JP2004338110A - 偏光子の製造方法、偏光子、偏光板、光学フィルムおよび画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＤ方向が直交するように重ねた場合のニュートラルな色相性に優れる偏光子の製造方法を提供すること。
【解決手段】ポリビニルアルコール系フィルムに、少なくとも、膨潤工程（１）、染色工程（２）、架橋工程（３）およびＭＤ方向の延伸工程（４）を、この順で施す偏光子の製造方法において、染色工程（２）の後で、ＭＤ方向の延伸工程（４）の前に、ＴＤ方向の延伸倍率１倍を超え１．３倍以下のＴＤ方向の延伸工程（５）を有し、かつ、架橋工程（３）まではＭＤ方向の延伸は行なわず、ＭＤ方向の延伸工程（４）においてＭＤ方向の延伸倍率４倍以上４．５倍以下のＭＤ方向の延伸処理を行うことを特徴とすると偏光子の製造方法。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光子の製造方法および当該製造方法により得られた偏光子に関する。また本発明は当該偏光子を用いた偏光板、光学フィルム、さらには当該偏光板等を用いた液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、ＰＤＰ等の画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示装置等に用いる偏光子としては高い透過率と偏光度を兼ね備えていることから、ヨウ素等の二色性色素で染色し、縦一軸方向（ＭＤ方向）に延伸処理されたポリビニルアルコール系フィルムが用いられている。また当該偏光子は、通常、その片面または両面にトリアセチルセルロースフィルムなどの保護フィルムが貼合された偏光板として用いられている。これら偏光板は、各種光学層が適宜に積層された光学フィルムとしても用いられている。
【０００３】
また、液晶表示装置の機能向上、輝度向上の要求に伴って、それに用いられている偏光板の特性の向上が重要となってきている。偏光板の特性、例えば異方性を向上するには、原反フィルムのＭＤ方向への延伸倍率を高くして、一軸配向性を高めることが有力な手段としてあげることができる。高延伸倍率の延伸フィルムを得るため、染色工程や架橋工程において延伸を行なうことが提案されている（たとえば特許文献１。）。しかしながら、ＭＤ方向のフィルムの延伸倍率が大きくなるに伴い、フィルムにかかる応力のバラツキが大きくなり、その結果、得られる偏光子（延伸フィルム）の面内均一性が低下する問題があった。面内均一性が低い偏光子は、可視光領域の短波長側または長波長側の光透過率が均一でなくなり、これら２枚の偏光子をＭＤ方向が直交するように重ねた場合のニュートラルな色相性に劣っているという問題がある。特に、かかるニュートラルな色相性に劣る偏光子は、大型カラー画面用の光学フィルムとして好ましくない。また、面内均一性が低いと、フィルムの収縮も小さくなり、延伸フィルムにおいて偏光子として用いることができる部分の幅、すなわち、取れ幅も減少するという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３３２７４２３号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＭＤ方向が直交するように重ねた場合のニュートラルな色相性に優れる偏光子の製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、当該製造方法により得られた偏光子、当該偏光子を用いた偏光板、光学フィルム、さらには当該偏光板を用いた画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す偏光子の製造方法により前記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち本発明は、ポリビニルアルコール系フィルムに、少なくとも、膨潤工程（１）、染色工程（２）、架橋工程（３）およびＭＤ方向の延伸工程（４）を、この順で施す偏光子の製造方法において、
染色工程（２）の後で、ＭＤ方向の延伸工程（４）の前に、延伸倍率１倍を超え１．３倍以下のＴＤ方向の延伸工程（５）を有し、かつ、
架橋工程（３）まではＭＤ方向の延伸は行なわず、ＭＤ方向の延伸工程（４）において延伸倍率４倍以上４．５倍以下のＭＤ方向の延伸処理を行うことを特徴とすると偏光子の製造方法、に関する。
【０００８】
上記本発明の偏光子の製造方法は、架橋工程（３）まで、ＭＤ方向（縦方向）無延伸、すなわち、ＭＤ方向の延伸倍率１倍の状態でフィルムを搬送し、その後の延伸工程（４）において、初めてＭＤ方向の延伸倍率４〜４．５倍の延伸処理を施したものであり、かかる工程を経ることにより得られる偏光子は、高倍率のＭＤ方向への一軸延伸により配向性が向上しており、かつ面内均一性も向上していることを見出したものである。面内均一性の良好な偏光子は、ニュートラルな色相を有しており、大型画面用の光学フィルムとして有用である。ＭＤ方向の延伸工程（４）の延伸倍率は、好ましくは４〜４．５倍、さらに好ましくは４〜４．２倍である。なお、ＭＤ方向の延伸倍率が４倍未満では延伸倍率が低く高い配向性の偏光子が得られず、ニュートラル性が低下する。一方、ＭＤ方向の延伸倍率が４．５倍を超えると偏光子の面内均一性が低下し好ましくない。また延伸切れが発生する確率が高くなり好ましくない。
【０００９】
前記偏光子の製造方法においては、染色工程（２）の後で、ＭＤ方向の延伸工程（４）の前には、延伸倍率１倍を超え１．３倍以下のＴＤ方向の延伸工程（５）を設ける。
【００１０】
前記染色工程（２）後に、ＴＤ方向（横方向）の延伸工程（５）を設けることにより、フィルムのＴＤ方向の伸びによる弛みを解消することができる。その結果、最終的に得られる偏光子（延伸フィルム）の製品幅が安定し収縮も小さくならなくなり、大型画面用にも好適に適用できる。延伸工程（５）のＴＤ方向の延伸倍率は、前記効果を有効に奏するには、１倍を超え１．３倍以下、好ましくは１．１倍以上１．３倍以下である。ＴＤ方向の延伸倍率が１．３倍を超えるとＭＤ方向の一軸性が阻害されるため好ましくない。
【００１１】
また本発明は前記製造方法により得られた偏光子、に関する。また本発明は前記偏光子の少なくとも片面に、透明保護フィルムを有することを特徴とする偏光板に関する。また本発明は前記偏光子または前記偏光板に、他の光学層が積層されていることを特徴とする光学フィルム、関する。
【００１２】
さらには本発明は、前記偏光子、前記偏光板、または前記光学フィルムを少なくとも１枚用いた画像表示装置、に関する。
【００１３】
液晶表示装置、有機もしくは無機ＥＬ表示装置に使用されている偏光板は、偏光板自身の外観検査、パネルに実装して光学特性の均一性の評価などを行う必要があるために、チップカット、梱包、運搬といった工程を経る必要があった。しかし、そのような工程を経ると、時間の浪費、保護フィルムの剥がれ、粘着剤の端面部分が欠けてしまうなどの問題があった。本発明の偏光板は面内均一性に優れており、パネル実装の確認を行うことなく使用することができ、チップカットされた後に外観検査や梱包などのオフライン工程が必要なくなり、一貫して液晶表示装置、有機もしくは無機ＥＬ表示装置と貼り合わせるインハウス製造が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の偏光子の製造方法は、ポリビニルアルコール系フィルムに対して、膨潤工程（１）、染色工程（２）、架橋工程（３）およびＭＤ方向の延伸工程（４）を少なくとも施す。これら工程はこの順で施される。
【００１５】
本発明の偏光子に適用されるポリビニルアルコール系フィルムの材料には、ポリビニルアルコールまたはその誘導体が用いられる。ポリビニルアルコールの誘導体としては、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール等があげられる他、エチレン、プロピレン等のオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸そのアルキルエステル、アクリルアミド等で変性したものがあげられる。ポリビニルアルコールの重合度は、１０００〜１００００程度、ケン化度は８０〜１００モル％程度のものが一般に用いられる。
【００１６】
前記ポリビニルアルコール系フィルム中には可塑剤等の添加剤を含有することもできる。可塑剤としては、ポリオールおよびその縮合物等があげられ、たとえばグリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等があげられる。可塑剤の使用量は、特に制限されないがポリビニルアルコール系フィルム中２０重量％以下とするのが好適である。通常フィルムは厚さ３０〜１５０μｍ程度のものが用いられる。
【００１７】
膨潤工程（１）は、原反の未延伸ポリビニルアルコール系フィルムを、純水等に浸漬することにより行なう。純水等の温度は、通常１５〜４５℃程度、好ましくは２５〜３５℃である。浸漬時間は通常５０〜１８０秒間程度、好ましくは８０〜１５０秒間の範囲である。
【００１８】
染色工程（２）は、通常、上記未延伸フィルムをヨウ素または二色性色素を含有する染色溶液に浸漬することにより一般に行う。染色溶液としてはヨウ素溶液が一般的である。ヨウ素溶液として用いられるヨウ素水溶液は、ヨウ素および溶解助剤として例えばヨウ化カリウム等によりヨウ素イオンを含有させた水溶液などが用いられる。ヨウ素濃度は０．０１〜１重量％程度、好ましくは０．０２〜０．５重量％であり、ヨウ化カリウム濃度は０．０１〜１０重量％程度、さらには０．０２〜８重量％で用いるのが好ましい。ヨウ素染色処理にあたり、ヨウ素溶液の温度は、通常２０〜５０℃程度、好ましくは２５〜４０℃である。浸漬時間は通常１０〜３００秒間程度、好ましくは２０〜２４０秒間の範囲である。
【００１９】
架橋工程（３）は、ホウ素化合物中で行う。ホウ素化合物としては、ホウ酸、ホウ砂等があげられる。ホウ素化合物は、通常、水溶液または水−有機溶媒混合溶液の形態で用いられる。ホウ酸水溶液等のホウ酸濃度は、２〜２０重量％程度、好ましくは３〜１５重量％である。ホウ酸水溶液等には、ヨウ化カリウムを含有させることができる。ヨウ化カリウム濃度は０．０１〜１０重量％程度、さらには０．０２〜８重量％で用いるのが好ましい。ヨウ化カリウムを含有するホウ酸水溶液等は、着色の少ない偏光子、即ち可視光のほぼ全波長域に亘って吸光度がほぼ一定のいわゆるニュートラルグレーの偏光子を得ることができる。
【００２０】
架橋工程（３）は、前記ＭＤ方向未延伸フィルムをホウ酸水溶液等へ浸漬することにより行うのが一般的である。ホウ酸水溶液等の処理温度は、通常、３０℃以上、好ましくは５０〜８５℃の範囲である。処理時間は、通常、１０〜８００秒間、好ましくは３０〜５００秒間程度である。架橋工程（３）は、その他に、塗布法、噴霧法等により行うことができる。
【００２１】
次いで、ＭＤ方向の延伸工程（４）を施すが、ＭＤ方向の延伸工程（４）の前には、ＴＤ方向の延伸工程（５）を施す。延伸工程（５）のＴＤ方向の延伸倍率は、前述の通り１．１倍を超え１．３倍以下である。ＴＤ方向の延伸工程（５）は、未延伸フィルムを、従来より知られている各種方法により、ＴＤ方向に延伸することにより行うことができる。ＴＤ方向の延伸方法としては、たとえば、湾曲ロールを用いる方法、中央部が両端より低いクラウンロールを用いる方法、テンター延伸方法等があげられる。
【００２２】
ＴＤ方向の延伸工程（５）は、染色工程（２）の後で、ＭＤ方向の延伸工程（４）の前であれば、その処理段階は特に制限されない。したがって、ＴＤ方向の延伸工程（５）は、染色工程（２）後で架橋工程（３）前、架橋工程（３）中、架橋工程（３）後でＭＤ方向の延伸工程（４）の前のいずれの段階で施してもよい。これらのなかでも、ＴＤ方向の延伸工程（５）は、シートのＴＤ方向の伸びによるシワ防止の点から染色工程（２）の後の段階で行なうのが好ましい。
【００２３】
ＭＤ方向の延伸工程（４）は、前記ＭＤ方向未延伸フィルムを、ＭＤ方向（フィルム走行方向）に延伸倍率４〜４．５倍で延伸処理することにより行なう。延伸は多段で行うこともできる。通常、未延伸フィルムは３０〜１５０μｍ程度のものが用いられる。延伸後のフィルムの厚さは５〜４０μｍ程度が好適である。ＭＤ方向の延伸工程（４）は、湿式法、乾式法のいずれも採用できるが湿式法が好ましい。
【００２４】
乾式法は、たとえば、特許第１５２４０３３号、特許第２７３１８１３号等に記載の方法や、乾燥オーブン内または外に設置されたロール間で引張力を加えながら延伸する方法、加熱ロールを用いて延伸する方法、テンター延伸機等を用いて延伸する方法等のいずれもの方法も採用できる。前記延伸手段において、ＭＤ方向未延伸フィルムは、通常、加熱状態とされる。一方、湿式法では、延伸浴中に、延伸駆動ロールを沈め、これらにテンター延伸方法、ロール間延伸方法等を適用することにより行なう。ＭＤ方向未延伸フィルムは、延伸駆動ロール間で、直線的に延伸する事が好ましいが、途中にガイドロールなどを使用することもできる。湿式法を採用する場合には、延伸浴をホウ酸水溶液等にしてＭＤ方向の延伸とともに、架橋処理を行なうことができる。ホウ酸水溶液は、架橋工程（３）に用いたものと同様の条件を採用できる。
【００２５】
前記工程を経て得られた延伸フィルム（偏光子）は、常法に従って、純水により水洗処理、乾燥処理等が行われる。なお、偏光子の製造にあたっては、前記各工程の他に任意の工程を施すことができる。たとえば、ＭＤ方向の延伸工程（４）の後には、ヨウ素イオン含浸処理を施すことができる。ヨウ素イオン含浸処理により、ホウ酸等の析出を防止して外観の良好な偏光子が得られる。ヨウ素イオン含浸処理には、たとえば、ヨウ化カリウム等によりヨウ素イオンを含有させた水溶液を用いる。ヨウ化カリウム濃度は０．５〜１０重量％程度、さらには１〜８重量％とするのが好ましい。ヨウ素イオン含浸処理にあたり、その水溶液の温度は、通常１５〜６０℃程度、好ましくは２５〜４０℃である。浸漬時間は通常１〜１２０秒程度、好ましくは３〜９０秒間の範囲である。
【００２６】
得られた偏光子は、常法に従って、その少なくとも片面に透明保護フィルムを設けた偏光板とすることができる。透明保護フィルムはポリマーによる塗布層として、またはフィルムのラミネート層等として設ることができる。透明保護フィルムを形成する、透明ポリマーまたはフィルム材料としては、適宜な透明材料を用いうるが、透明性や機械的強度、熱安定性や水分遮断性などに優れるものが好ましく用いられる。前記透明保護フィルムを形成する材料としては、例えばポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、二酢酸セルロースや三酢酸セルロース等のセルロース系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）等のスチレン系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマーなどがあげられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロ系ないしはノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、あるいは前記ポリマーのブレンド物なども前記透明保護フィルムを形成するポリマーの例としてあげられる。透明保護フィルムは、アクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型、紫外線硬化型の樹脂の硬化層として形成することもできる。
【００２７】
また、特開２００１−３４３５２９号公報（ＷＯ０１／３７００７）に記載のポリマーフィルム、たとえば、（Ａ）側鎖に置換および／または非置換イミド基を有する熱可塑性樹脂と、（Ｂ）側鎖に置換および／非置換フェニルならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物があげられる。具体例としてはイソブチレンとＮ−メチルマレイミドからなる交互共重合体とアクリロニトリル・スチレン共重合体とを含有する樹脂組成物のフィルムがあげられる。フィルムは樹脂組成物の混合押出品などからなるフィルムを用いることができる。これらのフィルムは位相差が小さく、光弾性係数が小さいため偏光板の歪みによるムラなどの不具合を解消することができ、また透湿度が小さいため、加湿耐久性に優れる。
【００２８】
保護フィルムの厚さは、適宜に決定しうるが、一般には強度や取扱性等の作業性、薄層性などの点より１〜５００μｍ程度である。特に１〜３００μｍが好ましく、５〜２００μｍがより好ましい。
【００２９】
また、保護フィルムは、できるだけ色付きがないことが好ましい。したがって、Ｒｔｈ＝［（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ］・ｄ（ただし、ｎｘ、ｎｙはフィルム平面内の主屈折率、ｎｚはフィルム厚方向の屈折率、ｄはフィルム厚みである）で表されるフィルム厚み方向の位相差値が−９０ｎｍ〜＋７５ｎｍである保護フィルムが好ましく用いられる。かかる厚み方向の位相差値（Ｒｔｈ）が−９０ｎｍ〜＋７５ｎｍのものを使用することにより、保護フィルムに起因する偏光板の着色（光学的な着色）をほぼ解消することができる。厚み方向位相差値（Ｒｔｈ）は、さらに好ましくは−８０ｎｍ〜＋６０ｎｍ、特に−７０ｎｍ〜＋４５ｎｍが好ましい。
【００３０】
保護フィルムとしては、偏光特性や耐久性などの点より、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマーが好ましい。特にトリアセチルセルロースフィルムが好適である。一方、トリアセチルセルロースなどの保護フィルムは、厚み方向の位相差値Ｒｔｈが大きく、色づきが問題となるが、イソブチレンとＮ−メチルマレイミドからなる交互共重合体とアクリロニトリル・スチレン共重合体とを含有する樹脂組成物等は、厚み方向の位相差値Ｒｔｈが３０ｎｍ以下のものを使用可能であり、色づきをほぼ解消することができる。なお、偏光子の両側に保護フィルムを設ける場合、その表裏で同じポリマー材料からなる保護フィルムを用いてもよく、異なるポリマー材料等からなる保護フィルムを用いてもよい。
【００３１】
前記透明保護フィルムの偏光子を接着させない面には、ハードコート層や反射防止処理、スティッキング防止や、拡散ないしアンチグレアを目的とした処理を施したものであってもよい。
【００３２】
ハードコート処理は偏光板表面の傷付き防止などを目的に施されるものであり、例えばアクリル系、シリコーン系などの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を透明保護フィルムの表面に付加する方式などにて形成することができる。反射防止処理は偏光板表面での外光の反射防止を目的に施されるものであり、従来に準じた反射防止膜などの形成により達成することができる。また、スティッキング防止処理は隣接層との密着防止を目的に施される。
【００３３】
またアンチグレア処理は偏光板の表面で外光が反射して偏光板透過光の視認を阻害することの防止等を目的に施されるものであり、例えばサンドブラスト方式やエンボス加工方式による粗面化方式や透明微粒子の配合方式などの適宜な方式にて透明保護フィルムの表面に微細凹凸構造を付与することにより形成することができる。前記表面微細凹凸構造の形成に含有させる微粒子としては、例えば平均粒径が０．５〜５０μｍのシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモン等からなる導電性のこともある無機系微粒子、架橋又は未架橋のポリマー等からなる有機系微粒子などの透明微粒子が用いられる。表面微細凹凸構造を形成する場合、微粒子の使用量は、表面微細凹凸構造を形成する透明樹脂１００重量部に対して一般的に２〜５０重量部程度であり、５〜２５重量部が好ましい。アンチグレア層は、偏光板透過光を拡散して視角などを拡大するための拡散層（視角拡大機能など）を兼ねるものであってもよい。
【００３４】
なお、前記反射防止層、スティッキング防止層、拡散層やアンチグレア層等は、透明保護フィルムそのものに設けることができるほか、別途光学層として透明保護フィルムとは別体のものとして設けることもできる。
【００３５】
前記偏光子と透明保護フィルムとの接着処理には、接着剤が用いられる。接着剤としては、イソシアネート系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ゼラチン系接着剤、ビニル系ラテックス系、水系ポリエステル等を例示できる。前記接着剤は、通常、水溶液からなる接着剤が用いられる。
【００３６】
本発明の偏光板は、前記透明保護フィルムと偏光子を、前記接着剤を用いて貼り合わせることにより製造する。接着剤の塗布は、透明保護フィルム、偏光子のいずれに行ってもよく、両者に行ってもよい。貼り合わせ後には、乾燥工程を施し、塗布乾燥層からなる接着層を形成する。偏光子と透明保護フィルムの貼り合わせは、ロールラミネーター等により行うことができる。接着層の厚さは、特に制限されないが、通常０．１〜５μｍ程度である。
【００３７】
本発明の偏光板は、実用に際して他の光学層と積層した光学フィルムとして用いることができる。その光学層については特に限定はないが、例えば反射板や半透過板、位相差板（１／２ や１／４等の波長板を含む）、視角補償フィルムなどの液晶表示装置等の形成に用いられることのある光学層を１層または２層以上用いることができる。特に、本発明の偏光板に更に反射板または半透過反射板が積層されてなる反射型偏光板または半透過型偏光板、偏光板に更に位相差板が積層されてなる楕円偏光板または円偏光板、偏光板に更に視角補償フィルムが積層されてなる広視野角偏光板、あるいは偏光板に更に輝度向上フィルムが積層されてなる偏光板が好ましい。
【００３８】
反射型偏光板は、偏光板に反射層を設けたもので、視認側（表示側）からの入射光を反射させて表示するタイプの液晶表示装置などを形成するためのものであり、バックライト等の光源の内蔵を省略できて液晶表示装置の薄型化を図りやすいなどの利点を有する。反射型偏光板の形成は、必要に応じ透明保護フィルム等を介して偏光板の片面に金属等からなる反射層を付設する方式などの適宜な方式にて行うことができる。
【００３９】
反射型偏光板の具体例としては、必要に応じマット処理した透明保護フィルムの片面に、アルミニウム等の反射性金属からなる箔や蒸着膜を付設して反射層を形成したものなどがあげられる。また前記透明保護フィルムに微粒子を含有させて表面微細凹凸構造とし、その上に微細凹凸構造の反射層を有するものなどもあげられる。前記した微細凹凸構造の反射層は、入射光を乱反射により拡散させて指向性やギラギラした見栄えを防止し、明暗のムラを抑制しうる利点などを有する。また微粒子含有の透明保護フィルムは、入射光及びその反射光がそれを透過する際に拡散されて明暗ムラをより抑制しうる利点なども有している。透明保護フィルムの表面微細凹凸構造を反映させた微細凹凸構造の反射層の形成は、例えば真空蒸着方式、イオンプレーティング方式、スパッタリング方式等の蒸着方式やメッキ方式などの適宜な方式で金属を透明保護フィルムの表面に直接付設する方法などにより行うことができる。
【００４０】
反射板は前記の偏光板の透明保護フィルムに直接付与する方式に代えて、その透明フィルムに準じた適宜なフィルムに反射層を設けてなる反射シートなどとして用いることもできる。なお反射層は、通常、金属からなるので、その反射面が透明保護フィルムや偏光板等で被覆された状態の使用形態が、酸化による反射率の低下防止、ひいては初期反射率の長期持続の点や、保護層の別途付設の回避の点などより好ましい。
【００４１】
なお、半透過型偏光板は、上記において反射層で光を反射し、かつ透過するハーフミラー等の半透過型の反射層とすることにより得ることができる。半透過型偏光板は、通常液晶セルの裏側に設けられ、液晶表示装置などを比較的明るい雰囲気で使用する場合には、視認側（表示側）からの入射光を反射させて画像を表示し、比較的暗い雰囲気においては、半透過型偏光板のバックサイドに内蔵されているバックライト等の内蔵光源を使用して画像を表示するタイプの液晶表示装置などを形成できる。すなわち、半透過型偏光板は、明るい雰囲気下では、バックライト等の光源使用のエネルギーを節約でき、比較的暗い雰囲気下においても内蔵光源を用いて使用できるタイプの液晶表示装置などの形成に有用である。
【００４２】
偏光板に更に位相差板が積層されてなる楕円偏光板または円偏光板について説明する。直線偏光を楕円偏光または円偏光に変えたり、楕円偏光または円偏光を直線偏光に変えたり、あるいは直線偏光の偏光方向を変える場合に、位相差板などが用いられる。特に、直線偏光を円偏光に変えたり、円偏光を直線偏光に変える位相差板としては、いわゆる１ ／４ 波長板（λ／４ 板とも言う）が用いられる。１ ／２ 波長板（λ／２ 板とも言う）は、通常、直線偏光の偏光方向を変える場合に用いられる。
【００４３】
楕円偏光板はスーパーツイストネマチック（ＳＴＮ）型液晶表示装置の液晶層の複屈折により生じた着色（青又は黄）を補償（防止）して、前記着色のない白黒表示する場合などに有効に用いられる。更に、三次元の屈折率を制御したものは、液晶表示装置の画面を斜め方向から見た際に生じる着色も補償（防止）することができて好ましい。円偏光板は、例えば画像がカラー表示になる反射型液晶表示装置の画像の色調を整える場合などに有効に用いられ、また、反射防止の機能も有する。上記した位相差板の具体例としては、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレンやその他のポリオレフィン、ポリアリレート、ポリアミドの如き適宜なポリマーからなるフィルムを延伸処理してなる複屈折性フィルムや液晶ポリマーの配向フィルム、液晶ポリマーの配向層をフィルムにて支持したものなどがあげられる。位相差板は、例えば各種波長板や液晶層の複屈折による着色や視角等の補償を目的としたものなどの使用目的に応じた適宜な位相差を有するものであってよく、２種以上の位相差板を積層して位相差等の光学特性を制御したものなどであってもよい。
【００４４】
また上記の楕円偏光板や反射型楕円偏光板は、偏光板又は反射型偏光板と位相差板を適宜な組合せで積層したものである。かかる楕円偏光板等は、（反射型）偏光板と位相差板の組合せとなるようにそれらを液晶表示装置の製造過程で順次別個に積層することによっても形成しうるが、前記の如く予め楕円偏光板等の光学フィルムとしたものは、品質の安定性や積層作業性等に優れて液晶表示装置などの製造効率を向上させうる利点がある。
【００４５】
視角補償フィルムは、液晶表示装置の画面を、画面に垂直でなくやや斜めの方向から見た場合でも、画像が比較的鮮明にみえるように視野角を広げるためのフィルムである。このような視角補償位相差板としては、例えば位相差フィルム、液晶ポリマー等の配向フィルムや透明基材上に液晶ポリマー等の配向層を支持したものなどからなる。通常の位相差板は、その面方向に一軸に延伸された複屈折を有するポリマーフィルムが用いられるのに対し、視角補償フィルムとして用いられる位相差板には、面方向に二軸に延伸された複屈折を有するポリマーフィルムとか、面方向に一軸に延伸され厚さ方向にも延伸された厚さ方向の屈折率を制御した複屈折を有するポリマーや傾斜配向フィルムのような二方向延伸フィルムなどが用いられる。傾斜配向フィルムとしては、例えばポリマーフィルムに熱収縮フィルムを接着して加熱によるその収縮力の作用下にポリマーフィルムを延伸処理又は／及び収縮処理したものや、液晶ポリマーを斜め配向させたものなどが挙げられる。位相差板の素材原料ポリマーは、先の位相差板で説明したポリマーと同様のものが用いられ、液晶セルによる位相差に基づく視認角の変化による着色等の防止や良視認の視野角の拡大などを目的とした適宜なものを用いうる。
【００４６】
また良視認の広い視野角を達成する点などより、液晶ポリマーの配向層、特にディスコティック液晶ポリマーの傾斜配向層からなる光学的異方性層をトリアセチルセルロースフィルムにて支持した光学補償位相差板が好ましく用いうる。
【００４７】
偏光板と輝度向上フィルムを貼り合わせた偏光板は、通常液晶セルの裏側サイドに設けられて使用される。輝度向上フィルムは、液晶表示装置などのバックライトや裏側からの反射などにより自然光が入射すると所定偏光軸の直線偏光または所定方向の円偏光を反射し、他の光は透過する特性を示すもので、輝度向上フィルムを偏光板と積層した偏光板は、バックライト等の光源からの光を入射させて所定偏光状態の透過光を得ると共に、前記所定偏光状態以外の光は透過せずに反射される。この輝度向上フィルム面で反射した光を更にその後ろ側に設けられた反射層等を介し反転させて輝度向上フィルムに再入射させ、その一部又は全部を所定偏光状態の光として透過させて輝度向上フィルムを透過する光の増量を図ると共に、偏光子に吸収させにくい偏光を供給して液晶表示画像表示等に利用しうる光量の増大を図ることにより輝度を向上させうるものである。すなわち、輝度向上フィルムを使用せずに、バックライトなどで液晶セルの裏側から偏光子を通して光を入射した場合には、偏光子の偏光軸に一致していない偏光方向を有する光は、ほとんど偏光子に吸収されてしまい、偏光子を透過してこない。すなわち、用いた偏光子の特性によっても異なるが、およそ５０％の光が偏光子に吸収されてしまい、その分、液晶画像表示等に利用しうる光量が減少し、画像が暗くなる。輝度向上フィルムは、偏光子に吸収されるような偏光方向を有する光を偏光子に入射させずに輝度向上フィルムで一旦反射させ、更にその後ろ側に設けられた反射層等を介して反転させて輝度向上フィルムに再入射させることを繰り返し、この両者間で反射、反転している光の偏光方向が偏光子を通過し得るような偏光方向になった偏光のみを、輝度向上フィルムは透過させて偏光子に供給するので、バックライトなどの光を効率的に液晶表示装置の画像の表示に使用でき、画面を明るくすることができる。
【００４８】
輝度向上フィルムと上記反射層等の間に拡散板を設けることもできる。輝度向上フィルムによって反射した偏光状態の光は上記反射層等に向かうが、設置された拡散板は通過する光を均一に拡散すると同時に偏光状態を解消し、非偏光状態となる。すなわち、拡散板は偏光を元の自然光状態にもどす。この非偏光状態、すなわち自然光状態の光が反射層等に向かい、反射層等を介して反射し、再び拡散板を通過して輝度向上フィルムに再入射することを繰り返す。このように輝度向上フィルムと上記反射層等の間に、偏光を元の自然光状態にもどす拡散板を設けることにより表示画面の明るさを維持しつつ、同時に表示画面の明るさのむらを少なくし、均一で明るい画面を提供することができる。かかる拡散板を設けることにより、初回の入射光は反射の繰り返し回数が程よく増加し、拡散板の拡散機能と相俟って均一の明るい表示画面を提供することができたものと考えられる。
【００４９】
前記の輝度向上フィルムとしては、例えば誘電体の多層薄膜や屈折率異方性が相違する薄膜フィルムの多層積層体の如き、所定偏光軸の直線偏光を透過して他の光は反射する特性を示すもの（３Ｍ社製、Ｄ−ＢＥＦ等）、コレステリック液晶ポリマーの配向フィルムやその配向液晶層をフィルム基材上に支持したものの（日東電工社製、ＰＣＦ３５０やＭｅｒｃｋ社製、Ｔｒａｎｓｍａｘ等）如き、左回り又は右回りのいずれか一方の円偏光を反射して他の光は透過する特性を示すものなどの適宜なものを用いうる。
【００５０】
従って、前記した所定偏光軸の直線偏光を透過させるタイプの輝度向上フィルムでは、その透過光をそのまま偏光板に偏光軸を揃えて入射させることにより、偏光板による吸収ロスを抑制しつつ効率よく透過させることができる。一方、コレステリック液晶層の如く円偏光を投下するタイプの輝度向上フィルムでは、そのまま偏光子に入射させることもできるが、吸収ロスを抑制する点よりその円偏光を位相差板を介し直線偏光化して偏光板に入射させることが好ましい。なお、その位相差板として１／４波長板を用いることにより、円偏光を直線偏光に変換することができる。
【００５１】
可視光域等の広い波長範囲で１／４波長板として機能する位相差板は、例えば波長５５０ｎｍの単色光に対して１／４波長板として機能する位相差層と他の位相差特性を示す位相差層、例えば１／２波長板として機能する位相差層とを重畳する方式などにより得ることができる。従って、偏光板と輝度向上フィルムの間に配置する位相差板は、１層又は２層以上の位相差層からなるものであってよい。
【００５２】
なお、コレステリック液晶層についても、反射波長が相違するものの組み合わせにして２層又は３層以上重畳した配置構造とすることにより、可視光領域等の広い波長範囲で円偏光を反射するものを得ることができ、それに基づいて広い波長範囲の透過円偏光を得ることができる。
【００５３】
また輝度向上フィルムとして用いられる異方性反射偏光子としては、反射グリッド偏光子があげられる。反射グリッド偏光子としては、金属に微細加工を施し可視光領域でも反射偏光を出すような金属格子反射偏光子（米国特許第６２８８８４０号明細書等参照。）、金属の微粒子を高分子マトリック中に入れて延伸したようなもの（特開平８−１８４７０１号公報等参照。）があげられる。また輝度向上フィルムとしては、異方性散乱偏光子があげられる。異方性散乱偏光子としては、３Ｍ製のＤＲＰがあげられる（米国特許第５８２５５４３号明細書参照。）。また輝度向上フィルムとしては、ワンパスで偏光変換できるような偏光素子があげられる。たとえば、スメクテイックＣ^＊ を用いたものなどがあげられる（特開２００１−２０１６３５号公報等参照。）。また輝度向上フィルムとしては、異方性回折格子を用いることができる。
【００５４】
また、偏光板は、上記の偏光分離型偏光板の如く、偏光板と２層又は３層以上の光学層とを積層したものからなっていてもよい。従って、上記の反射型偏光板や半透過型偏光板と位相差板を組み合わせた反射型楕円偏光板や半透過型楕円偏光板などであってもよい。
【００５５】
偏光板に前記光学層を積層した光学フィルムは、液晶表示装置等の製造過程で順次別個に積層する方式にても形成することができるが、予め積層して光学フィルムとしたのものは、品質の安定性や組立作業等に優れていて液晶表示装置などの製造工程を向上させうる利点がある。積層には粘着層等の適宜な接着手段を用いうる。前記の偏光板やその他の光学フィルムの接着に際し、それらの光学軸は目的とする位相差特性などに応じて適宜な配置角度とすることができる。
【００５６】
前述した偏光板や、偏光板を少なくとも１層積層されている光学フィルムには、液晶セル等の他部材と接着するための粘着層を設けることもできる。粘着層を形成する粘着剤は特に制限されないが、例えばアクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系などのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。特に、アクリル系粘着剤の如く光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れるものが好ましく用いうる。
【００５７】
また上記に加えて、吸湿による発泡現象や剥がれ現象の防止、熱膨張差等による光学特性の低下や液晶セルの反り防止、ひいては高品質で耐久性に優れる液晶表示装置の形成性などの点より、吸湿率が低くて耐熱性に優れる粘着層が好ましい。
【００５８】
粘着層は、例えば天然物や合成物の樹脂類、特に、粘着性付与樹脂や、ガラス繊維、ガラスビーズ、金属粉、その他の無機粉末等からなる充填剤や顔料、着色剤、酸化防止剤などの粘着層に添加されることの添加剤を含有していてもよい。また微粒子を含有して光拡散性を示す粘着層などであってもよい。
【００５９】
偏光板や光学フィルムの片面又は両面への粘着層の付設は、適宜な方式で行いうる。その例としては、例えばトルエンや酢酸エチル等の適宜な溶剤の単独物又は混合物からなる溶媒にベースポリマーまたはその組成物を溶解又は分散させた１０〜４０重量％程度の粘着剤溶液を調製し、それを流延方式や塗工方式等の適宜な展開方式で偏光板上または光学フィルム上に直接付設する方式、あるいは前記に準じセパレータ上に粘着層を形成してそれを偏光板上または光学フィルム上に移着する方式などがあげられる。
【００６０】
粘着層は、異なる組成又は種類等のものの重畳層として偏光板や光学フィルムの片面又は両面に設けることもできる。また両面に設ける場合に、偏光板や光学フィルムの表裏において異なる組成や種類や厚さ等の粘着層とすることもできる。粘着層の厚さは、使用目的や接着力などに応じて適宜に決定でき、一般には１〜５００μｍであり、５〜２００μｍが好ましく、特に１０〜１００μｍが好ましい。
【００６１】
粘着層の露出面に対しては、実用に供するまでの間、その汚染防止等を目的にセパレータが仮着されてカバーされる。これにより、通例の取扱状態で粘着層に接触することを防止できる。セパレータとしては、上記厚さ条件を除き、例えばプラスチックフィルム、ゴムシート、紙、布、不織布、ネット、発泡シートや金属箔、それらのラミネート体等の適宜な薄葉体を、必要に応じシリコーン系や長鎖アルキル系、フッ素系や硫化モリブデン等の適宜な剥離剤でコート処理したものなどの、従来に準じた適宜なものを用いうる。
【００６２】
なお本発明において、上記した偏光板を形成する偏光子や透明保護フィルムや光学フィルム等、また粘着層などの各層には、例えばサリチル酸エステル系化合物やべンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などの方式により紫外線吸収能をもたせたものなどであってもよい。
【００６３】
本発明の偏光板または光学フィルムは液晶表示装置等の各種装置の形成などに好ましく用いることができる。液晶表示装置の形成は、従来に準じて行いうる。すなわち液晶表示装置は一般に、液晶セルと偏光板または光学フィルム、及び必要に応じての照明システム等の構成部品を適宜に組立てて駆動回路を組込むことなどにより形成されるが、本発明においては本発明による偏光板または光学フィルムを用いる点を除いて特に限定はなく、従来に準じうる。液晶セルについても、例えばＴＮ型やＳＴＮ型、π型などの任意なタイプのものを用いうる。
【００６４】
液晶セルの片側又は両側に偏光板または光学フィルムを配置した液晶表示装置や、照明システムにバックライトあるいは反射板を用いたものなどの適宜な液晶表示装置を形成することができる。その場合、本発明による偏光板または光学フィルムは液晶セルの片側又は両側に設置することができる。両側に偏光板または光学フィルムを設ける場合、それらは同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。さらに、液晶表示装置の形成に際しては、例えば拡散板、アンチグレア層、反射防止膜、保護板、プリズムアレイ、レンズアレイシート、光拡散板、バックライトなどの適宜な部品を適宜な位置に１層又は２層以上配置することができる。
【００６５】
次いで有機エレクトロルミネセンス装置（有機ＥＬ表示装置）について説明する。一般に、有機ＥＬ表示装置は、透明基板上に透明電極と有機発光層と金属電極とを順に積層して発光体（有機エレクトロルミネセンス発光体）を形成している。ここで、有機発光層は、種々の有機薄膜の積層体であり、例えばトリフェニルアミン誘導体等からなる正孔注入層と、アントラセン等の蛍光性の有機固体からなる発光層との積層体や、あるいはこのような発光層とペリレン誘導体等からなる電子注入層の積層体や、またあるいはこれらの正孔注入層、発光層、および電子注入層の積層体等、種々の組み合わせをもった構成が知られている。
【００６６】
有機ＥＬ表示装置は、透明電極と金属電極とに電圧を印加することによって、有機発光層に正孔と電子とが注入され、これら正孔と電子との再結合によって生じるエネルギーが蛍光物資を励起し、励起された蛍光物質が基底状態に戻るときに光を放射する、という原理で発光する。途中の再結合というメカニズムは、一般のダイオードと同様であり、このことからも予想できるように、電流と発光強度は印加電圧に対して整流性を伴う強い非線形性を示す。
【００６７】
有機ＥＬ表示装置においては、有機発光層での発光を取り出すために、少なくとも一方の電極が透明でなくてはならず、通常酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明導電体で形成した透明電極を陽極として用いている。一方、電子注入を容易にして発光効率を上げるには、陰極に仕事関数の小さな物質を用いることが重要で、通常Ｍｇ−Ａｇ、Ａｌ−Ｌｉなどの金属電極を用いている。
【００６８】
このような構成の有機ＥＬ表示装置において、有機発光層は、厚さ１０ｎｍ程度ときわめて薄い膜で形成されている。このため、有機発光層も透明電極と同様、光をほぼ完全に透過する。その結果、非発光時に透明基板の表面から入射し、透明電極と有機発光層とを透過して金属電極で反射した光が、再び透明基板の表面側へと出るため、外部から視認したとき、有機ＥＬ表示装置の表示面が鏡面のように見える。
【００６９】
電圧の印加によって発光する有機発光層の表面側に透明電極を備えるとともに、有機発光層の裏面側に金属電極を備えてなる有機エレクトロルミネセンス発光体を含む有機ＥＬ表示装置において、透明電極の表面側に偏光板を設けるとともに、これら透明電極と偏光板との間に位相差板を設けることができる。
【００７０】
位相差板および偏光板は、外部から入射して金属電極で反射してきた光を偏光する作用を有するため、その偏光作用によって金属電極の鏡面を外部から視認させないという効果がある。特に、位相差板を１ ／４ 波長板で構成し、かつ偏光板と位相差板との偏光方向のなす角をπ／４ に調整すれば、金属電極の鏡面を完全に遮蔽することができる。
【００７１】
すなわち、この有機ＥＬ表示装置に入射する外部光は、偏光板により直線偏光成分のみが透過する。この直線偏光は位相差板により一般に楕円偏光となるが、とくに位相差板が１ ／４ 波長板でしかも偏光板と位相差板との偏光方向のなす角がπ／４ のときには円偏光となる。
【００７２】
この円偏光は、透明基板、透明電極、有機薄膜を透過し、金属電極で反射して、再び有機薄膜、透明電極、透明基板を透過して、位相差板に再び直線偏光となる。そして、この直線偏光は、偏光板の偏光方向と直交しているので、偏光板を透過できない。その結果、金属電極の鏡面を完全に遮蔽することができる。
【００７３】
【実施例】
以下に本発明を実施例および比較例をあげて具体的に説明する。なお、各例中の％は重量％である。
【００７４】
実施例１
幅４００ｍｍ、厚さ８０μｍのポリビニルアルコール系フィルム（平均重合度２４００、ケン化度９９．９％）を、３０℃の純水中で１２０秒間浸漬した。次いで、２５℃の濃度５％（重量比：ヨウ素／ヨウ化カリウム＝１／１０）のヨウ素水溶液中に１２０秒間浸漬して染色した。次いで、延伸倍率１．２倍のＴＤ方向の延伸を行なった。次いで、４０℃のホウ酸濃度３％、ヨウ化カリウム濃度２％の水溶液に９０秒間浸漬した。次いで、５０℃のホウ酸濃度４％、ヨウ化カリウム濃度２％の水溶液に３０秒間浸漬しながら、延伸倍率４．１倍でＭＤ方向に一軸延伸した。次いで、２５℃のヨウ化カリウム濃度４％の水溶液に１５秒間浸漬し、水気を拭き取った後、５０℃で２分間乾燥して、厚さ３０μｍの偏光子を得た。
【００７５】
実施例２
実施例１において、ＭＤ方向の延伸倍率を４．５倍にしたこと以外は、実施例１と同様にして厚さ２９μｍの偏光子を得た。
【００７６】
比較例１〜５
実施例１において、ＭＤ方向の延伸倍率、ＴＤ方向の延伸倍率を表１に示すように変えたこと以外は、実施例１と同様にして偏光子を得た。得られた偏光子の厚さを表１に示す。延伸倍率１．０倍率は無延伸を意味する。
【００７７】
実施例および比較例で得られた偏光子の収縮率を測定した。結果を表１に示す。収縮率は、偏光子オーブン出口で、シート走行中の偏光子の幅（ＴＤ方向）を定規で測定し、その測定値を繰り出し原反（ポリビニルアルコール系フィルム）の幅４００ｍｍで除し、１００を乗じて％で表示したものである。したがって、収縮率が大きいほど、収縮は小さくなる。現行偏光子（総延伸倍率５． ８倍）の収縮率は４３％程度であり、同様以上の光学特性で、収縮率が４３％以上で大きいほど、好ましい。
【００７８】
【表１】

表１に示すように、実施例では、ＭＤ方向、ＴＤ方向に所定範囲で延伸しており、延伸フィルムの収縮が小さい（収縮率が大きい）、広幅の偏光子を得ることができる。なお、比較例２、３では、ＭＤ方向の延伸倍率が４．５倍を超えており延伸切れにより偏光子は得られなかった。表１中の偏光子の製造の項目において、「○」は偏光子を製造できた場合、「×」は偏光子を製造できなかった場合、である。
【００７９】
実施例および比較例で得られた偏光子の両側に、厚さ８０μｍの表面をケン化処理したトリアセチルセルロースフィルムを、ポリビニルアルコール系接着剤により貼り合わせた後、６０℃で４分間乾燥して偏光板を得た。当該偏光板を、５０ｍｍ×２５ｍｍ、ＭＤ方向の延伸方向に対して４５°となるように切断したものを２枚用意し、そのＭＤ方向の延伸方向が直交するように重ねた状態で、光学特性（可視光波長における光透過性）を評価した。光透過率の測定は、村上色彩研究所製の積分球式分光透過率測定器により行なった。その結果を図１に示す。図１に示すように、実施例１、２で得られた偏光板をＭＤ方向が直交するように重ねた場合の光透過率は、可視光領域におけるスペクトルが略０％であり、スペクトルがフラットに近くニュートラル性が高いと認められる。一方、比較例１、４、５で得られた偏光板では同様の光透過率は、可視光領域の短波長側または長波長側のスペクトルが均一でなくニュートラル性が低いと認めれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例および比較例で得られた偏光板の透過率を示すチャートである。

Claims (5)

1. ポリビニルアルコール系フィルムに、少なくとも、膨潤工程（１）、染色工程（２）、架橋工程（３）およびＭＤ方向の延伸工程（４）を、この順で施す偏光子の製造方法において、
   染色工程（２）の後で、ＭＤ方向の延伸工程（４）の前に、延伸倍率１倍を超え１．３倍以下のＴＤ方向の延伸工程（５）を有し、かつ、
   架橋工程（３）まではＭＤ方向の延伸は行なわず、ＭＤ方向の延伸工程（４）において延伸倍率４倍以上４．５倍以下のＭＤ方向の延伸処理を行うことを特徴とすると偏光子の製造方法。
2. 請求項１記載の偏光子の製造方法により得られた偏光子。
3. 請求項２記載の偏光子の少なくとも片面に、透明保護フィルムを有することを特徴とする偏光板。
4. 請求項２記載の偏光子、または請求項３記載の偏光板に、他の光学層が積層されていることを特徴とする光学フィルム。
5. 請求項２記載の偏光子、請求項３記載の偏光板、または請求項４記載の光学フィルムを少なくとも１枚用いた画像表示装置。

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