JP2007199509A - Method and apparatus for manufacturing polarizing film - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、液晶表示装置の偏光板に用いる偏光子としての偏光フィルムを製造する方式すなわち方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method, that is, a method and an apparatus for manufacturing a polarizing film as a polarizer used for a polarizing plate of a liquid crystal display device.
偏光フィルムは、一般に、ポリビニルアルコールフィルム(以下「PVAフィルム」と略称する)を膨潤水により膨潤した後、二色性染料(ヨウ素、有機染料など)の染色液で染色(染着)し、延伸液中で一方向に延伸(一軸延伸)することによって製造されている(例えば特許文献1参照)。 In general, a polarizing film is obtained by swelling a polyvinyl alcohol film (hereinafter abbreviated as “PVA film”) with swelling water, and then dyeing (dying) with a dyeing solution of a dichroic dye (iodine, organic dye, etc.) and stretching. It is manufactured by stretching in a liquid in one direction (uniaxial stretching) (for example, see Patent Document 1).
しかしこの一般的なPVAフィルムの製造方式においては、ミクロ的には、染色工程において二色性染料の染色液がPVAフィルムの中心部(内心部)まで浸透し難く、中心部やその隣接部を含む中央部を残して、表裏の両表面から中央部隣接部(多くとも中心部隣接部)までの部分が染色されるとともに、延伸工程で、染色工程における染色部のうち表面部やその内側隣接部に浸透した染色液分が延伸液中に流出して、表面部やその内側隣接部は不染色の状態になるため、延伸工程後のPVAフィルムは、中央部隣接部(少なくとも中心部隣接部)の両中間部が比較的薄厚の染色層になる。 However, in this general PVA film manufacturing method, microscopically, it is difficult for the dye solution of the dichroic dye to permeate to the center (inner center) of the PVA film in the dyeing process. The part from both front and back surfaces to the central part adjoining part (at most the central part adjoining part) is dyed, leaving the central part to be included, and in the stretching process, the surface part of the dyeing part in the dyeing process and the inner part adjacent to it Since the dye solution that has permeated into the part flows into the stretching solution and the surface part and the inner adjacent part thereof are unstained, the PVA film after the stretching process has a central part adjacent part (at least a central part adjacent part). ) Both middle portions become a relatively thin dyed layer.
しかるにこのような中央部隣接部や中心部隣接部に二つの染色層が間隔をおいて存在する形態では、光の減衰などの点から、偏光フィルムにおける光学特性、特に偏光特性のアップ、従って偏光板の高輝度化や高コントラスト化、特に高透過率や高偏光度化のような偏光性能のアップが難しく、このため液晶表示装置の表示性能の一層のアップ(高性能化)がはかり難いとされている。
この発明は、一般的なPVAフィルムの製造方式に認められる上記のような偏光性能のアップの困難性の問題に鑑み、偏光性能が一段とアップすると考えられる一つの一段と均質な染色層を有する偏光フィルムを製造可能な方法と装置を提供することを主要な課題としている。 In view of the above-described problem of difficulty in improving the polarization performance, which is recognized in a general PVA film production method, the present invention has a polarizing film having a dyeing layer that is more uniform than one that is considered to improve the polarization performance. The main problem is to provide a method and an apparatus capable of manufacturing the above.
この発明によれば、上記の課題を解決するために、特許請求の範囲の請求項1に記載のように、PVAフィルムを膨潤水により膨潤した後、高湿低温温風により加熱、加湿し、次いで二色性染料の染色液により染色し、延伸液中において弱延伸(低延伸)した後、強延伸(高延伸)することからなる偏光フィルムの製造方法を提供する。
According to this invention, in order to solve the above-mentioned problem, as described in
この発明の請求項1に記載の偏光フィルムの製造方法においては、請求項2に記載のごとく、PVAフィルムの染色液による染色工程において、PVAフィルムの表裏の少なくとも一方の面に低加圧の染色液を適用(吹き付ける)することが望ましい。
In the method for producing a polarizing film according to
またこの発明は、請求項1に記載の偏光フィルムの製造方法を実施するために、請求項3に記載のように、膨潤水を収容する膨潤槽と、高湿低温温風加熱・加湿器と、二色性染料の染色液を収容する染色槽と、延伸液を収容する弱延伸槽及び強延伸槽を順次隣接して配設してなる、偏光フィルムの製造装置を提供する。
Moreover, in order to implement the manufacturing method of the polarizing film of
さらに請求項3に記載の偏光フィルムの製造装置においては、請求項2に記載の偏光フィルムの製造方法を実施するために、請求項4に記載のごとく、染色槽の染色液内に、PVAフィルムの表面又は裏面対向部に開口する多数の染色液吐出孔を有するとともに内部に染色液供給管を介して低加圧染色液を供給する低加圧染色液吐出式のシリンダ形フィルムガイドローラを設置することが好ましい。 Furthermore, in the manufacturing apparatus of the polarizing film of Claim 3, in order to implement the manufacturing method of the polarizing film of Claim 2, as described in Claim 4, in the dyeing | staining liquid of a dyeing tank, a PVA film Installed with a low pressure dyeing liquid discharge type cylinder-shaped film guide roller that has a large number of dyeing liquid discharge holes that open in the front or back facing part and supplies low pressure dyeing liquid through a dye supply pipe inside It is preferable to do.
特許請求の範囲の請求項1及び請求項3に記載のこの発明に係るPVAフィルムの製造方法と装置においては、ミクロ的には、まず、膨潤水で膨潤したPVAフィルムは、高湿低温温風を介した加熱、加湿により、PVAフィルムの全体、すなわち表面から中心部までの全域の空洞部(気泡セル)内に水蒸気が充満した状態になり、次いで染色工程において、二色性染料の染色液による冷却を介して、全空洞部内の水蒸気が凝縮して、全空洞部内が低圧になる結果、染色液が全空洞部内に毛細管現象的に浸透して、PVAフィルムは、中心部を含めて全体が実質上均一に染色された状態になる。そしてこの後における延伸液中における弱延伸工程において、PVAフィルムの表裏の両表面から中央部隣接部(多くとも中心部隣接部)まで浸透した染色液分が延伸液中に流出し、中央部(少なくとも中心部)のみに一つの均一な染色層を有する染色状態になった後、次の強延伸工程においてこの染色状態で最終の延伸倍率まで強延伸され、最終的には中央部又は中心部に一つの実質上均質な染色層を有する偏光フィルムが製造される。この偏光フィルムでは、偏光が一つの実質上均質な染色層を通して行われるので、偏光性能として一段と優れたものが得られる。
In the method and apparatus for producing a PVA film according to the present invention as set forth in
また請求項2及び請求項4に記載の染色工程における低加圧染色液の適用構成及び低加圧染色液吐出式のシリンダ形フィルムガイドローラの配設構成によれば、染色液がPVAフィルムの表裏の少なくとも一方の面を通して内部に強制浸透するので、PVAフィルムは中心部までより均質に染色される。従ってこの後の弱延伸工程と強延伸工程において形成される中央部(少なくとも中心部)の染色層として、偏光性能の一段のアップに有用なより均質なものが得られる。 Moreover, according to the application structure of the low pressure dyeing liquid in the dyeing process according to claim 2 and claim 4 and the arrangement structure of the low pressure dyeing liquid discharge type cylinder-shaped film guide roller, the dyeing liquid is made of the PVA film. PVA film is more uniformly dyed to the center because it is forced to penetrate inside through at least one side of the front and back. Therefore, a more homogeneous layer useful for further improving the polarization performance can be obtained as the dyeing layer in the central portion (at least the central portion) formed in the subsequent weak stretching step and strong stretching step.
以下図面に基づいて、この発明に係る偏光フィルムの製造方法と装置の好適な実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a method and an apparatus for producing a polarizing film according to the present invention will be described with reference to the drawings.
この発明の偏光フィルムの製造装置は、基本的には、図1に略示するように、膨潤水12を収容する膨潤槽11と、高湿低温温風発生器(図示せず)に接続した高湿低温温風加熱・加湿器13と、染色液15を収容する染色槽14と、延伸液18aを収容する弱延伸槽16と、弱延伸槽16内の延伸液18aより高温の延伸液18bを収容する強延伸槽17を、順次隣接して列設して構成することができる。
The polarizing film manufacturing apparatus of the present invention is basically connected to a swelling tank 11 for containing swelling
この製造装置においては、膨潤槽11において膨潤水12の含浸により膨潤したPVAフィルム10を、高湿低温温風加熱・加湿器13において高湿低温温風により加熱、加湿して、PVAフィルム10全体、すなわち内部の全空洞部内に水蒸気が浸透、充満した状態にした後、染色槽14において染色液15による冷却によって、全空洞部内を水蒸気の凝縮を介して低圧状態にして、染色液15を全空洞部に吸収、浸透させて、PVAフィルム10の全体を均一な染色状態にし、次いで弱延伸槽16内の延伸液18aにおける弱延伸中に表面から中央部隣接部、多くとも中心部隣接部にまで吸収、浸透した染色液を延伸液18a中に流出させて、中央部、少なくとも中心部に実質上均一に染色された一つの層を有する形にした後、強延伸槽17における強延伸においてこの染色状態で最終の延伸倍率まで延伸するという形で、中央部又は中心部に一つの実質上均質な染色層を有する偏光フィルムを形成する。
In this manufacturing apparatus, the
ここで膨潤槽11内の膨潤水12としては、通常は、温度が20〜40℃の水を用いることができる。
Here, as the
また高湿低温温風加熱・加湿器13における高湿低温温風としては、一般には、PVAフィルム10の張力や搬送速度等に基づいて、湿度が10〜90%、温度が100℃以下、特に40〜60℃の温風を用いることができる。
Further, as the high-humidity low-temperature hot air in the high-humidity low-temperature hot air heating /
さらに染色槽14内の染色液15としては、通常は、高湿低温温風より低温、例えば30〜40℃のヨウ素溶液を用いることができる。
Furthermore, as the
この染色液15中においてPVAフィルム10を案内するためのフィルムガイドローラ20としては、慣用のフィルム接触型を用いることもできるが、特には、図2に拡大して略示するように、多数の染色液吐出孔21を有する染色液吐出式のシリンダ形のもの(ここでは両端部が、内部を貫通してのびるとともに内部の部分に染色液供給孔23と仕切り翼板24を付設した染色液供給管22に、軸受25を介して回転可能に支持してある)を用いることができ、この場合このフィルムガイドローラ20は、図1に略示するように、その複数個を順次PVAフィルム10の表裏の各面を交互に案内可能に、染色液供給管22の染色液供給孔23がPVAフィルム10対向部側を占める状態で千鳥状に配置して、PVAフィルム10の表裏の両面に低加圧染色液が適用されるようにすることができる。
As the
この低加圧染色液吐出式のシリンダ形フィルムガイドローラ20によれば、PVAフィルム10が通過する際に、染色液吐出孔21から吐出される低加圧染色液が内部に強制浸透し、これによりPVAフィルム10全体がより均一に染色される。
According to the low pressure dyeing liquid discharge type cylinder type
染色液吐出孔21から吐出する低加圧染色液は、一般には、PVAフィルム10をフィルムガイドローラ20の表面から微小量(例えば約1mm程度)離間させて、無接触状態にするのに適した条件(圧力、流量、流速等)、すなわちPVAフィルム10とフィルムガイドローラ20の表面との間に微小な厚さ(例えば約1mm程度)の低加圧染色液の流動層が形成されるのに適した条件で吐出することができる。
The low pressure dyeing liquid discharged from the dyeing
なおこれらの低加圧染色液の吐出条件は、PVAフィルムのサイズ(厚さ、幅)や搬送条件(張力、速度など)、染色液の温度などによって適当に設定でき、またこれらの低加圧染色液の吐出条件、PVAフィルム10の搬送条件や染色液15の温度をはじめ、膨潤水12や延伸液17の温度、温風の湿度や温度などは、自動制御によって調製可能にすることができる。
The discharge conditions for these low-pressure dyeing liquids can be appropriately set according to the size (thickness, width) and conveying conditions (tension, speed, etc.) of the PVA film, the temperature of the dyeing liquid, and the like. The discharge conditions of the dyeing liquid, the transport conditions of the
弱延伸槽16内の延伸液18aと強延伸槽17内の延伸液18bとしては、一般には、それぞれ温度が30〜40℃や45〜60℃のホウ酸水溶液などを用いることができる。
As the stretching liquid 18a in the
また前者における延伸倍率と後者における最終的な延伸倍率(弱延伸を含む全体としての延伸倍率)は、通常は、それぞれ1.1〜1.5倍と、6〜8倍にすることができる。 Moreover, the draw ratio in the former and the final draw ratio in the latter (the overall draw ratio including weak stretching) can usually be 1.1 to 1.5 times and 6 to 8 times, respectively.
この発明に係る偏光フィルムの製造方法と装置は、このほか、低加圧染色液吐出式のシリンダ形フィルムガイドローラの両端部を染色液供給管に固定して不動型とするなど、種々の形態で実施することができるもので、上記の形態に限定されるものではない。 In addition to this, the polarizing film manufacturing method and apparatus according to the present invention have various forms such as a non-moving type by fixing both ends of a low-pressure dyeing liquid discharge type cylindrical film guide roller to a dyeing liquid supply pipe. However, the present invention is not limited to the above embodiment.
膨潤水(温度:30℃)を収容した膨潤槽と、高湿低温温風(湿度:85%、温度:40℃)加熱・加湿器と、ヨウ素染料の染色液(温度:35℃)を収容するとともにフィルム接触型の慣用のフィルムガイドローラを有する染色槽と、ホウ酸水溶液からなる延伸液(温度:35℃)を収容した弱延伸槽及び同じ延伸液(但し温度は55℃)を収容した強延伸槽の後に、乾燥装置を配置した偏光フィルムの製造装置において、幅1100mm、厚さ80μのPVAフィルムを、1.5m/minで搬送しながら、膨潤、高湿低温温風加熱・加湿、染色、一軸弱延伸(延伸倍率:1.2倍)、一軸強延伸(最終延伸倍率:6.0倍)、乾燥を行って、複数枚の偏光フィルムを製造し、この両面に保護フィルム(トリアセチルセルロース(TAC)フィルム)を糊着して形成した偏光板について、偏光特性としての単体浸透度、偏光度及びクロス度を測定したところ、それぞれ平均値として、43.5%、99.98%、0.01%が得られた。 Contains a swelling tank containing swelling water (temperature: 30 ° C), high-humidity low-temperature hot air (humidity: 85%, temperature: 40 ° C), humidifier, and iodine dye dyeing solution (temperature: 35 ° C) In addition, a dyeing tank having a film contact type conventional film guide roller, a weak stretching tank containing a boric acid aqueous solution (temperature: 35 ° C.), and the same stretching liquid (temperature is 55 ° C.) were accommodated. In a polarizing film manufacturing apparatus in which a drying apparatus is placed after a strong stretching tank, a PVA film having a width of 1100 mm and a thickness of 80 μm is conveyed while being conveyed at 1.5 m / min, swelling, high humidity low temperature hot air heating / humidification, Dyeing, uniaxial weak stretching (stretching ratio: 1.2 times), uniaxial strong stretching (final stretching ratio: 6.0 times), and drying are carried out to produce a plurality of polarizing films. Acetylcellulose (TAC The polarizing plate formed by gluing the film) was measured for single penetration, polarization, and cross as polarization properties. The average values were 43.5%, 99.98%, and 0.01%, respectively. was gotten.
染色槽の染色液内のフィルムガイドローラとして、多数の低加圧染色液吐出孔を有するシリンダ形を用いた以外は、実施例1と同じ構成の装置で製造した複数枚の偏光フィルムを用いて形成した偏光板について、単体透過率、偏光度、クロス度を測定したところ、それぞれ平均値は、44.5%、99.99%、0.01%であった。 As a film guide roller in the dyeing liquid in the dyeing tank, a plurality of polarizing films manufactured with an apparatus having the same configuration as in Example 1 are used except that a cylinder having a number of low pressure dyeing liquid discharge holes is used. When the single polarizer, the degree of polarization, and the degree of crossing of the formed polarizing plate were measured, the average values were 44.5%, 99.99%, and 0.01%, respectively.
実施例1において高湿低温温風加熱・加湿器及び弱延伸槽を取り除いたいわゆる慣用の形態の装置で製造した複数枚の偏光フィルムを用いて形成した偏光板について、単体透過率、偏光度、クロス度を測定したところ、それぞれの平均値は、42.3%、99.95%、0.03%であった。 About the polarizing plate formed by using a plurality of polarizing films manufactured by the apparatus of the so-called conventional form in which the high-humidity low-temperature hot-air heating / humidifier and the weak stretching tank are removed in Example 1, the single transmittance, the polarization degree, When the degree of crossing was measured, the respective average values were 42.3%, 99.95%, and 0.03%.
10 PVAフィルム
11 膨潤槽
12 膨潤水
13 高湿低温温風加熱・加湿器
14 染色槽
15 染色液
16 弱延伸槽
17 強延伸槽
18a 延伸液
18b 延伸液
20 フィルムガイドローラ
21 染色液吐出孔
22 染色液供給管
23 染色液供給孔
24 仕切り翼板
25 軸受
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