JP2017067860A - 偏光子、偏光板および画像表示装置 - Google Patents

偏光子、偏光板および画像表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】非偏光部を有し、かつ、均一性に優れた偏光子を提供すること。【解決手段】本発明の偏光子1は、ヨウ素を含む樹脂フィルムから構成され、透過率が他の部位よりも高い透明部が2形成されている。樹脂フィルム1はポリビニルアルコール系樹脂を含み、透明部2のポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は、他の部位3のポリビニルアルコール系樹脂のケン化度よりも高い。【選択図】図1

Description

本発明は、偏光子、偏光板および画像表示装置に関する。
携帯電話、ノート型パーソナルコンピューター(PC)等の画像表示装置には、カメラ等の内部電子部品が搭載されているものがある。このような画像表示装置のカメラ性能等の向上を目的として、種々の検討がなされているが、スマートフォン、タッチパネル式の情報処理装置の急速な普及により、カメラ性能等のさらなる向上が望まれている。また、画像表示装置の形状の多様化および高機能化に対応するために、部分的に非偏光部を有する偏光子が求められている。
通常、上記非偏光部は偏光子に穴あけ加工を施すことで形成されるが、加工の際に偏光子にクラックが発生する等の問題がある。そこで、樹脂基材フィルムの表面にポリビニルアルコール系樹脂層を形成して得られる積層フィルムを延伸した後に、ポリビニルアルコール系樹脂層表面に防染層を形成して二色性色素で染色することにより偏光能を示さない領域(非偏光領域)を形成することが提案されている(特許文献1参照)。また、偏光子に特定の波長の光を照射して、非偏光領域を形成することが提案されている(特許文献2参照)。
しかし、上記非偏光領域は、上記偏光領域と構成が異なるため、品質(例えば、耐久性)の面で均一性に劣るという問題がある。具体例としては、加湿環境下におくことにより、非偏光領域にシワや凹凸が生じて、例えばカメラ性能に悪影響を与えることがある。
特開2014−211548号公報 国際公開第2015/046969号
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、非偏光部を有し、かつ、均一性に優れた偏光子を提供することにある。
本発明の偏光子は、ヨウ素を含む樹脂フィルムから構成され、透過率が他の部位よりも高い透明部が形成されている。上記樹脂フィルムはポリビニルアルコール系樹脂を含み、上記透明部のポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は、上記他の部位のポリビニルアルコール系樹脂のケン化度よりも高い。
1つの実施形態においては、上記透明部のポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は、上記他の部位のポリビニルアルコール系樹脂のケン化度よりも0.1モル%以上高い。
1つの実施形態においては、上記他の部位のポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は99.5モル%以下である。
1つの実施形態においては、上記透明部のヨウ素の含有量は1.0重量%以下である。
1つの実施形態においては、上記透明部のアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の含有量は0.5重量%以下である。
1つの実施形態においては、上記樹脂フィルムの厚みは8μm以下である。
1つの実施形態においては、上記他の部位における光学特性は、P>−(100.929T―42.4−1)×100(ただし、T<42.3)およびP≧99.9(ただし、T≧42.3)の関係を満足する。式中、Pは偏光度(%)を示し、Tは単体透過率(%)を示す。
1つの実施形態においては、上記透明部は、搭載される画像表示装置のカメラ部に対応する。
本発明の別の局面によれば、上記偏光子の製造方法が提供される。この製造方法は、二色性物質を含む樹脂フィルムの所望の部位を脱色することを含む。
1つの実施形態においては、上記脱色を、上記二色性物質を含む樹脂フィルムに塩基性溶液を接触させることにより行う。
1つの実施形態においては、上記製造方法は、上記樹脂フィルムの塩基性溶液を接触させた部位に、酸性溶液を接触させることをさらに含む。
1つの実施形態においては、上記塩基性溶液の接触に際し、上記樹脂フィルム表面は、その少なくとも一部が露出するように表面保護フィルムで被覆されている。
1つの実施形態においては、上記二色性物質を含む樹脂フィルムは、二色性物質で樹脂フィルムを染色すること、および、該樹脂フィルムを水中延伸することを含む方法により製造される。
本発明のさらに別の局面によれば、偏光板が提供される。本発明の偏光板は、上記透明部が形成された偏光子を有する。
1つの実施形態においては、上記偏光板は、搭載される画像表示装置に対応する形状を有し、上記透明部は端辺から離間して形成されている。
本発明のさらに別の局面によれば、画像表示装置が提供される。本発明の画像表示装置は、上記偏光板を有する。
本発明によれば、非偏光部を有し、かつ、均一性に優れた偏光子を提供することができる。
本発明の1つの実施形態による偏光子の平面図である。 実施例1の偏光子の透明部のNMRスペクトルである。
以下、本発明の1つの実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
A.偏光子
図1は、本発明の1つの実施形態による偏光子の平面図である。偏光子1は、二色性物質を含む樹脂フィルムから構成される。偏光子(樹脂フィルム)1は、透過率が相対的に高い透明部2が形成されている。具体的には、偏光子1には他の部位3よりも透過率が高い透明部2が形成されている。透明部は、非偏光部として機能し得る。このような構成によれば、機械的に(例えば、彫刻刃打抜き、プロッター、ウォータージェット等を用いて機械的に抜き落とす方法により)、貫通穴が形成されている場合に比べて、クラック、デラミ(層間剥離)、糊はみ出し等の品質上の問題が回避される。
図示例では、小円形の透明部2が偏光子1の上端部中央部に形成されているが、透明部の数、配置、形状、サイズ等は、適宜設計され得る。例えば、搭載される画像表示装置のカメラ部の位置、形状、サイズ等に応じて設計される。この場合、透明部は、直径10mm以下の略円形とされることが好ましい。
上記二色性物質としては、例えば、ヨウ素、有機染料等が挙げられる。これらは、単独で、または二種以上組み合わせて用いられ得る。好ましくはヨウ素が用いられる。ヨウ素を用いることにより、上記透明部が良好に形成され得る。
上記樹脂フィルムを形成する樹脂としては、好ましくは、ポリビニルアルコール系樹脂(以下、「PVA系樹脂」と称する)が用いられる。PVA系樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体が挙げられる。ポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルをケン化することにより得られる。エチレン−ビニルアルコール共重合体は、エチレン−酢酸ビニル共重合体をケン化することにより得られる。PVA系樹脂のケン化度は、通常85モル%〜100モル%であり、好ましくは95.0モル%以上、さらに好ましくは98.0%以上である。ケン化度は、JIS K 6726−1994に準じて求めることができる。
上記透明部におけるPVA系樹脂のケン化度は、上記他の部位におけるPVA系樹脂のケン化度よりも高い。このような構成によれば、耐久性(特に、耐水性)の面で、透明部と他の部位との均一性を確保することができる。具体的には、樹脂フィルム(偏光子)は、二色性物質の他にホウ酸を含み得る。これらの成分は、樹脂フィルムにおいて架橋構造を形成して耐久性の向上に寄与し得るが、透明部では、これらの成分の含有量は低くなり得る。この場合、透明部の架橋度合は低いが、高いケン化度を有することで樹脂フィルム(PVA系樹脂)自体の耐久性は高い。その結果、耐久性の面で、他の部位との均一性を確保することができる。
透明部のPVA系樹脂のケン化度と他の部位のPVA系樹脂のケン化度との差は、好ましくは0.1モル%以上、さらに好ましくは0.5モル%以上である。他の部位のPVA系樹脂のケン化度は、好ましくは99.5モル%以下、さらに好ましくは99.0モル%以下である。このような範囲であれば、本発明の効果が顕著に得られ得る。この場合、透明部のPVA系樹脂のケン化度は、好ましくは99.1モル%以上、さらに好ましくは99.5モル%以上である。
PVA系樹脂の平均重合度は、目的に応じて適切に選択され得る。平均重合度は、通常1000〜10000であり、好ましくは1200〜6000、さらに好ましくは2000〜5000である。なお、平均重合度は、JIS K 6726−1994に準じて求めることができる。
透明部の透過率(例えば、23℃における波長550nmの光で測定した透過率)は、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは75%以上、特に好ましくは90%以上である。このような透過率であれば、例えば、画像表示装置のカメラ部に透明部を対応させた場合に、カメラの撮影性能に対する悪影響を防止することができる。
上記透明部は、好ましくは、上記他の部位よりも二色性物質の含有量が低い部分である。透明部の二色性物質の含有量は、好ましくは1.0重量%以下、より好ましくは0.5重量%以下、さらに好ましくは0.2重量%以下である。一方、透明部の二色性物質の含有量の下限値は、通常、検出限界値以下である。他の部位における二色性物質の含有量と透明部における二色性物質の含有量との差は、好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上である。なお、二色性物質としてヨウ素を用いる場合、透明部のヨウ素含有量は、例えば、蛍光X線分析で測定したX線強度から、予め標準試料を用いて作成した検量線により求められる。
偏光子(透明部を除く)は、好ましくは、波長380nm〜780nmのいずれかの波長で吸収二色性を示す。偏光子(透明部を除く)の単体透過率は、好ましくは40.0%以上、より好ましくは41.0%以上、さらに好ましくは42.0%以上、特に好ましくは43.0%以上である。一方、偏光子(透明部を除く)の単体透過率の理論上の上限は50%であり、実用的な上限は46%である。偏光子(透明部を除く)の偏光度は、好ましくは99.8%以上、より好ましくは99.9%以上、さらに好ましくは99.95%以上である。好ましくは、上記偏光度(P)および単体透過率(T)は、P>−(100.929T―42.4−1)×100(ただし、T<42.3)およびP≧99.9(ただし、T≧42.3)の関係を満足する。
偏光子(樹脂フィルム)の厚みは、例えば10μm以下であり、好ましくは8μm以下、さらに好ましくは5μm以下である。このような厚みを有することにより、表面平滑性に優れた透明部が形成され得る。また、後述する塩基性溶液との接触において、短時間で透明部が形成される。さらに、塩基性溶液を接触させた部分の厚みが他の部分よりも薄くなる場合があるが、厚みが薄いことにより、塩基性溶液に接触させた部分と他の部分との厚みの差を小さくすることができる。一方、偏光子の厚みは、好ましくは1.0μm以上、さらに好ましくは2.0μm以上である。
B.偏光子の製造方法
上記偏光子の製造方法としては、好ましくは、二色性物質を含む樹脂フィルムの所望の部位を脱色する方法が採用される。このような方法は、透明部の形成箇所、透明部のサイズ・形状等の設計の自由度が非常に高い。
B−1.二色性物質を含む樹脂フィルム
上記二色性物質を含む樹脂フィルムは、代表的には、樹脂フィルム(基材上に形成された樹脂層でもよい)に、染色処理、延伸処理、膨潤処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等の各種処理を施すことにより得ることができる。各処理の回数、順序、タイミング等は、適宜設定される。
上記基材の厚みは、好ましくは20μm〜300μm、さらに好ましくは50μm〜200μmである。基材の形成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等のエステル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、これらの共重合体樹脂等が挙げられる。好ましくは、ポリエチレンテレフタレート系樹脂が用いられる。中でも、非晶質のポリエチレンテレフタレート系樹脂が好ましく用いられる。非晶質のポリエチレンテレフタレート系樹脂の具体例としては、ジカルボン酸としてイソフタル酸をさらに含む共重合体や、グリコールとしてシクロヘキサンジメタノールをさらに含む共重合体が挙げられる。なお、基材は、保護フィルムとしてそのまま利用され得る。
上記樹脂層の厚みは、好ましくは3μm〜40μm、より好ましくは3μm〜20μm、さらに好ましくは3μm〜15μmである。樹脂層は、例えば、基材上に上記PVA系樹脂を含む塗布液を塗布し、乾燥することにより形成された塗布層である。塗布液は、代表的には、PVA系樹脂を溶媒に溶解させた溶液である。溶媒としては、水が好ましく用いられる。溶液のPVA系樹脂濃度は、溶媒100重量部に対して、好ましくは3重量部〜20重量部である。ここで、塗布液に含まれるPVA系樹脂のケン化度は、好ましくは99.5モル%以下、さらに好ましくは99.0モル%以下である。基材に対する製膜性を十分に確保できるからである。具体的には、基材に塗布液を塗布する場合、塗布温度が高すぎる(例えば、基材のガラス転移温度以上である)と基材が変形する等の不具合が生じ得る。基材に対する製膜性を確保する方法の1つとして、塗布液の粘度を下げる(例えば、PVA系樹脂のケン化度を下げる)方法が用いられる。なお、後述の空中延伸方式を採用すると二色性物質の染色性が低下することが知られているが、この問題を解消する手法としても、PVA系樹脂のケン化度を下げる方法が用いられる。
上記染色処理は、代表的には、二色性物質を含む染色液を用いて施される。二色性物質としてヨウ素を用いる場合、染色液は、好ましくは、ヨウ素水溶液である。ヨウ素の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは0.05重量部〜0.5重量部である。ヨウ素の水に対する溶解度を高めるため、ヨウ素水溶液にヨウ化物(例えば、ヨウ化カリウム)を配合することが好ましい。ヨウ化物の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは0.1重量部〜20重量部、さらに好ましくは0.5重量部〜10重量部である。
代表的には、上記染色液に樹脂フィルムを浸漬することにより染色する。染色液の液温は、好ましくは20℃〜50℃である。浸漬時間は、好ましくは5秒〜5分である。なお、染色条件(濃度、液温、浸漬時間)は、最終的に得られる偏光子の偏光度もしくは単体透過率が所定の範囲となるように、設定することができる。
上記延伸処理の延伸方式は、例えば、空中延伸方式と水中延伸方式に大別されるが、上記樹脂フィルム(基材と樹脂層との積層体)に対して、水中延伸を少なくとも1回は行うことが好ましい。水中延伸を採用することにより、樹脂フィルムに含まれるPVA系樹脂としてケン化度がより高い(例えば、99.0モル%以上)ものを用いながら、染色性を確保することができる。また、水中延伸によれば、樹脂フィルムのガラス転移温度(代表的には、80℃程度)よりも低い温度で延伸し得、樹脂フィルムを、その結晶化を抑えながら、高倍率に延伸することができる。その結果、優れた光学特性を得ることができる。
水中延伸方式における延伸浴の液温は、好ましくは40℃〜85℃、さらに好ましくは50℃〜85℃である。延伸浴への樹脂フィルム(積層体)の浸漬時間は、好ましくは15秒〜5分である。樹脂フィルム(積層体)の水中延伸による延伸倍率は、好ましくは2.0倍以上である。延伸方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。延伸は、一段階で行ってもよいし、多段階で行ってもよい。また、水中延伸に空中延伸を組み合わせてもよい。好ましくは、空中延伸後に水中延伸をする形態が採用される。樹脂フィルム(積層体)は元長から4.0倍以上に延伸されることが好ましく、さらに好ましくは5.0倍以上である。
上記水中延伸は、樹脂フィルム(基材と樹脂層との積層体)をホウ酸水溶液中に浸漬させて行い得る。ホウ酸水溶液は、好ましくは、溶媒である水にホウ酸および/またはホウ酸塩を溶解させることにより得られる。ホウ酸濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜10重量部である。ホウ酸濃度を1重量部以上とすることにより、樹脂層の溶解を効果的に抑制することができる。
上記ホウ酸水溶液にはヨウ化物が配合され得る。予め、樹脂フィルムが染色されている場合、ヨウ素の溶出を抑制することができるからである。ヨウ化物の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは0.05重量部〜15重量部、さらに好ましくは0.5重量部〜8重量部である。
1つの実施形態においては、二色性物質を含む樹脂フィルムは、樹脂フィルムを染色すること、および、染色後に樹脂フィルム(積層体)を水中延伸することを含む方法により製造される。染色後に水中延伸することで、延伸性により優れ得る。その結果、光学特性に優れた偏光子を得ることができる。
B−2.脱色
上記脱色方法としては、好ましくは、二色性物質を含む樹脂フィルムに、塩基性溶液を接触させる方法が採用される。二色性物質としてヨウ素を用いる場合、樹脂フィルムの所望の部位に塩基性溶液を接触させることで、接触部のヨウ素含有量を容易に低減させることができる。具体的には、接触により、塩基性溶液は樹脂フィルム内部へと浸透し得る。樹脂フィルムに含まれるヨウ素錯体は塩基性溶液に含まれる塩基により還元され、ヨウ素イオンとなる。ヨウ素錯体がヨウ素イオンに還元されることにより、接触部の透過率が向上し得る。そして、ヨウ素イオンとなったヨウ素は、樹脂フィルムから塩基性溶液に移動する。こうして得られる透明部は、その透明性が良好に維持され得る。具体的には、例えば、レーザー光照射によりヨウ素錯体を破壊して脱色した場合、樹脂フィルム内に残存するヨウ素が、偏光子の使用に伴い再度ヨウ素錯体を形成して透過率が低下し得るが、ヨウ素含有量を低減させた場合はそのような問題は防止される。なお、樹脂フィルムに塩基性溶液を接触させることで、樹脂フィルムに含まれ得るホウ酸も取り除かれ得る。したがって、塩基性溶液の接触により、ヨウ素やホウ酸による架橋構造が破壊され得る。
樹脂フィルムの塩基性溶液を接触させた接触部(透明部)では、樹脂フィルムに含まれるPVA系樹脂のケン化度が上昇し得る。具体的には、上記脱色と同時に、PVA系樹脂の未ケン化基をケン化し得る。上述のように、架橋構造が破壊される一方で、ケン化度が上昇することにより、得られる透明部の耐久性は保持され得る。
塩基性溶液の接触方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。例えば、樹脂フィルムに対し、塩基性溶液を滴下、塗工、スプレーする方法、樹脂フィルムを塩基性溶液に浸漬する方法が挙げられる。塩基性溶液の接触に際し、所望の部位以外に塩基性溶液が接触しないように(二色性物質の濃度が低くならないように)、任意の適切な手段(例えば、保護フィルム、表面保護フィルム)で樹脂フィルムを保護してもよい。
塩基性溶液に含まれる塩基性化合物としては、任意の適切な塩基性化合物を用いることができる。塩基性化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸ナトリウム等の無機アルカリ金属塩、酢酸ナトリウム等の有機アルカリ金属塩、アンモニア水等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の水酸化物であり、さらに好ましくは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムであり、特に好ましくは水酸化ナトリウムである。ヨウ素錯体を効率良くイオン化することができ、より簡便に透明部を形成することができるからである。また、効率良くケン化することができるからである。これらの塩基性化合物は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
塩基性溶液の溶媒としては、任意の適切な溶媒を用いることができる。具体的には、水、エタノール、メタノール等のアルコール、エーテル、ベンゼン、クロロホルム、および、これらの混合溶媒が挙げられる。これらの中でも、ヨウ素イオンが良好に溶媒へと移行し得ることから、水、アルコールが好ましく用いられる。
塩基性溶液の濃度は、例えば0.01N〜5Nであり、好ましくは0.05N〜3Nであり、さらに好ましくは0.1N〜2.5Nである。塩基性溶液の濃度がこのような範囲であれば、効率的に透明部を形成し、かつ、ケン化することができる。塩基性溶液が水酸化ナトリウム水溶液の場合、その濃度は1.0w%以上であることが好ましく、さらに好ましくは2w%〜8w%である。
塩基性溶液の液温は、例えば20℃以上であり、好ましくは25℃〜50℃である。このような温度で塩基性溶液を接触させることにより、効率的に透明部を形成することができる。
塩基性溶液の接触時間は、例えば、樹脂フィルムの厚み、塩基性溶液に含まれる塩基性化合物の種類や濃度に応じて設定される。接触時間は、例えば5秒〜30分であり、好ましくは5秒〜5分である。
上述のとおり、塩基性溶液の接触に際し、所望の部位以外に塩基性溶液が接触しないように、樹脂フィルムは保護され得る。上記保護フィルムは、偏光子の保護フィルムとしてそのまま利用され得るものである。上記表面保護フィルムは、偏光子の製造時に一時的に用いられるものである。表面保護フィルムは、任意の適切なタイミングで偏光子から取り除かれるため、代表的には、樹脂フィルムに粘着剤層を介して貼り合わされる。
1つの実施形態においては、塩基性溶液の接触に際し、樹脂フィルム表面は、その少なくとも一部が露出するように表面保護フィルムで被覆されている。図示例の偏光子は、例えば、二色性物質を含む樹脂フィルムに小円形の貫通穴が形成された表面保護フィルムを貼り合わせ、これに塩基性溶液を接触させることで作製される。その際、樹脂フィルムのもう片側(表面保護フィルムが配置されていない側)も保護されていることが好ましい。
B−3.その他
1つの実施形態においては、上記塩基性溶液は、樹脂フィルムと接触後、任意の適切な手段により樹脂フィルムから除去される。このような実施形態によれば、例えば、偏光子の使用に伴う透明部の透過率の低下をより確実に防止することができる。塩基性溶液の除去方法の具体例としては、洗浄、ウエス等による拭き取り除去、吸引除去、自然乾燥、加熱乾燥、送風乾燥、減圧乾燥等が挙げられる。好ましくは、塩基性溶液は洗浄される。洗浄に用いる洗浄液としては、例えば、水(純水)、メタノール、エタノール等のアルコール、および、これらの混合溶媒等が挙げられる。好ましくは、水が用いられる。洗浄回数は特に限定されず、複数回行ってもよい。塩基性溶液を乾燥により除去する場合、その乾燥温度は、例えば20℃〜100℃である。
好ましくは、上記塩基性溶液との接触後、塩基性溶液を接触させた接触部において、樹脂フィルムに含まれるアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属を低減させる。アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属を低減させることにより、寸法安定性に優れた透明部を得ることができる。具体的には、加湿環境下においても、塩基性溶液との接触により形成された透明部の形状をそのまま維持することができる。
樹脂フィルムに塩基性溶液を接触させることにより、接触部にアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の水酸化物が残存し得る。また、樹脂フィルムに塩基性溶液を接触させることにより、接触部にアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の金属塩(例えば、ホウ酸塩)が生成し得る。これらは水酸化物イオンを生成し得、生成した水酸化物イオンは、接触部周囲に存在する二色性物質(例えば、ヨウ素錯体)に作用(分解・還元)して、非偏光領域(透明領域)を広げ得る。したがって、アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属塩を低減させることにより、経時的に非偏光領域が広がるのを抑制して、所望の非偏光部形状が維持され得ると考えられる。
上記透明部は、アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の含有量が3.6重量%以下であることが好ましく、より好ましくは2.5重量%以下であり、さらに好ましくは1.0重量%以下であり、特に好ましくは0.5重量%以下である。アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の含有量は、例えば、蛍光X線分析により測定したX線強度から予め標準試料を用いて作成した検量線により求めることができる。
上記低減させる方法としては、好ましくは、塩基性溶液との接触部に酸性溶液を接触させる方法が用いられる。このような方法によれば、酸性溶液にアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属を効率的に移行させて、その含有量を低減させることができる。酸性溶液との接触は、上記塩基性溶液の除去後に行ってもよいし、塩基性溶液を除去することなく行ってもよい。
酸性溶液に含まれる酸性化合物としては、任意の適切な酸性化合物を用いることができる。酸性化合物としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、フッ化水素等の無機酸、ギ酸、シュウ酸、クエン酸、酢酸、安息香酸等の有機酸等が挙げられる。酸性溶液に含まれる酸性化合物は、これらの中でも、好ましくは無機酸であり、さらに好ましくは塩酸、硫酸、硝酸である。これらの酸性化合物は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
酸性溶液の溶媒としては、上記塩基性溶液の溶媒として例示したものを用いることができる。酸性溶液の濃度は、例えば0.01N〜5Nであり、好ましくは0.05N〜3Nであり、より好ましくは0.1N〜2.5Nである。
酸性溶液の液温は、例えば20℃〜50℃である。酸性溶液の接触時間は、例えば5秒〜5分である。なお、酸性溶液の接触方法は、上記塩基性溶液の接触方法と同様の方法が採用され得る。また、酸性溶液は、樹脂フィルムから除去され得る。酸性溶液の除去方法は、上記塩基性溶液の除去方法と同様の方法が採用され得る。
C.偏光板
本発明の偏光板は、上記偏光子を有する。偏光板は、代表的には、偏光子と、この偏光子の少なくとも片側に配置された保護フィルムとを有する。保護フィルムの形成材料としては、例えば、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等のエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、これらの共重合体樹脂等が挙げられる。
保護フィルムの偏光子を積層させない面には、表面処理層として、ハードコート層や反射防止処理、拡散ないしアンチグレアを目的とした処理が施されていてもよい。表面処理層は、例えば、偏光子の加湿耐久性を向上させる目的で透湿度の低い層であることが好ましい。ハードコート処理は、偏光板表面の傷付き防止などを目的に施されるものである。ハードコート層は、例えば、アクリル系、シリコーン系などの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を表面に付加する方式などにて形成することができる。ハードコート層としては、鉛筆硬度が2H以上であることが好ましい。反射防止処理は、偏光板表面での外光の反射防止を目的に施されるものであり、従来に準じた、例えば、特開2005−248173号公報に開示されるような光の干渉作用による反射光の打ち消し効果を利用して反射を防止する薄層タイプや、特開2011−2759号公報に開示されるような表面に微細構造を付与することにより低反射率を発現させる構造タイプなどの低反射層の形成により達成することができる。アンチグレア処理は、偏光板表面で外光が反射して偏光板透過光の視認を阻害することの防止等を目的に施されるものであり、例えば、サンドブラスト方式やエンボス加工方式による粗面化方式や透明微粒子の配合方式などの適宜な方式にて保護フィルムの表面に微細凹凸構造を付与することにより施される。アンチグレア層は、偏光板透過光を拡散して視角などを拡大するための拡散層(視角拡大機能など)を兼ねるものであってもよい。
保護フィルムの厚みは、好ましくは10μm〜100μmである。保護フィルムは、代表的には、接着層(具体的には、接着剤層、粘着剤層)を介して偏光子に積層される。接着剤層は、代表的にはPVA系接着剤や活性エネルギー線硬化型接着剤で形成される。粘着剤層は、代表的にはアクリル系粘着剤で形成される。
D.画像表示装置
本発明の画像表示装置は、上記偏光板を有する。画像表示装置としては、例えば、液晶表示装置、有機ELデバイスが挙げられる。具体的には、液晶表示装置は、液晶セルと、この液晶セルの片側もしくは両側に配置された上記偏光板と有する液晶パネルを備える。有機ELデバイスは、視認側に上記偏光板が配置された有機ELパネルを備える。代表的には、上記偏光子は、その透明部が搭載される画像表示装置のカメラ部に対応するように配置される。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、各特性の測定方法は以下の通りである。
1.厚み
デジタルマイクロメーター(アンリツ社製、製品名「KC−351C」)を用いて測定した。
2.光学特性
紫外可視分光光度計(日本分光社製、製品名「V7100」)を用いて、偏光子の単体透過率(Ts)、平行透過率(Tp)および直交透過率(Tc)を測定した。偏光度(P)は、次式により求めた。なお、Ts、TpおよびTcは、JIS Z 8701の2度視野(C光源)により測定し、視感度補正を行ったY値である。
偏光度(P)(%)={(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
[実施例1]
(積層体の作製)
樹脂基材として、長尺状で、吸水率0.75%、Tg75℃の非晶質のイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート(IPA共重合PET)フィルム(厚み:100μm)を用いた。
樹脂基材の片面にコロナ処理を施し、このコロナ処理面に、ポリビニルアルコール(重合度4200、ケン化度99.2モル%)およびアセトアセチル変性PVA(重合度1200、アセトアセチル変性度4.6%、ケン化度99.0モル%以上、日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ200」)を9:1の比で含む水溶液を25℃で塗布および乾燥して、厚み12μmのPVA系樹脂層を形成し、積層体を作製した。
(偏光板の作製)
得られた積層体を、140℃のオーブン内で周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に2.0倍に自由端一軸延伸した(空中補助延伸)。
次いで、積層体を、液温30℃の不溶化浴(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(不溶化処理)。
次いで、液温30℃の染色浴に、得られる偏光板が所定の透過率となるようにヨウ素濃度、浸漬時間を調整しながら浸漬させた。本実施例では、水100重量部に対して、ヨウ素を0.3重量部配合し、ヨウ化カリウムを2.0重量部配合して得られたヨウ素水溶液に60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、液温30℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合し、ホウ酸を3重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(架橋処理)。
その後、積層体を、液温70℃のホウ酸水溶液(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合し、ヨウ化カリウムを5重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させながら、周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に総延伸倍率が5.5倍となるように一軸延伸を行った(水中延伸)。
その後、積層体を液温30℃の洗浄浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを4重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた(洗浄処理)。
洗浄後、積層体のPVA系樹脂層表面に、PVA系樹脂水溶液(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー(登録商標)Z−200」、樹脂濃度:3重量%)を塗布し、トリアセチルセルロースフィルム(コニカミノルタ社製、商品名「KC4UY」、厚み40μm)を貼り合わせ、これを60℃に維持したオーブンで5分間加熱し、厚み5μmの偏光子(単体透過率42.0%、偏光度99.998%)を有する偏光板を作製した。
(透明部の形成)
得られた偏光板から上記樹脂基材を剥離し、この剥離面(偏光子面)に直径20mmの円形の貫通穴が形成された表面保護フィルムを貼り合わせ、これを1mol/L(1N、4w%)の水酸化ナトリウム水溶液に10秒浸漬した(アルカリ処理)。その後、60℃で乾燥し、表面保護フィルムを剥離して、透明部を有する偏光板を得た。なお、表面保護フィルムとして、厚み5μmの粘着剤層が形成されたPETフィルム(厚み38μm、三菱樹脂社製、商品名:ダイアホイル)を用いた。
[実施例2]
アルカリ処理後に、0.1Nの塩酸に30秒浸漬した(酸処理)こと以外は実施例1と同様にして、透明部を有する偏光板を得た。
[実施例3]
(偏光板の作製)
実施例1と同様にして得られた積層体を、110℃の加熱下で、自由端一軸延伸により延伸倍率5.0倍まで延伸した。延伸処理後のPVA系樹脂層の厚みは5μmであった(空中延伸)。
次いで、積層体を、液温30℃の染色浴(水100重量部に対して、ヨウ素を0.5重量部配合し、ヨウ化カリウムを3.5重量部配合して得られたヨウ素水溶液)に60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、積層体を液温60℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを5重量部配合し、ホウ酸を5重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に60秒間浸漬させた(架橋処理)。
その後、積層体を洗浄浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた(洗浄処理)。
洗浄後、積層体のPVA系樹脂層表面に、PVA系樹脂水溶液(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー(登録商標)Z−200」、樹脂濃度:3重量%)を塗布し、トリアセチルセルロースフィルム(コニカミノルタ社製、商品名「KC4UY」、厚み40μm)を貼り合わせ、これを60℃に維持したオーブンで5分間加熱し、厚み4μmの偏光子(単体透過率42.0%、偏光度99.8%)を有する偏光板を作製した。
(透明部の形成)
得られた偏光板から上記樹脂基材を剥離し、この剥離面(偏光子面)に直径20mmの円形の貫通穴が形成された表面保護フィルムを貼り合わせ、これを1mol/L(1N、4w%)の水酸化ナトリウム水溶液に10秒浸漬した(アルカリ処理)。その後、60℃で乾燥し、表面保護フィルムを剥離して、透明部を有する偏光板を得た。なお、表面保護フィルムとして、厚み5μmの粘着剤層が形成されたPETフィルム(厚み38μm、三菱樹脂社製、商品名:ダイアホイル)を用いた。
[比較例1]
実施例1と同様にして得られた偏光板の保護フィルム側から、固体レーザー(YAG)を用いて、レーザー光(波長:532nm)を照射した。レーザー光の照射条件は、パルスエネルギー40μJ、スキャン速度100mm/sec、繰返しパルス数3120Hzとした。こうして、偏光板に直径20mmの円形の透明部を形成した。
[比較例2]
実施例3と同様にして得られた偏光板を用いたこと以外は比較例1と同様にして、透明部を有する偏光板を得た。
[比較例3]
(偏光板の作製)
厚み60μmのPVAフィルム(クラレ社製、VF−PE6000)を、30℃の水溶液に30秒浸漬させながら(膨潤処理)、2.0倍に延伸した。
次いで、PVAフィルムを、液温30℃の染色浴に、得られる偏光板が所定の透過率を有するようにヨウ素濃度、浸漬時間を調整して浸漬させながら(染色処理)、3.0倍まで延伸した。本実施例では、水100重量部に対して、ヨウ素を0.05重量部配合し、ヨウ化カリウムを0.3重量部配合して得られたヨウ素水溶液に60秒間浸漬させて染色した。
次いで、液温30℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合し、ホウ酸を3重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(架橋処理)。
その後、PVAフィルムを、液温60℃のホウ酸水溶液(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合し、ヨウ化カリウムを5重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させながら、周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に総延伸倍率が6.0倍となるように一軸延伸を行った(水中延伸)。
その後、PVAフィルムを液温30℃の洗浄浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを4重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた(洗浄処理)。
洗浄後、PVAフィルムの片面に、PVA系樹脂水溶液(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー(登録商標)Z−200」、樹脂濃度:3重量%)を塗布し、トリアセチルセルロースフィルム(コニカミノルタ社製、商品名「KC4UY」、厚み40μm)を貼り合わせ、これを60℃に維持したオーブンで5分間加熱し、厚み23μmの偏光子(単体透過率42.0%、偏光度99.995%)を有する偏光板を作製した。
こうして得られた偏光板を用いたこと以外は比較例1と同様にして、透明部を有する偏光板を得た。
[比較例4]
(偏光板の作製)
実施例1と同様にして得られた積層体を、110℃の加熱下で、自由端一軸延伸により延伸倍率5.0倍まで延伸した。延伸処理後のPVA系樹脂層の厚みは4μmであった(空中延伸)。
次に、積層体のPVA系樹脂層表面に、直径20mmの円形の防汚層を形成した。ここで、防汚層として、厚み5μmの粘着剤層が形成されたPETフィルム(厚み38μm、三菱樹脂社製、商品名:ダイアホイル)を用いた。
次いで、積層体を、液温30℃の染色浴(水100重量部に対して、ヨウ素を0.2重量部配合し、ヨウ化カリウムを1.5重量部配合して得られたヨウ素水溶液)に60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、積層体を液温60℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを5重量部配合し、ホウ酸を5重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に60秒間浸漬させた(架橋処理)。
その後、積層体を洗浄浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた(洗浄処理)。
洗浄後、積層体のPVA系樹脂層表面に、PVA系樹脂水溶液(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー(登録商標)Z−200」、樹脂濃度:3重量%)を塗布し、トリアセチルセルロースフィルム(コニカミノルタ社製、商品名「KC4UY」、厚み40μm)を貼り合わせ、これを60℃に維持したオーブンで5分間加熱した。その後、樹脂基材を剥離して、透明部を有する偏光板(単体透過率42.0%、偏光度99.8%)を作製した。
得られた偏光板について以下の評価を行った。評価結果を表1に示す。
1.偏光子のヨウ素含有量
透明部を形成する前のヨウ素含有量および透明部のヨウ素含有量を測定した。具体的には、蛍光X線分析で下記条件により測定したX線強度から、あらかじめ標準試料を用いて作成した検量線により各元素含量を求めた。
・分析装置:理学電機工業製 蛍光X線分析装置(XRF) 製品名「ZSX100e」
・対陰極:ロジウム
・分光結晶:フッ化リチウム
・励起光エネルギー:40kV−90mA
・ヨウ素測定線:I−LA
・定量法:FP法
・2θ角ピーク:103.078deg(ヨウ素)
・測定時間:40秒
2.透明部の透過率
透明部の透過率を、紫外可視分光光度計(日本分光社製、製品名「V7100」)を用いて測定した。
3.偏光子のケン化度
得られた偏光子(PVA)の所定の部分を切り出した切断片を重水に浸して加熱し、切断片を溶解させて得られた測定用サンプルをH−NMR測定に供した。測定条件は、以下のとおりである。
・装置:H−NMR(Bruker Biospin、AVANCE III−400)
・観測周波数:400MHz
・ケミカルシフト基準:TSP−d(0.00ppm)
・測定溶媒:重水
・測定温度:80℃
帰属同定された各ピーク面積を用いて、下記式(1)、(2)により、未ケン化基強度[VAc]およびケン化基強度[VOH]を求め、下記式(3)によりケン化度を求めた。
未ケン化基[VAc]=( 3.9−4.1ppmピーク面積)/3 ・・・(1)
ケン化基[VOH]= {(1.6−1.9ppmピーク面積)−(2.1ppmピーク面積×2/3)}/2 ・・・(2)
100:(ケン化度)=[VOH]+[VAc]:[VOH] ・・・(3)
図2に、実施例1の偏光子の透明部のNMRスペクトルを示すが、各実施例では透明部のケン化度は偏光部のケン化度よりも高く、耐久性が確保されている。一方、各比較例では、透明部と偏光部とではケン化度に差はない。比較例1から3のように、レーザー光照射により脱色した場合、樹脂フィルムに含まれるヨウ素含有量に変化はないが、ヨウ素錯体が破壊されてヨウ素錯体による架橋構造も破壊されていると考えられる。比較例4では、そもそも、透明部においてヨウ素錯体による架橋構造は存在しないと考えられる。
比較例4のように、樹脂フィルムに防染層を設けてから、二色性物質で染色する方法では、例えば、形成される透明部の形状を精密に制御するには、樹脂フィルムの染色前に延伸処理を完了させることが重要となる。このように染色前に延伸が完了してしまうと、二色性物質の配向が比較的低くなり、高い光学特性を達成することが困難となる。また、防染層形成後に延伸すると、延伸時に防染層が剥がれてしまう。なお、工業的には、長尺状の樹脂フィルムに対して染色等の各種処理を施して偏光子を製造するが、防染層を樹脂フィルムの端辺から離れた位置に設けて透明部を形成する(例えば、円形の透明部をフィルムの中央に形成する)ことは、実用的には困難である。具体的には、染色後に防染層を取り除くことが好ましく、工業的には防染層として長尺状の粘着フィルムを使用することになるが、長尺状の粘着フィルムを樹脂フィルム端辺から離間して配置することは困難である。
実施例1,2について、以下の項目についても評価した。
(ナトリウム含有量)
蛍光X線分析により、偏光子の透明部におけるナトリウム含有量を求めた。具体的には、下記条件により測定したX線強度から、あらかじめ標準試料を用いて作成した検量線により、偏光子のナトリウム含有量を求めた。
・分析装置:理学電機工業製 蛍光X線分析装置(XRF) 製品名「ZSX100e」
・対陰極:ロジウム
・分光結晶:フッ化リチウム
・励起光エネルギー:40kV−90mA
・ナトリウム測定線:Na−KA
・定量法:FP法
・測定時間:40秒
実施例1の透明部のナトリウム含有量は4.0重量%であったのに対し、実施例2の透明部のナトリウム含有量は0.04重量%であった。
本発明の偏光子は、スマートフォン等の携帯電話、ノート型PC、タブレットPC等のカメラ付き画像表示装置(液晶表示装置、有機ELデバイス)に好適に用いられる。
1 偏光子(樹脂フィルム)
2 透明部
得られた偏光板について以下の評価を行った。評価結果を表1に示す。
1.偏光子のヨウ素含有量
透明部を形成する前のヨウ素含有量および透明部のヨウ素含有量を測定した。具体的には、蛍光X線分析で下記条件により測定したX線強度から、あらかじめ標準試料を用いて作成した検量線により各元素含量を求めた。
・分析装置:理学電機工業製 蛍光X線分析装置(XRF) 製品名「ZSX100e」
・対陰極:ロジウム
・分光結晶:フッ化リチウム
・励起光エネルギー:40kV−90mA
・ヨウ素測定線:I−LA
・定量法:FP法
・2θ角ピーク:103.078deg(ヨウ素)
・測定時間:40秒
2.透明部の透過率
透明部の透過率を、紫外可視分光光度計(日本分光社製、製品名「V7100」)を用いて測定した。
3.偏光子のケン化度
得られた偏光子(PVA)の所定の部分を切り出した切断片を重水に浸して加熱し、切断片を溶解させて得られた測定用サンプルをH−NMR測定に供した。測定条件は、以下のとおりである。
・装置:H−NMR(Bruker Biospin、AVANCE III−400)
・観測周波数:400MHz
・ケミカルシフト基準:TSP−d(0.00ppm)
・測定溶媒:重水
・測定温度:80℃
帰属同定された各ピーク面積を用いて、下記式(1)、(2)により、未ケン化基強度[VAc]およびケン化基強度[VOH]を求め、下記式(3)によりケン化度を求めた。
未ケン化基[VAc]=(2.1ppmピーク面積)/3 ・・・(1)
ケン化基[VOH]= {(1.3−1.9ppmピーク面積)−(2.1ppmピーク面積×2/3)}/2 ・・・(2)
100:(ケン化度)=[VOH]+[VAc]:[VOH] ・・・(3)



Claims (16)

  1. ヨウ素を含む樹脂フィルムから構成され、透過率が他の部位よりも高い透明部が形成された偏光子であって、
    前記樹脂フィルムがポリビニルアルコール系樹脂を含み、
    前記透明部のポリビニルアルコール系樹脂のケン化度が、前記他の部位のポリビニルアルコール系樹脂のケン化度よりも高い、偏光子。
  2. 前記透明部のポリビニルアルコール系樹脂のケン化度が、前記他の部位のポリビニルアルコール系樹脂のケン化度よりも0.1モル%以上高い、請求項1に記載の偏光子。
  3. 前記他の部位のポリビニルアルコール系樹脂のケン化度が99.5モル%以下である、請求項1または2に記載の偏光子。
  4. 前記透明部のヨウ素の含有量が1.0重量%以下である、請求項1から3のいずれかに記載の偏光子。
  5. 前記透明部のアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の含有量が0.5重量%以下である、請求項1から4のいずれかに記載の偏光子。
  6. 前記樹脂フィルムの厚みが8μm以下である、請求項1から5のいずれかに記載の偏光子。
  7. 前記他の部位における光学特性が、P>−(100.929T―42.4−1)×100(ただし、T<42.3)およびP≧99.9(ただし、T≧42.3)の関係を満足する、請求項1から6のいずれかに記載の偏光子:
    式中、Pは偏光度(%)を示し、Tは単体透過率(%)を示す。
  8. 前記透明部が、搭載される画像表示装置のカメラ部に対応する、請求項1から7のいずれかに記載の偏光子。
  9. 二色性物質を含む樹脂フィルムの所望の部位を脱色することを含む、請求項1から8のいずれかに記載の偏光子の製造方法。
  10. 前記脱色を、前記二色性物質を含む樹脂フィルムに塩基性溶液を接触させることにより行う、請求項9に記載の製造方法。
  11. 前記樹脂フィルムの塩基性溶液を接触させた部位に、酸性溶液を接触させることをさらに含む、請求項10に記載の製造方法。
  12. 前記塩基性溶液の接触に際し、前記樹脂フィルム表面は、その少なくとも一部が露出するように表面保護フィルムで被覆されている、請求項10または11に記載の製造方法。
  13. 前記二色性物質を含む樹脂フィルムが、二色性物質で樹脂フィルムを染色すること、および、該樹脂フィルムを水中延伸することを含む方法により製造される、請求項9から12のいずれかに記載の製造方法。
  14. 請求項1から8のいずれかに記載の透明部が形成された偏光子を有する、偏光板。
  15. 搭載される画像表示装置に対応する形状を有し、前記透明部が端辺から離間して形成されている、請求項14に記載の偏光板。
  16. 請求項14または15に記載の偏光板を有する、画像表示装置。
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