JP5962002B2 - 偏光板およびこれを用いた表示装置 - Google Patents
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Description
前記偏光子の一方の表面に貼合された、セルロースアシレートを含む第1の偏光板保護フィルムと、
前記偏光子の他方の表面に貼合された、第2の偏光板保護フィルムと、
を有する偏光板であって、
厚みが50〜100μmであり、
前記第1の偏光板保護フィルムが、下記一般式(1):
で表されるアクリロイル系化合物を含み、
前記第1の偏光板保護フィルムにおけるハロゲン元素含有量が、フィルムの全量100
質量%に対して50〜2000質量ppmであり、
前記第1の偏光板保護フィルムまたは前記第2の偏光板保護フィルムのいずれか一方の表面に、クリアハードコート層が配置されてなる、偏光板;
2.前記第2の偏光板保護フィルムがセルロースアシレートを含む、上記1に記載の偏光板;
3.前記第1の偏光板保護フィルムが、下記一般式(2):
で表されるポリエステル系化合物を含む、上記1または2に記載の偏光板;
4.前記第1の偏光板保護フィルムが、ハロゲン元素含有紫外線吸収剤を含まない、上記1〜3のいずれか1項に記載の偏光板;
5.前記第1の偏光板保護フィルムの厚みが15〜35μmである、上記1〜4のいずれか1項に記載の偏光板;
6.前記クリアハードコート層が、前記第1の偏光板保護フィルムの、前記偏光子とは反対側の表面に配置されてなる、上記1〜5のいずれか1項に記載の偏光板;
7.前記クリアハードコート層が、紫外線吸収剤を含有する、上記1〜6のいずれか1項に記載の偏光板;
8.上記1〜7のいずれか1項に記載の偏光板の製造方法であって、
セルロースアシレート、前記アクリロイル系化合物および溶媒を含むドープを支持体上に溶液流延して得られるフィルムを乾燥し、剥離した後に延伸する工程により前記第1の偏光板保護フィルムを得る工程と、
得られた前記第1の偏光板保護フィルムを偏光子と貼合する工程と、
を含む、製造方法;
9.前記溶媒がハロゲン系溶媒である、上記8に記載の製造方法。
で表されるアクリロイル系化合物を含む点にも特徴がある。さらに、本形態に係る偏光板においては、第1の偏光板保護フィルムにおけるハロゲン元素含有量が、フィルムの全量100質量%に対して50〜2000質量ppmであるという特徴もある。
以下、本形態に係る偏光板について、より詳細に説明する。
本形態に係る偏光板は、まず主たる構成要素として、偏光子を備える。偏光子は、一定方向の偏波面の光だけを通す素子である。現在知られている代表的な偏光子は、ポリビニルアルコール系偏光フィルムであり、これにはポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を染色させたものと二色性染料を染色させたものがある。偏光子は、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。偏光子の膜厚は5〜30μmが好ましく、特に10〜20μmであることが好ましい。
本形態に係る偏光板は、偏光子の両面に、それぞれ偏光板保護フィルムを有している。これら2枚の偏光板保護フィルムをそれぞれ「第1の偏光板保護フィルム」および「第2の偏光板保護フィルム」と称するが、「第1」および「第2」との序数詞は、2枚の偏光板保護フィルムを便宜上呼び分ける目的で付されているにすぎず、「第1」および「第2」との表現それ自体に特段の意味はない。なお、上述した特徴を有する偏光板保護フィルムである限り、偏光子のいずれの表面側に配置された偏光板保護フィルムであっても、「第1の偏光板保護フィルム」でありうる。
(セルロースアシレート)
第1の偏光板保護フィルムは、まず、セルロースアシレートを含む。第1の偏光板保護フィルムに含まれるセルロースアシレートは、炭素数2〜22程度のカルボン酸エステルであることが好ましく、特にセルロースの低級脂肪酸エステルであることが好ましい。セルロースの低級脂肪酸エステルにおける低級脂肪酸とは、炭素原子数が6以下の脂肪酸を意味している。水酸基に結合するアシル基は、直鎖であっても分岐してもよく、また環を形成してもよい。さらに別の置換基が置換してもよい。同じ置換度である場合、アシル基の炭素数が多いと複屈折性が低下するため、炭素数としては炭素数2〜6のアシル基の中で選択することが好ましい。
高速液体クロマトグラフィーにより下記条件で測定する。
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用した)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=1000000〜500の13サンプルによる校正曲線を使用した。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いる。
第1の偏光板保護フィルムは、下記一般式(1):
第1の偏光板保護フィルムは、そのハロゲン元素含有量が、フィルムの全量100質量%に対して50〜2000質量ppmである点にも特徴を有している。このように微量のハロゲン元素を含有することで、上述したアクリロイル系化合物が偏光子劣化を抑制する作用がより一層増強され、薄膜化された偏光板においても偏光子劣化が最小限に抑制されうるのである。一方、第1の偏光板保護フィルムにおけるハロゲン元素含有量が2000質量ppmを超えると、部材を廃棄する際に環境に対して有害なハロゲンが大量に放出されてしまうため好ましくない。ここで、ハロゲン元素含有量の値は、後述する実施例の欄に記載の手法により測定された値を採用するものとする。なお、ハロゲン元素含有量は、複数のハロゲン元素が含まれる場合にはそれらの合計含有量である。また、第1の偏光板保護フィルムにおけるハロゲン元素含有量は、好ましくは10〜800質量ppmであり、より好ましくは10〜500質量ppmである。より好ましい実施形態において、第1の偏光板保護フィルムは、塩素以外のハロゲン元素を含有しないことが好ましい。つまり、好ましくは、ハロゲン元素含有量は塩素含有量に等しい。第1の偏光板保護フィルムにおけるハロゲン元素含有量を上述した範囲内の値に制御する具体的な手法について特に制限はなく、従来公知の知見が適宜参照されうる。
本形態に係る偏光板において、第1の偏光板保護フィルムは、種々の添加剤を含みうる。以下、第1の偏光板保護フィルムに含まれうる添加剤の例について説明するが、下記の形態のみには限定されない。
本形態に係る偏光板において、第1の偏光板保護フィルムは、機械強度や耐水特性を向上させる目的で、可塑剤を含有することが好ましい。なお、可塑剤は、オクタノール−水分配係数(logP)が0以上7未満の化合物であることが好ましい。可塑剤は、樹脂に相応した適度な溶解性が必要であるが、第1の偏光板保護フィルムにおいて、logPが0以上であれば、化合物の水溶性が高くなりすぎずに配向乱れの発生が防止され、またlogPが7未満であれば、化合物の配向性がある程度存在し、所望の位相差を得ることができる。
可塑剤としては、ポリエステル化合物(ポリエステル系可塑剤)を使用することが好ましい。
(1)2,6−ナフタレンジカルボン酸
(2)2,3−ナフタレンジカルボン酸
(3)2,6−アントラセンジカルボン酸
(4)2,6−ナフタレンジカルボン酸:コハク酸(75:25〜99:1 モル比)
(5)2,6−ナフタレンジカルボン酸:テレフタル酸(50:50〜99:1 モル比)
(6)2,3−ナフタレンジカルボン酸:コハク酸(75:25〜99:1 モル比)
(7)2,3−ナフタレンジカルボン酸:テレフタル酸(50:50〜99:1 モル比)
(8)2,6−アントラセンジカルボン酸:コハク酸(50:50〜99:1 モル比)(9)2,6−アントラセンジカルボン酸:テレフタル酸(25:75〜99:1 モル比)
(10)2,6−ナフタレンジカルボン酸:アジピン酸(67:33〜99:1 モル比)
(11)2,3−ナフタレンジカルボン酸:アジピン酸(67:33〜99:1 モル比)
(12)2,6−アントラセンジカルボン酸:アジピン酸(40:60〜99:1 モル比)
本発明において用いることができるポリエステル化合物としては、上記のポリエステルポリオール以外に、化合物の水溶性や配向性の観点から、オクタノール−水分配係数(logP(B))が0以上7未満の化合物を用いることも好ましい。
カラム: TSKgel G2000HXL(東ソー(株)製を2本接続して使用する)
カラム温度:40℃
試料濃度: 0.1質量%
装置: HLC−8220(東ソー(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: PStQuick F(東ソー(株)製)による校正曲線を使用する。
本形態に係る偏光板において、第1の偏光板保護フィルムは、上記ポリエステル化合物に代えてまたはこれに加えて、他の可塑剤を含有することができる。好ましくは、(a−1)多価アルコールエステル系可塑剤、(a−2)多価カルボン酸エステル系可塑剤、(a−3)グリコレート系可塑剤、(a−4)フタル酸エステル系可塑剤、(a−5)脂肪酸エステル系可塑剤、(a−6)リン酸エステル系可塑剤等から選択される。
第1の偏光板保護フィルムは、加水分解防止剤を含むことも好ましい形態である。加水分解防止剤について特に制限はないが、オクタノール−水分配係数(logP)が7以上11未満のものが好ましい。logPが以上であれば、加水分解防止効果が十分に確保され、またlogPが11未満であれば、セルロースアシレートとの相溶性が十分に確保される結果、湿熱によるブリードアウトの発生が防止される。
本形態に係る偏光板において、第1の偏光板保護フィルムは、紫外線吸収剤を含有することもできる。紫外線吸収剤は400nm以下の紫外線を吸収することで、耐久性を向上させることを目的としており、特に波長370nmでの透過率が10%以下であることが好ましく、より好ましくは5%以下、さらに好ましくは2%以下である。
酸化防止剤は劣化防止剤ともいわれる。高湿高温の状態に液晶画像表示装置などがおかれた場合には、偏光板保護フィルムの劣化が起こる場合がある。
本形態に係る偏光板において、第1の偏光板保護フィルムには、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。
溶媒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。
溶媒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。別に溶媒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。
溶媒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。
二酸化珪素微粒子を溶媒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。
本形態に係る第1の偏光板保護フィルムの厚みは特に制限されず、通常は10〜60μm程度であるば、好ましくは15〜35μmであり、特に好ましくは20〜30μmである。本発明によれば、このように薄い偏光板保護フィルムを用いて偏光板を構成した場合であっても、高温高湿環境下における偏光子の劣化が最小限に抑制されることから、近年の表示装置等の薄型化にも対応可能な偏光板として好適な技術が提供されうるのである。
本形態に係る偏光板において、偏光子の、第1の偏光板保護フィルムとは反対側の表面には、第2の偏光板保護フィルムが配置されている。
(偏光板の厚み)
本形態に係る偏光板の厚みは、50〜100μmであり、好ましくは50〜130μmであり、さらに好ましくは55〜110μmである。偏光板の厚みが50μm未満であると、本形態に係る構成とした場合であっても、高温高湿環境下における偏光子の劣化を十分に抑制することができない。一方、偏光板の厚みが100μmを超えると、表示装置等の薄型化に十分に貢献できないだけでなく、作製された偏光板においてカールが発生してしまうという問題もある。このようにカールが発生した偏光板をそのまま用いて表示装置を構成すると、表示装置のパネル点灯時に色ムラ・輝度ムラ等の故障が発生する場合あるため、好ましくない。
本形態に係る偏光板において、第1または第2の偏光板保護フィルムのいずれか一方の表面には、表示装置の品質を向上させるための各種の機能性層を配置してもよい。この場合、偏光板は、その使用時において、当該機能性層が配置された側が表示装置のパネルから遠い側に位置するようにして用いられる。
本形態に係る偏光板の製造方法について特に制限はなく、従来公知の知見が適宜参照されうる。
本形態の偏光板において、第1の偏光板保護フィルムは、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、どちらも好ましく用いることができる。ただし、好ましくは溶液流延法によるものである。よって、以下では、溶液流延法による第1の偏光板保護フィルムの製造方法を例に挙げて説明する。
偏光子と偏光板保護フィルムとを貼合することで、偏光板が製造される。なかでも、第1の偏光板保護フィルムの偏光子側をアルカリケン化処理し、ヨウ素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子の少なくとも一方の面に、完全ケン化型ポリビニルアルコール水溶液を用いて貼り合わせることが好ましい。この貼合処理については、従来公知の知見が適宜参照されうる。
本発明に係る偏光板は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置などの各種の表示装置に用いられうる。
(ポリエステル化合物No.1の合成)
温度計、攪拌器および還流冷却器を備えた内容積3リットルの四ツ口フラスコに、主鎖構成成分としてのフタル酸を830.7g(5.0mol)、アジピン酸を730.7g(5.0mol)、1,2−プロパンジオールを380.4(5mol)エチレングリコールを310.4g(5mol)、末端構成成分として安息香酸を1221.2g(10mol)、およびエステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.10gを仕込んだ。次いで、窒素気流下で攪拌しながら還流し、220℃まで段階的に昇温した後、220℃で15時間脱水縮合反応させた。反応終了後、未反応物を減圧留去して、表2に示されるポリエステル化合物No.1を得た。
(二酸化珪素分散液)
アエロジルR812(日本アエロジル(株)製) 10質量部
エタノール 90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。微粒子分散希釈液濾過器(アドバンテック東洋(株):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)で濾過した。
TAC:トリアセチルセルロース(アセチル基置換度2.89、Mw=190000) 100質量部
添加剤1:ポリエステル化合物No.1 5質量部
添加剤3:一般式(1)で表されるアクリロイル系化合物(I−10) 1質量部
メチレンクロライド 700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、濾過した。これに二酸化珪素分散希釈液を4質量部、撹拌しながら加えて、さらに30分間撹拌した。
(第1の偏光板保護フィルム1の作製)
ベルト流延装置を用い、温度35℃、2m幅でステンレスバンド支持体に均一に上記で調製したドープを流延した。ステンレスバンド支持体で、残留溶媒量が100質量%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。剥離したフィルムのウェブを50℃で乾燥しながら搬送させ、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190℃の温度条件下、10%の延伸倍率で延伸し、160℃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媒量は4.5質量%であった。その後、120℃の乾燥装置内を多数のロールで搬送させながら15分間乾燥させた後、スリットし、フィルム両端に幅15mm、高さ10μmのナーリング加工を施し、巻芯に巻き取り、第1の偏光板保護フィルム1を得た。フィルムの残留溶媒量は0.1%未満であり、膜厚は25μmであった。なお、第1の偏光板保護フィルム1について、以下の手法によりハロゲン元素含有量を測定したところ、100質量ppmであった。
偏光板保護フィルムにおけるハロゲン元素含有量は、燃焼イオンクロマトグラフ分析システム((株)三菱化学アナリテック AQF-100F)を用いて測定した。
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(2量体以上の成分を2割程度含む)
108質量部
チヌビン928(BASFジャパン(株)製) 2質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 180質量部
酢酸エチル 120質量部
これにより、厚さ5μmのクリアハードコート(CHC)層を形成した。
第1の偏光板保護フィルムに含まれる添加剤1の種類、添加剤2の有無・種類、添加剤3の有無・種類、および第1の偏光板保護フィルムの厚み、並びに、クリアハードコート(CHC)層に含まれる添加剤の有無・種類、およびクリアハードコート(CHC)層の厚みを、下記の表2に示すように変更したこと以外は、上述した「第1の偏光板保護フィルム1の作製」と同様の手法により、第1の偏光板保護フィルム2〜37(一部重複あり;フィルム32を除く)を作製した。
(第1の偏光板保護フィルム32の作製)
下記の表2に示す添加剤と、80℃にて6時間乾燥したセルロースアシレートとを混合して得られた混合物を、2軸式押出機を用いて235℃で溶融混合しペレット化した。ペレット(水分率50質量ppm)を、1軸押出機を用いてTダイから表面温度が90℃の第1冷却ロール上に溶融温度240℃でフィルム状に溶融押し出しし、厚さ120μmのキャストフィルムを得た。この際、第1冷却ロール上でフィルムを2mm厚の金属表面を有する弾性タッチロールで押圧した。このようにして得られたフィルムを用いたこと以外は、上述した「第1の偏光板保護フィルム1の作製」と同様の手法により、第1の偏光板保護フィルム32を作製した。
(第2の偏光板保護フィルム1の作製)
添加剤3を添加しなかったこと以外は、上述した「溶液流延法による第1の偏光板保護フィルム1の作製」と同様の手法により、第2の偏光板保護フィルム1を作製した。
第2の偏光板保護フィルムに含まれる添加剤1の種類、添加剤2の有無・種類、および第2の偏光板保護フィルムの厚みを、下記の表2に示すように変更したこと以外は、上述した「第2の偏光板保護フィルム1の作製」と同様の手法により、第2の偏光板保護フィルム2〜37(一部重複あり)を作製した。
(偏光板1の作製)
偏光板は一般的な方法で作製した。上記で作製した第1の偏光板保護フィルム1および第2の偏光板保護フィルム1のそれぞれの偏光子側をアルカリ鹸化処理し、ヨウ素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子(厚み25μm)の両方の面に、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た。これにより、偏光板1(厚み80μm)を作製した。
第1の偏光板保護フィルムおよび第2の偏光板保護フィルムの組み合わせ、並びに偏光子の厚みを、下記の表2に示すように変更したこと以外は、上述した「偏光板1の作製」と同様の手法により、偏光板2〜35を作製した。
上記で作製した偏光板について、以下の手法により、偏光子の劣化の程度および偏光板のそり(カール)の発生の程度を評価した。結果を下記の表2に示す。
上記で作製した偏光板を37インチサイズに裁断し、80℃90%RHの湿熱サーモに投入して100時間後の偏光子の劣化の程度を目視にて観察した。評価基準は以下の通りである。
上記で作製した偏光板を37インチサイズに裁断して平面の板の上におき、そり(カール)の発生の程度を目視にて観察した。評価基準は以下の通りである。
Claims (10)
- 偏光子と、
前記偏光子の一方の表面に貼合された、セルロースアシレートを含む第1の偏光板保護フィルムと、
前記偏光子の他方の表面に貼合された、第2の偏光板保護フィルムと、
を有する偏光板であって、
厚みが50〜100μmであり、
前記第1の偏光板保護フィルムが、下記一般式(1):
式中、R11は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表し、R12およびR13は、それぞれ独立して炭素数1〜8のアルキル基を表す、
で表されるアクリロイル系化合物を含み、
前記第1の偏光板保護フィルムにおけるハロゲン元素含有量が、フィルムの全量100質量%に対して50〜2000質量ppmであり、
前記第1の偏光板保護フィルムまたは前記第2の偏光板保護フィルムのいずれか一方の表面に、クリアハードコート層が配置されてなる、偏光板。 - 前記第2の偏光板保護フィルムがセルロースアシレートを含む、請求項1に記載の偏光板。
- 前記第1の偏光板保護フィルムが、下記一般式(2):
式中、Bはベンゼンモノカルボン酸残基または脂肪族モノカルボン酸残基であり、Gは炭素数2〜18のアルキレングリコール残基または炭素数6〜12のアリールグリコール残基または炭素数が4〜12のオキシアルキレングリコール残基であり、Aは炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸残基または炭素数6〜16のアリールジカルボン酸残基であり、nは1以上の整数である、
で表されるポリエステル系化合物を含む、請求項1または2に記載の偏光板。 - 前記第1の偏光板保護フィルムが、ハロゲン元素含有紫外線吸収剤を含まない、請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光板。
- 前記第1の偏光板保護フィルムの厚みが15〜35μmである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の偏光板。
- 前記クリアハードコート層が、前記第1の偏光板保護フィルムの、前記偏光子とは反対側の表面に配置されてなる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の偏光板。
- 前記クリアハードコート層が、紫外線吸収剤を含有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の偏光板。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の偏光板の製造方法であって、
セルロースアシレート、前記アクリロイル系化合物および溶媒を含むドープを支持体上に溶液流延して得られるフィルムを乾燥し、剥離した後に延伸する工程により前記第1の偏光板保護フィルムを得る工程と、
得られた前記第1の偏光板保護フィルムを偏光子と貼合する工程と、
を含む、製造方法。 - 前記溶媒がハロゲン系溶媒である、請求項8に記載の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の偏光板を備えた、表示装置。
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