偏光膜和偏光膜的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請根據(jù)35U.S.C. Section 119要求2013年11月14日申請的日本專利申請 No. 2013-235546的優(yōu)先權(quán)，將其引入此處以作參考。
[0002] 本發(fā)明涉及偏光膜和偏光膜的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 將偏光膜放置在作為典型的圖像顯示裝置的液晶顯示裝置的液晶單元的兩側(cè)，該 放置歸因于該裝置的圖像形成模式。例如，已經(jīng)提出以下方法作為偏光膜的制造方法（例 如，日本專利申請?zhí)亻_No. 2000-338329)。將具有樹脂基材和聚乙烯醇（PVA)系樹脂層的 層壓體拉伸，并且然后進行染色處理從而偏光膜可以在樹脂基材上形成。根據(jù)這樣的方法， 獲得了具有小的厚度的偏光膜。因此，該方法已經(jīng)引起了關(guān)注，這是因為其有助于近年來圖 像顯示裝置的薄型化的潛能。然而，由這樣的方法獲得的薄偏光膜的光學(xué)特性（例如偏光 度）的提高涉及在加熱時可能產(chǎn)生裂紋的耐久性的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)本發(fā)明的實施方案，提供了一種偏光膜，其光學(xué)特性優(yōu)異，并且耐久性和耐水 性優(yōu)異。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的實施方案的偏光膜包括具有IOym以下的厚度的聚乙烯醇系樹脂 薄膜。所述聚乙烯醇系樹脂薄膜具有8. 5wt%以上的碘濃度；并且所述偏光膜具有由以下 所示的等式定義的交聯(lián)指數(shù)為100至200。
[0006](交聯(lián)指數(shù)）=(薄膜中的碘濃度）X (薄膜中的硼酸濃度）
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了上述偏光膜的制造方法。該方法包括：將聚乙烯 醇系樹脂層在樹脂基材的一側(cè)上形成；并且將該樹脂基材和該聚乙烯醇系樹脂層的層壓體 拉伸和染色從而將該聚乙烯醇系樹脂層形成為偏光膜。該拉伸包括：在將該層壓體浸漬在 硼酸水溶液中的同時，拉伸該層壓體，該硼酸水溶液具有3. 5wt%以下的硼酸濃度。
[0008] 在本發(fā)明的一個實施方案中，硼酸水溶液具有60°C以上的溫度。
【附圖說明】
[0009] 圖1是解釋脫色量的計算的示意圖。
【具體實施方式】
[0010] 下文中，描述了本發(fā)明的實施方案。然而，本發(fā)明不限于這些實施方案。
[0011] A.偏光膜
[0012] 本發(fā)明的偏光膜包括含有碘的聚乙烯醇系樹脂（下文中稱為"PVA系樹脂"）薄膜。
[0013] 任何適當(dāng)?shù)臉渲梢杂米餍纬蒔VA系樹脂薄膜的PVA系樹脂。樹脂的實例包括聚 乙烯醇和乙烯-乙烯醇共聚物。聚乙烯醇通過將聚乙酸乙烯酯皂化而獲得。乙烯-乙烯醇 共聚物通過將乙烯-乙酸乙烯酯共聚物皂化而獲得。PVA系樹脂的皂化度典型是85mol% 至 IOOmol %，優(yōu)選 95. Omol %至 99. 95mol %，更優(yōu)選 99. Omol %至 99. 93mol %。阜化度可以 遵照JIS K 6726-1994來測定。使用具有這樣的皂化度的PVA系樹脂可以提供耐久性優(yōu)異 的偏光膜。當(dāng)皂化度過度高時，樹脂會凝膠。
[0014] PVA系樹脂的平均聚合度可以根據(jù)目的適當(dāng)?shù)剡x擇。平均聚合度典型是1，000至 10, 〇〇〇,優(yōu)選1，200至5, 000,更優(yōu)選1，500至4, 500。應(yīng)該注意的是平均聚合度可以遵照 JIS K 6726-1994 來測定。
[0015] 如上所述，偏光膜含有碘。偏光膜實質(zhì)上是其上以取向狀態(tài)（aligned state) 吸附碘的PVA系樹脂薄膜。PVA系樹脂薄膜中的碘濃度是8. 5wt%以上，優(yōu)選8. 5wt%至 10.0 wt %，更優(yōu)選8. 7wt %至9. 5wt %。根據(jù)本發(fā)明，通過交聯(lián)指數(shù)的最優(yōu)化，可以充分地改 善含有這樣高濃度的碘的薄偏光膜的耐久性和耐水性，并且特別地，可以防止加熱時裂紋 的產(chǎn)生。更具體地，為了獲得薄偏光膜（例如，具有I 0ym以下的厚度）中的優(yōu)異的光學(xué)特 性（例如偏光度），需要PVA系樹脂薄膜（偏光膜）中的非常高的碘濃度。碘對PVA具有交 聯(lián)作用，并且因此碘濃度的增加提高了 PVA的交聯(lián)度。結(jié)果，偏光膜的拉伸性降低，并且例 如，在加熱時可能產(chǎn)生裂紋。根據(jù)本發(fā)明，通過交聯(lián)指數(shù)的最優(yōu)化，PVA的交聯(lián)度可以在保持 高碘濃度的同時控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。因此，優(yōu)異的光學(xué)特性（例如偏光度）和優(yōu)異的耐 久性以及耐水性可以同時在薄偏光膜中實現(xiàn)。應(yīng)該注意的是此處使用的術(shù)語"碘濃度"是指 包含在偏光膜（PVA系樹脂薄膜）中的全部碘的量。更具體地，在偏光膜中，碘以例如Γ、Ι 2 和13_的形式存在，并且此處使用的術(shù)語"碘濃度"是指涵蓋全部這些形式的碘的濃度。如 下所述，碘濃度可以根據(jù)基于熒光X-射線分析的熒光X-射線強度和膜（偏光膜）的厚度 來計算。
[0016] 在本發(fā)明中，PVA系樹脂薄膜（偏光膜）的交聯(lián)指數(shù)是100至200,優(yōu)選150至190， 更優(yōu)選160至180。當(dāng)交聯(lián)指數(shù)落在這樣的范圍內(nèi)時，如上所述，優(yōu)異的光學(xué)特性（例如偏 光度）和優(yōu)異的耐久性以及耐水性可以同時在薄偏光膜中實現(xiàn)。當(dāng)交聯(lián)指數(shù)小于100時， 偏光膜的耐水性在很多情況下是不充分的。當(dāng)交聯(lián)指數(shù)大于200時，可能產(chǎn)生裂紋，并且加 熱時的耐久性在很多情況下是不充分的。當(dāng)交聯(lián)指數(shù)最優(yōu)化從而落在這樣的范圍內(nèi)時，可 以獲得以下優(yōu)勢。與厚的偏光片（例如，具有20 μπι以上的厚度）相比，薄偏光膜（例如， 具有IOym以下的厚度）在膜中具有明顯高的碘濃度。進一步，在薄偏光膜中，根據(jù)光學(xué)特 性的薄膜中的碘濃度的改變非常大。碘具有對使用硼酸的交聯(lián)的促進作用，并且因此，在薄 偏光膜中，設(shè)計的單片透過率的改變也改變了使用硼酸的交聯(lián)度，結(jié)果光學(xué)特性會偏離設(shè) 計的光學(xué)特性（這樣的問題難以在厚偏光片中發(fā)生）。更具體地，當(dāng)為了將單片透過率設(shè)得 低而增加碘濃度時，使用硼酸的交聯(lián)度也增加。結(jié)果，偏光膜的拉伸性降低，并且例如在加 熱時可能產(chǎn)生裂紋。為了解決這樣的問題，通過交聯(lián)指數(shù)的最優(yōu)化，可以獲得在預(yù)定的碘濃 度下的期望的硼酸濃度。換言之，期望的硼酸濃度可以依照設(shè)計的單片透過率而測定（如 下所述）。結(jié)果，使用硼酸的交聯(lián)度可以依照預(yù)定的單片透過率（碘濃度）控制在適當(dāng)?shù)姆?圍內(nèi)。最后，可以獲得的是光學(xué)特性優(yōu)異并且耐久性（特別地，在加熱時防止了裂紋）和耐 水性優(yōu)異的偏光膜。即，通過交聯(lián)指數(shù)的最優(yōu)化，可以解決薄偏光膜特有的問題。這樣的問 題已經(jīng)只在其光學(xué)特性在寬的范圍改變的薄偏光膜的實際生產(chǎn)之后確認，并且已經(jīng)解決問 題的事實是工業(yè)上非常優(yōu)異的效果。
[0017] 交聯(lián)指數(shù)由以下等式測定。
[0018] (交聯(lián)指數(shù)）=(薄膜中的碘濃度）X (薄膜中的硼酸濃度）
[0019] 薄膜中的碘濃度（wt%)可以由以下所示的等式根據(jù)基于熒光X-射線分析的熒光 X-射線強度（kcps)和膜的厚度（μ m)來計算。
[0020] (碘濃度）=18. 2 X (熒光X-射線強度）八薄膜的厚度）
[0021] 在等式中，常數(shù)"18. 2"可以通過測量厚度、碘濃度和鉀濃度已知的樣品（例如，具 有添加至其的給定量的KI的PVA系樹脂薄膜）的熒光X-射線強度從而制備校正曲線來獲 得。另外，通過使用根據(jù)衰減全反射光譜法（ATR)測量來計算的硼酸量的指數(shù)，可以測定薄 膜中的硼酸濃度（wt% )。
[0022] (硼酸量的指數(shù)）=(在665CHT1的硼酸峰的強度V (在2941CHT1的參考峰的強 度）
[0023] (硼酸濃度）=(硼酸量的指數(shù)）X 5. 54+4. 1
[0024] 在等式中，"5. 54"和"4. 1"各自是從以與以上相同的方式由已知的樣品制備的校 正曲線獲得的常數(shù)。
[0025] PVA系樹脂薄膜中的硼酸濃度優(yōu)選是12wt%至21wt%，更優(yōu)選15wt%至20wt%， 又更優(yōu)選17wt%至20wt%。根據(jù)本發(fā)明，通過上述交聯(lián)指數(shù)的最優(yōu)化，可以確定在預(yù)定的 碘濃度下的優(yōu)選的硼酸濃度。
[0026] PVA系樹脂薄膜（偏光膜）的厚度是10 μ m以下，優(yōu)選7 μ m以下，更優(yōu)選6 μ m以 下。在具有這樣的厚度的PVA系樹脂薄膜中，確保預(yù)定的光學(xué)特性（例如偏光度）需要非 常高的碘濃度，并且因此通過交聯(lián)指數(shù)的最優(yōu)化實現(xiàn)的效果是明顯的。另一方面，PVA系樹 脂薄膜的厚度優(yōu)選是1. 〇 μ m以上，更優(yōu)選2. 0 μ m以上。
[0027] 偏光膜優(yōu)選地展示出在380nm至780nm的任一波長下的吸收二色性。偏光膜的單 片透過率優(yōu)選是40. 0 %至42. 5 %，更優(yōu)選41. 0 %至42. 0 %。偏光膜的偏光度優(yōu)選是99. 9 % 以上，更優(yōu)選99. 95%以上，又更優(yōu)選99. 98%以上。當(dāng)單片透過率設(shè)置得低并且偏光度增 加時，對比度可以增加并且可以獲得較暗的黑色顯示（darker black display)。因此，可以 實現(xiàn)具有優(yōu)異圖像品質(zhì)的圖像顯示裝置。如上所述，通過交聯(lián)指數(shù)的最優(yōu)化，這樣的高的偏 光度和優(yōu)異的耐久性以及耐水性可以同時實現(xiàn)。
[0028] B.偏光膜的制造方法
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的偏光膜的制造方法典型地包括：將PVA系樹脂層在 樹脂基材的一側(cè)上形成；和將樹脂基材和PVA系樹脂層的層壓體拉伸和染色從而將聚乙烯 醇系樹脂層形成為偏光