TWI729190B - 偏光膜之製造方法及製造裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題係提供一種偏光膜之製造方法，及其製造裝置，該偏光膜之製造方法可獲得光學特性及耐久性皆優異之偏光膜。

本發明解決方法為一種偏光膜之製造方法，係由聚乙烯醇系樹脂膜製造偏光膜，並含有：將前述聚乙烯醇系樹脂膜以二色性色素進行染色處理之染色步驟、將前述染色步驟後之前述聚乙烯醇系樹脂膜以交聯劑進行交聯處理之交聯步驟、於前述交聯步驟後之前述聚乙烯醇系樹脂膜照射含有紅外線之電磁波之電磁波照射步驟、及將前述照射電磁波後之前述聚乙烯醇系樹脂膜暴露於絶對濕度80g/m3以上環境之高濕處理步驟。

Description

偏光膜之製造方法及製造裝置
本發明係關於由聚乙烯醇系樹脂膜製造偏光膜之方法、及製造裝置。
偏光板係廣泛使用作為液晶顯示裝置等影像顯示裝置中的偏光元件等。作為偏光板一般為在偏光膜單面或兩面使用接著劑等貼合透明樹脂膜(保護膜等)所構成者。
偏光膜主要藉由對聚乙烯醇系樹脂所構成原料膜實施浸漬於含有碘等二色性色素之染色浴之處理，接著實施浸漬於含有硼酸等交聯劑之交聯浴之處理等，並在任一階段將膜單軸延伸而製作。單軸延伸有在空氣中進行延伸之乾式延伸、及在上述染色浴及交聯浴等液中進行延伸之濕式延伸。
偏光膜係經過交聯，故若加熱則容易收縮，有耐久性不充分之情形。又，若為了提高光學特性而提升延伸倍率則容易收縮，有耐久性不充分之情形。日本特開2013-148806號公報(專利文獻1)中係提供硼含量為1至3.5 重量%之低含量的耐久性優異之偏光膜。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2013-148806號公報。
但若降低偏光膜中的硼含量，則有無法獲得充分交聯度且降低光學特性之情形。本發明之目的係提供在偏光膜製造方法中可獲得光學特性及耐久性皆優異之偏光膜的偏光膜製造方法，及其製造裝置。
本發明提供以下所示偏光膜之製造方法、及製造裝置。
〔1〕一種偏光膜之製造方法，係由聚乙烯醇系樹脂膜製造偏光膜，並含有：將前述聚乙烯醇系樹脂膜以二色性色素進行染色處理之染色步驟、將前述染色步驟後之前述聚乙烯醇系樹脂膜以交聯劑進行交聯處理之交聯步驟、於前述交聯步驟後之前述聚乙烯醇系樹脂膜照射含有紅外線之電磁波之電磁波照射步驟、將前述照射電磁波後之前述聚乙烯醇系樹脂膜暴露於絶對濕度80g/m3以上環境之高濕處理步驟。
〔2〕如〔1〕所記載之偏光膜之製造方法，其在前述電磁波照射步驟與前述高濕處理步驟之間更含有洗淨前述聚乙烯醇系樹脂膜之洗淨步驟。
〔3〕如〔1〕或〔2〕所記載之偏光膜之製造方法，其中，前述電磁波照射步驟中，前述電磁波中超過2μm且4μm以下波長之紅外線放射能量比例為全放射能量之25%以上。
〔4〕如〔1〕至〔3〕中任一項所記載之偏光膜之製造方法，其中，前述電磁波照射步驟中，前述電磁波之照射熱量在前述聚乙烯醇系樹脂膜之每單位體積為100J/cm3以上50kJ/cm3以下。
〔5〕如〔1〕至〔4〕中任一項所記載之偏光膜之製造方法，其中，前述高濕處理步驟中，將前述聚乙烯醇系樹脂膜單軸延伸為1.04至1.2倍。
〔6〕一種偏光膜之製造裝置，係由聚乙烯醇系樹脂膜製造偏光膜，並具備：將前述聚乙烯醇系樹脂膜以二色性色素進行染色處理之染色部、將前述染色處理後之前述聚乙烯醇系樹脂膜以交聯劑進行交聯處理之交聯部、 於前述交聯處理後之前述聚乙烯醇系樹脂膜照射含有紅外線之電磁波之電磁波照射部、將前述照射電磁波後之前述聚乙烯醇系樹脂膜暴露於絶對濕度80g/m3以上環境之高濕處理部。
根據本發明可提供獲得光學特性及耐久性皆優異之偏光膜的偏光膜之製造方法、及製造裝置。
10‧‧‧聚乙烯醇系樹脂所構成之原料膜
11‧‧‧原料輥
13‧‧‧膨潤浴
15‧‧‧染色浴
17a‧‧‧第1交聯浴
17b‧‧‧第2交聯浴
19‧‧‧洗淨浴
21‧‧‧高濕處理部
23‧‧‧偏光膜
30至48、60、61‧‧‧導輥
50至52、53a、53b、54、55‧‧‧夾輥
71‧‧‧電磁波照射部
第1圖係概略地表示本發明之偏光膜之製造方法及其所使用的偏光膜製造裝置之一例之剖面圖。
第2圖係表示各種電磁波照射器的種類之放射能量光譜。
<偏光膜之製造方法>
本發明中之偏光膜係於經單軸延伸的聚乙烯醇系樹脂膜吸附配向有二色性色素(碘或二色性染料)者。構成聚乙烯醇系樹脂膜之聚乙烯醇系樹脂通常係藉由皂化聚乙酸乙烯酯系樹脂而獲得。其皂化度通常為約85莫耳%以上，較佳為約90莫耳%以上，更佳為約99莫耳%以上。聚乙酸乙烯酯系樹脂例如除了乙酸乙烯酯均聚物之聚乙酸乙烯酯以外，也可為乙酸乙烯酯與可與其共聚之其他單體的共聚物等。作為可共聚之其他單體可舉例如：不飽和羧酸類、 烯烴類、乙烯基醚類、不飽和磺酸類等。聚乙烯醇系樹脂之聚合度通常為約1000至10000，較佳為約1500至5000程度。
該等聚乙烯醇系樹脂可進行改質，亦可使用例如以醛類改質之聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮乙醛、聚乙烯醇縮丁醛等。
本發明中，作為製造偏光膜之起始材料，係使用厚度為65μm以下(例如60μm以下)，較佳為50μm以下，更佳為35μm以下，又更佳為30μm以下之未延伸的聚乙烯醇系樹脂膜(原料膜)。
藉此可獲得市場要求日漸提高之薄膜偏光膜。原料膜之寬度並無特別限制，例如可為約400至6000mm。原料膜例如可準備長條未延伸的聚乙烯醇系樹脂膜之輥(原料輥)。
又，本發明所使用聚乙烯醇系樹脂膜可為將其積層於支持之基材膜者，亦即，可準備基材膜與積層於其上之聚乙烯醇系樹脂膜的積層膜，而作為該聚乙烯醇系樹脂膜。此時，聚乙烯醇系樹脂膜例如可藉由在基材膜的至少一面塗佈含有聚乙烯醇系樹脂之塗佈液後進行乾燥而製造。
基材膜例如可使用熱塑性樹脂所構成之膜。作為具體例係具有透光性之熱塑性樹脂，較佳為以光學性透明之熱塑性樹脂所構成之膜，例如可為鏈狀聚烯烴系樹脂(聚丙烯系樹脂等)、環狀聚烯烴系樹脂(降莰烯系樹脂等)之類之聚烯烴系樹脂；三乙酸纖維素、二乙酸纖維素之類之纖維素 系樹脂；聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯之類之聚酯系樹脂；聚碳酸酯系樹脂；甲基丙烯酸甲酯系樹脂之類之(甲基)丙烯酸系樹脂；聚苯乙烯系樹脂；聚氯乙烯系樹脂；丙烯腈/丁二烯/苯乙烯系樹脂；丙烯腈/苯乙烯系樹脂；聚乙酸乙烯酯系樹脂；聚偏二氯乙烯系樹脂；聚醯胺系樹脂；聚縮醛系樹脂；改質聚苯醚系樹脂；聚碸系樹脂；聚醚碸系樹脂；聚芳酯系樹脂；聚醯胺醯亞胺系樹脂；聚醯亞胺系樹脂等。
偏光膜係邊將上述長條原料膜由原料輥拉出，邊沿著偏光膜製造裝置之膜搬送路徑連續地搬送，並且浸漬於收容於處理槽之處理液(以下亦稱為「處理浴」)後拉出，在實施預定之處理步驟後實施乾燥步驟，藉此可連續製造長條偏光膜。此外，處理步驟只要是使膜接觸處理液並處理之方法，則不限定於將膜浸漬於處理浴之方法，可為藉由噴霧、流下、滴下等將處理液附著於膜表面而處理膜之方法。以藉由將膜浸漬於處理浴之方法進行處理步驟時，進行一個處理步驟之處理浴並不限定於一個，可將膜依序浸漬於二個以上處理浴而完成一個處理步驟。
作為上述處理液可舉例如：膨潤液、染色液、交聯液、洗淨液等。接著，作為上述處理步驟可舉例如：使原料膜接觸膨潤液而進行膨潤處理之膨潤步驟、使膨潤處理後之膜接觸染色液而進行染色處理之染色步驟、使染色處理後之膜接觸交聯液而進行交聯處理之交聯步驟、及使交聯處理後之膜接觸洗淨液而進行洗淨處理之洗淨步驟。 再者，可在該等一連串處理步驟之間(亦即，在任1個以上處理步驟之前後及/或任1個以上處理步驟中)實施濕式或乾式單軸延伸處理。因應所需可加入其他處理步驟。
本發明中，在交聯處理後進行對膜照射含有紅外線之電磁波之電磁波照射步驟。再者，在電磁波照射步驟後進行將膜暴露於絶對濕度80g/m3以上環境之高濕處理步驟。藉由具有該二個步驟而可進一步提高所得偏光膜之光學特性並抑制收縮力。因可抑制收縮力，故可獲得耐久性優異之偏光膜。
以下邊參照第1圖邊詳細係說明本發明之偏光膜之製造方法之一例。第1圖係概略地示意表示本發明之偏光膜之製造方法及其所使用偏光膜製造裝置之一例之剖面圖。第1圖所示之偏光膜製造裝置係如以下述之方式構成：一邊將聚乙烯醇系樹脂所構成之原料(未延伸)膜10藉由原料輥11連續地拉出，一邊沿著膜搬送路徑搬送，藉此依序通過設置於膜搬送路徑上之膨潤浴(收容於膨潤槽內之膨潤液)13、染色浴(收容於染色槽內之染色液)15、第1交聯浴(收容於交聯槽內之第1交聯液)17a、第2交聯浴(收容於交聯槽內之第2交聯液)17b、及洗淨浴(收容於洗淨槽內之洗淨液)19，並通過進行高濕處理之高濕處理部21。又，為了進一步調整通過高濕處理部21之膜的水分率，可通過乾燥爐(未圖示)。所得之偏光膜23例如可直接搬送至下述偏光板製作步驟(於偏光膜23之單面或兩面貼合保護膜之步驟)。第1圖中的箭頭表示膜搬送方向。
第1圖之說明中，「處理槽」係包括膨潤槽、染色槽、交聯槽及洗淨槽之總稱，「處理液」係包括膨潤液、染色液、交聯液及洗淨液之總稱，「處理浴」係包括膨潤浴、染色浴、交聯浴及洗淨浴之總稱。膨潤浴、染色浴、交聯浴及洗淨浴係分別構成本發明之製造裝置中的膨潤部、染色部、交聯部及洗淨部。
偏光膜製造裝置之膜搬送路徑除了上述處理浴以外可藉由如下述方式構成：將可支持所搬送之膜或進一步變更膜搬送方向之導輥30至48、60、61；可壓押、夾持所搬送之膜並可經由其旋轉對膜賦予驅動力、或進一步可變更膜搬送方向之夾輥50至55配置於適當的位置。導輥或夾輥可配置於各處理浴前後或處理浴中，藉此可進行將膜導入及浸漬於處理浴、以及從處理浴拉出〔參照第1圖〕。例如可在各處理浴中設置1個以上導輥並沿著該等導輥搬送膜，藉此可將膜浸漬於各處理浴。
第1圖所示之偏光膜製造裝置係在各處理浴前後配置有夾輥(夾輥50至54)，藉此可在任1個以上處理浴中實施輥間延伸，該輥間延伸係在配置於該處理浴前後之夾輥間施加轉速差，而進行縱單軸延伸。
第1圖所示之偏光膜製造裝置中，在第2交聯浴17b下流且洗淨浴19上流之搬送路徑上配置有電磁波照射部71，並進行電磁波照射步驟。又，在洗淨浴19下流之搬送路徑上配置有高濕處理部21，並進行高濕處理步驟。以下說明各步驟。
(膨潤步驟)
進行膨潤步驟之目的係去除原料膜10表面之異物、去除原料膜10中之塑化劑、賦予易染色性、及原料膜10之可塑化等。處理條件係以可達成該目的之範圍，且原料膜10不會產生極端溶解或失透等不良之範圍而決定。
參照第1圖，膨潤步驟可藉由下述方式實施：一邊將原料膜10藉由原料輥11連續地拉出，一邊沿著膜搬送路徑搬送，將原料膜10於膨潤浴13浸漬預定時間，接著拉出。第1圖之例中，在拉出原料膜10至浸漬於膨潤浴13之間，原料膜10係沿著導輥60、61及夾輥50所構築之膜搬送路徑而搬送。膨潤處理中，係沿著導輥30至32及夾輥51所構築之膜搬送路徑而搬送。
作為膨潤浴13之膨潤液除了純水以外，可使用以約0.01至10重量%之範圍添加有硼酸(日本特開平10-153709號公報)、氯化物(日本特開平06-281816號公報)、無機酸、無機鹽、水溶性有機溶媒、醇類等之水溶液。
膨潤浴13之溫度例如為約10至50℃，較佳為約10至40℃，更佳為約15至30℃。原料膜10之浸漬時間較佳為約10至300秒，更佳為約20至200秒。又，原料膜10為預先在氣體中延伸之聚乙烯醇系樹脂膜時，膨潤浴13之溫度例如為約20至70℃，較佳為約30至60℃。原料膜10之浸漬時間較佳為約30至300秒，更佳為約60至240秒。
膨潤處理中容易產生原料膜10於寬度方向膨潤而在膜形成皺紋之問題。作為用以去除該皺紋並搬送膜之1個方法，可舉出於導輥30、31及/或32使用擴展輥、螺旋輥、凸輥(crown roll)之類之具有擴寬功能之輥，或使用交叉導輥(cross guider)、彎曲棒、拉幅機夾之類之其他擴寬裝置。用以抑制皺紋產生之另1個方法係實施延伸處理。例如可利用夾輥50與夾輥51之轉速差而在膨潤浴13中實施單軸延伸處理。
膨潤處理中，膜亦在膜搬送方向膨潤擴大，故在未積極地對膜進行延伸之形況，為了消去搬送方向之膜鬆弛，較佳為採取例如控制配置於膨潤浴13前後之夾輥50、51之速度等方法。又，以安定化膨潤浴13中之膜搬送為目的，以水中沖浴控制膨潤浴13中之水流、或併用EPC裝置(Edge Position Control裝置：檢測膜之端部並防止膜蛇行之裝置)等係有用的。
第1圖所示例中，由膨潤浴13拉出之膜係依序通過導輥32、夾輥51、導輥33而導入於染色浴15。
(染色步驟)
進行染色步驟之目的係使經膨潤處理後之聚乙烯醇系樹脂膜吸附、配向二色性色素等。處理條件係以可達成該目的之範圍，且不會產生膜極端溶解或失透等不良之範圍而決定。參照第1圖，染色步驟可藉由沿著夾輥51、導輥33至36及夾輥52所構築之膜搬送路徑搬送，將膨潤處 理後之膜於染色浴15(收容於染色槽之處理液)浸漬預定時間，接著拉出而實施。為了提高二色性色素之染色性，供於染色步驟之膜較佳為實施至少一定程度單軸延伸處理的膜，或較佳為取代染色處理前之單軸延伸處理、或除了染色處理前之單軸延伸處理以外，在染色處理時進行單軸延伸處理。
使用碘作為二色性色素時，於染色浴15之染色液中可使用例如濃度為重量比碘/碘化鉀/水=約0.003至0.3/約0.1至10/100之水溶液。可使用碘化鋅等其他碘化物取代碘化鉀，也可併用碘化鉀與其他碘化物。又，可共存有碘化物以外之化合物，例如硼酸、氯化鋅、氯化鈷等。添加硼酸時，可藉由含有碘之點而與後述之交聯處理區別，且相對於水100重量份，水溶液只要為含有碘約0.003重量份以上者則可視為染色浴15。浸漬膜時之染色浴15之溫度通常為約10至45℃，較佳為10至40℃，更佳為20至35℃，膜之浸漬時間通常為約30至600秒，較佳為60至300秒。
使用水溶性二色性染料作為二色性色素時，在染色浴15之染色液中可使用例如濃度為重量比二色性染料/水=約0.001至0.1/100之水溶液。該染色浴15中可共存有染色助劑等，也可含有例如硫酸鈉等無機鹽或界面活性劑等。二色性染料可僅單獨使用1種，也可併用2種類以上的二色性染料。浸漬膜時染色浴15之溫度例如為約20至80℃，較佳為30至70℃，膜之浸漬時間通常為約30 至600秒，較佳為約60至300秒。
在如上述染色步驟中，可在染色浴15進行膜之單軸延伸。膜之單軸延伸可藉由在配置於染色浴15前後之夾輥51與夾輥52之間施加轉速差等方法而進行。
染色處理中，亦可與膨潤處理同樣地為了去除膜之皺紋並搬送聚乙烯醇系樹脂膜，而在導輥33、34、35及/或36使用具有擴展輥、螺旋輥、凸輥之類之擴寬功能之輥，也可使用交叉導輥、彎曲棒、拉幅機夾之類之其他擴寬裝置。與膨潤處理同樣地，用以抑制皺紋產生之另1個方法係實施延伸處理。
第1圖所示例中，由染色浴15拉出之膜係依序通過導輥36、夾輥52、及導輥37而導入交聯浴17。
(交聯步驟)
進行交聯步驟之目的係藉由交聯之耐水化或調整色調(防止膜出現藍色等)等。第1圖所示例中係配置二個交聯浴作為進行交聯步驟之交聯浴，以耐水化為目的所進行之第1交聯步驟係於第1交聯浴17a進行，以調整色調為目的所進行之第2交聯步驟係於第2交聯浴17b進行。參照第1圖，第1交聯步驟可藉由沿著夾輥52、導輥37至40及夾輥53a所構築之膜搬送路徑而搬送，將染色處理後之膜於第1交聯浴17a(收容於交聯槽之第1交聯液)浸漬預定時間，接著拉出而實施。第2交聯步驟可藉由沿著夾輥53a、導輥41至44及夾輥53b所構築之膜搬送路徑搬送， 將第1交聯步驟後之膜於第2交聯浴17b(收容於交聯槽之第2交聯液)浸漬預定時間，接著拉出而實施。以下，稱為交聯浴時係含有第1交聯浴17a及第2交聯浴17b兩者，稱為交聯液時亦含有第1交聯液及第2交聯液兩者。
交聯液可使用於溶媒溶解有交聯劑之溶液。作為交聯劑可舉例如：硼酸、硼砂等硼化合物、乙二醛、戊二醛等。該等可為一種類也可併用二種類以上。溶媒例如可使用水，又，亦可含有與水具有相溶性之有機溶媒。交聯溶液中交聯劑之濃度較佳為1至20重量%之範圍，更佳為6至15重量%，但並不限定於此。
相對水100重量份，交聯液可為含有硼酸例如約1至10重量份之水溶液。染色處理所使用之二色性色素為碘時，交聯液除了硼酸以外較佳為含有碘化物，相對於水100重量份，其量例如可為1至30重量份。碘化物可舉出碘化鉀、碘化鋅等。又，亦可共存碘化物以外之化合物，例如氯化鋅、氯化鈷、氯化鋯、硫代硫酸鈉、亞硫酸鉀、硫酸鈉等。
交聯處理中，可因應其目的適當地變更硼酸及碘化物之濃度、以及交聯浴17之溫度。例如屬於交聯處理目的為藉由交聯進行耐水化之第1交聯液時，濃度以重量比計可為硼酸/碘化物/水=3至10/1至20/100之水溶液。因應所需可取代硼酸而使用其他交聯劑，也可併用硼酸與其他交聯劑。浸漬膜時之第1交聯浴17a之溫度通常為約50至70℃，較佳為53至65℃，膜之浸漬時間通常為約10 至600秒，較佳為20至300秒，更佳為20至200秒。又，對在膨潤處理前預先延伸之聚乙烯醇系樹脂膜依序實施染色處理及第1交聯處理時，第1交聯浴17a之溫度通常為約50至85℃，較佳為55至80℃。
在以調整色調為目的之第2交聯液中，例如使用碘作為二色性色素時，可使用濃度以重量比計為硼酸/碘化物/水=1至5/3至30/100。浸漬膜時之第2交聯浴17b之溫度通常為約10至45℃，膜之浸漬時間通常為約1至300秒，較佳為2至100秒。
交聯處理可進行複數次，通常進行2至5次。此時，所使用之各交聯浴之組成及溫度只要為上述範圍內，則可相同或相異。用以經由交聯而達成耐水化之交聯處理、及用以調整色調之交聯處理亦可分別以複數步驟進行。
可利用夾輥52與夾輥53a之轉速差在第1交聯浴17a中實施單軸延伸處理。又，亦可利用夾輥53a與夾輥53b之轉速差在第2交聯浴17b中實施單軸延伸處理。
交聯處理中，與膨潤處理同樣地，為了去除膜之皺紋並搬送聚乙烯醇系樹脂膜，可於導輥38、39、40、41、42、43及/或44使用具有擴展輥、螺旋輥、凸輥之類之擴寬功能的輥，也可使用交叉導輥、彎曲棒、拉幅機夾之類之其他擴寬裝置。與膨潤處理同樣地，為了抑制皺紋產生之另1個方法係實施延伸處理。
第1圖所示例中，由第2交聯浴17b拉出之 膜係依序通過導輥44、夾輥53b而導入洗淨浴19。
(洗淨步驟)
第1圖所示例中係含有交聯步驟後之洗淨步驟。進行洗淨處理之目的係去除附著於聚乙烯醇系樹脂膜之多餘硼酸、碘等藥劑。洗淨步驟係例如藉由將交聯處理之聚乙烯醇系樹脂膜浸漬於洗淨浴19而進行。又，取代將膜浸漬於洗淨浴19之步驟，洗淨步驟亦可藉由將洗淨液作為沖浴而對膜噴霧而進行，或藉由併用洗淨浴19之浸漬及洗淨液之噴霧而進行。
第1圖中表示將聚乙烯醇系樹脂膜浸漬於洗淨浴19並進行洗淨處理之例。洗淨處理中洗淨浴19之溫度通常為約2至40℃，膜之浸漬時間通常為約2至120秒。
此外，洗淨處理中，以去除皺紋並搬送聚乙烯醇系樹脂膜為目的下，可於導輥45、46、47及/或48使用具有擴展輥、螺旋輥、凸輥之類之擴寬功能的輥，也可使用交叉導輥、彎曲棒、拉幅機夾之類之其他擴寬裝置。又，在膜洗淨處理中可實施為了抑制皺紋產生之延伸處理。
(高濕處理步驟)
第1圖所示例中，在洗淨浴19之後具有高濕處理部21，藉由使膜通過高濕處理部21內，而進行將膜暴露於高濕環境之高濕處理。
藉由進行將膜暴露於高濕環境之高濕處理，而可抑制膜之收縮力。以抑制膜收縮力之觀點而言，高濕處理部21內之絶對濕度為80g/cm3以上，較佳為100g/cm3以上，又更佳為120g/cm3以上。此外，若絶對濕度過高，則有高濕處理部內產生結露、或因結露水造成膜汙染之虞，故絶對濕度較佳為550g/m3以下，更佳為400g/m3以下，又更佳為300g/m3以下，特佳為180g/m3以下。藉由抑制收縮力而可獲得優異耐久性之偏光膜。
以絶對濕度容易調整至上述較佳數值範圍之觀點及保持良好膜搬送性之觀點而言，高濕處理部21內之環境溫度較佳為40℃以上，更佳為55℃以上，又更佳為60℃以上。又，該環境溫度較佳為100℃以下，以獲得優異光學特性之觀點而言，較佳為90℃以下。
將膜暴露於絶對濕度80g/cm3以上之高濕環境之高濕處理較佳為5秒以上，更佳為10秒以上。又，此時間雖因溫度而異，但過長則有光學特性劣化之虞，故較佳為60分鐘以下，更佳為30分鐘以下，又更佳為10分鐘以下，特佳為5分鐘以下。
高濕處理步驟較佳為在洗淨步驟後，但可在高濕處理步驟中藉由噴霧洗淨液而同時地進行高濕處理與洗淨處理，又，藉由暴露於高濕環境下而實質上洗淨膜之情形等，高濕處理亦可兼具洗淨處理。
高濕處理步驟可兼具乾燥聚乙烯醇系樹脂膜之處理，亦即降低其水分率之處理。藉此可適當調整水分 量時，則不需在高濕處理步驟前或後另外實施乾燥處理。
供於高濕處理步驟之膜的水分率雖然依存於膜厚度，但通常為約13至50重量%，較佳為30至50重量%。以高濕處理步驟降低水分率之程度，亦即高濕處理前水分率與高濕處理後水分率之差(水分率差△S)亦依存於膜厚度，但例如為5至45重量%，較佳為8至35重量%。例如原料膜之厚度為約40μm以下時，水分率差△S可未滿15重量%。
高濕處理步驟後之膜(高濕處理步驟為最終步驟時之偏光膜)之水分率亦依存於膜厚度，但較佳為5至30重量%，以其後的膜之搬送性之觀點來看，更佳為6至15重量%。水分率過低則搬送中膜容易破裂，又，水分率過高則會因水分釋放而容易在膜端部產生捲曲。
通常膜越薄則水分越容易散逸，因此原料膜越薄則高濕處理步驟後的水分率越低。水分率過低則容易降低膜之搬送性。
高濕處理步驟可在交聯步驟或洗淨步驟之後進行，亦可在交聯步驟或洗淨步驟接著實施其他步驟後進行。其他步驟可舉出乾燥處理。但以更有效地抑制收縮力上升之觀點而言，較佳為將交聯步驟或洗淨步驟之膜直接供於高濕處理步驟。
(延伸步驟)
如上述，原料膜10係在上述一連串處理步驟之間(亦 即任1個以上處理步驟之前後及/或任1個以上處理步驟中)實施濕式或乾式之單軸延伸處理。單軸延伸處理之具體方法例如可為在構成膜搬送路徑之2個夾輥(例如配置於處理浴前後之2個夾輥)間施加轉速差而進行縱單軸延伸之輥間延伸，如日本專利第2731813號公報所記載之熱輥延伸、拉幅機延伸等，較佳為輥間延伸。單軸延伸步驟可在由原料膜10獲得偏光膜23之間實施複數次。如上述，延伸處理對抑制膜之皺紋產生亦有利。
以原料膜10為基準，偏光膜23之最終累積延伸倍率通常為約4.5至7倍，較佳為5至6.5倍。延伸步驟可在任一處理步驟進行，在2個以上處理步驟進行延伸處理時，延伸處理可在任一處理步驟進行。
以抑制膜收縮力之觀點而言，延伸步驟較佳為具有：至洗淨步驟結束為止進行單軸延伸處理之第1延伸步驟、及在高濕處理步驟進行單軸延伸處理之第2延伸步驟。相較於僅實施第1延伸步驟而實現相同延伸倍率之情形，藉由具有第1延伸步驟與第2延伸步驟，而可抑制收縮力。
第2延伸步驟中的單軸延伸處理可為乾式延伸或濕式延伸，但在高濕環境下進行延伸時通常為乾式延伸。藉由乾式延伸之單軸延伸處理可為在2個夾輥間施加轉速差而進行縱單軸延伸之輥間延伸、熱輥延伸、拉幅機延伸等。第2延伸步驟之延伸倍率較佳為1.01至1.4倍，更佳為1.04倍至1.2倍。
以更有效地抑制收縮力上升之觀點而言，第2延伸步驟中膜之張力較佳為50至5000N/m。以抑制產生膜之皺紋之觀點而言，膜張力更佳為300至1500N/m。
(電磁波照射步驟)
第1圖所示之裝置中，膜從第2交聯步驟17b拉出並通過夾輥53b後，在浸漬於洗淨浴19前對膜進行電磁波之照射(電磁波照射步驟)。第1圖所示裝置中，藉由電磁波照射部71照射電磁波。本發明之電磁波照射步驟所使用電磁波係含有紅外線，超過2μm且4μm以下波長之紅外線放射能量比例較佳為電磁波全放射能量之25%以上，更佳為28%以上，又更佳為35%以上。藉由對膜照射如此電磁波而可提高所獲得偏光膜之光學特性。又，關於本發明所使用電磁波，超過2μm且4μm以下波長之紅外線放射能量比例之上限值並無特別限定，但例如為80%以下。通常波長0.75μm至1000μm之電磁波係稱為紅外線。
本發明係藉由進行高濕處理步驟，或於其前進行電磁波照射步驟之方法，而可謀求進一步抑制偏光膜之收縮力並進一步提高光學特性。可抑制偏光膜之收縮力並提高光學特性之機制並不明確，但推測為藉由電磁波照射步驟激發膜內之分子運動度，而促進經交聯處理之膜中碘等二色性色素之固定化，藉由在該狀態下進行高濕處理而可抑制收縮力及提高光學特性。
第2圖表示各種類電磁波照射器之放射能量 光譜。又，表1表示各種類電磁波照射器之各波長域(以波長xμm之範圍表示)之電磁波放射能量占全放射能量之比例。第2圖及表1所示之電磁波照射器係鹵素加熱器(熱源溫度2600℃)、短波長紅外線加熱器(熱源溫度2200℃)、快速反應中波長紅外線加熱器(熱源溫度1600℃)、碳加熱器(熱源溫度1200℃)、碳加熱器(熱源溫度950℃)、及中波長紅外線加熱器(熱源溫度900℃)。
Figure 106127476-A0202-12-0020-1
以進一步抑制收縮力並進一步提高光學特性之觀點而言，本發明之電磁波照射部71中，較佳為照射超過2μm且4μm以下波長之紅外線放射能量比例為全放射能量之25%以上之電磁波。如表1所示，短波長紅外線加熱器(熱源溫度2200℃)、快速反應中波長紅外線加熱器(熱源溫度1600℃)、碳加熱器(熱源溫度1200℃)、碳加熱器(熱源溫度950℃)、及中波長紅外線加熱器(熱源溫度900℃)係超過2μm且4μm以下波長之紅外線放射能量比例為全放射能量之25%以上。
電磁波照射部71可藉由1台電磁波照射器構成，也可藉由複數台電磁波照射器構成。藉由複數台電磁波照射器來構成時，較佳為選擇複數台電磁波照射器，使 由複數台電磁波照射器放射之超過2μm且4μm以下波長之紅外線放射能量為由複數台電磁波照射器放射之電磁波之全放射能量的25%以上。又，第1圖中係以僅對膜之一面照射電磁波之方式構成電磁波照射部71，但亦可以對膜兩面照射電磁波之方式配置複數電磁波照射器。電磁波照射部71較佳為以對照射對象之聚乙烯醇系樹脂膜之寬度方向全域照射電磁波之方式構成。
電磁波照射步驟中，電磁波較佳為自相對於膜表面之垂直方向上側照射。又，電磁波照射部71中，電磁波照射器之電磁波放射口與膜之間之距離較佳為2至40cm，更佳為5至20cm。但是，該距離較佳為考慮自電磁波照射器放射之電磁波之放射能量量、或膜表面之溫度等而適當地選擇並進行。電磁波照射時之膜表面溫度較佳為維持於30至90℃，更佳為維持於40至80℃。
電磁波照射步驟中，膜之每單位體積之電磁波照射熱量通常可為100J/cm3以上50kJ/cm3以下。以提高偏光膜之光學特性之觀點而言，較佳為100J/cm3以上，更佳為500J/cm3以上，又更佳為1000J/cm3以上。又，以抑制因溫度上升造成膜劣化之觀點而言，膜之每單位體積之電磁波之照射熱量較佳為10kJ/cm3以下，更佳為5000J/cm3以下，又更佳為3000J/cm3以下。通常，膜的水分量減少與電磁波之照射熱量成比例，但本發明之電磁波照射步驟的目的並非為減少膜的水分量，故可適當地選擇照射熱量，較佳為在上述範圍內適當地選擇。
電磁波照射步驟只要對浸漬於至少一個交聯浴後之膜進行即可，如第1圖所示，並不限定於對浸漬於所有交聯浴後之膜進行。亦即，第1圖所示例中，可對浸漬於第1交聯浴後且浸漬於第2交聯浴前之膜進行電磁波照射步驟，亦可對浸漬於第2交聯浴後之膜進行電磁波照射步驟。但藉由電磁波照射步驟並浸漬於交聯浴，而可使進入膜內之硼酸進行交聯，故對完成所有交聯浴浸漬之膜進行電磁波照射步驟係可更有效地進行硼酸之交聯而較佳。電磁波照射步驟只要是在交聯步驟後且高濕處理步驟前，則可在洗淨步驟前或後。
電磁波之照射較佳為從交聯浴拉出膜後再10秒以內進行，又更佳為在5秒以內進行。從交聯浴拉出至照射電磁波為止的時間越短，則可進一步提高經由電磁波照射所致之偏光膜之光學特性。又，電磁波照射步驟中，較佳為附著於膜表面的水分子較少。若在膜表面存在有水分子，則膜表面之水分子會吸收紅外線，因此會降低藉由電磁波照射激發膜內分子運動之效果。從交聯浴拉出之後交聯液會附著於膜表面，故較佳為在電磁波照射步驟前設置將其去除之除液方法。第1圖中，夾輥53b亦具有去除附著於膜表面之交聯液之除液方法的功能。除液方法除了夾輥以外亦有對膜吹以空氣而進行除液之方法，也可使用接觸膜而進行除液之刮刀等。
以經濟性觀點而言，若膜加工速度為較高速，具體而言係以加工速度為10至100m/min作為較快加工速度時， 有電磁波照射時間較短且照射熱量不足之情形。該對應方式係並行地設置複數台電磁波照射器，藉此可獲得充分照射熱量。
(乾燥步驟)
可在洗淨步驟後且高濕處理步驟之前或後進行乾燥聚乙烯醇系樹脂膜之處理。膜之乾燥方法並無特別限制。
例如可使用具備熱風乾燥機之乾燥爐。乾燥溫度例如為約30至100℃，例如為約30至600秒。乾燥聚乙烯醇系樹脂膜之處理可使用遠紅外線加熱器進行。由上述方式所獲得偏光膜23之厚度例如約5至30μm程度。
考量與視感度修正偏光度Py之平衡，所得偏光膜之視感度修正單體穿透率Ty較佳為40至47%，更佳為41至45%。視感度修正偏光度Py較佳為99.9%以上，更佳為99.95%以上，值為大則越佳。偏光膜之視感度修正單體穿透率Ty越大，則由本發明所獲得之光學特性提高效果越大。因此，製造視感度修正單體穿透率Ty為41%以上，進一步為42%以上，又進一步為43.5%以上之偏光膜時，在本發明係特別有利。藉由本發明可獲得例如Ty為43.5%以上且Py為99.994%以上之偏光膜。Ty及Py係可根據後述實施例之記載而測定。
所得偏光膜可依序捲繞為捲繞輥並形成輥形態，也可不捲繞而直接供於偏光板製作步驟(於偏光膜之單面或兩面積層保護膜等步驟)。
(對聚乙烯醇系樹脂膜之其他處理步驟)
可追加上述處理以外之處理。所追加處理之例包括：在交聯步驟後進行之浸漬於不含硼酸之碘化物水溶液之處理(補色處理)、及浸漬於不含有硼酸而含有氯化鋅等水溶液之處理(鋅處理)。
<偏光板>
在由上述方式製造之偏光膜之至少單面透過接著劑貼合保護膜，藉此可獲得偏光板。保護膜可舉例如由三乙酸纖維素或二乙酸纖維素之類之乙酸纖維素系樹脂所構成之膜；由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之類之聚酯系樹脂所構成之膜；聚碳酸酯系樹脂膜、環烯烴系樹脂膜；丙烯酸系樹脂膜；聚丙烯系樹脂之鏈狀烯烴系樹脂所構成之膜。
為了提高偏光膜與保護膜之接著性，故可在偏光膜及/或保護膜之貼合面實施電暈處理、火炎處理、電漿處理、紫外線照射、底漆塗佈處理、皂化處理等表面處理。貼合偏光膜與保護膜所使用之接著劑可舉出紫外線硬化性接著劑之類之活性能量線硬化性接著劑、聚乙烯醇系樹脂之水溶液或於其中摻配交聯劑之水溶液、及胺甲酸乙酯系乳液接著劑之類之水系接著劑。紫外線硬化型接著劑可為丙烯酸系化合物與光自由基聚合起始劑之混合物、或環氧化合物與光陽離子聚合起始劑之混合物等。又，可併 用陽離子聚合性環氧化合物與自由基聚合性丙烯酸系化合物，也可併用作為起始劑之光陽離子聚合起始劑與光自由基聚合起始劑。
[實施例]
以下以實施例進一步具體地說明本發明，但本發明並不限定於該等例。
<實施例1>
使用第1圖所示之製造裝置，從聚乙烯醇系樹脂膜製造實施例1之偏光膜。具體而言係一邊將厚度60μm之長條聚乙烯醇(PVA)原料膜〔Kuraray股份有限公司製商品名「Kuraray Vinylon VF-PE#6000」、平均聚合度2400、皂化度99.9莫耳%以上〕由輥拉出一邊連續地搬送，並於包含30℃純水之膨潤浴中以滯留時間89秒進行浸漬(膨潤步驟)。其後將從膨潤浴拉出之膜，於3碘化鉀/硼酸/水為2/0.3/100(重量比)之含碘30℃染色浴以滯留時間156秒進行浸漬(染色步驟)。接著將從染色浴拉出膜，於碘化鉀/硼酸/水為12/4/100(重量比)之56℃第1交聯浴以滯留時間67秒進行浸漬，接著於碘化鉀/硼酸/水為9/3/100(重量比)之40℃第2交聯浴以滯留時間11秒進行浸漬(交聯步驟)。在染色步驟及交聯步驟中，藉由浴中之輥間延伸而進行縱單軸延伸。以原料膜為基準之總延伸倍率為5.69倍。
接著對於從第2交聯浴17b拉出並通過夾輥53b之膜，使用電磁波照射器(中波長紅外線加熱器(MW加 熱器)、製品名：Golden 8 Medium-wave twin tube emitter、Heraeus公司製、熱源溫度900℃、最大能量密度60kW/m2)，將電磁波放射口配置於離開膜表面5cm之位置，相對於電磁波照射器之最大照射輸出以輸出30%照射電磁波。膜每單位體積之電磁波之照射熱量為560J/cm3。此外，膜每單位體積之電磁波之照射熱量係由下式計算。
(膜每單位體積之電磁波之照射熱量)={(最大能量密度)×(加熱器加熱部表面積)×輸出(%)/(電磁波照射面積)}×(電磁波照射時間)÷(膜厚度)
輸出(%)是指實際照射之輸出相對於電磁波照射器之最大照射輸出之比例(%)。
由第2交聯浴17b拉出後，從搬送膜至到達電磁波照射器之照射位置並照射電磁波為止之所需時間為5秒。
將照射電磁波之膜於5℃之包含純水之洗淨浴19以滯留時間3秒進行浸漬(洗淨步驟)。其後在高濕處理部21內以溫度75℃、絶對濕度147g/cm3、相對濕度61%、滯留時間60秒將膜暴露於高濕環境下。此時合計進行1.14倍之單軸延伸處理。最後經過將膜於乾燥爐內以溫度30℃、絶對濕度10g/cm3、滯留時間120秒乾燥膜之乾燥步驟，而獲得偏光膜。所得偏光膜之厚度為23μm。
<實施例2至3>
電磁波照射步驟中，電磁波照射器之輸出(%)、及膜每單位體積之電磁波照射熱量如表2所示，除此點以外以與 實施例1相同地施作而獲得偏光膜。所得偏光膜之厚度皆為23μm。
<比較例1>
除了不進行電磁波照射步驟以外，以與實施例1相同地施作而獲得偏光膜。
所得偏光膜之厚度為23μm。
<比較例2>
電磁波照射步驟中的電磁波照射器之輸出(%)、及膜每單位體積之電磁波照射熱量如表2所示，且不進行高濕處理步驟，及乾燥步驟中的溫度如表2所示，除此三點以外以與實施例1相同地施作而獲得偏光膜。所得偏光膜之厚度為23μm。
<比較例3>
不進行電磁波照射步驟及高濕處理步驟，且不進行高濕處理步驟，及乾燥步驟中的溫度如表2所示，除此三點以外以與實施例1相同地施作而獲得偏光膜。所得偏光膜之厚度為23μm。
〔偏光膜之評估〕
(a)單體穿透率、偏光度及直交色相之b值之測定
對於各實施例及各比較例所得偏光膜使用附有積分 球之分光光度計〔日本分光股份有限公司製「V7100」〕，測定波長380至780nm之範圍中的MD穿透率及TD穿透率，根據下式計算各波長中的單體穿透率及偏光度。
單體穿透率(%)=(MD+TD)/2
偏光度(%)={(MD-TD)/(MD+TD)}×100
「MD穿透率」是指格蘭-湯姆森稜鏡射出之偏光方向與偏光膜試料之穿透軸平行時之穿透率，上述式中表示為「MD」。又，「TD穿透率」是指格蘭-湯姆森稜鏡射出之偏光方向與偏光膜試料之穿透軸直交時之穿透率，上述式中表示為「TD」。所得單體穿透率及偏光度係穿透JIS Z 8701：1999「色表示方法-XYZ表色系及X10Y10Z10表色系」之2度視野(C光源)進行視感度修正，而求視感度修正單體穿透率(Ty)、視感度修正偏光度(Py)及直交色相之b值。表2表示計算結果。
(b)收縮力之測定
由各實施例及各比較例所得偏光膜裁切以吸收軸方向(MD、延伸方向)為長邊之寬度2mm、長度10mm之測定用試料。將該試料設定於SII NanoTechnology股份有限公司製熱機械分析裝置(TMA)「EXSTAR-6000」，在保持固定尺寸下，測定於80℃保持4小時時所產生長邊方向(吸收軸方向、MD)之收縮力(MD收縮力)。如上述測定之收縮力越小則耐久性越優異，故較佳，例如較佳為4N/2mm以下。
Figure 106127476-A0202-12-0029-2
如表2所示，相較於比較例1至3之偏光膜，實施例1至3之偏光膜係具有更優異之光學特性。又，如表2所示，相較於比較例2、3之偏光膜，實施例1至3之偏光膜雖然總延伸倍率較高但係可進一步抑制收縮力。
10‧‧‧聚乙烯醇系樹脂所構成之原料膜
11‧‧‧原料輥
13‧‧‧膨潤浴
15‧‧‧染色浴
17a‧‧‧第1交聯浴
17b‧‧‧第2交聯浴
19‧‧‧洗淨浴
21‧‧‧高濕處理部
23‧‧‧偏光膜
30至48、60、61‧‧‧導輥
50至52、53a、53b、54、55‧‧‧夾輥
71‧‧‧電磁波照射部

Claims (6)

  1. 一種偏光膜之製造方法，係由聚乙烯醇系樹脂膜製造偏光膜，並含有：將前述聚乙烯醇系樹脂膜以二色性色素進行染色處理之染色步驟、將前述染色步驟後之前述聚乙烯醇系樹脂膜以交聯劑進行交聯處理之交聯步驟、將前述交聯步驟後之前述聚乙烯醇系樹脂膜進行除液，之後對經除液的前述聚乙烯醇系樹脂膜照射含有紅外線之電磁波之電磁波照射步驟、及將前述照射電磁波後之前述聚乙烯醇系樹脂膜暴露於絶對濕度80g/m3以上環境之高濕處理步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之偏光膜之製造方法，其在前述電磁波照射步驟與前述高濕處理步驟之間，更含有洗淨前述聚乙烯醇系樹脂膜之洗淨步驟。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之偏光膜之製造方法，其中，前述電磁波照射步驟中，前述電磁波中超過2μm且4μm以下波長之紅外線放射能量比例為全放射能量之25%以上。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之偏光膜之製造方法，其中，前述電磁波照射步驟中，前述電磁波之照射熱量在前述聚乙烯醇系樹脂膜之每單位體積為100J/cm3以上50kJ/cm3以下。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之偏光膜之製造方法， 其中，前述高濕處理步驟中，將前述聚乙烯醇系樹脂膜單軸延伸為1.04至1.2倍。
  6. 一種偏光膜之製造裝置，係由聚乙烯醇系樹脂膜製造偏光膜，並具備：將前述聚乙烯醇系樹脂膜以二色性色素進行染色處理之染色部、將前述染色處理後之前述聚乙烯醇系樹脂膜以交聯劑進行交聯處理之交聯部、於前述交聯處理後之經除液的前述聚乙烯醇系樹脂膜照射含有紅外線之電磁波之電磁波照射部、及將前述照射電磁波後之前述聚乙烯醇系樹脂膜暴露於絶對濕度80g/m3以上環境之高濕處理部。
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