JP5105425B2 - 偏光板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光フィルムの一方側に接着剤層を介して保護フィルムを積層した偏光板を製造する方法に関するものである。

偏光板は、液晶表示装置における偏光の供給素子として、また偏光の検出素子として、広く用いられている。かかる偏光板として従来より、ポリビニルアルコールからなる偏光フィルムにトリアセチルセルロースからなる保護膜を接着したものが使用されているが、近年、液晶表示装置のノート型パーソナルコンピュータや携帯電話などモバイル機器への展開、さらには大型テレビへの展開などに伴い、薄肉軽量化が求められている。また、携帯化により使用場所が広範囲に渡ることから、同時に耐久性の向上も求められている。

たとえば特開平１０−１８６１３３号公報（特許文献１）には、薄肉軽量化のため、保護フィルムを偏光フィルムの一方側だけに積層させた偏光板が提案されている。また、特開２００７−１９３３３３号公報（特許文献２）には、保護フィルムを偏光フィルムの一方側だけに積層させた偏光板の製造方法が提案されている。しかしながら、これら特許文献１、２に記載されているように保護フィルムを偏光フィルムの一方側だけに積層させた偏光板を製造すると、偏光フィルムと保護フィルムとを積層した後にこれを乾燥する乾燥工程において、偏光板の偏光フィルム側を下方に、保護フィルム側を上方に配置したときに、保護フィルム側が凸型になる（したがって偏光フィルム側が凹型になる）カール（逆カールと呼ぶ）が発生し易いという問題があった。

逆カールが大きいと、偏光フィルム面を液晶パネル表面と合わさる方向で（保護フィルムが液晶パネルから見て外側となるように）粘着剤層などを介して、偏光板と液晶パネルに貼合する際に、粘着剤層と液晶パネルとの間に気泡が生じ易いことが知られている（たとえば、特開２００４−１８４８０９（特許文献３）を参照。）。

この逆カールは、偏光フィルムと保護フィルムを積層した後の乾燥工程において、偏光フィルムが収縮するために生じていると考えられ、偏光フィルムの収縮が生じ難い温度である４０℃以下にて乾燥することで抑制することができる。一方で、乾燥温度が低いと、偏光板の乾燥を十分に行うためには長時間の乾燥を必要とし、生産上の問題があった。限られた時間の中で乾燥を行おうとすると、乾燥不足により偏光板にムラが発生するという問題があった。このムラは、蛍光灯を偏光板表面で反射させたときに蛍光灯の像が著しくゆがむといったものである。図１は、ムラが発生した偏光板の表面に蛍光灯を反射させたときの状態を表すもので、蛍光灯の像が著しくゆがんでいることがわかる。
特開平１０−１８６１３３号公報 特開２００７−１９３３３３号公報 特開２００４−１８４８０９号公報

そこで本発明の目的は、ポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光フィルムの一方側に接着剤層を介して保護フィルムを積層した偏光板であって、カールの少ない偏光板を効率良く製造する方法を提供することにある。

本発明者らは、かかる目的のもとで鋭意研究を行った結果、ポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光フィルムの一方側に水系の接着剤層を介して保護フィルムを積層した偏光板を製造するにあたり、偏光フィルムと保護フィルムとを水系接着剤層を用いて積層後、特定の乾燥条件にて乾燥することにより、カールの少ない偏光板が効率良く得られることを見出した。すなわち、本発明は以下のとおりである。

本発明は、ポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光フィルムの一方側に水系接着剤層を介して保護フィルムを貼合する貼合工程と、偏光フィルムと保護フィルムとの貼合物を乾燥させる乾燥工程とを含む偏光板の製造方法であって、乾燥工程が、５０℃未満の温度に保たれた乾燥炉に合計滞留時間が１５０秒以上となるように滞留させる低温乾燥工程と、５０℃以上の温度に保たれた乾燥炉に合計滞留時間が１５０秒以下となるように滞留させる高温乾燥工程とを含むことを特徴とする。

本発明の偏光板の製造方法において、高温乾燥工程における乾燥炉の温度が６０℃以下に保たれる。

本発明の偏光板の製造方法は、乾燥工程が、低温乾燥工程、高温乾燥工程、低温乾燥工程の順で行われることが、好ましい。

本発明の偏光板の製造方法における保護フィルムは、酢酸セルロース系樹脂からなるフィルムであることが好ましい。

本発明によれば、ポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光フィルムの一方側に保護フィルムが積層されているので、両側に保護フィルムが積層されている偏光板に比べ、偏光板厚みを薄くすることができ、しかもカール量が少ない偏光板を効率良く製造することができる。

本発明の偏光板の製造方法は、ポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光フィルムの一方側に水系接着剤層を介して保護フィルムを貼合する貼合工程と、偏光フィルムと保護フィルムとの貼合物を特定の条件で乾燥させる乾燥工程とを基本的に含む。本発明の偏光板の製造方法によれば、ポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光フィルムの一方側に保護フィルムが積層されているので、両側に保護フィルムが積層されている偏光板に比べ、偏光板厚みを薄くすることができ、しかもカール量が少ない偏光板を効率良く製造することができる。

本発明の偏光板の製造方法における貼合工程に供される偏光フィルムは、具体的には、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに一軸延伸及び二色性色素による染色処理を施して、その二色性色素を吸着配向させたものである。偏光フィルムを構成するポリビニルアルコール系樹脂は、通常、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化することにより得られる。ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は、通常約８５モル％以上、好ましくは約９０モル％以上、より好ましくは約９９モル％〜１００モル％である。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルのほか、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体、たとえば、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。酢酸ビニルと共重合可能な他の単量体としては、たとえば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類などが挙げられる。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は、通常約１０００〜１００００程度、好ましくは約１５００〜５０００程度である。

これらのポリビニルアルコール系樹脂は変性されていてもよく、たとえばアルデヒド類で変性されたポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラールなども使用し得る。通常、偏光フィルム製造の開始材料としては、厚みが２０〜１００μｍ、好ましくは３０〜８０μｍのポリビニルアルコール系樹脂フィルムの未延伸フィルムを用いる。工業的には、フィルムの幅は１５００〜４０００ｍｍが実用的である。この未延伸フィルムを、膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、水洗処理の順に処理し、ホウ酸処理までの工程で一軸延伸を施し、最後に乾燥して得られる偏光フィルムの厚みは、たとえば５〜５０μｍである。

偏光フィルムの作製方法としては、大きく分けて２つの製造方法がある。第１の方法は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、空気あるいは不活性ガス中で一軸延伸後、膨潤処理工程、染色処理工程、ホウ酸処理工程および水洗処理工程の順に溶液処理し、最後に乾燥を行う方法である。第２の方法は、未延伸のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを水溶液で膨潤処理工程、染色処理工程、ホウ酸処理工程および水洗処理工程の順に溶液処理し、ホウ酸処理工程および／またはその前の工程で湿式にて一軸延伸を行い、最後に乾燥を行う方法である。

いずれの方法においても、一軸延伸は、１つの工程で行ってもよいし、２つ以上の工程で行ってもよいが、複数の工程で行うことが好ましい。延伸方法は、公知の方法を採用することができ、たとえばフィルムを搬送する２つのニップロール間に周速差をつけて延伸を行うロール間延伸、たとえば特許第２７３１８１３号に記載されたような熱ロール延伸法、テンター延伸法などがある。また、基本的に工程の順序は、上述のとおりであるが、処理浴の数や、処理条件などに制約はない。また、上記第１および第２の方法に記載されていない工程を別の目的で付加してもよい。かかる工程の例としては、ホウ酸処理後に、ホウ酸を含まないヨウ化物水溶液による浸漬処理（ヨウ化物処理）またはホウ酸を含まない塩化亜鉛などを含有する水溶液による浸漬処理（亜鉛処理）などが挙げられる。

膨潤処理工程は、フィルム表面の異物除去、フィルム中の可塑剤除去、次工程での易染色性の付与、フィルムの可塑化などの目的で行われる。処理条件は、これらの目的が達成できる範囲で、かつ基材フィルムの極端な溶解、失透などの不具合が生じない範囲で決定される。予め気体中で延伸したフィルムを膨潤させる場合には、たとえば２０〜７０℃、好ましくは３０〜６０℃の水溶液にフィルムを浸漬して行われる。フィルムの浸漬時間は、３０〜３００秒間、好ましくは６０〜２４０秒間である。はじめから未延伸の原反フィルムを膨潤させる場合には、たとえば１０〜５０℃、好ましくは２０〜４０℃の水溶液にフィルムを浸漬して行われる。フィルムの浸漬時間は、３０〜３００秒間、好ましくは６０〜２４０秒間である。

膨潤処理工程では、フィルムが幅方向に膨潤してフィルムにシワが入るなどの問題が生じやすいため、拡幅ロール（エキスパンダーロール）、スパイラルロール、クラウンロール、クロスガイダー、ベンドバー、テンタークリップなどの公知の拡幅装置でフィルムのシワを取りつつフィルムを搬送することが好ましい。浴中のフィルム搬送を安定化させる目的で、膨潤浴中での水流を水中シャワーで制御したり、ＥＰＣ（Edge Position Control装置：フィルムの端部を検出し、フィルムの蛇行を防止する装置）などを併用することも有用である。本工程では、フィルムの搬送方向にもフィルムが膨潤拡大するので、搬送方向のフィルムのたるみを無くすために、たとえば処理槽前後の搬送ロールの速度をコントロールするなどの手段を講ずることが好ましい。また、使用する膨潤処理浴は、純水の他、ホウ酸（特開平１０−１５３７０９号公報に記載）、塩化物（特開平０６−２８１８１６号公報に記載）、無機酸、無機塩、水溶性有機溶媒、アルコール類などを０．０１〜０．１重量％の範囲で添加した水溶液も使用可能である。

二色性色素による染色処理工程は、フィルムに二色性色素を吸着、配向させるなどの目的で行われる。処理条件は、これらの目的が達成できる範囲で、かつ基材フィルムの極端な溶解、失透などの不具合が生じない範囲で決定される。二色性色素としてヨウ素を用いる場合、たとえば１０〜４５℃、好ましくは２０〜３５℃の温度条件下、重量比でヨウ素／ヨウ化カリウム／水＝０．００３〜０．２／０．１〜１０／１００の濃度の水溶液を用いて、３０〜６００秒間、好ましくは６０〜３００秒間浸漬処理を行う。ヨウ化カリウムに代えて、他のヨウ化物、たとえばヨウ化亜鉛などを用いてもよい。また、他のヨウ化物をヨウ化カリウムと併用してもよい。さらに、ヨウ化物以外の化合物、たとえばホウ酸、塩化亜鉛、塩化コバルトなどを共存させてもよい。ホウ酸を添加する場合、ヨウ素を含む点で下記のホウ酸処理と区別される。水１００重量部に対し、ヨウ素を０．００３重量部以上含んでいるものであれば染色槽とみなすことができる。

二色性色素として水溶性二色性染料を用いる場合、たとえば２０〜８０℃、好ましくは３０〜７０℃の温度条件下、重量比で二色性染料／水＝０．００１〜０．１／１００の濃度の水溶液を用いて、３０〜６００秒、好ましくは６０〜３００秒浸漬処理を行う。使用する二色性染料の水溶液は、染色助剤などを含有していてもよく、たとえば硫酸ナトリウムなどの無機塩、界面活性剤などを含有していてもよい。二色性染料は単独でもよいし、２種類以上の二色性染料を併用することもできる。

上述したように、染色槽でフィルムを延伸させてもよい。延伸は染色槽の前後のニップロールに周速差を持たせるなどの方法で行われる。また、膨潤処理工程と同様に、拡幅ロール（エキスパンダーロール）、スパイラルロール、クラウンロール、クロスガイダー、ベンドバーなどを、染色浴中および／または浴出入口に設置することもできる。

ホウ酸処理は、水１００重量部に対してホウ酸を１〜１０重量部含有する水溶液に、二色性色素で染色したポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬することにより行われる。二色性色素がヨウ素の場合、ヨウ化物を１〜３０重量部含有させることが好ましい。ヨウ化物としては、ヨウ化カリウム、ヨウ化亜鉛などが挙げられる。また、ヨウ化物以外の化合物、たとえば塩化亜鉛、塩化コバルト、塩化ジルコニウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、硫酸ナトリウムなどを共存させてもよい。

ホウ酸処理は、架橋による耐水化や色相調整（青味がかるのを防止するなど）などのために実施される。架橋による耐水化のためにホウ酸処理が行われる場合には、必要に応じて、ホウ酸以外に、またはホウ酸と共に、グリオキザール、グルタルアルデヒドなどの架橋剤も使用することができる。なお、耐水化のためのホウ酸処理を、耐水化処理、架橋処理、固定化処理などの名称で呼称する場合もある。また、色相調整のためのホウ酸処理を、補色処理、再染色処理などの名称で呼称する場合もある。

このホウ酸処理は、その目的によって、ホウ酸およびヨウ化物の濃度、処理浴の温度を適宜変更して行われる。耐水化のためのホウ酸処理、色相調整のためのホウ酸処理は特に区別されるものではないが、下記の条件で実施することができる。原反フィルムを膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理する場合であって、ホウ酸処理が架橋による耐水化を目的としている場合には、水１００重量部に対してホウ酸を３〜１０重量部、ヨウ化物を１〜２０重量部含有するホウ酸処理浴を使用し、通常、５０〜７０℃、好ましくは５５〜６５℃の温度で行われる。浸漬時間は、９０〜３００秒である。なお、予め延伸したフィルムに染色処理、ホウ酸処理を行う場合、ホウ酸処理浴の温度は、通常、５０〜８５℃、好ましくは５５〜８０℃である。

耐水化のためのホウ酸処理の後、色相調整のためのホウ酸処理を行うようにしてもよい。たとえば、二色性染料がヨウ素の場合、この目的のためには、水１００重量部に対してホウ酸を１〜５重量部、ヨウ化物を３〜３０重量部含有するホウ酸処理浴を使用し、通常、１０〜４５℃の温度で行われる。浸漬時間は、通常、３〜３００秒、好ましくは１０〜２４０秒である。続く色相調整のためのホウ酸処理は、耐水化のためのホウ酸処理と比較して、通常、低いホウ酸濃度、高いヨウ化物濃度、低い温度で行われる。

これらのホウ酸処理は複数の工程からなっていてもよく、通常、２〜５の工程で行われることが多い。この場合、使用する各ホウ酸処理槽の水溶液組成、温度は上述した範囲内で、同じであっても異なっていてもよい。上記耐水化のためのホウ酸処理、色相調整のためのホウ酸処理をそれぞれ複数の工程で行ってもよい。

なお、ホウ酸処理工程においても、染色処理工程と同様にフィルムの延伸を行ってもよい。最終的な積算延伸倍率は、４〜７倍、好ましくは４．５〜６．５倍である。ここでいう積算延伸倍率は、原反フィルムの長さ方向基準長さが、全ての延伸処理終了後のフィルムにおいてどれだけの長さになったかを意味し、たとえば、原反フィルムにおいて１ｍであった部分が全ての延伸処理終了後のフィルムにおいて５ｍとなっていれば、そのときの積算延伸倍率は５倍となる。

ホウ酸処理の後、水洗処理が行われる。水洗処理は、耐水化および／または色相調整のためにホウ酸処理したポリビニルアルコール系樹脂フィルムを水に浸漬、水をシャワーとして噴霧、あるいは浸漬と噴霧とを併用することによって行われる。水洗処理における水の温度は、通常、２〜４０℃であり、浸漬時間は２〜１２０秒である。

ここで、延伸処理後のそれぞれの工程において、フィルムの張力がそれぞれ実質的に一定になるように張力制御を行ってもよい。具体的には、染色処理工程で延伸を終了した場合、以後のホウ酸処理工程および水洗処理工程で張力制御を行う。染色処理工程の前工程で延伸が終了している場合には、染色処理工程およびホウ酸処理工程を含む以後の工程で張力制御を行う。ホウ酸処理工程が複数のホウ酸処理工程からなる場合には、最初または最初から２段目までのホウ酸処理工程で前記フィルムを延伸し、延伸処理を行ったホウ酸処理工程の次のホウ酸処理工程から水洗工程までのそれぞれの工程において張力制御を行うか、最初から３段目までのホウ酸処理工程で前記フィルムを延伸し、延伸処理を行ったホウ酸処理工程の次のホウ酸処理工程から水洗工程までのそれぞれの工程において張力制御を行うことが好ましいが、工業的には、最初または最初から２段目までのホウ酸処理工程で前記フィルムを延伸し、延伸工程を行ったホウ酸処理工程の次のホウ酸処理工程から水洗工程までのそれぞれの工程において張力制御を行うことがより好ましい。なお、ホウ酸処理後に、上述したヨウ化物処理または亜鉛処理を行う場合には、これらの工程においても張力制御を行うことができる。

膨潤処理から水洗処理までのそれぞれの工程における張力は同じであってもよく、異なっていてもよい。張力制御におけるフィルムへの張力は、特に限定されるものではなく、単位幅当たり、１５０〜２０００Ｎ／ｍ、好ましくは６００〜１５００Ｎ／ｍの範囲内で適宜設定される。張力が１５０Ｎ／ｍを下回ると、フィルムにシワなどができやすくなる。一方、張力が２０００Ｎ／ｍを超えると、フィルムの破断やベアリングの磨耗による低寿命化などの問題が生じる。また、この単位幅当たりの張力は、その工程の入口付近のフィルム幅と張力検出器の張力値から算出する。なお、張力制御を行った場合に、不可避的に若干延伸・収縮される場合があるが、これは通常、延伸処理に含めない。

偏光フィルム作製工程の最後には、乾燥処理が行われる。乾燥処理は、張力を少しずつ変えて多くの段数で行う方が好ましいが、設備上の制約などから、通常、２〜３段で行われる。２段で行われる場合、前段における張力は６００〜１５００Ｎ／ｍの範囲から、後段における張力は３００〜１２００Ｎ／ｍの範囲から設定されることが好ましい。張力が大きくなりすぎると、フィルムの破断が多くなり、小さくなりすぎるとシワの発生が多くなり好ましくない。また、前段の乾燥温度を３０〜９０℃の範囲から、後段の乾燥温度を５０〜１００℃の範囲から設定することが好ましい。温度が高くなりすぎると、フィルムの破断が多くなり、また光学特性が低下し、温度が低くなりすぎるとスジが多くなり好ましくない。乾燥処理時間は、たとえば６０〜６００秒とすることができ、各段における乾燥時間は同一でも異なっていてもよい。時間が長すぎると、生産性の面で好ましくなく、時間が短すぎると乾燥が不十分になり好ましくない。

また、本発明の偏光板の製造方法に供される偏光フィルムは、その水分率については特に制限されないが、好ましくは３〜１４重量％の範囲内であり、より好ましくは３〜１０重量％の範囲内、特に好ましくは３〜８重量％の範囲内である。偏光フィルムの水分率が３重量％未満である場合には、偏光フィルムが脆くなり、延伸方向に沿って裂けやすくなってハンドリングが困難になりやすく、また、偏光フィルムの水分率が１４重量％を超える場合には、偏光フィルムが乾熱環境下にて収縮しやすくなる虞がある。なお、偏光フィルムの水分率は、たとえば１０５℃乾熱下で１時間保持した前後の重量変化から算出することができる。上述した好適な範囲内の水分率を有する偏光フィルムは、たとえば偏光フィルムの乾燥温度および乾燥時間を制御することで得ることができる。

こうして、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに、一軸延伸、二色性色素による染色処理およびホウ酸処理が施されて、偏光フィルムが得られる。この偏光フィルムの厚みは、通常、５〜４０μｍの範囲内である。

本発明の偏光板の製造方法では、この偏光フィルムの一方側に、接着剤層を介して保護フィルムが積層され偏光板とされる。保護フィルムとしては、たとえば、シクロオレフィン系樹脂フィルム、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロースなどの酢酸セルロース系樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルム、アクリル系樹脂フィルム、ポリプロピレン系樹脂フィルムなど、当分野において従来より広く用いられてきているフィルムを挙げることができる。

本発明における保護フィルムに用いられ得るシクロオレフィン系樹脂は、適宜の市販品、たとえばＴｏｐａｓ（Ｔｉｃｏｎａ社製）、アートン（ＪＳＲ（株）製）、ゼオノア（ＺＥＯＮＯＲ）（日本ゼオン（株）製）、ゼオネックス（ＺＥＯＮＥＸ）（日本ゼオン（株）製）、アペル（三井化学（株）製）などを好適に用いることができる。このようなシクロオレフィン系樹脂を製膜してフィルムとする際には、溶剤キャスト法、溶融押出法などの公知の方法が適宜用いられる。また、たとえばエスシーナ（積水化学工業（株）製）、ＳＣＡ４０（積水化学工業（株）製）、ゼオノアフィルム（（株）オプテス製）などの予め製膜されたシクロオレフィン系樹脂製のフィルムの市販品を用いてもよい。

シクロオレフィン系樹脂フィルムは、一軸延伸または二軸延伸されたものであってもよい。延伸することで、シクロオレフィン系樹脂フィルムに任意の位相差値を付与することができる。延伸は、通常、フィルムロールを巻き出しながら連続的に行われ、加熱炉にて、ロールの進行方向、その進行方向と垂直の方向、あるいはその両方へ延伸される。加熱炉の温度は、通常、シクロオレフィン系樹脂のガラス転移温度近傍からガラス転移温度＋１００℃の範囲が、採用される。延伸の倍率は、通常１．１〜６倍、好ましくは１．１〜３．５倍である。

シクロオレフィン系樹脂フィルムは、一般に表面活性が劣るため、偏光フィルムと接着させる表面には、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、フレーム（火炎）処理、ケン化処理などの表面処理を行うのが好ましい。中でも、比較的容易に実施可能なプラズマ処理、コロナ処理が好適である。

また本発明における保護フィルムに用いられ得る酢酸セルロース系樹脂フィルムとしては、適宜の市販品、たとえばフジタックＴＤ８０（富士フィルム（株）製）、フジタックＴＤ８０ＵＦ（富士フィルム（株）製）、フジタックＴＤ８０ＵＺ（富士フィルム（株）製）、フジタックＴＤ４０ＵＺ（富士フィルム（株）製）、ＫＣ８ＵＸ２Ｍ（コニカミノルタオプト（株）製）、ＫＣ４ＵＹ（コニカミノルタオプト（株）製）などを好適に用いることができる。

酢酸セルロース系樹脂フィルムの表面には、用途に応じて、防眩処理、ハードコート処理、帯電防止処理、反射防止処理などの表面処理が施されてもよい。また、視野角特性を改良するため液晶層などを形成させてもよい。また位相差を付与するためセルロース系樹脂フィルムを延伸させてもよい。また、この酢酸セルロース系樹脂フィルムは、偏光フィルムとの接着性を高めるため、通常はケン化処理が施される。ケン化処理としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのようなアルカリの水溶液に浸漬する方法が採用できる。

上述したような保護フィルムは、ロール状態にあると、フィルム同士が接着してブロッキングを生じ易い傾向にあるので、ロール端部に凹凸加工を施したり、端部にリボンを挿入したり、プロテクトフィルムを貼合したりしてロール巻きとされる。

保護フィルムの厚みは薄いものが好ましいが、薄すぎると、強度が低下し、加工性に劣るものとなる。一方、厚すぎると、透明性が低下したり、積層後に必要な養生時間が長くなったりするなどの問題が生じる。したがって、保護フィルムの適当な厚みは、たとえば５〜１００μｍ程度であり、好ましくは１０〜８０μｍ、より好ましくは２０〜４０μｍである。

本発明の偏光板の製造方法において、偏光フィルムと保護フィルムとは、たとえば、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液、水系二液型ウレタン系エマルジョン接着剤などを用いた水系接着剤層を介して貼合される。

偏光フィルムとの接着面をケン化処理などで親水化処理された酢酸セルロース系フィルムを保護フィルムとして用いる場合、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液が接着剤として好適に用いられる。接着剤として用いるポリビニルアルコール系樹脂には、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルをケン化処理して得られるビニルアルコールホモポリマーのほか、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体をケン化処理して得られるビニルアルコール系共重合体、さらにはそれらの水酸基を部分的に変性した変性ポリビニルアルコール系重合体などがある。水系接着剤には、多価アルデヒド、水溶性エポキシ化合物、メラミン系化合物、ジルコニア化合物、亜鉛化合物などが添加剤として添加されてもよい。このような水系の接着剤を用いた場合、それから得られる接着剤層は、通常１μｍ以下となり、通常の光学顕微鏡で断面を観察しても、その接着剤層は事実上観察されない。

偏光フィルムと保護フィルムとを貼合する方法は特に限定されるものではなく、たとえば偏光フィルムおよび／または保護フィルムの表面に接着剤を均一に塗布し、塗布面にもう一方のフィルムを重ねてロールなどにより貼合し、乾燥する方法などが挙げられる。通常、接着剤は、その調製後、１５〜４０℃の温度下で塗布され、貼合温度は、通常１５〜３０℃の範囲である。

偏光フィルムと保護フィルムとを貼合する際に、保護フィルムと反対側の偏光フィルム表面をキズなどから保護するために、剥離可能なプロテクトフィルムを貼合してもよい。このプロテクトフィルムは、たとえば偏光板の偏光フィルム面に粘着剤層を形成する場合など、必要がなくなった段階で剥離する。

プロテクトフィルムと偏光フィルムとの間の剥離力は、０．０１〜５Ｎ／２５ｍｍであり、好ましくは０．０１〜２Ｎ／２５ｍｍ、より好ましくは０．０１〜０．５Ｎ／２５ｍｍである。剥離力が０．０１Ｎ／２５ｍｍ未満であると、偏光フィルムとプロテクトフィルムとの密着力が小さいため、プロテクトフィルムが部分的な剥がれが生じることがある。また、剥離力が５Ｎ／２５ｍｍを超えると、偏光フィルムからプロテクトフィルムを剥離するのが困難となるため好ましくない。

プロテクトフィルムの材質としては、ハンドリングが容易であり、ある程度の透明性が確保される、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂などを好ましく用いることができ、これらの１種または２種以上を単層または多層状に成形したフィルムを保護フィルムとして用いることができる。
このようなプロテクトフィルムとしては、具体的には、ポリエチレン樹脂フィルム表面に粘着剤層が形成されているサニテクト（（株）サンエー化研より販売）、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム表面に粘着剤層が形成されているＥ−マスク（日東電工（株）製）、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム表面に粘着剤層が形成されているマスタック（藤森工業（株）製）などの市販品が挙げられる。

中でもそれ単独で偏光フィルムに対して粘着性を有する自己粘着性のプロテクトフィルムは、プロテクトフィルム表面の粘着剤層を保護する必要性が無いことから簡便であり、より好適に使用できる。上記偏光フィルムに対して好適な剥離力を示す自己粘着性樹脂フィルムの市販品としては、たとえば、ポリエチレン樹脂からなるトレテック（東レ（株）製）などを挙げることができる。

なお、保護フィルムはフィッシュアイなどの欠陥が少ない方が好ましい。欠陥があると、偏光フィルムに形状が転写され、偏光フィルムの欠陥となる場合がある。

本発明の偏光板の製造方法では、偏光フィルムと保護フィルムとを貼合した後、水系接着剤中に含まれる水を除去するため、積層フィルムを乾燥させる。乾燥は、適切な温度に保持された乾燥炉を連続的に通過させることにより行なわれ、たとえば、乾燥炉内を連続して通過させながら、乾燥後の偏光板をロール状に巻き取っていくことにより行なうことができるが、これに限定されるものではない。本発明の偏光板の製造方法は、当該乾燥工程が、５０℃未満の温度に保たれた乾燥炉に合計滞留時間が１５０秒以上となるように滞留させる低温乾燥工程と、５０℃以上の温度に保たれた乾燥炉に合計滞留時間が１５０秒以下となるように滞留させる高温乾燥工程とを含むことを特徴とする。

本発明における低温乾燥工程は、５０℃未満の温度に保たれた乾燥炉に合計滞留時間が１５０秒以上となるように滞留させて乾燥を行う工程である。低温乾燥工程における乾燥温度が５０℃を超える場合には、低温乾燥工程が存在しない（当該乾燥は高温乾燥工程に該当することになる）ため、製造された偏光板に著しく大きい逆カールが観察され、条件によっては偏光板は板状の形態を留めることができず筒状となる場合がある。逆カールを有効に抑制するうえでは、低温乾燥工程における乾燥温度は４９℃以下であることが好ましい。また、低温乾燥工程における乾燥温度は、偏光フィルムと保護フィルムとが剥離し易くなることを防止する観点からは、３０℃以上であることが好ましく、４０℃以上であることがより好ましい。

低温乾燥工程における乾燥時間は１５０秒以上であればよいが、生産性の観点から、通常は１２００秒以下である。乾燥時間が１５０秒未満である場合には、高温乾燥工程を経る際に逆カールが大きくなる傾向にある。

また本発明における高温乾燥工程は、５０℃以上の温度に保たれた乾燥炉に合計滞留時間が１５０秒以下となるように滞留させる工程である。高温乾燥工程における乾燥温度が５０℃未満である場合には、高温乾燥工程が存在しない（当該乾燥は低温乾燥工程に該当することになる）ため、偏光板の乾燥を十分に行おうとすると、長時間の乾燥を必要とし、生産上の問題がある。また、高温乾燥工程における乾燥温度は、偏光フィルムの収縮に起因する著しい彎曲が生じることを防止する観点からは、高温乾燥工程における乾燥温度は６０℃以下であることが好ましい。

高温乾燥工程における乾燥時間は１５０秒以下であればよいが、限られた時間の中で乾燥を行おうとすると、乾燥不足により偏光板にムラが発生する傾向にあるため、通常は２０秒以上である。高温乾燥工程における乾燥時間が１５０秒を超える場合には、逆カールが大きくなる傾向にある。また、高温乾燥工程における乾燥時間が０秒である場合（すなわち、高温乾燥工程が存在しない場合）には、逆カールは発生しないが、乾燥温度が低いため、偏光板の乾燥を十分に行おうとすると長時間の乾燥を必要とし、生産上の問題がある。

本発明の偏光板の製造方法において、低温乾燥工程および高温乾燥工程は、この順番に行ってもよいし、逆に行ってもよいし、複数回の低温乾燥工程および高温乾燥工程を順次組み合わせてもよい。高温乾燥工程を最初に行うと、偏光板の光学特性、特に直交の色相が青くなり易い傾向にあること、乾燥工程は、低温乾燥工程が先に行われることが好ましく、とりわけ、低温乾燥工程、高温乾燥工程、低温乾燥工程の順で行われることが好ましい。なお、低温乾燥工程および高温乾燥工程を複数回行う場合には、上述した乾燥時間は、それぞれの低温乾燥工程の合計時間、それぞれの高温乾燥工程の合計時間であるものとする。すなわち、上述したように低温乾燥工程、高温乾燥工程、低温乾燥工程の順で乾燥工程が行われる場合には、低温乾燥工程の乾燥時間は、最初の低温乾燥工程の乾燥時間と最後の低温乾燥工程の乾燥時間との合計時間が該当する。

本発明の偏光板の製造方法では、上述したように乾燥工程が低温乾燥工程と高温乾燥工程を含むことで、従来と比較してカールの少ない偏光板を製造することができる。ここで、偏光板のカールとは、平面上に偏光板を設置した際に、偏光板が凸状または凹状を示す状態を言う。逆カールとは、平面上に偏光フィルム側を下面に保護フィルム側を上面に設置した際に凸型になるカールを指し、また、その逆の状態を表す正カールとは、平面上に保護フィルム側を下面に偏光フィルム側を上面に設置した際に凸型になるカールを指す。

偏光板のカールは、たとえば以下のようにして測定することができる。まず、製造された偏光板から、吸収軸（ＭＤ方向）に対して４５°の角度で２５０ｍｍ×３００ｍｍの長方形の測定サンプルを切り出し、温度２３℃±２℃、相対湿度５０％±５％に管理された環境下で平面上に１時間静置する。その後、カールして凸となった面を下にして平面上に置き、長方形サンプルのＴＤ方向（吸収軸に垂直な方向）に近い対角線上に位置する角部における、偏光板と平面との距離を測定し、角は２箇所あるのでその平均値をカール測定値とする。カール測定値は、偏光板角部と平面との距離であるため、偏光板が平面に対して凹状でなければ測定が困難であり、カール値自体はゼロまたは正の値として測定される。偏光板が逆カールを呈している場合には、保護フィルム側を下面に、偏光フィルム側を上面にして平面上に置いたときのカール値を求める。逆に、偏光フィルム側が凸になり、保護フィルム側が凹になる状態を順カールと呼ぶ。順カールの場合は、凸となった偏光フィルム側を下面に、保護フィルム側を上面にして平板上に置いたときのカール値を求める。そして本明細書では、逆カールの場合のカール値は負の値で、順カールの場合のカール値は正の値で表すこととするが、「カールが大きい」などというときの大小は、カール値の絶対値を基準にする。

逆カールでその絶対値が大きいと、偏光フィルム面を液晶パネル表面と合わさる方向で（保護フィルムが液晶パネルから見て外側となるように）粘着剤層などを介して、偏光板を液晶パネルに貼合する際に、粘着剤層と液晶パネルとの間に気泡が生じ易い傾向にある。気泡が生じ易い逆カールのカール値は、通常、−５ｍｍ程度であるため、本発明にて製造された偏光板は、逆カールの場合、そのカール値は０〜−５ｍｍの範囲内であることが好ましい。なお、順カールの場合は、偏光フィルム側で粘着剤層などを介して液晶パネルなどに貼合するときに、中央から周囲に向けて押し広げれば、気泡などをかみ込むことなく貼合できるので、そのカール値が大きくても大きな問題はなく、たとえば＋２０ｍｍ程度までは十分許容される。ただし、本発明により製造される偏光板は、ポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光フィルムの一方側にのみ保護フィルムが貼合された状態であって、ポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光フィルムが収縮しやすい性質を有するため、大きな順カール値を示すことはほとんどない。

本発明の偏光板の製造方法における乾燥工程に用いられる乾燥炉は、上述したような低温乾燥工程および高温乾燥工程を好適に行う観点からは、乾燥温度を３０〜６０℃の範囲（より好ましくは４０〜６０℃）で設定し得るものを用いることが好ましい。すなわち、低温乾燥工程の好ましい乾燥温度の下限値である３０℃と、高温乾燥工程の好ましい乾燥温度の上限値である６０℃の範囲内で、乾燥を行い得るように設定可能な乾燥炉が好適に用いられ得る。上述したように、上記温度が３０℃未満である場合には、偏光フィルムと保護フィルムの間で剥離し易くなる傾向があり、また、６０℃を超える場合には、偏光フィルムの収縮に起因する著しい彎曲が生じる虞があるためである。乾燥炉における積層フィルムの合計滞留時間は、たとえば１５０秒を超え１２００秒以下とすることができ、特に生産性の観点からは、１７０〜６００秒の範囲内とすることが好ましい。

本発明の偏光板の製造方法では、上述した乾燥工程の後に、室温またはそれよりやや高い温度、たとえば２０〜４５℃程度の温度で１２〜６００時間程度養生してもよい。養生のときの温度は、乾燥時に採用した温度よりも低く設定されるのが一般的である。

このようにして得られた偏光板は、通常、その少なくとも一方側に粘着剤層が形成される。偏光板の偏光フィルム面に粘着剤層を形成する場合、そのために用いる粘着剤は、２３〜８０℃の温度範囲でいずれも０．１５〜１ＭＰａの貯蔵弾性率を有するものが好ましい。通常の光学フィルム用途に用いられている粘着剤は、その貯蔵弾性率が高々０．１ＭＰａ程度であり、それに比べ高い値となる粘着剤が、偏光フィルム面には好適に用いられる。粘着剤の貯蔵弾性率を上述した範囲内とすることにより、高温環境下において発生する偏光フィルムの収縮に伴う寸法変化を小さく抑えることができ、良好な耐久性が得られる。粘着剤の貯蔵弾性率は、たとえばＤＹＮＡＭＩＣ ＡＮＡＬＹＺＥＲ ＲＤＡ ＩＩ（ＲＥＯＭＥＴＲＩＣ社製）を用いて、試験片を８ｍｍφ×１ｍｍ厚の円柱とし、１Ｈｚの周波数とすることで求めることができる。

一方、偏光板の保護フィルム面に形成される粘着剤としては、上述した貯蔵弾性率の高いもののほか、それより低い貯蔵弾性率を示すもの、たとえば、通常の光学フィルムに用いられる０．１ＭＰａ程度またはそれ以下の貯蔵弾性率を示す粘着剤も、特に制限なく使用することができる。

本発明に用いられる粘着剤としては、たとえば、アクリル系、ゴム系、ウレタン系、シリコーン系、ポリビニルエーテル系樹脂などが挙げられる。また、エネルギー線硬化型、熱硬化型などの粘着剤は、特に上述した貯蔵弾性率の高い粘着剤として有用である。これらの中でも、透明性、耐候性、耐熱性などに優れるアクリル系をベースポリマーとした粘着剤が好適である。

アクリル系粘着剤は特に制限されるものではないが、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸イソオクチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルのような（メタ）アクリル酸エステル系ベースポリマーや、これらの（メタ）アクリル酸エステルなどを２種類以上用いた共重合系ベースポリマーが好適に用いられる。さらに、これらのベースポリマー中に極性モノマーが共重合されている。極性モノマーとしては、たとえば（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレートのような、カルボキシル基、水酸基、アミド基、アミノ基、エポキシ基などの官能基を有するモノマーを挙げることができる。

これらのアクリル系粘着剤は、単独でも勿論使用可能であるが、通常は架橋剤が併用される。架橋剤としては、２価または多価の金属塩であって、カルボキシル基との間でカルボン酸金属塩を形成するもの、ポリアミン化合物であって、カルボキシル基との間でアミド結合を形成するもの、ポリエポキシ化合物やポリオール化合物であって、カルボキシル基との間でエステル結合を形成するもの、ポリイソシアネート化合物であって、カルボキシル基との間でアミド結合を形成するものなどが例示される。中でも、ポリイソシアネート化合物が、有機系架橋剤として広く使用されている。

エネルギー線硬化型粘着剤とは、紫外線や電子線などのエネルギー線の照射を受けて硬化する性質を有しており、エネルギー線照射前においても粘着性を有してフィルムなどの被着体に密着し、エネルギー線の照射により硬化して密着力の調整ができる性質を有する粘着剤である。エネルギー線硬化型粘着剤としては、特に紫外線硬化型粘着剤を用いることが好ましい。エネルギー線硬化型粘着剤は、一般にはアクリル系粘着剤と、エネルギー線重合性化合物とを主成分とする。通常は、さらに架橋剤が配合されており、また必要に応じて、光重合開始剤や光増感剤を配合することもできる。

粘着剤組成物には、上述したベースポリマーおよび架橋剤のほか、必要に応じて、粘着剤の粘着力、凝集力、タック、弾性率、ガラス転移温度などを調整するために、たとえば天然物や合成物である樹脂類、粘着性付与樹脂、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、消泡剤、腐食抑制剤、光重合開始剤などの適宜の添加剤を配合することもできる。さらに微粒子を含有させて、光散乱性を示す粘着剤層とすることもできる。

粘着剤層の厚みは１〜４０μｍであることが好ましいが、本発明の目的である薄型偏光板を得るためには加工性、耐久性の特性を損なわない範囲で、薄く塗ることが望ましく、良好な加工性を保ち、且つ偏光子の寸法変化を押さえる点から、より好ましくは３〜２５μｍである。粘着剤層が薄すぎると粘着性が低下し、厚すぎると粘着性がはみ出すなどの不具合を生じ易くなる。

なお、本発明の偏光板の製造方法において、粘着剤層を形成する方法としては特に制限されるものではなく、偏光板の一方側または両側（偏光フィルム面、保護フィルム面、またはそれらの両方）に、上記したベースポリマーをはじめとする各成分を含む溶液を塗布し、乾燥して粘着剤層を形成した後、シリコーン系などの離型処理が施されているセパレータを積層して得てもよいし、セパレータ上に粘着剤層を形成した後、偏光板の偏光フィルム面、保護フィルム面、またはそれらの両方に転写して積層してもよい。また、粘着剤層を偏光板上に形成する際には、必要に応じて偏光板の粘着剤層形成面および粘着剤層の少なくとも一方に密着処理、たとえばコロナ処理などを施してもよい。なお、形成された粘着剤層の表面は通常、離型処理が施されたセパレータフィルムで保護されており、セパレータフィルムは、液晶セルや他の光学フィルムなどへこの偏光板を貼合する前に剥がされる。

本発明の製造方法により製造された偏光板は、通常、大型のロール材料やシート材料の形態を有しており、所望の形状と透過軸を有する偏光板を得るためには、鋭利な刃を持った切断工具により切断（チップカット）される。このため、切断して得られる偏光板チップには、外周端部において偏光フィルムが外部へ露出した状態が生じてしまう。

この状態の偏光板チップを、たとえばヒートショック試験などの耐久性試験にかけると、一般的に使用されている偏光板、すなわち、偏光フィルムの両面をセルロース系樹脂フィルムなどで保護した偏光板に比べ、剥離やクラックといった不具合が生じ易い傾向にある。このような不具合を回避するため、本発明で得られた偏光板チップは、外周端面をフライカット法などで連続的に切削する方が好ましい。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。例中、含有量ないし使用量を表す％及び部は、特記ないかぎり重量基準である。

＜実施例１＞
平均重合度約２４００、ケン化度９９．９モル％以上で厚さ７５μｍのポリビニルアルコールフィルムを、乾式で約５倍に一軸延伸し、さらに緊張状態に保ったまま、６０℃の純水に１分間浸漬した後、ヨウ素／ヨウ化カリウム／水の重量比が０．１／５／１００の水溶液に２８℃で６０秒間浸漬した。その後、ヨウ化カリウム／ホウ酸／水の重量比が１０．５／７．５／１００の水溶液に７２℃で３００秒間浸漬した。引き続き１０℃の純水で５秒間洗浄した後、９０℃で１８０秒間乾燥して、ポリビニルアルコールにヨウ素が吸着配向された偏光フィルムを得た。

別途、１００部の水に、完全ケン化ポリビニルアルコール（クラレポバール１１７Ｈ、（株）クラレ製）３部、アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール（ゴーセファイマーＺ−２００、日本合成化学工業（株）製）３部、塩化亜鉛（ナカライテスク（株）より販売）０．１８部、グリオキザール（ナカライテスク（株）より販売）１．４部を溶解させて、ポリビニルアルコール系樹脂接着剤を調製した。

先に得られた偏光フィルムの一方の面に、ケン化処理が施されたトリアセチルセルロースからなる厚み４０μｍのフィルム（ＫＣ４ＵＹ、コニカミノルタオプト（株）製）を上記接着剤を介して、ニップロールにより貼合した。貼合物の張力を４３０Ｎ／ｍの保ちながら、４０℃で１４秒、４５℃で６１秒、５５℃で１１７秒、４５℃で１１８秒乾燥して偏光板を得た。つまり５０℃未満で１９３秒乾燥し（低温乾燥工程）、５０℃以上で１１７秒乾燥させた（高温乾燥工程）。

得られた偏光板のカール値を評価したところ０．５ｍｍ（順カール）であり、カール量の小さい偏光板を作製することができた。また、偏光板の表面にムラはなかった。

＜実施例２〜５および比較例１〜５＞
以下、表１に示すように、低温乾燥工程と高温乾燥工程とを組み合わせて偏光板を作製し、カール値と偏光板の外観を評価した。結果は、実施例１の結果も含めて、表１に示した。表中、「ＴＤカール」は、上述した方法でＴＤ方向に近い対角線上の角部で測定されたカール値であって、マイナスの符号は、上述したとおり逆カールであることを意味し、マイナス符号のないもの（プラス）は順カールであることを意味する。実施例４、５のものは、「筒状」と表示しているが、これらは、逆カール、すなわち偏光フィルム側が内側になった状態で、筒状に丸まっていたことを意味する。

表１から、保護フィルム貼合後の乾燥工程において、５０℃以上での滞留時間が長くなると、逆カールが大きくなり、特に比較例４、５のように、乾燥工程全体を５０℃以上とした場合には、２５０ｍｍ×３００ｍｍの大きさに切り出した偏光板が筒状を呈するまでの逆カールを示すのに対し、本発明にしたがって５０℃未満での低温乾燥工程を採用するとともに５０℃以上での高温乾燥工程と組み合わせれば、カールの小さい偏光板を製造できることが分かる。

ムラが発生した偏光板の表面に蛍光灯を反射させたときの状態を表す図である。

Claims (3)

1. ポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光フィルムの一方側に水系接着剤層を介して保護フィルムを貼合する貼合工程と、偏光フィルムと保護フィルムとの貼合物を乾燥させる乾燥工程とを含む偏光板の製造方法であって、
   乾燥工程が、５０℃未満の温度に保たれた乾燥炉に合計滞留時間が１５０秒以上となるように滞留させる低温乾燥工程と、５０℃以上６０℃以下の温度に保たれた乾燥炉に合計滞留時間が１５０秒以下となるように滞留させる高温乾燥工程とを含む、偏光板の製造方法。
2. 乾燥工程が、低温乾燥工程、高温乾燥工程、低温乾燥工程の順で行われる、請求項１に記載の偏光板の製造方法。
3. 保護フィルムが酢酸セルロース系樹脂からなるフィルムである請求項１または２に記載の偏光板の製造方法。