JP2012220554A - 偏光素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリビニルアルコール系フィルム偏光子1上に、液晶性化合物の配向が固定された液晶層4を備える偏光素子20において、液晶層4は液晶性化合物および界面活性剤を含有し、液晶層4の偏光子1側の表面には、シランカップリング剤を用いて得られる有機ケイ素化合物層14が形成されており、偏光子1と液晶層4表面の有機ケイ素化合物層14とが第1接着剤層12を介して貼り合わせられている。
【選択図】図1
Description
偏光子1はポリビニルアルコール系フィルムからなる。このような偏光子は、例えば、ポリビニルアルコール系フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸することによって得られる。中でも、高い偏光度を有するという観点、および液晶層との接着性の観点から、ヨウ素を含有するポリビニルアルコール系フィルムからなる偏光子が好適に用いられる。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又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挙げられる他、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や、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挙げられる。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。
液晶層4は、液晶性化合物の配向が固定された層である。液晶層の形成に用いられる液晶性化合物としては、負の屈折率異方性を有するもの、正の屈折率異方性を有するもののいずれも用いることができる。負の屈折率異方性を有する液晶性化合物としては、ディスコティック液晶化合物が挙げられる。ディスコティック液晶化合物とは、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.71巻、111頁(1981年)に記載されている、ベンゼン誘導体や、B.Kohneらの研究報告、Angew.Chem.96巻、70頁(1984年)に記載されたシクロヘキサン誘導体及びJ.M.Lehnらの研究報告、J.Chem.Commun.,1794頁(1985年)、J.Zhangらの研究報告、J.Am.Chem.Soc.116巻、2655頁(1994年)に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクル等が挙げられ、一般的にこれらを分子中心の母核とし、直鎖のアルキル基やアルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基等がその直鎖として放射状に置換された構造であり、液晶性を示し、一般的にディスコティック液晶と呼ばれるものが含まれる。ただし、分子自身が負の一軸性を有し、一定の配向を付与できるものであれば上記記載に限定されるものではない。また、本発明において、ディスコティック液晶化合物は、熱、光等で硬化反応する重合性不飽和基(例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、アリル基等が挙げられる)を有するものが通常用いられる。
上記の液晶層は、偏光子と貼り合わされて偏光素子が形成される。液晶層4と偏光子1とは接着剤層12を用いて貼り合わされるが、本発明においては、液晶層と偏光子との貼り合わせに先立って、液晶層4の表面をシランカップリング剤により処理して有機ケイ素化合物層14を形成する。この有機ケイ素化合物層14の形成面を偏光子1と貼り合わせることにより、両者の接着性を向上させることができる。
Xは、例えば、ハロアルキル基、メルカプト基、アルキルスルファニル基、アミノ基、イソシアナト基、ウレイド基、下記一般式(a)で示される基または下記一般式(b)で示される基である。
シランカップリング剤処理により表面に有機ケイ素化合物層14が形成された液晶層4は、第1接着剤層12を介して偏光子1と貼り合わされる。第1接着剤層12を形成する接着剤としては、例えば、アクリル系ポリマー、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、ポリビニルエーテル、酢酸ビニル/塩化ビニルコポリマー、変性ポリオレフィン、エポキシ系、フッ素系、天然ゴム系、合成ゴム等のゴム系等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、偏光子と液晶層表面に形成された有機ケイ素化合物層との接着性を高める観点からは、水性接着剤が好ましく用いられる。中でも、ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とするものが用いられる。
偏光子1の液晶層4を貼り合わせるのと反対側の面には、図1に示すように第2接着剤層13を介して透明保護フィルム3が貼り合わせられていてもよい。透明保護フィルムを構成する材料としては、例えば透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮断性、等方性などに優れる熱可塑性樹脂が用いられる。このような熱可塑性樹脂の具体例としては、トリアセチルセルロース等のセルロース樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、環状ポリオレフィン樹脂(ノルボルネン系樹脂)、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、およびこれらの混合物が挙げられる。
液晶層4の偏光子1と貼り合わされるのと反対側の面は、図1に示すように、他のフィルム等が貼り合わせられずに液晶層4が露出した状態であってもよく、図2、3に示すように、他のフィルムが貼り合わせられた状態であってもよい。図2は、液晶層4を形成する際の基材104が剥離されずに、そのまま液晶層4と密着している形態を表している。当該構成において、基材104は、そのまま偏光素子の一部として液晶表示装置等に組み込むこともできる。また、偏光素子を実用に供するまでの間、液晶層4の表面に基材104が仮着された状態として、実用に供する際に基材104を剥離すれば、表面保護のために別途のセパレータ等を用いずとも、液晶層4の表面を保護することができる。
本発明の偏光素子は、液晶表示装置等の画像表示装置に好ましく用いることができる。このような画像表示装置は、本発明の偏光素子を用いること以外は、従来の画像表示装置と同様の構成とすることができる。
(液晶層の作製)
重合性液晶性化合物(BSAF社製、商品名「Paliocolor LC242」)をシクロペンタノンに溶解して固形分濃度30重量%の溶液を調製した。この溶液に、フッ素系界面活性剤(DIC社製 商品名「メガファックRS−714」)および重合開始剤(チバ・ガイギー社製 商品名「イルガキュア369」を添加して、塗布液を調整した。界面活性剤および重合開始剤の添加量は、液晶性化合物100重量部に対して、それぞれ、0.01重量部、3重量部であった。
シランカップリング剤(東レ・ダウコーニング社製 商品名「APZ−6661」)20重量部を80重量部のイソプロピルアルコールで希釈して、シランカップリング剤溶液を調製した。前記液晶層の表面をコロナ処理した後、ワイヤーバーを用いて前記シランカップリング剤溶液を塗布し、80℃の空気循環式恒温オーブンで2分間乾燥させ、液晶層の表面に有機ケイ素化合物層を形成した。
重合度2400、ケン化度99.9%、厚み75μmのポリビニルアルコールフィルムを、30℃の温水中に浸漬し、膨潤させながら、ポリビニルアルコールフィルムの長さが元長の2倍となるように自由端一軸延伸をおこなった。ついで、ヨウ素とヨウ化カリウムの混合物(重量比1:16)の濃度が0.3重量%の水溶液(染色浴)に浸漬し、ポリビニルアルコールフィルム長さがの元長の3倍となるように自由端一軸延伸しながらフィルムを染色した。その後、ホウ酸3重量%、ヨウ化カリウム3重量%の水溶液(架橋浴1)中に浸漬しながら、ポリビニルアルコールフィルムの長さが元長の4倍となるように延伸した後、60℃のホウ酸4重量%、ヨウ化カリウム5重量%の水溶液(架橋浴2)中で、ポリビニルアルコールフィルムの長さが元長の6倍となるように延伸した。その後、ヨウ化カリウム3重量%の水溶液(ヨウ素含浸浴)でヨウ素イオン含浸処理を行った後、60℃のオーブンで4分間乾燥し、偏光子を得た。得られた偏光子の厚みは28μmであった。
アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール樹脂(平均重合度1200,ケン化度98.5モル%,アセトアセチル化度5モル%)100重量部に対し、メチロールメラミン32重量部を、30℃の温度条件下に、純水に溶解し、固形分濃度3.2重量%になるように接着剤水溶液を調製した。
上記接着剤を用い、30℃の温度条件下で、偏光子の一方の面に液晶層を、他方の面に透明保護フィルムとして厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルム(富士フィルム社製 商品名「フジタック TD80UL」)を、ロール貼合機で貼り合わせた後、60℃で4分間乾燥させた。乾燥後に液晶層から基材フィルムを剥離して、図1に示すような積層構成を有する偏光素子を得た。得られた偏光子の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察したところ、有機ケイ素化合物層の厚みは25nmであった。
実施例1と同様に液晶層を形成した後、液晶層の表面にシランカップリング処理を行わず、コロナ処理のみを行った。この液晶層を用いて、実施例1と同様にして、偏光子の一方の面に液晶層、他方の面に透明保護フィルムを貼り合わせて、偏光素子を得た。
前記比較例1と同様に、液晶層の表面にシランカップリング処理を行わず、コロナ処理に代えてプラズマ照射処理を行った。この液晶層を用いて、偏光子の一方の面に液晶層、他方の面に透明保護フィルムを貼り合わせて、偏光素子を得た。
前記比較例1と同様に、液晶層の表面にシランカップリング処理を行わず、コロナ処理に代えてケン化処理を行った。この液晶層を用いて、偏光子の一方の面に液晶層、他方の面に透明保護フィルムを貼り合わせて、偏光素子を得た。
実施例1と同様に液晶層を形成した後、液晶層の表面にコロナ処理を行い、ウレタン系下塗り剤層を形成した。この液晶層を用いて、偏光子の一方の面に液晶層、他方の面に透明保護フィルムを貼り合わせて、偏光素子を得た。
実施例1において、偏光子の一方の面に液晶層を貼り合わせる代わりに、偏光子の両面に透明保護フィルムを貼り合わせて、偏光子の両面に透明保護フィルムが貼り合わされた偏光板を得た。
実施例1のシランカップリング剤処理において、シランカップリング剤の塗布厚みを大きくした。それ以外は実施例1と同様にして、図1に示すような積層構成を有する偏光素子を得た。得られた偏光子の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察したところ、有機ケイ素化合物層の厚みは40nmであった。
実施例、比較例および参考例で得られた偏光素子の側面の偏光子と透明保護フィルムとの間にカッターナイフの刃を挿入し、偏光素子の端部において、偏光子と透明保護フィルムとを剥離した。当該剥離部において、偏光子および透明保護フィルムのそれぞれを掴み、反対方向に引張って剥離を試みた。
2,3 透明保護フィルム
102 透明保護フィルム
4 液晶層
5 粘着剤層
12,13 接着剤層
112 接着剤層
14 有機ケイ素化合物層
20 偏光素子
104 基材
Claims (6)
- ポリビニルアルコール系フィルム偏光子上に、液晶性化合物の配向が固定された液晶層を備える偏光素子であって、
前記液晶層は液晶性化合物および界面活性剤を含有し、
液晶層の偏光子側の表面には、シランカップリング剤を用いて得られる有機ケイ素化合物層が形成されており、
前記偏光子と液晶層表面の有機ケイ素化合物層とが第1接着剤層を介して貼り合わせられている、偏光素子。 - 前記有機ケイ素化合物層の厚みが30nm以下である、請求項1に記載の偏光素子。
- 前記偏光子の他方の面には、第2接着剤層を介して透明保護フィルムが貼り合わせられている、請求項1または2に記載の偏光素子。
- 前記液晶層に含まれる界面活性剤が、シリコーン系界面化製剤である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光素子。
- 前記液晶層に含まれる界面活性剤が、フッ素系界面活性剤である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光素子。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の偏光素子を製造する方法であって、
液晶性化合物および界面活性剤を含有し、液晶性化合物の配向が固定された液晶層を準備する工程、
前記液晶層の表面をシランカップリング剤溶液で処理して有機ケイ素化合物層を形成する工程、および
ポリビニルアルコール系フィルム偏光子上の一方の面に、第1接着剤層を介して、前記液晶層の有機ケイ素化合物層形成面を貼り合わせる工程、
を有する、偏光素子の製造方法。
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