特許第6029560号(P6029560)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6029560
(24)【登録日】2016年10月28日
(45)【発行日】2016年11月24日
(54)【発明の名称】偏光板の製造方法
(51)【国際特許分類】
   G02B 5/30 20060101AFI20161114BHJP
【FI】
   G02B5/30
【請求項の数】10
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2013-206183(P2013-206183)
(22)【出願日】2013年10月1日
(65)【公開番号】特開2015-34960(P2015-34960A)
(43)【公開日】2015年2月19日
【審査請求日】2014年9月4日
(31)【優先権主張番号】特願2012-251784(P2012-251784)
(32)【優先日】2012年11月16日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2013-142375(P2013-142375)
(32)【優先日】2013年7月8日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003964
【氏名又は名称】日東電工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100122471
【弁理士】
【氏名又は名称】籾井 孝文
(74)【代理人】
【識別番号】100143650
【弁理士】
【氏名又は名称】山元 美佐
(72)【発明者】
【氏名】後藤 周作
(72)【発明者】
【氏名】中野 勇樹
(72)【発明者】
【氏名】池嶋 健太郎
(72)【発明者】
【氏名】灰田 信幸
(72)【発明者】
【氏名】宮武 稔
(72)【発明者】
【氏名】金子 修
【審査官】 池田 博一
(56)【参考文献】
【文献】 特開2013−033084(JP,A)
【文献】 特開2000−338329(JP,A)
【文献】 国際公開第2010/038697(WO,A1)
【文献】 特表2008−536178(JP,A)
【文献】 国際公開第2012/147793(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 5/30
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
樹脂基材と該樹脂基材の片側に形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを有する積層体を延伸、染色して、該樹脂基材上に偏光膜を作製する工程と、
前記積層体の偏光膜側に光学機能フィルムを積層して光学機能フィルム積層体を作製する工程と、
前記光学機能フィルム積層体から前記樹脂基材を剥離する工程とを含み、
前記剥離工程において、剥離直前の前記光学機能フィルム積層体面と前記樹脂基材の剥離方向とのなす角度αが、剥離直前の前記光学機能フィルム積層体面と前記偏光膜の剥離方向とのなす角度βよりも小さい、
偏光板の製造方法。
【請求項2】
前記角度αと角度βとの差が60°以上である、請求項1に記載の製造方法。
【請求項3】
前記角度αと角度βとの差が90°〜180°である、請求項2に記載の製造方法。
【請求項4】
前記剥離に必要な張力が3.0N/15mm以下である、請求項1から3のいずれかに記載の製造方法。
【請求項5】
前記剥離時の前記樹脂基材の弾性率が2GPa〜3GPaである、請求項1から4のいずれかに記載の製造方法。
【請求項6】
前記剥離工程において、前記光学機能フィルム積層体の前記光学機能フィルム側に剥離ロールが配置され、該剥離ロールに補助されて剥離が行われる、請求項1から5のいずれかに記載の製造方法。
【請求項7】
前記剥離ロールの径が10mm〜30mmである、請求項6に記載の製造方法。
【請求項8】
前記剥離工程において、前記光学機能フィルム積層体の前記光学機能フィルム側に剥離バーが配置され、該剥離バーに補助されて剥離が行われる、請求項1から5のいずれかに記載の製造方法。
【請求項9】
前記剥離バーの先端部の径が5mm〜30mmである、請求項8に記載の製造方法。
【請求項10】
前記光学機能フィルム積層体の前記光学機能フィルム側の表面に表面保護フィルムが貼り合わせられている、請求項1から9のいずれかに記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、偏光板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
代表的な画像表示装置である液晶表示装置には、その画像形成方式に起因して、液晶セルの両側に偏光膜が配置されている。偏光膜の製造方法としては、例えば、樹脂基材とポリビニルアルコール(PVA)系樹脂層とを有する積層体を延伸し、次に染色処理を施して、樹脂基材上に偏光膜を得る方法が提案されている(例えば、特許文献1)。このような方法によれば、厚みの薄い偏光膜が得られるため、近年の画像表示装置の薄型化に寄与し得るとして注目されている。
【0003】
ところで、上記偏光膜は、通常、他の光学機能フィルム(例えば、保護フィルム)と積層させて、偏光板として用いられる。しかし、樹脂基材を用いて作製した偏光膜を用いた偏光板は、シワ・異物等が生じやすく、外観に劣るという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−338329号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、外観に優れた偏光板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の偏光板の製造方法は、樹脂基材と該樹脂基材の片側に形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを有する積層体を延伸、染色して、該樹脂基材上に偏光膜を作製する工程と、前記積層体の偏光膜側に光学機能フィルムを積層して光学機能フィルム積層体を作製する工程と、前記光学機能フィルム積層体から前記樹脂基材を剥離する工程とを含む。前記剥離工程において、剥離直前の前記光学機能フィルム積層体面と前記樹脂基材の剥離方向とのなす角度αが、剥離直前の前記光学機能フィルム積層体面と前記偏光膜の剥離方向とのなす角度βよりも小さい。
1つの実施形態においては、上記角度αと角度βとの差は60°以上である。1つの実施形態においては、上記角度αと角度βとの差は90°〜180°である。
1つの実施形態においては、上記剥離に必要な張力は3.0N/15mm以下である。
1つの実施形態においては、上記剥離時の上記樹脂基材の弾性率は2GPa〜3GPaである。
1つの実施形態においては、上記剥離工程において、上記光学機能フィルム積層体の上記光学機能フィルム側に剥離ロールが配置され、該剥離ロールに補助されて剥離が行われる。1つの実施形態においては、上記剥離ロールの径は10mm〜30mmである。
1つの実施形態においては、上記剥離工程において、上記光学機能フィルム積層体の上記光学機能フィルム側に剥離バーが配置され、該剥離バーに補助されて剥離が行われる。1つの実施形態においては、上記剥離バーの先端部の径は5mm〜30mmである。
1つの実施形態においては、上記光学機能フィルム積層体の上記光学機能フィルム側の表面には、表面保護フィルムが貼り合わせられている。
本発明の別の局面によれば、偏光板が提供される。この偏光板は、上記製造方法により得られる。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、樹脂基材上に形成された偏光膜に光学機能フィルムを積層して光学機能フィルム積層体を作製し、この光学機能フィルム積層体から樹脂基材を剥離する際、剥離直前の光学機能フィルム積層体面と樹脂基材の剥離方向とのなす角度αが、剥離直前の光学機能フィルム積層体面と上記偏光膜の剥離方向とのなす角度βよりも小さくなるようにすることにより、シワ、異物(例えば、基材残渣)等の発生を抑えながら、樹脂基材を良好に剥離することができる。その結果、外観に極めて優れた偏光板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の好ましい実施形態による積層体の部分断面図である。
図2】曲率半径Rの測定方法の説明図である。
図3】本発明の剥離工程の一例を示す概略図である。
図4】本発明の剥離工程の別の一例を示す概略図である。
図5A】本発明の剥離工程のさらに別の一例を示す概略図である。
図5B】本発明の剥離工程のさらに別の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【0010】
本発明の偏光板の製造方法は、樹脂基材とこの樹脂基材の片側に形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを有する積層体を延伸、染色して、該樹脂基材上に偏光膜を作製する工程と、積層体の偏光膜側に光学機能フィルムを積層して光学機能フィルム積層体を作製する工程と、光学機能フィルム積層体から樹脂基材を剥離する工程とを含む。以下、各々の工程について説明する。
【0011】
A.偏光膜の作製工程
A−1.積層体
図1は、本発明の好ましい実施形態による積層体の部分断面図である。積層体10は、樹脂基材11とポリビニルアルコール系樹脂層12とを有する。積層体10は、長尺状の樹脂基材11にポリビニルアルコール系樹脂層12を形成することにより作製される。ポリビニルアルコール系樹脂層12の形成方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、樹脂基材11上に、ポリビニルアルコール系樹脂(以下、「PVA系樹脂」という)を含む塗布液を塗布し、乾燥することにより、PVA系樹脂層12を形成する。
【0012】
上記樹脂基材の形成材料としては、任意の適切な熱可塑性樹脂が採用され得る。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等のエステル系樹脂、ノルボルネン系樹脂等のシクロオレフィン系樹脂、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、これらの共重体樹脂等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、ノルボルネン系樹脂、非晶質のポリエチレンテレフタレート系樹脂である。
【0013】
1つの実施形態においては、非晶質の(結晶化していない)ポリエチレンテレフタレート系樹脂が好ましく用いられる。中でも、非晶性の(結晶化しにくい)ポリエチレンテレフタレート系樹脂が特に好ましく用いられる。非晶性のポリエチレンテレフタレート系樹脂の具体例としては、ジカルボン酸としてイソフタル酸をさらに含む共重合体や、グリコールとしてシクロヘキサンジメタノールをさらに含む共重合体が挙げられる。
【0014】
後述する延伸において水中延伸方式を採用する場合、上記樹脂基材は水を吸収し、水が可塑剤的な働きをして可塑化し得る。その結果、延伸応力を大幅に低下させることができ、高倍率に延伸することが可能となり、空中延伸時よりも延伸性に優れ得る。その結果、優れた光学特性を有する偏光膜を作製することができる。1つの実施形態においては、樹脂基材は、好ましくは、その吸水率が0.2%以上であり、さらに好ましくは0.3%以上である。一方、樹脂基材の吸水率は、好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは1.0%以下である。このような樹脂基材を用いることにより、製造時に寸法安定性が著しく低下して、得られる偏光膜の外観が悪化するなどの不具合を防止することができる。また、水中延伸時に基材が破断したり、樹脂基材からPVA系樹脂層が剥離したりするのを防止することができる。なお、樹脂基材の吸水率は、例えば、形成材料に変性基を導入することにより調整することができる。吸水率は、JIS K 7209に準じて求められる値である。
【0015】
樹脂基材のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは170℃以下である。このような樹脂基材を用いることにより、PVA系樹脂層の結晶化を抑制しながら、積層体の延伸性を十分に確保することができる。さらに、水による樹脂基材の可塑化と、水中延伸を良好に行うことを考慮すると、120℃以下であることがより好ましい。1つの実施形態においては、樹脂基材のガラス転移温度は、好ましくは60℃以上である。このような樹脂基材を用いることにより、上記PVA系樹脂を含む塗布液を塗布・乾燥する際に、樹脂基材が変形(例えば、凹凸やタルミ、シワ等の発生)するなどの不具合を防止して、良好に積層体を作製することができる。また、PVA系樹脂層の延伸を、好適な温度(例えば、60℃程度)にて良好に行うことができる。別の実施形態においては、PVA系樹脂を含む塗布液を塗布・乾燥する際に、樹脂基材が変形しなければ、60℃より低いガラス転移温度であってもよい。なお、樹脂基材のガラス転移温度は、例えば、形成材料に変性基を導入する、結晶化材料を用いて加熱することにより調整することができる。ガラス転移温度(Tg)は、JIS K 7121に準じて求められる値である。
【0016】
樹脂基材の延伸前の厚みは、好ましくは20μm〜300μm、より好ましくは50μm〜200μmである。20μm未満であると、PVA系樹脂層の形成が困難になるおそれがある。300μmを超えると、例えば、水中延伸において、樹脂基材が水を吸収するのに長時間を要するとともに、延伸に過大な負荷を要するおそれがある。
【0017】
上記PVA系樹脂層を形成するPVA系樹脂としては、任意の適切な樹脂が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体が挙げられる。ポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルをケン化することにより得られる。エチレン−ビニルアルコール共重合体は、エチレン−酢酸ビニル共重合体をケン化することにより得られる。PVA系樹脂のケン化度は、通常85モル%〜100モル%であり、好ましくは95.0モル%〜99.95モル%、さらに好ましくは99.0モル%〜99.93モル%である。ケン化度は、JIS K 6726−1994に準じて求めることができる。このようなケン化度のPVA系樹脂を用いることによって、耐久性に優れた偏光膜が得られ得る。ケン化度が高すぎる場合には、ゲル化してしまうおそれがある。
【0018】
PVA系樹脂の平均重合度は、目的に応じて適切に選択され得る。平均重合度は、通常1000〜10000であり、好ましくは1200〜5000、さらに好ましくは1500〜4500である。なお、平均重合度は、JIS K 6726−1994に準じて求めることができる。
【0019】
上記塗布液は、代表的には、上記PVA系樹脂を溶媒に溶解させた溶液である。溶媒としては、例えば、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、各種グリコール類、トリメチロールプロパン等の多価アルコール類、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン等のアミン類が挙げられる。これらは単独で、または、二種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、好ましくは、水である。溶液のPVA系樹脂濃度は、溶媒100重量部に対して、好ましくは3重量部〜20重量部である。このような樹脂濃度であれば、樹脂基材に密着した均一な塗布膜を形成することができる。
【0020】
塗布液に、添加剤を配合してもよい。添加剤としては、例えば、可塑剤、界面活性剤等が挙げられる。可塑剤としては、例えば、エチレングリコールやグリセリン等の多価アルコールが挙げられる。界面活性剤としては、例えば、非イオン界面活性剤が挙げられる。これらは、得られるPVA系樹脂層の均一性や染色性、延伸性をより一層向上させる目的で使用され得る。また、添加剤としては、例えば、易接着成分が挙げられる。易接着成分を用いることにより、樹脂基材とPVA系樹脂層との密着性を向上させ得る。その結果、例えば、基材からPVA系樹脂層が剥がれる等の不具合を抑制して、後述の染色、水中延伸を良好に行うことができる。
【0021】
上記易接着成分としては、例えば、アセトアセチル変性PVAなどの変性PVAが用いられる。アセトアセチル変性PVAとしては、下記一般式(I)で表わされる繰り返し単位を少なくとも有する重合体が好ましく用いられる。
【0022】
【化1】
【0023】
上記式(I)において、l+m+nに対するnの割合(変性度)は、好ましくは1%〜10%である。
【0024】
アセトアセチル変性PVAのケン度は、好ましくは97モル%以上である。また、アセトアセチル変性PVAの4重量%水溶液のpHは、好ましくは3.5〜5.5である。
【0025】
変性PVAは、上記塗布液に含まれるPVA系樹脂全体の重量の3重量%以上となるように添加されることが好ましく、さらに好ましくは5重量%以上である。一方、当該変性PVAの添加量は、30重量%以下であることが好ましい。
【0026】
塗布液の塗布方法としては、任意の適切な方法を採用することができる。例えば、ロールコート法、スピンコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、ダイコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ナイフコート法(コンマコート法等)等が挙げられる。
【0027】
上記塗布液の塗布・乾燥温度は、好ましくは50℃以上である。
【0028】
PVA系樹脂層の延伸前の厚みは、好ましくは3μm〜40μm、さらに好ましくは5μm〜20μmである。
【0029】
PVA系樹脂層を形成する前に、樹脂基材に表面処理(例えば、コロナ処理等)を施してもよいし、樹脂基材上に易接着層を形成してもよい。これらの中でも、易接着層を形成(コーティング処理)することが好ましい。易接着層を形成する材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂などが用いられ、ポリビニルアルコール系樹脂が特に好ましい。ポリビニルアルコール系樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂およびその変性物が挙げられる。ポリビニルアルコール樹脂の変性物としては、上記アセトアセチル変性PVAが挙げられる。なお、易接着層の厚みは、0.05〜1μm程度とするのが好ましい。このような処理を行うことにより、樹脂基材とPVA系樹脂層との密着性を向上させることができる。その結果、例えば、基材からPVA系樹脂層が剥がれる等の不具合を抑制して、後述の染色、水中延伸を良好に行うことができる。
【0030】
A−2.積層体の延伸
積層体の延伸方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体的には、固定端延伸でもよいし、自由端延伸(例えば、周速の異なるロール間に積層体を通して一軸延伸する方法)でもよい。好ましくは、自由端延伸である。
【0031】
積層体の延伸方向は、適宜、設定され得る。1つの実施形態においては、長尺状の積層体の長手方向に延伸する。この場合、代表的には、周速の異なるロール間に積層体を通して延伸する方法が採用される。別の実施形態においては、長尺状の積層体の幅方向に延伸する。この場合、代表的には、テンター延伸機を用いて延伸する方法が採用される。
【0032】
延伸方式は、特に限定されず、空中延伸方式でもよいし、水中延伸方式でもよい。好ましくは、水中延伸方式である。水中延伸方式によれば、上記樹脂基材やPVA系樹脂層のガラス転移温度(代表的には、80℃程度)よりも低い温度で延伸し得、PVA系樹脂層を、その結晶化を抑えながら、高倍率に延伸することができる。その結果、優れた光学特性を有する偏光膜を作製することができる。
【0033】
積層体の延伸は、一段階で行ってもよいし、多段階で行ってもよい。多段階で行う場合、例えば、上記自由端延伸と固定端延伸とを組み合わせてもよいし、上記水中延伸方式と空中延伸方式とを組み合わせてもよい。また、多段階で行う場合、後述の積層体の延伸倍率(最大延伸倍率)は、各段階の延伸倍率の積である。
【0034】
積層体の延伸温度は、樹脂基材の形成材料、延伸方式等に応じて、任意の適切な値に設定され得る。空中延伸方式を採用する場合、延伸温度は、好ましくは樹脂基材のガラス転移温度(Tg)以上であり、さらに好ましくは樹脂基材のガラス転移温度(Tg)+10℃以上、特に好ましくはTg+15℃以上である。一方、積層体の延伸温度は、好ましくは170℃以下である。このような温度で延伸することで、PVA系樹脂の結晶化が急速に進むのを抑制して、当該結晶化による不具合(例えば、延伸によるPVA系樹脂層の配向を妨げる)を抑制することができる。
【0035】
水中延伸方式を採用する場合、延伸浴の液温は、好ましくは40℃〜85℃、より好ましくは50℃〜85℃である。このような温度であれば、PVA系樹脂層の溶解を抑制しながら高倍率に延伸することができる。具体的には、上述のように、樹脂基材のガラス転移温度(Tg)は、PVA系樹脂層の形成との関係で、好ましくは60℃以上である。この場合、延伸温度が40℃を下回ると、水による樹脂基材の可塑化を考慮しても、良好に延伸できないおそれがある。一方、延伸浴の温度が高温になるほど、PVA系樹脂層の溶解性が高くなって、優れた光学特性が得られないおそれがある。延伸浴への積層体の浸漬時間は、好ましくは15秒〜5分である。
【0036】
水中延伸方式を採用する場合、積層体をホウ酸水溶液中に浸漬させて延伸することが好ましい(ホウ酸水中延伸)。延伸浴としてホウ酸水溶液を用いることで、PVA系樹脂層に、延伸時にかかる張力に耐える剛性と、水に溶解しない耐水性とを付与することができる。具体的には、ホウ酸は、水溶液中でテトラヒドロキシホウ酸アニオンを生成してPVA系樹脂と水素結合により架橋し得る。その結果、PVA系樹脂層に剛性と耐水性とを付与して、良好に延伸することができ、優れた光学特性を有する偏光膜を作製することができる。
【0037】
上記ホウ酸水溶液は、好ましくは、溶媒である水にホウ酸および/またはホウ酸塩を溶解させることにより得られる。ホウ酸濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜10重量部である。ホウ酸濃度を1重量部以上とすることにより、PVA系樹脂層の溶解を効果的に抑制することができ、より高特性の偏光膜を作製することができる。なお、ホウ酸またはホウ酸塩以外に、ホウ砂等のホウ素化合物、グリオキザール、グルタルアルデヒド等を溶媒に溶解して得られた水溶液も用いることができる。
【0038】
後述の染色により、予め、PVA系樹脂層に二色性物質(代表的には、ヨウ素)が吸着されている場合、好ましくは、上記延伸浴(ホウ酸水溶液)にヨウ化物を配合する。ヨウ化物を配合することにより、PVA系樹脂層に吸着させたヨウ素の溶出を抑制することができる。ヨウ化物としては、例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化鉛、ヨウ化銅、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化錫、ヨウ化チタン等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、ヨウ化カリウムである。ヨウ化物の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは0.05重量部〜15重量部、より好ましくは0.5重量部〜8重量部である。
【0039】
積層体の延伸倍率(最大延伸倍率)は、積層体の元長に対して、好ましくは5.0倍以上である。このような高い延伸倍率は、例えば、水中延伸方式(ホウ酸水中延伸)を採用することにより、達成し得る。なお、本明細書において「最大延伸倍率」とは、積層体が破断する直前の延伸倍率をいい、別途、積層体が破断する延伸倍率を確認し、その値よりも0.2低い値をいう。
【0040】
好ましい実施形態においては、上記積層体を高温(例えば、95℃以上)で空中延伸した後、上記ホウ酸水中延伸および後述の染色を行う。このような空中延伸は、ホウ酸水中延伸に対する予備的または補助的な延伸として位置付けることができるため、以下「空中補助延伸」という。
【0041】
空中補助延伸を組み合わせることで、積層体をより高倍率に延伸することができる場合がある。その結果、より優れた光学特性(例えば、偏光度)を有する偏光膜を作製することができる。例えば、上記樹脂基材としてポリエチレンテレフタレート系樹脂を用いた場合、ホウ酸水中延伸のみで延伸するよりも、空中補助延伸とホウ酸水中延伸とを組み合せる方が、樹脂基材の配向を抑制しながら延伸することができる。当該樹脂基材は、その配向性が向上するにつれて延伸張力が大きくなり、安定的な延伸が困難となったり、破断したりする。そのため、樹脂基材の配向を抑制しながら延伸することで、積層体をより高倍率に延伸することができる。
【0042】
また、空中補助延伸を組み合わせることで、PVA系樹脂の配向性を向上させ、そのことにより、ホウ酸水中延伸後においてもPVA系樹脂の配向性を向上させ得る。具体的には、予め、空中補助延伸によりPVA系樹脂の配向性を向上させておくことで、ホウ酸水中延伸の際にPVA系樹脂がホウ酸と架橋し易くなり、ホウ酸が結節点となった状態で延伸されることで、ホウ酸水中延伸後もPVA系樹脂の配向性が高くなるものと推定される。その結果、優れた光学特性(例えば、偏光度)を有する偏光膜を作製することができる。
【0043】
空中補助延伸における延伸倍率は、好ましくは3.5倍以下である。空中補助延伸の延伸温度は、PVA系樹脂のガラス転移温度以上であることが好ましい。延伸温度は、好ましくは95℃〜150℃である。なお、空中補助延伸と上記ホウ酸水中延伸とを組み合わせた場合の最大延伸倍率は、積層体の元長に対して、好ましくは5.0倍以上、より好ましくは5.5倍以上、さらに好ましくは6.0倍以上である。
【0044】
A−3.染色
上記積層体の染色は、代表的には、PVA系樹脂層に二色性物質(好ましくは、ヨウ素)を吸着させることにより行う。当該吸着方法としては、例えば、ヨウ素を含む染色液にPVA系樹脂層(積層体)を浸漬させる方法、PVA系樹脂層に当該染色液を塗工する方法、当該染色液をPVA系樹脂層に噴霧する方法等が挙げられる。好ましくは、染色液に積層体を浸漬させる方法である。ヨウ素が良好に吸着し得るからである。
【0045】
上記染色液は、好ましくは、ヨウ素水溶液である。ヨウ素の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは0.1重量部〜0.5重量部である。ヨウ素の水に対する溶解度を高めるため、ヨウ素水溶液にヨウ化物を配合することが好ましい。ヨウ化物の具体例は、上述のとおりである。ヨウ化物の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは0.02重量部〜20重量部、より好ましくは0.1重量部〜10重量部である。染色液の染色時の液温は、PVA系樹脂の溶解を抑制するため、好ましくは20℃〜50℃である。染色液にPVA系樹脂層を浸漬させる場合、浸漬時間は、PVA系樹脂層の透過率を確保するため、好ましくは5秒〜5分である。また、染色条件(濃度、液温、浸漬時間)は、最終的に得られる偏光膜の偏光度もしくは単体透過率が所定の範囲となるように、設定することができる。1つの実施形態においては、得られる偏光膜の偏光度が99.98%以上となるように、浸漬時間を設定する。別の実施形態においては、得られる偏光膜の単体透過率が40%〜44%となるように、浸漬時間を設定する。
【0046】
染色処理は、任意の適切なタイミングで行い得る。上記水中延伸を行う場合、好ましくは、水中延伸の前に行う。
【0047】
A−4.その他の処理
上記積層体は、延伸、染色以外に、そのPVA系樹脂層を偏光膜とするための処理が、適宜施され得る。偏光膜とするための処理としては、例えば、不溶化処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等が挙げられる。なお、これらの処理の回数、順序等は、特に限定されない。
【0048】
上記不溶化処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂層を浸漬することにより行う。不溶化処理を施すことにより、PVA系樹脂層に耐水性を付与することができる。当該ホウ酸水溶液の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜4重量部である。不溶化浴(ホウ酸水溶液)の液温は、好ましくは20℃〜50℃である。好ましくは、不溶化処理は、上記水中延伸や上記染色処理の前に行う。
【0049】
上記架橋処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂層を浸漬することにより行う。架橋処理を施すことにより、PVA系樹脂層に耐水性を付与することができる。当該ホウ酸水溶液の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜5重量部である。また、上記染色処理後に架橋処理を行う場合、さらに、ヨウ化物を配合することが好ましい。ヨウ化物を配合することにより、PVA系樹脂層に吸着させたヨウ素の溶出を抑制することができる。ヨウ化物の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜5重量部である。ヨウ化物の具体例は、上述のとおりである。架橋浴(ホウ酸水溶液)の液温は、好ましくは20℃〜60℃である。好ましくは、架橋処理は上記水中延伸の前に行う。好ましい実施形態においては、染色処理、架橋処理および水中延伸をこの順で行う。
【0050】
上記洗浄処理は、代表的には、ヨウ化カリウム水溶液にPVA系樹脂層を浸漬することにより行う。上記乾燥処理における乾燥温度は、好ましくは30℃〜100℃である。
【0051】
A−5.偏光膜
上記偏光膜は、実質的には、二色性物質が吸着配向されたPVA系樹脂膜である。偏光膜の厚みは、代表的には25μm以下であり、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下、さらに好ましくは7μm以下、特に好ましくは5μm以下である。一方、偏光膜の厚みは、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.5μm以上である。偏光膜は、好ましくは、波長380nm〜780nmのいずれかの波長で吸収二色性を示す。偏光膜の単体透過率は、好ましくは40.0%以上、より好ましくは41.0%以上、さらに好ましくは42.0%以上、特に好ましくは43.0%以上である。偏光膜の偏光度は、好ましくは99.8%以上、より好ましくは99.9%以上、さらに好ましくは99.95%以上である。
【0052】
B.光学機能フィルム積層体の作製工程
上記積層体(PVA系樹脂層)に上記各処理を施した後、積層体の偏光膜(PVA系樹脂層)側に光学機能フィルムを積層する。代表的には、長尺状の積層体に長尺状の光学機能フィルムを、互いの長手方向を揃えるようにして積層する。
【0053】
上記光学機能フィルムは、例えば、偏光膜の保護フィルム、位相差フィルム等として機能し得る。
【0054】
光学機能フィルムとしては、任意の適切な樹脂フィルムが採用され得る。光学機能フィルムの形成材料としては、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂、ノルボルネン系樹脂等のシクロオレフィン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂等が挙げられる。なお、「(メタ)アクリル系樹脂」とは、アクリル系樹脂および/またはメタクリル系樹脂をいう。
【0055】
光学機能フィルムの厚みは、代表的には10μm〜100μm、好ましくは20μm〜60μmである。なお、光学機能フィルムには、各種表面処理が施されていてもよい。
【0056】
光学機能フィルムの弾性率は、好ましくは2GPa以上、より好ましくは2GPa〜6GPaである。図2に示すように、基板110に光学機能フィルム20の片端部を接着させた状態で、もう片端部を把持して、接着面に対し180°方向に折り曲げた際の折曲部の曲率半径Rは、好ましくは3mm以上、より好ましくは5mm以上である。このような光学機能フィルムを用いることにより、後述の剥離工程をより良好に行うことができる。
【0057】
光学機能フィルムの積層には、任意の適切な接着剤または粘着剤が用いられる。好ましい実施形態においては、偏光膜表面に接着剤を塗布して、光学機能フィルムを貼り合わせる。接着剤としては、水系接着剤であってもよいし溶剤系接着剤であってもよい。好ましくは、水系接着剤が用いられる。
【0058】
上記水系接着剤としては、任意の適切な水系接着剤が採用され得る。好ましくは、PVA系樹脂を含む水系接着剤が用いられる。水系接着剤に含まれるPVA系樹脂の平均重合度は、接着性の点から、好ましくは100〜5000程度、さらに好ましくは1000〜4000である。平均ケン化度は、接着性の点から、好ましくは85モル%〜100モル%程度、さらに好ましくは90モル%〜100モル%である。
【0059】
水系接着剤に含まれるPVA系樹脂は、好ましくは、アセトアセチル基を含有する。PVA系樹脂層と光学機能フィルムとの密着性に優れ、耐久性に優れ得るからである。アセトアセチル基含有PVA系樹脂は、例えば、PVA系樹脂とジケテンとを任意の方法で反応させることにより得られる。アセトアセチル基含有PVA系樹脂のアセトアセチル基変性度は、代表的には0.1モル%以上であり、好ましくは0.1モル%〜40モル%程度、さらに好ましくは1モル%〜20モル%、特に好ましくは2モル%〜7モル%である。なお、アセトアセチル基変性度はNMRにより測定した値である。
【0060】
水系接着剤の樹脂濃度は、好ましくは0.1重量%〜15重量%、さらに好ましくは0.5重量%〜10重量%である。
【0061】
接着剤の塗布時の厚みは、任意の適切な値に設定され得る。例えば、加熱(乾燥)後に、所望の厚みを有する接着剤層が得られるように設定する。接着剤層の厚みは、好ましくは10nm〜300nm、さらに好ましくは10nm〜200nm、特に好ましくは20nm〜150nmである。
【0062】
光学機能フィルムを積層後、加熱することが好ましい。加熱温度は、好ましくは50℃以上、より好ましくは55℃以上、さらに好ましくは60℃以上、特に好ましくは80℃以上である。なお、光学機能フィルムを積層した後に行う加熱は、上記積層体への乾燥処理と兼ねてもよい。また、後述の剥離工程後に行ってもよいが、好ましくは、剥離工程前に行う。
【0063】
C.剥離工程
上記光学機能フィルム積層体から樹脂基材を剥離する。その際、剥離直前の上記光学機能フィルム積層体面と樹脂基材の剥離方向とのなす角度αが、剥離直前の光学機能フィルム積層体面と上記偏光膜の剥離方向とのなす角度βよりも小さくなるように剥離する。このような実施形態によれば、シワ、異物(例えば、基材残渣)等の発生を抑えながら、樹脂基材を良好に剥離することができる。その結果、外観に極めて優れた偏光板を得ることができる。また、剥離に必要な張力を低減するこができ、設備への負担を軽減することができる。
【0064】
上記角度βと角度αとの差は、好ましくは60°以上、より好ましくは90°〜180°である。上記角度αは、好ましくは30°以下、より好ましくは0°〜20°である。上記角度βは、好ましくは60°以上、より好ましくは90°〜180°である。
【0065】
上記剥離に必要な張力(剥離張力)は、好ましくは3.0N/15mm以下、さらに好ましくは1.0N/15mm以下、特に好ましくは0.5N/15mm以下である。
【0066】
図3は、剥離工程の一例を示す概略図である。光学機能フィルム積層体100は、樹脂基材11と偏光膜12’と光学機能フィルム20とをこの順で有する。図示例では、光学機能フィルム積層体100を略水平方向に搬送しながら、光学機能フィルム積層体100の搬送面に対して、偏光膜12’と光学機能フィルム20との積層体(偏光板)50を上方に向けて引っ張ることにより光学機能フィルム積層体100から樹脂基材11を剥離する。剥離の際、樹脂基材11の剥離方向は、剥離直前の光学機能フィルム積層体100の搬送方向と略同じであり、偏光膜12’の剥離方向は前記引っ張り方向である。したがって、図示例においては、角度αは実質的に0°である。
【0067】
図4は、剥離工程の別の一例を示す概略図である。本図示例では、光学機能フィルム積層体100を樹脂基材11側がロール120に接するように搬送しながら、光学機能フィルム積層体100の搬送面に対して、偏光膜12’と光学機能フィルム20との積層体(偏光板)50をロール120から離間する方向に向けて引っ張ることにより光学機能フィルム積層体100から樹脂基材11を剥離する。本実施例において、上記剥離直前の光学機能フィルム積層体面は、偏光膜12’が離間する点における接線を含む面である。剥離の際、樹脂基材11の剥離方向は、剥離直前の光学機能フィルム積層体100の搬送方向と略同じであり、偏光膜12’の剥離方向は前記引っ張り方向である。したがって、図示例においては、図4に示すような角度αが規定され、角度αは角度βよりも小さい。
【0068】
剥離時の樹脂基材の弾性率は、代表的には2GPa〜3GPaである。上記延伸前の樹脂基材の弾性率は、代表的には2GPa〜3GPaである。偏光膜と光学機能フィルムとの積層体(偏光板)の弾性率は、好ましくは4GPa〜7GPaである。また、樹脂基材(剥離時)の上記曲率半径Rは、代表的には1mm〜10mmである。偏光膜と光学機能フィルムとの積層体(偏光板)の曲率半径Rは、好ましくは3mm〜30mmである。PVA系樹脂層に延伸、架橋等の処理が施されることで、得られる偏光膜の剛性は高く、上記のような剥離にも十分に耐え得る。
【0069】
剥離工程においては、剥離をより容易に、より良好に、および、より安定して行うために、光学機能フィルム積層体100の光学機能フィルム20側に剥離補助手段を配置してもよい。剥離補助手段としては、例えば、図5Aに示すような剥離ロール70、図5Bに示すような剥離バー80が挙げられる。剥離ロールは、光学機能フィルム積層体100の光学機能フィルム20側に当接され、ロール自体が回転しながら剥離を補助する。剥離ロールを用いる場合、ロール径は、好ましくは5mm〜80mmであり、より好ましくは5mm〜50mmであり、さらに好ましくは10mm〜30mmである。ロール径が大きすぎると、剥離強度が大きくなり、良好な剥離が行えない場合がある。ロール径が小さすぎると、ロールの強度が不十分となり、剥離安定性が不十分となる場合がある。剥離バーを用いる場合、剥離バーは、代表的には断面半円状の先端部を有し、当該先端部が光学機能フィルム積層体100の光学機能フィルム20側に当接され、回転することなく剥離を補助する。剥離バーを用いる場合、先端部の径は、好ましくは5mm〜80mmであり、より好ましくは5mm〜50mmであり、さらに好ましくは5mm〜30mmである。この時、剥離ロールや剥離バーによるキズの発生を防ぐため、光学機能フィルム積層体の光学機能フィルム側の表面に表面保護フィルムを積層していてもよい。表面保護フィルムは、特に限定されるものではないが、代表的には粘着剤層を表面に設けたポリエチレン系フィルムが挙げられ、当該粘着剤層によって光学機能フィルム表面に貼り合せることができる。
【実施例】
【0070】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、各特性の測定方法は以下の通りである。
1.厚み
デジタルマイクロメーター(アンリツ社製、製品名「KC−351C」)を用いて測定した。
2.ガラス転移温度(Tg)
JIS K 7121に準じて測定した。
3.弾性率
サンプルを、JIS K6734:2000に基づき平行部幅10mm、長さ40mmの引張試験ダンベルに成形し、JIS K7161:1994に準拠して引張試験を行い、引張弾性率を求めた。
4.曲率半径R
図2に示すように、基板に、幅50mmの試験片の長さ方向片端部を接着させた状態で、もう片端部を把持して、接着面に対し180°方向に、150g重の力で引っ張って折り曲げた際の折曲部の半径を測定することにより求めた。なお、試験片を、その長さ方向が剥離方向に対応するように切り出した。
5.剥離張力
幅15mm、長さ100mmの試験片(光学機能フィルム積層体)の長さ方向の片端部を予め剥離しておき、この剥離部を掴み、指定の角度方向に3m/minの速度で剥離した時の張力を測定することにより求めた。
【0071】
[実施例1−1]
樹脂基材として、長尺状で、吸水率0.60%、Tg80℃、弾性率2.5GPaの非晶質ポリエチレンテレフタレート(A−PET)フィルム(三菱化学社製、商品名「ノバクリア」、厚み:100μm)を用いた。
樹脂基材の片面に、コロナ処理(処理条件:55W・min/m)を施し、このコロナ処理面に、ポリビニルアルコール(重合度4200、ケン化度99.2モル%)90重量部およびアセトアセチル変性PVA(重合度1200、アセトアセチル変性度4.6%、ケン化度99.0モル%以上、日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ200」)10重量部を含む水溶液を60℃で塗布および乾燥して、厚み10μmのPVA系樹脂層を形成し、積層体を作製した。
【0072】
得られた積層体を、120℃のオーブン内で周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に1.8倍に自由端一軸延伸した(空中補助延伸)。
次いで、積層体を、液温30℃の不溶化浴(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(不溶化処理)。
次いで、液温30℃の染色浴(水100重量部に対して、ヨウ素を0.2重量部配合し、ヨウ化カリウムを1.0重量部配合して得られたヨウ素水溶液)に60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、液温30℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合し、ホウ酸を3重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(架橋処理)。
その後、積層体を、液温70℃のホウ酸水溶液(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合し、ヨウ化カリウムを5重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させながら、周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に一軸延伸を行った(水中延伸)。ここで、積層体が破断する直前まで延伸した(最大延伸倍率は6.0倍)。
その後、積層体を液温30℃の洗浄浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを4重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた(洗浄処理)。
【0073】
続いて、積層体のPVA系樹脂層表面に、PVA系樹脂水溶液(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー(登録商標)Z−200」、樹脂濃度:3重量%)を塗布し、弾性率4.0GPaのトリアセチルセルロースフィルム(コニカミノルタ社製、商品名「KC4UY」、厚み40μm)を貼り合わせ、60℃に維持したオーブンで5分間加熱し、厚み5μmの偏光膜を有する光学機能フィルム積層体を作製した。
【0074】
得られた光学機能フィルム積層体を、樹脂基材が下側となるように平面台に載置し、PVA系樹脂層(偏光膜)とトリアセチルセルロースフィルムとの端部を平面台に対して90°となるように把持した状態で剥離し(剥離角度β:90°)、偏光板を得た。
偏光板の弾性率は6.0GPa、曲率半径Rは5mmであり、剥離した樹脂基材の弾性率は2.5GPa、曲率半径Rは2mmであった。
【0075】
[実施例1−2]
剥離角度βを150°としたこと以外は、実施例1−1と同様にして偏光板を得た。
【0076】
[実施例1−3]
光学機能フィルム積層体のトリアセチルセルロースフィルム側の表面にポリエチレン系表面保護フィルム(サンエー化研社製、PAC−3、厚み:30μm)を貼り合わせ、図5Aに示すような剥離ロール(ロール径:20mm)を当てたこと、および、剥離角度βを120°としたこと以外は、実施例1−1と同様にして偏光板を得た。剥離ロールを用いることにより、ロール状の光学機能フィルム積層体の連続剥離をより安定して行うことが可能であった。
【0077】
[実施例1−4]
光学機能フィルム積層体のトリアセチルセルロースフィルム側の表面にポリエチレン系表面保護フィルム(サンエー化研社製、PAC−3、厚み:30μm)を貼り合わせ、図5Bに示すような剥離バー(先端部の径:5mm)を当てたこと、および、剥離角度βを120°としたこと以外は、実施例1−1と同様にして偏光板を得た。剥離バーを用いることにより、実施例1−3と同様に、ロール状の光学機能フィルム積層体の連続剥離をより安定して行うことが可能であった。
【0078】
[比較例1−1]
実施例1−1と同様にして得られた光学機能フィルム積層体を、トリアセチルセルロースフィルムが下側となるように平面台に載置し、樹脂基材の端部を平面台に対して90°となるように把持した状態で剥離を試みた(剥離角度α:90°)。
【0079】
[比較例1−2]
剥離角度αを150°としたこと以外は、比較例1−1と同様にして剥離を試みた。
【0080】
[実施例2]
樹脂基材として、長尺状で、Tg130℃、弾性率2GPaのノルボルネン系樹脂フィルム(JSR社製、商品名「ARTON」、厚み150μm)を用いた。
樹脂基材の片面に、重合度2600、ケン化度99.0モル%のポリビニルアルコール(PVA)樹脂(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセノール(登録商標)NH−26」)の水溶液を80℃で塗布および乾燥して、厚み7μmのPVA系樹脂層を形成し、積層体を作製した。
【0081】
得られた積層体を、140℃の加熱下で、テンター装置を用いて、自由端一軸延伸により、幅方向に、延伸倍率4.5倍まで延伸した。延伸処理後のPVA系樹脂層の厚みは3μmであった(空中延伸)。
次いで、液温30℃の染色浴(水100重量部に対して、ヨウ素を0.5重量部配合し、ヨウ化カリウムを3.5重量部配合して得られたヨウ素水溶液)に60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、液温60℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを5重量部配合し、ホウ酸を5重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に60秒間浸漬させた(架橋処理)。
その後、積層体を洗浄浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた後、60℃の温風で乾燥させた(洗浄・乾燥処理)。
【0082】
続いて、積層体のPVA系樹脂層表面に、PVA系樹脂水溶液(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー(登録商標)Z−200」、樹脂濃度:3重量%)を塗布し、弾性率2GPaのノルボルネン系樹脂フィルム(JSR社製、商品名「ARTON」、厚み35μm)を貼り合わせ、80℃に維持したオーブンで5分間加熱し、厚み3μmの偏光膜を有する光学機能フィルム積層体を作製した。
【0083】
得られた光学機能フィルム積層体を、樹脂基材が下側となるように平面台に載置し、PVA系樹脂層(偏光膜)とノルボルネン系樹脂フィルムとの端部を平面台に対して90°となるように把持した状態で剥離し(剥離角度β:90°)、偏光板を得た。
偏光板の弾性率は5.0GPa、曲率半径Rは5mmであり、剥離した樹脂基材の弾性率は2.5GPa、曲率半径Rは2mmであった。
【0084】
[比較例2]
実施例2と同様にして得られた光学機能フィルム積層体を、ノルボルネン系樹脂フィルムが下側となるように平面台に載置し、樹脂基材の端部を平面台に対して90°となるように把持した状態で剥離を試みた(剥離角度α:90°)。
【0085】
各実施例および比較例で得られた偏光板の外観を目視で評価した。評価結果を剥離張力の測定結果とともに表1に示す。なお、外観の評価基準は以下のとおりである。
(外観の評価基準)
良好:樹脂基材を長手方向に連続剥離することができ、得られた偏光板にシワ・異物(例えば、基材残渣)は確認されなかった
不良:連続的に剥離することが困難であり、得られる偏光板にシワ・異物が発生した
【0086】
【表1】
【産業上の利用可能性】
【0087】
本発明の偏光板は、液晶テレビ、液晶ディスプレイ、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯ゲーム機、カーナビゲーション、コピー機、プリンター、ファックス、時計、電子レンジ等の液晶パネル、有機ELデバイスの反射防止膜として好適に用いられる。
【符号の説明】
【0088】
10 積層体
11 樹脂基材
12 ポリビニルアルコール系樹脂層
12’ 偏光膜
20 光学機能フィルム
50 偏光板
100 光学機能フィルム積層体
図1
図2
図3
図4
図5A
図5B