JPWO2015141340A1 - 偏光板保護フィルム、その製造方法、偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

偏光板保護フィルム、その製造方法、偏光板及び液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

本発明の課題は、高い耐水性及び耐熱性を有して液晶表示装置のベンドムラの発生を抑制し、かつ水糊及び活性エネルギー線硬化型接着剤のどちらとの組み合わせでも偏光子との良好な接着性を有する偏光板保護フィルム、その製造方法、偏光板及び液晶表示装置を提供することである。本発明の偏光板保護フィルムは、熱可塑性樹脂の主成分として、芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーとを重合して得られる共重合体(A)と、イミド環構造を有する共重合体(B)とを、質量比率でA:B=100:0〜50:50の範囲内で含有することを特徴とする。

Description

本発明は、偏光板保護フィルム、その製造方法、偏光板及び液晶表示装置に関する。より詳しくは、高い耐水性を有して液晶表示装置のベンドムラの発生を抑制し、かつ水糊及び活性エネルギー線硬化型接着剤のどちらとの組み合わせでも偏光子との良好な接着性を有する偏光板保護フィルム、その製造方法、偏光板及び液晶表示装置に関する。
液晶表示装置に具備される偏光板は、一般に偏光子と、それを挟持する一対の偏光板保護フィルムとを有する。
偏光板保護フィルムとしては、透明性が高く、アルカリ水溶液でケン化処理しポリビニルアルコール系接着剤(本願では、水糊ともいう。)を用いることで、偏光子との良好な接着性が得られやすいことから、従来セルロースエステルフィルムが用いられてきた。
また、セルロースエステルフィルムは、添加剤や延伸処理によって所望のリターデーションを発現しやすく、液晶セル側に配置される位相差フィルムとしても用いられている。
しかしながら、セルロースエステルフィルムは透湿性が高く、例えば膜厚を薄くしていくと、水分の透過量が増加する。
近年、液晶表示装置の薄型化に伴い、厚さが薄いガラス基板を含む液晶表示パネル(偏光板/液晶セル/偏光板の積層物)が要望されているが、薄型のガラス基板を使用すると、バックライトからの熱などによって当該ガラス基板が湾曲(ベンド)しやすいという問題があった。
この原因について検討したところ、偏光板を構成する偏光板保護フィルムや偏光子が、バックライトの熱などによって含有していた水分が抜けて収縮しやすくなり、この偏光板の収縮力により、薄型のガラス基板を含む液晶表示パネルが湾曲(ベンド)し、その結果液晶表示装置における表示ムラ(ベンドムラ)が発生するということが分かった。
したがって、視認側やバックライト側の偏光板保護フィルムは、温湿度等の環境の変化やバックライトの熱の影響による水分の蒸発等を抑えるため、高い耐水性が求められる。
高い耐水性を有する偏光板保護フィルムとして、アクリル樹脂フィルム、例えばポリメチルメタクリレートフィルムを用いた光学フィルム等を偏光板保護フィルムとして用いることが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、当該アクリル樹脂フィルムは、たしかに耐水性に優れるが、セルロースエステルフィルムに比較して、ポリビニルアルコール系樹脂である偏光子との接着性に劣り、接着性を向上する観点から易接着層等が余分に必要となる場合があり、偏光板の薄型化や生産上に問題があった。また、耐脆性が不十分であり、偏光子と貼合するときに割れ等が生じやすかった。
一方、接着剤としては、上記水糊以外に活性エネルギー線硬化型接着剤等を用いる技術が開示されており(例えば、特許文献2〜4参照。)、当該接着剤はアクリル樹脂フィルムと偏光子の貼合に有用であるとされている。しかしながら前記アクリル樹脂フィルムを活性エネルギー線硬化型接着剤を用いて偏光子と貼合した偏光板は、依然として接着力として十分ではなく膜剥がれ等が発生しやすい。
また、偏光板保護フィルムには、上述のとおり偏光子の保護機能や位相差機能等の要求品質によって多種多様な樹脂フィルムが使用され始めているが、フィルムと用いる接着剤にはそれぞれ相性があるため、例えば、偏光板製造の工程では水糊と活性エネルギー線硬化型接着剤のそれぞれに対応するための貼合装置や設備等を準備しなければならず、生産上煩雑になるという問題もあった。
したがって、高い耐水性を有して液晶表示装置の表示ムラ(ベンドムラ)の発生を抑制し、かつ水糊及び活性エネルギー線硬化型接着剤のどちらとの組み合わせでも偏光子との良好な接着性を有して生産効率の高い偏光板保護フィルムが求められている。
特開2012−180422号公報 特開2010−230806号公報 特開2010−077199号公報 特開2011−123169号公報
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、高い耐水性を有して液晶表示装置の表示ムラ(ベンドムラ)の発生を抑制し、かつ水糊及び活性エネルギー線硬化型接着剤のどちらとの組み合わせでも偏光子との良好な接着性を有する偏光板保護フィルム、その製造方法、当該偏光板保護フィルムを具備した偏光板及び液晶表示装置を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、熱可塑性樹脂の主成分として、芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーとを重合して得られる共重合体と、イミド環構造を有する共重合体とを、特定の比率で含有する偏光板保護フィルムによって、高い耐水性及び耐熱性を有し、かつ水糊及び活性エネルギー線硬化型接着剤のどちらとの組み合わせでも、偏光子に対する接着性に優れた偏光板保護フィルムが得られることを見出し本発明に至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
1.熱可塑性樹脂の主成分として、芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーとを重合して得られる共重合体(A)と、イミド環構造を有する共重合体(B)とを、質量比率でA:B=100:0〜50:50の範囲内で含有することを特徴とする偏光板保護フィルム。
2.前記芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーとを重合して得られる共重合体(A)が、芳香族ビニルモノマー単位を50〜75モル%の範囲内と不飽和ニトリルモノマー単位を25〜50モル%の範囲内の比率で含有することを特徴とする第1項に記載の偏光板保護フィルム。
3.前記芳香族ビニルモノマーがスチレンであり、また前記不飽和ニトリルモノマーがアクリロニトリルであることを特徴とする第1項又は第2項に記載の偏光板保護フィルム。
4.前記イミド環構造が、マレイミド構造又はグルタルイミド構造であることを特徴とする第1項から第3項のいずれか一項に記載の偏光板保護フィルム。
5.さらに、炭素数8〜22の直鎖状又は分岐状のアルキル基を有する酸、アルコール、金属塩、非イオン性界面活性剤又は非反応性4級アンモニウム塩型界面活性剤の少なくとも一種を、前記共重合体(A)及び(B)全体の質量に対して0.1〜1.0質量%の範囲内で含有することを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルム。
6.さらに、コア・シェルタイプのアクリル微粒子、スチレン−共役ジエン系化合物又はブチルアクリレート系化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルム。
7.前記共重合体(A)が含有する芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーの未反応モノマーが、それぞれ当該共重合体(A)の全質量に対して0.1質量%以下であることを特徴とする第1項から第6項までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルム。
8.ヘイズが1.0%以下であり、かつイエローインデックス(YI)が1.0以下であることを特徴とする第1項から第7項までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルム。
9.ポリビニルアルコール系偏光子に対して、ポリビニルアルコール系接着剤又は活性エネルギー線硬化型接着剤のいずれを用いても貼合できることを特徴とする第1項から第8項までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルム。
10.第1項から第9項までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルムを製造する偏光板保護フィルムの製造方法であって、前記偏光板保護フィルムを溶液流延法によって製造することを特徴とする偏光板保護フィルムの製造方法。
11.第1項から第9項までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルムと偏光子とを、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼合したことを特徴とする偏光板。
12.第1項から第9項までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルムと偏光子とを、活性エネルギー線硬化型接着剤を用いて貼合したことを特徴とする偏光板。
13.第1項から第9項までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルムと偏光子を挟んで反対側の偏光板保護フィルムが、セルロースエステルフィルムであることを特徴とする第11項又は第12項に記載の偏光板。
14.前記偏光子の両面の接着剤が同一種類の接着剤であることを特徴とする第11項から第13項までのいずれか一項に記載の偏光板。
15.第1項から第9項までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルムを、視認側偏光板の視認側及びバックライト側偏光板のバックライト側に配置することを特徴とする液晶表示装置。
本発明の上記手段により、高い耐水性及び耐熱性を有して液晶表示装置の表示ムラ(ベンドムラ)の発生を抑制し、かつ水糊及び活性エネルギー線硬化型接着剤のどちらとの組み合わせでも偏光子との良好な接着性を有する偏光板保護フィルム、その製造方法、当該偏光板保護フィルムを具備した偏光板及び液晶表示装置を提供することができる。
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
本発明の偏光板保護フィルムが、ポリビニルアルコール系接着剤又は活性エネルギー線硬化型接着剤のどちらとでもポリビニルアルコール系偏光子との優れた接着性を示す理由は、本発明に係る共重合体(A)を構成するアクリルニトリルモノマーや共重合体(B)を構成するイミド環はCN基を有するため極性が高く、そのため親水性基を有する水糊との相互作用により接着性がよいものと推察される。
また、前記共重合体(A)はスチレン等の芳香族ビニルモノマーを有するため、3級炭素がコロナ処理やプラズマ処理によりラジカルを発生するため、活性エネルギー線硬化型接着剤との接着性が良好になるものと推察される。
また、液晶表示装置の表示ムラ(ベンドムラ)については、共重合体(A)を構成するスチレン等の芳香族ビニルモノマーが疎水性のため、耐水性が向上し、フィルムからの水分の抜けによるフィルムの寸法変化を抑制することから、パネルの反りが起こりにくくなり表示ムラ(ベンドムラ)を改善するものと推察される。
本発明の偏光板保護フィルムの製造に適用可能な溶液流延製膜工程フローの一例を示す模式図 本発明の偏光板の構成の一例を示す模式図 本発明の液晶表示装置の構成の一例を示す断面図
本発明の偏光板保護フィルムは、熱可塑性樹脂の主成分として、芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーとを重合して得られる共重合体(A)と、イミド環構造を有する共重合体(B)とを、質量比率でA:B=100:0〜50:50の範囲内で含有することを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項15までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーとを重合して得られる共重合体(A)が、芳香族ビニルモノマー単位を50〜75モル%の範囲内と不飽和ニトリルモノマー単位を25〜50モル%の範囲内の比率で含有することが、高い耐水性を有し、かつ水糊及び活性エネルギー線硬化型接着剤のどちらを用いても偏光子との良好な接着性を付与する観点から、好ましい。
さらに、前記芳香族ビニルモノマーがスチレンであり、また前記不飽和ニトリルモノマーがアクリロニトリルであることが、上記本発明の効果に加えてイミド環構造を有する化合物との相溶性が得られることから、好ましい。
また、前記イミド環構造が、マレイミド構造又はグルタルイミド構造であることが、共重合体のTgを高くしてより耐熱性が向上し、熱によるパネルのたわみを抑制し、表示ムラ(ベンドムラ)をさらに改善することができる。
さらに、偏光板保護フィルムを製膜する際にドープを金属支持体から剥離しやすくし、ヘイズの上昇や横段の発生を抑制するため、炭素数8〜22の直鎖状又は分岐状のアルキル基を有する酸、アルコール、金属塩、非イオン性界面活性剤又は非反応性4級アンモニウム塩型界面活性剤の少なくとも一種を、前記共重合体(A)及び(B)全体の質量に対して0.1〜1.0質量%の範囲内で含有することが、好ましい。
さらに、コア・シェルタイプのアクリル微粒子、スチレン−共役ジエン系化合物又はブチルアクリレート系化合物の少なくとも一種を含有することが、強靱性に優れるフィルムを得ることから、好ましい。
また、前記共重合体(A)が含有する芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーの未反応モノマーが、それぞれ当該共重合体(A)の全質量に対して0.1質量%以下であることが、ドープの粘度の低下を防いだり、フィルムの靭性の劣化を防ぐ観点から、好ましい。
本発明の偏光板保護フィルムは、ヘイズが1.0%以下であり、かつイエローインデックス(YI)が1.0以下であることが、透明性を要求される光学フィルム用途として、好ましい特性である。
また、本発明の偏光板保護フィルムは、ポリビニルアルコール系偏光子に対して、ポリビニルアルコール系接着剤又は活性エネルギー線硬化型接着剤のいずれを用いても貼合できることが、偏光板製造工程の簡素化につながり生産性を向上する観点から、好ましい。
本発明の偏光板保護フィルムの製造方法は、溶液流延法によって製造することが、ヘイズ及びイエローインデックス(YI)を低減し、光学フィルム用途として優れた物理特性及び光学特性を付与できる好ましい製造方法である。
また、本発明の偏光板保護フィルムと偏光子を挟んで反対側の偏光板保護フィルムが、セルロースエステルフィルムであることが、取扱い性、リワーク性や視認性等の光学特性に優れた偏光板を提供できることから、好ましい態様である。
さらに、前記偏光子の両面の接着剤が同一種類の接着剤であることが、貼合工程を簡素化しコスト上有利であり、好ましい。
本発明の偏光板保護フィルムは、液晶表示装置の視認側偏光板の視認側及びバックライト側偏光板のバックライト側に配置することが、高い耐水性及び耐熱性によって液晶表示装置の表示ムラ(ベンドムラ)を抑制する観点から好ましい配置である。
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
≪本発明の偏光板保護フィルムの概要≫
本発明の偏光板保護フィルムは、熱可塑性樹脂の主成分として、芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーとを重合して得られる共重合体(A)と、イミド環構造を有する共重合体(B)とを、質量比率でA:B=100:0〜50:50の範囲内で含有することを特徴とし、かかる構成によって、高い耐水性及び耐熱性を有して液晶表示装置の表示ムラ(ベンドムラ又は)の発生を抑制し、かつ水糊及び活性エネルギー線硬化型接着剤のどちらとの組み合わせでも偏光子との良好な接着性を有する偏光板保護フィルムを得ることができる。
本発明の偏光板保護フィルムは、前記共重合体(A)と前記共重合体(B)とを、フィルムに用いられる熱可塑性樹脂の主成分として含有することが本発明の課題を達成する上で必要である。ここでいう「主成分」とは、偏光板保護フィルムを構成する熱可塑性樹脂の60質量%以上が前記共重合体(A)及び前記共重合体(B)の合計量であることをいい、好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95質量%以上である。
また、本発明の偏光板保護フィルムの製造方法は、溶液流延法によって製造することが、ヘイズや着色(イエローインデックス;YI)を低減できることから、好ましい。
本発明の偏光板保護フィルムは、液晶表示装置の視認側偏光板の視認側及びバックライト側偏光板のバックライト側に配置することが、偏光板に高い耐水性及び耐熱性を与え、液晶表示装置のベンドムラの発生を抑制する観点から好ましい。また、液晶表示装置のセル側には位相差フィルムとしてセルロースエステルフィルムを用いることが、取扱い性、リワーク性及び光学特性の観点から好ましい。したがって、本発明の偏光板は、本発明の偏光板保護フィルムとセルロースエステル系位相差フィルムとで偏光子を挟持する構成であることが、ベンドムラを抑制し、かつ優れた視認性を液晶表示装置に与えることができ、好ましい態様である。
本発明の偏光板保護フィルムは、水糊や活性エネルギー線硬化型接着剤のどちらとの組み合わせでも偏光子との良好な接着性を有することから、偏光板の製造工程において、水糊又は活性エネルギー線硬化型接着剤のどちらか一方の接着剤や貼合装置を準備すればよく、貼合工程が煩雑にならず、またコスト上も有利である。
≪本発明の偏光板保護フィルムの構成≫
<共重合体>
本発明の偏光板保護フィルムは、熱可塑性樹脂の主成分として、芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーとを重合して得られる共重合体(A)と、イミド環構造を有する共重合体(B)とを、質量比率でA:B=100:0〜50:50の範囲内で含有することが特徴である。なお、共重合体を構成するモノマーのことを「〜単位」という。
<芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーとを重合して得られる共重合体(A)>
〔芳香族ビニルモノマー;成分(a)〕
芳香族ビニルモノマーは、共重合体(A)の耐水性を高める機能を有している。芳香族ビニルモノマーは、スチレン系化合物であることが好ましい。スチレン系化合物の具体例には、スチレン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、p−メチルスチレンなどのアルキル置換スチレン類;4−クロロスチレン、4−ブロモスチレンなどのハロゲン置換スチレン類;p−ヒドロキシスチレン、α−メチル−p−ヒドロキシスチレン、2−メチル−4−ヒドロキシスチレン、3,4−ジヒドロキシスチレンなどのヒドロキシスチレン類;ビニルベンジルアルコール類;p−メトキシスチレン、p−tert−ブトキシスチレン、m−tert−ブトキシスチレンなどのアルコキシ置換スチレン類;3−ビニル安息香酸、4−ビニル安息香酸などのビニル安息香酸類;4−ビニルベンジルアセテート;4−アセトキシスチレン;2−ブチルアミドスチレン、4−メチルアミドスチレン、p−スルホンアミドスチレンなどのアミドスチレン類;3−アミノスチレン、4−アミノスチレン、2−イソプロペニルアニリン、ビニルベンジルジメチルアミンなどのアミノスチレン類;3−ニトロスチレン、4−ニトロスチレンなどのニトロスチレン類;3−シアノスチレン、4−シアノスチレンなどのシアノスチレン類;ビニルフェニルアセトニトリル;フェニルスチレンなどのアリールスチレン類、インデン類などが含まれる。
中でも、他のスチレン系樹脂や(メタ)アクリル樹脂と良好に相溶しうることなどから、スチレンやα−メチルスチレンが好ましく、スチレンが特に好ましい。これら芳香族ビニルモノマーは、一種類で用いてもよいし、二種類以上を併用してもよい。
〔不飽和ニトリルモノマー;成分(b)〕
不飽和ニトリルモノマーの具体例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル、フマロニトリル等のシアン化ビニル化合物が挙げられ、中でもアクリロニトリルが好ましい。アクリロニトリルモノマーはCN基を有するため極性が高く、親水性基を有する水糊との相互作用により接着性がよい。
不飽和ニトリルモノマーは、一種類で用いてもよいし、二種類以上を併用してもよい。
〔他のモノマー;成分(c)〕
また、本発明に係るス共重合体(A)は、成分(a)及び/又は成分(b)と共重合可能な他のモノマーを含んでも良い。そのような共重合可能なモノマー(c)としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルメタアクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;アクリル酸、メタクリル酸などの(メタ)アクリル酸;無水マレイン酸等のα、β―不飽和カルボン酸;N−フェニルマレイミド、N−メチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド;グリシジルメタクリレート等のグリシジル基含有モノマーが挙げられる。これらの中でも、メチルアクリレートのようなアルキル(メタ)アクリレート等が好ましい。他のモノマー(c)は一種類で用いてもよいし、二種類以上を併用してもよい。
〔共重合体(A)を構成するモノマー単位比率〕
本発明に係る共重合体(A)は、芳香族ビニルモノマー単位を50〜75モル%の範囲内と不飽和ニトリルモノマー単位を25〜50モル%の範囲内の比率で共重合することが、耐水性と水糊との接着性のバランスをとり、イミド環構造を有する共重合体(B)との相溶性の点で好ましい。また、その他のモノマー単位を使用する場合は0〜25質量%の範囲内の比率で共重合されていることが、好ましい。
より好ましくは、芳香族ビニルモノマー単位を65〜75モル%の範囲内、不飽和ニトリルモノマー単位を25〜35モル%の範囲内、及びその他のモノマー単位を0〜25モル%の範囲内で用いることである。
芳香族ビニルモノマー単位が50〜75モル%の範囲内であれば、偏光板保護フィルムに高い耐水性を付与でき、不飽和ニトリルモノマー単位が25〜50モル%の範囲内であれば、親水性基を有する水糊との接着性に優れる。
〔共重合体(A)の合成〕
本発明に係る共重合体を得る方法としては、例えば、完全撹拌混合槽に、モノマー、開始剤、溶媒等を連続的にフィードし、連続的に反応槽から抜き出し、熱時、脱揮系で揮発分を除去する方法が挙げられる。脱揮系でのポリマー滞留は極力少なくすることが好ましい。
例えば、スチレン−アクリロニトリル共重合体の製造は、一般的に乳化重合方法、懸濁重合方法及び塊状重合方法が用いられている中で、組成分布を狭くする方法としては、塊状重合における完全混合型反応機が用いる製造方法等が挙げられる。
ここで、重合開始剤としては、通常のパーオキサイド系及びアゾ系のものを用いることができ、また、レドックス系とすることもできる。重合温度については、懸濁又は乳化重合では30〜100℃の温度範囲で、塊状又は溶液重合では80〜160℃の温度範囲で実施することができる。得られた共重合体の還元粘度を制御するために、アルキルメルカプタン等を連鎖移動剤として用いて重合を実施することもできる。
例えば、重合は完全混合型反応機を用いて、かつ気層部の存在がない満液状態で重合し、重合後の未反応単量体は、速やかに除去することが好ましい。未反応モノマーの除去としては、1段又は多段の減圧装置等で行うことができる。
本発明では、前記共重合体(A)が含有する芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーの未反応モノマーが、それぞれ当該共重合体(A)の全質量に対して0.1質量%以下であることが、ドープの粘度の低下を防いだり、フィルムの靭性の劣化を防ぐ観点から、好ましい。
未反応モノマー比率は、共重合体(A)の構成比率によって値は変わるが、例えば未反応不飽和ニトリルモノマー単位は、0.001〜0.005%の範囲内であることが好ましく、未反応芳香族ビニルモノマー単位は0.05〜0.1%の範囲内であれば、上記効果を発現することができ好ましい。
未反応モノマーの含有量の制御は、重合反応器での重合温度や重合時間、加熱器での加熱温度、脱揮押出機での溶融温度、脱揮押出機のベントからの(未反応モノマーを含む)揮発成分の排気量などによって調整できる。未反応モノマーの含有量を少なくするには、例えば重合反応器での重合時間を長くしたり、脱揮押出機のベントからの揮発成分の排気量を多くしたりすることが好ましい。
未反応モノマーの含有量は、重合反応器での重合温度や重合時間、加熱器での加熱温度、脱揮押出機での溶融温度、脱揮押出機のベントからの(未反応モノマーを含む)揮発成分の排気量などによって調整できる。未反応モノマーの含有量を少なくするには、例えば重合反応器での重合時間を長くしたり、脱揮押出機のベントからの揮発成分の排気量を多くしたりすればよい。
未反応モノマーは以下の方法によって測定することができる。
〈未反応モノマーの測定法〉
本発明に係る共重合体に含まれる未反応モノマーの含有量は、以下の方法で測定できる。
1)共重合体0.1gを、2mlのアセトンに溶解させて超音波処理を30分間行う。この溶液に、内部標準成分としてエチレングリコールモノメチルエーテルを50ppm添加した後、ヘキサンで10mlとなるまでメスアップして、サンプル溶液とする。
2)サンプル溶液に含まれる、共重合体全質量に対する未反応モノマーの含有量(質量%)を、GC/MSにより測定する。GC/MSの測定装置と測定条件は、以下のとおりである。
機器:HP 6890GC/HP5973MSD(Hewlett−Packard社製)
カラム:J&W社製 DB−624(0.25mmi.d.×30ml)
オーブンプログラム:40℃(3min)−20℃/min−230℃(8min)
Inj:160℃
AUX:250℃ 本発明に係る共重合体の重量平均分子量(Mw)としては、スチレン換算分子量で好ましくは1000〜200万の範囲内、より好ましくは5000〜100万の範囲内、さらに好ましくは1万〜50万の範囲内、特に好ましくは5万〜50万の範囲内である。
重量平均分子量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)を用いて測定する。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る。
<イミド環構造を有する共重合体(B)>
本発明の偏光板保護フィルムは、フィルムの耐熱性向上の観点から、構造中にイミド環構造を有する共重合体(B)を、前記共重合体(A)とともに含有する。
イミド環構造を有する共重合体(B)は、構造中にイミド環構造を有するアクリル樹脂であることが好ましい。
イミド構造を有するアクリル樹脂としては、例えば、特開2009−270021号公報、特開2010−117451号公報、特開2013−109285公報に記載の、イミド環構造を有する(メタ)アクリル樹脂が挙げられる。
本発明において、イミド環構造を有する(メタ)アクリル樹脂としては、下記一般式(1)で表されるマレイミド構造、又は下記一般式(2)で表されるグルタルイミド構造を有するアクリル樹脂が好ましい。
Figure 2015141340
前記一般式(1)におけるR及びRは互いに独立して水素原子、又はメチル基である。Rは、水素原子、炭素数1から6の直鎖アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基、フェニル基、メトキシフェニル基、トリクロロフェニル基、エチルフェニル基、トリル基、ナフチル基、キシリル基、ピリジニル基、フルフリル基、及びチエニル基である。
一般式(1)により示される環構造は、N−置換マレイミド構造となる。N−置換マレイミド構造は、例えば、フェニルマレイミドなどのN−置換マレイミドと(メタ)アクリル酸エステルとを重合して形成できる。
具体的には、モノマーとして、N−フェニルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−(2−クロロフェニル)マレイミド、N−(4−クロロフェニル)マレイミド、N−(4−ブロモフェニル)マレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミド、N−(2−エチルフェニル)マレイミド、N−(2−メトキシフェニル)マレイミド、N−(2−ニトロフェニル)マレイミド、N−(2,4,6−トリメチルフェニル)マレイミド、N−(4−ベンジルフェニル)マレイミド、N−(2,4,6−トリブロモフェニル)マレイミド、N−ナフチルマレイミド、N−アントラセニルマレイミド、3−メチル−1−フェニル−1H−ピロール−2,5−ジオン、3,4−ジメチル−1−フェニル−1H−ピロール−2,5−ジオン、1,3−ジフェニル−1H−ピロール−2,5−ジオン、1,3,4−トリフェニル−1H−ピロール−2,5−ジオン等が挙げられる。これらのモノマーのうち、アクリル樹脂の耐熱性が優れることから、N−フェニルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド及びN−メチルマレイミドが好ましい。これらの第二のモノマーは、単独で用いる場合も2種以上を併用する場合もある。
また、(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル;メタクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロオクチル、メタクリル酸トリシクロデシル、メタクリル酸微シクロオクチル、メタクリル酸トリシクロドデシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸1−フェニルエチル、メタクリル酸2−フェノキシエチル、メタクリル酸3−フェニルプロピル、メタクリル酸2,4,6−トリブロモフェニル等が挙げられる。これらのモノマーは、単独で用いる場合も2種以上を併用する場合もある。メタクリル酸エステルのうち、得られるアクリル樹脂の透明性や耐候性が優れる点でメタクリル酸メチルが好ましい。
上記アクリル樹脂は他のモノマーをさらに用いて共重合体とすることも好ましく、他のモノマーとして、例えばスチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、α−ヒドロキシメチルスチレン、α−ヒドロキシエチルスチレン、クロロスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、メチルビニルケトン、エチレン、プロピレン、4−メチル−1−ペンテン、酢酸ビニル、メタリルアルコール、アリルアルコール、2−ヒドロキシメチル−1−ブテンなどのアリルアルコール、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などの(メタ)アクリル酸、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸エチルなどの2−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸エステル、2−(ヒドロキシエチル)アクリル酸などの2−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカルバゾールなどが挙げられる。中でも、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等を含むことが好ましく、スチレンを含むことがより好ましい。これらのその他の単位は、上記マレイミドアクリル樹脂中に、直接共重合していてもよいし、グラフト共重合していてもよい。
環構造がマレイミド構造であるアクリル樹脂は、例えば特開昭57−153008号公報、特開2007−31537号公報に記載の方法により製造できる。
また、本発明では、前記N−置換マレイミド構造を有するモノマーと、前記他のモノマーとの共重合体を用いることも好ましく、例えば、水糊との接着性を向上するために、アクリロニトリルやメタクリロニトリル等のニトリル系単位や、活性エネルギー線硬化型接着剤との接着性の観点から、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル単位との共重合体を用いることが好ましく、具体例としてN−フェニルマレイミド−スチレン共重合体、N−フェニルマレイミド−スチレン−アクリロニトリル共重合体等が挙げられる。
Figure 2015141340
前記一般式(2)におけるR及びRは互いに独立して水素原子、又はメチル基であり、Rは、水素原子、炭素数1から6の直鎖アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基又はフェニル基である。
一般式(2)により示される環構造はグルタルイミド構造であり、グルタルイミド構造は、例えば、(メタ)アクリル酸エステル重合体をメチルアミンなどのイミド化剤によりイミド化して形成できる。
上記グルタルイミド環構造を有するアクリル樹脂は、本発明の効果を得る観点から、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル単位等を含有することが好ましく、さらに、接着性を向上するために、アクリロニトリルやメタクリロニトリル等のニトリル系単位等を含有することが好ましい。
これらのその他の単位は、上記グルタルイミド樹脂中に、直接共重合していてもよいし、グラフト共重合していてもよい。
環構造がグルタルイミド構造である(メタ)アクリル樹脂は、例えば国際公開第2007/26659号、国際公開第2005/108438号に記載されている方法により製造できる。
イミド環構造を有するアクリル樹脂のイミド環構造の含有割合は、好ましくは5〜90質量%の範囲内、より好ましくは10〜70質量%の範囲内である。イミド環構造を有するアクリル樹脂の構造中イミド環構造の含有割合が5質量%以上であれば、十分な耐熱性、耐溶剤性、表面硬度を得ることができる。イミド環構造を有するアクリル樹脂のイミド環構造の含有割合が90質量%以下であれば、透明性や良好な製膜性を得ることができる。
イミド環構造を有するアクリル樹脂は、重量平均分子量が、好ましくは1000〜200万の範囲内、より好ましくは5000〜100万の範囲内、さらに好ましくは1万〜50万の範囲内、特に好ましくは5万〜50万の範囲内である。重量平均分子量が上記範囲内であれば、成型加工性の点から好ましい。重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフ(GPCシステム,東ソー製)により、テトラヒドロフランを溶剤として用いて、ポリスチレン換算により求めることができる。
イミド構造を有するアクリル樹脂は、Tg(ガラス転移温度)が好ましくは115℃以上、より好ましくは125℃以上、さらに好ましくは130℃以上、特に好ましくは135℃以上、最も好ましくは140℃以上である。Tgを上記範囲とすることは、高温環境下においても、寸法変化や光学特性変化の小さい偏光板を得る観点から好ましい。上記イミド環構造を有するアクリル樹脂のTgの上限値は特に限定されないが、成形性などの観点から、好ましくは170℃以下である。
<その他の樹脂>
本発明に係る共重合体(A)及び(B)は、本発明の効果を阻害しない範囲で、その他の樹脂を併用することができる。その他の樹脂としては、他のスチレン系樹脂や(メタ)アクリル樹脂を好ましく用いることができる。
他のスチレン系樹脂は、スチレン系モノマーと、不飽和カルボン酸モノマー及び/又は不飽和ジカルボン酸無水物モノマーに、他のモノマー成分を共重合したものでもよい。共重合可能な他のモノマーとしては、メチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、メチルフェニルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート等のアルキルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート等のアルキルアクリレートなどの不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体;N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド単量体;1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン(イソプレン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン等の共役ジエンなどが挙げられ、これらの二種以上を共重合してもよい。
(メタ)アクリル樹脂としては、(メタ)アクリル酸エステル由来の構造単位を含む。メタ)アクリル酸エステルの例には、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレートなどの炭素原子数4〜18のアクリル酸アルキルエステルや;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレートなどの炭素原子数5〜18のメタクリル酸アルキルエステルが含まれる。中でも、重合しやすいことなどから、好ましくはメチルメタクリレートである。他のモノマーは、一種類で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
(メタ)アクリル樹脂は、必要に応じて他のモノマー由来の構造単位をさらに含んでいてもよい。他のモノマーの例には、アクリル酸、メタクリル酸などのα,β−不飽和酸;マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、グルタル酸無水物、シトラコン酸無水物、アコニット酸無水物などの環状酸無水物単量体;酢酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピオビニルエーテルなどのビニルエーテル化合物などが含まれる。他のモノマーは、一種類で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
上記樹脂の重量平均分子量は、得られるフィルムの脆性をより改善するためには、10万以上、好ましくは15万以上、さらに好ましくは20万〜150万の範囲内であることが好ましい。当該樹脂の重量平均分子量(Mw)は、前述と同様にして測定される。
<共重合体及び共重合体(B)の混合比率>
本発明の偏光板保護フィルムは、芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーとを重合して得られる共重合体(A)とイミド環構造を有する共重合体(B)とを、質量比率でA:B=100:0〜50:50の範囲内で含有することが特徴であり、当該範囲内であれば、高い耐水性及び耐熱性を有して液晶表示装置の表示ムラ(ベンドムラ)の発生を抑制し、かつ水糊及び活性エネルギー線硬化型接着剤のどちらとの組み合わせでも偏光子との良好な接着性を有する偏光板保護フィルムを得ることができる。
共重合体(A)の含有質量比率が50未満では、耐水性、耐熱性及び靱性が劣る。したがって、本発明の効果を発現する上で、共重合体(A)の含有質量比率は上記範囲内であることが必要である。
好ましくは、A:B=90:10〜55:45の範囲内であり、さらに好ましくは、80:20〜60:40の範囲内である。
<添加剤>
本発明の偏光板保護フィルムは、必要に応じて剥離助剤、耐電防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑り性を付与するための微粒子(マット剤)、靱性を高めるための衝撃補強材などの各種添加剤をさらに含むことができる。
(剥離助剤、帯電防止剤)
本発明に係る芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーとの共重合体を含む膜状物は、金属支持体との密着性が高いことから、金属支持体から剥離しやすくし、剥離時の伸びを抑制して得られるフィルムの厚さ均一にするために、剥離助剤又は帯電防止剤を含有させることが好ましい。
剥離助剤は、炭素数8〜22の直鎖状又は分岐状のアルキル基を有する酸、アルコール、金属塩、非イオン性界面活性剤又は非反応性4級アンモニウム塩型界面活性剤の少なくとも一種であることが好ましく、それらを前記共重合体(A)及び(B)全体の質量に対して、0.1〜1.0質量%の範囲内で含有することで前記剥離性を高める。
前記化合物としては、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、等が挙げられる。また、塩の種類としては、ナトリウム塩、カリウム塩、アミン塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩等が挙げられる。
具体例としては、デシルスルホン酸ナトリウム、デシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、デシルベンゼンスルホン酸カリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸カリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸カリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルアンモニウム、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム、テトラデシルスルホン酸ナトリウム、テトラデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、テトラデシルベンゼンスルホン酸カリウム、ヘキサデシルスルホン酸ナトリウム、ヘキサデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ヘキサデシルベンゼンスルホン酸カリウム等が挙げられる。
また、これらの市販品としては、クラリアントジャパン(株)製ホスタスタットHS−1、竹本油脂(株)製エレカットS−412−2、エレカットS−418、花王(株)製ネオペレックスG65等が挙げられる。
上記アルコールの例としては、オクタン−1−オール、ノナン−1−オール 、デカン−1−オール、ウンデカン−1−オール、ドデカン−1−オール、トリデカン−1−オール、テトラデカン−1−オール、ペンタデカン−1−オール、ヘキサデカン−1−オール、ヘプタデカン−1−オール、オクタデカン−1−オール、ノナデカン−1−オール 、
イコサン−1−オール、ヘネイコサン−1−オール 、及びドコサン−1−オール等が挙げられ、オクタデカン−1−オール(ステアリルアルコール)が好ましい。
また、剥離助剤として非イオン性界面活性剤を用いることも有用であり、例えば、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールなどのポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテルなどのポリオキシアルキレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル及びポリオキシエチレンラウリルエーテルなどのポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシエチレンソルビタンモノココエート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート及びポリオキシエチレン硬化ひまし油などのポリオキシアルキレン脂肪酸エステルなどの非イオン性界面活性剤が挙げられ、これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。またこれらの市販品としては、第一工業製薬(株)製エパン等が挙げられる。
さらに、剥離助剤として非反応性4級アンモニウム塩型界面活性剤を用いることも好ましく、中でもメチル基を2個以下有する非反応性4級アンモニウム塩型界面活性剤が有用である。当該界面活性剤としては、特に制限されないが、例えば、メチル基を1個有する非反応性4級アンモニウム塩型界面活性剤としては、塩化ポリオキシプロピレンメチルジエチルアンモニウム塩、メチルジエチル(2−メトキシエチル)アンモニウムクロライド、オクチルビスポリオキシエチレンメチルアンモニウムクロライド、ラウリルビスポリオキシエチレンメチルアンモニウムクロライド、オレイルビスポリオキシエチレンメチルアンモニウムクロライド、ポリオキシエチレンドデシルモノメチルアンモニウムクロライドなどが挙げられ、メチル基を2個有する非反応性4級アンモニウム塩型界面活性剤としては、肪族アルキル4級アンモニウム塩が挙げられ、例えば、オクチルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート、ラウリルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート、パルミチルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート、ジデシルジメチルアンモニウムクロリド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、ステアリルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムパラトルエンスルホネート、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド、エチルジメチル(2−メトキシエチル)アンモニウムクロライドなどが好適に用いられる。中でも特に、前記界面活性剤が、アルキレンオキシド(AO)基を含有することが好ましい。前記アルキレンオキシド基は、前記界面活性剤のアニオン成分とカチオン成分の両方、若しくはいずれか一方に含まれているものを使用することができる。前記アルキレンオキシド(AO)基を含有するものとしては、例えば、塩化ポリオキシプロピレンメチルジエチルアンモニウム塩、メチルジエチル(2-メトキシエチル)アンモニウムクロライド、オクチルビスポリオキシエチレンメチルアンモニウムクロライド、ラウリルビスポリオキシエチレンメチルアンモニウムクロライド、オレイルビスポリオキシエチレンメチルアンモニウムクロライド、ポリオキシエチレンドデシルモノメチルアンモニウムクロライド、エチルジメチル(2−メトキシエチル)アンモニウムクロライドを用いることも、より好ましい態様である。なお、これらの前記界面活性剤は、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。
これら非反応性4級アンモニウム塩型界面活性剤としては、市販品を使用することができ、例えば、商品名「アデカコールCC−36」(メチル基数:1個、(株)ADEKA製)、「アデカコールCC−42」(メチル基数:1個、(株)ADEKA製)、商品名「カチオンL−207」(メチル基数:1個、日本油脂(株)製)、商品名「カチオーゲンES−L」(メチル基数:2個、第一工業製薬(株)製)、商品名「カチオーゲンES−O」(メチル基数:2個、第一工業製薬(株)製)、商品名「カチオーゲンES−OW」(メチル基数:2個、第一工業製薬(株)製)、商品名「カチオーゲンES−WS−L−9」(メチル基数:2個、第一工業製薬(株)製)、商品名「カチオーゲンES−P」(メチル基数:2個、第一工業製薬(株)製)、商品名「カチオーゲンDDM−PG」(メチル基数:2個、第一工業製薬(株)製)、商品名「カチオーゲンS」(メチル基数:2個、第一工業製薬(株)製)、商品名「カチオーゲンD2」(メチル基数:2個、第一工業製薬(株)製)、商品名「カチオーゲンBC−50」(メチル基数:2個、第一工業製薬(株)製)などを用いることも可能である。
(酸化防止剤)
本発明では、酸化防止剤としては、通常知られているものを使用することができる。特に、ラクトン系、イオウ系、フェノール系、二重結合系、ヒンダードアミン系、リン系の各化合物を好ましく用いることができる。
例えば、BASFジャパン株式会社から市販されている「Irgafos XP40、Irgafos XP60」等が挙げられる。
上記フェノール系化合物としては、2,6−ジアルキルフェノールの構造を有するものが好ましく、例えば、BASFジャパン株式会社から市販されている「Irganox 1076」、「Irganox 1010」、(株)ADEKAから市販されている「アデカスタブ AO−50」等を挙げることができる。
上記リン系化合物は、例えば、住友化学株式会社から市販されている「SumilizerGP」、株式会社ADEKAから市販されている「ADK STAB PEP−24G」、「ADK STAB PEP−36」及び「ADK STAB 3010」、BASFジャパン株式会社から市販されている「IRGAFOS P−EPQ」、堺化学工業株式会社から市販されている「GSY−P101」を挙げることができる。
上記ヒンダードアミン系化合物は、例えば、BASFジャパン株式会社から市販されている「Tinuvin144」及び「Tinuvin770」、株式会社ADEKAから市販されている「ADK STAB LA−52」を挙げることができる。
上記イオウ系化合物は、例えば、住友化学株式会社から市販されている「Sumilizer TPL−R」及び「Sumilizer TP−D」を挙げることができる。
上記二重結合系化合物は、住友化学株式会社から「Sumilizer GM」及び「Sumilizer GS」という商品名で市販されている。
(紫外線吸収剤)
本発明に係る偏光板保護フィルムは、紫外線吸収剤を含有することが好ましく、適用可能な紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系、2−ヒドロキシベンゾフェノン系又はサリチル酸フェニルエステル系、トリアジン系等の紫外線吸収剤が挙げられる。例えば、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−t−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール等のトリアゾール類、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン類を例示することができる。
これら紫外線吸収剤は、市販品を用いてもよく、例えば、BASFジャパン社製のチヌビン109、チヌビン171、チヌビン234、チヌビン326、チヌビン327、チヌビン328、チヌビン928等のチヌビンシリーズ、又は2,2′−メチレンビス[6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール](分子量659;市販品の例としては、株式会社ADEKA製のLA31)を好ましく使用できる。
(マット剤)
本発明では、偏光板保護フィルムに滑り性を付与するため、マット剤を添加することが好ましい。
本発明で用いられるマット剤としては、得られるフィルムの透明性を損なうことがなく、製膜工程においての耐熱性があれば無機化合物又は有機化合物どちらでもよい。これらのマット剤は、単独でも2種以上併用しても使用できる。
粒径や形状(例えば針状と球状など)の異なる粒子を併用することで高度に透明性と滑り性を両立させることもできる。
これらの中でも、透明性(ヘイズ)に優れるという観点から、二酸化ケイ素が特に好ましく用いられる。
二酸化ケイ素の具体例としては、アエロジル200V、アエロジルR972V、アエロジルR972、R974、R812、200、300、R202、OX50、TT600、NAX50(以上、日本アエロジル(株)製)、シーホスターKEP−10、シーホスターKEP−30、シーホスターKEP−50(以上、株式会社日本触媒製)、サイロホービック100(富士シリシア製)、ニップシールE220A(日本シリカ工業製)、アドマファインSO(アドマテックス製)等の商品名を有する市販品などが好ましく使用できる。
マット剤粒子の形状としては、不定形、針状、扁平、球状等特に制限なく使用できるが、特に球状の粒子を用いると、得られるフィルムの透明性が良好にできるので好ましい。
マット剤粒子の大きさは、その粒径が可視光の波長に近いと、光が散乱して透明性が低下するので、可視光の波長より小さいことが好ましく、更に可視光の波長の1/2以下であることが好ましい。ただし、マット剤粒子の大きさが小さすぎると、滑り性の改善効果が発現しない場合があるので、80〜180nmの範囲内の粒子径であることが特に好ましい。
なお、粒子の大きさとは、粒子が一次粒子の凝集体の場合は凝集体の大きさを意味する。また、粒子が球状でない場合は、その投影面積に相当する円の直径を意味する。
(衝撃補強材)
本発明に係る偏光板保護フィルムには、耐衝撃性を高めるために、衝撃補強材として、コア・シェルタイプのアクリル微粒子、スチレン−共役ジエン系化合物又はブチルアクリレート化合物の少なくとも一種を含有することが好ましい。
特に、特開2009−84574号公報に記載の(メタ)アクリル系ゴムと芳香族ビニル化合物の共重合体に(メタ)アクリル系樹脂がグラフトされたコア・シェルタイプのグラフト共重合体や、国際公開第2009/047924号に記載されているコア・シェルタイプのアクリル微粒子、また特開2013−83907号公報に記載のスチレン−ブタジエン系の弾性有機微粒子などの衝撃補強材を含有することが好ましい。
例えば、コア・シェルタイプのアクリル微粒子は、メチルメタクリレート80〜98.9質量%、アルキルアクリレート1〜20質量%及び多官能性グラフト剤0.01〜0.3質量%の混合物を重合して得られる最内硬質層と;アルキルアクリレート75〜98.5質量%、多官能性架橋剤0.01〜5質量%、及び多官能性グラフト剤0.5〜5質量%の混合物を重合して得られる軟質層と;メチルメタクリレート80〜99質量%、アルキルアクリレート1〜20質量%の混合物を重合して得られる最外硬質層とを有する。
また、スチレン−共役ジエン系化合物としては、スチレン−ブタジエン系共重合体であることが好ましい。当該共重合体はゴム状弾性体であっても、また弾性有機微粒子であってもよく、具体的には、弾性有機微粒子はコア・シェルタイプの粒子であることが好ましい。コア部が、軟質重合体で構成され;コア部の周囲を覆うシェル部が、本発明に係る共重合体やその他の樹脂との相溶性が高い他の重合体で構成されることが好ましい。
軟質重合体は、共役ジエン単量体由来の構造単位と、必要に応じて他の単量体由来の構造単位とを含む。共役ジエン単量体の例には、1,3−ブタジエン(以下、単に「ブタジエン」と称することもある)、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、ミルセンなどが含まれ、好ましくはブタジエン、イソプレンである。他の単量体の例には、スチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン成分が含まれる。軟質重合体における共役ジエン単量体由来の構造単位の含有割合は、通常、50質量%以上、好ましくは70質量%以上、より好ましくは90質量%以上である。
他の重合体の例には、アクリロニトリルとスチレンの共重合体や、メタクリル酸メチル等のメタクリル酸エステルを主成分とする重合体などが含まれる。
前記弾性有機微粒子の体積平均粒子径は0.35μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.01〜0.35μmであり、さらに好ましくは0.05〜0.30μmである。粒子径が一定以上であれば、フィルムに十分な衝撃吸収性を付与でき;粒子径を一定以下であれば、得られるフィルムの透明性を損ないにくい。
市販品としては、例えば、メタブレンC−140A、C−215A(以上、三菱レイヨン(株)製)、タフプレン126、アサフレックス800、アサフレックス825(以上、旭化成ケミカルズ(株)製)、TR2000 、TR2250(以上、JSR(株)製)などが挙げられる。
他のゴム状弾性体としては、アクリル酸エステル系ゴム状重合体が挙げられ、ブチルアクリレートを主成分としたアクリル酸エステル系重合体を主成分とするゴム状重合体が好ましい。
ブチルアクリレートを用いたゴム状弾性体は、弾性体粒子であってもよく、二種の重合体が層状になったものであってもよい。その代表例としては、ブチルアクリレート等のアルキルアクリレートとスチレンのグラフト化ゴム弾性成分と、ポリメチルメタクリレート及び/又はメチルメタクリレートとアルキルアクリレートの共重合体からなる硬質樹脂層とがコア・シェル構造で層を形成している弾性体粒子が挙げられる。
衝撃吸収材の含有量は、本発明に係る共重合体やその他の樹脂との合計量に対して0.1〜10質量%であることが好ましく、1〜5質量%であることがより好ましい。
また、本発明に用いる衝撃補強材がアクリル微粒子であるときは、本発明に用いるスチレン−アクリロニトリル系共重合体と屈折率が等しいか、あるいは屈折率の差が±0.01以下であることが、フィルムの透明性を維持することができる観点から好ましい。
≪偏光板保護フィルムの製造方法≫
本発明の偏光板保護フィルムの製造方法としては、通常のインフレーション法、T−ダイ法、カレンダー法、切削法、流延法、エマルジョン法、ホットプレス法等の製造法が使用できるが、着色抑制、異物欠点の抑制、ダイラインなどの光学欠点の抑制などの観点から、製膜方法は溶液流延製膜法と溶融流延製膜法が選択でき、特に溶液流延製膜法であることが、樹脂の分布状態を制御してパネルベンドを抑制する効果に加えて、均一で平滑な表面を得ることができ、さらにヘイズ及びイエローインデックス(YI)を低減する観点から好ましい。
<溶液流延法>
以下、本発明の偏光板保護フィルムを溶液流延法で製造する製造例について説明する。
本発明の偏光板保護フィルムの製造は、少なくとも本発明に係る共重合体、その他の樹脂及び添加剤等の化合物を溶媒に溶解させてドープを調製し、濾過する工程、調製したドープをベルト状若しくはドラム状の金属支持体上に流延しウェブを形成する工程、形成したウェブを金属支持体から剥離してフィルムとする工程、前記フィルムを延伸、乾燥する工程、及び乾燥させたフィルムを冷却後ロール状に巻取る工程により行われる。
以下、各工程について説明する。
(1)溶解工程
樹脂に対する良溶媒を主とする有機溶媒に、溶解釜中で当該樹脂、場合によって、その他の化合物を撹拌しながら溶解しドープを形成する工程、又は当該樹脂溶液に、前記その他の化合物溶液を混合して主溶解液であるドープを形成する工程である。
本発明の偏光板保護フィルムを溶液流延法で製造する場合、ドープを形成するのに有用な有機溶媒は、樹脂及びその他の化合物を同時に溶解するものであれば制限なく用いることができる。
例えば、塩素系有機溶媒としては、塩化メチレン、非塩素系有機溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、アセトン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、シクロヘキサノン、ギ酸エチル、2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロパノール、1,3−ジフルオロ−2−プロパノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−プロパノール、ニトロエタン等を挙げることができ、例えば主たる溶媒として、塩化メチレン、酢酸メチル、酢酸エチル、アセトンを好ましく使用することができ、塩化メチレン又は酢酸エチルであることが特に好ましい。
ドープには、上記有機溶媒の他に、1〜40質量%の範囲で炭素原子数1〜4の直鎖又は分岐鎖状の脂肪族アルコールを含有させることが好ましい。ドープ中のアルコールの比率が高くなるとウェブがゲル化し、金属支持体からの剥離が容易になり、また、アルコールの割合が少ないときは非塩素系有機溶媒系での樹脂及びその他の化合物の溶解を促進する役割もある。本発明の偏光板保護フィルムの製膜においては、得られる偏光板保護フィルムの平面性を高める点から、アルコール濃度が0.5〜15.0質量%の範囲内にあるドープを用いて製膜する方法を適用することができる。
特に、塩化メチレン及び炭素数1〜4の直鎖又は分岐鎖状の脂肪族アルコールを含有する溶媒に、樹脂及びその他の化合物を、計15〜45質量%の範囲で溶解させたドープ組成物であることが好ましい。
炭素原子数1〜4の直鎖又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。これらの内ドープの安定性、沸点も比較的低く、乾燥性もよいこと等からメタノール及びエタノールが好ましい。
樹脂又はその他の化合物の溶解には、常圧で行う方法、主溶媒の沸点以下で行う方法、主溶媒の沸点以上で加圧して行う方法、特開平9−95544号公報、特開平9−95557号公報、又は特開平9−95538号公報に記載の如き冷却溶解法で行う方法、特開平11−21379号公報に記載されている高圧で行う方法等種々の溶解方法を用いることができるが、特に主溶媒の沸点以上で加圧して行う方法が好ましい。
ドープ中の樹脂の濃度は、10〜40質量%の範囲であることが好ましい。溶解中又は後のドープに化合物を加えて溶解及び分散した後、濾材で濾過し、脱泡して送液ポンプで次工程に送る。
ドープの濾過については、好ましくはリーフディスクフィルターを具備する主濾過器3で、ドープを例えば90%捕集粒子径が微粒子の平均粒子径の10〜100倍の濾材で濾過することが好ましい。
本発明において、濾過に使用する濾材は、絶対濾過精度が小さい方が好ましいが、絶対濾過精度が小さすぎると、濾過材の目詰まりが発生しやすく、濾材の交換を頻繁に行わなければならず、生産性を低下させるという問題点ある。
このため、本発明において、ドープに使用する濾材は、絶対濾過精度0.008mm以下のものが好ましく、0.001〜0.008mmの範囲が、より好ましく、0.003〜0.006mmの範囲の濾材がさらに好ましい。
濾材の材質には、特に制限はなく、通常の濾材を使用することができるが、ポリプロピレン、テフロン(登録商標)等のプラスチック繊維製の濾材やステンレス繊維等の金属製の濾材が繊維の脱落等がなく好ましい。
本発明において、濾過の際のドープの流量が、10〜80kg/(h・m)、好ましくは20〜60kg/(h・m)であることが好ましい。ここで、濾過の際のドープの流量が、10kg/(h・m)以上であれば、効率的な生産性となり、濾過の際のドープの流量が、80kg/(h・m)以内であれば、濾材にかかる圧力が適正となり、濾材を破損させることがなく、好ましい。
濾圧は、3500kPa以下であることが好ましく、3000kPa以下であることがより好ましく、2500kPa以下であることがさらに好ましい。なお、濾圧は、濾過流量と濾過面積を適宜選択することで、コントロールできる。
図1は、本発明の偏光板保護フィルムの製造に適用可能な溶液流延製膜工程フローの一例を示す模式図である。
仕込釜41で調製したドープを濾過器44で大きな凝集物を除去し、ストック釜42へ送液する。その後、ストック釜42より主ドープ溶解釜1へ各種添加液を添加する。
その後、主ドープは主濾過器3にて濾過され、これにマット剤分散液や紫外線吸収剤添加液等が導管16よりインライン添加される。
多くの場合、主ドープには返材が10〜50質量%程度含まれることがある。
返材とは、例えば本発明の偏光板保護フィルムを細かく粉砕した物で、偏光板保護フィルムを製膜するときに発生する、フィルムの両サイド部分を切り落とした物や、擦り傷などでフィルムの規定値を越えた偏光板保護フィルム原反が使用される。
また、ドープ調製に用いられる樹脂の原料としては、あらかじめ樹脂及びその他の化合物などをペレット化したものも、好ましく用いることができる。
(2)流延工程
(2−1)ドープの流延
ドープを、送液ポンプ(例えば、加圧型定量ギヤポンプ)を通して加圧ダイ30に送液し、無限に移送する無端の金属支持体31、例えば、ステンレスベルト、あるいは回転する金属ドラム等の金属支持体上の流延位置に、加圧ダイスリットからドープを流延する工程である。
流延(キャスト)工程における金属支持体は、表面を鏡面仕上げしたものが好ましく、金属支持体としては、ステンレススティールベルト若しくは鋳物で表面をメッキ仕上げしたドラムが好ましく用いられる。キャストの幅は1〜4mの範囲、好ましくは1.5〜3mの範囲、さらに好ましくは2〜2.8mの範囲とすることができる。流延工程の金属支持体の表面温度は−50℃〜溶媒が沸騰して発泡しない温度以下、さらに好ましくは−30〜100℃の範囲に設定される。温度が高い方がウェブの乾燥速度が速くできるので好ましいが、余り高すぎるとウェブが発泡したり、平面性が劣化する場合がある。好ましい支持体温度としては0〜100℃で適宜決定され、5〜30℃の範囲が更に好ましい。または、冷却することによってウェブをゲル化させて残留溶媒を多く含んだ状態でドラムから剥離することも好ましい方法である。金属支持体の温度を制御する方法は特に制限されないが、温風又は冷風を吹きかける方法や、温水を金属支持体の裏側に接触させる方法がある。温水を用いる方が熱の伝達が効率的に行われるため、金属支持体の温度が一定になるまでの時間が短く好ましい。温風を用いる場合は溶媒の蒸発潜熱によるウェブの温度低下を考慮して、溶媒の沸点以上の温風を使用しつつ、発泡も防ぎながら目的の温度よりも高い温度の風を使う場合がある。特に、流延から剥離するまでの間で支持体の温度及び乾燥風の温度を変更し、効率的に乾燥を行うことが好ましい。
ダイの口金部分のスリット形状を調整でき、膜厚を均一にしやすい加圧ダイが好ましい。加圧ダイには、コートハンガーダイやTダイ等があり、いずれも好ましく用いられる。金属支持体の表面は鏡面となっている。製膜速度を上げるために加圧ダイを金属支持体上に2基以上設け、ドープ量を分割して積層してもよい。
(3)溶媒蒸発工程
ウェブ(流延用支持体上にドープを流延し、形成されたドープ膜をウェブという。)を流延用支持体上で加熱し、溶媒を蒸発させる工程である。
溶媒を蒸発させるには、ウェブ側から風を吹かせる方法又は支持体の裏面から液体により伝熱させる方法、輻射熱により表裏から伝熱する方法等があるが、裏面液体伝熱方法が、乾燥効率が良く好ましい。また、それらを組み合わせる方法も好ましく用いられる。流延後の支持体上のウェブを40〜100℃の雰囲気下、支持体上で乾燥させることが好ましい。40〜100℃の雰囲気下に維持するには、この温度の温風をウェブ上面に当てるか赤外線等の手段により加熱することが好ましい。
面品質、透湿性、剥離性の観点から、30〜120秒の範囲内で当該ウェブを支持体から剥離することが好ましい。
(4)剥離工程
金属支持体上で溶媒が蒸発したウェブを、剥離位置で剥離する工程である。剥離されたウェブはフィルムとして次工程に送られる。
金属支持体上の剥離位置における温度は好ましくは10〜40℃の範囲であり、さらに好ましくは11〜30℃の範囲である。
なお、剥離する時点での金属支持体上でのウェブの剥離時残留溶媒量は、乾燥の条件の強弱、金属支持体の長さ等により50〜120質量%の範囲で剥離することが好ましいが、残留溶媒量がより多い時点で剥離する場合、ウェブが柔らか過ぎると剥離時平面性を損ね、剥離張力によるツレや縦スジが発生しやすいため、経済速度と品質との兼ね合いで剥離時の残留溶媒量が決められる。
ウェブの残留溶媒量は下記式(Z)で定義される。
式(Z)
残留溶媒量(%)=(ウェブの加熱処理前質量−ウェブの加熱処理後質量)/(ウェブの加熱処理後質量)×100
なお、残留溶媒量を測定する際の加熱処理とは、115℃で1時間の加熱処理を行うことを表す。
金属支持体とフィルムとを剥離する際の剥離張力は、通常、196〜245N/mの範囲内であるが、剥離の際にシワが入りやすい場合、190N/m以下の張力で剥離することが好ましい。
本発明においては、当該金属支持体上の剥離位置における温度を−50〜40℃の範囲内とするのが好ましく、10〜40℃の範囲内がより好ましく、15〜30℃の範囲内とするのが最も好ましい。
(5)乾燥及び延伸工程
乾燥工程は予備乾燥工程、本乾燥工程に分けて行うこともできる。
〈予備乾燥工程〉
金属支持体から剥離して得られたウェブを乾燥させる。ウェブの乾燥は、ウェブを、上下に配置した多数のローラーにより搬送しながら乾燥させてもよいし、テンター乾燥機のようにウェブの両端部をクリップで固定して搬送しながら乾燥させてもよい。
ウェブを乾燥させる手段は特に制限なく、一般的に熱風、赤外線、加熱ローラー、マイクロ波等で行うことができるが、簡便さの点で、熱風で行うことが好ましい。
ウェブの乾燥工程における乾燥温度は好ましくはフィルムのガラス転移点−5℃以下であって、100℃以上の温度で10分〜60分の範囲内の熱処理を行うことが効果的である。乾燥温度は100〜200℃の範囲内、更に好ましくは110〜160℃の範囲内で乾燥が行われる。
〈延伸工程〉
本発明の偏光板保護フィルムは、延伸処理することでフィルム内の分子の配向を制御することができ、平面性を向上したり、強靭性を得たりすることができる。
本発明の偏光板保護フィルムは、長手方向(MD方向ともいう。)及び/又は幅手方向(TD方向ともいう。)に延伸することが好ましく、少なくとも長手方向又は幅手方向に延伸倍率として1.01〜10倍の範囲内で延伸することが好ましい。
延伸操作は多段階に分割して実施してもよい。また、二軸延伸を行う場合には同時二軸延伸を行ってもよいし、段階的に実施してもよい。この場合、段階的とは、例えば、延伸方向の異なる延伸を順次行うことも可能であるし、同一方向の延伸を多段階に分割し、かつ異なる方向の延伸をそのいずれかの段階に加えることも可能である。
すなわち、例えば、次のような延伸ステップも可能である:
・流延方向に延伸→幅手方向に延伸→流延方向に延伸→流延方向に延伸
・幅手方向に延伸→幅手方向に延伸→流延方向に延伸→流延方向に延伸
また、同時二軸延伸には、一方向に延伸し、もう一方を、張力を緩和して収縮する場合も含まれる。
延伸開始時の残留溶媒量は2〜10質量%の範囲内であることが好ましい。
当該残留溶媒量は、2質量%以上であれば、膜厚偏差が小さくなり、平面性の観点から好ましく、10質量%以内であれば、表面の凹凸が減り、平面性が向上し好ましい。
本発明の偏光板保護フィルムは、延伸後の膜厚が所望の範囲になるようにMD方向及び/又はTD方向に、好ましくはTD方向に、フィルムのガラス転移温度をTgとしたときに、(Tg+15)〜(Tg+50)℃の温度範囲で延伸することが好ましい。上記温度範囲で延伸すると、延伸応力を低下できるのでヘイズが低くなる。また、破断の発生を抑制し、平面性に優れた偏光板保護フィルムが得られる。延伸温度は、(Tg+20)〜(Tg+40)℃の範囲で行うことが好ましい。
本発明の偏光板保護フィルムは、ウェブを少なくともMD方向又はTD方向に1.01〜10倍の範囲内で延伸することが好ましいが、延伸の範囲は、元幅に対して1.1〜10倍の範囲であることが好ましく、1.2〜8倍の範囲であることがより好ましい。上記範囲内であればフィルムが強靱となり、フィルムを薄膜化でき、フィルムの平面性を向上することができる。
MD方向に延伸するために、剥離張力を130N/m以上で剥離することが好ましく、特に好ましくは150〜170N/mである。剥離後のウェブは高残留溶媒状態であるため、剥離張力と同様の張力を維持することで、MD方向への延伸を行うことができる。ウェブが乾燥し、残留溶媒量が減少するにしたがって、MD方向への延伸率は低下する。
なお、MD方向の延伸はローラーの周速差を利用したローラー延伸機を用いることができ、延伸倍率は、ベルト支持体の回転速度とローラー延伸機の運転速度から算出できる。
TD方向に延伸するには、例えば、特開昭62−46625号公報に示されているような乾燥全工程又は一部の工程を幅手方向にクリップ又はピンでウェブの幅両端を幅保持しつつ乾燥させる方法(テンター方式と呼ばれる)、中でも、クリップを用いるテンター方式、ピンを用いるピンテンター方式が好ましく用いられる。
TD方向への延伸に際し、フィルム幅手方向に250〜500%/minの延伸速度で延伸することが、フィルムの平面性を向上する観点から、好ましい。
延伸速度は250%/min以上であれば、平面性が向上し、またフィルムを高速で処理することができるため、生産適性の観点で好ましく、500%/min以内であれば、フィルムが破断することなく処理することができ、好ましい。
好ましい延伸速度は、300〜400%/minの範囲内である。延伸速度は下記式(E)によって定義されるものである。
式(E) 延伸速度(%/min)=[(d/d)−1]×100(%)/t
(式(E)において、dは延伸後の樹脂フィルムの前記延伸方向の幅寸法であり、dは延伸前の樹脂フィルムの前記延伸方向の幅寸法であり、tは延伸に要する時間(min)である。)
本発明の偏光板保護フィルムの面内リターデーション値Ro、及び厚さ方向のリターデーション値Rt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)を用いて、23℃・55%RHの環境下、590nmの波長において、三次元屈折率測定を行い、得られた屈折率n、n、nから算出することができる。
本発明の偏光板保護フィルムは、下式(i)により定義されるリターデーション値(Ro)が0〜70nmの範囲内にあり、下式(ii)により定義されるリターデーション値(Rt)が−50〜10nmの範囲内にあることが、特にリターデーションを必要としない偏光板保護フィルムとして具備する場合に好ましい。偏光板保護フィルムは、少なくとも前記MD方向又はTD方向に延伸倍率を調整しながら延伸することもできる。
式(i):Ro=(n−n)×d(nm)
式(ii):Rt={(n+n)/2−n}×d(nm)
〔式(i)及び式(ii)において、nは、フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表す。nは、フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表す。nは、フィルムの厚さ方向zにおける屈折率を表す。dは、フィルムの厚さ(nm)を表す。〕
〈ナーリング加工〉
所定の熱処理又は冷却処理の後、巻取り前にスリッターを設けて端部を切り落とすことが良好な巻姿を得るため好ましい。更に、幅手両端部にはナーリング加工をすることが好ましい。
ナーリング加工は、加熱されたエンボスローラーを押し当てることにより形成することができる。エンボスローラーには細かな凹凸が形成されており、これを押し当てることでフィルムに凹凸を形成し、端部を嵩高くすることができる。
本発明の偏光板保護フィルムの幅手両端部のナーリングの高さは4〜20μm、幅5〜20mmが好ましい。
また、本発明においては、上記のナーリング加工は、フィルムの製膜工程において乾燥終了後、巻取りの前に設けることが好ましい。
(6)巻取り工程
ウェブ中の残留溶媒量が2質量%以下となってからフィルムとして巻取る工程であり、残留溶媒量を0.4質量%以下にすることにより寸法安定性の良好なフィルムを得ることができる。
巻取り方法は、一般に使用されているものを用いればよく、定トルク法、定テンション法、テーパーテンション法、内部応力一定のプログラムテンションコントロール法等があり、それらを使い分ければよい。
<溶融流延法>
本発明の偏光板保護フィルムは、溶融流延法によって製膜することもできる。溶融流延法は、本発明に係る共重合体及びその他の化合物を含む組成物を、流動性を示す温度まで加熱溶融し、その後、流動性の溶融物を流延することをいう。
溶融流延法では、機械的強度及び表面精度等の点から、溶融押出し法が好ましい。溶融押出しに用いる複数の原材料は、通常あらかじめ混錬してペレット化しておくことが好ましい。
ペレット化は、公知の方法でよく、例えば、本発明に係る共重合体やその他の化合物をフィーダーで押出機に供給し一軸や二軸の押出機を用いて混錬し、ダイからストランド状に押し出し、水冷又は空冷し、カッティングすることでできる。
添加剤は、押出機に供給する前に混合しておいてもよいし、それぞれ個別のフィーダーで供給してもよい。
粒子や酸化防止剤等の少量の添加剤は、均一に混合するため、事前に混合しておくことが好ましい。
押出機は、剪断力を抑え、樹脂が劣化(分子量低下、着色、ゲル生成等)しないように、ペレット化できる程度になるべく低温で加工することが好ましい。例えば、二軸押出機の場合、深溝タイプのスクリューを用いて、同方向に回転させることが好ましい。混錬の均一性から、噛み合いタイプが好ましい。
以上のようにして得られたペレットを用いてフィルム製膜を行う。もちろんペレット化せず、原材料の粉末をそのままフィーダーで押出機に供給し、そのままフィルム製膜することも可能である。
上記ペレットを一軸や二軸タイプの押出機を用いて、押し出す際の溶融温度を200〜300℃程度とし、リーフディスクタイプのフィルター等で濾過し異物を除去した後、Tダイからフィルム状に流延し、冷却ローラーと弾性タッチローラーでフィルムをニップし、冷却ローラー上で固化させることにより、偏光板保護フィルムを製膜する。
供給ホッパーから押出機へ導入する際は真空下又は減圧下や不活性ガス雰囲気下にして酸化分解等を防止することが好ましい。
押出し流量は、ギヤポンプを導入する等して安定に調整することが好ましい。また、異物の除去に用いるフィルターは、ステンレス繊維焼結フィルターが好ましく用いられる。ステンレス繊維焼結フィルターは、ステンレス繊維体を複雑に絡み合った状態を作り出した上で圧縮し接触箇所を焼結し一体化したもので、その繊維の太さと圧縮量により密度を変え、濾過精度を調整できる。
酸化防止剤や粒子等の添加剤は、あらかじめ樹脂と混合しておいてもよいし、押出機の途中で練り込んでもよい。均一に添加するために、スタチックミキサー等の混合装置を用いることが好ましい。
冷却ローラーと弾性タッチローラーで偏光板保護フィルムをニップする際のタッチローラー側の偏光板保護フィルム温度はフィルムのTg以上(Tg+110℃)以下にすることが好ましい。このような目的で使用する弾性体表面を有するローラーは、公知のローラーが使用できる。
弾性タッチローラーは挟圧回転体ともいう。弾性タッチローラーとしては、市販されているものを用いることもできる。
冷却ローラーからフィルムを剥離する際は、張力を制御してフィルムの変形を防止することが好ましい。
また、上記のようにして得られたフィルムは、冷却ローラーに接する工程を通過後、前記延伸操作により延伸することが好ましい。
延伸する方法は、公知のローラー延伸機やテンター等を好ましく用いることができる。延伸温度は、通常フィルムを構成する樹脂のTg〜(Tg+60)℃の温度範囲で行われることが好ましい。
巻き取る前に、製品となる幅に端部をスリットして裁ち落とし、巻き中の貼り付きや擦り傷防止のために、ナール加工(エンボッシング加工)を両端に施してもよい。ナール加工の方法は凹凸のパターンを側面に有する金属リングを用いて加熱や加圧をすることにより加工することができる。なお、フィルム両端部のクリップの把持部分は通常、偏光板保護フィルムが変形しており製品として使用できないので切除され、再利用される。
≪偏光板保護フィルムの物性≫
〈ヘイズ〉
本発明の偏光板保護フィルムは、ヘイズが1.0%以下であることが好ましく、0.5%以下であることがより好ましい。ヘイズを1.0%以下とすることにより、フィルムの透明性がより高くなり、光学用途のフィルムとしてより用いやすくなるという利点がある。
ヘイズは、JIS K−7136に準拠して、ヘイズメーター(濁度計)(型式:NDH 2000、日本電色工業(株)製)にて測定される。
〈イエローインデックス;YI〉
本発明の偏光板保護フィルムは、YIが1.0以下であることが好ましく、0.5以下であることがより好ましい。YIを1.0以下とすることにより、フィルムの透明性がより高くなり、光学用途のフィルムとしてより用いやすくなるという利点がある。特に本発明の偏光板保護フィルムを溶液流延法で製造することは、YIを低減する観点から好ましい製造方法である。
本発明でいうイエローインデックス(YI)は、JIS規格K7105−6.3に記載の方法で求めることができる。具体的なイエローインデックス値の測定方法としては、日立製作所製の分光光度計U−3200と附属の彩度計算プログラム等を用いて、色の三刺激値X、Y、Zを求め、下式に従ってイエローインデックス値を求める。
イエローインデックス(%)=100(1.28X−1.06Z)/Y
〈全光線透過率〉
偏光板保護フィルムの全光線透過率は、好ましくは90%以上であり、より好ましくは93%以上である。全光線透過率は、JIS7573「プラスチック‐全光線透過率及び全光線反射率の求め方」に従って測定することができる。
〈平衡含水率〉
本発明の偏光板保護フィルムは、25℃、相対湿度55%における平衡含水率が3%以下であることが好ましく、2%以下であることがより好ましい。平衡含水率を3%以下とすることにより、湿度変化に対応しやすく、光学特性や寸法がより変化しにくく好ましい。
〈フィルム長、幅、膜厚〉
本発明の偏光板保護フィルムは、長尺であることが好ましく、具体的には、100〜10000m程度の長さであることが好ましく、ロール状に巻き取られる。また、本発明の偏光板保護フィルムの幅は1m以上であることが好ましく、更に好ましくは1.4m以上であり、特に1.4〜4mであることが好ましい。
フィルムの膜厚は、表示装置の薄型化、生産性の観点から、10〜100μmの範囲内であることが好ましく、10〜60μmの範囲内であることがより好ましい。膜厚が10μm以上であれば、一定以上のフィルム強度や位相差を発現させることができる。膜厚が100μm以下であれば、所望の位相差を具備し、かつ偏光板及び表示装置の薄型化に適用できる。ベンドムラと薄膜のバランスを取る上では、好ましくは、20〜50μmの範囲内である。
〈透湿度〉
偏光板保護フィルムの40℃90%RHにおける透湿度は、300g/m・day以下であることが好ましく、200g/m・day以下であることがより好ましく、10〜100g/m・dayの範囲が、ベンドムラを抑制する上で特に好ましい。高温高湿環境下において、透過した水分による偏光子の寸法変化を抑制するためである。透湿度は、JIS Z 0208に記載の方法に準拠して40℃90%RHの条件にて測定される。
偏光板保護フィルムの透湿度は、例えば共重合体における芳香族ビニルモノマー由来の構造単位の含有割合などで調整されうる。透湿度を低くするためには、例えばこれらの重合体中の芳香族ビニルモノマー由来の構造単位の含有割合を多くしたりすればよい。
〈引き裂き強度〉
偏光板保護フィルムの23℃55%RH下における引き裂き強度は、15mN以上であることが好ましく、20mN以上であることがより好ましく、30mN以上であることがさらに好ましい。引き裂き強度の上限は、例えば50mN程度である。
偏光板保護フィルムの引き裂き強度は、以下の方法で測定されうる。即ち、偏光板保護フィルムを切り取って、幅50mm×長さ64mmのサンプルフィルムを得る。該サンプルフィルムを、23℃55%RH下で24時間調湿した後、ISO6383/2−1983に準拠してエルメンドルフ引き裂き強度を測定する。エルメンドルフ引き裂き強度は、東洋精機(株)軽加重引裂き試験機を用いて測定されうる。引き裂き強度は、23℃55%RH下で、フィルムの長さ方向(MD方向)に引き裂いた場合と、フィルムの幅手方向(TD方向)に引き裂いた場合のそれぞれについて行い、それらの平均値として求められる。
偏光板保護フィルムの引き裂き強度は、例えば共重合体又はその他の樹脂の分子量などで調整されうる。引き裂き強度を大きくするためには、例えば共重合体又はその他の樹脂の分子量を大きくしたりすればよい。
≪偏光板≫
本発明の偏光板保護フィルムは、偏光子に対して、ポリビニルアルコール系接着剤又は活性エネルギー線硬化型接着剤のいずれを用いても貼合できることが特徴である。
したがって、本発明の偏光板は、本発明の偏光板保護フィルムが、水糊又は紫外線硬化型接着剤を用いて、少なくとも偏光子の一方の面に貼合されていることが好ましい。
また、前記偏光子の前記偏光板保護フィルムが貼合されている面とは反対側の面に、セルロースエステル系位相差フィルムが、水糊又は活性エネルギー線硬化型接着剤を用いて偏光子と貼合されていることが、取扱い性、リワーク性及び光学特性の観点から好ましい。
また、本発明において、外側フィルム(偏光板保護フィルム)は透湿性が低いフィルムであり、内側フィルム(位相差フィルム)をセルロースエステルフィルムとする構成にすると、外部からの水分の影響を少なくすることができ、かつ内部の水分を放出しやすくなって、総合的に偏光板の湿度変動に対する耐久性が向上する。
したがって、本発明の偏光板は、本発明の偏光板保護フィルムとセルロースエステル系位相差フィルムとで偏光子を挟持する構成であることが、耐久性を向上してベンドムラを抑制し、かつ優れた視認性を液晶表示装置に与える観点から、好ましい態様である。
また、本発明の偏光板が視認側の偏光板として用いられる場合は、偏光板の視認側のフィルムは、防眩層又はクリアハードコート層、反射防止層、帯電防止層、防汚層等の機能性層を設けることが好ましい。
〈偏光子〉
本発明の偏光板の主たる構成要素である偏光子は、一定方向の偏波面の光だけを通す素子であり、現在知られている代表的な偏光子は、ポリビニルアルコール系偏光フィルムである。ポリビニルアルコール系偏光フィルムには、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と、二色性染料を染色させたものとがある。
偏光子としては、ポリビニルアルコール水溶液を製膜し、これを一軸延伸させて染色するか、染色した後一軸延伸してから、好ましくはホウ素化合物で耐久性処理を行った偏光子が用いられ得る。偏光子の膜厚は5〜15μmの範囲内であり、特に5〜10μmの範囲内であることが好ましい。
また、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、ケン化度99.0〜99.99モル%のエチレン変性ポリビニルアルコールも好ましく用いられる。中でも、熱水切断温度が66〜73℃であるエチレン変性ポリビニルアルコールフィルムが好ましく用いられる。このエチレン変性ポリビニルアルコールフィルムを用いた偏光子は、偏光性能及び耐久性能に優れている上に、色ムラが少なく、大型液晶表示装置に特に好ましく用いられる。
〈積層フィルム型の偏光子〉
また、本発明の偏光板は薄膜とすることが好ましく、偏光子の厚さは2〜15μmの範囲内であることが、偏光板の強度と薄膜化を両立する観点から特に好ましい。
このような薄膜の偏光子としては、特開2011−100161号公報、特許第4691205号公報、特許4751481号公報、特許第4804589号公報に記載の方法で、積層フィルム型の偏光子を作製することが好ましい。
《偏光板の製造方法》
〔水糊を用いた偏光板の作製〕
本発明の偏光板は一般的な方法で作製することができる。本発明の偏光板保護フィルムの偏光子側をコロナ処理、プラズマ処理又はエキシマ光処理等の表面処理を行い、ヨウ素溶液中に浸漬延伸して作製した前記偏光子の少なくとも一方の面に、完全ケン化型ポリビニルアルコール水溶液(水糊)を用いて貼り合わせることができる。
その場合、同様に下記位相差フィルムと偏光子とが、完全ケン化型ポリビニルアルコール水溶液(水糊)により貼合されていることが好ましい。位相差フィルムがセルロースエステルフィルムである場合は、表面がケン化処理されていることが好ましい。
偏光子との貼合の向きは、例えば偏光子の吸収軸と偏光板保護フィルムの遅相軸が直交するように貼合することが好ましい。
偏光子のもう一方の面には他の偏光板保護フィルムを貼合することができる。例えば、従来の偏光板保護フィルムとしては、市販のセルロースエステルフィルム(例えば、コニカミノルタタック KC8UX、KC5UX、KC8UCR3、KC8UCR4、KC8UCR5、KC4FR、KC4KR、KC4DR、KC4SR、KC8UY、KC6UY、KC6UA、KC4UY、KC4UE、KC8UE、KC8UY−HA、KC8UX−RHA、KC8UXW−RHA−C、KC8UXW−RHA−NC、KC4UXW−RHA−NC、以上コニカミノルタ(株)製)等が好ましく用いられる。
〈位相差フィルム〉
偏光子の一方の面には、位相差フィルムを配置することが、VA型液晶補表示装置に具備され視野角拡大やコントラスト向上等の視認性の改善のために好ましい。
位相差フィルムは、特に制限されず、例えばセルロースエステルフィルムでありうる。セルロースエステルフィルムに含まれるセルロースエステルの例には、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートベンゾエート、セルロースアセテートプロピオネートベンゾエート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートビフェニレート、セルロースアセテートプロピオネートビフェニレートなどが含まれる。
セルロースエステルは、総アシル基置換度が1.5〜2.5の範囲内であることが好ましく、下記式(a)と(b)とを同時に満たすことがより好ましい。
式(a) 2.0≦X+Y≦2.5
式(b) 0≦Y≦1.5
(式中、Xはアセチル基の置換度を示し、Yはプロピオニル基又はブチリル基、若しくはそれらの混合物の置換度を示す)
セルロースエステルの重量平均分子量(Mw)は、フィルム強度と製膜時の適正粘度との観点から、7.5万以上であることが好ましく、10万〜100万であることがより好
ましく、10万〜50万であることが特に好ましい。
セルロースエステルフィルムは、単層フィルムであってもよいし;積層フィルムであってもよい。セルロースエステルフィルムが積層フィルムである場合、低置換度のセルロースエステルを主成分とするコア層と、その両面に配置され、高置換度のセルロースエステルを主成分とするスキン層との積層物であることが好ましい。低置換度のセルロースエステルは、上記式(a)と(b)を満たすことが好ましく、高置換度のセルロースエステルは、総アシル基置換度が2.5超であることが好ましく、2.7〜2.98の範囲内であることが好ましく、セルロースエステルに含まれるアシル基は全てアセチル基であることが好ましい。
位相差フィルムのリターデーションは、組み合わされる液晶セルの種類に応じて設定されうる。例えば、位相差フィルムの、23℃RH55%下、波長590nmで測定される面内方向のリターデーション値Roは30〜150nmの範囲であることが好ましく、厚さ方向のリターデーション値Rtは70〜300nmの範囲であることが好ましい。リターデーション値が上記範囲である位相差フィルムは、例えばVA型液晶セルなどの位相差フィルムとして好ましく用いることができる。RoとRtは、前述と同様に定義される。
位相差フィルムの厚さは、特に限定はないが、10〜250μmの範囲内であることが好ましく、10〜100μmの範囲内であることがより好ましく、30〜60μmの範囲内であることが特に好ましい。
〔活性エネルギー線硬化型接着剤を用いた偏光板の作製〕
本発明の偏光板においては、上記説明した本発明の偏光板保護フィルムと偏光子の少なくとも一方の面とが、活性エネルギー線硬化型接着剤により貼合されていることが好ましい態様である。その場合、同様に上記位相差フィルムと偏光子とが、活性エネルギー線硬化型接着剤により貼合されていることが好ましい。さらに、同一種類の活性エネルギー線硬化型接着剤により貼合されていることが好ましい。
本発明においては、本発明の偏光板保護フィルムと偏光子との貼合、又は位相差フィルムと偏光子との貼合に活性エネルギー線硬化型接着剤を適用することにより、高生産性で、偏光板の変形を抑制しやすく、平面性に優れた特性を得ることができる。
(活性エネルギー線硬化型接着剤の組成)
偏光板の製造に適用可能な活性エネルギー線硬化型接着剤組成物としては、光ラジカル重合を利用した光ラジカル重合型組成物、光カチオン重合を利用した光カチオン重合型組成物、並びに光ラジカル重合及び光カチオン重合を併用したハイブリッド型組成物が知られている。
光ラジカル重合型組成物としては、特開2008−009329号公報に記載のヒドロキシ基やカルボキシ基等の極性基を含有するラジカル重合性化合物及び極性基を含有しないラジカル重合性化合物を特定割合で含む組成物)等が知られている。特に、ラジカル重合性化合物は、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する化合物であることが好ましい。ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する化合物の好ましい例には、(メタ)アクリロイル基を有する化合物が含まれる。(メタ)アクリロイル基を有する化合物の例には、N置換(メタ)アクリルアミド系化合物、(メタ)アクリレート系化合物などが含まれる。(メタ)アクリルアミドは、アクリアミド又はメタクリアミドを意味する。
また、光カチオン重合型組成物としては、特開2011−028234号公報に開示されているような、(α)カチオン重合性化合物、(β)光カチオン重合開始剤、(γ)380nmより長い波長の光に極大吸収を示す光増感剤、及び(δ)ナフタレン系光増感助剤の各成分を含有する活性エネルギー線硬化型接着剤組成物が挙げられる。ただし、これ以外の活性エネルギー線硬化型接着剤が用いられてもよい。
本発明に用いる活性線硬化型接着剤としては、上記公報に記載されているような紫外線硬化型接着剤を用いることが好ましい。
以下、活性エネルギー線硬化型接着剤を用いた偏光板の製造方法の一例を説明する。
本発明の偏光板の製造工程としては、主には、
1)偏光子と本発明の偏光板保護フィルムとの接着面のうち、少なくとも一方に、下記の活性エネルギー線硬化型接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
2)接着剤層を介して偏光子と偏光板保護フィルムとを接着し、貼り合わせる貼合工程と、
3)接着剤層を介して偏光子と偏光板保護フィルムとが接着された状態で接着剤層を硬化させる硬化工程、
を挙げることができる。また、偏光板保護フィルムの偏光子を接着する面に対し、易接着処理する下記の前処理工程を有していてもよい。
(前処理工程)
前処理工程では、偏光子と接着する偏光板保護フィルムの表面に易接着処理を施す工程である。図2に例示したように、偏光子104の両面にそれぞれ偏光板保護フィルム102及び位相差フィルム105を、活性エネルギー線硬化型接着剤103A、103Bを介して接着する場合には、それぞれの偏光板保護フィルム102及び位相差フィルム105の接着面に対し、易接着処理が施される。
次工程である接着剤塗布工程では、易接着処理された表面が偏光子との貼合面として扱われるので、偏光板保護フィルムの両表面のうち、活性エネルギー線硬化型樹脂層103Aと貼合する面に、易接着処理を施す。易接着処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、エキシマ光処理等が挙げられる。
(接着剤塗布工程)
接着剤塗布工程では、偏光子と偏光板保護フィルムとの接着面のうち少なくとも一方の面側に、前記活性エネルギー線硬化型接着剤が塗布される。偏光子又は偏光板保護フィルムの表面に直接、活性エネルギー線硬化型接着剤を塗布する場合、その塗布方法に特別な限定はない。例えば、ドクターブレード、ワイヤーバー、ダイコーター、カンマコーター、グラビアコーター等、種々の湿式塗布方式が利用できる。また、偏光子と偏光板保護フィルムの間に、活性エネルギー線硬化型接着剤を流延させたのち、ローラー等で加圧して均一に押し広げる方法も利用できる。
(貼合工程)
上記の方法により活性エネルギー線硬化型接着剤を塗布した後は、貼合工程で処理される。この貼合工程では、例えば、先の塗布工程で偏光子の表面に活性エネルギー線硬化型接着剤を塗布した場合、そこに偏光板保護フィルムが重ね合わされる。先の塗布工程で偏光板保護フィルムの表面に活性エネルギー線硬化型接着剤を塗布した場合は、そこに偏光子が重ね合わされる。また、偏光子と偏光板保護フィルムの間に活性エネルギー線硬化型接着剤を流延させた場合は、その状態で偏光子と偏光板保護フィルムとが重ね合わされる。偏光子の両面に偏光板保護フィルム及び位相差フィルムを接着する場合であって、両面とも活性エネルギー線硬化型接着剤を用いる場合は、偏光子の両面にそれぞれ、活性エネルギー線硬化型接着剤を介して偏光板保護フィルム及び位相差フィルムが重ね合わされる。そして通常は、この状態で両面(偏光子の片面に偏光板保護フィルムを重ね合わせた場合は、偏光子側と偏光板保護フィルム側、また偏光子の両面に偏光板保護フィルム及び位相差フィルムを重ね合わせた場合は、その両面の偏光板保護フィルム及び位相差フィルム側)からローラー等で挟んで加圧することになる。ローラーの材質は、金属やゴム等を用いることが可能である。両面に配置されるローラーは、同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。
(硬化工程)
硬化工程では、未硬化の活性エネルギー線硬化型接着剤に活性エネルギー線を照射して、カチオン重合性化合物(例えば、エポキシ化合物やオキセタン化合物)やラジカル重合性化合物(例えば、アクリレート系化合物、アクリルアミド系化合物等)を含む活性エネルギー線硬化型樹脂層を硬化させ、活性エネルギー線硬化型接着剤を介して重ね合わせた偏光子と偏光板保護フィルム、又は偏光子と位相差フィルムとを接着させる。偏光子の片面に偏光板保護フィルムを貼合する場合、活性エネルギー線は、偏光子側又は偏光板保護フィルム側のいずれから照射してもよい。また、偏光子の両面に偏光板保護フィルム及び位相差フィルムを貼合する場合、偏光子の両面にそれぞれ活性エネルギー線硬化型接着剤を介して偏光板保護フィルム及び位相差フィルムを重ね合わせた状態で、活性エネルギー線を照射し、両面の活性エネルギー線硬化型接着剤を同時に硬化させるのが有利である。
硬化に適用される活性エネルギー線としては、可視光線、紫外線、X線、電子線等を用いることができるが、取扱いが容易で硬化速度も十分であることから、一般には電子線や紫外線が好ましく用いられる。
紫外線の光源としては、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用いることができる。また、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、エキシマランプ又はシンクロトロン放射光等も用いることができる。これらの中でも、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、キセノンアーク、メタルハライドランプが好ましく用いられる。
また、電子線としては、コックロフトワルトン型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器から放出される50〜1000keV、好ましくは100〜300keVの範囲内のエネルギーを有する電子線を挙げることができる。
電子線の照射条件は、前記接着剤を硬化することができる条件であれば、任意の適切な条件を採用できる。例えば、電子線照射は、加速電圧が好ましくは5〜300kVの範囲内であり、更に好ましくは10〜250kVの範囲内である。加速電圧が5kV以上であれば、電子線が接着剤まで十分到達し、所望の硬化条件を得ることができ、加速電圧が300kV以下であれば、接着ユニットを通る浸透力が過度に強くなることがなく、透明偏光板保護フィルムや偏光子にダメージを与えることを抑制することができる。
照射線量としては、5〜100kGyの範囲内であり、更に好ましくは10〜75kGyの範囲内である。照射線量が5kGy以上であれば、活性エネルギー線硬化型接着剤の硬化が十分となり、100kGy以下であれば、偏光板保護フィルムや偏光子にダメージを与えることがなく、機械的強度の低下や黄変を防止することができ、所定の光学特性を得ることができる。
紫外線の照射条件は、前記活性エネルギー線硬化型接着剤を硬化することができる条件であれば、任意の適切な条件を採用できる。紫外線の照射量は、積算光量で50〜1500mJ/cmの範囲内であることが好ましく、100〜500mJ/cmの範囲内であるのが更に好ましい。
前記製造方法を連続ラインで行う場合、ライン速度は、活性エネルギー線硬化型接着剤の硬化時間によるが、好ましくは1〜500m/minの範囲内であり、より好ましくは5〜300m/min、更に好ましくは10〜100m/minの範囲内である。ライン速度が1m/min以上であれば、適切な生産性を確保することができ、透明な偏光板保護フィルムへのダメージを抑制でき、耐久性試験などに耐えうる偏光板を作製することができる。また、ライン速度が500m/min以下であれば、得られる接着剤の硬化が十分となり、目的とする接着性を得ることができる。
以上のようにして得られた偏光板において、活性エネルギー線硬化型接着剤層の厚さは、特に限定されないが、通常0.01〜10μmの範囲内であり、好ましくは0.5〜5μmの範囲内である。
≪液晶表示装置≫
本発明の液晶表示装置は、視認面側より、少なくとも第1の偏光板A、液晶セル、及び第2の偏光板Bを、この順序で配置し、前記偏光板A及び前記偏光板Bが、いずれも本発明の偏光板であり、視認面側より、前記第1の偏光板Aは偏光板保護フィルムT1、偏光子及び位相差フィルムT2から構成され、前記第2の偏光板Bは位相差フィルムT3、偏光子及び偏光板保護フィルムT4から構成されており、偏光板保護フィルムT1及び偏光板保護フィルムT4が、本発明で規定する構成からなる偏光板保護フィルムであることが好ましい。
また、前記偏光板保護フィルムT1の視認側には、ハードコート層、反射防止層又は防眩層などの機能性層を有することが好ましい。
本発明の偏光板保護フィルムは、耐水性、耐熱性及び平面性等に優れているため、本発明の偏光板を液晶表示装置に具備することにより、液晶セルを構成するガラス基材を薄膜化することができ、その結果、薄膜化が達成された液晶表示装置を得ることができる。
液晶セルに用いることのできるガラス基材としては、例えば、ソーダライムガラス、ケイ酸塩ガラスなどが挙げられ、ケイ酸塩ガラスであることが好ましく、具体的には、シリカガラス又はホウケイ酸ガラスであることがより好ましい。
ガラス基材を構成するガラスは、アルカリ成分を実質的に含有していない無アルカリガラスであること、具体的には、アルカリ成分の含有量が1000ppm以下であるガラスであることが好ましい。ガラス基材中のアルカリ成分の含有量は、500ppm以下であることが好ましく、300ppm以下であることがより好ましい。アルカリ成分を含有するガラス基材は、フィルム表面で陽イオンの置換が発生し、ソーダ吹きの現象が生じやすい。それにより、フィルム表層の密度が低下しやすく、ガラス基材が破損しやすいからである。
液晶表示装置を構成する液晶セルのガラス基材の厚さは、0.4〜0.6mmの範囲内であることが好ましい。このような厚さとすることは、薄膜化した液晶表示装置の形成に寄与することができる点で好ましい。
ガラス基材は、公知の方法、例えばフロート法、ダウンドロー法、オーバーフローダウンドロー法などにより成形されうる。中でも、成形時にガラス基材の表面が成形部材と接触せず、得られるガラス基材の表面に傷がつきにくいことなどから、オーバーフローダウンドロー法が好ましい。
また、このようなガラス基材は、市販品としても入手することができ、例えば、旭硝子社製の無アルカリガラス AN100(厚さ500μm)、コーニング社製のガラス基板
EAGLE XG(r) Slim(厚さ300μm、400μm等)、日本電気硝子社製のガラス基材(厚さ100〜200μm)等を挙げることができる。
本発明の偏光板を用いることで、上記薄膜のガラス基材を液晶セル用に用いた画面が30型以上の大画面の液晶表示装置であっても、表示ムラ(ベンドムラ)を抑制し、正面コントラストなど視認性に優れた液晶表示装置を得ることができる。
以下、本発明の偏光板を具備した液晶表示装置について、その構成の概略を説明する。
図3は、前述の本発明の偏光板101を具備した液晶表示装置106の構成の一例を示す概略断面図である。
図3において、図2で説明した偏光板101Aを構成する位相差フィルム105と、偏光板101Bを構成する位相差フィルム105とで、液晶セル107を挟持して、液晶表示装置106を構成している。
図3に示す構成において、液晶セル107上の偏光板101Aでは、光学フィルムとして、表面部に偏光板保護フィルム102を配置し、これを偏光板保護フィルムT1と称し、更に偏光子104の下部には、位相差フィルム105が配置されており、これを位相差フィルムT2と称す。
T1である偏光板保護フィルム102の視認側には前述の機能性層が形成されていることが好ましい。
また、液晶セル107の反対側の面には偏光板101Bが配置され、最表面より光学フィルムとして、偏光板保護フィルム102が配置されており、本発明ではこれを偏光板保護フィルムT4と称し、更に偏光子104の下部(液晶セル側)には、位相差フィルム105が配置されており、これを位相差フィルムT3と称す。
このような構成の液晶表示装置においては、本発明の偏光板保護フィルムは、偏光板101Aの偏光板保護フィルム102(偏光板保護フィルムT1)と、偏光板101Bの偏光板保護フィルム102(偏光板保護フィルムT4)となる。
偏光板の位相差フィルム側の表面と、液晶セルの少なくとも一方の表面との貼合は、公知の手法により行われ得る。場合によっては、接着層又は粘着層を介して貼合されてもよい。
液晶表示装置のモード(駆動方式)についても特に制限はなく、STN、TN、OCB、HAN、VA(MVA、PVA)、IPS、OCB等の各種駆動モードの液晶表示装置が用いられ得る。特に、好ましくは、VA(MVA,PVA)型の液晶表示装置である。
なお、VAモード型液晶表示装置における上記偏光板の貼合の向きは、特開2005−234431号公報を参照して行うことができる。
これらの液晶表示装置に、本発明に係る偏光板を用いることで、30型以上の大画面の液晶表示装置であっても、液晶表示装置のムラ等の視認性に優れた液晶表示装置を得ることができる。
以下、実施例を挙げて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。なお、実施例において「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。
1.偏光板保護フィルムの材料
(1)共重合体の合成及びブレンド
<共重合体1の調製>
〈共重合体(A)〉
(スチレン−アクリロニトリル共重合体)
撹拌機付き完全混合型連続反応機に、所定の配合比のスチレンとアクリロニトリルとからなるモノマー混合物を溶媒であるエチルベンゼンに混合したものを一定速度で連続的に添加しつつ、反応率を一定に保ち、150℃、滞留時間2時間で重合反応を行った。
得られた重合溶液を押出機に連続的に供給して押し出し成形を行い、押出機で未反応単量体、溶媒を回収し、スチレン−アクリロニトリル共重合体のペレットを得た。
得られた共重合体は無色透明であり、下記方法による組成分析の結果、スチレン単位の含有量が70モル%、アクリロニトリル単位の含有量が30モル%であった。また、GPC(東ソー社製GPCシステムのポリスチレン換算)による重量平均分子量測定の結果、重量平均分子量は20万であった。
得られた共重合体(A)の構成単位の含有比率を、以下の方法で測定した。
トータルイオンクロマトグラムにおいて、「測定対象の重合体から検出される全ピークの面積の和」に対する「スチレン」、「アクリロニトリル」に由来するピークの面積の割合をそれぞれ求め、スチレン単位及びアクリロニトリル単位の含有比率を求めた。
<共重合体2の調製>
共重合体1の調製において、スチレン単位の含有量が60モル%、アクリロニトリル単位の含有量が40モル%のスチレン−アクリロニトリル共重合体を調製し、表1に記載の重量平均分子量20万の共重合体2を調製した。
<共重合体3の調製>
共重合体1の調製において、スチレン単位の含有量が45モル%、アクリロニトリル単位の含有量が30モル%、N−フェニルマレイミド単位の含有量が25モル%の共重合体を調製し、表1に記載の重量平均分子量20万の共重合体3を調製した。
<共重合体4の調製>
共重合体3の調製において、スチレン単位の含有量が55モル%、アクリロニトリル単位の含有量が20モル%、N−フェニルマレイミド単位の含有量が25モル%の共重合体を調製し、表1に記載の重量平均分子量20万の共重合体4を調製した。
<共重合体5の調製>
共重合体3の調製において、スチレン単位の含有量が50モル%、アクリロニトリル単位の含有量が25モル%、シクロヘキシルマレイミド単位の含有量が25モル%の共重合体を調製し、表1に記載の重量平均分子量20万の共重合体5を調製した。
<共重合体6の調製>
共重合体3の調製において、スチレン単位の含有量が55モル%、アクリロニトリル単位の含有量が25モル%、ベンジルマレイミド単位の含有量が20モル%の共重合体を調製し、表1に記載の重量平均分子量20万の共重合体6を調製した。
<共重合体7の調製>
共重合体1の調製において、スチレンの代わりにα−メチルスチレンを用いて、α−メチルスチレン単位の含有量が70モル%、アクリロニトリル単位の含有量が30モル%の共重合体を調製し、表1に記載の重量平均分子量15万の共重合体7を調製した。
<共重合体8の調製>
共重合体1の調製において、スチレン単位の含有量が70モル%、アクリロニトリルの代わりにメタクリロニトリルを用いて、メタクリロニトリル単位の含有量が30モル%の共重合体を調製し表1に記載の、重量平均分子量20万の共重合体8を調製した。
<共重合体9の調製>
〈共重合体(A)〉
共重合体1と同様にして、スチレン単位の含有量70モル%、アクリロニトリル単位の含有量30モル%であるスチレン−アクリロニトリル共重合体を調製した。以外は同様にして、表1に記載のように重量平均分子量20万の共重合体(A)を調製した。
〈共重合体(B)〉
撹拌装置、温度センサー、冷却管及び窒素導入管を備えた反応装置に、N−フェニルマレイミド52質量部と、スチレン73質量部と、重合連鎖移動剤としてn−ドデシルメルカプタン0.01質量部と、重合溶媒としてメチルイソブチルケトン100質量部とを仕込み、これに窒素を通じつつ、80℃まで昇温させた。昇温に伴う還流が始まったところで、重合開始剤として0.2質量部の2,2′−アゾビス(2−メチルイソブチロニトリル)を添加して、約80〜85℃の環流下で7時間、溶液重合を進行させた。
次に、このようにして得た重合溶液を、減圧下240℃で1時間乾燥させて、N−フニルマレイミド単位の含有量が30モル%、スチレン単位の含有量が70モル%からなる、重量平均分子量15万の透明な共重合体(B)を得た。
〈共重合体(A)及び共重合体(B)の混合比率〉
上記調製した共重合体(A)及び共重合体(B)を表1に記載のように、質量比率70:30で混合して、表1に記載の共重合体9を調製した。
<共重合体10の調製>
共重合体9の調製において、共重合体(A)及び共重合体(B)の混合比率を30:70とした以外は同様にして、表1に記載のように共重合体10を調製した。
<共重合体11の調製>
共重合体9の調製において、共重合体(B)のみ使用(共重合体(A)及び共重合体(B)の混合比率を0:100)した以外は同様にして、表1に記載のように共重合体11を調製した。
<共重合体12の調製>
〈共重合体(B)〉
共重合体9と同様にして、シクロヘキシルマレイミド単位の含有量が20モル%、メタクリル酸メチル単位の含有量が80モル%である、重量平均分子量15万の共重合体(B)を得た。
〈共重合体(A)及び共重合体(B)の混合比率〉
共重合体9の調製において、共重合体(B)のみ使用(共重合体(A)及び共重合体(B)の混合比率を0:100)した以外は同様にして、表1に記載のように共重合体12を調製した。
<共重合体13の調製>
〈共重合体(A)〉
共重合体1と同様にして、スチレン単位の含有量70モル%、アクリロニトリル単位の含有量30モル%であるスチレン−アクリロニトリル共重合体を調製した。以外は同様にして、表1に記載のように重量平均分子量20万の共重合体(A)を調製した。
〈共重合体(B)〉
共重合体9と同様にして、シクロヘキシルマレイミド単位の含有量が30モル%、スチレン単位の含有量が70モル%である、重量平均分子量15万の共重合体(B)を得た。
〈共重合体(A)及び共重合体(B)の混合比率〉
上記調製した共重合体(A)及び共重合体(B)を表1に記載のように、質量比率70:30で混合して、表1に記載の共重合体13を調製した。
<共重合体14の調製>
〈共重合体(A)〉
共重合体1と同様にして、スチレン単位の含有量55モル%、アクリロニトリル単位の含有量45モル%であるスチレン−アクリロニトリル共重合体を調製した。以外は同様にして、表1に記載のように重量平均分子量20万の共重合体(A)を調製した。
〈共重合体(B)〉
共重合体9と同様にして、N−フェニルマレイミド単位の含有量が25モル%、スチレン単位の含有量が55モル%、アクリロニトリル単位の含有量が20モル%である、重量平均分子量15万の共重合体(B)を得た。
〈共重合体(A)及び共重合体(B)の混合比率〉
上記調製した共重合体(A)及び共重合体(B)を表1に記載のように、質量比率70:30で混合して、表1に記載の共重合体14を調製した。
<共重合体15の調製>
〈共重合体(A)〉
共重合体14と同様にして、スチレン単位の含有量55モル%、アクリロニトリル単位の含有量45モル%であるスチレン−アクリロニトリル共重合体を調製した。以外は同様にして、表1に記載のように重量平均分子量20万の共重合体(A)を調製した。
〈共重合体(B)〉
共重合体14と同様にして、N−フェニルマレイミド単位の含有量が25モル%、スチレン単位の含有量が55モル%、アクリロニトリル単位の含有量が20モル%である、重量平均分子量15万の共重合体(B)を得た。
〈共重合体(A)及び共重合体(B)の混合比率〉
上記調製した共重合体(A)及び共重合体(B)を表1に記載のように、質量比率90:10で混合して、表1に記載の共重合体15を調製した。
<共重合体16の調製>
〈共重合体(A)〉
共重合体1と同様にして、スチレン単位の含有量70モル%、アクリロニトリル単位の含有量30モル%であるスチレン−アクリロニトリル共重合体を調製した。以外は同様にして、表1に記載のように重量平均分子量20万の共重合体(A)を調製した。
〈共重合体(B)〉
共重合体14と同様にして、N−フェニルマレイミド単位の含有量が20モル%、スチレン単位の含有量が20モル%、メタクリル酸メチル単位の含有量が60モル%である、重量平均分子量20万の共重合体(B)を得た。
〈共重合体(A)及び共重合体(B)の混合比率〉
上記調製した共重合体(A)及び共重合体(B)を表1に記載のように、質量比率70:30で混合して、表1に記載の共重合体16を調製した。
<共重合体17の調製>
共重合体16の調製と同様にして、共重合体(A)、共重合体(B)を調製した。
〈共重合体(A)及び共重合体(B)の混合比率〉
上記調製した共重合体(A)及び共重合体(B)を表1に記載のように、質量比率50:50で混合して、表1に記載の共重合体17を調製した。
<共重合体18の調製>
〈共重合体(A)〉
共重合体1と同様にして、スチレン単位の含有量70モル%、アクリロニトリル単位の含有量30モル%であるスチレン−アクリロニトリル共重合体を調製した。以外は同様にして、表1に記載のように重量平均分子量20万の共重合体(A)を調製した。
〈共重合体(B)〉
共重合体13と同様にして、シクロヘキシルマレイミド単位の含有量が20モル%、スチレン単位の含有量が20モル%、メタクリル酸メチル単位の含有量が60モル%である、重量平均分子量15万の共重合体(B)を得た。
〈共重合体(A)及び共重合体(B)の混合比率〉
上記調製した共重合体(A)及び共重合体(B)を表1に記載のように、質量比率70:30で混合して、表1に記載の共重合体18を調製した。
<共重合体19の調製>
共重合体1の調製において、スチレン単位の含有量が90モル%、アクリロニトリル単位の含有量が10モル%のスチレン−アクリロニトリル共重合体を調製し、表1に記載の重量平均分子量25万の共重合体19を調製した。
<共重合体20の調製>
常法により、メタクリル酸メチル単位の含有量が95モル%、メタクリル酸単位の含有量が5モル%であるポリメチルメタクリレートである共重合体20を調製した。重量平均分子量は20万であり、表1に記載のように単独で使用した。
調製した共重合体1〜20の構成内容について表1に記載したが、表中の略記はそれぞれ以下の化合物である。
St :スチレン
α−MSt:α−メチルスチレン
AN :アクリロニトリル
MN :メタクリロニトリル
PMI :N−フェニルマレイミド
CHMI :シクロヘキシルマレイミド
BzMI :ベンジルマレイミド
MMA :メタクリル酸メチル
MA :アクリル酸メチル
〈未反応モノマーの測定法〉
上記合成した共重合体1〜10、13〜19の共重合体(A)に含まれる未反応モノマーの含有量を、以下の方法で測定した。
1)共重合体(A)0.1gを、2mlのアセトンに溶解させて超音波処理を30分間行う。この溶液に、内部標準成分としてエチレングリコールモノメチルエーテルを50ppm添加した後、ヘキサンで10mlとなるまでメスアップして、サンプル溶液とする。
2)サンプル溶液に含まれる、共重合体(A)全質量に対する未反応モノマーの含有量(質量%)を、GC/MSにより測定する。GC/MSの測定装置と測定条件は、以下のとおりである。
機器:HP 6890GC/HP5973MSD(Hewlett−Packard社製)
カラム:J&W社製 DB−624(0.25mmi.d.×30ml)
オーブンプログラム:40℃(3min)−20℃/min−230℃(8min)
Inj:160℃
AUX:250℃
共重合体1〜20の構成、及び共重合体1〜10、13〜19の上記未反応モノマーの測定結果を表1に示した。
Figure 2015141340
(2)剥離助剤(化合物1)
1−1:エレカットS−412−2(竹本油脂(株)製):ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
1−2:エパン750(第一工業製薬(株)製):非イオン性界面活性剤
1−3:ステアリルアルコール
(3)ゴム粒子(化合物2)
2−1:タフプレン126S(旭化成ケミカルズ(株)製)スチレン−ブタジエン共重合体
2−2:TR2003(JSR(株)製)スチレン−ブタジエン共重合体
2−3:下記粒子1
2−4:下記粒子2
〈粒子1:下記方法で合成したアクリル粒子〉
(アクリル粒子C1)
内容積60リットルの還流冷却器付き反応器に、イオン交換水38.2リットル、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム111.6gを投入し、250rpmの回転数で撹拌しながら、窒素雰囲気下、75℃に昇温し、酸素の影響がない状態とした。過硫酸アンモニウム(APS)0.36gを投入し、5分間撹拌後にメチルメタクリレート(MMA)1657g、n−ブチルアクリレート(BA)21.6g、アリルメタクリレート(ALMA)1.68gからなる単量体の混合物を一括添加し、発熱ピークの検出後、さらに20分間保持して最内硬質層の重合を完結させた。
次に、APS3.48gを投入し、5分間撹拌後にBA8105g、ポリエチレングリコールジアクリレート(PEGDA、分子量200)31.9g、及びALMA264.0gからなる単量体の混合物を120分間かけて連続的に添加し、添加終了後さらに120分間保持して軟質層の重合を完結させた。
次に、APS1.32gを投入し、5分間撹拌後にMMA2106g、BA201.6gからなる単量体の混合物を20分間かけて連続的に添加し、添加終了後さらに20分間保持して最外硬質層1の重合を完結させた。
次に、APS1.32gを投入し、5分後にMMA3148g、BA201.6g、及びn−オクチルメルカプタン(n−OM)10.1gからなる単量体の混合物を20分間かけて連続的に添加し、添加終了後さらに20分間保持した。次いで、95℃に昇温して60分間保持して最外硬質層2の重合を完結させた。
このようにして得られた重合体ラテックスを、3質量%硫酸ナトリウム塩水溶液中に投入して、塩析・凝固させた後、脱水・洗浄を繰り返した後、乾燥し、3層構造を有するアクリル粒子を得た。吸光度法による平均粒子径を求めたところ、100nmであった。
〈粒子2:下記方法で合成した弾性有機微粒子〉
(弾性有機微粒子(B1))
撹拌機を備えた耐圧反応容器に、脱イオン水70部、ピロリン酸ナトリウム0.5部、オレイン酸カリウム0.2部、硫酸第一鉄0.005部、デキストロース0.2部、p−メンタンハイドロパーオキシド0.1部、1,3−ブタジエン28部からなる混合物を加え、65℃に昇温し、2時間重合反応を行った。次いで、得られた反応混合物に、p−メンタンハイドロパーオキシド0.2部を加えた後、1,3−ブタジエン72部、オレイン酸カリウム1.33部及び脱イオン水75部の混合物を2時間かけて連続滴下した。重合開始から21時間反応させて、体積平均粒子径0.240μmのブタジエン系ゴム重合体ラテックスを得た。
次に、冷却器と撹拌機とを備えた重合容器に、脱イオン水120部、上記ブタジエン系ゴム重合体ラテックスを固形分として50部、オレイン酸カリウム1.5部、ソジウムホルムアルデヒドスルホキシレート(SFS)0.6部を投入し、重合容器内を窒素ガスで十分置換した。続いて、内温を70℃に昇温させた後、スチレン36.5部、アクリロニトリル13.5部からなる混合モノマー溶液と、クメンハイドロキシパーオキサイド0.27部、脱イオン水20部からなる重合開始剤溶液とを別々に2時間かけて連続滴下しながら重合を行った。滴下終了後、内温を80℃に昇温して2時間重合を継続させた。次に、内温が40℃になるまで冷却した後、300メッシュ金網を通過させて弾性有機微粒子の乳化重合液を得た。得られた弾性有機微粒子の乳化重合液を塩化カルシウムで塩析、凝固させ、水洗、乾燥して、粉体状の弾性有機微粒子を得た。この弾性有機微粒子の体積平均粒子径は0.260μmであった。
2.偏光板保護フィルムの作製
(偏光板保護フィルム101の作製)
下記成分を、撹拌及び加熱しながら十分に溶解させて、ドープ1を調製した。
(ドープ1の組成)
共重合体1 100質量部
紫外線吸収剤 2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(1−メチル−1−フェニルエチル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール](BASFジャパン社製のTi928) 3.0質量部
マット剤 R812(日本アエロジル社製、シリカ粒子、平均粒径8nm) 0.30質量部
剥離助剤 エレカットS−412−2(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、竹本油脂社製) 0.20質量部
ゴム粒子 タフプレン126S(旭化成ケミカルズ(株)製)スチレン−ブタジエン共重合体 1質量部
ジクロロメタン 150質量部
エタノール 5質量部
調製したドープ1を、ベルト流延装置を用い、温度22℃、2m幅でステンレスバンド支持体に均一に流延した。ステンレスバンド支持体で、残留溶剤量が50%になるまで溶媒を蒸発させ、得られた膜状物を剥離張力162N/mでステンレスバンド支持体上から剥離した。
次いで、剥離した膜状物を35℃で溶媒を蒸発させ、テンター延伸で幅手方向(TD方向)に1.25倍延伸しながら、135℃の乾燥温度で乾燥させた。ゾーン延伸による延伸を開始したときの残留溶媒量は20.0%、テンターによる延伸を開始したときの残留溶媒量は8.0%であった。
テンターで延伸した後、130℃で5分間の緩和処理を施した後、120℃、140℃の乾燥ゾーンを多数のローラーで搬送させながら乾燥を終了させた。得られたフィルムを1.5m幅にスリットし、フィルム両端に幅10mm、高さ5μmのナーリング加工を施した後、コアに巻取り、偏光板保護フィルム101を作製した。作製した保護フィルム101の膜厚は40μm、巻長は4000mであった。
(偏光板保護フィルム102〜125、129及び130の作製)
偏光板保護フィルム101の作製において、共重合体の種類(1〜20)、化合物1及び化合物2の種類と量、及び膜厚をそれぞれ表3に記載のように変化させた以外は同様にして、偏光板保護フィルム102〜125、129及び130を作製した。
(偏光板保護フィルム126の作製)
(ペレットの作製)
共重合体1 100質量部
紫外線吸収剤 2,2′−メチレンビス[6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール](株式会社ADEKA製のLA31、分子量659) 3.0質量部
マット剤 R972V(日本アエロジル社製、シリカ粒子、平均粒径16nm) 0.30質量部
剥離助剤 エレカットS−412−2(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、竹本油脂社製) 0.20質量部
ゴム粒子 タフプレン126S(旭化成ケミカルズ(株)製)スチレン−ブタジエン共重合体 1質量部
上記材料を、真空ナウターミキサーにて70℃、減圧下で3時間乾燥させた後、室温まで冷却した。得られた混合物を、二軸式押出機にて235℃で溶融混練して、ストランド状に押し出した。ストランド状に押し出された樹脂組成物を水冷した後、カッティングしてペレットを得た。
得られたペレットを一軸押出機に投入し、窒素雰囲気下、250℃で溶融混練した。その後、ダイから、表面温度が90℃の第1冷却ロール上に押し出した。そして、第1冷却ロール上に押し出された樹脂を、タッチロールで押圧した。タッチロールの表面温度は80℃とした。その後、得られた樹脂を、第2及び第3冷却ロール上でさらに冷却固化して、膜厚40μmの偏光板保護フィルム126を得た。
(偏光板保護フィルム127及び128の作製)
偏光板保護フィルム126の作製において、共重合体9を用いた以外は同様にして、膜厚40μmの偏光板保護フィルム127を得た。同様に共重合体20を用いて偏光板保護フィルム128を得た。
≪偏光板保護フィルムの評価≫
作製した偏光板保護フィルム101〜130を用いて下記評価を実施し、結果を表2に示した。
(1)耐熱性
耐熱性は、偏光板保護フィルムのガラス転移温度Tg(℃)によって評価し、Tg(℃)が高い程耐熱性に優れる。ガラス転移温度Tg(℃)は、JIS K−7121に従って、セイコーインスツル(株)製の示差走査熱量計DSC220を用いて測定する。
サンプルフィルムを10mg程度セットし、窒素流量50ml/minの条件下で、20℃/minで室温から250℃まで昇温して10分間保持し(1stスキャン)、次に20℃/minの速度で30℃まで降温して10分間保持し(2ndスキャン)、さらに20℃/minで250℃まで昇温し(3rdスキャン)、DSC曲線を作成し、得られた3rdスキャンのDSC曲線からガラス転移温度Tgを求める。
以上により測定した各偏光板保護フィルムのガラス転移温度(Tg)について、下記の基準に従って、ガラス転移温度を評価した。
◎:ガラス転移温度が、120℃以上である
○:ガラス転移温度が、110℃以上、120℃未満の範囲内である
△:ガラス転移温度が、100℃以上、110℃未満の範囲内である
×:ガラス転移温度が、100℃未満である
(2)ヘイズ
ヘイズは、JIS K−7136に準拠して、ヘイズメーター(濁度計)(型式:NDH 2000、日本電色工業(株)製)にて測定する。
(3)イエローインデックス(YI)
イエローインデックス(YI)は、JIS K−7105−6.3に記載の方法で求める。具体的なイエローインデックス値の測定方法としては、日立製作所製の分光光度計U−3200と附属の彩度計算プログラム等を用いて、色の三刺激値X、Y、Zを求め、下式に従ってイエローインデックス値を求める。
イエローインデックス=100(1.28X−1.06Z)/Y
(4)折り曲げ耐性
〔折り曲げ強度の評価〕
偏光板保護フィルムを100mm(TD)×10mm(MD)で切り出し、23℃・55%RHの環境下で1時間放置後、縦方向の中央部で山折り、谷折りと二つにそれぞれ1回ずつ折りまげ、この評価を3回測定して、以下のように評価した。なお、ここでの評価の折れるとは、割れて二つ以上のピースに分離したことを表す。
◎:3回とも、折れの発生が認められない
○:3回とも、折れの発生が認められないが折った箇所の筋がやや強い
△:3回のうち少なくとも1回で、折れが発生している
×:3回とも折れが発生している
偏光板保護フィルム101〜130の構成と上記評価結果を下記表2に示す。
Figure 2015141340
表2の結果から、本発明の偏光板保護フィルム101〜109、及び113〜127は、耐熱性、ヘイズ、イエローインデックス(YI)、及び折り曲げ耐性に優れていることが明らかである。また、ゴム粒子(化合物2)を添加していない偏光板保護フィルム130は折り曲げ耐性がやや劣っていた。
また、溶融流延法で作製した偏光板保護フィルム126及び127は、イエローインデックス(YI)値がやや高く着色が観察され、本発明の偏光板保護フィルムの製造方法としては、溶液流延法を採用することが好ましいことが分かる。
比較例である偏光板保護フィルム110〜112は、共重合体(B)の混合比率が高いか、又は共重合体(B)のみを使用したため、折り曲げ耐性が劣位にあり、実用上使用が困難である。また、ポリメチルメタクリレートを単独使用した偏光板保護フィルム128は、耐熱性及び折り曲げ耐性が劣位にあった。
3.位相差フィルムの作製
(位相差フィルムAの作製)
下記成分を、ミキシングタンクに投入し、撹拌して各成分を溶解させた後、平均孔径34μmの濾紙及び平均孔径10μmの焼結金属フィルターで濾過して、下記組成のコア層用ドープ、スキンB層用ドープ及びスキンA層用ドープをそれぞれ調製した。
(コア層用ドープの組成)
セルロースアセテート(総置換度2.45、アセチル基置換度2.45、重量平均分子量18万) 100質量部
化合物C(リターデーション上昇剤) 3質量部
化合物D(テレフタル酸/コハク酸/エタンジオール/プロパンジオール(80/20/50/50モル比)の縮合物の両末端をアセチルエステル基で封止したもの) 10質量部
ジクロロメタン 406質量部
メタノール 61質量部
Figure 2015141340
(スキンB層用ドープの組成)
セルロースアセテート(総置換度2.93、アセチル基置換度2.93、重量平均分子量28万) 100質量部
化合物E(テレフタル酸/コハク酸/エチレングリコール共重合体(50/50/100モル比)、分子量2000、リターデーション発現剤) 4質量部
アエロジルR972(日本エアロジル(株)製、二酸化ケイ素微粒子(平均粒径15nm、マット剤) 0.12質量部
クエン酸ハーフエチルエステル(扶桑化学工業(株)製、剥離促進剤) 2質量部
ジクロロメタン 406質量部
メタノール 61質量部
(スキンA層用ドープの組成)
クエン酸の部分エチルエステル(剥離促進剤)を含有させなかった以外は上記スキンB層用ドープの組成と同様とした。
得られたコア層用ドープ、スキンA層用ドープ及びスキンB層用ドープを、走行する流延バンドの上に流延ダイから共流延(同時多層流延)した。共流延は、スキンB層用ドープが流延バンドに接するように行った。この流延膜を、流延バンドから剥ぎ取った後、テンターで乾燥させて膜状物を得た。剥ぎ取った直後の膜状物の残留溶剤量は約30質量%であった。膜状物を、テンターにて幅手方向に延伸率30%で延伸した後、140℃で60秒間緩和させて、スキンB層/コア層/スキンA層の3層構造を有する、膜厚40μmの位相差フィルムAを得た。
(位相差フィルムB)
下記成分を、ミキシングタンクに投入し、撹拌して各成分を溶解させた後、平均孔径34μmの濾紙及び平均孔径10μmの焼結金属フィルターで濾過して、下記組成のコア層用ドープ、スキンB層用ドープ及びスキンA層用ドープを、それぞれ調製した。
(コア層用ドープ)
セルロースアセテート(総置換度2.45、アセチル基置換度2.45、重量平均分子量18万) 100質量部
化合物F(リターデーション上昇剤) 3質量部
化合物G(コハク酸/アジピン酸/エチレングリコール共重合体(共重合比=3:2:5、分子量2000)、リターデーション低減剤) 10質量部
ジクロロメタン 406質量部
メタノール 61質量部
Figure 2015141340
(スキンB層用ドープ)
セルロースアセテート(総置換度2.93、アセチル基置換度2.93、重量平均分子量28万) 100質量部
化合物E(テレフタル酸/コハク酸/エチレングリコール共重合体(50/50/100モル比)、分子量2000、リターデーション発現剤) 4質量部
アエロジルR972(日本エアロジル(株)製、二酸化ケイ素微粒子(平均粒径15nm、マット剤) 0.12質量部
N−(2,6−ジエチルフェニルカルバモイルメチル)イミノジ酢酸(剥離促進剤) 2質量部
ジクロロメタン 406質量部
メタノール 61質量部
(スキンA層用ドープ)
上記スキンB層用ドープの調製において、N−(2,6−ジエチルフェニルカルバモイルメチル)イミノジ酢酸(剥離促進剤)を含有させなかった以外は同様にして調製して、スキンA層用ドープを得た。
得られたコア層用ドープ、スキンA層用ドープ、スキンB層用ドープを用いた以外は前述の位相差フィルムAの作製と同様にして、スキンB層/コア層/スキンA層の3層構造を有する、膜厚40μmの位相差フィルムBを得た。
(位相差フィルムC)
下記成分を、ディゾルバーで50分間撹拌混合した後、マントンゴーリンで分散して微粒子分散液1を得た。
(微粒子分散液1)
微粒子(アエロジル R812 日本アエロジル(株)製)
11質量部
エタノール 89質量部
メチレンクロライドを入れた溶解タンクに、上記作製した微粒子分散液1をゆっくりと添加しながら、十分に撹拌した。得られた溶液を、二次粒子の粒径が所定の大きさとなるようにアトライターにて分散した後、日本精線(株)製のファインメットNFで濾過して、微粒子添加液1を調製した。
(微粒子添加液1)
メチレンクロライド 99質量部
微粒子分散液1 5質量部
下記組成の主ドープを調製した。まず、加圧溶解タンクに、メチレンクロライドとエタノールを添加した後、アセチル基置換度2.40のセルロースアセテート、糖エステル化合物、重縮合エステル、リターデーション上昇剤及び微粒子添加液1を撹拌しながら投入した。これを加熱し、撹拌しながら、完全に溶解させた。得られた溶液を、安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過し、主ドープを調製した。
(主ドープの組成)
メチレンクロライド 365質量部
エタノール 50質量部
セルロースアセテート(アセチル置換度2.40、重量平均分子量28万) 84質量部
糖エステル1:平均置換度5.5のスクロースベンゾエート 10質量部
重縮合エステル:(フタル酸/アジピン酸/1,2−プロパンジオール=25/75/100モル比の縮合物の両末端を安息香酸エステル基で封止したもの、分子量440) 3質量部
リターデーション調整剤(化合物A) 3質量部
微粒子添加液1 1質量部
Figure 2015141340
得られた主ドープを、ステンレスベルト支持体上で、流延(キャスト)したフィルム中の残留溶媒量が75%になるまで溶媒を蒸発させた。得られた膜状物を、剥離張力130N/mで、ステンレスベルト支持体上から剥離した。剥離して得られた膜状物を、150℃の熱をかけながらテンターを用いて幅手方向に30%延伸した。延伸開始時の残留溶媒は15%であった。
次いで、乾燥ゾーンを多数のロールで搬送させながら乾燥を終了させた。乾燥温度は130℃で、搬送張力は100N/mとした。以上のようにして、乾燥膜厚35μmの位相差フィルムCを得た。
4.偏光板の作製
(偏光板101P及び偏光板101Uの作製)
1)偏光子の作製
厚さ30μmのポリビニルアルコールフィルムを、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及び水100gからなる水溶液に60秒間浸漬し、更にヨウ化カリウム3g、ホウ酸7.5g及び水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2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、厚さ15μmの偏光子を得た。同様にして、延伸倍率を変更して厚さ10μmの偏光子を作製した。
2)水糊の準備
完全ケン化型ポリビニルアルコール接着剤として、ポリビニルアルコール(クラレ製PVA−117H)3%水溶液を準備した。
3)活性エネルギー線硬化型接着剤液の調製
下記の各成分を混合した後、脱泡して、活性エネルギー線硬化型接着剤液を調製した。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、下記には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の固形分量を表示した。
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(ダイセル化学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
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
4)偏光板の作製
まず、位相差フィルムとして、上記位相差フィルムCを準備し、その表面にコロナ放電処理を施した。なお、コロナ放電処理の条件は、コロナ出力強度2.0kW、ライン速度18m/分とした。次いで、位相差フィルムCのコロナ放電処理面に、上記作製した水糊又は活性エネルギー線硬化型接着剤液を、硬化後の膜厚が約3μmとなるようにバーコーターで塗工して、水糊層又は活性エネルギー線硬化型接着剤層を形成した。得られた水糊層又は活性エネルギー線硬化型接着剤層に、上記作製した厚さ15μmの偏光子を貼り合わせた。
次いで、偏光板保護フィルムとして、偏光板保護フィルム101を準備し、偏光板保護フィルム101の表面にコロナ放電処理を施した。コロナ放電処理の条件は、コロナ出力強度2.0kW、ライン速度18m/分とした。次いで、偏光板保護フィルム101のコロナ放電処理面に、上記作製した水糊又は活性エネルギー線硬化型接着剤液を、硬化後の膜厚が約3μmとなるようにそれぞれバーコーターで塗工して、水糊層又は活性エネルギー線硬化型接着剤層を形成した。
偏光板保護フィルムの水糊層又は活性エネルギー線硬化型接着剤層上に、位相差フィルムCの片面に貼合された偏光子を貼り合わせて、偏光板保護フィルム101/水糊層/偏光子/水糊層/位相差フィルムCの積層物である偏光板101Pを作製した。得られた偏光板101Pは、80℃で乾燥した。
上記積層物は、位相差フィルムCの遅相軸と偏光子の吸収軸が互いに直交になるように行った。
同様に、偏光板保護フィルム101/活性エネルギー線硬化型接着剤層/偏光子/活性エネルギー線硬化型接着剤層/位相差フィルムCの積層物である偏光板101Uを得た。
偏光板101Uは、位相差フィルムC側から、ベルトコンベア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、活性エネルギー線硬化型接着剤層を硬化させた。
(偏光板102P〜130P及び102U〜130Uの作製)
偏光板101P及び偏光板101Uの作製において、偏光子(厚さ10μm及び15μm)、偏光板保護フィルム102〜130、及び位相差フィルムA、B及びCを、表3記載のように組み合わせた以外は同様にして、偏光板102P〜130P及び102U〜130Uを作製した。
得られた偏光板保護フィルム/偏光子の界面の接着性を、以下の方法で評価し、結果を表3にまとめて示した。
(4)接着性
作製した各偏光板を50mm×50mmの大きさの正方形に断裁し、23℃、55%RHの雰囲気下に24時間放置した後、角の部分から偏光子と保護フィルムの界面で剥がした。この操作を各偏光板について評価を行い、偏光子と保護フィルムの間で剥がれがみられるか否かを目視観察し、下記の基準に従って接着性を評価した。
◎:全面にわたり、全く膜剥がれの発生が認められない
○:ほぼ全面にわたり、膜剥がれの発生が認められない
△:偏光板の4隅の一部で、ごく弱い剥離が認められるが、実用上許容される品質である
×:明らかな膜剥がれの発生が認められ、実用上問題となる品質である
5.液晶表示装置の作製
液晶セルとして、厚さが0.5mmの二枚のガラス基板と、それらの間に配置された液晶層とを有するVA方式の液晶セルを準備した。そして、上記準備した液晶セルの両面に、リンテック社製の厚さ25μmの両面テープ(基材レステープ MO−3005C)を介して上記作製した偏光板101Uをそれぞれ貼り合わせて、液晶表示パネルを得た。貼り合わせは、偏光板101Uの位相差フィルムCが液晶セルのガラス基板と接するように行った。
そして、SONY製40型ディスプレイBRAVIA KLV-40J3000(VA
方式)から、液晶表示パネル(視認側偏光板/液晶セル/バックライト側偏光板の積層物)を取り外した後、上記作製した液晶表示パネルを配置して、液晶表示装置101を得た。取り付けた液晶表示パネルの偏光板の吸収軸が、あらかじめ貼られていた偏光板の吸収軸と同じ向きになるようにした。
同様に、偏光板102U〜130Uを用いて、液晶表示装置102〜130を作製した。
得られた液晶表示装置のベンドムラを、以下の方法で測定した。
(ベンドムラ)
上記作製した液晶表示装置を、40℃95%RHの環境下で24時間放置した。次いで、40℃ドライの環境下で液晶表示装置を黒表示させた状態で、表示画面の4頂点付近の輝度と表示画面中央部付近の輝度との差(中心部と周辺部との画像ムラ)を目視観察した。
そして、以下の基準に基づいて、ベンドムラの評価を行った。
○:ベンドムラが全く認められない
△:ベンドムラが僅かに認められるが、実用上は許容される品質である
×:明らかなベンドムラが認められる
偏光板101P〜128P、偏光板101U〜128Uの構成及び上記の評価結果を、下記表3にまとめて示す。
Figure 2015141340
表3の結果から、本発明の偏光板保護フィルム101〜109、及び113〜127、129、130は、比較例に対して、水糊及び活性エネルギー線硬化型接着剤のいずれでも偏光子との接着性に優れていることが分かる。また、本発明の偏光板保護フィルム及びセルロースエステル系位相差フィルムで偏光子を挟持した偏光板は、液晶表示装置に具備した場合に、ベンドムラに優れていることが明らかである。
前記表2及び表3の結果から、本発明の偏光板保護フィルムの構成によって、高い耐水性を有して液晶表示装置のベンドムラの発生を抑制し、かつ水糊及び活性エネルギー線硬化型接着剤のどちらとの組み合わせでも偏光子との良好な接着性を有する、総合的に優れた偏光板保護フィルムが得られることが分かった。
本発明の偏光板保護フィルムは、高い耐水性及び耐熱性を有して液晶表示装置のベンドムラの発生を抑制し、かつ水糊及び活性エネルギー線硬化型接着剤のどちらとの組み合わせでも偏光子との良好な接着性を有することから、偏光板及び液晶表示装置に好適に利用される。
1 溶解釜
3、6、12、15 濾過器
4、13 ストックタンク
5、14 送液ポンプ
8、16 導管
10 紫外線吸収剤仕込釜
20 合流管
21 混合機
30 ダイ
31 金属支持体
32 ウェブ
33 剥離位置
34 テンター装置
35 ローラー乾燥装置
41 仕込釜
42 ストック釜
43 ポンプ
44 濾過器
101 偏光板
102 偏光板保護フィルム
103A、103B 活性エネルギー線硬化型接着層
104 偏光子
105 位相差フィルム
106 液晶表示装置
107 液晶セル

Claims (15)

  1. 熱可塑性樹脂の主成分として、芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーとを重合して得られる共重合体(A)と、イミド環構造を有する共重合体(B)とを、質量比率でA:B=100:0〜50:50の範囲内で含有することを特徴とする偏光板保護フィルム。
  2. 前記芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーとを重合して得られる共重合体(A)が、芳香族ビニルモノマー単位を50〜75モル%の範囲内と不飽和ニトリルモノマー単位を25〜50モル%の範囲内の比率で含有することを特徴とする請求項1に記載の偏光板保護フィルム。
  3. 前記芳香族ビニルモノマーがスチレンであり、また前記不飽和ニトリルモノマーがアクリロニトリルであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の偏光板保護フィルム。
  4. 前記イミド環構造が、マレイミド構造又はグルタルイミド構造であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の偏光板保護フィルム。
  5. さらに、炭素数8〜22の直鎖状又は分岐状のアルキル基を有する酸、アルコール、金属塩、非イオン性界面活性剤又は非反応性4級アンモニウム塩型界面活性剤の少なくとも一種を、前記共重合体(A)及び(B)全体の質量に対して0.1〜1.0質量%の範囲内で含有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルム。
  6. さらに、コア・シェルタイプのアクリル微粒子、スチレン−共役ジエン系化合物又はブチルアクリレート系化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルム。
  7. 前記共重合体(A)が含有する芳香族ビニルモノマーと不飽和ニトリルモノマーの未反応モノマーが、それぞれ当該共重合体(A)の全質量に対して0.1質量%以下であることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルム。
  8. ヘイズが1.0%以下であり、かつイエローインデックス(YI)が1.0以下であることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルム。
  9. ポリビニルアルコール系偏光子に対して、ポリビニルアルコール系接着剤又は活性エネルギー線硬化型接着剤のいずれを用いても貼合できることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルム。
  10. 請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルムを製造する偏光板保護フィルムの製造方法であって、前記偏光板保護フィルムを溶液流延法によって製造することを特徴とする偏光板保護フィルムの製造方法。
  11. 請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルムと偏光子とを、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼合したことを特徴とする偏光板。
  12. 請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルムと偏光子とを、活性エネルギー線硬化型接着剤を用いて貼合したことを特徴とする偏光板。
  13. 請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルムと偏光子を挟んで反対側の偏光板保護フィルムが、セルロースエステルフィルムであることを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の偏光板。
  14. 前記偏光子の両面の接着剤が同一種類の接着剤であることを特徴とする請求項11から請求項13までのいずれか一項に記載の偏光板。
  15. 請求項1項から請求項9までのいずれか一項に記載の偏光板保護フィルムを、視認側偏光板の視認側及びバックライト側偏光板のバックライト側に配置することを特徴とする液晶表示装置。
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