(57)【要約】【課題】  透過型または反射型液晶表示装置などに好適に用いられる偏光板であって、薄型軽量であり、且つ、高温、高湿度の過酷な環境下で十分な耐久性を有する偏光板、及びその偏光板を用いた光装置を提供すること。【解決手段】  偏光板１０を、偏光子１と高分子樹脂フィルム５および７と封止材８とによって構成する。偏光子１では、延伸されたフィルム状のポリビニルアルコール系樹脂層に、二色性物質が保持されており、水分含有量が固体成分に対する質量比で１０％以下である。高分子樹脂フィルム５および７は、偏光子１への外部物質の侵入を阻止する封止層４および６を少なくとも一方の主面に備え、偏光子１を挟持するように配置されている。封止材８は、偏光子１の周囲において、封止層４および６が配置されていない領域を連続して被覆するように配置され、偏光子１への外部物質の侵入を阻止する封止構造を封止層４および６とともに形成する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
延伸されたフィルム状又はシート状のポリビニルアルコール系樹脂層に、二色性物質  が保持されており、水分含有量が固体成分に対する質量比で１０％以下である偏光子と  、
前記偏光子への外部物質の侵入を阻止する封止層を少なくとも一方の主面に備え、前  記偏光子を直接又は間接的に挟持するように配置されている高分子樹脂部材と、
前記偏光子の周囲において、前記封止層が配置されていない領域を連続して被覆する  ように配置され、前記偏光子への外部物質の侵入を阻止する封止構造を前記封止層とと  もに形成する封止材と
を有する、偏光板。
【請求項２】
延伸されたフィルム状又はシート状のポリビニルアルコール系樹脂層に、二色性物質  が保持されており、水分含有量が固体成分に対する質量比で１０％以下である偏光子と  、
前記偏光子への外部物質の侵入を阻止する封止層を少なくとも一方の主面に備え、前  記偏光子の一方の面側に、前記偏光子のもう一方の面側に配置された光装置の透明基材  とともに前記偏光子を直接又は間接的に挟持するように配置されている高分子樹脂部材  と、
前記偏光子の周囲において、前記封止層と前記透明基板とが配置されていない領域を  連続して被覆するように配置され、前記偏光子への外部物質の侵入を阻止する封止構造  を前記封止層及び前記透明基板ととともに形成する封止材と
を有する、偏光板。
【請求項３】
前記偏光子の水分含有量が１０質量％以下である、請求項１又は２に記載した偏光板。
【請求項４】
前記偏光子の水分含有量が５質量％以下である、請求項３に記載した偏光板。
【請求項５】
前記高分子樹脂部材の２つの主面のうち、少なくとも前記偏光子に近い側の主面に、前記封止層が設けられている、請求項１又は２に記載した偏光板。
【請求項６】
前記封止層は単層又は複数層からなり、その少なくとも１層は、無機化合物からなる緻密な層である、請求項１又は２に記載した偏光板。
【請求項７】
前記無機化合物が窒化シリコンＳiＮ、酸化シリコンＳiＯ2、酸化窒化シリコンＳiＯＮ、酸化炭化シリコンＳiＯＣ、窒化炭化シリコンＳiＮＣ、フッ化リチウムＬiＦ、酸化スズ(IV)ＳnＯ2、又は酸化アルミニウム（アルミナ）Ａl2Ｏ3である、請求項６に記載した偏光板。
【請求項８】
前記封止層は、単層又は複数層からなり、その少なくとも１層は、パリレン又は有機・無機ハイブリッド材からなる緻密な層である、請求項１又は２に記載した偏光板。
【請求項９】
前記封止材は紫外線硬化性樹脂からなる、請求項１又は２に記載した偏光板。
【請求項１０】
前記封止材は紫外線硬化性のエポキシ樹脂又はアクリル樹脂からなる、請求項９に記載した偏光板。
【請求項１１】
前記高分子樹脂部材が、トリアセチルセルロース樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン系ポリマー樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、又はポリエチレンナフタラート樹脂からなる、請求項１又は２に記載した偏光板。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載した偏光板を、透過又は出射される光を制御する部材として備えている、光装置。
【請求項１３】
液晶表示装置として構成されている、請求項１２に記載した光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型または反射型液晶表示装置などに好適に用いられる偏光板であって、詳しくは、高温、高湿度の下での耐久性を向上させた偏光板、及びその偏光板を用いた光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置（ＬＣＤ）や、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）や、エレクトロルミネッセンス表示装置（ＥＬＤ）などの画像表示装置が広く用いられている。偏光板は、これらの画像表示装置や光学装置（以下、まとめて光装置ということがある。）を構成する部材として広く用いられており、とくに液晶表示装置には必要不可欠な部材である。液晶表示装置に一般的に用いられている偏光板は、１９３８年ごろ、Ｅ．Ｈ．Ｌａｎｄらによって発明されたもので、後述の特許文献１にその製造方法とともに示されている。
【０００３】
この偏光板の要部は、細長い鎖状高分子からなる樹脂フィルムを一軸延伸したフィルムに、ヨウ素や二色性色素などの二色性物質を含有させた偏光子である。代表的な偏光板では、樹脂フィルムを構成する鎖状高分子としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が用いられ、二色性物質としてヨウ素分子Ｉ2、またはヨウ素分子ｎ個とヨウ化物イオン１個との結合体であるポリヨウ化物イオンＩ2n+1-が用いられる。
【０００４】
上記偏光子を形成するには、まず、キャスト法などによって、ポリビニルアルコールなどからなる薄い高分子樹脂フィルムを成膜する。次に、この高分子樹脂フィルムを延伸可能な温度に加熱した後、一定方向に引き伸ばす。加熱温度は、樹脂に流動性が生じる温度よりも低い温度とする。このようにすると、鎖状高分子の分子骨格をなす主鎖を上記一定方向に引き伸ばそうとする力が、各鎖状高分子に作用する。この結果、高分子樹脂フィルムを構成している各鎖状高分子の主鎖は、上記一定方向に沿った立体配置をとる（以下、分子骨格を形成している主鎖を「高分子鎖」と略記し、高分子鎖が一定方向に沿った立体配置をとる現象を「高分子鎖の配向」と略記する。）。
【０００５】
この際、高分子鎖は、延伸による高分子鎖のズリ剪断力によって配向する。従って、一般に、高分子樹脂フィルムを引き伸ばす延伸倍率が大きいほど、高分子鎖の配向がよく揃うことになる。ただし、引き伸ばしすぎると、高分子樹脂フィルムが破断する。このため、特許文献１には、ＰＶＡフィルムの場合、もとの長さの２．５〜８倍程度に延伸するのがよいと記載されている。
【０００６】
次に、上記高分子樹脂フィルムを室温にもどした後、二色性物質を溶解させた溶液に浸積するなどして、高分子樹脂フィルム中に二色性物質を含有させ、偏光子を形成する。上記とは順序を逆にして、高分子樹脂フィルム中に二色性物質を含有させた後に、フィルムを一軸延伸して、偏光子を形成してもよい。また、高分子樹脂フィルムの延伸と二色性物質の添加を同時に行ってもよい。
【０００７】
二色性物質とは、その分子構造に起因して、形状および光吸収性に異方性をもつ分子またはイオンからなる物質である。例えば、ヨウ素は直線型の有色分子であり、２個のヨウ素原子の原子核を結ぶ直線を回転軸とする軸対称の電子分布をもち、軸方向に振動ベクトルを有する光成分を吸収する効率が、軸方向に直交する方向に振動ベクトルを有する光成分を吸収する効率に比べて著しく高い。
【０００８】
二色性物質の分子またはイオンは、形状異方性を有するため、配向した高分子樹脂フィルム中では、高分子鎖の配向に対応した配向分布をとって保持される。例えば、ヨウ素などの直線型の分子は、分子軸の方向が高分子鎖の配向方向と一致するように保持される。気相や液相のように、二色性物質の分子またはイオンがランダムに配向している場合には、個々の分子またはイオンが有する光吸収異方性は平均化され、二色性物質が全体として光吸収異方性を示すことはない。しかし、配向した高分子樹脂フィルム中のように、二色性物質の分子またはイオンが特定の方向に偏った配向分布をとる場合には、各分子またはイオンのもつ光吸収性異方性は平均化されない。この結果、配向した高分子樹脂フィルム中に二色性物質を含有させた偏光子は光吸収異方性を示すことになる。
【０００９】
通常の光は振動ベクトルの方向が異なる成分を含んでいるが、上記偏光子に入射すると、振動ベクトルの方向が二色性物質の光吸収性の高い方向に一致する光成分は効率よく吸収されるのに対し、振動ベクトルが上記の方向に直交する光成分は吸収されにくく、通過する。この結果、上記偏光子を透過した光は偏光になる。特許文献１には、ＰＶＡフィルムにポリヨウ化物イオンＩ2n+1-を保持させた偏光子では、通常光の透過率が４０％以上であり、透過光の偏光度が９９．９８％であると記載されており、高い偏光性能を実現できる。
【００１０】
一軸延伸された高分子樹脂フィルムからなる偏光子は、時間の経過や、温度などの環境条件の変化によって、高分子鎖が再収縮して寸法変化を起こしやすい。このような寸法変化が起こると、高分子鎖の配向状態も変化し、偏光性能が低下する。そこで、透明なガラス板や樹脂フィルムなどの保護部材が、必要に応じて偏光子の主面に貼り合わされたものが、偏光板として用いられる。保護部材の役割は、時間の経過や、温度などの環境条件の変化によって生じる偏光子の寸法変化を抑制すること、二色性物質の散逸を防止すること、偏光子を傷つきなどから保護し、搬送や取り扱いを容易にすること、および大気中の有害成分との接触から偏光子を保護することなどである。
【００１１】
現在、透過型または反射型液晶表示装置に一般的に用いられている偏光板では、保護部材としてトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムが用いられている。トリアセチルセルロースは耐水性が高く、偏光子中に残存する水分によって反ったり、変質したりすることがない点で優れている。この他に、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルムやシクロオレフィン系樹脂フィルムなどが保護部材として提案されている。いずれを用いても、偏光子の寸法変化を抑制するためには相応の厚さ、例えば数十μｍ程度の厚さが必要となる。保護部材は、ポリビニルアルコール系接着剤などによって偏光子に貼り合わされる。
【００１２】
ＰＶＡフィルムからなる偏光子では、多数のヒドロキシ基を有するポリビニルアルコールの分子構造や、水溶液から製造する製造方法に起因して、偏光子中に多量の水分が残存しやすい。このため、保護部材と貼り合わせる前に、ＰＶＡフィルム中の残留水分の一部を除去するための乾燥処理が行われる。また、保護部材としてＴＡＣフィルムが用いられる場合には、偏光子にＴＡＣフィルムを貼り合わせた後に、ＰＶＡフィルム中の水分を減少させるための加熱処理が行われることが多い。この際、ＴＡＣフィルムに透湿性があることが好適に利用されており、ＰＶＡフィルム中の過剰な水分はＴＡＣフィルムを通じて大気中へ放出される。
【００１３】
さて、ＰＶＡフィルムからなる偏光子の性能は、偏光子に残存する水分の影響を受ける。この原因として、残存する水分によって高分子鎖間の集合状態が変化し、高分子鎖の配向が変化することなどが考えられる。
【００１４】
そこで、例えば、後述の特許文献２には、ＰＶＡフィルムからなる偏光子の片面又は両面に、ＴＡＣフィルムなどの保護層（前述の保護部材）を貼り合わせる時の偏光子の水分含有率を５〜３０質量％、より好ましくは９〜２７質量％とすることによって、透過率３５％以上、偏光度９０％以上の偏光子を作製する、偏光板の製造方法が提案されている。なお、偏光子の水分含有率は、貼り合わせ前の偏光子の質量Ａと、この偏光子を１２０℃の乾燥機中に７時間保持した後に測った乾燥後の偏光子の質量Ｂとから、下記の式によって求められる。
偏光子の水分含有率＝［（Ａ−Ｂ）／Ｂ］×１００（質量％）
【００１５】
特許文献２によれば、偏光子の水分含有率が５質量％未満であると、偏光子が硬くなり、延伸倍率を大きくした場合に偏光子の表面にレコードの溝状の凹凸が生じることがある。他方、偏光子の水分含有率が３０質量％を越えると、ＴＡＣフィルムなどの保護層を貼り合せる際に、接着不良が発生しやすくなったり、保護層を貼り合せた後の加熱処理において、偏光板面内にヨウ素の脱色によるむらが発生したりすることがある。
【００１６】
また、後述の特許文献３には、ＰＶＡ系フィルムなどからなる偏光フィルム（前述の偏光子）と保護フィルム（前述の保護部材）との貼り合わせに先立って、偏光フィルムの水分含有率を１０〜３３質量％、より好ましくは１８〜３０質量％、さらに好ましくは２２〜２９質量％とし、保護フィルムの水分含有率を１．９〜２．６質量％、より好ましくは２．０〜２．５質量％とする、偏光板の製造方法が提案されている。なお、偏光フィルム（偏光子）の水分含有率の測定方法は、乾燥機中に１０時間保持した後に乾燥後の質量Ｂを測定すること以外は、特許文献１と同じである。
【００１７】
特許文献３によれば、偏光フィルムの水分含有率が１０質量％未満であると、偏光フィルム表面にすじ状の凹凸やクラックなどが発生することを抑えることが困難であり、他方、水分含有率が３３質量％を超えると、偏光度などの光学特性が悪化するおそれがある。また、保護フィルムの水分含有率が１．９質量％未満であると、偏光フィルム表面におけるすじ状の凹凸の発生を抑制することが非常に困難であり、他方、２．６質量％を超えると、偏光フィルムと保護フィルムとの密着性を保持しにくくなり、はがれが生じるおそれがある。この際、保護フィルムとして用いるＴＡＣフィルムの透湿度が４００〜１５００ｇ／（ｍ2・ｄａｙ）程度であると、水分含有率を比較的容易に調整できるので好ましい。
【００１８】
また、後述の特許文献４には、ＰＶＡ系フィルムからなる偏光子の一方の面に第１の透明保護フィルム（前述の保護部材）を、他方の面に第２の透明保護フィルム（前述の保護部材）を貼り合わせて、偏光板を製造する方法であって、偏光子の水分含有率を１４〜３１質量％とし、第１の透明保護フィルムおよび第２の透明保護フィルムの少なくとも一方の透湿度を１５０ｇ／（ｍ2・ｄａｙ）以下とする、偏光板の製造方法が提案されている。なお、偏光子の水分含有率の測定方法は、乾燥機中に２時間保持した後に乾燥後の質量Ｂを測定すること以外は、特許文献１と同じである。
【００１９】
特許文献４では次のように説明されている。偏光子の水分含有率が１３質量％になると、クニック欠陥が多数発生し、偏光板として使用することが困難となる。他方、偏光子の水分含有率が３２質量％になると、偏光度が低下する。保護フィルムとしてＴＡＣフィルムを用いる偏光板では、ＴＡＣフィルムの透湿度が大きいので、高温、高湿度の環境下での耐久性が十分ではない。これに対し、透湿度が１５０ｇ／（ｍ2・ｄａｙ）以下である保護フィルムを用いると、外気中の水分濃度の影響が偏光子に及びにくくなり、高温、高湿度の環境下での耐久性が向上する。また、偏光子と保護フィルムとを貼り合わせた後の偏光子の乾燥による偏光性能の低下が防止される。
【００２０】
但し、透湿度が小さい保護フィルムを用いる場合には、偏光子と保護フィルムとの接着時に、含有されている水分によって偏光子が蒸し焼き状態になり、偏光度が低下するのを避ける必要がある。このため、接着剤乾燥温度は低いほどよく、接着剤乾燥温度が同じである場合には、偏光子の水分含有率が低いほど、偏光板の偏光度は高くなる。
【００２１】
他方、後述の特許文献５には、フロントプロジェクター、リアプロジェクターなどの投射型液晶表示装置に好適な偏光板であって、ＰＶＡ系フィルムなどからなる偏光子を含む偏光フィルムの両面に透明基板を具備し、透明基板で被覆されていない偏光板の露出部が封止材で覆われていることを特徴とする偏光板が提案されている。
【００２２】
図６は、特許文献５に示されている偏光板の代表的な構造の例を示す断面図である。図６（ａ）は、保護フィルムのない偏光板１００の例を示す。偏光板１００では、偏光子１０１の両主面が、それぞれ、接着剤層である樹脂層１０４および１０５を介して、透明基板１０２および１０３に接合されている。そして、透明基板１０２および１０３に接合されていない、偏光子１０１の端面（側面）と樹脂層１０４および１０５の端面とが、封止材１０６によって被覆されている。図６（ｂ）は、保護フィルムのある偏光板２００の例を示す断面図である。偏光板２００では、偏光子２０１が保護フィルム２０２および２０３によって狭持され、これら全体が、図示省略された接着剤層によって、透明基板１０２および１０３に接合されている。そして、偏光子２０１の端部と保護フィルム２０２および２０３の端部の、透明基板１０２および１０３に接合されていない領域が、封止材２０４によって被覆されている。
【００２３】
透明基板１０２および１０３は、通常、無機材料基板であり、一方が熱伝導率５Ｗ／ｍＫ以上の透明基板であり、もう一方が正面位相差５ｎｍ未満の透明基板であるのがよい。
【００２４】
特許文献５では次のように説明されている。偏光板の両主面に接して熱伝導性の良好な透明基板１０２および１０３を備え、投射型液晶表示装置に好適な偏光板において、偏光子の耐光性を脆弱にする原因は偏光子中に存在する微量水分であることを、発明者は発見した。透明基板１０２および１０３は、通常、水分を通過させない無機材料基板である。そこで、透明基板によって覆われていない偏光板の端面または端部を封止材で覆い、外気中の水分が偏光子に侵入するのを防止することにより、耐光性の大幅な向上を達成できる。この際、偏光子の水分含有量は、好ましくは５質量％以下、さらに好ましくは１質量％以下である。ポリビニルアルコールに二色性染料が保持された偏光子では、水分含有量が５質量％以下であると、染料の分解が著しく抑制され、偏光板の耐光性が大きく向上する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
近年、パソコンのモニターやテレビ、あるいはモバイル機器など、様々な電子機器の表示装置として、液晶表示装置が用いられている。この際、用いられる環境に合わせて、それぞれの使用環境に最適化された構造の液晶表示装置が製造されている。このように、液晶表示装置の構造が多様化するにつれ、構成部材に要求される光学特性や耐久性や厚さなども様々に変化してきている。特に、液晶表示装置の薄型化を実現するために、高輝度化、高コントラスト化、視野角特性の改善、表示装置自体の薄型化、長寿命化などの課題がより厳しくなっていく方向にある。また、携帯電話用の液晶表示装置などでは、高集積化が進み、廃熱などに大きな注意を払う必要があり、高温に曝されることもある。従って、透過型または反射型液晶表示装置に用いられる偏光板であっても、薄型軽量であるばかりでなく、高温、高湿度の過酷な環境下で十分な偏光度特性、光学特性、および形状の安定性を保ち得る、耐久性の高い偏光板を作製する必要が生じてきている。
【００２６】
これに対し、従来、偏光板の設計に関しては、使用環境の違いに応じて、大別すれば２つ、詳しくは３つの異なる方針が示されている。
【００２７】
すなわち、透過型または反射型液晶表示装置に用いられ、常温付近で用いられる偏光板では、特許文献２〜４に示されているように、薄型軽量であることが重視され、保護部材として薄型軽量の透明保護フィルムが用いられる。偏光子の適度な水分含有率は、特許文献２〜４の請求項からは５〜３３質量％程度であるが、特許文献２〜４に示されている実施例からは１５〜３０質量％程度と推定される。
【００２８】
特許文献２および３では、透明保護フィルムとしてＴＡＣフィルムなど、適度の透湿性を有する有機樹脂フィルムが用いられ、大気との適度なつながりによって偏光子の水分含有率が適度な大きさになることが期待されている。高温、高湿度の過酷な環境下での耐久性については検討されていない。
【００２９】
これに対し、特許文献４では、特許文献２および３と異なり、保護フィルムとして透湿性の小さい有機樹脂フィルムを用い、偏光子と外気との間を遮断することによって、偏光子の水分含有率を一定に保とうとする、偏光板の設計方針が示されている。しかし、有機樹脂フィルムによって偏光子と外気との間を完全に遮断することはできない。従って、特許文献４に提案されている偏光板に、高温、高湿度の過酷な環境下に長時間おかれた場合の十分な耐久性を期待することはできない。
【００３０】
他方、投射型液晶表示装置に用いられ、高温に曝される偏光板では、耐熱性が重視され、偏光子は熱伝導性のよい２枚の透明無機基板に挟持される。この場合、特許文献５によると、偏光子の水分含有率は５質量％以下、さらに好ましくは１質量％以下であるのがよい。これを実現するために、特許文献５に示されている偏光板では、透明無機基板で覆われていない、偏光子の端面または端部を封止材で覆い、大気中の水分が偏光子に侵入するのを阻止するように設計されている。
【００３１】
以上のように、高温、高湿度を含む様々な環境下での十分な耐久性を実現するには、特許文献５に示されているように、封止構造によって偏光子と外気とを完全に遮断することが必要であると考えられる。しかし、特許文献５に示されている封止構造は、水分を通過させない透明無機基板によって偏光子が挟持されている構造を前提としている。透明無機基板は厚くて重いので、薄型軽量であることが強く求められる偏光板の部材としては用いることはできない。
【００３２】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、透過型または反射型液晶表示装置などに好適に用いられる偏光板であって、薄型軽量であり、且つ、高温、高湿度の過酷な環境下で十分な耐久性を有する偏光板、及びその偏光板を用いた光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
即ち、本発明は、
延伸されたフィルム状又はシート状のポリビニルアルコール系樹脂層に、二色性物質  が保持されており、水分含有量が固体成分に対する質量比で１０％以下である偏光子と  、
前記偏光子への外部物質の侵入を阻止する封止層を少なくとも一方の主面に備え、前  記偏光子を直接又は間接的に挟持するように配置されている高分子樹脂部材と、
前記偏光子の周囲において、前記封止層が配置されていない領域を連続して被覆する  ように配置され、前記偏光子への外部物質の侵入を阻止する封止構造を前記封止層とと  もに形成する封止材と
を有する、第１の偏光板に係わるものである。
【００３４】
また、本発明は、
延伸されたフィルム状又はシート状のポリビニルアルコール系樹脂層に、二色性物質  が保持されており、水分含有量が固体成分に対する質量比で１０％以下である偏光子と  、
前記偏光子への外部物質の侵入を阻止する封止層を少なくとも一方の主面に備え、前  記偏光子の一方の面側に、前記偏光子のもう一方の面側に配置された光装置の透明基材  とともに前記偏光子を直接又は間接的に挟持するように配置されている高分子樹脂部材  と、
前記偏光子の周囲において、前記封止層と前記透明基板とが配置されていない領域を  連続して被覆するように配置され、前記偏光子への外部物質の侵入を阻止する封止構造  を前記封止層及び前記透明基板ととともに形成する封止材と
を有する、第２の偏光板に係わるものである。
【００３５】
また、本発明は、透過又は出射される光を制御する部材として、前記第１の偏光板又は前記第２の偏光板を備えている、光装置に係わるものである。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の第１の偏光板では、前記封止層を少なくとも一方の主面に備えた前記高分子樹脂部材が、前記偏光子を直接又は間接的に挟持するように設けられている。従って、前記偏光子の主たる表面（主面）には、対向して前記封止層が配置されている。そして、前記偏光子の側方の、前記封止層が配置されていない領域には、前記封止材が配置されている。このように、前記封止層と前記封止材とによって、前記偏光子の周囲を連続して取り囲み、水分や酸素などの外部物質が前記偏光子に侵入するのを阻止する前記封止構造が形成されている。この封止構造によって、前記偏光子の水分含有量は一定に保たれ、水分の吸収による寸法変化や色相変化が防止される。この結果、本発明の第１の偏光板では、高温、高湿度の過酷な環境下での十分な耐久性が得られ、保護部材として高分子樹脂フィルムが単独で用いられている偏光板に比べて信頼性が向上する。この際、前記偏光子の水分含有量は、固体成分に対する質量比で１０％以下である。後述の実施例で示すように、この条件が満たされると、前記偏光子の寸法安定性が高く、偏光度が十分に大きい偏光板が得られる。
【００３７】
この際、前記高分子樹脂部材は、特許文献５に示されているような、厚くて重い透明無機基板に比べて、はるかに薄型軽量である。また、前記封止層は薄い層で十分であるから、前記封止構造を設けることによる厚さや重さの増加はわずかである。従って、本発明の第１の偏光板は、薄型軽量であり、薄型軽量であることが強く求められる、透過型または反射型液晶表示装置を構成する偏光板として好適である。
【００３８】
本発明の第２の偏光板では、前記封止層を少なくとも一方の主面に備えた前記高分子樹脂部材が、前記光装置の前記透明基材とともに、前記偏光子を直接又は間接的に挟持するように設けられている。従って、前記偏光子の主たる部分の周囲には、前記封止層又は前記透明基材が配置されている。そして、前記偏光子の周囲の、前記封止層又は前記透明基材が配置されていない領域には、前記封止材が配置されている。このように、前記封止層及び前記透明基板と前記封止材とによって、前記偏光子の周囲を連続して取り囲み、水分や酸素などの外部物質が前記偏光子に侵入するのを阻止する前記封止構造が形成されている。この結果、本発明の第２の偏光板では、高温、高湿度の過酷な環境下での十分な耐久性が得られ、保護部材として高分子樹脂フィルムが単独で用いられている偏光板に比べて信頼性が向上する。
【００３９】
本発明の第２の偏光板では、本発明の第１の偏光板を構成している前記高分子樹脂部材のうち、前記偏光子を狭持するもう一方の側の前記高分子樹脂部材が省略されている。その代わりに、偏光板を装着する前記光装置の一部である前記透明基材が用いられ、前記偏光子を狭持して支持する保持構造、及び外部物質が前記偏光子に侵入するのを阻止する前記封止構造が形成されている。このように、本発明の第２の偏光板は、前記光装置と一体化されている。この結果、本発明の第１の偏光板に比べて、構成が簡素化され、薄型軽量化されている。その他の特徴は、本発明の第１の偏光板と同じである。
【００４０】
本発明の第１又は第２の偏光板では、前記封止層を設けた結果として、前記高分子樹脂部材の材料に対する制限が少なくなる効果も得られる。例えば、前記高分子樹脂部材が封止性能をもつ必要がないので、特許文献４に示されている偏光板と異なり、前記高分子樹脂部材の材料が透湿性の小さいものに制限されることがない。また、従来、保護部材の材料は、偏光子中に残存する水分によって反ったり、変質したりすることがないように、実際上、耐水性の高いトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）にほとんど限られてきた。これに対し、本発明の第１及び第２の偏光板では、前記封止層を前記偏光子と前記高分子樹脂部材との間に介在するように配置し、両者の間を前記封止層によって遮断することができるので、この場合、前記高分子樹脂部材が高い耐水性をもつ必要がない。
【００４１】
本発明の光装置は、本発明の第１の偏光板又は本発明の第２の偏光板を、透過又は出射される光を制御する部材として備えているので、高温、高湿度の過酷な環境下でも十分な耐久性が得られ、保護部材として高分子樹脂フィルムが単独で用いられている偏光板を用いる光装置に比べて信頼性が向上する。また、透明無機基板が保護部材として用いられている偏光板を用いる光装置に比べて、薄型軽量であり、使い勝手がよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１に基づく偏光板の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に基づく偏光板の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３に基づく液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例の実験による偏光子の水分含有率と寸法変化率との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例の実験による偏光子の水分含有率と偏光度との関係を示すグラフである。
【図６】特許文献５に示されている偏光板の代表的な構造の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００４４】
本発明の第１及び第２の偏光板において、前記偏光子の水分含有量が１０質量％以下、より好ましくは５質量％以下であるのがよい。
【００４５】
また、前記高分子樹脂部材の２つの主面のうち、少なくとも前記偏光子に近い側の主面に、前記封止層が設けられているのがよい。
【００４６】
また、前記封止層は、単層又は複数層からなり、その少なくとも１層は、無機化合物からなる緻密な層であるのがよい。この無機化合物が、例えば、窒化シリコンＳiＮ、酸化シリコンＳiＯ2、酸化窒化シリコンＳiＯＮ、酸化炭化シリコンＳiＯＣ、窒化炭化シリコンＳiＮＣ、フッ化リチウムＬiＦ、酸化スズ(IV)ＳnＯ2、又は酸化アルミニウム（アルミナ）Ａl2Ｏ3であるのがよい。
【００４７】
また、前記封止層は、単層又は複数層からなり、その少なくとも１層は、パリレン又は有機・無機ハイブリッド材からなる緻密な層であるのがよい。
【００４８】
また、前記封止材は紫外線硬化性樹脂からなるのがよい。この紫外線硬化性樹脂が、紫外線硬化性のエポキシ樹脂又はアクリル樹脂であるのがよい。
【００４９】
また、前記高分子樹脂部材が、トリアセチルセルロース樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン系ポリマー樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、又はポリエチレンナフタラート樹脂からなるのがよい。
【００５０】
本発明の光装置は、液晶表示装置として構成されているのがよい。
【００５１】
次に、本発明の好ましい実施の形態を、図面参照下に、より具体的に説明する。
【００５２】
［実施の形態１］
実施の形態１では、請求項１および３〜１１に対応する、本発明の第１の偏光板の例について説明する。
【００５３】
図１（ａ）は、実施の形態１に基づく偏光板の構造を示す断面図である。この偏光板１０では、封止層４が一方の主面に設けられた高分子樹脂フィルム５と、封止層６が一方の主面に設けられた高分子樹脂フィルム７とが、偏光子１を直接挟持するように配置され、接着剤層２および３によって偏光子１の上下の各主面にそれぞれ貼りつけられている。
【００５４】
偏光子１は、延伸されたフィルム状又はシート状のポリビニルアルコール系樹脂層に、ヨウ素などの二色性物質が保持された、公知の構成の偏光子である。但し、本実施の形態の特徴として、偏光子１の水分含有量は１０質量％以下、より好ましくは５質量％以下であるのがよい。後述の実施例で示すように、この条件が満たされると、偏光子１の寸法安定性が高く、偏光度が十分に大きい偏光板１０が得られる。
【００５５】
本発明に基づく偏光板の特徴として、偏光子１は封止構造を有する。すなわち、偏光子１の主たる表面（２つの主面）には、対向して封止層４および封止層６が配置されている。そして、偏光子１の周囲の、封止層４および封止層６が配置されていない領域（端部）には、封止材８が配置されている。このように、封止層４および６と封止材８とによって、偏光子１の周囲を連続して取り囲み、水分や酸素などの外部物質が偏光子１に侵入するのを阻止する封止構造が形成されている。この封止構造によって、偏光子１の水分含有量は一定に保たれ、水分の吸収による寸法変化や色相変化が防止される。この結果、偏光板１０では、高温、高湿度の過酷な環境下でも十分な耐久性が得られ、従来の、保護部材として高分子樹脂フィルムが単独で用いられている偏光板に比べて、信頼性が向上する。
【００５６】
この際、高分子樹脂フィルム５および７は、特許文献５に示されているような、厚くて重い透明無機基板に比べて、はるかに薄型軽量である。また、封止層４および６は薄い層で十分であるから、封止構造を設けることによる厚さや重さの増加はわずかである。従って、偏光板１０は、薄型軽量であり、薄型軽量であることが強く求められる、透過型または反射型液晶表示装置を構成する偏光板として好適である。
【００５７】
図１（ｂ）は、実施の形態１の変形例に基づく偏光板１１の構造を示す断面図である。偏光板１１では、高分子樹脂フィルム５および７が偏光子１より少し大き目になっており、偏光子１の端部で封止層４と封止層６とを貼り合わせることができるようになっている。この結果、封止材８が外気に触れる面積が小さくなるので、偏光板１０に比べて封止性能が向上する。
【００５８】
図１（ａ）および（ｂ）に示した偏光板１０は、請求項５に対応して、高分子樹脂フィルム５（および７）の２つの主面のうち、偏光子１に近い側の主面に、封止層４（および６）が設けられている例である。一方、図１（ｃ）に示した偏光板１２は、高分子樹脂フィルム５（および７）の２つの主面のうち、偏光子１から遠い側の主面に、封止層４（および６）が設けられている例である。封止層を設ける面は、２つの主面のどちらでもよく、また、両主面に設けてもよい。但し、偏光板１０と偏光板１２とを比べればわかるように、偏光子１に近い側の主面に封止層を設ける方が、コンパクトに封止構造を形成することができる。また、高分子樹脂フィルム５（および７）から放出される物質の侵入も阻止できるので、より効果的である。また、外力による封止層４（および６）の機械的な損傷が、高分子樹脂フィルム５（および７）によって防止されるので、偏光板１０のように、内側に封止層４（および６）があり、外側に高分子樹脂フィルム５（および７）がある配置の方が好ましい。
【００５９】
封止層４および６は単層または複数層からなり、その少なくとも１層は、無機化合物からなる緻密な層であるのがよい。この無機化合物は、例えば、窒化シリコンＳiＮ、酸化シリコンＳiＯ2、酸化窒化シリコンＳiＯＮ、酸化炭化シリコンＳiＯＣ、窒化炭化シリコンＳiＮＣ、フッ化リチウムＬiＦ、酸化スズ(IV)ＳnＯ2、または酸化アルミニウム（アルミナ）Ａl2Ｏ3であるのがよい。このうち、ＳiＮ層、ＳiＯ2層およびＳiＯＮ層はプラズマＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）法によって形成されるのがよく、ＬiＦ層およびＳnＯ2層は蒸着法によって形成されるのがよく、Ａl2Ｏ3層はスパッタリング法によって形成されるのがよい。
【００６０】
特に、プラズマＣＶＤ法によって形成される窒化シリコン層は、緻密性が高く、高い封止性能を示す。また、フッ化リチウム層は、抵抗加熱蒸着法によって成膜でき、形成時に高分子樹脂フィルム５および７に与えるダメージが小さい利点がある。しかも、可視光領域での光透過率が高いので、光透過性が優れていることが必要な場合に好適である。
【００６１】
或いは、封止層４および６は単層または複数層からなり、その少なくとも１層は、パリレン又は有機・無機ハイブリッド材からなる緻密な層であるのがよい。また、上記の無機化合物層に、パリレンまたは有機・無機ハイブリッド材からなる層が積層されているのが、なおよい。これらの有機系化合物層は柔軟性があり、割れを生じにくく、無機化合物層に割れが生じるのを防止し、割れが生じた場合でも、その割れが封止層を貫通するのを防止して、封止性能を向上させる働きをする。
【００６２】
パリレンは、パラキシリレン系樹脂の総称で、ポリパラキシリレンの骨格を有する。ポリパラキシリレンの他に、一部の水素原子が塩素原子やフッ素原子によって置換された材料、例えばポリ(モノクロロパラキシリレン)も実用化されている。パリレン層は水蒸気に対する優れたバリア性を有する材料である。パリレン層は、ＣＶＤ法によって形成することができ、高分子樹脂フィルム５および７に与えるダメージが小さく、カバレージ性よく形成できる利点がある。
【００６３】
有機・無機ハイブリッド材は、例えば、特開２００８−３６９１４号公報に示されているコート材料である。このコート材料は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などのヒドロキシ基を有する水溶性高分子（Ａ）と、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）などのカルボキシ基を有する水溶性高分子（Ｂ）と、ケイ素又は金属のアルコキシドおよび／またはその加水分解縮合物（Ｃ）とを含み、前記（Ａ）と前記（Ｂ）の重量比が９７／３から３／９７であり、前記（Ｃ）の含有量が、前記（Ａ）と前記（Ｂ）の合計１００重量部に対し、１重量部以上、４５０重量部以下であることを特徴とするコーティング用組成物を硬化して得られる。このコート材料では、ＰＶＡ系ポリマー（Ａ）とＰＡＡ系ポリマー（Ｂ）とがエステル結合によって縮合して、この有機系ポリマーとシロキサン系ポリマーとが、数１０ｎｍオーダーで相分離構造を形成しているため、柔軟性とバリア性とを有している。
【００６４】
封止層４および６を設けることによって得られる効果として、上記の効果とは別に、高分子樹脂フィルム５および７の材料に対する制限が少なくなる効果がある。例えば、高分子樹脂フィルム５および７が封止性能をもつ必要がなくなるので、特許文献４に示されている偏光板と異なり、高分子樹脂フィルム５および７の材料が透湿性の小さい材料に制限されることがない。
【００６５】
また、偏光板１０のように、偏光子１と高分子樹脂フィルム５および７との間に介在するように、封止層４および６が配置されていると、偏光子１と高分子樹脂フィルム５および７との間は封止層４および６によって遮断されているので、高分子樹脂フィルム５および７が高い耐水性をもつ必要がない。このため、従来と異なり、高分子樹脂フィルム５および７が実質的にＴＡＣフィルムに限定されてしまうことがない。
【００６６】
この反面、高分子樹脂フィルム５および７には、表面に封止層４および６を確実に形成できる性質、例えば、封止層４および６の形成工程で問題が生じない程度の耐熱性が必要になる。高分子樹脂フィルム５および７の材料としては、この条件を満たす材料の中から、光学性能の優れたもの、耐環境性に優れたもの、環境への負荷の小さいもの、入手の容易なもの、安価なものなど、要求される特性に応じて、適宜適切な材料を選択して用いることができる。
【００６７】
可視光に対する光透過性に優れている樹脂材料として、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、シクロオレフィン系ポリマー樹脂、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）樹脂、およびポリエチレンナフタラート（ＰＥＮ）樹脂などを挙げることができる。シクロオレフィン系ポリマー樹脂としては、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）であるゼオノア樹脂（商品名；日本ゼオン社製）や、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）であるアペル樹脂（商品名；三井化学社製）などがある。
【００６８】
但し、偏光板１０〜１２が液晶表示装置用の偏光板である場合には、複屈折性の大きな材料、例えばポリエチレンナフタラート（ＰＥＮ）樹脂を用いることはできない。これは、複屈折性の大きな材料を用いると、直線偏光が楕円偏光になり、表示画像のコントラストが低下したり、表示画像がぼけたりする問題が生じるからである。複屈折性がない樹脂材料として、例えば、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂を挙げることができる。また、複屈折性を有する有機高分子樹脂中に逆の複屈折性を有する無機微粒子を添加して、有機高分子樹脂の複屈折性を相殺するようにした、結晶ドープ法による複合体材料を用いることもできる。
【００６９】
接着剤２および３の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、フッ素系樹脂やゴム系樹脂などの高分子樹脂をベース材料とするものを適宜選択して用いることができる。特に、アクリル系粘着剤のように、光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を有し、耐候性や耐熱性などに優れている材料を、好ましく用いることができる。
【００７０】
封止材８は紫外線硬化性樹脂からなるのがよい。この場合、光照射によって硬化を簡易に制御することができる。紫外線硬化性樹脂として、出ガスが少なく、硬化時の収縮率の小さい樹脂、例えば、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂を用いることで、貼り合わせ工程における偏光子１の特性の劣化を抑えることができる。エポキシ樹脂は、硬化後の材料安定性に優れているので特に好ましい。なお、封止材８は紫外線硬化性樹脂に限られるものではなく、熱硬化性樹脂を用いることもできる。
【００７１】
なお、偏光板１０〜１２では、それぞれ封止層４および６が設けられた高分子樹脂フィルム５および７は、接着剤層２および３を除けば、偏光子１のみを挟持するように設けられている。この場合、本発明では「高分子樹脂フィルム５および７は、偏光子１を直接挟持する。」と表現する。本発明はこの場合に限られるものではなく、例えば、偏光子１と高分子樹脂フィルム５または７との間に位相差フィルムが設けられていてもよい。このような場合、本発明では「高分子樹脂フィルム５および７は、偏光子１を間接的に挟持する。」と表現する。
【００７２】
［実施の形態２］
実施の形態２では、請求項２〜１１に対応する、本発明の第２の偏光板の例について説明する。
【００７３】
図２（ａ）は、実施の形態２に基づく偏光板の構造を示す断面図である。この偏光板２０では、封止層４が一方の主面に設けられた高分子樹脂フィルム５が、偏光子１の一方の面側に配置されている。偏光子１のもう一方の面側には、液晶セル２６を構成する透明基板２３が配置されている。高分子樹脂フィルム５と透明基板２３とは偏光子１を直接挟持するように配置され、接着剤層２および３によって偏光子１の上下の各主面にそれぞれ貼りつけられている。
【００７４】
液晶セル２６は前記光装置に相当し、透明基板２３は前記透明基材に相当する。液晶セル２６は、液晶層２２と、液晶層２２を挟持する透明基板２３および２４と、封止材２５などによって形成されている。
【００７５】
偏光板２０では、実施の形態１で説明した偏光板１０を構成している高分子樹脂フィルム５および７のうち、高分子樹脂フィルム７が省略されている。その代わりに、偏光板２０を装着する液晶セル２６の一部である透明基板２３が用いられ、偏光子２０を狭持して支持する保持構造、および外部物質が偏光子２０に侵入するのを阻止する封止構造が形成されている。
【００７６】
すなわち、偏光子１は、偏光板１０の偏光子１と同じものである。偏光子１の主たる表面（２つの主面）には、対向して封止層４および透明基板２３が配置されている。そして、偏光子１の周囲の、封止層４および透明基板２３が配置されていない領域（端部）には、封止材８が配置されている。このように、封止層４および透明基板２３と封止材８とによって、偏光子１の周囲を連続して取り囲み、水分や酸素などの外部物質が偏光子１に侵入するのを阻止する封止構造が形成されている。この封止構造によって、偏光子１の水分含有量は一定に保たれ、水分の吸収による寸法変化や色相変化が防止される。この結果、偏光板２０では、高温、高湿度の過酷な環境下でも十分な耐久性が得られ、従来の、保護部材として高分子樹脂フィルムが単独で用いられている偏光板に比べ、信頼性が向上する。
【００７７】
このように、偏光板２０は、基本的には偏光板１０と同じ設計方針によって設計されている。そして、液晶セル２６と一体化されることによって封止層６と高分子樹脂フィルム７とが省略され、その結果、偏光板１０に比べて、構成が簡素化され、さらに薄型軽量化されている。
【００７８】
図２（ｂ）に示した偏光板２１は、実施の形態１の偏光板１２に対応して、高分子樹脂フィルム５の２つの主面のうち、偏光子１から遠い側の主面に、封止層４が設けられている例である。封止層を設ける面は、２つの主面のどちらでもよく、また、両主面に設けてもよいが、前述したように、偏光板２１の配置よりも偏光板２０の配置の方が好ましい。
【００７９】
その他の偏光板２０および２１の特徴や構成材料の選択は、実施の形態１で説明した通りであるので、重複を避け、記述を省略する。
【００８０】
透明基板２３の材料は、光透過率が高く、水分を通過させない材料であればよく、例えば、通常の液晶セルに用いられるガラス基板などがよい。また、封止層４と同様の封止層を表面に形成した透明樹脂基板であってもよい。この場合、液晶セル２６を軽量化できるばかりでなく、フレキシブルな樹脂基板を用いれば、曲面上に配置したり、様々な形状をとらせたりすることのできるフレキシブルな画像表示装置を構成することもできる。
【００８１】
［実施の形態３］
実施の形態３では、請求項１２および１３に記載した液晶表示装置の例について説明する。
【００８２】
図３は、本発明の実施の形態３に基づく透過型液晶表示装置５０の構成を示す概略断面図である。透過型液晶表示装置５０は、図３に示すように、液晶表示パネル４０と、その背面側（図３において下方側）に照明光を照射するバックライト装置３０とによって構成されている。
【００８３】
液晶表示パネル４０では、液晶層４１と、液晶層４１を挟んで対向する一対の透明基板４２および４３とによって液晶セルが形成され、透明基板４２および４３の外面側に一対の偏光板４６および４７がそれぞれ配置され、さらに、透明基板４２および４３と偏光板４６および４７との間に、それぞれ、光学補償フィルム４４および４５が配置されている。
【００８４】
液晶層４１の構成は特に限定されず、誘電異方性が正で電場印加時に分子長軸が電場方向と略平行に配向する液晶材料や、誘電異方性が負で電場印加時に分子長軸が電場方向と略垂直に配向する垂直配向型液晶材料などが用いられる。
【００８５】
透明基板４２および４３はガラス基板からなり、図示は省略するが、透明基板４２の内面には、ストライプ状の透明電極と、絶縁膜と、配向膜とが形成されており、透明基板４３の内面には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の三原色のカラーフィルタと、オーバーコート層と、ストライプ状の透明電極と、配向膜とが形成されている。配向膜は、例えばポリイミドからなり、液晶材料に接するように設けられる。
【００８６】
光学補償フィルム４４および４５は、異なる波長の光が液晶層４１を通過することによって生じる光波間の位相差を相殺して、液晶層の着色を防止する。すなわち、液晶層４１の波長分散特性を相殺し、無彩色の背景表示を実現する働きをする。また、視野角の違いによる液晶表示装置の輝度、色度、およびコントラストの低下を抑制し、液晶表示装置５０の視野角特性を向上させる働きをする。
【００８７】
バックライト装置３０は、通常、バックライト光源３３と、その光出射側に配置された拡散板３４、拡散シート３５、プリズムシート３６、偏光分離素子３７などが適宜組み合わされて構成されている。
【００８８】
バックライト光源３３は、液晶表示パネル４０の背面側から照明光を照射する直下型のバックライト光源である。バックライト光源３３は、例えば、複数本の冷陰極管からなる線状光源３１、および線状光源３１の背面側および側面側を覆う反射板３２などで構成されている。バックライト光源３３から出射された光（バックライト光）は、各種光学フィルム３４〜３７を介して液晶表示パネル４０へ入射される。
【００８９】
拡散板３４は、バックライト光源３３から出射された光（バックライト光）を散乱させて、光の進路のばらつきを平均化して輝度を均一化し、液晶表示パネル４０の側からバックライト光源３３の輝線が見えないようにする。拡散シート３５はバックライト光を所定の角度範囲に拡散させる。プリズムシート３６は、拡散シート３５によって拡散されたバックライト光を集光して、偏光分離素子（輝度向上フィルム）３７へ入射させる働きをする。偏光分離素子３７は、入射光に含まれる一定方向の直線偏光成分を透過させ、他の直線偏光成分を反射する。これによって、一定方向の偏光のみが液晶表示パネル４０へ入射する。
【００９０】
偏光分離素子３７を通過した偏光は、その偏光方向と平行な透過軸を有する偏光板４６を通り、光学補償フィルム４４および透明基板４２を経て液晶層４１へ入射する。液晶層４１を構成する液晶性分子は、透明電極間に挟まれた画素領域ごとに、電極間に印加される電圧によって駆動され、配向方向が制御されており、入射光の偏光方向は、液晶層４１を通過する間に、上記の配向した液晶性分子によって変更される。この結果、液晶表示パネル４０の前面側の偏光板４７を透過する光量が画素ごとに制御され、液晶表示パネル４０の前面に画像が形成される。
【００９１】
透過型液晶表示装置５０では、偏光板４６および４７として、本発明に基づく偏光板、例えば、実施の形態１に示した偏光板１０〜１２が用いられている。あるいは、実施の形態２に示した偏光板２０または２１が用いられ、透明基板４２および４３と一体化されていてもよい。この結果、高温、高湿度の過酷な環境下でも十分な耐久性が得られ、保護部材として高分子樹脂フィルムが単独で用いられている偏光板を用いる光装置に比べて信頼性が向上する。また、透明無機基板が保護部材として用いられている偏光板を用いる光装置に比べて、薄型軽量であり、使い勝手がよい。
【実施例】
【００９２】
以下、偏光子の好ましい水分含有率を明らかにするために、図１（ａ）に示した偏光板１０と同じ構造の偏光板を作製し、偏光子１の水分含有量と、高温耐久試験前後における偏光子１の寸法変化率、および、高温耐久試験後における偏光板の偏光度との関係を調べた、実施例の実験について説明する。なお、この実験の目的は偏光子の好ましい水分含有率を明らかにすることにあるので、水分の透過を確実に阻止できることが公知であるガラス板を、封止層４および６がそれぞれ設けられた高分子樹脂フィルム５および７の代わりに用いた。
【００９３】
［例１］
＜偏光板の作製＞
まず、重合度１７００、けん化度９９．７％のポリビニルアルコールを水に溶解させ、水溶液を作製した。この水溶液からキャスト法によって、ポリビニルアルコールからなる薄いフィルムを成膜した。成膜後、フィルムを乾燥させ、厚さ７５μｍのＰＶＡフィルムを得た。
【００９４】
次に、ヨウ素Ｉ2、ヨウ化カリウムＫＩ、およびホウ酸Ｈ3ＢＯ3を適当な濃度に溶解させたヨウ素水溶液を調製した。前述したＰＶＡフィルムをこのヨウ素水溶液中に浸し、水溶液中で約６倍の長さに延伸することによって、偏光子１を作製した。得られた偏光子１に６０℃で３０分間送風し、偏光子１を乾燥させ、ＰＶＡ樹脂量に対する水分含有率を所定の大きさに調整した偏光子１を作製した。
【００９５】
乾燥後、偏光子１を１辺３０ｍｍの正方形に切り抜いた。この偏光子１の両主面に、接着剤として紫外線硬化性アクリル樹脂を用いて、１辺５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの正方形のガラス板を貼り合わせた。さらに、端部に封止材（シール剤）として紫外線硬化性エポキシ樹脂を塗布した後、硬化させて密閉し、偏光板１０と同じ構造の偏光板を作製した。
【００９６】
＜偏光板の評価＞
偏光子１の水分含有量は、ＣＡ−０７（商品名；三菱化学株式会社製）を用い、加熱条件  １５０℃、ベースライン  ０．１μｇ／ｍｉｎの条件で、カールフィッシャー法によって測定した。この際、偏光子１を１５０℃に加熱したときに得られた水分量を、偏光子１の水分含有量とした。
【００９７】
作製した偏光板を８５℃のオーブン中に５００時間保持する高温耐久試験を行い、高温耐久試験前後での偏光子１の寸法変化と、高温耐久試験後の偏光子１の偏光特性を調べた。偏光特性は、Ｖ−７１００（商品名；日本分光株式会社製）を用いて測定し、ガラス板２枚のみの状態で参照光測定を行った。
【００９８】
［例２］
ヨウ素水溶液中で延伸することによって得られた偏光子１に８０℃で３０分間送風し、偏光子１を乾燥させた。その他は実施例１と同様にして偏光板を作製し、特性を調べた。
【００９９】
［例３］
ヨウ素水溶液中で延伸することによって得られた偏光子１に９０℃で３０分間送風し、偏光子１を乾燥させた。その他は実施例１と同様にして偏光板を作製し、特性を調べた。
【０１００】
［例４］
ヨウ素水溶液中で延伸することによって得られた偏光子１に１００℃で３０分間送風し、偏光子１を乾燥させた。その他は実施例１と同様にして偏光板を作製し、特性を調べた。
【０１０１】
［例５］
ヨウ素水溶液中で延伸することによって得られた偏光子１に１００℃で４０分間送風し、偏光子１を乾燥させた。その他は実施例１と同様にして偏光板を作製し、特性を調べた。
【０１０２】
［例６］
ヨウ素水溶液中で延伸することによって得られた偏光子１に１００℃で６０分間送風し、偏光子１を乾燥させた。その他は実施例１と同様にして偏光板を作製し、特性を調べた。
【０１０３】
［例７］
ヨウ素水溶液中で延伸することによって得られた偏光子１に１００℃で９０分間送風し、偏光子１を乾燥させた。その他は実施例１と同様にして偏光板を作製し、特性を調べた。
【０１０４】
［例８］
ヨウ素水溶液中で延伸することによって得られた偏光子１に１１０℃で９０分間送風し、偏光子１を乾燥させた。その他は実施例１と同様にして偏光板を作製し、特性を調べた。
【０１０５】
［例９］
ヨウ素水溶液中で延伸することによって得られた偏光子１に６０℃で５分間送風し、偏光子１を乾燥させた。乾燥後、偏光子１の両主面に、ポリビニルアルコール水溶液を接着剤として用いて、厚さ８０μｍのＴＡＣフィルムを貼り合わせ、８０℃で３０分間乾燥させて、偏光板を作製した。その他は実施例１と同様にして、高温耐久性試験を行った。なお、比較例４における偏光子１の水分含有量は、ＴＡＣフィルムを剥離させて取り除き、偏光子１のみを取り出した状態で測定した。
【０１０６】
［例１０］
比較例９と同様にして偏光板を作製した後、ＴＡＣフィルムを剥離させて取り除き、偏光子１のみを取り出した状態で、高温耐久性試験を行った。比較例１０における偏光子１の水分含有量は、比較例９と同様に、偏光子１のみを取り出した状態で測定した。
【０１０７】
表１は、例１〜１０における、偏光子１の水分含有量、高温耐久試験前後における偏光子１の寸法変化率、および高温耐久試験後における偏光板の偏光度を示す表である。表中、合否の欄は、寸法の変化量が初期寸法の１％以上であるもの、および偏光度が９９％未満のものを不合格とし、×で示した。また、寸法の変化量が初期寸法の１％未満であるもの、および偏光度が９９％以上のものを合格とし、○で示した。
【０１０８】
【表１】
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【０１０９】
図４は、例１〜８における偏光子１の水分含有率と寸法変化率との関係を示すグラフである。また、図５は、例１〜８における偏光子１の水分含有率と偏光板の偏光度との関係を示すグラフである。
【０１１０】
表１、並びに図４および図５に示されているように、偏光子１の水分含有率が小さいほど、寸法変化率は小さくなり、偏光度は大きくなる。特に、水分含有率が１０％以下である場合、高温耐久性試験前後における寸法変化率は１．０％未満に抑えられ、高温耐久性試験後における偏光板の偏光度も９９％以上が確保でき、好ましい。また、より大きな偏光度を得るには、水分含有率は５％以下であるのがよく、より好ましくは３％以下である。但し、偏光子１の水分含有率を小さくするには、より高い温度でより長い時間、偏光子１の送風乾燥を行う必要があり、生産性は低下する。従って、偏光子１の水分含有率は、求められる偏光特性に応じて、１０％以下の適当な大きさに設定するのがよい。
【０１１１】
本実験では乾燥方法として送風加熱法を用いているが、乾燥方法は特に限定されることはなく、公知の方法を適宜用いることができる。例えば、不活性ガス中での乾燥、乾燥空気中での乾燥、加熱ロールなどを利用した加熱乾燥、光加熱を用いた乾燥、超臨界状態での処理、溶媒置換による脱水や吸湿材料を含ませた材料を押し付ける乾燥処理など、どのような方法を用いてもよく、また、それらを組み合わせて用いてもよい。
【０１１２】
また、ポリビニルアルコール樹脂の重合度は特に限定されるものではないが、ＰＶＡフィルムの水への溶解性などを勘案すると５００〜１００００であるのがよく、より好ましくは１０００〜６０００である。ポリビニルアルコール樹脂のけん化度は８０以上であるのが好ましく、より好ましくは９８〜１００％である。フィルムの厚さは、薄すぎると延伸時に破断すること、厚すぎると偏光特性にむらが生じることから、１０〜１５０μｍであるのが好ましい。
【０１１３】
以上、本発明を実施の形態および実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。また、本発明の偏光板は、実施の形態３に示した液晶表示装置のみならず、エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ発光表示装置など、偏光板を必要とする画像表示装置および光学装置などであれば、何にでも好適に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の偏光板によれば、透明性や偏光特性を損なうことなく、高温下での熱安定性を向上させた偏光板を提供することができ、液晶表示装置など、偏光子を用いた機器の耐久性や信頼性の向上などに寄与できる。
【符号の説明】
【０１１５】
１…偏光子、２、３…接着剤層、４…封止層、５…有機高分子樹脂フィルム、
６…封止層、７…有機高分子樹脂フィルム、８、９…封止材、１０〜１２…偏光板、
２０、２１…偏光板、２２…液晶層、２３、２４…透明基板、２５…封止材、
２６…液晶セル、３０…バックライト装置、３１…バックライト光源、
３１ａ…線状光源、３１ｂ…反射板、３２…拡散板、３３…拡散シート、
３４…プリズムシート、３５…偏光分離素子、４０…液晶表示パネル、４１…液晶層、
４２、４３…透明基板、４４、４５…光学補償フィルム、４６、４７…偏光板、
５０…透過型液晶表示装置、１００…偏光板、１０１…偏光子、
１０２、１０３…透明基板、１０４、１０５…樹脂層、１０６…封止材、
２００…偏光板、２０１…偏光子、２０２、２０３…保護フィルム、２０４…封止材
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１６】
【特許文献１】米国特許第２２３７５６７号明細書（第１及び２頁、図１及び２）
【特許文献２】特開２００１−２９６４２６号公報（請求項１、第２，６及び７頁、表１）
【特許文献３】特開２００６−３０４８０号公報（請求項１−３、第３−９頁、表１）
【特許文献４】特開２００８−２９６４２６号公報（請求項１、第２，３，５及び１３−１６頁、表１）
【特許文献５】特開２００８−２６８８４２号公報（請求項１及び２、第６，７，１１及び１２頁、表１）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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