JPH06313808A

JPH06313808A - 偏光フィルムの製造方法

Info

Publication number: JPH06313808A
Application number: JP10424493A
Authority: JP
Inventors: Rihoko Imai; 理穂子今井; Tsutayoshi Misawa; 伝美三沢; Akira Ogiso; 章小木曽; Naoto Ito; 尚登伊藤
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1994-11-08

Abstract

(57)【要約】【目的】ポリビニルアルコール系フィルムを基材とし
た偏光フィルムにおいて、耐熱性、耐湿熱性、耐久性お
よび偏光性能に優れた偏光フィルムの製造方法を提供す
る。【構成】ポリビニルアルコール系フィルムに偏光素子
を吸着させた後、該フィルムをホウ酸水溶液中で一軸延
伸し、加熱処理した後、水洗、乾燥することを特徴とす
る偏光フィルムの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐久性と偏光性能に優れ
た偏光フィルムの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のポリビニルアルコール系偏光フィ
ルムは、偏光性能には優れているが、屋外の電力メータ
ー、水道メーター又は屋内のポット、炊飯器等の温度及
び湿度の高いところで液晶表示として利用すると、変
質、劣化するという欠点を有していた。又、耐熱性、耐
湿熱性を改良するため、偏光素子を吸着、配向させたフ
ィルムをホウ酸を含む水溶液で処理をする方法（特開昭
５９−９５５０３号公報、特開昭６１−１８９０２号公
報、特開昭６２−８６３０４号公報、特開昭６２−２２
６１０４号公報）、また延伸後のフィルムをホウ酸と界
面活性剤、またはホウ酸と界面活性剤と無機塩を含む水
溶液中で含浸処理を行う方法（特開昭６１−２７５７０
４公報）等が用いられてきたが、架橋化を行わせるため
の加熱処理がなされていないため、耐久性の向上は十分
ではなかった。

【０００３】さらに、偏光素子として二色性染料を吸
着、配向させたフィルムをホウ酸及び金属イオンを含む
水溶液中で含浸処理を行った後、フィルムを水洗し、続
いて乾燥を行い、さらに加熱処理を行う方法（特開昭６
２−２４０９０５号公報）、二色性染料を吸着させたフ
ィルムをホウ酸及び金属イオンを含む水溶液中で含浸処
理し、そのまま水溶液中で、もしくは水中で一軸延伸
し、水洗した後、乾燥および加熱処理を行う方法（特開
昭６３−３１１２０３号公報）が提案されているが、い
ずれも耐湿熱性が未だ不十分であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ポリ
ビニルアルコール系偏光フィルムにおいて、耐熱性、耐
湿熱性及び耐久性を向上させ、かつ偏光性能に優れた偏
光フィルムを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意検討した結果、耐熱性及び耐湿熱
性に優れ、かつ偏光性能に優れた偏光フィルムを得るこ
とができ、本発明に至った。即ち、本発明は、ポリビニ
ルアルコール系フィルムに偏光素子を吸着させた後、該
フィルムをホウ酸水溶液中で一軸延伸し、加熱処理した
後、水洗、乾燥する偏光フィルムの製造方法に関する。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。従来、偏
光フィルムの製造方法において、フィルムの加熱処理を
行う目的は、処理フィルム（偏光素子を吸着、配向させ
たフィルム）に含浸させたホウ酸等の架橋剤とポリビニ
ルアルコールの水酸基との反応、つまり架橋化を十分に
行わせることであり、架橋化させることで、フィルムの
耐水化、剛性化及び耐久性が向上する。このように、従
来の方法では加熱処理を行うに際し、通常、水洗、乾燥
した後、加熱処理を行っていた。これは、架橋剤である
ホウ酸及び金属イオン等の含浸処理後に、フィルム表面
上に架橋剤が結晶等として残存したものを除かないと、
平滑な表面状態が得られないからである。しかしなが
ら、本発明者らはこの方法では、処理フィルム中および
フィルム表面上に存在する架橋剤が多くの割合で除去さ
れてしまい、加熱工程時にフィルム中およびフィルム表
面上での架橋密度が低いため、結果として架橋剤が流出
してしまい、フィルムの耐水化、剛性化及び耐久性が不
十分となる極めて問題の多い方法であることを見出し
た。本発明はかかる観点からなされたもので、「水洗、
乾燥」の操作を、加熱処理によって架橋化を十分に行わ
せた後行うことにより、偏光フィルムの耐熱性、耐湿熱
性を大幅に向上させることができるのである。さらに、
平滑な表面状態が得られ、優れた偏光性能を有する偏光
フィルムを製造することができる。

【０００７】本発明において使用するポリビニルアルコ
ール系フィルムは、ポリビニルアルコールフィルム、ま
た、ポリ（エチレン−酢酸ビニル）共重合ケン化フィル
ムのような水酸基を有するポリビニルアルコール誘導体
フィルムならいずれも使用することができる。本発明の
偏光フィルムの製造方法において、ポリビニルアルコー
ル系フィルム原反は、３０〜６０℃、好ましくは３５〜
５０℃の温水中で自然膨潤させる。

【０００８】次に、フィルムを染色、すなわち偏光素子
を吸着させる方法としては、二色性染料あるいはヨウ素
の水溶液中にフィルムを浸漬することによって行われ
る。

【０００９】本発明において使用される偏光素子として
は、ヨウ素、二色性染料などが用いられるが、耐熱性を
考慮するとヨウ素よりも染料の方が好ましい。本発明に
用いられる二色性染料としては、二色性の高いものであ
ればいずれのものでもよい。既存染料としては、『偏光
フィルムの応用』（ＣＭＣ刊、昭和６１年２月１０日発
行）、或いは『ＣＯＬＯＵＲＩＮＤＥＸ，Ｔｈｉｒｄ
Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｖｏｌｕｍｅ２』（ＴｈｅＳｏｃｉ
ｅｔｙｏｆＤｙｅｒｓａｎｄＣｏｌｏｕｒｉｓ
ｔｓ，ＴｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＡｓｓｏｃｉａｔｉ
ｏｎｏｆＴｅｘｔｉｌｅＣｈｅｍｉｓｔｓａｎｄ
Ｃｏｌｒｉｓｔｓ刊，１９７１年発行）中のＣ．Ｉ．
Ｄｉｒｅｃｔ染料（直接染料）を挙げることができる。
また特公平２−６１９８８号公報、特公平４−５０９４
４号公報、特公平４−６１８９３号公報、特開昭６２−
８９９０７号公報、特開昭６２−１２３４０５号公報、
特開昭６３−１８９８０３号公報、特開平１−９３７０
３号公報、特開平１−１６１２０２号公報、特開平１−
１６７７０３号公報、特開平１−１７２９０６号公報、
特開平１−１７２９０７号公報、特開平１−１８３６０
２号公報、特開平１−２４８１０５号公報、特開平１−
２５２９０３号公報、特開平１−２５２９０４号公報、
特開平１−２５２９０５号公報、特開平１−２６５２０
５号公報、特開平１−３１３５６８号公報、特開平２−
１３９０３号公報、特開平２−１３９０４号公報、特開
平２−１３９０５号公報、特開平２−８９００８号公
報、特開平２−９６１０２号公報、特開平２−２６９１
３６号公報、特開平３−７６９号公報、特開平３−１２
６０６号公報、特開平４−２２６１６２号公報に記載さ
れている二色性染料も用いられる。

【００１０】使用する二色性染料は、水１リットルに対
し０．０１〜２．０ｇ、好ましくは０．１〜１．０ｇ溶
解させる。ヨウ素の場合は水１リットルに対し０．００
０１〜０．０３ｇの範囲が好ましく、ヨウ素とヨウ化カ
リウムを併用してもよい。また染料、ヨウ素のどちらの
場合にも、必要に応じて塩化ナトリウム、ボウ硝等の無
機塩、界面活性剤等の染色助剤を加えてもよい。このよ
うな染浴は、３０〜６０℃、好ましくは３５〜５０℃で
１０秒〜３０分間、好ましくは１〜１５分間膨潤処理を
施したフィルムを浸漬して染色する。

【００１１】偏光素子を吸着させたフィルムは、一軸方
向に延伸することによって偏光素子が配向し、偏光性能
が発現するが、フィルムの耐久性向上ならびに偏光性能
向上を目的として、通常、ホウ酸水溶液中で延伸を行
う。即ち、ホウ酸水溶液中でフィルムを延伸することに
より、ホウ酸がフィルム中に吸着あるいはフィルム表面
に付着し、続く加熱処理によってフィルムの架橋化が十
分に行われるからである。本発明においてホウ酸水溶液
中で延伸を行う場合、フィルム中またはフィルム表面上
に存在するホウ酸分子の量が多いほど、該フィルムの架
橋を密に行わせることができ、耐久性が向上する。この
ため、延伸工程でのホウ酸水溶液濃度は高くすることが
望ましい。しかしながら、一軸延伸を行う最中にもホウ
酸分子はポリビニルアルコールとの相互作用を起こすの
で、ホウ酸水溶液の濃度を高くした場合、延伸を妨げる
ような力として働き、ホウ酸の相互作用と延伸によって
フィルムの緊張が高まり過ぎると、ついには破断が起こ
ってしまう。従って、高濃度のホウ酸水溶液中で延伸を
行う場合、フィルムの緊張を緩和させるため、延伸倍率
を低く設定することが好ましい。一方、高偏光度を有す
るフィルムを得るためには、偏光素子を配向させるた
め、延伸倍率ができるだけ大きい方が好ましい。

【００１２】上記のことを考慮すると、偏光性能に優
れ、且つ高い耐熱性、耐湿熱性を有する偏光フィルムを
破断することなく延伸するには、染色工程まで終えたフ
ィルムをホウ酸水溶液中で一軸延伸する場合、延伸倍率
は原反時の５〜７倍が好ましく、ホウ酸水溶液の濃度
は、２〜６％が特に好ましい。又、ホウ酸水溶液の温度
は３０〜６０℃、好ましくは３５〜５０℃である。さら
に、高偏光度を有するフィルムを得るには、延伸後の軸
比を３以上にすることが好ましい。ここで軸比とは、フ
ィルム幅をａ（ｃｍ）、延伸距離をｂ（ｃｍ）とした時
のｂ／ａの値である。染色ムラを防ぎ、偏光性能を上げ
るためには、軸比は大きい方が好ましい。

【００１３】ホウ酸水溶液中で一軸延伸した後、水洗す
ることなしに、フィルム表面上の余分なホウ酸水溶液の
水滴を切り、緊張状態を保持したまま加熱処理を行う
が、水切りは、スキージーあるいはピンチロールによっ
て行う。ピンチロールによる場合の圧力は、１〜１０Ｋ
ｇ／ｃｍ²、好ましくは２〜５Ｋｇ／ｃｍ²である。

【００１４】加熱処理は、ホウ酸水溶液を含んだフィル
ムを緊張状態で、７０℃以上、好ましくは１００℃〜１
２０℃の温度で、１〜６０分間加熱することによる。但
し、急激な温度変化による、フィルムの破断を防ぐた
め、加熱は徐々に昇温させるのが好ましく、３０℃〜７
０℃ないし１２０℃に３〜６０分かけて昇温するのがよ
い。７０〜１２０℃で保温した後、徐々に降温、放冷す
るが、１〜２０分かけるのが好ましい。加熱処理、放冷
後のフィルムは、水洗を行い、フィルム表面上に析出し
た未反応のホウ酸結晶を除去することで、平滑な表面状
態を得ることが出来る。水洗後乾燥を行うことにより、
偏光フィルムが得られる。

【００１５】上記の如く製造した偏光フィルムは、種々
の加工を施して使用することができる。例えば、フィル
ム又はシートにしてそのまま使用する他、使用目的によ
っては、アセチルセルロース、アクリル又はウレタン系
等の樹脂フィルムを片面又は両面に接着して保護層を形
成する。必要に応じて、偏光フィルムの表面に蒸着、ス
パッタリングまたは塗布法により、インジウム−スズ系
酸化物等の透明導電性膜を形成して用いてもよい。特
に、保護フィルムとしては、トリアセチルセルロースを
ケン化したものが頻繁に用いられている。好ましくは、
フィルム表面の５０ｍｏｌ％以上がケン化されたもので
あり、偏光フィルムの両側に接着剤によって積層する。
接着剤としては、ポリビニルアルコール、部分ケン化ポ
リビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース等の
水溶性ポリマーによる接着剤や、ポリアクリル系接着
剤、ポリウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤などを用
いることができる。偏光フィルムと保護フィルムの間
に、接着剤溶液を滴下、あるいは噴霧状に付着させ、ラ
ミネートロールを使用して圧着した後、室温放置あるい
は加熱乾燥することによって、貼り合わせる。さらに、
片面に粘着加工を行い、ガラスに貼って使用することも
出来る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例によって詳細に説明す
るが、これらは例示的なものであり、本発明はこれらに
限定されるものではない。尚、本発明における偏光度と
は、次の方法によって測定した値である。即ち、２枚の
偏光フィルムを各々の延伸方向が互いに平行となるべく
重ねて、分光光度計の光路におき測定した平行位光線透
過率（Ｔ_//）および２枚の偏光フィルムを各々の延伸方
向が互いに垂直となるべく重ねて分光光度計の光路にお
き測定した直交位光線透過率（Ｔ⊥）より、次式（数
１）を用いて偏光度（Ｖ）を算出した。ここで、カラー
偏光フィルムの場合はその極大吸収波長における値であ
り、ニュートラル偏光フィルムの場合は可視光領域４０
０〜７００ｎｍにおける平均値である。

【００１７】

【数１】また、耐湿熱試験は得られた偏光フィルムを８０℃、相
対湿度８５％の雰囲気下に２００時間放置し、試験後の
偏光性能と透過率を測定した。また、耐熱試験は得られ
た偏光フィルムを９０℃の乾燥機内に２００時間放置
し、試験後の偏光性能と透過率を測定した。

【００１８】実施例１ポリビニルアルコールフィルム（商品名：クラレビニロ
ン７５００）を４０℃の温水中で２分間自然膨潤させた
後、市販の直接染料３種を下記に示す濃度で溶解させた
４０℃の水溶液中で３分間染色した。Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＢｌａｃｋ１７０．
４０ｇ／ｌＣ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＹｅｌｌｏｗ１２０．
１３ｇ／ｌＣ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＢｌｕｅ２０２０．
４０ｇ／ｌ該フィルムを４２℃の３．０重量％ホウ酸水溶液中で
６．１倍に一軸延伸した。延伸直後に、ホウ酸水溶液の
水滴をスキージーで取り去り、緊張状態を保持させたま
ま２５℃から１００℃に５分かけて昇温し、１００℃で
２０分保温、１００℃から３０℃に３分で降温して加熱
処理を行った。次いで、水洗することにより、フィルム
表面のホウ酸結晶を除去した。スキージーで水滴を切っ
た後、緊張状態のまま５０℃で５分間乾燥を行った。得
られたフィルムの両面にポリビニルアルコール系接着剤
を用いて、トリアセチルセルロースの接着面をケン化処
理したフィルムをラミネートすることにより、ニュート
ラルグレイ偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルム
の性能、耐湿熱性試験および耐熱試験を行った結果を第
１表（表１）に示す。

【００１９】

【表１】表から明らかなように、本発明の偏光フィルムは、従来
のものに比べて、耐熱性にも優れているが、特に耐湿熱
性および偏光性能に極めて優れていることがわかる。

【００２０】比較例１実施例１において延伸したポリビニルアルコールフィル
ムを、加熱処理する前に水洗し、余分な水滴を切った以
外は、実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。この
ようにして得られた偏光フィルムの性能、耐湿熱試験お
よび耐熱試験を行った結果を第１表（表１）に示す。比較例２実施例１と同様に染色したフィルムを、延伸倍率を６．
５倍に変えた以外は実施例１と同様にして延伸を行った
ところ、途中で破断してしまい、目的のフィルムは得ら
れなかった。

【００２１】実施例２実施例１と同様に染色したフィルムを４２℃の４．５重
量％ホウ酸水溶液中で５．７倍に一軸延伸した以外は、
実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られたフ
ィルムの性能、耐湿熱試験および耐熱試験を行った結果
を第１表（表１）に示す。比較例３実施例２において延伸したポリビニルアルコールフィル
ムを、加熱処理する前に水洗し、余分な水滴を切った以
外は、実施例２と同様にして偏光フィルムを得た。この
ようにして得られた偏光フィルムの性能、耐湿熱試験お
よび耐熱試験を行った結果を第１表（表１）に示す。比較例４実施例２と同様に染色したフィルムを、延伸倍率を６．
１倍に変えた以外は、実施例２を同様にして延伸を行っ
たところ、途中で破断してしまい、目的のフィルムは得
られなかった。

【００２２】実施例３実施例１と同様に染色したフィルムを４２℃の６．０重
量％ホウ酸水溶液中で５．２倍に一軸延伸した以外は、
実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られたフ
ィルムの性能、耐湿熱試験および耐熱試験を行った結果
を第１表（表１）に示す。比較例５実施例３において延伸したポリビニルアルコールフィル
ムを、加熱処理する前に水洗し、余分な水滴を切った以
外は、実施例３と同様にして偏光フィルムを得た。この
ようにして得られた偏光フィルムの性能、耐湿熱試験お
よび耐熱試験を行った結果を第１表（表１）に示す。比較例６実施例３と同様に染色したフィルムを、延伸倍率を５．
５倍に変えた以外は実施例３と同様にして延伸を行った
ところ、途中で破断してしまった。また再度この操作を
行ったところ、延伸は行うことができたが、スキージー
でホウ酸水溶液の水滴を切った際に、スキージーの圧力
によって、破断してしまい目的のフィルムは得られなか
った。

【００２３】

【発明の効果】本発明の偏光フィルムの製造方法は、耐
熱性、耐湿熱性および偏光性能に優れた偏光フィルムを
製造することができることから、熱安定性ならびに高偏
光度を必要とする、液晶表示装置の信頼性の保持に大き
く貢献するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤尚登神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地三井東圧化学株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリビニルアルコール系フィルムに偏光
素子を吸着させた後、該フィルムをホウ酸水溶液中で一
軸延伸し、加熱処理した後、水洗、乾燥することを特徴
とする偏光フィルムの製造方法。
【請求項２】一軸延伸した後、水洗することなしに加
熱処理し、水洗、乾燥させる請求項１記載の偏光フィル
ムの製造方法。
【請求項３】ホウ酸水溶液の濃度が２〜６％である請
求項２記載の方法。
【請求項４】加熱処理の温度が１００〜１２０℃であ
る請求項３記載の方法。
【請求項５】ポリビニルアルコール系フィルムの延伸
倍率が５〜７倍である請求項４記載の方法。
【請求項６】偏光素子が二色性染料である請求項５記
載の方法。