TW202346922A - 偏光薄膜積層體及影像顯示裝置 - Google Patents

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高田勝則
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Abstract

一種偏光薄膜積層體，依序設有偏光膜、第1樹脂薄膜、第2樹脂薄膜；前述偏光膜之厚度為20µm以下；且前述第1樹脂薄膜與前述第2樹脂薄膜係直接接合。該偏光薄膜積層體對反覆撓曲之耐裂痕性及密著性優異。

Description

偏光薄膜積層體及影像顯示裝置
本發明涉及偏光薄膜積層體及影像顯示裝置。
以往，用於液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置等各種影像顯示裝置之偏光膜，出於兼具高透射率與高偏光度之理由而使用經染色處理之(含有碘或二色性染料等二色性物質之)聚乙烯醇系薄膜。該偏光膜係藉由於浴中對聚乙烯醇系薄膜施行例如膨潤、染色、交聯、延伸等各處理後，施行洗淨處理然後進行乾燥來製造。又，前述偏光膜通常係製成於其單面或兩面使用接著劑貼合有三醋酸纖維素等之透明保護薄膜而成的偏光薄膜(偏光板)來使用。
前述偏光薄膜可視需要與光學層等其他樹脂薄膜積層後以偏光薄膜積層體(光學薄膜)之形式來使用。又，關於上述偏光薄膜(偏光板)，已知有一種偏光薄膜，其偏光膜與透明保護薄膜係不透過接著劑層或黏著劑層而直接貼合(專利文獻1-4)。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：國際公開第2005/085918號 專利文獻2：日本專利特開2002-303725號公報 專利文獻3：日本專利特開2002-303726號公報 專利文獻4：日本專利特開2002-303727號公報
發明欲解決之課題 強烈期望偏光膜或偏光薄膜薄膜化，但如上述在偏光薄膜積層體之樹脂薄膜彼此透過接著劑層貼合時，接著劑層為高彈性，且在接著劑硬化時容易蓄積應力。因此，在界面蓄積有應力之狀態下偏光薄膜積層體藉由彎折等變形時，因界面之應力或應變變大，而有發生裂痕或剝落之情形。
鑑於以上情事，本發明目的在於提供一種偏光薄膜積層體，其對反覆撓曲之耐裂痕性及密著性優異。
又，本發明目的在於提供一種具有上述偏光薄膜積層體之影像顯示裝置。
用以解決課題之手段 亦即，本發明涉及一種偏光薄膜積層體，依序設有偏光膜、第1樹脂薄膜、第2樹脂薄膜；前述偏光膜之厚度為20µm以下；且前述第1樹脂薄膜與前述第2樹脂薄膜係直接接合。
又，本發明涉及一種具有前述偏光薄膜積層體之影像顯示裝置。
發明效果 吾等推測本發明偏光薄膜積層體之效果的作用機制的詳細內容如下。惟，本發明不受該作用機制限定解釋。
本發明偏光薄膜積層體依序設有偏光膜、第1樹脂薄膜、第2樹脂薄膜，前述偏光膜之厚度為20µm以下，且前述第1樹脂薄膜與前述第2樹脂薄膜係直接接合，因此樹脂薄膜彼此之界面的應力或應變小，從而對反覆撓曲之耐裂痕性及密著性優異。
＜偏光薄膜積層體＞ 本發明偏光薄膜積層體依序設有偏光膜、第1樹脂薄膜、第2樹脂薄膜；前述偏光膜之厚度為20µm以下；且前述第1樹脂薄膜與前述第2樹脂薄膜係直接接合。
＜偏光膜＞ 前述偏光膜係碘或二色性染料等二色性物質吸附定向於聚乙烯醇系薄膜而形成。由偏光膜初始之偏光性能之觀點來看，前述偏光膜宜為含碘作為前述二色性物質之碘系偏光膜。
前述聚乙烯醇(PVA)系薄膜可無特別限制地使用在可見光區域中具有透光性且能分散吸附碘或二色性染料等二色性物質者。作為前述聚乙烯醇系薄膜的材料可舉聚乙烯醇或其衍生物。前述聚乙烯醇之衍生物可列舉例如：聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯縮醛；經乙烯、丙烯等烯烴、丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等不飽和羧酸及其烷基酯、丙烯醯胺等改質者等。前述聚乙烯醇之平均聚合度宜為100~10,000左右，較宜為1,000~10,000左右，更宜為1,500~4,500左右。又，前述聚乙烯醇之皂化度宜為80~100莫耳%左右，較宜為95莫耳%~99.95莫耳左右。此外，前述平均聚合度及前述皂化度可依循JIS K 6726求得。
前述偏光膜可藉由以往之偏光膜之製造方法而得，例如可對前述聚乙烯醇系薄膜施行任意之膨潤步驟及洗淨步驟，以及至少施行染色步驟、交聯步驟及延伸步驟而得。
由使偏光膜初始之偏光度提升之觀點來看，前述偏光膜之厚度宜為1μm以上，較宜為2μm以上，而由防止面板翹曲之觀點來看，宜為15μm以下，較宜為10μm以下，更宜為8μm以下。尤其為了獲得厚度為8μm左右以下之偏光膜，可應用以下薄型偏光膜之製造方法，該薄型偏光膜係使用包含在熱塑性樹脂基材上製膜成之聚乙烯醇系樹脂層作為前述聚乙烯醇系薄膜的積層體。
偏光膜(薄型偏光膜)可藉由以往之偏光膜之製造方法獲得，例如可施行以下步驟而獲得：於長條狀熱塑性樹脂基材之單側形成含聚乙烯醇系樹脂(PVA系樹脂)之聚乙烯醇系樹脂層(PVA系樹脂層)來準備積層體的步驟，並且，一邊將所得積層體往長邊方向輸送，一邊對前述積層體施行任意之不溶解處理步驟、交聯處理步驟及洗淨處理步驟，以及至少施行空中輔助延伸處理步驟、染色處理步驟及水中延伸處理步驟。
＜第1樹脂薄膜及第2樹脂薄膜＞ 前述第1樹脂薄膜及前述第2樹脂薄膜若以相異材料形成，便無特別限制，例如可使用用於偏光薄膜積層體(光學薄膜)之透明保護薄膜、相位差薄膜等之有機基材等。
又，前述第1樹脂薄膜及前述第2樹脂薄膜之厚度可適當決定，惟一般由強度或處置性等作業性等觀點來看，宜為0.5µm以上，較宜為1µm以上，更宜為2µm以上，而由薄層性等觀點來看，宜為500µm以下，較宜為300µm以下，更宜為100µm以下。
構成前述透明保護薄膜之材料可舉例如纖維素酯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、(甲基)丙烯酸系樹脂、環狀聚烯烴系樹脂、聚酯系樹脂等。關於前述相位差薄膜，可舉例如將高分子素材進行單軸或雙軸延伸處理而成之雙折射性薄膜、液晶聚合物之定向薄膜、以薄膜支持液晶聚合物之定向層者等。又，前述透明保護薄膜及前述相位差薄膜上亦可設置有1層或2層以上之下述者：硬塗層、抗反射層、抗黏層、擴散層乃至防眩層等其他層；反射板或半透射板、相位差板(包含1/2及1/4等波長板)、視角補償薄膜等可用於形成影像顯示裝置的光學層。上述其他層或光學層通常係透過後述黏著劑層或接著劑層貼合。
將前述第1樹脂薄膜及/或前述第2樹脂薄膜貼合於前述偏光膜兩面時，其兩面樹脂薄膜可相同亦可互異。
前述第1樹脂薄膜及/或前述第2樹脂薄膜中亦可包含有紫外線吸收劑、抗氧化劑、滑劑、塑化劑、脫模劑、抗著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、顏料、著色劑等任意適當之添加劑。
＜第1樹脂薄膜與第2樹脂薄膜之接合方法＞ 將前述第1樹脂薄膜與前述第2樹脂薄膜不透過接著劑層或黏著劑層而直接接合之方法可舉進行壓接之方法、照射紫外線、電子束等能量線並貼合之方法等，尤其由提高接著性之觀點來看，宜為下述方法：對第1樹脂薄膜與第2樹脂薄膜中之任一者或兩者之貼合面照射紫外光進行表面處理後，透過揮發性介質貼合，並將該揮發性介質乾燥。藉由存在前述揮發性介質，可不使氣泡等混入而密著於貼合面，並且藉由將揮發性介質乾燥，可顯著提高接合面(界面)之接著力。關於紫外光，例如波長宜為250-100nm，較宜為200-100nm，而由量產性之觀點來看，其中以使用氙準分子燈(準分子UV)之172nm之波長特別理想。
又，上述紫外光之照度由處理能力之觀點來看，宜為1mW/cm 2，較宜為50mW/cm 2以上。又，由接著性之觀點來看，累積光量宜為1mJ/cm 2以上，較宜為50mJ/cm 2以上，而由對薄膜之損害之觀點來看，宜為5000mJ/cm 2以下，較宜為2000mJ/cm 2以下。又，紫外光照射時之溫度無特別限定，由表面改質之穩定化之觀點來看，宜為0~50℃左右，較宜為10~40度左右，而在偏光薄膜之生產上，室溫較為簡便。又，紫外光照射時之氣體環境若氧濃度為21%以下即可，由處理效率之觀點來看，氧濃度宜為7.0%以下。
前述揮發性介質無特別限定，由乾燥效率之觀點來看，宜為水、乙醇、甲苯、環己烷、丙酮等溶劑，由環境之觀點來看較宜為水。
前述加熱之溫度若可適當乾燥前述揮發性介質即可，例如當前述揮發性介質為水時，宜為40~80℃左右，較宜為50~70℃左右。又，因前述乾燥時間會受偏光膜之溫度影響，故不能一概決定，而宜為1~60分鐘左右，較宜為3~15分鐘左右。前述乾燥步驟可僅實施1次，亦可視需求實施複數次。
上述貼合可藉由輥壓貼合機等來進行。
前述第1樹脂薄膜與前述第2樹脂薄膜之接合界面亦可為由貼合時之處理所形成之改質層或高彈性層。
前述偏光薄膜積層體中，前述第1樹脂薄膜與前述第2樹脂薄膜之接著力(剝離強度)宜為0.5N/15mm以上，較宜為1.0N/15mm以上，更宜為1.5N/15mm以上。
前述偏光膜與前述第1樹脂薄膜通常係透過黏著劑層或接著劑層貼合。
形成前述黏著劑層之黏著劑可應用可用於偏光薄膜之各種黏著劑，可列舉例如：橡膠系黏著劑、丙烯酸系黏著劑、聚矽氧系黏著劑、胺甲酸酯系黏著劑、乙烯基烷基醚系黏著劑、聚乙烯醇系黏著劑、聚乙烯吡咯啶酮系黏著劑、聚丙烯醯胺系黏著劑、纖維素系黏著劑等。其中，宜為丙烯酸系黏著劑。
又，形成前述接著劑層之接著劑可應用可用於偏光薄膜之各種接著劑，可舉例如異氰酸酯系接著劑、聚乙烯醇系接著劑、明膠系接著劑、乙烯基系乳膠系、水系聚酯等。該等接著劑通常係以由水溶液構成之接著劑(水系接著劑)作使用，含有0.5~60重量%之固體成分而成。前述接著劑除上述外，還可舉紫外線硬化型接著劑、電子束硬化型接著劑等活性能量線硬化型接著劑。前述活性能量線硬化型接著劑可舉例如(甲基)丙烯酸酯系接著劑。前述(甲基)丙烯酸酯系接著劑中之硬化性成分可舉例如具有(甲基)丙烯醯基之化合物、具有乙烯基之化合物。具有(甲基)丙烯醯基之化合物可舉例如碳數1~20鏈狀烷基(甲基)丙烯酸酯、脂環式烷基(甲基)丙烯酸酯、多環式烷基(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸烷基酯；含羥基之(甲基)丙烯酸酯；(甲基)丙烯酸環氧丙酯等含環氧基之(甲基)丙烯酸酯等。(甲基)丙烯酸酯系接著劑亦可包含有羥乙基(甲基)丙烯醯胺、N‐羥甲基(甲基)丙烯醯胺、N‐甲氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、N‐乙氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯醯基嗎福林等含氮單體。(甲基)丙烯酸酯系接著劑中作為交聯成分可包含有三丙二醇二丙烯酸酯、1,9‐壬二醇二丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯、環狀三羥甲丙烷縮甲醛丙烯酸酯、二㗁烷二醇二丙烯酸酯、EO改質二甘油四丙烯酸酯等多官能單體。又，陽離子聚合硬化型接著劑亦可使用具有環氧基或氧雜環丁烷基之化合物。具有環氧基之化合物若為分子內具有至少2個環氧基者則無特別限制，可使用一般已知的各種硬化性環氧化合物。又，陽離子聚合硬化型接著劑亦可使用具有環氧基或氧雜環丁烷基之化合物。該等之中，由硬化性、生產性之觀點來看，又宜為(甲基)丙烯酸酯系接著劑之活性能量線硬化型接著劑。
前述接著劑之塗佈可對樹脂薄膜側、偏光膜側中之任一側進行，亦可對兩側進行。於貼合後，視需要施行乾燥步驟，形成由塗佈乾燥層構成之接著劑層。前述乾燥步驟後，可視需求照射紫外線或電子束。前述接著劑層之厚度無特別限制，於使用水系接著劑等時，宜為30~5000nm左右，較宜為100~1000nm左右，而於使用紫外線硬化型接著劑、電子束硬化型接著劑等時，宜為0.1~100μm左右，較宜為0.5~10μm左右。
前述偏光薄膜積層體可應用於影像顯示裝置。影像顯示裝置之代表例可舉液晶顯示裝置、有機電致發光(EL)顯示裝置。影像顯示裝置採用業界周知之構成，故省略詳細說明。
實施例 以下列舉實施例來更詳細說明本發明，惟本發明不僅受該等實施例所限。
＜實施例1＞ ＜偏光膜之製作＞ 將非晶性PET基材上成膜有厚9μm之PVA層的積層體，藉由延伸溫度130℃之空中輔助延伸生成延伸積層體，接著將延伸積層體藉由染色生成著色積層體，並藉由延伸溫度65度之硼酸水中延伸將著色積層體與非晶性PET基材以一體之方式延伸，使總延伸倍率達5.94倍，而生成含厚5μm之偏光膜的光學薄膜積層體。藉由所述2段延伸可獲得下述含厚度5μm之偏光膜的光學薄膜積層體，該光學薄膜積層體中成膜於非晶性PET基材之PVA層的PVA分子經高度定向，且藉由染色而吸附的碘以多碘離子錯合物之形式於一方向高度定向。
＜偏光薄膜積層體之製作＞ 在氧濃度約2.5%之氮取代氣體環境下，使用準分子UV處理裝置(USHIO電機股份公司製，SVC342S-1N2-MN3-KWO1，氙準分子燈)，分別對厚度25µm之三醋酸纖維素系樹脂薄膜1(Konica Minolta公司製，Konica Minolta TAC KC2UA)與厚度3µm之環烯烴系樹脂薄膜2(於2,4-三氯苯與甲苯2：3之混合溶劑90g中添加環烯烴系聚合物(COP)薄膜(商品名「ZeonorFilm ZF14」)10g，調製出COP溶液後，使用棒塗機#13將調製出之COP溶液塗敷於PET薄膜(剝離襯材)上，然後以60℃之烘箱使其乾燥3分鐘，藉此而得之剝離襯材上積層有厚度3µm之COP膜的附剝離襯材薄膜之環烯烴系樹脂薄膜)，照射準分子UV光(波長172nm，峰值照度75mW/cm 2，累積光量450mJ/cm 2)，施行表面改質。接著，於各薄膜之表面改質面塗佈水，並在水乾燥前使用貼合機將各樹脂薄膜之改質面彼此貼合後，以60℃之烘箱使其乾燥5分30秒鐘並剝離剝離襯材，而獲得樹脂薄膜1與樹脂薄膜2直接接合之光學積層體。接著，以棒塗機將下述活性能量線硬化型接著劑塗佈於上述所得三醋酸纖維素系樹脂薄膜1與環烯烴系樹脂薄膜2直接接合之光學積層體的環烯烴系樹脂薄膜面，並使用貼合機與實施例1所得之含厚度5µm之偏光膜的光學薄膜積層體之偏光膜面貼合。在該狀態下，從樹脂薄膜側進行活性能量線照射，使接著劑硬化，而獲得偏光膜上透過活性能量線接著劑接合有前述光學積層體之偏光薄膜。 [活性能量線硬化型接著劑] 2-羥乙基丙烯醯胺(KJ Chemicals Corporation製，商品名：HEAA)16.5重量份、4-乙烯基苯基硼酸(東京化成工業公司製)1重量份、2-羥-3-苯氧基丙基丙烯酸酯(東亞合成公司製，商品名：ARONIX M-5700)30.5重量份、1,9-壬二醇二丙烯酸酯(共榮社化學公司製，商品名：LIGHT ACRYLATE 1,9ND-A)25重量份、羥基三甲基乙酸二丙烯酸酯(共榮社化學公司製，商品名：LIGHT ACRYLATE HPP-A)13重量份、(甲基)丙烯酸酯聚合而成之寡聚物(東亞合成公司製，商品名：ARFON UP-1190)15重量份、2-甲-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎福林丙-1-酮(IGM resins公司製，商品名：Omnirad 907)3重量份、2,4-二乙基9-氧硫𠮿(日本化藥公司製、商品名：KAYACURE-DETX-S)3重量份 [活性能量線] 活性能量線係使用可見光線(充有鎵之金屬鹵素燈)，照射裝置：Heraeus公司製Light HAMMER10，燈泡：V燈泡，峰值照度：800mW/cm 2，累積照射量800/mJ/cm 2(波長380~440nm)。此外，可見光線之照度係使用Solatell公司製Sola-Check系統來測定。
＜對反覆撓曲之評估＞ 使黏著劑層(1)從分離件轉黏至上述所得之偏光薄膜積層體之TAC側，且使黏著劑層(2)從分離件轉黏至偏光膜側，藉此製作出兩面具備黏著劑層之光學積層體。接著，對光學積層體之黏著劑層(2)面貼合經進行電暈處理之厚25µm的PET薄膜(透明基材，三菱樹脂(股)製，商品名：DIAFOIL)。並且，於黏著劑層(1)面貼合經電暈處理之厚度77µm的聚醯亞胺薄膜(PI薄膜，DU PONT-TORAY(股)製，KAPTON 300V，基材)，藉此製出積層光學薄膜之評估用試樣。於圖1顯示180°耐折性試驗機(井元製作所公司製)的概略圖。本裝置之機制為在恆溫槽內包夾著心軸而單側夾具反覆進行180°彎曲，可藉由心軸之直徑來改變彎折半徑。其機制為薄膜斷裂時便停止試驗。試驗係將上述製出之光學積層體的評估用試樣(5cm×15cm)安裝於裝置上，使偏光膜位於外側(TAC位於心軸側)，並以彎曲角度180°、彎曲半徑3mm、彎曲速度1秒/次、砝碼100g之條件實施。評估基準如下。 [密著性] ○：即使彎折次數到達20萬次，第1樹脂薄膜與第2樹脂薄膜之間仍無剝落。 ○：即使彎折次數到達20萬次，在第1樹脂薄膜與第2樹脂薄膜之間僅於彎折區域有些微剝落(可實際使用之程度)。 ○：彎折次數到達20萬次後，第1樹脂薄膜與第2樹脂薄膜之間有剝落(非實際使用之程度)。 [耐裂痕性] ○：即使彎折次數到達20萬次，於第1樹脂薄膜與第2樹脂薄膜及偏光膜仍無產生裂痕。 ×：彎折次數到達20萬次後，至少於第1樹脂薄膜與第2樹脂薄膜及偏光膜中之任一者產生裂痕。
＜接著力(剝離強度)之評估＞ 於由上述樹脂薄膜1與樹脂薄膜2構成之光學積層體的樹脂薄膜2面貼合雙面膠帶(No.500，日東電工公司製)。並且，裁切成200mm×15mm之大小，並用美工刀於樹脂薄膜1與樹脂薄膜2之間劃下切痕後，剝開雙面膠帶的剝離薄膜，將黏著劑面貼合於玻璃板上。藉由角度自如型黏著、皮膜剝離解析裝置(VPA-2，協和界面化學公司製)，以剝離速度1000mm/分鐘往90度方向剝離偏光膜與透明保護薄膜，測定其剝離強度(N/15mm)。
＜比較例1＞ 以棒塗機將上述活性能量線硬化型接著劑塗佈於作為樹脂薄膜之厚度25µm之三醋酸纖維素系樹脂薄膜1(Konica Minolta TAC公司製，Konica Minolta TAC KC2UA)上，並與厚度3µm之環烯烴系樹脂薄膜2(於2,4-三氯苯與甲苯2：3之混合溶劑90g中添加環烯烴系聚合物(COP)薄膜(商品名「ZeonorFilm ZF14」)10g，調製出COP溶液後，使用棒塗機#13將調製出之COP溶液塗敷於PET薄膜(剝離襯材)上，然後以60℃之烘箱使其乾燥3分鐘，藉此而得之剝離襯材上積層有厚度3µm之COP膜的附剝離襯材薄膜之環烯烴系樹脂薄膜)貼合。在該狀態下，從樹脂薄膜2側進行活性能量線照射，使接著劑硬化，而獲得樹脂薄膜1與樹脂薄膜2透過接著劑接合之光學積層體。接著，剝離前述光學積層體之樹脂薄膜2的剝離襯材，以棒塗機將上述活性能量線硬化型接著劑塗佈於樹脂薄膜2側之面，並使用貼合機與實施例1中所得之含厚度5µm之偏光膜的光學薄膜積層體之偏光膜面貼合。在該狀態下，從樹脂薄膜側進行活性能量線照射，使接著劑硬化，而獲得偏光膜上透過接著劑接合有樹脂薄膜之偏光薄膜積層體。
＜比較例2＞ 使用輥壓層合機以145℃溫度壓接厚度50µm之環烯烴系樹脂薄膜與厚度15µm之環烯烴系樹脂薄膜並積層，而獲得各環烯烴系樹脂薄膜直接接合之光學積層體。接著，按與上述相同條件壓接所得光學積層體之厚度15µm的環烯烴系樹脂薄膜側與厚度30µm的偏光膜，而獲得光學積層體與偏光膜直接接合之偏光薄膜。
使用上述各實施例及比較例中所得之偏光薄膜，進行與實施例1相同之評估。將結果顯示於表1。
[表1]
(無)
圖1係顯示180°耐折性試驗機的概略圖。

Claims (4)

  1. 一種偏光薄膜積層體，依序設有偏光膜、第1樹脂薄膜、第2樹脂薄膜，該偏光薄膜積層體之特徵在於： 前述偏光膜之厚度為20µm以下；且 前述第1樹脂薄膜與前述第2樹脂薄膜係直接接合。
  2. 如請求項1之偏光薄膜積層體，其中前述第1樹脂薄膜與前述第2樹脂薄膜之接合面的接著力在剝離角度90°、剝離速度1000mm/分鐘之條件下為0.5N/15mm以上。
  3. 如請求項1或2之偏光薄膜積層體，其中前述偏光膜與前述第1樹脂薄膜係透過接著劑層貼合。
  4. 一種影像顯示裝置，特徵在於：具有如請求項1至3中任一項之偏光薄膜積層體。
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