JP2004020630A - 光学用ポリビニルアルコールフィルムおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】色斑が少なく、高品質な液晶ディスプレイ用の偏光フィルムの製造原料として有用なポリビニルアルコールフィルムを提供する。
【解決手段】フィルムの幅方向における水分率の最大値と最小値の差が１％以下であることを特徴とする光学用ポリビニルアルコールフィルム。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学用ポリビニルアルコールフィルムおよびその製造法に関する。
【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、液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）の基本的な構成要素である。このＬＣＤの適用分野も、開発初期の頃の電卓および腕時計などの小型機器から、近年では、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、パーソナルホンおよび屋内外の計測機器などの広範囲に広がり、従来品以上に色斑が少なくて大面積の偏光板が求められるようになってきている。
【０００３】
偏光板は、一般にポリビニルアルコールフィルム（以下、ポリビニルアルコールを「ＰＶＡ」、ポリビニルアルコールフィルムを「ＰＶＡフィルム」と略記することがある）を一軸延伸して染色するか、または染色して一軸延伸した後、ホウ素化合物で固定処理を行うことにより（染色と固定処理が同時の場合もある）得られた偏光フィルムに、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）フィルムや酢酸・酪酸セルロース（ＣＡＢ）フィルムなどの保護膜を貼り合わせた構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
外観的には均一に見えるＰＶＡフィルムであっても、これを一軸延伸することにより得られる偏光フィルムには判別が困難な色斑やスジ状の欠点が内在していることがある。この色斑は保護膜などを積層した最終製品（偏光板）でないと確認しにくい。この最終製品の段階で色斑が発現すると、品質的には全く問題のない保護膜などの副資材も偏光板と共に不良品として廃棄されるので、大きな損失となる。従来色斑を減少させる方法として、特開平６−１３８３１９号公報などで提案されているように、ＰＶＡフィルムの厚み斑や複屈折斑を減少させる検討がなされてきた。ＰＶＡフィルムの厚み斑や複屈折斑を減少させるという方法により、偏光板の色斑をある程度減少させることができ、当時の要求レベルを満足させることは可能となったが、近年の性能が向上した最終製品（偏光板および液晶ディスプレイ装置）で問題となるようなレベルの色斑を減少させることは困難であることが分かってきた。
【０００５】
また、液晶ディスプレイ装置の大型化に伴い大面積の偏光フィルムが要求されるようになってきた。従来の液晶ディスプレイ装置は表示面積が比較的小さいうえに偏光板が単独で用いられていたために、色斑が問題にされることはほとんどなかったが、表示面積が大きくなると、表示面積全体の均一性が要求されることや、視野角を補正するフィルムなど他のフィルムと組み合わせて用いられることが多くなってきたことなどのため、色斑の問題が顕在化してきた。特にＰＶＡフィルムをフィルムの流れ方向に一軸に延伸して製造される偏光フィルムの場合には、フィルムの流れ方向にスジ状の色斑が発生しやすい。これはフィルムの幅方向に厚み変動が存在し、それを流れ方向に一軸延伸するため強調されて見えるものと考えられる。偏光フィルムの厚み変動は透過率斑などを引き起こすため、偏光フィルムが液晶ディスプレイ装置等に組み込まれた場合に、品質が低下する原因となるという問題がある。特に液晶ディスプレイ装置の表示画面が大型化するにつれて、流れ方向に連続したスジが存在した場合に、その箇所を避けて製品を採取することが困難となるため、工業的に大きな問題となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、色斑が少なく、高品質な液晶ディスプレイ用の偏光フィルムの製造原料として有用なＰＶＡフィルムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、フィルムの幅方向における水分率が特定の範囲にあるポリビニルアルコールフィルムを一軸延伸した場合には、通常のポリビニルアルコールフィルムを一軸延伸した場合と比較して、得られる偏光フィルムの色斑が著しく低減することを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、フィルムの幅方向における水分率の最大値と最小値の差が１％以下であることを特徴とする光学用ポリビニルアルコールフィルムである。
かかる本発明の光学用ポリビニルアルコールフィルムは、特に乾式法で加熱して延伸することにより、延伸時におけるシワの発生を防止することができるため、偏光フィルムの流れ方向に発生するスジ（色斑）が減少するという優れた効果がもたらされる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の光学用ＰＶＡフィルムは、フィルムの幅方向における水分率の最大値と最小値の差が１％以下であることが必要である。水分率の最大値と最小値の差が１％を超えると、偏光フィルムを製造した際に染色斑が発生したり、光学斑が強く発生するため好ましくない。光学用ＰＶＡフィルムは、フィルムの幅方向における水分率の最大値と最小値の差は０．８％以下であることがより好ましく、０．５％以下であることが特に好ましい。
【０００９】
本発明の光学用ＰＶＡフィルムは、平均の厚みが１０〜５０μｍ、水分率が２〜５重量％、フィルム幅が２〜３．５ｍ、ＴＤ方向のレターデーションが１０〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００１０】
フィルムの平均の厚みが１０μｍ未満では、フィルム強度が小さいため、フィルムを乾式法で加熱して一軸延伸する際にフィルムが破断しやすくなる。また、フィルムの平均厚みが５０μｍを超えると、フィルムを乾式法で加熱により一軸延伸する際に延伸斑が発生しやすくなる。
フィルム中に含まれる水分率が２重量％より少ないと、フィルムが硬くなり過ぎて、フィルムを乾式法で加熱して一軸延伸する際に延伸性が低下する傾向がある。水分率が５重量％を超える場合は、フィルムが柔らかくなり過ぎて、フィルムを乾式法で加熱して一軸延伸する際にシワなどが入りやすくなる。
一般にフィルムは幅が大きいほど、幅方向への均一な延伸が困難となる傾向がある。本発明の光学用ＰＶＡフィルムは、幅が大きくても幅方向に均一に延伸することができ、幅が大きくなるほど、この延伸性に優れているという効果が現われやすい。しかし、あまりにフィルムの幅が大き過ぎると、延伸が困難になるので、好適なフィルムの幅は２〜３．５ｍである。フィルム幅の小さいフィルムを幅方向に均一に延伸するのはもともと比較的容易であるため、フィルムの幅が２ｍより小さいと、本発明の光学用ＰＶＡフィルムを用いたことによる効果が現れにくい。
【００１１】
本発明の光学用ＰＶＡフィルムは、ＴＤ方向における任意の点のレターデーションが１０〜５０ｎｍであることが好ましい。レターデーションが１０ｎｍより小さい場合は測定による誤差が大きく、実質的に測定することができない。レターデーションが５０ｎｍより大きい場合は、フィルムの延伸性が低下する場合がある。
【００１２】
本発明において、ＰＶＡフィルムのレターデーションは下記式（１）で示される。式中、Ｒｅはレターデーション（ｎｍ）、ｄはフィルムの厚み（ｎｍ）、Δｎは複屈折である。
Ｒｅ＝ｄ×Δｎ　…（１）
【００１３】
本発明の光学用ＰＶＡフィルムは、フィルムの幅方向における厚み斑が５μｍ以下であることが好ましい。フィルムの幅方向における厚み斑が５μｍを超えると、そのフィルムを延伸することにより得られる偏光フィルムの光学斑が大きくなる。フィルムの幅方向における厚み斑は３μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以下であることが最も好ましい。
なお、本発明においてフィルムの幅方向における厚み斑とは、幅方向におけるフィルムの最も厚い部分の厚みと最も薄い部分の厚みの差を意味する。
【００１４】
本発明の光学用ＰＶＡフィルムに用いられるＰＶＡは、例えば、ビニルエステルを重合して得られたポリビニルエステルをけん化することにより製造される。また、ＰＶＡの主鎖に不飽和カルボン酸またはその誘導体、不飽和スルホン酸またはその誘導体、炭素数２〜３０のα−オレフィンなどを５モル％未満の割合でグラフト共重合させた変性ＰＶＡや、ビニルエステルと不飽和カルボン酸またはその誘導体、不飽和スルホン酸またはその誘導体、炭素数２〜３０のα−オレフィンなどを１５モル％未満の割合で共重合させた変性ポリビニルエステルをけん化することにより製造される変性ＰＶＡや、未変性または変性ＰＶＡをホルマリン、ブチルアルデヒド、ベンツアルデヒドなどのアルデヒド類で水酸基の一部を架橋したいわゆるポリビニルアセタール樹脂などを挙げることができる。
【００１５】
前記のビニルエステルとしては、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニルなどが例示される。
【００１６】
変性ＰＶＡに使用されるコモノマーは、主としてＰＶＡの変性を目的に共重合させるもので、本発明の趣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、イソブテンなどのα−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−エチルへキシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクタデシルなど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−エチルへキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸オクタデシルなど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、Ｎ−メチロールアクリルアミドおよびその誘導体など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、Ｎ−メチロールメタクリルアミドおよびその誘導体などのメタクリルアミド誘導体；Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドンなどのＮ−ビニルアミド類；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など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などのニトリル類；塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデンなどのハロゲン化ビニル類；酢酸アリル、塩化アリルなどのアリル化合物；マレイン酸およびその塩またはそのエステル；イタコ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などのビニルシリル化合物；酢酸イソプロペニルなどを挙げることができる。これらの中でもα−オレフィンが好ましく、特にエチレンが好ましい。変性ＰＶＡの変性量は１５モル％未満であるのが好ましい。
【００１７】
ＰＶＡのけん化度は、偏光性能と耐久性の点から９５モル％以上が好ましく、９８モル％以上がより好ましく、９９モル％以上がさらに好ましく、特に９９．５モル％以上が最も好ましい。
【００１８】
前記ＰＶＡのけん化度とは、ポリビニルエステルをけん化した際にビニルアルコール単位に変換されうる単位の中で、実際にビニルアルコール単位にけん化された単位の割合を示したものである。なお、ＰＶＡのけん化度は、ＪＩＳ記載の方法により測定を行った。
【００１９】
ＰＶＡの重合度は、偏光性能と耐久性の点から５００以上が好ましく、１０００以上がより好ましく、１５００以上がさらに好ましく、特に２５００以上が最も好ましい。ＰＶＡ重合度の上限は８０００以下が好ましく、６０００以下がより好ましい。
【００２０】
前記ＰＶＡの重合度は、ＪＩＳ　Ｋ　６７２６に準じて測定される。すなわち、ＰＶＡを再けん化し、精製した後、３０℃の水中で測定した極限粘度から求められる。
【００２１】
以上のＰＶＡを使用してＰＶＡフィルムを製造する方法として、含水ＰＶＡを使用した溶融押出方式による製膜法の他に、例えばＰＶＡを溶剤に溶解したＰＶＡ溶液（ポリビニルアルコールフィルムの原液）を使用してキャスト面に流延する流延製膜法、湿式製膜法（貧溶媒中への吐出）、ゲル製膜法（ＰＶＡ水溶液を一旦冷却ゲル化した後、溶媒を抽出除去し、ＰＶＡフィルムを得る方法）、およびこれらの組み合わせによる方法などを採用することができる。これらのなかでも流延製膜法および溶融押出製膜法が、良好な偏光フィルムが得られることから好ましい。
【００２２】
ＰＶＡフィルムを製造する際に使用されるＰＶＡを溶解する溶剤としては、例えば、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、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、グリセリン、水などを挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を使用することができる。これらのなかでも、ジメチルスルホキシド、水、またはグリセリンと水の混合溶媒が好適に使用される。
【００２３】
ＰＶＡフィルムを製造する際に使用されるＰＶＡ溶液または含水ＰＶＡにおけるＰＶＡの割合は、ＰＶＡの重合度によっても変わってくるが、２０〜７０重量％が好適であり、２５〜６０重量％がより好適であり、３０〜５５重量％がさらに好適であり、３５〜５０重量％が最も好適である。ＰＶＡの割合が多いと、粘度が高くなり過ぎて濾過や脱泡が困難となり、異物や欠点のないフィルムを得るのが困難になる。ＰＶＡの割合が少ないと、乾燥に工程における水分の蒸発量が多くなるため、乾燥に時間がかかり過ぎて生産性の点から問題がある。また、このＰＶＡ溶液または含水ＰＶＡには、必要に応じて可塑剤、界面活性剤、二色性染料などが含有されていてもよい。
【００２４】
ＰＶＡフィルムを製造する際に可塑剤として、多価アルコールを添加することが好ましい。多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジグリセリン、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパンなどを挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を使用することができる。これらの中でも、延伸性を向上させる効果が優れていることから、ジグリセリン、エチレングリコールおよびグリセリンが好適に使用され、グリセリンの使用が最も好ましい。
【００２５】
可塑剤の添加量は、ＰＶＡ１００重量部に対して８〜１５重量部が好ましく、９〜１４重量部が最も好ましい。可塑剤の添加量が８重量部より少ないと、ＰＶＡフィルムの染色性や延伸性が低下する場合があり、１４重量部より多いと、ＰＶＡフィルムが柔軟になりすぎて、取り扱い性が低下する場合がある。
【００２６】
本発明において、ＰＶＡフィルムは幅方向における可塑剤の濃度（％）の最大値と最小値の差が１％以下であることが好ましい。可塑剤の濃度（％）の最大値と最小値の差が１％を超える場合には、フィルムの均一性が損なわれ、フィルムを一軸延伸した際の色斑が激しくなる傾向がある。
ＰＶＡフィルムの幅方向における可塑剤の濃度（％）の最大値と最小値の差は０．８％以下であることがより好ましく、０．５％以下であることが最も好ましい。なお、本発明において、ＰＶＡフィルム中の可塑剤の濃度とは、ＰＶＡを溶解せず可塑剤のみを溶解する任意の溶媒を用いてフィルムから抽出された可塑剤の重量をフィルムに対する重量％で示した値である。
【００２７】
ＰＶＡフィルムを製造する際には、界面活性剤を添加することが好ましい。界面活性剤の種類としては特に限定はないが、アニオン性またはノニオン性の界面活性剤が好ましい。アニオン性界面活性剤としては、たとえば、ラウリン酸カリウムなどのカルボン酸型、オクチルサルフェートなどの硫酸エステル型、ドデシルベンゼンスルホネートなどのスルホン酸型のアニオン性界面活性剤が好適である。ノニオン性界面活性剤としては、たとえば、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどのアルキルエーテル型、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルなどのアルキルフェニルエーテル型、ポリオキシエチレンラウレートなどのアルキルエステル型、ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテルなどのアルキルアミン型、ポリオキシエチレンラウリン酸アミドなどのアルキルアミド型、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテルなどのポリプロピレングリコールエーテル型、オレイン酸ジエタノールアミドなどのアルカノールアミド型、ポリオキシアルキレンアリルフェニルエーテルなどのアリルフェニルエーテル型などのノニオン性界面活性剤が好適である。これらの界面活性剤は１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２８】
界面活性剤の添加量としては、ＰＶＡ１００重量部に対して０．０１〜１重量部が好ましく、０．０２〜０．５重量部がさらに好ましく、０．０５〜０．３重量部が最も好ましい。０．０１重量部より少ないと、界面活性剤の添加によってもたらされるべき製膜性や剥離性向上の効果が現れにくく、１重量部より多いと、ＰＶＡフィルムの表面に界面活性剤が溶出してブロッキングの原因になり、取り扱い性が低下する場合がある。
【００２９】
本発明の光学用ＰＶＡフィルムは、フィルムの流れ方向における水分率の最大値と最小値の差が１．５％以下、可塑剤の濃度の最大値と最小値の差が２％以下、厚み斑の最大値と最小値の差が１０μｍ以下であることが好ましい。フィルムの流れ方向における水分率の最大値と最小値の差が１．５％を超え、可塑剤の濃度の最大値と最小値の差が２％を超え、あるいは厚み斑の最大値と最小値の差が１０μｍを超える場合には、フィルムの均一性が損なわれ、フィルムを一軸延伸した際の色斑が激しくなる傾向がある。
【００３０】
本発明において、フィルムの幅方向における水分率の最大値と最小値の差が１％以下の光学用ＰＶＡフィルムは、ＰＶＡから製膜されたＰＶＡフィルムを、３０〜８０℃の温風と５秒以上の時間接触させ、ＰＶＡフィルム中に含まれる水分率を調整することにより製造することができる。調湿を行う時間は上記工程中で５秒以上処理することが好ましい。ＰＶＡフィルムと温風との接触時間が５秒より短いと、フィルムの幅方向における水分率の変動が大きくなり、目的とする光学用ＰＶＡフィルムを得ることができない。ＰＶＡフィルムと温風を接触させる時間は長いほど好ましいが、工業的な観点から好ましい接触時間の上限は１０分である。
【００３１】
ＰＶＡフィルムを温風と接触させるにあたり、ＰＶＡフィルムを３０〜８０℃でかつ湿度６０〜１００％ＲＨの温風と接触させる工程（１）と、ＰＶＡフィルムを３０〜８０℃でかつ湿度４０〜６０％ＲＨの温風と接触させる工程（２）を含むのが好ましく、この方法を採用することにより、フィルムの幅方向における水分率を特定の範囲に容易に調整することができる。工程（２）における温風の湿度が４０％ＲＨより低いと、フィルムから水分が放湿する速度が速くなり過ぎて、フィルム中の水分率を調整するのが困難になり、温風の湿度が６０％ＲＨより高いと、工程（１）の工程との区別が実質的になくなり、工程（２）を設けることの意味がなくなる。
工程（１）と工程（２）の順番は任意でよく、また、工程（１）と工程（２）はそれぞれ２工程以上設けることができる。工程（１）と工程（２）は、例えば、工程（１）→工程（２）、工程（２）→工程（１）、工程（１）→工程（２）→工程（１）、工程（２）→工程（１）→工程（２）、工程（１）→工程（２）→工程（１）→工程（２）、工程（２）→工程（１）→工程（２）→工程（１）などの順番で行うことができる。
【００３２】
本発明においてＰＶＡフィルムはこれに張力を付与しながら温風と接触させることが好ましく、これにより、フィルムにたるみが発生して端部が折れ曲がったり、ロールに巻きつくなどの問題を抑制することができる。しかし、フィルムに与える張力が大き過ぎると、フィルムの一部が延伸されて、偏光フィルムを得る際のＰＶＡフィルムの延伸工程において、幅方向における均一な延伸が阻害される原因となりやすくなるため、注意が必要である。ＰＶＡフィルムには、駆動ロールを用いて張力を付与するのが望ましい。
【００３３】
本発明の光学用ＰＶＡフィルムから偏光フィルムを製造するには、例えば、ＰＶＡフィルムを乾式法による一軸延伸、染色、必要に応じて乾式法または湿式法による二段目の一軸延伸、固定処理、乾燥処理、さらに必要に応じて熱処理を行えばよく、染色、乾式法または湿式法による二段目の一軸延伸、固定処理の操作の順番に特に制限はない。また、乾式法または湿式法による二段目の一軸延伸は二回またはそれ以上の回数行っても良い。
なお、本発明において乾式法による延伸とはＰＶＡフィルムを空気中で延伸する操作のことを指しており、一方、湿式法による延伸とはＰＶＡフィルムを水中やホウ酸水溶液などの水溶液中や可塑剤などの溶剤中で延伸する操作のことを指しており、両者は区別される。
【００３４】
ＰＶＡフィルムの染色は、一軸延伸の前、一軸延伸時、一軸延伸後のいずれの段階で行っても良い。染色に用いる染料としては、ヨウ素−ヨウ化カリウム；ダイレクトブラック　１７、１９、１５４；ダイレクトブラウン　４４、１０６、１９５、２１０、２２３；ダイレクトレッド　２、２３、２８、３１、３７、３９、７９、８１、２４０、２４２、２４７；ダイレクトブルー　１、１５、２２、７８、９０、９８、１５１、１６８、２０２、２３６、２４９、２７０；ダイレクトバイオレット　９、１２、５１、９８；ダイレクトグリーン　１、８５；ダイレクトイエロー　８、１２、４４、８６、８７；ダイレクトオレンジ　２６、３９、１０６、１０７などの二色性染料などが、１種または２種以上の混合物で使用できる。ＰＶＡフィルムの染色は、ＰＶＡフィルムを上記染料を含有する溶液中に浸漬させることにより行われるのが一般的であるが、染料をＰＶＡフィルムに混ぜて製膜するなど、その処理方法や処理条件は特に制限されるものではない。
【００３５】
二段目の一軸延伸には、ＰＶＡフィルムをホウ酸水溶液などの温水溶液中（前記染料を含有する溶液中や後述する固定処理浴中でもよい）で延伸する湿式延伸法、含水後のＰＶＡフィルムを空気中で延伸する乾式延伸法を使用することができる。延伸温度は特に限定されないが、ＰＶＡフィルムを温水溶液中などで延伸する場合は３０〜９０℃が、また空気中で延伸する場合は５０〜１８０℃が好適である。また一軸延伸の延伸倍率（一軸延伸を多段で行う場合には、合計の延伸倍率）は、偏光性能の点から４倍以上が好ましく、５倍以上が特に好ましい。延伸倍率の上限について特に制限はないが、８倍以下であると均一な延伸が得られやすいので好ましい。延伸後のフィルムの厚さは、３〜４５μｍが好ましく、５〜３０μｍがより好ましい。
【００３６】
ＰＶＡフィルムへの上記染料の吸着を強固にすることを目的にして、固定処理を行うことが多い。固定処理に使用する処理浴には、通常、ホウ酸および／またはホウ素化合物が添加される。また、必要に応じて処理浴中にヨウ素化合物を添加してもよい。
【００３７】
得られた偏光フィルムの乾燥処理（熱処理）は、３０〜１５０℃で行うのが好ましく、５０〜１５０℃で行うのがより好ましい。
【００３８】
以上のようにして得られた偏光フィルムは、通常、その両面または片面に、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、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）フィルム、酢酸・酪酸セルロース（ＣＡＢ）フィルム、アクリル系フィルム、ポリエステル系フィルムなどが使用される。また、貼り合わせに用いられる接着剤としては、ＰＶＡ系の接着剤やウレタン系の接着剤などを挙げることができるが、なかでもＰＶＡ系の接着剤が好適である。このようにして得られる偏光板において、接着剤層の厚みは０．５〜１０μｍが好ましく、０．８〜８μｍがさらに好ましく、１〜５μｍが特に好ましい。接着層の厚みはフィルムの微細な凹凸より大きくして、接着後の偏光板の厚みを一定にすることが好ましい。厚さが０．５μｍより小さいと均一な接着が困難となりやすく、気泡を形成したりして、光学的欠点が形成されやすいため問題となる場合がある。１０μｍより大きい場合には乾燥に時間がかかりやすく、乾燥が不十分なうちに不用意な力が加わると光学的欠点に成りやすいため、工業的生産に難点がある。また、気泡が入りやすいという欠点を有するため好ましくない。
【００３９】
以上のようにして得られた偏光板は、アクリル系等の粘着剤をコートした後、ガラス基板に貼り合わせて液晶ディスプレイ装置の部品として使用される。ガラス基板に偏光板を貼り合わせる際に、位相差フィルム、視野角向上フィルム、輝度向上フィルム等を同時に貼り合わせてもよい。
【００４０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、実施例および比較例において、ＰＶＡフィルムの幅方向における水分率の変化量、フィルムの平均厚みおよび厚み斑、可塑剤の濃度の変化量、レターデーション、フィルムの流れ方向における水分率の変化量、可塑剤の濃度の変化量、フィルムの厚み斑、偏光フィルムの光学性能、および偏光板の色斑を以下の方法により評価した。
【００４１】
ＰＶＡフィルムの幅方向における水分率の変化量：
ＰＶＡフィルムをその流れ方向の任意の位置で、フィルムの端から幅方向に５ｃｍ間隔で５ｃｍ×５ｃｍの大きさでサンプリングし、減圧下に５０℃×２４時間で乾燥を行った。フィルムの乾燥の前後における重量の変化から水分率を算出した。
水分率（％）＝（乾燥前のフィルム重量−乾燥後のフィルム重量）／（乾燥前のフィルム重量）×１００
水分率の全測定値のうち、最大値と最小値から水分率の変化量を求めた。
水分率の変化量（％）＝（水分率の最大値（％））−（水分率の最小値（％））
【００４２】
ＰＶＡフィルムの幅方向における平均厚みおよび厚み斑：
接触式厚み計（Ｋ−４０２Ｂ、ヘッドサイズ５ｍｍ、アンリツ社製）を用いてＰＶＡフィルムの幅方向の厚みを連続測定し、平均値を求めた。さらに、最初の測定箇所からＭＤ方向に２５ｃｍおよび５０ｃｍ離れた２箇所についても同様に測定した。全測定値のうち最大値と最小値の差を算出して厚み斑を求めた。
【００４３】
ＰＶＡフィルムの幅方向における可塑剤濃度の変化量：
上記においてフィルムの幅方向における水分率の変化量を測定したサンプルを使用し、メタノールにてソックスレー抽出を行った後、減圧下で乾燥後の重量を測定し、抽出の前後における重量の変化から可塑剤の量を算出した。
可塑剤の濃度（％）＝（抽出前のフィルム重量−抽出後のフィルム重量）／（抽出前のフィルム重量）×１００（絶乾ベース）。
全測定値のうち、最大値と最小値から可塑剤の変化量を求めた。
可塑剤濃度の変化量（％）＝（可塑剤濃度の最大値（％））−（可塑剤濃度の最小値（％））
【００４４】
ＰＶＡフィルムの幅方向におけるレターデーション：
王子計測機器株式会社製自動複屈折計ＫＯＢＲＡ２１ＳＤＨを用いて、フィルムの幅方向の任意の点のレターデーションを測定した。
【００４５】
ＰＶＡフィルムの流れ方向における水分率の変化量、可塑剤濃度の変化量、厚み斑：
ＰＶＡフィルムの任意の位置から１００ｍごとに１０００ｍの位置まで計１０箇所でサンプリングし、各地点の幅方向における各種物性を前記した方法で測定した。全測定値のうち最大値と最小値の差を算出して各変化量とした。
【００４６】
偏光フィルムの光学性能：
約４ｃｍ×４ｃｍの偏光膜フィルムのサンプルを島津製作所製の分光光度計ＵＶ−２２００（積分球付属）を用い、日本電子機械工業会規格（ＥＩＡＪ）ＬＤ−２０１−１９８３に準拠して、Ｃ光源、２度視野の可視光領域の視感度補正したＹ値を測定し、偏光フィルムの延伸軸方向に対して４５度と−４５度方向の平均値から透過率を求めた。これと同様の方法でパラレルニコルとクロスニコルのＹ値を測定し、偏光度を求めた。
【００４７】
偏光板の色斑：
全幅の偏光板を観察用偏光板（パラレルニコルに２枚重ねたもの、偏光度９９．９９％以上）の間に直交方向に置き、色斑の程度を目視観察で判定した。
【００４８】
実施例１
けん化度９９．９５モル％、重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン１０重量部および水１７０重量部を含浸させたものを溶融混練し、脱泡後、Ｔダイから金属ロール上に溶融押出し、製膜した。その後、乾燥・熱処理して得られたフィルムを、温度６５℃、湿度９０％ＲＨの温風と接触させる工程、引き続いて温度５０℃、湿度４５％ＲＨの温風と接触させる工程を両工程を通した合計の所要時間で６秒間かけて通過させて調湿し、ＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムの平均厚みは４１μｍ、水分率は４．３％、フィルムの幅は３ｍ、レターデーションは２３ｎｍであった。また、フィルムの幅方向における水分率の変化量は０．８％、可塑剤の濃度の変化量は０．５％、幅方向における厚み斑は２μｍであり、フィルムの流れ方向における水分率の変化量は１．１％、可塑剤の濃度の変化量は０．９％、厚み斑は４μｍであった。
前記したＰＶＡフィルムを予備膨潤、染色、一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順番で連続的に処理して偏光フィルムを作製した。ＰＶＡフィルムを３０℃の水中に３０秒間浸して予備膨潤し、ヨウ素濃度０．４ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸した。続いて、ホウ酸濃度４％の５０℃の水溶液中で５倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。その後、得られたＰＶＡフィルムを取り出して４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。得られた偏光フィルムの偏光性能は、透過率４３．９０％、偏光度９９．４２％、２色性比４４．９１であった。
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液（クラレ製ＰＶＡ１１７Ｈ）の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の全面にわたって色斑はなく良好であった。この偏光板を液晶ディスプレイ装置に組み込んだところ、色斑はなく良好であった。
【００４９】
実施例２
けん化度９９．９５モル％、重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン１０重量部および水１７０重量部を含浸させたものを溶融混練し、脱泡後、Ｔダイから金属ロール上に溶融押出し、製膜した。その後、乾燥・熱処理して得られたフィルムを、温度６０℃、湿度８０％ＲＨの温風と接触させる工程、引き続いて温度５５℃、湿度４０％ＲＨの温風と接触させる工程を両工程を通した合計の所要時間で９秒間かけて通過させて調湿し、ＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムの平均厚みは４０μｍ、水分率は４．２％、フィルムの幅は３ｍ、レターデーションは２１ｎｍであった。また、フィルムの幅方向における水分率の変化量は０．５％、可塑剤の濃度の変化量は０．４％、幅方向における厚み斑は３μｍであり、フィルムの流れ方向における水分率の変化量は０．９％、可塑剤の濃度の変化量は０．７％、厚み斑は５μｍであった。
前記したフィルムを実施例１と同様に処理して偏光フィルムを作製した。得られた偏光フィルムの偏光性能は、透過率４３．７７％、偏光度９９．５５％、２色性比４６．０４であった。
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液（クラレ製ＰＶＡ１１７Ｈ）の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の全面にわたって色斑はなく良好であった。この偏光板を液晶ディスプレイ装置に組み込んだところ、色斑はなく良好であった。
【００５０】
実施例３
けん化度９９．８９モル％、重合度４０００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン１０重量部および水２４０重量部を含浸させたものを溶融混練し、脱泡後、Ｔダイからエンドレスベルト上に溶融押出し、製膜した。その後、乾燥・熱処理して得られたフィルムを、温度６０℃、湿度８０％ＲＨの温風と接触させる工程、引き続いて温度５５℃、湿度４０％ＲＨの温風と接触させる工程を両工程を通した合計の所要時間で１１秒間かけて通過させて調湿し、ＰＶＡフィルムを得た、得られたフィルムの平均厚みは３５μｍ、水分率は３．８％、フィルムの幅は２．３ｍ、レターデーションは１５ｎｍであった。また、フィルムの幅方向における水分率の変化量は０．６％、可塑剤の濃度の変化量は０．６％、幅方向における厚み斑は３μｍであり、フィルムの流れ方向における水分変化量は０．７％、可塑剤濃度変化量は０．７％、厚み斑は３μｍであった。
前記したＰＶＡフィルムを実施例１と同様に処理して偏光フィルムを作製した。得られた偏光フィルムの偏光性能は、透過率４４．４３％、偏光度９９．２６％、２色性比４６．９４であった。
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液（クラレ製ＰＶＡ１１７Ｈ）の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の全面にわたって目視観察で判別できる程度の色斑は小さく良好であった。この偏光板を組み込んだ液晶ディスプレイ装置の色斑の程度は、偏光板の色斑を目視で観察した場合より大きくなったが、比較的小さく良好であった。
【００５１】
比較例１
けん化度９９．９５モル％、重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン１０重量部および水１７０重量部を含浸させたものを溶融混練し、脱泡後、Ｔダイから金属ロール上に溶融押出し、製膜した。その後、乾燥・熱処理して得られたフィルムを、温度６５℃、湿度９０％ＲＨの温風と接触させる工程、引き続いて温度５０℃、湿度４５％ＲＨの温風と接触させる工程の両工程を通した合計の所要時間で３秒間かけて通過させて調湿し、ＰＶＡフィルムを得た。得られたフィルムの平均厚みは４１μｍ、水分率は４．５％、フィルムの幅は３ｍ、レターデーションは３５ｎｍであった。また、フィルムの幅方向における水分率の変化量は１．９％であり、可塑剤の濃度の変化量は０．８％、幅方向における厚み斑は２μｍであり、フィルムの流れ方向における水分率の変化量は３．９％、可塑剤の濃度の変化量は０．９％、厚み斑は４μｍであった。
前記したＰＶＡフィルムを予備膨潤、染色、一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順番で連続的に処理して偏光フィルムを作製した。ＰＶＡフィルムを３０℃の水中に３０秒間浸して予備膨潤し、ヨウ素濃度０．４ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸した。続いて、ホウ酸濃度４％の５０℃の水溶液中で５倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。その後、ＰＶＡフィルムを取り出し、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。得られた偏光フィルムの偏光性能は、透過率４３．７５％、偏光度９９．２４％、２色性比４１．５５であった。
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液（クラレ製ＰＶＡ１１７Ｈ）の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の全面にわたって、流れ方向に目視観察で目立つ１０本の色斑が存在し、商品レベルの偏光板として不適であった。この偏光板を液晶ディスプレイ装置に組み込んだところ、流れ方向の色斑が目視で認識可能であり、液晶ディスプレイ装置として不適であった。
【００５２】
比較例２
けん化度９９．９５モル％、重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン１０重量部および水１７０重量部を含浸させたものを溶融混練し、脱泡後、Ｔダイから金属ロール上に溶融押出し、製膜した。その後、乾燥・熱処理して得られたフィルムを、温度２０℃、湿度８０％ＲＨの温風と接触させる工程を１０秒間かけて通過させて調湿し、ＰＶＡフィルムを得た。得られたフィルムの平均厚みは４２μｍ、水分率は４．０％、フィルムの幅は３ｍ、レターデーションは２９ｎｍであった。また、フィルムの幅方向における水分率の変化量は２．５％、可塑剤の濃度の変化量は０．８％、幅方向における厚み斑は３μｍであり、フィルムの流れ方向における水分率の変化量は４．９％、可塑剤の濃度の変化量は１．０％、厚み斑は５μｍであった。
前記したＰＶＡフィルムを実施例１と同様にして処理して偏光フィルムを作製した。得られた偏光フィルムの偏光性能は、透過率４３．９２％、偏光度９９．４５％、２色性比４５．５１であった。
得られた偏光フィルムを１０％のＰＶＡ水溶液（クラレ製ＰＶＡ１１７Ｈ）の接着剤を用いて、トリアセテートフィルムと貼り合わせ、偏光板を得た。偏光板の色斑を観察したところ、偏光板の全面にわたって、流れ方向に目視観察で目立つ無数の色斑、および濃淡がスポット状に見られる色斑が存在し、商品レベルの偏光板として不適であった。この偏光板を液晶ディスプレイ装置に組み込んだところ、流れ方向およびスポット状の色斑が目視で認識可能であり、液晶ディスプレイ装置として不適であった。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の光学用ポリビニルアルコールフィルムは、一軸延伸した場合に、延伸時のシワの発生を抑制して、フィルムの流れ方向におけるスジ（色斑）の発生が減少するので、色斑が少ない偏光フィルムの製造を可能にし、このようにして得られる偏光フィルムは、その特性を活かして高品質な液晶ディスプレイ装置の部品として有効に用いることができる。

Claims (8)

1. フィルムの幅方向における水分率の最大値と最小値の差が１％以下であることを特徴とする光学用ポリビニルアルコールフィルム。
2. 厚みが１０〜５０μｍ、水分率が２〜５重量％、フィルム幅が２〜３．５ｍ、ＴＤ方向のレターデーションが１０〜５０ｎｍである請求項１に記載の光学用ポリビニルアルコールフィルム。
3. フィルムの幅方向における可塑剤の濃度の最大値と最小値の差が１％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学用ポリビニルアルコールフィルム。
4. フィルムの幅方向における厚み斑が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学用ポリビニルアルコールフィルム。
5. フィルムの流れ方向における水分率の最大値と最小値の差が１．５％以下、可塑剤の濃度の最大値と最小値の差が２％以下、厚み斑の最大値と最小値の差が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学用ポリビニルアルコールフィルム。
6. ポリビニルアルコールフィルムを３０〜８０℃の温風と５秒以上接触させることにより、該ポリビニルアルコールフィルムに含まれる水分率を調整することを特徴とする請求項１に記載の光学用ポリビニルアルコールフィルムの製造法。
7. ポリビニルアルコールフィルムを３０〜８０℃でかつ湿度６０〜１００％ＲＨの温風と接触させる工程と、３０〜８０℃でかつ湿度４０〜６０％ＲＨの温風と接触させる工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の光学用ポリビニルアルコールフィルムの製造法。
8. ポリビニルアルコールフィルムに張力を付与しながら温風と接触させることを特徴とする請求項６または７に記載の光学用ポリビニルアルコールフィルムの製造法。