TW202116885A - 偏光膜的製造方法及製造裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於提供一種可減低寬度方向的光學特性變異之新穎的偏光膜的製造方法。

上述課題之解決手段為一種偏光膜的製造方法，其係由聚乙烯醇系樹脂膜製作偏光膜，該製造方法具備使前述聚乙烯醇系樹脂膜與處理液接觸之複數個處理步驟，其中，前述複數個處理步驟的至少一個為多階段處理步驟，該多階段處理步驟具有使前述聚乙烯醇系樹脂膜遍及整個寬度地與均勻量的處理液接觸之均勻接觸步驟、及使前述聚乙烯醇系樹脂膜與因應整個寬度的寬度方向位置調整過量之前述處理液接觸之調整接觸步驟，前述多階段處理步驟所使用的前述處理液包含二色性色素及硼化合物之至少一者。

Description

偏光膜的製造方法及製造裝置
本發明係有關由聚乙烯醇系樹脂膜製造偏光膜之方法、及製造裝置。
偏光板係廣泛用作為液晶顯示裝置等圖像顯示裝置中之偏光元件等。偏光板一般係於偏光膜的單面或雙面使用接著劑等貼合透明樹脂膜(保護膜等)而構成者。
偏光膜主要是藉由實施使由聚乙烯醇系樹脂所構成的胚膜浸漬於含有碘等二色性色素的染色浴之處理、接著使其浸漬於含有硼酸等交聯劑的交聯浴之處理等，並且在任一階段對膜進行單軸延伸而製造。單軸延伸之中，係有在空氣中進行延伸之乾式延伸、及上述染色浴及交聯浴等液中進行延伸之濕式延伸。
以往，於偏光膜的製造方法中，為了抑制寬度方向的光學特性變異需要耗費心力。日本專利公開特開2018-32026號公報(專利文獻1)記載一種方法，係對聚乙烯醇系樹脂膜以於寬度方向具有分布的照射熱量來照射含有紅外線的電磁波，而抑制寬度方向的光學特性變異。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開特開2018-32026號公報
本發明之目的係提供一種可減低寬度方向的光學特性變異之新穎的偏光膜的製造方法及製造裝置。
本發明係提供如以下所示之偏光膜的製造方法及製造裝置。
〔1〕一種偏光膜的製造方法，係從聚乙烯醇系樹脂膜製作偏光膜，
該製造方法具備使前述聚乙烯醇系樹脂膜與處理液接觸之複數個處理步驟，其中，
前述複數個處理步驟的至少一個為多階段處理步驟，該多階段處理步驟具有使前述聚乙烯醇系樹脂膜遍及整個寬度地與均勻量的處理液接觸之均勻接觸步驟、及使前述聚乙烯醇系樹脂膜與因應整個寬度的寬度方向位置調整過量之前述處理液接觸之調整接觸步驟，
前述多階段處理步驟所使用的前述處理液包含二色性色素及硼化合物之至少一者。
〔2〕如〔1〕所記載之偏光膜的製造方法，其中，於前述多階段處理步驟中，前述處理液為染色液、交聯液、或補色液。
〔3〕如〔1〕或〔2〕所記載之偏光膜的製造方法，其中，於前述調整接觸步驟中，係將前述聚乙烯醇系樹脂膜於整個寬度中分成中央部與兩端部，並調整成使與前述中央部接觸之前述處理液的量比與前述兩端部接觸之前述處理液的量更多。
〔4〕如〔3〕所記載之偏光膜的製造方法，其中，於前述調整接觸步驟中，前述聚乙烯醇系樹脂膜的前述中央部係以整個寬度為基準占5至80%。
〔5〕如〔3〕或〔4〕所記載之偏光膜的製造方法，於前述調整接觸步驟中，係調整成使前述聚乙烯醇系樹脂膜的前述中央部與前述處理液接觸，而不使前述兩端部與前述處理液接觸。
〔6〕如〔1〕至〔5〕中任一項所記載之偏光膜的製造方法，其中，前述均勻接觸步驟係使前述聚乙烯醇系樹脂膜浸漬於處理槽所收容的前述處理液之步驟。
〔7〕如〔1〕至〔6〕中任一項所記載之偏光膜的製造方法，其中，前述調整接觸步驟係使前述聚乙烯醇系樹脂膜以前述處理液的噴淋進行沖洗之步驟。
〔8〕如〔1〕至〔7〕中任一項所記載之偏光膜的製造方法，其中，前述聚乙烯醇系樹脂膜的整個寬度為400mm以上8000mm以下。
〔9〕一種偏光膜的製造裝置，係從聚乙烯醇系樹脂膜製作偏光膜之偏光膜的製造裝置，
該製造裝置具備使前述聚乙烯醇系樹脂膜與處理液接觸之複數個處理部，其中，
前述複數個處理部之至少一個為多階段處理部，該多階段處理部具有使前述聚乙烯醇系樹脂膜遍及整個寬度地與均勻量的處理液接觸之均勻接觸部、及 使前述聚乙烯醇系樹脂膜與因應整個寬度的寬度方向位置調整過量之前述處理液接觸之調整接觸部，
前述多階段處理部所使用的前述處理液包含二色性色素及硼化合物之至少一者。
根據本發明，可提供一種使偏光膜之寬度方向的光學特性變異減低之偏光膜的製造方法及製造裝置。
10:由聚乙烯醇系樹脂所構成之胚膜、胚膜、膜
11:原材捲筒
13:膨潤浴
15:染色浴
16:噴淋裝置
16a,16b:噴淋棒
17a:交聯浴
17b:補色浴
19:洗淨浴
21:乾燥爐
23:偏光膜
30至35,37至48,60,61:導引滾輪
50至52,53a,53b,54,55,56:夾持滾輪
161,161a,161b:噴淋噴嘴
圖1係示意性顯示本發明之偏光膜的製造方法及其所使用的偏光膜製造裝置的一例之剖面圖。
圖2為從上方觀看圖1所示之製造裝置之染色部之俯視圖。
圖3為用以說明來自噴淋裝置的染色液之噴出量的調整方法之剖面圖。
圖4為對實施例1、2及比較例1的發光因數校正偏光度Py進行作圖而得之圖表。
圖5為對實施例3、4及比較例2的發光因數校正偏光度Py進行作圖而得之圖表。
<偏光膜的製造方法>
本發明係從聚乙烯醇系樹脂膜製作偏光膜之偏光膜的製造方法，且具備使使前述聚乙烯醇系樹脂膜與處理液接觸之複數個處理步驟，前述處理步驟的至少一個為多階段處理步驟，該多階段處理步驟具有使前述聚乙烯醇系樹脂膜遍及整個寬度地與均勻量的處理液接觸之均勻接觸步驟、及使前述聚乙烯醇系樹脂膜與因應整個寬度的寬度方向位置調整過量之前述處理液接觸之調整接觸步驟。多階段處理步驟所使用的前述處理液包含二色性色素及硼化合物之至少一者，例如染色液、交聯液、補色液等。
本發明中，偏光膜係於經單軸延伸之聚乙烯醇系樹脂膜吸附配向有二色性色素(碘、二色性染料等)者。構成聚乙烯醇系樹脂膜的聚乙烯醇系樹脂通常係藉由使聚乙酸乙烯酯系樹脂皂化而得到。其皂化度通常為約85莫耳%以上，較佳為約90莫耳%以上，更佳為約99莫耳%以上。聚乙酸乙烯酯系樹脂例如可為屬於乙酸乙烯酯的均聚物之聚乙酸乙烯酯，以及乙酸乙烯酯及可與該乙酸乙烯酯共聚之其他單體的共聚物等。可共聚之其他單體例如可列舉不飽和羧酸類、烯烴類、乙烯基醚類、不飽和磺酸類等。聚乙烯醇系樹脂的聚合度通常為約1000至10000，較佳為約1500至5000左右。
該等聚乙烯醇系樹脂可經改性，例如亦可使用經醛類改性之聚乙烯甲醛、聚乙烯縮醛、聚乙烯醇縮丁醛等。
在本發明中，偏光膜製造的起始材料係使用厚度為65μm以下(例如60μm以下)之未延伸的聚乙烯醇系樹脂膜(胚膜)，較佳為50μm以下，更佳為35μm以下，又更佳為30μm以下。藉此，可得到市場需求日益增加之薄膜的偏光膜。胚膜的寬度並無特別限制，例如為400mm以上8000mm以下，較佳為2000mm以上5500mm以下。尤其，胚膜的寬度為2000mm以上時，偏光膜之寬度方向的特 性容易變異，但若藉由本發明之製造方法，則可減低變異。胚膜係例如用作為長條的未延伸聚乙烯醇系樹脂膜之捲筒(原材捲筒)。
又，本發明所使用之聚乙烯醇系樹脂膜可為積層於支撐該聚乙烯醇系樹脂膜的基材膜者，亦即該聚乙烯醇系樹脂膜可用作為基材膜與積層於該基材膜上的聚乙烯醇系樹脂膜之積層膜。此時，聚乙烯醇系樹脂膜例如可藉由於基材膜的至少一面塗裝含有聚乙烯醇系樹脂的塗裝液後使其乾燥而製造。
基材膜例如可使用由熱塑性樹脂所構成的膜。具體例為由具有透光性的熱塑性樹脂(較佳為由光學上透明的熱塑性樹脂)所構成之膜，例如可為：如鏈狀聚烯烴系樹脂(聚丙烯系樹脂等)、環狀聚烯烴系樹脂(降莰烯系樹脂等)之聚烯烴系樹脂；如三乙酸纖維素、二乙酸纖維素之纖維素系樹脂；如聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯之聚酯系樹脂；聚碳酸酯系樹脂；如甲基丙烯酸甲酯系樹脂之(甲基)丙烯酯系樹脂；聚苯乙烯系樹脂；聚氯乙烯系樹脂；丙烯腈/丁二烯/苯乙烯系樹脂；丙烯腈/苯乙烯系樹脂；聚乙酸乙烯酯系樹脂；聚偏二氯乙烯系樹脂；聚醯胺系樹脂；聚縮醛系樹脂；改性聚伸苯醚系樹脂；聚碸系樹脂；聚醚碸系樹脂；聚芳酯系樹脂；聚醯胺醯亞胺系樹脂；聚醯亞胺系樹脂等。
藉由實施將上述長條的胚膜從原材捲筒捲撓，同時沿著偏光膜製造裝置的膜搬送路徑連續地搬送，使其浸漬於處理槽所收容的處理液(以下亦稱為「處理浴」)後拉出之既定的處理步驟後，實施乾燥步驟，藉此可將偏光膜連續製造成長條的偏光膜。此外，處理步驟只要是使膜與處理液接觸而進行處理的方法即可，使膜浸漬於處理浴之方法並無限定，亦可為使處理液沖洗膜表面之方法。使處理液沖洗膜表面之方法係以使處理液的噴淋對膜表面進行沖洗的方法為合適。在此，所由處理液的噴淋係指從複數個噴出口噴出的處理液的液流，液 流中，可間歇地包含(例如以粒狀、霧狀的形式包含)或連續地包含處理液。噴淋裝置係具有複數個噴出口且使液體從其中噴出而製作液體的液流之裝置。為了使處理液的噴淋對膜表面進行沖洗，通常係使用噴淋裝置。處理步驟係藉由使膜浸漬於處理浴的方法進行時，進行一次處理步驟的處理浴並不限定於一個，亦可使膜依序浸漬於二個以上的處理浴而完成一次處理步驟。
上述處理液可列示膨潤液、染色液、交聯液、補色液、洗淨液等。此外，上述處理步驟可列示：使胚膜與膨潤液接觸而進行膨潤處理之膨潤步驟、使膨潤處理後的膜與染色液接觸而進行染色處理之染色步驟、使染色處理後的膜與交聯液接觸而進行交聯處理之交聯步驟、使交聯處理後的膜與補色液接觸而進行顏色調整處理之補色步驟、使補色處理後的膜與洗淨液接觸而進行洗淨處理之洗淨步驟。又，在該等一連串的處理步驟之間(亦即在任一個以上的處理步驟之前後及/或任一個以上的處理步驟中)，係以濕式或乾式實施單軸延伸處理。亦可視需要可附加其他處理步驟。
本發明人等根據下述的知識見解，遂完成本發明：在使包含二色性色素、及硼化合物之至少一者的處理液之處理步驟中，從可抑制寬度方向的光學特性變異之觀點來看，較佳為多階段處理步驟，該多階段處理步驟係具有使膜遍及整個寬度地與均勻的處理液接觸之均勻接觸步驟、及使膜與因應整個寬度的寬度方向位置調整過量之處理液接觸之調整接觸步驟。使用包含二色性色素及硼化合物之至少一者的處理液之處理步驟可列舉染色步驟、交聯步驟、補色步驟等。
以下，一邊參照圖1，一邊說明本發明之偏光膜的製造方法之一例。圖1係示意性顯示本發明之偏光膜的製造方法及其所使用的偏光膜製造裝置 的一例之剖面圖。圖1所示之偏光膜製造裝置係構成如下：藉由將由聚乙烯醇系樹脂所構成的胚(未延伸)膜10一邊從原材捲筒11連續地捲出，一邊沿著膜搬送路徑搬送，而使其依序通過設置於膜搬送路徑上的膨潤浴(膨潤槽內所收容的膨潤液)13、染色浴(染色槽內所收容的染色液)15、交聯浴(交聯槽內所收容的交聯液)17a、補色浴(交聯槽內所收容的補色液)17b、及洗淨浴(洗淨槽內所收容的洗淨液)19，最後再通過乾燥爐21。所得之偏光膜23例如可直接搬送至後續的偏光板製作步驟(於偏光膜23的單面或雙面貼合保護膜之步驟)。圖1中之箭頭表示膜的搬送方向。染色浴15中設置有噴淋裝置16，通過染色浴15後的膜10係構成為會在其後通過噴淋裝置16。
圖1的說明中，「處理槽」為包含膨潤槽、染色槽、交聯槽、補色槽、及洗淨槽之統稱，「處理液」為包含膨潤液、染色液、交聯液、補色槽液、及洗淨液之統稱，「處理浴」為包含膨潤浴、染色浴、交聯浴、補色浴、及洗淨浴之統稱。膨潤浴、染色浴及噴淋裝置、交聯浴、補色浴、及洗淨浴係分別構成本發明的製造裝置中之膨潤部、染色部、交聯部、補色部、及洗淨部。
圖1所示之製造裝置中，染色部係構成如下：在染色浴15進行均勻接觸步驟後通過噴淋裝置16，藉此進行調整接觸步驟，以進行多階段處理步驟。亦即，染色部係由具備作為均勻接觸部之染色浴15、及作為調整接觸部之噴淋裝置16的多階段處理部所構成。
偏光膜製造裝置的膜搬送路徑係除了上述處理浴及噴淋裝置以外，可藉由將能夠支撐搬送中的膜或進一步改變膜搬送方向之導引滾輪30至35、37至48、60、61、以及能夠對搬送中的膜進行按壓/夾持，並利用其旋轉得到的驅動力賦予膜或進一步改變膜搬送方向之夾持滾輪50至56，配置於適當的位置 而構築。導引滾輪及夾持滾輪可配置於各處理浴之前後或處理浴中，藉此可進行將膜導入/浸漬於處理浴及從處理浴中拉出〔參照圖1〕。例如藉由於各處理浴中設置1個以上的導引滾輪，並沿著該等導引滾輪搬送膜，可將膜浸漬於各處理浴中。
圖1所示之偏光膜製造裝置係於各處理浴之前後配置有夾持滾輪(夾持滾輪50至54、56)，藉此可實施滾輪間延伸，亦即在任一個以上的處理浴中，於其前後配置的夾持滾輪間產生轉速差而進行縱向單軸延伸。以下說明各步驟。
(膨潤步驟)
膨潤步驟係基於將胚膜10表面的異物除去、將胚膜10中之塑化劑除去、賦予易染色性、使胚膜10塑化等之目的而進行。處理條件係在可達成該目的之範圍且不會產生胚膜10之極端的溶解或失透等不良情形之範圍內決定。
參照圖1，膨潤步驟可藉由將胚膜10一邊從原材捲筒11連續地捲出，一邊沿著膜搬送路徑搬送，使胚膜10浸漬於膨潤浴13既定時間，然後拉出而實施。在圖1之例中，將胚膜10捲出後使其浸漬於膨潤浴13為止之期間，胚膜10係沿著由導引滾輪60、61及夾持滾輪50所構築的膜搬送路徑而搬送。在膨潤處理中，係沿著由導引滾輪30至32及夾持滾輪51所構築的膜搬送路徑而搬送。
膨潤浴13的膨潤液除了純水以外，亦可使用添加有約0.01至10質量%的範圍之硼酸(日本專利公開特開平10-153709號公報)、氯化物(日本專利公開特開平06-281816號公報)、無機酸、無機鹽、水溶性有機溶劑、醇類等而成的水溶液。
膨潤浴13的溫度例如為10至50℃左右，較佳為10至40℃左右，更佳為15至30℃左右。胚膜10的浸漬時間較佳為10至300秒左右，更佳為20至200秒 左右。又，胚膜10為已預先在氣體中進行延伸之聚乙烯醇系樹脂膜時，膨潤浴13的溫度例如為20至70℃左右，較佳為30至60℃左右。胚膜10的浸漬時間較佳為30至300秒左右，更佳為60至240秒左右。
膨潤處理中，容易產生胚膜10往寬度方向膨潤而使膜產生皺褶之問題。就用以在消除該皺褶的同時搬送膜之一種手段而言，可列舉於導引滾輪30、31及/或32使用擴展滾輪、螺旋滾輪、冠狀滾輪之具有擴寬功能的滾輪，或使用如導布器、彎曲棒、拉幅夾鉗之其他擴寬裝置。用以抑制皺褶的產生之另一種手段為施實延伸處理。例如可利用夾持滾輪50與夾持滾輪51之轉速差而在膨潤浴13中施實單軸延伸處理。
膨潤處理中，膜亦會在膜的搬送方向膨潤擴大，因此若未對膜進行積極的延伸時，為了消除搬送方向之膜的鬆弛，較佳係例如設置控制配置在膨潤浴13之前後的夾持滾輪50、51的速度等的手段。又，基於使膨潤浴13中之膜搬送穩定化之目的，以水中噴淋裝置控制膨潤浴13中的水流，或併用EPC裝置(Edge Position Control裝置：檢測膜的端部，以防止膜的蛇行之裝置)等亦為有效。
圖1所示之例中，從膨潤浴13拉出之膜係依序通過導引滾輪32、夾持滾輪51、導引滾輪33而導入至染色浴15。
(染色步驟)
染色步驟係基於使膨潤處理後的聚乙烯醇系樹脂膜與碘等二色性色素吸附、配向等之目的而進行。處理條件係在可達成該目的之範圍且不會產生膜之極端的溶解或失透等不良情形之範圍內決定。參照圖1，染色步驟可藉由沿著由夾持滾輪51、導引滾輪33至35及夾持滾輪56、52所構築的膜搬送路徑搬送，將膨潤處理後的膜浸漬於染色浴15(染色槽所收容的處理液)既定時間，然後拉出後通過 噴淋裝置16而實施。為了提高二色性色素的染色性，要施予染色步驟的膜係以已實施至少某種程度的單軸延伸處理的膜為較佳，或者，在染色處理時進行單軸延伸處理以取代染色處理前之單軸延伸處理、或與染色處理前之單軸延伸處理一併進行。
二色性色素較佳係使用碘，染色浴15的染色液中例如可使用濃度以質量比計為碘/碘化鉀/水=0.003至0.3/0.1至10/100之水溶液。亦可使用碘化鋅等其他碘化物以取代碘化鉀，或併用碘化鉀與其他碘化物。又，亦可與碘化物以外的化合物例如硼酸、氯化鋅、氯化鈷等共存。添加硼酸時，在含有二色性色素之點與後述的交聯液不同，若水溶液相對於水100質量份，含有二色性色素0.003質量份以上的話，則可視為染色液。浸漬膜時之染色浴15的溫度通常為10至45℃左右，較佳為10至40℃，更佳為20至35℃，膜的浸漬時間通常為30至600秒左右，較佳為60至300秒。
二色性色素可與碘一起使用水溶性二色性染料，染色浴15的染色液中例如可使用濃度以質量比計為二色性染料/水=約0.001至0.1/100之水溶液。該染色液中可與染色助劑等共存，例如可含有硫酸鈉等無機鹽或界面活性劑等。二色性染料可只單獨使用1種，或併用2種類以上的二色性染料。
如上所述，染色步驟中，可在染色浴15進行膜的單軸延伸。膜的單軸延伸可藉由在配置於染色浴15之前後的夾持滾輪51與夾持滾輪56之間產生轉速差的方法等而進行。
染色處理中，與膨潤處理同樣地，亦為了在消除膜的皺褶的同時搬送聚乙烯醇系樹脂膜，可與導引滾輪33、34、及/或35使用如擴展滾輪、螺旋滾輪、冠狀滾輪之具有擴寬機能的滾輪，或可使用如導布器、彎曲棒、拉幅夾鉗 之其他擴寬裝置。用以抑制皺褶的產生之另一種手段與膨潤處理同樣地為實施延伸處理。
於圖1所示之例中，從染色浴15拉出之膜係通過噴淋裝置16後依序通過夾持滾輪56、夾持滾輪52及導引滾輪37而導入至交聯浴17a。如此地於圖1所示之例中，染色步驟成為多階段處理步驟。有關多階段處理步驟之詳細內容如後所述。
(交聯步驟)
交聯步驟為基於藉由交聯達到耐水化等之目的而進行的處理。交聯步驟可進行複數次。參照圖1，交聯步驟可藉由沿著由夾持滾輪52、導引滾輪37至40及夾持滾輪53a所構築的膜搬送路徑進行搬送，將染色處理後的膜浸漬於交聯浴17a(交聯槽所收容的交聯液)既定時間浸漬，然後拉出而實施。
交聯液可使用將交聯劑溶解於溶劑的溶液。交聯劑例如可列舉硼酸、硼砂等硼化合物、或乙二醛、戊二醛等。該等可使用一種類或併用二種類以上。溶劑例如可使用水，但可進一步含有與水具有相溶性的有機溶劑。交聯溶液中之交聯劑的濃度並不限定於此，較佳為1至20質量%的範圍，更佳為4至15質量%。
交聯液可為相對於水100質量份含有例如約1至10質量份的硼酸之水溶液。在染色處理使用的二色性色素為碘時，交聯液係以除了硼酸尚含有碘化物為較佳，其量相對於水100質量份，可設為例如1至30質量份。碘化物可列舉碘化鉀、碘化鋅等。又，亦可與碘化物以外的化合物例如氯化鋅、氯化鈷、四氯化鋯、硫代硫酸鈉、鋅酸鉀、硫酸鈉等共存。
交聯處理中，可視其目的適當改變硼酸及碘化物的濃度、以及交聯浴17的溫度。例如可為濃度以質量比計為硼酸/碘化物/水=3至10/1至20/100的水溶液。視需要，亦可使用其他交聯劑以取代硼酸，或併用硼酸與其他交聯劑。浸漬膜時之交聯浴17a的溫度通常為50至70℃左右，較佳為53至65℃，膜的浸漬時間通常為10至600秒左右，較佳為20至300秒，更佳為20至200秒。
交聯處理可進行複數次，通常進行2至5次。此時，所使用的各交聯浴的組成及溫度若在上述範圍內，即可為相同或不同。又，亦可利用夾持滾輪52與夾持滾輪53a的轉速差而在交聯浴17a中實施單軸延伸處理。
交聯處理中，與膨潤處理同樣地，亦為了在消除膜的皺褶的同時搬送聚乙烯醇系樹脂膜，可在由導引滾輪38、39、40、41、42、43及/或44使用如擴展滾輪、螺旋滾輪、冠狀滾輪之具有擴寬機能的滾輪，或使用如導布器、彎曲棒、拉幅夾鉗之其他擴寬裝置。用以抑制皺褶產生之另一種手段，與膨潤處理同樣為實施延伸處理。
(補色步驟)
就以色相調整為目的之補色液而言，例如在染色液使用碘作為二色性色素時，可使用濃度以質量比計為硼酸/碘化物/水=1至5/3至30/100者。浸漬膜時之補色浴17b的溫度通常為20至65℃左右，膜的浸漬時間通常為1至300秒左右，較佳為2至100秒。
亦可利用夾持滾輪52與夾持滾輪53a的轉速差而在交聯浴17a中實施單軸延伸處理。又，亦可利用夾持滾輪53a與夾持滾輪53b的轉速差而在補色浴17b中實施單軸延伸處理。
圖1所示之例中，從補色浴17b拉出之膜係依序通過導引滾輪44、夾持滾輪53b而導入至洗淨浴19。
(洗淨步驟)
圖1所示之例中，包含交聯步驟後的洗淨步驟。洗淨處理係基於將附著於聚乙烯醇系樹脂膜之多餘的硼酸或碘等藥劑除去之目的而進行。洗淨步驟係例如將經交聯處理的聚乙烯醇系樹脂膜浸漬於洗淨浴19中而進行。此外，洗淨步驟亦可藉由對膜沖洗洗淨液的噴淋以取代使膜浸漬於洗淨浴19的步驟，或將於洗淨浴19的浸漬與沖洗洗淨液的噴淋併用而進行。
圖1顯示將聚乙烯醇系樹脂膜浸漬於洗淨浴19中進行洗淨處理時之例。洗淨處理中之洗淨浴19的溫度通常為2至50℃左右，膜的浸漬時間通常為2至120秒左右。
此外，在洗淨處理中，亦基於在消除皺褶的同時搬送聚乙烯醇系樹脂膜之目的，而在導引滾輪45、46、47及/或48使用如擴展滾輪、螺旋滾輪、冠狀滾輪之具有擴寬機能的滾輪，或使用如導布器、彎曲棒、拉幅夾鉗之其他擴寬裝置。又，在膜洗淨處理中，亦可為了抑制皺褶產生而實施延伸處理。
(延伸步驟)
如上所述，胚膜10係在上述一連串的處理步驟之間(亦即任一個以上的處理步驟之前後及/或任1個以上的處理步驟中)以濕式或乾式進行單軸延伸處理。單軸延伸處理的具體方法例如可採用：在構成膜搬送路徑之2個夾持滾輪(例如配置於處理浴之前後的2個夾持滾輪)間產生轉速差而進行縱向單軸延伸之滾輪間延伸、如日本專利第2731813號公報所記載之熱滾輪延伸、拉幅機延伸等，較佳為 滾輪間延伸。單軸延伸步驟可在從胚膜10得到偏光膜23為止之期間內實施複數次。如上所述，延伸處理亦有利於抑制膜產生皺褶。
以胚膜10作為基準，偏光膜23的最終累積延伸倍率通常為4.5至7倍左右，較佳為5至6.5倍。延伸步驟可在任一處理步驟進行，在2個以上的處理步驟進行延伸處理時，延伸處理可在任一處理步驟進行。
(乾燥步驟)
洗淨步驟後，較佳係進行使聚乙烯醇系樹脂膜乾燥的處理。膜的乾燥並無特別限制，但可如圖1所示之例，使用乾燥爐21來進行。乾燥爐21可以是例如具備熱風乾燥機者。乾燥溫度例如為30至100℃左右，乾燥時間例如為30至600秒左右。使聚乙烯醇系樹脂膜乾燥的處理亦可使用遠紅外線加熱器來進行。依以上方式所得之偏光膜23的厚度例如為約5至30μm。
(多階段處理步驟)
於圖1所示之偏光膜製造裝置中，染色步驟為多階段處理步驟，且藉由染色浴15進行均勻接觸處理步驟、及藉由噴淋裝置16進行調整接觸步驟。染色浴15內的染色液與從噴淋裝置16噴出之染色液較佳為相同或相似的組成。又，從噴淋裝置16噴出之染色液的溫度係以在上述染色浴之溫度的範圍內調整為較佳。從噴淋裝置16噴出之染色液較佳為從染色浴15中導出之染色液，且以在沖洗膜後被染色浴15回收為宜。
噴淋裝置16係構成為可對處理對象的膜以因應整個寬度的寬度方向位置調整過量之染色液進行沖洗。如此地藉由染色步驟與均勻接觸步驟一同具有調整接觸步驟之多階段處理步驟，可抑制膜的寬度方向中之染色不均，可減低所得之偏光膜的光學特性變異。
圖2為從俯視觀看圖1所示之偏光膜製造裝置中進行染色步驟的染色部而得之圖式。如圖2所示，膜10係藉由搬送用導引滾輪33往圖中之箭頭方向搬送。藉此，膜10在浸漬於染色浴15後通過噴淋裝置16。噴淋裝置16係由與膜10的雙面相對配置之2條噴淋棒16a、16b所構成，各噴淋棒16a、16b中係沿著膜的寬度方向排列著複數個噴淋噴嘴161，並從各噴淋噴嘴161噴出染色液。藉由調整從各噴淋噴嘴161噴出之染色液的噴出量，可使其與因應膜10的整個寬度的寬度方向位置調整過量之染色液接觸。膜10在通過噴淋裝置16後移送至夾持滾輪56。夾持滾輪56亦可作為將附著於膜10的表面之染色液除去之除液手段發揮功能。
圖3係用以說明從噴淋裝置16噴出之染色液的量之調整方法的剖面圖。從噴淋裝置16噴出之染色液的量之調整方法可列舉下述態樣：沿著膜10的寬度方向排列之噴淋噴嘴161係分成相當於膜10的中央部之部分的噴淋噴嘴161a、及相當於膜的兩端部之部分的噴淋噴嘴161b，調整相當於膜10的中央部之部分的噴淋噴嘴161a的噴出量、及相當於膜10的兩端部之部分的噴淋噴嘴161b的噴出量。
例如圖3所示，可列舉下述具體態樣：在噴淋裝置16中，於噴淋噴嘴161內，只從相當於膜10的中央部之部分的噴淋噴嘴161a噴出染色液，而不從相當於膜10的兩端部之部分的噴淋噴嘴161b噴出染色液。
膜的中央部係以膜的整個寬度為基準，較佳為占5至80%，更佳為占20至70%，又更佳為占40至60%。中央部相對於膜的整個寬度之比率可因應作為改善對象的光學特性變異的狀況而做選擇。膜的兩端部係以位於膜的中央部之兩端，且一端的寬度與另一端的寬度相同為較佳。
在上述各處理步驟中，處理液比聚乙烯醇系樹脂膜的表面更容易從端面滲入，在端部附近與中心部附近產生處理液的滲入量差異，產生處理程度的差異，推測是造成偏光膜中之光學特性變異的要素之一。又，因延伸而在寬度方向厚度產生變異，因應厚度在各處理步驟中之處理程度產生差異，推測為要素之一。根據如此之要素，不需限定於將聚乙烯醇系樹脂膜沿著寬度方向如上所述區分成「端部/中央部/端部」的方法，亦可採用分成在端部與中央部之間進一步存在有1個以上的區域，而調整每個區域所接觸之染色液的量之調整接觸步驟。
多階段處理步驟中之均勻接觸步驟與調整接觸步驟之順序並不限定。因此，噴淋裝置的配置位置並不限定於如圖1所示之染色浴15的出口側，可為入口側，亦可為設置於入口側與出口側兩者之構成。此外，在出口側設置有噴淋裝置之構成中，噴淋裝置的配置位置，可在亦作為除液手段之夾持滾輪56的上游側或下游側處。從對特定的區域沖洗噴淋的觀點來看，可配置於作為除液手段之夾持滾輪56的下游側處。又，從抑制在染色液的接觸量不同之二個領域間明顯形成光學特性的邊界之情形之觀點來看，亦可配置於作為除液手段的夾持滾輪56的上游側，以於剛浸漬後的膜表面殘留染色液之狀態進行調整接觸步驟。
噴淋可沖洗膜的兩邊表面，亦可只沖洗一邊表面。對於往相對於鉛直方向具有既定的角度之方向進行搬送之膜沖洗噴淋時，亦即對於可將膜的雙面相對於鉛直方向區分成上側與下側之狀態下進行搬送的膜沖洗噴淋時，從除液或均勻性的觀點來看，較佳係至少對膜的上表面沖洗噴淋。沖洗噴淋的區域中，膜每單位面積要沖洗的噴淋之總量，例如為0.05至20L/m2，較佳為0.1至 10L/m2。對膜沖洗的噴淋之總量，可藉由調整來自噴淋裝置的處理液之噴出量、調整膜的搬送速度等來得到調整。
就從膜的表面除去染色液之除液手段而言，除了圖1所示之夾持滾輪56以外，亦可使用對膜吹送空氣而進行除液的手段、與膜接觸而進行除液之刮刀等。
染色步驟、交聯步驟及補色步驟之至少一步驟較佳為多階段處理步驟，亦可染色步驟、交聯步驟及補色步驟全部為多階段處理步驟。交聯步驟及/或補色步驟為多階段處理步驟時，交聯部、補色部的構成可適用上述染色部的構成。適用多階段處理步驟的處理步驟若為使膜依序浸漬於二個以上的處理浴而進行之構成時，只要在任一處理浴中設置噴淋裝置即可。
又，多階段處理步驟並不限定於染色步驟、交聯步驟及補色步驟，亦可洗淨步驟為多階段處理步驟。洗淨步驟為多階段處理步驟時，調整接觸步驟較佳係調整成使與膜的兩端部接觸之洗淨液的量比與膜的中央部接觸之洗淨液的量更多。
複數個處理步驟為多階段處理步驟時，每個多階段處理步驟的調整接觸步驟可採用不同的調整方法，例如中央部的寬度在每個調整接觸步驟中可為不同的寬度。
(對於聚乙烯醇系樹脂膜之其他處理步驟)
亦可附加上述處理以外的處理。可追加的處理之例可列舉在交聯步驟後進行之於不含硼化合物而含有氯化鋅等的水溶液中之浸漬處理(鋅處理)等。
<偏光膜>
藉由上述方法，可得到寬度方向的光學特性變異受到抑制之偏光膜。考量到與發光因數校正偏光度Py的平衡性，所得之偏光膜的發光因數校正單體穿透率Ty較佳為40至47%，更佳為41至45%。發光因數校正偏光度Py在寬度方向的任一位置中，較佳為99.9%以上，更佳為99.95%以上。此外，發光因數校正偏光度Py在寬度方向之最大值與最小值的差較佳為0.0015%以下，差越小越佳。
對偏光膜使用附積分球的分光光度計〔日本分光(股)製的「V7100」〕測定在波長380至780nm的範圍之MD穿透率與TD穿透率，並根據下述式算出在各波長之單體穿透率及偏光度：
單體穿透率(%)=(MD+TD)/2
偏光度(%)={(MD-TD)/(MD+TD)}×100。
所謂「MD穿透率」係指從格蘭-湯姆森稜鏡發出之偏光的方向與偏光膜試料的穿透軸成為平行時之穿透率，在上述式中表示為「MD」。又，所謂「TD穿透率」係指從格蘭-湯姆森稜鏡發出之偏光的方向與偏光膜試料的穿透軸成為正交時之穿透率，在上述式表示為「TD」。對於所得之單體穿透率及偏光度藉由JIS Z 8701：1999「顏色的顯示方法-XYZ表色體系及X10Y10Z10表色體系」的2度視角(C光源)進行發光因數校正，而求出發光因數校正單體穿透率(Ty)、及發光因數校正偏光度(Py)。
本發明之偏光膜的寬度例如為50mm以上5000mm以下，較佳為500mm以上4000mm以下。所得之偏光膜可依序捲取於捲取滾輪而設為滾輪形態，亦可不捲取而直接進行偏光板製作步驟(於偏光膜的單面或雙面積層保護膜等之步驟)。
<偏光板>
藉由在依以上方式所製造之偏光膜的至少一面隔著接著劑貼合保護膜，可得到偏光板。保護膜例如可列舉：由如三乙酸纖維素或二乙酸纖維素之乙酸纖維素系樹脂所構成之膜；由如聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯及聚對苯二甲酸丁二酯之聚酯系樹脂所構成之膜；聚碳酸酯系樹脂膜、環烯烴系樹脂膜；丙烯酸系樹脂膜；由聚丙烯系樹脂的鏈狀烯烴系樹脂所構成之膜。
為了使偏光膜與保護膜的接著性提升，可於偏光膜及/或保護膜的貼合面實施電暈處理、火焰處理、電漿處理、紫外線照射、底塗塗布處理、皂化處理等表面處理。偏光膜與保護膜貼合時使用的接著劑可列舉如紫外線硬化性接著劑之活性能量線硬化性接著劑、或聚乙烯醇系樹脂的水溶液、或於該等調配有交聯劑的水溶液、如胺基甲酸酯系乳液接著劑之水系接著劑。紫外線硬化型接著劑可以是丙烯酸系化合物與光自由基聚合起始劑的混合物、或環氧化合物與光陽離子聚合起始劑的混合物等。又，亦可併用陽離子聚合性的環氧化合物與自由基聚合性的丙烯酸系化合物，並併用作為起始劑之光陽離子聚合起始劑與光自由基聚合起始劑。
(實施例)
以下列示實施例來更具體說明本發明，但本發明並不限定於該等例子。
〔偏光膜的製造〕
<實施例1>
使用下述的製造裝置來製造實施例1的偏光膜：從上游側起依序具有膨潤浴、二個染色浴(第1染色浴及第2染色浴)、二個交聯浴(第1交聯浴、第2交聯浴)、補色浴、洗淨浴，於第1染色浴的入口側及出口側、第2染色浴的入口側、補色浴 的入口側與出口側配置有噴淋裝置，其他構成則與圖1所示之製造裝置的構成同樣。
具體而言，將寬度4260mm、厚度60μm之長條的聚乙烯醇(PVA)胚膜〔三菱化學製的商品名「M6000」，皂化度99.9莫耳%以上〕一邊從滾輪捲出一邊連續地搬送，以使滯留時間成為15秒之方式浸漬於由純水所構成之膨潤浴(26℃)中(膨潤步驟)。然後，將從膨潤浴拉出之膜以使第1染色浴及第2染色浴的合計滯留時間成為58秒之方式連續地浸漬於含有碘之30℃的第1染色浴(水100質量份、碘0.028質量份、碘化鉀1.3質量份)及30℃之第2染色浴(水100質量份、碘0.023質量份、碘化鉀1.7質量份、硼酸0.4質量份)中(染色步驟)。然後，將從第2染色浴拉出之膜以滯留時間20秒浸漬於碘化鉀/硼酸/水為12/5/100(質量比)之56℃的第1交聯浴中，並以滯留時間38秒浸漬於液體組成相同之58℃的第2交聯浴中。接著，以滯留時間17秒浸漬於碘化鉀/硼酸/水為13/5/100(質量比)之40℃的補色浴中(補色步驟)。然後將膜浸漬於5℃之由純水所構成之洗淨浴中(洗淨步驟)。
在第1染色浴中，藉由分別設置於第1染色浴的入口側與出口側之噴淋裝置，相對於膜寬度4803mm，只於中央部2420mm(中央部相對於整個寬度之比率為50%)沖洗與第1染色浴為相同組成之染色液的噴淋。在第2染色浴中，藉由設置於入口側的噴淋裝置，相對於膜寬度4646mm，只於中央部2310mm(中央部相對於整個寬度之比率為50%)沖洗與第2染色浴為相同組成之染色液的噴淋。在補色浴中，藉由設置於入口側與出口側之噴淋裝置，對於膜寬度2406mm，只於中央部1210mm(中央部相對於整個寬度之比率為50%)沖洗與補色浴為相同組成之補色液的噴淋。又，於染色步驟、交聯步驟、及補色步驟中，在浴中藉由滾輪間延伸進行縱向單軸延伸，以胚膜為基準之總延伸倍率設為6倍。洗淨步驟 之後，一開始在溫度48℃進行乾燥，然後在溫度91℃進行乾燥，得到厚度24μm、寬度1920mm之偏光膜。
<實施例2>
於實施例1中，藉由噴淋裝置沖洗處理液之步驟中，只藉由設置於第1染色浴的入口側與出口側之噴淋裝置，對於膜寬度4803mm，只於中央部2420mm(中央部相對於整個寬度之比率為50%)沖洗與第1染色浴為相同組成之染色液的噴淋，而不使設置於第2染色浴及補色浴之噴淋裝置運轉，除此以外，其餘藉由與實施例1同樣的方法而製造偏光膜。
<比較例1>
於實施例1中，在任一處理浴中均不使噴淋裝置運作，而不進行使處理液的噴淋沖洗膜之步驟，除此以外，其餘藉由與實施例1同樣的方法而製造偏光膜。
<偏光度的測定>
所得之1920mm寬度的實施例1、2及比較例1的偏光膜之中，往寬度方向延伸存在之3條直線中，在離左端20mm(位置1)、100mm(位置2)、500mm(位置3)、960mm(位置4)、1420mm(位置5)、1820mm(位置6)、1900mm(位置7)之7個位置中，根據上述方法測定發光因數校正偏光度(Py)。表1中顯示在7個位置之3條直線的發光因數校正偏光度(Py)的平均值(將該平均值作為在各位置之發光因數校正偏光度(Py))。又，表1中顯示在7個位置之發光因數校正偏光度的最大值與最小值之差的計算值。圖4為將表1所示之偏光度進行作圖而成之圖表。
[表1]
Figure 109127552-A0202-12-0023-1
從表1及圖4所示之結果可知，實施例1、2的偏光膜，其寬度方向的發光因數校正偏光度的最大值與最小值之差相較於比較例1者更小，寬度方向的發光因數校正偏光度的變異受到抑制。
<實施例3>
於實施例1中，使用寬度3390mm之聚乙烯醇胚膜作為偏光膜。
在第1染色浴中，在分別設置於第1染色浴的入口側與出口側之噴淋裝置中，相對於膜寬度3859mm，只於中央部1925mm(中央部相對於整個寬度之比率為50%)沖洗與第1染色浴為相同組成之染色液的噴淋。在第2染色浴中，藉由設置於入口側之噴淋裝置，相對於膜寬度3751mm，只於中央部1760mm(中央部相對於整個寬度之比率為47%)沖洗與第2染色浴為相同組成之染色液的噴淋。在補色浴中，藉由設置於入口側與出口側之噴淋裝置，相對於膜寬度1962mm，只於中央部990mm(中央部相對於整個寬度之比率為50%)沖洗與補色浴為相同組成之補色液的噴淋。
又，於染色步驟、交聯步驟、及補色步驟中，在浴中藉由滾輪間延伸進行縱向單軸延伸，以胚膜為基準之總延伸倍率設為6倍。洗淨步驟之後、一開始在溫度46℃進行乾燥，然後在溫度92℃進行乾燥，得到厚度24μm、寬度1460mm之偏光膜。除了上述以外，其餘藉由與實施例1相同的製造方法而製造偏光膜。
<實施例4>
於實施例3中，有關藉由噴淋裝置沖洗處理液的噴淋之步驟，係只藉由設置於第1染色浴的入口側與出口側之噴淋裝置，相對於膜寬度3859mm，只於中央部1925mm(中央部相對於整個寬度之比率為50%)沖洗與第1染色浴為相同組成之染色液的噴淋，而不使設置於第2染色浴及補色浴之噴淋裝置運轉，除此以外，其餘藉由與實施例3同樣的方法而製造偏光膜。
<比較例2>
於實施例3中，在任一處理浴中均不進行藉由噴淋裝置沖洗處理液的噴淋之步驟，除此以外，其餘藉由與實施例1同樣的方法而製造偏光膜。
<偏光度的測定>
在所得之1460mm寬度的實施例3、4及比較例2的偏光膜之中，往寬度方向延伸存在之4條直線中，在離左端20mm(位置1)、100mm(位置2)、730mm(位置3)、1360mm(位置4)、1440mm(位置5)之5個位置中，依照上述方法計算發光因數校正偏光度(Py)。表2中顯示在5個位置之4條直線的發光因數校正偏光度(Py)的平均值(以該平均值作為在各位置之發光因數校正偏光度(Py))。又，表2中顯示在5個位置之發光因數校正偏光度(Py)的最大值與最小值之差的計算值。圖5為將表2所示之發光因數校正偏光度(Py)進行作圖而成之圖表。
[表2]
Figure 109127552-A0202-12-0024-2
從表2及圖5所示之結果可知，實施例3、4的偏光膜，其寬度方向的發光因數校正偏光度的最大值與最小值之差相較於比較例2者更小，寬度方向的發光因數校正偏光度的變異受到抑制。
10:由聚乙烯醇系樹脂所構成之胚膜、胚膜、膜
11:原材捲筒
13:膨潤浴
15:染色浴
16:噴淋裝置
16a,16b:噴淋棒
17a:交聯浴
17b:補色浴
19:洗淨浴
21:乾燥爐
23:偏光膜
30至35,37至48,60,61:導引滾輪
50至52,53a,53b,54,55,56:夾持滾輪

Claims (9)

  1. 一種偏光膜的製造方法，係從聚乙烯醇系樹脂膜製作偏光膜，該製造方法具備使前述聚乙烯醇系樹脂膜與處理液接觸之複數個處理步驟，
    前述複數個處理步驟的至少一個為多階段處理步驟，該多階段處理步驟具有使前述聚乙烯醇系樹脂膜遍及整個寬度地與均勻量的處理液接觸之均勻接觸步驟、及使前述聚乙烯醇系樹脂膜與因應整個寬度的寬度方向位置調整過量之前述處理液接觸之調整接觸步驟，
    前述多階段處理步驟所使用的前述處理液包含二色性色素及硼化合物之至少一者。
  2. 如請求項1所述之偏光膜的製造方法，其中，於前述多階段處理步驟中，前述處理液為染色液、交聯液、或補色液。
  3. 如請求項1或2所述之偏光膜的製造方法，其中，於前述調整接觸步驟中，係將前述聚乙烯醇系樹脂膜於整個寬度中分成中央部與兩端部，並調整成使與前述中央部接觸之前述處理液的量比與前述兩端部接觸之前述處理液的量更多。
  4. 如請求項3所述之偏光膜的製造方法，其中，於前述調整接觸步驟中，前述聚乙烯醇系樹脂膜的前述中央部係以整個寬度為基準占5至80%。
  5. 如請求項3或4所述之偏光膜的製造方法，於前述調整接觸步驟中，係調整成使前述聚乙烯醇系樹脂膜的前述中央部與前述處理液接觸，而不使前述兩端部與前述處理液接觸。
  6. 如請求項1至5中任一項所述之偏光膜的製造方法，其中，前述均勻接觸步驟係使前述聚乙烯醇系樹脂膜浸漬於處理槽所收容的前述處理液之步驟。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之偏光膜的製造方法，其中，前述調整接觸步驟係對前述聚乙烯醇系樹脂膜以前述處理液的噴淋進行沖洗之步驟。
  8. 如請求項1至7中任一項所述之偏光膜的製造方法，其中，前述聚乙烯醇系樹脂膜的整個寬度為400mm以上8000mm以下。
  9. 一種偏光膜的製造裝置，係從聚乙烯醇系樹脂膜製作偏光膜，
    該製造裝置具備使前述聚乙烯醇系樹脂膜與處理液接觸之複數個處理部，其中，
    前述複數個處理部之至少一個為多階段處理部，該多階段處理部具有使前述聚乙烯醇系樹脂膜遍及整個寬度地與均勻量的處理液接觸之均勻接觸部、及使前述聚乙烯醇系樹脂膜與因應整個寬度的寬度方向位置調整過量之前述處理液接觸之調整接觸部，
    前述多階段處理部所使用的前述處理液包含二色性色素及硼化合物之至少一者。
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