JP5688427B2 - 偏光性積層フィルムの製造方法及び偏光板の製造方法 - Google Patents
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Description
[1] 基材フィルムの少なくとも一方の面にポリビニルアルコール系樹脂を含有する塗工液を塗工した後、乾燥させることによりポリビニルアルコール系樹脂層を形成して積層フィルムを得る樹脂層形成工程と、
前記積層フィルムを延伸して延伸フィルムを得る延伸工程と、
前記延伸フィルムのポリビニルアルコール系樹脂層を二色性色素で染色して偏光子層を形成することにより偏光性積層フィルムを得る染色工程と、
をこの順で備え、
前記延伸工程は、
下記式(1):
第1幅残存率R1=第1延伸工程後のフィルム幅/第1延伸工程前のフィルム幅×100(%) (1)
で表わされる第1幅残存率R1が60%以上100%未満となるように延伸を行う第1延伸工程と、
下記式(2):
第2幅残存率R2=第2延伸工程後のフィルム幅/第1延伸工程後のフィルム幅×100(%) (2)
で表わされる第2幅残存率R2が前記第1幅残存率R1よりも小さくなるように自由端一軸延伸を行う第2延伸工程と、
を含む、偏光性積層フィルムの製造方法。
前記第2延伸工程においては、加熱雰囲気下での空中延伸によって延伸を行う、[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
前記偏光性積層フィルムの偏光子層上に保護フィルムを貼合して貼合フィルムを得る工程と、
前記貼合フィルムから前記基材フィルムを剥離する工程と、
を備える、偏光板の製造方法。
図1は、本発明に係る偏光性積層フィルムの製造方法及び偏光板の製造方法の好ましい実施形態を示すフローチャートである。本実施形態の偏光性積層フィルムの製造方法は、下記工程:
〔1〕基材フィルムの少なくとも一方の面にポリビニルアルコール系樹脂を含有する塗工液を塗工した後、乾燥させることによりポリビニルアルコール系樹脂層を形成して積層フィルムを得る樹脂層形成工程S10、
〔2〕積層フィルムを延伸して延伸フィルムを得る延伸工程S20、
〔3〕延伸フィルムのポリビニルアルコール系樹脂層を二色性色素で染色して偏光子層を形成することにより偏光性積層フィルムを得る染色工程S30、
をこの順で含む。
本工程は、基材フィルムの少なくとも一方の面にポリビニルアルコール系樹脂層を形成して積層フィルムを得る工程である。このポリビニルアルコール系樹脂層は、延伸工程S20及び染色工程S30を経て偏光子層となる層である。ポリビニルアルコール系樹脂層は、ポリビニルアルコール系樹脂を含有する塗工液を基材フィルムの片面又は両面に塗工し、塗工層を乾燥させることにより形成することができる。このような方法によれば、ポリビニルアルコール系樹脂層、ひいては偏光子層の厚みを小さくすることができるため、偏光性積層フィルム及び偏光板の薄肉軽量化に有利である。樹脂層形成工程S10は、典型的には、長尺の基材フィルムの巻回し品であるフィルムロールから基材フィルムを連続的に巻出し、これを搬送させながら連続的に行われる。フィルム搬送はガイドロールなどを用いて行うことができる。
基材フィルムは熱可塑性樹脂から構成することができ、中でも透明性、機械的強度、熱安定性、延伸性などに優れる熱可塑性樹脂から構成することが好ましい。このような熱可塑性樹脂の具体例は、例えば、鎖状ポリオレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂など)のようなポリオレフィン系樹脂;ポリエステル系樹脂;(メタ)アクリル系樹脂;セルローストリアセテート、セルロースジアセテートのようなセルロースエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;ポリビニルアルコール系樹脂;ポリ酢酸ビニル系樹脂;ポリアリレート系樹脂;ポリスチレン系樹脂;ポリエーテルスルホン系樹脂;ポリスルホン系樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリイミド系樹脂;及びこれらの混合物、共重合物などを含む。
塗工液は、好ましくはポリビニルアルコール系樹脂の粉末を良溶媒(例えば水)に溶解させて得られるポリビニルアルコール系樹脂溶液である。ポリビニルアルコール系樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂及びその誘導体が挙げられる。ポリビニルアルコール樹脂の誘導体としては、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタールなどの他、ポリビニルアルコール樹脂をエチレン、プロピレンのようなオレフィン類で変性したもの;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸のような不飽和カルボン酸類で変性したもの;不飽和カルボン酸のアルキルエステルで変性したもの;アクリルアミドで変性したものなどが挙げられる。変性の割合は30モル%未満であることが好ましく、10モル%未満であることがより好ましい。30モル%を超える変性を行った場合には、二色性色素を吸着しにくくなり、偏光性能が低くなってしまう不具合を生じ得る。上述のポリビニルアルコール系樹脂の中でも、ポリビニルアルコール樹脂を用いることが好ましい。
ケン化度(モル%)=〔(水酸基の数)÷(水酸基の数+酢酸基の数)〕×100
で定義される。
上記塗工液を基材フィルムに塗工する方法は、ワイヤーバーコーティング法;リバースコーティング、グラビアコーティングのようなロールコーティング法;ダイコート法;カンマコート法;リップコート法;スピンコーティング法;スクリーンコーティング法;ファウンテンコーティング法;ディッピング法;スプレー法などの公知の方法から適宜選択することができる。
プライマー層は、プライマー層形成用塗工液を基材フィルム表面に塗工した後、乾燥させることにより形成することができる。プライマー層形成用塗工液は、基材フィルムとポリビニルアルコール系樹脂層との両方にある程度強い密着力を発揮する成分を含む。プライマー層形成用塗工液は通常、このような密着力を付与する樹脂成分と溶媒とを含有する。樹脂成分としては、好ましくは透明性、熱安定性、延伸性などに優れる熱可塑樹脂が用いられ、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂などが挙げられる。中でも、良好な密着力を与えるポリビニルアルコール系樹脂が好ましく用いられる。
本工程は、基材フィルム及びポリビニルアルコール系樹脂層からなる積層フィルムを延伸して延伸フィルムを得る工程である。本発明において延伸工程S20は多段延伸からなり、すなわち、第1幅残存率R1が60%以上100%未満となるように延伸を行う第1延伸工程と、第2幅残存率R2が第1幅残存率R1よりも小さくなるように自由端一軸延伸を行う第2延伸工程とをこの順で含む。
第1幅残存率R1=第1延伸工程後のフィルム幅/第1延伸工程前のフィルム幅×100(%) (1)
で表わされ、「第2幅残存率R2」は、下記式(2):
第2幅残存率R2=第2延伸工程後のフィルム幅/第1延伸工程後のフィルム幅×100(%) (2)
で表わされる。
第1延伸工程は、積層フィルム幅の収縮ができるだけ生じないようにして延伸を行う工程であり、具体的には、上で定義した第1幅残存率R1が60%以上100%未満となるように延伸を行う。第1幅残存率R1は、好ましくは62%以上、より好ましくは65%以上である。また、好ましくは95%以下、より好ましくは90%以下、さらに好ましくは80%以下である。第1幅残存率R1が60%以上となるように積層フィルム幅の収縮を抑えて延伸を行うことにより、偏光性能向上効果を得ることができる。第1幅残存率R1があまり高いと、第1延伸工程を設けることの意義が薄れる傾向にある。
第2延伸工程は、上で定義した第2幅残存率R2が第1幅残存率R1よりも小さくなるように自由端一軸延伸を行う工程であり、第1延伸工程の後に行う。自由端一軸延伸を行う第2延伸工程の前にフィルム幅の収縮を拘束した第1延伸工程を実施しない場合には、本発明において求められるような高い偏光性能が得られないことは上述のとおりであるが、第1延伸工程のみを行い、第2延伸工程を実施しない場合や、第2幅残存率R2が第1幅残存率R1以上である場合にも本発明において求められるような高い偏光性能は得られない。これは、第1延伸工程ではフィルム幅方向が縮もうとしているのに抗してフィルム幅の収縮を拘束して延伸を行うため、フィルム幅方向にも延伸されているような効果が生じてフィルム搬送方向へのポリビニルアルコール系樹脂の高分子鎖の配向性が十分に高まらないためである。従って、優れた偏光性能を得るために、本発明において第1延伸工程及びその後のフィルム幅の収縮の拘束を比較的緩和した第2延伸工程はともに必須の工程である。
本工程は、延伸フィルムのポリビニルアルコール系樹脂層を二色性色素で染色してこれを吸着配向させ、偏光子層とする工程である。本工程を経て基材フィルムの片面又は両面に偏光子層が積層された偏光性積層フィルムが得られる。染色工程S30は、典型的には、長尺の延伸フィルムを搬送させながら、又は、長尺の延伸フィルムの巻回し品であるフィルムロールから延伸フィルムを連続的に巻出し、これを搬送させながら連続的に行われる。フィルム搬送はガイドロールなどを用いて行うことができる。
本発明の偏光板の製造方法は、基本的に、上述の偏光性積層フィルムを用意する工程、偏光性積層フィルムの偏光子層上に保護フィルムを貼合して貼合フィルムを得る貼合工程S40、貼合フィルムから基材フィルムを剥離除去する剥離工程S50をこの順で含む。また、剥離工程S50を実施することなく、貼合工程S40によって得られる基材フィルム、偏光子層及び保護フィルムを含む積層体を偏光板として用いることもできる。
本工程は、偏光性積層フィルムの偏光子層上、すなわち、偏光子層の基材フィルム側とは反対側の面に保護フィルムを貼合して貼合フィルムを得る工程である。保護フィルムは、接着剤や粘着剤を用いて偏光子層に貼合することができる。偏光性積層フィルムが基材フィルムの両面に偏光子層を有する場合は通常、両面の偏光子層上にそれぞれ保護フィルムが貼合される。この場合、これらの保護フィルムは同種の保護フィルムであってもよいし、異種の保護フィルムであってもよい。
保護フィルムは、例えば、鎖状ポリオレフィン系樹脂(ポリプロピレン系樹脂など)、環状ポリオレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂など)のようなポリオレフィン系樹脂;セルローストリアセテート、セルロースジアセテートのようなセルロースエステル系樹脂;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のようなポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;(メタ)アクリル系樹脂;又はこれらの混合物、共重合物などからなるフィルムであることができる。環状ポリオレフィン系樹脂及びそのフィルム、並びにセルローストリアセテートなどの使用可能な市販品の例は上述のとおりである。
接着剤としては、水系接着剤又は光硬化性接着剤を用いることができる。水系接着剤としては、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液からなる接着剤、水系二液型ウレタン系エマルジョン接着剤などが挙げられる。とりわけ、保護フィルムとしてケン化処理などで表面処理(親水化処理)されたセルロースエステル系樹脂フィルムを用いる場合には、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液からなる水系接着剤を用いることが好ましい。
保護フィルムの貼合に用いることができる粘着剤は、通常、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂などをベースポリマーとし、そこに、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物のような架橋剤を加えた粘着剤組成物からなる。さらに微粒子を含有して光散乱性を示す粘着剤層とすることもできる。
本工程は、保護フィルムを貼合して得られる貼合フィルムから基材フィルムを剥離除去工程である。この工程を経て、偏光子層上に保護フィルムが積層された基材フィルムを有しない偏光板を得ることができる。偏光性積層フィルムが基材フィルムの両面に偏光子層を有し、これら両方の偏光子層に保護フィルムを貼合した場合には、この剥離工程S50により、1枚の偏光性積層フィルムから2枚の偏光板が得られる。
(1)基材フィルムの作製
エチレンユニットを約5重量%含むプロピレン/エチレンのランダム共重合体(住友化学(株)製の「住友ノーブレン W151」、融点Tm=138℃)からなる樹脂層の両面にプロピレンの単独重合体(住友化学(株)製の「住友ノーブレンFLX80E4」、融点Tm=163℃)からなる樹脂層を配置した3層構造の長尺の基材フィルムを、多層押出成形機を用いた共押出成形により作製した。基材フィルムの合計厚みは90μmであり、各層の厚み比(FLX80E4/W151/FLX80E4)は3/4/3であった。
ポリビニルアルコール粉末(日本合成化学工業(株)製の「Z−200」、平均重合度1100、平均ケン化度99.5モル%)を95℃の熱水に溶解し、濃度3重量%のポリビニルアルコール水溶液を調製した。得られた水溶液に架橋剤(田岡化学工業(株)製の「スミレーズレジン650」)をポリビニルアルコール粉末6重量部に対して5重量部の割合で混合して、プライマー層形成用塗工液を得た。
ポリビニルアルコール粉末((株)クラレ製の「PVA124」、平均重合度2400、平均ケン化度98.0〜99.0モル%)を95℃の熱水に溶解し、濃度8重量%のポリビニルアルコール水溶液を調製し、これをポリビニルアルコール系樹脂層形成用塗工液とした。
図2に示されるような熱ロール延伸装置を用いて、上記(3)で作製した積層フィルムを連続的に搬送させながら、熱ロール延伸方式により積層フィルムの縦一軸延伸を行った(第1延伸工程)。第1延伸工程における延伸温度(熱ロール1の表面温度)は150℃とした。また、第1延伸工程における第1幅残存率R1は65.7%、延伸倍率B1は2.00倍であった。
上記(4)で作製した延伸フィルムを連続的に搬送させながら、ヨウ素とヨウ化カリウムとを含む30℃の染色水溶液(水100重量部あたりヨウ素0.35重量部、ヨウ化カリウム10重量部含む)に連続的に浸漬してポリビニルアルコール系樹脂層の染色処理を行った。このとき、後述する視感度補正偏光度がおよそ99.997%となるように、染色水溶液中でのフィルムの滞留時間を調整した。
第1延伸工程における第1幅残存率R1を68.0%、延伸倍率B1を3.00倍とし、第2延伸工程における第2幅残存率R2を64.7%、延伸倍率B2を1.93倍としたこと以外は実施例1と同様にして偏光性積層フィルムを得た。実施例1と同じく、染色処理においては、後述する視感度補正偏光度がおよそ99.997%となるように、染色水溶液中でのフィルムの滞留時間を調整した。
第1延伸工程を実施せず、かつ第2延伸工程における第2幅残存率R2を39.9%、延伸倍率B2を5.80倍としたこと以外は実施例1と同様にして偏光性積層フィルムを得た。実施例1と同じく、染色処理においては、後述する視感度補正偏光度がおよそ99.997%となるように、染色水溶液中でのフィルムの滞留時間を調整した。
第1延伸工程を実施せず、かつ第2延伸工程における第2幅残存率R2を41.9%、延伸倍率B2を5.20倍としたこと以外は実施例1と同様にして偏光性積層フィルムを得た。実施例1と同じく、染色処理においては、後述する視感度補正偏光度がおよそ99.997%となるように、染色水溶液中でのフィルムの滞留時間を調整した。
第1延伸工程における第1幅残存率R1を74.3%、延伸倍率B1を4.00倍とし、第2延伸工程における第2幅残存率R2を76.7%、延伸倍率B2を1.45倍としたこと以外は実施例1と同様にして偏光性積層フィルムを得た。
偏光子の偏光性能は一般に、視感度補正単体透過率及び視感度補正偏光度の2つのパラメーターで評価される。視感度補正偏光度は、偏光の分離の程度を表すパラメーターであり、これが高いほど分離がよいことを意味する。視感度補正単体透過率は、これが高いほど透過する光量が多いこと、従って光の損失を少なくできることを意味する。すなわち、視感度補正偏光度が高く、かつ、視感度補正単体透過率が高い偏光子ほど偏光性能に優れるといえる。
ポリビニルアルコール粉末((株)クラレ製の「KL−318」、平均重合度1800)を95℃の熱水に溶解し、濃度3重量%のポリビニルアルコール水溶液を調製した。得られた水溶液に架橋剤(田岡化学工業(株)製の「スミレーズレジン650」)をポリビニルアルコール粉末2重量部に対して1重量部の割合で混合し、接着剤水溶液とした。
Claims (7)
- 基材フィルムの少なくとも一方の面にポリビニルアルコール系樹脂を含有する塗工液を塗工した後、乾燥させることによりポリビニルアルコール系樹脂層を形成して積層フィルムを得る樹脂層形成工程と、
前記積層フィルムを延伸して延伸フィルムを得る延伸工程と、
前記延伸フィルムのポリビニルアルコール系樹脂層を二色性色素で染色して偏光子層を形成することにより偏光性積層フィルムを得る染色工程と、
をこの順で備え、
前記延伸工程は、
下記式(1):
第1幅残存率R1=第1延伸工程後のフィルム幅/第1延伸工程前のフィルム幅×100(%) (1)
で表わされる第1幅残存率R1が60%以上100%未満となるように延伸を行う第1延伸工程と、
下記式(2):
第2幅残存率R2=第2延伸工程後のフィルム幅/第1延伸工程後のフィルム幅×100(%) (2)
で表わされる第2幅残存率R2が前記第1幅残存率R1よりも小さくなるように自由端一軸延伸を行う第2延伸工程と、
を含む、偏光性積層フィルムの製造方法。 - 前記第2延伸工程において、前記第2幅残存率R2が70%以下となるように自由端一軸延伸を行う、請求項1に記載の製造方法。
- 前記積層フィルムに対してなされる延伸の総延伸倍率が5倍超である、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記第1延伸工程においては、加熱されたロールに接触させることによって延伸を行い、
前記第2延伸工程においては、加熱雰囲気下での空中延伸によって延伸を行う、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。 - 前記積層フィルムのポリビニルアルコール系樹脂層の厚みが3〜30μmである、請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
- 前記基材フィルムは、ポリプロピレン系樹脂からなる、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法によって得られる偏光性積層フィルムを用意する工程と、
前記偏光性積層フィルムの偏光子層上に保護フィルムを貼合して貼合フィルムを得る工程と、
前記貼合フィルムから前記基材フィルムを剥離する工程と、
を備える、偏光板の製造方法。
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