JP2008065160A - 偏光板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、液晶を紫外線から保護し、乾燥炉が不要で、生産スピード、生産性の向上を大幅に改良できる偏光板の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】偏光子の片面に紫外線不透過性を有する保護フィルム(A)を、他面に紫外線透過性を有する保護フィルム(B)を、各々紫外線硬化型接着剤を介して貼合し、次いで前記保護フィルム(B)の側から紫外線を照射し、前記紫外線硬化型接着剤を硬化させることを特徴とする偏光板の製造方法。
【選択図】 図1

Description

本発明は、偏光子の表裏に紫外線硬化型接着剤を用いて保護フィルムが貼合された偏光板、特に、紫外線不透過性を有する偏光板の製造方法に関する。
液晶表示素子、眼鏡等をはじめとする光学素子には、偏光板が用いられている。特に液晶表示素子に使用されている偏光板については、液晶素子の上下を偏光板で挟み、バックライト側からの発光ダイオード(LED)や冷陰極蛍光管からの光を、偏光板の偏光性能と液晶表示の偏光挙動を利用して、透過又は遮断することにより画面を表示させている。この偏光板を製造するにあたっては一般に、一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂からなるフィルムをヨウ素で染色した偏光子の表裏に、偏光板の強度や耐水性などの向上を目的として、保護フィルムを接着剤で貼り合わせるのが一般的であり、保護フィルムには偏光子や液晶が紫外線に晒されて品質低下するのを防止する目的で紫外線吸収剤が配合されている(特許文献1)。
上記偏光板の保護フィルムとしては、通常、表面をケン化処理したトリアセチルセルロース(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等の光学透明性に優れたアセチルセルロース系フィルムが使用されている。アセチルセルロース系フィルムを保護フィルムとして使用する場合は、ポリビニルアルコール系偏光子と前記保護フィルムが共に親水性であるため、親水性の接着剤が用いられている。一方、近年、アセチルセルロース系フィルムに代えてノルボルネン系樹脂フィルムを保護フィルムとして用いることが提案されている。ノルボルネン系樹脂フィルムは透湿性が低く、また斜め方向の位相差がほとんどないという優れた特性を有している。しかしながら、ポリビニルアルコール系偏光子とアセチルセルロース系フィルムとの貼り合わせに用いられている親水性の接着剤(例えば、ポリビニルアルコール系接着剤)を用いた場合に十分な接着強度が発現しないという問題があった。
更に、親水性の接着剤では、接着剤中の水分を除去するための乾燥炉が必要であり、乾燥速度によって、生産スピードが左右されるという問題があった。
特開2005−010329号公報
本発明は、液晶を紫外線から保護し、乾燥炉が不要で、生産スピード、生産性の向上を大幅に改良できる偏光板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、偏光子の表裏に貼り合わせる保護フィルムのうち、一方には紫外線吸収剤が配合されているが、もう一方の保護フィルムには紫外線吸収剤が配合されていないことに着目し、紫外線吸収剤が配合されていない保護フィルムの外側から紫外線照射したところ意外にも、偏光子と紫外線吸収剤を配合した保護フィルムの間に塗布した紫外線硬化型接着剤も硬化し、実用上問題のない偏光板が得られることを見いだし本発明に至った。
すなわち本発明は、
(1)偏光子の片面に紫外線不透過性を有する保護フィルム(A)を、他面に紫外線透過性を有する保護フィルム(B)を、各々紫外線硬化型接着剤を介して貼合し、次いで前記保護フィルム(B)の外側から紫外線を照射し、前記紫外線硬化型接着剤を硬化させることを特徴とする偏光板の製造方法。
(2)前記保護フィルム(B)の、波長365nmにおける光線透過率が80%以上であることを特徴とする(1)に記載の偏光板の製造方法。
(3)前記保護フィルム(A)の、200nm〜380nmの紫外線領域における光線透過率の最大値が15%以下であることを特徴とする(1)、(2)記載の偏光板の製造方法。
(4)前記保護フィルム(A)または(B)が位相差を有することを特徴とする(1)〜(3)に記載の偏光板の製造方法。
(5)前記保護フィルム(A)および/または(B)がノルボルネン系樹脂フィルムであることを特徴とする(1)〜(4)に記載の偏光板の製造方法。
本発明の方法は紫外線硬化型接着剤を使用する。従来のポリビニルアルコール系接着剤を用いて偏光子と保護フィルムとを接着する際のポリビニルアルコール系接着剤に含まれる水分を蒸発させるために乾燥炉が必要であり、生産スピードが上がらないという問題があった。本発明では、生産スピード、生産性の向上が大幅に改良できるという効果を有している。特に、透湿性が低く水分除去が困難であったノルボルネン系樹脂フィルムを保護フィルムとして使用した場合に好適である。
また片面からの紫外線照射で偏光子の表裏に配された紫外線硬化型接着剤を同時に硬化させることができるのでコスト面で有利である。さらに、粘着剤を用いた場合と比較して光学特性に優れた偏光板を提供することができる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を具体的に説明する。
本発明の偏光板の製造方法において用いられる偏光子としては、特に限定されず、従来から公知の偏光子を使用することができるが、特に、ポリビニルアルコール系樹脂の一軸延伸フィルムをヨウ素で染色したものが好ましい。
また、偏光子の表裏に貼り合わす保護フィルムとしては、特に材質の限定はなく、従来から公知の、TAC、CAP等の光学的透明性に優れたアセチルセルロース系フィルムや、ノルボルネン系樹脂フィルムなどを使用することができる。これらの中でも、アセチルセルロース系フィルムに比べて透湿性が低く、光学異法性に優れているという理由から、ノルボルネン系樹脂フィルムを使用することが好ましい。
上記したノルボルネン系フィルムを形成するためのノルボルネン系樹脂は、公知であり、例えば、JSR社製の商品名「アートン」、日本ゼオン社製の商品名「ゼオノア」、三井化学社製の商品名「APEL」等が挙げられる。これらのノルボルネン系樹脂は、単独で用いられても良いし、2種類以上が併用されてもよい。また、ノルボルネン系樹脂フィルムは、ノルボルネン系樹脂を流延法、溶融押出法などの公知の方法でフィルム化したものであれば良い。
また、保護フィルム(A)または(B)として位相差を有するものを使用することができる。保護フィルム(A)または(B)として位相差を示すフィルムを用いることにより、保護フィルムの上に更に位相差板を貼合する工程が省かれ、より工程の簡略化、低コスト化がなされる。保護フィルムに位相差を付与する方法は、公知の方法でよく、フィルムを縦方向、または、横方向に延伸した一軸性位相差フィルム、フィルムを縦方向、および、横方向に延伸した二軸性位相差フィルムなどの延伸フィルム、保護フィルム上にディスコチック液晶などの液晶を傾斜配向させた液晶塗布型視野角補償フィルムなどが挙げられる。
さて、本発明においては、上述した保護フィルムとして、偏光子の一方の面に紫外線不透過性を有する保護フィルム(A)を、他方の面に紫外線透過性を有する保護フィルム(B)を使用する必要がある。
ここで、紫外線不透過性とは、紫外線を全く透過しないということではなく、偏光子や液晶が劣化しない程度に紫外線を遮断する性能を有するという意味であり、具体的には200nm〜380nmの紫外線領域における光線透過率の最大値が15%以下であることが好ましい。このような性質を有する保護フィルム(A)は、原料樹脂中に紫外線吸収剤を配合することで製造することができる。
一方、紫外線透過性を有する保護フィルム(B)とは、紫外線吸収剤を配合していない、通常の透明な保護フィルムなどのフィルムを意味しており、具体的には、波長365nmにおける光線透過率が80%以上であることが好ましい。
すなわち、紫外線硬化型接着剤の硬化に用いるケミカルランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等は主に300nm〜400nmの波長域の光を発生させ、特に、一般的なメタルハライドランプや高圧水銀ランプで発生する紫外線は、波長が360nm〜370nmの照射量が最も多い。したがって、中心波長である365nmにおける光線透過率が80%以上であれば、紫外線ランプから照射された光の大部分が保護フィルム(B)を通過して偏光子の両面に塗布された紫外線硬化型接着剤を硬化させることができるのである。なお、偏光板を液晶表示素子として使用する場合には、外光からの紫外線が液晶を劣化させるのを防止するために液晶より外光側に保護フィルム(A)を配するのが好ましい。
上述した、保護フィルム(A)に配合される紫外線吸収剤としては、特に限定されるものでなく、例示するならば、2,2′−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2′,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2′,4,4′−テトラヒドロ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、2,4−ジヒドロキシ−2′メトキシベンゾフェノン、2,2′,4−トリヒドロキシ−4′−メトキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4,4′−ジメトキシベンゾフェノン、2,2′,4−トリヒドロキシ−4′−エトキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4,4′−ジエトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤、2‐(2′‐ヒドロキシ‐3′,5′‐ジ‐tert‐ブチルフェニル)‐5‐クロロベンゾトリアゾール、2‐(2′‐ヒドロキシ‐3′‐tert‐ブチル‐5′‐メチルフェニル)‐5‐クロロベンゾトリアゾール、2‐(2′‐ヒドロキシ‐3′‐tert‐アミル‐5′‐イソブチルフェニル)‐5‐クロロベンゾトリアゾール、2‐(2′‐ヒドロキシ‐3′‐イソブチル‐5′‐メチルフェニル)‐5‐クロロベンゾトリアゾール、2‐(2′‐ヒドロキシ‐3′‐イソブチル‐5′‐プロピルフェニル)‐5‐クロロベンゾトリアゾール、2‐(2′‐ヒドロキシ‐3′,5′‐ジ‐tert‐ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2‐(2′‐ヒドロキシ‐5′‐メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2‐[2′‐ヒドロキシ‐5′‐(1,1,3,3‐テトラメチル)フェニル]ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤などがある。これらは一種あるいは二種以上組み合わせて用いることができる。
本発明の偏光板の製造方法で使用する紫外線硬化型接着剤としては、紫外線を照射することで硬化し、硬化後、透明であれば、特に限定されない。紫外線硬化型接着剤の主成分となる紫外線硬化性化合物としては、例えば、ラジカル重合系として、アクリル基、メタクリル基、アリル基などを官能基に有する化合物や、光カチオン反応系として、エポキシ基などを官能基に有する化合物が挙げられる。より具体的な例として、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−アクリロイロキシエチルコハク酸、2−アクリロイロキシエチルフタル酸、ネオペンチルグリコールのアクリル酸安息香酸混合エステルのような単官能アクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレートのようなポリエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレートのようなポリプロピレングリコールジアクリレート、その他、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド変性ジアクリレート、ビスフェノールAプロピレンオキサイド変性ジアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートのような多官能アクリレートなどが挙げられる。また、これら以外に、水酸基を有する化合物から合成されるエチレンオキサイド変性アクリレート、プロピレンオキサイド変性アクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレートなどのアクリル基を有するオリゴマー、或いは光硬化型のエポキシ樹脂を使用することもできる。これらは一種あるいは二種以上組み合わせて用いることができる。
なお、上記した紫外線硬化型接着剤は通常2〜10重量%の硬化開始剤が配合されるのが好ましい。硬化開始剤としては、光ラジカル性重合開始剤と光カチオン性重合開始剤の2種類がある。光ラジカル性重合開始剤は、例えば、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−ジフェニルエタンー1−オン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4′−ジメトキシベンゾフェノン、4,4′−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。
光カチオン性重合開始剤は、例えば、米国特許第3708296号明細書に記載されたようなアリ−ルジアゾニウム化合物、米国特許第4058400号明細書に記載の第VIa族 元素の芳香族オニウム塩、米国特許第4069055号明細書に記載の第Va族元素の芳香族オニウム塩、米国特許第4086091号明細書に記載の第 IIIa−Va族元素のジカルボニルキレ−ト、米国特許第4139655号明細書に記載のチオピリリウム塩、米国特許第4161478号明細書に記載の MF6 アニオン(ここでMは、P、As及びSbより選択される)を有する第VIa族元素、米国特許第4231951号明細書に記 載のトリアリ−ルスルホニウム錯塩、米国特許第4256828号明細書に記載の芳香族イオドニウム錯塩及び芳香族スルホニウム錯塩を挙げることができる。 好適な光カチオン重合触媒はポリアリ−ルスルホニウム錯塩、ハロゲン含有錯イオンの芳香族スルホニウム塩若しくはイオドニウム塩、並びに第IIIa、Va 及びVIa族元素の芳香族オニウム塩である。これら塩類の幾種かは例えばFc−508若しくはFX−512(3Mカンパニ−社製、ポリアリ−ルスルホニウ ムヘキサフルオロホスフェ−ト)あるいはUVE−1014(ゼネラルエレクトリック、カンパニ−社製、ポリアリ−ルスルホニウムヘキサフルオロアンチモン 塩)、SP−170、SP−150(旭電化(株)製、ポリアリ−ルスルホニウムヘキサフルオロホスフェ−ト及びヘキサフルオロアンチモネ−ト)として販売されており市場より入手することができる。これらの硬化開始剤は、1種又は2種以上を任意の割合で混合して使用する事ができる。
また、紫外線硬化型接着剤には、公知の添加剤を混合することも可能である。公知の添加剤としては、粘度を調整する粘度調整剤、各種溶剤、イオン系導電剤、導電性金属酸化物微粒子などの導電性付与添加剤、接着剤の屈折率と屈折率が異なる光拡散微粒子などの光拡散性付与添加剤、などが挙げられる。
次に、本発明の偏光板の製造方法を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
図1は、本発明の偏光板の製造方法によって得られる偏光板の模式断面図であって、偏光子2の表裏に紫外線硬化型接着剤3を介して保護フィルム(A)4、保護フィルム(B)5が貼合された構造となっている。図2は、本発明の偏光板の製造方法を説明する概略図である。
図2からも明らかなように偏光子2の上面に紫外線不透過性を有する保護フィルム(A)4が、下面に紫外線透過性を有する保護フィルム(B)5が来るように連続的に供給し、ロールコーター、バーコーター、グラビアロール、スプレー、接着剤供給ノズル等の通常用いられる接着剤塗布装置10を用いて紫外線硬化型接着剤3を塗布厚みが0.1〜5μm、好ましくは0.5〜2μmの厚さなるように、偏光子2の両面、或いは保護フィルム(A)4、保護フィルム(B)5の偏光子2側の表面、若しくは偏光子2と保護フィルム(A)4及び保護フィルム(B)5の間に塗布した後、ピンチロール6にて加圧して貼合し、保護フィルム(A)4/接着剤3/偏光子2/接着剤3/保護フィルム(B)5の構成の積層体とする。
次いで、積層体は紫外線照射室(7)へと送られ、保護フィルム(B)5の外側、すなわち図2においては保護フィルム(B)5の下方に設置した紫外線発生器8によりより紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤3を硬化させ巻き取りロール9により巻き取ることで本発明の偏光板が得られる。
紫外線照射の条件は、紫外線硬化型接着剤3の種類や組成によっても異なるが、積算光量を500〜2500mJ/cmの範囲とするのが好ましい。さらに、積層体をあらかじめ40〜120℃程度に加温してから紫外線照射を行うのが好ましい。
なお、保護フィルム4、5と偏光子2との密着性を強化するために、あらかじめ保護フィルム、若しくは偏光子の表面を公知のコロナ処理、プラズマ処理、UV処理、火炎処理などで、表面を改質することがより好ましい。
更にまた、本発明の製造方法によって得られる偏光板には、必要に応じて、防眩層、ハードコート層、反射防止層、低反射層、反射層、防汚層、防曇層、蓄光層、光拡散層、エレクトロルミネッセンス層等の機能層を1層若しくはそれ以上積層することもできる。
このようにして得られる本発明の製造方法によって得られる偏光板は、液晶パネルの少なくとも片面に使用されるべき偏光板として、あるいはサングラス、視力矯正用メガネ等の眼鏡用レンズの少なくとも片面に粘着される偏光板として好ましく適用される。
以下、実施例により本発明をより詳細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、得られた偏光板は、以下の方法で評価した。
<光線透過率の測定>
保護フィルム(A)、(B)の紫外線領域における光線透過率は日立製作所製「U−3500形分光光度計」を用いて測定した。なお、保護フィルム(A)の200〜380nmの紫外線領域における透過率の最高値をUVa、保護フィルム(B)の365nmにおける透過率をUVbと略記する。
<剥離強度の測定>
偏光板の偏光子と保護フィルム(A)との剥離強度(T)、及び偏光板の偏光子と保護フィルム(B)との剥離強度(T)は島津製作所製引張試験機「オートグラフDCS5000を用い、JIS K6854−4 接着剤―はく離接着強さ試験方法―第4部:浮動ローラ法に準拠し、引張速度300mm/分で測定した。
[実施例1]
図2に示した方法と同様に、一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂からなるフィルムをヨウ素で染色した偏光子(25μm)の上方に、保護フィルムAとしてのベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が0.3重量%配合されたノルボルネン系樹脂フィルム(厚さ80μm、UVa:12%)を、下方に保護フィルムBとして紫外線吸収剤が配合されていないノルボルネン系樹脂フィルムを1軸延伸して位相差を付与したフィルム(厚さ80μm、UVb:91%)を配し、紫外線硬化型接着剤(主成分が2−ヒドロキシエチルアクリレート、光硬化開始剤として2,2−ジメトキシ−2−ジフェニルエタンー1−オンを5重量%添加して調製)を塗布厚みが2μmになるように塗布した後、ピンチロールで加圧して貼合し、保護フィルム(A)/接着剤/偏光子/接着剤/保護フィルム(B)構造を有する積層体を得た。次いで、保護フィルムB側からメタルハライドランプで紫外線を照度:160mW/cm、積算光量:1500mJ/cm、照射距離:180mmとなるようにして照射して偏光子の表裏の紫外線硬化型接着剤を硬化させ、本発明の偏光板を得た。得られた偏光板の偏光子とそれぞれの保護フィルムの間の剥離強度(T)は18N/m、剥離強度(T)は46N/mであり、偏光板としての特性も実用上十分なものであった。
[実施例2]
保護フィルムAとして紫外線吸収剤が配合されたトリアセチルセルロース(厚さ80μm、UVa:5%)を用いる以外は実施例1と同様にして偏光板を得た。得られた偏光板の偏光子とそれぞれの保護フィルムの間の剥離強度(T)は19N/m、剥離強度(T)は21N/mであり、偏光板としての特性も実用上十分なものであった。
[実施例3]
保護フィルムAとして紫外線吸収剤が配合されたトリアセチルセルロース(厚さ80μm、UVa:5%)を、保護フィルムBとしてポリカーボネート(厚さ100μm、UVb:88%)を用いる以外は実施例1と同様にして偏光板を得た。得られた偏光板の偏光子とそれぞれの保護フィルムの間の剥離強度(T)は23N/m、剥離強度(T)は25N/mであり、偏光板としての特性も実用上十分なものであった。
[比較例1]
図2における紫外線発生器の位置を積層体通過面の上側(保護フィルム(A)の上側)に変更する以外は実施例1と同様にして偏光板を得ようとしたが、紫外線硬化型接着剤が硬化せず、所望の偏光板は得られなかった。
[比較例2]
図2における紫外線発生器の位置を積層体通過面の上側(保護フィルム(A)の上側)に変更する以外は実施例2と同様にして偏光板を得ようとしたが、紫外線硬化型接着剤が硬化せず、所望の偏光板は得られなかった。
[比較例3]
図2における紫外線発生器の位置を積層体通過面の上側(保護フィルム(A)の上側)に変更する以外は実施例3と同様にして偏光板を得ようとしたが、紫外線硬化型接着剤が硬化せず、所望の偏光板は得られなかった。
以上説明したように本発明によれば、ポリビニルアルコール系接着剤を使用した場合に比較して、乾燥炉が不要であるので、生産スピードが大幅に早くなり、生産性の向上が改良された偏光板の製造方法が提供される。本発明によって得られる偏光板は、液晶表示素子、眼鏡等をはじめとする光学素子として有用に用いられるものである。
本発明で製造される偏光板の模式的断面図である。 本発明の偏光板の製造方法を説明する模式図である。
符号の説明
1 偏光板
2 偏光子
3 紫外線硬化型接着剤
4 保護フィルム(A)
5 保護フィルム(B)
6 ピンチロール
7 紫外線照射室
8 紫外線発生器
9 巻き取りロール
10 接着剤塗布装置

Claims (5)

  1. 偏光子の片面に紫外線不透過性を有する保護フィルム(A)を、他面に紫外線透過性を有する保護フィルム(B)を、各々紫外線硬化型接着剤を介して貼合し、次いで前記保護フィルム(B)の外側から紫外線を照射し、前記紫外線硬化型接着剤を硬化させることを特徴とする偏光板の製造方法。
  2. 前記保護フィルム(B)の、波長365nmにおける光線透過率が80%以上であることを特徴とする請求項1に記載の偏光板の製造方法。
  3. 前記保護フィルム(A)の、200nm〜380nmの紫外線領域における光線透過率の最大値が15%以下であることを特徴とする請求項1、2記載の偏光板の製造方法。
  4. 前記保護フィルム(A)または(B)が位相差を有することを特徴とする請求項1〜3に記載の偏光板の製造方法。
  5. 前記保護フィルム(A)および/または(B)がノルボルネン系樹脂フィルムであることを特徴とする請求項1〜4に記載の偏光板の製造方法。

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