JP2002333521A

JP2002333521A - 配向フィルムの製造方法、偏光フィルム、偏光板および液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002333521A
Application number: JP2001135815A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Tsuchimoto; 一喜土本; Seiji Kondo; 誠司近藤; Akihiro Nishida; 昭博西田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2001-05-07
Filing date: 2001-05-07
Publication date: 2002-11-22

Abstract

(57)【要約】【課題】乾式延伸法による配向フィルムの製造方法で
あって、フィルム幅の変化率を低く抑え、かつフィルム
の傷等の低減された配向フィルムを製造しうる方法を提
供すること。【解決手段】未配向フィルムを、加熱した状態で、ロ
ール間の周速差により張力を付与して乾式縦一軸延伸す
るにあたり、ロール間を走行するフィルムを局部的に非
接触加熱して延伸し、かつ延伸時の加熱状態においてフ
ィルムはロールに非接触とすることを特徴とする配向フ
ィルムの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏光フィルム等に
用いられるポリビニルアルコール系フィルムの配向フィ
ルムの製造方法、当該製造方法により得られる偏光フィ
ルム、さらには偏光板、液晶表示装置、に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置等に用いる偏光フィ
ルムとして、ポリビニルアルコール系フィルムの配向フ
ィルムが用いられている。当該配向フィルムの製法とし
ては、湿潤延伸法と乾式延伸法とがある。湿潤延伸法で
はフィルムの含水率が延伸に影響を及ぼすため配向フィ
ルムに延伸ムラが生じやすい。一方、乾式延伸法では、
ガラス転移点以上に加熱したフィルムをロール間の周速
比で引張力を付与して延伸を施すため、延伸応力により
薄肉化される際に、引張応力による変形により不均一さ
が生じて延伸ムラが生じ易い。このような延伸ムラを有
する配向フィルムを用いた偏光フィルムでは色ムラ・性
能ムラに問題がある。前記乾式延伸法による配向フィル
ムの製造方法の問題に対しては、特許２７３１８１３号
公報、特許１５２４０３３号公報等が提案されている。

【０００３】前記乾式延伸法としては、未配向フィルム
をロール間の周速差により張力を付与して延伸する方法
が採用されている。たとえば、加熱状態の未配向フィル
ムをロール間に周速差をつけて延伸するロール間延伸
や、加熱された熱ロールに未配向フィルムを接触加熱し
ながらまたは未配向フィルムを加熱後にロールに接触さ
せて延伸するロール接触延伸が一般的である。

【０００４】しかしながら、ロール間延伸では、ロール
間の距離に応じて得られる配向フィルム幅の変化率が大
きく変わるため、歩留まりが悪い。かかるフィルム幅の
変化率は、ロール間の距離を短くすることである程度は
抑えられる。しかし、フィルムの加熱時間・ライン速度
を確保するためには、ある程度の加熱距離が必要であ
り、単にロール間の距離を短くすることはできない。ま
た、ロール間の距離を短くするため、加熱オーブン内に
延伸するためのピンチロールを狭間隔で設置する方法も
あるが、この方法では加熱されたフィルムがロールに接
触するために、ロールの面精度を上げる等によりフィル
ムへの傷等を避ける対応が必要となる。

【０００５】一方、ロール接触延伸では、フィルムの幅
変化は比較的小さい。しかし、フィルムが加熱ロールに
接触するためフィルムへの傷が懸念される。特に加熱さ
れたフィルムがロールに接触することで、常温時よりも
フィルムが軟化した状態でロールに接触するため、ロー
ルの表面形状の転写や、異物等のかみ込みによる転写等
が発生しやすくなる。これを解消するために、非常に精
度の高いロール表面加工が必要になり、またその状態を
維持することが重要となる。また、ロール接触延伸は、
雰囲気のクリーンレベル維持等高コストの生産方式であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、乾式延伸法
による配向フィルムの製造方法であって、フィルム幅の
変化率を低く抑え、かつフィルムの傷等の低減された配
向フィルムを製造しうる方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す方法に
より前記目的を達成できることを見出し、本発明を完成
するに至った。

【０００８】すなわち本発明は、未配向フィルムを、加
熱した状態で、ロール間の周速差により張力を付与して
乾式縦一軸延伸するにあたり、ロール間を走行するフィ
ルムを局部的に非接触加熱して延伸し、かつ延伸時の加
熱状態においてフィルムはロールに非接触とすることを
特徴とする配向フィルムの製造方法、に関する。

【０００９】上記本発明では、フィルムを延伸するにあ
たって行う加熱を非接触方式により行っており、加熱時
にフィルムと加熱手段が接触することによる傷等の発生
を抑えられる。また局部的にフィルムを加熱しているた
め延伸部のみでフィルムを柔らかい状態とし、延伸後に
フィルムがロールに接触する際には、フィルムを非加熱
状態になるように調整でき、延伸後にフィルムとロール
が接触することによる傷等の発生を抑えられる。また、
ロール間を走行するフィルムが加熱される個所が一部に
限られており、ロール間におけるフィルム長に対して延
伸部が短く、フィルム幅の変化率を低く抑えられる。

【００１０】前記配向フィルムの製造方法において、フ
ィルム幅の変化率が３０％以下になるように制御しなが
ら延伸することが好ましい。フィルム幅の変化率は２０
％以下になるように制御するのがより好ましい。フィル
ム幅の変化率は、フィルム長方向におけるフィルムを延
伸温度にする区間を調製することにより制御することが
できる。

【００１１】前記配向フィルムの製造方法において、未
配向のポリビニルアルコール系フィルムを、ヨウ素また
は二色性染料で染色しておくことができる。また、前記
配向フィルムの製造方法において、未配向ポリビニルア
ルコール系フィルムを延伸した後に、配向フィルムをヨ
ウ素または二色性染料で染色することができる。

【００１２】また本発明は前記配向フィルムの製造方法
により得られた配向フィルムからなる偏光フィルム、に
関する。また本発明は前記偏光フィルムの少なくとも片
面に、光学透明保護層を設けた偏光板、に関する。さら
には本発明は、前記偏光板を用いた液晶表示装置、に関
する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の配向フィルムの製造方法
には各種の高分子材料を用いることができ、たとえば、
ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリメ
チルビニルエーテル、ポリヒドロキシエチルアクリレー
ト、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピル
セルロース、メチルセルロース、ポリカーボネート、ポ
リアリレート、ポリスルホン、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、ポリエーテルスルホ
ン、ポリフェニレンスルファイド、ポリフェニレンオキ
サイド、ポリアリルスルホン、ポリアミド、ポリイミ
ド、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、セルロース系重
合体、またはこれらの二元系、三元系各種共重合体、グ
ラフト共重合体、ブレンド物などがあげられる。これら
高分子素材は延伸されて配向フィルムとなり、たとえ
ば、偏光フィルム、位相差フィルム等として用いられ
る。

【００１４】偏光フィルムにはポリビニルアルコール系
フィルムが好適である。ポリビニルアルコール系フィル
ムの材料には、ポリビニルアルコールまたはその誘導体
が用いられる。ポリビニルアルコールの誘導体として
は、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール等が
あげられる他、エチレン、プロピレン等のオレフィン、
アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和カル
ボン酸そのアルキルエステル、アクリルアミド等で変性
したものがあげられる。ポリビニルアルコールの重合度
は、１０００から１００００程度、ケン化度は８０〜１
００モル％程度のものが一般には用いられる。未配向の
ポリビニルアルコール系フィルムの厚みは特に制限され
ないが、通常、３０〜１５０μｍ程度のものが用いられ
る。

【００１５】その他、前記ポリビニルアルコール系の未
配向フィルム中には可塑剤等の添加剤を含有することも
できる。可塑剤としては、ポリオールおよびその縮合物
等があげられ、たとえばグリセリン、ジグリセリン、ト
リグリセリン。エチレングリコール、プロピレングリコ
ール、ポリエチレングリコール等があげられる。可塑剤
の使用量は、特に制限されないが未配向フィルム中２０
重量％以下とするのが好適である。

【００１６】前記ポリビニルアルコール系フィルムの未
配向フィルムは、乾式延伸法による適するように、その
含水率を適宜に調整する。本発明の未配向フィルムの含
水率は１０％以下であるのが好ましい。なお、含水率は
絶乾状態の未配向フィルムの重量に対する水分重量の割
合をいう。未配向フィルムの含水率の調整法は特に限定
されないが、たとえば、フィルムライン用の高温のオー
ブン等を用いる熱風加熱式、熱板等を用いる熱板加熱
式、赤外線加熱等を用いる輻射加熱式、熱ロールを用い
るロール加熱方式等の各種方法等により乾燥させる方法
を採用できる。乾燥温度は、生産性がよいことから５０
℃以上とするのが好ましい。前記含水率は、好ましくは
８％以下、さらには５％以下である。なお、延伸ムラの
点で、含水率は０. ５％以上とするのが好ましい。

【００１７】本発明の配向フィルムの製造では、前記未
配向フィルムをロール間において局部的に非接触加熱に
より加熱した状態で、ロール間の周速差により張力を付
与して乾式縦一軸延伸する。

【００１８】未配向フィルムを非接触加熱により加熱状
態とする具体的な方法としては、対流伝熱を主に利用し
た循環オーブンによる熱風加熱や、放射伝熱を利用した
ＩＲヒーター等のヒーターによる加熱、マイクロ波を利
用した加熱（この場合には未配向フィルムとしてマイク
ロ波加熱で昇温ができる材料を用いる）及びそれらの組
み合わせた方法等が考えられる。

【００１９】加熱温度は７０〜１２０℃程度が好まし
く、さらに好ましくは９０〜１１０℃である。加熱温度
が７０℃未満では、フィルムの引張降伏点応力が破断応
力値に近くなるため連続した配向フィルムの製造が困難
となる。一方、加熱温度が高くなるとフィルムに含まれ
ている可塑剤の蒸発が激しくなるおそれがある。

【００２０】また、フィルムの非接触加熱は、ロール間
を走行するフィルムに対して局部的に行われる。局部的
とは、フィルムの走行方向については延伸ができる程度
のロール間のフィルム長の一部について、かつフィルム
の幅方向についてはその走行方向の一部の全幅方向を加
熱することをいう。前記局部的に非接触加熱するフィル
ム長の一部は、当該フィルム幅の１〜３５％程度、好ま
しくは１〜２５％である。前記値はフィルム幅の変化
率、均一性を考慮して適宜に決定される。また、前記フ
ィルムの局部は前記ロール間を走行するフィルムの中央
部付近とするのが好適である。

【００２１】前記加熱状態の未配向フィルムを、ロール
間の周速差により張力を付与するには、ロール間延伸法
が採用される。配向フィルムの延伸倍率は目的に応じて
適宜に設定できるが、延伸倍率は２〜６倍、好ましくは
３〜５．５倍、さらに好ましくは３．５〜５倍とするの
が望ましい。延伸された配向フィルムの厚さは５〜４０
μｍ程度が好適である。

【００２２】延伸されたフィルムは非加熱状態でロール
に接触させる。延伸されたフィルムは延伸後の自然放冷
により非加熱状態となっていてもよく、ロール間に冷却
ノズル等を設けて、延伸されたフィルムを強制冷却する
こともできる。なお、ロールに接触させる際のフィルム
の非加熱状態は、ロールによりフィルムに傷等が発生し
ない温度であればよい。通常、ロールに接触させる際の
フィルムは１０〜６０℃程度であるのが好適である。

【００２３】図１〜図３は、未配向フィルム１ａを、ロ
ール１１（低速）とロール１２（高速）のロール間の略
中央部において走行フィルムを局部的に非接触加熱し、
ロール間の周速差により縦一軸延伸を行って配向フィル
ム１ｂとしている概念図である。非接触加熱手段とし
て、図１では熱風吹き付け手段１３が、図２ではＩＲヒ
ーター１４が設置されている。また図３のように、局部
的に非接触加熱される延伸部の前後に排気手段１５を設
けることにより延伸部の温度を安定させることもでき
る。また、図１〜３では、保温層２１、冷却ノズル２２
を設けており、これらによりフィルムを非加熱状態でロ
ール１２に接触させている。また予熱ノズル２３を設け
延伸されない温度範囲までフィルム温を上昇させ安定延
伸させることもできる。

【００２４】前記配向フィルムの製造方法において、未
配向フィルム１ａには、ヨウ素または二色性染料で染色
しておくことができる。また、未配向フィルムを延伸
し、さらに加熱処理した後に、配向フィルム１ｂをヨウ
素または二色性染料で染色することもできる。染色方法
は特に制限されないが、ヨウ素を用いる場合には、ヨウ
素−ヨウ化カリウム水溶液を用いるのが一般的であり、
二色性染料を用いる場合には染料水溶液を用いるのが一
般的である。ヨウ素または二色性染料で染色処理さえて
いる配向フィルムは、偏光フィルムとして用いられる。
また、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムは、
ホウ酸等により耐久化処理を行うことができる。染色方
法、ホウ酸処理等が行われた配向フィルム（偏光フィル
ム）は、常法に従って乾燥させる。

【００２５】前記偏光フィルムは、常法に従って、その
少なくとも片面に光学透明保護保護層を設けた偏光板と
することができる。光学透明保護保護層はポリマーによ
る塗布層として、またはフィルムのラミネート層等とし
て設ることができる。透明保護層を形成する、透明ポリ
マーまたはフィルム材料としては、適宜な透明材料を用
いうるが、透明性や機械的強度、熱安定性や水分遮断性
などに優れるものが好ましく用いられる。前記透明保護
層を形成する材料としては、例えばポリエチレンテレフ
タレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル
系ポリマー、二酢酸セルロースや三酢酸セルロース等の
セルロース系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等の
アクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル
・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）等のスチレン系ポリマ
ー、ポリカーボネート系ポリマーなどがあげられる。ま
た、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロ系ないしは
ノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン・
プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、
塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等
のアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポ
リマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテ
ルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィ
ド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニ
リデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリ
レート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エ
ポキシ系ポリマー、あるいは前記ポリマーのブレンド物
なども前記透明保護層を形成するポリマーの例としてあ
げられる。

【００２６】前記偏光板は液晶パネル最表面のガラス基
板に貼り合わせて液晶表示装置に用いられるが、偏光板
は位相差フィルム等を積層した反射型偏光フィルム、半
透過層型偏光フィルム、偏光分離偏光フィルム等とする
ことができる。また、偏光板には、光学補償フィルム、
その他の各種視野角拡大フィルムを積層することもでき
る。また、偏光板の表面上に微細凹凸構造の反射層を設
けて防眩シートとすることもできる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実
施例等について説明する。

【００２８】実施例１厚み７５μｍ、幅４００ｍｍのポリビニルアルコールフ
ィルム（平均重合度２４００）を調湿オーブンにより、
水分率３％に調整した。これを、図１に示すような方式
で、ロール間距離２０００ｍｍのロール（１１：低速）
とロール（１２：高速）との周速を変えて、４倍に縦一
軸延伸を行い配向フィルムを得た。延伸部の局部加熱
は、ロール間の略中央部（１０００ｍｍ）にフィルムが
１１０℃となるように熱風１３を吹き付けることにより
行った。冷却ノズル２２により、配向フィルムがロール
１２に接触する際には、４０℃になるように、フィルム
温度を調整した。

【００２９】実施例２厚み７５μｍ、幅４００ｍｍのポリビニルアルコールフ
ィルム（平均重合度２４００）を調湿オーブンにより、
水分率３％に調整した。これを、図２に示すような方式
で、ロール間距離２０００ｍｍのロール（１１：低速）
とロール（１２：高速）との周速を変えて、４倍に縦一
軸延伸を行い配向フィルムを得た。延伸部の局部加熱
は、ロール間の略中央部（１０００ｍｍ）にフィルムが
１１０℃となるようにＩＲヒーターを設置することによ
り行った。冷却ノズル２２により、配向フィルムがロー
ル１２に接触する際には、４０℃になるように、フィル
ム温度を調整した。

【００３０】実施例３図３に示すような方式で、実施例１において、熱風１３
の吹き付け手段の前後に排気装置を設けたこと以外は実
施例１と同様にして配向フィルムを得た。

【００３１】比較例１厚み７５μｍ、幅１００ｍｍのポリビニルアルコールフ
ィルム（平均重合度２４００）を調湿オーブンにより、
水分率３％に調整した。これを、熱風式オーブン内で、
ロール間距離２０００ｍｍのロール（低速）とロール
（高速）との周速を変えて、４倍に縦一軸延伸を行い配
向フィルムを得た。配向フィルムはロール（高速）に８
０℃で接触した。

【００３２】実施例および比較例で得られた配向フィル
ムのフィルム幅の変化率およびフィルム表面の傷等を評
価した。結果を表１に示す。

【００３３】（フィルム幅の変化率）フィルム幅の変化率（％）＝｛（原反フィルム幅−配向
フィルム幅）／（原反フィルム幅）｝×１００、により
求めた。

【００３４】（フィルム表面の傷）フィルム表面を、目
視により観察して、以下の基準で評価した。 ○：スリキズ、へこみが見られない。 ×：スリキズ、へこみが見られる。

【００３５】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配向フィルムの製造方法におけるの縦
一軸延伸の一態様である。

【図２】本発明の配向フィルムの製造方法におけるの縦
一軸延伸の一態様である。

【図３】本発明の配向フィルムの製造方法におけるの縦
一軸延伸の一態様である。

【符号の説明】

１ポリビニルアルコール系フィルム１３、１４加熱手段

フロントページの続き (72)発明者西田昭博大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内Ｆターム(参考） 2H049 BA26 BA27 BB22 BB43 BC03 BC09 BC22 2H091 FA08X FA08Z FB02 FC08 LA02 LA11 LA12 4F210 AA19 AC03 AG01 AH73 AK01 AR04 AR06 AR12 QA03 QC02 QD31 QG01 QM03 QM11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】未配向フィルムを、加熱した状態で、ロ
ール間の周速差により張力を付与して乾式縦一軸延伸す
るにあたり、ロール間を走行するフィルムを局部的に非
接触加熱して延伸し、かつ延伸時の加熱状態においてフ
ィルムはロールに非接触とすることを特徴とする配向フ
ィルムの製造方法。
【請求項２】フィルム幅の変化率が３０％以下になる
ように制御しながら延伸することを特徴とする請求項１
記載の配向フィルムの製造方法。
【請求項３】未配向のポリビニルアルコール系フィル
ムを、ヨウ素または二色性染料で染色しておくことを特
徴とする請求項１または２記載の配向フィルムの製造方
法。
【請求項４】未配向のポリビニルアルコール系フィル
ムを延伸した後、配向フィルムをヨウ素または二色性染
料で染色することを特徴とする請求項１または２記載の
配向フィルムの製造方法。
【請求項５】請求項３または４記載の配向フィルムの
製造方法により得られた配向フィルムからなる偏光フィ
ルム。
【請求項６】請求項５記載の偏光フィルムの少なくと
も片面に、光学透明保護層を設けた偏光板。
【請求項７】請求項６記載の偏光板を用いた液晶表示
装置。