CN115461659A - 偏光板及使用该偏光板的图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供在应用于具有照相机部的图像显示装置的情况下可不设置贯通孔或透明部地实现优异的拍摄功能及脸部认证功能的偏光板。本发明的实施方式的偏光板具有偏光件和设置于偏光件的至少一侧的保护层,所述偏光件由包含二色性物质的聚乙烯醇系树脂薄膜构成,所述偏光板的反射像对比度指标为15以下。

Description

偏光板及使用该偏光板的图像显示装置
技术领域
本发明涉及偏光板及使用该偏光板的图像显示装置。
背景技术
在图像显示装置(例如,液晶显示装置、有机EL显示装置、量子点显示装置)中,由于其图像形成方式,大多情况下在显示单元的至少一侧配置有偏光板。近年,具有照相机部的图像显示装置在迅速普及,该照相机部不仅作为拍摄装置发挥功能,还可作为脸部认证***的主要构成要素发挥功能。为了充分发挥这样的拍摄功能及脸部认证功能,偏光板大多在与照相机部对应的位置设置贯通孔或透明部(非偏光部)。但是,由于贯通孔或透明部大多会破坏设计性,因此期望能够不设置贯通孔或透明部地充分发挥拍摄功能及脸部认证功能的偏光板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-081482号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是为了解决上述以往的课题而作出的,其主要目的在于,提供在应用于具有照相机部的图像显示装置的情况下可不设置贯通孔或透明部地实现优异的拍摄功能及脸部认证功能的偏光板。
用于解决问题的方案
本发明的实施方式的偏光板具有偏光件和设置于该偏光件的至少一侧的保护层,所述偏光件由包含二色性物质的聚乙烯醇系树脂薄膜构成,所述偏光板的反射像对比度指标为15以下。
1个实施方式中,上述偏光件的厚度为12μm以下。
1个实施方式中,上述反射像对比度指标为13以下。
1个实施方式中,上述偏光板仅在上述偏光件的一侧具有保护层。
根据本发明的另一方面,提供一种图像显示装置。该图像显示装置具备:显示单元、和在该显示单元的至少一侧配置的上述的偏光板。
发明的效果
根据本发明的实施方式,通过将反射像对比度指标控制为15以下,从而可提供在应用于具有照相机部的图像显示装置的情况下可不设置贯通孔或透明部地实现优异的拍摄功能及脸部认证功能的偏光板。
附图说明
图1为本发明的1个实施方式的偏光板的截面示意图。
图2为示出本发明的实施方式的偏光板中使用的偏光件的制造方法中的使用加热辊的干燥收缩处理的一例的示意图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明,但本发明不限定于这些实施方式。
A.偏光板的整体构成
图1为本发明的1个实施方式的偏光板的截面示意图。偏光板100具有:偏光件10、配置于偏光件10的一侧(例如,将偏光板应用于图像显示装置时为与显示单元相反的一侧)的第1保护层(外侧保护层)20、和配置于偏光件10的另一侧(例如,将偏光板应用于图像显示装置时为显示单元侧)的第2保护层(内侧保护层)30。根据目的等,可以省略第1保护层20或第2保护层30中任一者。偏光件10由包含二色性物质(代表性的是碘、二色性染料)的聚乙烯醇(PVA)系树脂薄膜构成。
本发明的实施方式中,反射像对比度指标为15以下、优选为14.5以下、更优选为13以下、进一步优选为12以下。反射像对比度指标越小越优选,其下限例如可以为5。反射像对比度指标为这样的范围时,能够减小透射波前像差(wavefront aberration)(透过偏光板的光的光学畸变、关于详情在后面叙述)。其结果,应用于具有照相机部的图像显示装置的情况下,能够不设置贯通孔或透明部地实现优异的拍摄功能及脸部认证功能。以下对规定反射像对比度指标的技术含义进行说明。作为透射波前像差变大的原因之一,推测与偏光件的表面粗糙度(例如,算术平均粗糙度Ra)有关。本发明人等对透射波前像差与偏光件的表面粗糙度的关系进行了深入研究,结果发现,即使控制偏光件的表面粗糙度,也无法适当地控制透射波前像差。基于这样新的见解进而反复进行试验,结果发现,通过控制作为偏光板整体的特性的反射像对比度指标,能够适当地控制透射波前像差,从而完成了本发明。关于通过控制反射像对比度指标、而不是控制偏光件的表面粗糙度从而能够适当地控制透射波前像差的理由,理论上尚不明确,推测是偏光板的构成要素的单独和/或相互的光学上的要素作为整体得到最优化的结果。
反射像对比度指标如上所述,反映偏光板的构成要素的单独和/或相互的光学上的要素(例如,偏光件的条纹、偏光件与保护层的界面的折射和/或散射、保护层的凹凸)。反射像对比度指标可以如下来测定。在暗室环境下使来自检查用特殊照明装置(日本技术中心公司制、“S-Light”)的光以角度45°照射到偏光板;以数字数据的形式读取反射像的图像;对100mm×100mm的区域实施图像处理并求出亮度不均作为标准偏差,将其作为反射像对比度指标。更详细而言,将图像的像素的亮度以0~255的等级数值化,求出其标准偏差,将其作为反射像对比度指标。
偏光板优选如上所述透射波前像差小。由此,应用于具有照相机部的图像显示装置的情况下,能够不设置贯通孔或透明部地实现优异的拍摄功能及脸部认证功能。透射波前像差为表示透过偏光板的光的光学畸变的指标,是指透过偏光板的光距离理想的波面(球面)的偏移。因此,若透射波前像差过大,则透过偏光板的光距离理想的波面的偏差变大,从物体的1点射出的光线束不会聚成1点,因此存在影像模糊、畸变的情况。这种成像的不良情况特别是在脸部认证***中有妨碍正确的认证的情况。透射波前像差优选为100nm以下、更优选为50nm以下、进一步优选为30nm以下、特别优选为25nm以下。透射波前像差越小越优选,其下限例如可以为3nm。这样的透射波前像差如上所述可以通过将反射像对比度指标控制为规定值以下来实现。透射波前像差代表性的是可由Pv·λ表示。此处,Pv表示测定范围的透射波前像差的最大值与最小值的差(Peak-Valley),表示其距离相对于入射光波长的比例。例如,透射波前像差相对于入射光的波长为10分之1的距离的情况下,Pv=0.1。λ为入射光的波长(nm)。1个实施方式中,透射波前像差可以使用波长632.8nm的HeNe激光来测定。
A-1.偏光件
偏光件如上所述由包含二色性物质(代表性的是,碘、二色性染料)的PVA系树脂薄膜构成。二色性物质优选为碘。偏光件可以由单层的树脂薄膜形成,也可以由二层以上的层叠体形成。
作为由单层的树脂薄膜形成的偏光件的具体例,可举出对聚乙烯醇(PVA)系薄膜、部分缩甲醛化PVA系薄膜、乙烯·乙酸乙烯酯共聚物系部分皂化薄膜等亲水性高分子薄膜实施利用碘、二色性染料等二色性物质进行染色处理及拉伸处理而成者、PVA的脱水处理物、聚氯乙烯的脱盐酸处理物等多烯系取向薄膜等。从光学特性优异方面出发,优选使用将PVA系薄膜用碘进行染色并进行单向拉伸而得到的偏光件。上述基于碘的染色例如通过将PVA系薄膜浸渍于碘水溶液来进行。上述单向拉伸的拉伸倍率优选为3~7倍。拉伸可以在染色处理后进行,也可以边染色边进行。另外,也可以拉伸后进行染色。根据需要,对PVA系薄膜实施溶胀处理、交联处理、清洗处理、干燥处理等。例如,通过在染色之前将PVA系薄膜浸渍于水而进行水洗,不仅能够清洗PVA系薄膜表面的污迹、抗粘连剂,还能够使PVA系薄膜溶胀从而防止染色不均等。
作为使用层叠体得到的偏光件的具体例,可举出使用树脂基材与层叠于该树脂基材的PVA系树脂层(PVA系树脂薄膜)的层叠体、或树脂基材与涂布形成于该树脂基材的PVA系树脂层的层叠体而得到的偏光件。使用树脂基材与涂布形成于该树脂基材的PVA系树脂层的层叠体而得到的偏光件例如如下来制作:将PVA系树脂溶液涂布于树脂基材,使其干燥而在树脂基材上形成PVA系树脂层,得到树脂基材与PVA系树脂层的层叠体;对该层叠体进行拉伸及染色,将PVA系树脂层制成偏光件。本实施方式中,拉伸代表性的是包含将层叠体浸渍于硼酸水溶液中并拉伸。进而,拉伸根据需要还可以包含在硼酸水溶液中的拉伸之前将层叠体在高温(例如,95℃以上)下进行空中拉伸。可以直接使用得到的树脂基材/偏光件的层叠体(即,可以将树脂基材作为偏光件的保护薄膜),也可以从树脂基材/偏光件的层叠体将树脂基材剥离,在该剥离面层叠符合目的的任意适当的保护薄膜而使用。这样的偏光件的制造方法的详情例如记载于日本特开2012-73580号公报、日本特许第6470455号中。这些公报的整体的记载作为参考被援引至本说明书中。
作为形成上述PVA系树脂薄膜的PVA系树脂,可采用任意适当的树脂。例如,可举出聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物。聚乙烯醇通过对聚乙酸乙烯酯进行皂化来得到。乙烯-乙烯醇共聚物通过对乙烯-乙酸乙烯酯共聚物进行皂化来得到。PVA系树脂的皂化度通常为85摩尔%~100摩尔%、优选为95.0摩尔%~99.9摩尔%、进一步优选为99.0摩尔%~99.5摩尔%。皂化度可以依据JIS K 6726-1994来求出。通过使用这样的皂化度的PVA系树脂,从而可得到耐久性优异的偏光件。皂化度过高的情况下,有发生凝胶化的担心。
PVA系树脂的平均聚合度可以根据目的来适当地选择。平均聚合度通常为1000~10000、优选为1200~5000、进一步优选为1500~4500。需要说明的是,平均聚合度可以依据JIS K 6726-1994来求出。
PVA系树脂薄膜(偏光件)中的碘浓度例如为5.0重量%~12.0重量%。另外,PVA系树脂薄膜中的硼酸浓度例如为12重量%~25重量%。
偏光件的厚度例如为12μm以下、优选为8μm以下、更优选为7μm以下、进一步优选为6μm以下。另一方面,偏光件的厚度优选为1μm以上、更优选为2μm以上。偏光件的厚度越厚越容易获得期望的反射像对比度指标,但根据本发明的实施方式,即使为这样薄的偏光件,也能实现期望的反射像对比度指标。
偏光件优选在波长380nm~780nm的任意波长下显示吸收二色性。偏光件的单体透过率优选为40.0%~46.0%、更优选为40.5%~43.0%。偏光件的偏光度优选为99.9%以上、更优选为99.95%以上、进一步优选为99.98%以上。
A-2.保护层
第1及第2保护层由可以作为偏光件的保护层使用的任意适当的薄膜形成。对于作为该薄膜的主成分的材料的具体例,可列举出三乙酸纤维素(TAC)等纤维素系树脂、聚酯系、聚乙烯醇系、聚碳酸酯系、聚酰胺系、聚酰亚胺系、聚醚砜系、聚砜系、聚苯乙烯系、聚降冰片烯系、聚烯烃系、(甲基)丙烯酸系、乙酸酯系等透明树脂等。另外,还可列举出(甲基)丙烯酸系、氨基甲酸酯系、(甲基)丙烯酸氨基甲酸酯系、环氧系、有机硅系等热固化型树脂或紫外线固化型树脂等。此外,例如,也可列举出硅氧烷系聚合物等玻璃质系聚合物。另外,也可以使用日本特开2001-343529号公报(WO01/37007)中记载的聚合物薄膜。作为该薄膜的材料,例如,可以使用含有在侧链具有取代或未取代的酰亚胺基的热塑性树脂和在侧链具有取代或未取代的苯基以及腈基的热塑性树脂的树脂组合物,例如,可列举出具有由异丁烯和N-甲基马来酰亚胺形成的交替共聚物及丙烯腈·苯乙烯共聚物的树脂组合物。该聚合物薄膜例如可以为上述树脂组合物的挤出成形物。
将偏光板100应用于图像显示装置时配置在与显示单元相反的一侧的第1保护层(外侧保护层)20的厚度代表性的是300μm以下,优选为100μm以下、更优选为5μm~80μm、进一步优选为10μm~60μm。需要说明的是,实施表面处理的情况下,外侧保护层的厚度为包括表面处理层的厚度在内的厚度。
将偏光板100应用于图像显示装置时配置于显示单元侧的第2保护层(内侧保护层)30的厚度优选为5μm~200μm、更优选为10μm~100μm、进一步优选为10μm~60μm。1个实施方式中,内侧保护层优选为光学上各向同性。本说明书中“光学上各向同性”是指,面内相位差Re(550)为0nm~10nm、厚度方向的相位差Rth(550)为-10nm~+10nm。另一实施方式中,内侧保护层为具有任意适当的相位差值的相位差层。该情况下,相位差层的面内相位差Re(550)例如为110nm~150nm,其慢轴与偏光件的吸收轴所成的角度例如为40°~50°。“Re(550)”为在23℃下以波长550nm的光测定的面内相位差,通过式:Re=(nx-ny)×d来求出。“Rth(550)”为在23℃下以波长550nm的光测定的厚度方向的相位差,通过式:Re=(nx-nz)×d来求出。此处,“nx”是面内的折射率为最大的方向(即,慢轴方向)的折射率,“ny”是在面内与慢轴正交的方向(即,快轴方向)的折射率,“nz”是厚度方向的折射率,“d”为层(薄膜)的厚度(nm)。需要说明的是,如上所述,优选可省略第2保护层(内侧保护层)30。
B.偏光件的制造方法
偏光件例如可以通过包括下述工序的方法来制作:在长条状的热塑性树脂基材的单侧,形成包含卤化物和聚乙烯醇系树脂(PVA系树脂)的聚乙烯醇系树脂层(PVA系树脂层)而制成层叠体;及对层叠体依次实施空中辅助拉伸处理、染色处理、水中拉伸处理和干燥收缩处理,所述干燥收缩处理通过边沿长度方向输送层叠体边进行加热,从而使宽度方向收缩2%以上。PVA系树脂层中的卤化物的含量优选相对于PVA系树脂100重量份为5重量份~20重量份。干燥收缩处理优选使用加热辊进行处理,加热辊的温度优选为60℃~120℃。由干燥收缩处理带来的层叠体的宽度方向的收缩率优选为2%以上。根据这样的制造方法,能够得到上述B项中说明的偏光件。特别是,通过制作具有包含卤化物的PVA系树脂层的层叠体,使上述层叠体的拉伸为包括空中辅助拉伸及水中拉伸的多阶段拉伸,并用加热辊对拉伸后的层叠体进行加热,能够得到具有优异的光学特性(代表性的是,单体透过率及偏光度)、并且光学特性的偏差得以抑制的偏光件。具体而言,通过在干燥收缩处理工序中使用加热辊,能够一边输送层叠体,一边使层叠体整体均匀地收缩。由此,不仅能够提高得到的偏光件的光学特性,还能够稳定地生产光学特性优异的偏光件,能够抑制偏光件的光学特性(特别是单体透过率)的不均。
B-1.层叠体的制作
作为制作热塑性树脂基材与PVA系树脂层的层叠体的方法,可采用任意适当的方法。优选在热塑性树脂基材的表面涂布包含卤化物和PVA系树脂的涂布液并进行干燥,由此在热塑性树脂基材上形成PVA系树脂层。如上所述,PVA系树脂层中的卤化物的含量优选相对于PVA系树脂100重量份为5重量份~20重量份。
作为涂布液的涂布方法,可以采用任意适当的方法。例如,可列举出辊涂法、旋涂法、线棒涂布法、浸渍涂布法、模涂法、帘式涂布法、喷涂法、刀涂法(逗点涂布法等)等。上述涂布液的涂布·干燥温度优选为50℃以上。
PVA系树脂层的厚度优选为3μm~40μm、进一步优选为3μm~20μm。
在形成PVA系树脂层前,可以对热塑性树脂基材实施表面处理(例如电晕处理等),也可以在热塑性树脂基材上形成易粘接层。通过进行这样的处理,能够提高热塑性树脂基材与PVA系树脂层的密合性。
B-1-1.热塑性树脂基材
作为热塑性树脂基材,可采用任意适当的热塑性树脂薄膜。关于热塑性树脂基材的详情,例如记载于日本特开2012-73580号公报。该公报的全部记载作为参考被援引至本说明书中。
B-1-2.涂布液
涂布液如上所述包含卤化物和PVA系树脂。上述涂布液代表性的为使上述卤化物及上述PVA系树脂溶解于溶剂而成的溶液。作为溶剂,例如,可列举出水、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、各种二醇类、三羟甲基丙烷等多元醇类、乙二胺、二亚乙基三胺等胺类。这些可以单独使用或组合使用两种以上。这些之中,优选为水。溶液的PVA系树脂浓度相对于溶剂100重量份优选为3重量份~20重量份。为这样的树脂浓度时,能够形成与热塑性树脂基材密合的均匀的涂布膜。涂布液中的卤化物的含量优选相对于PVA系树脂100重量份为5重量份~20重量份。
涂布液中可以配混添加剂。作为添加剂,例如,可列举出增塑剂、表面活性剂等。作为增塑剂,例如,可列举出乙二醇、甘油等多元醇。作为表面活性剂,例如,可列举出非离子表面活性剂。它们可以出于进一步提高得到的PVA系树脂层的均匀性、染色性、拉伸性的目的而使用。
作为上述PVA系树脂,可采用任意适当的树脂。例如,可列举出聚乙烯醇及乙烯-乙烯醇共聚物。聚乙烯醇通过对聚乙酸乙烯酯进行皂化来得到。乙烯-乙烯醇共聚物通过对乙烯-乙酸乙烯酯共聚物进行皂化来得到。PVA系树脂的皂化度通常为85摩尔%~100摩尔%,优选为95.0摩尔%~99.95摩尔%、进一步优选为99.0摩尔%~99.93摩尔%。皂化度可以依据JIS K 6726-1994来求出。通过使用这样的皂化度的PVA系树脂,从而可得到耐久性优异的偏光件。皂化度过高的情况下,有发生凝胶化的担心。如上所述,PVA系树脂优选包含经乙酰乙酰基改性的PVA系树脂。
PVA系树脂的平均聚合度可根据目的适当地选择。平均聚合度通常为1000~10000,优选为1200~4500、进一步优选为1500~4300。需要说明的是,平均聚合度可以依据JIS K 6726-1994来求出。
作为上述卤化物,可采用任意适当的卤化物。例如,可列举出碘化物及氯化钠。作为碘化物,例如,可列举出碘化钾、碘化钠、及碘化锂。这些之中,优选为碘化钾。
涂布液中的卤化物的量优选相对于PVA系树脂100重量份为5重量份~20重量份,更优选相对于PVA系树脂100重量份为10重量份~15重量份。若卤化物的量相对于PVA系树脂100重量份超过20重量份,则有时卤化物会渗出、最终得到的偏光件白浊。
通常通过拉伸PVA系树脂层,PVA系树脂中的聚乙烯醇分子的取向性会变高,但若将拉伸后的PVA系树脂层浸渍于包含水的液体,则有时聚乙烯醇分子的取向杂乱、取向性降低。特别是对热塑性树脂与PVA系树脂层的层叠体进行硼酸水中拉伸的情况下,为了使热塑性树脂的拉伸稳定而在较高的温度下在硼酸水中对上述层叠体进行拉伸的情况下,上述取向度降低的倾向显著。例如,PVA薄膜自身在硼酸水中的拉伸通常在60℃下进行,而A-PET(热塑性树脂基材)与PVA系树脂层的层叠体的拉伸在70℃左右的温度这样高的温度下进行,该情况下,拉伸初期的PVA的取向性会在通过水中拉伸而上升前的阶段降低。对此,通过制作包含卤化物的PVA系树脂层与热塑性树脂基材的层叠体,在对层叠体在硼酸水中进行拉伸之前在空气中进行高温拉伸(辅助拉伸),从而可促进辅助拉伸后的层叠体的PVA系树脂层中的PVA系树脂的结晶化。其结果,将PVA系树脂层浸渍于液体的情况下,与PVA系树脂层不含卤化物的情况相比,可抑制聚乙烯醇分子的取向的杂乱及取向性的降低。由此,可提高经过染色处理及水中拉伸处理等将层叠体浸渍于液体而进行的处理工序而得到的偏光件的光学特性。
B-2.空中辅助拉伸处理
特别是,为了得到高的光学特性,优选将干式拉伸(辅助拉伸)和硼酸水中拉伸组合的2段拉伸的方法。通过如2段拉伸那样导入辅助拉伸,能够一边抑制热塑性树脂基材的结晶化一边进行拉伸,能够解决在之后的硼酸水中拉伸时拉伸性因热塑性树脂基材的过度的结晶化而降低的问题,能够以更高倍率对层叠体进行拉伸。进而,在热塑性树脂基材上涂布PVA系树脂的情况下,为了抑制热塑性树脂基材的玻璃化转变温度的影响,与通常在金属滚筒上涂布PVA系树脂的情况相比需要降低涂布温度,其结果,会产生PVA系树脂的结晶化相对变低、得不到充分的光学特性的问题。对此,通过导入辅助拉伸,即使是在热塑性树脂上涂布PVA系树脂的情况下,也能够提高PVA系树脂的结晶性,能够达成高的光学特性。另外,通过同时事先提高PVA系树脂的取向性,在后续的染色工序、拉伸工序中浸渍于水时,能够防止PVA系树脂的取向性的降低、溶解等问题,能够达成高的光学特性。
空中辅助拉伸的拉伸方法可以为固定端拉伸(例如,使用拉幅拉伸机进行拉伸的方法),也可以为自由端拉伸(例如,使层叠体通过圆周速度不同的辊间而进行单向拉伸的方法)。1个实施方式中,空中辅助拉伸的拉伸方法例如可以为使用拉幅拉伸机的双向拉伸。通过适当地设定双向拉伸的拉伸条件,可对得到的偏光件赋予规定的双向性。其结果,能够实现具有期望的刺穿强度的偏光件。
空中辅助拉伸的长度方向的拉伸倍率优选为2.3倍以上、更优选为2.4倍~3.5倍。本发明的实施方式中,通过如上所述采用双向拉伸来控制宽度残存率(收缩后的宽度相对于原来的宽度:%)。具体而言,空中辅助拉伸的(即,空中辅助拉伸后的)宽度残存率与自由收缩宽度残存率的差优选为2%以上、更优选为3%以上、进一步优选为5%以上。该差的最大值例如可以为15%。此处,自由收缩宽度残存率为以相同拉伸倍率在长度方向进行自由端拉伸时的宽度残存率。具体而言,将拉伸倍率设为x倍时的自由收缩宽度残存率可以通过(1/x1/2)×100来算出。例如拉伸至2.4倍的情况下,自由收缩宽度残存率为(1/(2.4)1/2)×100=64.5%。认为这是由于,在自由收缩中沿长度方向进行拉伸的情况下,宽度方向与厚度方向以相同比率收缩。需要说明的是,组合空中辅助拉伸和水中拉伸时的最大拉伸倍率(长度方向)相对于层叠体的原长优选为5.0倍以上、更优选为5.5倍以上、进一步优选为6.0倍以上。本说明书中“最大拉伸倍率”是指层叠体即将断裂之前的拉伸倍率,是指另外确认层叠体断裂的拉伸倍率、并比其值低0.2的值。
空中辅助拉伸的拉伸温度可以根据热塑性树脂基材的形成材料、拉伸方式等来设定为任意适当的值。拉伸温度优选为热塑性树脂基材的玻璃化转变温度(Tg)以上、进一步优选为热塑性树脂基材的玻璃化转变温度(Tg)+10℃以上、特别优选为Tg+15℃以上。另一方面,拉伸温度的上限优选为170℃。通过以这样的温度进行拉伸,能够抑制PVA系树脂的结晶化急剧地进行,从而抑制由该结晶化导致的不良情况(例如,妨碍由拉伸所引起的PVA系树脂层的取向)。空中辅助拉伸后的PVA系树脂的结晶化指数优选为1.3~1.8、更优选为1.4~1.7。PVA系树脂的结晶化指数可以使用傅立叶变换红外光谱仪、通过ATR法进行测定。具体而言,将偏光设为测定光来实施测定,使用得到的光谱的1141cm-1及1440cm-1的强度,按照下式算出结晶化指数。
结晶化指数=(IC/IR)
其中,
IC:为使测定光入射并进行测定时的1141cm-1的强度
IR:为使测定光入射并进行测定时的1440cm-1的强度。
B-3.不溶化处理、染色处理及交联处理
根据需要,在空中辅助拉伸处理之后且水中拉伸处理、染色处理之间进行不溶化处理。上述不溶化处理代表性的是通过将PVA系树脂层浸渍于硼酸水溶液中来进行。上述染色处理代表性的是通过利用二色性物质(代表性的是碘)对PVA系树脂层进行染色来进行。根据需要,在染色处理之后且水中拉伸处理之前实施交联处理。上述交联处理代表性的是通过使PVA系树脂层浸渍于硼酸水溶液来进行。关于不溶化处理、染色处理及交联处理的详情,例如记载于日本特开2012-73580号公报(上述)。
B-4.水中拉伸处理
水中拉伸处理是使层叠体浸渍于拉伸浴而进行。通过水中拉伸处理,可在比上述热塑性树脂基材、PVA系树脂层的玻璃化转变温度(代表性的是80℃左右)低的温度下进行拉伸,能够在抑制PVA系树脂层的结晶化的同时以高倍率对其进行拉伸。其结果,能够制造具有优异的光学特性的偏光件。
层叠体的拉伸方法可以采用任意适当的方法。具体而言,可以为固定端拉伸,也可以为自由端拉伸(例如,使层叠体通过圆周速度不同的辊间而进行单向拉伸的方法)。优选选择自由端拉伸。层叠体的拉伸可以以一阶段进行,也可以分多阶段进行。分多阶段进行的情况下,后述的层叠体的拉伸倍率(最大拉伸倍率)为各阶段的拉伸倍率的积。
水中拉伸优选使层叠体浸渍在硼酸水溶液中来进行(硼酸水中拉伸)。通过使用硼酸水溶液作为拉伸浴,从而能够对PVA系树脂层赋予耐受在拉伸时施加的张力的刚性和不溶解于水的耐水性。具体而言,硼酸在水溶液中会生成四羟基硼酸阴离子而通过氢键与PVA系树脂进行交联。其结果,能够对PVA系树脂层赋予刚性和耐水性从而良好地进行拉伸,能够制造具有优异的光学特性的偏光件。
上述硼酸水溶液优选通过使硼酸和/或硼酸盐溶解于作为溶剂的水来得到。硼酸浓度相对于水100重量份优选为1重量份~10重量份、更优选为2.5重量份~6重量份、特别优选为3重量份~5重量份。通过将硼酸浓度设为1重量份以上,从而能够有效地抑制PVA系树脂层的溶解,能够得到更高特性的偏光件。需要说明的是,也可以使用除硼酸或硼酸盐以外将硼砂等硼化合物、乙二醛、戊二醛等溶解于溶剂而得到的水溶液。
优选在上述拉伸浴(硼酸水溶液)中配混碘化物。通过配混碘化物,从而能够抑制吸附于PVA系树脂层的碘的溶出。碘化物的具体例如上所述。碘化物的浓度相对于水100重量份优选为0.05重量份~15重量份、更优选为0.5重量份~8重量份。
拉伸温度(拉伸浴的液温)及层叠体在拉伸浴中的浸渍时间可以根据保护层的构成(代表性的是,材料、以及是配置于偏光件的单侧还是配置于两侧)来适当地设定。拉伸温度例如可以为70℃以下,另外,例如可以为67℃以下,另外,例如可以为66℃以下,另外,例如可以为65℃以下。拉伸温度的下限例如可以为50℃,另外,例如可以为55℃。层叠体在拉伸浴中的浸渍时间例如可以为50秒以上,另外,例如可以为55秒以上,另外,例如可以为60秒以上。浸渍时间的上限例如可以为100秒。拉伸温度与浸渍时间的组合例如可以为55℃~66℃/55秒以上,另外,例如可以为60℃~66℃/60秒~80秒。硼酸水中拉伸通常在70℃附近进行50秒左右,但本发明人等发现,通过将拉伸温度降低几℃、并且延长浸渍时间,能够不使偏光件的光学特性降低地显著地减小反射像对比度指标。这是无法预期的优异的效果。进而还发现:利用保护层的构成,仅降低拉伸温度、或仅延长浸渍时间也可得到同样的效果。
水中拉伸所带来的拉伸倍率优选为1.5倍以上、更优选为3.0倍以上。层叠体的总拉伸倍率相对于层叠体的原长优选为5.0倍以上、进一步优选为5.5倍以上。通过达成这样高的拉伸倍率,能够制造光学特性极其优异的偏光件。这样高的拉伸倍率可以通过采用水中拉伸方式(硼酸水中拉伸)来达成。
B-5.干燥收缩处理
上述干燥收缩处理可以通过将区域整体加热而进行的区域加热来进行,也可以通过对输送辊进行加热(使用所谓的加热辊)来进行(加热辊干燥方式)。优选使用这两者。通过使用加热辊进行干燥,能够有效地抑制层叠体的加热卷曲从而制造外观优异的偏光件。具体而言,通过使层叠体在沿着加热辊的状态下干燥,能够有效地促进上述热塑性树脂基材的结晶化从而增大结晶度,即使为较低的干燥温度,也能够良好地增大热塑性树脂基材的结晶度。其结果,热塑性树脂基材的刚性增加,从而成为可耐受由干燥引起的PVA系树脂层的收缩的状态,可抑制卷曲。另外,通过使用加热辊,能够使层叠体在维持平坦的状态的同时进行干燥,因此不仅能够抑制卷曲、还能够抑制褶皱的产生。此时,通过干燥收缩处理使层叠体在宽度方向收缩,由此能够提高光学特性。这是因为能够有效地提高PVA及PVA/碘络合物的取向性。由干燥收缩处理带来的层叠体的宽度方向的收缩率优选为1%~10%、更优选为2%~8%、特别优选为4%~6%。通过使用加热辊,能够一边输送层叠体一边连续地沿宽度方向收缩,能够实现高的生产率。
图2为示出干燥收缩处理的一例的示意图。干燥收缩处理中,边利用加热至规定的温度的输送辊R1~R6、和导辊G1~G4对层叠体200进行输送边进行干燥。图示例中,以交替连续地对PVA树脂层的面和热塑性树脂基材的面进行加热的方式配置输送辊R1~R6,但例如也可以以仅连续地对层叠体200的一个面(例如热塑性树脂基材面)进行加热的方式配置输送辊R1~R6。
可以通过调整输送辊的加热温度(加热辊的温度)、加热辊的数量、与加热辊的接触时间等来控制干燥条件。加热辊的温度优选为60℃~120℃、进一步优选为65℃~100℃、特别优选为70℃~80℃。能够制造能良好地增大热塑性树脂的结晶度从而良好地抑制卷曲、并且耐久性非常优异的光学层叠体。需要说明的是,加热辊的温度可以通过接触式温度计来测定。图示例中设置有6个输送辊,但只要输送辊为多个,就没有特别限制。输送辊通常设置为2个~40个、优选4个~30个。层叠体与加热辊的接触时间(总接触时间)优选为1秒~300秒、更优选为1~20秒、进一步优选为1~10秒。
加热辊可以设置在加热炉(例如烘箱)内,也可以设置在通常的生产线中(室温环境下)。优选设置在具备送风手段的加热炉内。通过组合使用基于加热辊的干燥和热风干燥,能够抑制加热辊间的急剧的温度变化,能够容易地控制宽度方向的收缩。热风干燥的温度优选为30℃~100℃。另外,热风干燥时间优选为1秒~300秒。热风的风速优选为10m/s~30m/s左右。需要说明的是,该风速为加热炉内的风速,可以通过迷你叶片型数码风速计来测定。
B-6.其他处理
优选在水中拉伸处理之后且干燥收缩处理之前实施清洗处理。上述清洗处理代表性的是通过使PVA系树脂层浸渍于碘化钾水溶液来进行。
C.图像显示装置
上述A项及B项中记载的偏光板可以应用于图像显示装置。因此,这样的图像显示装置也包含在本发明的实施方式中。图像显示装置具备:显示单元、和在显示单元的至少一侧配置的上述A项及B项中记载的偏光板。作为图像显示装置,例如,可举出液晶显示装置、有机电致(EL)显示装置。图像显示装置的构成在业界是周知的,因此省略其详细的说明。
实施例
以下,通过实施例具体地对本发明进行说明,但本发明不受这些实施例限定。实施例中的评价项目如下。
(1)反射像对比度指标
将实施例及比较例中得到的偏光板载置于小型暗室内的水平面。使用检查用特殊照明装置(日本技术中心公司制、“S-Light”)作为光源,使来自该光源的光以角度45°照射至偏光板。此时,以使偏光板的吸收轴方向与光源的照射方向垂直的方式来设置偏光板。偏光板借助丙烯酸系粘合剂(厚度20μm)贴合于遮光性的黑色亚克力板上。对于单侧具有保护层的偏光板,使偏光件面与粘合剂接触,对于两侧具有保护层的偏光板,使内侧保护层面与粘合剂接触。需要说明的是,与偏光板相比,黑色亚克力板的反射像对比度指标足够小,因此不影响测定结果。用照相机拍摄投影至设置于暗室内的壁面的荧幕的反射像,并以数字数据形式读取反射像的图像。对读取的图像的100mm×100mm的区域实施图像处理,求出亮度不均作为标准偏差,将其作为反射像对比度指标。更详细而言,将图像的像素的亮度用0~255的等级进行数值化,求出其标准偏差,将其作为反射像对比度指标。
(2)透射波前像差
将实施例及比较例中得到的偏光板配置于测定装置(ZYGO公司制、Verifire干涉计***)进行测定。光源使用波长632.8nm的HeNe激光,入射光的斑点直径设为1mm。使用球面透过波面测定的应用程序,得到由干涉光计算的透射波前像差。
[实施例1]
1.偏光件的制作
作为热塑性树脂基材,使用长条状、Tg为约75℃的非晶质的间苯二甲酸共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(厚度:100μm),对树脂基材的单面实施电晕处理。
在以9:1将聚乙烯醇(聚合度4200、皂化度99.2摩尔%)及乙酰乙酰基改性PVA(日本合成化学工业株式会社制、商品名“GOHSEFIMER”)混合而成的PVA系树脂100重量份中,添加碘化钾13重量份,将所得物质溶于水,制备PVA水溶液(涂布液)。
在树脂基材的电晕处理面上涂布上述PVA水溶液并在60℃下进行干燥,由此形成厚度13μm的PVA系树脂层,制作层叠体。
将得到的层叠体在130℃的烘箱内沿纵向(长度方向)单向拉伸至2.4倍(空中辅助拉伸处理)。
接着,使层叠体在液温40℃的不溶化浴(相对于水100重量份,配混硼酸4重量份而得到的硼酸水溶液)中浸渍30秒钟(不溶化处理)。
接着,在液温30℃的染色浴(相对于水100重量份,以1:7的重量比配混碘和碘化钾而得到的碘水溶液)中以使最终得到的偏光件的单体透过率(Ts)成为期望的值的方式调整浓度并浸渍60秒钟(染色处理)。
接着,在液温40℃的交联浴(相对于水100重量份,配混3重量份碘化钾、并配混5重量份硼酸而得到的硼酸水溶液)中浸渍30秒钟(交联处理)。
其后,使层叠体浸渍在液温64℃的硼酸水溶液(硼酸浓度4重量%、碘化钾浓度5重量%)中、并在圆周速度不同的辊间沿纵向(长度方向)以总拉伸倍率成为5.5倍的方式进行单向拉伸(水中拉伸处理)。需要说明的是,水中拉伸处理中的层叠体在硼酸水溶液中的浸渍时间为75秒。
其后,使层叠体浸渍在液温20℃的清洗浴中(相对于水100重量份,配混4重量份碘化钾而得到的水溶液)(清洗处理)。
其后,边在保持为约90℃的烘箱中进行干燥边使其与表面温度保持为约75℃的SUS制的加热辊接触(干燥收缩处理)。
如此操作,在树脂基材上形成厚度约5μm的偏光件。
2.偏光板的制作
借助紫外线固化型粘接剂,在上述得到的偏光件的表面(与树脂基材相反的一侧的面)上贴合聚碳酸酯系树脂薄膜(40μm)作为保护层。具体而言,以使固化型粘接剂的总厚度成为约1.0μm的方式进行涂覆并用辊压机进行贴合。其后,从环烯烃系薄膜侧照射UV光线而使粘接剂固化。接着,将树脂基材剥离,得到具有聚碳酸酯系树脂薄膜(保护层)/偏光件的构成的偏光板。将得到的偏光板供于上述(1)及(2)的评价。将结果示于表1。
需要说明的是,聚碳酸酯系树脂薄膜如下来制作。相对于异山梨醇(以下有时简记为“ISB”)81.98质量份,将三环癸烷二甲醇(以下有时简记为“TCDDM”)47.19质量份、碳酸二苯酯(以下有时简记为“DPC”)175.1质量份、及作为催化剂的碳酸铯0.2质量%水溶液0.979质量份投入到反应容器中,在氮气气氛下,作为反应的第1阶段的工序,将加热槽温度加热至150℃,根据需要边搅拌边使原料溶解(约15分钟)。接着,将压力从常压设为13.3kPa,一边以1小时使加热槽温度上升至190℃,一边将产生的酚排出到反应容器外。使反应容器整体在190℃下保持15分钟后,作为第2阶段的工序,将反应容器内的压力设为6.67kPa,以15分钟使加热槽温度上升至230℃,将产生的酚排出到反应容器外。搅拌机的搅拌扭矩会逐渐上升,因此为了以8分钟升温至250℃,进而将产生的酚去除,使反应容器内的压力达到0.200kPa以下。到达至规定的搅拌扭矩后,结束反应,将生成的反应产物挤出到水中,得到聚碳酸酯共聚物的粒料。将得到的粒料在80℃下进行5小时真空干燥后,使用具备单螺杆挤出机(东芝机械株式会社制、料筒设定温度:250℃)、T模(宽度200mm、设定温度:250℃)、冷却辊(设定温度:120~130℃)及卷取机的薄膜制膜装置,制作树脂薄膜。将得到的长条状的树脂薄膜沿斜向方向以温度135℃、拉伸倍率2.2倍进行拉伸,得到厚度40μm的聚碳酸酯系树脂薄膜。
[实施例2]
将水中拉伸处理中的硼酸水溶液的温度设为66℃、将在硼酸水溶液中的浸渍时间设为60秒、及使用环烯烃系薄膜(日本ZEON公司制、17μm)作为保护层,除此以外,与实施例1同样地操作,制作偏光板。将得到的偏光板供于与实施例1同样的评价。将结果示于表1。
[实施例3]
将水中拉伸处理中的硼酸水溶液的温度设为64℃、将在硼酸水溶液中的浸渍时间设为50秒、及使用丙烯酸系树脂薄膜(厚度40μm)作为保护层,除此以外,与实施例1同样地操作,制作偏光板。将得到的偏光板供于与实施例1同样的评价。将结果示于表1。需要说明的是,丙烯酸系树脂薄膜如下来制作。用单甲基胺对MS树脂(甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯(摩尔比)=80/20的共聚物)进行酰亚胺化(酰亚胺化率:5%)。得到的酰亚胺化MS树脂具有戊二酰亚胺单元、(甲基)丙烯酸酯单元和苯乙烯单元,酸值为0.5mmol/g。通过熔融挤出成形将得到的酰亚胺化MS树脂薄膜化。此时,相对于树脂100重量份供给紫外线吸收剂0.66重量份。
[实施例4]
与实施例2同样地操作,在树脂基材上形成厚度约5μm的偏光件。借助紫外线固化型粘接剂,在得到的偏光件的表面(与树脂基材相反的一侧的面)上,贴合环烯烃系薄膜(日本ZEON公司制、17μm)作为保护层。具体而言,以使固化型粘接剂的总厚度成为约1.0μm的方式进行涂覆,使用辊压机进行贴合。其后,从环烯烃系薄膜侧照射UV光线而使粘接剂固化。接着,在将树脂基材剥离而露出的偏光件表面与上述同样地操作来贴合与实施例1同样的聚碳酸酯系树脂薄膜。如此操作,得到具有环烯烃系薄膜(内侧保护层)/偏光件/聚碳酸酯系树脂薄膜(外侧保护层)的构成的偏光板。将得到的偏光板供于与实施例1同样的评价。将结果示于表1。需要说明的是,环烯烃系薄膜如下来制作。准备环烯烃聚合物(降冰片烯系单体的开环聚合物的氢化物、商品名“ZEONOR1420R”、日本ZEON公司制、玻璃化转变温度:136℃)的粒料,以100.5kPa、100℃进行12小时干燥。对树脂重量(100重量份)添加下述式所示的色素化合物1.5重量份,利用单向挤出机在模具温度260℃下使用T模式的薄膜熔融挤出成形机,形成环烯烃系薄膜。
Figure BDA0003911803730000211
[实施例5]
使用与实施例3同样的丙烯酸系树脂薄膜作为内侧保护层、及使用与实施例4同样的环烯烃系薄膜作为外侧保护层,除此以外,与实施例4同样地操作,得到具有丙烯酸系树脂薄膜(内侧保护层)/偏光件/环烯烃系薄膜(外侧保护层)的构成的偏光板。将得到的偏光板供于与实施例1同样的评价。将结果示于表1。
[实施例6]
将水中拉伸处理中的硼酸水溶液的温度设为70℃、及将在硼酸水溶液中的浸渍时间设为60秒,除此以外,与实施例5同样地操作,制作偏光板。将得到的偏光板供于与实施例1同样的评价。将结果示于表1。
[比较例1]
将水中拉伸处理中的硼酸水溶液的温度设为70℃、及将浸渍时间设为50秒,除此以外,与实施例2同样地操作,制作偏光板。将得到的偏光板供于与实施例1同样的评价。将结果示于表1。
[比较例2]
将水中拉伸处理中的硼酸水溶液的温度设为70℃、及将浸渍时间设为50秒,除此以外,与实施例1同样地操作,在树脂基材上形成厚度约5μm的偏光件。借助紫外线固化型粘接剂,在得到的偏光件的表面(与树脂基材相反的一侧的面),贴合环烯烃系薄膜(日本ZEON公司制、17μm)作为保护层。具体而言,以使固化型粘接剂的总厚度成为约1.0μm的方式进行涂覆,使用辊压机进行贴合。其后,从环烯烃系薄膜侧照射UV光线而使粘接剂固化。接着,在将树脂基材剥离而露出的偏光件表面与上述同样地操作贴合丙烯酸系薄膜(东洋钢板株式会社制、40μm)。如此操作,得到具有丙烯酸系薄膜(内侧保护层)/偏光件/环烯烃系薄膜(外侧保护层)的构成的偏光板。将得到的偏光板供于与实施例1同样的评价。将结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0003911803730000221
根据表1可明确,本发明的实施例的偏光板的反射像对比度指标小,结果透射波前像差小。因此,可理解为,本发明的实施例的偏光板在应用于具有照相机部的图像显示装置的情况下,可不设置贯通孔或透明部地实现优异的拍摄功能及脸部认证功能。这样的偏光板可以通过在偏光件的制造的水中拉伸处理中降低硼酸水溶液温度、并且延长浸渍时间来实现。
产业上的可利用性
本发明的实施方式的偏光板适合用于图像显示装置(例如,液晶显示装置、有机EL显示装置、量子点显示装置)。
附图标记说明
10偏光件
20第1保护层
30第2保护层
100偏光板

Claims (5)

1.一种偏光板,其具有偏光件和配置于该偏光件的至少一侧的保护层,所述偏光件由包含二色性物质的聚乙烯醇系树脂薄膜构成,
所述偏光板的反射像对比度指标为15以下。
2.根据权利要求1所述的偏光板,其中,所述偏光件的厚度为12μm以下。
3.根据权利要求2所述的偏光板,其中,所述反射像对比度指标为13以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的偏光板,其中,仅在所述偏光件的一侧具有保护层。
5.一种图像显示装置,其具备:显示单元、和在该显示单元的至少一侧配置的权利要求1~4中任一项所述的偏光板。
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