であると、寸法変化量の差に伴う偏光板のカールを一層抑制できることがわかる(偏光板201~204の対比)。
また、保護フィルムBだけでなく、保護フィルムAも温水処理および熱処理することで、表面欠陥を一層抑制できることがわかる(偏光板217と201の対比)。
これに対し、保護フィルムAの平衡含水率a=保護フィルムBの平衡含水率bである偏偏光板206および保護フィルムAの平衡含水率a>保護フィルムBの平衡含水率bである偏光板207は、いずれも液晶表示装置におけるリング状のムラを抑制できないことがわかる。また、保護フィルムAおよびBの温水処理を行わなかった偏光板218は、表面欠陥を修復しきれないことがわかった。
本発明によれば、保護フィルムの表面欠陥を修復しつつ、液晶表示装置におけるリング状のムラを抑制できる偏光板、偏光板の製造方法およびそれを用いた液晶表示装置を提供することができる。
100 偏光板
110 偏光子
120A、222、232 保護フィルム(保護フィルムA)
120B、223、233 保護フィルム(保護フィルムB)
130A、130B、225、235 接着剤層
140、224、234 粘着剤層
200 液晶表示装置
210 液晶セル
220 第一偏光板
221 第一偏光子
230 第二偏光板
231 第二偏光子
240 バックライト
250 液晶表示パネル

Claims (8)

  1. 偏光子と、前記偏光子の一方の面に配置された保護フィルムAと、前記偏光子の他方の面に配置された保護フィルムBと、前記保護フィルムBの前記偏光子とは反対側の面に配置された粘着剤層とを含む偏光板であって、
    前記保護フィルムAおよびBは、それぞれ(メタ)アクリル系樹脂と、ゴム粒子とを含み、
    前記保護フィルムBに含まれる前記(メタ)アクリル系樹脂は、前記(メタ)アクリル系樹脂を構成する全構造単位に対して、50~95質量%のメタクリル酸メチルに由来する構造単位と、1~25質量%のフェニルマレイミドに由来する構造単位と、1~25質量%のアクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位とを含む共重合体であり、
    前記保護フィルムBにおける前記ゴム粒子の含有量は、前記保護フィルムAにおける前記ゴム粒子の含有量よりも少なく、
    前記保護フィルムAの23℃、55%RH下で測定される平衡含水率をa(質量%)、前記保護フィルムBの23℃、55%RH下で測定される平衡含水率をb(質量%)としたとき、下記式(1)を満たす、
    偏光板。
    式(1) a<b
  2. 前記保護フィルムBの前記平衡含水率bは、1.5~2.0質量%である、
    請求項1に記載の偏光板。
  3. 前記保護フィルムBと前記保護フィルムAの平衡含水率の差(b-a)は、0.5~1.5質量%である、
    請求項1または2に記載の偏光板。
  4. 前記保護フィルムAの前記平衡含水率aは、1.5質量%未満である、
    請求項1~3のいずれか一項に記載の偏光板。
  5. 保護フィルムBを、30℃以上の温水で処理する工程と、
    前記保護フィルムBのガラス転移温度をTgとしたとき、前記処理された保護フィルムBを(Tg-70)~(Tg+10)℃で熱処理する工程と、
    前記熱処理された保護フィルムBを偏光子の一方の面に貼り合わせ、保護フィルムAを前記偏光子の他方の面に貼り合わせる工程と、
    前記保護フィルムBの前記偏光子とは反対側の面に、粘着剤層を形成する工程と、
    を有し、
    前記保護フィルムBは、(メタ)アクリル系樹脂と、ゴム粒子とを含み、
    前記(メタ)アクリル系樹脂は、前記(メタ)アクリル系樹脂を構成する全構造単位に対して、50~95質量%のメタクリル酸メチルに由来する構造単位と、1~25質量%のフェニルマレイミドに由来する構造単位と、1~25質量%のアクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位とを含む共重合体であり、
    前記保護フィルムAの23℃、55%RH下で測定される平衡含水率をa(質量%)、前記保護フィルムBの23℃、55%RH下で測定される平衡含水率をb(質量%)としたとき、下記式(1)を満たす、
    偏光板の製造方法。
    式(1) a<b
  6. 前記保護フィルムAを、30℃以上の温水で処理する工程と、
    前記処理された前記保護フィルムAを、(Tg-70)~(Tg+10)℃で熱処理する工程と、
    をさらに有し、
    前記熱処理された前記保護フィルムAを、前記偏光子の他方の面に貼り合わせる、
    請求項に記載の偏光板の製造方法。
  7. 液晶セルと、
    前記液晶セルの一方の面に配置された第一偏光板と、
    前記液晶セルの他方の面に配置された第二偏光板と、
    を有し、
    前記第一偏光板と前記第二偏光板の少なくとも一方は、請求項1~のいずれか一項に記載の偏光板であり、
    前記偏光板の前記粘着剤層は、前記液晶セルと接着されている、
    液晶表示装置。
  8. 前記液晶セルは、IPS方式の液晶セルである、
    請求項に記載の液晶表示装置。

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