(57)【要約】【課題】  厚みが７μｍ以下の薄型高機能偏光膜を製造することである。【解決手段】  少なくとも２０μｍの厚みを有する樹脂基材に、ポリビニルアルコール系樹脂の塗布および乾燥によってポリビニルアルコール系樹脂層を生成し、生成されたポリビニルアルコール系樹脂層を二色性物質の染色液に浸漬して、ポリビニルアルコール系樹脂層に二色性物質を吸着させ、二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を、ホウ酸水溶液中において、樹脂基材と一体に総延伸倍率を元長の５倍以上に延伸することによって、樹脂基材に、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる厚みが７μｍ以下の薄型高機能偏光膜を製造するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基材に一体に製膜される、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる厚みが７μｍ以下の薄型高機能偏光膜であって、単体透過率が４２．０％以上および偏光度が９９．９５％以上の光学特性を有することを特徴とする薄型高機能偏光膜。
【請求項２】
樹脂基材が透明基材であることを特徴とする請求項１に記載の薄型高機能偏光膜。
【請求項３】
二色性物質が、ヨウ素、有機染料又はそれらの混合物であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の薄型高機能偏光膜。
【請求項４】
少なくとも２０μｍの厚みを有する樹脂基材に、ポリビニルアルコール系樹脂の塗布および乾燥によってポリビニルアルコール系樹脂層を生成し、生成されたポリビニルアルコール系樹脂層を二色性物質の染色液に浸漬して、ポリビニルアルコール系樹脂層に二色性物質を吸着させ、二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を、ホウ酸水溶液中において、樹脂基材と一体に総延伸倍率が元長の５倍以上となるように延伸することによって、樹脂基材に、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる厚みが７μｍ以下の薄型高機能偏光膜であって、単体透過率が４２．０％以上かつ偏光度が９９．９５％以上の光学特性を有する薄型高機能偏光膜を製造するようにしたことを特徴とする方法。
【請求項５】
樹脂基材に生成されたポリビニルアルコール系樹脂層を二色性物質の染色液に浸漬するときに、予め、ポリビニルアルコール系樹脂層を不溶化しておくことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ホウ酸水溶液に浸漬することによって、ポリビニルアルコール系樹脂層を不溶化するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ポリビニルアルコール系樹脂層を０．１ｗｔ％以上４．５ｗｔ％以下の二色性物質を含む染色液に５秒から６０秒間、浸漬することによって、二色性物質を吸着させるようにしたことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
６５℃以下のホウ酸水溶液において、二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を樹脂基材と一体に延伸するようにしたことを特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
樹脂基材のガラス転移温度より低い温度のホウ酸水溶液において、二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を樹脂基材と一体に延伸するようにしたことを特徴とする請求項４から請求項８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
樹脂基材に生成されたポリビニルアルコール系樹脂層を浸漬するためのヨウ素からなる二色性物質を含む染色液およびヨウ素を二色性物質として吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を樹脂基材と一体に延伸するためのホウ酸水溶液のいずれにもヨウ化物塩をさらに含むことを特徴とする請求項４から請求項９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
樹脂基材として透明基材を用いることによって、片面に透明基材からなる光学機能フィルムを形成するようにしたことを特徴とする請求項４から請求項１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
薄型高機能偏光膜の樹脂基材には製膜されていない面に接着剤を介して他の樹脂膜を積層すると同時に、樹脂基材を薄型高機能偏光膜から剥離することによって、薄型高機能偏光膜を他の樹脂膜に転写し、片面に転写された樹脂膜からなる光学機能フィルムを形成するようにしたことを特徴とする請求項４から請求項１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
片面に光学機能フィルムが形成された薄型高機能偏光膜の他面に接着剤を介して第２光学機能フィルムを積層することによって、両面に光学機能フィルムを形成するようしたことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
二色性物質を配向させた薄型高機能偏光膜を含む積層体フィルムを製造する方法であって、
少なくとも２０μｍの厚みを有する樹脂基材と、樹脂基材の片面にポリビニルアルコール系樹脂を含む水溶液を塗布および乾燥することによって形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを含む積層体フィルムを生成する工程と、
樹脂基材と樹脂基材の片面に形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを含む前記積層体フィルムを、二色性物質を含む染色液中に浸漬することによって、積層体フィルムに含まれるポリビニルアルコール系樹脂層に二色性物質を吸着させる工程と、
二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を含む前記積層体フィルムを、ホウ酸水溶液中において、総延伸倍率が元長の５倍以上となるように延伸する工程と、
二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層が樹脂基材と一体に延伸されたことにより、樹脂基材の片面に、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂層からなる、厚みが７μｍ以下、単体透過率が４２．０％以上かつ偏光度が９９．９５％以上の光学特性を有する薄型高機能偏光膜を製膜させた積層体フィルムを製造する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
樹脂基材と樹脂基材の片面に形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを含む積層体フィルムを染色液に浸漬する前に、積層体フィルムに含まれるポリビニルアルコール系樹脂層を不溶化する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ホウ酸水溶液中に浸漬することによって、積層体フィルムに含まれるポリビニルアルコール系樹脂層を不溶化するようにしたことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
積層体フィルムに含まれる二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を、積層体フィルムに含まれる樹脂基材のガラス転移温度より低い温度のホウ酸水溶液中において、積層体フィルムと一体に延伸するようにしたことを特徴とする請求項１４から請求項１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
積層体フィルムに含まれる樹脂基材として透明樹脂を用いるようにしたことを特徴とする請求項１４から請求項１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
０．１ｗｔ％以上４．５ｗｔ％以下の二色性物質を含む染色液に積層体フィルムを５秒から６０秒間、浸漬することによって、積層体フィルムに含まれるポリビニルアルコール系樹脂層に二色性物質を吸着させるようにしたことを特徴とする請求項１４から請求項１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
樹脂基材に生成されたポリビニルアルコール系樹脂層を含む積層体フィルムを浸漬するためのヨウ素からなる二色性物質を含む染色液およびヨウ素を二色性物質として吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を積層体フィルムと一体に延伸するためのホウ酸水溶液のいずれにもヨウ化物塩をさらに含むことを特徴とする請求項１４から請求項１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる薄型高機能偏光膜を含む前記積層体フィルムを、積層体フィルムに含まれる樹脂基材のガラス転移温度より低い温度のヨウ化物塩を含む水溶液で洗浄する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４から請求項２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
洗浄された積層体フィルムを５０℃以上１００℃以下の温度で乾燥する工程をさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
乾燥された積層体フィルムに含まれる延伸された樹脂基材フィルムの片面に製膜された薄型高機能偏光膜の他面に接着剤を介して光学機能フィルムを積層する工程をさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
乾燥された積層体フィルムに含まれる、薄型高機能偏光膜の樹脂基材に製膜されていない面に接着剤を介して他の樹脂膜を積層すると同時に、樹脂基材を薄型高機能偏光膜から剥離することによって、薄型高機能偏光膜を他の樹脂膜に転写し、片面に転写された樹脂膜からなる光学機能フィルムを形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の偏光子膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂基材に塗布および乾燥したポリビニルアルコール系樹脂層を樹脂基材と一体に染色および延伸して製膜した薄型高機能偏光膜とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリビニルアルコール系樹脂（以下、「ＰＶＡ系樹脂」という）層に染色によって二色性物質を吸着および配向させた偏光膜いわゆる偏光子（以下、「偏光膜」という）の製造方法はよく知られている。このうち、樹脂基材に、ポリビニルアルコール系樹脂（以下、「ＰＶＡ系樹脂」という）の水溶液を塗布および乾燥することにより形成された薄いＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を、通常、オーブンなどの加熱装置において、延伸機を用いて乾式で延伸し、次に染色によって二色性物質を吸着および配向させた薄型偏光膜を製造する方法、或いは、薄いＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を、まず染色によって二色性物質を吸着させ、次に加熱装置において、延伸機を用いて乾式で延伸することによって二色性物質を配向させた薄型偏光膜を製造する方法は、図２の比較例に示すように、既に公知である。【０００３】
液晶セルの表裏に貼合わされる液晶表示素子に用いられる偏光膜は、一般に６０〜８０μｍのＰＶＡ系樹脂の単層体を、例えば、周速の異なる複数セットのロールを有するロール搬送機にかけて、染色によって二色性物質を吸着させ、次に常温から６０℃前後の水溶液などの湿式で延伸し、二色性物質を配向させた２０〜３０μｍ厚の偏光膜である。これが厚型偏光膜である。現在のところ、大型テレビ用に用いられる単体透過率４２％以上で偏光度９９．９５％以上の光学特性の高い偏光膜、いわゆる厚型高機能偏光膜が実用化されている。【０００４】
ところが、ＰＶＡ系樹脂が親水性であるため、偏光膜は温度や湿度の変化に敏感であり、伸縮し易く、また伸縮し易いことでカールし易い。そのため、伸縮抑制および温度や湿度の影響を少なくするように、通常、両面に保護フィルムが貼合わされた偏光膜が用いられる。それでも、厚型偏光膜を用いる場合、偏光膜の伸縮抑制が難しく、液晶セルなどの部材に貼合わされたときに部材に応力を発生させ、液晶表示素子に表示ムラを発生させる原因にもなる。これが厚型偏光膜の技術的課題の一つである。さらに、薄型化や低エネルギー消費量という時代要請に応えるべき技術的課題があることはいうまでもない。【０００５】
そのため、厚型偏光膜に代わる薄型偏光膜が求められてきたが、薄いＰＶＡ系樹脂単層体、例えば５０μｍ厚以下のＰＶＡ系樹脂フィルムを、例えば、ロール搬送機にかけて、常温から６０℃前後の水溶液などの湿式で延伸した場合には、親水性高分子組成物であるため薄いＰＶＡ系樹脂フィルムが溶解するか又はフィルムにかかる張力に耐えられずに破断することになる。すなわち、薄型偏光膜を薄いＰＶＡ系樹脂フィルムから安定的に生産することは難しいということである。そこで、新たな薄型偏光膜の製法として開発されてきたのが、特許文献１〜３に示される、厚みのある樹脂基材に形成された薄いＰＶＡ系樹脂層を樹脂基材と一体に乾式で延伸することによって、薄型偏光膜を樹脂基材上に製膜する方法である。【０００６】
これらは、水溶液などの湿式で延伸するのではなく、樹脂基材とＰＶＡ系樹脂層との積層体フィルムを樹脂基材と一体に、オーブンなどの加熱装置において、延伸機を用いて乾式で延伸し、次に染色液に浸漬することによって、樹脂基材に製膜される二色性物質を配向させた薄型偏光膜を製造する方法である。このような製法によれば、まず、樹脂基材にＰＶＡ系樹脂を含む水溶液を塗布および乾燥して十数μｍ厚のＰＶＡ系樹脂層を形成し、次に、これをオーブンなどの加熱装置において延伸機を用いて乾式で延伸し、次に染色によって二色性物質を吸着させ、数μｍ厚の二色性物質を配向させた薄型偏光膜を生成することができる。【０００７】
これが薄型偏光膜である。表示素子の薄型化、表示ムラの解消、エネルギー消費量の低減などの観点から、こうした製法および薄型偏光膜の将来性が期待されているところである。しかしながら、これまでのところ、こうした製法の薄型偏光膜は、図４又は図５の比較例１および２に見られるように、光学特性が低いという技術的課題を克服できていない。【０００８】
まず、背景技術として光学特性に関する整理が必要である。大型表示素子に用いることができる偏光膜の光学特性は、端的には、偏光度Ｐと単体透過率Ｔとで示すことができる。偏光膜の性能は、一般に、トレード・オフ関係にある偏光度Ｐと単体透過率Ｔとの２つの光学特性値をプロットしたＴ−Ｐグラフで表される。【０００９】
図６の模式図を参照されたい。Ｔ＝５０％で、Ｐ＝１００％が理想特性である。Ｔ値が低ければＰ値を上げやすく、Ｔ値が高いほどＰ値を上げにくいことになる。したがって、薄型偏光膜では実現していない偏光度Ｐが９９．９５％以上、単体透過率Ｔが４２．０％以上であることは、現在又は将来、大型表示素子などの偏光膜性能として求められる光学特性である。ここで、理想特性はＴ＝５０％で、Ｐ＝１００％であるが、光が偏光膜を透過していく際には、偏光膜と空気との界面で一部の光が反射する現象が起こる。この反射現象を考慮すると、反射の分は透過率が減少するので、現実的に達成できるＴ値の最大値は４５〜４６％程度となる。【００１０】
偏光度Ｐは、偏光膜又はディスプレイのコントラスト比（ＣＲ）を表すことができる。９９．９５％の偏光度Ｐは、偏光膜のＣＲでは２０００：１に相当し、これを一般に市販されている液晶テレビ用セルに用いたときのディスプレイのＣＲでは１０５０：１に相当する。いずれのＣＲも大きいほど表示のコントラストが優れ、見やすいということになる。偏光膜のＣＲは、後述されるように、平行透過率を直交透過率で除した値である。ディスプレイのＣＲは、最大輝度を最小輝度で除した値である。最小輝度は黒表示時の輝度であり、一般的な視聴環境を想定した液晶テレビでは０．５ｃｄ／ｍ２以下が求められている。これを越える値では色再現性が低下する。また最大輝度は白表示時の輝度であり、一般的な視聴環境を想定した液晶テレビでは４５０〜５５０ｃｄ／ｍ２の範囲で使用される。これを下回ると視認性が低下する。【００１１】
以上のことから一般的に液晶テレビには１０００：１以上のＣＲが必要とされている。一方で、液晶セルにおける偏光解消を考慮すると、偏光膜では２０００：１以上のＣＲを必要とする。これは、９９．９５％以上の偏光度Ｐに相当する。【００１２】
また、液晶テレビ用の偏光膜として一般的には単体透過率Ｔが４２．０％以上のものが用いられている。偏光膜の単体透過率Ｔが４２．０％を下回ると、ディスプレイの輝度Ｌが下がる。例えば、Ｔ＝４２．０％の偏光膜を用いたディスプレイ輝度Ｌ＝１００とした場合に比べ、Ｔ＝４０．０％の偏光膜のディスプレイ輝度は、Ｌ＝９０である。このことは、Ｔ＝４２．０％のディスプレイ輝度Ｌ＝１００を確保するためには、Ｔ＝４０．０％の偏光膜を用いるディスプレイの光源や使用時の点灯エネルギーを１０％増加させる必要がある。表示素子に用いる光源を考慮すると、偏光膜の単体透過率Ｔが４２．０％に相当するディスプレイとするには、光源自体を高輝度化することによってディスプレイ輝度Ｌを上げなければならないことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−３４３５２１号公報
【特許文献２】特許４２７９９４４号公報
【特許文献３】特開昭５１−０６９６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の課題は、光学特性の高い薄い偏光膜いわゆる薄型高機能偏光膜およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、薄型偏光膜の光学特性を改善すべく鋭意検討した結果、これまでの製法は、いずれもオーブンなどの加熱装置において、延伸機を用いて乾式で延伸しなければならないという点に着目した。乾式で延伸することは、樹脂基材およびそれに形成されるＰＶＡ系樹脂層の結晶化が進むため、積層体自体を元長の５倍以上に延伸することは難しい。この結晶化現象は、単層体を乾式で延伸した厚型偏光膜を製造する場合も同様である。ＰＶＡ系樹脂層の結晶化と延伸倍率の限界とによって、二色性物質を十分に配向させることができない。これが第１の技術的課題であった。【００１６】
当然のことであるが、湿式で延伸された厚型偏光膜の光学特性に匹敵する薄型偏光膜は、これまで開発されていない。ＰＶＡ系樹脂は親水性高分子組成物であり、水に溶けやすい。本発明者らは、薄いＰＶＡ系樹脂層を、水溶液中において、いかに不溶化させるか、高倍率の延伸によって吸着させた二色性物質をいかに高次に配向させるか、その結果として、いかに光学特性の高い薄型偏光膜を実現するかを鋭意検討した。【００１７】
本発明者らは、ＰＶＡ系樹脂の水溶液を塗布および乾燥して樹脂基材に形成した薄いＰＶＡ系樹脂層を、低温（６５℃以下）のホウ酸水溶液中で、樹脂基材と一体に高倍率（５倍以上）に延伸できることを見出した。より詳細には、低温（６５℃以下）のホウ酸水溶液中において、樹脂基材に形成した薄いＰＶＡ系樹脂層を架橋作用によって不溶化し、そのことにより不溶化された薄いＰＶＡ系樹脂層を樹脂基材と一体に５倍以上の倍率で延伸することができるということである。【００１８】
さらに特記すべきは、水分子の可塑剤としての働きによって樹脂基材自体のガラス転移温度より低いホウ酸水溶液中でも、樹脂基材と一体に薄いＰＶＡ系樹脂層を高倍率に延伸できるというおどろくべき知見を得たことである。このことによって、図４又は図５の実施例１および２に見られるように、ＰＶＡ系樹脂の結晶化を抑えた高倍率の延伸によって二色性物質を十分に吸着および配向させた大型表示素子に用いることができる光学特性の高い薄型偏光膜、いわゆる薄型高機能偏光膜が得られることを見出した。
薄型高機能偏光膜およびその製造方法に用いられる工程および作用について、以下、説明する。【００１９】
（ａ）低温（６５℃以下）のホウ酸水溶液中の延伸作用
厚みが十数μｍ以下の薄いＰＶＡ系樹脂フィルムを水溶液中で高倍率に延伸するためには、厚みが２０μｍ以上の樹脂基材に形成されていたとしても、ＰＶＡ系樹脂フィルム自体に延伸時にかかる張力に耐え、延伸中に水に溶解しない耐水性が付与されていなければならない。すなわち不溶化されたＰＶＡ系樹脂フィルムでなければならない。【００２０】
ホウ酸は、次式に示すように、水溶液中でテトラヒドロキシホウ酸アニオンを生成する。
Ｈ３ＢＯ３＋Ｈ２Ｏ  ←→  Ｈ＋＋［Ｂ（ＯＨ）４］−
このテトラヒドロキシホウ酸アニオンは、ビニルアルコール系ポリマーのヒドロキシ基と水素結合し、ビニルアルコール系ポリマーを架橋させると推察される。
この架橋状態として化学式（１）のような状態が推定モデルの一つとして考えられる（化学式（１）の点線のボンドが架橋結合）。この架橋により、ビニルアルコール系ポリマーが不溶化する。【００２１】
【化１】
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【００２２】
本発明のように、ＰＶＡ系樹脂をホウ酸水溶液中で延伸すれば、ＰＶＡ系樹脂層を不溶化できるので、５倍以上の高倍率に延伸することが可能になる。【００２３】
（ｂ）高倍率の延伸による作用
図２の比較例１および２に提示される、樹脂基材と一体に薄いＰＶＡ系樹脂を乾式で延伸する従来製法によっては、例えば単体透過率が４２．０％以上で偏光度が９９．９５％以上の光学特性を有する薄型偏光膜を得ることは難しい。その要因は、「乾式延伸」といわれる延伸方法を用いていることに起因する。乾式延伸は、延伸対象の樹脂基材のガラス転移温度より低い温度で延伸することが難しい。通常は延伸対象の樹脂基材が破断する。それを延伸できたとしても均一延伸にはならない。そのため、乾式延伸は、一般的に延伸対象の樹脂基材のガラス転移温度より高い温度で延伸することになる。６５℃以下の低温で延伸する場合には、必然的に、ガラス転移温度が６５℃以下の延伸対象の樹脂基材が選択されることになる。【００２４】
ガラス転移温度と延伸温度の関係はＰＶＡ系樹脂層についても同様である。一般的なＰＶＡ系樹脂のガラス転移温度は８０℃程度であり、乾式延伸による場合、この温度よりも低温で均一に高倍率に延伸することは難しい。また、温度に関わらず乾式延伸による場合、延伸によってＰＶＡ系樹脂の結晶化が進み、延伸対象の樹脂基材を含めて総延伸倍率を元長の５倍以上にすることは難しい。かつ、ＰＶＡ系樹脂にラメラ構造や球晶のように配向に寄与しない高次構造（大きな構造）が形成されることによって、二色性物質を十分に吸着させ、かつ高次に配向させることができなくなるものと推論される。本発明者らは、これが従来製法による薄型偏光膜の光学特性が低い要因と考えている。【００２５】
図２に示す本発明の製造方法を想定する。例えば６５℃以下のホウ酸水溶液中で樹脂基材に形成された薄いＰＶＡ系樹脂を延伸する。樹脂基材は６５℃以上のガラス転移温度を有する組成物であって、好ましくは非晶質のエステル系又はオレフィン系の熱可塑性樹脂からなる樹脂基材とする。樹脂基材のガラス転移温度が６５℃以上であっても、水分子の可塑剤としての機能により、その樹脂基材は６５℃以下であっても延伸可能である。ＰＶＡ系樹脂についても水分子が可塑剤として機能する。そのため、樹脂基材と一体に薄いＰＶＡ系樹脂を６５℃以下のホウ酸水溶液中で延伸することができる。【００２６】
そのことにより、ＰＶＡ系樹脂の結晶化を防ぎながら、薄いＰＶＡ系樹脂を５倍以上の高倍率に延伸することができる。その結果が、薄いＰＶＡ系樹脂の非晶質部分の配向性が高まることになるという推論に至る。また高倍率に延伸することによって、ＰＶＡ系樹脂中に存在するポリヨウ素イオン錯体などの二色性物質が高次に一方向に並ぶことになる。その結果として光学特性の高い薄型偏光膜、いわゆる薄型高機能偏光膜が得られる。【００２７】
本発明の実施態様は、以下のとおりである。【００２８】
本発明の第１の態様は、樹脂基材に一体に製膜される、二色性物質を配向させたＰＶＡ系樹脂からなる厚みが７μｍ以下の薄型高機能偏光膜であって、単体透過率が４２．０％以上および偏光度が９９．９５％以上の光学特性を有する薄型高機能偏光膜に関するものである。図３の表を参照されたい。これにより、本発明者らは、表示素子の薄型化、表示ムラの解消、エネルギー消費量の低減を可能にする、これまで難しいと考えられていた図６のＴ−Ｐグラフに表された理想特性に近い薄型高機能偏光膜の開発に成功した。これは厚型偏光膜で実現している光学特性に匹敵するものである。【００２９】
第１実施態様において、樹脂基材は、吸水率が０．５０％以上の、ガラス転移温度が２５℃から８５℃の範囲にあるエステル系又はオレフィン系の熱可塑性樹脂であり、具体例としては、エステル系樹脂フィルムの非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルム（アモルファスポリエチレンテレフタレートフィルム、Ａ−ＰＥＴフィルム）である。また薄型高機能偏光膜の一面を保護する光学機能フィルムにする場合には、樹脂基材は透明樹脂であることが好ましい。さらにまた薄型高機能偏光膜に吸着および配向させた二色性物質は、ヨウ素、有機染料又はそれらの混合物のいずれでもよい。【００３０】
本発明の第２の態様は、樹脂基材に、二色性物質を配向させたＰＶＡ系樹脂からなる厚みが７μｍ以下の薄型高機能偏光膜であって、単体透過率が４２．０％以上かつ偏光度が９９．９５％以上の光学特性を有する薄型高機能偏光膜を製造する方法に関するものである。具体的には、まず、少なくとも２０μｍの厚みを有する樹脂基材に、ＰＶＡ系樹脂水溶液の塗布および乾燥によってＰＶＡ系樹脂層を生成する工程を含む。本発明における樹脂基材も、第１実施態様と同様に、吸水率が０．５０％以上の、ガラス転移温度が２５℃から８５℃の範囲にあるエステル系又はオレフィン系の熱可塑性樹脂であり、また薄型高機能偏光膜の一面を保護する光学機能フィルムにする場合には透明樹脂であることが好ましい。【００３１】
次に、生成されたＰＶＡ系樹脂層を二色性物質の染色液中に浸漬して、ＰＶＡ系樹脂層に二色性物質を吸着させる工程を含む。二色性物質は、第１実施態様と同様に、ヨウ素、有機染料又はそれらの混合物のいずれでもよい。また染色液において、二色性物質は０．１ｗｔ％以上４．５ｗｔ％以下の水溶液で５〜６０秒間浸漬することによってＰＶＡ系樹脂層内に吸着させられる。二色性物質としてヨウ素を用いる場合は、ヨウ素の溶解を促進し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、より好ましい。【００３２】
ところで、染色工程において、親水性のＰＶＡ系樹脂が水溶液に溶け出すことによる影響は、厚型偏光膜の製造の場合には問題にならないが、薄型偏光膜の製造においては無視できない技術的課題の一つである。問題は、染色中の水溶液へのＰＶＡ系樹脂の溶出防止である。染色工程が短時間であれば問題とならないが、場合によっては偏光膜の仕上がりにも影響する。そこで、本発明者らは、樹脂基材に生成されたＰＶＡ系樹脂層を染色液に浸漬する前に、予め、ＰＶＡ系樹脂層に不溶化処理を施しておくことが有効であり、その方法として、常温のホウ酸水溶液中に浸漬することによって、ＰＶＡ系樹脂層の不溶化が可能であることを見出した。【００３３】
さらに二色性物質を吸着させたＰＶＡ系樹脂層を、ホウ酸水溶液中において、樹脂基材と一体に延伸する工程を含む。水溶液中においては、延伸中に薄くなるＰＶＡ系樹脂層が溶け出すため、ＰＶＡ系樹脂層を総延伸倍率が元長の５倍以上となるように、すなわち、ＰＶＡ系樹脂層の元長の５倍以上の長さに延伸することは難しい。ホウ酸による架橋効果と不溶化とが同時に可能とするホウ酸水溶液中で、二色性物質を吸着させたＰＶＡ系樹脂層の高倍率延伸を実現し、配向性能を高めることができたのである。【００３４】
既に指摘したことであるが、薄型偏光膜の製造において、「乾式延伸」では、総延伸倍率を元長の５倍以上にすることはできない。また延伸中にＰＶＡ系樹脂層の結晶化を防止する観点から、樹脂基材自体のガラス転移温度より低い温度であっても高倍率延伸が可能な樹脂基材を選択することによって、６５℃以下の低い温度のホウ酸水溶液を用いることが好ましい。【００３５】
図３の表に示されるように、こうした工程を経て、樹脂基材に、二色性物質を配向させたＰＶＡ系樹脂からなる、厚みが７μｍ以下、単体透過率が４２．０％以上かつ偏光度が９９．９５％以上の光学特性を有する薄型高機能偏光膜を製膜することができる。【００３６】
樹脂基材と一体に製造された薄型高機能偏光膜の樹脂基材に製膜されていない面に接着剤を介して他の樹脂膜を積層すると同時に、樹脂基材を薄型高機能偏光膜から剥離することによって、薄型高機能偏光膜を他の樹脂膜に転写するようにしてもよい。転写された樹脂膜に光学機能フィルムを用いることにより、製造された薄型高機能偏光膜の片面に光学機能フィルムを形成することができる。また片面に光学機能フィルムが形成された薄型高機能偏光膜の他面に接着剤を介して第２光学機能フィルムを積層するようにしてもよい。そのことにより、両面に光学機能フィルムが形成された薄型高機能偏光膜を製造することができる。【００３７】
本発明の第３の態様は、二色性物質を配向させた薄型高機能偏光膜を含む積層体フィルムを製造する方法に関する。具体的には、二色性物質を配向させたＰＶＡ系樹脂層からなる、厚みが７μｍ以下、単体透過率が４２．０％以上かつ偏光度が９９．９５％以上の光学特性を有する薄型高機能偏光膜を樹脂基材の片面に製膜させた積層体フィルムを製造する方法に関するものであり、以下の工程を含む。【００３８】
少なくとも２０μｍの厚みを有する樹脂基材と、樹脂基材の片面にＰＶＡ系樹脂を含む水溶液を塗布および乾燥することによって形成されたＰＶＡ系樹脂層とを含む積層体フィルムを生成する工程を含む。本発明における樹脂基材も、第１および第２実施態様と同様に、吸水率が０．５０％以上の、ガラス転移温度が２５℃から８５℃の範囲にあるエステル系又はオレフィン系の熱可塑性樹脂であり、また薄型高機能偏光膜の一面を保護する光学機能フィルムにする場合には透明樹脂であることが好ましい。【００３９】
樹脂基材と樹脂基材の片面に形成されたＰＶＡ系樹脂層とを含む積層体フィルムを、二色性物質を含む染色液中に浸漬することによって、積層体フィルムに含まれるＰＶＡ系樹脂層に二色性物質を吸着させる工程を含む。二色性物質は、第１および第２実施態様と同様に、ヨウ素、有機染料又はそれらの混合物のいずれでもよい。また染色液において、第２実施態様と同様に、二色性物質は０．１ｗｔ％以上４．５ｗｔ％以下の水溶液で、５〜６０秒間浸漬することによってＰＶＡ系樹脂層内に吸着させられる。二色性物質としてヨウ素を用いる場合は、ヨウ素の溶解を促進し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、より好ましい。また積層体フィルムに含まれるＰＶＡ系樹脂層を二色性物質を含む染色液中に浸漬する前に、予め、積層体フィルムを常温のホウ酸水溶液中に浸漬することによって、ＰＶＡ系樹脂層に不溶化処理を施しておくことが、より好ましい。【００４０】
さらに二色性物質を吸着させたＰＶＡ系樹脂層を含む前記積層体フィルムを、ホウ酸水溶液中において、延伸する工程を含む。第２実施態様に関連して指摘したように、水溶液中においては、延伸中に樹脂基材とともに薄くなるＰＶＡ系樹脂層が溶け出すため、積層体フィルムに含まれるＰＶＡ系樹脂層を総延伸倍率が元長の５倍以上となるように、すなわち、ＰＶＡ系樹脂層の元長の５倍以上の長さに延伸することは難しい。ホウ酸による架橋効果と不溶化とが同時に可能とするホウ酸水溶液中で、二色性物質を吸着させたＰＶＡ系樹脂層が樹脂基材と一体に高倍率延伸されるようにしたことにより、二色性物質の配向性能を高めることができたのである。【００４１】
また積層体フィルムの延伸中にＰＶＡ系樹脂層の結晶化を防止する観点から、積層体フィルムに含まれる樹脂基材自体のガラス転移温度より低い温度であっても高倍率延伸が可能な樹脂基材を選択することによって、６５℃以下の低い温度のホウ酸水溶液中で積層体フィルムを延伸することが、より好ましい。【００４２】
図３の表に示されるように、こうした工程を経て、樹脂基材の片面に、二色性物質を配向させたＰＶＡ系樹脂層からなる、厚みが７μｍ以下、単体透過率が４２．０％以上かつ偏光度が９９．９５％以上の光学特性を有する薄型高機能偏光膜を製膜させた積層体フィルムを製造する。【００４３】
製造された、二色性物質を配向させたＰＶＡ系樹脂からなる薄型高機能偏光膜を含む積層体フィルムを、積層体フィルムに含まれる樹脂基材のガラス転移温度より低い温度のヨウ化物塩を含む水溶液で洗浄する工程を含むようにしてもよい。さらに洗浄された積層体フィルムを５０℃以上１００℃以下の温度で乾燥する工程をさらに含むようにしてもよい。【００４４】
さらにまた乾燥された積層体フィルムに含まれる樹脂基材フィルムの片面に製膜された薄型高機能偏光膜の他面に接着剤を介して光学機能フィルムを積層する工程により、両面に光学機能フィルムが形成された薄型高機能偏光膜を製造することもできる。或いは、乾燥された積層体フィルムに含まれる、薄型高機能偏光膜の樹脂基材に製膜されていない面に接着剤を介して他の樹脂膜を積層すると同時に、樹脂基材を薄型高機能偏光膜から剥離することによって、薄型高機能偏光膜を他の樹脂膜に転写し、片面に転写された樹脂膜からなる光学機能フィルムを形成した薄型高機能偏光膜を製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の薄型高機能偏光膜の製造工程の概略図
【図２】本発明の製造方法と乾式延伸を含む製造方法との製造工程の模式図
【図３】実施例および比較例の光学特性値の比較表
【図４】実施例および比較例の各Ｔ／Ｐ値の表
【図５】実施例および比較例の各Ｔ／Ｐ値に基づくＴ−Ｐグラフ
【図６】Ｔ−Ｐグラフの模式図
【発明を実施するための形態】
【００４６】
［薄型高機能偏光膜の製造工程の概要］
薄型高機能偏光膜１０の製造は、実施例１に基づき説明することとする。図１に示すように、樹脂基材１１は、例えば、ガラス転移温度が８０℃の非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いる。樹脂基材１１は、薄型高機能偏光膜１０の片面を支持することができる。延伸される前の樹脂基材１１の厚みは、好ましくは２０μｍ〜５００μｍの範囲にあればよい。樹脂基材１１は、二色性物質１４’による染色を防ぐため、水に不溶で、かつ、膨潤しない疎水性樹脂を用いるようにしてもよい。具体的には、分子構造中にカルボキシル基、スルホン酸基、第４アミノ基などの解離基や、水酸基、アミド基のような非イオン性の親水基を有しない樹脂をいう。
【００４７】
樹脂基材１１は、例えばエステル系樹脂フィルムやオレフィン系樹脂フィルムであり、好ましくは、非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルムである。結晶化したポリエチレンテレフタレートフィルムは、一般的に弾性率が高いため、低温での延伸が困難である。一方、非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルムは、低温でも延伸することができる。これらの表面には、ＰＶＡ系樹脂層１２との密着性を向上させるため、コロナ処理を含む表面改質処理が施されていてもよい。また接着層が設けられてもよい。また樹脂基材１１の吸水率（ＪＩＳ  Ｋ  ７２０９）は、好ましくは０．３％以上であり、さらに好ましくは０．５％以上である。樹脂基材のガラス転移温度（ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１  ＤＳＣ法）は、好ましくは８５℃以下であり、さらに好ましくは２５℃〜８５℃である。このような物性の樹脂フィルムであれば、６５℃以下のホウ酸水溶液中でも高倍率に延伸することができる。
【００４８】
樹脂基材１１およびＰＶＡ系樹脂層１２からなる積層体フィルム１３は、工程（Ａ）により作製される。
【００４９】
作製工程（Ａ）は、まず、厚みが１００μｍの樹脂基材１１からなるフィルムロールを準備する。次に、溶媒１００重量部に対して３〜１０重量部のＰＶＡ系樹脂の水溶液を準備する。そのように準備して、フィルムロールから樹脂基材１１を繰り出し、樹脂基材上にＰＶＡ系樹脂の水溶液を塗布して、６０℃のオーブン内で乾燥しながら、厚みが１０μｍのＰＶＡ系樹脂層１２を樹脂基材１１に製膜する。このように作製された積層体フィルム１３の連続ウェブを巻き取るようにしてもよい。積層体フィルム１３は、次に、以下の連続工程で処理される。
【００５０】
まず、染色工程（Ｂ）である。これは、積層体フィルム１３を染色液１４に浸漬し、ＰＶＡ系樹脂層１２に二色性物質１４´を吸着させる工程である。染色液１４の溶媒は、水が一般的に使用される。二色性物質１４´は、水を主成分とする溶媒１００重量部に対して、通常、０．１〜４．３重量部（０．１〜４．５ｗｔ％）の割合で用いられる。二色性物質１４´としては、例えば、ヨウ素、有機染料、それらの混合物等が挙げられる。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。
【００５１】
二色性物質１４´としてヨウ素を用いる場合は、ヨウ素の溶解を促進し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。ヨウ化物は、溶媒１００重量部に対して、好ましくは０．０２〜２０重量部、さらに好ましくは０．１〜１０重量部の割合で用いられる。ヨウ化物の具体例としては、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。これらのなかでも、ヨウ化カリウムを添加することが好ましい。染色液１４への浸漬時間は、特に限定されないが、通常、５秒〜５分間程度である。染色液１４の温度は、通常、２０〜５０℃程度である。
【００５２】
染色工程（Ｂ）においては、積層体フィルム１３を、液温が３０℃のヨウ素およびヨウ化カリウムを含む染色液１４に、３０秒間、浸漬した。このことにより、ＰＶＡ系層１２にヨウ素を吸着させた。染色液１４のヨウ素含有量は水１００重量部に対して０．１重量部とし、ヨウ化カリウム含有量は水１００重量部に対して０．７重量部とした。
【００５３】
次に、架橋工程（Ｃ）と一体の延伸工程（Ｄ）である。架橋工程（Ｃ）は、積層体フィルム１３をホウ酸水溶液１５中に浸漬し、二色性物質１４´を吸着させたＰＶＡ系樹脂層１２を架橋する工程である。この架橋工程（Ｃ）は、膨潤化したＰＶＡ系樹脂を水に溶解しないようにする不溶化工程でもある。
【００５４】
ホウ酸水溶液１５は溶媒である水にホウ酸又はホウ酸塩を溶解して得られる。ホウ酸又はホウ酸塩以外に、ホウ砂等のホウ素化合物、グリオキザール、グルタルアルデヒド等を用いることができる。ホウ酸濃度は、水１００重量部に対して、通常、１〜１０重量部の割合で用いられる。ホウ酸水溶液１５には、ＰＶＡ系樹脂層１２に吸着させたヨウ素の溶出を抑制する目的からヨウ化物を添加することが望ましい。ヨウ化物の濃度は好ましくは０．０５〜１５重量％、さらに好ましくは０．５〜８重量％である。ヨウ化物の具体例は、染色工程（Ａ）の場合と同様である。ホウ酸水溶液１６への浸漬時間は、特に限定されないが、通常、１５秒間〜５分間程度である。ホウ酸水溶液１５の温度は、通常、２０〜７０℃程度である。
【００５５】
ヨウ素を吸着させたＰＶＡ系樹脂層１２は、液温が６０℃のヨウ化カリウムを含むホウ酸水溶液１５中で架橋されながら、周速の異なる複数セットのロールを有するロール延伸機１６によって樹脂基材１１と一体に延伸された。これが架橋工程（Ｃ）と一体の延伸工程（Ｄ）である。延伸工程（Ｄ）において、積層体フィルム１３は、縦一軸に延伸倍率５．０倍まで延伸された。このときのホウ酸水溶液１５のホウ酸含有量は水１００重量部に対して４重量部とし、ヨウ化カリウム含有量は水１００重量部に対して５重量部とした。
【００５６】
ホウ酸水溶液１５の温度は、好ましくは８５℃以下である。８５℃を超えると、ＰＶＡ系樹脂に吸着させたヨウ素の溶出が進みやすく、かつ、ＰＶＡ系樹脂も溶出される場合もあり、製造される薄型高機能偏光膜１０の光学特性が低下する。また、ＰＶＡ系樹脂層１２の厚みが薄い場合は、ＰＶＡ系樹脂層１２が溶解して、得られる薄型高機能偏光薄１０の光学特性がさらに低下する。ホウ酸水溶液１５の温度は、より好ましくは、３０℃〜６５℃である。ホウ酸水溶液１５の温度が３０℃未満である場合には、水の可塑剤としても機能が十分に発揮されないため、樹脂基材１１およびＰＶＡ系樹脂層１２の軟化が十分に得られず、積層体フィルム１３の総延伸倍率を元長の５倍以上に延伸することが難しい。
【００５７】
ホウ酸水溶液１５において延伸された積層体フィルムの延伸倍率は、積層体フィルム１３の元長の、好ましくは５倍以上、さらに好ましくは５．５倍以上である。延伸倍率が５倍未満であると、二色性物質１４´が十分に配向せず、得られた薄型高機能偏光膜１０の光学特性が低くなる。本発明において、延伸倍率が６．５倍を超えると、積層体フィルム１３が破断しやすく、安定的に製造することが難しくなる。本発明において「延伸倍率」とは、延伸処理が一段階である場合、その処理における延伸倍率をいう。複数の延伸機を水溶液中に設けて多段階に延伸する場合、各工程の延伸倍率の合計（総延伸倍率）をいう。
【００５８】
ホウ酸水溶液による架橋工程は、図１に示すように、染色工程（Ｂ）の前工程に設けることができる。この架橋工程（Ｅ）は、厚型偏光膜の製造においては、ＰＶＡ系樹脂の溶解が問題とならないので必要とされない。しかしながら、樹脂基材１１に薄いＰＶＡ樹脂層１２を製膜した積層体フィルム１３を用いた薄型高機能偏光膜１０の製造においては、染色液１４へのＰＶＡ系樹脂の溶解は無視できない問題である。したがって、染色工程（Ｂ）の前工程に架橋工程（Ｅ）を設けることは、光学特性の高い薄型高機能偏光膜の製造においては効果的である。さらにホウ酸水溶液中の延伸工程（Ｄ）の前工程に、染色工程中に抜けたホウ酸を補強する観点から、別途ホウ酸水溶液による架橋工程（Ｆ）を設けるようにしてもよい。
【００５９】
５．０倍に延伸された積層体フィルム１３は、ホウ酸水溶液１５から取り出され、次に、洗浄工程（Ｇ）に送られた。洗浄工程（Ｇ）は、各種処理が施された薄型高機能偏光膜１０を含む積層体フィルムの不要残存物を洗い流す工程である。この処理が不十分であると積層体フィルムの乾燥後に薄型高機能偏光膜１０からホウ酸が析出することもある。また洗浄は、ＰＶＡ樹脂が溶解しないようにヨウ化カリウムを含む洗浄液において、処理される。洗浄液中のヨウ化カリウム濃度は、０．５〜１０重量％程度である。洗浄液の温度は、１０〜５０℃程度である。浸漬時間は、通常、１秒間〜１分間程度である。
【００６０】
最終工程は、乾燥工程（Ｈ）である。乾燥工程（Ｈ）として、任意の適切な方法、例えば、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥を採用することができる。実施例１は、６０℃の温風で、３０秒間、乾燥した。
【００６１】
仕上がった積層体フィルムに含まれる樹脂基材１１と一体に延伸されたＰＶＡ系樹脂層１２の厚みは３μｍであった。ヨウ素を配向させた３μｍ厚のＰＶＡ樹脂からなる薄型高機能偏光膜１０が樹脂基材１１上に製膜された。これが図３の表に特性を示した実施例１の薄型高機能偏光膜１０である。
【００６２】
薄型高機能偏光膜１０が樹脂基材１１上に製膜された積層体フィルムは、図１に示す転写工程（Ｉ）によって、さらに樹脂基材１１を薄型高機能偏光膜１０から剥離すると同時に、薄型高機能偏光膜１０を他の光学機能フィルムに転写するようにしてもよい。
【００６３】
本発明に用いられるＰＶＡ系樹脂は、ポリ酢酸ビニル系樹脂を鹸化することにより得られる。鹸化度は、通常、８５モル％〜１００モル％であり、重合度が１，０００〜１０，０００である。このＰＶＡ系樹脂は、ポリビニルアルコールやエチレン−ビニルアルコール共重合体である。
【００６４】
製造された薄型高機能偏光膜１０は、好ましくは、可視光領域（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）のいずれかの波長で吸収二色性を示す。厚みは７μｍ以下であり、好ましくは、０．５μｍ〜５μｍである。この薄型高機能偏光膜１０は、収縮応力が小さいため、高温環境下でも寸法安定性に優れ、また単体透過率４２．０％以上で偏光度９９．９５％以上の光学特性を示す。
【実施例】
【００６５】
［実施例１］
樹脂基材は、ガラス転移温度が８０℃の非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルム（三菱樹脂社製ノバクリアー）を用いた。樹脂基材とポリビニルアルコール層とを含む積層体フィルムは以下のように作製した。まず、厚みが１００μｍの樹脂基材を準備した。次に、その樹脂基材上にポリビニルアルコール（日本合成化学社製ＮＨ２６）の水溶液を塗布して、６０℃の温度で乾燥しながら、厚みが１０μｍのポリビニルアルコール層を製膜した。【００６６】
作製された積層体フィルムを液温が３０℃のヨウ素およびヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的な偏光膜の単体透過率が４０〜４４％となるように任意の時間、浸漬した。そのことによりポリビニルアルコール層にヨウ素を吸着させた。染色液のヨウ素含有量は水１００重量部に対して０．１重量部とし、ヨウ化カリウム含有量は水１００重量部に対して０．７重量部とした。【００６７】
樹脂基材にヨウ素を吸着させたポリビニルアルコール層を含む積層体フィルムを、液温が６０℃のホウ酸およびヨウ化カリウムを含むホウ酸水溶液中で、周速の異なる複数セットのロール間を通して、その積層体フィルムを縦一軸に破断する直前まで延伸した。このときの延伸倍率（最大延伸倍率）は５．０倍であった。ホウ酸水溶液のホウ酸含有量は水１００重量部に対して４重量部とし、ヨウ化カリウム含有量は水１００重量部に対して５重量部とした。ここでいう「破断する直前」および「最大延伸倍率」とは、事前に破断してしまう延伸倍率を確認した上で決定している。具体的には事前に確認した破断した延伸倍率よりも０．２倍程度低い倍率の延伸を意味する。【００６８】
５．０倍に延伸された積層体フィルムをホウ酸水溶液から取り出し、次に、６０℃の温風で乾燥した。樹脂基材と一体に延伸されたポリビニルアルコール層の厚みは３μｍであった。このようにしてヨウ素を配向させた３μｍ厚のポリビニルアルコール樹脂層が樹脂基材上に製膜された。これが図３の表に特性を示した実施例１の薄型高機能偏光膜である。【００６９】
［実施例２］
樹脂基材はガラス転移温度が３０℃のポリメチルペンテンフィルム（三井化学社製ＴＰＸ、）を用いた。実施例２は、実施例１と同様の方法で、樹脂基材にヨウ素を吸着させたポリビニルアルコール層を含む積層体フィルムを、液温が６０℃のホウ酸およびヨウ化カリウムを含むホウ酸水溶液中で、周速の異なる複数セットのロール間を通して、その積層体フィルムを縦一軸に破断する直前まで延伸した。そのときの延伸倍率（最大延伸倍率）は５．５倍であった。【００７０】
ここでいう「破断する直前」および「最大延伸倍率」は、実施例１の場合と同様に、事前に確認した破断した延伸倍率よりも０．２倍程度低い倍率の延伸を意味する。このようにしてヨウ素を配向させた３μｍ厚のポリビニルアルコール樹脂層が樹脂基材上に製膜された。これが図３の表に特性を示した実施例２の薄型高機能偏光膜である。【００７１】
［比較例１］
樹脂基材は、ガラス転移温度が８０℃の非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルム（三菱樹脂社製ノバクリアー）を用いた。実施例１と同様の方法で、厚みが１００μｍの樹脂基材上に厚みが１０μｍのポリビニルアルコール樹脂層を製膜した積層体フィルムを作製した。次に１１０℃のオーブン内で、作製された積層体フィルムを縦一軸に破断する直前まで延伸した。そのときの延伸倍率（最大延伸倍率）は４．０倍であった。ここでいう「破断する直前」および「最大延伸倍率」は、実施例１の場合と同様に、事前に確認した破断した延伸倍率よりも０．２倍程度低い倍率の延伸を意味する。【００７２】
さらに、延伸した積層フィルムを実施例１と同様に染色液に、最終的な偏光膜の単体透過率が４０〜４４％となるように任意の時間、浸漬した。染色液から取り出した積層体フィルムを６０℃の温風で乾燥した。樹脂基材と一体に延伸されたポリビニルアルコール樹脂層の厚みは４μｍであった。このようにしてヨウ素を配向させた４μｍ厚のポリビニルアルコール樹脂層が樹脂基材上に製膜された。これが図３の表に特性を示した比較例１の薄型偏光膜である。【００７３】
［比較例２］
厚みが１００μｍの樹脂基材上に厚みが１０μｍのポリビニルアルコール樹脂層を製膜した積層体フィルムを、実施例１と同様に、作製した。作製された積層体フィルムを実施例１と同様に染色液に、最終的な偏光膜の単体透過率が４０〜４４％となるように任意の時間、浸漬した。染色液から取り出した積層体フィルムを６０℃の温風で乾燥した。次に９０℃のオーブン内で、ヨウ素を吸着させた積層体フィルムを縦一軸に破断する直前まで延伸した。そのときの延伸倍率（最大延伸倍率）は４．５倍であった。ここでいう「破断する直前」および「最大延伸倍率」は、実施例１の場合と同様に、事前に確認した破断した延伸倍率よりも０．２倍程度低い倍率の延伸を意味する。【００７４】
樹脂基材と一体に延伸されたポリビニルアルコール層の厚みは４μｍであった。このようにしてヨウ素を配向させた４μｍ厚のポリビニルアルコール樹脂層が樹脂基材上に製膜された。これが図３の表に特性を示した比較例２の薄型偏光膜である。【００７５】
［測定方法］
［厚みの測定］
樹脂基材および薄型偏光膜の厚みは、デジタルマイクロメーター（アンリツ社製ＫＣ−３５１Ｃ）を用いて測定した。
［透過率および偏光度の測定］
薄型偏光膜の単体透過率Ｔ、平行透過率Ｔｐ、直交透過率Ｔｃは、紫外可視分光光度計（日本分光社製Ｖ７１００）を用いて測定した。これらの透過率Ｔ、Ｔｐ、Ｔｃは、ＪＩＳ  Ｚ  ８７０１の２度視野（Ｃ光源）により測定して視感度補正を行なったＹ値である。
偏光度Ｐを上記の透過率を用い、次式により求めた。
偏光度Ｐ（％）＝｛（Ｔｐ−Ｔｃ）／（Ｔｐ＋Ｔｃ）｝１／２×１００
偏光膜のコントラスト比（ＣＲ）は、次式により求めた。
ＣＲ＝Ｔｐ／Ｔｃ
ディスプレイのコントラスト比（ＣＲ）は、次式により求めた。
ＣＲ＝最大輝度／最小輝度
【符号の説明】
【００７６】
１０    薄型高機能偏光膜
１１    樹脂基材
１２    ＰＶＡ系樹脂層
１３    積層体フィルム
１４    二色性物質１４’を含む染色液
１５    ホウ酸水溶液
１６    周速の異なる複数セットのロールを有するロール延伸機
（Ａ）    樹脂基材とＰＶＡ樹脂層を含む積層体フィルムの作製工程
（Ｂ）    染色工程
（Ｃ）    架橋工程
（Ｄ）    延伸工程
（Ｅ）    染色工程前の架橋工程
（Ｆ）    延伸工程（Ｄ）前の架橋工程
（Ｇ）    洗浄工程
（Ｈ）    乾燥工程
（Ｉ）    転写工程
【図１】
2010100917.tif 000004
【図２】
2010100917.tif 000005
【図３】
2010100917.tif 000006
【図４】
2010100917.tif 000007
【図５】
2010100917.tif 000008
【図６】
2010100917.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月22日(2011.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂基材に塗布および乾燥したポリビニルアルコール系樹脂層を樹脂基材と一体に染色および延伸して製膜した薄型高機能偏光膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリビニルアルコール系樹脂（以下、「ＰＶＡ系樹脂」という）層に染色によって二色性物質を吸着および配向させた偏光膜いわゆる偏光子（以下、「偏光膜」という）の製造方法はよく知られている。このうち、樹脂基材に、ポリビニルアルコール系樹脂（以下、「ＰＶＡ系樹脂」という）の水溶液を塗布および乾燥することにより形成された薄いＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を、通常、オーブンなどの加熱装置において、延伸機を用いて乾式で延伸し、次に染色によって二色性物質を吸着および配向させた薄型偏光膜を製造する方法、或いは、薄いＰＶＡ系樹脂層を含む積層体を、まず染色によって二色性物質を吸着させ、次に加熱装置において、延伸機を用いて乾式で延伸することによって二色性物質を配向させた薄型偏光膜を製造する方法は、図２の比較例に示すように、既に公知である。
【０００３】
液晶セルの表裏に貼合わされる液晶表示素子に用いられる偏光膜は、一般に６０〜８０μｍのＰＶＡ系樹脂の単層体を、例えば、周速の異なる複数セットのロールを有するロール搬送機にかけて、染色によって二色性物質を吸着させ、次に常温から６０℃前後の水溶液などの湿式で延伸し、二色性物質を配向させた２０〜３０μｍ厚の偏光膜である。これが厚型偏光膜である。現在のところ、大型テレビ用に用いられる単体透過率４２％以上で偏光度９９．９５％以上の光学特性の高い偏光膜、いわゆる厚型高機能偏光膜が実用化されている。
【０００４】
ところが、ＰＶＡ系樹脂が親水性であるため、偏光膜は温度や湿度の変化に敏感であり、伸縮し易く、また伸縮し易いことでカールし易い。そのため、伸縮抑制および温度や湿度の影響を少なくするように、通常、両面に保護フィルムが貼合わされた偏光膜が用いられる。それでも、厚型偏光膜を用いる場合、偏光膜の伸縮抑制が難しく、液晶セルなどの部材に貼合わされたときに部材に応力を発生させ、液晶表示素子に表示ムラを発生させる原因にもなる。これが厚型偏光膜の技術的課題の一つである。さらに、薄型化や低エネルギー消費量という時代要請に応えるべき技術的課題があることはいうまでもない。
【０００５】
そのため、厚型偏光膜に代わる薄型偏光膜が求められてきたが、薄いＰＶＡ系樹脂単層体、例えば５０μｍ厚以下のＰＶＡ系樹脂フィルムを、例えば、ロール搬送機にかけて、常温から６０℃前後の水溶液などの湿式で延伸した場合には、親水性高分子組成物であるため薄いＰＶＡ系樹脂フィルムが溶解するか又はフィルムにかかる張力に耐えられずに破断することになる。すなわち、薄型偏光膜を薄いＰＶＡ系樹脂フィルムから安定的に生産することは難しいということである。そこで、新たな薄型偏光膜の製法として開発されてきたのが、特許文献１〜３に示される、厚みのある樹脂基材に形成された薄いＰＶＡ系樹脂層を樹脂基材と一体に乾式で延伸することによって、薄型偏光膜を樹脂基材上に製膜する方法である。
【０００６】
これらは、水溶液などの湿式で延伸するのではなく、樹脂基材とＰＶＡ系樹脂層との積層体フィルムを樹脂基材と一体に、オーブンなどの加熱装置において、延伸機を用いて乾式で延伸し、次に染色液に浸漬することによって、樹脂基材に製膜される二色性物質を配向させた薄型偏光膜を製造する方法である。このような製法によれば、まず、樹脂基材にＰＶＡ系樹脂を含む水溶液を塗布および乾燥して十数μｍ厚のＰＶＡ系樹脂層を形成し、次に、これをオーブンなどの加熱装置において延伸機を用いて乾式で延伸し、次に染色によって二色性物質を吸着させ、数μｍ厚の二色性物質を配向させた薄型偏光膜を生成することができる。
【０００７】
これが薄型偏光膜である。表示素子の薄型化、表示ムラの解消、エネルギー消費量の低減などの観点から、こうした製法および薄型偏光膜の将来性が期待されているところである。しかしながら、これまでのところ、こうした製法の薄型偏光膜は、図４又は図５の比較例１および２に見られるように、光学特性が低いという技術的課題を克服できていない。
【０００８】
まず、背景技術として光学特性に関する整理が必要である。大型表示素子に用いることができる偏光膜の光学特性は、端的には、偏光度Ｐと単体透過率Ｔとで示すことができる。偏光膜の性能は、一般に、トレード・オフ関係にある偏光度Ｐと単体透過率Ｔとの２つの光学特性値をプロットしたＴ−Ｐグラフで表される。
【０００９】
図６の模式図を参照されたい。Ｔ＝５０％で、Ｐ＝１００％が理想特性である。Ｔ値が低ければＰ値を上げやすく、Ｔ値が高いほどＰ値を上げにくいことになる。したがって、薄型偏光膜では実現していない偏光度Ｐが９９．９５％以上、単体透過率Ｔが４２．０％以上であることは、現在又は将来、大型表示素子などの偏光膜性能として求められる光学特性である。ここで、理想特性はＴ＝５０％で、Ｐ＝１００％であるが、光が偏光膜を透過していく際には、偏光膜と空気との界面で一部の光が反射する現象が起こる。この反射現象を考慮すると、反射の分は透過率が減少するので、現実的に達成できるＴ値の最大値は４５〜４６％程度となる。
【００１０】
偏光度Ｐは、偏光膜又はディスプレイのコントラスト比（ＣＲ）を表すことができる。９９．９５％の偏光度Ｐは、偏光膜のＣＲでは２０００：１に相当し、これを一般に市販されている液晶テレビ用セルに用いたときのディスプレイのＣＲでは１０５０：１に相当する。いずれのＣＲも大きいほど表示のコントラストが優れ、見やすいということになる。偏光膜のＣＲは、後述されるように、平行透過率を直交透過率で除した値である。ディスプレイのＣＲは、最大輝度を最小輝度で除した値である。最小輝度は黒表示時の輝度であり、一般的な視聴環境を想定した液晶テレビでは０．５ｃｄ／ｍ２以下が求められている。これを越える値では色再現性が低下する。また最大輝度は白表示時の輝度であり、一般的な視聴環境を想定した液晶テレビでは４５０〜５５０ｃｄ／ｍ２の範囲で使用される。これを下回ると視認性が低下する。
【００１１】
以上のことから一般的に液晶テレビには１０００：１以上のＣＲが必要とされている。一方で、液晶セルにおける偏光解消を考慮すると、偏光膜では２０００：１以上のＣＲを必要とする。これは、９９．９５％以上の偏光度Ｐに相当する。
【００１２】
また、液晶テレビ用の偏光膜として一般的には単体透過率Ｔが４２．０％以上のものが用いられている。偏光膜の単体透過率Ｔが４２．０％を下回ると、ディスプレイの輝度Ｌが下がる。例えば、Ｔ＝４２．０％の偏光膜を用いたディスプレイ輝度Ｌ＝１００とした場合に比べ、Ｔ＝４０．０％の偏光膜のディスプレイ輝度は、Ｌ＝９０である。このことは、Ｔ＝４２．０％のディスプレイ輝度Ｌ＝１００を確保するためには、Ｔ＝４０．０％の偏光膜を用いるディスプレイの光源や使用時の点灯エネルギーを１０％増加させる必要がある。表示素子に用いる光源を考慮すると、偏光膜の単体透過率Ｔが４２．０％に相当するディスプレイとするには、光源自体を高輝度化することによってディスプレイ輝度Ｌを上げなければならないことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−３４３５２１号公報
【特許文献２】特許４２７９９４４号公報
【特許文献３】特開昭５１−０６９６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の課題は、光学特性の高い薄い偏光膜いわゆる薄型高機能偏光膜の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、薄型偏光膜の光学特性を改善すべく鋭意検討した結果、これまでの製法は、いずれもオーブンなどの加熱装置において、延伸機を用いて乾式で延伸しなければならないという点に着目した。乾式で延伸することは、樹脂基材およびそれに形成されるＰＶＡ系樹脂層の結晶化が進むため、積層体自体を元長の５倍以上に延伸することは難しい。この結晶化現象は、単層体を乾式で延伸した厚型偏光膜を製造する場合も同様である。ＰＶＡ系樹脂層の結晶化と延伸倍率の限界とによって、二色性物質を十分に配向させることができない。これが第１の技術的課題であった。
【００１６】
当然のことであるが、湿式で延伸された厚型偏光膜の光学特性に匹敵する薄型偏光膜は、これまで開発されていない。ＰＶＡ系樹脂は親水性高分子組成物であり、水に溶けやすい。本発明者らは、薄いＰＶＡ系樹脂層を、水溶液中において、いかに不溶化させるか、高倍率の延伸によって吸着させた二色性物質をいかに高次に配向させるか、その結果として、いかに光学特性の高い薄型偏光膜を実現するかを鋭意検討した。
【００１７】
本発明者らは、ＰＶＡ系樹脂の水溶液を塗布および乾燥して樹脂基材に形成した薄いＰＶＡ系樹脂層を、低温（６５℃以下）のホウ酸水溶液中で、樹脂基材と一体に高倍率（５倍以上）に延伸できることを見出した。より詳細には、低温（６５℃以下）のホウ酸水溶液中において、樹脂基材に形成した薄いＰＶＡ系樹脂層を架橋作用によって不溶化し、そのことにより不溶化された薄いＰＶＡ系樹脂層を樹脂基材と一体に５倍以上の倍率で延伸することができるということである。
【００１８】
さらに特記すべきは、水分子の可塑剤としての働きによって樹脂基材自体のガラス転移温度より低いホウ酸水溶液中でも、樹脂基材と一体に薄いＰＶＡ系樹脂層を高倍率に延伸できるというおどろくべき知見を得たことである。このことによって、図４又は図５の実施例１および２に見られるように、ＰＶＡ系樹脂の結晶化を抑えた高倍率の延伸によって二色性物質を十分に吸着および配向させた大型表示素子に用いることができる光学特性の高い薄型偏光膜、いわゆる薄型高機能偏光膜が得られることを見出した。
薄型高機能偏光膜およびその製造方法に用いられる工程および作用について、以下、説明する。
【００１９】
（ａ）低温（６５℃以下）のホウ酸水溶液中の延伸作用
厚みが十数μｍ以下の薄いＰＶＡ系樹脂フィルムを水溶液中で高倍率に延伸するためには、厚みが２０μｍ以上の樹脂基材に形成されていたとしても、ＰＶＡ系樹脂フィルム自体に延伸時にかかる張力に耐え、延伸中に水に溶解しない耐水性が付与されていなければならない。すなわち不溶化されたＰＶＡ系樹脂フィルムでなければならない。
【００２０】
ホウ酸は、次式に示すように、水溶液中でテトラヒドロキシホウ酸アニオンを生成する。
Ｈ３ＢＯ３＋Ｈ２Ｏ  ←→  Ｈ＋＋［Ｂ（ＯＨ）４］−
このテトラヒドロキシホウ酸アニオンは、ビニルアルコール系ポリマーのヒドロキシ基と水素結合し、ビニルアルコール系ポリマーを架橋させると推察される。
この架橋状態として化学式（１）のような状態が推定モデルの一つとして考えられる（化学式（１）の点線のボンドが架橋結合）。この架橋により、ビニルアルコール系ポリマーが不溶化する。
【００２１】
【化１】
2010100917.tif 000010
【００２２】
本発明のように、ＰＶＡ系樹脂をホウ酸水溶液中で延伸すれば、ＰＶＡ系樹脂層を不溶化できるので、５倍以上の高倍率に延伸することが可能になる。
【００２３】
（ｂ）高倍率の延伸による作用
図２の比較例１および２に提示される、樹脂基材と一体に薄いＰＶＡ系樹脂を乾式で延伸する従来製法によっては、例えば単体透過率が４２．０％以上で偏光度が９９．９５％以上の光学特性を有する薄型偏光膜を得ることは難しい。その要因は、「乾式延伸」といわれる延伸方法を用いていることに起因する。乾式延伸は、延伸対象の樹脂基材のガラス転移温度より低い温度で延伸することが難しい。通常は延伸対象の樹脂基材が破断する。それを延伸できたとしても均一延伸にはならない。そのため、乾式延伸は、一般的に延伸対象の樹脂基材のガラス転移温度より高い温度で延伸することになる。６５℃以下の低温で延伸する場合には、必然的に、ガラス転移温度が６５℃以下の延伸対象の樹脂基材が選択されることになる。
【００２４】
ガラス転移温度と延伸温度の関係はＰＶＡ系樹脂層についても同様である。一般的なＰＶＡ系樹脂のガラス転移温度は８０℃程度であり、乾式延伸による場合、この温度よりも低温で均一に高倍率に延伸することは難しい。また、温度に関わらず乾式延伸による場合、延伸によってＰＶＡ系樹脂の結晶化が進み、延伸対象の樹脂基材を含めて総延伸倍率を元長の５倍以上にすることは難しい。かつ、ＰＶＡ系樹脂にラメラ構造や球晶のように配向に寄与しない高次構造（大きな構造）が形成されることによって、二色性物質を十分に吸着させ、かつ高次に配向させることができなくなるものと推論される。本発明者らは、これが従来製法による薄型偏光膜の光学特性が低い要因と考えている。
【００２５】
図２に示す本発明の製造方法を想定する。例えば６５℃以下のホウ酸水溶液中で樹脂基材に形成された薄いＰＶＡ系樹脂を延伸する。樹脂基材は６５℃以上のガラス転移温度を有する組成物であって、好ましくは非晶質のエステル系又はオレフィン系の熱可塑性樹脂からなる樹脂基材とする。樹脂基材のガラス転移温度が６５℃以上であっても、水分子の可塑剤としての機能により、その樹脂基材は６５℃以下であっても延伸可能である。ＰＶＡ系樹脂についても水分子が可塑剤として機能する。そのため、樹脂基材と一体に薄いＰＶＡ系樹脂を６５℃以下のホウ酸水溶液中で延伸することができる。
【００２６】
そのことにより、ＰＶＡ系樹脂の結晶化を防ぎながら、薄いＰＶＡ系樹脂を５倍以上の高倍率に延伸することができる。その結果が、薄いＰＶＡ系樹脂の非晶質部分の配向性が高まることになるという推論に至る。また高倍率に延伸することによって、ＰＶＡ系樹脂中に存在するポリヨウ素イオン錯体などの二色性物質が高次に一方向に並ぶことになる。その結果として光学特性の高い薄型偏光膜、いわゆる薄型高機能偏光膜が得られる。
【００２７】
本発明の実施態様は、以下のとおりである。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
本発明の第１の態様は、樹脂基材に、二色性物質を配向させたＰＶＡ系樹脂からなる厚みが７μｍ以下の薄型高機能偏光膜を製造する方法に関するものである。具体的には、まず、少なくとも２０μｍの厚みを有する樹脂基材に、ＰＶＡ系樹脂水溶液の塗布および乾燥によってＰＶＡ系樹脂層を生成する工程を含む。本発明における樹脂基材も、第１実施態様と同様に、吸水率が０．５０％以上の、ガラス転移温度が２５℃から８５℃の範囲にあるエステル系又はオレフィン系の熱可塑性樹脂であり、また薄型高機能偏光膜の一面を保護する光学機能フィルムにする場合には透明樹脂であることが好ましい。
【００３１】
次に、生成されたＰＶＡ系樹脂層を二色性物質の染色液中に浸漬して、ＰＶＡ系樹脂層に二色性物質を吸着させる工程を含む。二色性物質は、ヨウ素、有機染料又はそれらの混合物のいずれでもよい。また染色液において、二色性物質は０．１ｗｔ％以上４．５ｗｔ％以下の水溶液で５〜６０秒間浸漬することによってＰＶＡ系樹脂層内に吸着させられる。二色性物質としてヨウ素を用いる場合は、ヨウ素の溶解を促進し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、より好ましい。
【００３２】
ところで、染色工程において、親水性のＰＶＡ系樹脂が水溶液に溶け出すことによる影響は、厚型偏光膜の製造の場合には問題にならないが、薄型偏光膜の製造においては無視できない技術的課題の一つである。問題は、染色中の水溶液へのＰＶＡ系樹脂の溶出防止である。染色工程が短時間であれば問題とならないが、場合によっては偏光膜の仕上がりにも影響する。そこで、本発明者らは、樹脂基材に生成されたＰＶＡ系樹脂層を染色液に浸漬する前に、予め、ＰＶＡ系樹脂層に不溶化処理を施しておくことが有効であり、その方法として、常温のホウ酸水溶液中に浸漬することによって、ＰＶＡ系樹脂層の不溶化が可能であることを見出した。
【００３３】
さらに二色性物質を吸着させたＰＶＡ系樹脂層を、ホウ酸水溶液中において、樹脂基材と一体に延伸する工程を含む。水溶液中においては、延伸中に薄くなるＰＶＡ系樹脂層が溶け出すため、ＰＶＡ系樹脂層を総延伸倍率が元長の５倍以上となるように、すなわち、ＰＶＡ系樹脂層の元長の５倍以上の長さに延伸することは難しい。ホウ酸による架橋効果と不溶化とが同時に可能とするホウ酸水溶液中で、二色性物質を吸着させたＰＶＡ系樹脂層の高倍率延伸を実現し、配向性能を高めることができたのである。
【００３４】
既に指摘したことであるが、薄型偏光膜の製造において、「乾式延伸」では、総延伸倍率を元長の５倍以上にすることはできない。また延伸中にＰＶＡ系樹脂層の結晶化を防止する観点から、樹脂基材自体のガラス転移温度より低い温度であっても高倍率延伸が可能な樹脂基材を選択することによって、６５℃以下の低い温度のホウ酸水溶液を用いることが好ましい。
【００３５】
図３の表に示されるように、こうした工程を経て、樹脂基材に、二色性物質を配向させたＰＶＡ系樹脂からなる、厚みが７μｍ以下、単体透過率が４２．０％以上かつ偏光度が９９．９５％以上の光学特性を有する薄型高機能偏光膜を製膜することができる。これにより、本発明者らは、表示素子の薄型化、表示ムラの解消、エネルギー消費量の低減を可能にする、これまで難しいと考えられていた図６のＴ−Ｐグラフに表された理想特性に近い薄型高機能偏光膜の開発に成功した。これは厚型偏光膜で実現している光学特性に匹敵するものである。
【００３６】
樹脂基材と一体に製造された薄型高機能偏光膜の樹脂基材に製膜されていない面に接着剤を介して他の樹脂膜を積層すると同時に、樹脂基材を薄型高機能偏光膜から剥離することによって、薄型高機能偏光膜を他の樹脂膜に転写するようにしてもよい。転写された樹脂膜に光学機能フィルムを用いることにより、製造された薄型高機能偏光膜の片面に光学機能フィルムを形成することができる。また片面に光学機能フィルムが形成された薄型高機能偏光膜の他面に接着剤を介して第２光学機能フィルムを積層するようにしてもよい。そのことにより、両面に光学機能フィルムが形成された薄型高機能偏光膜を製造することができる。
【００３７】
本発明の第２の態様は、二色性物質を配向させた薄型高機能偏光膜を含む積層体フィルムを製造する方法に関する。具体的には、二色性物質を配向させたＰＶＡ系樹脂層からなる、厚みが７μｍ以下の薄型高機能偏光膜を樹脂基材の片面に製膜させた積層体フィルムを製造する方法に関するものであり、以下の工程を含む。
【００３８】
少なくとも２０μｍの厚みを有する樹脂基材と、樹脂基材の片面にＰＶＡ系樹脂を含む水溶液を塗布および乾燥することによって形成されたＰＶＡ系樹脂層とを含む積層体フィルムを生成する工程を含む。本発明における樹脂基材も、第１実施態様と同様に、吸水率が０．５０％以上の、ガラス転移温度が２５℃から８５℃の範囲にあるエステル系又はオレフィン系の熱可塑性樹脂であり、また薄型高機能偏光膜の一面を保護する光学機能フィルムにする場合には透明樹脂であることが好ましい。
【００３９】
樹脂基材と樹脂基材の片面に形成されたＰＶＡ系樹脂層とを含む積層体フィルムを、二色性物質を含む染色液中に浸漬することによって、積層体フィルムに含まれるＰＶＡ系樹脂層に二色性物質を吸着させる工程を含む。二色性物質は、第１実施態様と同様に、ヨウ素、有機染料又はそれらの混合物のいずれでもよい。また染色液において、第１実施態様と同様に、二色性物質は０．１ｗｔ％以上４．５ｗｔ％以下の水溶液で、５〜６０秒間浸漬することによってＰＶＡ系樹脂層内に吸着させられる。二色性物質としてヨウ素を用いる場合は、ヨウ素の溶解を促進し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、より好ましい。また積層体フィルムに含まれるＰＶＡ系樹脂層を二色性物質を含む染色液中に浸漬する前に、予め、積層体フィルムを常温のホウ酸水溶液中に浸漬することによって、ＰＶＡ系樹脂層に不溶化処理を施しておくことが、より好ましい。
【００４０】
さらに二色性物質を吸着させたＰＶＡ系樹脂層を含む前記積層体フィルムを、ホウ酸水溶液中において、延伸する工程を含む。第１実施態様に関連して指摘したように、水溶液中においては、延伸中に樹脂基材とともに薄くなるＰＶＡ系樹脂層が溶け出すため、積層体フィルムに含まれるＰＶＡ系樹脂層を総延伸倍率が元長の５倍以上となるように、すなわち、ＰＶＡ系樹脂層の元長の５倍以上の長さに延伸することは難しい。ホウ酸による架橋効果と不溶化とが同時に可能とするホウ酸水溶液中で、二色性物質を吸着させたＰＶＡ系樹脂層が樹脂基材と一体に高倍率延伸されるようにしたことにより、二色性物質の配向性能を高めることができたのである。
【００４１】
また積層体フィルムの延伸中にＰＶＡ系樹脂層の結晶化を防止する観点から、積層体フィルムに含まれる樹脂基材自体のガラス転移温度より低い温度であっても高倍率延伸が可能な樹脂基材を選択することによって、６５℃以下の低い温度のホウ酸水溶液中で積層体フィルムを延伸することが、より好ましい。
【００４２】
図３の表に示されるように、こうした工程を経て、樹脂基材の片面に、二色性物質を配向させたＰＶＡ系樹脂層からなる、厚みが７μｍ以下、単体透過率が４２．０％以上かつ偏光度が９９．９５％以上の光学特性を有する薄型高機能偏光膜を製膜させた積層体フィルムを製造することができる。これにより、本発明者らは、表示素子の薄型化、表示ムラの解消、エネルギー消費量の低減を可能にする、これまで難しいと考えられていた図６のＴ−Ｐグラフに表された理想特性に近い薄型高機能偏光膜の開発に成功した。これは厚型偏光膜で実現している光学特性に匹敵するものである。
【００４３】
製造された、二色性物質を配向させたＰＶＡ系樹脂からなる薄型高機能偏光膜を含む積層体フィルムを、積層体フィルムに含まれる樹脂基材のガラス転移温度より低い温度のヨウ化物塩を含む水溶液で洗浄する工程を含むようにしてもよい。さらに洗浄された積層体フィルムを５０℃以上１００℃以下の温度で乾燥する工程をさらに含むようにしてもよい。
【００４４】
さらにまた乾燥された積層体フィルムに含まれる樹脂基材フィルムの片面に製膜された薄型高機能偏光膜の他面に接着剤を介して光学機能フィルムを積層する工程により、両面に光学機能フィルムが形成された薄型高機能偏光膜を製造することもできる。或いは、乾燥された積層体フィルムに含まれる、薄型高機能偏光膜の樹脂基材に製膜されていない面に接着剤を介して他の樹脂膜を積層すると同時に、樹脂基材を薄型高機能偏光膜から剥離することによって、薄型高機能偏光膜を他の樹脂膜に転写し、片面に転写された樹脂膜からなる光学機能フィルムを形成した薄型高機能偏光膜を製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の薄型高機能偏光膜の製造工程の概略図
【図２】本発明の製造方法と乾式延伸を含む製造方法との製造工程の模式図
【図３】実施例および比較例の光学特性値の比較表
【図４】実施例および比較例の各Ｔ／Ｐ値の表
【図５】実施例および比較例の各Ｔ／Ｐ値に基づくＴ−Ｐグラフ
【図６】Ｔ−Ｐグラフの模式図
【発明を実施するための形態】
【００４６】
［薄型高機能偏光膜の製造工程の概要］
薄型高機能偏光膜１０の製造は、実施例１に基づき説明することとする。図１に示すように、樹脂基材１１は、例えば、ガラス転移温度が８０℃の非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いる。樹脂基材１１は、薄型高機能偏光膜１０の片面を支持することができる。延伸される前の樹脂基材１１の厚みは、好ましくは２０μｍ〜５００μｍの範囲にあればよい。樹脂基材１１は、二色性物質１４’による染色を防ぐため、水に不溶で、かつ、膨潤しない疎水性樹脂を用いるようにしてもよい。具体的には、分子構造中にカルボキシル基、スルホン酸基、第４アミノ基などの解離基や、水酸基、アミド基のような非イオン性の親水基を有しない樹脂をいう。
【００４７】
樹脂基材１１は、例えばエステル系樹脂フィルムやオレフィン系樹脂フィルムであり、好ましくは、非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルムである。結晶化したポリエチレンテレフタレートフィルムは、一般的に弾性率が高いため、低温での延伸が困難である。一方、非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルムは、低温でも延伸することができる。これらの表面には、ＰＶＡ系樹脂層１２との密着性を向上させるため、コロナ処理を含む表面改質処理が施されていてもよい。また接着層が設けられてもよい。また樹脂基材１１の吸水率（ＪＩＳ  Ｋ  ７２０９）は、好ましくは０．３％以上であり、さらに好ましくは０．５％以上である。樹脂基材のガラス転移温度（ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１  ＤＳＣ法）は、好ましくは８５℃以下であり、さらに好ましくは２５℃〜８５℃である。このような物性の樹脂フィルムであれば、６５℃以下のホウ酸水溶液中でも高倍率に延伸することができる。
【００４８】
樹脂基材１１およびＰＶＡ系樹脂層１２からなる積層体フィルム１３は、工程（Ａ）により作製される。
【００４９】
作製工程（Ａ）は、まず、厚みが１００μｍの樹脂基材１１からなるフィルムロールを準備する。次に、溶媒１００重量部に対して３〜１０重量部のＰＶＡ系樹脂の水溶液を準備する。そのように準備して、フィルムロールから樹脂基材１１を繰り出し、樹脂基材上にＰＶＡ系樹脂の水溶液を塗布して、６０℃のオーブン内で乾燥しながら、厚みが１０μｍのＰＶＡ系樹脂層１２を樹脂基材１１に製膜する。このように作製された積層体フィルム１３の連続ウェブを巻き取るようにしてもよい。積層体フィルム１３は、次に、以下の連続工程で処理される。
【００５０】
まず、染色工程（Ｂ）である。これは、積層体フィルム１３を染色液１４に浸漬し、ＰＶＡ系樹脂層１２に二色性物質１４´を吸着させる工程である。染色液１４の溶媒は、水が一般的に使用される。二色性物質１４´は、水を主成分とする溶媒１００重量部に対して、通常、０．１〜４．３重量部（０．１〜４．５ｗｔ％）の割合で用いられる。二色性物質１４´としては、例えば、ヨウ素、有機染料、それらの混合物等が挙げられる。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。
【００５１】
二色性物質１４´としてヨウ素を用いる場合は、ヨウ素の溶解を促進し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。ヨウ化物は、溶媒１００重量部に対して、好ましくは０．０２〜２０重量部、さらに好ましくは０．１〜１０重量部の割合で用いられる。ヨウ化物の具体例としては、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。これらのなかでも、ヨウ化カリウムを添加することが好ましい。染色液１４への浸漬時間は、特に限定されないが、通常、５秒〜５分間程度である。染色液１４の温度は、通常、２０〜５０℃程度である。
【００５２】
染色工程（Ｂ）においては、積層体フィルム１３を、液温が３０℃のヨウ素およびヨウ化カリウムを含む染色液１４に、３０秒間、浸漬した。このことにより、ＰＶＡ系層１２にヨウ素を吸着させた。染色液１４のヨウ素含有量は水１００重量部に対して０．１重量部とし、ヨウ化カリウム含有量は水１００重量部に対して０．７重量部とした。
【００５３】
次に、架橋工程（Ｃ）と一体の延伸工程（Ｄ）である。架橋工程（Ｃ）は、積層体フィルム１３をホウ酸水溶液１５中に浸漬し、二色性物質１４´を吸着させたＰＶＡ系樹脂層１２を架橋する工程である。この架橋工程（Ｃ）は、膨潤化したＰＶＡ系樹脂を水に溶解しないようにする不溶化工程でもある。
【００５４】
ホウ酸水溶液１５は溶媒である水にホウ酸又はホウ酸塩を溶解して得られる。ホウ酸又はホウ酸塩以外に、ホウ砂等のホウ素化合物、グリオキザール、グルタルアルデヒド等を用いることができる。ホウ酸濃度は、水１００重量部に対して、通常、１〜１０重量部の割合で用いられる。ホウ酸水溶液１５には、ＰＶＡ系樹脂層１２に吸着させたヨウ素の溶出を抑制する目的からヨウ化物を添加することが望ましい。ヨウ化物の濃度は好ましくは０．０５〜１５重量％、さらに好ましくは０．５〜８重量％である。ヨウ化物の具体例は、染色工程（Ａ）の場合と同様である。ホウ酸水溶液１６への浸漬時間は、特に限定されないが、通常、１５秒間〜５分間程度である。ホウ酸水溶液１５の温度は、通常、２０〜７０℃程度である。
【００５５】
ヨウ素を吸着させたＰＶＡ系樹脂層１２は、液温が６０℃のヨウ化カリウムを含むホウ酸水溶液１５中で架橋されながら、周速の異なる複数セットのロールを有するロール延伸機１６によって樹脂基材１１と一体に延伸された。これが架橋工程（Ｃ）と一体の延伸工程（Ｄ）である。延伸工程（Ｄ）において、積層体フィルム１３は、縦一軸に延伸倍率５．０倍まで延伸された。このときのホウ酸水溶液１５のホウ酸含有量は水１００重量部に対して４重量部とし、ヨウ化カリウム含有量は水１００重量部に対して５重量部とした。
【００５６】
ホウ酸水溶液１５の温度は、好ましくは８５℃以下である。８５℃を超えると、ＰＶＡ系樹脂に吸着させたヨウ素の溶出が進みやすく、かつ、ＰＶＡ系樹脂も溶出される場合もあり、製造される薄型高機能偏光膜１０の光学特性が低下する。また、ＰＶＡ系樹脂層１２の厚みが薄い場合は、ＰＶＡ系樹脂層１２が溶解して、得られる薄型高機能偏光薄１０の光学特性がさらに低下する。ホウ酸水溶液１５の温度は、より好ましくは、３０℃〜６５℃である。ホウ酸水溶液１５の温度が３０℃未満である場合には、水の可塑剤としても機能が十分に発揮されないため、樹脂基材１１およびＰＶＡ系樹脂層１２の軟化が十分に得られず、積層体フィルム１３の総延伸倍率を元長の５倍以上に延伸することが難しい。
【００５７】
ホウ酸水溶液１５において延伸された積層体フィルムの延伸倍率は、積層体フィルム１３の元長の、好ましくは５倍以上、さらに好ましくは５．５倍以上である。延伸倍率が５倍未満であると、二色性物質１４´が十分に配向せず、得られた薄型高機能偏光膜１０の光学特性が低くなる。本発明において、延伸倍率が６．５倍を超えると、積層体フィルム１３が破断しやすく、安定的に製造することが難しくなる。本発明において「延伸倍率」とは、延伸処理が一段階である場合、その処理における延伸倍率をいう。複数の延伸機を水溶液中に設けて多段階に延伸する場合、各工程の延伸倍率の合計（総延伸倍率）をいう。
【００５８】
ホウ酸水溶液による架橋工程は、図１に示すように、染色工程（Ｂ）の前工程に設けることができる。この架橋工程（Ｅ）は、厚型偏光膜の製造においては、ＰＶＡ系樹脂の溶解が問題とならないので必要とされない。しかしながら、樹脂基材１１に薄いＰＶＡ樹脂層１２を製膜した積層体フィルム１３を用いた薄型高機能偏光膜１０の製造においては、染色液１４へのＰＶＡ系樹脂の溶解は無視できない問題である。したがって、染色工程（Ｂ）の前工程に架橋工程（Ｅ）を設けることは、光学特性の高い薄型高機能偏光膜の製造においては効果的である。さらにホウ酸水溶液中の延伸工程（Ｄ）の前工程に、染色工程中に抜けたホウ酸を補強する観点から、別途ホウ酸水溶液による架橋工程（Ｆ）を設けるようにしてもよい。
【００５９】
５．０倍に延伸された積層体フィルム１３は、ホウ酸水溶液１５から取り出され、次に、洗浄工程（Ｇ）に送られた。洗浄工程（Ｇ）は、各種処理が施された薄型高機能偏光膜１０を含む積層体フィルムの不要残存物を洗い流す工程である。この処理が不十分であると積層体フィルムの乾燥後に薄型高機能偏光膜１０からホウ酸が析出することもある。また洗浄は、ＰＶＡ樹脂が溶解しないようにヨウ化カリウムを含む洗浄液において、処理される。洗浄液中のヨウ化カリウム濃度は、０．５〜１０重量％程度である。洗浄液の温度は、１０〜５０℃程度である。浸漬時間は、通常、１秒間〜１分間程度である。
【００６０】
最終工程は、乾燥工程（Ｈ）である。乾燥工程（Ｈ）として、任意の適切な方法、例えば、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥を採用することができる。実施例１は、６０℃の温風で、３０秒間、乾燥した。
【００６１】
仕上がった積層体フィルムに含まれる樹脂基材１１と一体に延伸されたＰＶＡ系樹脂層１２の厚みは３μｍであった。ヨウ素を配向させた３μｍ厚のＰＶＡ樹脂からなる薄型高機能偏光膜１０が樹脂基材１１上に製膜された。これが図３の表に特性を示した実施例１の薄型高機能偏光膜１０である。
【００６２】
薄型高機能偏光膜１０が樹脂基材１１上に製膜された積層体フィルムは、図１に示す転写工程（Ｉ）によって、さらに樹脂基材１１を薄型高機能偏光膜１０から剥離すると同時に、薄型高機能偏光膜１０を他の光学機能フィルムに転写するようにしてもよい。
【００６３】
本発明に用いられるＰＶＡ系樹脂は、ポリ酢酸ビニル系樹脂を鹸化することにより得られる。鹸化度は、通常、８５モル％〜１００モル％であり、重合度が１，０００〜１０，０００である。このＰＶＡ系樹脂は、ポリビニルアルコールやエチレン−ビニルアルコール共重合体である。
【００６４】
製造された薄型高機能偏光膜１０は、好ましくは、可視光領域（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）のいずれかの波長で吸収二色性を示す。厚みは７μｍ以下であり、好ましくは、０．５μｍ〜５μｍである。この薄型高機能偏光膜１０は、収縮応力が小さいため、高温環境下でも寸法安定性に優れ、また単体透過率４２．０％以上で偏光度９９．９５％以上の光学特性を示す。
【実施例】
【００６５】
［実施例１］
樹脂基材は、ガラス転移温度が８０℃の非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルム（三菱樹脂社製ノバクリアー）を用いた。樹脂基材とポリビニルアルコール層とを含む積層体フィルムは以下のように作製した。まず、厚みが１００μｍの樹脂基材を準備した。次に、その樹脂基材上にポリビニルアルコール（日本合成化学社製ＮＨ２６）の水溶液を塗布して、６０℃の温度で乾燥しながら、厚みが１０μｍのポリビニルアルコール層を製膜した。
【００６６】
作製された積層体フィルムを液温が３０℃のヨウ素およびヨウ化カリウムを含む染色液に、最終的な偏光膜の単体透過率が４０〜４４％となるように任意の時間、浸漬した。そのことによりポリビニルアルコール層にヨウ素を吸着させた。染色液のヨウ素含有量は水１００重量部に対して０．１重量部とし、ヨウ化カリウム含有量は水１００重量部に対して０．７重量部とした。
【００６７】
樹脂基材にヨウ素を吸着させたポリビニルアルコール層を含む積層体フィルムを、液温が６０℃のホウ酸およびヨウ化カリウムを含むホウ酸水溶液中で、周速の異なる複数セットのロール間を通して、その積層体フィルムを縦一軸に破断する直前まで延伸した。このときの延伸倍率（最大延伸倍率）は５．０倍であった。ホウ酸水溶液のホウ酸含有量は水１００重量部に対して４重量部とし、ヨウ化カリウム含有量は水１００重量部に対して５重量部とした。ここでいう「破断する直前」および「最大延伸倍率」とは、事前に破断してしまう延伸倍率を確認した上で決定している。具体的には事前に確認した破断した延伸倍率よりも０．２倍程度低い倍率の延伸を意味する。
【００６８】
５．０倍に延伸された積層体フィルムをホウ酸水溶液から取り出し、次に、６０℃の温風で乾燥した。樹脂基材と一体に延伸されたポリビニルアルコール層の厚みは３μｍであった。このようにしてヨウ素を配向させた３μｍ厚のポリビニルアルコール樹脂層が樹脂基材上に製膜された。これが図３の表に特性を示した実施例１の薄型高機能偏光膜である。
【００６９】
［実施例２］
樹脂基材はガラス転移温度が３０℃のポリメチルペンテンフィルム（三井化学社製ＴＰＸ、）を用いた。実施例２は、実施例１と同様の方法で、樹脂基材にヨウ素を吸着させたポリビニルアルコール層を含む積層体フィルムを、液温が６０℃のホウ酸およびヨウ化カリウムを含むホウ酸水溶液中で、周速の異なる複数セットのロール間を通して、その積層体フィルムを縦一軸に破断する直前まで延伸した。そのときの延伸倍率（最大延伸倍率）は５．５倍であった。
【００７０】
ここでいう「破断する直前」および「最大延伸倍率」は、実施例１の場合と同様に、事前に確認した破断した延伸倍率よりも０．２倍程度低い倍率の延伸を意味する。このようにしてヨウ素を配向させた３μｍ厚のポリビニルアルコール樹脂層が樹脂基材上に製膜された。これが図３の表に特性を示した実施例２の薄型高機能偏光膜である。
【００７１】
［比較例１］
樹脂基材は、ガラス転移温度が８０℃の非晶質ポリエチレンテレフタレートフィルム（三菱樹脂社製ノバクリアー）を用いた。実施例１と同様の方法で、厚みが１００μｍの樹脂基材上に厚みが１０μｍのポリビニルアルコール樹脂層を製膜した積層体フィルムを作製した。次に１１０℃のオーブン内で、作製された積層体フィルムを縦一軸に破断する直前まで延伸した。そのときの延伸倍率（最大延伸倍率）は４．０倍であった。ここでいう「破断する直前」および「最大延伸倍率」は、実施例１の場合と同様に、事前に確認した破断した延伸倍率よりも０．２倍程度低い倍率の延伸を意味する。
【００７２】
さらに、延伸した積層フィルムを実施例１と同様に染色液に、最終的な偏光膜の単体透過率が４０〜４４％となるように任意の時間、浸漬した。染色液から取り出した積層体フィルムを６０℃の温風で乾燥した。樹脂基材と一体に延伸されたポリビニルアルコール樹脂層の厚みは４μｍであった。このようにしてヨウ素を配向させた４μｍ厚のポリビニルアルコール樹脂層が樹脂基材上に製膜された。これが図３の表に特性を示した比較例１の薄型偏光膜である。
【００７３】
［比較例２］
厚みが１００μｍの樹脂基材上に厚みが１０μｍのポリビニルアルコール樹脂層を製膜した積層体フィルムを、実施例１と同様に、作製した。作製された積層体フィルムを実施例１と同様に染色液に、最終的な偏光膜の単体透過率が４０〜４４％となるように任意の時間、浸漬した。染色液から取り出した積層体フィルムを６０℃の温風で乾燥した。次に９０℃のオーブン内で、ヨウ素を吸着させた積層体フィルムを縦一軸に破断する直前まで延伸した。そのときの延伸倍率（最大延伸倍率）は４．５倍であった。ここでいう「破断する直前」および「最大延伸倍率」は、実施例１の場合と同様に、事前に確認した破断した延伸倍率よりも０．２倍程度低い倍率の延伸を意味する。
【００７４】
樹脂基材と一体に延伸されたポリビニルアルコール層の厚みは４μｍであった。このようにしてヨウ素を配向させた４μｍ厚のポリビニルアルコール樹脂層が樹脂基材上に製膜された。これが図３の表に特性を示した比較例２の薄型偏光膜である。
【００７５】
［測定方法］
［厚みの測定］
樹脂基材および薄型偏光膜の厚みは、デジタルマイクロメーター（アンリツ社製ＫＣ−３５１Ｃ）を用いて測定した。
［透過率および偏光度の測定］
薄型偏光膜の単体透過率Ｔ、平行透過率Ｔｐ、直交透過率Ｔｃは、紫外可視分光光度計（日本分光社製Ｖ７１００）を用いて測定した。これらの透過率Ｔ、Ｔｐ、Ｔｃは、ＪＩＳ  Ｚ  ８７０１の２度視野（Ｃ光源）により測定して視感度補正を行なったＹ値である。
偏光度Ｐを上記の透過率を用い、次式により求めた。
偏光度Ｐ（％）＝｛（Ｔｐ−Ｔｃ）／（Ｔｐ＋Ｔｃ）｝１／２×１００
偏光膜のコントラスト比（ＣＲ）は、次式により求めた。
ＣＲ＝Ｔｐ／Ｔｃ
ディスプレイのコントラスト比（ＣＲ）は、次式により求めた。
ＣＲ＝最大輝度／最小輝度
【符号の説明】
【００７６】
１０    薄型高機能偏光膜
１１    樹脂基材
１２    ＰＶＡ系樹脂層
１３    積層体フィルム
１４    二色性物質１４’を含む染色液
１５    ホウ酸水溶液
１６    周速の異なる複数セットのロールを有するロール延伸機
（Ａ）    樹脂基材とＰＶＡ樹脂層を含む積層体フィルムの作製工程
（Ｂ）    染色工程
（Ｃ）    架橋工程
（Ｄ）    延伸工程
（Ｅ）    染色工程前の架橋工程
（Ｆ）    延伸工程（Ｄ）前の架橋工程
（Ｇ）    洗浄工程
（Ｈ）    乾燥工程
（Ｉ）    転写工程
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２０μｍの厚みを有する樹脂基材に、ポリビニルアルコール系樹脂の塗布および乾燥によってポリビニルアルコール系樹脂層を生成し、生成されたポリビニルアルコール系樹脂層を二色性物質の染色液に浸漬して、ポリビニルアルコール系樹脂層に二色性物質を吸着させ、二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を、ホウ酸水溶液中において、樹脂基材と一体に総延伸倍率が元長の５倍以上となるように延伸することによって、樹脂基材に、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる厚みが７μｍ以下の薄型高機能偏光膜を製造するようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
樹脂基材に生成されたポリビニルアルコール系樹脂層を二色性物質の染色液に浸漬するときに、予め、ポリビニルアルコール系樹脂層を不溶化しておくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ホウ酸水溶液に浸漬することによって、ポリビニルアルコール系樹脂層を不溶化するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ポリビニルアルコール系樹脂層を０．１ｗｔ％以上４．５ｗｔ％以下の二色性物質を含む染色液に５秒から６０秒間、浸漬することによって、二色性物質を吸着させるようにしたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
６５℃以下のホウ酸水溶液において、二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を樹脂基材と一体に延伸するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
樹脂基材のガラス転移温度より低い温度のホウ酸水溶液において、二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を樹脂基材と一体に延伸するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
樹脂基材に生成されたポリビニルアルコール系樹脂層を浸漬するためのヨウ素からなる二色性物質を含む染色液およびヨウ素を二色性物質として吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を樹脂基材と一体に延伸するためのホウ酸水溶液のいずれにもヨウ化物塩をさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
樹脂基材として透明基材を用いることによって、片面に透明基材からなる光学機能フィルムを形成するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
薄型高機能偏光膜の樹脂基材には製膜されていない面に接着剤を介して他の樹脂膜を積層すると同時に、樹脂基材を薄型高機能偏光膜から剥離することによって、薄型高機能偏光膜を他の樹脂膜に転写し、片面に転写された樹脂膜からなる光学機能フィルムを形成するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
片面に光学機能フィルムが形成された薄型高機能偏光膜の他面に接着剤を介して第２光学機能フィルムを積層することによって、両面に光学機能フィルムを形成するようしたことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
二色性物質を配向させた薄型高機能偏光膜を含む積層体フィルムを製造する方法であって、
少なくとも２０μｍの厚みを有する樹脂基材と、樹脂基材の片面にポリビニルアルコール系樹脂を含む水溶液を塗布および乾燥することによって形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを含む積層体フィルムを生成する工程と、
樹脂基材と樹脂基材の片面に形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを含む前記積層体フィルムを、二色性物質を含む染色液中に浸漬することによって、積層体フィルムに含まれるポリビニルアルコール系樹脂層に二色性物質を吸着させる工程と、
二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を含む前記積層体フィルムを、ホウ酸水溶液中において、総延伸倍率が元長の５倍以上となるように延伸する工程と、
二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層が樹脂基材と一体に延伸されたことにより、樹脂基材の片面に、二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂層からなる、厚みが７μｍ以下の薄型高機能偏光膜を製膜させた積層体フィルムを製造する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
樹脂基材と樹脂基材の片面に形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを含む積層体フィルムを染色液に浸漬する前に、積層体フィルムに含まれるポリビニルアルコール系樹脂層を不溶化する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ホウ酸水溶液中に浸漬することによって、積層体フィルムに含まれるポリビニルアルコール系樹脂層を不溶化するようにしたことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
積層体フィルムに含まれる二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を、積層体フィルムに含まれる樹脂基材のガラス転移温度より低い温度のホウ酸水溶液中において、積層体フィルムと一体に延伸するようにしたことを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
積層体フィルムに含まれる樹脂基材として透明樹脂を用いるようにしたことを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
０．１ｗｔ％以上４．５ｗｔ％以下の二色性物質を含む染色液に積層体フィルムを５秒から６０秒間、浸漬することによって、積層体フィルムに含まれるポリビニルアルコール系樹脂層に二色性物質を吸着させるようにしたことを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
樹脂基材に生成されたポリビニルアルコール系樹脂層を含む積層体フィルムを浸漬するためのヨウ素からなる二色性物質を含む染色液およびヨウ素を二色性物質として吸着させたポリビニルアルコール系樹脂層を積層体フィルムと一体に延伸するためのホウ酸水溶液のいずれにもヨウ化物塩をさらに含むことを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
二色性物質を配向させたポリビニルアルコール系樹脂からなる薄型高機能偏光膜を含む前記積層体フィルムを、積層体フィルムに含まれる樹脂基材のガラス転移温度より低い温度のヨウ化物塩を含む水溶液で洗浄する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１から請求項１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
洗浄された積層体フィルムを５０℃以上１００℃以下の温度で乾燥する工程をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
乾燥された積層体フィルムに含まれる延伸された樹脂基材の片面に製膜された薄型高機能偏光膜の他面に接着剤を介して光学機能フィルムを積層する工程をさらに含む請求項１９に記載の方法。
【国際調査報告】
2010100917.tif 000011
2010100917.tif 000012