説明

偏光性積層フィルムおよび偏光板の製造方法

【課題】薄膜でかつ高性能な偏光性積層フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】基材フィルムと、当該基材フィルムの一方の面に形成された偏光子層とを備える偏光性積層フィルムの製造方法であって、基材フィルムの一方の面にポリビニルアルコール系樹脂からなる樹脂層を形成して積層フィルムを得る樹脂層形成工程と、積層フィルムを、自由端一軸延伸を行なう延伸工程と、積層フィルムの樹脂層を二色性色素で染色して偏光子層を形成する染色工程と、をこの順で有し、延伸工程において、自由端一軸延伸する前の積層フィルムの幅W1と、自由端一軸延伸を行なった後の積層フィルムの幅W2とが以下の式(1)の関係を満たす。
(W1−W2)÷W1×100≧40 式(1)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、偏光性積層フィルムおよび偏光板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
偏光板は、液晶表示装置における偏光の供給素子として、また偏光の検出素子として、広く用いられている。かかる偏光板として、従来より、ポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光フィルムにトリアセチルセルロースからなる保護フィルムを接着したものが使用されているが、近年、液晶表示装置のノート型パーソナルコンピュータや携帯電話などモバイル機器への展開、さらには大型テレビへの展開などに伴い、薄肉軽量化が求められている。
【0003】
偏光板は、通常、偏光フィルムを2枚の保護フィルムで挟む構成となっているが、偏光板の薄肉化のために、保護フィルムを2枚から1枚に減らしたり(特許文献1)、あるいは保護フィルムの厚みを薄くしたりする方法が提案されてきた。
【0004】
しかしながら、偏光フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂のフィルム原反(通常、厚み75μm程度)を延伸、染色して製造しており、延伸後のフィルムの厚みは、通常30μm程度である。これ以上の薄膜化は、延伸時のフィルムが破断し易くなる等の生産性の問題があり困難であった。
【0005】
偏光板の製造方法の他の一例として、基材フィルムの表面にポリビニルアルコール系樹脂を含む溶液を塗布して樹脂層を設けた後、基材フィルムと樹脂層からなる積層フィルムを延伸し、次いで染色して、樹脂層から偏光子層を形成し、偏光子層を有する偏光性積層フィルムを得る方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。これをそのまま偏光板として利用したり、該フィルムに保護フィルムを貼合した後、基材フィルムを剥離したものを偏光板として利用したりする方法が開示されている。この方法においては、基材上へのコーティングによりポリビニルアルコール系樹脂層を形成するために、ポリビニルアルコール系樹脂のフィルム原反を用いる場合よりも格段に薄い偏光子層が得られ、基材とポリビニルアルコール系樹脂層が一体となっているため延伸時の破断が少ないというメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2009−181042号公報
【特許文献2】特開2000−338329号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献2では、延伸倍率が5倍以下と比較的低倍率であることもあり、得られる偏光性積層フィルムおよび偏光板の性能が十分でない場合があるという問題点があった。
【0008】
本発明は、薄膜でかつ高性能な偏光性積層フィルムおよび偏光板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、基材フィルムと、当該基材フィルムの一方の面に形成された偏光子層とを備える偏光性積層フィルムの製造方法であって、基材フィルムの一方の面にポリビニルアルコール系樹脂からなる樹脂層を形成して積層フィルムを得る樹脂層形成工程と、積層フィルムを、自由端一軸延伸を行なう延伸工程と、積層フィルムの樹脂層を二色性色素で染色して偏光子層を形成する染色工程と、をこの順で有し、延伸工程において、自由端一軸延伸する前の積層フィルムの幅W1と、自由端一軸延伸を行なった後の積層フィルムの幅W2とが以下の式(1)の関係を満たす製造方法を提供する。
【0010】
(W1−W2)÷W1×100≧40 式(1)
【0011】
上記延伸工程において自由端一軸延伸は、積層フィルムを周速度の異なる二つのロール対間で搬送することにより行ない、二つのロール対間の距離Lが以下の式(2)の関係を満たすことが好ましい。
【0012】
W1÷L≦1.0 式(2)
【0013】
また、上記延伸工程において、好ましくは、二つのロール対の周速度の比は5倍超である。
【0014】
上記製造方法に用いられる基材フィルムは、好ましくはポリオレフィン系樹脂からなる。
【0015】
上記樹脂層形成工程において、樹脂層を厚さが3μm超えかつ30μm以下となるように形成することが好ましい。また、偏光性積層フィルムの偏光子層の厚さは、1.5μm〜15μmであることが好ましい。
【0016】
さらに本発明は、偏光子層と、偏光子層の一方の面に貼合された保護フィルムとを備える偏光板の製造方法であって、上記製造方法により偏光性積層フィルムを製造した後、偏光性積層フィルムにおける偏光子層の基材フィルム側の面とは反対側の面に保護フィルムを貼合する保護フィルム貼合工程と、偏光性積層フィルムから基材フィルムを剥離する基材フィルム剥離工程と、をこの順で有する製造方法を提供する。
【発明の効果】
【0017】
本発明の製造方法によれば、薄くて光学性能の良好な偏光性積層フィルムおよび偏光板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の偏光性積層フィルムの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図2】本発明の方法における延伸工程の一実施形態を示す模式図である。
【図3】本発明の偏光板の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る偏光性積層フィルムの製造方法および偏光板の製造方法の好ましい実施形態を詳細に説明する。
【0020】
[偏光性積層フィルムの製造方法]
図1は、本発明に係る偏光性積層フィルムの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。本実施形態で製造する偏光性積層フィルムは、基材フィルムと、基材フィルムの一方の面に形成された偏光子層とを備える。本実施形態の偏光性積層フィルムの製造方法では、基材フィルムの一方の面にポリビニルアルコール系樹脂からなる樹脂層を形成して積層フィルムを得る樹脂層形成工程(S10)と、当該積層フィルムを自由端一軸延伸する延伸工程(S20)と、当該積層フィルムの樹脂層を二色性色素で染色して偏光子層を形成する染色工程(S30)を順に実施する。
【0021】
本明細書においては、基材フィルムの一方の面にポリビニルアルコール系樹脂からなる樹脂層(以下、「ポリビニルアルコール系樹脂層」ともいう)が形成された積層体を「積層フィルム」、偏光子としての機能を有するポリビニルアルコール系樹脂層を「偏光子層」、基材フィルムの一方の面に偏光子層を備えた積層体を「偏光性積層フィルム」という。そして、偏光子層の一方の面に保護フィルムを備えた積層体を「偏光板」という。
【0022】
<延伸工程(S20)>
ここでは、基材フィルムおよびポリビニルアルコール系樹脂層からなる積層フィルムを自由端一軸延伸する。
【0023】
延伸工程(S20)においては、自由端一軸延伸を行なう前の積層フィルムの幅W1と、自由端一軸延伸を行なった後の積層フィルムの幅W2とが以下の式(1):
(W1−W2)÷W1×100≧40 式(1)
の関係を満たすようにする。
【0024】
式(1)における左辺の(W1−W2)は、自由端一軸延伸を行なう前の積層フィルムの幅W1と、自由端一軸延伸を行なった後の積層フィルムの幅W2との差、すなわち自由端一軸延伸によるネックイン幅である。本明細書では、このネックイン幅の延伸前の積層フィルムの幅W1に対する割合である式(1)の左辺で求められる値を「ネックイン割合」という。ネックイン割合が上記の式(1)の関係を満たさない場合、すなわち40%未満の場合、ポリビニルアルコール系樹脂層が十分に配向しないため、結果として、偏光子層の偏光度が十分に高くならない不具合を生じることがある。
【0025】
なお、ネックイン割合は、好ましくは40〜70%であり、さらに好ましくは50〜65%である。ネックイン割合が70%を超える場合、積層フィルムの破断が生じ易くなるため、後工程での加工性・ハンドリング性が低下するおそれがある。延伸工程(S20)における延伸処理は、一段での延伸に限定されることはなく多段で行うこともできる。多段で行う場合は、上記したネックイン割合は、延伸処理の全段を合わせてのネックイン割合とする。
【0026】
延伸工程(S20)において、自由端一軸延伸は、積層フィルムを周速度の異なる二つのロール対間で搬送する(周速度の遅いロール対から周速度の速いロール対へ搬送する)ことにより行なうことが好ましい。
【0027】
図2は、延伸工程(S20)において、積層フィルムを周速度の異なる二つのロール対間で搬送して長手方向に自由端一軸延伸を行なう様子を示す模式図である。図2において、積層フィルム1は、第1ロール対2および第2ロール対3の間を矢印の方向に搬送される。搬送方向の上流にある第1ロール対2の周速度の方が、搬送方向の下流にある第2ロール対3の周速度より遅いため、二つのロール対2,3間を搬送される際に積層フィルム1は搬送方向に自由端一軸延伸される。第1ロール対2は、周速度が同一の二つのニップロール2a,2bからなり、二つのニップロール2a,2b間に積層フィルム1を挟持して回転により搬送する。第2ロール対3は、周速度が同一の二つのニップロール3a,3bからなり、二つのニップロール3a,3b間に積層フィルム1を挟持して回転により搬送する。二つのロール対2,3間に配置される加熱装置4は、加熱装置4内の延伸ゾーンを所定の延伸温度に維持して搬送中の積層フィルム1を加熱する。
【0028】
第1ロール対2を通過する前の積層フィルム1、すなわち自由端一軸延伸を行なう前の積層フィルム1の幅をW1、第2ロール対3を通過した後の積層フィルム1、すなわち自由端一軸延伸を行なった後の積層フィルム1の幅をW2とすると、これらが上記の式(1)の関係を満たすように、ロール対2,3の周速度、二つのロール対2,3間の距離L、延伸温度等を調整する。
【0029】
二つのロール対2,3間の距離Lは、好ましくは以下の式(2):
W1÷L≦1.0 式(2)
の関係を満たすようにする。
【0030】
式(2)の関係を満たさない場合、式(1)の関係を満たすように延伸を行なうことは困難である。より好ましくは式(2)の左辺の値が0.5以下となるようにする。
【0031】
第2ロール対3の周速度は、好ましくは第1ロール対2の周速度の5倍超である。なお、周速度の異なる二つのロール対間を搬送することにより自由端一軸延伸を行なう場合、本明細書においては、この二つのロール対間の周速度の比を延伸倍率とする。延伸工程(S20)における延伸倍率は、好ましくは、5倍超かつ17倍以下である。
【0032】
第2ロール対3の周速度と第1ロール対2の周速度の差は、0.5m/分〜140m/分の範囲が好ましく、1.0m/分〜100m/分の範囲がより好ましく、3.0m/分〜79m/分の範囲がさらに好ましい。ここで、第2ロール対3の周速度は0.6m/分〜200m/分の範囲が好ましく、5.0m/分〜80m/分の範囲がさらに好ましい。0.6m/分未満では生産性に乏しく、200m/分を超える場合ハンドリングが困難となる。
【0033】
なお、図2に示す装置においては、第1ロール対2と第2ロール対3の間にガイドロール等のロールをさらに設置してもよい。第1ロール対2と第2ロール対3間の距離Lが長くなる場合は搬送される積層フィルム1の蛇行を抑えることができるので好ましい。
【0034】
延伸工程(S20)においては、積層フィルムを加熱する。加熱方法は、ヒーター加熱法(赤外線ヒーター、ハロゲンヒーター、パネルヒーター等を積層フィルムの上、下に設置し輻射熱で加熱)、ロール自身を加熱する方法、ゾーン加熱法(たとえば、熱風を吹き込み所定の温度に調温した延伸ゾーン内で加熱)でもよい。本発明では、延伸温度の均一性の観点からゾーン加熱法が好ましい。この場合、二つのロール対は調温した延伸ゾーン内に設置してもよく、延伸ゾーン外に設置してもよいが、積層フィルムとロールとの粘着を防止するために延伸ゾーン外に設置する方が好ましい。延伸温度とは、ゾーン加熱法の場合、ゾーン内の雰囲気温度を意味し、またヒーター加熱法においても炉内で加熱を行なう場合は炉内の雰囲気温度を意味する。またロール自身を加熱する方法の場合は、ロールの表面温度を意味する。
【0035】
積層フィルムに対して、延伸工程(S20)における加熱の前に予熱を行なってもよい。予熱は、上記した積層フィルムの加熱方法のいずれをも用いることができる。予熱は、上流側のロール対を通過する前、通過中、通過後のいずれのタイミングで行なってもよい。予熱の温度としては、延伸温度より50℃以上低い温度が好ましい。予熱された状態で上流側のロール対を通過する場合、予熱温度が高すぎると上流側のロール対で延伸されてしまい、充分なネックインが得られない可能性がある。
【0036】
積層フィルムに対して、延伸工程(S20)における延伸後に熱固定処理を行なってもよい。熱固定の温度としては、適宜決定されるが、延伸温度の−0℃〜−80℃の範囲であることが好ましく、延伸温度の−0℃〜−50℃の範囲であることがより好ましい。
【0037】
本発明の延伸工程(S20)における自由端一軸延伸処理は、図2に示すような積層フィルムの長手方向に対して行なう縦延伸処理が好ましい。横延伸では充分なネックインをかけることが難しいからである。
【0038】
上記の製造方法により、基材フィルム上に、優れた偏光性能を有する、たとえば厚さ1.5μm〜15μmの偏光子層を備えた偏光性積層フィルムを得ることができる。この偏光性積層フィルムは、後述するように、偏光子層を保護フィルムへ転写するための中間体製品として用いることもでき、また、基材フィルムが保護フィルムの機能を有する場合は、この偏光性積層フィルムをそのまま偏光板として用いることもできる。
【0039】
[偏光板の製造方法]
図3は、本発明に係る偏光板の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。本実施形態で製造する偏光板は、偏光子層と、偏光子層の一方の面に形成された保護フィルムとを備える。本実施形態の偏光板の製造方法は、基材フィルムの一方の面にポリビニルアルコール系樹脂からなる樹脂層を形成して積層フィルムを得る樹脂層形成工程(S10)と、当該積層フィルムを一軸延伸する延伸工程(S20)と、当該積層フィルムの樹脂層を二色性色素で染色して偏光子層を形成する染色工程(S30)とを順に実施して偏光性積層フィルムを得た後、偏光性積層フィルムにおける偏光子層の基材フィルム側の面とは反対側の面に保護フィルムを貼合する保護フィルム貼合工程(S40)と、偏光性積層フィルムから基材フィルムを剥離する基材フィルム剥離工程(S50)と、をこの順で有する。偏光性積層フィルムを得るまでの、樹脂層形成工程(S10)、延伸工程(S20)、染色工程(S30)については、図1および図2を用いて説明した偏光性積層フィルムの製造方法と同様である。
【0040】
上記の製造方法により、保護フィルム上に優れた偏光性能を有する、たとえば厚さ1.5μm〜15μmの偏光子層を備えた偏光板を得ることができる。この偏光板は、たとえば、感圧式接着剤を介して他の光学フィルムや液晶セルに貼り合せるなどして用いることができる。
【0041】
以下、図1および図3における樹脂層形成工程(S10),染色工程(S30),保護フィルム貼合工程(S40),基材フィルム剥離工程(S50)の各工程について詳細に説明する。なお、延伸工程(S20)については、上記にて既に詳細な説明を行なっている。
【0042】
<樹脂層形成工程(S10)>
樹脂層形成工程(S10)においては、基材フィルムの一方の面にポリビニルアルコール系樹脂からなる樹脂層を形成する。
【0043】
(基材フィルム)
基材フィルムに用いる樹脂としては、例えば、透明性、機械的強度、熱安定性、延伸性などに優れる熱可塑性樹脂が用いられ、それらのガラス転移温度Tgまたは融点Tmに応じて適切な樹脂を選択できる。基材フィルムは、その上に積層するポリビニルアルコール系樹脂層の延伸に適した温度範囲で延伸できるようなものを用いることが好ましい。
【0044】
熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂)、(メタ)アクリル系樹脂、セルロースエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、およびこれらの混合物、共重合物などが挙げられる。
【0045】
基材フィルムは、上述の樹脂1種類のみからなるフィルムであっても構わないし、樹脂を2種類以上をブレンドしてなるフィルムであっても構わない。該基材フィルムは、単層フィルムであってもよく、多層フィルムであってもよい。
【0046】
ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられ、安定的に高倍率に延伸しやすく好ましい。また、プロピレンにエチレンを共重合することで得られるエチレン−ポリプロピレン共重合体なども用いることもできる。共重合は他の種類のモノマーでも可能であり、プロピレンに共重合可能な他種のモノマーとしては、たとえば、エチレン、α−オレフィンを挙げることができる。α−オレフィンとしては、炭素数4以上のα−オレフィンが好ましく用いられ、より好ましくは、炭素数4〜10のα−オレフィンである。炭素数4〜10のα−オレフィンの具体例を挙げれば、たとえば、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン等の直鎖状モノオレフィン類;3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン等の分岐状モノオレフィン類;ビニルシクロヘキサンなどである。プロピレンとこれに共重合可能な他のモノマーとの共重合体は、ランダム共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよい。共重合体中の当該他のモノマー由来の構成単位の含有率は、「高分子分析ハンドブック」(1995年、紀伊国屋書店発行)の第616頁に記載されている方法に従い、赤外線(IR)スペクトル測定を行なうことにより求めることができる。
【0047】
上記のなかでも、プロピレン系樹脂フィルムを構成するプロピレン系樹脂として、プロピレンの単独重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−1−ブテンランダム共重合体、および、プロピレン−エチレン−1−ブテンランダム共重合体が好ましく用いられる。
【0048】
また、プロピレン系樹脂フィルムを構成するプロピレン系樹脂の立体規則性は、実質的にアイソタクチックまたはシンジオタクチックであることが好ましい。実質的にアイソタクチックまたはシンジオタクチックの立体規則性を有するプロピレン系樹脂からなるプロピレン系樹脂フィルムは、その取扱い性が比較的良好であるとともに、高温環境下における機械的強度に優れている。
【0049】
ポリエステル系樹脂は、エステル結合を有するポリマーであり、主に、多価カルボン酸と多価アルコールの重縮合体である。用いられる多価カルボン酸は、主に2価のジカルボン酸が用いられ、たとえば、イソフタル酸、テレフタル酸、ジメチルテレフタレート、ナフタレンジカルボン酸ジメチルなどがある。また、用いられる多価アルコールも主に2価のジオールが用いられ、プロパンジオール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。具体的な樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンナフタレート、ポリシクロへキサンジメチルテレフタレート、ポリシクロヘキサンジメチルナフタレート、などが挙げられる。これらのブレンド樹脂や、共重合体も好適に用いることができる。
【0050】
環状ポリオレフィン系樹脂としては、好ましくはノルボルネン系樹脂が用いられる。環状ポリオレフィン系樹脂は、環状オレフィンを重合単位として重合される樹脂の総称であり、たとえば、特開平1−240517号公報、特開平3−14882号公報、特開平3−122137号公報等に記載されている樹脂が挙げられる。具体例としては、環状オレフィンの開環(共)重合体、環状オレフィンの付加重合体、環状オレフィンとエチレン、プロピレン等のα−オレフィンとその共重合体(代表的にはランダム共重合体)、およびこれらを不飽和カルボン酸やその誘導体で変性したグラフト重合体、ならびにそれらの水素化物などが挙げられる。環状オレフィンの具体例としては、ノルボルネン系モノマーが挙げられる。
【0051】
環状ポリオレフィン系樹脂としては種々の製品が市販されている。具体例としては、Topas(登録商標)(Ticona社製)、アートン(登録商標)(JSR(株)製)、ゼオノア(ZEONOR)(登録商標)(日本ゼオン(株)製)、ゼオネックス(ZEONEX)(登録商標)(日本ゼオン(株)製)、アペル(登録商標)(三井化学(株)製)が挙げられる。
【0052】
(メタ)アクリル系樹脂としては、任意の適切な(メタ)アクリル系樹脂を採用し得る。たとえば、ポリメタクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸エステル、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸メチル−スチレン共重合体(MS樹脂など)、脂環族炭化水素基を有する重合体(たとえば、メタクリル酸メチル−メタクリル酸シクロヘキシル共重合体、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸ノルボルニル共重合体など)が挙げられる。好ましくは、ポリ(メタ)アクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸C1−6アルキルが挙げられる。(メタ)アクリル系樹脂として、より好ましくは、メタクリル酸メチルを主成分(50〜100重量%、好ましくは70〜100重量%)とするメタクリル酸メチル系樹脂が用いられる。
【0053】
セルロースエステル系樹脂は、セルロースと脂肪酸のエステルである。このようセルロースエステル系樹脂の具体例としては、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルローストリプロピオネート、セルロースジプロピオネートなどが挙げられる。また、これらの共重合物や、水酸基の一部を他種の置換基などで修飾された物なども挙げられる。これらの中でも、セルローストリアセテートが特に好ましい。セルローストリアセテートは多くの製品が市販されており、入手容易性やコストの点でも有利である。セルローストリアセテートの市販品の例としては、フジタック(登録商標)TD80(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD80UF(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD80UZ(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD40UZ(富士フィルム(株)製)、KC8UX2M(コニカミノルタオプト(株)製)、KC4UY(コニカミノルタオプト(株)製)などが挙げられる。
【0054】
ポリカーボネート系樹脂は、カルボナート基を介してモノマー単位が結合されたポリマーからなるエンジニアリングプラスチックであり、高い耐衝撃性、耐熱性、難燃性を有する樹脂である。また、高い透明性を有することから光学用途でも好適に用いられる。光学用途では光弾性係数を下げるためにポリマー骨格を修飾したような変性ポリカーボネートと呼ばれる樹脂や、波長依存性を改良した共重合ポリカーボネートなども市販されており、好適に用いることが出来る。このようなポリカーボネート樹脂は広く市販されており、たとえば、パンライト(登録商標)(帝人化成(株))、ユーピロン(登録商標)(三菱エンジニアリングプラスチック(株))、SDポリカ(登録商標)(住友ダウ(株))、カリバー(登録商標)(ダウケミカル(株))などが挙げられる。
【0055】
基材フィルムには、上記の熱可塑性樹脂の他に、任意の適切な添加剤が添加されていてもよい。このような添加剤としては、たとえば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、滑剤、可塑剤、離型剤、着色防止剤、難燃剤、核剤、帯電防止剤、顔料、および着色剤などが挙げられる。基材フィルム中の上記にて例示した熱可塑性樹脂の含有量は、好ましくは50〜100重量%、より好ましくは50〜99重量%、さらに好ましくは60〜98重量%、特に好ましくは70〜97重量%である。基材フィルム中の熱可塑性樹脂の含有量が50重量%未満の場合、熱可塑性樹脂が本来有する高透明性等が十分に発現されないおそれがあるからである。
【0056】
延伸前の基材フィルムの厚さは、適宜に決定しうるが、一般には強度や取扱性等の作業性の点から、好ましくは1〜500μm、より好ましくは1〜300μm、さらに好ましくは5〜200μm、最も好ましくは5〜150μmである。
【0057】
基材フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂層との密着性を向上させるために、少なくともポリビニルアルコール系樹脂層が形成される側の表面に、コロナ処理、プラズマ処理、火炎処理等を行ってもよい。また密着性を向上させるために、基材フィルムのポリビニルアルコール系樹脂層が形成される側の表面に、プライマー層等の薄層を形成してもよい。
【0058】
[プライマー層]
プライマー層としては、基材フィルムとポリビニルアルコール系樹脂層との両方にある程度強い密着力を発揮する材料であれば特に限定されない。たとえば、透明性、熱安定性、延伸性などに優れる熱可塑樹脂が用いられる。具体的にはアクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂が挙げられるがこれに限定されるものではない。
【0059】
プライマー層を構成する樹脂は、溶媒に溶解した状態で用いてもよい。樹脂の溶解性により、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸イソブチルなどのエステル類、塩化メチレン、トリクロロエチレン、クロロホルムの如き塩素化炭化水素類、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノールなどのアルコール類など、一般的な有機溶媒を用いることもできる。ただ、有機溶媒を含む溶液を用いてプライマー層を形成すると基材を溶解させてしまうこともあるので、基材の溶解性も考慮して溶媒を選択するのが好ましい。環境への影響を考慮すると水を溶媒とする塗工液からプライマー層を形成するのが好ましい。中でも、密着性がよいポリビニルアルコール系樹脂は好ましく用いられる。
【0060】
プライマー層として使用されるポリビニルアルコール系樹脂としては、たとえば、ポリビニルアルコール樹脂およびその誘導体が挙げられる。ポリビニルアルコール樹脂の誘導体としては、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタールなどの他、ポリビニルアルコール樹脂をエチレン、プロピレン等のオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸のアルキルエステル、アクリルアミドなどで変性したものが挙げられる。上述のポリビニルアルコール系樹脂材料の中でも、ポリビニルアルコール樹脂を用いるのが好ましい。
【0061】
プライマー層の強度を上げるために上記の熱可塑性樹脂に架橋剤を添加してもよい。樹脂に添加する架橋剤は、有機系、無機系など公知のものを使用することができる。使用する熱可塑性樹脂に対して、より適切なものを適宜選択すればよい。たとえば、エポキシ系、イソシアネート系、ジアルデヒド系、金属系の架橋剤を選択することができる。エポキシ系の架橋剤としては、一液硬化型のものや二液硬化型のもののいずれも用いることができる。エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジまたはトリグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ジグリシジルアニリン、ジグリシジルアミン等のエポキシ類が挙げられる。
【0062】
イソシアネート系の架橋剤としては、トリレンジイソシアネート、水素化トリレンジイソシアネート、トリメチロールプロパン−トリレンジイソシアネートアダクト、トリフェニルメタントリイソシアネート、メチレンビス(4−フェニルメタントリイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、及びこれらのケトオキシムブロック物またはフェノールブロック物等のイソシアネート類が挙げられる。
【0063】
ジアルデヒド系の架橋剤としては、グリオキザール、マロンジアルデヒド、スクシンジアルデヒド、グルタルジアルデヒド、マレインジアルデヒド、フタルジアルデヒド等が挙げられる。
【0064】
金属系の架橋剤としては、例えば、金属塩、金属酸化物、金属水酸化物、有機金属化合物が挙げられ、金属の種類は特に限定されず適宜選択すればよい。金属塩、金属酸化物、金属水酸化物としては、例えば、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、鉄、ニッケル、ジルコニウム、チタン、珪素、ホウ素、亜鉛、銅、バナジウム、クロム、スズ等の二価以上の原子価を有する金属の塩及びその酸化物、水酸化物が挙げられる。
【0065】
有機金属化合物とは金属原子に、直接有機基が結合しているか、または、酸素原子や窒素原子などを介して有機基が結合している構造を、分子内に少なくとも1個有する化合物である。有機基とは、少なくとも炭素元素を含む官能基を意味し、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アシル基などであることができる。また、結合とは共有結合だけを意味するものではなく、キレート状化合物などの配位による配位結合であってもよい。
【0066】
上記金属有機化合物の好適な例としては、チタン有機化合物、ジルコニウム有機化合物、アルミニウム有機化合物、および珪素有機化合物が挙げられる。これら金属有機化合物は、一種類のみを用いてもよく、適宜、二種類以上を混合して用いてもよい。
【0067】
上記チタン有機化合物の具体例としては、例えば、テトラノルマルブチルチタネート、テトライソプロピルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラ(2−エチルヘキシル)チタネート、テトラメチルチタネート等のチタンオルソエステル類;チタンアセチルアセトナート、チタンテトラアセチルアセトナート、ポリチタンアセチルアセトナート、チタンオクチレングリコレート、チタンラクテート、チタントリエタノールアミネート、チタンエチルアセトアセテート等のチタンキレート類;ポリヒドロキシチタンステアレート等のチタンアシレート類等が挙げられる。
【0068】
上記ジルコニウム有機化合物の具体例としては、例えば、ジルコニウムノルマルプロピレート、ジルコニウムノルマルブチレート、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート、ジルコニウムモノアセチルアセトナート、ジルコニウムビスアセチルアセトナート、ジルコニウムアセチルアセトナートビスエチルアセトアセテート等が挙げられる。
【0069】
上記アルミニウム有機化合物の具体例としては、例えば、アルミニウムアセチルアセトナート、アルミニウム有機酸キレート等が挙げられる。上記珪素有機化合物の具体例としては、例えば、上述したチタン有機化合物およびジルコニウム有機化合物で例示した配位子を有する化合物が挙げられる。
【0070】
上記の低分子架橋剤の他にも、メチロール化メラミン樹脂、やポリアミドエポキシ樹脂などの高分子系の架橋剤なども用いることができる。かかるポリアミドエポキシ樹脂の市販品としては、住化ケムテックス(株)から販売されている「スミレーズ(登録商標)レジン650(30)」や「スミレーズ(登録商標)レジン675」(いずれも商品名)などがある。
【0071】
熱可塑性樹脂としてポリビニルアルコール系樹脂を使用する場合は、ポリアミドエポキシ樹脂、メチロール化メラミン、ジアルデヒド、金属キレート架橋剤などが特に好ましい。
【0072】
プライマー層を形成するために用いる熱可塑性樹脂と架橋剤の割合は、樹脂100重量部に対して、架橋剤0.1〜100重量部程度の範囲から、樹脂の種類や架橋剤の種類などに応じて適宜決定すればよく、とりわけ0.1〜50重量部程度の範囲から選択するのが好ましい。また、プライマー層用塗工液は、その固形分濃度が1〜25重量%程度となるようにするのが好ましい。
【0073】
プライマー層の厚みは、0.05〜1μmが好ましい。さらに好ましくは0.1〜0.4μmである。0.05μmより薄くなると基材フィルムとポリビニルアルコール層との密着力向上の効果が小さく、1μmより厚くなると、偏光板が厚くなるため好ましくない。
【0074】
プライマー層の形成にあたり、使用する塗工方式は特に制限されるものでなく、ワイヤーバーコーティング法、リバースコーティング、グラビアコーティング等のロールコーティング法、ダイコート法、カンマコート法、リップコート法、スピンコーティング法、スクリーンコーティング法、ファウンテンコーティング法、ディッピング法、スプレー法、などを公知の方法から適宜選択して採用できる。
【0075】
(樹脂層)
樹脂層に用いられるポリビニルアルコール系樹脂としては、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化したものを用いることができる。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、酢酸ビニルと共重合可能な他の単量体との共重合体などが例示される。酢酸ビニルに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、アンモニウム基を有するアクリルアミド類などが挙げられる。
【0076】
ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度の範囲は、80.0モル%〜100.0モル%であるものが好ましく、90.0モル%〜100モル%の範囲であるものがより好ましく、さらには94.0モル%〜100モル%の範囲であるものが最も好ましい。ケン化度が80.0モル%未満であると偏光子層を形成した後の耐水性・耐湿熱性に著しく劣る不具合がある。
【0077】
ここでいうケン化度とは、ポリビニルアルコール系樹脂の原料であるポリ酢酸ビニル系樹脂に含まれる酢酸基がケン化工程により水酸基に変化した割合をユニット比(モル%)で表したものであり、下記式で定義される数値である。JIS K 6726(1994)で規定されている方法で求めることができる。
【0078】
ケン化度(モル%)=(水酸基の数)÷(水酸基の数+酢酸基の数)×100
ケン化度が高いほど、水酸基の割合が高いことを示しており、すなわち結晶化を阻害する酢酸基の割合が低いことを示している。
【0079】
また、ポリビニルアルコール系樹脂は、一部が変性されている変性ポリビニルアルコールでもよい。例えば、ポリビニルアルコール系樹脂をエチレン、プロピレン等のオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸のアルキルエステル、アクリルアミドなどで変性したものなどが挙げられる。変性の割合は30モル%未満であることが好ましく、10%未満であることがより好ましい。30モル%を超える変性を行った場合には、二色性色素を吸着しにくくなり、偏光性能が低くなってしまう不具合を生じる。
【0080】
ポリビニルアルコール系樹脂の平均重合度も特に限定されるものではないが、100〜10000が好ましく、1500〜8000がより好ましく、さらには2000〜5000であることが最も好ましい。ここでいう平均重合度もJIS K 6726(1994)によって定められた方法によって求められる数値である。
【0081】
このような特性を有するポリビニルアルコール系樹脂としては、たとえば(株)クラレ製のPVA124(ケン化度:98.0〜99.0モル%)、PVA117(ケン化度:98.0〜99.0モル%)、PVA624(ケン化度:95.0〜96.0モル%)およびPVA617(ケン化度:94.5〜95.5モル%);たとえば日本合成化学工業(株)製のAH−26(ケン化度:97.0〜98.8モル%)、AH−22(ケン化度:97.5〜98.5モル%)、NH−18(ケン化度:98.0〜99.0モル%)、およびN−300(ケン化度:98.0〜99.0モル%);たとえば日本酢ビ・ポバール(株)のJC−33(ケン化度:99.0モル%以上)、JM−33(ケン化度:93.5〜95.5モル%)、JM−26(ケン化度:95.5〜97.5モル%)、JP−45(ケン化度:86.5〜89.5モル%)、JF−17(ケン化度:98.0〜99.0モル%)、JF−17L(ケン化度:98.0〜99.0モル%)、および、JF−20(ケン化度:98.0〜99.0モル%)などが挙げられ、これらは本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムの形成において好適に用いることができる。
【0082】
上述のポリビニルアルコール系樹脂中には、必要に応じて、可塑剤、界面活性剤等の添加剤が添加されていてもよい。可塑剤としては、ポリオールおよびその縮合物などを用いることができ、たとえばグリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコールなどが例示される。添加剤の配合量は、特に制限されないがポリビニルアルコール系樹脂中20重量%以下とするのが好適である。
【0083】
樹脂層の厚みは、3μm超かつ30μm以下が好ましく、さらには5〜20μmが好ましい。3μm以下であると延伸後に薄くなりすぎて染色性が著しく悪化してしまい、30μmを超えると、偏光性積層フィルムまたは偏光板の厚みが厚くなるので好ましくない。
【0084】
本発明における樹脂層は、好ましくは、ポリビニルアルコール系樹脂の粉末を良溶媒に溶解させて得たポリビニルアルコール系樹脂溶液を基材フィルムの一方の表面上に塗工し、溶剤を蒸発させることにより形成される。樹脂層をこのように形成することにより、薄く形成することが可能となる。ポリビニルアルコール系樹脂溶液を基材フィルムに塗工する方法としては、ワイヤーバーコーティング法、リバースコーティング、グラビアコーティング等のロールコーティング法、ダイコート法、カンマコート法、リップコート法、スピンコーティング法、スクリーンコーティング法、ファウンテンコーティング法、ディッピング法、スプレー法などを公知の方法から適宜選択して採用できる。乾燥温度は、たとえば50〜200℃であり、好ましくは60〜150℃である。乾燥時間は、たとえば2〜20分である。
【0085】
なお、本発明における樹脂層は、ポリビニルアルコール系樹脂からなる原反フィルムを基材フィルムの一方の表面上に貼着することにより形成することも可能である。
【0086】
<染色工程(S30)>
ここでは、積層フィルムの樹脂層を、二色性色素で染色する。二色性色素としては、たとえば、ヨウ素や有機染料が挙げられる。有機染料としては、たとえば、レッドBR、レッドLR、レッドR、ピンクLB、ルビンBL、ボルドーGS、スカイブルーLG、レモンイエロー、ブルーBR、ブルー2R、ネイビーRY、グリーンLG、バイオレットLB、バイオレットB、ブラックH、ブラックB、ブラックGSP、イエロー3G、イエローR、オレンジLR、オレンジ3R、スカーレットGL、スカーレットKGL、コンゴーレッド、ブリリアントバイオレットBK、スプラブルーG、スプラブルーGL、スプラオレンジGL、ダイレクトスカイブルー、ダイレクトファーストオレンジS、ファーストブラックなどが使用できる。これらの二色性物質は、一種類でも良いし、二種類以上を併用して用いても良い。
【0087】
染色工程は、たとえば、二色性色素を含有する水溶液(染色溶液)に、延伸後の積層フィルム全体を浸漬することにより行う。染色溶液としては、上記二色性色素を溶媒に溶解した溶液を使用できる。染色溶液の溶媒としては、一般的には水が使用されるが、水と相溶性のある有機溶媒がさらに添加されても良い。二色性色素の濃度は、0.01〜10重量%であることが好ましく、0.02〜7重量%であることがより好ましく、0.025〜5重量%であることが特に好ましい。
【0088】
二色性色素としてヨウ素を使用する場合、染色効率をより一層向上できることから、さらにヨウ化物を添加することが好ましい。このヨウ化物としては、たとえば、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化鉛、ヨウ化銅、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化錫、ヨウ化チタンなどが挙げられる。これらヨウ化物の添加割合は、染色溶液において、0.01〜20重量%であることが好ましい。ヨウ化物の中でも、ヨウ化カリウムを添加することが好ましい。ヨウ化カリウムを添加する場合、ヨウ素とヨウ化カリウムの割合は重量比で、1:5〜1:100の範囲にあることが好ましく、1:6〜1:80の範囲にあることがより好ましく、1:7〜1:70の範囲にあることが特に好ましい。
【0089】
染色溶液への積層フィルムの浸漬時間は、特に限定されないが、通常は15秒〜15分間の範囲であることが好ましく、20秒〜6分間であることがより好ましい。また、染色溶液の温度は、10〜60℃の範囲にあることが好ましく、20〜40℃の範囲にあることがより好ましい。
【0090】
<架橋工程>
染色工程に次いで架橋処理を行うことができる。架橋処理は、たとえば、架橋剤を含む溶液(架橋溶液)中に積層フィルムを浸漬することにより行われる。架橋剤としては、従来公知の物質を使用することができる。たとえば、ホウ酸、ホウ砂等のホウ素化合物や、グリオキザール、グルタルアルデヒドなどが挙げられる。これらは一種類でも良いし、二種類以上を併用しても良い。
【0091】
架橋溶液として、架橋剤を溶媒に溶解した溶液を使用できる。溶媒としては、たとえば水が使用できるが、さらに、水と相溶性のある有機溶媒を含んでも良い。架橋溶液における架橋剤の濃度は、これに限定されるものではないが、1〜20重量%の範囲にあることが好ましく、6〜15重量%であることがより好ましい。
【0092】
架橋溶液中には、ヨウ化物を添加してもよい。ヨウ化物の添加により、樹脂層の面内における偏光特性をより均一化させることができる。ヨウ化物としては、たとえば、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化鉛、ヨウ化銅、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化錫、ヨウ化チタンが挙げられる。ヨウ化物の含有量は、0.05〜15重量%、より好ましくは0.5〜8重量%である。
【0093】
架橋溶液への積層フィルムの浸漬時間は、通常、15秒〜20分間であることが好ましく、30秒〜15分間であることがより好ましい。また、架橋溶液の温度は、10〜80℃の範囲にあることが好ましい。
【0094】
<洗浄工程>
架橋工程の後には、洗浄工程を行なうことが好ましい。洗浄工程としては、水洗浄処理を施すことができる。水洗浄処理は、通常、イオン交換水、蒸留水などの純水に積層フィルムを浸漬することにより行なうことができる。水洗浄温度は、通常3〜50℃、好ましくは4℃〜20℃の範囲である。浸漬時間は通常2〜300秒間、好ましくは3秒〜240秒間である。
【0095】
洗浄工程は、ヨウ化物溶液による洗浄処理と水洗浄処理を組み合わせてもよく、適宜にメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、プロパノール等の液体アルコールを配合した溶液を用いることもできる。
【0096】
<乾燥工程>
洗浄工程の後には、乾燥工程を施してもよい。乾燥工程としては、任意の適切な方法(たとえば、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥)を採用しうる。たとえば、加熱乾燥の場合の乾燥温度は、通常、20〜95℃であり、乾燥時間は、通常、1〜15分間程度である。以上の工程を経て、ポリビニルアルコール系樹脂層が偏光子層としての機能を有することになり、基材フィルムの一方の面に偏光子層を備えた偏光性積層フィルムが製造される。
【0097】
(偏光子層)
偏光子層は、具体的には、一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂層に二色性色素を吸着配向させたものである。
【0098】
偏光子層の厚さ(延伸後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムの厚さ)は好ましくは1.5μm〜15μmである。偏光子層の厚さを15μm以下とすることにより、薄型の偏光性積層フィルムを構成することができる。
【0099】
<保護フィルム貼合工程(S40)>
偏光性積層フィルムにおける偏光子層の基材フィルム側の面とは反対側の面に保護フィルムを貼合する。偏光子層と保護フィルムの貼合方法は、特に限定されない。たとえば、偏光子層および/または保護フィルムの貼合面に粘着剤層または接着剤層を形成し、粘着剤層または接着剤層を介して両者を貼合する。粘着剤層や接着剤層として適した材料は、後述する。
【0100】
(保護フィルム)
保護フィルムは、光学機能を有さない単なる保護フィルムであってもよく、位相差フィルムや輝度向上フィルムといった光学機能を併せ持つ保護フィルムであってもよい。
【0101】
保護フィルムの材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、環状ポリオレフィン系樹脂フィルム、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロースのような樹脂からなる酢酸セルロース系樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート、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樹脂からなるポリエステル系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルム、アクリル系樹脂フィルム、ポリプロピレン系樹脂フィルムなど、当分野において従来より広く用いられてきているフィルムを挙げることができる。
【0102】
環状ポリオレフィン系樹脂としては、適宜の市販品、例えば、Topas(登録商標)(Ticona社製)、アートン(登録商標)(JSR(株)製)、ゼオノア(ZEONOR)(登録商標)(日本ゼオン(株)製)、ゼオネックス(登録商標)(ZEONEX)(日本ゼオン(株)製)、アペル(登録商標)(三井化学(株)製)を好適に用いることができる。このような環状ポリオレフィン系樹脂を製膜してフィルムとする際には、溶剤キャスト法、溶融押出法などの公知の方法が適宜用いられる。また、エスシーナ(登録商標)(積水化学工業(株)製)、SCA40(積水化学工業(株)製)、ゼオノア(登録商標)フィルム((株)オプテス製)などの予め製膜された環状ポリオレフィン系樹脂製のフィルムの市販品を用いてもよい。
【0103】
環状ポリオレフィン系樹脂フィルムは、一軸延伸又は二軸延伸されたものであってもよい。延伸することで、環状ポリオレフィン系樹脂フィルムに任意の位相差値を付与することができる。延伸は、通常、フィルムロールを巻き出しながら連続的に行われ、加熱炉にて、ロールの進行方向、その進行方向と垂直の方向、またはその両方へ延伸される。加熱炉の温度は、通常、環状ポリオレフィン系樹脂のガラス転移温度近傍からガラス転移温度+100℃までの範囲である。延伸の倍率は、一つの方向につき通常1.1〜6倍、好ましくは1.1〜3.5倍である。
【0104】
環状ポリオレフィン系樹脂フィルムは、一般に表面活性が劣るため、偏光子層と接着させる表面には、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、フレーム(火炎)処理、ケン化処理などの表面処理を行うのが好ましい。中でも、比較的容易に実施可能なプラズマ処理、コロナ処理が好適である。
【0105】
酢酸セルロース系樹脂フィルムとしては、適宜の市販品、たとえば、フジタック(登録商標)TD80(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD80UF(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD80UZ(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD40UZ(富士フィルム(株)製)、KC8UX2M(コニカミノルタオプト(株)製)、KC4UY(コニカミノルタオプト(株)製)を好適に用いることができる。
【0106】
酢酸セルロース系樹脂フィルムの表面には、視野角特性を改良するために液晶層などを形成してもよい。また、位相差を付与するため酢酸セルロース系樹脂フィルムを延伸させたものでもよい。酢酸セルロース系樹脂フィルムは、偏光フィルムとの接着性を高めるため、通常はケン化処理が施される。ケン化処理としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのようなアルカリの水溶液に浸漬する方法が採用できる。
【0107】
上述したような保護フィルムの表面には、ハードコート層、防眩層、反射防止層などの光学層を形成することもできる。保護フィルム表面にこれらの光学層を形成する方法はとくに限定されず、公知の方法を用いることができる。
【0108】
保護フィルムの厚さは、薄型化の要求から、できるだけ薄いものが好ましく、90μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましい。逆に薄すぎると強度が低下して加工性に劣るため、5μm以上であることが好ましい。
【0109】
(粘着剤層)
粘着剤層を構成する粘着剤は、通常、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂などをベースポリマーとし、そこに、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物などの架橋剤を加えた組成物からなる。さらに、粘着剤中に微粒子を配合して、光散乱性を示す粘着剤層を形成することもできる。
【0110】
粘着剤層の厚さは1〜40μmであることが好ましいが、加工性、耐久性の特性を損なわない範囲で、薄く塗るのが好ましく、より好ましくは3〜25μmである。3〜25μmであると良好な加工性を有し、かつ偏光フィルムの寸法変化を押さえる上でも好適な厚みである。粘着剤層が1μm未満であると粘着性が低下し、40μmを超えると粘着剤がはみ出すなどの不具合を生じ易くなる。
【0111】
偏光子層上または保護フィルム上に粘着剤層を形成する方法は特に限定されるものではなく、偏光子層上または保護フィルム上に上記したベースポリマーをはじめとする各成分を含む溶液を塗布し、乾燥して粘着剤層を形成した後、セパレーターや他種のフィルムと貼り合わせてもよいし、セパレータ上に粘着剤層を形成した後、偏光子層面もしくは保護フィルム面に貼り付けて積層してもよい。また、粘着剤層を偏光子層もしくは保護フィルムに形成する際には必要に応じて偏光子層面もしくは保護フィルム面、または粘着剤層の片方若しくは両方に密着処理、たとえば、コロナ処理等を施してもよい。
【0112】
(接着剤層)
接着剤層を構成する接着剤としては、たとえば、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液、水系二液型ウレタン系エマルジョン接着剤などを用いた水系接着剤が挙げられる。中でもポリビニルアルコール系樹脂水溶液が好適に用いられる。接着剤として用いるポリビニルアルコール系樹脂には、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルをケン化処理して得られるビニルアルコールホモポリマーのほか、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をケン化処理して得られるビニルアルコール系共重合体、さらにはそれらの水酸基を部分的に変性した変性ポリビニルアルコール系重合体などがある。水系接着剤には、多価アルデヒド、水溶性エポキシ化合物、メラミン系化合物、ジルコニア化合物、亜鉛化合物などが添加剤として添加されてもよい。このような水系の接着剤を用いた場合、それから得られる接着剤層は、通常1μmよりもはるかに薄く、通常の光学顕微鏡で断面を観察しても、その接着剤層は事実上観察されない。
【0113】
水系接着剤を用いたフィルムの貼合方法は特に限定されるものではなく、偏光子層または保護フィルムの表面に接着剤を均一に塗布、または、流し込み、塗布面にもう一方のフィルムを重ねてロールなどにより貼合し、乾燥する方法などが挙げられる。通常、接着剤は、その調製後、15〜40℃の温度下で塗布され、貼合温度は、通常15〜30℃の範囲である。
【0114】
水系接着剤を使用する場合は、フィルムを貼合した後、水系接着剤中に含まれる水を除去するため、乾燥させる。乾燥炉の温度は、30℃〜90℃が好ましい。30℃未満であると接着面が剥離しやすくなる傾向がある。90℃以上であると熱によって偏光子などが光学性能が劣化するおそれがある。乾燥時間は10〜1000秒とすることができる。
【0115】
乾燥後はさらに、室温またはそれよりやや高い温度、たとえば、20〜45℃程度の温度で12〜600時間程度養生しても良い。養生のときの温度は、乾燥時に採用した温度よりも低く設定されるのが一般的である。
【0116】
また、非水系の接着剤として、光硬化性接着剤を用いることもできる。光硬化性接着剤としては、たとえば、光硬化性エポキシ樹脂と光カチオン重合開始剤との混合物などを挙げることができる。
【0117】
光硬化性接着剤にてフィルム貼合する方法としては、従来公知の方法を用いることができ、たとえば、流延法、マイヤーバーコート法、グラビアコート法、カンマコーター法、ドクタープレート法、ダイコート法、ディップコート法、噴霧法などにより、フィルムの接着面に接着剤を塗布し、2枚のフィルムを重ね合わせる方法が挙げられる。流延法とは、被塗布物である2枚のフィルムを、概ね垂直方向、概ね水平方向、または両者の間の斜め方向に移動させながら、その表面に接着剤を流下して拡布させる方法である。
【0118】
偏光子層または保護フィルムの表面に接着剤を塗布した後、偏光性積層フィルムと保護フィルムとをニップロールなどで挟んでフィルム貼り合わせることにより接着される。また、この積層体をロール等で加圧して均一に押し広げる方法も好適に使用することができる。この場合、ロールの材質としては金属やゴム等を用いることが可能である。さらに、この積層体をロールとロールとの間に通し、加圧して押し広げる方法も好ましく採用される。この場合、これらロールは同じ材質であってもよく、異なる材質であってもよい。上記ニップロール等を用いて貼り合わされた後の接着剤層の、乾燥または硬化前の厚さは、5μm以下かつ0.01μm以上であることが好ましい。
【0119】
偏光子層と保護フィルムの接着面には、接着性を向上させるために、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、フレーム(火炎)処理、ケン化処理などの表面処理を適宜施してもよい。ケン化処理としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのようなアルカリの水溶液に浸漬する方法が挙げられる。
【0120】
接着剤として光硬化性樹脂を用いた場合は、フィルムを積層後、活性エネルギー線を照射することによって光硬化性接着剤を硬化させる。活性エネルギー線の光源は特に限定されないが、波長400nm以下に発光分布を有する活性エネルギー線が好ましく、具体的には、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプなどが好ましく用いられる。
【0121】
光硬化性接着剤への光照射強度は、光硬化性接着剤の組成によって適宜決定され、特に限定されないが、重合開始剤の活性化に有効な波長領域の照射強度が0.1〜6000mW/cm2であることが好ましい。照射強度が0.1mW/cm2以上である場合、反応時間が長くなりすぎず、6000mW/cm2以下である場合、光源から輻射される熱および光硬化性接着剤の硬化時の発熱によるエポキシ樹脂の黄変や偏光フィルムの劣化を生じるおそれが少ない。光硬化性接着剤への光照射時間は、硬化させる光硬化性接着剤に応じて適用されるものであって特に限定されないが、上記の照射強度と照射時間との積として表される積算光量が10〜10000mJ/cm2となるように設定されることが好ましい。光硬化性接着剤への積算光量が10mJ/cm2以上である場合、重合開始剤由来の活性種を十分量発生させて硬化反応をより確実に進行させることができ、10000mJ/cm2以下である場合、照射時間が長くなりすぎず、良好な生産性を維持できる。なお、活性エネルギー線照射後の接着剤層の厚さは、通常0.001〜5μm程度であり、好ましくは0.01μm以上でかつ2μm以下、さらに好ましくは0.01μm以上でかつ1μm以下である。
【0122】
活性エネルギー線の照射によって偏光子層や保護フィルム上の光硬化性接着剤を硬化させる場合、これらフィルムの透過率、色相、透明性など、全工程を経た後の偏光板の諸機能が低下しない条件で硬化を行うことが好ましい。
【0123】
<基材フィルム剥離工程(S50)>
本実施形態の偏光板の製造方法では、図3に示すように、保護フィルムを偏光子層に貼合する保護フィルム貼合工程(S40)の後、基材フィルム剥離工程(S50)を行なう。基材フィルム剥離工程(S50)では、基材フィルムを偏光性積層フィルムから剥離する。基材フィルムの剥離方法は特に限定されるものでなく、通常の粘着剤付偏光板で行われる剥離フィルムの剥離工程と同様の方法を採用できる。保護フィルム貼合工程(S40)の後、そのまますぐに剥離してもよいし、一度ロール状に巻き取った後、別に剥離工程を設けて剥離してもよい。以上の工程を経て、偏光子層の一方の面に保護フィルムを備えた偏光板が製造される。
【0124】
(他の光学層)
上記偏光板は、実用に際して他の光学層を積層した偏光板として用いることができる。また、上記保護フィルムがこれらの光学層の機能を有していてもよい。
【0125】
他の光学層の例としては、ある種の偏光光を透過し、それと逆の性質を示す偏光光を反射する反射型偏光フィルム、表面に凹凸形状を有する防眩機能付きフィルム、表面反射防止機能付きフィルム、表面に反射機能を有する反射フィルム、反射機能と透過機能とを併せ持つ半透過反射フィルム、視野角補償フィルムが挙げられる。
【0126】
ある種の偏光光を透過し、それと逆の性質を示す偏光光を反射する反射型偏光フィルムに相当する市販品としては、例えばDBEF(3M社製、住友スリーエム(株)から入手可能)、APF(3M社製、住友スリーエム(株)から入手可能)が挙げられる。視野角補償フィルムとしては基材表面に液晶性化合物が塗布され、配向されている光学補償フィルム、ポリカーボネート系樹脂からなる位相差フィルム、環状ポリオレフィン系樹脂からなる位相差フィルムが挙げられる。基材表面に液晶性化合物が塗布され、配向されている光学補償フィルムに相当する市販品としては、WVフィルム(富士フィルム(株)製)、NHフィルム(新日本石油(株)製)、NRフィルム(新日本石油(株)製)などが挙げられる。また、環状ポリオレフィン系樹脂からなる位相差フィルムに相当する市販品としては、アートン(登録商標)フィルム(JSR(株)製)、エスシーナ(登録商標)(積水化学工業(株)製)、ゼオノア(登録商標)フィルム((株)オプテス製)などが挙げられる。
【実施例】
【0127】
以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【0128】
[実施例1]
(基材フィルム)
基材フィルムとして、厚み110μmの未延伸のホモポリプロピレン(PP)フィルムを用いた。
【0129】
(プライマー層形成工程)
ポリビニルアルコール粉末(日本合成化学工業(株)製、平均重合度1100、ケン化度99.5モル%、商品名:Z−200)を95℃の熱水に溶解させ濃度3重量%の水溶液を調製した。得られた水溶液に架橋剤(住化ケムテックス(株)製、商品名:スミレーズ(登録商標)レジン650)をポリビニルアルコール粉末6重量部に対して5重量部を混ぜた。得られた混合水溶液をコロナ処理を施した基材フィルム上に塗工し、80℃で10分間乾燥させ厚み0.2μmのプライマー層を形成した。
【0130】
(樹脂層形成工程)
ポリビニルアルコール粉末(クラレ(株)製、平均重合度2400、ケン化度98.0〜99.0モル%)を95℃の熱水中に溶解させ濃度8重量%のポリビニルアルコール水溶液を調製した。得られた水溶液を上記プライマー層の上に塗工し80℃で20分間乾燥させ、基材フィルム、プライマー層、樹脂層の三層からなる積層フィルムを作製した。樹脂層の厚みは10μmであった。
【0131】
(延伸工程、染色工程)
幅380mm(W1)の上記積層フィルムを、図2に示す延伸装置を用いて自由端一軸延伸を行なった。延伸温度を150℃とし、第1ロール対2の周速度を1m/分、第2ロール対3の周速度を5.8m/分として、縦方向に5.8倍に延伸した。このとき、二つのロール対2,3間の距離Lは1.28mであり、延伸後のフィルムは幅164mm(W2)であった。式(1)の左辺のネックイン割合は56.8%であり、式(2)の左辺(W1/L)の値は0.30となった。表1に結果を示す。
【0132】
その後、延伸した積層フィルムを60℃の温浴に60秒浸漬し、30℃のヨウ素とヨウ化カリウムの混合水溶液に200秒浸漬した後(染色工程)、10℃の純水で余分なヨウ素液を洗い流した。次いで76℃のホウ酸とヨウ化カリウムの混合水溶液に400秒浸漬させた(架橋工程)。その後10℃の純水で4秒間洗浄し、最後に50℃で300秒間乾燥させ、基材フィルム、プライマー層、偏光子層の三層からなる偏光性積層フィルムを得た。このとき、偏光子層の厚みは4.2μmであった。
【0133】
(保護フィルム貼合工程、基材フィルム剥離工程)
上記偏光性積層フィルムの基材フィルム側の面とは反対側の面にポリビニルアルコール系接着剤を塗布した後に保護フィルム(コニカ(株)製、膜厚40μm、TAC)を貼合し、基材フィルム、プライマー層、偏光子層、保護フィルムの四層からなる偏光板を得た。得られた偏光板から基材フィルムを剥離した。基材フィルムは容易に剥離され、プライマー層、偏光子層、保護フィルムの三層からなる偏光板を得た。
【0134】
(光学特性測定)
基材フィルムを剥離して得られたプライマー層、偏光フィルム、保護フィルムの三層からなる偏光板の光学特性を、積分球付き分光光度計(日本分光株式会社製、V7100)にて測定した。波長380nm〜780nmの範囲においてMD透過率とTD透過率を求め、式(3)、式(4)に基づいて各波長における単体透過率、偏光度を算出し、さらにJIS Z 8701の2度視野(C光源)により視感度補正を行い、視感度補正単体透過率(Ty)および視感度補正偏光度(Py)を求めた。
【0135】
上記において、「MD透過率」とは、グラントムソンプリズムから出る偏光の向きと偏光板サンプルの透過軸を平行にしたときの透過率であり、式(3)、式(4)においては「MD」と表す。また、「TD透過率」とは、グラントムソンプリズムから出る偏光の向きと偏光板サンプルを透過軸を直交にしたときの透過率であり、式(3)、式(4)においては「TD」と表す。
【0136】
単体透過率(%)=(MD+TD)/2 式(3)
偏光度(%)={(MD−TD)/(MD+TD)}1/2×100 式(4)。
【0137】
実施例1の偏光板において、Ty、PyはそれぞれTy:41.8%、Py:99.99%であった。表1に結果を示す。
【0138】
[実施例2]
実施例1と同様に、基材フィルム、プライマー層、樹脂層の三層からなる積層フィルムを作製した。幅400mm(W1)の積層フィルムを、図2に示す延伸装置を用いて自由端一軸延伸を行なった。延伸温度を150℃とし、第1ロール対2の周速度を1m/分、第2ロール対3の周速度を5.8m/分として、縦方向に5.8倍に延伸した。このとき、二つのロール対2,3間の距離Lは0.85mであり、延伸後のフィルムは幅180mm(W2)であった。式(1)の左辺のネックイン割合は52.6%であり、式(2)の左辺の値(W1/L)は0.45となった。表1に結果を示す。
【0139】
延伸した積層フィルムを用いて、実施例1と同様の方法により、偏光性積層フィルムを作製した後、プライマー層、偏光子層、保護フィルムの三層からなる偏光板を作製した。偏光子層の厚みは4.0μmであった。得られた偏光板について、実施例1と同様に光学特性を測定したところ、Ty、PyはそれぞれTy:41.5%、Py:99.99%であった。表1に結果を示す。
【0140】
[実施例3]
実施例1と同様に、基材フィルム、プライマー層、樹脂層の三層からなる積層フィルムを作製した。幅400mm(W1)の積層フィルムを、図2に示す延伸装置を用いて自由端一軸延伸を行なった。延伸温度を150℃とし、第1ロール対2の周速度を1m/分、第2ロール対3の周速度を5.8m/分として、縦方向に5.8倍に延伸した。このとき、二つのロール対2,3間の距離Lは6.0mであり、延伸後のフィルムは幅160mm(W2)であった。式(1)の左辺のネックイン割合は60.0%であり、式(2)の左辺の値(W1/L)は0.07となった。表1に結果を示す。
【0141】
延伸した積層フィルムを用いて、実施例1と同様の方法により、偏光性積層フィルムを作製した後、プライマー層、偏光子層、保護フィルムの三層からなる偏光板を作製した。偏光子層の厚みは4.5μmであった。得られた偏光板について、実施例1と同様に光学特性を測定したところ、Ty、PyはそれぞれTy:42.0%、Py:99.99%であった。表1に結果を示す。
【0142】
[実施例4]
実施例3とは、樹脂層形成工程で用いたポリビニルアルコール粉末の種類が異なる点、延伸工程前の樹脂層の厚みが異なる点、染色工程における混合水溶液の温度および浸漬時間が異なる点以外、同様の方法により偏光性積層フィルムを作製した後、偏光板を作製した。偏光板における偏光子層の厚みも異なり、実施例4においては、5.2μmであった。
【0143】
樹脂層形成工程では、ポリビニルアルコール粉末(日本酢ビ・ポバール(株)製、平均重合度2600、ケン化度95.5〜97.5モル%)を用いた。染色工程においては、25℃のヨウ素とヨウ化カリウムの混合水溶液に60秒浸漬した。
【0144】
延伸後の積層フィルムにおける、式(1)の左辺のネックイン割合は60.0%であり、式(2)の左辺の値(W1/L)は0.07であった。得られた偏光板について、実施例1と同様に光学特性を測定したところ、Ty、PyはそれぞれTy:41.5%、Py:99.99%であった。表1に結果を示す。
【0145】
[実施例5]
実施例3とは、樹脂層形成工程で用いたポリビニルアルコール粉末の種類が異なる点、延伸工程前の樹脂層の厚みが異なる点、染色工程における混合水溶液の温度および浸漬時間が異なる点、架橋工程における浸漬時間が異なる点以外、同様の方法により偏光性積層フィルムを作製した後、偏光板を作製した。偏光板における偏光子層の厚みも異なり、実施例5においては、5.5μmであった。
【0146】
樹脂層形成工程では、ポリビニルアルコール粉末(日本合成化学(株)製、平均重合度3300、ケン化度93.5〜95.5モル%)を用いた。染色工程においては、25℃のヨウ素とヨウ化カリウムの混合水溶液に25秒浸漬した。架橋工程においては、76℃のホウ酸とヨウ化カリウムの混合水溶液に50秒浸漬した。
【0147】
延伸後の積層フィルムにおける、式(1)の左辺のネックイン割合は60.0%であり、式(2)の左辺の値(W1/L)は0.07であった。得られた偏光板について、実施例1と同様に光学特性を測定したところ、Ty、PyはそれぞれTy:40.8%、Py:99.99%であった。表1に結果を示す。
【0148】
[比較例1]
実施例1と同様に、基材フィルム、プライマー層、樹脂層の三層からなる積層フィルムを作製した。幅380mm(W1)の積層フィルムを、図2に示す延伸装置を用いて自由端一軸延伸を行なった。延伸温度を150℃とし、第1ロール対2の周速度を1m/分、第2ロール対3の周速度を5.8m/分として、縦方向に5.8倍に延伸した。このとき、二つのロール対2,3間の距離Lは310mmであり、延伸後のフィルムは幅264mm(W2)であった。式(1)の左辺のネックイン割合は30.5%であり、式(2)の左辺の値(W1/L)は1.23となった。表1に結果を示す。
【0149】
延伸した積層フィルムを用いて、実施例1と同様の方法により、偏光性積層フィルムを作製した後、プライマー層、偏光子層、保護フィルムの三層からなる偏光板を作製した。偏光子層の厚みは2.5μmであった。得られた偏光板について、実施例1と同様に光学特性を測定したところ、Ty、PyはそれぞれTy:41.6%、Py:99.97%であった。表1に結果を示す。
【0150】
【表1】

【0151】
液晶表示装置に用いられる偏光板のTy、Pyの目標値はそれぞれTy:40%以上、Py:99.9%以上であり、実施例1〜5で得られた偏光板は、この目標を十分に満足する優れた偏光性能を有するものであった。
【符号の説明】
【0152】
1 積層フィルム、2 第1ロール対、2a,2b ニップロール、3 第2ロール対、3a,3b ニップロール、4 加熱装置。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材フィルムと、前記基材フィルムの一方の面に形成された偏光子層とを備える偏光性積層フィルムの製造方法であって、
前記基材フィルムの一方の面にポリビニルアルコール系樹脂からなる樹脂層を形成して積層フィルムを得る樹脂層形成工程と、
前記積層フィルムを、自由端一軸延伸を行なう延伸工程と、
前記積層フィルムの前記樹脂層を二色性色素で染色して偏光子層を形成する染色工程と、をこの順で有し、
前記延伸工程において、前記自由端一軸延伸する前の前記積層フィルムの幅W1と、前記自由端一軸延伸を行なった後の前記積層フィルムの幅W2とが以下の式(1)の関係を満たす、偏光性積層フィルムの製造方法。
(W1−W2)÷W1×100≧40 式(1)
【請求項2】
前記延伸工程において前記自由端一軸延伸は、前記積層フィルムを周速度の異なる二つのロール対間で搬送することにより行ない、前記二つのロール対間の距離Lが以下の式(2)の関係を満たす、請求項1に記載の偏光性積層フィルムの製造方法。
W1÷L≦1.0 式(2)
【請求項3】
前記延伸工程において、前記二つのロール対の周速度の比は5倍超である、請求項1または2に記載の偏光性積層フィルムの製造方法。
【請求項4】
前記基材フィルムが、ポリオレフィン系樹脂からなる、請求項1〜3のいずれかに記載の偏光性積層フィルムの製造方法。
【請求項5】
前記樹脂層形成工程において、前記樹脂層を厚さが3μm超えかつ30μm以下となるように形成する、請求項1〜4のいずれかに記載の偏光性積層フィルムの製造方法。
【請求項6】
前記偏光子層の厚さが1.5μm〜15μmである、請求項1〜5のいずれかに記載の偏光性積層フィルムの製造方法。
【請求項7】
偏光子層と、前記偏光子層の一方の面に貼合された保護フィルムとを備える偏光板の製造方法であって、
請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法により偏光性積層フィルムを製造した後、
前記偏光性積層フィルムにおける前記偏光子層の前記基材フィルム側の面とは反対側の面に保護フィルムを貼合する保護フィルム貼合工程と、
前記偏光性積層フィルムから前記基材フィルムを剥離する基材フィルム剥離工程と、をこの順で有する、偏光板の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−145766(P2012−145766A)
【公開日】平成24年8月2日(2012.8.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−4002(P2011−4002)
【出願日】平成23年1月12日(2011.1.12)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】