JP2013148909A - ポリビニルアルコール系樹脂層を備える偏光子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ポリビニルアルコール系樹脂層は、延伸されることによって0.4〜7μmの膜厚とされており、一定方向に配向したポリマー鎖を有し、該ポリマー鎖は配向性の高い結晶化部を含み、ポリビニルアルコール系樹脂層に吸着されたヨウ素は、ポリビニルアルコール系樹脂層の結晶化部に吸着されたポリヨウ素イオン錯体の形態でポリビニルアルコール系樹脂層に存在して、偏光子に吸収二色正を与え、該偏光子は、吸光度が0.359〜0.380で、偏光度が99.9%以上の光学特性を示すものとされたことを特徴とする偏光子である。
【選択図】図2
Description
(1)ヨウ素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂層を備える偏光子であって、前記ポリビニルアルコール系樹脂層は、延伸されることによって0.4〜7μmの膜厚とされており、一定方向に配向したポリマー鎖を有し、該ポリマー鎖は配向性の高い結晶化部を含み、前記ポリビニルアルコール系樹脂層に吸着されたヨウ素は、前記ポリビニルアルコール系樹脂層の前記結晶化部に吸着されたポリヨウ素イオン錯体の形態で前記ポリビニルアルコール系樹脂層に存在して、偏光子に吸収二色正を与え、該偏光子は、吸光度が0.359〜0.380で、偏光度が99.9%以上の光学特性を示すものとされたことを特徴とする偏光子である。
(2)また前記偏光子は、前記光学特性の吸光度が0.362〜0.377で、偏光度が99.95%以上の光学特性を示すものとすることができる。
(3)さらにまた前記偏光子は、前記ポリヨウ素イオン錯体が、I3 −及びI5 −の形態で、前記ポリマー鎖の前記結晶化部に吸着されているものとすることができる。
まず、ポリビニルアルコール系樹脂層10を支持体30と共に延伸する。ポリビニルアルコール系樹脂層10は延伸後、延伸層14と呼ばれる。図1(b)は、延伸層14の模式的な断面図である。本発明の偏光子を製造する方法における第1のポイントは、染色前に、ポリビニルアルコール系樹脂層10の延伸を行なうことである。矢印15は延伸方向を示す。延伸によって、延伸層14内のポリマー鎖(図示しない)を結晶化させて、非晶部16の中に、より配向性の高い結晶化部17を生成させる。
次に、延伸層14を染色する。染色とは、ヨウ素の吸着処理である。延伸層14は染色後、染色層18と呼ばれる。図2(c)は、染色層18の模式的な断面図である。本発明の偏光子を製造する方法における第2のポイントは、延伸層14を、ヨウ素を含む染色液中に浸漬して、過剰染色することである。過剰染色とは、三刺激値Yから求められる吸光度ABが、0.4以上となるように染色することを意味する。吸光度ABの添え字Bは、工程Bを表わす。
次に、染色層18に吸着したヨウ素を、一部除去する。これを脱色という。脱色後、染色層18は偏光子20と呼ばれる。ヨウ素は、ポリヨウ素イオン錯体19の形で、染色層18に吸着している。図2(d)は、偏光子20の模式的な断面図である。本発明の偏光子を製造する方法における第3のポイントは、過剰染色した染色層18から、ポリヨウ素イオン錯体19を、一部除去することである。染色層18から、ポリヨウ素イオン錯体19を除去するために、例えば、染色層18を、ヨウ化カリウム水溶液(脱色液)に浸漬する。このとき、吸光度ACが0.03〜0.7低下するように、ポリヨウ素イオン錯体19を除去する。但し、染色層の吸光度が0.3より小さくならないようにする。吸光度ACの添え字Cは、工程Cを表わす。
図3は、本発明の偏光子の製造工程を示す模式図である。本発明の偏光子を製造する方法は、ヨウ素を含むポリビニルアルコール系樹脂層からなる偏光子20の製造方法である。
本発明の偏光子を製造する方法に用いられる工程Aは、ポリビニルアルコール系樹脂層10を延伸して、延伸層14を得る工程である。
本発明の偏光子を製造する方法に用いられる工程Bでは、工程Aにより得られた延伸層14を、ヨウ素を含む染色液23に浸漬して、染色層18を得る。染色層18の吸光度ABは、好ましくは、0.4〜1.0(T=40%〜10%)である。染色層18の吸光度ABは、さらに好ましくは、0.5〜1.0(T=31.6%〜10%)である。染色層18の吸光度ABが、0.4未満の場合(Tが40%を超える場合)、ポリマー鎖の結晶化部17に、十分なポリヨウ素イオン錯体19を吸着されない場合がある。
A=log10(1/T) ...(1)
ここで、透過率TはJIS Z 8701(1995)の、2度視野に基づくXYZ表色系の、三刺激値Yの値である。本明細書において透過率Tの値は、T=1を100%として、パーセントで表わす。
本発明の偏光子を製造する方法に用いられる工程Cでは、工程Bにより得られた染色層18から、ポリヨウ素イオン錯体19を一部除去して、偏光子20を得る。ポリヨウ素イオン錯体19の除去により、偏光子20の吸光度ACが、染色層18の吸光度ABよりも、0.03〜0.7低くなるようにする。但し、染色層の吸光度ABが0.3より小さくならないようにする。
本発明の偏光子20は、ヨウ素を含むポリビニルアルコール系樹脂層からなる。上記のポリビニルアルコール系樹脂層は、延伸および染色が行なわれており、ポリマー鎖が一定方向に配向したものである。ヨウ素は、ポリビニルアルコール系樹脂層中で、I3 −やI5 −などの、ポリヨウ素イオン錯体19を形成しており、可視光領域(波長380nm〜780nm)で吸収二色性を示す。
(1)膜厚150μmのノルボルネン系樹脂フィルム(JSR社製ARTON)からなる支持体の表面に、ポリビニルアルコールの7重量%水溶液を塗布し、ポリビニルアルコール膜を形成した。ポリビニルアルコールの重合度は4,200、鹸化度は99%以上であった。
(2)ポリビニルアルコール膜と支持体を、80℃で8分間乾燥して、膜厚7μmのポリビニルアルコール層を支持体上に成膜し、ポリビニルアルコール層と支持体の積層体を得た。
(3)ポリビニルアルコール層と支持体の積層体を、二軸延伸機(岩本製作所製)を用いて、乾式一軸延伸した。延伸温度は150℃であった。延伸倍率は、元長の4.8倍になるようにした。延伸の結果、延伸層と支持体の積層体を得た。支持体も延伸層と同じ倍率で延伸されている。
(4)延伸層と支持体の積層体を、ヨウ素とヨウ化カリウムを含む水溶液からなる染色液に浸漬し、延伸層にポリヨウ素イオン錯体を吸着・配向させ、染色層と支持体の積層体を得た。染色液への浸漬時間は600秒であった。染色液の液温は25℃であった。染色液の組成は、重量比で、ヨウ素:ヨウ化カリウム:水=1.1:7.8:100であった。染色直後の吸光度は0.602であった。
(5)染色層と支持体の積層体を、ヨウ化カリウムを含む脱色液に浸漬し、染色層のポリヨウ素イオン錯体を一部除去した。脱色液の組成は、重量比で、水:ヨウ化カリウム=100:5.3であった。脱色液の液温は60℃であった。脱色液への浸漬時間を調整して、出来上がった偏光子の吸光度が0.357〜0.377となる5種類のサンプルを作製した。
(6)一部脱色された染色層と支持体の積層体を、ホウ酸とヨウ化カリウムを含む架橋液に浸漬した。架橋液の組成は、重量比で、水:ホウ酸:ヨウ化カリウム=100:11.8:5.9であった。架橋液への浸漬時間は60秒であった。架橋液の液温は60℃であった。
(7)架橋処理をした染色層と支持体の積層体を、60℃で120秒間、乾燥した。
以上のようにして、偏光子(膜厚2.9μm)と支持体の積層体を形成した。偏光子の吸光度(AC)対偏光度のグラフを図4に示す。また、染色層の吸光度(AB)対偏光度のグラフを図5に示す。
実施例1と同様にして、偏光子(膜厚2.9μm)と支持体の積層体を形成した。ただし、以下の点で、実施例1と異なる。
(1)染色液への浸漬時間を調整して、染色直後の吸光度を0.921とした。
(2)脱色液への浸漬時間を調整して、出来上がった偏光子の吸光度が0.359〜0.377となる5種類のサンプルを作製した。
偏光子の吸光度(AC)対偏光度のグラフを図4に示す。また、染色層の吸光度(AB)対偏光度のグラフを図5に示す。
実施例1と同様にして、偏光子(膜厚2.9μm)と支持体の積層体を形成した。ただし、以下の点で、実施例1と異なる。
(1)染色液への浸漬時間を調整して、染色直後の吸光度を0.420とした。
(2)脱色液への浸漬時間を調整して、出来上がった偏光子の吸光度が0.362〜0.377となる4種類のサンプルを作製した。
偏光子の吸光度(AC)対偏光度のグラフを図4に示す。また、染色層の吸光度(AB)対偏光度のグラフを図5に示す。
実施例1と同様にして、偏光子(膜厚2.9μm)と支持体の積層体を形成した。ただし、以下の点で、実施例1と異なる。
(1)染色液への浸漬時間を調整して、染色直後の吸光度を0.959とした。
(2)脱色液への浸漬時間を調整して、出来上がった偏光子の吸光度が0.357〜0.376となる4種類のサンプルを作製した。
(3)延伸温度は100℃であり、延伸倍率は、元長の4.5倍であった。
偏光子の吸光度(AC)対偏光度のグラフを図4に示す。
実施例1と同様にして、偏光子(膜厚3.5μm)と支持体の積層体を形成した。ただし、以下の点で、実施例1と異なる。
(1)ポリビニルアルコールの5重量%水溶液を塗布した。
(2)延伸温度は140℃であり、延伸倍率は、元長の4.0倍であった。
(3)染色液の組成は、重量比で、ヨウ素:ヨウ化カリウム:水=1:7:92であり、染色液への浸漬時間は300秒であった。
(4)染色直後の吸光度は0.613であった。
(5)脱色液のヨウ化カリウムの含有量は、重量比で、水:ヨウ化カリウム=95:5であった。脱色液への浸漬時間は30秒で、出来上がった偏光子の吸光度は0.380であった。
(6)架橋液の組成は、重量比で、水:ホウ酸:ヨウ化カリウム=85:10:5であった。
偏光子の吸光度(AC)対偏光度のグラフを図4に示す。
実施例5と同様にして、偏光子(膜厚3.5μm)と支持体の積層体を形成した。ただし、以下の点で、実施例5と異なる。
(1)染色液への浸漬時間が600秒であった。染色直後の吸光度は0.417であった。
(2)脱色液への浸漬時間が2秒であった。出来上がった偏光子の吸光度は0.380であった。
偏光子の吸光度(AC)対偏光度のグラフを図4に示す。
実施例5と同様にして、偏光子(膜厚3.5μm)と支持体の積層体を形成した。ただし、以下の点で、実施例5と異なる。
(1)支持体として、膜厚200μmの非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルム(三菱樹脂社製ノバクリアSG007)を用いた。
(2)延伸温度が110℃であった。
(3)染色液の組成が、重量比で、ヨウ素:ヨウ化カリウム:水=0.2:1.4:98.4であった。
(4)染色液への浸漬時間は600秒であった。染色直後の吸光度は0.577であった。
(5)脱色液への浸漬時間は8秒で、出来上がった偏光子の吸光度は0.380であった。
偏光子の吸光度(AC)対偏光度のグラフを図4に示す。
実施例1と同様にして、偏光子(膜厚2.9μm)と支持体の積層体を形成した。ただし、以下の点で、実施例1と異なる。
(1)染色液への浸漬時間を調整して、出来上がった偏光子の吸光度が0.367〜0.387となる4種類のサンプルを作製した。
(2)脱色工程は行なわなかった。
偏光子の吸光度(AC)対偏光度のグラフを図4に示す。また、染色層の吸光度(AB)対偏光度のグラフを図5に示す。
実施例1と同様にして、偏光子(膜厚2.9μm)と支持体の積層体を形成した。ただし、以下の点で、実施例1と異なる。
(1)染色液への浸漬時間を調整して、出来上がった偏光子の吸光度が0.367〜0.384となる4種類のサンプルを作製した。
(2)脱色工程は行なわなかった。
(3)延伸温度は100℃であり、延伸倍率は、元長の4.5倍であった。
偏光子の吸光度(AC)対偏光度のグラフを図4に示す。
実施例5と同様にして、偏光子(膜厚3.5μm)と支持体の積層体を形成した。ただし、以下の点で、実施例5と異なる。
(1)染色液の組成が、重量比で、ヨウ素:ヨウ化カリウム:水=0.5:3.5:96.0であった。
(2)染色液への浸漬時間は25秒であった。染色直後の吸光度は0.395であった。
(3)脱色工程は行なわなかった。
偏光子の吸光度(AC)対偏光度のグラフを図4に示す。
図4:偏光子の吸光度(AC)対偏光度のグラフを説明する。
(1)実施例1〜3を比較すると、偏光度の高い順に、実施例2、実施例1、実施例3となる。これは脱色による吸光度低下の多い順となっている。実施例2の吸光度低下は0.544〜0.562、実施例1の吸光度低下は0.225〜0.245、実施例3の吸光度低下は0.043〜0.058である。従って、実施例1〜3の偏光度の差は、脱色による吸光度低下の違いによると考えられる。
(2)実施例4の方が実施例3より偏光度が高い。実施例4の延伸条件は100℃、4.5倍である。実施例3の延伸条件は150℃、4.8倍である。従って、延伸条件は、実施例4の方が不利である。一方、実施例4の吸光度低下は0.583〜0.602、実施例3の吸光度低下は0.043〜0.058である。従って、吸光度低下に関して、実施例4は有利である。実施例4の吸光度低下の有利な効果が、延伸条件の不利な効果を上回ったため、実施例3より実施例4の方が、偏光度が高くなったと考えられる。
(3)実施例5と6は延伸条件が同じである。しかし、脱色による吸光度低下は、実施例5は大きく(0.243)、実施例6は小さい(0.037)。従って、実施例5と実施例6は、吸光度低下の差により、偏光度が異なると考えられる。
(4)実施例7の延伸温度(110℃)は、実施例5、6の延伸温度(140℃)より低い。そのため実施例7は偏光度が低いと考えられる。
(5)比較例1、2、3の偏光度が低い理由は、脱色による吸光度低下を実施していないためであると考えられる。
このグラフは、偏光子の吸光度(AC)を0.367にしたときの偏光度をプロットしたものである。従って、染色層の吸光度(AB)が高いほど、脱色による吸光度低下が多い。脱色による吸光度低下の多い順に、実施例2、実施例1、実施例3である。比較例1は脱色を行なっていない。グラフから分かるように、偏光度は、脱色による吸光度低下の多いほど高い。
[吸光度]
吸光度Aは、積分球付分光光度計(村上色彩技術研究所製Dot−41)を用いて、試料の透過率Tを測定し、式(1)により算出した。
A=log10(1/T) ...(1)
ここで、透過率Tは、JIS Z 8701(1995)の、2度視野に基づくXYZ表色系の、三刺激値Yの値である。
偏光度は、積分球付分光光度計(村上色彩技術研究所製Dot−41)を用いて、試料の平行透過率H0および直交透過率H90を測定し、式(2)により算出した。
偏光度(%)={(H0−H90)/(H0+H90)}1/2×100 ...(2)
平行透過率は、同条件で作製した2枚の偏光子を、透過軸が互いに平行になるように積層して、測定したときの透過率である。直交透過率は、同条件で作製した2枚の偏光子を、透過軸が互いに直交するように積層して、測定したときの透過率である。平行透過率および直交透過率は、JIS Z 8701(1995)の、2度視野に基づくXYZ表色系の、三刺激値Yの値である。
11 非晶部
12 結晶化部
13 延伸方向を示す矢印
14 延伸層
15 延伸方向を示す矢印
16 非晶部
17 結晶化部
18 染色層
19 ポリヨウ素イオン錯体
20 偏光子
21 繰り出し部
22 延伸ロール
23 染色液
24 脱色液
25 巻き取り部
30 支持体
ヨウ素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂層を備える偏光子であって、前記ポリビニルアルコール系樹脂層は、延伸されることによって0.4〜7μmの膜厚とされており、一定方向に配向したポリマー鎖を有し、該ポリマー鎖は配向性の高い結晶化部を含み、前記ポリビニルアルコール系樹脂層に吸着されたヨウ素は、前記ポリビニルアルコール系樹脂層の前記結晶化部に吸着されたポリヨウ素イオン錯体の形態で前記ポリビニルアルコール系樹脂層に存在して、偏光子に吸収二色性を与え、該偏光子は、吸光度が0.359〜0.380で、偏光度が99.9%以上の光学特性を示すものとされたことを特徴とする偏光子である。
また前記偏光子は、前記光学特性の吸光度が0.362〜0.377で、偏光度が99.9%以上の光学特性を示すものとすることができる。
第2の態様においては、本発明の要旨は以下の通りである。
ヨウ素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂層を備える偏光子であって、前記ポリビニルアルコール系樹脂層は、延伸されることによって0.4〜7μmの膜厚とされており、一定方向に配向したポリマー鎖を有し、該ポリマー鎖は配向性の高い結晶化部を含み、前記ポリビニルアルコール系樹脂層に吸着されたヨウ素は、前記ポリビニルアルコール系樹脂層の前記結晶化部に吸着されたポリヨウ素イオン錯体の形態で前記ポリビニルアルコール系樹脂層に存在して、偏光子に吸収二色性を与え、該偏光子は、吸光度が0.377以下で、偏光度が99.95%以上の光学特性を示すものとされたことを特徴とする偏光子である。
また前記偏光子は、前記光学特性の吸光度が0.362〜0.377で、偏光度が99.95%以上の光学特性を示すものとすることができる。
第1及び第2の態様において、前記偏光子は、前記ポリヨウ素イオン錯体が、I3 −及びI5 −の形態で、前記ポリマー鎖の前記結晶化部に吸着されているものとすることができる。
Claims (3)
- ヨウ素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂層を備える偏光子であって、
前記ポリビニルアルコール系樹脂層は、延伸されることによって0.4〜7μmの膜厚とされており、一定方向に配向したポリマー鎖を有し、該ポリマー鎖は配向性の高い結晶化部を含み、
前記ポリビニルアルコール系樹脂層に吸着されたヨウ素は、前記ポリビニルアルコール系樹脂層の前記結晶化部に吸着されたポリヨウ素イオン錯体の形態で前記ポリビニルアルコール系樹脂層に存在して、偏光子に吸収二色正を与え、該偏光子は、吸光度が0.359〜0.380で、偏光度が99.9%以上の光学特性を示すものとされたことを特徴とする偏光子。 - 請求項1に記載した偏光子であって、偏光子の前記光学特性は、吸光度が0.362〜0.377で、偏光度が99.9%以上の光学特性を示すものとされたことを特徴とする偏光子。
- 請求項1または2に記載した偏光子であって、前記ポリヨウ素イオン錯体は、I3 −及びI5 −の形態で前記ポリマー鎖の前記結晶化部に吸着されていることを特徴とする偏光子。
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