[go: up one dir, main page]

JP5640989B2 - 偏光板及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

偏光板及びそれを用いた液晶表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5640989B2
JP5640989B2 JP2011538350A JP2011538350A JP5640989B2 JP 5640989 B2 JP5640989 B2 JP 5640989B2 JP 2011538350 A JP2011538350 A JP 2011538350A JP 2011538350 A JP2011538350 A JP 2011538350A JP 5640989 B2 JP5640989 B2 JP 5640989B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
hard coat
polarizing plate
acid
cellulose ester
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011538350A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2011052403A1 (ja
Inventor
高木 隆裕
隆裕 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2011538350A priority Critical patent/JP5640989B2/ja
Publication of JPWO2011052403A1 publication Critical patent/JPWO2011052403A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5640989B2 publication Critical patent/JP5640989B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3025Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
    • G02B5/3041Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24355Continuous and nonuniform or irregular surface on layer or component [e.g., roofing, etc.]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

本発明は、高温高湿条件下での部分的な変形故障の発生抑制と視認性(クリア性)の両立を図った偏光板、及びそれを用いた液晶表示装置に関する。
一般に、液晶表示装置(LCD)の液晶表示パネルを構成する液晶セルには、二枚の偏光板が貼り合わされている。この偏光板は、二枚のセルロース系保護フィルムの間に、ヨウ素又は二色性染料を吸着させ染着させたポリビニルアルコール(以下「PVA」と略す。)系フィルムを一定方向に延伸配向させた偏光素子(偏光膜)を挟んだ三層構造である。また、偏光板と液晶セルの基板とを貼り合わせるためにセルロース系保護フィルム片面には粘着剤層が設けられている。
前記液晶セルに使用される偏光板の最表面の保護フィルムは、特に物理的な損傷を受け易く、損傷を受けると表示画像品質を損なうので、セルロース系保護フィルムの基材上にハードコート層が設けられたハードコートフィルムが用いられている。
また、近年、ハードコートフィルムは、より高いコントラストや視認性(クリア性)の点から、表面に反射した像の輪郭をぼかす防眩処理タイプよりもクリアタイプのものが求められている。
一方、液晶表示装置の用途が益々拡がるにつれて、液晶表示パネルの耐久性が求められており、温度や湿度の高い過酷な環境で長時間保管したり、或いは使用したりする必要性が生じて来た。
液晶表示パネルの粘着剤層が設けられた偏光板を、輸送を想定して、重ねた状態で長期に高温高湿下で保存しておくと、ブロッキング等により部分的に偏光板の最表面で変形故障が発生しやすく、品質的に問題であった。
高温高湿条件での耐久性を向上させる偏光板の技術については、例えば特許文献1に開示されている。当該技術は、親水性高分子フィルムである偏光膜を酸性溶液で処理して、保護フィルムに重合性樹脂組成物を硬化させた層を設けることで、偏光板の耐久性を向上させるものである。しかしながら、前記技術では、偏光板の変色はある程度改善されるものの、本発明の課題である変形故障の発生を防止することはできない。
特許文献2には、少なくとも重合性官能基を有する一種以上の有機成分、無機超微粒子、並びに当該無機超微粒子の一次粒子径よりも大きい一次粒子径の無機及び/又は有機微粒子を含む塗膜成分から形成されたハードコート膜によって、ハードコートフィルムのブロッキングを防止する技術が開示されている。しかしながら、ブロッキングを十分に防止しようとして微粒子を添加すると、ヘイズが上昇し易く、本発明の課題である変形故障の発生の防止と、視認性(クリア性)を両立することには依然として問題があった。
特許文献3には、ブロッキング防止として、保護フィルム(第1)を偏光子の一方の面に貼り合わせた後、当該保護フィルム(第1)より透湿度の高い保護フィルム(第2)を貼り合わせる技術が開示されている。しかしながら、透湿度の高いフィルムを導入すると、含水量が増加しフィルムの弾性率が低下することにより、しわ等が発生し、変形故障の発生の防止に繋がらないという問題があった。
特開2008−70571号公報 特開2001−13303号公報 特開2005−309394号公報
本発明は、上記問題・状況にかんがみてなされたものであり、その解決課題は、高温高湿条件下での部分的な変形故障の発生抑制と視認性(クリア性)の両立を図った偏光板、及びそれを用いた液晶表示装置を提供することである。
本発明者は、上記課題に対して鋭意検討した結果、偏光板に貼合されるハードコートフィルムのハードコート層に、活性線硬化樹脂と、熱可塑性ポリエステル系樹脂、熱可塑性ポリエステルウレタン系樹脂及びエチレン性不飽和二重結合を有さないアクリル系樹脂の中から選ばれる少なくとも一種の樹脂を含有させることで、ハードコート層の突起形状を特定数でコントロールできることを見出し、さらにハードコート層の突起形状を特定範囲で設け、ハードコートフィルムのヘイズ値をコントロールすることで、偏光板を重ねた状態で保存した際に各偏光板にかかる応力を分散でき、かつ偏光子を挟んで透湿度の異なる保護フィルムを用い、透湿度の高い保護フィルムの搬送方向(MD)の弾性率と幅方向(TD)の弾性率の比率を調整することにより、高温高湿条件下の保存による偏光板の弾性率低下により発生する部分的な変形故障の防止と、本発明に係るハードコートフィルムを液晶表示装置の最表面フィルムとして使用してもクリア性が損なわれないことが判り、部分的な変形故障の発生抑制と視認性(クリア性)の両立が可能であることを見出し、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.(A)第2セルロースエステルフィルム(保護フィルム)、(B)偏光膜、及び C)第1セルロースエステルフィルム(基材フィルム)上にハードコート層を有し、ヘイズ値が0.2〜0.7%であるハードコートフィルムがこの順序で積層された偏光板であって、(1)前記ハードコート層が、活性線硬化樹脂と、熱可塑性ポリエステル系樹脂、熱可塑性ポリエステルウレタン系樹脂、及びエチレン性不飽和二重結合を有さないアクリル系樹脂の中から選ばれる樹脂を含有して500〜200000個/mmの範囲内の個数の粗さ曲線の平均線から3nm以上の高さの突起を有し、かつ、(2)前記第2セルロースエステルフィルムが、下記式(I)で表されるリターデーション値Roが40〜100nmの範囲内にあり、下記式(II)で表されるRthが90〜300nmの範囲内にあり、透湿度が1000〜1500g/m・dayの範囲内にあり、搬送方向とそれに垂直方向の弾性率比率が下記式(III)を満たすことを特徴とする偏光板。
式(I):Ro=(nx−ny)×d
式(II):Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
式(III):0.75≦搬送方向(MD)/垂直方向(TD)≦1.3
(式中、nxはフィルム面内の遅相軸方向の屈折率であり、nyはフィルム面内の進相軸方向の屈折率であり、nzはフィルムの厚さ方向の屈折率であり、dはフィルムの厚さ(nm)である。)
2.前記ハードコート層の算術平均粗さRa(JIS B0601:2001)が、3〜20nmの範囲内であることを特徴とする前記1に記載の偏光板。
3.前記活性線硬化樹脂と、熱可塑性ポリエステル系樹脂、熱可塑性ポリエステルウレ タン系樹脂、及びエチレン性不飽和二重結合を有さないアクリル系樹脂の3種の樹脂の中 から選ばれる樹脂との含有比率は、質量基準で100:0.01〜100:10の範囲で あることを特徴とする前記1又は前記2に記載の偏光板。
.第2セルロースエステルフィルムのアセチル置換度が、2.0〜2.6の範囲内にあることを特徴とする前記1から前記3のいずれか一項に記載の偏光板。
.前記第1セルロースエステルフィルムのアセチル置換度が、2.8〜3.0の範囲内にあることを特徴とする前記1から前記4のいずれか一項に記載の偏光板。
.前記第2セルロースエステルフィルムが、ピラノース構造又はフラノース構造の少なくとも一種を1〜12個の範囲内で有し、その構造内のヒドロキシル基(OH基)のすべて若しくは一部をエステル化したエステル化合物を含有することを特徴とする前記1から前記5のいずれか一項に記載の偏光板。
.前記1から前記6までのいずれか一項に記載の偏光板を液晶セルの少なくとも一方に有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、高温高湿条件下での部分的な変形故障の発生抑制と視認性(クリア性)の両立を図った偏光板、及びそれを用いた液晶表示装置を提供することができる。
ハードコート層が有する突起形状の透過電子顕微鏡による断面観察図 ハードコート層を有するハードコートフィルム、及び偏光板の模式図 偏光板の耐久性試験の方法を示す概念図
本発明の偏光板は、(A)第2セルロースエステルフィルム(保護フィルム)、(B)偏光膜、及び(C)第1セルロースエステルフィルム(基材フィルム)上にハードコート層を有し、ヘイズ値が0.2〜0.7%であるハードコートフィルムがこの順序で積層された偏光板であって、(1)前記ハードコート層が、活性線硬化樹脂と、熱可塑性ポリエステル系樹脂、熱可塑性ポリエステルウレタン系樹脂、及びエチレン性不飽和二重結合を有さないアクリル系樹脂の中から選ばれる樹脂を含有して500〜200000個/m の範囲内の個数の粗さ曲線の平均線から3nm以上の高さの突起を有し、かつ、(2)前記第2セルロースエステルフィルムが、前記式(I)で表されるリターデーション値Roが40〜100nmの範囲内にあり、前記式(II)で表されるRthが90〜300nmの範囲内にあり、透湿度が1000〜1500g/m・dayの範囲内にあり、搬送方向とそれに垂直方向の弾性率比率が前記式(III)を満たすことを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項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、前記ハードコート層の算術平均粗さRa(JIS B0601:2001)が、3〜20nmの範囲内であることが好ましい。また、前記活性線硬化樹脂と、熱可塑性ポリエステル系樹脂、熱可塑性ポリエ ステルウレタン系樹脂、及びエチレン性不飽和二重結合を有さないアクリル系樹脂の3種 の樹脂の中から選ばれる樹脂との含有比率は、質量基準で100:0.01〜100:1 0の範囲であることが好ましい。また、第2セルロースエステルフィルムのアセチル置換度が、2.0〜2.6の範囲内にあることが好ましい。さらには、前記第1セルロースエステルフィルムのアセチル置換度が、2.8〜3.0の範囲内にあることが好ましい。
本発明においては、前記第2セルロースエステルフィルムが、ピラノース構造又はフラノース構造の少なくとも一種を1〜12個の範囲内で有し、その構造内のヒドロキシル基(OH基)のすべて若しくは一部をエステル化したエステル化合物を含有することが好ましい。
本発明の偏光板は、液晶セルの少なくとも一方に備えることにより液晶表示装置に好適に用いることができる。
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・態様等について詳細な説明をする。
<突起数、突起形状>
本発明に係るハードコート層は、500〜200000個/mmの範囲内の個数の さ曲線の平均線から3nm以上の高さの突起を有することを特徴とする。なお、存在する突起数は下記の方法で測定した値である。
また、上記突起数は、液晶表示装置等の表示装置で使用した場合、視認側に配置されたハードコート層からも測定できる。
突起数の測定は、ハードコート層を光学干渉式表面粗さ計(RST/PLUS、WYKO社製、倍率50倍)で測定した。次に、この測定面積(100μm×100μm角)内の突起数を画像から読みとった。この一連の測定を10回行い、10回の平均値からハードコートフィルムのハードコート層の突起数を求めた。
尚、突起数としては粗さ曲線の平均線から3nm以上の高さの突起をカウントした。
突起形状のサイズは、高さが1nm〜5μm、好ましくは1nm〜1μm、好ましくは10nm〜0.5μmである。幅は、50nm〜100μm、好ましくは、50nm〜50μmである。
上記突起形状の幅及び高さは下記の断面観察から求めることができる。図1に突起の説明図を示した。ハードコートフィルムの断面切削をミクロトーム((株)日本ミクロトーム研究所製)を用いて、角度0°において室温でフィルム幅方向に切削した。次に、この断面を、透過電子顕微鏡(TEM、倍率2000倍)を用いて観察した。その断面観察した画像から、JIS B 0601:2001の定義に従い、図に示されているように、画像に中心線aを引き、山の麓を形成する線b、cと中心線aとの二つの交点の距離を、突起サイズの幅tとした。また、山頂と中心線aまでの距離を突起サイズの高さhとして求められる。
本発明に係るハードコート層のJIS B0601:2001に規定されている算術平均粗さRaは、2〜20nmが好ましく、更に好ましくは3〜20nmである。前記範囲とすることで、視認性(クリア性)に優れ、かつ耐久試験後の部分的な変形故障の発生抑制にも良好に効果を発揮する。
ハードコート層の算術平均粗さは、市販の表面粗さ測定器を用いて測定と解析を行うことができる。本発明においては、小型表面粗さ測定器(型番;SJ−401、(株)ミツトヨ製)を用いて求めることができる。また、光干渉式の表面粗さ測定器で測定することもでき、例えばWYKO社製非接触表面微細形状計測装置WYKO NT−2000を用いて測定することができる。
<弾性率>
本発明では、第2セルロースエステルフィルムが、搬送方向とそれに垂直方向の弾性率比率が下記式(III)を満たすことを特徴とする。
(III):0.75≦搬送方向(MD)/垂直方向(TD)≦1.3
本発明においては、弾性率は、JIS K7127に記載の方法に準じて、引張試験機((株)ORIENTEC製テンシロン)を用いて、25℃・60%RHの環境下で、測定した。なお、測定に際し、試験片(サンプル)を25℃60%RHの環境下で24時間調湿し、試験片は100mm×10mmでチャック間距離50mm、試験速度は100mm/分で行った。
本発明において、弾性率の比率を上記式(III)の範囲内にするための調整は、セルロースエステルフィルムの延伸操作の条件制御により行うことができる。
<樹脂>
本発明に係るハードコート層は、上記のように突起を有し、かつ当該ハードコート層が熱可塑性ポリエステル系樹脂、熱可塑性ポリエステルウレタン系樹脂、及びエチレン性不飽和二重結合を有さないアクリル系樹脂の中から選ばれる少なくとも一種の樹脂を含有することを特徴とする。
上記した樹脂は、表面配向しやすく、また後述するハードコート層のバインダー成分と混合すると相分離しやすいことから、ハードコート層表面において生産性及び再現性に優れた微細な突起形状が得られると推察される。
前述した樹脂の添加量や後述するハードコート層のバインダー成分を選択することで、上記した範囲に突起数をコントロールできる。
また、突起形状を設ける方法として、微粒子を添加する方法、鋳型を押し当てて表面に突起を形成させる方法、またSP値(溶解度パラメーター)が異なる樹脂を混ぜて、表面凹凸を形成させる方法(例えば、特開2007−182519号、特開2009−13384号各公報に記載された方法)などを併用しても良い。
突起形成に用いられる鋳型ロールとしては、凹凸が細かいもの、粗いものまで、適宜選択して適用でき、模様、マット状、レンチキュラーレンズ状、球状の凹凸が規則正しく、もしくはランダムに配列されたものが使用できる。
これら樹脂は一種を、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
先ずは、熱可塑性ポリエステル系樹脂について説明する。ポリエステル系樹脂としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、水素化ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキシドやプロピレンオキシド付加物などのアルコール成分の中から選ばれる少なくとも一種と、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸及びその酸無水物などのカルボン酸成分のうちから選ばれる少なくとも一種とを縮重合させて得られた重合体などを挙げることができる。次に、熱可塑性ポリエステルウレタン系樹脂について説明する。ポリエステルウレタン系樹脂としては、前記のアルコール成分とカルボン酸成分とを縮重合させて得られた末端にヒドロキシル基を有するポリエステルポリオールに、各種のポリイソシアナート化合物を反応させて得られた重合体などを挙げることができる。ポリエステル系樹脂及びポリエステルウレタン系樹脂の市販品としては、バイロンシリーズ(商品名):東洋紡(株)製などが挙げられる。
エチレン性不飽和二重結合を有さないアクリル系樹脂について説明する。アクリル系樹脂としては、アルキル基の炭素数が1〜20の(メタ)アクリル酸アルキルエステルの中から選ばれる少なくとも一種の単量体の重合体、又は前記の(メタ)アクリル酸アルキルエステルと他の共重合可能な単量体との共重合体などを挙げることができる。また、カルボキシル基含有アクリル系樹脂は、例えば特開平8−193101号公報に記載の方法で合成したもの等が挙げられる。具体的には、モノエチレン性不飽和ジカルボン酸とアクリル酸及び/又はメタクリル酸との部分中和による共重合体として得る事ができる。
上記モノエチレン性不飽和ジカルボン酸としては、マレイン酸、イタコン酸、メサコン酸、フマル酸、メチレンマロン酸、シトラコン酸、及び無水マレイン等を挙げることができる。また、アクリル系樹脂の市販品としては、ARUFON−UP1000シリーズ、UH2000シリーズ、UC3000シリーズ(商品名):東亞合成化学(株)製などが挙げられる。
なお、前記3種類の樹脂を総称して示す場合は、樹脂と記載する。
後述する活性線硬化樹脂と、前記樹脂の含有比率は、質量基準で100:0.01〜100:10の範囲で、ハードコート層に含有されることが好ましい。該範囲で熱可塑性樹脂を用いることで、ハードコート層の突起形状を良好に形成し、クリア性にも優れ、更には良好な硬度(耐擦傷性)も得られる。
<ヘイズ>
本発明に係るハードコートフィルムのヘイズ値は、0.2〜0.7%の範囲内で用いられる。ハードコートフィルムのヘイズ値を0.2〜0.7%とすることで本発明の目的効果を達成するばかりか、大型化された液晶表示装置やデジタルサイネージ等の屋外で用いられる際の、十分な輝度や高いコントラストが得られる点でも好ましい。又は、ドコートフィルムのヘイズ値が0.2%未満では、ハードコートフィルムの取り扱い性の点から、設計が実情困難である。
ハードコートフィルムのヘイズ値は、適切なヘイズ値(0.1〜0.5%)を有する基材フィルムを用いると伴に、その基材フィルム上に塗設されるハードコート層を構成する前記樹脂とハードコート層のバインダー成分の含有比率を調整することにより上記範囲内に制御することができる。また、表面の粗さも表面ヘイズとしてヘイズ値に影響するため、上記突起の形状、数などを制御することが有効である。
<ハードコートフィルム>
本発明に係るハードコートフィルムは、第1セルロースエステルフィルム(基材フィルム)の少なくとも片側上にハードコート層を有するものである。すなわち、少なくとも基材フィルムとハードコート層によって構成されており、当該ハードコート層はバインダー成分を含有する。バインダー成分としては、活性線硬化樹脂である
ここで、「活性線硬化樹脂」とは、紫外線や電子線のような活性線(「活性エネルギー線」ともいう。)照射により、架橋反応を経て硬化する樹脂を主たる成分とする樹脂をいう。
(活性線硬化樹脂)
活性線硬化樹脂としては、エチレン性不飽和二重結合を有するモノマーを含む成分が好ましく用いられ、紫外線や電子線のような活性線を照射することによって硬化させて活性線硬化樹脂層が形成される。活性線硬化樹脂としては紫外線硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂等が代表的なものとして挙げられるが、紫外線照射によって硬化する樹脂が機械的膜強度(耐擦傷性、鉛筆硬度)に優れる点から好ましい。紫外線硬化性樹脂としては、例えば、紫外線硬化型ウレタンアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂、紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂、又は紫外線硬化型エポキシ樹脂等が好ましく用いられる。中でも紫外線硬化型アクリレート系樹脂が好ましい。紫外線硬化型アクリレート系樹脂としては、多官能アクリレートが好ましい。該多官能アクリレートとしては、ペンタエリスリトール多官能アクリレート、ジペンタエリスリトール多官能アクリレート、ペンタエリスリトール多官能メタクリレート、及びジペンタエリスリトール多官能メタクリレートよりなる群から選ばれることが好ましい。ここで、多官能アクリレートとは、分子中に2個以上のアクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基を有する化合物である。多官能アクリレートのモノマーとしては、例えばエチレングリコールジアクリレート、ジエチレン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、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ペンタグリセロールトリアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、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、グリセリントリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジ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ペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリス(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、テトラメチロールメタントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ペンタグリセロールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、グリセリントリメタクリレート、ジペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、イソボロニルアクリレート等が好ましく挙げられる。これらの化合物は、それぞれ単独又は二種以上を混合して用いられる。また、上記モノマーの2量体、3量体等のオリゴマーであってもよい。
又は、ドコート層には活性線硬化樹脂の硬化促進のため、光重合開始剤を含有することが好ましい。光重合開始剤量としては、質量比で、光重合開始剤:活性線硬化樹脂=20:100〜0.01:100で含有することが好ましい。
光重合開始剤としては、具体的には、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ミヒラーケトン、α−アミロキシムエステル、チオキサントン等及びこれらの誘導体を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。
(溶媒)
本発明に係るハードコートフィルムを塗布して形成する際の塗布組成物には、溶媒として、前記熱可塑性樹脂に対する良溶媒、及び前記熱可塑性樹脂に対する貧溶媒からなる混合溶媒が用いられることが好ましい。ここで、良溶媒及び貧溶媒とは、以下に示す方法で測定した溶解性を有する溶媒を指す。
前記熱可塑性樹脂の固形分3g相当に、溶解性を測定しようとする溶媒を全量が20gになるように加え、温度25℃にてかきまぜた場合に、均一で透明性を有し、粘度変化がなく相溶したものを、該試料に対し良溶媒であるとし、一方、にごりが認められたり、増粘、分離が認められたものを、該試料に対し貧溶媒であるとする。
熱可塑性樹脂が、例えばポリエステル系樹脂又はポリエステルウレタン系樹脂である場合、良溶媒としては、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフランなどを例示することができる。一方、貧溶媒としては、キシレン、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、イソブタノール、イソプロパノール、エタノール、メタノール、ヘキサン、精製水などを例示することができる。また、熱可塑性樹脂がアクリル系樹脂である場合、良溶媒としては、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、キシレンなどを例示することができる。一方、貧溶媒としては、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、イソブタノール、イソプロパノール、エタノール、メタノール、ヘキサン、精製水などを例示することができる。なお、前記の良溶媒、及び精製水を除く貧溶媒は、いずれも、通常用いられる活性線硬化樹脂に対して、良溶媒である。
本発明においては、熱可塑性樹脂に対して良溶媒及び貧溶媒は、ともに一種を単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。
また、本発明に係るハードコート層には、無機化合物又は有機化合物の微粒子を含有してもよい。
(微粒子)
無機微粒子としては、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化インジウム、ITO、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成ケイ酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム及びリン酸カルシウムを挙げることができる。特に、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム等が好ましく用いられる。
これら無機微粒子は、ハードコートフィルムの透明性を維持しつつ耐擦傷性が向上することから、表面の一部に反応性官能基を有する有機成分が被覆されたものが好ましい。表面の一部に反応性官能基を有する有機成分を被覆する方法としては、例えば、金属酸化物微粒子の表面に存在するヒドロキシル基(水酸基)にシランカップリング剤等の有機成分を含む化合物が反応して、表面の一部に有機成分が結合した態様、金属酸化物微粒子の表面に存在するヒドロキシル基(水酸基)に水素結合等の相互作用により有機成分を付着させた態様や、ポリマー粒子中に一個又は二個以上の無機微粒子を含有する態様などが挙げられる。
また、有機粒子としては、ポリメタアクリル酸メチルアクリレート樹脂粉末、アクリルスチレン系樹脂粉末、ポリメチルメタクリレート樹脂粉末、シリコン系樹脂粉末、ポリスチレン系樹脂粉末、ポリカーボネート樹脂粉末、ベンゾグアナミン系樹脂粉末、メラミン系樹脂粉末、ポリオレフィン系樹脂粉末、ポリエステル系樹脂粉末、ポリアミド系樹脂粉末、ポリイミド系樹脂粉末、又はポリ弗化エチレン系樹脂粉末等を添加することができる。
好ましい微粒子は、架橋ポリスチレン粒子(例えば、綜研化学製SX−130H、SX−200H、SX−350H)、ポリメチルメタクリレート系粒子(例えば、綜研化学製MX150、MX300)、フッ素含有アクリル樹脂微粒子が挙げられる。フッ素含有アクリル樹脂微粒子としては、例えば日本ペイント製:FS−701等の市販品が挙げられる。また、アクリル粒子として、例えば日本ペイント製:S−4000、アクリル−スチレン粒子として、例えば日本ペイント製:S−1200、MG−251等が挙げられる。
これらの微粒子粉末の平均粒子径は特に制限されないが、0.01〜5μmが好ましく、更には、0.01〜1.0μmであることが特に好ましい。また、粒径の異なる二種以上の微粒子を含有しても良い。微粒子の平均粒子径は、例えばレーザー回折式粒度分布測定装置により測定することができる。
紫外線硬化樹脂組成物と微粒子の割合は、樹脂組成物100質量部に対して、1〜400質量部となるように配合することが望ましく、更に望ましくは、50〜200質量部である。
これらのハードコート層はグラビアコーター、ディップコーター、リバースコーター、ワイヤーバーコーター、ダイコーター、インクジェット法等公知の方法を用いて、ハードコート層を形成する塗布組成物を塗布し、塗布後、加熱乾燥し、UV硬化処理することで形成できる。
塗布量はウェット膜厚として0.1〜40μmが適当で、好ましくは、0.5〜30μmである。また、ドライ膜厚としては平均膜厚0.1〜30μm、好ましくは1〜20μm、特に好ましくは6〜15μmである。
UV硬化処理の光源としては、紫外線を発生する光源であれば制限なく使用できる。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。
照射条件はそれぞれのランプによって異なるが、活性線の照射量は、通常5〜500mJ/cm、好ましくは5〜200mJ/cmである。
また、活性線を照射する際には、フィルムの搬送方向に張力を付与しながら行うことが好ましく、更に好ましくは幅方向にも張力を付与しながら行うことである。付与する張力は30〜300N/mが好ましい。張力を付与する方法は特に限定されず、バックロール上で搬送方向に張力を付与してもよく、テンターにて幅方向、又は2軸方向に張力を付与してもよい。これによって更に平面性の優れたフィルムを得ることができる。
ハードコート層には、帯電防止性を付与するために導電剤を含んでも良く、好ましい導電剤としては、金属酸化物粒子又はπ共役系導電性ポリマーが挙げられる。また、イオン液体も導電性化合物として好ましく用いられる。
又は、ハードコート層には、塗布性の観点、及び微粒子の均一な分散性の観点から、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤或いはポリオキシエーテル等の非イオン性界面活性剤、アニオン界面活性剤等を含有させることもできる。これらは塗布性を高める。また、これら成分は、塗布液中の固形分成分に対し、0.01〜3質量%の範囲で添加することが好ましい。
図2に本発明に係るハードコート層を有するハードコートフィルム、及び偏光板の模式図を示す。図2ではハードコート層2a、2bのように二層積層されているが、一層でも或いは更に複数の層でもよい。ハードコート層のハードコート性、ヘイズ、表面に形成する突起形状、及び算術表面粗さRaを制御し易くするために二層以上に分割して設けることが好ましい。二層以上設ける場合の最上層の膜厚は、0.05〜2μmの範囲であることが、下層との密着性の点から、好ましい。二層以上の積層は同時重層で形成しても良い。同時重層とは、乾燥工程を経ずに基材上に二層以上のハードコート層をwet on wetで塗布して、ハードコート層を形成することである。第1ハードコート層の上に乾燥工程を経ずに、第2ハードコート層をwet on wetで積層するには、押し出しコーターにより逐次重層するか、若しくは複数のスリットを有するスロットダイにて同時重層を行えばよい。
本発明でのハードコートフィルムは、硬度の指標で有る鉛筆硬度が、H以上であり、より好ましくは2H以上である。2H以上であれば、液晶表示装置の偏光板化工程で、傷が付きにくいばかりではなく、屋外用途で用いられることが多い、大型の液晶表示装置や、デジタルサイネージ用液晶表示装置の表面保護フィルムとして用いた際も優れた膜強度を示す。鉛筆硬度は、作製したハードコートフィルムを温度23℃、相対湿度55%の条件で2時間以上調湿した後、JIS S 6006が規定する試験用鉛筆を用いて、JIS K5400が規定する鉛筆硬度評価方法に従い測定した値である。
<第1及び第2セルロースエステルフィルム>
本発明に係る第1セルロースエステルフィルムは基材フィルムとして用いられものであり、第2セルロースエステルフィルムは、保護フィルムとして用いられるものであるが、いずれも製造が容易であること、偏光子との接着性がよいこと、光学的に透明であること等が好ましい要件として挙げられる。
本発明でいう透明とは、可視光の透過率60%以上であることを指し、好ましくは80%以上であり、特に好ましくは90%以上である。
本発明に係る第1のセルロースエステルフィルム及び第2セルロースエステルフィルムの主成分として好ましいセルロースエステルは、セルロースアセテート、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プロピオネートが好ましく、中でもセルロースアセテートが好ましく用いられる。
本発明に係る第1のセルロースエステルフィルムは、特に偏光板保護フィルムに求められる光学等方性の観点から、アセチル基の置換度をXとした時、Xが下記式(Ac1)の範囲にあるセルロースエステルからなるフィルムが用いられる。
式(Ac1):2.8≦X≦3.0
すなわち、第1のセルロースエステルフィルムは、総アシル基置換度が2.8〜3.0の範囲内にあるセルロースエステルからなるフィルムである。
第1のセルロースエステルは、2.8≦X≦3.0を満たすセルロースエステルからなること、すなわちセルローストリアセテートフィルムであることが好ましい。
尚、本発明において、特定のセルロースエステル「からなる」セルロースエステルフィルムとの表現を用いる場合、当該特定のセルロースエステルを主成分とすること、すなわち、当該特定のセルロースエステルを50質量%を超える割合で含有してなることを意味しており、本発明の機能を損なわない範囲で別の樹脂が混合されていてもよく、目的に応じて各種添加剤を加えても良い。
本発明に係る第2のセルロースエステルフィルムとしては、位相差発現性が高く、高い位相差を有する位相差フィルムとする場合であっても薄膜化可能であること、位相差を発現させるための延伸倍率を低く抑えることができる観点から、下記式(Ac2)の範囲を満たすセルロースエステルからなるフィルムが用いられる。
式(Ac2):2.0≦X≦2.6
すなわち、第2のセルロースエステルフィルムは、総アシル基置換度が2.0以上2.6以下であるセルロースエステルからなるフィルムである。
好ましくは、2.0≦X≦2.6である。また、総置換度X+Yは、2.1≦X<2.5であることが好ましく、さらに好ましくは2.2≦X<2.5であり、置換されていない部分はヒドロキシル基(水酸基)として存在している。
本発明に係る第2のセルロースエステルフィルムは、求められる光学補償効果によって必要とされる位相差は異なるものの、高い位相差発現性を生かす観点から、面内方向における下記式で定義されるリターデーションRoが40〜100nmの範囲内であることが好ましく、40〜80nmの範囲であることがより好ましい。厚さ方向のリターデーションRthは90〜300nmの範囲内であることが好ましく、90〜250nmの範囲であることがより好ましい。
位相差の調整方法としては、特に制限はないが、延伸処理によって調整する方法が一般的である。詳しい調整方法について後述する。
これら本発明に係る第1セルロースエステルフィルム及び第2セルロースエステルフィルムに用いられるセルロースエステルは公知の方法で合成することができる。
本発明に係る位相差フィルム及び偏光板保護フィルムで用いられる、セルロースエステルの原料のセルロースとしては、特に限定はないが、綿花リンター、木材パルプ(針葉樹由来、広葉樹由来)、ケナフ等を挙げることができる。またそれらから得られたセルロースエステルはそれぞれ任意の割合で混合使用することができる。これらのセルロースエステルは、アシル化剤が酸無水物(無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸)である場合には、酢酸のような有機酸やメチレンクロライド等の有機溶媒を用い、硫酸のようなプロトン性触媒を用いてセルロース原料と反応させて得ることができる。
アシル化剤が酸クロライド(CHCOCl、CCOCl、CCOCl)の場合には、触媒としてアミンのような塩基性化合物を用いて反応が行われる。具体的には、特開平10−45804号に記載の方法等を参考にして合成することができる。また、本発明に用いられるセルロースエステルは各置換度に合わせて上記アシル化剤量を混合して反応させたものであり、セルロースエステルはこれらアシル化剤がセルロース分子のヒドロキシル基(水酸基)に反応する。セルロース分子はグルコースユニットが多数連結したものからなっており、グルコースユニットに3個のヒドロキシル基(水酸基)がある。この3個のヒドロキシル基(水酸基)にアシル基が誘導された数を置換度(モル%)という。例えば、セルローストリアセテートはグルコースユニットの3個のヒドロキシル基(水酸基)全てにアセチル基が結合している(実際には2.8〜3.0)。
アシル基の置換度の測定方法はASTM−D817−96の規定に準じて測定することができる。
セルロースエステルの数平均分子量は、30000〜200000が、成型した場合の機械的強度が強く、かつ、適度なドープ粘度となり好ましく、更に好ましくは、30000〜150000である。また、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)が1.4〜4.5の範囲であることが好ましい。
本発明に係る第2セルロースエステルフィルムのRoは40nm以上、Rthは、90nm以上であるが、第1セルロースエステルフィルムのRo、Rthには制限はない。これらのRo、Rthは通常のフィルム製造時の延伸処理により調製することができる。
本発明に係る第2セルロースエステルフィルムには、特に偏光板のむらの要因となる環境変化での寸法安定性の観点から、下記のような可塑剤を含有することが好ましい。
リン酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、ピロメリット酸系可塑剤、グリコレート系可塑剤、クエン酸エステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、リン酸エステル系可塑剤では、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等、フタル酸エステル系可塑剤では、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ジフェニルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート等、トリメリット酸系可塑剤では、トリブチルトリメリテート、トリフェニルトリメリテート、トリエチルトリメリテート等、ピロメリット酸エステル系可塑剤では、テトラブチルピロメリテート、テトラフェニルピロメリテート、テトラエチルピロメリテート等、グリコレート系可塑剤では、トリアセチン、トリブチリン、エチルフタリルエチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等、クエン酸エステル系可塑剤では、トリエチルシトレート、トリ−n−ブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート、アセチルトリ−n−ブチルシトレート、アセチルトリ−n−(2−エチルヘキシル)シトレート等を好ましく用いることができる。その他のカルボン酸エステルの例には、トリメチロールプロパントリベンゾエート、オレイン酸ブチル、リシノール酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチル、種々のトリメリット酸エステルが含まれる。ポリエステル系可塑剤として脂肪族二塩基酸、脂環式二塩基酸、芳香族二塩基酸等の二塩基酸とグリコールの共重合ポリマーを用いることができる。
脂肪族二塩基酸としては特に限定されないが、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、テレフタル酸、1,4−シクロヘキシルジカルボン酸等を用いることができる。グリコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,2−ブチレングリコール等を用いることができる。
これらの二塩基酸及びグリコールはそれぞれ単独で用いてもよいし、二種以上混合して用いてもよい。
これらの可塑剤の使用量は、フィルム性能、加工性等の点で、セルロースエステルに対して1質量%〜20質量%が好ましく、特に好ましくは、3質量%〜13質量%である。
本発明に係る第2セルロースエステルフィルムは、ピラノース構造又はフラノース構造の少なくとも一種を1〜12個の範囲内で有しその構造のOH基のすべてもしくは一部をエステル化したエステル化合物を含むことが好ましい。
エステル化の割合としては、ピラノース構造又はフラノース構造内に存在するOH基の70%以上であることが好ましい。
本発明においては、エステル化合物を総称して、糖エステル化合物とも称す。
本発明で好ましく用いられるエステル化合物の例としては、例えば以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、キシロース、あるいはアラビノース、ラクトース、スクロース、ニストース、1F−フラクトシルニストース、スタキオース、マルチトール、ラクチトール、ラクチュロース、セロビオース、マルトース、セロトリオース、マルトトリオース、ラフィノースあるいはケストース挙げられる。
このほか、ゲンチオビオース、ゲンチオトリオース、ゲンチオテトラオース、キシロトリオース、ガラクトシルスクロースなども挙げられる。
これらの化合物の中で、特にピラノース構造とフラノース構造を両方有する化合物が好ましい。
例としては、スクロース、ケストース、ニストース、1F−フラクトシルニストース、スタキオースなどが好ましく、更に好ましくは、スクロースである。
本発明ピラノース構造又はフラノース構造中のOH基のすべてもしくは一部をエステル化するのに用いられるモノカルボン酸としては、特に制限はなく、公知の脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸等を用いることができる。用いられるカルボン酸は一種類でもよいし、二種以上の混合であってもよい。
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2−エチル−ヘキサンカルボン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸等の飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、オクテン酸等の不飽和脂肪酸等を挙げることができる。
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、酢酸、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、又はそれらの誘導体を挙げることができる。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸等の安息香酸のベンゼン環にアルキル基、アルコキシ基を導入した芳香族モノカルボン酸、ケイ皮酸、ベンジル酸、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸等のベンゼン環を2個以上有する芳香族モノカルボン酸、又はそれらの誘導体を挙げることができ、より、具体的には、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、γ−イソジュリル酸、ジュリル酸、メシト酸、α−イソジュリル酸、クミン酸、α−トルイル酸、ヒドロアトロパ酸、アトロパ酸、ヒドロケイ皮酸、サリチル酸、o−アニス酸、m−アニス酸、p−アニス酸、クレオソート酸、o−ホモサリチル酸、m−ホモサリチル酸、p−ホモサリチル酸、o−ピロカテク酸、β−レソルシル酸、バニリン酸、イソバニリン酸、ベラトルム酸、o−ベラトルム酸、没食子酸、アサロン酸、マンデル酸、ホモアニス酸、ホモバニリン酸、ホモベラトルム酸、o−ホモベラトルム酸、フタロン酸、p−クマル酸を挙げることができるが、特に安息香酸が好ましい。
オリゴ糖のエステル化合物を、本発明に係るピラノース構造又はフラノース構造の少なくとも1種を1〜12個を有する化合物として適用できる。
オリゴ糖は、澱粉、ショ糖等にアミラーゼ等の酵素を作用させて製造されるもので、本発明に適用できるオリゴ糖としては、例えば、マルトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、キシロオリゴ糖が挙げられる。
また、前記エステル化合物は、下記一般式(A)で表されるピラノース構造又はフラノース構造の少なくとも一種を1〜12個縮合した化合物である。ただし、R11〜R15、R21〜R25は、炭素数2〜22のアシル基又は水素原子を、m、nはそれぞれ0〜12の整数、m+nは1〜12の整数を表す。
11〜R15、R21〜R25は、ベンゾイル基、水素原子であることが好ましい。ベンゾイル基は更に置換基R26(pは0〜5)を有していてもよく、例えばアルキル基、アルケニル基、アルコキシル基、フェニル基が挙げられ、更にこれらのアルキル基、アルケニル基、フェニル基は置換基を有していてもよい。オリゴ糖も本発明に係るエステル化合物と同様な方法で製造することができる。
以下に、本発明に係るエステル化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、本発明で用いられる第2セルロースエステルフィルムには、一般式(c)の化合物を用いることが好ましい。一般式(c)に示す構造の化合物は、ポリエステル系可塑剤であり、分子内に芳香環又はシクロアルキル環を有するポリエステル系可塑剤を用いることができる。
一般式(c): B−(G−A)−G−B
(式中、Bはアリールカルボン酸残基、Gは炭素数2〜12のアルキレングリコール残基又は炭素数6〜12のアリールグリコール残基又は炭素数が4〜12のオキシアルキレングリコール残基、Aは炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸残基又は炭素数6〜12のアリールジカルボン酸残基を表し、またnは1以上の整数を表す。)
一般式(c)中、Bで示されるベンゼンモノカルボン酸残基とGで示されるアルキレングリコール残基又はオキシアルキレングリコール残基又はアリールグリコール残基、Aで示されるアルキレンジカルボン酸残基又はアリールジカルボン酸残基とから構成されるものであり、通常のポリエステル系可塑剤と同様の反応により得られる。
本発明で使用されるポリエステル系可塑剤のアリールカルボン酸成分としては、例えば、安息香酸、パラターシャリブチル安息香酸、オルソトルイル酸、メタトルイル酸、パラトルイル酸、ジメチル安息香酸、エチル安息香酸、ノルマルプロピル安息香酸、アミノ安息香酸、アセトキシ安息香酸等があり、これらはそれぞれ1種又は2種以上の混合物として使用することができる。
本発明で用いられる第2のセルロースエステルフィルムに好ましく用いることのできるポリエステル系可塑剤の炭素数2〜12のアルキレングリコール成分としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−プロパンジオール、2−メチル1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール(3,3−ジメチロールペンタン)、2−n−ブチル−2−エチル−1,3プロパンジオール(3,3−ジメチロールヘプタン)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル1,3−ペンタンジオール、2−エチル1,3−ヘキサンジオール、2−メチル1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−オクタデカンジオール等があり、これらのグリコールは、1種又は2種以上の混合物として使用される。
特に炭素数2〜12のアルキレングリコールがセルロースエステルとの相溶性に優れているため、特に好ましい。
また、上記芳香族末端エステルの炭素数4〜12のオキシアルキレングリコール成分としては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等があり、これらのグリコールは、1種又は2種以上の混合物として使用できる。
芳香族末端エステルの炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸成分としては、例えば、コハク酸、マレイン酸、フマール酸、グルタール酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等があり、これらは、それぞれ1種又は2種以上の混合物として使用される。炭素数6〜12のアリーレンジカルボン酸成分としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,5ナフタレンジカルボン酸、1,4ナフタレンジカルボン酸等がある。
本発明に係る第2のセルロースエステルフィルムに使用されるポリエステル系可塑剤は、数平均分子量が、好ましくは300〜1500、より好ましくは400〜1000の範囲が好適である。また、その酸価は、0.5mgKOH/g以下、ヒドロキシル基(水酸基)価は25mgKOH/g以下、より好ましくは酸価0.3mgKOH/g以下、ヒドロキシル基(水酸基)価は15mgKOH/g以下のものである。
以下に、本発明に用いることのできる一般式(c)に示す構造の芳香族末端エステル系可塑剤の具体的化合物を示すが、本発明はこれに限定されない。
<その他の添加剤>
〈紫外線吸収剤〉
本発明に係る偏光板保護フィルム(特に第1のセルロースエステルフィルム)には、紫外線吸収剤が好ましく用いられる。紫外線吸収剤としては、波長370nm以下の紫外線の吸収能に優れ、かつ良好な液晶表示性の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ないものが好ましく用いられる。
本発明に好ましく用いられる紫外線吸収剤の具体例としては、例えば、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、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等が挙げられるが、これらに限定されない。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば下記の紫外線吸収剤を具体例として挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
UV−1:2−(2′−ヒドロキシ−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール
UV−2:2−(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
UV−3:2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール
UV−4:2−(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
UV−5:2−(2′−ヒドロキシ−3′−(3″,4″,5″,6″−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール
UV−6:2,2−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)
UV−7:2−(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
UV−8:2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(直鎖及び側鎖ドデシル)−4−メチルフェノール(TINUVIN171、BASFジャパン製)
UV−9:オクチル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートと2−エチルヘキシル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートの混合物(TINUVIN109、BASFジャパン製)
また、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては下記の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
UV−10:2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン
UV−11:2,2′−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン
UV−12:2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン
UV−13:ビス(2−メトキシ−4−ヒドロキシ−5−ベンゾイルフェニルメタン)
本発明で好ましく用いられる紫外線吸収剤としては、透明性が高く、偏光板や液晶の劣化を防ぐ効果に優れたベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤やベンゾフェノン系紫外線吸収剤が好ましく、不要な着色がより少ないベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が特に好ましく用いられる。
また、特開2001−187825号公報に記載されている分配係数が9.2以上の紫外線吸収剤は、長尺フィルムの面品質を向上させ、塗布性にも優れている。特に分配係数が10.1以上の紫外線吸収剤を用いることが好ましい。
また、特開平6−148430号公報に記載の一般式(1)又は一般式(2)、特願2000−156039号明細書に記載の一般式(3)、(6)、(7)記載の高分子紫外線吸収剤(又は紫外線吸収性ポリマー)も好ましく用いられる。高分子紫外線吸収剤としては、PUVA−30M(大塚化学(株)製)等が市販されている。
〈微粒子〉
本発明に係る第1及び第2のセルロースエステルフィルムには滑り性を付与するため、微粒子を添加することが好ましい。
微粒子の1次平均粒子径としては、20nm以下が好ましく、更に好ましくは、5〜16nmであり、特に好ましくは、5〜12nmである。
これらの微粒子は0.1〜5μmの粒径の2次粒子を形成して位相差フィルムに含まれることが好ましく、好ましい平均粒径は0.1〜2μmであり、更に好ましくは0.2〜0.6μmである。これにより、フィルム表面に高さ0.1〜1.0μm程度の凹凸を形成し、これによってフィルム表面に適切な滑り性を与えることができる。
本発明に用いられる微粒子の1次平均粒子径の測定は、透過型電子顕微鏡(倍率50万〜200万倍)で粒子の観察を行い、粒子100個を観察し、粒子径を測定しその平均値をもって、1次平均粒子径とした。
微粒子の見掛比重としては、70g/リットル以上が好ましく、更に好ましくは、90〜200g/リットルであり、特に好ましくは、100〜200g/リットルである。見掛比重が大きい程、高濃度の分散液を作ることが可能になり、ヘイズ、凝集物が良化するため好ましく、また、本発明のように固形分濃度の高いドープを調製する際には、特に好ましく用いられる。
1次粒子の平均径が20nm以下、見掛比重が70g/リットル以上の二酸化珪素微粒子は、例えば、気化させた四塩化珪素と水素を混合させたものを1000〜1200℃にて空気中で燃焼させることで得ることができる。また例えばアエロジル200V、アエロジルR972V(以上、日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、それらを使用することができる。
上記記載の見掛比重は二酸化珪素微粒子を一定量メスシリンダーに採り、この時の重さを測定し、下記式で算出したものである。
見掛比重(g/リットル)=二酸化珪素質量(g)/二酸化珪素の容積(リットル)
本発明に用いられる微粒子の分散液を調製する方法としては、例えば以下に示すような3種類が挙げられる。
《調製方法A》
溶剤と微粒子を攪拌混合した後、分散機で分散を行う。これを微粒子分散液とする。微粒子分散液をドープ液に加えて攪拌する。
《調製方法B》
溶剤と微粒子を攪拌混合した後、分散機で分散を行う。これを微粒子分散液とする。別に溶剤に少量のセルロースアシレートを加え、攪拌溶解する。これに前記微粒子分散液を加えて攪拌する。これを微粒子添加液とする。微粒子添加液をインラインミキサーでドープ液と十分混合する。
《調製方法C》
溶剤に少量のセルロースアシレートを加え、攪拌溶解する。これに微粒子を加えて分散機で分散を行う。これを微粒子添加液とする。微粒子添加液をインラインミキサーでドープ液と十分混合する。
調製方法Aは二酸化珪素微粒子の分散性に優れ、調製方法Cは二酸化珪素微粒子が再凝集しにくい点で優れている。中でも、上記記載の調製方法Bは二酸化珪素微粒子の分散性と、二酸化珪素微粒子が再凝集しにくい等、両方に優れている好ましい調製方法である。
《分散方法》
二酸化珪素微粒子を溶剤などと混合して分散する時の二酸化珪素の濃度は5質量%〜30質量%が好ましく、10質量%〜25質量%が更に好ましく、15〜20質量%が最も好ましい。分散濃度は高い方が、添加量に対する液濁度は低くなる傾向があり、ヘイズ、凝集物が良化するため好ましい。
使用される溶剤は低級アルコール類としては、好ましくはメチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール等が挙げられる。低級アルコール以外の溶媒としては特に限定されないが、セルロースエステルの製膜時に用いられる溶剤を用いることが好ましい。
セルロースエステルに対する二酸化珪素微粒子の添加量はセルロースエステル100質量部に対して、二酸化珪素微粒子は0.01〜5.0質量部が好ましく、0.05質量部〜1.0質量部が更に好ましく、0.1〜0.5質量部が最も好ましい。添加量は多い方が、動摩擦係数に優れ、添加量が少ない方が、凝集物が少なくなる。
分散機は通常の分散機が使用できる。分散機は大きく分けてメディア分散機とメディアレス分散機に分けられる。二酸化珪素微粒子の分散にはメディアレス分散機がヘイズが低く好ましい。メディア分散機としてはボールミル、サンドミル、ダイノミルなどが挙げられる。
メディアレス分散機としては超音波型、遠心型、高圧型などがあるが、本発明においては高圧分散装置が好ましい。高圧分散装置は、微粒子と溶媒を混合した組成物を、細管中に高速通過させることで、高剪断や高圧状態など特殊な条件を作りだす装置である。
高圧分散装置で処理する場合、例えば、管径1〜2000μmの細管中で装置内部の最大圧力条件が9.807MPa以上であることが好ましい。
更に好ましくは19.613MPa以上である。またその際、最高到達速度が100m/秒以上に達するもの、伝熱速度が420kJ/時間以上に達するものが好ましい。
上記のような高圧分散装置には、Microfluidics Corporation社製超高圧ホモジナイザ(商品名マイクロフルイダイザ)或いはナノマイザ社製ナノマイザがあり、他にもマントンゴーリン型高圧分散装置、例えば、イズミフードマシナリ製ホモジナイザ、三和機械(株)製UHN−01等が挙げられる。
また、微粒子を含むドープを流延支持体に直接接するように流延することが、滑り性が高く、ヘイズが低いフィルムが得られるので好ましい。
また、流延後に剥離して乾燥されロール状に巻き取られた後、ハードコート層や反射防止層等の機能性薄膜が設けられる。加工若しくは出荷されるまでの間、汚れや静電気によるゴミ付着等から製品を保護するために通常、包装加工がなされる。
この包装材料については、上記目的が果たせれば特に限定されないが、フィルムからの残留溶媒の揮発を妨げないものが好ましい。具体的には、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン、ポリスチレン、紙、各種不織布等が挙げられる。繊維がメッシュクロス状になったものは、より好ましく用いられる。
<第1及び第2セルロースエステルフィルム製造方法>
次に、本発明に係る第1及び第2セルロースエステルフィルムの製造方法について詳細に説明する。
本発明に係る第1及び第2セルロースエステルフィルムは溶液流延法で製造されたフィルムであっても溶融流延法で製造されたフィルムであっても好ましく用いることができる。
本発明に係る第1及び第2セルロースエステルフィルムの製造は、セルロースエステル及び添加剤を溶剤に溶解させてドープを調製する工程、ドープを無限に移行する無端の金属支持体上に流延する工程、流延したドープをウェブとして乾燥する工程、金属支持体から剥離する工程、延伸又は幅保持する工程、更に乾燥する工程、仕上がったフィルムを巻取る工程により行われる。
ドープを調製する工程について述べる。ドープ中のセルロースエステルの濃度は、濃い方が金属支持体に流延した後の乾燥負荷が低減できて好ましいが、セルロースエステルの濃度が濃過ぎると濾過時の負荷が増えて、濾過精度が悪くなる。これらを両立する濃度としては、10〜35質量%が好ましく、更に好ましくは、15〜25質量%である。
ドープで用いられる溶剤は、単独で用いても二種以上を併用してもよいが、セルロースエステルの良溶剤と貧溶剤を混合して使用することが生産効率の点で好ましく、良溶剤が多い方がセルロースエステルの溶解性の点で好ましい。
良溶剤と貧溶剤の混合比率の好ましい範囲は、良溶剤が70〜98質量%であり、貧溶剤が2〜30質量%である。良溶剤、貧溶剤とは、使用するセルロースエステルを単独で溶解するものを良溶剤、単独で膨潤するか又は溶解しないものを貧溶剤と定義している。
そのため、一般にセルロースエステルの平均酢化度(アセチル基置換度)によっては、良溶剤、貧溶剤が変わり、例えばアセトンを溶剤として用いる時には、セルロースエステルの酢酸エステル(アセチル基置換度2.4)、セルロースアセテートプロピオネートでは良溶剤になり、セルロースの酢酸エステル(アセチル基置換度2.8)では貧溶剤となる。
本発明に用いられる良溶剤は特に限定されないが、メチレンクロライド等の有機ハロゲン化合物やジオキソラン類、アセトン、酢酸メチル、アセト酢酸メチル等が挙げられる。特に好ましくはメチレンクロライド又は酢酸メチルが挙げられる。
また、本発明に用いられる貧溶剤は特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、n−ブタノール、シクロヘキサン、シクロヘキサノン等が好ましく用いられる。また、ドープ中には水が0.01〜2質量%含有していることが好ましい。
また、セルロースエステルの溶解に用いられる溶媒は、フィルム製膜工程で乾燥によりフィルムから除去された溶媒を回収し、これを再利用して用いられる。
回収溶剤中に、セルロースエステルに添加されている添加剤、例えば可塑剤、紫外線吸収剤、ポリマー、モノマー成分などが微量含有されていることもあるが、これらが含まれていても好ましく再利用することができるし、必要であれば精製して再利用することもできる。
上記記載のドープを調製する時の、セルロースエステルの溶解方法としては、一般的な方法を用いることができる。加熱と加圧を組み合わせると常圧における沸点以上に加熱できる。
溶剤の常圧での沸点以上でかつ加圧下で溶剤が沸騰しない範囲の温度で加熱しながら攪拌溶解すると、ゲルやママコと呼ばれる塊状未溶解物の発生を防止するため好ましい。
また、セルロースエステルを貧溶剤と混合して湿潤あるいは膨潤させた後、更に良溶剤を添加して溶解する方法も好ましく用いられる。
加圧は窒素ガス等の不活性気体を圧入する方法や、加熱によって溶剤の蒸気圧を上昇させる方法によって行ってもよい。加熱は外部から行うことが好ましく、例えばジャケットタイプのものは温度コントロールが容易で好ましい。
溶剤を添加しての加熱温度は、高い方がセルロースエステルの溶解性の観点から好ましいが、加熱温度が高過ぎると必要とされる圧力が大きくなり生産性が悪くなる。
好ましい加熱温度は45〜120℃であり、60〜110℃がより好ましく、70℃〜105℃が更に好ましい。また、圧力は設定温度で溶剤が沸騰しないように調整される。
もしくは冷却溶解法も好ましく用いられ、これによって酢酸メチルなどの溶媒にセルロースエステルを溶解させることができる。
次に、このセルロースエステル溶液を濾紙等の適当な濾過材を用いて濾過する。濾過材としては、不溶物等を除去するために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過ぎると濾過材の目詰まりが発生し易いという問題がある。
このため絶対濾過精度0.008mm以下の濾材が好ましく、0.001〜0.008mmの濾材がより好ましく、0.003〜0.006mmの濾材が更に好ましい。
濾材の材質は特に制限はなく、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)等のプラスチック製の濾材や、ステンレススティール等の金属製の濾材が繊維の脱落等がなく好ましい。
濾過により、原料のセルロースエステルに含まれていた不純物、特に輝点異物を除去、低減することが好ましい。
輝点異物とは、2枚の偏光板をクロスニコル状態にして配置し、その間に光学フィルム等を置き、一方の偏光板の側から光を当てて、他方の偏光板の側から観察した時に反対側からの光が漏れて見える点(異物)のことであり、径が0.01mm以上である輝点数が200個/cm以下であることが好ましい。
より好ましくは100個/cm以下であり、更に好ましくは50個/m2以下であり、更に好ましくは0〜10個/cm以下である。また、0.01mm以下の輝点も少ない方が好ましい。
ドープの濾過は通常の方法で行うことができるが、溶剤の常圧での沸点以上で、かつ加圧下で溶剤が沸騰しない範囲の温度で加熱しながら濾過する方法が、濾過前後の濾圧の差(差圧という)の上昇が小さく、好ましい。
好ましい温度は45〜120℃であり、45〜70℃がより好ましく、45〜55℃であることが更に好ましい。
濾圧は小さい方が好ましい。濾圧は1.6MPa以下であることが好ましく、1.2MPa以下であることがより好ましく、1.0MPa以下であることが更に好ましい。
ここで、ドープの流延について説明する。
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も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℃〜溶剤の沸点未満の温度で、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、余り高過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は0〜55℃であり、25〜50℃が更に好ましい。あるいは、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目的の温度よりも高い温度の風を使う場合がある。
セルロースエステルフィルムが良好な平面性を示すためには、金属支持体からウェブを剥離する際の残留溶媒量は10〜150質量%が好ましく、更に好ましくは20〜40質量%又は60〜130質量%であり、特に好ましくは、20〜30質量%又は70〜120質量%である。
本発明においては、残留溶媒量は下記式で定義される。
残留溶媒量(質量%)={(M−N)/N}×100
尚、Mはウェブ又はフィルムを製造中又は製造後の任意の時点で採取した試料の質量で、NはMを115℃で1時間の加熱後の質量である。
また、セルロースエステルフィルムの乾燥工程においては、ウェブを金属支持体より剥離し、更に乾燥し、残留溶媒量を1質量%以下にすることが好ましく、更に好ましくは0.1質量%以下であり、特に好ましくは0〜0.01質量%以下である。
フィルム乾燥工程では一般にロール乾燥方式(上下に配置した多数のロールにウェブを交互に通し乾燥させる方式)やテンター方式でウェブを搬送させながら乾燥する方式が採られる。
本発明に係るセルロースエステルフィルムを作製するためには、ウェブの両端をクリップ等で把持するテンター方式で幅方向(横方向)に延伸を行うことが特に好ましい。剥離張力は300N/m以下で剥離することが好ましい。
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、加熱ロール、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40〜200℃で段階的に高くしていくことが好ましい。
本発明に係るセルロースエステルフィルムは、幅1〜4mのものが好ましく用いられる。特に幅1.4〜4mのものが好ましく用いられ、特に好ましくは1.6〜3mである。
本発の第2のセルロースエステルフィルムが目標とするリターデーション値Ro、Rthは、セルロースエステルフィルムが本発明に係る素材構成をとり、更に搬送張力の制御、延伸操作により屈折率制御を行うことで得ることができる。
フィルムの長手方向(製膜方向)及びそれとフィルム面内で直交する方向、即ち幅手方向に対して、逐次又は同時に2軸延伸もしくは1軸延伸することができる。
互いに直交する2軸方向の延伸倍率は、それぞれ最終的には流延方向に0.8〜1.5倍、幅方向に1.1〜2.5倍の範囲とすることが好ましく、流延方向に0.8〜1.0倍、幅方向に1.2〜2.0倍に範囲で行うことが好ましい。
延伸温度は120℃〜200℃が好ましく、さらに好ましくは150℃〜200℃であり、さらに好ましくは150℃を超えて190℃以下で延伸するのが好ましい。
フィルム中の残留溶媒は20〜0%が好ましく、さらに好ましくは15〜0%で延伸するのが好ましい。
具体的には155℃で残留溶媒が11%で延伸する、あるいは155℃で残留溶媒が2%で延伸するのが好ましい。もしくは160℃で残留溶媒が11%で延伸するのが好ましく、あるいは160℃で残留溶媒が1%未満で延伸するのが好ましい。
ウェブを延伸する方法には特に限定はない。例えば、複数のロールに周速差をつけ、その間でロール周速差を利用して縦方向に延伸する方法、ウェブの両端をクリップやピンで固定し、クリップやピンの間隔を進行方向に広げて縦方向に延伸する方法、同様に横方向に広げて横方向に延伸する方法、あるいは縦横同時に広げて縦横両方向に延伸する方法などが挙げられる。もちろんこれ等の方法は、組み合わせて用いてもよい。
また、所謂テンター法の場合、リニアドライブ方式でクリップ部分を駆動すると滑らかな延伸を行うことができ、破断等の危険性が減少できるので好ましい。
製膜工程のこれらの幅保持あるいは横方向の延伸はテンターによって行うことが好ましく、ピンテンターでもクリップテンターでもよい。
本発明に係るセルロースエステルフィルムの遅相軸又は進相軸がフィルム面内に存在し、製膜方向とのなす角をθ1とするとθ1は−1°以上+1°以下であることが好ましく、−0.5°以上+0.5°以下であることがより好ましい。
このθ1は配向角として定義でき、θ1の測定は、自動複屈折計KOBRA−21ADH(王子計測機器)を用いて行うことができる。θ1が各々上記関係を満たすことは、表示画像において高い輝度を得ること、光漏れを抑制又は防止することに寄与でき、カラー液晶表示装置においては忠実な色再現を得ることに寄与できる。
〈第1及び第2のセルロースエステルフィルムの物性〉
本発明に係る第1、第2のセルロースエステルフィルムの透湿度は、40℃、90%RHで300〜1800g/m・24hが好ましく、更に400〜1500g/m・24hが好ましく、40〜1300g/m・24hが特に好ましい。透湿度はJIS Z 0208に記載の方法に従い測定することができる。
本発明に係る第1及び第2のセルロースエステルフィルムの破断伸度は10〜80%であることが好ましく20〜50%であることが更に好ましい。
本発明に係る第1及び第2のセルロースエステルフィルムの可視光透過率は90%以上であることが好ましく、93%以上であることが更に好ましい。
本発明に係る第1及び第2のセルロースエステルフィルムのヘイズは1%未満であることが好ましく0〜0.1%であることが特に好ましい。
本発明に係る第2のセルロースエスエルフィルムは、その一方の面とそれと反対側の面(フィルム表面、裏面ともいう)との屈折率差が、5×10−4〜5×10−3の範囲であることが好ましい。
これは薄膜偏光板にすると、偏光板のコシが弱くなり液晶セルに貼合する際に気泡の発生や位置ズレが発生し易くなる。その為、第2のセルロースエスエルフィルムに意図的なカールをつけて偏光板にコシを与えることにより、液晶セルに貼合する際の上記故障を低減することができる。
<機能性層>
本発明に係るハードコートフィルムには、帯電防止層、バックコート層、反射防止層、易滑性層、接着層、防眩層、バリアー層等の機能性層を設けることができる。
〈バックコート層〉
ハードコートフィルムは、基材フィルムのハードコート層を設けた側と反対側の面に、カールやくっつき防止の為にバックコート層を設けてもよい。
バックコート層に添加される粒子としては無機化合物の例として、二酸化珪素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成ケイ酸カルシウム、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛、ITO、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム及びリン酸カルシウムを挙げることができる。バックコート層に含まれる粒子は、バインダーに対して0.1〜50質量%が好ましい。バックコート層を設けた場合のヘイズの増加は1.5%以下であることが好ましく、0.5%以下であることが更に好ましく、特に0.1%以下であることが好ましい。バインダーとしては、ジアセチルセルロース等のセルロースエステル樹脂が好ましい。
〈反射防止層〉
ハードコートフィルムは、ハードコート層の上層に反射防止層を塗設して、外光反射防止機能を有する反射防止フィルムとして用いることができる。反射防止層は、光学干渉によって反射率が減少するように屈折率、膜厚、層の数、層順等を考慮して積層されていることが好ましい。反射防止層は、支持体よりも屈折率の低い低屈折率層、もしくは支持体よりも屈折率の高い高屈折率層と低屈折率層を組み合わせて構成されていることが好ましい。特に好ましくは、三層以上の屈折率層から構成される反射防止層であり、支持体側から屈折率の異なる三層を、中屈折率層(支持体よりも屈折率が高く、高屈折率層よりも屈折率の低い層)/高屈折率層/低屈折率層の順に積層されているものが好ましく用いられる。又は、二層以上の高屈折率層と二層以上の低屈折率層とを交互に積層した四層以上の層構成の反射防止層も好ましく用いられる。
反射防止フィルムの層構成としては下記のような構成が考えられるが、これに限定されるものではない。
基材フィルム/ハードコート層/低屈折率層
基材フィルム/ハードコート層/中屈折率層/低屈折率層
基材フィルム/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
基材フィルム/ハードコート層/高屈折率層(導電性層)/低屈折率層
基材フィルム/ハードコート層/防眩性層/低屈折率層
反射防止フィルムには必須である低屈折率層は、シリカ系微粒子を含有することが好ましく、その屈折率は、支持体である基材フィルムの屈折率より低く、23℃、波長550nm測定で、1.30〜1.45の範囲であることが好ましい。
低屈折率層の膜厚は、5nm〜0.5μmであることが好ましく、10nm〜0.3μmであることが更に好ましく、30nm〜0.2μmであることが最も好ましい。低屈折率層形成用組成物については、シリカ系微粒子として、特に外殻層を有し内部が多孔質又は空洞の粒子を少なくとも一種類以上含むことが好ましい。特に該外殻層を有し内部が多孔質又は空洞である粒子が、中空シリカ系微粒子であることが好ましい。
なお、低屈折率層形成用組成物には、下記一般式(OSi−1)で表される有機珪素化合物もしくはその加水分解物、或いは、その重縮合物を併せて含有させても良い。
一般式(OSi−1):Si(OR)
前記一般式で表される有機珪素化合物は、式中、Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン等が好ましく用いられる。他に溶剤、必要に応じて、シランカップリング剤、硬化剤、界面活性剤等を添加してもよい。
<偏光板>
本発明に係るハードコートフィルムを用いた偏光板について述べる。偏光板は一般的な方法で作製することができる。本発明に係るハードコートフィルムの裏面側をアルカリ鹸化処理し、処理したハードコートフィルムを、ヨウ素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光膜の少なくとも一方の面に、完全鹸化型ポリビニルアルコール水溶液を用いて貼り合わせることが好ましい。
もう一方の面に該ハードコートフィルムを用いても、別の偏光板保護フィルムを用いてもよい。本発明に係るハードコートフィルムに対して、もう一方の面に用いられる偏光板保護フィルムは、前記ハードコートフィルムの基材フィルムと同様に、アクリル樹脂とセルロースエステル樹脂を含有し、アクリル樹脂と該セルロースエステル樹脂の含有質量比が、アクリル樹脂:セルロースエステル樹脂=95:5〜50:50である保護フィルムを用いることが好ましい。構成の詳細は前述の通りであり、具体的には、特開2003−12859号公報記載のリターデーションRoが590nmで0〜5nm、Rthが−20〜+20nmの無配向フィルムが一例として挙げられる。
また、他に面内リターデーションRoが590nmで、20〜70nm、Rthが70〜400nmの位相差を有する光学補償フィルム(位相差フィルム)を用いて、視野角拡大可能な偏光板とすることもできる。これらは例えば、特開2002−71957号公報の方法で作製することができる。又は、更にディスコチック液晶等の液晶化合物を配向させて形成した光学異方層を有している光学補償フィルムを用いることが好ましい。例えば、特開2003−98348号公報記載の方法で光学異方性層を形成することができる。
また、好ましく用いられる市販の偏光板保護フィルムとしては、KC8UX2MW、KC4UX、KC5UX、KC4UY、KC8UY、KC12UR、KC4UEW、KC8UCR−3、KC8UCR−4、KC8UCR−5、KC4FR−1、KC4FR−2、KC8UE、KC4UE(コニカミノルタオプト(株)製)等が挙げられる。
偏光板の主たる構成要素である偏光膜とは、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膜は、ポリビニルアルコール系偏光フィルムで、これ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があるがこれのみに限定されるものではない。
偏光膜は、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ものが用いられている。偏光膜の膜厚は5〜30μm、好ましくは8〜15μmの偏光膜が好ましく用いられる。当該偏光膜の面上に、本発明に係るハードコートフィルムの片面を貼り合わせて偏光板を形成する。好ましくは完全鹸化ポリビニルアルコール等を主成分とする水系の接着剤によって貼り合わせる。
<粘着層>
液晶セルの基板と貼り合わせるために保護フィルムの片面に用いられる粘着剤層は、光学的に透明であることはもとより、適度な粘弾性や粘着特性を示すものが好ましい。
具体的な粘着層としては、例えばアクリル系共重合体やエポキシ系樹脂、ポリウレタン、シリコーン系ポリマー、ポリエーテル、ブチラール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、合成ゴムなどの接着剤もしくは粘着剤等のポリマーを用いて、乾燥法、化学硬化法、熱硬化法、熱熔融法、光硬化法等により膜形成させ、硬化せしめることができる。なかでも、アクリル系共重合体は、最も粘着物性を制御しやすく、かつ透明性や耐候性、耐久性などに優れていて好ましく用いることができる。
<液晶表示装置>
本発明に係るハードコートフィルムを用いて作製した本発明の偏光板を表示装置に組み込むことによって、種々の視認性に優れた画像表示装置を作製することができる。
本発明に係るハードコートフィルムは偏光板に組み込まれ、反射型、透過型、半透過型液晶表示装置又はTN型、STN型、OCB型、HAN型、VA型(PVA型、MVA型)、IPS型、OCB型等の各種駆動方式の液晶表示装置で好ましく用いられる。
以下に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、実施例中の「%」及び「部」は、特に断りのない限りそれぞれ「質量%」及び「質量部」を表す。
実施例1
<第1セルロースエステルフィルム1(基材フィルム)の作製>
セルロースエステルについては、表1に示す置換度を変化させたものを用いた。
(二酸化珪素分散液)
アエロジル972V(日本アエロジル(株)製) 12質量部
(一次粒子の平均径16nm、見掛け比重90g/リットル)
エタノール 88質量部
以上をディゾルバーで30分間撹拌混合した後、マントンゴーリンで分散を行った。二酸化珪素分散液に88質量部のメチレンクロライドを撹拌しながら投入し、ディゾルバーで30分間撹拌混合し、二酸化珪素分散希釈液を作製した。
(インライン添加液の作製)
チヌビン109(BASFジャパン(株)製) 11質量部
チヌビン171(BASFジャパン(株)製) 5質量部
メチレンクロライド 100質量部
以上を密閉容器に投入し、加熱し、撹拌しながら、完全に溶解し、濾過した。
これに二酸化珪素分散希釈液を36質量部、撹拌しながら加えて、さらに30分間撹拌した後、下記セルローストリアセテート6質量部を撹拌しながら加えて、さらに60分間撹拌した後、アドバンテック東洋(株)のポリプロピレンワインドカートリッジフィルターTCW−PPS−1Nで濾過し、インライン添加液を調製した。
(ドープ液の調製)
セルロースエステルG 100質量部
トリメチロールプロパントリベンゾエート 5.0質量部
エチルフタリルエチルグリコレート 5.5質量部
メチレンクロライド 440質量部
エタノール 40質量部
以上を密閉容器に投入し、加熱し、撹拌しながら、完全に溶解し、安積濾紙(株)製の安積濾紙No.24を使用して濾過し、ドープ液を調製した。
製膜ライン中で日本精線(株)製のファインメットNFでドープ液を濾過した。インライン添加液ライン中で、日本精線(株)製のファインメットNFでインライン添加液を濾過した。濾過したドープ液を100質量部に対し、濾過したインライン添加液を2質量部加えて、インラインミキサー(東レ静止型管内混合機 Hi−Mixer、SWJ)で十分混合し、次いで、ベルト流延装置を用い、温度35℃、1.8m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120%になるまで溶媒を蒸発させ、ステンレスバンド支持体上から剥離した。剥離したセルロースエステルのウェブを35℃で溶媒を蒸発させ、1.65m幅にスリットし、その後、テンターでTD方向(フィルムの搬送方向と直交する方向)に1.05倍に延伸しながら、135℃の乾燥温度で、乾燥させた。このときテンターで延伸を始めたときの残留溶剤量は30%であった。
その後、110℃、120℃の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、1.5m幅にスリットし、フィルム両端に幅15mm、平均高さ10μmのナーリング加工を施し、平均膜厚が60μmの第1セルロースエステルフィルム1を作製した。
リターデーション値の測定をしたところ、Ro、Rthが各々3nm、50nmであった。
<ハードコートフィルム1の作製>
上記作製した第1セルロースエステルフィルム1上に、下記のハードコート層塗布組成物1−1を孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過してハードコート層塗布液を調製し、マイクログラビアコーターを用いて塗布し、80℃で乾燥の後、紫外線ランプを用いて、照射部の照度が80mW/cm、照射量を80mJ/cmとして塗布層を硬化させ、ドライ膜厚9μmのハードコート層1を形成した。連続して、ハードコート層1上に、ハードコート層塗布組成物1−2を押し出しコーターで塗布し、80℃にて乾燥し、酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら、紫外線ランプを用い照射部の照度が150mW/cm、照射量を250mJ/cmとして塗布層を硬化させ、ドライ膜厚0.6μmのハードコート層2を形成し、巻き取り、ロール状のハードコートフィルム1を作製した。
(ハードコート層塗布組成物1−1)
下記材料を攪拌、混合しハードコート層塗布組成物1−1とした。
ペンタエリスリトールトリアクリレート 55質量部
ペンタエリスリトールテトラアクリレート 55質量部
イルガキュア184(BASFジャパン社製、光重合開始剤)
5.0質量部
ポリエーテル変性シリコーン(KF354L、信越化学社製)
2.0質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 10質量部
酢酸メチル 60質量部
メチルエチルケトン 70質量部
(ハードコート層塗布組成物1−2)
下記材料を攪拌、混合しハードコート層塗布組成物1−2とした。
熱可塑性樹脂、ポリエステルウレタン樹脂(東洋紡績(株)製、商品名「バイロンUR1350」、固形分濃度33%(トルエン/メチルエチルケトン溶媒=65/35))
6.0質量部(ポリエステルウレタン樹脂としては、2.0質量部)
ペンタエリスリトールトリアクリレート 30質量部
ペンタエリスリトールテトラアクリレート 30質量部
イルガキュア184(BASFジャパン社製、光重合開始剤)
3.0質量部
イルガキュア907(BASFジャパン社製、光重合開始剤)
1.0質量部
ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン(BYK−UV3510、ビックケミージャパン社製) 2.0質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 150質量部
メチルエチルケトン 150質量部
<ハードコートフィルム2〜12の作製>
ハードコートフィルム1の作製において、ハードコート層塗布組成物1−2のポリエステルウレタン樹脂(熱可塑性樹脂)を表3に記載する樹脂と添加量(質量部)に変更した以外は、同様にしてハードコートフィルム2〜12を作製した。なお、ポリエステルウレタン樹脂(バイロンUR1350、固形分濃度33%)の添加では、添加される量に応じて、溶媒が一定量となるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルの量を調整した。
<ハードコートフィルム13の作製>
ハードコートフィルム1の作製において、ハードコート層2を設けず、ハードコートフィルム作製の紫外線照射において、窒酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら、紫外線ランプを用い照射部の照度が150mW/cm、照射量を250mJ/cmとして塗布層を硬化させた以外は同様にして、ハードコートフィルム13を作製した。
<ハードコートフィルム14の作製>
ハードコートフィルム1の作製において、ハードコート層2を設けず、ハードコート層1の塗布組成物をハードコート層塗布組成物14−1に変更し、かつハードコートフィルム作製の紫外線照射において、窒酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら、紫外線ランプを用い照射部の照度が150mW/cm、照射量を250mJ/cmとして塗布層を硬化させた以外は同様にして、ハードコートフィルム14を作製した。
(ハードコート層塗布組成物14−1)
下記材料を攪拌、混合しハードコート層塗布組成物14−1とした。
熱可塑性樹脂、ポリエステル樹脂(東洋紡績(株)製、商品名「バイロン220」) 8.0質量部
ペンタエリスリトールトリアクリレート 55質量部
ペンタエリスリトールテトラアクリレート 55質量部
イルガキュア184(BASFジャパン社製、光重合開始剤)
5.0質量部
イルガキュア907(BASFジャパン社製、光重合開始剤)
1.0質量部
ポリエーテル変性シリコーン(KF354L、信越化学社製)
2.0質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 10質量部
酢酸メチル 60質量部
メチルエチルケトン 70質量部
<ハードコートフィルム15の作製>
ハードコートフィルム14の作製において、熱可塑性樹脂(ポリエステル樹脂、東洋紡績(株)製、商品名「バイロン220」)の添加量を16質量部に変更した以外は同様にして、ハードコートフィルム15を作製した。
<ハードコートフィルム16の作製>
ハードコートフィルム1の作製において、ハードコート層2を設けず、ハードコート層塗布組成物1−1を塗布、乾燥後、特開2008−276198号公報の実施例を参考にして作製した鋳型ロールで型押した後(ここで、鋳型ロールは鋳型が規則正しく配列されたものを使用した。)、酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら、紫外線ランプを用いて、照射部の照度が150mW/cm、照射量を250mJ/cmとして塗布層を硬化させ、ドライ膜厚9μmのハードコート層1を形成した以外は、同様にしてハードコートフィルム16を作製した。
<ハードコートフィルム17の作製>
ハードコートフィルム16の作製において、鋳型ロールの形状を変更した以外は同様にしてハードコートフィルム17を作製した。
<第2セルロースエステルフィルム101(保護フィルム)の作製>
第2セルロースエステルフィルムについては、表1に示す置換度を変化させたものを用いた。
〈微粒子分散液〉
微粒子(アエロジルR812(日本アエロジル株式会社製))
11質量部
(一次粒子の平均径16nm、見掛け比重90g/リットル)
エタノール 89質量部
以上をディゾルバーで50分間攪拌混合した後、マントンゴーリンで分散を行った。
〈微粒子添加液〉
メチレンクロライドを入れた溶解タンクにセルロースエステルAを添加し、加熱して完全に溶解させた後、これを安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過した。濾過後のセルロースエステル溶液を充分に攪拌しながら、ここに上記微粒子分散液をゆっくりと添加した。更に、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を行った。これを日本精線(株)製のファインメットNFで濾過し、微粒子添加液を調製した。
メチレンクロライド 99質量部
セルロースエステルC 4質量部
微粒子分散液 11質量部
下記組成の主ドープ液を調製した。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。溶剤の入った加圧溶解タンクにセルロースエステルCを攪拌しながら投入した。これを加熱し、攪拌しながら、完全に溶解し、更に可塑剤及び紫外線吸収剤を添加、溶解させた。これを安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過し、主ドープ液を調製した。
主ドープ液100質量部と微粒子添加液5質量部となるように加えて、インラインミキサー(東レ静止型管内混合機 Hi−Mixer、SWJ)で十分に混合し、次いでベルト流延装置を用い、幅2mの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上で、残留溶媒量が110%になるまで溶媒を蒸発させ、ステンレスバンド支持体から剥離した。剥離の際に張力をかけて縦(MD)延伸倍率が1.1倍となるように延伸し、次いで、テンターでウェブ両端部を把持し、幅手(TD)方向の延伸倍率が1.3倍となるように延伸した。延伸後、その幅を維持したまま数秒間保持し、幅方向の張力を緩和させた後幅保持を解放し、更に125℃に設定された第3乾燥ゾーンで30分間搬送させて乾燥を行い、幅1.5m、かつ端部に幅1cm、高さ8μmのナーリングを有する膜厚50μmの第2セルロースエステルフィルム101を作製した。
〈主ドープ液の組成〉
メチレンクロライド 390質量部
エタノール 80質量部
セルロースエステルC 100質量部
可塑剤:エステル化合物 化合物4 10質量部
可塑剤:芳香族末端エステル系可塑剤(1) 2.5質量部
ドープ液の組成(セルロースエステル)、を表2に記載のように変更した以外は、上記と同様にして第2セルロースエステルフィルム102〜106を作製した。
得られた第2セルロースエステルフィルム101〜106について、下記測定により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Rthを測定し、結果を表2に示した。
〈リターデーション値の測定〉
Ro=(nx−ny)×d
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d
(式中、nx、ny、nzはそれぞれ屈折率楕円体の主軸x、y、z方向の屈折率を表し、かつ、nx、nyはフィルム面内方向の屈折率を、nzはフィルムの厚さ方向の屈折率を表す。また、nx>nyであり、dはフィルムの厚さ(nm)を表す。)
アッベ屈折率計(1T)に偏光板付き接眼鏡を付け、分光光源を用いて位相差フィルムの両方の面のフィルム面内の一方向とそれに直行する方向及びフィルム面に垂直方向の屈折率を測定し、それらからの平均値より平均屈折率を求めた。また、市販のマイクロメーターを用いてフィルムの厚さを測定した。
自動複屈折計KOBRA−21ADH(王子計測機器(株)製)を用いて、23℃、55%RHの環境下24時間放置したフィルムにおいて、同環境下、波長が590nmにおけるフィルムのリターデーション測定を行った。上述の平均屈折率と膜厚を上記式に入力し、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(Rth)の値を得た。
<偏光板201の作製>
(アルカリ鹸化処理)
ハードコートフィルム1と第2セルロースエステルフィルム1の各々1枚を偏光板の保護フィルムとして用いて、偏光板201を作製した。
(a)偏光膜の作製
鹸化度99.95モル%、重合度2400のポリビニルアルコール(以下、PVAと略記する)100質量部に、グリセリン10質量部、及び水170質量部を含浸させたものを溶融混練し、脱泡後、Tダイから金属ロール上に溶融押出し、製膜した。その後、乾燥・熱処理して、PVAフィルムを得た。
得られたPVAフィルムは、平均厚さが25μm、水分率が4.4%、フィルム幅が3mであった。次に、得られたPVAフィルムを予備膨潤、染色、湿式法による一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順番で、連続的に処理して、偏光膜を作製した。すなわち、PVAフィルムを温度30℃の水中に30秒間浸して予備膨潤し、ヨウ素濃度0.4g/リットル、ヨウ化カリウム濃度40g/リットルの温度35℃の水溶液中に3分間浸した。続いて、ホウ酸濃度4%の50℃の水溶液中でフィルムにかかる張力が700N/mの条件下で、6倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度40g/リットル、ホウ酸濃度40g/リットル、塩化亜鉛濃度10g/リットルの温度30℃の水溶液中に5分間浸漬して固定処理を行った。その後、PVAフィルムを取り出し、温度40℃で熱風乾燥し、更に温度100℃で5分間熱処理を行った。得られた偏光膜は、平均厚さが13μm、偏光性能については透過率が43.0%、偏光度が99.5%、2色性比が40.1であった。
(b)偏光板の作製
下記工程1〜4に従って、偏光膜と、第2セルロースエステルフィルム101とハードコートフィルム1を貼り合わせて偏光板201を作製した。
工程1:前述の偏光膜を、固形分2質量%のポリビニルアルコール接着剤溶液の貯留槽中に1〜2秒間浸漬した。
工程2:第2セルロースエステルフィルム101とハードコート層に剥離性の保護フィルム(PET製)を張り付けたハードコートフィルム1を下記条件でアルカリ鹸化処理を実施した。次いで、工程1でポリビニルアルコール接着剤溶液に浸漬した偏光膜に付着した過剰の接着剤を軽く取り除き、この偏光膜に第2セルロースエステルフィルム101と、ハードコートフィルム1とを図2のように挟み込んで、積層配置した。
(アルカリ鹸化処理)
鹸化工程 1.5M−KOH 50℃ 45秒
水洗工程 水 30℃ 60秒
中和工程 10質量部HCl 30℃ 45秒
水洗工程 水 30℃ 60秒
鹸化処理後、水洗、中和、水洗の順に行い、次いで100℃で乾燥。
工程3:積層物を、二つの回転するローラにて20〜30N/cmの圧力で約2m/minの速度で貼り合わせた。このとき、気泡が入らないように注意して実施した。
工程4:工程3で作製した試料を、温度80℃の乾燥機中にて5分間乾燥処理し、偏光板を作製した。
工程5:工程4で作製した偏光板の第1セルロースエステルフィルム1(基材フィルム)に市販のアクリル系粘着剤を乾燥後の厚さが25μmとなるように塗布し、110℃のオーブンで5分間乾燥して粘着層を形成し、粘着層に剥離性の保護フィルムを張り付けた。この偏光を576×324mmサイズに裁断(打ち抜き)し、偏光板201を作製した。
<偏光板202〜218の作製>
偏光板201の作製において、ハードコートフィルム1をハードコートフィルム2〜17に、それぞれ変更した以外は同様にして偏光板202〜217を作製した。また、偏光板201の作製において、第2セルロースエステルフィルム1を第1セルロースエステルフィルム1に、変更した以外は同様にして偏光板218を作製した。
<液晶表示装置401の作製>
SONY製40型ディスプレイKDL−40V5 の液晶パネルの偏光板を剥がし、視認側の偏光板として上記作製した偏光板201(構成は図2参照)をハードコート層が視認側となるようにして、粘着剤層5と液晶セルガラスとを貼合した。また、バックライト側には、上記手順と同様にアルカリ鹸化処理した基材フィルム1で偏光膜を挟持するように積層配置して貼合した偏光板201を厚さ25μmのアクリル系粘着剤を用いて液晶セルガラスに貼合して、液晶パネル301を作製した。次に液晶パネル301を液晶テレビにセットし、液晶表示装置401を作製した。
<液晶表示装置402〜418の作製>
液晶表示装置401の作製において、偏光板201を偏光板202〜218に、それぞれ変更した以外は同様にして液晶表示装置402〜418を作製した。
《評価》
上記作製したハードコートフィルム1〜17、偏光板201〜218及び画像表示装置401〜418について下記の評価を行った。
(ハードコートフィルム)
a.表面粗さ(Ra)測定
上記作製したハードコートフィルム1〜17のハードコート層を、光学干渉式表面粗さ計(RST/PLUS、WYKO社製)を用いて10回測定し、その測定結果の平均から、各ハードコートフィルムの表面粗さ(Ra)を求めた。得られた結果を表3に示した。
b.突起数測定
上記の表面粗さ(Ra)の測定時に、突起形状の個数をカウント(測定面積0.01mmあたりの個数)した。次に、カウントした10回の結果を平均して、各ハードコートフィルムのハードコート層の突起数を求めた。尚、突起数としては粗さ曲線の平均線から3nm以上の高さの突起をカウントした。得られた結果を表3に示した。
c.ヘイズ測定
第1セルロースエステルフィルム(基材フィルム)及び、上記作製した各ハードコートフィルムをJIS−K7136に準じて、ヘイズメーター(NDH2000;日本電色工業株式会社製)を用いて測定した。なお、第1セルロースエステルフィルム(基材フィルム)のヘイズ値は、0.28%であった。得られた各ハードコートフィルムのヘイズ値を表3に示した。
(偏光板)
a.耐久性試験
偏光板201〜218のハードコート層の剥離性の保護フィルムを剥離したのち、偏光板を図3のように各50枚重ね、一番下の偏光板は更に粘着層介してガラス板上に貼り合わせ、80℃90%の条件で240時間保存した。
b.変形故障の観察
上記耐久試験を実施した偏光板をハードコート層側から観察して、変形故障の状態を以下の基準で観察した。
◎:変形故障が全くみられない
○:僅かな部分で変形故障がみられるが、実害上問題なし
△:部分的に変形故障がみられる。実害上問題あり
×:部分的な変形故障が、遠くから見てもはっきりと発生している事がみえる。
(液晶表示装置)
a《スジの評価》
上記作製した各液晶表示装置401〜418について、熱による劣化を見るために60℃の条件で300時間処理した後、23℃、55%RHに戻した。その後、電源を入れてバックライトを点灯させてから2時間後の黒表示時のスジを目視により下記基準で評価した。
◎:スジがまったくない。
○:中央に弱いスジが存在する。
△:中央から端部にかけて弱いスジが存在する。
×:全面に強いスジが存在する。
スジは○以上の評価であれば、実用上問題ない。
b《視認性の評価》
上記作製した各液晶表示装置について、60℃、90%RHの条件で100時間放置した後、23℃、55%RHに戻した。その後、表示装置の表面を目視で観察し下記の基準による評価をした。
◎:表面に波打ち状のムラは全く認められない。
○:表面にわずかに波打ち状のムラが認められる。
△:表面に細かい波打ち状のムラがやや認められる。
×:表面に細かい波打ち状のムラが認められる。
以上の評価結果を下記表3に示す。
表3記載の熱可塑性樹脂の具体的商品名は、以下の通り。
ポリエステル樹脂:東洋紡績(株)製、商品名「バイロン220」
ヒドロキシル基含有アクリルポリマー:東亞合成社製、商品名「UH−2000」
カルボキシル基含有アクリルポリマー:東亞合成社製、商品名「UC−3000」
表3の結果から判るように、ハードコートフィルムのハードコート層が、熱可塑性ポリエステル系樹脂、熱可塑性ポリエステルウレタン系樹脂、及びエチレン性不飽和二重結合を有さないアクリル系樹脂の中から選ばれる少なくとも一種の樹脂を含有し、ハードコート層の突起数が500〜200000個/mmであって、かつハードコートフィルムのヘイズ値が0.3〜0.7%である本発明の偏光板は、高温高湿下で保存した際の変形故障の防止と、液晶表示装置に用いた際のスジ、視認性(クリア性)の両方に優れた性能を発揮する。
本発明の中でも、ハードコート層の算術平均粗さRaが3〜20nmからなる本発明の偏光板は、特に優れた変形故障の防止効果を発揮する。なお、本発明に係わるハードコートフィルム及び偏光板について、23℃55%RHで12時間調湿後、JIS−S6006が規定する試験用鉛筆を用いて、JIS−K5400が規定する鉛筆硬度評価法に従い、500gのおもりを用いて鉛筆硬度の試験を行った。本発明に係わるハードコートフィルム及び偏光板の鉛筆硬度は、いずれも2H以上であった。
実施例2
<偏光板219〜229の作製>
偏光板201の作製において、第2セルロースエステルフィルム及びハードコートフィルムを表4に記載のように変更した以外は同様にして偏光板219〜229を作製した。
<液晶表示装置419〜429の作製>
液晶表示装置401の作製において、偏光板201を偏光板219〜229に、それぞれ変更した以外は同様にして液晶表示装置419〜429を作製した。
《評価》
実施例1の偏光板の耐久性試験において、保存時間を480時間に変更した以外は同様にして、偏光板219〜229を評価した。また、実施例1の液晶表示装置のスジ評価において時間を300時間から500時間に変更し、液晶表示装置の視認性評価において時間を100時間から150時間に変更した以外は同様にして、偏光板201、219〜229、液晶表示装置401、419〜429を評価した。
透湿度の測定法は、「高分子の物性II」(高分子実験講座4 共立出版)の285頁〜294:蒸気透過量の測定(重量法、温度計法、蒸気圧法、吸着量法)に記載の方法を適用することができる。本明細書において、JIS規格JISZ0208、B条件に従い、温度を40℃、湿度を90%RHとして測定を行った。
弾性率の測定は、サンプルを25℃60%RHの環境下で24hr調湿し、JIS K7127に記載の方法に従って弾性率を測定した。引っ張り試験機は(株)ORIENTEC製テンシロンを使用し、試験片は100mm×10mmでチャック間距離50mm、試験速度は100mm/分で行った。
以上の測定で得られた結果を表2〜表4にまとめて示した。
表2〜表4に示した結果から判るように、より過酷な試験では、第2セルロースエステルフィルムに透湿度が1000g/m・day以上1500g/m・day以下であり、弾性率:0.75≦MD/TD≦1.3のアセチル置換度が2.0〜2.6の範囲内のフィルムを用いることで、変形故障の防止効果に特に優れ、液晶表示装置に用いた際の視認性(クリア性)も良好な効果が得られる。
1 基材フィルム
2a、2b ハードコート層
3 偏光膜
4 保護フィルム
5 粘着層
6 ハードコートフィルム
7 偏光板
8 ガラス板

Claims (7)

  1. (A)第2セルロースエステルフィルム(保護フィルム)、(B)偏光膜、及び(C)第1セルロースエステルフィルム(基材フィルム)上にハードコート層を有し、ヘイズ値が0.2〜0.7%であるハードコートフィルムがこの順序で積層された偏光板であって、(1)前記ハードコート層が、活性線硬化樹脂と、熱可塑性ポリエステル系樹脂、熱可塑性ポリエステルウレタン系樹脂、及びエチレン性不飽和二重結合を有さないアクリル系樹脂の中から選ばれる樹脂を含有して500〜200000個/mmの範囲内の個数の粗さ曲線の平均線から3nm以上の高さの突起を有し、かつ、(2)前記第2セルロースエステルフィルムが、下記式(I)で表されるリターデーション値Roが40〜100nmの範囲内にあり、下記式(II)で表されるRthが90〜300nmの範囲内にあり、透湿度が1000〜1500g/m・dayの範囲内にあり、搬送方向とそれに垂直方向の弾性率比率が下記式(III)を満たすことを特徴とする偏光板。
    式(I):Ro=(nx−ny)×d
    式(II):Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
    式(III):0.75≦搬送方向(MD)/垂直方向(TD)≦1.3
    (式中、nxはフィルム面内の遅相軸方向の屈折率であり、nyはフィルム面内の進相軸方向の屈折率であり、nzはフィルムの厚さ方向の屈折率であり、dはフィルムの厚さ(nm)である。)
  2. 前記ハードコート層の算術平均粗さRa(JIS B0601:2001)が、3〜20nmの範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の偏光板。
  3. 前記活性線硬化樹脂と、熱可塑性ポリエステル系樹脂、熱可塑性ポリエステルウレタン 系樹脂、及びエチレン性不飽和二重結合を有さないアクリル系樹脂の3種の樹脂の中から 選ばれる樹脂との含有比率は、質量基準で100:0.01〜100:10の範囲である 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。
  4. 第2セルロースエステルフィルムのアセチル置換度が、2.0〜2.6の範囲内にある 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。
  5. 前記第1セルロースエステルフィルムのアセチル置換度が、2.8〜3.0の範囲内に あることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の偏光板。
  6. 前記第2セルロースエステルフィルムが、ピラノース構造又はフラノース構造の少なく とも一種を1〜12個の範囲内で有し、その構造内のヒドロキシル基(OH基)のすべて 若しくは一部をエステル化したエステル化合物を含有することを特徴とする請求項1から 請求項5のいずれか一項に記載の偏光板。
  7. 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を液晶セルの少なくとも一方 に有することを特徴とする液晶表示装置。
JP2011538350A 2009-10-27 2010-10-15 偏光板及びそれを用いた液晶表示装置 Active JP5640989B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011538350A JP5640989B2 (ja) 2009-10-27 2010-10-15 偏光板及びそれを用いた液晶表示装置

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009246312 2009-10-27
JP2009246312 2009-10-27
PCT/JP2010/068142 WO2011052403A1 (ja) 2009-10-27 2010-10-15 偏光板及びそれを用いた液晶表示装置
JP2011538350A JP5640989B2 (ja) 2009-10-27 2010-10-15 偏光板及びそれを用いた液晶表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2011052403A1 JPWO2011052403A1 (ja) 2013-03-21
JP5640989B2 true JP5640989B2 (ja) 2014-12-17

Family

ID=43921829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011538350A Active JP5640989B2 (ja) 2009-10-27 2010-10-15 偏光板及びそれを用いた液晶表示装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20120207976A1 (ja)
JP (1) JP5640989B2 (ja)
WO (1) WO2011052403A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5962002B2 (ja) * 2011-12-19 2016-08-03 コニカミノルタ株式会社 偏光板およびこれを用いた表示装置
JP6249820B2 (ja) * 2014-02-27 2017-12-20 住友化学株式会社 偏光板の製造方法及び偏光板
WO2025205114A1 (ja) * 2024-03-28 2025-10-02 富士フイルム株式会社 積層体

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001235625A (ja) * 2000-02-22 2001-08-31 Nitto Denko Corp 偏光板
JP2005156734A (ja) * 2003-11-21 2005-06-16 Fuji Photo Film Co Ltd 偏光板、およびそれを用いた液晶表示装置
WO2008026514A1 (en) * 2006-09-01 2008-03-06 Konica Minolta Opto, Inc. Method for producing cellulose acylate film, cellulose acylate film, polarizing plate, and liquid crystal display
JP2008191544A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Konica Minolta Opto Inc 反射防止フィルム、及びそれを用いた偏光板、表示装置
JP2009063983A (ja) * 2006-12-21 2009-03-26 Fujifilm Corp 光学フィルム、及びそれを有する偏光板
JP2009210777A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Konica Minolta Opto Inc 光学フィルム、及びそれを用いた偏光板

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4746863B2 (ja) * 2004-11-11 2011-08-10 リンテック株式会社 防眩性ハードコート層形成用材料及び防眩性ハードコートフィルム
WO2008020613A1 (en) * 2006-08-18 2008-02-21 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Optical laminate, polarizing plate, and image display apparatus
WO2009060743A1 (ja) * 2007-11-05 2009-05-14 Konica Minolta Opto, Inc. 光学補償フィルム、及びそれを用いた偏光板及び液晶表示装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001235625A (ja) * 2000-02-22 2001-08-31 Nitto Denko Corp 偏光板
JP2005156734A (ja) * 2003-11-21 2005-06-16 Fuji Photo Film Co Ltd 偏光板、およびそれを用いた液晶表示装置
WO2008026514A1 (en) * 2006-09-01 2008-03-06 Konica Minolta Opto, Inc. Method for producing cellulose acylate film, cellulose acylate film, polarizing plate, and liquid crystal display
JP2009063983A (ja) * 2006-12-21 2009-03-26 Fujifilm Corp 光学フィルム、及びそれを有する偏光板
JP2008191544A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Konica Minolta Opto Inc 反射防止フィルム、及びそれを用いた偏光板、表示装置
JP2009210777A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Konica Minolta Opto Inc 光学フィルム、及びそれを用いた偏光板

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011052403A1 (ja) 2011-05-05
JPWO2011052403A1 (ja) 2013-03-21
US20120207976A1 (en) 2012-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5660036B2 (ja) 偏光板、偏光板の製造方法及び液晶表示装置
JP4736562B2 (ja) 偏光板及び表示装置
JP5633566B2 (ja) ハードコートフィルム、偏光板及び液晶表示装置
WO2007026524A1 (ja) 偏光板、及びそれを用いた液晶表示装置
JP5707856B2 (ja) 防眩性フィルムの製造方法
JPWO2018070132A1 (ja) 偏光板および液晶表示装置
JP5479258B2 (ja) セルロースアシレートフィルム及びその製造方法、並びにそれを用いた偏光板及び液晶表示装置
JPWO2011055624A1 (ja) 偏光板、及び液晶表示装置
JPWO2012026192A1 (ja) ハードコートフィルム、偏光板、及び液晶表示装置
JP6048506B2 (ja) 光学フィルム
JP4622698B2 (ja) 位相差板、偏光板及び液晶表示装置
JP5382118B2 (ja) 偏光板、及び液晶表示装置
JP2011123401A (ja) 偏光板とそれを用いた液晶表示装置
JP5640989B2 (ja) 偏光板及びそれを用いた液晶表示装置
JP5980465B2 (ja) 偏光板及びそれを用いた液晶表示装置
WO2011096036A1 (ja) 光学フィルム
JP2011232493A (ja) 偏光板、及びそれを用いた液晶表示装置
JPWO2011114764A1 (ja) 位相差フィルム及びそれが備えられた偏光板
JP5707855B2 (ja) ハードコートフィルムの製造方法
JPWO2018070131A1 (ja) 偏光板および液晶表示装置
JP2011242593A (ja) 光学フィルム、偏光板、画像表示装置及び光学フィルムの製造方法
WO2010106854A1 (ja) 光学フィルム、光学フィルムの製造方法
JP2011227274A (ja) 偏光板

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120326

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20130415

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130516

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20130726

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140422

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140620

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140620

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140930

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141013

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5640989

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150