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TWI578035B - 偏光元件及偏光板 - Google Patents

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TWI578035B
TWI578035B TW102113163A TW102113163A TWI578035B TW I578035 B TWI578035 B TW I578035B TW 102113163 A TW102113163 A TW 102113163A TW 102113163 A TW102113163 A TW 102113163A TW I578035 B TWI578035 B TW I578035B
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Taiwan
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polarizing plate
polarizing
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TW102113163A
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TW201348763A (zh
Inventor
望月典明
Original Assignee
日本化藥公司
寶來科技股份有限公司
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
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    • G—PHYSICS
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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、使用其之偏光板、及其製造方法。
偏光元件通常係使二色性色素吸附配向於聚乙烯醇樹脂膜上而製造。使用碘或二色性染料作為二色性色素，且於該偏光元件之至少單面上經由接著劑層而貼合包含三乙醯纖維素等之保護膜，製成偏光板而用於液晶顯示裝置等。使用碘作為二色性色素之偏光板被稱為碘系偏光板，另一方面，使用偶氮系化合物等二色性染料之偏光板被稱為染料系偏光板。該等中，染料系偏光板與具有相同偏光度之碘系偏光板相比，有透過率較低即對比度較低之問題，但由於有具有高耐熱性、高濕熱耐久性之特徵，因此用於彩色液晶投影器等中。於彩色液晶投影器之情形時，雖於其液晶圖像形成部中使用偏光板，但無法避免光藉由偏光板而被大幅地吸收、及由於使投射而成為數十英吋至百數十英吋之圖像聚光於0.5~6英吋之小面積之偏光板上，故而就其光密度之大小而言，無法避免由光引起之劣化及照射光時之熱之影響。
目前為止，於專利文獻1至專利文獻5中揭示有於偏光元件之製造步驟中，將pH值調整為酸性而製造偏光板之技術。然而，該等專利之技術係用於二色性色素為碘之情形，提高使用二色性染料之染料系偏光板之情形之耐久性並不在其範圍內。又，於專利文獻6中，揭 示有利用pH值為7.5至9.5之弱鹼性之溶液進行處理之方法，但其係抑制二色性色素為碘且藉由接著層壓之膜時之含有硬化性成分之活性能量線硬化型接著劑而形成之偏光板於高溫加熱條件下之紅變現象、以及聚乙烯醇樹脂膜之多烯化的處理，如專利文獻6之[0028]所記載般，其係抑制進行活性能量照射時pH值降低之處理，且目的在於使進行活性能量照射後之偏光元件之pH值保持為未與通常偏光元件之狀態有所改變之狀態，而並非實際上可控制偏光元件本身之pH值者，例如，並非使偏光元件之耐久性提高之技術之揭示。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2001-083329
[專利文獻2]日本專利特開平6-254958
[專利文獻3]日本專利特開2005-62458
[專利文獻4]日本專利特開2006-276236
[專利文獻5]日本專利特開2009-230131
[專利文獻6]日本專利特開2009-282137
[非專利文獻]
[非專利文獻1]功能性色素之應用第1次印刷發行版，CMC(股)出版，入江正浩監修，P98~100
本發明係關於一種使二色性染料吸附於聚乙烯醇樹脂膜上而成之染料系偏光板，且提供一種不僅可簡單地調整波長，而且亦具有優異之偏光性能及優異之耐久性例如耐光性之高性能之偏光元件、或偏光板，並且提供該等之製造方法。進一步之目的在於提供一種對應彩色液晶投影器之三原色之明亮度與偏光性能、耐久性及耐光性均良好 之高性能之偏光板。
即，本發明係關於「(1)一種偏光元件，其特徵在於：其係包含吸附二色性染料並延伸而成之聚乙烯醇樹脂膜者，且將0.65重量份之該偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時，該水溶液之pH值顯示5.9至9.0。
(2)如(1)記載之偏光元件，其中二色性染料為偶氮系化合物。
(3)如(1)或(2)記載之偏光元件，其中硼酸含量為5至28重量%。
(4)如(2)或(3)記載之偏光元件，其中偶氮系化合物係作為游離酸之由式(1)所表示之二色性染料、或其鹽。
(式中，A表示具有取代基之苯基或萘基，R1至R6分別獨立表示氫原子、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胺基、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，m、n分別獨立表示0或1)。
(5)如(4)記載之偏光元件，其中X係由式(2)表示，[化2]
(式中，R7及R8分別獨立表示氫原子、甲基、甲氧基、磺基、胺基或經取代胺基)。
(6)如(4)或(5)記載之偏光元件，其中A為具有羰基之苯基。
(7)如(4)或(5)記載之偏光元件，其中A為具有羥基之苯基。
(8)一種偏光板，其係於如(1)至(7)中任一項記載之偏光元件之至少單面上設置支持體膜而成。
(9)一種附無機基板之偏光板，其特徵在於：在無機基板上積層有如(1)記載之偏光元件或如(8)記載之偏光板。
(10)如(1)至(7)中任一項記載之偏光元件或如(8)至(9)中任一項記載之偏光板，其用於液晶投影器。
(11)一種投影器，其搭載有如(1)至(7)、(10)中任一項記載之偏光元件。
(12)一種投影器，其搭載有如(8)至(10)中任一項記載之偏光板。
(13)一種偏光元件之製造方法，其係包含吸附作為偶氮系化合物之二色性染料並延伸而成之聚乙烯醇樹脂膜的偏光元件之製造方法，且於pH值為7.5至12之水溶液中進行處理。
(14)一種偏光元件之製造方法，其特徵在於：其係包含吸附作為偶氮系化合物之二色性染料並延伸而成之聚乙烯醇樹脂膜的偏光元件之製造方法，且進行延伸處理後，浸漬於pH值為7.5至12之水溶液中，並立刻進行乾燥處理。」。
本發明之偏光元件及使用其之偏光板可簡單地調整波長，具有 較高之偏光度，並且可提高耐久性。
以下，對本發明詳細地進行說明。
對可達成本發明之聚乙烯醇樹脂膜進行說明。構成偏光元件之聚乙烯醇樹脂膜之製造方法並無特別限定，可利用公知之方法進行製造。作為聚乙烯醇樹脂膜之製造方法，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外，可列舉乙酸乙烯酯及可與其共聚之其他單體之共聚物等。作為可與乙酸乙烯酯共聚之其他單體，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。該聚乙烯醇樹脂亦可進而經改性，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，聚乙烯醇樹脂之聚合度通常較佳為1,000~10,000，更佳為1,500~5,000。
可使用將該聚乙烯醇樹脂製膜而成者作為坯膜。將聚乙烯醇樹脂膜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，聚乙烯醇樹脂可含有甘油、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%。包含聚乙烯醇樹脂之坯膜之膜厚並無特別限定，例如較佳為5~150μm，更佳為10~100μm。
對上述聚乙烯醇樹脂膜首先實施膨潤步驟。所謂膨潤步驟係藉由將聚乙烯醇樹脂膜浸漬於20~50℃之溶液中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，由於在染料之染色處理時亦膨潤，故而亦可省略膨潤步驟。
於膨潤步驟後實施染色步驟。於本發明中，可於染色步驟中使式(1)所表示之二色性染料吸附於聚乙烯醇樹脂膜上。染色步驟只要為使染料吸附於聚乙烯醇樹脂膜上之方法，則並無特別限定，例如，染色步驟可藉由使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℃。浸漬於溶液中之時間可適度調節，較佳為於30秒~20分鐘進行調節，更佳為1~10分鐘。作為染色方法，較佳為浸漬於該溶液中，但亦可藉由於聚乙烯醇樹脂膜上塗佈該溶液而進行。
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。該等之含量可根據對應染料染色性之時間、溫度而以任意濃度進行調整，但作為各自之含量，較佳為0~5重量%，更佳為0.1~2重量%。
於本發明中，例如可較佳地使用如非專利文獻1所示之化合物、尤其是偶氮系化合物。尤佳為二色性較高者。作為此種二色性較高之染料，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.媒染黃26、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、日本專利特開昭60-156759號、日本專利特開昭63-189803號、日本專利特開2001-033627、日本專利特開2001-056412、日本專利特開2001-027708、日本專利特開2002-296417、日本專利特開2003-215338、國際公開編號WO2004/092282、國際公開編號WO2007/138980、國際公開編號WO2007/145210、國際公開編號WO2007/148757、國際公開編號WO2009/154055、國際公開編號WO2009/142193、日本專利特願2011-023747、日本專利特願2011-023748、日本專利特開平11-218611、日本專利特開平11-218610、日本專利公報4662853號、日本專利公報 4825135號所記載之染料等。但偶氮系染料並不限定於該等，可使用公知之二色性染料。作為更佳之染料，偶氮系二色性染料可為作為游離酸之由式(1)所表示之二色性染料、或其鹽，作為此種染料，更佳之染料為日本專利特開昭63-189803號、日本專利公報4825135號、國際公開編號WO2007/148757、國際公開編號WO2009/154055、日本專利特願2011-023747、日本專利特願2011-023748所記載之染料。除該等所示之二色性染料以外，亦可根據需要併用其他有機染料。其調配比率並無特別限定，可根據光源、色相等之要求而任意地設定調配量。本發明之偏光元件係藉由使用以上之染料而製作。
(式中，A表示具有取代基之苯基或萘基，R1至R6分別獨立表示氫原子、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胺基、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，m、n分別獨立表示0或1)。
作為尤佳之染料，較佳為如日本專利公報4825135號之式(2)、式(3)、日本專利特願2011-023747之實施例1、國際公開編號WO2007/148757之式(2)至式(18)等所例示之本申請案之式(1)中之X由式(3)所示之染料，尤其是式(3)之R9為氫原子、甲基、甲氧基時較佳。作為其他較佳之染料，尤佳為如日本專利公報4825135號之式(6)、國際公開編號WO2009/154055之式(24)、式(25)等所例示之本申 請案式(1)中之X由式(4)所示之染料。作為其他較佳之染料，尤佳為WO2007/138980之化合物例(1)至化合物(6)、日本專利特開昭63-189803號之實施例(1)至實施例(19)所例示之A為具有羰基之苯基、A為具有羥基之苯基、或A具有羰基及羥基兩者之染料。
(式中，R9表示氫原子、甲基、甲氧基、磺基、胺基或經取代胺基)。
(式中，R10及R11分別獨立表示磺基、胺基)。
除該等所示之染料以外，亦可根據需要併用其他有機染料。根據目標之偏光元件為中性色之偏光元件、液晶投影器用彩色偏光元件、或其他彩色偏光元件，調配之有機染料之種類分別不同。其調配比率並無特別限定，可根據光源、色相等之要求而任意地設定調配量。
二色性染料可以游離酸之形態、或其鹽之形態而存在。作為鹽，例如可列舉：鹼金屬鹽、鹼土類金屬鹽、烷基胺鹽、烷醇胺鹽或 銨鹽。於對偏光膜用之基材進行染色之情形時，較佳為鈉、鉀或銨之鹽。經氯化之化合物之鹽可於偶合反應後，藉由無機酸之添加而以游離酸之形態單離，其後可藉由利用水或經酸性化之水之清洗而去除無機鹽。繼而，以上述方式獲得之具有較低含鹽率之酸型染料可藉由於水介質中利用所需之無機或有機之鹼進行中和而製成對應之鹽之溶液。或者，於偶合反應後之鹽析時，例如可使用氯化鈉等而製成鈉鹽，例如亦可使用氯化鉀而製成鉀鹽，可以上述方式製成所需之鹽。又，亦可利用硫酸銅等進行處理而製成銅錯鹽化合物。
可於染色步驟後，進入下一步驟前進行清洗步驟(以下稱為清洗步驟1)。所謂清洗步驟1係對染色步驟中附著於聚乙烯醇樹脂膜之表面上之染料溶劑進行清洗之步驟。藉由進行清洗步驟1，可抑制染料轉移至下一進行處理之液體中。於清洗步驟1中通常使用水。清洗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清洗。清洗之時間並無特別限定，較佳為1~300秒，更佳為1~60秒。清洗步驟1中之溶劑之溫度必需為親水性高分子不溶解之溫度。通常而言於5~40℃下進行清洗處理。
染色步驟或清洗步驟1後，可進行含有交聯劑及/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一種以上之交聯劑及/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，但並不受限定。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，則相對於溶劑，濃度較佳為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℃。使聚乙烯醇樹脂膜中含有交聯劑及/或耐水化劑之方法較佳為浸漬於該溶液中，但亦可將該溶液塗佈或塗敷於聚乙烯醇樹脂膜上。該步驟中之處理時間較佳為30秒~6分鐘，更佳為1~5分鐘。其中，於並非必需含有交聯劑及/或耐水化劑且欲縮短時間之情形時、或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、清洗步驟1、或含有交聯劑及/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樹脂膜單軸延伸之步驟。延伸方法亦可為濕式延伸法或乾式延伸法中之任一種。
於乾式延伸法之情形時，或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，較佳為於濕度為20~95%RH之氛圍中進行處理。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，但其延伸方法並不受限定。延伸步驟可以1階段進行延伸，但亦可藉由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一種以上之交聯劑及/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。較佳為於延伸溫度為40~60℃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，但亦可藉由2階段以上之多階段延伸而進行。
於進行延伸步驟後，於膜表面上有析出交聯劑及/或耐水化劑、或附著異物之情況，因此進行清洗膜表面之清洗步驟(以下稱為清洗步驟2)。清洗時間為1秒~5分鐘，更佳為5秒至60秒，進而較佳為10秒至30秒。清洗方法較佳為浸漬於清洗溶液中，但可藉由將溶液塗佈或塗敷於聚乙烯醇樹脂膜上而進行清洗。可以1階段進行清洗處理，亦可進行2階段以上之多階段處理。清洗步驟之溶液溫度並無特別限定，通常為5~50℃，較佳為10~40℃。
於本發明中，必需於染色步驟、或延伸處理後之清洗步驟(清洗步驟2)之階段中利用鹼性水溶液對含有二色性染料之聚乙烯醇樹脂膜進行處理。重要的是不僅對經延伸之偏光元件進行處理，而且亦對偏光元件中之染料進行處理，作為其指標，使偏光元件溶解時之水溶液之pH值必需為5.9以上。較佳可為5.9以上至9.0，更佳為5.9至8.5，進而較佳為6.0至7.0。所謂使偏光元件溶解時之水溶液之pH值，係指一面攪拌一面將0.65重量份之偏光元件浸漬於90℃至100℃之純水中30分鐘至60分鐘，將偏光元件溶解、或偏光元件未溶解之情形時充分地過度膨潤之狀態之水溶液設為25℃時的水溶液之pH值。pH值可使用通常市售之pH值計而進行測定。
此種偏光元件係藉由於染色步驟、或延伸處理後之清洗步驟(清洗步驟2)之階段中利用鹼性水溶液對含有二色性染料之聚乙烯醇樹脂膜進行處理而獲得。處理時之鹼性水溶液之pH值可為7.5至12，更佳為7.5至11.5，進而較佳為8.0至10.5之範圍內。於處理時之pH值低於7.5之情形時，有耐久性未提高，或由於耐久性試驗而促進劣化之情 形，故而欠佳。又，於處理時之pH值高於12之情形時，產生如下現象：不僅獲得之偏光元件之偏光特性降低，而且乾燥後之偏光元件之柔軟性亦喪失而硬化，產生龜裂等現象，故而欠佳。
作為將pH值調整為7.5至12之鹼性物質，並無特別限定，只要為可以水溶液、或溶液之狀態顯示鹼性者，則可任意地使用。顯示鹼性之物質可一種一種地使用，但亦可混合兩種以上使用。作為此種鹼性物質，例如可列舉：乙酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氨、氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化鉀、三聚磷酸鈉等，但並不限定於此，只要為可將水溶液調整為鹼性者，則可加以使用。
作為目前為止之處理步驟中使用之溶劑，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。
於清洗步驟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或氣刀、或者吸水輥等而進行表面之水分去除，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50~90℃下進行乾燥處理。乾燥處理時間可應用30秒~20分鐘，但較佳為5~10分鐘。
本發明之偏光元件之硼酸含量相對於偏光元件之重量，可為5至28重量%之範圍內。較佳可為12至24重量%之範圍內，進而較佳為15至22重量%。於硼酸含量少於5%之情形時，偏光特性降低，耐久性亦降低。於硼酸濃度多於28重量%之情形時，有浸漬於鹼性水溶液中時處理不充分，或析出硼酸，或者產生處理不均之可能性，故而欠佳。
作為硼酸含量之算出方法，首先使偏光元件0.038g溶解於水100 g中，煮沸30分鐘，於煮沸30分鐘後，冷卻至常溫，添加D(-)-甘露醇7g，並滴加0.05mol/l之氫氧化鈉水溶液直至pH值=8.4，根據該滴加之量求出硼酸濃度，藉此可求出硼酸含量。求出硼酸含量之計算式係藉由式(i)而求出。
硼酸含量(%)=(滴定量[ml]-B)×F×0.0030915×100/0.038 (i)
此時之B表示僅於水中滴加氫氧化鈉時，pH值=8.4之滴加量(ml)。
F表示氫氧化鈉水溶液之因數。
利用以上之方法，可製造一種偏光元件，其係包含吸附二色性染料並延伸而成之聚乙烯醇樹脂膜者，且其特徵在於：將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時，該水溶液之pH值顯示5.9至9.0。
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。透明保護層可作為由聚合物形成之塗佈層、或作為膜之層壓層而設置。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：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，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、環系或具有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0.5~200μm左右。藉由將其中之相同種類或不同種類之樹脂或膜於單面、或雙面上設置1層以上而製作偏光板。
上述中，為了將透明保護層與偏光元件進行貼合，必需接著劑。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(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。聚乙烯醇系接著劑係使用順丁烯二酸酐-異丁烯共聚物，可根據需要而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(Mitsubishi Gas Chemical公司製造)等。又，作為聚乙烯醇系樹脂以外之接著劑，亦可使用胺基甲酸乙酯系、丙烯酸系、環氧系等公知之接著劑。又，為了提高接著劑之接著力、或提高耐水性，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。藉由利用接著劑貼合透明保護層後於適當溫度下進行乾燥或熱處理而獲得偏光板。
於將所獲得之偏光板貼合於液晶、有機電致發光等顯示裝置上之情形時，亦可其後於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/或改善對比度之各種功能性層、具有亮度提高性之層或膜。於將偏光板與該等膜或顯示裝置貼合時較佳為使用黏著劑。
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或防眩層、硬塗層等公知之各種功能性層。於製作該具有各種功能性之層時較佳為塗敷方法，但亦可經由接著劑或黏著劑而貼合該具有功能之膜。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器用偏光板通常係 作為附支持體之偏光板而加以使用。支持體為了貼附偏光板，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於液晶投影器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於液晶投影器中可用作附偏光板之偏光分光鏡或附偏光板之雙色稜鏡。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之玻璃，或者丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯等之有機系之塑膠板，較佳為無機系之玻璃。玻璃板之厚度或大小可為所需之尺寸。又，於附玻璃之偏光板上，為了進一步提高單板透光率，較佳為於其玻璃面或偏光板面之單面或雙面上設置AR(anti-reflection，抗反射)層。
於製造液晶投影器用附支持體之偏光板時，係以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而使用之情形時，通常將相位差板側貼附於支持體側上，但亦可將偏光板側貼附於玻璃成形品上。
利用以上之方法，可製造一種於偏光元件之至少單面上設置支持體膜而成之偏光板，其特徵在於：偏光元件係包含吸附二色性染料並延伸而成之聚乙烯醇樹脂膜，且將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90~100℃)100重量份中後冷卻至25℃時，該水溶液之pH值顯示5.9至9.0。
以上述方式獲得之偏光板、及其製造方法作為具有較高之偏光度，並且具有較高之耐久性以及可簡單地調整波長的偏光板及其製造方法而言較有效。根據本發明，可對使用液晶單元之影像顯示裝置提供對比度較 高，對光及/或熱、高溫高濕條件之耐久性尤其是偏光特性之降低較少，且顏色變化較少的偏光板。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，且具有較高之顏色再現性之顯示器。將以上述方式獲得之本發明之偏光板例如用於液晶投影器之情形時，成為亮度提高，且對比度較高，耐久性亦較高之液晶投影器。本發明對用以提高之偏光特性、耐久性、及使顏色再現性良好非常有效。
[實施例]
以下，藉由實施例而對本發明進一步詳細地進行說明，但本發明並不受該等限定。再者，實施例所示之透過率之評價係以下述方式進行。
使用分光光度計[日立製作所公司製造之“U-4100”]而測定透過率時，於光之出射側設置基於JIS-Z8701(C光源2°視野)修正可見度後之透過率為43%且偏光度為99.99%之碘系偏光板(Polatechno公司製造之SKN-18043P)，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不具有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，將以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之吸收軸平行)之方式測定而獲得的絕對平行透過率設為Ky，將以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之吸收軸正交)之方式測定而獲得的絕對正交透過率設為Kz。
pH值係利用HORIBA公司製造之pH值計(D-51)而進行測定。
實施例1
將皂化度為99%以上之膜厚75μm之聚乙烯醇樹脂膜(Kuraray公司製造之VF系列)浸漬於40℃之溫水中3分鐘而進行膨潤處理。將經膨 潤處理之膜浸漬於含有日本專利第4825135號之實施例1所示之式(2)之三偶氮染料0.02重量%、三聚磷酸鈉0.1重量%、芒硝0.1重量%的45℃之水溶液中而進行染料之吸附。利用水清洗吸附有染料之膜，清洗後，於含有2重量%之硼酸之40℃之水溶液中進行1分鐘硼酸處理。一面將進行硼酸處理而獲得之膜延伸5.0倍，一面於含有硼酸3.0重量%之55℃之水溶液中進行5分鐘處理。一面保持該進行硼酸處理而獲得之膜之拉伸狀態，一面於含有乙酸鈉0.8重量%之pH值為8.01之水溶液中進行15秒鐘處理。將進行處理而獲得之膜立刻於60℃下進行5分鐘乾燥處理，獲得膜厚28μm之偏光元件。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為6.30，硼酸濃度為16.4重量%。使用聚乙烯醇系接著劑，將獲得之偏光元件與經鹼處理之膜厚80μm之三乙醯纖維素膜(Fuji Photo Film公司製造之TD-80U，以下簡稱為TAC)以偏光元件/接著層/TAC之構成進行積層並層壓而獲得偏光板，設為測定試樣。
實施例2
將實施例1中使用之乙酸鈉之濃度變更為2.4重量%，將水溶液之pH值變更為8.26，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為6.59，硼酸濃度為17.2重量%。
實施例3
將實施例2中使用之染料變更為國際公開專利編號WO2007/148757之實施例7所示之染料，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為6.66，硼酸濃度為16.8重量%。
實施例4
將實施例2中使用之染料變更為日本專利申請編號2011-023747之實施例1所示之染料，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為6.56，硼酸濃度為16.5重量%。
實施例5
於實施例3中，將乙酸鈉變更為碳酸鈉，將進行處理之水溶液之pH值變更為8.2，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為6.74，硼酸濃度為15.7重量%。
實施例6
於實施例3中，將乙酸鈉變更為氨，將進行處理之水溶液之pH值變更為8.2，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為6.38，硼酸濃度為16.1重量%。
實施例7
於實施例3中，將乙酸鈉變更為氫氧化鈉，將進行處理之水溶液之pH值變更為8.2，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為6.77，硼酸濃度為16.7重量%。
實施例8
將實施例1中使用之染料變更為日本公開專利公報昭63-189803號 之實施例16所記載之染料，並將延伸後進行處理之水溶液中所含有之乙酸鈉變為碳酸鈉，將該水溶液之pH值變更為10.5，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為7.24，硼酸濃度為17.7重量%。
實施例9
將實施例1中使用之染料變更為國際公開專利編號WO2009/154055之實施例1所示之染料，並將延伸後進行處理之水溶液中所含有之乙酸鈉變為碳酸鈉，將該水溶液之pH值變更為10.5，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為7.43，硼酸濃度為17.1重量%。
實施例10
於實施例7中，將進行處理之水溶液之pH值變更為11.2，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為8.08，硼酸濃度為16.3重量%。
比較例1
於實施例1中，不使用乙酸鈉而於pH值=6.84之水中進行15秒鐘處理，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為5.68，硼酸濃度為15.9重量%。
比較例2
於實施例3中，不使用乙酸鈉而於pH值=6.84之水中進行15秒鐘處理，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份 中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為5.65，硼酸濃度為16.9重量%。
比較例3
於實施例4中，不使用乙酸鈉而於pH值=6.84之水中進行15秒鐘處理，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為5.59，硼酸濃度為16.7重量%。
比較例4
於實施例8中，不使用乙酸鈉而於pH值=6.84之水中進行15秒鐘處理，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為5.55，硼酸濃度為16.0重量%。
比較例5
於實施例9中，不使用乙酸鈉而於pH值=6.84之水中進行15秒鐘處理，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為5.62，硼酸濃度為16.9重量%。
比較例6
於實施例8中，將延伸後進行處理之水溶液中所含有之碳酸鈉變為草酸，將該水溶液之pH值變更為3.0，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為4.77，硼酸濃度為16.7重量%。
比較例7
於實施例9中，將延伸後進行處理之水溶液中所含有之碳酸鈉變為草酸，將該水溶液之pH值變更為3.0，除此以外，以相同之方式獲得偏光元件以及偏光板，並設為測定試樣。將0.65重量份之偏光元件 溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為4.91，硼酸濃度為18.1重量%。
比較例8
將碘系偏光板(Polatechno公司製造之SKN-18243P)浸漬於二氯甲烷中而使TAC溶解，獲得含有碘系之二色性染料之偏光元件。利用實施例1中使用之含有乙酸鈉0.8重量%之pH值為8.01之水溶液對獲得之偏光元件進行15秒鐘處理。將進行處理而獲得之膜立刻於60℃下進行5分鐘乾燥處理而獲得膜厚29μm之偏光元件。將0.65重量份之偏光元件溶解於熱水(90至100℃)100重量份中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為5.52，硼酸濃度為16.5重量%。使用該偏光元件，並使用經鹼處理之膜厚80μm之三乙醯纖維素膜(Fuji Photo Film公司製造之TD-80U，以下省略為TAC)及聚乙烯醇系接著劑，以偏光元件/接著層/TAC之構成進行積層並層壓而獲得偏光板，設為測定試樣。
於表1中表示使用實施例1至10、及比較例1至8中製作之評價試樣，確認初始之具有最大偏光度之波長(λmax)、及該波長之Ky(Ky-S)、Kz(Kz-S)的結果。使用製作之樣品，利用高壓水銀燈耐光性試驗機(Ushio Electric公司製造之超高壓水銀燈，2000W)，於80℃之環境下進行735小時之光照射試驗，確認光照射試驗後之Ky(Ky-E)、以及Kz(以下稱為Kz-E)之透過率變化。進而，於表中記載根據式(ii)而算出之偏光度。又，藉由目視而確認光照射試驗前後之顏色變化之有無。
偏光度=(Ky-Kz)/(Ky+Kz) (ii)
如實施例1至10與比較例1至8之比較試驗結果可知：使用於pH值7.5至12下進行處理，且將偏光元件溶解於熱水(90~100℃)中後冷卻至25℃時之水溶液之pH值為5.9~9.0之本發明之偏光元件的實施例1至10之偏光板於光照射後之偏光度之降低較少，進而無顏色變化，因此耐光性提高，另一方面，可知比較例1至比較例7之偏光板於光照射後之偏光度之降低較大，顏色變化方面亦黃變，耐光性明顯較差。又，如比較例8之碘系偏光板可知：處理步驟與本申請案不同且僅經pH值8.01處理之偏光板中，Ky及偏光度之降低亦較大，顏色變化方面亦大為紅變，於耐光性之方面明顯較差。根據該等情況，可知藉由使用應用本發明之偏光元件之偏光板，可獲得耐久性較高且變色較少之偏光板。

Claims (13)

  1. 一種偏光元件，其特徵在於：其係包含吸附二色性染料並延伸而成之聚乙烯醇樹脂膜者，且將0.65重量份之該偏光元件溶解於90至100℃之熱水100重量份中後冷卻至25℃時，該水溶液之pH值顯示5.9至9.0。
  2. 如請求項1之偏光元件，其中二色性染料為偶氮系化合物。
  3. 如請求項1或2之偏光元件，其中硼酸含量為5至28重量%。
  4. 如請求項2之偏光元件，其中偶氮系化合物係作為游離酸之由式(1)所表示之二色性染料、或其鹽， 式中，A表示具有取代基之苯基或萘基，R1至R6分別獨立表示氫原子、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胺基、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，m、n分別獨立表示0或1。
  5. 如請求項4之偏光元件，其中X係由式(2)表示， 式中，R7及R8分別獨立表示氫原子、甲基、甲氧基、磺基、胺基或經取代胺基。
  6. 如請求項4之偏光元件，其中A為具有羰基之苯基。
  7. 如請求項4之偏光元件，其中A為具有羥基之苯基。
  8. 一種偏光板，其係於如請求項1至7中任一項之偏光元件之至少單面上設置支持體膜而成。
  9. 一種附無機基板之偏光板，其特徵在於：在無機基板上積層有如請求項1之偏光元件或如請求項8之偏光板。
  10. 如請求項1至7中任一項之偏光元件，其用於液晶投影器。
  11. 如請求項8或9之偏光板，其用於液晶投影器。
  12. 一種偏光元件之製造方法，其係包含吸附二色性染料並延伸而成之聚乙烯醇樹脂膜的偏光元件之製造方法，該二色性染料為偶氮系化合物，且該製造方法係於pH值為7.5至12之水溶液中進行處理。
  13. 一種偏光元件之製造方法，其特徵在於：其係包含吸附二色性染料並延伸而成之聚乙烯醇樹脂膜的偏光元件之製造方法，該二色性染料為偶氮系化合物，且該製造方法係進行延伸處理後，浸漬於pH值為7.5至12之水溶液中，並立刻進行乾燥處理。
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