JPH08190015A - 偏光膜の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリビニルアルコールに二色性染料を混合し
て製膜することにより、偏光膜に必要とされる染色濃度
が容易に得られ、染色ムラを防ぎ、高偏光性能が達成で
きる。温延伸性に優れ、光学特性の向上した偏光フィル
ムの製造法を提供する。 【構成】 平均重合度２４００以上のポリビニルアルコ
ール系重合体に二色性染料の１種以上を０．００１〜５
重量％混合し、製膜してなるフィルムを一軸延伸するこ
とを特徴とする偏光膜の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は偏光性能および耐久性能
に優れた偏光膜の効率の良い製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光の透過および遮蔽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（ＬＣＤ）の基本的な構成要素である。こ
のＬＣＤの適用分野も、初期の頃の電卓およびウオッチ
等の小型機器から、ラップトップパソコン、ワープロ、
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、液晶テレビおよび屋内外の計測機器等の広範囲に
広がり、使用条件も低温〜高温、低湿度〜高湿度の幅広
い条件で使用されることから、従来品以上に偏光性能が
高くかつ耐湿熱性に優れた偏光板が求められている。

【０００３】偏光板は一般にポリビニルアルコール系重
合体フィルム（以下、ポリビニルアルコール系重合体を
ＰＶＡ、ポリビニルアルコール系重合体フィルムをＰＶ
Ａ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
（ＴＡＣ）などの支持板を貼り合わせた構成をしてい
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させるか、
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いる。しかしながら、ヨ
ウ素系偏光板は偏光性能は高いが、耐久性は低く、染料
系偏光板は耐久性は高いが、偏光性能は低いという問題
点があった。また、延伸温度が高くて延伸倍率が大きい
ほど、高偏光・高耐久の偏光板が得られることは知られ
ていたが、ＰＶＡフィルム強度が高温時に低下し、よう
素が高温下で昇華するため、高温で高倍率の延伸を行う
ことは困難であった。

【０００４】高温で高倍率の延伸を行い、高偏光性と高
耐湿熱性を得る方法としては高重合度ＰＶＡフィルムを
用いる方法が提案されている（特開平１−８４２０３
号、特開平１−１０５２０４号）。しかしながら、高重
合度ＰＶＡは高結晶性のために、二色性染料の染色が悪
く、また染色ムラが多いために、従来の偏光膜の製造技
術では高偏光性が得られないという問題があった。特に
乾式製膜で作られたフィルムは二色性染料の染色が極め
て悪く、また染色ムラが極めて多いために偏光膜用原反
フィルムとしては検討されていなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、二色性染料
と高重合度ＰＶＡを用いて、高温で高倍率の延伸を行い
高偏光性および高耐湿熱性の偏光膜を得ようとするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、種々検討した結果、重合度２４００以上の
ポリビニルアルコール系重合体に二色性染料の１種以上
を０．００１〜５重量％混合し、製膜してなるフィルム
を一軸延伸することを特徴とする偏光膜の製造法を見出
し、本発明を完成させるに到った。高重合度ＰＶＡを用
いることにより、高温で高倍率の延伸が可能となり、さ
らに二色性染料を混合して製膜することにより、偏光膜
に必要とされる染色濃度が容易に得られ、染色ムラを防
ぎ、高偏光性能が達成できる。

【０００７】本発明における重合度２４００以上のＰＶ
Ａとしては、該ＰＶＡを再酢化したポリ酢酸ビニルのア
セトン中、３０℃で測定した極限粘度から次式により求
めた粘度平均重合度で２４００以上のＰＶＡが使用でき
る。 Ｐ＝（［η］×１０００／７．９４）^(1/0.62) なかでも、重合度４０００以上のＰＶＡが好ましく、重
合度８０００以上のＰＶＡがさらに好ましい。重合度の
増加は、偏光膜の耐湿熱性や耐熱性を向上させ、さらに
偏光性能を向上させるものであるが、あまり重合度が高
くなるとＰＶＡ自体の製造が困難になり、製膜性も悪く
なるため重合度の上限は３００００以下である。

【０００８】重合度２４００以上のＰＶＡの製造方法に
は、特に制限はなく、酢酸ビニル等のビニルエステル系
モノマーをラジカル重合して得られたポリビニルエステ
ル系重合体のケン化により得られる。

【０００９】ビニルエステルの重合法としてはバルク重
合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等、従来公知の方法
が適用できる。ただし、重合度４０００以上のＰＶＡの
重合にはバルク重合、乳化重合等が有利である。重合触
媒としては、重合法に応じて、アゾ系触媒、過酸化物系
触媒、レドックス系触媒等が適宜選ばれる。

【００１０】かかるポリビニルエステル系重合体として
はギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレ
リン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、
ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニ
ルおよびバーサティック酸ビニル等のビニルエステル類
のポリマーが挙げられるが、とりわけ酢酸ビニルのポリ
マーが好ましい。

【００１１】また、上記のビニルエステルモノマー類に
共重合可能なモノマーを共重合した共重合体であること
も差し支えなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で使用
される。このようなコモノマーとして例えば、エチレ
ン、プロピレン，１−ブテン，イソブテン等のオレフィ
ン類、アクリル酸およびその塩とアクリル酸メチル，ア
クリル酸エチル，アクリル酸ｎ−プロピル，アクリル酸
ｉ−プロピル，アクリル酸ｎ−ブチル，アクリル酸ｉ−
ブチル，アクリル酸ｔ−ブチル，アクリル酸２−エチル
ヘキシル，アクリル酸ドデシル，アクリル酸オクタデシ
ル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸およびその
塩、メタクリル酸メチル，メタクリル酸エチル，メタク
リル酸ｎ−プロピル，メタクリル酸ｉ−プロピル，メタ
クリル酸ｎ−ブチル，メタクリル酸ｉ−ブチル，メタク
リル酸ｔ−ブチル，メタクリル酸２−エチルヘキシル，
メタクリル酸ドデシル，メタクリル酸オクタデシル等の
メタクリル酸エステル類、アクリルアミド，Ｎ−メチル
アクリルアミド，Ｎ−エチルアクリルアミド，Ｎ, Ｎ−
ジメチルアクリルアミド，ジアセトンアクリルアミド，
アクリルアミドプロパンスルホン酸およびその塩，アク
リルアミドプロピルジメチルアミンおよびその塩または
その４級塩，Ｎ−メチロールアクリルアミドおよびその
誘導体等のアクリルアミド誘導体、メタクリルアミド，
Ｎ−メチルメタクリルアミド，Ｎ−エチルメタクリルア
ミド，メタクリルアミドプロパンスルホン酸およびその
塩，メタクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびそ
の塩またはその４級塩，Ｎ−メチロールメタクリルアミ
ドおよびその誘導体等のメタクリルアミド誘導体、メチ
ルビニルエーテル，エチルビニルエーテル，ｎ−プロピ
ルビニルエーテル，ｉ−プロピルビニルエーテル，ｎ−
ブチルビニルエーテル，ｉ−ブチルビニルエーテル，ｔ
−ブチルビニルエーテル，ドデシルビニルエーテル，ス
テアリルビニルエーテル等のビニルエーテル類、アクリ
ロニトリル，メタクリロニトリル等のニトリル類、塩化
ビニル，塩化ビニリデン，フッ化ビニル，フッ化ビニリ
デン等のハロゲン化ビニル，酢酸アリル，塩化アリル等
のアリル化合物、マレイン酸およびその塩またはそのエ
ステル、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化
合物、酢酸イソプロペニル等がある。

【００１２】本発明のＰＶＡ系重合体は、上記の方法等
によって得られた高重合度のポリビニルエステル系重合
体をアルカリ触媒、あるいは酸触媒での加アルコール分
解、加水分解等の従来公知の方法によりケン化すること
により得られる。該ＰＶＡ系重合体のけん化度について
も本発明の偏光フィルムの性能に影響を与える。ＰＶＡ
のケン化度は耐久性の点から、９０モル％以上が好まし
く、９８モル％以上がより好ましく、９９モル％以上が
最も好ましい。

【００１３】本発明の偏光膜に使用される二色性染料
は、代表的なものとして例えばDirectblack 17 ，19，1
54 、Direct brown 44 ，106 ，195 ，210 ，223 、Dir
ect red 2，23，28，31，37，39，79，81，240 ，242
，247 、Direct blue 1 ，15，22，78，90，98，151
，168 ，202 ，236 ，249 ，270 、Dir ect violet
9，12，51，98、Direct green 1，85、Direct yellow 8
，12，44，86，87、Direct orange 26、39，106 ，107
等が挙げられる。これらの二色性染料は単独で使用さ
れてカラー偏光膜となり得るが、二種類以上の染料を混
合して、３８０〜７８０ｎｍの可視光線の全波長域にわ
たって同一の吸収特性を有し、かつ偏光度が高い偏光膜
として使用することができる。

【００１４】フィルム中の該二色性物質の量は、少なす
ぎると偏光フィルムの光学的性質を発揮できず、多すぎ
ても光学的性質や耐水性、耐熱性を低下させる要因とな
ることから通常ＰＶＡに対して、０．００１重量％から
５重量％、好ましくは０．００５〜１重量％の範囲に調
整される。

【００１５】本発明の偏光膜の製造には、重合度２４０
０以上のポリビニルアルコール系重合体に二色性染料の
１種以上を０．００１〜５重量％混合し、製膜して得た
ＰＶＡフィルムが原料フィルムとして用いられる。ＰＶ
Ａフィルムを製造するには、例えば原料のＰＶＡに、二
色性染料を添付した混合物を水、有機溶剤あるいは水と
有機溶剤の混合液に溶解し、得られたＰＶＡ溶液を樹脂
フィルム上、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、更
に必要に応じて熱処理すればよい。ここでＰＶＡ溶液に
は、必要に応じて、可塑剤、界面活性剤、無機塩類等を
加えることができる。原料ＰＶＡフィルムの厚みは、５
〜１５０μｍが使用可能であり、好ましくは３０〜１０
０μｍである。

【００１６】このようにして得られた原料ＰＶＡフィル
ムから偏光膜を製造するには、例えば原料ＰＶＡフィル
ムを予備膨潤、一軸延伸、固定処理、および乾燥処理、
さらに必要に応じて熱処理をすればよい。一軸延伸は湿
式延伸法あるいは乾熱延伸法が使用でき、温水中または
吸水後のフィルムを用いて空気中で行うことができる。
延伸温度は偏光性能の点から、乾熱延伸では少なくとも
８０℃以上、好ましくは１００℃以上、より好ましくは
１２０℃以上であり、湿式延伸では少なくとも５０℃以
上、好ましくは６０℃以上、より好ましくは７０℃以上
である。

【００１７】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。乾燥温度は３０〜
８０℃が、また熱処理温度は５０〜１５０℃が好適であ
る。

【００１８】一軸延伸の延伸倍率は偏光性能の点から４
倍以上が好ましく、さらに好ましくは５倍以上である。
延伸倍率の上限は特に定めないが８倍以下が均一な延伸
が得られる点から好適である。

【００１９】このようにして得られた偏光膜は、その両
面あるいは片面に光学的に透明で、かつ機械的強度を有
した保護膜を貼り合わせて偏光板として使用される。保
護膜としては通常セルロースアセテート系フィルム、ア
クリル系フィルム、ポリエステル系フィルム等が使用さ
れる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明は実施例によりなんら制限されるも
のではない。なお、実施例中の「％」および「部」は特
に断りのない限りそれぞれ「重量％」および「重量部」
を表す。透過度、偏光度、色相の測定は日本電子機械工
業会規格（ＥＩＡＪ）ＬＤ−２０１−１９８３に準拠
し、分光光度計を用いて、Ｃ光源，２度視野にて計算し
た。偏光フィルムは通常保護フィルムをラミネートした
状態で使用されるが、以下の実施例および比較例では、
保護フィルムのない偏光フィルム単独について測定し
た。

【００２１】実施例１ 重合度４０００、ケン化度９９．９モル％のＰＶＡ１０
０重量部と二色性色素であるダイレクトスカイブルー６
Ｂを０．０２重量部、グリセリン１０重量部を水１００
０重量部に溶解してなる混合ＰＶＡ溶液をドラム乾燥製
膜機のドラム上に流延製膜し、８０℃で乾燥させたの
ち、熱風炉で１２０℃で熱処理して膜厚７５μｍの染色
フィルムを得た。

【００２２】このフィルムを予備膨潤、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。予備膨潤
として３０℃の水に１分間浸漬した後、ホウ酸濃度４重
量％、６０℃の延伸浴中で一軸方向に５倍に湿式延伸し
た。その後、３０℃のホウ酸濃度４重量％の固定処理浴
に５分間浸漬した。偏光膜の乾燥は５０℃の熱風で行っ
た。

【００２３】得られた偏光板は厚み２７μｍ、偏光度７
７．９％（透過率４３．４％）であった。この偏光板を
温度８０℃、相対湿度９０％の恒温恒湿槽中に１０日間
放置した後の偏光度は７５．２％（透過率４９．０％）
であった。偏光板にはクロスニコル下で染色ムラが認め
られなかった。

【００２４】実施例２ 実施例１と同様な染色フィルムを用いて、予備膨潤、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。予備膨潤として３０℃の水に１分間浸漬した後、付
着水を除いてから温度５０℃の熱風で乾燥させて、含水
率５％にした。ついでロール式延伸機を用いて温度１０
０℃で一軸方向に６倍に延伸した。その後、３０℃のホ
ウ酸濃度４重量％の固定処理浴に５分間浸漬した。偏光
膜の乾燥は５０℃の熱風で行った。得られた偏光板は厚
み２６μｍ、偏光度７７．２％（透過率４３．０％）で
あった。偏光板にはクロスニコル下で染色ムラが認めら
れなかった。

【００２５】比較例１ 重合度４０００、ケン化度９９．９モル％のＰＶＡ１０
０重量部、グリセリン１０重量部を水１０００重量部に
溶解してなる混合ＰＶＡ溶液をドラム乾燥製膜機のドラ
ム上に流延製膜し、８０℃で乾燥させたのち、熱風炉で
１２０℃で熱処理して原反フィルムを得た。このフィル
ムを予備膨潤、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。予備膨潤として３０℃の水
に１分間浸漬した後、ダイレクトスカイブルー６Ｂの濃
度２ｇ／ｌの染色浴に４分間浸漬し、染色を行った。さ
らに、ホウ酸濃度４重量％、６０℃の延伸浴中で一軸方
向に５倍に湿式延伸した。その後、３０℃のホウ酸濃度
４重量％の固定処理浴に５分間浸漬した。偏光膜の乾燥
は５０℃の熱風で行った。得られた偏光板は厚み２７μ
ｍ、偏光度６４．５％（透過率５０．８％）であった。
偏光板にはクロスニコル下で染色ムラが認められた。

【００２６】比較例２ 重合度１７５０、ケン化度９９．９モル％のＰＶＡ１０
０重量部と二色性色素であるダイレクトスカイブルー６
Ｂを０．０２重量部、グリセリン１０重量部を水１００
０重量部に溶解してなる混合ＰＶＡ溶液をドラム乾燥製
膜機のドラム上に流延製膜し、８０℃で乾燥させたの
ち、熱風炉で１２０℃で熱処理して膜厚７５μｍの染色
フィルムを得た。このフィルムを予備膨潤、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。予備
膨潤として３０℃の水に１分間浸漬した後、ホウ酸濃度
４重量％、６０℃の延伸浴中で一軸方向に５倍に湿式延
伸したところ、切断した。そこで、５０℃の延伸浴中で
一軸方向に４．５倍に湿式延伸した。その後、３０℃の
ホウ酸濃度４重量％の固定処理浴に５分間浸漬した。偏
光膜の乾燥は５０℃の熱風で行った。得られた偏光フィ
ルムは厚み２７μｍ、偏光度７２．９％（透過率４４．
９％）であった。この偏光板を温度８０℃、相対湿度９
０％の恒温恒湿槽中に１０日間放置した後の偏光度は６
６．１％（透過率５４．７％）であった。偏光板にはク
ロスニコル下で染色ムラが認められた。

【００２７】

【発明の効果】本発明で得られる偏光膜は偏光性能およ
び耐湿熱性に極めて優れており、例えばＬＣＤナビゲー
ションシステムあるいはＬＣＤテレビなどの温度、湿度
変化の大きい車載ＬＣＤ用の偏光板用として有効であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 寿昭 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重合度２４００以上のポリビニルアルコ
   ール系重合体に二色性染料の１種以上を０．００１〜５
   重量％混合し、製膜してなるフィルムを一軸延伸するこ
   とを特徴とする偏光膜の製造法。