JP2012113193A - 偏光素子及びそれを用いた表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリカーボネート系樹脂と第1の透明樹脂と第2の透明樹脂とを溶融混合して成形したシートを、一軸延伸し、ポリカーボネート系樹脂で構成された連続相に、第1の透明樹脂で構成された分散相Aを含む分散相が粒子状に分散し、かつ連続相及び/又は分散相が第2の透明樹脂を含む延伸シートで構成された偏光素子を得る。この偏光素子は、連続相の延伸方向とこの延伸方向に対して垂直な方向との屈折率差の絶対値が0.05未満であり、前記分散相Aの延伸方向とこの延伸方向に対して垂直な方向との屈折率差の絶対値が0.05以上である。
【選択図】図1
Description
本発明の偏光素子は、ポリカーボネート系樹脂で構成された連続相に、透明樹脂(第1の透明樹脂)で構成された分散相Aを含む分散相が粒子状に分散しているとともに、前記連続相及び/又は分散相に、さらに、第2の透明樹脂を含む延伸シートで構成されている。すなわち、偏光素子は、偏光素子の母体(マトリックス)を形成する連続相と、そのマトリックス中に存在し、かつ偏光機能を発現する分散相(分散相A)とで形成されている。連続相と分散相との界面は実質的に空隙が生じることなく、連続相と分散相とが結合又は密着している。
連続相は、ポリカーボネート系樹脂で構成されている。連続相(又はポリカーボネート系樹脂で構成された部分)の面内複屈折(延伸方向とこの延伸方向に対して垂直な方向との屈折率差の絶対値)が0.05未満、例えば、0〜0.03、好ましくは0〜0.02、さらに好ましくは0〜0.01程度である。本発明では、延伸倍率も低く抑制できる。特に、ビスフェノールA型ポリカーボネート系樹脂では、比較的低い延伸倍率において、前記面内複屈折を略0とすることもできる。なお、屈折率は、所定の波長(例えば、633nm)における値である(他においても同じ)。
分散相は、第1の透明樹脂で構成された分散相Aを含んでいる。分散相は分散相Aのみで構成(又は形成)してもよく、後述するように、分散相Aと他の分散相(分散相B)とで構成してもよい。
[式中、θは粒子状分散相の長軸とフィルムのX軸との間の角度を示し(長軸とX軸とが平行の場合、θ=0゜)、<cos2θ>は各分散相粒子について算出したcos2θの平均を示し、下記式で表される。
(式中、n(θ)は、全分散相粒子中の角度θを有する分散相粒子の割合(重率)を示す)]。
本発明の偏光素子では、延伸シートを構成する連続相及び/又は分散相にさらに透明樹脂(第2の透明樹脂)を含んでいる。前記のように特定の樹脂で形成された分散系に、このような第2の透明樹脂を組み合わせることにより、幅広い温度範囲で延伸しても、延伸に伴う成形不良(例えば、シートの白化、延伸ロールへの巻き付きなど)を効率よく抑えることができる。しかも、このような幅広い温度範囲で延伸しても、輝度などのシート特性を損なうことがない。そのため、実質的に延伸シートを製造可能な温度範囲を拡張できる。さらに、第2の透明樹脂を組み合わせることにより、より一層、輝度を向上することができる。
ポリエステル系樹脂としては、前記例示の樹脂が挙げられる。ポリエステル系樹脂は、代表的にはポリアルキレンアリレート系樹脂であってもよく、特に、ポリアルキレンテレフタレート系樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリC2−4アルキレンテレフタレート系樹脂)、ポリエステル系共重合体などであってもよい。
環状オレフィン系樹脂は、環内にエチレン性二重結合を有する重合性の環状オレフィンを少なくとも重合成分とする樹脂であればよい。環状オレフィンは、単環式オレフィンであってもよいが、多環式オレフィンが好ましい。代表的な多環式オレフィンとしては、例えば、ノルボルネン、置換基を有するノルボルネン(2−ノルボルネン)、シクロペンタジエンの多量体、置換基を有するシクロペンタジエンの多量体などが例示できる。前記置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アシル基、シアノ基、アミド基、ハロゲン原子などが例示できる。
本発明の偏光素子において、分散相は、連続相との界面において実質的に空隙(ボイド)を生じることなく、連続相と結合又は密着しているが、必要に応じて、相溶化剤を配合してもよい。相溶化剤を配合した場合、分散相が相溶化剤を介して連続相と結合又は密着してもよい。
本発明の偏光素子は、直線偏光に対する連続相と分散相との屈折率差が、シートの延伸方向(以下、「X軸方向」と称することがある)で大きく、延伸方向に対して垂直な方向(以下、「Y軸方向」と称することがある)で小さい。従って、前記偏光素子は、屈折率差が大きい方向の偏光は散乱する特性を有し、一部の偏光が延伸シートの前方に散乱するとともに、残りの偏光が延伸シートの後方に散乱し、ほとんど吸収されない。また、屈折率差の小さい方向の偏光はほぼ透過する特性を有する。すなわち、前記偏光素子は、延伸方向の直線偏光を大きく散乱し、この延伸方向に対して垂直な方向の直線偏光は、延伸方向よりも小さく散乱するか又はほぼ散乱しない。
偏光素子は、連続相を構成するポリカーボネート系樹脂中に、分散相を構成する第1の透明樹脂を分散して配向させるとともに、連続相及び/又は分散相に第2の透明樹脂を含有させることにより得ることができる。例えば、ポリカーボネート系樹脂と、第1の透明樹脂と、第2の透明樹脂と、必要により相溶化剤などの添加剤とを、必要に応じて、慣用の方法(例えば、溶融ブレンド法、タンブラー法など)でブレンドし、溶融混合し、Tダイやリングダイなどから押出してフィルム成形することにより、連続相中に分散相を分散できる。
本発明の面光源装置は、管状光源(蛍光管など)と、この管状光源からの光を側面から入射して平坦な出射面から出射させるための導光部材と、この導光部材の出射光側に配設された偏光素子とを備えている。なお、前記面光源装置において、偏光素子は散乱型素子として使用されている。
本発明の反射型液晶表示装置は、本発明の偏光素子と反射板との間に液晶セルが配設されていてもよく、液晶セルと反射板との間に本発明の偏光素子が配設されていてもよい。これらの装置のうち、液晶セルと反射板との間に前記偏光素子が配設された反射型液晶表示装置が好ましい。
延伸前の原反シートと、延伸後の延伸シートから微小切片を2方向(延伸シートの場合、延伸方向に平行及び垂直方向)に切り出し、透過型電子顕微鏡(日本電子(株)製、JEM1200EXII)で観察したところ、分散相のポリマーは押出方向に配列した楕円体状(又は細長い線状)の形態の散乱子(粒子状分散相)を形成しており、その長軸長さと短軸長さを50個の分散相粒子について測定し、加算平均した。
連続及び分散相の屈折率は、実施例及び比較例と同条件でそれぞれの樹脂単体シートを延伸したときの延伸方向(X軸方向)及び垂直方向(Y軸方向)について、プリズムカップラー(メトリコン社製)を用いて、23℃、50%RHの条件下、波長633nmで測定した。さらに、測定した屈折率に基づいて屈折率差を求めた。
偏光測定装置(日本電色工業(株)製、NDH−5000W)を用いて、その光源側に反射板、吸収型偏光板を挿入し、全光線透過率を測定し、それを基準の値とした。反射板と吸収型偏光板の間に実施例及び比較例の偏光素子を連続相と分散相との屈折率差が小さい方向と、前記吸収型偏光板の透過方向が一致するように挿入し、全光線透過率を測定した。この測定値を先の基準値に対して下記式のように規格化した値を輝度向上度とした。
分散相Aを構成する樹脂としてのポリエチレンナフタレート樹脂(PEN、帝人化成(株)製、「テオネックス TN8065S」、270℃及び剪断速度10sec−1における粘度:1578Pa・s、屈折率1.642)10重量部、分散相Bを構成する樹脂としてのポリエチレンテレフタレート樹脂(G−PET、帝人化成(株)製、ガラス転移温度67℃、屈折率1.55)3重量部、連続相を構成する樹脂としてのビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂(PC、三菱エンジニアリングプラスチック(株)製、「中粘度品 ユーピロンS−2000」、粘度平均分子量18000〜20000、MFR10g/10分、270℃及び剪断速度10sec−1における粘度:681Pa・s、屈折率1.59)90重量部を、二軸押出機(池貝鉄工(株)製、PCM30)を用いて、シリンダー温度280℃で溶融混練して押出し、冷却してペレットを作製した。得られたペレットを小型プレス機((株)東洋精機製作所、ミニテストプレス10)を用いて、270℃、10MPaのプレス圧で3分間プレス成形することにより、厚み1mmのプレスシートを作製した。得られたシートを幅40mm、長さ70mmに切り出し、恒温ユニットを備えた引張試験機((株)オリエンテック製、テンシロン UCT−5T)を用いて、チャック間40mmで、160℃で5分間予熱したのち、引張速度500mm/分で3倍に延伸後、チャックに保持した状態で、3分間160℃で熱処理した後、室温に急冷し、延伸シートを得た。
分散相Bを構成する樹脂としてのポリエチレンテレフタレート樹脂(帝人化成(株)製、「G−PET」、ガラス転移温度67℃、屈折率1.55)1重量部を用い、引張試験として165℃で5分間予熱したのち、引張速度500mm/分で3倍に延伸後、チャックに保持した状態で、3分間165℃で熱処理する以外は実施例1と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Aを構成する樹脂としてのポリエチレンナフタレート樹脂(PEN、帝人化成(株)製、「テオネックス TN8065S」)5重量部、分散相Bを構成する樹脂としてのポリエチレンテレフタレート樹脂(G−PET、帝人化成(株)製)1重量部、連続相を構成する樹脂としてのビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂(PC、三菱エンジニアリングプラスチック(株)製、「中粘度品 ユーピロンS−2000」)95重量部を、二軸押出機(池貝鉄工(株)製、PCM30)を用いて、シリンダー温度280℃で溶融混練して押出し、冷却してペレットを作製した。得られたペレットは実施例2と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Aを構成する樹脂としてのポリエチレンナフタレート樹脂(PEN、帝人化成(株)製、「テオネックス TN8065S」)15重量部、分散相Bを構成する樹脂としてのポリエチレンテレフタレート樹脂(G−PET、帝人化成(株)製)1重量部、連続相を構成する樹脂としてのビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂(PC、三菱エンジニアリングプラスチック(株)製、「中粘度品 ユーピロンS−2000」)85重量部を、二軸押出機(池貝鉄工(株)製、PCM30)を用いて、シリンダー温度280℃で溶融混練して押出し、冷却してペレットを作製した。得られたペレットは実施例2と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としてのポリエチレンテレフタレート樹脂(G−PET、帝人化成(株)製)を実施例5については3重量部、実施例6については5重量部を用いる以外は実施例2と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィン樹脂(日本ゼオン(株)製、「480R」、ガラス転移温度138℃、屈折率1.525、280℃におけるMFR=21g/10分)を1重量部用いる以外は実施例2と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィン樹脂(日本ゼオン(株)製、「480R」、ガラス転移温度138℃、屈折率1.525、280℃におけるMFR=21g/10分)を1重量部用いる以外は実施例1と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィン樹脂(日本ゼオン(株)製、「480R」、ガラス転移温度138℃、屈折率1.525、280℃におけるMFR=21g/10分)を実施例9については3重量部、実施例10については5重量部を用いる以外は実施例2と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィン樹脂(日本ゼオン(株)製、「E48R」、ガラス転移温度139℃、屈折率1.531、280℃におけるMFR=25g/10分)を1重量部用いる以外は実施例2と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィン樹脂(日本ゼオン(株)製、「E48R」、ガラス転移温度139℃、屈折率1.531、280℃におけるMFR=25g/10分)を1重量部用いる以外は実施例1と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィン樹脂(日本ゼオン(株)製、「E48R」、ガラス転移温度139℃、屈折率1.531、280℃におけるMFR=25g/10分)を実施例13については3重量部、実施例14については5重量部を用いる以外は実施例2と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィン樹脂(日本ゼオン(株)製、「330R」、ガラス転移温度123℃、屈折率1.509、260℃におけるMFR=11g/10分)を1重量部用いる以外は実施例2と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィン樹脂(日本ゼオン(株)製、「330R」、ガラス転移温度123℃、屈折率1.509、260℃におけるMFR=11g/10分)を1重量部用いる以外は実施例1と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィン樹脂(日本ゼオン(株)製、「330R」、ガラス転移温度123℃、屈折率1.509、260℃におけるMFR=11g/10分)を3重量部用いる以外は実施例2と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィンコポリマー樹脂(ポリプラスチックス(株)製、「6013」、ガラス転移温度138℃、屈折率1.53、260℃におけるMFR=14g/10分)を3重量部用いる以外は実施例2と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィンコポリマー樹脂(ポリプラスチックス(株)製、「6013」、ガラス転移温度138℃、屈折率1.53、260℃におけるMFR=14g/10分)を3重量部用い、引張試験として168℃で5分間予熱したのち、引張速度500mm/分で3倍に延伸後、チャックに保持した状態で、3分間168℃で熱処理する以外は実施例1と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィンコポリマー樹脂(ポリプラスチックス(株)製、「6013」、ガラス転移温度138℃、屈折率1.53、260℃におけるMFR=14g/10分)を5重量部用いる以外は実施例2と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィンコポリマー樹脂(ポリプラスチックス(株)製、「5013」、ガラス転移温度134℃、屈折率1.53、260℃におけるMFR=48g/10分)を1重量部用いる以外は実施例2と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィンコポリマー樹脂(ポリプラスチックス(株)製、「5013」、ガラス転移温度134℃、屈折率1.53、260℃におけるMFR=48g/10分)を1重量部用い、引張試験として168℃で5分間予熱したのち、引張速度500mm/分で3倍に延伸後、チャックに保持した状態で、3分間168℃で熱処理する以外は実施例1と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相Bを構成する樹脂としての環状オレフィンコポリマー樹脂(ポリプラスチックス(株)製、「5013」、ガラス転移温度134℃、屈折率1.53、260℃におけるMFR=48g/10分)を実施例23については3重量部、及び実施例24については5重量部を用いる以外は実施例2と同様にして、延伸シートを製造した。
分散相を構成する樹脂としてのポリエチレンナフタレート樹脂(PEN、帝人化成(株)製、「テオネックス TN8065S」、270℃及び剪断速度10sec−1における粘度:1578Pa・s)10重量部、連続相を構成する樹脂としてのビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂(PC、三菱エンジニアリングプラスチック(株)製、「中粘度品 ユーピロンS−2000」、粘度平均分子量18000〜20000、MFR10g/10分、270℃及び剪断速度10sec−1における粘度:681Pa・s)90重量部を、二軸押出機(池貝鉄工(株)製、PCM30)を用いて、シリンダー温度280℃で溶融混練して押出し、冷却してペレットを作製した。得られたペレットを小型プレス機((株)東洋精機製作所、ミニテストプレス10)を用いて、270℃、10MPaのプレス圧で3分間プレス成形することにより、厚み1mmのプレスシートを作製した。得られたシートを幅40mm、長さ70mmに切り出し、恒温ユニットを備えた引張試験機((株)オリエンテック製、テンシロン UCT−5T)を用いて、チャック間40mmで、163℃で5分間予熱したのち、引張速度500mm/分で3倍に延伸後、チャックに保持した状態で、3分間163℃で熱処理した後、室温に急冷し、延伸シートを得た。
引張試験として165℃で5分間予熱したのち、引張速度500mm/分で3倍に延伸後、チャックに保持した状態で、3分間165℃で熱処理する以外は比較例1と同様にして、延伸シートを製造した。
引張試験として168℃で5分間予熱したのち、引張速度500mm/分で3倍に延伸後、チャックに保持した状態で、3分間168℃で熱処理する以外は比較例1と同様にして、延伸シートを製造した。
2…蛍光管
3,13,23…反射部材又は反射層
4…導光板
5,15,25…偏光素子
6…拡散シート
7,17,27…液晶セル
18…吸収型偏光板
29…1/4波長板
Claims (21)
- ポリカーボネート系樹脂で構成された連続相に、第1の透明樹脂で構成された分散相Aを少なくとも含む分散相が粒子状に分散している延伸シートで構成された偏光素子であって、前記連続相及び/又は分散相が、さらに、第2の透明樹脂を含み、前記連続相の面内複屈折が0.05未満であり、前記分散相Aの面内複屈折が0.05以上であり、直線偏光に対する連続相と分散相Aとの屈折率差が延伸方向とこの延伸方向に対して垂直な方向とで異なる偏光素子。
- 第2の透明樹脂が、ポリカーボネート系樹脂及び分散相Aに対して独立した相を形成している請求項1記載の偏光素子。
- 分散相が、分散相Aと、第2の透明樹脂で構成された分散相Bとで構成されている請求項1又は2記載の偏光素子。
- 延伸方向における連続相と分散相Aとの屈折率差の絶対値が0.1〜0.3であり、かつ延伸方向に対して垂直な方向における連続相と分散相Aとの屈折率差の絶対値が0.1以下である請求項1〜3のいずれかに記載の偏光素子。
- 分散相Aの長軸及び短軸の平均長さが、それぞれ0.8〜10μm及び0.05〜0.8μmであり、分散相Aの平均アスペクト比が2〜200である請求項1〜4のいずれかに記載の偏光素子。
- ポリカーボネート系樹脂がガラス転移温度120〜160℃のビスフェノールA型ポリカーボネート系樹脂であり、第1の透明樹脂がポリエステル系樹脂で構成されている請求項1〜5のいずれかに記載の偏光素子。
- 延伸前の第1の透明樹脂の屈折率が1.59〜1.7である請求項1〜6のいずれかに記載の偏光素子。
- 第1の透明樹脂がポリアルキレンアリレート系樹脂で構成されている請求項1〜7のいずれかに記載の偏光素子。
- 第2の透明樹脂のガラス転移温度が50℃〜150℃である請求項1〜8のいずれかに記載の偏光素子。
- 延伸前の第2の透明樹脂の屈折率が1.51〜1.58である請求項1〜9のいずれかに記載の偏光素子。
- 延伸前のポリカーボネート系樹脂の屈折率と延伸前の第2の透明樹脂の屈折率との差の絶対値が、0.02〜0.07である請求項1〜10のいずれかに記載の偏光素子。
- 第2の透明樹脂が、ポリエステル系樹脂および環状オレフィン系樹脂から選択された少なくとも1種で構成されている請求項1〜11のいずれかに記載の偏光素子。
- 第1の透明樹脂がポリアルキレンナフタレート系樹脂で構成されており、ポリエステル系樹脂が、ポリアルキレンテレフタレート系樹脂で構成されている請求項12記載の偏光素子。
- ポリエステル系樹脂が、ポリエステル系共重合体である請求項12又は13記載の偏光素子。
- 連続相と分散相との割合が、前者/後者=99/1〜50/50(重量比)であり、ポリカーボネート系樹脂および第1の透明樹脂の総量と第2の透明樹脂との割合が、前者/後者(重量比)=99.9/0.1〜60/40である請求項1〜14のいずれかに記載の偏光素子。
- 連続相と分散相との割合が、前者/後者=98/2〜70/30(重量比)であり、ポリカーボネート系樹脂および第1の透明樹脂の総量と第2の透明樹脂との割合が、前者/後者(重量比)=99.5/0.5〜80/20であり、第1の透明樹脂と第2の透明樹脂との割合が、前者/後者(重量比)=99/1〜5/95である請求項1〜15のいずれかに記載の偏光素子。
- ポリカーボネート系樹脂と第1の透明樹脂と第2の透明樹脂とを溶融混合して成形したシートを、一軸延伸して請求項1〜16のいずれかに記載の偏光素子を製造する方法。
- ポリカーボネート系樹脂のガラス転移温度をTgとしたとき、Tg℃〜(Tg+80)℃の温度で、1.2〜4倍に一軸延伸する請求項17記載の方法。
- さらに延伸温度以上の温度で熱処理する請求項17又は18記載の方法。
- 請求項1〜16のいずれかに記載の偏光素子を備えた面光源装置。
- 請求項1〜16のいずれかに記載の偏光素子を備えた液晶表示装置。
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