JP2006323041A - 積層偏光フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 実質的な逆カールを発生することのない積層偏光フィルムの製造方法を提供すること。
【解決手段】 直線偏光フィルムと直線偏光分離フィルムとを積層してなる積層偏光フィルムの製造方法であって、直線偏光フィルムを構成する偏光子の少なくとも片面に透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムが積層された直線偏光フィルムの透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルム側に、直線偏光分離フィルムを積層することを特徴とする、ならびに直線偏光フィルムまたは直線偏光分離フィルムに透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムを積層し、次いで透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルム側に直線偏光分離フィルムまたは直線偏光フィルムを積層することを特徴とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、液晶表示パネルを構成する液晶セルの光源側表面に貼着積層する積層偏光フィルムの製造方法に関する。

図１は、液晶セルに偏光フィルムを積層した構造を例示する断面模式図である。液晶表示パネルを構成する液晶セルの光源側表面には、直線偏光フィルムが貼合されている。即ち、液晶セル１０の光源側表面に、接着剤層１１により直線偏光フィルム１２が貼着積層されている。液晶表示パネルは、年々、画像がより鮮明であることや光源の消費電力をより低減することが要求されている。このため、液晶表示パネルの光源の消費電力を低減するために、直線偏光フィルムの光源側に、直線偏光フィルムの透過軸に平行でない光をいったん反射し、透過することにより、光源からの光を効率的に利用するための直線偏光分離フィルムを貼着積層した積層偏光フィルムが使用されつつある。

図２は、従来の積層偏光フィルム２０の構成を例示する断面模式図である。直線偏光フィルム２１と直線偏光分離フィルム２２とが接着剤層２３を介して貼着積層されている。直線偏光フィルム２１の他面には、積層偏光フィルムを液晶セルに貼着するための接着剤層２４並びにその接着剤層を保護する剥離フィルム２６が設けられている。また直線偏光分離フィルムの反対面には、接着剤層２５を介して保護フィルム２７が積層されている。保護フィルム２７は、最終工程で剥離除去される。

上記の構成を有する積層偏光フィルムは、直線偏光フィルムと直線偏光分離フィルムとを接着剤により積層して製造される（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
しかしながら、従来の方法で得られた積層偏光フィルムを放置すると、液晶セルに貼着する側である直線偏光フィルム２１側が凹となるようにカール（以下、「逆カール」と称する。）が発生する。この逆カールは積層偏光フィルムの１辺が８ｃｍ以上、特に２０ｃｍ以上の場合に顕著である。かかる大きな逆カールは、剥離フィルム２６を剥離して液晶セル１０に貼着する際に、接着面に気泡が残りやすくなり液晶パネルに不良を発生する原因となる。

このため、積層偏光フィルムは実質的な逆カールを発生せず、カールしないか、或いはカールしても直線偏光フィルム側が凸となるカール（以下、「正カール」と称する。）となることが望まれている。
特開平１１−２７１５３４号公報（段落［０００５］〜［０００７］） 特開２０００−２７５４３６号公報（段落［００３４］）

本発明の目的は、実質的な逆カールを発生することのない積層偏光フィルムの製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく、実質的な逆カールを生じることのない積層偏光フィルムを得るべく鋭意検討した結果、直線偏光フィルムを構成する偏光子と直線偏光分離フィルムの間に透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムが配置されるように直線偏光フィルムと直線偏光分離フィルムとを積層することによって、逆カールを発生することのない積層偏光フィルムが得られることを見出し、本発明を完成した。

すなわち本発明は、直線偏光フィルムと直線偏光分離フィルムとを積層してなる積層偏光フィルムの製造方法であって、直線偏光フィルムを構成する偏光子の少なくとも片面に透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムが積層された直線偏光フィルムの透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルム側に、直線偏光分離フィルムを積層することを特徴とする積層偏光フィルムの製造方法である。
また、直線偏光フィルムと直線偏光分離フィルムとを積層してなる積層偏光フィルムの製造方法であって、直線偏光フィルムまたは直線偏光分離フィルムに透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムを積層し、次いで透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルム側に直線偏光分離フィルムまたは直線偏光フィルムを積層することを特徴とする積層偏光フィルムの製造方法である。

なお、本発明における透湿度は、一定時間に単位面積の膜状物質を通過する水蒸気の量であり、具体的には、環境温度４０℃において防湿包装材料を境界面とし、一方の側の空気を相対湿度９０％、他方の側の空気を吸湿剤によって乾燥状態に保ったとき、２４時間でこの境界面を通過する水蒸気の質量（ｇ）を、その材料１ｍ^２当たりに換算した値を言う。測定方法としては、ＪＩＳ Ｚ ０２０８の「防湿包装材料の透湿度試験方法（カップ法）」が用いられる。

本発明の方法によって、液晶セルに接着する際に、接着面に気泡が残って液晶パネルに不良を発生する原因となる実質的な逆カールを発生しない直線偏光フィルムと直線偏光分離フィルムとからなる積層偏光フィルムが得られる。

直線偏光フィルムは、透過軸方向に平行な光を透過し、透過軸と直交する吸収軸方向に平行な光を吸収する機能を有するフィルムであり、吸収型偏光フィルムとも称される。

直線偏光フィルムは、通常、偏光子およびその両側に積層した保護膜からなり、偏光子は、膜厚が１０μｍ〜１５０μｍのポリビニルアルコールフィルムに一軸延伸、二色性色素による染色およびホウ酸処理してなるフィルムである。保護膜としては、通常、酢酸セルロース系樹脂フィルム、例えば、トリアセチルセルロースフィルムが使用されている。
トリアセチルセルロースフィルムには、富士写真フィルム（株）から販売されている「フジタック（登録商標）ＴＤ８０」、「フジタック（登録商標）ＴＤ８０ＵＦ」及び「フジタック（登録商標）ＴＤ８０ＵＺ」、コニカ（株）から販売されている「ＫＣ８ＵＸ２Ｍ」及び「ＫＣ８ＵＹ」などがある。
酢酸セルロース系保護フィルムの厚みは、２０〜２００μｍ程度である。
また、保護フィルムの他の例として、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など、光学的な透明性に優れたフィルムも挙げることができる。

直線偏光フィルムの偏光子に使用されるポリビニルアルコールフィルムは、極性が高く、飽和水分率の高い材料である。また、直線偏光フィルムは、それ自体のカールを抑制するために水分率は比較的高く、例えば１〜３重量％程度に調整されている。このため、乾燥状態の直線偏光分離フィルムとの積層により、水分が直線偏光フィルムから直線偏光分離フィルム側に移行してカールが発生するものと考えられる。

直線偏光分離フィルムは、ポリエステル、特にポリエチレンナフタレートやポリエチレンナフタレート単位を主成分とする共重合体を原料として性能に優れたものが得られており、例えば、商品名「ＤＢＥＦ」（住友スリーエム社）として市販されている。このようなポリエステルからなる直線偏光分離フィルムは、製造後、そのまま原反として巻き取られて供給されるため、原反フィルムの水分率は実測すると０．１〜０．２重量％程度であり、その樹脂の飽和水分率（約０．８重量％）より低く、水分率の高い直線偏光フィルムと積層した時に水分の移行により逆カールがより発生やすいものと考えられる。

なお、直線偏光分離フィルムは、上述したとおり、透過軸方向に平行な光を透過し、透過軸と直交する反射軸方向に平行な光を反射する機能を有するフィルムであり、反射型偏光フィルム、非吸収型偏光フィルム、あるいは反射された光が再利用され輝度が向上するので輝度上昇フィルムとも称される。

本発明において、直線偏光フィルムを構成する偏光子と直線偏光分離フィルムの間に透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムが配置されるように直線偏光フィルムと直線偏光分離フィルムとを積層する。
具体的には、直線偏光フィルムを構成する偏光子の少なくとも片面に透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムが積層された直線偏光フィルムの透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルム側に、直線偏光分離フィルムを積層する。
また、直線偏光フィルムに透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムを積層し、次いで透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルム側に直線偏光分離フィルムを積層する。あるいは直線偏光分離フィルムに透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムを積層し、次いで透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルム側に直線偏光フィルムを積層する。

これらの積層は接着剤層を介して行われる。接着剤としては、公知の、アクリル系粘着剤、ポリエステル系アイオノマー型ウレタン樹脂とグリシジルオキシ基を有する化合物を含む水系接着剤などが挙げられる。

このようにして得られる積層偏光フィルムの構成の断面を模式的に図３および図４に示す。図３は、偏光子１６と共に直線偏光フィルム３１を構成する保護膜１８が透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムからなる直線偏光フィルム３１の透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルム側に直線偏光分離フィルム３２を積層した場合の積層偏光フィルム３０の例である。偏光子１６、透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムからなる保護膜１８および保護膜１７からなる直線偏光フィルム３１の保護膜１８側に直線偏光分離フィルム３２と接着剤層３３を介して積層されている。直線偏光フィルム３１の保護膜１７側には、積層偏光フィルムを液晶セルに貼着するための接着剤層３４並びにその接着剤層を保護する剥離フィルム３６が設けられている。また直線偏光分離フィルムの反対側には、接着剤層３５を介して保護フィルム３７が積層されている。なお、保護膜１７は、透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムでもトリアセチルセルロースフィルム等でも良い。

図４は、直線偏光フィルムに透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムを積層し、次いで透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルム側に直線偏光分離フィルムを積層した場合、または直線偏光分離フィルムに透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムを積層し、次いで透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルム側に直線偏光フィルムを積層した場合の積層偏光フィルム４０の例である。
直線偏光フィルム４１（偏光子および保護膜は図示していない。）に透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルム４８が接着剤層４９を介して積層され、更に透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルム４８に直線偏光分離フィルム４２が接着剤層４３を介して積層されている。直線偏光フィルム４１の反対側には、積層偏光フィルムを液晶セルに貼着するための接着剤層４４並びにその接着剤層を保護する剥離フィルム４６が設けられている。また直線偏光分離フィルムの反対側には、接着剤層４５を介して保護フィルム４７が積層されている。

本発明の方法によって得られる積層偏光フィルムに実質的な逆カールを生じ難くなる。
ここで実質的な逆カールとは、液晶セルに貼着する際に気泡が残る等の不良を発生させる程度の逆カールを意味し、若干の逆カールは許容され、その程度は２０インチサイズの積層偏光フィルムで、下記するカール量で約１〜２ｍｍである。逆カール量が約３ｍｍ以上になると液晶パネルに不良を発生する原因となり、好ましくない。
なお、カール量は、直線偏光フィルム側を下にして平板上に置いたときに、積層偏光フィルムの四頂点の平板からの高さの平均値として求めた。プラスは正カール、マイナスは逆カールであることを示す。

本発明の方法によって得られる積層偏光フィルムに逆カールを生じ難い理由は明らかではないが、水分率が高い直線偏光フィルムから水分率の低い直線偏光分離フィルムに水分が移行することによる各フィルムの寸法変化が抑制されることがひとつの大きな原因であると推定される。従って、透湿度は小さいほど好ましく、１０ｇ／ｍ^２以下、さらには５ｇ／ｍ^２以下のフィルムを用いるのが好ましい。

透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムは、光学特性に影響を及ぼさなければ特に制約なく採用することができるが、好ましくは、シクロオレフィン系フィルムが挙げられる。

シクロオレフィン系樹脂とは、例えば、ノルボルネンや多環ノルボルネン系モノマーのような、環状オレフィン（シクロオレフィン）からなるモノマーのユニットを有する熱可塑性の樹脂である。このシクロオレフィン系樹脂は、上記シクロオレフィンの開環重合体や２種以上のシクロオレフィンを用いた開環共重合体の水素添加物であることができるほか、シクロオレフィンと鎖状オレフィンやビニル基を有する芳香族化合物との付加共重合体であってもよい。また、極性基が導入されているものも有効である。

シクロオレフィンと鎖状オレフィンやビニル基を有する芳香族化合物との共重合体とする場合、鎖状オレフィンの例としては、エチレンやプロピレンなどが挙げられ、またビニル基を有する芳香族化合物の例としては、スチレン、α−メチルスチレン、核アルキル置換スチレンなどが挙げられる。このような共重合体においては、シクロオレフィンからなるモノマーのユニットが５０モル％以下、例えば、１５〜５０モル％程度であってもよい。特に、シクロオレフィンと鎖状オレフィンとビニル基を有する芳香族化合物との三元共重合体とする場合、シクロオレフィンからなるモノマーのユニットは、このように比較的少ない量であることができる。かかる三元共重合体において、鎖状オレフィンからなるモノマーのユニットは、通常５〜８０モル％程度、ビニル基を有する芳香族化合物からなるモノマーのユニットは、通常５〜８０モル％程度である。

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（登録商標）」、ジェイエスアール（株）から販売されている「アートン（登録商標）」、日本ゼオン（株）から販売されている「ゼオノア（ＺＥＯＮＯＲ）（登録商標）」や「ゼオネックス（ＺＥＯＮＥＸ）」、三井化学（株）から販売されている「アペル（登録商標）」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て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」及び「ＳＣＡ４０」、（株）オプテスから販売されている「ゼオノアフィルム（登録商標）」などがある。

透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムの厚みは、光学特性上は薄い方が好ましいが、薄すぎると、透湿度が大きくなり、また強度が低下し、加工性に劣るものとなる。一方で厚すぎると、透明性が低下したり、積層偏光フィルムの厚みが大きくなったりなどの問題が生じる。使用するフィルムによって選択されるが、シクロオレフィン系樹脂フィルムの場合には５〜２００μｍ程度であり、好ましくは１０〜１５０μｍ、より好ましくは２０〜１００μｍである。

以下、本発明を具体的に実施例で示すが、本発明は実施例に限定されるものではない。
なお、測定方法は以下のとおりである。
（１）透湿度：上記したＪＩＳ Ｚ ０２０８の「防湿包装材料の透湿度試験方法（カップ法）」に準じて測定した。
（２）カール量：直線偏光フィルム側を下にして平板上に置いたときに、積層偏光フィルムの四頂点の平板からの高さの平均値として求めた。プラスは正カール、マイナスは逆カールであることを示す。
また、略号は以下のフィルムを表す。
ＰＶＡ：ポリビニルアルコールフィルム
ＴＡＣ：トリアセチルセルロースフィルム
ＣＯＰ：シクロオレフィン系フィルム

実施例１
ＰＶＡ（２５μｍ）とからなる偏光子の片面にＴＡＣ（８０μｍ）、他の片面にＣＯＰ（８０μｍ）が積層された３層構造を有する厚さが約１８５μｍの直線偏光フィルム「ＳＲＤ１４１Ａ」(住友化学社製)を準備した。
使用されているフィルムの透湿度の測定結果は、ＴＡＣは５４０ｇ／ｍ^２、ＣＯＰは１．３ｇ／ｍ^２であった。
この直線偏光フィルムのＣＯＰ側に接着剤を塗工（厚み２５μｍ）し、２５０ｍｍ×２５０ｍｍに切断した。

次に、直線偏光分離フィルムとして、厚さ１３２μｍのポリエチレンナフタレート製の直線偏光分離フィルム「ＤＢＥＦ」（住友スリーエム社製、一方の面にポリエチレンテレフタレートの保護フィルムが積層）を２５０ｍｍ×２５０ｍｍに切断した。

直線偏光フィルムのＣＯＰ側に直線偏光分離フィルムを積層して積層偏光フィルムを得た。積層には、貼着ローラーを使用した。
積層偏光フィルムの構成：ＴＡＣ／ＰＶＡ／ＣＯＰ／接着剤／ＤＢＥＦ
得られた積層偏光フィルムを防湿袋に入れて密封し、２０℃で表１に示す時間を経過した後に取り出してカール量を測定した。結果を表１に示す。

比較例１
直線偏光フィルムのＴＡＣ側に接着剤を塗工し、ＴＡＣ側に直線偏光分離フィルムを積層して積層偏光フィルムを得た以外は、実施例１と同様に行った。
積層偏光フィルムの構成：ＣＯＰ／ＰＶＡ／ＴＡＣ／接着剤／ＤＢＥＦ
結果を表１に示す。

比較例２
直線偏光フィルムのＣＯＰの代わりに、他の片面のＴＡＣと同じＴＡＣ（８０μｍ）が積層された３層構造を有する厚さが約１８５μｍの直線偏光フィルム「ＳＲＷ８６２Ａ」(住友化学社製)を用いた以外は、実施例１と同様に行った。
積層偏光フィルムの構成：ＴＡＣ／ＰＶＡ／ＴＡＣ／接着剤／ＤＢＥＦ
結果を表１に示す。

表１に示すとおり、実施例１の本発明の積層偏光フィルムは、若干、逆カールするが、許容範囲であり、ガラスに貼合しても接着面に気泡の入らない良品であった。一方、比較例１および比較例２の積層偏光フィルムは大きく逆カールを生じ、ガラスに貼合すると接着面へ気泡が入って外観不良品となった。

液晶セルに偏光フィルムを積層した構造を例示する断面模式図である。 従来の積層偏光フィルムの構成を例示する断面模式図である。 本発明で得られる積層偏光フィルムの構成を示す断面模式図である。 本発明で得られる積層偏光フィルムの他の構成を示す断面模式図である。

符号の説明

１０：液晶セル
１１：接着剤層
１２、２１、３１、４１：直線偏光フィルム
１６：偏光子
１７：保護膜
１８：保護膜（透湿度：１００ｇ／ｍ^２以下）
２０、３０、４０：積層偏光フィルム
２２、３２、４２：直線偏光分離フィルム
２３、２４、２５：接着剤層
３３、３４、３５：接着剤層
４３、４４、４５、４９：接着剤層
２６、３６、４６：剥離フィルム
２７、３７、４７：保護フィルム

Claims (5)

1. 直線偏光フィルムと直線偏光分離フィルムとを積層してなる積層偏光フィルムの製造方法であって、直線偏光フィルムを構成する偏光子の少なくとも片面に透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムが積層された直線偏光フィルムの透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルム側に、直線偏光分離フィルムを積層することを特徴とする積層偏光フィルムの製造方法。
2. 直線偏光フィルムと直線偏光分離フィルムとを積層してなる積層偏光フィルムの製造方法であって、直線偏光フィルムまたは直線偏光分離フィルムに透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムを積層し、次いで透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルム側に直線偏光分離フィルムまたは直線偏光フィルムを積層することを特徴とする積層偏光フィルムの製造方法。
3. 偏光子が、ポリビニルアルコールフィルムに一軸延伸、二色性色素による染色およびホウ酸処理してなるフィルムであることを特徴とする請求項１記載の積層偏光フィルムの製造方法。
4. 透湿度が１００ｇ／ｍ^２以下のフィルムが、シクロオレフィン系フィルムであることを特徴とする請求項１または２記載の積層偏光フィルム。
5. 直線偏光分離フィルムが、透過軸方向に平行な光を透過し、透過軸と直交する反射軸方向に平行な光を反射する機能を有するフィルムであることを特徴とする請求項１または２記載の積層偏光フィルム。
   
   
   
   
   
   

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