CN111487704A - 制造偏振片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了具有优异耐久性的偏振片。本发明的实施方案的制造偏振片的方法包括：制备包括偏振器和设置在所述偏振器的至少一侧上的保护膜的偏振膜层合体；和收缩所述偏振膜层合体。

Description

制造偏振片的方法
本申请是2016年11月4日提交的中国国家申请号为201610962122.8，发明名称为“制造偏振片的方法”的发明专利申请的分案申请。
发明背景
根据35U.S.C.第119条，本申请要求2015年11月4日递交的日本专利申请号2015-216398的优先权，其在此以引用方式并入本文。
1.技术领域
本发明涉及制造偏振片的方法。
2.背景技术
偏振片已被用于手机、笔记本个人电脑等的图像显示设备(如液晶显示设备)中。近年来，一直希望在例如汽车或智能手表的仪表显示部分中使用偏振片，因此需要将偏振片制成非矩形的形状并在偏振片中形成通孔。然而，当采用任何这些形状时，往往会出现耐久性差的问题。为了改善耐久性，例如，已经提出了在95℃或更高的温度下热处理偏振器，并在热处理过的偏振器上层合保护膜以提供偏振片的方法(参见日本专利申请公开No.Hei7(1995)-333425)。然而，还需要进一步改善耐久性。
发明内容
本发明目的在于解决所述问题，本发明的主要目标是提供具有优异耐久性的偏振片。
根据本发明的实施方案的制造偏振片的方法包括：制备包括偏振器和设置在所述偏振器的至少一侧上的保护膜的偏振膜层合体；和收缩所述偏振膜层合体。
在本发明的一个实施方案中，在所述偏振器的透射轴方向上收缩所述偏振膜层合体0.2％或更多。
在本发明的一个实施方案中，所述方法还包括切割所述偏振膜层合体。
根据本发明的另一方面，提供了偏振片。所述偏振片通过上述制造方法获得。
根据本发明，可通过收缩由层合所述偏振器和保护膜而得到的偏振膜层合体而获得具有优异耐久性的偏振片。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方案的偏振膜层合体的截面图。
图2是根据本发明的一个实施方案的偏振片的平面视图。
图3A的照片显示了热循环测试后实施例1的偏振片的通孔外围，图3B的照片显示了热循环测试后实施例2的偏振片的通孔外围，图3C的照片显示了热循环测试后实施例3的偏振片的通孔外围，图3D的照片显示了热循环测试后比较实施例1的偏振片的通孔外围。
图4A的照片显示了热循环测试后沿实施例1的测试样品的透射轴方向的偏振片的端侧的外围状态，图4B的照片显示了沿着其吸收轴方向的偏振片的端侧的外围状态。
图5A的照片显示了热循环测试后沿比较实施例1的测试样品的透射轴方向的偏振片的端侧的外围状态，图5B的照片显示了沿着其吸收轴方向的偏振片的端侧的外围状态。
具体实施方式
下文中对本发明的实施方案进行了说明。然而，本发明不限于这些实施方案。
根据本发明的实施方案的制造偏振片的方法包括：制备包括偏振器和设置在所述偏振器的至少一侧上的保护膜的偏振膜层合体；和收缩所述偏振膜层合体。
A.偏振膜层合体
图1是本发明的一个实施方案的偏振膜层合体的截面图。偏振膜层合体10包括偏振器11、设置在偏振器11的一侧上的第一保护膜21、和设置在偏振器11的另一侧上的第二保护膜22。每个所述包含膜21和22都通常通过粘合剂层中介粘合到偏振器11的表面上，尽管该层没有示出。虽然在该示例中保护膜设置在偏振器的两侧上，但也可以只在其一侧上设置保护膜。
A-1.偏振器
偏振器通常包括含有二色性物质的树脂膜。所述二色性物质的实例包括碘和有机染料。所述物质可单独或组合使用。其中，优选使用碘。
任何适当的树脂都可以被用作形成所述树脂膜的树脂。优选亲水性树脂(如基于聚乙烯醇(PVA)的树脂)用作所述树脂。基于PVA的树脂的实例包括聚乙烯醇和乙烯-乙烯醇共聚物。聚乙烯醇通过皂化聚醋酸乙烯酯而获得。乙烯-乙烯醇共聚物通过皂化乙烯-醋酸乙烯酯共聚物而获得。基于PVA的树脂的皂化度通常为85-100mol％，优选95.0mol％或更高，更优选99.0mol％或更高，特别优选99.93mol％或更高。所述皂化度可根据JIS K6726-1994测定。使用具有这样的皂化度的基于PVA的树脂可提供具有优异耐久性的偏振器。
所述基于PVA的树脂的平均聚合度可根据目的适当地选择。所述平均聚合度通常为1,000-10,000，优选1,200-6,000，更优选2,000-5,000。平均聚合度可根据JIS K 6726-1994测定。
所述偏振器优选在380-780nm的波长范围内显示吸收二色性。偏振器的单轴透过率(Ts)优选为40％或更高，更优选41％或更高，仍然更优选42％或更高，特别优选43％或更高。所述单轴透过率的理论上限为50％，其实际的上限为46％。此外，所述单轴透过率(Ts)是用JIS Z 8701的2度视场(two-degree field of view)(C光源)测量的Y值，并经可视性校正，可以使用例如光谱仪(由JASCO Corporation生产，V7100)测量。偏振器的偏振度优选为99.8％或更大，更优选99.9％或更大，仍然更优选99.95％或更大。
所述偏振器的厚度可被设定为任何适当的值。该厚度通常为1-80μm，优选3-40μm。
偏振器通常可通过对树脂膜进行处理而得到，如溶胀处理、拉伸处理、用二色性物质染色处理、交联处理、洗涤处理和干燥处理。各处理的次数、进行所述处理的次序、处理的时间等可适当地设定。当对树脂膜进行各种处理时，所述膜可以是在基材上形成的树脂层。
所述交联处理是通过例如使硼酸溶液(如硼酸的水溶液)与所述树脂膜相接触而实施的。此外，在所述拉伸处理中采用湿法拉伸体系时，优选在硼酸溶液与树脂膜相接触时进行该拉伸。通常，为了获得优异的偏振特性，将树脂膜单轴拉伸3-7倍。拉伸处理中的拉伸方向可对应于将要得到的偏振器的吸收轴方向。其透射轴方向可垂直于吸收轴方向。在一个实施方案中，当拉伸的树脂膜在其长度方向上传送时，在所述传送方向(机器方向：MD)上拉伸膜。在这种情况下，将要得到的偏振器的吸收轴方向可以是长度方向(MD)，其透射轴方向可以是宽度方向(横向：TD)。
A-2.保护膜
作为所述保护膜的形成材料，例如有基于纤维素的树脂如二乙酰基纤维素或三乙酰基纤维素(TAC)，(甲基)丙烯酸树脂，基于环烯烃的树脂，基于烯烃的树脂如聚丙烯，基于酯的树脂如基于聚对苯二甲酸乙二醇酯的树脂，基于聚酰胺的树脂，基于聚碳酸酯的树脂，及其共聚物树脂。术语“(甲基)丙烯酸树脂”是指丙烯酸树脂和/或甲基丙烯酸树脂。
所述保护膜的厚度优选为10-200μm。可在保护膜的一侧(在其上没有设置偏振器的一侧)上形成表面处理层。具体而言，可对该侧进行硬涂层处理、抗反射处理、或旨在漫射(diffusion)或抗眩光的处理。此外，所述保护膜可作为延迟膜。当所述保护膜如实施例所示被设置在偏振器的两侧时，则两个膜的构造(包括形成材料和厚度)可以彼此相同或者也可以彼此不同。
A-3.其他
任何适当的粘合剂都可以被用作粘合保护膜的粘合剂。例如，使用水性粘合剂、基于溶剂的粘合剂、或活性能量射线可固化的粘合剂。优选使用含有基于PVA的树脂的粘合剂作为水性粘合剂。
B.收缩
如上所述，该方法包括收缩所述偏振膜层合体。偏振膜层合体的收缩可提供具有优异耐久性的偏振片。具体而言，收缩的偏振片在外部环境变化下表现出极小的形状变化，因此当偏振片通过压敏粘合剂层中介被粘合到任何其他元件(如液晶单元等的玻璃基材)上时，对相邻压敏粘合剂层的影响是极小的。因此，抑制了因外部环境的变化而导致的压敏粘合剂层的形状变化，并因此可以防止相应元件之间出现应力(如当所述压敏粘合剂层的弹性模量在低温下增大而产生的应力)。因此，不会在偏振片内出现裂纹，因而所述偏振片可具有极其优异的耐久性。
收缩方法通常为例如加热偏振膜层合体的方法。加热温度为例如50-120℃，优选70-90℃。当温度在该范围内时，所述偏振膜层合体可以高效收缩，同时保证了其光学特性(例如，色调、透过率和偏振度)。加热时间为例如1-100小时，优选2小时或更多，更优选10小时或更多。所述加热可在一个阶段中进行，或者可以在多个阶段进行。此外，所述加热温度可以保持基本恒定，或者可以连续变化或者逐步变化。
在例如所述偏振膜层合体中的偏振器的透射轴方向上，收缩比例优选为0.2％或更大，更优选0.3％或更大。同时，在透射轴方向上的收缩比例为例如0.6％或更低。在这种收缩比例下，可以判断偏振膜层合体收缩到了足够的水平。偏振膜层合体在其吸收轴方向上的收缩程度可以大于透射轴方向，因此在收缩的起始阶段，所述偏振膜层合体的透射轴方向上的尺寸在一些情况下有时会明显增加。在任何这些情况下，随着收缩的进行，透射轴方向上的尺寸可由收缩起始时(加热起始时)的尺寸而降低。
所述偏振膜层合体在吸收轴方向上的收缩比例优选为0.3％或更多，更优选0.4％或更多。同时，吸收轴上的收缩比例为例如1.0％或更低。所述收缩比例可由下式确定。
收缩比例(％)＝{1-(加热后的尺寸/加热前的尺寸)}×100
C.切割
因所述偏振片具有优异的耐久性，本发明的偏振片可以被形成为所需的形状。将所述偏振片形成为所需形状的方法通常是例如切割(冲压)所述偏振膜层合体的方法。所述切割可以在偏振膜层合体的收缩之前进行，或者可以在偏振膜层合体收缩之后进行。无论所述切割是在收缩之前或是在收缩之后进行，都可以得到优异的耐久性。为了更准确地形成所需的形状，所述切割优选在收缩之后进行。
可采用任何适当的方法作为切割(冲压)方法。例如，给出了用激光照射所述层合体的方法或使用切割刀片(冲模)的方法，如Thomson刀片或pinnacle刀片。所述激光照射提供光滑的切割表面并可以抑制裂纹初始点(初始裂纹)的出现，因此可进一步改善耐久性。即使使用切割刀片(即使出现初始裂纹)时，所述收缩也可以提供优异的耐久性。
任何适当的激光都可以被用作所述激光，只要可以切割所述偏振膜层合体(偏振片)。优选使用发射的光的波长范围为150nm–11μm的激光。其具体的实例包括气体激光如CO2激光、固体激光如YAG激光、和半导体激光。其中，优选使用CO2激光。
激光照射的条件可根据例如所用的激光而设定到任何适当的条件。当使用CO2激光时，输出条件优选为10-1,000W，更优选为100-400W。
D.偏振片
图2是本发明的一个实施方案的偏振片的平面视图。偏振片100被适当地用于汽车的仪表盘中。所述偏振片100包括连续设置的第一显示部分50和第二显示部分60，用于固定各种仪表指针的通孔51和61形成在相应显示部分的中心附近。各通孔的直径为例如0.5-100mm。各显示部分50和60的外边缘被沿着仪表指针的旋转方向形成为弧形。
当如示例一样形成通孔时，可根据例如所述偏振片的应用而适当地确定所述通孔的位置。裂纹易于在作为起始点的通孔的外围边缘产生，而当通孔的位置越发远离偏振片的外边缘时，该倾向可能更加明显。因此，当通孔的位置越发远离偏振片的外边缘(例如，其与偏振片的外边缘的距离为15mm或更多)时，可以更为显著地得到因收缩而表现出来的耐久性改善效果。类似于通孔的外围边缘，外边缘在平面方向上形成向内凸起的V-形(包括R-形)的部位，如各显示部分之间的边缘部分41或42，也易于作为裂纹的起始点。
本发明的偏振片不限于示例中的构造，并可适当地改变。例如，可适当改变所述偏振片的形状、有或没有通孔、通孔的形状和尺寸、以及通孔的个数及形成位置。
本发明的偏振片可通过例如压敏粘合剂层中介被粘合到任何其他元件(如液晶单元等的玻璃基材)上。所述压敏粘合剂层的厚度优选为4-50μm。优选使用丙烯酸压敏粘合剂作为形成所述压敏粘合剂层的压敏粘合剂。
下文中，通过实施例具体说明本发明。然而，本发明不限于这些实施例。尺寸变化率是通过下式计算得到的值。
尺寸变化率(％)＝{(加热后的尺寸/加热前的尺寸)-1}×100
[实施例1]
(偏振膜层合体片材的制造)
通过将碘引入到细长的、基于PVA的树脂膜中，并在长度方向(MD)上单轴拉伸该膜而得到的膜(厚度；28μm)被用作偏振器。
将基于PVA的粘合剂施加到所述偏振器的一侧，使得其干燥后的厚度为100nm，并将细长的、厚度为40μm的TAC膜粘合到所述偏振器上，使得它们的长度方向对齐。
随后，将基于PVA的粘合剂施加到所述偏振器的另一侧，使得其干燥后的厚度为100nm，并将细长的、厚度为30μm的丙烯酸膜粘合到所述偏振器上，使得它们的长度方向对齐。
因此，得到了构造为“TAC膜/偏振器/丙烯酸膜”的偏振膜层合体片材。
用CO2激光(波长：9.35μm，输出：150W)切割所得到的偏振膜层合体片材以提供尺寸为112mm×112mm的切片，该切片在距离其外边缘55mm处形成直径为2mm的通孔。
将所得切片放置在85℃的气氛下50小时以提供偏振片。该偏振片在其吸收轴方向上的尺寸变化率为-0.74％(收缩比例为0.74％)，在其透射轴方向上的尺寸变化率为-0.44％(收缩比例为0.44％)，所述的每个尺寸变化率都是加热后尺寸相对于加热前尺寸的比例。所述作为加热后尺寸相对于加热前尺寸的比例的尺寸变化率，其每一个的测定都是通过：切割所述偏振膜层合体片材，分别制备尺寸为100mm×100mm的切片(在所述切片上不形成通孔)；并测量切片的角的位置。在这种情况下，从所述片中切出所述切片，使得一对彼此相对的侧面对应于偏振器的透射轴方向，另一对彼此相对的侧面对应于偏振器的吸收轴方向。
[实施例2]
以与实施例1相同的方式得到偏振片，区别在于将所得到的切片放置在85℃的气氛下5小时。该偏振片在其吸收轴方向上的尺寸变化率为-0.45％(收缩比例为0.45％)，在其透射轴方向上的尺寸变化率为-0.37％(收缩比例为0.37％)，所述的每个尺寸变化率都是加热后尺寸相对于加热前尺寸的比例，都是用与实施例1相同的方法测量的。
[实施例3]
以与实施例1相同的方式得到偏振片，区别在于将所得到的切片放置在85℃的气氛下2.5小时。该偏振片在其吸收轴方向上的尺寸变化率为-0.34％(收缩比例为0.34％)，在其透射轴方向上的尺寸变化率为-0.25％(收缩比例为0.25％)，所述的每个尺寸变化率都是加热后尺寸相对于加热前尺寸的比例，都是用与实施例1相同的方法测量的。
[实施例4]
以与实施例1相同的方式得到偏振片，区别在于：切片的尺寸被设定为52mm×52mm；并且在距离所述切片的外边缘25mm处形成所述通孔。
[比较实施例1]
以与实施例1相同的方式得到偏振片，区别在于没有加热所述切片。
[比较实施例2]
以与实施例4相同的方式得到偏振片，区别在于没有加热所述切片。
通过热循环测试(也称为热冲击(HS)测试)评价所得偏振片的耐久性。具体而言，通过用丙烯酸压敏粘合剂(厚度：20μm)将所得偏振片粘合到玻璃片上以得到测试样品。将该样品置于-40℃的环境下30分钟，随后置于85℃的环境下30分钟。前述操作被定义为一个循环，重复该循环100次。之后，观察在偏振片中是否出现裂纹。
图3A至图3D是HS测试后用光学显微镜(Olympus Corporation生产，MX61，放大倍数：5)观察实施例1-3和比较实施例1的偏振片的通孔外围所得的照片。在比较实施例1中(图3D)，观察到了用眼睛可清楚识别的裂纹。相反，在实施例1中(图3A)，没有观察到有裂纹(包括微裂纹)出现。在实施例2和3中(图3B和图3C)，观察到了用眼睛无法清晰识别的微裂纹，但与比较实施例1相比，裂纹的出现受到了抑制。每个裂纹都出现在拉伸方向上。
在实施例4中，如在实施例1中一样，没有观察到裂纹(包括微裂纹)的出现。在比较实施例1中，裂纹从作为起始点的通孔延伸到偏振片的端侧。相比之下，在比较实施例2中，裂纹长度为12mm。
图4A和图4B每个都是显示HS测试后实施例1的测试样品的偏振片的末端部分的状态的照片，图5A和图5B每个都是显示HS测试后比较实施例1的测试样品的偏振片的末端部分状态的照片。在比较实施例1中，形成了暴露在外的、用于将偏振片粘合到玻璃片的压敏粘合剂层的区域。
本发明的偏振片不仅可适用于矩形的图像显示设备(液晶显示设备或有机EL装置)中，也可以适用于例如以汽车或智能手表的仪表显示部分为例的具有特定形状的图像显示部分。
对于本领域技术人员，在不偏离本发明的范围和精神的情况下，许多其他修改都是显而易见的并易于实施。因此，应理解所附权利要求的范围不限于说明书的细节，而应被广义地理解。

Claims (3)

1.制造偏振片的方法，其包括：
制备包括偏振器和设置在所述偏振器的至少一侧上的保护膜的偏振膜层合体；
收缩所述偏振膜层合体；和
切割经收缩的偏振膜层合体。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中在所述偏振器的透射轴方向上收缩所述偏振膜层合体0.2％或更多。
3.偏振片，其通过权利要求1所述的制造方法得到。
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