JP7488252B2 - Polarizing film, polarizing plate, and method for producing the polarizing film - Google Patents
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Description
本発明は、偏光膜、偏光板、および該偏光膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a polarizing film, a polarizing plate, and a method for producing the polarizing film.
代表的な画像表示装置である液晶表示装置には、その画像形成方式に起因して、液晶セルの両側に偏光膜が配置されている。偏光膜の製造方法としては、例えば、樹脂基材とポリビニルアルコール(PVA)系樹脂層とを有する積層体を延伸し、次に染色処理を施して、樹脂基材上に偏光膜を得る方法が提案されている(例えば、特許文献1)。このような方法によれば、厚みの薄い偏光膜が得られるため、近年の画像表示装置の薄型化に寄与し得るとして注目されている。しかし、薄型偏光膜においては、高温高湿環境下における耐久性のさらなる向上が求められている。In a liquid crystal display device, which is a typical image display device, a polarizing film is arranged on both sides of a liquid crystal cell due to its image formation method. As a method for manufacturing a polarizing film, for example, a method has been proposed in which a laminate having a resin substrate and a polyvinyl alcohol (PVA)-based resin layer is stretched and then dyed to obtain a polarizing film on the resin substrate (for example, Patent Document 1). This method can obtain a thin polarizing film, and has attracted attention as a possible contribution to the thinning of image display devices in recent years. However, there is a demand for further improvement in the durability of thin polarizing films in high-temperature and high-humidity environments.
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、薄型で、かつ、高温高湿環境下における耐久性に優れた偏光膜、偏光板、およびそのような偏光膜の製造方法を提供することにある。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the conventional art, and its main objective is to provide a polarizing film and polarizing plate that are thin and have excellent durability in high-temperature and high-humidity environments, as well as a method for manufacturing such a polarizing film.
本発明の偏光膜は、ヨウ素を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムで構成され、厚みが8μm以下であり、沸点が100℃未満のアルコールを5ppm~350ppm含有する。
1つの実施形態においては、上記沸点が100℃未満のアルコールは、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコールおよびイソプロピルアルコールからなる群から選択される少なくとも1つである。
本発明の別の局面によれば、偏光板が提供される。この偏光板は、上記の偏光膜と、該偏光膜の少なくとも一方の側に配置された保護層とを有する。
本発明のさらに別の局面によれば、上記偏光膜の製造方法が提供される。この方法は、長尺状の熱可塑性樹脂基材の片側にポリビニルアルコール系樹脂層を形成して積層体とすること;該積層体を延伸および染色して、該ポリビニルアルコール系樹脂層を偏光膜とすること;および、該偏光膜に、沸点が100℃未満のアルコールを導入すること;を含む。
1つの実施形態においては、上記製造方法は、上記偏光膜を上記沸点が100℃未満のアルコールを含む処理液に浸漬することを含む。
1つの実施形態においては、上記製造方法は、上記偏光膜に上記沸点が100℃未満のアルコールを導入した後、上記積層体を加熱することをさらに含む。
1つの実施形態においては、上記延伸は水中延伸を含む。
The polarizing film of the present invention is made of a polyvinyl alcohol-based resin film containing iodine, has a thickness of 8 μm or less, and contains 5 ppm to 350 ppm of alcohol having a boiling point of less than 100° C.
In one embodiment, the alcohol having a boiling point of less than 100° C. is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, n-propyl alcohol, and isopropyl alcohol.
According to another aspect of the present invention, there is provided a polarizing plate having the above polarizing film and a protective layer disposed on at least one side of the polarizing film.
According to yet another aspect of the present invention, there is provided a method for producing the polarizing film, comprising: forming a polyvinyl alcohol-based resin layer on one side of a long thermoplastic resin substrate to form a laminate; stretching and dyeing the laminate to form the polyvinyl alcohol-based resin layer into a polarizing film; and introducing an alcohol having a boiling point of less than 100° C. into the polarizing film.
In one embodiment, the production method includes immersing the polarizing film in a treatment liquid containing an alcohol having a boiling point of less than 100°C.
In one embodiment, the production method further includes heating the laminate after introducing the alcohol having a boiling point of less than 100° C. into the polarizing film.
In one embodiment, the stretching comprises underwater stretching.
本発明によれば、偏光膜に沸点が100℃未満のアルコールを導入することにより、薄型で、かつ、高温高湿環境下における耐久性に優れた偏光膜を得ることができる。According to the present invention, by introducing alcohol having a boiling point of less than 100°C into a polarizing film, a thin polarizing film having excellent durability in a high-temperature and high-humidity environment can be obtained.
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。 The following describes embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments.
A.偏光膜
本発明の実施形態による偏光膜は、ヨウ素を含むポリビニルアルコール(PVA)系樹脂フィルムで構成され、厚みが8μm以下であり、沸点が100℃未満のアルコール(以下、低沸点アルコールと称する場合がある)を5ppm~350ppm含有する。偏光膜がこのような低沸点アルコールを所定量含有することにより、薄型で、かつ、高温高湿環境下における耐久性に優れた偏光膜を得ることができる。このような低沸点アルコールは、製造方法に関してC項で後述するように、代表的には水中延伸処理と乾燥収縮処理との間に偏光膜に導入され得る。このような低沸点アルコールを導入することにより、以下のメカニズムにより、高温高湿環境下における耐久性を向上させることができると推定される:(i)乾燥収縮処理の際に低沸点アルコールに起因して乾燥効率が上がり、PVAの配向性が上がる;および(ii)得られた偏光膜において低沸点アルコールに起因してPVA-ヨウ素錯体が安定化されるので、加湿時の光学特性の低下を抑制することができる。さらに、薄型偏光膜の製造においてはPVAの結晶化が十分でない場合があるところ、低沸点アルコールを導入することによりPVAの良好な結晶化を実現することができる。その結果、同じ単体透過率では従来型の(厚い)偏光子に比べてヨウ素濃度が格段に大きくヨウ素の安定性が不十分である薄型の偏光膜においても、高温高湿環境下における優れた耐久性を実現することができる。偏光膜中の低沸点アルコールの含有量は、例えば8ppm~320ppmであり、好ましくは20ppm~200ppmであり、より好ましくは40ppm~150ppmであり、さらに好ましくは50ppm~120ppmである。含有量が少なすぎると、低沸点アルコールの効果が得られない場合がある。含有量が多すぎると、製造時の導入量が多くなるので作業環境への揮発量が多くなり、安全上のリスクが高まる場合がある。
A. Polarizing Film The polarizing film according to the embodiment of the present invention is composed of a polyvinyl alcohol (PVA)-based resin film containing iodine, has a thickness of 8 μm or less, and contains 5 ppm to 350 ppm of alcohol having a boiling point of less than 100° C. (hereinafter, may be referred to as low-boiling alcohol). When the polarizing film contains a predetermined amount of such a low-boiling alcohol, it is possible to obtain a polarizing film that is thin and has excellent durability in a high-temperature and high-humidity environment. As will be described later in Section C regarding the manufacturing method, such a low-boiling alcohol can be typically introduced into the polarizing film between the underwater stretching treatment and the drying shrinkage treatment. It is presumed that the introduction of such a low-boiling alcohol can improve the durability in a high-temperature and high-humidity environment by the following mechanism: (i) the drying efficiency is increased due to the low-boiling alcohol during the drying shrinkage treatment, and the orientation of the PVA is improved; and (ii) the PVA-iodine complex is stabilized due to the low-boiling alcohol in the obtained polarizing film, so that the deterioration of the optical properties during humidification can be suppressed. Furthermore, in the production of a thin polarizing film, the crystallization of PVA may be insufficient, but by introducing a low-boiling alcohol, good crystallization of PVA can be achieved. As a result, even in a thin polarizing film in which the iodine concentration is remarkably higher and the stability of iodine is insufficient than in a conventional (thick) polarizer with the same single transmittance, excellent durability can be achieved in a high-temperature and high-humidity environment. The content of the low-boiling alcohol in the polarizing film is, for example, 8 ppm to 320 ppm, preferably 20 ppm to 200 ppm, more preferably 40 ppm to 150 ppm, and even more preferably 50 ppm to 120 ppm. If the content is too small, the effect of the low-boiling alcohol may not be obtained. If the content is too large, the amount introduced during production increases, which may increase the amount of volatilization into the working environment, thereby increasing safety risks.
低沸点アルコールの代表例としては、炭素数が1個~4個の低級モノアルコールが挙げられる。具体例としては、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、tert-ブチルアルコールが挙げられる。低沸点アルコールは、単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。好ましくは、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコールである。これらは、沸点が低いので後述の乾燥工程における乾燥効率が向上し、得られる偏光膜の特性向上に有利である。Typical examples of low-boiling alcohols include lower monoalcohols with 1 to 4 carbon atoms. Specific examples include methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, and tert-butyl alcohol. Low-boiling alcohols may be used alone or in combination of two or more. Preferred are methanol, ethanol, n-propyl alcohol, and isopropyl alcohol. These have low boiling points, which improves the drying efficiency in the drying process described below, and are advantageous in improving the properties of the resulting polarizing film.
偏光膜の厚みは、上記のとおり8μm以下であり、好ましくは7μm以下であり、より好ましくは5μm以下であり、さらに好ましくは3μm以下である。偏光膜の厚みの下限は、1つの実施形態においては1μmであり得、別の実施形態においては2μmであり得る。As described above, the thickness of the polarizing film is 8 μm or less, preferably 7 μm or less, more preferably 5 μm or less, and even more preferably 3 μm or less. The lower limit of the thickness of the polarizing film may be 1 μm in one embodiment and 2 μm in another embodiment.
偏光膜は、好ましくは、波長380nm~780nmのいずれかの波長で吸収二色性を示す。偏光膜の単体透過率は、好ましくは42.0%以上であり、より好ましくは42.5%以上であり、さらに好ましくは43.0%以上である。一方、単体透過率は、好ましくは47.0%以下であり、より好ましくは46.0%以下である。偏光膜の偏光度は、好ましくは99.90%以上であり、より好ましくは99.95%以上である。一方、偏光度は、好ましくは99.998%以下である。本発明の実施形態によれば、このように、高い単体透過率と高い偏光度とを両立させることができ、かつ、上記のように高温高湿環境下における優れた耐久性を実現することができる。上記単体透過率は、代表的には、紫外可視分光光度計を用いて測定し、視感度補正を行なったY値である。また、単体透過率は、偏光板の一方の表面の屈折率を1.50、もう一方の表面の屈折率を1.53に換算した時の値である。上記偏光度は、代表的には、紫外可視分光光度計を用いて測定して視感度補正を行なった平行透過率Tpおよび直交透過率Tcに基づいて、下記式により求められる。
偏光度(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
The polarizing film preferably exhibits absorption dichroism at any wavelength of 380 nm to 780 nm. The single transmittance of the polarizing film is preferably 42.0% or more, more preferably 42.5% or more, and even more preferably 43.0% or more. On the other hand, the single transmittance is preferably 47.0% or less, more preferably 46.0% or less. The polarization degree of the polarizing film is preferably 99.90% or more, more preferably 99.95% or more. On the other hand, the polarization degree is preferably 99.998% or less. According to the embodiment of the present invention, it is possible to achieve both a high single transmittance and a high polarization degree, and to realize excellent durability in a high temperature and high humidity environment as described above. The single transmittance is typically a Y value measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer and corrected for luminosity. The single transmittance is a value when the refractive index of one surface of the polarizing plate is converted to 1.50 and the refractive index of the other surface is converted to 1.53. The degree of polarization is typically calculated by the following formula based on the parallel transmittance Tp and the crossed transmittance Tc which are measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer and subjected to luminosity correction.
Degree of polarization (%)={(Tp−Tc)/(Tp+Tc)} 1/2 ×100
偏光膜は、温度60℃および相対湿度95%で120時間の耐久試験後の偏光度の変化量ΔPが、好ましくは-0.70%以上であり、より好ましくは-0.55%以上であり、さらに好ましくは-0.20%以上である。ΔPの上限は例えば0.0%以上である場合があり、ΔPは例えば0.10%以下であり得る。ΔPは下記式で表される。
ΔP=P120-P0
上記式において、P120は耐久試験後の偏光度であり、P0は耐久試験前の偏光度(上記で説明した偏光度)である。すなわち、本発明の実施形態による偏光膜は、高温高湿環境下において偏光度の減少が小さく、増加する場合もあるという特徴を有する。
The polarizing film preferably has a change in polarization degree ΔP after a durability test at a temperature of 60° C. and a relative humidity of 95% for 120 hours of -0.70% or more, more preferably -0.55% or more, and even more preferably -0.20% or more. The upper limit of ΔP may be, for example, 0.0% or more, and ΔP may be, for example, 0.10% or less. ΔP is expressed by the following formula:
ΔP = P 120 - P 0
In the above formula, P120 is the polarization degree after the durability test, and P0 is the polarization degree before the durability test (the polarization degree described above). That is, the polarizing film according to the embodiment of the present invention has a feature that the polarization degree decreases little in a high-temperature and high-humidity environment, and may even increase.
偏光膜は、単一の樹脂フィルムを用いて作製されてもよく、二層以上の積層体を用いて作製されてもよい。積層体を用いて得られる偏光膜の具体例としては、樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたPVA系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光膜が挙げられる。樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたPVA系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光膜は、例えば、PVA系樹脂溶液を樹脂基材に塗布し、乾燥させて樹脂基材上にPVA系樹脂層を形成して、樹脂基材とPVA系樹脂層との積層体を得ること;当該積層体を延伸および染色してPVA系樹脂層を偏光膜とすること;により作製され得る。本発明の実施形態においては、偏光膜に低沸点アルコールを導入する。これにより、上記のような高温高湿環境下における優れた耐久性を実現することができる。好ましくは、樹脂基材の片側に、ハロゲン化物とポリビニルアルコール系樹脂とを含むポリビニルアルコール系樹脂層を形成する。延伸は、代表的には積層体をホウ酸水溶液中に浸漬させて延伸することを含む。さらに、延伸は、必要に応じて、ホウ酸水溶液中での延伸の前に積層体を高温(例えば、95℃以上)で空中延伸することをさらに含み得る。加えて、本実施形態においては、好ましくは、積層体は、長手方向に搬送しながら加熱することにより幅方向に2%以上収縮させる乾燥収縮処理に供される。代表的には、本実施形態の製造方法は、積層体に、空中補助延伸処理と染色処理と水中延伸処理と乾燥収縮処理とをこの順に施すことを含む。補助延伸を導入することにより、熱可塑性樹脂上にPVAを塗布する場合でも、PVAの結晶性を高めることが可能となり、高い光学特性を達成することが可能となる。また、同時にPVAの配向性を事前に高めることで、後の染色工程や延伸工程で水に浸漬された時に、PVAの配向性の低下や溶解などの問題を防止することができ、高い光学特性を達成することが可能になる。さらに、PVA系樹脂層を液体に浸漬した場合において、PVA系樹脂層がハロゲン化物を含まない場合に比べて、ポリビニルアルコール分子の配向の乱れ、および配向性の低下が抑制され得る。これにより、染色処理および水中延伸処理など、積層体を液体に浸漬して行う処理工程を経て得られる偏光膜の光学特性を向上し得る。さらに、乾燥収縮処理により積層体を幅方向に収縮させることにより、光学特性を向上させることができる。得られた樹脂基材/偏光膜の積層体はそのまま用いてもよく(すなわち、樹脂基材を偏光膜の保護層としてもよく)、樹脂基材/偏光膜の積層体から樹脂基材を剥離し、当該剥離面に目的に応じた任意の適切な保護層を積層して用いてもよい。偏光膜の製造方法の詳細については、C項で後述する。The polarizing film may be produced using a single resin film, or may be produced using a laminate of two or more layers. A specific example of a polarizing film obtained using a laminate is a polarizing film obtained using a laminate of a resin substrate and a PVA-based resin layer coated on the resin substrate. A polarizing film obtained using a laminate of a resin substrate and a PVA-based resin layer coated on the resin substrate can be produced, for example, by applying a PVA-based resin solution to a resin substrate, drying the substrate to form a PVA-based resin layer on the resin substrate, and obtaining a laminate of the resin substrate and the PVA-based resin layer; stretching and dyeing the laminate to make the PVA-based resin layer into a polarizing film. In an embodiment of the present invention, a low-boiling alcohol is introduced into the polarizing film. This makes it possible to achieve excellent durability in a high-temperature and high-humidity environment as described above. Preferably, a polyvinyl alcohol-based resin layer containing a halide and a polyvinyl alcohol-based resin is formed on one side of the resin substrate. The stretching typically includes immersing the laminate in an aqueous boric acid solution and stretching it. Furthermore, the stretching may further include air-stretching the laminate at a high temperature (e.g., 95°C or higher) before stretching in the boric acid aqueous solution, if necessary. In addition, in this embodiment, the laminate is preferably subjected to a drying shrinkage treatment in which the laminate is heated while being conveyed in the longitudinal direction, thereby shrinking the laminate by 2% or more in the width direction. Typically, the manufacturing method of this embodiment includes subjecting the laminate to an air-assisted stretching treatment, a dyeing treatment, an underwater stretching treatment, and a drying shrinkage treatment in this order. By introducing the auxiliary stretching, it is possible to increase the crystallinity of PVA even when PVA is applied onto a thermoplastic resin, and it is possible to achieve high optical properties. At the same time, by increasing the orientation of PVA in advance, problems such as a decrease in the orientation of PVA or dissolution can be prevented when the PVA is immersed in water in the subsequent dyeing step or stretching step, and it is possible to achieve high optical properties. Furthermore, when the PVA-based resin layer is immersed in a liquid, the disorder of the orientation of polyvinyl alcohol molecules and the decrease in orientation can be suppressed compared to when the PVA-based resin layer does not contain a halide. This can improve the optical properties of the polarizing film obtained through a treatment step in which the laminate is immersed in a liquid, such as a dyeing treatment and an underwater stretching treatment. Furthermore, the optical properties can be improved by shrinking the laminate in the width direction by a drying shrinkage treatment. The obtained resin substrate/polarizing film laminate may be used as it is (i.e., the resin substrate may be used as a protective layer for the polarizing film), or the resin substrate may be peeled off from the resin substrate/polarizing film laminate and any suitable protective layer according to the purpose may be laminated on the peeled surface. Details of the method for producing the polarizing film will be described later in Section C.
B.偏光板
図1は、本発明の1つの実施形態による偏光板の概略断面図である。偏光板100は、偏光膜10と、偏光膜10の一方の側に配置された第1の保護層20と、偏光膜10の他方の側に配置された第2の保護層30とを有する。偏光膜10は、上記A項で説明した本発明の偏光膜である。第1の保護層20および第2の保護層30のうち一方の保護層は省略されてもよい。なお、上記のとおり、第1の保護層および第2の保護層のうち一方は、上記の偏光膜の製造に用いられる樹脂基材であってもよい。
B. Polarizing Plate FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a polarizing plate according to one embodiment of the present invention. The
第1および第2の保護層は、偏光膜の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、(メタ)アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、(メタ)アクリル系、ウレタン系、(メタ)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樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開2001-343529号公報(WO01/37007)に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとN-メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。The first and second protective layers are formed of any suitable film that can be used as a protective layer for a polarizing film. Specific examples of materials that are the main components of the film include cellulose-based resins such as triacetyl cellulose (TAC), and transparent resins such as polyesters, polyvinyl alcohols, polycarbonates, polyamides, polyimides, polyethersulfones, polysulfones, polystyrenes, polynorbornenes, polyolefins, (meth)acrylics, and acetates. Other examples include thermosetting resins or ultraviolet-curing resins such as (meth)acrylics, urethanes, (meth)acrylic urethanes, epoxy resins, and silicones. Other examples include glassy polymers such as siloxane polymers. Polymer films described in JP 2001-343529 A (WO01/37007) can also be used. As the material for this film, for example, a resin composition containing a thermoplastic resin having a substituted or unsubstituted imide group in the side chain and a thermoplastic resin having a substituted or unsubstituted phenyl group and a nitrile group in the side chain can be used, for example, a resin composition containing an alternating copolymer of isobutene and N-methylmaleimide, and an acrylonitrile-styrene copolymer. The polymer film can be, for example, an extrusion molded product of the above resin composition.
偏光板100を画像表示装置に適用したときに表示パネルとは反対側に配置される保護層(外側保護層)の厚みは、代表的には300μm以下であり、好ましくは100μm以下、より好ましくは5μm~80μm、さらに好ましくは10μm~60μmである。なお、表面処理が施されている場合、外側保護層の厚みは、表面処理層の厚みを含めた厚みである。When the
偏光板100を画像表示装置に適用したときに表示パネル側に配置される保護層(内側保護層)の厚みは、好ましくは5μm~200μm、より好ましくは10μm~100μm、さらに好ましくは10μm~60μmである。1つの実施形態においては、内側保護層は、任意の適切な位相差値を有する位相差層である。この場合、位相差層の面内位相差Re(550)は、例えば110nm~150nmである。「Re(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定した面内位相差であり、式:Re=(nx-ny)×dにより求められる。ここで、「nx」は面内の屈折率が最大になる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、「ny」は面内で遅相軸と直交する方向(すなわち、進相軸方向)の屈折率であり、「nz」は厚み方向の屈折率であり、「d」は層(フィルム)の厚み(nm)である。When the
C.偏光膜の製造方法
本発明の1つの実施形態による偏光膜の製造方法は、長尺状の熱可塑性樹脂基材の片側にPVA系樹脂溶液を塗布および乾燥させてPVA系樹脂層を形成して積層体とすること;当該積層体を延伸および染色してPVA系樹脂層を偏光膜とすること;および、当該偏光膜に、低沸点アルコールを導入すること;を含む。低沸点アルコールを導入することにより、高温高湿環境下における耐久性に優れた偏光膜を実現することができる。好ましくは、PVA系樹脂溶液は、ハロゲン化物をさらに含む。好ましくは、上記製造方法は、積層体に、空中補助延伸処理と、染色処理と、水中延伸処理と、長手方向に搬送しながら加熱することにより幅方向に2%以上収縮させる乾燥収縮処理と、をこの順に施すことを含む。この場合、低沸点アルコールの導入は、好ましくは水中延伸処理と乾燥収縮処理との間に行われ得る。PVA系樹脂溶液(結果として、PVA系樹脂層)におけるハロゲン化物の含有量は、好ましくは、PVA系樹脂100重量部に対して5重量部~20重量部である。乾燥収縮処理は、加熱ロールを用いて処理することが好ましく、加熱ロールの温度は、好ましくは60℃~120℃である。乾燥収縮処理による積層体の幅方向の収縮率は、好ましくは2%以上である。このような製造方法によれば、上記A項で説明した偏光膜を得ることができる。特に、ハロゲン化物を含むPVA系樹脂層を含む積層体を作製し、上記積層体の延伸を空中補助延伸及び水中延伸を含む多段階延伸とし、延伸後の積層体を加熱ロールで加熱することにより、優れた光学特性(代表的には、単体透過率および単位吸光度)を有する偏光膜を得ることができる。
C. Manufacturing method of polarizing film A manufacturing method of a polarizing film according to one embodiment of the present invention includes: applying a PVA-based resin solution to one side of a long thermoplastic resin substrate and drying the solution to form a PVA-based resin layer to form a laminate; stretching and dyeing the laminate to form the PVA-based resin layer into a polarizing film; and introducing a low-boiling alcohol into the polarizing film. By introducing a low-boiling alcohol, a polarizing film having excellent durability in a high-temperature and high-humidity environment can be realized. Preferably, the PVA-based resin solution further contains a halide. Preferably, the manufacturing method includes subjecting the laminate to an auxiliary air-stretching treatment, a dyeing treatment, an underwater stretching treatment, and a drying shrinkage treatment in which the laminate is heated while being transported in the longitudinal direction to shrink the laminate by 2% or more in the width direction, in this order. In this case, the introduction of the low-boiling alcohol can be preferably performed between the underwater stretching treatment and the drying shrinkage treatment. The content of the halide in the PVA-based resin solution (as a result, the PVA-based resin layer) is preferably 5 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the PVA-based resin. The drying shrinkage treatment is preferably carried out using a heating roll, and the temperature of the heating roll is preferably 60° C. to 120° C. The shrinkage rate in the width direction of the laminate due to the drying shrinkage treatment is preferably 2% or more. According to such a production method, the polarizing film described in the above item A can be obtained. In particular, a laminate including a PVA-based resin layer containing a halide is produced, the laminate is stretched in multiple stages including auxiliary air stretching and underwater stretching, and the laminate after stretching is heated with a heating roll, whereby a polarizing film having excellent optical properties (typically, single transmittance and unit absorbance) can be obtained.
C-1.積層体の作製
熱可塑性樹脂基材とPVA系樹脂層との積層体を作製する方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、熱可塑性樹脂基材の表面に、ハロゲン化物とPVA系樹脂とを含む塗布液を塗布し、乾燥することにより、熱可塑性樹脂基材上にPVA系樹脂層を形成する。上記のとおり、PVA系樹脂層におけるハロゲン化物の含有量は、好ましくは、PVA系樹脂100重量部に対して5重量部~20重量部である。
C-1. Preparation of Laminate Any appropriate method may be adopted as a method for preparing a laminate of a thermoplastic resin substrate and a PVA-based resin layer. Preferably, a coating liquid containing a halide and a PVA-based resin is applied to the surface of the thermoplastic resin substrate, and then dried to form a PVA-based resin layer on the thermoplastic resin substrate. As described above, the content of the halide in the PVA-based resin layer is preferably 5 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the PVA-based resin.
塗布液の塗布方法としては、任意の適切な方法を採用することができる。例えば、ロールコート法、スピンコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、ダイコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ナイフコート法(コンマコート法等)等が挙げられる。上記塗布液の塗布・乾燥温度は、好ましくは50℃以上である。Any suitable method can be used to apply the coating liquid. Examples include roll coating, spin coating, wire bar coating, dip coating, die coating, curtain coating, spray coating, and knife coating (comma coating, etc.). The coating and drying temperature of the coating liquid is preferably 50°C or higher.
PVA系樹脂層の厚みは、好ましくは、3μm~40μm、さらに好ましくは3μm~20μmである。The thickness of the PVA-based resin layer is preferably 3 μm to 40 μm, and more preferably 3 μm to 20 μm.
PVA系樹脂層を形成する前に、熱可塑性樹脂基材に表面処理(例えば、コロナ処理等)を施してもよいし、熱可塑性樹脂基材上に易接着層を形成してもよい。このような処理を行うことにより、熱可塑性樹脂基材とPVA系樹脂層との密着性を向上させることができる。Before forming the PVA-based resin layer, the thermoplastic resin substrate may be subjected to a surface treatment (e.g., corona treatment, etc.), or an easy-adhesion layer may be formed on the thermoplastic resin substrate. By carrying out such treatment, it is possible to improve the adhesion between the thermoplastic resin substrate and the PVA-based resin layer.
C-1-1.熱可塑性樹脂基材
熱可塑性樹脂基材としては、任意の適切な熱可塑性樹脂フィルムが採用され得る。熱可塑性樹脂基材の詳細については、例えば特開2012-73580号公報に記載されている。当該公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。
C-1-1. Thermoplastic resin substrate Any suitable thermoplastic resin film may be used as the thermoplastic resin substrate. Details of the thermoplastic resin substrate are described in, for example, JP 2012-73580 A. The entire disclosure of this publication is incorporated herein by reference.
C-1-2.塗布液
塗布液は、上記のとおり、ハロゲン化物とPVA系樹脂とを含む。上記塗布液は、代表的には、上記ハロゲン化物および上記PVA系樹脂を溶媒に溶解させた溶液である。溶媒としては、例えば、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、各種グリコール類、トリメチロールプロパン等の多価アルコール類、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン等のアミン類が挙げられる。これらは単独で、または、二種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、好ましくは、水である。溶液のPVA系樹脂濃度は、溶媒100重量部に対して、好ましくは3重量部~20重量部である。このような樹脂濃度であれば、熱可塑性樹脂基材に密着した均一な塗布膜を形成することができる。塗布液におけるハロゲン化物の含有量は、好ましくは、PVA系樹脂100重量部に対して5重量部~20重量部である。
C-1-2. Coating liquid The coating liquid contains a halide and a PVA-based resin as described above. The coating liquid is typically a solution in which the halide and the PVA-based resin are dissolved in a solvent. Examples of the solvent include water, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, various glycols, polyhydric alcohols such as trimethylolpropane, and amines such as ethylenediamine and diethylenetriamine. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, water is preferred. The concentration of the PVA-based resin in the solution is preferably 3 to 20 parts by weight relative to 100 parts by weight of the solvent. With such a resin concentration, a uniform coating film that is in close contact with the thermoplastic resin substrate can be formed. The content of the halide in the coating liquid is preferably 5 to 20 parts by weight relative to 100 parts by weight of the PVA-based resin.
塗布液に、添加剤を配合してもよい。添加剤としては、例えば、可塑剤、界面活性剤等が挙げられる。可塑剤としては、例えば、エチレングリコールやグリセリン等の多価アルコールが挙げられる。界面活性剤としては、例えば、非イオン界面活性剤が挙げられる。これらは、得られるPVA系樹脂層の均一性や染色性、延伸性をより一層向上させる目的で使用され得る。Additives may be added to the coating liquid. Examples of additives include plasticizers and surfactants. Examples of plasticizers include polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerin. Examples of surfactants include nonionic surfactants. These can be used to further improve the uniformity, dyeability, and stretchability of the resulting PVA-based resin layer.
上記PVA系樹脂としては、任意の適切な樹脂が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコールおよびエチレン-ビニルアルコール共重合体が挙げられる。ポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルをケン化することにより得られる。エチレン-ビニルアルコール共重合体は、エチレン-酢酸ビニル共重合体をケン化することにより得られる。PVA系樹脂のケン化度は、通常85モル%~100モル%であり、好ましくは95.0モル%~99.95モル%、さらに好ましくは99.0モル%~99.93モル%である。ケン化度は、JIS K 6726-1994に準じて求めることができる。このようなケン化度のPVA系樹脂を用いることによって、耐久性に優れた偏光膜が得られ得る。ケン化度が高すぎる場合には、ゲル化してしまうおそれがある。Any suitable resin may be used as the PVA-based resin. Examples include polyvinyl alcohol and ethylene-vinyl alcohol copolymer. Polyvinyl alcohol is obtained by saponifying polyvinyl acetate. Ethylene-vinyl alcohol copolymer is obtained by saponifying ethylene-vinyl acetate copolymer. The saponification degree of the PVA-based resin is usually 85 mol% to 100 mol%, preferably 95.0 mol% to 99.95 mol%, and more preferably 99.0 mol% to 99.93 mol%. The saponification degree can be determined in accordance with JIS K 6726-1994. By using a PVA-based resin with such a saponification degree, a polarizing film with excellent durability can be obtained. If the saponification degree is too high, there is a risk of gelation.
PVA系樹脂の平均重合度は、目的に応じて適切に選択し得る。平均重合度は、通常1000~10000であり、好ましくは1200~4500、さらに好ましくは1500~4300である。なお、平均重合度は、JIS K 6726-1994に準じて求めることができる。The average degree of polymerization of the PVA-based resin can be appropriately selected depending on the purpose. The average degree of polymerization is usually 1000 to 10000, preferably 1200 to 4500, and more preferably 1500 to 4300. The average degree of polymerization can be determined in accordance with JIS K 6726-1994.
上記ハロゲン化物としては、任意の適切なハロゲン化物が採用され得る。例えば、ヨウ化物および塩化ナトリウムが挙げられる。ヨウ化物としては、例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、およびヨウ化リチウムが挙げられる。これらの中でも、好ましくは、ヨウ化カリウムである。Any suitable halide may be used as the halide. Examples include iodide and sodium chloride. Examples of iodide include potassium iodide, sodium iodide, and lithium iodide. Of these, potassium iodide is preferred.
塗布液におけるハロゲン化物の量は、好ましくは、PVA系樹脂100重量部に対して5重量部~20重量部であり、より好ましくは、PVA系樹脂100重量部に対して10重量部~15重量部である。PVA系樹脂100重量部に対するハロゲン化物の量が20重量部を超えると、ハロゲン化物がブリードアウトし、最終的に得られる偏光膜が白濁する場合がある。The amount of halide in the coating solution is preferably 5 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of PVA-based resin, and more preferably 10 to 15 parts by weight per 100 parts by weight of PVA-based resin. If the amount of halide exceeds 20 parts by weight per 100 parts by weight of PVA-based resin, the halide may bleed out and the final polarizing film may become cloudy.
一般に、PVA系樹脂層が延伸されることによって、PVA系樹脂中のポリビニルアルコール分子の配向性が高くなるが、延伸後のPVA系樹脂層を、水を含む液体に浸漬すると、ポリビニルアルコール分子の配向が乱れ、配向性が低下する場合がある。特に、熱可塑性樹脂とPVA系樹脂層との積層体をホウ酸水中延伸する場合において、熱可塑性樹脂の延伸を安定させるために比較的高い温度で上記積層体をホウ酸水中で延伸する場合、上記配向度低下の傾向が顕著である。例えば、PVAフィルム単体のホウ酸水中での延伸が60℃で行われることが一般的であるのに対し、A-PET(熱可塑性樹脂基材)とPVA系樹脂層との積層体の延伸は70℃前後の温度という高い温度で行われ、この場合、延伸初期のPVAの配向性が水中延伸により上がる前の段階で低下し得る。これに対して、ハロゲン化物を含むPVA系樹脂層と熱可塑性樹脂基材との積層体を作製し、積層体をホウ酸水中で延伸する前に空気中で高温延伸(補助延伸)することにより、補助延伸後の積層体のPVA系樹脂層中のPVA系樹脂の結晶化が促進され得る。その結果、PVA系樹脂層を液体に浸漬した場合において、PVA系樹脂層がハロゲン化物を含まない場合に比べて、ポリビニルアルコール分子の配向の乱れ、および配向性の低下が抑制され得る。これにより、染色処理および水中延伸処理など、積層体を液体に浸漬して行う処理工程を経て得られる偏光膜の光学特性を向上し得る。Generally, the orientation of the polyvinyl alcohol molecules in the PVA-based resin increases when the PVA-based resin layer is stretched, but when the stretched PVA-based resin layer is immersed in a liquid containing water, the orientation of the polyvinyl alcohol molecules may become disordered, and the orientation may decrease. In particular, when a laminate of a thermoplastic resin and a PVA-based resin layer is stretched in boric acid water, the tendency for the degree of orientation to decrease is remarkable when the laminate is stretched in boric acid water at a relatively high temperature to stabilize the stretching of the thermoplastic resin. For example, while a PVA film alone is generally stretched in boric acid water at 60°C, a laminate of A-PET (thermoplastic resin substrate) and a PVA-based resin layer is stretched at a high temperature of around 70°C, in this case, the orientation of the PVA at the beginning of the stretching may decrease before it increases due to the stretching in water. In response to this, a laminate of a PVA-based resin layer containing a halide and a thermoplastic resin substrate is prepared, and the laminate is stretched at high temperature (auxiliary stretching) in air before being stretched in boric acid water, so that the crystallization of the PVA-based resin in the PVA-based resin layer of the laminate after the auxiliary stretching can be promoted. As a result, when the PVA-based resin layer is immersed in a liquid, the orientation of the polyvinyl alcohol molecules is disturbed and the orientation is reduced, compared to when the PVA-based resin layer does not contain a halide. This can improve the optical properties of the polarizing film obtained through a process in which the laminate is immersed in a liquid, such as a dyeing process and an underwater stretching process.
C-2.空中補助延伸処理
特に、高い光学特性を得るためには、乾式延伸(補助延伸)とホウ酸水中延伸を組み合わせる、2段延伸の方法が選択される。2段延伸のように、補助延伸を導入することにより、熱可塑性樹脂基材の結晶化を抑制しながら延伸することができ、後のホウ酸水中延伸において熱可塑性樹脂基材の過度の結晶化により延伸性が低下するという問題を解決し、積層体をより高倍率に延伸することができる。さらには、熱可塑性樹脂基材上にPVA系樹脂を塗布する場合、熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度の影響を抑制するために、通常の金属ドラム上にPVA系樹脂を塗布する場合と比べて塗布温度を低くする必要があり、その結果、PVA系樹脂の結晶化が相対的に低くなり、十分な光学特性が得られない、という問題が生じ得る。これに対して、補助延伸を導入することにより、熱可塑性樹脂上にPVA系樹脂を塗布する場合でも、PVA系樹脂の結晶性を高めることが可能となり、高い光学特性を達成することが可能となる。また、同時にPVA系樹脂の配向性を事前に高めることで、後の染色工程や延伸工程で水に浸漬された時に、PVA系樹脂の配向性の低下や溶解などの問題を防止することができ、高い光学特性を達成することが可能になる。
C-2. Auxiliary Air Stretching Treatment In particular, in order to obtain high optical properties, a two-stage stretching method is selected that combines dry stretching (auxiliary stretching) and stretching in boric acid water. By introducing auxiliary stretching like two-stage stretching, it is possible to stretch while suppressing crystallization of the thermoplastic resin substrate, which solves the problem of the thermoplastic resin substrate being excessively crystallized and reduced in stretchability in the subsequent stretching in boric acid water, and the laminate can be stretched at a higher magnification. Furthermore, when applying a PVA-based resin onto a thermoplastic resin substrate, in order to suppress the influence of the glass transition temperature of the thermoplastic resin substrate, it is necessary to lower the application temperature compared to when applying a PVA-based resin onto a normal metal drum, which may result in a problem that the crystallization of the PVA-based resin is relatively low and sufficient optical properties cannot be obtained. On the other hand, by introducing auxiliary stretching, it is possible to increase the crystallinity of the PVA-based resin even when applying a PVA-based resin onto a thermoplastic resin, and it is possible to achieve high optical properties. At the same time, by increasing the orientation of the PVA-based resin in advance, problems such as a decrease in the orientation of the PVA-based resin or dissolution when the PVA-based resin is immersed in water in the subsequent dyeing and stretching processes can be prevented, and high optical properties can be achieved.
空中補助延伸の延伸方法は、固定端延伸(たとえば、テンター延伸機を用いて延伸する方法)でもよいし、自由端延伸(たとえば、周速の異なるロール間に積層体を通して一軸延伸する方法)でもよいが、高い光学特性を得るためには、自由端延伸が積極的に採用され得る。1つの実施形態においては、空中延伸処理は、上記積層体をその長手方向に搬送しながら、加熱ロール間の周速差により延伸する加熱ロール延伸工程を含む。空中延伸処理は、代表的には、ゾーン延伸工程と加熱ロール延伸工程とを含む。なお、ゾーン延伸工程と加熱ロール延伸工程の順序は限定されず、ゾーン延伸工程が先に行われてもよく、加熱ロール延伸工程が先に行われてもよい。ゾーン延伸工程は省略されてもよい。1つの実施形態においては、ゾーン延伸工程および加熱ロール延伸工程がこの順に行われる。また、別の実施形態では、テンター延伸機において、フィルム端部を把持し、テンター間の距離を流れ方向に広げることで延伸される(テンター間の距離の広がりが延伸倍率となる)。この時、幅方向(流れ方向に対して、垂直方向)のテンターの距離は、任意に近づくように設定される。好ましくは、流れ方向の延伸倍率に対して、自由端延伸により近くなるように設定されうる。自由端延伸の場合、 幅方向の収縮率=(1/延伸倍率)1/2で計算される。 The stretching method of the auxiliary air stretching may be fixed end stretching (for example, a method of stretching using a tenter stretching machine) or free end stretching (for example, a method of uniaxially stretching a laminate between rolls with different peripheral speeds), but in order to obtain high optical properties, free end stretching may be actively adopted. In one embodiment, the air stretching process includes a heated roll stretching process in which the laminate is stretched by the difference in peripheral speed between heated rolls while being transported in its longitudinal direction. The air stretching process typically includes a zone stretching process and a heated roll stretching process. The order of the zone stretching process and the heated roll stretching process is not limited, and the zone stretching process may be performed first, or the heated roll stretching process may be performed first. The zone stretching process may be omitted. In one embodiment, the zone stretching process and the heated roll stretching process are performed in this order. In another embodiment, the film is stretched by gripping the film end in a tenter stretching machine and widening the distance between the tenters in the flow direction (the widening of the distance between the tenters is the stretching ratio). In this case, the tenter distance in the width direction (perpendicular to the machine direction) is set to be as close as possible. Preferably, it can be set to be as close as possible to the free end stretching ratio in the machine direction. In the case of free end stretching, the shrinkage ratio in the width direction is calculated as follows: (1/stretching ratio) 1/2 .
空中補助延伸は、一段階で行ってもよいし、多段階で行ってもよい。多段階で行う場合、延伸倍率は、各段階の延伸倍率の積である。空中補助延伸における延伸方向は、好ましくは、水中延伸の延伸方向と略同一である。The air-assisted stretching may be performed in one stage or in multiple stages. When it is performed in multiple stages, the stretching ratio is the product of the stretching ratios in each stage. The stretching direction in the air-assisted stretching is preferably approximately the same as the stretching direction in the underwater stretching.
空中補助延伸における延伸倍率は、好ましくは2.0倍~3.5倍である。空中補助延伸と水中延伸とを組み合わせた場合の最大延伸倍率は、積層体の元長に対して、好ましくは5.0倍以上、より好ましくは5.5倍以上、さらに好ましくは6.0倍以上である。本明細書において「最大延伸倍率」とは、積層体が破断する直前の延伸倍率をいい、別途、積層体が破断する延伸倍率を確認し、その値よりも0.2低い値をいう。The stretching ratio in the auxiliary air stretching is preferably 2.0 to 3.5 times. The maximum stretching ratio when auxiliary air stretching and underwater stretching are combined is preferably 5.0 times or more, more preferably 5.5 times or more, and even more preferably 6.0 times or more, of the original length of the laminate. In this specification, the "maximum stretching ratio" refers to the stretching ratio just before the laminate breaks, and refers to a value 0.2 lower than the stretching ratio at which the laminate breaks, which is determined separately.
空中補助延伸の延伸温度は、熱可塑性樹脂基材の形成材料、延伸方式等に応じて、任意の適切な値に設定することができる。延伸温度は、好ましくは熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度(Tg)以上であり、さらに好ましくは熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度(Tg)+10℃以上、特に好ましくはTg+15℃以上である。一方、延伸温度の上限は、好ましくは170℃である。このような温度で延伸することで、PVA系樹脂の結晶化が急速に進むのを抑制して、当該結晶化による不具合(例えば、延伸によるPVA系樹脂層の配向を妨げる)を抑制することができる。The stretching temperature for the auxiliary air stretching can be set to any appropriate value depending on the material of the thermoplastic resin substrate, the stretching method, etc. The stretching temperature is preferably equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic resin substrate, more preferably equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic resin substrate + 10°C, and particularly preferably equal to or higher than Tg + 15°C. On the other hand, the upper limit of the stretching temperature is preferably 170°C. By stretching at such a temperature, the crystallization of the PVA-based resin can be prevented from progressing rapidly, and defects due to the crystallization (for example, preventing the orientation of the PVA-based resin layer by stretching) can be prevented.
C-3.不溶化処理、染色処理および架橋処理
必要に応じて、空中補助延伸処理の後、水中延伸処理や染色処理の前に、不溶化処理を施す。上記不溶化処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂層を浸漬することにより行う。上記染色処理は、代表的には、PVA系樹脂層を二色性物質(代表的には、ヨウ素)で染色することにより行う。必要に応じて、染色処理の後、水中延伸処理の前に、架橋処理を施す。上記架橋処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂層を浸漬させることにより行う。不溶化処理、染色処理および架橋処理の詳細については、例えば特開2012-73580号公報(上記)に記載されている。
C-3. Insolubilization treatment, dyeing treatment, and crosslinking treatment If necessary, an insolubilization treatment is performed after the auxiliary air stretching treatment and before the underwater stretching treatment or the dyeing treatment. The insolubilization treatment is typically performed by immersing the PVA-based resin layer in an aqueous boric acid solution. The dyeing treatment is typically performed by dyeing the PVA-based resin layer with a dichroic substance (typically iodine). If necessary, a crosslinking treatment is performed after the dyeing treatment and before the underwater stretching treatment. The crosslinking treatment is typically performed by immersing the PVA-based resin layer in an aqueous boric acid solution. Details of the insolubilization treatment, dyeing treatment, and crosslinking treatment are described, for example, in JP-A-2012-73580 (above).
C-4.水中延伸処理
水中延伸処理は、積層体を延伸浴に浸漬させて行う。水中延伸処理によれば、上記熱可塑性樹脂基材やPVA系樹脂層のガラス転移温度(代表的には、80℃程度)よりも低い温度で延伸し得、PVA系樹脂層を、その結晶化を抑えながら、高倍率に延伸することができる。その結果、優れた光学特性を有する偏光膜を製造することができる。
C-4. Underwater stretching treatment Underwater stretching treatment is performed by immersing the laminate in a stretching bath. According to the underwater stretching treatment, stretching can be performed at a temperature lower than the glass transition temperature (typically, about 80° C.) of the thermoplastic resin substrate or the PVA-based resin layer, and the PVA-based resin layer can be stretched at a high magnification while suppressing crystallization. As a result, a polarizing film having excellent optical properties can be produced.
積層体の延伸方法は、任意の適切な方法を採用することができる。具体的には、固定端延伸でもよいし、自由端延伸(例えば、周速の異なるロール間に積層体を通して一軸延伸する方法)でもよい。好ましくは、自由端延伸が選択される。積層体の延伸は、一段階で行ってもよいし、多段階で行ってもよい。多段階で行う場合、後述の積層体の延伸倍率(最大延伸倍率)は、各段階の延伸倍率の積である。Any appropriate method can be adopted as the method for stretching the laminate. Specifically, it may be fixed-end stretching or free-end stretching (for example, a method in which the laminate is uniaxially stretched by passing it between rolls with different peripheral speeds). Preferably, free-end stretching is selected. The stretching of the laminate may be performed in one stage or in multiple stages. When it is performed in multiple stages, the stretch ratio (maximum stretch ratio) of the laminate described below is the product of the stretch ratios in each stage.
水中延伸は、好ましくは、ホウ酸水溶液中に積層体を浸漬させて行う(ホウ酸水中延伸)。延伸浴としてホウ酸水溶液を用いることで、PVA系樹脂層に、延伸時にかかる張力に耐える剛性と、水に溶解しない耐水性とを付与することができる。具体的には、ホウ酸は、水溶液中でテトラヒドロキシホウ酸アニオンを生成してPVA系樹脂と水素結合により架橋し得る。その結果、PVA系樹脂層に剛性と耐水性とを付与して、良好に延伸することができ、優れた光学特性を有する偏光膜を製造することができる。The underwater stretching is preferably performed by immersing the laminate in an aqueous solution of boric acid (underwater stretching in boric acid). By using an aqueous solution of boric acid as the stretching bath, the PVA-based resin layer can be given rigidity that can withstand the tension applied during stretching and water resistance that does not dissolve in water. Specifically, boric acid can generate tetrahydroxyborate anions in the aqueous solution and crosslink with the PVA-based resin through hydrogen bonds. As a result, the PVA-based resin layer can be given rigidity and water resistance, and can be stretched well, resulting in the production of a polarizing film with excellent optical properties.
上記ホウ酸水溶液は、好ましくは、溶媒である水にホウ酸および/またはホウ酸塩を溶解させることにより得られる。ホウ酸濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部~10重量部であり、より好ましくは2.5重量部~6重量部であり、特に好ましくは3重量部~5重量部である。ホウ酸濃度を1重量部以上とすることにより、PVA系樹脂層の溶解を効果的に抑制することができ、より高特性の偏光膜を製造することができる。なお、ホウ酸またはホウ酸塩以外に、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溶媒に溶解して得られた水溶液も用いることができる。The boric acid aqueous solution is preferably obtained by dissolving boric acid and/or a borate in water, which is a solvent. The boric acid concentration is preferably 1 to 10 parts by weight, more preferably 2.5 to 6 parts by weight, and particularly preferably 3 to 5 parts by weight, per 100 parts by weight of water. By making the boric acid concentration 1 part by weight or more, dissolution of the PVA-based resin layer can be effectively suppressed, and a polarizing film with higher characteristics can be produced. In addition to boric acid or a borate, an aqueous solution obtained by dissolving a boron compound such as borax, glyoxal, glutaraldehyde, or the like in a solvent can also be used.
好ましくは、上記延伸浴(ホウ酸水溶液)にヨウ化物を配合する。ヨウ化物を配合することにより、PVA系樹脂層に吸着させたヨウ素の溶出を抑制することができる。ヨウ化物の具体例は、上述のとおりである。ヨウ化物の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは0.05重量部~15重量部、より好ましくは0.5重量部~8重量部である。Preferably, iodide is added to the stretching bath (boric acid aqueous solution). By adding iodide, it is possible to suppress the elution of iodine adsorbed in the PVA-based resin layer. Specific examples of iodide are as described above. The concentration of iodide is preferably 0.05 to 15 parts by weight, more preferably 0.5 to 8 parts by weight, per 100 parts by weight of water.
延伸温度(延伸浴の液温)は、好ましくは40℃~85℃、より好ましくは60℃~75℃である。このような温度であれば、PVA系樹脂層の溶解を抑制しながら高倍率に延伸することができる。具体的には、上述のように、熱可塑性樹脂基材のガラス転移温度(Tg)は、PVA系樹脂層の形成との関係で、好ましくは60℃以上である。この場合、延伸温度が40℃を下回ると、水による熱可塑性樹脂基材の可塑化を考慮しても、良好に延伸できないおそれがある。一方、延伸浴の温度が高温になるほど、PVA系樹脂層の溶解性が高くなって、優れた光学特性が得られないおそれがある。積層体の延伸浴への浸漬時間は、好ましくは15秒~5分である。The stretching temperature (liquid temperature of the stretching bath) is preferably 40°C to 85°C, more preferably 60°C to 75°C. At such a temperature, the PVA-based resin layer can be stretched at a high ratio while suppressing dissolution. Specifically, as described above, the glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic resin substrate is preferably 60°C or higher in relation to the formation of the PVA-based resin layer. In this case, if the stretching temperature is below 40°C, even if the plasticization of the thermoplastic resin substrate by water is taken into consideration, there is a risk that the substrate cannot be stretched well. On the other hand, the higher the temperature of the stretching bath, the higher the solubility of the PVA-based resin layer, and there is a risk that excellent optical properties cannot be obtained. The immersion time of the laminate in the stretching bath is preferably 15 seconds to 5 minutes.
水中延伸による延伸倍率は、好ましくは1.5倍以上、より好ましくは3.0倍以上である。積層体の総延伸倍率は、積層体の元長に対して、好ましくは5.0倍以上であり、さらに好ましくは5.5倍以上である。このような高い延伸倍率を達成することにより、光学特性に極めて優れた偏光膜を製造することができる。このような高い延伸倍率は、水中延伸方式(ホウ酸水中延伸)を採用することにより、達成し得る。The stretching ratio by underwater stretching is preferably 1.5 times or more, more preferably 3.0 times or more. The total stretching ratio of the laminate is preferably 5.0 times or more, more preferably 5.5 times or more, relative to the original length of the laminate. By achieving such a high stretching ratio, a polarizing film with extremely excellent optical properties can be produced. Such a high stretching ratio can be achieved by adopting an underwater stretching method (stretching in boric acid water).
C-5.低沸点アルコールの導入
本発明の実施形態においては、水中延伸処理の後(および、代表的には後述する乾燥収縮処理の前)に、低沸点アルコールを導入する。低沸点アルコールの導入は、任意の適切な方式で行われ得る。例えば、低沸点アルコールを含む処理液に積層体を浸漬してもよく、積層体の偏光膜表面に低沸点アルコールを含む処理液を塗布してもよい。代表的には、低沸点アルコールの導入は浸漬により行われ得る。浸漬は、任意の適切な様式により行われ得る。例えば、洗浄処理の洗浄浴に低沸点アルコールを添加して処理液の浴としてもよく、洗浄浴の代わりに処理液の浴を用いてもよく、処理液の浴を洗浄浴とは別に設けてもよい。代表的には、洗浄処理の洗浄浴(洗浄液)に低沸点アルコールが添加され得る。処理液(洗浄液)の低沸点アルコール濃度は、好ましくは5重量%~35重量%である。
C-5. Introduction of low boiling point alcohol In an embodiment of the present invention, a low boiling point alcohol is introduced after the underwater stretching treatment (and typically before the drying shrinkage treatment described later). The introduction of the low boiling point alcohol can be carried out in any suitable manner. For example, the laminate may be immersed in a treatment liquid containing a low boiling point alcohol, or the treatment liquid containing a low boiling point alcohol may be applied to the polarizing film surface of the laminate. Typically, the introduction of the low boiling point alcohol can be carried out by immersion. The immersion can be carried out in any suitable manner. For example, a low boiling point alcohol may be added to a cleaning bath in the cleaning treatment to form a bath of the treatment liquid, a bath of the treatment liquid may be used instead of the cleaning bath, or a bath of the treatment liquid may be provided separately from the cleaning bath. Typically, a low boiling point alcohol can be added to a cleaning bath (cleaning liquid) in the cleaning treatment. The concentration of the low boiling point alcohol in the treatment liquid (cleaning liquid) is preferably 5% by weight to 35% by weight.
C-6.乾燥収縮処理
上記乾燥収縮処理は、好ましくは、低沸点アルコールの導入後に行われ得る。低沸点アルコールの導入後に乾燥収縮処理を行うことにより、乾燥効率を上げることができ、結果として、PVAの配向性を上げることができる。
C-6. Drying and shrinking treatment The drying and shrinking treatment is preferably carried out after the introduction of the low boiling point alcohol. By carrying out the drying and shrinking treatment after the introduction of the low boiling point alcohol, the drying efficiency can be increased, and as a result, the orientation of the PVA can be increased.
乾燥収縮処理は、ゾーン全体を加熱して行うゾーン加熱により行っても良いし、搬送ロールを加熱する(いわゆる加熱ロールを用いる)ことにより行う(加熱ロール乾燥方式)こともできる。好ましくは、その両方を用いる。加熱ロールを用いて乾燥させることにより、効率的に積層体の加熱カールを抑制して、外観に優れた偏光膜を製造することができる。具体的には、加熱ロールに積層体を沿わせた状態で乾燥することにより、上記熱可塑性樹脂基材の結晶化を効率的に促進させて結晶化度を増加させることができ、比較的低い乾燥温度であっても、熱可塑性樹脂基材の結晶化度を良好に増加させることができる。その結果、熱可塑性樹脂基材は、その剛性が増加して、乾燥によるPVA系樹脂層の収縮に耐え得る状態となり、カールが抑制される。また、加熱ロールを用いることにより、積層体を平らな状態に維持しながら乾燥できるので、カールだけでなくシワの発生も抑制することができる。この時、積層体は、乾燥収縮処理により幅方向に収縮させることにより、光学特性を向上させることができる。PVAおよびPVA/ヨウ素錯体の配向性を効果的に高めることができるからである。乾燥収縮処理による積層体の幅方向の収縮率は、好ましくは1%~10%であり、より好ましくは2%~8%であり、特に好ましくは4%~6%である。The drying shrinkage treatment may be performed by zone heating, which heats the entire zone, or by heating the transport roll (using a so-called heating roll) (heat roll drying method). Preferably, both are used. By drying using a heating roll, it is possible to efficiently suppress the heat curl of the laminate and produce a polarizing film with excellent appearance. Specifically, by drying the laminate in a state where it is aligned with the heating roll, it is possible to efficiently promote the crystallization of the thermoplastic resin substrate and increase the crystallinity, and even at a relatively low drying temperature, it is possible to satisfactorily increase the crystallinity of the thermoplastic resin substrate. As a result, the rigidity of the thermoplastic resin substrate increases and it becomes in a state where it can withstand the shrinkage of the PVA-based resin layer due to drying, and curling is suppressed. In addition, by using a heating roll, the laminate can be dried while being maintained in a flat state, so that not only curling but also the occurrence of wrinkles can be suppressed. At this time, the laminate can be shrunk in the width direction by the drying shrinkage treatment, thereby improving the optical properties. This is because the orientation of the PVA and the PVA/iodine complex can be effectively increased. The shrinkage rate in the width direction of the laminate due to the drying shrinkage treatment is preferably 1% to 10%, more preferably 2% to 8%, and particularly preferably 4% to 6%.
図2は、乾燥収縮処理の一例を示す概略図である。乾燥収縮処理では、所定の温度に加熱された搬送ロールR1~R6と、ガイドロールG1~G4とにより、積層体200を搬送しながら乾燥させる。図示例では、PVA樹脂層の面と熱可塑性樹脂基材の面を交互に連続加熱するように搬送ロールR1~R6が配置されているが、例えば、積層体200の一方の面(たとえば熱可塑性樹脂基材面)のみを連続的に加熱するように搬送ロールR1~R6を配置してもよい。 Figure 2 is a schematic diagram showing an example of a drying shrinkage process. In the drying shrinkage process, the laminate 200 is dried while being transported by transport rolls R1-R6 heated to a predetermined temperature and guide rolls G1-G4. In the illustrated example, the transport rolls R1-R6 are arranged so as to alternately and continuously heat the surface of the PVA resin layer and the surface of the thermoplastic resin substrate, but, for example, the transport rolls R1-R6 may be arranged so as to continuously heat only one surface of the laminate 200 (for example, the thermoplastic resin substrate surface).
搬送ロールの加熱温度(加熱ロールの温度)、加熱ロールの数、加熱ロールとの接触時間等を調整することにより、乾燥条件を制御することができる。加熱ロールの温度は、好ましくは60℃~120℃であり、さらに好ましくは65℃~100℃であり、特に好ましくは70℃~80℃である。このような温度であれば、得られる偏光膜の外観を良好に保つことができる。さらに、低沸点アルコールによる効果との相乗的な効果により、外観を維持しつつPVAの配向性を高めることができる。加えて、熱可塑性樹脂の結晶化度を良好に増加させて、カールを良好に抑制することができるとともに、耐久性に極めて優れた光学積層体を製造することができる。なお、加熱ロールの温度は、接触式温度計により測定することができる。図示例では、6個の搬送ロールが設けられているが、搬送ロールは複数個であれば特に制限はない。搬送ロールは、通常2個~40個、好ましくは4個~30個設けられる。積層体と加熱ロールとの接触時間(総接触時間)は、好ましくは1秒~300秒であり、より好ましくは1~20秒であり、さらに好ましくは1~10秒である。Drying conditions can be controlled by adjusting the heating temperature of the transport rolls (temperature of the heating rolls), the number of heating rolls, the contact time with the heating rolls, etc. The temperature of the heating rolls is preferably 60°C to 120°C, more preferably 65°C to 100°C, and particularly preferably 70°C to 80°C. At such a temperature, the appearance of the resulting polarizing film can be maintained in a good condition. Furthermore, due to the synergistic effect with the effect of the low boiling point alcohol, the orientation of the PVA can be enhanced while maintaining the appearance. In addition, the crystallization degree of the thermoplastic resin can be increased well, curling can be suppressed well, and an optical laminate with extremely excellent durability can be produced. The temperature of the heating rolls can be measured with a contact thermometer. In the illustrated example, six transport rolls are provided, but there is no particular restriction as long as there are multiple transport rolls. The number of transport rolls is usually 2 to 40, preferably 4 to 30. The contact time (total contact time) between the laminate and the heating rolls is preferably 1 to 300 seconds, more preferably 1 to 20 seconds, and even more preferably 1 to 10 seconds.
加熱ロールは、加熱炉(例えば、オーブン)内に設けてもよいし、通常の製造ライン(室温環境下)に設けてもよい。好ましくは、送風手段を備える加熱炉内に設けられる。加熱ロールによる乾燥と熱風乾燥とを併用することにより、加熱ロール間での急峻な温度変化を抑制することができ、幅方向の収縮を容易に制御することができる。熱風乾燥の温度は、好ましくは30℃~100℃である。このような温度であれば、得られる偏光膜の外観を良好に保つことができる。さらに、低沸点アルコールによる効果との相乗的な効果により、外観を維持しつつPVAの配向性を高めることができる。また、熱風乾燥時間は、好ましくは1秒~300秒である。熱風の風速は、好ましくは10m/s~30m/s程度である。なお、当該風速は加熱炉内における風速であり、ミニベーン型デジタル風速計により測定することができる。The heating roll may be installed in a heating furnace (e.g., an oven) or in a normal production line (at room temperature). It is preferably installed in a heating furnace equipped with a blowing means. By using drying with a heating roll and hot air drying in combination, it is possible to suppress abrupt temperature changes between the heating rolls, and it is possible to easily control the shrinkage in the width direction. The temperature of the hot air drying is preferably 30°C to 100°C. At such a temperature, the appearance of the obtained polarizing film can be maintained in a good condition. Furthermore, due to the synergistic effect with the effect of the low boiling point alcohol, it is possible to increase the orientation of the PVA while maintaining the appearance. The hot air drying time is preferably 1 second to 300 seconds. The wind speed of the hot air is preferably about 10 m/s to 30 m/s. The wind speed is the wind speed in the heating furnace and can be measured by a mini-vane type digital anemometer.
C-7.その他
上記のようにして得られた熱可塑性樹脂基材/偏光膜の積層体は、そのまま偏光板として用いてもよく(熱可塑性樹脂基材を保護層として用いてもよく);積層体の偏光膜表面に保護層を貼り合わせた後、熱可塑性樹脂基材を剥離して、保護層/偏光膜の構成を有する偏光板として用いてもよく;熱可塑性樹脂基材の剥離面に別の保護層を貼り合わせて、保護層/偏光膜/保護層の構成を有する偏光板として用いてもよい。
C-7. Others The laminate of thermoplastic resin substrate/polarizing film obtained as described above may be used as a polarizing plate as it is (the thermoplastic resin substrate may be used as a protective layer); a protective layer may be attached to the polarizing film surface of the laminate, and then the thermoplastic resin substrate may be peeled off to use the laminate as a polarizing plate having a protective layer/polarizing film structure; or another protective layer may be attached to the peeled surface of the thermoplastic resin substrate to use the laminate as a polarizing plate having a protective layer/polarizing film/protective layer structure.
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。各特性の測定方法は以下の通りである。なお、特に明記しない限り、実施例および比較例における「部」および「%」は重量基準である。
(1)厚み
干渉膜厚計(大塚電子社製、製品名「MCPD-3000」)を用いて測定した。
(2)偏光膜のアルコール濃度
実施例および比較例で得られた偏光膜を10cm2に切り出し、測定試料とした。この測定試料を20mLヘッドスペースバイアルに封入した後、ヘッドスペースサンプラー(HSS)にてエタノール含有サンプルは175℃、イソプロピルアルコール含有サンプルは215℃で30分間加熱し、加熱後の気相部分1mLをガスクロマトグラフ(Agilent TechNologies社製、製品名「6890N」)に注入して各アルコール種に該当するピーク面積から下記検量線を用いて含有アルコール量を算出した。
エタノール検量線
y=4.743E+00x + 3.105E-02
イソプロピルアルコール検量線
y=4.565E+00x + 8.922E-03
(3)単体透過率および偏光度
実施例および比較例の偏光板(保護フィルム/偏光膜)について、紫外可視分光光度計(大塚電子製 LPF-200)を用いて測定した単体透過率Ts、平行透過率Tp、直交透過率Tcをそれぞれ、偏光膜のTs、TpおよびTcとした。これらのTs、TpおよびTcは、JIS Z8701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。なお、保護フィルムの屈折率は1.50であり、偏光膜の保護フィルムとは反対側の表面の屈折率は1.53であった。得られたTpおよびTcから、下記式を用いて偏光度を求めた。
偏光度(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
次に、偏光板を温度85℃および相対湿度85%で120時間の耐久試験に供した。耐久試験後の直交透過率偏光度P120を上記と同様にして求めた。なお、耐久試験は、粘着剤層を介して偏光板の偏光膜側をガラス板に貼り合わせた試験サンプルを加湿オーブンに投入することにより行った。
(4)加湿耐久性
上記(3)の耐久試験前後の偏光度P0およびP120から、下記式を用いてΔPを求めた。
ΔP=P120-P0
ΔPは単体透過率によって変化するパラメータなので、比較する際は試験前の単体透過率が実質的に同一である偏光板で比較する必要がある。そのため、以下のように比較例1を基準として高温高湿環境下の耐久性を評価した。
◎:比較例1に対してΔPが顕著に大きい(マイナス方向の絶対値が顕著に小さい)
○:比較例1に対してΔPが大きい(マイナス方向の絶対値がより小さい)
△:比較例1に対してΔPが同等
×:比較例1に対してΔPが小さい(マイナス方向の絶対値がより大きい)
The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The methods for measuring each property are as follows. In the examples and comparative examples, "parts" and "%" are by weight unless otherwise specified.
(1) Thickness: Measurement was performed using an interference thickness meter (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., product name "MCPD-3000").
(2) Alcohol concentration of polarizing film The polarizing films obtained in the examples and comparative examples were cut into 10 cm2 pieces to be used as measurement samples. These measurement samples were sealed in 20 mL headspace vials, and then heated in a headspace sampler (HSS) at 175°C for the ethanol-containing sample and at 215°C for the isopropyl alcohol-containing sample for 30 minutes. 1 mL of the gas phase after heating was injected into a gas chromatograph (manufactured by Agilent Technologies, product name "6890N"), and the amount of alcohol contained was calculated from the peak area corresponding to each alcohol type using the following calibration curve.
Ethanol calibration curve y = 4.743E + 00 x + 3.105E -02
Isopropyl alcohol calibration curve y = 4.565E + 00 x + 8.922E -03
(3) Single transmittance and polarization degree For the polarizing plates (protective film/polarizing film) of the examples and comparative examples, the single transmittance Ts, parallel transmittance Tp, and crossed transmittance Tc measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (LPF-200 manufactured by Otsuka Electronics) were taken as Ts, Tp, and Tc of the polarizing film, respectively. These Ts, Tp, and Tc are Y values measured using a 2-degree visual field (C light source) according to JIS Z8701 and corrected for visibility. The refractive index of the protective film was 1.50, and the refractive index of the surface of the polarizing film opposite to the protective film was 1.53. The polarization degree was calculated from the obtained Tp and Tc using the following formula.
Degree of polarization (%)={(Tp−Tc)/(Tp+Tc)} 1/2 ×100
Next, the polarizing plate was subjected to a durability test for 120 hours at a temperature of 85° C. and a relative humidity of 85%. The crossed transmittance polarization degree P 120 after the durability test was determined in the same manner as above. The durability test was performed by placing a test sample in a humidifying oven, the test sample having the polarizing film side of the polarizing plate attached to a glass plate via an adhesive layer.
(4) Humidity Durability ΔP was calculated from the polarization degrees P 0 and P 120 before and after the durability test in (3) above using the following formula.
ΔP = P 120 - P 0
Since ΔP is a parameter that changes depending on the single transmittance, it is necessary to compare polarizing plates with substantially the same single transmittance before the test. Therefore, the durability under a high temperature and high humidity environment was evaluated using Comparative Example 1 as a standard as follows.
◎: ΔP is significantly larger than that of Comparative Example 1 (absolute value in the negative direction is significantly smaller)
○: ΔP is larger than that of Comparative Example 1 (the absolute value in the negative direction is smaller)
△: ΔP is equivalent to Comparative Example 1 ×: ΔP is smaller than Comparative Example 1 (absolute value in the negative direction is larger)
[実施例1]
熱可塑性樹脂基材として、長尺状で、Tg約75℃である、非晶質のイソフタル共重合ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み:100μm)を用いた。樹脂基材の片面に、コロナ処理を施した。
ポリビニルアルコール(重合度4200、ケン化度99.2モル%)およびアセトアセチル変性PVA(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ410」)を9:1で混合したPVA系樹脂100重量部に、ヨウ化カリウム13重量部を添加し、PVA水溶液(塗布液)を調製した。
樹脂基材のコロナ処理面に、上記PVA水溶液を塗布して60℃で乾燥することにより、厚み13μmのPVA系樹脂層を形成し、積層体を作製した。
得られた積層体を、130℃のオーブン内で周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に2.4倍に自由端一軸延伸した(空中補助延伸処理)。
次いで、積層体を補助延伸軸方向15cm×10cmに切り出し、切り出した積層体片の短辺を専用の延伸治具で固定したものを液温30℃の不溶化浴(水100重量部に対して、ホウ酸を3重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(不溶化処理)。
次いで、液温30℃の染色浴(水100重量部に対して、ヨウ素とヨウ化カリウムを1:7の重量比で配合して得られたヨウ素水溶液)に、最終的に得られる偏光膜の単体透過率(Ts)が43.0%±0.2%となるように濃度を調整しながら60秒間浸漬させた(染色処理)。
次いで、液温30℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合し、ホウ酸を5重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(架橋処理)。
その後、積層体を、液温70℃のホウ酸水溶液(ホウ酸濃度4.0重量%、ヨウ化カリウム5.0重量%)に浸漬させながら、縦方向(長手方向)に総延伸倍率が5.5倍となるように一軸延伸を行った(水中延伸処理)。
その後、積層体を液温20℃の処理浴(ヨウ化カリウム3重量%、エタノール5重量%の水溶液)に3秒浸漬させ、積層体を洗浄するとともにPVA系樹脂層(偏光膜)にエタノールを導入した(洗浄処理およびエタノールの導入)。
その後、60℃に保たれたオーブン中で4分間乾燥させた(乾燥処理)。
このようにして、樹脂基材上に厚み5.0μmの偏光膜を形成した。偏光膜表面に、保護層(保護フィルム)としてのシクロオレフィン系フィルム(ZEON社製、製品名「G-Film」)をUV硬化型接着剤(厚み1.0μm)により貼り合わせ、その後、樹脂基材を剥離して保護層/偏光膜の構成を有する偏光板を得た。得られた偏光板の偏光膜中のエタノール濃度は45ppmであった。
[Example 1]
As the thermoplastic resin substrate, a long amorphous isophthalic copolymerized polyethylene terephthalate film (thickness: 100 μm) having a Tg of about 75° C. was used. One side of the resin substrate was subjected to a corona treatment.
A PVA aqueous solution (coating solution) was prepared by adding 13 parts by weight of potassium iodide to 100 parts by weight of a PVA-based resin prepared by mixing polyvinyl alcohol (polymerization degree 4,200, saponification degree 99.2 mol%) and acetoacetyl-modified PVA (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., product name "GOHSEFFIMER Z410") in a ratio of 9:1.
The above PVA aqueous solution was applied to the corona-treated surface of a resin substrate and dried at 60° C. to form a PVA-based resin layer having a thickness of 13 μm, thereby producing a laminate.
The obtained laminate was uniaxially stretched at its free end to 2.4 times its original size in the machine direction (longitudinal direction) between rolls having different peripheral speeds in an oven at 130° C. (auxiliary air stretching treatment).
Next, the laminate was cut into a size of 15 cm x 10 cm in the auxiliary stretching axis direction, and the short sides of the cut laminate piece were fixed with a dedicated stretching jig and immersed in an insolubilizing bath (aqueous boric acid solution obtained by mixing 3 parts by weight of boric acid with 100 parts by weight of water) at a liquid temperature of 30°C for 30 seconds (insolubilization treatment).
Next, the film was immersed in a dye bath (an aqueous iodine solution obtained by mixing iodine and potassium iodide in a weight ratio of 1:7 with 100 parts by weight of water) having a liquid temperature of 30° C. for 60 seconds while adjusting the concentration so that the single transmittance (Ts) of the finally obtained polarizing film would be 43.0%±0.2% (dyeing treatment).
Next, the plate was immersed in a crosslinking bath (a boric acid aqueous solution obtained by mixing 3 parts by weight of potassium iodide and 5 parts by weight of boric acid with 100 parts by weight of water) at a liquid temperature of 30° C. for 30 seconds (crosslinking treatment).
Thereafter, the laminate was immersed in an aqueous boric acid solution (boric acid concentration: 4.0% by weight, potassium iodide concentration: 5.0% by weight) at a liquid temperature of 70° C. and uniaxially stretched in the longitudinal direction (longitudinal direction) to a total stretch ratio of 5.5 times (underwater stretching treatment).
Thereafter, the laminate was immersed in a treatment bath (aqueous solution of 3 wt % potassium iodide and 5 wt % ethanol) at a liquid temperature of 20° C. for 3 seconds to wash the laminate and introduce ethanol into the PVA-based resin layer (polarizing film) (washing treatment and introduction of ethanol).
Thereafter, the substrate was dried in an oven maintained at 60° C. for 4 minutes (drying treatment).
In this way, a polarizing film having a thickness of 5.0 μm was formed on the resin substrate. A cycloolefin film (manufactured by ZEON, product name "G-Film") was attached to the surface of the polarizing film as a protective layer (protective film) with a UV-curable adhesive (thickness 1.0 μm), and then the resin substrate was peeled off to obtain a polarizing plate having a protective layer/polarizing film configuration. The ethanol concentration in the polarizing film of the obtained polarizing plate was 45 ppm.
得られた偏光板(実質的には、偏光膜)について、単体透過率およびΔPを表1に示す。さらに、上記(4)の評価結果を併せて表1に示す。The single transmittance and ΔP of the obtained polarizing plate (effectively, the polarizing film) are shown in Table 1. Furthermore, the evaluation results of (4) above are also shown in Table 1.
[実施例2]
処理浴のエタノール濃度を20重量%としたこと以外は実施例1と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板(または偏光膜)を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Example 2]
A polarizing plate was produced in the same manner as in Example 1, except that the ethanol concentration in the treatment bath was 20% by weight. The obtained polarizing plate (or polarizing film) was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[実施例3]
処理浴のエタノール濃度を25重量%としたこと以外は実施例1と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板(または偏光膜)を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Example 3]
A polarizing plate was produced in the same manner as in Example 1, except that the ethanol concentration in the treatment bath was 25% by weight. The obtained polarizing plate (or polarizing film) was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[実施例4]
処理浴のエタノール濃度を2重量%としたこと以外は実施例1と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板(または偏光膜)を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Example 4]
A polarizing plate was produced in the same manner as in Example 1, except that the ethanol concentration in the treatment bath was 2% by weight. The obtained polarizing plate (or polarizing film) was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[実施例5]
実施例4と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を温度60℃および相対湿度95%で120時間の耐久試験に供し、ΔPを得た。耐久試験の手順は上記(3)に記載のとおりであった。得られたΔPについて、以下のように比較例3(後述)を基準として耐久性を評価した。結果を表1に示す。
◎:比較例3に対してΔPが顕著に大きい(マイナス方向の絶対値が顕著に小さい)
○:比較例3に対してΔPが大きい(マイナス方向の絶対値がより小さい)
△:比較例3に対してΔPが同等
×:比較例3に対してΔPが小さい(マイナス方向の絶対値がより大きい)
[Example 5]
A polarizing plate was prepared in the same manner as in Example 4. The obtained polarizing plate was subjected to a durability test at a temperature of 60° C. and a relative humidity of 95% for 120 hours to obtain ΔP. The durability test procedure was as described in (3) above. The obtained ΔP was evaluated for durability based on Comparative Example 3 (described later) as follows. The results are shown in Table 1.
◎: ΔP is significantly larger than that of Comparative Example 3 (absolute value in the negative direction is significantly smaller)
○: ΔP is larger than that of Comparative Example 3 (the absolute value in the negative direction is smaller)
△: ΔP is equivalent to Comparative Example 3. ×: ΔP is smaller than Comparative Example 3 (absolute value in the negative direction is larger).
[実施例6]
実施例1と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を実施例5と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Example 6]
A polarizing plate was produced in the same manner as in Example 1. The obtained polarizing plate was subjected to the same evaluation as in Example 5. The results are shown in Table 1.
[実施例7]
実施例2と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を実施例5と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Example 7]
A polarizing plate was produced in the same manner as in Example 2. The obtained polarizing plate was subjected to the same evaluation as in Example 5. The results are shown in Table 1.
[実施例8]
実施例3と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を実施例5と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Example 8]
A polarizing plate was produced in the same manner as in Example 3. The obtained polarizing plate was subjected to the same evaluation as in Example 5. The results are shown in Table 1.
[実施例9]
処理浴の浸漬時間を10秒間としたこと以外は実施例3と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を実施例5と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Example 9]
A polarizing plate was produced in the same manner as in Example 3, except that the immersion time in the treatment bath was 10 seconds. The obtained polarizing plate was subjected to the same evaluation as in Example 5. The results are shown in Table 1.
[実施例10]
偏光膜の単体透過率が42.0%±0.2%となるように染色浴の濃度を調整したこと、および、洗浄処理浴のアルコール種をイソプロピルアルコールとし、その濃度を5重量%としたこと以外は実施例5と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を実施例5と同様の耐久試験に供し、以下の基準で評価した。結果を表1に示す。
◎:比較例4に対してΔPが顕著に大きい(マイナス方向の絶対値が顕著に小さい)
○:比較例4に対してΔPが大きい(マイナス方向の絶対値がより小さい)
△:比較例4に対してΔPが同等
×:比較例4に対してΔPが小さい(マイナス方向の絶対値がより大きい)
[Example 10]
A polarizing plate was produced in the same manner as in Example 5, except that the concentration of the dye bath was adjusted so that the single transmittance of the polarizing film was 42.0%±0.2%, and the type of alcohol in the cleaning treatment bath was isopropyl alcohol, and its concentration was 5% by weight. The obtained polarizing plate was subjected to a durability test similar to that in Example 5, and evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
◎: ΔP is significantly larger than that of Comparative Example 4 (absolute value in the negative direction is significantly smaller)
○: ΔP is larger than that of Comparative Example 4 (the absolute value in the negative direction is smaller)
△: ΔP is equivalent to Comparative Example 4. ×: ΔP is smaller than Comparative Example 4 (absolute value in the negative direction is larger)
[実施例11]
処理浴のイソプロピルアルコール濃度を20重量%としたこと以外は実施例10と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を実施例10と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Example 11]
A polarizing plate was produced in the same manner as in Example 10, except that the isopropyl alcohol concentration in the treatment bath was 20% by weight. The obtained polarizing plate was subjected to the same evaluation as in Example 10. The results are shown in Table 1.
[実施例12]
処理浴のイソプロピルアルコール濃度を25重量%としたこと以外は実施例10と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を実施例10と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Example 12]
A polarizing plate was produced in the same manner as in Example 10, except that the isopropyl alcohol concentration in the treatment bath was 25% by weight. The obtained polarizing plate was subjected to the same evaluation as in Example 10. The results are shown in Table 1.
[比較例1]
洗浄浴(洗浄液)に低沸点アルコールを添加しなかったこと以外は実施例1と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板(または偏光膜)を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A polarizing plate was produced in the same manner as in Example 1, except that no low-boiling alcohol was added to the cleaning bath (cleaning solution). The obtained polarizing plate (or polarizing film) was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[比較例2]
洗浄浴(洗浄液)に低沸点アルコールを添加しなかったこと、および、乾燥効率を向上させるため偏洗浄浴後の乾燥オーブンの温度を130℃としたこと以外は実施例1と同様にして偏光板を作製した。しかし、加熱収縮に伴うフィルムのシワおよび/またはへこみにより評価可能な測定試料を得ることができなかった。
[Comparative Example 2]
A polarizing plate was produced in the same manner as in Example 1, except that a low-boiling alcohol was not added to the cleaning bath (cleaning solution) and that the temperature of the drying oven after the partial cleaning bath was set to 130° C. in order to improve drying efficiency. However, due to wrinkles and/or dents in the film caused by heat shrinkage, it was not possible to obtain a measurement sample that could be evaluated.
[比較例3]
比較例1と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を実施例5と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
A polarizing plate was produced in the same manner as in Comparative Example 1. The obtained polarizing plate was subjected to the same evaluation as in Example 5. The results are shown in Table 1.
[比較例4]
偏光膜の単体透過率が42.0%±0.2%となるように染色浴の濃度を調整したこと以外は比較例1と同様にして偏光板を作製した。得られた偏光板を実施例10と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 4]
A polarizing plate was produced in the same manner as in Comparative Example 1, except that the concentration of the dye bath was adjusted so that the single transmittance of the polarizing film was 42.0%±0.2%. The obtained polarizing plate was subjected to the same evaluation as in Example 10. The results are shown in Table 1.
[参考例1]
厚み45μmのPVA系樹脂フィルム(クラレ製、製品名「PS4500」)の長尺ロールを、ロール延伸機により総延伸倍率が6.0倍になるようにして長尺方向に一軸延伸しながら、同時に膨潤、染色、架橋および洗浄処理を施し、最後に乾燥処理を施すことにより厚み17μmの偏光膜を作製した。すなわち、低沸点アルコールを導入しない厚型の偏光膜を作製した。偏光膜の両面に、保護層(保護フィルム)としてのシクロオレフィン系フィルム(ZEON社製、製品名「ZT12」)およびアクリル樹脂系フィルムをUV硬化型接着剤(厚み1.0μm)によりそれぞれ貼り合わせ、さらにシクロオレフィン系フィルム表面に粘着剤層を設けて、保護層/偏光膜/保護層/粘着剤層の構成を有する偏光板を得た。次に、耐久試験の条件を温度65℃、相対湿度90%および試験時間500時間としたこと以外は実施例1と同様の評価に供し、以下の式にてΔPを得た。その結果を表2に示す。本参考例のΔPを基準として後述の参考例2の耐久性を評価した。
ΔP=P500-P0
[Reference Example 1]
A long roll of a PVA-based resin film (manufactured by Kuraray, product name "PS4500") having a thickness of 45 μm was uniaxially stretched in the longitudinal direction by a roll stretching machine so that the total stretch ratio was 6.0 times, while simultaneously performing swelling, dyeing, crosslinking and washing treatments, and finally performing drying treatment to produce a polarizing film having a thickness of 17 μm. That is, a thick polarizing film without low boiling point alcohol was produced. A cycloolefin-based film (manufactured by ZEON, product name "ZT12") and an acrylic resin-based film as protective layers (protective films) were bonded to both sides of the polarizing film with a UV-curable adhesive (thickness 1.0 μm), and further an adhesive layer was provided on the surface of the cycloolefin-based film to obtain a polarizing plate having a configuration of protective layer/polarizing film/protective layer/adhesive layer. Next, the same evaluation as in Example 1 was performed except that the durability test conditions were a temperature of 65° C., a relative humidity of 90%, and a test time of 500 hours, and ΔP was obtained by the following formula. The results are shown in Table 2. The durability of Reference Example 2 described below was evaluated based on the ΔP of this Reference Example.
ΔP = P 500 - P 0
[参考例2]
実施例1で使用したPVA系樹脂/樹脂基材の積層体の長尺ロールを、ロール延伸機により総延伸倍率が2.4倍になるようにして長尺方向に一軸延伸しながら、同時に膨潤、染色、架橋および洗浄処理を施し、最後に乾燥処理を施すことにより厚み5μmの偏光膜を作製した。すなわち、低沸点アルコールを導入しない薄型の偏光膜を作製した。偏光膜表面に、参考例1と同様に保護層に粘着剤層を設けて、保護層/偏光膜/保護層/粘着剤層の構成を有する偏光板を得た。この偏光版を使用したこと以外は参考例1と同様の評価に供し、以下の基準で評価した。その結果を表2に示す。
◎:参考例1に対してΔPが顕著に大きい(マイナス方向の絶対値が顕著に小さい)
○:参考例1に対してΔPが大きい(マイナス方向の絶対値がより小さい)
△:参考例1に対してΔPが同等
×:参考例1に対してΔPが小さい(マイナス方向の絶対値がより大きい)
[Reference Example 2]
The long roll of the laminate of PVA-based resin/resin substrate used in Example 1 was uniaxially stretched in the long direction by a roll stretching machine so that the total stretch ratio was 2.4 times, while simultaneously undergoing swelling, dyeing, crosslinking and washing treatments, and finally drying treatment to produce a polarizing film with a thickness of 5 μm. That is, a thin polarizing film without low boiling point alcohol was produced. On the surface of the polarizing film, an adhesive layer was provided on the protective layer in the same manner as in Reference Example 1 to obtain a polarizing plate having a configuration of protective layer/polarizing film/protective layer/adhesive layer. Except for using this polarizing plate, the evaluation was performed in the same manner as in Reference Example 1, and was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 2.
◎: ΔP is significantly larger than that of Reference Example 1 (absolute value in the negative direction is significantly smaller)
○: ΔP is larger than that of Reference Example 1 (the absolute value in the negative direction is smaller)
△: ΔP is equivalent to Reference Example 1 ×: ΔP is smaller than Reference Example 1 (absolute value in the negative direction is larger)
表1から明らかなように、本発明の実施例の偏光板(偏光膜)は、低沸点アルコールを所定量含有することにより、高温高湿環境下における耐久性に優れている。さらに、表2から明らかなように、高温高湿環境下における耐久性は、薄型偏光膜に特有の課題であることがわかる。As is clear from Table 1, the polarizing plate (polarizing film) of the embodiment of the present invention has excellent durability in a high-temperature, high-humidity environment due to the inclusion of a specified amount of low-boiling-point alcohol. Furthermore, as is clear from Table 2, durability in a high-temperature, high-humidity environment is an issue specific to thin polarizing films.
本発明の偏光膜および偏光板は、液晶表示装置に好適に用いられる。The polarizing film and polarizing plate of the present invention are suitable for use in liquid crystal display devices.
10 偏光膜
20 第1の保護層
30 第2の保護層
100 偏光板
10
Claims (4)
該沸点が100℃未満のアルコールが、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコールおよびイソプロピルアルコールからなる群から選択される少なくとも1つである、
偏光膜。 The film is made of a polyvinyl alcohol-based resin film containing iodine, has a thickness of 8 μm or less, and contains 5 ppm to 350 ppm of alcohol having a boiling point of less than 100° C .;
The alcohol having a boiling point of less than 100° C. is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, n-propyl alcohol, and isopropyl alcohol .
Polarizing film.
長尺状の熱可塑性樹脂基材の片側にポリビニルアルコール系樹脂層を形成して積層体とすること、
該積層体を延伸および染色して、該ポリビニルアルコール系樹脂層を偏光膜とすること、
該偏光膜を沸点が100℃未満のアルコールを含む処理液に浸漬することにより、該偏光膜に該沸点が100℃未満のアルコールを導入すること、および
該沸点が100℃未満のアルコールを導入した該積層体を加熱すること、
を含み、
該沸点が100℃未満のアルコールが、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコールおよびイソプロピルアルコールからなる群から選択される少なくとも1つである、
製造方法。 A method for producing the polarizing film according to claim 1 , comprising the steps of:
forming a polyvinyl alcohol-based resin layer on one side of a long thermoplastic resin substrate to form a laminate;
stretching and dyeing the laminate to form the polyvinyl alcohol-based resin layer into a polarizing film;
introducing an alcohol having a boiling point of less than 100° C. into the polarizing film by immersing the polarizing film in a treatment liquid containing the alcohol having a boiling point of less than 100° C.; and heating the laminate into which the alcohol having a boiling point of less than 100° C. has been introduced.
Including,
The alcohol having a boiling point of less than 100° C. is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, n-propyl alcohol, and isopropyl alcohol.
Production method.
The method of claim 3 , wherein the stretching comprises underwater stretching.
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