JPH06172554A

JPH06172554A - 偏光膜およびその製造法

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Publication number: JPH06172554A
Application number: JP4326728A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Tanaka; 信雄田中
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1992-12-07
Filing date: 1992-12-07
Publication date: 1994-06-21
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: JP3323255B2

Abstract

(57)【要約】【目的】偏光性能および寸法安定性に優れた偏光膜を
開発すること。【構成】有機チタン化合物および／または有機ジルコ
ニウム化合物を含有するとともに、二色性比が４０以上
であり、かつ温度４０℃，相対湿度９０％の雰囲気下に
１０日間放置して自由収縮させた後の縦方向の寸法
（Ｂ）と自由収縮させる前の縦方向の寸法（Ａ）との比
（Ｂ）／（Ａ）が0.６５以上であるポリビニルアルコー
ル系偏光膜である。またこの偏光膜は、ポリビニルアル
コール系フィルムに３倍以上の一軸延伸を施すととも
に、染色処理，一軸延伸処理および固定処理のいずれか
の処理において有機チタン化合物および／または有機ジ
ルコニウム化合物を添加使用することにより製造され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は偏光膜およびその製造法
に関し、詳しくは偏光性能および寸法安定性に優れた偏
光膜ならびにその効率のよい製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光の透
過および遮断機能を有する偏光板は、光のスイッチング
機能を有する液晶とともに、液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）の基本的な構成要素である。このＬＣＤの適用分野
も、初期の頃の電卓や時計等の小型機器から、ラップト
ップ型パーソナルコンピューター，ワードプロセッサ
ー，液晶カラープロジェクター，車載用ナビゲーション
システム，液晶テレビ，屋内外の計測機器等の広範囲に
拡がり、使用条件も低温から高温、低湿度から高湿度に
わたる幅広い条件で使用されることから、偏光性能が高
く、しかも寸法安定性の優れた偏光板が求められてい
る。偏光板は、一般にポリビニルアルコール系フィルム
（ポリビニルアルコール系重合体からなるフィルムを意
味し、以下、ＰＶＡフィルムと略記することがある。）
を一軸延伸し、染色して作成した偏光膜とその両外面を
三酢酸セルロース膜（ＴＡＣ）などの支持板を貼り合わ
せた構成をしている。このような偏光膜は、一軸延伸が
施されているために寸法安定性が悪く、ＴＡＣを貼合し
た偏光板においても、寸法安定性の悪さはある程度軽減
されるものの充分ではない。

【０００３】この偏光板の寸法安定性の悪さは、偏光板
をＬＣＤガラス基盤に粘着剤で貼り着けて使用する際
に、時間の経過とともに偏光板がガラス基盤より剥がれ
たり、貼り着け位置がずれたりして、ＬＣＤの表示性能
を著しく損なう問題を有している。従って、偏光板の寸
法安定性を向上させるために、偏光膜の寸法安定性の改
善が求められている。従来の偏光膜は、ＰＶＡフィルム
をヨウ素あるいは二色性染料を使用して、一軸延伸させ
て染色するか、染色した後一軸延伸してから、ホウ素化
合物で固定処理を行うことによって製造されており、一
軸延伸倍率としては高偏光性を得るためには４倍以上の
延伸が施されている。延伸倍率を上げるほど得られる偏
光膜の偏光性能は向上するが、逆に偏光膜の寸法安定性
は低下し、偏光性能と寸法安定性の両性能を満足する優
れた偏光膜は得られていないのが現状である。このよう
な状況下で、ＰＶＡフィルムを原料とし、偏光性能およ
び寸法安定性に優れた偏光膜の開発が求められている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ＰＶＡフィ
ルムを原料とする偏光膜について、高偏光性を維持しつ
つ寸法安定性を改善する方法について、次の順序で鋭意
検討した。まず、現状を把握するために、従来から一般
的に使用されている重合度１７５０付近のポリビニルア
ルコール系重合体（ＰＶＡ）を原料とする未延伸ＰＶＡ
フィルムを用いて、従来の製造法で偏光膜を作成し、得
られた偏光膜について偏光性能と寸法安定性を調べた。
その結果、従来の偏光膜製造条件でも特に延伸倍率を高
めた場合には、二色性比４０以上の高偏光性をもつ偏光
膜が得られるが、この偏光膜はいずれも寸法保持率は0.
５〜0.６５未満で寸法安定性の悪いものである。ここで
二色性比は、偏光膜の偏光性能を評価する指標である
が、この二色性比は、得られた偏光膜について、日本電
子機械工業会規格（ＥＩＡＪ）ＬＤ−２０１−１９８３
に準拠し、分光光度計を用いて、Ｃ光源，二度視野にて
測定、計算して得た透過率Ｔｓ（％）と偏光度Ｐ（％）
から式（Ｉ）で求められる。二色性比＝log(Ts/100−Ts×P/10000)/log(Ts/100 ＋Ts×P/10000)・・（Ｉ）また、寸法保持率は、偏光膜の寸法安定性を評価する指
標であるが、この寸法保持率は、偏光膜の一軸延伸方向
を縦方向として縦４ｃｍ×横４ｃｍのサンプルを採取
し、一端をクリップで挟んで無荷重で、温度４０℃，相
対湿度（ＲＨ）９０％の恒温恒湿槽に１０日間吊り下
げ、放置後取り出した際の、自由収縮させた後の縦方向
の寸法（Ｂ）と自由収縮させる前の縦方向の寸法（Ａ）
との比から（II）式で求められる。寸法保持率＝（Ｂ）／（Ａ）・・・（II）更に本発明者は、原料ＰＶＡフィルム，一軸延伸条件，
染色条件および固定処理条件について、種々の検討を加
え、延伸倍率を３倍以上とするとともに、寸法安定化剤
として特定の物質を使用することで、高二色性比の偏光
膜においても寸法安定性が著しく向上させ得ることを見
出した。また、さらに原料ＰＶＡフィルムとして特定の
重量膨潤度および特定の重合度を有するものを使用する
と、一層性能の向上した偏光膜が得られることを見出し
た。本発明はこのような知見に基いて完成したものであ
る。

【０００５】すなわち本発明は、有機チタン化合物およ
び有機ジルコニウム化合物から選ばれた少なくとも一種
の化合物を含有するとともに、二色性比が４０以上であ
り、かつ温度４０℃，相対湿度（ＲＨ）９０％の雰囲気
下に１０日間放置して自由収縮させた後の縦方向の寸法
（Ｂ）と自由収縮させる前の縦方向の寸法（Ａ）との比
（Ｂ）／（Ａ）が0.６５以上であることを特徴とするポ
リビニルアルコール系偏光膜を提供するものである。ま
た本発明は、ポリビニルアルコール系フィルムを染色処
理，一軸延伸処理および固定処理して偏光膜を製造する
に際し、３倍以上の一軸延伸を施すとともに、染色処
理，一軸延伸処理および固定処理のうちの少なくとも一
つの処理において有機チタン化合物および有機ジルコニ
ウム化合物から選ばれた少なくとも一種の化合物を使用
することによって、上記ポリビニルアルコール系偏光膜
をも提供するものである。

【０００６】本発明の偏光膜は、ポリビニルアルコール
系重合体（ＰＶＡ）を素材とするものである。このＰＶ
Ａとしては、一般に酢酸ビニルを重合して得たポリ酢酸
ビニルをけん化して製造される所謂通常のＰＶＡが充当
される。このＰＶＡの重合度は、特に制限はないが、通
常は５００以上、好ましくは２４００以上、さらに好ま
しくは４０００以上が高偏光性能の偏光膜を得るのに適
している。一方、けん化度は、状況に応じて適宜選定す
ればよいが、通常は９０モル％以上、好ましくは９５モ
ル％以上、さらに好ましくは９８モル％以上が、寸法安
定性のより優れた偏光膜が得られるので有利である。ま
たこれら通常のＰＶＡのほかに、不飽和カルボン酸また
はその誘導体、不飽和スルホン酸またはその誘導体、炭
素数２〜３０のα−オレフィン等で約１５モル％未満共
重合された変性ポリビニルアルコールやポリビニルホル
マール，ポリビニルアセトアセタール，ポリビニルブチ
ラール等のポリビニルアセタール、さらにはエチレン単
位含量が２０モル％以上のエチレン−ビニルアルコール
共重合体等も用いることができる。

【０００７】本発明の偏光膜は、上記ＰＶＡを素材とし
たＰＶＡフィルムが原料フィルムとして用いられる。こ
のＰＶＡからＰＶＡフィルムを製造するには、例えば原
料のＰＶＡを水，有機溶剤あるいは水と有機溶媒の混合
液に溶解し、得られた得たＰＶＡ溶液を乾燥ドラム上あ
るいは乾燥ベルト上に流延キャスト法あるいはダイキャ
スト法で成形し、乾燥すればよい。ここでＰＶＡ溶液に
は、必要に応じて、可塑剤，界面活性剤，ヨウ素，ヨウ
素化合物あるいは二色性染料等を加えることができる。
原料フィルムの厚みは、通常は５〜１５０μｍが使用可
能であり、好ましくは３０〜１００μｍである。

【０００８】本発明の偏光膜に用いるＰＶＡフィルム
は、その重量膨潤度については特に制限はないが、通常
は重量膨潤度の高いものが好ましく、１９０％以上がよ
り好ましく、２００％以上が特に好ましい。なお、この
重量膨潤度の上限は特になく、状況に応じて適宜定めれ
ばよいが、通常は２７０％以下の範囲である。このよう
な高重量膨潤度のＰＶＡフィルムを用いることにより、
本発明の偏光膜に、二色性比４０以上の高偏光性能を付
与することが容易になるとともに、有機チタン化合物お
よび有機ジルコニウム化合物による寸法安定化効果を一
層高めることができる。ここで重量膨潤度Ｗは、試料
フィルム３ｇを約３ｍｍ幅に裁断し、４０℃の温水に１
５分間浸漬後、３００ｒｐｍで５分間遠心脱水した後の
試料重量（Ｗ１）と、それを１０５℃で１６時間乾燥し
た後の試料重量（Ｗ２）とから、次の（III)式で求めら
れる。Ｗ（％）＝（Ｗ１）／（Ｗ２）×１００・・（III) このような高い重量膨潤度のＰＶＡフィルムを得るに
は、フィルム製造時の乾燥温度を低く保つことが望まし
い。好適な乾燥温度は、通常は６０〜９０℃である。ベ
ルト熱風乾燥法あるいはドラム乾燥と熱風乾燥の併用法
など熱風乾燥を行う場合、一般に熱風乾燥温度は１３０
℃以上の高温を使用することが多いので、乾燥温度を上
げすぎないように注意すべきである。熱処理を施す場合
も１３０℃以下が好ましい。

【０００９】また、本発明の偏光膜には、有機チタン化
合物や有機ジルコニウム化合物が、一種単独であるいは
二種以上混合して含有されている。この有機チタン化合
物および有機ジルコニウム化合物は、偏光膜の寸法安定
化に寄与するものであり、その含有量は特に制限はない
が、偏光膜に優れた寸法安定性を与えるために好適な範
囲は、金属（チタンおよび／またはジルコニウム）元素
重量で0.０５〜５重量％、特に0.２〜３重量％である。
なお、この有機チタン化合物や有機ジルコニウム化合物
には、必要に応じて、固定化処理剤のホウ酸化合物を混
合して使用することも可能である。本発明の偏光膜にお
いて、有機チタン化合物および有機ジルコニウム化合物
が、偏光膜の寸法安定化を発現する理由は、必ずしも明
らかではないが、これらの金属有機化合物の金属イオン
がＰＶＡ分子と強固なイオン結合を生じてＰＶＡ分子間
に架橋効果を発現するためと推察される。

【００１０】上記の有機チタン化合物としては、各種の
ものが使用可能であるが、例えば各種のチタンアルコキ
シド，チタンキレート，チタンキレートアンモニウム塩
およびチタンアシレートなどが挙げられ、なかでもチタ
ンラクテートあるいはチタンラクテートアンモニウム塩
が好適であり、チタンラクテートアンモニウム塩が特に
好ましい。また、有機ジルコニウム化合物についても、
様々なものが使用可能であるが、例えば各種のジルコニ
ルアルコキシド，ジルコニルキレート，ジルコニルキレ
ートアンモニウム塩およびジルコニルアシレートなどが
挙げられ、なかでも炭酸ジルコニウムあるいは炭酸ジル
コニウムアンモニウム塩が好適であり、炭酸ジルコニウ
ムアンモニウム塩が特に好ましい。

【００１１】本発明の偏光膜は、前述の式（Ｉ）で求め
られる二色性比が４０以上であり、好ましくは５０以上
である。また、本発明の偏光膜は、このような高い偏光
性能を有するとともに、前述の式（II）で求められる寸
法保持率が、0.６５以上、好ましくは0.７以上である。
なお、本発明の偏光膜は、通常偏光膜の両外面に三酸化
セルロースフィルムなどの支持フィルムを貼合して使用
される。

【００１２】このような高い偏光性能と寸法安定性を有
する本発明の偏光膜を製造するには、各種の方法が考え
られるが、前述した本発明の製造法によれば、効率良く
しかも高性能の偏光膜が得られる。まず、原料ＰＶＡフ
ィルムから偏光膜を製造するには、湿式延伸法あるいは
乾燥延伸法など既知の方法が使用でき、染色，一軸延伸
および固定処理、更に必要に応じて乾燥処理を経て偏光
膜が製造される。染色は延伸の前，延伸中，延伸後のい
ずれも可能である。この染色に用いる染料としては、ヨ
ウ素−ヨウ化カリウムあるいは二色性染料などが使用で
きる。一軸延伸は温水中でまたは吸水後のフィルムを用
いて空気中で行うことができる。この延伸温度は、特に
限定されないが、フィルムを温水中で延伸する場合は３
０〜８０℃が、また乾熱延伸する場合５０〜１５０℃が
良好である。また固定処理における処理浴には、通常、
ホウ酸およびホウ素化合物が添加される。この固定処理
浴には浴中にヨウ素化合物を混合してもよい。

【００１３】本発明の製造法においては、上記一軸延伸
の延伸倍率を３倍以上、好ましくは3.５倍以上とする。
この延伸倍率の上限は特に定めないが5.０倍以下が偏光
膜の寸法安定性の点から良好である。ここで、延伸倍率
が３倍未満では、得られる偏光膜の二色性比を４０以上
にすることが困難となり、目的とする高偏光性の偏光膜
を得ることができない。

【００１４】本発明の製造法では、染色処理浴，一軸延
伸処理浴および固定処理浴の少なくとも一つの処理浴
に、前述した有機チタン化合物および／または有機ジル
コニウム化合物を寸法安定化剤として添加使用すること
が必要である。この寸法安定化剤の使用によって、はじ
めて高偏光性を有し、かつ寸法安定性に優れた偏光膜の
作成が実現できる。この有機チタン化合物および／また
は有機ジルコニウム化合物からなる寸法安定化剤の添加
位置は、上述のように染色処理浴，一軸延伸処理浴およ
び固定処理浴のいずれに添加しても効果を発現できる
が、なかでも一軸延伸処理浴あるいは固定処理浴に添加
すること、あるいは一軸延伸処理浴と固定処理浴の両処
理浴に添加することが好ましい。また、処理浴中の上記
寸法安定化剤の添加濃度は、金属（チタンおよび／また
はジルコニウム）元素重量で0.１〜２０重量％、特に0.
５〜１０重量％が好適である。このような濃度で処理浴
中に添加することにより、偏光膜中の有機チタン化合物
や有機ジルコニウム化合物の含有量を、寸法安定性の向
上に効果的な0.０５〜５重量％、特に0.２〜３重量％
（金属元素重量換算）に調節することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によって何ら制限される
ものではない。実施例１押出機，ダイ，ベルトの表裏両面を熱風乾燥炉で覆って
なる乾燥装置および熱風炉式の熱処理装置からなる製膜
機を用いて、重合度１７５０，けん化度９9.９モル％の
ＰＶＡ４１重量部，水５４重量部およびグリセリン５重
量部からなるペレットを押出機に仕込み、ダイよりベル
ト表面にキャストし、熱風温度７０℃で乾燥して、熱風
温度１２０℃で熱処理して膜厚７５μｍの重量膨潤度２
１０％のＰＶＡフィルムを作成した。次に、このフィル
ムを染色，一軸延伸，固定処理，乾燥の順に処理して偏
光膜を作成した。このときの一軸延伸の延伸倍率（＝処
理浴出口速度／処理浴入口速度）は4.５倍、染色処理浴
水中のヨウ素濃度は0.５ｇ／リットル、ヨウ化カリウム
の濃度は５０ｇ／リットル、延伸処理浴水中のホウ酸濃
度は４重量％であり、また固定処理浴水中への添加物組
成はチタンラクテートアンモニウム塩４重量％およびヨ
ウ化カリウム４重量％とした。なお、染色処理浴，延伸
処理浴および固定処理浴の水温は、いずれも３５℃で実
施した。また、偏光膜の乾燥は５０℃の熱風で行った。
得られた偏光膜は、厚み２８μｍ，透過率４4.２％，偏
光度９9.８％，二色性比５6.６であった。また蛍光Ｘ線
分析法によるチタンの含有率は0.６重量％であった。こ
の偏光膜を４０℃，９０％ＲＨで１０日間放置したとき
の寸法保持率は0.８０であった。

【００１６】実施例２実施例１と同じ製膜機を用いて、重合度４４００，けん
化度９9.７モル％のＰＶＡ３５重量部，水６１重量部お
よびグリセリン４重量部からなるペレットを押出機に仕
込み、ダイよりベルト表面にキャストし、熱風温度８０
℃で乾燥し、熱風温度１２０℃で熱処理して、膜厚７３
μｍ，重量膨潤度２１５％のＰＶＡフィルムを作成し
た。次に、このフィルムを一軸延伸倍率を4.０倍とした
以外は、実施例１と同条件で染色，一軸延伸，固定処
理，乾燥を行い偏光膜を作成した。得られた偏光膜は、
厚み３０μｍ，透過率４3.６％，偏光度９9.９９％，二
色性比７3.３であった。また、この偏光膜を４０℃，９
０％ＲＨで１０日間放置したときの寸法保持率は0.７６
であった。

【００１７】実施例３実施例１のフィルム製膜時に、熱処理温度を１５０℃に
変更した以外は、実施例１と同条件でＰＶＡフィルムを
作成した。得られたフィルムの膜厚みは、７５μｍ，重
量膨潤度は１８０％であった。このフィルムを実施例１
と同条件で染色，一軸延伸，固定処理，乾燥を行い偏光
膜を作成した。得られた偏光膜は厚み２９μｍ，透過率
４4.５％，偏光度９9.０％，二色性比４4.６であった。
また、この偏光膜を４０℃，９０％ＲＨで１０日間放置
したときの寸法保持率は0.６８であった。

【００１８】比較例１実施例１で得られたＰＶＡフィルムを用いて、固定処理
浴の添加物組成をホウ酸４重量％に変更した以外は、実
施例１と同条件で偏光膜を作成した。得られた偏光膜
は、厚み２８μｍ，透過率４4.０％，偏光度９8.６％，
二色性比３7.７であった。またこの偏光膜を４０℃，９
０％ＲＨで１０日間放置したときの寸法保持率は0.５８
であった。

【００１９】比較例２実施例２で得られたＰＶＡフィルムを用いて、固定処理
浴の添加物組成をホウ酸４重量％に変更した以外は、実
施例２と同条件で偏光膜を作成した。得られた偏光膜
は、厚み３０μｍ，透過率４3.５％，偏光度９9.６％，
二色性比４5.０であった。またこの偏光膜を４０℃，９
０％ＲＨで１０日間放置したときの寸法保持率は0.５５
であった。

【００２０】実施例４実施例１で得たＰＶＡフィルムを使用して、延伸処理浴
の添加物組成を炭酸ジルコニルアンモニウム塩２重量
％，ホウ酸２重量％に変更し、固定処理浴の添加物組成
を炭酸ジルコニルアンモニウム塩４重量％，ヨウ化カリ
ウム４４重量％に変更した以外は実施例１と同条件で偏
光膜を作成した。得られた偏光膜は、厚み２８μｍ，透
過率４3.０％，偏光度９9.７％，二色性比５4.１であっ
た。また、この偏光膜を４０℃，９０％ＲＨで１０日間
放置したときの寸法保持率は0.７８であった。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明の偏光膜は、偏光
特性に優れると同時に寸法安定性も極めて優れており、
例えばＬＣＤナビゲーションシステムあるいはＬＣＤカ
ーテレビなどの温度，湿度変化の大きい車載ＬＣＤ用の
偏光板として、従来の偏光板では達成できなかった高偏
光性と寸法安定特性の両性能を併せて可能とするもので
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機チタン化合物および有機ジルコニウ
ム化合物から選ばれた少なくとも一種の化合物を含有す
るとともに、二色性比が４０以上であり、かつ温度４０
℃，相対湿度９０％の雰囲気下に１０日間放置して自由
収縮させた後の縦方向の寸法（Ｂ）と自由収縮させる前
の縦方向の寸法（Ａ）との比（Ｂ）／（Ａ）が0.６５以
上であることを特徴とするポリビニルアルコール系偏光
膜。
【請求項２】ポリビニルアルコールの重合度が２４０
０以上である請求項１記載の偏光膜。
【請求項３】ポリビニルアルコール系フィルムを染色
処理，一軸延伸処理および固定処理して偏光膜を製造す
るに際し、３倍以上の一軸延伸を施すとともに、染色処
理，一軸延伸処理および固定処理のうちの少なくとも一
つの処理において有機チタン化合物および有機ジルコニ
ウム化合物から選ばれた少なくとも一種の化合物を使用
することを特徴とする請求項１の偏光膜の製造法。
【請求項４】ポリビニルアルコール系フィルムが、重
量膨潤度１９０％以上のものである請求項３記載の製造
法。