CN110520770B - 偏光板、图像显示装置及该图像显示装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种偏光板，其即使在加湿环境下也可维持优异光学特性。本发明的偏光板具备：偏光膜，其由含碘的聚乙烯醇系树脂膜构成；保护膜，其配置在偏光膜的至少一侧。保护膜覆盖偏光膜的周围端面，且该保护膜的透湿度为300g/m2/24hr以下。在一个实施方式中，本发明的偏光板在85℃及85％RH环境下保持120小时后的褪色量为100μm以下。

Description

偏光板、图像显示装置及该图像显示装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种偏光板、图像显示装置及该图像显示装置的制造方法。
背景技术
在图像显示装置(例如液晶显示装置、有机EL显示装置、量子点显示装置)中，因为其图像形成方式，很多情况下会在显示单元的至少一侧配置偏光板。但是，偏光板存在实质上支配偏光板光学特性的偏光膜光学特性在加湿环境下降低的耐久性问题。更具体而言，在加湿环境下，偏光膜端部的偏光性能有时会消失，结果在图像显示装置中产生所谓的褪色现象。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-338329号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其主要目的在于提供一种即使在加湿环境下也能维持优异光学特性的偏光板、包含这种偏光板的图像显示装置以及这种图像显示装置的简便的制造方法。
用于解决技术问题的手段
本发明的偏光板具备：偏光膜，其由含碘的聚乙烯醇系树脂膜构成；保护膜，其配置在该偏光膜的至少一侧；该保护膜覆盖该偏光膜的周围端面，且该保护膜的透湿度为300g/m2/24hr以下。
在一个实施方式中，覆盖上述偏光膜的周围端面的保护膜还覆盖该偏光膜的一个面整面。
在一个实施方式中，上述保护膜的透湿度为150g/m2/24hr以下。
在一个实施方式中，上述保护膜由环烯烃系树脂或具有戊二酰亚胺结构的(甲基)丙烯酸系树脂构成。
在一个实施方式中，上述偏光板在85℃及85％RH环境下保持120小时后的褪色量为100μm以下。
根据本发明的另一方面，提供一种图像显示装置。该图像显示装置具备具备显示单元和配置于该显示单元的上述偏光板，该偏光板的在所述偏光膜的与显示单元相反的一侧配置的保护膜覆盖该偏光膜的周围端面。
根据本发明的另一方面，提供一种图像显示装置的制造方法。该制造方法包含：将偏光膜配置在显示单元的一侧；将尺寸比该偏光膜大的保护膜，以从构成该偏光膜的外周的全部四条边伸出的方式，配置于该偏光膜的与该显示单元相反的一侧的面；以及利用该伸出的部分覆盖该偏光膜的周围端面；该偏光膜由含碘的聚乙烯醇系树脂膜构成，该保护膜的透湿度为300g/m2/24hr以下。
在一个实施方式中，上述保护膜的伸出的部分的长度为1mm以上。
在一个实施方式中，上述保护膜经由粘着剂贴合在上述偏光膜的与上述显示单元相反的一侧。
发明效果
根据本发明，通过使用具有预定透湿度的保护膜覆盖(封闭)偏光膜的外周端面，能够实现即使在加湿环境下也能维持优异光学特性的偏光板。其结果，能够实现即使在加湿环境下也能维持优异的光学特性而防止褪色的图像显示装置。而且，根据本发明，能够实现这种图像显示装置的简便的制造方法。在一个实施方式中，该制造方法包含下列步骤：使用具有比偏光膜大的尺寸的保护膜，覆盖偏光膜的与显示单元相反的一侧的面整面以及上述周围端面整面。根据所述实施方式，能够极为简便地制造即使在加湿环境下也能维持优异光学特性的图像显示装置。
附图说明
图1A是本发明的一个实施方式的偏光板的概略截面图。
图1B是图1A的偏光板的概略俯视图。
图2是用于说明褪色量的计算的示意图。
图3是用于说明本发明图像显示装置的制造方法的一例的概略图。
图4是示出与实施例1对应的液晶显示装置替代品在加湿试验后的褪色量的图像。
图5是示出与比较例1对应的液晶显示装置替代品在加湿试验后的褪色量的图像。
具体实施方式
以下将说明本发明的实施方式，但本发明不受这些实施方式限定。
A.偏光板
A-1.偏光板的整体结构
本发明的实施方式的偏光板具备偏光膜及配置在该偏光膜的至少一侧的保护膜。图1A是本发明的一个实施方式的偏光板的概略截面图，图1B是图1A的偏光板的概略俯视图。图示例的偏光板100具备偏光膜10、配置在偏光膜10的一侧的保护膜21及配置在该偏光膜10的另一侧的保护膜22。典型地，保护膜21、22利用粘接层(具体为粘接剂层、粘着剂层；未图示)层叠在偏光膜上。典型地，粘接剂层由以PVA系粘接剂或活性化能量线硬化型粘接剂形成。典型地，粘着剂层由丙烯酸系粘着剂形成。保护膜21、22中的一方也可以根据目的、偏光板及/或图像显示装置的结构、偏光板及/或图像显示装置的制造方法等而予以省略。在本发明的实施方式中，保护膜21、22中的至少一方(在图示例中为保护膜22)覆盖偏光膜10的周围端面。在本发明的实施方式中，偏光膜由含碘的聚乙烯醇系树脂(以下称作“PVA系树脂”)膜构成。偏光膜含有碘的情况下，利用保护膜覆盖(封闭)偏光膜的效果较为显著。典型地，偏光膜的厚度为8μm以下。在偏光膜含碘且其厚度像这样非常薄的情况下，偏光膜中的碘密度会变高，碘的稳定性容易因加湿而降低，所以封闭偏光膜的效果更为显著。实用上，设置粘着剂层40作为偏光板的显示单元侧最外层，使偏光板经由该粘着剂层贴合至显示单元(例如，液晶单元)300上。保护膜22只要覆盖偏光膜10的周围端面即可，对于保护膜21及粘着剂层40的周围端面，既可以整体覆盖，也可以局部覆盖，还可以不覆盖。在图1A所示的例子中，保护膜22覆盖偏光膜10、保护膜21及粘着剂层40的周围端面。在一个实施方式中，如图1A所示，保护膜22覆盖偏光膜10的周围端面以及偏光膜的一个面(在图示例中为与显示单元相反的一侧的面)整面。注意，保护膜22只要覆盖偏光膜10的周围端面，使该周围端面封闭即可，无须与该周围端面密接。在本发明的实施方式中，覆盖偏光膜的周围端面的保护膜(在图示例中为保护膜22)的透湿度为300g/m2/24hr以下，优选为150g/m2/24hr以下。
上述的偏光板在85℃及85％RH环境下保持120小时后的褪色量优选为100μm以下，更优选为50μm以下，进一步优选为30μm以下，尤其优选为25μm以下。褪色量的下限优选为零，在一个实施方式中，褪色量的下限为5μm。褪色量可以通过下列方式算出：从偏光板(或偏光膜)裁切出预定尺寸的试验片，其中，该试验片在与拉伸方向正交的方向以及拉伸方向上分别设有相对的两条边。注意，典型地，拉伸方向对应偏光膜的吸收轴方向。例如，拉伸方向可与偏光板的长边方向(输送方向(MD方向))对应。接着，利用粘着剂将试验片贴合于玻璃板上，将其在85℃及85％RH的炉内放置120小时进行加湿。利用显微镜观察将加湿后的试验片配置成与标准偏光板呈正交偏光的状态时的加湿后的试验片的端部的褪色状态。具体而言，测定从试验片(偏光板或偏光膜)端部起的褪色的大小(褪色量：μm)。如图2所示，将拉伸方向的从端部起的褪色量a及与拉伸方向正交的方向的从端部起的褪色量b中较大一方作为褪色量。注意，褪色的区域中，偏光特性显著降低，无法实质上起到作为偏光板的功能。因此，褪色量越小越好。
本发明的实施方式的偏光板既可以配置在显示面板的视认侧，也可以配置在与视认侧相反的一侧，还可以将一对本发明实施方式的偏光板配置在两侧。
A-2.偏光膜
如上所述，偏光膜10由含碘的PVA系树脂膜构成。
作为形成上述PVA系树脂膜的PVA系树脂，可以采用任意的适当的树脂。例如，可列举出聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物。聚乙烯醇可以通过对聚乙酸乙烯酯进行皂化而得。乙烯-乙烯醇共聚物可以通过对乙烯-乙酸乙烯酯共聚物进行皂化而得。PVA系树脂的皂化度通常为85摩尔％～100摩尔％，优选为95.0摩尔％～99.9摩尔％，进一步优选为99.0摩尔％～99.5摩尔％。皂化度可按照JIS K 6726-1994而求得。通过使用该皂化度的PVA系树脂，可获得耐久性优异的偏光膜。皂化度太高的情况下，有可能胶化。
PVA系树脂的平均聚合度可以根据目的而适当选择。平均聚合度通常为1000～10000，优选为1200～5000，进一步优选为1500～4500。另，平均聚合度可以按照JIS K6726-1994而求得。
如上所述，偏光膜含有碘。偏光膜实质上为对碘吸附配向的PVA系树脂膜。PVA系树脂膜中的碘浓度例如为5.0重量％～12.0重量％。另外，PVA系树脂膜中的硼酸浓度例如为12重量％～25重量％。
PVA系树脂膜(偏光膜)的厚度如上所述为8μm以下，优选为7μm以下，更优选为6μm以下。另一方面，PVA系树脂膜的厚度优选为1.0μm以上，更优选为2.0μm以上。
上述偏光膜优选在波长380nm～780nm中的任一波长下表现出吸收二色性。偏光膜的单体透射率优选为40.0％～46.0％，更优选为41.0％～45.0％。偏光膜的偏光度优选为99.9％以上，更优选为99.95％以上，进一步优选为99.98％以上。在偏光板被应用在反射型液晶显示装置或有机EL显示装置中的情况下，偏光膜的偏光度优选为90％以上，更优选为93％以上，进一步优选为95％以上。如上所述，通过利用保护膜覆盖(封闭)偏光膜的周围端面，能够兼具所述优异的光学特性(单体透射率及偏光度的平衡性好)及优异的耐久性(即使在加湿环境下也能维持所述优异的光学特性)。
A-3.保护膜
保护膜21、22由可用作偏光膜的保护膜的任意的适当的膜构成。作为膜的形成材料，例如，可列举出(甲基)丙烯酸系树脂、二醋酸纤维素、三醋酸纤维素等纤维素系树脂、降莰烯系树脂等环烯烃系树脂、聚丙烯等烯烃系树脂、聚对苯二甲酸乙二酯系树脂等酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚碳酸酯系树脂及它们的共聚物树脂等。注意，所谓“(甲基)丙烯酸系树脂”，是指丙烯酸系树脂及/或甲基丙烯酸系树脂。
在一个实施方式中，作为上述(甲基)丙烯酸系树脂，使用具有戊二酰亚胺结构的(甲基)丙烯酸系树脂。具有戊二酰亚胺结构的(甲基)丙烯酸系树脂(以下也称为戊二酰亚胺树脂)例如在日本特开2006-309033号公报、日本特开2006-317560号公报、日本特开2006-328329号公报、日本特开2006-328334号公报、日本特开2006-337491号公报、日本特开2006-337492号公报、日本特开2006-337493号公报、日本特开2006-337569号公报、日本特开2007-009182号公报、日本特开2009-161744号公报、日本特开2010-284840号公报中有记载。本说明书中援引它们的记载作为参考。
在本发明的实施方式中，也可以将在偏光板(将在C项中后述)的制造过程中使用的树脂基材直接作为保护膜使用。
在本发明的实施方式中，覆盖偏光膜的周围端面的保护膜(在图示例中为保护膜22)即使在加湿环境下也能维持偏光板的光学特性，可提升偏光板的耐久性。因此，该保护膜优选具有阻隔功能。在本说明书中，所谓“具有阻隔功能”，是指抑制向偏光膜侵入的氧及/或水蒸气的透过量，从而将偏光膜实质上与氧及/或水蒸气隔绝开。
如上所述，覆盖偏光膜的周围端面的保护膜(在图示例中为保护膜22)的透湿度为300g/m2/24hr以下，优选为150g/m2/24hr以下，更优选为120g/m2/24hr以下，进一步优选为70g/m2/24hr以下，尤其优选为20g/m2/24hr以下。透湿度的下限例如为0.01g/m2/24hr，且优选低于检测极限。只要保护膜的透湿度在此范围内，就能良好地保护偏光膜免受空气中的水分及氧的影响。其结果，只要覆盖偏光膜的周围端面的保护膜的透湿度在该范围内，即使在加湿环境下，也能维持偏光膜的良好光学特性。另，透湿度可以按照JIS Z0208进行测定。从透湿度的观点来看，保护膜优选由环烯烃系树脂或具有戊二酰亚胺结构的(甲基)丙烯酸系树脂构成。
保护膜的厚度可以采用任意的适当的厚度，只要可得本发明的效果即可。保护膜的厚度例如为20μm～40μm，优选为25μm～35μm。注意，在实施了表面处理的情况下，保护膜的厚度是包含表面处理层的厚度在内的厚度。
在一个实施方式中，偏光膜10与粘着剂层40之间的保护膜(内侧保护膜)21在光学上优选为各向同性。在本说明书中，所谓“在光学上为各向同性”，是指面内相位差Re(550)为0nm～10nm，且厚度方向的相位差Rth(550)为﹣10nm～+10nm。内侧保护膜的Re(550)优选为0nm～8nm，更优选为0nm～6nm，进一步优选为0nm～3nm。内侧保护膜的Rth(550)优选为﹣8nm～+8nm，更优选为﹣6nm～+6nm，进一步优选为﹣3nm～+3nm。注意，“Re(550)”是利用23℃下的波长550nm的光测定的面内相位差。在使层(膜)的厚度为d(nm)时，利用式：Re(550)＝(nx﹣ny)×d求得Re(550)。另外，“Rth(550)”是利用23℃下的波长550nm的光测定的厚度方向的相位差。在使层(膜)的厚度为d(nm)时，利用式：Rth(550)＝(nx﹣nz)×d求得Rth(550)。
在另一实施方式中，内侧保护膜也可以具有能够作为所谓的λ/4板发挥功能的Re(550)。这一实施方式例如可以应用在偏光板作为圆偏光板起作用，被作为反射型液晶显示装置或有机EL显示装置的反射防止膜使用的情况。在该情况下，Re(550)优选为120nm～160nm，更优选为约140nm。在该情况下，内侧保护膜可以被配置为使其慢轴相对于偏光膜的吸收轴优选形成40°～50°的角度，更优选形成约45°的角度。
A-4.粘着剂层
粘着剂层40由任意的适当的粘着剂构成。作为粘着剂的代表例，例如可列举出丙烯酸系粘着剂。粘着剂层的厚度例如为5μm～100μm，优选为10μm～30μm。
B.图像显示装置
本发明实施方式的偏光板可以应用在图像显示装置中。因此，本发明还包含图像显示装置。作为图像显示装置的具体例，例如可以列举出液晶显示装置、有机电致发光(EL)显示装置、量子点显示装置。
典型地，图像显示装置具备显示单元及配置在显示单元的至少一侧的本发明的实施方式的偏光板。在一个实施方式中，如图1A所示，在视认侧应用偏光板100。在该实施方式中，配置在偏光膜10的与显示单元300相反的一侧的保护膜22覆盖偏光膜10的周围端面，同时还覆盖与显示单元相反的一侧(在图示例中为视认侧)的面整面。在图示例中是对本发明的实施方式的偏光板被应用在图像显示装置的视认侧部分的情况进行了说明，但该偏光板也可以应用在图像显示装置的背面侧部分，还可应用在图像显示装置的视认侧部分及背面侧部分双方。注意，图像显示装置由于可以采用业界中周知的结构，因此省略详细说明。
C.图像显示装置的制造方法
本发明的图像显示装置的制造方法包含：将偏光膜配置在显示单元的一侧；将尺寸比该偏光膜大的保护膜，以从构成该偏光膜的外周的全部四条边伸出的方式，配置于该偏光膜的与该显示单元相反的一侧的面；以及利用该伸出的部分覆盖该偏光膜的周围端面。以下，作为本发明的图像显示装置的制造方法的代表例，对包含将偏光膜配置在图像显示装置的视认侧部分并利用保护膜覆盖该偏光膜的周围端面的步骤的实施方式进行说明。该实施方式与上述B项记载的图像显示装置的制造方法对应。
C-1.偏光膜的制造
典型地，本发明的一个实施方式的偏光板的制造方法包含：在树脂基材的单侧形成PVA系树脂层；对该树脂基材与该PVA系树脂层的层叠体进行拉伸及染色而将该PVA系树脂层做成偏光膜。在另一实施方式中，也可以制作树脂基材与PVA系树脂膜的层叠体，对该层叠体染色而将该PVA系树脂膜做成偏光膜。在再一实施方式中，也可以对单一的PVA系树脂膜进行拉伸及染色而将该PVA系树脂膜做成偏光膜。以下，作为代表例，对包含在树脂基材的单侧形成PVA系树脂层的步骤的制造方法进行说明。
C-1-1.PVA系树脂层的形成
作为PVA系树脂层的形成方法，可以采用任意的适当的方法。优选地，通过向树脂基材上涂布含有PVA系树脂的涂布液并使其干燥来形成PVA系树脂层。
作为上述树脂基材的形成材料，可以采用任意的适当的热塑性树脂。作为热塑性树脂，例如，可列举出聚对苯二甲酸乙二酯系树脂等酯系树脂、降莰烯系树脂等环烯烃系树脂、聚丙烯等烯烃系树脂、聚酰胺系树脂、聚碳酸酯系树脂、它们的共聚物树脂等。在它们之中，优选的是降莰烯系树脂、非晶质的聚对苯二甲酸乙二酯系树脂。
在一个实施方式中，优选使用非晶质的(未结晶的)聚对苯二甲酸乙二酯系树脂。其中，尤其优选使用非晶性的(难以结晶的)聚对苯二甲酸乙二酯系树脂。作为非晶性的聚对苯二甲酸乙二酯系树脂的具体例，例如，可列举出进一步含有异酞酸作为二羧酸的共聚物或进一步含有环己烷二甲醇作为甘醇的共聚物。
在后述的拉伸采用水中拉伸方式的情况下，上述树脂基材吸水，水可发挥增塑剂的作用而实现增塑。其结果，能够使拉伸应力大幅降低，能够以高倍率进行拉伸，能够使拉伸性比空气中拉伸时更为优异。其结果，能够制作出具有优异光学特性的偏光膜。在一个实施方式中，树脂基材的吸水率优选为0.2％以上，进一步优选为0.3％以上。另一方面，树脂基材的吸水率优选为3.0％以下，进一步优选为1.0％以下。通过使用这样的树脂基材，能够防止制造时尺寸稳定性显著下降而导致所得的偏光膜的外观发生劣化等不良情况。另外，能够防止在水中拉伸时基材断裂或是PVA系树脂层从树脂基材上剥离。注意，树脂基材的吸水率例如可以通过将改性基导入于形成材料中来加以调整。吸水率是按照JIS K 7209所求得的值。
树脂基材的玻璃转化温度(Tg)优选为170℃以下。通过使用这样的树脂基材，能够抑制PVA系树脂层结晶，同时又能够充分确保层叠体的拉伸性。而且，若考虑水对树脂基材的增塑以及良好地进行水中拉伸等，则树脂基材的玻璃转化温度(Tg)优选为120℃以下。在一个实施方式中，树脂基材的玻璃转化温度优选为60℃以上。通过使用这样的树脂基材，能够在涂布、干燥含有上述PVA系树脂的涂布液时，防止树脂基材发生变形(例如，产生凹凸或下垂、皱褶等)等的不良情况，从而良好地制作层叠体。另外，PVA系树脂层的拉伸可以在适当的温度(例如，60℃左右)下良好地进行。在另一实施方式中，如果在对含有PVA系树脂的涂布液进行涂布、干燥时，树脂基材不变形，则玻璃转化温度也可低于60℃。注意，树脂基材的玻璃转化温度例如可以通过使用向形成材料中导入改性基的结晶材料进行加热来调整。玻璃转化温度(Tg)是按照JIS K 7121求出的值。
树脂基材拉伸前的厚度优选为20μm～300μm，更优选为50μm～200μm。若树脂基材拉伸前的厚度低于20μm，则有可能难以形成PVA系树脂层。若树脂基材拉伸前的厚度超过300μm，例如在水中拉伸时树脂基材有可能需要较长时间来吸水，且有可能使拉伸需要过大的负荷。
典型地，上述涂布液是使上述PVA系树脂溶解于溶剂而成的溶液。作为溶剂，例如可列举出水、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯啶酮、各种甘醇类、三羟甲丙烷等多元醇类、伸乙二胺、二伸乙三胺等胺类。它们可单独或将二种以上组合使用。在它们之中，优选水。溶液的PVA系树脂浓度相对于100重量份溶剂优选为3重量份～20重量份。如果为该树脂浓度，则能够形成与树脂基材密接的均匀的涂布膜。
涂布液中也可掺混添加剂。作为添加剂，例如，可列举出增塑剂、界面活性剂等。作为增塑剂，例如，可列举出乙二醇或丙三醇等多元醇。作为界面活性剂，例如，可列举出非离子界面活性剂。可以出于进一步提升所得的PVA系树脂层的均匀性、染色性、拉伸性的目的而使用这些材料。另外，作为添加剂，例如，可列举出易粘接成分。通过使用易粘接成分，能够提升树脂基材与PVA系树脂层的密接性。其结果，例如，能够抑制PVA系树脂层从基材上剥离等不良情况，从而良好地进行后述的染色、水中拉伸。作为易粘接成分，例如可使用乙酰乙酰基改性PVA等的改性PVA。
作为涂布液的涂布方法，可以采用任意的适当的方法。例如，可列举出辊涂法、旋涂法、线棒涂布法、浸涂法、模涂法、淋幕式涂布法、喷涂法、刮刀式涂布法(逗号涂布法等)等。
上述涂布液的涂布/干燥温度优选为50℃以上。
在形成PVA系树脂层之前，既可以对树脂基材施以表面处理(例如，电晕处理)，也可以在树脂基材上形成易粘接层。通过进行这样的处理，能够提升树脂基材与PVA系树脂层的密接性。
上述PVA系树脂层(拉伸前)的厚度优选为3μm～20μm。
C-1-2.拉伸
作为层叠体的拉伸方法，可采用任意的适当的拉伸方法。具体而言，既可以为固定端拉伸，也可以为自由端拉伸(例如，使层叠体在周速不同的辊之间通过而进行单轴拉伸的方法)。优选为自由端拉伸。
层叠体的拉伸方向可适当设定。在一个实施方式中，沿长条状层叠体的长边方向拉伸。在该情况下，典型地，采用使层叠体在转速不同的辊件之间通过而进行拉伸的方法。在另一实施方式中，沿长条状层叠体的宽度方向拉伸。在该情况下，典型地，采用使用展幅拉伸机进行拉伸的方法。
拉伸方式并无特别限定，既可以为空中拉伸方式，也可以为水中拉伸方式。优选为水中拉伸方式。根据水中拉伸方式，能够在比上述树脂基材和PVA系树脂层的玻璃转化温度(典型的是80℃左右)更低的温度下进行拉伸，对于PVA系树脂层，能够在抑制其结晶化的同时以高倍率对其进行拉伸。其结果，能够制作出具有优异光学特性的偏光膜。
层叠体的拉伸既可以在一个阶段中进行，也可以分多个阶段进行。在分多个阶段进行的情况下，例如，既可以将上述自由端拉伸与固定端拉伸组合，也可以将上述水中拉伸方式与空中拉伸方式组合。另外，在分多个阶段进行的情况下，后述的层叠体的拉伸倍率(最大拉伸倍率)为各阶段的拉伸倍率之积。
层叠体的拉伸温度可以根据树脂基材的形成材料、拉伸方式等设定成任意的适当值。在采用空中拉伸方式的情况下，拉伸温度优选为树脂基材的玻璃转化温度(Tg)以上，进一步优选为树脂基材的玻璃转化温度(Tg)+10℃以上，尤其优选为Tg+15℃以上。另一方面，层叠体的拉伸温度优选为170℃以下。通过在这样的温度下进行拉伸，能够抑制PVA系树脂的结晶化快速进展，从而能够抑制该结晶化所造成的不良情况(例如，妨碍通过拉伸使PVA系树脂层进行取向)。
在采用水中拉伸方式的情况下，拉伸浴的液温为60℃以上，优选为65℃～85℃，更优选为65℃～75℃。如果为这样的温度，则能够抑制PVA系树脂层溶解，同时又能够以高倍率进行拉伸。具体而言，如上所述，出于形成PVA系树脂层的关系，树脂基材的玻璃转化温度(Tg)优选为60℃以上。在该情况下，若拉伸温度低于60℃，则即使考虑水对树脂基材的增塑，也有可能无法良好地拉伸。另一方面，拉伸浴的温度越为高温，则PVA系树脂层的溶解性就越高，就更有可能无法获得优异的光学特性。层叠体向拉伸浴中的浸渍时间优选为15秒钟～5分钟。
在采用水中拉伸方式的情况下，优选将层叠体浸渍于硼酸水溶液中来进行拉伸(硼酸水中拉伸)。通过使用硼酸水溶液作为拉伸浴，能够对PVA系树脂层赋予可承受拉伸时所受张力的刚性以及不溶解于水的耐水性。具体上，硼酸在水溶液中会生成四羟基硼酸阴离子，从而可通过氢键与PVA系树脂结合。其结果，能够赋予PVA系树脂层以刚性及耐水性而能够良好地拉伸，能够制作出具有优异光学特性的偏光膜。
上述硼酸水溶液优选使硼酸及/或硼酸盐溶解于溶剂即水中而获得。在本发明中，硼酸浓度为4.5重量％以下，优选为2.0重量％～4.5重量％，更优选为2.5重量％～4.0重量％。注意，除硼酸或硼酸盐外，还可以使用将硼砂等硼化合物、乙二醛、戊二醛等溶解于溶剂中而得的水溶液。
在通过后述的染色，预先使PVA系树脂层上吸附了二色性物质(代表上为碘)的情况下，优选向上述拉伸浴(硼酸水溶液)中掺混碘化物。通过掺混碘化物，能够抑制已吸附于PVA系树脂层的碘析出。作为碘化物，例如可举出碘化钾、碘化锂、碘化钠、碘化锌、碘化铝、碘化铅、碘化铜、碘化钡、碘化钙、碘化锡、碘化钛等。在它们之中，优选碘化钾。碘化物的浓度相对于100重量份的水优选为0.05重量份～15重量份，更优选为0.5重量份～8重量份。
层叠体的拉伸倍率(最大拉伸倍率)相对于层叠体的原长优选为5.0倍以上。该高拉伸倍率例如可采用水中拉伸方式(硼酸水中拉伸)而实现。注意，在本说明书中，所谓“最大拉伸倍率”，是指层叠体即将断裂前的拉伸倍率，另行确认层叠体发生断裂的拉伸倍率后发现，“最大拉伸倍率”是比其值低0.2的值。
在一个实施方式中，在将上述层叠体在高温(例如95℃以上)下进行空中拉伸后，进行上述硼酸水中拉伸及后述的染色。该空中拉伸的定位是对硼酸水中拉伸的预备性或辅助性拉伸，故以下称作“空中辅助拉伸”。
通过组合空中辅助拉伸，有时能够以更高的倍率对层叠体拉伸。其结果，能够制作出具有更加优异的光学特性(例如偏光度)的偏光膜。例如，在使用聚对苯二甲酸乙二酯系树脂作为上述树脂基材的情况下，与仅通过硼酸水中拉伸进行拉伸的情况下相比，将空中辅助拉伸与硼酸水中拉伸组合，更能在抑制树脂基材的取向的同时进行拉伸。该树脂基材的拉伸张力会随其取向性提向上而变大，变得难以稳定拉伸或破裂。因此，通过在抑制树脂基材的取向的同时进行拉伸，能够以更高的倍率拉伸层叠体。
另外，通过组合空中辅助拉伸，能够提升PVA系树脂的取向性，由此，即使在硼酸水中拉伸之后，也能提升PVA系树脂的取向性。具体而言，据推测，通过预先利用空中辅助拉伸来提升PVA系树脂的取向性，使PVA系树脂在硼酸水中拉伸时变得容易与硼酸交联，通过在硼酸成为结点的状态下进行拉伸，从而在硼酸水中拉伸之后仍可提高PVA系树脂的取向性。其结果，能够制作出具有优异光学特性(例如偏光度)的偏光膜。
空中辅助拉伸中的拉伸倍率优选为3.5倍以下。空中辅助拉伸的拉伸温度优选为PVA系树脂的玻璃转化温度以上。拉伸温度优选为95℃～150℃。注意，组合空中辅助拉伸及上述硼酸水中拉伸的情况下的最大拉伸倍率相对于层叠体的原长优选为5.0倍以上，更优选为5.5倍以上，进一步优选为6.0倍以上。
C-1-3.染色
典型地，PVA系树脂层的染色通过使PVA系树脂层吸附碘来进行。作为该吸附方法，例如可举出使PVA系树脂层(层叠体)浸渍于含碘的染色液中的方法、将该染色液涂敷于PVA系树脂层上的方法以及将该染色液喷雾至PVA系树脂层上的方法等。优选的是使PVA系树脂层(层叠体)浸渍于染色液中的方法。这是因为可良好地吸附碘。
上述染色液优选为碘水溶液。碘的掺混量相对于100重量份的水优选为0.1重量份～0.5重量份。为了提高碘向水中的溶解度，优选向碘水溶液中掺混碘化物。碘化物的具体例则如上所述。碘化物的掺混量相对于100重量份的水优选为0.02重量份～20重量份，更优选为0.1重量份～10重量份。为了抑制PVA系树脂溶解，染色液在染色时的液温优选为20℃～50℃。在使PVA系树脂层浸渍于染色液中的情况下，为了确保PVA系树脂层的透射率，浸渍时间优选为5秒钟～5分钟。另外，可以对染色条件(浓度、液温、浸渍时间)进行设定，以使得最终所得的偏光膜的偏光度或单体透射率在预定范围内。在一个实施方式中，是以使所得的偏光膜的偏光度为99.98％以上的方式来设定浸渍时间。在另一实施方式中，则是以所得的偏光膜的单体透射率为40.0％～42.5％的方式来设定浸渍时间。
染色处理可以在任意适当的时机下进行。在进行上述水中拉伸的情况下，优选在水中拉伸之前进行染色处理。
C-1-4.其他处理
除了拉伸及染色以外，还可对上述PVA系树脂层(层叠体)适宜实施制作偏光膜所需的处理。作为制作偏光膜所需的处理，例如可列举出不溶化处理、交联处理、清洗处理、干燥处理等。注意，这些处理的次数、顺序等并无特别限定。
典型地，上述不溶化处理是通过将PVA系树脂层(层叠体)浸渍于硼酸水溶液中来进行的。通过实施不溶化处理，能够为PVA系树脂层赋予耐水性。该硼酸水溶液的浓度相对于100重量份的水优选为1重量份～4重量份。不溶化浴(硼酸水溶液)的液温优选为20℃～50℃。不溶化处理优选在上述水中拉伸或上述染色处理之前进行。
典型地，上述交联处理是通过将PVA系树脂层(层叠体)浸渍于硼酸水溶液中来进行的。通过实施交联处理，能够为PVA系树脂层赋予耐水性。该硼酸水溶液的浓度相对于100重量份的水优选为1重量份～5重量份。另外，在于上述染色处理后进行交联处理的情况下，优选进一步掺混碘化物。通过掺混碘化物，能够抑制已经吸附于PVA系树脂层的碘析出。碘化物的掺混量相对于100重量份的水优选为1重量份～5重量份。碘化物的具体例如上所述。交联浴(硼酸水溶液)的液温优选为20℃～60℃。优选地，交联处理在上述水中拉伸之前进行。在优选施方式中，依次进行空中拉伸、染色处理及交联处理。
典型地，上述清洗处理是通过将PVA系树脂层(层叠体)浸渍于碘化钾水溶液中来进行的。上述干燥处理中的干燥温度优选为30℃～100℃。
通过以上方式，在树脂基材上形成偏光膜。
C-2.偏光膜的配置
在一个实施方式中，将通过上述C-1项所得的树脂基材与偏光膜的层叠体直接配置在显示单元300的视认侧。在该实施方式中，树脂基材为图1A的保护膜21。在另一实施方式中，在树脂基材与偏光膜的层叠体的偏光膜表面贴合保护膜，接着再剥离去除树脂基材。将所得的偏光膜/保护膜的层叠体配置在显示单元300的视认侧。在该实施方式中，所贴合的保护膜为图1A的保护膜21。任一实施方式都如图3(a)所示，偏光膜10/保护膜21的层叠体的保护膜21经由粘着剂层40贴合于显示单元300。而且，如图3(a)所示，典型地，层叠体的尺寸小于显示单元300的尺寸。
C-3.偏光膜的周围端面的封闭
接着，利用保护膜22覆盖配置于显示单元300的层叠体(实质上为偏光膜10)的周围端面。在一个实施方式中，如图3(b)所示，将具有比偏光膜10大的尺寸的保护膜22配置成从偏光膜的外周伸出。优选地，将具有比偏光膜10大的尺寸的保护膜22配置成从构成偏光膜的外周的全部四条边伸出。保护膜22的伸出部的长度优选设定成最终可覆盖偏光膜的周围端面整面。伸出部的长度例如为1mm以上且10mm以下。通过调整保护膜的柔软度(例如弹性模量)，保护膜的伸出部能够依靠自重下垂而覆盖偏光膜的周围端面。或者，也可以通过任意的适当的操作弯折保护膜的伸出部来覆盖偏光膜的周围端面。通过采用这样的结构，如图3(c)所示，能够利用保护膜22覆盖偏光膜10的与显示单元300相反的一侧的面整面及周围端面整面。注意，实质上，在保护膜22的偏光膜10侧表面形成有粘着剂层(未图示)，保护膜经由该粘着剂层贴合在偏光膜的与显示单元相反的一侧。
在图像显示装置例如为透射型液晶显示装置的情况下，在显示单元300的背面侧，可通过业界周知的步骤层叠背面侧偏光板及背面侧光学元件，并且组装背光部。
上述实施方式仅为一例。在图像显示装置的背面侧部分也可以采用同样的步骤；也可以在图像显示装置的视认侧部分采用业界周知的步骤，仅在图像显示装置的背面侧部分采用同样的步骤。
实施例
以下，将利用实施例来具体说明本发明，但本发明并不受这些实施例限定。注意，各特性的测定方法如下所述。
(1)厚度
使用数位测微器(安立公司制KC-351C)进行测定。
(2)透湿度
将在实施例及比较例中使用的保护膜上裁切出了10cmΦ的圆形，做成了测定用试样。针对该测定用试样，通过透湿度试验方法(杯式法，依照JIS Z 0208)测定了透湿度(水蒸气透过率)。注意，测定条件如下所述。另外，测定时使用了恒温恒湿槽。
测定温度：40℃
相对湿度：92％
测定时间：24小时
(3)褪色量
从在实施例及比较例中使用的偏光板上裁切出了试验片(50mm×50mm)，并用粘着剂将试验片贴合到了无碱玻璃板上，其中，该试验片在与拉伸方向正交的方向以及拉伸方向上分别设有相对的两条边。在此，以与各实施例及比较例中的液晶显示装置的制作步骤同样方式，利用保护膜覆盖(封闭)偏光膜的周围端面，制作出了液晶显示装置替代品。将其在85℃及85％RH的炉内放置120小时进行了加湿，利用显微镜研究了配置成与标准偏光板呈正交偏光的状态时的加湿后的偏光膜端部的褪色状态。具体而言，测定了从偏光膜的端部起的褪色大小(褪色量：μm)。显微镜使用了奥林巴斯公司制MX61L，在10倍的倍率下从所拍摄的图像测定了褪色量。如图2所示，将拉伸方向的从端部起的褪色量a以及与拉伸方向正交的方向的从端部起的褪色量b中的较大一方作为褪色量。
[实施例1]
作为树脂基材，准备了厚度100μm且Tg75℃的具有7摩尔％的异酞酸单元的非晶质的聚对酞酸乙二酯膜(IPA共聚PET)。对该膜的表面实施了电晕处理(58W/m2/min)。
准备了以1：9的比率含有乙酰乙酰基改性PVA(日本合成化学工业公司制，商品名：GOHSEFIMER(注册商标)Z-200，平均聚合度：1200，皂化度：98.5摩尔％以上，乙酰乙酰基化度：5％)与PVA(平均聚合度：4200，皂化度：99.2摩尔％)的PVA系树脂，相对于100重量份的该PVA系树脂添加13重量份的碘化钾，调配出了PVA系树脂水溶液(PVA系树脂浓度：5.5重量％)。将该水溶液涂布于树脂基材的电晕处理面以使干燥后的膜厚为13μm，在60℃的环境下通过热风干燥干燥了10分钟而在树脂基材上形成了厚度9μm的PVA系树脂层。如此，制作出了层叠体。
将所得的层叠体在空气中在140℃下拉伸为2.4倍(空中辅助拉伸)。
接着，将层叠体浸渍于液温30℃的硼酸水溶液中30秒钟，以使PVA系树脂层不溶化。本工序的硼酸水溶液使硼酸含量相对于100重量份的水为3重量份。
接着，将层叠体在液温30℃的含碘及碘化钾的染色液中浸渍染色任意时间，以使所得的偏光膜的单体透射率为42～45％左右。染色液是以水为溶剂，使碘浓度在0.1～0.4重量％的范围内，使碘化钾浓度在0.7～2.8重量％的范围内，且使碘与碘化钾的浓度比为1:7。
接下来，将层叠体浸渍于30℃的硼酸水溶液中60秒钟，对吸附有碘的PVA树脂层实施了交联处理。本工序的硼酸水溶液使硼酸含量相对于100重量份的水为3重量份，且使碘化钾含量相对于100重量份的水为3重量份。
进一步地，在硼酸水溶液中以70℃的拉伸温度将层叠体在与先前的空中辅助拉伸相同的方向上拉伸为2.3倍(最终的拉伸倍率5.50倍)。本工序的硼酸水溶液使硼酸含量相对于100重量份的水为3.5重量份，且使碘化钾含量相对于100重量份的水为5重量份。
然后，利用碘化钾含量相对于100重量份的水为4重量份的水溶液对层叠体进行了清洗，并利用60℃的暖风进行了干燥，在树脂基材上制得了厚度5μm的偏光膜。
在所得的偏光膜的表面(与树脂基材相反一侧的面)上经由固化型粘接剂贴合了环烯烃系膜(日本瑞翁公司制，ZF-12，厚度13μm)。具体而言，在偏光膜及环烯烃系膜上，分别涂布了厚度1.0μm的固化型粘接剂，并使用辊机进行了贴合。之后，从环烯烃系膜侧照射可见光线，使固化型粘接剂发生了固化。接着，剥离树脂基材而制得了具有偏光膜/环烯烃系膜(保护膜)的结构的偏光板。使用所得的偏光板进行了上述褪色量的评价。表1中示出了其结果。另外，图4中示出了褪色的状态。
从IPS模式的液晶显示装置(苹果公司制，商品名“iPad(注册商标)Air”)上取出液晶面板，从该液晶面板上拆除了偏光板等光学元件，取出了液晶单元。对于液晶单元，用酒精对其两表面(各个玻璃基板的外侧)进行了清洗及清扫后使用。在向上述所得的偏光板的偏光膜表面形成丙烯酸系粘着剂层(厚度：20μm)之后，将其裁切成与所拆除的偏光板相同的尺寸(约150mm×200mm)，并经由粘着剂层贴合到了液晶单元的视认侧表面上。接着，将表面形成有丙烯酸系粘着剂层(厚度：20μm)的环烯烃系膜(日本瑞翁公司制，Zeonor，透湿度：10g/m2/24hr，厚：23μm)配置在了偏光板的与液晶单元相反的一侧的面上。在此，环烯烃系膜被配置成从构成偏光板的外周的全部四条边伸出。四个伸出部分的长度分别为5mm。薄片依靠自重而下垂，与液晶单元直接密接而将偏光板(偏光膜)的外周端面覆盖、封闭。如此一来，利用环烯烃系膜(保护膜)，覆盖了偏光板(偏光膜)的与液晶单元相反的一侧的面整面及外周端面整面。
在液晶单元的背面侧，也经由丙烯酸系粘着剂层(厚度：20μm)贴合了与上述同样的偏光板。如此，制得了液晶面板。将所得的液晶面板组装于原本的液晶显示装置，制得了本实施例的液晶显示装置。
[实施例2]
使用具有戊二酰亚胺结构的(甲基)丙烯酸系树脂膜(透湿度：70g/m2/24hr，厚度：40μm)来替代环烯烃系膜，除此以外以与实施例1同样的方式制作了液晶显示装置及替代品。将上述(3)的液晶显示装置替代品与实施例1同样地用于褪色量的评价。表1中示出了其结果。
[实施例3]
使用具有戊二酰亚胺结构的(甲基)丙烯酸系树脂膜(透湿度：120g/m2/24hr，厚度：20μm)来替代环烯烃系膜，除此以外以与实施例1同样的方式制作了液晶显示装置及替代品。将上述(3)的液晶显示装置替代品与实施例1同样地用于褪色量的评价。表1中示出了其结果。
[实施例4]
将四个伸出部分的长度分别设为3mm，除此以外以与实施例1同样的方式制作了液晶显示装置及替代品。将上述(3)的液晶显示装置替代品与实施例1同样地用于褪色量的评价。表1中示出了其结果。
[实施例5]
将四个伸出部分的长度分别设为1mm，除此以外以与实施例1同样的方式制作了液晶显示装置及替代品。将上述(3)的液晶显示装置替代品与实施例1同样地用于褪色量的评价。表1中示出了其结果。
[实施例6]
在使PVA系树脂膜(可乐丽公司制，商品名“PE-6000”，厚度：60μm，平均聚合度：2400，皂化度99.9摩尔％)浸渍于30℃水浴中1分钟并沿输送方向拉伸为1.2倍之后，将其浸渍于碘浓度0.04重量％、钾浓度0.3重量％的30℃水溶液中进行了染色，并以完全未拉伸的膜(原长)为基准将其拉伸为2倍。接着，将该拉伸膜浸渍于硼酸浓度3重量％、碘化钾浓度3重量％的30℃的水溶液中，并以原长为基准进一步拉伸至3倍，接着，将其浸渍于硼酸浓度4重量％、碘化钾浓度5重量％的60℃的水溶液中，并以原长为基准进一步拉伸至6倍，通过在70℃下干燥2分钟，获得了厚度23μm的偏光膜。接着，在偏光膜的两面，涂布了PVA系树脂水溶液(日本合成化学工业公司制，商品名“GOHSEFIMER(注册商标)Z-200”，树脂浓度：3重量％)，并分别贴合了环烯烃系膜(日本瑞翁公司制，Zeonor ZF14，厚：13μm)及三醋酸纤维素膜(柯尼卡美能达公司制，KC4UY)，在维持在60℃的炉中加热5分钟而制得了偏光板。以后的步骤以与实施例1同样的方式制作了液晶显示装置及替代品。将上述(3)的液晶显示装置替代品与实施例1同样地用于褪色量的评价。表1中示出了其结果。
[比较例1]
使用三醋酸纤维素(TAC)膜(透湿度：400g/m2/24hr，厚度：80μm)代替环烯烃系膜，除此以外以与实施例1同样的方式制作了液晶显示装置及替代品。将上述(3)的液晶显示装置替代品与实施例1同样地用于褪色量的评价。表1中示出了其结果。此外，图5中示出了褪色的状态。
[比较例2]
使用与偏光板相同尺寸的环烯烃系膜，并仅在偏光板的与液晶单元相反的一侧的面上配置了该膜(即，未覆盖偏光板的周围端面)，除此以外以与实施例1同样的方式制作了液晶显示装置及替代品。将上述(3)的液晶显示装置替代品与实施例1同样地用于褪色量的评价。表1中示出了其结果。
[比较例3]
在于实施例1中所得的偏光板的偏光膜表面，经由与实施例1同样的固化型粘接剂贴合了环烯烃系膜(日本瑞翁公司制，ZF-12，13μm)，制得了具有环烯烃系膜(保护膜)/偏光膜/环烯烃系膜(保护膜)的结构的偏光板。将仅使该偏光板贴合至无碱玻璃上而成的装置(即，未覆盖偏光板的周围端面的装置)作为液晶显示装置替代品。将该液晶显示装置替代品与实施例1同样地用于褪色量的评价。表1中示出了其结果。
[比较例4]
将仅使在实施例6中所得的偏光板贴合至无碱玻璃上而成的装置(即，未覆盖偏光板的周围端面的装置)作为液晶显示装置替代品。将该液晶显示装置替代品与实施例1同样地用于褪色量的评价。表1中示出了其结果。
[表1]
Figure BDA0002229594580000191
*透湿度的单位为_g/m2/24hr
*厚度的单位为μm，伸出部分的长度的单位为μm
*封闭保护膜是覆盖偏光膜的周围端面的保护膜，
COP是环烯烃系树脂，
丙烯酸是具有戊二酰亚胺结构的(甲基)丙烯酸系树脂
由表1可知，通过使用具有预定的透湿度的保护膜覆盖偏光板(偏光膜)的外周端面，能够制得即使在加湿环境下也能维持优异光学特性的偏光板(结果是，能够制得图像显示装置)。
工业实用性
本发明的偏光板可以应用在图像显示装置中。该图像显示装置适合用于电视机、移动电话、数位相机、摄影机、便携式游戏机、汽车导航系统、复印机、打印机、传真机、钟表、微波炉等。
附图标记说明
10 偏光膜
21 保护膜
22 保护膜
40 粘着剂层
100 偏光板
300 显示单元

Claims (6)

1.一种图像显示装置的制造方法，其中，包含：
将偏光膜配置在显示单元的一侧；
将尺寸比该偏光膜大的保护膜，以从构成该偏光膜的外周的全部四条边伸出的方式，配置于该偏光膜的与该显示单元相反的一侧的面；以及
利用该伸出的部分依靠自重下垂而覆盖该偏光膜的周围端面；
该偏光膜由含碘的聚乙烯醇系树脂膜构成，
该保护膜的透湿度为300g/m2/24hr以下。
2.如权利要求1所述的制造方法，其中，所述保护膜的伸出的部分的长度为1mm以上。
3.如权利要求1或2所述的制造方法，其中，将尺寸比该偏光膜大的保护膜，仅配置于所述偏光膜的与所述显示单元相反的一侧的面。
4.如权利要求1或2所述的制造方法，其中，所述保护膜经由粘着剂贴合在所述偏光膜的与所述显示单元相反的一侧。
5.如权利要求1所述的制造方法，其中，在所述保护膜形成有粘着剂，该保护膜及粘着剂层的依靠自重下垂的部分与所述显示单元直接密接。
6.如权利要求1或2所述的制造方法，其中，所述偏光膜的厚度为8μm以下，所述保护膜的厚度为20μm～40μm。
CN201880024652.5A 2017-04-13 2018-04-03 偏光板、图像显示装置及该图像显示装置的制造方法 Active CN110520770B (zh)

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