JP2022027338A - 偏光板および該偏光板の製造方法 - Google Patents
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- Polarising Elements (AREA)
Abstract
Description
1つの実施形態において、上記溶融切断部が、レーザー切断部である。
1つの実施形態において、上記偏光子の厚みが、10μm以下である。
1つの実施形態において、上記偏光子の単体透過率が40.0%以上であり、かつ、偏光度が99.0%以上である。
1つの実施形態において、上記溶融切断部が、平面視において、半径が10mm以下の円形の貫通穴である。
1つの実施形態において、上記偏光板は、上記偏光子の少なくとも一方の側に配置された保護層をさらに含む。
本発明の別の局面によれば、二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムで構成され、85℃で120分加熱した場合の吸収軸方向における収縮率が5%以下である偏光子を含む偏光板を準備すること、および、該偏光板を熱切断処理に供して、溶融切断部を形成すること、を含む、上記偏光板の製造方法が提供される。
1つの実施形態において、上記熱切断処理が、レーザー切断処理である。
本発明の実施形態による偏光板は、二色性物質を含むポリビニルアルコール(PVA)系樹脂フィルムで構成され、85℃で120分加熱した場合の吸収軸方向における収縮率が5%以下である偏光子を含み、溶融切断部を有する。偏光板を溶融切断する際、偏光子の加熱部が収縮する一方で、非加熱部は収縮しないことから、当該収縮率の差に起因して偏光子が裂け、その結果、溶融切断部の縁において偏光子に欠けが発生し得るところ、本発明の実施形態によれば、加熱による収縮率が小さい偏光子を用いることにより、加熱部と非加熱部とにおける収縮率の差を小さくすることができ、結果として、欠けの発生が抑制されると推測される。
上記偏光子は、二色性物質を含むPVA系樹脂フィルムで構成され、かつ、85℃で120分加熱した場合の吸収軸方向における収縮率が5%以下である。このような偏光子であれば、溶融切断の際に、加熱部と非加熱部とにおける収縮率の差(特に、吸収軸方向における加熱部と非加熱部とにおける収縮率の差)を小さくすることができ、結果として、欠けの発生が抑制され得る。このような偏光子は、PVA系樹脂の配向度が低い状態に調節することによって得ることができ、また、PVA系樹脂がこのような配向状態であるにもかかわらず、実用上許容可能な光学特性を発揮し得る。
偏光度(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
第1および第2の保護層は、偏光子の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、(メタ)アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、(メタ)アクリル系、ウレタン系、(メタ)アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開2001-343529号公報(WO01/37007)に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとN-メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。
本発明の実施形態による上記A項に記載の偏光板の製造方法は、二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムで構成され、85℃で120分加熱した場合の吸収軸方向における収縮率が5%以下である偏光子を含む偏光板を準備すること、および、該偏光板を熱切断処理に供して、溶融切断部を形成することを含む。
B-1-1.偏光子の作製
1つの実施形態において、上記偏光子は、長尺状の熱可塑性樹脂基材の片側に、ハロゲン化物とPVA系樹脂とを含むPVA系樹脂層を形成して積層体とすること、および、積層体に、空中補助延伸処理と、染色処理と、水中延伸処理と、長手方向に搬送しながら加熱することにより幅方向に2%以上収縮させる乾燥収縮処理と、をこの順に施すことを含む、製造方法によって得られ得る。該空中補助延伸処理および該水中延伸処理の延伸の総倍率は、該積層体の元長に対して好ましくは2.5倍~4.5倍である。PVA系樹脂層におけるハロゲン化物の含有量は、好ましくは、PVA系樹脂100重量部に対して5重量部~20重量部である。乾燥収縮処理は、加熱ロールを用いて処理することが好ましく、加熱ロールの温度は、好ましくは60℃~120℃である。乾燥収縮処理による積層体の幅方向の収縮率は、好ましくは2%以上である。このような製造方法によれば、上記偏光子を得ることができる。特に、ハロゲン化物を含むPVA系樹脂層を含む積層体を作製し、上記積層体の延伸を空中補助延伸及び水中延伸を含む多段階延伸とし、延伸後の積層体を加熱ロールで加熱することにより、優れた光学特性(代表的には、単体透過率および偏光度)を有する偏光子を得ることができる。
熱可塑性樹脂基材とPVA系樹脂層との積層体を作製する方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、熱可塑性樹脂基材の表面に、ハロゲン化物とPVA系樹脂とを含む塗布液を塗布し、乾燥することにより、熱可塑性樹脂基材上にPVA系樹脂層を形成する。上記のとおり、PVA系樹脂層におけるハロゲン化物の含有量は、好ましくは、PVA系樹脂100重量部に対して5重量部~20重量部である。
特に、高い光学特性を得るためには、乾式延伸(補助延伸)とホウ酸水中延伸を組み合わせる、2段延伸の方法が選択される。2段延伸のように、補助延伸を導入することにより、熱可塑性樹脂基材の結晶化を抑制しながら延伸することができる。さらには、熱可塑性樹脂基材上にPVA系樹脂を塗布する場合、熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度の影響を抑制するために、通常の金属ドラム上にPVA系樹脂を塗布する場合と比べて塗布温度を低くする必要があり、その結果、PVA系樹脂の結晶化が相対的に低くなり、十分な光学特性が得られない、という問題が生じ得る。これに対して、補助延伸を導入することにより、熱可塑性樹脂基材上にPVA系樹脂を塗布する場合でも、PVA系樹脂の結晶性を高めることが可能となり、高い光学特性を達成することが可能となる。また、同時にPVA系樹脂の配向性を事前に高めることで、後の染色工程や延伸工程で水に浸漬された時に、PVA系樹脂の配向性の低下や溶解などの問題を防止することができ、高い光学特性を達成することが可能になる。
必要に応じて、空中補助延伸処理の後、水中延伸処理や染色処理の前に、不溶化処理を施す。上記不溶化処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂層を浸漬することにより行う。上記染色処理は、代表的には、PVA系樹脂層を二色性物質(代表的には、ヨウ素)で染色することにより行う。必要に応じて、染色処理の後、水中延伸処理の前に、架橋処理を施す。上記架橋処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂層を浸漬させることにより行う。不溶化処理、染色処理および架橋処理の詳細については、例えば特開2012-73580号公報(上記)に記載されている。
水中延伸処理は、積層体を延伸浴に浸漬させて行う。水中延伸処理によれば、上記熱可塑性樹脂基材やPVA系樹脂層のガラス転移温度(代表的には、80℃程度)よりも低い温度で延伸し得、PVA系樹脂層を、その結晶化を抑えながら延伸することができる。その結果、優れた光学特性を有する偏光子を製造することができる。
上記乾燥収縮処理は、ゾーン全体を加熱して行うゾーン加熱により行っても良いし、搬送ロールを加熱する(いわゆる加熱ロールを用いる)ことにより行う(加熱ロール乾燥方式)こともできる。好ましくは、その両方を用いる。加熱ロールを用いて乾燥させることにより、効率的に積層体の加熱カールを抑制して、外観に優れた偏光子を製造することができる。具体的には、加熱ロールに積層体を沿わせた状態で乾燥することにより、上記熱可塑性樹脂基材の結晶化を効率的に促進させて結晶化度を増加させることができ、比較的低い乾燥温度であっても、熱可塑性樹脂基材の結晶化度を良好に増加させることができる。その結果、熱可塑性樹脂基材は、その剛性が増加して、乾燥によるPVA系樹脂層の収縮に耐え得る状態となり、カールが抑制される。また、加熱ロールを用いることにより、積層体を平らな状態に維持しながら乾燥できるので、カールだけでなくシワの発生も抑制することができる。この時、積層体は、乾燥収縮処理により幅方向に収縮させることにより、光学特性を向上させることができる。PVAおよびPVA/ヨウ素錯体の配向性を効果的に高めることができるからである。乾燥収縮処理による積層体の幅方向の収縮率は、好ましくは2%以上であり、より好ましくは2%~8%であり、特に好ましくは2%~6%である。
好ましくは、水中延伸処理の後、乾燥収縮処理の前に、洗浄処理を施す。上記洗浄処理は、代表的には、ヨウ化カリウム水溶液にPVA系樹脂層を浸漬させることにより行う。
B-1-2.偏光板の作製
以上のようにして得られた[樹脂基材/偏光子]の積層体は、そのまま偏光板として用いることができる(すなわち、樹脂基材が偏光子の保護層として機能する)。あるいは、[樹脂基材/偏光子]の積層体の偏光子面に接着層を介して任意の適切な保護層を積層し、次いで、該積層体から樹脂基材を剥離することにより、[保護層/偏光子]の構成を有する偏光板を作製してもよい。さらに、必要に応じて、これらの積層体の偏光子面に接着層を介して任意の適切な保護層を積層して、[樹脂基材/偏光子/保護層]または[保護層/偏光子/保護層]の構成を有する偏光板を作製してもよい。
溶融切断部は、上記偏光板を熱切断処理に供することによって形成される。熱切断処理としては、レーザー切断処理、プラズマ切断処理、ガス切断処理等が挙げられる。なかでも、優れた寸法精度で平滑な切断端面を得られることから、レーザー切断処理が好ましい。
(1)厚み
干渉膜厚計(大塚電子社製、製品名「MCPD-3000」)を用いて測定した。
(2)単体透過率および偏光度
実施例および比較例で得られた[樹脂基材/偏光子]の積層体(偏光板)について、紫外可視分光光度計(大塚電子社製 LPF200)を用いて測定した単体透過率Ts、平行透過率Tp、直交透過率Tcをそれぞれ、偏光子のTs、TpおよびTcとした。これらのTs、TpおよびTcは、JIS Z8701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。得られたTpおよびTcから、下記式を用いて偏光度を求めた。
偏光度(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
(3)加熱による収縮率
収縮率は、TA Instruments製「TMA Q-400」を用いて測定した。具体的には、実施例および比較例で得られた偏光板から剥離した偏光子(単膜)を、幅方向4mm、長手方向35mmにカットし、チャック間16mmとして、20℃から窒素雰囲気下で昇温速度10℃/minで、85℃まで加熱し85℃で2時間保持し、降温速度10℃/minで20℃まで下げ、測定終了時の収縮量を測定し、元長に対する割合(%)として算出した(収縮率=収縮量/元長×100)。
(4)ひずみ量(伸び率)
ひずみ量は、日立ハイテクサイエンス社製「TMA/SS 6100型」(最大荷重約5N)を用いて測定した。具体的には、実施例および比較例で得られた偏光板から剥離した偏光子(単膜)を、幅方向2mm、長手方向25mmにカットし、チャック間10mmとして、荷重変化速度98.0mN/minで引っ張った際のひずみ量(元長に対する伸び量の比率)を測定した。
熱可塑性樹脂基材として、長尺状で、Tg約75℃である、非晶質のイソフタル共重合ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み:100μm)を用い、樹脂基材の片面に、コロナ処理を施した。
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(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー」)を9:1で混合したPVA系樹脂100重量部に、ヨウ化カリウム13重量部を添加したものを水に溶かし、PVA水溶液(塗布液)を調製した。
樹脂基材のコロナ処理面に、上記PVA水溶液を塗布して60℃で乾燥することにより、厚み13μmのPVA系樹脂層を形成し、積層体を作製した。
得られた積層体を、130℃のオーブン内で縦方向(長手方向)に2.4倍に一軸延伸した(空中補助延伸処理)。
次いで、積層体を、液温40℃の不溶化浴(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(不溶化処理)。
次いで、液温30℃の染色浴(水100重量部に対して、ヨウ素とヨウ化カリウムを1:7の重量比で配合して得られたヨウ素水溶液)に、最終的に得られる偏光子の単体透過率(Ts)が42.3%となるように濃度を調整しながら60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、液温40℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合し、ホウ酸を5重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(架橋処理)。
その後、積層体を、液温70℃のホウ酸水溶液(ホウ酸濃度4重量%、ヨウ化カリウム濃度5重量%)に浸漬させながら、周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に延伸の総倍率が3.0倍となるように一軸延伸を行った(水中延伸処理:水中延伸処理における延伸倍率は1.25倍)。
その後、積層体を液温20℃の洗浄浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを4重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた(洗浄処理)。
その後、90℃に保たれたオーブン中で乾燥しながら、表面温度が75℃に保たれたSUS製の加熱ロールに約2秒接触させた(乾燥収縮処理)。乾燥収縮処理による積層体の幅方向の収縮率は2%であった。
このようにして、[樹脂基材/偏光子(厚み:7.2μm、Ts:42.3%、偏光度:99.89%)]の構成を有する偏光板を得た。
得られた偏光板(サイズ:100mm×100mm)に対して、レーザー加工機(Talisker Ultra 355-4)を用いて、樹脂基材側からレーザー照射(UVレーザー(355nm)、照射条件:走査速度5mm/sec、周波数200kHz、出力0.38W)を2回行い、偏光板の外縁から内方に50mmの位置に、直径5mmの円形貫通穴(溶融切断部)を形成した。
水中延伸の延伸倍率を1.67倍としたこと(結果として、延伸の総倍率を4.0倍としたこと)以外は実施例1と同様にして、[樹脂基材/偏光子(厚み:6.2μm、Ts:42.3%、偏光度:99.98%)]の構成を有する偏光板を得た。
得られた偏光板に対して、実施例1と同様にしてレーザー照射を行って、直径5mmの円形貫通穴(溶融切断部)を形成した。
水中延伸の延伸倍率を1.75倍としたこと(結果として、延伸の総倍率を4.2倍としたこと)以外は実施例1と同様にして、[樹脂基材/偏光子(厚み:6.1μm、Ts:42.4%、偏光度:99.99%)]の構成を有する偏光板を得た。
得られた偏光板に対して、実施例1と同様にしてレーザー照射を行って、直径5mmの円形貫通穴(溶融切断部)を形成した。
水中延伸の延伸倍率を1.88倍としたこと(結果として、延伸の総倍率を4.5倍としたこと)以外は実施例1と同様にして、[樹脂基材/偏光子(厚み:6.0μm、Ts:42.2%、偏光度:99.99%)]の構成を有する偏光板を得た。
得られた偏光板に対して、実施例1と同様にしてレーザー照射を行って、直径5mmの円形貫通穴(溶融切断部)を形成した。
水中延伸の延伸倍率を2.3倍としたこと(結果として、延伸の総倍率を5.5倍としたこと)以外は実施例1と同様にして、[樹脂基材/偏光子(厚み:5.5μm、Ts:42.3%、偏光度:99.99%)]の構成を有する偏光板を得た。
得られた偏光板に対して、実施例1と同様にしてレーザー照射を行って、直径5mmの円形貫通穴(溶融切断部)を形成した。
20 第1の保護層
30 第2の保護層
100 偏光板
Claims (8)
- 二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムで構成され、85℃で120分加熱した場合の吸収軸方向における収縮率が5%以下である偏光子を含み、
溶融切断部を有する、偏光板。 - 前記溶融切断部が、レーザー切断部である、請求項1に記載の偏光板。
- 前記偏光子の厚みが、10μm以下である、請求項1または2に記載の偏光板。
- 前記偏光子の単体透過率が40.0%以上であり、かつ、偏光度が99.0%以上である、請求項1から3のいずれかに記載の偏光板。
- 前記溶融切断部が、平面視において、半径が10mm以下の円形の貫通穴である、請求項1から4のいずれかに記載の偏光板。
- 前記偏光子の少なくとも一方の側に配置された保護層をさらに含む、請求項1から5のいずれかに記載の偏光板。
- 二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムで構成され、85℃で120分加熱した場合の吸収軸方向における収縮率が5%以下である偏光子を含む偏光板を準備すること、および
該偏光板を熱切断処理に供して、溶融切断部を形成すること
を含む、請求項1から6のいずれかに記載の偏光板の製造方法。 - 前記熱切断処理が、レーザー切断処理である、請求項7に記載の偏光板の製造方法。
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