TW202134026A - 在高溫環境下劣化之偏光板之光學特性之回復方法 - Google Patents

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麻野井祥明
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Abstract

本發明提供一種可良好地使在高溫環境下劣化之偏光板之光學特性回復之方法。根據本發明實施形態之偏光板之光學特性之回復方法，包含以下步驟：將在高溫環境下光學特性劣化之偏光板在40℃~65℃及85%RH~95%RH之環境下處理40分鐘以上。

Description

在高溫環境下劣化之偏光板之光學特性之回復方法
本發明涉及一種在高溫環境下劣化之偏光板之光學特性之回復方法。
於液晶顯示裝置、有機電致發光(EL)顯示裝置等影像顯示裝置中，為了實現影像顯示、及/或提高該影像顯示之性能，而廣泛使用偏光板。偏光板有為了特定目的而被加熱處理之情形、在實際使用中被暴露在高溫環境下之情形、及/或在高溫環境下成形成預定形狀之情形。在該等大多情形下，偏光板之光學特性(代表上為偏光度、單體透射率、色相)會顯著劣化。因此，一直在尋求使在高溫環境下劣化之偏光板之光學特性回復之技術。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開平8-136731號公報
發明欲解決之課題 本發明係為了解決上述以往之課題而成者，其主要目的係提供一種可良好地使在高溫環境下劣化之偏光板之光學特性回復之方法。
用以解決課題之手段 根據本發明實施形態之偏光板之光學特性之回復方法，包含以下步驟：將在高溫環境下光學特性劣化之偏光板在40℃~65℃及85%RH~95%RH之環境下處理40分鐘以上。 在一實施形態中，上述偏光板滿足下述關係： PH -P0 =ΔP1 ≦-0.005(%) PR -PH =ΔP2 ≧+0.005(%) bH -b0 =Δb1 ≧+0.3 bR -bH =Δb2 ≦-0.3 在此，P0 係劣化前之偏光度，PH 係劣化後且上述處理前之偏光度，PR 係該處理後之偏光度；b0 係劣化前之色相b值，bH 係劣化後且該處理前之色相b值，bR 係該處理後之色相b值。 在一實施形態中，上述偏光板更滿足下述關係： TsH -Ts0 =ΔTs1 ≧+0.3(%) TsR -TsH =ΔTs2 ≦-0.3(%) 在此，Ts0 係劣化前之單體透射率，TsH 係劣化後且上述處理前之單體透射率，TsR 係該處理後之單體透射率。 在一實施形態中，上述偏光板係已放置在100℃以上之環境下之偏光板。 在一實施形態中，上述偏光板係已成形成預定形狀之偏光板。 發明效果
發明效果 根據本發明之實施形態，藉由在預定條件之加熱、加濕環境下將在高溫環境下光學特性劣化之偏光板處理預定時間以上，可良好地使該劣化之光學特性回復。
以下雖對本發明之代表性實施形態進行說明，但本發明不受該等實施形態限制。
根據本發明之實施形態之偏光板之光學特性之回復方法，包含以下步驟：將在高溫環境下光學特性劣化之偏光板進行加熱、加濕處理。加熱、加濕處理一般係作為偏光板之耐久性試驗來進行。所謂將一般之偏光板供於加熱、加濕處理，係以偏光板之光學特性會劣化(將劣化程度作為耐久性之指標)為前提。換言之，偏光板之光學特性會因加熱、加濕處理而劣化乃本業界之技術常識。另一方面，本發明人等發現藉由將在高溫環境下光學特性劣化之偏光板供於加熱、加濕處理，可使該劣化之光學特性回復，遂而完成本發明。即，本發明係基於與本業界之技術常識相反之技術思想而成者，其效果乃無法預期之優異效果。加熱、加濕處理之加熱溫度為40℃~65℃，例如為55℃~65℃，宜為57℃~63℃，較宜為58℃~62℃，更宜為約60℃。加熱溫度過高或過低，都有無法充分使光學特性回復之情形。加熱、加濕處理之濕度為85%RH~95%RH，宜為87%RH~93%RH，較宜為88%RH~92%RH，更宜為約90%RH。濕度過高或過低，都有無法充分使光學特性回復之情形。處理時間為40分鐘以上，宜為50分鐘以上，較宜為1小時以上，更宜為2小時以上。處理時間之上限可為例如5小時。處理時間若過短，有無法充分使光學特性回復之情形。另一方面，即便過度增長處理時間，所得效果實質上仍不會改變，故過長之處理時間有沒有效率之情形。
偏光板代表上包含偏光件與配置於偏光件之單側或兩側的保護層。
偏光件代表上係以包含二色性物質(例如，碘、二色性染料)之樹脂薄膜所構成。作為樹脂薄膜，可採用可作為偏光件使用之任意適當的樹脂薄膜。樹脂薄膜代表上係聚乙烯醇系樹脂(以下稱為「PVA系樹脂」)薄膜。樹脂薄膜可為單層樹脂薄膜，亦可為二層以上之積層體。
作為由單層樹脂薄膜所構成之偏光件之具體例，可舉已對PVA系樹脂薄膜施行藉由碘進行染色處理及延伸處理(代表上為單軸延伸)者。上述藉由碘進行之染色，例如可藉由將PVA系薄膜浸漬於碘水溶液中來進行。上述單軸延伸之延伸倍率宜為3~7倍。延伸可在染色處理後進行，亦可邊染色邊進行。又，亦可延伸後再染色。視需要，對PVA系樹脂薄膜施行膨潤處理、交聯處理、洗淨處理、乾燥處理等。例如，藉由在染色前將PVA系樹脂薄膜浸漬於水中進行水洗，不僅可洗淨PVA系薄膜表面之污垢或抗黏結劑，還可使PVA系樹脂薄膜膨潤，從而可防止染色不均等情況。
作為使用積層體而得之偏光件之具體例，可舉使用樹脂基材與積層在該樹脂基材之PVA系樹脂層(PVA系樹脂薄膜)之積層體、或者是使用樹脂基材與塗佈形成於該樹脂基材之PVA系樹脂層之積層體而得之偏光件。使用樹脂基材與塗佈形成於該樹脂基材之PVA系樹脂層之積層體而得之偏光件，例如可藉由以下步驟來製作：將PVA系樹脂溶液塗佈於樹脂基材並使其乾燥，而於樹脂基材上形成PVA系樹脂層，從而獲得樹脂基材與PVA系樹脂層之積層體；及，將該積層體延伸及染色，以將PVA系樹脂層製成偏光件。在本實施形態中，延伸代表上包含使積層體浸漬於硼酸水溶液中並延伸。進而視需要，延伸更可包含在硼酸水溶液中進行延伸前將積層體在高溫(例如95℃以上)下進行空中延伸。所得樹脂基材/偏光件之積層體可以直接使用(即，可將樹脂基材作為偏光件之保護層)，亦可從樹脂基材/偏光件之積層體剝離樹脂基材，並於該剝離面積層與目的相應之任意適當的保護層後來使用。所述偏光件之製造方法之詳細內容記載於例如日本專利特開2012-73580號公報、日本專利第6470455號中。本說明書即引用該等專利文獻之記載作為參考。
偏光件之厚度可視目的採用任意適當之厚度。偏光件之厚度例如為35µm以下，宜為20µm以下，較宜為15µm以下，更宜為12µm以下，尤宜為10µm以下，更尤宜為8µm以下，特別宜為6µm以下，最宜為5µm以下。偏光件之厚度之下限宜為2µm，較宜為1µm。
保護層係以可作為偏光件之保護層使用之任意適當之薄膜形成。作為成為該薄膜之主成分的材料之具體例，可舉三醋酸纖維素(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、乙酸酯系等之透明樹脂等。又，亦可舉(甲基)丙烯酸系、胺甲酸酯系、(甲基)丙烯酸胺甲酸酯系、環氧系、聚矽氧系等之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玻璃質系聚合物。又，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之熱塑性樹脂、與在側鏈具有取代或非取代之苯基以及腈基之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。
偏光板應用於影像顯示裝置時，配置於顯示單元側的保護層(內側保護層)宜為光學各向同性。本說明書中，「光學各向同性」意指面內相位差Re(550)為0nm~10nm，且厚度方向之相位差Rth(550)為-10nm~+10nm。在此，「Rth(λ)」係於23℃下以波長λnm之光測定之厚度方向之相位差。例如，「Rth(550)」係於23℃下以波長550nm之光測定之厚度方向之相位差。Rth(λ)於將層(薄膜)之厚度設為d(nm)時，可藉由式：Rth(λ)=(nx-nz)×d求得。nz係厚度方向之折射率。
偏光板配置於影像顯示裝置之視辨側時，亦可視需要對配置於與內側保護層相反之側的保護層(外側保護層)施行硬塗處理、抗反射處理、抗黏處理、防眩處理等表面處理。進而/或者，亦可視需要對外側保護層施行用以改善透過偏光太陽眼鏡視辨時之視辨性的處理(代表上為賦予(橢)圓偏光機能、賦予超高相位差)。
保護層之厚度可採用任意適當之厚度。保護層之厚度例如為10µm~90µm，宜為20µm~80µm，較宜為20µm~60µm，更宜為20µm~40µm。此外，在施有表面處理時，保護層之厚度係包含表面處理層之厚度的厚度。
偏光板可作為視辨側偏光板來使用，亦可作為背面側偏光板來使用。並且，偏光板亦可視目的更具有任意適當之光學機能層。作為光學機能層，可舉例如相位差層、觸控面板用導電層、反射型偏光件。在實際使用上，可於偏光板設置黏著劑層作為顯示單元側之最外層，而偏光板可貼合至顯示單元。
本發明之實施形態中，偏光板係在高溫環境下光學特性劣化之偏光板。這種偏光板可舉例如為了特定目的而經加熱處理之偏光板、已在高溫環境下實際使用之偏光板。有關高溫環境之具體溫度，在一實施形態中係100℃以上，在另一實施形態中係120℃以上，進而在另一實施形態中係140℃以上，又在另一實施形態中係160℃以上。該溫度之上限可為例如200℃。
在一實施形態中，偏光板係已成形成預定形狀之偏光板。所述偏光板在成形時會被放置於如上述之高溫環境下。作為已成形成預定形狀之偏光板，可舉例如應用於彎曲的影像顯示裝置之偏光板。作為彎曲的影像顯示裝置，可舉例如虛擬實境(VR)護目鏡、設置於彎曲之壁面或柱的數位標牌。
以下，針對偏光板(實質上為偏光件)之光學特性之劣化及回復，舉代表例對偏光度、單體透射率、以及色相a值及b值進行說明。
根據本發明之實施形態，偏光板中關於偏光度宜滿足下述關係： PH -P0 =ΔP1 ≦-0.005(%) PR -PH =ΔP2 ≧+0.005(%) 在此，P0 係劣化前之偏光度(放置在高溫環境下前之偏光度：初始偏光度)，PH 係劣化後且加熱、加濕處理前之偏光度，PR 係加熱、加濕處理後之偏光度(回復後之偏光度)。即，根據本發明之實施形態，針對在高溫環境下偏光度降低-0.005%以下(即，在負側以絕對值計為0.005%以上)之偏光板，可使其偏光度回復至與初始偏光度實質上相同之值或者是接近其之值。更詳細而言，ΔP2 之絕對值係與ΔP1 之絕對值相同或是較其稍微小的程度。在一實施形態中，單體透射率為41%~41.5%左右之偏光板在100℃~130℃之環境下，偏光度例如最大會降低0.05%左右，但藉由進行加熱、加濕處理，可使偏光度回復至與初始偏光度實質上相同之值。在另一實施形態中，單體透射率為41%~41.5%左右之偏光板在150℃附近之環境下，偏光度例如最大會降低55%左右，但藉由進行加熱、加濕處理，可使偏光度回復至與初始偏光度之差為0.01%~0.02%左右。進而在另一實施形態中，單體透射率為42.5%~43%左右之偏光板在100℃~130℃之環境下，偏光度例如最大會降低10%左右，但藉由進行加熱、加濕處理，可使偏光度回復至與初始偏光度實質上相同之值或是大於初始偏光度之值。進而在另一實施形態中，單體透射率為42.5%~43%左右之偏光板在150℃附近之環境下，偏光度例如最大會降低94%左右(即，至偏光性能實質上會消失的程度)，但藉由進行加熱、加濕處理，即使在所述情形下仍可使偏光度回復至與初始偏光度之差在0.1%以下。
根據本發明之實施形態，偏光板中關於單體透射率宜滿足下述關係： TsH -Ts0 =ΔTs1 ≧+0.3(%) TsR -TsH =ΔTs2 ≦-0.3(%) 在此，Ts0 係劣化前之單體透射率(放置在高溫環境下之前之單體透射率：初始單體透射率)，TsH 係劣化後且加熱、加濕處理之前之單體透射率，TsR 係加熱、加濕處理後之單體透射率(回復後之單體透射率)。根據本發明之實施形態，與偏光度之情形相同，針對在高溫環境下單體透射率變大了0.3%以上之偏光板，可使其單體透射率回復至與初始單體透射率實質上相同之值或者為其以下之值。更詳細而言，ΔTs2 之絕對值係與ΔTs1 之絕對值相同或為其以上。
偏光板(實質上為偏光件)之初始偏光度宜為97.0%以上，較宜為99.0%以上，更宜為99.9%以上。偏光板(實質上為偏光件)之單體透射率宜為40.0%~46.0%，較宜為41.0%~43.5%。
根據本發明之實施形態，偏光板中關於色相b值宜滿足下述關係： bH -b0 =Δb1 ≧+0.3 bR -bH =Δb2 ≦-0.3 b0 係劣化前之色相b值(放置在高溫環境下前之色相b值：初始b值)，bH 係劣化後且加熱、加濕處理前之色相b值，bR 係加熱、加濕處理後之色相b值(回復後之色相b值)。根據本發明之實施形態，針對在高溫環境下色相b值變大了0.3以上之偏光板，可使其色相b值回復至與初始b值實質上相同之值或者是其以下之值。換言之，可使色相從中性劣化為帶有色調之偏光板回復至與初始同等之中性色相或者是較初始更中性的色相。更詳細而言，Δb2 之絕對值係與Δb1 之絕對值相同或為其以上。同樣地，偏光板中關於色相a值宜滿足下述關係： aH -a0 =Δa1 ＜0 aR -aH =Δa2 ≧+0.3 a0 係劣化前之色相a值(放置在高溫環境下前之色相a值：初始a值)，aH 係劣化後且加熱、加濕處理前之色相a值，aR 係加熱・加濕處理後之色相a值(回復後之色相a值)。根據本發明之實施形態，針對在高溫環境下色相a值變小之偏光板，可使其色相a值回復至較初始a值更大之值。換言之，可使色相從中性劣化為帶有色調之偏光板回復至較初始更中性的色相。更詳細而言，Δa2 之絕對值係與Δa1 之絕對值相同或為其以上。
實施例 以下，雖藉由實施例來具體說明本發明，但本發明不受該等實施例限制。實施例之評估項目如下。又，只要無特別註記，實施例中之「份」及「%」即為重量基準。
＜實施例1＞ 使用厚度75µm之聚乙烯醇薄膜((股)Kuraray製：VF-PS7500)，一邊浸漬於30℃之純水中60秒鐘一邊延伸成延伸倍率為2.5倍，並在30℃之碘水溶液(重量比：純水/碘(I)/碘化鉀(KI)=100/0.01/1)中染色45秒鐘，再於4重量%硼酸水溶液中延伸成總延伸倍率成為5.8倍，並於純水中浸漬10秒鐘後，在維持薄膜之張力狀態下在60℃下乾燥3分鐘而獲得偏光件(厚度28µm)。
於所得偏光件之一面貼合三醋酸纖維素(TAC)薄膜(厚度80µm)作為內側保護層，並於另一面貼合HC-TAC薄膜作為外側保護層而獲得偏光板。此外，HC-TAC薄膜係於上述TAC薄膜上形成有硬塗(HC)層(厚度7µm)之薄膜，而TAC薄膜係貼合成為偏光件側。
將所得偏光板沖裁成40mm×40mm之尺寸，並透過丙烯酸系黏著劑將該TAC薄膜側貼合於鹼玻璃板，而製成測定試樣。準備2個測定試樣，將其中1個投入已設定成100℃之烘箱中5分鐘，而另一個係使HC面接觸已設定成100℃之加熱板(AS ONE Corporation.製，產品名「Shamal Hot Plate HHP-401」)並載置5分鐘。依上述方式使各測定試樣(偏光板)之光學特性劣化。將使光學特性劣化後之測定試樣投入設定成65℃、95%RH之腔室中2小時，進行加熱、加濕處理。使用日本分光公司製「V7100」測定初始(加熱前)、劣化後(加熱後)且加熱、加濕處理前(以下僅稱為劣化後)、及加熱、加濕處理後(回復後)之測定試樣之偏光度、單體透射率、以及色相a值及色相b值。將結果列於表1。
＜實施例2＞ 除了以使偏光件之單體透射率成為表1所示之值以外，以與實施例1同樣之方式製作出偏光板。使用該偏光板、及將加熱溫度設為130℃，除此之外以與實施例1同樣之方式測定初始、劣化後及回復後之偏光度、單體透射率、以及色相a值及色相b值。將結果列於表1。
＜實施例3＞ 除了以使偏光件之單體透射率成為表1所示之值以外，以與實施例1同樣之方式製作出偏光板。使用該偏光板、及將加熱溫度設為150℃，除此之外以與實施例1同樣之方式測定初始、劣化後及回復後之偏光度、單體透射率、以及色相a值及色相b值。將結果列於表1。
＜參考例1＞ 除了以使偏光件之單體透射率成為表1所示之值以外，以與實施例1同樣之方式製作出偏光板。使用該偏光板、將加熱溫度設為40℃、及僅以加熱板進行加熱，除此之外以與實施例1同樣之方式測定初始、劣化後及回復後之偏光度、單體透射率、以及色相a值及色相b值。將結果列於表1。
＜參考例2＞ 除了以使偏光件之單體透射率成為表1所示之值以外，以與實施例1同樣之方式製作出偏光板。使用該偏光板、及將加熱溫度設為60℃，除此之外以與實施例1同樣之方式測定初始、劣化後及回復後之偏光度、單體透射率、以及色相a值及色相b值。將結果列於表1。
＜參考例3＞ 除了以使偏光件之單體透射率成為表1所示之值以外，以與實施例1同樣之方式製作出偏光板。使用該偏光板、及將加熱溫度設為80℃，除此之外以與實施例1同樣之方式測定初始、劣化後及回復後之偏光度、單體透射率、以及色相a值及色相b值。將結果列於表1。
＜實施例4＞ 除了以使偏光件之單體透射率成為表1所示之值以外，以與實施例1同樣之方式製作出偏光板。除了使用該偏光板以外，以與實施例1同樣之方式測定初始、劣化後及回復後之偏光度、單體透射率、以及色相a值及色相b值。將結果列於表1。
＜實施例5＞ 除了以使偏光件之單體透射率成為表1所示之值以外，以與實施例1同樣之方式製作出偏光板。使用該偏光板、及將加熱溫度設為130℃，除此之外以與實施例1同樣之方式測定初始、劣化後及回復後之偏光度、單體透射率、以及色相a值及色相b值。將結果列於表1。
＜實施例6＞ 除了以使偏光件之單體透射率成為表1所示之值以外，以與實施例1同樣之方式製作出偏光板。使用該偏光板、及將加熱溫度設為150℃，除此之外以與實施例1同樣之方式測定初始、劣化後及回復後之偏光度、單體透射率、以及色相a值及色相b值。將結果列於表1。
＜參考例4＞ 除了以使偏光件之單體透射率成為表1所示之值以外，以與實施例1同樣之方式製作出偏光板。使用該偏光板、將加熱溫度設為40℃、及僅以加熱板進行加熱，除此之外以與實施例1同樣之方式測定初始、劣化後及回復後之偏光度、單體透射率、以及色相a值及色相b值。將結果列於表1。
＜參考例5＞ 除了以使偏光件之單體透射率成為表1所示之值以外，以與實施例1同樣之方式製作出偏光板。使用該偏光板、及將加熱溫度設為60℃，除此之外以與實施例1同樣之方式測定初始、劣化後及回復後之偏光度、單體透射率、以及色相a值及色相b值。將結果列於表1。
＜實施例7＞ 除了以使偏光件之單體透射率成為表1所示之值以外，以與實施例1同樣之方式製作出偏光板。使用該偏光板、及將加熱溫度設為80℃，除此之外以與實施例1同樣之方式測定初始、劣化後及回復後之偏光度、單體透射率、以及色相a值及色相b值。將結果列於表1。
[表1]
Figure 02_image001
從表1明顯可知，根據本發明之實施例，可使在高溫環境下劣化之偏光板之光學特性回復。進而，從參考例明顯可知，在低溫下之加熱原本就不會使光學特性劣化。並且，從參考例3與實施例7明顯可知，會發生光學特性劣化之加熱溫度會依偏光板(實質上係偏光件)之單體透射率而不同。
產業上之可利用性 根據本發明實施形態之方法可適宜使用於回復暴露在高溫環境下之偏光板之光學特性。
(無)

Claims (5)

  1. 一種偏光板之光學特性之回復方法，包含以下步驟：將在高溫環境下光學特性劣化之偏光板在40℃~65℃及85%RH~95%RH之環境下處理40分鐘以上。
  2. 如請求項1之偏光板之光學特性之回復方法，其中前述偏光板滿足下述關係： PH -P0 =ΔP1 ≦-0.005(%) PR -PH =ΔP2 ≧+0.005(%) bH -b0 =Δb1 ≧+0.3 bR -bH =Δb2 ≦-0.3 在此，P0 係劣化前之偏光度，PH 係劣化後且前述處理前之偏光度，PR 係該處理後之偏光度；b0 係劣化前之色相b值，bH 係劣化後且該處理前之色相b值，bR 係該處理後之色相b值。
  3. 如請求項2之偏光板之光學特性之回復方法，其中前述偏光板滿足下述關係： TsH -Ts0 =ΔTs1 ≧+0.3(%) TsR -TsH =ΔTs2 ≦-0.3(%) 在此，Ts0 係劣化前之單體透射率，TsH 係劣化後且前述處理前之單體透射率，TsR 係該處理後之單體透射率。
  4. 如請求項1至3中任一項之偏光板之光學特性之回復方法，其中前述偏光板係已放置在100℃以上之環境下之偏光板。
  5. 如請求項4之偏光板之光學特性之回復方法，其中前述偏光板係已成形成預定形狀之偏光板。
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