JP4751486B2 - 薄型高機能偏光膜の製造方法 - Google Patents
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Description
薄型高機能偏光膜およびその製造方法に用いられる工程および作用について、以下、説明する。
厚みが十数μm以下の薄いPVA系樹脂フィルムを水溶液中で高倍率に延伸するためには、厚みが20μm以上の樹脂基材に形成されていたとしても、PVA系樹脂フィルム自体に延伸時にかかる張力に耐え、延伸中に水に溶解しない耐水性が付与されていなければならない。すなわち不溶化されたPVA系樹脂フィルムでなければならない。
H3BO3+H2O ←→ H++[B(OH)4]−
このテトラヒドロキシホウ酸アニオンは、ビニルアルコール系ポリマーのヒドロキシ基と水素結合し、ビニルアルコール系ポリマーを架橋させると推察される。
この架橋状態として化学式(1)のような状態が推定モデルの一つとして考えられる(化学式(1)の点線のボンドが架橋結合)。この架橋により、ビニルアルコール系ポリマーが不溶化する。
図2の比較例1および2に提示される、樹脂基材と一体に薄いPVA系樹脂を乾式で延伸する従来製法によっては、例えば単体透過率が42.0%以上で偏光度が99.95%以上の光学特性を有する薄型偏光膜を得ることは難しい。その要因は、「乾式延伸」といわれる延伸方法を用いていることに起因する。乾式延伸は、延伸対象の樹脂基材のガラス転移温度より低い温度で延伸することが難しい。通常は延伸対象の樹脂基材が破断する。それを延伸できたとしても均一延伸にはならない。そのため、乾式延伸は、一般的に延伸対象の樹脂基材のガラス転移温度より高い温度で延伸することになる。65℃以下の低温で延伸する場合には、必然的に、ガラス転移温度が65℃以下の延伸対象の樹脂基材が選択されることになる。
薄型高機能偏光膜10の製造は、実施例1に基づき説明することとする。図1に示すように、樹脂基材11は、例えば、ガラス転移温度が80℃の非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いる。樹脂基材11は、薄型高機能偏光膜10の片面を支持することができる。延伸される前の樹脂基材11の厚みは、好ましくは20μm〜500μmの範囲にあればよい。樹脂基材11は、二色性物質14’による染色を防ぐため、水に不溶で、かつ、膨潤しない疎水性樹脂を用いるようにしてもよい。具体的には、分子構造中にカルボキシル基、スルホン酸基、第4アミノ基などの解離基や、水酸基、アミド基のような非イオン性の親水基を有しない樹脂をいう。
樹脂基材は、ガラス転移温度が80℃の非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルム(三菱樹脂社製ノバクリアー)を用いた。樹脂基材とポリビニルアルコール層とを含む積層体フィルムは以下のように作製した。まず、厚みが100μmの樹脂基材を準備した。次に、その樹脂基材上にポリビニルアルコール(日本合成化学社製NH26)の水溶液を塗布して、60℃の温度で乾燥しながら、厚みが10μmのポリビニルアルコール層を製膜した。
樹脂基材はガラス転移温度が30℃のポリメチルペンテンフィルム(三井化学社製TPX、)を用いた。実施例2は、実施例1と同様の方法で、樹脂基材にヨウ素を吸着させたポリビニルアルコール層を含む積層体フィルムを、液温が60℃のホウ酸およびヨウ化カリウムを含むホウ酸水溶液中で、周速の異なる複数セットのロール間を通して、その積層体フィルムを縦一軸に破断する直前まで延伸した。そのときの延伸倍率(最大延伸倍率)は5.5倍であった。
樹脂基材は、ガラス転移温度が80℃の非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルム(三菱樹脂社製ノバクリアー)を用いた。実施例1と同様の方法で、厚みが100μmの樹脂基材上に厚みが10μmのポリビニルアルコール樹脂層を製膜した積層体フィルムを作製した。次に110℃のオーブン内で、作製された積層体フィルムを縦一軸に破断する直前まで延伸した。そのときの延伸倍率(最大延伸倍率)は4.0倍であった。ここでいう「破断する直前」および「最大延伸倍率」は、実施例1の場合と同様に、事前に確認した破断した延伸倍率よりも0.2倍程度低い倍率の延伸を意味する。
厚みが100μmの樹脂基材上に厚みが10μmのポリビニルアルコール樹脂層を製膜した積層体フィルムを、実施例1と同様に、作製した。作製された積層体フィルムを実施例1と同様に染色液に、最終的な偏光膜の単体透過率が40〜44%となるように任意の時間、浸漬した。染色液から取り出した積層体フィルムを60℃の温風で乾燥した。次に90℃のオーブン内で、ヨウ素を吸着させた積層体フィルムを縦一軸に破断する直前まで延伸した。そのときの延伸倍率(最大延伸倍率)は4.5倍であった。ここでいう「破断する直前」および「最大延伸倍率」は、実施例1の場合と同様に、事前に確認した破断した延伸倍率よりも0.2倍程度低い倍率の延伸を意味する。
[厚みの測定]
樹脂基材および薄型偏光膜の厚みは、デジタルマイクロメーター(アンリツ社製KC−351C)を用いて測定した。
[透過率および偏光度の測定]
薄型偏光膜の単体透過率T、平行透過率Tp、直交透過率Tcは、紫外可視分光光度計(日本分光社製V7100)を用いて測定した。これらの透過率T、Tp、Tcは、JIS Z 8701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。
偏光度Pを上記の透過率を用い、次式により求めた。
偏光度P(%)={(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
偏光膜のコントラスト比(CR)は、次式により求めた。
CR=Tp/Tc
ディスプレイのコントラスト比(CR)は、次式により求めた。
CR=最大輝度/最小輝度
11 樹脂基材
12 PVA系樹脂層
13 積層体フィルム
14 二色性物質14’を含む染色液
15 ホウ酸水溶液
16 周速の異なる複数セットのロールを有するロール延伸機
(A) 樹脂基材とPVA樹脂層を含む積層体フィルムの作製工程
(B) 染色工程
(C) 架橋工程
(D) 延伸工程
(E) 染色工程前の架橋工程
(F) 延伸工程(D)前の架橋工程
(G) 洗浄工程
(H) 乾燥工程
(I) 転写工程
Claims (20)
- 少なくとも20μmの厚みを有する樹脂基材に、ポリビニルアルコール系樹脂の塗布および乾燥によってポリビニルアルコール系樹脂層を生成し、生成されたポリビニルアルコール系樹脂層を二色性物質の染色液に浸漬して、ポリビニルアルコール系樹脂層に二色性物質を吸着させ、二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を、ホウ酸水溶液中において、樹脂基材と一体に総延伸倍率が元長の5倍以上となるように延伸することによって、樹脂基材に、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる厚みが7μm以下の薄型高機能偏光膜を製造するようにしたことを特徴とする方法。
- 樹脂基材に生成されたポリビニルアルコール系樹脂層を二色性物質の染色液に浸漬するときに、予め、ポリビニルアルコール系樹脂層を不溶化しておくことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ホウ酸水溶液に浸漬することによって、ポリビニルアルコール系樹脂層を不溶化するようにしたことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- ポリビニルアルコール系樹脂層を0.1wt%以上4.5wt%以下の二色性物質を含む染色液に5秒から60秒間、浸漬することによって、二色性物質を吸着させるようにしたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の方法。
- 65℃以下のホウ酸水溶液において、二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を樹脂基材と一体に延伸するようにしたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の方法。
- 樹脂基材のガラス転移温度より低い温度のホウ酸水溶液において、二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を樹脂基材と一体に延伸するようにしたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の方法。
- 樹脂基材に生成されたポリビニルアルコール系樹脂層を浸漬するためのヨウ素からなる二色性物質を含む染色液およびヨウ素を二色性物質として吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を樹脂基材と一体に延伸するためのホウ酸水溶液のいずれにもヨウ化物塩をさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の方法。
- 樹脂基材として透明基材を用いることによって、片面に透明基材からなる光学機能フィルムを形成するようにしたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の方法。
- 薄型高機能偏光膜の樹脂基材には製膜されていない面に接着剤を介して他の樹脂膜を積層すると同時に、樹脂基材を薄型高機能偏光膜から剥離することによって、薄型高機能偏光膜を他の樹脂膜に転写し、片面に転写された樹脂膜からなる光学機能フィルムを形成するようにしたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の方法。
- 片面に光学機能フィルムが形成された薄型高機能偏光膜の他面に接着剤を介して第2光学機能フィルムを積層することによって、両面に光学機能フィルムを形成するようしたことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 二色性物質を配向させた薄型高機能偏光膜を含む積層体フィルムを製造する方法であって、
少なくとも20μmの厚みを有する樹脂基材と、樹脂基材の片面にポリビニルアルコール系樹脂を含む水溶液を塗布および乾燥することによって形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを含む積層体フィルムを生成する工程と、
樹脂基材と樹脂基材の片面に形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを含む前記積層体フィルムを、二色性物質を含む染色液中に浸漬することによって、積層体フィルムに含まれるポリビニルアルコール系樹脂層に二色性物質を吸着させる工程と、
二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を含む前記積層体フィルムを、ホウ酸水溶液中において、総延伸倍率が元長の5倍以上となるように延伸する工程と、
二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層が樹脂基材と一体に延伸されたことにより、樹脂基材の片面に、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂層からなる、厚みが7μm以下の薄型高機能偏光膜を製膜させた積層体フィルムを製造する工程と
を含むことを特徴とする方法。 - 樹脂基材と樹脂基材の片面に形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを含む積層体フィルムを染色液に浸漬する前に、積層体フィルムに含まれるポリビニルアルコール系樹脂層を不溶化する工程をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- ホウ酸水溶液中に浸漬することによって、積層体フィルムに含まれるポリビニルアルコール系樹脂層を不溶化するようにしたことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 積層体フィルムに含まれる二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を、積層体フィルムに含まれる樹脂基材のガラス転移温度より低い温度のホウ酸水溶液中において、積層体フィルムと一体に延伸するようにしたことを特徴とする請求項11から請求項13のいずれかに記載の方法。
- 積層体フィルムに含まれる樹脂基材として透明樹脂を用いるようにしたことを特徴とする請求項11から請求項14のいずれかに記載の方法。
- 0.1wt%以上4.5wt%以下の二色性物質を含む染色液に積層体フィルムを5秒から60秒間、浸漬することによって、積層体フィルムに含まれるポリビニルアルコール系樹脂層に二色性物質を吸着させるようにしたことを特徴とする請求項11から請求項15のいずれかに記載の方法。
- 樹脂基材に生成されたポリビニルアルコール系樹脂層を含む積層体フィルムを浸漬するためのヨウ素からなる二色性物質を含む染色液およびヨウ素を二色性物質として吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を積層体フィルムと一体に延伸するためのホウ酸水溶液のいずれにもヨウ化物塩をさらに含むことを特徴とする請求項11から請求項16のいずれかに記載の方法。
- 二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる薄型高機能偏光膜を含む前記積層体フィルムを、積層体フィルムに含まれる樹脂基材のガラス転移温度より低い温度のヨウ化物塩を含む水溶液で洗浄する工程をさらに含むことを特徴とする請求項11から請求項17のいずれかに記載の方法。
- 洗浄された積層体フィルムを50℃以上100℃以下の温度で乾燥する工程をさらに含む請求項18に記載の方法。
- 乾燥された積層体フィルムに含まれる延伸された樹脂基材の片面に製膜された薄型高機能偏光膜の他面に接着剤を介して光学機能フィルムを積層する工程をさらに含む請求項19に記載の方法。
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