TW202102593A - 偏光膜、偏光板及該偏光膜之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種在高濕環境下端部之褪色經抑制的偏光膜。本發明之偏光膜係以含碘之聚乙烯醇系樹脂薄膜構成，且於令單體透射率為x%、令該聚乙烯醇系樹脂薄膜之定向函數為y時，滿足下述式(1)。 y≧-0.06x+2.88　　　　　　(1)

Description

偏光膜、偏光板及該偏光膜之製造方法
本發明涉及偏光膜、偏光板及該偏光膜之製造方法。
在代表性之影像顯示裝置的液晶顯示裝置中，依據其影像形成方式而於液晶單元的兩側配置有偏光膜。偏光膜之製造方法，例如已提出有一種將具有樹脂基材與聚乙烯醇(PVA)系樹脂層之積層體延伸然後施以染色處理而在樹脂基材上獲得偏光膜的方法(例如專利文獻1)。藉由這種方法可獲得厚度較薄的偏光膜，所以能對近年之影像顯示裝置的薄型化有所貢獻而備受矚目。然而，如上述之薄型偏光膜會有在高濕環境下容易於端部(尤其是寬度方向之端部)產生褪色之問題。
先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本特開2001-343521號公報
發明欲解決之課題 本發明是為了解決上述以往之課題而成者，其主要目的在於提供一種在高濕環境下端部之褪色經抑制的偏光膜。
用以解決課題之手段 根據本發明之一面向係提供一種偏光膜，其係以含碘之聚乙烯醇系樹脂薄膜構成，且於令單體透射率為x%、令該聚乙烯醇系樹脂薄膜之定向函數為y時，滿足下述式(1)。 y≧-0.06x+2.88　　　　　　(1) 在一實施形態中，上述偏光膜之厚度為8µm以下。 在一實施形態中，上述偏光膜之單體透射率為41%~43%，上述聚乙烯醇系樹脂薄膜之定向函數為0.30~0.45。 在一實施形態中，上述偏光膜之單體透射率大於43%且在45%以下，上述聚乙烯醇系樹脂薄膜之定向函數為0.20~0.35。 在一實施形態中，上述偏光膜之單體透射率大於45%且在47%以下，上述聚乙烯醇系樹脂薄膜之定向函數為0.15~0.25。 根據本發明之另一面向係提供一種偏光板，其包含上述偏光膜與配置於上述偏光膜之至少一側的保護層。 根據本發明之又另一面向係提供一種偏光膜之製造方法。偏光膜之製造方法包含以下步驟：於長條狀熱塑性樹脂基材之單側形成包含鹵化物與聚乙烯醇系樹脂之聚乙烯醇系樹脂層，而製成積層體；及，對該積層體依序施行空中輔助延伸處理、染色處理、水中延伸處理與乾燥收縮處理，該乾燥收縮處理係將該積層體一邊沿長邊方向輸送一邊加熱，藉此使其於寬度方向上收縮2%以上；該空中輔助延伸處理之延伸倍率相對於該積層體之原長為2.6倍~4.0倍，且該空中輔助延伸處理之延伸倍率相對於該水中延伸處理之延伸倍率的比率為120%~300%。 在一實施形態中，上述空中輔助延伸處理及上述水中延伸處理之延伸的總倍率相對於上述積層體之原長為5.0倍以上。
發明效果 根據本發明之偏光膜，藉由控制聚乙烯醇系樹脂層之定向性，可抑制在高濕環境下端部之褪色。
以下說明本發明之實施形態，惟本發明不受該等實施形態限定。
A.偏光膜 本發明實施形態之偏光膜係以含碘之聚乙烯醇(PVA)系樹脂薄膜構成，且於令單體透射率為x%、令該PVA系樹脂薄膜之定向函數為y時，滿足下述式(1)。滿足式(1)之偏光膜具有優異的單體透射率，且可抑制在高濕環境下端部之褪色。另，由確保實用上充分的單體透射率之觀點，上述y宜進一步滿足下述式(2)。 y≧-0.06x+2.88　　　　　　(1) y≦―0.06x+3.40　　　　　　(2)
偏光膜如上述係以含碘之PVA系樹脂薄膜構成。PVA系樹脂可舉如聚乙烯醇及乙烯-乙烯醇共聚物。聚乙烯醇可藉由將聚乙酸乙烯酯皂化而得。乙烯-乙烯醇共聚物可藉由將乙烯-乙酸乙烯酯共聚物皂化而得。PVA系樹脂之皂化度通常為85莫耳%~100莫耳%，宜為95.0莫耳%~99.95莫耳%，更宜為99.0莫耳%~99.93莫耳%。皂化度可遵循JIS K 6726-1994而求得。藉由使用所述皂化度的PVA系樹脂，可獲得耐久性優異的偏光膜。皂化度太高時，會有膠化之虞。
PVA系樹脂的平均聚合度可按目的適當選擇。平均聚合度通常為1000~10000，宜為1200~4500，更宜為1500~4300。另，平均聚合度可遵循JIS K 6726-1994而求得。
PVA系樹脂宜包含經乙醯乙醯基改質之PVA系樹脂。只要為所述構成，便可獲得具有所期望之機械強度的偏光膜。當令PVA系樹脂整體為100重量%時，經乙醯乙醯基改質之PVA系樹脂之摻混量宜為5重量%~20重量%，更宜為8重量%~12重量%。只要摻混量在所述範圍內，便可獲得具有更優異機械強度之偏光膜。
偏光膜之厚度宜為8µm以下，7µm以下較佳，5µm以下更佳，3µm以下尤佳。偏光膜厚度之下限在一實施形態中可為1µm，在另一實施形態中可為2µm。所述厚度，如後述可藉由使用例如熱塑性樹脂基材與塗佈形成於該熱塑性樹脂基材之PVA系樹脂層的積層體來製作偏光膜而實現。
偏光膜宜在波長380nm~780nm之任一波長下顯示吸收二色性。偏光膜之單體透射率宜為40.0%以上，較宜為41.0%以上。單體透射率的上限例如可為49.0%。偏光膜之單體透射率在一實施形態中為40.0%~47.0%。偏光膜的偏光度宜為99.0%以上，較宜為99.4%以上。偏光度的上限例如可為99.999%。偏光膜之厚度在一實施形態中為99.0%~99.9%。此外，單體透射率代表上係使用紫外線可見光分光光度計來測定並進行視感度校正所得之Y值。又，單體透射率是將偏光板之一表面之折射率換算為1.50、並將另一表面之折射率換算為1.53時的值。偏光度代表上係基於使用紫外線可見光分光光度計測定並進行視感度校正所得之平行透射率Tp及正交透射率Tc，透過下述式來求得。 偏光度(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2 ×100
構成偏光膜之PVA系樹脂薄膜中，PVA系樹脂係沿著吸收軸方向定向。一般而言，偏光膜之單體透射率與構成偏光膜之PVA系樹脂薄膜的定向性為負相關，表示PVA系樹脂薄膜之定向性一旦變高、單體透射率就會變低之傾向。對此，本發明之偏光膜之單體透射率與PVA系樹脂薄膜之定向性的平衡受到提升，相較於以往之偏光膜，可不使單體透射率降低而PVA系樹脂薄膜之定向性受到提升。因構成偏光膜之PVA系樹脂薄膜的定向性受到提升，故可抑制碘從端部溶出，結果可適宜抑制褪色。
在一實施形態中，偏光膜之單體透射率為41%~43%，構成該偏光膜之PVA系樹脂薄膜的定向函數宜為0.30~0.45，較宜為0.35~0.45。
在另一實施形態中，偏光膜之單體透射率大於43%且在45%以下，構成該偏光膜之PVA系樹脂薄膜的定向函數宜為0.20~0.35，較宜為0.25~0.35。
在又另一實施形態中，偏光膜之單體透射率大於45%且在47%以下，構成該偏光膜之PVA系樹脂薄膜的定向函數宜為0.15~0.25，較宜為0.18~0.25。
定向函數(y)例如係用傅立葉轉換紅外線分光光度計(FT-IR)並以偏光作為測定光，藉由衰減全反射分光(ATR：attenuated total reflection)測定來求得。具體而言，係在相對於測定光之偏光方向使偏光膜之延伸方向呈平行及呈垂直之狀態下實施測定，並使用所得吸光度光譜之2941cm-1 的強度，依下述式算出。在此，強度I係以3330cm-1 為參考波峰，而為2941cm-1 /3330cm-1 之值。另外，y=1時為完全定向，y=0時為無規。又，吾等認為2941cm-1 之波峰起因於偏光膜中之PVA主鏈(-CH2 -)之振動的吸收。 y=(3＜cos2 θ＞-1)/2 =(1-D)/[c(2D+1)] =-2×(1-D)/(2D+1) 惟， 以c=(3cos2 β-1)/2，2941cm-1 之振動時，β＝90°。 θ：分子鏈相對於延伸方向之角度 β：躍遷偶極矩相對於分子鏈軸之角度 D＝(I⊥ )/(I// )  (此時，PVA分子越定向，D越大) I⊥ ：測定光之偏光方向與偏光膜之延伸方向呈垂直時之吸收強度 I// ：測定光之偏光方向與偏光膜之延伸方向呈平行時之吸收強度
B.偏光板 圖1A及圖1B分別係本發明一實施形態之偏光板的概略截面圖。圖1A所示偏光板100a包含偏光膜10與配置於偏光膜10之一側的第1保護層20。圖1B中所示偏光板100b包含：偏光膜10、配置於偏光膜10之一側的第1保護層20、及配置於偏光膜10之另一側的第2保護層30。偏光膜10為A項記載之偏光膜。第1保護層及第2保護層中之其中一者可為用於製造偏光膜之熱塑性樹脂基材。有關偏光膜之製造方法將於C項中詳述。
第1及第2保護層係以可作為偏光膜之保護層使用的任意適當的薄膜形成。成為該薄膜主成分的材料之具體例，可舉出：三醋酸纖維素(TAC)等之纖維素系樹脂；聚酯系、聚乙烯醇系、聚碳酸酯系、聚醯胺系、聚醯亞胺系、聚醚碸系、聚碸系、聚苯乙烯系、聚降莰烯系、聚烯烴系、(甲基)丙烯酸系及乙酸酯系等之透明樹脂等。又，還可舉出(甲基)丙烯酸系、胺甲酸酯系、(甲基)丙烯酸胺甲酸酯系、環氧系、聚矽氧系等熱硬化型樹脂或紫外線硬化型樹脂等。其他還可舉例如矽氧烷系聚合物等之玻璃質系聚合物。並且，亦可使用日本特開2001-343529號公報(WO01/37007)所記載之聚合物薄膜。作為該薄膜之材料，例如可以使用含有在側鏈具有取代或非取代之醯亞胺基的熱塑性樹脂與在側鏈具有取代或非取代之苯基以及腈基的熱塑性樹脂之樹脂組成物，可舉例如具有由異丁烯與N-甲基馬來醯亞胺構成之交替共聚物及丙烯腈-苯乙烯共聚物之樹脂組成物。該聚合物薄膜例如可為上述樹脂組成物之擠製成形物。
在將偏光板應用於影像顯示裝置時，配置於與顯示面板相反之側的保護層(外側保護層)之厚度代表上為300μm以下，宜為100μm以下，較宜為5μm~80μm，更宜為10μm~60μm。另外，在施有表面處理時，外側保護層之厚度係包含表面處理層之厚度的厚度。
在將偏光板應用於影像顯示裝置時，配置於顯示面板側的保護層(內側保護層)之厚度宜為5μm~200μm，較宜為10μm~100μm，更宜為10μm~60μm。在一實施形態中，內側保護層係具有任意適當之相位差值的相位差層。此時，相位差層之面內相位差Re(550)例如為110nm~150nm。「Re(550)」為在23℃下以波長550nm的光測得之面內相位差，可藉由式：Re=(nx-ny)×d來求得。在此，「nx」為面內折射率成最大之方向(亦即慢軸方向)的折射率，「ny」為在面內與慢軸正交之方向(亦即快軸方向)的折射率，「nz」為厚度方向的折射率，「d」為層(薄膜)之厚度(nm)。
C.偏光膜之製造方法 本發明一實施形態之偏光膜之製造方法包含以下步驟：於長條狀熱塑性樹脂基材之單側形成PVA系樹脂層，而製成積層體；及，對該積層體依序施行空中輔助延伸處理、染色處理與水中延伸處理。較佳為偏光膜之製造方法包含以下步驟：於長條狀熱塑性樹脂基材之單側形成PVA系樹脂層，而製成積層體；及，對該積層體依序施行空中輔助延伸處理、染色處理、水中延伸處理與乾燥收縮處理，該乾燥收縮處理係將該積層體一邊沿長邊方向輸送一邊加熱，藉此使其於寬度方向上收縮2%以上。本實施形態之製造方法中，空中輔助延伸處理之延伸倍率相對於積層體之原長為2.6倍~4.0倍。又，空中輔助延伸處理之延伸倍率相對於水中延伸處理之延伸倍率的比率為120%~300%。較佳為空中輔助延伸處理及水中延伸處理的延伸之總倍率(空中輔助延伸之延伸倍率與水中延伸之延伸倍率之積，以下亦稱為「總延伸倍率」)相對於積層體之原長為5.0倍以上。根據本實施形態之製造方法，可適宜獲得A項所記載之偏光膜。
上述製造方法之特徵之一可舉：在確保足以賦予偏光膜良好光學特性的總延伸倍率的同時，提高了空中輔助延伸處理與水中延伸處理之組合中之空中輔助延伸處理的比率。在水中延伸處理時，在PVA系樹脂層之厚度方向上容易產生定向度之參差，例如有PVA系樹脂層在熱塑性樹脂基材側之定向度變得較露出面側更低的傾向。對此，藉由提高空中輔助延伸之延伸倍率，可在使PVA系樹脂高度且均勻定向之狀態下將積層體供於水中延伸處理。結果，即使在降低水中延伸處理之延伸倍率的情況下，仍可確保充分的總延伸倍率，結果可在不損害光學特性下獲得厚度方向上之定向度的參差經抑制且PVA系樹脂層整體之定向性經提升的偏光膜。
C-1.製作積層體 製作熱塑性樹脂基材與PVA系樹脂層之積層體的方法可採用任意適當之方法。較宜為將含PVA系樹脂之塗佈液塗佈於熱塑性樹脂基材之表面並乾燥，藉此於熱塑性樹脂基材上形成PVA系樹脂層。
塗佈液之塗佈方法可採用任意適當的方法。例如可舉出輥塗法、旋塗法、線棒塗佈法、浸塗法、模塗法、簾塗法、噴塗法、刮刀式塗佈法(缺角輪塗佈法等)等。上述塗佈液之塗佈、乾燥溫度宜為50℃以上。
PVA系樹脂層之厚度宜為3μm~40μm，更宜為3μm~20μm。
在形成PVA系樹脂層之前，可對熱塑性樹脂基材施行表面處理(例如電暈處理等)，也可於熱塑性樹脂基材上形成易接著層。藉由進行所述處理，可提升熱塑性樹脂基材與PVA系樹脂層之密著性。
熱塑性樹脂基材可採用任意適當的熱塑性樹脂薄膜。關於熱塑性樹脂薄膜基材的詳細內容，例如記載於日本特開2012-73580號公報。本說明書中係援用該公報整體之記載作為參考。較佳可使用聚酯系樹脂，更佳可使用聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂。
塗佈液代表上係使PVA系樹脂溶解於溶劑中之溶液。關於PVA系樹脂如同A項所記載。作為溶劑，可舉例如水、二甲亞碸、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、各種二醇類、三羥甲丙烷等多元醇類、伸乙二胺、二伸乙三胺等胺類。該等可單獨使用或可將二種以上組合來使用。該等中，溶劑宜為水。
相對於溶劑100重量份，塗佈液中之PVA系樹脂濃度宜為3重量份~20重量份。只要為所述樹脂濃度，便可形成密著於熱塑性樹脂基材且均勻的塗佈膜。
塗佈液宜更包含鹵化物。鹵化物可採用任意適當之鹵化物。可舉例如碘化物及氯化鈉。碘化物可舉例如碘化鉀、碘化鈉及碘化鋰。該等之中又以碘化鉀為佳。
塗佈液中之鹵化物之摻混量相對於PVA系樹脂100重量份宜為5重量份~20重量份，較佳為相對於PVA系樹脂100重量份為10重量份~15重量份。若鹵化物之摻混量相對於PVA系樹脂100重量份為大於20重量份，則會有鹵化物溢出而使最後獲得之偏光膜變白濁之情形。
一般而言，藉由延伸PVA系樹脂層，PVA樹脂層中之聚乙烯醇分子之定向性會變高，但若將延伸後之PVA系樹脂層浸漬於含水之液體中，則會有聚乙烯醇分子之定向紊亂而定向性降低之情形。尤其是在對熱塑性樹脂與PVA系樹脂層之積層體進行硼酸水中延伸時，為了穩定熱塑性樹脂之延伸而在相對較高溫度下在硼酸水中對上述積層體進行延伸時，上述定向度降低之傾向很顯著。舉例而言，PVA薄膜單體在硼酸水中之延伸一般而言係在60℃下進行，相對於此，A-PET(熱塑性樹脂基材)與PVA系樹脂層之積層體之延伸係在70℃前後之溫度即較高溫度下進行，此時，延伸初始之PVA的定向性會在因水中延伸而上升之前的階段便降低。對此，藉由製作含鹵化物之PVA系樹脂層與熱塑性樹脂基材之積層體，並將積層體於在硼酸水中進行延伸前在空氣中進行高溫延伸(輔助延伸)，可促進輔助延伸後之積層體之PVA系樹脂層中的PVA系樹脂之結晶化。結果，在將PVA系樹脂層浸漬於液體中時，相較於PVA系樹脂層不含鹵化物之情況，更能抑制聚乙烯醇分子之定向紊亂及定向性之降低。藉此，可提升經由染色處理及水中延伸處理等將積層體浸漬於液體中來進行的處理步驟而得之偏光膜的光學特性。
塗佈液中亦可進一步摻混添加劑。添加劑可舉如塑化劑、界面活性劑等。塑化劑可舉例如乙二醇或丙三醇等多元醇。界面活性劑可舉例如非離子性界面活性劑。該等可為了進一步提升所得PVA系樹脂層的均勻性或染色性、延伸性而使用。
C-2.空中輔助延伸處理 尤其為了獲得高光學特性，會選擇組合乾式延伸(輔助延伸)與硼酸水中延伸之2段延伸之方法。如2段延伸之方式，藉由導入輔助延伸，可一邊抑制熱塑性樹脂基材之結晶化一邊進行延伸。並且，在將PVA系樹脂塗佈於熱塑性樹脂基材上時，為了抑制熱塑性樹脂基材之玻璃轉移溫度之影響，必須使塗佈溫度比一般將PVA系樹脂塗佈於金屬滾筒上之情況更低，結果會產生PVA系樹脂之結晶化相對變低而無法獲得充分光學特性之問題。對此，藉由導入輔助延伸，即使是在將PVA系樹脂塗佈於熱塑性樹脂上時仍可提升PVA系樹脂之結晶性，而可達成高光學特性。又，同時事先提高PVA系樹脂之定向性，可防止在之後的染色步驟或延伸步驟中浸漬於水中時PVA系樹脂之定向性降低或溶解等問題，而可達成高光學特性。
空中輔助延伸之延伸方法可為固定端延伸(例如使用拉幅延伸機進行延伸之方法)，亦可為自由端延伸(例如使積層體通過周速相異之輥件間進行單軸延伸之方法)，惟為了獲得高光學特性，可積極採用自由端延伸。在一實施形態中，空中輔助延伸處理包含加熱輥延伸步驟，該步驟係將上述積層體一邊沿其長邊方向輸送一邊利用加熱輥間之周速差進行延伸。空中輔助延伸處理代表上包含區域延伸步驟與加熱輥延伸步驟。另，區域延伸步驟與加熱輥延伸步驟之順序並無限定，可先進行區域延伸步驟，亦可先進行加熱輥延伸步驟。亦可省略區域延伸步驟。在一實施形態中，係依序進行區域延伸步驟及加熱輥延伸步驟。又，在另一實施形態中，係於拉幅延伸機中把持薄膜端部，並將拉幅機間之距離往行進方向擴大來進行延伸(拉幅機間距離的增幅即為延伸倍率)。此時，寬度方向(相對於行進方向為垂直方向)之拉幅機的距離係設定成可任意接近。較佳可設定成相對於流動方向之延伸倍率來利用自由端延伸作接近。為自由端延伸時，係以寬度方向之收縮率=(1/延伸倍率)1/2 來計算。
空中輔助延伸可在一階段中進行亦可分多階段進行。分多階段進行時，延伸倍率為各階段之延伸倍率之積。空中輔助延伸中之延伸方向宜與水中延伸之延伸方向大致相同。
空中輔助延伸之延伸倍率例如為2.6倍~4.0倍，宜為2.8倍~3.8倍，較宜為3.0倍~3.6倍。空中輔助延伸之延伸倍率只要在所述範圍內，便可使PVA系樹脂層高度且均勻定向，而可提升水中延伸後之PVA系樹脂層的定向性。
空中輔助延伸之延伸溫度可因應熱塑性樹脂基材之形成材料、延伸方式等設定成任意適當之值。延伸溫度宜為熱塑性樹脂基材之玻璃轉移溫度(Tg)以上，且熱塑性樹脂基材之玻璃轉移溫度(Tg)+10℃以上更佳，Tg+15℃以上尤佳。另一方面，延伸溫度的上限宜為170℃。藉由在所述溫度下延伸可抑制PVA系樹脂之結晶化急速進展，從而可抑制該結晶化所造成的不良情況(例如，妨礙因延伸所致之PVA系樹脂層之定向)。
C-3.不溶解處理、染色處理及交聯處理 視需要在空中輔助延伸處理之後且在水中延伸處理或染色處理之前，施行不溶解處理。上述不溶解處理代表上係將PVA系樹脂層浸漬於硼酸水溶液中來進行。上述染色處理代表上係以碘將PVA系樹脂層染色來進行。視需要在染色處理之後且在水中延伸處理之前，施行交聯處理。上述交聯處理代表上可藉由使PVA系樹脂層浸漬於硼酸水溶液中來進行。關於不溶解處理、染色處理及交聯處理的詳細內容，例如記載於日本特開2012-73580號公報(上述)。
C-4.水中延伸處理 水中延伸處理係使積層體浸漬於延伸浴來進行。藉由水中延伸處理，可在比上述熱塑性樹脂基材或PVA系樹脂層之玻璃轉移溫度(代表上為80℃左右)更低的溫度下延伸，而可在抑制PVA系樹脂層結晶化的同時進行延伸。結果可製出具有優異光學特性之偏光膜。
積層體之延伸方法可採用任意適當的方法。具體而言，可為固定端延伸，亦可為自由端延伸(例如使積層體通過周速相異之輥件間進行單軸延伸的方法)。較佳為選擇自由端延伸。積層體之延伸可在一階段中進行亦可分多階段進行。分多階段進行時，延伸之總倍率為各階段之延伸倍率之積。
水中延伸宜使積層體浸漬於硼酸水溶液中來進行(硼酸水中延伸)。藉由使用硼酸水溶液作為延伸浴，可對PVA系樹脂層賦予能承受延伸時所受張力的剛性及不溶解於水的耐水性。具體上，硼酸在水溶液中會生成四羥基硼酸陰離子而可藉由氫鍵與PVA系樹脂交聯。結果可賦予PVA系樹脂層剛性與耐水性，進行良好地延伸，從而製出具有優異光學特性之偏光膜。
上述硼酸水溶液宜使硼酸及/或硼酸鹽溶解於屬溶劑的水中而獲得。硼酸濃度相對於水100重量份宜為1重量份~10重量份，較宜為2.5重量份~6重量份，尤宜為3重量份~5重量份。藉由將硼酸濃度設為1重量份以上，可有效抑制PVA系樹脂層之溶解，製造特性更高之偏光膜。此外，除硼酸或硼酸鹽外，亦可使用將硼砂等之硼化合物、乙二醛、戊二醛等溶解於溶劑而得之水溶液。
宜於上述延伸浴(硼酸水溶液)中摻混碘化物。藉由摻混碘化物，可抑制已吸附於PVA系樹脂層之碘的溶出。碘化物之具體例如上述。碘化物之濃度相對於水100重量份宜為0.05重量份~15重量份，較宜為0.5重量份~8重量份。
延伸溫度(延伸浴之液溫)宜為40℃~85℃，較宜為60℃~75℃。只要為所述溫度，便可抑制PVA系樹脂層溶解，同時又可高倍率地延伸。具體而言如上所述，若考量與形成PVA系樹脂層之關係，熱塑性樹脂基材之玻璃轉移溫度(Tg)以60℃以上為宜。此時，延伸溫度若低於40℃，則即使考慮以水將熱塑性樹脂基材塑化，恐也無法良好地延伸。另一方面，延伸浴之溫度愈高溫，PVA系樹脂層之溶解性就愈高，恐無法獲得優異的光學特性。積層體浸漬於延伸浴之浸漬時間宜為15秒~5分鐘。
水中延伸之延伸倍率宜為1.3倍~2.3倍，較佳為1.4倍~2.1倍，更佳為1.5倍~1.9倍。水中延伸之延伸倍率只要在所述範圍內，當與空中輔助延伸組合時，可將總延伸倍率設定在所期望之範圍內，同時可提升PVA系樹脂層整體之定向性。結果可獲得具有優異光學特性且端部之褪色經抑制的偏光膜。
代表上，空中輔助延伸之延伸倍率大於水中延伸之延伸倍率。空中輔助延伸之延伸倍率相對於水中延伸之延伸倍率的比率(空中輔助延伸之延伸倍率/利用水中延伸之延伸倍率)宜為120%~300%，140%~260%較佳，160%~230%更佳。藉由設為所述比率，可將總延伸倍率設定在所期望之範圍內，同時可提升PVA系樹脂層整體之定向性。結果可獲得具有優異光學特性且端部之褪色經抑制的偏光膜。
空中輔助延伸處理及水中延伸處理的總延伸倍率如上述，相對於積層體之原長宜為5.0倍以上，較宜為5.2倍~7.0倍，更宜為5.5倍~6.5倍。藉由達成所述高延伸倍率，可製造出光學特性極優異的偏光膜。
C-5.乾燥收縮處理 上述乾燥收縮處理可透過將區域整體加熱所進行之區域加熱來進行，亦可透過將輸送輥加熱(使用所謂的加熱輥)來進行(加熱輥乾燥方式)。較佳為使用這兩者。藉由使用加熱輥使其乾燥，可有效率地抑制積層體之加熱捲曲，而製造出外觀優異的偏光膜。具體而言，藉由在使積層體沿著加熱輥之狀態下進行乾燥，可有效率地促進上述熱塑性樹脂基材之結晶化而增加結晶化度，即使是在相對較低的乾燥溫度下，仍能良好增加熱塑性樹脂基材之結晶化度。結果熱塑性樹脂基材之剛性增加而成為能承受乾燥所致之PVA系樹脂層因收縮的狀態，從而捲曲(翹曲)受到抑制。又，藉由使用加熱輥，可在將積層體維持平坦狀態的同時進行乾燥，因此不只能抑制捲曲的產生，亦能抑制起皺。此時，積層體可透過乾燥收縮處理使其於寬度方向上收縮，藉以提升光學特性。其係因可有效提升PVA及PVA/碘錯合物之定向性之故。乾燥收縮處理下積層體寬度方向之收縮率宜為1%~10%，較宜為2%~8%，尤宜為4%~6%。
圖2係顯示乾燥收縮處理之一例的概略圖。在乾燥收縮處理中，係利用已加熱至預定溫度的輸送輥R1~R6與導輥G1~G4來一邊輸送積層體200一邊使其乾燥。在圖式例中，係將輸送輥R1~R6配置成可交替連續加熱PVA樹脂層之面與熱塑性樹脂基材之面，但例如亦可將輸送輥R1~R6配置成僅連續加熱積層體200的其中一面(例如熱塑性樹脂基材面)。
藉由調整輸送輥之加熱溫度(加熱輥之溫度)、加熱輥之數量及與加熱輥的接觸時間等，可控制乾燥條件。加熱輥之溫度宜為60℃~120℃，更宜為65℃~100℃，尤宜為70℃~80℃。可良好地增加熱塑性樹脂之結晶化度而良好地抑制捲曲，同時可製造出耐久性極優異的光學積層體。另，加熱輥之溫度可以接觸式溫度計來測定。在圖式例中設置有6個輸送輥，惟輸送輥只要為複數個即無特別限制。輸送輥通常為2個~40個，較佳為設置4個~30個。積層體與加熱輥之接觸時間(總接觸時間)宜為1秒~300秒，且1~20秒較佳，1~10秒更佳。
加熱輥可設置於加熱爐(例如烘箱)內，亦可設置於一般的製造產線(室溫環境下)。宜設置於具備送風機構的加熱爐內。藉由併用以加熱輥進行之乾燥與熱風乾燥，可抑制在加熱輥間急遽的溫度變化，而可易於控制寬度方向之收縮。熱風乾燥之溫度宜為30℃~100℃。且，熱風乾燥時間宜為1秒~300秒。熱風之風速宜為10m/s~30m/s左右。另，該風速係在加熱爐內之風速，可利用迷你扇葉型數位風速計來測定。
C-6.洗淨處理 宜在水中延伸處理之後且在乾燥收縮處理之前，施行洗淨處理。上述洗淨處理代表上可藉由使PVA系樹脂層浸漬於碘化鉀水溶液中來進行。
依上述方式，可獲得熱塑性樹脂基材與偏光膜(PVA系樹脂層)之積層體。積層體可不剝離熱塑性樹脂基材而直接作為偏光板使用。此時，熱塑性樹脂基材可作為偏光膜之保護層發揮功能。以替代方案而言，將第1樹脂薄膜透過任意適當之接著層貼合於積層體之偏光膜表面，接著將熱塑性樹脂基材剝離，藉此可製作具有[第1保護層(第1樹脂薄膜)/偏光膜]之構成的積層體，並作為偏光板使用。且，亦可於該等積層體之偏光膜表面透過任意適當之接著層貼合第2樹脂薄膜，來製作具有[第1保護層(熱塑性樹脂基材或第1樹脂薄膜)/偏光膜/第2保護層(第2樹脂薄膜)]之構成的偏光板。 實施例
以下，以實施例來具體說明本發明，惟本發明不受該等實施例限定。各特性之測定方法如以下所述。此外，只要無特別註記，實施例及比較例中之「份」及「%」即為重量基準。 (1)厚度 使用干涉膜厚計(大塚電子公司製，製品名「MCPD-3000」)進行測定。 (2)單體透射率 針對實施例及比較例中所得偏光膜/保護層之積層體(偏光板)，使用紫外線可見光分光光度計(日本分光公司製「V-7100」)測定單體透射率(Ts)，並將其作為偏光膜之Ts。單體透射率係以JIS Z8701之2度視野(C光源)測定並進行視感度校正所得之Y值。 (3)PVA系樹脂層之定向函數(y) 針對實施例及比較例中所得偏光膜，使用傅立葉轉換紅外線分光光度計(FT-IR)(Perkin Elmer公司製，商品名：「Frontier」)，以經偏光之紅外線作為測定光，進行偏光膜表面之衰減全反射分光(ATR：attenuated total reflection)測定。用以使偏光膜密著之微晶係使用鍺，並將測定光之入射角設為45°入射。定向函數之算出依以下程序進行。欲使入射之經偏光的紅外線(測定光)係設為與使鍺結晶之試樣密著的面平行振動的偏光(s偏光)，並在將偏光膜之延伸方向相對於測定光之偏光方向作垂直(⊥)及平行(//)配置的狀態下測定個別之吸光度光譜。從所得吸光度光譜算出以(3330cm-1 強度)為參考之(2941cm-1 強度)I。I⊥ 係從將偏光膜之延伸方向相對於測定光之偏光方向作垂直(⊥)配置時所得之吸光度光譜獲得的(2941cm-1 強度)/(3330cm-1 強度)。又，I// 係從將偏光膜之延伸方向相對於測定光之偏光方向作平行(//)配置時所得之吸光度光譜獲得的(2941cm-1 強度)/(3330cm-1 強度)。於此，(2941cm-1 強度)係吸光度光譜底部、將2770cm-1 與2990cm-1 作為基線時之2941cm-1 的吸光度，(3330cm-1 強度)係將2990cm-1 與3650cm-1 作為基線時之3330cm-1 的吸光度。用所得之I⊥ 及I// ，依式1算出定向函數y。另外，y=1時為完全定向，y=0時為無規。又，推測2941cm-1 之波峰係因偏光膜中PVA之主鏈(-CH2 -)振動產生的吸收。又，推測3330cm-1 之波峰係因PVA之羥基振動產生的吸收。 (式1)y=(3＜cos2θ＞-1)/2 =(1-D)/[c(2D+1)] 惟， 以c=(3cos2 β-1)/2，如上述使用2941cm-1 時，β=90°⇒y=-2×(1-D)/(2D+1)。 θ：分子鏈相對於延伸方向之角度 β：躍遷偶極矩相對於分子鏈軸之角度 D=(I⊥ )/(I// ) I⊥ ：測定光之偏光方向與偏光膜之延伸方向呈垂直時之吸收強度 I// ：測定光之偏光方向與偏光膜之延伸方向呈平行時之吸收強度
[實施例1] 熱塑性樹脂基材是使用長條狀且Tg約75℃之非晶質間苯二甲酸共聚聚對苯二甲酸乙二酯薄膜(厚度：100μm)，並對樹脂基材單面施行了電暈處理。 在以9：1混合聚乙烯醇(聚合度4200，皂化度99.2莫耳%)及乙醯乙醯基改質PVA(日本合成化學工業公司製，商品名「GOHSEFIMER」)而成之PVA系樹脂100重量份中添加碘化鉀13重量份，並將所得者溶於水中而調製出PVA水溶液(塗佈液)。 於樹脂基材之電暈處理面塗佈上述PVA水溶液並在60℃下乾燥，藉此形成厚度13μm之PVA系樹脂層，而製作出積層體。 將所得積層體於130℃之烘箱內沿縱方向(長邊方向)進行單軸延伸成3.0倍(空中輔助延伸處理)。 接著，使積層體浸漬於液溫40℃的不溶解浴(相對於水100重量份摻混4重量份之硼酸而得的硼酸水溶液)中30秒(不溶解處理)。 接著，於液溫30℃的染色浴(相對於水100重量份，以1：7之重量比摻混碘與碘化鉀而得之碘水溶液)中調整濃度同時於其中浸漬60秒，以使最後所得偏光膜的單體透射率(Ts)成為45.1%(染色處理)。 接著，使其浸漬於液溫40℃的交聯浴(相對於水100重量份，摻混3重量份的碘化鉀並摻混5重量份的硼酸而得之硼酸水溶液)中30秒(交聯處理)。 然後，使積層體浸漬於液溫70℃的硼酸水溶液(硼酸濃度4重量%，碘化鉀濃度5重量%)中，同時在周速相異的輥件間沿縱向(長邊方向)進行單軸延伸以使總延伸倍率達5.5倍(水中延伸處理：水中延伸處理之延伸倍率為1.83倍)。 之後，使積層體浸漬於液溫20℃的洗淨浴(相對於水100重量份，摻混4重量份的碘化鉀而得之水溶液)中(洗淨處理)。 之後，一邊在保持於約90℃之烘箱中乾燥，一邊使其接觸表面溫度保持於約75℃之SUS製加熱輥(乾燥收縮處理)。乾燥收縮處理下積層體寬度方向之收縮率為2%。 依上述方式，於樹脂基材上形成厚度約5µm之偏光膜，獲得具有樹脂基材/偏光膜之構成的偏光板。 並且，透過紫外線硬化型接著劑將環烯烴系薄膜(日本ZEON公司製，ZF-12，23μm)作為保護基材貼合於所得偏光膜的表面(與樹脂基材相反之側的面)。具體而言，是塗敷成硬化型接著劑之總厚度成為約1.0μm，並使用輥軋機進行貼合。其後，從環烯烴系薄膜側照射UV光線使接著劑硬化。接著，剝離樹脂基材，而獲得具有環烯烴系薄膜(保護基材)/偏光膜之構成的偏光板。
[實施例2] 調整染色浴之濃度以使與處理液接觸前之偏光膜的單體透射率成為41.9%，除此之外依與實施例1相同方式而製作出偏光板。
[實施例3] 調整染色浴之濃度以使與處理液接觸前之偏光膜的單體透射率成為45.3%，除此之外依與實施例1相同方式而製作出偏光板。
[實施例4] 調整染色浴之濃度以使與處理液接觸前之偏光膜的單體透射率成為43.8%，除此之外依與實施例1相同方式而製作出偏光板。
[比較例1] 調整染色浴之濃度以使與處理液接觸前之偏光膜的單體透射率成為41.8%，並且，將空中輔助延伸處理之延伸倍率設為2.4倍、將水中延伸處理之延伸倍率設為2.3倍(總延伸倍率為5.5倍)，除此之外依與實施例1相同方式而製作出偏光板。
[比較例2] 調整染色浴之濃度以使與處理液接觸前之偏光膜的單體透射率成為42.7%，除此之外依與比較例1相同方式而製作出偏光板。
[比較例3] 調整染色浴之濃度以使與處理液接觸前之偏光膜的單體透射率成為43.8%，除此之外依與比較例1相同方式而製作出偏光板。
[比較例4] 調整染色浴之濃度以使與處理液接觸前之偏光膜的單體透射率成為45.0%，除此之外依與比較例1相同方式而製作出偏光板。
於表1及圖3顯示上述實施例及比較例中所得偏光板(偏光膜)之單體透射率、PVA系樹脂層之定向函數及該等值與式(1)之關係。 [表1]
Figure 02_image001
《寬度方向之端部的褪色評估》 將實施例及比較例中所得之偏光板裁切成矩形狀，並於周緣部整體塗佈丙三醇。接著，將偏光板置於65℃、90%RH之條件下72小時。接下來，對於偏光膜之寬度方向(與MD方向正交之方向)的兩端部以光學顯微鏡確認有無褪色，並測定褪色部分之長度。另外，以最長之褪色部分的長度為褪色長度，並求出兩端部之褪色長度的平均值作為褪色量(µm)。關於各偏光板，將單體透射率(Ts)與褪色量之關係顯示於圖4。
如圖4可明顯得知，若比較具有同等單體透射率之實施例之偏光板(偏光膜)與比較例之偏光板(偏光膜)，則是實施例之偏光膜之端部的褪色有受到抑制。如表1所示，吾等推測相較於具有同等單體透射率之比較例之偏光板，實施例之偏光板之PVA系樹脂層(偏光膜)之定向性更高，結果便不易發生碘溶出之情形。
產業上之可利用性 本發明之偏光膜可適用於液晶顯示裝置。
10:偏光膜 20:第1保護層 30:第2保護層 100a,100b:偏光板 200:積層體 R1~R6:輸送輥 G1~G4:導輥
圖1A係本發明一實施形態之偏光板的概略截面圖。 圖1B係本發明一實施形態之偏光板的概略截面圖。 圖2係顯示使用加熱輥之乾燥收縮處理之一例的概略圖。 圖3係顯示單體透射率及PVA系樹脂層之定向函數與式(1)之關係的圖。 圖4係顯示褪色評估結果的圖表。
10:偏光膜
20:第1保護層
100a:偏光板

Claims (8)

  1. 一種偏光膜，係以含碘之聚乙烯醇系樹脂薄膜構成，且 於令單體透射率為x%、令該聚乙烯醇系樹脂薄膜之定向函數為y時，滿足下述式(1)： y≧-0.06x+2.88　　　　　　(1)。
  2. 如請求項1之偏光膜，其厚度為8μm以下。
  3. 如請求項1或2之偏光膜，其單體透射率為41%~43%， 前述聚乙烯醇系樹脂薄膜之定向函數為0.30~0.45。
  4. 如請求項1或2之偏光膜，其單體透射率大於43%且在45%以下， 前述聚乙烯醇系樹脂薄膜之定向函數為0.20~0.35。
  5. 如請求項1或2之偏光膜，其單體透射率大於45%且在47%以下， 前述聚乙烯醇系樹脂薄膜之定向函數為0.15~0.25。
  6. 一種偏光板，包含：如請求項1至5中任一項之偏光膜與配置於該偏光膜之至少一側的保護層。
  7. 一種偏光膜之製造方法，係製造如請求項1至5中任一項之偏光膜之方法，該製造方法包含以下步驟： 於長條狀熱塑性樹脂基材之單側形成包含鹵化物與聚乙烯醇系樹脂之聚乙烯醇系樹脂層，而製成積層體；及 對該積層體依序施行空中輔助延伸處理、染色處理、水中延伸處理與乾燥收縮處理，該乾燥收縮處理係將該積層體一邊沿長邊方向輸送一邊加熱，藉此使其於寬度方向上收縮2%以上； 該空中輔助延伸處理之延伸倍率相對於該積層體之原長為2.6倍~4.0倍，且 該空中輔助延伸處理之延伸倍率相對於該水中延伸處理之延伸倍率的比率為120%~300%。
  8. 如請求項7之製造方法，其中前述空中輔助延伸處理及前述水中延伸處理之延伸的總倍率相對於前述積層體之原長為5.0倍以上。
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