JP2010117537A - 偏光板及びそれを用いた投射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光子と位相差フィルムとを有する偏光板の耐光性を向上させ、フロントプロジェクターやリアプロジェクターなどの投射型液晶表示装置の光学系を小型化する。
【解決手段】離隔対向する透明基板１及び透明基板２の、向かい合う内面に接着剤層５及び接着剤層７をそれぞれ形成し、これらの接着剤層５及び接着剤層７によって偏光子３及び位相差フィルム４を透明基板１，２にそれぞれ取り付ける。そして、偏光子３の、接着剤層５と接している面と反対側の面に接着剤層６を形成し、この接着剤層６によって偏光子３と位相差フィルム４とを接合する。さらに、偏光子３及び位相差フィルム４の、接着剤層５，６，７と接していない露出部分を封止剤８で封止し、空気中からの偏光子３及び位相差フィルム４への水分の浸入を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フロントプロジェクター、リアプロジェクターなどの投射型液晶表示装置に好適に用いられる偏光板に関するものである。

大画面化に対応するために、従来のブラウン管型の表示装置に代わり、投射型液晶表示装置が業務用及び家庭用に急速に普及しつつある。ここで、投射型とは、光源からの光をＲＧＢの三原色に分離した後、それぞれの光をそれぞれの光路において、液晶パネル、偏光板などを通過させ、最終的に投射レンズにより拡大して、スクリーン上に結像させて画像を表示する方式である。投射型液晶表示装置は、観察者の側から見てスクリーンの表側に画像が投射されるフロントプロジェクターが主に業務用として用いられ、スクリーンの裏側に画像が投射されるリアプロジェクターが主に家庭用として用いられている。

投射型液晶表示装置では、偏光子と位相差フィルムとを含む偏光板を当該装置の光路に配置したものがある。ここで使用される偏光板の具体的構成としては、例えば特許文献１に示されるような、トリアセチルセルロースで被覆された偏光子と、位相差フィルムとが粘着剤層を介して接合したものが挙げられる。

一方、投射型液晶表示装置は近年、画面の高輝度化が進み、それに伴って強力な光を放出する高圧水銀ランプが光源として用いられるようになってきた。このため、光路に配置された偏光板には、その強力な光が長時間透過しても光洩れが生じにくいという短期耐光性、及び、高湿下で長期間保管した後でも光洩れが生じないとう長期耐光性（以下、両者を合わせて単に「耐光性」と記すことがある）が要求されるようになってきた。そして現在、偏光子と位相差フィルムとを含む偏光板の耐光性は、投射型液晶表示装置の寿命を決定するほどの重要な要素となっている。
特開平8-29617（[実施例２]）

現在、投写型液晶表示装置には、光源の光強度の増加が求められており、このような状況下、偏光子と位相差フィルムとを含む偏光板には耐光性の一層の向上が求められている。

上記の目的を達成するために、本発明者らは偏光板の構成について鋭意検討した結果、本発明に至った。

すなわち本発明は、［１］〜［１６］を提供する。

［１］少なくとも２枚の透明基板が離隔対向し、一方の最外に位置する第１の透明基板と他方の最外に位置する第２の透明基板との間に、少なくとも偏光子と位相差フィルムとが設けられた偏光板であって、前記偏光子と前記位相差フィルムとが外気に接しないように封止されていることを特徴とする偏光板。

［２］前記偏光子の一方面側に第１の接着剤層が設けられ、他方面側に第２の接着剤層が設けられ、第１の接着剤層と第２の接着剤層のガラス転移温度が異なっている［１］記載の偏光板。

［３］第１の接着剤層及び第２の接着剤層の、一方の接着剤層が弾性接着剤又は粘着剤からなり、他方の接着剤層が硬化性接着剤からなる［２］記載の偏光板。

［４］前記偏光子は、第１の接着剤層によって第１の透明基板と接合し、第２の接着剤層によって前記位相差フィルムと接合している［２］又は［３］記載の偏光板。

［５］第２の透明基板と前記位相差フィルムとが第３の接着剤層で接合されている［１］〜［４］のいずれか記載の偏光板。

［６］第３の接着剤層が弾性接着剤又は粘着剤からなる［５］記載の偏光板。

［７］第１の透明基板及び第２の透明基板に取り付けられた前記偏光子及び前記位相差フィルムの、第１の接着剤層及び第３の接着剤層と接していない露出部分が封止剤で封止されている［４］〜［６］のいずれか記載の偏光板。

［８］前記封止剤が、透湿度６０ｇ/（ｍ^２・２４ｈｒ）以下の樹脂である［７］記載の偏光板。

［９］前記封止剤の煮沸吸水率が４重量％以下である［７］又は［８］記載の偏光板。

［１０］前記封止剤が、前記第１の接着剤層と同一材料である［７］〜［９］のいずれか記載の偏光板。

［１１］第１の透明基板及び第２の透明基板の少なくとも一方の熱伝導率が５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である請求項［１］〜［１０］のいずれか記載の偏光板。

［１２］第１の透明基板及び第２の透明基板の少なくとも一方の正面位相差が、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長範囲において５ｎｍ未満である請求項［１］〜［１１］のいずれか記載の偏光板。

［１３］前記偏光子の水分含有量が５重量％以下である請求項［１］〜［１２］のいずれか記載の偏光板。

［１４］少なくとも２枚の透明基板が離隔対向し、一方の最外に位置する第１の透明基板と他方の最外に位置する第２の透明基板との間に、少なくとも偏光子と位相差フィルムとが設けられ、前記偏光子と前記位相差フィルムとが外気に接しないように封止され、前記偏光子の一方面側に第１の接着剤層が設けられ、他方面側に第２の接着剤層が設けられ、第１の接着剤層と第２の接着剤層のガラス転移温度が異なっている偏光板の製造方法であって、減圧下で、第１の接着剤層及び／又は第２の接着剤層の形成を行う工程を有することを特徴とする偏光板の製造方法。

［１５］
前記偏光子を１３０℃以下の温度で乾燥する工程をさらに有する［１４］記載の製造方法。

［１６］［１］〜［１３］のいずれか記載の偏光板を有することを特徴とする投射型液晶表示装置。

本発明の偏光板では、偏光子及び位相差フィルムが外気と接しないように封止したので、耐熱性が格段に向上する。

以下、図を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

本発明の偏光板は、少なくとも２枚の透明基板が離隔対向し、一方の最外に位置する第１の透明基板と他方の最外に位置する第２の透明基板との間に、少なくとも偏光子と位相差フィルムとが設けられた偏光板であって、前記偏光子と前記位相差フィルムとは外気に接しないように封止されていることを特徴とする。

図１は、本発明に係る偏光板の一実施形態を示す概説図である。この図の偏光板では、離隔対向する透明基板（第１の透明基板）１及び透明基板（第２の透明基板）２の、向かい合う内面に接着剤層５（第１の接着剤層）及び接着剤層（第３の接着剤層）７が形成されている。そして、これらの接着剤層５及び接着剤層７によって偏光子３及び位相差フィルム４が透明基板１，２にそれぞれ取り付けられている。また、偏光子３の、接着剤層５と接している面と反対側の面に接着剤層（第２の接着剤層）６が形成され、この接着剤層６によって偏光子３と位相差フィルム４とが接合されている。

偏光子３及び位相差フィルム４の、接着剤層５，６，７と接していない露出部分は、封止剤８で覆われ、空気中からの偏光子３及び位相差フィルム４への水分の浸入が防止された構成となっている。この封止剤８は偏光子３及び位相差フィルム４の外周部領域に形成され、例えば偏光子３及び位相差フィルム４が四角形の場合はその四辺全てに形成される。

本発明者等は、偏光子と位相差フィルムとを含む従来の偏光板の熱に対する脆弱さが、偏光子（通常は）ＰＶＡを用いてなる。）に内部の微量水分に起因すると考え、偏光子３及び位相差フィルム４の露出部分を封止剤８で封止することにより、耐光性評価における偏光度の低下や吸収軸方向の透過率の上昇などの発生を抑制し、耐光性を良好に向上させることができた。これは、偏光子３及び位相差フィルム４の、空気に露出している端面から水分が偏光子３及び位相差フィルム４内に浸入し、偏光子３及び位相差フィルム４の劣化を促進させているためである。偏光子３及び位相差フィルム４の露出部分を封止剤８で封止することにより、大気中からの偏光子３及び位相差フィルム４への水分の浸入が防止されて、偏光板の耐光性が著しく向上する。

本発明で使用する封止剤８としては、従来公知のものを使用できるが、加工時には流動性を有し、加工後には硬化して封止機能を持つものが好ましい。例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂、又は両方の作用で硬化する樹脂などが好適に使用できる。このような封止剤８としては、後述する第１の接着剤層５と同一種類のものであってもよく、具体的には、エチレン・酸無水物共重合体（エポキシ樹脂系接着剤（例えばセメダイン社製熱硬化性エポキシ樹脂ＥＰ５８２、ＡＤＥＫＡ社製 紫外硬化性エポキシ樹脂ＫＲ６９５Ａ、スリーボンド社製 紫外硬化性エポキシ樹脂ＴＢ３０２５Ｇ、ナガセケムテックス社製 紫外硬化性樹脂ＸＮＲ５５１６Ｚ）、ウレタン樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤などの熱硬化性接着剤、シリコーン樹脂（例えば、紫外線硬化型シリコーン、シリル基末端ポリエーテルを有する変成シリコーン樹脂）、シアノアクリレート、アクリル樹脂などの紫外線硬化性接着剤などが例示される。また、封止剤８として、挿入して封止機能を持たせる、熱収縮フィルムや熱接着フィルムのようなフィルム状のものも使用できる。

封止剤８として硬化性型樹脂を用いる場合、硬化前の揮発成分が２重量％以下のものが好ましく、更に好ましくは、１重量％以下のものである。揮発成分が２重量％以下の封止剤であると、加工後における封止剤内での微小気泡の発生が抑えられると共に、減圧下での封止剤の塗布が可能となり加工歩留まりが大きく向上する。ここで、揮発成分は、「JIS K 6249」で測定された値である。

また、封止剤８の硬化後のガラス転移温度は８０℃以上、煮沸吸収率は４重量％以下であるのが好ましい。これにより耐熱性が向上すると共に、大気から偏光子３及び位相差フィルム４への水分の浸入が抑えられ、偏光板の耐光性が向上する。ここで、煮沸吸水率とは、硬化物を沸騰水中に１時間浸漬した後に増加した質量の、浸漬前の硬化物の質量に対する百分率を意味し、「JIS K 6911」に従って求めたものである。

封止剤８の透湿度は、通常、６０ｇ/（ｍ^２・２４ｈｒ）以下が好ましく、より好ましくは２５ｇ/ｍ^２・２４ｈｒ以下である。封止剤８の透湿度が６０ｇ/ｍ^２・２４ｈｒ以下であると、大気から偏光子３及び位相差フィルム４への水分の浸入を一層抑えることができ、偏光板の耐光性を向上させることができる。ここで、透湿度とは、封止剤を厚み１００μｍに調製した硬化物を温度４０℃、相対湿度９０％環境下で透過する水分量を「JIS Z 0208」に従って求めたものである。

封止剤８の注入は、後述するように、封止剤中への気泡の混入を低減する観点から、透明基板１と透明基板２との間に、接着剤層５，６，７によって偏光子３及び位相差フィルム４が接合された後に減圧下で行うのが好適である。あるいはまた、封止剤８の注入は、接着剤層６，７によって透明基板２に偏光子３及び位相差フィルム４を接合した後、偏光子３と透明基板１とを接合する際に同時に行ってもよく、この場合、封止剤８は、封止機能と共に接着機能をも果たすことがある。

偏光子３の両面に形成される接着剤層５と接着剤層６は、そのガラス転移温度を異なるようにするのが望ましい。これによって、透過光による発熱で偏光板内部に応力歪みが生じても偏光子３の剥がれを抑制できる。具体的なガラス転移温度に特に限定はないが、接着剤層５，６のガラス転移温度の差は６０℃以上あることが好ましい。通常は、一方の接着剤層のガラス転移温度を−８０℃〜−１０℃の範囲、より好ましくは−７０℃〜−３０℃の範囲とし、他方の接着剤層のガラス転移温度を５０℃〜２００℃の範囲、より好ましくは８０℃〜１２０℃の範囲とすることが推奨される。ここで、ガラス転移温度はJIS C 6481で測定される値である。

ガラス転移温度が−８０℃〜−１０℃の接着剤層を形成する接着剤の具体例としては、弾性接着剤（例えば、シリコーンゴム、アクリルゴム等）及び粘着剤（例えば、アクリル系粘着剤など）が挙げられる。

ガラス転移温度が５０℃〜２００℃の接着剤層を形成する接着剤の具体例としては、エポキシ樹脂系接着剤（例えばセメダイン社製熱硬化性エポキシ樹脂ＥＰ５８２、ＡＤＥＫＡ社製 紫外硬化性エポキシ樹脂ＫＲ６９５Ａ）、ウレタン樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤などの熱硬化性接着剤、シリコーン樹脂（例えば、紫外線硬化型シリコーンシリル基末端ポリエーテルを有する変成シリコーン樹脂）、シアノアクリレート、アクリル樹脂などの紫外線硬化性接着剤などが挙げられる。

図１の偏光板において、接着剤層５は硬化性接着剤からなるのが好ましく、接着剤層６は弾性接着剤又は粘着剤からなるのが好ましい。また、偏光子３で発生した熱は、主に透明基板１から放出されるため、接着剤層５の厚みは重要である。接着剤層５の厚みは０．１μｍ以上１５μｍ以下が好ましく、より好ましくは、１μｍ以上１０μｍ以下である。接着剤層５の厚みを０．１μｍ以上とすることにより、十分な接着強度が得られ、１５μｍ以下とすることにより、偏光子３で発生した熱を効率よく透明基板１へ伝導でき、偏光板の耐光性を向上させることができる。なお、接着剤層５による偏光子３と透明基板１との接合は、第１の接着剤層５への気泡の混入を防止するためには、大気圧下よりも減圧下で行うのが望ましい。

接着剤層７を形成する接着剤は、弾性接着剤・粘着剤又は硬化性接着剤のいずれでもよいが、生産性等を考慮すれば弾性接着剤又は粘着剤であるのが好ましい。

本発明で使用する透明基板１，２の材質としては、例えば、無機透明材料が挙げられる。具体的には、珪酸塩ガラス、ホウ珪酸塩ガラス、チタン珪酸塩ガラス、フッ化ジルコニウム等のフッ化物ガラス、溶融石英、水晶、サファイア、ＹＡＧ結晶、蛍石、マグネシア、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３）などが例示される。これらの中でも、偏光子３及び位相差フィルム４で発生する熱を効率よく外部に放熱し、偏光子３及び位相差フィルム４を低温化して偏光板の耐光性を向上させる観点から、熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上のものが好ましい。このような材質としては、例えば、サファイア（熱伝導率：４０Ｗ／ｍＫ）や水晶（熱伝導率：８Ｗ／ｍＫ）が例示される。

また、透明基板１，２の少なくとも一方は、３８０ｎｍから７８０ｎｍの波長範囲における正面位相差が５ｎｍ未満であることが好ましい。透明基板１，２の正面位相差が５ｎｍ未満であると、光源からの光が偏光子３を通過することで生成する偏光の面がゆがむことなく、透明基板１，２を通過するため、プロジェクターから投射される画面のコントラストが良好となる。このような透明基板１，２としては、珪酸塩ガラス、ホウ珪酸塩ガラス、チタン珪酸塩ガラス、溶融石英（石英ガラス）、マグネシア、スピネルが例示される。

ここで「正面位相差」とは、透明基板面内の屈折率が最大となる方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸、透明基板の厚さ方向をＺ軸とし、それぞれの軸方向の屈折率をｎ_ｘ１、ｎ_ｙ１、ｎ_ｚ１とし、フィルム厚みをｄ_１（ｎｍ）とした場合に、（ｎ_ｘ１−ｎ_ｙ１）×ｄ_１で計算される数値である。

透明基板１，２の厚さとしては、工業化する場合の歩留まりや適用するプロジェクター光学系とのサイズ的なマッチングの観点から、０．０５ｍｍ〜３ｍｍが好ましく、更に好ましくは０．０８〜２ｍｍである。透明基板１，２の厚さが０．０５ｍｍ以上であると、加工時に透明基板の破損が抑制され、安定的に製造できる。また、透明基板１，２の厚さが３ｍｍ以下であると、得られる偏光板を小型化・軽量化できる。

透明基板１，２の空気と接する外面には、使用する光の波長に応じた反射防止処理を施すことが望ましい。反射防止処理としては、例えば、スパッタ法や真空蒸着法による誘電体多層膜の形成によるもの、コーティングによる一層以上の低屈折率層の付与などによる方法が挙げられる。さらに、反射防止面には、表面に汚れが付着することを防止するための防汚処理が付与されていてもよい。防汚処理としては、例えば、反射防止性能にほとんど影響を与えない程度のフッ素を含む薄膜層を表面に形成することが挙げられる。

本発明で使用する偏光子３としては、吸収型偏光子、反射型偏光子、拡散型偏光子のいずれあってもよい。吸収型偏光子としては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂を１軸延伸したフィルムにヨウ素、あるいは二色性染料など、二色性色素を吸着させたＰＶＡ系樹脂からなる偏光子が挙げられる。反射型偏光子としては、例えば、金属細線を配列させてなるワイヤグリッド偏光子、誘電体薄膜を積層してなるフォトニック結晶偏光子、あるいは誘電体多層膜偏光子が挙げられる。これらは、透明基板の上に直接形成されるか、または透明フィルム上に形成され、偏光子として供される。また、反射型偏光子としては、例えば、特定の条件を満たす位相差を有するフィルムを積層してなる偏光子（3M Companyより商品名DBEFとして販売されているもの等）が挙げられる。拡散型偏光子としては、バインダー中に特定の条件を満たす液晶分子を配向・分散させてなる偏光子等がある。

本発明の偏光板では、吸収型偏光子を用いた場合にその効果は顕著である。吸収型偏光子としては、ポリビニルアルコール系の樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン／酢酸ビニル（ＥＶＡ）樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の偏光子の基材に、二色性染料又はヨウ素を吸着配向されたものが例示できる。

ここで、偏光子３の基材に用いられるポリビニルアルコール系の樹脂には、ポリ酢酸ビニルの部分又は完全ケン化物であるポリビニルアルコール；ケン化ＥＶＡ樹脂などの酢酸ビニルと他の共重合可能な単量体（例えば、エチレンやプロピレンのようなオレフィン類、クロトン酸やアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸のような不飽和カルボン酸類、不飽和スルホン酸類、ビニルエーテル類等）との共重合体のケン化物；ポリビニルアルコールをアルデヒドで変性したポリビニルホルマールやポリビニルアセタール等が包含される。偏光子の基材としては、ポリビニルアルコール系の樹脂のフィルム、特にポリビニルアルコールからなるフィルムが、染料の吸着性及び配向性の観点から好適に用いられる。

ポリビニルアルコール／ポリビニレンコポリマーからなる偏光子とは、延伸などによって分子的に配向したポリビニルアルコールフィルムを濃塩酸又は濃硫酸などに曝して、一部を脱水してポリビレンの共役ブロックを生成したものである。該コポリマーをそのまま偏光子としてもよいが、通常、ホウ酸及び／又はホウ砂を含浸させてものが偏光子として用いられる。

偏光子３の基材に吸着配向されるものとしては、耐光性の観点から二色性染料が好ましい。波長依存性の異なる染料を用いることにより、投射型液晶表示装置のブルーチャンネル（Ｂｃｈ）用、グリーンチャンネル（Ｇｃｈ）用、レッドチャンネル（Ｒｃｈ）用のそれぞれの偏光子が作製される。

二色性染料としては、「液晶表示装置用二色性色素の開発」（栢根ら、住友化学、２００２−II、２３〜３０頁）に記載されている化合物が挙げられる。具体的には、遊離酸の形で式（Ｉ）で示される二色性染料が例示される。

（式（Ｉ）中、Ｍｅは銅原子、ニッケル原子、亜鉛原子および鉄原子から選ばれる金属原子を示す。Ａ1は置換されていてもよいフェニル基または置換されていてもよいナフチル基を示す。Ｂ1は置換されていてもよいナフチル基を示し、Ｍｅに結合している酸素原子と−Ｎ＝Ｎ−で示されるアゾ基とは、ベンゼン環上の炭素が互いに隣接位置にある炭素に結合している。Ｒ1およびＲ2はそれぞれ独立に炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシル基、カルボキシル基、スルホキシ基、スルホンアミド基、スルホンアルキルアミド基、アミノ基、アシルアミノ基、ハロゲン原子またはニトロ基を示す。）

また、遊離酸の形で式（II）で示される二色性染料が例示される。

（式（II）中、Ａ3およびＢ3はそれぞれ独立に置換されていてもよいフェニル基または置換されていてもよいナフチル基を示し、Ｒ3およびＲ4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシル基、カルボキシル基、スルホキシ基、スルホンアミド基、スルホンアルキルアミド基、アミノ基、ハロゲン原子またはニトロ基を示し、ｍは０または１を示す。）

また、遊離酸の形で式（III）で示される二色性染料が例示される。
Ｑ1−Ｎ＝Ｎ−Ｑ2−Ｘ−Ｑ3−Ｎ＝Ｎ−Ｑ4 （III）
〔式（III）中、Ｑ1およびＱ4はそれぞれ独立に置換されていてもよいフェニル基または置換されていてもよいナフチル基を示し、Ｘは化学式（III−１）
または化学式（III−２）
で示される２価の残基を示す。Ｑ2およびＱ3はそれぞれ独立に置換されていてもよいフェニレン基をしめす。〕

また、式（IV）
〔式（IV）中、Ｍｅは銅原子、ニッケル原子、亜鉛原子および鉄原子から選ばれる金属原子を示し、Ｑ5およびＱ6はそれぞれ独立に置換基を有していてもよいナフチル基を示し、Ｍｅと結合している酸素原子と−Ｎ＝Ｎ−で示されるアゾ基とは、ベンゼン環上の炭素が互いに隣接位置にある炭素に結合している。Ｙは化学式（IV−１）
または、化学式（IV−１）
で示される２価の基を示す。Ｒ5およびＲ6はそれぞれ独立に水素原子、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシル基またはスルホキシ基を示す。〕
で示される二色性染料が例示される。

また、二色性染料としては、シ−・アイ・ダイレクト・イエロ−１２、シ−・アイ・ダイレクト・レッド３１、シ−・アイ・ダイレクト・レッド２８、シ−・アイ・ダイレクト・イエロ−４４、シ−・アイ・ダイレクト・イエロ−２８、シ−・アイ・ダイレクト・オレンジ１０７、シ−・アイ・ダイレクト・レッド７９、シ−・アイ・ダイレクト・レッド２、シ−・アイ・ダイレクト・レッド８１、シ−・アイ・ダイレクト・オレンジ２６、シ−・アイ・ダイレクト・オレンジ３９、シ−・アイ・ダイレクト・レッド２４７およびシ−・アイ・ダイレクト・イエロ−１４２からなる群で示されるカラー・インデックス・ジェネリック・ネーム(Color Index Generic Name)で表わされるものなどが例示される。

二色性染料は、遊離酸の形で用いられてもよいし、アンモニウム塩、エタノールアミン塩、アルキルアミン塩などのアミン塩の形で用いられてもよいが、通常、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩の形で用いられる。かかる二色性染料はそれぞれ単独または２種以上を組み合わせて用いられる。

偏光子３は、例えば、次のようにして製造される。まず、二色性染料を０．０００１〜１０重量％程度の濃度となるように水に溶解して染浴を調製する。必要により染色助剤を用いてもよい。例えば、染色助剤としての芒硝を染浴中に０．１〜１０重量％溶解するのが好適である。

このようにして調製した染浴に偏光子の基材を浸漬し染色を行う。好ましい染色温度は４０〜８０℃である。染料の配向は、染色の前の偏光フィルム基材または染色された偏光子の基材を延伸することによって行われる。延伸する方法としては、例えば、湿式法または乾式法等で延伸する方法等が挙げられる。

偏光子３の光線透過率、偏光度及び耐光性を向上させる目的で、ホウ酸処理等の後処理を施してもよい。ホウ酸処理は、用いる偏光子の基材の種類や用いる染料の種類によって異なるが、通常、１〜１５重量％、好ましくは５〜１０重量％範囲の濃度に調製されたホウ酸水溶液を用いて、３０〜８０℃、好ましくは５０〜８０℃の温度範囲で偏光フィルム基材を浸漬させる処理である。更に必要に応じて、カチオン系高分子化合物を含む水溶液でフィックス処理を併せて行ってもよい。

本発明で使用する偏光子３の水分含有量は、好ましくは５重量％以下、さらに好ましくは１重量％以下である。ＰＶＡに二色性染料を添加して作成した偏光子では、水分含有量を５重量％以下とすると、染料の分解が著しく抑制され、得られる偏光板の耐光性を大きく向上させることができる。

偏光子３の水分含有量の測定方法は、偏光子を曝露した状態で１３０℃×２０分間、通風乾燥し、偏光子重量の減った量の占める割合を求める方法である。すなわち、下記式から偏光子の水分含有量を算出する。
（水分含有量，％）＝[（Ｗ１−Ｗ２）／Ｗ１]×１００
Ｗ１：偏光子の乾燥前の重量，Ｗ２：偏光子の乾燥後の重量

偏光子３の水分含有量の調整は、偏光子を乾燥することによりできる。偏光子３の水分含有量を５重量％以下に調整するための乾燥工程は、偏光子３に透明基板が全く接合されていない段階でもよいし、偏光子３に透明基板が接合された後の段階でもよいが、透明基板が接合された段階で乾燥する方が、偏光子３の平坦性を維持することができ、また偏光子３の透明基板を接合していない面からの水分除去が迅速に行われるためより好ましい。さらにこの場合、乾燥後の透明基板側からの水分の浸入がなく、偏光子３の乾燥状態を維持しやすいという利点もある。

乾燥方法としては、従来公知の方法を用いることができ、例えば加熱乾燥法や減圧乾燥法などが挙げられる。偏光板の生産設備の簡易性等からは加熱乾燥法が好ましい。加熱乾燥法としては、例えば、加熱オーブンへ投入する方法、偏光板に光を照射して、偏光子の光の吸収による偏光板自体の発熱を利用する方法などが挙げられる。加熱乾燥法における加熱温度としては、加熱の方法に関わらず１３０℃以下が好ましく、より好ましくは、４０℃〜１３０℃である。４０℃以上とすることにより、比較的短時間で乾燥を終了することができ、１３０℃以下とすることにより接着剤層や保護層の劣化や偏光子の光学特性の劣化を抑えることができる。さらに好ましい加熱温度は５０〜１００℃である。

本発明で使用する位相差フィルム４としては特に限定はなく、従来公知ものが使用でき、例えば傾斜配向又はハイブリッド配向されたディスコティック液晶が、架橋された透明な有機高分子からなるマトリクスに保持されたものが使用できる。位相差フィルム４のマトリクス材料としては、通常は、トリアセチルセルロースやポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の耐環境性や耐薬品性に優れた有機高分子フィルムが好適である。

図２及び図３に、本発明に係る偏光板のさらに他の実施形態を示す。この図の偏光板が、図１の偏光板と異なる点は、透明基板１が、偏光子３及び位相差フィルム４、接着剤層５，６，７よりも面積の狭い点であり、封止剤８によって、透明基板１と透明基板２との狭隘部にある偏光子３及び位相差フィルム４、接着剤層５，６，７の外周部が被覆されている。図３の偏光板は、２枚の透明基板１，２が、偏光子３及び位相差フィルム４、接着剤層５，６，７よりも面積の狭い場合の例であり、封止剤８によって、透明基板１と透明基板２から外方へ突出した偏光板３及び位相差フィルム４、接着剤層５，６，７の外周部が被覆されている。

図４の偏光板は、２枚の偏光子３ａ，３ｂを有するものであり、離隔対向する透明基板１と透明基板２の間に、透明基板１から順に、接着剤層５１、偏光子３ａ、接着剤層６、偏光子３ｂ、接着剤層５２、位相差フィルム４、接着剤層７が形成されてなる。そして、２枚の偏光子３ａ、３ｂ及び位相差フィルム４の、接着剤層６，７，５１，５２と接していない露出部分は、封止剤８で覆われ、空気中からの偏光子３ａ，３ｂ及び位相差フィルム４への水分の浸入が防止された構成となっている。

ここで、接着剤層５１と接着剤層６及び接着剤層６と接着剤層５２のガラス転移温度をそれぞれ異なるようにするのが望ましい。これによって、透過光による発熱で偏光板内部に応力歪みが生じても偏光子３ａ，３ｂの剥がれを抑制できる。接着剤層５１，５２は硬化性接着剤からなるのが好ましく、接着剤層６は弾性接着剤又は粘着剤からなるのが好ましい。

また図４に示す２枚の偏光子３ａ，３ｂを備えた偏光板では、入射光が最初に透過する偏光子３ａの吸収軸方向透過率を、入射光が次に透過する偏光子３ｂの透過率よりも高くするのが好ましい。具体的には、使用する光の中心波長において、２番目に光が透過する偏光子３ｂの吸収軸方向の吸収軸方向透過率を１％以下とし、最初に光が透過する偏光子３ａの吸収軸方向透過率を１０％以上７０％以下とするのが好ましい。偏光子３ａの吸収軸方向の透過率が１０％より低いと、偏光子３ａでの発熱量が大きくなり偏光子３ａの劣化が促進される懸念がある。他方、偏光子３ａの吸収軸方向の透過率が７０％より高いと、偏光子３ａの発熱量が大きくなる懸念がある。偏光子３ａの吸収軸方向の透過率を１０％以上７０％以下とすることによって、偏光子３ａと偏光子３ｂの熱負荷に不均衡が生じず、偏光子３ａと偏光子３ｂとが一体的に積層された偏光板の劣化を抑えることができる。なお、使用する光の中心波長はＲＧＢの色により異なり、吸収軸透過率を測定する波長は、Ｒｃｈは６１０ｎｍ、Ｇｃｈは５５０ｎｍ、Ｂｃｈは４４０ｎｍである。

以上、説明した偏光板の実施形態では、偏光子を１枚又は２枚用いていたが、本発明の偏光板において、偏光子の枚数に限定はなく、偏光子を３枚以上用いても同様の効果を得られる。透明基板についても同様に、３枚以上用いても同様の効果が得られる。

図５に、本発明に係る偏光板のさらに他の実施形態を示す。図５の偏光板は２枚の位相差フィルム４ａ，４ｂを備える。、離隔対向する透明基板１と透明基板２の間に、透明基板２から順に、接着剤層７、位相差フィルム４ａ、接着剤層５２、位相差フィルム４ｂ、接着剤層６、偏光子３、接着剤層５１が形成されてなる。そして、２枚の位相差フィルム４ａ，４ｂ及び偏光子３の、接着剤層６，７，５１，５２と接していない露出部分は、封止剤８で覆われ、空気中からの偏光子３及び位相差フィルム４ａ，４ｂへの水分の浸入が防止された構成となっている。

ここで、前述と同様に、偏光子３の両側に形成される接着剤層６と接着剤層５１のガラス転移温度をそれぞれ異なるようにするのが望ましい。これによって、透過光による発熱で偏光板内部に応力歪みが生じても偏光子３の剥がれを抑制できる。接着剤層５１は硬化性接着剤からなるのが好ましく、接着剤層６は弾性接着剤又は粘着剤からなるのが好ましい。

本発明の偏光板は、例えば、投射型液晶表示装置（プロジェクター）に用いられる。その詳細を、図８に示すリアプロジェクターの光学系を例に説明する。

高圧水銀ランプ１１１を光源とする光線束は、まずは第１のレンズアレイ１１２、第２のレンズアレイ１１３、偏光変換素子１１４、重畳レンズ１１５により反光線束断面での輝度の均一化と偏光化が行われる。具体的には光源１１１から出射された光線束は、微小なレンズ１１２ａがマトリクス状に配置された第１のレンズアレイ１１２によって多数の微小な光線束に分割される。第２のレンズアレイ１１３及び重畳レンズ１１５は、分割された光線束のそれぞれが、照明対象である３つのＬＣＤパネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂの全体を照射するように備えられており、このため、各ＬＣＤパネル入射側表面は全体がほぼ均一な照度となる。

偏光変換素子１１４は、通常、偏光ビームスプリッタアレイにより構成され、第２のレンズアレイ１１３と重畳レンズ１１５との間に配置される。これにより光源からのランダム偏光をあらかじめ特定の偏光方向を有する偏光光に変換し、後述する入射側偏光板での光量損失を低減して、画面の輝度を向上させる役割を果たしている。

輝度の均一化と偏光化された光は反射ミラー１２２を経由してＲＧＢの３原色に分離するためのダイクロイックミラー１２１，１２３，１３２により順次、レッドチャンネル、グリーンチャンネル、ブルーチャンネルに分離され、それぞれＬＣＤパネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂに入射する。

ＬＣＤパネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂについて、その入射側及び出射側にそれぞれ本発明の偏光板（入射側）１４２及び偏光板（出射側）１４３が配置されている。

ＲＧＢそれぞれの光路に液晶パネルを挟んで、入射側と出射側に配置される２枚の偏光板について説明する。各光路に配置される偏光板（入射側）１４２及び偏光板（出射側）１４３は、その吸収軸を直行とした構成で配置され、各光路に配置される各ＬＣＤパネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂで画像信号により各画素ごとに制御された偏光状態を光量に変換する機能を果たしている。

本発明の偏光板は、ブルーチャンネル、グリーンチャンネル、レッドチャンネルの全ての光路で共通した構成であり、どの光路においても耐久性の優れた偏光板として有効であるが、中でもブルーチャンネル、グリーンチャンネルでは特に有効である。

ＬＣＤパネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂの画像データに応じて、画素毎に異なる透過率で入射光を透過させることによって作成された光学像は、クロスダイクロイックプリズム１５０により合成され、投写レンズ１７０によって、スクリーン１８０に拡大投写される。

本偏光板は、通常、入射側、出射側ともより吸収軸方向透過率の小さい偏光子が光源側になるよう配置される。

（実施例１）
実施例１として、図１に示す構成の偏光板を以下のように作製した。まず、ポリビニルアルコールフィルム（クラレ社製 ＶＦ−ＰＸ、以下、ＰＶＡ）を一軸延伸し、ポリアゾ系の青色を吸収する染料で染色し、乾燥させて、プロジェクターブルーチャンネル用の偏光子を得た。偏光子３として４４０ｎｍにおける偏光度が９９．９％、吸収軸方向透過率が０．０％のものを得た。位相差フィルム４として、ポリカーボネートを主成分とするλ/２板を用いた。

位相差フィルム４の片面に、接着剤層６としてアクリル系粘着剤（リンテック社製：ガラス転移温度：−５０℃）を塗布し、接着剤層４と偏光子３を接合し、中間体（Ａ）を得た。中間体（Ａ）の位相差フィルム４の片面に、接着剤層７として粘着剤（リンテック社製：ガラス転移温度：−６０℃）を塗布し、接着剤層７と透明基板２である厚み０．５ｍｍのガラス基板とを接合し、中間体（Ｂ）を得た。
中間体（Ｂ）を８０℃のオーブンで２４時間乾燥させた後、透明基板１である厚み０．５ｍｍのサファイア基板に、接着剤層５としてエポキシ系紫外硬化性樹脂（ナガセケムテックス社性：ＸＮＲ５５４２：ガラス転移温度：１０５℃）を塗布し、接着剤層５と中間体（Ｂ）の偏光子面を減圧下接合した。その後、封止剤８であるエポキシ系紫外硬化性樹脂（スリーボンド社性：ＴＢ３０２５Ｇ：透湿度１０ｇ/ｍ^２・２４ｈｒ）で偏光子３、位相差フィルム４、接着剤層５、接着剤層６、接着剤層７の露出部を被覆し、図１に示す構成の偏光板を得た。

得られた偏光板を図９に示す耐光性評価装置のブルーチャンネル用の光路に投入し、劣化による光漏れの発生有無により耐光性を評価したところ、良好な耐光性を示した（以下、この評価を初期評価という場合がある）。また、得られた偏光板を６０℃、相対湿度９０％の環境下に７２時間放置し、その後同様に耐光性評価を行ったが、初期評価と同等の耐光性を有し、光漏れは見られなかった（以下、この評価を長期評価という場合がある）。また、得られた偏光板を１１０℃の環境下で７２時間保管したところ偏光子の剥がれは観察されなかった（以下この評価を耐熱性試験という場合がある）。

このとき用いた耐光性評価装置は、フィリップス社製の１３０Ｗの高圧水銀ランプを光源とし、偏光ビームスプリッタアレイやレンチキュラーレンズなど、リアプロジェクションＴＶの光学系と同様の光学系を有し、偏光板への照射光量としては、１ｃｍ^２当たり３．０Ｗであった。ここで光漏れとは、耐光性評価装置に投入後に起きる偏光板の劣化現象であり、吸収軸方向の透過率が上昇する現象である。評価対象の偏光板と正常な偏光板とをクロスニコルに配置した場合、本来透過率が低いはずのものが、光が漏れて透過してくるためこのように表現している。本実験では、Ｂｃｈ用偏光板の耐光性評価を行っており、光漏れの基準は「４４０ｎｍでの吸収軸方向透過率が０．３％以下であれば光漏れ無し」とした。

（実施例２〜６）
透明基板１、透明基板２、封止剤８、接着剤層５、接着剤層６、および接着剤層７を表１に記載のものを用い、中間体（Ｂ）の乾燥条件を表１に記載で行なうこと以外は実施例１と同様にして偏光板を作製した。尚、粘着剤２とは、リンテック社製のアクリル系粘着剤（ガラス転移温度：−６０℃）であり、「ＸＮＲ５５１６Ｚ」とは、紫外硬化性エポキシ樹脂（ナガセケムテックス社製 ＸＮＲ５５１６Ｚ：透湿度１０ｇ/ｍ^２・２４ｈｒ）である。
耐光性評価（初期評価及び長期評価）並びに耐熱性評価を実施例１と同様に行い、結果を実施例１の結果と共に表１に示す。

（比較例１）
図６に示す構成の偏光板を次のようにして作製した。実施例１で作製した偏光子３の両面に、保護フィルムであるトリアセチルセルロースフィルム９ａ，９ｂを貼合し偏光膜を作成した。続いて、透明基板（サファイア）２に接着剤層７として粘着剤（リンテック社製：ガラス転移温度：−６０℃）、位相差フィルム４、接着剤層６及び上記偏光膜（ＴＡＣ/偏光子／ＴＡＣ）を貼合した。耐光性評価（初期評価及び長期評価）並びに耐熱性評価を実施例１と同様に行った。結果を表１に合わせて示す。

（比較例２）
比較例１の透明基板２の材質をサファイアに代えて水晶とした以外は比較例１と同様にして偏光板を作製し、耐光性評価（初期評価及び長期評価）並びに耐熱性評価を行った。結果を表１に合わせて示す。

（参考例）
偏光子３、位相差フィルム４、接着剤層５、接着剤層６、接着剤層７の露出部を封止剤で被覆しなかった以外は実施例１と同様にして図７に示す構成の偏光板を作製し、耐光性評価（初期評価及び長期評価）並びに耐熱性評価を実施例１と同様に行った。結果を表１に合わせて示す。

本発明の偏光板は、耐光性が一層、優れる。

本発明の偏光板の構成の一例を示す概説図である。 本発明の偏光板の構成の他の例を示す概説図である。 本発明の偏光板の構成の他の例を示す概説図である。 本発明の偏光板の構成の他の例を示す概説図である。 本発明の偏光板の構成の他の例を示す概説図である。 比較例１，２の偏光板の構成を示す概説図である。 参考例の偏光板の構成を示す概説図である。 プロジェクター光路図である。 耐光性評価装置の概説図である。

符号の説明

１，２ 透明基板
３ 偏光子
３ａ 偏光子
３ｂ 偏光子
４ 位相差フィルム
４ａ 位相差フィルム
４ｂ 位相差フィルム
５ 接着剤層
６ 接着剤層
７ 接着剤層
８ 封止剤
２０ 高圧水銀ランプ
２１ ＵＶ／ＩＲカットフィルター
２２ フライアイレンズ
２３ 偏光ビームスプリッタアレイ
２４ ダイクロイックミラー
２５ レンズ
２６ サンプルホルダー
２７ 白色光
２８ 赤色、緑色光
２９ 青色光
５１，５２ 接着剤層
１１１ 高圧水銀ランプ
１１２ レンズアレイ
１１２ａ 微小なレンズ
１１３ レンズアレイ
１１４ 偏光変換素子
１１５ 重畳レンズ
１２２ 反射ミラー
１２１ ダイクロイックミラー
１２３ ダイクロイックミラー
１３２ ダイクロイックミラー
１３４ 反射ミラー
１３５ レンズ
１４０Ｒ 赤色用ＬＣＤパネル
１４０Ｇ 緑色用ＬＣＤパネル
１４０Ｂ 青色用ＬＣＤパネル
１４２ 偏光板（入射側）
１４３ 偏光板（出射側）
１５０ クロスダイクロイックフィルム
１７０ 投射レンズ
１８０ スクリーン

Claims (16)

1. 少なくとも２枚の透明基板が離隔対向し、一方の最外に位置する第１の透明基板と他方の最外に位置する第２の透明基板との間に、少なくとも偏光子と位相差フィルムとが設けられた偏光板であって、
   前記偏光子と前記位相差フィルムとが外気に接しないように封止されていることを特徴とする偏光板。
2. 前記偏光子の一方面側に第１の接着剤層が設けられ、他方面側に第２の接着剤層が設けられ、第１の接着剤層と第２の接着剤層のガラス転移温度が異なっている請求項１記載の偏光板。
3. 第１の接着剤層及び第２の接着剤層の、一方の接着剤層が弾性接着剤又は粘着剤からなり、他方の接着剤層が硬化性接着剤からなる請求項２記載の偏光板。
4. 前記偏光子は、第１の接着剤層によって第１の透明基板と接合し、第２の接着剤層によって前記位相差フィルムと接合している請求項２又は３記載の偏光板。
5. 第２の透明基板と前記位相差フィルムとが第３の接着剤層で接合されている請求項１〜４のいずれか記載の偏光板。
6. 第３の接着剤層が弾性接着剤又は粘着剤からなる請求項５記載の偏光板。
7. 第１の透明基板及び第２の透明基板に取り付けられた前記偏光子及び前記位相差フィルムの、第１の接着剤層及び第３の接着剤層と接していない露出部分が封止剤で封止されている請求項４〜６のいずれか記載の偏光板。
8. 前記封止剤が、透湿度６０ｇ/（ｍ^２・２４ｈｒ）以下の樹脂である請求項７記載の偏光板。
9. 前記封止剤の煮沸吸水率が４重量％以下である請求項７又は８記載の偏光板。
10. 前記封止剤が、前記第１の接着剤層と同一材料である請求項７〜９のいずれか記載の偏光板。
11. 第１の透明基板及び第２の透明基板の少なくとも一方の熱伝導率が５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である請求項１〜１０のいずれか記載の偏光板。
12. 第１の透明基板及び第２の透明基板の少なくとも一方の正面位相差が、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長範囲において５ｎｍ未満である請求項１〜１１のいずれか記載の偏光板。
13. 前記偏光子の水分含有量が５重量％以下である請求項１〜１２のいずれか記載の偏光板。
14. 少なくとも２枚の透明基板が離隔対向し、一方の最外に位置する第１の透明基板と他方の最外に位置する第２の透明基板との間に、少なくとも偏光子と位相差フィルムとが設けられ、前記偏光子と前記位相差フィルムとが外気に接しないように封止され、前記偏光子の一方面側に第１の接着剤層が設けられ、他方面側に第２の接着剤層が設けられ、第１の接着剤層と第２の接着剤層のガラス転移温度が異なっている偏光板の製造方法であって、
    減圧下で、第１の接着剤層及び／又は第２の接着剤層の形成を行う工程を有することを特徴とする偏光板の製造方法。
15. 前記偏光子を１３０℃以下の温度で乾燥する工程をさらに有する請求項１４記載の製造方法。
16. 請求項１〜１３のいずれか記載の偏光板を有することを特徴とする投射型液晶表示装置。