JP2016156995A - 偏光板保護フィルム、偏光板、画像表示装置、及び偏光板保護フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明の別の目的は、上記偏光板保護フィルムを有する偏光板、及び画像表示装置、並びに上記偏光板保護フィルムの製造方法を提供することである。
基材とハードコート層とを有する偏光板保護フィルムであって、
上記ハードコート層は、多官能(メタ)アクリレート化合物、及び酸無水物を含有する光硬化性組成物を硬化させて形成された層であり、
上記光硬化性組成物中の上記酸無水物の含有量は、上記光硬化性組成物の全固形分に対して8質量%以上である、偏光板保護フィルム。
[2]
上記酸無水物が、脂環式ジカルボン酸無水物である、[1]に記載の偏光板保護フィルム。
[3]
上記酸無水物が、下記一般式(1)で表される化合物である、[1]又は[2]に記載の偏光板保護フィルム。
[4]
上記多官能(メタ)アクリレート化合物が、C、H、O、及びNから選ばれる元素のみで構成された化合物である、[1]〜[3]のいずれかに記載の偏光板保護フィルム。
[5]
上記光硬化性組成物中の上記多官能(メタ)アクリレート化合物の含有量は、上記光硬化性組成物の全固形分に対して40質量%以上である、[1]〜[4]のいずれかに記載の偏光板保護フィルム。
[6]
上記基材がセルロースアシレートフィルムである、[1]〜[5]のいずれかに記載の偏光板保護フィルム。
[7]
[1]〜[6]のいずれかに記載の偏光板保護フィルムと、偏光子とを有する偏光板。
[8]
[1]〜[6]のいずれかに記載の偏光板保護フィルム、又は[7]に記載の偏光板を有する画像表示装置であって、上記偏光板保護フィルムを視認側の最表面に有する、画像表示装置。
[9]
基材とハードコート層とを有する偏光板保護フィルムの製造方法であって、
上記基材上に、多官能(メタ)アクリレート化合物、及び酸無水物を含有する光硬化性組成物を塗布し、硬化さて上記ハードコート層を形成する工程を有し、
上記光硬化性組成物中の上記酸無水物の含有量は、上記光硬化性組成物の全固形分に対して8質量%以上である、偏光板保護フィルムの製造方法。
また、本発明によれば、上記偏光板保護フィルムを有する偏光板、及び画像表示装置、並びに上記偏光板保護フィルムの製造方法を提供することができる。
本明細書において数値が物性値、特性値等を表す場合に、「(数値1)〜(数値2)」という記載は「(数値1)以上(数値2)以下」の意味を表す。
また、「(メタ)アクリレート」はアクリレート及びメタクリレートの少なくとも一方を表し、「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルの少なくとも一方を表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及びメタクリロイルの少なくとも一方を表す。
本発明の偏光板保護フィルムは、基材とハードコート層とを有する偏光板保護フィルムであって、ハードコート層は、多官能(メタ)アクリレート化合物、及び酸無水物を含有する光硬化性組成物を硬化させて形成された層であり、光硬化性組成物中の酸無水物の含有量は、光硬化性組成物の全固形分に対して8質量%以上である。
本発明の偏光板保護フィルムのハードコート層について説明する。
本発明の偏光板保護フィルムのハードコート層は、多官能(メタ)アクリレート化合物、及び酸無水物を含有する光硬化性組成物を硬化させて形成された層である。
多官能(メタ)アクリレート化合物は、1分子中に、2つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物である。
ハードコート層の硬度を高くする観点からは、多官能(メタ)アクリレート化合物の1分子中の(メタ)アクリロイル基は、2〜20個であることが好ましく、3〜15個であることがより好ましく、4〜12個であることが更に好ましい。
多官能(メタ)アクリレート化合物は、光により硬化されて樹脂を形成することで硬度を高くすることができる。
なお、光硬化性組成物の全固形分とは、光硬化性組成物から溶剤を除いた全成分を表す。
本発明の偏光板保護フィルムのハードコート層を形成するための光硬化性組成物は、酸無水物を含有する。
酸無水物としては、好ましくはジカルボン酸無水物であり、特に好ましくは脂環式ジカルボン酸無水物である。脂環式ジカルボン酸無水物としては、1分子中のカルボキシル基同士が酸無水物となり、環状エーテル様の構造を取るものを用いることが好ましく、具体的には無水コハク酸/無水マレイン酸の骨格が含まれるものが挙げられる。
酸無水物は、ハードコート層に含有されることで、上記多官能(メタ)アクリレート化合物を硬化してなる樹脂の自由体積を埋めることができ、硬度を高く維持したまま、透湿度を低下させることができるものと考えられる。特に、脂環式ジカルボン酸無水物の場合は、透湿度を低下させる効果が大きいものと考えられる。
本発明のハードコート層を形成するための光硬化性組成物は、上記多官能(メタ)アクリレート化合物と酸無水物を含有するが、その他の成分を含有していてもよい。
本発明のハードコート層を形成するための光硬化性組成物は多官能エポキシモノマーを含有してもよい。多官能エポキシモノマーは、1分子中に、2つ以上のエポキシ環と1つ以上のエポキシ環以外の環状骨格とを有する、多官能エポキシモノマーであることが好ましい。多官能エポキシモノマーを含有する場合の含有量は、ハードコート層を形成するための光硬化性組成物中の全固形分に対して、0質量%より多く50質量%以下であることが好ましく、0質量%より多く30質量%以下であることが更に好ましい。
上記多官能エポキシモノマーが有するエポキシ環は、光カチオン重合開始剤の存在下において、活性エネルギーが照射されたときに重合反応を生じる。このため、多官能エポキシモノマーを含有する場合は光カチオン重合開始剤を含有することが好ましい。光カチオン重合開始剤としては、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ジアゾニウム塩などを用いることができ、具体的には、「Irgacure 290(商品名、BASF社)」、「Irgacure 250(同)」、「Irgacure 270(同)」、「CPI−100P(商品名、サンアプロ社)」、「CPI−101A(同)」、「CPI−200K(同)」、「CPI−210S(同)」、等を用いることができる。
本発明のハードコート層を形成するための光硬化性組成物は、溶剤を含有することができる。溶剤としては、多官能(メタ)アクリレート化合物、酸無水物の溶解性、塗工時の乾燥性等を考慮し、各種溶剤を用いることができる。有機溶剤としては、例えばジブチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、プロピレンオキシド、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、1,3,5−トリオキサン、テトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール、炭酸ジメチル、炭酸メチルエチル、炭酸ジエチル、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MiBK)、2−オクタノン、2−ペンタノン、2−ヘキサノン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、アセチルアセトン、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ−プチロラクトン、2−メトキシ酢酸メチル、2−エトキシ酢酸メチル、2−エトキシ酢酸エチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−プロピルオキシエタノール、2−ブトキシエタノール、1,2−ジアセトキシアセトン、ジアセトンアルコール、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、シクロヘキシルアルコール、エチレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられ、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明のハードコート層を形成するための光硬化性組成物は、光ラジカル重合開始剤を含有することが好ましい。
光ラジカル重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ホスフィンオキシド類、オキシム類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物類、ジスルフィド化合物類、ロフィンダイマー類、オニウム塩類、ボレート塩類、活性エステル類、活性ハロゲン類、無機錯体、クマリン類などが挙げられる。光重合開始剤の具体例、及び好ましい態様、市販品などは、特開2009−098658号公報の段落[0133]〜[0151]に記載されており、本発明においても同様に好適に用いることができる。
さらに、ハードコート層を形成するための光硬化性組成物は、紫外線吸収剤、界面活性剤、耐候性改良剤、硬度改良剤、防眩性付与剤、滑り性付与剤、等の各種添加剤を含むことができる。
ハードコート層の膜厚は、2μm以上30μm以下であることが好ましく、3μm以上20μm以下であることがより好ましく、4μm以上15μm以下であることが更に好ましい。ハードコート層の膜厚を2μm以上にすることで、十分な硬度を得ることができると共に、透湿性を低くすることができ、30μm以下にすることで、基材への塗布・乾燥工程において乾燥が容易であり、また、優れた脆性を得ることができる。
ハードコート層の膜厚は、基材へのハードコート層の積層前後の膜厚を測定し、その差から求めることができる。
本発明の偏光板保護フィルムの基材について説明する。
基材は、透明性が高いほどよく、可視光の透過率が80%以上であるものが好ましい。
基材としては、セルロース系樹脂;セルロースアシレート(トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、セルロースアセテートブチレート)等、ポリエステル樹脂;ポリエチレンテレフタレート等、(メタ)アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、(環状)オレフィン系樹脂等を含有する基材が挙げられ、浸透層を作製し易い観点から、セルロースアシレート、ポリエチレンテレフタレート、又は(メタ)アクリル系樹脂を含有する基材が好ましく、セルロースアシレートを含有する基材がより好ましい。
セルロースアシレートフィルムとしては、例えば、セルローストリアセテートフィルム(屈折率1.48)、セルロースジアセテートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム等が好ましい。
本発明の偏光板保護フィルムは、ハードコート層以外に、他の機能層を有してもよい。機能層の種類は特に限定されないが、反射防止層(低屈折率層、中屈折率層、高屈折率層など屈折率を調整した層)、防眩層、帯電防止層、紫外線吸収層、密着層(基材とハードコート層の密着性を向上させる層)などが挙げられる。
機能層は、1層であってもよいし、複数層設けてもよい。機能層の積層方法は特に限定されない。
機能層は、基材のハードコート層を積層していない面に積層しても良い。
本発明においては、低透湿性ハードコート層上に反射防止層を積層することもできる。反射防止層としては公知のものを好ましく用いることができる、中でもUV硬化型の反射防止層が好ましい。
本発明の偏光板保護フィルムの透湿度は、高温高湿条件下での偏光板の偏光性能の劣化抑制の観点から230g/m2/day以下であることが好ましく、200g/m2/day以下であることがより好ましく、170g/m2/day以下であることが更に好ましい。また、偏光板保護フィルムの透湿度は偏光板作製時の水分の抜けやすさの観点から50g/m2/day以上であることが好ましい。
ここで、透湿度は、JIS Z−0208(1976)の手法で、40℃、相対湿度90%で24時間経過後の値である。
本発明の偏光板保護フィルムは、基材上にハードコート層を形成したものである。基材とハードコート層との間には、他の層を介していてもよい。
本発明の偏光板保護フィルムの好ましい層構成の例を下記に示すが、特にこれらの層構成のみに限定されるわけではない。
・基材/ハードコート層/反射防止層
・基材/密着層/ハードコート層
・基材/密着層/ハードコート層/反射防止層
・基材/紫外線吸収層/ハードコート層
・基材/紫外線吸収層/ハードコート層/反射防止層
・基材/密着層/紫外線吸収層/ハードコート層
・基材/密着層/紫外線吸収層/ハードコート層/反射防止層
・基材/ハードコート層/防眩層
・基材/ハードコート層/防眩層/反射防止層
本発明の偏光板保護フィルムは、更に光学異方性層を有していてもよい。光学異方性層としては、一定の位相差を有する膜が面内均一に形成された光学異方性層であっても良いし、遅相軸の方向や位相差の大きさが互いに異なる、位相差領域が規則的に面内に配置されたパターンを形成した光学異方性層であっても良い。
光学異方性層は、基材のハードコート層を有する面とは反対の面に形成されていることが好ましい。
一方、基材に対して、ハードコート層が光学異方性層と同じ側に積層されている場合、ハードコート層は基材と光学異方性層の間に積層されていても良いし、基材、光学異方性層、ハードコート層の順に積層されていても良い。
また、特表2012−517024号公報(WO2010/090429号公報)に記載された光配向膜とパターン露光を組み合わせた態様も本発明の偏光板保護フィルムで好ましく用いることができる。
本発明の偏光板保護フィルムの製造方法は、基材とハードコート層とを有する偏光板保護フィルムの製造方法であって、基材上に、多官能(メタ)アクリレート化合物、及び酸無水物を含有する光硬化性組成物を塗布し、硬化さて上記ハードコート層を形成する工程を有し、光硬化性組成物中の酸無水物の含有量は、光硬化性組成物の全固形分に対して8質量%以上である、偏光板保護フィルムの製造方法である。
本発明の偏光板は、偏光子と、この偏光子の少なくとも一方の面に保護フィルムとして設けられた本発明の偏光板保護フィルムとを含むものである。
また、本発明の偏光板は、偏光子と、この偏光子の一方の面に保護フィルムとして設けられた本発明の偏光板保護フィルムと、この偏光子の他方の面に設けられた光学異方性フィルムとを含むものであってもよい。この場合の光学異方性フィルムについては、上記光学異方性層と同様のものとすることができる。
本発明において、偏光板の作製方法は特に限定されず、一般的な方法で作製することができる。得られた偏光板保護フィルムをアルカリ処理し、ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子の両面に完全ケン化ポリビニルアルコール水溶液を用いて貼り合わせる方法がある。アルカリ処理の代わりに特開平6−94915号、特開平6−118232号に記載されているような易接着加工を施してもよい。また上記のような表面処理を行ってもよい。偏光板保護フィルムの偏光子との貼合面は低透湿性ハードコート層を積層した面でも良いし、低透湿性ハードコート層を積層していない面であっても構わない。
偏光板は偏光子及びその両面を保護する保護フィルムで構成されており、更にこの偏光板の一方の面にプロテクトフィルムを、反対面にセパレートフィルムを貼合して構成される。プロテクトフィルム及びセパレートフィルムは偏光板出荷時、製品検査時等において偏光板を保護する目的で用いられる。この場合、プロテクトフィルムは、偏光板の表面を保護する目的で貼合され、偏光板を液晶板へ貼合する面の反対面側に用いられる。また、セパレートフィルムは液晶板へ貼合する接着層をカバーする目的で用いられ、偏光板を液晶板へ貼合する面側に用いられる。
本発明の画像表示装置は、液晶セルと、この液晶セルの少なくとも一方に配置された本発明の偏光板とを含み、上記偏光板中に含まれる本発明の偏光板保護フィルムが画像表示面、または、非表示面に配置されたものである。画像表示装置としては、液晶表示装置(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)、陰極管表示装置(CRT)などが挙げられるが、本発明の偏光板は、特に液晶表示装置に用いることが好ましい。
(ハードコート層形成用光硬化性組成物の調製)
以下の組成で各成分を混合し、孔径5μmのポリプロピレン製フィルターでろ過してハードコート層形成用光硬化性組成物を調製した。
DPHA 38.45質量部
M−350 38.45質量部
リカシッドHH 20.0質量部
イルガキュア184 3.08質量部
界面活性剤(メガファックF784F) 0.02質量部
メチルエチルケトン 50.0質量部
メチルイソブチルケトン 100.0質量部
M−350:トリメチロールプロパンEO変性トリアクリレート 東亜合成(株)製。
メガファックF784F(大日本インキ(株)製は、下記構造のポリマーである。各繰り返し単位の比は質量比である。
基材としてフジタックTG60(富士フイルム(株)製、幅1340mm、厚さ60μm)をロール形態から巻き出して、上記ハードコート層形成用光硬化性組成物を使用し、特開2006−122889号公報実施例1に記載のスロットダイを用いたダイコート法で、搬送速度30m/分の条件で塗布し、塗設設備内の温度を調節することで基材の温度を60℃として150秒乾燥させた。温度はOPTEX社製PT-2LDで測定した。その後、更に窒素パージ下酸素濃度約0.1体積%、基材の温度を25℃として160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量300mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、巻き取ることにより得られたハードコート層を有する偏光板保護フィルムを試料1(実施例1)とした。なお、ハードコート層の膜厚は10μmになるよう塗布量を調整した。
次に、下記表1に示すように、多官能(メタ)アクリレート化合物、酸無水物、ビスフェノールC、その他のモノマー、光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤1、及び界面活性剤の種類並びに添加量を変化させた以外は実施例1と同様にしてハードコート層形成用光硬化性組成物を調製した。
得られたハードコート層形成用光硬化性組成物を用いて、実施例1と同様に偏光板保護フィルム試料2〜11(実施例2〜11)、及び比較用偏光板保護フィルム試料1〜4(比較例1〜4)を得た。
表1中の各成分の添加量は、質量部である。
各実施例及び比較例の偏光板保護フィルム試料70mmφを40℃、相対湿度90%でそれぞれ24時間調湿し、JIS Z−0208(1976)記載の方法により測定した。本発明においては、厚み10μmあたりの透湿度が230g/m2/day以下であることが好ましい
JIS K 5600−5−4(1999)に記載の鉛筆硬度評価を行った。偏光板保護フィルムを温度25℃、湿度60%RHで2時間調湿した後、JIS S 6006(2007)に規定する2B〜4Hの試験用鉛筆を用いて、4.9Nの荷重にて、以下のとおりの判定で評価し、OKとなる最も高い硬度を評価値とした。本発明においては鉛筆硬度がH以上であることが好ましい。
OK:n=5の評価において傷なしが4つ以上
NG:n=5の評価において傷なしが3つ以下
上述の方法で作製した各偏光板保護フィルムを用いて、液晶表示装置を作製した。
<偏光板の作製>
1)フィルムのケン化
市販のセルロースアシレートフィルム(フジタック ZRD40、富士フイルム(株)製)、市販のフジタックTG60(富士フイルム(株)製)と、上記作成した本発明の実施例1の偏光板保護フィルム試料を、55℃に保った1.5mol/LのNaOH水溶液(ケン化液)に2分間浸漬した後、フィルムを水洗し、その後、25℃の0.05mol/Lの硫酸水溶液に30秒浸漬した後、更に水洗浴を30秒流水下に通して、フィルムを中性の状態にした。そして、エアナイフによる水切りを3回繰り返し、水を落とした後に70℃の乾燥ゾーンに15秒間滞留させて乾燥し、ケン化処理したフィルムを作製した。
特開2001−141926号公報の実施例1に従い、延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて膜厚20μmの偏光子を作製した。
(フロント側偏光板の作製)
上記のケン化後の、本発明の実施例1の偏光板保護フィルム(偏光板保護フィルムのハードコート層を積層していない面を偏光子と接するように配置する)、上記で作製した偏光子、ケン化後のセルロースアシレートフィルムZRD40をこの順番で、PVA系接着剤で貼合し、熱乾燥して、偏光板を作製した。
この際、各例において、作製した偏光子のロールの長手方向と偏光板保護フィルムの長手方向とが平行になるように配置した。また、偏光子のロールの長手方向と上記セルロースアシレートフィルムZRD40のロールの長手方向とが、平行になるように配置した。
上記のケン化後セルロースアシレートフィルムTG60、延伸したヨウ素系PVA偏光子、ケン化後のセルロースアシレートフィルムZRD40をこの順番で、PVA系接着剤で貼合し、熱乾燥しリア側偏光板を得た。
この際、作製した偏光子のロールの長手方向とセルロースアシレートフィルムTG60の長手方向とが平行になるように配置した。また、偏光子のロールの長手方向と上記セルロースアシレートフィルムZRD40のロールの長手方向とが、平行になるように配置した。
IPSモード液晶セル(LGD製 42LS5600)の上下の偏光板を剥し、フロント側(視認側)に、フロント側偏光板として本発明の偏光板を、リア側にリア側偏光板として前述の偏光板を、セルロースアシレートフィルムZRD40がそれぞれ液晶セル側となるように、粘着剤を介して、フロント側およびリア側に一枚ずつ貼り付け、液晶表示装置を得た。フロント側の偏光板の吸収軸が長手方向(左右方向)に、そして、リア側の偏光板の透過軸が長手方向(左右方向)になるように、クロスニコル配置とした。液晶セルに使用されているガラスの厚さは0.5mmであった。高温高湿環境下での耐久試験を経た偏光板を用いてもコントラストの劣化はほぼ見られず良好であった。
Claims (9)
- 基材とハードコート層とを有する偏光板保護フィルムであって、
前記ハードコート層は、多官能(メタ)アクリレート化合物、及び酸無水物を含有する光硬化性組成物を硬化させて形成された層であり、
前記光硬化性組成物中の前記酸無水物の含有量は、前記光硬化性組成物の全固形分に対して8質量%以上である、偏光板保護フィルム。 - 前記酸無水物が、脂環式ジカルボン酸無水物である、請求項1に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記多官能(メタ)アクリレート化合物が、C、H、O、及びNから選ばれる元素のみで構成された化合物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記光硬化性組成物中の前記多官能(メタ)アクリレート化合物の含有量は、前記光硬化性組成物の全固形分に対して40質量%以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルム。
- 前記基材がセルロースアシレートフィルムである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルム。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルムと、偏光子とを有する偏光板。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の偏光板保護フィルム、又は請求項7に記載の偏光板を有する画像表示装置であって、前記偏光板保護フィルムを視認側の最表面に有する、画像表示装置。
- 基材とハードコート層とを有する偏光板保護フィルムの製造方法であって、
前記基材上に、多官能(メタ)アクリレート化合物、及び酸無水物を含有する光硬化性組成物を塗布し、硬化さて前記ハードコート層を形成する工程を有し、
前記光硬化性組成物中の前記酸無水物の含有量は、前記光硬化性組成物の全固形分に対して8質量%以上である、偏光板保護フィルムの製造方法。
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