TW202244146A - 偏光膜的製造方法及製造裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種偏光膜的製造方法及製造裝置，該偏光膜即使提升交聯度亦不易因溫度變化而產生收縮。
本發明之偏光膜的製造方法係由聚乙烯醇系樹脂膜製造偏光膜，該製造方法係包含將前述聚乙烯醇系樹脂膜浸漬於傳遞著超音波之超音波處理浴的超音波處理步驟，前述超音波處理浴含有碘化鉀及硼化合物。

Description

偏光膜的製造方法及製造裝置
本發明係關於由聚乙烯醇系樹脂膜製造偏光膜的方法及製造裝置。
偏光板係廣泛用作為液晶顯示裝置等影像顯示裝置中之偏光元件等。偏光板一般係使用接著劑等將透明樹脂膜(保護膜等)貼合於偏光膜的單面或雙面而構成者。
偏光膜通常係藉由下述方式製造：對於聚乙烯醇系樹脂所構成之胚膜，進行浸漬於含有碘等二色性色素之染色浴的染色處理，接著施予浸漬於含有硼酸等交聯劑之交聯浴的交聯處理等，同時於任一階段對膜進行單軸延伸，藉此來製造。單軸延伸係有於空中進行延伸的乾式延伸、與於上述染色浴及交聯浴等液中進行延伸的濕式延伸。
偏光膜可藉由提升交聯度而得高光學特性。藉由提升於交聯浴中之交聯劑的濃度雖可提升交聯度，但有容易因溫度變化而收縮的問題。
於日本特開昭59-094706號公報(專利文獻1)，記載藉由照射波長1μm以上之遠紅外線進行固定化處理，可得收縮率小、具有良好平板性的偏光 膜。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開昭59-094706號公報
本發明之目的在於提供一種偏光膜的製造方法及製造裝置，該偏光膜即使提升交聯度亦不易因溫度變化而產生收縮。
本發明係提供以下所示之偏光膜的製造方法及製造裝置。
[1]一種偏光膜的製造方法，係由聚乙烯醇系樹脂膜製造偏光膜，
該製造方法包含將前述聚乙烯醇系樹脂膜浸漬於傳遞著超音波之超音波處理浴的超音波處理步驟，
前述超音波處理浴係含有碘化鉀及硼化合物。
[2]如[1]所記載之製造方法，其中，前述超音波處理步驟中，前述超音波處理浴的溫度為40℃以上50℃以下。
[3]如[1]或[2]所記載之偏光膜的製造方法，其中，前述超音波處理步驟中，前述聚乙烯醇系樹脂膜係在前述超音波處理浴中搬運，前述超音波處理浴中之前述聚乙烯醇系樹脂膜的搬運方向、與前述超音波的傳遞方向所夾的角度為0°以上90°以下。
[4]如[1]至[3]中任一項所記載之偏光膜的製造方法，進一步包含將聚乙烯醇系樹脂膜以二色性色素染色的染色步驟，
前述超音波處理步驟係於前述染色步驟後進行。
藉由本發明可提供一種偏光膜的製造方法及製造裝置，該偏光膜即使提升交聯度亦不易因溫度變化而產生收縮。
10:由聚乙烯醇系樹脂所構成之胚膜(胚膜)
11:胚膜捲筒
13:膨潤浴
15:染色浴
17a:交聯浴
17b:補色浴
19:洗淨浴
21:乾燥爐
23:偏光膜
30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,60,61:導引輥
50,51,52,53a,53b,54,55:軋輥
71:超音波振盪器
圖1係示意性顯示本發明之偏光膜之製造方法及用於該製造方法之偏光膜製造裝置之一例的剖剖面圖。
圖2係示意性顯示本發明之超音波處理浴之另一樣態的剖面圖。
圖3係示意性顯示本發明之超音波處理浴之另一樣態的剖面圖。
<偏光膜之製造方法>
本發明中之偏光膜，係於經單軸延伸之聚乙烯醇系樹脂膜吸附配向二色性色素(碘或二色性染料)者。構成聚乙烯醇系樹脂膜之聚乙烯醇系樹脂，通常可藉由使聚乙酸乙烯酯系樹脂皂化而得。其皂化度通常為85莫耳%以上，較佳為95莫耳%以上，更佳為99莫耳%以上。聚乙酸乙烯酯系樹脂，例如可為屬於乙酸乙烯酯之均聚物的聚乙酸乙烯酯、及乙酸乙烯酯與可與該乙酸乙烯酯共聚合之其他單體的共聚物等。可共聚合之其他單體，可舉例如不飽和羧酸類、烯烴類、 乙烯醚類、不飽和磺酸類等。聚乙烯醇系樹脂之聚合度通常為1000至10000，較佳為1500至5000。
該等聚乙烯醇系樹脂可經變性，例如，亦可使用以醛類變性之聚乙烯甲醛、聚乙烯乙醛、聚乙烯丁醛等。
於本發明，作為偏光膜製造之起始材料，係使用厚度65μm以下(例如60μm以下)，較佳為50μm以下，更佳為35μm以下，又更佳為30μm以下之未延伸的聚乙烯醇系樹脂膜(胚膜)。藉此可製得市場需求日益增高的薄膜之偏光膜。胚膜之寬度並無特別限制，可舉例如300至6000mm。胚膜例如可準備長條之未延伸聚乙烯醇系樹脂膜的捲筒(胚膜捲筒)。
由上述長條之胚膜捲筒將胚膜捲出，並沿偏光膜製造裝置之膜搬運路徑連續地進行搬運，浸漬於容納於處理槽中之處理液(以下，亦稱為「處理浴」)後拉出而實施既定的處理步驟後，實施乾燥步驟，藉此可連續地製造長條的偏光膜。又，處理步驟只要是使膜接觸處理液進行處理的方法即可，並不限定於將膜浸漬於處理浴的方法，亦可為藉由噴霧、流下、滴下等使處理液附著於膜表面而處理膜的方法。藉由使膜浸漬於處理浴的方法來進行處理步驟時，進行一項處理步驟的處理浴並不限於一個，亦可使膜依序浸漬於兩個以上之處理浴來完成一項處理步驟。
上述處理液可例示如膨潤液、染色液、交聯液、補色液、洗淨液等。而上述處理步驟可例示如：膨潤步驟，使胚膜與膨潤液接觸以進行膨潤處理；染色步驟，使膨潤處理後之膜與染色液接觸以進行染色處理；交聯步驟，使染色處理後之膜與交聯液接觸以進行交聯處理；補色步驟，使交聯處理後之膜與補色液接觸以進行補色處理；與洗淨步驟，使補色處理後之膜與洗淨液接觸以進行洗 淨處理。又，於該等一連串處理步驟之間(亦即，於任一項以上之處理步驟的前後及/或任一項處理步驟中)，以濕式或或乾式施予單軸延伸處理。亦可視需要附加其他的處理步驟。
於本發明之偏光膜的製造方法，係將膜浸漬於傳遞著超音波之超音波處理浴以進行超音波處理步驟。超音波處理步驟係於含有碘化鉀及硼化合物的超音波處理浴內進行。藉由進行超音波處理步驟，可抑制所得之偏光膜因溫度變化所致的收縮，並可提升交聯度。藉由提升交聯度可得具有優異光學特性的偏光膜。具有優異光學特性的偏光膜，例如可得單體穿透率高、偏光度高、且色度座標之b值之絕對值小的偏光膜。
藉由本發明之偏光膜的製造方法，可得例如收縮力為2.82N/2mm以下、且交聯度為5.52以上的偏光膜，亦可得收縮力為2.5N/2mm以下、且交聯度為6.5以上的偏光膜，亦可得收縮力為2.04N/2mm以下、且交聯度為6.65以上的偏光膜。此處所謂之收縮力及交聯度係根據實施例所記載之測定方法所測定的值。
藉由進行超音波處理步驟，可抑制所得偏光膜因溫度變化所致的收縮、並可提升交聯度的理由，推測是因為產生超音波而於超音波處理浴內產生空蝕現象(cavitation)，藉此於超音波處理浴與膜產生微細的振動，使染色液等藥液於膜內的滲透力提升，而提升染色性與交聯度所致。超音波處理浴只要為含有碘化鉀與硼化合物的浴即可，並無限定，當交聯液含有碘化鉀及硼化合物時可為容納有交聯液的交聯浴，當補色液含有碘化鉀及硼化合物時可為容納有補色液的補色浴。於該場合，可於交聯步驟進行超音波處理步驟，亦可於補色步驟中進行超音波處理步驟。超音波處理步驟並不限定於一次，可於複數個浴中進行複數 次。超音波處理浴所含之硼化合物可舉例如硼酸、硼砂等。
以下，參照圖1詳細說明本發明之偏光膜的製造方法之一例。圖1係示意性顯示本發明之偏光膜之製造方法及用於該製造方法之偏光膜製造裝置之一例的剖面圖。圖1所示之偏光膜製造裝置係構成如下：將由聚乙烯醇系樹脂所構成的胚(未延伸)膜10由胚膜捲筒11連續捲出並沿著膜搬運路徑搬運，藉此依序通過設置於膜搬運路徑上的膨潤浴(容納於膨潤槽內之膨潤液)13、染色浴(容納於染色槽內之染色液)15、交聯浴(容納於交聯槽內之交聯液)17a、補色浴(容納於補色槽內之補色液)17b、及洗淨浴(容納於洗淨槽內之洗淨液)19，最後通過乾燥爐21。所得之偏光膜23可直接搬運至例如後續的偏光板製作步驟(於偏光膜23之單面或雙面貼合保護膜的步驟)。圖1中之箭號顯示膜的搬運方向。
圖1的說明中，「處理槽」係包含膨潤槽、染色槽、交聯槽、補色槽及洗淨槽的總稱，「處理液」係包含膨潤液、染色液、交聯液、補色液及洗淨液的總稱，「處理浴」係包含膨潤浴、染色浴、交聯浴、補色浴及洗淨浴的總稱。膨潤浴、染色浴、交聯浴、補色浴及洗淨浴係分別構成本發明之製造裝置中的膨潤部、染色部、交聯部、補色部及洗淨部。
偏光膜製造裝置的膜搬運路徑，除上述處理浴之外，可藉由將支撐所搬運的膜、或進一步可改變膜搬運方向的導引輥30至48、60、61、及擠壓、夾持所搬運的膜並藉由其旋轉而可對膜賦予驅動力的軋輥50至55，配置於適當的位置來構築。導引輥及軋輥可配置於各處理浴之前後或處理浴中，藉此可進行將膜導入、浸漬於處理浴及由處理浴拉出(參照圖1)。例如，於各處理浴中設置一個以上的導引輥，沿著該等導引輥搬運膜，藉此可使膜浸漬於各處理浴。
圖1所示之偏光膜製造裝置係於各處理浴之前後配置有軋輥(軋 輥50至54)，藉此，於任一個以上的處理浴中，對配置於其前後的軋輥間賦予周速差以進行縱向單軸延伸，而可實施輥間延伸。
於圖1所示之偏光膜製造裝置，於補色浴17b中配置有超音波振盪器，亦即補色浴17b充當超音波處理浴，於補色浴17b中同時進行補色處理與超音波處理步驟。以下，說明各步驟。
(膨潤步驟)
膨潤步驟進行係基於胚膜10表面的異物去除、胚膜10中的塑化劑去除、易染色性的賦予、胚膜10的塑化等。處理條件係於能達成該目的且不會產生胚膜10之極端溶解或失透(devitrification)等不良情形的範圍內決定。
參照圖1，膨潤步驟可藉由下述方式實施：將胚膜10由胚膜捲筒11連續地捲出，同時沿著膜搬運路徑搬運，使胚膜10浸漬於膨潤浴13既定時間，接著拉出。於圖1之例中，由捲出胚膜10至浸漬於膨潤浴13之間，胚膜10係沿著由導引輥60、61及軋輥50所構築的搬運路徑搬運。於膨潤處理中，係沿著由導引輥30至32及軋輥51所構築的膜搬運路徑搬運。
膨潤浴13之膨潤液，除純水之外，亦可使用以0.01至10重量%之範圍添加硼酸(日本特開平10-153709號公報)、氯化物(日本特開平06-281816號公報)、無機酸、無機鹽、水溶性有機溶劑、醇類等而得之水溶液。
膨潤浴13的溫度例如為10至50℃，較佳為10℃至40℃，更佳為15℃至30℃。胚膜10之浸漬時間較佳為10至300秒，更佳為20至200秒。又，當胚膜10為事先於氣體中延伸過之聚乙烯醇系樹脂膜時，膨潤浴13之溫度例如為20至70℃，較佳為30至60℃。胚膜10之浸漬時間較佳為30至300秒，更佳為60至240秒。
於膨潤處理時，容易產生胚膜10朝寬度方向膨潤而於膜產生皺褶的問題。作為除去該皺褶並用以搬運膜的一種手段，可舉例如於導引輥30、31及/或32使用擴張輥、螺旋輥、冠輥等具有展幅功能的輥，或使用導布器、螺旋輥、拉幅機等其他展幅裝置。用以抑制皺褶產生之另一種手段為施予延伸處理。例如，可利用軋輥50與軋輥51之周速差於膨潤浴13中進行單軸延伸處理。
於膨潤處理時，於膜的搬運方向膜亦會產生膨潤擴大，故於不對膜積極地進行延伸時，為了消除膜於搬運方向的鬆弛，例如較佳為於膨潤浴13的前後配置控制軋輥50、51速度等之手段。又，為了使膨潤浴13中之膜搬運安定化，於膨潤浴13中以水中噴淋控制水流，或併用EPC裝置(Edge Position Control裝置：檢測膜的端部，以防止膜蛇行的裝置)等亦為有用。
於圖1所示之例中，由膨潤浴13拉出的膜，依序通過導引輥32、軋輥51、導引輥33而導入於染色浴15。
(染色步驟)
染色步驟係以使二色性色素吸附、配向於膨潤處理後之聚乙烯醇系樹脂膜等為目的而進行。處理條件係於能達成該目的且不會產生膜之極端溶解或失透等不良情形的範圍內決定。參照圖1，染色步驟可藉由下述方式實施：沿著由軋輥51、導引輥33至36及軋輥52所構築的膜搬運路徑搬運，將膨潤處理後之膜浸漬於染色浴15(容納於染色槽之處理液)既定時間，接著拉出。為了提高二色性色素的染色性，供給至染色步驟的膜，較佳為至少施予某種程度之單軸延伸處理的膜，或者，較佳係於染色處理時進行單軸延伸處理以取代染色處理前的單軸延伸處理，或於染色處理前的單軸延伸處理的同時，於染色處理時進行單軸延伸處理。
當使用碘作為二色性色素時，於染色浴15的染色液，例如可使用濃度以質量比為碘/碘化鉀/水=0.003至0.3/0.1至10/100的水溶液。可使用碘化鋅等其他碘化物取代碘化鉀，亦可併用碘化鉀與其他碘化物。又，亦可共存有碘化物以外的化合物，例如硼酸、氯化鋅、氯化鈷等。當添加硼酸時，由含有硼的觀點考量，與後述之交聯處理區隔，只要水溶液相對於水100質量份含有碘0.003質量份以上時，可視為染色浴15。浸漬膜時之染色浴15的溫度通常為10至45℃，較佳為10至40℃，更佳為20至35℃，膜之浸漬時間通常為30至600秒，較佳為60至300秒。
當使用水溶性二色性染料作為二色性色素時，於染色浴15的染色液，例如可使用濃度以質量比為二色性染料/水=0.001至0.1/100的水溶液。於該染色浴15，亦可共存有染色助劑等，例如亦可含有硫酸鈉等無機鹽或界面活性劑等。二色性染料可單獨使用一種，亦可併用兩種以上的二色性染料。浸漬膜時之染色浴15的溫度通常為20至80℃，較佳為30至70℃，膜之浸漬時間通常為30至600秒，較佳為60至300秒。
如上述，於染色步驟，可於染色浴15進行膜的單軸延伸。膜的單軸延伸可藉由對配置於染色浴15前後的軋輥51與軋輥52賦予周速差等方法來進行。
於染色處理，為了與膨潤處理同樣地於消除膜的皺褶的同時搬運聚乙烯醇系樹脂膜，可於導引輥33、34、35及/或36使用擴張輥、螺旋輥、冠輥等具有展幅功能的輥，或使用導布器、螺旋輥、拉幅機等其他展幅裝置。用以抑制皺褶產生之另一種手段，與膨潤處理同樣為施予延伸處理。
於圖1所示之例中，由染色浴15拉出的膜，依序通過導引輥36、 軋輥52、及導引輥37而導入於交聯浴17。
(交聯步驟)
交聯步驟係以藉由交聯而耐水化為目的之一。參照圖1，交聯步驟可藉由下述方式實施，沿著藉由軋輥52、導引輥37至40及軋輥53a所構築的膜搬運路徑搬運，將染色處理後之膜浸漬於交聯浴17(容納於交聯槽之交聯液)既定時間，接著拉出。
交聯液可使用將交聯劑溶解於溶劑的溶液。交聯劑可舉例如硼化合物、乙二醛、戊二醛等。硼化合物可舉例如硼酸、硼砂等。該等可為一種，亦可併用兩種以上。溶劑例如可使用水，但亦可含有與水具有相溶性的有機溶劑。交聯劑例如可使用相對於水100質量份含有硼酸等硼化合物1至10質量份的水溶液，較佳為使用含有1.5至3質量份的水溶液。當染色處理所使用之二色性色素為碘時，交聯液較佳係含有硼酸及碘化物，碘化物相對於水100質量份，例如可為1至30質量份。碘化物可舉例如碘化鉀、碘化鋅等。又，亦可共存有碘化物以外的化合物，例如氯化鋅、氯化鈷、氯化鋯、硫代硫酸鈉、亞硫酸鉀、硫酸鈉等。
於交聯處理中，交聯液之硼酸及碘化物的濃度、及交聯浴17a之溫度可適當加以選擇。交聯液例如可為質量比為硼酸/碘化鉀/水=1至10/1至30/100的水溶液。浸漬膜時之交聯浴17a的溫度通常為50至70℃，較佳為53至65℃，膜之浸漬時間通常為10至600秒，較佳為20至300秒，更佳為20至200秒。又，當對於膨潤處理前事先延伸的聚乙烯醇系樹脂膜依序施予染色處理及交聯處理時，交聯浴17a的溫度通常為50至85℃，較佳為55至80℃。
(補色步驟)
補色步驟之目的之一為色相調整。參照圖1，補色步驟可藉由下述方式實施：沿著由軋輥53a、導引輥41至44及軋輥53b所構築的膜搬運路徑搬運，將交聯步驟後之膜浸漬於補色浴17b(容納於補色槽之補色液)既定時間，接著拉出。
補色液與交聯液同樣地可使用將交聯劑溶解於溶劑的溶液。交聯劑可舉例如硼化合物、乙二醛、戊二醛等。硼化合物可舉例如硼酸、硼砂等。該等可為一種，亦可併用兩種以上。溶劑例如可使用水，但亦可含有與水具有相溶性的有機溶劑。補色液例如可使用相對於水100質量份含有硼酸等硼化合物1至10質量份的水溶液，較佳為使用含有1.5至3質量份的水溶液。當染色處理所使用之二色性色素為碘時，補色液較佳係含有硼酸及碘化物，碘化物相對於水100質量份，例如可為1至30質量份。碘化物可舉例如碘化鉀、碘化鋅等。又，亦可共存有化物以外的化合物，例如氯化鋅、氯化鈷、氯化鋯、硫代硫酸鈉、亞硫酸鉀、硫酸鈉等。
於補色處理中，補色液之硼酸及碘化物的濃度、及補色浴17b之溫度可適當加以選擇。補色液例如以質量比計可使用硼酸/碘化鉀/水=1至5/3至30/100。浸漬膜時之補色浴17b的溫度通常為10至55℃，較佳為40至50℃，膜之浸漬時間通常為1至300秒，較佳為2至100秒。
交聯處理及補色處理可進行複數次，通常為進行2至5次。於該場合，所使用之各交聯浴及各補色浴之組成及溫度，可為相同，亦可為不同。
可利用軋輥52與軋輥53a之周速差於交聯浴17a中施予單軸延伸處理。又，亦可利用軋輥53a與軋輥53b之周速差於補色浴17b中施予單軸延伸處理。
於交聯處理及補色處理，為了與膨潤處理同樣地於消除膜的皺褶 的同時搬運聚乙烯醇系樹脂膜，可於導引輥38、39、40、41、42、43及/或44使用擴張輥、螺旋輥、冠輥等具有展幅功能的輥，或使用導布器、螺旋輥、拉幅機等其他展幅裝置。用以抑制皺褶產生之另一種手段，與膨潤處理同樣為施予延伸處理。
於圖1所示之例中，由補色浴17b拉出的膜，依序通過導引輥44、軋輥53b而導入於洗淨浴19。
(洗淨步驟)
於圖1所示之例中，包含於交聯步驟後的洗淨步驟。洗淨處理係以除去附著於聚乙烯醇系樹脂膜之多餘的硼酸或碘等藥劑為目的而進行者。洗淨步驟例如係藉由將交聯處理後之聚乙烯醇系樹脂膜浸漬於洗淨浴19來進行。又，洗淨步驟，亦可藉由對膜以噴灑方式噴霧洗淨液以取代將膜浸漬於洗淨浴19之步驟，或併用浸漬於洗淨浴19與噴霧洗淨液來進行。
於圖1例示將聚乙烯醇系樹脂膜浸漬於洗淨浴19進行洗淨處理之例。洗淨處理中洗淨浴19的溫度通常為2至40℃，膜之浸漬時間通常為2至120秒。
又，於洗淨處理中，亦為了於除去膜的皺褶的同時搬運聚乙烯醇系樹脂膜，可於導引輥45、46、47及/或48使用擴張輥、螺旋輥、冠輥等具有展幅功能的輥，或使用導布器、螺旋輥、拉幅機等其他展幅裝置。又，於膜洗淨處理中，為了抑制皺褶產生亦可施予延伸處理。
(延伸步驟)
如上述，胚膜10係於上述一連串的處理步驟之間(亦即，任一項以上之處理步驟之前後及/或任一項以上的處理步驟中)，藉由濕式或乾式進行單軸延伸處 理。單軸延伸處理的具體方法，例如可為對構成膜搬運路徑之兩個軋輥(例如，配置於處理浴之前後的兩個軋輥)之間賦予周速差以進行縱向單軸延伸的輥間延伸、如日本專利第27318183號公報所記載之熱輥延伸、展幅機延伸等，較佳為輥間延伸。單軸延伸步驟可於胚膜10起至製得偏光膜23之間實施複數次。如上述，延伸處理對於抑制膜之皺褶產生亦有利。
以胚膜10為基準之偏光膜23的最終累積延伸倍率通常為4.5至7倍左右，較佳為5至6.5倍。延伸步驟可於任一項處理步驟進行，當於兩項以上之處理步驟進行延伸處理時，延伸步驟亦可於任一項處理步驟進行。
(超音波處理步驟)
於圖1所示之裝置，係於補色浴17b內進行超音波處理步驟。亦即，補色浴17b充當超音波處理浴。圖1所示之裝置，於補色浴(超音波處理浴)17b內配置有超音波振盪器71，於補色浴17b內傳遞著由超音波振盪器71所發出之超音波，由超音波振盪器71對浸漬於補色浴17b的膜照射超音波。圖1所示之裝置，於補色浴17b中，於入口側側面配置有超音波振盪器71，膜之搬運方向(與補色浴17b之底面平行)與超音波振盪器71之振動面所夾的角度為90°，亦即，膜的搬運方向與超音波振盪器71所發出之超音波的傳遞方向所夾之角度為0°。超音波振盪器71係構成為連接於未圖示之超音波振盪器，且可藉由超音波振盪器的輸出而照射超音波。
超音波處理步驟只要可於含有碘化鉀與硼化合物的浴中進行即可，並不限定為如圖1所示之於補色浴17b中與補色步驟一同進行的形態，當交聯液含有碘化鉀及硼化合物時，亦可為於容納有交聯液之交聯浴17a中與交聯步驟一同進行的形態，又，亦可不與補色步驟或交聯步驟一同，另外進行超音波 處理步驟。
由超音波振盪器71所發射之超音波的頻率並無特別限定，例如可為10kHz至300kHz之範圍，較佳為20kHz至300kHz之範圍。連接於超音波振盪器71之超音波振盪器的輸出並無特別限定，例如可為0.6kW至10kW的範圍。超音波振盪器的輸出可依超音波處理浴之大小等來適當地選擇。
膜的搬運方向與超音波振盪器所發出之超音波的傳遞方向(與補色浴17b之底面平行)所夾之角度，並不限定於如圖1所示之0°，較佳為0°以上90°以下。又，膜的搬運方向與超音波振盪器的振動面所夾之角度，並不限定於如圖1所示之90°，較佳為0°以上90°以下。
超音波振盪器之在超音波處理浴內之配置位置，並不限定於如圖1所示之入口側側面配置，亦可為底面或出口側側面。圖2係示意性顯示超音波處理浴內之超音波振盪器71之配置位置為底面之情形之圖。圖3係示意顯示超音波處理浴內之超音波振盪器71之配置位置為出口側側面之情形之圖。由膜可效率佳地接收超音波，且可使膜接收超音波之面積增大的觀點考量，於超音波處理浴內，超音波振盪器較佳為配置於入口側側面或底面。
超音波處理步驟並不限定於一次，亦可於複數個浴中進行複數次。超音波處理浴中所含之硼化合物，可舉例如硼酸、硼砂等。超音波處理浴例如可使用相對於水100質量份含有硼酸等硼化合物1至10質量份的水溶液，較佳為使用含有1.5至3質量份的水溶液。
超音波處理浴之濃度及溫度可適當地選擇。超音波處理浴例如以質量比計可使用硼酸/碘化鉀/水=1至5/3至30/100。超音波處理步驟中之超音波處理浴之溫度通常為10至55℃，較佳為40至50℃，於超音波處理浴 之膜的浸漬時間通常為1至300秒，較佳為2至100秒。
(乾燥步驟)
洗淨步驟之後，較佳為進行使聚乙烯醇系樹脂膜乾燥的處理。膜的乾燥並無特別限制，可如圖1所示一般，使用乾燥爐21來進行。乾燥爐21例如可設為具備熱風乾燥機者。乾燥溫度例如為30至100℃，乾燥時間例如為30至600秒。使聚乙烯醇系樹脂膜乾燥的處理亦可使用遠紅外線加熱器。依以上方式所得之偏光膜23之厚度例如為5至30μm左右。
所得之偏光膜可依序捲繞於捲繞輥而形成捲筒形態，亦可不捲繞而直接施予偏光板製造步驟(於偏光膜之單面或雙面積層保護膜等之步驟)。
(對於聚乙烯醇系樹脂膜的其他處理步驟)
亦可附加上述處理以外的處理。可追加之處理的例，包含於不含硼酸之碘化物水溶液的浸漬處理、於不含硼酸但含有氯化鋅等之水溶液的浸漬處理(鋅處理)。
<偏光膜>
藉由以上述方法製作偏光膜，可得因溫度變化所產生之收縮小、且具有同時滿足下述i)至iii)之光學特性的偏光膜。
i)視感度校正單體穿透率(Ty)為42.0%以上；
ii)視感度校正偏光度(Py)為99.980%以上；
iii)色度座標之b值的絕對值為0.6以下。
視感度校正單體穿透率(Ty)、視感度校正偏光度(Py)、及色度座標之b值係依據後述之實施項目中之記載所測定。
所得之偏光膜可依序捲繞於捲繞輥而形成捲筒形態，亦可不捲繞 而直接施予偏光板製造步驟(於偏光膜之單面或雙面積層保護膜等之步驟)。
<偏光板>
於依以上方式所製造之偏光膜的至少一面透過接著劑貼合保護膜，藉此可製得偏光板。保護膜可舉例如由三乙醯纖維素或二乙醯纖維素等乙酸纖維素系樹脂所構成之膜；由聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯及聚對苯二甲酸丁二酯等聚酯系樹脂所構成之膜；聚碳酸酯系樹脂膜、環烯烴系樹脂膜；丙烯酸系樹脂膜；由聚丙烯系樹脂之鏈狀烯烴系樹脂所構成之膜。
為了提升偏光膜與保護膜的接著性，於偏光膜及/或保護膜之貼合面，亦可施予電暈處理、火焰處理、電漿處理、紫外線照射、底漆塗布處理、皂化處理等表面處理。偏光膜與保護膜之貼合所使用的接著劑，可舉例如紫外線硬化性接著劑等活性能量線硬化性接著劑、聚乙烯醇系樹脂的水溶液、或於其中配合交聯劑的水溶液、胺基甲酸酯系乳膠接著劑等水系接著劑。紫外線硬化型接著劑可為丙烯酸系化合物與光自由基聚合起始劑的混合物、或環氧化合物與光陽離子聚合起始劑的混合物等。又，亦可併用陽離子聚合性之環氧化合物與自由基聚合性之丙烯酸系化合物，且併用光陽離子聚合起始劑與光自由基聚合起始劑作為起始劑。
[實施例]
以下揭示實施例以更具體說明本發明，但本發明並不限定於該等之例。
<實施例1>
使用圖1所示之製造裝置(與圖1不同在於，補色浴內超音波振盪器之配置位置如圖2所示為底面、及具有兩個交聯浴)，由聚乙烯醇系樹脂膜製造實施例 1的偏光膜。具體而言，將厚度45μm之長條之聚乙烯醇(PVA)胚膜(Kuraray(股)製之商品名「VF-TS#4500」，平均聚合度2400，皂化度99.9莫耳%以上)由捲筒捲出並連續地搬運，以滯留時間1分20秒浸漬於25℃之由純水所構成之膨潤浴13(膨潤步驟)。
之後，將由膨潤浴13拉出的膜，以滯留時間2分30秒浸漬於含有碘1.25mmL、碘化鉀1.25質量%及硼酸0.3質量%之30℃的染色浴15(染色步驟)。此時，於膨潤步驟與染色步驟分別以2.15倍、1.56倍的延伸倍率進行延伸，延伸至使染色步驟結束前之累積延伸倍率成為3.5。接著，將由染色浴15拉出的膜，以滯留時間26秒浸漬於含有碘化鉀8質量%及硼酸4質量%之59℃的第一交聯浴一邊進行交聯邊一邊以1.4倍的延伸倍率進行延伸(第一交聯步驟)。接著，以滯留時間20秒浸漬於含有碘化鉀8質量%及硼酸4質量%之59℃的第二交聯浴，一邊進行交聯一邊以1.19倍的延伸倍率進行延伸(第二交聯步驟)。
接著，以滯留時間10秒浸漬於含有碘化鉀8質量%及硼酸4質量%之43℃的補色浴17b，進行延伸至1.00倍(補色步驟)。於補色步驟中，由配置於補色浴17b底面(聚乙烯醇系樹脂膜的搬運方向與超音波的傳遞方向所夾之角度為90°)的超音波振盪器71，產生20kHz以上的超音波(超音波處理步驟)。經由膨潤步驟、染色步驟、第一交聯步驟、第二交聯步驟及補色步驟後，進行延伸至使以胚膜為基準之總延伸倍率成為5.7倍。
將由補色浴17b拉出之膜，以滯留時間2秒浸漬於25℃之由純水所構成之洗淨浴19(洗淨步驟)。之後，將由洗淨浴19拉出的膜於乾燥爐21內以溫度100℃乾燥110秒鐘而得偏光膜。所得偏光膜之厚度為18μm。
於補色浴17b內，配置多頻超音波機器(大韓超音波公司製，使用 頻率164kHz，輸出900W)的超音波振盪器71使用。
<實施例2>
除了將補色浴17b中超音波振盪器71的配置位置設為如圖1所示之入口側側面(聚乙烯醇系樹脂膜的搬運方向與超音波的傳遞方向所夾之角度為0°)以外，與實施例1同樣地製造偏光膜。
<實施例3>
除了將補色浴17b中超音波振盪器71的配置位置如圖3所示設為出口側側面(聚乙烯醇系樹脂膜的搬運方向與超音波的傳遞方向所夾之角度為180°)以外，與實施例1同樣地製造偏光膜。
<實施例4>
不於補色步驟進行超音波處理步驟，而是於第一交聯步驟中，於第一交聯浴之出口側側面配置超音波振盪器而進行超音波處理步驟，除此之外，與實施例1同樣地製造偏光膜。
<實施例5>
不於補色步驟進行超音波處理步驟，而是於染色步驟中，於染色浴之出口側側面配置超音波振盪器而進行超音波處理步驟，除此之外，與實施例1同樣地製造偏光膜。
<比較例1>
除了不進行超音波處理步驟之外，與實施例1同樣地製造偏光膜。
[偏光膜之評價]
(a)單體穿透率、偏光度及色度座標之b值的測定
對各實施例及比較例所得之偏光膜，以4cm×4cm的尺寸裁切出測定用試樣。對該試樣使用付有積分球的分光光度計(日本分光(股)製之「V7100」)測定在波長380至780nm之範圍內的MD穿透率與TD穿透率，依據下述式計算出各波長下之單體穿透率及偏光度。
單體穿透率(%)=(MD+TD)/2
偏光度(%)={(MD-TD)/(MD+TD)}×100
所謂「MD穿透率」係指由格蘭-湯姆森稜鏡所射出之偏光的方向與偏光膜試樣的穿透軸平行時的穿透率，於上述式中以「MD」表示。又，所謂「TD穿透率」係指由格蘭-湯姆森稜鏡所射出之偏光的方向與偏光膜試樣的穿透軸正交時的穿透率，於上述式中以「TD」表示。對於所得之單體穿透率及偏光度，依JIS Z 8701：1999「顏色表示方法-XYZ表色系統及X10Y10Z10表色系統」之2度視角(C光源)進行視感度校正，求出視感度校正單體穿透率(Ty)、視感度校正偏光度(Py)及色度座標之b值。於表1顯示視感度校正單體穿透率(Ty)、視感度校正偏光度(Py)及色度座標之b值的計算結果。
(b)MD收縮力
由各實施例及比較例所得之偏光膜，裁切出以吸收軸方向(MD、延伸方向)為長邊之寬度2mm、長度30mm的測定用試樣。將該試樣設置於TA公司製之分析裝置(Dynamic mechanical analyzer)，保持為固定尺寸下，測定以80℃保持4小時後所產生之長邊方向(吸收軸方向、MD)的收縮力(MD收縮力)。於表1顯示所測定之收縮力的值。
(c)交聯度
對各實施例及比較例所得之偏光膜，由其中央部以10cm×10cm的尺寸裁切出測定用試樣。對該試樣使用Thermo fisher scientifice公司之Nicolet 5700(FT-IR)裝置測定交聯度。
FT-IR晶片係使用Pike technologies公司之VeeMAX III(ATR)，掃描次數為16次，解析度以4cm-1進行。又，以所測定之IR數據中2850至3000cm-1區域的面積作為基準峰值面積(a)(測定值：3.2)後，以1200至1360cm-1區域的面積除以基準峰值面積(a)。
交聯度=(1200至1360cm-1的面積)/(基準峰值面積(a))
上述交聯度之測定方法進行三次後，求出平均值。於表1顯示交聯度的平均值。
[表1]
Figure 111107555-A0202-12-0020-1
<實施例6>
將聚乙烯醇(PVA)胚膜變更成厚度60μm(Kuraray(股)製之商品名VF-PE#6000」)，將超音波振盪器的配置位置設為如圖1所示之入口側側面(聚乙烯醇系樹脂膜的搬運方向與超音波的傳遞方向所夾之角度為0°)，且超音波之使用頻率為35kHz，除此之外，與實施例1同樣地製造偏光膜。所得偏光膜之厚度為23μm。
<實施例7>
將聚乙烯醇(PVA)胚膜變更成厚度60μm(Kuraray(股)製之商品名VF-PE#6000」)，將超音波振盪器的配置位置設為如圖1所示之入口側側面(聚乙烯醇系樹脂膜的搬運方向與超音波的傳遞方向所夾之角度為0°)，除此之外，與實施例1同樣地製造偏光膜。所得偏光膜之厚度為23μm。
<實施例8>
將聚乙烯醇(PVA)胚膜變更成厚度20μm(Kuraray(股)製之商品名VF-TS#2000」)，將超音波振盪器的配置位置設為如圖1所示之入口側側面(聚乙烯醇系樹脂膜的搬運方向與超音波的傳遞方向所夾之角度為0°)，且將超音波之使用頻率設為35kHz，除此之外，與實施例1同樣地製造偏光膜。所得偏光膜之厚度為8μm。
<實施例9>
將聚乙烯醇(PVA)胚膜變更成厚度20μm(Kuraray(股)製之商品名VF-TS#2000」)，將超音波振盪器的配置位置為如圖1所示之入口側側面(聚乙烯醇系樹脂膜的搬運方向與超音波的傳遞方向所夾之角度為0°)，除此之外，與實施例1同樣地製造偏光膜。所得偏光膜之厚度為8μm。
對實施例6至實施例9所製造之偏光膜與上述同樣地進行評價，將其結果示於表2。
[表2]
Figure 111107555-A0202-12-0022-2
10:由聚乙烯醇系樹脂所構成之胚膜(胚膜)
11:胚膜捲筒
13:膨潤浴
15:染色浴
17a:交聯浴
17b:補色浴
19:洗淨浴
21:乾燥爐
23:偏光膜
30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,60,61:導引輥
50,51,52,53a,53b,54,55:軋輥
71:超音波振盪器

Claims (4)

  1. 一種偏光膜的製造方法，係由聚乙烯醇系樹脂膜製造偏光膜，
    該製造方法包含將前述聚乙烯醇系樹脂膜浸漬於傳遞著超音波之超音波處理浴的超音波處理步驟，
    前述超音波處理浴係含有碘化鉀及硼化合物。
  2. 如請求項1所述之偏光膜的製造方法，其中，前述超音波處理步驟中，前述超音波處理浴的溫度為40℃以上50℃以下。
  3. 如請求項1或2所述之偏光膜的製造方法，其中，前述超音波處理步驟中，前述聚乙烯醇系樹脂膜係在前述超音波處理浴中搬運，前述超音波處理浴中之前述聚乙烯醇系樹脂膜的搬運方向、與前述超音波的傳遞方向所夾的角度為0°以上90°以下。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之偏光膜的製造方法，進一步包含將聚乙烯醇系樹脂膜以二色性色素染色的染色步驟，
    前述超音波處理步驟係於前述染色步驟後進行。
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