(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロースの低級脂肪酸エステルが有機溶媒中に溶解しているドープを支持体上に流延し、フイルムを形成する工程；
フイルム中に有機溶媒が６０重量％以上の量で含まれている状態で、フイルムを支持体から剥ぎ取る工程；
剥ぎ取ったフイルムを、フイルムの下方から風を送ることにより、フイルムが垂れ下がって伸びることを防止しつつ搬送する工程；そして
搬送したフイルムの横方向の寸法を固定した状態で、フイルム中の有機溶媒の量が２０重量％未満になるまで乾燥する工程により、フイルムを支持体から剥ぎ取る工程を開始してから乾燥する工程を終了するまでの間におけるフイルムの縦方向の寸法の伸び率を５％未満に抑制しながら樹脂フイルムを製造することを特徴とする樹脂フイルムからなる偏光板保護膜の製造方法。
【請求項２】
セルロースの低級脂肪酸エステルが有機溶媒中に溶解しているドープを支持体上に流延し、フイルムを形成する工程；
フイルム中に有機溶媒が６０重量％以上の量で含まれている状態で、フイルムを支持体から剥ぎ取る工程；
剥ぎ取ったフイルムを搬送ローラーで搬送する工程；そして
搬送したフイルムの横方向の寸法を固定した状態で、フイルム中の有機溶媒の量が２０重量％未満になるまで乾燥する工程を、搬送する工程および乾燥する工程に用いる搬送ローラーを全て駆動させながら行うことにより、フイルムを支持体から剥ぎ取る工程を開始してから乾燥する工程を終了するまでの間におけるフイルムの縦方向の寸法の伸び率を５％未満に抑制しながら樹脂フイルムを製造することを特徴とする樹脂フイルムからなる偏光板保護膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光板保護膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置に用いられる偏光板は、一般に保護膜と偏光膜とから構成される。偏光膜は、ヨウ素または二色性染料を偏向素子として用いた樹脂フイルムである。保護膜は、偏光膜を保護する目的で、偏光膜の片面または両面に設けられる樹脂フイルムである。偏光板保護膜には、透明性と低複屈折率が要求される。
セルロースの低級脂肪酸エステル、特にセルロースアセテートは、透明で複屈折率が低い樹脂である。このため、偏光板保護膜として、セルロースの低級脂肪酸エステルを主成分とするフイルムを使用する場合が多い。
【０００３】
液晶表示装置は、携帯用のＯＡ機器や自動車の表示装置のように、温度変化が激しい条件下で使用する場合がある。偏光板保護膜が高温条件下で大幅に収縮すると、液晶表示装置に反りが生じ、画像に問題（例えば、画像の周囲の色相が変化する額縁ムラ）が発生する。
液晶表示装置の製造においても、若干の温度変化は避けられない。温度変化に伴う偏光板保護膜の寸法の変化を吸収するためには、比較的軟らかい粘着剤を使用する必要がある。しかし、軟らかい粘着剤を使用すると、液晶表示装置の裁断時に、粘着剤が切断面からはみ出す問題が生じる。
以上の問題を回避するため、偏光板保護膜には、透明性と低複屈折率に加えて、温度変化に対する寸度安定性も要求されるようになった。
樹脂フイルムの寸度安定性を向上させる手段としては、乾燥処理を強化して残留溶媒の量を削減する方法が一般に良く知られている。しかし、残留溶媒は、樹脂フイルムの寸度安定性を劣化させる原因の一部にすぎない。従って、残留溶媒の量を実質的にゼロとしても、そのことのみでは、充分な寸度安定性を得ることはできない。
【０００４】
可塑剤の量を削減すると、樹脂フイルムの寸度安定性が向上することも知られている。可塑剤の量の削減については、特開昭６１−２４３４０７号および特開平１−２１４８０２号の各公報に記載されている。特開昭６１−２４３４０７号公報は、偏光フィルム（偏光膜）の少なくとも片側にオーバーコート層（保護膜）を設けてなる偏光板において、前記オーバーコート層が可塑剤含量１０重量％以下のセルロース系フィルムからなることを特徴とする偏光板を開示している。特開平１−２１４８０２号公報は、偏光素子フィルム（偏光膜）と支持フィルム（保護膜）より成る偏光板において、支持フィルムに可塑剤を混入しないＴＡＣフィルムを使用したことを特徴とする耐湿熱性に秀れた偏光板を開示している。
上記の各公報に記載の発明は、長時間過酷な条件下（例えば、温度８０℃、相対湿度９０％の雰囲気下で５００時間放置後）に置かれたフイルムの劣化を防止するために、可塑剤の量の削減または可塑剤を使用しないことを提案している。可塑剤の量の削減は、このようなフイルムの劣化により生じる寸法の変化を防止するために有効である。しかし、３時間程度の短時間の高温条件下におけるフイルムの収縮を防止するためには、可塑剤の量を削減しても充分な効果を得ることはできない。
【０００５】
従来の文献に記載されている樹脂フイルムについて、本発明者が検討したところ、特開昭６２−４６６２５号、同６２−４６６２６号および特開平４−２８４２１１号の各公報に記載のセルローストリアセテートフイルムが、短時間の高温条件に対して、高い寸度安定性を有していることが判明した。
特開昭６２−４６６２５号および同６２−４６６２６号の各公報に記載の発明は、セルローストリアセテートフイルムの乾燥方法に関するものである。具体的には、溶液製膜法において支持体より剥離したセルローストリアセテートフイルムを搬送しつつ乾燥する際に、該フイルムの両側縁部を固定してその間を所定間隔に保ちつつ搬送する（特開昭６２−４６６２５号記載の発明）か、あるいは該フイルムが延伸しない程度の力で該フイルムの側縁部を巾方向外方に牽引しつつ搬送する（特開昭６２−４６６２６号公報記載の発明）。これらの発明では、フイルムの乾燥による収縮を規制することで、フイルムの強度（引き裂き強さ）を改善する。各公報に記載の実施例では、ドープを支持体上に流延しフイルムを形成し、フイルム中に有機溶媒が５５重量％の量で含まれている状態でフイルムを支持体から剥ぎ取ってから、上記の乾燥方法を実施している。
【０００６】
特開平４−２８４２１１号公報に記載の発明は、セルローストリアセテートフイルムの製造方法に関する。具体的には、ドープを１０℃以下の冷却体から剥ぎ取って両面乾燥させる製造方法において、ドープの残留溶媒の濃度が６０重量％以上の状態で搬送方向に５〜１０％延伸する。この発明は、内部を光が伝播しないフイルムを製造することを目的としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、上記特開昭６２−４６６２５号、同６２−４６６２６号および特開平４−２８４２１１号の各公報に記載されている樹脂フイルムについて、さらに研究を進めた。
特開昭６２−４６６２５号および同６２−４６６２６号の各公報に記載されている発明は、フイルムの寸度安定性ではなく、フイルムの強度に関する発明である。各公報は、フイルムの寸度安定性について言及していない。しかし、本発明者が各公報の実施例において製造した樹脂フイルムを検討したところ、温度８０℃で３時間放置後の縦方向の収縮率が０．０７〜０．０８％程度であるような、かなり良好な寸度安定性を有していることが判明した。しかし、この収縮率では、まだ不充分であって、さらにフイルムを改良する必要がある。
【０００８】
特開平４−２８４２１１号公報に記載されている発明も、フイルムの寸度安定性ではなく、フイルム内の光の伝播に関する発明である。この公報も、フイルムの寸度安定性について言及していない。本発明者が同公報の実施例において製造した樹脂フイルムを検討したところ、温度８０℃で３時間放置後の縦方向の収縮率が０．０５％未満であるような、非常に良好な寸度安定性を有していることが判明した。しかし、この樹脂フイルムは、複屈折率が非常に高く（レターデーション値が１０〜２０ｎｍ）、高い性能が要求される液晶表示装置の偏光板保護膜の用途には満足できるものではない。同公報記載の発明は、樹脂フイルムの非常に高い複屈折率によって、目的であるフイルム内の光の伝播の防止を達成している。
【０００９】
本発明の目的は、寸度安定性および光学特性が優れている偏光板保護膜を提供することである。
本発明の目的は、偏光板保護膜に好ましく用いることができるセルロースエステルフイルムの製造方法を提供することでもある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セルロースの低級脂肪酸エステルが有機溶媒中に溶解しているドープを支持体上に流延し、フイルムを形成する工程；
フイルム中に有機溶媒が６０重量％以上の量で含まれている状態で、フイルムを支持体から剥ぎ取る工程；
剥ぎ取ったフイルムを、フイルムの下方から風を送ることにより、フイルムが垂れ下がって伸びることを防止しつつ搬送する工程；そして
搬送したフイルムの横方向の寸法を固定した状態で、フイルム中の有機溶媒の量が２０重量％未満になるまで乾燥する工程により、フイルムを支持体から剥ぎ取る工程を開始してから乾燥する工程を終了するまでの間におけるフイルムの縦方向の寸法の伸び率を５％未満に抑制しながら樹脂フイルムを製造することを特徴とする樹脂フイルムからなる偏光板保護膜の製造方法を提供する。
また、本発明は、セルロースの低級脂肪酸エステルが有機溶媒中に溶解しているドープを支持体上に流延し、フイルムを形成する工程；
フイルム中に有機溶媒が６０重量％以上の量で含まれている状態で、フイルムを支持体から剥ぎ取る工程；
剥ぎ取ったフイルムを搬送ローラーで搬送する工程；そして
搬送したフイルムの横方向の寸法を固定した状態で、フイルム中の有機溶媒の量が２０重量％未満になるまで乾燥する工程を、搬送する工程および乾燥する工程に用いる搬送ローラーを全て駆動させながら行うことにより、フイルムを支持体から剥ぎ取る工程を開始してから乾燥する工程を終了するまでの間におけるフイルムの縦方向の寸法の伸び率を５％未満に抑制しながら樹脂フイルムを製造することを特徴とする樹脂フイルムからなる偏光板保護膜の製造方法も提供する。
なお、本明細書に記載の「縦方向」および「横方向」に関しては、フイルムの製造においてドープを支持体上に流延する方向（流延方向）が縦、それに直交する方向が横を意味する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［樹脂フイルム］
偏光板保護膜には、セルロース樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリエステル樹脂のような公知のプラスチックが用いられる。セルロース樹脂には、セルロースエステルおよびセルロースエーテルが含まれる。セルロースエステル、特にセルロースの低級脂肪酸エステルが好ましい。
セルロースの低級脂肪酸エステルの低級脂肪酸とは、炭素原子数が６以下の脂肪酸を意味する。炭素原子数は、２（セルロースアセテート）、３（セルロースプロピオネート）または４（セルロースブチレート）であることが好ましい。セルロースアセテートがさらに好ましく、セルローストリアセテート（酢化度：５９〜６２％）が特に好ましい。セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートのようなセルロースの混合脂肪酸エステルを用いてもよい。
【００１２】
本発明の偏光板保護膜に用いる樹脂フイルムは、温度８０℃で３時間放置後の縦方向の収縮率が０．０５％未満である寸度安定性を有する。縦方向の収縮率は、０．０３％未満であることが好ましい。横方向の収縮率も、同様に０．０５％未満であることが好ましく、０．０３％未満であることがさらに好ましい。なお、後述する方法で、縦方向の収縮率を一定の値（０．０５％あるいは０．０３％）未満に低下させると、一般に横方向の収縮率の値も同様に低下させることができる。以下においては、縦方向の収縮率に関して説明するが、横方向の収縮率についても同じ説明が有効である。
収縮率は、以下のように測定する。
試料の縦（ＭＤ）方向および横（ＴＤ）方向より、３０ｍｍ幅×１２０ｍｍ長さの試験片を各３枚採取する。試験片の両端に６ｍｍφの穴をパンチで１００ｍｍ間隔に開ける。これを、２３±３℃、相対湿度６５±５％の室内で３時間以上調湿する。
自動ピンゲージ（新東科学（株）製）を用いて、パンチ間隔の原寸（Ｌ1 ）を最小目盛り１／１０００ｍｍまで測定する。
次に試験片を８０℃±１℃の恒温器に吊して３時間熱処理し、２３±３℃、相対湿度６５±５％の室内で３時間以上調湿後、自動ピンゲージで熱処理後のパンチ間隔の寸法（Ｌ2 ）を測定する。そして、次式により熱収縮率を算出する。
【００１３】
【数１】
0003910225.tif 000002
【００１４】
また、本発明に用いる樹脂フイルムのレターデーション値は、１０ｎｍ未満である。レターデーション値は、８ｎｍ未満であることが好ましく、６ｎｍ未満であることがさらに好ましく、５ｎｍ未満であることが最も好ましい。
樹脂フイルムは、０．１≦Ｅ・ｈ３＜０．１５の関係を満足する縦弾性係数Ｅ（ｋｇ／ｍｍ２）と厚さｈ（ｍｍ）を有することが好ましい。
Ｅ・ｈ３の値が０．１未満であると、偏光板保護膜の支持性が低下し、偏光板の平面性を維持することが困難になる。Ｅ・ｈ３の値が０．１５以上であると、偏光板保護膜の加工が困難になり、偏光板を切断する際に割れや剥れが生じる。縦弾性係数Ｅ（ｋｇ／ｍｍ２）と厚さｈ（ｍｍ）は、さらに０．１０≦Ｅ・ｈ３＜０．１３の関係を満足することが好ましい。
【００１５】
縦弾性係数（ヤング率）は、樹脂の種類に加えて、製造条件（縦方向の伸び率や乾燥条件）や組成（可塑剤や溶媒）によって変化する。セルローストリアセテートフイルムの場合、縦弾性係数は一般に３００乃至４００程度である。Ｅ・ｈ3 の値は、縦弾性係数Ｅよりも樹脂フイルムの厚さｈで調整する方が容易である。  樹脂フイルムの厚さ（上記のｈ）は、５０乃至８０μｍ（０．０５乃至０．０８ｍｍ）であることが好ましく、６０乃至７７μｍ（０．０６０乃至０．０７７ｍｍ）であることがさらに好ましく、７０乃至７５μｍ（０．０７０乃至０．０７５ｍｍ）であることが最も好ましい。厚さは、上記のＥ・ｈ3 の値以外にも、様々な条件を考慮して決定する。フイルムが薄過ぎると、製造、加工時のシワが発生しやすい。フイルムが厚過ぎると、液晶表示装置の大きさ、重量、柔軟性、透明性および製造コストの点で不利となる。
【００１６】
［製造方法］
樹脂フイルムの製造方法には、メルトキャスト法とソルベントキャスト法がある。メルトキャスト法では、加熱溶融した樹脂を支持体上に流延し、冷却することによりフイルムを形成する。ソルベントキャスト法では、樹脂を溶媒中に溶解した支持体上に流延し、乾燥することによりフイルムを形成する。
メルトキャスト法は、基本的に生産性に優れるが、平面性や機械特性改善のために延伸が必要であり、レターデーション値が高くなる。なお、樹脂の種類によっては、延伸してもレターデーション値が高くならないものもある。しかし、そのような樹脂は、一般に高価であり、実用的ではない。延伸を実施しないと、メルトキャスト法では、充分な平面性が得られない。このため、偏光板保護膜の製造においては、なるべくソルベントキャスト法を用いることが望ましい。メルトキャスト法は、異物が入りやすいとの欠点もある。
以下、ソルベントキャスト法に従い、セルロースの低級脂肪酸エステルを主成分とする樹脂フイルムを製造する方法を説明する。
セルロースの低級脂肪酸エステルを有機溶媒中に溶解してドープを形成する。有機溶媒の例には、メチレンクロライド、アセトン、ジエチレングリコール、クロルベンゼン、ベンゼン、トルエン、酢酸エチル、酢酸プロピル、テトラヒドロフランおよびメチルセロソルブが含まれる。メチレンクロライドが最も好ましい。
ドープ中のセルロースの低級脂肪酸エステルの濃度は、一般に５乃至４０重量％であり、好ましくは１０乃至３５重量％である。ドープ中には、後述する偏光板保護膜の添加剤を加えてもよい。
【００１７】
得られたドープは、支持体上に流延し、フイルムを形成する。
支持体としては、バンドを用いる方法（バンド流延法）とドラムを用いる方法（ドラム流延法）がある。バンド流延法については、特公昭３９−２９２１１号、同６２−４３８４８号および特開昭６１−１００４２１号各公報に記載がある。ドラム流延法については、特開昭６２−６４５１４号および同６２−１１５０３５号各公報に記載がある。支持体の表面温度は、１０℃以下とすることが好ましい。
【００１８】
次に、形成したフイルムを支持体から剥ぎ取る。本発明に従う高い寸度安定性を有するフイルムを製造するためには、フイルム中に有機溶媒が６０重量％以上の量で含まれている状態で、フイルムを支持体から剥ぎ取ることが好ましい。剥ぎ取る際のフイルム中の有機溶媒の量は、６５重量％以上であることがさらに好ましい。
剥ぎ取ったフイルムは、乾燥して有機溶媒を蒸発させる。本発明に従うフイルムを製造するためには、剥ぎ取ったフイルムの横方向の寸法を固定した状態で、フイルムを乾燥することが好ましい。横方向の寸法を固定した状態で乾燥するためには、フイルムの両側縁部を固定してその間を所定間隔に保ちつつ搬送する（特開昭６２−４６６２５号記載）か、あるいはフイルムが延伸しない程度の力でフイルムの側縁部を巾方向外方に牽引しつつ搬送する（特開昭６２−４６６２６号公報記載）。乾燥装置については、特開昭６２−４６６２５号および同６２−４６６２６号の各公報に記載がある。
上記の方法で横方向の寸法を固定した状態でフイルムを乾燥すると、結果としてフイルムの縦方向の寸法も固定することができる。このように、横および縦の寸法を固定して、フイルムの自由収縮を抑制することが特に好ましい。
上記のように横方向の寸法を固定した状態で、フイルム中の有機溶媒の量が２０重量％未満になるまで乾燥することが好ましい。横方向の寸法を固定した状態での乾燥後の有機溶媒の残留量は、１５重量％未満であることがさらに好ましく、１０重量％未満であることがさらに好ましく、５重量％未満であることが最も好ましい。
乾燥工程は、７分以内の比較的短時間で迅速に実施することが好ましい。乾燥時間は、２乃至４分であることがさらに好ましく、２乃至３．５分であることが最も好ましい。迅速な乾燥を実施するためには、フイルムの両面から乾燥することが好ましい。
【００１９】
フイルムを支持体から剥ぎ取る工程を開始してから剥ぎ取ったフイルムの横方向の寸法を固定した状態でフイルム中の有機溶媒の量が２０重量％未満になるまで乾燥する工程を終了するまでの間におけるフイルムの縦方向の寸法の伸び率は、５％未満に抑制することが好ましい。このように縦方向の伸び率を抑制すると、レターデション値や縦弾性係数Ｅの値を小さくすることができる。なお、縦方向の寸法の伸び率を５％未満に抑制する必要がある乾燥工程は、横方向の寸法を固定した状態で実施する乾燥工程までであって、後述するその後の乾燥工程（二次乾燥）は含まれない。
前記のように横方向の寸法を固定した状態でフイルムの乾燥を実施すると、その結果として、縦方向の伸び率もかなり抑制される。それで不充分である場合は、フイルムを剥ぎ取った後、幅規制装置（例、テンター）に入るまでの伸びを浴せ卯することが必要である。具体的には、（１）幅規制装置へ搬送中のフイルムに下方から風を送り、フイルムが垂れ下がって伸びることを防止する、（２）フイルムの乾燥に用いる搬送ローラーを全て駆動させて、フイルムがローラー間で伸びることを防止する、あるいは（３）乾燥時の温度を比較的低温として、フイルムが高温によって極端に軟膜化しないようにする。
【００２０】
前記の横方向の寸法を固定した状態での乾燥が終了してから、さらにフイルムを乾燥してもよい（二次乾燥）。最終的に得られるフイルム中の溶媒の量は、０．１乃至０．６重量％であることが好ましい。さらに、この二次乾燥の工程において、フイルムが伸びることを防止するため、上記の（１）〜（３）の手段を採用することができる。また、エアーフローティング法により、フイルムにかかる張力（テンション）を低下させた状態で、搬送することも可能である。
偏光板保護膜として用いる樹脂フイルムには、可塑剤、紫外線吸収剤、滑り剤あるいは劣化防止剤を添加することができる。
偏光板の偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。いずれの偏光膜も、一般にポリビニルアルコール系フイルムを用いて製造する。
偏光板保護膜の上に、表面処理膜を設けてもよい。表面処理膜の機能には、ハードコート、防曇処理、防眩処理および反射防止処理が含まれる。
【００２１】
【実施例】
［実施例１］
セルローストリアセテート２１重量部、トリフェニルホスフェート（可塑剤）２重量部およびビフェニルジフェニルホスフェート（可塑剤）１重量部を、メチレンクロライド６２重量部、メタノール１２重量部およびｎ−ブタノール２重量部に溶解してドープを調製した。
ドープをエンドレスの金属支持体上に流延し、フイルムを支持体上に形成した。フイルム中の有機溶剤の量が６０重量％になるまでフイルムを支持体上で乾燥し、フイルムを支持体から剥ぎ取った。テンターを用いてフイルムの横方向の寸法を固定し、その状態で、フイルム中の有機溶剤の量が１５重量％になるまで、３分間、フイルムを両面から乾燥した（一次乾燥）。フイルムを支持体から剥ぎ取ってから、フイルムの一次乾燥が終了するまでの間のフイルムの縦方向の寸法の伸び率は、４．５％であった。
さらに、ローラーを用いてフイルム中の有機溶剤の量が０．５重量％になるまで、フイルムを乾燥した（二次乾燥）。得られたフイルムを巻き取り、厚さが７５μｍのセルローストリアセテートフイルムを製造した。
【００２２】
製造したフイルムを、温度８０℃で３時間放置し、縦方向の収縮率を測定した。また、フイルムのレターデーション値（Ｒｅ値）および縦弾性率を測定した。縦弾性率の値Ｅとフイルムの厚さｈから、Ｅ・ｈ3 の値を計算した。
さらに、得られたフイルムを偏光板保護膜として用い、偏光膜と貼り合わせて偏光板を製造した。偏光板を、液晶表示装置の形状に打ち抜いた後で、偏光板を目視にて観察し、加工性、支持性および表面状態を評価した。
加工性は、偏光板の外周に割れや剥れが認められない場合をＡ、認められる場合をＢとした。支持性は、偏光板にそりや歪みが認められない場合をＡ、認められる場合をＢとした。表面状態は、保護膜表面に微小なシワ状の凹凸が認められない場合あるいは極めて弱い場合をＡ、凹凸が部分的に明確に認めれる場合をＢ、凹凸が全面に強く認められる場合をＣとした。
以上の結果は試料番号１として、実施例２の結果と共に第１表に示す。
【００２３】
［実施例２］
実施例１の樹脂フイルムの製造において、フイルムを支持体から剥ぎ取る際の有機溶剤の量、フイルムを支持体から剥ぎ取ってから一次乾燥が終了するまでの縦方向の伸び率、一次乾燥の終了後の有機溶剤の量、一次乾燥における横方向の寸法の固定の有無を、下記第１表に示すように変更した以外は、同様にして、試料番号２〜９の樹脂フイルムを製造した。
樹脂フイルムは、実施例１と同様に評価した。結果を第１表に示す。
【００２４】
【表１】
0003910225.tif 000003
【００２５】
【発明の効果】
本発明に従うと、寸度安定性（熱収縮率）および光学特性（レターデーション値）が優れた偏光板保護膜が得られる。