JPS58107505A - 偏光膜の製造方法 - Google Patents

偏光膜の製造方法

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JPS58107505A
JPS58107505A JP20737481A JP20737481A JPS58107505A JP S58107505 A JPS58107505 A JP S58107505A JP 20737481 A JP20737481 A JP 20737481A JP 20737481 A JP20737481 A JP 20737481A JP S58107505 A JPS58107505 A JP S58107505A
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polarizing film
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3025Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な偏光処理液を使った耐湿性の優れたm個
光膜の製造方法に関する。
液晶表示素子の急激な発展に供ない偏光板の需要が飛躍
的に増大したことは周知の通りである。
今後さらに液晶表示素子が多方面に応用されるに従い偏
光板の需要も伸びると予想される。しかし偏光板の品質
レベルが現状のままである限り、特に耐湿性が著しく劣
る欠点を克服しなければ、これ以上の伸びは期待できな
いと思われる。
先ず従来の偏光膜は第1図に示す5種類に大別される。
(1)  ポリビニールアルコール系(以下P V A
と称す)フィルムな一軸延伸しながらあるいは一軸延伸
した後、ヨウ素15を吸着させて偏光機能を付与した偏
光膜第1図(a)(以下HHと称す)。
(2)  透明プラスチックフィルム14を一軸延伸し
ながらあるいは一軸延伸した後二色性染$16を吸着さ
せて′偏光機能を付与した偏光膜第1図(す(以下り膜
と称す)。
(5)  透明プラスチックフィルム17に一軸延伸す
る前あるいは一軸延伸した後、該フィルム内部に方向性
の有する二重結合19を生じさせて偏光機能を付与した
偏光膜第1図(C) C以下X膜と称す)。
上記5種類のうち、H膜については光学特性は優れてい
るが耐湿性に劣り、LJl!INについては広範囲の色
調をかなり自由に選択できるが光学特性が劣ることと耐
湿性が充分でないことが挙げられる。
またX膜については耐湿性に優れるが光学特性が劣る等
各偶光膜とも一長一短がある。さらに上記以外の新開光
膜の開発される可能性が非常に薄いことから、上記偏光
膜の改良により光学特性を損なわず耐湿性の優れた偏光
膜を作ることが最良である。
ところが上記6種の偏光膜のうち、LIEについては端
光機能を満足する二色比の大きい染料がないため光学特
性を上げることが難かしい。仮に二色比の大きな染料を
作ろうとしても美大な時間を費やしてしまう。K膜につ
いてもその原理から光学特性を上げることが困難であり
、また色調の制御が難しいため適当でない。
以上から現在最も多く使用されているJJIを改良する
のが最も適している。HMKついては光学特性は優れて
いるため、問題はいがに耐湿性を上げるかであり次の5
方法が考えられる。
(1)  実際はH膜の両側に三酢酸セルロースフィル
ムをラミネートした偏光板として使うため、三酢酸セル
p−スフィルムに換え透明性がよくて複屈折性がなく透
湿性の極めて小さいフィルみをライネートする。
(2)  HW4と三酢酸セルロースフィルムの接着剤
をさらに接着力が大きく耐湿性のある接着剤に換える。
(5)  H膜中に吸着されている多ヨウ素分子の封じ
込めを偏光処理によりさらに強力にしてやる。
(す、C2)は根本的解決法でないため本発明者は(5
)の方法により改良を図った。
本発明の詳細な説明に入る前にH膜の構造について述べ
る。一般に一軸延伸したPVAフィルムにヨ□つ素を吸
着させるか、あるいはヨウ素な吸着させたPVAフィル
ムな一軸延伸すると第1図(a) K示す構造になるこ
とは前記した。ここでは全体を代嵌する一S+の構造を
抜き出してさらに詳しく説明する。これを第2図(〜に
示す。PVAフィルム中に吸着されたヨウ素は、PVA
ら旋分子鎖22の中に一本の棒状分子構造(多ヨウ素分
子)25をとって入っており、この様な構造を一般に包
接構造と呼ぶ。通常ヨウ素分子は第2図(kl示す2原
子分子であるが、PVAフィルムに吸着すると、第2図
(qに示す様な各原子間距離が等しく直線状に並んだ多
ヨウ素分子になるのである。しかしこのままでは多ヨウ
素分子は不安定であり、環境により容易にPVAら旋分
子鎖中から抜は出てしまい、拳やがて偏光性が消失して
しまう。耐環境性(!#に耐湿性)を向上させるために
は、多ヨウ素分子を強い力でPVAら旋分子鎖中に固定
できれば達成できると考えられる。
従来多ヨウ票分子の固定化処理としてホウ酸を用いてい
た。第5図(a)にホウ酸処理を施こしたH膜の構造を
示す。ら旋構造の中に多ヨウ素分子55が入った7?V
A分子@52の0RII鎖と、ホウ酸分子第5図(4中
の5つのOH基が脱水縮合してPVA−0−B結合を生
じる。このためPVAら旋分子52がホウ素分子54に
よりi!lI!Iをふさがれ、あたかも中に多ヨウ票分
子52が入った筒状構造になる。ゆえ4CPVAら旋分
子の安定化及び多ヨウ素分子のブロッキング作用が生じ
、耐環境性がかなり向上する。しかし不発明者の目標に
はまだ不充分であり、実用上にも問題がある。このこと
はホウ酸処理だけでは多ヨウ*S子の固定化力が充分で
ないことを示している。ホウ酸処理の場合、PVAら旋
分子鎖には直接結合してがっちり固定させるが、多ヨウ
素分子には立体的なブロッキング作用だけであるためと
考えられる。しかるにPvAら旋分子鎗と多ヨウ素分子
の両方に直接結合して、強力な固定化力を生じる物質が
存在すれば耐環境性を飛躍的に向上させることが期待で
きる。
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、簡単な方法により光学特性を損なわずに
耐湿性の優れた偏光膜を提供することである。
本発明は、Cu、Fe、lJi、Co等のヨウ素化合物
を含む偏光処理液で偏光膜を処理することにより、耐湿
性の優れた端光膜を達成したことを%徴とするものであ
る。
これはヨウ素化合物の金属原子が、PVAら旋分子鎖の
OH基と多ヨウ素分子の両方に直接結合して高分子錯体
な形成するためである。特K P s原子は安定な高分
子錯体を作り易く、またホウ素原子に比ペイオン牛後が
4倍近く大きいためヨウ素9子が抜けにくくなる。一般
にIPe原子45は第4図(0に示す様に5つの配位子
46により三万両錐構造をとる。配位子46は電子供与
性の原子団であり、HJ[K当てはめるとPVAら旋分
子鎖のOH基と多ヨウ索分子である。
第4図(a)K本発明により処理したH膜の構造を模式
的に示す。Fe原子44がi;vAら旋分子鎖42のO
H基及び多ヨウ素分子45と錯結合を形成する機構は次
の様に考察される。先ずOH基の場合、電子が余ってお
り、これが1@原子44に取り入れられて配位結合を生
じるためである。
また多ヨウ素分子45の場合、多ヨウ素分子4Sは棒状
分子になっており、各ヨウ素原子の自由電子が棒状分子
の周魅全体に一様に分散した電子状態になっている。ゆ
えに多ヨウ素分子45は電子供与性であると考えられF
ei子44と配位結合を作ることが可能である。
実際は、Fe原子と錯結合を形成する5つの配位子のう
ち、OH基と多ヨウ素分子の割合は種々存在すると考え
られる。ただ立体的効果により制限があるかもしれない
本発明による処理では、PVAら旋分子鎖がF・原子と
の錯結合により安定化されて円筒状の構造を形成し、さ
らに該ら旋分子鎖中に入っている多ヨウ素分子がFe原
子との直接的な錯結合により固定化されるため、多ヨウ
素分子に対して非常に強いプロツキ/タカと固定化力が
生じる。このことは耐環境性(%に耐湿性)が、従来に
比べ飛躍的に向上することを意味する。
また本発明とホウ酸処理を併用すると効果が高まり、一
段と耐環境性が向上する。
第5図に本発明によるH膜の製造方法を示す。
pvムフイルム51を偏光処理槽55中に浸漬し、A−
B間で5〜5倍に一軸延伸する0次にホウ酸処理槽54
中に浸漬し、水洗槽55で水洗して、乾燥炉56中で4
0〜70Cの温度で乾燥する。
最後にH膜となったフィルム52を巻取る。
ここで偏光処理とは、PVAフィルムに′Bつ索ヲ吸着
させて偏光能を付4することであり、また本光明忙於い
ては金属原子による高分子錯体を形成させる処理でもあ
る。ゆえに偏光処理は本発明の中心を成す最重要工程で
あり、液組成は以下Φ様になっている。
金属ヨウ化物(MIn)はHCj tg性下でH2O。
により次式のごとく酸化される= M I n −!L!2L−y、 (n * 1 ) 
+十工、+(n+1)eO1 (M=金属原子、n:1〜5の整数) 上記反応式から生じた工8分子がPVAら旋分子鎖中に
入り多ヨウ素分子を形成する。当初金属イオンM(n+
1)+は、PVAら旋分子鎖の立体的な原因のため完全
な錯体な形成しない。−軸延伸工程により、pvムら旋
分子鎖及び多ヨウ素分子が一方向に配列すると同時に1
金楓イオンM(n+1)′″が両電子供与基に対して錯
結合を生じ、強力に多ヨウ素分子を同定すると考えられ
る。
ホウ酸処理はより安定化するために行ない、水洗は余分
な偏光処理液及びホウaltを除去するためである。
また偏光膜の透過率は、金属ヨウ化物111度と処理時
間を一定にするとX  HI O寓Wjl餐により決定
されるため制御が容易である。
以上の他に耐環境性帆影響を及ぼす要因として偏光処理
と延伸処理の一序があり、偏光処理した後一度に延伸す
ると最もよくなることがわかった。
第1表に結果を示す。この理由としては、前記したよう
に金属イオンM(n+1)が錯結合を形成する際、Pv
ム−ヨウ素包接化合物の立体構造に大きく依存するため
と推測される。
第1表 以下に本発明の実施例と従来例挙げ、偏光板とした場合
の耐湿性を比較した。ここで述べる偏光板とは、HI&
の両側に三酢酸セルロースフィルムをラミネートしたも
のである。
〔実施例1〕 PVAフィルム(東京セロノーン製H−50)を下記の
組成の偏光処理液に60秒間浸漬した後、−4に4倍地
伸した。この時点でPVAフィルムの色相が透明から青
色系統に変わり、高分子金属錯体が生じたことがわかっ
た。次に40Cの4−ホウ酸液に90秒間浸漬し、最後
に水洗乾燥して目的のH膜を得た。この様にした得たH
JIiの両面にポリウレタン系の接着剤を塗り、三酢酸
セルロースフィルム(富±フィルムg T A Cフィ
ルム)をラミネートして偏光板にした。
〔実施例2〕 PVAフィルムCll0Kセロハン製H−50)を下記
の組成の偏光処理液に45秒間浸漬した後、一度に4倍
延伸した。この時点でPVAフィルムが青色系統に変化
した。以下〔実施例1〕を同様に処理して偏光板にした
〔従来例〕
PVAフィルム(東京セロハンIn−50)を下記の組
成の従来偏光処理液に60秒間浸漬した後、一度に4倍
延伸した。この時点では、PVAフィルムの色相は単に
ヨウ素が吸着した 色を呈した。次1(40℃の4%ホ
ウ酸液に120秒間浸漬すると、育系統に色相が変化し
PVA分子鎖にホウ素が結合したことがわかった。最後
に水洗乾燥して従来のHIEを得、〔実施例1〕と同様
に偏光板にした。
上記〔実施例1〕、〔実施例2〕、〔従来例〕で作った
偏光板の光学特性及び耐湿性を第2表に示す。これから
明らかなように本発明による〔実施例1〕、〔実施例2
〕は耐湿性が非常に優れ、〔従来例〕は非常に劣ること
がわかる。
wE2表 以上から本発明は簡単な方法で光学特性を低下させず、
耐湿性の優れた偏光板を提供する。このことは単に偏光
板自体の特性向上にとどまらず、偏光板を使うTN型液
晶表示素子の応用分野拡大にも役立つものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の各偏光膜の構造を表わし、(a)は、H
膜の構、(b)はL膜の構造、(C)はX膜の構造の概
略を表わす。ここで11.14.17はpvムフイルム
または透明プラスチックフィルム。12゜15.18は
該フィルムの分子鎖、15は多ヨウ素分子、16は二色
性染料、19は分子−内二重結合。 第2図(a)は第1図に示すB膜の概略構造の拡大図で
あり、22はP”ikら旋分子鎖、2sは多ヨウ素分子
を表わす。第2図(b)はヨウ素分子の2原子分子構造
、第2図(C)はヨウ素分子の多原子分子構造を表わす
。 第S図(〜はホウ酸処理した場合のH膜構造であり、5
2はpvムら旋分子鎖、55は多ヨウ素分子、54はホ
ウ素原子を表わす、第5図(時はホウ酸分子の構造を表
わす。 第4図(a)は本発明による錯体形成処理をした場合の
H膜構造であり、42はp V Aら旋分子鎖、45は
多ヨウ素分子、44は金属原子を表わす。 #!7図(呻はFe原子の錯体構造を示し、45はPa
原子、46は配位子を表わす。 第5図は本発明による製造方法を示し、51はPVAフ
ィルム、52はH膜、55は偏光処理槽、54はホウ酸
処理槽、55は水洗槽、56は乾燥炉、57は処理ロー
ラを表わす。 戸。 (G) (b) 第1図 CG) ::]b)            (C)第2図 \ 禦 /′ (0) H (b) 第3図 手続補正書(自発) 昭和vf年10月 8日 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和56年特許願第207574号 2、発明の名称 偏光膜の製造方法 3、補正をする者 4、代理人 5、 補正により増加する発明の数 手続補正書(自発) 1、 特許請求の範囲を以下の如く訂正。 r(1)  a明プラスチックフィルムを一軸延伸し二
色性物質を吸着せしめてなる偏光膜に於いて、偏光機能
全付与する処理をヨウ素化合物で行なうことを特徴とす
る偏光膜の製造方法。 (2)  ヨウ素化合物がCuI、Cu11.Ni11
゜C0XB、Fe1l、 1Fe工1 である特許請求
の範囲第1項記載の偏光膜の製造方法。 (3)偏光機能を付与する処理液がHcg。 H雪so4等の酸によりPHが7以下にコントロ2され
、さらに前記処理液に酸化剤としてHI O,が添加さ
れている特許請求の範囲第1項記載の偏光膜の製造方法
。 (4)  偏光機能を付与する処理液により処理された
後、5〜5倍に一軸延伸′する特許請求の範囲第1項記
載の偏光膜の製造方法。」2 明細書8頁上から2行目 「配位結合τ生じるためである。」とあるを「配位結合
を生じる。」に訂正します。    。 五 @′110頁上から2行目 「M、、 HtOs M(n+1 )”+I、 +(n
−)−1) eJICA とあるを Is o= r M r n−7−+M (+>+す+It 十(n
+1 ) eHcQ            J に訂正します。 4、同11頁上から5行目 [金属イオン、(t1+t)」とあるを「金、kAイオ
ンM (n + 1)” 」と訂正します。 五 同11頁、第1表中 「耐湿性 (60℃X90 C/D RI() Jとあるを「耐湿
性 (60℃×90チRI()Jと訂正します。 & 同11頁下から8行目 「従来例挙げ」とあるを 「従米例金挙げ」と訂正します。 ; 同13頁下から10行目 「吸着した色」とあるを 「吸着し次褐色」に訂正します。 以   上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)透明プラスチックフィルムを一軸延伸し二色性物
    質を吸着せしめてなる偏光膜に於いて、偏光機能を付与
    する処理をヨウ素化合物で行なうことを特徴とする偏光
    膜の製造方法。 Q) ヨウ素化合物がCu工+ Cu r H@ Ni
    1g +Co工1.Pa工、、Fe11である特許請求
    の範囲第1項記載の偏光膜の製造方法。 (5)偏光機能を付与する処理液がHcj。 H1so4等の酸によりPHが7以下にされ、さらに前
    記処理液に酸化剤として)I、 O,が添加されている
    特許請求の範囲81項記載の偏光膜の製造方法。 (4)偏光機能を付与する処理液により処理された後5
    〜5倍に一軸延伸する特許請求の範囲第1項記載偏光膜
    の製造方法。
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