TW202040185A - 偏光膜、偏光板、及該偏光膜之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供吸收軸方向之翹曲經抑制且具有優異彎折性的偏光膜。本發明偏光膜係以含碘之聚乙烯醇系樹脂薄膜構成，且其在85℃下放置120小時後，吸收軸方向之收縮率SMD 及與吸收軸方向正交之方向之收縮率STD 的比SMD /STD 為0.5~1.5。在一實施形態中，偏光膜的厚度為8μm以下。本發明偏光板具有上述偏光膜與配置偏光膜之至少一側的保護層。

Description

偏光膜、偏光板、及該偏光膜之製造方法
本發明涉及偏光膜、偏光板、及該偏光膜之製造方法。
在代表性之影像顯示裝置的液晶顯示裝置中，依據其影像形成方式而於液晶單元的兩側配置有偏光膜。作為偏光膜之製造方法，例如已提出有一種將具有樹脂基材與聚乙烯醇(PVA)系樹脂層之積層體延伸，接著施以染色處理，以在樹脂基材上獲得偏光膜的方法(例如專利文獻1)。藉由這種方法可獲得厚度較薄的偏光膜，所以能對近年之影像顯示裝置的薄型化有所貢獻而備受矚目。但，上述薄型偏光膜卻有易在吸收軸方向翹曲之問題。所述問題在將薄型偏光膜應用於有機電致發光(EL)顯示裝置時很明顯。具體而言，有機EL顯示裝置其裝置本身薄且僅於裝置單側配置偏光膜(實質上為偏光板)，故裝置之翹曲易變得明顯。
先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本專利特開2001-343521號公報
發明欲解決之課題 本發明是為了解決上述以往課題而成者，其主要目的在於提供一種吸收軸方向之翹曲經抑制且具有優異彎折性的偏光膜。
用以解決課題之手段 本發明偏光膜係以含二色性物質之聚乙烯醇系樹脂薄膜構成，且其在85℃下放置120小時後，吸收軸方向之收縮率SMD 及與吸收軸方向正交之方向之收縮率STD 的比SMD /STD 為0.5~1.5。 在一實施形態中，上述偏光膜的厚度為8μm以下。 在一實施形態中，上述偏光膜的單體透射率為40.0%以上，且偏光度為99.0%以上。 在一實施形態中，上述吸收軸方向之收縮率SMD 及與上述吸收軸方向正交之方向之收縮率STD 分別為0.4%以下。 在一實施形態中，上述偏光膜的定向函數為0.30以下。 根據本發明之另一面向係提供一種偏光板。該偏光板具有上述偏光膜與配置於該偏光膜之至少一側的保護層。 根據本發明之另一面向係提供一種上述偏光膜之製造方法。該製造方法包含以下步驟：於長條狀熱塑性樹脂基材之單側形成含碘化物或氯化鈉與聚乙烯醇系樹脂之聚乙烯醇系樹脂層，而製成積層體；及，對該積層體依序施行空中輔助延伸處理、染色處理、水中延伸處理與乾燥收縮處理，該乾燥收縮處理係將該積層體一邊沿長邊方向輸送一邊加熱，藉此使其於寬度方向收縮2%以上。該空中輔助延伸處理及該水中延伸處理之延伸的總倍率相對於該積層體之原長為3.0倍~4.0倍；該空中輔助延伸處理之延伸倍率較該水中延伸處理之延伸倍率更大。
發明效果 根據本發明，藉由將吸收軸方向之收縮率及與吸收軸方向正交之方向之收縮率的比最佳化，可獲得吸收軸方向之翹曲經抑制的偏光膜。上述2方向之收縮率的最佳化代表上可以藉由以下製造方法獲得之偏光膜來實現，該偏光膜係藉由組合空中輔助延伸與水中延伸並調整該等延伸倍率，且縮小總延伸倍率之製造方法而獲得。並且，在一實施形態中，藉由將偏光膜之厚度設為預定值(例如8μm)以下，可獲得具有優異彎折性之偏光膜。
以下說明本發明之實施形態，惟本發明不受該等實施形態限定。
A.偏光膜 本發明實施形態之偏光膜係以含二色性物質(代表上為碘、二色性染料)之聚乙烯醇(PVA)系樹脂薄膜構成，且其在85℃下放置120小時後，吸收軸方向之收縮率SMD 及與吸收軸方向正交之方向(以下有時稱為透射軸方向)之收縮率STD 的比SMD /STD 為0.5~1.5。即，本發明實施形態之偏光膜之熱收縮的各向異性顯著較小。以下，在本說明書中，有時將有關熱收縮之所述特性稱為「各向同性收縮」。只要為所述構成，便可顯著抑制偏光膜之吸收軸方向的翹曲。所述偏光膜(結果為偏光板)可適宜應用在有機EL顯示裝置。有機EL顯示裝置薄且僅於單側配置偏光膜(實質上為偏光板)，故裝置之翹曲會變大，但依據所述偏光膜可顯著抑制該翹曲。比SMD /STD 宜為0.7~1.3，且宜為0.8~1.2，更宜為0.9~1.1，尤宜為0.94~1.16。
吸收軸方向之收縮率SMD 宜為0.4%以下，且宜為0.3%以下，更宜為0.2%以下。透射軸方向之收縮率STD 例如為0.42%以下，宜為0.4%以下，且宜為0.3%以下，更宜為0.2%以下。SMD 及STD 皆越小越好，理想上為0。本發明實施形態之偏光膜不僅具有各向同性收縮，吸收軸方向之收縮率及透射軸方向之收縮率本身亦小。結果可更抑制翹曲。此外，偏光膜代表上係提供作為偏光板或附黏著劑層之偏光板的構成要素，而SMD 及STD 分別會按偏光板之保護層及/或黏著劑層之種類及/或特性變化。另一方面，比SMD /STD 不會因保護層及/或黏著劑層之種類及/或特性而變，可實質上維持固定範圍。
偏光膜之厚度宜為8μm以下，且宜為7μm以下，更宜為5μm以下，尤宜為3μm以下，特別宜為2μm以下。偏光膜厚度的下限例如可為1μm。偏光膜之厚度在一實施形態中為2μm~6μm，在另一實施形態中為2μm~4μm，且在另一實施形態中為2μm~3μm，在另一實施形態中又為5μm~7.5μm，在另一實施形態中則亦可為5.5μm~7μm。藉由使偏光膜之厚度如所述非常薄，可將吸收軸方向之收縮率及透射軸方向之收縮率縮得非常小。並且，藉由使偏光膜之厚度如所述非常薄，可獲得具有優異彎折性之偏光膜。結果，可獲得較佳可應用於彎曲的影像顯示裝置、更佳可應用於可彎折的影像顯示裝置、且更佳可應用於可折疊的影像顯示裝置之偏光膜。
偏光膜宜在波長380nm~780nm之任一波長下顯示吸收二色性。偏光膜之單體透射率宜為40.0%以上，更宜為41.0%以上。單體透射率的上限例如可為49.0%。偏光膜之單體透射率在一實施形態中為40.0%~45.0%。偏光膜的偏光度宜為99.0%以上，較宜為99.4%以上。偏光度的上限例如可為99.999%。偏光膜之厚度在一實施形態中為99.0%~99.99%。根據本發明，不論如後述在偏光膜之製造中總延伸倍率非常小，仍可實現所述之實際使用上可容許之單體透射率及偏光度。吾等推測其係因後述之製造方法所致。此外，單體透射率代表上係使用紫外線可見光分光光度計來測定並進行視感度校正所得之Y值。又，單體透射率是將偏光板之一表面之折射率換算為1.50，並將另一表面之折射率換算為1.53時的值。偏光度代表上係基於使用紫外線可見光分光光度計測定並進行視感度校正所得之平行透射率Tp及正交透射率Tc，透過下述式來求得。 偏光度(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2 ×100
偏光膜之定向函數例如為0.30以下，且例如為0.25以下，宜為0.22以下，且宜為0.20以下，更宜為0.18以下，尤宜為0.15以下。定向函數只要為所述範圍，便可實現所期望之各向同性收縮。定向函數的下限例如可為0.05。定向函數若過小，有無法獲得可容許之單體透射率及/或偏光度之情形。
定向函數(f)例如係用傅立葉轉換紅外光譜光度計(FT-IR)並以偏光作為測定光，藉由衰減全反射分光(ATR：attenuated total reflection)測定來求得。具體而言，係於相對於測定光之偏光方向使偏光膜之延伸方向呈平行及呈垂直之狀態下實施測定，並使用所得吸光度光譜之2941cm-1 的強度，依下述式算出。在此，強度I係以3330cm-1 為參考波峰，而為2941cm-1 /3330cm-1 之值。另外，f＝1時為完全定向，f＝0時為無規。又，吾等認為2941cm-1 之波峰起因於偏光膜中之PVA主鏈(-CH2 -)之振動的吸收。 f=(3＜cos2 θ＞-1)/2 =(1-D)/[c(2D+1)] =-2×(1-D)/(2D+1) 惟， 以c=(3cos2 β-1)/2，2941cm-1 之振動時，β＝90°。 θ：分子鏈相對於延伸方向之角度 β：躍遷偶極矩相對於分子鏈軸之角度 D＝(I⊥ )/(I// )  (此時，PVA分子越定向，D越大) I⊥ ：測定光之偏光方向與偏光膜之延伸方向呈垂直時之吸收強度 I// ：測定光之偏光方向與偏光膜之延伸方向呈平行時之吸收強度
偏光膜如上述係以含碘之PVA系樹脂薄膜構成。較佳為構成PVA系樹脂薄膜(實質上為偏光膜)之PVA系樹脂包含經乙醯乙醯基改質之PVA系樹脂。只要為所述構成，便可獲得具有所期望之穿刺強度的偏光膜。當設PVA系樹脂整體為100重量%時，經乙醯乙醯基改質之PVA系樹脂之摻混量宜為5重量%~20重量%，更宜為は8重量%~12重量%。只要摻混量為所述範圍，可將穿刺強度設為更適宜之範圍。
偏光膜在代表上可使用兩層以上之積層體來製作。使用積層體獲得之偏光膜的具體例，可舉出使用樹脂基材與經塗佈形成於該樹脂基材之PVA系樹脂層的積層體而獲得之偏光膜。使用樹脂基材與經塗佈形成於該樹脂基材之PVA系樹脂層的積層體而獲得之偏光膜，例如可以藉由以下方式來製作：將PVA系樹脂溶液塗佈於樹脂基材，並使其乾燥而於樹脂基材上形成PVA系樹脂層，而獲得樹脂基材與PVA系樹脂層的積層體；及，將該積層體延伸及染色而將PVA系樹脂層製成偏光膜。本實施形態中，宜於樹脂基材之單側形成包含鹵化物與聚乙烯醇系樹脂之聚乙烯醇系樹脂層。延伸在代表上包含使積層體浸漬於硼酸水溶液中並延伸。並且，延伸較佳係更包含下述步驟：在硼酸水溶液中延伸之前，在高溫(例如95℃以上)下將積層體進行空中延伸。本發明之實施形態中，延伸之總倍率例如為3.0倍~4.5倍，與一般相較下顯著較小。即便為所述延伸之總倍率，藉由添加鹵化物及乾燥收縮處理之組合，可獲得具有可容許之光學特性之偏光膜。並且，本發明實施形態中，空中輔助延伸之延伸倍率較硼酸水中延伸之延伸倍率更大。藉由製成所述構成，即便延伸之總倍率小，仍可獲得具有可容許之光學特性之偏光膜。並且，積層體較佳係供於一邊沿長邊方向輸送一邊加熱藉此使其於寬度方向收縮2%以上之乾燥收縮處理。在一實施形態中，偏光膜之製造方法包含對積層體依序施行空中輔助延伸處理、染色處理、水中延伸處理與乾燥收縮處理。藉由導入輔助延伸，即便是在將PVA塗佈於熱塑性樹脂上時仍可提升PVA之結晶性，而可達成高光學特性。又，同時事先提高PVA之定向性，可防止在之後的染色步驟或延伸步驟中浸漬於水中時，PVA之定向性降低或溶解等問題，而可達成高光學特性。並且，將PVA系樹脂層浸漬於液體中時，相較於PVA系樹脂層不含鹵化物之情況，更能抑制聚乙烯醇分子之定向紊亂及定向性之降低。因此，可提升經由染色處理及水中延伸處理等將積層體浸漬於液體中來進行的處理步驟而獲得之偏光膜的光學特性。並且，透過乾燥收縮處理使積層體於寬度方向收縮，可提升光學特性。可以直接使用所得樹脂基材/偏光膜之積層體(即，亦可將樹脂基材作為偏光膜之保護層)，亦可從樹脂基材/偏光膜之積層體剝離樹脂基材並於該剝離面按目的積層任意適當的保護層後來使用。關於偏光膜之製造方法的詳細內容將於C項說明。
B.偏光板 圖1係本發明之一實施形態之偏光板的概略截面圖。偏光板100具有：偏光膜10、配置於偏光膜10之一側的第1保護層20及配置於偏光膜10之另一側的第2保護層30。偏光膜10係於上述A項所說明之本發明之偏光膜。亦可省略第1保護層20及第2保護層30之中其中一保護層。另，如上述，第1保護層及第2保護層之中，亦可有一者為用於上述偏光膜之製造的樹脂基材。
第1及第2保護薄膜係以可作為偏光膜之保護層使用的任意適當的薄膜形成。成為該薄膜之主成分的材料之具體例，可舉出三醋酸纖維素(TAC)等之纖維素系樹脂、聚酯系、聚乙烯醇系、聚碳酸酯系、聚醯胺系、聚醯亞胺系、聚醚碸系、聚碸系、聚苯乙烯系、聚降莰烯系、聚烯烴系、(甲基)丙烯酸系及乙酸酯系等之透明樹脂等。又，還可舉出(甲基)丙烯酸系、胺甲酸酯系、(甲基)丙烯酸胺甲酸酯系、環氧系、聚矽氧系等熱硬化型樹脂或紫外線硬化型樹脂等。其他還可舉出例如矽氧烷系聚合物等之玻璃質系聚合物。並且，亦可使用日本特開2001-343529號公報(WO01/37007)所記載之聚合物薄膜。作為該薄膜之材料，例如可以使用含有在側鏈具有取代或非取代之醯亞胺基的熱塑性樹脂與在側鏈具有取代或非取代之苯基以及腈基的熱塑性樹脂之樹脂組成物，例如可舉出具有由異丁烯與N-甲基馬來醯亞胺構成之交替共聚物及丙烯腈-苯乙烯共聚物之樹脂組成物。該聚合物薄膜例如可為上述樹脂組成物之擠製成形物。
在將偏光板100應用於影像顯示裝置時，配置於與顯示面板相反之側的保護層(外側保護層)之厚度代表上為300μm以下，宜為100μm以下，更宜為5μm~80μm，又更宜為10μm~60μm。另外，在施有表面處理時，外側保護層之厚度係包含表面處理層之厚度的厚度。
在將偏光板100應用於影像顯示裝置時配置於顯示面板側的保護層(內側保護層)之厚度宜為5μm~200μm，更宜為10μm~100μm，又更宜為10μm~60μm。在一實施形態中，內側保護層係具有任意適當之相位差值的相位差層。此時，相位差層之面內相位差Re(550)例如為110nm~150nm。「Re(550)」為在23℃下以波長550nm的光測得之面內相位差，且透過式：Re=(nx-ny)×d來求得。在此，「nx」為面內折射率成最大之方向(亦即慢軸方向)的折射率，「ny」為在面內與慢軸正交之方向(亦即快軸方向)的折射率，「nz」為厚度方向的折射率，「d」為層(薄膜)之厚度(nm)。
C.偏光膜之製造方法 本發明之一實施形態之偏光膜之製造方法包含以下步驟：於長條狀熱塑性樹脂基材之單側形成含有鹵化物與聚乙烯醇系樹脂(PVA系樹脂)之聚乙烯醇系樹脂層(PVA系樹脂層)，而製成積層體；及，對積層體依序施行空中輔助延伸處理、染色處理、水中延伸處理與乾燥收縮處理，該乾燥收縮處理係將積層體一邊沿長邊方向輸送一邊加熱，藉此使其於寬度方向收縮2%以上。PVA系樹脂層中之鹵化物含量相對於PVA系樹脂100重量份宜為5重量份~20重量份。乾燥收縮處理宜使用加熱輥進行處理，且加熱輥溫度宜為60℃~120℃。積層體進行乾燥收縮處理所得寬度方向之收縮率宜為2%以上。根據所述製造方法可獲得在上述A項所說明之偏光膜。尤其是藉由下述方式可獲得具有優異光學特性(代表上為單體透射率及單位偏光度)之偏光膜：製作包含含有鹵化物之PVA系樹脂層的積層體後，將上述積層體之延伸進行包含空中輔助延伸及水中延伸的多階段延伸，再將延伸後之積層體以加熱輥進行加熱。
C-1.製作積層體 製作熱塑性樹脂基材與PVA系樹脂層之積層體的方法可採用任意適當之方法。較宜為將含有鹵化物與PVA系樹脂之塗佈液塗佈於熱塑性樹脂基材之表面並乾燥，藉此於熱塑性樹脂基材上形成PVA系樹脂層。如上述，PVA系樹脂層中之鹵化物含量宜相對於PVA系樹脂100重量份為5重量份~20重量份。
塗佈液之塗佈方法可採用任意適當的方法。例如可舉出輥塗法、旋塗法、線棒塗佈法、浸塗法、模塗法、簾塗法、噴塗法、刮刀式塗佈法(逗號塗佈法等)等。上述塗佈液之塗佈、乾燥溫度宜為50℃以上。
PVA系樹脂層之厚度宜為2μm~30μm，更宜為2μm~20μm。藉由使延伸前之PVA系樹脂層之厚度如所述非常薄且如後述縮小總延伸倍率，可獲得兼具各向同性收縮與可容許之單體透射率及偏光度之偏光膜。
在形成PVA系樹脂層之前，可對熱塑性樹脂基材施行表面處理(例如電暈處理等)，也可於熱塑性樹脂基材上形成易接著層。藉由進行所述處理，可提升熱塑性樹脂基材與PVA系樹脂層之密著性。
C-1-1.熱塑性樹脂基材 熱塑性樹脂基材可採用任意適當的熱塑性樹脂薄膜。關於熱塑性樹脂薄膜基材的詳細內容，例如記載於日本特開2012-73580號公報。本說明書中係援用該公報整體之記載作為參考。
C-1-2.塗佈液 塗佈液係如上述包含鹵化物與PVA系樹脂。上述塗佈液代表上係使上述鹵化物及上述PVA系樹脂溶解於溶劑而成之溶液。作為溶劑，可舉例如水、二甲亞碸、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、各種甘醇類、三羥甲丙烷等多元醇類、伸乙二胺、二伸乙三胺等胺類。該等可單獨使用或可將二種以上組合來使用。該等中又以水為佳。溶液之PVA系樹脂濃度相對於溶劑100重量份宜為3重量份~20重量份。只要為所述樹脂濃度，便可形成密著於熱塑性樹脂基材且均勻的塗佈膜。塗佈液中之鹵化物含量相對於PVA系樹脂100重量份宜為5重量份~20重量份。
塗佈液中亦可摻混添加劑。添加劑可舉如塑化劑、界面活性劑等。塑化劑可舉例如乙二醇或丙三醇等多元醇。界面活性劑可舉例如非離子性界面活性劑。該等可為了進一步提升所得PVA系樹脂層的均勻性或染色性、延伸性而使用。
上述PVA系樹脂可採用任意適當的樹脂。可舉例如聚乙烯醇及乙烯-乙烯醇共聚物。聚乙烯醇可藉由將聚乙酸乙烯酯皂化而得。乙烯-乙烯醇共聚物可藉由將乙烯-乙酸乙烯酯共聚物皂化而得。PVA系樹脂之皂化度通常為85莫耳%~100莫耳%，宜為95.0莫耳%~99.95莫耳%，更宜為99.0莫耳%~99.93莫耳%。皂化度係依JIS K 6726-1994而求得。藉由使用所述皂化度的PVA系樹脂，可獲得耐久性優異的偏光膜。皂化度太高時，會有膠化之虞。如上述，PVA系樹脂宜包含經乙醯乙醯基改質之PVA系樹脂。
PVA系樹脂的平均聚合度可按目的適當選擇。平均聚合度通常為1000~10000，宜為1200~4500，更宜為1500~4300。另，平均聚合度可按JIS K 6726-1994而求得。
上述鹵化物可採用任意適當之鹵化物。可舉例如碘化物及氯化鈉。碘化物可舉例如碘化鉀、碘化鈉及碘化鋰。該等之中又以碘化鉀為佳。
塗佈液中之鹵化物量相對於PVA系樹脂100重量份宜為5重量份~20重量份，更佳為相對於PVA系樹脂100重量份為10重量份~15重量份。若鹵化物量相對於PVA系樹脂100重量份為大於20重量份，則會有鹵化物溢出而使最後獲得之偏光膜變白濁之情形。
一般而言，PVA系樹脂層經延伸，會使PVA樹脂層中之聚乙烯醇分子之定向性變高，但若將延伸後之PVA系樹脂層浸漬於含水之液體中，則會有聚乙烯醇分子之定向紊亂而定向性降低之情形。尤其是在對熱塑性樹脂與PVA系樹脂層之積層體進行硼酸水中延伸時，為了穩定熱塑性樹脂之延伸而在相對較高溫度下在硼酸水中將上述積層體進行延伸時，上述定向度降低之傾向很顯著。舉例而言，PVA薄膜單體在硼酸水中之延伸一般而言係在60℃下進行，相對於此，A-PET(熱塑性樹脂基材)與PVA系樹脂層之積層體之延伸係在70℃前後之溫度即較高溫度下進行，此時，延伸初始之PVA的定向性會在因水中延伸而上升之前的階段便降低。對此，藉由製作含有鹵化物之PVA系樹脂層與熱塑性樹脂基材之積層體，並將積層體於在硼酸水中進行延伸前在空氣中進行高溫延伸(輔助延伸)，可促進輔助延伸後之積層體之PVA系樹脂層中的PVA系樹脂之結晶化。結果，在將PVA系樹脂層浸漬於液體中時，相較於PVA系樹脂層不含鹵化物之情況，更能抑制聚乙烯醇分子之定向紊亂及定向性之降低。藉此，可提升經由染色處理及水中延伸處理等將積層體浸漬於液體中來進行的處理步驟而得之偏光膜的光學特性。
C-2.空中輔助延伸處理 尤其為了獲得高光學特性，會選擇組合乾式延伸(輔助延伸)與硼酸水中延伸之2段延伸之方法。如2段延伸之方式，藉由導入輔助延伸，可一邊抑制熱塑性樹脂基材之結晶化一邊進行延伸。並且，在將PVA系樹脂塗佈於熱塑性樹脂基材上時，為了抑制熱塑性樹脂基材之玻璃轉移溫度之影響，必須使塗佈溫度比將PVA系樹脂塗佈於一般的金屬滾筒上之情況更低，結果會產生PVA系樹脂之結晶化相對變低而無法獲得充分光學特性之問題。對此，藉由導入輔助延伸，即使是在將PVA系樹脂塗佈於熱塑性樹脂上時仍可提升PVA系樹脂之結晶性，而可達成高光學特性。又，同時事先提高PVA系樹脂之定向性，可防止在之後的染色步驟或延伸步驟中浸漬於水中時，PVA系樹脂之定向性降低或溶解等問題，而可達成高光學特性。
空中輔助延伸之延伸方法可為固定端延伸(例如使用拉幅延伸機進行延伸之方法)，亦可為自由端延伸(例如使積層體通過周速相異之輥件間進行單軸延伸之方法)，惟為了獲得高光學特性，可積極採用自由端延伸。在一實施形態中，空中延伸處理包含加熱輥延伸步驟，該步驟係將上述積層體一邊沿其長邊方向輸送一邊利用加熱輥間之周速差進行延伸。空中延伸處理代表上係包含區域(zone)延伸步驟與加熱輥延伸步驟。另，區域延伸步驟與加熱輥延伸步驟之順序並無限定，可先進行區域延伸步驟，亦可先進行加熱輥延伸步驟。亦可省略區域延伸步驟。在一實施形態中，係依序進行區域延伸步驟及加熱輥延伸步驟。又，在另一實施形態中，係於拉幅延伸機中把持薄膜端部，並將拉幅機間之距離往行進方向擴大來進行延伸(拉幅機間距離的增幅即為延伸倍率)。此時，寬度方向(相對於行進方向為垂直方向)之拉幅機的距離係設定成可任意接近。較佳可設定成相對於行進方向之延伸倍率來利用自由端延伸作接近。為自由端延伸時，係以寬度方向之收縮率=(1/延伸倍率)1/2 來計算。
空中輔助延伸可在一階段中進行亦可分多階段進行。分多階段進行時，延伸倍率為各階段之延伸倍率之積。空中輔助延伸中之延伸方向宜與水中延伸之延伸方向大致相同。
空中輔助延伸之延伸倍率宜為1.0倍~4.0倍，且宜為1.5倍~3.5倍，更宜為2.0倍~3.0倍。空中輔助延伸之延伸倍率只要為所述範圍，便可在與水中延伸組合時將延伸之總倍率設定為所期望之範圍，而可實現所期望之各向同性收縮。結果，可獲得吸收軸方向之翹曲經抑制的偏光膜。並且，如上述，空中輔助延伸之延伸倍率較硼酸水中延伸之延伸倍率更大。藉由製成所述構成，即便延伸之總倍率小，仍可獲得具有可容許之光學特性之偏光膜。
空中輔助延伸之延伸溫度可因應熱塑性樹脂基材之形成材料、延伸方式等設定成任意適當之值。延伸溫度宜為熱塑性樹脂基材之玻璃轉移溫度(Tg)以上，熱塑性樹脂基材之玻璃轉移溫度(Tg)+10℃以上更適宜，Tg+15℃以上特別適宜。另一方面，延伸溫度的上限宜為170℃。藉由在所述溫度下延伸可抑制PVA系樹脂之結晶化急速進展，從而可抑制該結晶化所造成的不良情況(例如，因延伸而妨礙PVA系樹脂層之定向)。
C-3.不溶解處理、染色處理及交聯處理 視需要在空中輔助延伸處理之後且在水中延伸處理或染色處理之前，施行不溶解處理。上述不溶解處理代表上係將PVA系樹脂層浸漬於硼酸水溶液中來進行。上述染色處理代表上係以二色性物質(代表上為碘)將PVA系樹脂層染色來進行。視需要在染色處理之後且在水中延伸處理之前，施行交聯處理。上述交聯處理代表上可藉由使PVA系樹脂層浸漬於硼酸水溶液中來進行。關於不溶解處理、染色處理及交聯處理的詳細內容，例如記載於日本特開2012-73580號公報(上述)。
C-4.水中延伸處理 水中延伸處理係使積層體浸漬於延伸浴來進行。藉由水中延伸處理，可在比上述熱塑性樹脂基材或PVA系樹脂層之玻璃轉移溫度(代表上為80℃左右)更低的溫度下延伸，而可在抑制PVA系樹脂層結晶化的同時進行延伸。結果可製出具有優異光學特性之偏光膜。
積層體之延伸方法可採用任意適當的方法。具體而言，可為固定端延伸，亦可為自由端延伸(例如使積層體通過周速相異之輥件間進行單軸延伸的方法)。較佳為選擇自由端延伸。積層體之延伸可在一階段中進行亦可分多階段進行。分多階段進行時，延伸之總倍率為各階段之延伸倍率之積。
水中延伸宜使積層體浸漬於硼酸水溶液中來進行(硼酸水中延伸)。藉由使用硼酸水溶液作為延伸浴，可對PVA系樹脂層賦予得以承受延伸時所受張力的剛性與不溶於水的耐水性。具體上，硼酸在水溶液中會生成四羥基硼酸陰離子而可藉由氫鍵與PVA系樹脂交聯。結果可賦予PVA系樹脂層剛性與耐水性，進行良好地延伸，從而製出具有優異光學特性之偏光膜。
上述硼酸水溶液宜使硼酸及/或硼酸鹽溶解於屬溶劑的水而獲得。硼酸濃度相對於水100重量份宜為1重量份~10重量份，更宜為2.5重量份~6重量份，尤宜為3重量份~5重量份。藉由將硼酸濃度設為1重量份以上，可有效抑制PVA系樹脂層之溶解，製造特性更高之偏光膜。此外，除硼酸或硼酸鹽外，還可使用將硼砂等之硼化合物、乙二醛、戊二醛等溶解於溶劑而得之水溶液。
宜於上述延伸浴(硼酸水溶液)中摻混碘化物。藉由摻混碘化物，可抑制已吸附於PVA系樹脂層之碘的溶出。碘化物之具體例如上述。碘化物之濃度相對於水100重量份宜為0.05重量份~15重量份，更宜為0.5重量份~8重量份。
延伸溫度(延伸浴之液溫)宜為40℃~85℃，較宜為60℃~75℃。只要為所述溫度，便可抑制PVA系樹脂層溶解，同時又可高倍率地延伸。具體而言如上所述，若考量由與形成PVA系樹脂層之關係，熱塑性樹脂基材之玻璃轉移溫度(Tg)以60℃以上為宜。此時，延伸溫度若低於40℃，則即使考慮以水將熱塑性樹脂基材塑化，也恐無法良好地延伸。另一方面，延伸浴之溫度愈高溫，PVA系樹脂層之溶解性就愈高，而恐無法獲得優異的光學特性。積層體浸漬於延伸浴之浸漬時間宜為15秒~5分鐘。
水中延伸進行之延伸倍率宜為1.0倍~3.0倍，且宜為1.0倍~2.0倍，更宜為1.0倍~1.5倍。水中延伸之延伸倍率只要為所述範圍，便可將延伸之總倍率設定為所期望之範圍，而可實現所期望之各向同性收縮。結果，可獲得吸收軸方向之翹曲經抑制的偏光膜。延伸之總倍率(組合空中輔助延伸與水中延伸時之延伸倍率的合計)如上述，相對於積層體之原長例如為3.0倍~4.5倍，宜為3.0倍~4.0倍，以3.0倍~3.5倍更佳。藉由適當組合對塗佈液添加鹵化物、調整空中輔助延伸及水中延伸之延伸倍率、及乾燥收縮處理，即便為所述延伸之總倍率，仍可獲得具有可容許之光學特性之偏光膜。
C-5.乾燥收縮處理 上述乾燥收縮處理可透過將區域整體加熱所進行之區域加熱來進行，亦可透過將輸送輥加熱(所謂使用加熱輥)來進行(加熱輥乾燥方式)。較佳為使用這兩者。藉由使用加熱輥使其乾燥，可有效率地抑制積層體之加熱捲曲，而製造出外觀優異的偏光膜。具體而言，藉由在使積層體沿著加熱輥之狀態下進行乾燥，可有效率地促進上述熱塑性樹脂基材之結晶化而增加結晶化度，即使是在相對較低的乾燥溫度下，仍能良好增加熱塑性樹脂基材之結晶化度。結果熱塑性樹脂基材之剛性增加而成為得以承受PVA系樹脂層因乾燥而收縮的狀態，從而捲曲(翹曲)受到抑制。又，藉由使用加熱輥，可在將積層體維持平坦狀態的同時進行乾燥，因此不只能抑制捲曲的產生，還能抑制起皺的產生。此時，積層體可透過乾燥收縮處理使其於寬度方向收縮，來提升光學特性。其係因可有效提升PVA及PVA/碘錯合物之定向性之故。積層體進行乾燥收縮處理所得寬度方向之收縮率宜為1%~10%，更宜為2%~8%，尤宜為4%~6%。
圖2係顯示乾燥收縮處理之一例的概略圖。在乾燥收縮處理中，係利用已加熱至預定溫度的輸送輥R1~R6與導輥G1~G4來一邊輸送積層體200一邊使其乾燥。在圖式例中，係將輸送輥R1~R6配置成可交替連續加熱PVA樹脂層之面與熱塑性樹脂基材之面，但例如亦可將輸送輥R1~R6配置成僅連續加熱積層體200的其中一面(例如熱塑性樹脂基材面)。
藉由調整輸送輥之加熱溫度(加熱輥之溫度)、加熱輥之數量及與加熱輥的接觸時間等，可控制乾燥條件。加熱輥之溫度宜為60℃~120℃，更宜為65℃~100℃，尤宜為70℃~80℃。可在可良好地增加熱塑性樹脂之結晶化度而良好地抑制捲曲的同時，製造出耐久性極優異的光學積層體。另，加熱輥之溫度可以接觸式溫度計來測定。在圖式例中設置有6個輸送輥，惟輸送輥只要為多數個即無特別限制。輸送輥通常為2個~40個，較佳為設置4個~30個。積層體與加熱輥之接觸時間(總接觸時間)以1秒~300秒為宜，以1~20秒為佳，以1~10秒更佳。
加熱輥可設置於加熱爐(例如烘箱)內，亦可設置於一般的製造產線(室溫環境下)。宜設置於具備送風機構的加熱爐內。藉由併用以加熱輥進行之乾燥與熱風乾燥，可抑制在加熱輥間急遽的溫度變化，而可易控制寬度方向之收縮。熱風乾燥之溫度宜為30℃~100℃。且，熱風乾燥時間宜為1秒~300秒。熱風之風速宜為10m/s~30m/s左右。另，該風速係在加熱爐內之風速，可以迷你扇葉型數位風速計來測定。
C-6.其他處理 宜在水中延伸處理之後且在乾燥收縮處理之前，施行洗淨處理。上述洗淨處理代表上可藉由使PVA系樹脂層浸漬於碘化鉀水溶液中來進行。 實施例
以下，以實施例來具體說明本發明，惟本發明不受該等實施例限定。各特性之測定方法如以下所述。此外，只要無特別註記，實施例及比較例中之「份」及「%」即為重量基準。 (1)厚度 使用干涉膜厚計(大塚電子公司製，製品名「MCPD-3000」)進行測定。 (2)收縮率SMD 及STD 將實施例及比較例中所得偏光膜裁切成吸收軸方向10cm×透射軸方向10cm之正方形，製成試驗試樣。以Mitutoyo公司製「CNC影像測定器」測定試驗試樣之吸收軸方向及透射軸方向之精密尺寸，並令各尺寸為SMD0 及STD0 。尺寸測定後，將該試驗試樣在85℃下加熱120小時，並將加熱後之尺寸同樣地進行測定。令加熱後之尺寸分別為SMD1 及STD1 。吸收軸方向之收縮率SMD 係以(SMD0 -SMD1 )/SMD0 ×100求算。透射軸方向之收縮率STD 係以(STD0 -STD1 )/STD0 ×100求算。從所得SMD 及STD 算出SMD /STD 。 (3)單體透射率及偏光度 針對實施例及比較例中所得偏光膜/保護層之積層體(偏光板)，使用紫外線可見光分光光度計(日本分光公司製V-7100)進行測定，並將測得之單體透射率Ts、平行透射率Tp、正交透射率Tc分別作為偏光膜之Ts、Tp及Tc。該等Ts、Tp及Tc係以JIS Z8701之2度視野(C光源)進行測定並進行光視效能視感度校正所得之Y值。另，保護層之折射率為1.50或1.53，而偏光膜之與保護層相反之側的表面之折射率為1.53。 從所得Tp及Tc利用下述式求得偏光度P。 偏光度P(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2 ×100 另，分光光度計可使用大塚電子公司製「LPF-200」等進行同等之測定，不論在使用何種分光光度計之情況下皆可確認到獲得同等的測定結果。 (4)面板之翹曲 將實施例及比較例中所得偏光膜/保護層之積層體(偏光板)貼合於薄玻璃板(厚度0.1mm)，做出對應影像顯示面板之試樣。將該對應影像顯示面板之試樣供於80℃下24小時之加熱試驗，並測定試驗後之翹曲。以對應影像顯示面板之試樣4隅的翹曲量的平均作為面板之翹曲量，並依以下基準評估。 〇：翹曲量小於4mm ×：翹曲量在4mm以上 (5)彎折試驗 將實施例及比較例中所得偏光膜/保護層之積層體(偏光板)裁切成120mm(偏光膜之吸收軸方向)×30mm(偏光膜之與吸收軸方向正交之方向)之尺寸，做成測定試料。對該測定試料使用無負荷U字伸縮模式之連續彎折試驗裝置(YUASA SYSTEM Co., Ltd.製，製品名「DLDMLH-FS」)進行連續彎折試驗。彎折速度為60rpm，彎折之振幅為20mm，彎折之曲率半徑為1.0mm，彎折次數為100000次。按以下基準進行評估。 ○：未觀察到摺痕 ×：有觀察到摺痕
[實施例1] 熱塑性樹脂基材是使用長條狀且吸水率0.75%、Tg約75℃之非晶質間苯二甲酸共聚聚對苯二甲酸乙二酯薄膜(厚度：100μm)。並對樹脂基材之單面施行電暈處理(處理條件：55W・min/m2 )。 在以9：1混合聚乙烯醇(聚合度4200，皂化度99.2莫耳%)及乙醯乙醯基改質PVA(日本合成化學工業公司製，商品名「GOHSEFIMER Z410」)而成之PVA系樹脂100重量份中，添加碘化鉀13重量份，而調製出PVA水溶液(塗佈液)。 於樹脂基材之電暈處理面塗佈上述PVA水溶液並在60℃下乾燥，藉此形成厚度13μm之PVA系樹脂層，而製作出積層體。 將所得積層體於130℃之烘箱內在不同周速之輥件間沿縱方向(長邊方向)進行自由端單軸延伸2.4倍(空中輔助延伸處理)。 接著，使積層體浸漬於液溫40℃的不溶解浴(相對於水100重量份摻混4重量份之硼酸而得的硼酸水溶液)中30秒(不溶解處理)。 接著，調整液溫30℃的染色浴(相對於水100重量份，以1：7之重量比摻混碘與碘化鉀而得之碘水溶液)之濃度以使最後所製得之偏光膜的單體透射率(Ts)成為41.0%並同時浸漬於其中60秒(染色處理)。 接著，使其浸漬於液溫40℃的交聯浴(相對於水100重量份，摻混3重量份的碘化鉀並摻混5重量份的硼酸而得之硼酸水溶液)中30秒(交聯處理)。 然後，一邊使積層體浸漬於液溫62℃的硼酸水溶液(硼酸濃度4.0重量%，碘化鉀5.0重量%)中，一邊在周速相異的輥件間沿縱向(長邊方向)進行單軸延伸以使總延伸倍率達3.0倍(水中延伸處理：水中延伸處理之延伸倍率為1.25倍)。 之後，使積層體浸漬於液溫20℃的洗淨浴(相對於水100重量份，摻混4重量份的碘化鉀而得之水溶液)中(洗淨處理)。 之後，一邊在保持於90℃之烘箱中乾燥，一邊使其接觸表面溫度保持於75℃之SUS製加熱輥約2秒(乾燥收縮處理)。積層體進行乾燥收縮處理所得寬度方向之收縮率為2%。 經由以上程序，於樹脂基材上形成了厚度6.8μm之偏光膜。
於上述所得偏光膜之表面(與樹脂基材為相反側之面)，透過紫外線硬化型接著劑貼合未延伸的環烯烴系薄膜(日本ZEON公司製「ZeonorFilm：ZF14」，表面折射率1.53，厚度25μm)作為保護薄膜。具體而言，是塗敷成硬化型接著劑之總厚度成為1.0μm，並使用輥軋機進行貼合。其後，從保護薄膜側照射UV光線使接著劑硬化。接著，剝離樹脂基材，而製得具有保護薄膜/偏光膜之構成的偏光板。於上述所得偏光板，將負荷500g之荷重1小時後之潛變量成為70μm/h之黏著劑貼合於偏光膜之剝離樹脂基材後之面，而獲得附黏著劑層之偏光板(保護薄膜/偏光膜/黏著劑層)。
針對所得偏光膜或偏光板，將SMD 、STD 及SMD /STD 、單體透射率、偏光度以及翹曲及彎折試驗之結果示於表1。
[實施例2] 使用斜向延伸之環烯烴系薄膜(日本ZEON公司製「ZeonorFilm：ZD12」，表面折射率1.53，厚度25μm)作為保護薄膜，除此之外依與實施例1相同方式而製出偏光板及附黏著劑層之偏光板。將所得偏光膜或偏光板供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[實施例3] 使用厚度20μm之丙烯酸薄膜作為保護薄膜，除此之外依與實施例1相同方式而製出偏光板及附黏著劑層之偏光板。將所得偏光膜或偏光板供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[實施例4] 將水中延伸處理之延伸倍率設為1.45倍並將總延伸倍率設為3.5倍，除此之外依與實施例1相同方式而製作出厚度6.4μm之偏光膜。除了使用該偏光膜外，依與實施例3相同方式而製出偏光板及附黏著劑層之偏光板。將所得偏光膜或偏光板供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[實施例5] 將水中延伸處理之延伸倍率設為1.67倍並將總延伸倍率設為4.0倍，除此之外依與實施例1相同方式而製作出厚度5.9μm之偏光膜。除了使用該偏光膜外，依與實施例3相同方式而製出偏光板及附黏著劑層之偏光板。將所得偏光膜或偏光板供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[比較例1] 將水中延伸處理之延伸倍率設為2.4倍並將總延伸倍率設為5.5倍，及將延伸浴之液溫設為70℃，除此之外依與實施例1相同方式而製作出厚度5.0μm之偏光膜。除了使用該偏光膜外，依與實施例1相同方式而製出偏光板及附黏著劑層之偏光板。將所得偏光膜或偏光板供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[比較例2] 使用斜向延伸之環烯烴系薄膜作為保護薄膜，除此之外依與比較例1相同方式而製出偏光板及附黏著劑層之偏光板。將所得偏光膜或偏光板供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[比較例3] 使用丙烯酸系薄膜作為保護薄膜，除此之外依與比較例1相同方式而製出偏光板及附黏著劑層之偏光板。將所得偏光膜或偏光板供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[比較例4] 將厚度30μm之PVA系樹脂薄膜(Kuraray製，製品名「PE3000」)的長條捲料，利用輥延伸機沿長條方向進行單軸延伸使總延伸倍率達6.0倍，並同時施以膨潤、染色、交聯及洗淨處理，最後施以乾燥處理而製出厚度12μm之偏光件。於該偏光件單側貼合斜向延伸之環烯烴系薄膜而製出偏光板。並且，除了使用該偏光板外，依與實施例1相同方式而製出附黏著劑層之偏光板。將所得偏光件或偏光板供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[比較例5] 設總延伸倍率為3.0倍，除此之外依與比較例4相同方式而製作出厚度17μm之偏光件。除了使用該偏光件外，依與實施例1相同方式而製出偏光板及附黏著劑層之偏光板。將所得偏光件或偏光板供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[表1]
Figure 02_image001
由表1明顯可知，本發明實施例之偏光膜其翹曲經抑制且具有優異彎折性。
產業上之可利用性 本發明之偏光膜及偏光板可適宜用於液晶顯示裝置。
10:偏光膜 20:第1保護層 30:第2保護層 100:偏光板 200:積層體 G1~G4:導輥 R1~R6:輸送輥
圖1係本發明一實施形態之偏光板的概略截面圖。 圖2係顯示使用加熱輥之乾燥收縮處理之一例的概略圖。
10:偏光膜
20:第1保護層
30:第2保護層
100:偏光板

Claims (7)

  1. 一種偏光膜，係以含二色性物質之聚乙烯醇系樹脂薄膜構成，且其在85℃下放置120小時後，吸收軸方向之收縮率SMD 及與吸收軸方向正交之方向之收縮率STD 的比SMD /STD 為0.5~1.5。
  2. 如請求項1之偏光膜，其厚度為8μm以下。
  3. 如請求項1或2之偏光膜，其單體透射率為40.0%以上，且偏光度為99.0%以上。
  4. 如請求項1至3中任一項之偏光膜，其中前述吸收軸方向之收縮率SMD 及前述與吸收軸方向正交之方向之收縮率STD 分別為0.4%以下。
  5. 如請求項1至4中任一項之偏光膜，其定向函數為0.30以下。
  6. 一種偏光板，具有如請求項1至5中任一項之偏光膜與配置於該偏光膜之至少一側的保護層。
  7. 一種偏光膜之製造方法，係製造如請求項1至5中任一項之偏光膜的方法，該製造方法包含以下步驟： 於長條狀熱塑性樹脂基材之單側形成包含碘化物或氯化鈉與聚乙烯醇系樹脂之聚乙烯醇系樹脂層，而製成積層體；及， 對該積層體依序施行空中輔助延伸處理、染色處理、水中延伸處理與乾燥收縮處理，該乾燥收縮處理係將該積層體一邊沿長邊方向輸送一邊加熱，藉此使其沿寬度方向收縮2%以上； 該空中輔助延伸處理及該水中延伸處理之延伸的總倍率相對於該積層體之原長為3.0倍~4.0倍，且 該空中輔助延伸處理之延伸倍率較該水中延伸處理之延伸倍率更大。
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