CN107533178B - 具有高延迟的膜与含有二色性色素的层层叠而成的偏振元件、以及设置有该偏振元件的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够简便地制造的偏振性能优异的偏振元件、以及设置有该偏振元件的显示装置。一种偏振元件，其特征在于，将具有3000～50000nm的延迟的拉伸膜与含有1种以上二色性色素的层进行层叠，所述拉伸膜的厚度为20～500μm。使用了这种特定拉伸膜的本发明的偏振元件显示出高偏振度、尤其是85％以上的偏振度，并显示出高二色性、尤其是5以上的二色性。

Description

具有高延迟的膜与含有二色性色素的层层叠而成的偏振元 件、以及设置有该偏振元件的显示装置
技术领域
本发明涉及具有高延迟的膜与含有二色性色素的层层叠而成的偏振元件。另外，本发明涉及设置有该偏振元件的显示装置。
背景技术
液晶显示装置、太阳眼镜、护目镜等中使用的偏振元件通常是通过下述方法制造的：使碘或二色性染料等二色性色素吸附于由聚乙烯醇之类的高分子物质制作的膜上，接着对所得到的膜进行单向拉伸，使二色性色素分子沿一定方向取向；或者对高分子膜进行单向拉伸后，使二色性色素吸附。但是，通过这些方法得到的偏振元件的偏振轴与吸收轴是相互垂直的，因此偏振元件的形状通常限定于平板状。此外，在这样的偏振元件的制造中需要下述繁琐的工序：将聚乙烯醇膜溶胀、染色，接着在硼酸水溶液中对其进行拉伸处理，进一步进行水洗处理和干燥处理，然后使用粘接剂在所得到的膜上贴合保护膜。另外，要求更简易地将偏振元件设置在所期望的部分。
鉴于这种现有偏振元件的问题，非专利文献1公开了一种通过摩擦处理使二色性色素分子沿一定方向取向而制作偏振镜的方法。但是，由于摩擦处理中的摩擦工序所产生的基板上的损伤和尘埃、以及因静电而产生的电损伤等，色素溶液在基板上的涂布性降低。因此，在所得到的色素膜上存在未被涂布的部位(涂布不良)，其结果，在具有该色素膜的偏振元件中偏振性能的品质无法令人满意。
专利文献1公开了一种使用光取向膜使与该光取向膜接触的二色性色素分子沿任意方向取向、由此得到偏振性能高的偏振镜的技术。但是，用原子力显微镜(AFM)观察偏振元件的色素膜的表面时，存在二色性色素均匀地进行了取向的部分、以及二色性色素几乎不存在而未进行取向的部分(凹坑)。因此，所得到的偏振元件的偏振性能在显示元件用的偏振元件的实用水平上无法充分满足要求。
专利文献2中，为了进一步改善二色性色素分子的取向的均匀性和所得到的偏振元件的偏振性能，公开了一种极力降低凹坑的产生、整体上提高二色性色素化合物的取向而制造作为显示元件用达到实用水平的偏振元件的方法。偏振元件通过以具有光活性基团的液晶性高分子薄膜作为取向膜，对该薄膜照射直线偏振光，使偏振光照射部分的光活性基团的分子轴沿一定方向排列，接着隔着另外的微图案状的掩模照射具有不同偏振轴的直线偏振光，然后以在垂直于基板的方向上施加特定范围的压力的方式利用辊涂机将二色性色素溶液涂布于该薄膜上来进行制造。但是，在偏振元件的制作中需要在辊与基板间施加特定的压力，必须严格地控制按压压力。因此，期望开发出即使不需要进行这种严格的压力控制也能更简便地制造的偏振性能优异的偏振元件。
背景技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-261024号公报
专利文献2：日本专利第4175455号公报
非专利文献
非专利文献1：“電子情報通信学会論文誌(电子信息通信学会论文杂志)”1988年，JJ71-C，第1188页
发明内容
发明所要解决的课题
具有以往的通过涂布含有二色性色素的组合物而得到的色素膜的偏振元件由于摩擦处理等所带来的影响未能得到令人充分满意的偏振性能。因此需要进一步提高偏振性能。另外，也期待能够更简便地制造出这种偏振性能优异的偏振元件。
因此，本发明的目的在于提供一种能够简便地制造的偏振性能优异的偏振元件、以及设置有该偏振元件的显示装置。
用于解决课题的手段
本发明人为了解决上述课题进行了深入研究，结果新发现了，通过使用下述偏振元件可得到能够简便地制造的偏振性能优异的偏振元件，该偏振元件将具有3000～50000nm的延迟的拉伸膜与含有二色性色素的层进行层叠，所述拉伸膜的厚度为20～500μm。
即，本发明的主旨构成如下所述。
(1)一种偏振元件，其特征在于，将具有3000～50000nm的延迟的拉伸膜与含有1种以上二色性色素的层进行层叠，所述拉伸膜的厚度为20～500μm。
(2)如(1)所述的偏振元件，其中，所述拉伸膜由聚对苯二甲酸乙二醇酯构成。
(3)如(1)或(2)所述的偏振元件，其中，二色性比为5以上。
(4)如(1)至(3)中任一项所述的偏振元件，其中，在与所述拉伸膜的拉伸轴相同的方向上，进一步赋予了比赋予至该拉伸膜的表面的分子各向异性更大的分子各向异性。
(5)如(1)至(4)中任一项所述的偏振元件，其中，在所述拉伸膜上进一步具备相对于膜的长轴方向以10°～100°的角度具有相位差的慢轴或快轴的相位差膜。
(6)如(1)至(5)中任一项所述的偏振元件，其中，所述二色性色素的至少一种为下述式(1)所表示的化合物或其盐。
[化1]
Figure BDA0001438633510000031
(式(1)中，
X1表示具有1个或2个磺酸基、以及羟基或碳原子数为1至3的烷氧基的苯基或萘基，
X2和X3各自独立地表示亚苯基或亚萘基，该亚苯基或亚萘基具有1个或2个选自由碳原子数为1至3的烷基、碳原子数为1至3的烷氧基、羟基和磺酸基组成的组中的1种或2种取代基，
R1表示氢原子、碳原子数为1至3的烷基、乙酰基、苯甲酰基、或者非取代的苯基或被碳原子数为1至4的烷基、碳原子数为1至4的烷氧基、氨基或磺基所取代的苯基，
m为0或1，并且
n为1或2。)
(7)如(6)所述的偏振元件，其中，X1为作为取代基的下述式(3)所表示的化合物或其盐。
[化2]
Figure BDA0001438633510000041
(式(3)中，j为1或2。)
(8)如(1)至(7)中任一项所述的偏振元件，其中，含有所述二色性色素的层进一步含有聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚或聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物。
(9)一种显示装置，其设置有(1)至(8)中任一项所述的偏振元件。
发明的效果
特征在于将具有3000～50000nm的延迟的膜与含有二色性色素的层进行层叠的本发明的偏振元件使用了厚度20～500μm的具有高延迟的拉伸膜作为基材。使用了这种特定拉伸膜的本发明的偏振元件显示出高偏振度、尤其是85％以上的偏振度，并且显示出高二色性、尤其是5以上的二色性。因此，通过使用本发明中的特定拉伸膜作为基材，能够得到偏振性能优异的偏振元件。另外，本发明的偏振元件是将特定的基材与含有二色性色素的层进行层叠而成的。因此，通过本发明的构成，能够得到偏振性能优异、能够简便地制造的高性能的偏振元件。
具体实施方式
下面详细说明本发明。以下，使用“～”所表示的数值范围是指包含“～”的前后所记载的数值作为下限值和上限值的范围。另外，只要没有特别提及，则式(1)～式(3)所表示的化合物(取代基)以游离酸的形式来表示，所谓游离酸的盐是指例如磺酸基或羟基的盐。另外，以下说明中，只要没有特别提及，为了避免繁琐，方便起见将“式(1)所表示的化合物或其盐”、“式(2)所表示的化合物或其盐”、“作为取代基的式(3)所表示的化合物或其盐”分别记载为“式(1)所表示的化合物”、“式(2)所表示的化合物”、“作为取代基的式(3)所表示的化合物”。
首先，对构成本发明的偏振元件进行说明。本发明的偏振元件将具有3000～50000nm的延迟的拉伸膜与含有二色性色素的层进行层叠，所述拉伸膜的厚度为20～500μm。
(拉伸膜)
本发明的偏振元件使用具有3000～50000nm的延迟的拉伸膜作为基材。该拉伸膜的原材料没有特别限制，例如可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚醚醚酮、聚苯硫醚、环烯烃聚合物等树脂。其中特别优选聚碳酸酯或聚酯。这些树脂的透明性优异并且热特性与机械特性也优异，能够通过拉伸加工容易地控制膜的延迟，另外拉伸后的结晶度高，因而与以往的偏振元件中使用的聚乙烯醇系膜相比，拉伸后的热收缩等尺寸变化少，因此，与以往的使用聚乙烯醇系膜的偏振元件相比，能够极度减少尺寸变化。另外，本发明中使用的拉伸膜即使是20～500μm的较薄的厚度，也具有如上所述的高延迟。作为这种拉伸膜的原材料，尤其是以聚对苯二甲酸乙二醇酯为代表的聚酯，由于固有双折射大，即使拉伸膜的厚度较薄也能够比较容易地得到高延迟，因而是最适合的原材料。
拉伸膜中的分子取向越高、即延迟越高，涂布于该拉伸膜上的二色性色素分子的取向越提高。因此，为了得到具有高偏振度的偏振元件，优选使用具有高延迟的拉伸膜。如上所述，本发明的偏振元件中使用的拉伸膜所具有的延迟的范围为3000～50000nm。具有超过50000nm的延迟的高分子膜容易僵硬，且膜的厚度也相应变厚，其结果，作为工业材料的处理性降低，因而不优选。另一方面，从视觉识别性的观点出发，优选使用具有3000～30000nm的延迟的范围的拉伸膜。已知：当透过偏光太阳眼镜等的偏振片来观察显示画面时，具有呈现出强干涉色的特异性良好性能。另一方面，若位于3000～30000nm的延迟范围，则不出现这样的干涉，能够确保良好的视觉识别性。但是，延迟小于3000nm时，当透过偏光太阳眼镜等的偏振片来观察显示画面时，会呈现出强干涉色，因此包络线形状与光源的发射光谱不同，其结果，无法确保良好的视觉识别性，偏振元件的性能降低。因此，本发明的偏振元件中使用的拉伸膜的延迟的范围为3000～50000nm，优选的延迟的下限值为4500nm，更优选的下限值为6000nm，进一步优选的下限值为8000nm，进一步更优选的下限值为10000nm，优选的延迟的上限值为30000nm。
本发明的偏振元件中使用的拉伸膜的制造方法只要满足本发明所规定的拉伸膜特性，则没有特别限定。另外，作为所使用的拉伸膜，例如可以举出日本特开2012-230390号公报、日本特开2012-256014号公报中记载的膜、或者东洋纺公司制造的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜Cosmoshine(超双折射型膜(SRF膜))，通过使用这样的拉伸膜，能够在膜表面表现出分子各向异性，使二色性色素分子进行取向。所谓膜被拉伸后的状态是指成为在膜表面的二色性色素分子的取向上表现出各向异性、从而表现出延迟的状态。该各向异性的表现可以通过利用X射线测定的衍射测定、相位差测定、各向异性IR吸光分析等来测定。尤其是关于通过“Alexxander，L.E.Diffraction Methods in polymer Science New York”1969年，Chapter 4，p.241-252中记载的fc的计算方法所得到的取向系数，fc可以为0.3以上，优选为0.5以上，更优选为0.7以上，特别优选为0.9以上。膜的拉伸方法只要表现出各向异性，则没有特别限定，尤其是通过使用经单向拉伸的膜，在后续含有二色性色素的溶液的涂布中二色性色素分子在其拉伸方向上显示出高取向，其结果，能够得到显示出高偏振度的偏振元件。
本发明中，所谓延迟(相位差值)，是由膜上的两轴的折射率的各向异性与膜的厚度之积所定义的参数，是表示光学各向同性、各向异性的标准。因此，该延迟可通过测定两轴方向的折射率和厚度来求出，例如可以使用KOBRA-21ADH(王子计测机器公司制造)等市售的自动双折射测定装置来求出。
通过对作为基材的上述拉伸膜进行电晕放电处理或紫外线照射，后述的偏振元件的二色性提高，能够提高所得到的偏振元件的偏振特性。电晕放电处理可以通过使用市售的各种电晕放电处理机作为进行电晕放电处理的装置来实施，特别优选使用具有铝头的电晕处理机。关于电晕放电处理的条件，在每1次电晕放电处理时，以能量密度计为20～400W·min·m-2，优选为50～300W·min·m-2左右。另外，在1次电晕放电处理不充分的情况下，可以进行2次以上的电晕放电处理。紫外线照射也同样可以通过使用市售的各种紫外线照射装置来实施。所使用的紫外线的波长没有特别限制，优选例如300nm以下的远紫外线。另外，紫外线照射优选在氧气流下进行，紫外线的照射时间最长只需几分钟程度就足够了。
(二色性色素)
为了形成作为显示出偏振功能的元件的色素膜，本发明的偏振元件具有含有二色性色素的层。作为用于形成含有二色性色素的层的材料，使用二色性色素，该二色性色素是通过其本身或以集合体的形式沿一定方向排列而显示出偏振性的化合物。作为这样的二色性色素，例如可以举出偶氮系色素、茋系色素、吡唑啉酮系色素、三苯基甲烷系色素、喹啉系色素、噁嗪系色素、噻嗪系色素、蒽醌系色素等色素系化合物等。本发明中使用的二色性色素是在一定的溶剂组成、色素浓度、温度条件下显示出溶致液晶性的化合物，例如可以举出入江正浩主编、“功能性色素的应用(機能性色素の応用)”、第1次印刷发行版、株式会社CMC、2002年6月、p.102-104中记载的二色性色素。另外，二色性色素优选使用水溶性偶氮系色素，其中更优选具有芳香族系环结构的化合物。作为芳香族系环结构，例如除了苯、萘、蒽、菲之外，还可以举出噻唑、吡啶、嘧啶、哒嗪、吡嗪、喹啉等杂环或它们的季铵盐、以及它们与苯或萘等的稠合环，特别优选在这些芳香族系环中导入了磺酸基、羧酸基、氨基、羟基等亲水性取代基或者磺酸基或羧酸基的盐。
作为这样的二色性色素的具体例，例如可以举出C.I.直接橙39、C.I.直接橙41、C.I.直接橙49、C.I.直接橙72、C.I.直接红2、C.I.直接红28、C.I.直接红39、C.I.直接红79、C.I.直接红81、C.I.直接红83、C.I.直接红89、C.I.直接紫9、C.I.直接紫35、C.I.直接紫48、C.I.直接紫57、C.I.直接蓝1、C.I.直接蓝15、C.I.直接蓝67、C.I.直接蓝78、C.I.直接蓝83、C.I.直接蓝90、C.I.直接蓝98、C.I.直接蓝151、C.I.直接蓝168、C.I.直接蓝202、C.I.直接绿42、C.I.直接绿51、C.I.直接绿59、C.I.直接绿85、C.I.直接黄4、C.I.直接黄12、C.I.直接黄26、C.I.直接黄44、C.I.直接黄50、媒介黄26、C.I.No.27865、C.I.No.27915、C.I.No.27920、C.I.No.29058、C.I.No.29060等，此外，可以举出日本特开平1-161202号公报、日本特开平1-172906号公报、日本特开平1-172907号公报、日本特开平1-183602号公报、日本特开平1-248105号公报、日本特开平1-265205号公报、日本特开平9-230142号公报等各公报中记载的二色性色素。
在上述具体例所示出的二色性色素中，特别优选下述式(1)或式(2)所表示的化合物，尤其优选下述式(1)所表示的化合物。式(1)和式(2)所表示的化合物以游离酸或其盐的形式存在。该游离酸的盐没有特别限定，例如可以为Li、Na、K等碱金属盐、或者季铵盐等任意的盐。通过使用这样的二色性色素，能够提高所得到的偏振元件的偏振性能。
[化3]
Figure BDA0001438633510000081
(式(1)中，
X1表示具有1个或2个磺酸基、以及羟基或碳原子数为1至3的烷氧基的苯基或萘基，
X2和X3各自独立地表示亚苯基或亚萘基，该亚苯基或亚萘基具有1个或2个选自由碳原子数为1至3的烷基、碳原子数为1至3的烷氧基、羟基和磺酸基组成的组中的1种或2种取代基，
R1表示氢原子、碳原子数为1至3的烷基、乙酰基、苯甲酰基、或者非取代的苯基或被碳原子数为1至4的烷基、碳原子数为1至4的烷氧基、氨基或磺基所取代的苯基，
m为0或1，
n为1或2。)
[化4]
Figure BDA0001438633510000082
(式(2)中，
Y1表示具有1个或2个磺酸基、且可以进一步具有羟基或碳原子数为1至3的烷氧基的萘基，
Y2和Y3各自独立地表示亚苯基或亚萘基，该亚苯基或亚萘基具有1个或2个选自由碳原子数为1至3的烷基、碳原子数为1至3的烷氧基、羟基和磺酸基组成的组中的1种或2种取代基，
R2表示氢原子、碳原子数为1至3的烷基、乙酰基、苯甲酰基、或者非取代的苯基或被碳原子数为1至4的烷基、碳原子数为1至4的烷氧基、氨基或磺基所取代的苯基，
作为苯基偶氮基的
Figure BDA0001438633510000091
取代在末端萘基的5位、6位、7位或8位中的任一位置，
R3和R4各自独立地表示氢原子、羟基、磺酸基、碳原子数为1至3的烷基或碳原子数为1至3的烷氧基，
q为0或1，
p为1或2。)
作为上述式(1)所表示的化合物的具体例，例如可以举出
[化5]
Figure BDA0001438633510000101
等。
另外，作为式(2)所表示的化合物的具体例，例如可以举出
[化6]
Figure BDA0001438633510000111
等。
在式(1)或式(2)所表示的化合物中，通过使式(1)中的X1或式(2)中的Y1具有下述式(3)所表示的化合物作为取代基，能够进一步提高偏振性能，尤其是从单独使用时具有高二色性比的方面出发，优选使用具有下述式(3)所表示的化合物作为取代基的式(1)所表示的化合物。该取代基也与式(1)和式(2)所表示的化合物同样地以游离酸或其盐的形式存在。该游离酸的盐没有特别限定，例如可以为Li、Na、K等碱金属盐、或者季铵盐等任意的盐。
[化7]
Figure BDA0001438633510000121
(式(3)中，j为1或2。)
本发明中使用的上述二色性色素可以单独使用1种，也可以合用2种以上。这样的2种以上二色性色素的合用没有特别限定，通过使用追加的二色性色素，能够进一步提高二色性色素的二色性比。
接着，对本发明的偏振元件的制作方法进行说明。本发明的偏振元件通过将含有上述二色性色素的溶液涂布于上述作为基材的拉伸膜上，接着进行干燥，在拉伸膜上形成含有二色性色素的层来制作。所形成的含有二色性色素的层显示出偏振功能，因此可以将由基材与含有二色性色素的层构成的层叠体作为偏振元件使用，也可以将在该含有二色性色素的层的表面进一步层叠保护层等而成的层叠体作为偏振元件使用。
为了使二色性色素分子在作为基材的拉伸膜中取向，制作含有二色性色素的溶液(涂布液)。作为涂布液的溶剂只要能够溶解所使用的二色性色素，则没有特别限定，例如可以举出水、醇类、醚类、吡啶、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基咪唑啉(DMI)等，这些之中，可以仅含有1种溶剂，或者也可以含有两种以上的溶剂。特别是在使用水溶性的二色性色素的情况下，作为溶剂，优选水或主要含有水的与上述有机溶剂的混合溶剂。相对于水的、有机溶剂在水中的混合量为任意的，相对于水，优选为0～50质量％，特别优选为0～20质量％。另外，涂布液中的二色性色素的浓度优选为0.1～25质量％，更优选为0.3～10质量％，进一步优选为0.5～5质量％。
另外，本发明的偏振元件通过具有使用进一步含有聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚或聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物的化合物的涂布液所形成的含有二色性色素的层，能够进一步提高偏振性能。通过使含有二色性色素的层进一步含有这样的化合物，能够改善以往在基材上的色素膜的制作中在涂布时所产生的涂布不良。这些化合物可以单独使用1种，也可以合用2种以上。另外，涂布液中的这些化合物的浓度优选为0.001质量％～5质量％，更优选为0.01质量％～2质量％，进一步优选为0.05质量％～1.0质量％。
接着，将该含有二色性色素的溶液滴加到作为基材的本发明的拉伸膜的表面，利用涂布机或旋转涂布法在拉伸膜上设置具有均匀厚度的含有二色性色素的层、即涂布膜。设置该涂布膜的方法只要能够涂布该含有二色性色素的溶液，则没有特别限定，例如可以举出将本发明的拉伸膜浸渍在含有二色性色素的溶液中的方法、利用棒涂机等涂布该溶液的方法、利用家庭用途或商业用途中使用的压电方式、热方式、Bubble Jet(注册商标)方式等的喷墨打印机的涂布装置进行涂布的方法、利用旋转涂布机进行旋转涂布的方法、辊涂机涂布、柔版印刷、丝网印刷、凹版印刷、帘幕涂布机涂布、喷雾涂布机涂布等，特别优选辊涂机涂布、帘幕涂布机涂布、利用喷雾涂布机进行喷雾涂布的方法。
进而，将涂布有二色性色素的溶液的基材干燥，形成固体状态的二色性色素的层，由此得到本发明的含有二色性色素的层。干燥条件根据溶剂的种类、二色性色素的种类、所涂布的含有二色性色素的溶液的量、二色性色素的浓度等而有所不同，但干燥温度为5～100℃、优选为10～50℃，湿度为20～95％RH、优选为30～90％RH左右是适宜的。
关于本发明的含有二色性色素的层的厚度，从提高偏振特性的观点出发，优选较薄，例如优选为0.001～10μm，特别优选为0.05～2μm。另外，为了形成在这种厚度范围内的本发明的含有二色性色素的层，涂布含有二色性色素的溶液而成的涂布膜的厚度优选为2～10μm，更优选为3～5μm。
另外，可以进一步对涂布了含有二色性色素的溶液的本发明的拉伸膜实施加热处理和/或加湿处理。通过实施加热处理和/或加湿处理，能够提高含有二色性色素的层与本发明的拉伸膜的密合性、所得到的偏振元件的偏振性能、二色性比或耐久性。加热处理的温度为室温～110℃、优选为60～90℃，加湿处理的湿度为40～95％RH、优选为50～90％RH左右是适宜的。
如此得到的本发明的偏振元件具有二色性比(Rd)。该二色性比通常定义为沿着吸收轴的吸光度相对于沿着透射轴的吸光度之比。本发明的偏振元件的二色性比通过下述式(4)算出，二色性比若为5以上，则意味着可发挥出偏振功能。本发明的偏振元件的二色性比为5以上，优选为10以上，更优选为15以上，进一步优选为20以上。二色性比小于5时，偏振度小于65％，作为偏振元件的功能不充分。作为偏振元件的偏振度，通常需要为65％以上，优选为70％以上，更优选为80％以上。所谓偏振度是指偏振成分的光强度相对于整体光强度的比例，偏振度越高，意味着偏振性能越高。下述式(4)中，Ky为使偏振光入射时最能够使光透射的轴的透射率，Kz为使偏振光入射时最能够吸收光的轴的透射率。
[数1]
Rd＝Log(Kz/100)/Log(Ky/100)…式(4)
作为进一步提高本发明的偏振元件的二色性比的方法，通过对于本发明中的拉伸膜的表面，在与该拉伸膜的拉伸轴相同的方向上，进一步赋予比赋予至拉伸膜的表面的分子各向异性更大的分子各向异性，能够进一步提高二色性比。作为显现出比拉伸后的膜更大的分子各向异性的方法，例如可以举出对拉伸膜进行摩擦的方法。这样的摩擦例如例示在日本特开平06-110059号公报、日本特开2002-90743号公报中。拉伸膜的表面的分子各向异性的测定没有特别限定，例如通过液晶用取向膜的锚固测定中使用的测定方法来测量。另外，测定这样的分子各向异性的装置也没有特别限定，例如可以使用MARITEX SCOTT公司制造的Lay Scan等。
在本发明的拉伸膜上也可以制作在以与膜的长轴方向不同的角度、优选为10°～100°具有相位差的慢轴或快轴的膜的表面进一步层叠有在长轴方向上显示出分子各向异性的相位差膜的偏振元件。这样的相位差膜通过在以任意的角度具有相位差的慢轴或快轴的相位差膜的表面利用摩擦等在长轴方向上赋予分子各向异性而得到，由此能够任意地控制偏振元件的偏振轴或吸收轴。即，通过在本发明的拉伸膜上进一步使用相对于膜的长轴方向以与其角度不同的角度具有相位差的慢轴或快轴、且在长轴方向的表面显示出分子各向异性的相位差膜，能够制作出具有作为相位差轴的慢轴或快轴、并且以与该相位差轴不同的角度具有吸收轴或偏振轴的偏振元件。该相位差膜的该相位差轴与偏振元件的吸收轴或偏振轴所成的角度最优选为15°、45°、75°、90°中的任一者。作为优选这样的角度的理由，通常在希望将直线偏振光控制为圆偏振光的情况下，将相对于所希望控制的波长的长度具有1/4的相位差的膜相对于偏振元件的吸收轴以45°进行设置是众所周知的。另外，作为使直线偏振光的偏振轴相反的方法，将相对于所希望控制的波长的长度具有1/2的相位差的膜以90°进行设置是众所周知的。作为将该膜相对于偏振元件的吸收轴或偏振轴以15°或75°进行设置的理由，是由于这种角度为相对于广范围的波长显示出1/4的相位差的配置(通常也称为宽波段复消色差相位差板)中使用的轴角度。由此，能够任意地控制偏振元件的偏振轴或吸收轴。
如上所述制作的本发明的含有二色性色素的层虽然处于非晶质或晶体等固体状态，但该含有二色性色素的层通常机械强度差，因此对层的表面实施色淀处理、利用硅烷偶联剂的交联处理、或设置保护层。色淀处理是使金属离子等与显示出水溶性的二色性色素进行电结合。有时也将使二色性色素形成为色淀的处理称为色淀化或不溶化等。作为适合于色淀的化合物，可以举出氯化铝、氯化铁、氯化钙、氯化钡、氯化镍、氯化镁、氯化铜、乙酸钡、乙酸镍等，但只要能够使金属离子等与二色性色素电结合且能够使二色性色素不溶于水，则没有特别限定。另外，利用硅烷偶联剂的交联处理也没有特别限定，例如可以使用日本特开2011-53234号公报中记载的硅烷偶联剂，通过加热等来进行交联处理，使含有二色性色素的层固定化。另外，保护层通常通过利用紫外线固化性或热固化性的透明高分子膜对含有二色性色素的层进行的涂布、或者利用聚酯膜或乙酸纤维素膜等透明高分子膜进行的层叠等被覆法来设置。保护层可以以由聚合物形成的涂布层的形式或以膜的层叠层的形式来设置。作为形成透明保护层的透明聚合物或膜，优选机械强度高且热稳定性良好的透明聚合物或膜。作为用作透明保护层的物质，例如可以举出三乙酸纤维素或二乙酸纤维素之类的纤维素乙酸酯树脂或其膜、丙烯酸类树脂或其膜、聚氯乙烯树脂或其膜、尼龙树脂或其膜、聚酯树脂或其膜、聚芳酯树脂或其膜、以降冰片烯之类的环状烯烃为单体的环状聚烯烃树脂或其膜、聚乙烯、聚丙烯、环系或具有降冰片烯骨架的聚烯烃或其共聚物、主链或侧链为酰亚胺和/或酰胺的树脂或其聚合物或其膜等。另外，也可以设置具有液晶性的树脂或其膜作为透明保护层。保护层的厚度例如为0.5～200μm左右。可以在偏振元件的单面或双面设置1层以上的作为保护层的树脂或膜，另外，在使用多个保护层的情况下，这些保护层可以相同也可以不同。
本发明的偏振元件可以用于偏光太阳眼镜或护目镜等。此外，本发明的偏振元件中，在使用由上述原材料制作的拉伸膜作为基材的情况下，在本发明的偏振元件的制造中，不需要进行通常的使用聚乙烯醇系膜基材时所需要的二色性色素的吸附、或者硼酸溶液中的拉伸处理等。因此，能够得到基材无尺寸变化且无收缩的偏振元件。能够无尺寸变化地制造偏振元件对于柔性显示器或有机电致发光显示器(通称OLED)等需要在显示装置的单面设置偏振元件的显示器特别有效。因此，可以将本发明的偏振元件设置于柔性显示器或有机电致发光显示器等显示装置中。另外，与迄今为止的偏振元件的制造方法不同，二色性色素的涂布也不要求必要的严格条件，仅通过将含有二色性色素的溶液涂布于作为基材的本发明的拉伸膜上，接着进行干燥而在基材上设置含有二色性色素的层，即可容易地得到偏振元件，因此本发明的偏振元件的制造非常容易。
下面，通过实施例进一步详细地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。需要说明的是，实施例中示出的透射率的评价以下述方式进行。
各波长的透射率和二色性比(Rd)使用分光光度计(日本分光公司制造：V-7100)来测定。此时，将以1层测定含有二色性色素的层时的各波长的透射率设为透射率Ts，将以其吸收轴方向相同的方式重叠2层含有二色性色素的层时的透射率设为平行位透射率Tp，将以其吸收轴正交的方式重叠2层含有二色性色素的层时的透射率设为正交位透射率Tc。
偏振度ρ通过式(5)由平行位透射率Tp和正交位透射率Tc求出。
[数2]
ρ＝{(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100 式(5)
实施例1
在具有10500nm的延迟且厚度为100μm的拉伸膜(东洋纺公司制造的CosmoshineSRF膜)的非易粘接处理面上，使用设有以与该拉伸膜的间隔为3μm的方式设置的玻璃棒的涂布机，涂布含有作为二色性色素的C.I.直接蓝67 4质量份、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚(花王公司制造的Emulgen MS-110)0.15质量份、水100质量份的溶液。将所得到的涂布膜在25℃、湿度70％的环境下放置1分钟，使溶剂干燥。进而，将干燥后的涂布膜在60℃、湿度90％的环境下进行5分钟加热处理和加湿处理，得到厚度为0.15μm的含有二色性色素的层。利用旋转涂布机将丙烯酸类树脂系的紫外线固化性树脂组合物(日本化药公司制造的SPC-920C)涂布到所得到的含有二色性色素的层上，使固化后的保护层的厚度为3μm，接着照射紫外线，由此使该树脂组合物固化，在含有二色性色素的层上设置保护层。将如此得到的偏振元件作为测定试样。
实施例2
对于实施例1中使用的具有10500nm的延迟的拉伸膜的非易粘接处理面，利用卷绕有摩擦布(Taenaka Pile Fabrics公司制造的MK0012)的辊，沿着相对于该拉伸膜的慢轴成0°的方向在100rpm的速度和负荷5kgf的条件下进一步进行摩擦处理，除此之外与实施例1同样地制作测定试样。此时，相对于拉伸膜的慢轴的角度利用KOBRA-21ADH(王子计测机器公司制造)进行测定。
实施例3
对于实施例1中使用的具有10500nm的延迟的拉伸膜的非易粘接处理面，利用卷绕有摩擦布的辊，沿着相对于该拉伸膜的慢轴成45°的方向进行摩擦处理，除此之外与实施例2同样地制作测定试样。
实施例4
对于实施例1中使用的具有10500nm的延迟的拉伸膜的非易粘接处理面，利用卷绕有摩擦布的辊，沿着相对于该拉伸膜的慢轴成90°的方向进行摩擦处理，除此之外与实施例2同样地制作测定试样。
实施例5
作为基材，使用具有35000nm的延迟的聚对苯二甲酸乙二醇酯的拉伸膜(将在230℃使SKYGREEN PETG K2012(Mitsubishi Shoji Plastics公司制造)熔融并成型为100μm的膜厚而成的未拉伸的PET膜进行约4倍的单向拉伸而成的膜)来代替实施例1中使用的具有10500nm的延迟的拉伸膜，除此之外与实施例1同样地制作测定试样。
实施例6
作为基材，使用具有3500nm的延迟的聚对苯二甲酸乙二醇酯的拉伸膜(将在230℃使SKYGREEN PETG K2012(Mitsubishi Shoji Plastics公司制造)熔融并成型为100μm的膜厚而成的未拉伸的PET膜进行约2.1倍的单向拉伸而成的膜)来代替实施例1中使用的具有10500nm的延迟的膜，除此之外与实施例1同样地制作测定试样。
比较例1
作为基材，使用将在230℃使SKYGREEN PETG K2012(Mitsubishi Shoji Plastics公司制造)熔融并成型为100μm的膜厚而成的未拉伸的PET膜来代替实施例1的拉伸后的PET膜，除此之外与实施例1同样地制作测定试样。
比较例2
将比较例1的未拉伸的PET膜进行1.5倍的单向拉伸，制成具有1000nm的延迟的膜，除此之外与实施例1同样地制作测定试样。
表1中示出对实施例1～6、比较例1和2中得到的试样进行测定所得到的偏振度最高的波长下的Ts、Tp、Tc、ρ、Rd。
[表1]
Ts Tp Tc ρ Rd
实施例1 44.55 36.91 2.78 92.73 22.49
实施例2 43.38 36.86 0.77 97.92 30.86
实施例3 43.73 37.00 1.25 96.67 28.06
实施例4 44.06 36.93 1.90 94.99 25.11
实施例5 43.78 37.09 1.24 96.70 28.36
实施例6 44.92 34.99 5.36 85.69 15.13
比较例1 43.01 18.68 18.32 9.83 1.26
比较例2 43.62 24.73 13.32 54.77 4.13
由表1的结果可知，使用实施例1～6中的具有延迟值的拉伸膜的本发明的偏振元件显示出高偏振度(ρ)和高二色性比(Rd)。
另一方面，在使用不具有延迟的未拉伸膜的比较例1和延迟值为本发明的规定外的比较例2中，偏振度(ρ)均小于65％、且二色性比(Rd)也均小于5，因而可知其作为偏振元件的功能不充分。
由以上结果可知，本发明的偏振元件显示出85％以上的高偏振度和5以上的高二色性。此外，在本发明的偏振元件的制造中，不需要进行通常的使用聚乙烯醇系膜基材时所需要的二色性色素的吸附、或者硼酸溶液中的拉伸处理等，因此能够制造基材无尺寸变化且无收缩的偏振元件。即，本发明的偏振元件是仅将特定基材与含有二色性色素的层进行层叠而成的。由此可知，本发明的偏振元件为偏振性能优异、能够简便地制造的偏振元件。
工业实用性
本发明的偏振元件并非如以往的偏振元件那样的使用聚乙烯醇树脂膜的偏振元件，由于可通过将含有二色性色素的溶液涂布至具有特定延迟的拉伸后的基材上而制作偏振元件，因此不需要以往的工序中所需要的溶胀、染色、拉伸等工艺，能够简易地制作偏振元件。另外，由于可仅使用二色性色素作为显示偏振功能的成分来制作偏振元件的膜，因此能够形成超薄膜的偏振元件。此外，由于可通过含有二色性色素的溶液的涂布来制作偏振元件，因此不限定于以往的偏振片那样的平板状的偏振元件的形状，也能够根据膜成型而形成曲面形状或球面形状的偏振元件。尤其是，以往的拉伸膜仅可形成使垂直于拉伸方向的偏振光通过的偏振片，但本发明的偏振元件相对于摩擦后形成的基材能够任意设定取向方向，因此能够形成设有微细图案状或任意方向的偏振性的偏振元件。

Claims (8)

1.一种偏振元件，其特征在于，其由具有3000nm～50000nm的延迟的拉伸膜与涂布在所述拉伸膜上的含有1种以上二色性色素的涂布膜构成，所述拉伸膜的厚度为20μm～500μm，所述含有1种以上二色性色素的涂布膜的厚度为0.001～10μm，
其中，所述二色性色素选自由偶氮系色素、茋系色素、吡唑啉酮系色素、三苯基甲烷系色素、喹啉系色素、噁嗪系色素、噻嗪系色素和蒽醌系色素组成的组，其中，在与所述拉伸膜的拉伸轴相同的方向上，进一步赋予了比赋予至该拉伸膜的表面的分子各向异性更大的分子各向异性。
2.如权利要求1所述的偏振元件，其中，所述拉伸膜由聚对苯二甲酸乙二醇酯构成。
3.如权利要求1或2所述的偏振元件，其中，二色性比为5以上。
4.如权利要求1或2所述的偏振元件，其中，进一步具备相对于膜的长轴方向以10°～100°的角度具有相位差的慢轴或快轴的相位差膜。
5.如权利要求1或2所述的偏振元件，其中，所述二色性色素的至少一种为下述式(1)所表示的化合物或其盐，
[化1]
Figure FDA0002550154360000011
式(1)中，
X1表示具有1个或2个磺酸基、以及羟基或碳原子数为1至3的烷氧基的苯基或萘基，
X2和X3各自独立地表示亚苯基或亚萘基，该亚苯基或亚萘基具有1个或2个选自由碳原子数为1至3的烷基、碳原子数为1至3的烷氧基、羟基和磺酸基组成的组中的1种或2种取代基，
R1表示氢原子、碳原子数为1至3的烷基、乙酰基、苯甲酰基、或者非取代的苯基或被碳原子数为1至4的烷基、碳原子数为1至4的烷氧基、氨基或磺基所取代的苯基，
m为0或1，并且
n为1或2。
6.如权利要求5所述的偏振元件，其中，X1为作为取代基的下述式(3)所表示的化合物或其盐，
[化2]
Figure FDA0002550154360000021
式(3)中，j为1或2。
7.如权利要求1或2所述的偏振元件，其中，含有所述二色性色素的层进一步含有聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚或聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物。
8.一种显示装置，其设置有权利要求1至7中任一项所述的偏振元件。
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