JP6359003B2 - 偏光フィルムの製造装置及び製造方法、並びに偏光フィルム - Google Patents
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Description
前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの搬送経路を構成し、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面に接するように配置される複数のロールと、
前記搬送経路上に配置され、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムが浸漬される処理液を収容する1以上の処理槽を含む湿式処理部と、
前記搬送経路上に配置され、湿式処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを乾燥させるための乾燥処理部と、
を含み、
前記複数のロールは、回転抵抗が0.025N以下である低回転抵抗ロールを含む、製造装置。
前記低回転抵抗ロールは、前記架橋処理槽以降に配置される、[2]に記載の製造装置。
前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面に接するように配置される複数のロールによって構成される搬送経路に沿って前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送させながら、1以上の処理液に浸漬させる湿式処理工程と、
前記搬送経路に沿って前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送させながら、湿式処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを乾燥させる乾燥処理工程と、
を含み、
前記複数のロールは、回転抵抗が0.025N以下である低回転抵抗ロールを含む、製造方法。
前記低回転抵抗ロールは、前記架橋処理液に浸漬させる工程以降の搬送経路に配置される、[10]に記載の製造方法。
少なくとも一方の面における凹凸欠陥の密度が20個/m2以下であり、
前記凹凸欠陥は、前記凹凸欠陥以外の偏光フィルム面を基準にそれより突出している1つの凸部と、前記基準より陥没しており前記凸部に隣接する1つの凹部との組み合わせからなり、長径が0.5〜5mmの範囲内である、偏光フィルム。
本発明は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム(以下、「PVA系樹脂フィルム」ともいう。)から偏光フィルムを製造するための製造装置及び製造方法に関する。偏光フィルムは、PVA系樹脂フィルムに対し、処理槽への浸漬処理(湿式処理)、乾燥処理等を含む一連の処理を施して製造される。偏光フィルムは、延伸されたPVA系樹脂フィルムに二色性色素が吸着配向しているものである。
PVA系樹脂フィルムの表面に接するように配置される複数のロールによって構成される搬送経路に沿ってPVA系樹脂フィルムを搬送させながら、1以上の処理液に浸漬させる湿式処理工程S101、及び
上記搬送経路に沿ってPVA系樹脂フィルムを搬送させながら、湿式処理後のPVA系樹脂フィルムを乾燥させる乾燥処理工程S102
を含む。湿式処理工程S101は上述の湿式処理部20で行われる処理であり、乾燥処理工程S102は上述の乾燥処理部22で行われる処理である。
湿式処理部20に導入される(湿式処理工程S101に供される)PVA系樹脂フィルム10は、ポリビニルアルコール系樹脂で構成されるフィルムである。ポリビニルアルコール系樹脂としては、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化したものを用いることができる。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が例示される。酢酸ビニルに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、アンモニウム基を有する(メタ)アクリルアミド類等が挙げられる。なお、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及びメタクリルからなる群より選ばれる少なくとも1種を表す。その他の「(メタ)」を付した用語においても同様である。
ケン化度(モル%)=100×(水酸基の数)/(水酸基の数+酢酸基の数)
で定義される。ケン化度は、JIS K 6726(1994)に準拠して求めることができる。
湿式処理部20は、PVA系樹脂フィルム10の搬送経路上に配置されるゾーンであり、PVA系樹脂フィルム10が浸漬される処理液を収容する1以上の処理槽を含む。この湿式処理部20において、PVA系樹脂フィルム10を搬送させながら上記1以上の処理液に浸漬させる湿式処理工程S101が実施される。上述のように搬送経路は、走行中のフィルムを支持・案内する複数のロールによって構築されており、これらの複数のロールの一部は通常、湿式処理部20内に配置されている。
乾燥処理部22は、PVA系樹脂フィルム10の搬送経路上であって湿式処理部20の下流側に配置される、湿式処理工程S101後のPVA系樹脂フィルム10を乾燥させるためのゾーンである。湿式処理工程S101後のPVA系樹脂フィルム10を引き続き搬送させながら、乾燥処理部22に当該フィルムを導入することによって乾燥処理を施すことができ、これにより偏光フィルム25が得られる。
偏光フィルム製造装置の搬送経路を構築・規定し、搬送されるPVA系樹脂フィルム10の表面に接するように配置される上述の複数のロールは、回転抵抗が0.025N以下である少なくとも1つの低回転抵抗ロールを含む。これにより、偏光フィルム25の表面に生じ得る特定凹凸欠陥を抑制することができる。特定凹凸欠陥をより効果的に抑制する観点から、低回転抵抗ロールの回転抵抗は、0.01N以下であることが好ましい。当該ロールの回転抵抗は、通常0.001N以上である。
偏光フィルムの表面に生じ得る本明細書でいう特定凹凸欠陥は、該偏光フィルムを液晶表示装置に適用したときに輝点(光抜け)を生じさせる。この輝点は、バックライトの輝度をある程度以上まで高くしたときに初めて視認されるようになる欠陥であり、この点は本発明者により初めて見出された新たな課題である。上述の「バックライトの輝度をある程度以上まで高くしたとき」とは、輝度計で測定したバックライトの輝度がおよそ10,000cd/m2以上のときである。このバックライトの輝度は、当該バックライトと、その上に配置される液晶パネル(液晶パネルは、液晶セルとその両面に配置される偏光板とを備える。)とを含んで構成される液晶表示装置から出射される光の輝度でいえば、およそ500cd/m2以上に相当する。
偏光フィルム25の片面又は両面に保護層を形成することにより偏光板を得ることができる。保護層は、熱可塑性樹脂からなる保護フィルムであることができる他、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物層であってもよい。保護フィルムを用いる場合、偏光フィルム25の片面又は両面に接着剤層を介して保護フィルムを貼合することにより偏光板を得ることができる。偏光フィルム25の両面に保護フィルムが貼合される場合においてこれらの保護フィルムを構成する熱可塑性樹脂は、同種であってもよいし異種であってもよい。
(株)ニコン製のデジタルマイクロメーター「MH−15M」を用いて測定した。
水分率の異なる複数のポリビニルアルコールフィルム試料を用いて、乾燥重量法による水分率と、赤外線吸収式の水分率計((株)チノー製の「IRMA1100」)の測定値との相関を示す検量線(換算式)を作成した。上記水分率計を用いて測定値を得、これを上記検量線(換算式)に代入し乾燥重量法による水分率〔重量%〕に換算して、これをフィルムの水分率とした。乾燥重量法による水分率は、105℃で120分間熱処理したときのポリビニルアルコールフィルム試料の重量をW1、熱処理前のポリビニルアルコールフィルム試料の重量をW0とするとき、下記式:
乾燥重量法による水分率〔重量%〕={(W0−W1)÷W0}×100
に従って求めた。上記検量線は、測定対象のフィルムの厚みが異なるごとに作成した。
得られた偏光フィルムの片面(一方の面に特定凹凸欠陥が認められる場合には通常、他方の面にも同様の位置に特定凹凸欠陥が形成されている。)をルーペで観察し、特定凹凸欠陥の有無を確認した。上述のように特定凹凸欠陥は、当該凹凸欠陥以外の偏光フィルム面を基準に、それより突出している1つの凸部と、上記基準より陥没しており、該凸部に隣接する1つの凹部との組み合わせからなる。特定凹凸欠陥が存在する場合には、(株)菱化システム製の白色干渉計「VertScan」を用いて平均的な特定凹凸欠陥の長径(平均長径)、及び平均的な特定凹凸欠陥の高低差(平均高低差;凸部の頂部から凹部の底部までのフィルム厚み方向平均距離)を測定した(下記(4)参照)。また、得られた偏光フィルムから透過軸方向200mm×吸収軸方向300mmのサンプルを、ランダムな領域から3枚切り出し、それぞれについてルーペで観察して特定凹凸欠陥の個数を計測することにより、特定凹凸欠陥の密度(偏光フィルムの単位面積あたりの特定凹凸欠陥の数、単位:個/m2)を求めた。具体的には、特定凹凸欠陥の密度の算出は、下記式:
特定凹凸欠陥の密度(個/m2)=(3枚のサンプルにおける特定凹凸欠陥の合計個数)/(3枚のサンプルの合計面積)
に従った。結果を表1に示す。なお、以上の特定凹凸欠陥の確認は、得られた偏光フィルムの片面についてのみ行ったが、下記の実施例及び比較例の間で、特定凹凸欠陥の確認は偏光フィルムの同じ面について行った。
測定には、(株)菱化システム製の白色干渉計「VertScan」を用いた。長径(最大径)とは、特定凹凸欠陥を上からみたとき(フィルム面に対して垂直な方向からみたとき)の凸部の外側端から凹部の外側端までの距離のうち、最も長い距離をいう。特定凹凸欠陥を任意に10個選択し、これらの長径の平均値を「平均長径」とした。また、上記10個の特定凹凸欠陥について高低差を測定し、これらの平均値を「平均高低差」とした。結果を表1に示す。なお、実施例及び比較例において、測定した個々の特定凹凸欠陥の長径は0.5〜5mmの範囲であり、高低差は0.1〜1μmの範囲内であった。
得られた偏光フィルムから透過軸方向200mm×吸収軸方向300mmのサンプルを、ランダムな領域から3枚切り出し、それぞれについて輝点(光抜け)の評価を実施した。具体的には、暗室内において、輝度が20,000cd/m2((株)トプコンテクノハウス製の輝度計「BM−5A」を用いて測定。)であるバックライト上に、検査用の偏光板を配置し、さらにその上に上記偏光フィルムサンプルを配置した。この際、検査用の偏光板に含まれる偏光フィルムの透過軸と偏光フィルムサンプルの透過軸とが直交するように検査用の偏光板及び偏光フィルムサンプルを配置した。次いで、バックライトを点灯させて、偏光フィルムサンプル側から、当該サンプルの表面におけるドット状の輝点(光抜け)の有無を目視で確認した。輝点が認められる場合にはその個数を計測し、その密度(単位面積あたりの輝点の数、単位:個/m2)を求めた。具体的には、輝点の密度の算出は、下記式:
輝点の密度(個/m2)=(3枚のサンプルにおける輝点の合計個数)/(3枚のサンプルの合計面積)
に従った。結果を表1に示す。
(A)バックライトと検査用の偏光板との間に平均透過率50%のNDフィルタをさらに配置する(この場合、バックライトの実質的な輝度は、10,000cd/m2となる。)。
(B)バックライトと検査用の偏光板との間に平均透過率3%のNDフィルタをさらに配置する(この場合、バックライトの実質的な輝度は、600cd/m2となる。)。
積分球付き吸光光度計(日本分光(株)製の「V7100」)を用い、得られた透過率、偏光度に対してJIS Z 8701の2度視野(C光源)により視感度補正を行い、視感度補正単体透過率Ty及び視感度補正偏光度Pyを測定した。
ロールに薄いフィルム(厚み25μmのポリエチレンテレフタレートフィルム)を巻き付けた後、巻き付けたフィルムの外側の端部をバネばかりに固定し、バネばかりをロールの回転数が100rpmとなるように一定速度で引いた際のバネばかりにかかる荷重を測定し、これをガイドロールの回転抵抗とした。
接触角計(協和界面科学社製の全自動接触角計「DM−701」)を用いて、液滴法により、温度23℃、相対湿度50%の条件下で測定した。
乾燥処理部が合計15個のガイドロール(フリーロール)を含む(いずれもフィルム表面に接する。)こと以外は図1及び図2と同様の偏光フィルム製造装置を用いて、長尺のPVA系樹脂フィルム10から長尺の偏光フィルム25を連続製造した。次いで、得られた偏光フィルム25を用いて偏光板を作製した。具体的には次のとおりである。
PVA系樹脂フィルム10として次のPVA系樹脂フィルムaを用意した。このPVA系樹脂フィルムaは、厚み30μmのポリビニルアルコールフィルムを乾式で4.1倍に一軸延伸したものであり、フィルムを構成するポリビニルアルコールのケン化度は99.9モル%以上、平均重合度は2400であり、フィルムを構成するポリビニルアルコール100重量部に対して10重量部の可塑剤を含有している。
PVA系樹脂フィルムaを巻出ロール11から巻き出しながら、張力をかけて緊張状態を保ったまま連続的に搬送し、40℃の純水を収容する膨潤処理槽13に滞留時間60秒で浸漬してPVA系樹脂フィルムaを十分に膨潤させた(膨潤処理工程)。膨潤処理槽13から引き出したフィルムを、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水が重量比で0.1/6/100である30℃の染色処理液を収容する染色処理槽15に滞留時間60秒で浸漬しながら、その間に一軸延伸(浴中でのロール間延伸)を行った(染色処理工程)。染色処理槽15から引き出したフィルムを、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水が重量比で15/5.5/100である68℃の架橋処理液を収容する架橋処理槽17に滞留時間130秒で浸漬しながら、その間に一軸延伸(浴中でのロール間延伸)を行った(架橋処理工程)。架橋処理槽17から引き出したフィルムを、20℃の純水を収容する洗浄処理槽19に滞留時間3秒で浸漬して洗浄を行った(洗浄処理工程)。PVA系樹脂フィルムaを基準とする累積延伸倍率は、4.5倍であった。
引き続き、洗浄処理槽19から引き出したフィルムを連続的に搬送しながら、熱風オーブンである乾燥炉21に導入し、滞留時間90秒、温度60℃の乾燥処理を行って、偏光フィルム25を得た。得られた偏光フィルム25の厚みは12μm、視感度補正単体透過率Tyは42.5%、視感度補正偏光度Pyは99.993%、水分率は10重量%であった。得られた偏光フィルム25について特定凹凸欠陥の確認を行った。結果を表1に示す。なお、最初の低回転抵抗ロールに接するときのフィルムの厚みは、偏光フィルム25の厚みと実質的に同じである。
・構成:芯材にカーボンを用い、表面にフッ素系樹脂層がコーティングされたガイドロール、
・回転抵抗:0.008N、
・単位体積あたりの重量:640kg/m3、
・表面の対水接触角:95度、
・各低回転抵抗ロールにおけるフィルムの角度α(搬送方向変化角度):90°又は180°(各実施例及び比較例に共通)。
・構成:芯材にSUS304を用い、表面にクロムめっきが施されたガイドロール、
・回転抵抗:0.03N、
・単位体積あたりの重量:1600kg/m3、
・表面の対水接触角:75度。
得られた偏光フィルム25を連続的に搬送するとともに、第1保護フィルム〔コニカミノルタオプト(株)製のTACフィルム「KC2UAW」、厚み:25μm〕、及び第2保護フィルム〔JSR(株)製の環状ポリオレフィン系樹脂フィルムである商品名「FEKB015D3」、厚み:15μm〕を連続的に搬送し、偏光フィルム25と第1保護フィルムとの間、及び偏光フィルム25と第2保護フィルムとの間に水系接着剤を注入しながら、貼合ロール間に通して第1保護フィルム/水系接着剤層/偏光フィルム25/水系接着剤層/第2保護フィルムからなる積層フィルムとした。
次の低回転抵抗ロールIIIを使用したこと以外は実施例1と同様にして偏光フィルム25(厚み12μm)を作製し、次いで偏光板を作製した。特定凹凸欠陥及び輝点(光抜け)の評価結果を表1に示す。
・構成:芯材にカーボンを用い、表面にダイヤモンドライクカーボン層がコーティングされたガイドロール、
・回転抵抗:0.008N、
・単位体積あたりの重量:640kg/m3、
・表面の対水接触角:105度。
乾燥炉21の前半の搬送経路を構築しているすべてのガイドロールに加えて、洗浄処理槽19と乾燥炉21とを接続する搬送経路を構築しているすべてのガイドロールを低回転抵抗ロールIとしたこと以外は実施例1と同様にして偏光フィルム25(厚み12μm)を作製し、次いで偏光板を作製した。特定凹凸欠陥及び輝点(光抜け)の評価結果を表1に示す。
PVA系樹脂フィルム10として、厚み20μmのポリビニルアルコールフィルムを乾式で4.1倍に一軸延伸してなるPVA系樹脂フィルムbを用いたこと以外はそれぞれ実施例1〜3と同様にして偏光フィルム25(厚み7μm)を作製し、次いで偏光板を作製した。特定凹凸欠陥及び輝点(光抜け)の評価結果を表1に示す。
低回転抵抗ロールIを用いることなく、偏光フィルム製造装置が有するフィルムの搬送経路を構築しているガイドロールをすべて上述のガイドロールIIとしたこと以外は実施例1と同様にして偏光フィルム25(厚み12μm)を作製し、次いで偏光板を作製した。特定凹凸欠陥及び輝点(光抜け)の評価結果を表1に示す。
PVA系樹脂フィルム10として、厚み20μmのポリビニルアルコールフィルムを乾式で4.1倍に一軸延伸してなるPVA系樹脂フィルムbを用いたこと以外は比較例1と同様にして偏光フィルム25(厚み7μm)を作製し、次いで偏光板を作製した。特定凹凸欠陥及び輝点(光抜け)の評価結果を表1に示す。
Claims (18)
- ポリビニルアルコール系樹脂フィルムから偏光フィルムを製造するための製造装置であって、
前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの搬送経路を構成し、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面に接するように配置される複数のロールと、
前記搬送経路上に配置され、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムが浸漬される処理液を収容する1以上の処理槽を含む湿式処理部と、
前記搬送経路上に配置され、湿式処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを乾燥させるための乾燥処理部と、
を含み、
前記複数のロールは、回転抵抗が0.025N以下である低回転抵抗ロールを含み、
前記低回転抵抗ロールは、水に対する接触角が100度以上である表面を有する、製造装置。 - ポリビニルアルコール系樹脂フィルムから偏光フィルムを製造するための製造装置であって、
前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの搬送経路を構成し、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面に接するように配置される複数のロールと、
前記搬送経路上に配置され、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムが浸漬される処理液を収容する1以上の処理槽を含む湿式処理部と、
前記搬送経路上に配置され、湿式処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを乾燥させるための乾燥処理部と、
を含み、
前記複数のロールは、回転抵抗が0.025N以下である低回転抵抗ロールを含み、
前記湿式処理部は、二色性色素を含有する染色処理液を収容する染色処理槽、及び架橋剤を含有する架橋処理液を収容する架橋処理槽をこの順に含み、前記低回転抵抗ロールは、前記架橋処理槽より下流側の搬送経路に配置され、
前記低回転抵抗ロールは、ガイドロールである、製造装置。 - 前記低回転抵抗ロールは、前記湿式処理部から前記乾燥処理部にわたる搬送経路のいずれかの位置に配置される、請求項1に記載の製造装置。
- 前記湿式処理部は、二色性色素を含有する染色処理液を収容する染色処理槽、及び架橋剤を含有する架橋処理液を収容する架橋処理槽をこの順に含み、
前記低回転抵抗ロールは、前記架橋処理槽以降に配置される、請求項3に記載の製造装置。 - 前記低回転抵抗ロールは、水に対する接触角が60度以上である表面を有する、請求項2に記載の製造装置。
- 前記表面は、フッ素系樹脂、シリコン原子含有樹脂、カーボン又はダイヤモンドライクカーボンで構成される、請求項1又は5に記載の製造装置。
- 前記低回転抵抗ロールは、単位体積あたりの重量が1500kg/m3以下である、請
求項1〜6のいずれか1項に記載の製造装置。 - 前記低回転抵抗ロールは、ガイドロールである、請求項1、3、4、6及び7のいずれか1項に記載の製造装置。
- 前記低回転抵抗ロールに接する前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの厚みが15μm以下である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造装置。
- ポリビニルアルコール系樹脂フィルムから偏光フィルムを製造する方法であって、
前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面に接するように配置される複数のロールによって構成される搬送経路に沿って前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送させながら、1以上の処理液に浸漬させる湿式処理工程と、
前記搬送経路に沿って前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送させながら、湿式処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを乾燥させる乾燥処理工程と、
を含み、
前記複数のロールは、回転抵抗が0.025N以下である低回転抵抗ロールを含み、
前記低回転抵抗ロールは、水に対する接触角が100度以上である表面を有する、製造方法。 - ポリビニルアルコール系樹脂フィルムから偏光フィルムを製造する方法であって、
前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面に接するように配置される複数のロールによって構成される搬送経路に沿って前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送させながら、1以上の処理液に浸漬させる湿式処理工程と、
前記搬送経路に沿って前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送させながら、湿式処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを乾燥させる乾燥処理工程と、
を含み、
前記複数のロールは、回転抵抗が0.025N以下である低回転抵抗ロールを含み、
前記湿式処理工程は、二色性色素を含有する染色処理液に浸漬させる工程と、架橋処理槽に収容された架橋剤を含有する架橋処理液に浸漬させる工程と、をこの順に含み、
前記低回転抵抗ロールは、前記架橋処理槽より下流側の搬送経路に配置され、
前記低回転抵抗ロールは、ガイドロールである、製造方法。 - 前記低回転抵抗ロールは、前記湿式処理工程から前記乾燥処理工程にわたる搬送経路のいずれかの位置に配置される、請求項10に記載の製造方法。
- 前記湿式処理工程は、二色性色素を含有する染色処理液に浸漬させる工程と、架橋剤を含有する架橋処理液に浸漬させる工程と、をこの順に含み、
前記低回転抵抗ロールは、前記架橋処理液に浸漬させる工程以降の搬送経路に配置される、請求項12に記載の製造方法。 - 前記低回転抵抗ロールは、水に対する接触角が60度以上である表面を有する、請求項11に記載の製造方法。
- 前記表面は、フッ素系樹脂、シリコン原子含有樹脂、カーボン又はダイヤモンドライクカーボンで構成される、請求項10又は14に記載の製造方法。
- 前記低回転抵抗ロールは、単位体積あたりの重量が1500g/m3以下である、請求項10〜15のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記低回転抵抗ロールは、ガイドロールである、請求項10、12、13、15および16のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記低回転抵抗ロールに接する前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの厚みが15μm以下である、請求項10〜17のいずれか1項に記載の製造方法。
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