JP6675179B2 - ポリエン(polyene)系偏光フィルム(film)の製造方法、ポリエン系偏光フィルム、積層偏光フィルム、及び表示装置 - Google Patents
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Description
(1−1.ポリエン系偏光フィルムの製造方法)
(1−1−0.概要)
まず、本実施形態の概要を説明する。本実施形態に係るポリエン系偏光フィルムの製造方法は、第1〜第3の工程を含む。第1の工程では、第1のフィルム10及び第2のフィルム20を準備する(図1参照)。ここで、第1のフィルム10は、第1のPVA層12を含み、第2のフィルム20は、第2のPVA層22を含む。
第1の工程では、図1に示す第1のフィルム10及び第2のフィルム20を準備する。第1のフィルム10は、第1の基材フィルム11と、第1のPVA層12とを備える。第1の基材フィルム11は、第1のPVA層12が積層されるフィルムである。第1の基材フィルム11は、第1のPVA層12と一体延伸される。第1の基材フィルム11は、上記の特性を有するフィルムであれば特に制限されない。第1の基材フィルム11を構成する樹脂の例としては、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。また、第1の基材フィルム11は延伸フィルムであっても、無延伸フィルムであってもよいが、無延伸フィルムであることが好ましい。
第2の工程では、第1のフィルム10と第2のフィルム20とを圧着するとともに、第1のPVA層12及び第2のPVA層22に酸触媒を含浸させる。第2の工程は、例えば図2に示す圧着装置100を用いて行われる。圧着装置100は、圧着ローラ(roller)100a、100bと、加圧ローラ110a、110bと、ノズル120とを備える。もちろん、第2の工程は、圧着装置100以外の装置で行われてもよい。すなわち、第2の工程を実現可能な装置であれば、どのような装置を用いてもよい。
第3の工程では、圧着体30をポリエン化させる。より正確には、圧着体30中のPVAをポリエン化させる。具体的には、まず、圧着体30をドライ(dry)延伸する。ドライ延伸は、乾燥した気体中(例えば乾燥した大気中)で行われる延伸である。ドライ延伸時の温度は、各基材フィルムの軟化温度に応じて適当な値とすればよく、例えば100〜180℃程度であってもよい。また、ドライ延伸の倍率は特に制限されず、例えば3〜7倍程度であっても良い。ドライ延伸を行うことで、圧着体30中のPVAの配向をドライ延伸方向に揃えることができる。なお、ドライ延伸時にPVAの一部がポリエン化する場合もある。
上記第3の工程を行った後、以下で説明する第4の工程を行っても良い。第4の工程では、第3の工程により作製されたポリエン系偏光フィルム1をウエット(wet)延伸する。具体的には、ポリエン系偏光フィルム1から第1の基材フィルム11及び第2の基材フィルム21の少なくとも一方を剥離する。ついで、ポリエン系偏光フィルム1をホウ酸(boric acid)水溶液に浸漬し、ホウ酸水溶液中で延伸する。ここで、延伸方向はドライ延伸の方向と同じとする。このようなウエット延伸を行うことで、互いに分離したPVA同士がホウ酸分子によって架橋される。したがって、ポリエン系偏光フィルム1の強度および耐水性が向上する。ウエット延伸後、ポリエン系偏光フィルム1を乾燥することで、第4の工程が終了する。
第4の工程では、ウエット延伸を行う前に、水和処理を行ってもよい。水和処理では、ポリエン系偏光フィルム1から第1の基材フィルム11及び第2の基材フィルム21の少なくとも一方を剥離する。ついで、ポリエン系偏光フィルム1を水和用水溶液に浸漬する。水和用水溶液は、pHが3.0〜4.0、温度が85〜100℃の水溶液である。浸漬時間は0.5〜60minであればよい。このような水和処理を行うことで、共役炭素二重結合の一部が水和される。すなわち、ポリエン系偏光フィルム1内の共役炭素二重結合が少なくなる。したがって、ポリエン系偏光フィルム1の単体透過率が上昇し、偏光度が低下することが予測される。しかし、本発明者が実験したところ、ある程度の含浸時間までは偏光度がほとんど変動せず、単体透過率だけが上昇することが判明した。浸漬時間の上限値は、60minとなる。一方、浸漬時間が短すぎると水和がほとんど進行せず、水和の効果がほとんど得られない。浸漬時間の下限値は0.5minとなる。すなわち、浸漬時間は0.5〜60minとなる。
第4の工程では、ウエット延伸を行う前に、染料浴浸漬処理を行っても良い。染料浴浸漬処理では、ポリエン系偏光フィルム1から第1の基材フィルム11及び第2の基材フィルム21の少なくとも一方を剥離する。ついで、ポリエン系偏光フィルム1を染料浴に浸漬する。染料浴は、染料を含む水溶液である。したがって、染料浴浸漬処理を行うことで、圧着ポリエン系偏光層40aに染料が導入される。ここで、染料は、その種類によって異なる波長帯域の可視光を吸収するものである。したがって、ポリエン系偏光フィルム1による吸収が不十分な波長帯域が存在する場合、その波長帯域の可視光を吸収可能な染料を用いて染料浴浸漬処理を行ってもよい。これにより、ポリエン系偏光フィルム1が吸収可能な可視光(より詳細には、ポリエンの配向方向に平行な方向の偏光)の波長帯域(吸収波長帯域)が補完される。染料浴浸漬処理は、ポリエン系偏光フィルム1による吸収が不十分な波長帯域が存在しない(すなわち、色相に問題がない)か、あるいは補完が不要な場合には、省略してもよい。
第4の工程では、ウエット延伸後に中和処理を行っても良い。すなわち、ウエット延伸後のポリエン系偏光フィルム1には、プロトンが残留している。特に、上述した水和処理を行った場合、ポリエン系偏光フィルム1中のプロトン(proton)濃度が高くなる可能性がある。このようなプロトンは、特に高温高湿中でポリエン系偏光フィルム1の共役炭素二重結合を攻撃し、共役炭素二重結合を消失させてしまう可能性がある。この結果、ポリエン系偏光フィルム1の単体透過率は、高温高湿下で時間の経過とともに上昇し、偏光度は高温高湿下で時間の経過とともに低下する。すなわち、ポリエン系偏光フィルム1の信頼性が悪化する。
次に、図3に基づいて、第1の実施形態に係るポリエン系偏光フィルム1の構成を説明する。ポリエン系偏光フィルム1は、上述した製造方法により作製されたものであり、少なくとも第1のポリエン系偏光層12a及び第2のポリエン系偏光層22aを含む。これらのポリエン系偏光層は、ポリエンの配向方向に平行な方向の偏光(すなわち平行光)を遮断、言い換えれば吸収し、ポリエンの配向方向に垂直な方向の偏光(すなわち垂直光)を透過する。すなわち、これらのポリエン系偏光層は、二色性を有する。
ポリエン系偏光フィルム1を用いて積層偏光フィルムを作製してもよい。例えば、ポリエン系偏光フィルム1のポリエン面(ポリエン系偏光層が露出した表面)に保護フィルム(例えばトリアセチルセルロール系フィルム(TACフィルム))を貼り付ける。ついで、ポリエン系偏光フィルム1に残留している基材フィルムを除去する。そして、露出したポリエン面に保護フィルムを貼り付ける。そして、各保護フィルム上にさらに位相差フィルムを貼り付ける。以上の工程により積層偏光フィルムを作製する。この例では、積層偏光フィルムは、位相差フィルム/保護フィルム/圧着ポリエン系偏光層40a/保護フィルム/位相差フィルムで示される構成を有する。もちろん、位相差フィルム及び保護フィルムのいずれかは省略されてもよい。例えば、積層偏光フィルムは、保護フィルム/圧着ポリエン系偏光層40a/位相差フィルムで示される構成を有していてもよい。また、上記保護フィルム及び位相差フィルムの代わりにポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、アクリル(acrylic)フィルム、シクロオレフィンポリマー(COP)フィルム等の光学フィルムを用いて積層偏光フィルムを作製してもよい。
第2の実施形態では、第1のフィルム10として第1の基材フィルム11を使用し、第2のフィルム20としてPVAフィルムを使用する。PVAフィルムは、上述した第2のPVA層22と同様の特性を有するものであればよい。第2の実施形態によっても第1の実施形態と同様の効果が得られる。
第3の実施形態では、第1のPVA層12と第2のPVA層22とが異なる組成を有する。具体的には、第1のPVA層12は第1の実施形態と同様の組成を有する。一方、第2のPVA層22には、ポリエン連鎖抑制剤が含まれる。
まず、実施例1について説明する。実施例1では、以下の工程によりポリエン系偏光フィルム1を作製した。
溶媒である水にPVA(日本酢ビ・ポバール(VAN & POVAL)社製 JC−25)を投入した。ついで、水及びPVAの混合液を撹拌しながら加熱することで、PVAを水に十分溶解させた。次いで、PVA水溶液を25℃に保持し、PVA水溶液にレベリング剤(DIC株式会社のメガファック(MEGAFACE))を投入し、攪拌・溶解した。以上の工程により塗工液を作製した。塗工液中の水及びPVAの質量比は、91.5:8.5とした。また、レベリング剤の質量比は外数であり、具体的には、水、ポリビニルアルコールの総質量に対して0.002質量%とした。
第2の工程では、第1のフィルム10と第2のフィルム20とを圧着するとともに、第1のPVA層12及び第2のPVA層22に酸触媒を含浸させた。ここで、第2の工程は、圧着装置100を用いて行った。また、酸触媒水溶液200として、濃度が30質量%のPTSA水溶液(pH=0.4)を準備した。また、圧着PVA層40中の酸触媒の濃度が5質量%となるように、酸触媒水溶液200の供給速度と、第1のフィルム10及び第2のフィルム20の搬送速度とを調整した。
第3の工程では、第2の工程で作製された圧着体30を130℃に保持した乾燥炉に投入し、1軸ドライ延伸を行った。ドライ延伸の倍率は5倍とした。ついで、圧着体30中のPVAをポリエン化した。具体的には、圧着体30を当該130℃の乾燥炉中で3分間保持した。以上の工程でポリエン系偏光フィルム1を作製した。
第4の工程では、まず、第3の工程で作製されたポリエン系偏光フィルム1から第2の基材フィルム21を剥離した。ついで、ポリエン系偏光フィルム1を濃度7質量%、温度90℃のホウ酸水溶液(水和用水溶液)に2分間浸漬した。これにより、水和処理を行った。ついで、ポリエン系偏光フィルム1を濃度4.5質量%、温度60℃のホウ酸水溶液に浸漬し、ウエット延伸した。ウエット延伸の倍率は1.15倍とした。その後、ポリエン系偏光フィルム1を80℃に保持した乾燥炉に投入し、1分間乾燥させた。
ついで、ポリエン系偏光フィルム1のポリエン面にUV接着剤を厚さ2μmで塗布した。ついで、UV接着剤層上に膜厚50μmの保護フィルム(紫外線吸収剤含有トリアセチルセルロース系フィルム:富士フィルム社製「フジタック(FUJITAC)」)を積層した。次いで、1000mJのUV光をUV接着剤層に照射することで、UV接着剤を硬化させた。ついで、ポリエン系偏光フィルム1から第1の基材フィルム11を剥離した。
偏光特性として、単体透過率、偏光度、色座標a*、b*を測定した。具体的には、波長380〜780nmの範囲においてMD透過率とTD透過率を測定した。測定装置は、積分球付き分光光度計(日本分光株式会社製、V7100)を使用した。また、「MD透過率」とは、グラントムソンプリズム(glan−thompson prism)から出る偏光の向きと評価用の積層偏光フィルムの透過軸(すなわち、ポリエンの配向方向に垂直な方向)とを平行にしたときの透過率である。また、「TD透過率」とは、グラントムソンプリズムから出る偏光の向きと評価用の積層偏光フィルムの透過軸とを直交にしたときの透過率である。また、「MD透過率」及び「TD透過率」は、JIS Z8701の2度視野(C光源)により測定して視感度補正を行ったY値である。そして、MD透過率及びTD透過率と、以下の式(1)、(2)とに基づいて、単体透過率、及び偏光度を算出(測定)した。
単体透過率(%)=(MD+TD)/2 ・・・・式(1)
偏光度(%)={(MD−TD)/(MD+TD)}×100 ・・式(2)
式(1)、(2)中、MDはMD透過率を意味し、TDはTD透過率を意味する。
(2−1.積層偏光フィルムの作製)
実施例2では、以下の工程で第2のフィルム20を作製したことを除き、実施例1と同様の工程を行うことで、積層偏光フィルムを作製した。すなわち、実施例1と同様の工程により塗工液を作製した。さらに、この塗工液にポリエン連鎖抑制剤としてホウ酸を投入した。ホウ酸の投入量は、塗工液中のPVAの質量に対して4質量%とした。ついで、実施例1と同様の処理を行うことで、第2のフィルム20を作製した。
次に、実施例1と同様の処理により、偏光特性を評価した。なお、実施例2では、第1のフィルム10及び第2のフィルム20の偏光特性も評価した。具体的には、第1のフィルム10及び第2のフィルム20を用いて積層偏光フィルムを作成し(具体的な工程は実施例1に準じる)、これらの積層偏光フィルムの偏光特性を評価した。その結果を表2及び図4に示す。なお、表2において、単体透過率及び偏光度は、380〜780nmの波長に比視感度曲線で重み付けして積分した値である。図4の縦軸は、吸光度、すなわち(−log10TD)で示される値を示し、横軸は測定光の波長を示す。
10 第1のフィルム
11 第1の基材フィルム
12 第1のPVA層
12a 第1のポリエン系偏光層
21 第2の基材フィルム
22 第2のPVA層
22a 第2のポリエン系偏光層
40 圧着PVA層
40a 圧着ポリエン系偏光層
120 ノズル
Claims (9)
- 第1のポリビニルアルコール層を含む第1のフィルムと、第2のフィルムとを準備する第1の工程と、
前記第1のフィルムのポリビニルアルコール面と前記第2のフィルムとを圧着するとともに、前記第1のフィルムのポリビニルアルコール面と前記第2のフィルムとの界面を上方に露出させ、酸触媒水溶液を前記界面の露出部分に滴下する第2の工程と、
前記第1のフィルムと前記第2のフィルムとが圧着された圧着体をポリエン化する第3の工程と、を含むことを特徴とする、ポリエン系偏光フィルムの製造方法。 - 前記第2のフィルムは、第2のポリビニルアルコール層を含み、
前記第2の工程では、前記第1のフィルムのポリビニルアルコール面と前記第2のフィルムのポリビニルアルコール面とを圧着することを特徴とする、請求項1記載のポリエン系偏光フィルムの製造方法。 - 前記第2のポリビニルアルコール層には、ポリエン連鎖抑制剤が含まれることを特徴とする、請求項2記載のポリエン系偏光フィルムの製造方法。
- 前記ポリエン連鎖抑制剤は、前記第2のポリビニルアルコール層に含まれるポリビニルアルコールの総質量に対して2〜8質量%の割合で前記第2のポリビニルアルコール層に含まれることを特徴とする、請求項3記載のポリエン系偏光フィルムの製造方法。
- 前記ポリエン連鎖抑制剤は、ホウ酸、ホウ砂、グリセリン、金属アルコキシド化合物、及びテトラエトキシシランからなる群から選択されるいずれか1種以上であることを特徴とする、請求項3または4記載のポリエン系偏光フィルムの製造方法。
- 前記第2のポリビニルアルコール層は、変性基で変性されたポリビニルアルコールを含むことを特徴とする、請求項2記載のポリエン系偏光フィルムの製造方法。
- 前記第2の工程では、前記界面を上方に露出した状態で前記第1のフィルムのポリビニルアルコールフィルム面と前記第2のフィルムとを圧着するとともに、前記界面の露出部分に前記酸触媒水溶液を滴下することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のポリエン系偏光フィルムの製造方法。
- 前記酸触媒水溶液に含まれる酸触媒は、低揮発性の酸触媒であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリエン系偏光フィルムの製造方法。
- 前記酸触媒は、100℃での質量減少率が3質量%未満であることを特徴とする、請求項8記載のポリエン系偏光フィルムの製造方法。
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