JP5495458B1 - 光学フィルム積層体の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂基材とPVA系樹脂層とを有する積層体を延伸、染色して当該樹脂基材上に薄型偏光膜を得ることを含む光学フィルム積層体の製造方法において、樹脂基材を剥離する際の所望でないカールの発生を防止し、結果として、光学セルに貼り合わせる際に気泡、シワ等の不具合の発生を防止し得る光学フィルム積層体を製造する方法の提供。
【解決手段】製造方法が樹脂基材11と樹脂基材の片側に形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを有する積層体10を延伸、染色して、樹脂基材上に偏光膜12を作製する工程と、偏光膜の樹脂基材と反対側に第1の保護フィルム21を積層する工程と、樹脂基材を剥離して、偏光膜の樹脂基材を剥離した側に第2の保護フィルム22を積層する工程とを含む。ここで、第1の保護フィルムは光学セル側に配置される保護フィルムであり、第2の保護フィルムは光学セルと反対側に配置される保護フィルムである。
【選択図】図1

Description

本発明は、光学フィルム積層体の製造方法に関する。
代表的な画像表示装置である液晶表示装置には、その画像形成方式に起因して、液晶セルの両側に偏光板が配置されている。偏光板の製造方法としては、偏光子の両側にそれぞれ保護フィルムを配置し、偏光子と保護フィルムとの層間に接着剤を供給しながら連続的に一対のロールの間を通過させて、偏光子の両側に保護フィルムを貼り合わせる方法が知られている(例えば、特許文献1)。
ところで、近年の画像表示装置の薄型化に対する要望に伴い、上記のような偏光子に比べて格段に薄い薄型の偏光膜を有する光学フィルム積層体を工業的に製造し得る技術が求められている。このような光学フィルム積層体の製造方法としては、例えば、樹脂基材とポリビニルアルコール(PVA)系樹脂層とを有する積層体を延伸し、次に染色処理を施して偏光素子層とした後、積層体の偏光素子層側に保護フィルムを貼り合わせ、樹脂基材を剥離し、樹脂基材を剥離した面に別の保護フィルムを貼り合わせる方法が提案されている(例えば、特許文献2)。このような製造方法においては、保護フィルムを逐次で貼り合わせる必要があるところ、得られる光学フィルム積層体において所望でないカールが発生し、後に光学フィルム積層体を液晶セルなどの光学セルに貼り合わせる際に不具合(例えば、気泡、シワ)が発生する場合がある。特に、この課題は、光学フィルム積層体としての薄型化を図るべく、一方の保護フィルムが光学補償フィルムや反射防止用位相差フィルム(代表的にはλ/4板)を兼ねる場合により一層顕在化する傾向にある。
特開平11−179871号公報 特開2000−338329号公報
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、樹脂基材とPVA系樹脂層とを有する積層体を延伸、染色して当該樹脂基材上に薄型偏光膜を得ることを含む光学フィルム積層体の製造方法において、所望でないカールの発生を防止し、結果として、光学セルに貼り合わせる際に気泡、シワ等の不具合の発生を防止し得る光学フィルム積層体を製造する方法を提供することにある。
本発明の1つの実施形態による光学フィルム積層体の製造方法は、樹脂基材と該樹脂基材の片側に形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを有する積層体を延伸、染色して、該樹脂基材上に偏光膜を作製する工程と;該偏光膜の該樹脂基材と反対側に第1の保護フィルムを積層する工程と;該樹脂基材を剥離して、該偏光膜の該樹脂基材を剥離した側に第2の保護フィルムを積層する工程と;を含む。該第1の保護フィルムは、該光学フィルム積層体が光学セルに貼り合わせられた際に該光学セル側に配置される保護フィルムであり、該第2の保護フィルムは、該光学フィルム積層体が光学セルに貼り合わせられた際に該光学セルと反対側に配置される保護フィルムである。さらに、該光学フィルム積層体の搬送方向および搬送方向に直交する方向の少なくとも一方において、該第1の保護フィルムの線膨張係数は該第2の保護フィルムの線膨張係数よりも大きい。
1つの実施形態においては、上記樹脂基材を剥離した際に、上記第1の保護フィルムと上記偏光膜との積層体は、該第1の保護フィルム側に凸となっている。
1つの実施形態においては、上記第1の保護フィルムおよび上記第2の保護フィルムの搬送方向および搬送方向に直交する方向の線膨張係数はいずれも10(10−6/K)以上100(10−6/K)以下である。
1つの実施形態においては、上記第1の保護フィルムは光学補償機能を有する。
1つの実施形態においては、上記第1の保護フィルムおよび/または上記第2の保護フィルムの積層は加熱下で行われる。
本発明の別の局面によれば、光学フィルム積層体が提供される。この光学フィルム積層体は、上記製造方法により得られる。
本発明によれば、樹脂基材とPVA系樹脂層とを有する積層体を延伸、染色して当該樹脂基材上に薄型偏光膜を得ることを含む光学フィルム積層体の製造方法において、光学セル側に配置される保護フィルムを積層した後で樹脂基材を剥離し、樹脂基材を剥離した後で光学セルと反対側に配置される保護フィルムを当該剥離面に積層することにより、所望でないカールの発生を防止し、結果として、光学セルに貼り合わせる際に気泡、シワ等の不具合の発生を防止し得る光学フィルム積層体の製造方法を実現することができる。
本発明の光学フィルム積層体の製造方法の一例を示す概略図である。 実施例1で得られた光学フィルム積層体のカールの状態を示す写真である。 実施例2で得られた光学フィルム積層体のカールの状態を示す写真である。 比較例1で得られた光学フィルム積層体のカールの状態を示す写真である。 比較例2で得られた光学フィルム積層体のカールの状態を示す写真である。
以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
本明細書において単に「カール」という表現は、そのようなカールの現象が好ましいという文脈あるいはカールという現象を一般的に説明する文脈で用いられる。カールの現象が好ましいとは、カールの度合いが適切であり、光学フィルム積層体の光学セルへの貼り合わせが容易である場合を意味する。一方、「所望でないカール」または「カールがひどい」等の表現は、そのようなカールの現象が好ましくないという文脈で用いられる。より具体的には、カールがひどすぎて光学フィルム積層体の光学セルへの貼り合わせが困難または不可能である場合を意味する。当業者が該当箇所の記載を読めば、「カール」という語がいずれの文脈で用いられるかは明らかである。
本発明は、樹脂基材と該樹脂基材の片側に形成されたPVA系樹脂層とを有する積層体を延伸、染色して、当該樹脂基材上に薄型偏光膜を作製することを含む光学フィルム積層体の製造方法に関する。本発明においては、樹脂基材と偏光膜との積層体の偏光膜表面に光学セル側に配置される保護フィルム(以下、第1の保護フィルムとも称する)を積層した後で樹脂基材を剥離し、樹脂基材を剥離した後で光学セルと反対側に配置される保護フィルム(以下、第2の保護フィルムとも称する)を当該剥離面に積層する。このような順序で第1の保護フィルムおよび第2の保護フィルムを積層することにより、得られる光学フィルム積層体において所望でないカールの発生を防止することができる。その結果、得られる光学フィルム積層体を光学セルに貼り合わせる際に気泡、シワ等の不具合の発生を防止することができる。以下、本発明の光学フィルム積層体の製造方法の一例を具体的に説明する。
A.偏光膜の作製
A−1.積層体
図1は、本発明の光学フィルム積層体の製造方法の一例を示す概略図である。図1(a)に示すように、積層体10は、樹脂基材11とPVA系樹脂層12とを有する。積層体10は、代表的には、長尺状の樹脂基材11にPVA系樹脂層12を形成することにより作製される。PVA系樹脂層12の形成方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、樹脂基材11上に、PVA系樹脂を含む塗布液を塗布し、乾燥することにより、PVA系樹脂層12を形成する。
上記樹脂基材の形成材料としては、任意の適切な熱可塑性樹脂が採用され得る。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等のエステル系樹脂、ノルボルネン系樹脂等のシクロオレフィン系樹脂、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、これらの共重体樹脂等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、ノルボルネン系樹脂、非晶質のポリエチレンテレフタレート系樹脂である。
1つの実施形態においては、非晶質の(結晶化していない)ポリエチレンテレフタレート系樹脂が好ましく用いられる。中でも、非晶性の(結晶化しにくい)ポリエチレンテレフタレート系樹脂が特に好ましく用いられる。非晶性のポリエチレンテレフタレート系樹脂の具体例としては、ジカルボン酸としてイソフタル酸をさらに含む共重合体や、グリコールとしてシクロヘキサンジメタノールをさらに含む共重合体が挙げられる。
後述する延伸において水中延伸方式を採用する場合、上記樹脂基材は水を吸収し、水が可塑剤的な働きをして可塑化し得る。その結果、延伸応力を大幅に低下させることができ、高倍率に延伸することが可能となり、空中延伸時よりも延伸性に優れ得る。その結果、優れた光学特性を有する偏光膜を作製することができる。1つの実施形態においては、樹脂基材は、好ましくは、その吸水率が0.2%以上であり、さらに好ましくは0.3%以上である。一方、樹脂基材の吸水率は、好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは1.0%以下である。このような樹脂基材を用いることにより、製造時に寸法安定性が著しく低下して、得られる偏光膜の外観が悪化するなどの不具合を防止することができる。また、水中延伸時に基材が破断したり、樹脂基材からPVA系樹脂層が剥離したりするのを防止することができる。なお、樹脂基材の吸水率は、例えば、形成材料に変性基を導入することにより調整することができる。吸水率は、JIS K 7209に準じて求められる値である。
樹脂基材のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは170℃以下である。このような樹脂基材を用いることにより、PVA系樹脂層の結晶化を抑制しながら、積層体の延伸性を十分に確保することができる。さらに、水による樹脂基材の可塑化と、水中延伸を良好に行うことを考慮すると、120℃以下であることがより好ましい。1つの実施形態においては、樹脂基材のガラス転移温度は、好ましくは60℃以上である。このような樹脂基材を用いることにより、上記PVA系樹脂を含む塗布液を塗布・乾燥する際に、樹脂基材が変形(例えば、凹凸やタルミ、シワ等の発生)するなどの不具合を防止して、良好に積層体を作製することができる。また、PVA系樹脂層の延伸を、好適な温度(例えば、60℃程度)にて良好に行うことができる。別の実施形態においては、PVA系樹脂を含む塗布液を塗布・乾燥する際に、樹脂基材が変形しなければ、60℃より低いガラス転移温度であってもよい。なお、樹脂基材のガラス転移温度は、例えば、形成材料に変性基を導入する、結晶化材料を用いて加熱することにより調整することができる。ガラス転移温度(Tg)は、JIS K 7121に準じて求められる値である。
樹脂基材の延伸前の厚みは、好ましくは20μm〜300μm、より好ましくは50μm〜200μmである。20μm未満であると、PVA系樹脂層の形成が困難になるおそれがある。300μmを超えると、例えば、水中延伸において、樹脂基材が水を吸収するのに長時間を要するとともに、延伸に過大な負荷を要するおそれがある。
上記PVA系樹脂層を形成するPVA系樹脂としては、任意の適切な樹脂が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体が挙げられる。ポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルをケン化することにより得られる。エチレン−ビニルアルコール共重合体は、エチレン−酢酸ビニル共重合体をケン化することにより得られる。PVA系樹脂のケン化度は、通常85モル%〜100モル%であり、好ましくは95.0モル%〜99.95モル%、さらに好ましくは99.0モル%〜99.93モル%である。ケン化度は、JIS K 6726−1994に準じて求めることができる。このようなケン化度のPVA系樹脂を用いることによって、耐久性に優れた偏光膜が得られ得る。ケン化度が高すぎる場合には、ゲル化してしまうおそれがある。
PVA系樹脂の平均重合度は、目的に応じて適切に選択され得る。平均重合度は、通常1000〜10000であり、好ましくは1200〜5000、さらに好ましくは1500〜4500である。なお、平均重合度は、JIS K 6726−1994に準じて求めることができる。
上記塗布液は、代表的には、上記PVA系樹脂を溶媒に溶解させた溶液である。溶媒としては、例えば、水、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、各種グリコール類、トリメチロールプロパン等の多価アルコール類、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン等のアミン類が挙げられる。これらは単独で、または、二種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、好ましくは、水である。溶液のPVA系樹脂濃度は、溶媒100重量部に対して、好ましくは3重量部〜20重量部である。このような樹脂濃度であれば、樹脂基材に密着した均一な塗布膜を形成することができる。
塗布液に、添加剤を配合してもよい。添加剤としては、例えば、可塑剤、界面活性剤等が挙げられる。可塑剤としては、例えば、エチレングリコールやグリセリン等の多価アルコールが挙げられる。界面活性剤としては、例えば、非イオン界面活性剤が挙げられる。これらは、得られるPVA系樹脂層の均一性や染色性、延伸性をより一層向上させる目的で使用され得る。また、添加剤としては、例えば、易接着成分が挙げられる。易接着成分を用いることにより、樹脂基材とPVA系樹脂層との密着性を向上させ得る。その結果、例えば、基材からPVA系樹脂層が剥がれる等の不具合を抑制して、後述の染色、水中延伸を良好に行うことができる。易接着成分としては、例えば、アセトアセチル変性PVAなどの変性PVAが用いられる。
塗布液の塗布方法としては、任意の適切な方法を採用することができる。例えば、ロールコート法、スピンコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、ダイコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ナイフコート法(コンマコート法等)等が挙げられる。
上記塗布液の塗布・乾燥温度は、好ましくは50℃以上である。
PVA系樹脂層の延伸前の厚みは、好ましくは3μm〜40μm、さらに好ましくは3μm〜20μmである。
PVA系樹脂層を形成する前に、樹脂基材に表面処理(例えば、コロナ処理等)を施してもよいし、樹脂基材上に易接着層を形成してもよい。このような処理を行うことにより、樹脂基材とPVA系樹脂層との密着性を向上させることができる。
A−2.積層体の延伸
積層体の延伸方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体的には、固定端延伸でもよいし、自由端延伸(例えば、周速の異なるロール間に積層体を通して一軸延伸する方法)でもよい。好ましくは、自由端延伸である。
積層体の延伸方向は、適宜、設定され得る。1つの実施形態においては、長尺状の積層体の長手方向に延伸する。この場合、代表的には、周速の異なるロール間に積層体を通して延伸する方法が採用される。別の実施形態においては、長尺状の積層体の幅方向に延伸する。この場合、代表的には、テンター延伸機を用いて延伸する方法が採用される。
延伸方式は、特に限定されず、空中延伸方式でもよいし、水中延伸方式でもよい。好ましくは、水中延伸方式である。水中延伸方式によれば、上記樹脂基材やPVA系樹脂層のガラス転移温度(代表的には、80℃程度)よりも低い温度で延伸し得、PVA系樹脂層を、その結晶化を抑えながら、高倍率に延伸することができる。その結果、優れた光学特性を有する偏光膜を作製することができる。
積層体の延伸は、一段階で行ってもよいし、多段階で行ってもよい。多段階で行う場合、例えば、上記自由端延伸と固定端延伸とを組み合わせてもよいし、上記水中延伸方式と空中延伸方式とを組み合わせてもよい。また、多段階で行う場合、後述の積層体の延伸倍率(最大延伸倍率)は、各段階の延伸倍率の積である。
積層体の延伸温度は、樹脂基材の形成材料、延伸方式等に応じて、任意の適切な値に設定され得る。空中延伸方式を採用する場合、延伸温度は、好ましくは樹脂基材のガラス転移温度(Tg)以上であり、さらに好ましくは樹脂基材のガラス転移温度(Tg)+10℃以上、特に好ましくはTg+15℃以上である。一方、積層体の延伸温度は、好ましくは170℃以下である。このような温度で延伸することで、PVA系樹脂の結晶化が急速に進むのを抑制して、当該結晶化による不具合(例えば、延伸によるPVA系樹脂層の配向を妨げる)を抑制することができる。
水中延伸方式を採用する場合、延伸浴の液温は、好ましくは40℃〜85℃、より好ましくは50℃〜85℃である。このような温度であれば、PVA系樹脂層の溶解を抑制しながら高倍率に延伸することができる。具体的には、上述のように、樹脂基材のガラス転移温度(Tg)は、PVA系樹脂層の形成との関係で、好ましくは60℃以上である。この場合、延伸温度が40℃を下回ると、水による樹脂基材の可塑化を考慮しても、良好に延伸できないおそれがある。一方、延伸浴の温度が高温になるほど、PVA系樹脂層の溶解性が高くなって、優れた光学特性が得られないおそれがある。延伸浴への積層体の浸漬時間は、好ましくは15秒〜5分である。
水中延伸方式を採用する場合、積層体をホウ酸水溶液中に浸漬させて延伸することが好ましい(ホウ酸水中延伸)。延伸浴としてホウ酸水溶液を用いることで、PVA系樹脂層に、延伸時にかかる張力に耐える剛性と、水に溶解しない耐水性とを付与することができる。具体的には、ホウ酸は、水溶液中でテトラヒドロキシホウ酸アニオンを生成してPVA系樹脂と水素結合により架橋し得る。その結果、PVA系樹脂層に剛性と耐水性とを付与して、良好に延伸することができ、優れた光学特性を有する偏光膜を作製することができる。
上記ホウ酸水溶液は、好ましくは、溶媒である水にホウ酸および/またはホウ酸塩を溶解させることにより得られる。ホウ酸濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜10重量部である。ホウ酸濃度を1重量部以上とすることにより、PVA系樹脂層の溶解を効果的に抑制することができ、より高特性の偏光膜を作製することができる。なお、ホウ酸またはホウ酸塩以外に、ホウ砂等のホウ素化合物、グリオキザール、グルタルアルデヒド等を溶媒に溶解して得られた水溶液も用いることができる。
後述の染色により、予め、PVA系樹脂層に二色性物質(代表的には、ヨウ素)が溶解および浸透されている場合、好ましくは、上記延伸浴(ホウ酸水溶液)にヨウ化物を配合する。ヨウ化物を配合することにより、PVA系樹脂層に溶解および浸透させたヨウ素の溶出を抑制することができる。ヨウ化物としては、例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化鉛、ヨウ化銅、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化錫、ヨウ化チタン等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、ヨウ化カリウムである。ヨウ化物の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは0.05重量部〜15重量部、より好ましくは0.5重量部〜8重量部である。
積層体の延伸倍率(最大延伸倍率)は、積層体の元長に対して、好ましくは5.0倍以上である。このような高い延伸倍率は、例えば、水中延伸方式(ホウ酸水中延伸)を採用することにより、達成し得る。なお、本明細書において「最大延伸倍率」とは、積層体が破断する直前の延伸倍率をいい、別途、積層体が破断する延伸倍率を確認し、その値よりも0.2低い値をいう。
好ましい実施形態においては、上記積層体を高温(例えば、95℃以上)で空中延伸した後、上記ホウ酸水中延伸および後述の染色を行う。このような空中延伸は、ホウ酸水中延伸に対する予備的または補助的な延伸として位置付けることができるため、以下「空中補助延伸」という。
空中補助延伸を組み合わせることで、積層体をより高倍率に延伸することができる場合がある。その結果、より優れた光学特性(例えば、偏光度)を有する偏光膜を作製することができる。例えば、上記樹脂基材としてポリエチレンテレフタレート系樹脂を用いた場合、ホウ酸水中延伸のみで延伸するよりも、空中補助延伸とホウ酸水中延伸とを組み合せる方が、樹脂基材の配向を抑制しながら延伸することができる。当該樹脂基材は、その配向性が向上するにつれて延伸張力が大きくなり、安定的な延伸が困難となったり、破断したりする。そのため、樹脂基材の配向を抑制しながら延伸することで、積層体をより高倍率に延伸することができる。
また、空中補助延伸を組み合わせることで、PVA系樹脂の配向性を向上させ、そのことにより、ホウ酸水中延伸後においてもPVA系樹脂の配向性を向上させ得る。具体的には、予め、空中補助延伸によりPVA系樹脂の配向性を向上させておくことで、ホウ酸水中延伸の際にPVA系樹脂がホウ酸と架橋し易くなり、ホウ酸が結節点となった状態で延伸されることで、ホウ酸水中延伸後もPVA系樹脂の配向性が高くなるものと推定される。その結果、優れた光学特性(例えば、偏光度)を有する偏光膜を作製することができる。
空中補助延伸における延伸倍率は、好ましくは3.5倍以下である。空中補助延伸の延伸温度は、PVA系樹脂のガラス転移温度以上であることが好ましい。延伸温度は、好ましくは95℃〜150℃である。なお、空中補助延伸と上記ホウ酸水中延伸とを組み合わせた場合の最大延伸倍率は、積層体の元長に対して、好ましくは5.0倍以上、より好ましくは5.5倍以上、さらに好ましくは6.0倍以上である。
A−3.染色
上記染色は、代表的には、PVA系樹脂層に二色性物質(好ましくは、ヨウ素)を溶解および浸透させることにより行う。当該溶解および浸透方法としては、例えば、ヨウ素を含む染色液にPVA系樹脂層(積層体)を浸漬させる方法、PVA系樹脂層に当該染色液を塗工する方法、当該染色液をPVA系樹脂層に噴霧する方法等が挙げられる。好ましくは、染色液に積層体を浸漬させる方法である。ヨウ素が良好に溶解および浸透し得るからである。
上記染色液は、好ましくは、ヨウ素水溶液である。ヨウ素の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは0.1重量部〜0.5重量部である。ヨウ素の水に対する溶解度を高めるため、ヨウ素水溶液にヨウ化物を配合することが好ましい。ヨウ化物の具体例は、上述のとおりである。ヨウ化物の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは0.02重量部〜20重量部、より好ましくは0.1重量部〜10重量部である。染色液の染色時の液温は、PVA系樹脂の溶解を抑制するため、好ましくは20℃〜50℃である。染色液にPVA系樹脂層を浸漬させる場合、浸漬時間は、PVA系樹脂層の透過率を確保するため、好ましくは5秒〜5分である。また、染色条件(濃度、液温、浸漬時間)は、最終的に得られる偏光膜の偏光度もしくは単体透過率が所定の範囲となるように、設定することができる。1つの実施形態においては、得られる偏光膜の偏光度が99.98%以上となるように、浸漬時間を設定する。別の実施形態においては、得られる偏光膜の単体透過率が40%〜44%となるように、浸漬時間を設定する。
染色処理は、任意の適切なタイミングで行い得る。上記水中延伸を行う場合、好ましくは、水中延伸の前に行う。
A−4.その他の処理
上記積層体は、延伸、染色以外に、そのPVA系樹脂層を偏光膜とするための処理が、適宜施され得る。偏光膜とするための処理としては、例えば、不溶化処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等が挙げられる。なお、これらの処理の回数、順序等は、特に限定されない。
上記不溶化処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂層を浸漬することにより行う。不溶化処理を施すことにより、PVA系樹脂層に耐水性を付与することができる。当該ホウ酸水溶液の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜4重量部である。不溶化浴(ホウ酸水溶液)の液温は、好ましくは20℃〜50℃である。好ましくは、不溶化処理は、上記水中延伸や上記染色処理の前に行う。
上記架橋処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂層を浸漬することにより行う。架橋処理を施すことにより、PVA系樹脂層に耐水性を付与することができる。当該ホウ酸水溶液の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜5重量部である。また、上記染色処理後に架橋処理を行う場合、さらに、ヨウ化物を配合することが好ましい。ヨウ化物を配合することにより、PVA系樹脂層に溶解および浸透させたヨウ素の溶出を抑制することができる。ヨウ化物の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜5重量部である。ヨウ化物の具体例は、上述のとおりである。架橋浴(ホウ酸水溶液)の液温は、好ましくは20℃〜60℃である。好ましくは、架橋処理は上記水中延伸の前に行う。好ましい実施形態においては、染色処理、架橋処理および水中延伸をこの順で行う。
上記洗浄処理は、代表的には、ヨウ化カリウム水溶液にPVA系樹脂層を浸漬することにより行う。上記乾燥処理における乾燥温度は、好ましくは30℃〜100℃である。
A−5.偏光膜
上記偏光膜は、実質的には、PVA系樹脂に溶解および浸透した二色性物質が配向されたPVA系樹脂膜である。偏光膜の厚みは、代表的には25μm以下であり、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下、さらに好ましくは7μm以下、特に好ましくは5μm以下である。一方、偏光膜の厚みは、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.5μm以上である。偏光膜は、好ましくは、波長380nm〜780nmのいずれかの波長で吸収二色性を示す。偏光膜の単体透過率は、好ましくは40.0%以上、より好ましくは41.0%以上、さらに好ましくは42.0%以上、特に好ましくは43.0%以上である。偏光膜の偏光度は、好ましくは99.8%以上、より好ましくは99.9%以上、さらに好ましくは99.95%以上である。
B.第1の保護フィルムの積層
B−1.積層の概略
上記積層体(PVA系樹脂層)に上記各処理を施した後、図1(b)に示すように、積層体の偏光膜(PVA系樹脂層)12側に第1の保護フィルム21を積層する。代表的には、長尺状の積層体に長尺状の第1の保護フィルムを、互いの長手方向を揃えるようにして積層する。1つの実施形態においては、第1の保護フィルム表面に接着剤を塗布して、偏光膜表面に第1の保護フィルムを貼り合わせる。
1つの実施形態においては、第1の保護フィルムの積層(貼り合わせ)は加熱下で行われる。加熱温度は、後述する接着剤が水系接着剤または溶剤系接着剤である場合には接着剤が乾燥する温度であり、接着剤が活性エネルギー線硬化型接着剤である場合には接着剤が硬化する温度である。加熱温度は、好ましくは50℃以上、より好ましくは55℃以上、さらに好ましくは60℃以上である。一方、加熱温度は、好ましくは80℃以下である。なお、第1の保護フィルムの積層の際に行う加熱は、上記積層体の乾燥処理と兼ねてもよい。
B−2.第1の保護フィルム
第1の保護フィルムは、得られる光学フィルム積層体が光学セルに貼り合わせられる際、光学セル側に配置される保護フィルムである。光学セル側に配置される保護フィルムを先に貼り合わせることにより、得られる光学フィルム積層体において所望でないカールの発生を防止することができる。結果として、光学セルに貼り合わせる際に気泡、シワ等の不具合の発生を防止し得る光学フィルム積層体を得ることができる。
第1の保護フィルムは、通常の保護フィルムであってもよく、光学補償機能を有していてもよい(位相差フィルムであってもよい)。好ましくは、第1の保護フィルムは光学補償機能を有する。このような構成であれば、第1の保護フィルムが光学補償フィルムを兼ねることができ、光学フィルム積層体のさらなる薄型化を実現することができる。さらに、第1の保護フィルムが光学補償機能を有する場合には、第1の保護フィルムを先に積層することにより所望でないカールが防止されるという本発明の効果がより顕著となる。第1の保護フィルムが光学補償機能を有する場合、その光学補償特性(例えば、屈折率楕円体、面内位相差、厚み方向位相差)は目的に応じて適切に設定され得る。
1つの実施形態においては、第1の保護フィルムの線膨張係数は、光学フィルム積層体の搬送方向および搬送方向に直交する方向の少なくとも一方において、後述する第2の保護フィルムの線膨張係数よりも大きい。一般的には、両側に線膨張係数が異なるフィルムを含む3層の積層体においては、線膨張係数が小さいフィルム側に凸となるカールが生じると予測される。しかし、本発明者らは、フィルムを逐次積層する場合において後のフィルムを積層する際に、後で積層するフィルム側が凹となるような力が発生し、そのような力により発生するカールが支配的となることを見出した。さらに、偏光膜の両側に特性の異なるフィルムを逐次積層する場合に、それらのフィルムの積層順序を規定することにより、上記のような力で発生するカールの方向および度合いを制御できることを見出した。その結果、本発明においては、上記の一般的な予測とは異なり、得られる光学フィルム積層体において線膨張係数が相対的に大きい第1の保護フィルム側に凸となるようなカールを発生させることができる。本発明のこのような効果を利用することにより、第1の保護フィルムとして上記のような光学補償機能を有するフィルム(線膨張係数が大きく、所望でないカールが発生する場合が多い)を用いることができる。第1の保護フィルムの搬送方向および搬送方向に直交する方向の線膨張係数はいずれも、例えば10(10−6/K)以上100(10−6/K)以下である。なお、線膨張係数は、JIS K 7197に準じて求められる。
第1の保護フィルムとしては、光学フィルム積層体が光学セルに貼り合わせられる際に光学セル側に配置され得る任意の適切な樹脂フィルムが採用され得る。保護フィルムの形成材料としては、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂、ノルボルネン系樹脂等のシクロオレフィン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂等が挙げられる。なお、「(メタ)アクリル系樹脂」とは、アクリル系樹脂および/またはメタクリル系樹脂をいう。
第1の保護フィルムの厚みは、代表的には10μm〜100μmであり、好ましくは15μm〜60μmである。第1の保護フィルムの厚みは、代表的には第2の保護フィルムの厚みよりも薄い。一般的には、両側に厚みが異なるフィルムを含む3層の積層体においては、厚みが大きいフィルム側に凸となるカールが生じると予測される。しかし、本発明によれば、当業界における一般的な予測とは異なり、厚みが相対的に小さい第1の保護フィルム側に凸となるようなカールを発生させることができる。このようなカールを発生させるメカニズムは、線膨張係数に関して説明したものと同様であると推定され得る。
B−3.積層に用いられる接着剤
第1の保護フィルムの積層に用いられる接着剤としては、任意の適切な接着剤が採用され得る。具体的には、接着剤としては、水系接着剤であってもよく溶剤系接着剤であってもよく活性エネルギー線硬化型接着剤であってもよい。
活性エネルギー線硬化型接着剤としては、活性エネルギー線の照射によって硬化し得る接着剤であれば、任意の適切な接着剤が用いられ得る。活性エネルギー線硬化型接着剤としては、例えば、紫外線硬化型接着剤、電子線硬化型接着剤等が挙げられる。活性エネルギー線硬化型接着剤の硬化型の具体例としては、ラジカル硬化型、カチオン硬化型、アニオン硬化型、これらの組み合わせ(例えば、ラジカル硬化型とカチオン硬化型のハイブリッド)が挙げられる。
活性エネルギー線硬化型接着剤としては、例えば、硬化成分として(メタ)アクリレート基や(メタ)アクリルアミド基などのラジカル重合性基を有する化合物(例えば、モノマーおよび/またはオリゴマー)を含有する接着剤が挙げられる。
活性エネルギー線硬化型接着剤およびその硬化方法の具体例は、例えば、特開2012−144690号公報に記載されている。当該記載は、本明細書に参考として援用される。
水系接着剤としては、任意の適切な水系接着剤が採用され得る。好ましくは、PVA系樹脂を含む水系接着剤が用いられる。水系接着剤に含まれるPVA系樹脂の平均重合度は、接着性の点から、好ましくは100〜5500程度、さらに好ましくは1000〜4500である。平均ケン化度は、接着性の点から、好ましくは85モル%〜100モル%程度、さらに好ましくは90モル%〜100モル%である。
水系接着剤に含まれるPVA系樹脂は、好ましくは、アセトアセチル基を含有する。PVA系樹脂層と保護フィルムとの密着性に優れ、耐久性に優れ得るからである。アセトアセチル基含有PVA系樹脂は、例えば、PVA系樹脂とジケテンとを任意の方法で反応させることにより得られる。アセトアセチル基含有PVA系樹脂のアセトアセチル基変性度は、代表的には0.1モル%以上であり、好ましくは0.1モル%〜40モル%程度、さらに好ましくは1モル%〜20モル%、特に好ましくは1モル%〜7モル%である。なお、アセトアセチル基変性度はNMRにより測定した値である。
水系接着剤の樹脂濃度は、好ましくは0.1重量%〜15重量%、さらに好ましくは0.5重量%〜10重量%である。
接着剤の塗布時の厚みは、任意の適切な値に設定され得る。例えば、硬化後または加熱(乾燥)後に、所望の厚みを有する接着剤層が得られるように設定する。接着剤層の厚みは、好ましくは0.01μm〜7μm、より好ましくは0.01μm〜5μm、さらに好ましくは0.01μm〜2μm、最も好ましくは0.01μm〜1μmである。接着剤層の厚みが薄すぎると、接着剤自体の凝集力が得られず、接着強度が得られないおそれがある。接着剤層の厚みが熱すぎると、光学フィルム積層体が耐久性を満足できない場合がある。
C.樹脂基材の剥離
次に、図1(c)に示すように、樹脂基材11と偏光膜12と第1の保護フィルム21との積層体から樹脂基材11を剥離する。剥離方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。例えば、図1(c)に示すように樹脂基材11を下方に引っ張って剥離してもよく、偏光膜12と第1の保護フィルム21との積層体を上方に引っ張ることにより樹脂基材11を剥離してもよい。
1つの実施形態においては、樹脂基材11を剥離した際に、偏光膜12と第1の保護フィルム21との積層体は、第1の保護フィルム21側に凸となっている。第1の保護フィルムは光学セル側に配置されるので、このような構成であれば、得られる光学フィルム積層体の光学セルへの貼り合わせが容易となる。
D.第2の保護フィルムの積層
樹脂基材を剥離した後、図1(d)に示すように、積層体の樹脂基材を剥離した側に第2の保護フィルム22を積層する。このようにして、光学フィルム積層体100が得られる。代表的には、長尺状の積層体に長尺状の第2の保護フィルムを、互いの長手方向を揃えるようにして積層する。1つの実施形態においては、第2の保護フィルムに接着剤を塗布して、第2の保護フィルムを積層体の剥離した側(実質的には偏光膜表面)に貼り合わせる。第2の保護フィルムの積層条件(例えば、加熱温度)および用いられる接着剤は、第1の保護フィルムの積層に関して説明したとおりである。
第2の保護フィルムは、得られる光学フィルム積層体が光学セルに貼り合わせられる際、光学セルと反対側に配置される保護フィルムであり、好ましくは視認側に配置される保護フィルムである。光学セルと反対側に配置される保護フィルムを樹脂基材の剥離面に貼り合わせることにより、光学セルへの貼り合わせが容易な光学フィルム積層体を得ることができる。
第2の保護フィルムは、目的に応じて任意の適切な表面処理が施されていてもよい。表面処理の具体例としては、ハードコート処理、反射防止処理、スティッキング防止処理、拡散処理、アンチグレア処理が挙げられる。
1つの実施形態においては、第2の保護フィルムの線膨張係数は、光学フィルム積層体の搬送方向および搬送方向に直交する方向の少なくとも一方において、上記の第1の保護フィルムの線膨張係数よりも小さい。上記のとおり、本発明においては、当業界の技術常識によれば得られる光学フィルム積層体において線膨張係数が相対的に小さい第2の保護フィルム側に凸となるようなカールが発生すると予測されるところ、第1の保護フィルムと第2の保護フィルムの積層順序を規定することにより、線膨張係数が相対的に大きい第1の保護フィルム側に凸となるようなカールを発生させることができる。なお、第2の保護フィルムの搬送方向および搬送方向に直交する方向の線膨張係数はいずれも、例えば10(10−6/K)以上100(10−6/K)以下である。
第2の保護フィルムとしては、光学フィルム積層体が光学セルに貼り合わせられる際に光学セルと反対側に配置され得る任意の適切な樹脂フィルムが採用され得る。保護フィルムの形成材料としては、例えば、ノルボルネン系樹脂等のシクロオレフィン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂等が挙げられる。なお、「(メタ)アクリル系樹脂」とは、アクリル系樹脂および/またはメタクリル系樹脂をいう。
第2の保護フィルムの厚みは、代表的には20μm〜100μmであり、好ましくは10μm〜60μmである。第2の保護フィルムの厚みは、代表的には第1の保護フィルムの厚みよりも分厚い。
1つの実施形態においては、光学フィルム積層体100は、第1の保護フィルム21側に凸となっている。第1の保護フィルムは光学セル側に配置されるので、このような構成であれば、当該光学フィルム積層体の光学セルへの貼り合わせが容易となる。
以上のようにして、光学フィルム積層体が作製され得る。このような光学フィルム積層体は、光学セルへの貼り合わせが容易であり、光学セルに貼り合わせられる際の気泡、シワ等の不具合の発生が防止され得る。その結果、このような光学フィルム積層体を用いることにより、外観に優れた画像表示装置を得ることができる。光学フィルム積層体が用いられ得る光学セルの代表例としては、液晶セル、有機エレクトロルミネセンス(EL)セルが挙げられる。したがって、画像表示装置の代表例としては、液晶表示装置、有機EL表示装置が挙げられる。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
[実施例1]
樹脂基材として、非晶質ポリエチレンテレフタレート(A−PET)フィルム(三菱化学社製、商品名「ノバクリアSH046」、厚み:200μm)を用いた。この樹脂基材表面にコロナ処理(58W/m/min)を施した。
一方、アセトアセチル変性PVA(日本合成化学工業(株)製、商品名「ゴーセファイマーZ200」、重合度1200、ケン化度99.0%以上、アセトアセチル変性度4.6%)を1wt%添加したPVA(重合度4200、ケン化度99.2%)を用意して、乾燥後の膜厚が12μmになるように樹脂基材のコロナ処理面に塗布し、60℃の雰囲気下において熱風乾燥により10分間乾燥して、基材上にPVA系樹脂層を設けた積層体を作製した。
得られた積層体を、130℃のオーブン内で周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に2.0倍に自由端一軸延伸した(空中補助延伸)。
次いで、積層体を、液温30℃の不溶化浴(水100重量部に対して、ホウ酸を3重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(不溶化処理)。
次いで、積層体を、液温30℃の染色浴(水を溶媒として、ヨウ素濃度が0.08重量%〜0.25重量%、ヨウ化カリウム濃度が0.56重量%〜1.75重量%、ヨウ素とヨウ化カリウムの濃度比が1:7)に浸漬し、PVA系樹脂層にヨウ素を溶解および浸透させた(染色処理)。なお、浸漬時間および染色浴のヨウ素濃度は、得られる偏光膜(実質的にはPVA系樹脂層)の単体透過率が42.0%となるように調整した。
次いで、積層体を、液温30℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合し、ホウ酸を4重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に60秒間浸漬させた(架橋処理)。
その後、積層体を、液温70℃のホウ酸水溶液(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合し、ヨウ化カリウムを5重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させながら、周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に一軸延伸を行った(水中延伸)。水中延伸の延伸倍率は2.0倍であり、したがって最終的な延伸倍率は5.4倍であった。このようにして、樹脂基材上に偏光膜を作製した。
その後、積層体を液温30℃の洗浄浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3.5重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた(洗浄処理)。さらに、積層体を60℃の温風により乾燥した(乾燥処理)。
続いて、偏光膜と樹脂基材の積層体の偏光膜表面にPVA系接着剤を介して、第1の保護フィルム(シクロオレフィン系フィルム、厚み25μm、搬送方向の線膨張係数95×10−6/K、搬送方向に直交する方向の線膨張係数68×10−6/K)をロール・トゥ・ロール方式で貼り合わせて、樹脂基材/偏光膜/第1の保護フィルムの積層体を作製した。さらに、この積層体から樹脂基材を剥離した後、剥離面にUV硬化型接着剤を介して第2の保護フィルム(アクリル系フィルム、厚み40μm、搬送方向の線膨張係数48×10−6/K、搬送方向に直交する方向の線膨張係数47×10−6/K)を貼り合わせた。
このようにして、厚み5μmの偏光膜を有する長尺状の光学フィルム積層体を作製した。
得られた光学フィルム積層体を所定サイズに枚葉切断し、そのカールの状態を目視により観察した。カールの状態を図2に示す。この光学フィルム積層体を、第1の保護フィルムを液晶セル側に配置して液晶セルに貼り合わせた。その結果、気泡、シワ等の不具合を発生することなく液晶セルに良好に貼り合わせることができた。
[実施例2]
第1の保護フィルム(シクロオレフィン系フィルム)の厚みを18μmとし、搬送方向の線膨張係数を80×10−6/Kとし、搬送方向に直交する方向の線膨張係数を36×10−6/Kとしたこと以外は実施例1と同様にして光学フィルム積層体を作製した。実施例1と同様にして、得られた光学フィルム積層体のカールの状態を目視により観察した。カールの状態を図3に示す。この光学フィルム積層体にはある程度のカールが発生していたが、第1の保護フィルム側に凸であった。その結果、この光学フィルム積層体を、第1の保護フィルムを液晶セル側に配置して液晶セルに貼り合わせた際、気泡、シワ等の不具合を発生することなく液晶セルに良好に貼り合わせることができた。
[比較例1]
偏光膜と樹脂基材の積層体の偏光膜表面に第2の保護フィルム(アクリル系フィルム、厚み40μm、搬送方向の線膨張係数48×10−6/K、搬送方向に直交する方向の線膨張係数47×10−6/K)を貼り合わせて樹脂基材/偏光膜/第2の保護フィルムの積層体を作製し、この積層体から樹脂基材を剥離した後、第1の保護フィルム(シクロオレフィン系フィルム、厚み25μm、搬送方向の線膨張係数95×10−6/K、搬送方向に直交する方向の線膨張係数68×10−6/K)を貼り合わせた。すなわち、第1の保護フィルムと第2の保護フィルムの貼り合わせ順序を逆にしたこと以外は実施例1と同様にして光学フィルム積層体を作製した。実施例1と同様にして、得られた光学フィルム積層体のカールの状態を目視により観察した。カールの状態を図4に示す。この光学フィルム積層体は第2の保護フィルム側に凸のカールがひどく筒状となっており、液晶セルへの貼り合わせが困難であった。
[比較例2]
第2の保護フィルムとして厚み50μmのポリエチレンテレフタレート系フィルムを用い、第1の保護フィルムとして厚み18μmのシクロオレフィン系フィルム(搬送方向の線膨張係数80×10−6/Kとし、搬送方向に直交する方向の線膨張係数36×10−6/K)を用いたこと以外は比較例1と同様にして光学フィルム積層体を作製した。実施例1と同様にして、得られた光学フィルム積層体のカールの状態を目視により観察した。カールの状態を図5に示す。この光学フィルム積層体は第2の保護フィルム側に凸のカールがひどく筒状となっており、液晶セルへの貼り合わせが困難であった。
実施例1(図2)と比較例1(図4)とを比較すると明らかなように、液晶セル側に配置される第1の保護フィルムを先に貼り合わせることにより、カールが劇的に改善されることがわかる。さらに、上記のとおり、実施例2の光学フィルム積層体は第1の保護フィルム側(液晶セル側)に凸にカールしているのに対し、比較例2の光学フィルム積層体は第2の保護フィルム側(液晶セルと反対側)に凸にカールしていた。その結果、実施例2の光学フィルム積層体が液晶セルに良好に貼り合わせることができたのに対し、比較例2の光学フィルム積層体は液晶セルへの貼り合わせが困難であった。
本発明の光学フィルム積層体は、液晶テレビ、液晶ディスプレイ、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯ゲーム機、カーナビゲーション、コピー機、プリンター、ファックス、時計、電子レンジ等の液晶パネル、有機ELパネルの反射防止膜に好適に用いられる。
10 積層体
11 樹脂基材
12 ポリビニルアルコール系樹脂層(偏光膜)
21 第1の保護フィルム
22 第2の保護フィルム
100 光学フィルム積層体

Claims (5)

  1. 樹脂基材と該樹脂基材の片側に形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを有する積層体を延伸、染色して、該樹脂基材上に偏光膜を作製する工程と、
    該偏光膜の該樹脂基材と反対側に第1の保護フィルムを積層する工程と、
    該樹脂基材を剥離して、該偏光膜の該樹脂基材を剥離した側に第2の保護フィルムを積層する工程と、を含み、
    該第1の保護フィルムが、光学フィルム積層体が光学セルに貼り合わせられた際に該光学セル側に配置される保護フィルムであり、該第2の保護フィルムが、該光学フィルム積層体が光学セルに貼り合わせられた際に該光学セルと反対側に配置される保護フィルムであり、かつ
    該光学フィルム積層体の搬送方向および搬送方向に直交する方向の少なくとも一方において、該第1の保護フィルムの線膨張係数が該第2の保護フィルムの線膨張係数よりも大きい、
    光学フィルム積層体の製造方法。
  2. 前記樹脂基材を剥離した際に、前記第1の保護フィルムと前記偏光膜との積層体が、該第1の保護フィルム側に凸となっている、請求項1に記載の製造方法。
  3. 前記第1の保護フィルムおよび前記第2の保護フィルムの搬送方向および搬送方向に直交する方向の線膨張係数がいずれも10(10−6/K)以上100(10−6/K)以下である、請求項1または2に記載の製造方法。
  4. 前記第1の保護フィルムが光学補償機能を有する、請求項1から3のいずれかに記載の製造方法。
  5. 前記第1の保護フィルムおよび/または前記第2の保護フィルムの積層が加熱下で行われる、請求項1から4のいずれかに記載の製造方法。
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