JP7475403B2 - 偏光フィルム及び偏光板 - Google Patents
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Description
〔1〕 ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素が吸着配向している偏光フィルムであって、
視感度補正単体透過率Tyは、43.20%以上であり、
視感度補正偏光度Pyは、99.9970%以上であり、
透過軸方向において、膜厚の最大値と最小値との差は、2.1μm以下である、偏光フィルム。
〔2〕 透過軸方向の端領域における膜厚の最大値と、透過軸方向の中央領域における膜厚の最大値との差は、2.1μm以下である、〔1〕に記載の偏光フィルム。
〔3〕 透過軸方向の長さが800mm以上2500mm以下である、〔1〕又は〔2〕に記載の偏光フィルム。
〔4〕 透過軸方向の中央領域における平均膜厚は、5μm以上30μm以下である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の偏光フィルム。
〔5〕透過軸方向の中央領域における平均膜厚は、16μm以上29μm以下である、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の偏光フィルム。
〔6〕 〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の偏光フィルムの片面又は両面に、保護フィルムが積層された、偏光板。
(偏光フィルム)
本実施形態の偏光フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム(以下、「PVA系フィルム」ということがある。)に二色性色素が吸着配向している偏光フィルムである。偏光フィルムの視感度補正単体透過率Tyは43.20%以上であり、偏光フィルムの視感度補正偏光度Pyは99.9970%以上である。偏光フィルムの透過軸方向において、膜厚の最大値と最小値との差Δt1は2.1μm以下である。
偏光フィルムの透過軸方向の端領域における平均膜厚は、上記した中央領域における平均膜厚で説明した範囲であることが好ましい。偏光フィルムの上記した端領域における平均膜厚は、上記した中央領域における平均膜厚と同じあってもよく、異なっていてもよく、中央領域における平均膜厚よりも大きくてもよい。偏光フィルムの透過軸方向の端領域は、上記した範囲の領域であり、端領域の平均膜厚は、上記26領域のうちの端領域に含まれる領域のそれぞれにおいて測定した膜厚の平均値である。
本実施形態の偏光フィルムの製造方法は、例えば、
PVA系フィルムを二色性色素で染色する染色工程、
染色工程後のフィルムを架橋剤を含む架橋浴で処理する架橋工程、
架橋工程後のフィルムに高温高湿処理を施す高温高湿工程、及び、
PVA系フィルムを一軸延伸する延伸工程、を含む。
架橋工程は、温度58.0℃以上の架橋浴で処理する工程を含み、
高温高湿工程は、温度70.0℃以上、絶対湿度40.0g/m3以上の雰囲気下に晒す工程を含み、
架橋工程までのPVA系フィルムの累積延伸倍率は、5.50倍以上5.90倍以下であり、
高温高湿工程におけるPVA系フィルムの延伸倍率は、1.02倍以上1.20倍以下であり、
PVA系フィルムの総延伸倍率は、5.60倍以上である。
膨潤工程における膨潤処理は、原反フィルムであるPVA系フィルムの異物除去、可塑剤除去、易染色性の付与、フィルムの可塑化等の目的で必要に応じて実施される処理である。具体的には、水を含有する膨潤浴にPVA系フィルムを浸漬させる処理であることができる。PVA系フィルムは、1つの膨潤浴に浸漬されてもよいし、2以上の膨潤浴に順次浸漬されてもよい。膨潤処理前、膨潤処理時、又は膨潤処理前及び膨潤処理時に、フィルムに対して一軸延伸処理を行ってもよいし、行わなくてもよい。
染色工程における染色処理は、PVA系フィルムに二色性色素を吸着、配向させる目的で行われる処理であり、具体的には、二色性色素を含有する染色浴にPVA系フィルムを浸漬させる処理であることができる。PVA系フィルムは、1つの染色浴に浸漬されてもよいし、2以上の染色浴に順次浸漬されてもよい。二色性色素の染色性を高めるために、染色工程に供されるPVA系フィルムは、少なくともある程度の一軸延伸処理が施されていてもよい。染色処理前の一軸延伸処理の代わりに、あるいは染色処理前の一軸延伸処理に加えて、染色処理時に一軸延伸処理を行ってもよい。
架橋工程では、染色工程後のPVA系フィルムを架橋剤で処理する架橋処理を行う。架橋処理は、架橋による耐水化や色相調整等の目的で行う処理であり、具体的には、架橋剤を含有する架橋浴に染色工程後のフィルムを浸漬させる処理であることができる。当該フィルムは、1つの架橋浴に浸漬されてもよいし、2以上の架橋浴に順次浸漬されてもよい。架橋処理時に一軸延伸処理を行ってもよい。
洗浄工程における洗浄処理は、PVA系フィルムに付着した余分な架橋剤や二色性色素等の薬剤を除去する目的で必要に応じて実施される処理であり、水を含有する洗浄液を用いて架橋工程後のPVA系フィルムを洗浄する処理である。具体的には、洗浄浴(洗浄液)に架橋工程後のPVA系フィルムを浸漬させる処理であることができる。PVA系フィルムは、1つの洗浄浴に浸漬されてもよいし、2以上の洗浄浴に順次浸漬されてもよい。あるいは、洗浄処理は、架橋工程後のPVA系フィルムに対して洗浄液をシャワーとして噴霧する処理であってもよく、上記の浸漬と噴霧とを組み合わせてもよい。
また、洗浄工程において、フィルムの性能に影響のない範囲で延伸処理を施してもよい。
高温高湿工程における高温高湿処理は、架橋工程後又は洗浄工程後のPVA系フィルムを温度70.0℃以上、絶対湿度40.0g/m3以上の雰囲気下に晒す処理である。高温高湿処理を施すことにより、偏光フィルムの光学特性の劣化を抑えながら、高温高湿処理の代わりに絶対湿度40.0g/m3未満での高温処理(乾燥処理)を行う場合に比べて、優れた光学特性を有しながらも、透過軸方向において吸収軸方向の収縮力の均一性に優れた偏光フィルムを得ることができる。
乾燥工程は、PVA系フィルムを乾燥する乾燥処理を行う。乾燥処理は、上述のとおり高温高湿工程中に行ってもよいが、高温高湿工程後に行ってもよい。高温高湿工程の後に乾燥処理を行う場合は、絶対湿度40g/m3未満での高温処理を施してもよい。乾燥処理は必要に応じて行えばよく、乾燥処理を行わなくてもよい。
延伸工程は、PVA系フィルムの延伸処理を行う工程であり、PVA系フィルムは一軸延伸処理されることが好ましい。PVA系フィルムは、膨潤工程、染色工程、架橋工程、洗浄工程、高温高湿工程、及び乾燥工程のうちの1又は2以上の段階で一軸延伸処理される。上記した範囲の視感度補正単体透過率Ty及び視感度補正偏光度Pyを有し、かつ、上記した範囲の膜厚の差Δt1を有する偏光フィルムを得る観点から、一軸延伸は、染色工程、架橋工程、及び高温高湿工程において、一軸延伸処理を行うことが好ましい。
原反フィルムを基準とした場合の架橋工程までの累積延伸倍率とその後の処理工程(主に高温高湿工程)を含めた総延伸倍率(2以上の段階で延伸処理を行う場合にはそれらの累積の延伸倍率)は、上記した範囲の視感度補正単体透過率Ty及び視感度補正偏光度Pyを有し、かつ、上記した範囲の膜厚の差Δt1を有する偏光フィルムを得る観点から、好ましくは5.60倍以上であり、5.70倍以上であってもよく、5.80倍以上であってもよく、5.90倍以上であってもよく、通常7倍以下である。
特に上記した範囲の視感度補正単体透過率Ty及び視感度補正偏光度Pyを有し、かつ、上記した範囲の膜厚の差Δt1を有する偏光フィルムを得る観点からは、上記工程の延伸倍率とすることに加えて、高温高湿工程における延伸倍率を1.02倍以上1.20倍以下とすることが好ましく、1.02倍以上1.17倍以下としてもよい。
また、架橋工程までの累積延伸倍率を上記範囲(5.50倍以上5.90倍以下)としても、高温高湿工程において過度に延伸すると(延伸倍率1.20倍を超えて延伸すると)、却ってPVA系フィルム中の膜厚分布が大きくなり、偏光フィルムの収縮力の差が大きくなってしまう恐れがある。
本実施形態の偏光板は、上記した偏光フィルムの片面又は両面に保護フィルムが積層されているものである。保護フィルムは、貼合層を介して偏光フィルムに積層されてもよく、偏光フィルムに直接接するように積層されていてもよい。貼合層は、粘着剤層又は接着剤層である。
原反フィルムとしての厚み45μm、幅2900mmの長尺のポリビニルアルコール(PVA)系樹脂フィルム〔ケン化度99.9モル%以上〕をロールから巻き出しながら連続的に搬送し、温度30℃の純水からなる膨潤浴に滞留時間81秒で浸漬させた(膨潤工程)。その後、膨潤浴から引き出したフィルムを、ヨウ化カリウム/水が2/100(質量比)であるヨウ素を含む温度30℃の染色浴に滞留時間143秒で浸漬させた(染色工程)。次いで、染色浴から引き出したフィルムを、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水が12/3.8/100(質量比)である温度58.5℃の架橋浴に滞留時間67秒で浸漬させ、続いて、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水が9/2.4/100(質量比)である温度40℃の架橋浴に滞留時間11秒で浸漬させた(架橋工程)。染色工程及び架橋工程において、浴中でのロール間延伸により縦一軸延伸を行った。原反フィルムを基準として架橋工程までの累積延伸倍率は5.74倍であった。
実施例1の高温高湿処理で使用した加熱炉の温度及び絶対湿度をそれぞれ40.0℃、1.5g/m3とし、加熱炉内での延伸処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。加熱炉での処理は、高温高湿処理ではなく加熱処理(乾燥処理)である。偏光フィルムの原反フィルムを基準とする最終的な総延伸倍率は5.74倍であった(高温高湿工程における延伸倍率は、1.00倍であった。)。
架橋工程において浴中でのロール間延伸の縦一軸延伸の倍率を高めたこと以外は、比較例1と同様にして偏光フィルムを得た(架橋工程までの累積延伸倍率:5.81倍)。偏光フィルムの原反フィルムを基準とする最終的な総延伸倍率も5.81倍であった(高温高湿工程における延伸倍率は、1.00倍であった。)。
原反フィルムとしての厚み45μm、幅450mmの長尺のポリビニルアルコール(PVA)系樹脂フィルム〔ケン化度99.9モル%以上〕をロールから巻き出しながら連続的に搬送し、温度30℃の純水からなる膨潤浴に滞留時間45秒で浸漬させた(膨潤工程)。その後、膨潤浴から引き出したフィルムを、ヨウ化カリウム/水が2/100(質量比)であるヨウ素を含む温度30℃の染色浴に滞留時間57秒で浸漬させた(染色工程)。次いで、染色浴から引き出したフィルムを、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水が12/4.1/100(質量比)である温度59℃の架橋浴に滞留時間40秒で浸漬させ、続いて、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水が11.7/4.1/100(質量比)である温度60℃の架橋浴に滞留時間6秒で浸漬させた(架橋工程)。染色工程及び架橋工程において、浴中でのロール間延伸により縦一軸延伸を行った。原反フィルムを基準として架橋工程までの累積延伸倍率は5.54倍であった。
実施例2の高温高湿処理で使用した加熱炉の温度及び絶対湿度をそれぞれ70.0℃、120g/m3とし、加熱炉内のフィルムの経路を実施例2よりも短くすることで滞留時間を31秒とし、高温高湿工程における延伸倍率を1.02倍としたこと以外は、実施例2と同様にして偏光フィルムを得た。偏光フィルムの原反フィルムを基準とする最終的な総延伸倍率は5.77倍であった。
原反フィルムを基準として架橋工程までの累積延伸倍率は5.70倍とし、実施例2の高温高湿処理で使用した加熱炉の温度及び絶対湿度をそれぞれ80.0℃、203g/m3とし、高温高湿工程における延伸倍率を1.16倍としたこと以外は、実施例2と同様にして偏光フィルムを得た。偏光フィルムの原反フィルムを基準とする最終的な総延伸倍率は6.75倍であった。
原反フィルムを基準として架橋工程までの累積延伸倍率は5.92倍とし、実施例2の高温高湿処理で使用した加熱炉の温度及び絶対湿度をそれぞれ80.0℃、120g/m3とし、滞留時間を99秒とし、高温高湿工程における延伸倍率を1.03倍としたこと以外は、実施例2と同様にして偏光フィルムを得た。偏光フィルムの原反フィルムを基準とする最終的な総延伸倍率は6.24倍であった。
原反フィルムを基準として架橋工程までの累積延伸倍率は6.35倍とし、実施例2の高温高湿処理で使用した加熱炉の温度及び絶対湿度をそれぞれ80.0℃、10.4g/m3とし、滞留時間を103秒とし、高温高湿処理時のフィルム張力は40N/mとし、高温高湿工程における延伸倍率を0.94倍とし、加熱炉内での延伸処理を行わなかったこと以外は、実施例2と同様にして偏光フィルムを得た。偏光フィルムの原反フィルムを基準とする最終的な総延伸倍率は6.10倍であった。
積分球付き分光光度計〔日本分光(株)製の「V7100」〕を用い、偏光フィルムの透過軸方向の中心(真ん中)の位置において、波長380~780nmの範囲におけるMD透過率とTD透過率を測定した。下記式:
単体透過率(%)=(MD+TD)/2
偏光度(%)={(MD-TD)/(MD+TD)}×100
に基づいて、各波長における単体透過率及び偏光度を算出した。
偏光フィルムを透過軸方向に26等分することにより区分される26領域のそれぞれの領域について、デジタルマイクロメーター〔(株)ニコン製の「MH-15M」〕を用いて膜厚を測定した。
上記の測定により得られた26の膜厚のうちの最大値及び最小値を算出し、両者の差を、偏光フィルムの透過軸方向における膜厚の最大値と最小値との差Δt1として算出した。いずれの偏光フィルムにおいても、膜厚が最小値となった領域は、上記した26領域のうちの、透過軸方向の中心(真ん中)から透過軸方向の両方の端に向けて、それぞれ1領域以上5領域以下(合計2領域以上10領域以下)の範囲内にある領域であり、これらの領域以外の領域に、膜厚が最大値となった領域が含まれていた。
上記26領域のうちの偏光フィルムの透過軸方向の両方の端からそれぞれ8領域分の範囲を端領域とし、偏光フィルムの透過軸方向の中心(真ん中)から透過軸方向の両方の端に向けてそれぞれ5領域分(合計10領域分)の範囲を中央領域とした。上記端領域に含まれる領域の膜厚のうちの最大値と、上記中央領域に含まれる領域の膜厚のうちの最大値との差(端領域の膜厚の最大値-中央領域の膜厚の最大値)をΔt2として算出した。
上記26領域のうちの、上記中央領域に含まれる領域の膜厚の平均値、及び上記端領域に含まれる領域の膜厚の平均値を、それぞれ偏光フィルムの透過軸方向の中央領域における平均膜厚、及び偏光フィルムの透過軸方向の端領域における平均値として算出した。
偏光フィルムを透過軸方向に26等分して得られる26領域のそれぞれにおいて、吸収軸方向(MD方向、延伸方向)を長辺とする幅2mm、長さ10mmの測定用試料を切り出した。この測定用試料を、熱機械分析装置(TMA)〔エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製の「EXSTAR-6000」〕にセットし、寸法を一定に保持したまま、温度80℃で4時間保持したときに発生する長辺方向(MD方向、吸収軸方向)の収縮力であるMD収縮力を測定した。上記26領域のそれぞれついて作製した測定用試料のMD収縮力のうちの最大値と最小値との差を決定した。いずれの偏光フィルムにおいても、MD収縮力が最小値となった測定用試料は、上記した26領域のうちの、透過軸方向の中心(真ん中)から透過軸方向の両方の端に向けて、それぞれ1領域以上5領域以下(合計2領域以上10領域以下)の範囲内にある領域から作製された測定用試料であり、これらの測定用試料以外の測定用試料に、MD収縮力が最大値となった測定用試料が含まれていた。
Claims (6)
- ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素が吸着配向している偏光フィルムであって、
視感度補正単体透過率Tyは、43.20%以上43.80%以下であり、
視感度補正偏光度Pyは、99.9970%以上99.9990%以下であり、
透過軸方向において、膜厚の最大値と最小値との差は、2.1μm以下であり、
透過軸方向の中央領域における平均膜厚は、10μm以上30μm以下である、偏光フィルム。 - 透過軸方向の端領域における膜厚の最大値と、透過軸方向の中央領域における膜厚の最大値との差は、2.1μm以下である、請求項1に記載の偏光フィルム。
- 透過軸方向の長さが800mm以上2500mm以下である、請求項1に記載の偏光フィルム。
- 視感度補正偏光度Pyは、99.9970%以上99.9987%以下である、請求項1に記載の偏光フィルム。
- 透過軸方向の中央領域における平均膜厚は、16μm以上29μm以下である、請求項1に記載の偏光フィルム。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載の偏光フィルムの片面又は両面に、保護フィルムが積層された、偏光板。
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