TWI599619B - 偏光元件及偏光板 - Google Patents

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TWI599619B TW101132808A TW101132808A TWI599619B TW I599619 B TWI599619 B TW I599619B TW 101132808 A TW101132808 A TW 101132808A TW 101132808 A TW101132808 A TW 101132808A TW I599619 B TWI599619 B TW I599619B
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Description

偏光元件及偏光板
本發明係關於一種染料系偏光元件及偏光板。
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樹脂膜而製造。將包含三乙醯纖維素等之保護膜經由接著劑層貼合於該偏光元件之至少單面而製成偏光板，並用於液晶顯示裝置等。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，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。該等中，染料系偏光板存在具有高耐熱性、高濕熱耐久性、高穩定性，又，調配所產生之顏色之選擇性較高的特徵，另一方面，存在比較具有相同偏光度之偏光板時，與碘系偏光板相比穿透率較低、即對比度較低之問題。因此期望維持較高之耐久性、顏色之選擇性多樣、具有更高之穿透率、及較高之偏光特性。
[專利文獻1]日本專利特開2005-171231
[專利文獻2]日本專利特開2007-238888
[專利文獻3]日本專利特開2008-120868
[專利文獻4]日本專利特開2009-14873
[專利文獻5]日本專利特開平1-105204號
[專利文獻6]日本專利特開平3-175404號
關於染料系偏光板中之光學特性之提昇，揭示有如專利文獻1至3般藉由二色性色素之結構而提昇光學特性之技術。又，於專利文獻4中，揭示有藉由偏光元件之加工條件而提昇光學特性之技術，於專利文獻5、專利文獻6中，揭示有藉由使用聚合度較高之聚乙烯醇膜、或改良膜之取代基而提昇光學特性之技術。然而，該所揭示之技術難以工業化，又，更高穿透率、高對比度之偏光板之要求較高，業界期望進一步提昇光學特性。為了工業製造包含高聚合度之聚乙烯醇樹脂之偏光膜，必需使聚乙烯醇樹脂膜之物性、偏光膜之製造條件以及該偏光元件中所使用之二色性色素最佳化。
本發明者等人為了解決上述課題而銳意研究，結果發現：包含偶氮化合物系二色性色素及具有特定之聚合度之聚乙烯醇樹脂的偏光元件可提昇光學特性以及對光或熱、濕度之耐久性。
即，本發明係關於：(1)一種偏光元件，其特徵在於包含吸附選自式(I)所表示之化合物、其鹽、及其過渡金屬錯合物中之至少1種二色性色素並延伸而成的聚乙烯醇樹脂膜，且該聚乙烯醇樹脂膜之聚合度為5000至10000， (式中，A表示硝基或胺基，R1、R2各自獨立表示氫原子、羥基、低級烷基、低級烷氧基、磺基、或具有磺基之低級烷氧基，X表示可具有取代基之苯甲醯基胺基、可具有取代基之苯基胺基、可具有取代基之苯基偶氮基、或可具有取代基之萘并三唑基中之任一者，且該取代基為低級烷基、低級烷氧基、磺基、胺基或經取代之胺基)；(2)如上述(1)之偏光元件，其中二色性色素選自式(II)所表示之化合物、其鹽、及其過渡金屬錯合物， (式中，A表示硝基或胺基，R1、R2各自獨立表示氫原子、羥基、低級烷基、低級烷氧基、磺基、或具有磺基之低級烷氧基，X表示可具有取代基之苯甲醯基胺基、可具有取代基之苯基胺基、可具有取代基之苯基偶氮基、或可具有取代基之萘并三唑基中之任一者，且該取代基為低級烷基、低級烷氧基、磺基、胺基或經取代之胺基)；(3)如上述(1)或(3)之偏光元件，其中過渡金屬錯合物為銅錯合物；(4)如上述(1)至(3)中任一項之偏光元件，其特徵在於：其係使用膨潤度為200%至240%之坯膜而獲得；(5)一種偏光板，其特徵在於：其於如上述(1)至(4)中任一項之偏光元件之至少一面設置透明保護層； (6)一種液晶顯示裝置，其包含如上述(1)至(4)中任一項之偏光元件或如上述(5)之偏光板；及(7)一種液晶投影儀，其包含如上述(1)至(4)中任一項之偏光元件或如上述(5)之偏光板。
藉由本發明之偏光元件或偏光板，光學特性提昇，並且對光或熱、濕度之耐久性提昇。
本發明之偏光元件之特徵在於包含吸附選自式(I)所表示之化合物、其鹽、及其過渡金屬錯合物中之至少1種二色性色素並延伸而成的聚乙烯醇樹脂膜，且該聚乙烯醇樹脂膜之聚合度為5000至10000。
(式中，A表示硝基或胺基，R1、R2各自獨立表示氫原子、羥基、低級烷基、低級烷氧基、磺基、或具有磺基之低級烷氧基，X表示可具有取代基之苯甲醯基胺基、可具有取代基之苯基胺基、可具有取代基之苯基偶氮基、或可具有取代基之萘并三唑基中之任一者，且該取代基為低級烷基、低級烷氧基、磺基、胺基或經取代之胺基)。
於本發明中，就含有二色性染料之情形時之染色性及交聯性等觀點而言，最佳為包含聚乙烯醇樹脂之膜。以下， 對本發明之偏光元件之代表性製作方法進行說明。
構成本發明之偏光元件之聚乙烯醇樹脂之製造方法並無特別限定，可利用公知之方法進行製作。例如，本發明中所使用之聚乙烯醇樹脂可藉由將使乙烯酯聚合而獲得之聚乙烯酯系聚合物皂化而製造。作為乙烯酯，可例示：乙酸乙烯酯、甲酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、柯赫酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等，自該等中選擇1種或2種以上。該等中，可較佳地使用乙酸乙烯酯。聚合溫度並無特別限制，於將甲醇用作聚合溶劑之情形時，由於甲醇之沸點為60℃附近，故而較佳為60℃左右。只要無損本發明之效果，則聚乙烯醇樹脂並不限定於乙烯酯之均聚物之皂化物。例如亦可為：使不飽和羧酸或其衍生物、不飽和磺酸或其衍生物、碳數2~30之α-烯烴等與聚乙烯醇樹脂以未達5莫耳%之比例接枝共聚，並使所得之改性聚乙烯醇乙烯酯與不飽和羧酸或其衍生物、不飽和磺酸或其衍生物、碳數2~30之α-烯烴等以未達15莫耳%之比例共聚而成的改性聚乙烯酯之皂化物；利用福馬林、丁醛、苯甲醛等醛類對聚乙烯醇之羥基之一部份進行交聯而成的聚乙烯醇縮乙醛系聚合物等。
聚乙烯醇樹脂之皂化度較佳為99莫耳%以上，更佳為99.5莫耳%以上。若皂化度未達99莫耳%，則聚乙烯醇容易溶出，有引起光學特性之面內不均、染色步驟中之染色性之降低、延伸步驟中之斷裂，明顯降低生產性之虞，故 而不佳。
為了提昇本發明之光學特性，聚乙烯醇樹脂之聚合度必需為5000至10000，更佳為5500以上。若聚乙烯醇樹脂之聚合度未達5000，則難以表現出較高之偏光性能。若聚合度超過10000，則樹脂變硬，製膜性或延伸性降低，並且生產性降低，故而就工業之觀點而言，較佳為10000以下。
聚乙烯醇樹脂之聚合度意指黏度平均聚合度，可藉由該技術領域中眾所周知之方法而求出。例如可藉由以下方法求出黏度平均聚合度。於95℃下利用蒸餾水70 g溶解聚乙烯醇樹脂0.28 g，製作0.4%聚乙烯醇水溶液，並冷卻至30℃。於30℃之恆溫水槽中進行冷卻，製成聚合度測定用樣品。利用105℃之乾燥機使聚合度測定用樣品10 mL於蒸發皿中乾燥20小時，並測定聚合度測定用樣品之乾燥後重量[α(g)]。聚合度測定用樣品之濃度C(g/L)係藉由式(i)算出。
C=1000×α/10………式(i)
利用10 mL全移液管將聚合度測定用樣品或蒸餾水投入奧士華黏度計中，並於30℃之恆溫水槽中穩定15分鐘。測定所投入之聚合度測定用樣品之落下秒數t1(秒)及蒸餾水之落下秒數t0(秒)，並藉由式(ii)至式(iv)算出黏度平均聚合度E。
ηt=t1/t0………式(ii)
η=2.303×Log(ηt/c)………式(iii)
Log(E)=1.613×Log([η]×104/8.29)………式(iv)
藉由將以上述方式獲得之聚乙烯醇樹脂製膜而獲得膜坯。作為製膜方法，除了熔融擠出水合聚乙烯醇樹脂之方法以外，亦可藉由流延製膜法、濕式製膜法(噴出至不良溶劑中)、凝膠製膜法(暫時將聚乙烯醇樹脂水溶液冷卻凝膠化之後，將溶劑提取去除)、澆鑄製膜法(將聚乙烯醇樹脂水溶液流至基盤上並乾燥)、及組合該等之方法等而獲得，但並不限定於該等方法。
作為製膜時所使用之溶劑，例如可列舉：二甲基亞碸、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、乙二醇、甘油、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、三羥甲基丙烷、乙二胺、二乙三胺、水等，可為1種，亦可混合2種以上而使用，並無限定。作為製膜時所使用之溶劑之量，較佳為相對於製膜原液整體為70~95質量%，但並無限定。其中，若溶劑之量未達50質量%，則製膜原液之黏度變高，製備時之過濾或消泡變得困難，難以獲得無異物或缺陷之膜坯。又，若溶劑之量超過95質量%，則製膜原液之黏度變得過低，難以控制目標厚度，有乾燥時之風所致之表面之起伏之影響，或乾燥時間變長而降低生產性。
於製造膜坯時，亦可使用塑化劑。作為塑化劑，可列舉：甘油、二甘油、乙二醇、丙二醇及低分子量聚乙二醇等，但並不限定於此。塑化劑之使用量亦並無特別限制，通常相對於聚乙烯醇樹脂100質量份，較佳為5~15質量份 之範圍內。
作為製膜後之膜坯之乾燥方法，例如可列舉：利用熱風之乾燥、或使用熱輥之接觸乾燥、或利用紅外線加熱器之乾燥等，並無限定。可單獨採用該等方法中之1種，亦可組合2種以上而進行乾燥。關於乾燥溫度，亦並無特別限制，較佳為50~70℃之範圍內。
乾燥後之膜坯較佳為進行熱處理以將其膨潤度控制於下述特定之範圍內。作為製膜後之膜坯之熱處理方法，例如可列舉利用熱風之方法、或使膜坯接觸熱輥之方法，只要為可藉由熱而進行處理之方法，則並無特別限定。可單獨採用該等方法中之1種，亦可組合2種以上。關於熱處理溫度及時間，並無特別限制，較佳為110~140℃之範圍內，且較佳為大致1分鐘至10分鐘之處理，但並無特別限定。
如此獲得之膜坯之厚度較佳為20~100 μm，更佳為20~80 μm，進而較佳為20~60 μm。若厚度未達20 μm，則容易產生膜之斷裂。若厚度超過100 μm，則延伸時施加於膜上之應力變大，延伸步驟中之機械性負荷變大，需要用以能夠承受其負荷之大規模之裝置。
繼而對藉由以上方式獲得之坯膜實施膨潤步驟。
膨潤步驟係藉由將聚乙烯醇樹脂膜於20~50℃之溶液中浸漬30秒~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進行膨潤，故而亦可省略膨潤步驟。
膜坯之膨潤度F較佳為200~240%，更佳為205~235%，進 而較佳為210~230%若。若膨潤度F未達200%，則延伸時之伸長率較小，於低倍率下斷裂之可能性升高，難以進行充分之延伸。又，若膨潤度F超過240%，則過於膨潤而產生褶皺或鬆弛，成為延伸時斷裂之原因。為了控制膨潤度F，例如可藉由控制對製膜後之膜坯進行熱處理時之溫度及時間而形成較佳之膨潤度F。
作為膜坯之膨潤度F之測定方法，可使用該技術領域中眾所周知之方法，例如，以如下方式測定。將膜坯切割為5 cm×5 cm，並於30℃之1升蒸餾水中浸漬4小時。將該經浸漬之膜自蒸餾水中取出，利用2片濾紙夾住而吸收表面之水滴之後，測定經水浸漬之膜之重量[β(g)]。進而，利用105℃之乾燥機將經浸漬並吸收水滴之膜乾燥20小時，並利用乾燥器冷卻30分鐘之後，測定乾燥後之膜之重量[γ(g)]，並藉由式(v)算出膜坯之膨潤度F。
膨潤度F=100×β/γ(%)………式(v)
於膨潤步驟之後實施染色步驟。於本發明中，可於染色步驟中使式(I)所表示之色素吸附於聚乙烯醇膜。染色步驟只要為使色素吸附於聚乙烯醇膜之方法，則並無特別限定，例如，染色步驟係藉由將聚乙烯醇樹脂膜浸漬於含有二色性染料之溶液中而進行。該步驟中之溶液溫度較佳為5~60℃，更佳為20~50℃，尤佳為35~50℃。可適當調節浸漬於溶液中之時間，較佳為於30秒~20分鐘內調節，更佳為1~10分鐘。染色方法較佳為浸漬於該溶液中，但亦可藉由將該溶液塗佈於聚乙烯醇樹脂膜上而進行。
含有二色性染料之溶液可含有碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉、硫酸鈉、無水硫酸鈉、三聚磷酸鈉等作為染色助劑。該等之含量可根據取決於染料之染色性之時間、溫度而於任意之濃度中調整，但作為各自之含量，較佳為0~5重量%，更佳為0.1~2重量%。
染色步驟中所使用之色素除了作為式(I)所表示之二色性色素的偶氮化合物以外，亦可為該化合物之鹽及過渡金屬錯合物，較佳為該過渡金屬錯合物為銅錯合物。又，式(I)所表示之化合物之鹽較佳為鈉鹽，亦可製成鋰鹽、鉀鹽、銨鹽、烷基胺鹽等鹽而使用。
於式(I)中，A表示硝基或胺基。尤佳為硝基。
於式(I)中，X表示可具有取代基之苯甲醯基胺基、可具有取代基之苯基胺基、可具有取代基之苯基偶氮基、或可具有取代基之萘并三唑基，於X為可具有取代基之苯甲醯基胺基、可具有取代基之苯基胺基、或可具有取代基之苯基偶氮基之情形時，作為其取代基，較佳為氫原子、低級烷基、低級烷氧基、磺基、胺基或經取代之胺基，於X為可具有取代基之萘并三唑基之情形時，其取代基較佳為磺基。於X為可具有取代基之苯基胺基之情形時，其取代基較佳為氫原子、甲基、甲氧基、胺基、經取代之胺基、或磺基，作為取代位置並無特別限定，尤佳為對位。於X為具有取代基之苯甲醯基胺基之情形時，其取代基較佳為氫原子、胺基、經取代之胺基，尤佳為氫原子、胺基。作為取代位置並無特別限定，尤佳為對位。於X為具有取代基 之苯基偶氮基之情形時，其取代基較佳為胺基、甲基、甲氧基。
為了進一步提昇光學特性，式(I)所表示之色素可具有如式(II)般之結構。R1及R2各自獨立與式(I)同樣地表示氫原子、低級烷基、低級烷氧基、磺基、或具有磺基之低級烷氧基，更佳為氫原子、甲基、乙基、甲氧基、乙氧基、磺基，又，作為具有磺基之低級烷氧基，為直鏈烷氧基，且磺基之取代位置為烷氧基末端，進而較佳為3-磺基丙氧基、4-磺基丁氧基。尤佳為氫原子、甲基、甲氧基、3-磺基丙氧基。作為取代位置，較佳為僅2-位、僅5-位、2-位與5-位之組合。尤其是R1較佳為甲氧基。
式(II)
藉由如以上之式(I)、式(II)所表示之色素，於使用聚合度5000至10000之聚乙烯醇樹脂之膜的偏光元件中，光學特性大幅提昇。再者，所謂低級烷基、低級烷氧基及具有磺基之低級烷氧基之低級，係表示碳數1至5之烷基及烷氧基。
繼而，以下列舉本發明中所使用之上述式(I)所表示之偶氮化合物之具體例。再者，式中之磺基係以游離酸之形態表示。
[化合物例1]
[化合物例2]
[化合物例3]
[化合物例4]
[化合物例5]
[化合物例6]
[化合物例7]
[化合物例8]
[化合物例9]
[化合物例10]
[化合物例11]
[化合物例12]
[化合物例13]
[化合物例14]
[化合物例15]
[化合物例16]
[化合物例17]
[化合物例18]
本發明中用作為色素之偶氮化合物通常可使用該技術領域中公知之合成方法，於如下步驟中進行製造。首先，使以下之式 所表示之具有茋結構之化合物(式中，A表示與上述之式(I)之情形相同之含義)與 所表示之化合物(式中，R1及R2表示與上述之式(I)之情形相同之含義)偶合，獲得 所表示之單偶氮化合物。繼而，將該單偶氮化合物進而重氮化之後，利用公知之方法與 所表示之化合物(式中，X表示與式(I)相同之含義)偶合，藉此獲得式(I)所表示之化合物。進而視需要利用硫酸銅等進行處理，藉此可獲得式(I)所表示之化合物之過渡金屬錯合物。
又，於本發明之染料系偏光元件或染料系偏光板中，除了單獨使用或併用複數種式(I)、式(II)所表示之偶氮化合物或其鹽以外，亦可視需要併用一種以上之其他有機染料。併用之有機染料並無特別限制，較佳為如下有機染料：其對親水性高分子染色，且於與本發明之偶氮化合物 或其鹽之吸收波長區域不同之波長區域中具有吸收特性，且二色性較高。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71、C.I.直接橙107、C.I.直接紅2、C.I.直接紅31、C.I.直接紅79、C.I.直接紅81、C.I.直接紅247、C.I.直接綠80、C.I.直接綠59所例示之染料等作為代表例，可根據目的進行選擇，並不限定於此。該等色素係以游離酸、或鹼金屬鹽(例如Na鹽、K鹽、Li鹽)、銨鹽、胺類之鹽之形式加以使用。
於視需要併用其他有機染料之情形時，視目標偏光元件為中性色之偏光元件、液晶投影儀用彩色偏光元件、其他彩色偏光元件，調配之染料之種類各不相同。其調配比例並無特別限定，通常而言，較佳為於以上述式(I)之偶氮化合物或其鹽之重量為基準，上述之有機染料之至少一種以上之合計為0.1~10重量份之範圍內加以使用。
可於染色步驟後、進入下一步驟之前進行洗淨步驟(以下稱為洗淨步驟1)。所謂洗淨步驟1，係指洗淨染色步驟中附著於聚乙烯醇樹脂膜之表面之染料溶劑的步驟。藉由進行洗淨步驟1，可抑制染料轉移至下一進行處理之溶液中。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樹脂膜來進行洗淨。洗淨之時間並無特別限定，較佳為1~300秒，更佳為1~60秒。洗淨步驟1中之溶劑之溫度必需為不使親水性高分子溶解之溫度。通常於5~40℃下進行洗淨處理。
可於染色步驟或洗淨步驟1之後進行含有交聯劑及/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；硫酸氧鈦等鈦系化合物等；此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：過氧化丁二酸、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1種以上之交聯劑及/或耐水化劑而進行含有交聯劑及/或耐水化劑之步驟。作為此時之溶劑，較佳為水，但並無限定。關於含有交聯劑及/或耐水化劑之步驟中之溶劑中之交聯劑及/或耐水化劑之含有濃度，若以硼酸為例進行表示，則濃度相對於溶劑較佳為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℃。使聚乙烯醇樹脂膜含有交聯劑及/或耐水化劑之方法較佳為浸漬於該溶液中，亦可將該溶液塗佈或塗敷於聚乙烯醇樹脂膜。該步驟中之處理時間較佳為30秒~6分鐘，更佳為1~5分鐘。但，未必需含有交聯劑及/或耐水化劑，於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，亦可省略該步驟。
於進行染色步驟、洗淨步驟1、或含有交聯劑及/或耐水化劑之步驟之後，進行延伸步驟。所謂延伸步驟，係指單軸延伸聚乙烯醇膜之步驟。延伸方法可為濕式延伸法或乾 式延伸法中之任一者，藉由以3倍以上之延伸倍率延伸，可達成本發明。延伸倍率可為3倍以上，較佳為延伸到5倍至7倍。
於乾式延伸法之情形時，延伸加熱介質為空氣介質時，較佳為於空氣介質之溫度為常溫~180℃下進行延伸。又，較佳為於濕度為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、壓延延伸法、紅外線加熱延伸法等，其延伸方法並無限定。延伸步驟可以1階段進行延伸，亦可藉由2階段以上之多階段延伸而進行。
於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之多元異氰酸酯系化合物；硫酸氧鈦等鈦系化合物等；此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：過氧化丁二酸、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1種以上之交聯劑及/或耐水化劑之溶液中進行延伸。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。較佳為於40~60℃之延伸溫度下進行處 理，更佳為45~58℃。延伸時間通常為30秒~20分鐘，更佳為2~5分鐘。濕式延伸步驟可以1階段進行延伸，亦可藉由2階段以上之多階段延伸而進行。
有於進行延伸步驟之後，於膜表面析出交聯劑及/或耐水化劑、或附著異物之情況，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~5分鐘。洗淨方法較佳為浸漬於洗淨溶液中，但可藉由將溶液塗佈或塗敷於聚乙烯醇樹脂膜而進行洗淨。可以1階段進行洗淨處理，亦可進行2階段以上之多階段處理。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℃。
作為到此處為止之處理步驟中所使用之溶劑，例如可列舉：水，二甲基亞碸，N-甲基吡咯啶酮，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，乙二胺或二乙三胺等胺類等溶劑，但並不限定於此。又，亦可使用1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之後進行膜之乾燥步驟。乾燥處理可藉由自然乾燥而進行，為了進一步提昇乾燥效率，可藉由利用輥之壓縮或氣刀、或吸水輥等而去除表面之水分，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。乾燥處理時間可為30秒~20分鐘，較佳為5~10分鐘。
藉由以上之方法，可獲得本發明之光學特性及耐久性提昇之聚乙烯醇樹脂膜偏光元件。
藉由於所獲得之偏光元件之單面或雙面設置透明保護層而製成偏光板。透明保護層可以由聚合物形成之塗佈層、或膜之層壓層之形式設置。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：三乙醯纖維素或二乙醯纖維素之類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、尼龍樹脂或其膜、聚酯樹脂或其膜、聚芳酯樹脂或其膜、以降烯之類之環狀烯烴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及/或醯胺之樹脂或聚合物或其膜等。又，亦可設置具有液晶性之樹脂或其膜作為透明保護層。保護膜之厚度例如為0.5~200 μm左右。藉由將其中同種或異種之樹脂或膜設置1層以上於單面或雙面上而製作偏光板。
為了貼合上述透明保護層與偏光元件，必需接著劑。作為接著劑並無特別限定，較佳為聚乙烯醇接著劑。作為聚乙烯醇接著劑，例如可列舉Gohsenol NH-26(日本合成公司製造)、Exceval RS-2117(Kuraray公司製造)等，但並不限定於此。可於接著劑中添加交聯劑及/或耐水化劑。聚乙烯醇接著劑中使用有順丁烯二酸酐-異丁烯共聚物，但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(Kuraray公司製造)、Isobam #04(Kuraray公司製造)、氨改性Isobam #104(Kuraray公司製造)、氨改性Isobam #110(Kuraray公司製造)、醯亞胺化Isobam #304(Kuraray公司製造)、醯亞胺化Isobam #310(Kuraray公司製造)等。此時之交聯劑中可使用水溶性多元環氧化合物。所謂水溶性多元環氧化合物，例如可列舉Denacol EX-521(Nagase chemteX公司製造)、Tetrad-C(三井氣體化學公司製造)等。又，亦可使用胺基甲酸酯系、丙烯酸系、環氧系等公知之接著劑作為聚乙烯醇樹脂以外之接著劑。又，為了提昇接著劑之接著力、或提昇耐水性，亦可以0.1~10重量%左右之濃度同時含有鋅化合物、氯化物、碘化物等添加物。關於添加物亦並無限定。利用接著劑貼合透明保護層之後，於適當之溫度下進行乾燥或熱處理，藉此獲得偏光板。
於視情況將所獲得之偏光板貼合於例如液晶、有機電致發光元件等顯示裝置之情形時，亦可隨後於成為未露出面之保護層或膜之表面設置用以改善視角及/或改善對比度之各種功能性層、具有亮度提昇性之層或膜。為了將偏光板貼合於該等膜或顯示裝置，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具有抗反射層或防眩層、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，較佳為塗敷方法，亦可經由接著劑或黏著劑而貼合具有該功能之膜。又，可將各種功能性層設為控制相位差之層或膜。
藉由利用以上之方法，於本發明之聚合度為5000至10000且包含聚乙烯醇樹脂之膜中將膜物性最佳化以及設計最佳之色素結構，可獲得光學特性以及對光或熱、濕度之耐久性提昇之偏光元件及偏光板。使用本發明之偏光元件或偏光板之液晶顯示裝置成為可靠性較高、長期為高對比度且具有較高之顏色再現性之液晶顯示裝置。
如此獲得之本發明之偏光元件或偏光板可視需要設置保護層或功能層及支持體等而用於液晶投影儀、計算器、鐘錶、筆記型電腦、文字處理機、液晶電視、偏光透鏡、偏光眼鏡、汽車導航及屋內外之測量器或顯示器等。
作為本發明之偏光板之應用方法，亦可製成附支持體之偏光板而使用。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、立方稜鏡)等。於透鏡上貼附有偏光板者可於液晶投影儀中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儀中用作附偏光板之偏振分光鏡或附偏光板之二色性稜鏡。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、包含水晶之無機基盤、包含藍寶石之無機基盤等無機系之玻璃，或丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯等有機系之塑膠板，較佳為無機系之玻璃。玻璃板之厚度或大小為所需之尺寸即可。又，於附玻璃之偏光板中，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兩者上 設置AR(Anti Reflection，抗反射)層。對此種支持體例如於支持體平面部塗佈透明之接著(黏著)劑，繼而將本發明之偏光板貼附於該塗佈面。又，亦可於偏光板上塗佈透明之接著(黏著)劑，繼而將支持體貼附於該塗佈面。此處所使用之接著(黏著)劑例如較佳為丙烯酸酯系者。再者，於將該偏光板製成橢圓偏光板使用之情形時，通常將相位差板側貼附於支持體側，但亦可將偏光板側貼附於玻璃成形品。
[實施例]
以下，藉由實施例進一步詳細地說明本發明，但本發明並不限定於此。再者，實施例中所示之穿透率之評價係以如下所述之方式進行。
各穿透率係使用分光光度計[日立製作所公司製造，「U-4100」]而測定。
於使用分光光度計[日立製作所公司製造，「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)而修正可見度後之穿透率為43%且偏光度為99.99%的碘系偏光板(Polatechno公司製造，SKN-18043P)，並使絕對偏振光可入射至測定試樣。此時之碘系偏光板之保護層為無紫外線吸收能力之三乙醯纖維素。
使絕對偏振光入射至本發明之偏光板，將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正交(該絕對偏光元件之吸收軸與本發明之偏光板之吸收軸平行)而測定並獲得之各波長之絕對平行穿透率設為Ky，將使該絕 對偏振光之振動方向與本發明之偏光板之吸收軸方向平行(該絕對偏光元件之吸收軸與本發明之偏光板之吸收軸正交)而測定並獲得之各波長之絕對正交穿透率設為Kz。
根據各波長之Ky及Kz，利用式(J)算出各波長之單體穿透率Ts，利用式(L)算出各波長之偏光度ρ。
單體穿透率Ts=(Ky+Kz)/2………式(J)
偏光度ρ=(Ky-Kz)/(Ky+Kz)………式(L)又，以下之實施例中所使用之偶氮化合物係分別藉由以下之方法而合成。
化合物例1之合成：
利用公知之方法將4-硝基-4'-胺基茋-2,2'-二磺酸鈉57.7份重氮化，並將乙酸鈉用作中和劑，與鹽酸水溶液中溶解有2,5-二甲氧基-苯胺18.7份者進行偶合。偶合反應後，利用鹽酸進行酸析並加以乾燥，藉此獲得67.9份之以下之式之單偶氮化合物。
繼而，將該單偶氮化合物67.9份與苛性鈉11.7份一併溶解於水1700份中，並於該溶液中溶解亞硝酸鈉10.3份。另外利用水160份、35%鹽酸73份製作鹽酸水溶液，並於其中滴加上述單偶氮化合物與苛性鈉、亞硝酸鈉之混合溶液而於5~10℃下進行重氮化。重氮化結束後，添加胺基磺酸 而去除亞硝酸離子。其後，將苯基J酸(6-苯基胺基-1-萘酚-3-磺酸)40.3份溶解於10%蘇打灰水溶液1000份中，並添加上述重氮鎓鹽，於5~10℃下進行偶合反應。攪拌一夜後，蒸發乾固而獲得化合物例1所表示之水溶性雙偶氮化合物。
化合物例10之合成：
將化合物1之苯基J酸變更為6-(4'-胺基-3'-磺基苯基胺基)-1-萘酚-3-磺酸，除此以外，以與上述相同之方式獲得化合物例10所表示之化合物。
化合物例13之合成：
將化合物例1之雙偶氮化合物75.3份溶解於1200份之水中，並添加硫酸銅5水合物之20重量%水溶液110份、N,N-二乙醇胺60份、25%氨水15份，於95℃下進行處理8小時。利用少量之鹽酸使該反應液之pH值成為9.0，並相對於液容量添加12重量%讃岐鹽，蒸發乾固而獲得化合物13例所表示之銅錯鹽化合物。
化合物例16之合成：
將化合物例1之化合物變更為化合物例10之化合物，除此以外，與上述化合物例13之合成方法同樣地獲得化合物例16所表示之銅錯鹽化合物。
化合物例17之合成：
將化合物例1之苯基J酸由6-苯基胺基-1-萘酚-3-磺酸變更為以下之式所表示之萘酚類， 除此以外，以與化合物例1之合成方法相同之方式獲得以下之式之雙偶氮化合物。
繼而，與化合物例13之合成方法同樣地製備銅錯鹽化合物，獲得化合物例17所表示之化合物。
化合物例18之合成：
由化合物例1之苯基J酸(6-苯基胺基-1-萘酚-3-磺酸)變更為6-(4'-苯甲醯基)胺基-3-磺酸-1-萘酚，除此以外，以與化合物例1之合成方法相同之方式獲得以下之式所表示之雙偶氮化合物。
繼而，與化合物例13之合成方法同樣地製備銅錯鹽化合物，獲得化合物例18所表示之化合物。
[實施例1]
將皂化度為99%以上之膜厚40 μm、聚合度5500、膨潤 度232%之聚乙烯醇樹脂膜(Kuraray公司製造，VF系列)於30℃之溫水中浸漬3分鐘而進行膨潤處理。將經膨潤處理之膜浸漬於含有化合物例1之色素0.3重量%、三聚磷酸鈉0.1重量%、芒硝0.1重量%的35℃之水溶液中，進行色素之吸附。利用水洗淨吸附有色素之膜，洗淨之後，於含有2重量%之硼酸之20℃之水溶液中進行1分鐘硼酸處理。一面將經硼酸處理而獲得之膜延伸至5.0倍，一面於含有硼酸3.0重量%之58℃之水溶液中進行5分鐘處理。一面保持該經硼酸處理而獲得之膜之拉伸狀態，一面於常溫之水中進行5秒處理。將處理而獲得之膜立即於60℃下進行5分鐘乾燥處理，獲得單體穿透率44%、膜厚15 μm之偏光元件。藉由以上之方法，製成使用聚合度5500之聚乙烯醇膜之偏光元件。
使用聚乙烯醇接著劑，將偏光元件、經鹼處理之膜厚80 μm之三乙醯纖維素膜(Fuji Photo Film公司製造，TD-80U，以下簡稱為TAC(triacetyl cellulose))以TAC/接著層/偏光元件/接著層/TAC之構成積層並層壓而獲得偏光板，並作為測定試樣。
同樣地使用膜厚75 μm、聚合度2400之聚乙烯醇樹脂膜(Kuraray公司製造，VF-PS)而製作偏光元件，製作用以比較取決於聚合度之光學特性的使用聚合度2400之聚乙烯醇膜之偏光元件。使用該偏光元件之偏光板亦係層壓TAC膜而製作，並作為比較用測定試樣。
[實施例2]
以化合物例10代替實施例1中所使用之化合物例1進行操作，除此以外，與實施例1同樣地進行樣品製作而作為測定試樣。
[實施例3]
以化合物例13代替實施例1中所使用之化合物例1進行操作，除此以外，與實施例1同樣地進行樣品製作而作為測定試樣。
[實施例4]
以化合物例16代替實施例1中所使用之化合物例1進行操作，除此以外，與實施例1同樣地進行樣品製作而作為測定試樣。
[實施例5]
以化合物例17代替實施例1中所使用之化合物例1進行操作，除此以外，與實施例1同樣地進行樣品製作而作為測定試樣。
[實施例6]
以化合物例18代替實施例1中所使用之化合物例1進行操作，除此以外，與實施例1同樣地進行樣品製作而作為測定試樣。
[比較例1]
以下述式(B1)所表示之色素代替實施例1中所使用之化合物例1進行操作，除此以外，與實施例1同樣地進行樣品製作而作為測定試樣。
式(R1)
[比較例2]
以下述式(B2)所表示之色素代替實施例1中所使用之化合物例1進行操作，除此以外，與實施例1同樣地進行樣品製作而作為測定試樣。
式(B2)
[比較例3]
以下述式(B3)所表示之色素代替實施例1中所使用之化合物例1進行操作，除此以外，同樣地進行樣品製作而作為測定試樣。
式(B3)
[比較例4]
以下述式(B4)所表示之色素代替實施例1中所使用之化合物例1進行操作，除此以外，與實施例1同樣地進行樣品 製作而作為測定試樣。
式(B4)
於表1中表示實施例1至實施例6以及比較例1至比較例4中所獲得之樣品之偏光特性。偏光特性係表示表現各偏光板樣品之最大偏光特性之波長(以下簡稱為λmax)下之Ts為44%時的偏光度ρ。示出各實施例及各比較例之聚乙烯醇樹脂之聚合度5500之情形時以及聚合度2400之情形時的偏光度。
根據實施例1至實施例6以及比較例1至比較例4，可知本發明之偏光元件及偏光板於使用聚合度5500之聚乙烯醇膜時與使用聚合度2400之聚乙烯醇膜時相比，特性更為提昇，並且確認到偏光度之特性提昇。與此相對，比較例1 至4即便使用聚合度5500之聚乙稀醇膜，特性之提昇亦較少，尤其是於比較例4中確認到特性之降低。
根據以上之實施例1至實施例6以及比較例1至比較例4，可知藉由使用本發明之偏光元件，可獲得光學特性提昇之偏光板。如此獲得之偏光板可獲得對光或熱、濕度之耐久性提昇之偏光元件及偏光板，並且使用該偏光元件及偏光板之液晶顯示裝置及偏光透鏡之偏光特性良好且可具有耐久性。

Claims (8)

  1. 一種偏光元件，其特徵在於包含吸附選自式(I)所表示之化合物、其鹽、及其過渡金屬錯合物中之至少1種二色性色素並延伸而成的聚乙烯醇樹脂膜，且該聚乙烯醇樹脂膜之聚合度為5000至10000， (式中，A表示硝基或胺基，R1、R2各自獨立表示氫原子、羥基、低級烷基、低級烷氧基、磺基、或具有磺基之低級烷氧基，X表示可具有取代基之苯甲醯基胺基、可具有取代基之苯基胺基、可具有取代基之苯基偶氮基、或可具有取代基之萘并三唑基中之任一者，且該取代基為低級烷基、低級烷氧基、磺基、胺基或經取代之胺基)。
  2. 如請求項1之偏光元件，其中上述二色性色素選自式(II)所表示之化合物、其鹽、及其過渡金屬錯合物， (式中，A表示硝基或胺基，R1、R2各自獨立表示氫原子、低級烷基、低級烷氧基、磺基、或具有磺基之低級 烷氧基，X表示可具有取代基之苯甲醯基胺基、可具有取代基之苯基胺基、可具有取代基之苯基偶氮基、或可具有取代基之萘并三唑基中之任一者，且該取代基為氫原子、低級烷基、低級烷氧基、磺基、胺基或經取代之胺基)。
  3. 如請求項1之偏光元件，其中上述過渡金屬錯合物為銅錯合物。
  4. 如請求項2之偏光元件，其中上述過渡金屬錯合物為銅錯合物。
  5. 如請求項1至4中任一項之偏光元件，其係使用膨潤度為200%至240%之坯膜而獲得。
  6. 一種偏光板，其特徵在於：其於如請求項1至5中任一項之偏光元件之至少一面設置透明保護層。
  7. 一種液晶顯示裝置，其包含如請求項1至5中任一項之偏光元件或如請求項6之偏光板。
  8. 一種液晶投影儀，其包含如請求項1至5中任一項之偏光元件或如請求項6之偏光板。
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