JP6879665B2 - 光学フィルムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学フィルムの製造方法に関する。より詳細には、本発明は、延伸装置の延伸ゾーンの中途地点から延伸を開始することにより幅方向における光学軸の方向を制御することを含む長尺状の光学フィルムの製造方法に関する。

液晶表示装置、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置のような画像表示装置には、光学フィルム（例えば、偏光膜、位相差フィルム）が用いられている。このような光学フィルムは、代表的には延伸を含む製造方法により得られる。しかし、延伸により得られる光学フィルムは、幅方向における光学軸の方向にばらつきが生じるという問題がある。

特開２０１０−２８６６１９号公報

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、延伸不良を発生させることなく、かつ、幅方向における光学軸の方向が制御された長尺状の光学フィルムを製造し得る方法を提供することにある。

本発明の実施形態によれば、長尺状の光学フィルムの製造方法が提供される。この製造方法は、搬入側から搬出側へ向けて把持ゾーン、予熱ゾーン、延伸ゾーンおよび冷却ゾーンが順に設けられているテンター延伸装置を用いる。この製造方法は、該把持ゾーンにおいて把持具により把持された長尺状の樹脂フィルムを、該予熱ゾーンにおいて加熱する予熱工程と；該延伸ゾーンにおいて、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；該冷却ゾーンにおいて、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、該延伸工程を該延伸ゾーンの中途地点から開始することにより、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。
１つの実施形態においては、上記製造方法は、上記延伸工程開始時の温度Ｔ_ＳＳが８０℃以上となるよう、上記延伸ゾーンにおける延伸工程の開始地点を調整する。
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、上記製造方法により得られた長尺状の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±０．３°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、上記製造方法により得られた長尺状の位相差フィルムの幅方向における遅相軸のばらつきは、長手方向に対して±２．０°以内である。

本発明によれば、長尺状の光学フィルムの製造方法において、テンター延伸装置の延伸ゾーンの中途地点から延伸工程を開始することにより、延伸不良（例えば、フィルムの裂け、フィルムのたわみおよび／またはしわ）を発生させることなく、かつ、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。

本発明の製造方法に用いられ得る延伸装置の一例の全体構成を説明する概略平面図である。 予熱、延伸および冷却の各工程の一例を説明する概略図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の製造方法における光学軸の方向の制御を制御するための温度調整の指針を説明する概略図である。 本発明の製造方法における温度プロファイルを説明する概略図である。 実施例１、比較例１および比較例３で得られた偏光膜の幅方向における吸収軸方向のばらつきを示すグラフである。

Ａ．光学フィルムの製造方法
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。この製造方法は、把持具としての複数のクリップを備え、搬入側から搬出側へ向けて把持ゾーン、予熱ゾーン、延伸ゾーンおよび冷却ゾーンが順に設けられているテンター延伸装置を用いて行われる。この製造方法においては、延伸工程を該延伸ゾーンの中途地点から開始することにより、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。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。

Ａ−１．積層体の作製
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。

樹脂基材の形成材料としては、例えば、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、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。これらの中でも、好ましくは、シクロオレフィン系樹脂（例えば、ノルボルネン系樹脂）、非晶質のポリエチレンテレフタレート系樹脂である。非晶質のポリエチレンテレフタレート系樹脂の具体例としては、ジカルボン酸としてイソフタル酸をさらに含む共重合体や、グリコールとしてシクロヘキサンジメタノールをさらに含む共重合体が挙げられる。

樹脂基材に、予め、表面改質処理（例えば、コロナ処理等）を施してもよいし、樹脂基材上に易接着層を形成してもよい。このような処理を行うことにより、樹脂基材とＰＶＡ系樹脂層との密着性を向上させることができる。なお、表面改質処理および／または易接着層の形成は、上記延伸前に行ってもよいし、上記延伸後に行ってもよい。

上記ＰＶＡ系樹脂層の形成方法は、任意の適切な方法を採用することができる。好ましくは、延伸処理が施された樹脂基材上に、ＰＶＡ系樹脂を含む塗布液を塗布し、乾燥することにより、ＰＶＡ系樹脂層を形成する。

上記ＰＶＡ系樹脂としては、任意の適切な樹脂を用いることができる。例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体が挙げられる。ポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルをケン化することにより得られる。エチレン−ビニルアルコール共重合体は、エチレン−酢酸ビニル共重合体をケン化することにより得られる。ＰＶＡ系樹脂のケン化度は、通常８５モル％〜１００モル％であり、好ましくは９５．０モル％〜９９．９５モル％、さらに好ましくは９９．０モル％〜９９．９３モル％である。ケン化度は、ＪＩＳ Ｋ ６７２６−１９９４に準じて求めることができる。このようなケン化度のＰＶＡ系樹脂を用いることによって、耐久性に優れた偏光膜を得ることができる。ケン化度が高すぎる場合には、塗布液がゲル化しやすく、均一な塗布膜を形成することが困難となるおそれがある。

ＰＶＡ系樹脂の平均重合度は、目的に応じて適切に選択し得る。平均重合度は、通常１０００〜１００００であり、好ましくは１２００〜４５００、さらに好ましくは１５００〜４３００である。なお、平均重合度は、ＪＩＳ Ｋ ６７２６−１９９４に準じて求めることができる。

上記塗布液は、代表的には、上記ＰＶＡ系樹脂を溶媒に溶解させた溶液である。溶媒としては、例えば、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドＮ−メチルピロリドン、各種グリコール類、トリメチロールプロパン等の多価アルコール類、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン等のアミン類が挙げられる。これらは単独で、または、二種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、好ましくは、水である。溶液のＰＶＡ系樹脂濃度は、溶媒１００重量部に対して、好ましくは３重量部〜２０重量部である。このような樹脂濃度であれば、樹脂基材に密着した均一な塗布膜を形成することができる。

塗布液に、添加剤を配合してもよい。添加剤としては、例えば、可塑剤、界面活性剤等が挙げられる。可塑剤としては、例えば、エチレングリコールやグリセリン等の多価アルコールが挙げられる。界面活性剤としては、例えば、非イオン界面活性剤が挙げられる。これらは、得られるＰＶＡ系樹脂層の均一性や染色性、延伸性をより一層向上させる目的で使用し得る。

塗布液の塗布方法としては、任意の適切な方法を採用することができる。例えば、ロールコート法、スピンコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、ダイコート法、カーテンコート法、スプレコート法、ナイフコート法（コンマコート法等）等が挙げられる。

上記乾燥温度は、樹脂基材のガラス転移温度（Ｔｇ）以下であることが好ましく、さらに好ましくはＴｇ−２０℃以下である。このような温度で乾燥することにより、ＰＶＡ系樹脂層を形成する前に樹脂基材が変形するのを防止して、得られるＰＶＡ系樹脂層の配向性が悪化するのを防止することができる。こうして、樹脂基材がＰＶＡ系樹脂層とともに良好に変形し得、後述の積層体の延伸および収縮を良好に行うことができる。その結果、ＰＶＡ系樹脂層に良好な配向性を付与することができ、優れた光学特性を有する偏光膜を得ることができる。ここで、「配向性」とは、ＰＶＡ系樹脂層の分子鎖の配向を意味する。

Ａ−２．延伸装置
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、搬入側から搬出側へ向けて把持ゾーン、予熱ゾーン、延伸ゾーンおよび冷却ゾーンが順に設けられてい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。

図１は、本発明の製造方法に用いられ得る延伸装置の一例の全体構成を説明する概略平面図である。図１を参照しながら、本発明の製造方法に用いられ得る延伸装置について説明する。延伸装置１００は、平面視で、左右両側に、無端レール１０Ｌと無端レール１０Ｒとを左右対称に有する。なお、本明細書においては、積層体の入口側から見て左側の無端レールを左側の無端レール１０Ｌ、右側の無端レールを右側の無端レール１０Ｒと称する。左右の無端レール１０Ｌ、１０Ｒ上にはそれぞれ、積層体把持用の多数のクリップ２０が配置されている。クリップ２０は、それぞれのレールに案内されてループ状に巡回移動する。左側の無端レール１０Ｌ上のクリップ２０は反時計廻り方向に巡回移動し、右側の無端レール１０Ｒ上のクリップ２０は時計廻り方向に巡回移動する。図示例の延伸装置においては、積層体の搬入側から搬出側へ向けて、把持ゾーンＡ、予熱ゾーンＢ、延伸ゾーンＣ、および冷却ゾーンＤが順に設けられている。また、図１の延伸装置におけるそれぞれのゾーンの長さの比率は、実際の長さの比率と異なることに留意されたい。

把持ゾーンＡおよび予熱ゾーンＢでは、左右の無端レール１０Ｒ、１０Ｌは、レール間距離が一定である直線部とされている。代表的には、左右の無端レール１０Ｒ、１０Ｌは、処理対象となる積層体の初期幅に対応するレール間距離で互いに略平行となるよう構成されている。延伸ゾーンＣでは、左右の無端レール１０Ｒ、１０Ｌは、レール間距離が連続的に減少するテーパー部とされている。代表的には、左右の無端レール１０Ｒ、１０Ｌは、予熱ゾーンＢ側から冷却ゾーンＤ側に向かうに従ってレール間距離が上記積層体の所望の幅に対応するまで徐々に減少する構成とされている。冷却ゾーンＤでは、左右の無端レール１０Ｒ、１０Ｌは、レール間距離が一定である直線部とされており、代表的には、上記積層体の最終的な幅に対応するレール間距離で互いに略平行となるよう構成されている。

左側の無端レール１０Ｌ上のクリップ（左側のクリップ）２０および右側の無端レール１０Ｒ上のクリップ（右側のクリップ）２０は、それぞれ独立して巡回移動し得る。例えば、左側の無端レール１０Ｌの駆動用スプロケット３０ａ、３０ｂが電動モータ４０ａ、４０ｂによって反時計廻り方向に回転駆動され、右側の無端レール１０Ｒの駆動用スプロケット３０ａ、３０ｂが電動モータ４０ａ、４０ｂによって時計廻り方向に回転駆動される。その結果、これら駆動用スプロケット３０ａ、３０ｂに係合している駆動ローラ（図示せず）のクリップ担持部材（図示せず）に走行力が与えられる。これにより、左側のクリップ２０は反時計廻り方向に巡回移動し、右側のクリップ２０は時計廻り方向に巡回移動する。左側の電動モータおよび右側の電動モータを、それぞれ独立して駆動させることにより、左側のクリップ２０および右側のクリップ２０をそれぞれ独立して巡回移動させることができる。

さらに、左側のクリップ２０および右側のクリップ２０は、それぞれ可変ピッチ型である。すなわち、左右のクリップ２０、２０は、それぞれ独立して、移動に伴って搬送方向（ＭＤ）のクリップ間隔（クリップピッチ）が変化し得る。可変ピッチ型のクリップは、特開２００８−２３７７５号公報に記載の構成等の任意の適切な構成により実現され得る。

以下、図１および図２を参照しながら、把持、予熱、延伸および冷却の各工程についてより詳細に説明する。なお、図２は、予熱、延伸および冷却の各工程の一例を説明する概略図である。

Ａ−３．把持工程
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。

Ａ−４．予熱工程
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Ｔ_ＳＳ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。

Ａ−５．延伸工程
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。

本発明の実施形態においては、積層体の延伸は、延伸ゾーンＣの入口から開始されるのではなく、延伸ゾーンの中途地点から開始され得る。延伸の開始地点は、延伸工程開始時の温度Ｔ_ＳＳが所望の温度となるように適切に設定され得る。延伸ゾーンの中途地点から延伸を開始することにより、以下の利点が得られ得る：Ｔ_ＳＳが低すぎると、得られる光学フィルムの幅方向における光学軸のばらつきが大きくなってしまう場合が多い。また、フィルムが十分に軟化していないため、フィルムが裂けて延伸できない場合がある。一方、Ｔ_ＳＳを所望の温度とするために予熱温度を高くすると、積層体がたるんでしまい、フィルムにとたん状のしわが発生する場合が多く、延伸温度を高くすれば、フィルムが結晶化する、配向性が低下するなど、得られるフィルム特性が変化してしまう場合がある。延伸ゾーンの中途地点から延伸を開始することにより、予熱温度や延伸温度を変化させずにＴ_ＳＳを所望の温度とすることができるので、このような不具合を発生させることなく、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良好に制御することができる。

延伸工程における延伸倍率（Ｌ２／Ｌ１）は、例えば１．１倍〜６．０倍、好ましくは１．２倍〜５．０倍、より好ましくは１．３倍〜３．０倍である。延伸倍率が１．１倍未満であると、所望の光学特性が得られない場合がある。一方、延伸倍率が６．０倍を超えると、積層体が破断する場合がある。

本発明の実施形態による製造方法は、積層体を長手方向に延伸すること（ＭＤ延伸）を含み、必要に応じて積層体を幅方向に収縮させること（ＴＤ収縮）を含む。ＴＤ収縮を行う場合、ＴＤ収縮はＭＤ延伸と同時に行ってもよく、ＭＤ延伸の前に行ってもよく、ＭＤ延伸の後に行ってもよい。図示例においては、延伸ゾーンＣにおいて、ＴＤ収縮を開始した後でＭＤ延伸を開始し、その後、ＭＤ延伸とＴＤ収縮とが同時に行われる。具体的には、延伸ゾーンＣにおいては、左右の無端レール１０Ｒ、１０Ｌがレール間距離が連続的に減少するテーパー部とされているので、当該ゾーンを通過させることによって、積層体５０の幅方向への収縮が行われる。ＴＤ収縮率は、レール間距離の変化量を調整することによって制御することができる。具体的には、延伸ゾーンＣの入口（予熱ゾーンＢ側端部）におけるレール間距離に対する延伸ゾーンＣの出口（冷却ゾーンＤ側端部）におけるレール間距離の比を小さくするほど、大きい収縮率が得られる。

ＴＤ収縮率（（延伸ゾーンＣの出口における積層体の幅：Ｗ２）／（延伸ゾーンＣの入口における積層体の幅：Ｗ１））は、任意の適切な値に設定することができる。ＴＤ収縮率は、好ましくは０．９以下であり、より好ましくは０．８〜０．５である。このような収縮率とすることにより、より優れた光学特性を得ることができる。

積層体の延伸温度は、上記のようにＴ_ＳＳが適切な温度となるよう延伸開始点が適切な位置に設定される限り、延伸ゾーンにおいて任意の適切な温度プロファイルに設定され得る。１つの実施形態においては、上記Ｔ１、上記Ｔ３および後述する冷却温度Ｔ２は、Ｔ１＜Ｔ３、かつ、Ｔ３＞Ｔ２の関係を有する。Ｔ１とＴ３との差は、好ましくは０℃〜６０℃である。Ｔ３とＴ２との差は、好ましくは１０℃〜７０℃である。

Ｔ_ＳＳは、好ましくは６５℃以上であり、より好ましくは８０℃〜１２０℃である。１つの実施形態においては、延伸ゾーンの温度は、連続的または段階的に変化し得る。

Ａ−６．冷却工程および解放工程
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、延伸工程終了時以降の積層体の温度傾斜を調整すると、上記延伸開始位置の調整との相乗的な効果により、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さらに良好に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、（１）上記温度Ｔ３とＴ２を制御すること、および、（２）延伸工程の終了点をずらすこと、が挙げられる。手段（１）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（２）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。

冷却時間は、冷却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。冷却工程における温度が変化する場合には、冷却温度Ｔ２は、上記のとおり冷却工程全体における平均温度を意味する。

最後に、積層体５０を把持するクリップ２０を解放する。冷却工程（および解放工程）においては、代表的には、クリップ間距離およびクリップ間隔がいずれも一定とされる。

Ａ−７．温度調整
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、Ｔ_ＳＳが相対的に低温となるように調整される。例えば、試作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、Ｔ_ＳＳ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。この場合には、延伸工程の開始地点は延伸ゾーンにおけるより入口に近い側となる。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、Ｔ_ＳＳが相対的に高温となるように調整される。この場合には、延伸工程の開始地点は延伸ゾーンにおけるより出口に近い側となる。延伸工程終了時以降の積層体の温度傾斜を大きくすることによっても同様の効果が得られる。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Ｔ_ＳＳ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Ｔ_ＳＳ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、延伸ゾーンにおける延伸開始地点を調整することによる光学軸の方向の制御を実現した。このような延伸開始地点の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、このような延伸開始地点の調整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Ｔ_ＳＳ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。Ｔ_ＳＳ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。

本発明の実施形態においては、延伸工程の開始地点を調整してＴ_ＳＳを所望の温度とすれば十分であるが、より精密な光学軸方向の制御の観点から、予熱、延伸および冷却工程における好ましい温度プロファイルについて簡単に説明する。図４は、予熱、延伸および冷却工程における好ましい温度プロファイルの一例を説明する概略図である。なお、図面における横軸方向の区分は延伸装置のゾーンの区分ではなく、製造工程に準じた区分である。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抑制する観点からは、図４に実戦で示すプロファイルＡのような温度調整が好ましい。図４に点線で示すプロファイルＢのような温度調整によれば、図３（ｂ）の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がある。図４に破線で示すプロファイルＣのような温度調整によれば、図３（ａ）の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がある。なお、図４において、プロファイルＢおよびＣの図示されていない部分は、プロファイルＡに重なっている。

Ａ−８．その他の工程
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。

上記染色工程は、代表的には、ＰＶＡ系樹脂層を二色性物質で染色する工程である。好ましくは、ＰＶＡ系樹脂層に二色性物質を吸着させることにより行う。当該吸着方法としては、例えば、二色性物質を含む染色液にＰＶＡ系樹脂層（積層体）を浸漬させる方法、ＰＶＡ系樹脂層に染色液を塗布する方法、ＰＶＡ系樹脂層に染色液を噴霧する方法等が挙げられる。好ましくは、二色性物質を含む染色液に積層体を浸漬させる方法である。二色性物質が良好に吸着し得るからである。なお、積層体両面を染色液に浸漬させてもよいし、片面のみ浸漬させてもよい。

上記二色性物質としては、例えば、ヨウ素、有機染料が挙げられる。これらは単独で、または、二種以上組み合わせて用いることができる。二色性物質は、好ましくは、ヨウ素である。二色性物質としてヨウ素を用いる場合、上記染色液は、好ましくは、ヨウ素水溶液である。ヨウ素の配合量は、水１００重量部に対して、好ましくは０．１重量部〜１．０重量部である。ヨウ素の水に対する溶解性を高めるため、ヨウ素水溶液にヨウ化物塩を配合することが好ましい。ヨウ化物塩としては、例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化鉛、ヨウ化銅、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化錫、ヨウ化チタン等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウムである。ヨウ化物塩の配合量は、水１００重量部に対して、好ましくは０．３重量部〜１５重量部である。

染色液の染色時の液温は、好ましくは２０℃〜４０℃である。染色液にＰＶＡ系樹脂層を浸漬させる場合、浸漬時間は、好ましくは５秒〜３００秒である。このような条件であれば、ＰＶＡ系樹脂層に十分に二色性物質を吸着させることができる。

上記不溶化工程および架橋工程は、代表的には、ホウ酸水溶液にＰＶＡ系樹脂層を浸漬させることにより行う。上記洗浄工程は、代表的には、ヨウ化カリウム水溶液にＰＶＡ系樹脂層を浸漬させることにより行う。上記乾燥工程における乾燥温度は、好ましくは３０℃〜１００℃である。

Ｂ．偏光膜
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。

偏光膜は、幅方向における吸収軸のばらつきが、設定された吸収軸方向（代表的には、長手方向）に対して、好ましくは±０．３°の範囲内であり、より好ましくは±０．２°の範囲内である。このように、本発明の製造方法により得られる偏光膜は、幅方向の軸精度に非常に優れている。結果として、当該偏光膜は光学特性の面内均一性に優れるので、裁断後の最終製品としての偏光膜における製品ごとの品質のばらつきが小さく、かつ、画像表示装置に用いられた場合に優れた表示特性を実現することができる。また、本発明の製造方法により得られる偏光膜は、幅方向端部まで実用に供することができるので、歩留まりが高く、コスト的にも有利である。なお、本発明の製造方法により位相差フィルムを作製する場合には、当該位相差フィルムの幅方向における遅相軸のばらつきは、設定された遅相軸方向（代表的には、長手方向）に対して、好ましくは±２．０°、より好ましくは±１．５°の範囲内である。

偏光膜の使用方法は、任意の適切な方法が採用され得る。具体的には、単一層のＰＶＡ系樹脂フィルムとして使用してもよく、樹脂基材とＰＶＡ系樹脂膜との積層体として使用してもよく、ＰＶＡ系樹脂フィルムまたはＰＶＡ系樹脂膜の少なくとも一方に保護フィルムを配置した積層体（すなわち、偏光板）として使用してもよい。

Ｃ．偏光板
偏光板は、偏光膜と偏光子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。

保護フィルムの厚みは、好ましくは２０μｍ〜１００μｍである。保護フィルムは、代表的には、接着層（具体的には、接着剤層、粘着剤層）を介して偏光子に積層される。接着剤層は、代表的にはＰＶＡ系接着剤や活性エネルギー線硬化型接着剤で形成される。粘着剤層は、代表的にはアクリル系粘着剤で形成される。樹脂基材／ＰＶＡ系樹脂膜（偏光膜）の積層体を用いる場合、好ましくは、樹脂基材は保護フィルムを偏光子の樹脂基材と反対側の面に積層した後に剥離され得る。必要に応じて、剥離面に別の保護フィルムが積層され得る。樹脂基材を剥離することにより、カールをより確実に抑制することができる。

実用的には、偏光板は、最外層として粘着剤層を有する。粘着剤層は、代表的には画像表示装置側の最外層となる。粘着剤層には、セパレーターが剥離可能に仮着され、実際の使用まで粘着剤層を保護するとともに、ロール形成を可能としている。

偏光板は、目的に応じて任意の適切な光学機能層をさらに有していてもよい。光学機能層の代表例としては、位相差フィルム（光学補償フィルム）、表面処理層が挙げられる。例えば、保護フィルムと粘着剤層との間に位相差フィルムが配置され得る（図示せず）。位相差フィルムの光学特性（例えば、屈折率楕円体、面内位相差、厚み方向位相差）は、目的、画像表示装置の特性等に応じて適切に設定され得る。例えば、画像表示装置がＩＰＳモードの液晶表示装置である場合には、屈折率楕円体がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚである位相差フィルムおよび屈折率楕円体がｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙである位相差フィルムが配置され得る。位相差フィルムが保護フィルムを兼ねてもよい。この場合、画像表示装置側に配置される保護フィルムは省略され得る。逆に、保護フィルムが、光学補償機能を有していてもよい（すなわち、目的に応じた適切な屈折率楕円体、面内位相差および厚み方向位相差を有していてもよい）。なお、「ｎｘ」はフィルム面内の屈折率が最大になる方向（すなわち、遅相軸方向）の屈折率であり、「ｎｙ」はフィルム面内で遅相軸と直交する方向の屈折率であり、「ｎｚ」は厚み方向の屈折率である。

表面処理層は、外側の保護フィルムのさらに外側に配置され得る（図示せず）。表面処理層の代表例としては、ハードコート層、反射防止層、アンチグレア層が挙げられる。表面処理層は、例えば、偏光子の加湿耐久性を向上させる目的で透湿度の低い層であることが好ましい。ハードコート層は、偏光板表面の傷付き防止などを目的に設けられる。ハードコート層は、例えば、アクリル系、シリコーン系などの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を表面に付加する方式などにて形成することができる。ハードコート層としては、鉛筆硬度が２Ｈ以上であることが好ましい。反射防止層は、偏光板表面での外光の反射防止を目的に設けられる低反射層である。反射防止層としては、例えば、特開２００５−２４８１７３号公報に開示されるような光の干渉作用による反射光の打ち消し効果を利用して反射を防止する薄層タイプ、特開２０１１−２７５９号公報に開示されるような表面に微細構造を付与することにより低反射率を発現させる表面構造タイプが挙げられる。アンチグレア層は、偏光板表面で外光が反射して偏光板透過光の視認を阻害することの防止等を目的に設けられる。アンチグレア層は、例えば、サンドブラスト方式やエンボス加工方式による粗面化方式、透明微粒子の配合方式などの適宜な方式にて表面に微細凹凸構造を付与することにより形成される。アンチグレア層は、偏光板透過光を拡散して視角などを拡大するための拡散層（視角拡大機能など）を兼ねるものであってもよい。表面処理層を設ける代わりに、外側の保護フィルムの表面に同様の表面処理を施してもよい。

ここまで、本発明の光学フィルムの製造方法の一例として、樹脂基材と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してきたが、上述のとおり、例えば、本発明が単層の樹脂フィルムを用いる偏光子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。すなわち、本発明は、樹脂基材／ＰＶＡ系樹脂層の積層体を単層の樹脂フィルムまたは樹脂フィルムの積層体に置き換えても、同様の手順が適用可能であり、同様の効果が得られ得る。例えば、ＰＶＡ系樹脂の単層フィルムに本発明を適用することにより、幅方向の軸精度に優れた偏光子を得ることができ；シクロオレフィン系樹脂の単層フィルムに本発明を適用することにより、幅方向の軸精度に優れた位相差フィルムを得ることができ；樹脂フィルム／樹脂フィルムの積層体に本発明を適用することにより、幅方向の軸精度に優れた偏光子または位相差フィルムを得ることができる。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。

［実施例１］
＜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（幅１０００ｍｍ）を作製した。

＜予熱、延伸および冷却工程＞
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入口から延伸ゾーンＣの中途地点まで積層体を加熱した。予熱温度Ｔ１を８０℃、延伸温度Ｔ３を１４０℃に設定し、延伸工程開始時の温度Ｔ_ＳＳは９０℃、延伸終了時の積層体の温度Ｔ_ＥＳは１１０℃であった。延伸ゾーンＣにおいては、上記中途地点にレールの屈曲点（テーパー部の開始地点）が位置するように構成した。すなわち、予熱ゾーンと延伸ゾーンの仕切り部の延伸ゾーン側に屈曲点が位置するよう構成した。上記屈曲点を長手方向の延伸（および幅方向の収縮）の開始地点として、加熱した積層体を、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）。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。

＜染色処理＞
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。

＜架橋処理＞
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。

＜洗浄処理＞
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。

＜評価＞
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（吸収軸）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ＡＸＯＭＥＴＲＩＣＳ社製、ＡＸＯＳＣＡＮ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。結果を図５に示す。長手方向からの吸収軸方向のずれが０．４°以内である場合を「良好」、０．４°を超える場合を「不良」とした。また、得られた偏光膜のしわの有無を目視により観察し、しわが認められない場合を「良好」、しわが認められた場合を「不良」とした。さらに、延伸時のクリップのチャッキング状態を観察した。これらの結果を表１に示す。

［比較例１］
レールの屈曲点が予熱ゾーンと延伸ゾーンの仕切り部に位置するよう構成し（すなわち、延伸ゾーンＣの入口から積層体の延伸を開始し）、Ｔ_ＳＳを７７℃としたこと以外は実施例１と同様にして偏光膜を作製した。得られた偏光膜を実施例１と同様の評価に供した。結果を図５および表１に示す。

［比較例２］
レールの屈曲点が予熱ゾーンと延伸ゾーンの仕切り部の予熱ゾーン側に位置するよう構成し（すなわち、予熱ゾーンＢから積層体の延伸を開始し）、Ｔ_ＳＳを７０℃としたこと以外は実施例１と同様にして偏光膜の作製を試みた。しかし、積層体が裂けて延伸ができず、偏光膜を得ることができなかった。

［比較例３］
予熱温度Ｔ１を１００℃にしてＴ_ＳＳを９０℃としたこと以外は比較例２と同様にして偏光膜を作製した。得られた偏光膜を実施例１と同様の評価に供した。結果を図５および表１に示す。

表１から明らかなように、本発明の実施例によれば、延伸装置の延伸ゾーンの中途地点から延伸を開始することにより、延伸不良を発生させることなく、かつ、長尺状の光学フィルム（偏光膜）の幅方向における光学軸の方向を良好に制御することができる。延伸ゾーン入口から延伸を開始した比較例１はＴ_ＳＳが低く、その結果、光学軸方向の幅方向のばらつきが大きかった。予熱ゾーンから延伸を開始した比較例２はＴ_ＳＳが非常に低く、その結果、積層体が裂けて延伸することができず、偏光膜を得ることができなかった。予熱温度を高く設定し、かつ予熱ゾーンから延伸を開始した比較例３はフィルムが早々に軟化して弛んでしまい、その結果、フィルムのしわが顕著であった。

本発明の製造方法は、偏光膜、光学補償フィルム等の光学フィルムの製造に好適に用いられる。

１０ レール
２０ クリップ
５０ 積層体（樹脂フィルム）
１００ 延伸装置

Claims (5)

1. 搬入側から搬出側へ向けて把持ゾーン、予熱ゾーン、延伸ゾーンおよび冷却ゾーンが順に設けられているテンター延伸装置を用いる、長尺状の光学フィルムの製造方法であって、
   該把持ゾーンにおいて把持具により把持された長尺状の樹脂フィルムを、該予熱ゾーンにおいて加熱する予熱工程と、
   該延伸ゾーンにおいて、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、
   該冷却ゾーンにおいて、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、
   該延伸工程を該延伸ゾーンの中途地点から開始することにより、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、
   該延伸工程開始時の温度Ｔ _ＳＳ が６５℃〜１２０℃となるよう、該延伸ゾーンにおける延伸工程の開始地点を調整し、
   該樹脂フィルムがＰＶＡ系樹脂を含む、
   方法。
2. 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に記載の製造方法。
3. 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に記載の製造方法。
4. 得られた長尺状の偏光膜の幅方向における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２に記載の製造方法。
5. 得られた長尺状の位相差フィルムの幅方向における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３に記載の製造方法。

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