(57)【要約】  本発明は、ポリビニルアルコール及びヨウ素錯体の配向性を増大させることができ、破断などが発生することなく薄型偏光子を製造することができる延伸積層体と、これを用いる光学物性に優れた薄型偏光子の製造方法、これを用いて製造された薄型偏光子及びこれを含む偏光板に関するものである。
2015536485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未延伸高分子フィルム；及び前記未延伸高分子フィルムの少なくとも一面に積層される未延伸ポリビニルアルコール系フィルムを含む積層体が延伸処理されている延伸積層体であって、下記式１で表されるＰが０．８５ないし１．１５である延伸積層体。
【数１】
2015536485.tif 000009
前記式１において、Ｗｏ,ｓｕｂ'は延伸前の高分子フィルムの幅であり、Ｗｓｕｂ'は延伸後の高分子フィルムの幅であり、Ｗｏ,ＰＶＡは延伸前のポリビニルアルコール系フィルムの幅であり、ＷＰＶＡは延伸後のポリビニルアルコール系フィルムの幅である。
【請求項２】
前記高分子フィルムは、熱可塑性ポリウレタンフィルムである請求項１に記載の延伸積層体。
【請求項３】
未延伸高分子フィルムの少なくとも一面に未延伸ポリビニルアルコール系フィルムを積層して積層体を形成するステップ；及び
下記式１で表されるＰが０．８５ないし１．１５になるように前記積層体を延伸するステップを含む薄型偏光子の製造方法。
【数２】
2015536485.tif 000010
前記式１において、Ｗｏ,ｓｕｂ'は延伸前の高分子フィルムの幅であり、Ｗｓｕｂ'は延伸後の高分子フィルムの幅であり、Ｗｏ,ＰＶＡは延伸前のポリビニルアルコール系フィルムの幅であり、ＷＰＶＡは延伸後のポリビニルアルコール系フィルムの幅である。
【請求項４】
前記積層体を形成するステップは、高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの間の引力または接着剤を用いて、高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとを貼り付けるものである請求項３に記載の薄型偏光子の製造方法。
【請求項５】
前記積層体を延伸するステップは、未延伸ポリビニルアルコール系フィルムの厚さが６０μｍ以下であり、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムの厚さが１０μｍ以下になるように行われるものである請求項３に記載の薄型偏光子の製造方法。
【請求項６】
前記積層体を延伸するステップは、２０℃ないし８０℃の温度で５倍ないし１５倍の延伸倍率で行われるものである請求項３に記載の薄型偏光子の製造方法。
【請求項７】
前記積層体を延伸するステップは、ホウ酸濃度が１重量％ないし５重量％であるホウ酸水溶液内で行われるものである請求項３に記載の薄型偏光子の製造方法。
【請求項８】
前記積層体を延伸するステップによって、前記高分子フィルムの延伸方向に垂直な方向の幅が延伸前に比べて３０％ないし８０％減少し、厚さが延伸前に比べて３０％ないし８０％減少する請求項３に記載の薄型偏光子の製造方法。
【請求項９】
前記積層体を延伸するステップの後に、延伸されたンポリビニルアルコール系フィルムと延伸された高分子フィルムとの間の貼付力が、２Ｎ／２ｃｍ以下である請求項３に記載の薄型偏光子の製造方法。
【請求項１０】
前記積層体を延伸するステップの前に、未延伸ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素及び二色性染料のうち少なくとも一つを染着させるステップをさらに含む請求項３に記載の薄型偏光子の製造方法。
【請求項１１】
前記積層体を延伸するステップの後に、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを延伸された高分子フィルムから分離するステップをさらに含む請求項３に記載の薄型偏光子の製造方法。
【請求項１２】
前記延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを延伸された高分子フィルムから分離するステップは、２Ｎ／２ｃｍ以下の剥離力を加えて行われるものである請求項１１に記載の薄型偏光子の製造方法。
【請求項１３】
請求項３ないし請求項１２のいずれか一項に記載の製造方法で製造され、
厚さが１０μｍ以下であり、単体透過度が４０ないし４５％であり、偏光度が９９．０％以上である薄型偏光子。
【請求項１４】
前記薄型偏光子は、偏光子の幅方向に沿って等間隔で位置する１０個の点で測定した偏光度の標準偏差が０．００２％以下である請求項１３に記載の薄型偏光子。
【請求項１５】
請求項１３に記載の薄型偏光子を含む偏光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、延伸積層体、薄型偏光子の製造方法、これを用いて製造される薄型偏光子及びこのような薄型偏光子を含む偏光板に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光板に使用される偏光子は、自然光又は任意の偏光を特定方向の偏光とするための光学素子であって、液晶表示素子、有機発光素子(ＯＬＥＤ)のようなディスプレイ装置に広く用いられている。現在、上記ディスプレイ装置に使用される偏光子としては、ヨウ素系化合物又は二色性染料を含有する分子鎖が一定の方向に配向されたポリビニルアルコール系偏光フィルムが一般に使用されている。
【０００３】
上記ポリビニルアルコール系偏光フィルムは、従来の多数の特許文献に示すように、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素または二色性染料を染着させた後、一定方向に延伸し架橋する方法によって製造されており、このとき、上記延伸工程はホウ酸水溶液またはヨウ素水溶液のような溶液上で行われる湿式延伸または大気中で行われる乾式延伸などで行われることができる。
【０００４】
一方、このようなポリビニルアルコール系偏光フィルムを含む偏光板の場合、二色性染料としての機能を有するヨウ素錯体によって支配的に光学特性が示され、光学特性を向上するためには、ポリビニルアルコール及びヨウ素錯体(Complex)間の配向性を増大させることが重要である。但し、このようなヨウ素錯体の配向性を向上することが容易でないという問題点がある。
【０００５】
また、上記のような従来の製造工程で、破断が発生することなく延伸が行われるためには、延伸前のポリビニルアルコール系フィルムの厚さが６０μｍを超過することが要求されるが、この場合には延伸後の偏光子の厚さを減らすのに限界がある。
【０００６】
したがって、ポリビニルアルコール及びヨウ素錯体の配向性を増大させることで光学特性をより向上することができ、破断などが発生することなく厚さ１０μｍ以下の薄型偏光子を製造することができる新しい技術が要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決するためのものであって、ポリビニルアルコール及びヨウ素錯体の配向性を増大させることができ、破断などが発生することなく薄型偏光子を製造することができる延伸積層体と、これを用いる光学物性に優れた薄型偏光子の製造方法、これを用いて製造された薄型偏光子及びこれを含む偏光板を提供するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一側面において、本発明は、未延伸高分子フィルム；及び上記未延伸高分子フィルムの少なくとも一面に積層される未延伸ポリビニルアルコール系フィルムを含む積層体が延伸処理されている延伸積層体であって、下記式１で表されるＰが０．８５ないし１．１５である延伸積層体を提供する。
【０００９】
【数１】
2015536485.tif 000003
【００１０】
上記式１において、Ｗｏ,ｓｕｂ'は延伸前の高分子フィルムの幅であり、Ｗｓｕｂ'は延伸後の高分子フィルムの幅であり、Ｗｏ,ＰＶＡは延伸前のポリビニルアルコール系フィルムの幅であり、ＷＰＶＡは延伸後のポリビニルアルコール系フィルムの幅である。
【００１１】
このとき、上記高分子フィルムは、好ましくは２０ないし８０℃の温度条件下で最大延伸倍率が５倍以上の高分子フィルムであってもよく、例えば、高密度ポリエチレンフィルム、熱可塑性ポリウレタンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリオレフィンフィルム、エステル系フィルム、低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレン及び低密度ポリエチレン共押出フィルム、高密度ポリエチレンにエチレンビニルアセテートが含有された共重合体樹脂フィルム、アクリルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリビニルアルコール系フィルム、セルロース系フィルムなどが挙げられ、その中でも特に熱可塑性ポリウレタンフィルムであることが好ましい。
【００１２】
他の側面において、本発明は、未延伸高分子フィルムの少なくとも一面に未延伸ポリビニルアルコール系フィルムを積層して積層体を形成するステップ；及び下記式１で表されるＰが０．８５ないし１．１５になるように上記積層体を延伸するステップを含む薄型偏光子の製造方法を提供する。
【００１３】
【数２】
2015536485.tif 000004
【００１４】
上記式１において、Ｗｏ,ｓｕｂ'は延伸前の高分子フィルムの幅であり、Ｗｓｕｂ'は延伸後の高分子フィルムの幅であり、Ｗｏ,ＰＶＡは延伸前のポリビニルアルコール系フィルムの幅であり、ＷＰＶＡは延伸後のポリビニルアルコール系フィルムの幅である。
【００１５】
一方、上記積層体を形成するステップは、未延伸高分子フィルムと未延伸ポリビニルアルコール系フィルムとの間の引力または接着剤を用いて、未延伸高分子フィルムと未延伸ポリビニルアルコール系フィルムとを貼り付ける方法で行われることが好ましい。
【００１６】
なお、上記延伸するステップは、未延伸ポリビニルアルコール系フィルムの厚さが６０μｍ以下であり、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムの厚さが１０μｍ以下になるように行われることが好ましい。
【００１７】
一方、上記延伸するステップは、２０℃ないし８０℃の温度で５倍ないし１５倍の延伸倍率で行われることができ、好ましくはホウ酸濃度が１重量％ないし５重量％であるホウ酸水溶液内で行われることができる。または、上記延伸は、２０℃ないし８０℃の温度で５倍ないし１５倍の延伸倍率で乾式延伸で行われることもできる。
【００１８】
なお、本発明の薄型偏光子の製造方法は、上記積層体を延伸するステップによって、上記高分子フィルムの延伸方向に垂直な方向の幅が延伸前に比べて３０％ないし８０％減少するのが好ましく、上記高分子フィルムの厚さが延伸前に比べて３０％ないし８０％減少するのが好ましい。
【００１９】
一方、本発明の薄型偏光子の製造方法は、上記積層体を延伸するステップの後に、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムと延伸された高分子フィルムとの間の貼付力が、２Ｎ／２ｃｍ以下、好ましくは０．１Ｎ／２ｃｍないし２Ｎ／２ｃｍ程度、より好ましくは０．１Ｎ／２ｃｍないし１Ｎ／２ｃｍ程度であってもよい。
【００２０】
なお、本発明の薄型偏光子の製造方法は、上記積層体を延伸するステップの前に、未延伸ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素及び二色性染料のうち少なくとも一つを染着させるステップをさらに含むことができ、好ましくは上記未延伸ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させるステップ及び上記膨潤された未延伸ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素及び／または二色性染料を染着するステップをさらに行うことができる。
【００２１】
一方、本発明の薄型偏光子の製造方法は、上記積層体を延伸するステップの後に、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを延伸された高分子フィルムから分離するステップをさらに含むことができる。このとき、上記延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを延伸された高分子フィルムから分離するステップは、２Ｎ／２ｃｍ以下、好ましくは０．１Ｎ／２ｃｍないし２Ｎ／２ｃｍ程度の剥離力を加えて行われることができる。
【００２２】
他の側面において、本発明は、上記製造方法で製造され、厚さが１０μｍ以下であり、単体透過度が４０％ないし４５％であり、偏光度が９９．０％以上であり、偏光子の幅方向に沿って等間隔で位置する１０個の点で測定した偏光度の標準偏差が０．００２％以下である薄型偏光子、及びこれを含む偏光板を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の場合、ポリビニルアルコール及びヨウ素錯体の配向性を増大させることができるので、光学性能に非常に優れた厚さ１０μｍ以下の薄型偏光子を製造することができる。
【００２４】
また、本発明の場合、延伸過程で高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとが分離せず、延伸後の分離過程で表面損傷を最小に抑えられるなど延伸過程での工程安定性にも優れている。
【００２５】
また、本発明の場合、高配率の延伸が可能であり、低温での乾式延伸及びホウ酸水溶液上での湿式延伸がいずれも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】テクスチャーアナライザー(Texture Analyzer)を用いて貼付力(Peeling Strength)を測定する方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施の形態を説明する。ところが、本発明の実施の形態は種々の他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下で説明する実施の形態に限定されるものではない。また、本発明の実施の形態は、当該技術分野における平均的な知識を持つ者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００２８】
本発明者らは、ポリビニルアルコール及びヨウ素錯体の配向性を増大させることができ、破断などが発生することなく厚さ１０μｍ以下の薄型偏光子を製造すべく長年の研究を重ねた結果、高分子フィルム上にポリビニルアルコール系フィルムを積層した後、これらを同時に延伸するにあたって、高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの特定の延伸挙動が類似する場合、上記のような目的を達成できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００２９】
以下では、本発明の発明者らが完成した発明について、より具体的に説明する。
【００３０】
[延伸積層体]
まず、本発明の薄型偏光子の製造に用いられる延伸積層体について説明する。本発明の延伸積層体は、未延伸高分子フィルム；及び上記未延伸高分子フィルムの少なくとも一面に積層される未延伸ポリビニルアルコール系フィルムを含む積層体が延伸処理されている延伸積層体であって、下記式１で表されるＰが０．８５ないし１．１５である。
【００３１】
【数３】
2015536485.tif 000005
【００３２】
上記式１において、Ｗｏ,ｓｕｂ'は延伸前の高分子フィルムの幅であり、Ｗｓｕｂ'は延伸後の高分子フィルムの幅であり、Ｗｏ,ＰＶＡは延伸前のポリビニルアルコール系フィルムの幅であり、ＷＰＶＡは延伸後のポリビニルアルコール系フィルムの幅である。
【００３３】
このとき、上記式１で表されるパラメータＰは、延伸前に比べた延伸後のポリビニルアルコール系フィルムの幅変化と高分子フィルムの幅変化間の比を示すものであって、本明細書においては、これを標準化された幅比率(Normalized width ratio)と指し示し、このような標準化された幅比率Ｐは０．８５ないし１．１５程度であることが好ましく、０．９ないし１．１程度であることがより好ましい。標準化された幅比率Ｐが上記のような範囲の値を有する場合、延伸過程で高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとが類似する延伸挙動を有し、その結果、ポリビニルアルコール及びヨウ素錯体の配向性を増大させることができる。よって、光学性能に非常に優れた薄型偏光子の製造が可能である。
【００３４】
より具体的に、製造された偏光子の偏光度向上のためには、ポリビニルアルコール及びヨウ素錯体の配向性の増大が必須であり、これのためには、ポリビニルアルコール系フィルムの幅収縮率の増大が必要である。標準化された幅比率Ｐが上記範囲を外れる延伸積層体に比べて、上記範囲を満足する延伸積層体を使用すると、高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの延伸挙動が類似して、ポリビニルアルコールの幅収縮率が増加し、その結果、ポリビニルアルコール及びヨウ素錯体の配向性が増大し、偏光子の優れた偏光度の確保が可能になる。
【００３５】
一方、本発明において、上記標準化された幅比率Ｐを測定するための延伸前後の高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムの幅は、当該技術分野によく知られている方法によって測定することができ、例えば、通常の定規を用いて測定することができる。
【００３６】
(高分子フィルム)
本発明の上記積層体に含まれる上記高分子フィルムは、延伸過程でポリビニルアルコール系フィルムが破断することを防止するためのものであって、２０ないし８０℃の温度条件下で最大延伸倍率が５倍以上、好ましくは最大延伸倍率が５倍ないし１５倍程度である高分子フィルムであってもよい。このとき、上記最大延伸倍率は、破断が発生する直前の延伸倍率を意味する。一方、上記延伸は乾式延伸または湿式延伸であってもよく、湿式延伸である場合、ホウ酸濃度が１．０重量％ないし５．０重量％程度であるホウ酸水溶液で延伸を行った場合の最大延伸倍率を意味する。
【００３７】
このような高分子フィルムとしては、これに限定されるものではないが、例えば、高密度ポリエチレンフィルム、熱可塑性ポリウレタンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリオレフィンフィルム、エステル系フィルム、低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレン及び低密度ポリエチレン共押出フィルム、高密度ポリエチレンにエチレンビニルアセテートが含有された共重合体樹脂フィルム、アクリルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリビニルアルコール系フィルム、セルロース系フィルムなどが挙げられる。
【００３８】
一方、これに限定されるものではないが、上記高分子フィルムは、その中でも特に熱可塑性ポリウレタンフィルムであることがより好ましい。熱可塑性ポリウレタンフィルムは、熱収縮特性がポリビニルアルコール系フィルムと類似して、乾燥過程で延伸されたポリビニルアルコール系フィルムの幅収縮を阻害せず、円滑な幅収縮を誘導することができ、ポリビニルアルコール及びヨウ素錯体の配向性をより増大させることができるからだ。
【００３９】
なお、上記高分子フィルムは、延伸前の厚さが２０ないし１００μｍ程度、好ましくは３０ないし８０μｍ程度のものが良い。高分子フィルムの厚さが２０μｍ未満であれば、積層体構造をなして延伸工程を進行する際に、ポリビニルアルコール系フィルムを十分支持することができなくて、工程上の破断などの問題点が引き起こされ、１００μｍを超過すれば、モジュラスが増加して延伸性が低下し、また、ポリビニルアルコール系フィルムの乾燥区間での自由な幅収縮を妨害して、最終的に得られた偏光子の光学物性を阻害する恐れがある。
【００４０】
また、延伸された比率によって異なるが、上記高分子フィルムは延伸後の厚さが４μｍないし７０μｍであるのが好ましく、例えば、６μｍないし７０μｍ、６μｍないし５６μｍまたは９μｍないし３５μｍであってもよい。この場合、上記高分子フィルムは、ポリビニルアルコール系フィルムが高配率で延伸されるとき、破断が発生することが防止されることができる。
【００４１】
一方、上記高分子フィルムは、ガラス転移温度は２０℃ないし６０℃程度であることが好ましく、例えば、３０℃ないし５０℃程度であってもよい。基材フィルムの役割をする高分子フィルムが、一般的にガラス転移温度が７０℃ないし８０℃であるポリビニルアルコール系フィルムより、さらに低いガラス転移温度を有する場合、延伸温度条件でよりソフト(soft)な特性を有することができ、その結果、ポリビニルアルコール系フィルムをさらによく延伸させることができる。但し、高分子フィルムのガラス転移温度が低すぎる場合には、高配率延伸を行うときに破断が発生する可能性が大きいという問題点があるので、上記のような適切な範囲のガラス転移温度を有するのが好ましい。一方、上記ガラス転移温度は示差走査熱量計(ＤＳＣ)によって測定されることができる。例えば、示差走査熱量計(ＤＳＣ)を用いる場合、約１０ｍｇの試料を専用パン(pan)に封入して、一定の昇温条件で加熱するとき、相変化が起こることによる物質の吸熱及び発熱量を温度によって描いて、ガラス転移温度を測定することができる。
【００４２】
また、上記高分子フィルムの常温(２５℃)でのモジュラス(Modulus)は、２００ＭＰａないし１５００ＭＰａであるのが好ましく、例えば、３５０ＭＰａないし１３００ＭＰａであってもよい。高分子フィルムのモジュラスが上記範囲よりも大きい場合、高配率の延伸が難しいことがあり、上記範囲より小さい場合、延伸過程で破断が発生する可能性が大きいという問題点がある。このとき、上記モジュラスとは、ＪＩＳ−Ｋ６２５１−１規格によって準備したサンプルの両端を固定させた後、フィルムの厚さ方向に垂直な方向に力を加えて引張率(Strain)による単位面積当たりの応力(Stress)を測定して得られた値を言い、このとき測定機器としては、例えば、Ｚｗｉｃｋ／Ｒｏｅｌｌ社のＺ０１０  ＵＴＭ装備などを使用することができる。
【００４３】
また、上記高分子フィルムの常温(２５℃)での破断力は、５Ｎないし４０Ｎ、好ましくは１０Ｎないし３０Ｎ程度であってもよい。高分子フィルムの破断力が上記範囲よりも大きい場合、高配率延伸が難しいことがあり、上記範囲よりも小さい場合、延伸過程で破断が発生する可能性が大きい。このとき、上記破断力とは、フィルムの破断が発生する時点でフィルムにかかる力あるいは破断時点の引張力を言い、このとき測定機器としては、例えば、Ｚｗｉｃｋ／Ｒｏｅｌｌ社のＺ０１０  ＵＴＭ装備などを使用することができる。
【００４４】
また、上記高分子フィルムの常温(２５℃)で６倍の延伸倍率で乾式延伸時の引張力は、５Ｎないし２００Ｎ程度、好ましくは１０Ｎないし１００Ｎ程度であってもよい。また、５２℃で６倍の延伸倍率で湿式延伸時の引張力は、１Ｎないし１００Ｎ程度、好ましくは２Ｎないし８０Ｎ程度であってもよい。同様に、高分子フィルムの引張力が上記範囲よりも大きい場合、高配率の延伸が難しいことがあり、上記範囲よりも小さい場合、延伸過程で破断が発生する可能性が大きい。このとき、上記引張力とは、引張する力を言い、このとき測定機器としては、例えば、Ｚｗｉｃｋ／Ｒｏｅｌｌ社のＺ０１０  ＵＴＭ装備などを使用することができる。
【００４５】
(ポリビニルアルコール系フィルム)
上記高分子フィルムの少なくとも一面に積層される上記ポリビニルアルコール系フィルムは、 染着及び延伸工程などを経た後、ポリビニルアルコール系薄型偏光子として使用されるものであって、ポリビニルアルコール樹脂またはその誘導体を含むものであれば、特に制限なく使用可能である。このとき、上記ポリビニルアルコール樹脂の誘導体としては、これに限定されるものではないが、ポリビニルホルマール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂などが挙げられる。または、上記ポリビニルアルコール系フィルムは、当該技術分野において偏光子の製造に使用される市販のポリビニルアルコール系フィルム、例えば、日本合成社のＭ２０００、Ｍ２００１、Ｍ２００５、Ｍ３０００、Ｍ６０００、Ｋｕｒａｒｙ社のＰ３０、ＰＥ２０、ＰＥ３０、ＰＥ６０などを使用することもできる。
【００４６】
一方、上記ポリビニルアルコール系フィルムは、延伸前の厚さが６０μｍ以下、例えば、５μｍないし６０μｍ程度、好ましくは１０μｍないし４０μｍ程度であるものが良い。ポリビニルアルコール系フィルムの厚さが薄すぎると、積層体構造をなして延伸工程を進行する際に破断が生じやすいなどの問題が引き起こされ、厚すぎると、最終的に得られる偏光子の厚さが厚くなって厚さが１０μｍ以下の薄型偏光子の製造に好適でない。
【００４７】
また、上記ポリビニルアルコール系フィルムは、薄型化のために延伸後の厚さが１０μｍ以下、例えば１μｍないし１０μｍ、または３μｍないし８μｍ程度であるものが好ましい。上記ポリビニルアルコール系フィルムは、高分子フィルムの一面に積層されて延伸されていてもよく、両面に積層されて延伸されていてもよく、１０μｍ以下に延伸されていればよい。
【００４８】
一方、上記ポリビニルアルコール系フィルムは、これに限定されるものではないが、重合度が１，０００ないし１０，０００程度、好ましくは１，５００ないし５，０００程度であるものが良い。重合度が上記範囲を満足するとき、分子の動きが自由であり、ヨウ素または二色性染料などと柔軟に混合することができるからだ。
【００４９】
また、上記ポリビニルアルコール系フィルムは、ヨウ素及び／または二色性染料が染着された状態のフィルムであることが好ましく、より好ましくは上記ポリビニルアルコール系フィルムは膨潤工程及び染着工程が行われたフィルムであってもよい。
【００５０】
[薄型偏光子の製造方法]
次に、上記延伸積層体を用いる本発明の薄型偏光子の製造方法について説明する。本発明の薄型偏光子の製造方法は、未延伸高分子フィルムの少なくとも一面に未延伸ポリビニルアルコール系フィルムを積層して積層体を形成するステップ；及び下記式１で表されるＰが０．８５ないし１．１５になるように 上記積層体を延伸するステップを含む。
【００５１】
【数４】
2015536485.tif 000006
【００５２】
上記式１において、Ｗｏ,ｓｕｂ'は延伸前の高分子フィルムの幅であり、Ｗｓｕｂ'は延伸後の高分子フィルムの幅であり、Ｗｏ,ＰＶＡは延伸前のポリビニルアルコール系フィルムの幅であり、ＷＰＶＡは延伸後のポリビニルアルコール系フィルムの幅である。
【００５３】
(積層体形成ステップ)
本発明において、上記高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの積層方法は特に制限されない。例えば、高分子フィルムにポリビニルアルコール系フィルムの形成材を含有する水溶液を、当該技術分野に一般に知られているバーコーティング、リバースコーティング、グラビアコーティング、スピンコーティング、スクリーンコーティング、ファウンテンコーティング、スプレーコーティング、コンマコーティングなどのコーティング方法を用いて塗工した後で乾燥させることで積層体を得ることができ、また、高分子フィルムの形成材とポリビニルアルコール系フィルムの形成材とを当該技術分野で一般に使用される共押出機に注入し、共押出される高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムの厚さが適切な範囲になるように制御することで、積層体を得ることもできる。
【００５４】
一方、本発明の場合、上記高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとを接着剤を用いて貼り付けて積層体を形成するものであってもよい。このとき、上記接着剤は、その材質が特に限定されるものではなく、当該技術分野に知られている多様な接着剤が制限なく使用されることができる。例えば、上記接着剤は、水系接着剤または紫外線硬化型接着剤であってもよい。
【００５５】
より具体的に、上記接着剤は、ポリビニルアルコール系樹脂、アクリル系樹脂及び酢酸ビニル系樹脂からなる群より選択された１種以上を含む水系接着剤であってもよい。
【００５６】
または、上記接着剤は、アクリル基及びヒドロキシ基を持つポリビニルアルコール系樹脂を含む水系接着剤であってもよい。このとき、上記アクリル基及びヒドロキシ基を持つポリビニルアルコール系樹脂は、重合度が５００ないし１８００程度であってもよい。
【００５７】
または、上記接着剤は、アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂及びアミン系金属化合物架橋剤を含む水系接着剤であってもよい。アセトアセチル基含有ポリビニルアルコール系樹脂にアミン系金属化合物架橋剤を含む接着剤の場合、接着剤の硬化時にアミン系金属化合物とポリビニルアルコール系樹脂のアセトアセチル基との架橋反応が起きるため、硬化後の接着層の耐水性が著しく向上し、その結果、湿式延伸時に接着剤が水に溶け出す現象を最小に抑えることができ、湿式延伸を行う場合に特に有用に使用されることができる。
【００５８】
より具体的に、本発明で使用される上記接着剤は、アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂及びアミン系金属化合物架橋剤を含む水溶液であってもよく、上記水溶液のｐＨは、４．５ないし９程度であることが好ましい。接着剤のｐＨが上記数値範囲を満足する場合、貯蔵性、高湿環境での耐久性においてより有利であるからだ。このとき、上記接着剤のｐＨは、水溶液中に硝酸、塩酸、硫酸または酢酸などの酸を含有させる方法で調節することができる。
【００５９】
一方、本発明において、上記接着剤は、好ましくは上記アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂１００重量部及び上記アミン系金属化合物架橋剤１ないし５０重量部を含むことができる。
【００６０】
ここで、上記ポリビニルアルコール系樹脂の重合度及びケン化度は、アセトアセチル基を含有さえすれば、特に限定されないが、重合度が２００ないし４，０００であり、ケン化度が７０モル％ないし９９．９モル％であるのが好ましい。分子の動きの自由さによる含有物質との柔軟な混合を考慮すれば、重合度は１，５００ないし２，５００であり、ケン化度は９０モル％ないし９９．９モル％であるのがより好ましい。このとき、上記ポリビニルアルコール系樹脂は、上記アセトアセチル基を０．１モル％ないし３０モル％で含むのが好ましい。上記範囲でアミン系金属化合物架橋剤との反応が円滑になることができ、目的とする接着剤の耐水性に十分有意になることができる。
【００６１】
また、上記アミン系金属化合物架橋剤は、上記ポリビニルアルコール系樹脂との反応性を有する官能基を持つ水溶性架橋剤であって、アミン系リガンドを含有する金属錯体の形態であることが好ましい。可能な金属としては、ジルコニウム(Ｚｒ)、チタニウム(Ｔｉ)、ハフニウム(Ｈｆ)、タングステン(Ｗ)、鉄(Ｆｅ)、コバルト(Ｃｏ)、ニッケル(Ｎｉ)、ルテニウム(Ｒｕ)、オスミウム(Ｏｓ)、ロジウム(Ｒｈ)、イリジウム(Ｉｒ)、パラジウム(Ｐｄ)、白金(Ｐｔ)などの遷移金属が可能であり、中心金属に結合されたリガンドとしては、一級アミン、二級アミン(ジアミン)、三級アミン又は水酸化アムモニウムなどの少なくとも一つ以上のアミン基を含むものであれば、いずれも可能である。その使用量は、上記ポリビニルアルコール系樹脂１００重量部に対して、１重量部ないし５０重量部の範囲に調節されることが好ましい。上記範囲において目的とする接着剤に十分有意な接着力を付与することができ、接着剤の貯蔵安定性(pot life)を向上することができる。
【００６２】
また、本発明において、上記接着剤において、上記アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂の固形分含量は、１重量％ないし１０重量％程度であることが好ましい。ポリビニルアルコール系樹脂の固形分含量が１重量％未満の場合には、耐水性が十分確保されなくて延伸工程での破断発生率の低下効果が少なく、１０重量％を超過する場合には、作業性が低下し、剥離時にポリビニルアルコール系フィルムの表面に損傷が発生し得るからだ。
【００６３】
または、上記接着剤は、紫外線硬化型接着剤であってもよく、例えば、ホモポリマーのガラス転移温度が１２０℃以上の第１エポキシ化合物、ホモポリマーのガラス転移温度が６０℃以下の第２エポキシ化合物及びカチオン性光重合開始剤を含む紫外線硬化型接着剤であってもよい。具体的に、上記紫外線硬化型接着剤は、ホモポリマーのガラス転移温度が１２０℃以上の第１エポキシ化合物１００重量部、ホモポリマーのガラス転移温度が６０℃以下の第２エポキシ化合物３０ないし１００重量部及びカチオン性光重合開始剤０．５ないし２０重量部を含むことができる。
【００６４】
本明細書においてエポキシ化合物とは、分子内に１個以上のエポキシ基を持つ化合物を意味し、好ましくは分子内に２個以上のエポキシ基を持つ化合物であり、単量体(monomer)、重合体(polymer)又は樹脂(resin)の形態の化合物をいずれも含む概念である。好ましくは、本発明のエポキシ化合物は樹脂の形態であってもよい。
【００６５】
このとき、上記第１エポキシ化合物は、ホモポリマーのガラス転移温度が１２０℃以上のエポキシ化合物であれば、特に制限なく使用されることができ、例えば、ホモポリマーのガラス転移温度が１２０℃以上の脂環式エポキシ化合物及び／又は芳香族エポキシが本発明の第１エポキシ化合物として使用されることができる。ホモポリマーのガラス転移温度が１２０℃以上のエポキシ化合物の具体的な例としては、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシドジシクロペンタジエンジオキシド、ビスエポキシシクロペンチルエーテル、ビスフェノールＡ系エポキシ化合物、ビスフェノールＦ系エポキシ化合物などが挙げられる。なお、上記第１エポキシ化合物は、ホモポリマーのガラス転移温度が１２０℃ないし２００℃程度であることがより好ましい。
【００６６】
また、上記第２エポキシ化合物は、ホモポリマーのガラス転移温度が６０℃以下のエポキシ化合物であれば、特に制限なく使用されることができる。例えば、上記第２エポキシ化合物として、脂環式エポキシ化合物、脂肪族エポキシ化合物などが使用されることができる。このとき、上記脂環式エポキシ化合物としては、二官能型エポキシ化合物、すなわち２個のエポキシを持つ化合物を使用するのが好ましく、上記２個のエポキシ基がいずれも脂環式エポキシ基である化合物を使用するのがより好ましいが、これに制限されるものではない。また、脂肪族エポキシ化合物としては、脂環式エポキシ基ではない脂肪族エポキシ基を持つエポキシ化合物が例示されることができる。例えば、脂肪族多価アルコールのポリグリシジルエーテル；脂肪族多価アルコールのアルキレンオキシド付加物のポリグリシジルエーテル；脂肪族多価アルコールと脂肪族多価カルボン酸のポリエステルポリオールのポリグリシジルエーテル; 脂肪族多価カルボン酸のポリグリシジルエーテル；脂肪族多価アルコールと脂肪族多価カルボン酸のポリエステルポリカルボン酸のポリグリシジルエーテル；グリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレートのビニル重合によって得られるダイマー、オリゴマー又はポリマー；又はグリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレートと他のビニル系単量体とのビニル重合によって得られるオリゴマー又はポリマーが例示されることができ、好ましくは、脂肪族多価アルコール又はそのアルキレンオキシド付加物のポリグリシジルエーテルが使用されることができるが、これに制限されるものではない。
【００６７】
好ましくは、本発明の上記第２エポキシ化合物はグリシジルエーテル基を一つ以上含むものであってもよく、例えば、１，４−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジ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、ネオペンチルジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、エチレングリコ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、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、及びｏ−クレシル(Cresyl)グリシジルエーテルからなる群より選択された１種以上が本発明の第２エポキシ化合物として使用されることができる。
【００６８】
なお、上記第２エポキシ化合物は、ホモポリマーのガラス転移温度が０℃ないし６０℃程度であることがより好ましい。
【００６９】
一方、これに限定されるものではないが、本発明の場合、上記エポキシ化合物として、エポキシ化脂肪族環基を一つ以上含む第１エポキシ化合物及びグリシジルエーテル基を一つ以上含む第２エポキシ化合物の組合せを使用することが特に好ましい。より好ましくは、上記第１エポキシ化合物と第２エポキシ化合物の重量比が１：１ないし３：１程度であり、より好ましくは、１：１ないし２：１の重量比、最も好ましくは上記第１エポキシ化合物と第２エポキシ化合物が１：１の重量比で混合されて使用されることができる。
【００７０】
一方、上記のように接着剤を用いて高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとを貼り付ける場合、延伸前の接着剤層の厚さは、２０ｎｍないし４０００ｎｍ程度、好ましくは２０ｎｍないし１０００ｎｍ程度、より好ましくは２０ｎｍないし５００ｎｍ程度であってもよい。一方、上記積層体の延伸後の接着剤層の厚さは、１０ｎｍないし１０００ｎｍ程度、好ましくは、１０ｎｍないし５００ｎｍ程度、より好ましくは１０ｎｍないし２００ｎｍ程度であってもよい。延伸前及び後の接着剤層の厚さが上記範囲を満足する場合、延伸及び乾燥工程後にポリビニルアルコール系フィルムを損傷することなく剥離するのに有利である。
【００７１】
なお、本発明の場合、上記高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとを別途の媒介物なしに高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの間の引力を用いて貼り付けて積層体を形成するものであってもよい。このように、別途の媒介物なしに高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの間の引力を用いて貼り付ける場合、延伸後の高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの分離が容易であり、分離のために低い剥離力が要求されるため、分離過程でポリビニルアルコール系フィルムの損傷などがほとんど発生せず、その結果、ポリビニルアルコール系フィルムの偏光度などの光学物性に影響をほとんど及ぼさないという長所がある。
【００７２】
また、上記のように別途の媒介物なしに高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの間の引力を用いて貼り付ける場合、製造される薄型偏光子の均一な物性を実現するのに容易であり、さらに延伸工程中に破断などがほとんど発生しないなど、工程安定性に優れるという長所がある。
【００７３】
一方、上記のように高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの引力を用いてフィルムを貼り付ける場合、上記高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの貼付力を向上するために、積層する前に高分子フィルムやポリビニルアルコール系フィルムの一面または両面に表面処理を施すことができる。このとき、上記表面処理は、当該技術分野によく知られている多様な表面処理方法、例えば、コロナ処理、プラズマ処理またはＮａＯＨやＫＯＨのような強塩基水溶液を用いた表面改質処理などを通じて行われることができる。
【００７４】
(積層体延伸ステップ)
高分子フィルム上にポリビニルアルコール系フィルムを積層して積層体が形成されると、上記積層体をパラメータＰが０．８５ないし１．１５になるように延伸する。上述したように標準化された幅比率Ｐは、０．８５ないし１．１５程度であることが好ましく、０．９ないし１．１程度であることがより好ましい。標準化された幅比率Ｐが上記のような範囲の値を有する場合、延伸過程で高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとが類似する延伸挙動を有し、その結果、ポリビニルアルコール及びヨウ素錯体の配向性を増大させることができる。よって、光学性能に非常に優れた薄型偏光子の製造が可能である。
【００７５】
一方、上記延伸は、未延伸ポリビニルアルコール系フィルムの厚さが６０μｍ以下であり、延伸によって上記ポリビニルアルコール系フィルムの厚さが１０μｍ以下になるように行うことが好ましく、例えば、上記ポリビニルアルコール系フィルムの厚さが１μｍないし１０μｍ、または３μｍないし８μｍ程度になるように行われることができる。
【００７６】
なお、上記延伸法は特に限定されず、例えば、上記積層体を縦方向(ＭＤ)に対して一軸延伸を行うことができ、または上記積層体を横方向(ＴＤ)に対して一軸延伸を行うこともできる。また、上記積層体を横方向(ＴＤ)延伸時に同時二軸に縦方向(ＭＤ)収縮を誘発することもできる。一方、上記積層体の横方向(ＴＤ)延伸法としては、例えば、テンターを通じて一端を固定させた固定端一軸延伸法などが挙げられ、上記積層体の縦方向(ＭＤ)延伸法としては、ロール間延伸法、圧縮延伸法、自由端一軸延伸法などが挙げられる。一方、延伸処理は、多段で行うこともでき、または二軸延伸、傾斜延伸などを行うことでなされることもできる。
【００７７】
一方、上記延伸は、湿式延伸で行われることができる。湿式延伸を行う場合、乾式延伸に比べて基材フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの表面貼付力が強まるため、安定して延伸を行うことができるという長所がある。一方、上記湿式延伸は、ホウ酸水溶液内で行われることが好ましく、このとき、上記ホウ酸水溶液のホウ酸濃度は１．０重量％ないし５．０重量％程度であることが好ましい。このようにホウ酸水溶液で延伸が行われる場合、ホウ酸架橋によってＰＶＡフィルムの破断発生率が低下して工程安定性が増大し、湿式工程中に発生しやすいＰＶＡフィルムのシワの発生を制御することができる。
【００７８】
一方、一般に偏光素子の製造工程は、水洗、膨潤、染着、洗浄、延伸、補色、乾燥などの過程からなるが、本発明の場合、洗浄及び延伸工程がホウ酸水溶液で行われることが好ましい。より好ましくは、洗浄工程の場合、ホウ酸濃度が０．１重量％ないし２．５重量％程度、好ましくは０．５重量％ないし２．０重量％程度であってもよく、延伸工程の場合、ホウ酸濃度は１．０重量％ないし５．０重量％程度、好ましくは１．５重量％ないし４．５重量％程度であってもよい。
【００７９】
一方、上記湿式延伸は、２０℃ないし８０℃の温度で５倍ないし１５倍の延伸倍率で行われることができ、より好ましくは４０℃ないし６０℃、または４５℃ないし５５℃の温度で５倍ないし１２倍、または６倍ないし９倍の延伸倍率で行われることができる。
【００８０】
一方、上記延伸は、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素及び／または二色性染料を染着させるステップ及び／または上記染着されたヨウ素及び／または二色性染料をポリビニルアルコール系フィルムに架橋させるステップの中で少なくとも一つ以上のステップと共に行われることができる。
【００８１】
なお、上記延伸は、乾式延伸でも行われることができ、本発明においてこのような乾式延伸は２０℃ないし８０℃、好ましくは５０℃ないし８０℃の低温でも５倍ないし１５倍程度、好ましくは５倍ないし１２倍、または６倍ないし９倍の高配率の延伸が可能であるという長所がある。一般に、基材の上に形成されるポリビニルアルコール系フィルムの場合、ガラス転移温度が７０ないし８０℃であるため、高温延時にポリビニルアルコール系フィルムの損傷及び物性変化などの問題点が発生する可能性が高いが、本発明の場合のように低温で乾式延伸が可能な場合、このような問題点が発生しない。
【００８２】
一方、本発明の薄型偏光子の製造方法は、上記積層体を延伸するステップによって、延伸前に比べて高分子フィルムの延伸方向に垂直な方向の幅が３０％ないし８０％、または３０％ないし７０％程度減少するのが好ましく、厚さが３０％ないし８０％、または３０％ないし７０％程度減少するのが好ましい。この場合、延伸するステップ及び延伸するステップ後の乾燥ステップにおいて、高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとが類似する延伸挙動及び幅収縮挙動を示すことができ、ポリビニルアルコール・ヨウ素錯体の配向性を増大させることができる。
【００８３】
また、本発明の薄型偏光子の製造方法は、上記積層体を延伸するステップの後に、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムと延伸された高分子フィルムとの間の貼付力が２Ｎ／２ｃｍ以下、好ましくは０．１Ｎ／２ｃｍないし２Ｎ／２ｃｍ程度、より好ましくは０．１Ｎ／２ｃｍないし１Ｎ／２ｃｍ程度であってもよい。貼付力が上記範囲を満足する場合、延伸後の分離過程で表面損傷を最小に抑えることができる。本発明の製造方法によれば、ポリビニルアルコール系フィルムと高分子フィルムとの間に接着剤層が形成されている場合、延伸によってポリビニルアルコール系フィルム及び高分子フィルムだけでなく接着剤層も共に延伸されるため、接着剤層の厚さが延伸前に比べて１０〜５０％水準に減少することになり、その結果、ポリビニルアルコール系フィルムと高分子フィルムとの間の貼付力が２Ｎ／２ｃｍ以下に低下して分離しやすい状態になる。
【００８４】
このとき、上記貼付力は、２ｃｍ幅のサンプルフィルムを貼り付けたときに測定される貼付力であり、より具体的に、上記貼付力とは、下記図１に示すように、積層体のポリビニルアルコール系フィルムＡをサンプルホルダーＨで固定した後、積層体の面方向に対して垂直な方向に力を加えて高分子フィルムＢからポリビニルアルコール系フィルムＡを剥離しながら測定した剥離力(Peel Strength)を言い、このとき測定機器としては、Ｓｔａｂｌｅ  Ｍｉｃｒｏ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社のテクスチャーアナライザー(モデル：ＴＡ−ＸＴ  Ｐｌｕｓ)を使用した。
【００８５】
(その他のステップ)
一方、本発明の薄型偏光子の製造方法は、上記積層体を延伸する前に、未延伸ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素及び／または二色性染料を染着するステップをさらに行うことができ、好ましくは、上記未延伸ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させるステップ及び上記膨潤された未延伸ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素及び／または二色性染料を染着するステップをさらに行うことができる。
【００８６】
このとき、上記未延伸ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させるステップは、ヨウ素及び／または二色性染料がポリビニルアルコール系フィルムに吸着、拡散することを促進させ、ポリビニルアルコール系フィルムの延伸性を向上するためのものであって、これに限定されるものではないが、例えば、未延伸ポリビニルアルコール系フィルムまたはこれを含む積層体を２５℃ないし３０℃の純水で５秒ないし３０秒、より好ましくは１０秒ないし２０秒間浸漬させる方法で行われることができる。また、上記膨潤は、未延伸ポリビニルアルコール系フィルムの膨潤度が３６％ないし４４％程度、好ましくは３８％ないし４２％程度になるように行われることが好ましい。未延伸ポリビニルアルコール系フィルムの膨潤度が上記数値範囲を満足する場合、最終的に製造される薄型偏光子の偏光度などといった光学特性が非常に優秀となる。一方、上記膨潤度は、{(膨潤後のポリビニルアルコール系フィルムの重量−膨潤前のポリビニルアルコール系フィルムの重量) ／ 膨潤前のポリビニルアルコール系フィルムの重量}×１００で計算した。
【００８７】
また、上記染着するステップは、未延伸ポリビニルアルコール系フィルムまたはこれを含む積層体をヨウ素及び／または二色性染料を含有する染着溶液の入った染着槽に含浸させるか、ヨウ素及び／または二色性染料を含有する染着溶液を未延伸ポリビニルアルコール系フィルム上に塗布する方法で行われることができ、このとき、上記染着溶液の溶媒としては、一般に水が使用されるが、水と相溶性を有する有機溶媒が混合されていても構わない。一方、上記染着溶液内のヨウ素及び／または二色性染料の含量は、溶媒１００重量部に対して、０．０６重量部ないし０．２５重量部程度であってもよい。また、上記染着溶液にはヨウ素及び／または二色性染料以外に染着効率を向上するための補助剤がさらに含有されることができ、上記補助剤としては、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、ヨウ化スズ、ヨウ化チタンまたはこれらの混合物のようなヨウ化化合物が使用されることができる。このとき、上記補助剤の含量は、溶媒１００重量部に対して０．３重量部ないし２．５重量部程度であってもよく、より好ましくはヨウ素とヨウ化化合物の重量比が１：５ないし１：１０程度であってもよい。一方、上記染着ステップは、２５℃ないし４０℃程度の温度で行われることが好ましく、染着槽浸漬時間は３０秒ないし１２０秒程度であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００８８】
一方、本発明の薄型偏光子の製造方法は、上記積層体を延伸した後に、必要によって、上記延伸積層体を乾燥するステップを行うことができる。このとき、上記乾燥は、これに限定されるものではないが、偏光子の光学特性を考慮するとき、２０℃ないし１００℃、より好ましくは４０℃ないし９０℃程度の温度で行われることが好ましく、上記乾燥時間は、１分ないし１０分程度であることが好ましい。乾燥工程は、ポリビニルアルコールの表面及び内部の水分除去を通じて偏光板の製造工程中で水分によるポリビニルアルコール系偏光子の物性低下を防止し、乾燥過程で延伸されたポリビニルアルコール系フィルムの幅収縮を円滑に誘導して、ポリビニルアルコール及びヨウ素から構成された錯体の配向性を増大させて偏光子の偏光度を向上する役割をする。
【００８９】
なお、本発明の薄型偏光子の製造方法は、上記積層体を延伸した後に、必要によって、ポリビニルアルコール系フィルムを高分子フィルムから分離するステップを行うことができる。上記分離ステップは、ポリビニルアルコール系フィルムに弱い剥離力を加えて高分子フィルムから離脱させる方法で行われることができる。このとき、上記剥離力は、２Ｎ／２ｃｍ以下であるのが好ましく、例えば、０．１Ｎ／２ｃｍないし２Ｎ／２ｃｍ、または０．１Ｎ／２ｃｍないし１Ｎ／２ｃｍ程度であってもよい。本発明の場合、このように要求される剥離力が非常に弱いため、別の工程や装備がなくても二つのフィルムを容易に分離できるのみならず、分離工程でポリビニルアルコール系フィルムの損傷が少なくて非常に優れた光学性能を示す。
【００９０】
一方、本発明の偏光子の製造方法は、当該技術分野によく知られているシート・ツー・シート(sheet-to-sheet)工程、シート・ツー・ロール(sheet-to-roll)工程又はロール・ツー・ロール(roll-to-roll)工程などを通じて行われることができる。このとき、シート・ツー・シート工程は、原料フィルムとして一定の大きさに裁断されている枚葉式フィルムを使用する方法であり、シート・ツー・ロール工程は、原料フィルムのうち一部としては長さの長いフィルムが巻取されたロール状フィルムを使用し、他の原料フィルムとしては一定の大きさに裁断されている枚葉式フィルムを使用する方法を言う。また、ロール・ツー・ロール工程は、原料フィルムとしてロール状フィルムを使用する方法である。工程の連続性及び生産性を考慮すると、この中でもロール・ツー・ロール工程を使用するのが特に好ましい。
【００９１】
例えば、本発明の偏光子の製造方法は、未延伸高分子フィルムロールと未延伸ポリビニルアルコール系フィルムロールから未延伸高分子フィルムと未延伸ポリビニルアルコール系フィルムを巻出しながら、未延伸高分子フィルムと未延伸ポリビニルアルコール系フィルムとを貼り付けて積層体を形成するステップ、上記高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムがいずれも上記式１を満足するように積層体を延伸するステップ、及び上記ポリビニルアルコール系フィルムを高分子フィルムから分離するステップを含むことができる。
【００９２】
このとき、上記未延伸高分子フィルムと未延伸ポリビニルアルコール系フィルムとは貼り付けられてから、ロール状に再巻取された後、再巻取された積層体ロールから積層体を巻出して延伸工程に投入されることもでき、または再巻取することなくそのまま延伸工程に投入されることができる。
【００９３】
また、上記分離するステップは、高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの間に剥離手段、例えば剥離ロールなどを挿入して、高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの界面を分離させた後、分離された高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとを互いにロールに巻取する方法で行われることができる。
【００９４】
[薄型偏光子、偏光板]
上記のような方法によって製造された本発明の偏光子は、その厚さが１０μｍ以下、好ましくは１μｍないし１０μｍ程度、より好ましくは３μｍないし８μｍ程度と非常に薄い。また、このように薄い厚さでも、単体透過度が４０％ないし４５％程度であり、偏光度が９９．０％以上、好ましくは９９．５％以上、より好ましくは９９．７％以上、特に好ましくは９９．９％以上と非常に優れた光学物性を示す。
【００９５】
また、上記のような方法によって製造された本発明の偏光子は、幅方向に対する偏光度の均一性が非常に優秀である。より具体的には、本発明の偏光子は、偏光子の幅方向に沿って等間隔で位置する１０個の点で測定された偏光度の標準偏差が０．００２％以下である。
【００９６】
一方、上記のような本発明の偏光子の一面または両面に保護フィルムを積層して偏光板を形成することができる。このとき、偏光板の構造は、本発明の上記偏光子を含むものであれば、特に制限されず、例えば、偏光子／保護フィルム、保護フィルム／偏光子、または保護フィルム／偏光子／保護フィルムなどであってもよい。
【００９７】
このとき、上記保護フィルムとしては、上記保護フィルムは偏光子を支持及び保護するためのものであって、当該技術分野に一般に知られている多様な材質の保護フィルム、例えば、セルロース系フィルム、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ, polyethylene terephthalate)フィルム、シクロオレフィンポリマー(ＣＯＰ, cycloolefin polymer)フィルム、アクリル系フィルムなどが制限なく使用されることができる。この中でも光学特性、耐久性、経済性などを考慮すると、アクリル系フィルムを使用するのが特に好ましい。
【００９８】
一方、上記偏光板の製造方法も、当該技術分野によく知られているシート・ツー・シート(sheet-to-sheet)工程、シート・ツー・ロール(sheet-to-roll)工程又はロール・ツー・ロール(roll-to-roll)工程などを通じて行われることができ、やはりその中でもロール・ツー・ロール工程を使用するのが好ましい。ロール・ツー・ロール工程で偏光子と保護フィルムとを積層して偏光板を製造する方法は当該技術分野によく知られているので、具体的な説明は省略する。 このようにロール・ツー・ロール工程で偏光板を製造する場合、長尺のロール状偏光板を得ることができる。
【００９９】
なお、上記偏光板には光学位相差を補償するための位相差フィルムが含まれてもよい。このとき、本発明に使用可能な位相差フィルムは、特に制限されず、多様な液晶モードによって当該技術分野で一般に使用されている位相差フィルムが使用されることができる。
【０１００】
また、上記偏光板には、それ以外にも、輝度向上フィルム、プライマー層、ハードコート層、防眩層、反射防止層または液晶パネルとの貼り付けのための粘着層などのような他の機能性光学層をさらに含むことができる。これら光学層の形成方法は、特に限定されず、当該技術分野によく知られている公知の方法を用いることができる。
【０１０１】
一方、本発明に係る上記偏光板は、多様なディスプレイ装置に含まれることができる。例えば、上記偏光板は、液晶表示装置(ＬＣＤ)、有機発光素子(ＯＬＥＤ)のような多様なディスプレイ装置に適用されることができる。
【０１０２】
以下、具体的な実施例を通じて本発明をより具体的に説明する。
【０１０３】
実施例１
厚さ３０μｍの熱可塑性ポリウレタンフィルムの両面に、 Ｋｕｒａｒａｙ社のＰＥ３０  ｇｒａｄｅ  ３０μｍのＰＶＡフィルムを貼り付けて積層体を形成した。一方、上記熱可塑性ポリウレタンフィルムは、メチレンジフェニルジイソシアネート、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール及びアジピン酸を反応させて製造したものを使用し、２５℃で引張弾性率が９００ＭＰａ、破断力が２４Ｎ、ガラス転移温度は４０℃であった。上記積層体に対して、２５℃の純水溶液で膨潤(swelling)工程を１５秒間経た後、０．３ｗｔ％濃度及び２５℃のヨウ素溶液で６０秒間染着工程を進行した。その後、２５℃のホウ酸１ｗｔ％溶液で１５秒間洗浄工程を経た後、５２℃のホウ酸２．５ｗｔ％溶液で７倍の延伸倍率で上記積層体を延伸して延伸積層体を製造した。延伸後、５ｗｔ％のヨウ化カリウム(ＫＩ)溶液で補色工程を経た後、８０℃のオーブンで５分間乾燥工程を進行した。乾燥工程後、熱可塑性ポリウレタンフィルムからＰＶＡフィルムを０．５Ｎ／２ｃｍの剥離力で剥離させることで、最終的に厚さ６．７μｍの薄型偏光子を製造した。
【０１０４】
実施例２
厚さ６０μｍの熱可塑性ポリウレタンフィルムの両面に、Ｋｕｒａｒａｙ社のＰＥ３０  ｇｒａｄｅ  ３０μｍのＰＶＡフィルムを貼り付けて積層体を形成した。一方、上記熱可塑性ポリウレタンフィルムは、メチレンジフェニルジイソシアネート、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール及びアジピン酸を反応させて製造したものを使用し、２５℃で引張弾性率が１０００ＭＰａ、破断力が３０Ｎ、ガラス転移温度は４０℃であった。上記積層体に対して、２５℃の純水溶液で膨潤(swelling)工程を１５秒間経た後、０．３ｗｔ％濃度及び２５℃のヨウ素溶液で６０秒間染着工程を進行した。その後、２５℃のホウ酸１ｗｔ％溶液で１５秒間洗浄工程を経た後、５２℃のホウ酸２．５ｗｔ％溶液で７倍の延伸倍率で上記積層体を延伸して延伸積層体を製造した。延伸後、５ｗｔ％のヨウ化カリウム(ＫＩ)溶液で補色工程を経た後、８０℃のオーブンで５分間乾燥工程を進行した。乾燥工程後、熱可塑性ポリウレタンフィルムからＰＶＡフィルムを０．２Ｎ／２ｃｍの剥離力で剥離させることで、最終的に厚さ７．５μｍの薄型偏光子を製造した。
【０１０５】
実施例３
厚さ４０μｍの熱可塑性ポリウレタンフィルムの両面に、日本合成社のＭ２０００  ｇｒａｄｅ  ２０μｍのＰＶＡフィルムを貼り付けて積層体を形成した。一方、上記熱可塑性ポリウレタンフィルムは、メチレンジフェニルジイソシアネート、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール及びアジピン酸を反応させて製造したものを使用し、２５℃で引張弾性率が９００ＭＰａ、破断力が２８Ｎ、ガラス転移温度は３７℃であった。上記積層体に対して、２５℃の純水溶液で膨潤(swelling)工程を１５秒間経た後、０．３ｗｔ％濃度及び２５℃のヨウ素溶液で６０秒間染着工程を進行した。その後、２５℃のホウ酸１ｗｔ％溶液で１５秒間洗浄工程を経た後、５２℃のホウ酸２．５ｗｔ％溶液で７倍の延伸倍率で上記積層体を延伸して延伸積層体を製造した。延伸後、５ｗｔ％のヨウ化カリウム(ＫＩ)溶液で補色工程を経た後、８０℃のオーブンで５分間乾燥工程を進行した。乾燥工程後、熱可塑性ポリウレタンフィルムからＰＶＡフィルムを０．７Ｎ／２ｃｍの剥離力で剥離させることで、最終的に厚さ７．６μｍの薄型偏光子を製造した。
【０１０６】
実施例４
厚さ４５μｍの熱可塑性ポリウレタンフィルムの両面に、日本合成社のＭ２０００  ｇｒａｄｅ  ２０μｍのＰＶＡフィルムを貼り付けて積層体を形成した。一方、上記熱可塑性ポリウレタンフィルムは、メチレンジフェニルジイソシアネート、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール及びアジピン酸を反応させて製造したものを使用し、２５℃で引張弾性率が１０１５ＭＰａ、破断力が２２Ｎ、ガラス転移温度は３５℃であった。上記積層体に対して、２５℃の純水溶液で膨潤(swelling)工程を１５秒間経た後、０．３ｗｔ％濃度及び２５℃のヨウ素溶液で６０秒間染着工程を進行した。その後、２５℃のホウ酸１ｗｔ％溶液で１５秒間洗浄工程を経た後、５２℃のホウ酸２．５ｗｔ％溶液で７倍の延伸倍率で上記積層体を延伸して延伸積層体を製造した。延伸後、５ｗｔ％のヨウ化カリウム(ＫＩ)溶液で補色工程を経た後、８０℃のオーブンで５分間乾燥工程を進行した。乾燥工程後、熱可塑性ポリウレタンフィルムからＰＶＡフィルムを１．２Ｎ／２ｃｍの剥離力で剥離させることで、最終的に厚さ７．８μｍの薄型偏光子を製造した。
【０１０７】
実施例５
純水にアセトアセチル基(５重量％)を含有するポリビニルアルコール(平均重合度２０００、ケン化度９４％、日本合成社)を溶かして４重量％水溶液を製造した。ここにチタンアミンコンプレックス架橋剤(製品名：ＴＹＺＯＲ  ＴＥ、デュポン社)をポリビニルアルコール１００重量部当たり６．７重量部の比で添加して撹拌しながら混合して、接着剤を製造した。厚さ４０μｍの熱可塑性ポリウレタン基材の両面に上記接着剤を塗布した後、日本合成社のＭ２０００  ｇｒａｄｅ  ２０μｍのＰＶＡフィルムを積層してラミネーターを通過させて積層体を形成した。一方、上記熱可塑性ポリウレタンフィルムは、メチレンジフェニルジイソシアネート、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール及びアジピン酸を反応させて製造したものを使用し、２５℃でモジュラスが９５０ＭＰａ、破断力が１８Ｎ、ガラス転移温度は３９℃であった。 上記積層体に対して、２５℃の純水溶液で膨潤(swelling)工程を１５秒間経た後、０．３ｗｔ％濃度及び２５℃のヨウ素溶液で６０秒間染着工程を進行した。その後、２５℃のホウ酸１ｗｔ％溶液で１５秒間洗浄工程を経た後、５２℃のホウ酸２．５ｗｔ％溶液で７倍の延伸倍率で上記積層体を延伸して延伸積層体を製造した。延伸後、５ｗｔ％のヨウ化カリウム(ＫＩ)溶液で補色工程を経た後、８０℃のオーブンで５分間乾燥工程を進行した。乾燥工程後、熱可塑性ポリウレタンフィルムからＰＶＡフィルムを０．７Ｎ／２ｃｍの剥離力で剥離させることで、最終的に厚さ７．５μｍの薄型偏光子を製造した。
【０１０８】
比較例１
厚さ７５μｍの低密度ポリエチレンフィルム(Ｒ＆Ｆ社  ＲＦ７５００ＡＳ  ｇｒａｄｅ)の両面にＰＶＡフィルム(Ｋｕｒａｒａｙ社のＰＥ３０  ｇｒａｄｅ  ３０μｍのＰＶＡフィルム)を貼り付けて積層体を形成した。上記積層体に対して、２５℃の純水溶液で膨潤(swelling)工程を１５秒間経た後、０．３ｗｔ％濃度及び２５℃のヨウ素溶液で６０秒間染着工程を進行した。その後、ホウ酸１ｗｔ％溶液で１５秒間洗浄工程を経た後、ホウ酸２．５ｗｔ％溶液で７倍の延伸倍率で上記積層体を延伸して延伸積層体を製造した。延伸後、５ｗｔ％のヨウ化カリウム(ＫＩ)溶液で補色工程を経た後、８０℃のオーブンで５分間乾燥工程を進行した。乾燥工程後、低密度ポリエチレンフィルムからＰＶＡフィルムを９．１Ｎ／２ｃｍの剥離力で剥離させることで、最終的に厚さ５．８μｍの薄型偏光子を製造した。
【０１０９】
比較例２
ＰＶＡフィルム(日本合成社 Ｍ−ｇｒａｄｅ  ＰＶＡ粉末、平均重合度２４００、平均ケン化度９９モル％)を１００℃の純水に溶解させてＰＶＡ水溶液を形成した後、２００μｍの厚さのポリエチレンテレフタレートフィルム(ＭＧＣ社  ＮＯＶＡ−Ｃｌｅａｒ  ＳＧ００７ ｇｒａｄｅ)上にコロナ処理後、リップコーターを用いてコーティングして、８０℃のオーブンで１０分間乾燥して積層体を形成した。このとき、積層体のＰＶＡコーティング層の厚さは１０μｍであった。上記積層体を２５℃の純水溶液で膨潤(swelling)工程を１５秒間経た後、ホウ酸１．０ｗｔ％、ヨウ素０．３ｗｔ％及び２５℃のヨウ素溶液で６０秒間染着工程を進行した。その後、ホウ酸１ｗｔ％、２５℃の溶液で１５秒間洗浄工程を経た後、ホウ酸４．５ｗｔ％、７０℃の溶液で５．５倍の延伸工程を進行した。延伸後、５ｗｔ％のヨウ化カリウム溶液で補色工程を経た後、８０℃のオーブンで５分間乾燥工程を進行した。乾燥工程後、ポリエチレンテレフタレートフィルムからＰＶＡフィルムを２．８Ｎ／２ｃｍの剥離力で剥離させることで、最終的に厚さ４．３μｍの薄型偏光子を製造した。
【０１１０】
比較例３
厚さ４５μｍの熱可塑性ポリウレタンフィルムの両面に、日本合成社のＭ２０００  ｇｒａｄｅ  ２０μｍのＰＶＡフィルムを貼り付けて積層体を形成した。一方、上記熱可塑性ポリウレタンフィルムは、メチレンジフェニルジイソシアネート、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール及びアジピン酸を反応させて製造したものを使用し、既存の熱可塑性ポリウレタンフィルムに比べてネオペンチルグリコールの含量を２０％増加させた。上記熱可塑性ポリウレタンフィルムは、２５℃で引張弾性率が１０１５ＭＰａ、破断力が２２Ｎ、ガラス転移温度は３５℃であった。上記積層体に対して、２５℃の純水溶液で膨潤(swelling)工程を１５秒間経た後、０．３ｗｔ％濃度及び２５℃のヨウ素溶液で６０秒間染着工程を進行した。その後、２５℃のホウ酸１ｗｔ％溶液で１５秒間洗浄工程を経た後、５２℃のホウ酸２．５ｗｔ％溶液で７倍の延伸倍率で上記積層体を延伸して延伸積層体を製造した。延伸後、５ｗｔ％のヨウ化カリウム(ＫＩ)溶液で補色工程を経た後、８０℃のオーブンで５分間乾燥工程を進行した。乾燥工程後、熱可塑性ポリウレタンフィルムからＰＶＡフィルムを１．３Ｎ／２ｃｍの剥離力で剥離させることで、最終的に厚さ７．３μｍの薄型偏光子を製造した。
【０１１１】
比較例４
厚さ４５μｍの熱可塑性ポリウレタンフィルムの両面に、日本合成社のＭ２０００  ｇｒａｄｅ  ２０μｍのＰＶＡフィルムを貼り付けて積層体を形成した。一方、上記熱可塑性ポリウレタンフィルムは、メチレンジフェニルジイソシアネート、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール及びアジピン酸を反応させて製造したものを使用し、既存の熱可塑性ポリウレタンフィルムに比べてネオペンチルグリコールの含量を２０％減少させた。上記熱可塑性ポリウレタンフィルムは、２５℃で引張弾性率が１６００ＭＰａ、破断力が５２Ｎ、ガラス転移温度は３８℃であった。上記積層体に対して、２５℃の純水溶液で膨潤(swelling)工程を１５秒間経た後、０．３ｗｔ％濃度及び２５℃のヨウ素溶液で６０秒間染着工程を進行した。その後、２５℃のホウ酸１ｗｔ％溶液で１５秒間洗浄工程を経た後、５２℃のホウ酸２．５ｗｔ％溶液で７倍の延伸倍率で上記積層体を延伸して延伸積層体を製造した。延伸後、５ｗｔ％のヨウ化カリウム(ＫＩ)溶液で補色工程を経た後、８０℃のオーブンで５分間乾燥工程を進行した。乾燥工程後、熱可塑性ポリウレタンフィルムからＰＶＡフィルムを１．１Ｎ／２ｃｍの剥離力で剥離させることで、最終的に厚さ６．７μｍの薄型偏光子を製造した。
【０１１２】
実験例１：パラメータの測定
上記実施例及び比較例において、延伸前と延伸後の高分子フィルム及びポリビニルアルコール系フィルムに対するそれぞれの通常の幅を定規を用いて測定した後、Ｐ値を計算して下記表１に示す。
【０１１３】
【表１】
2015536485.tif 000007
【０１１４】
上記表１から分かるように、本発明による実施例１ないし４は、いずれもＰ値が上記式１を満足するが、比較例１ないし３の場合、Ｐ値が１．１５を超過し、比較例４の場合、Ｐ値が０．８５未満であって、上記式１を満足することができない。
【０１１５】
実験例２：光学特性の測定
上記実施例及び比較例において、製造された薄型偏光子の光学特性をJASCO V-7100 Spectrophotometerで測定して下記表２に示す。
【０１１６】
【表２】
2015536485.tif 000008
【０１１７】
上記表２において、単体透過率は単一偏光子の透過率を意味する。偏光度は［（Ｔｐ−Ｔｃ）／（Ｔｐ＋Ｔｃ）］０．５  であり、このとき、Ｔｐは偏光板２枚の平行透過率、Ｔｃは偏光板２枚の直交透過率を意味する。  
【０１１８】
また、単体色相ａ、ｂ及び直交色相ａ、ｂの値で、単体色相とは、単一の偏光子色相を色差計を使用して測定したものを示し、直交色相とは、一対の偏光子を吸収軸が直交する状態で配置したときの色相を色差計を使用して測定したものを示す。
【０１１９】
また、上記色相ａ及び色相ｂは、ＣＩＥ座標系で色相を表現する値を言い、より具体的には、上記色相ａ値は、ａ＝５００［（Ｘ／Ｘｎ）１／３−（Ｙ／Ｙｎ）１／３］で計算され、 ＋ａは赤色、−ａは緑色を意味する。また、上記色相ｂ値は、ｂ＝２００［（Ｙ／Ｙｎ）１／３−（Ｚ／Ｚｎ）１／３］で計算され、＋ｂは黄色、−ｂは青色を意味する(ここで、Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎは基準となるホワイト色相のＸ、Ｙ、Ｚに該当する)。  
【０１２０】
すなわち、単体色相ａ、ｂ値は、単一の偏光子色相を色差計を使用して測定したＣＩＥ座標系での色相ａ、ｂ値を意味し、直交色相ａ、ｂ値は、一対の偏光子を吸収軸が直交する状態で配置したときの色相を色差計を使用して測定したＣＩＥ座標系での色相ａ、ｂ値を意味する。
【０１２１】
上記表２に示すように、本願発明のパラメータを満足する実施例１ないし５の薄型偏光子の場合、高分子フィルムとポリビニルアルコール系フィルムとの延伸挙動が類似するため、ポリビニルアルコール及びヨウ素錯体の配向性が増大して、偏光度が９９．９％以上と光学特性に非常に優れるということが分かる。これと違って、本願発明のパラメータを満足できない比較例１ないし４の薄型偏光子の場合、これに比べて光学特性が非常に劣ることが分かる。
【０１２２】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の修正及び変形が可能であるということは、当技術分野における通常の知識を有する者には自明であろう。
【符号の説明】
【０１２３】
Ｈ：ホルダー
Ａ：ポリビニルアルコール系フィルム
Ｂ：高分子フィルム
ＭＤ：縦延伸方向
【図１】
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【国際調査報告】
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