JPH0223304A

JPH0223304A - 可視偏光フイルム

Info

Publication number: JPH0223304A
Application number: JP63174227A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kitaura; 北浦　好一; Shoji Kigoshi; 将次木越; Hisao Kuki; 久木　久男
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1988-07-12
Filing date: 1988-07-12
Publication date: 1990-01-25
Also published as: WO1990000750A1; KR900702383A; EP0383932A4; EP0383932A1; US5087985A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は新規な偏光フィルムに関する。更に詳しくは、
耐湿熱性と偏光性に優れた液晶表示用の偏光フィルムに
関するものである。

［従来の技術］従来、偏光フィルムの耐湿熱性の改善方法として、偏光
素子に二色性染料やポリエンを使用したり（例えば特公
昭６１−５１２１号公報、特開昭５３−１２３９４４号
公報）、また偏光素子の表面を疎水性樹脂で被覆するこ
と（例えば特開昭５６−３３６１２号公報、特開昭５７
−６２０１１号公報）が知られている。

［発明が解決しようとする課題］偏光フィルムを利用したＴＮ型やＳＴＮ型の液晶表示素
子は時計、電卓の表示部を始め、最近ではパーソナルコ
ンピュータやワードプロセッサーの端末デイスプレィ、
ポータプルテレビの画像デイスプレィ、自動車や航空機
の搭載デイスプレィなどの用途に広く展開されようとし
ており、これら表示機器の高信頼性と高画質化をはかる
うえで耐湿熱性と偏光性に優れた偏光フィルムは不可欠
である。

しかし、上記従来の二色性染料やポリエンを使用した偏
光フィルムでは、耐湿熱性は良いが偏光性が悪い。また
偏光素子の表面をポリウレタン、ポリエーテルスルホン
、ポリエステル、ポリアミドなどの疎水性樹脂で被覆し
た偏光フィルムは、ポリビニルアルコール系偏光子との
接着性に乏しく完全に防湿熱化ができないばかりか、疎
水性樹脂層の複屈折性による干渉色や、偏光子と樹脂層
の収縮膨張にともなうカールが生じやすいという欠点が
ある。すなわち耐湿熱性と偏光性の改善には限界があっ
た。

本発明はこのような問題点を改善し、耐湿熱性と偏光性
が共に優れた新規な偏光フィルムを提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、偏光素子のうち６０％以上がヨウ素であるポ
リビニルアルコール系偏光子と保護ＷＡ層がうなり、該
偏光子が２１０ｎｌｌｌから４００ｒｌｌｌｌの紫外線
領域で少なくとも３本の吸光ピークをもち、紫外線吸光
特性を示すＵＡ値が４．０以上で、がっ４００ｎｍから
７００ｎｍまでの波長範囲で視感度補正をした可視光平
均透過率（ＶＴ値）が２５〜５０％でおることを特徴と
する可視偏光フィルムに関する。

本発明におけるポリビニルアルコール系偏光子とは、基
材がポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポ
リビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリ（エ
チレン−酢酸ビニル）共重合などの一軸延伸フィルムに
ヨウ素を吸着配向させたものをいう。偏光子基材のポリ
ビニルアルコール系フィルムは、延伸性と染色性の点か
らケン化度が８５モル％以上、好ましくは９０〜１００
モル％で、厚さが１〜５０．ｕｍ、好ましくは５〜３０
μｍのポリビニルアルコールフィルムが望ましい。また
液晶表示で高画質を得るためには、偏光素子の６０％以
上、好ましくは７０〜１００％はヨウ素でおる必要があ
る。ヨウ素の含有割合が６０％未満では、偏光性が低下
して表示画素のコントラストが劣る。

ヨウ素以外の偏光素子として、上記のヨウ素の残量範囲
内で二色性染料やポリエンが含まれていても良い。

保護膜層は、透明性と接着性の点から三酢酸セルロース
、二酢酸セルロースなどの酢酸セルロース系フィルム、
酢酪酸セルロースフィルム、硝酸セルロースフィルムが
好ましく、特に２５〜２００μｍの酢酸セルロース系フ
ィルムが吸湿寸法安定性と強力特性も良く望ましい。保
護膜層には耐光性を向上させる目的で、ベンゾフェノン
系、ベンドトリアゾール系などの紫外線吸収剤を添加し
てもよい。また、ポリビニルアルコール系フィルムある
いは保護膜層のいずれにも、所望に応じて可塑性や滑り
性を改善する目的でフォスフェート系、グリコール系１
．フタレート系などの可塑剤やシリカ、炭酸カルシウム
、ケイ酸カルシウム、カオリナイトなどの無機粒子を添
加することができる。

本発明において、ポリビニルアルコール系フィルムとヨ
ウ素からなる偏光子は２１０ｎｍがら４００ｎｍの紫外
線領域で少なくとも３本の吸光ピークをもち紫外線吸光
特性を示すＵＡ値（以下、紫外線吸光特性パラメータと
称する）は４．０以上であることが必要である。すなわ
ち、ＵＡ値は偏光子の紫外および可視光波長領域の吸光
スペクトルから（１）式で与えられる耐湿熱特性値であ
り、特に好ましくは５．０〜５０である。

ＵＡ＝（ＡＩ　＋　０．５　（Ａ２　＋　Ａ３　））／
　Ａ４・・・・・・・・・　（Ｉ）ここで、Ａ１　：　　２１０ｎｍ以上、２５０ｎｍ未溝の紫外線
領域における最大吸収ピークの吸光度Ａ２　：　　２５０ｎｍ以上、３３０ｎｍ未満の紫外線
領域における最大吸収ピークの吸光度Ａ３　：　　３３０ｎｍ以上、４００ｎｍ以下の紫外線
領域における最大吸収ピークの吸光度Ａ４　：　　５５０ｎｍにおける吸光度式（１）におい
て、ｔＪＡ値が４．０未満でおれば偏光フィルムの耐湿
熱性が悪く、液晶デイスプレィに組み込んで高湿高温の
雰囲気下で使用した時、偏光フィルムの偏光度が著しく
低下してコントラストの悪い画質となる。また、ニュー
トラルグレイ色の偏光子を得るには、ＵＡｆｉａは５０
以下が好ましい。

一方、本発明の偏光子は、４００ｎｍから７００ｎｍま
での波長範囲で視感度補正をした可視光平均透過率（以
下、ＶＴ値と称する）が２５〜５０％のものであり、特
に好ましくは３０〜４５％である。ＶＴ値が２５％未満
であれば、液晶表示が暗くカラーフィルターを使用した
画像デイスプレィなどには適用できない。ＶＴ値が５０
％を越えると偏光子の耐湿熱性と偏光性に劣り、信頼性
と画質の良好な液晶デイスプレィが得られない。

次に上記本発明の偏光フィルムを図面に基づいて説明す
る。第１図は、本発明の偏光フィルムにおける偏光子の
紫外および可視波長領域の吸光スペクトル、第２図は従
来のポリビニルアルコール／ヨウ素系の偏光フィルムに
おける偏光子の紫外と可視波長領域の吸光スペクトルを
示す。第３図は、従来の偏光フィルムを湿熱雰囲気下に
放置した場合の、前俊の可視透過スペクトルと偏光度ス
ペクトルを示す。１１および１２はそれぞれ初期の透過
スペクトル、偏光スペクトルで、２１および２２は湿熱
雰囲気下に放置した侵の透過スペクトルと偏光スペクト
ルでである。

第１図と第２図を対比すれば明らかな通り、本発明の偏
光フィルムの偏光子は従来の偏光子の２１３止と２９４
０１と３６３止近辺の紫外波長領域の最大吸光度を著し
く高めたものである。従来、４００ｎｍ以下の紫外波長
領域における吸光特性は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可
視波長領域の偏光性および耐湿熱性に影響しないと考え
られてきたが、本発明者らは偏光子の紫外線吸光特性と
偏光性、耐湿熱性について鋭意検討した結果、本発明に
到達した。すなわち第３図で明らかなように、ポリビニ
ルアルコール／ヨウ素系の偏光フィルムは湿熱下では４
００〜５００ｎｍの波長領域の偏光度が著しく低下する
ため、可視偏光性が劣化する。ポリビニルアルコール／
ヨウ素系の偏光子はポリビニルアルコールの配向方向に
配列したポリヨウ素からなり、湿熱の影響の受けやすい
４００〜５００ｎｌｌの波長を吸光するポリヨウ素は−
（Ｉ）−４および−（１）−ｓであると考えられる。−
（１）−４および−（１）−ｓのポリヨウ素は１００℃
以下の湿熱雰囲気下では昇華することはなく、ポリヨウ
素の切断が生じて紫外波長領域のみで吸収を示す−（Ｉ
）−１〜−（Ｉ）−３に変化するため偏光度が低下し青
色に脱色される。ポリヨウ素は湿熱下において−（１）
−ｓ→−（Ｉ）−４→−（Ｉ）−ｓ→−（Ｉ）−４→−
（Ｉ）−３と可逆を繰り返しながら低次数化していく。

従って、偏光子中に紫外波長領域のみに吸収を持つ−（
Ｉ）−１〜−（１）−３のポリヨウ素を天吊に形成する
ことで、平衡反応的に−（Ｉ　）−４および−（Ｉ）−
ｓのポリヨウ素の切断を遅らせ、偏光フィルムの耐湿熱
性が良好となる。紫外波長領域に吸収を持つポリヨウ素
としては３６３ｎｍおよび２９４ｎｍ近辺に最大吸光度
を持つ−（Ｉ）−３と２１３止近辺に最大吸光度を持つ
−（Ｉ）−ｖが安定で良い。

本発明の偏光フィルムは、例えば次のような方法で製造
することができるが、これに限定されるものではない。

すなわち、厚さ５０μｍのポリビニルアルコール未延伸
フィルムを延伸温度８０〜１５０℃で縦方向に４〜６倍
に一軸延伸した後、従来より高濃度の１０〜４０ｗｔ％
のヨウ化カリウムを含むヨウ素水溶液に浸漬し、続けて
従来より高濃度の１０〜４０ｗｔ％のヨウ化カリウムを
含むホウ酸、ホウ砂の水溶液中で処理して可視、紫外波
長領域に吸収を持ち、特に−（１）−３〜−（Ｉ）−ｓ
の多いポリヨウ素を形成する。次に、水銀ランプで５〜
５０ｎｉｊ／ｃｍの紫外線を照射し、−（１）−３〜−
（１）−ｓのポリヨウ素を切断して−（Ｉ）−１〜−（
Ｉ）−３に低次数化する。ざらに５〜３０ｗｔ％のヨウ
化カリウム水溶液中に浸漬した後、１００〜２００℃の
温度で熱処理し、ヨウ化カリウムで熱分解を促進させて
、−（Ｉ　）−ｓ〜−（１）−７のポリヨウ素を＝（Ｉ
）−３に低次数化する。得られた偏光子の片面もしくは
両面に保護膜層を形成して本発明の可視偏光フィルムが
できる。

本発明の特性値の測定方法並びに効果の評価方法は次の
通りである。

（１）吸光度日立製作新製の分光光度計（Ｕ−３４００形）を用いて
、波長スキャン速度３００ｎｎｉ／ｍｉｎで２００〜７
００ｎｍの波長領域における偏光子単体の吸光度を連続
的に測定した。

（２）　　可視光平均透過率（ＶＴ値）ＥＩＡＪ（日本
電子機械工業会規格）ＬＤ−２０１に準じて、４００〜
７００ｎｍの波長範囲において１０ｎｍ間隔の分光透過
率を測定し、（ＩＩ）式で算出した。

ここで、Ｐλ：Ｄ、５光源の分光分布Ｙλ：２度視野Ｘ、Ｙ、Ｚ表色系の等色間数τλ：分光
透過率分布（３）　ｌｉ！光度２枚の偏光フィルムの吸収軸方向が平行になるように組
み合わせたときの可視光平均透過率をＶＴとし、直交に
なるように組み合わせたときの可視光平均透過率をＶＴ
’　したとき、偏光度（ＰＥ）は（１）式で算出する。

偏光度（％）＝　　（ＶＴ−ＶＴ’　）／（ＶＴ＋ＶＴ
’　）・・・・・・・・・（Ｉ［Ｉ）（４）耐湿熱性偏光フィルムを６０℃で９０％の雰囲気に３００時間置
装た後に可視光平均透過率（ＶＴ）と偏光度（ＰＥ）を
測定し、それぞれの最初の値との差を求めて透過率変化
（ΔＶＴ）および偏光度変化（ΔＰＥ）で表示する。当
然ながら、これらの変化が小さいほど偏光フィルムの耐
湿熱性が優れていることになる。

［実施例コ以下の実施例によって、本発明を更に詳細に解説する。

実施例１厚ざ５０．ｃｚｍのポリビニルアルコール未延伸フィル
ムを延伸温度１３０℃で縦方向に４．８倍に一軸延伸し
た１麦、０．３ｗｔ％のヨウ素と２０ｗｔ％のヨウ化カ
リウムを含む３５℃の水溶液に１５秒間浸漬し、続けて
ホウ酸１５ｗｔ％とホウ砂ｗｔ５％を含む６５℃の水溶
液中に６０秒間浸漬し７０℃で６０秒間乾燥してポリヨ
ウ素形成フィルムを得た。

次に、このポリヨウ素形成フィルムに水銀ランプで１０
ｍｊ／７の紫外線を照射し、ポリヨウ素を切断して低次
数化した。ざらに２０ｗｔ％のヨウ化カリウム水溶液中
に浸漬した後、１８０’Ｃの温度で２０秒間熱処理して
２１０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線領域で３本の吸光ピー
クをもち紫外線吸光特性パラメータ　（ＶＡ値）が５．
２の偏光子を得た。得られた偏光子の両面に厚さ８０μ
ｍの三酢酸セルロースフィルムをポリビニルアルコール
接着剤で貼り合わせ可視偏光透過率（ＶＴ値）が４２．
５％の可視偏光フィルムを得た。

実施例２実施例１のホウＩｆｉ１５ｗｔ％、ホウ砂Ｗｔ５％の水
溶液に換えてホウ１１０ｗｔ％、ヨウ化カリウム２Ｑｗ
ｔ％の水溶液中に浸漬する以外は、実施例１と同条件で
製造し２１０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線領域で３本の吸
光ピークをもち偏光子の紫外線吸光特性パラメータ（Ｖ
Ａ値）が１０．１で可視偏光透過率（ＶＴ値）が４１．
７％の可視偏光フィルムを得た。

実施例３実施例１において、ポリビニルアルコールフィルムの一
軸延伸摂にダイヤコツトンスカイブルー６８＜三菱化成
製）を０．５ｗｔ％含む３５℃の水溶液中に２分間浸漬
する以外は、実施例１と同条件で製造し２１０ｎｍ〜４
００ｎｍの紫外線領域で３本以上の吸光ピークをもち偏
光子の紫外線吸光特性パラメータ（ＶＡ値）が７．７で
可視偏光透過率（ＶＴ値）が４２．３％の可視偏光フィ
ルムを得た。

比較例１厚さ５０μｍのポリビニルアルコール未延伸フィルムを
延伸温度１３０℃で縦方向に４．ａｍに一軸延伸した後
、０．３ｗｔ％のヨウ素と２．５Ｖ１ｔ％のヨウ化カリ
ウムを含む３５℃の水溶液に１５秒間浸漬し、続けてホ
ウ酸５％を含む６５℃の水溶液中に６０秒間浸漬し７０
℃で６０秒間乾燥して、２１０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外
線領域で３本の吸光ピークをもち紫外線吸光特性パラメ
ータ　（ＶＡ値）が３．７の従来の偏光子を得た。次に
、得られた偏光子の両面に厚さ８０μｍの三酢酸セルロ
ースフィルムをポリビニルアルコール接着剤で貼り合わ
せ可視偏光透過率（ＶＴ値）が３８．６％の従来の可視
偏光フィルムを得た。

比較例２実施例１のヨウ素Ｑ、３ｗｔ％とヨウ化カリウム２０ｗ
ｔ％の水溶液に換えてヨウ素Ｑ、’１ｗｔ％、ヨウ化カ
リウム２５ｗｔ％の水溶液中に浸漬する以外は、実施例
１と同条件で製造し２１０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線領
域で２本の吸光ピークをもち偏光子の紫外線吸光特性パ
ラメータ（ＶＡ値）が４．３で可視偏光透過率（ＶＴ値
）が５５．１％の可視偏光フィルムを得た。

比較例３実施例１において、ポリビニルアルコールフィルムの一
軸延伸後にダイヤコツトンスカイブルー６Ｂ（三菱化成
製）をＱ、３ｗｔ％とカラヤススプラオレンジ２６Ｌ　
（日本化薬製）を１．０ｗｔ％含む３５℃の水溶液中に
２分間浸漬し、次に０．３ｗｔ％のヨウ素と２０ｗｔ％
のヨウ化カリウムを含む３５℃の水溶液に７秒間浸漬し
た以外は、実施例１と同条件で製造し２１０ｎｍ〜４０
０ｎｍの紫外線領域で３本の吸光ピークをもち偏光子の
紫外線吸光特性パラメータ（ＶＡ値）が６．９で、可視
偏光透過率（ＶＴ値）が４３．４％の可視偏光フィルム
を得た。

実施例と比較例であげた可視偏光フィルムの偏光度と耐
湿熱性の結果を第１表に示した。本発明の可視偏光フィ
ルムは、偏光度と耐湿熱性が共に優れていることがわか
る。

［発明の効果］本発明の構成により偏光度と耐湿熱性が共に優れた可視
偏光フィルムを得ることができ平面性も良いことから、
液晶表示素子の信頼性と画質の向上が計れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の偏光フィルムにおける偏光子の紫外
および可視波長領域の吸光スペクトル、第２図は従来の
ポリビニルアルコール／ヨウ素系の偏光フィルムにおけ
る偏光子の紫外と可視波長領域の吸光スペクトルでおる
。第３図は、従来の偏光フィルムを湿熱雰囲気下に放置
した場合の、前後の可視透過スペクトルと偏光度スペク
トルである。１１：初期の透過スペクトル１２：初期の偏光スペクトル２１：湿熱雰囲気下に放置した後の透過スペクトル２２：湿熱雰囲気下に放置した後の偏光スペクトル

Claims

【特許請求の範囲】

（１）偏光素子のうち６０％以上がヨウ素であるポリビ
ニルアルコール系偏光子と保護膜層とからなり、該偏光
子が２１０ｎｍから４００ｎｍの紫外線領域で少なくと
も３本の吸光ピークをもち、紫外線吸光特性を示すＵＡ
値が４．０以上で、かつ４００ｎｍから７００ｎｍまで
の波長範囲で視感度補正をした可視光平均透過率（ＶＴ
値）が２５〜５０％であることを特徴とする可視偏光フ
ィルム。
（２）偏光子の基材がケン化度８５モル％以上で、厚さ
が１〜５０μｍのポリビニルアルコールフィルムである
ことを特徴とする請求項１記載の可視偏光フィルム。
（３）保護膜層が２５〜２００μｍの酢酸セルロース系
フィルムであることを特徴とする請求項１又は２記載の
可視偏光フィルム。