JP3273627B2

JP3273627B2 - 偏光膜

Info

Publication number: JP3273627B2
Application number: JP07549392A
Authority: JP
Inventors: 信雄田中; 義晃向井
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 2002-04-08
Anticipated expiration: 2017-04-08
Also published as: JPH05232316A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は偏光性能と耐久性に優れた偏光膜
の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光の透過機能ならびに遮蔽機能を有する
偏光板は、光のスイッチング機能を有する液晶ととも
に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の基本的な構成要素で
ある。このＬＣＤの適用分野は、初期の頃の電卓、時計
等の小型機器から、ラップトップ、パソコン、ワープ
ロ、液晶カラープロジェクター、車載用ナビゲーション
システム、液晶テレビ等の高品位で、かつ高信頼性が要
求される機器へと拡大されて来ている。このような状況
下において、偏光膜に関しては、従来よりも一段と優れ
た偏光特性と耐久性が要求されている。特にパソコン、
ワープロでは画面の明るさが要求されるために、単体透
過率４３％以上において高い偏光度を有する偏光膜が要
望されている。一般に偏光膜は単体透過率が低いところ
では高い偏光性が得られ易いが、単体透過率が高くなる
につれて偏光性が低下し、二色性比が低いものしか得ら
れない。特に従来の水を溶媒に用いて製膜したポリビニ
ルアルコール（以下、ＰＶＡと略記する）系フィルムを
原料とした偏光膜ではこの傾向が顕著であった。

【０００３】偏光性を改善する方法として、水にかえて
有機溶剤を溶媒に用いて製膜したＰＶＡ系フィルムを原
料とした偏光膜がいくつか提案されている。例えば特開
平１−１０５２０４号には、重合度２５００以上のＰＶ
Ａの濃度２〜３５重量％の有機溶剤溶液を用いて作成し
たフィルムを延伸・染色することが提案されているが、
この方法は有機溶剤を用いるため、安全性の面からは防
爆タイプの設備が必要となり、保全面からは防錆タイプ
の設備が必要となることから設備費が多大となる。また
溶剤の大気への放出は環境汚染につながり、一方溶剤回
収には多大の設備費の負担を強いられる等の問題点を有
する。また特開昭６４−８４２０３号には重合度２６０
０以上のＰＶＡの濃度４〜１０重量％の有機溶剤溶液を
用いて作成したフィルムを延伸・染色することが提案さ
れているが、この方法でも上記の提案と同様に有機溶剤
を用いることによる安全上、保全上および溶媒回収面で
の問題点を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はＰＶＡ系フィ
ルムを原料とした高偏光性と高耐久性を有する偏光膜、
特に高光線透過率で高偏光性を有する偏光膜を提供する
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等はＰＶＡ系フ
ィルム（以下ＰＶＡフィルムと略称する）を原料とする
偏光膜について、その偏光性および耐久性の向上につい
て鋭意検討した。まず本発明者等は現状を追試する目的
で一般的に使用されているＰＶＡを原料とした未延伸Ｐ
ＶＡフィルムを用いて、偏光膜の種々の製造条件と偏光
特性との関係を検討したところ、従来の方法で作成した
ＰＶＡフィルムでは延伸温度は３５℃がほぼ上限であ
り、延伸温度が４０℃以上では均一延伸が困難になり、
その結果、厚みおよび偏光性能にバラツキが生じること
が判明した。それに対して、本発明者等が鋭意検討した
ところ、ＰＶＡフィルムの１軸延伸温度を高めて、均一
に延伸することができれば高単体透過率での偏光特性の
改善および耐久性の向上が可能となる見通しを得た。

【０００６】即ち、本発明は、重量膨潤度が２００〜２
７０％のＰＶＡフィルムを４０℃以上の温度で１軸延伸
することを特徴とする自由収縮させる前の縦方向の寸法
（Ａ）と１４０℃の乾燥空気中に３０秒間放置すること
により自由収縮させた後の縦方向の寸法（Ｂ）との比
（Ａ）／（Ｂ）が１．５以上であり、かつ二色性比が３
０以上である偏光膜の製造法を提供するものである。

【０００７】本発明の製造法によって得られる偏光膜
は、自由収縮比率（Ａ）／（Ｂ）が１．５以上、好まし
くは２．０以上、さらに好ましくは２．５以上であり、
かつ二色性比が３０以上、好ましくは二色性比が３５以
上、さらに好ましくは単体透過率４３％での二色性比が
３０以上、さらにより好ましくは単体透過率４３％での
二色性比が３５以上である。

【０００８】ここで自由収縮比率は偏光膜を大きさ４ｃ
ｍ角に採取し、１４０℃の熱風乾燥炉中に３０秒間放置
し、偏光膜を自由収縮させた時の、自由収縮させる前の
縦方向の寸法（Ａ）と自由収縮させた後の縦方向の寸法
（Ｂ）から次式で求められる値である。自由収縮比率＝（Ａ）／（Ｂ）また本発明においては偏光性能を特定するために二色性
比を用いているが、二色性比は偏光膜の光線透過率（単
体透過率：Ｔｓ（％））および偏光度（Ｐ（％））から
下記の数１で求められる値である。

【数１】自由収縮比率（Ａ）／（Ｂ）が１．５未満の場合には偏
光特性と耐久性がともに不良である。これは自由収縮比
率（Ａ）／（Ｂ）が１．５未満の場合にはポリマーおよ
び染料の配向がともに不十分となり、その結果、高偏光
性および高耐久性が発現できなくなるものと推定され
る。

【０００９】かかる高偏光性能を有する偏光膜は、重量
膨潤度２００〜２７０％、好適には２１０〜２５０％の
ＰＶＡフィルムを４０℃以上、好ましくは５０℃以上、
さらに好適には６０℃以上で１軸延伸することにより、
初めて得ることができる。ここで重量膨潤度は、試料フ
ィルム３ｇを約３ｍｍ幅に裁断し、４０℃の温水に１５
分間浸漬後、３００ｒ．ｐ．ｍで５分間遠心脱水した後
の試料重量（Ｗ₁）、それを１０５℃、１６時間乾燥し
た後の試料重量（Ｗ₂）から次式で求められる。重量膨潤度（％）＝（Ｗ₁／Ｗ₂）×１００本発明におけるＰＶＡフィルムの重量膨潤度が２００％
未満の場合には、高偏光性能の偏光膜が得られない。ま
たＰＶＡフィルムの重量膨潤度が２７０％よりも大の場
合には、高偏光性および高耐久性の偏光フィルムが得ら
れない。

【００１０】ＰＶＡフィルムは偏光膜あるいは位相差膜
等の光学用フィルムを始めとして、繊維製品包装用袋、
農業用フィルム、不飽和ポリエステル離型用フィルム等
にも広く使用されているが、これらは重合度１２００〜
１７００のＰＶＡを使用しており、その重量膨潤度は２
００％未満、多くのものは１６０〜１８０％である。特
に、従来のＰＶＡよりも高重合度のＰＶＡを使用して、
従来の条件でＰＶＡフィルムを作成するとＰＶＡの重量
膨潤度がさらに低くなり、本発明の高偏光性および高耐
久性の偏光膜の製造に適したＰＶＡフィルムが得られな
い。

【００１１】本発明者等は、目標とする重量膨潤度を有
するＰＶＡフィルムの製造条件について検討した結果、
水溶液からの製膜においては、ＰＶＡ濃度およびフィル
ムの乾燥温度が極めて重要であることを見出した。製膜
原液のＰＶＡ濃度は２５重量％以上が必要であり、好ま
しくは３０重量％以上、さらに好適には３５重量％以上
である。ＰＶＡ濃度２５重量％未満では、ＰＶＡフィル
ムの重量膨潤度が目標の範囲に入らない。特に高重合度
ＰＶＡでは、高濃度溶液の採用により目標の重量膨潤度
が得られる。これは高濃度溶液を採用することで分子の
配列を束縛し、結晶の成長を阻害する結果と推定され
る。ＰＶＡ濃度の上限は、原液の混練性および製膜安定
性を維持し、フィルム厚みの均一性を保ち、ゲル等の欠
点の発生を防止する観点から、５０重量％以下が好まし
い。

【００１２】本発明のＰＶＡフィルムの製造時における
乾燥時のフィルム温度管理も重要である。特に、乾燥終
了までのフィルム温度をできるだけ一定に保つことが好
ましい。具体的には乾燥時のフィルム温度は６０〜１３
０℃、好適には７０〜１１０℃である。乾燥時のフィル
ム温度が６０℃未満の場合には重量膨潤度が高くなりす
ぎて、目標の自由収縮比率および二色性比を達成できな
い。一方、フィルム温度が１３０℃を越えると重量膨潤
度が低くなりすぎて、これまた目標の高偏光性が得られ
ない。高重合度ＰＶＡを使用する際には、特に重量膨潤
度が低くなり易いので、乾燥後半でフィルム温度を上げ
過ぎないような注意が必要である。

【００１３】本発明に使用される原料ＰＶＡとしては、
酢酸ビニルを重合して得たポリ酢酸ビニルを鹸化して製
造された通常のＰＶＡのほか、不飽和カルボン酸または
その誘導体、不飽和スルホン酸またはその誘導体、炭素
数２〜３０のα−オレフィン等を約１５モル％未満共重
合した変性ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマー
ル、ポリビニルアセトアセタール、ポリビニルブチラー
ル等のポリビニルアセタール等も用いることができる。
本発明におけるＰＶＡの鹸化度は９０モル％以上、好ま
しくは９５モル％以上、さらに好ましくは９８モル％以
上が、耐久性の点から好ましい。ＰＶＡの重合度は、偏
光特性および耐久性の点から、５００以上が好ましく、
２４００以上がより好ましく、４０００以上がさらによ
り好ましい。

【００１４】本発明における原料フィルムを作成する際
の溶媒としては水、有機溶剤あるいはこれらの混合物の
いずれも使用できるが、本発明の最大の特徴は水単独溶
媒系で高偏光性および高耐久性を得られる点に特徴があ
り、当然ながら安全面、経済面で優れる水単独溶媒系が
推奨される。原料フィルムの製膜法としては、金属ドラ
ム、金属ベルト、樹脂ベルト、樹脂フィルムあるいはガ
ラス板上への流延キャスト法、押出キャスト法あるいは
各種コート法が使用できる。ＰＶＡフィルムの乾燥法と
しては伝熱乾燥、熱風乾燥、静置乾燥法などが使用でき
る。実用的な乾燥法としては熱媒循環金属ドラムあるい
は熱風乾燥あるいは両者の併用が一般的である。熱媒循
環金属ドラムの温度はフィルム温度に近く、管理が比較
的容易である。熱風乾燥の場合には熱風温度がフィルム
温度よりはるかに高温であることが多く、フィルム温度
を上げ過ぎないように注意が必要である。すなわち、乾
燥が進みフィルム水分率が１０重量％以下になる場合に
はフィルム温度が上昇し易いので、熱風温度とフィルム
温度の差を取りすぎないよう注意を要する。

【００１５】原料フィルムの厚みは、５〜１５０μが使
用可能で、好ましくは３０〜１００μである。本発明の
原料フィルムには、グリセリンなど各種のポリオール系
可塑剤、ノニオン、アニオン、カチオン系の界面活性剤
が適宜添加使用できる。原料ＰＶＡフィルムを染色・１
軸延伸、ホウ酸化合物処理、乾燥して偏光膜を作成す
る。偏光膜の両外面には支持体として、通常、三酢酸セ
ルロースをラミネートする。染色は延伸の前、延伸中、
延伸後のいずれも可能である。染料としてはヨウ素−ヨ
ウ化カリあるいは二色性染料などが使用できる。ＰＶＡ
フィルムの１軸延伸は温水中で行っても良く、または吸
水後のフィルムを空気中で１軸延伸しても良い。ホウ酸
化合物処理時の浴中にヨウ素化合物を混合してもよい。

【００１６】

【実施例】以下の実施例および比較例において、偏光膜
製造工程における共通の製造条件等は次の通りである。
染色浴の染料濃度はヨウ素／ヨウ化カリの重量比率は１
／１０に固定し、ヨウ素濃度は、偏光膜の単体透過率４
３％をカバーするように、１〜２０ｇ／リットルの間で
適宜４〜６水準を選択した。ホウ酸浴のホウ酸濃度は４
重量％とし、延伸浴にもホウ酸４重量％を添加した。乾
燥は５０℃の熱風で行った。得られた偏光膜について、
単体透過率および偏光度を測定することにより、二色性
比を算出した。また偏光膜の両面にＰＶＡ系接着剤を用
いて厚さ８０μの三酢酸セルロース貼合して得た偏光板
を６０℃、９０％ＲＨ下で２００時間放置した後の単体
透過率および偏光度を測定して、耐久性を評価した。

【００１７】実施例１重合度４０００、鹸化度９９．９モル％のＰＶＡ３５重
量部、水６１重量部およびグリセリン４重量部からなる
ペレットを押出ダイキャストにより９０℃の金属ドラム
上に吐出し、９０℃の熱風乾燥を併用して、膜厚み７５
μのＰＶＡフィルムを作成した。得られたフィルムの重
量膨潤度は２２５％であった。次にこのフィルムを染
色、延伸、ほう酸処理、乾燥を順次行い、偏光膜を作成
した。延伸時の水温を５０℃に設定し、延伸可能な上限
の延伸倍率５．２倍まで１軸延伸した。得られた偏光膜
の自由収縮比率（Ａ）／（Ｂ）は２．７、単体透過率４
３．５％における偏光度は９９．６％、二色性は４５．
０であり、優れた偏光性能を示した。この偏光膜の耐久
性テスト後の単体透過率は４６．９％、偏光度は９３．
７％、二色性比は３６．７であり、優れた耐久性を示し
た。

【００１８】実施例２重合度８０００、鹸化度９９．９モル％のＰＶＡ２６重
量部、水７１重量部およびグリセリン３重量部からなる
ペレットを押出ダイキャストにより９０℃の金属ドラム
上に吐出し、９０℃の熱風乾燥を併用して、膜厚み７５
μのＰＶＡフィルムを作成した。得られたフィルムの重
量膨潤度は２１５％であった。次にこのフィルムを実施
例１と同様に処理して偏光膜を作成した。延伸時の水温
を５５℃に設定し、延伸可能な上限の延伸倍率５．５倍
まで１軸延伸した。得られた偏光膜の自由収縮率（Ａ）
／（Ｂ）は３．５、単体透過率４３．３％における偏光
度は９９．９％、二色性は５０．２であり、優れた偏光
性能を示した。この偏光膜の耐久性テスト後の単体透過
率は４５．４％、偏光度は９６．７％、二色性比は３
７．１であり、優れた耐久性を示した。

【００１９】実施例３重合度２５００、鹸化度９９．９モル％のＰＶＡ４０重
量部、水５３重量部およびグリセリン７重量部からなる
ペレットを押出ダイキャストにより９０℃の金属ドラム
上に吐出し、９０℃の熱風乾燥を併用して、膜厚み７５
μのＰＶＡフィルムを作成した。得られたフィルムの重
量膨潤度は２４５％であった。次にこのフィルムを実施
例１と同様に処理して偏光膜を作成した。延伸時の水温
を４５℃に設定し、延伸可能な上限の延伸倍率５．５倍
まで１軸延伸した。得られた偏光膜の自由収縮比率
（Ａ）／（Ｂ）は２．０、単体透過率４２．６％におけ
る偏光度は９９．５％二色性は３７．８であった。

【００２０】比較例１実施例１で得られたＰＶＡフィルムを使用して実施例１
と同工程により偏光膜を作成した。延伸時の水温を３５
℃に変更し、延伸可能な上限の延伸倍率４．５倍まで１
軸延伸した。得られた偏光膜の自由収縮比率（Ａ）／
（Ｂ）は２．６、単体透過率４３．７％における偏光度
は９６．２％、二色性比は２６．６であった。

【００２１】比較例２実施例１と同じペレットおよび同じ装置を使用して金属
ドラム温度および乾燥熱風温度をいずれも５０℃にして
膜厚７５μのＰＶＡフィルムを作成した。得られたフィ
ルムの重量膨潤度は２９０％であった。このフィルムを
使用して実施例１と同工程により偏光膜を作成した。延
伸時の水温を４５℃に設定し、延伸可能な上限の延伸倍
率６．５倍まで１軸延伸した。得られた偏光膜の自由収
縮比率（Ａ）／（Ｂ）は１．２、単体透過率４２．８％
における偏光度は９２．６％、二色性比は１７．９であ
った。また得られた偏光膜には延伸斑が認められた。

【００２２】比較例３実施例１と同じペレットおよび同じ装置を使用して熱風
温度のみ１５０℃に変更して膜厚７５μのＰＶＡフィル
ムを作成した。得られたフィルムの重量膨潤度は１７０
％であった。このフィルムを使用して実施例１と同工程
で偏光膜を作成した。延伸時の水温を５５℃に設定し、
延伸可能な上限の延伸倍率４．５倍まで１軸延伸した。
得られた偏光膜の自由収縮比率（Ａ）／（Ｂ）２．８、
単体透過率４４．０％における偏光度は９２．７、二色
性比は２０．８であった。

【００２３】

【発明の効果】本発明で得られる偏光膜は偏光性能、特
に高単体透過率における偏光性能に優れており、かつ高
耐久性を有していることから、パソコン、ワープロ、テ
レビ用など明るい画面を必要とするＬＣＤなどに好適な
偏光膜として有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量膨潤度が２００〜２７０％のポリビ
ニルアルコール系フィルムを４０℃以上の温度で１軸延
伸することを特徴とする、自由収縮させる前の縦方向の
寸法（Ａ）と１４０℃の乾燥空気中に３０秒間放置する
ことにより自由収縮させた後の縦方向の寸法（Ｂ）との
比（Ａ）／（Ｂ）が１．５以上であり、かつ二色性比が
３０以上である偏光膜の製造法。
【請求項２】重量膨潤度が２００〜２７０％および重
合度２４００以上のポリビニルアルコール系フィルムを
４０℃以上の温度で１軸延伸することを特徴とする、自
由収縮させる前の縦方向の寸法（Ａ）と１４０℃の乾燥
空気中に３０秒間放置することにより自由収縮させた後
の縦方向の寸法（Ｂ）との比（Ａ）／（Ｂ）が１．５以
上であり、かつ二色性比が３０以上である偏光膜の製造
法。
【請求項３】重量膨潤度が２００〜２７０％および重
合度２４００以上のポリビニルアルコール系フィルムを
５０℃以上の温度で１軸延伸することを特徴とする、自
由収縮させる前の縦方向の寸法（Ａ）と１４０℃の乾燥
空気中に３０秒間放置することにより自由収縮させた後
の縦方向の寸法（Ｂ）との比（Ａ）／（Ｂ）が１．５以
上であり、かつ二色性比が３０以上である偏光膜の製造
法。