TWI708965B - 層合具有高延遲之薄膜與含有二色性色素之層而成之偏光元件、以及裝設有此之顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種可簡便地製造之偏光性能優異的偏光元件，以及裝設有此之顯示裝置。
本發明之偏光元件，其特徵為：將具有3000~50000nm的延遲之拉伸薄膜與含有1種以上的二色性色素之層層合，前述拉伸薄膜的厚度為20~500μm。使用此特定的拉伸薄膜之本發明之偏光元件，係顯示出高偏光度，尤其為85%以上的偏光度，與高二色性，尤其是5以上的二色性。

Description

層合具有高延遲之薄膜與含有二色性色素之層而成之偏光元件、以及裝設有此之顯示裝置
本發明係關於具有高延遲之薄膜與含有二色性色素之層層合而成之偏光元件。此外，本發明係關於裝設有該偏光元件之顯示裝置。
液晶顯示裝置、太陽眼鏡、護目鏡等所使用之偏光元件，一般而言，係藉由使碘或二色性染料等之二色性色素吸附於由聚乙烯醇般之高分子物質所構成之膜，接著對所得之膜進行單軸拉伸，使二色性色素分子往一定方向配向，或是對高分子膜進行單軸拉伸後，使二色性色素吸附之方法來製造。然而，藉由此等方法所得到之偏光元件的偏光軸與吸收軸，由於相互垂直，所以偏光元件的形狀通常限定於平板狀。此外，於此偏光元件的製造時，必須進行聚乙烯醇薄膜的膨潤、染色，接著於硼酸水溶液中對此進行拉伸處理，然後在進行水洗處理及乾燥處理後，使用接著劑將保護薄膜貼合於所得之薄膜之繁瑣的步驟。此外，係逐漸要求可更簡易地將偏光元件裝設在期望 的部分者。
鑑於該先前之偏光元件的問題點，非專利文獻1中，係揭示一種藉由磨刷處理使二色性色素分子於一定方向配向而製作偏光器之方法。然而，由於磨刷處理中的磨刷步驟所產生之基板上的損傷及塵埃，以及由靜電所起因而產生之電性損傷等，而使色素溶液往基板上之塗布性降低。因此，於所得之色素膜上存在有未塗布之處(塗布不良)，其結果在具有該色素膜之偏光元件中，偏光性能的品質無法令人滿足。
專利文獻1，係揭示一種使用光配向膜並使接觸於該光配向膜之二色性色素分子於任意方向配向，藉此得到偏光性能更高之偏光器之技術。然而，以原子力顯微鏡(AFM)觀察偏光元件之色素膜的表面時，乃存在有二色性色素均一地配向之部分、以及二色性色素幾乎不存在而未配向之部分(凹陷)。因此，所得之偏光元件的偏光性能，作為顯示元件用的偏光元件中之實用水準，無法充分滿足要求。
專利文獻2中，為了進一步改善二色性色素分子之配向的均一性及所得之偏光元件的偏光性能，係揭示一種極力降低凹陷的產生，整體地提高二色性色素化合物的配向，而製造出作為顯示元件用途而達到實用水準之偏光元件之方法。偏光元件，係將具有光活性基之液晶性高分子薄膜用作為配向膜，將直線偏光照射在該薄膜，使偏光照射部分之光活性基的分子軸於一定方向排列配置， 接著介於另外之微圖型狀的遮罩，照射具有相異的偏光軸之直線偏光後，以在垂直於基板之方向上施加特定範圍的壓力之方式，藉由輥塗布機將二色性色素溶液塗布於該薄膜上而製造。然而，在偏光元件的製作中，必須在輥與基板之間施加特定的壓力，而必須嚴格控制按壓力。因此，係期望可開發出不需進行此嚴格的壓力控制，而更簡便地製造之偏光性能優異的偏光元件。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開平7-261024號公報
專利文獻2：日本特許第4175455號公報
非專利文獻
非專利文獻1：「電子情報通信學會論文誌」1988年, JJ71-C, p.1188
具有先前之塗布含有二色性色素之組成物所得之色素膜之偏光元件，由於磨刷處理等所帶來之影響，乃無法得到令人充分滿足之偏光性能。因而需進一步提升偏光性能。此外，亦期待可更簡便地製造出此偏光性能優異的偏光元件。
因此，本發明之目的在於提供一種可簡便地製造之偏光性能優異的偏光元件，以及裝設有此之顯示裝置。
本發明者們係為了解決前述課題而進行精心探討，結果新發現到藉由使用將具有3000~50000nm的延遲之拉伸薄膜與含有二色性色素之層層合，且前述拉伸薄膜的厚度為20~500μm之偏光元件，能夠得到可簡便地製造之偏光性能優異的偏光元件。
亦即，本發明之主旨構成如下所述。
(1)一種偏光元件，其特徵為：將具有3000~50000nm的延遲之拉伸薄膜與含有1種以上的二色性色素之層層合，前述拉伸薄膜的厚度為20~500μm。
(2)如(1)之偏光元件，其中前述拉伸薄膜係由聚對苯二甲酸乙二酯所構成。
(3)如(1)或(2)之偏光元件，其中二色比為5以上。
(4)如(1)至(3)中任一項之偏光元件，其中在與前述拉伸薄膜的拉伸軸為同一方向上，進一步賦予較賦予至該拉伸薄膜的表面之分子異向性更大的分子異向性。
(5)如(1)至(4)中任一項之偏光元件，其中在前述拉伸薄膜上，進一步具備相對於薄膜的長軸方向，以10°~100°的角度具有相位差的慢軸或快軸之相位差薄 膜。
(6)如(1)至(5)中任一項之偏光元件，其中前述二色性色素的至少一種，係以下述式(1)所示之化合物或該鹽，
Figure 105112302-A0202-12-0005-1
(式(1)中，X1表示具有1個或2個磺酸基、與羥基或具有1至3的碳數之烷氧基之苯基或萘基，X2及X3分別獨立地表示伸苯基或伸萘基，該伸苯基或伸萘基，具有1個或2個之選自由具有1至3的碳數之烷基、具有1至3的碳數之烷氧基、羥基及磺酸基所組成之群組的1種或2種取代基，R1表示氫原子、具有1至3的碳數之烷基、乙醯基、苯甲醯基、或是非取代的苯基或由具有1至4的碳數之烷基、具有1至4的碳數之烷氧基、胺基或磺酸基所取代之苯基，m為0或1，且n為1或2)。
(7)如(6)之偏光元件，其中X1係作為取代基之以下述式(3)所示之化合物或該鹽，
Figure 105112302-A0202-12-0006-2
(式(3)中，j為1或2)。
(8)如(1)至(7)中任一項之偏光元件，其中含有前述二色性色素之層，進一步含有：聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚或聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物。
(9)一種顯示裝置，其係裝設有如(1)至(8)中任一項之偏光元件。
以將具有3000~50000nm的延遲之薄膜與含有二色性色素之層層合者為特徵之本發明之偏光元件，基材係使用厚度20~500μm之具有高延遲之拉伸薄膜。使用此特定的拉伸薄膜之本發明之偏光元件，係顯示出高偏光度，尤其為85%以上的偏光度，與高二色性，尤其是5以上的二色性。因此，藉由使用本發明之特定的拉伸薄膜作為基材，可得到偏光性能優異的偏光元件。此外，本發明之偏光元件，係層合特定的基材與含有二色性色素之層。因此，藉由本發明的構成，可得到偏光性能優異且可簡便地製造之高性能的偏光元件。
以下係詳細說明本發明。以下，使用「~」所表示之數值範圍，意指包含「~」前後所記載之數值作為下限值及上限值之範圍。此外，在未特別言明時，以式(1)~式(3)所示之化合物(取代基)，係以游離酸的形式來表示，所謂游離酸的鹽，意指例如磺酸基或羥基的鹽。此外，以下說明中，在未特別言明時，為了避免繁瑣，「以式(1)所示之化合物或該鹽」、「以式(2)所示之化合物或該鹽」、「作為取代基之以式(3)所示之化合物或該鹽」，簡便上分別記載為「以式(1)所示之化合物」、「以式(2)所示之化合物」、「作為取代基之以式(3)所示之化合物」。
首先說明構成本發明之偏光元件。本發明之偏光元件，係將具有3000~50000nm的延遲之拉伸薄膜與含有二色性色素之層層合，前述拉伸薄膜的厚度為20~500μm之偏光元件。
(拉伸薄膜)
本發明之偏光元件，係使用具有3000~50000nm的延遲之拉伸薄膜與作為基材。此拉伸薄膜的素材並無特別限制，例如可列舉出聚對苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯等之聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚醚醚酮、聚苯硫醚、環烯烴聚合物等之樹脂。當中特佳為聚碳酸酯或聚酯。此等樹脂，其透明性優異且熱與機械特性亦優異，可 藉由拉伸加工容易地控制薄膜的延遲，此外，由於拉伸後的結晶化度高，與以往偏光元件所使用之聚乙烯醇系薄膜相比，拉伸後的熱收縮等之尺寸變化少，因此，與以往使用聚乙烯醇系薄膜之偏光元件相比，可極度地降低尺寸變化。此外，本發明所使用之拉伸薄膜，即使是20~500μm之相對較薄的厚度，亦具有上述高延遲。此拉伸薄膜的素材，尤其以聚對苯二甲酸乙二酯為代表之聚酯，其固有複折射較大，即使拉伸薄膜的厚度相對較薄，亦可相對容易地得到高延遲，所以為最適合的素材。
拉伸薄膜中的分子配向愈高，亦即延遲愈高，愈可提升塗布於該拉伸薄膜上之二色性色素分子的配向。因此，為了得到具有高偏光度之偏光元件，較佳係使用具有高延遲之拉伸薄膜。如上述般，本發明之偏光元件所使用之拉伸薄膜所具有之延遲的範圍，為3000~50000nm。具有超過50000nm的延遲之高分子薄膜，容易僵硬，且薄膜的厚度亦隨之變厚，其結果使作為工業材料之處理性降低，故不佳。另一方面，從觀看性之觀點來看，較佳係使用具有3000~30000nm的延遲範圍之拉伸薄膜。為人所知者，當通過偏光太陽眼鏡等之偏光板來觀察顯示畫面時，係具有呈現出強干涉色之特異的良好性能。另一方面，若位於3000~30000nm的延遲範圍，則不會顯現該干涉，而確保良好的觀看性。然而，延遲未達3000nm時，當通過偏光太陽眼鏡等之偏光板來觀察顯示畫面時，由於呈現出強干涉色，所以包絡曲線形狀與光源 的發光光譜不同，其結果無法確保良好的觀看性，而使偏光元件的性能降低。因此，本發明之偏光元件所使用之拉伸薄膜之延遲的範圍，為3000~50000nm，較佳之延遲的下限值為4500nm，尤佳的下限值為6000nm，更佳的下限值為8000nm，特佳的下限值為10000nm，較佳之延遲的上限值為30000nm。
本發明之偏光元件所使用之拉伸薄膜的製造方法，只要是可滿足本發明所規定之拉伸薄膜特性即可，並無特別限定。此外，所使用之拉伸薄膜，可列舉出日本特開2012-230390號公報、日本特開2012-256014號公報所記載之薄膜，或是東洋紡公司製之聚對苯二甲酸乙二酯薄膜的Cosmo Shine(超複折射型式薄膜(SRF薄膜))，藉由使用此拉伸薄膜，可於薄膜表面顯現分子異向性，而使二色性色素分子配向。所謂薄膜被拉伸後之狀態，意指關於薄膜表面之二色性色素分子的配向，係顯現異向性，而顯現延遲之狀態。此異向性的顯現，可藉由依據X射線測定所進行之繞射測定、相位差測定、異向性IR吸光分析等來測定。尤其在藉由「Alexxander,L.E.Diffraction Methods in polymer Science New York」1969年，Chapter 4,p.241-252所記載之fc的算出方法所得之配向係數中，fc為0.3以上，較佳為0.5以上，尤佳為0.7以上，特佳為0.9以上。薄膜的拉伸方法，只要可顯現異向性即可，並無特別限定，尤其，藉由使用經單軸拉伸後之薄膜，在後續含有二色性色素之溶液的塗布中，二色性 色素分子於該拉伸方向上顯示出高配向，其結果可得到顯示高偏光度之偏光元件。
本發明中，所謂延遲(相位差值)，係由薄膜上之兩軸之折射率的異向性與薄膜的厚度之積所定義之參數，為顯示光學等向性、異向性之尺度。因此，此延遲可藉由測定兩軸方向的折射率與厚度來求取，例如可使用KOBRA-21ADH(王子計測機器公司製)等之市售的自動複折射測定裝置來求取。
藉由對作為基材之上述拉伸薄膜進行電暈放電處理或紫外線照射，可提升後述偏光元件的二色比，而提高所得之偏光元件的偏光特性。電暈放電處理，可藉由使用市售的各種電暈放電處理機作為進行電暈放電處理之裝置來適用，特佳係使用具有鋁頭之電暈處理機。電暈放電處理的條件，於每1次電暈放電處理時，以能量密度計為20~400W‧min/m2，較佳為50~300W‧min/m2程度。此外，當1次的電暈放電處理仍不足時，可進行2次以上的電暈放電處理。紫外線照射，亦同樣可藉由使用市售的各種紫外線照射裝置來適用。所使用之紫外線的波長並無特別限制，較佳例如為300nm以下的遠紫外線。此外，紫外線照射，較佳係在氧氣流下進行，紫外線的照射時間，再長也只需數分鐘即足夠。
(二色性色素)
本發明之偏光元件，為了形成作為顯示出偏光機能之 元件的色素膜，係具有含有二色性色素之層。使用二色性色素作為用以形成含有二色性色素之層之材料，該二色性色素，係藉由以該本身或集合體於一定方向排列配置而顯示出偏光性之化合物。此二色性色素，例如可列舉出偶氮系色素、茋系色素、吡唑酮系色素、三苯基甲烷系色素、喹啉系色素、噁嗪系色素、噻嗪系色素、蒽醌系色素等之色素系化合物等。本發明所使用之二色性色素，為於一定的溶劑組成、色素濃度、溫度條件下顯示向液性液晶性之化合物，例如可列舉出入江正浩監修，「機能性色素的應用」，第1刷發行版，CMC股份有限公司，2002年6月，p.102-104所記載之二色性色素。此外，二色性色素，較佳係使用水溶性偶氮色素，當中尤佳為具有芳香族系環結構之化合物。芳香族系環結構，例如，除了苯、萘、蒽、菲之外，可列舉出噻唑、吡啶、嘧啶、噠嗪、吡嗪、喹啉等之雜環或此等之4級鹽，以及此等與苯或萘等之縮合環，特佳係將磺酸基、羧酸基、胺基、羥基等之親水性取代基或是磺酸基或羧酸基的鹽導入於此等芳香族系環者。
此二色性色素的具體例，例如可列舉出C.I.Direct Orange 39、C.I.Direct Orange 41、C.I.Direct Orange 49、C.I.Direct Orange 72、C.I.Direct Red 2、C.I.Direct Red 28、C.I.Direct Red 39、C.I.Direct Red 79、C.I.Direct Red 81、C.I.Direct Red 83、C.I.Direct Red 89、C.I.Direct Violet 9、C.I.Direct Violet 35、C.I. Direct Violet 48、C.I.Direct Violet 57、C.I.Direct Blue 1、C.I.Direct Blue 15、C.I.Direct Blue 67、C.I.Direct Blue 78、C.I.Direct Blue 83、C.I.Direct Blue 90、C.I.Direct Blue 98、C.I.Direct Blue 151、C.I.Direct Blue 168、C.I.Direct Blue 202、C.I.Direct Green 42、C.I.Direct Green 51、C.I.Direct Green 59、C.I.Direct Green 85、C.I.Direct Yellow 4、C.I.Direct Yellow 12、C.I.Direct Yellow 26、C.I.Direct Yellow 44、C.I.Direct Yellow 50、媒染黃26、C.I.No.27865、C.I.No.27915、C.I.No.27920、C.I.No.29058、C.I.No.29060等，此外，可列舉出日本特開平1-161202號公報、日本特開平1-172906號公報、日本特開平1-172907號公報、日本特開平1-183602號公報、日本特開平1-248105號公報、日本特開平1-265205號公報、日本特開平9-230142號公報等之各公報所記載之二色性色素。
上述具體例所示之二色性色素中，尤佳為以下述式(1)或式(2)所示之化合物，特佳為以式(1)所示之化合物。以式(1)及式(2)所示之化合物，係作為游離酸或該鹽而存在。該游離酸的鹽並無特別限定，例如可為Li、Na、K等之鹼金屬鹽，或是4級銨鹽等之任意鹽。藉由使用此二色性色素，可提升所得之偏光元件的偏光性能。
Figure 105112302-A0202-12-0013-3
(式(1)中，X1表示具有1個或2個磺酸基、與羥基或具有1至3的碳數之烷氧基之苯基或萘基，X2及X3分別獨立地表示伸苯基或伸萘基，該伸苯基或伸萘基，具有1個或2個之選自由具有1至3的碳數之烷基、具有1至3的碳數之烷氧基、羥基及磺酸基所組成之群組的1種或2種取代基，R1表示氫原子、具有1至3的碳數之烷基、乙醯基、苯甲醯基、或是非取代的苯基或由具有1至4的碳數之烷基、具有1至4的碳數之烷氧基、胺基或磺酸基所取代之苯基，m為0或1，且n為1或2)。
Figure 105112302-A0202-12-0013-4
(式(2)中，Y1表示具有1個或2個磺酸基，且可進一步具有羥 基或1至3的碳數之烷氧基之萘基，Y2及Y3分別獨立地表示伸苯基或伸萘基，該伸苯基或伸萘基，具有1個或2個之選自由具有1至3的碳數之烷基、具有1至3的碳數之烷氧基、羥基及磺酸基所組成之群組的1種或2種取代基，R2表示氫原子、具有1至3的碳數之烷基、乙醯基、苯甲醯基、或是非取代的苯基或由具有1至4的碳數之烷基、具有1至4的碳數之烷氧基、胺基或磺酸基所取代之苯基，作為苯基偶氮基之
Figure 105112302-A0202-12-0014-5
由末端萘基的5位、6位、7位或8位中任一項所取代，R3及R4分別獨立地表示氫原子、羥基、磺酸基、具有1至3的碳數之烷基或具有1至3的碳數之烷氧基，q為0或1，且p為1或2)。
以上述式(1)所示之化合物的具體例，例如可列舉出
Figure 105112302-A0202-12-0015-6
等。
此外，以式(2)所示之化合物的具體例，例如可列舉出
Figure 105112302-A0202-12-0016-7
等。
以式(1)或式(2)所示之化合物中，藉由使式(1)中的X1或式(2)中的Y1具有以下述式(3)所示之化合物作為取代基，可進一步提升偏光性能，尤其以單獨可具有高二色比之點而言，較佳係使用具有以下述式(3)所示之化合物作為取代基之以式(1)所示之化合物。該取代基，與以式(1)或式(2)所示之化合物相 同，係作為游離酸或該鹽而存在。該游離酸的鹽並無特別限定，例如可為Li、Na、K等之鹼金屬鹽，或是4級銨鹽等之任意鹽。
Figure 105112302-A0202-12-0017-8
(式(3)中，j為1或2)。
本發明中所使用之上述二色性色素，可單獨使用1種或併用2種以上。此2種以上之二色性色素的併用，並無特別限定，但藉由使用追加的二色性色素，可進一步提升二色性色素的二色比。
接著說明本發明之偏光元件的製造方法。本發明之偏光元件，係將上述含有二色性色素之溶液塗布於作為上述基材的拉伸薄膜，接著進行乾燥，於拉伸薄膜上形成含有二色性色素之層而製作。所形成之含有二色性色素之層，由於顯示出偏光機能，所以可將由基材與含有二色性色素之層所構成之層合體，使用作為偏光元件，或是將於該含有二色性色素之層的表面進一步層合有保護層等之層合體，使用作為偏光元件。
為了使二色性色素分子配向於作為基材的拉 伸薄膜，係製作含有二色性色素之溶液(塗布液)。作為塗布液之溶劑，只要是可溶解所使用之二色性色素即可，並無特別限定，例如可列舉出水、醇類、醚類、吡啶、二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基亞碸(DMSO)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)、二甲基乙醯胺(DMAC)、二甲基咪唑啉(DMI)等，此等當中，可僅含有1種溶劑或含有複數種溶劑。尤其當使用水溶性的二色性色素時，作為溶劑較佳為水或主要含有水者與上述有機溶劑之混合溶劑。相對水之有機溶劑之對水之混合量為任意，相對於水，較佳為0~50質量%，特佳為0~20質量%。此外，塗布液中之二色性色素的濃度，較佳為0.1~25質量%，尤佳為0.3~10質量%，更佳為0.5~5質量%。
此外，本發明之偏光元件，藉由具有：使用進一步含有聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚或聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物的化合物之塗布液所形成之含有二色性色素之層，可進一步提升偏光性能。藉由使含有二色性色素之層進一步含有該化合物，可改善以往在將色素膜往基材上製作時，於塗布時所產生之塗布不良。此等化合物可單獨使用1種或併用2種以上。此外，塗布液中之此等化合物的濃度，較佳為0.001質量%~5質量%，尤佳為0.01質量%~2質量%，更佳為0.05質量%~1.0質量%。
接著將含有二色性色素之溶液滴入於作為基材之本發明之拉伸薄膜的表面，並藉由塗布機或旋轉塗布法，於拉伸薄膜上設置具有均一厚度之含有二色性色素之 層，亦即設置塗布膜。設置該塗布膜之方法，只要可塗布該含有二色性色素之溶液即可，並無特別限定，例如可列舉出將本發明之拉伸薄膜浸漬在含有二色性色素之溶液之方法、藉由棒塗布機等來塗布該溶液之方法、藉由家庭用途或商業用途所使用之壓電方式、熱方式、Bubble Jet(註冊商標)方式等之噴墨印表機的塗布裝置來塗布之方法、藉由旋轉塗布機進行旋轉塗布之方法、輥塗布機塗布、快乾印刷、網版印刷、凹版印刷、淋幕塗布機塗布、噴霧塗布機塗布等，特佳為輥塗布機塗布、淋幕塗布機塗布、藉由噴霧塗布機進行噴霧塗布之方法。
接著使塗布二色性色素的溶液後之基材乾燥，而形成固體狀態之二色性色素的層，藉此得到本發明之含有二色性色素之層。乾燥條件，因應溶劑的種類、二色性色素的種類、所塗布之含有二色性色素之溶液的量、二色性色素的濃度等而有所不同，但乾燥溫度可為5~100℃，較佳為10~50℃，濕度為20~95%RH，較佳為30~90%RH程度。
本發明之含有二色性色素之層的厚度，從提升偏光特性之觀點來看，較薄者為佳，例如為0.001~10μm，特佳為0.05~2μm。此外，為了形成位於此厚度的範圍內之本發明之含有二色性色素之層，塗布含有二色性色素之溶液後之塗布膜的厚度，較佳為2~10μm，尤佳為3~5μm。
再者，可進一步對塗布有含有二色性色素之 溶液之本發明之拉伸薄膜，施以加熱處理及/或加濕處理。藉由施以加熱處理及/或加濕處理，可提升含有二色性色素之層往本發明之拉伸薄膜之密合性、所得之偏光元件的偏光性能、以及二色比或耐久性。加熱處理的溫度，為室溫~110℃，較佳為60~90℃，加濕處理的濕度，為40~95%RH，較佳為50~90%RH程度。
如此得到之本發明之偏光元件，係具有二色比(Rd)。該二色比，一般係定義為沿著吸收軸之吸光度相對於沿著穿透軸之吸光度之比。本發明之偏光元件的二色比，係藉由下述式(4)所算出，二色比為5以上時，意指可發揮偏光機能。本發明之偏光元件的二色比，為5以上，較佳為10以上，尤佳為15以上，更佳為20以上。二色比未達5時，偏光度未達65%，作為偏光元件的機能不足。偏光元件的偏光度，通常須為65%以上，較佳為70%以上，尤佳為80%以上。所謂偏光度，意指偏光成分的光強度相對於全體光強度之比率，偏光度愈高，意指偏光性能愈高。下述式(4)中，Ky為使偏光光入射時，最能夠讓光穿透之軸的穿透率，Kz為使偏光光入射時，最能夠吸收光之軸的穿透率。
[數1]Rd=Log(Kz/100)/Log(Ky/100)‧‧‧式(4)
進一步提升本發明之偏光元件的二色比之方 法，可對本發明之拉伸薄膜的表面，在與該拉伸薄膜的拉伸軸為同一方向上，進一步賦予較賦予至拉伸薄膜的表面之分子異向性更大的分子異向性，藉此可進一步提升二色比。顯現出較拉伸後之薄膜更大的分子異向性之方法，例如可列舉出磨刷拉伸薄膜之方法。此磨刷，例如有日本特開平06-110059號公報、日本特開2002-90743號公報所例示者。拉伸薄膜的表面之分子異向性的測定，並無特別限定，例如可藉由液晶用配向膜的定錨測定所使用之測定方法來測量。此外，測定此分子異向性之裝置亦無特別限定，例如可使用MARITEX SCOTT公司製的Lay Scan等。
於本發明之拉伸薄膜上，亦可製作以下偏光元件，亦即於與薄膜的長軸方向為不同之角度，較佳為10°~100°具有相位差的慢軸或快軸之薄膜的表面上，進一步層合有於長軸方向上顯示分子異向性之相位差薄膜之偏光元件。此相位差薄膜，可於任意的角度具有相位差的慢軸或快軸之相位差薄膜的表面上，藉由磨刷等而在長軸方向上賦予分子異向性而得到，藉此可任意地控制偏光元件的偏光軸或吸收軸。亦即，藉由將相對於薄膜的長軸方向，於與該角度不同之角度具有相位差的慢軸或快軸，且於長軸方向的表面顯示分子異向性之相位差薄膜，使用在本發明之拉伸薄膜上，可製作出：具有作為相位差軸之慢軸或快軸、以及與該相位差軸為不同之角度具有吸收軸或偏光軸之偏光元件。該相位差薄膜的該相位差軸與偏光元 件的吸收軸或偏光軸所形成之角度，最佳為15°、45°、75°、90°中任一項。該角度為較佳之理由，為人所知者，一般而言在欲將直線偏光控制為圓偏光時，相對於欲控制之波長的長度，將具有1/4的相位差之薄膜設置為相對於偏光元件的吸收軸呈45°者。此外，使直線偏光的偏光軸成為相反之方法，為人所知者有相對於欲控制之波長的長度，將具有1/2的相位差之薄膜設置為90°者。將該薄膜設置為相對於偏光元件的吸收軸或偏光軸呈15°或75°之理由，在於此角度為相對於寬廣範圍的波長顯示出1/4的相位差之處方(一般亦稱為寬廣波段區消色差相位差板)所使用的軸角度之故。藉此可任意地控制偏光元件的偏光軸或吸收軸。
如上述般地製作之本發明之含有二色性色素之層，雖然處於非晶質或結晶等固體狀態，但該含有二色性色素之層，通常機械強度差，所以對該層的表面施以色澱處理、依據矽烷偶合劑之交聯處理，或設置保護層。色澱，意指將金屬離子等電結合於顯示水溶性之二色性色素者。有時亦將使二色性色素進行色澱者稱為色澱化或不溶化等。適合於色澱之化合物，可列舉出氯化鋁、氯化鐵、氯化鈣、氯化鋇、氯化鎳、氯化鎂、氯化銅、乙酸鋇、乙酸鎳等，但只要可將金屬離子等電結合於二色性色素，且可使二色性色素不溶於水者即可，並無特別限定。此外，依據矽烷偶合劑之交聯處理，亦無特別限定，例如可使用日本特開2011-53234號公報所記載之矽烷偶合劑，藉由 加熱等來進行交聯處理，使含有二色性色素之層固定化。此外，保護層，通常是藉由依據紫外線硬化性或熱硬化性的透明高分子膜對含有二色性色素之層所進行之塗布，或是依據聚酯薄膜或乙酸纖維素薄膜等之透明高分子膜所進行之層合等的被覆法來設置。保護層，亦可作為由聚合物所形成之塗布層，或是薄膜的層合層來設置。形成透明保護層之透明聚合物或薄膜，較佳為機械強度高且熱穩定性良好之透明聚合物或薄膜。用作為透明保護層之物質，例如可列舉出三乙酸纖維素或二乙酸纖維素般之纖維素乙酸酯樹脂或該薄膜、丙烯酸樹脂或該薄膜、聚氯乙烯樹脂或該薄膜、尼龍樹脂或該薄膜、聚酯樹脂或該薄膜、聚芳酯樹脂或該薄膜、以降莰烯般之環狀烯烴為單體之環狀聚烯烴樹脂或該薄膜、聚乙烯、聚丙烯、環系或具有降莰烯骨架之聚烯烴或該共聚物、主鏈或側鏈為醯亞胺及/或醯胺之樹脂或該聚合物或該薄膜等。此外，亦可設置具有液晶性之樹脂或該薄膜作為透明保護層。保護層的厚度，例如約為0.5~200μm。可將成為保護層之樹脂或薄膜，於偏光元件的單面或雙面設置1層以上。此外，使用複數層保護層時，此等保護層可為相同或相異。
本發明之偏光元件，可使用在偏光太陽眼鏡或護目鏡等。再者，本發明之偏光元件中，當使用由上述素材所製作之拉伸薄膜作為基材時，本發明之偏光元件的製造中，並不需進行通常之使用聚乙烯醇系薄膜基材時所需之二色性色素的吸附，或是硼酸溶液中的拉伸處理等。 因此可得到基材無尺寸變化且無收縮之偏光元件。能夠無尺寸變化地製造偏光元件者，對於可撓式顯示器或有機電激發光顯示器(通稱OLED)等之必須於顯示裝置的單面設置偏光元件之顯示器特別有效。因此，可將本發明之偏光元件設置在可撓式顯示器或有機電激發光顯示器等之顯示裝置。此外，與至目前為止之偏光元件的製造方法不同，對於二色性色素的塗布亦不要求必要之嚴苛的條件，僅需將含有二色性色素之溶液塗布於作為基材之本發明之拉伸薄膜，接著進行乾燥而在基材上設置含有二色性色素之層，即可容易得到偏光元件，所以本發明之偏光元件的製造極為容易。
以下係藉由實施例來更詳細說明本發明，但本發明並不限定於此等。實施例所示之穿透率的評估，係以下述方式進行。
各波長的穿透率及二色比(Rd)，係使用分光光度計(日本分光公司製：V-7100)來測定。此時，將以1層來測定含有二色性色素之層時之各波長的穿透率設為穿透率Ts，將以該吸收軸方向呈同一之方式重疊2層含有二色性色素之層時之穿透率，設為平行位穿透率Tp，將以該吸收軸呈正交之方式重疊2層含有二色性色素之層時之穿透率，設為正交位穿透率Tc。
偏光度ρ，係藉由式(5)，從平行位穿透率Tp及正交位穿透率Tc來求取。
[數2] ρ={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100 式(5)
實施例1
使用裝設有以與該拉伸薄膜之間隔成為3μm之方式所安裝之玻璃棒之塗布機，將作為二色性色素之含有C.I.Direct Blue 67的4質量份、聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚(花王公司製Emulgen MS-110)0.15質量份、以及水100質量份之溶液，塗布於具有10500nm的延遲且厚度為100μm之拉伸薄膜(東洋紡公司製Cosmo Shine SRF Film)的非易接著處理面。將所得之塗布膜，於25℃、濕度70%的環境下放置1分鐘，使溶劑乾燥。然後將乾燥後之塗布膜，於60℃、濕度90%的環境下進行5分鐘的加熱處理及加濕處理，而得到厚度為0.15μm之含有二色性色素之層。以使硬化後之保護層的厚度成為3μm之方式，藉由旋轉塗布機將丙烯酸樹脂系的紫外線硬化性樹脂組成物(日本化藥公司製SPC-920C)塗布於所得之含有二色性色素之層上，接著照射紫外線使該樹脂組成物硬化，而在含有二色性色素之層上設置保護層。將如此得到之偏光元件用作為測定試樣。
實施例2
藉由相對於該拉伸薄膜的慢軸沿著0°的方向捲取磨刷布(Taenaka Pile Fabrics公司製MK0012)之輥，在 100rpm的速度及荷重5kgf的條件下，對實施例1所使用之具有10500nm的延遲之拉伸薄膜的非易接著處理面進一步進行磨刷處理，除此之外，其他與實施例1相同而製作測定試樣。此時，相對於拉伸薄膜的慢軸之角度，係藉由KOBRA-21ADH(王子計測機器公司製)。
實施例3
藉由相對於該拉伸薄膜的慢軸沿著45°的方向捲取磨刷布之輥，對實施例1所使用之具有10500nm的延遲之拉伸薄膜的非易接著處理面進行磨刷處理，除此之外，其他與實施例2相同而製作測定試樣。
實施例4
藉由相對於該拉伸薄膜的慢軸沿著90°的方向捲取磨刷布之輥，對實施例1所使用之具有10500nm的延遲之拉伸薄膜的非易接著處理面進行磨刷處理，除此之外，其他與實施例2相同而製作測定試樣。
實施例5
基材，係使用：具有35000nm的延遲之聚對苯二甲酸乙二酯的拉伸薄膜(於230℃將SKYGREEN PETG K2012(Mitsubishi Shoji Plastics公司製)熔融並成型為100μm的膜厚而形成未拉伸的PET薄膜，並對此未拉伸的PET薄膜進行約4倍的單軸拉伸而成之薄膜)，來取 代實施例1所使用之具有10500nm的延遲之拉伸薄膜，除此之外，其他與實施例1相同而製作測定試樣。
實施例6
基材，係使用：具有3500nm的延遲之聚對苯二甲酸乙二酯的拉伸薄膜(於230℃將SKYGREEN PETG K2012(Mitsubishi Shoji Plastics公司製)熔融並成型為100μm的膜厚而形成未拉伸的PET薄膜，並對此未拉伸的PET薄膜進行約2.1倍的單軸拉伸而成之薄膜)，來取代實施例1所使用之具有10500nm的延遲之薄膜，除此之外，其他與實施例1相同而製作測定試樣。
比較例1
基材，係使用：於230℃將SKYGREEN PETG K2012(Mitsubishi Shoji Plastics公司製)熔融並成型為100μm的膜厚所形成之未拉伸的PET薄膜，來取代實施例1之拉伸後之PET薄膜，除此之外，其他與實施例1相同而製作測定試樣。
比較例2
對比較例1之未拉伸的PET薄膜進行1.5倍的單軸拉伸，而形成具有1000nm的延遲之薄膜，除此之外，其他與實施例1相同而製作測定試樣。
表1係顯示對實施例1~6、比較例1及2所 得之試樣進行測定所得之偏光度為最高之波長下的Ts、Tp、Tc、ρ、Rd。
Figure 105112302-A0202-12-0028-9
從表1的結果中，可得知使用實施例1~6之具有延遲值之拉伸薄膜之本發明之偏光元件，係顯示出高偏光度(ρ)及高二色比(Rd)。
另一方面，使用不具有延遲之未拉伸薄膜之比較例1、及延遲值為本發明的規定外之比較例2中，偏光度(ρ)均未達65%，且二色比(Rd)亦均未達5，可得知其作為偏光元件之機能不足。
從以上的結果中，可得知本發明之偏光元件顯示出85%以上的偏光度與5以上的高二色性。再者，本發明之偏光元件的製造中，不需進行通常之使用聚乙烯醇系薄膜基材時所需之二色性色素的吸附，或是硼酸溶液中的拉伸處理等，所以可製造出基材無尺寸變化且無收縮之偏光元件。亦即，本發明之偏光元件，僅將特定的基材與 含有二色性色素之層予以層合而已。從該內容中，可得知本發明之偏光元件為偏光性能優異，且可簡便地製造之偏光元件。
〔產業上之可應用性〕
本發明之偏光元件，並非如先前的偏光元件般之使用聚乙烯醇樹脂薄膜之偏光元件，而是可將含有二色性色素之溶液塗布於具有特定延遲之拉伸後的基材而製作偏光元件，所以不需進行在先前步驟中所需之膨潤、染色、拉伸等工序，所以可簡易地製作偏光元件。此外，由於可僅藉由二色性色素作為顯現偏光機能之成分來製作偏光元件的膜，所以可形成超薄膜的偏光元件。再者，由於可藉由含有二色性色素之溶液的塗布來製作偏光元件，所以並不限定於如先前的偏光板般之平板狀之偏光元件的形狀，亦可配合薄膜成形來形成曲面形狀或球面形狀的偏光元件。尤其，以往的拉伸薄膜僅能形成使垂直於拉伸方向之偏光通過之偏光板，但本發明之偏光元件，相對於磨刷後而成之基材，由於可任意設定配向方向，所以可形成裝設有細微圖型狀或任意方向的偏光性之偏光元件。

Claims (8)

  1. 一種偏光元件，其特徵為：以具有3000~50000nm的延遲之拉伸薄膜，與塗布於前述拉伸薄膜之含有1種以上的二色性色素之塗布膜來構成，前述拉伸薄膜的厚度為20~500μm，前述含有二色性色素之層的厚度為0.001~10μm，前述二色性色素為選自由偶氮系色素、茋系色素、吡唑酮系色素、三苯基甲烷系色素、喹啉系色素、噁嗪系色素、噻嗪系色素、蒽醌系色素所成群者，且在與前述拉伸薄膜的拉伸軸為同一方向上，進一步賦予較賦予至該拉伸薄膜的表面之分子異向性更大的分子異向性。
  2. 如請求項1之偏光元件，其中前述拉伸薄膜係由聚對苯二甲酸乙二酯所構成。
  3. 如請求項1或2之偏光元件，其中二色比為5以上。
  4. 如請求項1或2之偏光元件，其中進一步具備：相對於薄膜的長軸方向，以10°~100°的角度具有相位差的慢軸或快軸之相位差薄膜。
  5. 如請求項1或2之偏光元件，其中前述二色性色素的至少一種，係以下述式(1)所示之化合物或該鹽，
    Figure 105112302-A0305-02-0032-1
     式(1)中，X1表示具有1個或2個磺酸基，與羥基或具有1至3的碳數之烷氧基之苯基或萘基，X2及X3分別獨立地表示伸苯基或伸萘基，該伸苯基或伸萘基，具有1個或2個之選自由具有1至3的碳數之烷基、具有1至3的碳數之烷氧基、羥基及磺酸基所組成之群組的1種或2種取代基，R1表示氫原子、具有1至3的碳數之烷基、乙醯基、苯甲醯基、或是非取代的苯基或由具有1至4的碳數之烷基、具有1至4的碳數之烷氧基、胺基或磺酸基所取代之苯基，m為0或1，且n為1或2。
  6. 如請求項5之偏光元件，其中X1係作為取代基之以下述式(3)所示之化合物或該鹽，
    Figure 105112302-A0305-02-0033-2
     式(3)中，j為1或2。
  7. 如請求項1或2之偏光元件，其中含有前述二色性色素之層，進一步含有：聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚或聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物。
  8. 一種顯示裝置，其係裝設有如請求項1至7中任一項之偏光元件。
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