JP5548444B2 - 偏光板の製造方法 - Google Patents
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上記偏光フィルムは、二色性染料を含む水溶液を用いて染色された長尺のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、ホウ酸を含む水溶液に浸漬するホウ酸処理工程を含む方法によって作製され、
上記ホウ酸処理工程では、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、その長さ方向に対して150〜380N/mの張力を保持しながら浸漬することを特徴としている。
偏光フィルムは、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。本発明の偏光板の製造方法では、偏光板におけるムラの発生を抑えるために、偏光板の製造に用いられる偏光フィルムの作製方法に主たる特徴がある。具体的には、偏光フィルムを製造するときのホウ酸処理工程において、偏光フィルムの製造に用いられるポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、その長さ方向に対して150〜380N/mの張力を保持しながら浸漬する。
ここで、本発明に係る偏光板の製造方法に用いられる偏光フィルムの作製方法を、図3に基づいて説明する。図3は、偏光フィルムの作製方法の一実施形態を概略的に表す図である。図3に示すように、未延伸のポリビニルアルコール系樹脂フィルム11を膨潤槽12(膨潤処理工程)、染色槽13(染色処理工程)、ホウ酸処理槽14(ホウ酸処理工程)および洗浄槽15(洗浄工程)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ポリビニルアルコール系樹脂フィルム11を一軸延伸し、最後に乾燥炉16において乾燥(乾燥工程)を行うことにより、偏光フィルム17は作製される。それぞれの工程におけるポリビニルアルコール系樹脂フィルム11の張力は、ニップロール18によって制御される。ポリビニルアルコール系樹脂フィルム11の搬送方向は、ガイドロール19によって制御される。図3において符号18は一つのニップロールしか指していないが、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムのロール20と偏光フィルムのロール21との間に位置する白色の丸で表されている部材はすべてニップロールである。また、図3において符号19は一つのガイドロールしか指していないが、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムのロール20と偏光フィルムのロール21との間に位置する黒色の丸で表されている部材はすべてガイドロールである。
上述した第1の方法および第2の方法の、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る。例えば、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム(基材フィルム)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、熱ロール延伸法(例えば、特許第2731813号公報に記載)、テンター延伸法等がある。
膨潤処理工程は、基材フィルム表面の異物除去、基材フィルム中の可塑剤除去、次工程での易染色性の付与、基材フィルムの可塑化等の目的で行われる。処理条件は、これらの目的が達成できる範囲で、且つ基材フィルムの極端な溶解、失透等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基材フィルムを膨潤させる場合には、例えば20〜70℃、好ましくは30〜60℃の水溶液に基材フィルムを浸漬して行われる。基材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基材フィルムを膨潤させる場合には、例えば10〜50℃、好ましくは20〜40℃の水溶液に基材フィルムを浸漬して行われる。基材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。
染色処理工程は、基材フィルムに二色性色素を吸着、配向させる等の目的で行われる。処理条件は、これらの目的が達成できる範囲で、且つ基材フィルムの極端な溶解、失透等の不具合が生じない範囲で決定される。
ホウ酸処理工程は、水100重量部に対してホウ酸を1〜10重量部含有するホウ酸処理用水溶液に、上記染色処理工程において二色性色素を用いて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、ホウ酸処理用水溶液にヨウ化物を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、例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化亜鉛等が挙げられる。また、ヨウ化物以外の化合物、例えば塩化亜鉛、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、硫酸ナトリウム等を共存させてもよい。
ホウ酸処理工程の後、洗浄工程が行われる。洗浄工程は、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する、水をシャワーとして噴霧する、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。洗浄工程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。
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、設備上の制約等から、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、偏光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、偏光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、例えば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。
乾燥工程を除く、延伸処理後のそれぞれの工程において、基材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、染色処理工程で基材フィルムの延伸を終了した場合は、以後のホウ酸処理工程および洗浄工程において張力制御を行う。染色処理工程の前工程で基材フィルムの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において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洗浄工程までのそれぞれの工程において張力制御を行うか、あるいは、最初から3段目までのホウ酸処理工程で基材フィルムを延伸し、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洗浄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。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基材フィルムを延伸し、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洗浄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、ホウ酸処理工程後に、上述したヨウ化物処理工程または亜鉛処理工程を行う場合には、これらの工程においても張力制御を行うことができる。
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、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。酢酸ビニルと共重合可能な他の単量体としては、例えば、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等が挙げられる。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。
本発明の偏光板の製造方法では、上述の偏光フィルムにおける一方の面に、接着剤層を介して第一の保護フィルムが貼合(積層)される。第一の保護フィルムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、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等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等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等、当該分野において広く用いられているフィルムを挙げることができる。
本発明の偏光板の製造方法において、偏光フィルムと第一の保護フィルムとは、例えば、水溶媒系接着剤、有機溶媒系接着剤、ホットメルト系接着剤、無溶剤型接着剤、光硬化性接着剤等を用いた接着剤層を介して貼合される。
本発明の製造方法における貼合工程に供される剥離可能な第二の保護フィルム(第二の保護フィルム)は、偏光フィルムと第一の保護フィルムとを貼合するときに、第一の保護フィルムと反対側の偏光フィルム表面をキズ等から保護するために用いるものである。この第二の保護フィルムは、例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、偏光板を液晶表示装置に張り合わせる場合等、必要がなくなった段階で剥離される。
本発明の偏光板の製造方法は、上述した第一の保護フィルム、偏光フィルム、および第二の保護フィルムを、偏光フィルムの片面に接着剤層を介して第一の保護フィルムが接し、且つ偏光フィルムの接着剤層と接していない面に第二の保護フィルムが接するように貼合(積層)する貼合工程を含む。また、偏光フィルムと第一の保護フィルムとの間に形成される接着剤層として水系接着剤を用いる場合は、偏光フィルムと第一の保護フィルムとを貼合した後に、水系接着剤中に含まれる水を除去するため、積層したフィルムを乾燥させる乾燥工程をさらに含んでもよい。
貼合工程において、偏光フィルムと第一の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、例えば偏光フィルムおよび/または第一の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等により貼合する方法等を挙げることができる。偏光フィルムと第一の保護フィルムとの間に接着剤層を形成する方法は、上記「3.接着剤層」の項で説明したので、ここでは省略する。通常、接着剤は、その調製後、15〜40℃の温度条件下においてで塗布される。貼合温度は、通常15〜30℃の範囲である。
乾燥工程では、偏光フィルムと第一の保護フィルムと貼合するための接着剤として水系接着剤を用いた場合に、水系接着剤中に含まれる水を除去するために、第一の保護フィルムと第二の保護フィルムとが貼合された偏光フィルム(以下、「積層フィルム」と称する)を乾燥させる。乾燥は、適切な温度に保持された乾燥炉内を、積層フィルムを連続的に通過させることにより行なわれる。例えば、積層フィルムを、乾燥炉内を連続して通過させながら、乾燥後の積層フィルム(偏光板)をロール状に巻き取っていくことにより行うことができるが、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、例えば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。
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やレーザー等により切断(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。
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倍に一軸延伸した(延伸工程)。さらに、一軸延伸したポリビニルアルコールフィルムの緊張状態に保ったまま、60℃の純水に1分間浸漬した(膨潤処理工程)。その後、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(染色処理工程)。その後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水の重量比が10.5/7.5/100の水溶液において、ポリビニルアルコールフィルムの延伸方向に対する張力を349N/mに保ちながら、72℃で300秒間浸漬した(ホウ酸処理工程)。引き続き10℃の純水で5秒間洗浄した(洗浄工程)。その後、90℃で180秒間乾燥して(乾燥工程)、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。
上記ホウ酸処理工程におけるポリビニルアルコールフィルムの延伸方向に対する張力を、それぞれ、表1に示す値とした以外は、実施例1と同様の方法によって実施例2〜4および比較例1〜4の偏光板を作製した。また、偏光フィルムの両面に、第一の保護フィルムとして、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のフィルムを上記接着剤を介して、ニップロールにより貼合した以外は、比較例3と同様の方法によって比較例5の偏光板を作製した。
2 第一の保護フィルム
3 第二の保護フィルム
4 接着剤層
5 粘着剤層
10 偏光板
11 ポリビニルアルコール系樹脂フィルム
12 膨潤槽
13 染色槽
14 ホウ酸処理槽
15 洗浄槽
16 乾燥炉
17 偏光フィルム
18 ニップロール
19 ガイドロール
20 ポリビニルアルコール系樹脂フィルムのロール
21 偏光フィルムのロール
Claims (4)
- ポリビニルアルコール系樹脂フィルムからなる偏光フィルムの一方の面に接着剤層を介して第一の保護フィルムが貼合され、且つ他方の面に剥離可能な第二の保護フィルムが貼合されてなる偏光板の製造方法であって、
上記偏光フィルムは、二色性染料を含む水溶液を用いて染色された長尺のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、ホウ酸を含む水溶液に浸漬するホウ酸処理工程を含む方法によって作製され、
上記ホウ酸処理工程では、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、その長さ方向に対して150〜380N/mの単位幅当たりの張力を保持しながら浸漬することを特徴とする偏光板の製造方法。 - 上記第一の保護フィルムは、酢酸セルロース系樹脂からなることを特徴とする請求項1に記載の偏光板の製造方法。
- 上記二色性染料は、ヨウ素であることを特徴とする請求項1または2に記載の偏光板の製造方法。
- 上記ホウ酸処理工程では、延伸後の上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の偏光板の製造方法。
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