JP7240091B2 - 偏光板、画像表示装置、および偏光板の製造方法 - Google Patents
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Description
1つの実施形態においては、上記偏光子が、上記ポリエステル系樹脂基材の片側に接着層を介することなく積層されている。
1つの実施形態においては、上記ポリエステル系樹脂基材と上記偏光子との間に易接着層を有する。
1つの実施形態においては、上記ポリエステル系樹脂基材が上記偏光子の保護層として機能する。
本発明の別の局面によれば、画像表示装置が提供される。この画像表示装置は、上記偏光板を有する。
本発明の別の局面によれば、上記偏光板の製造方法が提供される。該製造方法は、上記ポリエステル系樹脂基材の片側にポリビニルアルコール系樹脂層を形成して積層体とすること、上記積層体を、染色および延伸することにより上記ポリビニルアルコール系樹脂層を偏光子とすること、および上記延伸後に、上記ポリエステル系樹脂基材と上記偏光子との積層体を加熱処理することを含み、上記延伸における延伸浴の温度が67℃以下であり、かつ、上記加熱処理における最高加熱温度が102℃以上であるか、または、上記延伸における延伸浴の温度が69℃以下であり、かつ、上記加熱処理における最高加熱温度が105℃以上である。
図1は、本発明の1つの実施形態による偏光板の断面図である。図1に示すように、偏光板10は、ポリエステル系樹脂基材11と、ポリエステル系樹脂基材11の片側に積層された偏光子12とを有する。偏光子12の厚みは10μm以下である。ポリエステル系樹脂基材11の硬度は0.162GPa以上である。ポリエステル系樹脂基材11の硬度は、代表的には、押し込み試験機(代表的には、ナノインデンター)を用いたナノインデンテーション法により測定される。より具体的には、ポリエステル系樹脂基材11の硬度(H)は、測定対象とされるポリエステル系樹脂基材の表面に探針(圧子)を押し当てて得られる変位―荷重ヒステリシス曲線から得られる最大荷重Pmaxと、圧子とポリエステル系樹脂基材との間の接触射影面積Aとから、以下の式により算出される。
H=Pmax/A
偏光子12は、好ましくは、ポリエステル系樹脂基材11の一方の面に密着して(換言すれば、接着層を介さずに)積層されている。偏光板10は、好ましくは、ポリエステル系樹脂基材11と偏光子12との間に易接着層(図示せず)を有する。偏光板10は、偏光子12のポリエステル系樹脂基材11とは反対側に保護フィルム(図示せず)を有していてもよい。ポリエステル系樹脂基材11は、代表的には偏光子12の保護層として機能する。従来の偏光板は、偏光子側の面を他の光学部材に貼り合せて高温高湿環境下に置いた場合、偏光板の延伸方向における両端部で光学部材からの剥がれが生じ得る。これに対して、本実施形態の偏光板10は、偏光子12側の面を他の光学部材に貼り合せたときのポリエステル系樹脂基材11の熱収縮挙動が小さく、高温高湿環境下における剥がれを抑制し得る。
偏光子は、実質的には、ヨウ素が吸着配向されたポリビニルアルコール系樹脂層(PVA系樹脂層)である。偏光子の厚みは、上記のとおり10μm以下であり、好ましくは7.5μm以下であり、より好ましくは5μm以下である。一方、偏光子の厚みは、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.5μm以上である。厚みが薄すぎると得られる偏光子の光学特性が低下するおそれがある。偏光子は、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%以上である。偏光子の偏光度は、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。
ポリエステル系樹脂基材は、上記のとおり、硬度が0.162GPa以上である。上記硬度は、好ましくは0.162GPa~0.280GPaであり、より好ましくは0.170GPa~0.230GPaである。これにより、高温高湿環境下におけるポリエステル系樹脂基材の収縮を抑制し得、その結果、偏光板を光学部材に貼り合せた場合に、光学部材からポリエステル系樹脂基材が剥がれることを抑制し得る。上記硬度は、後述する偏光板の製造方法において、ポリエステル系樹脂基材とポリビニルアルコール系樹脂層との積層体を水中延伸する際の延伸浴の温度と、水中延伸後に加熱処理する際の最高加熱温度とを適切に設定することによって、所望の数値範囲内に制御し得る。
偏光板10は、上記のとおり、偏光子12のポリエステル系樹脂基材11とは反対側に保護フィルムを有し得る。上記保護フィルムの形成材料としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、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、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。保護フィルムの厚みは、好ましくは10μm~100μmである。
偏光板10は、上記のとおり、ポリエステル系樹脂基材11と偏光子12との間に易接着層を有し得る。易接着層は、実質的に易接着層形成用組成物のみから形成される層であってもよく、易接着層形成用組成物と偏光子の形成材料とが混合(相溶を含む)した層または領域であってもよい。易接着層が形成されていることにより、優れた密着性が得られ得る。易接着層の厚みは、0.05μm~1μm程度とすることが好ましい。易接着層は、例えば、偏光板の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することにより確認することができる。
本発明の偏光板の製造方法は、ポリエステル系樹脂基材の片側にPVA系樹脂層を形成して積層体とすること、積層体を、染色および延伸することによりPVA系樹脂層を偏光子とすること、および、延伸後に、ポリエステル系樹脂基材と偏光子との積層体を加熱処理することを含む。延伸浴の温度が67℃以下であり、かつ、加熱処理における最高加熱温度が102℃以上であるか、または、延伸浴の温度が69℃以下であり、かつ、加熱処理における最高加熱温度が105℃以上である。
ポリエステル系樹脂基材上にPVA系樹脂層を形成する方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、ポリエステル系樹脂基材上に、PVA系樹脂を含む塗布液を塗布し、乾燥することにより、PVA系樹脂層を形成する。1つの実施形態においては、ポリエステル系樹脂基材上に、易接着層形成用組成物を塗布し、乾燥することにより、易接着層を形成し、該易接着層上にPVA系樹脂層を形成する。
空中補助延伸の延伸方法は、固定端延伸(たとえば、テンター延伸機を用いて延伸する方法)でもよいし、自由端延伸(たとえば、周速の異なるロール間に積層体を通して一軸延伸する方法)でもよい。一つの実施形態においては、空中延伸処理は、上記積層体をその長手方向に搬送しながら、熱ロール間の周速差により延伸する熱ロール延伸工程を含む。空中延伸処理は、代表的には、ゾーン延伸工程と熱ロール延伸工程とを含む。なお、ゾーン延伸工程と熱ロール延伸工程の順序は限定されず、ゾーン延伸工程が先に行われてもよく、熱ロール延伸工程が先に行われてもよい。ゾーン延伸工程は省略されてもよい。1つの実施形態においては、ゾーン延伸工程および熱ロール延伸工程がこの順に行われる。
上記不溶化処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂層を浸漬することにより行う。不溶化処理を施すことにより、PVA系樹脂層に耐水性を付与することができる。当該ホウ酸水溶液の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部~4重量部である。不溶化浴(ホウ酸水溶液)の液温は、好ましくは20℃~50℃である。好ましくは、不溶化処理は、上記水中延伸や上記染色処理の前に行う。
PVA系樹脂層の染色は、代表的には、PVA系樹脂層にヨウ素を吸着させることにより行う。当該吸着方法としては、例えば、ヨウ素を含む染色液にPVA系樹脂層(積層体)を浸漬させる方法、PVA系樹脂層に当該染色液を塗工する方法、当該染色液をPVA系樹脂層に噴霧する方法等が挙げられる。好ましくは、染色液にPVA系樹脂層(積層体)を浸漬させる方法である。ヨウ素が良好に吸着し得るからである。
上記架橋処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂層(積層体)を浸漬することにより行う。架橋処理を施すことにより、PVA系樹脂層に耐水性を付与することができる。当該ホウ酸水溶液の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部~5重量部である。また、上記染色処理後に架橋処理を行う場合、さらに、ヨウ化物を配合することが好ましい。ヨウ化物を配合することにより、PVA系樹脂層に吸着させたヨウ素の溶出を抑制することができる。ヨウ化物の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部~5重量部である。ヨウ化物の具体例は、上述のとおりである。架橋浴(ホウ酸水溶液)の液温は、好ましくは20℃~60℃である。好ましくは、架橋処理は水中延伸処理の前に行う。好ましい実施形態においては、空中延伸処理、染色処理および架橋処理をこの順で行う。
偏光板の製造工程は、上記のとおり、積層体を延伸浴中で水中延伸処理することを含む。具体的には、上記積層体の延伸方向と平行な方向に水中延伸する。水中延伸によれば、上記ポリエステル系樹脂基材やPVA系樹脂層のガラス転移温度(代表的には、80℃程度)よりも低い温度で延伸し得、PVA系樹脂層を、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(例えば、偏光度)を有する偏光子を作製することができる。なお、本明細書において「平行な方向」とは、0°±5.0°である場合を包含し、好ましくは0°±3.0°、さらに好ましくは0°±1.0°である。
洗浄処理は、代表的には、ヨウ化カリウム水溶液にPVA系樹脂層を浸漬することにより行う。乾燥処理における乾燥温度は、好ましくは30℃~100℃である。
加熱処理は、水中延伸後に行われる。加熱処理により、ポリエステル系樹脂基材の結晶化が進行し得る。加熱処理は、代表的には加熱手段160内に配置された搬送ロールを加熱する(いわゆる熱ドラムロール(加熱ロール)を用いる)ことにより行う(熱ドラムロール加熱方式)。1つの実施形態においては、加熱手段160はオーブンであり、オーブン内に熱風を送風することによる加熱方式(オーブン加熱方式)を併用してもよい。熱ドラムロール加熱方式とオーブン加熱方式とを併用することにより、熱ドラムロール間での急峻な温度変化を抑制することができ、積層体10’の幅方向の収縮を容易に制御することができる。オーブンの炉内の温度は、好ましくは30℃~100℃である。また、オーブンによる加熱時間は、好ましくは1秒~300秒である。熱風の風速は、好ましくは10m/s~30m/s程度である。なお、当該風速はオーブン内における風速であり、ミニベーン型デジタル風速計により測定することができる。
上記F項に記載の製造方法によって得られる上記A項からE項に記載の偏光板は、液晶表示装置などの画像表示装置に適用され得る。したがって、本発明は、上記偏光板を用いた画像表示装置を包含する。本発明の実施形態による画像表示装置は、上記A項からE項に記載の偏光板を備える。
(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)硬度
実施例および比較例で得られた偏光板のポリエステル系樹脂基材について、ナノインデンター(Hysitron Inc社製、「Triboindenter」)を用いて、以下の測定条件の下、ナノインデンテーション法により硬度を測定した。具体的には、偏光板のポリエステル系樹脂基材側の面にナノインデンターの探針(圧子)を押し込み、変位―荷重ヒステリシス曲線から得られる最大荷重Pmaxと、圧子とポリエステル系樹脂基材との間の接触射影面積Aとから、以下の式により算出した。
硬度(H)=Pmax/A
(測定条件)
・測定方法:単一押し込み法
・測定温度:25℃
・押し込み速度:約2nm/sec
・押し込み深さ:約2000nm
・探針:ダイヤモンド製、Berkovich型(三角錐型)
(3)密着性評価
実施例および比較例で得られた長尺状の偏光板を150mm(MD方向)×200mm(TD方向)のサイズに切り取り、評価用サンプルとした。上記評価用サンプルの偏光子側を、アクリル系粘着剤を介してガラスに貼り合せ、60℃/90%Rhで500時間保管した後、評価用サンプルの端部におけるガラスからの剥がれの有無を確認した。また、評価用サンプルがガラスから剥がれていた場合には、剥がれた部分の長さを測定した。
ポリエステル系樹脂基材として、長尺状で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、IPA変性度:5mol%)を用いた。(変性度=[エチレンイソフタレートユニット]/[エチレンテレフタレートユニット+エチレンイソフタレートユニット])
ポリエステル系樹脂基材の片面に、コロナ処理(処理条件:50W・min/m2)を施し、このコロナ処理面に、アセトアセチル変性ポリビニルアルコール(PVA)(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ200」)の変性ポリオレフィン樹脂水性分散体(ユニチカ社製、商品名「アローベースSE1030N」)と純水を混合した混合液(固形分濃度4.0%)を、乾燥後の厚みが2000nmになるように塗布し、65℃で2分間乾燥し、下塗り層を形成した。ここで、混合液におけるアセトアセチル変性PVAと変性ポリオレフィンとの固形分配合比は30:70であった。次いで、下塗り層面に、PVA(重合度4200、ケン化度99.2モル%)90重量部およびアセトアセチル変性PVA(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ410」)10重量部で配合したPVA系樹脂と、PVA系樹脂100重量部に対して13重量部となるようにヨウ化カリウムを配合した水溶液を、25℃で塗布および60℃で3分間乾燥して、厚み13μmのPVA系樹脂層を形成した。こうして、積層体を作製した。
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40℃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(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、液温40℃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5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、ホウ酸水溶液(水100重量部に対して、ホウ酸を3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)の延伸浴(延伸浴温度:67℃)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2.75倍(総延伸倍率:5.5倍)に一軸延伸を行った(水中延伸処理)。
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3.5重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた(洗浄処理)。
次いで、積層体を、80~110℃に保たれた複数の加熱ロールを有し、80℃に保たれたオーブンの中で、最高加熱温度である110℃に保たれた加熱ロールへの接触時間の合計が1秒となるようにして、加熱ロールを用いて搬送しながら加熱処理した。
このようにして、ポリエステル系樹脂基材上に厚み5μmの偏光子が積層された長尺状の偏光板1を得た。偏光板1のポリエステル系樹脂基材の硬度は0.190GPaであった。偏光板1を上記密着性評価に供したところ、ガラスからの剥がれは発生しなかった。
最高加熱温度を105℃、かつ接触時間の合計を1秒としたこと以外は実施例1と同様にして偏光板2を得た。偏光板2のポリエステル系樹脂基材の硬度は0.173GPaであった。偏光板2を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
最高加熱温度を102℃、かつ接触時間の合計を1秒としたこと以外は実施例1と同様にして偏光板3を得た。偏光板3のポリエステル系樹脂基材の硬度は0.162GPaであった。偏光板3を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
延伸浴温度が69℃である延伸浴を用いて積層体を水中延伸したこと、および、最高加熱温度を105℃、かつ接触時間の合計を1秒としたこと以外は実施例1と同様にして偏光板4を得た。偏光板4のポリエステル系樹脂基材の硬度は0.163GPaであった。偏光板4を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
最高加熱温度を100℃、かつ接触時間の合計を1秒としたこと以外は実施例1と同様にして偏光板5を得た。偏光板5のポリエステル系樹脂基材の硬度は0.160GPaであった。偏光板5を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
最高加熱温度を95℃、かつ接触時間の合計を1秒としたこと以外は実施例1と同様にして偏光板6を得た。偏光板6のポリエステル系樹脂基材の硬度は0.144GPaであった。偏光板6を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
炉内の温度を60℃に設定したこと、および、最高加熱温度を60℃、かつ接触時間の合計を1秒としたこと以外は実施例1と同様にして偏光板7を得た。偏光板7のポリエステル系樹脂基材の硬度は0.122GPaであった。偏光板7を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
最高加熱温度を102℃、かつ接触時間の合計を1秒としたこと以外は実施例4と同様にして偏光板8を得た。偏光板8のポリエステル系樹脂基材の硬度は0.155GPaであった。偏光板8を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
最高加熱温度を100℃、かつ接触時間の合計を1秒としたこと以外は実施例4と同様にして偏光板9を得た。偏光板9のポリエステル系樹脂基材の硬度は0.151GPaであった。偏光板9を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
11 ポリエステル系樹脂基材
12 偏光子
Claims (5)
- ポリエステル系樹脂基材と、前記ポリエステル系樹脂基材の片側に積層された偏光子とを有し、
前記偏光子の厚みが10μm以下であり、
前記ポリエステル系樹脂基材の硬度が0.162GPa以上である、偏光板の製造方法であって、
前記ポリエステル系樹脂基材の片側にポリビニルアルコール系樹脂層を形成して積層体とすること、
前記積層体を、染色および延伸することにより前記ポリビニルアルコール系樹脂層を偏光子とすること、および
前記延伸後に、前記ポリエステル系樹脂基材と前記偏光子との積層体を加熱処理することを含み、
前記延伸における延伸浴の温度が67℃以下であり、かつ、前記加熱処理における最高加熱温度が102℃以上であるか、または、
前記延伸における延伸浴の温度が69℃以下であり、かつ、前記加熱処理における最高加熱温度が105℃以上であり、
前記加熱処理において、前記積層体を熱ドラムロールに沿わせた状態で前記最高加熱温度に加熱し、前記最高加熱温度に保たれた時間が、0.2秒から2秒である、偏光板の製造方法。 - 前記偏光子が、前記ポリエステル系樹脂基材の片側に接着層を介することなく積層されている、請求項1に記載の偏光板の製造方法。
- 前記ポリエステル系樹脂基材と前記偏光子との間に易接着層を有する、請求項1または2に記載の偏光板の製造方法。
- 前記ポリエステル系樹脂基材が前記偏光子の保護層として機能する、請求項1~3のいずれかに記載の偏光板の製造方法。
- 請求項1~4のいずれかに記載の偏光板の製造方法を含む、画像表示装置の製造方法。
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