JP4149200B2

JP4149200B2 - 偏光フィルムの製造法

Info

Publication number: JP4149200B2
Application number: JP2002171838A
Authority: JP
Inventors: 孝徳磯▲ざき▼; 哲史林
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: JP2004020629A

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きている。
【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】
ところで、偏光板には面積全体にわたって光学性能にバラツキがあ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り、偏光フィルムに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資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）において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に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な延伸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させた場合に比べて、乾式法で一軸延伸させた場合には、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】
また、偏光板は、これに粘着剤をコートし、液晶ディスプレイ装置の前面ガラスに貼り合わせて使用されることが多いが、液晶ディスプレイ装置の大型化に伴い、偏光フィルムに内在する応力によってカールが発生しやすくなり、大面積の偏光板を均一に貼り合わせることが困難となってきた。カールはフィルムの表裏の応力の大きさに差があるために発生することが多く、偏光フィルムを製造する際の延伸応力が厚み方向で差が大きいことが問題になりやすい。また、この厚み方向に均一な延伸が出来ていないことが原因で前記したような色斑が発生する場合もある。
【０００７】
【発明は解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、大型化している液晶ディスプレイの高度な要求性能に応えるべく、色斑が少なくて、偏光板にしたときにカールの程度が小さい偏光フィルムの製造法を提供することにある。
【０００８】
【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、厚みが１０〜５０μｍ、フィルム幅が２〜３．５ｍであるポリビニルアルコールフィルムを８０〜１４０℃の延伸ロールを用いて乾式法で延伸することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の偏光フィルムの製造法において使用されるＰＶＡフィルムは厚みが１０〜５０μｍである。ＰＶＡフィルムの厚みが１０μｍよりも小さいと、延伸時に切断することが多くなり、延伸倍率を上げることが困難となるため好ましくない。ＰＶＡフィルムの厚みが５０μｍよりも大きいと、ＰＶＡフィルムが延伸ロールに接触する方の面としない方の面との間に温度差などが出来て延伸状態が異なるため、延伸により得られる偏光フィルムの厚み方向に物性差が出来てカールなどの問題を引き起こすことになり好ましくない。
ＰＶＡフィルムの厚みは、好ましくは１５〜４５μｍであり、特に好ましくは２０〜４０μｍである。
【００１０】
本発明において使用されるＰＶＡフィルムはフィルム幅が２〜３．５ｍである。フィルム幅が２ｍより小さくても、色斑の少ない偏光フィルムが得られるが、フィルム幅が狭いＰＶＡフィルムを延伸した場合には元来色斑が発生しにくいため、色斑の低減効果が判りにくい。フィルム幅が３．５ｍよりも大きいと、ＰＶＡフィルムを幅方向に均一に延伸することが困難となるため色斑の低減効果が小さい。
ＰＶＡフィルムのフィルム幅は好ましくは２．３〜３．５ｍであり、さらに好ましくは２．５〜３．５ｍ、特に好ましくは２．８〜３．５ｍである。
【００１１】
本発明の偏光フィルムの製造法は、特定の厚みと幅を有するポリビニルアルコールフィルムを８０〜１４０℃の延伸ロールを用いて乾式法で延伸することを特徴とする。延伸ロールの設定温度が８０℃よりも低いと、ポリビニルアルコールフィルムの延伸応力が高くなりすぎて、幅方向に均一な延伸を行うことが困難となり、色斑が発生する原因となりやすい。延伸ロールの設定温度が１４０℃よりも高いと、フィルムが軟化して伸びやすくなるが、そのような条件で延伸を行っても、得られる偏光フィルムが良好な偏光性能を発揮しないため好ましくない。延伸ロールの設定温度は好ましくは９０〜１３０℃であり、特に好ましくは１００℃〜１２０℃である。また、ポリビニルアルコールフィルムは延伸ロール上で延伸されることが重要である。
【００１２】
本発明においてＰＶＡフィルムを乾式法で延伸するとは、ＰＶＡフィルムを空気中で延伸する操作を意味しており、水中もしくはホウ酸水溶液などの水溶液中で、または可塑剤などの溶剤中で行われる延伸法とは区別される。フィルムを乾式法で延伸するには様々の方法があり、例えば、ポリエステルやナイロン等のフィルムで見られるような、フィルム全体を加熱してテンターやロール間で引っ張って延伸する方法や、塩化ビニルフィルムで見られるような、フィルムを圧延しながらフィルムの厚み方向に力を加えて延伸する方法などが知られている。本発明においては、ＰＶＡフィルムを、該ＰＶＡフィルムの温度に対して充分高い特定の温度に設定した延伸ロールと接触させて、延伸ロールとの接触点だけでＰＶＡフィルムの温度を上げて軟化させ、ＰＶＡフィルムの延伸を延伸ロール上でのみ行うことが重要である。そのため、延伸ロールと接触させる前のＰＶＡフィルムの温度と延伸ロールの温度の差は少なくとも１０℃以上あることが好ましく、その温度差は１５℃以上がより好ましく、２０℃以上がさらに好ましく、２５℃以上が特に好ましい。温度差が１０℃より小さいと、延伸ロールによってフィルムに与えられる張力によって、延伸ロール上以外の箇所において不必要な延伸が発生することがある。
【００１３】
本発明において、ＰＶＡフィルムは延伸ロールを用いて延伸する前に、５０〜７０℃の予熱ロールを用いて加熱されていることが好ましい。延伸ロールによる延伸の前にフィルムが予熱されていると、延伸ロールによるフィルムの加熱時にフィルムの厚み方向の温度差が小さくなるため、厚み方向における均一な延伸が容易になる結果、色斑が減少しやすく、偏光板のカールなどの問題も少なくなるため好ましい。予熱ロールの温度が５０℃よりも低いと、予熱による効果が小さく、予熱ロールを用いない場合との違いが認められない。予熱ロールの温度が７０℃よりも高いと、フィルムが軟化しやすくなり、延伸ロール上以外の箇所において不必要な延伸が発生しやくする。
予熱ロールの温度は５５〜７０℃であることが好ましく、６０〜７０℃であることが特に好ましい。
【００１４】
本発明において、予熱ロールは延伸ロールに接触しているＰＶＡフィルム面の反対面に設置されていることが好ましい。予熱ロールが延伸ロールに接触しているフィルム面の反対面に設置されていると、延伸ロールによるフィルムの加熱時に、フィルムの厚み方向における温度差が小さくなるため、厚み方向における均一な延伸が容易になる結果、色斑が減少しやすく、偏光板のカールなどの問題も少なくなるため好ましい。
【００１５】
本発明において使用されるＰＶＡフィルムは、延伸ロールを用いて延伸する前に、５０〜１２０℃の空気で加熱されていることが好ましい。ＰＶＡフィルムが延伸の前に５０〜１２０℃の空気で加熱されていると、延伸ロールによるフィルムの加熱時に厚み方向の温度差が小さくなるため、厚み方向における均一な延伸が容易になる結果、色斑が減少しやすく、偏光板のカールなどの問題も少なくなるため好ましい。
ＰＶＡフィルムを予熱ロールを用いて加熱する場合には、ＰＶＡフィルムはその予熱ロールによる加熱の前に、空気で加熱される。
【００１６】
本発明においてＰＶＡフィルムの延伸は、２段階に分けて１段目で２〜４倍に、２段目で１．５〜３倍にそれぞれ延伸し、フィルムの延伸倍率を最終的に４〜５倍にするのが好ましい。延伸を２段階に分けて行うことにより、厚み方向における均一な延伸が容易となる結果、色斑が減少しやすくなるため、好ましい。また、延伸を２段階に分けて行うことにより、偏光性能が向上するという効果も期待できる。延伸倍率が前記した範囲を外れると、色斑が減少する効果が小さくなる。なお、延伸倍率は、延伸前のＰＶＡフィルムに対する延伸倍率である。
【００１７】
ＰＶＡフィルムの延伸を２段階に分けて行う場合、延伸ロールに接触するＰＶＡフィルムの面が１段目と２段目で異なっていることが好ましい。１段目の延伸では、延伸ロールに接触する側のフィルム面と空気側のフィルム面で温度や応力などに違いがあるため、延伸状態が厚み方向に差が出来やすくなりカールが発生しやすくなるが、２段目の延伸において、１段目とは異なる面側から延伸ロールに接触するように延伸操作を行えば、厚み方向に差が出にくくなるためカールの発生が少なくなるという効果がもたらされる。
【００１８】
本発明において使用されるＰＶＡフィルムは、延伸ロールを用いて延伸する前に、延伸ロールから上流側１ｍ以内にあるフィルムに接触する空気の湿度が５０〜９５％ＲＨであることが好ましく、これにより延伸ロールによるフィルムの加熱時に厚み方向の水分差が小さくなるため、厚み方向における均一な延伸が容易となる結果、色斑が減少しやすく、偏光板のカールなどの問題も少なくなる。空気の湿度が５０％ＲＨより低いと、フィルムからの放湿が大きくて、フィルム中での水分変動が大きくなり、延伸後に色斑の原因となりやすいため好ましくない。空気の湿度が９５％ＲＨより大きくてもフィルムへの吸湿が大きくて、フィルム中での水分変動が大きくなり、延伸後に色斑の原因となりやすいため好ましくない。延伸ロールから上流側１ｍ以内にあるフィルムに接触する空気の湿度は６０〜９０％ＲＨであることがさらに好ましい。
【００１９】
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、ベンツ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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れるもので、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。
【００２２】
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。
【００２３】
前記ＰＶＡのけん化度とは、ポリビニルエステルをけん化した際に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た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。
【００２４】
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重合度の上限は８０００以下が好ましく、６０００以下がより好ましい。
【００２５】
前記ＰＶＡの重合度は、ＪＩＳＫ６７２６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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。これらの中でも、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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過ぎて、取り扱い性が低下する場合がある。
【００３１】
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、例えば、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単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００３２】
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の向上効果が発現しにくく、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。
【００３３】
本発明はＰＶＡフィルムを乾式法で一軸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、ＰＶＡフィルムを乾式法による一軸延伸、染色、次いで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、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、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のことを指しており、両者は区別される。
【００３４】
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。ＰＶＡフィルムの染色は、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われるのが一般的であるが、染料を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。
【００３５】
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。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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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する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の範囲にあることが好ましい。
【００３９】
本発明において、偏光フィルムに保護膜を貼り合わせることにより得られる偏光板は、６０℃、９０％ＲＨの条件下で２４時間放置後のカール度が９０度以下であることが好ましい。偏光板のカール度が９０度を超えると、液晶ディスプレイ装置の前面ガラス板などに偏光板を貼り合わせる場合に、端部の折れ曲がり等が発生して貼り合わせが困難となることから好ましくない。偏光板のカール度は８０度以下であることがさらに好ましく、６０度以下であることが特に好ましい。
【００４０】
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種々のタイプがあり、偏光板の使用方法にも種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を直角方向に向き合うように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、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。
【００４１】
【実施例】
以下、実施例により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、ならびに偏光板の色斑およびカール度を以下の方法により評価した。
【００４２】
偏光フィルムの光学性能：
約４ｃｍ×４ｃｍの偏光フィルム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。
【００４３】
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。
【００４４】
偏光板のカール度：
１ｍ角の偏光板を６０℃、９０％ＲＨの条件下で２４時間放置後に、内側にカールする面を上方に向けて偏光板を水平な台の上に置き、偏光板の端部から１ｃｍの範囲の面の延長線と水平台との成す角度を求めた。
【００４５】
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・熱処理して得られたＰＶＡフィルムの厚みは３０μｍ、幅３ｍであった。
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。
ＰＶＡフィルムを８０℃の温風で加熱し、予熱ロールを用いて予熱した後、乾式法による一軸延伸に付した。予熱ロールの温度は６０℃であり、乾式法による一軸延伸に用いた延伸ロールの温度は１００℃であった。予熱ロールは延伸ロールの上流側でＰＶＡフィルムに接触するように配置されており、その接触する面は延伸ロールの反対側であった。ＰＶＡフィルムが延伸ロールに接触する前に通過する空気は温度が９０℃、湿度が８０％ＲＨに調整されていた。ＰＶＡフィルムは延伸ロールの周速とその上流側に配置されている駆動ロールの周速の差によって延伸され、延伸は二段階に分けて行われた。フィルムは一段目で３倍に、２段目でさらに１．５倍に延伸された。一段目の延伸ロールと二段目の延伸ロールはＰＶＡフィルムのそれぞれ反対側でフィルムに接触するように配置されていた。ＰＶＡフィルムの延伸はその大部分が、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おり、幅方向の延伸ムラは目視観察では認められなかった。
乾式法による一軸延伸後の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、得られたＰＶＡフィルムを取り出して４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。このようにして得られた偏光フィルムの偏光性能は、透過率４３．５％、偏光度９９．９％、２色性比５６．７であった。
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。偏光板のカール度は３０度であった。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。
【００４６】
実施例２
実施例１と同様にして得られた幅３ｍ、厚み４０μｍ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。
延伸ロールの温度を１１０℃にした以外は実施例１と同様にして乾式法による一軸延伸を行った。一軸延伸により得られたＰＶＡフィルムについて目視観察をしたところ、幅方向の延伸ムラは認められなかった。
次いで、該一軸延伸後の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、得られたＰＶＡフィルムを取り出して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。偏光板のカール度は４５度であった。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。
【００４７】
実施例３
実施例１と同様にして得られた幅３ｍ、厚み３０μｍ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。
一段目の延伸倍率を４．２倍にした以外は実施例１と同様にして乾式法による一軸延伸を行った。一軸延伸により得られたＰＶＡフィルムについて目視観察をしたところ、幅方向の延伸ムラは認められなかった。
次いで、該一軸延伸後の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、得られた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僅かに色斑が認められたが、実用的には問題のないレベルであった。偏光板のカール度は６０度であった。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、色斑はわずかに認識できる程度であり、比較的良好であった。
【００４８】
比較例１
実施例１と同様にして得られた幅３ｍ、厚み３０μｍ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。
延伸ロールの温度を７０℃にした以外は実施例１と同様にして乾式法による一軸延伸を行った。一軸延伸時に延伸ロール上でフィルムの滑りが見られ、フィルムにシワも発生していたが、フィルムを目視観察したところ幅方向の延伸ムラは認められなかった。
次いで、該一軸延伸後の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、得られた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。偏光板のカール度は１２０度であった。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、偏光板で色ムラが認められたのとほぼ同じ位置に色斑が認められ、製品として不合格であった。
【００４９】
比較例２
実施例１と同様にして得られた幅３ｍ、厚み３０μｍ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。
延伸ロールの温度を１５０℃にした以外は実施例１と同様にして乾式法による一軸延伸を行った。一軸延伸時に延伸ロール上でのフィルムの異常は見られず、フィルムを目視観察したところ幅方向の延伸ムラも認められなかった。
次いで、該一軸延伸後の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、得られた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。スジ状の色斑部分は偏光性能が低かった。偏光板のカール度は１５０度であった。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、偏光板で色ムラが認められたのとほぼ同じ位置に色斑が認められ、製品として不合格であった。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の製造法によって得られる偏光フィルムは、色斑が少なくて、偏光板にしたときにカールの程度が小さいことから、偏光板の材料として有用であり、このような偏光板はその優れた性能を活かして、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

厚みが１０〜５０μｍ、フィルム幅が２〜３．５ｍであるポリビニルアルコールフィルムを、５０〜１２０℃の空気で加熱し、５０〜７０℃の予熱ロールを用いて加熱し、８０〜１４０℃の延伸ロールを用いて乾式法で延伸するにあたり、延伸を２段階に分けて、延伸ロールに接触するポリビニルアルコールフィルムの面が１段目と２段目で異なる状態で、１段目で２〜４倍に、２段目で１．５〜３倍にそれぞれ延伸し、フィルムの延伸倍率を最終的に４〜５倍とし、次いで湿式法で延伸することを特徴とする偏光フィルムの製造法。
予熱ロールが、延伸ロールに接触しているポリビニルアルコールフィルム面の反対面に設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。
ポリビニルアルコールフィルムを延伸ロールを用いて乾式法で延伸する際に、延伸ロールと接触させる前のＰＶＡフィルムの温度と延伸ロールとの温度の差が１０℃以上あることを特徴とする請求項１または２に記載の偏光フィルムの製造法。
延伸ロールから上流側に１ｍ以内にあるポリビニルアルコールフィルムに接触する空気の湿度が５０〜９５％ＲＨであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の偏光フィルムの製造法。