JP3294697B2 - 偏光フイルムの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリビニルアルコール
系樹脂偏光フィルムの製造法に関し、更に詳しくは、染
色性、フィルム外観及び光学耐久性に優れたポリビニル
アルコール系樹脂の偏光フイルムの製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、卓上電子計算機、電子時計、ワー
プロ、自動車や機械類の計器類等に液晶表示装置が用い
られ、これに伴い偏光板の需要も増大している。特に、
精度な計器類には高偏光度のフイルムが要請されてい
る。

【０００３】現在、知られている代表的な偏光フイルム
の一つにポリビニルアルコール系偏光フィルムがある。
該偏光フィルムには、ポリビニルアルコール系樹脂フイ
ルムにヨウ素を染色させたものと二色性染料を染色させ
たものがあり、これはポリビニルアルコール系樹脂の水
溶液を製膜し、これを一軸延伸させて染色するか、染色
した後一軸延伸してから、好ましくはホウ素化合物で耐
久化処理を行うことによって製造されている。そこで、
上記の如き延伸工程において、より高度の偏光性能をも
つフイルムを製造するための本出願人は、ホウ素化合物
処理工程中に４．５倍以下で一軸延伸した後、続いて２
倍以下で一軸延伸する２段延伸法を提案した。（特願平
２−４１７６８１号）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法により得られたポリビニルアルコール系樹脂偏光フ
イルムの場合、偏光性能については十分良好なものが得
られるものの、染色前のフィルムに関しては、十分に検
討はされておらず、染色性の向上やフィルム外観の向上
についてはまだまだ改善の余地があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、かかる問
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ポリビニルアル
コール系樹脂フイルムを製膜した後、含水率を２０〜１
５０重量％とし、９０〜１２０℃の雰囲気下で一軸延伸
した該フィルムを染色処理工程に供する場合、偏光性能
に優れ、かつ染色性やフィルム外観に優れた偏光フィル
ムが得られることを見いだし本発明を完成するに到っ
た。

【０００６】本発明のかかる効果は、上記したように染
色処理工程より前にポリビニルアルコール系樹脂の製膜
フィルムを含水率２０〜１５０重量％で９０〜１２０℃
の雰囲気下で一軸延伸するという、特定の処理条件を採
用することによって得られるものである。以下、本発明
を具体的に説明する。

【０００７】本発明の偏光フイルムは、ポリビニルアル
コール系樹脂フイルムの一軸延伸フイルムである。ポリ
ビニルアルコール系樹脂は通常、酢酸ビニルを重合した
ポリ酢酸ビニルをケン化して製造されるが、本発明では
必ずしもこれに限定されるものではなく、少量の不飽和
カルボン酸（塩、エステル、アミド、ニトリル等を含
む）、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホ
ン酸塩等、酢酸ビニルと共重合可能な成分を含有してい
ても良い。ポリビニルアルコール系樹脂における平均ケ
ン化度は８５〜１００モル％、好ましくは９８〜１００
モル％が実用的である。

【０００８】本発明の効果を得るためには、平均重合度
が５００〜５０００のいずれであっても良いが、通常は
１０００〜４７００が有利である。該ポリビニルアルコ
ール系樹脂は、公知の方法に従って製膜される。ポリビ
ニルアルコール系樹脂を水、有機溶剤、水／有機溶剤混
合溶剤等に溶解し流延する方法が一般的である。溶液の
濃度は５〜２０重量％程度が実用的である。その他ポリ
ビニルアルコール系樹脂の溶液を凝固浴中に導入してフ
イルム化するいわゆるゲル製膜法等も実施可能である。
原反フイルムとしてその膜厚は４０〜１２０μが適当で
ある。

【０００９】通常は、上記の原反フイルムを染色し、必
要に応じホウ素化合物処理し、かつ染色処理工程或いは
ホウ素化合物処理工程において一軸延伸を施して偏光フ
ィルムとするのであるが、本発明では、上記の如く染色
処理工程の前に特定の条件で一軸延伸することを特徴と
するものである。つまり、製膜された原反フィルムを含
水率２０〜１５０重量％に調湿した後、９０〜１２０℃
の雰囲気下で一軸延伸するのである。尚、本発明におけ
る上記の含水率とは、原反フィルム中の全水分（重量）
／ポリビニルアルコール系樹脂分（重量）より計算され
る重量％を意味する。

【００１０】該調湿方法は、特に限定されず、例えば原
反フィルムの製造ラインにおいて連続的に偏光フィルム
を製造する場合には、偏光フィルム製造直前の原反フィ
ルムの含水率は０．５〜１０重量％未満であるため、公
知のフィルムライン用の加湿装置により加湿する方法や
水浸漬後加熱乾燥をする方法等により上記の含水率に調
節する方法等が挙げられる。

【００１１】この時、原反フィルムの含水率が２０重量
％未満では、フィルムの可とう性が低下して不適であ
る。該含水率が１５０重量％を越えるとフィルム表面の
溶解性及び可とう性が高くなり過ぎる傾向にありフィル
ム強度が低下して不適当である。更に、調湿された原反
フィルムは、フローティング乾燥や縦一軸延伸等の公知
の方法によって９０〜１２０℃の雰囲気下で加熱処理さ
れると同時に一軸延伸されるのである。

【００１２】この時、加熱処理温度は９０〜１２０℃で
ある。９０℃未満では、加工性が悪く十分な延伸ができ
ず、逆に１２０℃を越えるとフィルムにカールが発生し
不適である。また、一軸延伸は、ロール延伸、テンター
延伸等の任意の方法が実施され、ロール延伸では一段
式、多段式のいずれも実施可能であり、延伸倍率は、後
工程での延伸の有無や後工程での延伸倍率により一概に
断言できないが、通常２．０〜１０倍、好ましくは３．
０〜８倍の延伸倍率で延伸される。かくして得られた一
軸延伸フィルムは、染色処理工程に供されて偏光フィル
ムとされるのである。以下、染色処理工程以後の工程に
ついて説明する。

【００１３】該一軸延伸フイルムへのヨード染色つまり
偏光素子の吸着は、フイルムに偏光素子を含有する液体
を接触させることによって行なわれる。通常はヨウ素−
ヨウ化カリの水溶液が用いられ、ヨウ素の濃度は０．１
〜２ｇ／ｌ、ヨウ化カリの濃度は１０〜５０ｇ／ｌ、ヨ
ウ素／ヨウ化カリの重量比は２０〜１００が適当であ
る。染色時間は３０〜５００秒程度が実用的である。水
溶媒以外に水と相溶性のある有機溶媒を少量含有させて
も差し支えない

【００１４】接触手段としては、浸漬が好ましいが、塗
布、噴霧等の任意の手段も適用できる。

【００１５】該染色処理工程においては、本発明の効果
を逸脱しない範囲において、該一軸延伸フィルムを更に
延伸することも可能である。延伸処理における延伸時の
温度は３０〜７０℃程度、処理時間は６０〜６００秒程
度が好ましい。

【００１６】かかる範囲に延伸するにはロール延伸、テ
ンター延伸等の任意の方法がに実施されるが、通常は前
者が行われる。ロール延伸は一段式、多段式のいずれも
実施可能である。

【００１７】このように染色処理されたフィルムは、次
いでホウ素化合物によって処理される。ホウ素化合物と
してはホウ酸、ホウ砂が実用的である。ホウ素化合物は
水溶液又は水−有機溶媒混合液の形で濃度０．５〜２モ
ル／ｌ程度で用いられ、液中にはヨウ化カリを共存させ
るのが実用上望ましい。処理法は浸漬法が望ましいが勿
論塗布法、噴霧法も実施可能である。また、該ホウ素化
合物処理時に染色処理工程と同様に一軸延伸することも
可能であり、そのときの条件は、染色処理工程時の延伸
条件に準ずる。

【００１８】こうして得られた偏光フイルムは、常法に
従って適宜洗浄、乾燥、熱処理後その両面あるいは片面
に光学的透明度と機械的強度に優れた保護膜を貼合、乾
燥して偏光板として使用される。保護膜としては、従来
から知られているセルロ−スアセテ−ト系フイルム、ア
クリル系フイルム、ポリエステル系樹脂フイルム、ポリ
オレフィン系樹脂フイルム、ポリカーボネート系フイル
ム、ポリエーテルエーテルケトン系フイルム、ポリスル
ホン系フイルムが挙げられる。

【００１９】

【作 用】本発明の偏光フイルムは、染色処理工程前に
特別な延伸処理を施しているため、偏光性能に優れ、か
つ染色性やフィルム外観にも優れており、かかる特性を
利用して液晶表示体の用途に用いられ、特に車両用途、
各種工業計器類、家庭用電化製品の表示等に有用であ
る。

【００２０】

【実施例】次に実例をあげて本発明の偏光フイルムを更
に詳しく説明する。尚、本発明で言う偏光度は次式で示
される。

【００２１】〔（Ｈ₁₁−Ｈ₁）／（Ｈ₁₁＋Ｈ₁）〕^1/2
× １００（％） ここでＨ₁₁は２枚の偏光フイルムサンプルの重ね合わせ
時において、偏光フイルムの配向方向が同一方向になる
様に重ね合わせた状態で分光光度計を用いて測定した透
過率（％）、Ｈ₁は２枚のサンプルの重ね合わせ時にお
いて、偏光フイルムの配向方向が互いに直交する方向に
なる様に重ね合わせた状態で測定した透過率(％)であ
る。

【００２２】実施例１ 平均重合度３８００、平均ケン化度９９．７モル％のポ
リビニルアルコール系樹脂を水に溶解し、５．０重量％
濃度の水溶液を得た。該液をポリエチレンテレフタレー
トフイルム上に流延後、乾燥して含水率７０重量％、膜
厚６０μのフイルムを得た。このフイルムを１０ｃｍ巾
に切断しチャックに装着し、１１０℃の雰囲気中で５分
間かけて５．０倍に一軸延伸した。該一軸延伸フイルム
をヨウ素０．２ｇ／ｌ、ヨウ化カリ５０ｇ／ｌよりなる
水溶液中に３０℃にて２倍に一軸延伸し、ついでホウ酸
６０ｇ／ｌ、ヨウ化カリ３０ｇ／ｌの組成の水溶液に浸
漬すると共に、４０〜６０℃の温度にて２倍に一軸延伸
した。最後に室温にて２４時間乾燥させて偏光フィルム
を得た。

【００２３】該偏光フィルムの透過率面内バラツキを分
光光度計（大塚電子株式会社製、ＲＥＴＳ−２０００）
で測定したところ、面内透過率の最大値と最小値の差は
１．０（％）であり、該フィルムの膜厚を連続膜厚計で
平滑性を調べたところ、膜厚バラツキのない平滑性の良
好な表面状態であった。更に、該偏光フィルムの耐久性
能を測定するために、該フイルムの両面にアクリル系接
着剤を介して膜厚８０μのトリアセチルセルロースフィ
ルムを貼着し７０℃で乾燥して偏光板を得た。この偏光
板の単体透過率は４１．３％、偏光度は９７．７％であ
った。また、該偏光板を９０℃の乾燥条件下に２０日間
放置した後の偏光度を同様に測定したところ、偏光度は
９７．２％であった。

【００２４】実施例２〜５及び比較例１〜３ 染色処理工程前のポリビニルアルコール系樹脂（ＰＶ
Ａ）よりなる原反フィルムの該樹脂、含水率及び延伸処
理条件をを表１のごとく変化させて、実施例１に準じて
偏光フィルムを作製して同様に評価を行った。評価結果
を表２に示す

【００２５】

【表１】 原料ＰＶＡ 含水率 延伸温度 延伸時間 延伸倍率 平均重合度 ケン化度 (重量％) （℃） （分） （倍） 実施例１ ３８００ ９９.７ １００ １１０ ５ ５.０ 〃 ２ １７００ ９９.７ ６０ ９０ ５ ５.０ 〃 ３ ２６００ ９９.７ ８０ １００ ５ ５.０ 〃 ４ ３８００ ９９.７ ９０ １１０ ５ ５.０ 〃 ５ ４５００ ９９.３ １００ １１０ ５ ４.７ 比較例１ ３８００ ９９.７ ５ １１０ ５ ５.０で切断 〃 ２ ３８００ ９９.７ １００ ３０ ５ ５.０ 〃 ３ ３８００ ９９.７ １００ １８０ ５ ５.０ 注)ケン化度は、モル％を表す。

【００２６】

【表２】 初 期 性 能 耐久性能 偏光度(％) 透過度(％) 面内ハ゛ラツキ(％) 偏光度変化(％)＊ 平滑性 実施例１ ９７.７ ４１.３ １.０ −０.５ 良好 〃 ２ ９８.１ ４１.３ １.０ −０.５ 良好 〃 ３ ９８.３ ４１.１ １.０ −０.３ 良好 〃 ４ ９８.７ ４１.２ ０.９ −０.３ 良好 〃 ５ ９８.７ ４１.２ １.１ −０.３ 良好 比較例１ 延伸時に切断したため測定不可 〃 ２ ９６.９ ４１.０ １.３ −２.２ 良好 〃 ３ ９１.３ ４１.５ １.１ −０.５ 良好 ＊熱処理後の測定値（％）−処理前の測定値（％）の差
（％）を表す。

【００２７】

【発明の効果】本発明の偏光フイルムは、染色処理工程
前に特別な延伸処理を施しているため、偏光性能に優
れ、かつ染色性やフィルム外観にも優れており、かかる
特性を利用して液晶表示体の用途に用いられ、特に車両
用途、各種工業計器類、家庭用電化製品の表示等に有用
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−232316（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−134210（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリビニルアルコール系樹脂フイルムを
   製膜した後、含水率を２０〜１５０重量％とし、９０〜
   １２０℃の雰囲気下で一軸延伸した該フィルムを染色処
   理工程に供することを特徴とする偏光フイルムの製造
   法。