JPH06118231A - 光学用フィルム - Google Patents

光学用フィルム

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JPH06118231A
JPH06118231A JP26328192A JP26328192A JPH06118231A JP H06118231 A JPH06118231 A JP H06118231A JP 26328192 A JP26328192 A JP 26328192A JP 26328192 A JP26328192 A JP 26328192A JP H06118231 A JPH06118231 A JP H06118231A
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JP
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film
polymerization
pva
molecular weight
stretching
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JP26328192A
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Masahiro Nagao
昌浩 長尾
Naoki Fujiwara
直樹 藤原
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Kuraray Co Ltd
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Kuraray Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学的な均一性に優れた光学用フィルム、位
相差フィルムならびに偏光フィルムを提供する。 【構成】 粘度平均重合度が1000以上で、重量平均
重合度(Pw)と数平均重合度(Pn)の比Pw/Pn
が5以上であり、GPC測定による分子量分布において
最大の分子量のピーク位置が重合度3500以上である
PVAよりなる光学用フィルム;該光学用フィルムを配
向処理して得られる位相差フィルム;該光学用フィルム
に二色性物質の吸着処理と配向処理をして得られる偏光
フィルム。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は新規な光学用フィルム、
位相フィルム及び偏光フィルムに関する。さらに詳しく
は、光学的な均一性に優れた光学用フィルム、位相差の
均一性に優れた位相差フィルム並びに透過度及び偏光度
の均一性に優れた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
プロ及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厳しくはなか
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;自動車、航空機のインパネ用のディスプ
レイ;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、表示品質の高級化及び耐久性の向上
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、位相差フィルム及びこれらの基
となるベースフィルムである光学用フィルムに関して
も、上記課題を達成するために、高偏光度且つ高透過度
といった光学特性の向上とともに大画面化や表示品質の
高級化に対応すべく、光学特性の均一性の向上が求めら
れている。
【0003】従来、光学用フィルムの製造方法として
は、各種溶媒溶液からのキャスト製膜による方法やロー
ルによる圧延伸による方法があったが、それらの方法に
より得られた光学用フィルムは光学的な均一性が充分で
はなかった。一方、原料のポリビニルアルコール系重合
体(以下、PVAと略記する)に関しては、耐久性及び
光学特性の向上を目的として、高重合度化または高シン
ジオタクティシティー化が進められているが、これらの
PVAは溶液粘度(あるいは溶融粘度)が高く、また製
膜装置の装置上の制約から製膜可能な溶液濃度が低くな
るために、乾燥時間が長くなり、さらに製膜時の配向に
よる光学的不均一性を生じる等の問題が生じていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光学
用フィルムの性能として重要である光学特性の均一性に
優れた光学用フィルム、位相差フィルム及び偏光フィル
ムを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、粘度平均重合度
が1000以上で、重量平均重合度(Pw)と数平均重
合度(Pn)の比Pw/Pnが5以上であり、かつゲル
パーミエーションクロマトグラフィー(以下GPCと略
記する)測定による分子量分布において最大の分子量の
ピーク位置が重合度3500以上であるPVAよりなる
光学用フィルムを見出し、本発明を完成するに至った。
【0006】以下本発明を詳細に説明する。本発明の光
学用フィルムに用いられるPVAの粘度平均重合度は1
000以上であることが必要であり、1300以上が好
ましく、1700以上がより好ましい。粘度平均重合度
が1000未満の場合には、耐熱性(高温下での光学特
性の変化)及び耐湿熱性(高温、高湿下での光学特性の
変化)などの耐久性、強度並びにタフネスが低下した
り、さらに偏光フィルムや位相差フィルムの製造工程に
おける加工特性(特に延伸特性)が低下し、高透過度及
び高偏光度の偏光フィルムが得られない。粘度平均重合
度の上限については特に制限はないが、30000以下
が好ましく、20000以下がより好ましい。粘度平均
重合度が30000より大きい場合には、フィルムを製
膜する製造工程において作業性に幾分問題が生じる。し
たがって、粘度平均重合度は1000〜30000が好
ましく、1300〜20000がより好ましい。ここで
粘度平均重合度とは、JIS−K6726に準じて測定
した値をいう。
【0007】本発明のPVAは、分子量分布の指標であ
る重量平均重合度(Pw)と数平均重合度(Pn)の比
Pw/Pnは5以上であることが必要である。Pw/P
nが5未満の場合には、本発明のフィルムに含有される
高分子量側の寄与が小さくなり、フィルムの耐久性(耐
熱性、耐湿熱性)、強度及びタフネスが低下し、さらに
偏光フィルムの製造工程における加工特性(特に延伸特
性)が低下し、高透過度及び高偏光度の偏光フィルムを
得ることができず、また低分子量側の寄与が小さくな
り、光学的均一性に優れた光学用フィルムが得られな
い。本発明におけるPw/PnはGPC測定により求め
ることができる。
【0008】本発明のPVAは、GPC測定による分子
量分布において最大の分子量のピーク位置が重合度35
00以上であることが必要である。本発明に使用される
PVAの分子量分布をGPCで測定する方法としては、
PVAの水溶液について水系のカラムを用いて測定する
方法及び本発明に使用されるPVAを無水酢酸を用いて
ピリジン中で再酸化して得られたポリ酢酸ビニルをテト
ラヒドロフラン等の有機溶媒溶液について有機溶媒系の
カラムを用いて測定する方法が挙げられる。本発明にお
けるGPC測定の好ましい測定条件としては、理論段数
6000の有機溶媒系のカラムを用いて、カラム温度4
0℃、ポリ酢酸ビニル0.25重量%のテトラヒドロフ
ラン溶液を500マイクロリットル注入し、テトラヒド
ロフラン流量1ミリリットル/分の測定条件が挙げられ
る。これらの測定条件により得られた分子量分布におい
て最大の分子量のピーク位置が3500以上であること
が必要であり、4000以上が好ましい。分子量分布に
おいて最大の分子量のピークとは、単純に独立した数峰
のピークが得られた場合には最大の分子量のピーク位置
をいうが、実際には機器自体が有する装置関数の広がり
や隣接したピークの広がり等により、いくつかの単一ピ
ーク波形が重畳した形で得られることが多い。このよう
な場合には、各ピークを分離してそのピーク位置、高
さ、面積などの正確な値を抽出することが必要となる
が、このピークの分離処理法としては、Gauss−N
ewton法(GN法)、Davidon−Flech
er−Powell法(DFP法)、Simplex
法、Damped−Least−Squares法(D
LS法)などのコンピュータを用いた多くの方法が知ら
れており、さらにこれらの改良法も数多く提案されてお
り、いずれの方法も使用できる。尚、本発明においてG
PC測定による分子量分布において最大のピーク位置の
重合度とは標準ポリスチレン換算の値をいう。さらに、
この分離処理して得られた最大の分子量のピークの面積
から計算された最大の分子量に相当するPVAの含有量
は特に制限はないが、全PVAに対して5重量%以上が
好ましい。すなわち、本発明のフィルムに用いられるP
VAは重合度3500以上の高分子量PVAの部分を含
むことが必要であり、このPVA部分がフィルムの強
度、タフネス、耐久性並びに偏光フィルムの高透過度及
び高偏光度に寄与しており、さらに低重合度のPVAが
光学的に均一な光学用フィルム、位相差フィルム及び偏
光フィルムを得ることに寄与しているものと考えられ
る。
【0009】本発明に使用するPVAのケン化度は特に
制限はないが、位相差フィルム並びに偏光フィルムの耐
久性及び二色性物質の吸着性の観点から、80〜100
モル%が好ましく、95〜100モル%がより好まし
く、98〜100モル%がさらにより好ましい。本発明
に用いられるPVAはポリビニルエステルの加水分解あ
るいはアルコリシスにより得られる。ポリビニルエステ
ルとしてはビニルエステルの単独重合体、2種以上のビ
ニルエステルの共重合体及びビニルエステルと他のエチ
レン性不飽和単量体との共重合体が含まれる。ここで、
ビニルエステルとしては、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プ
ロピオン酸ビニル、バーサティック酸ビニル、ピバリン
酸ビニル等が使用できるが、その中でも工業的に安価な
酢酸ビニルが一般的に用いられる。本発明で使用するP
VAは他の単量体と共重合を行ってもよく、また連鎖移
動剤を使用してポリマー末端を修飾したものも使用でき
る。ビニルエステルと共重合可能なエチレン性不飽和単
量体としては、ビニルエステルと共重合可能なものであ
れば特に制限はなく、α−オレフィン,ハロゲン含有単
量体,カルボン酸含有単量体,(メタ)アクリル酸エス
テル,ビニルエーテル,スルホン酸基含有単量体,アミ
ド基含有単量体,アミノ基含有単量体,第4級アンモニ
ウム塩基含有単量体,シリル基含有単量体,水酸基含有
単量体,アセチル基含有単量体等が挙げられる。
【0010】本発明に使用されるPVAの製造方法は特
に制限はなく、いずれの方法で製造してもよい。例え
ば、予め重合度の異なるPVAを製造しておき、これを
ブレンドする方法;予め重合度が異なるように別々に重
合したポリビニルエステルをブレンドした後にケン化す
る方法;複数の重合槽を用いてポリビニルエステルを連
続的重合中に重合が進んだ方の重合槽中のポリビニルエ
ステル溶液を前の重合槽にフィードバックし、得られた
ポリビニルエステルをケン化する方法;低分子量部分を
有するPVAを乳化安定剤として使用して、酢酸ビニル
を低温エマルジョン重合した後、ケン化する方法などが
挙げられる。重合度3500以上の高分子量部分のPV
Aは、従来より知られているメタノール溶液からの60
℃前後での酢酸ビニルの重合では製造が困難であり、高
濃度のモノマーで、低速度で重合し、低重合率で停止す
る方法;重合度が8000以上のPVAの製造の場合に
は、室温領域から氷点下数十度の温度で、塊状またはエ
マルジョン重合する方法によって製造される。
【0011】本発明の光学用フィルムの製造方法は特に
制限はないが、例えば以下の方法で製造される。本発明
の光学用フィルムの製造方法としては、PVA溶液また
はPVAの溶融状態からフィルムを形成する方法が挙げ
られるが、一般的にはPVA溶液を調整した後、フィル
ムを形成する方法が用いられる。PVA溶液の調整に使
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,N−メチルピロ
リドン,エチレングリコール,プロピレングリコール,
グリセリン,エチレンジアミン,ジエチレントリアミン
及び水等が単独もしくは組み合わせて使用される。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
独もしくは前記有機溶媒と組み合わせて使用できる。こ
の中でも水単独;ジメチルスルホキシドやジメチルホル
ムアミドと水の混合溶媒;グリセリンが好適に使用され
る。さらに好ましくは、有機溶媒単独または水と有機溶
媒の混合溶媒が、耐湿熱性、耐熱性及び耐水性の点から
好ましい。製膜時のPVA溶液の濃度は、使用されるP
VAの重合度および製膜方法によって異なるが、通常1
〜50重量%、好ましくは1.5〜30重量%である。
PVA溶液は、通常室温から150℃の温度において調
整される。この場合、使用される溶媒にもよるが、PV
Aの分解による重合度の低下を抑えるために、調整温度
は上記の範囲内で、低めの温度を採用することが好まし
い。
【0012】次に、フィルムの製膜方法としては、PV
A溶液からのキヤスト製膜;空気中や窒素等の不活性気
体中への押し出しによる乾式製膜法;溶融成形法が挙げ
られる。また、PVA溶液の貧溶媒中への押し出しによ
る湿式製膜を行うこともできる。また、PVA溶液を一
旦空気中や窒素等の不活性気体中へ押し出し、液膜を形
成した後に凝固浴中に導入してフィルムを形成する乾湿
式製膜法も可能である。更にはこれらの製膜法を組み合
わせ且つ生成する液膜を冷却ゲル化した後、フィルムを
形成するゲル製膜法も可能である。このゲル製膜法をさ
らに詳しく説明すると、気体雰囲気中にてPVA溶液の
液膜を形成し、次いで、この液膜をデカリン,パラフィ
ン,トリクロロエチレン,四塩化炭素,メタノール等の
冷却媒体により冷却しゲル化させた後、脱溶剤中に導入
して脱溶媒し、フィルムを形成することもできる。更
に、該液膜を冷凍室等の冷却空間に導入し、冷却凝固し
ゲル化させた後に、脱溶媒してフィルムを形成すること
も可能であり、また気体雰囲気中を介せず上記冷却媒体
中に直接液膜を投入し冷却ゲル化した後に、脱溶媒しフ
ィルムを形成することも可能である。凝固剤としては、
PVA溶液の溶剤に対して相溶性を有し、PVAに対し
て貧溶媒のもの、例えばメタノール,エタノール,プロ
パノール等のアルコール類,アセトン,ベンゼン,トル
エン,またはこれらとPVA溶液の溶剤との混合溶液並
びに無機塩類水溶液が用いられる。PVA溶液の液膜
は、PVA溶液の溶剤によっても異なるが、通常−30
〜120℃で調整される。
【0013】本発明の位相差フィルムは、上記の光学用
フィルムを配向処理することにより得られる。光学用フ
ィルム(以下、原反フィルムと略記することがある)か
ら位相差フィルムを得る方法については特に制限はない
が、例えば以下のような方法で製造される。
【0014】位相差フィルムは原反フィルムを配向処理
して得られるが、この配向処理は主に延伸操作によって
行われる。延伸方法としては湿式延伸法、乾熱延伸法あ
るいは湿熱延伸法があり、延伸操作としてはテンター延
伸,ロール延伸,圧延伸,一軸延伸,二軸延伸及びこれ
らを組み合わせた延伸法が可能である。延伸倍率は目的
とする位相差フィルムの厚みと位相差によって制御され
ることが好ましいが、一軸延伸の場合は実用上は1.1
〜3.0倍が好ましく、二軸延伸の場合は面積延伸倍率
が2.0倍以上、好ましくは8.0倍以上、更には1
5.0倍以上がより好ましく、かつ縦横の延伸軸方向の
延伸倍率の比が1.1倍以上あることが必要であり、
1.1〜10.0が好ましく、1.5〜8.0がより好
ましい。また延伸速度は、フィルムの元の長さを基準と
して、10〜5000%/分が好ましい。延伸時の温度
は原反フィルムの諸物性、延伸法及び他の延伸条件によ
って異なるが、通常10〜250℃である。また乾熱延
伸は不活性気体中で操作をするのが好ましい。
【0015】延伸が実施されたフィルムは定長下または
収縮下、空気中または窒素等の不活性気体中で乾燥及び
熱処理が施される。耐水性、耐熱性及び耐湿熱性の目的
からは、延伸したフィルムを160〜250℃の空気中
または不活性気体中で熱処理を実施することが好まし
い。延伸後のフィルムの厚さについては特に制限はない
が、3〜100μmが好ましく、5〜50μmが特に好
ましい。また延伸時あるいは延伸後に、フィルムをPV
Aに対する架橋剤、例えばホウ酸、ホウ砂、イソシアネ
ート類等の水溶液に浸漬することにより、あるいは延伸
後のフィルムをホルマル化、アセタール化等の耐水処理
を施すことにより、耐水性及び耐久性を付与することも
できる。このようにして得られた本発明の位相差フィル
ムは、単独で用いることもできるし、その両面あるいは
片面に光学的に透明な保護フィルム;光学的に透明であ
り且つかつ機械的強度を有する保護フィルム;偏光フィ
ルムを貼合わせて使用することもできる。保護フィルム
としては通常セルローストリアセテート系フィルム、ポ
リアクリレート系フィルム、ポリエステル系フィルム、
ポリカーボネート系フィルム等が使用される。また、複
数の位相差フィルムを貼合わせて使用することも可能で
ある。
【0016】本発明の偏光フィルムは、上記の光学用フ
ィルムに二色性物質の吸着処理と配向処理をすることに
より得られる。光学用フィルムから偏光フィルムを得る
方法については特に制限はないが、例えば以下のような
方法で製造される。偏光フィルムは染色操作等の二色性
物質の原反フィルムへの吸着と延伸操作等による配向処
理を行うことによって得られる。これらの操作はいずれ
の操作から先に行ってもよいし、また同時に行ってもよ
い。染色操作は、通常二色性物質を含有する液体に原反
フィルムを浸漬させることによって行われるが、その操
作条件及び操作方法などには特に制限はなく、例えば二
色性物質としてヨウ素化合物を用いる場合には、ヨウ素
−ヨウ化カリウム水溶液が用いられ、有機二色染料を用
いる場合には、染料水溶液が用いられる。またこれらの
溶液中にホウ酸、ホウ砂等のホウ素化合物やリン酸等の
化合物などのPVAに対する架橋剤が含まれていてもよ
い。また、原反フィルムの製造時にPVA溶液に二色性
物質を分散させて製膜する方法(いわゆる原液染色法)
により、染色を行ってもよい。
【0017】延伸操作は、湿式延伸法、乾式延伸法及び
両者を組み合わせた延伸法で行われ、一方向に3倍以上
延伸することが好ましい。また延伸速度は、原反フィル
ムの基の長さを基準として、10〜1000%/分が好
ましい。延伸時の温度は原反フィルムの諸物性、延伸法
及び他の延伸条件によって異なるが、通常10℃〜26
0℃である。また乾熱延伸は不活性気体中で操作するの
が好ましい。延伸後のフィルムの厚さについては特に制
限はないが、3〜100μmが好ましく、5〜50μm
が特に好ましい。また延伸時あるいは延伸後に、フィル
ムをPVAに対する架橋剤、例えばホウ酸、ホウ砂、イ
ソシアネート類等の水溶液に浸漬することにより、ある
いは延伸後のフィルムをホルマル化、アセタール化等の
耐水処理を施すことにより、耐水性及び耐久性を付与す
ることもできる。
【0018】二色性染料の吸着処理と配向処理が施され
たフィルムは、定長下でホウ素化合物やリン化合物によ
る架橋処理がされたり、空気中または不活性気体中で乾
燥及び熱処理が施される。このようにして得られた本発
明の偏光フィルムは、前述した位相差フィルムと同様に
単独で用いることもできるし、その両面あるいは片面に
光学的に透明な保護フィルム;光学的に透明であり且つ
かつ機械的強度を有する保護フィルムを貼合わせて使用
することもできる。保護フィルムとしては通常セルロー
ストリアセテート系フィルム、ポリアクリレート系フィ
ルム、ポリエステル系フィルム、ポリカーボネート系フ
ィルム等が使用させる。また、位相差フィルム、カラー
フィルム等を貼合わせて使用することも可能である。
【0019】
【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではな
い。なお、以下で「部」及び「%」は特に断りのない限
り、「重量部」及び「重量%」をそれぞれ意味する。位
相差は偏光顕微鏡とコンペンセイターを用いて測定した
値であり、未延伸のフィルムはセナルモン型コンペンセ
イターを使用し、延伸後のフィルムはベレック型コンペ
ンセイターを使用して測定した。透過度及び偏光度の測
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値である。光学特性の均一性の比較
は、得られたフィルムを所定の幅の間で幅方向に1cm
毎に位相差あるいは透過度及び偏光度を測定し、その標
準偏差で比較した。
【0020】実施例1 粘度平均重合度2450、Pw/Pn=14.9、最大
の分子量のピーク位置が8100であるPVAの13%
水溶液を70℃のドラム上にキャストし、そのまま1時
間乾燥して幅60cmの原反フィルムを得た。長さ25
cm,幅25cmの原反フィルムを30℃、4重量%の
ホウ酸水溶液中で2倍に一軸延伸した後、定長下で50
℃で乾燥し、さらに120℃で10分間熱処理を行っ
た。得られた位相差フィルムの幅は17.5cmであっ
た。原反フィルム及び位相差フィルムの幅方向への位相
差の均一性を表1に示す。
【0021】比較例1 粘度平均重合度2450、Pw/Pn=2.4のPVA
を用いて、実施例1と同様な方法で幅60cmの原反フ
ィルムを得た。長さ25cm,幅25cmの原反フィル
ムを30℃、4重量%のホウ酸水溶液中で2倍に一軸延
伸した後、定長下で50℃で乾燥し、さらに120℃で
10分間熱処理を行った。得られた位相差フィルムは幅
19cmであった。原反フィルム及び位相差フィルムの
幅方向への位相差の均一性を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】実施例2 実施例1と同様にして得られた原反フィルムを用いて、
以下の方法で偏光フィルムを得た。先ず、長さ25c
m,幅25cmの原反フィルムを30℃の蒸留水で膨潤
し、0.025重量%のヨウ素と0.1重量%のヨウ化
カリウムを含有する30℃の水溶液に浸漬した後、4重
量%のホウ酸を含有する40℃の水溶液中で5倍に延伸
した。延伸したフィルムを定長下で50℃の雰囲気下で
10分間乾燥し、幅12.4cmの偏光フィルムを得
た。偏光フィルムの幅方向への透過度及び偏光度の均一
性を表2に示す。
【0024】比較例2 比較例1と同様にして得られた原反フィルムを用いて、
実施例2と同様な方法で幅13.2cmの偏光フィルム
を得た。偏光フィルムの幅方向への透過度及び偏光度の
均一性を表2に示す。
【0025】
【表2】
【0026】
【発明の効果】上記の実施例で明らかなように、本発明
の光学用フィルム、位相差フィルム及び偏光フィルム
は、光学特性の均一性に優れたものである。これは粘度
平均重合度が1000以上で、重量平均重合度(Pw)
と数平均重合度(Pn)の比Pw/Pnが5以上であ
り、かつGPC測定による分子量分布において最大の分
子量のピーク位置が重合度3500以上であるPVAを
使用することによりはじめて達成されたものである。本
発明で得られた光学用フィルム,位相差フィルム及び偏
光フィルムは、上記特徴を生かして、高性能液晶ディス
プレイ、例えば液晶テレビ,液晶プロジェクター,ワー
プロ用ディスプレイ,パソコン用ディスプレイ,OA機
器端末ディスプレイ,航空機や自動車のインパネ用ディ
スプレイとか、その他フィルター,サングラス,窓ガラ
ス,各種ライトの防眩用,各種センサー等に用いられ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/038 // B29K 29:00 C08L 29:04 6904−4J

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粘度平均重合度が1000以上で、重量
    平均重合度(Pw)と数平均重合度(Pn)の比Pw/
    Pnが5以上であり、かつゲルパーミエーションクロマ
    トグラフィー測定による分子量分布において最大の分子
    量のピーク位置が重合度3500以上であるポリビニル
    アルコール系重合体よりなる光学用フィルム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の光学用フィルムを配向処
    理して得られた位相差フィルム。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の光学用フィルムに二色性
    物質の吸着処理と配向処理をして得られた偏光フィル
    ム。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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