TWI525350B - A thin polarizing film, an optical laminate having a thin polarizing film, and a method for producing a thin polarizing film - Google Patents

A thin polarizing film, an optical laminate having a thin polarizing film, and a method for producing a thin polarizing film Download PDF

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TWI525350B
TWI525350B TW100131704A TW100131704A TWI525350B TW I525350 B TWI525350 B TW I525350B TW 100131704 A TW100131704 A TW 100131704A TW 100131704 A TW100131704 A TW 100131704A TW I525350 B TWI525350 B TW I525350B
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Description

薄型偏光膜、具有薄型偏光膜之光學積層體以及薄型偏光膜之製造方法 發明領域
本發明係有關於薄型偏光膜、具有薄型偏光膜之光學積層體以及薄型偏光膜之製造方法。
發明背景
為代表性影像顯示裝置之液晶顯示裝置,因其影像形成方式,故在液晶晶胞的兩側配置有具有偏光膜之光學積層體。光學積層體,代表性地係具有:使聚乙烯醇(PVA)系薄膜吸附有二色性物質並經單軸拉伸之偏光膜,以及配置於該當偏光膜兩側之保護膜。將PVA系薄膜經單軸拉伸而成的偏光膜,其厚度代表性地為數十μm。
然而,隨著近年全球環保意識高漲,所有領域均要求對環境負擔較小的工業製品。例如,在歐盟,為了人體健康及環境保護,而轉趨有義務就工業製品所含化學物質對人體及地球環境之影響進行調查‧申請‧註冊(REACH),且偏光膜所含之硼酸即在其高關注物質(SVHC)之候選清單中。況且,由於硼酸具有難燃性能,若偏光膜中硼酸含量較多,則成為產業廢棄物的具有偏光膜之光學積層體在焚化處理時,焚化效率會降低,結果使得環境負擔增高。在回收焚化時所生熱能的熱回收亦然,若偏光膜中硼酸含量高,則回收效率會變低。又,吸附於偏光膜之二色性物質大多係使用碘,但若偏光膜中碘含量高,則焚化處理時從焚化爐的煙囟排出的淡紫色氣體,會引發周圍居民的不安。
作為解決上述問題的方法,只要將偏光膜的厚度做薄,偏光膜中硼酸含量及碘含量必然會降低。穩定地製造薄偏光膜的方法方面,係提案有將熱可塑性樹脂基材與PVA系樹脂層所組成之積層體予以空中拉伸,接著於染色液浸漬而得到薄型偏光膜的方法(參見專利文獻1~3)。但是,此種方法仍有所製得之薄型偏光膜其光學特性(例如偏光度及單體穿透率)不足的問題。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本國特開2001-343521號公報
專利文獻2:日本國特許第4279944號公報
專利文獻3:日本國特開昭51-069644號公報
本發明係為解決上述習知之課題而作,其主要目的為提供對環境負擔小,且具有優良光學特性的薄型偏光膜。
本發明的薄型偏光膜,係於熱可塑性樹脂基材上形成PVA系樹脂層而製成,其厚度為10μm以下,單體穿透率為42.0%以上,偏光度為99.95%以上,且以離子色層分析法測得之碘含量為17.6g/(400mm×700mm□)以下。
較佳實施形態為硼酸含量為1.5g/(400mm×700mm□)以下。
本發明的另一面向,係提供上述薄型偏光膜的製造方法。該薄型偏光膜的製造方法係包含:於熱可塑性樹脂基材上形成PVA系樹脂層並製作積層體的步驟、將該PVA系樹脂層以碘染色的步驟、以及將該積層體於硼酸水溶液中予以水中拉伸的步驟。
一較佳實施形態中,上述積層體的最大拉伸倍率係5.0倍以上。
一較佳實施形態中,包含空中拉伸的步驟,其係於上述染色步驟及上述硼酸水中拉伸之前,將前述積層體以95℃以上進行空中拉伸。
根據本發明,藉由實施使用了硼酸水溶液之水中拉伸(硼酸水中拉伸),可將PVA系樹脂層所形成的積層體高倍率地且良好地拉伸。其結果,可製作光學特性極為優良的薄型偏光膜。又,所得之薄型偏光膜,因碘及硼酸的含量極低,而能夠良好地抑制對環境的負擔。
圖式簡單說明
第1圖係本發明較佳實施形態之積層體的剖面示意圖。
第2圖係表示本發明薄型偏光膜之製造方法的一例的示意圖。
第3圖係本發明較佳實施形態之光學薄膜積層體的剖面示意圖。
第4圖係本發明另一較佳實施形態之光學機能薄膜積層體的剖面示意面。
較佳實施例之詳細說明
以下,說明本發明的較佳實施形態,但本發明不受此等實施形態所限。
A.製造方法
本發明的薄型偏光膜之製造方法係包含:在熱可塑性樹脂基材上形成PVA系樹脂層並製作積層體之步驟(步驟A),將PVA系樹脂層以碘染色的步驟(步驟B),以及將積層體於硼酸水溶液中進行水中拉伸的步驟(步驟C)。以下,就各個步驟一一說明。
A-1.步驟A
第1圖係本發明較佳實施形態之積層體的剖面示意圖。積層體10具有熱可塑性樹脂基材11及PVA系樹脂層12,且藉由在熱可塑性樹脂基材11上形成PVA系樹脂層12而製得。PVA系樹脂層12的形成方法可採用任意的適當方法。較佳的是,在熱可塑性樹脂基材11上,塗佈含有PVA系樹脂的塗布液並乾燥,藉此形成PVA系樹脂層12。
上述熱可塑性樹脂基材的構成材料,可採用任意的適當材料。在一實施形態中,熱可塑性樹脂基材的構成材料方面,使用非晶形(沒有結晶化)聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂較佳。惟其中,特別以使用非晶性(不易結晶化)聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂為佳。非晶性聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂的具體例方面,舉例而言,為進一步含有間苯二甲酸作為二羧酸的共聚物,或進一步包含環己烷二甲醇作為二醇類的共聚物。
上述熱可塑性樹脂基材,於後述的步驟C吸收水份,使水發揮可塑劑的作用而得以可塑化。其結果,可使拉伸應力大幅下降,且可高倍率地拉伸,即便藉空中拉伸亦能有優良的熱塑性樹脂基材拉伸性能。其結果,可製作具有優良光學特性(例如偏光度)的薄型偏光膜。熱可塑性樹脂基材,較佳的是吸水率在0.2%以上,更佳的是在0.3%以上。另一方面,熱可塑性樹脂基材的吸水率,係以3.0%以下較佳,1.0%以下更佳。藉著使用此種熱可塑性樹脂基材,可以防止因製造時熱可塑性樹脂基材的尺寸穩定性顯著下降,而所得薄型偏光膜外觀惡化等的不良狀況。再者,尚能防止在水中拉伸時基材破裂、PVA系樹脂層從熱可塑性樹脂基材剥離等。另外,吸水率係依循JIS K 7209所求之值。
熱可塑性樹脂基材的玻璃轉移溫度(Tg),較佳係170℃以下。藉著使用此種熱可塑性樹脂基材,可以在抑制PVA系樹脂層結晶化的同時,充份確保積層體的拉伸性。其次,若考量水所致之熱可塑性樹脂基材的可塑化,以及良好地實施水中拉伸一事,則120℃以下係更佳的。在一實施形態中,熱可塑性樹脂基材的玻璃轉移溫度,較佳係60℃以上。藉著使用此種熱可塑性樹脂基材,在塗布‧乾燥上述含PVA系樹脂之塗布液時,可防止熱可塑性樹脂基材發生變形(例如,發生翹曲或鬆弛、皺摺等)等的不良狀況,並良好地製作積層體。再者,可在適當溫度下(例如,60℃左右)良好地進行PVA系樹脂層的拉伸。熱可塑性樹脂基材的玻璃轉移溫度,可經由諸如在構成材料導入改質基、使用結晶化材料並加熱而予以調整。另外,玻璃轉移溫度(Tg)係依循JIS K 7121所求得之值。
在另一實施形態中,於塗布‧乾燥含PVA系樹脂之塗布液時,若熱可塑性樹脂基材不會變形,則亦可以低於60℃的玻璃轉移溫度實施。此時,熱可塑性樹脂基材的構成材料係諸如聚丙烯、聚甲基戊烯等烯烴系樹脂。
熱可塑性樹脂基材的拉伸前厚度,較佳係20μm~300μm,更佳係50μm~200μm。若小於20μm,則形成PVA系樹脂層可能會有困難。若超過300μm,則例如在步驟B中,會有熱可塑性樹脂基材吸水需時較長,並且拉伸需要相當大的負載的可能。
上述PVA系樹脂可採用任意的適當樹脂。例如聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物。聚乙烯醇,可藉由皂化聚醋酸乙烯而得。乙烯-乙烯醇共聚物,可藉由皂化乙烯-醋酸乙烯共聚物而得。PVA系樹脂的皂化度,通常為85莫耳%~100莫耳%,較佳為95.0莫耳%~99.95莫耳%,更佳為99.0莫耳%~99.93莫耳%。皂化度可依JIS K 6726-1994求得。藉著使用具此種皂化度的PVA系樹脂,可得到耐久性優良的薄型偏光膜。皂化度過高時,則會有膠化的疑慮。
PVA系樹脂的平均聚合度,可因應目的作適當的選擇。平均聚合度,通常為1000~10000,較佳為1200~4500,更佳為1500~4300。另外,平均聚合度可依循JIS K 6726-1994而求得。
上述塗布液,代表性地係使上述PVA系樹脂於溶劑溶解之溶液。溶劑方面,例如,水、二甲基亞碸、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、各種二元醇類、三羥甲基丙烷等之多元醇類、乙二胺、二伸乙三胺等之胺類等。可以將其等單獨地或組合二種以上而使用之。然其等之中,較佳者係為水。溶液中的PVA系樹脂濃度,相對於溶劑100重量份,係以3重量份~20重量份較佳。若為如此之樹脂濃度,則能夠形成與熱可塑性樹脂基材密著的均一塗布膜。
在塗布液中亦可摻混添加劑。添加劑方面,舉例而言可為可塑劑、界面活性劑等。可塑劑方面,舉例而言可為乙二醇或丙三醇等之多元醇。界面活性劑方面,例如可為非離子型界面活性劑。該等物質係能以更加提升所得之PVA系樹脂層之均一性或染色性、拉伸性等為目的而使用之。
塗布液之塗布方法方面,可以採用任意之適當方法。舉例而言可為滾塗法、旋轉塗布法、線棒塗布法、浸塗法、鑄膜塗布法、簾塗布法、噴塗法、刮刀塗布法(逗號輥塗布法等)等。
上述塗布液的塗布‧乾燥溫度,較佳為50℃以上。
PVA系樹脂層的拉伸前厚度,較佳為20μm以下。另一方面,拉伸前厚度,較佳為2μm以上,更佳為4μm以上。若厚度過薄,則所得之薄型偏光膜會有光學特性低下的可能性。
在形成PVA系樹脂層前,亦可對熱可塑性樹脂基材實施表面處理(例如,電暈處理等),亦可在熱可塑性樹脂基材上形成易黏合層。藉由實施此等處理,可提升熱可塑性樹脂基材與PVA系樹脂層間的密着性。
A-2.步驟B
上述步驟B,係將PVA系樹脂層以碘染色者。具體上係藉由使PVA系樹脂層吸附碘而實施。該吸附方法,例如,使PVA系樹脂層(積層體)浸漬於含碘之染色液的方法、於PVA系樹脂層塗覆該染色液的方法、將該染色液噴塗於PVA系樹脂層的方法等。較佳的是使積層體浸漬於染色液的方法。此係因碘可良好地吸附之故。
上述染色液較佳的是碘水溶液。碘之摻混量,相對於水100重量份,較佳係0.1重量份~0.5重量份。為提高碘對水的溶解性,於碘水溶液中摻混碘化物為宜。碘化物方面,舉例而言可為碘化鉀、碘化鋰、碘化鈉、碘化鋅、碘化鋁、碘化鉛、碘化銅、碘化鋇、碘化鈣、碘化錫、碘化鈦等。其等之中,較佳的是碘化鉀。碘化物的摻混量,相對於水100重量份,較佳為0.02重量份~20重量份,更佳為0.1重量份~10重量份。染色液染色時的液溫,為抑制PVA系樹脂的溶解,較佳為20℃~50℃。使PVA系樹脂層浸漬於染色液時,浸漬時間方面,為確保PVA系樹脂層的穿透率,較佳為5秒~5分。又,染色條件(濃度、液溫、浸漬時間),可為了讓最後得到的偏光膜其偏光度或單體穿透率在預定範圍內而予以設定。在一實施形態中,設定浸漬時間,使所得之偏光膜之偏光度達99.98%以上。在另一實施形態中,設定浸漬時間,使所得偏光膜之單體穿透率為40%~44%。
步驟B較佳係於後述步驟C之前實施。
A-3.步驟C
在上述步驟C,係將上述積層體予以水中拉伸(硼酸水中拉伸)。藉由水中拉伸,可在較上述熱可塑性樹脂基材或PVA系樹脂層的玻璃轉移溫度(代表性地,80℃左右)更低的溫度進行拉伸,能夠使PVA系樹脂層在抑制其結晶化的同時進行高倍率的拉伸。其結果,可製作具有優良光學特性(例如,偏光度)的薄型偏光膜。
積層體之拉伸方法可採用任意的適當方法。具體上,固定端拉伸亦可,自由端拉伸(例如,於周速相異的輥筒間,通過熱可塑性樹脂基材而單軸拉伸的方法)亦可。積層體之拉伸,以一階段實施亦可,多階段實施亦可。以多階段實施時,下述之拉伸倍率係各階段拉伸倍率之乘積。
水中拉伸,較佳的是使積層體浸漬於硼酸水溶液中進行(硼酸水中拉伸)。藉由在拉伸浴使用硼酸水溶液,可賦予PVA系樹脂層經得起拉伸時所受張力的剛性,以及在水中不溶解的耐水性。具體上,硼酸係能夠於水溶液中生成四羥基硼酸根陰離子,並與PVA系樹脂藉氫鍵架橋。其結果,因能夠賦予PVA系樹脂層剛性與耐水性,故可良好地進行拉伸,並能夠製作具有優良光學特性(例如偏光度)的薄型偏光膜。
上述硼酸水溶液,較佳的是於作為溶劑之水中將硼酸及/或硼酸鹽予以溶解而得之。硼酸的濃度,相對於水100重量份,通常為1重量份~10重量份。藉由設硼酸濃度為1重量份以上,能有效地抑制PVA系樹脂層的溶解,而能製作更高特性的薄型偏光膜。另外,除了硼酸或硼酸鹽之外,亦可使用將硼砂等的硼化合物、乙二醛、戊二醛等溶解於溶劑而成的水溶液。
依上述染色步驟(步驟B),在事先已於PVA系樹脂層吸附碘時,較佳的是在上述拉伸浴(硼酸水溶液)中摻混碘化物。藉著摻混碘化物,可以抑制原先已吸附於PVA系樹脂層中碘的溶出。碘化物的具體例係如上所述。碘化物的濃度,相對於水100重量份,較佳為0.05重量份~15重量份,更佳為0.5重量份~8重量份。
在步驟C中的拉伸溫度(拉伸浴的液溫)較佳為40℃~85℃,更佳為50℃~85℃。依此種溫度,能夠在抑制PVA系樹脂層的溶解同時進行高倍率的拉伸。如上所述,在一實施形態中,熱可塑性樹脂基材的玻璃轉移溫度(Tg),以與形成PVA系樹脂層的關係,較佳為60℃以上。在此情況下,拉伸溫度低於40℃時,即便考量水所致的熱可塑性樹脂基材的可塑化,仍可能無法良好地拉伸。另一方面,拉伸浴的溫度越高,PVA系樹脂層的溶解性會越高,則可能會無法得到優良光學特性。積層體往拉伸浴的浸漬時間,較佳為15秒~5分。
藉由採用水中拉伸(硼酸水中拉伸),能夠進行高倍率的拉伸,且能製作具有優良光學特性(例如,偏光度)的薄型偏光膜。具體上,最大拉伸倍率相對於積層體的原長,較佳為5.0倍以上。本說明書中所謂「最大拉伸倍率」,係指積層體即將破裂前的拉伸倍率;另一種則是確認積層體破裂時的拉伸倍率,而低於其值0.2的值。
A-4.其他步驟
本發明的薄型偏光膜的製造方法,除了上述步驟A、步驟B及步驟C,亦可包含其他步驟。其他步驟方面,舉例而言,可為不溶化步驟、染色步驟、架橋步驟、與上述步驟C不同之拉伸步驟、洗淨步驟、乾燥(水分率之調節)步驟等。其他步驟係可於任意之適當時間點進行。
上述不溶化步驟,代表性地係藉著將PVA系樹脂層浸漬於硼酸水溶液而進行。藉實施不溶化處理,可賦予PVA系樹脂層耐水性。該當硼酸水溶液的濃度,相對於水100重量份,較佳係1重量份~4重量份。不溶化浴(硼酸水溶液)的液溫較佳係20℃~50℃。較佳的是,不溶化步驟在製作積層體後,於步驟B或步驟C之前進行。
上述架橋步驟,代表性地係藉由將PVA系樹脂層浸漬於硼酸水溶液而進行。藉由實施架橋處理,可賦予PVA系樹脂層耐水性。該硼酸水溶液的濃度,相對於水100重量份,較佳為1重量份~4重量份。又,若在上述染色步驟後進行架橋步驟時,進一步地,與碘化物摻混較佳。藉由摻混碘化物,可抑制吸附於PVA系樹脂層的碘的溶出。碘化物的含量,相對於水100重量份,較佳為1重量份~5重量份。碘化物的具體例係如上所述。架橋浴(硼酸水溶液)的液溫較佳為20℃~50℃。架橋步驟係於上述步驟C之前進行為宜。較佳實施形態中,係依序以步驟B、架橋步驟及步驟C來進行。
上述步驟C與其他的拉伸步驟方面,例如,上述積層體以高溫(例如,95℃以上)作空中拉伸的步驟。此種空中拉伸步驟,較佳的是在硼酸水中拉伸(步驟C)及染色步驟前進行。此種空中拉伸步驟,由於對硼酸水中拉伸係可定位為預備性或輔助性的拉伸,故以下稱為「空中輔助拉伸」。
藉由結合空中輔助拉伸,會有能夠使積層體更高倍率地拉伸的情況。其結果,可製作具有更優良光學特性(例如,偏光度)的薄型偏光膜。例如,在使用聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂作為上述熱可塑性樹脂基材的情況下,相較於僅有硼酸水中拉伸,空中輔助拉伸與硼酸水中拉伸相結合的方式,能夠同時抑制熱可塑性樹脂基材的定向並進行拉伸。該當熱可塑性樹脂基材,隨著該定向性的提升,拉伸張力會變大,則穩定的拉伸會變得困難,熱可塑性樹脂基材會發生破裂。因此,藉由抑制熱可塑性樹脂基材之並向並同時拉伸,能夠以更高倍率拉伸積層體。
再者,藉由以結合空中輔助拉伸而提升PVA系樹脂的定向性,其亦能提升在硼酸水中拉伸後PVA系樹脂的定向性。具體上,因預先藉由空中輔助拉伸提升PVA系樹脂的定向性,則在硼酸水中拉伸時PVA系樹脂會變得易與硼酸架橋,而能以硼酸已為節點的狀態下進行拉伸,藉此,可預期即使在硼酸水中拉伸後PVA系樹脂的定向性亦能變高。其結果,可製作具有優良光學特性(例如偏光度)的薄型偏光膜。
空中輔助拉伸的拉伸方法,與上述步驟C相同地固定端拉伸亦可,自由端拉伸(例如,在周速相異的輥筒間通過積層體而予以單軸拉伸的方法)亦可。又,拉伸方面,一階段進行亦可,多階段進行亦可。以多階段進行之時,後述的拉伸倍率係各階段拉伸倍率的乘積。於本步驟之拉伸方向,較佳的是與上述步驟C的拉伸方向大致相同。
於空中輔助拉伸時的拉伸倍率,較佳為3.5倍以下。空中輔助拉伸的拉伸溫度,係PVA系樹脂的玻璃轉移溫度以上為宜。拉伸溫度較佳為95℃~150℃。且,結合了空中輔助拉伸與上述硼酸水中拉伸時的最大拉伸倍率,相對於積層體的原長,較佳為5.0倍以上,更佳為5.5倍以上,特佳為6.0倍以上。
上述洗淨步驟,代表性地係於碘化鉀水溶液中使PVA系樹脂層浸漬而實行之。於上述乾燥步驟的乾燥溫度,較佳為30℃~100℃。
第2圖係表示本發明薄型偏光膜製造方法之一例的示意圖。將積層體10由捲放部100捲放,在利用輥筒111及112使其於硼酸水溶液浴110中浸漬後(不溶化步驟),利用輥筒121及122使其於碘與碘化鉀的水溶液浴120中浸漬(步驟B)。接著,利用輥筒131和132使其於硼酸與碘化鉀的水溶液浴130中浸漬(架橋步驟)。其後,使積層體10於硼酸水溶液浴140中浸漬,同時利用速度比相異之輥筒141和142於縱向(長幅方向)施加張力並予以拉伸(步驟C)。將經拉伸處理之積層體10,利用輥筒151和152使其於碘化鉀水溶液浴150中浸漬(洗淨步驟)、送至乾燥步驟(未圖示)。其後,將積層體以收捲部160收捲。
B.薄型偏光膜
本發明的薄型偏光膜,可經由上述製造方法而得之。本發明的薄型偏光膜,實質上係經碘吸附定向的PVA系樹脂膜。薄型偏光膜的厚度,較佳為10μm以下,更佳為7.5μm以下,特佳為5μm以下。另一方面,薄型偏光膜的厚度,較佳為0.5μm以上,更佳為1.5μm以上。若厚度過薄,則會有所得薄型偏光膜光學特性低下的可能。薄型偏光膜,較佳的是以波長380nm~780nm中之任意波長顯示吸收二色性。薄型偏光膜的單體穿透率,較佳為40.0%以上,更佳為41.0%以上,特佳為42.0%以上。薄型偏光膜的偏光度,較佳為99.8%以上,更佳為99.9%以上,特佳為99.95%以上。
本發明薄型偏光膜的碘含量,較佳為3.3kcps以下,更佳為3.2kcps以下。另一方面,薄型偏光膜的每單位厚度的碘含量,較佳為0.30kcps/μm以上。上述碘含量,係由螢光X射線分析法測試螢光X射線光譜強度所得數值。具體上,可由所得光譜強度與標準樣本的強度進行定量化。代表性地可使用基本參數法(FP法),其係利用質量吸收係數、螢光產率、X射線源的分光分佈等的物理常數,由螢光X射線強度的理論公式求得理論X射線強度,並進行理論X射線強度與測定X射線強度的對比而算出含有率。
薄型偏光膜的碘含量,除上述以外亦可以例如滴定或離子色層分析法予以定量化。例如,可以燃燒薄型偏光膜並收集所產生的氣體,將收集液以離子色層分析法測定,藉此予以定量化。此時,薄型偏光膜的碘含量,較佳為17.6g/(400mm×700mm□)以下,更佳為15g/(400mm×700mm□)以下,特佳為13g/(400mm×700mm□)以下。另一方面,薄型偏光膜的碘含量,較佳為2g/(400mm×700mm□)以上,更佳為4g/(400mm×700mm□)以上。
薄型偏光膜的硼酸含量,較佳為1.5g/(400mm×700mm□)以下。該當硼酸含量,係將溶解薄型偏光膜所得溶液,以NaOH水溶液中和滴定,藉此所測得之值。且,除該等之外,亦可用例如FT-IR ATR法從硼酸所致的吸收峰定量化硼酸的含量。
根據本發明,如上所述,可以在實現優良光學特性的同時,以此種方式將碘、硼酸的含量降至極低,而能良好地抑制其對環境的負擔。
上述薄型偏光膜的使用方法,可採用任意的適當方法。具體上,亦可以已和上述熱可塑性樹脂成為一體的狀態下使用之,亦可從上述熱可塑性樹脂基材轉印至其他部件而使用之。
C.光學積層體
本發明的光學積層體係具有上述薄型偏光膜。第3(a)與(b)圖係根據本發明較佳實施形態的光學薄膜積層體的剖面示意圖。光學薄膜積層體100,係依序具有熱可塑性樹脂基材11'、薄型偏光膜12'、黏著劑層13、及離型膜14。光學薄膜積層體200係依序具有熱可塑性樹脂基材11'、薄型偏光膜12'、接著劑層15、光學機能薄膜16、黏著劑層13、及離型膜14。於本實施形態,不使上述熱可塑性樹脂基材與所得薄型偏光膜12'相剝離,乃就其原樣而作為光學構件使用之。熱可塑性樹脂基材11',能夠有例如作為薄型偏光膜12'之保護膜的功能。
第4(a)及(b)圖係根據本發明另一較佳實施形態的光學機能薄膜積層體的剖面示意圖。光學機能薄膜積層體300係依序具有離型膜14、黏著劑層13、薄型偏光膜12'、接著劑層15、及光學機能薄膜16。光學機能薄膜積層體400則是在光學機能薄膜積層體300的構成外,再設置有第2光學機能薄膜16',其係隔著黏著劑層13設置於薄型偏光膜12'和離型膜14之間。於本實施形態,上述熱可塑性樹脂基材係可移除者。
於構成本發明光學積層體之各層的積層方面,並不僅限於圖示例,可使用任意的適當黏著劑層或接著劑層。黏著劑層,代表性地係以丙烯醯系黏著劑形成。接著劑層方面,代表性地係以乙烯醇系接著劑形成。上述光學機能薄膜,可具有例如偏光膜保護薄膜、相位差膜等功能。
實施例
以下,以實施例具體說明本發明,惟本發明並不受該等實施例所限制。另外,各特性的測定方法如下所述。
1.厚度
使用數位分厘卡(安立知公司製,品名「KC-351C」)測定。
2.熱可塑性樹脂基材的吸水率
依JIS K 7209測定。
3.熱可塑性樹脂基材的玻璃轉移溫度(Tg)
依JIS K 7121測定。
[實施例1] (步驟A)
熱可塑性樹脂基材係使用吸水率0.60%、玻璃轉移溫度(Tg)80℃的非晶質聚對苯二甲酸乙二酯(A-PET)薄膜(三菱樹脂公司製,商品名「Novaclear」,厚度:100μm)。
在熱可塑性樹脂基材的一面,以60℃塗佈聚合度2600、皂化度99.9%的聚乙烯醇(PVA)樹脂(日本合成化學工業社製,商品名「Gohsenol(註冊商標)NH-26」)的水溶液,並予以乾燥,形成厚度7μm的PVA系樹脂層。以上述方式製得積層體。
將所得積層體浸漬於液溫30℃的不溶化浴(相對100重量份的水,摻混3重量份硼酸而成之硼酸水溶液)歷時30秒(不溶化步驟)。
接著,於液溫30℃的染色浴(相對100重量份的水,摻混0.1重量份的碘及0.7重量份的碘化鉀而成之碘水溶液)中將其浸漬,使最後得到的薄型偏光膜之單體穿透率(Ts)為40~44%(步驟B)。
接著,使其於液溫30℃的架橋浴(相對100重量份的水,摻混3重量份碘化鉀與3重量份硼酸而成之硼酸水溶液)中浸漬60秒(架橋步驟)。
其後,將積層體浸漬於液溫60℃的硼酸水溶液(相對100重量份的水,摻混4重量份的硼酸及5重量份的碘化鉀而成的水溶液),同時將其於周速相異的輥筒間縱向(長幅方向)地實施單軸拉伸(步驟C)。往硼酸水溶液的浸漬時間為120秒,積層體係拉伸至即將破裂前,最大拉伸倍率為5.0倍。
其後,將積層體浸漬於洗淨浴(相對100重量份的水,摻混3重量份的碘化鉀而成的水溶液)後,以60℃的暖風使其乾燥(洗淨‧乾燥步驟)。
以上述方式,得到在熱可塑性樹脂基材上形成有厚度3μm之薄型偏光膜的光學薄膜積層體。
[實施例2]
熱可塑性樹脂基材方面,使用Tg30℃之聚甲基戊烯薄膜(三井化學社製,商品名「TPX」,厚度:100μm),除此之外,以和實施例1相同方式製得薄型偏光膜。
於步驟C之最大拉伸倍率為5.5倍,所得薄型偏光膜的厚度為3μm。
[實施例3]
製作積層體時,將PVA系樹脂層之厚度形成為10μm,除此之外,以和實施例1相同方式製得薄型偏光膜。
於步驟C之最大拉伸倍率為5.0倍,所得薄型偏光膜的厚度為5μm。
[實施例4]
除了形成厚度10μm的PVA系樹脂層以外,以和實施例1相同方式製得積層體,將所製得積層體於110℃烘箱內在周速相異的輥筒間縱向(長幅方向)地進行2.0倍單軸拉伸(空中輔助拉伸步驟)。其後,與實施例1相同,進行不溶化步驟、步驟B、架橋步驟、步驟C及洗淨‧乾燥步驟,得到薄型偏光膜。
於步驟C中,包含空中輔助拉伸之總拉伸倍率(最大拉伸倍率)為6.5倍,所得薄型偏光膜的厚度為5μm。
[實施例5]
除了形成厚度6μm的PVA系樹脂層以外,以和實施例1相同方式製得積層體,將所製得積層體於110℃烘箱內在周速相異的輥筒間縱向(長幅方向)地進行2.0倍單軸拉伸(空中輔助拉伸步驟)。其後,與實施例1相同,進行不溶化步驟、步驟B、架橋步驟、步驟C及洗淨‧乾燥步驟,得到薄型偏光膜。
於步驟C中,包含空中輔助拉伸之總拉伸倍率(最大拉伸倍率)為6.5倍,所得薄型偏光膜的厚度為2.5μm。
(比較例1)
以厚度75μm以PVA系樹脂為主成分之高分子薄膜(可樂麗(股)公司製,商品名「VF-PS#7500」),依下述[1]~[5]的5浴之次序,於薄膜長幅方向施加張力,同時浸漬並拉伸以使最終拉伸倍率相對於薄膜原長為6.2倍。使該拉伸薄膜於40℃的空氣循環式乾燥箱內乾燥一分鐘,製作厚度30μm的偏光膜。
<條件>
[1]膨潤浴:30℃的純水
[2]染色浴:相對於水100重量份,含有0.032重量份的碘、與0.2重量份的碘化鉀之30℃水溶液
[3]第1架橋浴:含有3重量%的碘化鉀、與3重量%的硼酸之40℃的水溶液
[4]第2架橋浴:含有5重量%的碘化鉀、與4重量%的硼酸之60℃的水溶液
[5]洗淨浴:含有3重量%的碘化鉀之25℃的水溶液(比較例2)
使用以厚度60μm的PVA系樹脂為主成分之高分子薄膜,除此之外,與比較例1相同地製作偏光膜。所得偏光膜的厚度為22μm。
(比較例3)
使用以厚度40μm的PVA系樹脂為主成分之高分子薄膜,除此之外,與比較例1相同地製作偏光膜。所得偏光膜的厚度為17μm。
(比較例4)
與實施例1相同地製作積層體,將所製得的積層體於110℃烘箱內空中拉伸(縱單軸拉伸)至積層體即將破裂前。此時最大拉伸倍率為4.0倍。
其後,與實施例1相同地,依序進行染色步驟、架橋步驟及洗淨‧乾燥步驟,製得薄型偏光膜。所得薄型偏光膜的厚度為4μm。
(比較例5)
與實施例1相同地製作積層體,用其進行與實施例1相同的染色步驟後,以60℃暖風使其乾燥。
之後,於90℃烘箱內進行空中拉伸(縱單軸拉伸)至積層體即將破裂前。此時之最大拉伸倍率為4.5倍,所得薄型偏光膜的厚度為4μm。
測定所得偏光膜的偏光度。偏光度的測定方法如下。測定結果顯示於第1表。
(偏光度的測定方法)
使用紫外可見光分光光度計(日本分光社製,商品名「V7100」),測定偏光膜的單體穿透率(Ts)、平行穿透率(Tp)、及直交穿透率(Tc),並由下式求得偏光度(P)。
偏光度(P)(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
另外,上述Ts、Tp及Tc係依JIS Z 8701的2度觀測角度(C光源)測定,並為經光度補償之Y值。
所得偏光膜之碘及碘化合物的含量,係藉由測定螢光X射線光譜的強度而定量化。測定條件如下。測定結果顯示於第1表。
‧分析裝置:理學電機工業社製螢光X射線分析裝置(XRF),品名「ZSX100e」
‧測定樣本:直徑10mm的圓形樣本
‧對陰極:銠
‧分光結晶:氟化鋰
‧激發光子能:40kV-90mA
‧碘測定線:I-LA
‧定量法:FP法
‧2θ角峰:103.078deg(碘),136.847deg(鉀)
‧測定時間:40秒
所得偏光膜的碘及碘化合物的含量,依以下次序,以離子色層分析法測定。
由所得之偏光膜切下尺寸400mm×700mm的試片,並\測量所切下試片的重量。之後,以自動試料燃燒裝置(三菱化學Analytech公司製,品名:AQF-100),使試片燃燒,並以10mL的吸收液收集所產生的氣體。所得收集液以15mL定容,以純水稀釋100倍後,將該稀釋液注入離子色層分析儀中進行測定。測定條件如下。測定結果顯示於第1表。
‧分析裝置:DIONEX公司製,品名「DX-320」
‧分離管柱:Ion PAC AS11
‧保護管柱:Ion PAC AS11
‧移除系統:ASRS-300
‧偵檢器:電導偵檢器
‧溶離液:KOH水溶液
‧溶離液流量:1.2ml/min‧試料注入量:250μl
所得偏光膜的硼酸含量,依以下程序測定之。
由所得之偏光膜切下尺寸400mm×700mm的試片。將所切下的試片測量重量後,於1L的溫水中將試片完全溶解。從該溶液中擷取適量,並使用1mol/L的NaOH水溶液作中和滴定,藉此測定硼酸濃度(重量%)。
所得硼酸濃度(重量%)乘以試片重量即可算出硼酸含量(g/(400mm×700mm□))。結果顯示於第1表。
實施例1至5的薄型偏光膜,碘及硼酸的含量極低,且光學特性亦極為優良。
產業可利用性
本發明之薄型偏光膜,具有較習知的薄型偏光膜更高的偏光性能。因此,依據本發明,薄型偏光膜係可適用於液晶電視、液晶顯示器、行動電話、數位相機、攝影機、行動遊戲機、導航裝置、影印機、印表機、傳真機、時鐘、微波爐等之液晶面板。
10...積層體
11、11'...熱可塑性樹脂基材
12...PVA系樹脂層
12'...薄型偏光膜
13...黏著劑層
14...離型膜
15...接著劑層
16...光學機能薄膜
16'...第2光學機能薄膜
100...捲放部
111、112...輥筒
110...硼酸水溶液浴
121、122...輥筒
120...碘與碘化鉀的水溶液浴
131、132...輥筒
130...硼酸與碘化鉀的水溶液浴
140...硼酸水溶液浴
141、142...輥筒
150...碘化鉀水溶液浴
151、152...輥筒
160...收捲部
100...光學薄膜積層體
200...光學薄膜積層體
300、400...光學機能薄膜積層體
第1圖係本發明較佳實施形態之積層體的剖面示意圖。
第2圖係表示本發明薄型偏光膜之製造方法的一例的示意圖。
第3圖係本發明較佳實施形態之光學薄膜積層體的剖面示意圖。
第4圖係本發明另一較佳實施形態之光學機能薄膜積層體的剖面示意面。
10...積層體
11...熱可塑性樹脂基材
12...PVA系樹脂層

Claims (5)

  1. 一種薄型偏光膜,係於熱可塑性樹脂基材上形成聚乙烯醇系樹脂層而製得者,用以形成前述聚乙烯醇系樹脂層之聚乙烯醇系樹脂的皂化度在99.0莫耳%以上(惟,排除99.0莫耳%之情況);其厚度為10μm以下,單體穿透率為42.0%以上,偏光度為99.95%以上,且以離子色層分析法測定之碘含量為17.6g/(400mm×700mm□)以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之薄型偏光膜,其硼酸含量為1.5g/(400mm×700mm□)以下。
  3. 一種如申請專利範圍第1或2項之薄型偏光膜之製造方法,係包含以下步驟:製作積層體的步驟,係於熱可塑性樹脂基材上形成聚乙烯醇系樹脂層並製作積層體者;染色步驟,將該聚乙烯醇系樹脂層以碘染色者;以及水中拉伸的步驟,將該積層體於硼酸水溶液中進行水中拉伸者。
  4. 如申請專利範圍第3項之薄型偏光膜之製造方法,其中前述積層體的最大拉伸倍率係5.0倍以上。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之薄型偏光膜之製造方法,係包含空中拉伸的步驟,其係於前述染色步驟及前述硼酸水中拉伸前,將前述積層體以95℃以上進行空中拉伸者。
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