CN110730916A - 偏振膜及图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种偏振膜，其具有起偏镜、并在所述起偏镜的两面具有第一透明层，其中，上述第一透明层的饱和水分率低于上述起偏镜的饱和水分率，上述第一透明层作为帮助上述起偏镜中的水分排出的浸透膜发挥功能。本发明的偏振膜即使在高温高湿环境中也可以抑制端部的偏振度的降低。

Description

偏振膜及图像显示装置

技术领域

本发明涉及偏振膜。上述偏振膜可以单独形成液晶显示装置(LCD)、有机EL显示装置等图像显示装置、或者以层叠了该偏振膜的光学膜的形式形成液晶显示装置(LCD)、有机EL显示装置等图像显示装置。

背景技术

对于液晶显示装置而言，从其图像形成方式来看，在形成液晶面板表面的玻璃基板的两侧配置偏振膜是必不可少的。就偏振膜而言，通常使用的是在由聚乙烯醇类膜和碘等二色性材料形成的起偏镜的单面或两面利用聚乙烯醇类粘接剂等贴合保护膜而成的偏振膜。

另外，偏振膜根据其使用用途、使用状态不同，会暴露于苛刻的环境中。因此，对于偏振膜，要求即使在苛刻的环境中也能保持光学特性的耐久性。例如，已提出了在起偏镜的至少一面设置具有给定储能模量的聚氨酯树脂(专利文献1、2)。根据专利文献1、2，记载了即使在高温下也能保持偏振膜的正交透过率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-030715号公报

专利文献2：日本特开平11-183726号公报

发明内容

发明所要解决的问题

另外，偏振膜除了在高温环境中使用以外，有时也在高温高湿环境中使用。已知在这样苛刻的环境气氛中，环境气氛中的水分会对起偏镜的光学特性造成影响，在偏振膜的端部，偏振度大幅降低。然而，将上述专利文献1、2那样的聚氨酯树脂设置于起偏镜并不能在上述偏振膜的端部充分抑制偏振度的降低。

本发明的目的在于提供即使在高温高湿环境中也可以抑制端部的偏振度的降低的偏振膜。

另外，本发明的目的在于提供具有上述偏振膜的图像显示装置。

解决问题的方法

本申请发明人们进行了深入研究，结果发现，利用下述的偏振膜等可解决上述问题，从而完成了本发明。

即，本发明涉及一种偏振膜，其具有起偏镜、并在所述起偏镜的两面具有第一透明层，其中，

上述第一透明层在85℃、85％R.H.下的饱和水分率低于上述起偏镜在85℃、85％R.H.下的饱和水分率，

上述第一透明层作为帮助上述起偏镜中的水分排出的浸透膜发挥功能。

在上述偏振膜中，优选上述第一透明层直接形成于起偏镜上。

在上述偏振膜中，优选上述第一透明层的厚度为3μm以下。

在上述偏振膜中，作为上述第一透明层，可使用含有氨基甲酸酯预聚物的形成材料的固化物，所述氨基甲酸酯预聚物为异氰酸酯化合物与多元醇的反应产物。作为上述异氰酸酯化合物，优选使用选自甲苯二异氰酸酯及二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少1种。

在上述偏振膜中，优选在上述第一透明层中，上述第一透明层在85℃、85％R.H.下的饱和水分浓度具有从上述起偏镜侧起向着与上述起偏镜相反的一侧逐渐降低的梯度分布。

在上述偏振膜中，优选上述起偏镜的厚度为10μm以下。

在上述偏振膜中，优选在上述起偏镜的两面所具有的第一透明层的至少一面的第一透明层，在与具有上述起偏镜的一侧的相反侧邻接地具有第二透明层，

优选上述第二透明层在85℃、85％R.H.下的饱和水分率低于上述第一透明层在85℃、85％R.H.下的饱和水分率，

优选上述起偏镜中的水分从上述起偏镜侧起依次浸透至上述第一透明层、上述第二透明层。

在上述偏振膜中，作为上述第二透明层，可举出粘合剂层。

另外，在上述偏振膜中，作为上述第二透明层，可举出保护膜。

另外，本发明涉及一种图像显示装置，其具有上述偏振膜。

发明的效果

作为偏振膜的构成要素的起偏镜是由水性材料形成的，因此容易将环境气氛中的水分导入起偏镜中。因此可认为，在将偏振膜保持于高温高湿环境中的情况下，会导致起偏镜下的饱和水分率上升。其结果，存在偏振膜的光学特性降低的倾向。特别是在高温高湿环境中，可认为，由于水分向起偏镜中的侵入量多，因而偏振度在偏振膜的端部大幅降低，引发了称作端部脱色的现象。

本发明的偏振膜在起偏镜的两面具有作为帮助该起偏镜中的水分排出的浸透膜发挥功能的第一透明层。由于设计成了使该第一透明层在高温高湿环境下的饱和水分率低于起偏镜的饱和水分率，因此，即使环境气氛中的水分侵入起偏镜中，也可使起偏镜中的水分积极地向具有低于起偏镜的饱和水分率的饱和水分率的第一透明层(浸透膜)侧透过，通过该作用，可以将起偏镜中的水分排出至起偏镜外。这样一来，本发明的偏振膜通过具有上述第一透明层，即使在高温高湿环境中也可以抑制起偏镜的饱和水分率的上升，可抑制偏振膜的端部脱色量。

附图说明

图1是本发明的偏振膜的剖面示意图的一例。

图2是本发明的偏振膜的剖面示意图的一例。

图3是本发明的偏振膜的剖面示意图的一例。

符号说明

P 起偏镜

1a 第一透明层

1b 第一透明层

2a 第二透明层(粘合剂层)

2b 第二透明层(粘合剂层)

具体实施方式

以下，参照图1～图3对本发明的偏振膜进行说明。

本发明的偏振膜例如像图1～图3所示的偏振膜11那样，具有起偏镜P及在该起偏镜P的两面的第一透明层1a、1b(浸透膜：具备具有帮助水排出的功能的膜功能的层)。如图1～图3所示，从抑制高温高湿环境中的起偏镜的饱和水分率上升、抑制偏振膜的端部脱色的方面考虑，优选将第一透明层1a、1b直接设置于起偏镜P。也可以仅将第一透明层1a、1b中的一者直接设置于起偏镜P。

另外，本发明的偏振膜例如可以像图2、图3所示的偏振膜12、13那样，在上述偏振膜11的上述起偏镜P的两面所具有的第一透明层1a、1b中的至少一面的第一透明层1a、1b上进一步设置第二透明层2(2a和/或2b)。图2的偏振膜12是在两面的第一透明层1a、1b中的一面的第一透明层1a进一步设置第二透明层2a、2b的情况，图3的偏振膜13是在两面的第一透明层11a、1b的两面的第一透明层1a、1b进一步设置第二透明层2a、2b的情况。从抑制高温高湿环境中的起偏镜的饱和水分率上升、抑制偏振膜的端部脱色的方面考虑，优选第二透明层2(2a和/或2b)直接设置于第一透明层1a、1b。

需要说明的是，在本发明的偏振膜12、13中，使用粘合剂层作为第二透明层2的情况下，可以在该第二透明层(粘合剂层)上设置隔膜。另一方面，可以适宜地在本发明的偏振膜11～13上设置表面保护膜。

＜起偏镜＞

起偏镜没有特别限定，可使用各种起偏镜。作为起偏镜，可列举例如使碘、二色性染料这样的二色性物质吸附于聚乙烯醇类膜、部分缩甲醛化聚乙烯醇类膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物类部分皂化膜等亲水性高分子膜并进行单向拉伸而得到的膜、聚乙烯醇的脱水处理物、聚氯乙烯的脱盐酸处理物等多烯类取向膜等。这些中，优选由聚乙烯醇类膜和碘等二色性物质形成的起偏镜。这些起偏镜的厚度没有特别限制，通常为80μm左右以下。

用碘对聚乙烯醇类膜染色并进行单向拉伸而成的起偏镜例如可通过将聚乙烯醇类膜浸渍于碘的水溶液中来染色、并拉伸至原长的3～7倍而制作。根据需要，也可以浸渍于任选包含硼酸、或硫酸锌、氯化锌等的碘化钾等的水溶液中。进一步，也可以根据需要而在染色前将聚乙烯醇类膜浸渍于水中进行水洗。通过对聚乙烯醇类膜进行水洗，除了可以洗去聚乙烯醇类膜表面的污垢、抗粘连剂以外，还具有使聚乙烯醇类膜溶胀从而防止染色不均等不均的效果。拉伸可以在利用碘进行染色之后进行，也可以边染色边拉伸，另外还可以在进行拉伸之后利用碘进行染色。在硼酸、碘化钾等的水溶液或水浴中也可以进行拉伸。

在本发明中，可使用厚度10μm以下的起偏镜。从薄型化的观点考虑，起偏镜的厚度优选为8μm以下，进一步优选为7μm以下，进一步优选为6μm以下。另一方面，起偏镜的厚度为2μm以上，进一步优选为3μm以上。这样的薄型起偏镜由于厚度不均少、视觉辨认性优异，并且尺寸变化少，因此对于热冲击的耐久性优异。

作为代表性的薄型起偏镜，可列举在日本专利第4751486号说明书、日本专利第4751481号说明书、日本专利第4815544号说明书、日本专利第5048120号说明书、国际公开第2014/077599号小册子、国际公开第2014/077636号小册子等中记载的薄型起偏镜或由这些文献中记载的制造方法得到的薄型起偏镜。

上述起偏镜以由单体透射率T及偏振度P表示的光学特性满足下式的条件的方式构成：

P＞－(10^0.929T-42.4－1)×100(其中，T＜42.3)、或

P≥99.9(其中，T≥42.3)。

主要是，以满足上述条件的方式构成的起偏镜具有作为使用了大型显示元件的液晶电视用显示器所要求的性能。具体而言，对比度为1000:1以上且最大亮度为500cd/m²以上。作为其它用途，例如可贴合于有机EL显示装置的可视侧。

作为上述薄型起偏镜，在包括以层叠体的状态进行拉伸的工序和进行染色的工序的制法中，从能够拉伸至高倍率从而使偏光性能提高的观点出发，优选利用如日本专利第4751486号说明书、日本专利第4751481号说明书、日本专利4815544号说明书中记载的那样的包括在硼酸水溶液中进行拉伸的工序的制法而得到的薄型起偏镜，特别优选为通过记载于日本专利第4751481号说明书、日本专利4815544号说明书中的包括在硼酸水溶液中进行拉伸之前辅助性地进行气体氛围中拉伸的工序的制法而得到的薄型起偏镜。这些薄型起偏镜可通过包括将聚乙烯醇类树脂(以下也称为PVA类树脂)层和拉伸用树脂基材以层叠体的状态进行拉伸的工序、和进行染色的工序的制法而得到。如果是该制法，则即使PVA类树脂层较薄，也能够通过被拉伸用树脂基材所支撑而在不产生由拉伸导致的断裂等不良情况的情况下进行拉伸。

本发明的起偏镜可使用在85℃、85％R.H.下的饱和水分率通常为10～40重量％的起偏镜。从抑制端部脱色的观点考虑，上述起偏镜的饱和水分率可以为25重量％以下，进一步可以为18重量％以下。需要说明的是，上述起偏镜的饱和水分率在与第一透明层的关系中，第一透明层的饱和水分率只要是低于起偏镜的饱和水分率的值，就没有特别的下限值。

本发明的起偏镜的饱和水分率通过任意适当的方法调整即可。可举出例如通过调整起偏镜的制造工序中的干燥工序的条件而进行控制的方法。

＜第一透明层＞

第一透明层是作为帮助上述起偏镜中的水分排出的浸透膜而发挥功能的层，可使用将第一透明层在85℃、85％R.H.下的饱和水分率设计为低于上述起偏镜的饱和水分率的层。两面的第一透明层的饱和水分率可以相同，如果低于上述起偏镜的饱和水分率，则也可以不同。另外，两面的第一透明层的材料、厚度可以相同，也可以不同。

从作为浸透膜的功能的观点考虑，上述起偏镜的饱和水分率与上述第一透明层的饱和水分率之差优选为1～20重量％，进一步优选为3～15重量％。需要说明的是，上述饱和水分率之差即使过大也没有问题，但另一方面，如果过小，则不能作为浸透膜发挥充分的功能，因此，优选在上述范围内控制。另外，上述第一透明层的饱和水分率通常优选为1～10重量％，进一步优选为3～8重量％。

从作为浸透膜的功能、薄层化及光学可靠性的观点考虑，第一透明层的厚度优选为3μm以下，进一步优选为2μm以下，进一步优选为1.5μm以下，进一步优选为1μm以下。第一透明层过厚时，由于具有厚度，有时反而存在妨碍水分排出、不能发挥作为浸透膜的功能的隐患。另一方面，从确保作为浸透膜的功能的观点考虑，第一透明层的厚度优选为0.1μm以上，进一步优选为0.2μm以上，进一步优选为0.3μm以上。

作为形成上述第一透明层的材料，可使用具有透明性、且满足上述饱和水分率的材料。作为这样的材料，可列举例如含有作为异氰酸酯化合物与多元醇的反应产物的氨基甲酸酯预聚物的形成材料。

作为异氰酸酯化合物，优选例如多官能的异氰酸酯化合物，具体而言，可列举多官能的芳香族类异氰酸酯化合物、脂环族类异氰酸酯、脂肪族类异氰酸酯化合物或它们的二聚体等。

作为多官能芳香族类异氰酸酯化合物，可列举例如：苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-甲苯胺二异氰酸酯、4,4’-二苯基醚二异氰酸酯、4,4’-二苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、亚甲基双4-苯基异氰酸酯、对苯二异氰酸酯等。

作为多官能脂环族类异氰酸酯化合物，可列举例如：1,3-环戊烯二异氰酸酯、1,3-环己烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、1,3-双异氰酸酯甲基环己烷、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、氢化四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯等。

作为多官能脂肪族类异氰酸酯化合物，可列举例如：三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、1,2-亚丙基二异氰酸酯、1,3-亚丁基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯等。

另外，作为多官能异氰酸酯化合物，可列举异氰脲酸三(6-异氰酸根合己基)酯等具有3个以上异氰酸酯基的多官能异氰酸酯化合物。

作为多元醇，可列举例如：乙二醇、二乙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、1,2-己二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,8-癸二醇、十八烷二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、己三醇、聚丙二醇等。

作为上述氨基甲酸酯预聚物，在本发明中，优选使用分子结构上环状结构(苯环、氰脲酸酯环、异氰脲酸酯环等)在结构中所占的比例大的刚性结构的材料。例如，上述多官能的异氰酸酯化合物可以单独使用1种或者组合使用2种以上，但从上述饱和水分率的调整的观点考虑，优选芳香族类异氰酸酯化合物。其它多官能的异氰酸酯化合物可与芳香族类异氰酸酯化合物组合使用。特别地，芳香族类异氰酸酯化合物中，作为上述异氰酸酯化合物，优选使用选自甲苯二异氰酸酯及二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少1种。

作为氨基甲酸酯预聚物，优选使用三羟甲基丙烷-三甲苯异氰酸酯、三羟甲基丙烷-三(二苯基甲烷二异氰酸酯)。

需要说明的是，上述氨基甲酸酯预聚物也可以使用对末端异氰酸酯基赋予了保护基团的预聚物。作为保护基团，有肟、内酰胺等。对异氰酸酯基进行了保护的材料通过加热而使保护基团从异氰酸酯基解离，使异氰酸酯基进行反应。

此外，为了提高异氰酸酯基的反应性，可以使用反应催化剂。反应催化剂没有特殊限制，优选锡类催化剂或胺类催化剂。反应催化剂可使用1种或2种以上。通常，相对于氨基甲酸酯预聚物100重量份，反应催化剂的使用量以5重量份以下使用。反应催化剂量多时，交联反应速度变快，引起形成材料的发泡。即使使用发泡后的形成材料，也不能得到充分的粘接性。通常，在使用反应催化剂的情况下，优选为0.01～5重量份、进一步优选为0.05～4重量份。

作为锡类催化剂，可使用无机类、有机类中的任一种，但优选有机类。作为无机类锡类催化剂，可列举例如：氯化亚锡、氯化锡等。有机类锡类催化剂优选为具有甲基、乙基、醚基、酯基等骨架且具有至少1种脂肪族基团、脂环族基团等有机基团的物质。可列举例如：四正丁基锡、三正丁基乙酸锡、正丁基三氯化锡、三甲基氢氧化锡、二甲基二氯化锡、二月桂酸二丁基锡、等。

另外，作为胺类催化剂，没有特殊限制。例如，优选喹吖啶、脒、二氮杂双环十一碳烯等具有至少1个脂环族基等有机基团的催化剂。此外，作为胺类催化剂，可列举三乙胺等。另外，作为除上述以外的反应催化剂，可示例出环烷酸钴、苄基三甲基氢氧化铵等。

上述氨基甲酸酯预聚物通常以溶液的形式使用。溶液可以是溶剂性的，也可以是乳液、胶体分散液、水溶液等水性的。作为有机溶剂，只要可以使构成形成材料的成分均匀地溶解就没有特殊限制。作为有机溶剂，可列举例如：甲苯、甲乙酮、乙酸乙酯等。需要说明的是，在形成为水性的情况下，也可以配合例如正丁醇、异丙醇等醇类、丙酮等酮类。在形成为水性的情况下，可以通过使用分散剂，或者在氨基甲酸酯预聚物中导入羧酸盐、磺酸盐、季铵盐等与异氰酸酯基的反应性低的官能团、聚乙二醇等水分散性成分而进行。

作为上述氨基甲酸酯预聚物以外的形成第一透明层的材料，可列举例如：氰基丙烯酸酯类形成材料、环氧类形成材料。

上述第一透明层的形成可以根据上述形成材料的种类而适当选择，例如，可通过将该形成材料涂布于起偏镜或树脂膜等之后使其固化而进行，透明层可以以涂布层的形式得到。通常通过下述方法进行：在上述涂布后在30～100℃左右、优选在50～80℃下干燥0.5～15分钟左右，由此形成固化层。此外，在上述形成材料含有异氰酸酯成分的情况下，为了促进反应，可以在30～100℃左右、优选在50～80℃下进行0.5～24小时左右的退火处理。

上述第一透明层优选具有下述结构：所述第一透明层在85℃、85％R.H.下的饱和水分浓度具有从所述起偏镜侧起向着与所述起偏镜相反的一侧逐渐降低的梯度分布。通过这样的结构，可更有效地发挥作为浸透膜的功能。

＜第二透明层＞

在本发明的偏振膜可以在上述第一透明层上进一步形成第二透明层。作为第二透明层，可形成各种层，但从进一步发挥作为浸透膜的功能的观点考虑，优选设置具有低于该第一透明层的饱和水分率的饱和水分率的第二透明层。

从作为浸透膜的功能的观点考虑，上述第一透明层的饱和水分率与上述第二透明层的饱和水分率之差优选为0.1～8重量％，进一步优选为0.5～5重量％。需要说明的是，上述差即使变得过大也没有问题，但另一方面，过小时，不能作为浸透膜发挥充分的功能，因此，优选在上述范围内进行控制。需要说明的是，上述第二透明层的饱和水分率在低于上述第一透明层的饱和水分率的范围内可适宜地适用，但通常优选使用0.1～8重量％的饱和水分率，进一步优选使用0.5～5重量％的饱和水分率。

从作为浸透膜的功能的观点考虑，第二透明层的厚度为1～100μm左右。优选为2～50μm，更优选为2～40μm，进一步优选为5～35μm。

作为上述第二透明层，可利用例如粘合剂层、粘接剂层、硬涂层等、保护膜等树脂膜形成。这些当中，从抑制偏振膜的端部脱色的观点考虑，优选粘合剂层。在两面设置第二透明层的情况下，各第二透明层的材料、厚度可以相同，也可以不同。

《第二透明层：粘合剂层》

形成粘合剂层时，可使用适宜的粘合剂，对于其种类没有特殊限制。作为粘合剂，可列举：橡胶类粘合剂、丙烯酸类粘合剂、有机硅类粘合剂、氨基甲酸酯类粘合剂、乙烯基烷基醚类粘合剂等。

这些粘合剂中，可优选使用光学透明性优异、显示出适宜的润湿性、凝聚性及粘接性这样的粘合特性、且耐候性、耐热性等优异的粘合剂。作为显示出这样的特征的粘合剂，可优选使用丙烯酸类粘合剂。

作为形成粘合剂层的方法，可利用如下的方法制作：例如，将上述粘合剂涂布于经过了剥离处理的隔膜等，在干燥除去聚合溶剂等而形成粘合剂层之后，转印至第一透明层的方法；或者将上述粘合剂涂布于第一透明层，干燥除去聚合溶剂等而在起偏镜上形成粘合剂层的方法；等等。需要说明的是，在涂布粘合剂时，也可以适当地新加入聚合溶剂以外的一种以上溶剂。

作为经过了剥离处理的隔膜，可优选使用有机硅剥离衬。在将本发明的粘合剂涂布于这样的衬垫上并使其干燥而形成粘合剂层的工序中，作为使粘合剂干燥的方法，可根据目的而适当地采用适宜的方法。优选采用对上述涂布膜进行加热干燥的方法。加热干燥温度优选为40℃～200℃、进一步优选为50℃～180℃、特别优选为70℃～170℃。通过使加热温度在上述的范围，可以获得具有优异粘合特性的粘合剂。

干燥时间可适当地采用适宜的时间。上述干燥时间优选为5秒钟～20分钟、进一步优选为5秒钟～10分钟、特别优选为10秒钟～5分钟。

作为粘合剂层的形成方法，可采用各种方法。具体可列举例如：辊涂法、辊舐涂布法、凹版涂布法、反向涂布法、辊刷法、喷涂法、浸渍辊涂法、棒涂法、刮涂法、气刀涂布法、淋涂法、模唇涂布法、利用模涂机等的挤出涂布法等方法。

粘合剂层的厚度没有特别限制，例如为1～100μm左右。优选为2～50μm、更优选为2～40μm，进一步优选为5～35μm。

在上述粘合剂层露出的情况下，可以利用经过了剥离处理的片(隔膜)保护粘合剂层直到实际使用为止。

作为隔膜的构成材料，可列举例如：聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯膜等塑料膜、纸、布、无纺布等多孔性材料、网、发泡片、金属箔、及它们的层压体等适宜的薄片物等，但从表面平滑性优异的方面出发，优选使用塑料膜。

作为该塑料膜，只要是能够保护上述粘合剂层的膜则没有特殊限定，可列举例如：聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丁烯膜、聚丁二烯膜、聚甲基戊烯膜、聚氯乙烯膜、氯乙烯共聚物膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚对苯二甲酸丁二醇酯膜、聚氨酯膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物膜等。

上述隔膜的厚度通常为5～200μm、优选为5～100μm左右。还可以根据需要采用有机硅类、氟类、长链烷基类或脂肪酰胺类的脱模剂、二氧化硅粉等对上述隔膜进行脱模及防污处理、或者对上述隔膜进行涂布型、混入型、蒸镀型等的抗静电处理。特别是，可以通过对上述隔膜的表面适当进行有机硅处理、长链烷基处理、氟处理等剥离处理而进一步提高相对于上述粘合剂层的剥离性。

《第二透明层：保护膜》

作为构成上述保护膜的材料，优选为透明性、机械强度、热稳定性、水分阻隔性、各向同性等优异的材料。可列举例如：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯类聚合物、二乙酸纤维素、三乙酸纤维素等纤维素类聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸类聚合物、聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)等苯乙烯类聚合物、聚碳酸酯类聚合物等。另外，作为形成上述保护膜的聚合物的例子，还可列举：聚乙烯、聚丙烯、环系或具有降冰片烯结构的聚烯烃、乙烯-丙烯共聚物这样的聚烯烃类聚合物、氯乙烯类聚合物、尼龙、芳香族聚酰胺等酰胺类聚合物、酰亚胺类聚合物、砜类聚合物、聚醚砜类聚合物、聚醚醚酮类聚合物、聚苯硫醚类聚合物、乙烯醇类聚合物、偏氯乙烯类聚合物、乙烯醇缩丁醛类聚合物、芳酯类聚合物、聚甲醛类聚合物、环氧类聚合物、或上述聚合物的共混物等。

需要说明的是，保护膜中也可以包含1种以上任意适当的添加剂。作为添加剂，可列举例如：紫外线吸收剂、抗氧剂、润滑剂、增塑剂、脱模剂、防着色剂、阻燃剂、成核剂、抗静电剂、颜料、着色剂等。保护膜中的上述热塑性树脂的含量优选为50～100重量％，更优选为50～99重量％、进一步优选为60～98重量％、特别优选为70～97重量％。保护膜中的上述热塑性树脂的含量为50重量％以下的情况下，存在无法充分显示出热塑性树脂所固有的高透明性等的隐患。

作为上述保护膜，也可以使用相位差膜、亮度增强膜、扩散膜等。作为相位差膜，可列举具有正面相位差为40nm以上、和/或厚度方向相位差为80nm以上的相位差的相位差膜。正面相位差通常控制于40～200nm的范围，厚度方向相位差通常控制于80～300nm的范围。使用相位差膜作为保护膜的情况下，该相位差膜也作为起偏镜保护膜发挥功能，因此能够谋求薄型化。

作为相位差膜，可列举将热塑性树脂膜进行单向拉伸处理或双向拉伸处理而成的双折射性膜。上述拉伸的温度、拉伸倍率等可根据相位差值、膜的材料、厚度而适当设定。

保护膜的厚度可适当确定，但从强度、操作性等作业性、薄层性等方面出发，通常为1～500μm左右。特别优选为1～300μm，更优选为5～200μm，进一步优选为5～150μm，特别优选为20～100μm的薄型情况。

可以在上述保护膜的未与起偏镜粘接的一面设置硬涂层、防反射层、防粘附层、扩散层或防眩层等功能层。需要说明的是，上述硬涂层、防反射层、防粘附层、扩散层、防眩层等功能层除了可以设置为保护膜本身以外，也可以另外地设置成与保护膜不同的层。

上述保护膜(第二透明层)也可以直接贴合于第1透明层。

＜表面保护膜＞

可以在本发明的偏振膜上设置表面保护膜。表面保护膜通常具有基材膜及粘合剂层，并经由该粘合剂层而保护起偏镜。

作为表面保护膜的基材膜，从检查性、管理性等观点出发，可选择具有各向同性或接近于各向同性的膜材料。作为其膜材料，可列举例如：聚对苯二甲酸乙二醇酯膜等聚酯类树脂、纤维素类树脂、乙酸酯类树脂、聚醚砜类树脂、聚碳酸酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚酰亚胺类树脂、聚烯烃类树脂、丙烯酸类树脂这样的透明的聚合物。这些材料中，优选聚酯类树脂。基材膜也可以使用1种或2种以上的膜材料的层压体，另外，还可以使用上述膜的拉伸物。基材膜的厚度通常为500μm以下、优选为10～200μm。

作为形成表面保护膜的粘合剂层的粘合剂，可适当选择使用以(甲基)丙烯酸类聚合物、有机硅类聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚、氟类、橡胶类等聚合物为基础聚合物的粘合剂。从透明性、耐候性、耐热性等观点出发，优选以丙烯酸类聚合物为基础聚合物的丙烯酸类粘合剂。粘合剂层的厚度(干燥膜厚)可以根据所需要的粘合力来确定。通常为1～100μm左右、优选为5～50μm。

需要说明的是，在表面保护膜中，可以在基材膜的与设置有粘合剂层的面相反的一面，利用经过了有机硅处理、长链烷基处理、氟处理等的低粘接性材料来设置剥离处理层。

＜其它光学层＞

本发明的偏振膜可以在实际使用时制成与其它光学层层叠的光学膜而使用。关于该光学层，没有特别限定，可以使用1层或2层以上的例如反射板、半透射板、相位差板(包括1/2波片、1/4波片等)、视角补偿膜等有时被用于液晶显示装置等的形成的光学层。特别是，优选为在本发明的偏振膜上进一步层叠反射板或半透射反射板而成的反射型偏振膜或半透射型偏振膜、在偏振膜上进一步层叠相位差板而成的椭圆偏振膜或圆偏振膜、在偏振膜上进一步层叠视角补偿膜而成的宽视场角偏振膜、或在偏振膜上进一步层叠亮度增强膜而成的偏振膜。

在偏振膜上层叠上述光学层而成的光学膜也可以采用在液晶显示装置等的制造过程中依次分别进行层叠的方式来形成，但在预先层叠而制成光学膜时，具有品质的稳定性、组装作业等优异、能够使液晶显示装置等的制造工序改善的优点。层叠可采用粘合剂层等适宜的粘接方式。在进行上述的偏振膜、其它光学膜的粘接时，它们的光学轴可以根据目标的相位差特性等而形成为适宜的配置角度。

本发明的偏振膜或光学膜可优选用于液晶显示装置、有机EL显示装置等各种图像显示装置的形成等。液晶显示装置的形成可基于现有的方式来进行。即，液晶显示装置通常可通过将液晶单元和偏振膜或光学膜、以及根据需要而使用的照明系统等构成部件适当地组装并导入驱动电路等而形成，在本发明中，除了使用本发明的偏振膜或光学膜这点以外，并没有特殊限定，可按照现有的方式来形成。对于液晶单元，也可以使用例如IPS型、VA型等任意类型的液晶单元，特别优选IPS型。

可以形成在液晶单元的单侧或两侧配置有偏振膜或光学膜的液晶显示装置、在照明系统中使用了背光灯或反射板的液晶显示装置等适宜的液晶显示装置。此时，本发明的偏振膜或光学膜可以设置于液晶单元的单侧或两侧。在两侧设置偏振膜或光学膜的情况下，它们可以是相同的材料，也可以是不同的材料。进一步，在形成液晶显示装置时，可以在适当的位置配置1层或2层以上的例如扩散板、防眩层、防反射膜、保护板、棱镜阵列、透镜阵列片、光扩散板、背光灯等适宜的部件。

实施例

以下，结合实施例对本发明进行说明，但本发明并不受以下所示的实施例的限制。需要说明的是，各例中的份及％均为重量基准。以下，没有特别规定的室温放置条件全部为23℃、65％R.H.。

(薄型起偏镜A的制作)

对吸水率为0.75％、Tg为75℃的非晶性的间苯二甲酸共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯(IPA共聚PET)膜(厚度：100μm)基材的单面实施电晕处理，并对该电晕处理面于25℃涂布以9:1的比例包含聚乙烯醇(聚合度4200、皂化度99.2摩尔％)及乙酰乙酰基改性PVA(聚合度1200、乙酰乙酰基改性率4.6％、皂化度99.0摩尔％以上、日本合成化学工业株式会社制、商品名“GOHSEFIMER Z200”)的水溶液并进行干燥，形成了厚度11μm的PVA类树脂层，制作了层叠体。

将所得层叠体于120℃的烘箱内、在圆周速度不同的辊间进行了沿纵向(长度方向)拉伸至2.0倍的自由端单向拉伸(气体氛围中辅助拉伸处理)。

接着，将层叠体在液温30℃的不溶化浴(相对于水100重量份配合硼酸4重量份而得到的硼酸水溶液)中浸渍了30秒钟(不溶化处理)。

接着，在液温30℃的染色液中，以使偏振片达到给定透射率的方式调整碘浓度、浸渍时间，同时进行了浸渍。本实施例中，在相对于水100重量份配合碘0.2重量份、并配合碘化钾1.0重量份而得到的碘水溶液中浸渍了60秒钟(染色处理)。

接着，在液温30℃的交联浴(相对于水100重量份配合碘化钾3重量份、并配合硼酸3重量份而得到的硼酸水溶液)中浸渍了30秒钟(交联处理)。

然后，将层叠体浸渍于液温70℃的硼酸水溶液(相对于水100重量份配合硼酸4重量份、并配合碘化钾5重量份而得到的水溶液)中的同时，在圆周速度不同的辊间沿着纵向(长度方向)以使总拉伸倍率达到5.5倍的方式进行了单向拉伸(水溶液中拉伸处理)。

然后，将层叠体浸渍于液温30℃的清洗浴(相对于水100重量份配合碘化钾4重量份而得到的水溶液)中(清洗处理)。

通过以上操作，得到了包含厚度5μm的起偏镜的光学膜层叠体。

(起偏镜B(厚度12μm的起偏镜)的制作)

将平均聚合度2400、皂化度99.9摩尔％且厚度30μm的聚乙烯醇膜浸渍于30℃的温水中60秒钟，使其溶胀。接下来，浸渍于碘/碘化钾(重量比＝0.5/8)的浓度0.3％的水溶液中，边拉伸至3.5倍边对膜进行染色。然后，在65℃的硼酸酯水溶液中以使总拉伸倍率达到6倍的方式进行拉伸。拉伸后，在40℃的烘箱中进行3分钟的干燥，得到了PVA类起偏镜。所得起偏镜的厚度为12μm。

(保护膜的制作)

保护膜：对厚度40μm的具有内酯环结构的(甲基)丙烯酸树脂膜的易粘接处理面实施了电晕处理后使用。

＜第一透明层(阻挡层)的形成材料＞

形成材料A：在由甲苯二异氰酸酯和三羟甲基丙烷形成的氨基甲酸酯预聚物的75％乙酸乙酯溶液(东曹株式会社制、商品名“Coronate L”)100份中添加二月桂酸二辛基锡类催化剂(东京精化株式会社制、商品名“EMBILIZER OL-1”0.1份，通过作为溶剂的甲基异丁基酮制成固体成分浓度10％，制备了氨基甲酸酯预聚物涂敷液。

形成材料B：使用由二苯基甲烷二异氰酸酯和三羟甲基丙烷形成的氨基甲酸酯预聚物的75％乙酸乙酯溶液(东曹株式会社制、商品名“Coronate2067”)，除此以外，使用与形成剂A同样的催化剂、溶剂，制备了涂敷液。

形成材料C：使用由六亚甲基二异氰酸酯和三羟甲基丙烷形成的氨基甲酸酯预聚物的75％乙酸乙酯溶液(东曹株式会社制、商品名“Coronate HL”)，除此以外，使用与形成剂A同样的催化剂、溶剂，制备了涂敷液。

形成材料D：在氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂(日本合成株式会社制，产品名“紫光UV-1700”)80份中添加羟乙基丙烯酰胺(兴人株式会社制、产品名“HEAA”)及光聚合引发剂(Ciba Japan株式会社制、产品名“Irgacure 907”)，利用作为溶剂的甲基异丁基酮制成固体成分浓度10％，制备了氨基甲酸酯丙烯酸酯涂敷液。

＜第二透明层(粘合剂层)的形成＞

(粘合剂的制备)

在配备有冷凝管、氮气导入管、温度计及搅拌装置的反应容器中，连同乙酸乙酯一起加入丙烯酸丁酯100份、丙烯酸3份、丙烯酸2-羟基乙酯0.1份及2,2′-偶氮二异丁腈0.3份，制备了溶液。接着，边向该溶液中鼓入氮气边进行搅拌，于55℃进行了8小时反应，得到了含有重均分子量220万的丙烯酸类聚合物的溶液。进一步，向含有该丙烯酸类聚合物的溶液中加入乙酸乙酯，得到了将固体成分浓度调整为30％的丙烯酸类聚合物溶液。

相对于上述丙烯酸类聚合物溶液的固体成分100份，依次配合作为交联剂的0.5份的以具有异氰酸酯基的化合物为主成分的交联剂(日本聚氨酯株式会社制、商品名“Coronate L”)、和作为硅烷偶联剂的0.075份的γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业株式会社制、商品名“KMB-403”)，制备了粘合剂溶液。将上述粘合剂溶液涂布于经过了剥离处理的由聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度38μm)形成的脱模片(隔膜)的表面并进行干燥、使得干燥后的厚度为20μm，形成了粘合剂层。

实施例1

＜两面带第一透明层的偏振膜的制作＞

利用绕线棒涂布器在上述光学膜层叠体的起偏镜A的表面涂布上述第一透明层的形成材料A后，在60℃下实施12小时的热处理，形成了厚度1μm的聚氨酯树脂层。接下来，将非晶性PET基材剥离后，利用绕线棒涂布器在其剥离面(起偏镜)上涂布上述第一透明层的形成材料A，然后，在60℃下实施12小时的热处理而进行，形成厚度1μm的聚氨酯树脂层，制作了在两面具有第一透明层的偏振膜。得到的偏振膜的光学特性为：单体透射率42.8％、偏振度99.99％。

＜带第一透明层及第二透明层的偏振膜：带粘合剂层的偏振膜的制作＞

接下来，在上述偏振膜的两面的第一透明层上，贴合形成于上述脱模片(隔膜)的剥离处理面的粘合剂层，制作了两面带粘合剂层的偏振膜。

实施例2～3、比较例1～6

将实施例1中，起偏镜的种类、第一透明层的形成材料、厚度如表1所示地进行了变更，除此以外，与实施例1同样地制作了带第一透明层的单侧保护偏振膜及两面带粘合剂层的偏振膜。对于得到的单侧保护偏振膜的光学特性而言，均为：单体透射率42.8％、偏振度99.99％。

需要说明的是，在比较例1、4中，未形成第一透明层。

比较例3的第一透明层的形成通过下述方法进行：用绕线棒涂布器涂布上述形成剂D后，在60℃下加热1分钟。加热后通过高压水银灯对涂布层照射累积光量300mJ/cm²的紫外线，形成厚度1μm的氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂层。在比较例4、5中，代替起偏镜A(厚度5μm)而使用了起偏镜B(厚度12μm)。

实施例4

＜带第一透明层及第二透明层的偏振膜的制作＞

利用绕线棒涂布器在上述光学膜层叠体的起偏镜A的表面涂布上述第一透明层的形成材料A后，在涂布后的形成剂A上贴合上述保护膜((甲基)丙烯酸树脂膜)，在60℃下实施12小时的热处理而进行，形成了与厚度1μm的聚氨酯树脂层(第一透明层)层叠的保护膜层(第二透明层)。接下来，将非晶性PET基材剥离后，利用绕线棒涂布器在该剥离面(起偏镜)上同样地涂布上述第一透明层的形成材料A后，在涂布后的形成剂A上贴合上述保护膜，在60℃下实施12小时的热处理而进行，形成厚度1μm的聚氨酯树脂层和保护膜层，制作了在两面具有第一透明层及第二透明层的偏振膜。得到的偏振膜的光学特性为：单体透射率42.8％、偏振度99.99％

对在上述实施例及比较例中得到的带第一透明层及第二透明层的偏振膜进行了下述评价。将结果示于表1。

＜起偏镜的饱和水分率的测定＞

将实施例及比较例中制作的起偏镜在贴合之前单独取出，采集了约50mg的样品。使用水分吸附解吸测定装置(IGA-Sorp、Hiden公司制)，将该样品放置于85℃0％R.H.的环境中直到不再有重量变化，测定完全除去水分后的状态的重量(W1)，接下来，在85℃85％R.H.的环境中放置，观察重量变化。在样品不再发生重量变化的时刻(达到了饱和的状态下)测定其重量(W2)。基于下式测定了饱和水分率。

＜第1透明层的饱和水分率的测定＞

通过绕线棒涂布器将实施例及比较例中制备的第一透明层形成材料以使厚度达到10μm的方式涂布于铝箔，除此以外，与实施例及比较例同样地形成了第一透明层，然后切出10×10mm的大小，采集了样品。使用水分吸附解吸测定装置(IGA-Sorp、Hiden公司制)，将该样品放置于85℃0％R.H.的环境中直到不再有重量变化，测定完全除去水分后的状态的重量(W1)，接下来，在85℃85％R.H.的环境中放置，观察重量变化。在样品不再发生重量变化的时刻(达到了饱和的状态下)测定其重量(W2)。从各自的重量中减去切出同样大小的铝箔而事先测定的铝箔的重量，并基于下式测定了饱和水分率。

《第2透明层：粘合剂层》

由实施例及比较例中制作的带粘合剂层的偏振膜的粘合剂层采集了约50mg的样品。使用水分吸附解吸测定装置(IGA-Sorp、Hiden公司制)，将该样品放置于85℃0％R.H.的环境中直到不再有重量变化，测定完全除去水分后的状态的重量(W1)，接下来，在85℃85％R.H.的环境中放置，观察重量变化。在样品不再发生重量变化的时刻(达到了饱和的状态下)测定其重量(W2)。基于下式测定了饱和水分率。

《第2透明层：保护膜》

将保护膜切出10×10mm的大小，采集了样品。使用水分吸附解吸测定装置(IGA-Sorp、Hiden公司制)，将该样品放置于85℃0％R.H.的环境中直到不再有重量变化，测定完全除去水分后的状态的重量(W1)，接下来，在85℃85％R.H.的环境中放置，观察重量变化。在样品不再发生重量变化的时刻(达到了饱和的状态下)测定其重量(W2)。基于下式测定了饱和水分率。

[数学式1]

＜起偏镜的单体透射率T及偏振度P＞

使用带积分球的分光透射率测定器(村上色彩技术研究所的Dot-3c)对得到的单侧保护偏振膜的单体透射率T及偏振度P进行了测定。

需要说明的是，偏振度P通过将2片相同的偏振膜A以使两者的透射轴平行的方式叠合的情况下的透射率(平行透射率：Tp)及以使两者的透射轴正交的方式叠合的情况下的透射率(正交透过率：Tc)应用于下式而求出。偏振度P(％)＝{(Tp－Tc)/(Tp+Tc)}^1/2×100

各透射率是将在格兰泰勒棱镜起偏镜通过后得到的完全偏振光设为100％时，以通过JIS Z8701的2度视野(C光源)测定并进行了可见度补正而得到的Y值表示的透射率。

(评价样品的制作)

对于实施例1～3、比较例1～6中得到的带第一透明层及第二透明层的偏振膜(两面带粘合剂的偏振膜)，将一面的脱模片剥离后，在露出的粘合剂层上贴合上述保护膜并裁切成50mm×50mm，贴合于1.2～1.5mm厚的碱玻璃(松波硝子株式会社制、显微镜载玻片)，制作了样品。

另外，对于实施例4中得到的带第一透明层及第二透明层的偏振膜，在一面的第二透明层(保护膜)上贴合形成于上述脱模片(隔膜)的剥离处理面的粘合剂层(实施例1等的第二透明层)并裁切成50mm×50mm，贴合于1.2～1.5mm厚的碱玻璃(松波硝子株式会社制、显微镜载玻片)，制作了样品。

＜第一透明层中的水分梯度的确认＞

将上述样品放入密闭容器，放入不会在试验中完全挥发掉的充分量的重水，将容器密闭，然后将每个容器在80℃的高温环境中保持500小时后，取出后立即瞬时冷冻至-100℃以下，由此得到固定化有重水离子的样品。对该重水固定化样品，从保护膜侧用Ar气体团簇离子进行蚀刻，除去保护膜后，实施TOF-SIMS分析，测定了深度方向上的重水离子(D-)的分布，对第一透明层中的水分梯度进行了确认。将确认到了水分梯度的情况(有浸透膜功能)设为“○”，将未能确认到水分梯度的情况(无浸透膜功能)设为“×”。

装置：ULVAC-PHI、TRIFT-V

蚀刻离子：Ar气体团簇离子

照射初级离子：Bi₃ ²⁺

初级离子加速电压：30kV

测定电极：负离子

测定温度：-100℃以下

测定面积：100μm见方

＜耐久性＞

将上述样品保持于85℃85％R.H.的高温高湿环境中500小时后，在室温下放置(23℃65％R.H.)，然后通过微分干涉显微镜(Olympus制，产品名“MX-61L”)在下述条件下测定了端部脱色量。端部脱色量如下地测定：将在样品的4个角的对角线上、颜色与中央部相比变浅了的部分中离中央部最近的位置与角连结的直线距离设为端部脱色量，将4个角的平均值设为该样品的端部脱色量。

装置：Olympus公司制、MX-61L

测定条件

镜头倍率：5倍

ISO：200

快门速度：1/100

反射光量：刻度0

白平衡：自动

透射光控制器：LG-PS2

透射光量：刻度5

透射光偏振方向：相对于偏振膜透射轴成正交尼科尔的方向

表1中的“不能测定”是在测定端部脱色的光学显微镜的视野外存在测定区域(脱色区域)的情况。

Claims (11)

1.一种偏振膜，其具有起偏镜、并在所述起偏镜的两面具有第一透明层，其中，

所述第一透明层在85℃、85％R.H.下的饱和水分率低于所述起偏镜在85℃、85％R.H.下的饱和水分率，

所述第一透明层作为帮助所述起偏镜中的水分排出的浸透膜发挥功能。

2.根据权利要求1所述的偏振膜，其中，

所述第一透明层直接形成于起偏镜上。

3.根据权利要求1或2所述的偏振膜，其中，

所述第一透明层的厚度为3μm以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的偏振膜，其中，

所述第一透明层是含有氨基甲酸酯预聚物的形成材料的固化物，所述氨基甲酸酯预聚物为异氰酸酯化合物与多元醇的反应产物。

5.根据权利要求4所述的偏振膜，其中，

所述异氰酸酯化合物含有选自甲苯二异氰酸酯及二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少1种。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的偏振膜，其中，

在所述第一透明层中，所述第一透明层在85℃、85％R.H.下的饱和水分浓度具有从所述起偏镜侧起向着与所述起偏镜相反的一侧逐渐降低的梯度分布。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的偏振膜，其中，

所述起偏镜的厚度为10μm以下。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的偏振膜，其中，

在所述起偏镜的两面所具有的第一透明层的至少一面的第一透明层的与具有所述起偏镜的一侧的相反侧，邻接地具有第二透明层，

所述第二透明层在85℃、85％R.H.下的饱和水分率低于所述第一透明层在85℃、85％R.H.下的饱和水分率，

所述起偏镜中的水分从所述起偏镜侧起依次浸透至所述第一透明层、所述第二透明层。

9.根据权利要求8或9所述的偏振膜，其中，

所述第二透明层为粘合剂层。

10.根据权利要求8或9所述的偏振膜，其中，

所述第二透明层为保护膜。

11.一种图像显示装置，其具有权利要求1～10中任一项所述的偏振膜。

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