JP2006189559A - 偏光フィルムの製造方法、偏光板および光学積層体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、水洗処理および乾燥処理の順に処理し、該処理工程のうちの少なくとも2処理工程においてフィルム搬送する2つのニップロール間に周速差を付与してフィルムを延伸して偏光フィルムを製造する方法において、ホウ酸処理工程でフィルムをホウ酸溶液に浸漬させる際に、ロールに非接触の状態で浸漬させ、フィルムを浸漬してからホウ酸溶液中で初めにロールに接触するまでの時間が0.4〜5秒であることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
近年、偏光フィルムが使用される液晶表示装置の高品位化に伴い、従来の方法で得られる偏光フィルムより色むらが少なく、膜厚の均一な偏光フィルムが望まれている。
また、ホウ酸溶液の温度は50〜85℃が好ましい。
本発明におけるポリビニルアルコール系フィルムを形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したものが例示される。ケン化度としては、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%〜100モル%である。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルのほか、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、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。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などが挙げられる。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度としては、約1000〜10000、好ましくは約1500〜5000程度である。
この未延伸フィルムを、膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、水洗処理の順に処理し、最後に乾燥して得られるポリビニルアルコール系偏光フィルムの厚みは、例えば約5〜50μm程度である。
また、上記工程に記載の無い工程を別の目的で挿入することも自由であることは言うまでもない。この工程の例として、ホウ酸処理後に、ホウ酸を含まないヨウ化物水溶液による浸漬処理(ヨウ化物処理)またはホウ酸を含まない塩化亜鉛等を含有する水溶液による浸漬処理(亜鉛処理)工程等が挙げられる。
ヨウ化物としてはヨウ化カリウム、ヨウ化亜鉛などが挙げられる。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、硫酸ナトリウムなどを共存させても良い。
このホウ酸処理は、架橋による耐水化や色相調整(青味がかるのを防止する等)等のために実施される。架橋による耐水化のための場合には、必要に応じて、ホウ酸以外に、またはホウ酸と共に、グリオキザール、グルタルアルデヒドなどの架橋剤も使用することができる。
なお、耐水化のためのホウ酸処理を、耐水化処理、架橋処理、固定化処理などの名称で呼称する場合もある。また、色相調整のためのホウ酸処理を、補色処理、再染色処理などの名称で呼称する場合もある。
耐水化のためのホウ酸処理、色相調整のためのホウ酸処理は特に区別されるものではないが、下記の条件で実施される。
原反フィルムを膨潤、染色、ホウ酸処理をする場合で、ホウ酸処理が架橋による耐水化を目的としている時は、水100重量部に対してホウ酸を約3〜10重量部、ヨウ化物を約1〜20重量部含有するホウ酸処理浴を使用し、通常、約50℃〜70℃、好ましくは約55℃〜65℃の温度で行われる。浸漬時間は、通常、約30〜600秒程度、好ましくは約60〜420秒、より好ましくは約90〜300秒である。
なお、予め延伸したフィルムを染色、ホウ酸処理を行う場合、ホウ酸処理浴の温度は、通常、約50℃〜85℃、好ましくは約55℃〜80℃である。
色相調整のためのホウ酸処理は、耐水化のためのホウ酸処理に比べて、通常、低いホウ酸濃度、高いヨウ化物濃度、低い温度で行なわれる。
ホウ酸処理工程においても、染色工程と同様にフィルムの延伸を行ってもよい。最終的な積算延伸倍率は、約4.5〜7.0倍、好ましくは約5.0〜6.5倍である。
染色処理工程で延伸を終了した場合、以後のホウ酸処理工程およお水洗処理工程で張力制御を行う。染色処理工程の前工程で延伸が終了している場合には、染色処理工程およびホウ酸処理工程を含む以後の工程で張力制御を行う。
ホウ酸処理工程が複数のホウ酸処理工程からなる場合には、最初または最初から2段目までのホウ酸処理工程で前記フィルムを延伸し、延伸処理を行ったホウ酸処理工程の次のホウ酸処理工程から水洗工程までのそれぞれの工程において張力制御を行うか、最初から3段目までのホウ酸処理工程で前記フィルムを延伸し、延伸処理を行ったホウ酸処理工程の次のホウ酸処理工程から水洗工程までのそれぞれの工程において張力制御を行うことが好ましいが、工業的には。最初または最初から2段目までのホウ酸処理工程で前記フィルムを延伸し、延伸処理を行ったホウ酸処理工程の次のホウ酸処理工程から水洗工程までのそれぞれの工程において張力制御を行うことがより好ましい。
ホウ酸処理後に、上記したヨウ化物処理または亜鉛処理を行う場合には、これらの工程についても張力制御を行う。
張力制御におけるフィルムへの張力は、特に限定されるものではなく、単位幅当たり、約150N/m〜2000N/m、好ましくは約600N/m〜1500N/mの範囲内で適宜設定される。張力が約150N/mを下回ると、フィルムにシワなどができやすくなる。一方、張力が約2000N/mを超えると、フィルムの破断やベアリングの磨耗による低寿命化などの問題が生じる。また、この単位幅当たりの張力は、その工程の入口付近のフィルム幅と張力検出器の張力値から算出する。
なお、張力制御を行った場合に、不可避的に若干延伸・収縮される場合があるが、本発明においては、これは延伸処理に含めない。
このロールに接触するまでの時間が短すぎると色むらが発生し、またフィルム幅方向の膜厚が不均一になり、長すぎると皺が発生し、膜厚が不均一になる。
色むらのある偏光フィルムに保護フィルムを接着して偏光板とした場合、同様に色むらが見られ好ましくない。膜厚が不均一であったり、皺があったりする偏光フィルムを偏光板とした場合は、割れやすくなり、耐久性に劣るものとなり好ましくない。
ゴムロールとしては、NBR等からなり、その硬度がJIS K 6301の試験方法で測定したJISショアCスケールで約60〜90度、好ましくは約70〜80度、表面粗さがJIS B 0601(表面粗さ)の粗さ曲線の局部山頂の平均間隔Sで表して約0.1〜5S、好ましくは約0.5〜1であることが好ましい。
ステンレススチール製研磨ロールとしては、SUS304、SUS316等からなり、膜厚の均一化を図る上から、その表面粗さが、JIS B 0601(表面粗さ)の粗さ曲線の局部山頂の平均間隔Sで表して約0.2〜1.0Sであるものが好ましく、またその動摩擦係数が約0.1〜0.4、好ましくは約0.15〜0.35であるものが好ましい。本発明における動摩擦係数は、JIS K 7125の試験方法に準拠して、ポリビニルアルコール系フィルムと水中で測定した値で表す。
スポンジゴムロールとしては、スポンジの硬度がJIS K 6301の試験方法で測定したJISショアCスケールで約20〜60度、好ましくは約25〜50度、密度が約0.4〜0.6g/cm3、好ましくは約0.42〜0.57g/cm3および表面粗さがJIS B 0601(表面粗さ)の粗さ曲線の局部山頂の平均間隔Sで表して約10〜30S、好ましくは約15〜25Sであることが好ましい。
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やポリエチレンナフタレート、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からなるフィルム、ポリカーボネート系樹脂からなるフィルム、シクロオレフィン系樹脂からなるフィルムが挙げられる。市販の熱可塑性シクロオレフィン系樹脂としては、例えばドイツのティコナ(Ticona)社から販売されている「トパス」(Topas)(商標登録)、ジェイエスアール(株)から販売されている「アートン」(商標登録)、日本ゼオン(株)から販売されている「ゼオノア」や「ゼオネックス」(いずれも商標登録)、三井化学(株)から販売されている「アペル」(商標登録)などがある。このようなシクロオレフィン系樹脂を製膜したものを保護フィルムとすることになるが、製膜には、溶剤キャスト法、溶融押出法など、公知の方法が適宜用いられる。製膜されたシクロオレフィン系樹脂フィルムも市販されており、例えば、積水化学工業(株)から販売されている「エスシーナ」や「SCA40」などがある。
かかる保護フィルムは、偏光フィルムの片面に貼合されてもよいし、両面に貼合されてもよい。
かくして、接着剤層を介して偏光フィルムの片面又は両面に保護フィルムが貼合された偏光板が得られる。
厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルム(クラレビニロンVF−PS#7500、重合度2,400、ケン化度99.9モル%以上)を約30℃の純水に、フィルムが弛まないように緊張状態を保ったまま約130秒間浸漬してフィルムを十分に膨潤させた。次にヨウ素/ヨウ化カリウム/水が重量比で0.02/1.5/100の水溶液に浸漬して染色処理しつつ、一軸延伸(ここまでの総延伸倍率:3.2倍)を行った。その後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水が重量比で10/5/100の約55℃水溶液にロールに非接触な状態で浸漬させ、浸漬から第1番目のガイドロールに接触するまでの時間を1.8秒となるようにホウ酸処理し、原反からの積算延伸倍率が5.9倍になるまで一軸延伸を行った。ホウ酸処理後、約10℃の純水で約10秒間水洗した。水洗後、約80℃で2分間乾燥して、厚さ約28μmのヨウ素系偏光フィルムを得た。なお、ホウ酸処理槽の第1番目の液中ガイドロールには、表面粗さ0.6S、ゴム硬度(JISショアAスケール)80度であるNBRゴム製ロールを用いた。延伸は処理槽の前後に配置したニップロールに周速差を持たせて行った。
得られた偏光フィルムは延伸による色むらは見られず、フィルム幅方向における膜厚の均一なフィルムであった。
ホウ酸液に浸漬後第1番目に接触するロールを表面粗さ0.6S、ゴム硬度(JISショアAスケール)80度であるNBRゴム製ニップロールとし、浸漬からそのニップロールに接触するまでの時間を0.6秒とした以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。
得られた偏光フィルムは延伸による色むらは見られず、フィルム幅方向における膜厚の均一なフィルムであった。
得られた偏光フィルムを使用し、実施例1と同様にして偏光板を作製した。偏光板に色むらは見られなかった。
ホウ酸処理槽の第1番目の液中ガイドロールに、表面粗さ0.2S、動摩擦係数が0.24であるステンレススチール製研磨ロールを用いた以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。
得られた偏光フィルムは延伸による色むらは見られず、フィルム幅方向における膜厚の均一なフィルムであった。
得られた偏光フィルムを使用し、実施例1と同様にして偏光板を作製した。偏光板に色むらは見られなかった。
ホウ酸処理槽の第1番目の液中ガイドロールに、そのスポンジの硬度がJISショアCスケールで25度、密度が0.42g/cm3、および表面粗さが20Sであるスポンジゴムロールを用いた以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。
得られた偏光フィルムは延伸による色むらは見られず、フィルム幅方向における膜厚の均一なフィルムであった。
得られた偏光フィルムを使用し、実施例1と同様にして偏光板を作製した。偏光板に色むらは見られなかった。
表面粗さ0.6S、ゴム硬度(JISショアAスケール)80度であるNBRゴム製ニップロールに接触させつつホウ酸液に浸漬させた以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。
得られた偏光フィルムには延伸による色むらが12本見られた。またフィルム幅方向における膜厚の不均一なフィルムであった。
ホウ酸液に浸漬後第1番目に接触するロールを表面粗さ0.6S、ゴム硬度(JISショアAスケール)80度であるNBRゴム製ニップロールとし、浸漬からそのニップロールに接触するまでの時間を0.2秒とした以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。
得られた偏光フィルムには延伸による色むらが5本見られた。またフィルム幅方向における膜厚の不均一なフィルムであった。
Claims (6)
- ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、水洗処理および乾燥処理の順に処理し、該処理工程のうちの少なくとも2処理工程においてフィルム搬送する2つのニップロール間に周速差を付与してフィルムを延伸して偏光フィルムを製造する方法において、ホウ酸処理工程でフィルムをホウ酸溶液に浸漬させる際に、ロールに非接触の状態で浸漬させ、フィルムを浸漬してからホウ酸溶液中で初めにロールに接触するまでの時間が0.4〜5秒であることを特徴とする偏光フィルムの製造方法。
- フィルムを浸漬してからホウ酸溶液中で初めにロールに接触するまでの時間が0.5〜3秒であることを特徴とする請求項1記載の偏光フィルムの製造方法。
- ホウ酸溶液の温度が50〜85℃であることを特徴とする請求項1または2記載の偏光フィルムの製造方法。
- 請求項1〜3に記載の方法により製造してなる偏光フィルムの少なくとも片面に保護フィルムが貼合されてなる偏光板。
- 前記保護フィルムが、位相差フィルム、輝度向上フィルム、視野角改良フィルムおよび半透過反射フィルムのいずれかの機能を備えている請求項4に記載の偏光板。
- 請求項4に記載の偏光板と、位相差フィルム、輝度向上フィルム、視野角改良フィルムおよび半透過反射フィルムから選ばれる少なくとも1種とが貼合されてなる光学積層体。
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