JP2017500612A - 光学物性に優れた薄型偏光子、その製造方法およびこれを含む偏光板 - Google Patents

光学物性に優れた薄型偏光子、その製造方法およびこれを含む偏光板 Download PDF

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Abstract

本発明は、高分子フィルムの少なくとも一面に、引力または接着剤を用いてポリビニルアルコール系フィルムを付着させてフィルム積層体を形成するステップと、前記ポリビニルアルコール系フィルムの膨潤度が０．３６〜０．４４となるように、前記フィルム積層体を膨潤させるステップと、前記フィルム積層体にヨウ素および二色性染料のうちの少なくとも１つを染着させるステップと、前記フィルム積層体を延伸するステップとを含む薄型偏光子の製造方法に関するものである。

Description

本発明は、厚さ１０μｍ以下の薄型偏光子、その製造方法およびこれを含む偏光板に関するものであって、より具体的には、薄いながらも優れた光学物性を有する薄型偏光子、その製造方法およびこれを含む偏光板に関するものである。
偏光板に使用される偏光子は、自然光または任意の偏光を特定方向の偏光にするための光学素子であり、液晶表示素子、有機発光素子（ＯＬＥＤ）のようなディスプレイ装置に広く用いられている。現在、前記ディスプレイ装置に使用される偏光子としては、ヨウ素系化合物または二色性染料を含む分子鎖が一定方向に配向したポリビニルアルコール系偏光フィルムが一般的に使用されている。
前記ポリビニルアルコール系偏光フィルムは、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素または二色性染料を染着させた後、一定方向に延伸して架橋する方法により製造されており、この時、前記延伸工程は、ホウ酸水溶液またはヨウ素水溶液のような溶液上で行われる湿式延伸、または大気中で行われる乾式延伸などで行われてよい。しかし、このような従来の製造工程で、破断の発生なしに延伸が行われるためには、延伸前のポリビニルアルコール系フィルムの厚さが６０μｍを超えることが要求される。延伸前のポリビニルアルコール系フィルムの厚さが６０μｍ以下の場合、ポリビニルアルコール系フィルムの膨潤度が高くなり、薄い厚さによって、延伸工程で単位面積あたりに作用するモジュラスが大きくなって、破断が発生しやすいからである。
一方、最近、ディスプレイ装置の薄型化傾向に伴い、偏光板もより薄い厚さを有することが要求されている。しかし、従来のように、延伸前の厚さが６０μｍを超えるポリビニルアルコール系フィルムを使用する場合に、偏光子の厚さを減少させるのに限界がある。したがって、より薄い厚さの偏光子を製造するための研究が試みられている。
韓国公開特許第２０１０−００７１９９８号には、基材層上に親水性高分子層をコーティングするか、基材層形成材と親水性高分子層形成材を共押出して製造される積層体を用いて薄型の偏光板を製造する方法が開示されている。しかし、コーティングや共押出法の場合、延伸後にポリビニルアルコール層と基材層の分離が容易でなく、分離のために高い剥離力が要求されるため、分離過程でポリビニルアルコール層が損傷したり変形するなどの問題が発生しやすく、その結果、ポリビニルアルコールフィルムの偏光度などの光学物性が低下する問題があった。また、コーティング法や共押出法を利用する場合、ポリビニルアルコール樹脂を溶融させてから押出するか、コーティング液に製造した後に塗布する方式で製造されるため、押出条件、コーティング条件または製膜条件に応じて、製造されるポリビニルアルコールフィルムの物性が変化しやすく、最終的に製造されたポリビニルアルコールの物性が低下するだけでなく、均一な物性を実現することも難しい。
したがって、優れた光学物性を有する薄型の偏光子を製造する必要がある。
本発明は、上記の問題を解決するためのものであって、優れた光学特性を有しながらも、厚さの薄い偏光子を優れた生産性で製造する方法を提供する。
一側面において、本発明は、高分子フィルムの少なくとも一面に、引力または接着剤を用いてポリビニルアルコール系フィルムを付着させてフィルム積層体を形成するステップと、前記ポリビニルアルコール系フィルムの膨潤度が０．３６〜０．４４となるように、前記フィルム積層体を膨潤させるステップと、前記フィルム積層体にヨウ素および二色性染料のうちの少なくとも１つを染着させるステップと、前記フィルム積層体を延伸するステップとを含む薄型偏光子の製造方法を提供する。
この時、前記フィルム積層体を膨潤させるステップは、膨潤槽滞留時間をｔ秒とする時、下記の式（２）を満足するように行われることが好ましい。
式（２）：０．３６≦０．１０５・ｔ０．５≦０．４４
また、前記ポリビニルアルコール系フィルムは、厚さが１０μｍ〜６０μｍ程度であることが好ましい。
一方、前記延伸するステップは、５倍〜１５倍の延伸倍率で行われてよく、４５℃〜５５℃の温度で行われてよい。好ましくは、前記延伸するステップは、ホウ酸濃度が１〜５％のホウ酸水溶液で行われてよい。
一方、本発明の製造方法は、前記延伸するステップの後に、前記高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムを分離するステップ、および／または延伸されたフィルム積層体を乾燥するステップをさらに含むことができる。
他の側面において、本発明は、前記のような方法で製造され、厚さが１０μｍ以下であり、単体透過度が４０％〜４５％であり、偏光度が９９．９％以上であるポリビニルアルコール系薄型偏光子およびこれを含む偏光板を提供する。
本発明の方法により製造された薄型偏光子は、透過率が４０％〜４５％程度、偏光度が９９．９％以上と極めて優れた光学性能を有する。
テクスチャーアナライザー（Ｔｅｘｔｕｒｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用いた剥離強度（Ｐｅｅｌｉｎｇ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）の測定方法を示す模式図である。 膨潤槽滞留時間に応じた膨潤度の程度を示すグラフである。 実施例および比較例１〜２により製造された薄型偏光子の偏光度を示すグラフである。
以下、本発明をより具体的に説明する。
本発明者らは、製造工程で破断が発生せず、１０μｍ以下と極めて薄いながらも、光学物性に優れた偏光子を製造するために、長年の研究を重ねた結果、薄型偏光子の製造時にポリビニルアルコール系フィルムの膨潤度を特定範囲に制御することにより、優れた光学物性を得ることができることを見出して、本発明を完成した。
より具体的には、本発明にかかる薄型偏光子の製造方法は、高分子フィルムの少なくとも一面に、引力または接着剤を用いてポリビニルアルコール系フィルムを付着させてフィルム積層体を形成するステップと、前記ポリビニルアルコール系フィルムの膨潤度が０．３６〜０．４４となるように、前記フィルム積層体を膨潤させるステップと、前記フィルム積層体にヨウ素および二色性染料のうちの少なくとも１つを染着させるステップと、前記フィルム積層体を延伸するステップとを含む。
以下、本発明にかかる薄型偏光子の製造方法の各ステップを具体的に説明する。
まず、高分子フィルムの一面または両面に、ポリビニルアルコール系フィルムを付着させてフィルム積層体を形成する。
この時、前記高分子フィルムは、延伸過程でポリビニルアルコール系フィルムが破断するのを防止するためのものであり、好ましくは、２０℃〜８５℃の温度条件下、最大延伸倍率が５倍以上の高分子フィルムであってよい。この時、前記最大延伸倍率は、破断が発生する直前の延伸倍率を意味する。一方、前記延伸は、乾式延伸または湿式延伸であってよく、湿式延伸の場合、ホウ酸濃度が１．０〜５重量％のホウ酸水溶液で延伸を実施した場合の最大延伸倍率を意味する。
このような高分子フィルムとしては、これに限定されるものではないが、例えば、高密度ポリエチレンフィルム、ポリウレタンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリオレフィンフィルム、エステル系フィルム、低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレン、および低密度ポリエチレン共押出フィルム、高密度ポリエチレンにエチレンビニルアセテートが含有された共重合体樹脂フィルム、アクリルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリビニルアルコール系フィルム、セルロース系フィルムなどが挙げられる。
次に、前記ポリビニルアルコール系フィルムは、これに限定されるものではないが、重合度が１，０００〜１０，０００程度、好ましくは１，５００〜５，０００程度であるのが良い。重合度が前記範囲を満足する時、分子の動きが自由で、ヨウ素または二色性染料などと柔軟に混合できるからである。本発明のポリビニルアルコール系フィルムとしては、市販のポリビニルアルコール系フィルムを使用することができ、例えば、クラレ社のＰ３０、ＰＥ３０、ＰＥ６０、日本合成社のＭ３０００、Ｍ６０００などが使用できる。この時、前記ポリビニルアルコール系フィルムは、必要に応じて、未延伸フィルムであるか、延伸されたフィルムであってよく、これに制限されない。
一方、前記ポリビニルアルコール系フィルムは、その厚さが１０〜６０μｍ程度、好ましくは１０〜４０μｍ程度であるのが良い。ポリビニルアルコール系フィルムの厚さが６０μｍを超える場合、延伸しても１０μｍ以下の厚さを実現しにくく、その厚さが１０μｍ未満の場合には、延伸中に破断が発生しやすい。
一方、前記高分子フィルムおよびポリビニルアルコール系フィルムは、接着剤を介して付着するか、別の媒介物なしに高分子フィルムおよびポリビニルアルコール系フィルムの表面で発生する弱い引力によって付着することができる。いずれの方法であれ、前記高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの間の付着力は、２Ｎ／２ｃｍ以下、好ましくは０．１〜１Ｎ／２ｃｍ程度であることが好ましい。高分子フィルムとポリビニルアルコールフィルムとの間の付着力が前記範囲を満足する場合、延伸過程で高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムが分離されず、延伸後の分離過程で表面の損傷を最小化することができるからである。この時、前記付着力は、２ｃｍの長さのサンプルフィルムを付着させた時に測定される付着力であり、具体的な測定方法は図１に示されている。本発明において、前記フィルムの間の付着力は、図１に示されているように、フィルム積層体のポリビニルアルコールフィルム（Ａ）をサンプルホルダ（Ｈ）に固定した後、フィルム積層体の面方向に対して垂直な方向に力を加えて、高分子フィルム（Ｂ）からポリビニルアルコールフィルム（Ａ）を剥離しながら測定した剥離力（Ｐｅｅｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）をいい、この時、測定機器としては、Ｓｔａｂｌｅ Ｍｉｃｒｏ Ｓｙｓｔｅｍｓ社のＴｅｘｔｕｒｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ（モデル：ＴＡ−ＸＴ Ｐｌｕｓ）を用いた。
一方、弱い引力を用いて前記高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムを付着させる場合には、基材フィルムやポリビニルアルコール系フィルムの一面または両面に表面処理を行うことにより、適切な付着力を有するようにすることができる。この時、前記表面処理は、当該技術分野でよく知られている多様な表面処理方法、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、またはＮａＯＨやＫＯＨのような強塩基水溶液を用いた表面改質処理などによって行われてよい。
接着剤を用いて前記高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムを付着させる場合、接着剤層の厚さは、２０〜４０００ｎｍ程度であることが好ましい。接着剤層の厚さが前記範囲を満足する時、延伸および乾燥工程の後に、ポリビニルアルコール系フィルムを損傷なしに剥離するのに有利である。
一方、前記接着剤は、付着力（接着力）が２Ｎ／２ｃｍ以下であればよいし、その材質が特に限定されるものではなく、当該技術分野で知られている多様な接着剤が制限なく使用できる。例えば、前記接着剤層は、水系接着剤または紫外線硬化型接着剤で形成されてよい。
より具体的には、前記接着剤層は、ポリビニルアルコール系樹脂、アクリル系樹脂、およびビニルアセテート系樹脂からなる群より選択された１種以上を含む水系接着剤によって形成されてよい。あるいは、前記接着剤層は、アクリル基およびヒドロキシ基を有するポリビニルアルコール系樹脂を含む水系接着剤によって形成されてよい。この時、前記アクリル基およびヒドロキシ基を有するポリビニルアルコール系樹脂は、重合度が５００〜１８００程度であってよい。前記のような水系接着剤を用いる場合、接着剤層の厚さは、２０〜１，０００ｎｍ程度であることが好ましい。
一方、前記接着剤層は、紫外線硬化型接着剤で形成されてもよく、例えば、ホモポリマーのガラス転移温度が１２０℃以上の第１エポキシ化合物、ホモポリマーのガラス転移温度が６０℃以下の第２エポキシ化合物、および陽イオン性光重合開始剤を含む紫外線硬化型接着剤で形成されてよい。具体的には、前記紫外線硬化型接着剤は、ホモポリマーのガラス転移温度が１２０℃以上の第１エポキシ化合物１００重量部、ホモポリマーのガラス転移温度が６０℃以下の第２エポキシ化合物３０〜１００重量部、および陽イオン性光重合開始剤０．５〜２０重量部を含むことができる。
本明細書において、エポキシ化合物は、分子内に１個以上のエポキシ基を有する化合物を意味するものであり、好ましくは、分子内に２個以上のエポキシ基を有する化合物であり、単量体（ｍｏｎｏｍｅｒ）、重合体（ｐｏｌｙｍｅｒ）、または樹脂（ｒｅｓｉｎ）の形態の化合物をすべて含む概念である。好ましくは、本発明のエポキシ化合物は、樹脂形態であってよい。
一方、前記第１エポキシ化合物としては、ホモポリマーのガラス転移温度が１２０℃以上のエポキシ化合物であれば特別な制限なく使用可能であり、例えば、ホモポリマーのガラス転移温度が１２０℃以上の脂環族エポキシ化合物および／または芳香族エポキシが、本発明の第１エポキシ化合物として使用できる。ホモポリマーのガラス転移温度が１２０℃以上のエポキシ化合物の具体例としては、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、ジシクロペンタジエンジオキサイド、ビスエポキシシクロペンチルエーテル、ビスフェノールＡ系エポキシ化合物、ビスフェノールＦ系エポキシ化合物などが挙げられる。一方、前記第１エポキシ化合物は、ホモポリマーのガラス転移温度が１２０℃〜２００℃程度であることがより好ましい。
次に、前記第２エポキシ化合物は、ホモポリマーのガラス転移温度が６０℃以下のエポキシ化合物であれば特別な制限なく使用できる。例えば、前記第２エポキシ化合物として、脂環族エポキシ化合物、脂肪族エポキシ化合物などが使用できる。
この時、前記脂環族エポキシ化合物としては、２官能型エポキシ化合物、すなわち、２個のエポキシを有する化合物を使用することが好ましく、前記２個のエポキシ基がすべて脂環式エポキシ基である化合物を使用することがより好ましいが、これに制限されるものではない。
脂肪族エポキシ化合物としては、脂環族エポキシ基でない、脂肪族エポキシ基を有するエポキシ化合物が例示できる。例えば、脂肪族多価アルコールのポリグリシジルエーテル；脂肪族多価アルコールのアルキレンオキシド付加物のポリグリシジルエーテル；脂肪族多価アルコールと脂肪族多価カルボン酸のポリエステルポリオールのポリグリシジルエーテル；脂肪族多価カルボン酸のポリグリシジルエーテル；脂肪族多価アルコールと脂肪族多価カルボン酸のポリエステルポリカルボン酸のポリグリシジルエーテル；グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートのビニル重合によって得られるダイマー、オリゴマーまたはポリマー；またはグリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートと異なるビニル系単量体のビニル重合によって得られるオリゴマーまたはポリマーが例示可能であり、好ましくは、脂肪族多価アルコールまたはそのアルキレンオキシド付加物のポリグリシジルエーテルが使用できるが、これに制限されるものではない。
前記脂肪族多価アルコールとしては、例えば、炭素数２〜２０、炭素数２〜１６、炭素数２〜１２、炭素数２〜８、または炭素数２〜４の脂肪族多価アルコールが例示可能であり、例えば、エチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、３−メチル−２，４−ペンタンジオール、２，４−ペンタンジオール、１，５−ペンタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，７−ヘプタンジオール、３，５−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、２−メチル−１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオールなどの脂肪族ジオール；シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、水素添加ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＦなどの脂環式ジオール；トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ヘキシトール類、ペンチトール類、グリセリン、ポリグリセリン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、テトラメチロールプロパンなどが例示可能である。
また、前記アルキレンオキシドとしては、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８、または炭素数１〜４のアルキレンオキシドが例示可能であり、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、またはブチレンオキシドなどが使用できる。
さらに、前記脂肪族多価カルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、２−メチルコハク酸、２−メチルアジピン酸、３−メチルアジピン酸、３−メチルペンタン二酸、２−メチルオクタン二酸、３，８−ジメチルデカン二酸、３，７−ジメチルデカン二酸、１，２０−エイコサメチレンジカルボン酸、１，２−シクロペンタンジカルボン酸、１，３−シクロペンタンジカルボン酸、１，２−シクロヘキサンジカルボン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、１，４−ジカルボキシルメチレンシクロヘキサン、１，２，３−プロパントリカルボン酸、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸などが例示さできるが、これに制限されるものではない。
好ましくは、本発明の前記第２エポキシ化合物は、グリシジルエーテル基を１つ以上含むものであってよく、例えば、１，４−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、およびｏ−クレシル（Ｃｒｅｓｙｌ）グリシジルエーテルからなるグループより選択された１種以上が、本発明の第２エポキシ化合物として使用できる。
一方、前記第２エポキシ化合物は、ホモポリマーのガラス転移温度が０℃〜６０℃程度であることがより好ましい。
一方、これに限定されるものではないが、本発明の場合、前記エポキシ化合物として、エポキシ化脂肪族環基を１つ以上含む第１エポキシ化合物、およびグリシジルエーテル基を１つ以上含む第２エポキシ化合物の組み合わせを使用することが特に好ましい。
一方、前記のような紫外線硬化型接着剤を用いる場合、接着剤層の厚さは、２０〜４，０００ｎｍ程度であることが好ましい。
前記のような方法でフィルム積層体が形成されると、前記フィルム積層体を膨潤させる。この時、膨潤は、例えば、前記フィルム積層体を１５℃〜３５℃の水に浸漬させる方式で行われてよい。この時、前記膨潤は、ポリビニルアルコール系フィルムの膨潤度が０．３６〜０．４４となるように行われる。ここで、膨潤度は、下記の式（１）により計算される値を意味する。
式（１）：膨潤度＝｛（膨潤後のポリビニルアルコール系フィルムの重量−膨潤前のポリビニルアルコール系フィルムの重量）｝／（膨潤前のポリビニルアルコール系フィルムの重量）
本発明者らの研究によれば、厚さが１０μｍ以下の超薄型ＰＶＡ偏光子の場合、膨潤の程度に応じて偏光度のような光学物性が大きな影響を受けることが明らかになり、９９．９％以上の偏光度を示すためには、膨潤度が０．３６〜０．４４の数値範囲を満足しなければならないことが明らかになった。
一方、前記ポリビニルアルコール系フィルムの膨潤度は、膨潤槽滞留時間を調節する方法で調節できる。より具体的には、本発明において、前記フィルム積層体を膨潤させるステップは、膨潤槽滞留時間をｔ秒とする時、下記の式（２）を満足するように行われることが好ましい。
式（２）：０．３６≦０．１０５・ｔ０．５≦０．４４
前記のような膨潤ステップを行った後、前記フィルム積層体にヨウ素および二色性染料のうちの少なくとも１つを染着させる。この時、前記染着は、フィルム積層体をヨウ素および／または二色性染料を含む水溶液に浸漬させて行われてよい。この時、前記水溶液内のヨウ素の濃度は、０．０２重量％〜０．５重量％程度、好ましくは０．０５重量％〜０．３重量％であってよいが、これに限定されるものではない。また、前記染着ステップの温度は、２０℃〜５０℃程度、好ましくは２５℃〜３５℃程度であってよい。染着温度が前記数値範囲を外れる場合、ヨウ素イオンがポリビニルアルコールの内部に拡散する程度が減少して、染着効率が低下し、温度が高すぎると、ヨウ素の昇華性が大きくなって、ヨウ素の損失が多くなる。一方、前記染着時間は、３０秒〜９０秒程度であってよいが、これに限定されるものではない。
一方、前記染着ステップの後に、必要に応じて、ヨウ素および／または二色性染料をポリビニルアルコール系フィルムに架橋させる架橋ステップが追加的に実施可能であり、この時、前記架橋ステップは、例えば、フィルム積層体をホウ酸水溶液に浸漬させる方法で行われてよい。
また、必要に応じて、前記染着ステップの後に、フィルム積層体を洗浄する工程が追加的に実施できる。この時、前記洗浄工程は、これに限定されるものではないが、ホウ酸水溶液で行われてよく、より具体的には、ホウ酸濃度が０．１〜２．５ｗｔ％程度、好ましくは０．５〜２．０ｗｔ％程度のホウ酸水溶液で行われることが好ましい。
次に、前記フィルム積層体を延伸する。この時、前記延伸は、ポリビニルアルコール系フィルムの厚さが１０μｍ以下となるように行うことが好ましく、例えば、ポリビニルアルコール系フィルムの厚さが１μｍ〜１０μｍ、３μｍ〜１０μｍ、または１μｍ〜５μｍ程度となるように行うことが好ましい。
一方、本発明において、延伸条件は特に限定されるものではないが、例えば、前記延伸は、２０℃〜８５℃の温度で、５倍〜１５倍の延伸倍率で行われてよく、より好ましくは、４０℃〜８０℃の温度で、５倍〜１２倍の延伸倍率で行われてよい。
この時、前記延伸は、湿式延伸または乾式延伸で行われてよい。ただし、湿式延伸を実施する場合、乾式延伸に比べて熱可塑性ポリウレタンフィルムとポリビニルアルコール系フィルムの表面付着力が強くなるため、別の接着手段なしに安定的に延伸を行うことができる点でより好ましい。一方、前記湿式延伸は、ホウ酸水溶液内で行われることが好ましく、この時、前記ホウ酸水溶液のホウ酸濃度は、１．０〜５．０ｗｔ％程度であることが好ましい。
前記のようなホウ酸水溶液で延伸が行われる場合、ホウ酸架橋によってポリビニルアルコール系フィルムの破断発生率が低下して工程安定性が増大し、湿式工程中に発生しやすいＰＶＡフィルムのシワの発生を制御することができる。また、乾式延伸対比、低温においても延伸が可能である利点がある。
一方、前記延伸ステップは、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素および／または二色性染料を染着させるステップ、および／または前記染着したヨウ素および／または二色性染料をポリビニルアルコール系フィルムに架橋させるステップのうちの少なくとも１つ以上のステップと共に行われてよい。
例えば、前記延伸をヨウ素および／または二色性染料とホウ酸を含む水溶液内で行うことにより、染着、架橋および延伸工程を同時に行うことができる。あるいは、前記延伸ステップの前に、フィルム積層体をヨウ素および／または二色性染料を含む水溶液に浸漬させて染着ステップを行った後に、前記染着が完了したフィルム積層体をホウ酸水溶液に浸漬させ、ホウ酸水溶液内で延伸を行うことにより、架橋ステップと延伸ステップを共に行うこともできる。
一方、前記のようにフィルム積層体を延伸した後に、必要に応じて、延伸されたフィルム積層体を乾燥するステップをさらに含むことができる。この時、前記乾燥は、２０℃〜１００℃、より好ましくは４０℃〜９０℃程度であるのが良いし、前記温度で１分〜１０分間行われることが好ましい。乾燥工程は、ＰＶＡの表面および内部の水分除去により、偏光板製造工程中において水分によるＰＶＡ偏光子の物性低下を防止し、乾燥過程で延伸されたポリビニルアルコールフィルムの幅の収縮を円滑に誘導して、ポリビニルアルコールおよびヨウ素で構成された錯体の配向性を増大させ、偏光子の偏光度を向上させる役割を果たす。
一方、前記のような延伸ステップが完了すると、前記延伸されたフィルム積層体の高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムを分離させるステップを実施することができる。本発明において、前記分離ステップは、前記ポリビニルアルコール系フィルムに弱い剥離力を加えて、高分子フィルムから離脱させる方法で行われてよい。この時、前記剥離力は、２Ｎ／２ｃｍ以下であることが好ましく、例えば、０．１〜２Ｎ／２ｃｍまたは０．１〜１Ｎ／２ｃｍ程度であってよい。
このように、本発明の場合、コーティングや共押出を利用して積層された場合に比べて、ポリビニルアルコール系フィルムと高分子フィルムを分離するのに要求される剥離力が極めて弱いため、別の工程や装備なくても２つのフィルムを容易に分離できるだけでなく、分離工程でポリビニルアルコール系フィルムの損傷が少なく、極めて優れた光学性能を示す。
前記のような方法により製造された本発明の偏光子は、その厚さが１０μｍ以下、好ましくは１μｍ〜１０μｍ程度、より好ましくは３μｍ〜１０μｍ程度と極めて薄い。また、このように薄い厚さでも、単体透過度が４０％〜４５％程度であり、偏光度が９９．９％以上となって、極めて優れた光学物性を示す。
一方、前記のような本発明の偏光子において一面または両面に透明フィルムを積層して偏光板を形成することができる。この時、前記透明フィルムとしては、当該技術分野で偏光子保護フィルムまたは位相差フィルムとして使用される多様なフィルムが制限なく使用可能であり、例えば、アクリル系フィルム、ＰＥＴフィルム、アクリル系プライマー処理されたＰＥＴフィルム、セルロース系フィルム、シクロオレフィン系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ポリノルボルネン系フィルムなどが使用できる。
偏光子と透明フィルムの積層方法は特に制限されず、当該技術分野でよく知られている接着剤または粘着剤などを用いて行われてよい。この時、前記粘着剤または接着剤は、使用される透明フィルムの材質などを考慮して適切に選択可能であり、例えば、透明フィルムとしてＴＡＣを使用する場合には、ポリビニルアルコール系接着剤のような水系接着剤を用いることができ、透明フィルムとしてアクリルフィルムやＣＯＰフィルムなどを使用する場合には、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤のような光硬化または熱硬化性接着剤を用いることができる。
以下、具体的な実施例を通じて、本発明をより詳細に説明する。
実施例
厚さ４０μｍのポリウレタンフィルムの両面に、２０μｍの厚さのポリビニルアルコールフィルム（日本合成社、Ｍ２０００グレード）を付着させてフィルム積層体を製造した。その後、前記フィルム積層体を、２５℃の純水溶液で１５秒間膨潤（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）させた後、０．３ｗｔ％の濃度および２５℃のヨウ素溶液で６０秒間染着工程を進行させた。その後、前記フィルム積層体をホウ酸１ｗｔ％溶液で１５秒間洗浄した後、５０℃のホウ酸２ｗｔ％溶液で６倍延伸工程を進行させた。延伸後、５ｗｔ％のＫＩ溶液で補色工程を経た後、８０℃のオーブンで５分間乾燥工程を進行させた。その後、ポリウレタンフィルムとポリビニルアルコールフィルムを分離して、最終的に厚さ５．６μｍの薄型偏光子を製造した。
比較例１
膨潤工程を１０秒間実施した点を除いては、実施例と同様の方法で厚さ５．８μｍの薄型偏光子を製造した。
比較例２
膨潤工程を２０秒間実施した点を除いては、実施例と同様の方法で厚さ５．４μｍの薄型偏光子を製造した。
比較例３
膨潤工程を除いて直ちに染着工程を進行させた点を除いては、実施例と同様の方法で偏光子を製造した。
実験例１
前記実施例および比較例１〜２により製造された薄型偏光子の膨潤率、単体透過度、偏光度および単体色相、直交色相などの光学物性を、ＪＡＳＣＯ Ｖ−７１００Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒで測定した。測定結果は表１に示した。
Figure 2017500612
実験例２
厚さ４０μｍのポリウレタンフィルムの両面に、２０μｍの厚さのポリビニルアルコールフィルム（日本合成社、Ｍ２０００グレード）を付着させてフィルム積層体を製造した。その後、前記フィルム積層体を、２５℃の純水溶液で滞留時間を変更させながら膨潤度を測定して、膨潤槽滞留時間に応じたポリビニルアルコール系フィルムの膨潤度を計算した。その結果は図２に示した。図２のグラフに示されているように、膨潤度をｘ、膨潤槽滞留時間をｔ秒とする時、下記の式（３）のような関係式が成立することが分かる。
式（３）：ｘ＝０．１０５・ｔ０．５
また、前記膨潤されたフィルム積層体を、実施例１と同様の方法で、染着、洗浄、延伸、補正、乾燥して薄型偏光子を製造した後、その偏光度を測定し、これに基づいて、ポリビニルアルコール系フィルムの膨潤度に応じた偏光度の値を計算した。その結果は図３に示した。図３のグラフを通して、９９．９％以上の偏光度を得るためには、ポリビニルアルコール系フィルムの膨潤度が０．３６〜０．４４の範囲を満足しなければならないことが分かる。
Ｈ：ホルダ
Ａ：ポリビニルアルコール系フィルム
Ｂ：高分子フィルム
ＭＤ：縦延伸方向

Claims (10)

  1. 高分子フィルムの少なくとも一面に、引力または接着剤を用いてポリビニルアルコール系フィルムを付着させてフィルム積層体を形成するステップと、
    前記ポリビニルアルコール系フィルムの膨潤度が０．３６〜０．４４となるように、前記フィルム積層体を膨潤させるステップと、
    前記フィルム積層体にヨウ素および二色性染料のうちの少なくとも１つを染着させるステップと、
    前記フィルム積層体を延伸するステップとを含むことを特徴とする、薄型偏光子の製造方法。
  2. 前記フィルム積層体を膨潤させるステップは、膨潤槽滞留時間をｔ秒とする時、下記の式（２）を満足するように行われることを特徴とする、請求項１に記載の薄型偏光子の製造方法。
    式（２）：０．３６≦０．１０５・ｔ０．５≦０．４４
  3. 前記ポリビニルアルコール系フィルムは、厚さが１０μｍ〜６０μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の薄型偏光子の製造方法。
  4. 前記延伸するステップは、５倍〜１５倍の延伸倍率で行われることを特徴とする、請求項１に記載の薄型偏光子の製造方法。
  5. 前記延伸するステップは、４５℃〜５５℃の温度で行われることを特徴とする、請求項１に記載の薄型偏光子の製造方法。
  6. 前記延伸するステップは、ホウ酸濃度が１〜５％のホウ酸水溶液で行われることを特徴とする、請求項１に記載の薄型偏光子の製造方法。
  7. 前記延伸するステップの後に、前記高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムを分離するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄型偏光子の製造方法。
  8. 前記延伸するステップの後に、延伸されたフィルム積層体を乾燥するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄型偏光子の製造方法。
  9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の製造方法により製造され、
    厚さが１０μｍ以下であり、
    単体透過度が４０％〜４５％であり、
    偏光度が９９．９％以上であることを特徴とする、ポリビニルアルコール系薄型偏光子。
  10. 請求項９に記載のポリビニルアルコール系薄型偏光子を含むことを特徴とする、偏光板。
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