專利名稱：偏光元件、偏光板以及使用它們的液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種液晶顯示裝置(以下簡稱為LCD)上使用的偏光板以及使用該偏光板的液晶顯示裝置。
背景技術：
LCD被用于個人計算機等上，近年來，需求量急劇增加。LCD的用途日益廣泛，近年來還被用在監視器上。
然而，LCD上使用的偏光板是按以下方式制造的，將聚乙烯醇(以下稱為PVA)薄膜經用雙色性的碘或雙色染料著色的著色步驟，用硼酸或硼砂等架橋的架橋步驟以及單軸延伸的延伸步驟后再進行干燥，并把干燥后的薄膜與三乙酰纖維素(以下稱為TAC)薄膜等的保護膜(保護層)貼合后制成。
著色、架橋和延伸的各步驟不必要分別進行，也可以同時完成，另外，各步驟的順序可任意安排。
發明擬解決的課題然而，對PVA薄膜進行著色、架橋、延伸及干燥后形成的偏光元件中殘留有在其延伸時內部發生的應力。因此，在任何外力作用到偏光板上時，偏光元件經不住其殘留應力的作用而收縮、變形等。因此，偏光板自身的尺寸也發生變化，將該偏光板用于液晶顯示裝置上時，存在顯示出的顏色有色差或色散等問題。特別地，用塑料基板的液晶顯示裝置與玻璃基板的相比，因為基板比重小，所以能夠做到重量輕和制成薄型，但塑料與玻璃相比，熱膨脹系數大1位數以上，所以容易產生尺寸變化。
本發明的目的在于解決上述現有技術存在的問題，提供一種受熱尺寸變化小，能夠抑制或消除顯示存在的色差或色散的不良現象的偏光元件、偏光板以及使用偏光元件和偏光板的液晶顯示裝置。
解決課題的措施因為現有偏光元件的吸收軸向的收縮力較大，所以把該偏光元件或使用該偏光元件的偏光板放置在加熱條件下，其尺寸容易產生變化，因此，把其安裝到液晶顯示裝置上時會產生液晶板的色差或色散現象，本發明是鑒于此而提出的。因而，為了改善尺寸變化或板的撓度，必須考慮減少偏光板整體的內部殘留應力。因此，首先有把偏光元件制作時(延伸時)發生的存在于偏光元件內的殘留應力由保護層承受，來降低偏光板整體上的殘留應力的方法。也就是說，通過使與偏光元件貼合的保護薄膜厚度增厚，來抑制偏光板整體的收縮、另外，也有使偏光元件的膜厚度制作得比現有的薄，也可使對偏光元件延伸、干燥后偏光元件上產生的殘留應力降低。即，因為通過使偏光元件的膜厚度變薄，熱應力導致偏光元件的收縮降低，所以保護薄膜承受的負荷降低，從而能夠抑制偏光板整體的收縮。根據以上的認識，完成了本發明。
第一方面，本發明的偏光元件是對親水性高分子薄膜染色、架橋、延伸、干燥后形成的偏光元件，在80℃加熱上述偏光元件30分鐘后，使其吸收軸向的收縮力為4.0N/cm以下。偏光元件的吸收軸向的收縮力在1.0至3.7N/cm范圍內更好。
另外，偏光元件的厚度較好的是25μm以下，更好是10-18μm。
為形成偏光元件所用的親水性高分子薄膜優選聚乙烯醇系列薄膜，其厚度優選60μm以下。聚乙烯醇的平均聚合度優選500-1萬，平均皂化度是75％摩爾以上。
第2方面，本發明的偏光板是在上述偏光元件的至少單面上重疊保護薄膜的偏光板，把上述偏光板厚度定為A，把上述保護薄膜單體厚度定為B時，要求滿足0.01≤A/B≤0.16。更好是滿足0.05≤A/B≤0.16。
對于上述偏光板，其保護薄膜單體的厚度優選80μm以上，更好是80-200μm，保護膜優選采用三乙酰纖維素薄膜。
上述偏光板中，保護膜和偏光元件最好通過粘接劑粘接，粘接劑優選使用聚乙烯醇類粘接劑。而且，在偏光板的單面或兩面形成粘接層更好。
在70℃下加熱本發明偏光板120分鐘后，其縱向(MD)的尺寸變化率小于±0.7％。采用本發明的技術可得到優質偏光板。
還可以將從反射板，半透性反射板，相位差板，λ板，視角補償薄膜以及提高輝度膜中選擇的至少一種光學層重疊在本發明的偏光板上。偏光板和光學層經粘接劑粘接固定成重疊狀態。
第3方面，本發明的液晶顯示裝置的特征在于把上述偏光板配置在液晶單元的至少單側面上。液晶單元具備從玻璃基板及塑料基板中選擇的至少一種基板。本發明的偏光板因為尺寸變化小，所以把該偏光板配置到液晶顯示裝置上，可減少顯示板端部的脫色。另外，因為單元內部的液晶承受到均勻的力，因此，能夠防止液晶板的色相變化。
本發明實施形式第1方面，本發明提供一種偏光元件，這種偏光元件是將親水性高分子薄膜經染色、架橋、延伸、干燥而形成的，在80℃下加熱上述偏光元件30分鐘后，其吸收軸方向上的收縮力為4.0N/cm以上。通過使偏光元件在吸收軸方向上的收縮力低于4.0N/cm，就能夠抑制加熱條件下的尺寸變化。上述收縮力最好在1.0-3.7N/cm范圍內。
作為使偏光元件的收縮力低于4.0的作成方法，不對此作特別限定，舉例來說可通過調整如聚乙烯醇類薄膜的延伸方法、架橋方法來實現。具體舉例如下①使用厚度為60μm以下的PVA薄膜為原材料的方法②在水中以低于2m/分的速度延伸PVA薄膜的方法③在水中延伸PVA薄膜后，利用架橋劑進行架橋的方法④首先使PVA薄膜橫向延伸后，再縱向延伸的方法⑤延伸PVA后，至少進行一次以上的緩和應力的操作后，再延伸的方法⑥延伸后，進行加熱處理的方法⑦使用上述①-⑤等的方法，將偏光元件的厚度定為18μm以下的方法等減少偏光元件內部應力的方法。
這里，收縮力是一個把寬20mm、長50mm的偏光元件在80°下加熱時，加熱開始至30分鐘后，把偏光元件持有的在吸收軸方向上的收縮力的大小換算成每單位寬的值。測定按如下方式進行，固定寬20mm的偏光元件的一端，用帶測力計的夾頭夾住另一端，夾頭間保持50mm(吸收軸方向)，在80℃下連續加熱30分鐘后讀出測力計所示的值。
本發明中，偏光元件(也叫偏光膜)是對親水性高分子薄膜按合適順序和方式施以染色處理，架橋處理，延伸處理等的合適處理并干燥后得到的，其中的染色處理是利用由碘和雙色性染料構成的雙色性物質進行的。延伸倍率不作特別限定，通常為3倍-7倍。按需要，染色處理前可對膜進行膨潤處理。如果偏光元件是當自然光入射時通過直線偏光的更好，特別地，透光率和偏光度好的偏光元件更好。
偏光元件的厚度25μm以下較好，更好的是18μm以下，特別好的是10-18μm。因低于25μm，所以經延伸、干燥偏光元件內產生的殘留應力降低，能夠減少偏光元件承受應力時的收縮。于是，傳遞給保護膜的負荷也降低，偏光板整體的收縮變小。這樣，因偏光板收縮變化很小，所以能夠防止液晶板安裝時的板色相變化。
上述的親水性高分子膜舉例來說有聚乙烯醇或部分甲醛化聚乙烯醇膜等的聚乙烯醇類膜。聚乙烯醇類膜從碘產生的染色性較好這一點考慮可優選使用。聚乙烯醇類聚合物除了把醋酸乙烯酯聚合后皂化的物質以外，還可以是將少量的不飽和碳酸、不飽和磺酸等的可共聚的單體共聚合的物質。使用的聚乙烯醇類聚合物平均聚合度從薄膜對水的溶解度考慮，優選500-1萬，更好的是1000-6000。另外，平均皂化度從薄膜對水的溶解度考慮優選75摩爾％以上，更好的是98摩爾％以上。
聚乙烯醇類薄膜可適當地使用把上述聚乙烯醇類聚合物溶解于水或有機溶劑中的原液流延成膜的流延法、澆鑄法、擠壓法等任意方法制成的薄膜。上述薄膜厚度優選75μm以下，更好是60μm以下，最好的是20μm以下。當膜厚50μm時，把作成的偏光元件安裝到液晶顯示裝置上時，顯示板的色變化增大，另一方膜厚低于20μm時，膜的延伸較會困難。
第2方面，本發明的偏光板是在上述偏光元件的至少單面上重疊保護薄膜的偏光板，把上述偏光板厚度定為A，把上述保護薄膜單體厚度定為B時，要求滿足0.01≤A/B≤0.16。A/B不足0.01時，不能得到適合于LCD的光學特性，A/B超過0.16時，偏光板的尺寸將變大。更好的是0.05≤A/B≤0.16。在偏振元件的兩側，通過適當的粘接處理，層積構成保護層的透明保護薄膜。
保護膜設置在上述偏光元件的單側或雙側上。可用適當的透明膜作為保護膜的材料。其中，使用由透明度和機械強度、熱穩定性和隔水性好的聚合物構成的膜更好。作為聚合物的實例，有如三乙酰纖維素，乙酸酯樹脂，聚酯類樹脂，聚醚-砜類樹脂，聚碳酸酯類樹脂，聚酰胺樹脂，聚酰亞胺樹脂，聚烴纖維，丙烯酸樹脂，聚降冰片烷類樹脂，但不限于上述所列內容。根據偏光特性和耐久性等，特別可使用的透明保護膜是用堿等對表面進行皂化處理后的三乙酰纖維素薄膜。在偏光薄膜兩側設置透明保護膜時，也可在內外表面上使用不同聚合物構成的透明保護膜。
保護膜的厚度優選80μm，更好的是80-200μm，最好是80-160μm。通過使厚度在80μm以上，可壓抑偏光元件制作(延伸時)發生的殘留在偏光元件內的應力。特別是具有以下優點，即當偏光板上承受加熱應力時，即使偏光元件內殘留應力作用到保護層上的負荷與現有的大小基本相同，也會使偏光板整體的負荷減少相應于保護層厚度增加部分的量。結果是偏光板尺寸變化減小，使用塑料基板的液晶顯示板安裝時的板撓度得到改善，通過降低撓度，板色相的變化等也得到了改善。
保護層所用的透明保護膜在不影響本發明的目的情況下，可以進行表面硬化處理和防反射處理，和以防粘附、擴散或防眩光等為目的的處理。
表面硬化處理是以防止偏光板表面損傷為目的而進行的。例如，可把硅類紫外線硬化型樹脂等，硬度和滑動性均好的樹脂的硬化皮膜附加到透明保護膜表面上的方式實現。防反射處理是以在偏光板表面上防止外光反射為目的而進行的。可通過現有公知的方法形成防反射膜。防粘附處理是以防止與相鄰層緊密貼合為目的而進行的。防眩光處理是以防止由偏光板表面反射外光，損害偏光板透射光的可視性為目的而進行的。例如，可以由噴砂方式或壓紋方式等進行的粗糙化表面方式或透明微粒子的配合方式等合適的方式使透明保護膜表面呈微細凹凸構造而形成。
上述透明微粒子舉例來說有如平均粒徑0.5-20μm的硅，氧化鋁，二氧化鈦，氧化錫，氧化銦，氧化鎘，氧化銻等。也可使用具有導電性的無機類微粒子。另外，當然也可使用由架橋或未架橋的聚合物構成的有機類微粒子等。透明微粒子的使用量每100質量的透明樹脂為2-70質量份，特別是使用5-50質量份更為普通。
與透明微粒子配合的防眩光層可以作為透明保護層本身，或者，可以作為涂抹到透明保護層表面上的涂抹層來設置。防眩光層也可以兼作擴散偏光板透射光擴大視角的擴散層(視角補償功能)。上述防反射層、防粘附層，擴散層，防眩光層等也可作為由設有這些層的板等構成的光學層，與透明保護層分離設置。
上述偏光元件和保護膜的粘接處理不作特別限定，例如，可借助由聚乙烯醇類聚合物構成的粘接劑或至少由粘接劑和硼酸或硼砂、聚戊二酸醛或密胺，溴酸等乙烯醇聚合物的水溶性架橋劑等構成的粘接劑。所述的粘接層是一種水溶液涂抹干燥層，在調制其水溶液時，根據需要，可以配合其它添加劑，酸等的催化劑。特別地，從與PVA偏光元件)的粘接性最好的角度，優選采用由聚乙烯醇構成的粘接劑。粘接層的厚度不受限制，但為實現本發明的目的，最好是0.02-0.15μm。
實用時，在本發明偏光板上可重疊其它光學層，作為偏光板等的光學部件來使用。對光學層不作限定，可以使用如反射板或半透反射板，相位差板(還包含1/2波長板，1/4波長板等的λ板)，視角補償膜，輝度提高膜等，能在液晶顯示裝置等形成中使用的具有適宜光學層的1層或2層以上。特別較好的是，可在由上述本發明的偏光元件和保護層構成的偏光板上重疊反射板或半透反射板的反射型偏光板或半透反射板型偏光板，在由上述偏光元件和保護層構成的偏光板上重疊相位差板的橢圓形偏光板或圓形偏光板，在由上述偏光元件和保護層構成的偏光板上重疊視角補償膜的偏光板或在由上述偏光元件和保護層構成的偏光板上重疊輝度提高膜的偏光板。
反射板是設置在偏光板上的，用于形成反射型偏光板。反射型偏光板通常配置在液晶的內側，形成使來自觀察側(顯示側)的入射光反射，而進行顯示的類型的液晶顯示裝置(反射型液晶顯示裝置)等。反射型偏光板可省略背光等光源，具有容易實現液晶顯示裝置的薄型化的優點。反射型偏光板的形成可以通過把由金屬等構成的反射層附設在偏光板單面上的方式等合適方式來進行。作為具體實例，也可以把由鋁等的反射性金屬構成的箔或蒸鍍膜附設到根據需要作了粗糙化處理的透明保護膜的單面上形成反射層。
另外，對于含有微粒子、表面作了微細凹凸構造處理的上述透明保護膜舉例為具有反映該微細凹凸構造的反射層的反射型偏光板等。表面微細凹凸構造的反射層具有通過漫反射使入射光擴散，防止指向性和閃爍界面，抑制明暗不均的優點。該透明保護膜能夠利用以真空蒸鍍方式、離子鍍膜式、噴濺式等蒸鍍方式或電鍍方式等合適方式在透明保護膜的表面上直接附設金屬的方法形成。代替在上述偏光板的透明保護膜上直接附設的方式，可以是在合適的透明保護膜上設置反射層而構成的反射片作為上述的反射板。
半透型偏光板是在上述反射型偏光板上設置一半透型的反射層而成的，舉例有由反射層反射光線，且部分光線透射的半反鏡等。半透型偏光板通常設置在液晶元件的內側上，用以形成在比較明亮的環境下使用時，將來自顯示側的入射光反射并顯示圖象、在比較暗的環境下使用時，使用內裝在半透型偏光板后背內的背光等內裝光源顯示出圖象的液晶顯示裝置。即，半透型偏光板可用于形成在明亮環境下能夠節約使用背光等光源的能源、在比較暗的環境下使用內裝光源的液晶顯示裝置。
以下說明在由上述偏光元件和保護層構成的偏光板上進一步層疊了相位差板的橢圓偏光板式圓形偏光板。
相位差板在或者將直線偏光變成橢圓偏光或圓形偏光，或者把橢圓偏光或圓形偏光變成直線偏光，或者改變直線偏光的偏光方向的場合下使用。特別地，作為把直線偏光變成橢圓偏光或圓形偏光，或者把橢圓偏光或圓形偏光變成直線偏光的相位差板，使用所謂的1/4波長板(也有叫λ/4板)。1/2波長板(也有叫λ/2板)通常用在改變直線偏光的偏光方向的場合下。
上述橢圓偏光板在補償因超級捻度向列(STN)型液晶顯示裝置的液晶層的多折射而產生的著色(青或黃)，進行上述沒有著色的黑白顯示的場合下使用較為有效。而且，在控制三維屈折率的情況下，由于能夠補償在從斜向看液晶顯示裝置畫面時產生的著色，因而較為理想。另外，圓偏光板在例如顯示彩色圖象的反射型液晶顯示裝置的調整圖象色調的場合下使用較為有效，另外，還有防止反射的功能。
這里，作為相位差板，舉例來說有用薄膜支持的對聚合物薄膜作延伸處理的多折射性薄膜、液晶聚合物的取向膜、液晶聚合物的取向層的相位差板。作為聚合物，舉例來說有聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲烯酸甲酯、聚丙烯或其它聚烯烴、多芳烴、聚酰胺、聚降冰片烷等。
下面，說明在由上述偏光元件和保護層構成的偏光板上再重疊視角補償膜后的偏光板。
視角補償膜是一種即使不是與畫面垂直地，而是與畫面稍有傾斜方向看液晶顯示裝置畫面時，放大視角，以便于能夠看到比較鮮明圖象的薄膜。作為這種視角補償膜，使用在三乙酰纖維素薄膜等上涂上旋轉形(デイスコテイツク)液晶的板或相位差板。通常的相位差板通常使用朝其平面方向單軸延伸的、具有多折射的聚合物膜，而作為視角補償膜使用的相位差板可以使用在平面方向上沿二軸延伸的具有多折射的聚合物膜，或者象在平面方向上單軸延伸的同時在厚度方向也延伸以便控制厚度方向的屈折率的傾斜取向聚合物那樣的2方向延伸膜等。作為傾斜取向的膜，舉例來說有在聚合物膜上粘接熱收縮性膜，通過加熱在其收縮力作用下延伸處理聚合物膜以及/或收縮處理聚合物膜后的膜，或者，斜著取向液晶聚合物的膜。相位差板的基本原料聚合物可以使用在先的相位板所用的聚合物一樣的原料。
下面，說明在由上述偏光元件和保護層構成的偏光板上再重疊輝度提高膜的偏光板。
該偏光板通常被設計用于液晶單元的內側上。輝度提高薄膜因液晶顯示裝置等的背光和來自內側的反射具有如下的特性，當自然光入射時，反射規定偏光軸的直線偏光或規定方向的圓偏光，而其它光可透射。從背光等光源的光入射，得到規定偏光狀態的透射光的同時，上述規定偏光狀態以外的光不透射而反射。使由該輝度提高膜面反射的光經設置在其后側上的反射層等反轉后再次入射到輝度提高板上，使其一部分或全部作為規定偏光狀態的光透射，實現了透射輝度提高膜的光的增量，且不易被偏光元件吸收而供給偏光，通過提高液晶圖象顯示所利用的光量而提高輝度。不使用輝度提高膜，因背光等從液晶單元內側通過偏光元件使光入射時，具有與偏光元件的偏光軸不一致的偏光方向的光幾乎被偏光元件吸收掉了，不透射偏光元件。即，即使所用的偏光元件的特性不同，大體上50％的光被偏光元件吸收掉了，因此，液晶圖象顯示等利用的光量減少，圖象變暗。輝度提高膜使被偏光元件吸收的具有偏光方向的光不入射到偏光元件上，由輝度提高膜全部反射，再經設置在其后側上的反射層等反轉后，再次入射到輝度提高板上，這樣的過程反復進行。于是，只使在兩者間反射、反轉的光的偏光方向成為通過偏光元件的偏光方向的偏光透射，并供給偏光元件，因此，能夠有效使背光等的光用于液晶顯示裝置的圖象顯示，使得畫面更為明亮。
作為輝度提高膜，不作特別限定。例如，介電質的多層薄膜或屈折率各向異性不同的薄膜的多層重疊體等。另外，膽甾醇型液晶層，特別是膽甾醇型液晶聚合物的取向膜或將該取向液晶層支承在膜基材上的更好。因而，在使規定偏光軸的直線偏光透射型的輝度提高膜中，通過使該透射光依照原樣與偏光軸一致地入射到偏光板上，能夠抑制由偏光板的損失且更有效的透射。另一方面，對于膽甾醇型液晶層的透射如偏光的輝度提高膜，基本入射到偏光板上，從抑制吸收損失這一點看，最好使該透射圓偏光經相位差板成為直線偏光后入射到偏光板上。作為相位差板使用1/4波長板，就能夠將圓偏光變換為直線偏光。
在可見光區等的大波長范圍內，作為1/4波長板使用的相位差板可以通過將對如波長550nm的光等的單色光作為1/4波長板發揮作用的相位差層和具有其它相位差特性的相位差層(例如作為1/2波長功能的相位差層)重疊的方式而得到。因而，配置在偏光板和提高輝度膜間的相位差板也可以由1層或2層以上的相位差層構成的。對于膽甾醇型液晶層，也可以與反射波長不同的層組合，構成2層或3層以上重疊的構造。通過這樣的配置，能夠得到在可視光區等的大范圍內反射圓偏光的相位差板，以這樣的板為基礎，可得到大波長范圍的透射圓偏光。
另外，本發明的偏光板可以是偏光板和2層或3層以上的光學層重疊而成的。因而，也可以是上述反射型偏光板或半透型偏光板和相位差板組合而成的、反射型橢圓型偏光板或半透型橢圓偏光板等。將2層或3層以上的光學層重疊而成的光學部件可通過在液晶顯示裝置等的制造過程中依次分別重疊的方式或預先重疊方式而形成。作為預先重疊而成的光學部件因為質量的穩定性和組裝作業性均好，所以能夠提高液晶顯示裝置的制造效率。偏光板和光學層的重疊可用粘接劑等合適的粘接手段進行粘接。
本發明的偏光板和光學部件上還可以設置用于粘接液晶單元等部件的粘接層。形成粘接層所用的粘接劑不作限定，可用如丙烯基類，硅類，聚酯類，聚氨酯類，聚醚類，橡膠類等合適的。從防止因吸濕而造成的發泡現象和剝落現象的發生、防止因熱膨脹而造成的光學特性下降和液晶單元的翹曲的觀點出發，最好使用吸濕率低、耐久性好的丙烯基類粘接劑。因此，能夠形成高品質高耐久性的液晶顯示裝置。另外，也可以制作出含有微粒子，具有光擴散性的粘接層等。根據需要，粘接層可以設計在需要的那一面上。例如，如果就由偏光元件和保護層構成的偏光板的保護層而言，根據需要，可以將粘接層設計在保護層的單面或雙面上。對粘接層的厚度也不作限定，不過通常采用10-30μm。
在設計于偏光板和光學部件上的粘接層表面露出時，在該粘接層提供使用之前的期間，為防止污染等目的，最好用隔板蓋住。隔板可以根據需要通過在薄板上涂抹硅類，長鏈烷基類，氟類，硫化鉬等的剝離劑的方式形成。
上述偏光板、形成光學部件的偏光單元和透明保護膜、光學層和粘接層等的各層也可以施加例如水揚酸酯類化合物，二苯甲酮類化合物，苯并三唑類化合物，或氰基丙烯酸酯類化合物，鎳絡鹽類化合物等經過紫外線吸收劑的處理、具有紫外線吸收能力的薄膜。
本發明的第3方面的偏光板是被配置在具備玻璃基板或塑料基板的液晶單元的至少單側面上，并用于形成液晶顯示裝置等的各種裝置。特別地，對于使用塑料基板液晶單元的液晶顯示裝置最適用。作為現有公知的液晶顯示裝置，舉例來說有如下種類的單晶單元，如透光型或反射型，或者透光反射兩用型等。形成液晶顯示裝置的液晶單元舉例來說如以薄膜晶體管型為代表的有源矩陣驅動型的、以雙向列型或超雙向列型為代表的單純矩陣驅動型等。
在液晶單元的兩側上設計偏光板和光學部件時，它們可以是相同的，也可以不相同的。此外，在形成液晶顯示裝置時，例如，可以在合適位置上配置1層或2層以上的棱鏡陳列層或透鏡陳列層、光擴散板或背光源等合適部件。
附圖的簡要說明
圖1是本發明的液晶顯示裝置的斷面圖。
1是偏光板，2相位差板，3是液晶單元，4是相位差板，5偏光板，6液晶，7密封實施例下面，利用實施例及比較例更具體地說明本發明。
(實施例1)用純水溶解平均聚合度1700、平均皂化度97.0％摩爾的PVA粉，調整到10質量％的水溶液，把這種水溶液涂到聚酯薄膜上，在50℃下干燥2小時后，再在130℃下干燥20分鐘，得到厚度40μm的PVA薄膜。得到的薄膜在30℃的溫水下膨潤1分鐘，然后浸泡到30℃的碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液中，延伸到2倍。接著，在50℃的4質量％的硼酸溶液中，達到3倍的總延伸率，再浸入30℃的水中，清洗，在50℃下干燥4分鐘，得到厚度13μm的偏光元件。碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液濃度確保碘濃度0.35質量％，以便于偏光元件的透射率成為44％。
(實施例2)用純水溶解平均聚合度1700、平均皂化度97.0％摩爾的PVA粉，調整到10質量％的水溶液，把這種水溶液涂到聚酯薄膜上，在50℃下干燥2小時后，再在130℃下干燥20分鐘，得到厚度50μm的PVA薄膜。得到的薄膜在30℃的溫水下膨潤1分鐘，然后浸泡到30℃的碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液中，延伸到2倍。接著，在50℃的4質量％的硼酸溶液中，達到3倍的總延伸率，再浸入30℃的水中，清洗，在50℃下干燥4分鐘，得到厚度18μm的偏光元件。碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液濃度確保碘濃度0.33質量％，以便于偏光元件的透射率成為44％。
(實施例3)將實施例1中得到的厚40μm薄膜在30℃的溫水下膨潤1分鐘，然后浸泡到30℃的碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液中，延伸到3倍。接著，在50℃的4質量％的硼酸溶液中，達到5倍的總延伸率，再浸入30℃的水中，清洗，在50℃下干燥4分鐘，得到厚度9μm的偏光元件。碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液濃度確保碘濃度0.37質量％，以便于偏光元件的透射率成為44％。
(比較例1)用純水溶解平均聚合度1700、平均皂化度97.0％摩爾的PVA粉，調整到10質量％的水溶液，把這種水溶液涂到聚酯薄膜上，在50℃下干燥2小時后，再在130℃下干燥20分鐘，得到厚度75μm的PVA薄膜。得到的薄膜在30℃的溫水下膨潤1分鐘，然后浸泡到30℃的碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液中，延伸到2倍。接著，在50℃的4質量％的硼酸溶液中，達到3倍的總延伸率，再浸入30℃的水中，清洗，在50℃下干燥4分鐘，得到厚度31μm的偏光元件。碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液濃度確保碘濃度0.35質量％，以便于偏光元件的透射率成為44％。
(比較例2)用純水溶解平均聚合度1700、平均皂化度97.0％摩爾的PVA粉，調整到10質量％的水溶液，把這種水溶液涂到聚酯薄膜上，在50℃下干燥2小時后，再在130℃下干燥20分鐘，得到厚度75μm的PVA薄膜。得到的薄膜在30℃的溫水下膨潤1分鐘，然后浸泡到30℃的碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液中，延伸到2倍。接著，在50℃的4質量％的硼酸溶液中，達到3倍的總延伸率，再浸入30℃的水中，清洗，在50℃下干燥4分鐘，得到厚度31μm的偏光元件。碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液濃度確保碘濃度0.35質量％，以便于偏光元件的透射率成為44％。
(實施例4)用厚75μm的PVA薄膜(商品名VF-PS#750(株)KURARE制)，與實施例1一樣地，在純水中膨潤，用碘化鉀和碘的混合水溶液染色。之后，用硼酸進行架橋并延伸5倍，在50℃下干燥制作出偏光元件。該偏光元件的厚度是16μm。碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液濃度確保碘濃度0.35質量％，以便于偏光元件的透射率成為44％。
(實施例5)與實施例4一樣，使厚75μm的PVA薄膜在純水中膨潤，用碘化鉀和碘的混合水溶液染色。之后，用硼酸進行架橋并延伸6倍，在50℃下干燥制作出偏光元件。該偏光元件的厚度是25μm。碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液濃度確保碘濃度0.35質量％，以便于偏光元件的透射率成為44％。
(比較例3)與實施例1一樣，使厚75μm的PVA薄膜在純水中膨潤，用碘化鉀和碘的混合水溶液染色。之后，用硼酸進行架橋并延伸6倍，在50℃下干燥制作出偏光元件。該偏光元件的厚度是28μm。碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液濃度確保碘濃度0.35質量％，以便于偏光元件的透射率成為44％。
(比較例4)與實施例1一樣，使厚75μm的PVA薄膜在純水中膨潤，用碘化鉀和碘的混合水溶液染色。之后，用硼酸進行架橋并延伸6倍，在50℃下干燥制作出偏光元件。該偏光元件的厚度是28μm。碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液濃度確保碘濃度0.35質量％，以便于偏光元件的透射率成為44％。
(比較例5)與實施例1一樣，使厚75μm的PVA薄膜在純水中膨潤，用碘化鉀和碘的混合水溶液染色。之后，用硼酸進行架橋并延伸6倍，在50℃下干燥制作出偏光元件。該偏光元件的厚度是25μm。碘化鉀/碘(質量比10∶1)的水溶液濃度確保碘濃度0.35質量％，以便于偏光元件的透射率成為44％。
用下述的方法來評介由以上實施例、比較例制作得到的偏光元件。
(偏光元件的收縮力)首先，測定以上述實施例及比較例制作的偏光元件的、80℃下加熱30分鐘后每單位寬度的吸收軸(延伸軸)方向的收縮力。即，把使上述偏光元件延伸方向作為縱向，切出長70mm，寬20mm的小塊，一側固定，另一側用兩個帶測力計的夾具夾住后拉伸到50mm，在80℃下連續加熱30分鐘，讀出測力計所顯示的數值，測定出了每單位的收縮力。
(尺寸變化率)接著，用PVA類粘接劑將厚度為60-210μm，彈性率為3.43Gpa的三乙酰纖維素薄膜粘接到上述偏光元件兩側上，作成偏光板(粘接層的厚度0.08μm)。把該偏光板放置到70℃下加熱48小時，測定其尺寸變化，算出延伸軸方向的尺寸變化率(％)。
(色差，擴散)評介色差、擴散，把上述制作的偏光板放置成吸收軸方向為45℃的狀態下切出縱長300mm，橫長200mm的長方形。用由丙烯酸丁酯95質量％和丙烯酸5質量％構成的厚為25μm的丙烯酸類粘接劑把該偏光板粘接到玻璃板兩側，并確保偏光方向相互垂直，在70℃下加熱偏光板48小時后目視確認其色差的狀態。評介沒有色差時標以○，色差大時標以×，介于兩者之間時標以△。
(耐久性)以上述方法制作的偏光板截住斷成50mm×50mm大小(試驗片2塊)，在溫度為70℃下加熱120小時。測定試驗片加熱試驗前的縱向(MD)的尺寸(Lb)和加熱試驗后的縱向(MD)的尺寸(La)，從以下公式求出尺寸變化率(％)。
尺寸變化率＝[(La－Lb)/Lb]×100由表1及表2表示以上的結果。[表1]80℃、加熱30分鐘后 70℃、加熱48小時后偏光元件的收縮力吸收軸方向的尺寸變化率 色差、色擴散(N/cm) (％)實施例1 1.6 -0.18 ○實施例2 2.4 -0.21 ○實施例3 3.3 -0.30 ○實施例4 3.5 -0.37 ○實施例5 3.5 -0.37 ○比較例1 5.6 -0.39 △比較例2 11.4 -0.45 ×比較例3 12.3 -0.86 ×比較例4 15.0 -0.97 ×比較例5 12.3 -0.69 ×[表2]偏光元件厚度 保護膜厚度 厚度比 70℃、加熱120小時后ABA/B 的尺寸變化率(％)(μm)(μm)n＝1n＝2實施例1 13 120 0.108 -0.308 -0.251實施例2 18 120 0.150 -0.302 -0.230實施例3 9 80 0.113 -0.429 -0.398實施例4 16 120 0.133 -0.660 -0.612實施例5 25 210 0.119 -0.480 -0.435比較例1 31 120 0.258 -0.736 -0.367比較例2 26 120 0.217 -0.776 -0.452比較例3 28 80 0.350 -0.935 -0.975比較例5 25 120 0.208 -0.729 -0.724從表1可知，偏光元件的收縮力為4.0N/cm以下的本發明的偏光板與比較例相比，尺寸變化率低至0.3％，色差或擴散幾乎沒有。另外，在延伸前的PVA薄膜厚度為60μm以下，偏光元件的厚度為18μm以下時，具有同樣的效果。而從表2而知，本發明的偏光板因為偏光元件的厚度A和保護層單體的厚度B的比在0.01≤A/B≤0.16的范圍內，所以加熱處理后的偏光板的縱向(延伸方向)的尺寸變化率小于0.7％。
把以上述實施例的方式制作的偏光板用丙烯酸類粘接劑粘接到塑料基板(厚度400μm)液晶單元的兩側上，形成液晶顯示裝置。圖1示出其斷面圖一例。該顯示裝置長時間(500小時)使用后結果表明液晶板端部、板表示面的任何部位幾乎看不到色差和色散。
通過以上說明，本發明的偏光元件由于在80℃下加熱30分鐘時的每單位寬度的收縮力低于4.0N/cm，因此能夠提供幾乎沒有尺寸變化的偏光板，同時能夠提高沒有色差和色散的液晶顯示裝置。另外，本發明的偏光板因為偏光元件的厚度A和保護層單體的厚度B的比在0.01≤A/B≤0.16的范圍內，所以偏光板幾乎沒有尺寸變化。因此，把它安裝到以玻璃板為基板的液晶板上時的板沒有撓度，板端部的色差也減少。板整體幾乎沒有收縮力，單元內部受到均勻的力，因此，因加熱而產生的板面內的色散等板色相的變化能夠得到防止。于是，其工業價值大大增加。
權利要求
1.一種偏光元件，是對親水性高分子薄膜染色、架橋、延伸、干燥后而形成的，其特征在于在80℃加熱上述偏光元件30分鐘后，其吸收軸向的收縮力為4.0N/cm以下。
2.根據權利要求1所述的偏光元件，其特征在于對上述偏光元件加熱30分鐘后的吸收軸向的收縮力為1.0至3.7N/cm。
3.根據權利要求1所述的偏光元件，其特征在于上述偏光元件的厚度是25μm以下。
4.根據權利要求3所述的偏光元件，其特征在于上述偏光元件的厚度是10-18μm。
5.根據權利要求1所述的偏光元件，其特征在于親水性高分子薄膜是聚乙烯醇系列薄膜。
6.根據權利要求5所述的偏光元件，其特征在于聚乙烯醇系列薄膜的厚度是60μm以下。
7.根據權利要求5所述的偏光元件，其特征在于聚乙烯醇的平均聚合度是500-1萬，平均皂化度是75％摩爾以上。
8.一種偏光板，是在上述偏光元件的至少單面上重疊保護薄膜而構成的，其特征在于把上述偏光板厚度定為A，把上述保護薄膜單體厚度定為B時，要求滿足0.01≤A/B≤0.16。
9.根據權利要求8所述的偏光板，其特征在于要求滿足0.05≤A/B≤0.16。
10.根據權利要求8所述的偏光板，其特征在于保護薄膜單體的厚度是80μm以上。
11.根據權利要求10所述的偏光板，其特征在于保護薄膜單體的厚度80-200μm。
12.根據權利要求10所述的偏光板，其特征在于保護膜是三乙酰纖維素薄膜。
13.根據權利要求8所述的偏光板，其特征在于保護膜和偏光元件通過粘接劑粘接。
14.根據權利要求13所述的偏光板，其特征在于粘接劑使用聚乙烯醇類粘接劑。
15.根據權利要求13所述的偏光板，其特征在于在偏光板的單面或兩面形成粘接層。
16.根據權利要求8所述的偏光板，其特征在于在70℃下加熱上述偏光板120分鐘后，其縱向(MD)的尺寸變化率為±0.7％以下。
17.根據權利要求8所述的偏光板，其特征在于將從反射板，半透性反射板，相位差板，λ板，視角補償薄膜以及提高輝度膜中選擇的至少一種光學層重疊在上述偏光板上。
18.根據權利要求17所述的偏光板，其特征在于偏光板和光學層經粘接劑粘接固定成重疊狀態。
19.一種液晶顯示裝置，其特征在于把權利要求8記載的偏光板配置在液晶單元的至少單側面上。
20.根據權利要求19所述的液晶顯示裝置，其特征在于液晶單元具備從玻璃基板及塑料基板中選擇的至少一塊基板。
全文摘要
本發明提供一種對受熱應力幾乎沒有尺寸變化的偏光元件、偏光板以及使用這種偏光元件和偏光板的、沒有色差和色散的液晶顯示裝置。在80℃加熱上述偏光元件30分鐘后,使其吸收軸向的收縮力為4.0N/cm以下。在上述偏光元件的至少單面上重疊保護薄膜,把上述偏光板厚度定為A,把上述保護薄膜單體厚度定為B時,要求滿足0.01≤A/B≤0.16。
文檔編號G02B7/00GK1334557SQ01132578
公開日2002年2月6日 申請日期2001年6月19日 優先權日2000年6月19日
發明者杉野洋一郎, 濟木雄二, 近藤千里, 濱本英二, 楠本誠一, 三原尚史, 土本一喜 申請人:日東電工株式會社