TWI634988B - Blank film for optical film manufacturing - Google Patents

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磯崎孝德
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Abstract

本發明提供一種光學薄膜製造用坯材薄膜,即使不進行所謂對硼酸水溶液之浸漬或空氣中高溫延伸(the elevated temperature in-air stretching)之不溶化處理,在與水接觸的步驟中,也可抑制聚乙烯醇之溶出,且可使用通用的光學薄膜製造設備簡便地製造光學性能佳的光學薄膜;以及使用其之光學薄膜之製造方法。
本發明為一種具有熱可塑性樹脂薄膜層與包含硼化合物之聚乙烯醇層的光學薄膜製造用坯材薄膜;以及一種製造方法,係為使用該光學薄膜製造用坯材薄膜的光學薄膜之製造方法,其具有延伸的步驟。

Description

光學薄膜製造用坯材薄膜
本發明係關於一種具有熱可塑性樹脂薄膜層與聚乙烯醇層的光學薄膜製造用坯材薄膜及使用其之光學薄膜之製造方法。
具有透光及遮蔽機能的偏光板,係與使光之偏光狀態變化的液晶同為液晶顯示器(LCD)之基本的構成要素。大部分的偏光板,具有在偏光薄膜之表面貼合有三乙酸纖維素(TAC)薄膜等之保護膜的結構,且就構成偏光板的偏光薄膜而言,在將聚乙烯醇薄膜(以下有時將「聚乙烯醇」簡稱為「PVA」)單軸延伸而配向的延伸薄膜吸附有所謂碘系色素(I3 -或I5 -等)或二色性有機染料的二色性色素者係成為主流。如前述的偏光薄膜,係使預先含有二色性色素的PVA薄膜單軸延伸、與PVA薄膜之單軸延伸同時吸附二色性色素、在將PVA薄膜單軸延伸後吸附二色性色素等而製造。
LCD在計算機及手錶等之小型設備、筆記型電腦、液晶監視器、液晶彩色投影機、液晶電視、車上用導航系統、行動電話、在屋內外使用的計測設備等之廣範圍中逐漸付諸使用,但近年來特別是變成大多使用於對小型的筆記型電腦或行動電話等之行動式用途,且 對偏光板的薄型化之要求變強。特別是使構成偏光板的偏光薄膜之厚度成為10μm以下的要求變高。
作為將構成偏光板之偏光薄膜薄型化的方法,已知有將在熱可塑性樹脂薄膜之單面形成PVA層而成的積層體延伸、染色、乾燥之後,視需要將延伸的熱可塑性樹脂薄膜之層剝離除去的方法(參照專利文獻1及2等)。在藉由如前述的方法製造偏光薄膜之際,於染色等之偏光薄膜製造時之與水接觸的步驟中,包含於PVA層的PVA不會溶出係為重要。因此,以往的方法中,在染色等之與水接觸的步驟之前,必須預先進行PVA層之不溶化處理。
具體而言,專利文獻1中,有記載在至少具有20μm之厚度的樹脂基材生成PVA層,使二色性物質吸附後,在硼酸水溶液中,使總延伸倍率成為原長之5倍以上而延伸,製作偏光薄膜的方法。專利文獻1中,有記載為了防止染色步驟中PVA對水溶液的溶出,在將形成於樹脂基材上的PVA層浸漬於染色液之前,預先在PVA層實施不溶化處理,具體而言,有記載在常溫之硼酸水溶液浸漬的方法。
又,專利文獻2中,有記載將在非晶性酯系熱可塑性樹脂基材上製膜PVA層而成的積層體於95~150℃之烘箱中空氣中高溫延伸後,使二色性物質吸附,之後,在硼酸水溶液中進一步延伸,製作偏光薄膜的方法。專利文獻2中,如實施例1所見,藉由空氣中高溫延伸之結晶化而使PVA層不溶化。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2010/100917號
[專利文獻2]日本專利第4691205號說明書
然而,以往技術之前述對於硼酸水溶液之浸漬或空氣中高溫延伸,操作係為繁雜,或是有無法使用至今為止實用化之通用的偏光薄膜製造設備,變成需要特別的製造設備等之問題。因此,本發明之目的在於提供一種光學薄膜製造用坯材薄膜,其即使不進行所謂對硼酸水溶液之浸漬或空氣中高溫延伸之不溶化處理,在與水接觸的步驟中,也可抑制PVA之溶出,且可使用通用的光學薄膜製造設備而簡便地製造光學性能佳的光學薄膜;以及一種使用其之偏光薄膜等之光學薄膜之製造方法。
本發明人等為了達成前述的目的而重複仔細探討的結果,發現:將具有熱可塑性樹脂薄膜層與PVA層之光學薄膜製造用坯材薄膜延伸而製造偏光薄膜等之光學薄膜時,藉由在未延伸之光學薄膜製造用坯材薄膜所具有的PVA層預先包含硼化合物,即使不進行所謂對硼酸水溶液之浸漬或空氣中高溫延伸之不溶化處理,在與水接觸的步驟中,也可抑制PVA之溶出,因此,可省略操作為繁雜且變成需要特別的製造設備之前述不溶化 處理,並可使用通用的光學薄膜製造設備而簡便地製造光學性能佳的光學薄膜,且基於該見解進一步重複探討而完成本發明。
亦即,本發明係關於下述者。
[1]一種光學薄膜製造用坯材薄膜,其具有熱可塑性樹脂薄膜層與包含硼化合物的PVA層。
[2]如前述[1]之光學薄膜製造用坯材薄膜,其中該PVA層之水分率為10質量%以下。
[3]如前述[1]或[2]之光學薄膜製造用坯材薄膜,其中該PVA層包含相對於100質量份的PVA而言以硼原子換算計為0.05質量份以上3質量份以下的硼化合物。
[4]如前述[1]至[3]中任一項之光學薄膜製造用坯材薄膜,其中該硼化合物為硼酸。
[5]如前述[1]至[4]中任一項之光學薄膜製造用坯材薄膜,其中該PVA層所含之PVA的平均聚合度為1,000以上9,500以下。
[6]如前述[1]至[5]中任一項之光學薄膜製造用坯材薄膜,其中該PVA層所含之PVA的皂化度為95莫耳%以上。
[7]如前述[1]至[6]中任一項之光學薄膜製造用坯材薄膜,其中該PVA層包含相對於100質量份的PVA而言為1質量份以上15質量份以下的可塑劑。
[8]如前述[7]之光學薄膜製造用坯材薄膜,其中該可塑劑為丙三醇。
[9]如前述[1]至[8]中任一項之光學薄膜製造用坯材薄膜,其中該PVA層的厚度為20μm以下。
[10]一種製造方法,係為使用如前述[1]至[9]中任一項之光學薄膜製造用坯材薄膜的光學薄膜之製造方法,其具有延伸的步驟。
[11]如前述[10]之製造方法,其係偏光薄膜之製造方法。
[12]如前述[11]之製造方法,其包含對於延伸前之PVA層、在延伸途中之PVA層、及自延伸後的PVA層形成之延伸薄膜層中之任一者,使二色性色素接觸的步驟。
[13]如前述[12]之製造方法,其未包含:在使二色性色素接觸的步驟之前,與含有硼化合物的水溶液接觸的步驟。
[14]如前述[12]或[13]之製造方法,其未包含:在使二色性色素接觸的步驟之前,在95℃以上之溫度進行延伸的步驟。
根據本發明的光學薄膜製造用坯材薄膜及使用其之光學薄膜之製造方法,即使不進行所謂對硼酸水溶液之浸漬或空氣中高溫延伸之不溶化處理,在與水接觸的步驟中,也可抑制PVA之溶出,且可使用通用的光學薄膜製造設備簡便地製造光學性能佳的光學薄膜。
[實施發明之形態]
以下對於本發明詳細地說明。
本發明的光學薄膜製造用坯材薄膜為具有熱可塑性樹脂薄膜層與PVA層的積層型之薄膜。作為構成熱可塑性樹脂薄膜層的熱可塑性樹脂,可舉出例如,聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、甲基丙烯酸樹脂、耐綸、聚對苯二甲酸乙二酯等之各種熱可塑性樹脂、及具有多種構成該等之熱可塑性樹脂的單體單元之共聚物等。在熱可塑性樹脂薄膜層中,熱可塑性樹脂,可僅包含1種,亦可包含2種以上,兩者均可。該等之中,從具備高耐熱性與延伸性之觀點,尤以聚對苯二甲酸乙二酯較佳,非晶性之聚對苯二甲酸乙二酯更佳。
熱可塑性樹脂薄膜層之厚度在20μm以上250μm以下之範圍內較佳,30μm以上230μm以下之範圍內更佳,50μm以上200μm以下之範圍內特佳。藉由熱可塑性樹脂薄膜層之厚度為20μm以上,可在形成PVA層之際有效地防止皺折的產生。另一方面,藉由熱可塑性樹脂薄膜層之厚度為250μm以下,可抑制將光學薄膜製造用坯材薄膜延伸之際的張力過度地變高。
本發明的光學薄膜製造用坯材薄膜所具有之PVA層包含硼化合物。藉由PVA層包含硼化合物,於光學薄膜之製造中,即使不進行所謂對硼酸水溶液之浸漬或空氣中高溫延伸之不溶化處理,在與水接觸的步驟中,也可抑制PVA之溶出,且可使用通用的光學薄膜製造設備簡便地製造光學性能佳的光學薄膜。
作為PVA層所包含的硼化合物,可舉出例如 ,硼酸、四硼酸鈉等之硼酸鹽等,從更顯著地發揮本發明的效果等之觀點,硼酸較為理想。PVA層,可包含1種硼化合物,亦可包含2種以上的硼化合物,兩者均可。
PVA層包含相對於100質量份的PVA而言以硼原子換算計為0.05質量份以上3質量份以下的硼化合物較佳。藉由PVA層包含相對於100質量份的PVA而言以硼原子換算計為0.05質量份以上的硼化合物,在光學薄膜製造時之與水接觸的步驟中,可更有效地抑制PVA之溶出。又,藉由PVA層包含相對於100質量份的PVA而言以硼原子換算計為3質量份以下的硼化合物,可更有效地防止PVA層之形成所使用的原液膠化。從如前述的觀點、或進一步從得到的光學薄膜之光學性能的觀點等,PVA層包含相對於100質量份的PVA而言以硼原子換算計為0.07質量份以上的硼化合物更佳,包含0.1質量份以上進一步較佳,而且,包含2.5質量份以下更佳,包含2質量份以下進一步較佳,包含1.5質量份以下特佳,包含1質量份以下最佳。
光學薄膜製造用坯材薄膜大多以所謂單片形態或捲繞(roll)形態之任意的形態保管至輸送。因此,從防止保管時或輸送時的黏結(blocking)等之觀點,光學薄膜製造用坯材薄膜之水分率與在光學薄膜之製造過程的薄膜不同,宜為低層級。具體而言,作為光學薄膜製造用坯材薄膜中的PVA層之水分率,10質量%以下較佳,9.5質量%以下更佳,8.0質量%以下進一步較佳。PVA層的水分率之下限值,並沒有特別限制,但該水分率可設為 例如1質量%以上。
作為PVA層中的PVA,可使用藉由將乙酸乙烯酯、甲酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、維沙狄克乙烯酯(vinyl versatate)、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、乙酸異丙烯酯等之乙烯酯之1種或2種以上聚合而得到的聚乙烯酯進行皂化而得者。前述乙烯酯中,從PVA之製造的容易性、取得容易性、成本等之觀點,乙酸乙烯酯較為理想。
前述的聚乙烯酯,可為僅使用1種或2種以上之乙烯酯作為單體而得者,但只要在不損及本發明之效果的範圍內,亦可為1種或2種以上之乙烯酯及可與其共聚合之其他的單體之共聚物。
作為可與前述乙烯酯共聚合之其他的單體,例如,可舉出乙烯、丙烯、1-丁烯、異丁烯等之碳數2~30的α-烯烴;(甲基)丙烯酸或其鹽;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸十二酯、(甲基)丙烯酸十八酯等之(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯醯胺;N-甲基(甲基)丙烯醯胺、N-乙基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、二丙酮(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯醯胺丙磺酸或其鹽、(甲基)丙烯醯胺丙基二甲胺或其鹽、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺或其衍生物等之(甲基)丙烯醯胺衍生物;N-乙烯甲醯胺、N-乙烯乙醯胺、N-乙烯吡咯啶酮等之N-乙烯醯胺;甲 基乙烯醚、乙基乙烯醚、正丙基乙烯醚、異丙基乙烯醚、正丁基乙烯醚、異丁基乙烯醚、第三丁基乙烯醚、十二基乙烯醚、十八基乙烯醚等之乙烯醚;(甲基)丙烯腈等之氰化乙烯;氯乙烯、偏二氯乙烯、氟乙烯、偏二氟乙烯等之鹵化乙烯;乙酸烯丙酯、氯化丙烯等之烯丙化合物;馬來酸或其鹽、酯或是酸酐;衣康酸或其鹽、酯或是酸酐;乙烯三甲氧矽烷等之乙烯矽烷化合物;不飽和磺酸等。前述的聚乙烯酯,可具有來自前述其他的單體之1種或2種以上的結構單元。
在前述聚乙烯酯佔有之來自前述其他的單體之結構單元的比例,基於構成聚乙烯酯的全部結構單元之莫耳數,15莫耳%以下較佳,亦可為10莫耳%以下,甚至5莫耳%以下。
特別是前述其他的單體,如(甲基)丙烯酸、不飽和磺酸等為有促進得到的PVA之水溶性的可能性之單體的情況中,在光學薄膜之製造過程中,為了防止PVA溶解,聚乙烯酯中之來自該等單體的結構單元之比例,基於構成聚乙烯酯的全部結構單元之莫耳數,5莫耳%以下較佳,3莫耳%以下更佳。
前述之PVA,只要在不損及本發明之效果的範圍內,亦可為藉由1種或2種以上之可接枝共聚合的單體而改性者。作為該可接枝共聚合的單體,可舉出例如,不飽和羧酸或其衍生物;不飽和磺酸或其衍生物;碳數2~30的α-烯烴等。PVA中之來自可接枝共聚合的單體之結構單元(接枝改性部分中之結構單元)的比例,基於 構成PVA的全部結構單元之莫耳數,5莫耳%以下較佳。
前述PVA,其羥基之一部分可進行交聯,也可不進行交聯。又,前述PVA,其羥基之一部分可與乙醛、丁醛等之醛化合物等進行反應而形成縮醛結構,也可不與該等之化合物反應而未形成縮醛結構。
前述PVA的平均聚合度為1,000以上9,500以下之範圍內較佳,該平均聚合度為1,500以上更佳,2,000以上特佳,而且9,200以下更佳,6,000以下特佳。藉由平均聚合度為1,000以上,得到的光學薄膜之光學性能(偏光性能等)會提升。另一方面,藉由平均聚合度為9,500以下,PVA之生產性會提升。再者,在PVA層之形成使用的PVA(在PVA層包含的PVA)之平均聚合度,可依據JIS K6726-1994之記載進行測定。
從得到的光學薄膜之耐水性等之觀點,前述PVA的皂化度為95莫耳%以上較佳,96莫耳%以上更佳,98莫耳%以上特佳。皂化度小於95莫耳%時,在光學薄膜之製造過程PVA變得容易溶出,且也有溶出的PVA附著於薄膜,使光學薄膜之光學性能(偏光性能等)下降的情況。再者,本說明書中的PVA之皂化度,係指PVA具有之相對於藉由皂化轉變為乙烯醇單元而得的結構單元(典型而言為乙烯酯單元)與乙烯醇單元之合計莫耳數,該乙烯醇單元之莫耳數佔有的比例(莫耳%)。皂化度,可依據JIS K6726-1994之記載進行測定。
從延伸光學薄膜製造用坯材薄膜之際的延伸性提升之觀點,PVA層亦可包含可塑劑。作為該可塑劑 ,可舉出例如,乙二醇、丙三醇、丙二醇、二乙二醇、二丙三醇、三乙二醇、四乙二醇、三羥甲基丙烷等之多元醇等,且PVA層可包含該等之可塑劑的1種或2種以上。該等之中,從延伸性之提升效果的觀點,丙三醇較為理想。
PVA層中的可塑劑之含量,相對於其所含之PVA 100質量份而言為1質量份以上15質量份以下之範圍內較佳。藉由該含量為1質量份以上,可進一步提升光學薄膜製造用坯材薄膜之延伸性。另一方面,藉由該含量為15質量份以下,可防止PVA層變得過於柔軟而處理性下降,且可防止PVA層自熱可塑性樹脂薄膜層剝離。PVA層中的可塑劑之含量,相對於PVA 100質量份而言為2質量份以上更佳,4質量份以上進一步較佳,5質量份以上特佳,而且13質量份以下更佳,12質量份以下進一步較佳,8質量份以下特佳。
再者,在使用本發明之光學薄膜製造用坯材薄膜製造光學薄膜的情況中,也根據其製造條件等,但PVA層所包含之可塑劑會在製造光學薄膜之際溶出等,因此其全量並沒有限定殘留於光學薄膜。
PVA層,視需要亦可進一步包含抗氧化劑、抗凍結劑、pH調整劑、遮蔽劑、抗著色劑、油劑、界面活性劑等之成分。
PVA層中的PVA之含有率,也根據可塑劑之含量或水分率等,但從作為所需的光學薄膜之製備容易度等之觀點,50質量%以上較佳,75質量%以上更佳,80 質量%以上進一步較佳,85質量%以上特佳,而且99質量%以下較佳,98質量%以下更佳,96質量%以下進一步較佳,95質量%以下特佳。
PVA層的厚度並沒有特別限制,例如,可設為100μm以下,但從可容易地製備薄型之光學薄膜等,使PVA層變薄較為理想,具體而言,PVA層的厚度為20μm以下較佳,15μm以下更佳,10μm以下進一步較佳。本發明中,由於PVA層具有如前述的特定之構成,因此即使如前述將PVA層之厚度變薄,在與水接觸的步驟中,也可抑制PVA之溶出,且可簡便地製造光學性能(偏光性能等)優異的薄型之光學薄膜。又,在PVA層之厚度如前述變薄的情況中,變成也可減低將光學薄膜製造用坯材薄膜延伸之際的張力。再者,根據PVA層之厚度變得實在過薄時,在光學薄膜製造用坯材薄膜之延伸時有變得容易產生延伸斷裂的傾向,PVA層的厚度,例如為1μm以上。
本發明的光學薄膜製造用坯材薄膜之層構成並沒有特別限制,但從更簡便地得到光學性能優異的光學薄膜等之觀點,熱可塑性樹脂薄膜層1層與PVA層1層的2層結構較為理想。
光學薄膜製造用坯材薄膜的形狀並沒有特別限制,但從可連續且容易地製造更均勻的光學薄膜製造用坯材薄膜,同時在使用其製造光學薄膜之際也可連續使用的觀點,長尺寸者較為理想。長尺寸的光學薄膜製造用坯材薄膜之長度(長尺寸方向之長度)並沒有特別限制,可因應製造的光學薄膜之用途等適當設定,例如, 可設為5m以上30,000m以下之範圍內。
光學薄膜製造用坯材薄膜的寬並沒有特別限制,可因應製造的光學薄膜之用途等適當設定,但近年來從液晶電視或液晶監視器之大畫面化進展之觀點,預先使光學薄膜製造用坯材薄膜的寬成為0.5m以上,更佳為成為1.0m以上的話,較適於該等之用途。另一方面,根據光學薄膜製造用坯材薄膜的寬變得實在過廣時,在實用化的裝置製造光學薄膜時有變得難以均勻地延伸的傾向,光學薄膜製造用坯材薄膜的寬為7m以下較佳。
作為製造光學薄膜製造用坯材薄膜的方法,可舉出例如,將在液體介質中溶解PVA、硼化合物及視需要進一步溶解其他的成分(前述的可塑劑等、PVA及硼化合物以外之其他的成分)而成之原液塗布於熱可塑性樹脂薄膜上並進行乾燥的方法;將溶融混練PVA、硼化合物、液體介質及視需要進一步溶融混練其他的成分而成之原液擠製於熱可塑性樹脂薄膜上,且視需要進一步進行乾燥的方法;將包含PVA、硼化合物及視需要進一步包含其他的成分之PVA薄膜以公知的方法製作之後,與熱可塑性樹脂薄膜貼合的方法等。該等之中,從可容易地製備薄的PVA層之觀點及得到的PVA層之厚度的均勻性之觀點,將在液體介質中溶解PVA、硼化合物及視需要進一步溶解其他的成分而成之原液塗布於熱可塑性樹脂薄膜上並進行乾燥的方法較為理想。
作為前述的液體介質,可舉出例如,水、二甲亞碸、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶 酮、乙二醇、丙三醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、三羥甲基丙烷、乙二胺、二乙三胺等,且可使用該等中之1種或2種以上。該等之中,從對環境造成之負荷或回收性之觀點,水較為理想。
原液之揮發分率(在PVA層之形成時藉由揮發或乾燥等除去的液體介質等之揮發性成分之在原液中的含有比例),也根據PVA層之形成方法或形成條件等而不同,但50質量%以上98質量%以下之範圍內較佳,55質量%以上95質量%以下之範圍內更佳。藉由原液之揮發分率為50質量%以上,其黏度不會變得過高,且原液製備時之過濾或脫泡順利地進行,異物或缺點少的PVA層之形成變容易,同時塗布性也提升。另一方面,藉由原液之揮發分率為98質量%以下,原液之濃度不會變得過低,且光學薄膜製造用坯材薄膜之工業上製造變容易。
作為將原液塗布於熱可塑性樹脂薄膜上之際的塗布方法,可舉出例如,模塗布法、刮刀式塗布法、浸漬塗布法等。該等之中,從得到的PVA層之厚度的均勻性之觀點,模塗布法較為理想。
在光學薄膜製造用坯材薄膜之製造使用的熱可塑性樹脂薄膜,使其與PVA層接著變容易而預先將其表面進行親水化處理較為理想。作為親水化處理,可舉出例如,電暈處理、電漿處理、結合層(anchor coat)處理等。該等之中,從容易調整親水性之觀點,電暈處理較為理想。
藉由前述的親水化處理,將熱可塑性樹脂薄 膜的表面之接觸角調整為55°以上70°以下較佳,將該接觸角調整為57°以上更佳,調整為59°以上特佳,而且調整為69°以下更佳,調整為68°以下特佳。該接觸角低於55°時,有熱可塑性樹脂薄膜層與PVA層之接著強度變得過強的傾向,且將在光學薄膜製造用坯材薄膜之延伸後延伸的熱可塑性樹脂薄膜層剝離時,剝離變困難。另一方面,該接觸角高於70°時,有在光學薄膜製造用坯材薄膜之延伸中,PVA層變得容易自熱可塑性樹脂薄膜層剝離的傾向。再者,熱可塑性樹脂薄膜的表面之接觸角,係指在水之自由表面與熱可塑性樹脂薄膜接觸處的水面與熱可塑性樹脂薄膜的表面之形成角(取在水的內部之角),在實施例中藉由後述的方法可進行測定。
將原液塗布、擠製於熱可塑性樹脂薄膜上後之乾燥的條件並沒有特別限制,但為了防止在熱可塑性樹脂薄膜造成皺紋,在熱可塑性樹脂薄膜的玻璃轉化溫度以下之溫度進行乾燥較為理想。具體的乾燥溫度並沒有特別限制,但考慮到乾燥效率等,20℃以上95℃以下之範圍內較佳,該乾燥溫度為50℃以上更佳,60℃以上特佳,而且90℃以下更佳,85℃以下特佳。
本發明的光學薄膜製造用坯材薄膜,係作為用以製造光學薄膜的坯材薄膜使用。作為光學薄膜的種類,可舉出例如,偏光薄膜或相位差薄膜等,從更顯著地發揮本發明之效果的觀點,偏光薄膜較為理想。如前述的光學薄膜,例如,可利用一種方法進行製造,該方法係為使用本發明的光學薄膜製造用坯材薄膜之方法, 其具有延伸的步驟,具體而言,可利用具有將本發明的光學薄膜製造用坯材薄膜本身、或是來自將實施後述的膨潤處理等而產生之本發明的光學薄膜製造用坯材薄膜之積層體(以下將「本發明的光學薄膜製造用坯材薄膜」與「來自本發明的光學薄膜製造用坯材薄膜之積層體」整合,有時簡稱為「積層體」)延伸的步驟之方法進行製造。
使用本發明的光學薄膜製造用坯材薄膜製造偏光薄膜時,在PVA層預先含有二色性色素的話,可藉由將積層體延伸而得到吸附有二色性色素的偏光薄膜。在該情況中,使PVA層含有二色性色素的方法並沒有特別限制,例如,可適當採用使積層體的PVA層(延伸前的PVA層)接觸二色性色素的方法、或在用以形成PVA層的前述之原液預先含有二色性色素的方法等。又,沒有在PVA層預先含有二色性色素的情況中,可藉由在積層體之延伸中使二色性色素與在延伸途中的PVA層接觸、或是使二色性色素與延伸積層體後之自(延伸前的)PVA層形成的延伸薄膜層接觸,得到二色性色素吸附的偏光薄膜。該等之中,從更顯著地發揮本發明的效果之觀點,下述係較為理想:藉由包含對於延伸前的積層體之PVA層、積層體的延伸中之在延伸途中的PVA層、及自延伸積層體後的PVA層形成之延伸薄膜層中之任1個或2個以上,使二色性色素接觸的步驟之製造方法,得到二色性色素吸附的偏光薄膜。
在前述中之任一方法中,除了延伸及使二色 性色素接觸的處理(染色)以外,也可視需要進一步實施膨潤處理、交聯處理、固定處理、乾燥等。各處理之順序可視需要適當變更,而且亦可實施各處理2次以上,甚至也可同時實施不同的處理。又,根據前述的製造方法,可得到在延伸的熱可塑性樹脂薄膜層上形成之偏光薄膜,但也可包含將該延伸的熱可塑性樹脂薄膜視需要剝離的步驟。
如前述,根據本發明的光學薄膜製造用坯材薄膜,即使不進行所謂對硼酸水溶液之浸漬或空氣中高溫延伸之不溶化處理,在染色等、偏光薄膜製造時之與水接觸的步驟中,也可抑制PVA之溶出。因此,藉由不進行如前述的不溶化處理,在製造偏光薄膜的情況中,可更有效地發揮本發明的效果。具體而言,在藉由包含對於延伸前的積層體之PVA層、積層體的延伸中之在延伸途中的PVA層、及自延伸積層體後的PVA層形成之延伸薄膜層中之任1個或2個以上,使二色性色素接觸的步驟之製造方法,製造二色性色素吸附的偏光薄膜之際,在準備本發明的光學薄膜製造用坯材薄膜之後至使前述二色性色素接觸的步驟之前的期間,對於積層體,未包含與包含硼酸、硼砂等之硼酸鹽等之硼化合物的水溶液接觸的步驟、及/或未包含在95℃以上之溫度延伸的步驟(更佳為未包含在50℃以上之溫度延伸的步驟)較為理想。
作為偏光薄膜的製造方法之一例,可舉出首先對具有未包含二色性色素之PVA層的積層體施以膨潤處理,接著藉由使二色性色素接觸而使PVA層包含二色 性色素,視需要進一步實施交聯處理,將得到的積層體延伸,且視需要進一步實施固定處理,並進行乾燥,藉由該等之一連串的處理,得到在延伸的熱可塑性樹脂薄膜層上形成之偏光薄膜,並將該延伸的熱可塑性樹脂薄膜層剝離之方法。
膨潤處理,可藉由將積層體浸漬於水而實施。作為浸漬於水之際的水之溫度,20℃以上40℃以下之範圍內較為理想,該溫度為22℃以上較佳,25℃以上特佳,而且38℃以下更佳,35℃以下特佳。藉由使該溫度設為20℃以上40℃以下之範圍內,可使PVA層有效率地膨潤。又,作為浸漬於水的時間,0.1分鐘以上5分鐘以下之範圍內較佳,0.5分鐘以上3分鐘以下之範圍內更佳。藉由設為0.1分鐘以上5分鐘以下之範圍內,可使PVA層有效率地膨潤。再者,浸漬於水之際的水並沒有限定於純水,可為各種成分溶解的水溶液,亦可為水與水性介質之混合物。
如前述,可藉由對於延伸前的積層體之PVA層、積層體的延伸中之在延伸途中的PVA層、及自延伸積層體後的PVA層形成之延伸薄膜層等,使二色性色素接觸並進行染色,得到二色性色素吸附的偏光薄膜。二色性色素之接觸,可藉由將延伸前、延伸中、或延伸後之積層體浸漬於包含二色性色素的溶液(特別是水溶液)而實施。包含二色性色素的溶液中之二色性色素的濃度,可因應使用的二色性色素之種類等而適當設定,例如,可設為0.001質量%以上1質量%以下,但使用碘-碘化 鉀溶液(特別是水溶液)作為包含二色性色素的溶液時,從可使碘系色素有效率地吸附的觀點,作為使用的碘(I2)之濃度,0.01質量%以上1.0質量%以下之範圍內較佳,作為使用的碘化鉀(KI)之濃度,0.01質量%以上10質量%以下之範圍內較佳。從使二色性色素有效率地吸附的觀點,包含二色性色素的溶液之溫度為20℃以上50℃以下之範圍內,特別是設為25℃以上40℃以下之範圍內較佳。
作為前述的二色性色素,可舉出碘系色素(I3 -或I5 -等)、二色性有機染料等。碘系色素,例如,可藉由使碘(I2)與碘化鉀接觸而得到。又,作為二色性有機染料,可舉出直接黑17、19、154;直接棕44、106、195、210、223;直接紅2、23、28、31、37、39、79、81、240、242、247;直接藍1、15、22、78、90、98、151、168、202、236、249、270;直接紫9、12、51、98;直接綠1、85;直接黃8、12、44、86、87;直接橙26、39、106、107等。該等之二色性色素中,從處理性、取得性、偏光性能等之觀點,碘系色素較為理想。再者,二色性色素,可為單獨1種,亦可為2種以上,兩者均可,例如,如I3 -及I5 -,亦可為平衡混合物。
藉由對於PVA層施以交聯處理,在高溫進行濕式延伸之際,可更有效果地防止PVA對於水溶出。從該觀點,交聯處理在使二色性色素接觸的處理之後,且在延伸之前進行較為理想。交聯處理,可藉由在包含交聯劑的水溶液浸漬積層體而進行。作為該交聯劑,可使用硼酸、硼砂等之硼酸鹽等之硼化合物的1種或2種以上 。包含交聯劑的水溶液中之交聯劑的濃度為1質量%以上15質量%以下之範圍內較佳,2質量%以上更佳,3質量%以上特佳,而且7質量%以下更佳,6質量%以下特佳。藉由交聯劑之濃度在1質量%以上15質量%以下之範圍內,可維持足夠的延伸性。包含交聯劑的水溶液,亦可含有碘化鉀等之助劑。包含交聯劑的水溶液之溫度為20℃以上50℃以下之範圍內,特別是設為25℃以上40℃以下之範圍內較佳。藉由使該溫度設為20℃以上50℃以下之範圍內,可有效率地進行交聯。
將積層體延伸之際的延伸方法並沒有特別限制,可進行濕式延伸法及乾式延伸法中之任一者。濕式延伸法的情況中,可在包含硼酸、硼砂等之硼酸鹽等之硼化合物的1種或2種以上之水溶液中進行,也可在包含前述的二色性色素之溶液中或後述的固定處理浴中進行。又,乾式延伸法的情況中,可維持室溫進行延伸,亦可一邊施加熱一邊進行延伸,也可在吸水後進行延伸。該等之中,從得到的偏光薄膜中之寬方向的厚度之均勻性的觀點,濕式延伸法較佳,在硼酸水溶液中進行延伸更為理想。硼酸水溶液中之硼酸的濃度為0.5質量%以上6.0質量%以下之範圍內較佳,該濃度為1.0質量%以上更佳,1.5質量%以上特佳,而且5.0質量%以下更佳,4.0質量%以下特佳。藉由硼酸之濃度在0.5質量%以上6.0質量%以下的範圍內,可得到寬方向的厚度之均勻性佳的偏光薄膜。包含前述的硼化合物之水溶液,亦可含有碘化鉀,且其濃度為0.01質量%以上10質量%以下之範圍內 較佳。藉由碘化鉀之濃度在0.01質量%以上10質量%以下之範圍內,可得到偏光性能更為良好的偏光薄膜。
將積層體延伸之際的溫度為30℃以上90℃以下之範圍內較佳,該溫度為40℃以上更佳,50℃以上特佳,而且80℃以下更佳,70℃以下特佳。藉由該溫度在30℃以上90℃以下之範圍內,可得到寬方向之厚度的均勻性佳之偏光薄膜。
將積層體延伸之際的延伸倍率為5.7倍以上較佳,5.8倍以上更佳,5.9倍以上特佳。藉由使積層體之延伸倍率設為前述的範圍內,可得到偏光性能更佳的偏光薄膜。積層體的延伸倍率之上限並沒有特別限制,但8倍以下較為理想。積層體之延伸,可進行一次,也可分成數次進行,兩者均可,但分成數次進行的情況中,將各延伸的延伸倍率相乘之總延伸倍率在前述範圍內的話即可。再者,本說明書中的延伸倍率為基於延伸前之積層體的長度者,未進行延伸的狀態相當於延伸倍率1倍。
從得到的偏光薄膜之性能的觀點,積層體之延伸為單軸延伸較佳。將長尺寸之積層體延伸時的單軸延伸之方向並沒有特別限制,可採用朝長尺寸方向之單軸延伸或橫向單軸延伸,但從得到偏光性能更佳的偏光薄膜之觀點,朝長尺寸方向之單軸延伸較為理想。朝長尺寸方向之單軸延伸,可藉由使用具備相互平行之多個輥的延伸裝置,並改變各輥間之周速而進行。另一方面,橫向單軸延伸,可使用拉幅型延伸機進行。
固定處理,主要為了將對PVA層或延伸薄膜 層的二色性色素之吸附變強固而進行。固定處理,可藉由將延伸前、延伸中或延伸後之積層體浸漬於固定處理浴而進行。作為固定處理浴,可使用包含硼酸、硼砂等之硼酸鹽等之硼化合物的1種或2種以上之水溶液。又,視需要亦可在固定處理浴中添加碘化合物或金屬化合物。作為固定處理浴使用之包含硼化合物的水溶液中之硼化合物的濃度,一般為2質量%以上15質量%以下之範圍內,特別是3質量%以上10質量%以下之範圍內較佳。藉由使該濃度在2質量%以上15質量%以下之範圍內,可更強固二色性色素之吸附。固定處理浴的溫度為15℃以上60℃以下之範圍內,特別是25℃以上40℃以下之範圍內較佳。藉由使該溫度在15℃以上60℃以下之範圍內,可更強固二色性色素之吸附。
乾燥的條件並沒有特別限制,但在30℃以上150℃以下之範圍內,特別是在50℃以上130℃以下之範圍內的溫度進行乾燥較為理想。藉由在30℃以上150℃以下之範圍內的溫度進行乾燥,容易得到尺寸安定性佳的偏光薄膜。
藉由成為如前述,可得到在延伸的熱可塑性樹脂薄膜層上形成的偏光薄膜。如前述的形態之偏光薄膜的使用方法並沒有特別限制,例如,可不剝離延伸的熱可塑性樹脂薄膜層,維持其原樣或根據所需在偏光薄膜側貼合光學上透明且具有機械強度之保護膜而作為偏光板、可在與位於延伸的熱可塑性樹脂薄膜層側為相反側貼合保護膜後,將該延伸的熱可塑性樹脂薄膜層剝離 ,維持其原樣或根據所需在剝離面貼合另外的保護膜而作為偏光板。作為保護膜,可使用三乙酸纖維素(TAC)薄膜、乙酸.丁酸纖維素(CAB)薄膜、丙烯酸系薄膜、聚酯系薄膜等。又,作為用以貼合接著劑,可舉出PVA系接著劑或胺基甲酸酯系接著劑等,但PVA系接著劑較適當。
得到的偏光薄膜之厚度為10μm以下較佳,8μm以下更佳。藉由偏光薄膜具有如前述的厚度,可適當用於行動電話等之對薄型化的要求高漲之領域。再者,厚度過薄的偏光薄膜,因為其製備困難,所以偏光薄膜的厚度,例如為1μm以上。
[實施例]
根據下述的實施例更具體地說明本發明,但本發明並沒有限定於該等之實施例。再者,以下表示在下述的實施例及比較例中採用的各測定或評價方法。
熱可塑性樹脂薄膜之表面的接觸角之測定
使用協和界面科學股份有限公司製「DropMaster500」,在20℃、65%RH之環境下,自內徑0.4mm的針將2μL的純水擠製於熱可塑性樹脂薄膜的表面,並測定接觸角。
PVA層的水分率之測定
自以下之實施例或比較例所得到的積層體(光學薄膜製造用坯材薄膜)切出適當大小(例如200cm2左右)的樣本,測定質量(將其質量設為A)。其次,將該樣本在105℃乾燥12小時,並測定質量(將其質量設為B)。再者,將乾燥後之樣本在95℃的熱水煮沸6小時,使PVA層溶解,將 殘留的熱可塑性樹脂薄膜層在105℃乾燥12小時,並測定質量(將其質量設為C)。PVA層的水分率H(質量%),係以下述式(1)算出。
H=100-100×(B-C)/(A-C) (1)
PVA層中之硼原子的含量之測定
PVA層中之硼原子的含量之測定,係使用ICP發光分析裝置「IRIS AP」(Thermo Fisher Scientific公司製)進行。再者,測定樣本,將自積層體(光學薄膜製造用坯材薄膜)剝離的PVA層秤量10mg後,在吸收液使用離子交換水20mL進行氧燒瓶燃燒,並以0.45μm過濾器過濾而製備。
偏光薄膜的厚度之測定
使用數位測厚儀(Magnescale公司製「DE12BR」),測定在偏光薄膜之任意位置(5處)的偏光薄膜的厚度,並將其平均值設為偏光薄膜的厚度。
偏光性能之評價
(a)透射率Ts之測定
自以下之實施例或比較例所得到的偏光薄膜的寬方向之中央部,對偏光薄膜採取寬方向2cm×長度方向2cm之正方形的樣本,使用附有積分球之分光光度計(日本分光股份有限公司製「V7100」),依據JIS Z 8722(物體色之測定方法),進行C光源、2°視野之可見光區域的視感度校正,並針對於1片樣本,測定對長度方向傾斜45°時之光的透射率與傾斜-45°時之光的透射率,並求出該等之平均值Ts1(%)。針對另1片樣本也同樣進行,測定傾斜45°時之光的透射率與傾斜-45°時之光的透射率,並求出 該等之平均值Ts2(%)。利用下述式(2)將Ts1與Ts2平均,設為偏光薄膜之透射率Ts(%)。
Ts=(Ts1+Ts2)/2 (2)
(b)偏光度V之測定
與前述「(a)透射率Ts之測定」的情況同樣地進行,測定將在前述透射率Ts之測定採用的2片樣本,使其長度方向成為平行而重疊時之光的透射率T(%)、使其長度方向成為正交而重疊時之光的透射率T⊥(%),並利用下述式(3)求出偏光度V(%)。
V={(T-T⊥)/(T+T⊥)}1/2×100 (3)
(c)透射率44%時的二色性比之算出
在以下的各實施例及比較例中,將對含有碘系色素的水溶液之浸漬時間,在1~2分鐘的範圍內由1分鐘變更4次,進行同樣的操作,製造與各實施例或比較例所製造的偏光薄膜之二色性色素的吸附量不同之4片偏光薄膜。針對各別該等4片的偏光薄膜,以前述的方法求出透射率Ts(%)及偏光度V(%),並對於每個實施例及比較例,將透射率Ts(%)設為橫軸,將偏光度V(%)設為縱軸,將亦包含基於各實施例或比較例所得到的偏光薄膜之透射率Ts(%)及偏光度V(%)的1點之合計5點作圖為圖表而求出近似曲線,並自該近似曲線求出透射率Ts(%)為44%時之偏光度V44(%)。
自得到的偏光度V44(%),利用下述式(4)求出透射率44%時之二色性比,設為偏光性能之指標。
透射率44%時之二色性比=log(44/100- 44/100×V44/100)/log(44/100+44/100×V44/100) (4)
[實施例1]
(1)熱可塑性樹脂薄膜之親水化處理
作為熱可塑性樹脂薄膜,使用非晶性的聚對苯二甲酸乙二酯薄膜(帝人化成股份有限公司製A-PET薄片FR厚度150μm),對熱可塑性樹脂薄膜之單面以放電量280W.分鐘/m2(輸出280W/m、處理速度1.0m/分鐘)進行電暈處理。電暈處理後之熱可塑性樹脂薄膜的表面之接觸角為60°(電暈處理前之接觸角為79°)。
(2)原液之製備
製備包含平均聚合度2,400、皂化度99.8莫耳%之PVA(乙酸乙烯酯的單獨聚合物之皂化物)100質量份、作為硼化合物的硼酸2質量份及水之PVA濃度為10質量%的水溶液,並作為用以形成PVA層的原液。
(3)積層體之製作
在以(1)進行親水化處理的熱可塑性樹脂薄膜之電暈處理面,將(2)所製備的原液,使用模塗布機塗布後,在80℃乾燥240秒鐘,藉此方式而製作包含非晶性之聚對苯二甲酸乙二酯薄膜層與厚度為6μm之PVA層的2層結構之積層體(寬0.5m之長尺寸的光學薄膜製造用坯材薄膜)。針對得到的積層體,進行PVA層的水分率及硼原子的含量之測定。將結果示於表1。
(4)偏光薄膜之製造
對於(3)所製作的積層體,以該順序實施膨潤處理、染色、單軸延伸、乾燥處理,而製造偏光薄膜。亦即, 就膨潤處理而言,將積層體浸漬於蒸餾水1分鐘。其次,在含有碘系色素的水溶液(使用的碘之濃度:0.3質量%、使用的碘化鉀之濃度:2.1質量%、溫度:30℃)浸漬1分鐘,使PVA層含有碘系色素。接著,在硼酸水溶液(硼酸濃度:4質量%、碘化鉀濃度:6質量%、溫度:65℃)中,朝長尺寸方向單軸延伸直到極限。再者,預先以同樣方法延伸,並預先確認斷裂的倍率,將低於其斷裂之倍率0.20倍的倍率設為前述的極限。之後,在60℃乾燥1分鐘,得到在延伸的非晶性之聚對苯二甲酸乙二酯薄膜層上形成的偏光薄膜。之後剝離延伸的非晶性之聚對苯二甲酸乙二酯層,並針對得到的偏光薄膜,進行厚度及偏光性能之各測定或評價。將結果與採用的延伸倍率一起示於表1。
[實施例2~4]
將製備原液之際的硼化合物之種類及使用量如表1所示而變更,除此以外係與實施例1同樣進行,得到積層體,進行PVA層的水分率及硼原子的含量之測定,同時自積層體得到偏光薄膜(將延伸的非晶性之聚對苯二甲酸乙二酯層剝離者),並進行厚度及偏光性能之各測定或評價。將結果與採用的延伸倍率一起示於表1。
[實施例5]
將製作積層體之際的乾燥時間由240秒鐘變更為220秒鐘,除此以外係與實施例1同樣進行,得到積層體,進行PVA層的水分率及硼原子的含量之測定,同時自積層體得到偏光薄膜(將延伸的非晶性之聚對苯二甲酸乙二 酯層剝離者),並進行厚度及偏光性能之各測定或評價。將結果與採用的延伸倍率一起示於表1。
[比較例1]
在製備原液之際未使用硼化合物,除此以外係與實施例1同樣進行,得到積層體,進行PVA層的水分率及硼原子的含量之測定。又,與實施例1同樣進行,欲自其積層體製作偏光薄膜時,由於在膨潤處理時,PVA層所含的PVA溶出,因此無法製作偏光薄膜。將結果示於表1。
實施例1~5中,由於PVA層包含硼化合物,因此儘管未進行所謂對於硼酸水溶液之浸漬或空氣中高溫延伸之不溶化處理,也可抑制PVA層所含的PVA之溶出,且可簡便地製造偏光性能優異的偏光薄膜。另一方面,比較例1中,由於PVA層未包含硼化合物,因此在偏光薄膜製造時,PVA層所含的PVA溶出,無法製作偏光薄膜。

Claims (12)

  1. 一種光學薄膜製造用坯材薄膜,其具有熱可塑性樹脂薄膜層與包含硼化合物的聚乙烯醇層,該聚乙烯醇層包含相對於100質量份的聚乙烯醇而言以硼原子換算計為0.05質量份以上3質量份以下的硼化合物,該聚乙烯醇層的厚度為小於10μm。
  2. 如請求項1之光學薄膜製造用坯材薄膜,其中該聚乙烯醇層之水分率為10質量%以下。
  3. 如請求項1或2之光學薄膜製造用坯材薄膜,其中該硼化合物為硼酸。
  4. 如請求項1或2之光學薄膜製造用坯材薄膜,其中該聚乙烯醇層所含之聚乙烯醇的平均聚合度為1,000以上9,500以下。
  5. 如請求項1或2之光學薄膜製造用坯材薄膜,其中該聚乙烯醇層所含之聚乙烯醇的皂化度為95莫耳%以上。
  6. 如請求項1或2之光學薄膜製造用坯材薄膜,其中該聚乙烯醇層包含相對於100質量份的聚乙烯醇而言為1質量份以上15質量份以下的可塑劑。
  7. 如請求項6之光學薄膜製造用坯材薄膜,其中該可塑劑為丙三醇。
  8. 一種製造方法,其係使用如請求項1至7中任一項之光學薄膜製造用坯材薄膜的光學薄膜之製造方法,其具有延伸的步驟。
  9. 如請求項8之製造方法,其係偏光薄膜之製造方法。
  10. 如請求項9之製造方法,其包含:對於延伸前之聚乙烯醇層、在延伸途中之聚乙烯醇層、及自延伸後的聚乙烯醇層形成之延伸薄膜層中之任一者,使二色性色素接觸的步驟。
  11. 如請求項10之製造方法,其未包含:在使二色性色素接觸的步驟之前,與包含硼化合物的水溶液接觸的步驟。
  12. 如請求項10或11之製造方法,其未包含:在使二色性色素接觸的步驟之前,在95℃以上之溫度進行延伸的步驟。
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