JP2007102179A - 高耐久偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】湿熱環境下において偏光子を湿度から保護する低い透湿度を有しながら、湿度の低い高温環境下においても外観変化を起こさず、良好な表示品位が保たれる液晶ディスプレイ用の偏光板を開発する。また、水に対する耐性が低い層を含む場合でも、水分の影響を極力排除しうる偏光板を開発する。
【解決手段】偏光子１の両面を第一の透明保護フィルム２及び第二の透明保護フィルム３で挟み込んで偏光板とする。第一の透明保護フィルム２は、温度４０℃、相対湿度９０％における透湿度を５０ｇ／m²・２４hr以下とし、かつ偏光板全体の水分含量を２.０重量％以下とする。また第二の透明保護フィルムが、セルロース系樹脂からなる透明支持体３に親水性の配向膜及び液晶性化合物のコーティング層７をこの順に積層したものであり、その透明支持体３側で偏光子１に貼り合わされる場合、第一の透明保護フィルム２が上記の透湿度を満たすようにする。

【選択図】図１

Description

本発明は、耐久性に優れた液晶ディスプレイ用の偏光板に関するものである。本発明はまた、この偏光板を用いた液晶表示装置にも関係している。

近年、液晶表示装置は、車載用や携帯電話機等に用いられることが多くなり、その高温及び高温高湿下における信頼性が強く要望されている。特に車載用途では、夏場の高温に晒されても性能変化を起こさないなど、非常に過酷な条件での耐久性が求められている。

一般に液晶表示装置は、透明電極が形成された２枚の電極基板をその透明電極が対向するように配置し、その間に液晶を封入して液晶セルを構成し、その液晶セルの片側又は両側に偏光板を貼り付けた形で用いられている。この偏光板は、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素又は二色性染料を吸着、延伸配向させて作製された偏光子の両面に、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）を代表例とするセルロース系樹脂のフィルムを保護層として接着したものが、一般に使用されている。

セルロース系樹脂は、一般的に透湿度が高く、水分を通しやすいという特性を有するために、耐湿熱環境下に晒された際、湿度により偏光子が退色して色相が変化したり、偏光度が低下したりするという問題があった。このような問題を解決するために、偏光板保護フィルムの透湿度を低くすることが行われている。具体的には、保護フィルム自体をセルロース系樹脂よりも透湿度の低い樹脂に変更することや、セルロース系樹脂の露出面に表面処理を施して保護フィルムの透湿度を下げることである。

保護フィルム自体を透湿度の低い樹脂で構成する技術として、特開昭 59-159109号公報（特許文献１）には、一軸延伸され、透湿度が１０ｇ／m²・日以下の高分子膜、具体的には、一軸延伸された高密度ポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルムを、含水率が５％以下であるポリビニルアルコール系偏光子の両面に保護フィルムとして配置し、偏光板の耐久性を改善することが記載されており、特開昭 60-159704号公報（特許文献２）には、温度８０℃、相対湿度９５％における透湿度が５５ｇ／m²・hr以下、１００℃で３０分間加熱後の寸法変化率が −０.３％〜０％の透明保護フィルム、具体的には、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルサルホン又はポリカーボネートのフィルムを、ポリビニルアルコール偏光子の少なくとも片面に配置して、やはり偏光板の耐久性を改善することが記載されている。また、特開平 7-77608号公報（特許文献３）には、温度８０℃、相対湿度９０％における透湿度が２００ｇ／m²・２４hr・１００μm 以下で、光弾性係数が１×１０^-11cm²／dyne以下である保護フィルム、具体的には、熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂のフィルムを、ポリビニルアルコール系偏光子の少なくとも片面に貼り合わせることにより、やはり偏光板の耐久性を改善することが記載されている。

また、特開 2003-183417号公報（特許文献４）には、セルロースエステル中に配合する可塑剤として、ロジン樹脂、エポキシ樹脂、ケトン樹脂又はトルエンスルホンアミド樹脂を用いることにより、温度８０±５℃、相対湿度９０±１０％の雰囲気下で４８時間処理した場合の質量変化を０〜２％とし、さらに透湿度を５０〜２５０ｇ／m²・２４hrとしたセルロースエステルフィルムが開示されている。

セルロース系樹脂の露出面に表面処理を施すことで、保護フィルムの透湿度を下げる技術として、特開 2004-53797 号公報（特許文献５）には、プラスチック樹脂基材上に、硬質有機樹脂層、及び屈折率の異なる複数の無機化合物からなる反射防止層の順で積層して反射防止フィルムとすることにより、温度６０℃、相対湿度９５％における反射防止フィルムの水蒸気透過速度の値が、プラスチック樹脂基材の水蒸気透過速度の１／２以下で、５００ｇ／m²／日以下となるようにすることが記載されており、特開 2004-341541号公報（特許文献６）には、透明基材フィルム上に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法で酸化ケイ素膜を形成することにより、防湿性等に優れた光学機能性フィルムとすることが記載されている。

このような、透湿度の低い保護フィルムをポリビニルアルコール系偏光子の少なくとも片面、特にその最外面に配置すれば、湿熱環境下においては優れた耐久性を示すものの、湿度の低い高温環境下に晒した場合、表面にシワ状の欠陥が発生するなど、外観変化が生じてしまい、液晶ディスプレイの表示に悪影響を及ぼすという問題が生じていた。

例えば、特開 2000-321428号公報（特許文献７）には、偏光板の保護フィルム表面に反射防止層を設けた場合、耐熱性が不十分になることがあるところ、その原因が反射防止層を設けたことによる透湿度の低下にあることが指摘されており、そこでこの文献では、反射防止層を有する偏光板としながら、透湿度が１０ｇ／m²・２４hr以上となるようにしている。

一方、セルロース系樹脂からなる透明支持体の表面に、液晶性化合物をコーティングして光学補償層を形成し、これを偏光子の片側に配置する保護フィルムとすることもある。この場合、液晶性化合物を特定方向に配向させるため、透明支持体上に予め配向膜を形成するのが通例である。例えば、特開平 9-179125 号公報（特許文献８）には、透明支持体上に配向膜を設けて配向膜付き支持体とし、その配向膜上にディスコティック化合物からなる光学異方層（光学補償層）を設けて、光学補償シートとすることが記載されている。

配向膜の材質は、配向特性や塗布性、光学特性、耐久性などを考慮して適切なものが選択されるべきであるが、特に配向特性や塗布性の面から、水に対してあまり耐性のない材料から選ばれることも多い。例えば、上記特許文献８では、配向膜としてポリビニルアルコールが推奨されている。配向膜やコーティング層が水に対する耐性のない材料で構成される場合には、多量に水分を含む環境下での耐久性が不足し、例えば、高温・高湿条件下などにおいて液晶ディスプレイに不具合を生じることがある。具体的には、水の影響で、いずれかの層が十分な密着力を失った場合には、偏光板を構成する他の層の熱による伸縮や吸放湿による伸縮などの外部応力により、層間の剥離やその層自身の破壊が生じてしまうことがある。

特開昭５９−１５９１０９号公報 特開昭６０−１５９７０４号公報 特開平７−７７６０８号公報 特開２００３−１８３４１７号公報 特開２００４−５３７９７号公報 特開２００４−３４１５４１号公報 特開２０００−３２１４２８号公報 特開平９−１７９１２５号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、湿熱環境下においても偏光子を湿度から保護する低い透湿度を有しながら、なおかつ湿度の低い高温環境下においても外観変化を起こさず、良好な表示品位が保たれる液晶ディスプレイ用の偏光板を開発することにある。

本発明のもう一つの目的は、水に対する耐性が低い層を含む場合であっても、水分の影響を可能な限り排除しうる偏光板を開発することにある。

そこで本発明によれば、第一の見地から、偏光子の両面を第一の透明保護フィルム及び第二の透明保護フィルムで挟み込んでなり、第一の透明保護フィルムは、温度４０℃、相対湿度９０％における透湿度を５０ｇ／m²・２４hr以下とし、かつ偏光板全体の水分含量を重量分率で ２.０％以下とした偏光板が提供される。

ここで、第一の透明保護フィルムは、偏光子とは反対側に表面処理が施されていることが好ましい。第一の透明保護フィルムは、それ自身は高い透湿度を有するが、表面処理が施されて、透湿度が上記の値となるようにすることができる。この場合、第一の透明保護フィルムは、トリアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂で構成することができる。この透明保護フィルムには、成形性を向上させるための可塑剤として、リン酸トリフェニルが重量分率で３〜１０％程度配合されていることが多い。また、第一の透明保護フィルムに表面処理を施す場合、透湿度を下げるためには、スパッタリングにより金属化合物などからなる反射防止層を設ける形態が有効である。

第一の透明保護フィルムとともに偏光子を挟み込む第二の透明保護フィルムは、偏光子とは反対側に、視野角補償のための光学補償層を設けることができる。

また本発明によれば、第二の見地から、偏光子の両面を第一の透明保護フィルム及び第二の透明保護フィルムで挟み込んでなり、第一の透明保護フィルムは、温度４０℃、相対湿度９０％における透湿度を５０ｇ／m²・２４hr以下とし、第二の透明保護フィルムは、セルロース系樹脂からなる透明支持体に親水性の配向膜及び液晶性化合物のコーティング層がこの順に積層されたもので構成し、その透明支持体側で偏光子に貼り合わせた偏光板が提供される。

この偏光板においても、第一の透明保護フィルムは偏光子と反対側に表面処理が施されていることが好ましい。第一の透明保護フィルムは、それ自身は高い透湿度を有するが、表面処理が施されて、透湿度が上記の値となるようにすることができる。この場合、第一の透明保護フィルムは、トリアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂で構成することができる。この透明保護フィルムにも、可塑剤として、リン酸トリフェニルが重量分率で３〜１０％程度配合されていることが多い。第一の透明保護フィルムに表面処理を施す場合、透湿度を下げるためには、スパッタリングにより金属化合物などからなる反射防止層を設ける形態が有効である。

一方、第二の透明保護フィルムにおける親水性の配向膜は、ポリビニルアルコール系樹脂で構成することができる。第二の透明保護フィルムを構成する液晶性化合物のコーティング層は、ディスコティック液晶を含有する光学補償層であることができる。この光学補償層は、ディスコティック構造単位を有する液晶性化合物からなる負の複屈折を有する層であり、そのディスコティック構造単位の円盤面が透明支持体面に対して傾いており、そしてディスコティック構造単位の円盤面と透明支持体面とのなす角度が光学補償層の厚さ方向において変化するように構成することができる。この場合、ディスコティック構造単位の円盤面が透明支持体面に対してなす角度は、光学補償層の厚さ方向において光学補償層の透明支持体側からの距離の増加とともに増加しているのが好ましい。

また、第二の透明保護フィルムを構成する液晶性化合物のコーティング層外側に感圧式接着剤層を設けて、液晶セルへ貼合されるようにすることができる。

さらに本発明によれば、第三の見地から、上記いずれかの偏光板と液晶セルとを備え、液晶セルの一方の面に上記の偏光板がその第二の透明保護フィルム側で感圧式接着剤層を介して積層されている液晶表示装置も提供される。

本発明の偏光板は、優れた湿度バリア性を有するため、湿熱環境下においても偏光板としての光学特性を損なうことがなく、また偏光板内部の水分量を制御することで、乾燥高温環境下においてもシワ発生などの外観変化を生じない。したがって、この偏光板は、液晶ディスプレイに好適に用いられ、その表示品質及び耐久信頼性の改善に有効である。

また、第二の見地から特定する偏光板は、第二の透明保護フィルムに親水性の配向膜が存在するにもかかわらず、第一の透明保護フィルムの透湿度を低くしたことで、親水性の配向膜への水分による影響を大幅に抑制することができる。

本発明に係る偏光板の層構成の例を図１に断面模式図で示した。図１の（Ａ）は、基本的な層構成を示すものであって、偏光子１の両面を透明保護フィルム２，３により挟み込むことで、偏光板が構成されている。そして本発明では、偏光子１を挟み込む２枚の透明保護フィルムのうち、第一の透明保護フィルム２は、温度４０℃、相対湿度９０％における透湿度が５０ｇ／m²・２４hr以下となるようにし、かつ第一の見地から特定する偏光板においては、偏光板全体としての水分含量が重量分率で ２.０％以下となるようにする。図１の（Ｂ）は、同（Ａ）に示す基本的な層構成に好ましい付加的な層が設けられた例を示すものである。この図に示すように、第一の透明保護フィルム２の外側、すなわち偏光子１と反対側には、表面処理層４を設けることができる。また、第二の透明保護フィルム３、特にその外側には、光学補償層７を設けることができる。光学補償層７は、配向膜を介して形成されることもある。図１に示した層構成の偏光板を液晶ディスプレイに適用するときは、第二の透明保護フィルム３又は光学補償層７が液晶セル側となるように、また第一の透明保護フィルム２又は表面処理層４が視認側となるように配置される。したがって、第二の透明保護フィルム３の外側や光学補償層７の外側、すなわち偏光子１と反対側には、液晶セルへの貼合のための感圧式接着剤層１０を設けることができる。以下、図１に示した各層について順に説明を進めていく。

偏光子１は、所定方向の振動面を持つ直線偏光を透過し、それと直交する方向の振動面を持つ直線偏光を吸収する光学素子である。具体的には、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素が吸着配向したフィルムが挙げられる。二色性色素としてヨウ素が吸着配向しているヨウ素系偏光子や、二色性色素として二色性有機染料が吸着配向している染料系偏光子があるが、いずれも用いることができる。

透明保護フィルム２，３には、従来から使用されている任意の樹脂フィルムが使用できる。ただし、本発明では、一方の透明保護フィルム２は、温度４０℃、相対湿度９０％における透湿度が５０ｇ／m²・２４hr以下となるようにする。透湿度は、 JIS Z 0208 に従って求めることができる。この規格では、２５℃又は４０℃のいずれかの温度で透湿度を測定する旨規定されているが、本明細書では、４０℃の温度を採用する。また、透湿面積は２８.３cm³（直径６cm）とし、供試したフィルムの厚みそのものに対する透湿度で表示するものとする。

このような透湿度の低い透明保護フィルムとして、それ自身の透湿度が低い熱可塑性樹脂フィルム、例えば、ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、環状オレフィン系樹脂（ノルボルネン系樹脂）などのフィルムを用いることもできる。一方、それ自身は高い透湿度を有するが、表面処理などにより、透湿度が本発明で規定する値となるようにした樹脂フィルムを用いることもできる。それ自身は高い透湿度を有する樹脂フィルムとして、トリアセチルセルロースやジアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂のフィルムを挙げることができる。トリアセチルセルロースフィルム自体の透湿度は、種類によって異なるが、厚みが約８０μm のもので、３００〜５５０ｇ／m²・２４hr程度である。

透明保護フィルム２，３、特にトリアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂フィルムには、成形性を向上させるための可塑剤として、リン酸トリフェニルが重量分率で３〜１０％程度配合されていることが多い。リン酸トリフェニルの含有量は、試料から溶出・再沈により単離したものを濃縮・乾固し、ガスクロマトグラフィー絶対検量線法により定量化して求めることができる。偏光子を挟み込む透明保護フィルムの少なくとも一方が、リン酸トリフェニルを可塑剤として含有し、その保護フィルムの透湿度を低くした場合には、偏光板を高温環境下に置いたときに、シワなどの外観変化を生じることがある。そこで、このような保護フィルムを用いた場合に、偏光板全体の水分含量を少なくして、高温環境下での外観変化を抑制した本発明の手法は特に有効である。

また透明保護フィルムには、リン酸トリフェニル以外の可塑剤、例えば、他のリン酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、さらに、ベンゾフェノン系やベンゾトリアゾール系の如き紫外線吸収剤などが、添加剤として含まれていてもよい。

透明保護フィルムに、強度を付与するとともに低い透湿度を与えるための表面処理手法として、平滑な、又は凹凸を持たせたハードコート処理を施すことが挙げられる。ハードコート層は特に限定されるものでなく、シリコーン系、アクリル系、ウレタンアクリレート系などの樹脂材料単独、あるいはその樹脂にフィラーを混合させたものが例示できる。これらのハードコート層は、スピンコート法、マイクログラビアコート法など、公知の方法で塗工し、硬化させることにより設けることができる。ハードコート層の厚みは１μm 〜３０μm 程度であり、好ましくは３μm以上、また好ましくは２０μm以下である。その屈折率は、通常１.６５以下、好ましくは１.４５〜１.６５の範囲である。

ハードコート処理面には、反射防止機能を付与するとともに、透湿度を確実に小さくする目的で、マイクログラビアコート等の既知の塗布法を用いて、あるいは蒸着やスパッタリングなどの手法を用いて、有機物、金属、金属化合物などの層を設けることもできる。透湿度を小さくする目的では、スパッタリングにより金属化合物膜をハードコート層上に成膜する手法が特に好適である。

成膜又は塗布に用いる有機物としては、フッ素原子が導入されたポリマーなどを挙げることができる。金属としては、アルミニウム、銀などが好適に使用できる。金属化合物は一般に無機のものであり、無機酸化物、無機硫化物、無機弗化物などを使用することができる。無機酸化物の例としては、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化インジウム−錫、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化アンチモン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどが挙げられる。無機硫化物の例としては、硫化亜鉛、硫化アンチモンなどが挙げられる。無機弗化物の例としては、弗化アルミニウム、弗化バリウム、弗化カルシウム、弗化セリウム、弗化アルミニウム、弗化ランタン、弗化鉛、弗化リチウム、弗化マグネシウム、弗化ニオブ、弗化サマリウム、弗化ナトリウム、弗化ストロンチウム、弗化イットリウムなどが挙げられる。反射防止層を設ける場合は、少なくとも１層あればよいが、必要に応じて多層としてもよい。

好適な表面処理が施された保護フィルムの例として、強度や反射防止機能を付与する目的で、透明なアクリル系のハードコート層を形成し、さらにその上に、金属化合物からなる反射防止層をスパッタリングにより形成したものを挙げることができる。

第二の透明保護フィルム３は、透湿度が高くても低くてもよいが、一般には透湿度が比較的高めであるのが好ましく、具体的には、温度４０℃、相対湿度９０％において５０ｇ／m²・２４hrを超えるものが好ましい。この透明保護フィルム３は、第一の透明保護フィルム２と同じ材質であっても、異なる材質であっても構わない。

第二の透明保護フィルム３には、偏光板を液晶ディスプレイに搭載したときの光学位相差を補償するための光学補償層７を設けることができる。光学補償層としては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、環状ポリオレフィン系樹脂などからなる樹脂フィルムを延伸して面内方向の位相差を発現させたフィルムや、無機層状化合物の塗布層を形成して厚み方向の位相差を発現させたフィルム、液晶性化合物の塗布層を形成させた光学補償フィルムなどが挙げられる。液晶性化合物の塗布層を有する市販の光学補償フィルムには、富士写真フイルム（株）から販売されている“ワイドビュー”フィルム（“ＷＶフィルム”と表現されることもある）や、新日本石油（株）から販売されている“日石ＮＨフィルム”などがある。なお、光学補償層７を直接偏光子１に貼り付け、その光学補償層７に透明保護フィルムとしての役割を兼ねさせることもできる。また、塗布型の光学補償層は、セルロース系樹脂などの透明支持体上に、必要に応じて配向膜を介して形成されるのが一般的なので、これをその透明支持体側で偏光子１に貼り付けることもできる。

光学補償層７の遅相軸と偏光子１の吸収軸とがなす角度は特に限定されるものでなく、適用される液晶ディスプレイの仕様などに応じて適宜設定される。光学補償層７が貼合された場合には、従来の偏光板と位相差板とが積層されたものと比較して、色抜けの発生をより効果的に抑制することができ、好ましい。

透明保護フィルム２，３は、本発明で規定する透湿度を満たすものであればよいが、透明性及び耐熱性の高いフィルムが好ましく、透明性は光線透過率で８０％以上、好ましくは８５％以上である。また、耐熱性はガラス転移温度で１００℃以上、好ましくは１２０℃以上である。そこで、好ましい保護フィルムとして、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）やポリエチレンテレフタラート等のプラスチックからなるフィルムが挙げられる。

そして、本発明において第一の見地から特定する偏光板では、偏光子１の両面を第一の透明保護フィルム２及び第二の透明保護フィルム３で挟み込んだ偏光板全体の水分含量が重量分率で ２.０％以下となるようにする。一般に、偏光板に含まれる水分は、重量分率で ２.５％程度と高い値を示すが、本発明においては、偏光板中の水分を除去することにより、高温に晒されたときの外観変化が生じない偏光板としている。

偏光板の水分含量を上記の如く低く抑えるためには、偏光子の製造段階で乾燥を十分に行う方法、偏光板になった状態で水分を除去する方法などを採用することができる。偏光板になった状態で水分を除去する方法としては、一般的な乾燥手法を用いればよい。例えば、真空乾燥法、高温乾燥法などが挙げられる。

ここでいう偏光板の水分含量は、偏光板を１００℃の雰囲気に ０.５時間晒して乾燥したときの乾燥前後の偏光板重量から、下式（Ｉ）により算出される値である。

感圧式接着剤層１０は、アクリル系など、粘着剤とも呼ばれる感圧式接着剤として知られる粘着性の樹脂で構成することができる。

次に、先に述べた第二の見地から特定する偏光板について説明する。第二の見地から特定する偏光板の基本構成は、図２の（Ａ）に示すとおりであって、偏光子１の両面を第一の透明保護フィルム２及び第二の透明保護フィルム３で挟み込むことで、偏光板が構成されている。第一の透明保護フィルム２については、先に説明した第一の見地から特定する偏光板と同様の説明があてはまり、図２の（Ｂ）に示すように、その外側、すなわち偏光子１と反対側に表面処理層４を設けるのが好ましい。図２の（Ｂ）は、第一の透明保護フィルム２の外側に表面処理層４が設けられている以外は、図２の（Ａ）と同じなので、同（Ａ）と同一の部分には同じ符号を付して、重複する説明は省略することとする。第二の透明保護フィルムの外側、すなわち液晶性化合物のコーティング層９の外側表面には、図１を参照して先に説明したのと同様の感圧式接着剤層１０を設けて、液晶セルに貼り合わされるようにすることができる。

第一の透明保護フィルム２は、シクロオレフィン系やオレフィン系の樹脂フィルムに代表される、それ自身が透湿度の低いものであってもよいし、トリアセチルセルロースなどに代表される、それ自身は透湿度が高いものであるが、図２の（Ｂ）に例示するような表面処理層４を設けることにより、フィルム全体としての透湿度を低くしたものであってもよい。トリアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂からなるフィルムには、可塑剤としてリン酸トリフェニルが重量分率で３〜１０％程度配合されていることが多い。

第二の透明保護フィルム３は、セルロース系樹脂からなる透明支持体３ａに親水性の配向膜８及び液晶性化合物のコーティング層９がこの順に積層されたものであり、その透明支持体３ａ側で偏光子１に貼り合わされている。

配向膜８は、親水性の樹脂で構成され、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂などが用いられる。ポリビニルアルコール系樹脂は、例えばアルキル基などが導入された、変性ポリビニルアルコールであってもよい。通常は、透明支持体３ａ上にこのような親水性の樹脂からなるコーティング層を形成し、その表面をラビング処理することにより、配向膜８とされる。

液晶性化合物のコーティング層９は、ディスコティック液晶を含む塗布液をコーティングし、配向させた光学補償層であることができる。この光学補償層は、ディスコティック構造単位を有する液晶性化合物からなる負の複屈折を有する層であり、そのディスコティック構造単位の円盤面が透明支持体面に対して傾いており、そしてそのディスコティック構造単位の円盤面と透明支持体面とのなす角度が光学補償層の厚さ方向において変化しているものが好ましい。この形態において、ディスコティック構造単位の円盤面が透明支持体面に対してなす角度は、光学補償層の厚さ方向において光学補償層の透明支持体側からの距離の増加とともに増加している、いわゆるハイブリッド配向したものも有効である。ディスコティック構造単位の円盤面が透明支持体面に対してなす角度は、例えば、５度〜５０度程度の範囲で透明支持体側から順次増加した構造とすることができる。透明支持体上に配向膜及びディスコティック液晶のコーティング層が形成されている光学補償フィルムの具体的な例としては、富士写真フイルム（株）から販売されている“ワイドビュー”フィルム（“ＷＶフィルム”と表現されることもある）などが挙げられる。

トリアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂からなる透明支持体上に親水性の配向膜が形成され、さらにその上に液晶性化合物のコーティング層からなる光学補償層が形成された光学補償フィルムを偏光子の片面に接着し、偏光子の他面には通常のトリアセチルセルロースからなる透明保護フィルムを接着した偏光板においては、高温高湿条件に晒した場合、親水性の配向膜が水分に影響されて、偏光板端部で配向膜の一部が液晶性化合物のコーティング層から浮き上がり、そこを起点としてトンネル状の浮き（空隙）が偏光板内部ヘ進行していく現象が起こりうることが見出された。以下、このような現象をトンネリングと呼ぶことがある。

そこで本発明では、セルロース系樹脂からなる透明支持体に親水性の配向膜及び液晶性化合物のコーティング層がこの順に積層されているフィルムを、第二の透明保護フィルムとして偏光子の片面に接着し、偏光子の他面には別の第一の透明保護フィルムを接着した偏光板において、第一の透明保護フィルムとして、温度４０℃、相対湿度９０％における透湿度が所定値以下であるものを用いれば、上記のようなトンネリングが防止できることが見出された。このようなトンネリングは、偏光板全体の水分含量の多寡にかかわらず発生する。そのため、本発明において第二の見地から特定する偏光板では、偏光板全体の水分含量を特に規定する必要性はない。ただ、水分含量が低いほうが、第一の見地から特定する偏光板について説明したような、高温環境下に置いたときに生じやすいシワなどの外観変化を抑えることができるので、第二の見地から特定する偏光板においても、偏光板全体の水分含量は低いほうが好ましい。

以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、以下の例における透湿度は、いずれも温度４０℃、相対湿度９０％における値であるので、温度と湿度の付記は省略する。

［実施例１］
図３の（Ａ）に示すように、ヨウ素染色ポリビニルアルコール延伸フィルムからなる偏光子１をトリアセチルセルロースからなる２枚の透明保護フィルム２，３で挟み込むことにより、偏光板を作製した。偏光子１の一方の面に配置した第一の透明保護フィルムは、トリアセチルセルロースフィルム２の片面に凸版印刷（株）製のハードコート層５が設けられたものであり、偏光子１のもう一方の面に配置した第二の透明保護フィルムは、富士写真フイルム（株）製で、トリアセチルセルロースフィルム３の片面にポリビニルアルコール系配向膜（図示せず）を介してディスコティック液晶の配向塗布層からなる光学補償層７が設けられたもの（商品名“WV-SA ”）であり、それぞれトリアセチルセルロースフィルム２，３側で偏光子１に接着剤を介して貼合した。偏光子１の厚みは約２５μm 、ハードコート層５付きトリアセチルセルロースフィルム２の厚みは約８５μm 、そして光学補償層７付きトリアセチルセルロースフィルム３の厚みは約８３μm であった。

この偏光板を真空乾燥処理したものに対し、図３の（Ｂ）に示すように、ハードコート層５の表面にスパッタリング法により金属酸化物膜からなる反射防止層６を設けて、反射防止機能と低い透湿度を発現させた。このとき、トリアセチルセルロースフィルム２自体の透湿度は４２０ｇ／m²・２４hrであったが、トリアセチルセルロースフィルム２上にハードコート層５と反射防止層６を設けた状態での透湿度は２.４０ｇ／m²・２４hr であった。また、ハードコート層５が付される前のトリアセチルセルロースフィルム２には、リン酸トリフェニルが重量分率で ６.７％含まれており、光学補償層７付きトリアセチルセルロースフィルム３（“WV-SA ”）にも、同様にリン酸トリフェニルが重量分率で ６.５％含まれている。得られた偏光板は、水分含量が重量分率で １.７４％であった。以上により、保護フィルムの片面の透湿度が２.４０ｇ／m²・２４hr と低く、両面の透明保護フィルムがそれぞれ可塑剤としてリン酸トリフェニルを重量分率で７％弱含み、全体としての水分含量が重量分率で 約１.７％の偏光板を得た。

［比較例１］
図４の（Ａ）に示すように、一方の透明保護フィルムとして、トリアセチルセルロースフィルム２の片面に凸版印刷（株）製のハードコート層５が設けられたものの当該ハードコート層５側表面に、スパッタリング法により金属酸化物膜からなる反射防止層６を設けて、反射防止機能と低い透湿度を発現させたものを使用した。もう一方の透明保護フィルムとしては、実施例１で第二の透明保護フィルムとして用いたのと同じ、トリアセチルセルロースフィルム３の片面に配向膜を介してディスコティック液晶の配向塗布層からなる光学補償層７が設けられたもの（商品名“WV-SA ”）を用いた。そして、ヨウ素染色ポリビニルアルコール延伸フィルムからなる偏光子１の両面に、これら２枚の透明保護フィルムをそれぞれトリアセチルセルロースフィルム２，３側で接着剤を介して貼合し、図４の（Ｂ）に示す如く、層構成は実施例１と同じで偏光子１を２枚の保護フィルムで挟み込んだ状態の偏光板を作製した。各フィルムの厚みは、実施例１と同じである。

トリアセチルセルロースフィルム２上にハードコート層５と反射防止層６を設けた状態での透湿度は２.４０ｇ／m²・２４hr であった。また、ハードコート層５が付される前のトリアセチルセルロースフィルム２には、リン酸トリフェニルが重量分率で ６.７％含まれており、光学補償層７付きトリアセチルセルロースフィルム３（“WV-SA ”）にも、同様にリン酸トリフェニルが重量分率で ６.５％含まれている。得られた偏光板は、水分含量が重量分率で ２.７８％であった。

［評価試験例］
（ａ）評価サンプルの作製
実施例１及び比較例１で得られたそれぞれの偏光板から、３０mm×３０mmと１００mm×１００mmのサイズに切り出し、それぞれ、感圧接着剤を介してガラスに貼合し、測定サンプルとした。

（ｂ）湿熱下における偏光板の耐久性評価
上記（ａ）で作製した３０mm×３０mmのサンプルに対し、温度６０℃、相対湿度９０％の湿熱環境下に７５０時間放置する耐湿熱試験を行い、試験前後の偏光板の光学特性を測定した。測定には、（株）島津製作所製の紫外可視分光光度計“UV-2450 ”にオプションアクセサリーである“偏光子付フィルムホルダー”をセットしたものを用い、波長３８０nm〜７００nmの範囲における偏光板の透過方向と吸収方向の透過スペクトルを測定し、上記分光光度計に付属のソフトウェア“UV-Probe”により、偏光度Ｐy と、 JIS Z 8729 に準拠する単体透過光の色座標ａ^*及びｂ^*が求まるようにした。

そして、耐湿熱試験後の偏光度Ｐy 及び初期（耐湿熱試験前）の偏光度Ｐy から、下式（II）により偏光度変化ΔＰy を、また、耐湿熱試験後のａ^* 及びｂ^* 並びに初期（耐湿熱試験前）のａ^* 及びｂ^* から、下式(III) により単体色相変化Δａ^*ｂ^*を求めた。

その結果、実施例１及び比較例１の偏光板はともに、偏光度変化ΔＰy が偏光度（パーセント表示）の差で ０.０５ポイント以下、単体色相変化Δａ^*ｂ^*が２以下であった。このことから、いずれの偏光板も、湿熱環境下では良好な耐久性を示すことが認められた。

（ｃ）乾燥高温環境下における偏光板の耐久性評価
上記（ａ）で作製した１００mm×１００mmのサンプルに対し、温度８５℃、乾燥の高温環境下に７５０時間放置する耐熱試験を行い、試験後の外観変化を観察した。その結果、実施例１で得られたサンプルには外観上の変化がなく、良好な結果が得られたが、比較例１で得られたサンプルには、表面にシワ状の欠陥が発生し、偏光度等の光学特性の測定ができないほどであった。

［実施例２及び比較例２］
第一の透明保護フィルムとして、次の２種類を用意した。

実施例２：トリアセチルセルロースフィルムの片面に凸版印刷（株）製のハードコート層が設けられたものの当該ハードコート層側表面に、スパッタリング法により金属酸化物膜からなる反射防止層を設けて、反射防止機能と低い透湿度を発現させたもの。透湿度は２.４ｇ／m²・２４hr であった。
比較例２：トリアセチルセルロースフィルムの片面に凸版印刷（株）製のハードコート層が設けられたもの（すなわち、上記実施例２のフィルムで、反射防止層を設ける前のもの）。透湿度は２９６ｇ／m²・２４hrであった。このフィルムは、従来から偏光板の表示面側透明保護フィルムとして一般的に用いられているものである。

また第二の透明保護フィルムとしては、トリアセチルセルロースフィルムの片面にポリビニルアルコール系樹脂からなる配向膜が形成され、その上にディスコティック液晶のコーティング層（光学補償層）が形成されたフィルム（商品名“WV-SA ”、富士写真フイルム（株）製、実施例１及び比較例１で用いたものと同じ）を用いた。

これら第一の透明保護フィルム及び第二の透明保護フィルムを用いて、まず、図４に示した手順に準じて偏光板を作製した。すなわち、図４の（Ａ）に示すように、ヨウ素染色ポリビニルアルコール延伸フィルムからなる偏光子１の片面に、上記第一の透明保護フィルムを、偏光子１の他面には上記第二の透明保護フィルムを、それぞれトリアセチルセルロースフィルム２，３側で接着剤を介して貼合した。こうして、図４の（Ｂ）に示すように、偏光子１を２枚の保護フィルムで挟み込んだ状態の偏光板を作製した。

得られた偏光板の第二の透明保護フィルムにおける光学補償層７側に、アクリル系感圧式接着剤（リンテック（株）製の“P236JP”）の層を設けて、感圧式接着剤層付き偏光板を作製した。この感圧式接着剤層付き偏光板を、温度２３℃、相対湿度５０％の雰囲気に３日間以上置いて、調湿した。

この調湿後の感圧式接着剤層付き偏光板について、水分の透過性を調べた。このときの実験方法の概略を図５に示す。すなわち、上端開口部のみが厚肉になっているガラス容器２１の中に、温湿度計２２を入れ、ガラス容器２１の上端開口部には、上で得た調湿後の偏光板２０をその感圧式接着剤層側で貼合し、ガラス容器内を密封した。この状態で、温度６０℃、相対湿度９０％のオーブンに入れた。ガラス容器２１内の湿度変化を時間の経過とともに追い、実施例２の結果を図６に、また比較例２の結果を図７に、それぞれ示した。

これらの図より、第一の透明保護フィルムとして透湿度が２.４ｇ／m²・２４hr であるものを用いた実施例２（図６）では、試験開始から１〜２時間経過した後は、時間が経過してもガラス容器内部の湿度があまり上昇せず、偏光板表面からの水分の侵入が抑えられていることがわかった。これに対し、第一の透明保護フィルムとして透湿度が２９６ｇ／m²・２４hrであるものを用いた比較例２（図７）では、試験開始後早い時間で、外部の環境と同じ程度まで湿度が上昇してしまい、偏光板表面からの水分の侵入が多いことがわかった。

［実施例３］
実施例２で作製した感圧式接着剤層付き偏光板を吸収軸方向が長辺に対して半時計回りに４５°となる角度で対角約８インチ（２００mm）サイズにチップカットした後、 １.１mm厚のガラス板に感圧式接着剤層側で貼合し、温度５０℃、圧力５気圧の条件で２０分間の加圧処理を行ってから２４時間放置した。次に、温度６５℃、相対湿度９０％の高温高湿オーブンに投入し、６５時間後にサンプルを取り出して外観を観察したところ、剥がれや浮きなどの不良は発生していなかった。

［比較例３］
比較例２で作製した感圧式接着剤層付き偏光板について、実施例３と同様の試験を行った。試験後の偏光板表面端部の拡大写真を図８に示す。ポリビニルアルコール系配向膜を有する第二の透明保護フィルム“WV-SA ”の層間に浮きが生じ、特に偏光板端部において多数のトンネリング２５が観察された。

本発明に係る偏光板の層構成例を示す断面模式図である。 本発明に係る別の偏光板の層構成例を示す断面模式図である。 実施例１における偏光板の作製方法を説明するための断面模式図である。 比較例１における偏光板の作製方法を説明するための断面模式図である。 実施例２及び比較例２において、水分の透過性を調べるために行った実験方法を示す概略図である。 実施例２における透湿状態を表すグラフである。 比較例２における透湿状態を表すグラフである。 比較例３で観察されたトンネリングを示す参考写真である。

符号の説明

１……偏光子、
２……第一の透明保護フィルム、
３……第二の透明保護フィルム、
３ａ…透明支持体、
４……表面処理層、
５……ハードコート層、
６……スパッタリングにより設けた反射防止層、
７……光学補償層、
８……配向膜、
９……液晶性化合物のコーティング層、
１０……感圧式接着剤層、
２０……偏光板、
２１……ガラス容器、
２２……温湿度計、
２５……偏光板の表面に観察されたトンネリング。

Claims (19)

1. 偏光子の両面を第一の透明保護フィルム及び第二の透明保護フィルムで挟み込んでなる偏光板であって、第一の透明保護フィルムは、温度４０℃、相対湿度９０％における透湿度が５０ｇ／m²・２４hr以下であり、かつ偏光板全体の水分含量が重量分率で ２.０％以下であることを特徴とする偏光板。
2. 第一の透明保護フィルムは、偏光子とは反対側に表面処理が施されている請求項１に記載の偏光板。
3. 第一の透明保護フィルムは、それ自身は高い透湿度を有するが、表面処理が施されて、温度４０℃、相対湿度９０％における透湿度が５０ｇ／m²・２４hr以下とされている請求項１に記載の偏光板。
4. 第一の透明保護フィルムは、セルロース系樹脂からなる請求項３に記載の偏光板。
5. 第一の透明保護フィルムは、リン酸トリフェニルを重量分率で３〜１０％含有する請求項４に記載の偏光板。
6. 第一の透明保護フィルムは、偏光子とは反対側にスパッタリングによる反射防止層が形成されている請求項１に記載の偏光板。
7. 第二の透明保護フィルムは、偏光子とは反対側に光学補償層が設けられている請求項１〜６のいずれかに記載の偏光板。
8. 偏光子の両面を第一の透明保護フィルム及び第二の透明保護フィルムで挟み込んでなる偏光板であって、第一の透明保護フィルムは、温度４０℃、相対湿度９０％における透湿度が５０ｇ／m²・２４hr以下であり、第二の透明保護フィルムは、セルロース系樹脂からなる透明支持体に親水性の配向膜及び液晶性化合物のコーティング層がこの順に積層されてなり、該透明支持体側で偏光子に貼り合わされていることを特徴とする偏光板。
9. 第一の透明保護フィルムは、偏光子とは反対側に表面処理が施されている請求項８に記載の偏光板。
10. 第一の透明保護フィルムは、それ自身は高い透湿度を有するが、表面処理が施されて、温度４０℃、相対湿度９０％における透湿度が５０ｇ／m²・２４hr以下とされている請求項８に記載の偏光板。
11. 第一の透明保護フィルムは、セルロース系樹脂からなる請求項１０に記載の偏光板。
12. 第一の透明保護フィルムは、リン酸トリフェニルを重量分率で３〜１０％含有する請求項１１に記載の偏光板。
13. 第一の透明保護フィルムは、偏光子とは反対側にスパッタリングによる反射防止層が形成されている請求項８に記載の偏光板。
14. 第二の透明保護フィルムを構成する親水性の配向膜は、ポリビニルアルコール系樹脂からなる請求項８〜１３のいずれかに記載の偏光板。
15. 第二の透明保護フィルムを構成する液晶性化合物のコーティング層は、ディスコティック液晶を含有する光学補償層である請求項８〜１４のいずれかに記載の偏光板。
16. 該光学補償層は、ディスコティック構造単位を有する液晶性化合物からなる負の複屈折を有する層であり、該ディスコティック構造単位の円盤面が透明支持体面に対して傾いており、そして該ディスコティック構造単位の円盤面と透明支持体面とのなす角度が光学補償層の厚さ方向において変化している請求項１５に記載の偏光板。
17. ディスコティック構造単位の円盤面が透明支持体面に対してなす角度は、光学補償層の厚さ方向において光学補償層の透明支持体側からの距離の増加とともに増加している請求項１６に記載の光学補償シート。
18. 第二の透明保護フィルムを構成する液晶性化合物のコーティング層外側に感圧式接着剤層が設けられている請求項８〜１７のいずれかに記載の偏光板。
19. 液晶セルと請求項１〜１７のいずれかに記載の偏光板とを備え、該液晶セルの表面に、該偏光板がその第二の透明保護フィルム側で感圧式接着剤層を介して貼合されてなることを特徴とする液晶表示装置。