TWI567429B - 偏光元件及偏光板 - Google Patents

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Description

偏光元件及偏光板
本發明係關於一種偏光元件及使用其之偏光板。
偏光元件通常係藉由使作為二色性色素之碘或二色性染料吸附配向於聚乙烯醇系樹脂膜上而製造。於該偏光元件之至少單面經由接著劑層貼合包含三乙酸纖維素等之保護膜而製成偏光板，業者將其用於液晶顯示裝置等。將使用碘作為二色性色素之偏光板稱為碘系偏光板，另一方面，將使用二色性染料作為二色性色素之偏光板稱為染料系偏光板。該等之中，若對與碘系偏光板相比具有相同偏光度之偏光板進行比較，則染料系偏光板有穿透率較低、即對比度較低之問題，但由於具備具有高耐熱性、高濕熱耐久性之特徵，因此業者將其用於彩色液晶投影機等。於為彩色液晶投影機之情形時，雖於其液晶圖像形成部使用偏光板，但由於利用偏光板大幅度地吸收光，且使進行投射而成為幾十吋至一百幾十吋之圖像於0.5~6吋之小面積的偏光板上集光，故而因其光密度之大小而無法避免由光所引起之劣化、及照射光時的熱之影響。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3769140號
[專利文獻2]日本專利第3585097號
[專利文獻3]日本專利第3591220號
[專利文獻4]日本專利特開昭64-72007號
[專利文獻5]國際公開編號WO2007/138980號
[非專利文獻]
[非專利文獻1]染料化學；細田豐著；技報堂
迄今為止之光源係使用CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp，冷陰極螢光燈)或高壓水銀燈，於專利文獻1中，記載有考慮到上述光源之與藍色對應之液晶單元所使用的液晶投影機用偏光板，且要求藉由選定限定於特定波長之良好之色素而於特定波長下具有良好之偏光特性的偏光板之開發。近年來，新穎之光源之開發得到發展，作為對偏光板之要求，亦報告有如專利文獻2或專利文獻3之利用發光二極體(以下，簡稱為LED(Light Emitting Diode))之光源、以及如專利文獻4之雷射(Laser)光源等之類的多種新穎之光源，且業界開始期待與該等新穎光源應對之於特定波長下具有良好的光學特性之偏光板。於發出白色光之LED中，可使用通常之碘系偏光板，但LED之發光強度之進步顯著，隨著其發光強度之進步，耐光性及耐熱性成為問題，期待高耐光、高耐熱之偏光板。其中，染料系偏光板之耐光性、耐熱性高於碘系偏光板，因此期待與各光源應對之染料系偏光板。然而，其偏光特性低於碘系偏光板，因此期待具有更高偏光特性之染料系偏光板。
其中，於以LED及雷射作為光源之發射光中，其發光色 與藉由利用先前之高壓水銀燈之分色鏡進行分離之發光色不同。關於以先前之高壓水銀燈作為光源之藍色光源的發光，其發光強度最高之波長為440 nm附近，但LED或雷射之藍色發光光源於450 nm至480 nm具有最高發光強度。相對於該波長不同之新光源，與先前之光源對應之偏光板係其發射光之頻帶中之偏光度較低且實際之顯示對比度較低。
本發明者等人對相對於上述新光源之光學特性之下降進行潛心研究，結果新發現一種偏光板，其特徵在於：其係將含有二色性色素之聚乙烯醇樹脂或其衍生物之膜延伸而成的偏光元件，且該二色性色素之至少一者之為式(1)所表示之化合物或其鹽，於該二色性色素中，相對於n=1至n=4之合計吸附量的n=2之吸附比例為55%以上，並且該偏光板對於在450 nm至480 nm具有最高發光強度之光源亦具有良好的偏光特性。雖於專利文獻5中已報告有包含式(1)之色素，但若僅為此種色素，則對於在450 nm至480 nm具有最高發光強度之光源，光學特性不充分。
即，本發明係關於：(1)一種偏光元件，其特徵在於：其係將含有二色性色素之聚乙烯醇樹脂或其衍生物之膜延 伸而成者，且該二色性色素之至少一者為式(1)所表示之化合物或其鹽，於該二色性色素中，相對於n=1至n=4之合計吸附量的n=2之吸附比例為55%以上； (式(1)中，n表示1至4之整數)。(2)如上述(1)之偏光板，其係於偏光元件之至少單面上設置支持體膜而成；(3)一種附有無機基板之偏光板，其特徵在於：其係將如上述(1)之偏光元件或如上述(2)之偏光板積層於無機基板上而成；(4)如上述(1)之偏光元件，其係相對於在450 nm至480 nm具有發光光源之最大輸出波長的光源設置而成；(5)如上述(1)之偏光元件，其與液晶投影機之藍色光源相對應；(6)如上述(2)或(3)之偏光板，其係相對於在450 nm至480 nm具有發光光源之最大輸出波長的光源設置而成；(7)如上述(2)、(3)、(6)中任一項之偏光板，其與液晶投影機之藍色光源相對應；(8)一種液晶投影機，其搭載有如上述(1)、(4)、(5)中任一項之偏光元件或如上述(2)、(3)、(6)、(7)中任一項之偏光板； (9)一種偏光元件之製造方法，其特徵在於：其係如上述(1)之偏光元件之製造方法，且於30℃至60℃之溫度及2至10分鐘之浸漬時間的條件下，進行將聚乙烯醇樹脂或其衍生物之膜浸漬於含有上述二色性色素之溶液中之染色步驟。
本發明之偏光元件及其偏光板對於在450 nm至480 nm具有最高發光強度之光源具有較高之偏光性能。
以下，詳細地說明本發明。
本發明之偏光元件之特徵在於：其係將含有二色性色素之聚乙烯醇樹脂或其衍生物之膜延伸而成者，且該二色性色素之至少一者為式(1)所表示之化合物或其鹽，於該二色性色素中，相對於n=1至n=4之合計吸附量的n=2之吸附比例為55%以上。
(式(1)係以游離酸之形式表示。n為1至4之整數)
所謂該情形時之色素之吸附比例，係根據利用高效液相層析法(以下，簡稱為HPLC(High Performance Liquid Chromatography))所獲得的面積比而測定之純度，且係將包含含有二色性色素之聚乙烯醇樹脂或其衍生物的膜0.5 g 於50重量%之吡啶水中浸漬24小時，於自聚乙烯醇系膜上萃取色素後，以HPLC之測定所表示之峰面積比表示的比例。
作為製作以式(1)表示且相對於n=1至n=4之合計吸附量之n=2之吸附比例為55%以上的偏光元件之方法，可列舉如下方法：製造包含n=2之吸附比例為55%以上之式(1)的色素之方法，及調整吸附於聚乙烯醇膜上時之染色步驟的溫度或時間之方法。
以游離酸之形式存在之式(1)所表示之偶氮化合物可藉由根據如非專利文獻1所記載之通常之偶氮染料的製法進行公知之重氮化、偶合而容易地製造。作為具體之製造方法，係使4-胺基苯甲酸重氮化並與式(2)所表示之苯胺偶合而獲得單偶氮胺基化合物之式(3)。
繼而，使該單偶氮胺基化合物與4,4'-二硝基茋-2,2'-磺酸 於鹼性條件下反應後，進行葡萄糖還原，藉此獲得式(1)所表示之偶氮化合物。
於上述反應中，重氮化步驟可藉由在重氮成分之鹽酸、硫酸等礦酸水溶液或懸濁液中混合亞硝酸鈉等亞硝酸鹽之順法而進行。或者，亦可藉由預先向重氮成分之中性或者弱鹼性之水溶液中添加亞硝酸鹽並將其與礦酸混合之逆法而進行。重氮化之溫度較佳為-10~40℃。又，與式(1)之偶合步驟係將鹽酸、乙酸等酸性水溶液與上述各重氮液混合，於溫度-10~40℃下且於pH值2~7之酸性條件下進行。
於包含式(3)之單偶氮胺基化合物與4,4'-二硝基茋-2,2'-磺酸之反應中，鹼性條件下之縮合步驟係於氫氧化鈉、氫氧化鎓等強鹼性條件下進行。其鹼濃度較佳為2~10重量%，溫度較佳為70~100℃。上述式(1)之n之數可藉由變更式(3)之單偶氮胺基化合物與4,4'-二硝基茋-2,2'-磺酸之莫耳比添加比率而調整，且可根據使4,4'-二硝基茋-2,2'-磺酸與式(3)發生縮合反應之時間而調整。葡萄糖還原步驟通常係於鹼性條件下進行，且使用濃度為0.5~1.2當量之葡萄糖。
再者，於本發明中，除使用式(1)所表示之偶氮化合物作為游離酸以外，亦可使用偶氮化合物之鹽。作為此種鹽，可列舉：如鎓鹽、鈉鹽、鉀鹽之鹼金屬鹽，銨鹽、胺鹽等有機鹽。通常使用鈉鹽。於上述有機鹽之鹽析後，亦可根據過濾時之溫度而調整n，有過濾溫度越低n表示越小值之傾向，且有過濾溫度越高n表示越大值之傾向。作為 用以獲得相對於n=1與n=4之合計比例之n=2之含有比例為55%以上的色素之過濾溫度較佳為50℃至95℃，更佳為60℃至95℃。藉由獲得相對於n=1與n=4之合計比例之n=2之含有比例為55%以上的色素，可容易地達成本發明。
構成偏光元件之聚乙烯醇系樹脂之製造方法並無特別限定，可藉由公知之方法製造。作為聚乙烯醇系樹脂之製造方法，例如可藉由使聚乙酸乙烯酯系樹脂皂化而獲得。作為聚乙酸乙烯酯系樹脂，除作為乙酸乙烯酯之均聚物之聚乙酸乙烯酯以外，亦可列舉乙酸乙烯酯及可與其共聚合之其他單體之共聚物等。作為與乙酸乙烯酯共聚合之其他單體，例如可列舉：不飽和羧酸類、烯烴類、乙烯醚類或不飽和磺酸類等。聚乙烯醇系樹脂之皂化度通常較佳為85~100莫耳%，更佳為95莫耳%以上。該聚乙烯醇系樹脂亦可進一步改性，例如亦可使用經醛類改性之聚乙烯醇縮甲醛或聚乙烯醇縮乙醛等。又，聚乙烯醇系樹脂之聚合度通常較佳為1,000~10,000，更佳為1,500~5,000。
可於本發明中使用之聚乙烯醇樹脂之衍生物可列舉實施上述改性處理之樹脂等。
將對該聚乙烯醇樹脂或其衍生物(以下，將兩者一併稱為聚乙烯醇系樹脂)進行製膜而成者用作坯膜。對聚乙烯醇系樹脂進行製膜之方法並無特別限定，可利用公知之方法進行製膜。於該情形時，可於聚乙烯醇系樹脂中含有甘油、乙二醇、丙二醇或低分子量聚乙二醇等作為塑化劑。塑化劑量較佳為5~20重量%，更佳為8~15重量%。包含聚 乙烯醇系樹脂之坯膜之膜厚並無特別限定，例如，較佳為5~150 μm，更佳為10~100 μm。
首先對上述聚乙烯醇系樹脂膜實施膨潤步驟。所謂膨潤步驟，係藉由使聚乙烯醇系樹脂膜於20~50℃之溶液中浸漬30秒鐘~10分鐘而進行。溶液較佳為水。於縮短製造偏光元件之時間之情形時，由於在色素之染色處理時亦會進行膨潤，因此亦可省略膨潤步驟。
於膨潤步驟後，實施染色步驟。所謂染色步驟，係藉由使聚乙烯醇系樹脂膜浸漬於含有二色性染料之溶液中而進行。於本發明中，於將相對於n=1至n=4之合計吸附量之n=2的吸附比例設為55%以上之情形時，染色溫度越低，n較小之色素之吸附比例越增加，且染色溫度越高，n較大之色素之吸附比例越增加。其中，若染色溫度過低，則色素本身之吸附明顯下降，若過高，則產生染色不均或聚乙烯醇膜溶解於染色液中等問題。關於用以獲得本申請案之相對於n=1與n=4之合計吸附量之於聚乙烯醇膜上的n=2之吸附比例為55%以上之偏光元件之染色溫度，作為溫度範圍，為30℃至60℃，更佳為35℃至50℃。作為用以獲得本申請案之偏光元件之染色時間，浸漬之時間越短，n較小之色素之吸附比例越增加，且染色溫度越高，n較大之色素之吸附比例越增加。通常，染色時間係於30秒鐘~20分鐘之範圍內進行調節，較佳為於本發明中為2~10分鐘，更佳為3~9分鐘。於染色溫度為30℃以下、或染色時間為2分以下之情形時，n=2之吸附比例下降，因此欠佳。染色方 法較佳為浸漬於該溶液中，亦可藉由將該溶液塗佈於聚乙烯醇系樹脂膜上，使其接觸且控制於適宜之溫度下而進行。
含有二色性染料之溶液可含有氯化鈉、硫酸鈉、無水硫酸鈉、三聚磷酸鈉等作為染色助劑。該等之含量可根據藉由染料之染色性的時間、溫度而調整為任意濃度，但作為各自之含量，較佳為0~5重量%，更佳為0.1~2重量%。
於本發明中，偏光板之特徵在於：其係將該含有二色性色素之聚乙烯醇樹脂或其衍生物之膜延伸而成之偏光元件，且該二色性色素之至少一者為式(1)所表示之化合物或其鹽，相對於式(1)之n=1至n=4之合計吸附量的n=2之吸附比例為55%以上，並且n=2之吸附比例最佳為，只要為55%以上即可，更佳為65%以上，進而較佳為75%以上，進而更佳為85%以上。於本色素中，若n=1與n=3之合計之吸附比例超過45%以上，則未達成本發明，無法成為於450 nm至480 nm具有良好之偏光特性之偏光板。作為獲得n=2之吸附比例為55%以上、更佳為65%以上、進而較佳為75%以上、進而更佳為85%以上之偏光元件方法，可列舉：如上所述般使用與該比例相應之式(1)所表示之二色性色素而調整染色液的方法，於染色步驟中適當地調整染色溫度及時間之方法。作為獲得本申請案之偏光元件或偏光板之製造方法，最佳為製造與n=2之吸附比例為55%以上、更佳為65%以上、進而較佳為75%以上、進而更佳為85%以上相應之式(1)所表示的二色性色素，使用上述所製造之色素 而製作染色液，使聚乙烯醇膜浸漬於該染色液中或與該染色液接觸而製造偏光元件。
又，於不阻礙本發明之色素之偏光特性的範圍內，亦可併用其他色素。作為此種色素，例如可列舉：C.I.直接黃12、C.I.直接黃28、C.I.直接黃44、C.I.直接橙26、C.I.直接橙39、C.I.直接橙107、C.I.直接紅81。除該等所示之二色性染料以外，亦可視需要併用其他有機染料。目標偏光元件為液晶投影機用彩色偏光元件或者其他彩色偏光元件，因此各自所調配之有機染料之種類不同。其調配比例並無特別限定，可根據光源、色相等之要求而任意地設定調配量。藉由使用以上之色素而製作本發明之偏光元件。
染色步驟後，可於進入後續步驟前進行洗淨步驟(以下稱為洗淨步驟1)。所謂洗淨步驟1，係洗淨於染色步驟中附著於聚乙烯醇系樹脂膜之表面之染料溶劑的步驟。藉由進行洗淨步驟1，可抑制染料轉移至繼而進行處理之溶液中。於洗淨步驟1中，通常使用水。洗淨方法較佳為浸漬於該溶液中，亦可藉由將該溶液塗佈於聚乙烯醇系樹脂膜上而進行洗淨。洗淨之時間並無特別限定，較佳為1~300秒鐘，更佳為1~60秒鐘。洗淨步驟1中之溶劑之溫度必需為親水性高分子不溶解之溫度。通常於5~40℃下進行洗淨處理。
於染色步驟或洗淨步驟1後，可進行使聚乙烯醇系樹脂膜含有交聯劑及/或耐水化劑之步驟。作為交聯劑，例如可使用，硼酸、硼砂或硼酸銨等硼化合物，乙二醛或戊二 醛等多元醛，縮二脲型、異氰尿酸酯型或嵌段型等之多元異氰酸酯系化合物，鹼式硫酸鈦等鈦系化合物等，除此以外，亦可使用乙二醇縮水甘油醚、聚醯胺表氯醇等。作為耐水化劑，可列舉：過氧化琥珀酸、過硫酸銨、過氯酸鈣、安息香乙醚、乙二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油醚、氯化銨或氯化鎂等，較佳為使用硼酸。使用以上所示之至少一種以上之交聯劑及/或耐水化劑，進行使聚乙烯醇系樹脂膜含有交聯劑及/或耐水化劑之步驟。作為此時之溶劑，較佳為水，但並無限定。關於使聚乙烯醇系樹脂膜含有交聯劑及/或耐水化劑之步驟中之溶劑中的交聯劑及/或耐水化劑之含有濃度，若以硼酸為例加以表示，則相對於溶劑濃度而較佳為0.1~6.0重量%，更佳為1.0~4.0重量%。該步驟中之溶劑溫度較佳為5~70℃，更佳為5~50℃。關於使聚乙烯醇系樹脂膜含有交聯劑及/或耐水化劑之方法，較佳為將其浸漬於該溶液中，亦可將該溶液塗佈或塗敷於聚乙烯醇系樹脂膜上。於該步驟中之處理時間較佳為30秒鐘~6分鐘，更佳為1~5分鐘。其中，於無需含有交聯劑及/或耐水化劑而欲縮短時間之情形時，於無需交聯處理或耐水化處理之情形時，亦可省略該處理步驟。
於進行染色步驟、洗淨步驟1或使聚乙烯醇系樹脂膜含有交聯劑及/或耐水化劑之步驟後，進行延伸步驟。所謂延伸步驟，係將聚乙烯醇系膜單軸延伸之步驟。延伸方法可為濕式延伸法或乾式延伸法之任一者。
於為乾式延伸法之情形時，於延伸加熱介質為空氣介質之情形時，較佳為於空氣介質之溫度為常溫~180℃下進行延伸。又，較佳為於濕度20~95% RH之環境中進行處理。作為加熱方法，例如可列舉：輥間區域延伸法、輥加熱延伸法、壓延法、紅外線加熱延伸法等，其延伸方法並無限定。延伸步驟可進行一段之延伸，亦可藉由兩段以上之多段延伸而進行。
於為濕式延伸法之情形時，於水、水溶性有機溶劑或其混合溶液中進行延伸。較佳為一面浸漬於含有交聯劑及/或耐水化劑之溶液中，一面進行延伸處理。作為交聯劑，例如可使用，硼酸、硼砂或硼酸銨等硼化合物，乙二醛或戊二醛等多元醛，縮二脲型、異氰尿酸酯型或嵌段型等多元異氰酸酯系化合物，鹼式硫酸鈦等鈦系化合物等，除此以外，亦可使用乙二醇縮水甘油醚、聚醯胺表氯醇等。作為耐水化劑，可列舉：過氧化琥珀酸、過硫酸銨、過氯酸鈣、安息香乙醚、乙二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油醚、氯化銨或氯化鎂等。於含有以上所示之至少一種以上之交聯劑及/或耐水化劑的溶液中進行延伸。交聯劑較佳為硼酸。延伸步驟中之交聯劑及/或耐水化劑之濃度例如較佳為0.5~15重量%，更佳為2.0~8.0重量%。延伸倍率較佳為2~8倍，更佳為5~7倍。關於延伸溫度，較佳為於40~60℃下處理，更佳為45~58℃。延伸時間通常為30秒鐘~20分鐘，更佳為2~5分鐘。濕式延伸步驟可進行一段之延伸，亦可藉由兩段以上之多段延伸而進行。
於進行延伸步驟後，有於膜表面上析出交聯劑及/或耐水化劑、或者附著異物之情況，故而可進行洗淨膜表面之洗淨步驟(以下稱為洗淨步驟2)。洗淨時間較佳為1秒鐘~5分鐘。洗淨方法較佳為浸漬於該溶液中，亦可藉由將該溶液塗佈或塗敷於聚乙烯醇系樹脂膜上而進行洗淨。可進行一段洗淨之處理，亦可進行兩段以上之多段處理。洗淨步驟之溶液溫度並無特別限定，通常為5~50℃，較佳為10~40℃。
作為之前的處理步驟中所使用之溶劑，例如可列舉：水，二甲亞碸，N-甲基吡咯烷酮，甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、甘油、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇或三羥甲基丙烷等醇類，乙二胺或二乙烯三胺等胺類等溶劑，但並不限定於該等。又，亦可使用一種以上之該等溶劑之混合物。最佳之溶劑為水。
於延伸步驟或洗淨步驟2後，進行膜之乾燥步驟。乾燥處理可藉由自然乾燥而進行，但為了進一步提高乾燥效率，可藉由利用輥之壓縮、氣刀或吸水輥等去除表面之水分，及/或亦可進行送風乾燥。作為乾燥處理溫度，較佳為於20~100℃下進行乾燥處理，更佳為於60~100℃下進行乾燥處理。乾燥處理時間可使用30秒鐘~20分鐘，較佳為5~10分鐘。
藉由以上之方法，可製作本發明之滿足如下條件之偏光元件：其係將含有二色性色素之聚乙烯醇樹脂或其衍生物之膜延伸而成者，且該二色性色素之至少一者為式(1)所表 示之化合物或其鹽，於該二色性色素中，相對於n=1至n=4之合計吸附量的n=2之吸附比例為55%以上。
對於所獲得之偏光元件，於其單面或雙面上設置透明保護層，藉此製成偏光板。透明保護層可作為由聚合物所形成之塗佈層或膜之層壓層而設置。作為形成透明保護層之透明聚合物或膜，較佳為機械強度較高、熱穩定性良好之透明聚合物或膜。作為用作透明保護層之物質，例如可列舉：如三乙酸纖維素或二乙酸纖維素之乙酸纖維素樹脂或其膜、丙烯酸系樹脂或其膜、聚氯乙烯樹脂或其膜、聚酯樹脂或其膜、聚芳酯樹脂或其膜、以如降烯之環狀烯烴作為單體之環狀聚烯烴樹脂或其膜、聚乙烯、聚丙烯、具有環系或降烯骨架之聚烯烴或其共聚物、主鏈或側鏈為醯亞胺基及/或醯胺基之樹脂或聚合物或其膜等。又，作為透明保護層，亦可設置具有液晶性之樹脂或其膜。保護膜之厚度例如為0.5~200 μm左右。藉由將一層以上之其中之同種或不同種的樹脂或膜設置於單面或者雙面上而製作偏光板。
為了使上述透明保護層與偏光元件貼合而需要接著劑。作為接著劑，並無特別限定，較佳為聚乙烯醇系接著劑。作為聚乙烯醇系接著劑，例如可列舉：Gohsenol NH-26(日本合成公司製造)、Exceval RS-2117(可樂麗公司製造)等，但並不限定於此。於接著劑中，可添加交聯劑及/或耐水化劑。於聚乙烯醇系接著劑中，使用順丁烯二酸酐-異丁烯共聚物，亦可視需要使用混合有交聯劑之接著劑。 作為順丁烯二酸酐-異丁烯共聚物，例如可列舉：Isobam #18(可樂麗公司製造)、Isobam #04(可樂麗公司製造)、經氨改性之Isobam #104(可樂麗公司製造)、經氨改性之Isobam #110(可樂麗公司製造)、醯亞胺化Isobam #304(可樂麗公司製造)、醯亞胺化Isobam #310(可樂麗公司製造)等。於此時之交聯劑中，可使用水溶性多價環氧化合物。所謂水溶性多價環氧化合物，例如可列舉：Denacol EX-521(長瀨化成公司製造)、Tetrad-C(三井氣體化學公司製造)等。又，作為除聚乙烯醇系樹脂以外之接著劑，亦可使用胺基甲酸酯系、丙烯酸系、環氧系之公知之接著劑。又，為了提昇接著劑之接著力或提昇耐水性，亦可同時以0.1~10重量%左右之濃度含有鋅化合物、氯化物、碘化物等添加物。關於添加物，亦並無限定。於利用接著劑貼合透明保護層後，在適宜之溫度下進行乾燥或者熱處理，藉此獲得偏光板。
於將所獲得之偏光板貼合於液晶、有機電致發光等之顯示裝置上之情形時，亦可於其後成為非露出面之保護層或膜之表面上設置用以改善視角及/或改善對比度的各種功能性層、具有提昇亮度性之層或膜。為了使該等偏光板與膜或顯示裝置貼合，較佳為使用黏著劑。
該偏光板亦可於另一表面、即保護層或膜之露出面上具有抗反射層、防眩層、硬塗層等公知之各種功能性層。為了製作該具有各種功能性之層，較佳為使用塗敷之方法，亦可經由接著劑或黏著劑而貼合具有該功能之膜。又，所 謂各種功能性層，可設為控制相位差之層或膜。
本發明之偏光板之用途之一形態的液晶投影機用偏光板通常係用作附有支持體之偏光板。為了貼附偏光板，支持體較佳為具有平面部者，又，由於為光學用途，故而較佳為玻璃成形品。作為玻璃成形品，例如可列舉玻璃板、透鏡、稜鏡(例如三角稜鏡、立體稜鏡)等。於透鏡上貼附有偏光板者可於液晶投影機中可用作附偏光板之聚光透鏡。又，於稜鏡上貼附有偏光板者可於液晶投影機中用作附有偏光板之偏振分光鏡或附有偏光板之雙色稜鏡。又，亦可貼附於液晶單元上。作為玻璃之材質，例如可列舉：鈉玻璃、硼矽酸玻璃、包含水晶之無機基板、包含藍寶石之無機基板等無機系玻璃，或丙烯酸、聚碳酸酯等有機系塑膠板，但較佳為無機系玻璃。玻璃板之厚度或大小只要為所需之尺寸即可。又，對於附有玻璃之偏光板，為了進一步提昇單板透光率，較佳為於其玻璃面或偏光板面之一者或者兩者之面上設置AR(Anti Reflection，抗反射)層。
為了製造液晶投影機用附有支持體之偏光板，可藉由其本身公知之方法實施，例如於支持體平面部上塗佈透明之接著(黏著)劑，繼而於該塗佈面上貼附本發明之偏光板。又，亦可於偏光板上塗佈透明之接著(黏著)劑，繼而於該塗佈面上貼附支持體。此處所使用之接著(黏著)劑較佳為例如丙烯酸酯系者。再者，於將該偏光板用作橢圓偏光板之情形時，通常將相位差板側貼附於支持體側，亦可將偏光板側貼附於玻璃成形品上。
藉由以上之方法，可製作本發明之滿足如下條件之偏光板：其係將含有二色性色素之聚乙烯醇樹脂或其衍生物之膜延伸而成者，且該二色性色素之至少一者為式(1)所表示之化合物或其鹽，於該二色性色素中，相對於n=1至n=4之合計吸附量的n=2之吸附比例為55%以上。
此種滿足上述n=2之吸附比例為55%以上之條件的偏光板對於在440 nm至480 nm具有最高發光強度之光源具有較高之偏光性能，同時表現出較高之對比度。
又，上述偏光板尤其適合於在450 nm至480 nm具有最高發光強度之光源，尤其是適合發出藍色光之LED光源或雷射光源，例如已知藍色LED光源大多於460 nm下具有最高發光強度，且雷射光源亦為於455 nm至475 nm具有最高發光強度之光源，本發明之偏光板係對此種藍色LED光源及雷射光源較有效者。根據本發明，可提供一種偏光板，其係相對於使用與LED光源或雷射光源對應之液晶單元之影像顯示裝置，對比度較高，且對於光及/或熱之耐久性較高。使用本發明之偏光元件或偏光板之顯示器成為可靠性較高，長期為高對比度，且具有較高之色再現性的顯示器。
於對於例如液晶投影機之LED光源或雷射光源使用如此獲得之本發明之偏光板之情形時，成為亮度提昇，對比度較高，耐久性亦較高之液晶投影機。迄今為止之液晶投影機之藍色光源所要求的偏光板之波長為400至500 nm，尤其是於430至500 nm之波長下必需具有較高之偏光度，但 於對LED光源或雷射光源使用之情形時，要求以460 nm為中心之440至480 nm。與迄今為止之光源所要求之波長不同之理由在於，迄今為止，為了發出藍色光，使利用分色鏡等對白色光源進行調光而成之光作為藍色而使用，因此為了與綠色光源分離，可以500 nm以下為藍色、500 nm至600 nm為綠色之方式形成藍色光源而有效地使用，根據所分離之波長而要求較寬之頻帶。相對於此，LED光源或雷射光源由於其光源本身為藍色發射光，其結果，使發光頻帶限定於較狹，因此所需之波長頻帶較窄。因此，所需之偏光板並非於迄今為止之500 nm以下的整個可視區域中偏光特性良好者，可設為藉由僅控制某特定之波長而能夠與LED光源或雷射光源充分地應對之偏光板。尤其是LED光源或雷射光源由於最強光源之波長於450 nm至480 nm，因此本發明對改善其波長之偏光特性非常有效。
[實施例]
以下，藉由實施例更詳細地說明本發明，但本發明並不限定於該等。再者，實施例所示之穿透率之評價係藉由以下方式進行。
於使用分光光度計[日立製作所公司製造之「U-4100」]測定穿透率時，於光之出射側設置基於JIS-Z8701(C光源2°視野)修正能見度後之穿透率為43%且偏光度為99.99%的碘系偏光板(Polatechno公司製造之SKN-18043P)，使絕對偏振光能夠入射至測定試樣。此時之碘系偏光板之保護層為不具有紫外線吸收能之三乙酸纖維素。
使絕對偏振光入射至本發明之偏光板上，將以使該絕對偏振光之振動方向與本發明之偏光板之吸收軸方向成為正交(該絕對偏光元件之吸收軸與本發明之偏光板的吸收軸平行)之方式進行測定而獲得之絕對平行穿透率設為Ky，將以使該絕對偏振光之振動方向與本發明之偏光板之吸收軸方向成為平行(該絕對偏光元件之吸收軸與本發明之偏光板的吸收軸正交)之方式進行測定而獲得之絕對正交穿透率設為Kz。
各穿透率係使用分光光度計[日立製作所公司製造之「U-4100」]進行測定。
實施例1 <色素之合成>
將4-胺基苯甲酸13.7份添加至水500份中，利用氫氧化鈉使其溶解。冷卻並於10℃以下添加35%之鹽酸32份，繼而添加亞硝酸鈉6.9份並於5~10℃下攪拌1小時。向其中添加苯胺-ω-甲磺酸鈉20.9份，於20~30℃下一面攪拌一面添加碳酸鈉而使pH值成為3.5。進一步攪拌而使偶合反應結束，進行過濾而獲得單偶氮化合物。於氫氧化鈉存在下、於90℃下攪拌所獲得之單偶氮化合物而獲得上述式(3)之單偶氮化合物17份。使上述式(3)之單偶氮化合物12份、4,4'-二硝基茋-2,2'-磺酸21份溶解於水300份中之後，添加氫氧化鈉12份，使其於90℃下進行縮合反應。繼而，利用葡萄糖9份進行還原並利用氯化鈉進行鹽析後，於90℃下過濾並於80℃下蒸發乾燥而獲得本發明之式(1)所表示之色素 A。使色素A溶解於20%之吡啶水中，藉由HPLC進行測定，結果為包含n之比例係n=1為33%、n=2為65%、n=3為2%之色素。
<偏光元件之製作>
將皂化度為99%以上之膜厚75 μm之聚乙烯醇系樹脂膜(可樂麗公司製造之VF系列)於40℃的溫水中浸漬3分鐘而進行膨潤處理。將經膨潤處理之膜浸漬於含有色素0.02重量%、三聚磷酸鈉0.1重量%、芒硝0.1重量%之45℃的水溶液中而進行色素之染色處理，使其吸附於聚乙烯醇系膜上。利用水將吸附有色素之膜洗淨，洗淨後於含有2重量%之硼酸的40℃之水溶液中進行1分鐘之硼酸處理。對於進行硼酸處理而獲得之膜，一面延伸為5.0倍一面於含有3.0重量%之硼酸之55℃的水溶液中進行5分鐘之處理。一面保持該經硼酸處理而獲得之膜之延伸狀態，一面利用常溫之水進行15秒鐘之處理。對進行處理而獲得之膜，立即於60℃下進行5分鐘之乾燥處理而獲得膜厚28 μm之偏光元件。將所獲得之偏光元件浸漬於50重量%之吡啶的水中而萃取色素，結果n之比例係n=1為10%、n=2為80%、n=3為10%。使用聚乙烯醇系接著劑並以TAC/接著層/偏光元件/接著層/TAC之構成，將對所獲得之偏光元件進行鹼處理而成之膜厚80 μm的三乙酸纖維素膜(富士寫真膠捲公司製造之TD-80U，以下簡稱為TAC(Triacetyl Cellulose))積層，進行層壓而獲得偏光板並設為測定試樣。
實施例2
於實施例1之偏光元件之製作中，將進行染色處理之溫度設為35℃，將所獲得之偏光元件之n之比例設為n=1為34%、n=2為62%、n=3為4%，除此以外，以相同之方式製作偏光板並設為測定試樣。
實施例3
於實施例1之色素A之製作中，使4,4'-二硝基茋-2,2'-磺酸21份溶解於水300份中之後，添加氫氧化鈉12份而於90℃下進行縮合反應，將式(3)之單偶氮化合物12份變更為7份而製作染料，製作以n之比例計包含n=1之化合物15%、n=2之化合物84%、n=3之化合物1%之色素A，除此以外，以相同之方式製作偏光元件，將所獲得之偏光元件之n之比例設為n=1為7%、n=2為92%、n=3為1%，除此以外，以相同之方式製作偏光板並設為測定試樣。
比較例1
於實施例1中，將利用氯化鈉進行鹽析後之過濾溫度設為45℃，式(1)所表示之色素係使用以由HPLC所測得之n的比例計包含n=1之化合物58%、n=2之化合物40%、n=3之化合物2%之色素(以下，稱為色素B)。於製作偏光元件之染色步驟中，將色素B之含量設為0.08重量%，將染色步驟之溫度設為25℃而進行偏光元件之製作。將所獲得之偏光元件浸漬於50重量%之吡啶之水中而萃取色素，結果n之比例係n=1為56%、n=2為43%、n=3為1%。除偏光元件之製作方法以外，以相同之方式製作偏光板並設為測定試樣。
比較例2
於實施例1中以與專利文獻1之實施例1相同之方式將所吸附之色素設為C.I.直接橙39 0.1重量%與C.I.直接紅81 0.05重量%，除此以外，以相同之方式製作偏光板並設為測定試樣。
將測定實施例1、實施例2、實施例3、比較例1、比較例2而獲得之偏光板之每5 nm的各波長之分光測定值之Ky示於圖1中，將Kz示於圖2中。將測定實施例、比較例1、比較例2而獲得之偏光板之各波長的分光測定值示於表1中。 λmax表示偏光度最高之波長，Ky440~480表示440 nm至480 nm之Ky之平均值，Kz440~480表示440 nm至480 nm之Kz之平均值，CR440~480表示將Ky440~480除以Kz440~480而算出之表示440 nm至480 nm之明暗的對比度。
由實施例1、實施例2、實施例3、比較例1、比較例2之比較結果可知：本發明之偏光板係以460 nm為中心而具有Ky較高且Kz具有較低之值。因此，於具有相同之平行穿透率時，正交穿透率表示較低值，該情況表示於為具有相 同之明亮程度之偏光板時暗態之漏光較少，結果對比度升高。若對實施例1與比較例1進行比較，則偏光板之對比度提昇為約2倍，若對實施例1與比較例2進行比較，則偏光板之對比度提昇為約10倍。
實施例4
代替與具有三波長LED光源之Samsung公司製造之投影機(製品名：SP-F10M)的藍色光源相對應而設置之偏光板，搭載實施例1中獲得之偏光板，於暗室中對50吋之尺寸進行照射，對照射20分鐘後之中心部分，利用Yokogawa公司製造之色彩照度計520/06測定白色投影時與黑投影時之對比度。
比較例3
於實施例4中使用比較例1中獲得之偏光板，除此以外，以相同之方式測定對比度。
比較例4
於實施例4中使用比較例2中獲得之偏光板，除此以外，以相同之方式測定對比度。
使用ND(Neutral Density，中性密度)濾光片，利用USHIO公司製造之分光輻射計(SPECTRORADIOMETER)(製品名：USR-40)測定具有三波長LED光源之Samsung公司製造之投影機(製品名：SP-F10M)的藍色光源之發光強度，結果具有如圖3所示之發光強度。發光強度最高之波長為458 nm。其係已知以LED光源作為藍色光源之投影機於約460 nm附近具有最發光強度之一例。
於表2中，表示藉由實施例4、比較例3、比較例4之測定而獲得之對比度示。
由以上之實施例4、比較例3、比較例4可明確：藉由將本發明之偏光板搭載於實際上具有LED光源之投影機上，可獲得具有較高之對比度之投影機。因此亦可知：獲得可於具有在450至480 nm具有最高發光強度之光源的液晶投影裝置中使對比度成為較高之偏光板。
[產業上之可利用性]
本發明之偏光元件可用作液晶投影機等之偏光板。
圖1係表示各波長之分光測定值Ky(%)。
圖2係表示各波長之分光測定值Kz(%)。
圖3係表示具有三波長LED光源之投影機之藍色光源的各波長之發光強度。

Claims (10)

  1. 一種偏光元件，其特徵在於：其係將含有二色性色素之聚乙烯醇樹脂或其衍生物之膜延伸而成者，且該二色性色素之至少一者為式(1)所表示之化合物或其鹽，於該二色性色素中，相對於n=1至n=4之合計吸附量的n=2之吸附比例為55%以上，且n=1與n=3之合計之吸附比例為8%以上且未達45%， (式(1)中，n表示1至4之整數)。
  2. 如請求項1之偏光元件，其係相對於在450nm至480nm具有發光光源之最大輸出波長的光源設置而成。
  3. 如請求項1之偏光元件，其與液晶投影機之藍色光源相對應。
  4. 一種偏光板，其係於如請求項1之偏光元件之至少單面上設置支持體膜而成。
  5. 一種附有無機基板之偏光板，其特徵在於：其係將如請求項1之偏光元件或如請求項4之偏光板積層於無機基板上而成。
  6. 如請求項4或5之偏光板，其係相對於在450nm至480nm具有發光光源之最大輸出波長的光源設置而成。
  7. 如請求項4或5之偏光板，其與液晶投影機之藍色光源相 對應。
  8. 如請求項6之偏光板，其與液晶投影機之藍色光源相對應。
  9. 一種液晶投影機，其搭載有如請求項1至3中任一項之偏光元件或如請求項4至8中任一項之偏光板。
  10. 一種偏光元件之製造方法，其特徵在於：其係製造如請求項1之偏光元件者，且於30℃至60℃之溫度及2至10分鐘之浸漬時間的條件下，進行將聚乙烯醇樹脂或其衍生物之膜浸漬於含有上述二色性色素之溶液中的染色步驟。
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