JP6804844B2 - 光学フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
1つの実施形態においては、上記樹脂フィルムの温度TSSの調整は、下記(1)および(2)から選択される手段により行われる:(1)上記予熱工程のエリア温度T1と上記延伸工程のエリア温度T3を制御すること、(2)上記延伸工程の開始点をずらすこと。
1つの実施形態においては、上記温度傾斜の調整は、下記(3)および(4)から選択される手段により行われる:(3)上記温度T3と上記冷却工程のエリア温度T2を制御すること、(4)上記延伸工程の終了点をずらすこと。
1つの実施形態においては、上記温度T1、T3および上記温度T2は、T1<T3、かつ、T3>T2の関係を有する。
1つの実施形態においては、上記温度TSS、および、上記延伸工程終了時以降の樹脂フィルムの温度傾斜は、得られる光学フィルムの光学軸が搬送方向に対して該光学フィルムの幅方向の内側に向く場合、該温度TSSが相対的に低温となるように、または、該温度傾斜が小さくなるように調整され、得られる光学フィルムの光学軸が搬送方向に対して該光学フィルムの幅方向の外側に向く場合、該温度TSSが相対的に高温となるように、または、該温度傾斜が大きくなるように調整される。
1つの実施形態においては、上記TSSは65℃以上である。
1つの実施形態においては、上記光学フィルムは偏光膜であり、上記光学軸は吸収軸である。1つの実施形態においては、上記吸収軸のばらつきは、長手方向に対して±0.3°以内である。
1つの実施形態においては、上記光学フィルムは位相差フィルムであり、上記光学軸は遅相軸である。1つの実施形態においては、上記遅相軸のばらつきは、長手方向に対して±2.0°以内である。
本発明の実施形態による長尺状の光学フィルムの製造方法は、把持具により把持された長尺状の樹脂フィルムを加熱する予熱工程と、長尺状の樹脂フィルムの搬送方向における把持具の間隔を拡大して、長尺状の樹脂フィルムを長手方向に延伸する延伸工程と、該延伸された長尺状の樹脂フィルムを冷却する冷却工程と、を含む。この製造方法においては、延伸工程開始時の樹脂フィルムの温度TSSを所定の温度に調整すること、および/または、延伸工程終了時以降の樹脂フィルムの温度傾斜を調整することにより、得られる光学フィルムの幅方向における光学軸の方向を制御する。この製造方法は、代表的には、把持具としての複数のクリップを備えるテンター延伸装置を用いて行われ得る。光学フィルムを形成する長尺状の樹脂フィルムは、単層の樹脂フィルムであってもよく、二層以上の積層体であってもよい。以下、一例として、樹脂基材とポリビニルアルコール(PVA)系樹脂層との積層体を用いて偏光膜を製造する実施形態について説明するが、本発明の製造方法は当該実施形態に限定されない。例えば、本発明が単層の樹脂フィルムを用いる偏光膜や位相差フィルムの製造方法または樹脂フィルムの積層体を用いる偏光膜や位相差フィルムの製造方法にも同様に適用可能であることは、当業者に明らかである。
積層体は、樹脂基材上にPVA系樹脂層を形成することにより作製される。樹脂基材は、PVA系樹脂層(得られる偏光膜)を片側から支持し得る限り、任意の適切な構成とされる。
上記のとおり、本発明の実施形態による製造方法は、積層体の把持手段としての複数のクリップを備えるテンター延伸装置を用いて行われる。テンター延伸装置としては、例えば、レール間距離が一定である直線部とレール間距離が連続的に減少するテーパー部とを有する一対のレールと、各レール上をクリップ間隔を変化させながら走行可能な複数のクリップと、を備える延伸装置が用いられ得る。このような延伸装置によれば、積層体の両側縁部をクリップで把持した状態で、搬送方向のクリップ間隔(同一レール上のクリップ間距離)および幅方向のクリップ間隔(異なるレール上のクリップ間距離)を変化させることによって、積層体の延伸および収縮が可能となる。
まず、把持工程(把持ゾーンA)において、左右のクリップ20によって、延伸装置に取り込まれた積層体50の両側縁部を一定の把持間隔(クリップ間隔)で把持し、左右の無端レールに案内された各クリップ20の移動により、当該積層体50を予熱ゾーンBに搬送する。把持ゾーンAにおける両側縁部の把持間隔(クリップ間隔)は、代表的には互いに等しい間隔L1とされる。
次いで、予熱工程(予熱ゾーンB)において、左右のクリップ20で把持された積層体50を延伸ゾーンCに向けて搬送しながら予熱する。予熱ゾーンBにおいては、搬送方向のクリップ間隔はL1で維持され、かつ、左右の無端レール10R、10Lのレール間距離は一定に維持される。予熱工程のエリア温度(すなわち、予熱ゾーン全体における平均温度:予熱温度)T1および後述の延伸工程のエリア温度(すなわち、延伸ゾーン全体における平均温度:延伸温度)T3は、後述の延伸工程開始時の積層体の温度TSSとの関係が適切となるように設定され得る。予熱温度T1は、代表的には50℃〜150℃である。予熱時間は、代表的には5秒〜120秒である。予熱時間は、予熱ゾーンの長さおよびクリップの移動速度を変化させることにより調整することができる。予熱工程における温度が変化する場合には、予熱温度T1は、予熱工程全体における平均温度を意味する。
次いで、延伸工程(延伸ゾーンC)において、左右のクリップ20で把持された積層体50を搬送しながら、長手方向に延伸(MD延伸)する。積層体50のMD延伸は、クリップ20の搬送方向への移動速度を徐々に増大させ、搬送方向のクリップ間隔をL1からL2まで拡大することにより行われる。延伸ゾーンCの入口における搬送方向のクリップ間隔(把持工程における把持間隔)L1と延伸ゾーンCの出口における搬送方向のクリップ間隔L2とを調整することにより、延伸倍率(L2/L1)を制御することができる。
次いで、冷却工程(冷却ゾーンD)において、積層体を冷却して冷却処理する。本発明の1つの実施形態においては、上記のとおり、延伸工程終了時以降の積層体の温度傾斜を調整することにより、得られる光学フィルムの幅方向における光学軸の方向を制御することができる。温度傾斜の調整は、任意の適切な手段により行われ得る。調整手段の代表例としては、(3)上記温度T3とT2を制御すること、および、(4)延伸工程の終了点をずらすこと、が挙げられる。手段(3)としては、代表的には、延伸温度(延伸ゾーン全体における平均温度)T3と冷却温度(すなわち、冷却ゾーン全体における平均温度)T2とを所望の値に設定することが挙げられる。手段(4)としては、代表的には、延伸装置の延伸ゾーンCの任意の適切な位置で延伸を終了すること、または、冷却ゾーンDの任意の適切な位置で延伸を終了すること、が挙げられる。
本発明における温度調整(上記のT1、T3およびT2の関係)の指針について簡単に説明する。例えば、図3(a)に示すように、得られる光学フィルムの光学軸が搬送方向に対して該光学フィルムの幅方向の内側に向く場合、TSSが相対的に低温となるように、または、延伸工程終了時以降の積層体の温度傾斜が小さくなるように調整される。例えば、生産の条件出し運転により得られた光学フィルムの光学軸が搬送方向に対して該光学フィルムの幅方向の内側に向いている場合、TSSの設定値をより低温とすることにより、光学軸が内側に向く傾向を弱くするように調整することができる。延伸工程終了時以降の積層体の温度傾斜を小さくすることによっても同様の効果が得られる。その結果、光学軸の方向が幅方向全体にわたって長手方向と実質的に平行となるようにすることができる。一方、図3(b)に示すように、得られる光学フィルムの光学軸が搬送方向に対して該光学フィルムの幅方向の外側に向く場合、TSSが相対的に高温となるように、または、延伸工程終了時以降の積層体の温度傾斜が大きくなるように調整される。その結果、上記と同様に、光学軸の方向が幅方向全体にわたって長手方向と実質的に平行となるようにすることができる。すなわち、本発明者らは、延伸工程開始時の温度TSSが相対的に低温である場合および延伸工程終了時以降の積層体の温度傾斜が小さい場合、得られる光学フィルムの光学軸が該光学フィルムの幅方向の内側に向く傾向を弱くすること;ならびに、延伸工程開始時の温度TSSが相対的に高温である場合および延伸工程終了時以降の積層体の温度傾斜が大きい場合、得られる光学フィルムの光学軸が該光学フィルムの幅方向の外側に向く傾向を弱くすることを見出し、この知見を用いて、予熱温度、延伸温度および冷却温度ならびに積層体温度の関係の最適化、ならびに当該最適化による光学軸の方向の制御を実現した。このような温度調整を行うことにより、得られる光学フィルムの幅方向における光学軸の方向のばらつきを顕著に抑制することができる。さらに、このような温度関係の最適化を利用することにより、光学軸の方向のばらつきの抑制のみならず、光学軸の方向を目的に応じて所望の方向に制御することができる。このような効果が得られるメカニズムとしては、以下のようなものが推定され得る:本発明の製造方法は、テンターでフィルム(本実施形態においては積層体)の両端部を把持して搬送方向に延伸するので、フィルムにかかる延伸応力は両端部に発生する。延伸工程開始時の積層体の温度TSSを下げるとフィルムが硬くなるため両端部の応力が大きくなり(したがって、積層体の両端部のみが搬送方向に引かれ)、光学軸が搬送方向に対してフィルムの幅方向の外側に向く傾向が強くなる。TSSを上げるとフィルムが柔らかくなり両端部の応力が緩和され、光学軸が搬送方向に対してフィルムの幅方向の外側に向く傾向が弱くなる。延伸工程終了時以降の積層体の温度傾斜を大きくすると、延伸後積層体が冷却されて収縮しようとするため、冷却方向に引かれる。積層体両端部はテンターで把持されているため、フィルムの中央が引かれて、光学軸が搬送方向に対してフィルムの幅方向の内側に向く傾向になる。温度傾斜を小さくするとゆっくり冷却されるためこの傾向が弱くなり、光学軸が搬送方向に対してフィルムの幅方向の内側に向く傾向が弱くなる。
本実施形態の偏光膜の製造方法は、上記以外に、その他の工程を含み得る。その他の工程としては、例えば、不溶化工程、染色工程、架橋工程、上記延伸とは別の延伸工程、洗浄工程、乾燥(水分率の調節)工程等のPVA系樹脂層を偏光膜とする工程が挙げられる。その他の工程は、任意の適切なタイミングで行い得る。なお、PVA系樹脂層を偏光膜とする工程前の(代表的には、解放工程直後の)PVA系樹脂層の幅方向における光学軸のばらつきは、設定された方向(代表的には、長手方向)に対して、好ましくは±2.0°の範囲内であり、より好ましくは±1.5°の範囲内である。上記のような温度制御を行うことにより、この時点でのPVA系樹脂層の幅方向における光学軸のばらつきを所望の範囲内に制御することができる。その結果、最終的に得られる偏光膜の幅方向における吸収軸のばらつきを所望の範囲内に制御することができる。
上記製造方法により作製される偏光膜は、実質的には、二色性物質を吸着配向させたPVA系樹脂膜である。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(Ts)は、好ましくは39%以上、より好ましくは39.5%以上、さらに好ましくは40%以上、特に好ましくは40.5%以上である。なお、単体透過率の理論上の上限は50%であり、実用的な上限は46%である。また、単体透過率(Ts)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なったY値であり、例えば、顕微分光システム(ラムダビジョン製、LVmicro)を用いて測定することができる。偏光膜の偏光度は、好ましくは99.9%以上、より好ましくは99.93%以上、さらに好ましくは99.95%以上である。
偏光板は、偏光膜と偏光膜の少なくとも一方の側に配置された保護フィルムとを有する。保護フィルムの形成材料としては、例えば、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、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、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等のエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、これらの共重合体樹脂等が挙げられる。
<積層体作製工程>
樹脂基材として、非晶性PET基材(100μm厚)を準備し、該非晶性PET基材にPVA水溶液を塗布し、50℃〜60℃の温度で乾燥した。これにより、非晶性PET基材上に15μm厚のPVA層を製膜し、積層体を作製した。
得られた積層体を、図1に示すようなテンター延伸装置を用いて、予熱、延伸(MD延伸およびTD収縮)、および熱工程の各工程に供した。具体的には、把持ゾーンAにおいて、クリップ間隔L1:35mmで積層体の両側縁部を把持して長手方向に搬送し、予熱ゾーンBにおいて、T1=80℃で15秒間加熱した。次に、加熱した積層体について、延伸ゾーンCの始点から延伸を開始した。積層体の延伸開始時の温度TSSは67℃であった。延伸工程(延伸ゾーンC)においては、積層体を、幅方向に30%収縮させると同時に、長手方向に3倍に空中延伸した(延伸ゾーンCの出口におけるクリップ間隔L2:105mm、積層体の幅:650mm)。また、延伸ゾーンCの温度(延伸工程のエリア温度)T3を140℃に設定することで、延伸終了時の積層体の温度TESを110℃とした。その後、冷却ゾーンDの温度(冷却工程のエリア温度)T2を70℃に設定し、冷却を行った。
次いで、積層体を、25℃のヨウ素水溶液(ヨウ素濃度:0.5重量%、ヨウ化カリウム濃度:10重量%)に30秒間浸漬させた。
染色後の積層体を、60℃のホウ酸水溶液(ホウ酸濃度:5重量%、ヨウ化カリウム濃度:5重量%)に60秒間浸漬させ、該ホウ酸水溶液中でさらに1.8倍長手方向に延伸した。
架橋処理後、積層体を、25℃のヨウ化カリウム水溶液(ヨウ化カリウム濃度:5重量%)に5秒間浸漬させた。
このようにして、樹脂基材上に、厚み6.0μmの偏光膜を作製した。
テンター延伸直後のPVA系樹脂層ならびに得られた偏光膜の幅方向における光学軸の方向のばらつきを測定した。具体的には、測定装置としてAxoscan(AXOMETRICS社製)を用い、幅方向にわたって20mmごとにPVA系樹脂層の光学軸または偏光膜の吸収軸の方向を測定した。長手方向からのずれの最大値をばらつきとした。PVA系樹脂層の光学軸のばらつきは、長手方向に対して±3.0°であり、光学軸は長手方向に対して幅方向の外側を向いていた。さらに、得られた偏光膜の幅方向における吸収軸のばらつきは、長手方向に対して±0.7°であり、吸収軸は長手方向に対して幅方向の外側を向いていた。
参考例1の結果をふまえ、延伸開始時の温度TSSが高温となるようにしたこと以外は参考例1と同様にして偏光膜を作製した。具体的には、予熱ゾーンBの温度T1を120℃としてTSSを91℃としたこと以外は参考例1と同様にして偏光膜を作製した。テンター延伸直後のPVA系樹脂層の光学軸のばらつきは、長手方向に対して±0.5°であり、光学軸は長手方向に対して略平行であった。さらに、得られた偏光膜の幅方向における吸収軸のばらつきは、長手方向に対して±0.15°であり、吸収軸は長手方向に対して略平行であった。
参考例1の結果をふまえ、延伸開始時の温度TSSが高温となるようにしたこと以外は参考例1と同様にして偏光膜を作製した。具体的には、延伸ゾーンCの途中から延伸を開始して(すなわち、延伸開始を遅らせて)TSSを90℃としたこと以外は参考例1と同様にして偏光膜を作製した。テンター延伸直後のPVA系樹脂層の光学軸のばらつきは、長手方向に対して±0.5°であり、光学軸は長手方向に対して略平行であった。さらに、得られた偏光膜の幅方向における吸収軸のばらつきは、長手方向に対して±0.15°であり、吸収軸は長手方向に対して略平行であった。
参考例1の結果をふまえ、延伸工程終了時以降の積層体の温度傾斜(降温傾斜)を大きくしたこと以外は参考例1と同様にして偏光膜を作製した。具体的には、冷却ゾーンDの温度T2を60℃としたこと以外は参考例1と同様にして偏光膜を作製した。テンター延伸直後のPVA系樹脂層の光学軸のばらつきは、長手方向に対して±1.0°であり、光学軸は長手方向に対して略平行であった。さらに、得られた偏光膜の幅方向における吸収軸のばらつきは、長手方向に対して±0.20°であり、吸収軸は長手方向に対して略平行であった。
20 クリップ
50 積層体(樹脂フィルム)
100 延伸装置
Claims (9)
- 長尺状の光学フィルムの製造方法であって、
把持具により把持された長尺状の樹脂フィルムを加熱する予熱工程と、
該長尺状の樹脂フィルムの搬送方向における該把持具の間隔を拡大して、該長尺状の樹脂フィルムを長手方向に延伸する延伸工程と、
該延伸された長尺状の樹脂フィルムを冷却する冷却工程と、を含み、
該延伸工程開始時の樹脂フィルムの温度TSSを所定の温度に調整すること、および/または、該延伸工程終了時以降の樹脂フィルムの温度傾斜を調整することにより、得られる光学フィルムの幅方向における光学軸の方向を制御し、
該温度TSS、および、該延伸工程終了時以降の樹脂フィルムの温度傾斜が、
得られる光学フィルムの光学軸が搬送方向に対して該光学フィルムの幅方向の内側に向く場合、該温度TSSが相対的に低温となるように、または、該温度傾斜が小さくなるように調整され、
得られる光学フィルムの光学軸が搬送方向に対して該光学フィルムの幅方向の外側に向く場合、該温度TSSが相対的に高温となるように、または、該温度傾斜が大きくなるように調整される、
方法。 - 前記樹脂フィルムの温度TSSの調整が、下記(1)および(2)から選択される手段により行われる、請求項1に記載の製造方法:
(1)前記予熱工程のエリア温度T1と前記延伸工程のエリア温度T3を制御すること、
(2)前記延伸工程の開始点と、延伸ゾーンCの入口とをずらすこと。 - 前記温度傾斜の調整が、下記(3)および(4)から選択される手段により行われる、請求項1または2に記載の製造方法:
(3)前記温度T3と前記冷却工程のエリア温度T2を制御すること、
(4)前記延伸工程の終了点と、延伸ゾーンCの出口とをずらすこと。 - 前記温度T1、T3および前記温度T2が、T1<T3、かつ、T3>T2の関係を有する、請求項3に記載の製造方法。
- 前記TSSが65℃以上である、請求項1から4のいずれかに記載の製造方法。
- 前記光学フィルムが偏光膜であり、前記光学軸が吸収軸である、請求項1から5のいずれかに記載の製造方法。
- 前記吸収軸のばらつきが、長手方向に対して±0.3°以内である、請求項6に記載の製造方法。
- 前記光学フィルムが位相差フィルムであり、前記光学軸が遅相軸である、請求項1から5のいずれかに記載の製造方法。
- 前記遅相軸のばらつきが、長手方向に対して±2.0°以内である、請求項8に記載の製造方法。
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