(57)【要約】【課題】本発明はヨード系偏光素子及び偏光板の製造方法に関する。【解決手段】本発明はポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムをヨード水溶液に含浸させ、上記ポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムにヨード分子を染着させる染色段階と、ホウ酸水溶液を用いて上記ヨード分子を上記ポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムに吸着させる架橋段階と、上記ポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムを一定の方向に伸ばして、上記ヨード分子を一定の方向に配列させる延伸段階と、上記ヨード水溶液またはホウ酸水溶液にホウ酸対リン酸化合物の重量比が１：０．１乃至１：１０になるようリン酸化合物を添加する段階と、上記ヨード分子が配向されたポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムをオーブンに入れて乾燥する段階と、を含んで成る偏光素子の製造方法を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムをヨード水溶液に含浸させ、前記ポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムにヨード分子を染着させる染色段階と、
ホウ酸水溶液を用いて前記ヨード分子を前記ポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムに吸着させる架橋段階と、
前記ポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムを一定の方向に伸ばして、前記ヨード分子を一定の方向に配列させる延伸段階と、
前記ヨード水溶液またはホウ酸水溶液にホウ酸対リン酸化合物の重量比が１：０．１乃至１：１０になるようリン酸化合物を添加する段階と、
前記ヨード分子が配向されたポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムをオーブンに入れて乾燥する段階と、を含んで成ることを特徴とする直交透過度が改善された偏光素子の製造方法。
【請求項２】
前記ヨード水溶液は、０．０１乃至０．５重量％のヨードを含んで成ることを特徴とする請求項１に記載の直交透過度が改善された偏光素子の製造方法。
【請求項３】
前記ヨード水溶液は、０．０１乃至１０重量％のヨード化カリウムをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の直交透過度が改善された偏光素子の製造方法。
【請求項４】
前記ヨード水溶液は、０．０１乃至６重量％のホウ酸をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の直交透過度が改善された偏光素子の製造方法。
【請求項５】
前記ホウ酸水溶液は、２乃至１５重量％のホウ酸を含んで成ることを特徴とする請求項１に記載の直交透過度が改善された偏光素子の製造方法。
【請求項６】
前記ホウ酸水溶液は、０．１乃至１５重量％のヨード化カリウムをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の直交透過度が改善された偏光素子の製造方法。
【請求項７】
前記リン酸化合物添加段階は、前記染色段階、架橋段階、延伸段階の一つ以上の段階と同時に行われることを特徴とする請求項１に記載の直交透過度が改善された偏光素子の製造方法。
【請求項８】
前記リン酸化合物は、リン酸、第２リン酸カルシウム、第２リン酸マグネシウム、第１リン酸ナトリウム、第１リン酸ポタシウム及び第１リン酸アンモニウムからなる群から選択された１種以上を単独または混合して使用することを特徴とする請求項１に記載の直交透過度が改善された偏光素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項の方法で製造された偏光素子。
【請求項１０】
請求項９の偏光素子の両側に保護フィルムを付着する段階を含んで成る偏光板の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０の方法で製造された偏光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヨード系偏光素子及び偏光板の製造方法に関するもので、より詳しくは、高輝度と高明暗比を具現することができるよう直交透過度が改善された偏光素子と偏光板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光素子とは、３６０°全方向の振動面を有する自然光から一定方向の振動面を有した偏光のみ得られるようにした装置を言う。偏光素子はヨード系偏光素子、染料系偏光素子、金属偏光素子、ポリビニレン偏光素子、赤外偏光素子などに分けられるが、このうち金属偏光素子などはまだ研究開発の段階にあり、ヨード系偏光フィルムと染料系偏光フィルムは実用化され工業的に使用されている。
【０００３】
ヨード系偏光フィルムや染料系偏光フィルムは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系のフィルムを二色性ヨードまたは二色性染料などを使用して染色し、一軸延伸などの方法により一定の方向に配向させることにより製造するもので、ＬＣＤなどに多く使用される。
【０００４】
最近ＬＣＤの製品が多様になり、これに対する需要もまた増加し続けることにより、ＬＣＤの画質を向上させるための様々な努力が成されている。
【０００５】
高画質を具現するためには何よりも画面の明るさを左右するホワイト輝度と、明暗比が高くなければならない。ホワイト輝度は偏光板を通過した光の明るさを表すもので、ホワイト輝度が低い場合には画面が暗く高画質の画像を具現するのが難しい。一方、明暗比（ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｒａｔｉｏ、ＣＲ）はパターンジェネレータ（ＰＡＴＴＥＲＮ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ）を通して具現されたホワイト状態とブラック状態の輝度比率を言うもので、明暗比が高いほど原色に近い画像を具現することができる。この際、ホワイト輝度は平行した２枚の偏光板を通過して出た光の明るさを意味し、ブラック輝度は直交状態の２枚の偏光板を通過して出た光の明るさを意味する。従来にはホワイト輝度を上昇させるため主にＰＶＡフィルムに染着させる染料の量を減少させ光の透過量を増加させる方法を使用したが、この場合、ＰＶＡフィルムに吸着する染料の量が少なくなって透過する光の量が増加するため、ブラック輝度も共に上昇するようになる。この際、ホワイト輝度値の上昇幅よりブラック輝度値の上昇幅がより大きいため、ホワイト輝度とブラック輝度の比率で表す明暗比は減少するようになる。
【０００６】
従って、ホワイト輝度が高くなるにつれ画面の明るさは向上するが、明暗比は低くなるため鮮やかな色相を具現することが出来なくなるという問題点がある。
【０００７】
一方、従来には明暗比を向上させるためＰＶＡフィルムに染着する染料の量を増やす方法を使用したが、この場合にはホワイト輝度が低くなるため画面が全体的に暗くなるという問題点がある。
【０００８】
このように、従来の方法を使用する場合、輝度と明暗比を同時に向上させることができないため高輝度と高明暗比を有する高画質の画像を具現するのに厄介さがあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明は上記のような問題点を解決するため、輝度と明暗比を同時に向上させることができる偏光素子及び偏光板の製造方法を提供することにより、高輝度、高明暗比の液晶表示素子を提供することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発明者等は上記のような目的を達成すべく研究を重ねた結果、偏光板の製造時にホウ酸とリン酸化合物を共に添加すると、偏光板の光吸収成分、即ち、ヨードの配向性が向上し、ホワイト輝度と明暗比をいずれも向上させることができるということを見出した。
【００１１】
偏光板の光を吸収する成分、即ち、ヨード分子またはヨードイオン種の配向性が向上すると、偏光度が増加して直交状態の２枚の偏光板を通過する光の明るさ、即ちブラック輝度が小さくなる。即ち、光吸収成分の配向性の向上を利用すると、ホワイト輝度の低下無しでブラック輝度を低めることが可能となるため、画面の明るさ及び明暗比を両方とも向上させることが可能となる。
【００１２】
原則として、ホワイト輝度は平行した２枚の偏光板を透過した光の明るさで、ブラック輝度は直交する２枚の偏光板を透過した光の明るさで測定しなければならないが、本発明では便宜上ホワイト輝度は１枚の偏光板を通過した光の透過量である単体透過度で、ブラック輝度は直交状態の２枚の偏光板を通過した光の透過量である直交透過度により簡単に代替して光学物性を判断する。
【００１３】
本発明はポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムをヨード水溶液に含浸させ、上記ポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムにヨード分子を染着させる染色段階と、ホウ酸水溶液を用いて上記ヨード分子を上記ポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムに吸着させる架橋段階と、上記ポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムを一定の方向に伸ばして、上記ヨード分子を一定の方向に配列させる延伸段階と、上記ヨード水溶液またはホウ酸水溶液にホウ酸対リン酸化合物の重量比が１：０．１乃至１：１０になるようリン酸化合物を添加する段階と、上記ヨード分子が配向されたポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムをオーブンに入れて乾燥する段階と、を含んで成る偏光素子の製造方法を提供する。
【００１４】
この際、上記リン酸化合物の添加段階は、上記染色段階、架橋段階、延伸段階のいずれか一つ以上の段階と同時に行われることができ、上記リン酸化合物はリン酸、第２リン酸カルシウム、第２リン酸マグネシウム、第１リン酸ナトリウム、第１リン酸ポタシウム、第１リン酸アンモニウムなどからなる群から一つ以上選択され、単独または混合して使用されることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は上記偏光素子の両側面に保護フィルムを接着する段階を含んで成る偏光板の製造方法を提供する。
【００１６】
また、本発明は上記の製造方法により製造され、ホウ酸とリンを含有した偏光板を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は偏光素子の製造時にホウ酸とリン酸化合物を特定の重量比率で添加して製造することにより、光を吸収する成分の配向性を向上させる効果をもたらした。その結果、単体透過度の低下なく、直交透過度値を低めることにより、明暗比に優れた高輝度のＬＣＤパネルを提供することができるようにした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では本発明による偏光素子及び偏光板の製造方法を具体的に説明する。
偏光素子の製造方法
（１）染色段階
【００１９】
染色段階は、ポリビニルアルコールフィルムにヨード分子を染着させるための段階である。このため、ポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）系フィルムをヨード水溶液が入った染着槽中に含浸させヨード分子がＰＶＡフィルムに染着するようにする。
【００２０】
上記ヨード水溶液の温度は一般的に２０℃乃至５０℃であることが好ましく、含浸時間は１０乃至３００秒の範囲であることが好ましい。
【００２１】
この際、上記ヨード水溶液は０．０１乃至０．５重量％のヨードを含んで成ることが好ましい。また、上記ヨード水溶液は追加でヨードイオンをさらに含むことができ、この際上記ヨードイオンとしては溶解補助剤のヨード化カリウムなどを使用することができる。この際、上記ヨード化カリウムは０．０１乃至１０重量％程度の量で含まれることが好ましい。
【００２２】
また、本発明の上記ヨード水溶液には０．０１〜６重量％のホウ酸がさらに添加されることが好ましい。本発明のヨード水溶液にはホウ酸が必ずしも添加される必要はないが、ホウ酸を添加する場合ヨード分子の架橋がさらに堅固になる効果が得られる。一方、ホウ酸の含量が６重量％を超える場合にはホウ酸が水に完全に溶解しないという問題点が生じ得る。
【００２３】
ヨード分子で染色されたＰＶＡフィルムを延伸したり、延伸されたＰＶＡフィルムをヨードで染色する場合に、上記ヨード分子はＰＶＡフィルムの延伸方向と並んで配列されるようになる。ヨードは高い二色性を有するため、延伸方向に振動する光は吸収され、延伸方向に垂直に振動する光は透過される。その結果、偏光板に透過された自然光から特定の方向に振動する偏光が得られるようになる。
（２）架橋段階
【００２４】
架橋段階はヨード分子をポリビニルアルコール系フィルムの高分子マトリクス上に吸着させるためのもので、ヨード分子が高分子マトリクスに十分に吸着しないと偏光度が劣り偏光板が役割を果たすことが出来なくなる。一般的にヨード分子の架橋剤としてはホウ酸、ボレートなどが主に使用されているが、必ずしもホウ酸を使用しなければならないのではない。しかし、本発明の架橋段階はホウ酸を用いることが必須である。既に言及したように、ホウ酸と後述のリン酸化合物が特定の重量比で添加される場合、光を吸収する成分の配向性が向上し、その結果、直交透過度が改善されるためである。ホウ酸とリン酸化合物の重量比は大体１：０．１乃至１：１０程度であることが好ましい。
【００２５】
架橋方法としては、ヨード分子が染着されたＰＶＡフィルムをホウ酸水溶液に沈積させる浸漬法が一般に使用されるが、塗布法や噴霧法を使用することもできる。
【００２６】
上記ホウ酸水溶液は２乃至１５重量％のホウ酸を含むことが好ましく、３乃至１０重量％のホウ酸を含んで成ることがより好ましい。
【００２７】
この際、上記ホウ酸水溶液の温度は２０℃以上、特に３０乃至８５℃であることが好ましい。含浸時間は一般に１００乃至１２００秒で、特に２００乃至５００秒であることが好ましい。
【００２８】
一方、上記ホウ酸水溶液はホウ酸の他に０．１乃至１５重量％のヨード化カリウムをさらに含んでなることができる。ヨード化カリウムを上記範囲の量で含むホウ酸水溶液を使用する場合、可視光の全ての波長領域に対して大体一定の吸光度を提供するニュートラルグレー偏光子を得ることができるという長所がある。
（３）延伸段階
【００２９】
延伸とは、ヨード分子を一定の方向に配列するためのもので、ＰＶＡフィルムを一定の方向に伸ばす方法で行われる。延伸方法は大きく湿式延伸法と乾式延伸法とに区分され、乾式延伸法はまたロール間（ｉｎｔｅｒ−ｒｏｌｌ）延伸方法、加熱ロール（ｈｅａｔｉｎｇ  ｒｏｌｌ）延伸方法、圧縮延伸方法、テンタ（ｔｅｎｔｅｒ）延伸方法などに、湿式延伸法はテンタ延伸方法、ロール間延伸方法などに区分される。本発明では上記湿式延伸法と乾式延伸法をいずれも使用することができ、必要な場合、これらを組み合せて使用することもできる。
【００３０】
延伸工程は上記染色工程または架橋工程と同時に進行することもでき、個別的に進行することもできる。延伸工程が染色工程と同時に進行される場合にはヨード溶液内で行われることが好ましく、架橋工程と同時に進行される場合にはホウ酸水溶液内で行われることが好ましい。
（４）リン酸化合物添加段階
【００３１】
本発明による偏光板の製造方法は、偏光板の直交透過度を改善させるためホウ酸とリン酸化合物を添加することを特徴とする。上記リン酸化合物は上記染色段階、架橋段階または延伸段階にそれぞれ添加されることができ、一つ以上の段階に添加されることがより好ましい。
【００３２】
上記リン酸化合物は、各段階で予め作られた水溶液（ヨード水溶液またはホウ酸水溶液）に添加するか、各段階の水溶液を作るときヨード、ヨード化カリウムまたはホウ酸と共に添加することができる。この際に添加されるリン酸化合物の量は、ヨード水溶液またはホウ酸水溶液に添加されたホウ酸の０．１乃至１０倍の量で添加されることが好ましい。即ち、水溶液内のホウ酸：リン酸化合物の重量比が１：０．１乃至１：１０になるよう添加することが好ましい。後述の実施例により分かるように、ホウ酸やリン酸化合物を単独で使用する場合には、直交透過度の改善効果がなく、ホウ酸とリン酸化合物を適切な比率で添加する場合のみ直交透過度の改善効果を得ることができるためである。リン酸化合物の重量比がホウ酸重量対比０．１倍未満の場合には直交透過度の改善効果が少なく、１０倍を超える場合にはリン酸化合物が水に溶解しなかったり、直交透過度の改善効果がかえって低下するためである。
【００３３】
一方、上記リン酸化合物は、リン酸、第２リン酸カルシウム、第２リン酸マグネシウム、第１リン酸ナトリウム、第１リン酸ポタシウム、第１リン酸アンモニウムなどからなる群から一つ以上選択され、単独または混合して使用されることができる。
（５）乾燥段階
【００３４】
上記段階が完了すると、ＰＶＡフィルムをオーブンに入れて乾燥させ、偏光素子を得る。
【００３５】
上記のように、ホウ酸とリン酸化合物を共に添加して製造した偏光素子の場合、単体透過度の低下なく直交透過度が大きく改善するものと表れた。これはホウ酸及びリン酸化合物の添加により光を吸収する成分の配向性が向上した結果で、このように配向性が向上した偏光素子を用いると、ホワイト輝度が増加してもブラック輝度が増加しないため、高輝度、高明暗比の画像具現が可能となる。
【００３６】
偏光板の製造方法
偏光素子の乾燥が完了すると、上記偏光素子の両側面に接着剤を用いて保護フィルムを積層させ偏光板を製造する。
【００３７】
保護フィルムとは、偏光素子を保護するため、偏光素子の両側面に付着する透明フィルムをいうもので、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）のようなアセテート系、ポリエステル系、ポリエーテルスルホン系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリオレフィン系樹脂フィルムなどが使用されることができる。一方、上記接着剤としては、ポリビニルアルコール系水系接着剤を使用することができる。
【００３８】
以下、実施例を通して本発明をより詳しく説明する。下記の実施例は本発明の一例に過ぎず、本発明が下記の実施例により限定されるものではない。
【比較例１】
【００３９】
０．１重量％のヨード、１重量％のヨード化カリウム及び３重量％のホウ酸が含有されたヨード溶液にポリビニルアルコールフィルムを浸漬させ染色する。（Ａ．染色段階）染色されたポリビニルアルコールフィルムを５０℃の５重量％のヨード化カリウムが含有された３重量％のホウ酸溶液に浸漬させた後、５倍延伸処理する。（Ｂ．架橋及び延伸段階）上記過程により得られたＰＶＡ偏光素子をオーブンに入れて８０℃で５分間乾燥させる。
【００４０】
次に、ＰＶＡ接着剤を用いて上記ＰＶＡ偏光子の両側面に富士社のＴＡＣフィルムを接合させ偏光板を製造する。
【比較例２】
【００４１】
上記全体工程中添加されたホウ酸（Ａ及びＢ段階）を同一重量比率のリン酸に代替して添加することを除いては比較例１と同一である。
【比較例３】
【００４２】
上記全体工程中添加されたホウ酸（Ａ及びＢ段階）を同一重量比率の第２マグネシウムに代替して添加することを除いては比較例１と同一である。
【実施例１】
【００４３】
上記染色段階（Ａ）において上記ヨード水溶液に第１リン酸カリウム１重量％（ホウ酸：第１リン酸カリウム＝１：０．３３）を添加することを除いては上記比較例１と同一な方法で偏光板を製造する。
【実施例２】
【００４４】
上記架橋及び延伸段階（Ｂ）において上記ホウ酸水溶液に７重量％の第１リン酸カリウム（ホウ酸：第１リン酸カリウム＝１：２．３３）を添加することを除いては上記比較例１と同一な方法で偏光板を製造する。
【実施例３】
【００４５】
上記染色段階（Ａ）において上記ヨード水溶液に５重量％の第１リン酸アンモニウム（ホウ酸：第１リン酸アンモニウム＝１：１．６６）を添加し、上記架橋及び延伸段階（Ｂ）において上記ホウ酸水溶液にそれぞれ水溶液を基準として５重量％の第１リン酸アンモニウム（ホウ酸：第１リン酸アンモニウム＝１：１．６６）を添加することを除いては上記比較例１と同一な方法で偏光板を製造する。
【実施例４】
【００４６】
上記架橋及び延伸段階（Ｂ）においてホウ酸水溶液に３重量％のリン酸（ホウ酸：リン酸＝１：１）を添加することを除いては上記比較例１と同一な方法で偏光板を製造する。
【実施例５】
【００４７】
上記染色段階（Ａ）においてヨード水溶液に水溶液を基準として０．５重量％のリン酸（ホウ酸：リン酸＝１：０．１７）を添加し、上記架橋及び延伸段階（Ｂ）のホウ酸水溶液にそれぞれ水溶液を基準として０．５重量％のリン酸（ホウ酸：リン酸＝１：０．１７）を添加することを除いては上記比較例１と同一な方法で偏光板を製造する。
【実施例６】
【００４８】
上記架橋及び延伸段階（Ｂ）においてホウ酸水溶液に４重量％の第１リン酸アンモニウム（ホウ酸：第１リン酸アンモニウム＝１：１．３３）を添加することを除いては上記比較例１と同一な方法で偏光板を製造する。
【００４９】
一方、Ａ段階においてヨード水溶液のヨード濃度を調節して、上記の全ての比較例及び実施例の方法で製造された偏光素子が単体透過度４２．０〜４２．５％、色相−ａ＝１．１４〜１．０、ｂ＝２．５〜３．５を有するようにする。
【００５０】
下記の表１は上記比較例１の方法で製作した偏光板の直交透過度をＴｃ、ｏ＝１．０にしておき、比較例２乃至３と実施例１乃至６の方法で製造された偏光板の直交透過度比（＝Ｔｃ／Ｔｃ、ｏ）を測定して表したものである。ここで、Ｔｃは直交透過度を、Ｔｃ、ｏは比較例１の直交透過度を表す。実施例と比較例の直交透過度、Ｔｃは同一な単体透過度（Ｔｓ．）値で測定した。同一な単体透過度で直交透過度が低いということは光を吸収する成分の配向性が向上したことを意味する。
【００５１】
直交透過度（Ｔｃ）は２枚の偏光板を吸収軸に沿って０度、９０度に裁断した後、両フィルムの吸収軸が９０度になるよう重ねて透過度測定機であるＮ＆Ｋ  ａｎａｌｙｚｅｒ（Ｎ＆Ｋ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．）で測定した。
【００５２】
【表１】
2009538458.tif 000002
【００５３】
上記表１に表したように、同一な単体透過度において実施例と比較例の直交透過度を測定した結果、ホウ酸とリン酸化合物を特定の比率で添加して製造した実施例の偏光板の直交透過度が改善されたことが分かる。一方、比較例２、３のようにホウ酸無しでリン酸化合物のみを添加した場合には直交透過度がかえって悪化したことが分かる。
【国際調査報告】
2009538458.tif 000003
2009538458.tif 000004