TWI769979B - 偏光板及其製造方法 - Google Patents

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TWI769979B TW105111701A TW105111701A TWI769979B TW I769979 B TWI769979 B TW I769979B TW 105111701 A TW105111701 A TW 105111701A TW 105111701 A TW105111701 A TW 105111701A TW I769979 B TWI769979 B TW I769979B
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Abstract

本發明提供一種耐久性優異之偏光板。本發明之實施形態之偏光板100具有偏光元件10、及分別配置於偏光元件10之兩主表面之一對保護膜21、22，且具有由偏光元件10之端面10a較保護膜21、22之端面21a、22a位於面方向內側而形成之偏光元件空隙部30。

Description

偏光板及其製造方法
本發明係關於一種偏光板及其製造方法。
於行動電話、筆記型個人電腦等圖像顯示裝置(例如液晶顯示裝置)中使用有偏光板。近年來，期望於汽車之儀錶顯示部或智慧型手錶等中亦使用偏光板，並期望將偏光板之形狀製成矩形以外之形狀或於偏光板形成貫通孔。然而，於採用此種形態之情形時，容易產生耐久性之問題。以提高耐久性為目的，例如提出有具有於熔融後凝固而形成之外周端面之偏光板(參照專利文獻1)，但要求其耐久性進一步提高。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2009-37228號公報
本發明係為了解決上述問題而完成者，其主要目的在於提供一種耐久性優異之偏光板。
本發明之偏光板具有偏光元件、及分別配置於該偏光元件之兩主表面之一對保護膜，且具有因上述偏光元件之端面較上述保護膜之端面位於面方向內側而形成之偏光元件空隙部。
於一實施形態中，上述偏光元件空隙部係自上述保護膜之端面形成至向面方向內側15μm以上之位置。
於一實施形態中，上述偏光元件空隙部係形成於上述偏光元件之吸收軸方向端部。
於一實施形態中，本發明之偏光板形成有貫通孔，且於該貫通孔之周緣部形成有上述偏光元件空隙部。
於一實施形態中，上述偏光元件空隙部係形成於外緣部。
於一實施形態中，上述外緣包含形成向面方向內側突出之大致V字形狀之部位。
根據本發明之另一態樣，提供一種上述偏光板之製造方法。該製造方法包括如下步驟：使處理液與將保護膜分別積層於偏光元件之兩主表面而獲得之積層體進行接觸。
於一實施形態中，上述處理液包含水。
於一實施形態中，上述處理液之液溫為50℃以上。
於一實施形態中，上述偏光板之製造方法包括如下步驟：藉由切斷及/或沖切加工而將上述積層體成形為所需之形狀。
於一實施形態中，藉由照射雷射光而進行上述切斷及/或沖切加工。
於一實施形態中，上述雷射為二氧化碳(CO2)雷射。
根據本發明，藉由具有偏光元件之端面較保護膜之端面位於面方向內側而形成之偏光元件空隙部，可獲得耐久性極其優異之偏光板。
10‧‧‧偏光元件
10a‧‧‧偏光元件之端面
21‧‧‧保護膜
21a‧‧‧保護膜之端面
22‧‧‧保護膜
22a‧‧‧保護膜之端面
30‧‧‧偏光元件空隙部
41‧‧‧交界部
42‧‧‧交界部
50‧‧‧第1顯示部
60‧‧‧第2顯示部
51‧‧‧貫通孔
51a‧‧‧周緣部
61‧‧‧貫通孔
61a‧‧‧周緣部
100‧‧‧偏光板
101‧‧‧外緣部
圖1係本發明之一實施形態之偏光板之俯視圖。
圖2係圖1所示之偏光板之端部之放大剖視圖。
圖3(a)係實施例1之偏光板之端部(MD(Machine Direction，縱向)方向)之利用光學顯微鏡之觀察照片，(b)係實施例1之偏光板之端部(TD(Transverse Direction，橫向)方向)之利用光學顯微鏡之觀察照片，(c)係比較例1之偏光板之端部之利用光學顯微鏡之觀察照片。
圖4(a)係表示熱循環試驗後之比較例3之偏光板之外觀之照片，(b)係表示熱循環試驗後之實施例3之偏光板之外觀之照片。
以下，對本發明之實施形態進行說明，但本發明並不限定於該等實施形態。
A.偏光板
圖1係本發明之一實施形態之偏光板之俯視圖，圖2係圖1所示之偏光板之端部之放大剖視圖。偏光板100可較佳地用於汽車之儀錶盤。偏光板100係將第1顯示部50與第2顯示部60連接設置而構成，於各顯示部之中心附近分別形成有用以固定各種儀錶針之貫通孔51、61。貫通孔之直徑例如為0.5mm~100mm。顯示部50、60之外緣係形成為沿著儀錶針之旋轉方向之圓弧狀。
偏光板100具有偏光元件10及分別配置於偏光元件10之兩主表面之一對保護膜21、22。偏光板100於其端部(具體而言，外緣部101及貫通孔51、61之周緣部51a、61a)具有由偏光元件10之端面10a較保護膜21、22之端面21a、22a位於面方向內側而形成之偏光元件空隙部30。藉由形成偏光元件空隙部，可提高耐久性。具體而言，可抑制龜裂之產生。通常，偏光元件之收縮力較保護膜大，而可能會因溫度、濕度變化而於偏光元件與保護膜之界面產生應力從而產生龜裂。認為藉由形成偏光元件空隙部而可緩和該應力。因此，藉由於如下述之貫通孔之周緣或形成V字形狀之部位之應力容易集中之部位形成偏光元件空隙部，可有效地抑制龜裂之產生。又，根據此種形態，對外觀或 與其他構件之貼合所造成之影響亦非常小。
於如圖示例般形成貫通孔之情形時，貫通孔之位置例如可視偏光板之用途而適當地設定。上述龜裂容易以貫通孔之周緣為起點而產生，貫通孔之位置離偏光板之外緣越遠，上述傾向就可能越明顯。其結果為，貫通孔之位置離偏光板之外緣越遠(例如距偏光板之外緣為15mm以上)，就越能夠明顯地獲得利用上述偏光元件空隙部之形成之耐久性提高效果。
於外緣部101，偏光元件空隙部較佳為至少形成於各顯示部之交界部41、42。具體而言，偏光元件空隙部較佳為形成於外緣形成向面方向內側突出之V字形狀(包含圓弧狀)之部位。其原因在於：外緣形成向面方向內側突出之V字形狀之部位與上述貫通孔之周緣同樣地，容易成為龜裂之起點。
偏光元件空隙部較佳為形成於偏光元件之吸收軸方向端部。上述龜裂存在沿偏光元件之吸收軸方向產生之傾向，藉由於吸收軸方向端部形成偏光元件空隙部，可有效地抑制龜裂之產生。
偏光元件空隙部較佳為自保護膜之端面形成至向面方向內側15μm以上之位置，進而較佳為形成至向面方向內側20μm以上之位置。若為此種範圍，則可充分地獲得上述耐久性提高效果。另一方面，偏光元件空隙部較佳為自保護膜之端面形成至向面方向內側1000μm以下之位置，更佳為形成至向面方向內側500μm以下之位置，進而較佳為形成至向面方向內側300μm以下之位置。再者，根據下述之偏光元件空隙部之形成方法，吸收軸方向端部較其他方向(例如透過軸方向)容易形成偏光元件空隙部。
本發明之偏光板並不限定於上述圖示例之構成，可適當地進行變更。例如偏光板之形狀、貫通孔之有無、貫通孔之形狀或尺寸、貫通孔之數量或形成位置可適當地進行變更。
A-1.偏光元件
關於上述偏光元件，具代表性的是包含含有二色性物質之樹脂膜。作為二色性物質，例如可列舉：碘、有機染料等。該等可單獨使用或將兩種以上組合使用。較佳為使用碘。
作為形成上述樹脂膜之樹脂，可使用任意適當之樹脂。較佳為使用親水性樹脂(例如聚乙烯醇(PVA)系樹脂)。作為PVA系樹脂，例如可列舉：聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物。聚乙烯醇係藉由使聚乙酸乙烯酯皂化而獲得。乙烯-乙烯醇共聚物係藉由使乙烯-乙酸乙烯酯共聚物皂化而獲得。PVA系樹脂之皂化度通常為85莫耳%~100莫耳%，較佳為95.0莫耳%以上，進而較佳為99.0莫耳%以上，尤佳為99.93莫耳%以上。皂化度可依據JIS K6726-1994而求出。藉由使用此種皂化度之PVA系樹脂，可獲得耐久性優異之偏光元件。
PVA系樹脂之平均聚合度可視目的而適當選擇。平均聚合度通常為1000~10000，較佳為1200~6000，進而較佳為2000~5000。再者，平均聚合度可依據JIS K6726-1994而求出。
偏光元件較佳為於波長380nm~780nm之範圍內顯現吸收二色性。偏光元件之單體透過率(Ts)較佳為40%以上，更佳為41%以上，進而較佳為42%以上，尤佳為43%以上。再者，單體透過率之理論上之上限為50%，實用上限為46%。又，單體透過率(Ts)係藉由JIS Z8701之2度視野(C光源)進行測定且經可見度修正而獲得之Y值，例如，可使用分光光度計(日本分光製造，V7100)進行測定。偏光元件之偏光度較佳為99.8%以上，更佳為99.9%以上，進而較佳為99.95%以上。
偏光元件之厚度可設定為任意適當之值。關於厚度，具代表性的是1μm~80μm，較佳為3μm~40μm。
關於偏光元件，具代表性的是可藉由對上述樹脂膜進行膨潤處 理、延伸處理、利用上述二色性物質之染色處理、交聯處理、洗淨處理、乾燥處理等處理而獲得。各處理之次數、順序、時點等可適當設定。於實施各處理時，樹脂膜亦可為形成於基材上之樹脂層。
上述交聯處理例如係藉由使硼酸溶液(例如硼酸水溶液)與樹脂膜接觸而進行。又，於延伸處理中採用濕式延伸方式之情形時，較佳為一面使硼酸溶液與樹脂膜接觸一面進行延伸。延伸處理中之延伸方向可相當於所獲得之偏光元件之上述吸收軸方向。就獲得優異之偏光特性之觀點而言，通常樹脂膜係單軸延伸至3倍~7倍。
於一實施形態中，於偏光元件形成有與上述偏光元件空隙部相鄰(於樹脂膜之面方向端部)且樹脂膜所包含之成分之含有濃度低於其他部位之低濃度部。作為樹脂膜所包含之成分，例如可列舉：硼酸、二色性物質、上述各種處理所使用之溶液(例如使碘化鉀等碘化物溶解而成之溶液)所包含之成分。藉由形成低濃度部，可進一步提高耐久性。具體而言，低濃度部例如可藉由解除基於上述成分(具代表性的是硼酸)之交聯結構而使其剛性變得低於其他部位。其結果為，低濃度部可緩和由偏光元件收縮引起之應力，而抑制龜裂之產生。
上述硼酸之低濃度部如上所述，可藉由解除基於硼酸之交聯結構而使其剛性變得低於其他部位，因此抑制龜裂之產生，另一方面，耐熱性可能會降低。可認為其原因之一在於：於硼酸之低濃度部，碘錯合物(例如I3 -、I5 -)之含量較低而碘離子(例如I-、I3 -)之含量較高。碘錯合物可於樹脂膜中配向，相對於此，碘離子可能以不穩定之狀態存在於樹脂膜中。因此，藉由將形成碘之抗衡離子之物質(例如鉀及/或鈉)導入至硼酸之低濃度部，而可使碘離子穩定化，從而提高樹脂膜之耐熱性(例如藉由抑制多烯化而抑制樹脂膜之著色)。作為具體之實施形態，例如可列舉如下形態：對應於硼酸之低濃度部，於樹脂膜形成有形成碘之抗衡離子之物質之含有濃度高於其他部位之高濃度部。
A-2.保護膜
作為上述保護膜之形成材料，例如可列舉：二乙醯纖維素、三乙醯纖維素(TAC)等纖維素系樹脂、(甲基)丙烯酸系樹脂、環烯烴系樹脂、聚丙烯等烯烴系樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂等酯系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、該等之共聚物樹脂等。再者，所謂「(甲基)丙烯酸系樹脂」，係指丙烯酸系樹脂及/或甲基丙烯酸系樹脂。
保護膜之厚度較佳為10μm~200μm。亦可於保護膜之單側(未配置偏光元件之側)形成表面處理層。具體而言，亦可實施硬塗處理或抗反射處理、以擴散或防眩為目的之處理。再者，上述一對保護膜之構成(形成材料、厚度等)可為相同之構成，亦可為不同之構成。
關於保護膜，具代表性的是經由接著劑層而積層於偏光元件表面。作為接著劑，可使用任意適當之接著劑。例如可使用水系接著劑、溶劑系接著劑、活性能量線硬化型接著劑等。作為水系接著劑，可較佳地使用包含PVA系樹脂之接著劑。
B.偏光板之製造方法
於一實施形態中，上述偏光板係藉由如下方式製造：將保護膜分別積層於偏光元件之兩主表面而獲得積層體，藉由切斷及/或沖切加工而將所獲得之積層體成形為所需之形狀後，形成上述偏光元件空隙部。
B-1.切斷(沖切)
作為上述切斷(沖切)方法，可採用任意適當之方法。例如可列舉：使用湯姆遜型(thompson)刀、尖鋒型(pinnacle)刀等切斷刀(沖切型)之方法、照射雷射光之方法。較佳為採用利用雷射光照射之切斷。藉由照射雷射光，可獲得光滑之切斷面，而可抑制龜裂之起點(初始龜裂)之產生。
作為上述雷射，只要可將上述積層體(偏光板)切斷，則可採用任意適當之雷射。較佳為使用可放射150nm~11μm之範圍內之波長之光的雷射。作為具體例，可列舉：二氧化碳(CO2)雷射等氣體雷射；YAG(Yttrium Aluminum Garnet，釔鋁石榴石)雷射等固體雷射；半導體雷射。較佳為使用二氧化碳(CO2)雷射。
雷射光之照射條件例如可視所使用之雷射而設定為任意適當之條件。於使用二氧化碳(CO2)雷射之情形時，輸出條件較佳為10W~1000W，進而較佳為100W~400W。
B-2.偏光元件空隙部之形成
上述偏光元件空隙部例如係藉由使處理液與上述積層體接觸而形成。根據此種形態，而可於所需之部位容易地形成偏光元件空隙部。具體而言，可使偏光元件之構成成分(例如硼酸、二色性物質、碘化合物、樹脂膜等)向處理液溶出、及/或使樹脂膜向面方向內側收縮而良好地形成偏光元件空隙部。又，根據此種形態，可同時形成上述低濃度部。作為處理液之接觸方法，可採用任意適當之方法。具體而言，可列舉：將積層體浸漬於處理液中之方法、將處理液塗佈於積層體之方法、向積層體霧狀噴出處理液之方法等。較佳為採用將積層體浸漬於處理液中之方法。
上述處理液例如可使用水、甲醇、乙醇等醇、二甲基亞碸、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、各種二醇類、三羥甲基丙烷等多元醇類、乙二胺、二伸乙基三胺等胺類。該等可單獨使用或將兩種以上組合使用。該等中，可較佳地使用水。
上述處理液可包含形成碘之抗衡離子之物質。於該情形時，處理液具代表性的是使包含形成碘之抗衡離子之物質之化合物溶解於上述溶劑中而成之溶液。藉由使用此種處理液，而可於形成上述低濃度部之同時將形成碘之抗衡離子之物質導入至樹脂膜中而形成上述高濃 度部。
作為上述包含形成碘之抗衡離子之物質之化合物，較佳為使用碘化鉀及/或氯化鈉。關於此種化合物之調配量，相對於上述溶劑100重量份，較佳為0.1重量份~10重量份，進而較佳為1重量份~5重量份。
於一實施形態中，處理液係鹼性溶液。於該情形時，處理液可藉由於上述溶劑中調配鹼性化合物而獲得。作為鹼性化合物，例如可列舉：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰等鹼金屬之氫氧化物；氫氧化鈣等鹼土金屬之氫氧化物；碳酸鈉等無機鹼金屬鹽；乙酸鈉等有機鹼金屬鹽等。該等可單獨使用或將兩種以上組合使用。鹼性溶液之濃度例如為1N~10N。
於另一實施形態中，處理液係酸性溶液。於該情形時，處理液可藉由於上述溶劑中調配酸性化合物而獲得。作為酸性化合物，例如可列舉：鹽酸、硫酸、硝酸、氟化氫等無機酸；甲酸、草酸、檸檬酸、乙酸、苯甲酸等有機酸等。該等可單獨使用或將兩種以上組合使用。酸性溶液之濃度例如為1N~10N。
再者，處理液亦可包含添加劑。
處理液之液溫(接觸時)較佳為50℃以上，進而較佳為60℃以上。其原因在於：可良好地形成偏光元件空隙部。另一方面，處理液之液溫(接觸時)較佳為90℃以下。於較佳之實施形態中，於已使處理液與積層體接觸之狀態下以處理液成為特定之溫度之方式(以將處理液維持為特定之溫度之方式)對處理液進行加溫。於將積層體浸漬於處理液中之情形時，浸漬時間例如為3分鐘~20分鐘。
於一實施形態中，於使處理液與積層體接觸時，對處理液實施超音波處理。具體而言，將積層體浸漬於超音波浴中。根據此種形態，可有效率地形成偏光元件空隙部。超音波處理可於任意適當之條 件下實施。輸出例如為40W~1000W。頻率例如為15kHz~100kHz。
積層體(偏光板)可於與處理液接觸後供於乾燥處理。乾燥溫度例如為50℃~120℃。
實施例
以下，藉由實施例對本發明具體地進行說明，但本發明並不受該等實施例限定。
[實施例1] (偏光板片材之製作)
使用使長條狀之PVA系樹脂膜含有碘並將該膜沿長邊方向(MD方向)進行單軸延伸而獲得之膜(厚度28μm)作為偏光元件。
將PVA系接著劑以乾燥後之厚度成為100nm之方式塗佈於上述偏光元件之單側，並將長條狀且厚度40μm之TAC膜以將彼此之長邊方向對齊之方式進行貼合。
繼而，將PVA系接著劑以乾燥後之厚度成為100nm之方式塗佈於上述偏光元件之另一單側，並將長條狀且厚度30μm之丙烯酸膜以將彼此之長邊方向對齊之方式進行貼合。
如此，獲得具有TAC膜/偏光元件/丙烯酸膜之構成之偏光板片材。
使用二氧化碳(CO2)雷射(波長：9.35μm，輸出：150W)將所獲得之偏光板片材切斷，而獲得於距外緣25mm之部位形成有直徑4mm之貫通孔之54mm×54mm之尺寸的切斷片。
將所獲得之切斷片浸漬於保持為74℃之溫水中16分鐘而獲得偏光板。
[實施例2]
將切斷片之尺寸設為94mm×94mm，並於距外緣45mm之部位形 成貫通孔，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得偏光板。
[實施例3]
將切斷片之尺寸設為114mm×114mm，並於距外緣55mm之部位形成貫通孔，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得偏光板。
[比較例1]
不將切斷片浸漬於溫水中，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得偏光板。
[比較例2]
不將切斷片浸漬於溫水中，除此以外，以與實施例2相同之方式獲得偏光板。
[比較例3]
不將切斷片浸漬於溫水中，除此以外，以與實施例3相同之方式獲得偏光板。
對所獲得之偏光板進行以下之評價。
1.光學顯微鏡觀察
將端部由樹脂包埋之偏光板沿其厚度方向進行切斷，利用光學顯微鏡(Nikon製造，ECLIPSE LV100，倍率：50倍)對切斷面進行觀察。
2.熱循環(HS)試驗
使用丙烯酸系黏著劑(厚度20μm)將所獲得之偏光板貼合於玻璃板而獲得試驗用樣品。將其於-40℃之環境下放置30分鐘後，於85℃之環境下放置30分鐘。將該操作設為1個循環，反覆進行100個循環後，確認於偏光板是否產生龜裂。
圖3係利用光學顯微鏡之觀察照片，(a)係表示實施例1之偏光板之端部(MD方向)之照片，(b)係表示實施例1之偏光板之端部(TD方向)之照片，(c)係表示比較例1之偏光板之端部之照片。確認到於實施例 1之偏光板之端部形成有偏光元件空隙部。
若將圖3(a)與(b)進行比較，則確認到延伸方向(吸收軸方向)端部較與延伸方向正交之方向(TD方向)端部形成有較大之偏光元件空隙部。又，於圖3(a)中可確認偏光元件端部之厚度變得厚於中央部之厚度。根據上述情況，認為偏光元件之收縮有助於形成偏光元件空隙部。
各實施例之偏光板於HS試驗後並未發現龜裂(亦包含小龜裂)之產生，相對於此，各比較例之偏光板於HS試驗後，如圖4之利用光學顯微鏡(OLYMPUS製造，MX61，倍率：5倍)之觀察照片所示般，沿延伸方向產生龜裂。於比較例1中龜裂長度較小為12mm，但於比較例2、3中龜裂以貫通孔為起點到達至偏光板端邊。
[產業上之可利用性]
本發明之偏光板除可較佳地用於矩形狀之圖像顯示裝置(液晶顯示裝置、有機EL(Electroluminescence，電致發光)裝置)以外，亦可較佳地用於例如以汽車之儀錶顯示部或智慧型手錶為代表之異形之圖像顯示部。
10‧‧‧偏光元件
10a‧‧‧偏光元件之端面
21‧‧‧保護膜
21a‧‧‧保護膜之端面
22‧‧‧保護膜
22a‧‧‧保護膜之端面
30‧‧‧偏光元件空隙部

Claims (10)

  1. 一種偏光板，其具有偏光元件、及分別配置於該偏光元件之兩主表面之一對保護膜，具有由上述偏光元件之端面較上述保護膜之端面位於面方向內側而形成之偏光元件空隙部，且其形成有貫通孔，且於該貫通孔之周緣部形成有上述偏光元件空隙部。
  2. 一種偏光板，其具有偏光元件、及分別配置於該偏光元件之兩主表面之一對保護膜，具有由上述偏光元件之端面較上述保護膜之端面位於面方向內側而形成之偏光元件空隙部，上述偏光元件空隙部係形成於外緣部，且上述外緣部包含形成向面方向內側突出之大致V字形狀之部位。
  3. 如請求項1或2之偏光板，其中上述偏光元件空隙部係自上述保護膜之端面形成至向面方向內側15μm以上之位置。
  4. 如請求項1或2之偏光板，其中上述偏光元件空隙部係形成於上述偏光元件之吸收軸方向端部。
  5. 一種如請求項1至4中任一項之偏光板之製造方法，其包括如下步驟：使處理液與將保護膜分別積層於偏光元件之兩主表面而獲得之積層體進行接觸。
  6. 如請求項5之製造方法，其中上述處理液包含水。
  7. 如請求項5或6之製造方法，其中上述處理液之液溫為50℃以上。
  8. 如請求項5或6之製造方法，其包括如下步驟：藉由切斷及/或沖切加工而將上述積層體成形為所需之形狀。
  9. 如請求項8之製造方法，其係藉由照射雷射光而進行上述切斷及/或沖切加工。
  10. 如請求項9之製造方法，其中上述雷射為二氧化碳(CO2)雷射。
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