JPH10319236A - 偏光フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 重合度２０００以上のポリビニルアルコ
ールを材料に用いて得られたポリビニレン構造を有する
ポリビニルアルコール誘導体からなり、２色性比が２０
以上である偏光フィルム。 【効果】 本発明の偏光フィルムは、可視光線スペクト
ルの範囲における偏光性能に優れており、高温高湿下に
長期間放置した場合の耐久性に優れている。本発明の偏
光フィルムは、ＬＣＤナビゲーションシステムあるいは
ＬＣＤテレビなどの温度や湿度変化が大きい車載ＬＣＤ
用の偏光板用として有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリビニレン構造を
有するポリビニルアルコール誘導体からなる偏光フィル
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】光の透過および遮蔽機能を有する偏光板
は、光のスイッチング機能を有する液晶とともに、液晶
ディスプレイ（ＬＣＤ）の基本的な構成要素である。Ｌ
ＣＤの適用分野としては、初期の頃の電卓およびウォッ
チ等の小型機器などのほかに、ラップトップパソコン、
ワープロ、液晶カラープロジェクター、車載用ナビゲー
ションシステム、液晶テレビおよび屋内外の計測機器な
どがある。ＬＣＤは、低温〜高温、低湿度〜高湿度の幅
広い条件で使用されている。したがって、耐湿熱性等の
耐久性および偏光性能に優れた偏光板が求められてい
る。

【０００３】偏光板は、ポリビニルアルコール（以下、
ＰＶＡと略記する。）フィルムを用いて得られた偏光フ
ィルムの両面を三酢酸セルロースなどの支持板を貼り合
わせた構成をしている。偏光フィルムとしては、ＰＶＡ
フィルムをヨウ素などで染色したヨウ素系偏光フィル
ム、ＰＶＡフィルムを二色性染料などにより染色した染
料系偏光フィルム、ＰＶＡフィルムを脱水反応させて得
られたポリビニレン構造を有するＰＶＡ誘導体からなる
偏光フィルムが知られている（米国特許２，１７３，３
０４号）。

【０００４】ヨウ素系偏光フィルムや染料系偏光フィル
ムは、偏光性能は高いが、耐久性が低いという問題があ
った。また、ポリビニレン構造を有するポリビニルアル
コール誘導体からなる偏光フィルムは、耐久性は優れて
いるが、偏光性能が低いという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐久
性および偏光性能に優れた偏光フィルムを提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に鋭意検討した結果、重合度２０００以上のポリビニル
アルコールを材料に用いて得られたポリビニレン構造を
有するポリビニルアルコール誘導体からなり、２色性比
が２０以上である偏光フィルムを見出し、本発明を完成
させるに至った。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳しく説明
する。本発明の偏光フィルムの材料に用いられるＰＶＡ
の重合度は、２０００以上であり、２８００以上が好ま
しく、３０００以上がより好ましく、３５００以上が特
に好ましい。重合度の増加により、耐久性と偏光性能が
向上する。重合度の上限としては、製膜性の点から、３
００００が好ましい。ＰＶＡの重合度はＪＩＳ−Ｋ−６
７２６に準じて測定される。

【０００８】ＰＶＡのケン化度は、偏光性能および耐久
性の点から、９０モル％以上が好ましく、９８モル％以
上がより好ましく、９９モル％以上がより好ましく、９
９．５モル％以上が特に好ましい。

【０００９】偏光フィルムの２色比は、２０以上であ
り、２５以上が好ましく、３０以上が特に好ましい。２
色比を向上させる方法としては、低酸素雰囲気下で、脱
水促進剤を含有させた高重合度のＰＶＡフィルムを高い
延伸倍率で乾熱延伸する方法が好ましい。

【００１０】偏光フィルムの可視光線吸収スペクトル
（波長：３８０〜７８０ｎｍ）の範囲における最大吸収
波長は、５００ｎｍ以上が好ましく、５２０ｎｍ以上が
より好ましく、５４０ｎｍ以上が特に好ましい。最大吸
収波長の上限は、６５０ｎｍが好ましく、６２０ｎｍが
より好ましい。材料に使用するＰＶＡの重合度が大きく
なるほど、最大吸収波長は高波長側に移動する傾向があ
る。最大吸収波長が上記の範囲である場合には、ポリビ
ニレン構造を形成する共役二重結合のビニレン単位の数
が１５〜３０個程度と考えられる。

【００１１】ＰＶＡの製造方法としては、酢酸ビニル等
のビニルエステル系モノマーを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をアルカリ触媒または酸
触媒を用いてケン化する方法が挙げられる。

【００１２】ビニルエステル系モノマーの重合方法とし
ては、バルク重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等が
挙げられる。重合度が４０００以上のＰＶＡを得るため
には、バルク重合や乳化重合が好ましい。重合触媒とし
ては、アゾ系触媒、過酸化物系触媒、レドックス系触媒
等が挙げられる。

【００１３】ビニルエステルモノマーとしては、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、トリ
フルオロ酢酸ビニルおよびバーサティック酸ビニルなど
が挙げられる。これらの中でも、酢酸ビニルが好まし
い。

【００１４】ビニルエステルモノマーには、共重合可能
なコモノマーを共重合してもよい。コモノマーとして
は、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；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挙げら
れる。

【００１５】ＰＶＡのその他の製造方法としては、ｔ−
ブチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、トリ
メチルシリルビニルエーテルなどのポリビニルエーテル
系重合体を加水分解する方法でもよい。

【００１６】本発明の偏光フィルムの製造には、重合度
２０００以上のＰＶＡを製膜して得られたＰＶＡフィル
ムを材料に用いる。ＰＶＡフィルムの製膜方法として
は、樹脂フィルム、乾燥ドラムあるいは乾燥ベルトの上
にＰＶＡ溶液を流延するキャスト法あるいはダイキャス
ト法が挙げられる。ＰＶＡの溶剤としては、水、有機溶
剤あるいは水と有機溶剤の混合液が挙げられる。有機溶
剤としては、ジメチルスルホキシド、フェノール、メタ
ノール、エタノールなどが挙げられる。ＰＶＡ溶液に
は、必要に応じて、可塑剤、界面活性剤、二色性染料、
無機塩類等を添加することができる。ＰＶＡフィルム
は、必要に応じて熱処理をしてもよい。ＰＶＡフィルム
の厚みは、５〜５００μｍが好ましく、３０〜２００μ
ｍがより好ましい。

【００１７】偏光フィルムの製造工程としては、ＰＶＡ
フィルムの予備膨潤処理、ポリビニレン構造を生成させ
る脱水処理、一軸延伸処理（一軸延伸中に、脱水処理が
同時に行われる場合が多い。）、ホウ素化合物などによ
る固定処理、乾燥処理などがある。さらに必要に応じて
熱処理をしてもよい。各々の処理工程の順序や回数には
制限はない。

【００１８】ＰＶＡフィルムにポリビニレン構造を形成
させる脱水処理としては、脱水促進剤を含有させたＰＶ
Ａフィルムを延伸する方法や延伸したＰＶＡフィルムに
脱水促進剤を含有させて加熱する方法が挙げられる。Ｐ
ＶＡフィルムに脱水促進剤を含有させる方法としては、
脱水促進剤を含有する水溶液にＰＶＡフィルムを浸漬す
る方法、気体状の脱水促進剤の雰囲気下にＰＶＡフィル
ムを置く方法、脱水促進剤を含有するＰＶＡ溶液を用い
て製膜する方法が挙げられる。脱水促進剤としては、塩
酸、硫酸などのプロトン酸、塩化第二錫、臭化第二錫な
どのハロゲン化第二錫が挙げられる。脱水促進剤の添加
量は、ＰＶＡに対して０．００１〜１０重量％が好まし
い。脱水促進剤の量が上記の範囲より少ないと偏光性能
が発現しにくい。一方、脱水促進剤の量が上記の範囲よ
り多いと効率的な脱水が難しくなる。脱水促進剤の添加
時期としては、フィルム製膜時、一軸延伸の前、脱水処
理の前が挙げられる。なお、脱水促進剤はＰＶＡフィル
ムの製膜原液に添加する場合には、製膜時の乾燥温度が
高すぎるとＰＶＡが熱酸化される恐れがあるので注意を
要する。

【００１９】一軸延伸の方法としては、乾熱延伸、湿式
延伸、温水中での延伸、吸水させた状態での空気中での
延伸が挙げられる。乾熱延伸時の延伸温度としては１０
０℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１
４０℃以上が特に好ましい。延伸温度の上限としては２
５０℃が好ましく、２３０℃が好ましく、２２０℃がよ
り好ましい。なお、延伸温度は、延伸中の延伸状態に応
じて変化させてもよい。また、乾熱延伸は、ＰＶＡの酸
化による着色が生じる恐れがあるため、窒素雰囲気下や
真空中などの低酸素雰囲気下で行うことが好ましい。乾
熱延伸中に、ＰＶＡフィルムは偏光性能を有する着色フ
ィルムに変化する。湿式延伸時の延伸温度は２０℃以上
が好ましく、４０℃以上がより好ましく、５０℃以上が
特に好ましい。延伸温度の上限としては９０℃が好まし
く、８０℃がより好ましい。なお、湿式延伸のみでは、
ポリビニレン構造が生成しにくいため、別途、加熱処理
が必要となる。延伸温度が低い場合には、高い倍率での
延伸が難しくなり、偏光性能が向上しにくい。一方、延
伸温度が高い場合には、延伸中にフィルムの切断が生じ
やすい。なお、延伸を二回以上に分けて行う場合には、
それぞれ延伸の方法を変更してもよい。延伸倍率として
は、４倍以上が好ましく、５倍以上がより好ましい。延
伸倍率が大きくなるにつれて、最大吸収波長が高波長側
に移動し、光学特性が向上する。延伸倍率の上限は、均
一な延伸性の点から、１０倍が好ましく、９倍がより好
ましい。

【００２０】延伸による脱水処理（ポリビニレン構造の
生成）が不十分な場合には、さらに脱水促進剤を添加し
た後、フィルムを加熱することにより脱水処理を行う。
脱水処理の温度としては、９０〜１８０℃が好ましく、
１３０〜１７０℃がより好ましい。ＰＶＡからの脱水量
としては、ＰＶＡフィルムの厚さが３０〜１００μｍの
場合には、ＰＶＡフィルムに対して１〜５重量％が好ま
しい。ＰＶＡからの脱水量が少ないと可視光線の吸収量
が低下し、十分な偏光性能が発現しない。一方、脱水量
が多すぎると可視光線の吸収量が過度となり、適度に透
明な偏光フィルムが得られにくく、分子間の架橋反応が
生じて共役二重結合の数が減少したり、フィルムが脆化
する。

【００２１】偏光フィルム中に脱水促進剤が残存する場
合には、高い温度に放置した場合に偏光性能が変化する
恐れがあるため、水、弱アルカリ水溶液、含水メタノー
ル、食塩水などの無機物水溶液に浸漬して脱水促進剤を
除去した方がよい。

【００２２】ＰＶＡ中にポリビニレン構造を形成させた
後、通常１〜６重量％のホウ素化合物（例：ホウ酸）を
含有する固定処理浴に浸漬するのが好ましい。この固定
処理は要求される耐水性のレベルに応じて行えばよい。
固定処理浴の温度は２０〜７０℃が好ましい。固定処理
浴から取り出した後の乾燥温度は、３０〜８０℃が好適
である。フィルムを乾燥した後、さらに５０〜１５０℃
で熱処理をしてもよい。

【００２３】本発明の偏光フィルムの厚さは、５〜２０
０μｍが好ましく、１０〜１００μｍがより好ましい。
本発明の偏光フィルムは、更に十分な耐水性を得るため
には、その両面あるいは片面に、透明でかつ機械的強度
を有する保護フィルムを貼り合わせて偏光板としてもよ
い。保護フィルムとしては、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。

【００２４】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明は実施例により何ら制限されない。なお、
実施例中の「％」および「部」は特に断りのない限り、
それぞれ「重量％」および「重量部」を意味する。偏光
フィルム中のポリビニレン構造は、紫外可視分光スペク
トルを用いて可視光線吸収スペクトル（波長：３８０〜
７８０ｎｍ）の範囲における最大吸収波長を測定するこ
とにより確認した。偏光フィルムの透過度、偏光度およ
び二色性比は、日本電子機械工業会規格（ＥＩＡＪ）Ｌ
Ｄ−２０１−１９８３に準拠し、分光光度計を用いてＣ
光源，２度視野にて測定して計算した。なお、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、以下の実施例では、保護フィルムのない偏光フ
ィルム単独の状態で測定した。

【００２５】実施例１ 厚さ１００μｍのＰＶＡ（重合度４０００、ケン化度９
９．９モル％）フィルムを２０℃の硫酸水溶液（０．０
１規定）中に１０分間浸漬した。２０℃で３０分間乾燥
した。１９０℃の窒素中で一軸方向に６．８倍に延伸し
た。次に、４％のホウ酸水溶液中に１０分間浸漬し、塩
酸の除去と固定処理を同時に行った。最後に、４０℃の
温風で乾燥することにより、厚さ２０μｍのポリビニレ
ン構造を有する偏光フィルムが得られた。偏光フィルム
の評価結果を表１に示す。

【００２６】実施例２ 厚さ７５μｍのＰＶＡ（重合度９０００、ケン化度９
９．９モル％）フィルムを２０℃の硫酸水溶液（０．０
１規定）中に１０分間浸漬した。２０℃で３０分間乾燥
した。２２０℃の窒素中で一軸方向に６．５倍に延伸し
た。次に、蒸留水で洗浄した。最後に、４０℃の温風で
乾燥することにより、厚さ１８μｍのポリビニレン構造
を有する偏光フィルムが得られた。偏光フィルムの評価
結果を表１に示す。

【００２７】実施例３ 厚さ７５μｍのＰＶＡ（重合度２６００、ケン化度９
９．７モル％）フィルムを２０℃の硫酸水溶液（０．１
規定）中に１０分間浸漬した。２０℃で３０分間乾燥し
た。１６０℃の窒素中で一軸方向に５．２倍に延伸し
た。次に、蒸留水で洗浄した。最後に、４０℃の温風で
乾燥することにより、厚さ２４μｍのポリビニレン構造
を有する偏光フィルムが得られた。偏光フィルムの評価
結果を表１に示す。

【００２８】比較例１ 厚さ１００μｍのＰＶＡ（重合度１７００、ケン化度９
９．９モル％）フィルムを２０℃の硫酸水溶液（０．５
規定）中に１０分間浸漬した。２０℃で３０分間乾燥し
た。１３０℃の空気中で一軸方向に４．３倍に延伸し
た。次に、蒸留水で洗浄した。最後に、４０℃の温風で
乾燥することにより、厚さ５１μｍのポリビニレン構造
を有する偏光フィルムが得られた。偏光フィルムの評価
結果を表１に示す。

【００２９】比較例２ 厚さ７５μｍのＰＶＡ（重合度４０００、ケン化度９
９．７モル％）フィルムを３０℃の染色水溶液（ヨウ素
０．２ｇ／ｌ、ヨウ化カリウム２０ｇ／ｌ、ホウ酸４０
ｇ／ｌ）中に３分間浸漬した。続いて、５０℃のホウ酸
水溶液（４０ｇ／ｌ）中で一軸方向に４倍に延伸し、３
０℃の処理水溶液（ヨウ化カリウム２０ｇ／ｌ、ホウ酸
４０ｇ／ｌ、塩化亜鉛１０ｇ／ｌ）中に４分間浸漬し
た。最後に、４０℃の温風で乾燥することにより、厚さ
１６μｍの（ポリビニレン構造を有していない）ヨウ素
系偏光フィルムが得られた。偏光フィルムの評価結果を
表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【発明の効果】本発明の偏光フィルムは、可視光線スペ
クトルの範囲における偏光性能に優れており、高温高湿
下に長期間放置した場合の耐久性に優れている。本発明
の偏光フィルムは、ＬＣＤナビゲーションシステムある
いはＬＣＤテレビなどの温度や湿度変化が大きい車載Ｌ
ＣＤ用の偏光板用として有効である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重合度２０００以上のポリビニルアルコ
   ールを材料に用いて得られたポリビニレン構造を有する
   ポリビニルアルコール誘導体からなり、２色性比が２０
   以上である偏光フィルム。
2. 【請求項２】 可視光線吸収スペクトルの範囲における
   最大吸収波長が５００ｎｍ以上である請求項１記載の偏
   光フィルム。
3. 【請求項３】 ポリビニルアルコールがケン化度９０モ
   ル％以上である請求項１または２記載の偏光フィルム。