JP2013140390A - 偏光板、液晶表示装置及びタッチパネル - Google Patents

偏光板、液晶表示装置及びタッチパネル Download PDF

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Abstract

【課題】機械的強度が高く、高温・高湿下においても視認性を損なうことなく、可撓性、耐擦傷性に優れ、寸法変化に伴う色むらなどの視認障害が少ない偏光板を構成しうる保護フィルムを提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂1を含む中間層と、該中間層の一方の面に積層される熱可塑性樹脂2を含む表面層2と、前記中間層の他方の面に積層される熱可塑性樹脂3を含む表面層3とを有し、前記表面層2および前記表面層3のいずれか一方または両方は、ガラス転移温度(Tg)100℃以上のアクリル樹脂により構成され、前記中間層には、紫外線吸収剤が含まれており、前記中間層、前記表面層2及び前記表面層3のいずれか1以上の層には、弾性体粒子が含まれていることを特徴とする保護フィルム。
【選択図】図1

Description

本発明は、機械的強度に優れ、高温・高湿度環境下においても寸法変化がなく、高い視認性を維持することができ、耐擦傷性に優れた偏光板と、この偏光板を用いた液晶表示装置及びタッチパネルに関する。
液晶表示装置等に用いられる偏光板は、少なくとも、偏光子と、該偏光子を挟んで対向する形で配置される二つの保護フィルムとから構成される。この偏光板を構成する偏光子としては、ポリビニルアルコールを溶液流延法により製膜したフィルムにヨウ素または二色性染料を吸着させ、ホウ酸溶液中で延伸させたフィルムが通常使用されている。
一方、前記保護フィルムには透明性が優れるなどの点からトリアセチルセルロースフィルム(TACフィルム)が広く用いられている。しかしながら、TACフィルムは、その透湿度が高いため、例えば高温・高湿度環境下では吸湿等によって寸法が変化して光学的歪み等が生じ得るため、その信頼性が必ずしも十分ではなかった。
これに対し、保護フィルムとしては、TACフィルムの代わりに、オレフィン系フィルムやポリエステル系フィルム等の透湿度の低いフィルムを用いる方法が提案されている。しかしながら、透湿度が極端に低い保護フィルムは、偏光子と保護フィルムとを貼付する際に、偏光子に含まれる水分の除去が不十分となり、水分が偏光子に残存し、この水分により偏光子と保護フィルムとの密着性が低下するという問題があった。
そこで、透湿性と密着性を両立させる方法として、透湿性の低いフィルムにセルロースエステル系の樹脂を積層させた保護フィルムが提案されている。例えば、特許文献1には、ポリエステル樹脂層と疎水性セルロースエステルの樹脂層からなる積層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。
また、特許文献2には、マレイミド・オレフィン共重合体とアクリロニトリル・スチレン共重合体からなる樹脂組成物を流延法によりフィルム成形した基材に密着層としてセルロース系樹脂を塗布してなる積層体を偏光板保護フィルムとして偏光子に貼合する偏光板が開示されている。
さらに、特許文献3には、樹脂層からなるコア層の表層にセルロース樹脂を塗布した積層フィルムを偏光子に貼着してなる偏光板が開示されている。
特開2004−226799号公報 特開2002−331616号公報 特開2001−215331号公報
前記各特許文献に開示の偏光板では、通常の使用時における密着性は十分であるものの、偏光板の機械的強度は依然として不十分なままであった。
また、前記各特許文献に開示の偏光板に用いられる偏光板保護フィルムは、透湿度の低いフィルムの上に、セルロースエステル類を溶解させた塗布液を塗布し、この塗布液を乾燥させることにより得られるため、得られたフィルムには一定量以上の残留溶剤が残存することになる。このため、これらフィルムを有する偏光板を高温・高湿度の環境下においた場合には、残留溶剤が揮発する際に前記フィルムが収縮したり、前記フィルムが貼付された偏光子の偏光度が低下したりする等の問題が生じ得る。そのため、高温・高湿度環境下でも高い光学性能を有し、かつ強度に優れるものが求められているのが現状である。
さらに、従来技術においては、上記に加え、寸法変化に伴う色むらなどの視認障害の低減、並びに表面の硬度、耐傷性、透明性、低熱膨張性、耐候性、紫外線透過防止効果、及び成形性等の特性の向上が、偏光板及びその保護フィルムに求められている。
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、機械的強度が高く、高温・高湿下においても視認性を損なうことなく、耐擦傷性に優れ、寸法変化に伴う色むらなどの視認障害が少ない偏光板;そのような偏光板をの表面に用いることができ、表面の硬度、耐傷性、透明性、低熱膨張性、耐候性、紫外線透過防止効果、及び成形性等の特性を向上しうる保護フィルム;並びに該偏光板を用いた液晶表示装置を提供することにある。
本発明者らは、前記課題を解決するために、鋭意、実験、検討を重ねたところ、偏光板に用いる保護フィルムとして、熱可塑性樹脂を含む複数の層からなるフィルムを用い、この保護フィルムの偏光子から最も離れた位置の層をアクリル樹脂により構成し、さらに液晶セル側に配置される保護層を特定のものにすることによって、上記課題を解決しうることを見出した。
即ち、本発明によれば、下記〔1〕〜〔18〕が提供される。また、本願においては、下記〔19〕〜〔26〕が開示される。
〔1〕 偏光子と、該偏光子を挟んで配置される二つの保護フィルムとを含む偏光板において、
前記二つの保護フィルムのうちの第1の保護フィルムは、熱可塑性樹脂を含む複数の層を含み、
前記複数の層のうちの前記偏光子から最も離れた位置の層を構成する熱可塑性樹脂は、アクリル樹脂であり、
前記二つの保護フィルムのうちの第2の保護フィルムの光弾性係数が−20×10-13〜20×10-13cm2/dynであることを特徴とする偏光板。
〔2〕 偏光子と、該偏光子を挟んで配置される二つの保護フィルムとを含む偏光板において、
前記二つの保護フィルムのうちの第1の保護フィルムは、熱可塑性樹脂を含む複数の層を含み、
前記複数の層のうちの前記偏光子から最も離れた位置の層を構成する熱可塑性樹脂は、アクリル樹脂であり、
前記二つの保護フィルムのうちの第2の保護フィルムが、二軸性を有する光学補償フィルムであることを特徴とする偏光板。
〔3〕 偏光子と、該偏光子を挟んで配置される二つの保護フィルムとを含む偏光板において、
前記二つの保護フィルムのうちの第1の保護フィルムは、熱可塑性樹脂を含む複数の層を含み、
前記複数の層のうちの前記偏光子から最も離れた位置の層を構成する熱可塑性樹脂は、アクリル樹脂であり、
前記二つの保護フィルムのうちの第2の保護フィルムが、波長550nmで測定したレターデーション値Re(550)と、波長450nmで測定したレターデーション値Re(450)との比Re(450)/Re(550)が1.007以下である光学補償フィルムであることを特徴とする偏光板。
〔4〕 前記第1の保護フィルムは、中間層と、この中間層の両側にそれぞれ設けられる表面層とを備え、
前記中間層および前記表面層のうちの少なくとも前記中間層は、紫外線吸収剤を含有し、
中間層の紫外線吸収剤濃度が他の層より高いことを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の偏光板。
〔5〕 前記紫外線吸収剤が前記中間層にのみ含まれることを特徴とする〔4〕に記載の偏光板。
〔6〕 前記二つの保護フィルムの少なくとも一方の保護フィルムの透湿度が10g/24h・m2以上200g/day・m2未満であることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の偏光板。
〔7〕 前記二つの保護フィルムの少なくとも一方の保護フィルムが押出成形法により得られたものであることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の偏光板。
〔8〕 前記二つの保護フィルムの少なくとも一方の保護フィルムの膜厚が200μm以下であることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の偏光板。
〔9〕 前記第1の保護フィルムまたは前記第2の保護フィルムの前記偏光子とは反対側の表面は、線状凹部または線状凸部が実質的に形成されていない平坦な面であることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の偏光板。
〔10〕 前記第1の保護フィルムの前記偏光子とは反対側の表面に設けられた光学機能層をさらに備えることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の偏光板。
〔11〕 前記光学機能層は、反射防止層であることを特徴とする〔10〕に記載の偏光板。
〔12〕 前記第2の保護フィルムは、複屈折性を有するフィルムであることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の偏光板。
〔13〕 前記第2の保護フィルムは、その面内方向のレターデーション(Re)の絶対値、および厚み方向のレターデーション(Rth)の絶対値がともに3(nm)以下のフィルムであることを特徴とする〔1〕に記載の偏光板。
〔14〕 光源と、入射側偏光板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に備える液晶表示装置において、
前記入射側偏光板および前記出射側偏光板の少なくともいずれかの偏光板は、〔1〕又は〔2〕に記載の偏光板であり、かつ、その第2の保護フィルムが前記液晶セルに面するように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
〔15〕 前記光学補償フィルムが1/4波長板である、円偏光板として機能する〔3〕に記載の偏光板。
〔16〕 反射板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に備える反射型の液晶表示装置であって、
前記出射側偏光板が〔15〕に記載の偏光板であり、この偏光板の1/4波長板が、この偏光板の偏光子よりも前記液晶セル側に位置することを特徴とする反射型の液晶表示装置。
〔17〕 入射側偏光板と、半透過型の液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に備える半透過型の液晶表示装置であって、
前記入射側偏光板および出射側偏光板の少なくともいずれかの偏光板が〔15〕に記載の偏光板であり、この偏光板の1/4波長板が、この偏光板の偏光子よりも前記液晶セル側に位置することを特徴とする半透過型の液晶表示装置。
〔18〕 表示装置の表面に設けられるタッチパネルであって、
前記表面側に設けられる第1透明基板と、この第1透明基板に間隔をあけて対向配置される第2透明基板とを備え、
前記第1透明基板が、その前記表面側に〔15〕に記載の偏光板を備え、この偏光板の1/4波長板が、この偏光板の偏光子よりも前記第2基板側に位置することを特徴とするタッチパネル。
〔19〕 熱可塑性樹脂1を含む中間層と、該中間層の一方の面に積層される熱可塑性樹脂2を含む表面層2と、前記中間層の他方の面に積層される熱可塑性樹脂3を含む表面層3とを有し、
前記表面層2および前記表面層3のいずれか一方または両方は、ガラス転移温度(Tg)100℃以上のアクリル樹脂により構成され、
前記中間層には、紫外線吸収剤が含まれており、
前記中間層、前記表面層2及び前記表面層3のいずれか1以上の層には、弾性体粒子が含まれていることを特徴とする保護フィルム。
〔20〕 弾性体粒子が、前記表面層2および/または前記表面層3に含まれている〔19〕記載の保護フィルム。
〔21〕 前記表面層2及び3のうち、少なくとも保護対象に面する側と反対側に位置する表面層が、ガラス転移温度(Tg)100℃以上のアクリル樹脂により構成される、〔19〕又は〔20〕記載の保護フィルム。
〔22〕 前記表面層2及び前記表面層3のどちらか一方又は両方の厚さが10μm以上である、〔19〕〜〔21〕のいずれか1項に記載の保護フィルム。
〔23〕 前記中間層の厚さが10〜40μmである、〔19〕〜〔22〕のいずれか1項に記載の保護フィルム。
〔24〕 総積層数が7層以下である〔19〕〜〔23〕のいずれか1項に記載の保護フィルム。
〔25〕 透湿度が10g/m・24h以上200g/m・24h以下である、〔19〕〜〔24〕のいずれか1項に記載の保護フィルム。
〔26〕 共押出により得られたものである、〔19〕〜〔25〕のいずれか1項に記載の保護フィルム。
本発明の偏光板は、下記の効果を奏しうる:
・耐擦傷性および機械的強度が高く、高温・高湿下においても十分な視認性を奏することができる。
・機械的強度が高く、高温・高湿下の使用においても、これまでの偏光板に比して、光漏れが少なく、積層フィルムに剥がれが生じることがなく、良好な光学補償機能を有する。
・機械的強度が高く、高温・高湿下の使用においても、これまでの偏光板に比して、光漏れ、剥がれが少ない。
そのため本発明の偏光板は、タッチパネル、液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイ、特に40インチ以上の大画面を有する表示装置に好適に用いることができる。
本発明の表示装置用保護フィルムによれば、紫外線透過防止効果などの従来からの特性を維持しつつ耐傷性、外観性、透明性、低熱膨張性を大幅に向上させることができるため、広く一般に用いられている表示装置に用いることにより、表示装置の耐傷寿命を延ばし、外観性、成形性をも向上させることができる。
図1は、本発明の偏光板を有する液晶表示装置の概略を示す断面図である。 図2は、本発明の偏光板を有するタッチパネルの概略を示す断面図である。 図3は、本発明の実施例において、偏光板の光漏れ度の測定における測定点の位置を説明する平面図である。
前述のように、本発明にかかる偏光板は、偏光子と、該偏光子を挟んで対向する形で配置される二つの保護フィルムとを含む偏光板において、前記二つの保護フィルムのうちの第1の保護フィルムは、熱可塑性樹脂を含む複数の層を含み、前記複数の層のうちの前記偏光子から最も離れた位置の層を構成する熱可塑性樹脂は、アクリル樹脂であり、前記二つの保護フィルムのうちの第2の保護フィルムが、後述する特定の特性を有することを特徴とする。
以下に、本発明の偏光板を構成する偏光子、第1の保護フィルムを構成するアクリル樹脂及びその他の熱可塑性樹脂、第1の保護フィルムを構成する付加的構成要素である光学機能層、そして、第2の保護フィルムについて、順次に説明する。
本発明に用いる偏光子は、液晶表示装置等に用いられている公知の偏光子である。例えば、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素又は二色性染料を吸着させた後、ホウ酸浴中で一軸延伸することによって得られるもの、またはポリビニルアルコールフィルムにヨウ素又は二色性染料を吸着させ延伸しさらに分子鎖中のポリビニルアルコール単位の一部をポリビニレン単位に変性することによって得られるものなどが挙げられる。その他に、グリッド偏光子、多層偏光子、コレステリック液晶偏光子などの偏光を反射光と透過光に分離する機能を有する偏光子が挙げられる。これらのうちポリビニルアルコールを含有する偏光子が好ましい。
本発明に用いる偏光子に自然光を入射させると一方の偏光だけが透過する。本発明に用いる偏光子の偏光度は特に限定されないが、好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上である。偏光子の平均厚みは好ましくは5〜80μmである。
前記第1の保護フィルムは、熱可塑性樹脂を含む複数の層を含む。前記複数の層のそれぞれは、好ましくは、熱可塑性樹脂を主成分とする。本明細書において、熱可塑性樹脂を「主成分とする」とは、層中の熱可塑性樹脂の含有割合が通常50重量%以上、好ましくは80重量%以上、より好ましくは90重量%以上であることをいう。
前記第1の保護フィルムを構成する熱可塑性樹脂は、アクリル樹脂に加え、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、および脂環式オレフィンポリマーなどを用いることができる。
脂環式オレフィンポリマーとしては、特開平05−310845号公報、米国特許第5179171号公報に記載されている環状オレフィンランダム多元共重合体、特開平05−97978号公報、米国特許第5202388号公報に記載されている水素添加重合体、特開平11−124429号公報(国際公開99/20676号公報)に記載されている熱可塑性ジシクロペンタジエン系開環重合体及びその水素添加物等が挙げられる。
本発明において、使用する熱可塑性樹脂の分子量は、溶媒としてシクロヘキサン(樹脂が溶解しない場合はトルエン)を用いたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(以下、「GPC」と略す。)で測定したポリイソプレン換算の重量平均分子量(Mw)で、通常5,000〜100,000、好ましくは8,000〜80,000、より好ましくは10,000〜50,000である。重量平均分子量がこのような範囲にあるときに、保護フィルムの機械的強度及び成形加工性が高度にバランスされ好適である。
熱可塑性樹脂の分子量分布(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))は特に制限されないが、通常1.0〜10.0、好ましくは1.0〜4.0、より好ましくは1.2〜3.5の範囲である。
熱可塑性樹脂は、その分子量2,000以下の樹脂成分(すなわち、オリゴマー成分)の含有量が5重量%以下、好ましくは3重量%以下、より好ましくは2重量%以下である。オリゴマー成分の量が多いと積層体を製造する際に、中間層と表面層それぞれに微細な凹凸が発生したり、各層において厚さむらが生じたりして面精度が悪くなる可能性がある。
オリゴマー成分の量を低減するためには、重合触媒や水素化触媒の選択;重合反応や水素化反応などの反応条件;樹脂を成形用材料としてペレット化する工程における温度条件;などを最適化すればよい。オリゴマーの成分量は、シクロヘキサン(重合体樹脂が溶解しない場合はトルエン)を用いたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーによって測定することができる。
本発明では、第1の保護フィルムを構成する複数層の内の、偏光子から最も離れた位置の層を構成する熱可塑性樹脂がアクリル樹脂である。アクリル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、通常100℃以上、好ましくは100〜170℃、より好ましくは100〜140℃とすることができる。
このアクリル樹脂は、(メタ)アクリル酸エステルを主成分とする共重合体樹脂であり、(メタ)アクリル酸エステルのみからなる単独重合体でも共重合体でもよく、また、(メタ)アクリル酸エステルとこれと共重合可能な単量体との共重合体であっても良い。また、アクリル樹脂は、1種類を単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。本明細書において、「アクリル樹脂から構成される」層とは、アクリル樹脂のみからなる層に加え、後述する紫外線吸収剤、その他の配合剤及び弾性体微粒子等の、アクリル樹脂以外の材料をさらに含んでいる層をも含む。アクリル樹脂から構成される層におけるアクリル樹脂の含有割合は、好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは70〜95重量%とすることができる。
本発明では、上記アクリル樹脂の内でも、ポリメタクリレート樹脂が好ましく、中でもポリメチルメタクリレート樹脂がより好ましい。
なお、本明細書において、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を意味する。同様に、(メタ)アクリル酸エステルは、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルを意味する。
アクリル樹脂の主成分として使用する(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸と炭素数1〜15のアルカノール及びシクロアルカノールから誘導される構造のものが好ましい。より好ましくは、炭素数1〜8のアルカノールから誘導される構造のものである。炭素数が多すぎる場合は、得られる脆質フィルムの破断時伸びが大きくなりすぎる。
これらの(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、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i−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸i−ブチル、アクリル酸sec−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸n−デシル、アクリル酸n−ドデシル、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i−プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸i−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸n−デシル、メタクリル酸n−ドデシルなどを挙げることができる。
また、これらの(メタ)アクリル酸エステルは、水酸基、ハロゲン原子等の任意の置換基を有していてもよい。そのような置換基を有する(メタ)アクリル酸エステルの例としては、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸4−ヒドロキシブチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸4−ヒドロキシブチル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル等を挙げることができる。
本発明において使用するアクリル樹脂において、(メタ)アクリル酸エステルの含有量は、50重量%以上、好ましくは85重量%以上、より好ましくは90重量%以上である。(メタ)アクリル酸エステルは、1種類を単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。アクリル樹脂の分子量は、特に限定されないが、通常、重量平均分子量で50,000〜500,000である。分子量がこの範囲内にあると、均質なフィルムを流延法により容易に作ることができる。
(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能な単量体には、特に限定はないが、α,β−エチレン性不飽和カルボン酸単量体、(メタ)アクリル酸アルカノールエステル及びシクロアルカノールエステル以外のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体、アルケニル芳香族単量体、共役ジエン単量体、非共役ジエン単量体、シアン化ビニル単量体、不飽和カルボン酸アミド単量体、カルボン酸不飽和アルコールエステル、オレフィン単量体などを挙げることができる。
α,β−エチレン性不飽和カルボン酸単量体は、モノカルボン酸、多価カルボン酸、多価カルボン酸の部分エステル及び多価カルボン酸無水物のいずれでもよく、その具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸モノエチル、フマル酸モノn−ブチル、無水マレイン酸、無水イタコン酸などを挙げることができる。(メタ)アクリル酸エステルアルカノールエステル及びシクロアルカノールエステル以外のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体の具体例としては、メタクリル酸グリシジル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、イタコン酸ジメチルなどを挙げることができる。アルケニル芳香族単量体の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、メチルα−メチルスチレン、ビニルトルエンおよびジビニルベンゼンなどを挙げることができる。
共役ジエン単量体の具体例としては、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエン、シクロペンタジエンなどを挙げることができる。非共役ジエン単量体の具体例としては、1,4−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネンなどを挙げることができる。
シアン化ビニル単量体の具体例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリルなどを挙げることができる。
α,β−エチレン性不飽和カルボン酸アミド単量体の具体例としては、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミドなどを挙げることができる。カルボン酸不飽和アルコールエステル単量体の具体例としては、酢酸ビニルなどを挙げることができる。オレフィン単量体の具体例としては、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテンなどを挙げることができる。
本発明において使用するアクリル樹脂において、(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能な単量体に基づく単位の含有量は、50重量%以下、好ましくは15重量%以下、より好ましくは10重量%以下である。
(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能な単量体は、1種類を単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能な単量体としては、アルケニル芳香族単量体が好ましく、なかでもスチレンが好ましい。
本発明において使用するアクリル樹脂の好ましい具体例としては、メタクリル酸メチル/アクリル酸メチル/アクリル酸ブチル/スチレン共重合体、メタクリル酸メチル/アクリル酸メチル共重合体、メタクリル酸メチル/スチレン/アクリル酸ブチル共重合体などを挙げることができる。
本発明において使用するアクリル樹脂は、その破断時伸びが10〜180%の範囲にあるのが好ましく、50〜170%の範囲にあるのがより好ましい。破断時伸びが上記範囲内にあるときに、脆質フィルムのカス上げ性が良好となる。アクリル樹脂として2種類以上を併用するときは、混合物の破断時伸びが前記範囲にあることが好ましい。
本発明において、前述のアクリル樹脂からなる表面層の厚みは、好ましくは10μm以上であり、さらに好ましくは20〜60μmである。表面層の厚さが上記範囲であることにより第1の保護フィルムに表面鉛筆硬度と可撓性とを十分に付与できる。
本発明において、第1の保護フィルムは、前述のように、複数層の熱可塑性樹脂層から構成されるが、さらに、この第1の保護フィルムは、中間層と、この中間層の両側にそれぞれ設けられる表面層とを備え、前記中間層および前記表面層のうちの少なくとも前記中間層は、紫外線吸収剤を含有し、前記紫外線吸収剤を含有する層のうち、当該紫外線吸収剤濃度の最も高い層が前記中間層であることが、好ましい。前記中間層は、単層でも多層でも良い。また、紫外線吸収剤は、中間層にのみ含有されていても良い。
本発明において、表面層にも紫外線吸収剤を含有させることもあるが、その場合の含有量は、表面層を構成するアクリル樹脂全体量の0.1〜5重量%が適当である。この含有量は、より具体的には、前記中間層中の紫外線吸収剤の含有量を勘案して、保護フィルム全体として必要な紫外線透過防止性能を確保するように、決定する。下限値を下回ると紫外線吸収効果が得られず、上限値を超えると、保護フィルムの外に紫外線吸収剤が染み出すおそれがある。
本発明で用いる紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、アクリロニトリル系紫外線吸収剤、トリアジン系化合物、ニッケル錯塩系化合物、無機粉体等の公知のものが使用可能である。中でも、紫外線吸収剤としては、2,2´−メチレンビス(4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール)、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、2,4−ジ−tert−ブチル−6−(5−クロロベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール、2,2´−ジヒドロキシ−4,4´−ジメトキシベンゾフェノン、2,2´,4,4´−テトラヒドロキシベンゾフェノン等が好適に用いられる。これらの中でも、特に2,2´−メチレンビス(4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール)が好ましい。
上記紫外線吸収剤を含有させる方法としては、紫外線吸収剤を予め熱可塑性樹脂中に配合する方法;紫外線吸収剤を高濃度に含有する熱可塑性樹脂のマスターバッチを用いる方法;熱可塑性樹脂層の溶融押出成形時に溶融樹脂に直接供給する方法などが挙げられ、いずれの方法が採用されてもよい。
熱可塑性樹脂層に含有される紫外線吸収剤の含有量は、樹脂100重量%当たり0.5〜5重量%が好ましい。また、前述の中間層における紫外線吸収剤の濃度のばらつきが全面で±0.1%以内であることが望ましい。
紫外線吸収剤の含有量が0.5〜5重量%であることにより、偏光板の色調を悪化させること無く紫外線を効率的に遮断することができ、長期使用時の偏光度の低下を防ぐことができる。中間層の紫外線吸収剤の含有量は、さらに好ましくは1.0〜5重量%である。
熱可塑性樹脂層の紫外線吸収剤の含有量が0.5重量%未満であると、波長370nm及び380nmにおける光線透過率が大きくなり、そのような保護フィルムを使用すると、偏光子の偏光度が低下してしまう。逆に紫外線吸収剤の含有量が5重量%を超えると、短波長側の光線透過率が小さくなり、積層体の黄色味が強くなりすぎてしまう。
また、本発明では、第1の保護フィルムを構成する熱可塑性樹脂層における紫外線吸収剤の濃度のばらつきが全面で±0.1重量%以内であることが望ましい。それは、前記濃度のばらつきをこの範囲に抑えることにより、初期フィルムの色調ムラがなく、また、長期使用後の紫外線による劣化が均一に起こり、液晶表示装置に実装したときの色調ムラが起こりにくくなるからである。中間層における紫外線吸収剤の濃度のばらつきが全面で±0.1重量%を超えると、色調のムラがはっきりと視認でき、色調不良となる。また、長期使用後には紫外線による劣化が不均一となり、色調不良がさらにひどくなる。
前述の熱可塑性樹脂層における紫外線吸収剤の濃度のばらつきは、以下の手順で測定する。
まず、分光光度計により積層体の紫外線透過率を測定する。次に、接触式厚み計により積層体の厚さを測定する。次いで、測定部の断面を光学顕微鏡により観察し、表面層と中間層の厚さの比を求め、中間層の厚さを求める。そして、紫外線透過率と厚さから紫外線吸収剤の濃度を下記式(1)から算出する。
C=−log10(0.01T)/K/L (1)
式(1)において、Cは紫外線吸収剤の濃度(重量%)、Tは光線透過率(%)、Kは吸光係数(−)、Lは積層体の厚さ(μm)である。
以上の操作を積層体の縦方向及び横方向で一定間隔毎に行い、これらの測定値の算術平均値をとり、これを平均濃度Caveとする。そして、測定した濃度Cの内最大値をCmax、最小値をCminとして、以下の式から算出する。
濃度のばらつき(%)=(Cave−Cmin)/Cave×100、および(Cmax−Cave)/Cave×100のうちの大きい方とする。
前記熱可塑性樹脂層における紫外線吸収剤の濃度のばらつきを全面で±0.1重量%とするための手段としては、(1)乾燥させた熱可塑性樹脂と、紫外線吸収剤とを混合させる。次いで、その混合物を押出機に接続されたホッパーへ投入し、単軸押出機へ供給して溶融押出する;(2)乾燥機付きホッパーに熱可塑性樹脂を投入する。また別の投入口から紫外線吸収剤を投入する。前記熱可塑性樹脂及び紫外線吸収剤をそれぞれフィーダーで計量しながら二軸押出機へ供給して溶融押出する方法;が挙げられる。
本発明において複数の熱可塑性樹脂層の最外表面層を除いた中間層の厚さは10〜40μmであることが好ましい。中間層の厚さが10μm未満であると、層間の界面が荒れてしまい、平坦性、平滑性などの面状態が悪化してしまうおそれがある。一方、中間層の厚さが40μmを超えると、偏光板保護フィルムとして使用した場合に、偏光板全体が厚くなってしまい、実用が難しくなる。なお、後述するように、第1の保護フィルムは、通常、その視認側表面に各種光学機能層を積層されてから使用に供される。また、各種光学機能層を積層してなる保護フィルムの総厚としては、200μm以下であることが好ましい。その理由は、前述のように、偏光板全体を不必要に厚くしないためである。
本発明において、前記中間層の厚さのばらつきが全面で±1μm以内であることが好ましい。この中間層の厚さのばらつきが全面で±1μm以内であることにより、色調のばらつきが小さくなる。また、長期使用後の色調変化も均一となるため、長期使用後の色調ムラも起こらない。
中間層の厚さは、市販の接触式厚さ計を用いて、総厚を測定し、厚さ測定部分を切断し断面を光学顕微鏡で観察して、中間層と表面層との厚さ比を求めて、その比率より中間層の厚さを計算する。以上の操作を積層体の横方向及び縦方向において一定間隔毎に行う。
中間層の厚さのばらつきは、上記で測定した測定値の算術平均値を基準厚さTaveとし、測定した厚さTの内の最大値をTmax、最小値をTminとして、以下の式から算出する。
厚さのばらつき(μm)=Tave−Tmin、及びTmax−Taveのうちの大きい方とする。
本発明では、第1の保護フィルムを構成する複数層の層数をk層(kは2以上の整数)とするとき、偏光子に最も近い位置から数えて第i番目(iは1〜k−1の整数)の熱可塑性樹脂層における380nm〜780nmの範囲の波長λにおける屈折率をni(λ)、この層に隣接する層における380nm〜780nmの範囲の波長λにおける屈折率をni+1(λ)とすると、これらが下記式(2)の関係を満たすことが好ましい。
|ni(λ)−ni+1(λ)| ≦ 0.05 (2)
特に、|ni(λ)−ni+1(λ)|≦0.045であることがより好ましい。なお、ni(λ)及びni+1(λ)は、波長λにおける主屈折率の平均値である。|ni(λ)−ni+1(λ)|の値が上記値を超える場合には、界面での屈折率差によって生じる界面反射により、保護層表面に干渉縞が生じるおそれがある。
また、本発明においては、複数の熱可塑性樹脂層のどの層にも、紫外線吸収剤以外の他の配合剤を含有させてもよい。他の配合剤としては、格別限定はないが、無機微粒子;酸化防止剤、熱安定剤、近赤外線吸収剤等の安定剤;滑剤、可塑剤等の樹脂改質剤;染料や顔料等の着色剤;帯電防止剤等が挙げられる。これらの配合剤は、単独で、あるいは2種以上を組み合せて用いることができ、その配合量は本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択される。
前記滑剤としては、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、および硫酸ストロンチウムなどの無機粒子、ならびに、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、セルロースアセテート、およびセルロースアセテートプロピオネートなどの有機粒子が挙げられる。滑剤を構成する粒子としては、有機粒子が好ましく、この中でもポリメチルメタクリレート製の粒子が特に好ましい。
本発明においては、複数の熱可塑性樹脂層のどの層も、前記滑剤として又はその他の目的で、ゴム状弾性体からなる弾性体粒子を含むことができる。好ましくは、前記中間層及びその両側の前記表面層を有する保護フィルムにおいて、これらの層のうちいずれか1以上の層に弾性体微粒子が含まれていることが好ましい。さらに、前記熱可塑性樹脂としてアクリル樹脂を含み、且つ前記弾性体粒子を含むことが、耐衝撃性及び可撓性の向上のため好ましい。
前記ゴム状弾性体の材料としては、アクリル酸エステル系ゴム状重合体、ブタジエンを主成分とするゴム状重合体、およびエチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。アクリル酸エステル系ゴム状重合体としては、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートなどを主成分とするものがある。これらのうち、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、及びブタジエンを主成分とするゴム状重合体が好ましい。弾性体粒子は、二種の重合体が層状になったものであってもよく、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とを含むグラフト化ゴム弾性部分と、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と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。
前記弾性体粒子は、熱可塑性樹脂中に分散した状態におけるその数平均粒径が、通常2.0μm以下、好ましくは0.1〜1.0μm、より好ましくは0.1〜0.5μmである。ここで「数平均粒径」は、一次粒子が凝集によってより大きい二次粒子を形成している場合は、好ましくは当該二次粒子の径とする。弾性体粒子の一次粒子径が小さくても、凝集によって形成される二次粒子の数平均粒径が大きいと、偏光板用保護フィルムはヘイズが高くなり、光線透過率が低くなるので、表示画面用には適さなくなる。また数平均粒径が小さくなりすぎると可撓性が低下する傾向にある。
本発明において、弾性体粒子の波長380〜780nmにおける屈折率np(λ)は、マトリックスとなる熱可塑性樹脂の波長380nm〜780nmにおける屈折率nr(λ)との間に、式(3)の関係を満たすことが好ましい。
|np(λ)−nr(λ)|≦0.05 (3)
特に、|np(λ)−nr(λ)|≦0.045であることがより好ましい。np(λ)及びnr(λ)は、波長λにおける主屈折率の平均値である。|np(λ)−nr(λ)|の値が上記範囲を超える場合には、界面の屈折率差によって生じる界面反射により、透明性を損なうおそれがある。
また、本発明において、保護フィルムの好ましい光弾性係数は、その絶対値が好ましくは30×10-13cm2/dyn以下(即ち、−20×10-13cm2/dyn〜20×10-13cm2/dyn)であり、より好ましくは10×10-13cm2/dyn以下であり、更に好ましくは5×10-13cm2/dyn以下である。光弾性係数がこれより大きいと、偏光子を保護するにあたり、偏光子の収縮応力により位相差を発現しやすくなり、偏光板の光学特性の低下を招くことがあるため、好ましくない。保護フィルムの面内位相差Re(Re=d×(nx−ny)で定義される値、nx、nyは保護フィルムの面内主屈折率;dは保護フィルムの平均厚みである)が小さいものが好ましく、具体的には波長550nmにおいて面内位相差Reが好ましくは50nm以下、より好ましくは10nm以下であり、さらに好ましくは、5nm以下である。この位相差の好適範囲は、保護フィルムの厚さ方向の位相差Rthについても同様である。この厚さ方向の位相差Rthは、前記nx、ny、厚さ方向の屈折率nz、前記厚みd(nm)とから、Rth=[{(nx+ny)/2}−nz]×dで求めることができる。
前記Reが10nmを超えると、保護フィルム全体の面内の遅相軸を偏光子の透過軸または吸収軸と一致させなければならず、一致しないと光漏れが起こるおそれがある。
なお、保護フィルムの面内位相差Re及び厚さ方向の位相差Rthは、市販の自動複屈折計を用いて測定することができる。
本発明において、保護フィルムを構成する前記積層フィルム(基材フィルムとも呼称される)を得る方法としては、共押出Tダイ法、共押出インフレーション法、共押出ラミネーション法等の共押出による成形方法、ドライラミネーション等のフィルムラミネーション成形方法、及び中間層を構成するフィルムに対して表面層を構成する樹脂溶液をコーティングするようなコーティング成形方法などの公知の方法が適宜利用され得る。中でも、製造効率や、フィルム中に溶剤などの揮発性成分を残留させないという観点から、共押出による成形方法が好ましい。
共押出する方法の中でも、共押出Tダイ法が好ましい。さらに共押出Tダイ法にはフィードブロック方式、マルチマニホールド方式が挙げられるが、中間層の厚さのばらつきを少なくできる点でマルチマニホールド方式がさらに好ましい。
基材フィルムを得る方法として、共押出Tダイ法を採用する場合、Tダイを有する押出機における熱可塑性樹脂の溶融温度は、この熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)よりも80〜180℃高い温度にすることが好ましく、より好ましくはガラス転移温度よりも100〜150℃高い温度にする。押出機での溶融温度が過度に低いと、熱可塑性樹脂の流動性が不足するおそれがあり、逆に溶融温度が過度に高いと、樹脂が劣化する可能性がある。
本発明において、前述した中間層の厚さのばらつきを全面で±1μm以内とするためには、(1)押出機内に目開きが20μm以下のポリマーフィルターを設ける;(2)ギヤポンプを5rpm以上で回転させる;(3)ダイス周りに囲い手段を配置する;(4)エアギャップを200mm以下とする;(5)フィルムを冷却ロール上にキャストする際にエッジピニングを行う;(6)押出機として二軸押出機又はスクリュー形式がダブルフライト型の単軸押出機を用いる;のすべてを行う必要がある。前記(1)〜(6)の1つでも実施しないと、中間層の厚さのばらつきを全面で±1μm以内にすることは難しい。
押出し温度は、使用する熱可塑性樹脂に応じて適宜選択すればよい。押出し機内の温度で、樹脂投入口はTg〜(Tg+100)℃、押出し機出口は(Tg+50)〜(Tg+170)℃、ダイス温度は(Tg+50)℃〜(Tg+170)℃とするのが好ましい。ここでTgは押出す樹脂のガラス転移温度である。
前記積層フィルム(基材フィルム)を得る方法として溶融押出法を用いる場合には、ダイスの開口部から押出されたシート状の溶融樹脂を冷却ドラムに密着させる。溶融樹脂を冷却ドラムに密着させる方法としては、特に制限されず、例えば、エアナイフ方式、バキュームボックス方式、静電密着方式などが挙げられる。
冷却ドラムの数は特に制限されないが、通常は2本以上である。また、冷却ドラムの配置方法としては、例えば、直線型、Z型、L型などが挙げられるが特に制限されない。またダイスの開口部から押出された溶融樹脂の冷却ドラムへの通し方も特に制限されない。
本発明においては、冷却ドラムの温度により、押出されたシート状の熱可塑性樹脂の冷却ドラムへの密着具合が変化する。冷却ドラムの温度を上げると密着はよくなるが、温度を上げすぎるとシート状の熱可塑性樹脂が冷却ドラムから剥がれずに、ドラムに巻きつく不具合が発生する恐れがある。そのため、冷却ドラム温度は、好ましくはダイスから押し出す熱可塑性樹脂のガラス転移温度をTg(℃)とすると、(Tg+30)℃以下、さらに好ましくは(Tg−5)℃〜(Tg−45)℃の範囲にする。そうすることにより滑りやキズなどの不具合を防止することができる。
また、本発明における第1の保護フィルムの製造方法において、残留溶剤の含有量を少なくすることが重要になるが、そのための手段としては、(1)熱可塑性樹脂自体の残留溶剤を少なくする;(2)フィルムを成形する前に用いる熱可塑性樹脂を予備乾燥する;などの手段が挙げられる。予備乾燥は、例えば原料をペレットなどの形態にして、熱風乾燥機などで行われる。乾燥温度は100℃以上が好ましく、乾燥時間は2時間以上が好ましい。予備乾燥を行うことにより、基材フィルム中の残留溶剤を低減させる事ができ、さらに押し出す熱可塑性樹脂の発泡を防ぐことができる。
本発明において、フィルムを積層する方法として、前述の共押出法による以外に接着剤を用いて行うことも可能である。接着剤としては、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ポリオレフィン系接着剤、変性ポリオレフィン系接着剤、ポリビニルアルキルエーテル系接着剤、ゴム系接着剤、塩化ビニル−酢酸ビニル系接着剤、SEBS(スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体)系接着剤、エチレン−スチレン共重合体などのエチレン系接着剤、エチレン−(メタ)アクリル酸メチル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エチル共重合体などのアクリル酸エステル系接着剤などが挙げられる。
このような弾性を維持する接着剤を用いて中間層の両側に表面層を積層することにより、積層された基材フィルムの可撓性を向上させることができ、基材フィルムを製品に適する寸法に打ち抜く時の切断特性が良好となる。また、この接着剤層は、保護フィルムとして製品化した場合、製品に外力が加わった時に生じる応力を緩和する応力緩衝層として作用するので、保護フィルムとしての保護特性をより向上させることができる。
この接着層の平均厚みとしては、通常0.01〜30μm、好ましくは0.1〜15μmである。また、この接着層は、JIS K 7113による引張り破壊強度が40MPa以下の層である。
本発明における第1の保護フィルムを構成する基材フィルムの表面、すなわちアクリル樹脂から構成されている表面層の表面(偏光板にした場合、偏光子とは反対側の表面)は、不規則に生じる線状凹部や線状凸部が実質的に形成されず、その表面が平坦な面であることが好ましい。実質的に形成されないとは、仮に、線状凹部や線状凸部が形成されたとしても、深さが50nm未満もしくは幅が500nmより大きい線状凹部、および高さが50nm未満もしくは幅が500nmより大きい線状凸部であることである。より好ましくは、深さが30nm未満、または、幅が700nmの線状凹部であり、高さが30nm未満、または、幅が700nmより大きい線状凸部である。このような構成とすることにより、線状凹部や線状凸部での光の屈折等に基づく、光の干渉や光漏れの発生を防止でき、光学性能を向上できる。なお、不規則に生じるとは、意図しない位置に意図しない寸法、形状等で形成され得る凹凸のことである。
上述した線状凹部の深さや、線状凸部の高さ、及びこれらの幅は、次に述べる方法で求めることができる。基材フィルムに光を照射して、透過光をスクリーンに映し、スクリーン上に現れる光の明又は暗の縞の有る部分(この部分は凹部の深さ及び凸部の高さが大きい部分である。)を30mm角で切り出す。切り出したフィルム片の表面を三次元表面構造解析顕微鏡(視野領域5mm×7mm)を用いて観察し、これを3次元画像に変換し、この3次元画像からMD方向の断面プロファイルを求める。断面プロファイルは視野領域で1mm間隔で求める。この断面プロファイルに、平均線を引き、この平均線から凹部の底までの長さが凹部深さ、または平均線から凸部の頂までの長さが凸部高さとなる。平均線とプロファイルとの交点間の距離が幅となる。これら凹部深さ及び凸部高さの測定値からそれぞれ最大値を求め、その最大値を示した凹部又は凸部の幅をそれぞれ求める。以上から求められた凹部深さ及び凸部高さの最大値、その最大値を示した凹部の幅及び凸部の幅を、そのフィルムの線状凹部の深さ、線状凸部の高さ及びそれらの幅とする。
本発明において、第1の保護フィルムを構成する前記基材フィルムの一方の表面層(偏光子から最も離れた位置の層;偏光子と反対の面)の上に光学機能層を付与することにより、保護フィルムを完成させても良い。光学機能層の例としては、ハードコート層、反射防止層、防汚層、ガスバリア層、透明帯電防止層、プライマー層、電磁波遮蔽層、下塗り層が挙げられる。これらは前記表面層の上に一層または二層以上設けることができる。
ハードコート層は、JIS K5600−5−4で示す鉛筆硬度試験(試験板はガラス板)で「1H」以上の硬度を示す、熱や光硬化性の材料から形成されることが好ましい。この際、このようなハードコート層が設けられた第1の保護フィルムの鉛筆硬度が4H以上となることが好ましい。本発明における第1の保護フィルムでは、その基材フィルムの表面層がアクリル樹脂から構成されているので、表面の鉛筆強度を4H以上に調整することが可能である。ハードコート層用材料としては、有機系シリコーン系、メラミン系、エポキシ系、アクリル系、ウレタンアクリレート系などの有機ハードコート材料;および、二酸化ケイ素などの無機系ハードコート材料;などが挙げられる。なかでも、接着力が良好であり、生産性に優れる観点から、ウレタンアクリレート系および多官能アクリレート系ハードコート材料の使用が好ましい。
このハードコート層は、その屈折率nHが、その上に積層する低屈折率層の屈折率nLとの間に、nH≧1.53、及びnH1/2−0.2<nL<nH1/2+0.2、の関係を有することが、反射防止機能を発現させるために好ましい。このようなハードコート層が積層されたハードコート保護フィルムは、JIS K7105に準拠し、ヘイズメーターにおけるヘイズ値が1.0%以下であることが好ましい。
このハードコート層には、所望により、屈折率の調整、曲げ弾性率の向上、体積収縮率の安定化、耐熱性、帯電防止性、防眩性などの向上を図る目的で、各種フィラーを含有せしめてもよい。さらに、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、レベリング剤、消泡剤などの各種添加剤を配合することもできる。
ハードコート層の屈折率や帯電防止性を調整するためのフィラーとしては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化セリウム、五酸化アンチモン、錫をドープした酸化インジウム(ITO)、アンチモンをドープした酸化錫(ATO)、アルミニウムをドープした酸化亜鉛(AZO)、フッ素をドープした酸化錫(FTO)が挙げられる。透明性を維持できるという点から五酸化アンチモン、ITO、ATO、FTOが好ましいフィラーとして挙げられる。前記フィラーの屈折率は1.6以上であることが好ましい。屈折率が前記範囲にあるフィラーを用いることにより、ハードコート層が後述の高屈折率層の機能を兼ねることができ、プロセスが簡略化されるので好ましい。これらフィラーの一次粒子径は通常1nm以上100nm以下、好ましくは1nm以上30nm以下である。
第1の保護フィルムにおいては、前記ハードコート層の上に、さらに反射防止層が積層されていることが好ましい。反射防止層は、外光の移りこみを防止するための層である。このような反射防止層が積層されたハードコート保護フィルムは、入射角5°、430〜700nmにおける反射率が2.0%以下であるとともに、550nmにおける反射率が1.0%以下であることが好ましい。反射防止層の厚みは、0.01μm〜1μmが好ましく、0.02μm〜0.5μmがより好ましい。このような反射防止層としては、例えば、前記ハードコート層よりも屈折率の小さい、好ましくは屈折率が1.30〜1.45である低屈折率層を積層したもの、無機化合物からなる低屈折率層と無機化合物からなる高屈折率層とを繰り返し積層したもの、などを挙げることができる。
上記低屈折率層を形成する材料は、基材又はハードコート層よりも屈折率の低いものであれば特に制限されないが、例えば、紫外線硬化型アクリル樹脂等の樹脂系材料、樹脂中にコロイダルシリカ等の無機微粒子を分散させたハイブリッド系材料、テトラエトキシシラン等の金属アルコキシドを用いたゾル−ゲル系材料等が挙げられる。前記例示した低屈折率材料の形成材料は、重合済みのポリマーであってもよいし、前駆体となるモノマーまたはオリゴマーであってもよい。また、それぞれの材料は、表面の防汚染性付与するためフッ素基を含有する化合物を含むことが好ましい。
前記フッ素基を含有するゾル−ゲル系材料としては、フルオロアルキルアルコキシシランを例示できる。フルオロアルキルアルコキシシランとしては、たとえば、一般式(4):CF3(CF2)nCH2CH2Si(OR)3(式中、Rは、炭素数1〜5個のアルキル基を示し、nは0〜12の整数を示す)で表される化合物が挙げられる。具体的には、たとえば、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシランなどがあげられる。これらのなかでも前記nが2〜6の化合物が好ましい。
上記低屈折率層は、熱硬化性含フッ素化合物または電離放射線硬化型のフッ素化合物の硬化物からなることが好ましい。該硬化物の動摩擦係数は、好ましくは0.03〜0.15、水に対する接触角は好ましくは90〜120度である。硬化性の含フッ素高分子化合物としてはフルオロアルキル基含有シラン化合物(例えば(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラデシル)トリエトキシシラン)等の他、架橋性官能基を有する含フッ素共重合体が挙げられる。
この含フッ素重合体はフッ素含有モノマーと架橋性官能基を有するモノマーとを共重合することによって、又はフッ素含有モノマーと官能基を有するモノマーとを共重合し次いで重合体中の官能基に架橋性官能基を有する化合物を付加させることによって得ることができる。
上記含フッ素モノマー単位の具体例としては、例えば、フルオロオレフィン類(例えば、フルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール等)、(メタ)アクリル酸の部分または完全フッ素化アルキルエステル誘導体類(例えば、ビスコート6FM(大阪有機化学製)やM−2020(ダイキン製)等)、完全または部分フッ素化ビニルエーテル類等である。架橋性官能基を有するモノマー又は架橋性官能基を有する化合物としてはグリシジルメタクリレートのように分子内にあらかじめ架橋性官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーの他、カルボキシル基やヒドロキシル基、アミノ基、スルホン酸基等を有する(メタ)アクリレートモノマー(例えば(メタ)アクリル酸、メチロール(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アリルアクリレート等)が挙げられる。
上記低屈折率層の形成に用いる組成物には、耐傷性を付与するためにシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、フッ化マグネシウム等の微粒子をアルコール溶媒に分散したゾルなどを添加しても良い。反射防止性の観点からは微粒子の屈折率が低いほど好ましい。微粒子は空隙を有する物であっても良く、シリカ系中空微粒子を用いるのが好ましい。
中空微粒子の平均粒径は特に制限されないが、5〜2,000nmの範囲が好ましく、20〜100nmがより好ましい。ここで、平均粒径は、透過型電子顕微鏡観察による数平均粒子径である。
低屈折率層を構成する組成物中に占める含フッ素樹脂の割合を上げていくと、低屈折率層の耐傷性が悪化する。そこで、含フッ素樹脂の割合と微粒子の添加量とを最適化することにより、耐傷性と低屈折率のバランスの最も良い点を見出すことができる。シリカ微粒子の添加方法としては、市販の有機溶剤に分散されたシリカゾルをそのまま塗布組成物に添加しても、市販の各種シリカ紛体を有機溶剤に分散して使用してもよい。
低屈折率層の形成法は、特に制限されないが、湿式塗工法が、真空蒸着法等に比べて簡易な方法であり好ましい。
塗工による低屈折率層の形成方法は、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法が挙げられる。
低屈折率層の厚さは特に制限されないが、0.05〜0.3μm程度、特に0.1〜0.3μmとするのが好ましい。
第1の保護フィルムでは、前記低屈折率層の防汚性を高めるために、前記低屈折率層の上(観察側)にさらに防汚層を設けてもよい。防汚層は、保護フィルムの表面に撥水性、撥油性、耐汗性、防汚性などを付与できる層である。防汚層を形成するために用いる材料としては、フッ素含有有機化合物が好適である。フッ素含有有機化合物としては、フルオロカーボン、パーフルオロシラン、又はこれらの高分子化合物などが挙げられる。また、防汚層の形成方法は、形成する材料に応じて、蒸着、スパッタリング等の物理的気相成長法、CVD等の化学的気相成長法、湿式コーティング法等を用いることができる。防汚層の平均厚みは好ましくは1〜50nm、より好ましくは3〜35nmである。
なお、前記光学機能層を前記基材フィルムの上に形成するにあたっては、基材フィルムの表面に、親水化処理を施すことができる。親水化処理手段は、特に制限されないが、たとえば、コロナ放電処理、スパッタ処理、低圧UV照射、プラズマ処理などの表面処理法を好適に採用できる。また、第1の保護フィルムは、前記親水化処理に加えて、光学機能層との密着性強化、防眩性付与を目的として、その表面に、エッチング、サンドブラスト、エンボスロール等による機械的処理を施して凹凸部を形成しても良い。なお、この凹凸部は、前述した線状凹部および線状凸部とは異なり、意図的に形成された略規則的な凹凸形状である。また、セルロース系材料、ポリエステル系材料の薄層塗布処理などの密着性を向上させる処理を施すことができる。
また、第1の保護フィルムを構成する熱可塑性樹脂層の総積層数は、7層以下であることが好ましく、5層以下であることがより好ましい。このような積層数より多い場合には、各層の面状や厚みの制御が困難になるおそれがある。
さらに、この第1の保護フィルムの透湿度は、10g/m2・24h以上200g/m2・24h以下であることが好ましい。透湿度が10g/m2・24h未満となると、保護フィルムと偏光子とを貼り合わせる工程において、偏光子に含まれる水分の除去が不十分となり、高温・高湿環境下での偏光子と保護フィルムとの密着性が低下するおそれがある。逆に透湿度が200g/m2・24hを超えると、温度変化による吸湿、排湿の程度が大きくなり、フィルムの寸法精度が低下して、偏光板の光学特性を劣化させることになる。かかる好適な透湿度の範囲は、樹脂の種類と膜厚を選択することにより、実現することができる。
この透湿度は、40℃、92%R.H.の環境下に24時間放置する試験条件で、JIS Z 0208に記載のカップ法により測定することができる。
次に、本発明の偏光板を構成する第2の保護フィルムについて説明する。第2の保護フィルムは、(i)その光弾性係数が20×10-13cm2/dyn以下であるか、(ii)二軸性を有するか、又は(iii)波長550nmで測定したレターデーション値Re(550)と、波長450nmで測定したレターデーション値Re(450)との比Re(450)/Re(550)が1.007以下である。
第2の保護フィルムは、前記第1の保護フィルムと同一でも良いし、異なっていても良い。本発明の偏光板においては、第2の保護フィルムが前記要件(i)〜(iii)の1以上、好ましくは2以上を具備する。具体的には例えば、前記要件(i)及び(ii)を有するフィルム、前記要件(i)及び(iii)を有するフィルム、前記要件(ii)及び(iii)を有するフィルム、又は前記要件(i)〜(iii)を有するフィルムとすることができる。また、前記第1の保護フィルムも、同様に前記要件(i)〜(iii)の1以上を備えていていればさらに好ましい。
前記要件(i)に関して、前記光弾性係数のより好ましい範囲は、10×10-13cm2/dyn以下であり、さらに好ましくは、5×10-13cm2/dyn以下である。光弾性係数が上記数値よりも大きくなると、保護フィルムが貼り付けられた偏光子の収縮応力により、保護フィルムに位相差が発現しやすくなり、偏光板の光学性能を低下させるおそれがある。
前記複数層の積層フィルム(基材フィルム)からなる第1の保護フィルムに前記光弾性係数を設定するには正の光弾性係数を有する樹脂からなる層と負の光弾性係数を有する樹脂からなる層を積層する方法が挙げられ、また面内方向のレタデーション値を設定するには、前記第1の保護フィルムを構成する各層の遅相軸を面内方向のレタデーション値が相殺されるように設定する方法が挙げられる。
前記第1の保護フィルムの複数層構成とは異なる構成にて、第2の保護フィルムを構成することも可能である。その場合の構成材料としては、特に制限されず、従来公知の材料を使用できるが、透明性、機械的強度、熱安定性等に優れるものが好ましい。透明性は1mm厚における、400〜700nmの可視領域の光線透過率が80%以上のものが好ましく、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上である。
具体的な材料としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース(TAC)、脂環式オレフィンポリマー(COP)などの熱可塑性樹脂が挙げられる。また、アクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化性樹脂または紫外線硬化型樹脂も挙げられる。
なお、脂環式オレフィンポリマーは、特開平05−310845号公報に記載されている環状オレフィンランダム多元共重合体、特開平05−97978号公報に記載されている水素添加重合体、特開平11−124429号公報に記載されている熱可塑性ジシクロペンタジエン系開環重合体及びその水素添加物等である。
前記熱可塑性樹脂は、顔料や染料のごとき着色剤、蛍光増白剤、分散剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、滑剤、溶剤などの配合剤が適宜配合されたものであってもよい。
この中でも、透明性に優れること等から、ポリメチルメタクリレート樹脂、脂環式オレフィンポリマー、セルロースエステルが好ましい。
この第2の保護フィルムの成形方法は制限されない。前記例示に挙げた材料を公知の成形方法を用いてフィルム化することにより得ることができる。
この第2の保護フィルムとしては、視野角を広くする等の目的のために、複屈折性を有するフィルムを用いることができる。複屈折性を有するフィルムとは、色補償、視野角補償等の光学補償の機能を備え、液晶表示装置の視認性を向上させる効果を有する、幅方向及び長手方向で複屈折性が制御されたフィルムを指し、一軸性を有するフィルム、二軸性を有するフィルム、またはこれらの積層体が挙げられ、使用する液晶セルのモードに応じて適宜選択される。一軸性を有するとはフィルム面内の遅相軸方向の屈折率をnx、面内の遅相軸と面内で直交する方向の屈折率をny、厚さ方向の屈折率をnzとしたとき、いずれか一つの屈折率が異なることを指し、nx>ny=nz(ポジティブAプレート)、nx=ny>nz(ネガティブCプレート)nx<ny=nz(ネガティブAプレート)、nx=ny<nz(ポジティブCプレート)の関係にあるフィルムが挙げられる。二軸性を有するフィルムとは、前記3方向の屈折率が全て異なる事を指し、nx>ny>nz、nx<ny<nz関係にあるフィルムが挙げられる。二軸性を有するフィルムは、前記要件(ii)を満たすので、前記要件(i)及び(iii)を充足しなくても、本発明の偏光板に用いる第2の保護フィルムとして用いることができる。
また、上記複屈折性を有するフィルムの面内方向のレタデーションRe及び厚み方向のレタデーションRthは使用する液晶セルのモード、及びセルを挟んで対向するもう一方の偏光板におけるセル側の保護フィルムが有するRe、Rthに応じて適宜調整される。
なお、面内方向のレタデーションRe、厚さ方向のレターデーションRthは、該フィルムの面内の主屈折率をnx、nyとし、該フィルムの厚さ方向の屈折率をnzとし、該フィルムの厚さをd(nm)とした際に、Re=(nx−ny)×d、Rth=((nx+ny)/2−nz)×dで示される値である。
本発明の偏光板においては、前記第2の保護フィルムの波長550nmで測定したレターデーション値Re(550)と、波長450nmで測定したレターデーション値Re(450)との比Re(450)/Re(550)が1.007以下であると、前記要件(iii)を満たすので、前記要件(i)及び(ii)を充足しなくても、本発明の偏光板に用いる第2の保護フィルムとして用いることができる。この比Re(450)/Re(550)が1.007を超えると、偏光板を反射型・半透過型液晶表示装置やタッチパネルなどの良好な反射防止特性を要する表示装置に用いる場合、反射防止特性が不十分となるおそれがある。
上記複屈折性を有するフィルムとしては、熱可塑性樹脂を含有するフィルムを延伸したもの、無延伸の熱可塑性樹脂フィルム上に光学異方性層を形成したもの、熱可塑性樹脂を含有するフィルム上に光学異方性層を形成した後、さらに延伸したもの等を用いることができる。延伸フィルムは、単層の形態であっても、複数積層した形態であってもよい。
上記熱可塑性樹脂としては、透明性、機械的強度、熱安定性等に優れるものが好ましい。透明性は当該樹脂を1mm厚のフィルムにした時の、400〜700nmの可視領域の光線透過率が80%以上のものが好ましく、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上である。
上記熱可塑性樹脂としては、前記第2の保護フィルムの材料として挙げた熱可塑性樹脂の例示の中から選択することができる。この中でも、透明性、低複屈折性に優れること等から、脂環式オレフィンポリマー、セルロースエステルが好ましい。
上記セルロースエステルとしては、ASTM D−817−96に準じて求めた、アシル基の置換度が2.5〜2.9であるものを好ましく用いることができる。アシル基には、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基が挙げられる。本発明においてはセルロースアセテートプロピオネートのような置換基の異なるセルロースエステルを混合したものも好ましく用いることができ、中でもアセチル基とプロピオニル基を、アセチル基の置換度をAとしプロピオニル基の置換度をBとした時に、下記式(5)及び(6)を満足するように含むセルロースエステルが好ましい。
(5)2.5<(A+B)<2.9
(6)1.5<A<2.9
前記熱可塑性樹脂には、必要に応じてレターデーション上昇剤を添加することができる。レターデーション上昇剤とは、熱可塑性樹脂に添加した際に、無添加の場合に比べてレターデーションを上昇させる化合物のことである。セルロースエステルにレターデーション上昇剤を添加する場合には、セルロースアセテート100質量部に対して、0.01〜20質量部の範囲で使用することが好ましく、0.1〜10質量部の範囲で使用することがより好ましく、0.2〜5質量部の範囲で使用することがさらに好ましく、0.5〜2質量部の範囲で使用することが最も好ましい。二種類以上のレターデーション上昇剤を併用してもよい。レターデーション上昇剤は、250〜400nmの波長領域に最大吸収を有することが好ましい。レターデーション上昇剤は、可視領域に実質的に吸収を有していないことが好ましい。
また、上記レターデーション上昇剤としては、少なくとも二つの芳香族環を有する化合物を用いることが好ましい。なお、本明細書において、「芳香族環」は、芳香族炭化水素環に加えて、芳香族性ヘテロ環を含む。芳香族炭化水素環は、6員環(すなわち、ベンゼン環)であることが特に好ましい。芳香族性ヘテロ環は、一般に、不飽和ヘテロ環である。芳香族性ヘテロ環は、5員環、6員環または7員環であることが好ましく、5員環または6員環であることがさらに好ましい。芳香族性ヘテロ環は、一般に、最多の二重結合を有する。ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子が好ましく、窒素原子が特に好ましい。芳香族性ヘテロ環の例には、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、フラザン環、トリアゾール環、ピラン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環および1,3,5−トリアジン環が含まれる。芳香族環としては、ベンゼン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環および1,3,5−トリアジン環が好ましい。
上記レターデーション上昇剤が有する芳香族環の数は、2〜20であることが好ましく、2〜12であることがより好ましく、2〜8であることがさらに好ましく、2〜6であることが最も好ましい。二つの芳香族環の結合関係は、(a)縮合環を形成する場合、(b)単結合で直結する場合および(c)連結基を介して結合する場合に分類できる(芳香族環のため、スピロ結合は形成できない)。結合関係は、(a)〜(c)のいずれでもよい。
前記熱可塑性樹脂を含むフィルムを延伸する方法としては、テンターを用いて横方向に一軸延伸する方法等の一軸延伸法;固定するクリップの間隔が開かれて縦方向の延伸と同時にガイドレールの広がり角度により横方向に延伸する同時二軸延伸法や、ロール間の周速の差を利用して縦方向に延伸した後にその両端部をクリップ把持してテンターを用いて横方向に延伸する逐次二軸延伸法などの二軸延伸法;横又は縦方向に左右異なる速度の送り力若しくは引張り力又は引取り力を付加できるようにしたテンター延伸機や、横又は縦方向に左右等速度の送り力若しくは引張り力又は引取り力を付加できるようにして、移動する距離が同じで延伸角度θを固定できるようにした若しくは移動する距離が異なるようにしたテンター延伸機を用いて斜め延伸する方法:が挙げられる。
延伸温度としては、第2の保護フィルムを形成する材料、特に樹脂の中で、ガラス転移温度が最も低い樹脂のガラス転移温度をTgとすると、通常Tg〜Tg+20℃の範囲で行うことができる。また、延伸倍率としては、通常1.1〜3.0倍の範囲にて、所望の光学特性を得るために調整すればよい。
また、前記光学異方性層(光学補償層)の形成には、高分子化合物や液晶性化合物を用いることができる。これらは、単独で使用してもよいし併用してもよい。
上記高分子化合物としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン等を使用できる。具体的には、特表平8−511812号(国際公開番号 WO94/24191号)、同2000−511296号(国際公開番号 WO97/44704)等に記載の化合物が挙げられる。
また、上記液晶性化合物としては、棒状液晶でも、ディスコティック液晶でも良く、またそれらが高分子液晶、もしくは低分子液晶、さらには、低分子液晶が架橋され液晶性を示さなくなったものも含まれる。棒状液晶の好ましい例としては、特開2000−304932号公報に記載のものが挙げられる。ディスコティック液晶の好ましい例としては、特開平8−50206号公報に記載のものが挙げられる。
前記光学異方性層は、一般にディスコティック化合物及び他の化合物(例、可塑剤、界面活性剤、ポリマー等)を溶剤に溶解した溶液を熱可塑性樹脂フィルム上に形成された配向膜上に塗布し、乾燥し、次いでディスコティックネマチック相形成温度まで加熱し、その後、配向状態(ディスコティックネマチック相)を維持して冷却することにより得ることができる。あるいは、前記光学異方性層は、ディスコティック化合物及び他の化合物(更に、例えば重合性モノマー、光重合開始剤)を溶剤に溶解した溶液を配向膜上に塗布し、乾燥し、次いでディスコティックネマチック相形成温度まで加熱したのちUV光の照射等により重合させ、さらに冷却することにより得ることができる。配向状態は使用する液晶のモードに合わせて適宜調整する事ができる。例えば、液晶セルが水平配向モード(IPS)の場合には、基材上に実質的に垂直配向している状態が好ましく、液晶セルがベンド配向モード(OCB)、捻れ配向モード(TN)の場合には、膜厚方向で光軸がハイブリッド配向している状態が好ましい。
前記光学異方性層の厚さは、0.1〜10μmであることが好ましく、0.5〜5μmであることがさらに好ましく、0.7〜5μmであることが最も好ましい。ただし、液晶セルのモードによっては、高い光学的異方性を得るために、厚く(3〜10μm)する場合もある。光学異方性層を含む第2の保護フィルムの製造方法は、特に限定されず、例えば、前記高分子化合物および/または液晶性化合物を熱可塑性樹脂を含むフィルム等に塗工して塗工膜を製造し、その塗工膜をさらに延伸や収縮させることにより製造できる。
本発明の偏光板において光学補償機能を付与する方法としては、セル側の保護フィルムに別途前記複屈折性を有するフィルムを積層することもできる。この場合には、セル側の保護フィルムは光学的に等方であることが好ましく、前述したように、レタデーションRe、Rthは、共に、その絶対値が3nm以下であることが好ましい。
本発明の液晶表示装置の一態様は、光源と、入射側偏光板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に有する液晶表示装置であって、入射側偏光板および/または出射側偏光板が前記偏光板である。この際、前記偏光板が出射側偏光板に用いられることが好ましい。このような構成とすることにより、表示品位に優れた液晶表示装置を提供できる。
本発明の好ましい液晶表示装置は、前記偏光板が液晶パネルの観察側に備えられているものである。液晶表示装置には、通常2枚の偏光板が液晶パネルを挟むようにして備えられている。液晶パネルの観察側は観察者が表示画像を視認できる側である。本発明の偏光板、特に前記偏光板用保護フィルムを観察側に積層した偏光板は、優れた視認性を有するので、液晶パネルの観察側に配置することが好ましい。
本発明の液晶表示装置は、前記本発明の偏光板を少なくとも1枚と、液晶パネルとを少なくとも備えるものである。液晶パネルは、液晶表示装置に用いられているものならば特に制限されない。例えば、TN(Twisted Nematic)型液晶パネル、STN(Super Twisted Nematic)型液晶パネル、HAN(Hybrid Alignment Nematic)型液晶パネル、IPS(In Plane Switching)型液晶パネル、VA(Vertical Alignment)型液晶パネル、MVA(Multiple Vertical Alignment型液晶パネル、OCB(Optical Compensated Bend)型液晶パネルなどが挙げられる。
本発明の液晶表示装置の好ましい具体例を図1に示す。図1に示す装置は、光源10と、入射側偏光板11と、液晶セル12と、出射側偏光板13とをこの順に有する液晶表示装置である。この例において、入射側偏光板11および出射側偏光板13はいずれも、偏光子2、第1の保護フィルム3及び第2の保護フィルム(本明細書において光学補償フィルムとも称される)4から構成される偏光板を有する。出射側偏光板13はさらに、偏光板の出射面側に光学機能層5を有する。
本発明の液晶表示装置の別の態様として、反射板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に備える反射型の液晶表示装置であって、前記出射側偏光板が本発明の偏光板であるものが挙げられる。この場合において、前記本発明の偏光板における前記第2の保護フィルムが前記要件(iii)を満たし且つ光学補償フィルムが1/4波長板であるものは、円偏光板として機能する。特にこの円偏光板の1/4波長板が、この偏光板の偏光子よりも前記液晶セル側に位置することが好ましい。
本発明の液晶表示装置のさらに別の態様として、入射側偏光板と、半透過型の液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に備える半透過型の液晶表示装置であって、前記入射側偏光板および出射側偏光板の少なくともいずれかの偏光板が本発明の偏光板であるものが挙げられる。この場合においても、前記本発明の偏光板における前記第2の保護フィルムが前記要件(iii)を満たし且つ光学補償フィルムが1/4波長板であるものは円偏光板として機能する。特にこの円偏光板の1/4波長板が、この偏光板の偏光子よりも前記液晶セル側に位置することが好ましい。
本発明のタッチパネルは、表示装置の表面に設けられるタッチパネルであって、前記表面側に設けられる第1透明基板と、この第1透明基板に間隔をあけて対向配置される第2透明基板とを備える。そして、前記第1透明基板は、その前記表面側に、前記本発明の偏光板を備える。ここで、前記偏光板において前記第2の保護フィルムは前記要件(iii)を満たし且つ光学補償フィルムが1/4波長板であるものは円偏光板として機能する。特に、この円偏光板の1/4波長板が、この偏光板の偏光子よりも前記第2基板側に位置することが、特に好ましい。
本発明のタッチパネルの好ましい具体例を図2に示す。図2に示すタッチパネル28は、第1透明基板としての上部電極23と、第2透明基板としての下部電極26とを備える。上部電極23及び下部電極26はドットスペーサ27を介することにより間隔をあけて対向配置される。ここで、上部電極23は、その表面側(図2における上側)に、偏光子2、第1の保護フィルム3及び第2の保護フィルム(光学補償フィルム)4から構成される偏光板、ハードコート層21及び透明導電膜22を有する。一方下部電極26は、ガラス板24及び透明導電膜25を有する。表面側から使用者がタッチパネル28に触れることにより、上部電極23が撓み、透明導電膜22及び25が接触することにより、使用者がタッチパネルに触れたことを検出することができる。
図2に示すタッチパネルは、例えば、次のようにして得ることができる。本発明の偏光板の光学補償フィルム(光学異性体)4を有する面に、ハードコート層21を形成し、次いで、透明導電膜22を成膜し、上部電極23を得る。次に、ガラス板24の片面に透明導電膜25を成膜し、下部電極26を得る。ガラス板24の透明導電膜25を有する面にドットスペーサ27を形成し、上部電極23と下部電極26の透明導電膜22,25同士が対向するように接着してタッチパネル28を得る。
本発明の保護フィルムは、前記本発明の偏光板において、第1の保護フィルムとして特に好ましく用いうる保護フィルムである。
本発明の保護フィルムは、熱可塑性樹脂1を含む中間層と、該中間層の一方の面に積層される熱可塑性樹脂2を含む表面層2と、前記中間層の他方の面に積層される熱可塑性樹脂3を含む表面層3とを有する。前記表面層2および前記表面層3のいずれか一方または両方は、ガラス転移温度(Tg)100℃以上のアクリル樹脂により構成される。
好ましくは、前記表面層2及び3のうち、少なくとも保護対象(前記本発明の偏光板においては偏光子)に面する側と反対側に位置する表面層が、ガラス転移温度(Tg)100℃以上のアクリル樹脂により構成される。
本発明の保護フィルムにおいて、前記中間層は、紫外線吸収剤を含み、且つ前記中間層、前記表面層2及び前記表面層3のいずれか1以上の層は、弾性体粒子を含む。好ましくは、前記表面層2および前記表面層3の一方若しくは両方が弾性体微粒子を含む。
本発明の保護フィルムを構成する熱可塑性樹脂1〜3としては、具体的には、第1の保護フィルムを構成する中間層及び表面層の材料として挙げたものを用いることができる。
以下に、本発明にかかる偏光板および液晶表示装置の実施例および比較例を説明する。なお、以下に示す実施例は本発明を好適に説明する例示に過ぎず、なんら本発明を限定するものではない。
以下の例示において、偏光板は、偏光子(P)と、偏光子(P)の出射側に貼り付けられる出射側保護フィルム(第1の保護フィルム(A))、偏光子(P)の入射側に貼り付けられる入射側保護フィルム(第2の保護フィルム(B))、出射側保護フィルム(第1の保護フィルム(A))の視認側の表面に積層されるハードコート層(H)、ハードコート層(H)の外表面に積層される低屈折率(反射防止)層(L)とから、構成した。前記偏光子(P)、前記ハードコート層(H)および低屈折率層(L)は、実施例および比較例の全例において、後述する同一組成のものを同一厚みにて使用した。
後に詳しく説明するが、実施例1−1では、第1の保護フィルムとして、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層−低硬度ポリメチルメタクリレート(R−PMMA)樹脂層−ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層の3層からなる積層フィルム(A1)を用いた。また、第2の保護フィルムとして、後述する第2の保護フィルム(B1)を用いた。
同様に、実施例1−2では、第1の保護フィルムとして、前記積層フィルム(A1)を用い、第2の保護フィルムとして、後述する第2の保護フィルム(B2)を用いた。実施例1−3では、第1の保護フィルムとして、前記積層フィルム(A1)を用い、第2の保護フィルムにも前記積層フィルム(A1)を用いた。実施例1−4では、第1の保護フィルムとして、前記積層フィルム(A1)を用い、第2の保護フィルムとして、後述する第2の保護フィルム(B3)を用いた。
また、実施例1−5では、第1の保護フィルムとして、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層−セルロースアセテートブチレート(CAB)樹脂層−ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層の3層からなる積層フィルム(A3)を用い、第2の保護フィルムとして、積層フィルム(A1)を用いた。
また、実施例1−6では、第1の保護フィルムとして、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層−脂環式オレフィンポリマー(COP)層−ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層の3層からなる積層フィルム(A2)を用い、第2の保護フィルムとして、積層フィルム(A1)を用いた。
また、実施例1−7では、第1の保護フィルムとして、ポリメチルメタクリレート(R−PMMA2)樹脂層−ポリメチルメタクリレート(PMMA2)層−ポリメチルメタクリレート(R−PMMA2)樹脂層の3層からなる積層フィルム(A6)を用い、第2の保護フィルムとして、後述する前記積層フィルム(A1)を用いた。
また、比較例1−1では、第1の保護フィルムとして、前記積層フィルム(A1)を用い、第2の保護フィルムとして、後述する第2の保護フィルム(B4)を用いた。比較例1−2では、第1の保護フィルムとして、単層のPMMA樹脂フィルム(A4)を用い、第2の保護フィルムとして、後述する第2の保護フィルム(B1)を用いた。比較例1−3では、第1の保護フィルムとして、単層のTAC樹脂フィルム(A5)を用い、第2の保護フィルムとして、後述する第2の保護フィルム(B1)を用いた。
次に、本発明の偏光板および液晶表示装置の実施例および比較例の詳細を説明する前に、前記偏光子(P)、ハードコート層(H)形成用材料、低屈折率層(L)形成用材料、CAB、第1の保護フィルム、及び第2の保護フィルムの各製造例を説明する。
(製造例1:偏光子の作製)
波長380nmにおける屈折率が1.545、波長780nmにおける屈折率が1.521で、厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルムを、2.5倍に一軸延伸し、ヨウ素0.2g/L及びヨウ化カリウム60g/Lを含む30℃の水溶液中に240秒間浸漬し、次いでホウ酸70g/L及びヨウ化カリウム30g/Lを含む水溶液に浸漬すると同時に6.0倍に一軸延伸して5分間保持した。最後に、室温で24時間乾燥し、平均厚さ30μmで、偏光度.99.95%の偏光子(P)を得た。
(製造例2:ハードコート層(H)の形成用材料の調製)
6官能ウレタンアクリレートオリゴマー30部、ブチルアクリレート40部、イソボロニルメタクリレート30部、および2,2−ジフェニルエタン−1−オン10部を、ホモジナイザーで混合し、五酸化アンチモン微粒子(平均粒子径20nm、水酸基がパイロクロア構造の表面に現れているアンチモン原子に1つの割合で結合している。)の40%メチルイソブチルケトン溶液を、五酸化アンチモン微粒子の重量がハードコート層形成用組成物全固形分の50重量%を占める割合で混合して、ハードコート層(H)形成用材料を調製した。
(製造例3:低屈折率層(L)形成用材料の調製)
含フッ素モノマーである、フッ化ビニデリン70重量部およびテトラフルオロエチレン30重量部をメチルイソブチルケトンに溶解した。次に、この溶解物に、中空シリカイソプロパノール分散ゾル(触媒化成工業社製、固形分20重量%、平均一次粒子径約35nm、外殻厚み約8nm)を、含フッ素モノマー固形分に対して中空シリカ固形分で30重量%、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(信越化学社製)を前記固形分に対して3重量%、光ラジカル発生剤イルガキュア184(チバ・スペシャリティケミカルズ社製)を前記固形分に対して5重量%添加し、低屈折率層(L)形成用材料を調製した。
(製造例4:セルロースアセテートブチレート(CAB)の製造)
親水性基を有する高分子化合物であるアセチルアシルセルロースとしてのセルロースアセテートブチレート(アセチル基の置換度:1.0、ブチリル基の置換度:1.7、重量平均分子量:15.5万;イーストマンケミカル社製CAB−381−20)91重量%と、可塑剤であるジグリセリンテトラカプリレート9重量%を二軸エクストルーダーを用いて190℃で混練し、5mm程度にカッティングしてセルロースアセテートブチレートを得た。
(製造例5:保護フィルム(A1)の作製)
弾性体粒子を含まないポリメチルメタクリレート樹脂(ガラス転移温度110℃、引張弾性率3.3GPa。表中及び以下PMMAと表記)を、目開き10μmのリーフディスク形状のポリマーフィルターを設置したダブルフライト型の一軸押出機に導入し、押出機出口温度260℃で溶融樹脂をダイスリップの表面粗さRaが0.1μmであるマルチマニホールドダイの一方に供給した。
一方、数平均粒子径0.4μmの弾性体粒子を含むポリメチルメタクリレート樹脂(ガラス転移温度100℃、引張弾性率2.8GPa、表中及び以下R−PMMAと表記)と紫外線吸収剤(LA31;旭電化工業株式会社製、商品名)とを、前記紫外線吸収剤の濃度が5重量%となるように混合して混合物1を得た。上記混合物1を、目開き10μmのリーフディスク形状のポリマーフィルターを設置したダブルフライト型一軸押出機に投入し、押出機出口温度260℃で溶融樹脂をダイスリップの表面粗さRaが0.1μmであるマルチマニホールドダイの他方に供給した。
そして、溶融状態の弾性体粒子を含まないポリメチルメタクリレート樹脂、弾性体粒子を含むポリメチルメタクリレート樹脂のそれぞれをマルチマニホールドダイから260℃で吐出させ、130℃に温度調整された冷却ロールにキャストし、その後、50℃に温度調整された冷却ロールに通して、PMMA樹脂層(20μm)−R−PMMA樹脂層(40μm)−PMMA樹脂層(20μm)の3層構成からなる、幅600mm、厚さ80μmの保護フィルム(A1)を共押出成形により得た。
PMMA樹脂層の波長380nmにおける屈折率が1.512、波長780nmにおける屈折率が1.488であった。また、R−PMMA樹脂層の波長380nmにおける屈折率が1.507、波長780nmにおける屈折率が1.489であった。
得られた保護フィルム(A1)の透湿度は51.0g/m2・24hであった。また、この保護フィルム(A1)の表面の、線状凹部の深さまたは凸部の高さは、20nm以下であり、かつ幅が800nm以上の範囲であった。また、得られた保護フィルム(A1)のReは0.4nm、Rthは−2.6nmであった。
(製造例6:第1の保護フィルム(A2)の作製)
前記セルロースアセテートブチレート(CAB)(引張弾性率1.5GPa)と、紫外線吸収剤(LA31;旭電化工業株式会社製、商品名)とを、前記紫外線吸収剤の濃度が5重量%となるように混合して混合物2を得た。
上記混合物2を、目開き10μmのリーフディスク形状のポリマーフィルターを設置した第2のダブルフライト型の一軸押出機に導入し、押出機出口温度260℃で溶融樹脂を、マルチマニホールドダイを構成する、ダイスリップの表面粗さRaが0.1μmである第2のマニホールドダイの一方に供給した。
一方、弾性体粒子を含まないポリメチルメタクリレート樹脂(引張弾性率3.3GPa、表中及び以下PMMAと表記)を、目開き10μmのリーフディスク形状のポリマーフィルターを設置したダブルフライト型の一軸押出機に導入し、押出機出口温度260℃で溶融樹脂をダイスリップの表面粗さRaが0.1μmであるマルチマニホールドダイの他方に供給した。
そして、溶融状態の弾性体粒子を含まないポリメチルメタクリレート樹脂、セルロースアセテートブチレート、接着剤としてエチレン−酢酸ビニル共重合体のそれぞれをマルチマニホールドダイから260℃で吐出させ、130℃に温度調整された冷却ロールにキャストし、その後、50℃に温度調整された冷却ロールに通して、PMMA樹脂層(20μm)−接着層(4μm)−CAB樹脂層(32μm)−接着層(4μm)−PMMA樹脂層(20μm)の3層構成からなる、幅600mm、厚さ80μmの第1の保護フィルム(A2)を共押出成形により得た。
PMMA樹脂層の波長380nmにおける屈折率が1.512、波長780nmにおける屈折率が1.488であった。また、CAB樹脂層の波長380nmにおける屈折率が、波長780nmにおける屈折率がであった。
得られた第1の保護フィルム(A2)は、その透湿度が84.0g/m2・24hであった。また、保護層2の表面の、線状凹部の深さまたは凸部の高さは、20nm以下であり、かつ幅が800nm以上の範囲であった。
(製造例7:第1の保護フィルム(A3)の作製)
100℃で3時間乾燥させた脂環式オレフィンポリマー(COP)(日本ゼオン株式会社製、ZEONOR1430(商品名)、ガラス転移温度140℃)と紫外線吸収剤(LA31;旭電化工業株式会社製、商品名)とを、前記紫外線吸収剤の濃度が5重量%となるように混合して混合物3を得た。
前記製造例6において、混合物2に代えて、上記混合物3を用いる他は同様にして、PMMA樹脂層(20μm)−接着層(4μm)−COP樹脂層(32μm)−接着層(4μm)−PMMA樹脂層(20μm)の3層構成からなる、幅600mm、厚さ80μmの第1の保護フィルム(A3)を共押出成形により得た。
PMMA樹脂層の波長380nmにおける屈折率が1.512、波長780nmにおける屈折率が1.488であった。また、COP樹脂層の波長380nmにおける屈折率が1.555、波長780nmにおける屈折率が1.529であった。
得られた第1の保護フィルム(A3)は、その透湿度が1.0g/m2・24hであった。また、この第1の保護フィルム(A3)の表面の、線状凹部の深さまたは凸部の高さは、20nm以下であり、かつ幅が800nm以上の範囲であった。
(製造例8:第2の保護フィルム(B1)の作成)
脂環式オレフィン系樹脂(日本ゼオン株式会社製、ZEONOR1420R(商品名))のペレットを、空気を流通させた熱風乾燥器を用いて70℃で2時間乾燥して水分を除去した後、リーフディスク形状のポリマーフィルター(濾過精度30μm)を設置した65mmφのスクリューを備えた樹脂溶融混練機を有するTダイ(Tダイの幅350mm、ダイスリップ部材質が炭化タングステンで#1000番のダイヤモンド砥石で研磨したもので、内面に平均高さRa=0.05μmのクロムメッキを施したもの)式フィルム溶融押出成形機を使用して、押出成形機の温度260℃、ダイス温度260℃で押出し、押出されたシート状の熱可塑性樹脂を3本の冷却ドラム(直径300mm、ドラム温度100℃、引き取り速度0.35m/s)に通して冷却し、厚さ200μm、幅300mmの原反フィルム1を得た。フィルムの長手方向に直線状に走る、線状凹部の深さ及び線状凸部の高さ(ダイラインの深さ及び高さ)は、最大で30nm、その幅が最小で1300nmであった。
この原反フィルム1を同軸二軸延伸機を使用して、オーブン温度(予熱温度、延伸温度、熱固定温度)136℃、フィルム繰り出し速度1m/分、チャックの移動精度±1%以内、縦延伸倍率1.41倍、横延伸倍率1.41倍で同時二軸延伸を行い、第2の保護フィルム(B1)を得た。そして、この第2の保護フィルム(B1)の両面に、高周波発信機(春日電機社製、高周波電源AGI−024、出力0.8KW)を用いてコロナ放電処理を行い、表面張力が0.055N/mの第2の保護フィルム(B1)を得た。得られた第2の保護フィルム(B1)は、波長550nmで測定したフィルム幅方向中心部における、面内レターデーションReが50nm、厚さ方向のレターデーションRthが130nmであり、面内レターデーションReのばらつきは、幅方向で±5nmであり、長手方向で±2nmであった。
(製造例9:第2の保護フィルム(B2)の作成)
厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルムの一方の面に、水酸化カリウムの1.5モル/Lイソプロピルアルコール溶液を25mL/m2塗布し、25℃で5秒間乾燥した。次いで、流水で10秒間洗浄し、最後に25℃の空気を吹き付けることによりフィルムの表面を乾燥して、トリアセチルセルロースフィルムの一方の表面のみをケン化処理した第2の保護フィルム(B2)を得た。
(製造例10:第2の保護フィルム(B3)の作成)
数平均粒子径0.4μmの弾性体粒子を含むポリメチルメタクリレート樹脂(引張弾性率2.8GPa)を単層押出し、成形し厚み80μmの第2の保護フィルム(B3)を得た。
(製造例11:第2の保護フィルム(B4)の作成)
ポリカーボネート樹脂(引張弾性率2.GPa)を単層押出し成形し、厚み80μmの第2の保護フィルム(B4)を得た。
(製造例12:第1の保護フィルム(A6)の作成)
<12−1:多層構造アクリル系ゴム粒子の作成>
かき混ぜ機とコンデンサーとを備えた反応器中に、蒸留水6860mLと乳化剤としてジオクチルスルホコハク酸ソーダ20gとを投入し、撹拌しながら、窒素雰囲気下75℃に昇温し、酸素の影響が無い状態下に、乳化剤入り蒸留水を得た。
この乳化剤入り蒸留水に、メチルメタクリレート220g、n−ブチルアクリレート33g、アリルメタクリレート(以下「ALMA」という。)0.8g及びジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキシド(以下「PBP」という。)0.2gからなる混合液を加え、80℃で15分間保持し、第1層目を重合した。
次にn−ブチルアクリレート1270g、スチレン320g、ジエチレングリコールアクリレート20g、ALMA13.0g及びPBP1.6gからなる混合液を、第1層目の重合を終えた反応液中に、1時間にわたって連続的に滴下し、滴下終了後、更に40分間かけて反応を進行させ、第2層目を重合した。
次に第3層目の重合として、第2層目の反応を終えた反応液中に、メチルメタクリレート340g、n−ブチルアクリレート2.0g、PBP0.3g及びn−オクチルメルカプタン0.1gからなる混合液を添加し、更にメチルメタクリレート340g、n−ブチルアクリレート2.0g、PBP0.3g及びn−オクチルメルカプタン1.0gからなる混合液を添加した。その後、温度を95℃に上げ30分間保持し、多層構造アクリル系ゴム粒子のラテックスを得た。ラテックスを少量採取し、吸光度法により平均粒径を求めたところ200nmであった。
得られたラテックスを0.5%塩化アルミニウム水溶液中に投入して重合体を凝集させ、温水で5回洗浄後、乾燥して多層アクリル系ゴム粒子を得た。
<12−2:弾性体粒子を含むポリメチルメタクリート樹脂の作成>
ポリメチルメタクリレート樹脂「デルペット80NH」(製品名、旭化成ケミカルズ社製、メチルメタクリレート/メチルアクリレート共重合体)80重量部と、上記<12−1>で得た多層アクリル系ゴム粒子20重量部とを混合した後、二軸押出機を用いて260℃で溶融混練し、弾性体粒子を含むメタクリル樹脂(以下「R−PMMA2」という。)を得た。
得られたR−PMMA2のガラス転移温度は102℃、引張弾性率は2.5GPaであった。
ポリメチルメタクリレート樹脂「デルペット980N」(製品名、旭化成ケミカルズ社製、メチルメタクリレート/スチレン/無水マレイン酸の共重合体、ガラス転移温度120℃、引張弾性率3.5GPa)と、紫外線吸収剤(製品名「LA31」、旭電化工業株式会社製)とを、前記紫外線吸収剤の濃度が3重量%となるように混合した混合物(以下「PMMA2」という。)を、目開き10μmのリーフディスク状のポリマーフィルターを設置したダブルフライト型一軸押出機に投入し、押出機出口温度260℃で溶融樹脂をダイスリップの表面粗さRaが0.1μmであるマルチマニホールドダイの一方に供給した。
一方、上で得たR−PMMA2を、目開き10μmのリーフディスク形状のポリマーフィルターを設置したダブルフライト型の一軸押出機に導入し、押出機出口温度260℃で、溶融樹脂をダイスリップの表面粗さRaが0.1μmであるマルチマニホールドダイの他方に供給した。
そして、溶融状態のR−PMMA2及びPMMA2をそれぞれマルチマニホールドダイから260℃で吐出させ、130℃に温度調整された冷却ロールにキャストし、その後、50℃に温度調整された冷却ロールに通して、R−PMMA2層(10μm)/PMMA2層(60μm)/R−PMMA2層(10μm)の3層構成からなる、幅600mm、厚さ80μmの第1の保護フィルム(A6)を共押出成形により得た。
PMMA2樹脂層の波長380nmにおける屈折率が1.540、波長780nmにおける屈折率が1.510であった。また、R−PMMA2樹脂層の波長380nmにおける屈折率が1.516、波長780nmにおける屈折率が1.488であった。
得られた第1の保護フィルム(A6)は、その透湿度が51g/m2・24hであった。この第1の保護フィルム(A6)の表面の、線状凹部の深さまたは凸部の高さは、20nm以下であり、かつ幅が800nm以上の範囲であった。また、第1の保護フィルム(A6)のReは3nm、Rthは−6nm、光弾性係数は−3.5×10-13cm2/dynであった。
(製造例13:二軸性光学補償フィルム(B5)の作成)
(ドープの調整)
下記材料を所定量混合し、その混合物を密閉容器に入れ、混合物をゆっくり撹拌しながら徐々に昇温し、60分かけて45℃まで上げて溶解させた。容器内を1.2気圧に調整した。この溶液を安積濾紙社製の安積濾紙No.244を使用して濾過した後、一晩そのまま放置しドープを得た。
セルロースエステル(アセチル基置換度2.88)30重量部
セルロースエステル(アセチル基置換度2.52)70重量部
トリフェニルフォスフェート 3質量部
メチルフタリルエチルグリコレート 4質量部
チヌビン109(チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製) 3質量部
メチレンクロライド 455質量部
エタノール 36質量部
下記化学構造式に示すレターデーション上昇剤 5質量部
Figure 2013140390
(フィルムの作製)
上記のように調製したドープをダイからステンレスベルト(流延用支持体ともいう)上にドープ温度30℃で流延しウェブを形成した。ステンレスベルトの裏面から25℃の温度の温水を接触させて温度制御されたステンレスベルト上でウェブを1分間乾燥した後、さらにステンレスベルトの裏面に、15℃の冷水を接触させて15秒間保持した後、ウェブをステンレスベルトから剥離した。剥離時のウェブ中の残留溶媒量は100質量%であった。次いでテンターを用いて、剥離したウェブの両端をクリップで掴み、クリップ間隔を巾方向に変化させることで、延伸倍率1.15でフィルムを延伸した。その際のフィルム温度は140℃になるように調整し、膜厚60μmの二軸性光学補償フィルム(B5)を得た。この二軸性光学補償フィルム(B5)は、波長550nmで測定した面内レターデーションReが50nm、厚さ方向のレターデーションRthが145nmであった。
(製造例14:二軸性光学補償フィルム(B6)の作成)
トリアセチルセルロース(TAC)フィルム(Re=3nm、Rth=45nm)のケン化処理が施された面に、下記組成の配向膜塗布液をワイヤーバーコーターで20ml/m2塗布した。その後、60℃の温風で60秒、さらに100℃の温風で120秒乾燥し、膜を形成した。次に、形成した膜にフィルムの遅相軸方向と平行の方向にラビング処理を施して、配向膜を得た。
(配向膜塗布液の組成)
下記の化学構造式で示される変性ポリビニルアルコール:10質量部
水:371質量部
メタノール:119質量部
グルタルアルデヒド:0.5質量部
Figure 2013140390
次に、下記のディスコティック液晶性化合物1.8g、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(V#360、大阪有機化学社製、商品名)0.2g、光重合開始剤(イルガキュアー907、チバ・スペシャリティケミカルズ社製、商品名)0.06g、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬社製、商品名)0.02g、空気界面側垂直配向剤(含フッ素化合物、I−48)0.0036g、配向膜界面側垂直配向剤(オニウム塩、II−23)0.009gを3.9gのメチルエチルケトンに溶解し、得られた溶液を、前記配向膜上に#3のワイヤーバーで塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、125℃の恒温槽中で3分間加熱し、下記化学式で示されるディスコティック液晶化合物を配向させた。
Figure 2013140390
次に、100℃で120W/cm高圧水銀灯を用いて、30秒間UV照射しディスコティック液晶化合物を架橋し、光学異方性層を形成した。その後、室温まで放冷した。このようにして、二軸性光学補償フィルム(B6)を作製した。自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器社製)を用いて、この二軸性光学補償フィルム(B6)のReの光入射角度依存性を測定し、予め測定したセルロースアセテートフィルムの寄与分を差し引くことによって、ディスコティック光学異方性層のみの光学特性を算出したところ、Reが130nm、Rthが−65nm、液晶の平均傾斜角は89.9°であり、ディスコティック液晶がフィルム面に対して垂直に配向していることが確認できた。
(製造例15:二軸性光学補償フィルム(B7)の作成)
厚さ0.1μmのゼラチン薄膜を塗設した100μmのトリアセチルセルロースフィルム(富士写真フィルム社製、面内レターデーション5nm、厚さ方向のレターデーション40nm)上に、ポリビニルアルコール3%溶液を#16ワイヤバーコーターで塗布し、80℃の温風で乾燥させた後、ラビング処理して配向膜を得た。
液晶性ディスコティック化合物1.8重量部、エチレングリコール変性トリメチロールプロパンアクリレート0.2重量部、セルロースアセテートブチレート0.04重量部、光重合開始剤(イルガキュア−907、チバ・スペシャリティケミカルズ社製、商品名)0.06重量部及び増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬社製、商品名)0.02重量部を3.43重量部のメチルエチルケトンに溶解して、塗布液を得た。この塗布液を前記配向膜に#3ワイヤーバーを用いて塗布し、塗膜を120℃の恒温槽中に3分間浸けて、ディスクコテッィク化合物を配向させた。塗膜を120℃の状態で、高温水銀灯(120W/cm)で紫外線を1分間照射した。室温まで冷却し、厚さ1μmのディスコティック化合物を含む層を有する二軸性光学補償フィルム(B7)を得た。この二軸性光学補償フィルム(B7)の光軸角の平均傾斜角は21°、液晶層の厚さ方向のレターデーションは117nmであった。
(製造例16:原反フィルム2の作製)
ノルボルネン系重合体(商品名:ZEONOR 1420R、日本ゼオン社製、ガラス転移温度:136℃、飽和吸水率:0.01重量%未満)のペレットを、空気を流通させた熱風乾燥器を用いて110℃で4時間乾燥した。そしてリーフディスク形状のポリマーフィルター(ろ過精度30μm)が設置され、ダイリップの先端部がクロムめっきされた平均表面粗さRa=0.04μmのリップ幅650mmのコートハンガータイプのTダイを有する短軸押出機を用いて、前記ペレットを260℃で溶融押出しして厚み100μm、幅600mmの原反フィルム2を得た。原反フィルム2の、波長550nmにおけるレターデーション値Re(550)は、3nmであった。
(製造例17:原反フィルム3の作製)
製造例17で用いたノルボルネン系重合体からなる層(II層)、スチレン−マレイン酸共重合体(ノヴァ・ケミカル社製、商品名「Daylark D332」、ガラス転移温度130℃、オリゴマー成分含有量3重量%)からなる層(I層)、及び変性したエチレン−酢酸ビニル共重合体(三菱化学社製、商品名「モディックAP A543」、ビカット軟化点80℃)からなる接着剤層(III層)が、II層(30μm)−III層(6μm)−I層(150μm)−III層(6μm)−II層(30μm)の順に積層された原反フィルム3を共押出し成形により得た。
(製造例18:光学補償フィルム(B8)の作成)
製造例16で得られた原反フィルム2を、延伸機を使用して、オーブン温度(予熱温度、延伸温度、熱固定温度)140℃、延伸速度6m/分、縦延伸倍率1.5倍と1.3倍で延伸処理を行い、それぞれ光学補償フィルムC1及びC2を得た。得られた光学補償フィルムC1及びC2の波長550nmのレターデーション値Re(550)は、それぞれ、265nm、132.5nmであった。
上記の光学補償フィルムC1の片面に、上記の光学補償フィルムC2をアクリル系接着剤(住友スリーエム社製、DP−8005クリア)を介して、それぞれの遅相軸の交差角が59°になるように貼り合わせ光学補償フィルム(B8)を得た。この光学補償フィルム(B8)のRe(550)と、波長450nmのレターデーション値Re(450)との比Re(450)/Re(550)は1.005であった。
(製造例19:光学補償フィルム(B9)の作成)
光学補償フィルムC1の片面に、他の光学補償フィルム(日本石油社製 商品名NHフィルム)をアクリル系接着剤(住友スリーエム社製、DP−8005クリア)を介して、それぞれの遅相軸の交差角が59°になるように貼り合わせ光学補償フィルム(B9)を得た。この光学補償フィルム(B9)のRe(550)と波長450nmのレターデーション値Re(450)との比Re(450)/Re(550)は0.86であった。
(製造例20:光学補償フィルム(B11)の作成)
原反フィルム3を、テンター延伸機を用いて、延伸温度138℃、延伸倍率1.5倍、延伸速度115%/minで幅方向に対して−13°方向へ傾けた斜め延伸を行い、これを3000mに渡ってロール状に巻き取って光学補償フィルムC5を得た。得られた光学補償フィルムC5の波長550nmにおけるリターデーションRe(550)を測定したところ137.2nmであった。上記の光学補償フィルムC5の片面に、製造例18で得られた光学補償フィルムC1をアクリル系接着剤(住友スリーエム社製、DP−8005クリア)を介して、それぞれの遅相軸の交差角が59°になるように貼り合わせ光学補償フィルム(B11)を得た。この光学補償フィルム(B11)のRe(450)/Re(550)は0.81であった。
(製造例21:光学補償フィルム(B12)の作成)
原反フィルム2を、延伸機を使用して、オーブン温度(予熱温度、延伸温度、熱固定温度)170℃、フィルム繰り出し速度6m/分、縦延伸倍率1.75倍と1.45倍で延伸処理を行い、それぞれ光学補償フィルムC7及びC8を得た。得られた光学補償フィルムC7及びC8の波長550nmのレターデーション値Re(550)は、それぞれ、265nm、132.5nmであった。上記の光学補償フィルムC7の片面に、上記の光学補償フィルムC8をアクリル系接着剤(住友スリーエム社製、DP−8005クリア)を介して、それぞれの遅相軸の交差角が59°になるように貼り合わせ光学補償フィルム(B12)を得た。この光学補償フィルム(B12)のRe(450)/Re(550)は1.010であった。
(実施例1−1)
(ハードコート層および反射防止層の形成)
前記第1の保護フィルム(A1)の両面に、高周波発信機(出力0.8KW)を用いてコロナ放電処理を行い、その表面張力を0.055N/mに調整した。次に、この第1の保護フィルム(A1)の片面に、温度25℃、湿度60%RHの環境下で、ダイコーターを用いて前記ハードコート層(H)形成材料を塗工し、80℃の乾燥炉の中で5分間乾燥させて被膜を得た。さらに、この被膜に紫外線を照射(積算照射量300mJ/cm2)して、厚さ6μmのハードコート層(H)を形成し、ハードコート層付き第1の保護フィルム(A1−H)を得た。ハードコート層(H)の屈折率は1.62であり、ハードコート層(H)側の鉛筆硬度が4Hを越えるものであった。
次に、前記フィルム(A1−H)のハードコート層(H)側に、温度25℃、湿度60%RHの環境下でワイヤーバーコーターを用いて前記低屈折率層(L)形成用材料を塗工し、1時間放置して乾燥させ、得られた被膜を120℃で10分間、酸素雰囲気下で熱処理し、次いで出力160W/cm、照射距離60mmの条件で紫外線を照射して厚さ100nmの低屈折率(反射防止)層(L)(屈折率1.37)を形成し、ハードコート層及び低屈折率層付き第1の保護フィルム(A1−H−L)を得た。
(観察者側偏光板の作製)
前記偏光子(P)の両面にポリビニルアルコール系接着剤を塗布し、偏光子(P)の一方の面に、前記第2の保護フィルム(B1)の一面を第2の保護フィルム(B1)の遅相軸と偏光子の吸収軸が垂直になるように貼り合わせた。そして、この偏光子(P)の他方の面に、前記フィルム(A1−H−L)の反射防止層(L)が形成されていない面を向けて重ね、ロールトゥロール法により貼り合わせ観察者側偏光板FP1を得た。
(バックライト側偏光板の作製)
他の偏光子(P)の両面にポリビニルアルコール系接着剤を塗布し、この偏光子(P)の一面に、前記第2の保護フィルム(B1)の一面を第2の保護フィルム(B1)の遅相軸と偏光子(P)の吸収軸が垂直になるように貼り合わせた。そして、この偏光子(P)のもう一方の面に、前記第1の保護フィルム(A1)の一面を向けて重ね、ロールトゥロール法により貼り合わせバックライト側偏光板BP1を得た。
(液晶表示装置1の作製)
厚さ2.74μm、誘電異方性が正、波長550nmの複屈折率Δn=0.09884、プレチルト角90°のバーチカルアラインメントモード(VA)の液晶セルの一面に、第1の保護フィルム(A1)が出射側となるように観察者側偏光板FP1を貼り合わせ、液晶セルの他方の面に、第1の保護フィルム(A1)が入射側となるようにバックライト側偏光板BP1を貼り合わせて、液晶表示装置1を作製した。
(実施例1−2)
第2の保護フィルム(B1)に代えて第2の保護フィルム(B2)を用いた以外は、前記実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP2およびバックライト側偏光板BP2をそれぞれ得た。そして、実施例1−1の液晶表示装置1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板BP2を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP2を用いて、液晶表示装置2を得た。
(実施例1−3)
第2の保護フィルム(B1)に代えて第1の保護フィルム(A1)を用いた以外は、前記実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP3およびバックライト側偏光板BP3をそれぞれ得た。そして、実施例1−1の液晶表示装置1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板BP3を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP3を用いて、液晶表示装置3を得た。
(実施例1−4)
第2の保護フィルム(B1)に代えて第2の保護フィルム(B3)を用いた以外は、実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP4およびバックライト側偏光板BP4をそれぞれ得た。そして、実施例1−1の液晶表示装置1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板BP4を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP4を用いて、液晶表示装置4を得た。
(実施例1−5)
第1の保護フィルム(A1)に代えて第1の保護フィルム(A2)を用い、さらに、第2の保護フィルム(B1)に代えて、実施例1−1で第1の保護フィルムとして用いた保護フィルム(A1)を用いた以外は、前記実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP5およびバックライト側偏光板BP5をそれぞれ得た。そして、実施例1−1の液晶表示装置1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板FP5を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP5を用いて、液晶表示装置5を得た。
(実施例1−6)
第1の保護フィルム(A1)に代えて第1の保護フィルム(A3)を用い、さらに、第2の保護フィルム(B1)に代えて、実施例1−1で第1の保護フィルムとして用いた保護フィルム(A1)を用いた以外は、前記実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP6およびバックライト側偏光板BP6をそれぞれ得た。そして、実施例1−1の液晶表示装置1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板FP6を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP6を用いて、液晶表示装置6を得た。
(実施例1−7)
第1の保護フィルム(A1)に代えて第1の保護フィルム(A6)を用いた以外は、前記実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP10およびバックライト側偏光板BP10をそれぞれ得た。そして、実施例1−1の液晶表示装置1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板FP10を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP10を用いて、液晶表示装置10を得た。
(比較例1−1)
第2の保護フィルム(B1)に代えて第2の保護フィルム(B4)を用いた以外は、前記実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP7およびバックライト側偏光板BP7をそれぞれ得た。そして、実施例1−1の液晶表示装置1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板FP7を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP7を用いて、液晶表示装置7を得た。
(比較例1−2:単層(PMMA))
第1の保護フィルム(A1)に代えて、ポリメチルメタクリレート樹脂からなる厚み80μmの単層押出成形フィルムを第1の保護フィルム(A4)として用いる他は、実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP8およびバックライト側偏光板BP8をそれぞれ得た。そして、実施例1−1の液晶表示装置1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板BP8を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP8を用いて、液晶表示装置8を得た。なお、前記第1の保護フィルム(A4)の透湿度は、41g/m2・24hであった。
(比較例1−3:単層(TAC))
第1の保護フィルム(A1)に代えて、トリアセチルセルロース(TAC)からなる厚み80μmの単層キャスト成形フィルムを第1の保護フィルム(A5)として用い、ハードコート層の厚みを15μmとした他は実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP9およびバックライト側偏光板BP9をそれぞれ得た。そして、実施例1−1の液晶表示装置1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板BP9を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP9を用いて、液晶表示装置9を得た。
(評価)
前記各実施例1−1〜1−7、および比較例1−1〜1−3で得た偏光板および液晶表示装置に対して、以下の性能評価を行った。また、それに先だって、各積層の引張弾性(GPa)、膜厚(μm)、第1の保護フィルムの膜厚を測定した。これらの測定値、および下記性能評価の結果は、表1〜表6に示した。
(樹脂層の引張弾性率)
フィルムの引張弾性率は、熱可塑性樹脂を単層成形して、1cm×25cmの試験片を切り出し、ASTM882に基づき、引張試験機(テンシロンUTM−10T−PL、東洋ボールドウィン社製)を用いて引張速度25mm/minの条件で測定した。同様の測定を5回行い、その算術平均値を引張弾性率の代表値とする。
(各樹脂層の膜厚)
フィルム膜厚は、フィルムをエポキシ樹脂に包埋したのち、ミクロトーム[大和工業社製、RUB−2100]を用いてスライスし、走査電子顕微鏡を用いて断面を観察し、測定する。
(基材フィルム表面の凹凸)
前述した方法により、線状凹部の深さ、線状凸部の高さ、およびこれらの幅を測定した。得られた凹部深さ及び凸部高さの最大値、その最大値を示した凹部の幅及び凸部の幅を、そのフィルムの線状凹部の深さ、線状凸部の高さ及びそれらの幅とし、以下の基準で評価した。
VG(=Very Good):線状凹部の深さ、または凸部の高さが20nm未満で,且つ幅が800nm以上
G(=Good):線状凹部の深さ、または凸部の高さが20nm以上、50nm以下で、且つ幅が500nm以上、800nm未満
B(=Bad):線状凹部の深さ、または凸部の高さが50nmを超え、且つ幅が500nm未満
(第1の保護フィルムの透湿度)
40℃、92%R.H.の環境下に24時間放置する試験条件で、JIS Z 0208に記載のカップ法に準じた方法で測定した。透湿度の単位はg/m2・24hである。
(第2の保護フィルムの光弾性係数)
温度20℃±2℃、湿度60±5%の条件下で、光弾性定数測定装置(ユニオプト社製 PHEL−20A)を用いて測定した。単位はx10-13cm2/dynである。
(第2の保護フィルムのレターデーション(Re)、(Rth))
フィルム中心部の任意の1点を自動複屈折計(王子計測機器社製、KOBRA21−ADH)を用いて、温度20℃±2℃、湿度60±5%の条件下で測定し、波長550nmにおける値を測定値とする。単位はいずれもnmである。
(熱可塑性樹脂層の屈折率)
熱可塑性樹脂を単層にて成形し、プリズムカプラ−(Metricon社製、model2010)を用い、温度20℃±2℃、湿度60±5%の条件下で、波長633nm、407nm、532nmにおける屈折率の値から、Caucyの分散式により、380nm〜780nmの屈折率を算出した。
(ハードコート層の膜厚と屈折率)
プリズムカプラ−(Metricon社製、model2010)を用い、温度20℃±2℃、湿度60±5%の条件下で、膜厚および波長633nmにおける屈折率を測定した。
(低屈折率層の膜厚と屈折率)
高速分光エリプソメトリ(J.A.Woollam社製、M−2000U)を用い、温度20℃±2℃、湿度60±5%の条件下で、入射角度55度、60度、及び65度で、波長400nmから波長1000nmの範囲の分光スペクトルを測定し、このスペクトルから膜厚および屈折率を算出した。
(偏光板の偏光度変化)
偏光板を10インチ四方の大きさに切り出し、ガラス板の片面に、感圧性接着剤を介して、偏光板の第2の保護フィルムの面がガラス板側になるように貼り合わせ、試験用偏光板を作製した。この試験用偏光板を温度60℃、湿度90%の恒温槽に500時間放置し、試験用偏光板の対角線交点における高温高湿下の放置前後での偏光度の変動幅を測定した。
G:偏光度の変動幅が0.5以下
B:偏光度の変動幅が0.5より大きい
(液晶表示装置の額縁故障)
組み立てた液晶表示装置を温度60℃、湿度90%の恒温槽に500時間放置し、黒表示における観察者偏光板の放置後の状態を目視にて観察する。
G:偏光板全面にわたり光漏れは見られない
B:偏光板端部に光漏れが見られる
(色むら評価)
組み立てた液晶表示装置を暗室内で黒表示した表示画面全体を真正面から観察し、以下の指標で評価した。
G:全体的に均一な黒表示になっており、色ムラがない。
B:画面上に色ムラが見られる。
(偏光板の鉛筆硬度)
JIS K5600−5−4に従って、45度の角度に傾け、上から500gの荷重を掛けた鉛筆で、偏光板用保護フィルムの表面(偏光子に張り合わせる面の反対側の面)を、5mm程度引っかき、傷の付き具合を確認した。硬度の異なる鉛筆で実行し、傷がつき始める鉛筆硬度を確定した。
(偏光板の干渉縞)
暗幕のような光を通さない黒布の上に、偏光板用保護フィルムを置き、三波長蛍光灯(ナショナル:FL20SS・ENW/18)で照らして、偏光板保護フィルム表面を目視観察し、以下の基準で評価した。
G:干渉縞が見えない
M(=Moderate):干渉縞がうっすらと見える
B:干渉縞が目立つ
(偏光板の可撓性)
偏光板を1cm×5cmに打ち抜いて試験フィルムを得た。得られた試験フィルム3mmφのスチール製の棒に巻きつけ、巻きつけたフィルムが棒のところで折れるか否かをテストした。合計10回テストを行い、折れなかった回数によって下記指標で可撓性を表した。
G:割れたフィルム片が1枚以下
B:割れたフィルム片が2枚以上
(カール性の評価)
第1の保護フィルムを10cm×10cmの大きさに切り出し、水平盤上に置き、試験片のカール状態を観察して次の基準にてカール性を評価した。
VG:全くカールが認められず、良好
G:殆ど目立たないが、わずかにカールが認められる
B:明らかにカールが認められ、実用上問題のあるレベル
(打抜き性)
第1の保護フィルムを、直径35mmの円形刃を用いて、裁断機(トーコー社製、TCM−500A)にて打抜きを行ない、下記の基準で打抜き性を評価した。
G:端面に割れが生じない
B:端面に割れが観察される
(耐光性)
作製した偏光板を、サンシャインウェザーメーター(スガ試験機社製、S−80)を用いて、サンシャインカーボンアーク灯、相対湿度60%の条件にて、200時間露光した後取り出し、偏光板の色相の変化(ΔYI)を色差計(スガ試験機社製)を用いて測定し、以下の指標で評価した。
G:ΔYIが2未満
B:ΔYIが2以上
Figure 2013140390
Figure 2013140390
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Figure 2013140390
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表1〜表6に見るように、鉛筆硬度では、本発明の偏光板は、比較例の偏光板より硬いことが確認された。また、偏光度変化、干渉縞の抑制、可撓性では、本発明の偏光板は、比較例と同等以上の性能向上を示している。さらに額縁故障においては、各段に優れている。
以上説明したように、本発明にかかる偏光板は、機械的強度が高く、高温・高湿下においても視認性を損なうことがない。また、可撓性、耐擦傷性に優れているので、外観不良となることが無い。本発明の偏光板は、特に大面積の液晶表示装置、タッチパネル等の表示装置に好適である。また、本発明の液晶表示装置は、本発明の偏光板を備えることにより、その表示面の機械的強度が高く、外観性がよく、高温・高湿下においても良好な視認性を維持することができる。
下記の実施例2−2〜2−6及び比較例2−1〜2−3においては、本発明における第1の保護フィルムを単に「保護フィルム」と、第2の保護フィルムを「光学補償フィルム」又は「二軸性光学補償フィルム」と、それぞれ称する。
実施例2−2では、保護フィルムとして、前記積層フィルム(A1)を用い、光学補償フィルムとして、前記二軸性光学補償フィルム(B5)を用いた。実施例2−3では、保護フィルムとして、前記積層フィルム(A1)を用い、二軸性光学補償フィルムには、前記二軸性光学補償フィルム(B6)を用いた。実施例2−4では、保護フィルムとして、前記積層フィルム(A1)を用い、二軸性光学補償フィルムとして、前記二軸性光学補償フィルム(B7)を用いた。
また、実施例2−5では、保護フィルムとして、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層−セルロースアセテートブチレート(CAB)樹脂層−ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層の3層からなる積層フィルム(A2)を用い、二軸性光学補償フィルムとして、前記二軸性光学補償フィルム(B1)を用いた。
また、実施例2−6では、保護フィルムとして、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層−脂環式オレフィンポリマー(COP)層−ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層の3層からなる積層フィルム(A3)を用い、二軸性光学補償フィルムとして、前記二軸性光学補償フィルム(B1)を用いた。
また、比較例2−1では、保護フィルムとして、ポリカーボネートフィルム(PC)−ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層の2層からなる積層フィルム(A7)を用い、二軸性光学補償フィルムとして、前記二軸性光学補償フィルム(B1)を用いた。比較例2−2では、保護フィルムとして、単層のPMMA樹脂フィルム(A4)を用い、二軸性光学補償フィルムとして、前記二軸性光学補償フィルム(B1)を用いた。比較例2−3では、保護フィルムとして、単層のTAC樹脂フィルム(A5)を用い、二軸性光学補償フィルムとして、前記二軸性光学補償フィルム(B1)を用いた。
(実施例2−2)
二軸性光学補償フィルム(B1)に代えて二軸性光学補償フィルム(B5)を用いた以外は、前記実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP2−2およびバックライト側偏光板BP2−2をそれぞれ得た。そして、実施例1−1の液晶表示装置1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板FP2−2を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP2−2を用いて、液晶表示装置2−2を得た。
(実施例2−3)
二軸性光学補償フィルム(B1)に代えて二軸性光学補償フィルム(B6)を用いた以外は、前記実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP2−3を得た。具体的には、偏光子(P)の両面にポリビニルアルコール系接着剤を塗布し、偏光子(P)の一方の面に、トリアセチルセルロースフィルムのケン化処理が施された面を、遅相軸と偏光子(P)の吸収軸が垂直になるように貼り合わせた。さらに、偏光子(P)の他方の面に反射防止層付き保護層の反射防止層が形成されていない面を向けて重ね、ロールトゥロール法により貼り合わせ観察者側偏光板FP2−3を得た。また、二軸性光学補償フィルム(B1)に代えて二軸性光学補償フィルム(B6)を用いた以外は、実施例1−1および観察者側偏光板FP2−3と同様にして、バックライト側偏光板BP2−3を得た。
(液晶表示装置の作製)
厚さ2.74μm、誘電異方性が正、波長550nmの複屈折率Δn=0.09884、プレチルト角0°のインプレーンスイッチングモード(表中IPSと記載)の液晶セルを用いた。この液晶セルの一方の面に、観察者側偏光板BP2−3を、二軸性光学補償フィルムB6の遅相軸が液晶セルのラビング方向と平行になるように、かつディスコティック液晶塗布面側が液晶セル側になるように貼り付けた。次いで、液晶セルの他方の面に、バックライト側偏光板BP2−3をクロスニコルの配置で貼り付け、液晶表示装置2−3を得た。
(実施例2−4)
(偏光板の作製)
偏光子(P)の一方の面に、反射防止層付き保護フィルムの反射防止層が形成されていない面が接するように、ポリビニルアルコール系接着剤で貼り合せた。さらに、偏光子(P)の他方の面に、二軸性光学補償フィルム(B7)のトリアセチルセルロースフィルム側の面が接し、かつ偏光子(P)の吸収軸と二軸性光学補償フィルム(B7)のラビング方向が45°になるようにして、ポリビニルアルコール系接着剤で貼り合せた。このようにして観察者側偏光板FP2−4を得た。反射防止層付き保護フィルムの代わりに、反射防止層のない保護フィルムを用いた以外は、観察者側偏光板FP2−4と同様にして、バックライト側偏光板BP2−4を得た。
(液晶表示装置2−4の作製)
ITO電極付ガラス基板にポリイミド膜を配向膜として設け、一方向にラビング処理を行った。この配向膜を有するガラス基板2枚をラビング方向が平行となるように向かい合わせ、セルギャップ10μmで接合し、メルク社製液晶ZLI1132(Δn=0.1396)を注入して、ベンド配向型の液晶セル(表中OCBと表記)を得た。ベンド配向型の液晶セルの一方の面に、液晶層がセルに面するようにして観察者側偏光板FP2−4を配置し、液晶セルの他方の面に、液晶層がセルに面するようにしてバックライト側偏光板BP2−4を配置した。この際、配置された観察者側偏光板FP2−4とバックライト側偏光板BP2−4とは、互いにクロスニコルの関係になり、ガラス基板のラビング方向と二軸性光学補償フィルムBのラビング方向とは互いに逆向きで平行になるように配置して液晶表示装置2−4を得た。
(実施例2−5)
保護フィルム(A1)に代えて保護フィルム(A2)を用いた以外は、前記実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP2−5およびバックライト側偏光板BP2−5をそれぞれ得た。そして、実施例1−1の液晶表示装置1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板FP2−5を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP2−5を用いて、液晶表示装置2−5を得た。
(実施例2−6)
保護フィルム(A1)に代えて保護フィルム(A3)を用いた以外は、前記実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP2−6およびバックライト側偏光板BP2−6をそれぞれ得た。そして、実施例1−1の液晶表示装置1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板FP2−6を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP2−6を用いて、液晶表示装置2−6を得た。
(比較例2−1)
ポリカーボネート樹脂(PC)10μmの層と、ポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA)60μmの層とが積層された二層構造の保護フィルム(A7)を得た。保護フィルム(A7)の透湿度は、40g・m-2・day-1であった。PMMA樹脂層の波長380nmにおける屈折率が1.512、波長780nmにおける屈折率が1.488であった。また、PC樹脂層の波長380nmにおける屈折率が1.608、波長780nmにおける屈折率が1.556であった。保護フィルム(A1)に代えて、保護フィルム(A7)を用いる以外は、実施例1−1と同様にして反射防止層付き保護フィルムを得た。この際、ポリメチルメタクリレート樹脂が偏光子側となるようにした。この反射防止層付き保護フィルムを用いて実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP2−7およびバックライト側偏光板BP2−7を得た。そして、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板FP2−7を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP2−7を用いて液晶表示装置2−7を得た。
(比較例2−2:単層(PMMA))
保護フィルム(A1)に代えて、ポリメチルメタクリレート樹脂からなる厚み80μmの単層押出成形フィルムを保護フィルム(A4)として用いる他は、実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP2−8およびバックライト側偏光板BP2−8をそれぞれ得た。そして、実施例1−1の液晶表示装置1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板BP2−8を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP2−8を用いて、液晶表示装置2−8を得た。なお、前記保護フィルム(A4)の透湿度は、41g/m2・24hであった。
(比較例2−3:単層(TAC))
保護フィルム(A1)に代えて、トリアセチルセルロース(TAC)からなる厚み80μmの単層キャスト成形フィルムを保護フィルム(A5)として用い、ハードコート層の厚みを15μmとした他は実施例1−1と同様にして観察者側偏光板FP2−9およびバックライト側偏光板BP2−9をそれぞれ得た。そして、実施例1−1の液晶表示装置1において、観察者側偏光板FP1に代えて観察者側偏光板FP2−9を用い、バックライト側偏光板BP1に代えてバックライト側偏光板BP2−9を用いて、液晶表示装置2−9を得た。
以上説明した実施例2−2〜2−6および比較例2−1〜2−3の構成を、実施例1−1の構成と併せて下記表7及び表8に示した。
Figure 2013140390
Figure 2013140390
(評価)
前記各実施例1−1、2−2〜2−6、および比較例2−1〜2−3で得た偏光板に対して、以下の性能評価を行った。また、それに先だって、各積層の引張弾性(GPa)、膜厚(μm)、保護フィルムの膜厚を測定した。これらの測定値、および下記性能評価の結果は、表9〜12に示した。
(樹脂層の引張弾性率)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(各樹脂層の膜厚)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(熱可塑性樹脂層の屈折率)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(ハードコート層の膜厚と屈折率)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(低屈折率層の膜厚と屈折率)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(基材フィルム表面の凹凸)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(保護フィルムの透湿度)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(偏光板の偏光度変化)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(光漏れ度)
上記偏光板の偏光度変化で用いた2枚の試験用偏光板を光学補償フィルム同士を向かい合うようにしてクロスニコル配置し、図3で示した9箇所の光線透過率を測定し、それら測定値を下記式に代入し、光漏れ度を算出した。
光漏れ度=((T2+T4+T6+T8)/4)/((T1+T3+T5+T7+T9)/5) なお、Txは、測定点(x)における光透過率を表し、(1),(2),(3),(4),(6),(7),(8),及び(9)は端部から10mmの位置を測定点とした。(5)は試験用偏光板の対角線交点を測定点とした。
VG:光漏れ度が1未満
G:光漏れ度が1以上、2以下
B:光漏れ度が2より大きい
(偏光板の鉛筆硬度)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(カール性)
偏光板を10cm×10cmの大きさに切り出し、温度60℃、湿度90%の恒温槽に500時間放置した後取り出し、水平盤上に置き、試験片のカール状態を観察して次の基準にてカール性を評価した。
VG:全くカールが認められず、良好である
G:殆ど目立たないが、わずかにカールが認められる
B:明らかにカールが認められ、実用上問題がある
(打ち抜き性)
偏光板を、直径35mmの円形刃を用いて、裁断機(トーコー社製、TCM−500A)にて打抜きを行い、下記の基準で打抜き性を評価した。
G:端面に割れが生じない
B:端面に割れが観察された
(耐光性)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(偏光板の干渉縞)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(偏光板の可撓性)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(液晶表示装置の色むら)
作製した液晶表示装置を暗室内で明表示した表示画面全体を真正面から観察し、以下の指標で評価した。
G:全体的に均一な白表示になっており、色づきがない
B:画面上に虹むらが見られる
(液晶表示装置のコントラスト)
作製した液晶表示装置について、温度60℃、湿度90%で300時間の環境試験に対するコントラスト変動を求めた。コントラスト値は、液晶表示装置の中心部正面に対し5度傾いた角度から輝度を色彩輝度計(トプコン社製、色彩輝度計BM−7)を用い、明表示の輝度と暗表示の輝度の比(=明表示の輝度/暗表示の輝度)を計算した。コントラスト変動は、試験前のコントラストをCR1とし、同様に試験後の値をCR2として、次式で算出する。
コントラスト変動(ΔCR)=(CR1−CR2)/CR1×100 (%)
G:10%未満
B:10%以上
Figure 2013140390
Figure 2013140390
Figure 2013140390
Figure 2013140390
表7〜12に示すように、実施例1−1及び2−1〜2−6の偏光板では、偏光度変化がほとんどなく、干渉縞がなく、偏光度変化、光漏れ度、表面硬度(鉛筆硬度)、カール性、打抜き性、および可撓性において優れた特性を有することがわかった。また、実施例1〜6の液晶表示装置は、コントラストおよび色むらがなく、視認性に優れていることがわかった。従って、高い光学性能を有し、かつ強度に優れることがわかった。
これに対して、比較例2−1の偏光板は、干渉縞の発生という点、鉛筆硬度が低下する点で劣っていた。比較例2−2の偏光板は、打ち抜き性および可撓性が不十分である点で劣っていた。比較例2−3の偏光板は、干渉縞の発生という点、光漏れ度、カール性、打抜き性および可撓性が不十分であるという点で劣っていた。また、比較例2−3の偏光板を用いた液晶表示装置は、コントラストが不十分であり、色むらが生じる点でも不十分であった。
以上説明したように、本発明の偏光板は、機械的強度が高く、高温・高湿下の使用においても、これまでの偏光板に比して、干渉縞の発生がなく、光漏れが少なく、積層フィルムに剥がれが生じることがなく、カール性、打ち抜き性、可撓性において良好な特性を有し、かつ良好な光学補償機能を有する。このように高温・高湿下での耐久性に優れる偏光板は、タッチパネル、液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイ、特に40インチ以上の大画面を有する表示装置に好適に用いることができる。
下記の実施例3−1〜3−6及び比較例3−1〜3−3においては、本発明における第1の保護フィルムを単に「保護フィルム」と、第2の保護フィルムを単に「光学補償フィルム」と、それぞれ称する。
実施例3−1では、保護フィルムとして、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層−低硬度ポリメチルメタクリレート(R−PMMA)樹脂層−ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層の3層からなる積層フィルム(A1)を用いた。また、光学補償フィルムとして、前記光学補償フィルム(B8)を用いた。
同様に、実施例3−2では、保護フィルムとして、前記積層フィルム(A1)を用い、光学補償フィルムとして、前記光学補償フィルム(B9)を用いた。実施例3−3では、保護フィルムとして、前記積層フィルム(A1)を用い、光学補償フィルムには、前記光学補償フィルム(B10)を用いた。実施例3−4では、保護フィルムとして、前記積層フィルム(A1)を用い、光学補償フィルムとして、前記光学補償フィルム(B11)を用いた。
また、実施例3−5では、保護フィルムとして、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層−セルロースアセテートブチレート(CAB)樹脂層−ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層の3層からなる積層フィルム(A2)を用い、光学補償フィルムとして、前記光学補償フィルム(B8)を用いた。
また、実施例3−6では、保護フィルムとして、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層−脂環式オレフィンポリマー(COP)層−ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層の3層からなる積層フィルム(A3)を用い、光学補償フィルムとして、前記光学補償フィルム(B8)を用いた。実施例7では、保護フィルムとして、前記積層フィルム(A1)を用い、光学補償フィルムとして、前記光学補償フィルム(B10)を用いた。
また、比較例3−1では、保護フィルムとして、ポリカーボネートフィルム(PC)−ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂層の2層からなる積層フィルム(A7)を用い、光学補償フィルムとして、前記光学補償フィルム(B12)を用いた。比較例3−2では、保護フィルムとして、単層のPMMA樹脂フィルム(A4)を用い、光学補償フィルムとして、前記光学補償フィルム(B8)を用いた。比較例3−3では、保護フィルムとして、単層のTAC樹脂フィルム(A5)を用い、光学補償フィルムとして、前記光学補償フィルム(B8)を用いた。
(実施例3−1)
(ハードコート層および反射防止層の形成)
前記保護フィルム(A1)の両面に、高周波発信機(出力0.8KW)を用いてコロナ放電処理を行い、その表面張力を0.055N/mに調整した。次に、この保護フィルム(A1)の片面に、温度25℃、湿度60%RHの環境下で、ダイコーターを用いて前記ハードコート層(H)形成材料を塗工し、80℃の乾燥炉の中で5分間乾燥させて被膜を得た。さらに、この被膜に紫外線を照射(積算照射量300mJ/cm2)して、厚さ6μmのハードコート層(H)を形成した。ハードコート層(H)の屈折率は1.62であり、ハードコート層(H)側の鉛筆硬度が4Hを越えるものであった。
次に、前記ハードコート層(H)付き保護フィルム(A1)のハードコート層(H)側に、温度25℃、湿度60%RHの環境下でワイヤーバーコーターを用いて前記低屈折率層(L)形成用材料を塗工し、1時間放置して乾燥させ、得られた被膜を120℃で10分間、酸素雰囲気下で熱処理し、次いで出力160W/cm、照射距離60mmの条件で紫外線を照射して厚さ100nmの低屈折率(反射防止)層(L)(屈折率1.37)を形成した。
(観察者側偏光板の作製)
前記偏光子(P)の両面にポリビニルアルコール系接着剤を塗布し、偏光子(P)の一方の面に、前記光学補償フィルム(B8)を、光学補償フィルム(B8)を構成する光学補償フィルムC1の遅相軸と偏光子の吸収軸の交差角が15°になり、かつ光学補償フィルムの(B8)のC1側と偏光子Pが接する様に貼り合わせた。そして、この偏光子(P)の他方の面に、前記反射防止層(L)が積層された保護フィルム(A1)の反射防止層(L)が形成されていない面を向けて重ね、ロールトゥロール法により貼り合わせ観察者側偏光板FP3−1を得た。
(バックライト側偏光板の作製)
他の偏光子(P)の両面にポリビニルアルコール系接着剤を塗布し、この偏光子(P)の一面に、前記光学補償フィルム(B8)を、光学補償フィルム(B8)を構成する光学補償フィルムC1の遅相軸と偏光子(P)の吸収軸の交差角が15°になり、かつ光学補償フィルムの(B8)のC1側と偏光子Pが接するように貼り合わせた。そして、この偏光子(P)のもう一方の面に、前記保護フィルム(A1)の一面を向けて重ね、ロールトゥロール法により貼り合わせバックライト側偏光板BP3−1を得た。
(液晶表示装置3−1の作製)
TNモードの半透過型液晶セルとして、基盤両界面のプレチルト角が2度、ツイスト角が左ねじれ70度、Δndが反射表示部で230nm、透過表示部で略262nmのものを用いた。液晶膜厚は反射電極領域(反射表示部)で3.5μm、透明電極領域(透過表示部)で4.0μmとした。観察者側偏光板FP3−1、上記液晶セル、およびバックライト側偏光板BP3−1を、この順序にて観察者側偏光板FP3−1、およびバックライト側偏光板BP3−1の光学補償フィルムが積層された面がそれぞれ液晶セルに向かい合うように積層し、次にバックライト側偏光板BP3−1の保護フィルム(A1)に接する様に拡散シート、導光板、バックライトをこの順序にて組み込み、液晶表示装置3−1を作製した。
(実施例3−2)
光学補償フィルム(B8)に代えて光学補償フィルム(B9)を用いた以外は、前記実施例3−1と同様にして観察者側偏光板FP3−2およびバックライト側偏光板BP3−2をそれぞれ得た。そして、実施例3−1の液晶表示装置3−1において、観察者側偏光板FP3−1に代えて観察者側偏光板FP3−2を用い、バックライト側偏光板BP3−1に代えてバックライト側偏光板BP3−2を用いて、液晶表示装置3−2を得た。
(実施例3−3)
光学補償フィルム(B8)に代えてRe(450)/Re(550)が0.86であるポリカーボネートフィルム(帝人社製 商品名ピュアエース WR−W:表中PCと表記)を光学補償フィルム(B10)として用い、偏光子の吸収軸とポリカーボネートフィルムの遅相軸の交差角が45°になる様に重ねた以外は、前記実施例3−1と同様にして観察者側偏光板FP3−3を得た。さらに、偏光子(P)の他方の面に反射防止層付き保護フィルム(A1)の反射防止層が形成されていない面を向けて重ね、ロールトゥロール法により貼り合わせ観察者側偏光板FP3−3を得た。また、光学補償フィルム(B8)に代えて光学補償フィルム(B10)を用い、偏光子の吸収軸とポリカーボネートフィルムの遅相軸の交差角が45°になる様に重ねた以外は、実施例3−1および観察者側偏光板FP3−3と同様にして、バックライト側偏光板BP3−3を得た。
そして、実施例3−1の液晶表示装置3−1において、観察者側偏光板FP3−1に代えて観察者側偏光板FP3−3を用い、バックライト側偏光板BP3−1に代えてバックライト側偏光板BP3−3を用いて、液晶表示装置3−3を得た。
(実施例3−4)
光学補償フィルム(B8)に代えて光学補償フィルム(B11)を用いた以外は、前記実施例3−1と同様にして観察者側偏光板FP3−4およびバックライト側偏光板BP3−4をそれぞれ得た。そして、実施例3−1の液晶表示装置3−1において、観察者側偏光板FP3−1に代えて観察者側偏光板FP3−4を用い、バックライト側偏光板BP3−1に代えてバックライト側偏光板BP3−4を用いて、液晶表示装置3−4を得た。
(実施例3−5)
保護フィルム(A1)に代えて保護フィルム(A2)を用いた以外は、前記実施例3−1と同様にして観察者側偏光板FP3−5およびバックライト側偏光板BP3−5をそれぞれ得た。そして、実施例3−1の液晶表示装置3−1において、観察者側偏光板FP3−1に代えて観察者側偏光板FP3−5を用い、バックライト側偏光板BP3−1に代えてバックライト側偏光板BP3−5を用いて、液晶表示装置3−5を得た。
(実施例3−6)
保護フィルム(A1)に代えて保護フィルム(A3)を用いた以外は、前記実施例3−1と同様にして観察者側偏光板FP3−6およびバックライト側偏光板BP3−6をそれぞれ得た。そして、実施例3−1の液晶表示装置3−1において、観察者側偏光板FP3−1に代えて観察者側偏光板FP3−6を用い、バックライト側偏光板BP3−1に代えてバックライト側偏光板BP3−6を用いて、液晶表示装置3−6を得た。
(比較例3−1)
ポリカーボネート樹脂(PC)10μmの層と、ポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA)60μmの層とが積層された二層構造の保護フィルム(A7)を得た。保護フィルム(A7)の透湿度は、40g・m-2・day-1であった。保護フィルム(A1)に代えて、保護フィルム(A7)を用いるとともに、光学補償フィルムとして光学補償フィルム(B12)を用いて、実施例3−1と同様にして反射防止層付き保護フィルムを得た。この際、ポリメチルメタクリレート樹脂が偏光子側となるようにした。この反射防止層付き保護フィルムを用いて実施例3−1と同様にして観察者側偏光板FP3−7およびバックライト側偏光板BP3−7を得た。そして、観察者側偏光板FP3−1に代えて観察者側偏光板FP3−7を用い、バックライト側偏光板BP3−1に代えてバックライト側偏光板BP3−7を用いて液晶表示装置3−7を得た。
(比較例3−2:単層(PMMA))
保護フィルム(A1)に代えて、ポリメチルメタクリレート樹脂からなる厚み80μmの単層押出成形フィルムを保護フィルム(A4)として用いる他は、実施例3−1と同様にして観察者側偏光板FP3−8およびバックライト側偏光板BP3−8をそれぞれ得た。そして、実施例3−1の液晶表示装置3−1において、観察者側偏光板FP3−1に代えて観察者側偏光板BP3−8を用い、バックライト側偏光板BP3−1に代えてバックライト側偏光板BP3−8を用いて、液晶表示装置3−8を得た。なお、前記保護フィルム(A4)の透湿度は、41g/m2・24hであった。
(比較例3−3:単層(TAC))
保護フィルム(A1)に代えて、トリアセチルセルロース(TAC)からなる厚み80μmの単層キャスト成形フィルムを保護フィルム(A5)として用い、ハードコート層の厚みを15μmとした他は実施例3−1と同様にして観察者側偏光板FP3−9およびバックライト側偏光板BP3−9をそれぞれ得た。そして、実施例3−1の液晶表示装置3−1において、観察者側偏光板FP3−1に代えて観察者側偏光板FP3−9を用い、バックライト側偏光板BP3−1に代えてバックライト側偏光板BP3−9を用いて、液晶表示装置3−9を得た。
以上説明した実施例3−1〜3−6および比較例3−1〜3−3の構成を下記表13〜14に示した。
Figure 2013140390
Figure 2013140390
(評価)
前記各実施例3−1〜3−6、および比較例3−1〜3−3で得た偏光板に対して、以下の性能評価を行った。また、それに先だって、各積層の引張弾性(GPa)、膜厚(μm)、保護フィルムの膜厚を測定した。これらの測定値、および下記性能評価の結果は、表15〜18に示した。
(樹脂層の引張弾性率)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(各樹脂層の膜厚)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(熱可塑性樹脂層の屈折率)
実施例2−2〜2−6及び比較例2−1〜2−3と同様に行った。
(ハードコート層の膜厚と屈折率)
実施例2−2〜2−6及び比較例2−1〜2−3と同様に行った。
(低屈折率層の膜厚と屈折率)
実施例2−2〜2−6及び比較例2−1〜2−3と同様に行った。
(基材フィルム表面の凹凸)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(保護フィルムの透湿度)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(光学補償フィルムにおけるRe(450)/Re(550))
光学補償フィルムにおいて、波長550nmおよび波長450nmにおける正面方向の面内レターデーションReをそれぞれ求めることにより、Re(450)/Re(550)を求めた。正面方向の面内レターデーションReは、自動複屈折計(王子計測器社製、KOBRA−21)を用いて測定した。
(偏光板の偏光度変化)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(偏光板の鉛筆硬度)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(カール性)
実施例2−2〜2−6及び比較例2−1〜2−3と同様に行った。
(打ち抜き性)
実施例2−2〜2−6及び比較例2−1〜2−3と同様に行った。
(耐光性)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(偏光板の干渉縞)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(偏光板の可撓性)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(液晶表示装置の色むら)
実施例2−2〜2−6及び比較例2−1〜2−3と同様に行った。
(額縁故障)
実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3と同様に行った。
(液晶表示装置のコントラスト)
実施例2−2〜2−6及び比較例2−1〜2−3と同様に行った。
Figure 2013140390
Figure 2013140390
Figure 2013140390
Figure 2013140390
表15〜18に示すように、実施例3−1〜3−6の偏光板では、偏光度変化がほとんどなく、干渉縞がなく、偏光度変化、光漏れ度(額縁故障)、表面硬度(鉛筆硬度)、カール性、打抜き性、および可撓性において優れた特性を有することがわかった。また、実施例3−1〜3−6の液晶表示装置は、コントラストおよび色むらがなく、視認性に優れていることがわかった。従って、高い光学性能を有し、かつ強度に優れることがわかった。
これに対して、比較例3−1の偏光板は、鉛筆硬度が低下する点で劣っていた。比較例3−2の偏光板は、打ち抜き性および可撓性が不十分である点で劣っていた。比較例3−3の偏光板は、干渉縞の発生という点、光漏れ度(額縁故障)、カール性、打抜き性および可撓性が不十分であるという点で劣っていた。また、比較例3−3の偏光板を用いた液晶表示装置は、コントラストが不十分であり、色むらが生じる点でも不十分であった。
(実施例3−7)
(タッチパネルの作製)
本発明のタッチパネルの実施例を図2を参照して説明する。
実施例3−1で得られた観察者側偏光板FP3−1(保護フィルム3、偏光子2及び光学補償フィルム4を備える)の光学補償フィルム(B8)を有する面に、厚み3μmのハードコート層21を形成し、次いで、DCマグネトロンスパッタ法にて厚み25nmのITO膜からなる透明導電膜22を成膜し、タッチパネルの上部電極23を得た。透明導電膜22側の表面抵抗率を、4端子法にて25℃、20%RHの環境で測定した結果、300Ω/□であった。
次に、ガラス板24の片面にDCマグネトロンスパッタ法にて表面抵抗率が400Ω/□の透明導電膜(ITO)25を成膜し、タッチパネルの下部電極26を得た。ガラス板24の透明導電膜25を有する面に1mmピッチのドットスペーサ27を形成し、上部電極23と下部電極26の透明導電膜22,25同士が対向するように接着してタッチパネル28を作製した。
そして、実施例3−1で得られた液晶表示装置3−1の観察者側に、上記タッチパネル28をガラス板24を有する下部電極26を液晶セルに向けて配置し、タッチパネル付液晶表示装置を作製した。
作製した表示装置に、白表示1.5V、黒表示4.5Vとして正面から目視で表示特性を評価したところ、白表示においても、黒表示においても、色味が無く、文字の鮮明度も良好であった。
(比較例3−4)
観察者側偏光板FP3−1に代えて、比較例3−2で得られた観察者側偏光板FP3−8を用い、光学補償フィルム(B8)を有する面に透明導電膜を成膜した他は実施例3−7と同様にして、タッチパネルの上部電極を得た。この上部電極を実施例3−7の上部電極23に代えて用いた以外は実施例3−7と同様にして、タッチパネル付液晶表示装置を作製した。
作製した表示装置の表示特性を評価したところ、全体的に色づきが見られ、文字ぼけが見られた。
以上説明したように、本発明の偏光板は、機械的強度が高く、高温・高湿下の使用においても、これまでの偏光板に比して、干渉縞の発生がなく、光漏れが少なく、積層フィルムに剥がれが生じることがなく、カール性、打ち抜き性、可撓性において良好な特性を有し、かつ良好な光学補償機能を有する。このように高温・高湿下での耐久性に優れる偏光板は、タッチパネル、液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイ、特に40インチ以上の大画面を有する表示装置に好適に用いることができる。

Claims (20)

  1. 偏光子と、該偏光子を挟んで配置される二つの保護フィルムとを含む偏光板において、
    前記二つの保護フィルムのうちの第1の保護フィルムは、熱可塑性樹脂を含む複数の層を共押出しして得られ、
    前記複数の層のうちの前記偏光子から最も離れた位置の層を構成する熱可塑性樹脂は、アクリル樹脂であり、
    前記二つの保護フィルムのうちの第2の保護フィルムの光弾性係数が−20×10-13〜20×10-13cm2/dynであることを特徴とする偏光板。
  2. 前記二つの保護フィルムのうちの第2の保護フィルムが、二軸性を有する光学補償フィルムであることを特徴とする請求項1に記載の偏光板。
  3. 前記二つの保護フィルムのうちの第2の保護フィルムが、波長550nmで測定したレターデーション値Re(550)と、波長450nmで測定したレターデーション値Re(450)との比Re(450)/Re(550)が1.007以下である光学補償フィルムであることを特徴とする請求項1又は2に記載の偏光板。
  4. 前記第1の保護フィルムは、中間層と、この中間層の両側にそれぞれ設けられる表面層とを備え、
    前記中間層および前記表面層のうちの少なくとも前記中間層は、紫外線吸収剤を含有し、
    中間層の紫外線吸収剤濃度が他の層より高いことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光板。
  5. 前記紫外線吸収剤が前記中間層にのみ含まれることを特徴とする請求項4に記載の偏光板。
  6. 前記二つの保護フィルムの少なくとも一方の保護フィルムの透湿度が10g/24h・m2以上200g/day・m2未満であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の偏光板。
  7. 前記二つの保護フィルムの少なくとも一方の保護フィルムが押出成形法により得られたものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の偏光板。
  8. 前記二つの保護フィルムの少なくとも一方の保護フィルムの膜厚が200μm以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の偏光板。
  9. 前記第1の保護フィルムまたは前記第2の保護フィルムの前記偏光子とは反対側の表面は、線状凹部または線状凸部が実質的に形成されていない平坦な面であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の偏光板。
  10. 前記第1の保護フィルムが、前記偏光子とは反対側の表面に設けられた光学機能層をさらに備えることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の偏光板。
  11. 前記光学機能層は、反射防止層であることを特徴とする請求項10に記載の偏光板。
  12. 前記第2の保護フィルムは、複屈折性を有するフィルムであることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の偏光板。
  13. 前記第2の保護フィルムは、その面内方向のレターデーション(Re)の絶対値、および厚み方向のレターデーション(Rth)の絶対値がともに3(nm)以下のフィルムであることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の偏光板。
  14. 前記アクリル樹脂のガラス転移温度が100℃以上である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の偏光板。
  15. 前記複数の層のうち前記偏光子から最も離れた位置の層の厚さが20〜60μmである、請求項1〜14のいずれか1項に記載の偏光板。
  16. 光源と、入射側偏光板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に備える液晶表示装置において、
    前記入射側偏光板および前記出射側偏光板の少なくともいずれかの偏光板は、請求項1〜15のいずれか1項に記載の偏光板であり、かつ、その第2の保護フィルムが前記液晶セルに面するように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
  17. 前記光学補償フィルムが1/4波長板である、円偏光板として機能する請求項3に記載の偏光板。
  18. 反射板と、液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に備える反射型の液晶表示装置であって、
    前記出射側偏光板が請求項17に記載の偏光板であり、この偏光板の1/4波長板が、この偏光板の偏光子よりも前記液晶セル側に位置することを特徴とする反射型の液晶表示装置。
  19. 入射側偏光板と、半透過型の液晶セルと、出射側偏光板とをこの順に備える半透過型の液晶表示装置であって、
    前記入射側偏光板および出射側偏光板の少なくともいずれかの偏光板が請求項17に記載の偏光板であり、この偏光板の1/4波長板が、この偏光板の偏光子よりも前記液晶セル側に位置することを特徴とする半透過型の液晶表示装置。
  20. 表示装置の表面に設けられるタッチパネルであって、
    前記表面側に設けられる第1透明基板と、この第1透明基板に間隔をあけて対向配置される第2透明基板とを備え、
    前記第1透明基板が、その前記表面側に請求項17に記載の偏光板を備え、この偏光板の1/4波長板が、この偏光板の偏光子よりも前記第2基板側に位置することを特徴とするタッチパネル。
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