JPH08136728A - 偏光フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温延伸性に優れ、光学特性の向上した偏光
フィルム及びその製造法を提供する。 【構成】 １，２−グリコール結合量が１．８モル％以
上であるポリビニルアルコール系重合体からなる一軸延
伸フィルムを基材とする偏光フィルム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は偏光フィルムに関する。
更に詳しくは延伸性が良好であり、光学特性に優れる偏
光フィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置は時計、電卓、ワー
プロおよび機械の計器類等の比較的小画面の表示装置と
して用いられ、表示品質に対する要求は特にきびしくな
かった。しかし、近年液晶表示装置がラップトップワー
プロ、ラップトップパソコン、ノートブックパソコン用
のディスプレイとしてや自動車、航空機のインパネ用デ
ィスプレイまた液晶プロジェクター等として幅広く利用
されるようになり、大型化、表示品質の高級化、耐久性
の向上が要求されている。したがって、液晶表示装置の
構成要素である偏光フィルムに関しても、上記課題を達
成するために、大面積化、高偏光度かつ高透過度といっ
た光学特性の向上が求められている。

【０００３】従来、偏光膜としてはヨウ素や二色性色素
を吸着させたポリビニルアルコールの一軸延伸フィルム
がよく用いられているが、この偏光フィルムは偏光度が
上記要求に十分応えられるものではない。これに対し
て、高重合度のポリビニルアルコールの一軸延伸フィル
ムを基材として使用する提案（例えば、特開平１−１０
５２０４号）がなされている。しかしながら、これらの
発明を本発明者らが検討したところ、ポリビニルアルコ
ールの重合度およびけん化度の両者が高くなると、延伸
性が低下し通常より高温で延伸する必要が生じ、高温延
伸を行うには新たな設備が必要となり、また、ヨウ素染
色の場合にはヨウ素の昇華により染色性が低下し、製品
品質がばらつくなどの問題があった。

【０００４】

【発明が解決使用とする課題】かかる状況下、本発明は
比較的低温での延伸性に優れ、偏光度および透過度等の
光学特性に優れた偏光フィルムを提供しようとするもの
である。特に２色性比が高いこと（高偏光度かつ高透過
度）を特徴とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
解決に向けて鋭意検討した結果、１，２−グリコール結
合量が１．８モル％以上のポリビニルアルコール（以
下、ポリビニルアルコールをＰＶＡと略記することがあ
る。）系重合体からなる一軸延伸フィルムを基材として
用いることにより上記課題を達成することを見いだし、
本発明を完成したものである。従来、偏光フィルムの基
材として使用されているＰＶＡ系重合体の１，２−グリ
コール結合量はおよそ１．７モル％である。それに対し
て、本発明の偏光フィルムは１，２−グリコール結合量
が１．８モル％以上のＰＶＡ系重合体からなる。そのた
め、結晶化度が低下し、ヨウ素や染料等の二色性物質の
配向を比較的低温の一軸延伸で行うことが可能となる。

【０００６】以下、本発明を詳しく説明する。本発明の
偏光フィルムは従来の偏光フィルムに用いられてきたＰ
ＶＡ系重合体よりも１，２−グリコール結合量の高いＰ
ＶＡ系重合体の一軸延伸フィルムを基材とすることを特
徴とする。本発明においてＰＶＡ系重合体の１，２−グ
リコール結合量は１．８モル％以上にすることが必要で
あり、好ましくは２．０モル％以上である。延伸性の向
上の目的からすれば、ＰＶＡ系重合体の１，２−グリコ
ール結合量は高いほど好ましいが、１，２−グリコール
結合量が高すぎると結晶化度が低下してフィルム強度が
低下するため、１，２−グリコール結合量は１０．０モ
ル％以下が好ましく、５．０モル％以下がより好まし
い。１，２−グリコール結合量はＮＭＲスペクトルの解
析から求めることができる。

【０００７】ＰＶＡ系重合体の重合度およびケン化度に
ついても本発明の偏光フィルムの性能に影響を与える。
重合度としては、本発明の効果を得るためにはＰＶＡ系
重合体の重合度は１０００以上が好ましく、１７００以
上がより好ましく、３５００〜８０００がさらにより好
ましく、製膜や延伸等の加工特性の点からは３００００
以下が好ましい。ここでＰＶＡ系重合体の重合度は該Ｐ
ＶＡ系重合体を再酢化したポリ酢酸ビニルのアセトン
中、３０℃で測定した極限粘度から次式により求めた粘
度平均重合度で表したものである。 Ｐ＝（［η］×１０００／７．９４）^(1/0.62) ＰＶＡ系重合体のケン化度は、少なくとも８５モル％以
上が好ましく、９５モル％以上がより好ましく、９８モ
ル％以上がさらにより好ましい。

【０００８】１，２−グリコール結合量が１．８モル％
以上のＰＶＡ系重合体を、通常の偏光フィルムの基材と
して用いられる公知の１，２−グリコール結合量が１．
７モル％のＰＶＡに混合することによっても延伸性向上
の目的を達することができる。１，２−グリコール結合
量が１．８モル％以上のＰＶＡ系重合体の混合割合は少
なくとも５重量％以上、好ましくは２０重量％以上、さ
らに好ましくは５０重量％以上である。本発明の効果を
得るためには混合後のＰＶＡ系重合体の重合度およびケ
ン化度は、上記の混合しないＰＶＡ系重合体の好適な値
と同様である。

【０００９】本発明の１，２−グリコール結合量が１．
８モル％以上のＰＶＡ系重合体は、酢酸ビニル等のビニ
ルエステル系モノマーを７０℃以上でラジカル重合して
得られたポリビニルエステル系重合体あるいはビニルエ
ステルとビニレンカーボネートの共重合体をケン化する
ことにより得られる。該ポリビニルエステル系重合体の
重合法としては塊状重合法、懸濁重合法および乳化重合
法が挙げられる。

【００１０】かかるポリビニルエステル系重合体として
はギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレ
リン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、
ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニ
ルおよびバーサテイツク酸ビニル等のビニルエステル類
のポリマーが挙げられるが、とりわけ酢酸ビニルのポリ
マーが好ましい。

【００１１】また上記のビニルエステルモノマー類に共
重合可能なモノマーを共重合した共重合体であることも
差し支えなく、本発明の主旨を損なわない範囲で使用さ
れる。このようなコモノマーとして例えば、エチレン、
プロピレン，１−ブテン，イソブテン等のオレフィン
類、アクリル酸およびその塩とアクリル酸メチル，アク
リル酸エチル，アクリル酸ｎ−プロピル，アクリル酸ｉ
−プロピル，アクリル酸ｎ−ブチル，アクリル酸ｉ−ブ
チル，アクリル酸ｔ−ブチル，アクリル酸２−エチルヘ
キシル，アクリル酸ドデシル，アクリル酸オクタデシル
等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸およびその
塩、メタクリル酸メチル，メタクリル酸エチル，メタク
リル酸ｎ−プロピル，メタクリル酸ｉ−プロピル，メタ
クリル酸ｎ−ブチル，メタクリル酸ｉ−ブチル，メタク
リル酸ｔ−ブチル，メタクリル酸２−エチルヘキシル，
メタクリル酸ドデシル，メタクリル酸オクタデシル等の
メタクリル酸エステル類、アクリルアミド，Ｎ−メチル
アクリルアミド，Ｎ−エチルアクリルアミド，Ｎ, Ｎ−
ジメチルアクリルアミド，ジアセトンアクリルアミド，
アクリルアミドプロパンスルホン酸およびその塩，アク
リルアミドプロピルジメチルアミンおよびその塩または
その４級塩，Ｎ−メチロールアクリルアミドおよびその
誘導体等のアクリルアミド誘導体、メタクリルアミド，
Ｎ−メチルメタクリルアミド，Ｎ−エチルメタクリルア
ミド，メタクリルアミドプロパンスルホン酸およびその
塩，メタクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびそ
の塩またはその４級塩，Ｎ−メチロールメタクリルアミ
ドおよびその誘導体等のメタクリルアミド誘導体、メチ
ルビニルエーテル，エチルビニルエーテル，ｎ−プロピ
ルビニルエーテル，ｉ−プロピルビニルエーテルｎ−ブ
チルビニルエーテル，ｉ−ブチルビニルエーテル，ｔ−
ブチルビニルエーテル，ドデシルビニルエーテル，ステ
アリルビニルエーテル等のビニルエーテル類、アクリロ
ニトリル，メタクリロニトリル等のニトリル類、塩化ビ
ニル，塩化ビニリデン，フッ化ビニル，フッ化ビニリデ
ン等のハロゲン化ビニル，酢酸アリル，塩化アリル等の
アリル化合物、マレイン酸およびその塩またはそのエス
テル、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化合
物、酢酸イソプロペニル等がある。

【００１２】本発明のＰＶＡ系重合体は、上記の方法等
によって得られた１，２−グリコール結合量が１．８モ
ル％以上のポリビニルエステル系重合体を公知の方法に
よりケン化することにより得られる。

【００１３】本発明の偏光膜に使用される二色性物質
は、ヨウ素化合物のほか、いわゆる二色性染料が単独ま
たは混合して用いられる。代表的なものとしてたとえば
Directblack 17 ，19，154 、Direct brown 44 ，106
，195 ，210 ，223 、Direct red 2，23，28，31，3
7，39，79，81，240 ，242 ，2 47、Direct blue 1 ，1
5，22，78，90，98，151 ，168 ，202 ，236 ，249 ，2
70 、Direct violet 9 ，12，51，98、Direct green
1，85、Direct yellow 8 ，12，44，86，87、Direct or
ange 26、39，106 ，107 等が挙げられる。

【００１４】フィルム中の該二色性物質の量は、少なす
ぎると偏光フィルムの光学的性質を発揮できず、多すぎ
ても光学的性質や耐水性、耐熱性を低下させる要因とな
ることから通常ポリビニルアルコール系重合体に対し
て、０．０１重量％から１重量％の範囲に調整される。

【００１５】本発明の偏光膜は、たとえば以下の方法に
よって製造される。一つの方法としては、１，２−グリ
コール結合量が１．８モル％以上のＰＶＡ系重合体のフ
ィルムを調製した後にヨウ素化合物や染料などの二色性
物質の吸着と一軸延伸を行う方法であり、二色性物質の
吸着と延伸処理の順序は任意である。もう一つの方法と
してはフィルムの製造時に二色性物質を添加し、得られ
た二色性物質を含有するフィルムを一軸延伸する方法で
あり、本発明の偏光膜はどちらの方法でも製造可能であ
る。

【００１６】１，２−グリコール結合量が１．８モル％
以上のＰＶＡ系重合体のフィルムの製膜は、キャスト製
膜、乾式製膜（空気中や窒素等不活性気体中への押し出
し）、湿式製膜、乾湿式製膜、ゲル製膜（ＰＶＡ系重合
体溶液を一旦ゲル化させた後フィルムを得る方法）によ
って行われるが、このときに使用される溶剤としてはジ
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、エチレングリコール、グリセリン、メタ
ノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、フェノ
ールおよび水等が単独または混合して使用される。また
塩化リチウム、塩化カルシウム等の無機塩の水溶液も単
独または前記有機溶媒と混合して使用できる。この中で
水、ジメチルスルホキシドやジメチルスルホキシドと水
の混合溶媒またはｎ−プロパノールと水との混合溶媒が
好んで使用される。

【００１７】上記製膜法によって得られたＰＶＡ系重合
体のフィルムは二色性物質の吸着と一軸延伸による配向
処理が行われるか、もしくは製膜時に二色性物質を添加
したフィルムについては一軸延伸のみが行われる。吸着
処理と配向処理は同時に行っても別々に行っても問題な
く、その順序は任意である。二色性物質の基材フィルム
への吸着は、通常二色性物質を含有する液体中に浸漬さ
せることにより行われるがその処理条件や方法等に特に
制限はなく、たとえば通常ヨウ素化合物を用いる場合に
はヨウ素−ヨウ化カリウムの水溶液が用いられ、染料の
場合には染料水溶液が用いられる。また、これらの水溶
液にホウ酸，ホウ砂等のホウ素系化合物を添加しても良
い。

【００１８】延伸は湿式延伸や乾熱式延伸で行われ、一
軸方向に３倍以上に行うことが好ましく、５倍以上の延
伸を行うことがより好ましい。延伸時の温度は延伸の条
件によっても異なるが、通常２０℃から２５０℃の間で
ある。また乾熱延伸時は不活性気体中で処理を実施する
のが好ましい。延伸後の膜厚は特に制限は無いが３〜１
００μｍが好ましく、５〜４０μｍが特に好ましい。

【００１９】吸着と延伸が行われたフィルムは定長下で
空気中または不活性気体中で乾燥される。乾燥されたフ
ィルムは耐水性および耐湿熱性などを付与するため、さ
らに８０〜２３０℃の温度で熱処理を行っても良い。ま
た、基材フィルムへの二色性物質の吸着を強固にするこ
とを目的にホウ酸やホウ砂のようなホウ素化合物を添加
することがあるが、これは吸着や延伸と同時に実施して
もこれらの処理の前後や間のどの時点で実施しても任意
である。

【００２０】このようにして得られた偏光膜は、その両
面あるいは片面に光学的に透明で、かつ機械的強度を有
した保護膜を貼り合わせて偏光板として使用される。保
護膜としては通常セルロースアセテート系フィルム、ア
クリル系フィルム、ポリエステル系フィルム等が使用さ
れる。

【００２１】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明は実施例によりなんら制限されるも
のではない。なお、実施例中の「％」および「部」は特
にことわりのない限りそれぞれ「重量％」および「重量
部」を表す。透過度、偏光度、色相の測定は日本電子機
械工業会規格（ＥＩＡＪ）ＬＤ−２０１−１９８３に準
拠し、分光光度計を用いて、Ｃ光源，二度視野にて計算
した。また２色性比Ｒｄは以下の計算式により求めた。 Ｒｄ＝ｌｏｇ（Ｔ・（１−Ｖ））／ｌｏｇ（Ｔ・（１＋
Ｖ）） ここで、Ｔは透過度（％）を１００で割った値、Ｖは偏
光度（％）を１００で割った値である。偏光フィルムは
通常保護フィルムをラミネートした状態で使用される
が、以下の実施例および比較例では、保護フィルムのな
い偏光フィルム単独について測定した。

【００２２】実施例１ 酢酸ビニルの７０℃での塊状重合法により得られた高
１，２−グリコール結合量のＰＶＡ（重合度４０００、
ケン化度９９．７モル％、１，２−グリコール結合量
１．８モル％）を、ＰＶＡ濃度が７重量％になるよう
に、ジメチルスルホキシドの窒素置換を充分行った後、
８０℃の加温下で溶解し、ＰＶＡ溶液を得た。該溶液を
ポリエチレンテレフタレートフィルム上に流延し、メタ
ノール凝固浴に浸漬してフィルム化した後に、メタノー
ル抽出浴に導入し、ジメチルスルホキシドの脱溶媒化を
行った。次いで、室温で自然乾燥し、１３０℃で６．２
倍に一軸延伸し、更に定長下で窒素ガス雰囲気中１９０
℃で３分間熱固定した。該延伸フィルムをヨウ素０．４
ｇ／リットル（以下、「ｇ／リットル」を「ｇ／ｌ」と
略記する）、ヨウ化カリウム４０ｇ／ｌ、ホウ酸４０ｇ
／ｌを溶解した水溶液中に、３０℃で６分間浸漬した。
続いて、ホウ酸４０ｇ／ｌ、ヨウ化カリウム４０ｇ／
ｌ、塩化亜鉛１０ｇ／ｌを溶解した水溶液中で室温にて
５分間のほう酸処理を行った後、定長下で４０℃の熱風
下で乾燥して、厚さ１８μｍの偏光フィルムを得た。該
偏光フィルム中のヨウ素量をチオ硫酸ナトリウムで滴定
して求めたところ、Ｉ₂ として、０．３重量％であっ
た。得られた偏光フィルムの透過度は４２．５％、偏光
度は９９．６％、２色性比は３８．８であった。

【００２３】実施例２ 実施例１と同様のＰＶＡを用いて、ＰＶＡ濃度が７重量
％になるように、９５℃の加温下で蒸留水に溶解し、Ｐ
ＶＡ水溶液を得た。該水溶液をポリエチレンテレフタレ
ートフィルム上に流延し、室温下で自然乾燥してフィル
ム化した。原反フィルムをヨウ素０．２ｇ／ｌ、ヨウ化
カリウム２０ｇ／ｌ、ホウ酸４０ｇ／ｌを溶解した水溶
液中に、３０℃で３分間浸漬した。続いて、ホウ酸４０
ｇ／ｌを溶かした水溶液中で、５０℃で５．２倍に一軸
延伸し、ヨウ化カリウム４０ｇ／ｌ、ホウ酸４０ｇ／
ｌ、塩化亜鉛１０ｇ／ｌを溶解した水溶液中に４分間の
浸漬処理を行った後、定長下で４０℃の熱風下に乾燥し
て、厚さ１８μｍの偏光フィルムとした。該偏光フィル
ム中のヨウ素量をチオ硫酸ナトリウムで滴定して求めた
ところ、Ｉ₂ として、０．３重量％であった。得られた
偏光フィルムの透過度は４２．５％、偏光度は９８．７
％、２色性比は４０．６であった。

【００２４】実施例３ ９０℃で酢酸ビニルの乳化重合法により、高１，２−グ
リコール結合量のＰＶＡ（重合度１８００、ケン化度９
９．７モル％、１，２−グリコール結合量２．０モル
％）を得た。該ＰＶＡを用いて４０℃で４．６倍に一軸
延伸する以外は実施例２と同様にして、厚さ１６μｍの
偏光フィルムを調整した。得られた偏光フィルムの透過
度は４３．０％、偏光度は９８．４％、２色性比は３
１．３であった。

【００２５】実施例４ 実施例３と同様のＰＶＡ（重合度１８００、ケン化度９
９．７モル％、１，２−グリコール結合量２．０モル
％）を８０部と公知のＰＶＡ（重合度３５００、ケン化
度９９．７モル％、１，２−グリコール結合量１．７モ
ル％）を２０部を混合し、粘度平均重合度２１００、ケ
ン化度９９．７モル％、１，２−グリコール結合量１．
９モル％のＰＶＡを得た。該ＰＶＡを用いて４５℃で
５．０倍に一軸延伸する以外は実施例２と同様にして、
厚さ１６μｍの偏光フィルムを調整した。得られた偏光
フィルムの透過度は４３．０％、偏光度は９９．０％、
２色性比は３５．０であった。

【００２６】比較例１ 重合度３５００、ケン化度９９．７モル％、１，２−グ
リコール結合量１．７０モル％のＰＶＡを使用して５０
℃で４．４倍に延伸する以外は、実施例２と全く同様に
して、厚さ１８μｍの偏光フィルムを調整した。該偏光
フィルムの透過度は４３．０％、偏光度は９７．９％、
２色性比は２９．２であった。

【００２７】比較例２ 重合度１７５０、ケン化度９９．９モル％、１，２−グ
リコール結合量１．７０モル％のＰＶＡを使用して４０
℃で３．８倍に延伸する以外は、実施例２と同様にして
厚さ１８μｍの偏光フィルムを調整した。該偏光フィル
ムの透過度は４３．３％、偏光度は９５．５％、２色性
比は２３．６であった。

【００２８】

【発明の効果】上記実施例で明らかなように、本発明の
ＰＶＡ系重合体から得られた偏光フィルムは延伸温度が
比較的低温にもかかわらず高倍率延伸が可能であり、特
に高重合度化による延伸性低下といった従来からの問題
が解決され、かつ光学性能を向上させることが可能であ
る。偏光フィルムの特徴は２色性比が高い（すなわち高
偏光度かつ高透過度）という顕著な効果を奏する。この
理由は明かでないが、本発明の偏光フィルムは、１，２
−グリコール結合量が従来の偏光フィルムよりも多いＰ
ＶＡ系重合体から成るため非晶部分の割合が高く延伸性
が優れているためと推定される。本発明で得られた偏光
膜は上記特徴を生かして、高性能の要求される液晶ディ
スプレイ、例えば液晶テレビ、ワープロ用ディスプレイ
などに用いられるなど工業的な価値が極めて高いもので
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １，２−グリコール結合量が１．８モル
   ％以上であるポリビニルアルコール系重合体からなる一
   軸延伸フィルムを基材とする偏光フィルム。
2. 【請求項２】 １，２−グリコール結合量が１．８モル
   ％以上であるポリビニルアルコール系重合体を５重量％
   以上含有するポリビニルアルコール系重合体からなる一
   軸延伸フィルムを基材とする偏光フィルム。