JP4740096B2 - 散乱型偏光子 - Google Patents
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Description
また、複屈折性が異なる2種類のポリマーからなる相分離構造を有するポリマーブレンドを一軸延伸してなる散乱型偏光子が知られている。このような散乱型偏光子は、延伸方向と垂直方向で偏光の散乱度合いが異なる散乱異方性を備えているため、特定の偏光方向の光を選択的に透過し、他の偏光方向の光を選択的に反射又は散乱させることができる。例えば特許文献2には、2,6−ポリエチレンナフタレートなどからなる第1の高分子中に、ポリメチルメタクリレートやシンジオタクチックポリスチレンなどの第2の高分子が分散したシートを延伸してなるものが開示されている。
ポリエステル系樹脂(A)からなる連続相と、ポリスチレン系樹脂(B)からなる分散相とを有する散乱型偏光子において、そのYI値が−3〜3の範囲内であれば、例えば輝度向上フィルムとして液晶ディスプレイ等に組み込むことにより、画像の精彩性をより一層良好にすることができ、輝度向上率をより一層高めることができる。
また、一般的に「シート」とは、JISにおける定義上、薄く、通常はその厚さが長さと幅のわりには小さく平らな製品を称し、また、一般的に「フィルム」とは、長さ及び幅に比べて厚さが極めて小さく、最大厚さが任意に限定されている薄い平らな製品で、通常、ロールの形で供給されるものを称するが(日本工業規格JISK6900)、シートとフィルムの境界は定かでなく、本発明において文言上両者を区別する必要がないので、本発明においては、「フィルム」と称する場合でも「シート」を含むものとし、「シート」と称する場合でも「フィルム」を含むものとする。
なお、本明細書において、「X〜Y」(X,Yは任意の数字)と記載した場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」を意図し、同時に「Xより大きくYよりも小さいことが好ましい」旨の意図も包含する。
具体的には、ポリエステル系樹脂(A)および/またはポリスチレン系樹脂(B)のYI値、特にポリエステル系樹脂(A)のYI値が−10〜10の範囲内、特に−3〜3の範囲内であるものを用いるのが好ましい。かかるYI値のポリエステル系樹脂(A)および/またはポリスチレン系樹脂(B)、特にポリエステル系樹脂(A)を用いることにより、本偏光子のYI値を有効に調整することができる。
また、ポリエステル系樹脂(A)、ポリスチレン系樹脂(B)が各々混合物からなる場合には、各樹脂ともにYI値が−10〜10の範囲内であることが好ましい。
その中でも特に、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、或いは、これらのコポリマーは好ましいものである。
ポリエチレンナフタレート(PEN)の場合であれば、例えばテオネックスTN8065S(ポリエチレンナフタレートのホモポリマー、帝人化成(株)製、固有粘度0.71)、テオネックスTN8065SC(ポリエチレンナフタレートのホモポリマー、帝人化成(株)製、固有粘度0.55)、テオネックスTN8756C(ポリエチレンナフタレートとポリエチレンテレフタレートのコポリマー、帝人化成(株)製、固有粘度0.65)などを好ましい例として挙げることができる。
そして、上記のポリスチレン系樹脂の中から、YI値が−10〜10の範囲内、特に−3〜3の範囲内であるものを選択して用いるのが好ましい。
この中でも特に、ポリエチレンナフタレート(PEN)/ポリエチレンテレフタレート(PET)のブレンドと、シンジオタクチックポリスチレン(sPS)との組合せが好ましい。PENは正の複屈折が大きく(Δn=0.32)、sPSは負の複屈折が大きく(Δn=−0.10)、屈折率の大小はPEN(1.64)>PET(1.59)≒sPS(1.59)となっている。このため、PENとsPSをブレンドすると、海島構造を形成し延伸したとき、方向XにはPENとsPSの屈折率差が大きくなり、光のX方向成分は大きく反射させることができる一方で、方向YにはPENとsPSの屈折率差がより0に近くなり光のY方向成分をほぼ透過させることができる。PENにPETを適量ブレンドすることにより、方向Yにおける屈折率を下げ、sPSとの屈折率差をより0に近づけることができるのである。
相溶化剤(C)としては、連続相および分散相の種類に応じて慣用の相溶化剤から選択することができ、例えばポリカーボネート、エステル系樹脂、エポキシ基を持つ樹脂、オキサゾリン環を持つ樹脂、アズラクトン基を持つ樹脂から選ばれた少なくとも1つの樹脂と、スチレン系樹脂、ポリフェニレンオキシド、ポリアミドから選ばれた少なくとも1つの樹脂とからなるブロックコポリマー、あるいはグラフトコポリマーを挙げることができる。中でも、分散性向上の点で、エポキシ基やオキサゾリン基を持つ樹脂などが特に好ましく、特にエポキシ変性のものが好ましい。
市販されている相溶化剤、例えば「レゼダ」(東亞合成社製)、「エポクロス」(日本触媒社製)、及び、「モディパー」(日本油脂社製)等を用いることもできる。中でもエポキシ変性ポリスチレンである「レゼダ」や、オキサゾリン基含有ポリマーである「エポクロス」は好ましく、特に「レゼダ」が優位に使用できる。
相溶化剤の配合割合は、例えば、ポリエステル系樹脂(A)及びポリスチレン系樹脂(B)の合計100質量部に対して、0.1〜20質量部、好ましくは0.2〜15質量部、特に0.2〜10質量部、さらに好ましくは1〜10質量部とするのが好ましい。
ポリエステル系樹脂(A)とポリスチレン系樹脂(B)とを含有する組成物は、溶融してシート状に製膜すればよい。例えば、該組成物を乾燥させ、押出機に供給し、樹脂の融点以上の温度に加熱して溶融する。そして、溶融した組成物をTダイのスリット状の吐出口から押し出し、冷却ロールに密着固化させてキャストシート(未延伸状態)を形成すればよい。但し、このような製膜法に限定するものではない。
製膜したシートは、実質的に一軸延伸するのが好ましい。ここで、「実質的に一軸延伸」とは、積極的に一方向のみに行う延伸を意味するものであり、例えば製膜、熱処理或いは巻き取りなどの過程で、前記一方向とは異なる方向に自然に延伸されるような場合も包含する意である。客観的には、一方向の延伸倍率が、これと直交する方向の延伸倍率の4倍以上である場合である。
このように実質的に一軸延伸することにより、連続相中に分散相をほぼ一定方向に配列させて固定させることができ、異方性散乱機能を発揮させることができる。すなわち、連続相を構成するポリエステル系樹脂(A)の延伸方向での屈折率は著しく増大し、非延伸方向の屈折率は低下する。分散相を構成するポリスチレン系樹脂(B)は延伸方向の屈折率は著しく減少し、非延伸方向の屈折率は増加する。一軸延伸によって、連続相と分散相との屈折率は延伸方向に大きく相異し、延伸方向に対して垂直な方向はほぼ一致するようになり、屈折率がほぼ同じ方向の偏光はほぼ透過し、屈折率が異なる方向の偏光は散乱する特性を備えた散乱型偏光素子を作製することができる。
延伸温度は、樹脂のガラス転移温度(Tg)程度から(Tg+50℃)の範囲内の温度とするのが好ましく、特に128℃以下とするのが好ましい。延伸温度がこの範囲であれば、延伸時に破断することなく安定して延伸を行うことができる。
延伸倍率は、特に限定するものではないが、例えば、TD又はMDに4倍以上、好ましくはTD又はMDに4〜5倍、特にTD又はMDに4〜4.5倍とするのが好ましい。
なお、このように延伸後に熱処理を行う場合には、延伸装置には延伸後に熱処理ができるテンター延伸装置を使用するのが好ましい。
上記構成の本偏光子は、例えばバックライトユニットに積層して測定すると、本偏光子を積層しない場合に比べて、輝度を1.3倍以上、特に好ましくは1.4倍以上に向上させることができる。
よって、本偏光子を輝度向上フィルムとして利用し、輝度向上フィルムを通過する光の偏光方向と偏光フィルムを通過する光の偏光方向とを合致させるように調整した上で、例えば図1に示すように、液晶セルの背面側(裏面側)に、ガラス基板、偏光フィルム、輝度向上フィルム、拡散フィルム、冷陰極管(バックライトユニット)、反射シートなどを順次積層して液晶表示装置(LCD)を構成すれば、前記輝度向上フィルムを積層しない場合に比べて、画像の輝度を1.3倍以上、特に好ましくは1.4倍以上に向上させることができる。
この際、光源である冷陰極管(バックライト)から発せられた光が、一方の偏光方向の光とこれと直交する偏光方向の光とで表されるとすると、輝度向上フィルムに入射した光は、散乱しない方向の偏光はそのまま通過するが、これに直角なもう一方の偏光方向の光は光源側に反射され、輝度向上フィルム、反射シート間で散乱及び反射が繰り返されて輝度向上フィルムに再入射し、散乱しない偏光方向の光に変化していれば通過し、そうでなければ再び光源側に反射され、これが繰り返される。このように光源から発せられた光の殆どをやがて液晶セルに供給させることができるから、液晶セルに供給する光量を高めることができ、画像の輝度を向上させることができる。
ここで、シート乃至フィルムを製造する際のシート乃至フィルムの引取り(流れ)方向をMD、その直交方向をTDと表示する。
黄色度は、分光測色計(スガ試験機(株)製「SC−T」)を用いて、JIS K−7103に基づき、黄色度(YI値)を測定した。
なお、原料樹脂の黄色度(YI値)は、シート成形した場合とペレット状の場合のそれぞれについて、上記同様に測定した。その際、シート成形は、後述する実施例1と同じ製造条件で130μmの厚みの延伸シートを成形して黄色度(YI値)を測定した。
バックライトユニット(シャープ製「アクオス」13インチ、型番:LC−13S4−S)に、サンプル(輝度向上フィルム)及び偏光フィルムを順次積層して固定し、50cm離れたその画面の中央輝度を輝度計(ミノルタ社製、型式:LS−100)によって測定した。
試料シートを組み込まないときの輝度(基準)を測定し、この輝度に対する割合を輝度向上率として算出した(下記式(1)参照)。この値が大きいほど、高輝度である。
輝度評価と同じ光学系で色度x、yを評価した。なお、色度はJIS K 7103に定義されているものである。
評価は、バックライトに試料フィルムを挿入しないとき(基準)との差がx、yともに0.015以内であるものを○とし、少なくとも、x、yのどちらかの差が0.015以上となったものを×とした。なお、試料シートを組み込まないときの色度は、x=0.2642、y=0.2364であった。
ポリエチレンナフタレート(PEN、 屈折率:1.64、固有粘度:0.71、Tg:120℃、ペレットのYI:0)と、ポリエチレンテレフタレート(PET、 屈折率:1.58、Tg:80℃、ペレットのYI:0)と、シンジオタクチックポリスチレン(sPS, 屈折率:1.59、Tg:98℃、ペレットのYI:−3)と、相溶化剤としての、ポリスチレンをグラフト重合したエポキシ変性ポリスチレン(エポキシ変性PS-graft-PS、 屈折率:1.58、ペレットのYI:7.5)とを、PEN:PET:sPS:PS-graft-PS=50:10:40:2の質量比で配合し、十分混合した後、定質量フィーダーにて供給しながら、二軸押出機にて樹脂温290℃で押出混練し、冷却固化して厚さ450μmのシートを形成した。
得られたシートを、小型テンター装置(京都機械株式会社製)を使用して120℃でTDに4.5倍一軸延伸し、180℃で1分間熱処理し、厚み120μmのシート状の散乱型偏光子を得た。
ポリエチレンナフタレートの種類を、ポリエチレンナフタレートとポリエチレンテレフタレートとのコポリマー(質量比でPEN:PET=95/5〜90/10、屈折率:1.63、固有粘度0.65、Tg:118℃、ペレットのYI:0)に変えた以外は、実施例1と同様にしてシート状の散乱型偏光子を得た。
ポリエチレンナフタレートの種類を、ポリエチレンナフタレート(PEN、屈折率:1.65、固有粘度0.95、Tg:120℃、ペレットのYI:−15)に変えた以外は、実施例1と同様にしてシート状の散乱型偏光子を得た。
ポリエチレンナフタレートの種類を、ポリエチレンナフタレート(PEN、屈折率:1.65、固有粘度0.85、Tg:120℃、ペレットのYI:4)に変えた以外は、実施例1と同様にしてシート状の散乱型偏光子を得た。
ポリエチレンナフタレートの種類を、ポリエチレンナフタレート(PEN、屈折率:1.65、固有粘度0.65、Tg:120℃、ペレットのYI:13)に変えた以外は、実施例1と同様にしてシート状の散乱型偏光子を得た。
ポリエチレンナフタレートの種類を、ポリエチレンナフタレート(PEN、屈折率:1.65、固有粘度0.45、Tg:120℃、ペレットのYI:16)に変えた以外は、実施例1と同様にしてシート状の散乱型偏光子を得た。
Claims (6)
- ポリエステル系樹脂(A)からなる連続相と、ポリスチレン系樹脂(B)からなる分散相とを有する散乱型偏光子であって、
前記ポリエステル系樹脂(A)は、JIS K 7103に準拠して測定されるペレット状の黄色度(YI値)が−3〜3の範囲内にあるポリエチレンナフタレートを含む樹脂であり、
JIS K 7103に準拠して測定される、厚み120μmでの散乱型偏光子の黄色度(YI値)が−3〜3の範囲内であることを特徴とする散乱型偏光子。 - JIS K 7103に準拠して測定される散乱型偏光子の黄色度(YI値)は、ポリエステル系樹脂(A)及びポリスチレン系樹脂(B)を含有する組成物を二軸押出機にて樹脂温290℃で押出混練し、冷却固化して厚さ450μmのシートを形成し、得られたシートを、小型テンター装置(京都機械株式会社製)を使用して120℃でTDに4.5倍一軸延伸し、180℃で1分間熱処理し、厚み120μmの厚みのシート状に成形した際に、JIS K 7103に準拠して測定される黄色度(YI値)であることを特徴とする請求項1記載の散乱型偏光子。
- ポリスチレン系樹脂(B)の黄色度(YI値)が−10〜10の範囲内であることを特徴とする請求項1又は2記載の散乱型偏光子。
- 連続相を構成するポリエステル系樹脂(A)と、分散相を構成するポリスチレン系樹脂(B)とを含有する組成物を製膜し、得られたシートを延伸してなる散乱型偏光子であって、前記の組成物は、ポリエステル系樹脂(A)95〜50質量部とポリスチレン系樹脂(B)5〜50質量部とを含み、かつポリエステル系樹脂(A)及びポリスチレン系樹脂(B)の合計100質量部に対して0.2〜10質量部の相溶化剤(C)を含むことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の散乱型偏光子。
- 輝度向上率が1.3以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の散乱型偏光子。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の散乱型偏光子を備えてなる液晶表示装置。
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