JP2012073577A - 矩形形状のパネルに偏光膜を有する光学フィルムを順次的に貼り付ける方法及び装置 - Google Patents
矩形形状のパネルに偏光膜を有する光学フィルムを順次的に貼り付ける方法及び装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】薄い偏光膜を有する光学フィルムと、該光学フィルムに粘着剤層を介して貼り付けられたキャリアフィルムとからなる、キャリアフィルム付光学フィルム積層体を使用して、長辺及び短辺を有する矩形形状のパネルに前記光学フィルム積層体を順次的に貼り付ける方法。該方法は、キャリアフィルム付光学フィルム積層体に対し、長さ方向に、所定の間隔をもって、キャリアフィルムとは反対側の光学フィルムの面から、キャリアフィルムの隣接面に達する深さのスリットを、該積層体の幅方向に、複数個形成して、長さ方向に隣接する2つのスリット間に、光学フィルムのシートを形成する。該シートのパネルへの貼合せ位置の手前で、光学フィルムのシートをキャリアフィルムから剥がしながら、該光学フィルムのシートの移動方向前端部分を真空吸引保持して貼り合せ位置に送られてきたパネルに重ね、パネルと光学フィルムのシートとを粘着剤層を介して貼り合せる。
【選択図】図37
Description
P>―(100.929T―42.4―1)×100(ただし、T<42.3)、および
P≧99.9(ただし、T≧42.3)
の条件を満足する光学特性を有するようにされたものとすることができる。このような光学特性を有する偏光膜は、液晶表示装置に使用するのに適したものである。
或いは、偏光膜は、単体透過率をT、偏光度をPとしたとき、T≧42.5、及びP≧99.5の条件を満足する光学特性を有するようにされたものとすることができる。このような光学特性を有する偏光膜は、有機EL表示装置に使用するのに適したものである。
P>―(100.929T―42.4―1)×100(ただし、T<42.3)、及び
P≧99.9(ただし、T≧42.3)
で表される条件に設定した。
偏光膜の背景技術として、本発明に用いられる熱可塑性樹脂基材の材料特性と偏光膜の偏光性能によって表される光学特性について説明する。
熱可塑性樹脂は、高分子が規則正しく配列する結晶状態にあるものと、高分子が規則正しい配列を持たない、あるいは、ごく一部しか規則正しい配列を持たない無定形又は非晶状態にあるものとに大別できる。前者を結晶状態といい、後者を無定形又は非晶状態という。これに対応して、結晶状態にはないが、条件次第では結晶状態をつくることができる性質をもった熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂と呼ばれ、そうした性質をもたない熱可塑性樹脂は非晶性樹脂と呼ばれる。一方、結晶性樹脂であるか非晶性樹脂であるかを問わず、結晶状態にない樹脂又は結晶状態に至らない樹脂をアモルファス又は非晶質の樹脂という。ここでは、アモルファス又は非晶質という用語は、結晶状態をつくらない性質を意味する非晶性という用語とは区別して用いられる。
偏光膜の光学特性とは、端的には、偏光度Pと単体透過率Tとで表す偏光性能のことである。一般に、偏光膜の偏光度Pと単体透過率Tとはトレード・オフの関係にある。この2つの光学特性値は、T−Pグラフにより表すことができる。T−Pグラフにおいて、プロットしたラインが単体透過率の高い方向にあり、かつ偏光度の高い方向にあるほど、偏光膜の偏光性能が優れていることになる。
式(1):CRD =Lmax/Lmin
式(2):Lmax=(LB×Tp−(LB/2 ×k1B×DP/100)/2×(k1F-k2F))×Tcell/100
式(3):DR =Ak2/Ak1=log(k2)/log(k1)=log(Ts/100×(1-P/100)/TPVA)/log(Ts/100×(1+P/100)/ TPVA)
ここで、
Lmin=(LB×Tc+(LB /2 ×k1B×DP/100)/2×(k1F-k2F))×Tcell/100
Tp=(k1B×k1F+ k2B×k2F)/2×TPVA
Tc=(k1B×k2F+ k2B×k1F)/2×TPVA
k1=Ts/100×(1+P/100)/TPVA
k2=Ts/100×(1- P/100)/TPVA
CRD :表示装置のコントラスト比
Lmax :表示装置の最大輝度
Lmin :表示装置の最小輝度
DR :偏光膜の二色比
Ts :偏光膜の単体透過率
P :偏光膜の偏光度
k1 :第1主透過率
k2 :第2主透過率
k1F :視認側偏光膜のk1
k2F :視認側偏光膜のk2
k1B :バックライト側偏光膜のk1
k2B :バックライト側偏光膜のk2
Ak1 :偏光膜の透過軸方向の吸光度
Ak2 :偏光膜の吸収軸方向の吸光度
LB :光源の光量 (10000cd/m2)
Tc :偏光膜の直交透過率(視認側偏光板とバックライト側偏光板の組合せ)
Tp :偏光膜の平行透過率(視認側偏光板とバックライト側偏光板の組合せ)
Tcell :セルの透過率(13%)
DP :セルの偏光解消率(0.085%)
TPVA :ヨウ素が吸着していないPVAフィルムの透過率 (0.92)。
本発明の光学的フィルム積層体に使用される偏光膜の実施例として、実施例1〜18を示す。これらの実施例において製造される偏光膜の製造条件を、図27及び図28に示す。さらに、対比される例として、参考例及び比較例も作成した。図29は、第1段の空中高温延伸後における実施例1〜18及び参考例1〜3による延伸積層体のそれぞれについて、PET樹脂基材の配向関数値を示す表である。
非晶性エステル系熱可塑性樹脂基材として、イソフタル酸を6mol%共重合させたイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート(以下、「非晶性PET」という)の連続ウェブの基材を作製した。非晶性PETのガラス転移温度は75℃である。連続ウェブの非晶性PET基材とポリビニルアルコール(以下、「PVA」という)層からなる積層体を以下のように作製した。ちなみにPVAのガラス転移温度は80℃である。
実施例2は、実施例1の場合と同様に、まず、非晶性PET基材に7μm厚のPVA層が製膜された積層体を生成し、次に、7μm厚のPVA層を含む積層体を空中補助延伸によって倍率が1.8倍になるように延伸した延伸積層体を生成し、しかる後に、延伸積層体を、液温30℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたPVA層を含む着色積層体を生成した。実施例2は、実施例1とは異なる以下の架橋工程を含む。それは、着色積層体を40℃のホウ酸架橋水溶液に60秒間浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたPVA層のPVA分子同士に架橋処理を施す工程である。本工程のホウ酸架橋水溶液は、ホウ酸含有量を水100重量%に対して3重量%とし、ヨウ化カリウム含有量を水100重量%に対して3重量%とした。
実施例3は、実施例1の場合と同様に、まず、非晶性PET基材に7μm厚のPVA層が製膜された積層体を生成し、次に、7μm厚のPVA層を含む積層体を空中補助延伸によって倍率が1.8倍になるように延伸した延伸積層体を生成した。実施例3は、実施例1とは異なる以下の不溶化工程を含む。それは、延伸積層体を液温30℃のホウ酸不溶化水溶液に30秒間浸漬することによって、延伸積層体に含まれるPVA分子が配向されたPVA層を不溶化する工程である。本工程のホウ酸不溶化水溶液は、ホウ酸含有量を水100重量%に対して3重量%とした。実施例3の不溶化工程に求められる技術的作用は、少なくとも後工程の染色工程において、延伸積層体に含まれるPVA層を溶解させないようにした不溶化である。
実施例4は、実施例1の製造工程に実施例3の不溶化工程と実施例2の架橋工程を加えた製造工程によって生成した光学フィルム積層体である。まず、非晶性PET基材に7μm厚のPVA層が製膜された積層体を生成し、次に、7μm厚のPVA層を含む積層体を空中補助延伸によって延伸倍率が1.8倍になるように自由端一軸に延伸し、延伸積層体を生成した。実施例4は、実施例3の場合と同様に、生成された延伸積層体を液温30℃のホウ酸不溶化水溶液に30秒間浸漬する不溶化工程によって、延伸積層体に含まれるPVA分子が配向されたPVA層を不溶化した。実施例4はさらに、不溶化されたPVA層を含む延伸積層体を、実施例3の場合と同様に、液温30℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによってヨウ素を吸着させたPVA層を含む着色積層体を生成した。
実施例5は、以下の相違点を除き、実施例4と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は非晶性PET基材に製膜されたPVA層の厚みにある。実施例4は、7μm厚のPVA層で最終的に光学フィルム積層体に含まれるPVA層が3μm厚であった。これに対して、実施例5は、12μm厚のPVA層で最終的に光学フィルム積層体に含まれるPVA層が5μm厚であった。
実施例6は、以下の相違点を除き、実施例4と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は非晶性PET基材に用いた重合モノマーにある。実施例4は、イソフタル酸をPETに共重合させた非晶性PET基材を用いた。これに対して、実施例6は、PETに対して変性基として1,4−シクロヘキサンジメタノールを共重合させた非晶性PET基材を用いた。
実施例7は、以下の相違点を除き、実施例4と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、総延伸倍率が6倍又は6倍に近い値になるように空中補助延伸及びホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率を変化させたことにある。実施例4は、空中補助延伸及びホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率が1.8倍及び3.3倍とした。これに対して、実施例7は、それぞれの延伸倍率が1.2倍及び4.9倍とした。ところで実施例4の総延伸倍率が5.94倍であった。これに対して実施例7の総延伸倍率が5.88倍であった。これは、ホウ酸水中延伸において、延伸倍率が4.9倍以上に延伸することができなかったことによる。
実施例8は、以下の相違点を除き、実施例4と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、総延伸倍率が6倍になるように空中補助延伸及びホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率を変化させたことにある。実施例8は、それぞれの延伸倍率が1.5倍及び4.0倍とした。
実施例9は、以下の相違点を除き、実施例4と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、総延伸倍率が6倍になるように空中補助延伸及びホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率を変化させたことにある。実施例9は、それぞれの延伸倍率が2.5倍及び2.4倍とした。
実施例10は、以下の相違点を除き、実施例4と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、実施例4の場合、空中補助延伸の延伸温度を130℃に設定したのに対して、実施例10では、空中補助延伸の延伸温度を95℃としたことにある。
実施例11は、以下の相違点を除き、実施例4と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、実施例4の場合、空中補助延伸の延伸温度を130℃に設定したのに対して、実施例11では、空中補助延伸の延伸温度を110℃としたことにある。
実施例12は、以下の相違点を除き、実施例4と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、実施例4の場合、空中補助延伸の延伸温度を130℃に設定したのに対して、実施例12では、空中補助延伸の延伸温度を150℃としたことにある。
実施例13は、以下の相違点を除き、実施例4と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸倍率が1.8倍でホウ酸水中延伸の延伸倍率を2.8倍に変化させたことにある。実施例13の場合には、そのことによって、総延伸倍率は、実施例4の場合の約6倍(正確には5.94倍)のに対して、約5倍(正確には5.04倍)となった。
実施例14は、以下の相違点を除き、実施例4と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸倍率が1.8倍でホウ酸水中延伸の延伸倍率を3.1倍に変化させたことにある。実施例14の場合には、そのことによって、総延伸倍率は、実施例4の場合の約6倍(正確には5.94倍)のに対して、約5.5倍(正確には5.58倍)となった。
実施例15は、以下の相違点を除き、実施例4と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸倍率が1.8倍でホウ酸水中延伸の延伸倍率を3.6倍に変化させたことにある。実施例15の場合、そのことによって、総延伸倍率は、実施例4の場合の約6倍(正確には5.94倍)のに対して、約6.5倍(正確には6.48倍)となった。
実施例16は、以下の相違点を除き、実施例4と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸方法にある。実施例4においては、空中補助延伸によって、延伸倍率が1.8倍になるように自由端一軸に延伸した。これに対して、実施例16においては、固定端一軸の空中補助延伸によって、延伸倍率が1.8倍になるようにした。
実施例17は、以下の相違点を除き、実施例16と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。この場合の空中補助延伸は、延伸倍率が1.8倍であるが、相違点は、ホウ酸水中延伸の延伸倍率を3.9倍に変化させたことにある。実施例17の場合には、そのことによって、総延伸倍率は、実施例16の場合における約6倍(正確には5.94倍)に対して、約7倍(正確には7.02倍)となった。
実施例18は、以下の相違点を除き、実施例16と同様の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸倍率が1.8倍でホウ酸水中延伸の延伸倍率を4.4倍に変化させたことにある。実施例18の場合、そのことによって、総延伸倍率は、実施例16の場合の約6倍(正確には5.94倍)に対して、約8倍(正確には7.92倍)となった。
比較例1は、実施例4と同様の条件で、200μm厚の非晶性PET基材にPVA水溶液を塗布し、乾燥させて非晶性PET基材に7μm厚のPVA層を製膜した積層体を生成した。次に、延伸温度を130℃に設定した空中高温延伸によって、7μm厚のPVA層を含む積層体を延伸倍率が4.0倍になるように自由端一軸に延伸した延伸積層体を生成した。この延伸処理によって、延伸積層体に含まれるPVA層は、PVA分子が配向された3.5μm厚のPVA層へと変化した。
比較例2は、比較例1の延伸積層体を比較例1と同様の条件で、延伸倍率が4.5倍、5.0倍、6.0倍になるように延伸した延伸積層体を生成した。比較表は、比較例1と比較例2とを含めた、200μm厚の非晶性PET基材と該非晶性PET基材に製膜されたPVA層とに発生した現象を示したものである。これにより、延伸温度130℃の空中高温延伸による延伸倍率が4.0倍を限度とすることを確認した。
図18〜図22は、いずれも実験に基づいて表したものである。まず、図18を参照すると、図18は、結晶性PETと非晶性PETとPVA系樹脂のそれぞれの延伸温度と延伸可能倍率との相対関係を実験に基づいて表した図である。
P>―(100.929T―42.4―1)×100(ただし、T<42.3)、及び
P≧99.9(ただし、T≧42.3)
の条件、或いは、単体透過率をTとし、偏光度をPとしたとき、T≧42.5及びP≧99.5で表される条件を満足するように構成された偏光膜を得ることができる。二色性物質は、ヨウ素又はヨウ素と有機染料の混合物のいずれでもよい。
[製造工程の概要]
図9を参照すると、図9は、不溶化処理工程を有しない、偏光膜3を含む光学フィルム積層体10の製造工程の概要図である。ここでは、上述した実施例1に基づく偏光膜3を含む光学フィルム積層体10の製造方法について概説する。
まず、200μm厚の非晶性PET基材1と、重合度1000以上、ケン化度99%以上のPVA粉末を水に溶解した4〜5%濃度のPVA水溶液とを準備した。次に、塗工手段21と乾燥手段22及び表面改質処理装置23を備えた積層体作製装置20において、200μm厚の非晶性PET基材1にPVA水溶液を塗布し、50〜60℃の温度で乾燥し、非晶性PET基材1に7μm厚のPVA層2を製膜した。後述するように、このPVA層の厚みは、適宜変更することができる。以下、このようにして得られた積層体を「非晶性PET基材にPVA層が製膜された積層体7」、「PVA層を含む積層体7」、又は単に「積層体7」という。
第1段の空中補助延伸工程(B)によって、7μm厚のPVA層2を含む積層体7を非晶性PET基材1と一体に延伸し、5μm厚のPVA層2を含む「延伸積層体8」を生成した。具体的には、オーブン33内に延伸手段31が配備された空中補助延伸処理装置30において、7μm厚のPVA層2を含む積層体7を130℃の延伸温度環境に設定されたオーブン33内で延伸手段31に通し、延伸倍率が1.8倍になるように、自由端一軸延伸し、延伸積層体8を生成した。この段階で、オーブン30に併設させた巻取装置32に巻き取って延伸積層体8のロール8’を製造することができる。
次に、染色工程(C)によって、PVA分子が配向された5μm厚のPVA層2に二色性物質のヨウ素を吸着させた着色積層体9を生成した。具体的には、染色液41の染色浴42を備えた染色装置40において、染色装置40に併設されたロール8’を装着した繰出装置43から繰り出される延伸積層体8を液温30℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液41に、最終的に生成される偏光膜3を構成するPVA層の単体透過率が40〜44%になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体8の配向されたPVA層2にヨウ素を吸着させた着色積層体9を生成した。
第2段のホウ酸水中延伸工程によって、ヨウ素を配向させたPVA層2を含む着色積層体9をさらに延伸し、3μm厚の偏光膜3を構成するヨウ素を配向させたPVA層を含む光学フィルム積層体10を生成した。具体的には、ホウ酸水溶液51のホウ酸浴52と延伸手段53を備えたホウ酸水中延伸処理装置50において、染色装置40から連続的に繰り出された着色積層体9をホウ酸とヨウ化カリウムを含む液温65℃の延伸温度環境に設定されたホウ酸水溶液51に浸漬し、次にホウ酸水中処理装置50に配備された延伸手段53に通し、延伸倍率が3.3倍になるように自由端一軸に延伸することによって、光学フィルム積層体10を生成した。
図10を参照すると、図10は、不溶化処理工程を有する、偏光膜3を含む光学フィルム積層体10の製造工程の概要図である。ここでは、実施例4に基づく偏光膜3を含む光学フィルム積層体10の製造方法について概説する。図10から明らかなように、実施例4に基づく製造方法は、染色工程前の第1不溶化工程とホウ酸水中延伸工程前の第2不溶化を含む架橋工程とが、実施例1に基づく製造工程に組み込まれた製造工程を想定すればよい。本工程に組み込まれた、積層体の作成工程(A)、空中補助延伸工程(B)、染色工程(C)、及びホウ酸水中延伸工程(D)は、ホウ酸水中延伸工程用のホウ酸水溶液の液温の違いを除き、実施例1に基づく製造工程と同様である。この部分の説明は、簡略化し、専ら、染色工程前の第1不溶化工程とホウ酸水中延伸工程前の第2不溶化を含む架橋工程とについて、説明する。
第1不溶化工程は、染色工程(C)前の不溶化工程(E)である。実施例1の製造工程と同様に、積層体の作成工程(A)において、非晶性PET基材1に7μm厚のPVA層2が製膜された積層体7を生成し、次に、空中補助延伸工程(B)において、7μm厚のPVA層2を含む積層体7を空中補助延伸し、5μm厚のPVA層2を含む延伸積層体8を生成した。次に、第1不溶化工程(E)において、ロール8’を装着した繰出装置43から繰り出される延伸積層体8に不溶化処理を施し、不溶化された延伸積層体8’’を生成した。当然のことながら、この工程で不溶化された延伸積層体8’’は、不溶化されたPVA層2を含む。以下、これを「不溶化された延伸積層体8’’」という。
以下に説明する架橋工程(F)は、以下の目的からみて、第2不溶化工程を含むものということができる。架橋工程は、第1に、後工程のホウ酸水中延伸工程(D)において、着色積層体9に含まれるPVA層を溶解させないようにする不溶化と、第2に、PVA層に着色されたヨウ素を溶出させないようにする着色安定化と、第3に、PVA層の分子同士を架橋することによって結節点を生成する結節点の生成とを達成するもので、第2不溶化は、この第1と第2の結果を実現するものである。
実施例1又は4の着色積層体9又は架橋された着色積層体9’は、ホウ酸水中延伸工程(D)において延伸処理され、ホウ酸水溶液51から取り出される。取り出された偏光膜3を含む光学フィルム積層体10は、好ましくは、そのままの状態で、洗浄工程(G)に送られる。洗浄工程(G)は、薄型高性能偏光膜3の表面に付着した不要残存物を洗い流すことを目的とする。洗浄工程(G)を省き、取り出された偏光膜3を含む光学フィルム積層体10を直接乾燥工程(H)に送り込むこともできる。しかしながら、この洗浄処理が不十分であると、光学フィルム積層体10の乾燥後に薄型高性能偏光膜3からホウ酸が析出することもある。具体的には、光学フィルム積層体10を洗浄装置80に送り込み、薄型高性能偏光膜3のPVAが溶解しないように、液温30℃のヨウ化カリウムを含む洗浄液81に1〜10秒間浸漬する。洗浄液81中のヨウ化カリウム濃度は、0.5〜10重量%程度である。
洗浄された光学フィルム積層体10は、乾燥工程(H)に送られ、ここで乾燥される。次いで、乾燥された光学フィルム積層体10は、乾燥装置90に併設された巻取装置91によって、連続ウェブの光学フィルム積層体10として巻き取られ、薄型高性能偏光膜3を含む光学フィルム積層体10のロールが生成される。乾燥工程(H)として、任意の適切な方法、例えば、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥を採用することができる。実施例1及び実施例4はいずれにおいても、オーブンの乾燥装置90において、60℃の温風で、240秒間、乾燥を行った。
本発明は、上述したように、空中補助延伸とホウ酸水中延伸とからなる2段階延伸工程で延伸されることにより、光学特性が上述の所望の条件を満足するように構成された、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光膜を使用する光学フィルム積層体ロールの製造方法を提供するものである。
(1)不溶化工程による偏光膜の光学特性の向上(実施例1〜4)
すでに図8を用いて説明した通り、実施例1〜4に基づいて製造されたそれぞれの偏光膜は、いずれも上述した技術的課題を克服するものであり、これらの光学特性は、大型表示素子を用いた液晶テレビ用の光学的表示装置として求められる要求性能を満たすものである。さらに、図8から明らかなように、実施例1の不溶化処理が施されていない偏光膜の光学特性は、第1不溶化処理及び/又は第2不溶化処理が施された実施例2〜4の偏光膜の光学特性のいずれよりも低い。それぞれの光学特性を比較すると、(実施例1)<(第1不溶化処理のみが施された実施例3)<(第2不溶化処理のみが施された実施例2)<(第1及び第2不溶化処理が施された実施例4)の順に光学特性が高くなる。偏光膜3を含む光学フィルム積層体10の製造工程に加えて、第1及び/又は第2不溶化工程を有する製造方法によって製造された偏光膜は、それらの光学特性を一段と向上させることできる。
実施例4においては、厚み7μmのPVA層を延伸して厚み3μmの偏光膜が形成された。これに対して、実施例5は、先ず厚み12μmのPVA層を形成し、このPVA層を延伸して厚み5μmの偏光膜を形成した。その他は、同一の条件で偏光膜を製造した。
実施例4においてはイソフタル酸をPETに共重合させた非晶性PET基材を用いたのに対して、実施例6おいては、PETに対して変性基として1,4−シクロヘキサンジメタノールを共重合させた非晶性PET基材を用いた。実施例6においては、この点を除き実施例4と同一の条件で偏光膜を製造した。
実施例4においては、第1段の空中補助延伸及び第2段のホウ酸水中延伸のそれぞれの延伸倍率が1.8倍及び3.3倍であったが、実施例7〜9においては、それぞれの延伸倍率を1.2倍及び4.9倍と、1.5倍及び4.0と、2.5倍及び2.4倍とした。これらの実施例においては、この点を除き、実施例4と同様の条件で偏光膜を製造した。例えば、空中補助延伸の延伸温度は130℃であり、液温75℃のホウ酸水溶液を用いてホウ酸水中延伸を行った。実施例8,9の総延伸倍率は、6.0倍となり、実施例4において空中補助延伸倍率1.8倍としたときの総延伸倍率5.94倍に匹敵するものであった。しかしながら、これに対して、実施例7の総延伸倍率は、5.88倍が限界であった。これは、ホウ酸水中延伸において、延伸倍率を4.9倍以上にすることができなかった結果である。このことは、図20を用いて説明した、第1段の空中補助延伸倍率と総延伸倍率との相関関係に及ぼす非晶性PETの延伸可能倍率の影響と推定される。
実施例4においては空中補助延伸温度を130℃に設定したのに対して、実施例10〜12においては、それぞれの空中補助延伸温度を95℃、110℃、150℃に設定した。いずれもPVAのガラス転移温度Tgより高い温度である。これらの実施例においては、この点を除き、例えば空中補助延伸倍率を1.8倍とする点、ホウ酸水中延伸における延伸倍率を3.3倍とする点を含み、実施例4と同様の条件で偏光膜を製造した。実施例4の空中補助延伸温度は130℃である。実施例4を含め、これらの実施例は、延伸温度を95℃、110℃、130℃、及び150℃とすることの違いを除くと、製造条件は全て同じである。
実施例4においては、第1段の空中補助延伸倍率が1.8倍及び第2段のホウ酸水中延伸倍率が3.3倍と設定された。これに対して、実施例13〜15においては、それぞれの第2段のホウ酸水中延伸倍率のみを、2.1倍、3.1倍、3.6倍とした。これは、実施例13〜15における総延伸倍率が、5.04倍(約5倍)、5.58倍(約5.5倍)、6.48倍(約6.5倍)になるように設定したことを意味するものである。実施例4の総延伸倍率は5.94倍(約6倍)である。実施例4を含め、これらの実施例は、5倍、5.5倍、6.0倍、6.5倍の総延伸倍率の違いを除くと製造条件は全て同じである。
実施例16〜18は、以下の相違点を除き、実施例4と同一の条件で製造された光学フィルム積層体である。相違点は、空中補助延伸の延伸方法にある。実施例4においては自由端一軸による延伸方法が用いられているのに対して、実施例16〜18においては、いずれも固定端一軸による延伸方法を採用している。これらの実施例は、いずれも第1段の空中補助延伸倍率を1.8倍に設定し、それぞれの第2段のホウ酸水中延伸倍率のみを3.3倍、3.9倍、4.4倍とした。このことにより、実施例16の場合、総延伸倍率が5.94倍(約6倍)であり、実施例17の場合には、7.02倍(約7倍)、さらに実施例18の場合には、7.92倍(約8倍)となる。実施例16〜18は、この点を除くと製造条件は全て同じである。
比較例3は、比較例1の場合と同様の条件で、200μm厚のPET基材にPVA水溶液を塗布し、乾燥させてPET基材に7μm厚のPVA層を製膜した積層体を生成した。次に、積層体を、液温30℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に浸漬することによって、ヨウ素を吸着させたPVA層を含む着色積層体を生成した。具体的には、着色積層体は、積層体を液温30℃の0.3重量%濃度のヨウ素及び2.1重量%濃度のヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光膜を構成するPVA層の単体透過率が40〜44%になるように任意の時間、浸漬することによって、延伸積層体に含まれるPVA層にヨウ素を吸着させたものである。次に、延伸温度を60℃に設定したホウ酸水中延伸によって、ヨウ素を吸着させたPVA層を含む着色積層体を延伸倍率が5.0倍になるように自由端一軸に延伸することで、PET樹脂基材と一体に延伸された3μm厚のPVA層を含む光学フィルム積層体を種々生成した。
参考例1は、樹脂基材として、結晶性ポリエチレンテレフタレート(以下、「結晶性PET」という)の連続ウェブの基材を用い、200μm厚の結晶性PET基材にPVA水溶液を塗布し、乾燥させて結晶性PET基材に7μm厚のPVA層を製膜した積層体を生成した。結晶性PETのガラス転移温度は80℃である。次に、生成された積層体を110℃に設定した空中高温延伸によって延伸倍率が4.0倍になるように自由端一軸に延伸した延伸積層体を生成した。この延伸処理によって、延伸積層体に含まれるPVA層は、PVA分子が配向された3.3μm厚のPVA層へと変化した。参考例1の場合、延伸温度110℃の空中高温延伸において、積層体を4.0倍以上に延伸することができなかった。
参考例2は、樹脂基材として、参考例1の場合と同様に、結晶性PET基材を用い、200μm厚の結晶性PET基材に7μm厚のPVA層を製膜した積層体を生成した。次に、生成された積層体を100℃の空中高温延伸によって延伸倍率が4.5倍になるように自由端一軸に延伸した延伸積層体を生成した。この延伸処理によって、延伸積層体に含まれるPVA層は、PVA分子が配向された3.3μm厚のPVA層へと変化した。参考例2の場合、延伸温度100℃の空中高温延伸において、積層体を4.5倍以上に延伸することができなかった。
参考例3は、樹脂基材として、参考例1又は2の場合と同様に、結晶性PET基材を用い、200μm厚の結晶性PET基材に7μm厚のPVA層を製膜した積層体を生成した。次に、生成された積層体を液温30℃のヨウ素及びヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的に生成される偏光膜を構成するPVA層の単体透過率が40〜44%になるように任意の時間、浸漬することによって、積層体に含まれるPVA層にヨウ素を吸着させた着色積層体を種々生成した。しかる後に、生成された着色積層体を90℃の空中高温延伸によって、延伸倍率が4.5倍になるように自由端一軸に延伸し、着色積層体から偏光膜に相当するヨウ素を吸着させたPVA層を含む延伸積層体を生成した。この延伸処理によって、着色積層体から生成された延伸積層体に含まれるヨウ素を吸着させたPVA層は、PVA分子が配向された3.3μm厚のPVA層へと変化した。参考例3の場合、延伸温度90℃の空中高温延伸において、積層体を4.5倍以上に延伸することができなかった。
[厚みの測定]
非晶性PET基材、結晶性PET基材、及びPVA層の厚みは、デジタルマイクロメーター(アンリツ社製KC−351C)を用いて測定した。
偏光膜の単体透過率T、平行透過率Tp、直交透過率Tcは、紫外可視分光光度計(日本分光社製V7100)を用いて測定した。これらのT、Tp、Tcは、JIS Z
8701の2度視野(C光源)により測定して視感度補正を行なったY値である。
偏光度Pを上記の透過率を用い、次式により求めた。
偏光度P(%)={(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
測定装置は、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)(Perkin Elmer社製、商品名:「SPECTRUM2000」)を用いた。偏光を測定光として、全反射減衰分光(ATR:attenuated total reflection)測定により、PET樹脂層表面の評価を行った。配向関数の算出は以下の手順で行った。測定偏光を延伸方向に対して0°と90°にした状態で測定を実施した。得られたスペクトルの1340cm-1の吸収強度を用いて、以下に記した(式4)(出典:H. W. Siesler,Adv. Polym. Sci. , 65, 1(1984))に従い算出した。なお、f=1のとき完全配向、f=0のときランダムとなる。また、1340cm-1のピークは、PETのエチレングリコールユニットのメチレン基起因の吸収といわれている。
(式4)f=(3<cos2θ>−1)/2
=[(R−1)(R0+2)]/[(R+2)(R0−1)]
=(1−D)/[c(2D+1)]
=−2×(1−D)/(2D+1)
但し
c=(3cos2β−1)/2
β=90deg
θ:延伸方向に対する分子鎖の角度
β:分子鎖軸に対する遷移双極子モーメントの角度
R0=2cot2β
1/R=D=(I⊥)/(I//)
(PETが配向するほどDの値が大きくなる。)
I⊥:偏光を延伸方向と垂直方向に入射して測定したときの吸収強度
I//:偏光を延伸方向と平行方向に入射して測定したときの吸収強度
測定装置は、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)(Perkin Elmer社製、商品名:「SPECTRUM2000」)を用いた。偏光を測定光として、全反射減衰分光(ATR:attenuated total reflection)測定により、PVA樹脂層表面の評価を行った。配向関数の算出は以下の手順で行った。測定偏光を延伸方向に対して0°と90°にした状態で測定を実施した。得られたスペクトルの2941cm-1の吸収強度を用いて、以下に記した(式4)(出典:H. W. Siesler,Adv. Polym. Sci. , 65, 1(1984))に従い算出した。また、下記強度Iは3330cm-1を参照ピークとして、2941cm-1/3330cm-1の値を用いた。なお、f=1のとき完全配向、f=0のときランダムとなる。また、2941cm-1のピークは、PVAの主鎖(−CH2−)の振動起因の吸収といわれている。
(式4)f=(3<cos2θ>−1)/2
=[(R−1)(R0+2)]/[(R+2)(R0−1)]
=(1−D)/[c(2D+1)]
=−2×(1−D)/(2D+1)
但し
c=(3cos2β−1)/2
β=90deg
θ:延伸方向に対する分子鎖の角度
β:分子鎖軸に対する遷移双極子モーメントの角度
R0=2cot2β
1/R=D=(I⊥)/(I//)
(PVAが配向するほどDの値が大きくなる。)
I⊥:偏光を延伸方向と垂直方向に入射して測定したときの吸収強度
I//:偏光を延伸方向と平行方向に入射して測定したときの吸収強度
測定装置は、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)(Perkin Elmer社製、商品名:「SPECTRUM2000」)を用いた。偏光を測定光として、全反射減衰分光(ATR:attenuated total reflection)測定により、PVA樹脂層表面の評価を行った。結晶化度の算出は以下の手順で行った。測定偏光を延伸方向に対して0°と90°にした状態で測定を実施した。得られたスペクトルの1141cm-1及び1440cm-1の強度を用いて、下式に従い算出した。事前に、1141cm-1の強度の大きさが結晶部分の量と相関性があることを確認しており、1440cm-1を参照ピークとして下記式より結晶化指数を算出している。(式6)更に、結晶化度が既知のPVAサンプルを用いて、事前に結晶化指数と結晶化度の検量線を作成し、検量線を用いて結晶化指数から結晶化度を算出している。(式5)
(式5) 結晶化度 = 63.8×(結晶化指数)−44.8
(式6) 結晶化指数 = ((I(1141cm-1)0° + 2×I(1141cm-1)90° )/ 3)/((I(1440cm-1)0° + 2×I(1440cm-1)90° )/ 3)
但し
I(1141cm-1)0°:偏光を延伸方向と平行方向に入射して測定したときの1141cm-1の強度
I(1141cm-1)90°:偏光を延伸方向と垂直方向に入射して測定したときの1141cm-1の強度
I(1440cm-1)0°:偏光を延伸方向と平行方向に入射して測定したときの1440cm-1の強度
I(1440cm-1)90°:偏光を延伸方向と垂直方向に入射して測定したときの1440cm-1の強度
図11及び図12に、上述の偏光膜を使用した光学的表示装置の実施形態を例示的に示す。
次に、本発明に使用することができる光学フィルム積層体の製造の一実施形態を示す図30について説明する。図9又は図10に示すように、例えば非晶性PETからなる熱可塑性樹脂基材1は、積層体作成装置20による製膜と、オーブン30内での空中補助延伸、染色装置40における2色性色素による染色、及びホウ酸水溶液槽50における水中延伸を経て、基材1上に厚み10μm以下の、具体的には、厚み3〜4μmの偏光膜3が形成された光学フィルム積層体400となって、延伸装置外に送り出される。ここで、光学フィルム積層体400は、一旦ロール状に巻かれても良いし、そのまま連続的に次工程に送られるようにしても良い。図30に示される光学フィルム積層体形成装置は、次工程として、セパレータフィルム貼り合せステーション500と、欠点検査ステーション600とを備える。
2 PVA系樹脂層
3 偏光膜
4 光学機能フィルム
5 第2光学機能フィルム
7 PVA系樹脂層を含む積層体
8 延伸積層体
8’ 延伸積層体のロール
8’’ 不溶化された延伸積層体
9 着色積層体
9’ 架橋された着色積層体
10 光学フィルム積層体
10a 粘着剤層付光学フィルム積層体
11 光学機能フィルム積層体
20 積層体作製装置
21 塗工手段
22 乾燥手段
23 表面改質処理装置
30 空中補助延伸処理装置
31 延伸手段
32 巻取装置
33 オーブン
40 染色装置
41 染色液
42 染色浴
43 繰出装置
50 ホウ酸水中処理装置
51 ホウ酸水溶液
52 ホウ酸浴
53 延伸手段
60 不溶化処理装置
61 ホウ酸不溶化水溶液
70 架橋処理装置
71 ホウ酸架橋水溶液
80 洗浄装置
81 洗浄液
90 乾燥装置
91 巻取装置
100 貼合せ/転写装置
101 繰出/貼合せ装置
102 巻取/転写装置
(A) 積層体作製工程
(B) 空中補助延伸工程
(C) 染色工程
(D) ホウ酸水中延伸工程
(E) 第1不溶化工程
(F) 第2不溶化を含む架橋工程
(G) 洗浄工程
(H) 乾燥工程
(I) 貼合せ/転写工程
200 貼合せ装置
200b 上側貼合せローラ
213 真空吸引ロール
500 セパレータフィルム貼り付けステーション
503 セパレータフィルム
680 光学フィルム積層体ロール
630、650 欠点検出部
W 液晶表示パネル
670 制御装置
Claims (18)
- 厚さ10μm以下の偏光膜を少なくとも含む光学フィルムと、前記光学フィルムに粘着剤層を介して貼り付けられた、該粘着剤層に対する接着力が前記光学フィルムの前記粘着剤層に対する接着力より弱いキャリアフィルムと、からなる、キャリアフィルム付光学フィルム積層体を使用して、長辺及び短辺を有する矩形形状のパネルに前記光学フィルム積層体を順次的に貼り付ける方法であって、
前記キャリアフィルム付光学フィルム積層体に対し、長さ方向に、前記パネルの前記長辺及び短辺の寸法の一方に対応する間隔をもって、前記キャリアフィルムとは反対側の前記光学フィルムの面から、前記キャリアフィルムの前記光学フィルムに隣接する面に達する深さのスリットを、前記キャリアフィルム付光学フィルム積層体の幅方向に、複数個、順次形成して、長さ方向に隣接する2つの前記スリット間に、前記キャリアフィルムに支持された光学フィルムのシートを形成し、
前記パネルを貼り合せ位置に順次的に送り、
前記スリットが形成された前記キャリアフィルム付光学フィルム積層体を、前記光学フィルムのシートの各々が、前記貼り合せ位置に順次的に送られてくる前記パネルと同期するように、前記貼り合せ位置に向けて送り、
前記貼り合わせ位置の手前において、前記粘着剤層が前記光学フィルムのシートの側に残される状態で、前記光学フィルムのシートを前記キャリアフィルムから剥がしながら、該光学フィルムのシートの少なくとも移動方向前端部分を保持して前記貼り合せ位置に送られてきた前記パネルに重ね、前記パネルと前記光学フィルムのシートとを前記粘着剤層を介して貼り合せる、
段階を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載した方法であって、前記偏光膜は、連続ウェブ状の熱可塑性樹脂基材上にポリビニルアルコール系樹脂層を形成した積層体に対して、総延伸倍率が5倍〜8.5倍となるように、空中補助延伸とホウ酸水中延伸からなる2段階の長さ方向1軸延伸を施す段階と、2色性色素による染色を施す段階とによって該樹脂基材上に形成されたものであり、前記光学フィルムは、前記偏光膜が前記熱可塑性樹脂基材上に形成された積層体であることを特徴とする方法。
- 請求項1又は請求項2に記載した方法であって、前記光学フィルム積層体は、全体の厚みが170μm以下であることを特徴とする方法。
- 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載した方法であって、前記光学フィルム積層体として、前記パネルの前記長辺及び短辺の寸法の他方に対応する幅を有するものを使用することを特徴とする方法。
- 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載した方法であって、前記貼り合せ段階における前記光学フィルムのシートの保持は、真空吸引により行われることを特徴とする方法。
- 請求項5に記載した方法であって、真空吸引は、前記光学フィルムのシートを前記パネルに押圧して貼り付ける貼り付けロールを真空吸引ロールとして構成することにより与えられることを特徴とする方法。
- 請求項5に記載した方法であって、真空吸引は、前記貼り付け位置の手前側に配置された真空吸引プレートにより与えられることを特徴とする方法。
- 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載した方法であって、前記光学フィルムは、前記キャリアフィルムとは反対側の面に光学機能フィルムが接着された積層体であることを特徴とする方法。
- 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載した方法であって、前記光学フィルムは、前記偏光膜と前記粘着剤層との間に第2の光学機能フィルムが配置された積層体あることを特徴とする方法。
- 請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載された方法であって、
前記キャリアフィルムは、該粘着剤層に接する表面の該粘着剤層に対する接着力が前記光学フィルムと該粘着剤層との間の接着力よりも弱い表面を有するものである
ことを特徴とする方法。 - 請求項2に記載した方法であって、
前記偏光膜は、
単体透過率をT、偏光度をPとしたとき、
P>―(100.929T―42.4―1)×100(ただし、T<42.3)、および
P≧99.9(ただし、T≧42.3)
の条件を満足する光学特性を有するようにされたものである
ことを特徴とする方法。 - 請求項2に記載した方法であって、
前記偏光膜は、
単体透過率をT、偏光度をPとしたとき、
T≧42.5、及びP≧99.5
の条件を満足する光学特性を有するようにされたものである
ことを特徴とする方法。 - 請求項2、請求項11又は請求項12のいずれか1項に記載した方法であって、前記空中補助延伸時の延伸倍率が3.5倍以下であることを特徴する方法。
- 請求項2、請求項11から請求項13までのいずれか1項に記載した方法であって、前記二色性物質の吸着は、水溶媒に、ヨウ素濃度0.12〜0.30重量%の範囲のヨウ素を含む染色液に前記ポリビニルアルコール系樹脂層を浸漬させることによって行われることを特徴とする方法。
- 厚さ10μm以下の偏光膜を少なくとも含む光学フィルムと、前記光学フィルムに粘着剤層を介して貼り付けられた、該粘着剤層に対する接着力が前記光学フィルムの前記粘着剤層に対する接着力より弱いキャリアフィルムと、からなる、キャリアフィルム付光学フィルム積層体を使用して、長辺及び短辺を有する矩形形状のパネルに前記光学フィルムを順次的に貼り付ける貼り付け装置であって、
前記キャリアフィルム付光学フィルム積層体を長さ方向に送る光学フィルム積層体送り機構と、
前記送り機構により長さ方向に送られる前記キャリアフィルム付光学フィルム積層体に対し、長さ方向に、前記パネルの前記長辺及び短辺の寸法の一方に対応する間隔をもって、前記キャリアフィルムとは反対側の前記光学フィルムの面から、前記キャリアフィルムの前記光学フィルムに隣接する面に達する深さのスリットを、前記キャリアフィルム付光学フィルム積層体の幅方向に、複数個、順次形成して、長さ方向に隣接する2つの前記スリット間に、前記キャリアフィルムに支持された光学フィルムのシートを形成するスリット形成機構と、
前記パネルを貼り合せ位置に順次的に送るパネル送り機構と、
前記貼り合せ位置に順次的に送られてくる前記パネルと同期するように、前記貼り合せ位置に向けて送り込まれる前記光学フィルムのシートの各々に対し、前記貼り合わせ位置の手前において、前記粘着剤層が前記光学フィルムのシートの側に残される状態で、前記光学フィルムのシートを前記キャリアフィルムから剥がしながら、該光学フィルムのシートを前記貼り合せ位置に送られてきた前記パネルに重ねるように送り込む、キャリアフィルム剥離機構と、
前記貼り合わせ位置に配置され、該貼り合わせ位置に送られてきた前記パネルと前記光学フィルムのシートとを前記粘着剤層を介して貼り合せる、貼り合わせ機構と、
前記キャリアフィルムが剥がされた前記光学フィルムのシートの少なくとも移動方向前端部分を保持して該シートを前記貼り合わせ機構に送り込む保持機構と、
を備えることを特徴とする貼り付け装置。 - 請求項15に記載した貼り付け装置であって、前記保持機構は、真空吸引装置を含むことを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項15に記載した貼り付け装置であって、前記保持機構は、前記貼り合わせ機構を構成する貼り合わせロールを、真空吸引ロールとすることにより構成されたことを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項15に記載した貼り付け装置であって、前記保持機構は、真空吸引プレートにより構成されたことを特徴とする貼り付け装置。
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