(57)【要約】【課題】液晶表示パネルの表面などに適用される偏光フィルムであって、吸水によるカールを防止できる偏光フィルムを提供すること。【解決手段】偏光フィルムから成る中間層の一方の面にハードコート層を設け、他方の面に、真空成膜法で形成されたＳｉＯｘ薄膜（但し、１．０≦ｘ≦２．０）を設ける。ハードコート層により耐擦性と耐薬品性が向上する。また、ＳｉＯｘ薄膜の水分遮断性が高いため、偏光フィルムの吸湿を防ぎ、そのカールを防止する。このため、画面の歪みなどのない高耐久性の液晶表示パネルが得られる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光フィルムから成る中間層と、この中間層の一方の面に設けられたハードコート層と、前記偏光フィルムの他方の面に設けられ、ケイ素を主成分とする薄膜とを備えることを特徴とする偏光フィルム積層体
【請求項２】
前記薄膜が、化学式ＳｉＯｘ（但し、１．０≦ｘ≦２．０）で表わされる酸化ケイ素薄膜であることを特徴とする請求項１記載の偏光フィルム積層体
【請求項３】
前記薄膜が、真空成膜法によって設けられたものであることを特徴とする請求項１または２記載の偏光フィルム積層体
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分によるカールを抑制した偏光フィルム積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光フィルムは、互いに直交する直線偏光成分のうち一方の直線偏光成分を吸収して他方の直線偏光成分を透過させるフィルムで、例えば、液晶表示パネルに利用されている。この液晶表示パネルには、一般に、２枚の偏光フィルムが使用されており、１枚はバックライト（光源）と液晶セルとの間である。そして、バックライトからの光線のうち一方向の直線偏光成分を透過させ、液晶セルに入射させる。液晶セルは、その両側に設けられた透明電極に印加される電圧によって駆動され、その印加の有無に応じて前記直線偏光成分の偏光面を回転させ、あるいは回転させることなく透過させる。もう１枚の偏光フィルムは、例えば、液晶表示パネルの観客側表面に配置されており、偏光面を回転された光線を透過させ、回転されなかった光線を吸収する（ノーマリーブラック）。あるいは、逆に、偏光面の回転のない光線を透過させ、偏光面を回転された光線を吸収する（ノーマリーホワイト）。ノーマリーブラックのパネルも、ノーマリーホワイトのパネルも、画素ごとに光線の偏光面の回転を制御し、こうして制御された画素の全体で画面構成して画像を表示する。
【０００３】
偏光フィルムは、互いに直交する直線偏光成分のうち一方の直線偏光成分を吸収して他方の直線偏光成分を透過させる色素（「二色性色素」と呼ばれている）を一軸延伸フィルムに吸着させたものである。一般に、二色性色素としてはヨウ素系の化学物質が利用され、一軸延伸フィルムとしてはポリビニルアルコール系のフィルムが利用されている。なお、この二色性色素を吸着したポリビニルアルコール系一軸延伸フィルムは、その両側に透明フィルムを積層して使用されている場合が多い。透明フィルムとしては、多くの場合、トリアセチルセルロースフィルムが使用されている。
【０００４】
そして、液晶表示パネルの観客側表面に配置される偏光フィルムは、耐擦傷性や耐薬品性を向上させるため、観客側の表面にハードコート層を付与している。ハードコート層としては、アクリル系樹脂を主成分とする紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂を塗布・硬化させたものが利用されている。なお、このハードコート層の上に光学薄膜を設けているものもある。光学薄膜としては、例えば、無機酸化物や無機窒化物の単層又は多層構造を有する反射防止膜であり、せいぜい厚み１μｍ程度の薄膜である。
【特許文献１】特開２００１−９１７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の透明フィルムとハードコート層とはその吸水率が異なり、吸水による寸法変化率も異なる。特に、トリアセチルセルロースフィルムなどの酢酸セルロース系樹脂は、吸水率が大きいため、寸法変化は顕著である。そして、このため、液晶表示パネルが高温高湿環境下に曝されると、その表面に配置された偏光フィルムのハードコートと透明フィルムとで吸水による寸法変化率が異なり、一方向にカールしてしまうという問題がある。そして、カールした偏光フィルムを備える液晶表示パネルは、その表示画面が歪み、あるいは視野角が変動して見にくくなるという問題があった。
【０００６】
また、このこのカールに起因して、前記光学薄膜にストレスが加わり、硬度の高い無機酸化物薄膜や無機窒化物薄膜にクラックが発生して、その光学特性を損なうことがある。
そして、更に、この光学薄膜がハードコート層に密着している場合には、光学薄膜に発生したクラックがハードコート層に及んでハードコート層そのものにクラックが生じることもある。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題を抑えて、吸水によるカールを防止できる偏光フィルムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、請求項１に係る発明は、偏光フィルムから成る中間層と、この中間層の一方の面に設けられたハードコート層と、前記偏光フィルムの他方の面に設けられ、ケイ素を主成分とする薄膜とを備えることを特徴とする偏光フィルム積層体である。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、前記薄膜が、化学式ＳｉＯｘ（但し、１．０≦ｘ≦２．０）で表わされる酸化ケイ素薄膜であることを特徴とする請求項１記載の偏光フィルム積層体である。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記薄膜が、真空成膜法によって設けられたものであることを特徴とする請求項１または２記載の偏光フィルム積層体である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るケイ素を主成分とする薄膜は防湿性が極めて高い。そして、本発明においては、偏光フィルムを中間層として、その一方をハードコート層、他方を前記薄膜で保護しているため、偏光フィルムの吸湿と吸湿に基づく寸法変化とを防ぐことができる。このため、本発明に係る偏光フィルム積層体は、高湿度環境下においてもそのカールが抑制され、表示画面の歪み、視野角の変動、光学薄膜やハードコート層のクラックの発生を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る偏光フィルムは、二色性色素を一軸延伸フィルムに吸着させたもので、互いに直交する直線偏光成分のうち一方の直線偏光成分を吸収して他方の直線偏光成分を透過させるものである。また、このフィルムを２枚の透明保護フィルムで挟んでだものであっても構わない。
【００１３】
これら二色性色素、一軸延伸フィルム、透明保護フィルムは、いずれも周知であるが、例えば、二色性色素としてはヨウ素、一軸延伸フィルムとしてはポリビニルアルコール系フィルムが使用できる。また、透明保護フィルムとしては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース等が挙げられるが、光学的な面でトリアセチルセルロースフィルムが好ましく使用できる。特にトリアセチルセルロースフィルムを使用する場合には、このフィルムは水分の含有量が多く寸法が変化しやすいため、本発明の効果を十分に発揮することができる。
【００１４】
また、ハードコート層は、偏光フィルム積層体に耐擦傷性や耐薬品性を付与するもので、硬度が高く、また、化学的に不活性のものが望ましい。例えば、紫外線や電子線で硬化した樹脂、あるいは熱によって硬化した樹脂などである。具体的には、例えば、後述する実施例に記載のように、多官能性アクリレートモノマーに光重合開始剤を混合したコート剤を塗布し、紫外線照射して硬化した樹脂が利用できる。
【００１５】
次に、ケイ素を主成分とする薄膜は、水分の透過を防止して、高湿度環境下において偏
光フィルムの吸湿を防止するものである。ケイ素を含むものであれば、任意の薄膜でよいが、化学式ＳｉＯｘ（但し、１．０≦ｘ≦２．０）で表わされる酸化ケイ素薄膜が望ましい。なお、式中、ｘが１．０より小さい場合には、水分遮断性が不十分である。
【００１６】
酸化ケイ素薄膜を形成する方法は公知の手法を用いることができ、例えばウェットコーティング法（ディップコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、グラビアコーティング法等）が例示できる。
【００１７】
また、真空成膜法によって形成することも可能である。例えば、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法（真空蒸着法、反応性蒸着法、イオンビームアシスト法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等などである。
【００１８】
真空成膜法によれば、薄膜の内部に応力を持つ酸化ケイ素薄膜が得られるため、より一層カール防止効果を有する偏光フィルム積層体が得られる。この応力は、一般に、熱応力と内部応力の２種類があると考えられている。熱応力は、成膜工程中の膜の温度と基材となる偏光フィルム温度との差によって、薄膜と樹脂基板の収縮が異なるために生まれるものである。また、内部応力は、薄膜が成長しているときに生じる格子間の歪みなどの条件に応じた応力である。通常の室温において作成した薄膜の応力は内部応力が支配的で熱応力は無視できることが多い。特にこの内部応力が圧縮応力のときに、本発明の効果が大きい。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
偏光フィルム（透明保護層；厚さ４０μｍのトリアセチルセルロースフィルム）を大きさ３００×２００ｍｍに切断し、その一方の面にハードコート層を塗布した。すなわち、ハードコート樹脂として、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（共栄(株)製、ライトアクリレートＤＰＥ―６Ａ）９５重量部と、光重合開始剤として１―ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバスペシャルティ社製、イルガキュア１８４）５重量部を、メチルエチルケトン中に混合溶解し、バーコータにて基材となる偏光フィルム上に１０μｍの厚さに塗布し、オーブンにて溶媒除去後、紫外線を照射して硬化させ、ハードコート層を形成した。
【００２０】
次に、そのハードコート層とは反対の面に成膜されるように、電子ビーム加熱方式の蒸着装置を用いて、圧力５．０×１０-3Ｐａ以下に減圧した後、溶融ＳｉＯ2（純度９９．９％）を加熱蒸発させ、膜厚３０ｎｍとなるようにＳｉＯ2  薄膜を真空成膜した。
【００２１】
そして、得られた偏光フィルム積層体を２ｍｍ×５０ｍｍの短冊状にカットしてサンプルとし、ガラス板の上に固定テープ（商品名カプトンテープ）を用いて片側２ｍｍ角の部分を固定し、６０℃，９０％ＲＨの環境下に１８０分保存した（図１参照）。その後、固定テープを剥がし、室温下（２３℃）にて平坦なガラス板上に載置し、その両端のガラス板からの高さを測定して、カールの大きさを評価した。両端のガラス板からの高さは、それぞれ、５．０ｍｍ、５．５ｍｍであった。
【００２２】
（実施例２）
実施例１と同様に、偏光フィルムにハードコート層を塗布した後、そのハードコート層とは反対の面に成膜されるように、電子ビーム加熱方式の蒸着装置を用いて圧力５．０×１０-3Ｐａ以下に減圧した後、焼結ＳｉＯ（純度９９．９％）を加熱蒸発させ、膜厚３０ｎｍとなるようにＳｉＯ薄膜を真空成膜した。次に、実施例１と同様にカールの大きさを
評価した。両端のガラス板からの高さは、それぞれ、６．０ｍｍ、６．０ｍｍであった。
【００２３】
（比較例１）
実施例１と同様に、偏光フィルムにハードコート層を塗布した。なお、酸化ケイ素膜については形成しなかった。次に、実施例１と同様にカールの大きさを評価しようとしたところ、６０℃，９０％ＲＨの環境下に１８０分保存した後、図２に示すように、サンプルの一端が円周の内側に入るほどの曲率半径となったため、測定不能と判断した。
【００２４】
（比較例２）
実施例１と同様に、偏光フィルムにハードコート層を塗布した後、ハードコート層にＳｉＯ2薄膜が積層されるように実施例１と同様に真空成膜を行った。次に、実施例１と同様にカールの大きさを評価しようとしたところ、６０℃，９０％ＲＨの環境下に１８０分保存した後、図２に示すように、サンプルの一端が円周の内側に入るほどの曲率半径となったため、測定不能と判断した。
【００２５】
（比較例３）
実施例１と同様に、偏光フィルムにハードコート層を塗布した後、ハードコート層にＳｉＯ薄膜が積層されるように実施例２と同様に真空成膜を行った。次に、実施例１と同様にカールの大きさを評価しようとしたところ、６０℃，９０％ＲＨの環境下に１８０分保存した後、図２に示すように、サンプルの一端が円周の内側に入るほどの曲率半径となったため、測定不能と判断した。
【００２６】
表１に実施例、比較例の結果をまとめた。
【００２７】
【表１】
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実施例１、２と比較例１、２、３の結果からハードコート層の反対面に酸化ケイ素薄膜を３０ｎｍ成膜したことによりカールを大幅に軽減することができ、カール防止効果を確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の偏光フィルムは、ハードコート層の裏面側に薄膜を付与しておくことで高湿度でもカールを抑制することができ、また、反射防止膜など他の機能性を持った薄膜をハードコート上に積層しても、カールによるクラックやストレスによって機能性薄膜の性能を損ねることがない。よって、湿度の高い特殊な環境においても偏光フィルムを用いることができるため、高い耐久性を持つ液晶表示パネルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例を示す説明図である
【図２】本発明の比較例を示す説明図である
【符号の説明】
【００３０】
１……  ガラス板
２……  偏光フィルム
３……  固定テープ
【図１】
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【図２】
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