JP2010250080A - Optical member, manufacturing method thereof, and liquid crystal using the same - Google Patents

Optical member, manufacturing method thereof, and liquid crystal using the same Download PDF

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喜久治 川上
Tadashi Enomoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical member composed of a polyvinyl alcohol resin film, which is subjected to cross-linking treatment so as to have a low deformation shrinkage ratio, even at a high temperature and has high optical characteristics, and to provide a manufacturing method thereof, and a liquid crystal device using the optical member. <P>SOLUTION: The optical member 11 is composed of a polyvinyl alcohol resin cross-linked and fixed by using a boron, wherein the ratio of a peak intensity height I(OH) derived from stretching vibrations of an OH group, coupled to carbon of a main chain at a wavenumber of about 3,322 cm<SP>-1</SP>to a peak intensity height I(CH<SB>2</SB>) derived from stretching vibrations of a CH<SB>2</SB>group, in a carbon chain of the main chain at a wavenumber of about 2,914 cm<SP>-1</SP>in an infrared absorption spectrum is ≤1.05. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶装置等に用いる偏光フィルムなどの光学部材及びその製造方法、それを用いた表示装置に関する。   The present invention relates to an optical member such as a polarizing film used in a liquid crystal device or the like, a method for producing the same, and a display device using the same.

液晶装置は、液晶セルを挟み込むように一対の偏光板が配置されて構成される。偏光板は、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)系樹脂にヨウ素などを吸着させてなる光学部材としての偏光フィルムに、TAC(トリアセチルセルロース)フィルム等の保護膜を積層して構成される。   The liquid crystal device is configured by arranging a pair of polarizing plates so as to sandwich a liquid crystal cell. The polarizing plate is configured by, for example, laminating a protective film such as a TAC (triacetyl cellulose) film on a polarizing film as an optical member formed by adsorbing iodine or the like on a polyvinyl alcohol (PVA) resin.

一般に、偏光フィルムは、PVA基材を染色、延伸、架橋固定して製造される。PVA基材はアモルファス領域と結晶領域を有している。まず染色によってヨウ素イオンがPVA基材に吸着される。次に、延伸によって、PVA基材のアモルファス領域が減少して結晶領域が拡大し、更に結晶領域が延伸方向に沿って揃い、これに伴い、PVA基材に吸着されたヨウ素イオンも延伸方向に並ぶ。このヨウ素イオンによって偏光フィルムを通過する光は吸収されるため、偏光特性を有する偏光フィルムを得ることができる。延伸後、PVA基材内の分子を固定するためホウ酸により架橋固定が行われる。   In general, a polarizing film is produced by dyeing, stretching, and fixing a PVA substrate. The PVA substrate has an amorphous region and a crystal region. First, iodine ions are adsorbed on the PVA substrate by dyeing. Next, by stretching, the amorphous region of the PVA substrate is reduced and the crystal region is expanded, and further, the crystal region is aligned along the stretching direction, and accordingly, the iodine ions adsorbed on the PVA substrate are also in the stretching direction. line up. Since the light passing through the polarizing film is absorbed by the iodine ions, a polarizing film having polarization characteristics can be obtained. After stretching, cross-linking with boric acid is performed to fix the molecules in the PVA substrate.

PVA系樹脂は水酸基(OH基)を有しているため、偏光フィルムは熱や水分によって寸法変形が生じて、光学特性が低下しやすい。これに対して、偏光フィルムの耐湿性を向上させるために、超臨界状態で、ポリエチレンテレフタレート等の低吸湿性かつ光弾性係数の低い高分子フィルムに偏光素子を含浸・吸着させて偏光フィルムを製造することが提案されている(例えば特許文献1参照。)。また、ポリビニルアルコールの耐水性向上を目的として、フィルム基材の水酸基をアシル化する報告がある(非特許文献1参照。)。   Since the PVA-based resin has a hydroxyl group (OH group), the polarizing film is likely to undergo dimensional deformation due to heat or moisture, and the optical characteristics are likely to deteriorate. On the other hand, in order to improve the moisture resistance of the polarizing film, a polarizing film is produced by impregnating and adsorbing the polarizing element in a polymer film having a low hygroscopic property and a low photoelastic coefficient such as polyethylene terephthalate in a supercritical state. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In addition, for the purpose of improving the water resistance of polyvinyl alcohol, there is a report of acylating a hydroxyl group of a film substrate (see Non-Patent Document 1).

特開2002−350636号公報(段落[0014]、[0053])JP 2002-350636 A (paragraphs [0014] and [0053])

第46回日本接着学会年次大会予公稿集、P.109〜P.110(2008)The 46th Annual Meeting of the Adhesion Society of Japan 109-P. 110 (2008)

しかしながら、特許文献1では、PVA系フィルムの代わりに他の高分子フィルムを用いることにより耐湿性に対する問題を解決しているが、PVA基材を用いた場合における耐湿性や熱による変形、更にはPVA分子間の架橋については言及されていない。また、非特許文献1では、水酸基をアシル化することにより耐水性を向上させているが、熱による変形やPVA系樹脂における分子間の架橋固定については言及されていない。   However, in patent document 1, although the problem with respect to moisture resistance is solved by using another polymer film instead of a PVA-type film, in the case of using a PVA base material, the moisture resistance and the deformation | transformation by heat, Furthermore, There is no mention of cross-linking between PVA molecules. Further, in Non-Patent Document 1, although water resistance is improved by acylating a hydroxyl group, there is no mention of deformation due to heat or cross-linking fixation between molecules in a PVA resin.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高温下においても変形収縮率が低くなるように架橋処理された高光学特性を有するポリビニルアルコール系樹脂フィルムからなる光学部材、その製造方法及びそれを用いた液晶装置を提供することにある。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide an optical member comprising a polyvinyl alcohol-based resin film having high optical properties that has been subjected to crosslinking treatment so that the deformation shrinkage rate becomes low even at high temperatures, a method for producing the same, and the method thereof. It is an object to provide a liquid crystal device using this.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る光学部材は、ホウ素を用いて架橋固定されたポリビニルアルコール系樹脂からなる。上記光学部材は、赤外吸収スペクトルにおける波数3322cm−1付近における主鎖の炭素に結合するOH基の伸縮振動に由来するピーク強度高さI(OH)を第1のピーク強度高さとし、波数2914cm−1付近における前記主鎖の炭素鎖のCH基伸縮振動に由来するピーク強度高さI(CH)を第2のピーク強度高さとしたときに、上記第1のピーク強度高さの上記第2のピーク強度高さに対する比が1.05以下の範囲である。 In order to achieve the above object, an optical member according to an embodiment of the present invention is made of a polyvinyl alcohol-based resin that is cross-linked and fixed using boron. The optical member has a peak intensity height I (OH) derived from stretching vibration of an OH group bonded to carbon of the main chain in the vicinity of a wave number of 3322 cm −1 in an infrared absorption spectrum as a first peak intensity height, and a wave number of 2914 cm. When the peak intensity height I (CH 2 ) derived from the CH 2 group stretching vibration of the carbon chain of the main chain in the vicinity of −1 is defined as the second peak intensity height, the first peak intensity height described above The ratio to the second peak intensity height is in the range of 1.05 or less.

I(OH)/I(CH)強度比を1.05以下とする、すなわちOH基の存在率を低くすることにより、高温下における寸法伸縮変化が小さい光学部材を得ることができる。このような光学部材を液晶セルの内側に設けて液晶装置を製造した場合、液晶セル製造工程時における高温処理時においても光学部材の寸法伸縮変化率を小さく抑えることができ、光学部材の特性劣化が抑制され、表示特性に優れた液晶装置を得ることができる。 By setting the I (OH) / I (CH 2 ) intensity ratio to 1.05 or less, that is, by reducing the abundance of OH groups, an optical member having a small dimensional expansion / contraction change at high temperatures can be obtained. When a liquid crystal device is manufactured by providing such an optical member inside the liquid crystal cell, the dimensional expansion / contraction change rate of the optical member can be kept small even during high-temperature processing during the liquid crystal cell manufacturing process, and the characteristics of the optical member deteriorate. Is suppressed, and a liquid crystal device having excellent display characteristics can be obtained.

また、上記ポリビニルアルコール系樹脂には二色性染料が含浸されている。   The polyvinyl alcohol resin is impregnated with a dichroic dye.

このように二色性染料が光学部材に含浸されることにより偏光特性を有する光学部材を得ることができる。   Thus, an optical member having polarization characteristics can be obtained by impregnating the optical member with the dichroic dye.

本発明の一形態に係る光学部材の製造方法は、ポリビニルアルコール系樹脂を、超臨界状態の媒体下でホウ酸を含む架橋材により処理することを含む。上記ポリビニルアルコール系樹脂は、上記処理後に、100℃以上130℃以下の温度で加熱処理される。   The manufacturing method of the optical member which concerns on one form of this invention includes processing polyvinyl alcohol-type resin with the crosslinking material containing a boric acid under the medium of a supercritical state. The said polyvinyl alcohol-type resin is heat-processed at the temperature of 100 degreeC or more and 130 degrees C or less after the said process.

上記光学部材の製造方法によれば、ポリビニルアルコール系樹脂を、超臨界雰囲気下で架橋材で処理することにより、ポリビニルアルコール系樹脂中の分子間の空隙が狭まった部分にある含有水が除去され、架橋材が追加含浸される。これを100℃以上130℃以下といった高温で加熱処理することにより、ポリビニルアルコール系樹脂の主鎖の炭素に結合する、未架橋のOH基と、架橋材とが反応し、ポリビニルアルコール分子間が架橋固定される。これにより、光学部材のI(OH)/I(CH)強度比を1.05以下とすることができ、ポリビニルアルコール系樹脂内部まで架橋された、高温高湿下においても変形しにくい耐久性に優れた光学部材を得ることができる。尚、I(OH)は、ポリビニルアルコール系樹脂の赤外吸収スペクトルにおける波数3322cm−1付近における主鎖の炭素に結合するOH基の伸縮振動に由来するピーク強度高さである。I(CH)は、ポリビニルアルコール系樹脂の赤外吸収スペクトルにおける波数2914cm−1付近における前記主鎖の炭素鎖のCH基伸縮振動に由来するピーク強度高さIである。 According to the above method for producing an optical member, by treating a polyvinyl alcohol resin with a crosslinking material in a supercritical atmosphere, water contained in the portion where the intermolecular voids in the polyvinyl alcohol resin are narrowed is removed. Further, the cross-linking material is impregnated. By heat-treating this at a high temperature of 100 ° C. or more and 130 ° C. or less, the uncrosslinked OH group bonded to the carbon of the main chain of the polyvinyl alcohol resin reacts with the crosslinking material, and the polyvinyl alcohol molecules are crosslinked. Fixed. As a result, the I (OH) / I (CH 2 ) strength ratio of the optical member can be made 1.05 or less, and it is crosslinked to the inside of the polyvinyl alcohol-based resin, and is resistant to deformation even under high temperature and high humidity. Can be obtained. In addition, I (OH) is the peak intensity height derived from the stretching vibration of the OH group bonded to the main chain carbon in the vicinity of a wave number of 3322 cm −1 in the infrared absorption spectrum of the polyvinyl alcohol resin. I (CH 2 ) is a peak intensity height I derived from the CH 2 group stretching vibration of the main chain carbon chain in the vicinity of a wave number of 2914 cm −1 in the infrared absorption spectrum of the polyvinyl alcohol resin.

また、上記媒体は二酸化炭素である。   The medium is carbon dioxide.

このように超臨界二酸化炭素雰囲気での処理が可能である。   In this way, treatment in a supercritical carbon dioxide atmosphere is possible.

また、上記加熱処理前であって、上記超臨界状態の媒体下でのホウ酸を含む架橋材による処理の前又は後に、上記ポリビニルアルコール系樹脂を乾燥する。   The polyvinyl alcohol-based resin is dried before the heat treatment and before or after the treatment with the cross-linking material containing boric acid under the supercritical medium.

このように、乾燥工程を設けることにより、フィルム表面や分子間の空隙が広い部分に存在する含有水が除去される。そして、この乾燥工程で除去しきれない分子間の空隙が狭い部分に存在する含有水が超臨界雰囲気下での処理及び高温加熱処理によって除去される。   Thus, by providing a drying process, the contained water which exists in the part where the space | gap between the film surface and molecule | numerator is wide is removed. And the contained water which exists in the part where the space | gap between the molecules which cannot be removed in this drying process is narrow is removed by the process in a supercritical atmosphere, and a high temperature heat processing.

本発明の一形態に係る液晶装置は、第1の基板と、第2の基板と、液晶と、光学部材とを具備する。
上記第1及び第2の基板は、相互に離間して配置される。上記液晶は、上記第1の基板と上記第2の基板との間に挟持される。上記光学部材は、上記第1の基板及び第2の基板それぞれの一方の面に配置される。上記光学部材は、ホウ素を用いて架橋固定され、二色性染料が含浸されたポリビニルアルコール系樹脂からなる。上記光学部材は、赤外吸収スペクトルにおける波数3322cm−1付近における前記主鎖の炭素に結合する−OH基の伸縮振動に由来するピーク強度高さI(OH)を第1のピーク強度高さとし、波数2914cm−1付近における主鎖の炭素鎖の−CH−基伸縮振動に由来するピーク強度高さI(CH)を第2のピーク強度高さとしたときに、前記第1のピーク強度高さの前記第2のピーク強度高さに対する比が1.05以下の範囲である。
A liquid crystal device according to one embodiment of the present invention includes a first substrate, a second substrate, a liquid crystal, and an optical member.
The first and second substrates are spaced apart from each other. The liquid crystal is sandwiched between the first substrate and the second substrate. The optical member is disposed on one surface of each of the first substrate and the second substrate. The optical member is made of a polyvinyl alcohol resin that is cross-linked and fixed using boron and impregnated with a dichroic dye. The optical member, the peak intensity derived from the stretching vibration of the -OH group attached to the carbon of the main chain in the vicinity of a wave number 3322cm -1 in the infrared absorption spectrum height I a (OH) a first peak strength and high Satoshi, When the peak intensity height I (CH 2 ) derived from the —CH 2 — group stretching vibration of the main chain carbon chain near the wave number of 2914 cm −1 is defined as the second peak intensity height, the first peak intensity high The ratio of the height to the second peak intensity height is in the range of 1.05 or less.

光学部材のI(OH)/I(CH)強度比を1.05以下とする、すなわちOH基の残存率を低くすることにより、高温下における寸法伸縮変化が小さい光学部材を得ることができる。従って、高温多湿下においても光学特性変化が抑制された光学部材を備えた液晶装置を得ることができ、安定した表示特性を有する液晶装置が得られる。 By setting the I (OH) / I (CH 2 ) intensity ratio of the optical member to 1.05 or less, that is, by reducing the residual ratio of OH groups, an optical member having a small dimensional expansion / contraction change at high temperatures can be obtained. . Therefore, it is possible to obtain a liquid crystal device including an optical member in which changes in optical characteristics are suppressed even under high temperature and high humidity, and a liquid crystal device having stable display characteristics can be obtained.

また、上記光学部材は、上記第1の基板及び上記第2の基板それぞれの上記液晶側の面に設けられる。   The optical member is provided on the liquid crystal side surface of each of the first substrate and the second substrate.

このように液晶装置の基板の液晶側の面に光学部材を配置することもできる。この液晶装置は高温下における寸法伸縮変化が小さい光学部材を備えているので、液晶装置製造工程時における高温処理時においても光学部材の寸法伸縮変化率が小さく抑えられるので、光学部材の特性劣化が抑制され、表示特性に優れた液晶装置を得ることができる。   As described above, the optical member can be arranged on the liquid crystal side surface of the substrate of the liquid crystal device. Since this liquid crystal device includes an optical member that has a small dimensional expansion / contraction change at high temperatures, the dimensional expansion / contraction change rate of the optical member can be kept small even during high temperature processing during the manufacturing process of the liquid crystal device. A liquid crystal device which is suppressed and has excellent display characteristics can be obtained.

以上のように本発明によれば、高温下における寸法伸縮変化率が小さい光学部材を得ることができる。   As described above, according to the present invention, an optical member having a small dimensional expansion / contraction change rate at a high temperature can be obtained.

本発明の実施形態及び比較例に係る偏光フィルムの赤外吸収スペクトラム特性を示す図である。It is a figure which shows the infrared absorption spectrum characteristic of the polarizing film which concerns on embodiment and comparative example of this invention. 本発明の実施形態に係る偏光フィルムの超臨界二酸化炭素架橋処理工程及び高温アニール工程時における分子レベルでの基本構造を示す。The basic structure in the molecular level in the supercritical carbon dioxide bridge | crosslinking treatment process and high temperature annealing process of the polarizing film which concerns on embodiment of this invention is shown. 本発明の一実施形態に係る偏光フィルムの製造方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the manufacturing method of the polarizing film which concerns on one Embodiment of this invention. 図3に示す製造方法のうち超臨界二酸化炭素架橋処理工程時に用いられる超臨界システムを示す図である。It is a figure which shows the supercritical system used at the time of a supercritical carbon dioxide bridge | crosslinking treatment process among the manufacturing methods shown in FIG. 本発明の偏光フィルムを備えた液晶装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the liquid crystal device provided with the polarizing film of this invention. (a)は、第1実施形態、第2実施形態、比較例1に係る偏光フィルムの昇温に対する貯蔵弾性率(E´)の変化や局所分子運動の発生状態を示すtanδの変化を示し、(b)は、第1実施形態、第2実施形態、比較例1に係る偏光フィルムの試料長変化を示す。(A) shows the change of storage elastic modulus (E ′) with respect to the temperature rise of the polarizing film according to the first embodiment, the second embodiment, and Comparative Example 1 and the change of tan δ indicating the occurrence state of local molecular motion, (B) shows the sample length change of the polarizing film which concerns on 1st Embodiment, 2nd Embodiment, and the comparative example 1. FIG. 各実施形態及び比較例に係る偏光フィルムの昇温に伴う寸法伸縮変化率のデータを基に、130℃、150℃における寸法伸縮変化率を、赤外吸収スペクトラムで得られた架橋に関するパラメータI(OH)/I(CH)強度比に対してプロットを行ったものである。Based on the data of the dimensional expansion / contraction change rate with the temperature rise of the polarizing film according to each embodiment and the comparative example, the dimensional expansion / contraction change rate at 130 ° C. and 150 ° C. is obtained by using the parameter I ( The plot is made against the intensity ratio of (OH) / I (CH 2 ). 他の実施形態に係る偏光フィルムの製造方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the manufacturing method of the polarizing film which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係る偏光フィルムの製造方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the manufacturing method of the polarizing film which concerns on other embodiment.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る光学部材としての偏光フィルムについて説明する。本発明の偏光フィルムは、例えば液晶装置の偏光板として用いることができる。   Hereinafter, a polarizing film as an optical member according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The polarizing film of the present invention can be used, for example, as a polarizing plate for a liquid crystal device.

本発明の偏光フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂からなり、その製造時に超臨界雰囲気で架橋処理し、高温アニール処理して製造されることを特徴としている。このように超臨界雰囲気で架橋処理を行うことにより、超臨界雰囲気架橋処理を行わない従来の製造条件では実現できなかった架橋状態まで架橋を進めることが可能となる。本実施形態において、ポリビニルアルコール系樹脂を、超臨界雰囲気下でホウ酸を含む溶液からなる架橋材を用いて処理した後、高温アニール処理(高温加熱処理)することにより、ホウ素によってポリビニルアルコール系樹脂中の水酸基の一部を架橋することができる。本実施形態に係る偏光フィルムの赤外吸収スペクトラムでは、水酸基(OH基)の伸縮振動に由来するピーク強度高さI(OH)の、メチレン基(CH基)伸縮振動に由来するピーク強度高さI(CH)に対する比が1.05以下の範囲となる。このように偏光フィルム内におけるOH基の残存率を低くすることにより、百数十度程度の熱負荷下においてもフィルムが収縮しにくく変形しにくい耐久性に優れた偏光フィルムを得ることができる。尚、I(OH)は、波数3322cm−1付近におけるポリビニルアルコール系樹脂の主鎖の炭素に結合するOH基の伸縮振動に由来するピーク強度高さである。I(CH)は、波数2914cm−1付近におけるポリビニルアルコール系樹脂主鎖の炭素鎖のCH基伸縮振動に由来するピーク強度高さである。 The polarizing film of the present invention is made of a polyvinyl alcohol-based resin, and is characterized in that it is produced by crosslinking treatment in a supercritical atmosphere at the time of production and high-temperature annealing treatment. By performing the crosslinking treatment in the supercritical atmosphere as described above, the crosslinking can be advanced to a crosslinked state that cannot be realized under the conventional manufacturing conditions in which the supercritical atmosphere crosslinking treatment is not performed. In the present embodiment, the polyvinyl alcohol resin is treated with a cross-linking material made of a solution containing boric acid in a supercritical atmosphere, and then subjected to a high temperature annealing treatment (high temperature heat treatment), whereby the polyvinyl alcohol resin is treated with boron. A part of the hydroxyl group inside can be crosslinked. In the infrared absorption spectrum of the polarizing film according to the present embodiment, the peak intensity high I (OH) derived from the stretching vibration of the hydroxyl group (OH group) and the peak intensity high derived from the methylene group (CH 2 group) stretching vibration. The ratio to I (CH 2 ) is in the range of 1.05 or less. Thus, by reducing the residual ratio of OH groups in the polarizing film, it is possible to obtain a polarizing film having excellent durability that is difficult to shrink and deform even under a heat load of about a few hundred degrees. In addition, I (OH) is the peak intensity height derived from the stretching vibration of the OH group bonded to the carbon of the main chain of the polyvinyl alcohol resin near the wave number of 3322 cm −1 . I (CH 2 ) is the peak intensity height derived from the CH 2 group stretching vibration of the carbon chain of the polyvinyl alcohol-based resin main chain in the vicinity of a wave number of 2914 cm −1 .

図1は、本発明の実施形態及び比較例に係る光学部材としての偏光フィルムの赤外吸収スペクトラム特性を示す図であり、後述する製造方法にて製造された第1実施形態、第2実施形態、及び比較例1の偏光フィルムの特性をそれぞれ示す。図1においては、偏光フィルム表面のフーリエ変換赤外吸収スペクトラムをATR(Attenuated Total Reflection)法にて求めた。図2は、本発明の実施形態に係る偏光フィルムの製造時における分子レベルでの基本構造を示す。図3は、本発明の一実施形態に係る偏光フィルムの製造方法を示すフローチャート図である。図4は、図3に示す製造方法のうち超臨界二酸化炭素架橋処理工程時に用いられる超臨界システムを示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing infrared absorption spectrum characteristics of a polarizing film as an optical member according to an embodiment of the present invention and a comparative example, and a first embodiment and a second embodiment manufactured by a manufacturing method described later. The characteristics of the polarizing film of Comparative Example 1 are shown. In FIG. 1, the Fourier transform infrared absorption spectrum of the surface of the polarizing film was determined by the ATR (Attenuated Total Reflection) method. FIG. 2 shows a basic structure at a molecular level when manufacturing a polarizing film according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart showing a method for manufacturing a polarizing film according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a supercritical system used in the supercritical carbon dioxide crosslinking treatment step in the manufacturing method shown in FIG.

[偏光フィルムの製造方法]
まず、図3及び図4を用いて、実施形態に係る偏光フィルムの製造方法について説明する。
[Production method of polarizing film]
First, the manufacturing method of the polarizing film which concerns on embodiment is demonstrated using FIG.3 and FIG.4.

まず、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム(PVA基材)を手動型一軸延伸機に設置固定した後、35℃の純水に3分間膨潤させる(膨潤工程、S1)。ポリビニルアルコール系樹脂フィルムとしては、例えばポリビニルアルコールフィルム、ポリビニルホルマールフィルム、ポリビニルアセタールフィルム、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体フィルム、これらの部分ケン化または完全ケン化フィルム、ポリビニルアルコールの部分ポリエン化フィルムなどを用いることができる。共重合体フィルムを用いる場合、その重合度は特に限定されないが、高光学特性を得るためには、重合度は1500〜3000の範囲が好適である。また、部分ケン化または完全ケン化フィルムを用いる場合、そのケン化度は特に限定されないが、高光学特性を得るには、ケン化度の範囲が98〜100モル%であることが望ましい。本実施形態においては、市販のアタクティックPVA(ポリビニルアルコール)樹脂フィルム(重合度:2400、ケン化度:99%、膜厚:75μm)を用いた。尚、フィルムの厚みも特に限定されず、50〜150μm程度のフィルムを用いることができる。   First, after a polyvinyl alcohol-based resin film (PVA base material) is installed and fixed on a manual uniaxial stretching machine, it is swollen in pure water at 35 ° C. for 3 minutes (swelling step, S1). Examples of the polyvinyl alcohol-based resin film include a polyvinyl alcohol film, a polyvinyl formal film, a polyvinyl acetal film, a poly (ethylene-vinyl acetate) copolymer film, a partially saponified or completely saponified film thereof, and a partial polyeneization of polyvinyl alcohol. A film or the like can be used. When a copolymer film is used, the degree of polymerization is not particularly limited, but the degree of polymerization is preferably in the range of 1500 to 3000 in order to obtain high optical properties. In the case of using a partially saponified film or a fully saponified film, the saponification degree is not particularly limited, but it is desirable that the saponification degree range is 98 to 100 mol% in order to obtain high optical properties. In this embodiment, a commercially available atactic PVA (polyvinyl alcohol) resin film (polymerization degree: 2400, saponification degree: 99%, film thickness: 75 μm) was used. In addition, the thickness of a film is not specifically limited, either, A film about 50-150 micrometers can be used.

膨潤工程は、後述する延伸工程の前処理としてフィルムを膨潤させるものである。膨潤に用いる溶媒は特に限定されず、通常の偏光フィルムの製造方法における膨潤工程で用いられる溶媒を用いることができる。例えば、膨潤工程に用いる溶媒としては、純水、ヨウ化カリウム水溶液などを用いることができる。本実施形態においては、膨潤の容易さから、純水を用いた。膨潤浴の液温も特に限定されず、フィルムの厚さや溶媒の種類に応じて任意に設定することができ、例えば20℃以上45℃以下、本実施形態においては35℃に設定した。尚、本実施形態においては、膨潤工程(S1)を設けたが、膨潤処理を行わず、次処理の染色工程で膨潤させてもよい。   A swelling process swells a film as pre-processing of the extending process mentioned later. The solvent used for swelling is not particularly limited, and a solvent used in a swelling step in a normal method for producing a polarizing film can be used. For example, as the solvent used in the swelling process, pure water, an aqueous potassium iodide solution, or the like can be used. In this embodiment, pure water was used because of the ease of swelling. The liquid temperature of the swelling bath is not particularly limited, and can be arbitrarily set according to the thickness of the film and the type of the solvent. For example, the temperature is set to 20 ° C. or higher and 45 ° C. or lower, and in this embodiment, 35 ° C. In the present embodiment, the swelling step (S1) is provided, but the swelling process may not be performed and the swelling process may be performed in the subsequent dyeing process.

次に、膨潤させたポリビニルアルコール系樹脂フィルムを染色水溶液に浸漬させ、フィルムの染色(染色工程、S2)を行う。本実施形態においては、染色水溶液として、ヨウ素/ヨウ化カリウム及びホウ酸の重量濃度がそれぞれ0.02wt%/3.0wt%及び3.0wt%の混合水溶液を用いた。染色に用いる染料は二色性物質であれば特に限定されず、通常の偏光フィルムの製造方法における染色処理で用いられる染料を用いることができ、例えばヨウ素、レッドRなどを用いることができる。染色水溶液としては、上述したようにヨウ素、ヨウ化カリウム、及びホウ酸の混合水溶液を用いることができる。その重量濃度は、ヨウ素、ヨウ化カリウム、ホウ酸が、それぞれ0.015wt%以上0.025wt%以下、1.5wt%以上4.0wt%以下、1.0wt%以上3.0wt%以下の範囲であることが好ましい。また、染色水溶液の温度、浸漬時間などは、フィルムの材質等や他の工程との関係を考慮して適宜設定すればよい。本実施形態においては、染色水溶液の温度25℃以上35℃以下とした。   Next, the swollen polyvinyl alcohol-based resin film is immersed in an aqueous dye solution, and the film is dyed (dyeing step, S2). In this embodiment, a mixed aqueous solution having iodine / potassium iodide and boric acid weight concentrations of 0.02 wt% / 3.0 wt% and 3.0 wt%, respectively, was used as the dyeing aqueous solution. The dye used for dyeing is not particularly limited as long as it is a dichroic substance, and dyes used in the dyeing process in a normal method for producing a polarizing film can be used. For example, iodine, red R, or the like can be used. As the dyeing aqueous solution, a mixed aqueous solution of iodine, potassium iodide, and boric acid can be used as described above. The weight concentrations of iodine, potassium iodide, and boric acid are in the range of 0.015 wt% to 0.025 wt%, 1.5 wt% to 4.0 wt%, and 1.0 wt% to 3.0 wt%, respectively. It is preferable that Further, the temperature of the dyeing aqueous solution, the immersion time, etc. may be appropriately set in consideration of the relationship with the film material and other processes. In this embodiment, the temperature of the dyeing aqueous solution is set to 25 ° C. or more and 35 ° C. or less.

次に、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを染色浴から引きあげ、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに偏光特性を付与させるために、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを延伸水溶液に5分間浸漬させる(延伸工程、S3)。延伸倍率は特に限定されず、目的の偏光特性を付与させるように適宜設定することができる。本実施形態においては、膨潤前のフィルムと比較して、6倍の延伸倍率とした。   Next, the polyvinyl alcohol-based resin film is lifted from the dyeing bath, and the polyvinyl alcohol-based resin film is immersed in a stretching aqueous solution for 5 minutes in order to impart polarization characteristics to the polyvinyl alcohol-based resin film (stretching step, S3). The draw ratio is not particularly limited, and can be set as appropriate so as to impart the desired polarization characteristics. In the present embodiment, the draw ratio is 6 times that of the film before swelling.

延伸工程においては、湿式延伸、乾式延伸等の各種延伸方法を採用することができる。本実施形態においては、湿式延伸を採用した。湿式延伸を行う場合、延伸浴の水溶液は特に限定されず、通常の偏光フィルムの製造における延伸工程で用いられる水溶液を用いることができる。例えば、ヨウ化カリウム及びホウ酸からなる混合水溶液などを用いることができる。この場合、ヨウ化カリウムとホウ酸の濃度は特に限定されず、適宜設定することができ、ヨウ化カリウムを2.0wt%〜4.0wt%、ホウ酸を2.5wt%〜4.0wt%の範囲に設定することができ、本実施形態においては、ヨウ化カリウムとホウ酸の重量濃度がそれぞれ3.0wt%である混合水溶液を用いた。また、延伸浴の水溶液の温度は、フィルムの材質等や他の工程との関係を考慮して適宜設定することができる。本実施形態においては、45℃以上60℃以下に設定した。   In the stretching step, various stretching methods such as wet stretching and dry stretching can be employed. In this embodiment, wet stretching is adopted. When performing wet extending | stretching, the aqueous solution of a extending | stretching bath is not specifically limited, The aqueous solution used at the extending | stretching process in manufacture of a normal polarizing film can be used. For example, a mixed aqueous solution composed of potassium iodide and boric acid can be used. In this case, the concentrations of potassium iodide and boric acid are not particularly limited and can be set as appropriate. Potassium iodide is 2.0 wt% to 4.0 wt%, boric acid is 2.5 wt% to 4.0 wt%. In this embodiment, a mixed aqueous solution in which the weight concentrations of potassium iodide and boric acid are 3.0 wt% is used. Further, the temperature of the aqueous solution of the stretching bath can be appropriately set in consideration of the relationship with the film material and other processes. In the present embodiment, the temperature is set to 45 ° C. or more and 60 ° C. or less.

次に、所定の倍率に延伸したポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、架橋工程化浴に浸漬することで、架橋固定(架橋固定工程、S4)する。架橋固定化浴の水溶液は特に限定されず、通常の偏光フィルムの製造における架橋固定化工程で用いられる水溶液を用いることができる。例えば、ヨウ化カリウム、ホウ酸及び塩化亜鉛からなる混合水溶液などを用いることができる。この場合、ヨウ化カリウム、ホウ酸及び塩化亜鉛の濃度は特に限定されず適宜設定することができ、例えばヨウ化カリウムを2.0wt%〜4.0wt%、ホウ酸を1.0wt%〜4.0wt%、塩化亜鉛を1.0wt〜2.0wt%の範囲とすることができる。本実施形態においては、ヨウ化カリウム2.5wt%、ホウ酸2.5wt%、塩化亜鉛1.0wt%の混合水溶液を用いた。架橋固定化浴の水溶液の温度は、フィルムの材質等や他の工程との関係を考慮して適宜設定することができる。本実施形態においては、30℃以上45℃以下に設定した。   Next, the polyvinyl alcohol-based resin film stretched at a predetermined magnification is immersed in a crosslinking step bath to be crosslinked and fixed (crosslinking and fixing step, S4). The aqueous solution of the cross-linking immobilization bath is not particularly limited, and an aqueous solution used in the cross-linking immobilization step in the production of a normal polarizing film can be used. For example, a mixed aqueous solution composed of potassium iodide, boric acid and zinc chloride can be used. In this case, the concentrations of potassium iodide, boric acid and zinc chloride are not particularly limited and can be set as appropriate. For example, potassium iodide is 2.0 wt% to 4.0 wt%, and boric acid is 1.0 wt% to 4 wt. 0.0 wt% and zinc chloride can be in the range of 1.0 wt% to 2.0 wt%. In this embodiment, a mixed aqueous solution of potassium iodide 2.5 wt%, boric acid 2.5 wt%, and zinc chloride 1.0 wt% was used. The temperature of the aqueous solution of the cross-linking immobilization bath can be appropriately set in consideration of the relationship with the material of the film and other processes. In the present embodiment, the temperature is set to 30 ° C. or higher and 45 ° C. or lower.

次に、架橋固定化後、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを架橋固定化浴から引きあげ、60℃にて30分間、偏光フィルムを乾燥設備にて乾燥する(乾燥工程、S5)。これにより、偏光フィルムの表面や、分子間の空隙が広い部分にある含有水の除去を行うことができる。乾燥工程での乾燥温度や乾燥時間はフィルムの材質等や他の工程との関係を考慮して適宜設定することができる。   Next, after crosslinking and fixing, the polyvinyl alcohol-based resin film is pulled up from the crosslinking and fixing bath, and the polarizing film is dried in a drying facility at 60 ° C. for 30 minutes (drying step, S5). Thereby, the removal of the contained water in the surface of a polarizing film and the part where the space | gap between molecules is wide can be performed. The drying temperature and drying time in the drying step can be appropriately set in consideration of the relationship with the material of the film and other steps.

次に、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを乾燥設備から取り出し、シート状に切断し、偏光フィルムシートを得る。この偏光フィルムシートに、図4に示す超臨界二酸化炭素流体抽出システム100を用いて、超臨界二酸化炭素雰囲気下にて架橋処理を施す(超臨界CO架橋処理工程、S6)。この超臨界二酸化炭素(CO)架橋工程は、延伸工程により延伸されて分子間の空隙に挟まった含有水を超臨界雰囲気下で除去し、架橋材を追加導入する工程である。 Next, the polyvinyl alcohol-based resin film is taken out from the drying facility and cut into a sheet to obtain a polarizing film sheet. This polarizing film sheet, using supercritical carbon dioxide fluid extraction system 100 shown in FIG. 4, the cross-linking process is performed under the supercritical carbon dioxide atmosphere (supercritical CO 2 crosslinking treatment step, S6). This supercritical carbon dioxide (CO 2 ) crosslinking step is a step of removing the contained water stretched in the stretching step and sandwiched between intermolecular voids in a supercritical atmosphere, and additionally introducing a crosslinking material.

ここで、超臨界二酸化炭素架橋処理工程で用いる超臨界二酸化炭素流体抽出システム100について図4を用いて説明する。超臨界二酸化炭素流体抽出システム100は、超臨界二酸化炭素雰囲気下で、架橋処理する装置である。   Here, the supercritical carbon dioxide fluid extraction system 100 used in the supercritical carbon dioxide crosslinking treatment step will be described with reference to FIG. The supercritical carbon dioxide fluid extraction system 100 is a device that performs a crosslinking treatment in a supercritical carbon dioxide atmosphere.

図4に示すように、超臨界二酸化炭素流体抽出システム100は、耐圧チャンバ107と、架橋材溶液貯蔵部102と、二酸化炭素ボンベ101と、導管103、104、111〜113と、加圧部105、106と、恒温槽108と、減圧調整部109と、気液分離槽110と、バルブ121〜125と、圧力計131とを備える。   As shown in FIG. 4, the supercritical carbon dioxide fluid extraction system 100 includes a pressure resistant chamber 107, a cross-linking material solution storage unit 102, a carbon dioxide cylinder 101, conduits 103, 104, 111 to 113, and a pressurizing unit 105. , 106, constant temperature bath 108, decompression adjusting unit 109, gas-liquid separation bath 110, valves 121 to 125, and pressure gauge 131.

耐圧チャンバ107は、処理対象である偏光フィルムシートを収容するものである。耐圧チャンバ107は、恒温槽108により温度管理され、また耐圧チャンバ107内の圧力は制御可能であり、圧力計131によって耐圧チャンバ107内の圧力を確認できるように設計されている。   The pressure-resistant chamber 107 accommodates a polarizing film sheet to be processed. The pressure chamber 107 is temperature-controlled by a thermostatic chamber 108, the pressure in the pressure chamber 107 can be controlled, and the pressure gauge 131 is designed to check the pressure in the pressure chamber 107.

二酸化炭素流体の供給源である二酸化炭素ボンベ101には、媒体である二酸化炭素が収容されている。架橋材溶液貯蔵部102には、架橋材であるホウ酸をエタノールに溶解したホウ酸エタノールが添加溶液として貯蔵されている。本実施形態においては、8.7wt%のホウ酸エタノールを添加溶液として用いた。   Carbon dioxide, which is a medium, is accommodated in a carbon dioxide cylinder 101, which is a supply source of carbon dioxide fluid. In the cross-linking material solution storage unit 102, boric acid ethanol obtained by dissolving boric acid as a cross-linking material in ethanol is stored as an additive solution. In this embodiment, 8.7 wt% ethanolic borate was used as the additive solution.

架橋材溶液貯蔵部102と耐圧チャンバ107とは導管104及び導管112を介して接続され、架橋材溶液貯蔵部102内のホウ酸エタノールが耐圧チャンバ107内に流入可能に設計されている。導管104の途中にはホウ酸エタノールを加圧する加圧部106、耐圧チャンバ107内に流入するホウ酸エタノール量を調整するバルブ123が設けられている。   The cross-linking material solution storage unit 102 and the pressure-resistant chamber 107 are connected to each other via a conduit 104 and a conduit 112 so that the boric acid ethanol in the cross-linking material solution storage unit 102 can flow into the pressure-resistant chamber 107. In the middle of the conduit 104, a pressurizing unit 106 for pressurizing ethanol borate and a valve 123 for adjusting the amount of borate ethanol flowing into the pressure resistant chamber 107 are provided.

二酸化炭素ボンベ101と耐圧チャンバ107とは導管103及び導管112を介して接続され、二酸化炭素ボンベ101内の二酸化炭素が耐圧チャンバ107内に流入可能に設計されている。導管103の途中には、二酸化炭素を加圧して超臨界二酸化炭素とする加圧部105、加圧部105に流入する二酸化炭素ボンベ101からの二酸化炭素の量を調整するバルブ121、耐圧チャンバ107内に供給する超臨界二酸化炭素の量を調整するバルブ122が設けられている。   The carbon dioxide cylinder 101 and the pressure resistant chamber 107 are connected to each other via a conduit 103 and a conduit 112, and the carbon dioxide in the carbon dioxide cylinder 101 is designed to flow into the pressure resistant chamber 107. In the middle of the conduit 103, a pressurizing unit 105 that pressurizes carbon dioxide to form supercritical carbon dioxide, a valve 121 that adjusts the amount of carbon dioxide from the carbon dioxide cylinder 101 that flows into the pressurizing unit 105, and a pressure-resistant chamber 107. A valve 122 for adjusting the amount of supercritical carbon dioxide supplied inside is provided.

導管104及び導管103は導管112と接続し、導管112の途中に設けられているバルブ124によって、耐圧チャンバ107内に流入するホウ酸エタノール又は/及び超臨界二酸化炭素の量が調整される。   The conduit 104 and the conduit 103 are connected to the conduit 112, and the amount of borate ethanol and / or supercritical carbon dioxide flowing into the pressure resistant chamber 107 is adjusted by a valve 124 provided in the middle of the conduit 112.

減圧調整部109は、耐圧チャンバ107内の超臨界二酸化炭素流体を耐圧チャンバ107外に排出するため、耐圧チャンバ107内を減圧状態に調整するものである。耐圧チャンバ107と減圧調整部109とを接続する導管113にはバルブ125が設けられ、バルブ125によって耐圧チャンバ107内の超臨界二酸化炭素流体の排出が制御される。   The decompression adjusting unit 109 adjusts the inside of the pressure resistant chamber 107 to a decompressed state in order to discharge the supercritical carbon dioxide fluid in the pressure resistant chamber 107 to the outside of the pressure resistant chamber 107. The conduit 113 connecting the pressure-resistant chamber 107 and the decompression adjusting unit 109 is provided with a valve 125, and the discharge of the supercritical carbon dioxide fluid in the pressure-resistant chamber 107 is controlled by the valve 125.

気液分離槽110は、耐圧チャンバ107外に排出される超臨界二酸化炭素流体を気液分離するものである。気液分離槽110にて気体となった二酸化炭素ガスは、導管111によって二酸化炭素ボンベ102に供給され、再利用される。   The gas-liquid separation tank 110 performs gas-liquid separation of the supercritical carbon dioxide fluid discharged out of the pressure resistant chamber 107. The carbon dioxide gas that has become gas in the gas-liquid separation tank 110 is supplied to the carbon dioxide cylinder 102 through the conduit 111 and reused.

次に、上述の超臨界二酸化炭素流体抽出システム100を用いた超臨界CO架橋処理工程(S6)について説明する。 Next, the supercritical CO 2 cross-linking process (S6) using the supercritical carbon dioxide fluid extraction system 100 described above will be described.

まず、耐圧チャンバ107内に、予め処理を行う偏光フィルムシート(図示せず)をいれておく。この耐圧チャンバ107内に、架橋材溶液貯蔵部102から8.7wt%のホウ酸エタノール添加溶液を供給した後、二酸化炭素ボンベ101から供給され加圧部105にて加圧されてなる超臨界二酸化炭素を供給する。   First, a polarizing film sheet (not shown) to be processed is placed in the pressure resistant chamber 107 in advance. After supplying 8.7 wt% boric acid ethanol addition solution from the cross-linking material solution storage unit 102 into the pressure chamber 107, supercritical dioxide is supplied from the carbon dioxide cylinder 101 and pressurized by the pressurization unit 105. Supply carbon.

架橋材となるホウ酸エタノール添加溶液は、耐圧チャンバ107の容積に対して1/3〜1/2程度となるように供給した。恒温槽108によって偏光フィルムシートの周囲温度が50℃となるように調整し、周囲圧力が10MPaとなるように耐圧チャンバ107内の圧力を調整した。これにより、耐圧チャンバ107内は超臨界二酸化炭素雰囲気に保持される。   The boric acid ethanol addition solution used as a cross-linking material was supplied so as to be about 1/3 to 1/2 of the volume of the pressure-resistant chamber 107. The temperature in the pressure-resistant chamber 107 was adjusted so that the ambient temperature of the polarizing film sheet was 50 ° C. and the ambient pressure was 10 MPa. Thereby, the inside of the pressure-resistant chamber 107 is maintained in a supercritical carbon dioxide atmosphere.

このような条件下で、偏光フィルムシートを2時間浸漬した。浸漬後、耐圧チャンバ107内を減圧して加圧状態を開放し大気圧状態とする。これにより、偏光フィルム中の分子間の空隙が狭まった部分にある含有水が除去され、架橋材が追加含浸された偏光フィルムを得ることができる。   Under such conditions, the polarizing film sheet was immersed for 2 hours. After the immersion, the inside of the pressure-resistant chamber 107 is depressurized to release the pressurized state to an atmospheric pressure state. Thereby, the contained water in the portion where the intermolecular voids in the polarizing film are narrowed is removed, and a polarizing film additionally impregnated with the crosslinking material can be obtained.

この偏光フィルムは、フィルム内部まで架橋材が含浸導入されており、図2(a)に示すように、ポリビニルアルコール系樹脂の分子間にB(OH) が存在する構造となっている。 This polarizing film has a structure in which a crosslinking material is impregnated into the inside of the film, and as shown in FIG. 2A, B (OH) 4 exists between the molecules of the polyvinyl alcohol-based resin.

次に、架橋材が追加含浸された偏光フィルムを、超臨界二酸化炭素流体抽出システム100から取り出し、100℃の空気オーブンに30分間静置して高温アニール処理(高温加熱処理)を施し(高温アニール工程、S7)、室温下に戻すことにより第1実施形態の偏光フィルムを得た。本実施形態においては、高温アニール処理を大気圧下で行ったが、真空下で行ってもよく、耐圧チャンバ内で高温アニール処理可能となるように超臨界二酸化炭素流体抽出システムを設計してもよい。このように高温アニール処理することにより、ポリビニルアルコール系樹脂の主鎖の炭素に結合する、未架橋のOH基と、架橋材とが反応し、図2(b)に示すようにB(ホウ素)によってポリビニルアルコール分子間が架橋固定される。   Next, the polarizing film additionally impregnated with the cross-linking material is taken out from the supercritical carbon dioxide fluid extraction system 100 and left in an air oven at 100 ° C. for 30 minutes to perform high temperature annealing (high temperature heat treatment) (high temperature annealing). The polarizing film of 1st Embodiment was obtained by returning a process, S7), and room temperature. In this embodiment, the high-temperature annealing process is performed under atmospheric pressure, but it may be performed under vacuum, or the supercritical carbon dioxide fluid extraction system may be designed so that the high-temperature annealing process can be performed in the pressure resistant chamber. Good. By performing the high temperature annealing treatment in this way, the uncrosslinked OH group bonded to the carbon of the main chain of the polyvinyl alcohol resin reacts with the cross-linking material, and B (boron) as shown in FIG. By this, the polyvinyl alcohol molecules are cross-linked and fixed.

本実施形態においては、超臨界雰囲気下で架橋材を含浸させることによりフィルム内部まで架橋することができ、高温高湿下においても変形しにくい耐久性に優れた偏光フィルムを得ることができる。すなわち、超臨界状態でない条件下で架橋材を含浸させた場合、フィルム表面しか架橋されずフィルム内部まで架橋が進まず、このようなフィルムを高温下におくとフィルムが変形し、偏光特性が劣化してしまう。これに対し、本実施形態の偏光フィルムは、フィルム内部まで架橋固定され、フィルムの寸法安定性に係る局所分子運動が大幅に規制されるので、高温下におけるフィルムの変形が抑制され、偏光特性の劣化が防止される。   In this embodiment, the film can be cross-linked by impregnating with a cross-linking material in a supercritical atmosphere, and a polarizing film excellent in durability that is not easily deformed even under high temperature and high humidity can be obtained. That is, when impregnated with a cross-linking material under non-supercritical conditions, only the film surface is cross-linked and the cross-linking does not proceed to the inside of the film. If such a film is kept at a high temperature, the film is deformed and the polarization characteristics deteriorate. Resulting in. In contrast, the polarizing film of the present embodiment is cross-linked and fixed to the inside of the film, and the local molecular motion related to the dimensional stability of the film is greatly regulated, so that deformation of the film at high temperatures is suppressed, and the polarizing property Deterioration is prevented.

本実施形態において、乾燥工程S5を行った後に、超臨界二酸化炭素架橋工程S6及び高温アニール工程S7を行っている。乾燥工程S5において、フィルム表面や分子間の空隙が広い部分に存在する含有水が除去される。そして、この乾燥工程S5で除去しきれない分子間の空隙が狭い部分に存在する含有水が超臨界二酸化炭素架橋工程S6及び高温アニール工程S7によって除去される。   In this embodiment, after performing drying process S5, supercritical carbon dioxide bridge | crosslinking process S6 and high temperature annealing process S7 are performed. In the drying step S5, the contained water is removed from the film surface and the portions where the intermolecular voids are wide. And the contained water which exists in the part where the space | gap between the molecules which cannot be removed by this drying process S5 is narrow is removed by supercritical carbon dioxide bridge | crosslinking process S6 and high temperature annealing process S7.

第2実施形態に係る偏光フィルムの製造方法は、第1実施形態に係る偏光フィルムの製造方法と比較して高温アニール工程時の処理温度が異なる点でのみ相違し、その他の製造条件は第1実施形態と同様である。第2実施形態に係る偏光フィルムは、高温アニール工程時の処理温度を120℃として製造した。   The manufacturing method of the polarizing film according to the second embodiment is different from the manufacturing method of the polarizing film according to the first embodiment only in that the processing temperature at the high temperature annealing step is different, and the other manufacturing conditions are the first. This is the same as the embodiment. The polarizing film according to the second embodiment was manufactured at a processing temperature of 120 ° C. during the high temperature annealing step.

第3実施形態に係る偏光フィルムの製造方法は、第1実施形態に係る偏光フィルムの製造方法と比較して超臨界二酸化炭素架橋工程における浸漬時間が異なる点でのみ相違し、その他の製造条件は第1実施形態と同様である。第3実施形態に係る偏光フィルムは、超臨界二酸化炭素架橋工程における浸漬時間を24時間として製造した。   The manufacturing method of the polarizing film according to the third embodiment is different only in that the immersion time in the supercritical carbon dioxide crosslinking step is different from the manufacturing method of the polarizing film according to the first embodiment, and other manufacturing conditions are This is the same as in the first embodiment. The polarizing film according to the third embodiment was produced by setting the immersion time in the supercritical carbon dioxide crosslinking step to 24 hours.

第4実施形態に係る偏光フィルムの製造方法は、第3実施形態に係る偏光フィルムの製造方法と比較して高温アニール工程時における処理温度が異なる点でのみ相違し、その他の製造条件は第3実施形態と同様である。第4実施形態に係る偏光フィルムは、高温アニール工程時における処理温度を110℃として製造した。   The manufacturing method of the polarizing film according to the fourth embodiment is different from the manufacturing method of the polarizing film according to the third embodiment only in that the processing temperature at the high temperature annealing step is different, and the other manufacturing conditions are the third. This is the same as the embodiment. The polarizing film according to the fourth embodiment was manufactured at a processing temperature of 110 ° C. during the high temperature annealing step.

第5実施形態に係る偏光フィルムの製造方法は、第1実施形態に係る偏光フィルムの製造方法と比較して超臨界二酸化炭素架橋工程時の超臨界二酸化炭素流体システムにおける周囲温度が異なる点でのみ相違し、その他の製造条件は第1実施形態と同様である。第5実施形態に係る偏光フィルムは、超臨界二酸化炭素流体システムにおける周囲温度を70℃として製造した。   The polarizing film manufacturing method according to the fifth embodiment is different from the polarizing film manufacturing method according to the first embodiment only in that the ambient temperature in the supercritical carbon dioxide fluid system during the supercritical carbon dioxide crosslinking process is different. The other manufacturing conditions are different from those of the first embodiment. The polarizing film according to the fifth embodiment was manufactured at an ambient temperature of 70 ° C. in the supercritical carbon dioxide fluid system.

第6実施形態に係る偏光フィルムの製造方法は、第5実施形態に係る偏光フィルムの製造方法と比較して高温アニール工程時における処理温度が異なる点でのみ相違し、その他の製造条件は第5実施形態と同様である。第6実施形態に係る偏光フィルムは、高温アニール工程時における処理温度を120℃として製造した。   The polarizing film manufacturing method according to the sixth embodiment is different from the polarizing film manufacturing method according to the fifth embodiment only in that the processing temperature during the high-temperature annealing process is different, and the other manufacturing conditions are the fifth. This is the same as the embodiment. The polarizing film according to the sixth embodiment was manufactured at a processing temperature of 120 ° C. during the high temperature annealing step.

比較例1の偏光フィルムを、第1実施形態に係る偏光フィルムの製造方法と比較して、超臨界二酸化炭素架橋工程及び高温アニール工程を行わず、その他の製造条件は第1実施形態と同様にして製造した。尚、この偏光フィルムはTACフィルム等の保護膜がないことを除けば通常の市販の偏光板とほぼ同等である。   Compared with the polarizing film manufacturing method according to the first embodiment, the polarizing film of Comparative Example 1 is not subjected to the supercritical carbon dioxide crosslinking step and the high temperature annealing step, and the other manufacturing conditions are the same as in the first embodiment. Manufactured. This polarizing film is almost the same as a normal commercially available polarizing plate except that there is no protective film such as a TAC film.

比較例2の偏光フィルムの製造方法は、第1実施形態に係る偏光フィルムの製造方法と比較して、超臨界二酸化炭素架橋工程後の加熱処理工程(第1実施形態における高温アニール工程に相当)時の処理温度が異なる点でのみ相違し、その他の製造条件は第1実施形態と同様である。比較例2に係る偏光フィルムは、超臨界二酸化炭素架橋工程後の加熱処理を80℃というように低く設定して製造した。   The manufacturing method of the polarizing film of Comparative Example 2 is a heat treatment step after the supercritical carbon dioxide crosslinking step (corresponding to the high temperature annealing step in the first embodiment), compared with the manufacturing method of the polarizing film according to the first embodiment. It differs only in that the processing temperature at that time is different, and the other manufacturing conditions are the same as in the first embodiment. The polarizing film according to Comparative Example 2 was manufactured by setting the heat treatment after the supercritical carbon dioxide crosslinking step to a low temperature of 80 ° C.

表1に、上述した各実施形態及び各比較例における製造条件、偏光フィルムの赤外吸収スペクトラム結果、光学特性及び寸法伸縮度比率を示す。図1には、第1実施形態、第2実施形態及び比較例1における偏光フィルムの赤外吸収スペクトラムを示す。図1において、横軸は波数(cm−1)、縦軸は吸収率を示し、縦軸においては各偏光フィルムにおけるスペクトラム特性を比較できるように縦軸方向にずらしてスペクトラム結果を図示している。図6(a)は、第1実施形態、第2実施形態、比較例1に係る偏光フィルムの昇温に対する貯蔵弾性率(E’)の変化や局所分子運動の発生状態を示すtanδの変化を示す。図6(b)は、第1実施形態、第2実施形態、比較例1に係る偏光フィルムの試料長変化を示す。図7は、各実施形態及び比較例に係る偏光フィルムの昇温に伴う寸法伸縮変化率のデータを基に、130℃、150℃における寸法伸縮変化率を、赤外吸収スペクトラムで得られた架橋に関するパラメータI(OH)/I(CH)強度比に対してプロットを行ったものである。また、各実施形態及び比較例の130℃、150℃における寸法伸縮変化率は表1に示している。 In Table 1, the manufacturing conditions in each embodiment and each comparative example mentioned above, the infrared absorption spectrum result of a polarizing film, an optical characteristic, and a dimensional expansion / contraction ratio are shown. In FIG. 1, the infrared absorption spectrum of the polarizing film in 1st Embodiment, 2nd Embodiment, and the comparative example 1 is shown. In FIG. 1, the horizontal axis represents the wave number (cm −1 ), the vertical axis represents the absorptance, and the vertical axis represents the spectrum result shifted in the vertical axis direction so that the spectrum characteristics of the respective polarizing films can be compared. . FIG. 6A shows the change in storage elastic modulus (E ′) with respect to the temperature rise of the polarizing film according to the first embodiment, the second embodiment, and comparative example 1, and the change in tan δ indicating the occurrence state of local molecular motion. Show. FIG. 6B shows the sample length change of the polarizing film according to the first embodiment, the second embodiment, and the comparative example 1. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the dimensional expansion / contraction change rate at 130 ° C. and 150 ° C. based on the data of the dimensional expansion / contraction change rate with the temperature rise of the polarizing film according to each embodiment and comparative example. Is plotted against the parameter I (OH) / I (CH 2 ) intensity ratio. In addition, Table 1 shows the dimensional expansion and contraction change rates at 130 ° C. and 150 ° C. in the respective embodiments and comparative examples.

Figure 2010250080
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赤外吸収スペクトラムは、サーモエレクトロン製赤外分光光度計の一種であるNicolet Magna-550+DuraSampl II ATRを用い、波数範囲を400〜4000cm−1に設定して測定を行った。測定は、偏光フィルムの延伸方向と光軸進行方向を平行にして行った。得られた赤外スペクトラム解析についてはソフトプログラムにOMNIC32を適用した。 The infrared absorption spectrum was measured using a Nicolet Magna-550 + DuraSampl II ATR, which is a type of infrared spectrophotometer manufactured by Thermo Electron, with the wave number range set to 400 to 4000 cm −1 . The measurement was performed with the stretching direction of the polarizing film and the traveling direction of the optical axis in parallel. For the obtained infrared spectrum analysis, OMNIC32 was applied to the software program.

得られたフーリエ変換赤外吸収スペクトラムから、波数3322cm−1付近におけるポリビニルアルコール系樹脂の主鎖の炭素に結合するOH基の伸縮振動に由来するピーク強度高さI(OH)、波数2914cm−1付近における主鎖の炭素鎖のCH基伸縮振動に由来するピーク強度高さI(CH)を求めた。そして、赤外吸収スペクトラムのOH基伸縮振動のピーク強度高さとCH基伸縮振動のピーク強度の高さの比率を求めることにより、水酸基の残存率、つまりその偏光フィルムの架橋状態を推測した。 From the obtained Fourier transform infrared absorption spectrum peak intensity derived from the stretching vibration of the OH group bonded to a carbon of the main chain of the polyvinyl alcohol resin in the vicinity of a wave number 3322cm -1 height I (OH), wavenumber 2914cm -1 The peak intensity height I (CH 2 ) derived from the CH 2 group stretching vibration of the main chain carbon chain in the vicinity was determined. Then, by obtaining the height ratio of the peak intensity of the infrared absorption spectrum of the OH groups stretching peak intensity height and CH 2 groups stretching vibration of the vibration, a hydroxyl group remaining rate, i.e. guessed crosslinked state of the polarizing film.

一般に赤外吸収スペクトラムはサンプル形状等の影響を受けやすいことから定性分析がメインであり、定量分析には向いていないといわれる。しかしながら、ピーク強度I(OH)、I(CH)は比較的近い波長でありサンプル形状の影響をほぼ同程度に受けることから相対値比較であれば定量的に示せるというメリットがある。更に、想定している系では、OH基の伸縮振動ピーク強度に対する含有水の影響は小さく、ほとんどポリビニルアルコール系樹脂の水酸基が寄与している。また、CH基伸縮ピーク強度自体は架橋による影響をあまり受けないため、これらのピーク強度比に直接架橋状態が反映されるというメリットがある。 In general, since the infrared absorption spectrum is easily affected by the sample shape and the like, qualitative analysis is the main, and it is said that it is not suitable for quantitative analysis. However, since the peak intensities I (OH) and I (CH 2 ) are relatively close wavelengths and are affected by the sample shape to almost the same extent, there is a merit that the relative values can be quantitatively shown. Further, in the assumed system, the influence of the contained water on the stretching vibration peak intensity of the OH group is small, and the hydroxyl group of the polyvinyl alcohol resin contributes almost. Further, since the CH 2 group stretching peak intensity itself is not significantly affected by crosslinking, there is an advantage that the crosslinked state is directly reflected in these peak intensity ratios.

光学特性は、日本分光株式会社製の紫外可視分光光度計の一種である自動偏光フィルム測定装置VAP−7070を用い、波長範囲を380〜780nmに設定して、視感度補正された単体透過率及び偏光度を測定した。   The optical properties were measured using a single transmittance with a corrected visibility, using an automatic polarizing film measuring device VAP-7070, which is a kind of UV-visible spectrophotometer manufactured by JASCO Corporation, with a wavelength range set to 380-780 nm. The degree of polarization was measured.

耐久性については、粘弾性測定試験機にて高温環境保存を想定した低温度での昇温試験を行うことで耐久性を判断した。具体的には、IT研究所製のDVA−220を使用し、歪一定モードにて貯蔵弾性率(E’)の変化及び局所分子運動の発生状態を示すtanδの変化、さらに試料長変化について観察を行った。低湿度での昇温試験では加温速度を2℃/min.にて室温から150℃まで温度を上げて観察を行った。この際、サンプル形状を、掴み長を15mm、サンプル幅を5mmとなるように、各偏光フィルムを切断した。各偏光フィルムの膜厚はTESA moduleを用いて求めた。尚、通常の耐久性確認試験の場合には、所定期間保存前後の光学特性変化と形状変化しか観察できず、また所定期間保存時間が1000時間程度とかなりの時間を要する。これに対し、ここで採用した耐久性試験では、粘弾性測定試験機を用いることにより、フィルム内での局所分子運動といったミクロ構造に関する情報や試料長変化が連続かつ定量的に求められることができ、更にこれら測定を短時間で行うことができ、効率がよい。   About durability, durability was judged by performing the temperature rising test at the low temperature which assumed high temperature environment preservation | save with the viscoelasticity measuring test machine. Specifically, using DVA-220 manufactured by IT Laboratories, we observed changes in storage elastic modulus (E '), changes in tan δ indicating the occurrence of local molecular motion, and changes in sample length in constant strain mode. Went. In the temperature rise test at low humidity, the heating rate is 2 ° C./min. The temperature was increased from room temperature to 150 ° C. and observation was performed. At this time, each polarizing film was cut so that the sample shape had a grip length of 15 mm and a sample width of 5 mm. The thickness of each polarizing film was determined using a TESA module. In the case of a normal durability confirmation test, only changes in optical properties and shapes before and after storage for a predetermined period can be observed, and the storage time for a predetermined period is about 1000 hours. On the other hand, in the durability test adopted here, information on the microstructure such as local molecular motion in the film and changes in the sample length can be obtained continuously and quantitatively by using a viscoelasticity measuring tester. Furthermore, these measurements can be performed in a short time, and the efficiency is high.

表1に示すように、第1〜第6実施形態、比較例2に係る偏光フィルムは、市販偏光板と同等の比較例1と比較して、偏光フィルムに求められる光学特性はほとんど変わらない。一方、第1〜第6実施形態、比較例2に係る偏光フィルムは、赤外吸収スペクトラムから得られた架橋状態を示すパラメータI(OH)/I(CH)強度比において、比較例1よりも小さくなり、未架橋の水酸基が減少して架橋ポイントが増加していることがわかる。なお、染色延伸架橋させる前のポリビニルアルコール原反フィルムのI(OH)/I(CH)は、1.660であり、臨界二酸化炭素架橋処理を施していない比較例1であっても通常の偏光板の製造工程で架橋が進んでいることがわかる。以上の結果より、超臨界状態下における架橋材の追加含浸と高温アニール処理を行って架橋を進行させた場合であっても、偏光フィルムに必要な光学特性は維持されることがわかる。 As shown in Table 1, the polarizing film according to the first to sixth embodiments and Comparative Example 2 has almost the same optical characteristics required for the polarizing film as compared with Comparative Example 1 equivalent to a commercially available polarizing plate. On the other hand, the polarizing film according to the first to sixth embodiments and the comparative example 2 has a parameter I (OH) / I (CH 2 ) intensity ratio indicating the crosslinking state obtained from the infrared absorption spectrum, as compared with the comparative example 1. It can also be seen that the number of uncrosslinked hydroxyl groups decreases and the number of crosslinking points increases. In addition, I (OH) / I (CH 2 ) of the polyvinyl alcohol raw film before dye stretch-crosslinking is 1.660, and even in Comparative Example 1 where the critical carbon dioxide crosslinking treatment is not performed, It can be seen that cross-linking proceeds in the manufacturing process of the polarizing plate. From the above results, it can be seen that the optical properties necessary for the polarizing film are maintained even when the crosslinking is advanced by additional impregnation of the crosslinking material under a supercritical state and high-temperature annealing treatment.

図6(a)に示すように、第1及び第2実施形態に係る偏光フィルムは、比較例1と比較して、昇温とともに貯蔵弾性率(E’)は若干減少するが、tanδに副分散はほとんど見られてない。更に、図6(b)に示すように、寸法伸縮変化も比較例1と比較して大幅に改善されている。例えば150℃における寸法伸縮変化率で比較した場合、比較例1の寸法伸縮変化率が4.38%であるのに対し、第1実施形態、第2実施形態の寸法伸縮変化率は、それぞれ半分以下の1.62%、0.25%と非常に小さくなることが確認された。   As shown in FIG. 6A, in the polarizing film according to the first and second embodiments, the storage elastic modulus (E ′) slightly decreases as the temperature rises as compared with Comparative Example 1, but the tan δ Almost no dispersion is seen. Furthermore, as shown in FIG. 6B, the dimensional expansion / contraction change is also greatly improved as compared with Comparative Example 1. For example, when compared with the dimensional expansion / contraction change rate at 150 ° C., the dimensional expansion / contraction change rate of Comparative Example 1 is 4.38%, whereas the dimensional expansion / contraction change rates of the first embodiment and the second embodiment are each half. The following 1.62% and 0.25% were confirmed to be very small.

偏光フィルムの寸法伸縮変化量に係る品質判断においては、一般に、偏光フィルムを挟み込むようにTACフィルムを設けて構成される偏光板を、液晶セルの外側に貼り付ける場合においては、3%程度の収縮が認められている。これに対し、TACフィルムを設けず、液晶セルの内側(インセル化)、すなわち液晶セルを構成する基板の液晶側の面に偏光フィルムを設ける場合、偏光フィルムが存在する状態で透明電極成膜等の工程を経る。このため、透明電極成膜等時における偏光フィルムの寸法伸縮変化率を考慮する必要がある。液晶セルの製造工程によって処理温度は異なる。しかし、ITO(Indium Tin Oxide)透明電極や配向膜の成膜時処理温度から、偏光フィルムの寸法伸縮変化量に係る品質判断として、例えば150℃或いは130℃での寸法伸縮変化率を±0.5%以内に抑えることが1つの目安として考えられる。そこで、各実施形態、各比較例において、図7に示すように、130℃、150℃における寸法伸縮変化率と赤外吸収スペクトラムで得られた架橋状態を示すパラメータI(OH)/I(CH)との関係をプロットした。また、表2に、各実施形態及び各比較例における130℃、150℃での寸法伸縮変化率を示した。図7に示すように、130℃や150℃といった高温下で寸法伸縮変化率が小さくなるよう抑制するには、I(OH)/I(CH)の値を、従来偏光板と同等である比較例1の値から、更に架橋が進行した値へと持っていくことが必要となることがわかる。図7及び表2に示すように、第1〜6実施形態のいずれも、130℃または150℃での寸法伸縮変化率が±0.5%以内に収まっており、この場合、I(OH)/I(CH)が1.05以下であることがわかる。また、超臨界二酸化炭素架橋処理を行っても、その後の加熱工程が80℃とあまり高くない温度で処理をした比較例2では、市販偏光フィルム同等の比較例1とI(OH)/I(CH)強度比があまり変わらず、第1〜6実施形態に比べて、フィルム内の架橋があまり進んでいないことがわかる。 When judging the quality related to the dimensional expansion / contraction change amount of the polarizing film, in general, when a polarizing plate comprising a TAC film so as to sandwich the polarizing film is attached to the outside of the liquid crystal cell, the contraction is about 3%. Is allowed. In contrast, when a polarizing film is provided on the inner side of the liquid crystal cell (in-cell), that is, on the liquid crystal side surface of the substrate constituting the liquid crystal cell without providing the TAC film, the transparent electrode is formed in the state where the polarizing film exists. Through the process. For this reason, it is necessary to consider the dimensional expansion / contraction change rate of the polarizing film during the transparent electrode film formation. The processing temperature varies depending on the manufacturing process of the liquid crystal cell. However, from the processing temperature at the time of forming the ITO (Indium Tin Oxide) transparent electrode and the alignment film, as a quality judgment regarding the dimensional expansion / contraction change amount of the polarizing film, the dimensional expansion / contraction change rate at 150 ° C. or 130 ° C. is ± 0. One guideline is to keep it within 5%. Therefore, in each embodiment and each comparative example, as shown in FIG. 7, the parameter I (OH) / I (CH indicating the crosslinking state obtained by the dimensional expansion / contraction change rate and the infrared absorption spectrum at 130 ° C. and 150 ° C. The relationship with 2 ) was plotted. Table 2 shows the dimensional expansion / contraction change rate at 130 ° C. and 150 ° C. in each embodiment and each comparative example. As shown in FIG. 7, the value of I (OH) / I (CH 2 ) is equivalent to that of a conventional polarizing plate in order to suppress the dimensional expansion / contraction change rate at high temperatures such as 130 ° C. and 150 ° C. It turns out that it is necessary to bring from the value of Comparative Example 1 to a value where the crosslinking has further progressed. As shown in FIG. 7 and Table 2, in all of the first to sixth embodiments, the dimensional expansion / contraction change rate at 130 ° C. or 150 ° C. is within ± 0.5%. In this case, I (OH) It can be seen that / I (CH 2 ) is 1.05 or less. Moreover, even if supercritical carbon dioxide cross-linking treatment is performed, in Comparative Example 2 in which the subsequent heating process was performed at a temperature not so high as 80 ° C., Comparative Example 1 equivalent to a commercially available polarizing film and I (OH) / I ( CH 2) intensity ratio does not change much, as compared with the first to sixth embodiments, it is understood that the crosslinking of the film does not so proceed.

以上のように、ポリビニルアルコール系樹脂の架橋を進行させ、I(OH)/I(CH)強度比を1.05以下とすることにより、高温下における寸法伸縮変化が小さい偏光フィルムを得ることができる。従って、このような偏光フィルムを液晶セルの内側に設けても、液晶セル製造工程時における高温処理時においても寸法伸縮変化率を小さく抑えることができ、偏光フィルムの特性劣化を抑制することができる。このように、高い光学特性を維持しつつ寸法安定性が著しく向上した偏光フィルムを得ることができる。そして、このようなI(OH)/I(CH)強度比が1.05以下の偏光フィルムを製造する方法の1つとして、上述したようにポリビニルアルコール系樹脂を超臨界状態下で架橋材処理を行った後高温アニール処理する方法がある。 As described above, by proceeding with the crosslinking of the polyvinyl alcohol-based resin and setting the I (OH) / I (CH 2 ) strength ratio to 1.05 or less, a polarizing film having a small dimensional expansion / contraction change at high temperatures is obtained. Can do. Therefore, even if such a polarizing film is provided inside the liquid crystal cell, the dimensional expansion / contraction change rate can be kept small even during high-temperature treatment during the liquid crystal cell manufacturing process, and deterioration of the properties of the polarizing film can be suppressed. . Thus, a polarizing film having significantly improved dimensional stability while maintaining high optical characteristics can be obtained. And as one of the methods for producing such a polarizing film having an I (OH) / I (CH 2 ) intensity ratio of 1.05 or less, as described above, a polyvinyl alcohol resin is cross-linked under supercritical conditions. There is a method of performing a high temperature annealing treatment after the treatment.

ここで、超臨界状態とは、物質を加圧及び加熱してある特定の圧力・温度領域をこえた液体であっても気体のような含浸性・拡散性・浸透性・粘性に加え、液体のような流動性を合わせもつ特異的な状態をいう。本実施形態においては、超臨界雰囲気とするための媒体として二酸化炭素を用いたが、二酸化炭素の場合、31℃、7.3PAa以上でこのような状態となる。本実施形態においては、超臨界雰囲気とするための主媒体を二酸化炭素としたが、これに限定されるものではない。偏光フィルムのガラス転移温度等を考慮して偏光フィルム内の含有水を抽出させ架橋材溶液を取り込みフィルム内へ含浸させることが可能な媒体であればよく、自由に選択して用いることができる。例えば、二酸化炭素(CO)以外に、エタン(C)、エチレン(C)、一酸化窒素(NO)、キセノン(Xe)、クロロトリフルオロメタン(CFCl)、モノフルオロメタン(CHF)、メタン(CH)、プロパン(C)、プロピレン(C3H6)、クリプトン(Kr)などを用いることができる。本実施形態においては、二酸化炭素(CO)、エタン(C)、エチレン(C)、一酸化窒素(NO)、キセノン(Xe)、クロロトリフルオロメタン(CFCl)、モノフルオロメタン(CHF)等が好ましく、扱い易さなどから二酸化炭素がより好ましい。それぞれの臨界温度及び臨界圧力などを下記表2に示す。 Here, the supercritical state is a liquid that exceeds a specific pressure / temperature range by pressurizing and heating a substance, in addition to impregnation / diffusivity / penetration / viscosity such as gas, This means a specific state with fluidity. In the present embodiment, carbon dioxide is used as a medium for creating a supercritical atmosphere, but in the case of carbon dioxide, such a state is obtained at 31 ° C. and 7.3 PAa or more. In the present embodiment, carbon dioxide is used as the main medium for creating a supercritical atmosphere, but the present invention is not limited to this. Any medium can be used as long as it can extract the water contained in the polarizing film in consideration of the glass transition temperature of the polarizing film, and can take in the cross-linking material solution and impregnate it into the film. For example, in addition to carbon dioxide (CO 2 ), ethane (C 2 H 6 ), ethylene (C 2 H 4 ), nitric oxide (NO), xenon (Xe), chlorotrifluoromethane (CF 3 Cl), monofluoro methane (CH 3 F), methane (CH 4), propane (C 3 H 8), propylene (C3 H6), or the like can be used krypton (Kr). In the present embodiment, carbon dioxide (CO 2 ), ethane (C 2 H 6 ), ethylene (C 2 H 4 ), nitric oxide (NO), xenon (Xe), chlorotrifluoromethane (CF 3 Cl), Monofluoromethane (CH 3 F) or the like is preferable, and carbon dioxide is more preferable from the viewpoint of ease of handling. The respective critical temperatures and critical pressures are shown in Table 2 below.

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上述しているように、超臨界二酸化炭素架橋工程では、偏光フィルム内の含有水を除去することに加え追加架橋材を含浸させるために、ホウ酸エタノールを添加液として添加した。ホウ酸に添加する溶剤としては、偏光フィルムの内の含有水を除去し、架橋材を溶かして偏光フィルムにダメージを与えないものであれば特に限定せず、既知の溶剤を用いることができる。本実形態のように溶剤としてエタノールを用いるほか、例えば、ノルマルプロピルアルコール等のアルコール溶媒系がホウ酸の溶解性や偏光フィルムへのダメージを考慮すると好ましい。また、架橋材としてホウ酸エタノールの代わりにホウ酸を用いてもよい。   As described above, in the supercritical carbon dioxide crosslinking step, boric acid ethanol was added as an additive solution in order to impregnate the additional crosslinking material in addition to removing water contained in the polarizing film. The solvent to be added to boric acid is not particularly limited as long as it removes water contained in the polarizing film and dissolves the cross-linking material and does not damage the polarizing film, and a known solvent can be used. In addition to using ethanol as the solvent as in this embodiment, for example, an alcohol solvent system such as normal propyl alcohol is preferable in consideration of the solubility of boric acid and damage to the polarizing film. Further, boric acid may be used as a cross-linking material instead of boric acid ethanol.

[液晶装置]
次に、本発明の偏光フィルムを液晶装置に用いた場合について、図5を用いて説明する。図5は、TN(ツイステッドネマティック)型液晶装置の概略断面図である。
[Liquid Crystal Device]
Next, the case where the polarizing film of this invention is used for a liquid crystal device is demonstrated using FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a TN (twisted nematic) liquid crystal device.

図5に示すように、液晶装置1は、液晶セル30と、該液晶セル30に対して光を照射するバックライト31とを備える。   As shown in FIG. 5, the liquid crystal device 1 includes a liquid crystal cell 30 and a backlight 31 that irradiates the liquid crystal cell 30 with light.

液晶セル30は、離間して配置された一対の第1透明基板13及び第2透明基板213と、これら基板間を所望の間隙に維持するスぺーサ17と、一対の第1透明基板13及び第2透明基板213間に挟持された液晶14とを備える。第1透明基板13の液晶14側の面には、上述した実施形態の偏光フィルム11、R(赤)、G(緑),B(青)からなるカラーフィルタ層12、ベタ膜からなるITO共通電極12、ポリイミドからなる配向膜15が順次積層されている。第2透明基板213の液晶14側の面には、偏光フィルム11、互いに交差してなる信号線(図示せず)及び走査線(図示せず)、信号線及び走査線の交差部毎に設けられたスイッチング素子(図示せず)及びITO画素電極212、ポリイミドからなる配向膜15が形成されている。   The liquid crystal cell 30 includes a pair of first transparent substrate 13 and second transparent substrate 213 that are spaced apart from each other, a spacer 17 that maintains a desired gap between these substrates, a pair of first transparent substrate 13, And a liquid crystal 14 sandwiched between second transparent substrates 213. On the surface of the first transparent substrate 13 on the liquid crystal 14 side, the polarizing film 11 of the above-described embodiment, the color filter layer 12 made of R (red), G (green), and B (blue), and the ITO made of a solid film are common. An electrode 12 and an alignment film 15 made of polyimide are sequentially laminated. On the surface of the second transparent substrate 213 on the liquid crystal 14 side, a polarizing film 11, a signal line (not shown) and a scanning line (not shown) intersecting each other, and an intersection of the signal line and the scanning line are provided. A switching element (not shown), an ITO pixel electrode 212, and an alignment film 15 made of polyimide are formed.

バックライト31は、光源20と、導光板21とを備える。偏光フィルム11は、上述した実施形態に記載される製造方法により製造され、I(OH)/I(CH)強度比が1.05以下の、ホウ素によって架橋されたポリイミド系樹脂フィルムである。 The backlight 31 includes a light source 20 and a light guide plate 21. The polarizing film 11 is a polyimide-based resin film that is manufactured by the manufacturing method described in the above-described embodiment and is cross-linked with boron having an I (OH) / I (CH 2 ) intensity ratio of 1.05 or less.

液晶装置1は、偏光フィルム11が液晶セル30内に設けられるインセル型となっている。このようなインセル型液晶装置1においては、偏光フィルム11が存在する状態で、ITO共通電極12、ITO画素電極212、配向膜15等が形成される。これら電極等は高温下で形成されるため、偏光フィルム11はこのような処理温度下においても寸法変形が小さいことが望まれる。本実施形態においては、上述したように、偏光フィルム11は、超臨界二酸化炭素架橋処理及び高温アニール処理して形成しているため、高温下においても寸法伸縮変化が小さく、表示特性が安定した液晶装置1を得ることができる。また、このような液晶装置1においては、従来の偏光板のようにTACフィルムなど保護膜が不要のため、液晶装置1の薄型化が可能となる。   The liquid crystal device 1 is an in-cell type in which the polarizing film 11 is provided in the liquid crystal cell 30. In such an in-cell type liquid crystal device 1, the ITO common electrode 12, the ITO pixel electrode 212, the alignment film 15 and the like are formed in the state where the polarizing film 11 is present. Since these electrodes and the like are formed at a high temperature, it is desirable that the polarizing film 11 has a small dimensional deformation even at such a processing temperature. In the present embodiment, as described above, the polarizing film 11 is formed by supercritical carbon dioxide crosslinking treatment and high-temperature annealing treatment. Therefore, the liquid crystal has small change in dimensional expansion and contraction even at high temperatures and stable display characteristics. Device 1 can be obtained. Further, in such a liquid crystal device 1, a protective film such as a TAC film is not required unlike a conventional polarizing plate, so that the liquid crystal device 1 can be thinned.

また、液晶セルと偏光フィルムを別々に製造し、液晶セルを挟み込むように一対の偏光フィルムを設けて液晶装置を構成してもよい。この場合、液晶セルの外側、すなわち液晶セルを構成する基板の液晶側の面と対向する面側に偏光フィルムが設けられる。これにより、従来の偏光板と比較してTACフィルムを設けていない分、液晶装置の薄型化が可能となる。   Moreover, a liquid crystal cell and a polarizing film may be manufactured separately, and a pair of polarizing films may be provided so as to sandwich the liquid crystal cell, thereby constituting a liquid crystal device. In this case, a polarizing film is provided on the outer side of the liquid crystal cell, that is, on the surface side facing the liquid crystal side surface of the substrate constituting the liquid crystal cell. Thereby, compared with the conventional polarizing plate, the liquid crystal device can be reduced in thickness because the TAC film is not provided.

また、本発明に係る偏光フィルムに、必要に応じてハードコート層、反射防止層、紫外線吸収層、アンチグレア層、アンチリフレクション層、ハーフリフレクション層、反射層、蓄光層、拡散層、エレクトロルミネッセンス層、視野角拡大層、輝度向上層などの機能層を設け、偏光板を製造してもよい。機能層は、既知の接着材を用いて貼り合わせ、該接着材を電子線などにより固化させることにより偏光フィルム上に設けることができる。   Further, the polarizing film according to the present invention, if necessary, a hard coat layer, an antireflection layer, an ultraviolet absorption layer, an antiglare layer, an antireflection layer, a half reflection layer, a reflection layer, a phosphorescent layer, a diffusion layer, an electroluminescence layer, A polarizing plate may be produced by providing functional layers such as a viewing angle widening layer and a brightness enhancement layer. The functional layer can be provided on the polarizing film by pasting together using a known adhesive and solidifying the adhesive with an electron beam or the like.

また、本発明に係る偏光フィルムは、上述したように、偏光フィルム自体の耐久性が著しく高いため、従来の偏光板のようにTACフィルム等の保護膜を積層する必要はない。しかしながら、耐熱性や耐湿性をより高めるために、偏光フィルムの片面または両面に、光学的に等方性のある保護膜を、上述した機能層に加えて積層させて偏光板を製造することもできる。保護膜としては、既知の保護膜を用いることができる。例えば、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリエーテルスルホン、ポリアリーレンエステル、ポリ−4−メチルペンテン、ポリフェニレンオキサイド、シクロ系またはノルボルネン系ポリオレフィンなどを用いることができる。   Moreover, since the polarizing film itself has extremely high durability as described above, it is not necessary to laminate a protective film such as a TAC film as in a conventional polarizing plate, as described above. However, in order to further improve heat resistance and moisture resistance, a polarizing plate may be produced by laminating an optically isotropic protective film on one side or both sides of a polarizing film in addition to the functional layer described above. it can. A known protective film can be used as the protective film. For example, triacetyl cellulose, diacetyl cellulose, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyether sulfone, polyarylene ester, poly-4-methylpentene, polyphenylene oxide, cyclo-based or norbornene-based polyolefin can be used.

上述の実施形態においては、乾燥工程S5を行った後に、超臨界二酸化炭素架橋工程S6を行っているが、図8に示すように、超臨二酸化炭素架橋工程S5後に、乾燥工程S6を行っても良い。また、図9に示すように、乾燥工程S6の前後に、それぞれ1回づつ超臨界二酸化炭素架橋工程S5、S7を行ってもよい。尚、図8及び図9において、上述の実施形態と同様の工程については同じ工程名を付している。   In the above-described embodiment, the supercritical carbon dioxide crosslinking step S6 is performed after the drying step S5. However, as shown in FIG. 8, the drying step S6 is performed after the supercritical carbon dioxide crosslinking step S5. Also good. Moreover, as shown in FIG. 9, you may perform supercritical carbon dioxide bridge | crosslinking process S5, S7 once before and after drying process S6, respectively. In FIGS. 8 and 9, the same process names are assigned to the same processes as those in the above-described embodiment.

また、上述の実施形態においては、光学部材として偏光フィルムを例にあげたが、位相差フィルムなどにも適用できる。   Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the polarizing film was mentioned as an example as an optical member, it is applicable also to a phase difference film etc.

1…液晶装置
11…偏光フィルム
13…第1透明基板
14…液晶
213…第2透明基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal device 11 ... Polarizing film 13 ... 1st transparent substrate 14 ... Liquid crystal 213 ... 2nd transparent substrate

Claims (7)

ホウ素を用いて架橋固定されたポリビニルアルコール系樹脂からなり、
赤外吸収スペクトルにおける波数3322cm−1付近における主鎖の炭素に結合するOH基の伸縮振動に由来するピーク強度高さを第1のピーク強度高さとし、波数2914cm−1付近における前記主鎖の炭素鎖のCH基の伸縮振動に由来するピーク強度高さを第2のピーク強度高さとしたときに、前記第1のピーク強度高さの前記第2のピーク強度高さに対する比が1.05以下の範囲である
光学部材。
It consists of a polyvinyl alcohol-based resin cross-linked and fixed using boron,
Infrared absorption spectrum at a wave number 3322cm peak intensity height from stretching vibration of OH groups bonded to the carbon of the main chain in the vicinity of -1 first peak strength and high Satoshi, carbon of the main chain in the vicinity of a wave number 2914Cm -1 When the peak intensity height derived from the stretching vibration of the CH 2 group of the chain is the second peak intensity height, the ratio of the first peak intensity height to the second peak intensity height is 1.05. An optical member in the following range.
請求項1記載の光学部材であって、
前記ポリビニルアルコール系樹脂には二色性染料が含浸されている
光学部材。
The optical member according to claim 1,
An optical member in which the polyvinyl alcohol resin is impregnated with a dichroic dye.
ポリビニルアルコール系樹脂を、超臨界雰囲気の媒体下でホウ酸を含む架橋材により処理し、
前記処理後に前記ポリビニルアルコール系樹脂を100℃以上130℃以下の温度で加熱処理する
光学部材の製造方法。
A polyvinyl alcohol-based resin is treated with a cross-linking material containing boric acid under a medium in a supercritical atmosphere,
The manufacturing method of the optical member which heat-processes the said polyvinyl alcohol-type resin at the temperature of 100 to 130 degreeC after the said process.
請求項3記載の光学部材の製造方法であって、
前記媒体は二酸化炭素である
光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to claim 3,
The method for manufacturing an optical member, wherein the medium is carbon dioxide.
請求項4記載の光学部材の製造方法であって、さらに、
前記加熱処理前であって、前記超臨界雰囲気の媒体下でのホウ酸を含む架橋材による処理の前又は後に、前記ポリビニルアルコール系樹脂を乾燥する
光学部材の製造方法。
The method for producing an optical member according to claim 4, further comprising:
The method for producing an optical member, wherein the polyvinyl alcohol-based resin is dried before or after the heat treatment and before or after the treatment with the cross-linking material containing boric acid under the medium in the supercritical atmosphere.
離間して配置された第1の基板及び第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に挟持された液晶と、
前記第1の基板及び第2の基板それぞれの一方の面に配置された光学部材とを具備し、
前記光学部材は、
ホウ素を用いて架橋固定されたポリビニルアルコール系樹脂からなり、
赤外吸収スペクトルにおける波数3322cm−1付近における主鎖の炭素に結合するOH基の伸縮振動に由来するピーク強度高さを第1のピーク強度高さとし、波数2914cm−1付近における前記主鎖の炭素鎖のCH基の伸縮振動に由来するピーク強度高さを第2のピーク強度高さとしたときに、前記第1のピーク強度高さの前記第2のピーク強度高さに対する比が1.05以下の範囲である
液晶装置。
A first substrate and a second substrate spaced apart from each other;
A liquid crystal sandwiched between the first substrate and the second substrate;
An optical member disposed on one surface of each of the first substrate and the second substrate,
The optical member is
It consists of a polyvinyl alcohol-based resin cross-linked and fixed using boron,
Infrared absorption spectrum at a wave number 3322cm peak intensity height from stretching vibration of OH groups bonded to the carbon of the main chain in the vicinity of -1 first peak strength and high Satoshi, carbon of the main chain in the vicinity of a wave number 2914Cm -1 When the peak intensity height derived from the stretching vibration of the CH 2 group of the chain is the second peak intensity height, the ratio of the first peak intensity height to the second peak intensity height is 1.05. The range of liquid crystal devices.
請求項6記載の液晶装置であって、
前記光学部材は、前記第1の基板及び前記第2の基板それぞれの前記液晶側の面に設けられる
液晶装置。
The liquid crystal device according to claim 6,
The optical member is provided on a surface on the liquid crystal side of each of the first substrate and the second substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016186942A (en) * 2016-06-27 2016-10-27 宇部興産株式会社 Cell separator

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