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特開2024-142961偏光フィルム、及び偏光フィルムの製造方法
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  • 特開-偏光フィルム、及び偏光フィルムの製造方法 図1
  • 特開-偏光フィルム、及び偏光フィルムの製造方法 図2
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024142961
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】偏光フィルム、及び偏光フィルムの製造方法
(51)【国際特許分類】
   G02B 5/30 20060101AFI20241003BHJP
【FI】
G02B5/30
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023055388
(22)【出願日】2023-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】000002093
【氏名又は名称】住友化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】岡 貴憲
(72)【発明者】
【氏名】竹内 智康
【テーマコード(参考)】
2H149
【Fターム(参考)】
2H149AA02
2H149AB16
2H149BA02
2H149BA12
2H149BB06
2H149BB07
2H149BB10
2H149BB13
2H149BB17
2H149BB18
2H149FA03W
2H149FD02
2H149FD09
2H149FD47
(57)【要約】
【課題】高い光学特性を有し、かつ密着力に優れた偏光フィルムを提供することを目的とする。
【解決手段】ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素が吸着配向されている偏光フィルムであって、視感度補正偏光度が99.990%以上であり、視感度補正単体透過率が43.0%以上であり、表面に高低差が0.7μm以上である凹凸を有する、偏光フィルム。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素が吸着配向されている偏光フィルムであって、
視感度補正偏光度が99.990%以上であり、
視感度補正単体透過率が43.0%以上であり、
表面に高低差が0.7μm以上である凹凸を有する、偏光フィルム。
【請求項2】
厚みが24μm以下である、請求項1に記載の偏光フィルム。
【請求項3】
請求項1に記載の偏光フィルムを製造する方法であって、
前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを処理液に接触させて染色および一軸延伸する処理工程と、
前記処理工程後に、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、温度40℃以上100℃以下、絶対湿度80g/m以上の高温高湿雰囲気下で乾燥処理する乾燥工程と、をこの順に有する、偏光フィルムの製造方法。
【請求項4】
前記乾燥工程において、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを1.01倍以上1.4倍以下の倍率で一軸延伸する、請求項3に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項5】
前記処理工程は、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを膨潤浴中に浸漬する膨潤工程と、染色浴中に浸漬する染色工程とを含み、
前記膨潤工程において、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを1.01倍以上2.0倍以下の倍率で一軸延伸する、請求項3又は4に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項6】
前記乾燥工程において、累積延伸倍率が4.5倍以上の前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムが供される、請求項3又は4に記載の偏光フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムから製造される偏光フィルム、及び偏光フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
偏光板は、液晶表示装置等の画像表示装置における偏光素子などとして広く用いられている。偏光板としては、偏光フィルムの片面又は両面に接着剤等を用いて透明樹脂フィルム(保護フィルム等)を貼合した構成のものが一般的である。
【0003】
偏光フィルムは主に、ポリビニルアルコール系樹脂からなる原反フィルムに対して、ヨウ素等の二色性色素を含有する染色浴に浸漬させる処理、次いでホウ酸等の架橋剤を含有する架橋浴に浸漬させる処理などを施すとともに、いずれかの段階でフィルムを一軸延伸することによって製造されている。一軸延伸には、空中で延伸を行う乾式延伸と、上記染色浴及び架橋浴等の液中で延伸を行う湿式延伸とがある。
【0004】
従来、偏光フィルムの製造方法において、偏光フィルムの特性を向上させるために種々の工夫がなされている。特開2013-148806号公報(特許文献1)では、ホウ酸処理工程と水洗工程の間にポリビニルアルコール系樹脂フィルムを乾燥する一次乾燥工程を設けることにより、透過光を良好な色相にすることができる、すなわちニュートラルグレーに近づけることができることが記載されている。
【0005】
特開昭59-094706号公報(特許文献2)では、波長が1μm以上である遠赤外線を照射して固定化処理を行うことにより、収縮率が小さく、良好な平板性を有する偏光フィルムが得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2013-148806号公報
【特許文献2】特開昭59-094706号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、高い光学特性を有し、かつ密着力に優れた偏光フィルムを提供することを目的とする。また、本発明は、高い光学特性を有し、かつ密着力に優れた偏光フィルムを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、以下に示す偏光フィルム、及び偏光フィルムの製造方法を提供する。
[1] ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素が吸着配向されている偏光フィルムであって、
視感度補正偏光度が99.990%以上であり、
視感度補正単体透過率が43.0%以上であり、
表面に高低差が0.7μm以上である凹凸を有する、偏光フィルム。
[2] 厚みが24μm以下である、[1]に記載の偏光フィルム。
【0009】
[3] [1]に記載の偏光フィルムを製造する方法であって、
前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを処理液に接触させて染色および一軸延伸する処理工程と、
前記処理工程後に、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、温度40℃以上100℃以下、絶対湿度80g/m以上の高温高湿雰囲気下で乾燥処理する乾燥工程と、をこの順に有する、偏光フィルムの製造方法。
【0010】
[4] 前記乾燥工程において、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを1.01倍以上1.4倍以下の倍率で一軸延伸する、[3]に記載の偏光フィルムの製造方法。
【0011】
[5] 前記処理工程は、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを膨潤浴中に浸漬する膨潤工程と、染色浴中に浸漬する染色工程とを含み、
前記膨潤工程において、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを1.01倍以上2.0倍以下の倍率で一軸延伸する、[3]又は[4]に記載の偏光フィルムの製造方法。
【0012】
[6] 前記乾燥工程において、累積延伸倍率が4.5倍以上の前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムが供される、[3]又は[4]に記載の偏光フィルムの製造方法。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、高い光学特性を有し、かつ密着力に優れた偏光フィルムを提供する。また、本発明によれば、高い光学特性を有し、かつ密着力に優れた偏光フィルムを製造する方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】本発明に係る偏光フィルムの製造方法及びそれに用いる偏光フィルム製造装置の一例を模式的に示す断面図である。
図2】密着力を測定する評価サンプルを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
[偏光フィルム]
本発明に係る偏光フィルム(以下、単に「本偏光フィルム」ともいう)は、一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素(ヨウ素や二色性染料)が吸着配向しているものである。
【0016】
本偏光フィルムの視感度補正単体透過率Tyは、視感度補正偏光度Pyとのバランスを考慮して、43.0%以上であり、好ましくは47.0%以下であり、さらに好ましくは43.1%以上45.0%以下であり、よりさらに好ましくは43.4%以上45.0%以下である。視感度補正偏光度Pyは、99.990%以上あり、好ましくは99.991%以上でり、より好ましくは99.996%以上である。通常、視感度補正偏光度Pyは、99.9999%以下である。Ty及びPyは、後述する実施例の項の記載に従って測定される。
【0017】
本偏光フィルムは、表面に凹凸を有し、高低差が0.7μm以上、好ましくは0.72μm以上、より好ましくは0.9μm以上の凹凸を有する。高低差が最大である凹凸について、その高低差は、好ましくは5.0μm以下であり、より好ましくは4.5μm以下であり、さらに好ましくは3.5μm以下である。本偏光フィルムの表面に存在する高低差が最大の凹凸の高低差は次のように求める。本偏光フィルムは、表面にスジ状の凹凸を有する。そのスジの延長方向に対して直交方向に表面を走査しながら表面の凹凸形状をライン測定する。そして、この測定結果から、表面の平均線に対して、最も低い凹部の底部の深さ(H1)と、最も低い凹部に各々隣接する2つの凸部のうち、より高い方の凸部の頂部の高さ(H2)との合計により求められる。ここで、凸部とは、頂部を中心とする走査ラインの範囲上に、中心の頂部よりも高くなる位置がない領域とする。走査ラインの範囲は、観測時の顕微鏡倍率により一律に定まる。なお、スジの延長方向に対して直交方向に表面を走査しながら表面の凹凸形状をライン測定する位置は、特定領域を事前観察し、その結果に基づいて高低差が最大となる凹凸を含む位置となるように選択することができる。事前観察は、例えば表面状態観察装置(商品名:走査型白色干渉顕微鏡(vertscan)、(株)日立ハイテクサイエンス社製)で表面状態を事前観察し、最大高低差の凹凸を含む位置を特定することができる。本偏光フィルムにおいて、スジの延長方向は、通常吸収軸方向に一致する。本偏光フィルムの厚みは、好ましくは5μm以上24μm以下であり、より好ましくは5μm以上20μm以下である。
【0018】
[偏光フィルムの製造方法]
本発明に係る偏光フィルムの製造方法(以下、単に「本製造方法」ともいう)によると、上述の本偏光フィルムを製造することができる。本製造方法では、偏光フィルムを製造するための開始材料として、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム(原反フィルム)を用いる。ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを構成するポリビニルアルコール系樹脂は通常、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化することにより得られる。そのケン化度は、通常約85モル%以上、好ましくは約90モル%以上、より好ましくは約99モル%以上である。ポリ酢酸ビニル系樹脂は、例えば、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルの他、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体等であることができる。共重合可能な他の単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類等を挙げることができる。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は、通常約1000~10000、好ましくは約1500~5000程度である。
【0019】
これらのポリビニルアルコール系樹脂は変性されていてもよく、例えば、アルデヒド類で変性されたポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール等も使用し得る。
【0020】
本製造方法で用いる原反フィルムは、厚みが、好ましくは65μm以下、より好ましくは50μm以下、さらに好ましくは35μm以下、よりさらに好ましくは30μm以下の未延伸のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを用いる。これにより市場要求が益々高まっている薄膜の偏光フィルムを得ることができる。原反フィルムの幅は特に制限されず、例えば400~6000mm程度であることができる。原反フィルムは、例えば長尺の未延伸ポリビニルアルコール系樹脂フィルムのロール(原反ロール)として用意される。
【0021】
また本発明で用いられるポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、これを支持する基材フィルムに積層されたものであってもよく、すなわち、当該ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、基材フィルムとその上に積層されるポリビニルアルコール系樹脂フィルムとの積層フィルムとして用意されてもよい。この場合、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、例えば、基材フィルムの少なくとも一方の面にポリビニルアルコール系樹脂を含有する塗工液を塗工した後、乾燥させることによって製造することができる。
【0022】
基材フィルムとしては、例えば、熱可塑性樹脂からなるフィルムを用いることができる。具体例としては、透光性を有する熱可塑性樹脂、好ましくは光学的に透明な熱可塑性樹脂で構成されるフィルムであり、例えば、鎖状ポリオレフィン系樹脂(ポリプロピレン系樹脂等)、環状ポリオレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂等)のようなポリオレフィン系樹脂;トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロースのようなセルロース系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;メタクリル酸メチル系樹脂のような(メタ)アクリル系樹脂;ポリスチレン系樹脂;ポリ塩化ビニル系樹脂;アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン系樹脂;アクリロニトリル・スチレン系樹脂;ポリ酢酸ビニル系樹脂;ポリ塩化ビニリデン系樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリアセタール系樹脂;変性ポリフェニレンエーテル系樹脂;ポリスルホン系樹脂;ポリエーテルスルホン系樹脂;ポリアリレート系樹脂;ポリアミドイミド系樹脂;ポリイミド系樹脂等であることができる。
【0023】
偏光フィルムは、上記の長尺の原反フィルムを原反ロールから巻出しつつ、偏光フィルム製造装置のフィルム搬送経路に沿って連続的に搬送させて、処理槽に収容された処理液(以下、「処理浴」ともいう)に浸漬させた後に引き出す所定の処理工程を実施した後に乾燥工程を実施することにより長尺の偏光フィルムとして連続製造することができる。なお、処理工程は、フィルムに処理液を接触させて処理する方法であればフィルムを処理浴に浸漬させる方法に限定されることはなく、噴霧、流下、滴下等により処理液をフィルム表面に付着させてフィルムを処理する方法であってもよい。処理工程が、フィルムを処理浴に浸漬させる方法によってなされる場合、一つの処理工程を行う処理浴は一つに限定されることはなく、二つ以上の処理浴にフィルムを順次浸漬させて一つの処理工程を完成させてもよい。
【0024】
上記処理液としては、膨潤液、染色液、架橋液、洗浄液等が例示される。そして、上記処理工程としては、原反フィルムに膨潤液を接触させて膨潤処理を行う膨潤工程と、膨潤処理後のフィルムに染色液を接触させて染色処理を行う染色工程と、染色処理後のフィルムに架橋液を接触させて架橋処理を行う架橋工程と、架橋処理後のフィルムに洗浄液を接触させて洗浄処理を行う洗浄工程とが例示される。また、これら一連の処理工程の間(すなわち、いずれか1以上の処理工程の前後及び/又はいずれか1以上の処理工程中)に、湿式又は乾式にて一軸延伸処理を施す。必要に応じて他の処理工程を付加してもよい。
【0025】
以下、図1を参照しながら、本発明に係る偏光フィルムの製造方法の一例を詳細に説明する。図1は、本発明に係る偏光フィルムの製造方法及びそれに用いる偏光フィルム製造装置の一例を模式的に示す断面図である。図1に示される偏光フィルム製造装置は、ポリビニルアルコール系樹脂からなる原反(未延伸)フィルム10を、原反ロール11より連続的に巻出しながらフィルム搬送経路に沿って搬送させることにより、フィルム搬送経路上に設けられる膨潤浴(膨潤槽内に収容された膨潤液)13、染色浴(染色槽内に収容された染色液)15、第1架橋浴(架橋槽内に収容された第1架橋液)17a、第2架橋浴(架橋槽内に収容された第2架橋液)17b、及び洗浄浴(洗浄槽内に収容された洗浄液)19を順次通過させ、最後に乾燥炉21を通過させるように構成されている。本明細書では、膨潤浴13での処理を膨潤工程、染色浴15での処理を染色工程、第1架橋浴17aでの処理を第1架橋工程、第2架橋浴17bでの処理を第2架橋工程、洗浄浴19での処理を洗浄工程といい、膨潤工程、染色工程、第1架橋工程、第2架橋工程、及び洗浄工程とを合わせて処理工程という。
【0026】
得られた偏光フィルム23は、例えば、そのまま次の偏光板作製工程(偏光フィルム23の片面又は両面に保護フィルムを貼合する工程)に搬送することができる。図1における矢印は、フィルムの搬送方向を示している。
【0027】
図1の説明において、「処理槽」は、膨潤槽、染色槽、架橋槽及び洗浄槽を含む総称であり、「処理液」は、膨潤液、染色液、架橋液及び洗浄液を含む総称であり、「処理浴」は、膨潤浴、染色浴、架橋浴及び洗浄浴を含む総称である。膨潤浴、染色浴、架橋浴及び洗浄浴は、それぞれ、本発明の製造装置における膨潤部、染色部、架橋部及び洗浄部を構成する。
【0028】
偏光フィルム製造装置のフィルム搬送経路は、上記処理浴の他、搬送されるフィルムを支持する、あるいはさらにフィルム搬送方向を変更することができるガイドロール30~48,60,61や、搬送されるフィルムを押圧・挟持し、その回転による駆動力をフィルムに与えることができる、あるいはさらにフィルム搬送方向を変更することができるニップロール50~55を適宜の位置に配置することによって構築することができる。ガイドロールやニップロールは、各処理浴の前後や処理浴中に配置することができ、これにより処理浴へのフィルムの導入・浸漬及び処理浴からの引き出しを行うことができる〔図1参照〕。例えば、各処理浴中に1以上のガイドロールを設け、これらのガイドロールに沿ってフィルムを搬送させることにより、各処理浴にフィルムを浸漬させることができる。
【0029】
図1に示される偏光フィルム製造装置は、各処理浴の前後にニップロールが配置されており(ニップロール50~54)、これにより、いずれか1以上の処理浴中で、その前後に配置されるニップロール間に周速差をつけて縦一軸延伸を行うロール間延伸を実施することが可能になっている。
【0030】
(膨潤工程)
膨潤工程は、原反フィルム10表面の異物除去、原反フィルム10中の可塑剤除去、易染色性の付与、原反フィルム10の可塑化等の目的で行われる。処理条件は、当該目的が達成できる範囲で、かつ原反フィルム10の極端な溶解や失透等の不具合を生じない範囲で決定される。
【0031】
図1を参照して、膨潤工程は、原反フィルム10を原反ロール11より連続的に巻出しながら、フィルム搬送経路に沿って搬送させ、原反フィルム10を膨潤浴13に所定時間浸漬し、次いで引き出すことによって実施することができる。図1の例において、原反フィルム10を巻き出してから膨潤浴13に浸漬させるまでの間、原反フィルム10は、ガイドロール60,61及びニップロール50によって構築されたフィルム搬送経路に沿って搬送される。膨潤処理においては、ガイドロール30~32及びニップロール51によって構築されたフィルム搬送経路に沿って搬送される。
【0032】
膨潤浴13の膨潤液としては、純水のほか、ホウ酸(特開平10-153709号公報)、塩化物(特開平06-281816号公報)、無機酸、無機塩、水溶性有機溶媒、アルコール類等を約0.01~10重量%の範囲で添加した水溶液を使用することも可能である。
【0033】
膨潤浴13の温度は、例えば10~50℃程度、好ましくは10~40℃程度、より好ましくは15~30℃程度である。原反フィルム10の浸漬時間は、好ましくは10~300秒程度、より好ましくは20~200秒程度である。また、原反フィルム10が予め気体中で延伸したポリビニルアルコール系樹脂フィルムである場合、膨潤浴13の温度は、例えば20~70℃程度、好ましくは30~60℃程度である。原反フィルム10の浸漬時間は、好ましくは10~300秒程度、より好ましくは30~240秒程度である。
【0034】
膨潤処理では、原反フィルム10が幅方向に膨潤してフィルムにシワが入るといった問題が生じやすい。このシワを取りつつフィルムを搬送するための1つの手段として、ガイドロール30,31及び/又は32にエキスパンダーロール、スパイラルロール、クラウンロールのような拡幅機能を有するロールを用いたり、クロスガイダー、ベンドバー、テンタークリップのような他の拡幅装置を用いたりすることが挙げられる。シワの発生を抑制するためのもう1つの手段は延伸処理を施すことである。例えば、ニップロール50とニップロール51との周速差を利用して膨潤浴13中で一軸延伸処理を施すことができる。膨潤工程においては、フィルムを好ましくは1.01倍以上2.0倍以下の倍率、より好ましくは1.2倍以上1.7倍以下の倍率、さらに好ましくは1.3倍以上1.7倍以下の倍率で一軸延伸することが好ましい。
【0035】
膨潤処理では、フィルムの搬送方向にもフィルムが膨潤拡大するので、フィルムに積極的な延伸を行わない場合は、搬送方向のフィルムのたるみを無くすために、例えば、膨潤浴13の前後に配置するニップロール50,51の速度をコントロールする等の手段を講ずることが好ましい。また、膨潤浴13中のフィルム搬送を安定化させる目的で、膨潤浴13中での水流を水中シャワーで制御したり、EPC装置(Edge Position Control装置:フィルムの端部を検出し、フィルムの蛇行を防止する装置)等を併用したりすることも有用である。
【0036】
図1に示される例において、膨潤浴13から引き出されたフィルムは、ガイドロール32、ニップロール51、ガイドロール33を順に通過して染色浴15へ導入される。
【0037】
(染色工程)
染色工程は、膨潤処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素を吸着、配向させる等の目的で行われる。処理条件は、当該目的が達成できる範囲で、かつフィルムの極端な溶解や失透等の不具合が生じない範囲で決定される。図1を参照して、染色工程は、ニップロール51、ガイドロール33~36及びニップロール52によって構築されたフィルム搬送経路に沿って搬送させ、膨潤処理後のフィルムを染色浴15(染色槽に収容された処理液)に所定時間浸漬し、次いで引き出すことによって実施することができる。二色性色素の染色性を高めるために、染色工程に供されるフィルムは、少なくともある程度の一軸延伸処理を施したフィルムであることが好ましく、又は染色処理前の一軸延伸処理の代わりに、あるいは染色処理前の一軸延伸処理に加えて、染色処理時に一軸延伸処理を行うことが好ましい。
【0038】
二色性色素としてヨウ素を用いる場合、染色浴15の染色液には、例えば、濃度が重量比でヨウ素/ヨウ化カリウム/水=0.003~2/0.1~10/100である水溶液を用いることができる。ヨウ化カリウムに代えて、ヨウ化亜鉛等の他のヨウ化物を用いてもよく、ヨウ化カリウムと他のヨウ化物を併用してもよい。また、ヨウ化物以外の化合物、例えば、ホウ酸、塩化亜鉛、塩化コバルト等を共存させてもよい。ホウ酸を添加する場合は、ヨウ素を含む点で後述する架橋処理と区別され、水溶液が水100重量部に対し、ヨウ素を約2重量部以上含んでいるものであれば、染色浴15とみなすことができる。フィルムを浸漬するときの染色浴15の温度は、通常10~45℃程度、好ましくは10~40℃であり、より好ましくは20~35℃であり、フィルムの浸漬時間は、通常30~600秒程度、好ましくは50~300秒である。
【0039】
二色性色素として水溶性二色性染料を用いる場合、染色浴15の染色液には、例えば、濃度が重量比で二色性染料/水=0.001~0.1/100である水溶液を用いることができる。この染色浴15には、染色助剤等を共存させてもよく、例えば、硫酸ナトリウム等の無機塩や界面活性剤などを含有していてもよい。二色性染料は1種のみを単独で用いてもよいし、2種類以上の二色性染料を併用してもよい。フィルムを浸漬するときの染色浴15の温度は、例えば20~80℃程度、好ましくは30~70℃であり、フィルムの浸漬時間は、通常30~600秒程度、好ましくは60~300秒程度である。
【0040】
上述のように染色工程では、染色浴15でフィルムの一軸延伸を行うことができる。フィルムの一軸延伸は、染色浴15の前後に配置したニップロール51とニップロール52との間に周速差をつけるなどの方法によって行うことができる。
【0041】
染色処理においても、膨潤処理と同様にフィルムのシワを除きつつポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送するために、ガイドロール33,34,35及び/又は36にエキスパンダーロール、スパイラルロール、クラウンロールのような拡幅機能を有するロールを用いたり、クロスガイダー、ベンドバー、テンタークリップのような他の拡幅装置を用いたりすることができる。シワの発生を抑制するためのもう1つの手段は、膨潤処理と同様、延伸処理を施すことである。
【0042】
図1に示される例において、染色浴15から引き出されたフィルムは、ガイドロール36、ニップロール52、及びガイドロール37を順に通過して第1の架橋浴17aへ導入される。
【0043】
(架橋工程)
架橋工程は、架橋による耐水化や色相調整(フィルムが青味がかるのを防止する等)などの目的で行う処理である。図1に示す例においては、架橋工程を行う架橋浴として二つの架橋浴が配置され、耐水化を目的として行う第1架橋工程を第1架橋浴17aで行い、色相調整を目的として行う第2架橋工程を第2架橋浴17bで行う。図1を参照して、第1架橋工程は、ニップロール52,ガイドロール37~40及びニップロール53aによって構築されたフィルム搬送経路に沿って搬送させ、第1架橋浴17a(架橋槽に収容された第1架橋液)に染色処理後のフィルムを所定時間浸漬し、次いで引き出すことによって実施することができる。第2架橋工程は、ニップロール53a,ガイドロール41~44及びニップロール53bによって構築されたフィルム搬送経路に沿って搬送させ、第2架橋浴17b(架橋槽に収容された第2架橋液)に第1架橋工程後のフィルムを所定時間浸漬し、次いで引き出すことによって実施することができる。以下、架橋浴という場合には第1架橋浴17a及び第2架橋浴17bいずれをも含み、架橋液という場合には第1架橋液及び第2架橋液いずれをも含む。
【0044】
架橋液としては、架橋剤を溶媒に溶解した溶液を使用できる。架橋剤としては、例えば、ホウ酸、ホウ砂等のホウ素化合物や、グリオキザール、グルタルアルデヒドなどが挙げられる。これらは一種類でも良いし、二種類以上を併用しても良い。溶媒としては、例えば水が使用できるが、さらに、水と相溶性のある有機溶媒を含んでも良い。架橋溶液における架橋剤の濃度は、これに限定されるものではないが、1~20重量%の範囲にあることが好ましく、6~15重量%であることがより好ましい。
【0045】
架橋液としては、水100重量部に対してホウ酸を例えば1~10重量部含有する水溶液であることができる。架橋液は、染色処理で使用した二色性色素がヨウ素の場合、ホウ酸に加えてヨウ化物を含有することが好ましく、その量は、水100重量部に対して、例えば1~30重量部とすることができる。ヨウ化物としては、ヨウ化カリウム、ヨウ化亜鉛等が挙げられる。また、ヨウ化物以外の化合物、例えば、塩化亜鉛、塩化コバルト、塩化ジルコニウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、硫酸ナトリウム等を共存させてもよい。
【0046】
架橋処理においては、その目的によって、ホウ酸及びヨウ化物の濃度、並びに架橋浴17の温度を適宜変更することができる。例えば、架橋処理の目的が架橋による耐水化である第1架橋液の場合、濃度が重量比でホウ酸/ヨウ化物/水=3~10/1~20/100の水溶液であることができる。必要に応じ、ホウ酸に代えて他の架橋剤を用いてもよく、ホウ酸と他の架橋剤を併用してもよい。フィルムを浸漬するときの第1架橋浴17aの温度は、通常50~70℃程度、好ましくは53~65℃であり、フィルムの浸漬時間は、通常10~600秒程度、好ましくは20~300秒、より好ましくは20~200秒である。また、膨潤処理前に予め延伸したポリビニルアルコール系樹脂フィルムに対して染色処理及び第1架橋処理をこの順に施す場合、第1架橋浴17aの温度は、通常50~85℃程度、好ましくは55~80℃である。
【0047】
色相調整を目的とする第2架橋液においては、例えば、二色性色素としてヨウ素を用いた場合、濃度が重量比でホウ酸/ヨウ化物/水=1~5/3~30/100を使用することができる。フィルムを浸漬するときの第2架橋浴17bの温度は、通常10~45℃程度であり、フィルムの浸漬時間は、通常1~300秒程度、好ましくは2~100秒である。
【0048】
架橋処理は複数回行ってもよく、通常2~5回行われる。この場合、使用する各架橋浴の組成及び温度は、上記の範囲内であれば同じであってもよく、異なっていてもよい。架橋による耐水化のための架橋処理及び色相調整のための架橋処理は、それぞれ複数の工程で行ってもよい。
【0049】
ニップロール52とニップロール53aとの周速差を利用して第1架橋浴17a中で一軸延伸処理を施すこともできる。また、ニップロール53aとニップロール53bとの周速差を利用して第2架橋浴17b中で一軸延伸処理を施すこともできる。
【0050】
架橋処理においても、膨潤処理と同様にフィルムのシワを除きつつポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送するために、ガイドロール38,39,40,41,42,43及び/又は44にエキスパンダーロール、スパイラルロール、クラウンロールのような拡幅機能を有するロールを用いたり、クロスガイダー、ベンドバー、テンタークリップのような他の拡幅装置を用いたりすることができる。シワの発生を抑制するためのもう1つの手段は、膨潤処理と同様、延伸処理を施すことである。
【0051】
図1に示される例において、第2架橋浴17bから引き出されたフィルムは、ガイドロール44、ニップロール53bを順に通過して洗浄浴19へ導入される。
【0052】
(洗浄工程)
図1に示される例においては、架橋工程後の洗浄工程を含む。洗浄処理は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに付着した余分なホウ酸やヨウ素等の薬剤を除去する目的で行われる。洗浄工程は、例えば、架橋処理したポリビニルアルコール系樹脂フィルムを洗浄浴19に浸漬することによって行われる。なお、洗浄工程は、洗浄浴19にフィルムを浸漬させる工程に代えて、フィルムに対して洗浄液をシャワーとして噴霧することにより、若しくは洗浄浴19への浸漬と洗浄液の噴霧とを併用することによって行うこともできる。
【0053】
図1には、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを洗浄浴19に浸漬して洗浄処理を行う場合の例を示している。洗浄処理における洗浄浴19の温度は、通常2~40℃程度であり、フィルムの浸漬時間は、通常1~120秒程度である。
【0054】
なお、洗浄処理においても、シワを除きつつポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送する目的で、ガイドロール45,46,47及び/又は48にエキスパンダーロール、スパイラルロール、クラウンロールのような拡幅機能を有するロールを用いたり、クロスガイダー、ベンドバー、テンタークリップのような他の拡幅装置を用いたりすることができる。また、フィルム洗浄処理において、シワの発生を抑制するために延伸処理を施してもよい。
【0055】
(延伸工程)
上述のように原反フィルム10は、上記一連の処理工程の間(すなわち、いずれか1以上の処理工程の前後及び/又はいずれか1以上の処理工程中)に、湿式又は乾式にて一軸延伸処理される。一軸延伸処理の具体的方法は、例えば、フィルム搬送経路を構成する2つのニップロール(例えば、処理浴の前後に配置される2つのニップロール)間に周速差をつけて縦一軸延伸を行うロール間延伸、特許第2731813号公報に記載されるような熱ロール延伸、テンター延伸等であることができ、好ましくはロール間延伸である。一軸延伸工程は、原反フィルム10から偏光フィルム23を得るまでの間に複数回にわたって実施することができる。上述のように延伸処理は、フィルムのシワの発生の抑制にも有利である。
【0056】
原反フィルム10を基準とする、偏光フィルム23の乾燥工程に供される前までの累積延伸倍率は、好ましくは4.5倍以上7.0倍以下であり、より好ましくは5.0倍以上6.5倍以下であり、さらに好ましくは5.5倍以上6.5倍以下である。延伸工程はいずれの処理工程で行ってもよく、2以上の処理工程で延伸処理を行う場合においても延伸処理はいずれの処理工程で行ってもよい。
【0057】
(乾燥工程)
洗浄工程の後、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを乾燥させる処理を行う。フィルムの乾燥は特に制限されないが、図1に示される例のように乾燥炉21を用いて行うことができる。乾燥炉21は、例えば熱風乾燥機を備えるものとすることができる。乾燥炉21内において、温度は40℃以上100℃以下、好ましくは50℃以上98℃以下であり、絶対湿度は80g/m以上、好ましくは82g/m以上200g/m以下、より好ましくは85g/m以上180g/m以下、さらに好ましくは140g/m以上180g/m以下である。乾燥時間は、例えば30~600秒である。
【0058】
上記のような条件下で乾燥工程を行う製造方法によると、表面に高低差が0.7μm以上である凹凸を有する偏光フィルムを得やすくなる。また、上記のような条件で乾燥工程を行う製造方法によると、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを破断させることなく乾燥工程において一軸延伸を行うことができる。乾燥工程における一軸延伸の方法は限定されることはなく、上述したような、ロール間延伸、熱ロール延伸、テンター延伸等の方法が挙げられ、好ましくはロール間延伸である。乾燥工程における一軸延伸は、好ましくは1.01倍以上2.0倍以下の倍率、より好ましくは1.01倍以上1.5倍以下の倍率でなされる。乾燥工程において一軸延伸を行うことにより、より優れた光学特性(Py,Ty)の偏光フィルムを得ることができる。
【0059】
得られた偏光フィルムは、巻取ロールに順次巻き取ってロール形態としてもよいし、巻き取ることなくそのまま偏光板作製工程(偏光フィルムの片面又は両面に保護フィルム等を積層する工程)に供することもできる。
【0060】
(ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに対するその他の処理工程)
上記した処理以外の処理を付加することもできる。追加されうる処理の例は、架橋工程の後に行われる、ホウ酸を含まないヨウ化物水溶液への浸漬処理(補色処理)、ホウ酸を含まず塩化亜鉛等を含有する水溶液への浸漬処理(亜鉛処理)を含む。
【0061】
<偏光板>
以上のようにして製造される偏光フィルムの少なくとも片面に、接着剤を介して保護フィルムを貼合することにより偏光板を得ることができる。保護フィルムとしては、例えば、トリアセチルセルロースやジアセチルセルロースのようなアセチルセルロース系樹脂からなるフィルム;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート及びポリブチレンテレフタレートのようなポリエステル系樹脂からなるフィルム;ポリカーボネート系樹脂フィルム、シクロオレフィン系樹脂フィルム;アクリル系樹脂フィルム;ポリプロピレン系樹脂の鎖状オレフィン系樹脂からなるフィルムが挙げられる。
【0062】
本偏光フィルムを用いて偏光板を構成することにより、偏光フィルムと保護フィルム間の密着性が向上する。また、偏光フィルムと保護フィルムとの密着性を向上させるために、偏光フィルム及び/又は保護フィルムの貼合面に、コロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、紫外線照射、プライマー塗布処理、ケン化処理などの表面処理を施してもよい。偏光フィルムと保護フィルムとの貼合に用いる接着剤としては、紫外線硬化性接着剤のような活性エネルギー線硬化性接着剤や、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液、又はこれに架橋剤が配合された水溶液、ウレタン系エマルジョン接着剤のような水系接着剤を挙げることができる。紫外線硬化型接着剤は、アクリル系化合物と光ラジカル重合開始剤の混合物や、エポキシ化合物と光カチオン重合開始剤の混合物等であることができる。また、カチオン重合性のエポキシ化合物とラジカル重合性のアクリル系化合物とを併用し、開始剤として光カチオン重合開始剤と光ラジカル重合開始剤を併用することもできる。
【0063】
本明細書において、偏光フィルムの密着性が高いという場合、偏光フィルムとこれに接するフィルムとの密着性が高いことを意味し、具体的には偏光フィルムとこれに接するフィルムとの間が剥がれにくいことを意味する。
【実施例0064】
以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【0065】
<実施例1>
図1に示す製造装置を用いて、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムから実施例1の偏光フィルムを製造した。具体的には、厚み45μmの長尺のポリビニールアルコール(PVA)原反フィルム(ケン化度99.9モル%以上)をロールから巻き出しながら連続的に搬送し、30℃の純水からなる膨潤浴に滞留時間40秒で浸漬させた(膨潤工程)。膨潤工程では、浴中でのロール間延伸により、1.63倍の縦一軸延伸を行った。その後、膨潤浴から引き出したフィルムを、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水が2/0.3/100(重量比)であるヨウ素を含む30℃の染色浴に滞留時間54秒で浸漬させた(染色工程)。次いで、染色浴から引き出したフィルムを、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水が11.7/4/100(重量比)である58℃の第1架橋浴に滞留時間35秒で浸漬させ、続いて、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水が11.8/4/100(重量比)である40℃の第2架橋浴に滞留時間6秒で浸漬させた(架橋工程)。染色工程及び架橋工程において、浴中でのロール間延伸により縦一軸延伸を行った。
【0066】
次に、第2架橋浴17bから引き出したフィルムを5℃の純水からなる洗浄浴19に滞留時間1秒で浸漬させた(洗浄工程)。洗浄工程が完了した後、乾燥工程に供給される段階の原反フィルムを基準とするポリビニルアルコール系樹脂フィルムの累積延伸倍率は6.05倍であった。その後、乾燥炉21内で、温度80℃、絶対湿度87.6g/mで乾燥工程を行い、また同時に、ロール間延伸により1.02倍の縦一軸延伸を行って偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの厚みは17.5μmであった。偏光フィルムの厚みは、接触式膜厚測定装置(株式会社ニコン製「MS-5C」)を用いて測定した。
【0067】
<実施例2~4、比較例1,2>
膨潤工程での延伸倍率、乾燥工程に供される累積延伸倍率、乾燥炉内の絶対湿度、乾燥工程での延伸倍率を表1に示す条件にしたこと以外は、実施例1と同様にして偏光フィルムを作製した。得られた偏光フィルムの厚みは表1に示す通りであった。
【0068】
〔偏光フィルムの評価〕
(a)単体透過率及び偏光度の測定
各実施例及び各比較例で得られた偏光フィルムについて、積分球付き分光光度計〔日本分光(株)製の「V7100」〕を用いて波長380~780nmの範囲におけるMD透過率とTD透過率を測定し、下記式:
単体透過率(%)=(MD+TD)/2
偏光度(%)={(MD-TD)/(MD+TD)}×100
に基づいて各波長における単体透過率及び偏光度を算出した。
【0069】
「MD透過率」とは、グラントムソンプリズムから出る偏光の向きと偏光フィルム試料の透過軸とを平行にしたときの透過率であり、上記式においては「MD」と表す。また、「TD透過率」とは、グラントムソンプリズムから出る偏光の向きと偏光フィルム試料の透過軸とを直交にしたときの透過率であり、上記式においては「TD」と表す。得られた単体透過率及び偏光度について、JIS Z 8701:1999「色の表示方法-XYZ表色系及びX101010表色系」の2度視野(C光源)により視感度補正を行い、視感度補正単体透過率(Ty)及び視感度補正偏光度(Py)を求めた。表1に、視感度補正偏光度(Py)と視感度補正単体透過率(Ty)の値を示す。
【0070】
(b)偏光フィルムの表面の凹凸の高低差の測定
得られた偏光フィルムを、透過軸方向(MD方向方向)に7.8mm、吸収軸方向(TD方向)に12mmの領域を、表面状態観察装置(商品名:走査型白色干渉顕微鏡(vertscan)、(株)日立ハイテクサイエンス社製)で倍率5倍の条件で観察し、最大高低差がある凹凸を抽出した。そして、この凹凸を含むように、吸収軸方向(TD方向)に10mmの範囲をTD方向に走査しながら表面の凹凸形状をライン測定する。そして、この測定結果から、表面の平均線に対して、最も低い凹部の深さ(H1)と、最も低い凹部に各々隣接する2つの凸部のうち、より高い方の凸部の頂部の高さ(H2)との合計を算出し、この値を凹凸の高低差とした。表1に凹凸の高低差を示す。
【0071】
(c)密着力の測定
得られた偏光フィルムの片面に粘着剤を用いて保護フィルム(日本ゼオン(株)社製シクロオレフィンポリマーフィルム)を貼合して「偏光フィルム/粘着剤/保護フィルム」の積層体Aを得た。次に、エポキシ系紫外線硬化型接着剤を介在させて、上述の積層体Aを偏光フィルム側が対向するように貼合して、エポキシ系紫外線硬化型接着剤を硬化させて積層体Bを得た。その後、積層体Bを吸収軸方向が長辺と平行になるように長さ200mm×幅25mmのサイズに切り出して評価用サンプルとした。ガラス基板の表面に、積層体Bの評価用サンプルを粘着剤を介在させて貼合し密着力の測定を行った。
【0072】
図2は、ガラス基板7上に貼合された積層体Bの層構成を示す模式図である。図2に示すように、積層体Bは、ガラス基板7から遠い面側から、保護フィルム1、粘着剤層2、偏光フィルム3、エポキシ系紫外線硬化型接着剤層5、偏光フィルム3、粘着剤層2、保護フィルム1の層構成を有し、粘着剤層6を介してガラス基板7上に貼合されている。
また、実施例1~4、比較例1、2の各積層体Bにおいて、偏光フィルム以外の部材は同じ材質のものを使用している。
【0073】
密着力の測定は、積層体Bの界面Xで切れ目を入れ、切れ目を起点として180°方向に、剥離速度300mm/分で剥離する剥離試験を行い、このときの剥離強度(密着力)を、株式会社島津製作所製の「オートグラフ AGS-50NX」を用いて測定した。表1に密着力の測定結果を示す。
【0074】
【表1】
【0075】
表1に示されるように、実施例1~4の偏光フィルムは、凹凸の高低差が0.7μm以上であり、密着力に優れているものであった。
【符号の説明】
【0076】
10 ポリビニルアルコール系樹脂からなる原反フィルム、11 原反ロール、13 膨潤浴、15 染色浴、17a 第1架橋浴、17b 第2架橋浴、19 洗浄浴、21 乾燥炉、23 偏光フィルム、30~48,60,61 ガイドロール、50~52,53a,53b,54,55 ニップロール。
図1
図2