JP3796198B2 - 偏光フィルムの製造法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ装置の部品として用いられる偏光板の材料として有用な偏光フィルムの製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光の透過および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、液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）の基本的な構成要素である。このＬＣＤの適用分野も、開発初期の頃の電卓および腕時計などの小型機器から、近年では、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、パーソナルホンおよび屋内外の計測機器などの広範囲に広がり、従来品以上に面積全体での光学性能が均一で大面積の偏光板が求められるようになっている。
【０００３】
偏光板は、一般にポリビニルアルコールフィルム（以下、ポリビニルアルコールを「ＰＶＡ」、ポリビニルアルコールフィルムを「ＰＶＡフィルム」と略記することがある）を一軸延伸して染色するか、または染色して一軸延伸した後、ホウ素化合物で固定処理を行うことにより（染色と固定処理が同時の場合もある）得られた偏光フィルムに、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）フィルムや酢酸・酪酸セルロース（ＣＡＢ）フィルムなどの保護膜を貼り合わせた構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
偏光板には面積全体にわたる光学性能にバラツキがあることが原因で生じる色斑が存在していることがある。この色斑の発生にはさまざまな原因があるため、保護膜などを積層した最終製品（偏光板）でないと確認しにくい。この最終製品の段階で色斑が発現すると、品質的には全く問題のない保護膜などの副素材も偏光板と共に不良品として廃棄されるので、大きな損失となる。従来色斑を減少させる方法として、特開平６−１３８３１９号公報などで提案されているように、ＰＶＡフィルムの厚み斑や複屈折斑を減少させる検討がなされてきた。ＰＶＡフィルムの厚み斑や複屈折斑を減少させるという方法により、偏光板の色斑をある程度減少させることができ、当時の要求レベルを満足させることは可能となったが、近年の性能が向上した最終製品（偏光板および液晶ディスプレイ装置）で問題となるようなレベルの色斑を減少させることは困難であることが分かってきた。
【０００５】
また、液晶ディスプレイ装置の大型化に伴い大面積の偏光フィルムが要求されるようになってきた。従来の液晶ディスプレイ装置は表示面積が比較的小さいうえに偏光板が単独で用いられていたために、色斑が問題になることはほとんどなかったが、表示面積が大きくなると、表示面積全体の均一性が要求されることや、視野角を補正するフィルムなど他のフィルムと組み合わせて用いられることが多くなってきたことなどのため、色斑の問題が顕在化してきた。特にＰＶＡフィルムをフィルムの流れ方向に一軸延伸して製造される偏光フィルムの場合には、フィルムの流れ方向にスジ状の色斑が発生しやすい。これはフィルムが幅方向に均一に延伸されていないため、その延伸のバラツキが光学的な色斑として現れて見えるものと考えられる。従来のようにフィルム幅が２ｍ未満のＰＶＡフィルムの延伸を行っていた場合には、幅方向に均一に延伸させることが比較的容易であったが、近年のようにフィルム幅が２ｍ以上のように広がるにつれて均一に延伸させることが困難となってきた。特にＰＶＡフィルムを湿式法で一軸延伸した場合に比べて、乾式法で一軸延伸した場合には、延伸斑によって生じたと思われるスジ状の色斑が顕著である。
色斑は液晶ディスプレイ装置等に組み込んだ場合に輝度斑などの現象を引き起こすため、品質低下の原因となる問題がある。特に画面が大型化するにつれて、流れ方向にスジ状の色斑が存在した場合に、その箇所を避けて製品を採取することが困難となるため、工業的に大きな問題となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、色斑が少なく、高品質な液晶ディスプレイ用の偏光板の材料として有用な偏光フィルムの製造法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかる偏光フィルムの製造法は、ポリビニルアルコールフィルムを乾式法により延伸して偏光フィルムを製造する際に、ポリビニルアルコールフィルムとの静止摩擦係数が０．１以下であり、かつ表面粗度が５０Ｓ以上である加熱ロールと、ポリビニルアルコールフィルムとの静止摩擦係数が０．２以上である延伸ロールを用いることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明方法にしたがってＰＶＡフィルムを延伸して偏光フィルムを製造するに際し、ＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．１以下である加熱ロールと、ＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．２以上である延伸ロールを用いることが必要である。ＰＶＡフィルムと加熱ロールとの静止摩擦係数は０．０８以下がより好ましく、０．０６以下がさらに好ましく、０．０５以下が特に好ましい。ＰＶＡフィルムと加熱ロールとの静止摩擦係数が０．１より大きいと、加熱ロール上でフィルムの幅方向への動きが妨げられるため、シワが入りやすくなったり、ネックインが妨げられることによる偏光性能の斑が発生しやすい。
ＰＶＡフィルムと延伸ロールとの静止摩擦係数は０．３以上であることが好ましく、０．５以上であることがさらに好ましく、０．８以上であることが特に好ましい。ＰＶＡフィルムと延伸ロールとの静止摩擦係数が０．２よりも小さいと、延伸ロールと加熱ロールとの速度差から発生する張力がＰＶＡフィルムに充分伝わらず、ロールの表面で滑りが発生するため、延伸斑の原因となり好ましくない。
【０００９】
本発明において用いられるＰＶＡは、例えば、ビニルエステルを重合して得られたポリビニルエステルをけん化することにより製造される。またＰＶＡの主鎖に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−オレフィンなどを５モル％未満の割合でグラフト共重合させた変性ＰＶＡや、ビニルエステルと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−オレフィンなどを１５モル％未満の割合で共重合させた変性ポリビニルエステルをけん化することにより製造される変性ＰＶＡや、未変性または変性ＰＶＡをホルマリン、ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒドなどのアルデヒド類で水酸基の一部を架橋したいわゆるポリビニルアセタール樹脂などを挙げることができる。
【００１０】
前記のビニルエステルとしては、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニルなどが例示される。
【００１１】
変性ＰＶＡに使用されるコモノマーは、主としてＰＶＡの変性を目的に共重合させるもので、本発明の趣旨を損なわない範囲で使用される。このようなコモノマーとして、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブテンなどのα−オレフィン類；アクリル酸およびその塩；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｉ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｉ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクタデシルなどのアクリル酸エステル類；メタクリル酸およびその塩；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｉ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｉ−ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸２−エチルへキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸オクタデシルなどのメタクリル酸エステル類；アクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリルアミドプロパンスルホン酸およびその塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびその塩、Ｎ−メチロールアクリルアミドおよびその誘導体などのアクリルアミド誘導体；メタクリルアミド、Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ−エチルメタクリルアミド、メタクリルアミドプロパンスルホン酸およびその塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびその塩、Ｎ−メチロールメタクリルアミドおよびその誘導体などのメタクリルアミド誘導体；Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドンなどのＮ−ビニルアミド類；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、ｉ−プロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテル、ｉ−ブチルビニルエーテル、ｔ−ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテルなどのビニルエーテル類；アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのニトリル類；塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデンなどのハロゲン化ビニル類；酢酸アリル、塩化アリルなどのアリル化合物；マレイン酸およびその塩またはそのエステル；イタコン酸およびその塩またはそのエステル；ビニルトリメトキシシランなどのビニルシリル化合物；酢酸イソプロペニルなどを挙げることができる。これらの中でもα−オレフィンが好ましく、特にエチレンが好ましい。変性ＰＶＡの変性量は１５モル％未満であるのが好ましい。
【００１２】
ＰＶＡのけん化度は、偏光性能と耐久性の点から９５モル％以上が好ましく、９８モル％以上がより好ましく、９９モル％以上がさらに好ましく、特に９９．５モル％以上が最も好ましい。
【００１３】
前記ＰＶＡのけん化度とは、けん化によりビニルアルコール単位に変換されうる単位の中で、実際にビニルアルコール単位にけん化されている単位の割合を示したものである。なお、ＰＶＡのけん化度は、ＪＩＳ記載の方法により測定を行った。
【００１４】
ＰＶＡの重合度は、偏光性能と耐久性の点から５００以上が好ましく、１０００以上がより好ましく、１５００以上がさらに好ましく、特に２５００以上が最も好ましい。ＰＶＡの重合度は８０００以下が好ましく、６０００以下がより好ましい。
【００１５】
前記ＰＶＡの重合度は、ＪＩＳ Ｋ ６７２６に準じて測定される。すなわちＰＶＡを再けん化し、精製した後、３０℃の水中で測定した極限粘度から求められる。
【００１６】
以上のＰＶＡを使用してＰＶＡフィルムを製造する方法として、含水ＰＶＡを使用した溶融押出方式による製膜法の他に、例えばＰＶＡを溶剤に溶解したＰＶＡ溶液（ポリビニルアルコールフィルムの原液）を使用してキャスト面に流延する流延製膜法、湿式製膜法（貧溶媒中への吐出）、ゲル製膜法（ＰＶＡ水溶液を一旦冷却ゲル化した後、溶媒を抽出除去し、ＰＶＡフィルムを得る方法）、およびこれらの組み合わせによる方法などを採用することができる。これらの中でも流延製膜法および溶融押出製膜法が、良好な偏光フィルムが得られることから好ましい。
【００１７】
ＰＶＡフィルムを製造する際に使用されるＰＶＡを溶解する溶剤としては、例えば、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、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、グリセリン、水などを挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を使用することができる。これらのなかでも、ジメチルスルホキシド、水、またはグリセリンと水の混合溶媒が好適に使用される。
【００１８】
ＰＶＡフィルムを製造する際に使用されるＰＶＡ溶液または含水ＰＶＡにおけるＰＶＡの割合はＰＶＡの重合度によっても変わってくるが、２０〜７０重量％が好適であり、２５〜６０重量％がより好適であり、３０〜５５重量％がさらに好適であり、３５〜５０重量％が最も好適である。ＰＶＡの割合が多いと、粘度が高くなり過ぎて濾過や脱泡が困難となり、異物や欠点のないフィルムを得るのが困難になる。ＰＶＡの割合が少ないと、乾燥に多くの時間やエネルギーがかかるため工業的見地から好ましくない。また、このＰＶＡ溶液または含水ＰＶＡには、必要に応じて可塑剤、界面活性剤、二色性染料などが含有されていてもよい。
【００１９】
ＰＶＡフィルムを製造する際に、可塑剤として多価アルコールを添加することが好ましい。多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジグリセリン、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパンなどを挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を使用することができる。これらの中でも延伸性を向上させる効果が優れていることから、ジグリセリン、エチレングリコールおよびグリセリンが好適に使用される。
【００２０】
可塑剤の添加量は、ＰＶＡ１００重量部に対して１〜３０重量部が好ましく、３〜２５重量部がさらに好ましく、５〜２０重量部が最も好ましい。１重量部より少ないと、染色性や延伸性が低下する場合があり、３０重量部より多いと、ＰＶＡフィルムが柔軟になりすぎて、取り扱い性が低下する場合がある。
【００２１】
ＰＶＡフィルムを製造する際には、界面活性剤を添加することが好ましい。界面活性剤の種類としては特に限定はないが、アニオン性またはノニオン性の界面活性剤が好ましい。アニオン性界面活性剤としては、たとえば、ラウリン酸カリウムなどのカルボン酸型、オクチルサルフェートなどの硫酸エステル型、ドデシルベンゼンスルホネートなどのスルホン酸型のアニオン性界面活性剤が好適である。ノニオン性界面活性剤としては、たとえば、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどのアルキルエーテル型、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルなどのアルキルフェニルエーテル型、ポリオキシエチレンラウレートなどのアルキルエステル型、ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテルなどのアルキルアミン型、ポリオキシエチレンラウリン酸アミドなどのアルキルアミド型、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテルなどのポリプロピレングリコールエーテル型、オレイン酸ジエタノールアミドなどのアルカノールアミド型、ポリオキシアルキレンアリルフェニルエーテルなどのアリルフェニルエーテル型などのノニオン性界面活性剤が好適である。これらの界面活性剤は１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２２】
界面活性剤の添加量は、ＰＶＡ１００重量部に対して０．０１〜１重量部が好ましく、０．０２〜０．５重量部がさらに好ましく、０．０５〜０．３重量部が最も好ましい。０．０１重量部より少ないと、界面活性剤の添加によってもたらされるべき製膜性や剥離性向上の効果が現れにくく、１重量部より多いと、ＰＶＡフィルムの表面に界面活性剤が溶出してブロッキングの原因になり、取り扱い性が低下する場合がある。
【００２３】
本発明において使用されるＰＶＡフィルムは、フィルムの幅が２ｍ以上であることが好ましく、２．５ｍ以上がより好ましく、２．８ｍ以上がさらに好ましく、３ｍ以上が特に好ましい。
【００２４】
本発明は、ＰＶＡフィルムを特定の加熱ロールと延伸ロールを用いて延伸することによる偏光フィルムの製造法に関する。この方法を用いて、ＰＶＡフィルムから偏光フィルムを製造するには、例えば、ポリビニルアルコールフィルムを乾式法による一軸延伸、染色、必要に応じて乾式法または湿式法による二段目の一軸延伸、固定処理、乾燥処理、さらに必要に応じて熱処理を行えばよく、染色、乾式法または湿式法による二段目の一軸延伸、固定処理の操作の順番に特に制限はない。また、乾式法または湿式法による二段目の一軸延伸は二回またはそれ以上の回数行っても良い。
なお、本発明において乾式法による延伸とは、ＰＶＡフィルムを空気中で延伸する操作のことを指しており、一方、湿式法による延伸とは、ＰＶＡフィルムを水中やホウ酸水溶液などの水溶液中や可塑剤などの溶剤中で延伸する操作を指しており、両者は区別される。
【００２５】
本発明において用いられる加熱ロールは表面粗度が５０Ｓ以上であることが好ましく、６０Ｓ以上であることがさらに好ましく、７０Ｓ以上であることが特に好ましい。表面粗度が５０Ｓより小さいと、用いる材質にもよるが、ＰＶＡフィルムの幅方向への動きが妨げられるためシワが発生したりして、幅方向に均一に延伸させるのが困難になることがある。加熱ロールの表面粗度が大きすぎると、ＰＶＡフィルムとの密着性が低下して熱伝導が低下する傾向があるため、その上限は２００Ｓであることが好ましい。
【００２６】
本発明において加熱ロールは疎水性ポリマーで被覆されていることが好ましい。疎水性ポリマーとしては、疎水性であれば従来公知のポリマーが使用できるが、ＰＶＡとの摩擦力が特に低いことからテフロン（登録商標）を用いることが特に好ましい。
【００２７】
本発明の方法にしたがってＰＶＡフィルムを延伸するに際し、ＰＶＡフィルムが加熱ロール上で不用意に延伸するのを防止し、さらにＰＶＡフィルムを幅方向に均一に延伸させる張力が延伸ロールの駆動力から得られるようにするために、加熱ロールは、フィルムとの摩擦力で回転するフリーロールであることが好ましい。
【００２８】
また、本発明において、延伸ロールの表面粗度は０．１Ｓ〜１Ｓであることが好ましく、０．２Ｓ〜０．９Ｓであることがさらに好ましく、０．３Ｓ〜０．８Ｓであることが特に好ましい。延伸ロールの表面粗度が０．１Ｓより小さいと、空気の噛み込みが大きくなることがある。また、延伸ロールの表面粗度が１Ｓより大きいと、延伸ロールとＰＶＡフィルムの密着性が低くなり、延伸時にフィルムの滑りが起こり始めて幅方向に均一に延伸させるのが困難になることがある。フィルムが幅方向に均一に延伸されないと、色斑の原因となる。
延伸ロールの温度は１０〜５０℃であることが好ましく、１０〜４０℃であることがさらに好ましく、１０〜３０℃であることが特に好ましい。延伸ロールの温度が１０℃より低いと、空気中の水分等がロール上で結露してフィルムを汚染する恐れがある。５０℃より高いと、延伸ロール上でＰＶＡフィルムの延伸が起こり、幅方向に均一に延伸させるのが困難になることがある。ＰＶＡフィルムを加熱ロール上で延伸させることが、幅方向の均一な延伸を実現する上で重要なので、延伸ロールの温度よりも加熱ロールの温度を高めに設定するのが良い。
延伸ロールは加熱ロールの上流側と下流側のどちらに配置してもよく、特に制限はないが、幅方向に均一な延伸が行いやすいことから下流側に配置することが好ましい。
【００２９】
ＰＶＡフィルムの染色は、一軸延伸の前、一軸延伸時、一軸延伸後のいずれの段階で行っても良い。染色に用いる染料としては、ヨウ素−ヨウ化カリウム；ダイレクトブラック １７、１９、１５４；ダイレクトブラウン ４４、１０６、１９５、２１０、２２３；ダイレクトレッド ２、２３、２８、３１、３７、３９、７９、８１、２４０、２４２、２４７；ダイレクトブルー １、１５、２２、７８、９０、９８、１５１、１６８、２０２、２３６、２４９、２７０；ダイレクトバイオレット ９、１２、５１、９８；ダイレクトグリーン １、８５；ダイレクトイエロー ８、１２、４４、８６、８７；ダイレクトオレンジ ２６、３９、１０６、１０７などの二色性染料などが、１種または２種以上の混合物で使用できる。通常染色は、ＰＶＡフィルムを上記染料を含有する溶液中に浸漬させることにより行うことが一般的であるが、ＰＶＡフィルムに混ぜて製膜するなど、その処理方法や処理条件は特に制限されるものではない。
【００３０】
二段目の一軸延伸には、ＰＶＡフィルムをホウ酸水溶液などの温水溶液中（前記染料を含有する溶液中や後述する固定処理浴中でもよい）で延伸する湿式延伸法、含水後のＰＶＡフィルムを空気中で延伸する乾式延伸法を使用することができる。延伸温度は特に限定されないが、ＰＶＡフィルムを温水溶液中などで延伸する場合は３０〜９０℃が、また空気中で延伸する場合は５０〜１８０℃が好適である。
また一軸延伸の延伸倍率（一軸延伸を多段で行う場合には、合計の延伸倍率）は、偏光性能の点から４倍以上が好ましく、５倍以上が特に好ましい。延伸倍率の上限について特に制限はないが、８倍以下であると均一な延伸が得られやすいので好ましい。特に幅方向に均一な延伸を行うためには、一段目の延伸が４倍を超えることが好ましく、４．２倍以上がさらに好ましく、４．５倍以上が特に好ましい。延伸後のフィルムの厚さは、３〜４５μｍが好ましく、５〜３０μｍがより好ましい。
【００３１】
ＰＶＡフィルムへの上記染料の吸着を強固にすることを目的にして、固定処理を行うことが多い。固定処理に使用する処理浴には、通常、ホウ酸および／またはホウ素化合物が添加される。また、必要に応じて処理浴中にヨウ素化合物を添加してもよい。
【００３２】
得られた偏光フィルムの乾燥処理（熱処理）は、３０〜１５０℃で行うのが好ましく、５０〜１５０℃で行うのがより好ましい。
【００３３】
以上のようにして得られた偏光フィルムは、通常、その両面または片面に、光学的に透明で、かつ機械的強度を有した保護膜を貼り合わせて偏光板として使用される。保護膜としては、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）フィルム、酢酸・酪酸セルロース（ＣＡＢ）フィルム、アクリル系フィルム、ポリエステル系フィルムなどが使用される。また、貼り合わせに用いられる接着剤としては、ＰＶＡ系の接着剤やウレタン系の接着剤などを挙げることができるが、なかでもＰＶＡ系の接着剤が好適である。このようにして得られる偏光板において、接着剤層の厚みは０．５〜１０μｍが好ましい。
【００３４】
以上のようにして得られた偏光板は、アクリル系等の粘着剤をコートした後、ガラス基板に貼り合わせて液晶ディスプレイ装置の部品として使用される。ガラス基板に偏光板を貼り合わせる際に、位相差フィルム、視野角向上フィルム、輝度向上フィルム等を同時に貼り合わせてもよい。液晶ディスプレイ装置の表示方式には様々のタイプがあり、偏光板の使用方法にも様々のタイプがあるが、通常は液晶の基板を挟む形で偏光フィルムの延伸軸方向が直交するように２枚の偏光板が使用される。本発明の方法により得られる偏光フィルムから得られる偏光板は、色斑等の問題が小さいため、目視で観察されやすく品質要求のより厳しい前面側（液晶ディスプレイ装置の表面側）に使用されることが好ましい。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において、偏光フィルムの光学性能、および偏光板の色斑は以下の方法により評価した。
【００３６】
偏光フィルムの光学性能：
約４ｃｍ×４ｃｍの偏光膜のサンプルを島津製作所製の分光光度計ＵＶ−２２００（積分球付属）を用い、日本電子機械工業会規格（ＥＩＡＪ）ＬＤ−２０１−１９８３に準拠して、Ｃ光源、２度視野の可視光領域の視感度補正したＹ値を測定し、偏光フィルムの延伸軸方向に対して４５度と−４５度方向の平均値から透過率を求めた。これと同様の方法でパラレルニコルとクロスニコルのＹ値を測定し、偏光度を求めた。
【００３７】
偏光板の色斑： 全幅の偏光板を観察用偏光板（平行に２枚重ねたもの、偏光度９９．９９％以上）の間に直交方向に置き、色斑の程度を目視観察で判定した。
【００３８】
実施例１
けん化度９９．９５モル％、重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン１０重量部および水１７０重量部を含浸させたものを溶融混練し、脱泡後、Ｔダイから金属ロールに溶融押出し、製膜した。その後、乾燥・熱処理することにより、フィルム幅が３ｍ、平均厚みが５０μｍのＰＶＡフィルムを得た。
【００３９】
このＰＶＡフィルムを乾式法による一軸延伸、予備膨潤、染色、湿式法による一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順番で連続的に処理して偏光フィルムを作製した。加熱ロールと、その下流側に延伸ロールが配置された延伸装置にＰＶＡフィルムを通し、該ＰＶＡフィルムを乾式法により一軸方向に４．１倍に延伸した。用いられた加熱ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．０４、表面粗度が７０Ｓであり、延伸ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が１．０であり、表面粗度が０．７Ｓであった。ロールの温度は加熱ロールが９０℃、延伸ロールが２０℃であった。加熱ロールはフリーロールであり、延伸ロールの周速とその上流側に配置されている加熱ロールの周速の差によって延伸が行われた。延伸の大部分はＰＶＡフィルムが加熱ロールに接触している付近で行われていた。幅方向の延伸ムラは目視観察では認められなかった。
一軸延伸後のＰＶＡフィルムを３０℃の水中に３０秒間浸して予備膨潤し、ヨウ素濃度０．６ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸した。続いて、ホウ酸濃度４％の５０℃の水溶液中で１．５倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度６０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。その後、ＰＶＡフィルムを取り出し、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。得られた偏光フィルムの偏光性能は透過率４３．５％、偏光度９９．７％、２色性比４７．２であった。
【００４０】
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の全面にわたって色斑はなく良好であった。この偏光板を液晶ディスプレイ装置に組み込んだところ、色斑はなく良好であった。
【００４１】
実施例２
実施例１と同様にして得られたＰＶＡフィルムを、乾式法による一軸延伸、予備膨潤、染色、湿式法による一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順番で連続的に処理して偏光フィルムを作製した。加熱ロールと、その下流側に延伸ロールが配置された延伸装置にＰＶＡフィルムを通し、該ＰＶＡフィルムを乾式法により一軸方向に４．１倍に延伸した。用いられた加熱ロールは表面がテフロン（登録商標）で被覆加工されており、ＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．０５であった。延伸ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．８であり、表面粗度が０．６Ｓであった。ロールの温度は加熱ロールが９０℃、延伸ロールが２０℃であった。加熱ロールはフリーロールであり、延伸ロールの周速とその上流側に配置されている加熱ロールの周速の差によって延伸が行われた。延伸の大部分はＰＶＡフィルムが加熱ロールに接触している付近で行われていた。幅方向の延伸斑は目視観察では認められなかった。
一軸延伸後のＰＶＡフィルムを３０℃の水中に３０秒間浸して予備膨潤し、ヨウ素濃度０．６ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸した。続いて、ホウ酸濃度４％の５０℃の水溶液中で１．５倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度６０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。その後、ＰＶＡフィルムを取り出し、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の全面にわたって色斑はなく良好であった。この偏光板を液晶ディスプレイ装置に組み込んだところ、色斑はなく良好であった。
【００４２】
実施例３
実施例１と同様にして得られたＰＶＡフィルムを、乾式法による一軸延伸、予備膨潤、染色、湿式法による一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順番で連続的に処理して偏光フィルムを作製した。加熱ロールと、その下流側に延伸ロールが配置された延伸装置にＰＶＡフィルムを通し、該ＰＶＡフィルムを乾式法により一軸方向に４．１倍に延伸した。用いられた加熱ロールは静止摩擦係数が０．０８であり、表面粗度が５０Ｓであった。延伸ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数静止が０．７であり、表面粗度が２Ｓであった。ロールの温度は加熱ロールが９０℃、延伸ロールが２０℃であった。加熱ロールはフリーロールであり、延伸ロールの周速とその上流側に配置されている加熱ロールの周速の差によって延伸が行われた。延伸の大部分はＰＶＡフィルムが加熱ロールに接触している付近で行われていた。ＰＶＡフィルムの延伸状況を目視観察したところ、延伸ロール上でフィルムのすべりが若干認められた。
一軸延伸後のＰＶＡフィルムを３０℃の水中に３０秒間浸して予備膨潤し、ヨウ素濃度０．６ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸した。続いて、ホウ酸濃度４％の５０℃の水溶液中で１．５倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度６０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。その後、ＰＶＡフィルムを取り出し、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の全面にわたってわずかに色斑が認められた。この偏光板を液晶ディスプレイ装置に組み込んだところ、偏光板で色斑が認められたのとほぼ同じ位置に色斑が認められたが、合格の下限レベルであった。
【００４３】
比較例１
実施例１と同様にして得られたＰＶＡフィルムを、乾式法による一軸延伸、予備膨潤、染色、湿式法による一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順番で連続的に処理して偏光フィルムを作製した。加熱ロールと、その下流側に延伸ロールが配置された延伸装置にＰＶＡフィルムを通し、該ＰＶＡフィルムを乾式法により一軸方向に４．１倍に延伸した。用いられた加熱ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．２であり、表面粗度が７０Ｓであった。延伸ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が１．０であり、表面粗度が０．７Ｓであった。ロールの温度は加熱ロールが９０℃、延伸ロールが２０℃であった。加熱ロールはフリーロールであり、延伸ロールの周速とその上流側に配置されている加熱ロールの周速の差によって延伸が行われた。延伸の大部分はＰＶＡフィルムが加熱ロールに接触している付近で行われていた。ＰＶＡフィルムの延伸状況を目視観察したところ、加熱ロール上でフィルムの流れ方向に長いシワの発生が認められた。
一軸延伸後のＰＶＡフィルムを３０℃の水中に３０秒間浸して予備膨潤し、ヨウ素濃度０．６ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸した。続いて、ホウ酸濃度４％の５０℃の水溶液中で１．５倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度６０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。その後、ＰＶＡフィルムを取り出し、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の流れ方向にスジ状の色斑が認められた。この偏光板を液晶ディスプレイ装置に組み込んだところ、偏光板で色斑が認められたのとほぼ同じ位置に色斑が認められたが、目視でわかりやすいため製品レベルとして不合格であった。
【００４４】
比較例２
実施例１と同様にして得られたＰＶＡフィルムを、乾式法による一軸延伸、予備膨潤、染色、湿式法による一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順番で連続的に処理して偏光フィルムを作製した。加熱ロールと、その下流側に延伸ロールが配置された延伸装置にＰＶＡフィルムを通し、該ＰＶＡフィルムを乾式法により一軸方向に４．１倍に延伸した。用いられた加熱ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．０４であり、表面粗度が７０Ｓであった。延伸ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．１であり、表面粗度が０．７Ｓであった。ロールの温度は加熱ロールが９０℃、延伸ロールが２０℃であった。加熱ロールはフリーロールであり、延伸ロールの周速とその上流側に配置されている加熱ロールの周速の差によって延伸が行われた。延伸の大部分はＰＶＡフィルムが加熱ロールに接触している付近で行われていた。ＰＶＡフィルムの延伸状況を目視観察したところ、延伸ロール上でフィルムのすべりが認められた。
一軸延伸後のＰＶＡフィルムを３０℃の水中に３０秒間浸して予備膨潤し、ヨウ素濃度０．６ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸した。続いて、ホウ酸濃度４％の５０℃の水溶液中で１．５倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度６０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。その後、ＰＶＡフィルムを取り出し、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の流れ方向にある程度幅広いスジ状の色斑が認められた。この偏光板を液晶ディスプレイ装置に組み込んだところ、偏光板で色斑が認められたのとほぼ同じ位置に色斑が認められたが、目視でわかりやすいため製品レベルとして不合格であった。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の方法によって製造される偏光フィルムは色斑が少なく、このような偏光フィルムはその優れた特性を活かして、表示画面が大型化している液晶ディスプレイ装置の部品として有効に用いることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ装置の部品として用いられる偏光板の材料として有用な偏光フィルムの製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光の透過および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、液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）の基本的な構成要素である。このＬＣＤの適用分野も、開発初期の頃の電卓および腕時計などの小型機器から、近年では、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、パーソナルホンおよび屋内外の計測機器などの広範囲に広がり、従来品以上に面積全体での光学性能が均一で大面積の偏光板が求められるようになっている。
【０００３】
偏光板は、一般にポリビニルアルコールフィルム（以下、ポリビニルアルコールを「ＰＶＡ」、ポリビニルアルコールフィルムを「ＰＶＡフィルム」と略記することがある）を一軸延伸して染色するか、または染色して一軸延伸した後、ホウ素化合物で固定処理を行うことにより（染色と固定処理が同時の場合もある）得られた偏光フィルムに、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）フィルムや酢酸・酪酸セルロース（ＣＡＢ）フィルムなどの保護膜を貼り合わせた構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
偏光板には面積全体にわたる光学性能にバラツキがあることが原因で生じる色斑が存在していることがある。この色斑の発生にはさまざまな原因があるため、保護膜などを積層した最終製品（偏光板）でないと確認しにくい。この最終製品の段階で色斑が発現すると、品質的には全く問題のない保護膜などの副素材も偏光板と共に不良品として廃棄されるので、大きな損失となる。従来色斑を減少させる方法として、特開平６−１３８３１９号公報などで提案されているように、ＰＶＡフィルムの厚み斑や複屈折斑を減少させる検討がなされてきた。ＰＶＡフィルムの厚み斑や複屈折斑を減少させるという方法により、偏光板の色斑をある程度減少させることができ、当時の要求レベルを満足させることは可能となったが、近年の性能が向上した最終製品（偏光板および液晶ディスプレイ装置）で問題となるようなレベルの色斑を減少させることは困難であることが分かってきた。
【０００５】
また、液晶ディスプレイ装置の大型化に伴い大面積の偏光フィルムが要求されるようになってきた。従来の液晶ディスプレイ装置は表示面積が比較的小さいうえに偏光板が単独で用いられていたために、色斑が問題になることはほとんどなかったが、表示面積が大きくなると、表示面積全体の均一性が要求されることや、視野角を補正するフィルムなど他のフィルムと組み合わせて用いられることが多くなってきたことなどのため、色斑の問題が顕在化してきた。特にＰＶＡフィルムをフィルムの流れ方向に一軸延伸して製造される偏光フィルムの場合には、フィルムの流れ方向にスジ状の色斑が発生しやすい。これはフィルムが幅方向に均一に延伸されていないため、その延伸のバラツキが光学的な色斑として現れて見えるものと考えられる。従来のようにフィルム幅が２ｍ未満のＰＶＡフィルムの延伸を行っていた場合には、幅方向に均一に延伸させることが比較的容易であったが、近年のようにフィルム幅が２ｍ以上のように広がるにつれて均一に延伸させることが困難となってきた。特にＰＶＡフィルムを湿式法で一軸延伸した場合に比べて、乾式法で一軸延伸した場合には、延伸斑によって生じたと思われるスジ状の色斑が顕著である。
色斑は液晶ディスプレイ装置等に組み込んだ場合に輝度斑などの現象を引き起こすため、品質低下の原因となる問題がある。特に画面が大型化するにつれて、流れ方向にスジ状の色斑が存在した場合に、その箇所を避けて製品を採取することが困難となるため、工業的に大きな問題となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、色斑が少なく、高品質な液晶ディスプレイ用の偏光板の材料として有用な偏光フィルムの製造法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかる偏光フィルムの製造法は、ポリビニルアルコールフィルムを乾式法により延伸して偏光フィルムを製造する際に、ポリビニルアルコールフィルムとの静止摩擦係数が０．１以下であり、かつ表面粗度が５０Ｓ以上である加熱ロールと、ポリビニルアルコールフィルムとの静止摩擦係数が０．２以上である延伸ロールを用いることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明方法にしたがってＰＶＡフィルムを延伸して偏光フィルムを製造するに際し、ＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．１以下である加熱ロールと、ＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．２以上である延伸ロールを用いることが必要である。ＰＶＡフィルムと加熱ロールとの静止摩擦係数は０．０８以下がより好ましく、０．０６以下がさらに好ましく、０．０５以下が特に好ましい。ＰＶＡフィルムと加熱ロールとの静止摩擦係数が０．１より大きいと、加熱ロール上でフィルムの幅方向への動きが妨げられるため、シワが入りやすくなったり、ネックインが妨げられることによる偏光性能の斑が発生しやすい。
ＰＶＡフィルムと延伸ロールとの静止摩擦係数は０．３以上であることが好ましく、０．５以上であることがさらに好ましく、０．８以上であることが特に好ましい。ＰＶＡフィルムと延伸ロールとの静止摩擦係数が０．２よりも小さいと、延伸ロールと加熱ロールとの速度差から発生する張力がＰＶＡフィルムに充分伝わらず、ロールの表面で滑りが発生するため、延伸斑の原因となり好ましくない。
【０００９】
本発明において用いられるＰＶＡは、例えば、ビニルエステルを重合して得られたポリビニルエステルをけん化することにより製造される。またＰＶＡの主鎖に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−オレフィンなどを５モル％未満の割合でグラフト共重合させた変性ＰＶＡや、ビニルエステルと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−オレフィンなどを１５モル％未満の割合で共重合させた変性ポリビニルエステルをけん化することにより製造される変性ＰＶＡや、未変性または変性ＰＶＡをホルマリン、ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒドなどのアルデヒド類で水酸基の一部を架橋したいわゆるポリビニルアセタール樹脂などを挙げることができる。
【００１０】
前記のビニルエステルとしては、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニルなどが例示される。
【００１１】
変性ＰＶＡに使用されるコモノマーは、主としてＰＶＡの変性を目的に共重合させるもので、本発明の趣旨を損なわない範囲で使用される。このようなコモノマーとして、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブテンなどのα−オレフィン類；アクリル酸およびその塩；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｉ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｉ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクタデシルなどのアクリル酸エステル類；メタクリル酸およびその塩；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｉ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｉ−ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸２−エチルへキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸オクタデシルなどのメタクリル酸エステル類；アクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリルアミドプロパンスルホン酸およびその塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびその塩、Ｎ−メチロールアクリルアミドおよびその誘導体などのアクリルアミド誘導体；メタクリルアミド、Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ−エチルメタクリルアミド、メタクリルアミドプロパンスルホン酸およびその塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびその塩、Ｎ−メチロールメタクリルアミドおよびその誘導体などのメタクリルアミド誘導体；Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドンなどのＮ−ビニルアミド類；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、ｉ−プロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテル、ｉ−ブチルビニルエーテル、ｔ−ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテルなどのビニルエーテル類；アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのニトリル類；塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデンなどのハロゲン化ビニル類；酢酸アリル、塩化アリルなどのアリル化合物；マレイン酸およびその塩またはそのエステル；イタコン酸およびその塩またはそのエステル；ビニルトリメトキシシランなどのビニルシリル化合物；酢酸イソプロペニルなどを挙げることができる。これらの中でもα−オレフィンが好ましく、特にエチレンが好ましい。変性ＰＶＡの変性量は１５モル％未満であるのが好ましい。
【００１２】
ＰＶＡのけん化度は、偏光性能と耐久性の点から９５モル％以上が好ましく、９８モル％以上がより好ましく、９９モル％以上がさらに好ましく、特に９９．５モル％以上が最も好ましい。
【００１３】
前記ＰＶＡのけん化度とは、けん化によりビニルアルコール単位に変換されうる単位の中で、実際にビニルアルコール単位にけん化されている単位の割合を示したものである。なお、ＰＶＡのけん化度は、ＪＩＳ記載の方法により測定を行った。
【００１４】
ＰＶＡの重合度は、偏光性能と耐久性の点から５００以上が好ましく、１０００以上がより好ましく、１５００以上がさらに好ましく、特に２５００以上が最も好ましい。ＰＶＡの重合度は８０００以下が好ましく、６０００以下がより好ましい。
【００１５】
前記ＰＶＡの重合度は、ＪＩＳ Ｋ ６７２６に準じて測定される。すなわちＰＶＡを再けん化し、精製した後、３０℃の水中で測定した極限粘度から求められる。
【００１６】
以上のＰＶＡを使用してＰＶＡフィルムを製造する方法として、含水ＰＶＡを使用した溶融押出方式による製膜法の他に、例えばＰＶＡを溶剤に溶解したＰＶＡ溶液（ポリビニルアルコールフィルムの原液）を使用してキャスト面に流延する流延製膜法、湿式製膜法（貧溶媒中への吐出）、ゲル製膜法（ＰＶＡ水溶液を一旦冷却ゲル化した後、溶媒を抽出除去し、ＰＶＡフィルムを得る方法）、およびこれらの組み合わせによる方法などを採用することができる。これらの中でも流延製膜法および溶融押出製膜法が、良好な偏光フィルムが得られることから好ましい。
【００１７】
ＰＶＡフィルムを製造する際に使用されるＰＶＡを溶解する溶剤としては、例えば、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、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、グリセリン、水などを挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を使用することができる。これらのなかでも、ジメチルスルホキシド、水、またはグリセリンと水の混合溶媒が好適に使用される。
【００１８】
ＰＶＡフィルムを製造する際に使用されるＰＶＡ溶液または含水ＰＶＡにおけるＰＶＡの割合はＰＶＡの重合度によっても変わってくるが、２０〜７０重量％が好適であり、２５〜６０重量％がより好適であり、３０〜５５重量％がさらに好適であり、３５〜５０重量％が最も好適である。ＰＶＡの割合が多いと、粘度が高くなり過ぎて濾過や脱泡が困難となり、異物や欠点のないフィルムを得るのが困難になる。ＰＶＡの割合が少ないと、乾燥に多くの時間やエネルギーがかかるため工業的見地から好ましくない。また、このＰＶＡ溶液または含水ＰＶＡには、必要に応じて可塑剤、界面活性剤、二色性染料などが含有されていてもよい。
【００１９】
ＰＶＡフィルムを製造する際に、可塑剤として多価アルコールを添加することが好ましい。多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジグリセリン、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパンなどを挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を使用することができる。これらの中でも延伸性を向上させる効果が優れていることから、ジグリセリン、エチレングリコールおよびグリセリンが好適に使用される。
【００２０】
可塑剤の添加量は、ＰＶＡ１００重量部に対して１〜３０重量部が好ましく、３〜２５重量部がさらに好ましく、５〜２０重量部が最も好ましい。１重量部より少ないと、染色性や延伸性が低下する場合があり、３０重量部より多いと、ＰＶＡフィルムが柔軟になりすぎて、取り扱い性が低下する場合がある。
【００２１】
ＰＶＡフィルムを製造する際には、界面活性剤を添加することが好ましい。界面活性剤の種類としては特に限定はないが、アニオン性またはノニオン性の界面活性剤が好ましい。アニオン性界面活性剤としては、たとえば、ラウリン酸カリウムなどのカルボン酸型、オクチルサルフェートなどの硫酸エステル型、ドデシルベンゼンスルホネートなどのスルホン酸型のアニオン性界面活性剤が好適である。ノニオン性界面活性剤としては、たとえば、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどのアルキルエーテル型、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルなどのアルキルフェニルエーテル型、ポリオキシエチレンラウレートなどのアルキルエステル型、ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテルなどのアルキルアミン型、ポリオキシエチレンラウリン酸アミドなどのアルキルアミド型、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテルなどのポリプロピレングリコールエーテル型、オレイン酸ジエタノールアミドなどのアルカノールアミド型、ポリオキシアルキレンアリルフェニルエーテルなどのアリルフェニルエーテル型などのノニオン性界面活性剤が好適である。これらの界面活性剤は１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２２】
界面活性剤の添加量は、ＰＶＡ１００重量部に対して０．０１〜１重量部が好ましく、０．０２〜０．５重量部がさらに好ましく、０．０５〜０．３重量部が最も好ましい。０．０１重量部より少ないと、界面活性剤の添加によってもたらされるべき製膜性や剥離性向上の効果が現れにくく、１重量部より多いと、ＰＶＡフィルムの表面に界面活性剤が溶出してブロッキングの原因になり、取り扱い性が低下する場合がある。
【００２３】
本発明において使用されるＰＶＡフィルムは、フィルムの幅が２ｍ以上であることが好ましく、２．５ｍ以上がより好ましく、２．８ｍ以上がさらに好ましく、３ｍ以上が特に好ましい。
【００２４】
本発明は、ＰＶＡフィルムを特定の加熱ロールと延伸ロールを用いて延伸することによる偏光フィルムの製造法に関する。この方法を用いて、ＰＶＡフィルムから偏光フィルムを製造するには、例えば、ポリビニルアルコールフィルムを乾式法による一軸延伸、染色、必要に応じて乾式法または湿式法による二段目の一軸延伸、固定処理、乾燥処理、さらに必要に応じて熱処理を行えばよく、染色、乾式法または湿式法による二段目の一軸延伸、固定処理の操作の順番に特に制限はない。また、乾式法または湿式法による二段目の一軸延伸は二回またはそれ以上の回数行っても良い。
なお、本発明において乾式法による延伸とは、ＰＶＡフィルムを空気中で延伸する操作のことを指しており、一方、湿式法による延伸とは、ＰＶＡフィルムを水中やホウ酸水溶液などの水溶液中や可塑剤などの溶剤中で延伸する操作を指しており、両者は区別される。
【００２５】
本発明において用いられる加熱ロールは表面粗度が５０Ｓ以上であることが好ましく、６０Ｓ以上であることがさらに好ましく、７０Ｓ以上であることが特に好ましい。表面粗度が５０Ｓより小さいと、用いる材質にもよるが、ＰＶＡフィルムの幅方向への動きが妨げられるためシワが発生したりして、幅方向に均一に延伸させるのが困難になることがある。加熱ロールの表面粗度が大きすぎると、ＰＶＡフィルムとの密着性が低下して熱伝導が低下する傾向があるため、その上限は２００Ｓであることが好ましい。
【００２６】
本発明において加熱ロールは疎水性ポリマーで被覆されていることが好ましい。疎水性ポリマーとしては、疎水性であれば従来公知のポリマーが使用できるが、ＰＶＡとの摩擦力が特に低いことからテフロン（登録商標）を用いることが特に好ましい。
【００２７】
本発明の方法にしたがってＰＶＡフィルムを延伸するに際し、ＰＶＡフィルムが加熱ロール上で不用意に延伸するのを防止し、さらにＰＶＡフィルムを幅方向に均一に延伸させる張力が延伸ロールの駆動力から得られるようにするために、加熱ロールは、フィルムとの摩擦力で回転するフリーロールであることが好ましい。
【００２８】
また、本発明において、延伸ロールの表面粗度は０．１Ｓ〜１Ｓであることが好ましく、０．２Ｓ〜０．９Ｓであることがさらに好ましく、０．３Ｓ〜０．８Ｓであることが特に好ましい。延伸ロールの表面粗度が０．１Ｓより小さいと、空気の噛み込みが大きくなることがある。また、延伸ロールの表面粗度が１Ｓより大きいと、延伸ロールとＰＶＡフィルムの密着性が低くなり、延伸時にフィルムの滑りが起こり始めて幅方向に均一に延伸させるのが困難になることがある。フィルムが幅方向に均一に延伸されないと、色斑の原因となる。
延伸ロールの温度は１０〜５０℃であることが好ましく、１０〜４０℃であることがさらに好ましく、１０〜３０℃であることが特に好ましい。延伸ロールの温度が１０℃より低いと、空気中の水分等がロール上で結露してフィルムを汚染する恐れがある。５０℃より高いと、延伸ロール上でＰＶＡフィルムの延伸が起こり、幅方向に均一に延伸させるのが困難になることがある。ＰＶＡフィルムを加熱ロール上で延伸させることが、幅方向の均一な延伸を実現する上で重要なので、延伸ロールの温度よりも加熱ロールの温度を高めに設定するのが良い。
延伸ロールは加熱ロールの上流側と下流側のどちらに配置してもよく、特に制限はないが、幅方向に均一な延伸が行いやすいことから下流側に配置することが好ましい。
【００２９】
ＰＶＡフィルムの染色は、一軸延伸の前、一軸延伸時、一軸延伸後のいずれの段階で行っても良い。染色に用いる染料としては、ヨウ素−ヨウ化カリウム；ダイレクトブラック １７、１９、１５４；ダイレクトブラウン ４４、１０６、１９５、２１０、２２３；ダイレクトレッド ２、２３、２８、３１、３７、３９、７９、８１、２４０、２４２、２４７；ダイレクトブルー １、１５、２２、７８、９０、９８、１５１、１６８、２０２、２３６、２４９、２７０；ダイレクトバイオレット ９、１２、５１、９８；ダイレクトグリーン １、８５；ダイレクトイエロー ８、１２、４４、８６、８７；ダイレクトオレンジ ２６、３９、１０６、１０７などの二色性染料などが、１種または２種以上の混合物で使用できる。通常染色は、ＰＶＡフィルムを上記染料を含有する溶液中に浸漬させることにより行うことが一般的であるが、ＰＶＡフィルムに混ぜて製膜するなど、その処理方法や処理条件は特に制限されるものではない。
【００３０】
二段目の一軸延伸には、ＰＶＡフィルムをホウ酸水溶液などの温水溶液中（前記染料を含有する溶液中や後述する固定処理浴中でもよい）で延伸する湿式延伸法、含水後のＰＶＡフィルムを空気中で延伸する乾式延伸法を使用することができる。延伸温度は特に限定されないが、ＰＶＡフィルムを温水溶液中などで延伸する場合は３０〜９０℃が、また空気中で延伸する場合は５０〜１８０℃が好適である。
また一軸延伸の延伸倍率（一軸延伸を多段で行う場合には、合計の延伸倍率）は、偏光性能の点から４倍以上が好ましく、５倍以上が特に好ましい。延伸倍率の上限について特に制限はないが、８倍以下であると均一な延伸が得られやすいので好ましい。特に幅方向に均一な延伸を行うためには、一段目の延伸が４倍を超えることが好ましく、４．２倍以上がさらに好ましく、４．５倍以上が特に好ましい。延伸後のフィルムの厚さは、３〜４５μｍが好ましく、５〜３０μｍがより好ましい。
【００３１】
ＰＶＡフィルムへの上記染料の吸着を強固にすることを目的にして、固定処理を行うことが多い。固定処理に使用する処理浴には、通常、ホウ酸および／またはホウ素化合物が添加される。また、必要に応じて処理浴中にヨウ素化合物を添加してもよい。
【００３２】
得られた偏光フィルムの乾燥処理（熱処理）は、３０〜１５０℃で行うのが好ましく、５０〜１５０℃で行うのがより好ましい。
【００３３】
以上のようにして得られた偏光フィルムは、通常、その両面または片面に、光学的に透明で、かつ機械的強度を有した保護膜を貼り合わせて偏光板として使用される。保護膜としては、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）フィルム、酢酸・酪酸セルロース（ＣＡＢ）フィルム、アクリル系フィルム、ポリエステル系フィルムなどが使用される。また、貼り合わせに用いられる接着剤としては、ＰＶＡ系の接着剤やウレタン系の接着剤などを挙げることができるが、なかでもＰＶＡ系の接着剤が好適である。このようにして得られる偏光板において、接着剤層の厚みは０．５〜１０μｍが好ましい。
【００３４】
以上のようにして得られた偏光板は、アクリル系等の粘着剤をコートした後、ガラス基板に貼り合わせて液晶ディスプレイ装置の部品として使用される。ガラス基板に偏光板を貼り合わせる際に、位相差フィルム、視野角向上フィルム、輝度向上フィルム等を同時に貼り合わせてもよい。液晶ディスプレイ装置の表示方式には様々のタイプがあり、偏光板の使用方法にも様々のタイプがあるが、通常は液晶の基板を挟む形で偏光フィルムの延伸軸方向が直交するように２枚の偏光板が使用される。本発明の方法により得られる偏光フィルムから得られる偏光板は、色斑等の問題が小さいため、目視で観察されやすく品質要求のより厳しい前面側（液晶ディスプレイ装置の表面側）に使用されることが好ましい。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において、偏光フィルムの光学性能、および偏光板の色斑は以下の方法により評価した。
【００３６】
偏光フィルムの光学性能：
約４ｃｍ×４ｃｍの偏光膜のサンプルを島津製作所製の分光光度計ＵＶ−２２００（積分球付属）を用い、日本電子機械工業会規格（ＥＩＡＪ）ＬＤ−２０１−１９８３に準拠して、Ｃ光源、２度視野の可視光領域の視感度補正したＹ値を測定し、偏光フィルムの延伸軸方向に対して４５度と−４５度方向の平均値から透過率を求めた。これと同様の方法でパラレルニコルとクロスニコルのＹ値を測定し、偏光度を求めた。
【００３７】
偏光板の色斑： 全幅の偏光板を観察用偏光板（平行に２枚重ねたもの、偏光度９９．９９％以上）の間に直交方向に置き、色斑の程度を目視観察で判定した。
【００３８】
実施例１
けん化度９９．９５モル％、重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン１０重量部および水１７０重量部を含浸させたものを溶融混練し、脱泡後、Ｔダイから金属ロールに溶融押出し、製膜した。その後、乾燥・熱処理することにより、フィルム幅が３ｍ、平均厚みが５０μｍのＰＶＡフィルムを得た。
【００３９】
このＰＶＡフィルムを乾式法による一軸延伸、予備膨潤、染色、湿式法による一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順番で連続的に処理して偏光フィルムを作製した。加熱ロールと、その下流側に延伸ロールが配置された延伸装置にＰＶＡフィルムを通し、該ＰＶＡフィルムを乾式法により一軸方向に４．１倍に延伸した。用いられた加熱ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．０４、表面粗度が７０Ｓであり、延伸ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が１．０であり、表面粗度が０．７Ｓであった。ロールの温度は加熱ロールが９０℃、延伸ロールが２０℃であった。加熱ロールはフリーロールであり、延伸ロールの周速とその上流側に配置されている加熱ロールの周速の差によって延伸が行われた。延伸の大部分はＰＶＡフィルムが加熱ロールに接触している付近で行われていた。幅方向の延伸ムラは目視観察では認められなかった。
一軸延伸後のＰＶＡフィルムを３０℃の水中に３０秒間浸して予備膨潤し、ヨウ素濃度０．６ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸した。続いて、ホウ酸濃度４％の５０℃の水溶液中で１．５倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度６０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。その後、ＰＶＡフィルムを取り出し、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。得られた偏光フィルムの偏光性能は透過率４３．５％、偏光度９９．７％、２色性比４７．２であった。
【００４０】
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の全面にわたって色斑はなく良好であった。この偏光板を液晶ディスプレイ装置に組み込んだところ、色斑はなく良好であった。
【００４１】
実施例２
実施例１と同様にして得られたＰＶＡフィルムを、乾式法による一軸延伸、予備膨潤、染色、湿式法による一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順番で連続的に処理して偏光フィルムを作製した。加熱ロールと、その下流側に延伸ロールが配置された延伸装置にＰＶＡフィルムを通し、該ＰＶＡフィルムを乾式法により一軸方向に４．１倍に延伸した。用いられた加熱ロールは表面がテフロン（登録商標）で被覆加工されており、ＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．０５であった。延伸ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．８であり、表面粗度が０．６Ｓであった。ロールの温度は加熱ロールが９０℃、延伸ロールが２０℃であった。加熱ロールはフリーロールであり、延伸ロールの周速とその上流側に配置されている加熱ロールの周速の差によって延伸が行われた。延伸の大部分はＰＶＡフィルムが加熱ロールに接触している付近で行われていた。幅方向の延伸斑は目視観察では認められなかった。
一軸延伸後のＰＶＡフィルムを３０℃の水中に３０秒間浸して予備膨潤し、ヨウ素濃度０．６ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸した。続いて、ホウ酸濃度４％の５０℃の水溶液中で１．５倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度６０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。その後、ＰＶＡフィルムを取り出し、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の全面にわたって色斑はなく良好であった。この偏光板を液晶ディスプレイ装置に組み込んだところ、色斑はなく良好であった。
【００４２】
実施例３
実施例１と同様にして得られたＰＶＡフィルムを、乾式法による一軸延伸、予備膨潤、染色、湿式法による一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順番で連続的に処理して偏光フィルムを作製した。加熱ロールと、その下流側に延伸ロールが配置された延伸装置にＰＶＡフィルムを通し、該ＰＶＡフィルムを乾式法により一軸方向に４．１倍に延伸した。用いられた加熱ロールは静止摩擦係数が０．０８であり、表面粗度が５０Ｓであった。延伸ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数静止が０．７であり、表面粗度が２Ｓであった。ロールの温度は加熱ロールが９０℃、延伸ロールが２０℃であった。加熱ロールはフリーロールであり、延伸ロールの周速とその上流側に配置されている加熱ロールの周速の差によって延伸が行われた。延伸の大部分はＰＶＡフィルムが加熱ロールに接触している付近で行われていた。ＰＶＡフィルムの延伸状況を目視観察したところ、延伸ロール上でフィルムのすべりが若干認められた。
一軸延伸後のＰＶＡフィルムを３０℃の水中に３０秒間浸して予備膨潤し、ヨウ素濃度０．６ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸した。続いて、ホウ酸濃度４％の５０℃の水溶液中で１．５倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度６０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。その後、ＰＶＡフィルムを取り出し、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の全面にわたってわずかに色斑が認められた。この偏光板を液晶ディスプレイ装置に組み込んだところ、偏光板で色斑が認められたのとほぼ同じ位置に色斑が認められたが、合格の下限レベルであった。
【００４３】
比較例１
実施例１と同様にして得られたＰＶＡフィルムを、乾式法による一軸延伸、予備膨潤、染色、湿式法による一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順番で連続的に処理して偏光フィルムを作製した。加熱ロールと、その下流側に延伸ロールが配置された延伸装置にＰＶＡフィルムを通し、該ＰＶＡフィルムを乾式法により一軸方向に４．１倍に延伸した。用いられた加熱ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．２であり、表面粗度が７０Ｓであった。延伸ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が１．０であり、表面粗度が０．７Ｓであった。ロールの温度は加熱ロールが９０℃、延伸ロールが２０℃であった。加熱ロールはフリーロールであり、延伸ロールの周速とその上流側に配置されている加熱ロールの周速の差によって延伸が行われた。延伸の大部分はＰＶＡフィルムが加熱ロールに接触している付近で行われていた。ＰＶＡフィルムの延伸状況を目視観察したところ、加熱ロール上でフィルムの流れ方向に長いシワの発生が認められた。
一軸延伸後のＰＶＡフィルムを３０℃の水中に３０秒間浸して予備膨潤し、ヨウ素濃度０．６ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸した。続いて、ホウ酸濃度４％の５０℃の水溶液中で１．５倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度６０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。その後、ＰＶＡフィルムを取り出し、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の流れ方向にスジ状の色斑が認められた。この偏光板を液晶ディスプレイ装置に組み込んだところ、偏光板で色斑が認められたのとほぼ同じ位置に色斑が認められたが、目視でわかりやすいため製品レベルとして不合格であった。
【００４４】
比較例２
実施例１と同様にして得られたＰＶＡフィルムを、乾式法による一軸延伸、予備膨潤、染色、湿式法による一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順番で連続的に処理して偏光フィルムを作製した。加熱ロールと、その下流側に延伸ロールが配置された延伸装置にＰＶＡフィルムを通し、該ＰＶＡフィルムを乾式法により一軸方向に４．１倍に延伸した。用いられた加熱ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．０４であり、表面粗度が７０Ｓであった。延伸ロールはＰＶＡフィルムとの静止摩擦係数が０．１であり、表面粗度が０．７Ｓであった。ロールの温度は加熱ロールが９０℃、延伸ロールが２０℃であった。加熱ロールはフリーロールであり、延伸ロールの周速とその上流側に配置されている加熱ロールの周速の差によって延伸が行われた。延伸の大部分はＰＶＡフィルムが加熱ロールに接触している付近で行われていた。ＰＶＡフィルムの延伸状況を目視観察したところ、延伸ロール上でフィルムのすべりが認められた。
一軸延伸後のＰＶＡフィルムを３０℃の水中に３０秒間浸して予備膨潤し、ヨウ素濃度０．６ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸した。続いて、ホウ酸濃度４％の５０℃の水溶液中で１．５倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度６０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。その後、ＰＶＡフィルムを取り出し、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の流れ方向にある程度幅広いスジ状の色斑が認められた。この偏光板を液晶ディスプレイ装置に組み込んだところ、偏光板で色斑が認められたのとほぼ同じ位置に色斑が認められたが、目視でわかりやすいため製品レベルとして不合格であった。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の方法によって製造される偏光フィルムは色斑が少なく、このような偏光フィルムはその優れた特性を活かして、表示画面が大型化している液晶ディスプレイ装置の部品として有効に用いることができる。
Claims (7)
- ポリビニルアルコールフィルムを乾式法により延伸して偏光フィルムを製造する際に、ポリビニルアルコールフィルムとの静止摩擦係数が０．１以下であり、かつ表面粗度が５０Ｓ以上である加熱ロールと、ポリビニルアルコールフィルムとの静止摩擦係数が０．２以上である延伸ロールを用いることを特徴とする偏光フィルムの製造法。
- 加熱ロールが疎水性ポリマーで被覆加工されていることを特徴とする請求項１に記載の偏光フィルムの製造法。
- 疎水性ポリマーがテフロン（登録商標）であることを特徴とする請求項２に記載の偏光フィルムの製造法。
- 加熱ロールがフリーロールであることを特徴とする請求項１に記載の偏光フィルムの製造法。
- 延伸ロールの表面粗度が０．１Ｓ〜１Ｓであることを特徴とする請求項１に記載の偏光フィルム製造法。
- 延伸ロールの温度が１０〜５０℃であることを特徴とする請求項１に記載の偏光フィルムの製造法。
- 延伸ロールが加熱ロールの下流側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の偏光フィルムの製造法。
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