(57)【要約】【課題】  均一な光学特性を有する偏光フィルムの製造方法等を提供する。【解決手段】  ポリビニルアルコール系フィルムに対して少なくとも膨潤処理工程、染色処理工程、固定化処理工程及び延伸処理工程を施すことにより偏光フィルムを製造する方法であって、前記膨潤処理工程は、ポリビニルアルコール系フィルムを複数の膨潤処理槽内の浴液に順次浸漬する手順を含み、第Ｎ＋１番目の膨潤処理槽の浴温−第Ｎ番目の膨潤処理槽の浴温＞７℃（ただし、Ｎは自然数）に設定することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリビニルアルコール系フィルムに対して少なくとも膨潤処理工程、染色処理工程、固定化処理工程及び延伸処理工程を施すことにより偏光フィルムを製造する方法であって、
前記膨潤処理工程は、ポリビニルアルコール系フィルムを複数の膨潤処理槽内の浴液に順次浸漬する手順を含み、
第Ｎ＋１番目の膨潤処理槽の浴温−第Ｎ番目の膨潤処理槽の浴温＞７℃（ただし、Ｎは自然数）に設定し、
第１番目の膨潤処理槽の浴温を０〜２５℃に設定し、最後の膨潤処理槽の浴温を７〜５５℃に設定することを特徴とする偏光フィルムの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法を用いて製造された偏光フィルム。
【請求項３】
請求項２に記載の偏光フィルムの少なくとも一方の面に透明保護層が形成されていることを特徴とする偏光板。
【請求項４】
請求項３に記載の偏光板を具備することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置（以下、適宜ＬＣＤという）やエレクトロルミネッセンス表示装置（以下、適宜ＥＬＤという）等のフラットパネルディスプレイに好適に使用される偏光板の材料として有用な偏光フィルムの製造方法、この製造方法を用いて製造された偏光フィルム、この偏光フィルムを具備する偏光板並びに画像表示装置（ＬＣＤ等）に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、フラットパネルディスプレイ用偏光板、特にＬＣＤに使用されている偏光板は、一般に、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系フィルムを原材料としており、ＬＣＤとして十分な光学特性を得るため、ヨウ素等の二色性物質を含有したＰＶＡ系フィルムを延伸して先ず偏光フィルムを作製し、この偏光フィルムに保護フィルムを貼り合わせて作製したものが好ましく用いられている。保護フィルムとしては、ケン化処理したトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムが好ましく用いられ、例えばＰＶＡ系の接着剤を用いて偏光フィルムに貼り合わせられる。
【０００３】
偏光フィルムの製造方法について具体的に説明すれば、親水性ポリマーフィルムであるＰＶＡ系フィルム（原反）をガイドロールで搬送して膨潤処理槽内の浴液に浸漬する膨潤処理を施すことによりＰＶＡ系フィルムを膨潤させ、続いて染色処理槽内の二色性物質を含有する溶液に浸漬して染色処理を施し、さらに固定化処理槽内のホウ素化合物等を含む溶液に浸漬しながら延伸する固定化処理（延伸処理を含む）を施すことにより偏光フィルムを製造するのが一般的である。
【０００４】
ここで、近年のＬＣＤの高精細化、高機能化に伴い、画面の均一性や品位の向上がより一層要求されている。また、使用環境の多様化により、高耐熱性、耐湿熱性、耐水性等も要求されるようになってきている。さらには、携帯性の観点より、薄型化や軽量化も要求されている。このようなＬＣＤに対する要求から、ＬＣＤ用の偏光板に対しても、光学特性の均一性、高耐熱性、耐湿熱性、耐水性、薄型化等の様々な高性能化、高機能化に関する要求がなされている。
【０００５】
上記のような偏光板に対する要求に鑑み、厚みの均一性を向上させたＰＶＡ系フィルムが従来より提案されているが、例えこのようなフィルムを使用したとしても、製造された偏光フィルムの光学特性が不均一になる（例えば位相差ムラが生じたり、二色性物質の含有量にムラが生じる）おそれがあるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、斯かる従来技術の問題を解決するべくなされたものであり、均一な光学特性を有する偏光フィルムの製造方法、この製造方法を用いて製造された偏光フィルム、この偏光フィルムを具備する偏光板並びに画像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは偏光フィルムの製造工程について鋭意検討した結果、ポリビニル系アルコールフィルムに対する膨潤処理の初期段階で発生した膨潤ムラがその後の工程でも残存してしまうことを先ず見出した。そして、複数の膨潤処理槽を用意し、後段になるにつれて膨潤処理槽内の浴液を高温にして（隣接する膨潤処理槽内の浴温の差を７℃より大きく設定して）最終的に膨潤が飽和するように設定すれば、初期段階での膨潤の進行が緩和されて膨潤ムラが抑制され、ひいては均一な光学特性を有する偏光フィルムが製造可能であることを見出した。また、初期段階での膨潤の進行を効果的に緩和するには、第１番目の膨潤処理槽の浴温を０〜２５℃の低温に設定するのが好ましい一方、最後の膨潤処理槽の浴温を５５℃よりも高く設定すると、フィルムが柔らかくなるため、搬送性を向上させるために張力を掛ければ必要以上に延伸されて逆に光学特性に支障をきたすおそれがあるという問題があることを見出した。本発明は、斯かる本発明の発明者らが見出した知見に基づき完成されたものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、ポリビニルアルコール系フィルムに対して少なくとも膨潤処理工程、染色処理工程、固定化処理工程及び延伸処理工程を施すことにより偏光フィルムを製造する方法であって、前記膨潤処理工程は、ポリビニルアルコール系フィルムを複数の膨潤処理槽内の浴液に順次浸漬する手順を含み、第Ｎ＋１番目の膨潤処理槽の浴温−第Ｎ番目の膨潤処理槽の浴温＞７℃（ただし、Ｎは自然数）に設定し、第１番目の膨潤処理槽の浴温を０〜２５℃に設定し、最後の膨潤処理槽の浴温を７〜５５℃に設定することを特徴とする偏光フィルムの製造方法を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、前記製造方法を用いて製造された偏光フィルム、当該偏光フィルムの少なくとも一方の面に透明保護層が形成されていることを特徴とする偏光板、当該偏光板を具備することを特徴とする画像表示装置としても提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る偏光フィルムの製造方法によれば、初期段階での膨潤の進行が緩和されて膨潤ムラが抑制され、ひいては均一な光学特性を有する偏光フィルムが製造可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る偏光フィルムの製造方法を実施するための製造ラインを概略的に示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る製造ラインは、複数の膨潤処理槽１０、染色処理槽２０、固定化処理槽３０及び乾燥炉４０を備えている。本実施形態に係る製造ラインで偏光フィルムを製造するに際しては、先ず最初にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系フィルムが複数の膨潤処理槽１０に順次搬送される。
【００１３】
本実施形態に係るＰＶＡ系フィルムとしては、ポリビニルアルコール系樹脂を水又は有機溶媒に溶解した原液を、流延成膜する流延法、キャスト法、押出法など任意の方法で成膜したものを適宜使用することができる。なお、使用するポリビニルアルコール系樹脂の重合度は、樹脂の溶媒に対する溶解度の点より、１００〜５０００の範囲とするのが好ましく、より好ましくは１４００〜４０００の範囲とされる。
【００１４】
ＰＶＡ系フィルムは、複数の膨潤処理槽１０内の浴液（例えば、逆浸透膜処理を施された純水）に順次浸漬され膨潤処理工程が施される。ここで、第Ｎ＋１番目の膨潤処理槽１０の浴温−第Ｎ番目の膨潤処理槽１０の浴温＞７℃（ただし、Ｎは自然数）に設定されている。このように設定することにより、初期段階での膨潤の進行が緩和されて膨潤ムラが抑制され、ひいては均一な光学特性を有する偏光フィルムが製造可能であると共に、短時間で膨潤を飽和させることができ、偏光フィルムの製造効率を高めることも可能である。また、本実施形態では、好ましい態様として、第１番目の膨潤処理槽１０の浴温が０〜２５℃（より好ましくは０〜２０℃）に設定され、最後の膨潤処理槽（例えば、２つの膨潤処理槽を配設するとすれば、第２番目の膨潤処理槽）１０の浴温が７〜５５℃（より好ましくは３０〜４０℃）に設定されている。斯かる好ましい態様により、初期段階での膨潤の進行が効果的に緩和される一方、必要以上にＰＶＡ系フィルムが延伸されて光学特性に支障をきたすおそれもないという利点が得られる。
【００１５】
次に、複数の膨潤処理槽１０で膨潤処理を施されたフィルムは、染色処理槽２０に搬送され染色処理工程が施される。染色処理槽２０内の浴液としては、二色性物質（本実施形態ではヨウ素）を溶媒に溶解した溶液を用いることができ、当該溶液に前記フィルムを１〜２０分間浸漬することによって染色処理（ヨウ素の吸着）が施される。前記溶液中のヨウ素濃度は、通常、溶媒としての水１００質量部当たり０．１〜１．０質量部とされる。また、染色効率を高めるべく、前記溶液中には、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、ヨウ化チタンなどのヨウ化物等からなる助剤を０．０２〜２０質量部、好ましくは２〜１０質量部添加することも可能である。前記溶媒としては、水が一般的に使用されるが、水と相溶性のある有機溶媒を少量添加しても良い。なお、以上に説明した染色処理は、前述した膨潤処理槽１０の浴液をヨウ素や有機染料等の二色性物質を含有する水溶液とすることにより、膨潤処理と同時に施すことも可能である。
【００１６】
次に、染色処理槽２０で染色処理を施されたフィルムは、固定化処理槽３０に搬送され、固定化処理槽３０内の浴液に浸漬され延伸されることにより、フィルムへの染色の効果を持続させるための固定化処理（架橋処理）工程が施される。固定化処理槽３０内の浴液としては、ホウ素化合物を溶解した溶液を用いることができる。斯かるホウ素化合物含有溶液の組成としては、通常、溶媒としての水１００質量部当たり、ホウ酸、ホウ砂、グリオキザール、グルタルアルデヒド等のＰＶＡの架橋剤が単独又は混合で１〜１０質量部含有される。これは、架橋剤の濃度が１質量部未満の場合には十分な光学特性を得ることができない一方、１０質量部を超える場合には延伸時のフィルムに発生する延伸力が大きくなり、フィルム収縮の原因となるからである。なお、フィルム面内における均一な特性を得るべく、前記溶液中には、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、ヨウ化チタン等のヨウ化物からなる助剤を０．０５〜１５質量％、好ましくは０．５〜８質量％添加することができる。また、溶液の温度は、通常、２０〜７０℃、好ましくは４０〜６０℃の範囲に設定される。浸漬時間は、特に限定されないが、通常、１秒〜１５分間、好ましくは５秒〜１０分間とされる。前記溶媒としては、水以外に、水と相溶性のある有機溶媒を少量添加しても良い。
【００１７】
固定化処理槽３０で固定化処理を施されたフィルムは、さらに水温１０〜６０℃、好ましくは３０〜４０℃で、濃度０．１〜１０質量％のヨウ化カリウム等のヨウ化物水溶液（硫酸亜鉛や塩化亜鉛物等の助剤を添加しても良い）に１秒〜１分間浸漬されることにより水洗され（図１には図示せず）、乾燥炉４０に搬送される。乾燥炉４０では、好ましくは１０℃〜１５０℃、より好ましくは２０℃〜８０℃で乾燥処理工程が施され、偏光フィルムとして搬出されることになる。なお、偏光フィルムの厚みは、特に制限されないが、５〜８０μｍ程度とすることが好ましい。
【００１８】
なお、ＰＶＡ系フィルムには延伸処理が施されるが、各工程における延伸倍率を累積した総延伸倍率は３〜７倍の範囲に設定するのが好ましく、特に５〜６．５倍の範囲に設定するのが好ましい。総延伸倍率が３倍未満の場合には高偏光度の偏光フィルムが得られ難く、７倍を超える場合にはフィルムが破断しやすくなるからである。なお、延伸方法や延伸回数等は、特に制限されるものではなく、前述した染色処理工程及び固定化工程の各工程で延伸処理を施してもよいし、いずれか一方の工程でのみ施すことも可能である。また、別途の延伸処理槽を設けて当該延伸処理槽内で延伸処理を施すことも可能である。さらには、同一工程で複数回延伸処理を施してもよい。
【００１９】
上記のようにして製造された偏光フィルムは、その両面又は片面に透明保護層が形成されて偏光板とされる。斯かる透明保護層は、ポリマーによる塗布層として或いはフィルムのラミネート層として形成することが可能である。透明保護層を形成する透明なポリマー又はフィルム材料としては、適宜の透明材料を用いることができるが、光学的透明度や機械的強度の他、熱的安定性や水分遮断性等に優れるものが好ましく用いられる。
【００２０】
前記透明保護層を形成する材料としては、例えば、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等のポリエステル系ポリマー、二酢酸セルロースやトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等のセルロース系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）等のスチレン系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマーなどを挙げることができる。
【００２１】
また、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロ系又はノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、或いはこれらポリマーの混合物なども前記透明保護層を形成する材料として例示することができる。
【００２２】
さらに、前記透明保護層は、アクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型又は紫外線硬化型樹脂の硬化層として形成することも可能である。
【００２３】
なお、偏光フィルムの両面に透明保護層を形成する場合、各透明保護層を同一の材料から形成しても良いし、異なる材料から形成することも可能である。また、透明保護層の厚みは、特に制限されないが、一般的には５００μｍ以下とされ、好ましくは１〜３００μｍ、より好ましくは５〜２００μｍとされる。さらに、透明保護層の偏光フィルムと接触しない側の面に、例えばアルカリでのケン化処理、プラズマ処理、グロー放電処理、コロナ放電処理、高周波処理、電子線処理等を施すことにより、表面の傷付き防止等を目的としたハードコート層、偏光フィルム表面での外光の反射防止を目的とした反射防止層、隣接層との密着防止を目的としたスティッキング防止層、偏光フィルムの透過光を拡散して視野角を拡大するための拡散層、偏光フィルム表面での外光の反射防止等を目的として微細な凹凸構造が付与されたアンチグレア層などを設けることも可能である。
【００２４】
前記透明保護層としては、偏光特性や耐久性などの点より、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマーが好ましく用いられ、特にトリアセチルセルロースフィルムを偏光フィルムに貼り合わせるのが好ましい。偏光フィルムと透明保護層（透明保護フィルム）との貼り合わせには、接着剤としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂と架橋剤を用いることができる。
【００２５】
前記ＰＶＡ系樹脂としては、無置換のＰＶＡ樹脂や、反応性の高い官能基を有するＰＶＡ樹脂が好適に用いられる。特に、反応性の高い官能基を有するＰＶＡ樹脂（例えば、アセトアセチル基変性したポリビニルアルコール樹脂）は、偏光板の耐久性が向上するという点で好ましく用いられる。
【００２６】
前記架橋剤としては、例えば、（１）エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアルキレン基とアミノ基を２個有するアルキレンジアミン類（特に、ヘキサメチレンジアミンが好ましい）、（２）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又はフェノールブロック物等のイソシアネート類、（３）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、グリセリンジ又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、（４）ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド等のモノアルデヒド類、（５）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のジアルデヒド類（特に、グリオキザールが好ましい）、（６）アルキル化メチロール尿素、アルキル化メチロールメラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミンとホルムアルデヒドとの縮合物等のアミノ−ホルムアルデヒド樹脂（特に、アルキル化メチロールメラミンが好ましい）、（７）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、ニッケル等の二価金属又は三価金属の塩及びその酸化物を挙げることができる。
【００２７】
本実施形態に係る偏光板は、ＬＣＤを初めとして、ＥＬＤ、ＰＤＰなど各種画像表示装置の構成部品として好ましく用いることができる。例えば、ＬＣＤは、上記偏光板を液晶セルの片側または両側に配置してなる透過型や反射型或いは透過・反射両用型等の従来に準じた適宜な構造とすることができる。ＬＣＤを形成する液晶セルは任意であり、例えば薄膜トランジスタ型に代表されるアクティブマトリクス駆動型のものなどの適宜なタイプの液晶セルを用いたものであっても良い。また、液晶セルの両側に本実施形態に係る偏光板を配置する場合、それらは同一の構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。さらに、ＬＣＤの形成に際しては、例えばプリズムアレイシートやレンズアレイシート、拡散板やバックライトなどの適宜な部品を適宜な位置に１層または２層以上配置することができる。
【００２８】
以下、実施例及び比較例を示すことにより、本発明の特徴をより一層明らかにする。
【００２９】
＜実施例＞
厚み７５μｍのポリビニルアルコールフィルムを、先ず第１の膨潤処理槽内の浴温２０℃の水性浴液（純水）に５０秒間浸漬して膨潤させた後、続いて第２の膨潤処理槽内の浴温４０℃の水性浴液（純水）に１０秒間浸漬して膨潤させた。なお、第１及び第２の膨潤処理槽では、膨潤処理のみならず一軸方向の延伸処理も施し、その延伸倍率は、２槽で計２．７倍（第１の膨潤処理槽で２倍、第２の膨潤処理槽で１．３５倍）とした。次に、膨潤処理を施したフィルムを染色処理槽内の浴温３０℃のヨウ素水溶液に３０秒間浸漬して染色処理を施した。続いて、染色処理を施したフィルムを固定化処理槽内の浴温４０℃で３重量％のホウ酸及び３重量％のヨウ化カリウムを含有する水溶液に１０秒間浸漬して固定化処理（架橋処理）を施した。さらに、固定化処理後のフィルムを延伸処理槽内の浴温５５℃で４重量％のホウ酸及び５重量％のヨウ化カリウムを含有する水溶液に浸漬しながら累積延伸倍率が６倍になるまで一軸方向に延伸した。そして、前記延伸後のフィルムを乾燥炉に搬送し、５０℃で２分間の乾燥処理を施して偏光フィルムを作製した。
【００３０】
＜比較例１＞
膨潤処理槽（延伸処理も施す）を１槽のみとし、その浴温を３０℃、浴液に浸漬する時間を５０秒間とした以外は、実施例と同じ条件で偏光フィルムを作製した。 
【００３１】
＜比較例２＞
第１の膨潤処理槽内の浴温を２０℃とし、第２の膨潤処理槽内の浴温を６０℃とした以外は、実施例と同じ条件で偏光フィルムを作製した。
【００３２】
＜評価結果＞
実施例及び比較例１、２でそれぞれ作製した偏光フィルムの偏光度を、フィルムの幅方向２ｍｍピッチで測定（偏光度は村上色彩研究所製のspectro photometer DOT-3Cを使用して測定した）し、その平均値及びバラツキを評価した。なお、測定値のバラツキは、測定値の標準偏差／測定値の平均値で算出した。評価結果を表１に示す。
【表１】
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【００３３】
表１に示すように、実施例の偏光フィルムは、比較例１、２の偏光フィルムと同程度に良好な偏光度を示すのみならず、そのバラツキは比較例１、２の偏光フィルムに比べて非常に小さく、均一な光学特性を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る偏光フィルムの製造方法を実施するための製造ラインを概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０・・・複数の膨潤処理槽
２０・・・染色処理槽
３０・・・固定化処理槽
４０・・・乾燥炉
【図１】
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