TWI481504B - 光學面板組裝體之連續製造方法及裝置 - Google Patents

光學面板組裝體之連續製造方法及裝置 Download PDF

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TWI481504B
TWI481504B TW100131723A TW100131723A TWI481504B TW I481504 B TWI481504 B TW I481504B TW 100131723 A TW100131723 A TW 100131723A TW 100131723 A TW100131723 A TW 100131723A TW I481504 B TWI481504 B TW I481504B
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Takeharu Kitagawa
Takuya Nakazono
Shusaku Goto
Minoru Miyatake
Tomohiro Mori
Takashi Kamijo
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Nitto Denko Corp
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Description

光學面板組裝體之連續製造方法及裝置
本發明係關於在矩形形狀的面板依序貼附具有偏光膜的光學膜層積體之方法及裝置。特別是,本發明係關於在面板上依序貼附具有厚度10μm以下之非常薄的偏光膜之光學膜之方法。
藉由對被製膜為膜狀的聚乙烯醇系樹脂(以下稱為「PVA系樹脂」)之單層體施以染色處理及延伸處理,而形成PVA系樹脂的分子被配向於延伸方向,在該PVA系樹脂內二色性物質以配向狀態被吸附的PVA系樹脂層所構成的偏光膜之製造方法係廣為人知的。藉由使用此PVA系樹脂單層膜的從前的方法所得到的偏光膜的厚度,大約為15~35μm。根據此方法,可以得到具有單體透過率為42%以上,偏光度為99.95%以上的光學特性的偏光膜,以此方法製造的偏光膜,在現在被使用於電視、行動電話、可攜帶資訊終端等其他光學顯示裝置。
但是,PVA系樹脂為親水性,具有很高的吸濕性,所以使用PVA系樹脂製造的偏光膜,對於溫度或濕度的變化很敏感,容易隨著周圍的環境變化而產生伸縮,因此有容易發生龜裂的傾向。為此,在從前的一般的偏光膜,使用於其雙面,作為保護膜被貼附著40~80μm之TAC(三醋酸纖維素系)膜而構成的光學膜層積體。
進而,作為使用PVA系樹脂層所構成的從前的偏光膜的場合之其他問題,還可以舉出因為會隨著使用中的環境變化而產生伸縮,所以此偏光膜會對與此接合的鄰接構件產生應力,而在該鄰接構件發生撓曲等之變形。
然而,於偏光膜的兩面,被貼合作為保護膜之TAC(三醋酸纖維素系)膜的光學膜層積體,也是在使用單層體的偏光膜的場合,偏光膜的薄膜化有其極限,無法忽視伸縮力,要完全抑制伸縮的影響是困難的,無法避免包含偏光膜的光學膜層積體產生某種程度的伸縮。包含這樣的偏光膜的光學膜層積體產生伸縮時,起因於該伸縮的應力,會使鄰接的構件產生撓曲等變形。此變形,即使是很微小,也會成為在液晶顯示裝置發生顯示不均的原因。亦即,為了減低此顯示不均的發生,必須要深刻注意選擇使用於包含偏光膜的光學膜層積體的構件的材料,於設計上特別考慮。此外,這樣的偏光膜的收縮應力,會成為光學膜層積體由液晶顯示面板剝離等的原因,為了把該光學膜層積體接合於液晶顯示面板,要求著高黏接力的黏著劑。然而,使用這樣的高黏接力的黏接劑時,貼合於液晶顯示面板的光學膜層積體之偏光膜有光學缺陷而在之後的檢查中被發現時,會有將此光學膜層積體由液晶顯示面板剝離,而於該液晶顯示面板貼合其他光學膜層積體的作業之重做(rework)作業變得困難的問題。這是使用製膜為膜狀的PVA系樹脂之單層體的藉由從前方法所得到的偏光膜之1個技術課題。
因為存在前述課題,所以尋求可以替代掉使用無法達到充分程度的薄膜化之從前的PVA系樹脂單層體的偏光膜製造方法之偏光膜製造方法。然而,在使用製膜為膜狀的PVA系樹脂之單層體的從前方法,事實上不可能製造厚度10μm以下的偏光膜。其理由,係於根據膜狀的PVA系樹脂單層體之偏光膜的製造,PVA系樹脂單層體的厚度太薄的話,於染色步驟及/或延伸步驟,有在PVA系樹脂層發生溶解及/或破斷之虞,所以無法形成均勻厚度的偏光膜。
為了對應此問題,提議了藉由於熱塑性樹脂基材上塗布形成PVA系樹脂層,使形成於此樹脂基材上的PVA系樹脂層與樹脂基材一起延伸,施以染色處理,而與以從前的方法所得到的偏光膜相比,可製造非常薄的偏光膜的製造方法。使用此熱塑性樹脂基材之偏光膜之製造方法,與根據PVA系樹脂單層體之偏光膜之製造方法相比,具有可以更均勻地製造偏光膜的可能性這一點受到矚目。
例如,日本特許第4279944號公報(專利文獻1),記載著於熱塑性樹脂膜的單面,藉由塗工法形成厚度6μm以上30μm以下的聚乙烯醇系樹脂層之後,延伸2倍以上5倍以下使該聚乙烯醇系樹脂層成為透明皮膜元件層,而形成熱塑性樹脂膜層與透明皮膜元件層之二層所構成的複合膜,接著,於該二層所構成的複合膜之透明皮膜元件層側將光學透明樹脂膜層透過黏接劑予以貼合之後,剝離除去熱塑性樹脂膜層,進而染色透明皮膜元件層,予以固定作為偏光元件層之偏光板的製造方法。藉由此方法得到的偏光板,是光學透明樹脂膜層與偏光元件層之二層構成,根據專利文獻1的記載,偏光元件的厚度為2~4μm。
記載於此專利文獻1的方法,係在加熱下藉由一軸延伸來進行延伸的,其延伸倍率如前所述被限制於2倍以上5倍以下的範圍。專利文獻1,於此方法,對於延伸倍率限制在5倍以下的理由,其說法是延伸倍率超過5倍的高倍率延伸下想要安定地生產是極為困難的。延伸時的周圍溫度,具體而言,作為熱塑性樹脂膜使用乙烯-醋酸乙烯共聚合物的場合為55℃,使用無延伸的聚丙烯的場合為60℃,使用無延伸的尼龍的場合為70℃。被記載於此專利文獻1的方法,係採用高溫空中一軸延伸的方法,如記載於專利文獻1的,延伸倍率被限制於5倍以下,所以根據此方法所得到的2~4μm之極薄的偏光膜,無法滿足使用於例如液晶電視之類的光學顯示裝置,或者是使用有機EL顯示元件之光學顯示裝置之偏光膜所期待的光學特性。
在熱塑性樹脂基材上藉由塗工形成PVA系樹脂層,藉由使該PVA系樹脂層與基材一起延伸而形成偏光膜的方法,也記載於特開2001-343521號公報(專利文獻2)及特開2003-43257號公報(專利文獻3)。記載於這些專利文獻的方法,係把熱塑性樹脂基材與被塗佈於該基材上的PVA系樹脂層所構成的層積體,在基材為非晶性聚酯樹脂的場合以70~120℃的溫度進行一軸延伸者。其次,藉由對藉著延伸而被配向的PVA系樹脂層染色使吸附二色性物質。雖在專利文獻2,此一軸延伸,記載為可以是縱向一軸延伸或者橫向一軸延伸,但在專利文獻3,記載著進行橫向一軸延伸,在該橫向一軸延伸進行中或者延伸後,使與延伸方向直交的方向之長度收縮特定量之方法。接著,延伸倍率,在專利文獻2及3之任一,都是通常為4~8倍程度。所得到的偏光膜之厚度,記載著1~1.6μm。
在這些專利文獻2及3,雖說延伸倍率通常為4~8倍,但是所採用的延伸方法,是高溫空中延伸法,此方法能夠安定地進行延伸的,例如在專利文獻1所記載的,以5倍為極限。於專利文獻2及3,也沒有記載著藉由高溫空中延伸法達成超過5倍的延伸倍率之特別的手法。實施上,檢視此專利文獻2及3所記載的實施例的話,在專利文獻2僅記載著5倍的延伸倍率,而專利文獻3僅記載著4.5倍而已。本案發明人等,進行專利文獻2及3所記載的方法之驗證試驗,確認了在此所記載的方法,無法達成延伸倍率超過5倍的延伸。亦即,關於延伸倍率,應該理解為:專利文獻2及3,僅記載著5倍以下之倍率而已。關於專利文獻1如先前所述,於此專利文獻2及3,也同樣記載所得到的偏光膜之光學特性,無法滿足使用在例如液晶電視之類的光學顯示裝置的偏光膜所期待的光學特性。
美國專利第4659523號說明書(專利文獻4),揭示著在聚酯膜上塗工形成的PVA系樹脂層,與該聚酯膜一起一軸延伸所構成的偏光膜之製造方法。記載於此專利文獻4的方法,目的在於使成為PVA系樹脂層的基材之聚酯膜,可以具有可與偏光膜一起使用的光學特性者,並沒有意圖要製造由薄型且具有優異的光學特性之PVA系樹脂層所構成的偏光膜。亦即,記載於專利文獻4的方法,僅僅是改善與成為偏光膜的PVA系樹脂層一起被延伸的聚酯樹脂膜之光學特性者。具有同樣目的的偏光子用材料之製造方法,也記載於特公平8-12296號公報(專利文獻5)。
前面所述的,於偏光膜的兩面被貼合TAC膜的光學膜層積體所構成的光學膜層積體,一般,係被貼附於液晶顯示面板那樣的光學顯示面板而使用的。藉由把此光學膜層積體,透過黏接劑層貼附於載體膜而形成的附載體膜之光學膜層積體,於長度方向上連續給送,同時把光學膜層積體,切斷為適應於對應的光學顯示面板的尺寸之長度而依序貼附於該光學顯示面板的方式被構成之連續貼附裝置,已經被提出來了。例如,記載於特許第4361103號公報(專利文獻6),特許第4377961號公報(專利文獻7),特許第4377964號公報(專利文獻8),特許第4503689號公報(專利文獻9),特許第4503690號公報(專利文獻10),特許第4503691號公報(專利文獻11)等。
記載於這些文獻的光學膜層積體之連續貼附裝置,具備對連續給送的附載體膜之光學膜層積體,在對長度方向正交的寬幅方向上,以對應於光學膜層積體被貼附的光學顯示面板的長邊方向尺寸及短邊方向尺寸之一方的長度方向間隔形成狹縫之狹縫形成機構。此狹縫形成機構,係以在附載體膜之光學膜層積體的寬幅方向上,由與載體膜相反之側的面,形成達到該載體膜與黏接劑層之間的界面的深度之狹縫的方式被構成。這樣的狹縫形成,被稱為「半切(half-cut)」。藉由此半切,在鄰接於附載體膜之光學膜層積體的長度方向的2個狹縫間,被形成對應於光學顯示面板的長邊方向尺寸及短邊方向尺寸之任一方的長度之光學膜層積體之薄片。在此場合,光學膜層積體的寬幅,為對應於光學顯示面板的長邊方向尺寸及短邊方向尺寸之另一方的尺寸。
光學膜層積體之連續貼附裝置,進而具備把光學顯示面板依序送至貼合位置的面板給送機構,光學膜之薄片之各個,以與被依序送來貼合位置的光學顯示面板同步的方式,朝向貼合位置被送入。於貼合位置之前,設有載體膜剝離機構,此剝離機構,對於光學膜的薄片之各個,以黏接劑層殘留於光學膜的薄片之側的狀態,以使該光學膜之薄片由載體膜剝離的方式產生作用。接著,載體膜被剝離的光學膜層積體之薄片,以重疊於被送來貼合位置的面板的方式被送入。於貼合位置,設有如貼合輥那樣的貼合機構,被送來該貼合位置的光學顯示面板與光學膜層積體之薄片中介著黏接劑層而貼合。
載體膜剝離機構,具備具有使由光學膜層積體之薄片剝離的載體膜呈銳角地折返的形狀的邊緣部之剝離板。光學膜層積體之薄片,直接不改變行進方向地,由載體膜分離而被送至貼合位置。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第4279944號公報
[專利文獻2]日本特開2001-343521號公報
[專利文獻3]日本特開2003-43257號公報
[專利文獻4]美國專利第4659523號說明書
[專利文獻5]日本特公平8-12296號公報
[專利文獻6]日本特許第4361103號公報
[專利文獻7]日本特許第4377961號公報
[專利文獻8]日本特許第4377964號公報
[專利文獻9]日本特許第4503689號公報
[專利文獻10]日本特許第4503690號公報
[專利文獻11]日本特許第4503691號公報
[專利文獻12]日本特開2002-258269號公報
[專利文獻13]日本專利特開2004-078143號公報
[專利文獻14]日本特開2007-171892號公報
[專利文獻15]日本特開2004-338379號公報
[非專利文獻1]H. W. Siesler,Adv. Polym. Sci.,65,1(1984)
現在已被實用化的偏光膜,厚度為15~35μm程度,通常為30μm程度。接著,於此偏光膜之分別的兩面,被貼附厚度為60~80μm之TAC膜。進而,如此般TAC膜被貼附於兩面的偏光膜層積體,被貼合相位差膜等光學機能膜,於其上被層積表面保護膜而被形成光學膜層積體。亦即,光學膜層積體全體的厚度,即使在除去供貼附載體膜之用的黏接劑層的厚度之狀態下,也有200~270μm。但是,伴隨著最近的顯示裝置之薄型化,對於極力減少此光學膜層積體的厚度之要求提高。
另一方面,本案發明人等,成功地製造出厚度在10μm以下,具有與液晶顯示面板或者有機EL顯示面板一起使用的偏光膜所要求的光學特性之偏光膜。具體而言,本案發明人等,作為偏光膜的製造方法,成功地藉由使酯系熱塑性樹脂基材,與被塗佈形成於其上的PVA系樹脂層一體地,以空中輔助延伸與硼酸水中延伸所構成的2段延伸步驟進行延伸,以及對該PVA系樹脂層施以根據二色性色素之染色處理,而得到厚度10μm以下,由單體透過率T及偏光度P所表示的光學特性可以滿足被使用於光學顯示裝置的偏光膜所要求的特性之從前所無之薄型偏光膜。根據這樣的情形,持續進行著以光學膜層積體為全體形成為薄型為目標之開發努力。接著,使用本案發明人等所開發出來的薄型偏光膜的話,可以製造全體厚度在170μm以下的光學膜層積體。進而,以把這樣的薄型之光學膜層積體,使用記載於專利文獻6~11那樣的連續貼附裝置貼合於光學顯示面板為佳。
本發明,目的在於提供把這樣的薄型之光學膜層積體連續貼附於矩形形狀的光學面板之光學膜層積體之依序貼附方法及裝置。
本發明之一態樣,係藉由於具有長邊尺寸與短邊尺寸的矩形形狀的光學面板的2個表面之至少一方,貼附偏光膜而製造光學面板組裝體的方法。此方法包含:對在連續卷狀之熱塑性樹脂基材上形成聚乙烯醇系樹脂層之層積體,藉由空中輔助延伸與硼酸水中延伸所構成的2階段延伸,以總延伸倍率成為5倍~8.5倍的方式於長度方向一軸延伸,使該聚乙烯醇系樹脂層成為10μm以下的厚度之延伸步驟,以及在該聚乙烯醇系樹脂膜使二色性物質吸附的吸附步驟,藉由形成厚度在10μm以下而在長度方向上具有吸收軸的聚乙烯醇系樹脂層所構成的偏光膜,而形成至少包含前述偏光膜的連續卷狀光學膜層積體的階段。於此光學膜層積體,中介著黏著劑層,可剝離地貼附載體膜,形成附載體膜之光學膜層積體。該載體膜,對該黏接劑層的黏接力比光學膜層積體與黏接劑層之間的黏接力更弱。進而,對該附載體膜之光學膜層積體,以對應於光學面板之長邊尺寸或短邊尺寸之一方的特定長度方向間隔,在對該長度方向成直角方向的寬幅方向上,由光學膜層積體之側起形成達到面對黏接層之載體膜之面的深度之複數狹縫,於該附載體膜之光學膜層積體的長度方向上鄰接的2個狹縫之間,形成光學膜層積體之薄片,於載體膜上形成複數之薄片連續地被支撐的構成之連續狀長尺寸薄片層積體。接著,該長尺寸薄片層積體上之薄片之各個,以成為同步於依序被送來貼合位置的光學面板的關係的方式,將該長尺寸薄片層積體送至貼合位置,於光學膜層積體之側殘留前述黏接劑層而將薄片依序由該長尺寸薄片層積體剝下,把該薄片送來貼合位置的光學面板上中介著黏接劑層進行貼合。
於本發明之方法,在形成連續狀長尺寸薄片層積體的階段之前,把附載體膜之偏光膜層積體,以對應於前述光學面板的前述長邊尺寸或前述短邊尺寸之另一方的特定寬幅,在該附載體膜之偏光膜層積體的長度方向上切斷,以特定寬幅形成連續於長度方向的連續長條,可以對該連續長條,形成前述複數狹縫而形成前述連續狀長尺寸薄片層積體。進而,可在形成連續狀長尺寸薄片層積體的階段之前,對光學膜層積體進行缺點檢查的階段,在缺點被檢測到時,記錄針對該缺點的資訊。
接著,可以在形成連續狀長尺寸薄片層積體的階段形成的光學膜層積體薄片,是在缺點檢查階段包含被檢測到的缺點者的場合,於貼合階段之前,把包含該缺點的前述光學膜層積體薄片由載體膜剝下,排出至光學膜層積體的給送路徑之外。此外,在形成連續狀長尺寸薄片層積體的階段形成的光學膜層積體薄片,可以於缺點檢查階段包含被檢測到的缺點的場合,藉由在挾著該缺點於給送方向上游側及下游側之分別的方向上離開該缺點特定距離的位置形成狹縫,而形成包含缺點的光學膜層積體薄片。
於形成連續狀長尺寸薄片層積體的階段,狹縫的形成,可以與有無缺陷無關地以等間隔的方式進行,於此場合,光學膜層積體薄片之中,根據被記錄的缺點之資訊而被判定為包含缺點的薄片,可以藉由識別資訊識別為不良薄片。
光學面板可以為光學顯示面板。此外,光學面板,可以為液晶顯示面板、有機EL顯示面板之任一。或者,光學面板可以為觸控感測面板。
進而,於本發明之方法,光學膜,可以為在與載體膜相反側的面上被接著光學機能膜之層機體。此外,於光學膜,也可以在偏光膜與黏著劑層之間配置第2光學機能膜。
於本發明之方法,偏光膜,具有在單體透過率為T,偏光度為P時,滿足P>-(100.929T-42.4 -1)×100(其中,T<42.3)及P≧99.9(其中,T≧42.3)的條件之光學特性。具有這樣的光學特性之偏光膜,適於使用在液晶顯示裝置。或者是,偏光膜,具有在單體透過率為T,偏光度為P時,滿足T≧42.5及P≧99.5的條件之光學特性。具有這樣的光學特性之偏光膜,適於使用在有機EL顯示裝置。
於進行前述之2段延伸的場合之本發明之方法,空中輔助延伸時之延伸倍率以3.5倍以下為佳。此外,二色性物質的吸附,最好是於水溶媒,藉由在碘濃度0.12~0.30重量百分比的範圍之碘的染色液浸漬聚乙烯醇系樹脂層而進行的。
本發明之其他態樣,係對具有長邊及短邊的矩形形狀的面板依序貼附光學膜層積體之貼附裝置。此裝置,使用對在連續卷狀之熱塑性樹脂基材上形成聚乙烯醇系樹脂層之層積體,藉由空中輔助延伸與硼酸水中延伸所構成的2階段延伸,以總延伸倍率成為5倍~8.5倍的方式於長度方向一軸延伸,使該聚乙烯醇系樹脂層成為10μm以下的厚度之步驟,以及在該聚乙烯醇系樹脂膜使二色性物質吸附的步驟,藉由形成厚度在10μm以下而在長度方向上具有吸收軸的聚乙烯醇系樹脂層所構成的偏光膜,而形成的至少包含偏光膜的連續卷狀光學膜層積體上,中介著黏著劑層,藉由可剝離地貼附對該黏接劑層的黏接力比光學膜層積體與黏接劑層之間的黏接力弱的載體膜而形成的,附載體膜之光學膜層積體。
接著,該裝置,具備:使附載體膜光學膜層積體給送於長度方向的光學膜層積體給送機構,對藉由該給送機構於長度方向上給送的附載體膜之光學膜層積體,於長度方向上,具有對應於面板的長邊及短邊尺寸之一方的間隔,由與該載體膜相反側之光學膜之面起,使達到載體膜之鄰接於前述光學膜之面的深度的狹縫,在該附載體膜之光學膜層積體的寬幅方向依序形成複數個,於長度方向上鄰接的2個狹縫間,形成被支撐於載體膜的光學膜之薄片的狹縫形成機構,使面板依序送至貼合位置的面板給送機構,以與依序被送至該貼合位置的該面板同步的方式,對朝向該貼合位置送入的光學膜之薄片之各個,於該貼合位置之前,在黏接劑層殘留於光學膜之薄片之側的狀態,把光學膜之薄片由載體膜剝離,同時使該光學膜之薄片重疊於被送至貼合位置的面板的方式送入之載體膜剝離機構,以及被配置於貼合位置,使被送至該貼合位置的面板與光學膜之薄片中介著黏接劑層而貼合之貼合機構。此裝置,具備對光學膜層積體進行缺點檢查之缺點檢查機構。
在從前的技術,無法達成使偏光膜的厚度為10μm以下,使用於光學顯示裝置所期待的光學特性。
此處,本案發明人等,在使用於例如液晶電視那樣的光學顯示裝置的偏光膜的場合,把偏光膜所期望的光學特性,設定為在單體透過率為T,偏光度為P時,以下式P>-(100.929T-42.4 -1)×100(其中,T<42.3)及P≧99.9(其中,T≧42.3)所表示的條件。
此外,與液晶顯示裝置的場合不同,於有機EL顯示裝置的場合,偏光膜,通常為使用1枚的構成,所以偏光膜所要求的光學特性,與使用於液晶顯示裝置的偏光膜所要求的光學特性不同。亦即,本案發明人等,作為使用於有機EL顯示裝置之偏光膜所要求的光學特性,在單體透過率為T,偏光度為P時,設定為T≧42.5以及P≧99.5所表示的條件。
使用PVA系樹脂膜的從前的偏光膜之製造方法,係根據高溫空中延伸,所以在延伸倍率上有極限,使偏光膜的厚度為10μm以下之非常薄者時,無法得到使用於前述光學顯示裝置之偏光膜所期望的光學特性。但是使用本案發明人等所開發的,根據前述之延伸與染色之製造方法的話,可以實現厚度在10μm以下,藉由單體透過率T及偏光度P所表示的光學特性,滿足前述條件之偏光膜。本發明,提供把這樣的光學特性之包含偏光膜的薄型光學膜層積體,連續地貼附於光學顯示面板之連續貼附方法及裝置。
由以上說明可知,根據本發明,可得使用厚度10μm以下的薄型之偏光膜,而可將光學膜層積體連續地貼附於光學顯示面板等光學面板之光學膜層積體之連續貼附方法及裝置。
如前所述,使用熱塑性樹脂基材,把包含被形成於該基材上的PVA系樹脂層之層積體,以延伸倍率成為5倍以上的方式進行一軸延伸的實例,並無法從記載著先前技術的文獻中找到。
以下,參照圖面詳細說明使用於本發明之偏光膜的製造方法之代表例及根據本發明的光學膜層積體之連續貼附方法及裝置之實施形態。
[關聯於偏光膜之技術背景]
作為偏光膜之背景技術,針對使用於本發明的熱塑性樹脂基材的材料特性與藉由偏光膜的偏光性能表示的光學特性,進行說明。
首先,大致說明適於在本發明使用的熱塑性樹脂之一般的材料特性。
熱塑性樹脂,大致可以區分為高分子很規則地排列的結晶狀態,高分子不具有規則的排列,或者是只有一部分具規則排列之無定形或者非晶狀態者。把前者稱為結晶狀態,後者稱為無定形或非晶狀態。對應於此,雖不在結晶狀態,但具有隨著條件而可作出結晶狀態的性質之熱塑性樹脂,稱為結晶性樹脂,不具有這樣的性質之熱塑性樹脂稱為非晶性樹脂。另一方面,不管是結晶性樹脂還是非晶性樹脂,都把不在結晶狀態的樹脂或未達到結晶狀態的樹脂稱為非晶質(amorphous)之樹脂。此處,非晶質之用語,係與意味著不作出結晶狀態的性質之非晶性的用語是區分開來使用的。
作為結晶性樹脂,例如有包含聚乙烯(PE)及聚丙烯(PP)之烯烴系樹脂,或是包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)及聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)的酯系樹脂。結晶性樹脂之特徵之一,係一般具有隨著加熱及/或延伸配向而使高分子排列而進行結晶化的性質。樹脂之物性,隨著結晶化程度而產生種種變化。另一方面,例如,即使是像聚丙烯(PP)及聚對苯二甲酸乙二酯(PET)那樣的結晶性樹脂,也會隨著加熱處理或延伸配向引起的阻礙高分子之排列,而使結晶化的抑制為可能。把結晶化被抑制的這些聚丙烯(PP)及聚對苯二甲酸乙二酯(PET)分別稱為非晶性聚丙烯與非晶性聚對苯二甲酸乙二酯,將這些分別總稱為非晶性烯烴系樹脂、非晶性酯系樹脂。
例如聚丙烯(PP)的場合,藉由使其成為沒有立體規則性的無規構造,可以製作抑制結晶化的非晶性聚丙烯(PP)。此外,例如在聚對苯二甲酸乙二酯(PET)的場合,作為聚合單體,共聚合間苯二酸(isophthalic acid)、1,4-環己烷二甲醇之類的變性基,亦即藉由共聚合會阻礙聚對苯二甲酸乙二酯(PET)的結晶化的分子,可以製作抑制了結晶化之非晶性聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。
其次,大致說明可以使用於大型液晶顯示元件之偏光膜的光學特性。
偏光膜的光學特性,坦白地說,是以偏光度P與單體透過率T表示之偏光性能。一般而言,偏光膜之偏光度P與單體透過率T係處於相互取捨之關係。此2光學特性值可以藉由T-P圖表示。於T-P圖,繪圖之線越往單體透過率高的方向且偏光度高的方向,偏光膜的偏光性能越優異。
此處,參照顯示T-P圖之圖3時,理想的光學特性為T=50%,P=100%的場合。由圖可知,有著T值越低P值越容易提高,T值越高越不容易提高P值的傾向。進而,參照顯示偏光膜的偏光性能之透過率T與偏光度P的關係之圖4時,在圖4做為線1與線2更上方的區域所決定的範圍,偏光膜的單體透過率T及偏光度P,成為滿足液晶顯示裝置所認為是必要的「要求性能」,使用此偏光膜之顯示裝置,對比率為1000:1以上,最大亮度為500cd/m2 以上。此要求性能,於現在或者將來,都應該是大型液晶顯示元件等之偏光膜性能所要求的光學特性的性能。單體透過率T之理想值為T=50%,但光線透過偏光膜時,在偏光膜與空氣之界面會引起部分光線反射的現象。考慮此反射現象的話,僅相當於反射之量會減少單體透過率T,所以現實上可達成的T值之最大值為45~46%程度。
另一方面,偏光度P,可以變換為偏光膜之對比率(CR)。例如99.95%之偏光度P,相當於偏光膜的對比率2000:1。將此偏光膜用於液晶電視用液晶顯示面板的兩側時之顯示裝置的對比率為1050:1。此處顯示裝置的對比率低於偏光膜的對比率,是因為在顯示面板內部產生偏光解消的緣故。偏光解消,是透過背光側的偏光膜而來的光在透過胞內部時,由於彩色濾光片中的顏料、液晶分子層、TFT(薄膜電晶體)而使光散射及/或反射,一部分光的偏光狀態改變而產生的。偏光膜以及顯示面板之對比率都是越大越好,液晶電視為對比佳,看起來舒適。
然而,偏光膜的對比率,被定義為平行透過率Tp除以正交透過率Tc之值。對此,顯示裝置的對比率,可被定義為最大亮度除以最小亮度之值。最小亮度是黑顯示時的亮度。假設一般的視聽環境之液晶電視的場合,0.5cd/m2 以下之最小亮度為要求基準。超過此值的話,色再現性會降低。最大亮度是白顯示時的亮度。假設一般的視聽環境之液晶電視的場合,顯示裝置使用最大亮度為450~550cd/m2 之範圍者。低於此值的話,顯示變暗,所以液晶電視的視覺確認性降低。
使用大型顯示元件的液晶電視用之顯示裝置所追求的性能,為對比率1000:1以上,最大亮度為500cd/m2 以上。此應為顯示裝置的「要求性能」。圖4之線1(T<42.3%)以及線2(T≧42.3%),表示為了達成此顯示裝置的要求性能所必要的偏光膜的偏光性能的極限值。此係根據圖5所示之背光側與視覺確認側之偏光膜的組合,藉由以下的模擬而求出之線。
液晶電視用的顯示裝置之對比率與最大亮度,可以根據光源(背光)之光量、被配置於背光側與視覺確認側之2個偏光膜之透過率、液晶顯示面板的透過率、背光側與視覺確認側之2個偏光膜的偏光度、液晶顯示面板之偏光解消率等而算出。使用一般的液晶電視的光源之光量(10,000cd/m2 ),液晶顯示面板的透過率(13%)、及偏光解消率(0.085%)之基礎數值,組合不同的幾種偏光性能的偏光膜,藉由於各分別的組合算出液晶電視用的顯示裝置之對比率與最大亮度,可以導出滿足要求性能的圖4之線1及線2。亦即,使用未達到線1及線2的偏光膜的話,顯示出顯示裝置之對比率為1000:1以下,最大亮度為500cd/m2 以下。使用於算出之數學式如以下所述。
式(1)為求出顯示裝置的對比率之式,式(2)為求取顯示裝置的最大亮度之式。式(3)為求出偏光膜的二色比之式。
式(1):CRD=Lmax/Lmin
式(2):Lmax=(LB×Tp-(LB/2×k1B×DP/100)/2×(k1F-k2F))×Tcell/100
式(3):DR=Ak2 /Ak1 =log(k2)/log(k1)=log(Ts/100×(1-P/100)/TPVA )/log(Ts/100×(1+P/100)/TPVA )
此處,
Lmjn=(LB×Tc+(LB/2×k1B×DP/100)/2×(k1F-k2F))×Tcell/100
Tp=(k1B×k1F+k2B×k2F)/2×TPVA
Tc=(k1B×k2F+k2B×k1F)/2×TPVA
k1=Ts/100×(1+P/100)/TPVA
k2=Ts/100×(1-P/100)/TPVA
CRD:顯示裝置之對比率
Lmax:顯示裝置的最大亮度
Lmin:顯示裝置的最小亮度
DR:偏光膜之二色比
Ts:偏光膜之單體透過率
P:偏光膜之偏光度
k1:第1主透過率
k2:第2主透過率
k1F:視覺確認側偏光膜之k1
K2F:視覺確認側偏光膜之k2
k1B:背光側偏光膜之k1
k2B:背光側偏光膜之k2
Ak1 :偏光膜的透過軸方向之吸光度
Ak2 :偏光膜的吸收軸方向的吸光度
LB:光源的光量(10000cd/m2 )
Tc:偏光膜之正交透過率(視覺確認側偏光板與背光側偏光板之組合)
Tp:偏光膜之平行透過率(視覺確認側偏光板與背光側偏光板之組合)
Tcell:胞之透過率(13%)
DP:胞之偏光解消率(0.085%)
TPVA :未吸附碘的PVA膜之透過率(0.92)
圖4之線1(T<42.3%),由圖5位於被表示為偏光膜3的直線上的偏光膜的偏光性能所導出。屬於圖5的偏光膜3之偏光膜之中,偏光性能以座標(T,P)=(42.1%,99.95%)表示的點D(白點)的偏光膜,在將其使用於液晶電視用的顯示裝置的背光側與視覺確認側之兩側的場合,可以達成要求性能。
然而,即使是屬於相同的偏光膜3的偏光膜,也在把單體透過率低(更暗)的區域的3種偏光膜A(T=40.6%,P=99.998%)、B(T=41.1%,P=99.994%)或者C(T=41.6%,P=99.98%)用於背光側與視覺確認側之兩側的場合,均不能達成要求性能。作為背光側與視覺確認側之任一方的偏光膜,使用偏光膜A、B或C的場合,為了達成要求性能,與例如作為另一方的偏光膜使用屬於偏光膜4的偏光膜E、屬於偏光膜5的偏光膜F、屬於偏光膜7的偏光膜G那樣的偏光膜3相比,必須要使用單體透過率高,至少偏光度達99.9%以上的偏光性能優異的偏光膜。
圖5所示的偏光膜1~7的偏光性能,係根據式(3)算出。藉由使用式(3)可以由成為偏光膜的偏光性能指標的二色比(DR)來算出單體透過率T與偏光度P。二色比,是將偏光膜之吸收軸方向的吸光度除以透過軸方向的吸光度之值。此數值越高,代表偏光性能越優異。例如,偏光膜5被算出為具有二色比為約94的偏光性能之偏光膜。低於此值的偏光膜無法達到要求性能。
此外作為背光側與視覺確認側之任一方的偏光膜使用與偏光膜3相比偏光性能低劣的,例如屬於偏光膜1的偏光膜H(41.0%,99.95%)或屬於偏光膜2的偏光膜J(42.0%,99.9%)的場合,由式(1)(2)可知,為了要達到要求性能,例如,與作為另一方的偏光膜使用屬於偏光膜6的偏光膜I(43.2%,99.95%)、或屬於偏光膜7的偏光膜K(42.0%,99.998%)那樣的偏光膜3相比,必須要使用偏光性能更優異的偏光膜。
為了達成液晶電視用的顯示裝置的要求性能,必須是背光側與視覺確認側之任一方之側的偏光膜之偏光性能至少比偏光膜3更為優異。圖4之線1(T<42.3%)顯示其下限值。另一方面,圖4之線2(T≧42.3%)顯示偏光度P的下限值。作為背光側與視覺確認側之任一方之側的偏光膜,使用偏光度P為99.9%以下的偏光膜的場合,另一方之側的偏光膜,無論是使用偏光性能如何優異的偏光膜,都無法達成要求性能。
結論是,要達成使用大型顯示元件的液晶電視用之顯示裝置所追求的偏光性能的場合,背光側與視覺確認側之任一方之側之偏光膜的偏光性能超過以線1(T<42.3%)及線2(T≧42.3%)所表示的界線的區域之偏光膜,更具體地說,具有比偏光膜3更優異的偏光性能,偏光度為99.9%以上的偏光膜為期待的條件。
對此,使用於有機EL顯示裝置的偏光膜,主要是藉由與1/4波長相位差膜組合形成圓偏光,多使用於遮斷內部反射光的目的,在此場合,僅使用1枚偏光膜。亦即,與使用2枚偏光膜的透過型液晶顯示裝置的場合不同,使用於有機EL顯示裝置之偏光膜,如先前所述的,所要求的光學特性不同,在單體透過率為T,偏光度為P時,成為以T≧42.5以及P≧99.5所表示的條件。於圖4以想像線顯示使用於有機EL顯示裝置的偏光膜之要求特性。
[關於偏光膜的製造之實施例]
作為使用於本發明的光學膜層積體的實施例,顯示實施例1~18。於圖27及圖28顯示於這些實施例製造的偏光膜的製造條件。進而,作為對比之例,也作成了參考例及比較例。圖29係針對進行了第1段的空中高溫延伸後的實施例1~18以及參考例1~3之延伸層積體之各個,顯示PET樹脂基材的配向函數值之表。
[實施例1]
作為非晶性酯系熱塑性樹脂基材,製作了使間苯二酸(isophthalic acid)共聚合6莫耳百分比之間苯二酸共聚合聚對苯二甲酸乙二酯(以下,稱為「非晶性PET」)之連續卷之基材。非晶性PET之玻璃轉移溫度為75℃。連續卷之非晶性PET基材與聚乙烯醇(以下稱為「PVA」)層所構成的層積體以如下所述的方式製作。另外PVA之玻璃轉移溫度為80℃。
準備厚度200μm的非晶性PET基材,與聚合度1000以上,鹼化度(加水分解度)在99%以上之PVA粉末溶解於水之4~5重量百分比濃度之PVA水溶液。其次,於前述厚度200μm的非晶性PET基材塗布PVA水溶液,以50~60℃之溫度乾燥,於非晶性PET基材上製膜出厚度7μm的PVA層。以下,將此稱為「於非晶性PET基材被製膜7μm厚的PVA層之層積體」或「含7μm厚的PVA層之層積體」,或者僅稱之為「層積體」。
使含7μm厚的PVA層的層積體,經過包含空中輔助延伸及硼酸水中延伸之2段延伸步驟的以下之步驟,製造為3μm厚的偏光膜。藉由第1段之空中輔助延伸步驟,將包含7μm厚的PVA層之層積體與非晶性PET基材一體延伸,產生包含5μm厚的PVA層之延伸層積體。以下,將此稱為「延伸層積體」。具體而言,延伸層積體,係把包含7μm厚的PVA層之層積體施以被配備於設定在130℃的延伸溫度環境之烤爐的延伸手段,以延伸倍率成為1.8倍的方式進行自由端一軸延伸者。藉由此延伸處理,延伸層積體內的PVA層,往PVA分子被配向之5μm厚的PVA層變化。
其次,藉由染色步驟,產生PVA分子被配向的5μm厚的PVA層上使碘被吸附之著色層積體。以下,將此稱為「著色層積體」。具體而言,著色層積體,係使延伸層積體在液溫30℃之含碘與碘化鉀的染色液中,以使構成最終生成的偏光膜之PVA層的單體透過率為40~44%的方式,浸漬任意時間,使碘被吸附於包含在延伸層積體的PVA層者。於本步驟,染色液,以水為溶媒,把碘濃度設定為0.12~0.30重量百分比之範圍內,把碘化鉀濃度設定為0.7~2.1重量百分比的範圍內。碘與碘化鉀的濃度比為1比7。
另外,要把碘溶解於水必須要碘化鉀。更詳細地說,藉由於碘濃度0.30重量百分比、碘化鉀濃度2.1重量百分比之染色液使延伸層積體浸漬60秒鐘,產生PVA分子被配向的5μm厚的PVA層上使碘被吸附之著色層積體。於實施例1,藉由改變往碘濃度0.30重量百分比、碘化鉀濃度2.1重量百分比之染色液之延伸層積體的浸漬時間,以使最終產生的偏光膜的單體透過率成為40~44%的方式調整碘吸附量,而產生使單體透過率與偏光度不同之種種著色層積體。
進而,藉由第2段之硼酸水中延伸步驟,將著色層積體與非晶性PET基材一體進而延伸,產生包含構成3μm厚的偏光膜之PVA層之光學膜層積體。以下,將此稱為「光學膜層積體」。具體而言,光學膜層積體,係把著色層積體施加在被配備於設定在含硼酸與碘化鉀的液溫範圍60~85℃的硼酸水溶液之處理裝置的延伸裝置,以延伸倍率成為3.3倍的方式進行自由端一軸延伸者。更詳細地說,硼酸水溶液之液溫為65℃。此外,硼酸含量為對水100重量份含有4重量份,碘化鉀含量為對水100重量份含有5重量份。
於本步驟,把調整碘吸附量的著色層積體首先在硼酸水溶液浸漬5~10秒鐘。其後,使該著色層積體直接通過被配備於處理裝置之延伸裝置之不同線速度的複數組織輥間,施加30~90秒使延伸倍率成為3.3倍地進行自由端一軸延伸。藉此延伸處理,包含於著色層積體之PVA層,變化往被吸附地碘作為聚碘離子錯合物於一方向上高次地配向之3μm厚的PVA層。此PVA層構成光學膜層積體之偏光膜。
如以上所述實施例1,首先,使在非晶性PET基材上被製膜7μm厚的PVA層的層積體在延伸溫度130℃下進行空中輔助延伸而產生延伸層積體,接著藉由使延伸層積體染色而產生著色層積體,進而使著色層積體在延伸溫度65度進行硼酸水中延伸,以總延伸倍率成為5.94倍的方式產生包含與非晶性PET基材一體地被延伸之3μm厚的PVA層之光學膜層積體。藉由這樣的2段延伸,被製膜於非晶性PET基材的PVA層之PVA分子被高次地配向,而可以產生包含構成藉由染色而吸附的碘作為聚碘離子錯合物於一方向上高次地被配向的偏光膜的3μm厚的PVA層之光學膜層積體。
雖非光學膜層積體之製造上所必須的步驟,但藉由洗淨步驟,把由光學膜層積體由硼酸水溶液取出,以碘化鉀水溶液洗淨附著於被製膜在非晶性PET基材的3μm厚的PVA層的表面之硼酸。之後,使被洗淨的光學膜層積體藉由根據60℃的溫風之乾燥步驟予以乾燥。又,洗淨步驟係為了解消硼酸析出等外觀不良之用的步驟。
其次,藉由貼合及/或轉印步驟,在被製膜於非晶性PET基材的3μm厚的PVA層的表面塗布接著劑同使貼合80μm厚的TAC(三醋酸纖維素系)膜後,剝離非晶性PET基材,把3μm厚的PVA層轉印至80μm厚的TAC(三醋酸纖維素系)膜。
[實施例2]
實施例2,與實施例1的場合同樣,產生於非晶性PET基材上被製膜7μm厚的PVA層的層積體,接著藉由空中輔助延伸產生使包含7μm厚的PVA層之層積體已成為倍率1.8倍的方式延伸的延伸層積體,然後,藉由使延伸層積體浸漬於液溫30℃的含碘與碘化鉀的染色液,而產生含使碘吸附之PVA層的著色層積體。實施例2,包含與實施例1不同的以下之架橋步驟。此係藉由把著色層積體在40℃之硼酸架橋水溶液浸漬60秒,而對使碘吸附之PVA層的PVA分子彼此施以架橋處理之步驟。本步驟之硼酸架橋水溶液,硼酸含量為對水100重量份含有3重量份,碘化鉀含量為對水100重量份含有3重量份。
實施例2之架橋步驟,至少追求3種技術上的作用。第1是於後步驟的硼酸水中延伸使被含於著色層積體的被薄膜化的PVA層不溶解之不溶化作用。第2是使被著色於PVA層的碘不溶出之著色安定化作用。第3是藉由架橋PVA層之分子彼此產生結節點之結節點生成作用。
實施例2,接著,藉由把被架橋的著色層積體,浸漬於比實施例1之延伸溫度65℃更高的75℃的硼酸水中延伸浴,與實施例1的場合同樣,以延伸倍率成為3.3倍的方式延伸,而產生光學膜層積體。此外,實施例2之洗淨步驟、乾燥步驟、貼合及/或轉印步驟,均與實施例1的場合相同。
又,為了使先於硼酸水中延伸步驟於架橋步驟所追求的技術上的作用更為明確,把實施例1之未被架橋的著色層積體浸漬於70~75℃的硼酸水中延伸浴的場合,包含於著色層積體的PVA層,於硼酸水中延伸浴會溶解,而無法延伸。
[實施例3]
實施例3,與實施例1的場合相同,首先,產生於非晶性PET基材上被製膜7μm厚的PVA層之層積體,接著,使包含7μm厚的PVA層之層積體藉由空中輔助延伸而產生以延伸倍率成為1.8倍的方式延伸之延伸層積體。實施例3,包含與實施例1不同的以下之不溶化步驟。其係藉由把延伸層積體浸漬於液溫30℃的硼酸不溶化水溶液30秒,而使包含於延伸層積體的PVA分子被配向之PVA層不溶化的步驟。本步驟之硼酸不溶化水溶液,硼酸含量為對水100重量份含有3重量份。實施例3之不溶化步驟所追求的技術上的作用,係至少於後步驟之染色步驟,使包含於延伸層積體的PVA層不溶解之不溶化。
實施例3,接著,把被不溶化的延伸層積體,與實施例1的場合同樣地,浸漬於液溫30℃之包含碘與碘化鉀的染色液,產生包含使碘吸附的PVA層之著色層積體。然後,藉由把產生的著色層積體浸漬於與實施例1同樣的延伸溫度65℃之硼酸水中延伸浴,與實施例1的場合同樣,以延伸倍率成為3.3倍的方式延伸,而產生光學膜層積體。此外,實施例3之洗淨步驟、乾燥步驟、貼合及/或轉印步驟,均與實施例1的場合相同。
又,為了使先於染色步驟之不溶化步驟所追求的技術上的條件及作用更為明確,首先,進行使實施例1之未被不溶化的延伸層積體藉由染色產生著色層積體,把所產生的著色層積體浸漬於延伸溫度70~75℃的硼酸水中延伸浴的方法。在此場合,包含於著色層積體的PVA層,如實施例2所示的,於硼酸水中延伸浴會溶解,而無法延伸。
其次,替代以水為溶媒,使碘濃度為0.30重量百分比之實施例1的染色液,改為碘濃度為0.12~0.25重量百分比,其他條件維持不變之染色液,進行浸漬實施例1之未被不溶化的延伸層積體。此場合,包含於延伸層積體的PVA層,於染色浴中溶解,而無法染色。然而,在使用實施例3之被不溶化的延伸層積體的場合,即使染色液之碘濃度為0.12~0.25重量百分比,PVA層也不溶解,可以往PVA層染色。
在即使染色液的碘濃度為0.12~0.25重量百分比也可以往PVA層染色的實施例3,藉由使延伸層積體之往染色液的浸漬時間為一定,而染色液的碘濃度與碘化鉀濃度在實施例1所示的一定範圍內變化,以使最終產生的偏光膜的單體透過率成為40~44%的方式調整碘吸附量,而產生使單體透過率與偏光度不同之種種著色層積體。
[實施例4]
實施例4,係藉由在實施例1之製造步驟加上實施例3的不溶化步驟與實施例2的架橋步驟之製造步驟而產生的光學膜層積體。首先,產生於非晶性PET基材上被製膜7μm厚的PVA層之層積體,接著,使包含7μm厚的PVA層之層積體藉由空中輔助延伸而以延伸倍率成為1.8倍的方式自由端一軸延伸,產生延伸層積體。實施例4,與實施例3的場合同樣,其係藉由把產生的延伸層積體浸漬於液溫30℃的硼酸不溶化水溶液30秒之不溶化步驟,而使包含於延伸層積體的PVA分子被配向之PVA層不溶化。實施例4,進而,把被不溶化的包含PVA層的延伸層積體,與實施例3的場合同樣地,浸漬於液溫30℃之包含碘與碘化鉀的染色液,產生包含使碘吸附的PVA層之著色層積體。
實施例4,與實施例2的場合同樣,其係藉由把產生的著色層積體浸漬於40℃的硼酸架橋水溶液60秒之架橋步驟,而使吸附碘的PVA層之PVA分子彼此架橋。實施例4,進而,藉由把被架橋的著色層積體,浸漬於比實施例1之延伸溫度65℃更高的75℃的硼酸水中延伸浴5~10秒鐘,與實施例2的場合同樣,以延伸倍率成為3.3倍的方式自由端一軸延伸,而產生光學膜層積體。此外,實施例4之洗淨步驟、乾燥步驟、貼合及/或轉印步驟,均與實施例1至3的場合相同。
此外,實施例4,與實施例3的場合同樣,即使染色液的碘濃度為0.12~0.25重量百分比,PVA層也不會溶解。於實施例4,藉由使延伸層積體之往染色液的浸漬時間為一定,而染色液的碘濃度與碘化鉀濃度在實施例1所示的一定範圍內變化,以使最終產生的偏光膜的單體透過率成為40~44%的方式調整碘吸附量,而產生使單體透過率與偏光度不同之種種著色層積體。
如以上所述,實施例4,首先,產生於非晶性PET基材上被製膜7μm厚的PVA層之層積體,接著,使包含7μm厚的PVA層之層積體藉由空中輔助延伸而產生以延伸倍率成為1.8倍的方式自由端一軸延伸之延伸層積體。藉由把產生的延伸層積體浸漬於液溫30℃的硼酸不溶化水溶液30秒而使包含於延伸層積體的PVA層不溶化。藉由把被不溶化的包含PVA層的延伸層積體浸漬於液溫30℃之包含碘與碘化鉀的染色液,產生使碘吸附在被不溶化的PVA層之著色層積體。藉由把包含使吸附碘的PVA層之著色層積體浸漬於40℃之硼酸架橋水溶液60秒,使被吸附著碘的PVA層之PVA分子彼此架橋。把被架橋的含PVA層之著色層積體浸漬於包含硼酸與碘化鉀的液溫75℃的硼酸水中延伸溶液5~10秒鐘,然後,藉由硼酸水中延伸而以倍率成為3.3倍的方式自由端一軸延伸,而產生光學膜層積體。
實施例4,如此藉由空中高溫延伸以及硼酸水中延伸所構成的2段延伸,在往染色浴浸漬之前的不溶化及硼酸水中延伸之前的架橋所構成的前處理,使被製膜於非晶性PET基材的PVA層之PVA分子被高次地配向,而可以安定地產生包含構成藉由染色而確實地吸附於PVA分子的碘作為聚碘離子錯合物於一方向上高次地被配向的偏光膜的3μm厚的PVA層之光學膜層積體。
[實施例5]
實施例5,除了以下之不同點以外,係以與實施例4同樣的條件製造的光學膜層積體。不同點為被製膜於非晶性PET基材的PVA層的厚度。實施例4為7μm厚之PVA層而最終包含於光學膜層積體的PVA層為3μm厚。相對於此,實施例5為12μm厚之PVA層而最終包含於光學膜層積體的PVA層為5μm厚。
[實施例6]
實施例6,除了以下之不同點以外,係以與實施例4同樣的條件製造的光學膜層積體。不同點為使用於非晶性PET基材的聚合單體。實施例4,使用把間苯二酸(isophthalic acid)共聚合於PET之非晶性PET基材。相對於此,實施例6,係使用把1,4-環己烷二甲醇作為變性基對PET共聚合之非晶性PET基材。
[實施例7]
實施例7,除了以下之不同點以外,係以與實施例4同樣的條件製造的光學膜層積體。不同點在於以使總延伸倍率成為6倍或接近於6倍之值的方式改變空中輔助延伸與硼酸水中延伸之分別的延伸倍率。實施例4,空中輔助延伸與硼酸水中延伸之分別的延伸倍率為1.8倍及3.3倍。對此,實施例7,分別的延伸倍率為1.2倍及4.9倍。此處實施例4的總延伸倍率為5.94倍。相對於此實施例7的總延伸倍率為5.88倍。此係於硼酸水中延伸,無法使延伸倍率延伸至4.9倍以上所致。
[實施例8]
實施例8,除了以下之不同點以外,係以與實施例4同樣的條件製造的光學膜層積體。不同點在於以使總延伸倍率成為6倍的方式改變空中輔助延伸與硼酸水中延伸之分別的延伸倍率。實施例8,其分別的延伸倍率為1.5倍及4.0倍。
[實施例9]
實施例9,除了以下之不同點以外,係以與實施例4同樣的條件製造的光學膜層積體。不同點在於以使總延伸倍率成為6倍的方式改變空中輔助延伸與硼酸水中延伸之分別的延伸倍率。實施例9,其分別的延伸倍率為2.5倍及2.4倍。
[實施例10]
實施例10,除了以下之不同點以外,係以與實施例4同樣的條件製造的光學膜層積體。不同點在於實施例4的場合,把空中輔助延伸的延伸溫度設定為130℃,而在實施例10,把空中輔助延伸的延伸溫度設定為95℃。
[實施例11]
實施例11,除了以下之不同點以外,係以與實施例4同樣的條件製造的光學膜層積體。不同點在於實施例4的場合,把空中輔助延伸的延伸溫度設定為130℃,而在實施例11,把空中輔助延伸的延伸溫度設定為110℃。
[實施例12]
實施例12,除了以下之不同點以外,係以與實施例4同樣的條件製造的光學膜層積體。不同點在於實施例4的場合,把空中輔助延伸的延伸溫度設定為130℃,而在實施例12,把空中輔助延伸的延伸溫度設定為150℃。
[實施例13]
實施例13,除了以下之不同點以外,係以與實施例4同樣的條件製造的光學膜層積體。不同點在於使空中輔助延伸的延伸倍率為1.8倍,硼酸水中延伸之延伸倍率變化為2.8倍。實施例13的場合,藉此,相對於實施例4的場合之約6倍(正確為5.94倍),使總延伸倍率成為約5倍(正確為5.04倍)。
[實施例14]
實施例14,除了以下之不同點以外,係以與實施例4同樣的條件製造的光學膜層積體。不同點在於使空中輔助延伸的延伸倍率為1.8倍,硼酸水中延伸之延伸倍率變化為3.1倍。實施例14的場合,藉此,相對於實施例4的場合之約6倍(正確為5.94倍),使總延伸倍率成為約5.5倍(正確為5.58倍)。
[實施例15]
實施例15,除了以下之不同點以外,係以與實施例4同樣的條件製造的光學膜層積體。不同點在於使空中輔助延伸的延伸倍率為1.8倍,硼酸水中延伸之延伸倍率變化為3.6倍。實施例15的場合,藉此,相對於實施例4的場合之約6倍(正確為5.94倍),使總延伸倍率成為約6.5倍(正確為6.48倍)。
[實施例16]
實施例16,除了以下之不同點以外,係以與實施例4同樣的條件製造的光學膜層積體。不同點是空中輔助延伸的延伸方法。實施例4,藉由空中輔助延伸以使延伸倍率成為1.8倍的方式自由端一軸延伸。對此,於實施例16,藉由固定端一軸之空中輔助延伸,以使延伸倍率成為1.8倍。
[實施例17]
實施例17,除了以下之不同點以外,係以與實施例16同樣的條件製造的光學膜層積體。此場合之空中輔助延伸,延伸倍率為1.8倍,不同點在使硼酸水中延伸之延伸倍率變化為3.9倍。實施例17的場合,藉此,相對於實施例16的場合總延伸倍率之約6倍(正確為5.94倍),使成為約7倍(正確為7.02倍)。
[實施例18]
實施例18,除了以下之不同點以外,係以與實施例16同樣的條件製造的光學膜層積體。不同點在於使空中輔助延伸的延伸倍率為1.8倍,硼酸水中延伸之延伸倍率變化為4.4倍。實施例18的場合,藉此,相對於實施例16的場合之總延伸倍率約6倍(正確為5.94倍),使成為約8倍(正確為7.92倍)。
[比較例1]
比較例1,係以與實施例4同樣的條件,於200μm厚的非晶性PET基材塗布PVA水溶液,使其乾燥而產生於非晶性PET基材上製膜出厚度7μm的PVA層之層積體。其次,藉由把延伸溫度設定為130℃之空中高溫延伸,產生使包含7μm厚的PVA層之層積體以延伸倍率成為4.0倍的方式自由端一軸延伸之延伸層積體。藉由此延伸處理,包含於延伸層積體的PVA層,往PVA分子被配向之3.5μm厚的PVA層變化。
其次,延伸層積體被染色處理,產生PVA分子被配向的3.5μm厚的PVA層上使碘被吸附之著色層積體。具體而言,著色層積體,係使延伸層積體在在液溫30℃之含碘與碘化鉀的染色液中,以使構成最終生成的偏光膜之PVA層的單體透過率為40~44%的方式,浸漬任意時間,使碘被吸附於包含在延伸層積體的PVA層者。如此,調整往PVA分子被配向的PVA層之碘吸附量,產生種種使單體透過率與偏光度不同的著色層積體。
進而,著色層積體被架橋處理。具體而言,藉由在液溫為40℃,對水100重量份包含3重量份之硼酸而對水100重量份包含3重量份之碘化鉀的硼酸架橋水溶液內浸漬60秒,對著色層積體施以架橋處理。比較例1,被施以架橋處理的著色層積體相當於實施例4之光學膜層積體。亦即,洗淨步驟、乾燥步驟、貼合及/或轉印步驟,均與實施例4的場合相同。
[比較例2]
比較例2,係把比較例1之延伸層積體以與比較例1同樣的條件,以延伸倍率成為4.5倍、5.0倍、6.0倍的方式延伸之延伸層積體。比較表,係表示包含比較例1與比較例2之,200μm厚的非晶性PET基材與被製膜於該非晶性PET基材的PVA層上所發生的現象。藉此,確認根據延伸溫度130℃之空中高溫延伸之延伸倍率以4.0倍為極限。
[關聯於延伸之技術背景]
圖18~圖22,均係根據實驗而繪製。首先,參照圖18的話,圖18係根據實驗表示結晶性PET與非晶性PET與PVA系樹脂分別的延伸溫度與可延伸倍率之相對關係之圖。
於圖18,粗線表示伴隨著延伸溫度的變化之非晶性PET的可延伸倍率的變化。非晶性PET,Tg為約75℃,在此以下的溫度無法進行延伸。由圖可知,根據空中高溫之自由端單軸延伸的話,在超過約110℃的時間點,可以延伸至7.0倍以上。另一方面,圖18之細線,表示伴隨著延伸溫度的變化之結晶性PET的可延伸倍率的變化。結晶性PET,Tg為約80℃,在此以下的溫度無法進行延伸。
其次,參照圖19的話,圖係分別顯示伴隨著聚對苯二甲酸乙二酯(PET)之Tg與融點Tm間之溫度變化之結晶性PET與非晶性PET之分別的結晶化速度之變化。於圖19,可以理解到從80℃至110℃前後之處在非晶質狀態的結晶性PET在120℃前後急速地結晶化。
此外由圖18可知在結晶性PET,空中高溫之根據自由端一軸延伸之可延伸倍率以4.5~5.5倍為上限。而且可以適用的延伸溫度極為受限,為約90℃至約110℃之溫度範圍。
於圖29,做為參考例1~3顯示使用結晶性PET進行空中高溫之自由端一軸延伸之例。這些均係在200μm厚的結晶性PET基材上製膜出7μm厚的PVA層之層積體藉由空中高溫延伸而產生的3.3μm厚的偏光膜。分別的延伸溫度存在著不同,延伸溫度,分別在參考例1為110℃,參考例2為100℃,參考例3為90℃。此處應注意的是可延伸倍率。參考例1之延伸倍率的極限為4.0倍,參考例2及3為4.5倍。最終會由於層積體自身破斷,而使得超過此條件之延伸處理為不可能。然而,於此結果,無法否定被製膜為結晶性PET基材的PVA系樹脂自身對可延伸倍率造成影響的可能性。
在此,參照圖18的話,此圖之虛線表示屬於PVA系樹脂的PVA的可延伸倍率。PVA系樹脂之Tg為75~80℃,在此以下無法延伸由PVA系樹脂所構成的單層體。由圖18可知,根據空中高溫之自由端一軸延伸的話,由PVA系樹脂所構成的單層體之可延伸倍率以5.0倍為限。藉此,本案發明人等得以揭開以下之情形。其係,由結晶性PET以及PVA系樹脂之分別的延伸溫度以及可延伸倍率之關係,可得包含被製膜為結晶性PET基材的PVA系樹脂層的層積體之根據空中高溫的自由端一軸延伸之可延伸倍率,於90~110℃的延伸溫度範圍,以4.0~5.0倍為限。
其次,於以下之表1作為比較例1及2顯示在非晶性PET基材上塗佈形成PVA系樹脂層的層積體,於空中高溫下進行了自由端一軸延伸之實例。於非晶性PET基材沒有延伸溫度所導致之極限。比較例1,係把被製膜為200μm厚的非晶性PET基材之包含7μm厚的PVA系樹脂層之層積體,藉由將延伸溫度設定為130℃的空中高溫之自由端一軸延伸而產生的偏光膜。此時之延伸倍率為4.0倍。
參照表1的話,比較例2,與比較例1同樣,係把被製膜為200μm厚的非晶性PET基材之7μm厚的PVA系樹脂層,藉由使延伸倍率成為4.5倍、5.0倍、6.0倍的方式分別將其延伸而產生的偏光膜。於任一比較例,均如表1所示,於非晶性PET基材產生在膜的面內延伸之不均勻,或產生破斷,另一方面,在延伸倍率4.5倍之下於PVA系樹脂層產生破斷。藉此,確認根據延伸溫度130℃之空中高溫延伸之PVA系樹脂層的延伸倍率的極限為4.0倍。
參考例1~3,都只在延伸溫度上有所不同,對在結晶性PET基材上製膜PVA系樹脂層的層積體,藉由施以4.0~4.5倍之延伸處理,使PVA分子配向而在被薄膜化的PVA系樹脂層,使吸附碘而產生著色層積體。具體而言,以使構成最終生成的偏光膜之PVA系樹脂層的單體透過率為40~44%的方式,使延伸層積體浸漬在液溫30℃之含碘與碘化鉀的染色液中任意時間,使碘被吸附於包含在延伸層積體的PVA系樹脂層。此外,藉由調整往被薄膜化的PVA系樹脂層之碘吸附量而生成使單體透過率T與偏光度P不同之種種偏光膜。
參照圖26的話,圖26之線1及線2,係規定使用於本發明的光學顯示裝置的偏光膜所要求的光學特性之線,偏光度P與透過率T之關係,是比這些線1、2更上方的偏光膜滿足所要求的光學特性。在圖26,與這些線1、2對比,表示參考例1~3之偏光膜的光學特性。由圖可知,參考例1~3的偏光膜,均不滿足要求的光學特性。其原因,被推測是被製膜為結晶性PET基材的PVA系樹脂層,藉由空中高溫延伸,某種程度下PVA分子被配向,但另一方面,空中高溫延伸,促進PVA分子的結晶化,阻礙非晶部分的配向。
在此,本案發明人,在本發明之前,開發出相關於PCT/JP2010/001460之國際申請的偏光膜及其製造方法。此係根據即使在Tg以下的延伸溫度也可以延伸包含被製膜為PET基材的PVA系樹脂層的層積體之著眼於水的可塑劑機能之發現。此處,把藉由此方法製造之偏光膜之一例作為比較例3。根據此方法,包含被製膜為PET基材的PVA系樹脂層的層積體,可以延伸至延伸倍率達5.0倍。
本案發明人等於其後進而深入研究,確認了延伸倍率的極限為5.0倍的原因,是由於PET基材為結晶性PET所導致的。包含被製膜為PET基材的PVA系樹脂層的層積體,在Tg以下的硼酸水溶液被延伸,所以發現PET基材為結晶性或非晶性不會大幅影響延伸作用,但在使用非晶性PET的場合,確認了可以使層積體延伸至延伸倍率為5.5倍。此場合,把非晶性PET作為基材使用,於適用與比較例3所示的偏光膜之製造方法同樣的方法的場合,延伸倍率的極限為5.5倍的原因,被推定是非晶性之PET基材導致的延伸倍率的限制造成影響所致。
針對比較例1,產生使單體透過率T與偏光度P不同的種種偏光膜。於圖26,與參考例1~3一同顯示這些之光學特性。
圖20,係表示本案發明人以這些研究結果為基礎得到創意之,2段延伸之空中高溫之延伸倍率與綜合延伸倍率(以下稱為「總延伸倍率」)之關係。橫軸為根據自由端一軸延伸之延伸溫度130℃之空中延伸的延伸倍率。縱軸之總延伸倍率,係藉由根據包含以下所述之自由端一軸空中高溫延伸的2階段之延伸處理,以空中高溫延伸前之原長度為1,而表示出最終延伸為原長度的多少倍之總延伸倍率。例如,延伸溫度130℃之根據空中高溫延伸的延伸倍率為2倍,接下來的延伸倍率為3倍的話,總延伸倍率成為6倍(2×3=6)。接著空中高溫延伸之第2段延伸步驟,是在延伸溫度65℃的硼酸水溶液中之自由端一軸延伸(以下,把浸漬於硼酸水溶液同時進行延伸的處理稱為「硼酸水中延伸」)。藉由組合此二種延伸方法,可得圖20所示之結果。
圖20之實線顯示非晶性PET之可延伸倍率。非晶性PET之總延伸倍率,在不被空中高溫延伸而直接在硼酸水中延伸的場合,亦即空中高溫延伸的倍率為1倍時,延伸極限為5.5倍。進行更高倍的延伸時,非晶性PET會破斷。然而,此值相當於非晶性PET之最小延伸倍率。非晶性PET之總延伸倍率,隨著空中高溫延伸時之延伸倍率增大而變大,可延伸倍率超過10倍。
相對於此,圖20之虛線顯示被製膜為非晶性PET的PVA系樹脂層之可延伸倍率。不被空中高溫延伸而直接在硼酸水中延伸的場合,PVA系樹脂層的總延伸倍率為顯示最大倍率之7倍。然而,空中高溫延伸時的延伸倍率越大,PVA系樹脂層的總延伸倍率就變得越小,在空中高溫延伸時的延伸倍率為3倍的時間點,PVA系樹脂層的總合延伸倍率低於6倍。要使PVA系樹脂層的總合延伸倍率為6倍的話,PVA系樹脂層會破斷。由圖20可知,使包含被製膜為非晶性PET基材的PVA系樹脂層之層積體變成不能延伸的原因,因應於空中高溫的延伸倍率的大小,而由起因於非晶性PET基材變成起因於PVA系樹脂層。亦即,PVA之空中延伸倍率只到4倍,在此以上為不能延伸。此倍率被推定為相當於PVA的總延伸倍率。
此處,參照圖21。圖21係針對結晶性PET與非晶性PET,及PVA系樹脂,把進行了空中高溫延伸與硼酸水中延伸之2段延伸的場合之總可延伸倍率,與空中高溫延伸之延伸溫度的關係,根據實驗資料所描繪者。圖18係針對結晶性PET與非晶性PET與PVA系樹脂,以空中高溫延伸的延伸溫度為橫軸,以空中高溫延伸之可延伸倍率為縱軸而表示者。圖21之與圖18之差異,在於橫軸以2倍的空中高溫延伸時之延伸溫度為橫軸,把空中高溫延伸與硼酸水中延伸之總可延伸倍率取為縱軸表示。
適於本發明使用的偏光膜之製造方法,如後所述,係由空中高溫延伸與硼酸水中延伸之2階段的延伸步驟組合而成的。2階段延伸步驟之組合,並無法單純地想到。經本案發明人等跨長期間反覆銳意研究的結果,藉由此組合,首次得到可以同時解決以下所述的2個技術課題之令人驚異的結果而完成本發明。藉由於熱塑性樹脂基材形成PVA系樹脂層進行延伸及染色而製造偏光膜的嘗試,存在著到目前為止應該仍無法解決的2個技術課題。
第1技術課題為對於PVA系樹脂的配向性的提高具有影響的延伸倍率及延伸溫度,隨著於其上形成PVA系樹脂之熱塑性樹脂基材而受到大幅限制。
第2技術課題,為即使可以克服延伸倍率及延伸溫度的限制之問題,作為PVA系樹脂及熱塑性樹脂基材使用之PET等,結晶性樹脂的結晶化與可延伸性是對立的物性,所以PVA系樹脂的延伸會隨著PVA系樹脂的結晶化而被限制。
第1課題如以下所述。使用熱塑性樹脂基材製造偏光膜的場合之限制,如圖18所示,延伸溫度為PVA系樹脂之Tg(約75~80℃)以上,起因於延伸倍率為4.5~5.0倍之PVA系樹脂的特性。作為熱塑性樹脂基材使用結晶性PET的話,延伸溫度進而被限定為90~110℃。藉由層積體之空中高溫延伸,使被形成為被包含於該層積體的熱塑性樹脂基材的PVA系樹脂層薄膜化的偏光膜,應該難逃如此之限制。
因此,本案發明人等,著眼於水之可塑劑機能,提示了可以替代空中高溫延伸的硼酸水中延伸方法。然而,即使藉由延伸溫度60~85℃的硼酸水中延伸,使用結晶性PET之延伸倍率的極限為5.0倍,即使使用非晶性PET的場合,也有延伸倍率為5.5倍的極限,無法逃過起因於熱塑性樹脂基材的限制。由此情形,而成為PVA分子之配向性提高受到限制,被薄膜化的偏光膜的光學特性也被限制之結果。此為第1技術課題。
第1技術課題之解決手段,可以藉由圖22來說明。圖22由2個關聯圖所構成。一為表示做為熱塑性樹脂基材使用的PET之配向性之圖,另一為表示PET之結晶化度之圖。二者橫軸均為空中高溫延伸於硼酸水中延伸之總延伸倍率。圖22之虛線表示僅有硼酸水中延伸之總延伸倍率。PET之結晶化度,與其係結晶性或非結晶性無關,在延伸倍率4~5倍處急速上升。因此,即使在適用硼酸水中延伸的場合,延伸倍率也以5倍或5.5倍為限。此處配向性成為上限,延伸張力急速上升。結果,變成無法延伸。
對此,圖22之實線,係顯示以在延伸溫度110℃延伸倍率成為2倍的方式進行空中高溫之自由端一軸延伸,其次進行延伸溫度65℃之硼酸水中延伸的結果。與其係結晶性或非結晶性無關,PET之結晶化度,與單獨進行硼酸水中延伸的場合不同,不會急速上升。結果,總可延伸倍率可以提高到7倍。此處配向性成為上限,延伸張力急速上升。由圖21可知,這是作為第1段延伸方法採用空中高溫之自由端一軸延伸的結果。對此,如後所述,進行延伸而拘束正交於延伸方向的方向上之收縮的,所謂的固定端一軸延伸法之空中高溫延伸的話,可以使總可延伸倍率成為8.5倍。
於圖22,確認了作為熱塑性樹脂基材使用的PET的配向性與結晶化度之關係,隨著根據空中高溫延伸之輔助延伸,不管是結晶性還是非晶性都可以抑制PET的結晶化。然而,參照顯示輔助延伸溫度與PET的配向性的關係之圖23的話,作為熱塑性樹脂基材使用結晶性PET的場合,輔助延伸後的結晶性PET的配向性,在90℃為0.30以上,100℃為0.20以上,在110℃亦有0.10以上。PET之配向性成為0.10以上的話,於硼酸水溶液中之第2段的延伸,延伸張力上升,對延伸裝置所加的負荷變大,就製造條件而言並不佳。圖23顯示作為熱塑性樹脂基材使用非晶性PET為較佳,進而更佳者為配向函數0.10以下的非晶性PET,進而又更佳者為0.05以下之非晶性PET。
圖23係延伸1.8倍的空中高溫延伸之空中延伸溫度,與作為熱塑性樹脂基材使用的PET的配向函數之關係的實驗數據。由圖23可知,於硼酸水溶液中使延伸層積體高倍率延伸變成可能的配向函數0.10以下的PET,為非晶性PET。特別是配向函數為0.05以下的話,硼酸水溶液中之第2段的延伸時,不會對延伸裝置施加延伸張力上升等大的負荷,可以安定地高倍率進行延伸。這一點,於圖29之實施例1~18與參考例1~3顯示之例之配向函數值亦可以容易理解。
藉由解決第1技術課題,去除了起因於PET基材的延伸倍率之限制,而成為可藉由使總延伸高倍率化而提高PVA系樹脂的配向性。藉此,偏光膜的光學特性,更進一步地被改善。然而,本案發明人等達成的光學特性的改善,並不止於此。此係藉由解決第2技術課題而達成的。
第2技術課題如以下所述。PVA系樹脂或作為熱塑性樹脂基材的PET等之結晶性樹脂之特徵之一,係一般具有隨著加熱或延伸配向而使高分子排列而進行結晶化的性質。PVA系樹脂的延伸,係隨著結晶性樹脂之PVA系樹脂的結晶化而受到限制。結晶化與可延伸性是對立的物性,PVA系樹脂的結晶化的進展一般的認識是會阻礙PVA系樹脂的配向性。此為第2技術課題。解決此技術課題之手段,可以藉由圖24來說明。圖24係以實線與虛線來表示根據2個實驗結果算出的PVA系樹脂的結晶化度與PVA系樹脂的配向函數之關係之圖。
圖24的實線表示以下的試樣之PVA系樹脂的結晶化度與PVA系樹脂的配向函數之關係。首先,試樣是6個以相同條件產生的,包含被製膜於非晶性PET基材上的PVA系樹脂層的層積體。把準備的包含6個PVA系樹脂層的層積體,分別藉由不同的延伸溫度80℃、95℃、110℃、130℃、150℃及170℃,而以延伸倍率成為相同的1.8倍的方式,藉由空中高溫延伸而進行延伸,產生包含PVA系樹脂層的延伸層積體。測定以及解析了生成的分別的延伸層積體所包含的PVA系樹脂層之結晶化度與PVA系樹脂的配向函數。測定方法及解析方法於稍後詳述。
圖24的虛線,與實線的場合同樣,表示以下的試樣之PVA系樹脂的結晶化度與PVA系樹脂的配向函數之關係。藉由相同條件產生6個包含被製膜於非晶性PET基材上的PVA系樹脂層的層積體,而準備試樣。把準備的6個包含PVA系樹脂層的層積體,分別以不同的延伸倍率1.2倍、1.5倍、1.8倍、2.2倍、2.5倍及3.0倍的方式,以同一延伸溫度130℃,藉由空中高溫延伸進行延伸,產生包含PVA系樹脂層的延伸層積體。藉由後述之方法測定以及解析了生成的分別的延伸層積體所包含的PVA系樹脂層之結晶化度與PVA系樹脂的配向函數。
藉由圖24之實線,可知越是把空中高溫延伸的延伸溫度設定得越高者,延伸層積體所包含的PVA系樹脂層,越提高PVA的配向性。此外,藉由圖24之虛線,可知越是把空中高溫延伸的延伸倍率設定得越高倍率者,延伸層積體所包含的PVA系樹脂層,越提高PVA的配向性。第2段之硼酸水中延伸前,藉由預先提高PVA系樹脂的配向性,亦即預先提高PVA系樹脂的結晶化度,結果會使硼酸水中延伸後的PVA系樹脂的配向性也變高。進而由後述之實施例的T-P圖亦可以確認藉由PVA系樹脂的配向性變高,結果會使聚碘離子之配向性也變高。
藉由使第1段之空中高溫延伸的延伸溫度先設定為較高或者使延伸倍率設定為更高倍率,可以得到使藉由第2段硼酸水中延伸所產生的PVA系樹脂層的PVA分子的配向性,更為提高之沒有被預期之優異結果。
參照圖24所示之PVA系樹脂之結晶化度(橫軸)。於浸漬在供染色包含PVA系樹脂層的延伸層積體之用的水溶液的著色步驟,為了不發生PVA系樹脂層的溶解等不良情形而生成著色層積體,PVA系樹脂層的結晶化度至少為27%以上是較佳的。藉此不會使PVA系樹脂層溶解,而可以染色PVA系樹脂層。此外藉由把PVA系樹脂層的結晶化度設定為30%以上,可以使硼酸水溶液中之延伸溫度設為更高溫。藉此使著色層積體之安定的延伸成為可能,可以安定地製作偏光膜。
另一方面,PVA系樹脂層的結晶化度變成37%以上的話,染色性很低必須使染色濃度更濃,使用的材料也會增加,也會花更多染色時間,而有導致生產性降低之虞。此外,PVA系樹脂層的結晶化度變成40%以上的話,於在硼酸水溶液中之延伸處理,也會有PVA系樹脂層發生破斷等不良情形之虞。亦即,PVA系樹脂的結晶化度,以成為27%以上40%以下的方式被設定是較佳的。更佳者為設定為30%以上37%以下。
其次,參照圖24之PVA系樹脂之配向函數(縱軸)。為了使用非晶性PET之樹脂基材製作高機能的偏光膜,PVA系樹脂層的配向函數以至少為0.05以上是較佳的。此外,PVA系樹脂層的配向性達0.15以上時,可以使對包含PVA系樹脂層的著色層積體之硼酸水溶液中的延伸倍率降低。藉此,製作更為寬幅的偏光膜成為可能。
另一方面,PVA系樹脂層的配向函數變成0.30以上的話,染色性很低必須使染色濃度更濃,使用的材料也會增加,也會花更多染色時間,而有導致生產性降低之虞。此外,PVA系樹脂層的配向函數變成0.35以上的話,於硼酸水溶液中之延伸處理,會有PVA系樹脂層發生破斷等不良情形之虞。亦即,PVA系樹脂層的配向函數,以成為0.05以上0.35以下的方式被設定是較佳的。更佳者為設定為0.15以上0.30以下。
第1技術課題之解決手段,係將包含被製膜為非晶性PET基材的PVA系樹脂層之層積體預先藉由第1段空中高溫延伸而預備地或輔助地預先延伸,可以使藉由第2段之硼酸水中延伸之非晶性PET基材的延伸倍率不受到限制,可以使PVA系樹脂層延伸為高倍率,藉此充分提高PVA之配向性。
此外,第2技術課題之解決手段,係預先藉由把第1段之空中高溫延伸的延伸溫度預備地或輔助地設定為較高或者使延伸倍率預備地或輔助地設定為更高倍率,藉此,會得到藉由第2段硼酸水中延伸所產生的PVA系樹脂層的PVA分子的配向性也可以更為提高之沒有被預期之結果。於任一場合,第1段之空中高溫延伸都可以定位為對第2段的硼酸水中延伸之預備的或輔助的空中延伸手段。以下,把「第1段之空中高溫延伸」與第2段的硼酸水中延伸對比而稱為「空中輔助延伸」。
針對根據進行「空中輔助延伸」之特別是第2技術課題之解決機制,可以推定如下。使空中輔助延伸越為在高溫或是越為高倍率,如在圖24所確認的,越提高空中輔助延伸後的PVA系樹脂的配向性。這是被推測是因為越在高溫或高倍率下PVA系樹脂越會進行結晶化同時被延伸,所以會形成部分的架橋點同時被延伸的緣故。結果,變成提高PVA系樹脂的配向性。據推測預先在硼酸水中延伸前藉由空中輔助延伸提高PVA系樹脂的配向性,可以在浸漬於硼酸水溶液時,硼酸變得容易與PVA系樹脂架橋,硼酸成為結節點同時被延伸。結果,即使硼酸水中延伸後PVA系樹脂的配向性也變高。
將以上綜合起來,藉由以空中輔助延伸與硼酸水中延伸所構成的2段延伸步驟進行延伸,可以得到厚度10μm以下,單體透過率T及偏光度P所表示的光學特性,滿足P>-(100.929T-42.4 -1)×100(其中T<42.3),以及P≧99.9(其中T≧42.3)之條件,或者單體透過率為T,偏光度為P時,以滿足T≧42.5及P≧99.5所表示的條件的方式被構成之偏光膜。二色性物質可為碘或者碘與有機染料之混合物之任一種。
在單體透過率為T,偏光度為P時之光學特性值在藉由此條件表示的範圍之偏光膜,根本上具有作為使用了大型顯示元件的液晶電視用的顯示裝置所追求的性能、或者作為有機EL顯示裝置所追求的性能。具體而言,在液晶電視的場合,可以製造對比率1000:1以上,最大亮度為500cd/m2 以上的光學顯示裝置。此處,將此稱為「要求性能」。此偏光膜,可以使用於被貼合在有機EL(電致發光)顯示面板的視覺確認側之光學機能膜層積體。
使用於液晶顯示面板的場合,被配置於背光側與視覺確認側之任一方之側的偏光膜之偏光性能,必須至少滿足此光學特性之偏光膜。此外,作為在背光側與視覺確認側之任一方之側的偏光膜使用偏光度P為99.9%以下的偏光膜的場合,作為另一方的偏光膜,無論是使用偏光性能如何優異的偏光膜,要達成要求性能都變得困難。
接著,參照圖1。圖1係顯示非晶性酯系熱塑性樹脂基材的厚度與PVA系樹脂層的塗工厚度(偏光膜厚)是否有任何產生不良情形的原因之驗證結果。於圖1,橫軸以μm表示熱塑性樹脂基材的厚度,縱軸表示被塗於該基材上的PVA系樹脂層的厚度。於縱軸,括弧內的數字,表示基材上的PVA系樹脂層被延伸、染色而成為偏光膜時的厚度。如圖1所示,基材的厚度在PVA系樹脂層厚度的5倍以下,會有搬送性上產生問題的疑慮,有可能成為不良的原因。此外另一方面,被延伸、染色而成為偏光膜時的厚度為10μm以上的話,偏光膜在龜裂耐久性上會有發生問題之疑慮。
作為熱塑性樹脂基材,以非晶性酯系者為佳,作為此種熱塑性樹脂基材,可以舉出使間苯二酸(isophthalic acid)共聚合之共聚合聚對苯二甲酸乙二酯、使環己烷二甲醇共聚合之共聚合聚對苯二甲酸乙二酯或包含其他之共聚合聚對苯二甲酸乙二酯之非晶性聚對苯二甲酸乙二酯。基材,可以為透明樹脂。作為熱塑性樹脂基材針對使用非晶性材料進行了說明,但藉由適當地設定延伸的條件,也可以使用結晶性樹脂材料。
使染色於聚乙烯醇系樹脂的二色性物質以碘或者碘與有機染料之混合物為較佳。
於本發明,可以在藉由熱塑性樹脂基材上之PVA系樹脂層形成的偏光膜上,黏接光學機能膜。此外,由偏光膜剝下樹脂基材,於剝下樹脂基材的偏光膜之面,可以中介著黏接劑層自由剝離地層積分隔膜。分隔膜,藉由使對黏接劑層的黏接力,比對偏光膜的黏接劑層的黏接力更弱的方式進行處理,使在剝下分隔膜時,黏接劑層殘留於偏光膜側。此分隔膜,可以把藉由本發明製造的光學膜層積體卷,作為使用於顯示裝置製造的場合之載體膜來使用。或者,也可以把分隔膜,僅作為對偏光膜賦予黏接劑層之用的媒體來使用。
作為本發明之其他形態,熱塑性樹脂基材,可以在例如非晶性酯系熱塑性樹脂基材之PVA系樹脂層之偏光膜之未被形成的面上,貼合光學機能膜,於該光學機能膜上中介著黏接劑層可自由剝離地層積分隔板的方式產生光學機能膜層積體。於此場合,光學機能膜,可以是供達成種種光學機能之用而被配置於顯示裝置內的公知的光學機能膜之任一種。作為這樣的光學機能膜,有前述之1/4波長相位差膜。其他,還有在補償視野角的目的下使用的種種光學機能膜係屬已知。作為其他形態,可以在與熱塑性樹脂基材相反側之偏光膜之面上,貼合光學機能膜,於該光學機能膜上,中介著黏接劑層貼附保護膜等膜。接著,於此後,剝下熱塑性基材,於剝下後之偏光膜之面上,可以中介著黏接劑層黏接分隔膜。缺點檢查,是在剝下此分隔膜之後進行的,檢查結束後,中介著黏接劑層把剝下的分隔膜或者另外準備的分隔膜黏接於偏光膜。
由前述之圖1可知,熱塑性樹脂基材,例如非晶性酯系熱塑性樹脂基材的厚度,以被製膜的聚乙烯醇系樹脂層的厚度的6倍以上為較佳,為7倍以上更佳。對PVA系樹脂層之非晶性酯系熱塑性樹脂基材的厚度為6倍以上的話,在製造步驟之搬送時膜強度太弱而破斷之類的搬送性、作為液晶顯示器之背光側與視覺確認側之任一方的單側偏光膜使用時之偏光膜的卷曲性或轉印性等方面不會產生不良的情況。
非晶性酯系熱塑性樹脂基材,是把配向函數設定為0.10以下之,空中高溫延伸處理之使間苯二酸(isophthalic acid)共聚合之共聚合聚對苯二甲酸乙二酯、使環己烷二甲醇共聚合之共聚合聚對苯二甲酸乙二酯或包含其他之共聚合聚對苯二甲酸乙二酯之非晶性聚對苯二甲酸乙二酯為較佳,此外可以為透明樹脂。
此處,進而於實施使用熱塑性樹脂基材,製造由PVA系樹脂所構成的偏光膜之本發明的方法,使PVA系樹脂不溶化的不溶化方法,被定位為重要的技術課題之一,說明如下。
於延伸被製膜於熱塑性樹脂基材上的PVA系樹脂層的場合,不使延伸中間生成物或包含於被延伸的層積體之PVA系樹脂層溶解於染色液,而使碘吸附於PVA系樹脂層絕對是不容易的。於偏光膜之製造,使碘吸附於被薄膜化的PVA系樹脂層是必須的步驟。於通常的染色步驟,使用碘濃度在0.12~0.25重量百分比的範圍內之碘濃度不同的複數染色液,使浸漬時間為一定而調整往PVA系樹脂層之碘吸附量。如此之通常的染色處理,在製造偏光膜的場合,PVA系樹脂層會溶解所以變得不能染色。此處,所謂濃度係指對全溶液量之配合比率。此外,碘濃度,為對全溶液量之碘的配合比率,例如不包含碘化鉀等以碘化物的方式添加之碘的量。於本說明書之以下部分,濃度以及碘濃度之用語也採相同的定義。
此技術課題,由圖6所示的實驗結果可知,可以藉由使二色性物質之碘濃度為0.3重量百分比或者更高的碘濃度而解決。具體而言,把含由PVA系樹脂層所構成的延伸中間產物的層積體,使用碘濃度不同的染色液來染色,調整其浸漬時間,產生含著色中間產物的著色層積體,藉由硼酸水中延伸可以產生具有種種偏光性能的分別之偏光膜。
此處,參照圖7。圖7係把碘濃度分別調整為0.2重量百分比(重量%)、0.5重量%、1.0重量%之偏光膜的偏光性能上顯示沒有統計顯著性(statistical significance)者。亦即,於包含著色中間產物的著色層積體之產生,為了要實現安定地均一性優異的著色,比起使碘濃度變濃而以很短的浸漬時間進行染色,不如使用稀薄液而確保安定的浸漬時間會比較好。
參照圖8的話,實施本發明的方法的場合之2種不同的不溶化(以下,稱為「第1與第2之不溶化」),均顯示對最終製造的偏光膜的光學特性造成影響。圖8可以看成是對被薄膜化的PVA系樹脂層之第1與第2之不溶化的作用之分析結果。圖8係根據滿足使用大型顯示元件之液晶電視用的顯示裝置所追求的要求性能之4個之實施例1~4而製造的分別的偏光膜的光學特性者。
實施例1,係不經過第1與第2之不溶化步驟而製造的偏光膜之光學特性。對此,實施例2係不進行第1不溶化步驟,僅進行第2不溶化處理之偏光膜,實施例3係不進行第2不溶化步驟,僅進行了第1不溶化處理之偏光膜,實施例4係被進行了第1與第2之不溶化處理的偏光膜之分別的光學特性。
於本發明之實施態樣,不經過後述的第1與第2之不溶化步驟可以製造滿足要求性能的偏光膜。然而,由圖8可知,實施例1之未被施以不溶化處理的偏光膜之光學特性,比實施例2~4之任一偏光膜之光學特性都更低。比較分別的光學特性值,可知依實施例1<實施例3<實施例2<實施例4之順序光學特性變高。於實施例1與實施例2,均使用把染色液之碘濃度設定為0.3重量百分比,把碘化鉀濃度設定為2.1重量百分比之染色液。對此,於實施例2與實施例4,使用把染色液之碘濃度設定為0.12~0.25重量百分比,把碘化鉀濃度設定為0.84~1.75重量百分比的範圍內變化之複數染色液。實施例1與實施例3之群及實施例2與實施例4之群之顯著的差別,在於前者之著色中間產物未被施以不溶化處理,而後者之著色中間產物被施以不溶化處理。於實施例4,係不僅著色中間產物,對於染色處理前之延伸中間產物也被施以不溶化處理。藉由第1與第2之不溶化處理,可以使偏光膜之光學特性更進一步提高。
使偏光膜之光學特性提高的機制,由圖7可知,不是染色液之碘濃度所致。而是根據第1與第2之不溶化處理所致之效果。此發現,可以定位為本發明之製造方法之第3技術課題以及其解決手段。
於本發明之實施態樣,第1之不溶化,如後述般,係使包含於延伸中間產物(或延伸層積體)的被薄膜化的PVA系樹脂層不溶解之處理。對此,包含於架橋步驟的第2之不溶化,係包含於後步驟之液溫75℃的硼酸水中延伸使被著色於包含在著色中間產物(或者著色層積體)的PVA系樹脂層的碘不溶出之著色安定化,以及使被薄膜化的PVA系樹脂層不溶解的不溶化之處理。
然而,省略第2不溶化步驟的話,於液溫75℃的硼酸水中延伸,使吸附於PVA系樹脂層的碘會溶出,藉此PVA系樹脂層也會進行溶解。要避免碘的溶出及PVA系樹脂層的溶解,可以藉由降低硼酸水溶液的液溫來對付。例如,有必要在比液溫65℃還低的硼酸水溶液浸漬著色中間產物(或著色層積體)同時進行延伸。然而,因為水的可塑性機能無法充分發揮,所以結果著色中間產物(或著色層積體)所含的PVA系樹脂層的軟化無法充分獲得。亦即,延伸性能降低,所以在硼酸水中延伸的過程,著色中間產物(或著色層積體)會破斷。當然,也就無法得到PVA系樹脂層之特定的總延伸倍率。
以下,參照圖式說明本發明使用的偏光膜之製造方法之例。
[製造步驟之概要]
參照圖9時,圖9係沒有不溶化處理步驟的,含偏光膜3的光學膜層積體10之製造步驟的概要圖。此處,大致說明根據前述的實施例1之包含偏光膜3的光學膜層積體10之製造方法。
作為熱塑性樹脂基材,製作了使非晶性酯系之間苯二酸(isophthalic acid)共聚合6莫耳百分比之間苯二酸共聚合聚對苯二甲酸乙二酯(以下,稱為「非晶性PET」)之連續卷之基材。以如下的方式製作了包含玻璃轉移溫度為75℃的連續卷之非晶性PET基材1,與玻璃轉移溫度80℃的PVA層2之層積體7。
[層積體製作步驟(A)]
首先,準備200μm厚的非晶性PET基材1,與聚合度1000以上,鹼化度(加水分解度)在99%以上之PVA粉末溶解於水之4~5重量百分比濃度之PVA水溶液。其次,於具備塗工手段21與乾燥手段22及表面改質處理裝置23的層積體製作裝置20,於200μm厚的非晶性PET基材1塗布PVA水溶液,以50~60℃之溫度乾燥,於非晶性PET基材1製膜出厚度7μm的PVA層2。如後述般,此PVA層的厚度,可以適當變更。以下,將如此而得的層積體稱為「於非晶性PET基材被製膜PVA層之層積體7」,「含PVA層之層積體7」,或者僅稱之為「層積體7」。
含PVA層的層積體7,經過包含空中輔助延伸及硼酸水中延伸之2段延伸步驟的以下之步驟,最終被製造為3μm厚的偏光膜3。本發明係使用厚度為10μm以下的偏光膜者,藉由適當變更被製膜於PET基材1上的PVA系樹脂層的厚度,可以製作出厚度10μm以下之任意厚度的偏光膜。
[空中輔助延伸步驟(B)]
藉由第1段之空中輔助延伸步驟(B),將包含7μm厚的PVA層2之層積體7與非晶性PET基材1一體延伸,產生包含5μm厚的PVA層2之「延伸層積體8」。具體而言,於烤爐33內被配備延伸手段31的空中輔助延伸處理裝置30,把包含7μm厚的PVA層2之層積體7透過設定為130℃的延伸溫度環境之烤爐33內的延伸手段31,以延伸倍率成為1.8倍的方式,進行自由端一軸延伸,產生延伸層積體8。在此階段,可以藉由被併設於烤爐30的捲取裝置32捲取而製造延伸層積體8之卷8’。
此處,大致說明自由端延伸與固定端延伸。把長尺寸膜延伸於搬送方向上的話,對延伸方向垂直方向亦即寬幅方向上膜會收縮。自由端延伸,是不抑制此收縮的延伸方法。此外,縱一軸延伸,係僅在縱方向上進行延伸的延伸方法。自由端一軸延伸,一般是與對延伸方向抑制在垂直方向上引起的收縮同時進行延伸之固定端一軸延伸互為對比。藉由此自由端一軸之延伸處理,包含於層積體7的7μm厚的PVA層2,變成PVA分子被配向於延伸方向的5μm厚的PVA層2。
[染色步驟(C)]
其次,藉由染色步驟(C),產生PVA分子被配向的5μm厚的PVA層2上使二色性物質之碘被吸附之著色層積體9。具體而言,藉由於具備染色液41的染色浴42之染色裝置40,由安裝著被併設於染色裝置40的卷8’之送出裝置43所送出的延伸層積體8在液溫30℃之包含碘及碘化鉀的染色液41,以使構成最終產生的偏光膜3之PVA層的單體透過率成為40~44%的方式浸漬任意時間,而產生在延伸層積體8之被配向的PVA層2使碘吸附之著色層積體9。
於本步驟,染色液41,為了使包含於延伸層積體8的PVA層2不溶解,而作成碘濃度為0.30重量百分比之水溶液。此外,染色液41,以使碘溶解於水之用的碘化鉀濃度為2.1重量百分比的方式進行調整。碘與碘化鉀的濃度比為1比7。更詳細地說,藉由於碘濃度0.30重量百分比、碘化鉀濃度2.1重量百分比之染色液41使延伸層積體8浸漬60秒鐘,產生PVA分子被配向的5μm厚的PVA層2上使碘被吸附之著色層積體9。於實施例1,藉由改變往碘濃度0.30重量百分比、碘化鉀濃度2.1重量百分比之染色液41之延伸層積體8的浸漬時間,以使最終產生的偏光膜3的單體透過率成為40~44%的方式調整碘吸附量,而產生使單體透過率與偏光度不同之種種著色層積體9。
[硼酸水中延伸步驟(D)]
藉由第2段之硼酸水中延伸步驟,把包含使碘配向的PVA層2之著色層積體9進而再延伸,產生包含構成3μm厚的偏光膜3之使碘配向的PVA層之光學膜層積體10。具體而言,於具備硼酸水溶液51之硼酸浴52與延伸手段53之硼酸水中延伸處理裝置50,使由染色裝置40連續送出的著色層積體9浸漬於被設定在包含硼酸與碘化鉀的液溫65℃的延伸溫度環境之硼酸水溶液51,接著透過被配備於硼酸水中處理裝置50的延伸手段53,以延伸倍率成為3.3倍的方式藉由在自由端一軸上進行延伸,而產生光學膜層積體10。
更詳細地說,硼酸水溶液51,以為對水100重量份包含4重量份之硼酸,對水100重量份包含5重量份之碘化鉀的方式進行了調整。於本步驟,把調整碘吸附量的著色層積體9首先在硼酸水溶液51內浸漬5~10秒鐘。接著,使該著色層積體9直接通過硼酸水中處理裝置50之延伸手段53之不同線速度的複數組織輥間,施加30~90秒使延伸倍率成為3.3倍地進行自由端一軸延伸。藉此延伸處理,包含於著色層積體9之PVA層,變化往被吸附地碘作為聚碘離子錯合物於一方向上高次地配向之3μm厚的PVA層。此PVA層構成光學膜層積體10之偏光膜3。
如以上所述於實施例1,使在非晶性PET基材1上被製膜7μm厚的PVA層2的層積體7在延伸溫度130℃下進行空中輔助延伸而產生延伸層積體8,接著使延伸層積體8染色而產生著色層積體9,進而使著色層積體9在延伸溫度65度進行硼酸水中延伸,以總延伸倍率成為5.94倍的方式產生包含與非晶性PET基材一體地被延伸之3μm厚的PVA層之光學膜層積體10。藉由這樣的2段延伸,被製膜於非晶性PET基材1的PVA層2其PVA分子被高次地配向,而可以產生包含構成藉由染色而吸附的碘作為聚碘離子錯合物於一方向上高次地被配向的偏光膜3的3μm厚的PVA層之光學膜層積體10。較佳者為,接在後面藉由洗淨、乾燥、轉印步驟,而完成被產生的光學膜層積體10。對於洗淨步驟(G)、乾燥步驟(H),以及轉印步驟(I)之詳細內容,與根據組入不溶化處理步驟之實施例4之製造步驟一併說明。
[其他製造步驟之概要]
參照圖10時,圖10係具有不溶化處理步驟,含偏光膜3的光學膜層積體10之製造步驟的概要圖。此處,大致說明根據實施例4的包含偏光膜3的光學膜層積體10之製造方法。由圖10可知,根據實施例4之製造方法,只要想成是把包含染色步驟前之第1不溶化步驟與硼酸水中延伸步驟前之第2不溶化的架橋步驟被組入根據實施例1的製造步驟的製造步驟即可。於本步驟被組入的,層積體之製作步驟(A)、空中輔助延伸步驟(B)、染色步驟(C)及硼酸水中延伸步驟(D),除了在硼酸水中延伸步驟用的硼酸水溶液之液溫有所不同以外,與根據實施例1的製造步驟是同樣的。所以省略此部分的說明,專門針對包含染色步驟前之第1不溶化步驟與硼酸水中延伸步驟前的第2不溶化之架橋步驟進行說明。
[第1不溶化步驟(E)]
第1不溶化步驟,是染色步驟(C)前之不溶化步驟(E)。與實施例1之製造步驟同樣,於層積體之製作步驟(A),產生於非晶性PET基材1上被製膜7μm厚的PVA層2之層積體7,其次,於空中輔助延伸步驟(B),使包含7μm厚的PVA層2的層積體7進行空中輔助延伸,產生包含5μm厚的PVA層2之延伸層積體8。其次,於第1不溶化步驟(E),對由安裝卷8’的放出裝置43所放出的延伸層積體8施以不溶化處理,產生被不溶化的延伸層積體8”。當然,在此步驟被不溶化的延伸層積體8”包含被不溶化的PVA層2。以下,將此稱為「被不溶化的延伸層積體8”」。
具體而言,於具備硼酸不溶化水溶液61的不溶化處理裝置60,把延伸層積體8浸漬在液溫30℃的硼酸不溶化水溶液61內30秒鐘。使用於本步驟之硼酸不溶化水溶液61,係對水100重量份包含硼酸3重量份(以下,稱為「硼酸不溶化水溶液」)。本步驟,目的在於至少在之後的染色步驟(C),施以使包含於延伸層積體8的5μm厚的PVA層不溶解之用的不溶化處理。
延伸層積體8,在被不溶化處理之後,被送至染色步驟(C)。於此染色步驟(C),與實施例1的場合不同,準備使碘濃度在0.12~0.25重量%之範圍變化的複數染色液。使用這些染色液,使被不溶化之延伸層積體8”往染色液之浸漬時間為一定,以使最終產生的偏光膜的單體透過率成為40~44%的方式調整碘吸附量,而產生使單體透過率與偏光度不同之種種著色層積體9。即使浸漬於碘濃度為0.12~0.25重量百分比的染色液,包含於被不溶化的延伸層積體8”的PVA層也不會溶解。
[含第2不溶化之架橋步驟(F)]
以下說明的架橋步驟(F),由以下之目的來看,可說是包含第2不溶化步驟者。架橋步驟,達成第1,係於後步驟之硼酸水中延伸步驟(D),以使包含於著色層積體9的PVA層不溶解的方式進行不溶化,第2,以不使被著色於PVA層的碘溶出的方式進行之著色安定化,第3,藉由架橋PVA層之分子彼此而產生結節點的結節點之生成,第2不溶化,係實線此第1與第2之結果。
架橋步驟(F),係硼酸水中延伸步驟(D)之前步驟而進行的。藉由對在前述之染色步驟(C)產生的著色層積體9施以架橋處理,而產生被架橋的著色層積體9’。被架橋的著色層積體9’包含被架橋的PVA層2。具體而言,於收容硼酸與碘化鉀所構成的水溶液(以下,稱為「硼酸架橋水溶液」)71的架橋處理裝置,使著色層積體9在40℃的硼酸架橋水溶液71浸漬60秒,藉由架橋使吸附碘的PVA層之PVA分子彼此,產生被架橋的著色層積體9’。在此步驟使用的硼酸架橋水溶液,被生產為對水100重量份包含3重量份之硼酸,對水100重量份包含3重量份之碘化鉀。
於硼酸水中延伸步驟(D),藉由把被架橋的著色層積體9’浸漬於75℃的硼酸水溶液,以延伸倍率成為3.3倍的方式自由端一軸延伸,而產生光學膜層積體10。藉此延伸處理,包含於著色層積體9’的使吸附碘之PVA層2,變化往被吸附地碘作為聚碘離子錯合物於一方向上高次地配向之3μm厚的PVA層2。此PVA層構成光學膜層積體10之偏光膜3。
於實施例4,首先產生於非晶性PET基材1上被製膜7μm厚的PVA層2之層積體7,接著使層積體7藉由延伸溫度130℃之空中輔助延伸而以延伸倍率成為1.8倍的方式自由端一軸延伸,產生延伸層積體8。藉由把產生的延伸層積體8浸漬於液溫30℃的硼酸不溶化水溶液61中30秒而使包含於延伸層積體的PVA層不溶化。此為被不溶化的延伸層積體8”。藉由把被不溶化的延伸層積體8”浸漬於液溫30℃之包含碘與碘化鉀的染色液,產生使碘吸附在被不溶化的PVA層之著色層積體9。包含使吸附碘的PVA層之著色層積體9浸漬於40℃之硼酸架橋水溶液71中60秒,使被吸附著碘的PVA層之PVA分子彼此架橋。此為被架橋的著色層積體9’。把被架橋的著色層積體9’浸漬於包含硼酸與碘化鉀的液溫75℃的硼酸水中延伸溶液51中5~10秒鐘,接著藉由硼酸水中延伸而以延伸倍率成為3.3倍的方式自由端一軸延伸,而產生光學膜層積體10。
如此,實施例4,藉由空中高溫延伸以及硼酸水中延伸所構成的2段延伸,在往染色浴浸漬之前的不溶化及硼酸水中延伸之前的架橋所構成的前處理,使被製膜於非晶性PET基材1的PVA層2之PVA分子被高次地配向,而可以安定地產生包含構成藉由染色而確實地吸附於PVA分子的碘作為聚碘離子錯合物於一方向上高次地被配向的偏光膜的3μm厚的PVA層之光學膜層積體10。
[洗淨步驟(G)]
實施例1或4之著色層積體9或被架橋的著色層積體9’,於硼酸水中延伸步驟(D)被延伸處理,由硼酸水溶液51取出。被取出的包含偏光膜3的光學膜層積體10,較佳者為直接以該狀態被送往洗淨步驟(G)。洗淨步驟(G),目的在於流水沖洗附著於偏光膜3的表面之不要的殘存物。省略洗淨步驟(G),把被取出的包含偏光膜3的光學膜層積體10,直接送入乾燥步驟(H)亦可。然而,此洗淨處理不充分的話,光學膜層積體10乾燥後會由偏光膜3析出硼酸。具體而言,把光學膜層積體10送入洗淨裝置80,以不使偏光膜3之PVA溶解的方式浸漬於液溫30℃的含碘化鉀的洗淨液81中1~10秒。洗淨液81中的碘化鉀濃度為0.5~10重量百分比程度。
[乾燥步驟(H)]
被洗淨的光學膜層積體10,被送至乾燥步驟(H),在此處乾燥。接著,被乾燥的光學膜層積體10,藉由併設於乾燥裝置90的捲取裝置91,捲取為連續卷之光學膜層積體10,產生包含薄型高性能偏光膜3的光學膜層積體10之卷。作為乾燥步驟(H),可以使用任意適切的方法,例如自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥。實施例1及實施例4之任一,均於烤爐之乾燥裝置90,以60℃之溫風,進行240秒之乾燥。
[貼合/轉印步驟(I)]
本發明,如前所述,係提供使用藉由空中輔助延伸與硼酸水中延伸所構成的2階段延伸步驟被延伸,以光學特性滿足前述所期待的條件的方式構成之使二色性物質配向的聚乙烯醇系樹脂所構成的偏光膜之光學膜層積體卷之製造方法。
為了形成此光學膜層積體,例如於非晶性PET基材那樣的熱塑性樹脂基材上被製膜的厚度在10μm以下的,例如藉由前述實施例製造的包含厚度3μm的偏光膜3之光學膜層積體10,經缺點檢查後,被捲為卷狀,成為光學膜層積體之卷。藉由本發明的方法形成的光學膜層積體卷,於例如圖10所示的貼合/轉印步驟(I)被使用。於此貼合/轉印步驟(I),光學膜層積體10,由卷被放出,對由此卷放出的光學膜層積體10,可以同時進行如以下之貼合處理與轉印處理。
被製造的偏光膜3的厚度,藉由根據延伸之薄膜化而成為10μm以下,通常僅為2~5μm程度而已的狀態。不容易把這樣薄的偏光膜3以單層體的形式來加工處理。亦即,偏光膜3,在該偏光膜被製膜的熱塑性基材,例如於非晶性PET基材上直接殘留的狀態,以光學膜層積體10的形態來加工,或者是藉由貼合/轉印於其他光學機能膜4,而以光學機能膜層積體11的形式來處理。
圖9及10所示的貼合/轉印步驟(I),使包含於連續卷的光學膜層積體10所含的偏光膜3與另行準備的光學機能膜4貼合同時捲取,於該捲取步驟,藉由把偏光膜3轉印至光學機能膜4同時剝離非晶性PET基材,而產生光學機能膜層積體11。具體而言,藉由包含於貼合/轉印裝置100的放出/貼合裝置101由卷放出光學膜層積體10,被放出的光學膜層積體10之偏光膜3,藉由捲取/轉印裝置102被轉印至光學機能膜4,在該過程,偏光膜3由基材1剝離,產生光學機能膜層積體11。
於乾燥步驟(H)藉由捲取裝置91被捲取為卷狀的光學膜層積體10,或者藉由貼合/轉印步驟(I)產生的光學機能膜層積體11,可以有著種種不同的形態。
[根據種種的製造條件之偏光膜的光學特性] (1)根據不溶化步驟之偏光膜的光學特性的提高(實施例1~4)
如以用圖8所說明的,根據實施例1~4製造的分別的偏光膜,均克服前述之技術課題,這些之光學特性,滿足使用大型顯示元件之液晶電視用的光學顯示裝置所追求的要求性能。進而,由圖8可知,未被施以實施例1之不溶化處理的偏光膜之光學特性,比起被施以第1不溶化處理及/或第2不溶化處理之實施例2~4之偏光膜之光學特性都更低。比較分別的光學特性的話,依照(實施例1)<(僅被施以第1不溶化處理的實施例3)<(僅被施以第2不溶化處理的實施例2)<(被施以第1及第2不溶化處理之實施例4)之順序,光學特性變高。除了包含偏光膜3的光學膜層積體10之製造步驟以外,藉由具有第1及/或第2不溶化步驟之製造方法所製造的偏光膜,可以使其光學特性更進一步提高。
(2)PVA系樹脂層的厚度導致對偏光膜的光學特性之影響(實施例5)
於實施例4,延伸厚度7μm之PVA層形成厚度3μm的偏光膜。對此,實施例5,首先形成厚度12μm的PVA層,延伸此PVA層形成厚度5μm的偏光膜。其他,以相同的條件製造偏光膜。
(3)使非晶性PET基材不同之對偏光膜的光學特性之影響(實施例6)
相對於在實施例4使用把間苯二酸(isophthalic acid)共聚合於PET之非晶性PET基材,於實施例6,使用把對PET作為變性基之1,4-環己烷二甲醇共聚合之非晶性PET基材。於實施例6,除了這一點以外,以與實施例4同樣的條件製造偏光膜。
參照圖13的話,可知藉由根據實施例4~6的方法製造的偏光膜的光學特性並不存在統計顯著性(statistical significance)。這應該是顯示對於PVA系樹脂層的厚度以及非晶性酯系熱塑性樹脂的種類不同所得到的偏光膜之光學特性,並沒有造成可認識到的程度之影響。
(4)根據空中輔助延伸倍率之偏光膜的光學特性的提高(實施例7~9)
在實施例4,第1段之空中輔助延伸及第2段之硼酸水中延伸之分別的延伸倍率為1.8倍及3.3倍,但在實施例7~9,分別的延伸倍率為1.2倍及4.9倍,1.5倍及4.0倍,2.5倍及2.4倍。於這些實施例,除了這一點以外,以與實施例4同樣的條件製造偏光膜。例如,空中輔助延伸的延伸溫度為130℃,使用液溫為75℃的硼酸水溶液進行硼酸水中延伸。實施例8、9的總延伸倍率為6.0倍,匹敵於實施例4之根據空中輔助延伸倍率1.8時之總延伸倍率5.94倍。然而,對此,實施例7之總延伸倍率以5.88倍為極限。此係於硼酸水中延伸,無法使延伸倍率為4.9倍以上的結果。此情形,被推定為使用圖20所說明的,非晶性PET的可延伸倍率對於第1段之空中輔助延伸倍率與總延伸倍率之相關關係所造成的影響。
參照圖14的話,實施例7~9之偏光膜,均與實施例4的場合同樣,克服關於厚度10μm以下的偏光膜的製造之技術課題,具有滿足光學顯示裝置所必要的要求性能之光學特性。比較分別的光學特性,可知依實施例7<實施例8<實施例4<實施例9之順序光學特性變高。此在把第1段的空中輔助延伸的延伸倍率設定為1.2倍至2.5倍的範圍內的場合,即使把根據第2段的硼酸水中延伸之最終的總延伸倍率設定為相同程度,也是在第1段的空中輔助延伸被設定為越高延伸倍率之偏光膜,顯示光學特性越高。在包含偏光膜3的光學膜層積體10之製造步驟,藉由把第1空中輔助延伸設定為高延伸倍率,所製造的偏光膜或含偏光膜之光學膜層積體,可以使其光學特性更進一步提高。
(5)根據空中輔助延伸溫度之偏光膜的光學特性的提高(實施例10~12)
相對於在實施例4把空中輔助延伸溫度設定為130℃,於實施例10~12,把分別的空中輔助延伸溫度設定為95℃、110℃、150℃。均為比PVA之玻璃轉移溫度Tg更高的溫度。於這些實施例,除了這一點以外,包含使空中輔助延伸倍率為1.8倍這一點、使硼酸水中延伸倍率為3.3倍這一點,以與實施例4同樣的條件製造了偏光膜。實施例4的空中輔助延伸溫度為130℃。包含實施例4,這些實施例,除了使延伸溫度為95℃、110℃、130℃、及150℃之之差異以外,製造條件完全相同。
參照圖15的話,實施例4、10~12之偏光膜,均克服關聯於厚度10μm以下的偏光膜的製造之技術課題,具有滿足光學顯示裝置所必要的要求性能之光學特性。比較分別的光學特性,可知依實施例10<實施例11<實施例4<實施例12之順序光學特性變高。此在把第1段的空中輔助延伸的延伸溫度設定為比玻璃轉移溫度更高,以由95℃往150℃依序變高的方式設定溫度環境的場合,即使把根據第2段的硼酸水中延伸之最終的總延伸倍率設定為相同,也是在第1段的空中輔助延伸溫度被設定為越高之偏光膜,顯示光學特性越高。在包含偏光膜3的光學膜層積體10之製造步驟,藉由把第1空中輔助延伸溫度設定為更高,可以使所製造的偏光膜或含偏光膜之光學膜層積體,其光學特性更進一步提高。
(6)根據總延伸倍率之偏光膜的光學特性的提高(實施例13~15)
於實施例4,第1段之空中輔助延伸倍率被設定為1.8倍及第2段之硼酸水中延伸倍率被設定為3.3倍。對此,於實施例13~15,僅使分別的第2段之硼酸水中延伸倍率為2.1倍、3.1倍、3.6倍。此意味著以使實施例13~15之總延伸倍率成為5.04倍(約5倍)、5.58倍(約5.5倍)、6.48倍(約6.5倍)的方式設定者。實施例4的總延伸倍率為5.94倍(約6倍)。包含實施例4,這些實施例除了5倍、5.5倍、6.0倍、6.5倍之總延伸倍率的差異以外製造條件完全相同。
參照圖16的話,實施例4、13~15之偏光膜,均克服關聯於厚度10μm以下的偏光膜的製造之技術課題,具有滿足液晶顯示裝置所必要的要求性能之光學特性。比較分別的光學特性,可知依實施例13<實施例14<實施例4<實施例15之順序光學特性變高。此係顯示把任一之第1段的空中輔助延伸倍率設定為1.8倍,把總延伸倍率依5倍、5.5倍、6.0倍、6.5倍之順序變高的方式僅設定第2段之硼酸水中延伸倍率的場合,最終的總延伸倍率被設定為越高的偏光膜,光學特性越高。在包含偏光膜3的光學膜層積體10之製造步驟,藉由把第1段空中輔助延伸與第2段硼酸水中延伸之總延伸倍率設定為更高,可以使所製造的偏光膜或含偏光膜之光學膜層積體,其光學特性更進一步提高。
(7)根據固定端一軸延伸的總延伸倍率之偏光膜的光學特性的提高(實施例16~18)
實施例16~18,此係除了以下之不同點以外,係以與實施例4同樣的條件製造的光學膜層積體。不同點是空中輔助延伸的延伸方法。相對於在實施例4使用根據自由端一軸之延伸方法,實施例16~18,均採用根據固定端一軸之延伸方法。這些之實施例,均把第1段空中輔助延伸倍率設定為1.8倍,僅把分別的第2段硼酸水中延伸倍率設為3.3倍、3.9倍、4.4倍。藉此,實施例16的場合,總延伸倍率為5.94倍(約6倍),實施例17的場合,總延伸倍率為7.02倍(約7倍),實施例18的場合,總延伸倍率為7.92倍(約8倍)。實施例16~18除了此點以外製造條件完全相同。
參照圖17的話,實施例16~18之偏光膜,均克服關聯於厚度10μm以下的偏光膜的製造之技術課題,具有滿足光學顯示裝置所必要的要求性能之光學特性。比較分別的光學特性,可知依實施例16<實施例17<實施例18之順序光學特性變高。此係顯示把任一之第1段的空中輔助延伸倍率設定為1.8倍,把總延伸倍率依6倍、7倍、8倍之順序變高的方式僅設定第2段之硼酸水中延伸倍率的場合,最終的總延伸倍率被設定為越高的偏光膜,光學特性越高。在包含偏光膜3的光學膜層積體10之製造步驟,藉由把根據固定端一軸延伸方法之第1段之空中輔助延與第2段硼酸水中延伸之總延伸倍率設定為更高,可以使所製造的偏光膜或含偏光膜之光學膜層積體,其光學特性更進一步提高。進而,於第1段之空中輔助延伸使用固定端一軸延伸方法的場合,與在第1段空中輔助延伸採用自由端一軸延伸方法的場合相比,也確認了可以使最終的總延伸倍率變成更高。
[比較例3]
比較例3,係以與實施例1的場合同樣的條件,於200μm厚的PET基材塗布PVA水溶液,使其乾燥而產生於PET基材上製膜出厚度7μm的PVA層之層積體。其次,把層積體,浸漬於液溫30℃之包含碘與碘化鉀的染色液,產生包含使碘吸附的PVA層之著色層積體。具體而言,著色層積體,係使層積體在在液溫30℃之含0.3重量百分比濃度的碘與2.1重量百分比濃度的碘化鉀的染色液中,以使構成最終生成的偏光膜之PVA層的單體透過率為40~44%的方式,浸漬任意時間,使碘被吸附於包含在延伸層積體的PVA層者。其次,藉由把延伸溫度設定為60℃之硼酸水中延伸,使包含使碘吸附的PVA層之著色層積體以延伸倍率成為5.0倍的方式自由端一軸延伸,產生種種使與PET樹脂基材一體延伸的包含3μm厚的PVA層之光學膜層積體。
[參考例1]
參考例1,作為樹脂基材,使用結晶性聚對苯二甲酸乙二酯(以下,稱為「結晶性PET」)之連續卷基材,於200μm厚的結晶性PET基材塗布PVA水溶液,使其乾燥而產生在結晶性PET基材上製膜出7μm厚的PVA層之層積體。結晶性PET之玻璃轉移溫度為80℃。其次,把產生的層積體藉由設定為110℃之空中高溫延伸,以延伸倍率成為4.0倍的方式產生自由端一軸延伸之延伸層積體。藉由此延伸處理,包含於延伸層積體的PVA層,往PVA分子被配向之3.3μm厚的PVA層變化。參考例1的場合,於延伸溫度110℃的空中高溫延伸,無法使層積體延伸4.0倍以上。
延伸層積體,藉由接下來的染色處理,產生PVA分子被配向的3.3μm厚的PVA層上使碘被吸附之著色層積體。具體而言,著色層積體,係使延伸層積體在在液溫30℃之含碘與碘化鉀的染色液中,以使構成最終生成的偏光膜之PVA層的單體透過率為40~44%的方式,浸漬任意時間,使碘被吸附於包含在延伸層積體的PVA層者。如此,調整往PVA分子被配向的PVA層之碘吸附量,產生種種使單體透過率與偏光度不同的著色層積體。其次,架橋處理被產生的著色層積體。具體而言,藉由在液溫為40℃,對水100重量份包含3重量份之硼酸而對水100重量份包含3重量份之碘化鉀的硼酸架橋水溶液內浸漬60秒,對著色層積體施以架橋處理。參考例1,被施以架橋處理的著色層積體相當於實施例4之光學膜層積體。亦即,洗淨步驟、乾燥步驟、貼合及/或轉印步驟,均與實施例4的場合相同。
[參考例2]
比較例2,作為樹脂基材,與參考例1的場合同樣地,使用結晶性PET基材,產生於200μm厚的結晶性PET基材上製膜出7μm厚的PVA層之層積體。其次,把產生的層積體藉由100℃之空中高溫延伸,以延伸倍率成為4.5倍的方式產生自由端一軸延伸之延伸層積體。藉由此延伸處理,包含於延伸層積體的PVA層,往PVA分子被配向之3.3μm厚的PVA層變化。參考例2的場合,於延伸溫度100℃的空中高溫延伸,無法使層積體延伸4.5倍以上。
其次,由延伸層積體產生著色層積體。著色層積體,係使延伸層積體在在液溫30℃之含碘與碘化鉀的染色液中,以使構成最終生成的偏光膜之PVA層的單體透過率為40~44%的方式,浸漬任意時間,使碘被吸附於包含在延伸層積體的PVA層者。參考例2,與參考例1的場合同樣,調整往PVA分子被配向的PVA層之碘吸附量,產生種種使單體透過率與偏光度不同的著色層積體。
[參考例3]
比較例3,作為樹脂基材,與參考例1或2的場合同樣地,使用結晶性PET基材,產生於200μm厚的結晶性PET基材上製膜出7μm厚的PVA層之層積體。其次,藉由把產生的層積體浸漬於液溫30℃之含碘與碘化鉀的染色液中,以使構成最終生成的偏光膜之PVA層的單體透過率為40~44%的方式,浸漬任意時間,而產生種種使碘被吸附於包含在層積體的PVA層之著色層積體。然後,把產生的著色層積體藉由90℃之空中高溫延伸,以延伸倍率成為4.5倍的方式產生自由端一軸延伸,由著色層積體產生包含相當於偏光膜的使碘吸附之PVA層的延伸層積體。藉由此延伸處理,包含於由著色層積體產生的延伸層積體之使碘吸附的PVA層,往PVA分子被配向之3.3μm厚的PVA層變化。參考例3的場合,於延伸溫度90℃的空中高溫延伸,無法使層積體延伸4.5倍以上。
[測定方法] [厚度之測定]
非晶性PET基材、結晶性PET基材,及PVA層的厚度,使用數位測微計(Anritsu公司製造之KC-351C)進行測定。
[透過率及偏光度之測定]
偏光膜之單體透過率T、平行透過率Tp、正交透過率Tc,使用紫外線可見光光度計(日本分光社製造之V7100)進行了測定。這些之T、Tp、Tc係根據日本工業標準JIS Z 8701規定之2度視野(C光源)來測定進行視感度補正後之Y值。
使用前述之透過率,藉由次式求出偏光度P。
偏光度P(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2 ×100
(PET的配向函數之評估方法)
測定裝置使用傅立葉變換紅外線分光儀(FT-IR)(Perkin Elmer公司製造,商品名:「SPECTRUM2000」)。以偏光作為測定光,藉由全反射衰減分光(ATR:attenuated total reflection)測定,進行PET樹脂層表面的評估。配向函數之算出係以下列順序進行的。使測定偏光對延伸方向為0°與90°之狀態實施測定。使用所得到的光譜之1340cm-1 之吸收強度,依照以下所記之(式4)(非專利文獻1)來算出。又,f=1時為完全配向,f=0時變成隨機。此外,1340cm-1 之峰值,一般認為是起因於PET的乙二醇單元之次甲基之吸收。
(式4)f=(3<cos2 θ>-1)/2=[(R-1)(R0 +2)]/[(R+2)(R0 -1)]=(1-D)/[c(2D+1)]=-2×(1-D)/(2D+1)
其中
c=(3cos2 β-1)/2
β=90deg
θ:對延伸方向之分子鏈的角度
β:對分子鏈軸之過渡偶級矩之角度
R0 =2cot2 β
1/R=D=(I⊥)/(I//)
(PET越進行配向D之值越大)
I⊥:使偏光入射至與延伸方向垂直的方向而測定時之吸收強度
I//:使偏光入射至與延伸方向平行的方向而測定時之吸收強度
(PVA的配向函數之評估方法)
測定裝置使用傅立葉變換紅外線分光儀(FT-IR)(Perkin Elmer公司製造,商品名:「SPECTRUM2000」)。以偏光作為測定光,藉由全反射衰減分光(ATR:attenuated total reflection)測定,進行PVA樹脂層表面的評估。配向函數之算出係以下列順序進行的。使測定偏光對延伸方向為0°與90°之狀態實施測定。使用所得到的光譜之2941cm-1 之吸收強度,依照前述(式4)(非專利文獻1)來算出。此外,前述之強度I,係以3330cm-1 為參照峰,使用2941cm-1 /3330cm-1 之值。又,f=1時為完全配向,f=0時變成隨機。此外,2941cm-1 之峰值,一般認為是起因於PVA主鏈(-CH2-)的振動之吸收。
(PVA的結晶化度之評估方法)
測定裝置使用傅立葉變換紅外線分光儀(FT-IR)(Perkin Elmer公司製造,商品名:「SPECTRUM2000」)。以偏光作為測定光,藉由全反射衰減分光(ATR:attenuated total reflection)測定,進行PVA樹脂層表面的評估。結晶化度之算出係以下列順序進行的。使測定偏光對延伸方向為0°與90°之狀態實施測定。使用所得到的光譜之1141cm-1 及1440cm-1 之強度,依照下式來算出。事前先確認1141cm-1 之強度大小與結晶部分之量有相關性,以1440cm-1 作為參照峰藉由下列數學式算出結晶化指數(式6)。進而,使用結晶化度已知的PVA樣本,於事前製作結晶化指數與結晶化度之數據線,使用數據線由結晶化指數算出結晶化度(式5)。
結晶化度=63.8×(結晶化指數)-44.8 (式5)
結晶化指數=((I(1141cm-1 )0°+2×I(1141cm-1 )90°)/3)/((I(1440cm-1 )0°+2×I(1440cm-1 )90°)/3) (式6)
其中
I(1141cm-1 )0°:使偏光入射至與延伸方向平行的方向而測定時之1141cm-1 之強度
I(1141cm-1 )90°:使偏光入射至與延伸方向垂直的方向而測定時之1141cm-1 之強度
I(1440cm-1 )0°:使偏光入射至與延伸方向平行的方向而測定時之1440cm-1 之強度
I(1440cm-1 )90°:使偏光入射至與延伸方向垂直的方向而測定時之1440cm-1 之強度
[偏光膜之使用例]
圖11及圖12,例示顯示使用前述的偏光膜之光學顯示裝置之實施形態。
圖11a,係顯示有機EL顯示裝置之最基本的實施形態之一之剖面圖,此顯示裝置200,具備有機EL顯示面板之光學顯示面板201,於該顯示面板201之一方之面,中介著光學透明的黏接劑層202接合偏光膜203。於該偏光膜203的外側之面,被黏接著1/4波長相位差膜204。雖為任意,但於1/4波長相位差膜204的外側,如虛線所示,可以配置透明之窗205。此構成,在使用偏光太陽眼鏡的場合是有用的。
圖11b,係顯示有機EL顯示裝置的其他實施形態之剖面圖,此顯示裝置200a,具備有機EL顯示面板之光學顯示面板201a,於該顯示面板201a之一方之面,中介著光學透明的黏接劑層202a接合1/4波長相位差膜204a。該1/4波長相位差膜204a之外側之面上,被黏接著偏光膜203a。於偏光膜203a的外側之面,進而被黏接著保護層206。雖為任意,但於成為光學顯示裝置200a的視覺確認側的保護層206的外側,如虛線所示,可以配置透明的窗205a。於此實施形態,通過偏光膜203a而成為直線偏光的外光,藉由1/4波長相位差膜204a被變換為圓偏光。此構成,可以阻止外光藉由光學顯示面板201a的表面及背面電極、其他的內部反射面等反射而回到光學顯示裝置200a的視覺確認側,在防止外光之內部反射是有效的。
作為接合或黏接層或膜等之材料,可以適當選擇例如丙烯酸系聚合體、聚矽氧系聚合物、聚酯、聚氨基甲酸乙酯、聚醯胺、聚醚、氟系或橡膠系、異氰酸酯系、聚乙烯醇系、明膠(gelatin)、乙烯系乳膠、水系聚酯等聚合物作為基礎高分子而使用。
偏光膜203,如前所述,為厚度10μm以下,使滿足前述之光學特性。此偏光膜203,與從前被使用於此種光學顯示裝置的偏光膜相比非常地薄,所以溫度或濕度條件所產生的伸縮導致之應力變得極小。亦即,藉由偏光膜的收縮產生的應力使得在鄰接的顯示面板201發生翹曲等變形的可能性大幅減低,可以大幅抑制起因於變形的顯示品質的降低。於此構成,作為黏接劑層202,可以使用具備擴散機能的材料,或者黏接劑層與擴散劑層之2層構成。
作為使黏接劑層202的黏接力提高的材料,也可以如記載於例如特開2002-258269號公報(專利文獻12)、特開2004-078143號公報(專利文獻13)、特開2007-171892號公報(專利文獻14)那樣設置錨層。作為黏結劑樹脂只要是可以提高黏著劑的投錨力之層即可,沒有特別限置,具體而言,例如可以使用環氧樹脂、異氰酸酯系樹脂、聚氨基甲酸乙酯系樹脂、聚酯系樹脂、於分子中含氨基之高分子類、酯氨基甲酸乙酯系樹脂、含有惡唑(oxazoline)基等之各種丙烯酸系樹脂等之有機反應性基之樹脂(高分子)。
此外,於前述錨層,為了賦予防帶電性,也可以添加例如特開2004-338379號公報(專利文獻15)所記載的防帶電劑。作為賦予防帶電性的防帶電劑,可以舉出離子性界面活性劑系、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯(polypyrrole)、聚苯并吡嗪(quinoxaline)等之導電性高分子系、氧化錫系、氧化銻、氧化銦等金屬氧化物系等,但特別是光學特性、外觀、防帶電效果、以及防帶電效果在加熱、加濕時的安定性的觀點來看,以使用導電性高分子系為較佳。其中,以聚苯胺、聚噻吩等水溶性導電性高分子,或者水分散性導電性高分子特別適於使用。作為防帶電層的形成材料使用水溶性導電性高分子或水分散性導電性高分子的場合,於塗工時可以抑制有機溶劑導致對光學膜基材之變質。
圖12係顯示作為光學顯示面板具備透過型液晶顯示面板301之光學顯示裝置300之實施形態。於此構成,於液晶顯示面板301的視覺確認側之面,中介著黏接劑層302被接合第1偏光膜303,於該第1偏光膜303中介著易黏接層307被接合著保護層304。於保護層304被接合著1/4波長相位差層309。於1/4波長相位差層309上,雖為任意,被接合著防帶電層308。於1/4波長相位差層309的外側,也屬於任意,被配置著窗305。於液晶顯示面板301之另一方之面,中介著第2黏接劑層302a被配置著第2偏光膜303a。於第2偏光膜303a之背側,如在透過型液晶顯示裝置所週知的,被配置著背光310。
[發明之實施形態]
其次,針對圖30說明可使用於本發明的光學膜層積體之製造之一實施形態。如圖9或圖10所示,例如由非晶性PET所構成的熱塑性樹脂基材1,經過根據層積體製作裝置20來製膜,在烤爐30內之空中輔助延伸、根據染色裝置40之2色性色素的染色,及硼酸水溶液槽50之水中延伸,於基板1上被形成厚度10μm以下的,具體而言,為厚度3~4μm的偏光膜3的光學膜層積體400,而被送出至延伸裝置外。此處,光學膜層積體400,暫時被捲為卷狀亦可,直接連續地被送往次一步驟亦可。圖30所示的光學膜層積體形成裝置,作為次一步驟,具備分隔膜貼合站500與缺陷檢查站600。
分隔膜貼合站500,具備一對貼合輥501、502。於此分隔膜貼合站500,光學膜層積體400,使偏光膜3為下側而被送入貼合輥501、502間。分隔膜503,由分隔膜503之卷503a放出,以重疊於光學膜層積體400的下側的狀態被送入貼合輥501、502間。在重疊的光學膜層積體400與分隔膜503之間,在這些進入貼合輥501、502間之前,黏著劑504a被賦予為層狀。亦即,光學膜層積體400與分隔膜503走出貼合輥501、502時,於光學膜層積體400之偏光膜3之面中介著黏著劑層504形成被層積著分隔膜503的附有分隔膜的光學膜層積體510。在此階段,附有分隔膜的光學膜層積體510,一度捲為卷亦可。分隔膜503,其面對黏接劑層504之側的表面被施以脫膜處理,對該黏著劑層504的黏接力,比偏光膜3與黏著劑層504之間的黏接力更弱。亦即,如後述般,分隔膜503由光學膜層積體400剝離時,黏著劑層504殘留於光學膜層積體400之側。此黏著劑層504,作為光學膜層積體400被貼附於顯示面板等其他構件時之黏著劑層使用。
缺點檢查站600,具備在附分隔膜之光學膜層積體510的基材1的表面印字基準點標記M的基準點印字手段610。此基準點印字手段610,在附分隔膜之光學膜層積體510的給送方向先導端附近的適切處所,賦予該附分隔膜之光學膜層積體510的長度方向位置之成為基準的標識。
在圖30所示之例,穿出成對的貼合輥501、502之附分隔膜之光學膜層積體510,直接通過基準點印字手段610而被給送。於印字手段610的下游側被配置著由側長輥611所構成的給送量計測手段。此測長輥611,藉由其旋轉量,計測通過該測長輥611而給送的附分隔膜之光學膜層積體的給送量,把計測訊號送訊至設於光學膜層積體形成裝置的記憶演算部620之層積體給送量演算手段620a。
缺點檢查站600,在比測長輥611更往給送方向的下游側具備分隔膜剝離部601。此分隔膜剝離部601,具有一對導引輥602、603、導引被剝離的分隔膜503之剝離膜導引輥604、及捲取被剝離的分隔膜503的捲取輥605。分隔膜503被剝離的光學膜層積體400,是在偏光膜3的表面殘留黏著劑層504的形態。具有此黏著劑層504的光學膜層積體400,被送至缺點檢查部630。缺點檢查部630,係由基準點讀取手段631、光源632及光檢測構件633所構成的透過光檢測方式的光學缺點檢測手段所構成。基準點讀取手段631的讀取訊號,被送至記憶演算部620之基準點讀取時間記憶手段620b,記憶基準點被檢測出的時刻。來自光學缺點檢測手段的缺點檢測訊號,被送至記憶演算部620的缺點檢測時間演算手段620c,該缺點檢測時間演算手段620c,演算而記憶該缺點被檢測出的時刻。來自層積體給送量演算手段620a、基準點讀取時間記憶手段620b,及缺點檢測時間演算手段620c的訊號,被輸入至設於光學膜層積體形成裝置的控制裝置670之缺點位置演算部672,缺點位置演算部672,接受這些輸入,演算由基準點標記M起之缺點的位置,把缺點位置訊號,送至記憶演算部620之缺點標記印字指令生成部620d。
通過缺點檢查站600的光學膜層積體400,接著通過分隔膜貼附站640。此分隔膜貼附站640,具備把由分隔膜503之卷503a所放出的分隔膜503,藉由殘留於光學膜層積體400的偏光膜3上的黏著劑層504貼合於該光學膜層積體400之用的貼合輥641、642。離開貼合輥641、642之光學膜層積體400,為被貼附分隔膜503的附分隔膜之光學膜層積體510。此處作為被貼附的分隔膜503,亦可使用於分隔膜剝離部620被剝離的分隔膜,亦可使用另外準備的分隔膜。
離開貼合輥641、642之附分隔膜之光學膜層積體510,通過任意設置的第2缺點檢查站650。此第2缺點檢查站650,具備基準點檢測手段651,與光學缺點檢測手段652。光學缺點檢測手段652,係由對附分隔膜之光學膜層積體510的分隔膜503的表面照射光的光源652a,及接受來自分隔膜503的表面的反射光之受光部652b所構成。此光學缺點檢測手段652,於附分隔膜之光學膜層積體510檢測黏著劑層504的缺陷,特別是其表面缺陷。基準點檢測手段651之檢測訊號,被送至基準點讀取時間記憶手段620b,受光部652b之檢測訊號,被送至缺點檢測時間演算手段620c。
通過第2缺點檢查站650的附分隔膜之光學膜層積體510,通過具備測長輥660的給送量計測手段,計測層積體510的給送量。表示此計測的給送量之訊號,被送至設於光學膜層積體形成裝置的控制裝置670之基準點比對部671。於測長輥660的下游側被設置基準點讀取手段661,該基準點讀取手段661,讀取被行程於光學膜層積體400上的基準點之標記M,把關於該標記M通過的時刻之資訊的訊號送至控制裝置670的基準點比對部671。基準點比對部671,接受來自測長輥660及基準點讀取手段661的訊號,把關於從基準點標記M起算之層積體的給送量之訊號,輸入至記憶演算手段620之缺點印字指令生成部620d。缺點印字指令生成部620d,根據來自缺點位置演算部672的缺點位置訊號,與來自基準點比對部671的給送量訊號,產生在附分隔膜之光學膜層積體510上的缺點的位置印字出缺點標記D之印字指令。此印字指令,被提供給配置於基準點讀取手段661的下游側的標記印字裝置662,使該標記印字裝置662動作,在附分隔膜之光學膜層積體510的熱塑性樹脂基材之對應於缺點的位置印字出缺點標記D。被印字的附分隔膜之光學膜層積體510,作為卷680被捲取。
在前述實施形態,說明缺點位置係作為缺點標記D被印字於層積體510上,替代的做法,可以是對各個層積體510之卷680賦予識別該卷的識別記號,在另一方面使缺點位置與識別層積體510之卷680之識別記號發生關聯,而預先被記憶於記憶演算部620。在這樣的構成,可以於使用該層積體510之卷680的後步驟,根據該卷的識別記號,由記憶演算部讀出該卷的缺點位置,而認定光學膜層積體之缺點位置。在此場合,被捲為卷680時之層積體510的後尾端,成為由卷680送出時的先導端,所以於該後尾端也先印字出基準點,由後尾端被印字的基準點與被印字於先導端的基準點之間的距離,可以把握到該後尾端之基準點與缺點位置之關係。
圖31係與顯示本發明的其他實施形態之圖30同樣的,光學層積體卷的製造步驟之概略圖。於圖31,與圖30的實施形態對應的部分,賦予與圖30相同的符號而省略說明。圖31之實施形態與圖30的實施形態不同之處,在於光學膜層積體400的偏光膜3之側被接合分隔膜503之前,於該偏光膜之面藉由接著劑801被接著光學機能膜800。光學機能膜800,可以是先前所述的1/4波長相位差膜、視角補償用膜、及其他於此種技術領域使用的光學補償用膜。此光學機能膜800,由輥800a放出,中介著導引輥802被給送,藉由成對的貼附輥803、804被黏接於光學膜層積體400,成為光學膜中間層積體510a。亦即,在此實施形態,分隔膜503,中介著黏著劑層504被貼附於該光學機能膜800之上,形成光學膜層積體510b。其他各點,此實施形態與圖30所示的實施形態是一樣的。
圖32所示之實施形態,與圖31所示的實施形態不同,光學膜層積體400的偏光膜3之側未被接合分隔膜503,而是在該偏光膜3之面藉由接著劑801被接著光學機能膜800。光學機能膜800被接著後,使用於延伸的熱塑性樹脂基材1,於剝離輥810、811由偏光膜3被剝離,形成光學膜中間層積體510c。被剝離的基材1,經由導引輥812被捲取於卷813。
基材1被剝離的光學膜中間層積體510c,於光學機能膜800的面上,藉由基準點印字手段610印字表示基準點的標記M。接著,光學膜中間層積體510c,通過測長輥611被送至分隔膜貼附站500A。在此分隔膜貼附站500A,由分隔膜503之卷503a放出的分隔膜503,以重疊於光學膜中間層積體510c的基材1被剝離之面的方式被送入,在分隔膜503與偏光膜3之間黏著劑504a以形成黏著劑層504的方式被供給,該分隔膜503,中介著此黏著劑層504,藉由貼附輥501、502被貼附於偏光膜3,形成光學膜層積體510d。
此光學膜層積體510d,在通過剝離輥602、603的位置被剝離分隔膜503,成為在光學膜中間層積體510c的偏光膜3上附著黏著劑層504的層構成之層積體。此層積體,經過缺點檢查站630被送至分隔膜貼附站640,於該站640,藉由在層積體的偏光膜3之面的黏著劑層504,分隔膜503被接合於層積體,形成光學膜層積體510d。缺點標記I,藉由印字裝置662a,被印字於光學機能膜800上。其他各點,圖32所示的實施形態,與圖31所示者是一樣的。
圖33係顯示本發明之其他實施形態之與圖32同樣之圖。此實施形態與圖32所示的實施形態不同之處,在於在基材1被剝離的層積體之面貼附分隔膜503之前,第2光學機能膜850,藉由黏著劑851接著於基材1被剝離的層積體的偏光膜之面。第2光學機能膜850,由輥850a放出,中介著導引輥852被給送,藉由成對的貼附輥803a、804a,被貼附於層積體510c,形成光學膜中間層積體510e。於此實施形態,該第2光學機能膜850之上,中介著藉由黏著劑層504a形成的黏接劑層504,被接合分隔膜503,形成光學膜層積體510f。基準點印字手段610與測長輥611,被配置於比供分隔膜503之用的貼附輥501、502更為下游側,但其機能為相同。
圖34係顯示於本發明可以採用的長度方向切斷步驟之一實施形態之立體圖。於此步驟使用的附分隔膜層積體,例如,可以是藉由圖30~圖33之步驟之任一所形成者,在此相關於藉由圖32所示的步驟製造的附分隔膜之光學膜層積體510d之卷680而進行說明。
於圖34,附分隔膜之光學膜層積體510d之卷680設置於層積體放出裝置700。此裝置700,具備可自由旋轉地支撐卷680之支撐軸701,於該裝置700內,設置防止由卷680放出的層積體510d在給送路徑蛇行之用的蛇行控制裝置702。此蛇行控制裝置702,具備接觸於層積體510d的邊緣部而檢測出該邊緣部的位置之邊緣部感測器702a,因應於藉由此感測器702a檢測的邊緣部的位置產生調節支撐軸701的軸方向位置之訊號。
在圖示實施形態,具備關聯於層積體510d的偏光膜3以貼附於具有長邊與短邊的矩形形狀的液晶顯示面板的方式構成的光學顯示裝置的製造,把偏光膜切斷為適切的尺寸之用而設的切斷裝置900。此切斷裝置900,係以把寬幅的附分隔膜之光學膜層積體510d,切斷為分別對應於液晶顯示面板的長邊與短邊的寬幅的光學膜層積體長條的方式被構成。
於圖34,由附分隔膜之光學膜層積體510d之卷680放出的層積體510d,藉由蛇行控制裝置702抑制蛇行,藉由成對之輥901、902,給送於長度方向。於給送輥901、902之下游側,於橫方向有3枚圓盤狀旋轉切斷刃903a、903b、903c隔著間隔被配置著。切斷刃903a,被配置於把層積體510d之邊緣部510h切掉特定寬幅的位置。切斷刃903a與切斷刃903b之間的間隔,係以成為對應於該層積體510d的偏光膜3被貼附的液晶顯示面板的短邊尺寸的距離的方式被設定。通樣地,切斷刃903b與切斷刃903c之間的間隔,係以成為對應於該層積體510d的偏光膜3被貼附的液晶顯示面板的長邊尺寸的距離的方式被設定。此外,切斷刃903c,具有把層積體510d之邊緣部510h相反側的邊緣部切掉的作用。
藉由切斷刃903a與切斷刃903b,形成對應於液晶顯示面板的短邊的寬幅之層積體長條910a,藉由切斷刃903b與切斷刃903c,形成對應於液晶顯示面板的長邊的寬幅之層積體長條910b。長邊對應寬幅的層積體長條910b,直接藉由給送輥911、912被給送於長度方向,被捲取於卷920。短邊對應寬幅的層積體長條910a,藉由導引輥913,被導引至比長邊對應寬幅的層積體長條910b更高的位置,藉由給送輥914、915被給送於長度方向,被捲取於卷921。
根據本發明的話,如可以由前述實施形態所理解的,係把連續卷狀之光學膜層積體,亦即附分隔膜之層積體,於平行於偏光膜3的延伸方向之長度方向上以特定的寬幅切斷,形成特定寬幅的連續卷狀層積體長條,所以偏光膜3的吸收軸方向,可以很高的精度一致於層積體長條之長度方向。從前,係以把寬幅的光學膜層積體捲為卷狀的狀態下切斷為特定寬幅,所以在此方法,無法以高的精度使偏光膜的吸收軸一致於長條之長度方向。參照前述實施形態前述之本發明的方法,與在卷狀態進行切斷的從前的方法相比,更進一步提高精度。於前述之實施形態,只要把切斷刃903a、903b、903c配置為等間隔,可得同一寬幅的2個層積體長條。此外,使用2枚切斷刃的話,形成1條層積體長條。
圖35係概略顯示使用參照圖34而藉由前述步驟製造的層積體長條卷920、921,藉由把偏光膜3的吸收軸正交而貼附於液晶顯示面板W的兩面,而製造液晶顯示單元1000的步驟。參照圖35,面板W之長邊對應寬幅之層積體長條910b,由卷920放出,給送於長度方向。由卷920放出的層積體長條910b,通過識別資訊讀取手段920a之下,被讀取識別資訊。藉由讀取的識別資訊在判斷層積體長條910b為不存在缺點的場合,以對應於液晶顯示面板W的短邊的長度方向間隔,對層積體長條910b,在對長度方向正交的方向之寬幅方向,由基材1的表面通過偏光膜3及黏著劑層504,直到分隔膜503之面的深度為止,形成狹縫921。藉由此狹縫形成的切口,被稱為「半切(half-cut)」。在藉由此半切形成於層積體長條910b的鄰接於長度方向的2個位置的狹縫921之間,被形成於光學機能膜800與接著劑層801與偏光膜3及黏接劑層504所構成的偏光膜層積體薄片922。此偏光膜層積體薄片922,為藉由黏著劑層504附著於分隔膜503的狀態。分隔膜503,發揮可剝離地支撐多數之偏光膜層積體薄片922而搬送的效果,所以稱為載體膜。
被形成狹縫921的層積體長條910b,被送至偏光膜貼合站950。於此偏光膜貼合站950,液晶顯示面板W,由與層積體長條910b相反之側,以與層積體長條510b上的偏光膜層積體薄片922同步的關係被給送,偏光膜層積體薄片922,由分隔膜液及載體膜503剝離,被貼附於液晶顯示面板W的上側之面。被貼附於偏光膜3之一方之面的液晶顯示面板W,在對該液晶顯示面板W被送入貼合站950的方向直角的方向上,被送至反轉旋轉部960。
另一方面,短邊對應寬幅之層積體長條910a,由卷921放出,給送於長度方向。由卷921放出的層積體長條910a,通過識別資訊讀取手段923之下,被讀取識別資訊。此處,在判斷層積體長條910a為不存在缺點的場合,以對應於液晶顯示面板W的長邊的長度方向間隔,於層積體長條910a,在對長度方向正交的方向之寬幅方向,由光學機能膜800的表面通過接著劑層801與偏光膜3及黏著劑層504,直到分隔膜503之面的深度為止,藉由半切形成狹縫924。藉由此半切,在形成於層積體長條910a的鄰接於長度方向的2個位置的狹縫924之間,被形成由光學機能膜800與接著劑層801與偏光膜3及黏接劑層504所構成的偏光膜層積體薄片925。此偏光膜層積體薄片925,為藉由黏著劑層504附著於分隔膜503的狀態。
被形成狹縫924的層積體長條910a,被送至第2偏光膜貼合站951。於偏光膜貼合站951,於單側之面被貼合偏光膜薄片922的液晶顯示面板W,在對層積體長條910a正交的方向上,以與層積體長條910a上的偏光膜層積體薄片925同步的關係,於反轉旋轉部660被翻面反轉,而且已被旋轉90度的狀態被給送。於第2偏光膜貼合站951,偏光膜層積體薄片925,由分隔膜503剝下,被貼附於液晶顯示面板W之,藉由反轉成為上側之面。藉此步驟,於液晶顯示面板W之兩側之面,偏光膜3成為以使相互的吸收軸正交的關係被貼附。
於層積體長條910a,被檢測到缺點標記時,由缺點標記之下游側邊緣部起僅離開下游側特定距離的位置,及該缺點標記之上游側邊緣部起僅離開上游側特定距離的位置之2處,藉由半切,於層積體長條910a形成狹縫924a、924b。被形成於這些狹縫924a、924b間的偏光膜層積體薄片925a,作為不良薄片,不被送至偏光膜貼合站,而藉由未圖示的不良薄片排出機構,排出至不良薄片排出路徑。通常,被形成於狹縫924a、924b之間的偏光膜層積體薄片925a,比被形成於2個鄰接的狹縫624間的正常的偏光膜層積體薄片925的長度更短。亦即,可以可以減少做為不良薄片而廢棄的材料。但是,在缺點於層積體長條910a的長度方向上為長長地連續之大小的場合,或者複數之缺點在層積體長條910a的長度方向上連續存在的場合,不良之偏光膜層積體薄片925a,可能會比正常的偏光膜層積體薄片925更長。於這樣的場合,為了使不良薄片的排出變得容易,於長的不良的偏光膜層積體薄片925a的中間部形成追加的狹縫,可以縮短不良偏光膜薄片的長度。
於層積體長條910b,也在被檢測到缺點標記時,由缺點標記之下游側邊緣部起僅往下游側離開特定距離的位置,及該缺點標記之上游側邊緣部起僅往上游側離開特定距離的位置之2處,藉由半切,於層積體長條910b形成狹縫921a、921b。被形成於這些狹縫921a、921b間的偏光膜層積體薄片922a,作為不良薄片,不被送至偏光膜貼合站,而藉由未圖示的不良薄片排出機構,排出至不良薄片排出路徑。
圖36係使用層積體長條910a之卷921,進行往液晶顯示面板之層積體的貼附的連續貼附裝置之一例之概略圖。在此例,分隔膜503,成為光學機能膜800與接著劑層801與偏光膜3及黏著劑504所構成的偏光膜層積體薄片925、925a之載體膜。亦即,於以下的說明,亦有把符號503所示的膜稱為載體膜,把被層積此載體膜503之層積體,稱為附載體膜之層積體。
此連續貼附裝置,係於卷921被製造之步驟,根據被檢測出的缺點的資訊,預先決定在光學膜層積體長條910a形成狹縫924之用的切斷位置S,把針對該切斷位置S的資訊,先收容於記憶裝置地被構成。
切斷位置S,如圖37所示,對缺點D的位置,由其給送方向來看分別於上游側及下游側,定為僅離開特定距離D1、D2的位置。被夾於夾住此缺點D的2個狹縫切斷位置的區域,成為包含缺點的不良薄片925a的區域。進而,在不含缺點的區域,隔著對應於層積體被貼合的液晶顯示面板之長邊的間隔,決定狹縫切斷位置S。在圖37,被定於不含缺點的區域的狹縫切斷位置之,鄰接於給送方向的2個狹縫之間的部分形成無缺點的正常薄片925,層積體給送方向的長度以Xα表示。對此,夾著缺點D的2個狹縫切斷位置之間的前述之不良薄片925a之區域,長度以Xβ表示。隨著缺點的大小及數目而定,但通常長度Xβ會比Xα更小。
此狹縫切斷位置的演算,例如可以於圖32所示的裝置之控制裝置670來進行。被演算的狹縫切斷位置資訊,可以與識別層積體長條910a之卷921之識別資訊一起收容於圖32所示的資訊媒體690。於圖36,顯示連續貼附裝置所具備的控制裝置750,由圖32所示的裝置之資訊媒體690,與前述之識別資訊一起,接受狹縫切斷位置資訊。接受的識別資訊與狹縫切斷位置資訊,被容納於圖36所示的連續貼附裝置1100之控制裝置750內的記憶裝置770。
連續貼附裝置1100,具備自由旋轉地支撐層積體長條910a之卷921的卷支撐裝置1110,藉由使被支撐於該卷支撐裝置1110的層積體長條910a之卷921在層積體送出方向以特定的速度驅動,層積體長條910a由該卷921以特定的給送速度送出。由卷921送出的該附分隔膜之光學膜層積體長條910a,經過包含關聯於圖35說明的識別資訊讀取手段923之識別資訊讀取裝置1120,通過測長輥1130、1131。識別資訊讀取裝置1120,讀取由卷921放出的層積體長條910a之識別資訊,把讀取到的識別資訊,送至控制裝置750的識別資訊受訊部760。測長輥1130、1131,計測層積體長條910a之給送量,把關於該計測到的給送量之資訊作為放出資訊送至控制裝置750。
通過測長輥1130、1131的層積體長條910a,經可上下動地被支撐而以特定之力於下方被彈性地彈壓之堆積式輥(accumulate roller)1140,被送至狹縫切斷站A。於狹縫切斷站A的下游側,被配置使層積體長條910a以特定的速度給送之用的饋送輥1170,於切斷站A,藉由在切斷進行的極短時間之間,停止該饋送輥1170,層積體長條910a在狹縫切斷站A被停止。於饋送輥1170的下游測,被配置著第2堆積式輥1180。此堆積式輥1180,係與堆積式輥1140相同的構成。
於狹縫切斷站A,具備狹縫切斷裝置1150,與分別被配置於該狹縫切斷裝置1150的上游側及下游側的切斷位置確認裝置1160。控制裝置750,接受來自切斷位置確認裝置1160的確認訊號,根據來自識別資訊讀取裝置1120的卷識別資訊取得被容納於記憶裝置770的狹縫切斷位置資訊,把切斷的指令送至狹縫切斷裝置1150。狹縫切斷裝置1150動作,而在光學膜層積體長條910a形成狹縫924後,饋送輥1170動作,再度開始附載體膜之光學膜層積體長條910a的給送。如先前已說明的,附載體膜之光學膜層積體長條910a,在堆積式輥1140的上游側,總是被給送驅動,為了狹縫切斷,而在切斷站A層積體的給送被停止時,這些堆積式輥1140、1180上下移動,吸收層積體之給送量之差。
藉由狹縫切斷站A之狹縫切斷形成的狹縫924,由與附分隔膜之光學膜層積體長條910a之與載體膜503相反之側起,具有達到該載體膜503與黏著劑層504之間的界面的深度,在鄰接於給送方向的兩狹縫924之間,被形成光學膜之薄片925、925a。此薄片925、925a,以被支撐於載體膜503的狀態,被送到下一步驟。如此進行而形成的薄片,在包含缺點D的場合為不良薄片925a,不含缺點的場合為正常薄片925。
通過第2堆積式輥1180的層積體長條910a,接著通過不良薄片排除站C。於此排除站C,由控制裝置750傳送關於不良薄片925a之資訊,接收到此資訊,排除站C所具備的排除裝置1190動作,把不良薄片925a排出至給送路徑外。此排除裝置1190,係由把不良薄片收取用膜1190a送出之收取膜卷1190b,與供拉取由該收取膜卷1190b拉出的不良薄片收取用膜1190a之用的拉取卷1190d所構成。不良薄片收取用膜1190a,由收取膜卷1190b,透過導引輥1190c送至拉取卷1190d。拉取卷1190d,為驅動卷,在不良薄片925a到達排除裝置1190的附近時被驅動,以使不良薄片收取用膜1190a往圖36的箭頭所示的方向送的方式動作。於層積體長條910a的給送路徑,在夾著該層積體長條910a與導引輥1190c對向的位置,層積體路徑移動輥1190e,於圖36被配置為可往左方向移動。不良薄片925a到達排除裝置1190的附近,而拉取卷1190d開始動作時,該路徑移動輥1190e往左方向移動,直到層積體長條910a接觸於導引輥1190c為止移動該層積體之給送路徑。藉由此路徑的移動,載體膜上之不良薄片925a,移至不良薄片收取用膜1190a。藉此,結束不良薄片的排除,拉取卷1190d被停止,路徑移動輥1190e,回到右方向的原來位置。
通過不良薄片排除站C的附載體膜之層積體長條910a,經過供確認直進狀態之用的直進狀態確認裝置1230,被送至貼合站B。於此貼合站B,以與被送入該站的正常薄片925同步的計時(timing),送入液晶顯示面板W。液晶顯示面板W,由圖35所示的反轉旋轉裝置9601枚枚地送出,藉由液晶顯示面板搬送裝置1300,送至貼合站B。
於貼合站B,光學膜層積體之正常薄片925,由載體膜503剝離,以重疊於被送來貼合站B的液晶顯示面板W之上的方式被給送。於貼合站B被配置貼合裝置1200,此貼合裝置1200,係由以位於被送來貼合站B的液晶顯示面板W之下的方式配置的下側貼合輥1200a,與位於被送來貼合站B的光學膜層積體之正常薄片925之上的上側貼合輥1200b所構成。上側貼合輥1200b,於圖34如虛線所示,可移動於上下方向。
於貼合站B,被配置正常薄片先端檢測裝置1220,檢測出正常薄片925是否到了貼合位置。檢測到正常薄片925到達貼合位置時,上側貼合輥1200b下降到圖36之以實線所示的位置,使該正常薄片被貼附於液晶顯示面板W。使光學膜層積體接合於載體膜之黏著劑層504,在正常薄片925由載體膜503剝離時,殘留於該正常薄片925側,藉由此黏著劑層504,使正常薄片925被接著於液晶顯示面板W。
供把正常薄片925由載體膜剝離的剝離機構,具備具有銳角先端緣部之剝離構件1211。該剝離構件1211,以使被剝離的載體膜503於先端緣部銳角地折返的方式作用,此折返的載體膜503藉由拉取輥1212於圖36被拉取往右方向,被捲取於卷1210。由載體膜503剝離的正常薄片925,直接進行於給送方向,到達貼合位置。在貼合位置,上側貼合輥1200b下降到圖36之以實線所示的位置,在與下側貼合輥1200a之間夾著正常薄片925使該正常薄片925壓接於液晶顯示面板W,而貼附於該液晶顯示面板W。此貼附站B之各部分的構成詳細顯示於圖38。
藉由以上所述之方法及裝置,可以把本發明之具有薄型偏光膜之光學膜層積體之薄片,連續地貼附於液晶顯示面板。顯示面板為有機EL型之面板的場合,通常,偏光膜之貼附,係僅往面板的單側進行貼附。
以上,參照圖面說明本發明之特定的實施形態,但本發明除了圖示說明的構成以外,還可能有許多變更。亦即,本發明不以圖示說明之構成為限,其範圍應由申請專利範圍及其均等範圍來決定。
1...基材
2...PVA系樹脂層
3...偏光膜
4...光學機能膜
5...第2光學機能膜
7...含PVA系樹脂層之層積體
8...延伸層積體
8’...延伸層積體之卷
8”...被不溶化的延伸層積體
9...著色層積體
9’...被架橋之著色層積體
10...光學膜層積體
10a...附黏接劑層之光學膜層積體
11...光學機能膜層積體
20...層積體製作裝置
21...塗工手段
22...乾燥手段
23...表面改質處理裝置
30...空中輔助延伸處理裝置
31...延伸手段
32...卷取裝置
33...烤爐
40...染色裝置
41...染色液
42...染色浴
43...放出(pay out)裝置
50...硼酸水中處理裝置
51...硼酸水溶液
52...硼酸浴
53...延伸手段
60...不溶化處理裝置
61...硼酸不溶化水溶液
70...架橋處理裝置
71...硼酸架橋水溶液
80...洗淨裝置
81...洗淨液
90...乾燥裝置
91...卷取裝置
100...貼合/轉印裝置
101...放出/貼合裝置
102...卷取/轉印裝置
(A)...層積體製作步驟
(B)...空中輔助延伸步驟
(C)...染色步驟
(D)...硼酸水中延伸步驟
(E)...第1不溶化步驟
(F)...含第2不溶化之架橋步驟
(G)...洗淨步驟
(H)...乾燥步驟
(I)...貼合/轉印步驟
200...貼合裝置
200b...上側貼合輥
500...分隔膜貼附站
503...分隔膜
680...光學膜層積體卷
630,650...缺點檢測部
W...液晶顯示面板
670...控制裝置
圖1係顯示對PVA層的厚度亦即對偏光膜之厚度之樹脂基材的適切的厚度之圖表。
圖2為厚度3μm、8μm、10μm之偏光膜的偏光性能之比較圖。
圖3係顯示單體透過率P與偏光度T之關係之圖表。
圖4係顯示使用於具有光學顯示面板的光學裝置之偏光膜所要求的光學性能的範圍之圖表。
圖5為根據二色比之偏光膜1~7的偏光性能之理論值之圖。
圖6為比較染色浴之碘濃度之不同導致的PVA系樹脂層的溶解之有無知比較表。
圖7為表示染色浴之碘濃度與藉由PVA系樹脂層而產生的偏光膜的偏光性能之關係的圖表。
圖8係顯示成為本發明的實施例之偏光膜的偏光性能之圖表。
圖9為不包含供製造光學膜層積體的不溶化處理的製造步驟之概略圖。
圖10為包含供製造光學膜層積體的不溶化處理的製造步驟之概略圖。
圖11a係顯示本發明之光學膜層積體被使用的有機EL顯示裝置之一例之剖面圖。
圖11b係顯示本發明之光學膜層積體被使用的有機EL顯示裝置之另一例之剖面圖。
圖12係顯示本發明之光學膜層積體被使用的液晶顯示裝置之一例之剖面圖。
圖13係對比根據本發明的幾個實施例之偏光膜的偏光性能而顯示之圖表。
圖14係對比根據本發明的另外幾個實施例之偏光膜的偏光性能而顯示之圖表。
圖15係顯示根據本發明的實施例之偏光膜的偏光性能之圖表。
圖16係顯示根據本發明的其他實施例之偏光膜的偏光性能之圖表。
圖17係顯示根據本發明的另外的實施例之偏光膜的偏光性能之圖表。
圖18係表示結晶性PET與非晶性PET與PVA系樹脂分別的延伸溫度與可延伸倍率之相對關係之圖表。
圖19係伴隨著在結晶性PET與非晶性PET之Tg與融點Tm間的溫度變化之結晶化速度的變化之圖表。
圖20係表示非晶性PET與PVA之空中延伸倍率與總延伸倍率之關係之圖表。
圖21係表示關於結晶性PET與非晶性PET與PVA系樹脂之空中高溫的延伸溫度與總可延伸倍率之相對關係之圖表。
圖22係表示作為熱塑性樹脂基材使用的PET之對總延伸倍率之配向性與結晶化度之圖表。
圖23係進行了延伸1.8倍的空中高溫延伸的場合之輔助延伸溫度與被輔助延伸處理的PET的配向函數之關係之圖表。
圖24係表示PVA之結晶化度與PVA之配向函數之相對關係之圖表。
圖25係使用熱塑性樹脂基材製造的偏光膜之製造步驟之概略圖。
圖26係顯示不根據2段延伸之從前例示的偏光膜的偏光性能之圖表。
圖27係2段延伸的實施例之被製造的偏光膜,或包含偏光膜的光學膜層積體之製造條件一覽表。
圖28係2段延伸的實施例之被製造的偏光膜,或包含偏光膜的光學膜層積體之製造條件一覽表。
圖29係2段延伸的實施例與參考例1~3之配向函數值之比較表。
圖30係可以使用於根據本發明的方法之光學膜層積體卷的製造步驟之概略圖。
圖31係可以使用於根據本發明的方法之光學膜層積體卷的其他製造步驟之概略圖。
圖32係進而其他實施形態之光學膜層積體卷的製造步驟之概略圖。
圖33係進而其他實施形態之光學膜層積體卷的製造步驟之概略圖。
圖34係把寬幅的光學膜層積體在長度方向上切斷形成光學膜層積體長條(strip)的步驟之立體圖。
圖35係由光學膜層積體長條切斷各個之薄片貼附於液晶顯示面板的步驟之概略平面圖。
圖36係藉由本發明把光學膜層積體薄片貼附於顯示面板的步驟之概略圖。
圖37係藉由本發明於光學膜層積體長條所定的狹縫形成位置之概略圖。
圖38係顯示於顯示面板貼附光學膜層積體薄片之貼合站之詳細內容之側面圖。
503...分隔膜
690...資訊媒體
750...控制裝置
760...識別資訊受訊部
770...記憶裝置
910a...層積體長條
921...卷
925a...薄片
1100...連續貼附裝置
1110...卷支撐裝置
1120...識別資訊讀取裝置
1130、1131...測長輥
1140...堆積式輥
1150...狹縫切斷裝置
1160...切斷位置確認裝置
1170...饋送輥
1180...第2堆積式輥
1190...排除裝置
1190a...不良薄片收取用膜
1190b...收取膜卷
1190c...導引輥
1190d...拉取卷
1190e...路徑移動輥
1200...貼合裝置
1200a...下側貼合輥
1200b...上側貼合輥
1210...卷
1212...拉取輥
1220...檢測裝置
1230...直進狀態確認裝置
W...液晶顯示面板

Claims (20)

  1. 一種光學面板組裝體之連續製造方法,係藉由於具有長邊尺寸與短邊尺寸的矩形形狀的光學面板的2個表面之至少一方,貼附偏光膜而製造光學面板組裝體的方法,其特徵為包含:對在連續卷狀之熱塑性樹脂基材上形成聚乙烯醇系樹脂層之層積體,進行藉由空中輔助延伸與硼酸水中延伸所構成的2階段延伸,以總延伸倍率成為5倍~8.5倍的方式於長度方向上一軸延伸,使前述聚乙烯醇系樹脂層成為10μm以下的厚度之延伸步驟,以及在前述聚乙烯醇系樹脂膜使二色性物質吸附的吸附步驟,藉由形成厚度在10μm以下而在前述長度方向上具有吸收軸的聚乙烯醇系樹脂層所構成的偏光膜,而形成至少包含前述偏光膜的連續卷狀光學膜層積體的階段,於前述光學膜層積體,中介著黏接劑層,可剝離地貼附對該黏接劑層的黏接力比前述光學膜層積體與前述黏接劑層之間的黏接力弱的載體膜,形成附載體膜之光學膜層積體之階段,對前述附載體膜之光學膜層積體,以對應於前述光學面板之前述長邊尺寸或前述短邊尺寸之一方的特定長度方向間隔,在對該長度方向成直角方向的寬幅方向上,由前述光學膜層積體之側起形成達到面對前述黏接層之前述載 體膜之面的深度之複數狹縫,於該附載體膜之光學膜層積體的長度方向上鄰接的2個狹縫之間,形成前述光學膜層積體之薄片,於前述載體膜上形成複數之前述薄片連續地被支撐的構成之連續狀長尺寸薄片層積體之階段,前述長尺寸薄片層積體上之前述薄片之各個,以成為同步於依序被送來貼合位置的前述光學面板的關係的方式,將前述長尺寸薄片層積體送至貼合位置,於前述光學膜層積體之側殘留前述黏接劑層而將前述薄片依序由前述長尺寸薄片層積體剝下,把該薄片送來貼合位置的前述光學面板上中介著前述黏接劑層進行貼合的階段。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法,其中在形成前述連續狀長尺寸薄片層積體的階段之前,把前述附載體膜之偏光膜層積體,以對應於前述光學面板的前述長邊尺寸或前述短邊尺寸之另一方的特定寬幅,在該附載體膜之偏光膜層積體的長度方向上切斷,以前述特定寬幅形成連續於長度方向的連續長條,對前述連續長條,形成前述複數狹縫而形成前述連續狀長尺寸薄片層積體。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其中在形成前述連續狀長尺寸薄片層積體的階段之前,包含對前述光學膜層積體進行缺點檢查的階段,包含在缺點被檢測到時,記錄針對該缺點的資訊的階段。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法,其中包含在形成前述連續狀長尺寸薄片層積體的階段形成 的前述光學膜層積體薄片是在前述缺點檢查階段包含被檢測到的缺點者的場合,於前述貼合階段之前,把包含該缺點的前述光學膜層積體薄片由前述載體膜剝下,排出至前述光學膜層積體的給送路徑之外的階段。
  5. 如申請專利範圍第3項之方法,其中在形成連續狀長尺寸薄片層積體的前述階段形成的前述光學膜層積體薄片於前述缺點檢查階段是包含被檢測到的缺點的場合,藉由在挾著該缺點於給送方向上游側及下游側之分別的方向上離開該缺點特定距離的位置形成前述狹縫,而形成包含缺點的光學膜層積體薄片。
  6. 如申請專利範圍第3項之方法,其中在形成前述連續狀長尺寸薄片層積體的階段,前述狹縫的形成,係與有無缺點無關而以等間隔的方式進行,前述光學膜層積體薄片之中,根據被記錄的缺點之資訊而被判定為包含缺點的薄片,被識別為不良薄片。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其中前述光學面板,為光學顯示面板。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其中前述光學面板,為液晶顯示面板。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其中前述光學面板,為有機EL顯示面板。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其中前述光學面板,為觸控感應面板。
  11. 如申請專利範圍第8項之方法,其中 前述偏光膜,具有在單體透過率為T,偏光度為P時,滿足P>-(100.929T-42.4 -1)×100(其中,T<42.3)及P≧99.9(其中,T≧42.3)的條件之光學特性。
  12. 如申請專利範圍第9項之方法,其中前述偏光膜,具有在單體透過率為T,偏光度為P時,滿足T≧42.5及P≧99.5的條件之光學特性。
  13. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其中前述空中輔助延伸時的延伸倍率為3.5倍以下。
  14. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其中前述二色性物質的吸附,係於水溶媒,藉由在碘濃度0.12~0.30重量百分比的範圍之含碘的染色液浸漬前述聚乙烯醇系樹脂層而進行的。
  15. 一種貼附裝置,係對在連續卷狀之熱塑性樹脂基材上形成聚乙烯醇系樹脂層之層積體,進行藉由空中輔助延伸與硼酸水中延伸所構成的2階段延伸,以總延伸倍率成為5倍~8.5倍的方式於長度方向上一軸延伸,使前述聚乙烯醇系樹脂層成為10μm以下的厚度之步驟,以及在前述聚乙烯醇系樹脂膜使二色性物質吸附的步驟,使用藉由形成厚度在10μm以下而在前述長度方向上具有吸收軸的聚乙烯醇系樹脂層所構成的偏光膜而形成的,至少包含前述偏光膜的連續卷狀光學膜層積體上,中介著黏接劑層,藉由可剝離地貼附對該黏接劑層的黏接力比前述光學 膜層積體與前述黏接劑層之間的黏接力弱的載體膜而形成的,附載體膜之光學膜層積體,於具有長邊及短邊的矩形形狀的面板上依序貼附前述光學膜層積體之貼附裝置,其特徵為具備:使前述附載體膜光學膜層積體給送於長度方向的光學膜層積體給送機構,對藉由前述給送機構於長度方向上給送的前述附載體膜之光學膜層積體,於長度方向上,具有對應於前述面板的前述長邊及短邊尺寸之一方的間隔,由與前述載體膜相反側之前述光學膜之面起,使達到前述載體膜之鄰接於前述光學膜之面的深度的狹縫,在前述附載體膜之光學膜層積體的寬幅方向依序形成複數個,於長度方向上鄰接的2個前述狹縫間,形成被支撐於前述載體膜的光學膜之薄片的狹縫形成機構,使前述面板依序送至貼合位置的面板給送機構,以與依序被送至前述貼合位置的前述面板同步的方式,對朝向該貼合位置送入的前述光學膜之薄片之各個,於前述貼合位置之前,在前述黏接劑層殘留於前述光學膜之薄片之側的狀態,把前述光學膜之薄片由前述載體膜剝離,同時使該光學膜之薄片重疊於被送至前述貼合位置的前述面板的方式送入之載體膜剝離機構,以及被配置於前述貼合位置,使被送至該貼合位置的前述面板與前述光學膜之薄片中介著前述黏接劑層而貼合之貼合機構。
  16. 如申請專利範圍第15項之貼附裝置,其中具備對光學膜層積體進行缺點檢查之缺點檢查機構。
  17. 如申請專利範圍第15或16項之貼附裝置,其中前述光學面板為光學顯示面板。
  18. 如申請專利範圍第15或16項之貼附裝置,其中前述光學面板為液晶顯示面板。
  19. 如申請專利範圍第15或16項之貼附裝置,其中前述光學面板為有機EL顯示面板。
  20. 如申請專利範圍第15或16項之貼附裝置,其中前述光學面板為觸控感應面板。
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