製造偏振片的方法與流程
2023-04-28 21:11:31
根據35 U.S.C.第119條，本申請要求2015年11月4日遞交的日本專利申請號2015-216398的優先權，其在此以引用方式併入本文。
1.技術領域
本發明涉及製造偏振片的方法。
2.
背景技術：
偏振片已被用於手機、筆記本個人電腦等的圖像顯示設備(如液晶顯示設備)中。近年來，一直希望在例如汽車或智能手錶的儀表顯示部分中使用偏振片，因此需要將偏振片製成非矩形的形狀並在偏振片中形成通孔。然而，當採用任何這些形狀時，往往會出現耐久性差的問題。為了改善耐久性，例如，已經提出了在95℃或更高的溫度下熱處理偏振器，並在熱處理過的偏振器上層合保護膜以提供偏振片的方法(參見日本專利申請公開No.Hei 7(1995)-333425)。然而，還需要進一步改善耐久性。
技術實現要素：
本發明目的在於解決所述問題，本發明的主要目標是提供具有優異耐久性的偏振片。
根據本發明的實施方案的製造偏振片的方法包括：製備包括偏振器和設置在所述偏振器的至少一側上的保護膜的偏振膜層合體；和收縮所述偏振膜層合體。
在本發明的一個實施方案中，在所述偏振器的透射軸方向上收縮所述偏振膜層合體0.2％或更多。
在本發明的一個實施方案中，所述方法還包括切割所述偏振膜層合體。
根據本發明的另一方面，提供了偏振片。所述偏振片通過上述製造方法獲得。
根據本發明，可通過收縮由層合所述偏振器和保護膜而得到的偏振膜層合體而獲得具有優異耐久性的偏振片。
附圖說明
圖1是根據本發明的一個實施方案的偏振膜層合體的截面圖。
圖2是根據本發明的一個實施方案的偏振片的平面視圖。
圖3A的照片顯示了熱循環測試後實施例1的偏振片的通孔外圍，圖3B的照片顯示了熱循環測試後實施例2的偏振片的通孔外圍，圖3C的照片顯示了熱循環測試後實施例3的偏振片的通孔外圍，圖3D的照片顯示了熱循環測試後比較實施例1的偏振片的通孔外圍。
圖4A的照片顯示了熱循環測試後沿實施例1的測試樣品的透射軸方向的偏振片的端側的外圍狀態，圖4B的照片顯示了沿著其吸收軸方向的偏振片的端側的外圍狀態。
圖5A的照片顯示了熱循環測試後沿比較實施例1的測試樣品的透射軸方向的偏振片的端側的外圍狀態，圖5B的照片顯示了沿著其吸收軸方向的偏振片的端側的外圍狀態。
具體實施方式
下文中對本發明的實施方案進行了說明。然而，本發明不限於這些實施方案。
根據本發明的實施方案的製造偏振片的方法包括：製備包括偏振器和設置在所述偏振器的至少一側上的保護膜的偏振膜層合體；和收縮所述偏振膜層合體。
A.偏振膜層合體
圖1是本發明的一個實施方案的偏振膜層合體的截面圖。偏振膜層合體10包括偏振器11、設置在偏振器11的一側上的第一保護膜21、和設置在偏振器11的另一側上的第二保護膜22。每個所述包含膜21和22都通常通過粘合劑層中介粘合到偏振器11的表面上，儘管該層沒有示出。雖然在該示例中保護膜設置在偏振器的兩側上，但也可以只在其一側上設置保護膜。
A-1.偏振器
偏振器通常包括含有二色性物質的樹脂膜。所述二色性物質的實例包括碘和有機染料。所述物質可單獨或組合使用。其中，優選使用碘。
任何適當的樹脂都可以被用作形成所述樹脂膜的樹脂。優選親水性樹脂(如基於聚乙烯醇(PVA)的樹脂)用作所述樹脂。基於PVA的樹脂的實例包括聚乙烯醇和乙烯-乙烯醇共聚物。聚乙烯醇通過皂化聚醋酸乙烯酯而獲得。乙烯-乙烯醇共聚物通過皂化乙烯-醋酸乙烯酯共聚物而獲得。基於PVA的樹脂的皂化度通常為85-100mol％，優選95.0mol％或更高，更優選99.0mol％或更高，特別優選99.93mol％或更高。所述皂化度可根據JIS K 6726-1994測定。使用具有這樣的皂化度的基於PVA的樹脂可提供具有優異耐久性的偏振器。
所述基於PVA的樹脂的平均聚合度可根據目的適當地選擇。所述平均聚合度通常為1,000-10,000，優選1,200-6,000，更優選2,000-5,000。平均聚合度可根據JIS K 6726-1994測定。
所述偏振器優選在380-780nm的波長範圍內顯示吸收二色性。偏振器的單軸透過率(Ts)優選為40％或更高，更優選41％或更高，仍然更優選42％或更高，特別優選43％或更高。所述單軸透過率的理論上限為50％，其實際的上限為46％。此外，所述單軸透過率(Ts)是用JIS Z 8701的2度視場(two-degree field of view)(C光源)測量的Y值，並經可視性校正，可以使用例如光譜儀(由JASCO Corporation生產，V7100)測量。偏振器的偏振度優選為99.8％或更大，更優選99.9％或更大，仍然更優選99.95％或更大。
所述偏振器的厚度可被設定為任何適當的值。該厚度通常為1-80μm，優選3-40μm。
偏振器通常可通過對樹脂膜進行處理而得到，如溶脹處理、拉伸處理、用二色性物質染色處理、交聯處理、洗滌處理和乾燥處理。各處理的次數、進行所述處理的次序、處理的時間等可適當地設定。當對樹脂膜進行各種處理時，所述膜可以是在基材上形成的樹脂層。
所述交聯處理是通過例如使硼酸溶液(如硼酸的水溶液)與所述樹脂膜相接觸而實施的。此外，在所述拉伸處理中採用溼法拉伸體系時，優選在硼酸溶液與樹脂膜相接觸時進行該拉伸。通常，為了獲得優異的偏振特性，將樹脂膜單軸拉伸3-7倍。拉伸處理中的拉伸方向可對應於將要得到的偏振器的吸收軸方向。其透射軸方向可垂直於吸收軸方向。在一個實施方案中，當拉伸的樹脂膜在其長度方向上傳送時，在所述傳送方向(機器方向：MD)上拉伸膜。在這種情況下，將要得到的偏振器的吸收軸方向可以是長度方向(MD)，其透射軸方向可以是寬度方向(橫向：TD)。
A-2.保護膜
作為所述保護膜的形成材料，例如有基於纖維素的樹脂如二乙醯基纖維素或三乙醯基纖維素(TAC)，(甲基)丙烯酸樹脂，基於環烯烴的樹脂，基於烯烴的樹脂如聚丙烯，基於酯的樹脂如基於聚對苯二甲酸乙二醇酯的樹脂，基於聚醯胺的樹脂，基於聚碳酸酯的樹脂，及其共聚物樹脂。術語「(甲基)丙烯酸樹脂」是指丙烯酸樹脂和/或甲基丙烯酸樹脂。
所述保護膜的厚度優選為10-200μm。可在保護膜的一側(在其上沒有設置偏振器的一側)上形成表面處理層。具體而言，可對該側進行硬塗層處理、抗反射處理、或旨在漫射(diffusion)或抗眩光的處理。此外，所述保護膜可作為延遲膜。當所述保護膜如實施例所示被設置在偏振器的兩側時，則兩個膜的構造(包括形成材料和厚度)可以彼此相同或者也可以彼此不同。
A-3.其他
任何適當的粘合劑都可以被用作粘合保護膜的粘合劑。例如，使用水性粘合劑、基於溶劑的粘合劑、或活性能量射線可固化的粘合劑。優選使用含有基於PVA的樹脂的粘合劑作為水性粘合劑。
B.收縮
如上所述，該方法包括收縮所述偏振膜層合體。偏振膜層合體的收縮可提供具有優異耐久性的偏振片。具體而言，收縮的偏振片在外部環境變化下表現出極小的形狀變化，因此當偏振片通過壓敏粘合劑層中介被粘合到任何其他元件(如液晶單元等的玻璃基材)上時，對相鄰壓敏粘合劑層的影響是極小的。因此，抑制了因外部環境的變化而導致的壓敏粘合劑層的形狀變化，並因此可以防止相應元件之間出現應力(如當所述壓敏粘合劑層的彈性模量在低溫下增大而產生的應力)。因此，不會在偏振片內出現裂紋，因而所述偏振片可具有極其優異的耐久性。
收縮方法通常為例如加熱偏振膜層合體的方法。加熱溫度為例如50-120℃，優選70-90℃。當溫度在該範圍內時，所述偏振膜層合體可以高效收縮，同時保證了其光學特性(例如，色調、透過率和偏振度)。加熱時間為例如1-100小時，優選2小時或更多，更優選10小時或更多。所述加熱可在一個階段中進行，或者可以在多個階段進行。此外，所述加熱溫度可以保持基本恆定，或者可以連續變化或者逐步變化。
在例如所述偏振膜層合體中的偏振器的透射軸方向上，收縮比例優選為0.2％或更大，更優選0.3％或更大。同時，在透射軸方向上的收縮比例為例如0.6％或更低。在這種收縮比例下，可以判斷偏振膜層合體收縮到了足夠的水平。偏振膜層合體在其吸收軸方向上的收縮程度可以大於透射軸方向，因此在收縮的起始階段，所述偏振膜層合體的透射軸方向上的尺寸在一些情況下有時會明顯增加。在任何這些情況下，隨著收縮的進行，透射軸方向上的尺寸可由收縮起始時(加熱起始時)的尺寸而降低。
所述偏振膜層合體在吸收軸方向上的收縮比例優選為0.3％或更多，更優選0.4％或更多。同時，吸收軸上的收縮比例為例如1.0％或更低。所述收縮比例可由下式確定。
收縮比例(％)＝{1-(加熱後的尺寸/加熱前的尺寸)}×100
C.切割
因所述偏振片具有優異的耐久性，本發明的偏振片可以被形成為所需的形狀。將所述偏振片形成為所需形狀的方法通常是例如切割(衝壓)所述偏振膜層合體的方法。所述切割可以在偏振膜層合體的收縮之前進行，或者可以在偏振膜層合體收縮之後進行。無論所述切割是在收縮之前或是在收縮之後進行，都可以得到優異的耐久性。為了更準確地形成所需的形狀，所述切割優選在收縮之後進行。
可採用任何適當的方法作為切割(衝壓)方法。例如，給出了用雷射照射所述層合體的方法或使用切割刀片(衝模)的方法，如Thomson刀片或pinnacle刀片。所述雷射照射提供光滑的切割表面並可以抑制裂紋初始點(初始裂紋)的出現，因此可進一步改善耐久性。即使使用切割刀片(即使出現初始裂紋)時，所述收縮也可以提供優異的耐久性。
任何適當的雷射都可以被用作所述雷射，只要可以切割所述偏振膜層合體(偏振片)。優選使用發射的光的波長範圍為150nm–11μm的雷射。其具體的實例包括氣體雷射如CO2雷射、固體雷射如YAG雷射、和半導體雷射。其中，優選使用CO2雷射。
雷射照射的條件可根據例如所用的雷射而設定到任何適當的條件。當使用CO2雷射時，輸出條件優選為10-1,000W，更優選為100-400W。
D.偏振片
圖2是本發明的一個實施方案的偏振片的平面視圖。偏振片100被適當地用於汽車的儀錶盤中。所述偏振片100包括連續設置的第一顯示部分50和第二顯示部分60，用於固定各種儀表指針的通孔51和61形成在相應顯示部分的中心附近。各通孔的直徑為例如0.5-100mm。各顯示部分50和60的外邊緣被沿著儀表指針的旋轉方向形成為弧形。
當如示例一樣形成通孔時，可根據例如所述偏振片的應用而適當地確定所述通孔的位置。裂紋易於在作為起始點的通孔的外圍邊緣產生，而當通孔的位置越發遠離偏振片的外邊緣時，該傾向可能更加明顯。因此，當通孔的位置越發遠離偏振片的外邊緣(例如，其與偏振片的外邊緣的距離為15mm或更多)時，可以更為顯著地得到因收縮而表現出來的耐久性改善效果。類似於通孔的外圍邊緣，外邊緣在平面方向上形成向內凸起的V-形(包括R-形)的部位，如各顯示部分之間的邊緣部分41或42，也易於作為裂紋的起始點。
本發明的偏振片不限於示例中的構造，並可適當地改變。例如，可適當改變所述偏振片的形狀、有或沒有通孔、通孔的形狀和尺寸、以及通孔的個數及形成位置。
本發明的偏振片可通過例如壓敏粘合劑層中介被粘合到任何其他元件(如液晶單元等的玻璃基材)上。所述壓敏粘合劑層的厚度優選為4-50μm。優選使用丙烯酸壓敏粘合劑作為形成所述壓敏粘合劑層的壓敏粘合劑。
下文中，通過實施例具體說明本發明。然而，本發明不限於這些實施例。尺寸變化率是通過下式計算得到的值。
尺寸變化率(％)＝{(加熱後的尺寸/加熱前的尺寸)-1}×100
[實施例1]
(偏振膜層合體片材的製造)
通過將碘引入到細長的、基於PVA的樹脂膜中，並在長度方向(MD)上單軸拉伸該膜而得到的膜(厚度；28μm)被用作偏振器。
將基於PVA的粘合劑施加到所述偏振器的一側，使得其乾燥後的厚度為100nm，並將細長的、厚度為40μm的TAC膜粘合到所述偏振器上，使得它們的長度方向對齊。
隨後，將基於PVA的粘合劑施加到所述偏振器的另一側，使得其乾燥後的厚度為100nm，並將細長的、厚度為30μm的丙烯酸膜粘合到所述偏振器上，使得它們的長度方向對齊。
因此，得到了構造為「TAC膜/偏振器/丙烯酸膜」的偏振膜層合體片材。
用CO2雷射(波長：9.35μm，輸出：150W)切割所得到的偏振膜層合體片材以提供尺寸為112mm×112mm的切片，該切片在距離其外邊緣55mm處形成直徑為2mm的通孔。
將所得切片放置在85℃的氣氛下50小時以提供偏振片。該偏振片在其吸收軸方向上的尺寸變化率為-0.74％(收縮比例為0.74％)，在其透射軸方向上的尺寸變化率為-0.44％(收縮比例為0.44％)，所述的每個尺寸變化率都是加熱後尺寸相對於加熱前尺寸的比例。所述作為加熱後尺寸相對於加熱前尺寸的比例的尺寸變化率，其每一個的測定都是通過：切割所述偏振膜層合體片材，分別製備尺寸為100mm×100mm的切片(在所述切片上不形成通孔)；並測量切片的角的位置。在這種情況下，從所述片中切出所述切片，使得一對彼此相對的側面對應於偏振器的透射軸方向，另一對彼此相對的側面對應於偏振器的吸收軸方向。
[實施例2]
以與實施例1相同的方式得到偏振片，區別在於將所得到的切片放置在85℃的氣氛下5小時。該偏振片在其吸收軸方向上的尺寸變化率為-0.45％(收縮比例為0.45％)，在其透射軸方向上的尺寸變化率為-0.37％(收縮比例為0.37％)，所述的每個尺寸變化率都是加熱後尺寸相對於加熱前尺寸的比例，都是用與實施例1相同的方法測量的。
[實施例3]
以與實施例1相同的方式得到偏振片，區別在於將所得到的切片放置在85℃的氣氛下2.5小時。該偏振片在其吸收軸方向上的尺寸變化率為-0.34％(收縮比例為0.34％)，在其透射軸方向上的尺寸變化率為-0.25％(收縮比例為0.25％)，所述的每個尺寸變化率都是加熱後尺寸相對於加熱前尺寸的比例，都是用與實施例1相同的方法測量的。
[實施例4]
以與實施例1相同的方式得到偏振片，區別在於：切片的尺寸被設定為52mm×52mm；並且在距離所述切片的外邊緣25mm處形成所述通孔。
[比較實施例1]
以與實施例1相同的方式得到偏振片，區別在於沒有加熱所述切片。
[比較實施例2]
以與實施例4相同的方式得到偏振片，區別在於沒有加熱所述切片。
通過熱循環測試(也稱為熱衝擊(HS)測試)評價所得偏振片的耐久性。具體而言，通過用丙烯酸壓敏粘合劑(厚度：20μm)將所得偏振片粘合到玻璃片上以得到測試樣品。將該樣品置於-40℃的環境下30分鐘，隨後置於85℃的環境下30分鐘。前述操作被定義為一個循環，重複該循環100次。之後，觀察在偏振片中是否出現裂紋。
圖3A至圖3D是HS測試後用光學顯微鏡(Olympus Corporation生產，MX61，放大倍數：5)觀察實施例1-3和比較實施例1的偏振片的通孔外圍所得的照片。在比較實施例1中(圖3D)，觀察到了用眼睛可清楚識別的裂紋。相反，在實施例1中(圖3A)，沒有觀察到有裂紋(包括微裂紋)出現。在實施例2和3中(圖3B和圖3C)，觀察到了用眼睛無法清晰識別的微裂紋，但與比較實施例1相比，裂紋的出現受到了抑制。每個裂紋都出現在拉伸方向上。
在實施例4中，如在實施例1中一樣，沒有觀察到裂紋(包括微裂紋)的出現。在比較實施例1中，裂紋從作為起始點的通孔延伸到偏振片的端側。相比之下，在比較實施例2中，裂紋長度為12mm。
圖4A和圖4B每個都是顯示HS測試後實施例1的測試樣品的偏振片的末端部分的狀態的照片，圖5A和圖5B每個都是顯示HS測試後比較實施例1的測試樣品的偏振片的末端部分狀態的照片。在比較實施例1中，形成了暴露在外的、用於將偏振片粘合到玻璃片的壓敏粘合劑層的區域。
本發明的偏振片不僅可適用於矩形的圖像顯示設備(液晶顯示設備或有機EL裝置)中，也可以適用於例如以汽車或智能手錶的儀表顯示部分為例的具有特定形狀的圖像顯示部分。
對於本領域技術人員，在不偏離本發明的範圍和精神的情況下，許多其他修改都是顯而易見的並易於實施。因此，應理解所附權利要求的範圍不限於說明書的細節，而應被廣義地理解。