TWI616652B - 偏光膜的強度測量方法及偏光板 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種可簡易且定量進行偏光膜的拉伸軸方向之強度的測量之測量方法。
本發明之偏光膜的強度測量方法,其特徵為:將穿刺工具垂直穿刺偏光膜,沿著偏光膜的拉伸軸測量偏光膜之裂開強度。前述穿刺工具具備穿刺針,前述穿刺針與偏光膜接觸的前端較佳為球形或半球形。
Description
本發明係關於偏光膜的強度測量方法,以及包含藉由該方法所測得之強度為既定值以上之偏光膜之偏光板。
構成液晶顯示裝置之偏光板,較佳係採用對聚乙烯醇進行拉伸、染色而成之偏光膜。經拉伸所製作之偏光膜,乃具有沿著拉伸軸方向容易產生破裂(龜裂)之特徵,當使偏光板暴露在具有急遽溫度變化之環境時,於偏光膜上有時會產生龜裂,而產生外觀上的缺失。伴隨著近年來偏光板的薄型化,偏光膜的破裂變得更容易產生,因而要求解決之良策。
偏光膜的破裂容易度,一般係將保護膜貼合於偏光膜製成偏光板,然後以熱衝擊試驗進行評估。依據熱衝擊試驗之偏光膜的破裂容易度的評估,由於是計算出破裂片數相對於評估數之機率性評估,為了正確實施評估,必須增加評估數,因而存在偏光膜的破裂容易度的評估耗費時間之問題。
專利文獻1中,係記載有降低偏光膜之拉伸方向的彈性率並提升斷裂強度,作為抑制偏光膜的破裂之方法者。在此,偏光膜的破裂,意指偏光膜沿著拉伸方向破裂之現象,故可認為與拉伸方向垂直之方向的斷裂強度會影響熱衝擊試驗中龜裂的產生。然而,以往的方法中,關於偏光膜的與拉伸方向垂直之方向的斷裂強度,由於偏光膜容易破裂且所測得之數值小,故難以測量。
[專利文獻1]日本特開2004-20830號公報
本發明提供一種可簡易且定量進行偏光膜的拉伸軸方向之強度的測量之測量方法。此外,本發明提供一種包含藉由該測量方法所測得之強度為既定值以上之偏光膜之偏光板。
本發明係包含以下內容。
[1]一種偏光膜的強度測量方法,其特徵為:將穿刺工具垂直穿刺偏光膜,沿著偏光膜的拉伸軸測量偏光膜之裂開強度。
[2]如[1]所述之偏光膜的強度測量方法,其中前述穿刺工具具備穿刺針,前述穿刺針之與偏光膜接觸的前端為球形或
半球形。
[3]如[2]所述之偏光膜的強度測量方法,其中前述穿刺針之前端之球形部或半球形部的直徑為3mm以下。
[4]如[2]或[3]所述之偏光膜的強度測量方法,其中前述穿刺針之前端之球形部或半球形部的曲率半徑大於0R且小於0.7R。
[5]如[1]至[4]中任一項所述之偏光膜的強度測量方法,其中前述偏光膜被夾持固定於形成有直徑15mm以下的孔之樣本枱。
[6]一種偏光板,其特徵為:包含下述偏光膜:將穿刺工具垂直穿刺偏光膜,沿著偏光膜的拉伸方向測量偏光膜之裂開強度時,其每單位膜厚之穿刺強度為4.3gf/μm以上之偏光膜。
根據本發明,可測量偏光膜在拉伸軸方向(吸收軸方向)裂開時之強度,亦即穿透軸方向的強度,此外,不須為了評估偏光膜的強度而製作偏光板,能夠於短時間內簡易且定量評估偏光膜的強度。本發明之偏光板,係薄層且耐久性優異者。
1‧‧‧穿刺工具
3‧‧‧穿刺針
5‧‧‧樣本枱
第1圖係顯示進行偏光膜的強度測量時所使用之測量工具之示意圖。
本發明之偏光膜的強度測量方法,其特徵為:將穿刺工具垂直穿刺偏光膜,沿著偏光膜的拉伸軸測量偏光膜之裂開強度。所測量之偏光膜,例如可列舉:由經單軸拉伸且吸附配向有雙色性色素之聚乙烯醇系樹脂膜所構成之偏光膜;將在基材膜上形成有聚乙烯醇系樹脂層之積層膜拉伸得到拉伸膜後,以雙色性色素將拉伸膜的聚乙烯醇系樹脂層染色形成偏光膜層,藉此得到偏光性積層膜後從基材膜剝離之偏光膜;以及從由偏光膜及保護膜所構成之偏光板,去除保護膜或黏著劑等之層而得到之偏光膜等。
從偏光膜去除保護膜之方法,可列舉以溶劑溶解保護膜之方法等。溶解保護膜之溶劑,只要是可溶解保護膜但不溶解偏光膜之溶劑即可。當保護膜為纖維素系樹脂膜時,較佳為鹵化烷系溶劑,當中較佳為二氯甲烷。當保護膜為烯烴系樹脂膜時,較佳為環烷系溶劑,當中較佳為環己烷。當保護膜為丙烯酸系樹脂膜時,較佳為苯系溶劑或鹵化烷系溶劑。苯系溶劑中,較佳為甲苯。鹵化烷系溶劑中,較佳為二氯甲烷。
偏光膜的強度測量,係沿著偏光膜的拉伸方向測量裂開強度,較佳係藉由具備載置單元之壓縮試驗機進行。壓縮試驗機的例子,可列舉Kato Tech股份有限公司製手持式壓縮試驗機"KES-G5型",島津製作所股份有
限公司製小型桌上型試驗機"EZ Test"等。
第1圖係顯示藉由壓縮試驗機進行偏光膜的強度測量時所使用之測量工具之示意圖。參考第1圖,偏光膜(試驗片),較佳係以被夾持固定於形成有可讓穿刺工具通過之圓形孔之樣本枱5之方式,設置在壓縮試驗機。圓形孔的大小,較佳為直徑15mm以下。當孔的直徑大於15mm時,穿刺偏光膜時,偏光膜會伸展,而有對試驗力賦予之彈性增大之傾向。
設置在壓縮試驗機之穿刺工具1,較佳係具備穿刺針3。穿刺針3為圓柱狀的棒,其與偏光膜接觸之前端較佳為球形或半球形。前端之球形部或半球形部的直徑,較佳為0.5mm以上5mm以下。直徑小於0.5mm時,試驗力變得極小,而有偏光膜之裂開容易度的差異變得不易區別之傾向。直徑大於5mm時,有時會產生偏光膜沿著拉伸方向(亦稱為吸收軸方向)平行破裂之情形,以及偏光膜在垂直於拉伸方向之方向(亦稱為穿透軸方向)上斷裂之情形,而有試驗力不穩定之傾向。前端之球形部或半球形部的直徑,尤佳為0.5mm以上3mm以下。
穿刺針3之前端之球形部或半球形部的曲率半徑,較佳係大於0R且小於0.7R。前端的曲率半徑為0R時,穿刺工具的前端成為平面的圓柱狀,使偏光膜被穿刺工具的面按壓,因而偏光膜被施加沿著拉伸方向裂開之力,可能相對於偏光膜之拉伸方向垂直地斷裂。前端的曲率半徑大於0.7R時,穿刺工具的前端變得銳利,在實施偏
光膜的穿刺試驗時,偏光膜不會沿著拉伸方向裂開,而有開孔之可能性。
壓縮試驗機的穿刺速度,較佳為0.05cm/秒以上0.5cm/秒以下。穿刺速度慢於0.05cm/秒時,膜對試驗力所賦予之彈性的變大,而有無法正確測量之傾向。此外,穿刺速度快於0.5cm/秒時,偏光膜相對於偏光膜的拉伸方向垂直地斷裂之機率上升,而有無法正確測量之傾向。壓縮試驗機的穿刺速度,尤佳為0.08cm/秒以上0.4cm/秒以下。
穿刺強度的測量,係使用偏光膜的試驗片,該試驗片,只要是較位於固定偏光膜之樣本枱5之圓形孔更大,且能夠固定之大小即可。穿刺強度的測量,係將該試驗片固定在工具後從法線方向穿刺,並測量與拉伸方向(吸收軸方向)水平地裂開一處時之強度即可。測量係對5個以上的試驗片進行,求取其平均值作為穿刺強度,測得之穿刺強度除以測量時所使用之偏光膜膜厚,藉此可算出每單位膜厚之穿刺強度。藉由該方法,可將在穿透軸方向上拉伸偏光膜時之斷裂強度定量化。
(1)偏光膜
偏光膜,可使用使雙色性色素吸附配向於經單軸拉伸之聚乙烯醇系樹脂層者。偏光膜通常厚度為20μm以下時,可實現偏光板的薄膜化。本發明中,係採用厚度15μm以下的偏光膜,但偏光膜的厚度較佳為8μm以下。
聚乙烯醇系樹脂,可使用將聚乙酸乙烯酯系樹脂皂化所得者。聚乙酸乙烯酯系樹脂,除了乙酸乙烯酯的均聚物之聚乙酸乙烯酯之外,可例示乙酸乙烯酯及可與乙酸乙烯酯共聚合之其他單體的共聚物。可與乙酸乙烯酯共聚合之其他單體,例如可列舉不飽和羧酸、烯烴、乙烯醚、不飽和磺酸、具有銨基之丙烯醯胺等。
聚乙烯醇系樹脂的皂化度,可為80莫耳%以上的範圍,較佳為90至99.5莫耳%的範圍,尤佳為94至99莫耳%的範圍。聚乙烯醇系樹脂,可為一部分經改質之改質聚乙烯醇,例如可列舉以乙烯及丙烯等烯烴、丙烯酸、甲基丙烯酸及巴豆酸等不飽和羧酸、不飽和羧酸的烷酯及丙烯醯胺等對聚乙烯醇進行改質者。聚乙烯醇系樹脂的平均聚合度,較佳為100至10000,尤佳為1500至8000,更佳為2000至5000。
將聚乙烯醇系樹脂製膜而成者,可用作為偏光膜的胚材膜。聚乙烯醇系樹脂的製膜,可藉由一般所知的方法進行。胚材膜的厚度,例如可形成為150μm以下。
偏光膜,例如可對由聚乙烯醇系樹脂所構成之胚材膜進行單軸拉伸,以雙色性色素進行染色(染色處理),以硼酸水溶液處理(硼酸處理),進行水洗(水洗處理),最後進行乾燥而製得。
聚乙烯醇系樹脂膜的單軸拉伸,可於以雙色性色素進行染色前進行、以雙色性色素進行染色同時進
行、或是以雙色性色素進行染色後進行。在以雙色性色素進行染色後進行單軸拉伸時,該單軸拉伸可在硼酸處理前進行或在硼酸處理中進行。當然亦可在此等複數個階段中進行單軸拉伸。進行單軸拉伸時,可通過轉速不同的輥間進行拉伸,或是使用以熱輥夾持之方法進行拉伸。此外,可為在大氣中進行拉伸之乾式拉伸,或是在以溶劑膨潤之狀態下進行拉伸之濕式拉伸。聚乙烯醇系樹脂膜的最終拉伸倍率,通常為4至8倍。
染色處理,係以雙色性色素將聚乙烯醇系樹脂膜染色,使雙色性色素吸附於膜。染色處理,例如可將聚乙烯醇系樹脂膜浸漬在含有雙色性色素之水溶液。雙色性色素,具體而言可使用碘或雙色性染料。
當使用碘作為雙色性色素時,通常採用將聚乙烯醇系樹脂膜浸漬在含有碘及碘化鉀之水溶液進行染色之方法。該水溶液之碘的含量,通常為每100重量份的水為0.01至0.5重量份,碘化鉀的含量,通常為每100重量份的水為0.5至10重量份。該水溶液的溫度通常為20至40℃,此外,於該水溶液中的浸漬時間,通常為30至300秒。
另一方面,當使用雙色性染料作為雙色性色素時,通常採用將聚乙烯醇系樹脂膜浸漬在含有水溶性雙色性染料之水溶液進行染色之方法。該水溶液之雙色性染料的含量,通常為每100重量份的水約為1×10-3至1×10-2重量份。該水溶液可含有硫酸鈉等無機鹽。該水溶液的溫
度通常為20至80℃,此外,於水溶液中的浸漬時間,通常為30至300秒。
硼酸處理,例如藉由將經染色之聚乙烯醇系樹脂膜浸漬在硼酸水溶液來進行。硼酸水溶液中之硼酸的含量,通常為每100重量份的水為2至15重量份,較佳為5至12重量份。當使用碘作為雙色性色素時,該硼酸水溶液較佳為含有碘化鉀。硼酸水溶液中之碘化鉀的含量,通常為每100重量份的水為2至20重量份,較佳為5至15重量份。於硼酸水溶液中的浸漬時間,通常為100至1200秒,較佳為150秒以上,更佳為200秒以上,此外,較佳為600秒以下,更佳為400秒以下。硼酸水溶液的溫度通常為50℃以上,較佳為50至85℃。硼酸水溶液中,可添加硫酸、鹽酸、乙酸、抗壞血酸等作為pH調整劑。
硼酸處理後之聚乙烯醇系樹脂膜,通常會施以水洗處理。水洗處理,例如可藉由將硼酸處理後之聚乙烯醇系樹脂膜浸漬在水中來進行。水洗後進行乾燥,可得到偏光膜。水洗處理中之水的溫度通常為5至40℃,浸漬時間通常為2至120秒。隨後所進行之乾燥,通常可使用熱風乾燥機或遠紅外線加熱器來進行。該乾燥溫度通常為40至100℃,乾燥時間通常為120至600秒。
如此製造之偏光膜,可積層後述保護膜而成為偏光板。偏光膜的厚度,可形成為40μm以下。
此外,偏光膜的製造方法之其他例子,例如可列舉日本特開2000-338329號公報或日本特開2012-
159778號公報所記載之方法。該方法中,在將包含聚乙烯醇系樹脂之溶液塗布於基材膜的表面來設置樹脂層後,將由基材膜與樹脂層所構成之積層膜拉伸,接著進行染色、交聯(固定)、乾燥,而從樹脂層形成偏光膜層(具有偏光膜層之偏光性積層膜)。該偏光性積層膜,在貼合保護膜後,剝離基材膜,可應用作為偏光板。
基材膜通常由熱塑性樹脂所構成。熱塑性樹脂,例如可列舉鏈狀聚烯烴系樹脂及環狀聚烯烴系樹脂等聚烯烴系樹脂、聚酯系樹脂、(甲基)丙烯酸系樹脂、纖維素酯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚乙烯醇系樹脂、乙酸乙烯酯系樹脂、聚芳酯系樹脂、聚苯乙烯系樹脂、聚醚碸系樹脂、聚碸系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、及此等之混合物、共聚物等。基材膜可為由此等樹脂所構成之單層或多層。
聚乙烯醇系樹脂層,係將使聚乙烯醇系樹脂的粉末溶解於例如水等溶解度高的溶劑所得之聚乙烯醇系樹脂溶液,塗布於基材膜之一方的表面上,使溶劑蒸發並乾燥而形成。聚乙烯醇系樹脂,可使用與上述相同者。
將上述聚乙烯醇系樹脂溶液塗布於基材膜之至少一方的面上。塗布方法,可適當選自例如線棒塗布法、反轉塗布及凹版塗布等輥塗布法、壓鑄模塗布法、逗號輪塗布法、唇板塗布法、旋轉塗布法、網版塗布法、噴泉式塗布法、浸漬法、噴霧法等一般所知的方法。乾燥溫度例如為50至200℃,較佳為60至150℃。乾燥時間例如
為2至20分鐘。所形成之樹脂層的厚度,較佳為超過3μm且為30μm以下,更佳為5至20μm。為了提升基材膜與聚乙烯醇系樹脂層之密合性,可於基材膜與該樹脂層之間設置引體(primer)層。
以使聚乙烯醇系樹脂層的厚度成為15μm以下之方式對上述積層膜進行單軸拉伸,可得到拉伸膜。單軸拉伸的拉伸倍率,較佳為4倍以上,尤佳為超過4.5倍且為17倍以下,更佳為超過4.5倍且為8倍以下。拉伸步驟中的拉伸處理,並不限定於單段的拉伸,亦可多段進行。此時,第二階段以後的拉伸步驟亦可在拉伸步驟中進行,或是與染色步驟中的染色處理或交聯處理同時進行。此外,拉伸步驟中,可實施對積層膜的長度方向進行之縱向拉伸處理、以及對寬度方向進行拉伸之橫向拉伸處理等。縱向拉伸方式,可列舉輥間拉伸方法、壓縮拉伸方法等,橫向拉伸方式,可列舉拉幅法等。
拉伸處理,濕潤式拉伸方法及乾式拉伸方法均可採用。拉伸溫度,係被設定在聚乙烯醇系樹脂層及基材膜全體顯示出可拉伸程度的流動性之溫度以上,較佳為基材膜的相轉移溫度之-30℃至+30℃的範圍,尤佳為基材膜的相轉移溫度之-25℃至+30℃的範圍。拉伸處理的溫度調整,通常可藉由加熱爐的溫度調整來進行。
染色步驟中,係以雙色性色素將上述拉伸膜染色以形成偏光膜層,而得到偏光性積層膜。雙色性色素,例如可列舉碘或有機染料等。此等雙色性色素,可為
單一種類或併用兩種類以上。染色步驟,例如可藉由將拉伸膜全體浸漬在含有雙色性色素之溶液(染色溶液)來進行。染色溶液,可使用將雙色性色素溶解於溶劑而成之溶液。染色溶液的溶劑,一般係使用水,亦可進一步添加與水具有相溶性之有機溶劑。
雙色性色素的濃度,較佳為0.01至10重量%,尤佳為0.02至7重量%,特佳為0.025至5重量%。當使用碘作為雙色性色素時,由於可更提升染色效率,故較佳為更進一步添加碘化鉀或碘化鋰等碘化物。此等碘化物的添加比率,於染色溶液中,較佳為0.01至20重量%。碘化物中,較佳係添加碘化鉀。添加碘化鉀時,碘與碘化鉀之比率,以重量比計較佳位於1:5至1:100的範圍,更佳位於1:6至1:80的範圍,特佳位於1:7至1:70的範圍。拉伸膜於染色溶液中的浸漬時間,通常較佳為15秒至15分鐘的範圍,尤佳為30秒至3分鐘的範圍。此外,染色溶液的溫度,較佳位於10至60℃的範圍,更佳位於20至40℃的範圍。
染色處理,可在拉伸步驟前進行或同時進行,但以能夠使吸附於聚乙烯醇系樹脂之雙色性色素良好配向考量,較佳為對未拉伸膜施以拉伸步驟後再進行。此時,可僅對預先以目標倍率進行拉伸後之膜單純地進行染色,或是將預先以低倍率進行拉伸後之膜,於染色中再次進行拉伸而達到總目的倍率之方法亦佳。此外,於隨後的交聯處理中進一步拉伸時,在此處理中亦可停留在低倍率
的拉伸。此時,只需以在交聯處理後達到目標倍率之方式適時調整即可。
交聯處理,可藉由將拉伸膜浸漬在含有交聯劑之溶液(交聯溶液)中進行。交聯劑,可使用一種或併用兩種以上之硼化物、乙二醛、戊二醛等以往所知的物質。交聯溶液的溶劑,例如可使用水,亦可進一步包含與水具有相溶性之有機溶劑。交聯溶液中交聯劑的濃度,例如為1至20重量%,更佳為6至15重量%。交聯溶液中,可添加碘化物。藉由碘化物的添加,可使樹脂層之面內的偏光特性更達到均一化。碘化物的含量,為0.05至15重量%,尤佳為0.5至8重量%。拉伸膜於交聯溶液中的浸漬時間,通常較佳為15秒至20分鐘的範圍,更佳為30秒至15分鐘的範圍。此外,交聯溶液的溫度,較佳位於10至90℃的範圍。交聯處理,亦可藉由將交聯劑調配於染色溶液中而與染色處理同時處理。此外,可僅對預先以目標倍率進行拉伸後之膜單純地進行交聯,或是同時進行交聯處理與拉伸。亦可將預先於拉伸步驟中以低倍率進行拉伸後之拉伸膜,於交聯處理中再次進行拉伸而達到總目的倍率。
交聯處理後,較佳係進行洗淨處理及乾燥處理。洗淨處理,通常可藉由將拉伸膜浸漬在離子交換水、蒸餾水等純水中進行。水洗淨溫度,通常為3至50℃,較佳為4至20℃。浸漬時間,通常為2至300秒,較佳為3至240秒。洗淨處理,可為碘化物溶液之洗淨處理與水洗淨處理之組合,亦可使用適當調配甲醇、乙醇、異丙醇、
丁醇、丙醇等液體醇之溶液。
乾燥處理,例如可採用自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥等任意的適當方法。進行加熱乾燥時,乾燥溫度通常為20至95℃,乾燥時間通常為1至15分鐘。經過以上步驟,可得到具有偏光膜層之偏光性積層膜。以此方法,可製造更薄層的偏光膜,偏光膜的厚度,例如可形成為10μm以下。
本發明中,偏光膜的特徵在於:以上述偏光膜的強度測量方法測得之偏光膜的每單位膜厚之穿刺強度為4.3gf/μm以上。穿刺強度較佳為4.5gf/μm以上,更佳為5.0gf/μm以上。從可對偏光膜賦予良好的光學特性之點來看,穿刺強度通常為10.0gf/μm以下,較佳為7.0gf/μm以下,更佳為6.0gf/μm以下。穿刺強度,於製造偏光膜時,可藉由聚乙烯醇系樹脂膜或聚乙烯醇系樹脂層的拉伸倍率來調整,提高拉伸倍率時,每單位膜厚之穿刺強度有降低之傾向。拉伸倍率,較佳例如為5倍以下。
(2)保護膜
於上述偏光膜的至少一面上,積層有保護膜。可於偏光膜的一面上積層保護膜(第1保護膜),並於另一方的面上積層另外的保護膜(第2保護膜)。第1保護膜及第2保護膜,可分別為由熱塑性樹脂所構成之透明樹脂膜。熱塑性樹脂,例如可列舉以聚丙烯系樹脂為例之鏈狀聚烯烴系樹脂及環狀聚烯烴系樹脂等聚烯烴系樹脂;纖維素三乙酸
酯及纖維素二乙酸酯等纖維素酯系樹脂;聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯及聚對苯二甲酸丁二酯等聚酯系樹脂;聚碳酸酯系樹脂;(甲基)丙烯酸系樹脂;或此等之混合物、共聚物等。
環狀聚烯烴系樹脂,通常為以環狀烯烴為聚合單位聚合而成之樹脂的總稱,例如可列舉日本特開平1-240517號公報、日本特開平3-14882號公報、日本特開平3-122137號公報等所記載之樹脂。列舉環狀聚烯烴系樹脂的具體例,有環狀烯烴的開環(共)聚合物、環狀烯烴的加成聚合物、乙烯、丙烯等鏈狀烯烴與環狀烯烴之共聚物(代表性者為隨機共聚物)、及以不飽和羧酸或其衍生物將此等改質之接枝聚合物、以及此等之氫化物等。當中,以使用降莰烯或多環降莰烯系單體等降莰烯系單體作為環狀烯烴之降莰烯系樹脂為佳。
環狀聚烯烴系樹脂,市面上有販售各種製品。環狀聚烯烴系樹脂之市售品的例子,均以商品名稱表示,有TOPAS ADVANCED POLYMERS GmbH公司生產,在日本由Polyplastics股份有限公司販售之"TOPAS"(註冊商標);由JSR股份有限公司販售之"ARTON"(註冊商標);由Zeon Japan股份有限公司販售之"ZEONOR"(註冊商標)及"ZEONEX"(註冊商標);由三井化學股份有限公司販售之"APEL"(註冊商標)等。
此外,亦可使用經製膜後之環狀聚烯烴系樹脂膜的市售品作為保護膜。市售品的例子,均以商品名
稱表示,可列舉由JSR股份有限公司販售之"ARTON Film"(「ARTON」為該公司的註冊商標)、由積水化學工業股份有限公司販售之"S-SINA"(註冊商標)及"SCA40"(註冊商標)、由Zeon Japan股份有限公司販售之"ZEONOR Film"(註冊商標)等。
纖維素酯系樹脂,通常為纖維素與脂肪酸之酯。纖維素酯系樹脂的具體例,可列舉纖維素三乙酸酯、纖維素二乙酸酯、纖維素三丙酸酯、纖維素二丙酸酯等。此外,亦可使用此等共聚合後之共聚物,或是羥基的一部分由其他取代基所改質者。此等當中,特佳為纖維素三乙酸酯(三乙酸纖維素:TAC)。纖維素三乙酸酯,有許多製品於市面上販售,就取得容易性或成本之觀點來看亦有利。纖維素三乙酸酯之市售品的例子,均以商品名稱表示,有由Fuji Film股份有限公司販售之"Fujitac(註冊商標)TD80"、"Fujitac(註冊商標)TD80UF"、"Fujitac(註冊商標)TD80UZ"及"Fujitac(註冊商標)TD40UZ"、Konica Minolt股份有限公司製的TAC膜"KC8UX2M"、"KC2UA"及"KC4UY"等。
第1保護膜及第2保護膜,亦可為相位差膜及亮度提升膜等兼具光學功能之保護膜。例如可將由上述材料所構成之透明樹脂膜進行拉伸(單軸拉伸或雙軸拉伸等),或是於該膜上形成液晶層等,藉此構成賦予任意相位差值之相位差膜。
第1保護膜及第2保護膜,在與偏光膜為相反側之表面上,可形成硬塗層、防眩層、抗反射層、防帶
電層、防污層等表面處理層(塗布層)。於保護膜表面形成表面處理層之方法,可使用一般所知的方法。
第1保護膜及第2保護膜,可互為同種類的保護膜或不同種類的保護膜。保護膜為不同種類時之例子,至少有在構成保護膜之熱塑性樹脂的種類上為不同之組合、在保護膜之光學功能的有無或其種類為不同之組合、在形成於表面之表面處理層的有無或其種類上為不同之組合等。
第1保護膜及第2保護膜的厚度,從偏光板的薄膜化之觀點來看,愈薄者愈佳,但太薄時強度會降低,使加工性劣化。因此,第1保護膜及第2保護膜的厚度較佳為5至90μm以下,更佳為60μm以下,又更佳為50μm以下,特佳為30μm以下。
第1保護膜及第2保護膜,較佳係由環狀聚烯烴系樹脂構成之膜。
(3)接著劑層及黏著劑層
偏光膜與保護膜之積層,係介由接著劑層及黏著劑層進行。形成接著劑層之接著劑,可列舉可藉由照射紫外線、可見光、電子束、X射線等活化能射線而硬化之活化能射線硬化性接著劑、以及將接著劑成分溶解或分散於水之水系接著劑等。
將保護膜積層於偏光膜的雙面時,可在將任一方的保護膜積層於偏光膜後再積層另一方的保護膜,
或是實質上同時將兩保護膜積層於偏光膜。
(活化能射線硬化性接著劑)
採用活化能射線硬化性接著劑時,接著劑層為其硬化層。接著劑,更佳係以藉由陽離子聚合而硬化之環氧系化合物作為硬化性成分之活化能射線硬化性接著劑,又更佳為以環氧系化合物作為硬化性成分之紫外線硬化性接著劑。在此所謂環氧系化合物,意指於分子內具有1個以上、較佳為2個以上環氧基之化合物。環氧系化合物,可僅單獨使用1種或併用2種以上。
可妥適使用之環氧系化合物的例子,包含:藉由使表氯醇在對芳香族多元醇的芳香環進行氫化反應所得之脂環型多元醇進行反應而得到之氫化環氧系化合物(具有脂環型環之多元醇的縮水甘油醚);脂肪族多元醇或其環氧烷加成物的聚縮水甘油醚等脂肪族環氧系化合物;於分子內具有1個以上鍵結於脂環型環之環氧基之環氧系化合物的脂環型環氧系化合物。
活化能射線硬化性接著劑,可更含有自由基聚合性之(甲基)丙烯酸系化合物作為硬化性成分。(甲基)丙烯酸系化合物,可列舉於分子內具有至少1個(甲基)丙烯醯氧基之(甲基)丙烯酸酯單體;使2種以上的含官能基化合物反應所得之於分子內具有至少2個(甲基)丙烯醯氧基之(甲基)丙烯酸酯低聚物等含(甲基)丙烯醯氧基之化合物。
活化能射線硬化性接著劑,當包含藉由陽離子聚合而硬化之環氧系化合物作為硬化性成分時,較佳係含有光陽離子聚合起始劑。光陽離子聚合起始劑,例如可列舉芳香族重氮鹽、芳香族錪鹽或芳香族鋶鹽等鎓鹽、以及鐵-丙二烯錯合物等。此外,當活化能射線硬化性接著劑含有如(甲基)丙烯酸系化合物等自由基聚合性硬化性成分時,較佳係含有光自由基聚合起始劑。光自由基聚合起始劑,例如可列舉苯乙酮系起始劑、二苯基酮系起始劑、安息香醚系起始劑、噻吨酮系起始劑、氧雜蒽酮、茀酮、樟腦醌、苯甲醛、蒽醌等。
活化能射線硬化性接著劑,可因應必要含有氧呾、多元醇等陽離子聚合促進劑、光增感劑、離子捕集劑、抗氧化劑、連鎖轉移劑、黏著賦予劑、熱塑性樹脂、填充劑、流動調整劑、可塑劑、消泡劑、防帶電劑、平坦化劑、溶劑等添加劑。
使用活化能射線硬化性接著劑或水系接著劑將第1保護膜及第2保護膜貼合於偏光膜之方法,可列舉將接著劑塗布於被貼合之2片膜之一方或雙方的貼合面,介由該接著劑使2片膜疊合之方法。接著劑的塗布,例如可採用流體澆注法、線棒塗布法、凹版塗布法、逗號輪塗布法、刮刀塗布法、壓鑄模塗布法、浸泡塗布法、噴霧法等。所謂流體澆注法,為一邊將貼合對象的膜往大致垂直方向、大致水平方向、或兩者間的斜方向移動,一邊使接著劑往該表面流下並擴散分布之方法。介由接著劑疊
合而成之膜積層體,通常係通過軋輥(貼合輥)等從上下方按壓。
將保護膜貼合於偏光膜時,為了提升接著性,可對保護膜及/或偏光膜的貼合面施以電漿處理、電暈處理、紫外線照射處理、火炎(火焰)處理及皂化處理等易接著處理,當中,較佳係進行電漿處理、電暈處理或皂化處理。例如當保護膜由環狀聚烯烴系樹脂構成時,通常於保護膜的貼合面施以電漿處理或電暈處理。此外,當保護膜由纖維素酯系樹脂構成時,通常於保護膜的貼合面施以皂化處理。皂化處理,可列舉浸漬在氫氧化鈉及氫氧化鉀等鹼水溶液之方法。
使用活化能射線硬化性接著劑時,在貼合上述膜之後,實施使由活化能射線硬化性接著劑構成之接著劑層硬化之硬化步驟。該接著劑層的硬化,可藉由對膜積層體照射活化能射線來進行。活化能射線通常從保護膜側照射。活化能射線較佳為紫外線。
活化能射線的光源並無特別限定,較佳為在波長400nm以下具有發光分布之活化能射線,具體而言,以使用低壓汞燈、中壓汞燈、高壓汞燈、超高壓汞燈、化學燈、黑光燈、微波激發汞燈、金屬鹵化物燈等較佳。
對由活化能射線硬化性接著劑構成之接著劑層照射之活化能射線照射強度,可因應接著劑組成適當決定,較佳係以使對聚合起始劑的活化有效之波長區域的照射強度成為0.1至6000mW/cm2之方式設定。當照射強度
為0.1mW/cm2以上時,反應時間不會過長,6000mW/cm2以下時,因從光源輻射之熱以及接著劑硬化時之放熱導致之接著劑層的黃變或偏光膜的劣化之疑慮低。
關於活化能射線的照射時間,雖因應接著劑的組成適當決定,但較佳是以使上述照射強度與照射時間之積所表示之積算光量成為10至10000mJ/cm2之方式來設定。當積算光量為10mJ/cm2以上時,來自聚合起始劑的活性物種可充分產生,可更確實進行硬化反應,10000mJ/cm2以下時,照射時間不會過長,可維持良好的生產性。
活化能射線的照射,較佳係在不會使偏光膜的偏光度、穿透率及色相、以及保護膜的穿透性等偏光板的各項性能降低之條件下進行。
由活化能射線硬化性接著劑形成之接著劑層的厚度,例如約為0.01至10μm,較佳約為0.01至5μm,更佳為2μm以下(例如1μm以下)。
(水系接著劑)
水系接著劑較佳為例如使用聚乙烯醇系樹脂或胺甲酸乙酯樹脂作為主成分之接著劑組成物。由水系接著劑形成之接著劑層的厚度,通常為1μm以下。
使用聚乙烯醇系樹脂作為接著劑的主成分時,該聚乙烯醇系樹脂,除了經部分皂化之聚乙烯醇、經完全皂化之聚乙烯醇之外,亦可為經羧基改質之聚乙烯醇、經乙醯乙醯基改質之聚乙烯醇、經羥甲基改質之聚乙
烯醇及經胺基改質之聚乙烯醇等經改質之聚乙烯醇系樹脂。聚乙烯醇系樹脂,除了對乙酸乙烯酯的均聚物之聚乙酸乙烯酯進行皂化處理所得之乙烯醇均聚物之外,亦可使用對乙酸乙烯酯及可與其共聚合之其他單體之共聚物進行皂化處理所得之聚乙烯醇系共聚物。
以聚乙烯醇系樹脂作為接著劑成分之水系接著劑,通常為聚乙烯醇系樹脂的水溶液。接著劑中之聚乙烯醇系樹脂的濃度,相對於水100重量份,通常為1至10重量份,較佳為5重量份以下。
由聚乙烯醇系樹脂的水溶液所構成之接著劑中,為了提升接著性,較佳係添加多元醛、三聚氰胺系化合物、鋯石化合物、鋅化合物、乙二醛(Glyoxal)及水溶性環氧樹脂等硬化性成分或交聯劑。水溶性環氧樹脂,例如可妥適使用使表氯醇與藉由二乙三胺、三乙四胺等聚伸烷多胺與己二酸等二羧酸之反應所得之聚醯胺-胺進行反應而得之聚醯胺多胺環氧樹脂。該聚醯胺多胺環氧樹脂的市售品,可列舉田岡化學工業股份有限公司製的"Sumirez Resin 650"(註冊商標)及"Sumirez Resin 675"(註冊商標)、星光PMC股份有限公司製的"WS-525"等。此等硬化性成分或交聯劑的添加量(硬化性成分及交聯劑均添加時為其合計量),相對於聚乙烯醇系樹脂100重量份,通常為1至100重量份,較佳為1至50重量份。當上述硬化性成分或交聯劑的添加量相對於聚乙烯醇系樹脂100重量份未達1重量份時,接著性提升的效果有降低之傾向,此外,當上述硬
化性成分或交聯劑的添加量相對於聚乙烯醇系樹脂100重量份超過100重量份時,接著劑層有脆化之傾向。
此外,當使用胺甲酸乙酯樹脂作為接著劑的主成分時,適當之接著劑組成物的例子,可列舉聚酯系離子聚合物型胺甲酸乙酯樹脂與具有縮水甘油醚氧基之化合物之混合物。所謂聚酯系離子聚合物型胺甲酸乙酯樹脂,為具有聚酯骨架之胺甲酸乙酯樹脂,並於其中導入少量離子性成分(親水成分)而成者。該離子聚合物型胺甲酸乙酯樹脂,由於不使用乳化劑而直接於水中乳化成為乳化劑,故可妥適作為水系接著劑。
使用水系接著劑時,在貼合上述膜之後,為了去除由水系接著劑構成之接著劑層中所含有之水,較佳係實施使膜積層體乾燥之乾燥步驟。乾燥,例如可藉由將膜積層體導入乾燥爐中進行。乾燥溫度(乾燥爐的溫度),較佳為30至90℃。未達30℃時,有保護膜容易從偏光膜剝離之傾向。此外,乾燥溫度超過90℃時,會有因熱而使偏光膜的偏光性能劣化之疑慮。乾燥時間可設為10至1000秒,從生產性之觀點來看,較佳為60至750秒,更佳為150至600秒。
乾燥步驟後,可設置於室溫下或較此稍高之溫度,例如20至45℃的溫度下,使偏光板熟化12至600小時之熟化步驟。熟化溫度,一般係設為較乾燥溫度低。
(黏著劑)
形成黏著劑層之黏著劑,可適當選擇以往所知者,只要是在偏光板所暴露之高溫環境、濕熱環境或重複暴露在高溫與低溫之環境下具有不會產生剝離等之程度的接著性者即可。具體可列舉丙烯酸系黏著劑、聚矽氧系黏著劑、橡膠系黏著劑等。當中,從透明性、耐候性、耐熱性、加工性之觀點來看,特佳為丙烯酸系黏著劑。
黏著劑中,可因應必要適當調配黏著賦予劑、可塑劑、玻璃纖維、玻璃珠、金屬粉、由其他無機粉末等所構成之填充劑、顏料、著色劑、填充劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、防靜電劑、矽烷偶合劑等各種添加劑。
黏著劑層,通常係將黏著劑的溶液塗布於脫膜薄片上乾燥而形成。於脫膜薄片上之塗布,例如可採用反轉塗布、凹版塗布等輥塗布法、旋轉塗布法、網版塗布法、噴泉式塗布法、浸泡法、噴霧法等。設置黏著劑層之脫模薄片,可藉由將其轉印之方法等來應用。黏著劑層的厚度,通常為3至100μm,較佳為5至50μm。
介由黏著劑層或接著劑層將偏光板貼合於液晶單元,可得到液晶面板,然後組合液晶面板與背光單元等,可構成液晶顯示裝置。此時,黏著劑層之23℃時的貯存彈性率,較佳為100至1000KPa。當黏著劑層的貯存彈性率未達100KPa時,無法抑制高溫試驗時偏光板的收縮,而有容易產生剝離等外觀不良之傾向。此外,當黏著劑層的貯存彈性率大於1000KPa時,於冷熱衝擊試驗時,黏著劑無法緩和玻璃與偏光板之間所產生之應變,而有偏
光板容易產生龜裂之傾向。
以下顯示實施例更具體說明本發明,但本發明並不限定於此等例子。例中,電暈處理、穿刺試驗及偏光膜之每單位膜厚之穿刺強度,係藉由下列方法進行。
電暈處理,係藉由春日電機股份有限公司製的電暈放電裝置進行。具體而言,係使用電暈表面處理框"STR-1764"、高頻電源"CT-0212"、高壓變壓器"CT-T02W"。
穿刺試驗係將穿刺工具裝著於島津製作所股份有限公司製小型桌上型試驗機"EZ Test"或Kato Tech股份有限公司製手持式壓縮試驗機"KES-G5針貫通力測量規格"來進行。測量係在23±3℃的環境下,以穿刺速度0.33cm/秒的條件來進行。穿刺試驗中測得之穿刺強度,係對12個試驗片進行穿刺試驗之平均值。藉由接觸式膜厚計[Nikon股份有限公司製、商品名稱"DIGIMICRO(註冊商標)MH-15M"]測量偏光膜之厚度,並求取每單位膜厚之穿刺強度。
(1)樹脂層形成步驟
使用厚度90μm之未拉伸聚丙烯(PP)膜(熔點163℃)
作為基材膜,對其表面進行電暈處理,於電暈處理面形成引體層。引體層,係從將聚乙烯醇粉末[日本合成化學工業股份有限公司製、平均聚合度1100、皂化度99.5莫耳%、商品名稱"Z-200"]溶解於95℃的熱水,調製成濃度3重量%的水溶液後,於此調配相對於聚乙烯醇粉末6重量份為5重量份之交聯劑[田岡化學工業股份有限公司製、商品名稱"Sumirez Resin(註冊商標)650")而成之混合水溶液形成。引體層的形成,係藉由小孔徑凹版塗布機,將該混合水溶液塗布於基材膜的電暈處理面,並於80℃乾燥10分鐘。引體層的厚度為0.2μm。
接著將聚乙烯醇粉末[Kuraray股份有限公司製、商品名稱"PVA124"、平均聚合度2400、皂化度98.0至99.0莫耳%]溶解於95℃的熱水,調製濃度8重量%的聚乙烯醇水溶液。使用唇板塗布機,將如此得到之水溶液塗布於上述引體層上,於80℃乾燥20分鐘,藉此得到由基材膜、引體層、樹脂層所構成之三層的積層膜。
(2)拉伸步驟
使用浮動的縱向單軸拉伸裝置,於160℃對上述積層膜實施4.6倍的自由端單軸拉伸而得到拉伸膜。
(3)染色步驟
然後將拉伸膜浸漬在30℃之碘及碘化鉀混合水溶液之染色溶液約180秒進行染色後,以10℃的純水沖洗多餘
的碘液。接著浸漬在78℃硼酸水溶液之交聯溶液1約120秒,然後浸漬在含有硼酸及碘化鉀之70℃的交聯溶液2中60秒。接著以10℃的純水洗淨10秒,最後於40℃乾燥300秒。藉由以上步驟,可從樹脂層形成偏光膜層而製成偏光性積層膜。各溶液的調配比率如下。
水:100重量份
碘:0.6重量份
碘化鉀:10重量份
水:100重量份
硼酸:9.5重量份
水:100重量份
硼酸:5.0重量份
碘化鉀:6重量份
從所製作之偏光性積層膜中剝離偏光膜,裁切出長100mm×寬30mm的切片,作為穿刺試驗用樣本。偏光膜的厚度為5.6μm。
穿刺試驗,係將偏光膜固定在裝著直徑1mm、前端的曲率半徑0.5R之穿刺工具之小型桌上型試驗機[島津製作
所股份有限公司製、商品名稱"EZ Test"]進行。每單位膜厚之穿刺強度為5.9gf/μm。確認試驗後的偏光膜,可得知沿著偏光膜的拉伸方向(吸收軸方向)水平地裂開1處。
穿刺試驗中,除了使用直徑3mm、前端的曲率半徑0.5R之穿刺工具之外,其他與實施例1同樣進行穿刺試驗。每單位膜厚之穿刺強度為7.2gf/μm。確認試驗後的偏光膜,可得知沿著偏光膜的拉伸方向(吸收軸方向)水平地裂開1處。
穿刺試驗中,除了使用直徑7mm、前端的曲率半徑0.5R之穿刺工具之外,其他與實施例1同樣進行穿刺試驗。每單位膜厚之穿刺強度為11.2gf/μm。惟於試驗後的偏光膜中,可確認到字型的破裂(沿著拉伸方向水平地裂開2處,沿著拉伸方向往垂直方向裂開1處)。
除了將(2)拉伸步驟中的拉伸倍率變更為4.8倍之外,其他與實施例1同樣進行,製成厚度5.8μm的偏光膜。與實施例1同樣測量製得偏光膜之穿刺強度。每單位膜厚之穿刺強度為5.2gf/μm。測量時間為1分鐘。
除了將(2)拉伸步驟中的拉伸倍率變更為5倍之外,其他與實施例1同樣進行,製成厚度5.6μm的偏光膜。與實施例1同樣測量製得偏光膜之穿刺強度。每單位膜厚之穿刺強度為4.4gf/μm。測量時間為1分鐘。
除了將(2)拉伸步驟中的拉伸倍率變更為5.2倍之外,其他與實施例1同樣進行,製成厚度5.6μm的偏光膜。與實施例1同樣測量製得偏光膜之穿刺強度。每單位膜厚之穿刺強度為4.2gf/μm。測量時間為1分鐘。
除了將(2)拉伸步驟中的拉伸倍率變更為5.4倍之外,其他與實施例1同樣進行,製成厚度5.5μm的偏光膜。與實施例1同樣測量製得偏光膜之穿刺強度。每單位膜厚之穿刺強度為3.2gf/μm。測量時間為1分鐘。
除了將(2)拉伸步驟中的拉伸倍率變更為5.8倍之外,其他與實施例1同樣進行,製成厚度5.4μm的偏光膜。與實施例1同樣測量製得偏光膜之穿刺強度。每單位膜厚之穿刺強度為2.6gf/μm。測量時間為1分鐘。
以下列方式製造包含實施例1、4、5及比較
例1至3中所製作之偏光膜之偏光板,並對該偏光板進行熱衝擊試驗。
(4)第1貼合步驟
首先準備厚度23μm的環狀聚烯烴系樹脂膜[Zeon Japan股份有限公司製、商品名稱"ZEONOR(註冊商標)ZF14-023"]作為第1保護膜,並對貼合面施以電暈處理。藉由微凹版塗布機將紫外線硬化型接著劑塗布於保護膜的電暈處理面,並貼合於上述(3)製作之偏光性積層膜的偏光膜層之與基材膜為相反側的面。然後使用安裝有Fusion UV Systems公司製的紫外線燈"D Bulb"之附輸送帶紫外線照射裝置,以積算光量成為250mJ/cm2之方式,從保護膜側照射紫外線以使紫外線硬化型接著劑硬化。藉由以上操作,得到由基材膜/引體層/偏光膜層/紫外線硬化型接著劑層/第1保護膜所構成之5層膜。硬化後之接著劑層的厚度為1.0μm。
上述紫外線硬化型接著劑,係混合以下各成分,進行脫泡,在液體狀態下調製成紫外線硬化型樹脂接著劑。光陽離子聚合起始劑,係使用以50%碳酸丙烯酯溶液的形式所取得者。以上所示之調配量(2.25份)為固體成分量。
(5)剝離步驟及第2貼合步驟
從上述(4)製作之5層構造的膜剝離去除基材膜,得到單面附保護膜之偏光板。可容易地剝離基材膜。接著使用與(4)中所用者相同之保護膜作為第2保護膜,使用微凹版塗布機將相同的紫外線硬化型接著劑塗布於該電暈處理面,然後將其貼合於上述單面附保護膜之偏光板的引體層面。接著從第2保護膜側,以與(4)相同的條件照射紫外線使接著劑層硬化而得到偏光板。硬化後之接著劑層的厚度為1.0μm。
對上述所製作之各偏光板,於該第2保護膜側施以電暈處理後,貼合感壓接著劑(貯存彈性率:390KPa、厚度:20μm)製成附感壓接著劑之偏光板。藉由超級切割器,以使吸收軸方向與長邊平行之方式將該附感壓接著劑之偏光板裁切為長邊100mm、短邊60mm,作為熱衝擊試驗評估樣本。該評估樣本,將黏著劑層側貼合於無鹼玻璃板[Corning公司製、"Eagle-XG(註冊商標)"],於高壓釜中,在溫度50℃、壓力5MPa的條件下進行20分鐘加壓處理,於溫度23℃、相對濕度60%的環境下放置1天。然後藉由Espec股份有限公司製的冷熱衝擊試驗機"TSA-301L-W",
以於低溫側-40℃保持30分鐘後、於高溫側85℃保持30分鐘作為1循環,對其進行100循環之耐久性試驗。試驗中不會暴露在常溫下。對於評估樣本50片,分別進行100循環之耐久性試驗,於評估樣本50片中,將以目視確認產生龜裂狀外觀缺失之片數,顯示於第1表之「熱衝擊試驗」欄。例如,實施例4的"0/50",意指於評估樣本50片中,以目視確認產生龜裂狀外觀缺失之片數為0片。
根據本發明,可測量在偏光膜的拉伸方向(吸收軸方向)裂開時之強度,亦即穿透軸方向的強度,此外,不須為了評估偏光膜的強度而製作偏光板,能夠於短時間內簡易且定量評估偏光膜的強度。本發明之偏光板,係薄層且耐久性優異者。
1‧‧‧穿刺工具
3‧‧‧穿刺針
5‧‧‧樣本枱
Claims (4)
- 一種偏光膜的強度測量方法,其特徵為:將具備穿刺針且前述穿刺針與偏光膜接觸的前端為球形或半球形之直徑為3mm 以下的穿刺工具垂直穿刺偏光膜,沿著偏光膜的拉伸軸測量偏光膜之裂開強度。
- 如申請專利範圍第1項所述之偏光膜的強度測量方法,其中前述穿刺針之前端之球形部或半球形部的曲率大於0R且小於0.7R。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之偏光膜的強度測量方法,其中前述偏光膜被夾持固定於形成有直徑15mm以下的孔之樣本枱。
- 一種偏光板,其特徵為:包含下述偏光膜:將具備穿刺針且前述穿刺針與偏光膜接觸的前端為球形或半球形之直徑為3mm 以下的穿刺工具垂直穿刺偏光膜,沿著偏光膜的拉伸方向測量偏光膜之裂開強度時,其每單位膜厚之穿刺強度為4.3gf/μm以上之偏光膜。
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