TW202125003A - 偏光膜、偏光板及影像顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可維持光學特性且尺寸變化經抑制之薄型偏光膜。本發明偏光膜係以含碘之聚乙烯醇系樹脂薄膜構成，其單體透射率為44.5%以上，且由偏光度：P與定向函數：F算出之定向特性指數：(P-92)/F為25以上。

Description

偏光膜、偏光板及影像顯示裝置
本發明涉及偏光膜、偏光板及影像顯示裝置。
在代表性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。作為偏光膜之製造方法，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，接著施以染色處理，以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，所以能有助於液晶面板、有機EL面板等顯示面板之薄型化(就結果而言為影像顯示裝置之薄型化)而備受矚目。但，使用薄型偏光膜之顯示面板有因偏光膜之尺寸變化(代表上為收縮)造成翹曲之情形。
對於上述翹曲之問題，雖可藉由降低製作偏光膜時的延伸倍率來緩和收縮，但一旦降低延伸倍率，光學特性便會降低，因此難以獲得兼顧尺寸穩定性與光學特性之偏光膜。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開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可維持光學特性且尺寸變化經抑制之薄型偏光膜。
用以解決課題之手段 根據本發明一面向提供一種偏光膜，其係以含碘之聚乙烯醇系樹脂薄膜構成，其單體透射率為44.5%以上，且由偏光度：P與定向函數：F算出之定向特性指數：(P-92)/F為25以上。 在一實施形態中，上述偏光膜之單體透射率為46.5%以下。 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，上述偏光膜含有醇。 在一實施形態中，上述醇包含選自乙醇及丙三醇中之至少1種。 根據本發明另一面向提供一種包含上述偏光膜之偏光板。 根據本發明另一面向提供一種具備上述偏光板之影像顯示裝置。
發明效果 根據本發明，可獲得維持光學特性且尺寸變化經抑制之薄型偏光膜。
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，其單體透射率為44.5%以上，且由偏光度：P與定向函數：F算出之定向特性指數：(P-92)/F為25以上。以PVA系樹脂薄膜構成之偏光膜來說，通常PVA系樹脂之定向愈高，偏光度便愈高，該定向主要跟隨PVA系樹脂薄膜之延伸倍率。因此，以以往之偏光膜來說，若為了抑制尺寸變化而緩和定向，偏光度便會降低。對此，本發明實施形態之偏光膜藉由定向特性指數：(P-92)/F為25以上，可兼顧尺寸穩定性與光學特性。
偏光膜之定向特性指數：(P-92)/F(在此，P為偏光膜之偏光度(%)，F為偏光膜之定向函數)為25以上，宜為26以上，較宜為28以上，更宜為30以上。定向特性指數之上限例如可為80。定向特性指數係在偏光度低時及/或定向度高時會變小之值。因此，25以上之定向特性指數意指兼顧有高偏光度與定向緩和。
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為44.5%以上，宜為45.0%以上。另一方面，單體透射率宜為46.5%以下，較宜為46.0%以下，更宜為45.5%以下。偏光膜之偏光度宜為97.00%以上，較宜為97.50%以上，更宜為98.00%以上。上述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。上述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
偏光膜之定向函數(F)例如為0.25以下，宜為0.23以下，較宜為0.20以下。又，定向函數(F)例如為0.1以上，又例如可為0.15以上。定向函數若過小，有無法獲得實用上可容許之單體透射率及/或偏光度之情形。
偏光膜之定向函數(F)例如係用傅立葉轉換紅外分光光度計(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。此外，F=1時為完全定向，F=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。 F=(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
偏光膜宜包含醇。偏光膜中之醇的含有比率例如可為1.0×10-3 重量%~1.0重量%。藉由偏光膜包含醇，可輕易將定向特性指數設在上述期望之範圍內，結果可適宜獲得維持光學特性且尺寸變化經抑制之薄型偏光膜。本發明不受可獲得所述效果的機制所限，而可推測如下。亦即，構成偏光膜之PVA系樹脂薄膜已部分結晶化，且在對光學特性影響少之結晶部中分子鏈的定向因羥基之相互作用(代表上為氫鍵)而強化，惟該相互作用會因於偏光膜導入醇而變弱，藉此結晶部周邊之定向會被緩和、或柔軟性會提升，結果在維持光學特性之狀態下，PVA系樹脂薄膜會低彈性化，而可抑制偏光膜之尺寸變化(收縮)。
作為上述醇可使用沸點低於100℃之醇(以下有時稱低沸點醇)，可使用沸點在100℃以上之醇(以下有時稱高沸點醇)，亦可組合該等來使用。高沸點醇之沸點宜為150℃以上，180℃以上較佳，250℃以上更佳。沸點之上限例如可為310℃。
低沸點醇之代表例可舉碳數為1個~4個之低級一元醇。具體例可舉甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、三級丁醇。低沸點醇可單獨使用亦可將2種以上併用。宜為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇。
偏光膜中之低沸點醇之含有比率例如為10ppm~300ppm，宜為20ppm~200ppm，較宜為40ppm~150ppm，更宜為50ppm~120ppm。若含有比率過少，有無法獲得定向緩和效果之情形。若含有比率過多，則因製造時之導入量變多而往作業環境之揮發量變多，從而有安全上之風險變高之情形。
高沸點醇之代表例可舉高級醇、具有環結構之醇(例如芳香族醇、脂環式醇)、多元醇。具體例可舉丙三醇、乙二醇、丁醇、酚、戊醇。高沸點醇可單獨使用亦可將2種以上併用。宜為丙三醇、乙二醇。
偏光膜中之高沸點醇之含有比率例如為0.1重量%~1.0重量%，宜為0.1重量%~0.9重量%，較宜為0.1重量%~0.8重量%，更宜為0.2重量%~0.7重量%，尤宜為0.2重量%~0.6重量%。若含有比率過少，有無法獲得定向緩和效果之情形。若含有比率過多，則有在高溫高濕環境下偏光度降低變大之情形。
偏光膜之厚度例如為8μm以下，宜為7µm以下，較宜為5µm以下，更宜為3µm以下。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。
偏光膜在溫度85℃下加熱120小時後之吸收軸方向的收縮率宜小於1.10%，較宜為1.05%以下，更宜為1.00%以下，尤宜為0.95%以下。此外，收縮率係針對吸收軸方向10cm×透射軸方向10cm尺寸之試料的收縮率。
B.偏光板 圖1係本發明一實施形態之偏光板的概略截面圖。偏光板100具有：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係於上述A項所說明之本發明偏光膜。亦可省略第1保護層20及第2保護層30之其中一保護層。第1保護層及第2保護層之其中一者可為用於製造上述偏光膜之樹脂基材。
第1及第2保護薄膜係以可作為偏光膜之保護層使用的任意適當的薄膜形成。成為該薄膜之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、或聚酯系、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，亦可使用日本專利特開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，例如可舉出具有由異丁烯與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100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100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的光測定之面內相位差，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塗佈PVA系樹脂溶液並使其乾燥來形成PVA系樹脂層，而製成積層體；將該積層體延伸及染色，而將PVA系樹脂層製成偏光膜；及，於該偏光膜導入醇。藉由導入醇，可實現維持優異光學特性且尺寸變化經抑制之偏光膜。較佳為PVA系樹脂溶液更包含鹵化物。較佳為上述製造方法包含下述步驟：對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，該乾燥收縮處理係一邊將該積層體沿長邊方向輸送一邊加熱，藉此使其於寬度方向收縮2%以上。此時，醇之導入宜可在水中延伸處理與乾燥收縮處理之間進行。藉由將PVA系樹脂層供於染色處理，形成與碘之錯合物，並藉由延伸處理提高定向性及結晶度後導入醇，藉此可選擇性地緩和PVA系樹脂層之結晶部周邊因羥基的相互作用造成之定向、或提升柔軟性。PVA系樹脂溶液(就結果而言為PVA系樹脂層)中之鹵化物含量相對於PVA系樹脂100重量份宜為5重量份~20重量份。乾燥收縮處理宜使用加熱輥進行處理，且加熱輥溫度宜為60℃~120℃。積層體進行乾燥收縮處理之寬度方向之收縮率宜為2%以上。根據所述製造方法可適宜獲得在上述A項所說明之偏光膜。尤其是藉由下述方式可獲得具有優異光學特性(代表上為單體透射率及偏光度)之偏光膜：製作包含含有鹵化物之PVA系樹脂層的積層體後，將上述積層體之延伸進行包含空中輔助延伸及水中延伸的多階段延伸，再將延伸後之積層體以加熱輥進行加熱。
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。較宜為將包含鹵化物與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。如上述，PVA系樹脂層中之鹵化物含量相對於PVA系樹脂100重量份宜為5重量份~20重量份。
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。
C-1-1.熱塑性樹脂基材 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，例如記載於日本專利特開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。
C-1-2.塗佈液 塗佈液如上述可包含鹵化物與PVA系樹脂。上述塗佈液代表上係使上述鹵化物及上述PVA系樹脂溶解於溶劑而成之溶液。作為溶劑，可舉例如水、二甲基亞碸、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、各種甘醇類、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。該等中又以水為佳。溶液之PVA系樹脂濃度相對於溶劑100重量份宜為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。塗佈液中之鹵化物含量相對於PVA系樹脂100重量份宜為5重量份~20重量份。
塗佈液中亦可摻混添加劑。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。
上述PVA系樹脂可採用任意適當的樹脂。可舉例如聚乙烯醇及乙烯-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%。皂化度可依循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，平均聚合度可依循JIS K 6726-1994而求得。
上述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，PVA系樹脂層經延伸，會使PVA樹脂層中之聚乙烯醇分子之定向性變高，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基材與PVA系樹脂層之積層體進行硼酸水中延伸時，為了使熱塑性樹脂基材之延伸穩定而在相對較高溫度下在硼酸水中將上述積層體進行延伸時，上述定向度降低之傾向很明顯。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℃前後之溫度的較高溫度下進行，此時，延伸初期之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，藉由製作包含鹵化物之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獲得之偏光膜的光學特性。
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，解決在之後的硼酸水中延伸中因熱塑性樹脂基材之過度結晶化造成延伸性降低之問題，而可以更高倍率延伸積層體。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，必須使塗佈溫度比將PVA系樹脂塗佈於一般的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基材上之情況下仍可提升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。空中延伸處理代表上係包含區域(zone)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流動方向擴大來延伸(拉幅機間距離的增幅即為延伸倍率)。此時，寬度方向(相對於流動方向為垂直方向)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宜為2.0倍~3.5倍。組合空中輔助延伸與水中延伸時之最大延伸倍率，相對於積層體之原長以5.0倍以上為宜，以5.5倍以上較佳，以6.0倍以上為更佳。本說明書中「最大延伸倍率」意指積層體將要斷裂前的延伸倍率，係另外確認積層體斷裂的延伸倍率後比其值低0.2之值。
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，熱塑性樹脂基材之玻璃轉移溫度(Tg)+10℃以上更適宜，Tg+15℃以上特別適宜。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，因延伸而妨礙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，可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二色性物質(代表上為碘)將PVA系樹脂層染色來進行。視需要，可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，例如記載於日本專利特開2012-73580號公報(上述)中。
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高倍率延伸。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，後述積層體之延伸倍率(最大延伸倍率)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系樹脂層賦予得以承受延伸時施加之張力的剛性與不溶於水的耐水性。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，還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。碘化物之具體例係如上述。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，若考量由與形成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，也恐無法良好地延伸。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，而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。
水中延伸所行之延伸倍率宜為1.5倍以上，較佳為3.0倍以上。積層體之總延伸倍率相對於積層體的原長宜為5.0倍以上，更宜為5.5倍以上。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。所述高延伸倍率可藉由採用水中延伸方式(硼酸水中延伸)來達成。
C-5.醇之導入 本發明實施形態中，係在水中延伸處理之後(及代表上為後述之乾燥收縮處理之前)導入醇。醇之導入可採任意適當之方式來進行。例如，可將積層體浸漬於含醇之處理液中，亦可於積層體之偏光膜表面塗佈含醇之處理液。代表上，醇之導入可藉由浸漬來進行。浸漬可以任意適當之樣式來進行。例如，可於洗淨處理之洗淨浴中添加醇而做成處理液之浴、可使用處理液之浴來取代洗淨浴、亦可與洗淨浴不同另外設置處理液之浴。代表上，可於洗淨處理之洗淨浴(洗淨液)中添加醇。為低沸點醇時，處理液(洗淨液)之醇濃度宜為5重量%~35重量%，為高沸點醇時，處理液(洗淨液)之醇濃度宜為0.03重量%~1.0重量%。積層體浸漬於處理液(洗淨液)的浸漬時間宜為1秒~20秒，較宜為3秒~10秒。
C-6.乾燥收縮處理 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度。結果熱塑性樹脂基材之剛性增加而成為得以承受PVA系樹脂層因乾燥而收縮的狀態，從而捲曲受到抑制。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，亦能抑制起皺的產生。此時，積層體可透過乾燥收縮處理使其於寬度方向收縮，來提升光學特性。其係因可有效提升PVA及PVA/碘錯合物之定向性之故。積層體進行乾燥收縮處理之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℃。只要為所述溫度，便可在可良好地增加熱塑性樹脂之結晶度而良好地抑制捲曲的同時，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)以1秒~300秒為宜，以1~20秒較佳，以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，而可易控制寬度方向之收縮。熱風乾燥之溫度宜為30℃~100℃。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，可以迷你扇葉型數位風速計來測定。
C-7.其他 依上述方式獲得之熱塑性樹脂基材/偏光膜之積層體可直接作為偏光板使用(可將熱塑性樹脂基材作為保護層使用)；亦可於積層體之偏光膜表面貼合保護層後，剝離熱塑性樹脂基材，做成具有保護層/偏光膜之構成的偏光板來使用；亦可於熱塑性樹脂基材之剝離面貼合另一保護層，做成具有保護層/偏光膜/保護層之構成的偏光板來使用。
D.影像顯示裝置 上述A項中記載之偏光膜及/或B項中記載之偏光板可應用於影像顯示裝置。因此，本發明包含使用有所述偏光膜及/或偏光板之影像顯示裝置。影像顯示裝置的代表例可舉液晶顯示裝置、電致發光(EL)顯示裝置(例如有機EL顯示裝置、無機EL顯示裝置)。
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)偏光膜之醇濃度 ＜乙醇濃度＞ 將偏光膜裁切成10cm2 ，作為測定試料。將該測定試料密封至20mL頂空小瓶後，於頂空取樣器(HSS)中在175℃下加熱30分鐘，並將加熱後之氣相部分1mL注入氣相層析儀(Agilent TechNologies公司製，製品名「6890N」)，從對應乙醇之波峰面積用下述檢量曲線算出乙醇含量。 y=4.743E+00 x+3.105E-02 ＜丙三醇濃度＞ 將偏光膜凍結粉碎並採取約0.02g到螺口瓶中，添加0.5ml之甲醇並滲透萃取一晩以上後，以0.45μm膜濾器過濾萃取液，並將該濾液1μL注入氣相層析儀(Agilent TechNologies公司製，製品名「6890N」)，從對應丙三醇之波峰面積用下述檢量曲線算出丙三醇含量。 y=5.666E― 01 x+1.833E-00 (3)單體透射率及偏光度 針對實施例及比較例之偏光板(保護層/偏光膜)，使用紫外線可見光分光光度計(大塚電子公司製LPF-200)進行測定，並將測得之單體透射率Ts、平行透射率Tp、正交透射率Tc分別作為偏光膜之Ts、Tp及Tc。該等Ts、Tp及Tc係以JIS Z8701之2度視野(C光源)進行測定並進行視感度校正所得之Y值。另，保護層之折射率為1.50，而偏光膜之與保護層相反之側的表面之折射率為1.53。從所得Tp及Tc利用下述式求得偏光度。 偏光度(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2 ×100 (4)定向函數 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(PET基材之剝離面)之衰減全反射分光(ATR：attenuated total reflection)測定。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)係設為平行於使鍺結晶試樣密著的面振動的偏光(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(//)配置的狀態下測定各個吸光度光譜。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(⊥)配置時所得吸光度光譜而獲得的(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(//)配置時所得吸光度光譜而獲得的(2941cm-1 強度)/(3330cm-1 強度)。於此，(2941cm-1 強度)係吸光度光譜底部之將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I⊥ 及I// ，依式1算出定向函數F。此外，F=1時為完全定向，F=0時為無規。而認為2941cm-1 之波峰係因偏光膜中PVA之主鏈(-CH2 -)之振動的吸收。並認為3330cm-1 之波峰係因PVA之羥基之振動的吸收。 (式1)F=(3＜cos2 θ＞-1)/2 =(1-D)/[c(2D+1)] 惟， c=(3cos2 β-1)/2 又，如上述使用2941cm-1 時，β=90°⇒F=-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 (5)偏光膜之尺寸變化 將實施例及比較例中所得偏光板裁切成吸收軸方向10cm×透射軸方向10cm尺寸，製成試驗片。將所得試驗片投入85℃之烘箱內，測定加熱120小時後之吸收軸方向之收縮率。
[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)。並對樹脂基材之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 Z410」)而成之PVA系樹脂100重量份中，添加碘化鉀13重量份，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℃之烘箱內在周速相異之輥間沿縱向(長邊方向)進行自由端單軸延伸成2.4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秒鐘(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)中調整濃度同時使其浸漬於其中60秒鐘，以使最後所得偏光膜的單體透射率(Ts)成為44.5%~45.5%左右(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重量份的硼酸而獲得之硼酸水溶液)中30秒鐘(交聯處理)。 然後，一邊使積層體浸漬於液溫70℃的硼酸水溶液(硼酸濃度4.0重量%、碘化鉀5.0重量%)中，一邊在周速相異的輥間沿縱向(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)。 然後，使積層體浸漬於液溫20℃之處理浴(碘化鉀4重量%、乙醇6重量%之水溶液)中5秒鐘，將積層體洗淨，同時於PVA系樹脂層(偏光膜)中導入乙醇(洗淨處理及導入乙醇)。 之後，一邊在維持於90℃之烘箱中乾燥，一邊使其接觸表面溫度維持於75℃之SUS製加熱輥約2秒(乾燥處理)。 經由以上程序，於樹脂基材上形成了厚度5.0μm之偏光膜。於偏光膜表面透過UV硬化型接著劑(厚度1.0μm)貼合作為保護層之環烯烴系薄膜(ZEON公司製，製品名「G-Film」)，之後剝離樹脂基材而獲得具有保護層/偏光膜之構成的偏光板。所得偏光板之偏光膜中之乙醇濃度為15ppm。
針對所得偏光板(實質上為偏光膜)評估各特性。將結果列於表1。
[實施例2] 除了設處理浴中之乙醇濃度為9重量%外，依與實施例1相同方式製作出偏光板。所得偏光板之偏光膜中之乙醇濃度為27ppm。將所得偏光板(或偏光膜)供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[實施例3] 除了設處理浴中之乙醇濃度為19重量%外，依與實施例1相同方式製作出偏光板。所得偏光板之偏光膜中之乙醇濃度為173ppm。將所得偏光板(或偏光膜)供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[實施例4] 除了於處理浴中未添加乙醇而添加了0.2重量%之丙三醇外，依與實施例1相同方式製作出偏光板。所得偏光板之偏光膜中之丙三醇濃度為0.3重量%。並將所得偏光板(或偏光膜)供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[實施例5] 除了於處理浴中未添加乙醇而添加了0.7重量%之丙三醇外，依與實施例1相同方式製作出偏光板。所得偏光板之偏光膜中之丙三醇濃度為0.6重量%。將所得偏光板(或偏光膜)供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[比較例1~2] 除了不於洗淨浴(洗淨液)中添加醇外，依與實施例1相同方式製作出偏光板。將所得偏光板(或偏光膜)供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[比較例3] 未於洗淨浴(洗淨液)中添加醇、及進行了延伸處理以使總延伸倍率達3.5倍，除此之外依與實施例1相同方式製作出偏光板。將所得偏光板(或偏光膜)供於進行與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[表1]
Figure 02_image001
由表1可知，定向特性指數為25以上之實施例的偏光板(偏光膜)有維持優異的光學特性，且尺寸變化受到抑制。
產業上之可利用性 本發明偏光膜及偏光板可適宜用於液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置等影像顯示裝置。
10:偏光膜 20:第1保護層 30:第2保護層 100:偏光板 200:積層體 G1~G4:導輥 R1~R6:輸送輥
圖1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。
10:偏光膜
20:第1保護層
30:第2保護層
100:偏光板

Claims (7)

  1. 一種偏光膜，係以含碘之聚乙烯醇系樹脂薄膜構成， 其單體透射率為44.5%以上，且 由偏光度：P與定向函數：F算出之定向特性指數：(P-92)/F為25以上。
  2. 如請求項1之偏光膜，其單體透射率為46.5%以下。
  3. 如請求項1或2之偏光膜，其厚度為8μm以下。
  4. 如請求項1至3中任一項之偏光膜，其含有醇。
  5. 如請求項4之偏光膜，其中前述醇包含選自乙醇及丙三醇中之至少1種。
  6. 一種偏光板，包含如請求項1至5中任一項之偏光膜。
  7. 一種影像顯示裝置，具備如請求項6之偏光板。
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