JP2018180022A - 偏光子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐水性に優れた偏光子を製造する方法を提供する。【解決手段】ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、ジボロン酸を含む架橋浴を用いて架橋する工程を含み、あるいはさらに架橋浴がホウ酸をさらに含み、あるいはさらに架橋浴が、水１００重量部に対してジボロン酸を２重量部〜５重量部含み、あるいはさらにホウ酸とジボロン酸との含有比率が重量部基準で、９５／５〜９０／１０である架橋浴を用いて、架橋工程を行う。【選択図】なし

Description

本発明は、偏光子の製造方法に関する。

偏光子は、代表的には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂フィルムをヨウ素等の二色性物質で染色することにより製造される。この染色処理により、ＰＶＡ系樹脂フィルムが過剰に膨潤する場合がある。偏光子は膨潤することにより、所望の光学特性（例えば、透過率）を発揮できない場合がある。そのため、通常、ＰＶＡ系樹脂フィルムは架橋処理をさらに施され、耐水性を向上させている（例えば、特許文献１）。近年、偏光子にはさらに優れた光学特性、および、耐久性が求められている。

特開２００１−３４３５２４号公報

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、耐水性に優れた偏光子を製造する方法を提供することにある。

本発明の偏光子の製造方法は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、ジボロン酸を含む架橋浴を用いて架橋する工程を含む。
１つの実施形態においては、上記架橋浴はホウ酸をさらに含む。
１つの実施形態においては、上記架橋浴は、水１００重量部に対してジボロン酸を２重量部〜５重量部含む。
１つの実施形態においては、上記架橋浴は、水１００重量部に対してジボロン酸を０．５重量部以下含む。
１つの実施形態において、上記架橋浴のホウ酸とジボロン酸との含有比率は重量部基準で、９５／５〜９０／１０である。

本発明によれば、耐水性に優れた偏光子を提供することができる。具体的には、本発明の製造方法は、ＰＶＡ系樹脂フィルムを、ジボロン酸を含む架橋浴を用いて架橋する工程を含む。また、本発明の製造方法により得られる偏光子は、ＰＶＡ系樹脂を含み、ＰＶＡ系樹脂がジボロン酸により架橋されている。そのため、ＰＶＡ系樹脂フィルム内での架橋がより強固になり、得られる偏光子の耐水性が向上し得る。

実施例１〜５および比較例１〜２で得られた積層体の加湿光学耐久性試験の結果を示すグラフである。

以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。

Ａ．偏光子の製造方法
本発明の偏光子の製造方法は、ＰＶＡ系樹脂フィルムを、ジボロン酸を含む架橋浴を用いて架橋する工程を含む。ジボロン酸を含む架橋浴を用いることにより、ＰＶＡ系樹脂がより強固に架橋され、耐水性に優れた偏光子を製造することができる。偏光子は、例えば、ＰＶＡ系樹脂フィルムに、膨潤工程、染色工程、架橋工程、延伸工程、洗浄工程、乾燥工程を施すことにより製造することができる。

ＰＶＡ系樹脂フィルムを形成するＰＶＡ系樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体が挙げられる。ポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルをケン化することにより得られる。エチレン−ビニルアルコール共重合体は、エチレン−酢酸ビニル共重合体をケン化することにより得られる。ＰＶＡ系樹脂のケン化度は、通常８５モル％以上１００モル％未満であり、好ましくは９５．０モル％〜９９．９５モル％、さらに好ましくは９９．０モル％〜９９．９３モル％である。ケン化度は、ＪＩＳ Ｋ ６７２６−１９９４に準じて求めることができる。このようなケン化度のＰＶＡ系樹脂を用いることによって、耐久性に優れた偏光子を得ることができる。ケン化度が高すぎる場合には、ゲル化してしまうおそれがある。

ＰＶＡ系樹脂の平均重合度は、目的に応じて適切に選択され得る。平均重合度は、通常１０００〜１００００であり、好ましくは１２００〜４５００、さらに好ましくは１５００〜４３００である。なお、平均重合度は、ＪＩＳ Ｋ ６７２６−１９９４に準じて求めることができる。

ＰＶＡ系樹脂フィルムの厚みは、特に制限はなく、所望の偏光子の厚みに応じて設定され得る。ＰＶＡ系樹脂フィルムの厚みは、例えば、１０μｍ〜２００μｍである。

１つの実施形態においては、ＰＶＡ系樹脂フィルムは、基材上に形成されたＰＶＡ系樹脂層であってもよい。基材と樹脂層との積層体は、例えば、上記ＰＶＡ系樹脂を含む塗布液を基材に塗布する方法、基材にＰＶＡ系樹脂フィルムを積層する方法等により得ることができる。

上記の通り、偏光子は、例えば、ＰＶＡ系樹脂フィルムに、膨潤工程、染色工程、架橋工程、延伸工程、洗浄工程、乾燥工程を施すことにより製造することができる。各工程は任意の適切なタイミングで行われる。また、必要に応じて、１つの工程を複数回行ってもよい。以下、各工程について説明する。

Ａ−１．膨潤工程
膨潤工程は、通常、染色工程の前に行われる。膨潤工程は、例えば、ＰＶＡ系樹脂フィルムを膨潤浴に浸漬することにより行われる。膨潤浴としては、通常、蒸留水、純水等の水が用いられる。膨潤浴は、水以外の任意の適切な他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、アルコール等の溶媒、界面活性剤等の添加剤、ヨウ化物等が挙げられる。ヨウ化物としては、例えば、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、ヨウ化チタン等が挙げられる。好ましくは、ヨウ化カリウムが用いられる。膨潤浴の温度は、例えば、２０℃〜４５℃である。また、浸漬時間は、例えば、１０秒〜３００秒である。

Ａ−２．延伸工程
延伸工程において、ＰＶＡ系樹脂フィルムは、代表的には３倍〜７倍に一軸延伸される。延伸方向は、フィルムの長手方向（ＭＤ方向）であってもよく、フィルムの幅方向（ＴＤ方向）であってもよい。延伸方法は、乾式延伸であってもよく、湿式延伸であってもよく、これらを組み合せてもよい。延伸工程は、好ましくは乾式延伸により行われる。また、架橋工程、膨潤工程、染色工程等を行う際にＰＶＡ系樹脂フィルムを延伸してもよい。なお、延伸方向は、得られる偏光子の吸収軸方向に対応し得る。

Ａ−３．染色工程
染色工程は、ＰＶＡ系樹脂フィルムを二色性物質で染色する工程である。好ましくは二色性物質を吸着させることにより行う。当該吸着方法としては、例えば、二色性物質を含む染色液にＰＶＡ系樹脂フィルムを浸漬させる方法、ＰＶＡ系樹脂フィルムに当該染色液を塗工する方法、当該染色液をＰＶＡ系樹脂フィルムに噴霧する方法等が挙げられる。好ましくは、染色液にＰＶＡ系樹脂フィルムを浸漬させる方法である。二色性物質が良好に吸着し得るからである。

上記二色性物質としては、例えば、ヨウ素、二色性染料が挙げられる。好ましくは、ヨウ素である。二色性物質としてヨウ素を用いる場合、染色液としては、ヨウ素水溶液が好ましく用いられる。ヨウ素水溶液のヨウ素の含有量は、水１００重量部に対して、好ましくは０．０４重量部〜５．０重量部である。ヨウ素の水に対する溶解度を高めるため、ヨウ素水溶液にヨウ化物を配合することが好ましい。ヨウ化物としては、ヨウ化カリウムが好ましく用いられる。ヨウ化物の含有量は、水１００重量部に対して、好ましくは０．３重量部〜１５重量部である。

染色液の染色時の液温は、任意の適切な値に設定することができ、例えば、２０℃〜５０℃である。染色液にＰＶＡ系樹脂フィルムを浸漬させる場合、浸漬時間は、例えば、５秒〜５分である。

Ａ−４．架橋工程
架橋工程では、ＰＶＡ系樹脂フィルムを、ジボロン酸を含む架橋浴を用いて架橋する。ジボロン酸は下記式で表される化合物である。ジボロン酸を含む架橋浴を用いてＰＶＡ系樹脂フィルムを架橋することにより、ＰＶＡ系樹脂がより強固に架橋され、耐水性に優れた偏光子を提供することができる。具体的には、架橋工程は、ジボロン酸を含む架橋浴に、ＰＶＡ系樹脂フィルムを浸漬することにより行われる。

架橋浴は、代表的には、ジボロン酸を含む水溶液である。架橋浴のジボロン酸の含有量は、水１００重量部に対し、好ましくは１重量部〜５重量部であり、より好ましくは２重量部〜５重量部である。ジボロン酸の含有量が上記範囲であることにより、耐水性に優れた偏光子を製造することができる。

１つの実施形態においては、架橋浴はジボロン酸以外のホウ素化合物をさらに含む。架橋浴がジボロン酸とジボロン酸以外のホウ素化合物とを含むことにより、耐水性、色相変化および直交特性に優れた偏光子を製造することができる。ジボロン酸以外のホウ素化合物としては、任意の適切な化合物を用いることができる。例えば、ホウ酸およびホウ砂等が挙げられる。ジボロン酸以外のホウ素化合物としては、ホウ酸が好ましい。ジボロン酸とホウ酸とを含む水溶液を架橋浴として用いる場合、ジボロン酸の含有量は、水１００重量部に対して、好ましくは１重量部以下であり、より好ましくは０．５重量部以下であり、さらに好ましくは０．２５重量部〜０．５重量部である。架橋浴のジボロン酸の含有量が１重量部を超える場合、偏光子の色相変化および直交特性が低下する場合がある。

ジボロン酸とホウ酸とを含む水溶液を架橋浴として用いる場合、ホウ酸の含有量は、水１００重量部に対し、好ましくは４重量部〜４．７５重量部であり、より好ましくは４．５重量部〜４．７５重量である。ホウ酸の含有量が上記範囲であることにより、耐水性、色相変化および直交特性に優れた偏光子を製造することができる。

ジボロン酸とホウ酸とを含む水溶液を架橋浴として用いる場合、ホウ酸とジボロン酸との含有比率は、重量部基準で、好ましくは９５／５〜９０／１０である。このような比率であることにより、耐水性および染色性に優れた偏光子を製造することができる。

架橋工程を染色工程の後に行う場合、架橋浴にヨウ化物をさらに配合することが好ましい。ヨウ化物を配合することにより、ＰＶＡ系樹脂フィルムに吸着させた二色性物質（例えば、ヨウ素）の溶出を抑制することができる。架橋浴のヨウ化物の含有量は、水１００重量部に対して、好ましくは１重量部〜５重量部である。ヨウ化物としては、好ましくは、ヨウ化カリウムが用いられる。

架橋工程において、架橋浴の温度は任意の適切な値に設定され得る。例えば、架橋浴の温度は、４０℃〜７０℃である。架橋工程は、例えば、架橋浴にＰＶＡ系樹脂フィルムを浸漬することにより行われる。浸漬時間は、ＰＶＡ系樹脂フィルムの厚み等に応じて、任意の適切な値に設定され得る。浸漬時間は、例えば、３０秒間〜１５分間である。

Ａ−５．洗浄工程
洗浄工程は、水、または、上記ヨウ化物を含む水溶液を用いて行われる。代表的には、ヨウ化カリウム水溶液にＰＶＡ系樹脂フィルムを浸漬させることにより行う。洗浄工程における洗浄浴の温度は、例えば、５℃〜５０℃である。浸漬時間は、例えば、１秒〜３００秒である。

Ａ−６．乾燥工程
乾燥工程は、任意の適切な方法により行うことができる。例えば、自然乾燥、送風乾燥、減圧乾燥、加熱乾燥等が挙げられ、加熱乾燥が好ましく用いられる。加熱乾燥を行う場合、加熱温度は、例えば、３０℃〜１００℃である。また、乾燥時間は、例えば、１分〜１０分間である。

Ｂ．偏光子
本発明の製造方法により得られる偏光子は、ポリビニルアルコール系樹脂を含むものである。この偏光子は、ポリビニルアルコール系樹脂がジボロン酸で架橋された構造を含む。具体的には、以下のような構造を介してポリビニルアルコール系樹脂が架橋されている。このような架橋構造を含むことにより、ポリビニルアルコール同士がより強固に架橋され、さらに架橋された状態を安定して維持し得る。そのため、偏光子の耐水性が向上し得る。

偏光子の厚みは、任意の適切な厚みに設定され得る。偏光子の厚みは、代表的には、０．５μｍ〜８０μｍである。

本発明により得られる偏光子は、加湿環境試験による単体透過率変化量ΔＴが好ましくは４％以下であり、より好ましくは３．８％以下である。単体透過率変化量ΔＴが上記範囲であることにより、耐水性を要求される用途にも偏光子を好適に用いることができる。なお、加湿環境試験による単体透過率変化量ΔＴは、６５℃、９０％ＲＨの条件下に２００時間置く加湿環境試験の前後での単体透過率の変化量（すなわち、加湿試験後の透過率（％）−加湿試験前の透過率（％）で算出される値）をいう。本明細書において、偏光子の単体透過率は、積分球付き分光光度計で測定した値である。

本発明により得られる偏光子は耐水性に優れるため、様々な用途に好適に用いることができる。偏光子は、代表的には、少なくともその片側に保護フィルムを積層させた偏光板として用いられる。上記製造方法において、基材とＰＶＡ系樹脂層との積層体を用いる場合、基材は偏光子の保護層として機能し得る。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。

［実施例１］
基材として、吸水率０．７５％、Ｔｇ７５℃の非晶質のイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート（ＩＰＡ共重合ＰＥＴ）フィルム（厚み：１００μｍ）を用いた。基材の片面に、コロナ処理を施し、このコロナ処理面に、ポリビニルアルコール（重合度４２００、ケン化度９９．２モル％）およびアセトアセチル変性ＰＶＡ（重合度１２００、アセトアセチル変性度４．６％、ケン化度９９．０モル％以上、日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーＺ２００」）を９：１の比で含む水溶液を２５℃で塗布および乾燥して、厚み１１μｍのＰＶＡ系樹脂層を形成し、積層体を作製した。
得られた長尺の積層体を、テンター延伸機を用いて、１４０℃で積層体の長手方向と直交する方向（ＴＤ方向）に４．５倍空中延伸し、厚み２．５μｍのＰＶＡ樹脂層を有する積層体を得た。
得られた積層体を長方形（ＴＤ方向４ｃｍ、ＭＤ方向５ｃｍ）に切り出した。
切り出した積層体を３０℃の染色浴（ヨウ素／ヨウ化カリウム水溶液、濃度：３０重量％、ヨウ素とヨウ化カリウムの含有量比：１／７（重量比））に４０秒間浸漬させ、染色した。
染色後、積層体を６０℃の架橋浴（水１００重量部に対し、ジボロン酸を０．１５重量部、ホウ酸を４．８５重量部添加した水溶液、水にホウ酸およびジボロン酸を添加した後、７０℃で５分間撹拌したもの）に８１秒間浸漬した。
次いで、３０℃の洗浄浴（ヨウ化カリウム水溶液、濃度：５重量％）に１９秒間浸漬した。
その後、ＰＶＡ系樹脂フィルムを６０℃のオーブンで５分間乾燥させ、厚み２．５μｍのＰＶＡ系樹脂層（偏光子）を有する積層体１を得た。

［実施例２］
架橋浴を水１００重量部に対し、ジボロン酸を０．２５重量部、ホウ酸を４．７５重量部添加した水溶液とした以外は実施例１と同様にして、厚み２．５μｍのＰＶＡ系樹脂層（偏光子）を有する積層体２を得た。

［実施例３］
架橋浴を水１００重量部に対し、ジボロン酸を０．５重量部、ホウ酸を４．５重量部添加した水溶液とした以外は実施例１と同様にして、厚み２．５μｍＰＶＡ系樹脂層（偏光子）を有する積層体３を得た。

［実施例４］
架橋浴を水１００重量部に対し、ジボロン酸を２重量部添加した水溶液とした以外は実施例１と同様にして、厚み２．５μｍＰＶＡ系樹脂層（偏光子）を有する積層体４を得た。

［実施例５］
架橋浴を水１００重量部に対し、ジボロン酸を４重量部添加した水溶液とした以外は実施例１と同様にして、厚み２．５μｍＰＶＡ系樹脂層（偏光子）を有する積層体３を得た。

（比較例１）
架橋浴を水１００重量部に対し、ホウ酸を２重量部添加した水溶液とした以外は実施例１と同様にして、厚み２．５μｍのＰＶＡ系樹脂層（偏光子）を有する積層体Ｃ１を得た。

（比較例２）
架橋浴を水１００重量部に対し、ホウ酸を５重量部添加した水溶液とした以外は実施例１と同様にして、厚み２．５μｍのＰＶＡ系樹脂層（偏光子）を有する積層体Ｃ２を得た。

実施例１〜５および比較例１〜２で得られた積層体を用いて、単体透過率の変化量ΔＴ（％）を評価した。
積分球付き分光光度計（日本分光株式会社製、製品名：Ｖ７１００）を用いて、積層体の単体透過率を測定した。次いで、積層体を加湿環境下（６５℃、９０％ＲＨ）に２００時間置いた。その後、積層体の単体透過率を測定し、単体透過率の変化量ΔＴ（％）（＝（加湿試験後の透過率（％））―（加湿試験前の透過率（％）））を算出した。加湿試験前の単体透過率は、いずれの積層体も３７％であった。結果を表１および図１に示す。なお、単体透過率は、偏光子の透過軸（透過軸方向の透過率：Ｔｘ）と吸収軸方向の透過率（吸収軸方向の透過率：Ｔｙ）を以下の式に適用することにより求められる値をいう。
透過率（％）=（Ｔｘ＋Ｔｙ）／２×１００

実施例１〜５で得られた積層体では、偏光子の耐水性が向上しており、加湿条件下においた後であっても単体透過率の変化が小さかった。

本発明の製造方法は、優れた耐水性を有する偏光子を提供することができる。本発明の製造方法により得られる偏光子は、液晶テレビ、液晶ディスプレイ、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯ゲーム機、カーナビゲーション、コピー機、プリンター、ファックス、時計、電子レンジ等の液晶パネルに幅広く適用させることができる。

Claims (5)

1. ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、ジボロン酸を含む架橋浴を用いて架橋する工程を含む、偏光子の製造方法。
2. 前記架橋浴がホウ酸をさらに含む、請求項１に記載の偏光子の製造方法。
3. 前記架橋浴が、水１００重量部に対してジボロン酸を２重量部〜５重量部含む、請求項１に記載の偏光子の製造方法。
4. 前記架橋浴が、水１００重量部に対してジボロン酸を０．５重量部以下含む、請求項２に記載の偏光子の製造方法。
5. ホウ酸とジボロン酸との含有比率が重量部基準で、９５／５〜９０／１０である、請求項２または４に記載の偏光子の製造方法。