JP6309992B2

JP6309992B2 - 偏光フィルムの製造方法

Info

Publication number: JP6309992B2
Application number: JP2016074845A
Authority: JP
Inventors: 洪建平; 李文耀; 顏名輝; 葉世雄; 陳泓壬; 郭家良; 徐梅齡
Original assignee: Sumika Technology Co Ltd
Current assignee: Sumika Technology Co Ltd
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2016-04-04
Publication date: 2018-04-11
Anticipated expiration: 2036-04-04
Also published as: KR20170026066A; KR101899641B1; JP2017045031A; TWI553046B; CN106483595B; TW201708328A; CN106483595A

Description

本発明は偏光フィルムの製造方法、特に偏光フィルムの製造過程における架橋処理の方法に関する。

偏光板は液晶ディスプレイに広く用いられる光学素子である。偏光板は、一般的に、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ，ＰＶＡ）偏光フィルム上に、トリアセテートセルロース（ｔｒｉａｃｅｔａｔｅｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，ＴＡＣ）またはシクロオレフィンポリマー（ｃｙｃｌｏ−ｏｌｅｆｉｎｐｏｌｙｍｅｒ，ＣＯＰ）等の保護フィルムを接着することにより得られる。現在、たとえば携帯電話、ウェアラブル機器などの液晶ディスプレイがますます広く用いられるため、偏光板の品質に対する要求も高くなっている。

偏光フィルムは、偏光板の最も重要な素子として、一般的に、配向された二色性色素をポリビニルアルコール薄膜に付着させることにより形成され、たとえば、ヨウ素を二色性色素とするヨウ素系偏光フィルムである。偏光フィルムの形成は、通常、膨潤処理、染色処理、延伸処理、架橋処理、洗浄処理および乾燥処理といった工程を含む。なお、上記延伸処理により、ポリビニルアルコールが偏光効果を有するようになる。

偏光フィルムは、その形成過程において、大量の化学溶液と反応する必要があり、反応溶液のｐＨ値を適切な範囲に制御する必要もある。通常、反応溶液のｐＨ値を維持するために、反応タンクに酸性溶液を追加することがある。しかし、追加された酸性溶液の解離により産出されたイオン（たとえば、金属イオン、非金属イオン）が反応タンク内に蓄積し、反応溶液内の特定のイオンの濃度が継続的に増加し、ひいては、製造された偏光フィルムの品質に影響を与えるおそれがある。

上記の問題を解決するために、本発明は、偏光フィルムの架橋処理および延伸処理において、酸性溶液の添加の代わりにイオン交換樹脂を用いる偏光フィルムの製造方法を提供する。これにより、酸性溶液の解離により産出される特定のイオン（たとえば、金属イオン、非金属イオン）が反応溶液内に蓄積し、ひいては、製造された偏光フィルムの品質に影響を与えることを避けることができる。

本発明は、偏光フィルムの前駆体に対して架橋処理を行い、偏光フィルムを形成する偏光フィルムの製造方法であって、上記架橋処理は、架橋タンクに反応溶液を添加する工程と、イオン交換樹脂で架橋タンク内の反応溶液の陽イオンとイオン交換反応を行い、水素イオンを提供する工程とを含む偏光フィルムの製造方法を提供する。

本発明の一部の実施例における偏光フィルムの製造プロセスの設備を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について詳しく説明する。なお、以下の図面は、実際の比率を示すものではなく、実質的には、本発明の特徴を明確に表すために任意に素子のサイズを拡大および縮小することができる。また、本明細書および図面では、同様または類似の素子を類似の符号で示す。

以下、本発明の異なる特徴を実施するための複数の異なる実施形態または実施例を説明する。また、以下は、本発明を説明するために、具体的に素子および上記素子の配列について述べる。なお、これらの説明は、単に一例であり、本発明の範囲を限定するものではない。また、異なる実施例では、符号または記号を重複に用いることがあるが、このような重複は、単に簡単、明瞭に本明細書を説明するためであり、説明される異なる実施例および／または構成の間に特定の関係があることを意味するものではない。

さらに、下記の方法の実施前、実施中または実施後に他の操作工程が追加されることがある。また、記載される一部の操作工程が他の実施例の方法において代替され、または削除されることがある。

偏光フィルムは、その形成過程において、大量の化学溶液と反応する必要があり、反応溶液のｐＨ値を適切な範囲に制御する必要もある。通常、反応溶液のｐＨ値を維持するために、反応タンクに酸性溶液を追加することがある。しかし、追加された酸性溶液の解離により産出されたイオン（たとえば、金属イオン、非金属イオン）が反応タンク内に蓄積し、反応溶液内の特定のイオンの濃度が継続的に増加し、ひいては、製造された偏光フィルムの品質（たとえば、耐久性）に影響を与えるおそれがある。

図１は、本発明の一部の実施例における偏光フィルムの製造プロセスの設備を示す図である。図１に示すように、偏光フィルムの前駆体１０は、運搬ロール３０により順次に、膨潤処理を行うために用いられる膨潤タンク１２、染色処理を行うために用いられる染色タンク１４、および架橋処理を行うために用いられる架橋タンク１６を通過する。次に、水洗タンク１８を通過し、偏光フィルムの前駆体１０の表面に付着された反応溶液を洗浄する。その後、乾燥炉２０により乾燥させ、偏光フィルム１０’を得る。

なお、図１では、膨潤タンク、染色タンク、架橋タンクおよび水洗タンクを１つずつ設置する例を示しているが、必要に応じて各処理において複数の反応タンクを設置してもよい。以下、本発明の偏光フィルムの製造方法をさらに詳しく説明する。

偏光フィルムの前駆体１０は、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ，ＰＶＡ）薄膜であってもよい。ポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルのケン化により得られる。一部の実施例では、ポリビニルアルコールのケン化度は８５モル％、９０モル％、または９９〜１００モル％であってもよい。また、一部の実施例では、ポリ酢酸ビニルは、酢酸ビニルの単独重合体、または酢酸ビニルと他のモノマーとの共重合体等であってもよい。上記の他のモノマーは、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、不飽和スルホン類またはビニルエーテル類等であってもよい。

別の実施例では、ポリビニルアルコールは、たとえば、アルデヒド類により改質されたポリビニルホルマール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｆｏｒｍａｌ）、ポリビニルアセタールまたはポリビニルブチラール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｂｕｔｙｒａｌ）等、改質されたポリビニルアルコールであってもよい。一部の実施例では、偏光フィルムの前駆体１０の厚さは、約２０μｍ〜１００μｍ、または３０μｍ〜８０μｍであってもよい。

まず、膨潤処理を行うために、偏光フィルムの前駆体１０は、膨潤タンク１２に運搬される。膨潤処理により、偏光フィルムの前駆体１０の表面の異物および前駆体１０内の可塑剤が除去され、また、後続工程において偏光フィルムの前駆体１０が染色および可塑化されやすくなる。上記の効果が得られ、且つ、偏光フィルムの前駆体が極端に溶解して透明化したり消失したりしなければ、膨潤処理の条件は特別に限定されない。

膨潤タンク１２には、主に、偏光フィルムの前駆体１０と反応する純水が入っている。一部の実施例では、膨潤処理の温度は１０℃〜５０℃、または２０℃〜５０℃であってもよく、膨潤処理の時間は５秒〜３００秒、または２０秒〜２４０秒であってもよい。

また、膨潤処理工程において、偏光フィルムの前駆体１０は、横方向の膨潤により皺ができやすいため、一部の実施例では、膨潤タンク１２の出入口に、エキスパンダロール（ｅｘｐａｎｄｅｒｒｏｌｌ）、スパイラルロール（ｓｐｉｒａｌｒｏｌｌ）、凸面ロール（ｃｒｏｗｎｒｏｌｌ）、クロスガイダ（ｃｌｏｔｈｇｕｉｄｅｒ）、曲げ棒（ｂｅｎｄｂａｒ）またはテンタクリップ（ｔｅｎｔｅｒｃｌｉｐ）等の拡幅装置を設置し、偏光フィルムの前駆体１０の皺を除去しながら、偏光フィルムの前駆体１０を運搬してもよい。一部の実施例では、必要に応じて、この工程において偏光フィルムの前駆体１０に対して延伸処理を行う。

また、膨潤タンク１２における偏光フィルムの前駆体１０の運搬を安定させるために、一部の実施例では、水中噴射装置またはエッジ位置制御（ｅｄｇｅｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ）装置を用い、膨潤タンク１２内の水流を制御してもよい。

次に、染色処理を行うために、偏光フィルムの前駆体１０は、染色タンク１４に運搬される。染色処理に使用される染色剤は、二色性の色素、または他の水溶性の二色素からなる染料等であってもよい。一部の実施例では、染色剤はヨウ素、ヨウ化カリウムを含む。たとえば、一部の実施例では、染色剤は、０.００３重量部〜０.２重量部のヨウ素および３重量部〜３０重量部のヨウ化カリウムを含む水溶液であってもよい。また、一部の実施例では、染色処理の温度は１０℃〜５０℃、または２０℃〜４０℃であり、染色処理の時間は１０秒〜６００秒、または３０秒〜２００秒であってもよい。

さらに、より良い染色処理効果を得るために、染色タンク１４に他の化合物を添加してもよい。一部の実施例では、ほう酸を追加してもよい。

また、膨潤処理と同様に、一部の実施例では、染色タンク１４の出入口に、エキスパンダロール（ｅｘｐａｎｄｅｒｒｏｌｌ）、スパイラルロール（ｓｐｉｒａｌｒｏｌｌ）、凸面ロール（ｃｒｏｗｎｒｏｌｌ）、クロスガイダ（ｃｌｏｔｈｇｕｉｄｅｒ）または曲げ棒（ｂｅｎｄｂａｒ）等を設置してもよい。また、染色処理を行うとき、同時に偏光フィルムの前駆体１０の延伸処理を行ってもよい。たとえば、単軸の延伸処理を行う。一部の実施例では、染色タンク１４の入口に設置されている運搬ロールと、染色タンク１４の出口に設置されている運搬ロールとの間に周速差を生じさせる方法により、上記延伸処理を行ってもよい。

次に、架橋処理を行うために、偏光フィルムの前駆体１０は、架橋タンク１６に運搬される。架橋処理は、偏光フィルムの前駆体１０の耐水化処理を行い、または色調を調整する。一部の実施例では、架橋タンク１６内の反応溶液には、ほう酸、ヨウ化カリウム、ヨウ化亜鉛、またはこれらの組合せが含まれてもよい。ほう酸は架橋剤であり、ヨウ化カリウムおよびヨウ化亜鉛は光学調整のために用いられる。これらの濃度を変更することにより、偏光フィルムの色相を調整することができる。

一部の実施例では、架橋処理の反応溶液は、１重量部〜１０重量部のほう酸および１重量部〜３０重量部のヨウ化カリウムを含む水溶液であってもよい。また、一部の実施例では、架橋処理の温度は１０℃〜７０℃、または５０℃〜６５℃であり、架橋処理の時間は１秒〜６００秒、または２０秒〜３００秒であってもよい。

さらに、架橋処理を行うとき、同時に偏光フィルムの前駆体１０の延伸処理を行ってもよい。一部の実施例では、架橋タンク１６の入口に設置されている運搬ロールと、架橋タンク１６の出口に設置されている運搬ロールとの間に周速差を生じさせる方法により、上記延伸処理を行ってもよい。

一部の実施例では、膨潤処理工程から架橋処理工程までに累積された偏光フィルムの前駆体１０の延伸倍率は、約４.５〜８倍、または５〜７倍である。

また、一部の実施例では、架橋処理は、ｐＨ２〜ｐＨ５またはｐＨ２.５〜ｐＨ４.５で行ってもよい。なお、周知技術では、架橋処理の反応溶液のｐＨ値を適切な範囲に維持させるために、架橋処理にほう酸を用いること以外に、通常、架橋タンク１６内に酸性溶液を追加することがある。

一方、本発明は、イオン交換樹脂を用い、少なくとも部分的に酸性溶液の添加を代替する。具体的には、イオン交換樹脂で、架橋処理の反応溶液の陽イオンとのイオン交換反応を行い、すなわち、架橋処理の反応溶液の解離により産出された陽イオンを、イオン交換樹脂で水素イオンに置換し、架橋タンク１６に酸性源を提供する。

一部の実施例では、イオン交換樹脂を用い、架橋処理の反応溶液内のヨウ化カリウムから産出されたカリウムイオンを水素イオンに置換する。また、一部の実施例では、イオン交換樹脂を用い、架橋処理の反応溶液内のヨウ化亜鉛から産出された亜鉛イオンを水素イオンに置換する。上記のイオン交換樹脂は、イオン交換反応が行える任意の樹脂またはカラムであってもよい。一実施例では、本発明のイオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂または両性イオン交換樹脂であってもよい。また、一実施例では、本発明の陽イオン交換樹脂は、強酸性陽イオン交換樹脂であってもよい。一部の実施例では、イオン交換樹脂は、ＤＵＯＬＩＴＥＣ−２０Ｊ、ＤＵＯＬＩＴＥＣ−２０ＬＦ、ＤＵＯＬＩＴＥＣ−２０ＬＦＮ、ＤＵＯＬＩＴＥＣ−２５５ＬＦＨ、ＤＵＯＬＩＴＥＣ−２６Ａ、ＤＵＯＬＩＴＥＣ−２６ＴＲＨ、ＤＵＯＬＩＴＥＣ−４３３ＬＦ、ＤＵＯＬＩＴＥＣ−４７６（住化ケムテックス）、ＤＩＡＩＯＮＳＫ１０４、ＤＩＡＩＯＮＳＫ１Ｂ、ＤＩＡＩＯＮＳＫ１１０、ＤＩＡＩＯＮＳＫ１１２、ＤＩＡＩＯＮＰＫ２０８、ＤＩＡＩＯＮＰＫ２１２、ＤＩＡＩＯＮＰＫ２１６、ＤＩＡＩＯＮＰＫ２１８、ＤＩＡＩＯＮＰＫ２２０、ＤＩＡＩＯＮＰＫ２２２、ＤＩＡＩＯＮＵＢＫ０８、ＤＩＡＩＯＮＵＢＫ１０、ＤＩＡＩＯＮＵＢＫ１２、ＲＣ０２ＬＨ（三菱化学）、ＡＭＢＥＲＬＩＴＥＩＲ１２０Ｂ、ＡＭＢＥＲＬＩＴＥＩＲ１２４、ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ２００ＣＴ、ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ２５２（オルガノ）、またはこれらの組合せであってもよい。

一部の実施例では、イオン交換樹脂で酸性溶液の添加を完全に代替してもよい。すなわち、架橋処理で使用されるほう酸を除き、架橋タンク１６内の反応溶液には実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）、他の追加される酸性溶液（たとえば、硫酸、酢酸またはグルコン酸）が含まれていない。別の実施例では、イオン交換樹脂で酸性溶液の添加を部分的に代替してもよい。すなわち、架橋タンク１６内の反応溶液には、少量に追加された酸性溶液、たとえば硫酸、酢酸またはグルコン酸が含まれてもよい。

一部の実施例では、ほう酸を除き、架橋タンク１６の反応溶液には、追加される酸性溶液が一切含まれなくてもよい。また、別の実施例では、ほう酸を除き、架橋タンク１６の反応溶液には、０.１〜１０ｗｔ％、０.１〜５ｗｔ％、または０.１〜３ｗｔ％の追加された酸性溶液が含まれてもよい。

次に、洗浄処理を行うために、偏光フィルムの前駆体１０は、水洗タンク１８に運搬される。洗浄処理は、水での浸漬、水噴射によるスプレー、またはこれらの組合せにより行ってもよい。一部の実施例では、洗浄処理の温度は２℃〜４５℃であり、洗浄処理の時間は２秒〜１２０秒であってもよい。

その後、偏光フィルムの前駆体１０は、乾燥炉２０に運搬される。偏光フィルムの前駆体１０が乾燥されることにより、偏光フィルム１０’が形成される。一部の実施例では、乾燥処理の温度は３５℃〜１０５℃であり、乾燥処理の時間は１０秒〜３００秒であってもよい。

以上をまとめると、本発明が提供する偏光フィルムの製造方法は、偏光フィルムの架橋処理において、架橋処理の反応溶液のｐＨ値を適切な範囲に維持させるために、酸性溶液の添加の代わりにイオン交換樹脂を用いる方法である。これにより、添加される酸性溶液の解離により産出されるイオン（たとえば、金属イオン、非金属イオン）が反応溶液内に大量に蓄積し、ひいては、製造された偏光フィルムの品質に影響を与えることを避けることができる。これにより、たとえば、反応溶液の交換回数が削減できる。

上記で複数の実施例の特徴を説明することにより、当業者は本発明の各方面をより明確に理解することができる。また、当業者は、本発明に基づき、簡単に他の工程及び構成を設計または修飾し、同様の目的、および／または本発明の実施例と同様の優れた点を達成可能である。さらに、当業者は、これら均等的な構成は本発明の精神および範囲から逸脱しなければ、各種の変更、置換および改修を行ってもよいと理解すべきである。

１０偏光フィルムの前駆体
１０’ 偏光フィルム
１２膨潤タンク
１４染色タンク
１６架橋タンク
１８水洗タンク
２０乾燥炉
３０運搬ロール

Claims

偏光フィルムの前駆体に対して架橋処理を行い、偏光フィルムを形成する偏光フィルムの製造方法であって、
上記架橋処理は、
架橋タンクに反応溶液を添加する工程と、
イオン交換樹脂で、上記架橋タンク内の反応溶液の陽イオンとイオン交換反応を行い、水素イオンを提供する工程と、を含む偏光フィルムの製造方法。
上記架橋タンク内の反応溶液にヨウ化カリウムが含まれ、
上記イオン交換樹脂により、上記ヨウ化カリウムのカリウムイオンを水素イオンに置換する請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
上記架橋タンク内の反応溶液にヨウ化亜鉛が含まれ、
上記イオン交換樹脂により、上記ヨウ化亜鉛の亜鉛イオンを水素イオンに置換する請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
上記架橋処理は、ｐＨ２〜ｐＨ５で行われる請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
上記架橋処理の前に、上記偏光フィルムの前駆体に対して膨潤処理および染色処理を行う工程と、
上記架橋処理の後に、順次に、上記偏光フィルムの前駆体に対して洗浄処理および乾燥処理を行う工程と、をさらに含み、
上記染色処理および上記架橋処理の実行中に、上記偏光フィルムの前駆体に対する延伸処理が含まれる請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
上記架橋処理は、１０℃〜７０℃で行われる請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
上記イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂または両性イオン交換樹脂である請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
上記偏光フィルムの前駆体は、ポリビニルアルコール薄膜である請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。