JP2022112802A - 偏光板の製造方法、画像表示装置の製造方法および偏光膜の透過率の調整方法 - Google Patents

偏光板の製造方法、画像表示装置の製造方法および偏光膜の透過率の調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】偏光膜の作製後にその透過率を調整する方法を提供すること。【解決手段】ポリビニルアルコール系樹脂膜を染色処理およびホウ酸水溶液中での延伸処理に供した後に、水分率が15重量%以下となるまで乾燥させて、一次偏光膜を得る工程、および、該一次偏光膜の表面に水性溶媒を接触させることにより、透過率を変化させて、二次偏光膜を得る工程、を、この順に含む、偏光板の製造方法【選択図】なし

Description

本発明は、偏光板の製造方法、画像表示装置の製造方法および偏光膜の透過率の調整方法に関する。
近年、液晶表示装置およびエレクトロルミネセンス(EL)表示装置(例えば、有機EL表示装置、無機EL表示装置)に代表される画像表示装置が急速に普及している。液晶表示装置には、その画像形成方式に起因して、液晶セルの両側に偏光板が配置されている。また、有機EL表示装置では、λ/4板を含む円偏光板を有機ELセルの視認側に配置することにより、外光反射や背景の映り込み等の問題を防ぐことが知られている(例えば、特許文献1および2)。
偏光板は、通常、ポリビニルアルコール系樹脂膜を染色および延伸することによって作製された偏光膜の少なくとも一方の側に保護層が配置された構成を有し、粘着剤層を介して液晶セル、有機ELセル等の画像表示セルに貼り合わせられる。
特開2002-311239号公報 特開2002-372622号公報
従来、偏光膜の作製後にその透過率を調整する方法は知られておらず、よって、偏光板を画像表示セルに貼り合わせた後に偏光膜の透過率を調整することはできなかった。その一方で、画像表示セルやバックライトユニット等の品質個体差に起因して画像表示装置の輝度にばらつきが生じ得ることから、保護層が積層された後、あるいは、画像表示セルに貼り合わせられた後において、偏光膜の透過率を調整する方法の開発が望まれていた。
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、偏光膜の作製後にその透過率を調整する方法を提供することにある。
本発明の1つの局面によれば、、ポリビニルアルコール系樹脂膜を染色処理およびホウ酸水溶液中での延伸処理に供した後に、水分率が15重量%以下となるまで乾燥させて、一次偏光膜を得る工程、および、該一次偏光膜の表面に水性溶媒を接触させることにより、透過率を変化させて、二次偏光膜を得る工程、を、この順に含む、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、一方の面が露出しており、他方の面が保護されている状態の上記一次偏光膜の露出面に上記水性溶媒を接触させる。
1つの実施形態において、上記一次偏光膜を得る工程が、ハロゲン化物とポリビニルアルコール系樹脂とを含むポリビニルアルコール系樹脂膜を、長尺状の熱可塑性樹脂基材との積層体の状態で、空中補助延伸処理、染色処理、ホウ酸水溶液中での延伸処理および乾燥収縮処理にこの順に供することを含み、該乾燥収縮処理が、該積層体を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%以上収縮させるとともに該ポリビニルアルコール系樹脂膜の水分率が15重量%以下となるまで乾燥させることを含む。
1つの実施形態において、上記ハロゲン化物がヨウ化物または塩化ナトリウムである。
1つの実施形態において、上記一次偏光膜の厚みが12μm以下である。
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膜で構成され、水分率が15重量%以下である偏光膜と、保護層と、粘着剤層とをこの順に含む偏光板を、該粘着剤を介して画像表示セルに積層して、該偏光膜の該保護層が配置された側と反対側の表面を露出面とする工程、および、該偏光膜の露出面に水性溶媒を接触させて透過率を変化させる工程、をこの順で含む、画像表示装置の製造方法が提供される。
1つの実施形態において、上記画像表示装置が、液晶表示装置または有機EL表示装置である。
本発明のさらに別の局面によれば、二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂膜で構成され、水分率が15重量%以下である偏光膜の表面に水性溶媒を接触させる工程を含む、偏光膜の透過率の調整方法が提供される。
本発明によれば、ポリビニルアルコール系樹脂膜を染色および延伸することによって作製された偏光膜の表面に水性溶媒を接触させることによって、偏光膜の透過率を事後的に変化させることができる。また、ホウ酸水溶液中での延伸後に水分率が所定の値以下になるまで乾燥させることによって外観が安定化した状態の偏光膜の表面に水性溶媒を接触させて透過率を変化させるので、透過率の微調整が可能となる。その結果、例えば、画像表示装置間の輝度のばらつきを低減することができ、複数の表示画面の外観を揃えたい場合、特に、複数の表示画面を組み合わせて画像を表示する場合(大型のパブリックディスプレイ、デジタルサイネージ等)に有用である。
加熱ロールを用いた乾燥収縮処理の一例を示す概略図である。 偏光板を作製する工程で作製され得る偏光板の一例を説明する概略断面図である。 偏光板を作製する工程で作製され得る偏光板の一例を説明する概略断面図である。 偏光板を作製する工程で作製され得る偏光板の一例を説明する概略断面図である。 二次偏光膜の露出面を保護する工程によって作製され得る偏光板の一例の概略断面図である。 二次偏光膜の露出面を保護する工程によって作製され得る偏光板の一例の概略断面図である。
以下、本発明の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。なお、本発明の実施形態による偏光板の製造方法によって得られる偏光板は、少なくとも偏光膜を含み、好ましくは偏光膜とその片側または両側に配置された保護層とを含む。
A.偏光板の製造方法
本発明の実施形態による偏光板の製造方法は、ポリビニルアルコール(PVA)系樹脂膜を染色処理およびホウ酸水溶液中での延伸処理(ホウ酸水中延伸処理)に供した後に、水分率が15重量%以下となるまで乾燥させて、一次偏光膜を得る工程、および、該一次偏光膜の表面に水性溶媒を接触させることにより、透過率を変化させて、二次偏光膜を得る工程を、この順に含む。当該偏光板の製造方法によれば、一旦作製された偏光膜(一次偏光膜)の表面に水性溶媒を接触させて脱色することにより、透過率を事後的に変化させて所望の値に調整することができる。また、ホウ酸水中延伸処理および乾燥処理を介して高配向化かつ外観が安定化した状態の偏光膜(一次偏光膜)を水性溶媒との接触に供することにより、偏光度の過度の低下、シワの発生、溶解等を回避しつつ透過率の調整を好適に行うことができる。
本発明の実施形態による偏光板の製造方法においては、一次偏光膜の一方の面のみに水性溶媒を接触させて透過率を変化させてもよく、両面に水性溶媒を接触させて透過率を変化させてもよい。
本発明の1つの実施形態による偏光板の製造方法においては、一方の面が露出しており、他方の面が保護されている状態の一次偏光膜の露出面に水性溶媒を接触させて透過率を変化させる。本実施形態の偏光板の製造方法は、例えば、一次偏光膜を得る工程と二次偏光膜を得る工程との間に、一次偏光膜の一方の表面が露出面とされ、他方の面が保護層で保護された偏光板を作製する工程を含むことができる。
A-1.一次偏光膜を得る工程
一次偏光膜を得る工程においては、PVA系樹脂膜を染色処理およびホウ酸水中延伸処理に供した後に、水分率が15重量%以下となるまで乾燥させて、一次偏光膜を得る。一次偏光膜は、単層のPVA系樹脂膜を用いて作製されてもよく、PVA系樹脂層(PVA系樹脂膜)を含む二層以上の積層体を用いて作製されてもよい。二層以上の積層体を用いて作製された一次偏光膜は、水性溶媒との接触後においても、シワ等の発生を回避しつつ、優れた光学特性(代表的には、単体透過率および偏光度)を好適に維持し得る。
A-1-1.二層以上の積層体を用いた一次偏光膜の作製
二層以上の積層体を用いた一次偏光膜の作製は、例えば、ハロゲン化物とPVA系樹脂とを含むPVA系樹脂膜を、長尺状の熱可塑性樹脂基材との積層体の状態で、空中補助延伸処理、染色処理、ホウ酸水溶液中での延伸処理および乾燥収縮処理にこの順に供することを含む方法によって行われ得る。熱可塑性樹脂基材とPVA系樹脂膜との積層体は、例えば、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(PVA系樹脂膜)を形成して積層体とすることによって得られる。乾燥収縮処理は、例えば、該長尺状の熱可塑性樹脂基材とPVA系樹脂膜との積層体を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%以上収縮させるとともに、該PVA系樹脂膜の水分率が15重量%以下となるまで乾燥させることを含む。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。このような製造方法によれば、PVA系樹脂の配向度が高く、優れた光学特性を有する一次偏光膜を得ることができる。
A-1-1-1.積層体の作製
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。
塗布液の塗布方法としては、任意の適切な方法を採用することができる。例えば、ロールコート法、スピンコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、ダイコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ナイフコート法(コンマコート法等)等が挙げられる。上記塗布液の塗布・乾燥温度は、好ましくは50℃以上である。
PVA系樹脂層の厚みは、好ましくは、3μm~40μm、さらに好ましくは3μm~20μmである。
PVA系樹脂層を形成する前に、熱可塑性樹脂基材に表面処理(例えば、コロナ処理等)を施してもよいし、熱可塑性樹脂基材上に易接着層を形成してもよい。このような処理を行うことにより、熱可塑性樹脂基材とPVA系樹脂層との密着性を向上させることができる。
熱可塑性樹脂基材の厚みは、好ましくは20μm~300μm、より好ましくは50μm~200μmである。20μm未満であると、PVA系樹脂層の形成が困難になるおそれがある。300μmを超えると、例えば、後述の水中延伸処理において、熱可塑性樹脂基材が水を吸収するのに長時間を要するとともに、延伸に過大な負荷を要するおそれがある。
熱可塑性樹脂基材は、好ましくは、その吸水率が0.2%以上であり、さらに好ましくは0.3%以上である。熱可塑性樹脂基材は、水を吸収し、水が可塑剤的な働きをして可塑化し得る。その結果、延伸応力を大幅に低下させることができ、高倍率に延伸することができる。一方、熱可塑性樹脂基材の吸水率は、好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは1.0%以下である。このような熱可塑性樹脂基材を用いることにより、製造時に熱可塑性樹脂基材の寸法安定性が著しく低下して、得られる偏光膜の外観が悪化するなどの不具合を防止することができる。また、水中延伸時に基材が破断したり、熱可塑性樹脂基材からPVA系樹脂層が剥離したりするのを防止することができる。なお、熱可塑性樹脂基材の吸水率は、例えば、構成材料に変性基を導入することにより調整することができる。吸水率は、JIS K 7209に準じて求められる値である。
熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは120℃以下である。このような熱可塑性樹脂基材を用いることにより、PVA系樹脂層の結晶化を抑制しながら、積層体の延伸性を十分に確保することができる。さらに、水による熱可塑性樹脂基材の可塑化と、水中延伸を良好に行うことを考慮すると、100℃以下、さらには90℃以下であることがより好ましい。一方、熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度は、好ましくは60℃以上である。このような熱可塑性樹脂基材を用いることにより、上記PVA系樹脂を含む塗布液を塗布・乾燥する際に、熱可塑性樹脂基材が変形(例えば、凹凸やタルミ、シワ等の発生)するなどの不具合を防止して、良好に積層体を作製することができる。また、PVA系樹脂層の延伸を、好適な温度(例えば、60℃程度)にて良好に行うことができる。なお、熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度は、例えば、構成材料に変性基を導入する、結晶化材料を用いて加熱することにより調整することができる。ガラス転移温度(Tg)は、JIS K 7121に準じて求められる値である。
熱可塑性樹脂基材の構成材料としては、任意の適切な熱可塑性樹脂が採用され得る。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等のエステル系樹脂、ノルボルネン系樹脂等のシクロオレフィン系樹脂、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、これらの共重合体樹脂等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、ノルボルネン系樹脂、非晶質のポリエチレンテレフタレート系樹脂である。
1つの実施形態においては、非晶質の(結晶化していない)ポリエチレンテレフタレート系樹脂が好ましく用いられる。中でも、非晶性の(結晶化しにくい)ポリエチレンテレフタレート系樹脂が特に好ましく用いられる。非晶性のポリエチレンテレフタレート系樹脂の具体例としては、ジカルボン酸としてイソフタル酸および/またはシクロヘキサンジカルボン酸をさらに含む共重合体や、グリコールとしてシクロヘキサンジメタノールやジエチレングリコールをさらに含む共重合体が挙げられる。
好ましい実施形態においては、熱可塑性樹脂基材は、イソフタル酸ユニットを有するポリエチレンテレフタレート系樹脂で構成される。このような熱可塑性樹脂基材は延伸性に極めて優れるとともに、延伸時の結晶化が抑制され得るからである。これは、イソフタル酸ユニットを導入することで、主鎖に大きな屈曲を与えることによるものと考えられる。ポリエチレンテレフタレート系樹脂は、テレフタル酸ユニットおよびエチレングリコールユニットを有する。イソフタル酸ユニットの含有割合は、全繰り返し単位の合計に対して、好ましくは0.1モル%以上、さらに好ましくは1.0モル%以上である。延伸性に極めて優れた熱可塑性樹脂基材が得られるからである。一方、イソフタル酸ユニットの含有割合は、全繰り返し単位の合計に対して、好ましくは20モル%以下、より好ましくは10モル%以下である。このような含有割合に設定することで、後述の乾燥収縮処理において結晶化度を良好に増加させることができる。
熱可塑性樹脂基材は、予め(PVA系樹脂層を形成する前)、延伸されていてもよい。1つの実施形態においては、長尺状の熱可塑性樹脂基材の横方向に延伸されている。横方向は、好ましくは、後述の積層体の延伸方向に直交する方向である。なお、本明細書において、「直交」とは、実質的に直交する場合も包含する。ここで、「実質的に直交」とは、90°±5.0°である場合を包含し、好ましくは90°±3.0°、さらに好ましくは90°±1.0°である。
熱可塑性樹脂基材の延伸温度は、ガラス転移温度(Tg)に対し、好ましくはTg-10℃~Tg+50℃である。熱可塑性樹脂基材の延伸倍率は、好ましくは1.5倍~3.0倍である。
熱可塑性樹脂基材の延伸方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体的には、固定端延伸でもよいし、自由端延伸でもよい。延伸方式は、乾式でもよいし、湿式でもよい。熱可塑性樹脂基材の延伸は、一段階で行ってもよいし、多段階で行ってもよい。多段階で行う場合、上述の延伸倍率は、各段階の延伸倍率の積である。
塗布液は、上記のとおり、ハロゲン化物とPVA系樹脂とを含む。上記塗布液は、代表的には、上記ハロゲン化物および上記PVA系樹脂を溶媒に溶解させた溶液である。溶媒としては、例えば、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、各種グリコール類、トリメチロールプロパン等の多価アルコール類、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン等のアミン類が挙げられる。これらは単独で、または、二種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、好ましくは、水である。溶液のPVA系樹脂濃度は、溶媒100重量部に対して、好ましくは3重量部~20重量部である。このような樹脂濃度であれば、熱可塑性樹脂基材に密着した均一な塗布膜を形成することができる。塗布液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。
塗布液に、添加剤を配合してもよい。添加剤としては、例えば、可塑剤、界面活性剤等が挙げられる。可塑剤としては、例えば、エチレングリコールやグリセリン等の多価アルコールが挙げられる。界面活性剤としては、例えば、非イオン界面活性剤が挙げられる。これらは、得られるPVA系樹脂層の均一性や染色性、延伸性をより一層向上させる目的で使用され得る。
上記PVA系樹脂としては、任意の適切な樹脂が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコールおよびエチレン-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%~100モル%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膜が得られ得る。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し得る。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。
上記ハロゲン化物としては、任意の適切なハロゲン化物が採用され得る。例えば、ヨウ化物および塩化ナトリウムが挙げられる。ヨウ化物としては、例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、およびヨウ化リチウムが挙げられる。これらの中でも、好ましくは、ヨウ化カリウムである。
塗布液におけるハロゲン化物の量は、好ましくは、PVA系樹脂100重量部に対して5重量部~20重量部であり、より好ましくは、PVA系樹脂100重量部に対して10重量部~15重量部である。PVA系樹脂100重量部に対するハロゲン化物の量が20重量部を超えると、ハロゲン化物がブリードアウトし、最終的に得られる偏光膜が白濁する場合がある。
一般に、PVA系樹脂層が延伸されることによって、PVA系樹脂層中のポリビニルアルコール分子の配向性が高くなるが、延伸後のPVA系樹脂層を、水を含む液体に浸漬すると、ポリビニルアルコール分子の配向が乱れ、配向性が低下する場合がある。特に、熱可塑性樹脂基材とPVA系樹脂層との積層体をホウ酸水中延伸する場合において、熱可塑性樹脂基材の延伸を安定させるために比較的高い温度で上記積層体をホウ酸水中で延伸する場合、上記配向度低下の傾向が顕著である。例えば、PVAフィルム単体のホウ酸水中での延伸が60℃で行われることが一般的であるのに対し、A-PET(熱可塑性樹脂基材)とPVA系樹脂層との積層体の延伸は70℃前後の温度という高い温度で行われ、この場合、延伸初期のPVAの配向性が水中延伸により上がる前の段階で低下し得る。これに対して、ハロゲン化物を含むPVA系樹脂層と熱可塑性樹脂基材との積層体を作製し、積層体をホウ酸水中で延伸する前に空気中で高温延伸(補助延伸)することにより、補助延伸後の積層体のPVA系樹脂層中のPVA系樹脂の結晶化が促進され得る。その結果、PVA系樹脂層を液体に浸漬した場合において、PVA系樹脂層がハロゲン化物を含まない場合に比べて、ポリビニルアルコール分子の配向の乱れ、および配向性の低下が抑制され得る。これにより、染色処理および水中延伸処理など、積層体を液体に浸漬して行う処理工程を経て得られる偏光膜の光学特性を向上し得る。
A-1-1-2.空中補助延伸処理
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、後のホウ酸水中延伸において熱可塑性樹脂基材の過度の結晶化により延伸性が低下するという問題を解決し、積層体をより高倍率に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、後の染色処理や延伸処理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。
空中補助延伸の延伸方法は、固定端延伸(たとえば、テンター延伸機を用いて延伸する方法)でもよいし、自由端延伸(たとえば、周速の異なるロール間に積層体を通して一軸延伸する方法)でもよいが、高い光学特性を得るためには、自由端延伸が積極的に採用され得る。1つの実施形態においては、空中延伸処理は、上記積層体をその長手方向に搬送しながら、加熱ロール間の周速差により延伸する加熱ロール延伸工程を含む。空中延伸処理は、代表的には、ゾーン延伸工程と加熱ロール延伸工程とを含む。なお、ゾーン延伸工程と加熱ロール延伸工程の順序は限定されず、ゾーン延伸工程が先に行われてもよく、加熱ロール延伸工程が先に行われてもよい。ゾーン延伸工程は省略されてもよい。1つの実施形態においては、ゾーン延伸工程および加熱ロール延伸工程がこの順に行われる。また、別の実施形態では、テンター延伸機において、積層体端部を把持し、テンター間の距離を流れ方向に広げることで延伸される(テンター間の距離の広がりが延伸倍率となる)。この時、幅方向(流れ方向に対して、垂直方向)のテンターの距離は、任意に近づくように設定される。好ましくは、流れ方向の延伸倍率に対して、自由端延伸により近くなるように設定され得る。自由端延伸の場合、幅方向の収縮率=(1/延伸倍率)1/2で計算される。
空中補助延伸は、一段階で行ってもよいし、多段階で行ってもよい。多段階で行う場合、延伸倍率は、各段階の延伸倍率の積である。空中補助延伸における延伸方向は、好ましくは、水中延伸の延伸方向と略同一である。
空中補助延伸における延伸倍率は、好ましくは2.0倍~3.5倍である。空中補助延伸と水中延伸とを組み合わせた場合の最大延伸倍率は、積層体の元長に対して、好ましくは5.0倍以上、より好ましくは5.5倍以上、さらに好ましくは6.0倍以上である。本明細書において「最大延伸倍率」とは、積層体が破断する直前の延伸倍率をいい、別途、積層体が破断する延伸倍率を確認し、その値よりも0.2低い値をいう。
空中補助延伸の延伸温度は、熱可塑性樹脂基材の形成材料、延伸方式等に応じて、任意の適切な値に設定することができる。延伸温度は、好ましくは熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度(Tg)以上であり、さらに好ましくは熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度(Tg)+10℃以上、特に好ましくはTg+15℃以上である。一方、延伸温度の上限は、好ましくは170℃である。このような温度で延伸することで、PVA系樹脂の結晶化が急速に進むのを抑制して、当該結晶化による不具合(例えば、延伸によるPVA系樹脂層の配向を妨げる)を抑制することができる。空中補助延伸後のPVA系樹脂の結晶化指数は、好ましくは1.3~1.8であり、より好ましくは1.4~1.7である。PVA系樹脂の結晶化指数は、フーリエ変換赤外分光光度計を用い、ATR法により測定することができる。具体的には、偏光を測定光として測定を実施し、得られたスペクトルの1141cm-1および1440cm-1の強度を用いて、下記式に従って結晶化指数を算出する。
結晶化指数=(I/I
ただし、
:測定光を入射して測定したときの1141cm-1の強度
:測定光を入射して測定したときの1440cm-1の強度
である。
A-1-1-3.不溶化処理
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。不溶化処理を施すことにより、PVA系樹脂層に耐水性を付与し、水に浸漬した時のPVAの配向低下を防止することができる。当該ホウ酸水溶液の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部~4重量部である。不溶化浴(ホウ酸水溶液)の液温は、好ましくは20℃~50℃である。
A-1-1-4.染色処理
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。具体的には、PVA系樹脂層にヨウ素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、ヨウ素を含む染色液にPVA系樹脂層(積層体)を浸漬させる方法、PVA系樹脂層に当該染色液を塗工する方法、当該染色液をPVA系樹脂層に噴霧する方法等が挙げられる。好ましくは、染色液(染色浴)に積層体を浸漬させる方法である。ヨウ素が良好に吸着し得るからである。
上記染色液は、好ましくは、ヨウ素水溶液である。ヨウ素の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは0.05重量部~0.5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、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。これらの中でも、好ましくは、ヨウ化カリウムである。ヨウ化物の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは0.1重量部~10重量部、より好ましくは0.3重量部~5重量部である。染色液の染色時の液温は、PVA系樹脂の溶解を抑制するため、好ましくは20℃~50℃である。染色液にPVA系樹脂層を浸漬させる場合、浸漬時間は、PVA系樹脂層の透過率を確保するため、好ましくは5秒~5分であり、より好ましくは30秒~90秒である。
染色条件(濃度、液温、浸漬時間)は、最終的に得られる偏光膜の単体透過率が所望の値となるように設定することができる。このような染色条件としては、好ましくは、染色液としてヨウ素水溶液を用い、ヨウ素水溶液におけるヨウ素およびヨウ化カリウムの含有量の比を、1:5~1:20とする。ヨウ素水溶液におけるヨウ素およびヨウ化カリウムの含有量の比は、好ましくは1:5~1:10である。これにより、後述のような光学特性を有する一次偏光膜が得られ得る。
ホウ酸を含有する処理浴に積層体を浸漬する処理(代表的には、不溶化処理)の後に連続して染色処理を行う場合、当該処理浴に含まれるホウ酸が染色浴に混入することにより染色浴のホウ酸濃度が経時的に変化し、その結果、染色性が不安定になる場合がある。上記のような染色性の不安定化を抑制するために、染色浴のホウ酸濃度の上限は、水100重量部に対して、好ましくは4重量部、より好ましくは2重量部となるように調整される。一方で、染色浴のホウ酸濃度の下限は、水100重量部に対して、好ましくは0.1重量部であり、より好ましくは0.2重量部であり、さらに好ましくは0.5重量部である。1つの実施形態においては、予めホウ酸が配合された染色浴を用いて染色処理を行う。これにより、上記処理浴のホウ酸が染色浴に混入した場合のホウ酸濃度の変化の割合を低減し得る。予め染色浴に配合されるホウ酸の配合量(すなわち、上記処理浴に由来しないホウ酸の含有量)は、水100重量部に対して、好ましくは0.1重量部~2重量部であり、より好ましくは0.5重量部~1.5重量部である。
A-1-1-5.架橋処理
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。架橋処理を施すことにより、PVA系樹脂層に耐水性を付与し、後の水中延伸で、高温の水中へ浸漬した際のPVAの配向低下を防止することができる。当該ホウ酸水溶液の濃度は、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。また、上記染色処理後に架橋処理を行う場合、さらに、ヨウ化物を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系樹脂層に吸着させたヨウ素の溶出を抑制することができる。ヨウ化物の配合量は、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。ヨウ化物の具体例は、上述のとおりである。架橋浴(ホウ酸水溶液)の液温は、好ましくは20℃~50℃である。
A-1-1-6.水中延伸処理
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、高倍率に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膜を製造することができる。
積層体の延伸方法は、任意の適切な方法を採用することができる。具体的には、固定端延伸でもよいし、自由端延伸(例えば、周速の異なるロール間に積層体を通して一軸延伸する方法)でもよい。好ましくは、自由端延伸が選択される。積層体の延伸は、一段階で行ってもよいし、多段階で行ってもよい。多段階で行う場合、後述の積層体の延伸倍率(最大延伸倍率)は、各段階の延伸倍率の積である。
水中延伸は、代表的には、ホウ酸水溶液中に積層体を浸漬させて行う(ホウ酸水中延伸)。延伸浴としてホウ酸水溶液を用いることで、PVA系樹脂層に、延伸時にかかる張力に耐える剛性と、水に溶解しない耐水性とを付与することができる。具体的には、ホウ酸は、水溶液中でテトラヒドロキシホウ酸アニオンを生成してPVA系樹脂と水素結合により架橋し得る。その結果、PVA系樹脂層に剛性と耐水性とを付与して、良好に延伸することができ、優れた光学特性を有する一次偏光膜を製造することができる。
上記ホウ酸水溶液は、好ましくは、溶媒である水にホウ酸および/またはホウ酸塩を溶解させることにより得られる。ホウ酸濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部~10重量部であり、より好ましくは2.5重量部~6重量部であり、特に好ましくは3重量部~5重量部である。ホウ酸濃度を1重量部以上とすることにより、PVA系樹脂層の溶解を効果的に抑制することができ、より高特性の偏光膜を製造することができる。なお、ホウ酸またはホウ酸塩以外に、ホウ砂等のホウ素化合物、グリオキザール、グルタルアルデヒド等を溶媒に溶解して得られた水溶液も用いることができる。
好ましくは、上記延伸浴(ホウ酸水溶液)にヨウ化物を配合する。ヨウ化物を配合することにより、PVA系樹脂層に吸着させたヨウ素の溶出を抑制することができる。ヨウ化物の具体例は、上述のとおりである。ヨウ化物の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは0.05重量部~15重量部、より好ましくは0.5重量部~8重量部である。
延伸温度(延伸浴の液温)は、好ましくは40℃~85℃、より好ましくは60℃~75℃である。このような温度であれば、PVA系樹脂層の溶解を抑制しながら高倍率に延伸することができる。具体的には、上述のように、熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度(Tg)は、PVA系樹脂層の形成との関係で、好ましくは60℃以上である。この場合、延伸温度が40℃を下回ると、水による熱可塑性樹脂基材の可塑化を考慮しても、良好に延伸できないおそれがある。一方、延伸浴の温度が高温になるほど、PVA系樹脂層の溶解性が高くなって、優れた光学特性が得られないおそれがある。積層体の延伸浴への浸漬時間は、好ましくは15秒~5分である。
水中延伸による延伸倍率は、好ましくは1.5倍以上、より好ましくは3.0倍以上である。積層体の総延伸倍率は、積層体の元長に対して、好ましくは5.0倍以上であり、さらに好ましくは5.5倍以上である。このような高い延伸倍率を達成することにより、光学特性に極めて優れた一次偏光膜を製造することができる。このような高い延伸倍率は、水中延伸方式(ホウ酸水中延伸)を採用することにより、達成し得る。
A-1-1-7.乾燥収縮処理
上記乾燥収縮処理は、例えば、該長尺状の熱可塑性樹脂基材とPVA系樹脂膜との積層体を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%以上収縮させるとともに、該PVA系樹脂膜の水分率が15重量%以下となるまで乾燥させることを含む。安定した外観を得る観点から、水分率が12重量%以下、より好ましくは10重量%以下、さらに好ましくは1重量%~5重量%となるまで乾燥させることが好ましい。
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、外観に優れた一次偏光膜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1%~10%であり、より好ましくは2%~8%であり、特に好ましくは4%~6%である。加熱ロールを用いることにより、積層体を搬送しながら連続的に幅方向に収縮させることができ、高い生産性を実現することができる。
図1は、乾燥収縮処理の一例を示す概略図である。乾燥収縮処理では、所定の温度に加熱された搬送ロールR1~R6と、ガイドロールG1~G4とにより、積層体200を搬送しながら乾燥させる。図示例では、PVA系樹脂層の面と熱可塑性樹脂基材の面を交互に連続加熱するように搬送ロールR1~R6が配置されているが、例えば、積層体200の一方の面(たとえば熱可塑性樹脂基材面)のみを連続的に加熱するように搬送ロールR1~R6を配置してもよい。
搬送ロールの加熱温度(加熱ロールの温度)、加熱ロールの数、加熱ロールとの接触時間等を調整することにより、乾燥条件を制御することができる。加熱ロールの温度は、好ましくは60℃~120℃であり、さらに好ましくは65℃~100℃であり、特に好ましくは70℃~80℃である。熱可塑性樹脂の結晶化度を良好に増加させて、カールを良好に抑制することができるとともに、耐久性に極めて優れた光学積層体を製造することができる。なお、加熱ロールの温度は、接触式温度計により測定することができる。図示例では、6個の搬送ロールが設けられているが、搬送ロールは複数個であれば特に制限はない。搬送ロールは、通常2個~40個、好ましくは4個~30個設けられる。積層体と加熱ロールとの接触時間(総接触時間)は、好ましくは1秒~300秒であり、より好ましくは1~20秒であり、さらに好ましくは1~10秒である。
加熱ロールは、加熱炉(例えば、オーブン)内に設けてもよいし、通常の製造ライン(室温環境下)に設けてもよい。好ましくは、送風手段を備える加熱炉内に設けられる。加熱ロールによる乾燥と熱風乾燥とを併用することにより、加熱ロール間での急峻な温度変化を抑制することができ、幅方向の収縮を容易に制御することができる。熱風乾燥の温度は、好ましくは30℃~100℃である。また、熱風乾燥時間は、好ましくは1秒~300秒である。熱風の風速は、好ましくは10m/s~30m/s程度である。なお、当該風速は加熱炉内における風速であり、ミニベーン型デジタル風速計により測定することができる。
A-1-1-8.その他の処理
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。
A-1-2.単層のPVA系樹脂膜を用いた一次偏光膜の作製
単層のPVA系樹脂膜を用いた一次偏光膜の作製は、自己支持性を有する(すなわち、基材による支持を必要としない)長尺状のPVA系樹脂膜を染色およびホウ酸水中延伸(代表的には、ロール延伸機による一軸延伸)し、次いで、水分率が15重量%以下、好ましくは12重量%以下、より好ましくは10重量%以下、さらに好ましくは1重量%~5重量%となるまで乾燥させることによって行われ得る。上記染色は、例えば、PVA系樹脂膜をヨウ素水溶液に浸漬することにより行われる。上記一軸延伸の延伸倍率は、好ましくは3~7倍である。延伸は、染色処理後に行ってもよいし、染色しながら行ってもよい。また、延伸してから染色してもよい。必要に応じて、PVA系樹脂膜に、膨潤処理、架橋処理、洗浄処理等が施される。例えば、染色の前にPVA系樹脂膜を水に浸漬して水洗することで、PVA系樹脂膜表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるだけでなく、PVA系樹脂膜を膨潤させて染色ムラ等を防止することができる。
A-1-3.一次偏光膜
一次偏光膜は、好ましくは、波長380nm~780nmのいずれかの波長で吸収二色性を示す。一次偏光膜の透過率(単体透過率:Ts)は、好ましくは41.5%以上であり、より好ましくは42.0%以上であり、さらに好ましくは42.5%以上である。一方、一次偏光膜の透過率は、好ましくは46.0%以下であり、より好ましくは45.0%以下である。一次偏光膜の偏光度は、好ましくは98.0%以上であり、より好ましくは99.0%以上、さらに好ましくは99.9%以上である。一方、一次偏光膜の偏光度は、好ましくは99.998%以下である。上記透過率は、代表的には、紫外可視分光光度計を用いて測定し、視感度補正を行なったY値である。上記偏光度は、代表的には、紫外可視分光光度計を用いて測定して視感度補正を行なった平行透過率Tpおよび直交透過率Tcに基づいて、下記式により求められる。
偏光度(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
1つの実施形態においては、12μm以下の薄型の偏光膜の透過率は、代表的には、偏光膜(表面の屈折率:1.53)と保護層(保護フィルム)(屈折率:1.50)との積層体を測定対象として、紫外可視分光光度計を用いて測定される。偏光膜の表面の屈折率および/または保護層の空気界面に接する表面の屈折率に応じて、各層の界面での反射率が変化し、その結果、透過率の測定値が変化する場合がある。したがって、例えば、屈折率が1.50ではない保護層を用いる場合、保護層の空気界面に接する表面の屈折率に応じて透過率の測定値を補正してもよい。具体的には、透過率の補正値Cは、保護層と空気層との界面における透過軸に平行な偏光の反射率R(透過軸反射率)を用いて、以下の式で表わされる。
C=R-R
=((1.50-1)/(1.50+1))×(T/100)
=((n-1)/(n+1))×(T/100)
ここで、Rは、屈折率が1.50である保護層を用いた場合の透過軸反射率であり、nは使用する保護層の屈折率であり、Tは偏光膜の透過率である。例えば、表面屈折率が1.53である基材(シクロオレフィン系フィルム、ハードコート層付きフィルムなど)を保護層として用いる場合、補正量Cは約0.2%となる。この場合、測定により得られた透過率に0.2%を加算することで、表面の屈折率が1.53である偏光膜を屈折率が1.50である保護層を用いた場合の透過率に換算することが可能である。なお、上記式に基づく計算によれば、偏光膜の透過率Tを2%変化させたときの補正値Cの変化量は0.03%以下であり、偏光膜の透過率が補正値Cの値に与える影響は限定的である。また、保護層が表面反射以外の吸収を有する場合は、吸収量に応じて適切な補正を行うことができる。
一次偏光膜の厚みは、代表的には25μm以下であり、好ましくは12μm以下であり、より好ましくは1μm~8μmであり、さらに好ましくは1μm~7μm、さらにより好ましくは2μm~5μmである。厚みが小さい場合、水性溶媒と接触させた際に偏光膜にシワが発生し難いという利点がある。
一次偏光膜の水分率は、代表的には15重量%以下であり、好ましくは12重量%以下であり、より好ましくは10重量%以下、さらに好ましくは1重量%~5重量%である。水分率が上記範囲であれば、水性溶媒と接触させた際に大きく外観を損なうことなく、透過率を変化させることができる。
A-2.偏光板を作製する工程
偏光板を作製する工程においては、一次偏光膜の一方の側に保護層および任意に機能層が積層され、他方の側が露出面とされた構成を有する偏光板を作製する。機能層としては、目的に応じて任意の適切な機能層が選択され得、その具体例としては、位相差層、粘着剤層等が挙げられる。なお、当該偏光板を作製する工程は、任意の工程である。よって、目的に応じて、A-1-1項に記載の方法で作製された[熱可塑性樹脂基材/一次偏光膜]の構成を有する積層体またはA-1-2項に記載の単層のPVA系樹脂膜を用いて作成された一次偏光膜をそのまま、二次偏光膜を得る工程に供することもできる。
図2A~図2Cはそれぞれ、偏光板を作製する工程で作製され得る偏光板の一例を説明する概略断面図である。図2Aに示される偏光板100Aは、偏光膜(一次偏光膜)10とその片側に配置された保護層20とを含み、偏光膜(一次偏光膜)10の保護層20が設けられた側と反対側が露出面とされている。偏光板100Aは、例えば、A-1-1項に記載の方法で作製された[熱可塑性樹脂基材/一次偏光膜]の構成を有する積層体の一次偏光膜側表面に、接着剤層または粘着剤層を介して保護層を貼り合わせ、次いで、熱可塑性樹脂基材を剥離することによって得られ得る。あるいは、偏光板100Aは、A-1-2項に記載の方法で作製された一次偏光膜の一方の表面に、接着剤層または粘着剤層を介して保護層を貼り合わせることによって得られ得る。
図2Bに示される偏光板100Bは、偏光膜(一次偏光膜)10と保護層20と位相差層30と粘着剤層40とをこの順に含み、偏光膜(一次偏光膜)10の保護層20が設けられた側と反対側が露出面とされている。偏光板100Bは、例えば、偏光板100Aの保護層20側表面に接着剤層または粘着剤層を介して位相差層30を貼り合わせ、次いで、位相差層30の表面に粘着剤層40を設けることによって得られ得る。あるいは、偏光板100Bは、上記[熱可塑性樹脂基材/一次偏光膜]の構成を有する積層体の熱可塑性樹脂基材側表面に、接着剤層または粘着剤層を介して位相差層30を貼り合わせ、次いで、位相差層30の表面に粘着剤層40を設けることによっても得られ得る。この場合、熱可塑性樹脂基材が保護層20として機能する。なお、図示例の位相差層30は、単層構造であってもよく、2層以上の位相差層が積層された積層構造であってもよい。
図2Cに示される偏光板100Cは、偏光膜(一次偏光膜)10と保護層20と粘着剤層40とをこの順に含み、偏光膜(一次偏光膜)10の保護層20が設けられた側と反対側が露出面とされている。偏光板100Cは、例えば、偏光板100Aの保護層20側表面に粘着剤層40を設けることによって得られ得る。あるいは、偏光板100Cは、上記[熱可塑性樹脂基材/一次偏光膜]の構成を有する積層体の熱可塑性樹脂基材側表面に、粘着剤層40を設けることによっても得られ得る。この場合、熱可塑性樹脂基材が保護層20として機能する。
図示しないが、粘着剤層40の表面には、偏光板が使用に供されるまで、剥離フィルムが仮着されていることが好ましい。
保護層20は、偏光膜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。位相差層30は、例えば、熱可塑性樹脂フィルムまたは液晶配向固化層であり得る。また、粘着剤層40を形成する粘着剤としては、任意の適切な粘着剤を用いることができ、なかでも、アクリル系ポリマーをベースポリマーとするアクリル系粘着剤が好ましく用いられる。このような保護層、位相差層および粘着剤層は、当業者に周知であるので、その詳細な説明は省略する。
A-3.二次偏光膜を得る工程
二次偏光膜を得る工程においては、一次偏光膜の表面に水性溶媒を接触させることにより、該一次偏光膜の透過率を変化させる。具体的には、水性溶媒と接触させて一次偏光膜を脱色することによって、所望の透過率を有する二次偏光膜を得ることができる。
水性溶媒としては、一次偏光膜から二色性物質を溶出させ得る限りにおいて、任意の適切な水性溶媒が用いられ得る。水性溶媒は、例えば、水または水と水溶性有機溶媒との混合物であり得る。水溶性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等の炭素数が1個~4個の低級モノアルコールおよびグリセリン、エチレングリコール等の多価アルコールが好ましく例示できる。
水性溶媒中における水溶性有機溶媒の含有割合は、例えば20重量%以下であり、好ましくは10重量%以下であり、より好ましくは5重量%以下である。
水性溶媒との接触方法としては、特に制限されず、浸漬、噴霧、塗布等の任意の適切な方法が用いられ得る。部分的な透過率の調整には噴霧または塗布が好ましく、全面的な透過率の調整には浸漬が好ましい。
水性溶媒との接触時間および接触時の水性溶媒の温度は、所望する透過率の変化量に応じて適切に設定され得る。接触時間を長くすることまたは水性溶媒の温度を高くすることにより、透過率の変化量が大きくなる傾向にある。接触時間は、例えば10分以下、好ましくは1秒~5分、より好ましくは2秒~3分であり得る。水性溶媒の温度は、好ましくは20℃~70℃、より好ましくは30℃~65℃、さらに好ましくは40℃~60℃であり得る。
必要に応じて、水性溶媒と接触させた後に偏光膜を乾燥させてもよい。乾燥温度は、例えば30℃~100℃、好ましくは30℃~80℃であり得る。乾燥後の偏光膜(二次偏光膜)の水分率は、代表的には15重量%以下であり、好ましくは12重量%以下であり、より好ましくは10重量%以下であり、さらに好ましくは1重量%~5重量%である。
二次偏光膜は、好ましくは、波長380nm~780nmのいずれかの波長で吸収二色性を示す。二次偏光膜の透過率(単体透過率:Ts)は、目的に応じて、適切に調整され得る。二次偏光膜の透過率は、好ましくは41.5%以上であり、より好ましくは42%以上であり、さらに好ましくは42.5%以上である。一方、二次偏光膜の透過率は、例えば70%以下であり、好ましくは50%以下、より好ましくは46%以下である。1つの実施形態において、二次偏光膜は、一次偏光膜よりも例えば0.1%~1.5%高い透過率を有し得る。また、二次偏光膜の偏光度は、例えば90%以上、好ましくは92.0%以上であり、より好ましくは94.0%以上であり、さらに好ましくは96.0%以上であり、さらにより好ましくは99.0%以上であり、さらにより好ましくは99.5%以上であり、好ましくは99.998%以下である。上記透過率および偏光度は、一次偏光膜の透過率および偏光度と同様にして得られる値である。
二次偏光膜の厚みは、代表的には25μm以下であり、好ましくは12μm以下であり、より好ましくは1μm~8μmであり、さらに好ましくは1μm~7μm、さらにより好ましくは2μm~5μmである。二次偏光膜の厚みは、一次偏光膜と実質的に同じであり得る。
A-4.他の工程
上記偏光板の製造方法は、必要に応じて、任意の適切な工程をさらに含み得る。例えば、二次偏光膜を得る工程の後に、二次偏光膜の表面に水性溶媒を接触させることにより、透過率を変化させる工程をさらに含んでもよい。当該透過率を変化させる工程は、2回以上繰り返すことができる。また例えば、最終的に得られた偏光膜(例えば、二次偏光膜)の露出面に任意の適切な層(保護層、位相差層、粘着剤層等)を積層して当該露出面を保護する工程を含むことができる。
図3Aおよび3Bはそれぞれ、偏光膜の露出面を保護する工程後に得られ得る偏光板の一例の概略断面図である。偏光板100Dは、第1の保護層20aと偏光膜(二次偏光膜)10と第2の保護層20bと位相差層30と粘着剤層40とをこの順に備える。偏光板100Dは、例えば、二次偏光膜を得る工程を経た偏光板100A(図2A)の偏光膜10の露出面に第2の保護層20b、位相差層30および粘着剤層40をこの順に設けることによって得られ得る。あるいは、二次偏光膜を得る工程を経た偏光板100B(図2B)の偏光膜10の露出面に第1の保護層20aを貼り合わせることによって得られ得る。
偏光板100Eは、第1の保護層20aと偏光膜(二次偏光膜)10と第2の保護層20bと粘着剤層40とをこの順に備える。偏光板100Eにおいて、第2の保護層20bは、後述するように、所望の位相差を有し、位相差層(例えば、λ/4板)として機能し得るものであってもよい。偏光板100Eは、例えば、透過率を変化させる工程を経た偏光板100A(図2A)の偏光膜10の露出面に第2の保護層20bおよび粘着剤層40をこの順に設けることによって得られ得る。あるいは、透過率を変化させる工程を経た偏光板100C(図2C)の偏光膜10の露出面に第1の保護層20aを貼り合わせることによって得られ得る。
1つの実施形態において、粘着剤層40は、画像表示セル(例えば、液晶セル、有機ELセル)に偏光板100Dおよび100Eを貼り合わせるために用いられる。本実施形態においては、第1の保護層20aが、偏光板を画像表示装置に適用したときに画像表示セルとは反対側に配置される保護層(外側保護層)になり、第2の保護層20bが画像表示セル側に配置される保護層(内側保護層)になる。
上記外側保護層の厚みは、代表的には300μm以下であり、好ましくは100μm以下、より好ましくは5μm~80μm、さらに好ましくは10μm~60μmである。なお、表面処理が施されている場合、外側保護層の厚みは、表面処理層の厚みを含めた厚みである。
上記内側保護層の厚みは、好ましくは5μm~200μm、より好ましくは10μm~100μm、さらに好ましくは10μm~60μmである。
1つの実施形態において、内側保護層は、光学的に等方性である。なお、本明細書において「光学的に等方性である」とは、面内位相差Re(550)が0nm~10nmであり、厚み方向の位相差Rth(550)が-10nm~+10nmであることをいう。ここで、「Re(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定した面内位相差であり、式:Re=(nx-ny)×dにより求められる。また、「Rth(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定した厚み方向の位相差であり、式:Rth(λ)=(nx-nz)×dによって求められる。ここで、「nx」は面内の屈折率が最大になる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、「ny」は面内で遅相軸と直交する方向(すなわち、進相軸方向)の屈折率であり、「nz」は厚み方向の屈折率であり、「d」は層(フィルム)の厚み(nm)である。
別の実施形態においては、内側保護層は、任意の適切な位相差値を有する位相差層である。本実施形態における内側保護層の面内位相差Re(550)は、例えば110nm~150nmであり得る。このような内側保護層を、その遅相軸と偏光膜の吸収軸との遅相軸とのなす角度が、時計回りまたは反時計回りに、例えば35°~55°であり、好ましくは38°~52°であり、より好ましくは40°~50°であり、さらに好ましくは42°~48°であり、特に好ましくは44°~46°となるように配置することにより、円偏光板として機能し得る。
位相差層30は、目的に応じて所望の面内位相差および/または厚み方向の位相差を有する位相差層であってよい。例えば、内側保護層が光学的に等方性である場合、位相差層の面内位相差Re(550)は、110nm~150nmであり得る。このような位相差層を、その遅相軸と偏光膜の吸収軸との遅相軸とのなす角度が、時計回りまたは反時計回りに、例えば35°~55°であり、好ましくは38°~52°であり、より好ましくは40°~50°であり、さらに好ましくは42°~48°であり、特に好ましくは44°~46°となるように配置することにより、円偏光板として機能し得る。
B.画像表示装置の製造方法
本発明の実施形態による画像表示装置の製造方法は、二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂膜で構成され、水分率が15重量%以下である偏光膜と、保護層と、粘着剤層とをこの順に含む偏光板を、当該粘着剤層を介して画像表示セルに積層して、該偏光膜の該保護層が配置された側と反対側の表面を露出面とする工程(I)、および、該偏光膜の露出面に水性溶媒を接触させて透過率を変化させる工程(II)、をこの順で含む。このような画像表示装置の製造方法によれば、画像表示セルに貼り合わせた後に偏光膜の透過率を調整することができることから、画像表示セルやバックライトユニット等の品質個体差に関わらず、所望の輝度を有する画像表示装置を得ることができる。
B-1.工程(I)
画像表示セルに積層する偏光板は、二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂膜で構成され、水分率が15重量%以下である偏光膜と、保護層と、粘着剤層とをこの順に含み、偏光膜の保護層が配置されていない側の面が露出可能とされている限りにおいて、任意の構成を有し得る。例えば、偏光膜の露出面を表面保護フィルムで保護した状態で偏光板を画像表示セルに貼り合わせ、水性溶媒との接触前に表面保護フィルムを剥離することにより、偏光膜を露出させてもよい。
1つの実施形態において、画像表示セルに積層する偏光板は、位相差層をさらに含んでもよい。画像表示セルに積層する偏光板としては、図2Bおよび2Cに例示した構成の偏光板が例示できる。また、当該偏光板に含まれる偏光膜、保護層、位相差層および粘着剤層についてはそれぞれ、A項に記載の一次偏光膜、保護層、位相差層および粘着剤層の説明が適用できる。
上記製造方法で製造される画像表示装置としては、液晶表示装置または有機EL表示装置が好ましく例示できる。よって、上記画像表示セルとしては、液晶セルまたは有機ELセルが好ましく用いられ得る。複数の画像表示装置が全体として1つの画像を表示するように組み合わされて、デジタルサイネージとして用いられてもよい。
B-2.工程(II)
透過率を変化させる工程においては、偏光膜の露出面に水性溶媒を接触させて透過率を変化させる。具体的には、水性溶媒との接触を介した二色性物質の脱色によって、偏光膜の透過率を変化させて所望の値に調整することができる。透過率を変化させる工程については、A-3項と同様の説明を適用することができる。画像表示セルが水性溶媒と接触することを防ぐ観点から、水性溶媒との接触方法としては、塗布または噴霧が好ましく用いられ得る。透過率を変化させた後の偏光膜については、A-3項に記載の二次偏光膜の説明が適用され得る。
上記画像表示装置の製造方法は、必要に応じて、透過率を変化させる工程の後に、偏光膜の露出面を保護する工程をさらに含み得る。偏光膜の露出面の保護は、保護層、支持基材等を接着剤層、粘着剤層等の接着層を介して露出面に積層することによって行われ得る。
C.偏光膜の透過率の調整方法
本発明の別の局面によれば、二色性物質を含むPVA系樹脂膜で構成され、水分率が15重量%以下である偏光膜の表面に水性溶媒を接触させる工程を含む、偏光膜の透過率の調整方法が提供される。当該偏光膜の透過率の調整方法によれば、水性溶媒との接触によって偏光膜が脱色する結果、偏光膜の透過率を所望の値に調整(代表的には、増大)することができる。
水性溶媒と接触させる偏光膜としては、A-1項に記載の一次偏光膜が好ましく用いられる。また、偏光膜と水性溶媒との接触については、A-3項と同様の説明を適用することができる。
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。各特性の測定方法は以下の通りである。なお、特に明記しない限り、実施例および比較例における「部」および「%」は重量基準である。
(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偏光膜と保護層との積層体(偏光板)について、偏光膜側から、紫外可視分光光度計(大塚電子社製「LPF-200」)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、偏光膜の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。なお、保護層の屈折率は1.53であり、偏光膜の保護層とは反対側の表面の屈折率は1.53であった。
得られたTpおよびTcから、下記式により偏光度Pを求めた。
偏光度P(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
なお、分光光度計は、日本分光社製「V-7100」などでも同等の測定をすることが可能であり、いずれの分光光度計を用いた場合であっても同等の測定結果が得られることが確認されている。
(3)水分率
乾燥処理直後の一次偏光膜(積層体で延伸した場合、延伸基材は剥離する)を100mm×100mm以上の大きさに切り出し、電子天秤にて、処理前重量を測定する。その後120℃に保たれた加熱オーブンに2時間投入し、取り出し後の重量(処理後重量)を測定し、下記式により水分率を求めた。
水分率[%]=(処理前重量-処理後重量)/処理前重量×100
[実施例1-1]
厚み30μmのPVA系樹脂フィルム(クラレ製、製品名「PE3000」)の長尺ロールを、30℃水浴中に浸漬させつつ搬送方向に2.2倍に延伸した後、ヨウ素濃度0.04重量%、カリウム濃度0.3重量%の30℃水溶液中に浸漬して染色しながら、全く延伸していないフィルム(元長)を基準として3倍に延伸した。次いで、この延伸フィルムを、ホウ酸濃度3重量%、ヨウ化カリウム濃度3重量%の30℃の水溶液中に浸漬しながら、元長基準で3.3倍までさらに延伸し、続いて、ホウ酸濃度4重量%、ヨウ化カリウム濃度5重量%の60℃水溶液中に浸漬しながら、元長基準で6倍までさらに延伸し、最後に60℃に保たれたオーブンで5分の乾燥処理を施すことによって、厚み12μmの偏光膜(一次偏光膜)を作製した。得られた一次偏光膜の水分率は10重量%であった。偏光膜の単体透過率は42.5%であった。続いて、偏光膜の片面に、PVA系樹脂水溶液(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー(登録商標)Z-200」、樹脂濃度:3重量%)を塗布し、シクロオレフィン系フィルム(日本ゼオン社製、Zeonor、厚み:25μm)を貼り合わせ、[一次偏光膜/保護層]の構成を有する偏光板(処理前)を得た。
上記偏光板(処理前)を100mm×100mmサイズに切断し、アクリル系粘着剤層(厚み15μm)を介して一次偏光膜側表面が露出面となるようにガラス板に貼り合わせた状態で55℃の水中に6分浸漬した。次いで、50℃で5分乾燥することにより、[二次偏光膜/保護層]の構成を有する偏光板(処理後)を得た。
[実施例1-2]
55℃の水中に6分間浸漬する代わりに、55℃の水に9分間浸漬したこと以外は実施例1-1と同様にして、[二次偏光膜/保護層]の構成を有する偏光板(処理後)を得た。
[実施例1-3]
55℃の水中に6分間浸漬する代わりに、60℃の水に4分間浸漬したこと以外は実施例1-1と同様にして、[二次偏光膜/保護層]の構成を有する偏光板(処理後)を得た。
[実施例1-4]
55℃の水中に6分間浸漬する代わりに、65℃の水に3分間浸漬したこと以外は実施例1-1と同様にして、[二次偏光膜/保護層]の構成を有する偏光板(処理後)を得た。
[実施例2-1]
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板の単体透過率(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)に総延伸倍率が5.5倍となるように一軸延伸を行った(水中延伸処理)。
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、約90℃に保たれたオーブン中で乾燥しながら、表面温度が約75℃に保たれたSUS製の加熱ロールに接触させた(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、樹脂基材上に水分率が4.5重量%であり、厚み5μmの偏光膜(一次偏光膜)を形成し、一次偏光膜の表面にシクロオレフィン系フィルム(日本ゼオン社製、Zeonor、厚み:25μm)をUV硬化型接着剤(厚み1.0μm)により貼り合わせ、その後、樹脂基材を剥離して[一次偏光膜/保護層]の構成を有する偏光板(処理前)を得た。
上記偏光板(処理前)を100mm×100mmサイズに切断し、アクリル系粘着剤層(厚み15μm)を介して一次偏光膜側表面が露出面となるようにガラス板に貼り合わせた状態で50℃の水中に9分間浸漬した。次いで、50℃で5分乾燥することにより、[二次偏光膜/保護層]の構成を有する偏光板(処理後)を得た。
[実施例2-2]
50℃の水中に9分間浸漬する代わりに、55℃の水に3分間浸漬したこと以外は実施例2-1と同様にして、[二次偏光膜/保護層]の構成を有する偏光板(処理後)を得た。
[実施例2-3]
50℃の水中に9分間浸漬する代わりに、60℃の水に1分間浸漬したこと以外は実施例2-1と同様にして、[二次偏光膜/保護層]の構成を有する偏光板(処理後)を得た。
[実施例2-4]
50℃の水中に9分間浸漬する代わりに、60℃の水に2分間浸漬したこと以外は実施例2-1と同様にして、[二次偏光膜/保護層]の構成を有する偏光板(処理後)を得た。
[実施例2-5]
50℃の水中に9分間浸漬する代わりに、60℃の水に3分間浸漬したこと以外は実施例2-1と同様にして、[二次偏光膜/保護層]の構成を有する偏光板(処理後)を得た。
[実施例3-1]
染色浴のヨウ素濃度を変更し、得られる偏光膜の透過率が44.3%となるように調整したこと以外は実施例2-1と同様にして、[一次偏光膜/保護層]の構成を有する偏光板(処理前)を得た。得られた一次偏光膜の水分率は4.5重量%であった。
上記偏光板(処理前)を100mm×100mmサイズに切断し、、アクリル系粘着剤層(厚み15μm)を介して一次偏光膜側表面が露出面となるようにガラス板に貼り合わせた状態で50℃の水中に6分間浸漬した。次いで、50℃で5分乾燥することにより、[二次偏光膜/保護層]の構成を有する偏光板(処理後)を得た。
[実施例3-2]
50℃の水中に6分間浸漬する代わりに、55℃の水に3分間浸漬したこと以外は実施例3-1と同様にして、[二次偏光膜/保護層]の構成を有する偏光板(処理後)を得た。
上記実施例で得られた偏光板(処理前)および偏光板(処理後)について透過率および偏光度を測定した。結果を表1に示す。
Figure 2022112802000001
表1から明らかなように、実施例の製造方法によれば、保護層が積層されて偏光板を作製した後に偏光膜の透過率を変化させることができる。
本発明の偏光板の製造方法は、画像表示装置の製造において好適に用いられる。
10 偏光膜
20 保護層
30 位相差層
40 粘着剤層
100 偏光板

Claims (8)

  1. ポリビニルアルコール系樹脂膜を染色処理およびホウ酸水溶液中での延伸処理に供した後に、水分率が15重量%以下となるまで乾燥させて、一次偏光膜を得る工程、および
    該一次偏光膜の表面に水性溶媒を接触させることにより、透過率を変化させて、二次偏光膜を得る工程、
    を、この順に含む、偏光板の製造方法。
  2. 一方の面が露出しており、他方の面が保護されている状態の前記一次偏光膜の露出面に前記水性溶媒を接触させる、請求項1に記載の偏光板の製造方法。
  3. 前記一次偏光膜を得る工程が、ハロゲン化物とポリビニルアルコール系樹脂とを含むポリビニルアルコール系樹脂膜を、長尺状の熱可塑性樹脂基材との積層体の状態で、空中補助延伸処理、染色処理、ホウ酸水溶液中での延伸処理および乾燥収縮処理にこの順に供することを含み、
    該乾燥収縮処理が、該積層体を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%以上収縮させるとともに該ポリビニルアルコール系樹脂膜の水分率が15重量%以下となるまで乾燥させることを含む、請求項1または2に記載の偏光板の製造方法。
  4. 前記ハロゲン化物がヨウ化物または塩化ナトリウムである、請求項3に記載の偏光板の製造方法。
  5. 前記一次偏光膜の厚みが12μm以下である、請求項1から4のいずれかに記載の偏光板の製造方法。
  6. 二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂膜で構成され、水分率が15重量%以下である偏光膜と、保護層と、粘着剤層とをこの順に含む偏光板を、該粘着剤を介して画像表示セルに積層して、該偏光膜の該保護層が配置された側と反対側の表面を露出面とする工程、および
    該偏光膜の露出面に水性溶媒を接触させて透過率を変化させる工程、
    をこの順で含む、画像表示装置の製造方法。
  7. 前記画像表示装置が、液晶表示装置または有機EL表示装置である、請求項6に記載の画像表示装置の製造方法。
  8. 二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂膜で構成され、水分率が15重量%以下である偏光膜の表面に水性溶媒を接触させる工程を含む、偏光膜の透過率の調整方法。
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