偏光フィルムの製造方法
【課題】延伸時の破断が少なく、より膜厚が薄い均一な偏光フィルムを製造する方法を提供する
【解決手段】ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、洗浄処理、乾燥処理の順に処理する工程の前または工程中に一軸延伸を行う偏光フィルムの製造方法において、３段以上の連続するホウ酸処理工程を有し、該ホウ酸処理工程の３段目以降に、２つのニップロール間の周速差を利用し、且つ少なくとも１つのガイドロールを介して１．５倍以上の一軸延伸を行う高延伸処理工程を設け、該工程における入口側のニップロールからガイドロールに接触するまでのフィルムの滞留時間が４秒以下であり、さらに洗浄処理以降にフィルムの幅方向両端部を除去するスリット工程を設け、膜厚の最大と最小の差が５μｍ以下となるようにスリットを行うことを特徴とする偏光フィルムの製造方法であることを特徴とする偏光フィルムの製造方法
【解決手段】ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、洗浄処理、乾燥処理の順に処理する工程の前または工程中に一軸延伸を行う偏光フィルムの製造方法において、３段以上の連続するホウ酸処理工程を有し、該ホウ酸処理工程の３段目以降に、２つのニップロール間の周速差を利用し、且つ少なくとも１つのガイドロールを介して１．５倍以上の一軸延伸を行う高延伸処理工程を設け、該工程における入口側のニップロールからガイドロールに接触するまでのフィルムの滞留時間が４秒以下であり、さらに洗浄処理以降にフィルムの幅方向両端部を除去するスリット工程を設け、膜厚の最大と最小の差が５μｍ以下となるようにスリットを行うことを特徴とする偏光フィルムの製造方法であることを特徴とする偏光フィルムの製造方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置、プラズマディスプレイ（ＰＤ）及び電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の画像表示装置に使用する偏光フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光フィルムとしては、従来から、ポリビニルアルコール系フィルムに二色性色素を吸着配向させたものが用いられている。すなわち、ヨウ素を二色性色素とするヨウ素系偏光フィルムや、二色性染料を二色性色素とする染料系偏光フィルムなどが知られている。これらの偏光フィルムは、通常、その少なくとも片面、好ましくは両面にポリビニルアルコール系樹脂の水溶液からなる接着剤を介してトリアセチルセルロース等の保護フィルムを貼合して、偏光板とされ、液晶表示装置（ＬＣＤ）として、例えば、液晶テレビ、パソコン用モニター、携帯電話の表示画面等に用いられる
【０００３】
偏光フィルムの製造方法としては、ニップロール、ガイドロールを使用し、ポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬させて膨潤させた後、前記二色性色素で染色し、これを延伸し、ついでヨウ素をフィルムに定着させるためにポリビニルアルコール系フィルムをホウ酸処理（架橋処理）し、水洗した後、乾燥する方法が知られている。この際、処理浴前後のニップロールに周速差を与えてフィルムの延伸を行い、ガイドロールによってフィルムの搬送方向を変更し、処理液へのフィルムの導入、取り出しを行っている。
また、近年では、液晶表示装置の大型化、機能向上及び輝度向上に伴い、それに用いられる偏光フィルムも大型化と同時に、光学特性の向上及び面内均一性の向上が求められている。しかしながら、大型の偏光フィルムを得るためには、広幅の原反フィルムを均一に一軸延伸することが必要であるが、これは実際上、非常に困難な処理であり、面内の均一性と同時に光学特性が悪化する傾向にある。さらに、面内の光学特性が均一でない場合、画像表示装置の形成時に表示ムラが発生する。
【０００４】
上記のような問題を解決するために、特許文献１には、ポリビニルアルコール系フィルムを、２色性の性質をもつヨウ素を含む染色液で染色し、架橋剤で架橋するとともに、前記工程で少なくとも一対のロールを用いて延伸し、前記架橋剤の入った浴を２浴以上設け、２浴目以降の延伸倍率が、前記１浴目の延伸倍率よりも高い延伸率で延伸する偏光フィルムの製造方法が提案されている。しかし、この方法では延伸後にフィルムが収縮し、フィルムの厚みが増し、さらにフィルムの幅が狭まるという問題がある。
一方、特許文献２には、フィルムの湿式延伸工程にて延伸処理時の延伸間距離を縮めることにより広幅のフィルムが製造可能であることが開示されている。しかし、特許文献２の方法では、フィルムが延伸時に破断しやすく、そのため加工安定性に劣るという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２９００２６号公報
【特許文献２】特開２００８−２４１９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする主たる課題は、加工安定性に優れた、より均一で膜厚が薄い偏光フィルムを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、洗浄処理、乾燥処理の順に処理する工程の前または工程中に軸延伸を行う偏光フィルムの製造方法において、３段以上の連続するホウ酸処理工程を有し、該ホウ酸処理工程の３段目以降に、２つのニップロール間の周速差を利用し、且つ少なくとも１つのガイドロールを介して１．５倍以上の一軸延伸を行う高延伸処理工程を設け、該工程における上流側のニップロールから最初のガイドロールに接触するまでのフィルムの滞留時間を４秒以下とすることを特徴とする偏光フィルムの製造方法であって、さらに洗浄処理以降にフィルムの両端部を除去するスリット工程を設け、膜厚の最大と最小の差が５μｍ以下となるようにスリットを行えば、延伸中の偏光フィルムの広幅化を行いつつ、フィルムの破断を減少させ、さらにスリット工程でフィルム両端部を切断除去することで、偏光フィルムの膜厚が均一化できるという新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の偏光フィルムの製造方法は、以下の構成を有する。
（１）ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、洗浄処理、乾燥処理の順に処理する工程の前または工程中に一軸延伸を行う偏光フィルムの製造方法において、３段以上の連続するホウ酸処理工程を有し、該ホウ酸処理工程の３段目以降に、２つのニップロール間の周速差を利用し、且つ少なくとも１つのガイドロールを介して１．５倍以上の一軸延伸を行う高延伸処理工程を設け、該工程における入口側のニップロールからガイドロールに接触するまでのフィルムの滞留時間が４秒以下であり、さらに洗浄処理以降にフィルムの幅方向両端部を除去するスリット工程を設け、膜厚の最大と最小の差が５μｍ以下となるようにスリットを行うことを特徴とする偏光フィルムの製造方法
（２）前記高延伸処理工程において、液中に配置されたフィルム搬送方向に向かって上流側のニップロールと気中に配置された下流側のニップロールの周速差を利用して一軸延伸を行うことを特徴とする（１）に記載の偏光フィルムの製造方法。
（３）前記高延伸処理工程において、ガイドロールがスポンジゴムロールまたはゴムロールである（１）または（２）に記載の偏光フィルムの製造方法。
（４）スポンジゴムロールのスポンジの硬度がＪＩＳショアＣスケールで２０〜６０度、表面粗さが１０〜３０Ｓ及び処理フィルムとの水中における動摩擦係数が０．３〜０．８である（１）から（３）のいずれかに記載の偏光フィルムの製造方法。
（５）ゴムロールの硬度がＪＩＳショアＡスケールで５０〜９０度、表面粗さが０．４〜２．０Ｓ及び処理フィルムとの水中における動摩擦係数が０．３〜０．８である（１）から（３）のいずれかに記載の偏光フィルムの製造方法。
（６）前記高延伸処理工程における延伸倍率が１．７倍以上、総延伸倍率が５．５倍以上６．５倍以下である（１）から（５）のいずれかに記載の製造方法。
（７）前記高延伸処理工程の後に第４のホウ酸処理工程を設け、該工程において１．０５倍以上の一軸延伸を行うことを特徴とする（１）から（６）のいずれかに記載の製造方法。
（８）前記第４のホウ酸処理工程におけるホウ酸濃度が、第３のホウ酸処理工程のホウ酸濃度よりも低いことを特徴とする（１）から（７）のいずれかに記載の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の偏光フィルムの製造方法は、延伸時の破断が少なく、フィルムの膜厚が薄く、厚みが均一な偏光フィルムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明における高延伸処理工程を示す概略図である。
【図２】本発明で行われる偏光フィルムの幅方向における厚さの変化を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（偏光フィルムの製造方法）
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるポリビニルアルコール系フィルムを形成するポリビニルアルコール系樹脂は、通常、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化したものが例示される。ケン化度としては、約８５モル％以上、好ましくは約９０モル％以上、より好ましくは約９９モル％〜１００モル％である。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルのほか、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。共重合可能な他の単量体としては、例えば不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類などが挙げられる。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度としては、約１０００〜１００００、好ましくは約１５００〜５０００程度である。
【００１２】
これらのポリビニルアルコール系樹脂は変性されていてもよく、例えば、アルデヒド類で変性されたポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラールなども使用しうる。通常、偏光フィルム製造の開始材料としては、厚さが約２０μｍ〜１００μｍ、好ましくは約３０μｍ〜８０μｍのポリビニルアルコール系樹脂フィルムの未延伸フィルムを用いる。工業的には、フィルムの幅は約１５００ｍｍ〜６０００ｍｍが実用的である。
この未延伸フィルムを、膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理（架橋処理）、水洗処理の順に処理し、最後に乾燥して得られるポリビニルアルコール系偏光フィルムの厚みは、例えば約５〜５０μｍ程度である。
【００１３】
本発明の偏光フィルムは、二色性色素を吸着配向せしめたポリビニルアルコール系一軸延伸フィルムであるが、その作製方法としては、大きく分けて２つの製造方法がある。１つは、ポリビニルアルコール系フィルムを空気あるいは不活性ガス中で一軸延伸後、膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理および水洗処理の順に溶液処理し、最後に乾燥を行う方法。２つ目の方法は、未延伸のポリビニルアルコール系フィルムを水溶液で膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理および水洗処理の順に溶液処理し、ホウ酸処理工程および／またはその前の工程で湿式にて一軸延伸を行い、最後に乾燥を行う方法である。
【００１４】
本発明において、延伸方法は、公知の方法を採用することができ、フィルムを搬送する２つのニップロール間に周速差をつけて延伸を行うロール間延伸、特許第２７３１８１３号公報に記載のような熱ロール延伸法、テンター延伸法などがある。また、基本的に工程の順序は、上記の通りであるが、処理浴の数や、処理条件などに制約は無い。
また、上記工程に記載の無い工程を別の目的で挿入することも自由であることは言うまでもない。この工程の例として、ホウ酸処理後に、ホウ酸を含まないヨウ化物水溶液による浸漬処理（ヨウ化物処理）またはホウ酸を含まない塩化亜鉛等を含有する水溶液による浸漬処理（亜鉛処理）工程、さらに、水洗処理工程以降で、フィルムの両端部を切断除去して、フィルムの膜厚をより均一にするスリット工程等が挙げられる。
【００１５】
（膨潤処理工程）
膨潤処理は、フィルム表面の異物除去、フィルム中の可塑剤除去、次工程での易染色性の付与、フィルムの可塑化などの目的で行われる。処理条件はこれらの目的が達成できる範囲で、かつ基材フィルムの極端な溶解、失透などの不具合が生じない範囲で決定される。あらかじめ気体中で延伸したフィルムを膨潤させる場合には、例えば約２０〜７０℃、好ましくは約３０〜６０℃の水溶液にフィルムを浸漬して行われる。フィルムの浸漬時間は、約３０〜３００秒、更に好ましくは約６０〜２４０秒程度である。はじめから未延伸の原反フィルムを膨潤させる場合には、例えば約１０〜５０℃、好ましくは約２０〜４０℃の水溶液にフィルムを浸漬して行われる。フィルムの浸漬時間は、約３０〜３００秒、更に好ましくは約６０〜２４０秒程度である。
【００１６】
膨潤処理工程では、フィルムが幅方向に膨潤してフィルムにシワが入るなどの問題が生じやすいので、拡幅ロール（エキスパンダーロール）、スパイラルロール、クラウンロール、クロスガイダー、ベンドバー、テンタークリップなど公知の拡幅装置でフィルムのシワを取りつつフィルムを搬送することが好ましい。浴中のフィルム搬送を安定化させる目的で、膨潤浴中での水流を水中シャワーで制御したり、ＥＰＣ装置（Edge Position Control装置：フィルムの端部を検出し、フィルムの蛇行を防止する装置）などを併用したりすることも有用である。本工程では、フィルムの走行方向にもフィルムが膨潤拡大するので、搬送方向のフィルムのたるみを無くすために、例えば処理槽前後の搬送ロールの速度をコントロールするなどの手段を講ずることが好ましい。また、使用する膨潤処理浴は、純水の他、ホウ酸（特開平１０−１５３７０９号公報に記載）、塩化物（特開平０６−２８１８１６号公報に記載）、無機酸、無機塩、水溶性有機溶媒、アルコール類などを約０．０１重量％〜１０重量％の範囲で添加した水溶液も使用可能である。
【００１７】
（染色工程）
二色性色素による染色工程は、フィルムに二色性色素を吸着、配向させるなどの目的で行われる。処理条件はこれらの目的が達成できる範囲で、かつ基材フィルムの極端な溶解、失透などの不具合が生じない範囲で決定される。二色性色素としてヨウ素を用いる場合、例えば、約１０℃〜４５℃、好ましくは約２０℃〜３５℃の温度で、かつ重量比でヨウ素／ＫＩ／水＝約０．００３〜０．２／約０．１〜１０／１００の濃度で約３０秒〜６００秒、好ましくは約６０秒〜３００秒浸漬処理を行う。ヨウ化カリウムに代えて、他のヨウ化物、例えばヨウ化亜鉛などを用いてもよい。また、他のヨウ化物をヨウ化カリウムと併用しても良い。また、ヨウ化物以外の化合物、例えばホウ酸、塩化亜鉛、塩化コバルトなどを共存させてもよい。ホウ酸を添加する場合、ヨウ素を含む点で下記のホウ酸処理と区別される。水１００重量部に対し、ヨウ素を約０．００３重量部以上含んでいるものであれば染色槽と見なせる。
【００１８】
二色性色素として水溶性二色性染料を用いる場合、例えば約２０℃〜８０℃、好ましくは約３０℃〜７０℃の温度で、かつ重量比で二色性染料／水＝約０．００１〜０．１／１００の濃度で約３０秒〜６００秒、好ましくは約６０秒〜３００秒浸漬処理を行う。使用する二色性染料の水溶液は、染色助剤などを有していてもよく、例えば硫酸ナトリウムなどの無機塩、界面活性剤などを含有していてもよい。二色性染料は単独でもよいし、２種類以上の二色性染料を同時に用いることもできる。
【００１９】
前記したように染色槽でフィルムを延伸させてもよい。延伸は染色槽の前後のニップロールに周速差を持たせるなどの方法で行われる。また、膨潤工程と同様に、拡幅ロール（エキスパンダーロール）、スパイラルロール、クラウンロール、クロスガイダー、ベンドバーなどを、染色浴中および／または浴出入り口に設置することもできる。
【００２０】
（ホウ酸処理工程）
ホウ酸処理は、水１００重量部に対してホウ酸を約１〜１０重量部、含有する水溶液に、二色性色素で染色したポリビニルアルコール系フィルムを浸漬することにより行われる。二色性色素がヨウ素の場合、ヨウ化物を約１〜３０重量部含有させることが好ましい。
ヨウ化物としてはヨウ化カリウム、ヨウ化亜鉛などが挙げられる。また、ヨウ化物以外の化合物、例えば塩化亜鉛、塩化コバルト、塩化ジルコニウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、硫酸ナトリウムなどを共存させても良い。
このホウ酸処理は、架橋による耐水化や色相調整（青味がかるのを防止する等）等のために実施される。架橋による耐水化のための場合には、必要に応じて、ホウ酸以外に、またはホウ酸と共に、グリオキザール、グルタルアルデヒドなどの架橋剤も使用することができる。
なお、耐水化のためのホウ酸処理を、耐水化処理、架橋処理、固定化処理などの名称で呼称する場合もある。また、色相調整のためのホウ酸処理を、補色処理、再染色処理などの名称で呼称する場合もある。
【００２１】
このホウ酸処理は、その目的によって、ホウ酸およびヨウ化物の濃度、処理浴の温度を適宜変更して行なわれる。
耐水化のためのホウ酸処理、色相調整のためのホウ酸処理は特に区別されるものではないが、下記の条件で実施される。
原反フィルムを膨潤、染色、ホウ酸処理をする場合で、ホウ酸処理が架橋による耐水化を目的としている時は、水１００重量部に対してホウ酸を約３〜１０重量部、ヨウ化物を約１〜２０重量部含有するホウ酸処理浴を使用し、通常、約５０℃〜７０℃、好ましくは約５３℃〜６５℃の温度で行われる。浸漬時間は、通常、約１０〜６００秒程度、好ましくは２０〜３００秒、より好ましくは２０〜２００秒である。
なお、予め延伸したフィルムを染色、ホウ酸処理を行う場合、ホウ酸処理浴の温度は、通常、約５０℃〜８５℃、好ましくは約５５℃〜８０℃である。
【００２２】
耐水化のためのホウ酸処理後、色相調整のためのホウ酸処理を行っても良い。例えば二色性染料がヨウ素の場合、この目的のためには、水１００重量部に対してホウ酸を約１〜５重量部、ヨウ化物を約３〜３０重量部含有するホウ酸処理浴を使用し、通常、約１０℃〜４５℃の温度で行われる。浸漬時間は、通常、１〜３００秒程度、好ましくは２〜１００秒である。
【００２３】
これらのホウ酸処理は複数の工程で行っても良く、本発明では、３段以上の工程で行われる。この場合、使用する各ホウ酸処理槽の水溶液組成、温度は上記の範囲内で同じであっても、異なっていてもよい。また、上記耐水化のためのホウ酸処理、色相調整のためのホウ酸処理をそれぞれ複数の工程で行っても良い。
【００２４】
（洗浄処理）
ホウ酸処理後、洗浄処理（水洗処理）される。洗浄処理は、例えば、耐水化および/または色調調整のためにホウ酸処理したポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬、水をシャワーとして噴霧、あるいは浸漬と噴霧を併用することによって行われる。水洗処理における水の温度は、通常、約２〜４０℃程度であり、浸漬時間は約２〜１２０秒程度であるのがよい。
その後、ポリビニルアルコール系フィルムを洗浄し、乾燥炉中で約４０〜１００℃の温度で約６０〜６００秒乾燥させることにより、偏光フィルムを得ることができる。
なお、本発明は、後述するが、偏光フィルムの膜厚をより均一にするための、両端部を切断するスリット工程を、洗浄処理工程以降に設けるものである。
【００２５】
（一軸延伸）
本発明は、少なくとも１本のガイドロールを有する３段以上の連続するホウ酸処理工程を有し、該ホウ酸処理工程の３段目以降において、フィルム搬送方向の上流側のニップロールと下流側のニップロールの間で、２つのニップロールの周速差を利用して、ホウ酸含有水溶液中で湿式延伸法にて一軸延伸を行うものである。
【００２６】
ホウ酸処理工程の３段目以降に、高延伸処理工程が設けられる。図１は該高延伸工程を示しており、同図に示すように、ホウ酸含有水溶液１１を入れたホウ酸処理槽４は、ポリビニルアルコール系フィルム１の搬送方向の上流側に設置されたニップロール２と、下流側に設置されたニップロール２’と、それらの間に設置されたガイドロール３とを備える。
上記ニップロール２、２’はそれらの間の周速差を利用してポリビニルアルコール系フィルム１を一軸延伸するものである。この時、上流側のニップロール２はホウ酸含有水溶液１１の液中で、下流側のニップロール２’はホウ酸含有水溶液１１より上の空気中で、それぞれポリビニルアルコール系フィルム１を挟着し延伸するように構成されている。ガイドロール３も液中に浸漬されている。
本発明では、ニップロール２、２’間での一軸延伸は１．５倍以上、好ましくは１．５〜２．７倍、より好ましくは１．７〜２．５倍であるのがよい。
該高延伸処理工程におけるフィルム搬送方向の上流側のニップロール２からガイドロール３に接触するまでのフィルムの滞留時間は４秒以下である。
【００２７】
また、高延伸処理工程におけるフィルム搬送方向に向かって上流側のニップロール２から（正確にはロール同士の接触点から）ガイドロール３に接触するまでのフィルムの滞留時間Ｔは４秒以下であることが好ましい。これは、フィルムの滞留時間が４秒以上である場合、フィルムの膜厚が薄くなり、破断する可能性があるためである。上記滞在時間Ｔは０．５〜３秒であるのが、より好ましい。滞留時間Ｔを４秒以下に調整するには、例えばフィルムの搬送速度を制御したり、ニップロール２とガイドロール３の距離を調整するなどすればよい。
【００２８】
本発明の高延伸処理工程では、フィルムに高延伸処理を行いながら、ホウ含有水溶液１１に浸漬させるため、フィルム搬送方向に向かって上流側のニップロール２はホウ酸含有水溶液１１中に、また下流側のニップロール２’は気中にそれぞれ設置するのがよい。尚、特に限定されないが、この際にガイドロール３もフィルムの浸漬時間を長くするため、液中にあるのが好ましい。
【００２９】
本発明で使用するガイドロール３としては、スポンジゴムロールまたはゴムロールが用いられる。
【００３０】
スポンジロールとしては、スポンジの硬度がＪＩＳ Ｋ ６３０１の試験方法で測定したＪＩＳショアＣスケールで２０〜６０度、より好ましくは２５〜５０度、表面粗さがＪＩＳ Ｂ ０６０１（表面粗さ）の粗さ曲線の局部山頂の平均間隔Ｓで表して約１０〜３０Ｓ、より好ましくは約１５〜２５Ｓ、および処理フィルムとの水中における動摩擦係数が０．３〜０．８、より好ましくは０．４〜０．８であることが好ましい。
【００３１】
また、ガイドロールが、ゴムロールである場合、ゴムロールの硬度が、ＪＩＳショアＡスケールで５０〜９０度、より好ましくは７０〜８０度、表面粗さがＪＩＳ Ｂ ０６０１（表面粗さ）の粗さ曲線の局部山頂の平均間隔Ｓで表して０．１〜５Ｓ、より好ましくは０．５〜１Ｓ、及び処理フィルムとの水中における動摩擦係数が０.３〜０.８、より好ましくは０．４〜０．８であることが好ましい。
【００３２】
なお、処理液中のガイドロールとして、例えばステンレス製のロールを用いた場合は、スリップしてしまい、フィルムの拘束力が落ち、一軸延伸の効果が弱くなってしまう事などが挙げられる。
【００３３】
本発明における最終的な総積算延伸倍率は、５．５〜６．５倍、好ましくは５．６〜６．３倍であるのがよい。
【００３４】
本発明では、前記した高延伸処理工程の後に、さらに偏光フィルムの厚みを薄く、また、偏光フィルムの性能をより良くするために、第４のホウ酸処理工程を設け、該工程においてフィルムは１．０５倍以上、より好ましくは１．０７倍以上の一軸延伸を行うのがよい。該工程は、偏光フィルムの洗浄工程より前に設けるのが好ましい。
【００３５】
上記の高延伸処理工程後の第４のホウ酸処理工程におけるホウ酸濃度は、第３のホウ酸処理工程の濃度よりも低いことが好ましく、ホウ酸濃度の低いホウ酸含有水溶液での処理によりフィルム中のホウ素量を調整することで、フィルムの膜厚、幅の調整が可能となる。濃度が高いとフィルムにホウ酸含有水溶液が定着しやすい。
【００３６】
延伸処理後のそれぞれの工程において、フィルムの張力がそれぞれ実質的に一定になるように張力制御を行ってもよい。
ホウ酸処理後に、上記したヨウ化物処理または亜鉛処理を行う場合には、これらの工程についても張力制御を行う。
【００３７】
それぞれの工程における張力は同じであっても良く、異なっていても良い。
張力制御におけるフィルムへの張力は、特に限定されるものではなく、単位幅当たり、約１５０Ｎ／ｍ〜２０００Ｎ／ｍ、好ましくは約６００Ｎ／ｍ〜１５００Ｎ／ｍの範囲内で適宜設定される。張力が約１５０Ｎ／ｍを下回ると、フィルムにシワなどができやすくなる。一方、張力が約２０００Ｎ／ｍを超えると、フィルムの破断やベアリングの磨耗による低寿命化などの問題が生じる。また、この単位幅当たりの張力は、その工程の入口付近のフィルム幅と張力検出器の張力値から算出する。
なお、張力制御を行った場合に、不可避的に若干延伸・収縮される場合があるが、本発明においては、これは延伸処理に含めない。
【００３８】
本発明では、フィルムの洗浄処理工程以降にて、フィルムの両端部を切断除去するスリット工程を設けている。このスリット工程は、偏光フィルムをより均一な膜厚にするための工程であり、特に限定されないが、エアーカッターや高圧の水を噴射する等の方法にて切断除去するものである。
なお、上記スリット工程は、洗浄処理工程から乾燥処理工程の前後のいずれかで行うことができる。
【００３９】
（フィルムの膜厚）
図２は、偏光フィルムの厚みを縦軸、フィルムの幅方向を横軸とし、本発明に係る偏光フィルムをＡ、本発明における高延伸処理工程を有しない従来技術を用いて製造された偏光フィルムをＢで表した時、それらの厚さ分布を模式的に示している。また、Ｌは、スリット工程で切断された後のフィルムの幅を示している。
図２から明らかなように、本発明の製造方法で得られるフィルムＡは、両端部を除いて、フィルムＢより厚みが薄く、かつほぼ均一な厚さになっている。従って、本発明の製造方法においては、スリット後のフィルム厚さの（最大値−最小値）を５μｍ以下の範囲にすることができ、しかも広幅であるため、製品歩留りも向上する。
これに対して、フィルムＢは、フィルムＡと同じスリット幅（Ｌ）でスリットしても、スリット後のフィルム厚さの（最大値−最小値）が５μｍを超えると共に、全体の厚さも厚くなっている。
本発明では、このように、高延伸処理工程により、膜厚が薄く、均一なフィルムを製造することができる。
【００４０】
このようにして製造された偏光フィルムの少なくとも片面に保護フィルムを接着剤で貼合して偏光板が得られる。
保護フィルムとしては、例えば、トリアセチルセルロースやジアセチルセルロースのようなアセチルセルロース系樹脂からなるフィルム、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステル系樹脂からなるフィルム、ポリカーボネート系樹脂からなるフィルム、シクロオレフィン系樹脂からなるフィルム、アクリル系樹脂フィルム、ポリプロピレンフィルムが挙げられる。
【００４１】
接着剤と偏光フィルム及び／又は保護フィルムとの接着性を向上させるために、偏光フィルム及び／又は保護フィルムに、コロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、紫外線照射、プライマー塗布処理、ケン化処理などの表面処理を施してもよい。
【実施例】
【００４２】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら制限されるものではない。
【００４３】
〔実施例１〕
厚さ７５μｍ 、幅４５０ｍｍのポリビニルアルコール系フィルム１（クラレビニロンＶＦ−ＰＳ＃７５００、重合度２,４００ 、ケン化度９９.９モル％以上 ）を３０℃の純水に、フィルムが弛まないように緊張状態を保ったまま浸漬しフィルムを十分に膨潤させた。次にヨウ素／ヨウ化カリウム／水が重量比で０．０２／１．５／１００ の水溶液に浸漬しつつ、一軸延伸を行った。その後、第一のホウ酸処理工程として、ヨウ化カリウム／ホウ酸／水が重量比で１２／４．２／１００ の５５℃水溶液に浸漬処理しつつ原反からの積算延伸倍率が２．３２倍になるまで一軸延伸を行った。次に第二のホウ酸処理工程として、同一組成、温度のホウ酸含有水溶液に浸漬処理しつつ原反からの積算延伸倍率が２．６９倍になるまで一軸延伸を行った。次に、高延伸工程として、同一組成、温度のホウ酸含有水溶液１１で満たされたホウ酸処理槽４を用いて、ガイドロール３としてスポンジガイドロール（スポンジの硬度がＪＩＳショアＣスケールで２５度、密度が０.４２ｇ／ｃｍ3、および表面粗さが２０Ｓ）を介して液中ニップロール２と気中ニップロール２’の周速差により２．０６倍延伸を行った。この時の液中ニップロール２とガイドロール３までの滞留時間Ｔ（浸漬時間）は３秒であった。その後、同一組成の４０℃のホウ酸含有水溶液に浸漬し、続いて５℃の純水で８秒間洗浄し、７０℃で３分乾燥した後、両端部を４０ｍｍスリットして２１０ｍｍ幅の偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２５．９μｍ、最小は２３．５μｍ、最大と最小の差は２．４μｍであった。
なお、以後の実施例及び比較例においても、スリット工程後の偏光フィルムの幅は２１０ｍｍ幅に調整するものとする。
【００４４】
〔実施例２〕
該高延伸処理工程において、液中ニップロール２とガイドロール３までのフィルム１の滞留時間Ｔ（浸漬時間）を１．５秒とし、乾燥後のスリット幅を４６ｍｍとした以外は実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２５．７μｍ、最小は２３．４μｍ、最大と最小の差は２．３μｍであった。
【００４５】
〔実施例３〕
該高延伸処理工程の前までの積算延伸倍率を２．３５倍、高延伸工程における延伸倍率を２．３５倍として一軸延伸を行い、乾燥後のスリット幅を４９ｍｍとした以外は実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２４．７μｍ、最小は２２．６μｍ、最大と最小の差は２．１μｍであった。
【００４６】
〔実施例４〕
該高延伸処理工程の前までの積算延伸倍率を３．２７倍、高延伸工程における延伸倍率を１．７０倍として一軸延伸を行い、乾燥後のスリット幅を３３ｍｍとした以外は実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２８．０μｍ、最小は２４．０μｍ、最大と最小の差は４．０μｍであった。
【００４７】
〔実施例５〕
該高延伸処理工程におけるガイドロール３をゴム硬度がＪＩＳショアＣスケールで８０度、密度が１．３ｇ／ｃｍ3、および表面粗さが０．６ＳであるＮＢＲゴム製のガイドロールとし、乾燥後のスリット幅を３９ｍｍとした以外は実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２６．２μｍ、最小は２３．３μｍ、最大と最小の差は２．９μｍであった。
【００４８】
〔実施例６〕
該高延伸処理工程の後のホウ酸処理工程において、薬液組成がヨウ化カリウム／ホウ酸／水が重量比で９／２．９／１００の４０℃水溶液で、一軸延伸を１．０７倍行い、乾燥後のスリット幅を３０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２４．８μｍ、最小は２２．２μｍ、最大と最小の差は２．６μｍであった。
【００４９】
〔比較例１〕
該高延伸処理工程において、入口側の液中ニップロール２とガイドロール３までの滞留時間Ｔ（浸漬時間）を５秒とし、乾燥後のスリット幅を２５ｍｍとした以外は実施例２と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２９．８μｍ、最小は２４．７μｍ、最大と最小の差は５．１μｍであった。
【００５０】
〔比較例２〕
該高延伸処理工程の前までの積算延伸倍率を４．１６倍、高延伸工程における延伸倍率を１．３３倍として一軸延伸を行い、乾燥後のスリット幅を２２ｍｍとした以外は実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は３１．５μｍ、最小は２５．６μｍ、最大と最小の差は５．９μｍであった。
【００５１】
〔比較例３〕
該高延伸処理工程におけるガイドロール３をステンレススチール製のガイドロールとし、乾燥後のスリット幅を２４ｍｍとした以外は実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２８．８μｍ、最小は２３．５μｍ、最大と最小の差は５．３μｍであった。
【００５２】
上記した実施例１〜５および比較例１、２の結果を以下に示す。
【表１】
上記した表１より、膜厚の最大と最小の差は、実施例３が最小となり、比較例２が最大となった。
【符号の説明】
【００５３】
１ ポリビニルアルコール系フィルム 、 ２ 、２’ニップロール
３ ガイドロール 、 ４ ホウ酸処理槽 、 １１ ホウ酸含有水溶液
Ｔ 滞留時間 、 Ｌ 切断後のフィルム幅
【技術分野】
【０００１】
液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置、プラズマディスプレイ（ＰＤ）及び電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の画像表示装置に使用する偏光フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光フィルムとしては、従来から、ポリビニルアルコール系フィルムに二色性色素を吸着配向させたものが用いられている。すなわち、ヨウ素を二色性色素とするヨウ素系偏光フィルムや、二色性染料を二色性色素とする染料系偏光フィルムなどが知られている。これらの偏光フィルムは、通常、その少なくとも片面、好ましくは両面にポリビニルアルコール系樹脂の水溶液からなる接着剤を介してトリアセチルセルロース等の保護フィルムを貼合して、偏光板とされ、液晶表示装置（ＬＣＤ）として、例えば、液晶テレビ、パソコン用モニター、携帯電話の表示画面等に用いられる
【０００３】
偏光フィルムの製造方法としては、ニップロール、ガイドロールを使用し、ポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬させて膨潤させた後、前記二色性色素で染色し、これを延伸し、ついでヨウ素をフィルムに定着させるためにポリビニルアルコール系フィルムをホウ酸処理（架橋処理）し、水洗した後、乾燥する方法が知られている。この際、処理浴前後のニップロールに周速差を与えてフィルムの延伸を行い、ガイドロールによってフィルムの搬送方向を変更し、処理液へのフィルムの導入、取り出しを行っている。
また、近年では、液晶表示装置の大型化、機能向上及び輝度向上に伴い、それに用いられる偏光フィルムも大型化と同時に、光学特性の向上及び面内均一性の向上が求められている。しかしながら、大型の偏光フィルムを得るためには、広幅の原反フィルムを均一に一軸延伸することが必要であるが、これは実際上、非常に困難な処理であり、面内の均一性と同時に光学特性が悪化する傾向にある。さらに、面内の光学特性が均一でない場合、画像表示装置の形成時に表示ムラが発生する。
【０００４】
上記のような問題を解決するために、特許文献１には、ポリビニルアルコール系フィルムを、２色性の性質をもつヨウ素を含む染色液で染色し、架橋剤で架橋するとともに、前記工程で少なくとも一対のロールを用いて延伸し、前記架橋剤の入った浴を２浴以上設け、２浴目以降の延伸倍率が、前記１浴目の延伸倍率よりも高い延伸率で延伸する偏光フィルムの製造方法が提案されている。しかし、この方法では延伸後にフィルムが収縮し、フィルムの厚みが増し、さらにフィルムの幅が狭まるという問題がある。
一方、特許文献２には、フィルムの湿式延伸工程にて延伸処理時の延伸間距離を縮めることにより広幅のフィルムが製造可能であることが開示されている。しかし、特許文献２の方法では、フィルムが延伸時に破断しやすく、そのため加工安定性に劣るという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２９００２６号公報
【特許文献２】特開２００８−２４１９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする主たる課題は、加工安定性に優れた、より均一で膜厚が薄い偏光フィルムを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、洗浄処理、乾燥処理の順に処理する工程の前または工程中に軸延伸を行う偏光フィルムの製造方法において、３段以上の連続するホウ酸処理工程を有し、該ホウ酸処理工程の３段目以降に、２つのニップロール間の周速差を利用し、且つ少なくとも１つのガイドロールを介して１．５倍以上の一軸延伸を行う高延伸処理工程を設け、該工程における上流側のニップロールから最初のガイドロールに接触するまでのフィルムの滞留時間を４秒以下とすることを特徴とする偏光フィルムの製造方法であって、さらに洗浄処理以降にフィルムの両端部を除去するスリット工程を設け、膜厚の最大と最小の差が５μｍ以下となるようにスリットを行えば、延伸中の偏光フィルムの広幅化を行いつつ、フィルムの破断を減少させ、さらにスリット工程でフィルム両端部を切断除去することで、偏光フィルムの膜厚が均一化できるという新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の偏光フィルムの製造方法は、以下の構成を有する。
（１）ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、洗浄処理、乾燥処理の順に処理する工程の前または工程中に一軸延伸を行う偏光フィルムの製造方法において、３段以上の連続するホウ酸処理工程を有し、該ホウ酸処理工程の３段目以降に、２つのニップロール間の周速差を利用し、且つ少なくとも１つのガイドロールを介して１．５倍以上の一軸延伸を行う高延伸処理工程を設け、該工程における入口側のニップロールからガイドロールに接触するまでのフィルムの滞留時間が４秒以下であり、さらに洗浄処理以降にフィルムの幅方向両端部を除去するスリット工程を設け、膜厚の最大と最小の差が５μｍ以下となるようにスリットを行うことを特徴とする偏光フィルムの製造方法
（２）前記高延伸処理工程において、液中に配置されたフィルム搬送方向に向かって上流側のニップロールと気中に配置された下流側のニップロールの周速差を利用して一軸延伸を行うことを特徴とする（１）に記載の偏光フィルムの製造方法。
（３）前記高延伸処理工程において、ガイドロールがスポンジゴムロールまたはゴムロールである（１）または（２）に記載の偏光フィルムの製造方法。
（４）スポンジゴムロールのスポンジの硬度がＪＩＳショアＣスケールで２０〜６０度、表面粗さが１０〜３０Ｓ及び処理フィルムとの水中における動摩擦係数が０．３〜０．８である（１）から（３）のいずれかに記載の偏光フィルムの製造方法。
（５）ゴムロールの硬度がＪＩＳショアＡスケールで５０〜９０度、表面粗さが０．４〜２．０Ｓ及び処理フィルムとの水中における動摩擦係数が０．３〜０．８である（１）から（３）のいずれかに記載の偏光フィルムの製造方法。
（６）前記高延伸処理工程における延伸倍率が１．７倍以上、総延伸倍率が５．５倍以上６．５倍以下である（１）から（５）のいずれかに記載の製造方法。
（７）前記高延伸処理工程の後に第４のホウ酸処理工程を設け、該工程において１．０５倍以上の一軸延伸を行うことを特徴とする（１）から（６）のいずれかに記載の製造方法。
（８）前記第４のホウ酸処理工程におけるホウ酸濃度が、第３のホウ酸処理工程のホウ酸濃度よりも低いことを特徴とする（１）から（７）のいずれかに記載の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の偏光フィルムの製造方法は、延伸時の破断が少なく、フィルムの膜厚が薄く、厚みが均一な偏光フィルムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明における高延伸処理工程を示す概略図である。
【図２】本発明で行われる偏光フィルムの幅方向における厚さの変化を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（偏光フィルムの製造方法）
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるポリビニルアルコール系フィルムを形成するポリビニルアルコール系樹脂は、通常、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化したものが例示される。ケン化度としては、約８５モル％以上、好ましくは約９０モル％以上、より好ましくは約９９モル％〜１００モル％である。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルのほか、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。共重合可能な他の単量体としては、例えば不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類などが挙げられる。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度としては、約１０００〜１００００、好ましくは約１５００〜５０００程度である。
【００１２】
これらのポリビニルアルコール系樹脂は変性されていてもよく、例えば、アルデヒド類で変性されたポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラールなども使用しうる。通常、偏光フィルム製造の開始材料としては、厚さが約２０μｍ〜１００μｍ、好ましくは約３０μｍ〜８０μｍのポリビニルアルコール系樹脂フィルムの未延伸フィルムを用いる。工業的には、フィルムの幅は約１５００ｍｍ〜６０００ｍｍが実用的である。
この未延伸フィルムを、膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理（架橋処理）、水洗処理の順に処理し、最後に乾燥して得られるポリビニルアルコール系偏光フィルムの厚みは、例えば約５〜５０μｍ程度である。
【００１３】
本発明の偏光フィルムは、二色性色素を吸着配向せしめたポリビニルアルコール系一軸延伸フィルムであるが、その作製方法としては、大きく分けて２つの製造方法がある。１つは、ポリビニルアルコール系フィルムを空気あるいは不活性ガス中で一軸延伸後、膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理および水洗処理の順に溶液処理し、最後に乾燥を行う方法。２つ目の方法は、未延伸のポリビニルアルコール系フィルムを水溶液で膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理および水洗処理の順に溶液処理し、ホウ酸処理工程および／またはその前の工程で湿式にて一軸延伸を行い、最後に乾燥を行う方法である。
【００１４】
本発明において、延伸方法は、公知の方法を採用することができ、フィルムを搬送する２つのニップロール間に周速差をつけて延伸を行うロール間延伸、特許第２７３１８１３号公報に記載のような熱ロール延伸法、テンター延伸法などがある。また、基本的に工程の順序は、上記の通りであるが、処理浴の数や、処理条件などに制約は無い。
また、上記工程に記載の無い工程を別の目的で挿入することも自由であることは言うまでもない。この工程の例として、ホウ酸処理後に、ホウ酸を含まないヨウ化物水溶液による浸漬処理（ヨウ化物処理）またはホウ酸を含まない塩化亜鉛等を含有する水溶液による浸漬処理（亜鉛処理）工程、さらに、水洗処理工程以降で、フィルムの両端部を切断除去して、フィルムの膜厚をより均一にするスリット工程等が挙げられる。
【００１５】
（膨潤処理工程）
膨潤処理は、フィルム表面の異物除去、フィルム中の可塑剤除去、次工程での易染色性の付与、フィルムの可塑化などの目的で行われる。処理条件はこれらの目的が達成できる範囲で、かつ基材フィルムの極端な溶解、失透などの不具合が生じない範囲で決定される。あらかじめ気体中で延伸したフィルムを膨潤させる場合には、例えば約２０〜７０℃、好ましくは約３０〜６０℃の水溶液にフィルムを浸漬して行われる。フィルムの浸漬時間は、約３０〜３００秒、更に好ましくは約６０〜２４０秒程度である。はじめから未延伸の原反フィルムを膨潤させる場合には、例えば約１０〜５０℃、好ましくは約２０〜４０℃の水溶液にフィルムを浸漬して行われる。フィルムの浸漬時間は、約３０〜３００秒、更に好ましくは約６０〜２４０秒程度である。
【００１６】
膨潤処理工程では、フィルムが幅方向に膨潤してフィルムにシワが入るなどの問題が生じやすいので、拡幅ロール（エキスパンダーロール）、スパイラルロール、クラウンロール、クロスガイダー、ベンドバー、テンタークリップなど公知の拡幅装置でフィルムのシワを取りつつフィルムを搬送することが好ましい。浴中のフィルム搬送を安定化させる目的で、膨潤浴中での水流を水中シャワーで制御したり、ＥＰＣ装置（Edge Position Control装置：フィルムの端部を検出し、フィルムの蛇行を防止する装置）などを併用したりすることも有用である。本工程では、フィルムの走行方向にもフィルムが膨潤拡大するので、搬送方向のフィルムのたるみを無くすために、例えば処理槽前後の搬送ロールの速度をコントロールするなどの手段を講ずることが好ましい。また、使用する膨潤処理浴は、純水の他、ホウ酸（特開平１０−１５３７０９号公報に記載）、塩化物（特開平０６−２８１８１６号公報に記載）、無機酸、無機塩、水溶性有機溶媒、アルコール類などを約０．０１重量％〜１０重量％の範囲で添加した水溶液も使用可能である。
【００１７】
（染色工程）
二色性色素による染色工程は、フィルムに二色性色素を吸着、配向させるなどの目的で行われる。処理条件はこれらの目的が達成できる範囲で、かつ基材フィルムの極端な溶解、失透などの不具合が生じない範囲で決定される。二色性色素としてヨウ素を用いる場合、例えば、約１０℃〜４５℃、好ましくは約２０℃〜３５℃の温度で、かつ重量比でヨウ素／ＫＩ／水＝約０．００３〜０．２／約０．１〜１０／１００の濃度で約３０秒〜６００秒、好ましくは約６０秒〜３００秒浸漬処理を行う。ヨウ化カリウムに代えて、他のヨウ化物、例えばヨウ化亜鉛などを用いてもよい。また、他のヨウ化物をヨウ化カリウムと併用しても良い。また、ヨウ化物以外の化合物、例えばホウ酸、塩化亜鉛、塩化コバルトなどを共存させてもよい。ホウ酸を添加する場合、ヨウ素を含む点で下記のホウ酸処理と区別される。水１００重量部に対し、ヨウ素を約０．００３重量部以上含んでいるものであれば染色槽と見なせる。
【００１８】
二色性色素として水溶性二色性染料を用いる場合、例えば約２０℃〜８０℃、好ましくは約３０℃〜７０℃の温度で、かつ重量比で二色性染料／水＝約０．００１〜０．１／１００の濃度で約３０秒〜６００秒、好ましくは約６０秒〜３００秒浸漬処理を行う。使用する二色性染料の水溶液は、染色助剤などを有していてもよく、例えば硫酸ナトリウムなどの無機塩、界面活性剤などを含有していてもよい。二色性染料は単独でもよいし、２種類以上の二色性染料を同時に用いることもできる。
【００１９】
前記したように染色槽でフィルムを延伸させてもよい。延伸は染色槽の前後のニップロールに周速差を持たせるなどの方法で行われる。また、膨潤工程と同様に、拡幅ロール（エキスパンダーロール）、スパイラルロール、クラウンロール、クロスガイダー、ベンドバーなどを、染色浴中および／または浴出入り口に設置することもできる。
【００２０】
（ホウ酸処理工程）
ホウ酸処理は、水１００重量部に対してホウ酸を約１〜１０重量部、含有する水溶液に、二色性色素で染色したポリビニルアルコール系フィルムを浸漬することにより行われる。二色性色素がヨウ素の場合、ヨウ化物を約１〜３０重量部含有させることが好ましい。
ヨウ化物としてはヨウ化カリウム、ヨウ化亜鉛などが挙げられる。また、ヨウ化物以外の化合物、例えば塩化亜鉛、塩化コバルト、塩化ジルコニウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、硫酸ナトリウムなどを共存させても良い。
このホウ酸処理は、架橋による耐水化や色相調整（青味がかるのを防止する等）等のために実施される。架橋による耐水化のための場合には、必要に応じて、ホウ酸以外に、またはホウ酸と共に、グリオキザール、グルタルアルデヒドなどの架橋剤も使用することができる。
なお、耐水化のためのホウ酸処理を、耐水化処理、架橋処理、固定化処理などの名称で呼称する場合もある。また、色相調整のためのホウ酸処理を、補色処理、再染色処理などの名称で呼称する場合もある。
【００２１】
このホウ酸処理は、その目的によって、ホウ酸およびヨウ化物の濃度、処理浴の温度を適宜変更して行なわれる。
耐水化のためのホウ酸処理、色相調整のためのホウ酸処理は特に区別されるものではないが、下記の条件で実施される。
原反フィルムを膨潤、染色、ホウ酸処理をする場合で、ホウ酸処理が架橋による耐水化を目的としている時は、水１００重量部に対してホウ酸を約３〜１０重量部、ヨウ化物を約１〜２０重量部含有するホウ酸処理浴を使用し、通常、約５０℃〜７０℃、好ましくは約５３℃〜６５℃の温度で行われる。浸漬時間は、通常、約１０〜６００秒程度、好ましくは２０〜３００秒、より好ましくは２０〜２００秒である。
なお、予め延伸したフィルムを染色、ホウ酸処理を行う場合、ホウ酸処理浴の温度は、通常、約５０℃〜８５℃、好ましくは約５５℃〜８０℃である。
【００２２】
耐水化のためのホウ酸処理後、色相調整のためのホウ酸処理を行っても良い。例えば二色性染料がヨウ素の場合、この目的のためには、水１００重量部に対してホウ酸を約１〜５重量部、ヨウ化物を約３〜３０重量部含有するホウ酸処理浴を使用し、通常、約１０℃〜４５℃の温度で行われる。浸漬時間は、通常、１〜３００秒程度、好ましくは２〜１００秒である。
【００２３】
これらのホウ酸処理は複数の工程で行っても良く、本発明では、３段以上の工程で行われる。この場合、使用する各ホウ酸処理槽の水溶液組成、温度は上記の範囲内で同じであっても、異なっていてもよい。また、上記耐水化のためのホウ酸処理、色相調整のためのホウ酸処理をそれぞれ複数の工程で行っても良い。
【００２４】
（洗浄処理）
ホウ酸処理後、洗浄処理（水洗処理）される。洗浄処理は、例えば、耐水化および/または色調調整のためにホウ酸処理したポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬、水をシャワーとして噴霧、あるいは浸漬と噴霧を併用することによって行われる。水洗処理における水の温度は、通常、約２〜４０℃程度であり、浸漬時間は約２〜１２０秒程度であるのがよい。
その後、ポリビニルアルコール系フィルムを洗浄し、乾燥炉中で約４０〜１００℃の温度で約６０〜６００秒乾燥させることにより、偏光フィルムを得ることができる。
なお、本発明は、後述するが、偏光フィルムの膜厚をより均一にするための、両端部を切断するスリット工程を、洗浄処理工程以降に設けるものである。
【００２５】
（一軸延伸）
本発明は、少なくとも１本のガイドロールを有する３段以上の連続するホウ酸処理工程を有し、該ホウ酸処理工程の３段目以降において、フィルム搬送方向の上流側のニップロールと下流側のニップロールの間で、２つのニップロールの周速差を利用して、ホウ酸含有水溶液中で湿式延伸法にて一軸延伸を行うものである。
【００２６】
ホウ酸処理工程の３段目以降に、高延伸処理工程が設けられる。図１は該高延伸工程を示しており、同図に示すように、ホウ酸含有水溶液１１を入れたホウ酸処理槽４は、ポリビニルアルコール系フィルム１の搬送方向の上流側に設置されたニップロール２と、下流側に設置されたニップロール２’と、それらの間に設置されたガイドロール３とを備える。
上記ニップロール２、２’はそれらの間の周速差を利用してポリビニルアルコール系フィルム１を一軸延伸するものである。この時、上流側のニップロール２はホウ酸含有水溶液１１の液中で、下流側のニップロール２’はホウ酸含有水溶液１１より上の空気中で、それぞれポリビニルアルコール系フィルム１を挟着し延伸するように構成されている。ガイドロール３も液中に浸漬されている。
本発明では、ニップロール２、２’間での一軸延伸は１．５倍以上、好ましくは１．５〜２．７倍、より好ましくは１．７〜２．５倍であるのがよい。
該高延伸処理工程におけるフィルム搬送方向の上流側のニップロール２からガイドロール３に接触するまでのフィルムの滞留時間は４秒以下である。
【００２７】
また、高延伸処理工程におけるフィルム搬送方向に向かって上流側のニップロール２から（正確にはロール同士の接触点から）ガイドロール３に接触するまでのフィルムの滞留時間Ｔは４秒以下であることが好ましい。これは、フィルムの滞留時間が４秒以上である場合、フィルムの膜厚が薄くなり、破断する可能性があるためである。上記滞在時間Ｔは０．５〜３秒であるのが、より好ましい。滞留時間Ｔを４秒以下に調整するには、例えばフィルムの搬送速度を制御したり、ニップロール２とガイドロール３の距離を調整するなどすればよい。
【００２８】
本発明の高延伸処理工程では、フィルムに高延伸処理を行いながら、ホウ含有水溶液１１に浸漬させるため、フィルム搬送方向に向かって上流側のニップロール２はホウ酸含有水溶液１１中に、また下流側のニップロール２’は気中にそれぞれ設置するのがよい。尚、特に限定されないが、この際にガイドロール３もフィルムの浸漬時間を長くするため、液中にあるのが好ましい。
【００２９】
本発明で使用するガイドロール３としては、スポンジゴムロールまたはゴムロールが用いられる。
【００３０】
スポンジロールとしては、スポンジの硬度がＪＩＳ Ｋ ６３０１の試験方法で測定したＪＩＳショアＣスケールで２０〜６０度、より好ましくは２５〜５０度、表面粗さがＪＩＳ Ｂ ０６０１（表面粗さ）の粗さ曲線の局部山頂の平均間隔Ｓで表して約１０〜３０Ｓ、より好ましくは約１５〜２５Ｓ、および処理フィルムとの水中における動摩擦係数が０．３〜０．８、より好ましくは０．４〜０．８であることが好ましい。
【００３１】
また、ガイドロールが、ゴムロールである場合、ゴムロールの硬度が、ＪＩＳショアＡスケールで５０〜９０度、より好ましくは７０〜８０度、表面粗さがＪＩＳ Ｂ ０６０１（表面粗さ）の粗さ曲線の局部山頂の平均間隔Ｓで表して０．１〜５Ｓ、より好ましくは０．５〜１Ｓ、及び処理フィルムとの水中における動摩擦係数が０.３〜０.８、より好ましくは０．４〜０．８であることが好ましい。
【００３２】
なお、処理液中のガイドロールとして、例えばステンレス製のロールを用いた場合は、スリップしてしまい、フィルムの拘束力が落ち、一軸延伸の効果が弱くなってしまう事などが挙げられる。
【００３３】
本発明における最終的な総積算延伸倍率は、５．５〜６．５倍、好ましくは５．６〜６．３倍であるのがよい。
【００３４】
本発明では、前記した高延伸処理工程の後に、さらに偏光フィルムの厚みを薄く、また、偏光フィルムの性能をより良くするために、第４のホウ酸処理工程を設け、該工程においてフィルムは１．０５倍以上、より好ましくは１．０７倍以上の一軸延伸を行うのがよい。該工程は、偏光フィルムの洗浄工程より前に設けるのが好ましい。
【００３５】
上記の高延伸処理工程後の第４のホウ酸処理工程におけるホウ酸濃度は、第３のホウ酸処理工程の濃度よりも低いことが好ましく、ホウ酸濃度の低いホウ酸含有水溶液での処理によりフィルム中のホウ素量を調整することで、フィルムの膜厚、幅の調整が可能となる。濃度が高いとフィルムにホウ酸含有水溶液が定着しやすい。
【００３６】
延伸処理後のそれぞれの工程において、フィルムの張力がそれぞれ実質的に一定になるように張力制御を行ってもよい。
ホウ酸処理後に、上記したヨウ化物処理または亜鉛処理を行う場合には、これらの工程についても張力制御を行う。
【００３７】
それぞれの工程における張力は同じであっても良く、異なっていても良い。
張力制御におけるフィルムへの張力は、特に限定されるものではなく、単位幅当たり、約１５０Ｎ／ｍ〜２０００Ｎ／ｍ、好ましくは約６００Ｎ／ｍ〜１５００Ｎ／ｍの範囲内で適宜設定される。張力が約１５０Ｎ／ｍを下回ると、フィルムにシワなどができやすくなる。一方、張力が約２０００Ｎ／ｍを超えると、フィルムの破断やベアリングの磨耗による低寿命化などの問題が生じる。また、この単位幅当たりの張力は、その工程の入口付近のフィルム幅と張力検出器の張力値から算出する。
なお、張力制御を行った場合に、不可避的に若干延伸・収縮される場合があるが、本発明においては、これは延伸処理に含めない。
【００３８】
本発明では、フィルムの洗浄処理工程以降にて、フィルムの両端部を切断除去するスリット工程を設けている。このスリット工程は、偏光フィルムをより均一な膜厚にするための工程であり、特に限定されないが、エアーカッターや高圧の水を噴射する等の方法にて切断除去するものである。
なお、上記スリット工程は、洗浄処理工程から乾燥処理工程の前後のいずれかで行うことができる。
【００３９】
（フィルムの膜厚）
図２は、偏光フィルムの厚みを縦軸、フィルムの幅方向を横軸とし、本発明に係る偏光フィルムをＡ、本発明における高延伸処理工程を有しない従来技術を用いて製造された偏光フィルムをＢで表した時、それらの厚さ分布を模式的に示している。また、Ｌは、スリット工程で切断された後のフィルムの幅を示している。
図２から明らかなように、本発明の製造方法で得られるフィルムＡは、両端部を除いて、フィルムＢより厚みが薄く、かつほぼ均一な厚さになっている。従って、本発明の製造方法においては、スリット後のフィルム厚さの（最大値−最小値）を５μｍ以下の範囲にすることができ、しかも広幅であるため、製品歩留りも向上する。
これに対して、フィルムＢは、フィルムＡと同じスリット幅（Ｌ）でスリットしても、スリット後のフィルム厚さの（最大値−最小値）が５μｍを超えると共に、全体の厚さも厚くなっている。
本発明では、このように、高延伸処理工程により、膜厚が薄く、均一なフィルムを製造することができる。
【００４０】
このようにして製造された偏光フィルムの少なくとも片面に保護フィルムを接着剤で貼合して偏光板が得られる。
保護フィルムとしては、例えば、トリアセチルセルロースやジアセチルセルロースのようなアセチルセルロース系樹脂からなるフィルム、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステル系樹脂からなるフィルム、ポリカーボネート系樹脂からなるフィルム、シクロオレフィン系樹脂からなるフィルム、アクリル系樹脂フィルム、ポリプロピレンフィルムが挙げられる。
【００４１】
接着剤と偏光フィルム及び／又は保護フィルムとの接着性を向上させるために、偏光フィルム及び／又は保護フィルムに、コロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、紫外線照射、プライマー塗布処理、ケン化処理などの表面処理を施してもよい。
【実施例】
【００４２】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら制限されるものではない。
【００４３】
〔実施例１〕
厚さ７５μｍ 、幅４５０ｍｍのポリビニルアルコール系フィルム１（クラレビニロンＶＦ−ＰＳ＃７５００、重合度２,４００ 、ケン化度９９.９モル％以上 ）を３０℃の純水に、フィルムが弛まないように緊張状態を保ったまま浸漬しフィルムを十分に膨潤させた。次にヨウ素／ヨウ化カリウム／水が重量比で０．０２／１．５／１００ の水溶液に浸漬しつつ、一軸延伸を行った。その後、第一のホウ酸処理工程として、ヨウ化カリウム／ホウ酸／水が重量比で１２／４．２／１００ の５５℃水溶液に浸漬処理しつつ原反からの積算延伸倍率が２．３２倍になるまで一軸延伸を行った。次に第二のホウ酸処理工程として、同一組成、温度のホウ酸含有水溶液に浸漬処理しつつ原反からの積算延伸倍率が２．６９倍になるまで一軸延伸を行った。次に、高延伸工程として、同一組成、温度のホウ酸含有水溶液１１で満たされたホウ酸処理槽４を用いて、ガイドロール３としてスポンジガイドロール（スポンジの硬度がＪＩＳショアＣスケールで２５度、密度が０.４２ｇ／ｃｍ3、および表面粗さが２０Ｓ）を介して液中ニップロール２と気中ニップロール２’の周速差により２．０６倍延伸を行った。この時の液中ニップロール２とガイドロール３までの滞留時間Ｔ（浸漬時間）は３秒であった。その後、同一組成の４０℃のホウ酸含有水溶液に浸漬し、続いて５℃の純水で８秒間洗浄し、７０℃で３分乾燥した後、両端部を４０ｍｍスリットして２１０ｍｍ幅の偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２５．９μｍ、最小は２３．５μｍ、最大と最小の差は２．４μｍであった。
なお、以後の実施例及び比較例においても、スリット工程後の偏光フィルムの幅は２１０ｍｍ幅に調整するものとする。
【００４４】
〔実施例２〕
該高延伸処理工程において、液中ニップロール２とガイドロール３までのフィルム１の滞留時間Ｔ（浸漬時間）を１．５秒とし、乾燥後のスリット幅を４６ｍｍとした以外は実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２５．７μｍ、最小は２３．４μｍ、最大と最小の差は２．３μｍであった。
【００４５】
〔実施例３〕
該高延伸処理工程の前までの積算延伸倍率を２．３５倍、高延伸工程における延伸倍率を２．３５倍として一軸延伸を行い、乾燥後のスリット幅を４９ｍｍとした以外は実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２４．７μｍ、最小は２２．６μｍ、最大と最小の差は２．１μｍであった。
【００４６】
〔実施例４〕
該高延伸処理工程の前までの積算延伸倍率を３．２７倍、高延伸工程における延伸倍率を１．７０倍として一軸延伸を行い、乾燥後のスリット幅を３３ｍｍとした以外は実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２８．０μｍ、最小は２４．０μｍ、最大と最小の差は４．０μｍであった。
【００４７】
〔実施例５〕
該高延伸処理工程におけるガイドロール３をゴム硬度がＪＩＳショアＣスケールで８０度、密度が１．３ｇ／ｃｍ3、および表面粗さが０．６ＳであるＮＢＲゴム製のガイドロールとし、乾燥後のスリット幅を３９ｍｍとした以外は実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２６．２μｍ、最小は２３．３μｍ、最大と最小の差は２．９μｍであった。
【００４８】
〔実施例６〕
該高延伸処理工程の後のホウ酸処理工程において、薬液組成がヨウ化カリウム／ホウ酸／水が重量比で９／２．９／１００の４０℃水溶液で、一軸延伸を１．０７倍行い、乾燥後のスリット幅を３０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２４．８μｍ、最小は２２．２μｍ、最大と最小の差は２．６μｍであった。
【００４９】
〔比較例１〕
該高延伸処理工程において、入口側の液中ニップロール２とガイドロール３までの滞留時間Ｔ（浸漬時間）を５秒とし、乾燥後のスリット幅を２５ｍｍとした以外は実施例２と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２９．８μｍ、最小は２４．７μｍ、最大と最小の差は５．１μｍであった。
【００５０】
〔比較例２〕
該高延伸処理工程の前までの積算延伸倍率を４．１６倍、高延伸工程における延伸倍率を１．３３倍として一軸延伸を行い、乾燥後のスリット幅を２２ｍｍとした以外は実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は３１．５μｍ、最小は２５．６μｍ、最大と最小の差は５．９μｍであった。
【００５１】
〔比較例３〕
該高延伸処理工程におけるガイドロール３をステンレススチール製のガイドロールとし、乾燥後のスリット幅を２４ｍｍとした以外は実施例１と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの膜厚の最大は２８．８μｍ、最小は２３．５μｍ、最大と最小の差は５．３μｍであった。
【００５２】
上記した実施例１〜５および比較例１、２の結果を以下に示す。
【表１】
上記した表１より、膜厚の最大と最小の差は、実施例３が最小となり、比較例２が最大となった。
【符号の説明】
【００５３】
１ ポリビニルアルコール系フィルム 、 ２ 、２’ニップロール
３ ガイドロール 、 ４ ホウ酸処理槽 、 １１ ホウ酸含有水溶液
Ｔ 滞留時間 、 Ｌ 切断後のフィルム幅
【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を膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、洗浄処理、乾燥処理の順に処理する工程の前または工程中に一軸延伸を行う偏光フィルムの製造方法において、３段以上の連続するホウ酸処理工程を有し、該ホウ酸処理工程の３段目以降に、２つのニップロール間の周速差を利用し、且つ少なくとも１つのガイドロールを介して１．５倍以上の一軸延伸を行う高延伸処理工程を設け、該工程における入口側のニップロールからガイドロールに接触するまでのフィルムの滞留時間が４秒以下であり、さらに洗浄処理以降にフィルムの幅方向両端部を除去するスリット工程を設け、膜厚の最大と最小の差が５μｍ以下となるようにスリットを行うことを特徴とする偏光フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記高延伸処理工程において、液中に配置されたフィルム搬送方向に向かって上流側のニップロールと気中に配置された下流側のニップロールの周速差を利用して一軸延伸を行うことを特徴とする請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記高延伸処理工程において、ガイドロールがスポンジゴムロールまたはゴムロールである請求項１または２に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項４】
スポンジゴムロールのスポンジの硬度がＪＩＳショアＣスケールで２０〜６０度、表面粗さが１０〜３０Ｓ及び処理フィルムとの水中における動摩擦係数が０．３〜０．８である請求項３に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項５】
ゴムロールの硬度がＪＩＳショアＡスケールで５０〜９０度、表面粗さが０．４〜２．０Ｓ及び処理フィルムとの水中における動摩擦係数が０．３〜０．８である請求項３に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項６】
前記高延伸処理工程における延伸倍率が１．７倍以上、総延伸倍率が５．５倍以上６．５倍以下である請求項１から５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
前記高延伸処理工程の後に第４のホウ酸処理工程を設け、該工程において１．０５倍以上の一軸延伸を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項８】
前記第４のホウ酸処理工程におけるホウ酸濃度が、第３のホウ酸処理工程のホウ酸濃度よりも低いことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１】
ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、洗浄処理、乾燥処理の順に処理する工程の前または工程中に一軸延伸を行う偏光フィルムの製造方法において、３段以上の連続するホウ酸処理工程を有し、該ホウ酸処理工程の３段目以降に、２つのニップロール間の周速差を利用し、且つ少なくとも１つのガイドロールを介して１．５倍以上の一軸延伸を行う高延伸処理工程を設け、該工程における入口側のニップロールからガイドロールに接触するまでのフィルムの滞留時間が４秒以下であり、さらに洗浄処理以降にフィルムの幅方向両端部を除去するスリット工程を設け、膜厚の最大と最小の差が５μｍ以下となるようにスリットを行うことを特徴とする偏光フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記高延伸処理工程において、液中に配置されたフィルム搬送方向に向かって上流側のニップロールと気中に配置された下流側のニップロールの周速差を利用して一軸延伸を行うことを特徴とする請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記高延伸処理工程において、ガイドロールがスポンジゴムロールまたはゴムロールである請求項１または２に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項４】
スポンジゴムロールのスポンジの硬度がＪＩＳショアＣスケールで２０〜６０度、表面粗さが１０〜３０Ｓ及び処理フィルムとの水中における動摩擦係数が０．３〜０．８である請求項３に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項５】
ゴムロールの硬度がＪＩＳショアＡスケールで５０〜９０度、表面粗さが０．４〜２．０Ｓ及び処理フィルムとの水中における動摩擦係数が０．３〜０．８である請求項３に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項６】
前記高延伸処理工程における延伸倍率が１．７倍以上、総延伸倍率が５．５倍以上６．５倍以下である請求項１から５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
前記高延伸処理工程の後に第４のホウ酸処理工程を設け、該工程において１．０５倍以上の一軸延伸を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項８】
前記第４のホウ酸処理工程におけるホウ酸濃度が、第３のホウ酸処理工程のホウ酸濃度よりも低いことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１８６０８５（Ｐ２０１１−１８６０８５Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４９８５４（Ｐ２０１０−４９８５４）
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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