TWI594871B - 偏光膜之製造方法 - Google Patents

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TWI594871B
TWI594871B TW100120363A TW100120363A TWI594871B TW I594871 B TWI594871 B TW I594871B TW 100120363 A TW100120363 A TW 100120363A TW 100120363 A TW100120363 A TW 100120363A TW I594871 B TWI594871 B TW I594871B
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stretching
polyvinyl alcohol
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original film
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松尾直之
下田麻由
中野勇樹
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日東電工股份有限公司
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Description

偏光膜之製造方法 【發明領域】
本發明係有關於偏光膜的製造方法,其係令長帶狀的聚乙烯醇系樹脂不斷朝長向移動,同時於其移動路徑朝長向拉伸以製造偏光膜者。
【發明背景】
迄今,在液晶顯示裝置等影像顯示裝置上,會使用包含偏光膜等之光學膜。
此種偏光膜的製造方法所採用者,係將原始材料的長帶狀聚乙烯醇系樹脂(PVA)薄膜回捲成卷狀而成原膜卷材,從該原膜卷材送出聚乙烯醇系樹脂薄膜(原膜)且控制該原膜的移動路徑,並拉伸該原膜通過備有多個導引原膜用輥筒及各種藥液浴之裝置。例如採用如下方法:令原膜朝其長向移動,使其連續浸漬於膨潤浴、染色浴等之後,於前後兩處以前述輥筒將原膜夾持,同時施予張力而進行前述之拉伸。
不過,在此種偏光膜製造方法中,每次交換原膜卷材時,都要重新將原膜捲掛於輥筒等而重新設定裝置,相當繁雜且浪費時間,因此會將前一捲原膜的未端部與下一捲原膜拉出的原膜前端部相接合,使已連結的2捲原膜依序進行連續加工而製成偏光膜。
此種接合方法,至今所採用者有膠帶或黏著劑等黏著 接合方法、利用鉚釘或細線等的縫合接合方法、或利用熱封機等的加熱熔融接合方法等。
然而,前述方法具有如下述之種種問題。
‧利用膠帶或黏著劑等黏著接合之問題點
在原膜浸漬於膨潤浴、染色浴等之製程中,黏著劑的成分會於藥液中溶出而污染藥液,而成為製成品上有異物附著的要因,除此之外,也有可能會因為黏著劑溶於藥液或藥液成分所致之膨潤而造成接合強度低弱,致使連結部在拉伸製程中尚未達到需要的拉伸倍率前即發生斷裂。
‧利用鉚釘或細線等的縫合接合之問題點
此種方法,由於在原膜上設有為穿過鉚釘或細線用的孔洞,使得在施加張力於連結部時,會有發生破裂的可能。
若為防止此一情事而減少孔洞數並加寬孔洞間隔加以保障,則在施加張力時,會有容易產生皺褶而導致拉伸不平整的可能。
‧利用熱封機等的加熱熔融接合之問題點
可望解決如上述黏著接合或縫合接合之問題點的接合方法,已知有如下列在專利文獻1及2等所示之利用熱封機之接合方法。
此種方法,與黏著接合相較污染藥液的可能性較低,也沒有如縫合接合需要穿設孔洞的必要。
然而,由於熱封機難以僅僅加熱狹小的區域,而容易形成較大面積的熔接區域,使得該熔接區域以及其周邊,會有因熔接時所受之熱導致變性而成為相較於一般部分為 硬化狀態的傾向。
因此,若在拉伸時夾住該熔接區域而施加張力,則容易集中於該硬化位置與一般狀態位置的界線部份而出現歪斜,會有在整體達到所欲之拉伸倍率前即極端拉伸該區域的可能。
所以,若欲以較高拉伸倍率進行拉伸,則會有於連結部發生原膜破裂的可能。
【先行技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2007-171897號專利案
【專利文獻2】日本特開2010-008509號專利案
【發明概要】
為賦予偏光膜較高的偏光機能,一般而言,需要對原膜施加5.25倍以上的拉伸。但藉由如上述習知之連結方法來連結由聚乙烯醇系樹脂構成之原膜時,會有連結部無法負擔5.25倍以上的拉伸負荷而發生斷裂的可能。為此,作為對策者係如:將通過連結部時的拉伸倍率變更至不到5.25倍以預防斷裂。
然而,在選擇如前述之防範對策的情況下,由於連結部前後的拉伸倍率未達所欲之倍率(5.25倍以上),故無法作為製成品而產生材料損耗。
如此,將經連結之聚乙烯醇系樹脂所構成之原膜,其 連結部亦包含在內,以5.25倍以上的拉伸倍率將其持續拉伸並同時使其移動者,係實屬不易。再者,可能達到該等拉伸及移動之連結方法,迄今尚未被提出。
亦即,習知之偏光膜製造方法,有不易在較佳效率下製造具有高偏光機能之偏光膜的問題,而本發明之目的,即在致力於解決如此之問題。
關於為解決前述課題之本發明的偏光膜製造方法,係將2條以上之帶狀的聚乙烯醇系樹脂薄膜中之第一聚乙烯醇系樹脂薄膜不斷朝長向移動,同時於其移動路徑對該第一聚乙烯醇系樹脂薄膜實施至少染色與拉伸,並且藉由連結前述第一聚乙烯醇系薄膜的末端部及第二聚乙烯醇系薄膜之前端部,對前述第一及第二聚乙烯醇系樹脂薄膜連續實施至少前述之染色及拉伸,如此之偏光膜製造方法;而其特徵在於,令其為使前述末端部及前述前端部重疊之配置,並將其界面部雷射熔接,藉以實施前述之連結者。
在本發明中,進行拉伸之2條以上的帶狀聚乙烯醇系樹脂薄膜中,先行之第一聚乙烯醇系樹脂薄膜的末端部,及與之連結的第二聚乙烯醇系樹脂薄膜的前端部,係藉由雷射熔接而接合,因此相較於使用黏著劑等之黏著接合,能夠抑制因該藥液造成接合強度低下的可能性。
其次,於雷射熔接方面,由於雷射可以僅加熱極為狹小的區域,因此相較於必須全體性加熱的熱封機,能夠抑 制其變性(硬化)區域之形成。
從而,在予以拉伸時,相較於以熱封機進行熔接的狀況,能夠形成不易產生翹曲集中之連結部。
藉此,例如,即便於5.25倍以上的拉伸製程亦不發生斷裂的連結係可能的,由於即使在連結部通過時亦毋須變更拉伸條件,而可對原膜連續地予以拉伸,因此可獲得提升作業效率、提升生產性、提升產率以及縮減材料耗損的效果。
而且,關於將用於偏光膜之聚乙烯醇系樹脂薄膜如此地雷射熔接者,係習知未曾有之,此係由本發明所首次完成者。
【圖式簡單說明】
第1圖顯示用於一實施形態之偏光膜製造方法的裝置之側視示意圖。
第2圖顯示連結原膜並將其供給至偏光膜製造裝置之狀態的側視示意圖。
第3圖顯示連結原膜用連結裝置之主要部位之機構的概略正面圖
第4圖(a)、(b)顯示於其他態樣之偏光膜製造方法所形成之原膜連結部的正面圖。
第5圖顯示於實施例1所形成之連結部之狀況的顯微鏡照片。
第6圖顯示於比較例1所形成之連結部之狀況的顯微鏡照片。
第7圖顯示於實施例1與比較例1之拉伸狀態的曲線圖。
第8圖顯示將連結2條PVA薄膜之試樣於水中進行抗拉試驗之差異圖。
較佳實施例之詳細說明
以下說明本發明之實施態樣。
首先,參照圖式以說明用於實施本實施態樣之偏光膜製造方法的較佳拉伸裝置。
本實施態樣之拉伸裝置,係具有原膜供給部3,其從由帶狀聚乙烯醇系樹脂薄膜(以下稱「原膜」或稱「薄膜」)回捲為卷狀所成之原膜卷材送出前述原膜1;複數個浸漬浴4,其用於將所送出之原膜1浸漬於指定之藥液中;複數個輥筒9,其令前述原膜1穿行於該浸漬浴4內,藉此控制原膜1之移動路徑;拉伸部,其於該移動路徑拉伸原膜1;以及偏光膜回捲部10,其係將經浸漬於複數個浸漬浴4中並經拉伸之薄膜作為偏光膜回捲成捲狀。
第1圖、第2圖係顯示較佳拉伸裝置之一態樣的側視示意圖。
如第1圖所示,在複數個浸漬浴4方面,於拉伸裝置中具有5種類的浸漬浴4,由薄膜的流向之上游開始依序為:膨潤浴4a,其係儲存有使聚乙烯醇系樹脂薄膜膨潤之膨潤液;染色浴4b,其係儲存有將經膨潤之薄膜染色的染色液;交聯浴4c,其係儲存有與構成薄膜之樹脂之分子鍵交聯的 交聯劑液;拉伸浴4d,其係用於在浴內拉伸該薄膜;以及洗淨浴4f,其係儲存有將通過該拉伸浴4d之薄膜洗淨的洗淨液。
其次,在本態樣之拉伸裝置,於薄膜移動路徑上之洗淨浴4f的下游至回捲部10之上游間,配有乾燥裝置11,具體上為乾燥烘箱,其係用於乾燥附著於薄膜上的洗淨液。
再者,本態樣的拉伸裝置中具有積層裝置,其係在回捲為卷狀之表面保護膜(例如三醋酸纖維薄膜或環烯烴聚合物薄膜)等積層用膜12分別配置於經前述乾燥裝置11乾燥之薄膜的兩面後,使積層用膜12積層於乾燥後之薄膜的兩面用之裝置。
前述拉伸部係採用所謂的輥筒拉伸部9a。亦即,所採用之結構為:於前述移動路徑中,配有複數組的成對軋輥9a,其係構成為用以將薄膜夾於間隙並朝流動方向之下游側送出者,且流動方向之下游側之軋輥組的周速度較上游側更高速。
再者,本拉伸裝置係經構成為得以連續拉伸2條以上原膜者,並具備用於連結該2條以上原膜中第一原膜的末端部與第二原膜之裝置。亦即,於本拉伸裝置中,如第2圖所示,具備連結裝置(未圖示於第2圖),其係用於在先行之第一原膜1的末端部1a通過經控制的移動路徑前(具體上為通過浸漬浴4前),將該第一原膜1的末端部1a、與接續於該原膜1通過移動路徑之新原膜(第二原膜)的前端部1b藉雷射熔接而相互連結者。
又,於第2圖中,以塗黑部30表示該藉雷射熔接而相互連結之部分(熔接部)。
接下來,參照第3圖說明較佳的連結裝置。
該第3圖係表示藉雷射熔接連結該等原膜之連結裝置的結構示意圖。
第3圖顯示從經連結之原膜的側面朝TD方向(幅向)視之的連結裝置的正面圖。
如該第3圖所示,前述連結裝置具備:座台40,其係具有平坦之上面部者;加壓部件50,其係配置於座台40上方且配設為可上下方向移動者;及雷射光源(未圖示),其係配置於該加壓部件50之上方者。且該連結裝置係經構成為用以將先行之第一原膜1的末端部1a,及與之連結的新的第二原膜1的前端部1b,於前述座台40處上下重疊,該重疊的部份以前述加壓部件50加壓,同時一邊從前述雷射光源發射雷射光R,藉此使前述末端部1a與前述前端部1b之界面部加熱熔融而得以相互熔接者,其中該記加壓部件50係以對雷射光R具優良穿透性的透明部材所構成者。
其次,於前述連結裝置中,為能提高前述末端部1a與前述前端部1b的界面部處對雷射光R的光收收性、並為能實施效率更佳的熔接,可以配備塗佈裝置,在前述界面部相接的前述末端部1a、或前述前端部1g的任一表面(或兩面)預先塗佈光吸收劑。
再者,於此處所使用之光吸收劑,係能收收雷射光R而發熱者即可,並無特定限制,可使用碳黑、顏料及染料 等。
例如可以使用酞花青系吸收劑、萘酞青系吸收劑、聚次甲基系吸收劑、二苯甲烷系吸收劑、三苯甲烷系吸收劑、酮系吸收劑、偶氮系吸收劑以及二亞銨鹽等。
另外,若使用之雷射光源係發射具有800nm~1200nm波長的雷射光R時,可以使用例如美國Gentex公司所製、商品名「Clearweld」之市售光吸收劑。
該等吸收劑可經有機溶劑等稀釋後,以前述塗佈裝置塗佈之。該塗佈裝置可採用例如分配器(dispenser)、噴墨印刷機、網版印刷機、2流體式、1流體式或超音波式噴塗機、打印機、塗佈機等一般的塗佈裝置。
再者,於該連結裝置所使用之雷射光源的種類,並不需要特別加以限定。但由於在新舊原膜重疊部分之新舊原膜的界面處,藉塗佈等方法配置於原膜表面之一面或兩面之光吸收劑,係擔任吸光發熱的角色,因此所使用之雷射光係以具有對所用之光吸收劑的吸收感度高之波長較佳。
具體上,雷射光的種類,舉例而言可為:具有可見光譜或紅外線光譜波長的半導體雷射、光纖雷射、飛秒雷射、皮秒雷射、或釔鋁石榴石(YAG)雷射等固體雷射、或CO2雷射等氣體雷射。
其中,低廉且易得到面內均一性雷射射線的半導體雷射或光纖雷射係為較佳的。
其次,就避免原膜分解並同時促進熔融之目的而言,比起可瞬間投入高能量的脈衝雷射,連續波(CW)雷射係為 較佳的。
雷射光的出力(功率)、射線尺寸及形狀、照射次數、以至掃瞄速度等,係視光學特性(如作為對象之原膜及光吸收劑的光吸收率)及熱特性(如構成原膜之高分子的熔點、玻璃轉化溫度(Tg))之不同而適當地加以最適化者為宜,但為能於雷射照射部分使聚乙烯醇系樹脂有效率地流動化而得到強力的接合,照射的雷射光其功率密度係以200W/cm2至10,000W/cm2之範圍較佳,以300W/cm2至5,000W/cm2之範圍更佳,而以1,000W/cm2至3,000W/cm2特佳。
再者,於連結裝置所利用的雷射光源,係在新舊原膜之界面以特定大小的點徑(照射幅)發射雷射光為宜。
該照射點徑(照射幅),係以滿足前述照射雷射功率密度之功率而在新舊原膜重疊幅長的1/3以上3倍以下為宜。
若不到重疊幅長的1/3時,則重疊部的未接合部較大,則會有可能在接合後運送時搖晃擺動,妨礙良好的運送性。
又,若以3倍以上的幅長照射雷射,雖不至影響接合及拉伸特性,但以能量利用效率的觀點而言並不適宜。
較佳者係為重疊幅長的同值以上2倍以上者。
而且,新舊原膜的重疊幅長,係以0.1mm以上未達10.0mm較佳,0.5mm以上未達5mm更佳。
此係由於在重疊幅長未達0.1mm時,重複定位精度佳地將廣幅的原膜重疊配置係為困難的;若在10.0mm以上,為防止未接合部的形成,則會有必要以10.0mm幅以上照射雷射光而使所需能量變高,以節約能量的觀點而言並不適 宜。
另外,於新舊原膜之重疊部,未接合部之幅長係以未達5mm者較佳,0mm(即重疊部全面接合)者更佳。未接合部之幅長以未達5mm者較佳,係由於當未接合部之幅長在5mm以上時,可能會導致因未接合部抵抗薄膜的拉伸而應力集中所造成的斷裂。
並且,雷射光的累積照射量方面,係以5J/cm2至400J/cm2之範圍內較佳,10J/cm2至300J/cm2之範圍內更佳,30J/cm2至150J/cm2之範圍內特佳。
因此,在連結裝置採用能夠滿足該等條件之電射光源者為宜。
在照射如此之雷射光時,將經重疊之前述新舊原膜(舊原膜末端部1a與新原膜前端部1b)於座台上加壓之加壓部件50,係可使用對所用電射光具高度透明性之玻璃製部材。
照射雷射光時之加壓強度方樣,以0.5至100kgf/cm2之範圍內較佳,而以10至70kgf/cm2之範圍內更佳。
故而,於前述連結裝置所採用之較佳加壓部件50,係可能以如此之強度加壓之部件即可,該玻璃部件的形狀並無特別限制,例如可使用平板、圓筒及球狀者。
玻璃部件之厚度雖無特別限定,但由於過薄會翹曲而無法良好加壓、過厚時雷射光的利用效率會下降,因此較佳為於雷射光穿透方向之厚度在3mm以上未達30mm者,而5mm以上未達20mm者更佳。
加壓部件50的材質方面,舉例而言可為石英玻璃、無鹼玻璃、TEMPAX耐熱玻璃、Pyrex耐熱玻璃、Vycor硼矽酸鹽耐熱玻璃、D263、OA10或AF45等。
為提高雷射光R的利用效率,作為加壓部件所使用的玻璃製部件,係以對所用之雷射光波長具高度透明性者為宜,具有50%以上光穿透率者較佳,具有70%以上光穿透率者更佳。
尚且,在使用如上述之玻璃製部件以構成加壓部件50時,為能更均勻地加壓更寬廣的面積而全面性地實施良好的接合,在與聚乙烯系樹脂相接的部分,亦可形成緩衝性優於前述玻璃製部件之緩衝層。
亦即,加壓部件50亦可採用配備了光穿透性良好之橡膠片材或具緩衝性之透明樹脂片者,例如,可以採用背側由玻璃製部件所構成、且與聚乙烯醇系樹脂薄膜相接之前側以透明橡膠片材所構成之加壓部件50。
在前述緩衝層的形成方面,可以使用如矽膠、胺甲酸酯橡膠等之膠系材料,或聚乙烯等樹脂材料。
該緩衝層的厚度,係以50μm以上未達5mm者較佳,1mm以上未達3mm者更佳。
若未達50μm,則緩衝性不足;若在5mm以上,則可能會有因該緩衝層而產生雷射光的吸收與散射,使得到達前述末端部1a與前端部1b之接觸界面部的雷射光能量下降。
該緩衝層,係以對雷射光波長具30%以上的光穿透率 者較佳,50%以上者更佳。
再者,亦可將其構成為在該緩衝層表面配置有膜材,該膜材係須可以使雷射熔接後經連結之原膜易於從該緩衝層剝離,不會黏住,並且不會損及緩衝性之材質。如此之膜材,舉例而言可為聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、降冰片烯樹脂、環烯烴聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醯亞胺、三醋酸纖維薄膜等。
而且,如上述之緩衝層,亦可形成與在座台40之聚乙烯醇系樹脂相接的部分。
另外,藉雷射熔接所形成之接合部,係以配置為能對新舊原膜至少任一者之幅方向傾斜者較佳。亦即,相對於新舊原膜至少任一者之幅方向的接合部傾斜角度,係以超過0度者較佳。藉由使該接合部傾斜角度超過0度,可以更為緩和拉伸時的應力集中狀況,但另一方面該傾斜角度若在50度以上,會有可能造成連結裝置的大型化、或連結作業所需時間的長時間化等。因此,例如,由如斯觀點考量,上述接合部之傾斜角度,係以相對於新舊原膜之至少任一者之幅方向超過0度未達50度者為宜。
又,上述之配置,即接合部相對於新舊原膜之至少任一者對幅方向傾斜之配置方面,舉例而言,可以配置為新舊原膜之幅方向相互平行(兩原膜之幅方向的傾斜角度為0度),並且接合部配置為相對於兩原膜幅方向而傾斜的態樣。又,舉例而言可以是在配置為新舊原膜之幅方向並非相互平行(兩原膜幅方向間傾斜角度大於0度)的情況下,接 合部配置為與任一原膜之幅方向平行、或對兩原膜之幅方向均傾斜的態樣。
在本實施形態之偏光膜製造方法中,構成前述連結裝置者較佳的是,能夠沿著經重疊之新舊原膜的重疊部分實施熔接而形成線狀熔接部者。例如,配備有令藉由集光透鏡經集光至所欲射線尺寸之點射線沿著重疊部分掃瞄用的機構等較佳。如此所射出的雷射光射線形狀,圓形也好,線狀亦可,但以線狀更佳。藉此,可得到更高的功率密度。
尚且,雖不擬於此詳述,但在如上述之連結裝置中,可以採用於一般雷射熔接裝置及其周邊機器能利用的各種機構。
接著,說明利用配備如此之連結裝置的拉伸狀置製造偏光膜的方法。
本實施形態的偏光膜製造方法,係令2條以上的帶狀聚乙烯醇系樹脂薄膜內的第一聚乙烯醇系樹脂薄膜朝長向移動,同時於該移動路徑對該第一聚乙烯醇系樹脂薄膜實施至少染色與拉伸,並且,藉由於前述第一聚乙烯醇系樹脂薄膜之末端部連結第二聚乙烯醇系樹脂薄膜前端部,對前述第一及第二聚乙烯醇系樹脂薄膜連續地至少實施前述染色與拉伸,如此之偏光膜之製造方法。其中配直為令前述末端部與前述前端部重疊者,而藉由雷射熔接其界面部實施前述之連結。
更具體地,本實施形態之偏光膜製造方法,係實施:膨潤工程,其係將前述原膜浸漬於膨潤浴4a中使之膨潤 者;染色工程,其係將經膨潤之薄膜於染色浴4b中浸漬染色者;交聯工程,其係將經染色之薄膜於交聯浴4c中浸漬而使構成薄膜之樹脂分子鏈交聯者;以及拉伸工程,其係使該交聯工程後之薄膜在拉伸浴4d內拉伸者。
亦即,本實施形態之偏光膜製造方法,係於膨潤浴4a至拉伸浴4d之各浴實施拉伸,以最終地達到目標拉伸倍率。
又,本實施形態的偏光膜製造方法中,係實施將前述拉伸工程後對薄膜洗淨之洗淨工程,將該經洗淨之薄膜以乾燥裝置11乾燥之乾燥工程,以及於該乾燥後之薄膜積層表面保護膜之積層工程。
而且,本實施形態的偏光膜製造方法,係將一原膜卷材設置於前述原膜供給部3,從該原膜供結部3連續地將原膜送出,於該移動路徑實施上述工程,並對最終地完成積層工程之製品(光學膜)實施回捲工程,即令其於偏光膜回捲部10回捲為卷狀,藉此而成;而前述之連結則單獨實施,先備妥複數個原膜卷材,在其中第一原膜卷材用完前,從新的第二原膜卷材將原膜送出,使該新原膜之前端部1b連結至先行之第一原膜卷材的末端部1a。
藉此,接續不斷地,從該新原膜卷材將原膜供給至拉伸裝置並實施至少前述染色及拉伸,而連續地製造偏光膜。
尚且,供予該等工程之原膜(帶狀的聚乙烯醇系樹脂薄膜),係可以採用如下所述者。
本實施形態之偏光膜製造方法所用之原膜,可使用由用於作為偏光膜原材料之聚乙烯醇系高分子樹脂材料所製 成之薄膜,具體上,例如可以使用聚乙烯醇薄膜、部分皂化聚乙烯醇薄膜,聚乙烯醇之脫水處理薄膜。
通常,此等原膜,係以如上所述回捲為卷狀之原膜卷材的狀態使用之。
前述聚乙烯醇系樹脂薄膜之形成成材的聚合物,其重合度一般係500~10,000,以1,000~6,000之範圍較佳,1,400~4,000之範圍更佳。
再者,若為部分皂化聚乙烯醇薄膜,其皂化度,例如從對水的溶解性之觀點出發,係以75莫耳%以上較佳,98莫耳%更佳,尤以98.3~99.8莫耳%之範圍更佳。
前述聚乙烯醇系樹脂薄膜,係可適於使用以水或有機溶劑溶解之原液流鑄成薄膜之流鑄法、鑄膜法、壓出法等任意方法所成膜者。
原膜之相位差值,係以5nm~100nm為宜。
又,為獲得面內均一之偏光膜,聚乙烯醇系樹脂薄膜面內相位差分布之標準差盡可能縮小為宜,作為原膜之聚乙烯醇系樹脂薄膜之面內相位差之分布標準差,在測定波長1000nm下,較佳為10nm以下,更佳為5nm以下。
另外,雷射接合時之吸水狀態方面,以2質量%至15質量5之吸水率較佳,4質量%至10質量%之吸水率更佳。
連結前之原膜若具有15質量%以上之吸水率,於雷射熔接時於加熱熔融部易因水分蒸發而有發泡狀況,而有造成接合不良的可能。
相反地若吸水率未達2質量%時,於原膜經雷射加熱之 部分會缺乏樹脂流動性,而有導致接合效率低下的可能。
並且,該吸水率,係以比較乾燥前後質量而求得,例如可將聚乙烯醇系樹脂薄膜以83℃加熱1小時後,將該加熱後縮減量除以加熱前聚乙烯醇系樹脂薄膜的質量而求得之。
接著,說明關於對前述原膜以前述拉伸裝置施加拉伸而加工為偏光膜用之各工程。
(膨潤工程)
本工程中,例如,從原膜供給部3送出之原膜以前述輥筒9固定地維持移動速度,同時一邊將前述原膜導入裝滿水的膨潤浴4a加以浸漬。
藉此原膜經水洗,可以洗淨原膜表面的髒污、防結塊劑等,藉著以水令原膜膨潤可預期有防止染色色暈等不均一性的效果。
前述膨潤浴4a內的膨潤液中,除了水之外亦可適當添加甘油或碘化鉀等物質,添加該等物質的情況下,其濃度方面,若為甘油以5質量%以下較佳,碘化鉀則為10質量%以下較佳。
膨潤液的溫度,以20~45℃的範圍較佳,25~45℃更佳。
前述原膜浸漬於前述膨潤液的浸漬時間,以2~180秒較佳,10~150秒更佳,30~120秒特佳。
又,於該膨潤浴中該可將聚乙烯系樹脂薄膜朝長向拉伸,此時該拉伸倍率包含因膨潤而伸展者係以約1.1~3.5倍較佳。
(染色工程)
對經前述膨潤工程之薄膜,與膨潤工程同樣地藉輥筒9將其浸漬於儲存在染色浴4b內的染色液中,而實施染色工程。
例如,可以採用在含有碘等二色性物質的染色液中將經膨潤工程之聚乙烯醇系樹脂薄膜予以浸漬,藉此使上述二色性物質吸著至薄膜的方法,而實施前述染色工程。
前述二色性物質,係可使用習為所知之物質,舉例而言,如碘或有機染料等。
有機染料方面,可使用例如紅BR、紅LR、紅R、粉紅LB、寶紅BL、波爾多紅GS、天藍LG、檸檬黃、藍BR、藍2R、海軍藍RY、灰LG、紫LB、紫B、黑H、黑B、黑GSP、黃3G、黃R、橙3R、猩紅GL、猩紅KGL、剛果紅、亮紫BK、特藍G、特藍GL、特橙GL、直接湖藍、直接久牢橙S、久牢黑等。
該等二色性物質,僅使用一種類亦可,併用二種類以上亦可。
使用前述有機染料時,例如,從力求可見光區的中和化的觀點出發,以組合使用兩種類以上為宜。
具體例方面,舉例而言可為剛果紅與特藍G、特橙GL與直接湖藍的組合,或是直接湖黑以久牢黑的組合等。
前述染色浴的染色液方面,可使用將前述二色性物質溶解於溶劑中的溶液。
前述溶劑方面,可一般性地使用水,但亦可進一步添 加與水具相溶性的有機溶劑。
於該染色液之二色性物質的濃度方面,以0.010~10質量%之範圍較佳,0.020~7質量%的範圍更佳,而以0.025~5質量%特佳。
又,前述二色性物質若使用碘,為使染色效率能夠更進一步提升,進一步添加碘化物為宜。
該碘化物方面,舉例而言可為碘化鉀、碘化鋰、碘化鈉、碘化鋅、碘化銨、碘化鉛、碘化銅、碘化鋇、碘化鈣、碘化錫、碘化鈦等。
該等碘化物之添加比例,於前述染色浴中,係以0.010~10質量%較佳,0.10~5質量%更佳。
其等之中,以添加碘化鉀較佳,碘與碘化鉀的比例(質量比),以1:5~1:100之範圍較佳,1:6~1:80之範圍更佳,1:7~1:70之範圍特佳。
至前述染色浴之薄膜的浸漬時間,雖並無特別限制,但以0.5~20分鐘較佳,1~10分鐘更佳。又,染色浴的溫度,以5~42℃之範圍較佳,10~35℃之範圍更佳。
其次,亦可在該染色浴中將薄膜朝長向拉伸,此時累積總拉伸倍率係以約1.1~4.0倍為宜。
另外,染色工程除了如前述浸漬於染色浴的方法外,亦可採用例如將含有二色性物質之水溶液對前述聚合物薄膜塗佈或噴塗的方法。
而且,本發明中,若不進行染色工程,則所用之原膜,亦可採用以預先混有二色性物質之聚合物原料所成膜之薄 膜。
(交聯工程)
接著,將薄膜導入至儲存有交聯劑液之交聯浴4c,將薄膜浸漬於前述交聯劑液中而實施交聯工程。
前述交聯劑,係可使用習為所知的物質。
例如,可使用硼酸、硼砂等硼化合物,或乙二醛類、戊二醛等。
其等亦可僅使用其中一種,亦可併用二種以上。
若併用二種以上時,以例如硼酸與硼砂的組合係較佳的,又,其添加比例(莫耳比),係以4:6~9:1之範圍較佳,5.5:4.5~7:3之範圈更佳,6:4最佳。
前述交聯浴之交聯劑液,係可使用以溶劑溶解前述交聯劑者。
前述溶劑方面,例如可使用水,但亦可進一步併用與水具相溶性之有機溶劑。前述交聯劑液中交聯劑之濃度,並無特別之限定,但以1~10質量%之範圍較佳,2~6質量%更佳。
前述交聯浴中之交聯劑液中,亦可添加可賦予偏光膜面內均一特性之碘化物。
該碘化物,舉例而言,可為碘化鉀、碘化鋰、碘化鈉、碘化鋅、碘化銨、碘化鉛、碘化銅、碘化鋇、、碘化鈣、碘化錫、碘化鈦等,於添加該等碘化物時,碘化物的含量以0.05~15質量%較佳,0.5~8質量%更佳。
交聯劑與碘化物之組合方面,以硼酸與碘化鉀之組合 較佳,硼酸與碘化鉀之比例(質量比)係以1:0.1~1:3.5之範圍較佳,而1:0.5~1:2.5之範圍更佳。
於前述交聯谷之交聯劑液之溫度,通常係以20~70℃之範圍為宜。聚乙烯醇系樹脂薄膜之浸漬時間,通常以1秒~15分範圍內任意時間均可,而以5秒~10分者較佳。
該交聯工程中,亦可於交聯浴中將薄膜朝長向拉伸,此時所累積的總拉伸倍率,係以1.1~5.0倍為宜。
另外,交聯工程與染色工程相同,亦可實施塗佈或噴塗含交聯劑溶液之方法,取代使其在交聯劑液中浸漬的處理方法。
(拉伸工程)
前述拉伸工程,係將經染色、交聯之聚乙烯醇系樹脂薄膜,以例如令其所累積之總拉伸倍率達2~8倍左右朝其長向拉伸之拉伸工程者。以濕式拉伸法,在將薄膜浸漬於儲存在拉伸浴之溶液中的狀態下,將其往長向施加張力而實施拉伸。
儲存在拉伸浴中之溶液並未有任何特別限制,但可以使用例如添加有各種金屬鹽、碘或鋅化合物等之溶液。
該溶液之溶劑者,可適宜使用水、乙醇或各種有機溶劑。
其中,以使用硼酸及/或碘化鉀各添加2~18質量%之溶液較佳。
在該硼酸與碘化鉀同時使用的情況下,該含量比例(質量比)係以1:0.1~1:4的程度較佳,1:0.5~1:3的程度更佳。
於前述拉伸浴之溶液的溫度方面,例如,40~67℃之範圍較佳,50~62℃者更佳。
(洗淨工程)
該洗淨工程為,例如,藉由將薄膜通過儲存有水等洗淨液之洗淨浴,將先前處理所附著之硼酸等不要的殘留物洗去的工程。
前述水方面,以添加碘化物者為宜,例如以添加碘化鈉或碘化鉀為宜。
若在洗淨浴之水中添加碘化鉀,其濃度通常為0.1~10質量%,而以3~8質量%為宜。
而且,洗淨液的溫度,係以10~60℃較佳,15~40℃更佳。
又,洗淨處理的次數,亦即,於洗淨液浸漬後,自洗淨液重覆向上拉再返回的次數,亦可無特定限制的複數次,亦可在複數個洗淨浴中儲存有添加物之種類或濃度各異的洗淨液,使薄膜通過其等之中而實施洗淨工程。另外,在將薄膜於各工程之浸漬浴向上帶出時,為防止有液漬的發生,亦可藉由使用如習為所知之夾滾輪(壓輪)等液切輪,利用風刀將液體削落等方法,將多餘水分去除。
(乾燥工程)
於前述洗淨工程進行洗淨後之薄膜,可以將其導入前述乾燥機11、以自然乾燥、風乾、加熱乾燥等適宜的最佳方法加以乾燥,而實施該乾燥工程。
其中,若實施利用加熱乾燥的乾燥工程,加熱乾燥之 條件,係以加熱溫度20~80℃左右,乾燥時間1~10分鐘左右者為宜。
再者,乾燥溫度係在以防止與前述方法無關之薄膜的劣化為目的之下,盡可能越低溫為宜。
更佳係在60℃以下,而以45℃以下者特佳。
(積層工程)及(回捲工程)
於本實施形態中,可以對經過如上述工程之薄膜,實施將其以輥筒回捲之回捲工程,而得到回捲成卷狀之偏光膜。
而且,在本實施形態中,亦可於以乾燥工程使其乾燥之偏光膜的表面側或兩側外,積層適當的表面保護膜等而實施積層工程之後,實施回捲工程。
由此製造之偏光膜之最終總拉伸倍率,相對於原膜,係以5.5~8.0之範圍內任意拉伸倍率者較佳,6.0~7.0倍之範圍內任意拉伸倍率更佳。
如上述之拉伸倍率為宜者,係因當最終總拉伸倍率未達5.5倍時,較難以得到具有高偏光特性之偏光膜;而一旦超過8.0倍,則可能會使薄膜發生破裂之故。
(連結工程)
如前述地本實施形態中,在將一個原膜卷材全部供給至拉伸裝置之前,實施連結工程,從再下一個原膜卷材將聚乙烯醇系樹脂薄膜(原膜)送出,將該新原膜之前端部1b連結至正於拉伸裝置上實施各工程之原膜的末端部1a。
如此地,藉著將先行之第一原膜的末端部與次個原膜 的前端部以雷射接合方法予以連結,可達到一接合其即使在為賦予高偏光機能而必要的如5.5倍之拉伸倍率亦不會發生破裂,可在通過接合部時不用變更拉伸條件而移行至拉伸第二原膜之工程,即可效率良好地製造偏光膜。
亦即,第一原膜與第二原膜,可以在不變更拉伸條件下於拉伸裝置連續通料,可得到作業效率提升、生產性提升、成品率提升及材料耗損低減的效果。
尚且,該連結工程,並非於完全結束第一原膜之前述潤、染色、交聯、拉伸工程後才實施,而可以在該等工程之後段側,與該等工程並行之。
例如,可以使用在前述連結裝置與前述膨潤浴4a間配備有儲料器之拉伸裝置,將第一原膜卷材通過前述儲料器而供給至膨潤浴4a,在該第一原膜卷材接近捲完處時,使該末端部呈停止狀態,同時一邊將蓄積於前述儲料器之原膜供給至膨潤浴4a側,繼續對前述第一原膜實施至少染色與拉伸,而對新原膜卷材之前端部與前述末端部藉由雷射熔接實施連結。
前述連結工程,例如,可以在於前述第一聚乙烯醇系樹脂薄膜未實施前述染色與拉伸之末端部,與前述第二聚乙烯醇系樹薄膜之前端部的界面部,藉由雷射熔接而實施之;即在先行之薄膜的末端部1a與新薄膜的前端部1b中的任何一方或二方的表面上塗佈光吸收劑,並配置為在座台40上將新舊原膜上下重疊成重疊部幅寬在0.1mm以上未達10.0mm者,將該重疊部以前述加壓部件50予以加壓,同時 一邊使雷射光照射其重疊部,而於薄膜界面使彼此之樹脂相溶以形成熔接部30,藉此得以實施之。
藉由如此地以雷射光予以熔接,可以使遭加熱變性之區塊相較於以熱封機進行熔接者低減,可以形成拉伸時不易發生翹曲集中之連結部。
關於此點,若具體地說明,例如,將經由以熱封機連結而於連結部形成較大熱變性(硬化)區塊之原膜,供給至前述拉伸裝置,令前述膨潤浴4a、染色浴4b、交聯浴4c在例如30℃前後之溫度下,使原膜拉伸為至交聯浴4c之總拉伸倍率達5.0倍左右,此時前述加熱變性區塊幾乎無法被拉伸,而在該加熱變性區塊前後形成了發生大量翹曲的區域。
於是,該連結部於拉伸浴4d承受拉伸時產生破裂。
一方面,本實施形態中,熱變性區塊係較以熱封機熔接者為小,因此可讓翹曲的集中狀況減輕。
不過,熱變性區塊小,還會易於因浴中的藥液而膨潤。
亦即經軟化,可進一步防止翹曲的集中。
例如,在前述膨潤浴4a、染色浴4b、交聯浴4c之溫度為30℃前後之下,雖然不太能期望膨潤有軟化效果,但若拉伸浴在50~62℃,該加熱變性區塊會進行膨潤,而能夠使該加熱變性區塊本身被拉伸。
亦即,可以使未受到熔接時之熱之影響的區域與熔接部分的拉伸性相近,而能夠在抑制破斷等問題的同時實施高倍率的拉伸。
例如,包含第一原膜與第二原膜的連結部,可以使全 體達拉伸倍率5倍以上。
於能夠對乃至於連結部施展以熱封機難以達成之程度的高拉伸倍率,使本發明之效果更為顯著之觀點,包含連結部,對全體之拉伸倍率以5.25倍以上較佳,5.5倍以上特佳。
尚且,由於以熱封機熔接者加熱變性區塊較大,膨潤造成的軟化進行緩慢,即便以同樣的溫度條件進行拉伸,仍容易發生破裂。
如此地,本實施形態之偏光膜的製造方法中,可以形成因拉伸而破裂之可能性較低的連結部。
再者,由於連結部在原膜之移動方向,以與連結部同等程度被拉伸,連結部之厚度會變得較小。藉此,以偏光回捲部10將偏光膜捲取為卷狀時,經捲取之偏光膜內與連結部重疊之部分折痕的發生可以較為緩和。又,從如此的緩和係可能的觀點出發,拉伸後之連結部之厚度,係以拉伸後之非連結部厚度之3倍未滿較佳,2.5未滿更佳。
於本實施形態中,於可以藉由一次的雷射照射將第一原膜與第二原膜簡單地予以熔接的觀點,若以下述作為例示:令第一原膜之末端部與第二原膜之前端部上下重疊,於該重疊部雷射照射而將前述末端部與前述前端部相接之界面部予以熔接;則在形成易於讓加熱變性區塊因少許藥液膨潤之連結部的觀點,例如圖4(a)所示一般,令第一原膜之末端部1a之薄膜端面1x與第二原膜之前端部1b的膜端面1y面對面,將第一原膜與第二原膜緊緊相接,沿著該相接 部以雷射照射使該膜端面熔接而形成熔接部30者亦為相同的,藉該態樣而連結第一原膜與第二原膜者亦屬本發明所請求之範圍。
再者,如圖4(b)所示,採用具有與原膜幅寬同樣長度的窄幅聚乙烯醇樹脂薄膜作為連結第一原膜與第二原膜用的接合部件60,如前述一般將第一原膜與第二原膜配置為膜端面以面對對狀態予以相接,該相接部覆以前述接合部件60,該接合部件60與第一原膜對末端部1a相接觸的界面部,以及前述接合部件60與第二原膜之前端部1b相接觸之界面部,各別加以熔接者,亦屬本發明所請求之範圍。
尚且,以本實施形態之製造方法所製造之偏光膜之厚度,雖並無特別的限定,但以5~40μm者為宜。厚度在5μm以上的話,不會有機械強度低下的問題,而40μm以下的話不會減低光學特性,亦適用於影像顯示裝置而可實現薄形化。
以本實施形態所製造之偏光膜,可作為積層於液晶細胞基板之偏光膜等而使用於液晶顯示裝置等,又除了液晶顯示裝置外,亦可作為在電致發光顯示裝置、電漿顯示器及電場發射顯示器等之各種影像顯示裝置所用之偏光膜。
尚且,實際使用上,亦可如兩面或片面地積層各種光學層而作為光學膜、或施以各種表面處理等,用於液晶顯示裝置等各種影像顯示裝置上。
前述光學層方面,只要滿足所求之光學特性並無特別限定,例如,以保護偏光膜為目的之透明保護層、以視學 補償等為目的之配向液晶層、為積層其他薄膜之黏著層,此外,亦可作為偏光轉換元件,反射板、半穿透板、相位差板(包含1/2或1/4等波長板(λ板))、視覺補償膜、增亮膜等之形成影像顯示裝置等所用之薄膜。
又,表面處理方面,可以使用例如硬膜處理、抗反射處理、或以防沾黏、擴散或抗眩為目的之表面處理等。
本實施形態之偏光膜的製造方法,即如以上所述,但本發明並不受限於本實施形態而在本發明之所求範圍內可以適當地設計變化。
實施例
接下來以實施例進一步詳細說明本發明,但本發明並不受限於此等敘述。
(評價事例1)
(基本條件)
‧原膜:聚乙烯醇樹脂(PVA薄膜)(日本KURARAY公司製,厚度75μm,寬30mm,吸水率6%)
‧重疊幅:1.5mm寬
‧加熱熔融接合方式:雷射
‧雷射:半導體雷射(波長940nm,功率70w,點徑2mm φ,功率密度2,228W/cm2,掃瞄速度50mm/sec,累積照射量89J/cm2,頂帽型光束)
‧光吸收劑:商品名「Clearweld LD120C」(美國Gentex公司製,溶劑丙酮),在配置於下側之原膜上以10nL/mm2塗佈5.0mm寬
‧加壓部件:石英玻璃板(10mm厚)
‧加壓條件:對原膜重疊部加重50kgf/cm2施壓。
‧新舊原膜之傾斜角度:0°
‧相對新舊原膜之幅方向的接合部傾斜角度:0°
(實施例1)
以上述基本條件連結2條原膜,連結部前後分出50mm長度左右,經批次製造偏光膜之結果,在累積之總拉伸倍率6.0之拉伸條件下連結部均無破裂。
又,對經連結之原膜的連結部斷面構造,以光學顯微鏡觀察之結果示於第5圖。
該圖亦可確認其如所示般,接合狀態良好。
(實施例2)
原膜寬度變更為3,900mm寬,且雷射功率變為90W,此外以上述基本條件連結新舊原膜,以捲對捲製造光學膜的結果,與實施例1相同,在累積之總拉伸倍率6.0之拉伸條件下連結部均無破裂,可連續通料。
(實施例3)
相對新舊原膜之幅方向的接合部傾斜角度設為45°而進行雷射熔接,此外以上述基本條件連結新舊原膜,與實施例1相同,連結部前後分出50mm長度左右,經批次製造偏光膜之結果,在累積之總拉伸倍率6.2之拉伸條件下連結部均無破裂。
(比較例1)
新舊原膜之重疊幅為30mm,在此使用3mm之鎳線以66 ℃ 3秒之加熱條件實施熱封,但除了重疊部以前述條件形成2條線狀之熔接部外,與實施例1相同條件批次製造偏光膜。
此時所形成之連結部的模樣,與實施例1同樣地以光學顯微鏡觀察之,結果如第6圖所示。
結果,熔接的模樣本身並未看出有特別的問題,但是在此比較例1的條件下,於偏光膜的製造過程中,在累積總拉伸倍率5.2倍時發生破裂,無法達到所欲之拉伸倍率6.0。
又,在第7圖對實施例1與比較例1,顯示隨拉伸開始後所經過時間,其全體拉伸倍率與熔接部(重疊部)之拉伸倍率的測試結果。
從該圖所示曲線可知,若為實施例1(第7圖上),雷射熔接部分本身(圖示○)與全體(圖示●)被同樣地拉伸,此部分與其前後未受熔接之熱所影響之部分的邊界係為不易發生翹曲集中之狀態者。
另一方面,比較例1(第7圖下),二條熔接部分(圖示「◇」、「◆」)完全無法拉伸,其間之部分(圖示「○」)僅略微拉伸,最後乃至破裂。
(評價事例2)
與實施例1、比較例1所製者相同的新舊原膜之接合體(雷射接合體、熱封接合體),以及未受接合之熱所影響之原膜(未變性)的各樣本在水中進行拉伸試驗,測定樣本的拉伸倍率及應力。
其結果如第8圖所示。
如從該圖所知者,可確認實施雷射熔接者(實施例1:1 點鎖線),能夠拉伸至與未受熱影響之PVA薄膜(虛線)相同的拉伸倍率。
另一方面,以熱封機接合者(比較例1:實線),在4倍左右的拉伸倍率破裂。
從以上所述可知,藉由本發明,能夠較習知方法更效率良好地製造具有高偏光機能之偏光膜。
1‧‧‧原膜(帶狀之聚乙烯醇系樹脂薄膜)
1a‧‧‧末端部
1b‧‧‧前端部
3‧‧‧原膜供給部
4a‧‧‧膨潤浴
4b‧‧‧染色浴
4c‧‧‧交聯浴
4d‧‧‧拉伸浴
4f‧‧‧洗淨浴
9‧‧‧輥筒
9a‧‧‧成對軋輥
10‧‧‧回捲部
11‧‧‧乾燥裝置
12‧‧‧積層用膜
30‧‧‧熔接部
40‧‧‧座台
50‧‧‧加壓部件
第1圖顯示用於一實施形態之偏光膜製造方法的裝置之側視示意圖。
第2圖顯示連結原膜並將其供給至偏光膜製造裝置之狀態的側視示意圖。
第3圖顯示連結原膜用連結裝置之主要部位之機構的概略正面圖
第4圖(a)、(b)顯示於其他態樣之偏光膜製造方法所形成之原膜連結部的正面圖。
第5圖顯示於實施例1所形成之連結部之狀況的顯微鏡照片。
第6圖顯示於比較例1所形成之連結部之狀況的顯微鏡照片。
第7圖顯示於實施例1與比較例1之拉伸狀態的曲線圖。
第8圖顯示將連結2條PVA膜之試樣於水中進行抗拉試驗之差異圖。
1‧‧‧原膜(帶狀之聚乙烯醇系樹脂薄膜)
3‧‧‧原膜供給部
4a‧‧‧膨潤浴
4b‧‧‧染色浴
4c‧‧‧交聯浴
4d‧‧‧拉伸浴
4f‧‧‧洗淨浴
9‧‧‧輥筒
9a‧‧‧成對軋輥
10‧‧‧回捲部
11‧‧‧乾燥裝置
12‧‧‧積層用薄膜

Claims (4)

  1. 一種偏光膜的製造方法,係令2條以上的帶狀聚乙烯醇系樹脂薄膜中之第一聚乙烯醇系樹脂薄膜持續朝長向移動,同時在其移動路徑中對該第一聚乙烯醇系樹脂薄膜實施至少染色與拉伸,並且,於前述第一聚乙烯醇系樹脂薄膜之末端部連結第二聚乙烯醇系樹脂薄膜之前端部,藉此對前述第一及第二聚乙烯醇系樹脂薄膜連續地至少實施前述染色與拉伸;該製造方法之特徵在於:使前述末端部與前述前端部重疊配置,並使其界面部以功率密度為200W/cm2至10,000W/cm2之範圍內的雷射光照射來施行雷射熔接,藉此實施前述連結;並且沿前述第一及第二聚乙烯醇系樹脂薄膜的長向並使拉伸倍率為5.5倍以上來實施前述拉伸。
  2. 如申請專利範圍第1項之偏光膜的製造方法,其係使前述第二聚乙烯醇系樹脂薄膜之前端部與前述第一聚乙烯醇系樹脂薄膜中未實施前述染色與拉伸之末端部重疊配置,並使其界面部以雷射熔接,藉此實施前述連結。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之偏光膜的製造方法,其係於前述界面部配置光吸收劑來實施前述雷射熔接。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之偏光膜的製造方法,其係以波長在800nm以上且1200nm以下之紅外線雷射來實施前述雷射熔接。
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