TWI274767B - Method for producing iodine type polarizing film - Google Patents

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1274767 Μ Β7 五、發明説明（1 ) 技術領域 本發明有關一種製造碘型偏光膜之方法，該膜具有高 反差比。 先前技術 背景技藝 目前，作爲偏光膜者已知通常係爲其中/其上吸附且 排列有碘而以聚乙烯醇爲主之薄膜（PVA薄膜）、其中/ 其上吸收且排列有二色性染料之PVA薄膜等。該偏光膜 通常係於包括偏光膜及黏著於該偏光膜至少一表面上一以 兩表面爲佳一之保護膜之偏光板形式下使用。 該等偏光膜中，碘型偏光膜通常係藉著將其中/其上 吸附且排列有碘之PVA薄膜浸漬於含有硼酸之水溶液中 而製得，因爲具有高透光度及高偏光性，即，優於乾燥型 偏光膜之反差比，而廣泛地用爲液晶顯示器之一部分。 近年來，隨著液晶顯示器之應用領域的擴大及周邊技 術的進步，對於偏光板之光學性質及性能之要求愈來愈高 。即’若爲使用於戶外或要求低電力消耗之液晶顯示器， 則需要具有高透明度及高偏光度之偏光膜，即，高反差比 。然而’現存之碘型偏光膜並未完全滿足該等要求。 發明內容 發明揭示 爲解決該等習用碘型偏光膜之問題進行徹底硏究的結 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0Χ297公釐） I----„——Γ參衣II ♦ % (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5- 1274767 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) PVA薄膜之厚度不受限制，可由約30微米至約150 微米。 使用於本發明之碘型偏光膜可藉習用方法自PVA薄 膜製得。例如，未經拉伸之PVA薄膜係於水溶液中單軸 拉伸，隨之浸漬於含有碘及碘化鉀之溶液中，未經拉伸之 PVA薄膜浸漬於含有碘及碘化鉀之溶液中，隨之單軸拉伸 ，未經拉伸之PVA薄膜係於含有碘及碘化鉀之溶液中單 軸拉伸，未經拉伸之PVA薄膜係於適當之拉伸比下分多 個浸漬步驟拉伸，或未經拉伸之PVA薄膜係於乾燥狀態 下單軸拉伸，隨之浸漬於含有碘及碘化鉀之溶液中。 最終經拉伸PVA薄膜相對於原始未經拉伸PVA薄膜 者之比例通常係由3至7倍，以由4至6倍爲佳。 該PV A薄膜可於製造偏光膜之方法中，於與前述單 軸拉伸方法垂直之方向使用適當之裝置諸如擴張滾筒或導 布器拉伸。 含有碘及碘化鉀之溶液的組成係爲水：碘：碘化鉀之重 量比係爲100: ( 0·005-0.5 ) : ( 0.5- 10 )。該溶液可視情況 含有第三種成份，諸如硼酸、碘化鋅等。當此溶液含有硼 酸時，其不視爲係含有硼酸之水溶液，其中/其上吸附且 排列有碘之PVA薄膜係根據本發明浸漬。 含有碘及碘化鉀之溶液的溫度通常係由約20°C至約 50〇C。 之後，其中/其上吸附且排列有碘之PVA薄膜係藉著 將該PVA薄膜浸漬於水溶液中，而使用含有硼酸之水溶 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -7 - 1274767 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) 液處理。 含有硼酸及碘化鉀之水溶液的組成係使得水：硼酸：碘 化鉀之重量比通常爲100: ( 2- 1 5 ) : ( 2-20 )，以100:(4-12) : ( 5-15)爲佳，而 100: ( 5-12) ··( 6-12)更佳。該 水溶液可視情況含有氯化鋅、碘化鋅等。此外，可另外使 用除了碘化鉀以外之一或多種金屬碘化物例如碘化鋅，或 用以取代碘化鉀。 含有硼酸之水溶液的溫度通常至少50°C，以由551 至85°C爲佳，由6(TC至8CTC更佳。 使用含有硼酸之水溶液處理PVA薄膜之處理時間不 受限制，可由60至1，200秒，以由120至600秒爲佳， 而由150至500秒更‘佳。 使用含有硼酸之水溶液處理期間，其中/其上吸附且 排列有碘之PVA薄膜可視情況進一步單軸拉伸。 使用含有硼酸之水溶液之處理可使用多個處理浴分多 個步驟進行。此情況下，該多個步驟中之條件諸如溫度、 溶液濃度及/或拉伸比可相同或相異。 本發明方法中，該含有硼酸之水溶液與氧之間的接觸 受到抑制或阻斷。 或抑制或阻斷該含有硼酸之水溶液與氧之間的接觸， 與含有硼酸之水溶液接觸之氛圍中的氧濃度可例如爲5體 積百分比或較低。例如，與含有硼酸之水溶液接觸之氛圍 係充塡有非活性氣體諸如氮或惰性氣體（諸如氦、氬等） 。其中，就成本之觀點而言，以氮爲佳。 ------:---- • m (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -8- 1274767 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 抑制或阻斷含有硼酸之水溶液與氧之間的接觸之方法 不受限制。實際上，以使用非活性氣體置換與含硼酸之水 溶液接觸的氣體一通常爲空氣一之方法爲佳。例如，使用 下最方法： 1 )通風櫥係配置於處理浴中含有硼酸之水溶液的液 面上方，且非活性氣體係供料於該櫥內； 2 )通風櫥係配置於處理浴中含有硼酸之水溶液的液 面上方，且非活性氣體係直接冒泡通經該含有硼酸之水溶 液內。 然而，本發明不限於此等方法。 當難以將通風櫥配置於處理浴中含有硼酸之水溶液的 液面上方時，可採用下列方法： 3)處理浴中含有硼酸之水溶液係於處理浴與備用槽 間循環，同時使非活性氣體於該備用槽內冒泡。 此方法中，欲避免空氣中之氧溶解於處理浴中含有硼 酸之水溶液中，較佳係藉著在處理浴中配置水表且控制於 處理浴與備用槽間循環之水溶液量，使含有硼酸之水溶液 的液面保持於固定水平，同時使用PC控制液面之水平。 此外’較佳係於處理浴或備用槽提供卸料孔或供料孔，使 得溶解於含有硼酸之水溶液中的空氣之量儘可能地少。更 佳係配置多個卸料孔及/或供料孔。 除了備用槽中非活性氣體之冒泡之外，備用槽中之間 隔充塡有非活性氣體，隨之使來自處理浴而含有硼酸之水 溶液自備用槽頂部自由落於該備用槽中含有硼酸之水溶液 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（21〇>< 297公釐） -9 - 1274767 A7 B7 五、發明説明（6 ) I !---- ·** (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 的液面上。該含有硼酸之水溶液係於其自由落下時且/或 其與該備用槽中含有硼酸之水溶液的表面接觸時，與非活 性氣體充分接觸。可藉由測量與含有硼酸之水溶液接觸之 氛圍中的氧濃度，而充分抑制或阻斷含有硼酸之水溶液與 氧之間的接觸。該氧濃度以氛圍氣體體積計爲0百分比爲 佳，其中所有氣體之分壓總和等於大氣壓。實際上，該氧 濃度係爲5百分比或較低，以3百分比或較低爲佳。 本發明中，最佳係該含有硼酸之水溶液與氧之間的接 觸係於裝置用以進行本發明方法之任何部分中受到抑制或 阻斷爲最佳。若難以抑制或阻斷該裝置中所有部分中之該 類接觸，則本發明之效果可藉由僅於氧易溶於含有硼酸之 水溶液中的部分，例如液面波動大於其他部分的部分，提 供抑制含有硼酸之水溶液與氧之間的接觸的裝置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其中/其上吸附且排列有碘之PVA薄膜以使用含有硼 酸之水溶液處理爲佳，同時使用活性碳連續或間斷地處理 該水溶液。在使用活性碳處理水溶液下進行浸漬處理時， 例如使用泵等自處理浴排出部分含有硼酸之水溶液，經活‘ 性碳濾器過濾，隨之送回該處理浴。當結合使用活性碳之 處理時，可固定製得具有高反差比之偏光膜。 使用含有硼酸之水溶液處理PVA膜係於多個處理浴 中進行時，該水溶液與氧之間的接觸受到抑制且/或該水 溶液係於各處理浴中且/或於各備用槽中以活性碳處理。 已使用含有硼酸之水溶液處理之經拉伸PVA薄膜可 藉習用方法進行後處理，諸如水洗、乾燥等，以得到偏光 未紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -10- 1274767 Α7 Β7 五、發明説明（7 ) 膜。 之後，保護膜層積於藉前述步驟層積於該偏光膜之至 少一表面上，以提供偏光板。保護膜之實例包括纖維素乙 酸酯（例如三乙醯基纖維素、二乙醯基纖維素等）之薄膜 、聚環烯烴薄膜（例如聚原萡烯薄膜等）、丙烯酸系樹脂 薄膜、聚酯樹脂薄膜、聚烯烴樹脂薄膜、聚碳酸酯樹脂薄 膜、聚芳基化物樹脂薄膜、聚醚硕樹脂薄膜、及其類者。 該保護膜可具有作爲延遲膜之功能、作爲反射性偏光 膜之功能（例如3M公司所售之DBEF )等。該保護膜可 黏著於該偏光膜之一或兩表面上。 根據本發明，可輕易製得具有高於習用碘型者之反差 比的碘型偏光膜。此外，本發明方法可輕易地連續進行， 且可於良好產能下穩定地製得該偏光膜。 實施方式 實施例 藉以下實施例說明本發明，其絕不限制本發明範圍。 實施例中所得之偏光膜係藉下列方法評估： 通經一對各具有黏著於兩表面上之保護膜的偏光膜之 透光度一其微此重疊以使吸光軸配向於相同方向一係稱爲 平行位置透光度Tp，而通經一對偏光膜之透光度一其彼 此重疊使吸光軸彼此垂直一係稱爲垂直位置透光度Tc。 此情況下，透光度T係自在400奈米及700奈米範圍 內於每1 〇奈米下測量之光譜透光度τ ( λ )根據下式（1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐) " -11 - —----：---- -· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1274767 A7 B7 五、發明説明（8 ) )計算： Γ Ρ(Λ)y(A) r(A)d Λ U 4 0 0 Τ= —- (1 ) Γ 7 00 Ρ{Λ) γ{Λ)άΛ J 4 0 0 其中Ρ ( λ )係爲標準光線（C光源）之光譜分佈，而y (又）係爲雙度視場等色函數。 光譜透光度τ ( λ )係使用分光光度計（Shimadzu Corporation 所製之 UV-2000)測量。 由所得之平行透光度Tp及垂直透光度Tc，根據下式 (2)計算反差比Cr :

Cr = Tp/Tc 實施例1 平均聚合度2,400、皂化度99.9莫耳百分比或更高且 厚度75微米之PVA薄膜於乾燥狀態下於5拉伸比下單軸 拉伸，以得到經拉伸之PVA薄膜。之後，經拉伸之PVA 薄膜的連續網一保持於經拉伸狀態下一係連續浸漬於60°C 純水中歷經60秒，於碘：碘化鉀：7jc之重量比爲〇.〇5:5:100 而於28°C之水溶液中歷經60秒，隨之於碘化鉀：硼酸：7jc 重量比爲6:7.5:100而於73°C之水溶液中歷經300秒，使 用15°C之純水洗滌1〇秒，於50°C下乾燥約4分鐘，得到 碘型偏光膜。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 1--《—衣-- Η * (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -12- 1274767 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（9 ) 此實施例中，氮氣係經由插入該溶液中之管於1.8體 積份數（於25 °C下大氣壓下）每小時下於含有硼酸之水 溶液中冒泡，使得與該水溶液接觸之氣體中的氧濃度自製 備溶液至浸漬處理結束保持於3體積百分比或較低。 該碘型偏光膜之連續網係於不裁切下提供至下列步驟 P V A基質黏著劑施加於該偏光膜之兩表面上，隨之將 各具有80微米厚度之三乙醯基纖維素保護膜一其表面係 經皂化（Fuji Photo Film Co.，Ltd.所售之”FUJITACK UV80”）一黏著於該偏光膜之各表面上，之後於5(TC下乾 燥5分鐘，以得到偏光板，其具有2,000反差比。 實施例2 此實施例中，使用圖1所示之裝置製造偏光膜。 含有硼酸及碘化鉀之水溶液（1 )(碘化鉀：硼酸：7jC 之重量比=6··7·5··100) (共11體積份數）使用泵（4)自 槽（2)(體積爲12體積份數）提供至處理浴（3)，同 時水溶液（1 )係使用泵（5 )自處理浴（3 )送回槽（2 ) ，故該處理浴（3 )中之水溶液（1 )的體積係固定保持5 體積份數。該處理浴（3 )中水溶液（1 )之溫度係藉由使 用加熱器（未示）加熱該槽（2 )中之水溶液（1 )且將加 熱溶液提供至處理浴（.3 )而保持固定（73°C ：t 0.5°C )。 PVA薄膜於處理浴（3 )中處理期間，使用泵（6 )自 槽（2 )卸出預定量之水溶液（1 )，經活性碳濾器（7 ) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' -13- -----1--·_衣-- % » (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 1274767 A7 五、發明説明（12 ) 8 聚丙烯濾器 9 間隔 10 管線 11 氮氣 12 表面 13 攪動器 14 供氮管 !--·—衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16-

Claims (1)

1274767 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 1·一種製造偏光膜之方法，其包括將其中/其上吸附 且排列有碘之聚乙烯醇薄膜浸漬於含有硼酸之水溶液中， 其中該水溶液與氧之間的接觸係受到抑制。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中含有硼酸之水 溶液與氧之間的接觸係藉由將與該水溶液接觸之氛圍中的 氧濃度調整至5體積百分比或較低而抑制。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該含有硼 酸之水溶液與氧之間的接觸係使用非活性氣體作爲與該水 溶液接觸之氣體而抑制。 4·如申請專利範圍第3項之方法，其中該聚乙烯醇薄 膜於含有硼酸之水溶液中之浸漬係於該非活性氣體冒泡於 該水溶液的情況下進行。 5 ·如申請專利範圍第3項之方法，其中該非活性氣體 係爲氮、氦或氬。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該聚乙烯醇薄 膜係浸漬於含有硼酸之水溶液中，而該水溶液係連續或間 斷地使用活性碳處理。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該含有硼酸之 水溶液中水：硼酸：碘化鉀之重量比係爲100: ( 2-15) : ( 2-20) ° 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該含有硼酸之 水溶液的溫度係由50至85 °C，而浸漬時間係由90至 1，200 秒。 9. 如申請專利範圍第1項之方法’其中該聚乙烯醇薄 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -----^---r—0^------IT---，-- ♦ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1274767 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 膜係具有1，500至5,000之聚合度。 1 〇 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該內部或上 方吸附且排列有碘之聚乙烯醇薄膜係爲藉由於水中單軸拉 伸未經拉伸之聚乙烯醇薄膜，隨之浸漬於含有碘及碘化鉀 之水溶液所製之薄膜；未經拉伸之聚乙烯醇薄膜浸漬於含 有碘及碘化鉀之溶液中，隨之單軸拉伸所製得之薄膜；未 經拉伸之聚乙烯醇薄膜係於含有碘及碘化鉀之溶液中單軸 拉伸所製得之薄膜；未經拉伸之聚乙烯醇薄膜係於適當之 拉伸比下分多個浸漬步驟拉伸所製得之薄膜；或未經拉伸 之聚乙烯醇薄膜係於乾燥狀態下單軸拉伸，隨之浸漬於含 有碘及碘化鉀之溶液中所製得之薄膜。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐）