JP4612561B2 - 偏光板 - Google Patents
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Description
また、偏光板保護フィルムとしてTACフィルムを用いる場合では、継続的に偏光板の耐久性の面における改善は見られない。
本発明のさらなる目的は、偏光板保護フィルムとしてTACフィルムを用いない構成を取ることで、従来の偏光板の耐久性、特に耐湿熱性の向上を実現した新規な偏光板を提供することにある。
〔1〕(a)二色性色素が吸着された熱可塑性樹脂繊維(A)、
(b)少なくとも2種の熱可塑性樹脂で構成され、交互層状の断面構造を有する繊維であって、その交互層が5層以上であり、各層の厚さが0.02〜1.0μmの範囲にあり、且つ少なくとも該2種の熱可塑性樹脂は、該繊維の長さ方向に対する断面方向の波長589nmにおける屈折率差が0.01以下である光学干渉機能を有する繊維(B)、及び
(c)前記繊維(B)の長さ方向に対する断面方向の屈折率とほぼ一致する屈折率を有する光学透明樹脂(C)、
を含有してなり、前記繊維(A)は一方向面状に配置され、前記繊維(B)は該繊維(A)の片面上にありかつ該繊維(A)と同一方向面状に配置してなる偏光板。
〔2〕前記繊維(A)及び(B)が光学透明樹脂(C)により内包固定化されている上記の偏光板。
〔3〕前記繊維(A)が、ポリビニルアルコール系樹脂からなる繊維であることを特徴とする上記の偏光板。
〔4〕前記ポリビニルアルコール系樹脂は重合度が1000以上40000以下かつケン化度が80モル%以上100%以下であることを特徴とする上記の偏光板。
〔5〕前記ポリビニルアルコール系樹脂繊維の平均径が、0.7μm以上100μm以下であることを特徴とする上記の偏光板。
〔6〕二色性色素がヨウ素であることを特徴とする上記の偏光板。
〔7〕前記繊維(B)の少なくとも2種の熱可塑性樹脂の屈折率差が0.02以上であることを特徴とする上記の偏光板。
〔8〕前記繊維(B)の平均径が、0.7μm以上100μm以下であることを特徴とする上記の偏光板。
〔9〕光学透明樹脂(C)が、熱可塑性樹脂であることを特徴とする上記の偏光板。
〔10〕光学透明樹脂(C)が、硬化型樹脂であることを特徴とする上記の偏光板。
〔11〕上記の偏光板と、偏光以外の他の光学機能を示す光学層との積層体からなることを特徴とする光学部材。
〔12〕光学層が位相差層であることを特徴とする上記の光学部材。
〔13〕上記の光学部材における偏光板を構成する繊維(A)が液晶セル側にあるように、液晶セルの片側又は両側に配置されてなることを特徴とする液晶表示装置。
本発明における繊維(A)は、光学透明であり、二色性色素を吸着し配向させることが出来る熱可塑性樹脂から形成される繊維がよい。かかる熱可塑性樹脂としては例えば、ポリビニルアルコール(以下、単にPVAという)、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリカーボネート、ビニル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、エポキシ樹脂が挙げられる。その中でも、特にPVA、またはその誘導体が好ましい。PVA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、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(以下、PVA、またはその誘導体のことをPVA系樹脂ということがある)。PVAまたはその誘導体の重合度としては、1000から40000程度、かつケン化度としては80から100モル%程度のものが用いられる。ここで、偏光子として使用するためには、PVAまたはその誘導体の重合度、ケン化度共に高い方が耐久性に優れた素子が得られるので、重合度1200以上30000以下、ケン化度90以上100モル%以下のPVAまたはその誘導体が好ましく、重合度1500以上20000以下、ケン化度98から以上100モル%以下がより好ましい。
前記PVA系樹脂繊維の中には可塑剤等を配合することも出来る。可塑剤としては、ポリオール及びその縮合物等が挙げられ、例えばグリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。可塑剤の使用量は、特に制限されないがPVA系樹脂中20重量%以下とするのが好適である。また、PVA系樹脂繊維中に酸化防止剤、紫外線吸収剤、架橋剤、界面活性剤等の添加剤を含有することも出来る。
PVA系樹脂繊維と光学透明樹脂の密着性を向上させることを目的として、繊維表面にコロナ処理などの各種異接着処理が施されてもよい。
上記熱可塑性樹脂繊維からなる繊維(A)は、二色性色素であるヨウ素、または二色性染料が吸着配向されている。
光学干渉機能を有する繊維とは、光学的な反射、干渉効果により可視光領域の波長の色を干渉、発色するものである。光学干渉機能を有する繊維の例としては、特許第3356438号公報、特開平11−124773号公報、特開2005−15962号公報に示されている。光学干渉機能を有する繊維は、2種以上の熱可塑性樹脂成分で構成される交互層状の断面構造を有する繊維であり、その熱可塑性樹脂の屈折率が異なることで、光学的距離である屈折率と各層の厚みとの積による干渉効果を発現するものである。
光学干渉効果には、2種の熱可塑性樹脂層の屈折率差、各層の光学的距離(屈折率×各層の厚み)及び積層数が大きく影響する。
本発明においては、二色性色素を含有する熱可塑性樹脂繊維(A)と光学干渉機能を有する繊維(B)と光学透明樹脂(C)から基本的に形成されている。例えば熱可塑性樹脂繊維(A)と光学干渉機能を有する繊維(B)とは光学透明樹脂(C)によって包みこまれ固定化された板状などの形態を取る。これは、繊維(A)と繊維(B)のみであると一方向に並べた状態が保持できず、偏光性能を継続した発現できないことと、繊維(A)である熱可塑性樹脂繊維が大気に直接露出する形態においては、温度、湿度の影響を顕著に受け、吸湿による収縮や二色性色素の配向乱れ等が発生しやすく、高耐久性を得ることができないからである。光学透明樹脂(C)は、繊維(A)と繊維(B)を固定化保持するとともに偏光板に及ぼす劣化の抑制機能として重要な役割を担う。
熱可塑性樹脂としては、具体的には、ポリ(メチルメタクリレート)などのアクリル樹脂、ポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリフェニレンオキシドなどのポリエーテル、ポリビニルアルコールなどのビニル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、エポキシ樹脂、これらを構成するモノマーを2種以上用いた共重合体、さらにはポリ(メチルメタクリレート)、とポリ塩化ビニルの重量比82対18混合物、ポリ(メチルメタクリレート)とポリフェニレンオキシドの重量比65対35混合物、スチレン・無水マレイン酸共重合体とポリカーボネートの重量比77対23混合物などの非複屈折性のポリマーブレンドなどが例示できるが、これらに限定されるものではない。
本発明の偏光板は、偏光以外の他の光学機能を示す光学層との積層体からなる光学部材として有用である。例えば、偏光以外の他の光学機能を示す光学層としては位相差層が挙げられる。
本発明における位相差層とは、位相差を与える層であり、透明熱可塑性合成高分子フィルムを延伸加工した位相差フィルムがその一例として挙げられる。
R=Δn・d=(nx−ny)・d (a)
K=((nx+ny)/2−nz)・d (b)
である。R値、K値の単位は、nmである。nx、ny、nzは、ここでは以下のように定義される。
nx:フィルム面内における最大屈折率
ny:フィルム面内における最大屈折率を示す方向に直交する方位の屈折率
nz:フィルム法線方向の屈折率
(主延伸方向とは一軸延伸の場合には延伸方向、二軸延伸の場合には配向度が上がるように延伸した方向を意味しており、化学構造的には高分子主鎖の配向方向を指す。)
位相差フィルムは位相差を有する光学的一軸または二軸性フィルムであっても構わない。
本発明の偏光板の厚さとしては、通常1以上200μm以下、好ましくは5以上150μm以下、最も好ましくは10以上100μmである。1μmより薄いと、偏光板としての偏光機能を確保することが困難になり、またハンドリングの面からも難しい。また、200μmより厚いと、得られた偏光板が曲げに対してクラックを生じるなどの問題があり、ロール状態で扱うことができないことや、カッティングすることが非常に困難になる問題がある。
本発明の偏光板は、位相差フィルムと貼合せることにより光学補償機能を具備した偏光板として利用され、広い視野角を有し、コントラスト等の表示品位に優れる液晶表示装置を形成しうるものであり、ツイストネマチックモード、垂直配向モード、OCB(Optically Compensated Bend)配向モード、インプレインスイッチングモード等のTFT液晶表示装置などのいずれかの液晶モードを用いたものに用いることができる。その実用に際しては、偏光板として用いられるすべての用途に利用することが可能であり、例えば、液晶表示装置であれば、照明システムにバックライトあるいは反射板や半透過型反射板を用いてなる透過型や反射型、あるいは半透過反射型などが形成することができる。その他の偏光板を用いる表示装置等としては、液晶プロジェクター、強誘電性液晶、反強誘電性液晶を用いたもの、有機EL表示装置等が挙げられるが、本発明で製造された偏光板をそれらに使用しても良い。
光線透過率Tは、400〜700nmの波長域で10nmおきに求めた分光透過率t(λ)から、式1により算出した。尚、式中、P(λ)は標準光(C光源)の分光分布、y(λ)は2度視野X、Y、Z系に基づく等色関数である。分光透過率t(λ)は分光光度計((株)日立製作所、U−4000)を用いて測定した。
アンリツ社製の電子マイクロで測定した。
偏光顕微鏡を用いて、光源に干渉フィルタ(589nm)を設置して、直線偏光光源となるように調整した。
繊維をスライドガラスにとり、直線偏光が繊維の断面方向と平行になるように設置した。
屈折調整液を用いて、1.500から1.600まで、0.002STEPにて、顕微鏡を覗きながら、屈折調整液を繊維を順次滴下していくことで、繊維の外形が無くなるところを観測した。
PVA((株)クラレ、重合度4000、ケン化度99.9%)を、溶媒としてジメチルスルホキシド(以下,DMSOと略記する。)に溶解させ、PVA濃度16重量%の紡糸原液を調製した。この紡糸原液を 100℃で孔径100μm、孔数300の口金からメタノールからなる凝固浴中に紡糸ドラフト2.0、エアギャップ30mmで乾湿式紡糸し,次いでメタノールでDMSOを抽出しながらメタノール浴中で紡糸延伸を行い,その後乾燥させてPVA未延伸糸(直径10μm)を得た。この未延伸糸を,110℃の加熱ローラーを用いて6.5倍に延伸を行い、PVA繊維(直径2μm)を得た。このPVA繊維を長さ方向を固定して、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の重量比が、0.075/5/100である水溶液に60秒浸漬した。次にヨウ化カリウム/ホウ酸/水の重量比が6/7.5/100である65℃のホウ酸含有水溶液に300秒浸漬した。これを純粋で水洗し乾燥し、PVA繊維(A)を得た。
BPEF−A:ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート(大阪ガス製)
UA:ウレタンアクリレート(新中村化学製「NKオリゴU−15HA」)
「イルガキュア」184(チバガイギー社製)
SH28PA(東レ・ダウコーニング社製)
構成:(繊維(B)側)偏光板(繊維(A)側)/位相差フィルム/液晶セル/位相差フィルム/(繊維(A)側)偏光板(繊維(B)側)/バックライト/拡散反射フィルム
なお、位相差フィルムとしては、帝人化成(株)製の「ピュアエース」WR−W142を用いた。
PVAフィルム((株)クラレ、重合度2400、ケン化度99.9%、厚み75μm)を、延伸温度110℃で延伸倍率5.0倍に一軸延伸し、偏光基材とした。この偏光基材を延伸時の緊張に保ったまま、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の重量比が、0.075/5/100である水溶液に60秒浸漬した。次にヨウ化カリウム/ホウ酸/水の重量比が6/7.5/100である65℃のホウ酸含有水溶液に300秒浸漬した。これを純粋で水洗し燥した。これにより得られたヨウ素を含浸したPVAフィルムの膜みは、20μmであった。乾燥後のフィルムの両面に、PVA系接着剤を用いて、TACフィルム(富士写真フィルム、フジTAC−UV80)を貼合した。こうして得られた偏光板の透過率44.1%、偏光度99.9%であった。この偏光板を85℃85%RHの雰囲気下に100時間加湿処理した後、光学特性を測定した。このとき、偏光板の透過率58.3、偏光度52.1%であった。また、偏光子であるPVAフィルムを保護するために貼合をおこなったTACフィルムにおいて、腐食がみられた。
構成:偏光板/位相差フィルム/液晶セル/位相差フィルム/偏光板/バックライト/拡散反射フィルム
なお、位相差フィルムとしては、帝人化成(株)製の「ピュアエース」WR−W142を用いた。
Claims (13)
- (a)二色性色素が吸着された熱可塑性樹脂繊維(A)、
(b)少なくとも2種の熱可塑性樹脂で構成され、交互層状の断面構造を有する繊維であって、その交互層が5層以上であり、各層の厚さが0.02〜1.0μmの範囲にあり、且つ少なくとも該2種の熱可塑性樹脂は、該繊維の長さ方向に対する断面方向の波長589nmにおける屈折率差が0.01以下である光学干渉機能を有する繊維(B)、及び
(c)前記繊維(B)の長さ方向に対する断面方向の屈折率とほぼ一致する屈折率を有する光学透明樹脂(C)、
を含有してなり、前記繊維(A)は一方向面状に配置され、前記繊維(B)は該繊維(A)の片面上にありかつ該繊維(A)と同一方向面状に配置してなる偏光板。 - 前記繊維(A)及び(B)が光学透明樹脂(C)により内包固定化されている請求項1記載の偏光板。
- 前記繊維(A)が、ポリビニルアルコール系樹脂からなる繊維であることを特徴とする請求項1または2に記載の偏光板。
- 前記ポリビニルアルコール系樹脂は重合度が1000以上40000以下かつケン化度が80モル%以上100%以下であることを特徴とする請求項3に記載の偏光板。
- 前記ポリビニルアルコール系樹脂繊維の平均径が、0.7μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項3〜4のいずれかに記載の偏光板。
- 二色性色素がヨウ素であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の偏光板。
- 前記繊維(B)の少なくとも2種の熱可塑性樹脂の屈折率差が0.02以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の偏光板。
- 前記繊維(B)の平均径が、0.7μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の偏光板。
- 光学透明樹脂(C)が、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の偏光板。
- 光学透明樹脂(C)が、硬化型樹脂であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の偏光板。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の偏光板と、偏光以外の他の光学機能を示す光学層との積層体からなることを特徴とする光学部材。
- 光学層が位相差層であることを特徴とする請求項11記載の光学部材。
- 請求項11又は12記載の光学部材における偏光板を構成する繊維(A)が液晶セル側にあるように、液晶セルの片側又は両側に配置されてなることを特徴とする液晶表示装置。
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