(57)【要約】【課題】偏光フィルムを製造する方法及び装置として、偏光性能が一段とアップすると考えられる一つの一段と均質な染色槽を有する偏光フィルムを製造可能なものを提供する。【解決手段】ポリビニルアルコールフィルム１０を膨潤槽１１において膨潤水１２により膨潤した後、高湿低温温風加熱・加湿器１３において高湿低温温風により加熱、加湿し、次いで染色槽１４において二色性染料の染色液１５により染色し、続いて弱延伸槽１６内の延伸液１８ａ中において弱延伸した後、強延伸槽１７内の延伸液１８ｂ中において強延伸する。【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フィルムを膨潤水により膨潤した後、高湿低温温風により加熱、加湿し、次いで二色性染料の染色液により染色し、延伸液中において弱延伸した後、強延伸することからなる、偏光フィルムの製造方法。
【請求項２】
ポリビニルアルコールフィルムの染色液による染色工程において、ポリビニルアルコールフィルムの表裏の少なくとも一方の面に低加圧の染色液を適用する、請求項１記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項３】
膨潤水を収容する膨潤槽と、高湿低温温風加熱・加湿器と、二色性染料の染色液を収容する染色槽と、延伸液を収容する弱延伸槽及び強延伸槽を順次隣接して配設してなる、偏光フィルムの製造装置。
【請求項４】
染色槽の染色液内に、ポリビニルアルコールフィルムの表面又は裏面対向部に開口する多数の染色液吐出孔を有するとともに内部に染色液供給管を介して低加圧染色液を供給する低加圧染色液吐出式のシリンダ形フィルムガイドローラを設置する、請求項３記載の偏光フィルムの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置の偏光板に用いる偏光子としての偏光フィルムを製造する方式すなわち方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光フィルムは、一般に、ポリビニルアルコールフィルム（以下「ＰＶＡフィルム」と略称する）を膨潤水により膨潤した後、二色性染料（ヨウ素、有機染料など）の染色液で染色（染着）し、延伸液中で一方向に延伸（一軸延伸）することによって製造されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかしこの一般的なＰＶＡフィルムの製造方式においては、ミクロ的には、染色工程において二色性染料の染色液がＰＶＡフィルムの中心部（内心部）まで浸透し難く、中心部やその隣接部を含む中央部を残して、表裏の両表面から中央部隣接部（多くとも中心部隣接部）までの部分が染色されるとともに、延伸工程で、染色工程における染色部のうち表面部やその内側隣接部に浸透した染色液分が延伸液中に流出して、表面部やその内側隣接部は不染色の状態になるため、延伸工程後のＰＶＡフィルムは、中央部隣接部（少なくとも中心部隣接部）の両中間部が比較的薄厚の染色層になる。
【０００４】
しかるにこのような中央部隣接部や中心部隣接部に二つの染色層が間隔をおいて存在する形態では、光の減衰などの点から、偏光フィルムにおける光学特性、特に偏光特性のアップ、従って偏光板の高輝度化や高コントラスト化、特に高透過率や高偏光度化のような偏光性能のアップが難しく、このため液晶表示装置の表示性能の一層のアップ（高性能化）がはかり難いとされている。
【特許文献１】特開平１０−１５３７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、一般的なＰＶＡフィルムの製造方式に認められる上記のような偏光性能のアップの困難性の問題に鑑み、偏光性能が一段とアップすると考えられる一つの一段と均質な染色層を有する偏光フィルムを製造可能な方法と装置を提供することを主要な課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によれば、上記の課題を解決するために、特許請求の範囲の請求項１に記載のように、ＰＶＡフィルムを膨潤水により膨潤した後、高湿低温温風により加熱、加湿し、次いで二色性染料の染色液により染色し、延伸液中において弱延伸（低延伸）した後、強延伸（高延伸）することからなる偏光フィルムの製造方法を提供する。
【０００７】
この発明の請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法においては、請求項２に記載のごとく、ＰＶＡフィルムの染色液による染色工程において、ＰＶＡフィルムの表裏の少なくとも一方の面に低加圧の染色液を適用（吹き付ける）することが望ましい。
【０００８】
またこの発明は、請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法を実施するために、請求項３に記載のように、膨潤水を収容する膨潤槽と、高湿低温温風加熱・加湿器と、二色性染料の染色液を収容する染色槽と、延伸液を収容する弱延伸槽及び強延伸槽を順次隣接して配設してなる、偏光フィルムの製造装置を提供する。
【０００９】
さらに請求項３に記載の偏光フィルムの製造装置においては、請求項２に記載の偏光フィルムの製造方法を実施するために、請求項４に記載のごとく、染色槽の染色液内に、ＰＶＡフィルムの表面又は裏面対向部に開口する多数の染色液吐出孔を有するとともに内部に染色液供給管を介して低加圧染色液を供給する低加圧染色液吐出式のシリンダ形フィルムガイドローラを設置することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
特許請求の範囲の請求項１及び請求項３に記載のこの発明に係るＰＶＡフィルムの製造方法と装置においては、ミクロ的には、まず、膨潤水で膨潤したＰＶＡフィルムは、高湿低温温風を介した加熱、加湿により、ＰＶＡフィルムの全体、すなわち表面から中心部までの全域の空洞部（気泡セル）内に水蒸気が充満した状態になり、次いで染色工程において、二色性染料の染色液による冷却を介して、全空洞部内の水蒸気が凝縮して、全空洞部内が低圧になる結果、染色液が全空洞部内に毛細管現象的に浸透して、ＰＶＡフィルムは、中心部を含めて全体が実質上均一に染色された状態になる。そしてこの後における延伸液中における弱延伸工程において、ＰＶＡフィルムの表裏の両表面から中央部隣接部（多くとも中心部隣接部）まで浸透した染色液分が延伸液中に流出し、中央部（少なくとも中心部）のみに一つの均一な染色層を有する染色状態になった後、次の強延伸工程においてこの染色状態で最終の延伸倍率まで強延伸され、最終的には中央部又は中心部に一つの実質上均質な染色層を有する偏光フィルムが製造される。この偏光フィルムでは、偏光が一つの実質上均質な染色層を通して行われるので、偏光性能として一段と優れたものが得られる。
【００１１】
また請求項２及び請求項４に記載の染色工程における低加圧染色液の適用構成及び低加圧染色液吐出式のシリンダ形フィルムガイドローラの配設構成によれば、染色液がＰＶＡフィルムの表裏の少なくとも一方の面を通して内部に強制浸透するので、ＰＶＡフィルムは中心部までより均質に染色される。従ってこの後の弱延伸工程と強延伸工程において形成される中央部（少なくとも中心部）の染色層として、偏光性能の一段のアップに有用なより均質なものが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面に基づいて、この発明に係る偏光フィルムの製造方法と装置の好適な実施形態について説明する。
【００１３】
この発明の偏光フィルムの製造装置は、基本的には、図１に略示するように、膨潤水１２を収容する膨潤槽１１と、高湿低温温風発生器（図示せず）に接続した高湿低温温風加熱・加湿器１３と、染色液１５を収容する染色槽１４と、延伸液１８ａを収容する弱延伸槽１６と、弱延伸槽１６内の延伸液１８ａより高温の延伸液１８ｂを収容する強延伸槽１７を、順次隣接して列設して構成することができる。
【００１４】
この製造装置においては、膨潤槽１１において膨潤水１２の含浸により膨潤したＰＶＡフィルム１０を、高湿低温温風加熱・加湿器１３において高湿低温温風により加熱、加湿して、ＰＶＡフィルム１０全体、すなわち内部の全空洞部内に水蒸気が浸透、充満した状態にした後、染色槽１４において染色液１５による冷却によって、全空洞部内を水蒸気の凝縮を介して低圧状態にして、染色液１５を全空洞部に吸収、浸透させて、ＰＶＡフィルム１０の全体を均一な染色状態にし、次いで弱延伸槽１６内の延伸液１８ａにおける弱延伸中に表面から中央部隣接部、多くとも中心部隣接部にまで吸収、浸透した染色液を延伸液１８ａ中に流出させて、中央部、少なくとも中心部に実質上均一に染色された一つの層を有する形にした後、強延伸槽１７における強延伸においてこの染色状態で最終の延伸倍率まで延伸するという形で、中央部又は中心部に一つの実質上均質な染色層を有する偏光フィルムを形成する。
【００１５】
ここで膨潤槽１１内の膨潤水１２としては、通常は、温度が２０〜４０℃の水を用いることができる。
【００１６】
また高湿低温温風加熱・加湿器１３における高湿低温温風としては、一般には、ＰＶＡフィルム１０の張力や搬送速度等に基づいて、湿度が１０〜９０％、温度が１００℃以下、特に４０〜６０℃の温風を用いることができる。
【００１７】
さらに染色槽１４内の染色液１５としては、通常は、高湿低温温風より低温、例えば３０〜４０℃のヨウ素溶液を用いることができる。
【００１８】
この染色液１５中においてＰＶＡフィルム１０を案内するためのフィルムガイドローラ２０としては、慣用のフィルム接触型を用いることもできるが、特には、図２に拡大して略示するように、多数の染色液吐出孔２１を有する染色液吐出式のシリンダ形のもの（ここでは両端部が、内部を貫通してのびるとともに内部の部分に染色液供給孔２３と仕切り翼板２４を付設した染色液供給管２２に、軸受２５を介して回転可能に支持してある）を用いることができ、この場合このフィルムガイドローラ２０は、図１に略示するように、その複数個を順次ＰＶＡフィルム１０の表裏の各面を交互に案内可能に、染色液供給管２２の染色液供給孔２３がＰＶＡフィルム１０対向部側を占める状態で千鳥状に配置して、ＰＶＡフィルム１０の表裏の両面に低加圧染色液が適用されるようにすることができる。
【００１９】
この低加圧染色液吐出式のシリンダ形フィルムガイドローラ２０によれば、ＰＶＡフィルム１０が通過する際に、染色液吐出孔２１から吐出される低加圧染色液が内部に強制浸透し、これによりＰＶＡフィルム１０全体がより均一に染色される。
【００２０】
染色液吐出孔２１から吐出する低加圧染色液は、一般には、ＰＶＡフィルム１０をフィルムガイドローラ２０の表面から微小量（例えば約１ｍｍ程度）離間させて、無接触状態にするのに適した条件（圧力、流量、流速等）、すなわちＰＶＡフィルム１０とフィルムガイドローラ２０の表面との間に微小な厚さ（例えば約１ｍｍ程度）の低加圧染色液の流動層が形成されるのに適した条件で吐出することができる。
【００２１】
なおこれらの低加圧染色液の吐出条件は、ＰＶＡフィルムのサイズ（厚さ、幅）や搬送条件（張力、速度など）、染色液の温度などによって適当に設定でき、またこれらの低加圧染色液の吐出条件、ＰＶＡフィルム１０の搬送条件や染色液１５の温度をはじめ、膨潤水１２や延伸液１７の温度、温風の湿度や温度などは、自動制御によって調製可能にすることができる。
【００２２】
弱延伸槽１６内の延伸液１８ａと強延伸槽１７内の延伸液１８ｂとしては、一般には、それぞれ温度が３０〜４０℃や４５〜６０℃のホウ酸水溶液などを用いることができる。
【００２３】
また前者における延伸倍率と後者における最終的な延伸倍率（弱延伸を含む全体としての延伸倍率）は、通常は、それぞれ１．１〜１．５倍と、６〜８倍にすることができる。
【００２４】
この発明に係る偏光フィルムの製造方法と装置は、このほか、低加圧染色液吐出式のシリンダ形フィルムガイドローラの両端部を染色液供給管に固定して不動型とするなど、種々の形態で実施することができるもので、上記の形態に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２５】
膨潤水（温度：３０℃）を収容した膨潤槽と、高湿低温温風（湿度：８５％、温度：４０℃）加熱・加湿器と、ヨウ素染料の染色液（温度：３５℃）を収容するとともにフィルム接触型の慣用のフィルムガイドローラを有する染色槽と、ホウ酸水溶液からなる延伸液（温度：３５℃）を収容した弱延伸槽及び同じ延伸液（但し温度は５５℃）を収容した強延伸槽の後に、乾燥装置を配置した偏光フィルムの製造装置において、幅１１００ｍｍ、厚さ８０μのＰＶＡフィルムを、１．５ｍ／ｍｉｎで搬送しながら、膨潤、高湿低温温風加熱・加湿、染色、一軸弱延伸（延伸倍率：１．２倍）、一軸強延伸（最終延伸倍率：６．０倍）、乾燥を行って、複数枚の偏光フィルムを製造し、この両面に保護フィルム（トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム）を糊着して形成した偏光板について、偏光特性としての単体浸透度、偏光度及びクロス度を測定したところ、それぞれ平均値として、４３．５％、９９．９８％、０．０１％が得られた。
【実施例２】
【００２６】
染色槽の染色液内のフィルムガイドローラとして、多数の低加圧染色液吐出孔を有するシリンダ形を用いた以外は、実施例１と同じ構成の装置で製造した複数枚の偏光フィルムを用いて形成した偏光板について、単体透過率、偏光度、クロス度を測定したところ、それぞれ平均値は、４４．５％、９９．９９％、０．０１％であった。
【比較例】
【００２７】
実施例１において高湿低温温風加熱・加湿器及び弱延伸槽を取り除いたいわゆる慣用の形態の装置で製造した複数枚の偏光フィルムを用いて形成した偏光板について、単体透過率、偏光度、クロス度を測定したところ、それぞれの平均値は、４２．３％、９９．９５％、０．０３％であった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明に係る偏光フィルムの製造装置の実施形態の構成概要図である。
【図２】図１に示す装置を構成する染色槽内に設置するフィルムガイドローラの好適な実施形態の拡大横断面図で、染色槽内の下部側においてＰＶＡフィルムの表面側を案内する状態が示してある。
【符号の説明】
【００２９】
１０    ＰＶＡフィルム
１１    膨潤槽
１２    膨潤水
１３    高湿低温温風加熱・加湿器
１４    染色槽
１５    染色液
１６    弱延伸槽
１７    強延伸槽
１８ａ  延伸液
１８ｂ  延伸液
２０    フィルムガイドローラ
２１    染色液吐出孔
２２    染色液供給管
２３    染色液供給孔
２４    仕切り翼板
２５    軸受
【図１】
2007199509.tif 000003
【図２】
2007199509.tif 000004