CN101231351B

CN101231351B - 偏光膜的制造方法

Info

Publication number: CN101231351B
Application number: CN2008100046103A
Authority: CN
Inventors: 藤井贵志; 宫北衡
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Corp; Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2028-01-21
Also published as: TWI437286B; CN101231351A; KR101464744B1; JP2008180765A; KR20080069521A; TW200841054A

Abstract

本发明提供偏光膜的制造方法，其为具有介由水性粘接剂将偏光镜粘贴于保护膜的粘贴步骤以及将在所述粘贴步骤中获得的粘贴品干燥的干燥步骤的偏光膜制造方法，其特征在于，所述干燥步骤具有在所述粘贴工序结束后70秒内温度范围为40℃以下的条件下干燥所述粘贴品的干燥第1步骤、在20～60℃温度范围的条件下完全干燥在所述干燥第1工序中获得的预干燥品的干燥第2步骤。

Description

偏光膜的制造方法

技术领域

本发明涉及偏光膜的制造方法。

背景技术

偏光膜可以如下获得：将聚乙烯醇等偏光镜基体材料单轴拉伸后，利用碘或双色性染料染色或染色后拉伸，进而利用硼化合物进行交联，从而获得偏光镜，在该偏光镜的两面或单面上涂覆水性粘接剂后，粘贴三乙酰纤维素薄膜等保护膜，将水性粘接剂的水分干燥后而获得。

在日本特开2005-84505号公报的例如0045段等中公开了作为干燥水性粘接剂的水分时的温度调整为60℃。

发明内容

本发明人等进行研究时发现，裁切在上述优选温度范围的60℃下进行干燥而获得的偏光膜时，在裁切端边上产生多个微小的裂缝。微小的裂缝由于温度变化等所产生的薄膜收缩、膨胀，以此为起点，偏光膜断裂。而且还发现，偏光膜的翘曲很大、有难以粘贴在液晶单元等上的情况。

本发明的目的在于提供在裁切偏光膜时抑制了裁切端边上的微小裂缝和翘曲的偏光膜制造方法。

本发明为偏光膜的制造方法，其为具有介由水性粘接剂将偏光镜粘贴在保护膜上的粘贴步骤、干燥在上述粘贴步骤中获得的粘贴品的干燥步骤的偏光膜制造方法，其特征在于，所述干燥步骤具有在上述粘贴步骤结束后70秒内的温度范围为40℃以下的条件下干燥上述粘贴品的干燥第1步骤、在20～60℃的温度范围中完全干燥在上述干燥第1步骤中所得预干燥品的干燥第2步骤。

通过本发明的制造方法，在裁切所得偏光膜时裁切端边上产生的微小裂缝和偏光膜的翘曲被显著地抑制。另外，可以获得未见被称为橘皮的表面凹凸图案的偏光膜。

通过本发明的制造方法获得的偏光膜的翘曲少，该偏光膜的凹凸图案被抑制，因此还可以介由粘接剂在该偏光膜上进一步粘贴透明基体材料、光学补偿薄膜、反射型偏光分离膜、相位差薄膜、带防眩功能的薄膜、带表面防反射处理的薄膜、表面具有反射功能的反射薄膜、半透射反射薄膜等。

附图说明

图1为表示粘贴步骤和干燥第1步骤的一实施方式的概略图。

符号说明

1…镜面辊、2…2个镜面辊(压送辊)、3…保护膜、4…偏光镜、5…通风干燥机的一部分(示意图)

具体实施方式

以下，详细地说明本发明的制造方法

本发明的前半部分的步骤为介由水性粘接剂将偏光镜粘贴在保护膜上的粘贴步骤(以下有时称为粘贴步骤)。粘贴步骤中使用的偏光镜是指在聚乙烯醇系树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂等树脂制偏光镜基体材料上吸附取向双色性染料或碘的偏光镜。

这里，聚乙烯醇系树脂中包含聚乙酸乙烯酯的部分或完全皂化物的聚乙烯醇；皂化的EVA树脂等乙酸乙烯酯与其它可以共聚的单体(例如乙烯或丙烯等烯烃类，丁烯酸或丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸等不饱和羧酸类，不饱和磺酸类，乙烯醚类等)的共聚物的皂化物；利用乙醛将聚乙烯醇改性的聚乙烯醇缩甲醛或聚乙烯醇缩醛等。作为偏光镜基体材料，从染料的吸附性和取向性的观点出发优选使用聚乙烯醇系的树脂薄膜、特别是聚乙烯醇本身的薄膜。

作为吸附取向于树脂制偏光镜基体材料的物质，从光学性能的观点出发优选碘，从耐光性、耐热性、耐湿热性等持久性观点出发优选双色性染料。为双色性染料时，通过使用波长依赖性不同的染料，可以分别制作投射型液晶显示装置的蓝通道用、绿通道用、红通道用的偏光镜。

作为双色性染料，可以举出《液晶显示装置用双色性色素的开发》(栢根等、住友化学、2002-II、23～30页)所记载的化合物。

具体地可列举出，以游离酸形态式(I)所示的双色性染料、

(式中，Me表示选自铜原子、镍原子、锌原子和铁原子的金属原子。A¹表示可以取代的苯基或可以被取代的萘基。B¹表示可以被取代的萘基。R¹和R²各自独立表示碳数1～4的烷基、碳数1～4的烷氧基、羧基、亚硫酰基(亚硫酰基)、磺胺基、磺烷基酰胺、氨基、酰氨基、卤原子或硝基)

以游离酸的形态式(II)所示的双色性染料、

(式中，A³和B³各自独立表示可以取代的苯基或可以取代的萘基，R³和R⁴各自独立表示氢原子、碳数1～4的烷基、碳数1～4的烷氧基、羧基、亚硫酰基、磺胺基、磺烷基酰胺、氨基、卤原子或硝基，m表示0或1。)

以游离酸的形态式(III)所示的双色性染料、

Q¹-N＝N-Q²-X-Q³-N＝N-Q⁴ (III)

[式中，Q¹和Q⁴各自独立表示可以取代的苯基或可以取代的萘基，X表示式(III-1)或式(III-2)所示的2价残基。Q²和Q³各自独立表示可以取代的亚苯基。]

-N＝N- (III-1)

式(IV)所示的双色性染料、

[式中，Me表示选自铜原子、镍原子、锌原子和铁原子的金属原子，Q⁵和Q⁶各自独立表示可以取代的萘基，与Me相键合的氧原子与-N＝N-所示偶氮基键合于苯环上碳相互相邻的位置上。Y表示式(IV-1)或式(IV-2)所示的2价残基。R⁵和R⁶各自独立表示氢原子、碳数1～4的烷基、碳数1～4的烷氧基或亚硫酰基。]

-N＝N- (IV-1)

以及由C.I.直接黄12、C.I.直接红31、C.I.直接红28、C.I.直接黄44、C.I.直接黄28、C.I.直接橙107、C.I.直接红79、C.I.直接红2、C.I.直接红81、C.I.直接橙26、C.I.直接橙39、C.I.直接红247和C.I.直接黄142所示染料索引通用名称表示的双色性染料等。

双色性染料可以以游离酸的形态使用，还可以以铵盐、乙醇胺盐、烷基胺盐等胺盐的形态使用，通常以锂盐、钠盐、钾盐等碱金属盐的形态使用。

这种双色性染料可以分别单独使用，还可以组合使用2种以上。

作为偏光镜的制造方法可以示例以下方法。首先，将双色性染料溶解于水中达到0.0001～10重量％左右浓度调制染色液。根据需要还可以使用助染剂，例如在染色液中使用0.1～10重量％芒硝的方法。

在如此调制的染色液中浸渍偏光镜基体材料进行染色。染色温度优选为40～80℃。染料的取向通过拉伸染色前的偏光膜基体材料或染色过的偏光镜基体材料而进行。作为拉伸的方法，例如可以举出利用湿式法或干式法等进行拉伸的方法等。

为了提高偏光镜的光线透射率、偏光度和耐光性，还可以实施硼酸处理等后处理。硼酸处理随着所用偏光镜基体材料的种类或所用染料的种类而不同，通常使用调制为1～15重量％、优选5～10重量％范围浓度的硼酸水溶液，在30～80℃、优选50～80℃的温度范围内浸渍偏光膜基体材料。进而还可以根据需要在含有阳离子系高分子化合物的水溶液中并行固定处理。

为了提高密合性，还可以在偏光镜的粘接表面上进行等离子体处理、电晕处理、紫外线照射处理、火焰处理、皂化处理等。作为皂化处理的具体例子，可以举出将偏光镜浸渍于氢氧化钠或氢氧化钾等碱水溶液中的方法。

作为粘贴步骤中使用的水性粘接剂，例如可以举出以聚乙烯醇为主剂的水性粘接剂，以改性聚乙烯醇为主剂的水性粘接剂、以氨酯系水性乳胶为主剂的粘接剂、乙酸乙烯酯系水性粘接剂等水性粘接剂。其中，优选以改性聚乙烯醇为主剂的水性粘接剂。这里，作为改性聚乙烯醇，例如可以举出使乙酰乙酸等与聚乙烯醇反应获得的具有乙酰乙酰基的聚乙烯醇等。作为改性聚乙烯醇，以“ゴ一セフアイマ一(日本合成化学工业(株)的注册商标)”、“クラレKポリマ一(商品名、株式会社クラレ制)”等名称有所销售。

以聚乙烯醇为主剂的水性粘接剂、以改性聚乙烯醇为主剂的水性粘接剂、以氨酯系水性乳胶为主剂的粘接剂是指在使硼酸、硼砂、乙二醛、硝酸锆、蜜胺、草酸、壳多糖、脱乙酰壳多糖、金属盐、醇溶液、亲水性环氧树脂等水溶性交联剂与成为主剂的聚合物反应的产物。通过使用水溶性交联剂，具有提高持久性的倾向，因此优选。

水性粘接剂中还可以含有丙烯酸树脂系粘接剂、丙烯酸树脂系粘合剂、氨酯树脂系粘接剂、氰基丙烯酸酯系粘接剂、以有机聚硅氧烷为主成分的有机硅系粘接剂、以聚环氧丙烷为主成分的改性有机硅系粘接剂等非水性粘接剂、聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、丙烯系弹性体树脂等自身粘合性树脂。

粘接剂的粘度优选低者，23℃·55％RH下的粘度为12mPa·s(12cP)以下、优选为1mPa·s(1cP)～11mPa·s(11cP)。粘度为12mPa·s以下时，可以抑制由于涂覆时粘接剂层厚度不均所导致的被称为橘皮的凹凸图案的现象，因此优选。作为调整粘度的方法，可以举出降低粘接剂浓度的方法或者改变粘接剂的品级的方法。举出利用水溶液的粘接剂浓度控制粘度的一例，例如将作为聚乙烯醇系树脂的ゴ一セフアイマ一(日本合成化学工业(株)的注册商标)Z200溶解于水中时，含有1.5重量％Z200的水溶液的粘度约为2.5mPa·s(2.5cP)、为2.0重量％时约为3mPa·s(3cP)、为3.0重量％时约为6mPa·s(6cP)。这些粘度均为在20℃下使用振动式粘度系SV-10(株式会社エ一·アンド·デイ制)测定的值。另外，只要通过改变粘合剂品级改变粘度即可，作为与上述不同的聚乙烯醇系树脂可以获得株式会社クレラ制、含有3重量％的PVA117H的水溶液在23℃·55％RH下的粘度约为12mPa·s(12cP)的水性粘接剂。如此，通过适当地调整粘接剂的粘度或品级，可以调整粘度。

作为保护膜，可以举出三乙酰纤维素(TAC)薄膜等乙酰纤维素系薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜等聚酯树脂薄膜、环状环烯烃薄膜等烯烃树脂薄膜、聚碳酸酯树脂薄膜、聚醚醚酮树脂薄膜、聚砜树脂薄膜等。

作为TAC薄膜，有“フジタツク(富士胶卷(株)的注册商标)TD80”、“フジタツク(富士胶卷(株)的注册商标)TD80UF”、“フジタツク(富士胶卷(株)的注册商标)TD80UZ”、“フジタツク(富士胶卷(株)的注册商标)TD40UZ”、コニカミノルタオプト(株)出售的“KC8UX2”、“KC8UY”、“KC4UY”等。

作为环状烯烃薄膜，例如作为注册商标ゼ一ノア由日本ゼオン出售、作为注册商标ア一トン由JSR社出售。

其中，从光学特性的观点出发，优选TAC薄膜、环状环烯烃薄膜，特别优选亲水性高的TAC薄膜。

作为保护膜的厚度，通常为10～90μm、特别优选10～45μm。为90μm以下时，由于粘接剂水分的除去迅速地进行，因此优选，为10μm以上时，则可以确保偏光膜的强度，因此优选。

作为保护膜的透湿度，40℃·90％RH的透湿度为100[g/(24h·m²)]以上、优选为400[g/(24h·m²)]以上。透湿度为100[g/(24h·m²)]以上时，粘接剂中的水分通过保护膜被迅速地除去，因此优选。

在保护膜的粘接表面上，为了提高密合性，还可以与偏光镜粘接表面同样地实施等离子体处理、电晕处理、紫外线照射处理、火焰处理、皂化处理等。

根据图1说明偏光镜和保护膜的粘贴方法时，作为具体例，例如可以举出在偏光镜(4)的两面或单面上涂覆水性粘合剂(未图示)，从两面使用2个镜面辊(2、有时称作压送辊)粘贴保护膜(3)的方法等。

通过与压送辊的接触，水性粘接剂层的厚度不均被纠正，可以使偏光膜的表面平滑。

作为涂覆水性粘接剂获得的粘接剂层的厚度，通常为10nm～25μm。

介由粘接剂层粘贴有偏光膜和保护膜的粘贴品被供于干燥步骤。本发明的特征在于该干燥步骤具有在上述粘贴步骤结束后70秒内的温度范围为40℃以下、优选20℃以上40℃以下的条件下干燥上述粘贴品的干燥第1步骤以及在20～60℃温度范围的条件下完全干燥在上述干燥第1步骤中获得的预干燥品的干燥第2步骤。

使用图1具体地说明干燥第1步骤的“上述粘贴步骤结束后70秒内”时，是指在将上述粘贴步骤的压送辊停止的时间(P)作为起点、粘贴品通过虚线内干燥机内的70秒之间，在40℃以下的气氛下干燥粘贴品。

通常，由于粘贴品在干燥机内部越前进则越被干燥，因此可以将P开始的70秒后的干燥机内热风的温度调整至40℃以下，进行通风干燥。

优选在干燥第1步骤中，利用与进行粘贴的压送辊不同的镜面辊挤压粘贴品。用图1进行说明，即便从2个镜面辊(压送辊2、P)越过最初的镜面辊(1的右端辊)，也优选粘贴品在70秒内、特别优选在70秒到达越过3个镜面辊(1)的地点Q。干燥第1步骤中，通过利用镜面辊挤压粘贴品，可以矫正粘接剂层的厚度不均，可以使偏光膜表面的凹凸变得平滑。

干燥第2步骤为在20～60℃温度范围的条件下完全干燥在上述干燥第1步骤获得的预干燥品的步骤。这里，完全干燥是指将每1平方米偏光膜的含水率调整至2g/m²～15g/m²。

每1平方米的含水率对于在偏光镜两面粘贴有粘接剂层和保护膜的偏光膜而言，为在120℃通风干燥机中干燥剪切为5cm×5cm大小的偏光膜(W₀)直至该偏光膜达到恒重，求出减量的偏光膜的重量(W₁)，(W₀-W₁)×400的值。

在干燥第2步骤中，在调整为20～60℃、优选40～50℃的气氛下进行干燥。通过为60℃以下，所得偏光膜的翘曲有减少的倾向，因此优选；通过为20℃以上，则有降低所得偏光膜表面的凹凸图案的倾向，因此优选。

为了将温度范围调整为20～60℃，可以将调整为60℃以下的热风引入到干燥机内进行干燥。

作为干燥第2步骤的干燥时间，在将调整为60℃的热风引入到干燥机内时，通常为180～1200秒左右。

优选将干燥第2步骤的加热温度设定为高于干燥第1步骤的最高温度，其原因在于所得偏光膜表面的凹凸图案有减少的倾向。

(实施例)

以下显示实施例。例中，表示含量或用量的“％”和“份”为重量标准。

例中的粘度为在23℃55％RH下使用振动式粘度计(株式会社エ一·アンド·デイSV-10)测定的值。

透湿度为根据JIS Z0208记载的杯法测定的值。

(实施例1)<偏光镜的制造例>

以干式将平均聚合度约2400、皂化度99.9摩尔％以上、厚度75μm聚乙烯醇薄膜单轴拉伸5倍，进而保持紧张状态，直接浸渍于60℃的纯水1分钟后，在28℃下浸渍于碘/碘化钾/水的重量比为0.05/5/100的水溶液中60秒。之后，在72℃下浸渍于碘化钾/硼酸/水的重量比为8.5/8.5/100的水溶液中300秒。接着，利用26℃的纯水洗涤20秒后，在90℃下干燥，使碘吸附取向于PVA，获得偏光镜。

<偏光膜的制造例>

<粘贴步骤>

调制在3重量份改性聚乙烯醇的水溶液(日本合成化学工业株式会社制特殊改性PVA Z200)中添加有0.35重量份氯化锌的溶液A以及混合有另外调制的特殊改性PVA(Z200)3重量份、乙二醛0.28重量份和作为粘度调整剂的聚乙烯醇(クレラ株式会社制PVA117H)3重量份的溶液B，混合溶液A和B，制成粘接剂。混合溶液A和B后60秒以内的粘度为8mPa·s(8cP)。

使用图1的装置，在上述偏光镜的单面(上面)涂覆溶液A和B的混合液，粘贴保护膜，在上述偏光镜的剩余单面(下面)上利用2个镜面辊(压送辊)粘贴表面(与偏光镜的粘接面)具有自身粘合性的聚乙烯薄膜。

该保护膜使用在与TAC薄膜(富士胶卷社制TD40UZ、厚度40μm)的偏光镜的非粘接面上施以丙烯酸树脂涂层的薄膜。该TAC薄膜的40℃·90％RH的透湿度为450[g/(24h·m²)]。

<干燥步骤>

粘贴后利用热风进行干燥。在将P(压送辊)后70秒以内的热风温度调整为37～40℃的干燥机内进行通风干燥(以上为干燥第1步骤)、在70秒后的600秒内也同样在调整为43～47℃的干燥机内进行通风干燥(干燥第2步骤)，获得含水率约为2.1g/m²的偏光膜。

图1的Q之前为干燥第1步骤。即，在实施例1中，进行3次镜面辊的挤压。

<评价>

利用垂直落下式裁切机(萩野精机制作所制SUPPER CUTTERPN1-600)裁切所得偏光膜，利用放大镜确认微小裂缝的发生，结果每200mm边长的裂缝发生个数为3个。另外，确认偏光膜表面的形状时，不会发生称为橘皮的凹凸，具有良好的外观。

(实施例2)

除了使干燥第1步骤的热风温度为37～40℃、干燥第2步骤的热风温度为37～40℃之外，与实施例1同样地进行，获得含水率约为3.0g/m²的偏光膜。

<评价>

每200mm边长的裂缝发生个数为3个。另外，确认偏光膜表面的形状时，不会发生称为橘皮的凹凸，具有良好的外观。

(比较例2)

除了使干燥第1步骤的热风温度为48～52℃、干燥第2步骤的热风温度为48～52℃之外，与实施例1同样地进行，获得含水率约为2.6g/m²的偏光膜。

<评价>

发生了明显的翘曲、不能用裁切机正常地加工。

(比较例3)

除了使干燥第1步骤的热风温度为43～47℃、干燥第2步骤的热风温度为43～47℃之外，与实施例1同样地进行，获得含水率约为2.2g/m²的偏光膜。

<评价>

每200mm边长的裂缝发生个数为18个。另外，确认偏光膜表面的形状时，不会发生称为橘皮的凹凸，具有良好的外观。

Claims

1.一种偏光膜的制造方法，其为具有介由水性粘接剂将偏光镜粘贴于保护膜的粘贴步骤、以及将在所述粘贴步骤中获得的粘贴品干燥的干燥步骤的偏光膜制造方法，其特征在于，所述干燥步骤具有在所述粘贴工序结束后70秒内的温度范围为40℃以下的条件下干燥所述粘贴品的干燥第1步骤、在20～60℃温度范围的条件下完全干燥在所述干燥第1工序中获得的预干燥品的干燥第2步骤。

2.权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述干燥第2步骤的温度范围高于所述干燥第1步骤的最高温度。

3.权利要求1所述的制造方法，其特征在于，作为所述保护膜使用40℃·90％RH的透湿度为100[g/(24h·m²)]以上的保护膜。

4.权利要求1所述的制造方法，其特征在于，作为所述保护膜，使用含有乙酰纤维素系薄膜的保护膜。

5.权利要求1所述的制造方法，其特征在于，作为所述水性粘接剂使用23℃·55％RH的粘度为12mPa·s以下的水性粘接剂。

6.权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述干燥第1步骤中，使所述粘贴品接触镜面辊至少1次以矫正粘接剂层的厚度不均。