JP2013064969A - 偏光性積層フィルムおよび偏光板の製造方法 - Google Patents

偏光性積層フィルムおよび偏光板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基材フィルムにプライマー層を形成した後に一旦巻き取った場合でもブロッキングが発生せず、その後の搬送工程でも搬送ロールへのくっ付きもない偏光性積層フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】基材フィルムの一方の面にプライマー溶液を塗工してプライマー層を形成するプライマー層形成工程と、上記プライマー層の上にポリビニルアルコール系樹脂層を形成し、上記基材フィルム、上記プライマー層および上記ポリビニルアルコール系樹脂層をこの順で備えた積層フィルムを得る、ポリビニルアルコール系樹脂層形成工程と、上記積層フィルムを延伸する延伸工程と、上記積層フィルムの上記ポリビニルアルコール系樹脂層を二色性色素で染色して偏光子層とする染色工程とをこの順で含む、上記基材フィルム、上記プライマー層および上記偏光子層をこの順で備えた偏光性積層フィルムの製造方法製造方法である。
【選択図】図1

Description

本発明は、偏光性積層フィルムおよび偏光板の製造方法に関する。
偏光板は、液晶表示装置などの表示装置における偏光の供給素子等として広く用いられている。かかる偏光板として、従来より、ポリビニルアルコール(PVA)系樹脂からなる偏光フィルム(偏光子層)にトリアセチルセルロース(TAC)からなる保護フィルムを接着したものが使用されているが、近年、液晶表示装置のノート型パーソナルコンピュータや携帯電話などモバイル機器への展開などに伴い、薄肉軽量化が求められている。
従来は、ポリビニルアルコール系樹脂からなるフィルムを単独で延伸してから、あるいは延伸しながら、染色処理や架橋処理を施して偏光フィルムを作製し、これを保護フィルム等に積層することで偏光板を製造していたが、偏光フィルム単独での限界の厚さまでしか薄型化することができなかった。このため、基材フィルムの表面に偏光子層のポリビニルアルコール系樹脂層を設けた後、基材フィルムごとポリビニルアルコール系樹脂層を乾式延伸し、染色処理および架橋処理を施してポリビニルアルコール系樹脂層を偏光子層とすることで、基材フィルムと偏光子層との合計の厚さを限界まで薄くすることができ、偏光子層(偏光フィルム)としての厚さを従来よりも薄くできる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、基材フィルムとポリビニルアルコール樹脂層との密着性は強いとは言えず、延伸工程における延伸時や、染色工程における染色溶液への浸漬時に、ポリビニルアルコール樹脂層が基材フィルムから剥離してしまうという不具合が考えられる。
そこで、基材フィルムとポリビニルアルコール樹脂層との密着力を向上させるため、基材フィルムとポリビニルアルコール樹脂層との間にプライマー層を設けることが提案されている。例えば、特許文献2には、ポリビニルアルコール系樹脂と架橋剤(エポキシ樹脂)とを混合したプライマー溶液を塗工してプライマー層を設けることが記載されている。
ここで、好ましいエポキシ樹脂の配合量は、溶媒である水100重量部に対して0.2〜5.5重量部程度であり、好ましいポリビニルアルコール系樹脂の配合量は、水100重量部に対して1〜25重量部程度であることが記載されていることから、プライマー溶液中のエポキシ樹脂の濃度としては0.16〜5.16重量%となっている。しかし、この組成では、プライマー層を設けた後に一旦巻き取る場合に、ブロッキング(巻き取ったフィルム同士の圧着)が発生してしまう場合や、プライマー層を設けた後にフィルム搬送用のガイドロールやニップロールへプライマー層がくっ付いて、フィルム搬送に不具合が発生してしまう場合があった。
特開2000−338329号公報 特開2007−272176号公報
上記の課題に鑑みて、本発明は、基材フィルムとポリビニルアルコール系樹脂層(偏光子層)との間にプライマー層を形成する偏光性積層フィルムの製造方法において、基材フィルムにプライマー層を形成した後に一旦巻き取った場合でもブロッキングが発生せず、その後の搬送工程でも搬送ロールへのくっ付きもなく、かつ、製造後の偏光性積層フィルムにおける基材フィルムとポリビニルアルコール系樹脂層との密着力を落とすことのない方法を提供することを目的とする。
本発明は、基材フィルムの一方の面にプライマー溶液を塗工してプライマー層を形成するプライマー層形成工程と、
上記プライマー層の上にポリビニルアルコール系樹脂層を形成し、上記基材フィルム、上記プライマー層および上記ポリビニルアルコール系樹脂層をこの順で備えた積層フィルムを得る、ポリビニルアルコール系樹脂層形成工程と、
上記積層フィルムを延伸する延伸工程と、
上記積層フィルムの上記ポリビニルアルコール系樹脂層を二色性色素で染色して偏光子層とする染色工程とをこの順で含む、
上記基材フィルム、上記プライマー層および上記偏光子層をこの順で備えた偏光性積層フィルムの製造方法であって、
上記プライマー溶液中のエポキシ系架橋剤の濃度が0.1重量%未満である偏光性積層フィルムの製造方法である。
上記プライマー層形成工程で得られたプライマー層が形成された上記基材フィルムを一旦巻き取り、巻き取られた上記プライマー層が形成された基材フィルムを再度巻き出した後、ポリビニルアルコール系樹脂層形成工程を行うことが好ましい。
上記プライマー層形成工程で得られたプライマー層が形成された基材フィルムをロールによりポリビニルアルコール系樹脂層形成工程を行う場所に搬送した後、ポリビニルアルコール系樹脂層形成工程を行うことが好ましい。
上記プライマー層形成工程と上記搬送と上記ポリビニルアルコール系樹脂層形成工程とは、この順で連続して実施されることが好ましい。
上記基材フィルムはポリオレフィン系樹脂からなることが好ましい。
上記プライマー溶液はポリビニルアルコール系樹脂を含むことが好ましい。
上記プライマー溶液の溶媒は、基材フィルムとの溶解性の低いものであることが好ましい。
上記延伸工程における延伸倍率が5倍より大きいことが好ましい。
上記プライマー層の上記延伸工程前の厚さが0.05〜1.0μm以下であることが好ましい。
上記ポリビニルアルコール系樹脂層の上記延伸工程前の厚さが3〜30μmであることが好ましい。上記偏光子層の厚さが10μm以下であることが好ましい。
また、本発明は、偏光子層、および、該偏光子層の一方の面に形成された保護フィルムを備える偏光板の製造方法であって、
上記の製造方法によって得られた偏光性積層フィルムの上記基材フィルム側とは反対側の面に保護フィルムを貼合する保護フィルム貼合工程と、
上記基材フィルムを偏光性積層フィルムから剥離する基材フィルム剥離工程と、
をこの順で含む、偏光板の製造方法にも関する。
本願では、偏光性積層フィルムの製造において、基材フィルムとポリビニルアルコール系樹脂層(偏光子層)との間にプライマー層を形成するために用いるプライマー溶液中に加えるエポキシ系架橋剤の濃度を抑えることにより、基材フィルムとポリビニルアルコール系樹脂層との密着力を落とさずに、基材フィルムにプライマー層を形成した後に一旦巻き取った場合において、ブロッキングが発生せず、フィルム搬送用のロールにくっ付くことの無いプライマー層を形成することができる。
本発明の偏光性積層フィルムの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。 本発明の偏光性積層フィルムの製造方法の他の一実施形態を示すフローチャートである。 本発明の偏光板の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。 本発明の偏光板の製造方法の他の一実施形態を示すフローチャートである。
本明細書においては、基材フィルムの一方の面にプライマー層を介してポリビニルアルコール(PVA)系樹脂層が積層されてなる積層体を「積層フィルム」という。また、偏光子としての機能を有するポリビニルアルコール系樹脂層(ポリビニルアルコール系樹脂からなる層)を「偏光子層」といい、基材フィルムの一方の面に偏光子層を備えた積層体を「偏光性積層フィルム」という。また、偏光子層の一方の面に保護フィルムを備えた積層体を「偏光板」という。以下、各構成要素について詳細に説明する。
[基材フィルム]
基材フィルムに用いる樹脂としては、例えば、透明性、機械的強度、熱安定性、延伸性などに優れる熱可塑性樹脂が用いられ、それらのTg(ガラス転移温度)またはTm(融点)に応じて適切な樹脂を選択できる。熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂)、(メタ)アクリル系樹脂、セルロースエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、およびこれらの混合物、共重合物などが挙げられる。これらの中でも、特に、ポリオレフィン系樹脂が好適に用いられる。
ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられ、安定的に高倍率に延伸しやすく好ましい。また、プロピレンにエチレンを共重合することで得られるエチレン−ポリプロピレン共重合体なども用いることも出来る。共重合は他の種類のモノマーでも可能であり、プロピレンに共重合可能な他種のモノマーとしては、たとえば、エチレン、α−オレフィンを挙げることができる。α−オレフィンとしては、炭素数4以上のα−オレフィンが好ましく用いられ、より好ましくは、炭素数4〜10のα−オレフィンである。炭素数4〜10のα−オレフィンの具体例を挙げれば、たとえば、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン等の直鎖状モノオレフィン類;3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン等の分岐状モノオレフィン類;ビニルシクロヘキサンなどである。プロピレンとこれに共重合可能な他のモノマーとの共重合体は、ランダム共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよい。共重合体中の当該他のモノマー由来の構成単位の含有率は、「高分子分析ハンドブック」(1995年、紀伊国屋書店発行)の第616頁に記載されている方法に従い、赤外線(IR)スペクトル測定を行なうことにより求めることができる。
上記のなかでも、プロピレン系樹脂フィルムを構成するプロピレン系樹脂として、プロピレンの単独重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−1−ブテンランダム共重合体、および、プロピレン−エチレン−1−ブテンランダム共重合体が好ましく用いられる。
また、プロピレン系樹脂フィルムを構成するプロピレン系樹脂の立体規則性は、実質的にアイソタクチックまたはシンジオタクチックであることが好ましい。実質的にアイソタクチックまたはシンジオタクチックの立体規則性を有するプロピレン系樹脂からなるプロピレン系樹脂フィルムは、その取扱い性が比較的良好であるとともに、高温環境下における機械的強度に優れている。
ポリエステル系樹脂は、エステル結合を有するポリマーであり、主に、多価カルボン酸と多価アルコールの重縮合体である。用いられる多価カルボン酸は、主に2価のジカルボン酸が用いられ、たとえば、イソフタル酸、テレフタル酸、ジメチルテレフタレート、ナフタレンジカルボン酸ジメチルなどが挙げられる。また、用いられる多価アルコールも主に2価のジオールが用いられ、プロパンジオール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。具体的な樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンナフタレート、ポリシクロへキサンジメチルテレフタレート、ポリシクロヘキサンジメチルナフタレート、などが挙げられる。これらのブレンド樹脂や、共重合体も好適に用いることが出来る。
環状ポリオレフィン系樹脂としては、好ましくはノルボルネン系樹脂が用いられる。環状ポリオレフィン系樹脂は、環状オレフィンを重合単位として重合される樹脂の総称であり、たとえば、特開平1−240517号公報、特開平3−14882号公報、特開平3−122137号公報等に記載されている樹脂が挙げられる。具体例としては、環状オレフィンの開環(共)重合体、環状オレフィンの付加重合体、環状オレフィンとエチレン、プロピレン等のα−オレフィンとその共重合体(代表的にはランダム共重合体)、およびこれらを不飽和カルボン酸やその誘導体で変性したグラフト重合体、ならびにそれらの水素化物などが挙げられる。環状オレフィンの具体例としては、ノルボルネン系モノマーが挙げられる。
環状ポリオレフィン系樹脂としては種々の製品が市販されている。具体例としては、Topas(登録商標)(Ticona社製)、アートン(登録商標)(JSR(株)製)、ゼオノア(ZEONOR)(登録商標)(日本ゼオン(株)製)、ゼオネックス(ZEONEX)(登録商標)(日本ゼオン(株)製)、アペル(登録商標)(三井化学(株)製)等が挙げられる。
(メタ)アクリル系樹脂としては、任意の適切な(メタ)アクリル系樹脂を採用し得る。たとえば、ポリメタクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸エステル、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸メチル−スチレン共重合体(MS樹脂など)、脂環族炭化水素基を有する重合体(たとえば、メタクリル酸メチル−メタクリル酸シクロヘキシル共重合体、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸ノルボルニル共重合体など)等が挙げられる。好ましくは、ポリ(メタ)アクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸C1−6アルキルが挙げられる。(メタ)アクリル系樹脂として、より好ましくは、メタクリル酸メチルを主成分(50〜100重量%、好ましくは70〜100重量%)とするメタクリル酸メチル系樹脂が用いられる。
セルロースエステル系樹脂は、セルロースと脂肪酸のエステルである。このようセルロースエステル系樹脂の具体例としては、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルローストリプロピオネート、セルロースジプロピオネートなどが挙げられる。
また、これらの共重合物や、水酸基の一部を他種の置換基などで修飾された物なども挙げられる。これらの中でも、セルローストリアセテートが特に好ましい。セルローストリアセテートは多くの製品が市販されており、入手容易性やコストの点でも有利である。セルローストリアセテートの市販品の例としては、フジタック(登録商標)TD80(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD80UF(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD80UZ(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD40UZ(富士フィルム(株)製)、KC8UX2M(コニカミノルタオプト(株)製)、KC4UY(コニカミノルタオプト(株)製)などが挙げられる。
ポリカーボネート系樹脂は、カルボナート基を介してモノマー単位が結合されたポリマーからなるエンジニアリングプラスチックであり、高い耐衝撃性、耐熱性、難燃性を有する樹脂である。また、高い透明性を有することから光学用途でも好適に用いられる。光学用途では光弾性係数を下げるためにポリマー骨格を修飾したような変性ポリカーボネートと呼ばれる樹脂や、波長依存性を改良した共重合ポリカーボネートなども市販されており、好適に用いることが出来る。このようなポリカーボネート樹脂は広く市販されており、たとえば、パンライト(登録商標)(帝人化成(株))、ユーピロン(登録商標)(三菱エンジニアリングプラスチック(株))、SDポリカ(登録商標)(住友ダウ(株))、カリバー(登録商標)(ダウケミカル(株))などが挙げられる。
基材フィルムは、上述の樹脂1種類のみからなるフィルムであっても構わないし、樹脂2種類以上をブレンドしてなるフィルムであっても構わない。該基材フィルムは、単層フィルムであってもよく、多層フィルムであってもよい。
基材フィルムには、上記の熱可塑性樹脂の他に、任意の適切な添加剤が添加されていてもよい。このような添加剤としては、たとえば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、滑剤、可塑剤、離型剤、着色防止剤、難燃剤、核剤、帯電防止剤、顔料、着色剤などが挙げられる。基材フィルム中の上記にて例示した熱可塑性樹脂の含有量は、好ましくは50〜100重量%、より好ましくは50〜99重量%、さらに好ましくは60〜98重量%、特に好ましくは70〜97重量%である。基材フィルム中の熱可塑性樹脂の含有量が50重量%未満の場合、熱可塑性樹脂が本来有する高透明性等が十分に発現されないおそれがあるからである。
延伸前の基材フィルムの厚さは、適宜に決定しうるが、一般には強度や取扱性等の作業性の点から、好ましくは1〜500μm、より好ましくは1〜300μm、さらに好ましくは5〜200μm、最も好ましくは5〜150μmである。
基材フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂層との密着性を向上させるために、少なくともプライマー層が形成される側の表面に、コロナ処理、プラズマ処理、火炎処理等を行ってもよい。
(プライマー層)
基材フィルムの偏光子層が形成される側の表面には、基材フィルムとポリビニルアルコール系樹脂層との密着性を向上させるために、プライマー層が形成される。プライマー層を構成する材料としては、基材フィルムとポリビニルアルコール系樹脂層との両方にある程度強い密着力を発揮する材料であれば特に限定されない。たとえば、透明性、熱安定性、延伸性などに優れる熱可塑性樹脂が用いられる。具体的には、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。中でも、密着性がよいポリビニルアルコール系樹脂が好ましく用いられる。
プライマー層として使用されるポリビニルアルコール系樹脂としては、たとえば、ポリビニルアルコール樹脂およびその誘導体が挙げられる。ポリビニルアルコール樹脂の誘導体としては、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタールなどの他、ポリビニルアルコール樹脂をエチレン、プロピレン等のオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸のアルキルエステル、アクリルアミドなどで変性したものが挙げられる。上述のポリビニルアルコール系樹脂材料の中でも、ポリビニルアルコール樹脂を用いるのが好ましい。
本発明においては、プライマー層を形成するために用いられるプライマー溶液中のエポキシ系架橋剤の濃度が0.1重量%未満である。これにより、基材フィルムとポリビニルアルコール系樹脂層との密着力を落とさずに、ブロッキングの発生しないプライマー層を形成することができる。
プライマー層の強度を上げるために、上記の熱可塑性樹脂にエポキシ系架橋剤以外の架橋剤を添加してもよい。エポキシ系架橋剤は、プライマー溶液中の固形分の濃度として、0.1重量%未満であれば添加することができるが、添加しないことが好ましい。エポキシ系架橋剤以外の架橋剤としては、有機系、無機系など公知のものを使用することができる。使用する熱可塑性樹脂に対して、より適切なものを適宜選択すればよい。エポキシ系架橋剤以外の架橋剤としては、たとえば、イソシアネート系架橋剤、ジアルデヒド系の架橋剤、金属キレート系の架橋剤などの低分子架橋剤の他にも、メチロール化メラミン樹脂などの高分子系の架橋剤なども用いることが出来る。熱可塑性樹脂としてポリビニルアルコール系樹脂を使用する場合は、架橋剤として、メチロール化メラミン、ジアルデヒド、金属キレート架橋剤などを用いることが特に好ましい。
プライマー層の厚さ(延伸工程前)は、好ましくは0.05〜1μmであり、さらに好ましくは0.1〜0.4μmである。0.05μmより薄くなると、一般に基材フィルムとポリビニルアルコール層との密着力が低下する傾向があり、1μmより厚くなると、偏光板が厚くなる。
[偏光子層]
偏光子層は、具体的には、一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂層に二色性色素を吸着配向させたものである。
ポリビニルアルコール系樹脂層を構成するポリビニルアルコール系樹脂としては、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化したものを用いることができる。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルのほか、酢酸ビニルと共重合可能な他の単量体との共重合体などが例示される。酢酸ビニルに共重合可能な他の単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類、アンモニウム基を有するアクリルアミド類などが挙げられる。
偏光子層(ポリビニルアルコール系樹脂層)を構成するポリビニルアルコール系樹脂は、完全けん化品であることが好ましい。けん化度の範囲は、80.0モル%〜100.0モル%であるものが好ましく、90.0モル%〜99.5モル%の範囲であるものがより好ましく、さらには94.0モル%〜99.0モル%の範囲であるものが特に好ましい。
けん化度が80.0モル%未満であると、一般に偏光板にした後の耐水性・耐湿熱性が低下する傾向がある。また、ケン化度が99.5モル%を超えるポリビニルアルコール系樹脂を使用した場合には、一般に染色速度が遅くなる傾向があり、十分な偏光性能を有する偏光性積層フィルムが得られない場合や、製造において通常の数倍もの時間を要する場合がある。
ここでいうケン化度とは、ポリビニルアルコール系樹脂の原料であるポリ酢酸ビニル系樹脂に含まれる酢酸基がケン化工程により水酸基に変化した割合をユニット比(モル%)で表したものであり、下記式で定義される数値である。JIS K 6726(1994)で規定されている方法で求めることができる。

ケン化度(モル%)=(水酸基の数)÷(水酸基の数+酢酸基の数)×100

ケン化度が高いほど、水酸基の割合が高いことを示しており、すなわち結晶化を阻害する酢酸基の割合が低いことを示している。
また、本発明に用いるポリビニルアルコール系樹脂は、一部が変性されている変性ポリビニルアルコールでもよい。例えば、ポリビニルアルコール系樹脂をエチレン、プロピレン等のオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸のアルキルエステル、アクリルアミドなどで変性したものなどが挙げられる。変性の割合は30モル%未満であることが好ましく、10モル%未満であることがより好ましい。30モル%を超える変性を行うと、二色性色素を吸着しにくくなり、偏光性能が低くなってしまう傾向がある。
ポリビニルアルコール系樹脂の平均重合度も特に限定されるものではないが、100〜10000が好ましく、1500〜8000がより好ましく、さらには2000〜5000であることが特に好ましい。ここでいう平均重合度もJIS K 6726(1994)によって定められた方法によって求められる数値である。
このような特性を有するポリビニルアルコール系樹脂としては、例えば(株)クラレ製のPVA124(ケン化度:98.0〜99.0モル%)、PVA117(ケン化度:98.0〜99.0モル%)、PVA624(ケン化度:95.0〜96.0モル%)およびPVA617(ケン化度:94.5〜95.5モル%);例えば日本合成化学工業(株)製のAH−26(ケン化度:97.0〜98.8モル%)、AH−22(ケン化度:97.5〜98.5モル%)、NH−18(ケン化度:98.0〜99.0モル%)、およびN−300(ケン化度:98.0〜99.0モル%);例えば日本酢ビ・ポバール(株)のJC−33(ケン化度:99.0モル%以上)、JM−33(ケン化度:93.5〜95.5モル%)、JM−26(ケン化度:95.5〜97.5モル%)、JP−45(ケン化度:86.5〜89.5モル%)、JF−17(ケン化度:98.0〜99.0モル%)、JF−17L(ケン化度:98.0〜99.0モル%)、および、JF−20(ケン化度:98.0〜99.0モル%)などが挙げられ、本発明において好適に用いることができる。
かかるポリビニルアルコール系樹脂を製膜することで、ポリビニルアルコール系樹脂層が形成される。ポリビニルアルコール系樹脂を製膜する方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法で製膜することができるが、所望の厚さの偏光子層を得やすいという点から、ポリビニルアルコール系樹脂の溶液を基材フィルム上に塗布して製膜することが好ましい。
かかるポリビニルアルコール系樹脂層が、基材フィルムとともに延伸されて配向し、さらに二色性色素が吸着配向されて、偏光子層となる。延伸倍率は、好ましくは5倍より大きく、さらに好ましくは5倍より大きく、かつ17倍以下である。
偏光子層の厚さ(延伸後のポリビニルアルコール系樹脂層の厚さ)は10μm以下であり、好ましくは7μm以下である。偏光子層の厚さを10μm以下とすることにより、薄型の偏光性積層フィルムを構成することができる。
偏光子層に用いる二色性色素としては、たとえば、ヨウ素や有機染料などが挙げられる。有機染料としては、たとえば、レッドBR、レッドLR、レッドR、ピンクLB、ルビンBL、ボルドーGS、スカイブルーLG、レモンイエロー、ブルーBR、ブルー2R、ネイビーRY、グリーンLG、バイオレットLB、バイオレットB、ブラックH、ブラックB、ブラックGSP、イエロー3G、イエローR、オレンジLR、オレンジ3R、スカーレットGL、スカーレットKGL、コンゴーレッド、ブリリアントバイオレットBK、スプラブルーG、スプラブルーGL、スプラオレンジGL、ダイレクトスカイブルー、ダイレクトファーストオレンジS、ファーストブラックなどが使用できる。これらの二色性物質は、一種類でも良いし、二種類以上を併用して用いても良い。
[保護フィルム]
保護フィルムは、光学機能を有さない単なる保護フィルムであってもよく、位相差フィルムや輝度向上フィルムといった光学機能を併せ持つ保護フィルムであってもよい。
保護フィルムの材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、環状ポリオレフィン系樹脂フィルム、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロースのような樹脂からなる酢酸セルロース系樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートのような樹脂からなるポリエステル系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルム、アクリル系樹脂フィルム、ポリプロピレン系樹脂フィルムなど、当分野において従来より広く用いられてきているフィルムを挙げることができる。
環状ポリオレフィン系樹脂としては、適宜の市販品、例えば、Topas(登録商標)(Ticona社製)、アートン(登録商標)(JSR(株)製)、ゼオノア(ZEONOR)(登録商標)(日本ゼオン(株)製)、ゼオネックス(登録商標)(ZEONEX)(日本ゼオン(株)製)、アペル(登録商標)(三井化学(株)製)を好適に用いることができる。このような環状ポリオレフィン系樹脂を製膜してフィルムとする際には、溶剤キャスト法、溶融押出法などの公知の方法が適宜用いられる。また、エスシーナ(登録商標)(積水化学工業(株)製)、SCA40(積水化学工業(株)製)、ゼオノア(登録商標)フィルム((株)オプテス製)などの予め製膜された環状ポリオレフィン系樹脂製のフィルムの市販品を用いてもよい。
環状ポリオレフィン系樹脂フィルムは、一軸延伸又は二軸延伸されたものであってもよい。延伸することで、環状ポリオレフィン系樹脂フィルムに任意の位相差値を付与することができる。延伸は、通常、フィルムロールを巻き出しながら連続的に行われ、加熱炉にて、ロールの進行方向、その進行方向と垂直の方向、またはその両方へ延伸される。加熱炉の温度は、通常、環状ポリオレフィン系樹脂のガラス転移温度近傍からガラス転移温度+100℃までの範囲である。延伸の倍率は、一つの方向につき通常1.1〜6倍、好ましくは1.1〜3.5倍である。
環状ポリオレフィン系樹脂フィルムは、一般に表面活性が劣るため、偏光フィルムと接着させる表面には、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、フレーム(火炎)処理、ケン化処理などの表面処理を行うのが好ましい。中でも、比較的容易に実施可能なプラズマ処理、コロナ処理が好適である。
酢酸セルロース系樹脂フィルムとしては、適宜の市販品、たとえば、フジタック(登録商標)TD80(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD80UF(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD80UZ(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD40UZ(富士フィルム(株)製)、KC8UX2M(コニカミノルタオプト(株)製)、KC4UY(コニカミノルタオプト(株)製)を好適に用いることができる。
酢酸セルロース系樹脂フィルムの表面には、視野角特性を改良するために液晶層などを形成してもよい。また、位相差を付与するため酢酸セルロース系樹脂フィルムを延伸させたものでもよい。酢酸セルロース系樹脂フィルムは、偏光フィルムとの接着性を高めるため、通常はケン化処理が施される。ケン化処理としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのようなアルカリの水溶液に浸漬する方法が採用できる。
上述したような保護フィルムの表面には、ハードコート層、防眩層、反射防止層などの光学層を形成することもできる。保護フィルム表面にこれらの光学層を形成する方法はとくに限定されず、公知の方法を用いることができる。
保護フィルムの厚さは、薄型化の要求から、できるだけ薄いものが好ましく、90μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましい。逆に薄すぎると強度が低下して加工性に劣るため、5μm以上であることが好ましい。
[他の光学層]
上記偏光板は、実用に際して他の光学層を積層した偏光板として用いることができる。
また、上記保護フィルムがこれらの光学層の機能を有していてもよい。
他の光学層の例としては、ある種の偏光光を透過し、それと逆の性質を示す偏光光を反射する反射型偏光フィルム、表面に凹凸形状を有する防眩機能付きフィルム、表面反射防止機能付きフィルム、表面に反射機能を有する反射フィルム、反射機能と透過機能とを併せ持つ半透過反射フィルム、視野角補償フィルムが挙げられる。
ある種の偏光光を透過し、それと逆の性質を示す偏光光を反射する反射型偏光フィルムに相当する市販品としては、例えばDBEF(3M社製、住友スリーエム(株)から入手可能)、APF(3M社製、住友スリーエム(株)から入手可能)が挙げられる。視野角補償フィルムとしては基材表面に液晶性化合物が塗布され、配向されている光学補償フィルム、ポリカーボネート系樹脂からなる位相差フィルム、環状ポリオレフィン系樹脂からなる位相差フィルムが挙げられる。基材表面に液晶性化合物が塗布され、配向されている光学補償フィルムに相当する市販品としては、WVフィルム(富士フィルム(株)製)、NHフィルム(新日本石油(株)製)、NRフィルム(新日本石油(株)製)などが挙げられる。また、環状ポリオレフィン系樹脂からなる位相差フィルムに相当する市販品としては、アートン(登録商標)フィルム(JSR(株)製)、エスシーナ(登録商標)(積水化学工業(株)製)、ゼオノア(登録商標)フィルム((株)オプテス製)などが挙げられる。
<偏光性積層フィルムの製造方法>
図1は、偏光性積層フィルムの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。図1に示されるように、本実施形態の偏光性積層フィルムの製造方法は、
基材フィルムの一方の面にプライマー溶液を塗工してプライマー層を形成するプライマー層形成工程(S10)と、
上記プライマー層が形成された基材フィルムを一旦巻き取り(S20)、
巻き取られた上記プライマー層が形成された基材フィルムを再度巻き出した後、上記プライマー層の上にポリビニルアルコール系樹脂層を形成し、上記基材フィルム、上記プライマー層および上記ポリビニルアルコール系樹脂層をこの順で備えた積層フィルムを得る、ポリビニルアルコール系樹脂層形成工程(S30)と、
上記積層フィルムを延伸する延伸工程(S40)と、
上記積層フィルムの上記ポリビニルアルコール系樹脂層を二色性色素で染色して偏光子層とする染色工程(S50)とをこの順番で実施される。
図2は、偏光性積層フィルムの製造方法の他の一実施形態を示すフローチャートである。図2に示されるように、本実施形態の偏光性積層フィルムの製造方法においては、
基材フィルムの一方の面にプライマー溶液を塗工してプライマー層を形成するプライマー層形成工程(S10)と、
上記プライマー層が形成された基材フィルムを、ロールによりポリビニルアルコール系樹脂層形成工程を行う場所に搬送(S20’)した後、
上記プライマー層の上にポリビニルアルコール系樹脂層を形成し、上記基材フィルム、上記プライマー層および上記ポリビニルアルコール系樹脂層をこの順で備えた積層フィルムを得る、ポリビニルアルコール系樹脂層形成工程(S30’)と、
上記積層フィルムを延伸する延伸工程(S40)と、
上記積層フィルムの上記ポリビニルアルコール系樹脂層を二色性色素で染色して偏光子層とする染色工程(S50)とがこの順番で実施される。
これらの製造方法により得られる偏光性積層フィルムは、延伸された基材フィルム上に、厚さ10μm以下の偏光子層を備えた偏光性積層フィルムとなる。これを、そのまま偏光板として用いることもできるし、後述するように、偏光子層を保護フィルムへ転写するための中間体製品として用いることもできる。
<偏光板の製造方法>
図3は偏光板の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。図3に示されるように、本実施形態の偏光板の製造方法は、
図1に示される上記偏光性積層フィルムの製造方法と同様の工程(S10〜S50)と、
偏光性積層フィルムの上記基材フィルム側とは反対側の面に保護フィルムを貼合する保護フィルム貼合工程(S60)と、
上記基材フィルムを偏光性積層フィルムから剥離する基材フィルム剥離工程(S70)とをこの順に備える。
図4は偏光板の製造方法の他の一実施形態を示すフローチャートである。図4に示されるように、本実施形態の偏光板の製造方法は、
図2に示される上記偏光性積層フィルムの製造方法と同様の工程(S10〜S50)と、
偏光性積層フィルムの上記基材フィルム側の面とは反対側の面に保護フィルムを貼合する保護フィルム貼合工程(S60)と、
上記基材フィルムを偏光性積層フィルムから剥離する基材フィルム剥離工程(S70)とをこの順に備える。
これらの製造方法により得られる偏光板は、保護フィルム上に厚さ10μm以下の偏光子層を備えた偏光板となる。この偏光板は、例えば、感圧式接着剤を介して他の光学フィルムや液晶セルに貼り合せるなどして用いることができる。
<各製造工程>
以下、図1〜図4におけるS10〜S70、S20’およびS30’の各工程について、詳しく説明する。なお、図1および図3のS10〜S50の各工程は同様の工程であり、図2および図4のS10〜S50の各工程は同様の工程である。
[プライマー層形成工程(S10)]
ここでは、基材フィルムの一方の表面上にプライマー層を形成する。
基材フィルムに適した材料は、上述の偏光性積層フィルムの構成の説明で述べた通りである。なお、本実施形態において、基材フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂の延伸に適した温度範囲で延伸できるものを用いることが好ましい。
基材フィルム上に形成するプライマー層の厚み(延伸工程前)は、0.05〜1μmが好ましい。さらに好ましくは0.1〜0.4μmである。0.05μmより薄くなると、一般に基材フィルムとポリビニルアルコール層との密着力が低下する傾向があり、1μmより厚くなると、偏光板が厚くなる。
プライマー層は、好ましくは、ポリビニルアルコール系樹脂の粉末を溶媒に溶解させて得たポリビニルアルコール系樹脂溶液をプライマー溶液として調製した後、基材フィルムの一方の表面上に塗工し、溶媒を蒸発させて乾燥することにより形成される。
必要であれば、プライマー溶液に架橋剤を配合してもよい。ただし、架橋剤としてエポキシ系架橋剤を用いる場合は、固形分濃度が0.1重量%未満となるようにする必要がある。0.1重量%以上となるとプライマー層を形成した後に巻きとった際にブロッキングが発生するため好ましくない。
プライマー溶液の溶媒は、好ましくは基材フィルムとの溶解性が低い溶媒であり、より好ましくは水である。
基材フィルムとプライマー層との密着をよくするために基材フィルムにコロナ処理、プラズマ処理、火炎処理等の密着性向上のための処理を行ってもよい。
プライマー溶液を基材フィルムに塗工する方法としては、ワイヤーバーコーティング法、リバースコーティング、グラビアコーティング等のロールコーティング法、ダイコート法、カンマコート法、リップコート法、スピンコーティング法、スクリーンコーティング法、ファウンテンコーティング法、ディッピング法、スプレー法、などを公知の方法から適宜選択して採用できる。
乾燥温度は、好ましくは50〜200℃であり、より好ましくは60〜150℃である。乾燥時間は、好ましくは1〜30分であり、より好ましくは2〜20分である。特に、プライマー溶液の溶媒が水である場合、乾燥温度は、好ましくは50〜200℃であり、乾燥時間は、好ましくは1〜60分である。
[巻き取り(S20)]
プライマー層を設けた後は、一旦、プライマー層が形成された基材フィルムを巻き取る。なお、例えば、ライン上に塗工器が二つ以上あるような装置であれば巻き取ることなく、連続して塗工することが可能である。
[搬送(S20’)]
プライマー層を設けた後、基材フィルムは、巻き取られることなく、例えば、ニップロール、サクションロールなどのロールによって駆動力を伝えられ次工程に搬送される。ニップロールはフィルムを挟み込むため塗工面がロール面に接することになるが、フィルムが滑りにくく、大きな駆動力を与えることが出来るという点でニップロールの使用が好ましい。ニップロールの材質はゴムやステンレスなどがあるが、フィルムへのダメージを少なくするためゴム製が好ましい。次工程までのフィルム経路はガイドロールによって形成される。装置のスペースによって様々であるが、フィルムが弛むのを防止するため張力を保てるようガイドロールは互いに近距離に配置され、千鳥状に配置されるのが好ましい。ガイドロールは平滑性のよさからステンレススチール製研磨ロールが好ましく用いられる。
搬送用ロールには、加熱や冷却等の機能が含まれていてもよい。フィルム搬送方法については、一般的な張力制御によって行われてもよいし、フィルムの端をクリップで掴んで搬送するものでもよく、特に制限されるものではない。
[PVA系樹脂層形成工程(S30)]
ここでは、一旦巻き取られたプライマー層が形成された基材フィルムを再度引き出して、プライマー層の表面上にポリビニルアルコール系樹脂からなる樹脂層を形成する。これにより、基材フィルムにプライマー層を介してポリビニルアルコール系樹脂層が積層されてなる積層フィルムが得られる。
[PVA系樹脂層形成工程(S30’)]
ここでは、プライマー層の表面上にポリビニルアルコール系樹脂からなる樹脂層を形成する。これにより、基材フィルムにプライマー層を介してポリビニルアルコール系樹脂層が積層されてなる積層フィルムが得られる。
形成するポリビニルアルコール系樹脂層の厚さ(延伸前)は、3μmより厚く、かつ30μm以下であることが好ましく、さらには5〜20μmが好ましい。3μm以下であると延伸後に薄くなりすぎて染色性が悪化する傾向があり、30μmを超えると、最終的に得られる偏光子層の厚さが10μmを超えてしまうことがある。
ポリビニルアルコール系樹脂層は、好ましくは、ポリビニルアルコール系樹脂の粉末を良溶媒に溶解させて得たポリビニルアルコール系樹脂溶液を基材フィルムの一方の表面上に塗工し、溶剤を蒸発させて乾燥することにより形成される。ポリビニルアルコール系樹脂層をこのようにして形成することにより、ポリビニルアルコール系樹脂を薄くすることが可能となる。ポリビニルアルコール系樹脂溶液を基材フィルム上に塗工する方法としては、ワイヤーバーコーティング法、リバースコーティング、グラビアコーティング等のロールコーティング法、ダイコート法、カンマコート法、リップコート法、スピンコーティング法、スクリーンコーティング法、ファウンテンコーティング法、ディッピング法、スプレー法などの公知の方法を適宜選択して採用できる。乾燥温度は、たとえば50〜200℃であり、好ましくは60〜150℃である。乾燥時間は、たとえば2〜20分である。
[延伸工程(S40)]
ここでは、基材フィルムおよびポリビニルアルコール系樹脂層からなる積層フィルムを乾式延伸する。好ましくは、5倍より大きく、かつ17倍以下の延伸倍率となるように一軸延伸する。さらに好ましくは、5倍より大きく、かつ8倍以下の延伸倍率となるように一軸延伸する。延伸倍率が5倍以下だと、一般にポリビニルアルコール系樹脂層が十分に配向しないため、結果として、偏光子層の偏光度が十分に高くならない場合がある。一方、延伸倍率が17倍を超える場合、一般に延伸時の積層フィルムの破断が生じ易くなると同時に、延伸後の積層フィルムの厚みが必要以上に薄くなり、後工程での加工性・ハンドリング性が低下することが懸念される。延伸工程(S40)における延伸処理は、一段での延伸に限定されることはなく多段で行うこともできる。多段で行う場合は、延伸処理の全段を合わせて、5倍より大きい延伸倍率となるように延伸処理を行う。
本実施形態における延伸工程(S40)においては、積層フィルムの長手方向に対して行なう縦延伸処理や、幅方向に対して延伸する横延伸処理などを実施することが出来る。
縦延伸方式としては、ロール間延伸方法、圧縮延伸方法などが挙げられ、横延伸方式としてはテンター法などが挙げられる。
また、延伸処理は、湿潤式延伸方法と乾式延伸方法のいずれも採用できるが、乾式延伸方法を用いる方が、積層フィルムを延伸する際の温度を広い範囲から選択することができる点で好ましい。
[染色工程(S50)]
ここでは、延伸フィルムのポリビニルアルコール系樹脂層を、二色性色素で染色する。
二色性色素としては、たとえば、ヨウ素や有機染料などが挙げられる。有機染料としては、たとえば、レッドBR、レッドLR、レッドR、ピンクLB、ルビンBL、ボルドーGS、スカイブルーLG、レモンイエロー、ブルーBR、ブルー2R、ネイビーRY、グリーンLG、バイオレットLB、バイオレットB、ブラックH、ブラックB、ブラックGSP、イエロー3G、イエローR、オレンジLR、オレンジ3R、スカーレットGL、スカーレットKGL、コンゴーレッド、ブリリアントバイオレットBK、スプラブルーG、スプラブルーGL、スプラオレンジGL、ダイレクトスカイブルー、ダイレクトファーストオレンジS、ファーストブラックなどが使用できる。これらの二色性物質は、一種類でも良いし、二種類以上を併用しても良い。
染色工程は、たとえば、上記二色性色素を含有する溶液(染色溶液)に、延伸フィルム全体を浸漬することにより行う。染色溶液としては、上記二色性色素を溶媒に溶解した溶液を使用できる。染色溶液の溶媒としては、一般的には水が使用されるが、水と相溶性のある有機溶媒がさらに添加されても良い。二色性色素の濃度としては、0.01〜10重量%であることが好ましく、0.02〜7重量%であることがより好ましく、0.025〜5重量%であることが特に好ましい。
二色性色素としてヨウ素を使用する場合、染色効率をより一層向上できることから、さらにヨウ化物を添加することが好ましい。このヨウ化物としては、たとえば、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化鉛、ヨウ化銅、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化錫、ヨウ化チタンなどが挙げられる。これらヨウ化物の添加割合は、染色溶液において、0.01〜20重量%であることが好ましい。ヨウ化物の中でも、ヨウ化カリウムを添加することが好ましい。ヨウ化カリウムを添加する場合、ヨウ素とヨウ化カリウムの割合は重量比で、1:5〜1:100の範囲にあることが好ましく、1:6〜1:80の範囲にあることがより好ましく、1:7〜1:70の範囲にあることが特に好ましい。
染色溶液への延伸フィルムの浸漬時間は、特に限定されないが、通常は15秒〜15分間の範囲であることが好ましく、1分〜3分間であることがより好ましい。また、染色溶液の温度は、10〜60℃の範囲にあることが好ましく、20〜40℃の範囲にあることがより好ましい。
染色工程において、染色に次いで架橋処理を行うことが出来る。架橋処理は、たとえば架橋剤を含む溶液(架橋溶液)中に延伸フィルムを浸漬することにより行うことができる。架橋剤としては、従来公知の物質を使用することができる。たとえば、ホウ酸、ホウ砂等のホウ素化合物や、グリオキザール、グルタルアルデヒドなどが挙げられる。これらは一種類でも良いし、二種類以上を併用しても良い。
架橋溶液として、架橋剤を溶媒に溶解した溶液を使用できる。溶媒としては、たとえば水が使用できるが、さらに、水と相溶性のある有機溶媒を含んでも良い。架橋溶液における架橋剤の濃度は、これに限定されるものではないが、1〜20重量%の範囲にあることが好ましく、6〜15重量%であることがより好ましい。
架橋溶液中には、ヨウ化物を添加してもよい。ヨウ化物の添加により、ポリビニルアルコール系樹脂層の面内における偏光特性をより均一化させることができる。ヨウ化物としては、たとえば、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化鉛、ヨウ化銅、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化錫、ヨウ化チタンが挙げられる。ヨウ化物の含有量は、0.05〜15重量%、より好ましくは0.5〜8重量%である。
架橋溶液への延伸フィルムの浸漬時間は、通常、15秒〜20分間であることが好ましく、30秒〜15分間であることがより好ましい。また、架橋溶液の温度は、10〜80℃の範囲にあることが好ましい。
以上の染色工程(S50)により、ポリビニルアルコール系樹脂層が偏光子層としての機能を有することになる。本明細書においては、偏光子としての機能を有するポリビニルアルコール系樹脂層を偏光子層といい、基材フィルム上に偏光子層を備えた積層体を偏光性積層フィルムという。
最後に洗浄工程および乾燥工程を行なうことが好ましい。洗浄工程としては、水洗浄処理を施すことができる。水洗浄処理は、通常、イオン交換水、蒸留水などの純水に延伸フィルムを浸漬することにより行なうことができる。水洗浄温度は、通常3〜50℃、好ましくは4℃〜20℃の範囲である。浸漬時間は通常2〜300秒間、好ましくは3秒〜240秒間である。
洗浄工程は、ヨウ化物溶液による洗浄処理と水洗浄処理を組み合わせてもよく、適宜にメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、プロパノール等の液体アルコールを配合した溶液を用いることもできる。
洗浄工程の後に、乾燥工程を施すことが好ましい。乾燥工程として、任意の適切な方法(たとえば、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥)を採用しうる。たとえば、加熱乾燥の場合の乾燥温度は、通常、20〜95℃であり、乾燥時間は、通常、1〜15分間程度である。なお、洗浄工程の後に、ニップロールやエアナイフなどを用いた水切りの工程を設けても良い。
[保護フィルム貼合工程(S60)]
ここでは、上記の工程を経て得られた偏光性積層フィルムの偏光子層の基材フィルム側とは反対側の面に、保護フィルムを貼合する。偏光子層と保護フィルムとを貼合する方法としては、粘着剤層や接着剤層を介して偏光子層と保護フィルムを貼合する方法が挙げられる。保護フィルムとして適した材料は、上述の偏光板の構成の説明で述べた通りである。
(粘着剤層)
粘着剤層を構成する粘着剤は、通常、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂などをベースポリマーとし、そこに、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物などの架橋剤を加えた組成物からなる。さらに、粘着剤中に微粒子を配合して、光散乱性を示す粘着剤層を形成することもできる。
粘着剤層の厚さは1〜40μmであることが好ましいが、加工性、耐久性の特性を損なわない範囲で、薄く塗るのが好ましく、より好ましくは3〜25μmである。3〜25μmであると良好な加工性を有し、かつ偏光フィルムの寸法変化を押さえる上でも好適な厚みである。一般に粘着剤層が1μm未満であると粘着性の低下、40μmを超えると粘着剤のはみ出しなどの不具合を生じ易くなる。
保護フィルムや偏光子上に粘着剤層を形成する方法は特に限定されるものではなく、保護フィルム面、もしくは偏光子層面に、上記したベースポリマーをはじめとする各成分を含む溶液を塗布し、乾燥して粘着剤層を形成した後、セパレーターや他種のフィルムと貼り合わせてもよいし、セパレータ上に粘着剤層を形成した後、保護フィルム面もしくは偏光子層面に貼り付けて積層してもよい。また、粘着剤層を保護フィルムもしくは偏光子層面に形成する際には必要に応じて保護フィルムもしくは偏光子層面、または粘着剤層の片方若しくは両方に密着処理、たとえば、コロナ処理等を施してもよい。
(接着剤層)
接着剤層を構成する接着剤としては、たとえば、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液、水系二液型ウレタン系エマルジョン接着剤などを用いた水系接着剤が挙げられる。中でもポリビニルアルコール系樹脂水溶液が好適に用いられる。接着剤として用いるポリビニルアルコール系樹脂には、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルをケン化処理して得られるビニルアルコールホモポリマーのほか、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体をケン化処理して得られるビニルアルコール系共重合体、さらにはそれらの水酸基を部分的に変性した変性ポリビニルアルコール系重合体などがある。水系接着剤には、多価アルデヒド、水溶性エポキシ化合物、メラミン系化合物、ジルコニア化合物、亜鉛化合物などが添加剤として添加されてもよい。このような水系の接着剤を用いた場合、それから得られる接着剤層は、通常1μmよりもはるかに薄く、通常の光学顕微鏡で断面を観察しても、その接着剤層は事実上観察されない。
水系接着剤を用いたフィルムの貼合方法は特に限定されるものではなく、フィルムの表面に接着剤を均一に塗布、または、流し込み、塗布面にもう一方のフィルムを重ねてロールなどにより貼合し、乾燥する方法などが挙げられる。通常、接着剤は、その調製後、15〜40℃の温度下で塗布され、貼合温度は、通常15〜30℃の範囲である。
水系接着剤を使用する場合は、フィルムを貼合した後、水系接着剤中に含まれる水を除去するため、乾燥させる。乾燥炉の温度は、30℃〜90℃が好ましい。30℃未満であると接着面が剥離しやすくなる傾向がある。90℃以上であると熱によって偏光子などが光学性能が劣化する場合がある。乾燥時間は10〜1000秒とすることができる。
乾燥後はさらに、室温またはそれよりやや高い温度、たとえば、20〜45℃程度の温度で12〜600時間程度養生しても良い。養生のときの温度は、乾燥時に採用した温度よりも低く設定されるのが一般的である。
また、非水系の接着剤として、光硬化性接着剤を用いることもできる。光硬化性接着剤としては、たとえば、光硬化性エポキシ樹脂と光カチオン重合開始剤との混合物などを挙げることができる。
光硬化性接着剤にてフィルム貼合する方法としては、従来公知の方法を用いることができ、たとえば、流延法、マイヤーバーコート法、グラビアコート法、カンマコーター法、ドクタープレート法、ダイコート法、ディップコート法、噴霧法などにより、フィルムの接着面に接着剤を塗布し、2枚のフィルムを重ね合わせる方法が挙げられる。流延法とは、被塗布物である2枚のフィルムを、概ね垂直方向、概ね水平方向、または両者の間の斜め方向に移動させながら、その表面に接着剤を流下して拡布させる方法である。
フィルムの表面に接着剤を塗布した後、ニップロールなどで挟んでフィルム貼り合わせることにより接着される。また、この積層体をロール等で加圧して均一に押し広げる方法も好適に使用することができる。この場合、ロールの材質としては金属やゴム等を用いることが可能である。さらに、この積層体をロールとロールとの間に通し、加圧して押し広げる方法も好ましく採用される。この場合、これらロールは同じ材質であってもよく、異なる材質であってもよい。上記ニップロール等を用いて貼り合わされた後の接着剤層の、乾燥または硬化前の厚さは、5μm以下かつ0.01μm以上であることが好ましい。
フィルムの接着表面には、接着性を向上させるために、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、フレーム(火炎)処理、ケン化処理などの表面処理を適宜施してもよい。
ケン化処理としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのようなアルカリの水溶液に浸漬する方法が挙げられる。
接着剤として光硬化性樹脂を用いた場合は、フィルムを積層後、活性エネルギー線を照射することによって光硬化性接着剤を硬化させる。活性エネルギー線の光源は特に限定されないが、波長400nm以下に発光分布を有する活性エネルギー線が好ましく、具体的には、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプなどが好ましく用いられる。
光硬化性接着剤への光照射強度は、光硬化性接着剤の組成によって適宜決定され、特に限定されないが、重合開始剤の活性化に有効な波長領域の照射強度が0.1〜6000mW/cm2であることが好ましい。一般に照射強度が0.1mW/cm2以上である場合、反応時間が長くなりすぎず、6000mW/cm2以下である場合、光源から輻射される熱および光硬化性接着剤の硬化時の発熱によるエポキシ樹脂の黄変や偏光フィルムの劣化を生じるおそれが少ない。光硬化性接着剤への光照射時間は、硬化させる光硬化性接着剤に応じて適用されるものであって特に限定されないが、上記の照射強度と照射時間との積として表される積算光量が10〜10000mJ/cm2となるように設定されることが好ましい。光硬化性接着剤への積算光量が10mJ/cm2以上である場合、重合開始剤由来の活性種を十分量発生させて硬化反応をより確実に進行させることができ、10000mJ/cm2以下である場合、照射時間が長くなりすぎず、良好な生産性を維持できる。なお、活性エネルギー線照射後の接着剤層の厚さは、通常0.001〜5μm程度であり、好ましくは0.01μm以上でかつ2μm以下、さらに好ましくは0.01μm以上でかつ1μm以下である。
活性エネルギー線の照射によって偏光子層や保護フィルムを含むフィルムの光硬化性接着剤を硬化させる場合、偏光子層の偏光度、透過率および色相、ならびに保護フィルムの透明性など、偏光板の諸機能が低下しない条件で硬化を行うことが好ましい。
[基材フィルム剥離工程(S70)]
保護フィルム貼合工程(S60)の後に、基材フィルムを偏光性積層フィルムから剥離する基材フィルム剥離工程(S70)が行われる。基材フィルムの剥離方法は特に限定されるものでなく、通常の粘着剤付偏光板で行われる剥離フィルム剥離工程と同様の方法を採用できる。保護フィルム貼合工程(S60)の後、そのまますぐに剥離してもよいし、一度ロール状に巻き取った後、別に剥離工程を設けて剥離してもよい。
[実施例1]
図2に示す製造方法にしたがって、偏光板を作製した。
(プライマー層形成工程)
基材フィルムとしては、厚み100μmの未延伸のポリプロピレン(PP)フィルムを用いた。
架橋剤を含有しないプライマー溶液として、ポリビニルアルコール粉末(日本合成化学工業(株)製、ケン化度99.5モル%、商品名:Z−200)を95℃の熱水に溶解させ、水:ポリビニルアルコール粉末の重量比を100:3とした水溶液を調製した。得られたプライマー溶液を、コロナ処理を施した基材フィルム上に塗工し、80℃で10分間乾燥させ、厚さ0.3μmのプライマー層を形成した。
このプライマー層が形成された基材フィルムについて、下記に示す実験を行いブロッキングの程度を確認した。
<ブロッキング実験>
(1) 300mm×220mm以上の大きさのプライマー層を塗工したフィルムを用意する。
(2) プライマー塗工面と基材フィルム(PP)面が接触するようにプライマー塗工フィルムを重ねる。
(3) 重ねたフィルムを300mm×220mmのガラスの間に挟み、2kgの重さを乗せ、40℃のオーブンに投入する。
(4) 9日後にとりだし、フィルムを剥がして100mm×100mmにおけるブロッキング部の占める面積の割合を百分率で評価する。
結果を表1に示す。
剥がす際にとくにひっかかりは感じなかった。
(PVA系樹脂層形成工程)
ポリビニルアルコール粉末(クラレ(株)製、平均重合度2400、ケン化度98.0〜99.0モル%、商品名:PVA124)を95℃の熱水中に溶解させ濃度8重量%のポリビニルアルコール水溶液を調製した。得られた水溶液を上記プライマー層の上にバーコーターを用いて塗工し80℃で20分間乾燥させ、基材フィルム、プライマー層およびポリビニルアルコール系樹脂層からなる三層の積層フィルムを作成した。ポリビニルアルコール系樹脂層(ポリビニルアルコールからなる樹脂層)の厚さは、15μmであった。
得られた積層フィルムの一部について、後述の延伸工程とは別に、下記に示す延伸性の確認実験を行った。
<延伸性の確認実験>
(1) 得られた積層フィルムを、幅方向100mm×長さ方向40mmにカットする。
(2) カットしたサンプルを、150℃下でのオートグラフ(SHIMAZU社製 AG−1)で引っ張り速度300mm/minで延伸(初期チャック間30mm)し、ポリビニルアルコール層の剥離が発生する延伸倍率を調査する。
結果を表1に示す。
(延伸工程)
上記PVA系樹脂層形成工程で得られた積層フィルムを、テンター延伸機で縦一軸方向に5.8倍延伸した。このときポリビニルアルコール層の剥離は見られなかった。
(染色工程)
延伸された積層フィルムを、60℃の温浴に60秒浸漬した後、30℃のヨウ素とヨウ化カリウムの混合水溶液である染色溶液(水100重量部に対して、ヨウ素0.3重量部、ヨウ化カリウム5重量部)に300秒浸漬した後、10℃の純水で余分なヨウ素液を洗い流した。次いで、76℃のホウ酸とヨウ化カリウムの混合水溶液である架橋溶液(水100重量部に対して、ホウ酸8重量部、ヨウ化カリウム5重量部)に300秒浸漬させた。その後、10℃の純水で4秒間洗浄し、50℃で300秒間の乾燥を行い、偏光性積層フィルムを得た。延伸・染色後の偏光性積層フィルムにおけるポリビニルアルコール系樹脂層(偏光子層)の厚さは、7.4μmであった。
(保護フィルム貼合工程)
上記偏光性積層フィルムの偏光子の側に、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて保護フィルム(コニカミノルタオプト(株)製のTAC:KC4UY、厚さ40μm)を貼合し、80℃で5分間乾燥させることにより、基材フィルムと保護フィルムが付いた保護フィルム付き偏光性積層フィルムを得た。
上記ポリビニルアルコール系接着剤としては、ポリビニルアルコール粉末((株)クラレ製、平均重合度1800、商品名:KL−318)を95℃の熱水に溶解させ濃度3重量%の水溶液を調製し、得られた水溶液に、ポリビニルアルコール粉末2重量部に対して1重量部の架橋剤溶液(住化ケムテックス(株)製、商品名:スミレーズ(登録商標)レジン650)を混ぜて接着剤溶液としたものを用いた。
(基材フィルム剥離工程)
基材フィルムを手で剥離した。基材フィルムは容易に剥離され、保護フィルム、接着剤層、偏光子層、プライマー層の四層からなる偏光板を得た。得られた偏光板における偏光子層の厚さは、上記偏光性積層フィルムにおける偏光子層の厚さと同様に7.4μmであった。
以上の工程においてポリビニルアルコール層が剥離するなどの問題は発生せず、生産性よく偏光板を製造することができた。
[実施例2]
基材フィルムとしては、実施例1と同様に、厚み100μmの未延伸のポリプロピレンフィルムを用いた。
ポリビニルアルコール粉末(日本合成化学工業(株)製、ケン化度99.5モル%、商品名:Z−200)を95℃の熱水に溶解させ、水:ポリビニルアルコール粉末の重量比を100:3とした水溶液を調整し、さらに、エポキシ系架橋剤溶液(住化ケムテックス(株)製、商品名:スミレーズ(登録商標)レジン650、固形分濃度30重量%の水溶液)を、ポリビニルアルコール粉末6重量部に対するエポキシ系架橋剤(固形分)の量が0.09重量部となるように添加・混合して、プライマー溶液を調製した。このとき、プライマー溶液中のエポキシ系架橋剤(固形分)の濃度は0.04重量%であった。
得られたプライマー溶液をコロナ処理を施した基材フィルム上に塗工し、80℃で10分間乾燥させ、厚さ0.2μmのプライマー層を形成した。
(ブロッキング実験、延伸性の確認実験)
このプライマー層が形成された基材フィルムについて、実施例1と同様にしてブロッキング実験を行った。また、実施例1と同様にしてポリビニルアルコール層を形成した積層フィルムについて、延伸性の確認実験をおこなった。結果を表1に示す。
[比較例1]
(プライマー層形成工程)
基材フィルムとしては、実施例1と同様に、厚み100μmの未延伸のポリプロピレンフィルムを用いた。
ポリビニルアルコール粉末(日本合成化学工業(株)製、ケン化度99.5モル%、商品名:Z−200)を95℃の熱水に溶解させ、水:ポリビニルアルコール粉末の重量比を100:3とした水溶液を調整し、さらに、エポキシ系架橋剤溶液(住化ケムテックス(株)製、商品名:スミレーズ(登録商標)レジン650、固形分濃度30重量%の水溶液)を、ポリビニルアルコール粉末6重量部に対してエポキシ系架橋剤(固形分)が2.1重量部となるように混合し、プライマー溶液を調製した。このとき、プライマー溶液中のエポキシ系架橋剤の濃度は0.98重量%であった。
得られたプライマー溶液をコロナ処理を施した基材フィルム上に塗工し、80℃で10分間乾燥させ、厚さ0.2μmのプライマー層を形成した。
(ブロッキング実験、延伸性の確認実験)
このプライマー層が形成された基材フィルムについて、実施例1と同様にしてブロッキング実験を行った。また、実施例1と同様にしてポリビニルアルコール層を形成した積層フィルムについて、延伸性の確認実験をおこなった。結果を表1に示す。
[比較例2]
プライマー溶液中のエポキシ系架橋剤を配合量を、ポリビニルアルコール粉末6重量部に対して1重量部としたこと以外は、比較例1と同様にして0.3μmのプライマー層を形成した。このとき、プライマー溶液中のエポキシ系架橋剤の濃度は0.14重量%であった。
(ブロッキング実験、延伸性の確認実験)
このプライマー層が形成された基材フィルムについて、実施例1と同様にしてブロッキング実験を行った。また、実施例1と同様にしてポリビニルアルコール層を形成した積層フィルムについて、延伸性の確認実験をおこなった。結果を表1に示す。
なお、表1に記載の偏光子層の厚さは、実施例1については偏光性積層フィルムにおける偏光子層(ポリビニルアルコール系樹脂層)の厚さを示している。また、実施例2、比較例1および比較例2については、各々の延伸性の確認実験に付された積層フィルムと同様の積層フィルムを、実施例1と同様の延伸工程(延伸倍率5.8倍)および染色工程に付すことにより作製された偏光性積層フィルムにおける偏光子層(ポリビニルアルコール系樹脂層)の厚さを示す。
Figure 2013064969
表1に示されるように、本発明の実施例1および2においては、ブロッキングが発生しないのに対し、比較例1および2においては、ブロッキングが発生していることが分かる。
なお、実施例1、2では、共に延伸倍率6.1倍でポリビニルアルコール層に若干の剥離が発生した。この結果は、比較例1、2の6.3倍とほぼ同程度であり、実施例1、2の積層フィルムは、0.1重量%以上のエポキシ系架橋剤を含有するプライマー溶液を用いた比較例1、2の積層フィルムと同様の密着性を有していることが分かる。
[実施例3]
本実施例では、プライマー溶液に対する架橋剤として、有機金属化合物(チタン錯体)である”オルガチックス−TC310(商品名)”(松本製薬工業(株)製、有効成分(化学構造:(HO)2Ti[OCH(CH3)COOH]2)44重量%、イソプロピルアルコール40重量%および水16重量%の溶液)を使用した。
まず、水、イソプロピルアルコールおよび”オルガチックス TC−310”を、水:イソプロピルアルコール:TC−310の重量比が85:15:7.5となるように混合し、溶液Aを調製した。ここで、TC−310の重量比は、有機金属化合物を含む溶液全体の重量を意味する。
別途、80℃の水100重量部に対して、ポリビニルアルコール粉末(クラレ(株)製、ケン化度:約80モル%、商品名:KL506)を15重量部溶解させて、ポリビニルアルコール水溶液(溶液B)を調製した。
溶液Aと溶液Bとを、溶液A:溶液Bの重量比が1.3:4となるように混合して、プライマー溶液を調製した。このときプライマー溶液中のオルガノチックスTC−300の固形分濃度は0.75重量%であった。
実施例1と同様にして、基材フィルム上に厚さ0.2μmのプライマー層を形成した。
また、実施例1と同様にしてPVA樹脂層形成工から基材剥離工程までを実施して、保護フィルム、接着剤層、偏光子層、プライマー層の四層からなる偏光板を得た。得られた偏光板における偏光子層の厚さは7.6μmであった。
[実施例4]
本実施例では、架橋剤として、水分散性ポリイソシアネート系架橋剤(DIC(株)製、商品名:バーノックDWN−5000、固形分離度約80重量%のジエチレングリコールジメチルエーテル溶液)を使用した。
まず、水を80℃に温めながらポリビニルアルコール粉末(クラレ(株)製、ケン化度:約80モル%、商品名:PVA−403)と混合し、撹拌後、室温まで冷却し、さらに上記水分散性ポリイソシアネート架橋剤を加えて撹拌し、プライマー溶液を調製した。水:ポリビニルアルコール:架橋剤の重量比が100:15:5となるようにした。ここで、ポリイソシアネート架橋剤の重量は、溶媒を含む溶液全体の重量を意味する。このとき、プライマー溶液中のバーノックDWN−5000の固形分濃度は3.3重量%であった。
実施例1と同様にして、基材フィルム上に厚さ0.2μmのプライマー層を形成した。
また、実施例1と同様にして、PVA樹脂層形成工程から基材剥離工程までを実施して、保護フィルム、接着剤層、偏光子層、プライマー層の四層からなる偏光板を得た。得られた偏光板における偏光子層の厚さは7.5μmであった。
[実施例5]
完全ケン化PVA(平均重合度約1700、ケン化度99.6モル%以上)を95℃の水に溶解させてポリビニルアルコール水溶液を調製し、室温まで冷やした後、ジアルデヒド系架橋剤であるグリオキザール水溶液(39重量%水溶液)を加えて撹拌し、プライマー溶液を調製した。完全ケン化PVA:水:グリオキザール水溶液の重量比が5:100:0.6となるようにした。このとき、プライマー溶液中のグリオキザールの固形分濃度は0.23重量%であった。
実施例1と同様にして、基材フィルム上に厚さ0.2μmのプライマー層を形成した。
また、実施例1と同様にしてPVA樹脂層形成工から基材剥離工程までを実施して、保護フィルム、接着剤層、偏光子層、プライマー層の四層からなる偏光板を得た。得られた偏光板における偏光子層の厚さは7.8μmであった。
(ブロッキング実験)
実施例3〜5において、プライマー層が形成された基材フィルムに対して、実施例1と同様のブロッキング実験を行った。結果を表2に示す。
Figure 2013064969
表2に示す結果から、エポキシ系架橋剤以外の架橋剤であれば、プライマー溶液中に含有されていても、ブロッキングが発生しないことが分かる。
[実施例6]
実施例1と同種の長尺の基材フィルムを用意しコロナ処理を施した。コロナ処理を施した面に実施例1で使用したプライマー液を塗工し80℃で2分乾燥させ厚さ0.3μmのプライマー層を形成した。プライマー層を形成した後、一旦巻き取りロールを作製した。ロール作製後一日経過した後、巻き出した際にブロッキングはなく、問題なく次のPVA樹脂形成工程に移ることができた。結果を表3に示す。
[実施例7]
実施例6と同様にして長尺の基材フィルムに厚さ0.3μmのプライマー層を形成した。プライマー層を形成した後、巻き取ることなく次工程にフィルムを搬送した。搬送はニップロールとガイドロールによって行った。ニップロール及びガイドロールの面がプライマー層に接する機会があったが、特に引っ付くなどの不具合なく次のPVA樹脂層形成工程に移ることが出来た。結果を表3に示す。
[比較例3]
実施例6とは比較例1で使用したプライマー液を使用したこと以外は同様にして長尺の基材フィルムに厚さ0.3μmのプライマー層を形成した。プライマー層を形成した後、一旦巻き取りロールを作製した。ロール作製後一日経過した後、巻き出した際にブロッキングが発生しプライマー層表面が荒れ、品質が著しく劣る結果となった。結果を表3に示す。
Figure 2013064969
以上の結果から、本発明によれば、上述のようにポリビニルアルコール層との密着力を損なうことなくブロッキングが発生せず、巻き取り工程でのフィルム同士の圧着を生じさせず、搬送用ロールにくっ付かないプライマー層を設けることができることが分かる。

Claims (12)

  1. 基材フィルムの一方の面にプライマー溶液を塗工してプライマー層を形成するプライマー層形成工程と、
    前記プライマー層の上にポリビニルアルコール系樹脂層を形成し、前記基材フィルム、前記プライマー層および前記ポリビニルアルコール系樹脂層をこの順で備えた積層フィルムを得る、ポリビニルアルコール系樹脂層形成工程と、
    前記積層フィルムを延伸する延伸工程と、
    前記積層フィルムの前記ポリビニルアルコール系樹脂層を二色性色素で染色して偏光子層とする染色工程とをこの順で含む、
    前記基材フィルム、前記プライマー層および前記偏光子層をこの順で備えた偏光性積層フィルムの製造方法であって、
    前記プライマー溶液中のエポキシ系架橋剤の濃度が0.1重量%未満である偏光性積層フィルムの製造方法。
  2. 前記プライマー層形成工程で得られたプライマー層が形成された基材フィルムを一旦巻き取り、巻き取られた前記プライマー層が形成された基材フィルムを再度巻き出した後、ポリビニルアルコール系樹脂層形成工程を行う、請求項1に記載の製造方法。
  3. 前記プライマー層形成工程で得られたプライマー層が形成された基材フィルムをロールによりポリビニルアルコール系樹脂層形成工程を行う場所に搬送した後、ポリビニルアルコール系樹脂層形成工程を行う、請求項1に記載の製造方法。
  4. 前記プライマー層形成工程と前記搬送と前記ポリビニルアルコール系樹脂層形成工程とは、この順で連続して実施される、請求項3に記載の製造方法。
  5. 前記基材フィルムはポリオレフィン系樹脂からなる、請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
  6. 前記プライマー溶液はポリビニルアルコール系樹脂を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
  7. 前記プライマー溶液の溶媒は、基材フィルムとの溶解性の低いものである、請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
  8. 前記延伸工程における延伸倍率が5倍より大きい、請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法。
  9. 前記プライマー層の前記延伸工程前の厚さが0.05〜1.0μm以下である、請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。
  10. 前記ポリビニルアルコール系樹脂層の前記延伸工程前の厚さが3〜30μmである、請求項1〜9のいずれかに記載の製造方法。
  11. 前記偏光子層の厚さが10μm以下である、請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。
  12. 偏光子層、および、該偏光子層の一方の面に形成された保護フィルムを備える偏光板の製造方法であって、
    請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法によって得られた偏光性積層フィルムの前記基材フィルム側とは反対側の面に保護フィルムを貼合する保護フィルム貼合工程と、
    前記基材フィルムを偏光性積層フィルムから剥離する基材フィルム剥離工程と、
    をこの順で含む、偏光板の製造方法。
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