JP2010181581A - 偏光板 - Google Patents

Abstract

【課題】投射型液晶表示装置等に用いられる偏光板において、耐光性及び耐熱性の一層の向上を図る。
【解決手段】偏光子３の一方面に、接着剤層４によって単結晶基板１を接合し、偏光子３の他方面に、接着剤層５によって非晶質基板２を接合する。そして、非晶質基板２の厚さを単結晶基板１の厚さよりも薄くする。ここで、接着剤層４と接着剤層５とはガラス転移温度が異なるものを用いるのが好ましい。また、接着剤層４及び接着剤層５の一方が弾性接着剤又は粘着剤からなり、他方が硬化性接着剤からなるようにするのが好ましい。
【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初期耐光性、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。

そこで、例えば、図８に示すような、熱伝導率の高いガラスなどの透明基板１，２を偏光子３の両面に、同一の接着剤層４，４を介して取り付け、偏光子３で発生する熱を透明基板１，２に伝導させて、外部に放出させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平10-39138号公報（[実施例]、[００１６]〜[００２３]）

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いる。このような状況下、偏光板には耐光性及び耐熱性の一層の向上が求められている。

本発明は［１］〜［１３］のいずれか記載の発明である。
［１］異なる２枚の透明基板が接着剤を介して偏光子を挟み込んだ積層構造を有し、一方の透明基板が単結晶基板で、他方の透明基板が非晶質基板であり、前記非晶質基板の厚さが前記単結晶基板の厚さよりも薄い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の接着剤層と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］前記偏光子の水分含有量が５ｗｔ％以下である［１］〜［３］のいずれか記載の偏光板。
［５］前記偏光子が、ポリビニルアルコール系樹脂の偏光子基板に二色性染料又はヨウ素を吸着配向したものである［１］〜［４］のいずれか記載の偏光板。
［６］前記偏光子がポリビニルアルコール／ポリビニレンブロックコポリマーからなる偏光子である［１］〜［５］のいずれか記載の偏光板。
［７］前記単結晶基板及び前記非晶質基板の少なくとも一方の熱伝導率が５Ｗ/ｍＫ以上である［１］〜［６］のいずれか記載の偏光板。
［８］前記単結晶基板の材質が、水晶、サファイア及びスピネルからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、前記非晶質基板の材質が石英ガラス、珪酸塩ガラス、ホウ珪酸塩ガラス、ソーダガラスからなる群から選ばれる少なくとも１種である［１］〜［７］のいずれか記載の偏光板。
［９］上記の［１］〜［８］のいずれか記載の偏光板における、前記単結晶基板及び前記非晶質基板の少なくとも一方の外側に、位相差フィルムを接合したことを特徴とする光学部材
［１０］上記の［１］〜［８］のいずれか記載の偏光板の製造方法であって、減圧下で、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。
［１１］偏光子を１３０℃以下の温度で乾燥する工程をさらに有する［１０］記載の製造方法。
［１２］上記の［１］〜［８］のいずれか記載の偏光板と液晶ディスプレイパネルとを有することを特徴とする投射型液晶表示装置。
［１３］液晶ディスプレイパネルの光出射側に、前記非晶質基板が液晶ディスプレイパネル側となるように前記偏光板を配置した［１２］記載の投射型液晶表示装置。

本発明に係る偏光板は、初期耐光性、長期耐光性及び耐熱性のいずれにも優れる。また本発明に係る投射型液晶表示装置は、従来に比べて光洩れが格段に抑えられる。

本発明に係る偏光板の構成例を説明する図 本発明に係る偏光板の他の構成例を説明する図 本発明に係る偏光板の他の構成例を説明する図 本発明に係る偏光板の他の構成例を説明する図 本発明に係る光学部材の構成の一例を説明する図 プロジェクター光路図 耐光性評価装置の概説図 従来の偏光板の構成を説明する図

以下、本発明に係る偏光板及びそれを用いた投写型液晶表示装置について図に基づいて説明するが、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。

図１に、本発明に係る偏光板の一実施形態を示す概説図を示す。図１の偏光板は、偏光子３の一方面に、接着剤層（第１の接着剤層）４によって単結晶基板１が接合され、偏光子３の他方面に、接着剤層（第２の接着剤層）５によって単結晶基板１が接合されてなる。ここで、本発明では非晶質基板２の厚さを単結晶基板１の厚さよりも薄くすることが重要である。

単結晶基板１及び非晶質基板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。

本発明で使用する単結晶基板１の材料としては、例えば、水晶、サファイア、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３）、ＹＡＧ結晶、蛍石などが例示される。一方、非晶質基板２としては、例えば、石英ガラス（溶融石英）、珪酸塩ガラス、ホウ珪酸塩ガラス、ソーダガラス、チタン珪酸塩ガラスなどが例示される。これらの中でも、偏光子３で発生する熱を効率よく外部に放熱し、偏光子３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く、特に単結晶基板１の熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。このような材料としては、例えば、水晶やサファイア、スピネル等が挙げられる。

また、単結晶基板１及び非晶質基板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。透明基板の正面位相差が５ｎｍ未満であると、光源からの光が偏光子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を通過する。これにより、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。このような特性を有する単結晶基板１の材料としてはスピネルが例示され、非晶質基板２としては、石英ガラス、珪酸塩ガラス、ホウ珪酸塩ガラス、チタン珪酸塩ガラスが例示される。

ここで「正面位相差」とは、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、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、フィルム厚さを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。

具体的な組み合わせは、単結晶基板１として、熱伝導性の高いサファイア、スピネル、水晶のいずれかを選択し、非晶質基板２として、正面位相差の低い珪酸塩ガラス、ホウ珪酸塩ガラス、チタン珪酸塩ガラス、石英ガラスのいずれかを選択する組み合わせが好ましい。

単結晶基板１及び非晶質基板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。

接着剤層４と接着剤層５とはガラス転移温度が異なっているのが好ましい。強力な光が透過する際に生じる熱で偏光板内部に応力歪が発生しても、偏光子３の両面に形成された、ガラス転移温度の異なる接着剤層４と接着剤層５によって、応力歪みが吸収・緩和され、偏光子３が剥がれる等の不具合が効果的に抑えられるようになるからである。なお、接着剤層４，５を形成する接着剤は、粘着性を示す接着剤（いわゆる粘着剤）であってもよい。また、本発明で使用する接着剤層は、通常、透明である。

接着剤層４，５のガラス転移温度は異なっていればよく、具体的温度に特に限定はないが、接着剤層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（以下、接着剤Ａと記すことがある）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（以下、接着剤Ｂと記すことがある）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。

本発明で使用する偏光子３としては、例えば、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基板に二色性染料又はヨウ素を吸着配向されたもの、分子的に配向したポリビニルアルコールフィルム中にポリビニルアルコールの二色性脱水生成物（ポリビニレン）の配向した分子鎖を含有するポリビニルアルコール／ポリビニレンコポリマーなどが挙げられる。特に、ポリビニルアルコール系樹脂の偏光子基板に二色性染料又はヨウ素を吸着配向させたものが好ましい。

ここで、偏光子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。

偏光子の基材に吸着配向されるものとしては、例えば、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用、グリーンチャンネル用、レッドチャンネル用に、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）
（式中、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。）
で示される二色性染料が挙げられる。

また、遊離酸の形で式（II）
（式中、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。）
で示される二色性染料が挙げられる。

また、遊離酸の形で式（III）
Ｑ1−Ｎ＝Ｎ−Ｑ2−Ｘ−Ｑ3−Ｎ＝Ｎ−Ｑ4 （III）
〔式中、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。〕
で示される二色性染料が挙げられる。

また、式（IV）
〔式中、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は式（IV−１）
または、式（IV−２）
で示される２価の残基を示す。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挙げられる。

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行える。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、単結晶基板１及び非晶質基板２が偏光子３に全く接合されていない段階でもよいし、偏光子３の片面または両面に前記基板１，２が接合された後の段階でもよいが、単結晶基板１及び非晶質基板２の一方が片面に接合された段階で乾燥する方が、偏光子の平坦性を維持することができ、また偏光子３の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、乾燥後の基板側からの水分の浸入がなく、偏光子の乾燥状態を維持しやすいという利点もある。また、偏光子３の片面に基板が接合された段階で乾燥し、偏光子のもう片面に基板を接合した後、１３０℃以下の温度で乾燥すると、偏光子を一層乾燥させることができ好ましい。

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。

次に、本発明に係る偏光板の製造方法について、図１に示す偏光板の場合を例に説明する。この製造方法には、接着剤層４，５を形成する工程と、接着剤層４，５によって偏光子３と単結晶基板１及び非晶質基板２とを接合する工程とが含まれる。ここで重要なことは、接着剤層の形成を減圧下で行うことにある。これにより、接着剤層４，５への気泡の混入が防止される。さらには、接着剤層４，５による偏光子３と単結晶基板１及び非晶質基板２との接合も、減圧下で行うことが望ましい。なお、接着剤層４，５の形成は、偏光子３及び単結晶基板１・非晶質基板２の一方又は両方に形成すればよい。

図１の偏光板の製造方法の具体例としては次の形態が例示される。
（１）：偏光子３の両面に、２種類の異なる接着剤をそれぞれ塗工して接着剤層４，５を形成した後、接着剤層４，５で単結晶基板１及び非晶質基板２を接合する方法。
（２）：単結晶基板１に接着剤Ａを塗工し、得られた接着剤層４に偏光子３を接合し、偏光子３に接着剤Ｂを塗工し、得られた接着剤層５に非晶質基板２を接合する方法。
（３）：単結晶基板１に接着剤Ｂを塗工し、得られた接着剤層４に偏光子３を接合し、偏光子３に接着剤Ａを塗工し、得られた接着剤層５に非晶質基板２を接合する方法。
（４）：単結晶基板１に接着剤Ａを塗工し、得られた接着剤層４に偏光子３を接合し、別途、非晶質基板２に接着剤Ｂを塗工し、得られた接着剤層５と偏光板３を接合する方法。
（５）：単結晶基板１に接着剤Ｂを塗工し、得られた接着剤層４に偏光子３を接合し、別途、非晶質基板２に接着剤Ａを塗工し、得られた接着剤層５と偏光子３を接合する方法。
（６）：偏光子３に接着剤Ａを塗工し、得られた接着剤層４に単結晶基板１を接合し、偏光子３に接着剤Ｂを塗工し、得られた接着剤層５に非晶質基板２を接合する方法。
（７）：偏光子３に接着剤Ｂを塗工し、得られた接着剤層４に単結晶基板１を接合し、偏光子３に接着剤Ａを塗工し、得られた接着剤層５に非晶質基板２を接合する方法。
（８）：偏光子３の片面に接着剤Ａを塗工して接着剤層５を形成する一方、単結晶基板１に接着剤Ｂを塗工し、得られた接着剤層４に偏光子３の接着剤Ａを塗工していない面を接合し、接着剤層５に非晶質基板２を接合する方法。
（９）：偏光子３の片面に接着剤Ｂを塗工して接着剤層５を形成する一方、単結晶基板１に接着剤Ａを塗工し、得られた接着剤層４に偏光子３の接着剤Ｂを塗工していない面を接合し、接着剤層５に非晶質基板２を接合する方法。

本発明に係る偏光板の他の実施形態を図２〜図４に示す。これらの図に示される偏光板が、図１の偏光板と異なる点は、偏光板３の、接着剤層４，５と接触していない露出部分が封止剤７で被覆されている点である。これによって、空気中から偏光子３への水分の浸入が防止され、偏光子３の耐熱性が向上する。

図２の偏光板では、偏光子３の、接着剤層４，５と接していない露出部分が、封止剤７で覆われている。また、接着剤層４，５も同時に封止剤７で覆われている。この封止剤７は、偏光子３及び接着剤層４，５の外周部領域に形成され、例えば偏光子３が四角形の場合はその四辺全てに形成される。

図３の偏光板は、非晶質基板２が、偏光子３及び接着剤層４，５よりも面積の狭い場合の例であり、封止剤７によって、単結晶基板１と非晶質基板２との狭隘部にある偏光子３及び接着剤層４，５の外周部が被覆されている。図４の偏光板は、単結晶基板１及び非晶質基板２が、偏光子３及び接着剤層４，５よりも面積の狭い場合の例であり、封止剤７によって、単結晶基板１及び非晶質基板２から外方へ突出した偏光板３及び接着剤層４，５の外周部が被覆されている。

封止剤７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。加工時に流動性を有する樹脂を使用する場合、その樹脂の硬化前の粘度としては、１００Ｐａ・ｓ以下が好ましく、より好ましくは０．０１Ｐａ・ｓ〜５０Ｐａ・ｓの範囲である。

本発明で使用できる封止剤７は、前記の接着剤Ａ又はＢ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。

封止剤７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７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７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。封止剤の透湿度が６０ｇ/ｍ^２・２４ｈｒ以下であると、大気から偏光子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、封止剤を厚さ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。

次に、本発明に係る光学部材について説明する。本発明の光学部材は、以上説明した偏光板における単結晶基板及び非晶質基板の少なくとも一方の外側に、位相差フィルムを接合してなる。すなわち、単結晶基板の、第１接着剤層に接している面と反対側の面、及び、非晶質基板の、第１接着剤層に接している面と反対側の面から選ばれる少なくとも一面に、位相差フィルムを接合してなる。図５に、本発明の光学部材の一例を示す。図５の光学部材は、図２に示した偏光板の非晶質基板２の表面に接着剤層１１を介して位相差フィルム１２が接合されてなる。ここで、接着剤層１１を形成する接着剤としては、例えば、弾性接着剤、粘着剤、硬化性接着剤などが挙げられ、これらの中でも硬化性接着剤が好適に用いられる。

本発明で使用する位相差フィルム１２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。

本発明の偏光板は、例えば、液晶ディスプレイパネル（以下「ＬＣＤパネル」と記すことがある）を有する投射型液晶表示装置（プロジェクター）などに用いられる。その詳細を、図６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。また、ＬＣＤパネルの出射側及び入射側のいずれにも偏光板が設けられている場合、出射側の偏光板は、非晶質基板がＬＣＤパネル側となるように設けられているのが好ましい。

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。

以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。

（実施例１）
実施例１として、図２に示す構成の偏光板を次のようにして作製した。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という）を一軸延伸し、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３を得た。偏光子３は、厚さが２８μｍ、４４０ｎｍにおける偏光度が９９．９％、透過率が４４．０％であった。

このようにして得た偏光子３の一方の面を、接着剤Ａとしての「ＫＲ６９５Ａ」（エポキシ系紫外硬化性樹脂，ＡＤＥＫＡ社製 ＫＲ６９５Ａ：ガラス転移温度９０℃）からなる接着剤層５を介して、厚さ０．３ｍｍの青板ガラス基板（珪酸塩ガラス）２に接合した。そして、６０℃に調温したオーブン内で２４時間乾燥し、偏光子３の水分量を５ｗｔ％以下に調節した。その後、偏光子３のもう一方の面に、接着剤Ｂとしての「粘着剤１」（リンテック社製 アクリル系粘着剤：ガラス転移温度：−５０℃）からなる接着剤層４を介して、厚さ０．５ｍｍの水晶基板１を減圧下で接合した。その後、偏光子３の露出部分を覆うように減圧下で、紫外硬化性エポキシ樹脂（スリーボンド社製 ＴＢ３０２５Ｇ：透湿度１０ｇ/ｍ2・２４ｈｒ）からなる封止剤７を塗布し、硬化させて、図２に示す構成の偏光板を得た。なお、用いたサファイア基板および青板ガラスの空気と接する面には真空蒸着による誘電体層から成る反射防止処理を施した。

得られた偏光板を図７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。

図６に示すリアプロジェクターの光学系の光出射側の偏光板１４３として、前記作製した偏光板を取り付けた。この際、非晶質基板がＬＣＤパネル側となるように偏光板を設置した。そして、黒画面を表示させて画面における輝度分布を測定し、黒画面ｘｙ表示系にて表されるｘ値の最大値と最小値との差ｘ（ｐ−ｐ）及びｙ値の最大値と最小値との差ｙ（ｐ−ｐ）を算出した。これらの差は、値が小さいほど黒画面における黒ムラが少ないことを意味する。結果を表１に示す。

（実施例２）
青板ガラス基板の厚さを０．１ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして偏光板を作製した。作製した偏光板について、実施例１と同様にして、初期評価・長期評価を行った結果、光洩れは認められなかった。また同様に、耐熱性試験を行ったところ、偏光子の剥がれは認められなかった。さらに、黒画面ｘｙ表示系にて表されるｘ値の最大値と最小値との差ｘ（ｐ−ｐ）及びｙ値の最大値と最小値との差ｙ（ｐ−ｐ）を算出した。結果を表１に合わせて示す。

本発明の偏光板は、耐光性に優れ且つ小型化可能である。これにより、投射型液晶表示装置に用いた場合、光学系の小型化に大きく貢献でき、高輝度かつ長寿命化が図れると共に黒ムラを抑えられる。また本発明の偏光板は、初期耐光性、長期耐光性、及び耐熱性のいずれにも優れる。

（１） 単結晶基板
（２） 非晶質基板
（３） 偏光子
（４） 接着剤層（第１の接着剤層）
（５） 接着剤層（第２の接着剤層）
（７） 封止材
（１１） 接着剤層
（１２） 位相差フィルム
（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プリズム
（１７０）投写レンズ
（１８０）スクリーン

Claims (13)

1. 異なる２枚の透明基板が接着剤を介して偏光子を挟み込んだ積層構造を有し、一方の透明基板が単結晶基板で、他方の透明基板が非晶質基板であり、前記非晶質基板の厚さが前記単結晶基板の厚さよりも薄い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の接着剤層と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. 前記偏光子の水分含有量が５ｗｔ％以下である請求項１〜３のいずれか記載の偏光板。
5. 前記偏光子が、ポリビニルアルコール系樹脂の偏光子基板に二色性染料又はヨウ素を吸着配向したものである請求項１〜４のいずれか記載の偏光板。
6. 前記偏光子がポリビニルアルコール／ポリビニレンブロックコポリマーからなる偏光子である請求項１〜５のいずれか記載の偏光板。
7. 前記単結晶基板及び前記非晶質基板の少なくとも一方の熱伝導率が５Ｗ/ｍＫ以上である請求項１〜６のいずれか記載の偏光板。
8. 前記単結晶基板の材質が、水晶、サファイア及びスピネルからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、前記非晶質基板の材質が石英ガラス、珪酸塩ガラス、ホウ珪酸塩ガラス、ソーダガラスからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜７のいずれか記載の偏光板。
9. 請求項１〜８のいずれか記載の偏光板における、前記単結晶基板及び前記非晶質基板の少なくとも一方の外側に、位相差フィルムを接合したことを特徴とする光学部材。
10. 請求項１〜８のいずれか記載の偏光板の製造方法であって、減圧下で、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。
11. 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１０記載の製造方法。
12. 請求項１〜８のいずれか記載の偏光板と液晶ディスプレイパネルとを有することを特徴とする投射型液晶表示装置。
13. 液晶ディスプレイパネルの光出射側に、前記非晶質基板が液晶ディスプレイパネル側となるように前記偏光板を配置した請求項１２記載の投射型液晶表示装置。