CN108121029A

CN108121029A - 一种高耐水性偏光板及其制造方法

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Publication number: CN108121029A
Application number: CN201711325582.0A
Authority: CN
Inventors: 张国翠; 黄姿菁
Original assignee: Kunshan Chi Chi Mstar Technology Ltd
Current assignee: Kunshan Chi Chi Mstar Technology Ltd
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2018-06-05

Abstract

本发明涉及一种高耐水性偏光板及其制造方法，包括依序设置的上TAC层、偏光层、下TAC层，其特征在于，所述的偏光层中含有丁二酸、乙二醛、氯化钴、亚硫酸钾、氯化镁、氯化钙、醋酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸钠、硫酸锌的一种或几种，余量为PVA。相对于现有技术，本发明实现以下有益效果：本发明通过在生产工艺中添加耐候剂来提升产品的耐湿性，操作简单，效果明显。耐候剂廉价易得，包括丁二酸、乙二醛、氯化钴、亚硫酸钾、氯化镁、氯化钙、醋酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸钠或硫酸锌等其中的1种或多种混合物。添加位置可以是PVA水洗膨润槽、染色槽、延伸槽、或固色槽其中的1个或多个槽体，发明的偏光板具有优异的耐水性能，且兼具较好的光学耐候稳定性。

Description

一种高耐水性偏光板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种高耐水性偏光板及其制造方法。

背景技术

偏光板(Polarizer)又称偏振光片，是由聚乙烯醇膜(PVA)经过水洗澎润、染色、拉伸后，与保护层贴合，涂布感压胶(PSA)制成的一种光学复合层叠体，被广泛应用于计算机、电视、手机，车载显示器等多个领域。随着应用领域越来越广泛，人们对偏光板的品质、耐候性、耐水性要求也越来越高。为打破耐水性能差对偏光板应用的限制，近年来，耐水性提升问题引起了人们较大的关注。

发明内容

为了打破耐水性能差对偏光板应用的限制，本发明提供一种具有优异的耐水性能，且兼具较好的光学耐候稳定性的高耐水性偏光板及其制造方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种高耐水性偏光板，包括依序设置的上TAC层、偏光层、下TAC层，其特征在于，所述的偏光层中含有丁二酸、乙二醛、氯化钴、亚硫酸钾、氯化镁、氯化钙、醋酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸钠、硫酸锌的一种或几种，余量为PVA。

一种高耐水性偏光板，由依序设置的保护膜层、上TAC层、偏光层、下TAC层、感压胶层、离型膜组成。

偏光层为聚乙烯醇薄膜(PVA)经过5～6倍延伸得到，厚度为18～30μm。一种高耐水性偏光板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：PVA水洗→染色→延伸→固色→偏光层热干燥→两面PVA接着剂涂布+上/下TAC贴合→热干燥，在PVA水洗、染色、延伸、固色的一个或多个步骤中加入耐候剂，所述的耐候剂为丁二酸、乙二醛、氯化钴、亚硫酸钾、氯化镁、氯化钙、醋酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸钠、硫酸锌的一种或几种；所述的耐候剂加入染色槽、PVA水洗膨润槽、延伸槽、固色槽的一个或多个中，且在单个槽的溶液中耐候剂浓度为0.5％～5％。优选的，在固色步骤的固色槽中加入耐候剂。

PVA水洗步骤中，通过PVA水洗膨润槽对PVA进行水洗；染色步骤中，PVA膜通过碘溶液后实现染色，碘溶液由I₂和碘化物按比例混合后溶解于水中得到，碘和碘化物的混合质量比例为1：3～1：20；碘化物的浓度选择0.5～5％；碘溶液的温度控制在15℃～35℃之间。

延伸步骤中，PVA膜经过延伸槽，通过延伸槽入口和延伸槽出口的速度差异将PVA膜进行纵向拉伸，延伸槽中溶液温度控制在50～65℃，延伸槽中溶液含有2.5～6％硼酸和3～6％碘化物。

在固色步骤中，将PVA膜加入固色槽中，固色槽中为KI、硼酸和耐候剂的水溶液，耐候剂的浓度为0.5％～5％。

相对于现有技术，本发明实现以下有益效果：本发明通过在生产工艺中添加耐候剂来提升产品的耐湿性，操作简单，效果明显。耐候剂廉价易得，包括丁二酸、乙二醛、氯化钴、亚硫酸钾、氯化镁、氯化钙、醋酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸钠或硫酸锌等其中的1种或多种混合物。添加位置可以是PVA水洗膨润槽、染色槽、延伸槽、或固色槽其中的1个或多个槽体，即可选择性地于工艺流程中任意槽体里增加耐候剂处理过程。发明的偏光板具有优异的耐水性能，且兼具较好的光学耐候稳定性。

附图说明

图1为偏光板的一般工艺流程图；

图2为偏光板示意图；

图3为实施例与比较例光学频谱变化曲线；

图4为水煮测试示意图；

图5为耐水测试示意图；

图6为比较例1耐水测试第7天结果；

图7为实施例1耐水测试第7天结果；

图8为实施例2耐水测试第7天结果；

图9为实施例3耐水测试第7天结果；

图10为实施例4耐水测试第7天结果；

图11为实施例5耐水测试第7天结果；

图12为实施例6耐水测试第7天结果；

图13为实施例7耐水测试第7天结果。

具体实施方式

下面结合实施例和具体实施方式对本发明作更进一步的说明。

偏光板，从上到下依序包括保护膜、上TAC层、偏光层、下TAC层，感压胶及离型膜。聚乙烯醇系树脂经过水洗膨润后，进行碘和碘化钾处理、硼酸处理以及拉伸处理，最后进行干燥处理即可得到具有偏光效应的偏光薄膜。偏光层是基于聚乙烯醇进行了单轴拉伸以及具有二向色性的碘或有机染料定向排列的薄膜，由聚乙烯醇薄膜(PVA)经过5～6倍延伸得到，极易吸收变形失去偏光性能，厚度为18～30μm；聚乙烯醇系树脂经过拉伸处理后，由于应力作用或本身特性的原因，不可避免地会收缩变形，失去偏光作用。所以，一般情况下，会在偏光膜两侧贴合保护层。保护层的材质一般为三醋酸纤维素(TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环烯烃聚合物膜(COP)、聚碳酸脂(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等材质中的一种，厚度为45～70μm，本发明优选三醋酸纤维素(TAC)薄膜，可根据应用需求，表面可选择进行防划伤，防眩光以及防污等处理；感压胶(PSA)一般优选丙烯酸树脂类；离型膜是用于保护感压胶层。以保护层为TAC膜为例，偏光板的一般生产流程可简述如图1，偏光板的结构示意图如图2。附图标记说明：1：保护膜层，保护TAC层，以免表面脏污、刮伤；2：上TAC层，保护偏光层，并防止其回缩变形；3：偏光层，起到偏光作用；4：下TAC层，保护偏光层，并防止其回缩变形；5：感压胶层：将偏光板粘贴到面板上；6：离型膜：保护感压胶。10：偏光板。

一种高耐水性偏光板的制造方法，包括如下步骤：PVA水洗→染色→延伸→固色→偏光层热干燥→两面PVA接着剂涂布+上/下TAC贴合→热干燥，在PVA水洗、染色、延伸、固色的一个或多个步骤中加入耐候剂，所述的耐候剂为丁二酸、乙二醛、氯化钴、亚硫酸钾、氯化镁、氯化钙、醋酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸钠、硫酸锌的一种或几种；所述的耐候剂加入染色槽、PVA水洗膨润槽、延伸槽、固色槽的一个或多个中，且在单个槽的溶液中耐候剂浓度为0.5％～5％。

PVA水洗步骤中，通过PVA水洗膨润槽对PVA进行水洗，也可以在此基础上在水洗槽中添加耐候剂，所述的耐候剂为丁二酸、乙二醛、氯化钴、亚硫酸钾、氯化镁、氯化钙、醋酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸钠、硫酸锌的一种或几种，在水洗槽溶液中耐候剂浓度为0.5％～5％。

PVA染色：PVA膜通过碘溶液后，吸附溶液中的碘物质进而达到染色的效果；碘溶液一般由I₂和碘化物按一定比例混合后溶解于水中得到，碘化物可以选择碘化钾、碘化铝、碘化钠等，优选碘化钾；碘和碘化物的混合质量比例为1:2～1:100,优选1：3～1：20；碘化物的浓度选择0.1％～15％，优选0.5～5％；染色液的温度控制在15℃～35℃范围内。也可以在此基础上在染色槽中添加耐候剂，所述的耐候剂为丁二酸、乙二醛、氯化钴、亚硫酸钾、氯化镁、氯化钙、醋酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸钠、硫酸锌的一种或几种，在染色槽溶液中耐候剂浓度为0.5％～5％。

延伸：PVA膜经过延伸槽时，通过延伸槽入口和延伸槽出口的速度差异将PVA膜进行纵向拉伸，延伸槽中溶液温度控制在50～65℃，延伸槽中溶液含有硼酸(浓度控制在2.5～6％)和碘化物(浓度控制在3～6％，优选碘化钾)，硼酸主要起PVA分子的交联作用，

防止延伸过程中，PVA膜的破断，延伸槽中主要发生化学平衡，通过化学平衡的移动来控制I₃ ^-和I₅ ^-的在PVA中的排列方式及物质比例。也可以在此基础上在延伸槽中添加耐候剂，所述的耐候剂为丁二酸、乙二醛、氯化钴、亚硫酸钾、氯化镁、氯化钙、醋酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸钠、硫酸锌的一种或几种，在延伸槽溶液中耐候剂浓度为0.5％～5％。

固色：固色的主要作用起平衡PVA膜分子中I₃ ^-和I₅ ^-的比例，进而控制偏光片的色相；固色槽中主要为KI和硼酸的水溶液，KI的主要作用是通过控制KI的浓度来调节I₃ ^-和I₅ ^-的比例；硼酸的主要作用是防止PVA膜在染色槽中发生折叠或破断。KI的浓度控制在1％～15％，优选2％～7％；硼酸的浓度控制在0％～5％左右。也可以在此基础上在固色槽中添加耐候剂，所述的耐候剂为丁二酸、乙二醛、氯化钴、亚硫酸钾、氯化镁、氯化钙、醋酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸钠、硫酸锌的一种或几种，在固色槽溶液中耐候剂浓度为0.5％～5％。

偏光层干燥：偏光层热干燥的主要作用是将从固色槽中出来的PVA膜进行干燥，将其中的水分烘干，热干燥的温度控制在40℃～110℃之间。

两面PVA接着剂涂布+上/下TAC贴合：借助PVA接着剂将上/下TAC与干燥的PVA膜进行3层贴合形成层叠体。

热干燥：贴合后通过加热(热风或红外)对层叠体进行干燥处理，使上/下TAC和PVA层紧密结合在一起。

比较例

按照一般工艺生产的偏光板：保护层优选三醋酸纤维素(TAC)膜，制成TAC+PVA+TAC三明治结构型偏光板，不添加任何耐候剂。

实施例

本发明是通过添加耐候剂来提升产品的耐湿性，耐候剂包括丁二酸、乙二醛、氯化钴、亚硫酸钾、氯化镁、氯化钙、醋酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸钠或硫酸锌等其中的1种或多种混合物。添加位置可以是PVA水洗膨润槽、染色槽、延伸槽、或固色槽其中的1个或多个槽体，即可选择性地于工艺流程中任意槽体里增加耐候剂处理过程。本发明实施例添加在固色槽，除此之外，与比较例同样的操作，得到含耐候剂的TAC+PVA+TAC三明治结构型偏光板。

比较例未添加任何耐候剂。实施例1～7，耐候剂在固色槽液中的质量分数是0.5％～5％，偏光层中耐候剂的含量范围是50～2000ppm。简单地，可以将实施例中耐候剂添加情况概括如下(表1)：

表1实施例1-7的耐候剂添加情况

耐候剂	丁二酸	氯化锌	硫酸钠	乙二醛
					比较例
实施例1	√
					实施例2	√	√
实施例3	√		√
					实施例4		√
实施例5		√		√
					实施例6			√	√
实施例7				√

比较例及各实施例中，PVA膜在固色槽的处理时间为1～5s。

针对比较例和实施例中得到的偏光板，使用配置有积分求的分光光度计测定(日本分光株式会社制造，型号为V7100)产品光学频谱。

单体透过率：≥42％；

直交透过率：≤0.5％；

偏光度：≥99.99％；

耐候色相变化值：≤5。

对比较例和实施例中得到的偏光板进行下述评价：

(1)产品光学频谱对比

从光学频谱看，比较例和实施例中得到的偏光板光学水平相当，即本发明实施例1～7中的偏光板从光学的角度上来说，耐候剂的加入并不影响偏光板的光学特性，完全可以替代传统工艺(比较例)的偏光板，如图3。

(2)光学耐久性

将样品裁成3cm*4cm，贴在玻璃上，加压脱泡24h，静置1h，用分光光度计测定其光学特性，记为0h光学。量测完成后，将样品投入设定好条件的烤箱或恒温恒湿机中，500h后取出，同样的方法，同一台仪器再量测一次，记为500h光学。

测试条件：HT:80℃条件放置500h；HTHH：60℃/90％RH条件放置500h。

评价项目：

对比较例和实施例进行下述项目分析：

a.△Ts(％)：单体透过率耐候变化量，△Ts(％)＝Ts(500h)-Ts(0h)；

b.△Tc(％)：直交透过率耐候变化量，△Tc(％)＝Tc(500h)-Tc(0h)；

c.△P(％)：偏光度耐候变化量，P(％)＝P(500h)-P(0h)；

d.△ab：色度耐候变化量，

△ab＝√(△a)²+((△b)²)；

△a＝a(500h)-a(0h)；

△b＝b(500h)-b(0h)。

测试结果如表2。

表2实施例与比较例光学耐久性测试结果

测试结论：从测试结果来看，实施例与比较例光学耐久性表现稳定。

(3)水煮测试

将样品裁成3cm*4cm大小，借助感压胶贴于玻璃上(图4)，60℃水中持续煮1.5h，量测产品边缘失效区域宽度。失效区域越宽，表明产品的耐水性越差，相反，耐水性越好。如表3所示：

表3比较例和实施例的失效区域宽度数据

(4)盖湿布测试

将13cm*13cm的样品贴在玻璃上，如图5所示，用湿润的无尘棉纸盖在偏光片的中间部位和边缘，再用保护膜包住整块玻璃，防止水分挥发，每天观察样品表面和边缘是否发生水泡、剥离等异常情况。

进行耐水测试第7天结果对比，见图6-图13。

结论：加入不同成分的耐候剂均能提高偏光板的耐水效果，表明耐候剂的添加，可提高产品的耐水性能，且不影响光学的稳定性。实施例2和5具有更明显的高耐水性，表明氯化锌和其它化学品协同作用时，耐水效果会更好。本发明提供的方法可有效提高产品的耐水性，能更好地满足人们对偏光板高耐水性的需求，可广泛应用于偏光板行业。

以上显示描述了本发明的基本原理、主要特征以及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落进要求保护本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种高耐水性偏光板，包括依序设置的上TAC层、偏光层、下TAC层，其特征在于，所述的偏光层中含有丁二酸、乙二醛、氯化钴、亚硫酸钾、氯化镁、氯化钙、醋酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸钠、硫酸锌的一种或几种，余量为PVA。

2.根据权利要求1所述的一种高耐水性偏光板，其特征在于，偏光层中，耐候剂含量范围是50～2000ppm。

3.根据权利要求1所述的一种高耐水性偏光板，其特征在于，由依序设置的保护膜层、上TAC层、偏光层、下TAC层、感压胶层、离型膜组成。

4.根据权利要求1所述的一种高耐水性偏光板，其特征在于，偏光层为聚乙烯醇薄膜(PVA)经过5～6倍延伸得到，厚度为18～30μm。

5.一种高耐水性偏光板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：PVA水洗→染色→延伸→固色→偏光层热干燥→两面PVA接着剂涂布+上/下TAC贴合→热干燥，在PVA水洗、染色、延伸、固色的一个或多个步骤中加入耐候剂，所述的耐候剂为丁二酸、乙二醛、氯化钴、亚硫酸钾、氯化镁、氯化钙、醋酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸钠、硫酸锌的一种或几种；所述的耐候剂加入染色槽、PVA水洗膨润槽、延伸槽、固色槽的一个或多个中，且在单个槽的溶液中耐候剂浓度为0.5％～5％。

6.根据权利要求5所述的一种高耐水性偏光板的制造方法，其特征在于，在固色步骤的固色槽中加入耐候剂。

7.根据权利要求5所述的一种高耐水性偏光板的制造方法，其特征在于，PVA水洗步骤中，通过PVA水洗膨润槽对PVA进行水洗；染色步骤中，PVA膜通过碘溶液后实现染色，碘溶液由I₂和碘化物按比例混合后溶解于水中得到，碘和碘化物的混合质量比例为1：3～1：20；碘化物的浓度选择0.5～5％；碘溶液的温度控制在15℃～35℃之间。

8.根据权利要求5所述的一种高耐水性偏光板的制造方法，其特征在于，延伸步骤中，PVA膜经过延伸槽，通过延伸槽入口和延伸槽出口的速度差异将PVA膜进行纵向拉伸，延伸槽中溶液温度控制在50～65℃，延伸槽中溶液含有2.5～6％硼酸和3～6％碘化物。

9.根据权利要求5所述的一种高耐水性偏光板的制造方法，其特征在于，在固色步骤中，PVA膜按照一定速度通过固色槽，固色槽液为KI、硼酸和耐候剂的水溶液，耐候剂的浓度为0.5％～5％，速度控制在15～35m/min。

10.根据权利要求5所述的一种高耐水性偏光板的制造方法，其特征在于，评价方法包括：水煮测试、盖湿布测试及光学测试。