本發(fā)明涉及偏振片、偏振膜以及偏振片的制造方法。
背景技術(shù):
已知有通過使二色性物質(zhì)吸附于以聚乙烯醇(pva:polyvinylalcohol)系樹脂為形成材料的親水性高分子層而得到的偏振片(例如專利文獻1)。采用了這樣的偏振片的偏振膜用于個人電腦、tv、監(jiān)視器、便攜電話以及pda(personaldigitalassistant:掌上電腦)等液晶顯示裝置。近年來,伴隨液晶顯示裝置的高性能化、薄型化,對于液晶顯示裝置所使用的偏振膜的偏振片,也追求薄型化。
在先技術(shù)文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2009-098653號公報
為了制造較薄型的偏振片,例如如專利文獻1所記載的那樣,在向基材層涂敷含有親水性高分子的水溶液之后,對含有親水性高分子的水溶液進行干燥,形成在基材層上層疊有親水性高分子層的層疊體。然后,對該層疊體進行延伸處理以及染色處理,制造偏振片。但是,若使用這樣的方法來制造偏振片,則存在透射軸方向(寬度方向)上的偏振片的厚度分布的不均變大的問題。另外,近年來正在推進以視覺辨認性提高為目的的背光的高亮度化,與以往相比成為了偏振片的厚度分布不均容易被視覺辨認的狀況。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
發(fā)明所要解決的課題
本發(fā)明的一個技術(shù)方案鑒于上述問題點而作成,其目的之一在于,提供薄型且厚度分布的不均小的偏振片及具備這樣這樣的偏振片的偏振膜。另外,本發(fā)明的一個技術(shù)方案的目的之一在于,提供能夠?qū)崿F(xiàn)薄型化且能夠減小厚度分布的不均的偏振片的制造方法。
用于解決課題的方案
在本發(fā)明的偏振片的一個技術(shù)方案中,偏振片是二色性色素在聚乙烯醇系樹脂中被取向的偏振片,所述偏振片的特征在于,所述偏振片的厚度為10μm以下,在所述偏振片的透射軸方向上,厚度分布的最大振幅為0.4μm以下。
也可以設(shè)為如下結(jié)構(gòu):在所述偏振片的透射軸方向上,厚度分布的周期強度為0.13μm以下。
在本發(fā)明的偏振片的一個技術(shù)方案中,偏振片是二色性色素在聚乙烯醇系樹脂中被取向的偏振片,所述偏振片的特征在于,所述偏振片的厚度為10μm以下,在所述偏振片的透射軸方向上,厚度分布的周期強度為0.13μm以下。
也可以設(shè)為如下結(jié)構(gòu):在所述偏振片的透射軸方向上,所述聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的最大振幅為10nm以下。
在本發(fā)明的偏振片的一個技術(shù)方案中,偏振片是二色性色素在聚乙烯醇系樹脂中被取向的偏振片,所述偏振片的特征在于,所述偏振片的厚度為10μm以下,在所述偏振片的透射軸方向上,所述聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的最大振幅為10nm以下。
也可以設(shè)為如下結(jié)構(gòu):在所述偏振片的透射軸方向上,所述聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的周期強度為2nm以下。
在本發(fā)明的偏振片的一個技術(shù)方案中,偏振片是二色性色素在聚乙烯醇系樹脂中被取向的偏振片,所述偏振片的特征在于,所述偏振片的厚度為10μm以下,在所述偏振片的透射軸方向上,所述聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的周期強度為2nm以下。
本發(fā)明的偏振膜的一個技術(shù)方案的特征在于,具備上述的偏振片和設(shè)置于所述偏振片的至少一方的面的保護膜。
在本發(fā)明的偏振片的制造方法的一個技術(shù)方案中,所述偏振片是二色性色素在聚乙烯醇系樹脂中被取向的偏振片,所述偏振片的制造方法的特征在于,所述偏振片的厚度為10μm以下,所述偏振片的制造方法包括:在基材上形成以聚乙烯醇系樹脂為形成材料的樹脂層的樹脂層形成工序;將所述樹脂層與所述基材一起延伸的延伸工序;以及使所述二色性色素吸附于所述樹脂層的染色工序,所述樹脂層形成工序包括在所述基材上涂布包含聚乙烯醇系樹脂的樹脂層用涂敷液的工序、以及對所涂布的所述樹脂層用涂敷液進行干燥的工序,對所述樹脂層用涂敷液進行干燥的工序的長度為180秒以下。
也可以設(shè)為如下制造方法:在所述樹脂層形成工序之前還包括在所述基材上形成底涂層的底涂層形成工序,所述底涂層形成工序包括在所述基材上涂布底涂層用涂敷液的工序、以及對所涂布的所述底涂層用涂敷液進行干燥的工序。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案,能夠提供薄型且透射軸方向的厚度分布的不均小的偏振片及具備這樣的偏振片的偏振膜。另外,根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案,提供能夠?qū)崿F(xiàn)薄型化且能夠減小不均的偏振片的制造方法。
附圖說明
圖1是表示本實施方式的偏振膜的剖視圖。
圖2是表示本實施方式的偏振膜的制造方法的步驟的流程圖。
圖3是表示本實施方式的偏振膜的制造方法的步驟的一部分的示意圖。
圖4是表示本實施方式的偏振膜的制造方法的步驟的一部分的剖視圖。
圖5是表示本實施方式的偏振膜的制造方法的步驟的一部分的剖視圖。
圖6是表示本實施方式的偏振膜的制造方法的步驟的一部分的剖視圖。
圖7是表示本實施方式的偏振膜的制造方法的步驟的一部分的剖視圖。
圖8是表示本實施方式的偏振膜的制造方法的步驟的一部分的剖視圖。
圖9是表示驗證例的層疊體的剖視圖。
圖10是表示相對于寬度方向位置的樹脂層的厚度的圖表。
圖11是表示相對于寬度方向位置的偏振片的厚度的圖表。
圖12是表示相對于偏振片的厚度分布的不均周期的偏振片的厚度分布的周期強度的圖表。
圖13是表示相對于寬度方向位置的偏振片中的聚乙烯醇系樹脂的相位差的圖表。
圖14是表示相對于偏振片的厚度分布的不均周期的偏振片中的聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的周期強度的圖表。
附圖標記說明:
1…偏振膜、10…偏振片、11…保護膜、20…基材膜(基材)、31…底涂層用涂敷液、32…底涂層、33…樹脂層用涂敷液、34…樹脂層、s1…底涂層形成工序、s2…樹脂層形成工序、s3…延伸工序、s4…染色工序
具體實施方式
以下,參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式的偏振膜。
需要說明的是,本發(fā)明的范圍不限定于以下的實施方式,能夠在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)任意地變更。另外,在以下的附圖中,為了容易明白各結(jié)構(gòu),有時使各構(gòu)造的比例尺以及數(shù)量等與實際的構(gòu)造的比例尺以及數(shù)量等不同。
圖1是表示本實施方式的偏振膜1的剖視圖。如圖1所示,偏振膜1具備偏振片10、保護膜11以及粘接層12。依次層疊偏振片10、粘接層12以及保護膜11。雖然省略圖示,本實施方式的偏振膜1是長條帶狀。偏振膜1例如卷取于芯材,作為卷而被保管等。
需要說明的是,在以下的說明中,有時將層疊偏振膜1中的各層的方向僅稱作“層疊方向”,有時將偏振膜1中的與層疊方向正交的長邊方向僅稱作“長邊方向”,有時將偏振膜1中的與層疊方向以及長邊方向這雙方正交的寬度方向僅稱作“寬度方向”。
另外,在附圖中,適當示出三維正交坐標系(xyz坐標系)。在三維正交坐標系中,z軸方向設(shè)為與層疊方向平行的方向,y軸方向設(shè)為與寬度方向平行的方向,x軸方向設(shè)為與長邊方向平行的方向。另外,在層疊方向上,有時將z軸方向的正的一側(cè)稱作“上側(cè)”,將z軸方向的負的一側(cè)稱作“下側(cè)”。上側(cè)以及下側(cè)只是用于說明各部分的相對的位置關(guān)系的名稱,并不限定偏振膜的制造時的各部分的姿勢、偏振膜的實際的姿勢以及偏振膜的使用樣態(tài)等。
偏振片10是二色性色素在聚乙烯醇系樹脂中被取向了的層。在本實施方式中,偏振片10的吸收軸例如與長邊方向(x軸方向)平行,偏振片10的透射軸例如與寬度方向(y軸方向)平行。
作為偏振片10的形成材料的聚乙烯醇系樹脂,例如可舉出聚乙烯醇樹脂、聚乙烯醇樹脂衍生物以及聚乙烯醇樹脂衍生物的改性體等。作為聚乙烯醇樹脂衍生物,例如可舉出聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮乙醛以及聚乙烯醇縮丁醛等。作為聚乙烯醇樹脂衍生物的改性體,例如可舉出:將上述的聚乙烯醇樹脂衍生物以乙烯、丙烯等烯烴改性而得到的改性體;將上述的聚乙烯醇樹脂衍生物以丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等不飽和羧酸改性而得到的改性體;將上述的聚乙烯醇樹脂衍生物以不飽和羧酸的烷基酯改性而得到的改性體;或者將上述的聚乙烯醇樹脂衍生物以丙烯酰胺等改性而得到的改性體。
聚乙烯醇系樹脂的平均聚合度優(yōu)選為100以上且10000以下,更優(yōu)選為1000以上且10000以下,進一步優(yōu)選為1500以上且8000以下,更進一步優(yōu)選為2000以上且5000以下。這是因為,在聚乙烯醇系樹脂的平均聚合度小于100的情況下,難以得到較佳的光學特性,在比10000大的情況下,溶解于水的溶解性低,難以制作后述的樹脂層用涂敷液33。在本說明書中,聚乙烯醇系樹脂的平均聚合度例如通過由jisk6727(1994)決定的方法來求出。
作為偏振片10的形成材料的聚乙烯醇系樹脂優(yōu)選是被皂化后的樹脂。聚乙烯醇系樹脂的皂化度優(yōu)選為80.0摩爾%以上且100.0摩爾%以下,更優(yōu)選為90.0摩爾%以上且99.5%摩爾以下,進一步優(yōu)選為93.0摩爾%以上且99.5摩爾%以下。通過將聚乙烯醇系樹脂的皂化度設(shè)為80摩爾%以上,容易得到較佳的光學特性。
需要說明的是,聚乙烯醇系樹脂的皂化度是將作為聚乙烯醇系樹脂的原料的聚乙酸乙烯酯系樹脂所含的乙酸基通過皂化工序而變化至羥基的比例以摩爾%的形式表示的度量,由下述的(式1)定義。
(式1)皂化度(摩爾%)=(羥基的數(shù)量)÷(羥基的數(shù)量+乙酸基的數(shù)量)×100,在本說明書中,聚乙烯醇系樹脂的皂化度例如采用由jisk6727(1994)決定的方法來求出。
偏振片10也可以包含增塑劑、界面活性劑等添加劑。作為增塑劑,例如可舉出多元醇以及多元醇的縮合物。作為多元醇以及多元醇的縮合物,例如可舉出甘油、雙甘油、三甘油、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇等。偏振片10中的增塑劑的含量不特別限制,例如優(yōu)選20質(zhì)量%以下。
偏振片10的厚度t1為10μm以下,優(yōu)選為5μm以下。在偏振片10的寬度方向(透射軸方向、y軸方向)上,偏振片10的厚度分布的最大振幅為0.4μm以下,優(yōu)選為0.2μm以下,更優(yōu)選為0.1μm以下。考慮到測定裝置的分辨率,偏振片10的厚度分布的最大振幅通常為0.01μm以上。厚度分布的最大振幅是指偏振片10的厚度t1中的最大值與最小值之差。在本說明書中,偏振片10的厚度t1例如使用白色光干涉式的非接觸膜厚計(例如filmetrics公司制,型號:f20)來測定。由此,無需與測定的對象(偏振片10)接觸就能夠?qū)崿F(xiàn)精密的測定,即使測定的對象為層疊體的一部分的層,也無需剝離各層就能夠測定對象的膜厚。
在偏振片10的寬度方向(透射軸方向、y軸方向)上,偏振片10的厚度分布的周期強度優(yōu)選為0.13μm以下,更優(yōu)選為0.05μm以下,進一步優(yōu)選為0.04μm以下。另外,偏振片10的厚度分布的周期強度通常為0.0025μm以上。在本說明書中,偏振片10的厚度分布的周期強度例如通過以下的方式來求出。
對偏振片10的寬度方向上的厚度分布進行高速傅里葉變換(fft:fastfouriertransform)。作為高速傅里葉變換的算法,例如使用cooley-tukey型fft算法。使用cooley-tukey型fft算法的高速傅里葉變換例如可以通過執(zhí)行微軟公司制表計算軟件“excel(注冊商標)2010”的加載項即“atpvbaen.xlam!fourier”來進行。以測定得到的偏振片10的厚度t1的原始數(shù)據(jù)為對象,執(zhí)行該加載項,由此能夠?qū)ζ衿?0的寬度方向上的厚度分布進行高速傅里葉變換。
通常,高速傅里葉變換將時間的波形函數(shù)變換為頻率的分布函數(shù)。在本實施方式的情況下,通過對表示偏振片10的寬度方向位置l(y軸方向位置)的厚度分布的波形函數(shù)f(l)進行高速傅里葉變換,從而能夠得到偏振片10的厚度分布的頻率ω的分布函數(shù)f(ω)。需要說明的是,取樣周期是1/ω。
在本說明書中,偏振片10的厚度分布的周期強度由|f(ωn)|/(n/2)表示。|f(ωn)|是對與第n號的標本點對應(yīng)的波形函數(shù)f(ln)進行高速傅里葉變換而得到的分布函數(shù)的絕對值。ln是第n號的標本點的寬度方向位置l。偏振片10的厚度分布的周期強度的物理量與偏振片10的厚度分布的物理量相等。需要說明的是,標本點的最大數(shù)為所得到的膜厚分布的原始點數(shù)a以下且是與a最接近的2的冪值。
以如上述那樣得到的偏振片10的厚度分布的周期強度為縱軸,以標本點的周期為橫軸而得到功率譜。標本點的周期為ln/n。
需要說明的是,在本說明書中,周期強度為規(guī)定值以下包括周期為10mm以上且70mm以下的區(qū)域中的周期強度為規(guī)定值以下的情況。即,偏振片10的厚度分布的周期強度為0.05μm以下包括周期為10mm以上且70mm以下的區(qū)域中的偏振片10的厚度分布的周期強度為0.05μm以下的情況。換言之,偏振片10的厚度分布的周期強度為0.05μm以下包括在周期為10mm以上且70mm以下的區(qū)域中偏振片10的厚度分布的周期強度的最大值為0.05μm以下的情況。
另外,在本說明書中,某一膜(層)的厚度是指某一膜(層)的層疊方向(z軸方向)上的尺寸,也包括某一膜(層)的平均厚度。即,偏振片的厚度也包括偏振片的平均厚度。
在偏振片10的寬度方向(透射軸方向、y軸方向)上,聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的最大振幅優(yōu)選為10nm以下,更優(yōu)選為5.7nm以下,進一步優(yōu)選為5.3nm以下。另外,聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的最大振幅通常為0.3nm以上。相位差分布的最大振幅是指周期為10mm以上且20mm以下的區(qū)域中的聚乙烯醇系樹脂的相位差rpva的最大值。
聚乙烯醇系樹脂的相位差rpva可以根據(jù)不存在二色性色素的吸收帶的波長區(qū)域中的偏振片10的相位差r(λ)來求出。需要說明的是,在本說明書中,聚乙烯醇系樹脂的相位差rpva是指波長1000nm時的相位差。具體而言,按波長850nm以上的各個波長λ來測定偏振片10的相位差r(λ),進行測定出的波長λ與測定出的相位差r(λ)的作圖,將其以最小二乘法擬合為下述的sellmeier式(式2)。在此,(式2)中的e以及f是擬合參數(shù),是通過最小二乘法而確定的系數(shù)。
(式2)r(λ)=e+f/(λ2-6002)
(式2)中的e與聚乙烯醇系樹脂的相位差rpva相當。需要說明的是,f/(λ2-6002)與二色性色素的相位差相當。在本說明書中,偏振片10的相位差r(λ)的測定例如使用相位差測定裝置(王子計測設(shè)備株式會社制、型號:kobra-wpr/ir)來進行。
在偏振片10的寬度方向(透射軸方向、y軸方向)上,聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的周期強度優(yōu)選為2nm以下,更優(yōu)選為0.9nm以下,進一步優(yōu)選為0.8nm以下。另外,聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的周期強度通常為0.075nm以上。聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的周期強度是指,對寬度方向上的聚乙烯醇系樹脂的相位差分布施加高速傅里葉變換而得到的波數(shù)譜中的周期為10mm以上且20mm以下的區(qū)域中的最大的振幅的值。相位差分布的周期強度的算出方法與上述的偏振片10的厚度分布的周期強度同樣。
作為在聚乙烯醇系樹脂中被取向了的二色性色素,例如可舉出碘、有機染料等。
保護膜11設(shè)置于偏振片10的上表面10a。更詳細而言,在本實施方式中,保護膜11經(jīng)由粘接層12而粘接于偏振片10的上表面10a。保護膜11可以是不具有光學功能的單純的保護膜,也可以是相位差膜以及增亮膜這樣的一并具有光學功能的保護膜。
保護膜11的形成材料不特別限定,例如可舉出,環(huán)狀聚烯烴系樹脂膜;由三乙酰纖維素、二乙酰纖維素等樹脂構(gòu)成的乙酰纖維素系樹脂膜;由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯等樹脂構(gòu)成的聚酯系樹脂膜;聚碳酸酯系樹脂膜;丙烯酸系樹脂膜;以及聚丙烯系樹脂膜等。
環(huán)狀聚烯烴系樹脂膜可以是單軸延伸后的樹脂膜,也可以是雙軸延伸后的樹脂膜。通過進行延伸,能夠?qū)Νh(huán)狀聚烯烴系樹脂膜賦予任意的相位差。
通常,環(huán)狀聚烯烴系樹脂膜的表面活性差。因此,在保護膜11為環(huán)狀聚烯烴系樹脂膜的情況下,優(yōu)選對保護膜11中的與偏振片10粘接的下表面進行等離子體處理、電暈處理、紫外線照射處理、火焰(flame)處理以及皂化處理等表面處理。尤其是,優(yōu)選采用能夠比較容易實施的等離子體處理、電暈處理。
在保護膜11為乙酰纖維素系樹脂膜的情況下,也可以為了改進視角特性而在保護膜11的表面形成液晶層等。另外,保護膜11也可以是為了賦予相位差而使乙酰纖維素系樹脂膜延伸后的膜。在保護膜11為乙酰纖維素系樹脂膜的情況下,為了提高與偏振膜1的粘接性,通常對保護膜11的下表面實施皂化處理。作為皂化處理,可以采用浸漬于氫氧化鈉以及氫氧化鉀這樣的堿性的水溶液的方法。
也可以在保護膜11的表面形成硬涂層、防眩層、反射防止層等光學層。在保護膜11的表面形成這些光學層的方法不特別限定,可以使用公知的方法。
保護膜11的厚度t2從薄型化的要求出發(fā)優(yōu)選盡量薄,優(yōu)選為90μm以下,更優(yōu)選為50μm以下。若保護膜11的厚度t2過于薄,則保護膜11的強度降低而加工性變差,因此保護膜11的厚度t2優(yōu)選為5μm以上。
在本實施方式中,保護膜11僅設(shè)置于偏振片10的上表面10a,但不限定于此。保護膜11設(shè)置于偏振片10的至少一方的面即可,也可以設(shè)置于偏振片10的上表面10a和下表面10b這雙方。
粘接層12層疊于偏振片10的上表面10a。粘接層12是將偏振片10與保護膜11彼此粘接的層。作為粘接層12的形成材料,例如優(yōu)選水系粘接劑、紫外線固化型粘接劑以及電子射線固化型粘接劑等,更優(yōu)選水系粘接劑。作為水系粘接劑,例如可舉出聚乙烯醇系樹脂的水溶液、向聚乙烯醇系樹脂的水溶液配入通常的交聯(lián)劑而得到的水溶液、以及聚氨酯系乳液粘接劑等。另外,可以使粘接層12的形成材料含有金屬化合物填料。
接著,說明本實施方式的偏振膜1的制造方法。圖2是表示本實施方式的偏振膜1的制造方法的步驟的流程圖。圖3是表示偏振膜1的制造方法的步驟的一部分的示意圖。圖4至圖8是表示偏振膜1的制造方法的步驟的一部分的剖視圖。圖4是圖3所示的p1的位置處的剖視圖。圖5是圖3所示的p2的位置處的剖視圖。圖6是圖3所示的p3的位置處的剖視圖。圖7是圖3所示的p4的位置處的剖視圖。需要說明的是,在圖5至圖8中,示意性地強調(diào)示出了后述的基材膜20的熱收縮所引起的凹凸形狀以及與基材膜20的熱收縮相伴的各層的凹凸形狀。
如圖2所示,本實施方式的偏振膜1的制造方法包括樹脂層形成工序s2、延伸工序s3、染色工序s4、貼合工序s5以及剝離工序s6。也可以如圖2所示那樣,在樹脂層形成工序s2之前包括底涂層形成工序s1。如圖3所示,在本實施方式中,一邊由夾持輥以及輸送輥沿著長邊方向輸送卷狀的基材膜(基材)20,一邊制造偏振膜1。需要說明的是,圖3示出了連續(xù)地進行各工序的形態(tài),但也可以每當工序結(jié)束時將膜暫時卷取成卷。
基材膜20的材質(zhì)只要能夠在延伸工序s3中與后述的樹脂層34一起延伸即可,不特別限定?;哪?0的材質(zhì)例如是熱塑性樹脂。作為用作基材膜20的材質(zhì)的熱塑性樹脂,優(yōu)選透明性、機械強度、熱穩(wěn)定性以及延伸性等優(yōu)異。
具體而言,作為用作基材膜20的材質(zhì)的熱塑性樹脂,例如可舉出鏈狀聚烯烴系樹脂、環(huán)狀聚烯烴系樹脂(降冰片烯系樹脂等)等聚烯烴系樹脂;聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚酯系樹脂;(甲基)丙烯酸系樹脂;纖維素三乙酸酯、纖維素二乙酸酯等纖維素酯系樹脂;聚碳酸酯系樹脂;聚乙烯醇系樹脂;聚乙酸乙烯酯系樹脂;聚芳酯系樹脂;聚苯乙烯系樹脂;聚醚砜系樹脂;聚砜系樹脂;聚酰胺系樹脂;聚酰亞胺系樹脂;以及這些樹脂的混合物、共聚物等。
基材膜20由上述的熱塑性樹脂中的一種或兩種以上的熱塑性樹脂構(gòu)成?;哪?0可以是單層構(gòu)造,也可以是多層構(gòu)造。
基材膜20的厚度不特別限定,從強度以及處理性等的觀點出發(fā),優(yōu)選為1μm以上且500μm以下,更優(yōu)選為1μm以上且300μm以下,進一步優(yōu)選為5μm以上且200μm以下,更進一步優(yōu)選5μm以上且150μm以下?;哪?0的寬度方向(y軸方向)的尺寸例如為500mm以上。
基材膜20的長邊方向上的拉伸彈性模量例如在80℃的條件下為140mpa以上?;哪?0的長邊方向上的拉伸彈性模量在80℃的條件下優(yōu)選為150mpa以上,更優(yōu)選為155mpa以上。通過使用這樣的基材膜,能夠抑制后述的第一干燥工序s1b以及第二干燥工序s2b中的基材膜20的熱收縮。在本說明書中,基材膜20的長邊方向上的拉伸彈性模量例如通過autograph(注冊商標)(株式會社島津制作所制、型號:ag-is)來測定。具體而言,依據(jù)jisk7163來測定。
底涂層形成工序s1是在基材膜20上形成底涂層32(參照圖5)的工序。底涂層32是為了提高基材膜20與后述的樹脂層34的緊貼力而設(shè)置的層。如圖2所示,底涂層形成工序s1包括第一涂布工序s1a和第一干燥工序s1b。如圖3所示,在第一涂布工序s1a中,由第一涂布裝置41向基材膜20的上表面20a涂布底涂層用涂敷液31。
底涂層用涂敷液31例如是將樹脂的粉末溶解于溶劑而得到的樹脂溶液。底涂層用涂敷液31所含的樹脂是包含能夠使上述的緊貼力提高的成分的樹脂,優(yōu)選透明性、熱穩(wěn)定性、延伸性等優(yōu)異的熱塑性樹脂。作為底涂層用涂敷液31所含的樹脂,例如可舉出(甲基)丙烯酸系樹脂、聚乙烯醇系樹脂等。尤其是,作為底涂層用涂敷液31所含的樹脂,優(yōu)選聚乙烯醇系樹脂。這是因為,能夠良好地得到基材膜20與后述的樹脂層34的緊貼力。
作為底涂層用涂敷液31所含的樹脂而使用的聚乙烯醇系樹脂,可以與上述的偏振片10的聚乙烯醇系樹脂同樣地選擇。底涂層用涂敷液31所含的樹脂可以與偏振片10的聚乙烯醇系樹脂相同,也可以不同。
作為底涂層用涂敷液31的溶劑,可舉出能夠溶解上述的樹脂的有機溶劑以及水系溶劑等。作為有機溶劑,例如可舉出苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴類;丙酮、甲乙酮、甲基異丁基酮等酮類;乙酸乙酯、乙酸異丁酯等酯類;二氯甲烷、三氯乙烯、氯仿等氯化烴類;以及乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇等醇類。作為底涂層用涂敷液31的溶劑,例如優(yōu)選水。這是因為,基材膜20能夠與其材質(zhì)無關(guān)而不容易發(fā)生溶解,對環(huán)境的影響也小。底涂層用涂敷液31中的樹脂的濃度優(yōu)選為1質(zhì)量%以上且25質(zhì)量%以下這樣的程度。
使用第一涂布裝置41進行的底涂層用涂敷液31的涂布方法只要能夠向基材膜20的上表面20a涂布底涂層用涂敷液31即可,不特別限定。作為使用第一涂布裝置41進行的底涂層用涂敷液31的涂布方法,例如可舉出線棒涂敷法、反轉(zhuǎn)涂敷、凹版涂敷等輥涂敷法、模涂敷法、逗號涂敷法、模唇涂敷法、絲網(wǎng)涂敷法、噴注涂敷法、浸漬法、噴射法等。作為第一涂布裝置41,可以適當選擇與各涂布方法相應(yīng)的涂布裝置。
通過第一涂布工序s1a,如圖4所示,在基材膜20的上表面20a形成底涂層用涂敷液31的層。
如圖3所示,第一干燥工序s1b是使用第一干燥爐51而使涂布于基材膜20上的底涂層用涂敷液31干燥的工序。在第一干燥爐51內(nèi),例如借助被吹送的熱風等對底涂層用涂敷液31施加熱量,底涂層用涂敷液31干燥并固化。第一干燥爐51只要能夠使底涂層用涂敷液31干燥就不特別限定。第一干燥爐51中的干燥溫度例如為50℃以上且200℃以下,優(yōu)選為60℃以上且150℃以下。第一干燥爐51中的干燥溫度可以根據(jù)底涂層用涂敷液31所含的溶劑的種類而適當設(shè)定。在底涂層用涂敷液31的溶劑包含水的情況下,第一干燥爐51的干燥溫度優(yōu)選為80℃以上。
第一干燥爐51中的干燥時間、即第一干燥工序s1b的長度例如為30秒以上且20分鐘以下。第一干燥工序s1b的長度是從涂布底涂層用涂敷液31起到底涂層用涂敷液31干燥并形成底涂層32為止的期間的長度。
通過第一干燥工序s1b,如圖5所示,在基材膜20上形成通過底涂層用涂敷液31干燥并固化而成的底涂層32。
在此,在第一干燥工序s1b中,與底涂層用涂敷液31一起基材膜20也比施加熱量。基材膜20的材質(zhì)為熱塑性樹脂,因此基材膜20因被施加熱量而沿著寬度方向(y軸方向)熱收縮。由此,基材膜20成為波狀,基材膜20的上表面20a以及下表面20b成為凹凸形狀?;哪?0的上表面20a的凹凸形狀與基材膜20的下表面20b的凹凸形狀設(shè)置為沿著寬度方向凹部與凸部彼此錯開。即,在寬度方向上,在形成有上表面20a的凹部的位置形成有下表面20b的凸部,在形成有上表面20a的凸部的位置形成有下表面20b的凹部。
底涂層32形成于基材膜20的上表面20a,因此沿著上表面20a的凹凸形狀而形成為波狀。底涂層32的厚度例如優(yōu)選為0.05μm以上且1μm以下,更優(yōu)選為0.1μm以上且0.4μm以下。在底涂層32的厚度比0.05μm小的情況下,存在基材膜20與后述的樹脂層34的緊貼力變小的情況,在比1μm大的情況下,存在制造出的偏振膜1的厚度容易變大的情況。
樹脂層形成工序s2是在基材膜20上形成以聚乙烯醇系樹脂為形成材料的樹脂層34(參照圖7)的工序。如圖2所示,樹脂層形成工序s2包括第二涂布工序s2a和第二干燥工序s2b。
第二涂布工序s2a是在基材膜20上涂布包含聚乙烯醇系樹脂的樹脂層用涂敷液33的工序。如圖3所示,在第二涂布工序s2a中,利用第二涂布裝置42而經(jīng)由底涂層32在基材膜20的上表面20a涂布樹脂層用涂敷液33。
樹脂層用涂敷液33例如是將聚乙烯醇系樹脂的粉末溶解于溶劑而得到的聚乙烯醇系樹脂溶液。作為聚乙烯醇系樹脂,如在偏振片10的形成材料的說明中所述的那樣。溶劑例如是水。樹脂層用涂敷液33中的聚乙烯醇系樹脂的濃度優(yōu)選為5質(zhì)量%以上,更優(yōu)選為5質(zhì)量%以上且15質(zhì)量%以下,進一步優(yōu)選為5質(zhì)量%以上且10質(zhì)量%以下。在樹脂層用涂敷液33中的聚乙烯醇系樹脂的濃度小于5質(zhì)量%的情況下,樹脂層用涂敷液33中的液體成分的比例變多,因此在第二干燥工序s2b中干燥的效率有時降低。另外,在樹脂層用涂敷液33中的聚乙烯醇系樹脂的濃度為15質(zhì)量%以上的情況下,有時樹脂層用涂敷液33的粘度變得過大而難以涂布樹脂層用涂敷液33。
樹脂層用涂敷液33的粘度只要處于容易涂布于基材膜20上且形成于基材膜20上的樹脂層用涂敷液33的層的厚度不容易產(chǎn)生不均的范圍內(nèi),就不特別限定。樹脂層用涂敷液33的粘度在涂布于基材膜20上時,例如優(yōu)選為0.5pa·s以上且10pa·s以下,更優(yōu)選為0.8pa·s以上且7pa·s以下,進一步優(yōu)選為1pa·s以上且5pa·s以下。
在樹脂層用涂敷液33的粘度小于0.5pa·s的情況下,有時所涂布的樹脂層用涂敷液33發(fā)生流動而導(dǎo)致樹脂層34的厚度精度降低。另外,在樹脂層用涂敷液33的粘度比10pa·s大的情況下,能夠在涂布樹脂層用涂敷液33的第二涂布裝置42中使用的過濾器受到限制等,有時會導(dǎo)致所形成的樹脂層34的品質(zhì)降低。
需要說明的是,樹脂層用涂敷液33的粘度在基材膜20上進行涂布時處于上述數(shù)值范圍內(nèi)即可。因此,例如,在與第二涂布裝置42連接的儲存樹脂層用涂敷液33的罐(未圖示)內(nèi),樹脂層用涂敷液33的粘度也可以處于上述數(shù)值范圍外。在該情況下,例如,通過對樹脂層用涂敷液33進行加溫或者冷卻,由此能夠?qū)渲瑢佑猛糠笠?3的粘度設(shè)為上述數(shù)值范圍內(nèi)。
樹脂層用涂敷液33也可以包含增塑劑、界面活性劑等添加材料。增塑劑的種類如上所述。樹脂層用涂敷液33中的添加材料的配入量優(yōu)選相對于聚乙烯醇系樹脂的量設(shè)為20質(zhì)量%以下。
使用第二涂布裝置42進行的樹脂層用涂敷液33的涂布方法只要能夠在基材膜20上涂布樹脂層用涂敷液33,就不特別限定。作為使用第二涂布裝置42進行的樹脂層用涂敷液33的涂布方法,可舉出與上述的底涂層用涂敷液31的涂布方法同樣的方法。使用第二涂布裝置42進行的樹脂層用涂敷液33的涂布方法可以與使用第一涂布裝置41進行的底涂層用涂敷液31的涂布方法相同,也可以不同。作為第二涂布裝置42,可以適當選擇與各涂布方法相應(yīng)的涂布裝置。
通過第二涂布工序s2a,如圖6所示那樣經(jīng)由底涂層32在基材膜20的上表面20a形成樹脂層用涂敷液33的層。樹脂層用涂敷液33的層沿著基材膜20的上表面20a而形成為波狀。樹脂層用涂敷液33的層的厚度例如為50μm以上且200μm以下,優(yōu)選為150μm以下。
第二干燥工序s2b是使涂布在基材膜20上的樹脂層用涂敷液33干燥的工序,在第二干燥工序s2b中,如圖3所示,使用第二干燥爐52而使涂布在基材膜20上的樹脂層用涂敷液33干燥。在第二干燥爐52內(nèi),例如借助被吹送的熱風等而對樹脂層用涂敷液33的層施加熱量,樹脂層用涂敷液33干燥并固化。第二干燥爐52只要能夠使樹脂層用涂敷液33干燥即可,不特別限定。第二干燥爐52中的干燥溫度例如為50℃以上且200℃以下,優(yōu)選為60℃以上且150℃以下。第二干燥爐52中的干燥溫度可以根據(jù)樹脂層用涂敷液33所含的溶劑的種類而適當設(shè)定。在樹脂層用涂敷液33的溶劑包含水的情況下,第二干燥爐52的干燥溫度優(yōu)選為80℃以上。
第二干燥爐52中的干燥時間、即第二干燥工序s2b的長度例如為180秒以下,優(yōu)選為150秒以下,更優(yōu)選為140秒以下。詳細情況如后所述,通過這樣設(shè)定第二干燥工序s2b的長度,能夠減小偏振片10的厚度分布的不均。第二干燥工序s2b的長度是從涂布樹脂層用涂敷液33起到樹脂層用涂敷液33干燥而形成樹脂層34為止的期間的長度。即,例如即使在從涂布樹脂層用涂敷液33起到樹脂層34從第二干燥爐52內(nèi)出來為止的時間比150秒大的情況下,從涂布樹脂層用涂敷液33起到形成樹脂層34為止的時間也為180秒以下即可。
將第二干燥工序s2b的長度設(shè)為180秒以下的方法只要能夠在180秒以下將樹脂層用涂敷液33干燥而形成樹脂層34即可,不特別限定。例如可以增大第二干燥爐52的輸出(例如風量),也可以減小樹脂層用涂敷液33的層的厚度,也可以將樹脂層用涂敷液33的溶劑設(shè)為例如醇類等容易揮發(fā)的物質(zhì)。例如,樹脂層用涂敷液33的干燥速度優(yōu)選為1.6質(zhì)量%/秒以上,優(yōu)選為2.0質(zhì)量%/秒以上。需要說明的是,涂布有樹脂層用涂敷液33的基材膜20的輸送的速度也可以根據(jù)第二干燥工序s2b的長度而適當調(diào)整。
需要說明的是,本說明書中的干燥速度例如是指樹脂層用涂敷液33的干燥開始后在較初期的階段的干燥速度。具體而言,本說明書中的干燥速度例如是指樹脂層用涂敷液33所含的溶劑從30質(zhì)量%減少至10質(zhì)量%為止的期間的干燥速度。
通過第二干燥工序s2b,如圖7所示那樣在基材膜20上優(yōu)選在底涂層32上形成樹脂層34。由此,基材膜20、底涂層32以及樹脂層34形成層疊的層疊膜70。樹脂層34的上表面34a為凹凸形狀。與圖6所示的樹脂層用涂敷液33的層的上表面33a的凹凸形狀相比,樹脂層34的上表面34a的凹凸形狀被平坦化。這是因為,在從剛涂布樹脂層用涂敷液33后起到樹脂層用涂敷液33干燥而成為樹脂層34為止的期間,樹脂層用涂敷液33發(fā)生流動而使上表面33a平坦化。從能夠縮短干燥時間這點來看,樹脂層34的厚度t4例如為3μm以上且20μm以下,優(yōu)選為5μm以上且20μm以下。
延伸工序s3是使樹脂層34與基材膜20一起延伸的工序。在延伸工序s3中,如圖3所示,使用延伸裝置60將層疊膜70沿著長邊方向單軸延伸。由此,樹脂層34被延伸。樹脂層34的厚度t4通過延伸而變小。在延伸工序s3之前樹脂層34的厚度t4比10μm大的情況下,由于延伸工序s3,樹脂層34的厚度t4成為10μm以下。
樹脂層34的延伸倍率可以根據(jù)所期望的偏振片10的偏振特性而適當選擇。樹脂層34的延伸倍率相對于延伸之前的樹脂層34的長邊方向的尺寸而言優(yōu)選為比該尺寸的5倍大且為該尺寸的17倍以下,更優(yōu)選為比該尺寸的5倍大且為該尺寸的8倍以下。在樹脂層34的延伸倍率為5倍以下的情況下,有時樹脂層34的取向變得不充分,所制造的偏振片10的偏振度變得不足夠大。另外,在樹脂層34的延伸倍率比17倍大的情況下,有時層疊膜70容易斷裂,或者層疊膜70的厚度變得過小而導(dǎo)致后續(xù)工序的加工性以及處理性降低。
延伸裝置60只要能夠?qū)渲瑢?4延伸至規(guī)定的延伸倍率即可,不特別限定。使用延伸裝置60進行的層疊膜70的延伸方法可以是設(shè)置輸送輥的周速差來進行延伸的輥間延伸,也可以是拉幅延伸。另外,延伸處理也可以跨多個階段地進行。在該情況下,可以將跨多個階段進行的全部的延伸處理放在染色工序s4之前進行,也可以將第二階段以后的延伸處理的一部分或者全部放在染色工序s4中進行。
使用延伸裝置60來使層疊膜70(樹脂層34)延伸時的延伸溫度被設(shè)定為顯示流動性達到基材膜20以及樹脂層34能夠延伸的程度的溫度以上。延伸溫度例如優(yōu)選處于基材膜20的相變溫度(熔點或?;瘻囟?的-30℃以上且+30℃以下的范圍,更優(yōu)選處于-30℃以上且+5℃以下的范圍,進一步優(yōu)選處于-25℃以上且±0℃以下的范圍。在延伸溫度比基材膜20的相變溫度的-30℃小的情況下,基材膜20的流動性過于小而有時難以延伸基材膜20以及樹脂層34。另外,在延伸溫度比基材膜20的相變溫度的+30℃大的情況下,基材膜20的流動性過于大而有時難以延伸基材膜20以及樹脂層34。在基材膜20為多層的情況下,基材膜20的相變溫度是指多個層的相變溫度中的最高的溫度。
染色工序s4是使二色性色素吸附于樹脂層34的工序。在染色工序s4中,如圖3所示,將延伸后的層疊膜70整體浸漬于包含二色性色素的染色溶液80。染色溶液80是將二色性色素溶解于溶劑的溶液。染色溶液80的溶劑例如是水。染色溶液80的溶劑也可以除了水以外還添加與水具有相溶性的有機溶劑。染色溶液80中的二色性色素的濃度優(yōu)選為0.01質(zhì)量%以上且10質(zhì)量%以下,更優(yōu)選為0.02質(zhì)量%以上且7質(zhì)量%以下,進一步優(yōu)選為0.025質(zhì)量%以上且5質(zhì)量%以下。
二色性色素采用碘的情況下,優(yōu)選向包含碘的染色溶液80還添加碘化物。這是因為能夠提高染色效率。作為碘化物,例如可舉出碘化鉀、碘化鋰、碘化鈉、碘化鋅、碘化鋁、碘化鉛、碘化銅、碘化鋇、碘化鈣、碘化錫、以及碘化鈦等。染色溶液80中的碘化物的濃度優(yōu)選為0.01質(zhì)量%以上且20質(zhì)量%以下。
在碘化物中,優(yōu)選添加碘化鉀。在添加碘化鉀的情況下,碘化鉀的質(zhì)量與碘的質(zhì)量之比優(yōu)選為5以上且100以下,更優(yōu)選為6以上且80以下,進一步優(yōu)選為7以上且70以下。
向染色溶液80浸漬層疊膜70的浸漬時間不特別限定,優(yōu)選為15秒以上且15分鐘以下,更優(yōu)選為1分鐘以上且3分鐘以下。染色溶液80的溫度優(yōu)選為10℃以上且60℃以下,更優(yōu)選為20℃以上且40℃以下。
通過進行上述的染色處理,樹脂層34吸附有被取向了的二色性色素,如圖8所示,得到經(jīng)由底涂層32在基材膜20上層疊的偏振片10。由此,得到層疊有基材膜20、底涂層32以及偏振片10的偏振性層疊膜71。
需要說明的是,染色工序s4也可以包括繼上述的染色處理之后實施的交聯(lián)處理工序。在交聯(lián)處理工序中,將染色后的層疊膜70的整體浸漬于包含交聯(lián)劑的交聯(lián)溶液中。作為交聯(lián)劑,例如可舉出硼酸、硼砂等硼化合物;乙二醛;以及戊二醛等。交聯(lián)劑可以是一種,也可以一并使用兩種以上。
作為交聯(lián)溶液,可以使用將交聯(lián)劑溶解于溶劑而得到的溶液。交聯(lián)溶液的溶劑例如是水。交聯(lián)溶液的溶劑也可以除了水以外還添加與水具有相溶性的有機溶劑。交聯(lián)溶液中的交聯(lián)劑的濃度例如優(yōu)選為1質(zhì)量%以上且20質(zhì)量%以下,更優(yōu)選為6質(zhì)量%以上且15質(zhì)量%以下。
也可以向交聯(lián)溶液中添加碘化物。通過添加碘化物,能夠使樹脂層34的面內(nèi)的偏振特性更加均勻化。作為向交聯(lián)溶液添加的碘化物,例如可舉出與向上述的染色溶液80添加的碘化物同樣的碘化物。向交聯(lián)溶液添加的碘化物與向染色溶液80添加的碘化物可以相同,也可以不同。交聯(lián)溶液中的碘化物的濃度優(yōu)選為0.05質(zhì)量%以上且15質(zhì)量%以下,更優(yōu)選為0.5質(zhì)量%以上且8質(zhì)量%以下。
向交聯(lián)溶液浸漬層疊膜70的浸漬時間優(yōu)選為15秒以上且20分鐘以下,更優(yōu)選為30秒以上且15分鐘以下。交聯(lián)溶液的溫度優(yōu)選為10℃以上且80℃以下。
需要說明的是,交聯(lián)處理也可以通過將交聯(lián)劑配入染色溶液80中而與染色處理同時進行。另外,也可以使用組成不同的兩種以上的交聯(lián)溶液而進行兩次以上的浸漬于交聯(lián)溶液的處理。
貼合工序s5是將保護膜11貼合于偏振片10上的工序。在偏振片10的上表面10a形成粘接層12,經(jīng)由粘接層12而將保護膜11貼合于偏振片10的上表面10a。粘接層12的形成方法不特別限定,例如可以采用與在底涂層形成工序s1以及樹脂層形成工序s2等中形成各層的方法同樣的方法。
保護膜11的貼合方法不特別限定。例如可以是,將卷成卷狀的保護膜11卷出,在將保護膜11載置于粘接層12上的狀態(tài)下使保護膜11以及偏振性層疊膜71通過將它們夾入的兩個輥之間,由此來貼合保護膜11。
剝離工序s6是從貼合有保護膜11的偏振性層疊膜71剝離除去基材膜20的工序。對基材膜20進行剝離除去的方法不特別限定,例如可以采用與利用帶粘合劑的偏振板進行的隔膜(剝離膜)的剝離工序同樣的方法??梢栽谫N合工序s5之后直接立即剝離基材膜20,也可以在貼合工序s5之后暫時將貼合有保護膜11的偏振性層疊膜71卷取為卷狀,并在之后的工序中一邊卷出一邊剝離基材膜20。
通過利用剝離工序s6剝離除去基材膜20,從而制造出圖1所示的本實施方式的偏振膜1。通過將偏振膜1切出為規(guī)定的大小,從而得到偏振板。
根據(jù)本實施方式,可得到薄型且透射軸方向的厚度分布的不均小的偏振片10。以下詳細地進行說明。
在制造厚度為10μm以下的薄型的偏振片的情況下,如上所述,將包含聚乙烯醇系樹脂的樹脂層用涂敷液涂布于基材膜上,使樹脂層用涂敷液干燥而形成樹脂層。并且,采用將樹脂層與基材膜一起延伸的制造方法(以下稱作薄型偏振片制造方法)。在使用該方法的情況下,存在制造的偏振片的不均大的問題。認為這是由以下那樣的理由所引起的。
在采用薄型偏振片制造方法的情況下,基材膜需要為能夠與樹脂層一起延伸的材質(zhì),因此容易因被施加熱量而發(fā)生熱收縮。因此,例如在上述的底涂層形成工序s1的第一干燥工序s1b等中基材膜被施加熱量時,基材膜發(fā)生熱收縮而如圖5所示的基材膜20那樣在上下表面產(chǎn)生凹凸形狀。若在該狀態(tài)下在基材膜上形成樹脂層用涂敷液的層,則樹脂層用涂敷液的層的上表面也沿著基材膜的上表面的形狀而成為凹凸形狀。
樹脂層用涂敷液具有流動性,因此在樹脂層用涂敷液干燥而形成樹脂層為止的期間,樹脂層用涂敷液的上表面逐漸平坦化。在此,例如在第二干燥工序s2b的長度充分大的情況下,在通過第二涂布工序s2a涂布后的樹脂層用涂敷液33干燥而成為樹脂層34為止的期間,樹脂層用涂敷液33的上表面33a完全平坦化。由此,樹脂層34的上表面成為圖7中的雙點劃線所示那樣的平坦面35。
在該情況下,樹脂層的下表面中的向上側(cè)凹入的部分的最上點34c與平坦面35之間的層疊方向上的距離即厚度t3a和樹脂層的下表面中的向下側(cè)凸出的部分的最下點34d與平坦面35之間的層疊方向上的距離即厚度t3b之差變大。厚度t3b比厚度t3a大。因此,認為以往在使用薄型偏振片制造方法的情況下,樹脂層的厚度分布的不均變大,結(jié)果產(chǎn)生偏振片的厚度分布的不均變大的問題。
需要說明的是,例如在制造厚度較大的偏振片的情況下,無需采用上述的薄型制造方法,不使用基材膜,因此不存在熱收縮的基材膜的形狀轉(zhuǎn)印于樹脂層的情況,不產(chǎn)生上述的問題。
另外,認為除此之外由于在第二干燥爐52內(nèi)被吹送至樹脂層用涂敷液的熱風的風量在寬度方向上容易變得不均勻、以及在第二干燥工序s2b中基材膜在輸送時容易振動等情況,樹脂層用涂敷液流動而導(dǎo)致樹脂層的厚度分布的不均變大,結(jié)果是產(chǎn)生偏振片的厚度分布的不均變大的問題。
需要說明的是,例如在制造厚度較大的偏振片的情況下,無需采用上述的薄型制造方法,因此無需在被輸送的基材膜上形成樹脂層,不產(chǎn)生上述的問題。
以上所說明的與在薄型偏振片制造方法中產(chǎn)生不均的原因相關(guān)的見解是本發(fā)明者們新得出的見解。
與此相對,根據(jù)本實施方式,第二干燥工序s2b的長度優(yōu)選為150秒以下。因此,第二干燥工序s2b的長度較小,在樹脂層用涂敷液33的上表面33a平坦化而成為平坦面35之前,樹脂層用涂敷液33的層干燥而成為樹脂層34。由此,樹脂層34的上表面34a雖然與樹脂層用涂敷液33的上表面33a相比被平坦化,但仍具有凹凸形狀。因此,樹脂層34的下表面34b中的最上點34c與上表面34a的距離即厚度t4a和樹脂層34的下表面34b中的最下點34d與上表面34a的距離即厚度t4b之差變小。即,在寬度方向上樹脂層34的厚度t4接近于均勻,樹脂層34的厚度分布的不均變小。因此,能夠減小偏振片10的厚度分布的不均。
需要說明的是,厚度t4a為下表面34b的最上點34c與上表面34a中的向上側(cè)凸出的部分的最上點34e之間的距離。厚度t4b為下表面34b的最下點34d與上表面34a中的向下側(cè)凹入的部分的最下點34f之間的距離。
另外,通過第二干燥工序s2b的長度為較小的長度,從而在第二干燥爐52中向樹脂層用涂敷液33吹送熱風的時間變短,且從涂布樹脂層用涂敷液33起至干燥而成為樹脂層34為止的輸送基材膜20的時間變短。因此,在第二干燥爐52中由被吹送的熱風以及基材膜20的振動所引起的樹脂層用涂敷液33的流動得到抑制,樹脂層34的厚度分布的不均變小。因此,能夠減小偏振片10的厚度分布的不均。
根據(jù)以上內(nèi)容,若采用本實施方式,則即使在為了得到厚度為10μm以下的薄型的偏振片而采用薄型偏振片制造方法的情況下,也能夠得到厚度分布的不均小的偏振片10。具體而言,能夠得到厚度t1為10μm以下且厚度分布的最大振幅為0.4μm以下的偏振片10。能夠得到厚度t1為10μm以下且厚度分布的周期強度為0.13μm以下的偏振片10。能夠得到厚度t1為10μm以下且聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的最大振幅為10nm以下的偏振片10。能夠得到厚度t1為10μm以下且聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的周期強度為2nm以下的偏振片10。
具有這些特征的偏振片10是通過基于與在薄型偏振片制造方法中偏振片的厚度分布的不均變大的原因相關(guān)的新的見解而采用上述的本實施方式的制造方法來得到的新的偏振片。換言之,在制造厚度為10μm以下的薄型的偏振片的情況下,雖然需要采用薄型偏振片制造方法,但以往沒有關(guān)于上述的厚度分布的不均變大的原因的見解,也沒有采用本實施方式的偏振片的制造方法。因此,以往無法實現(xiàn)本實施方式的偏振片10。
另外,在薄型偏振片制造方法中,作為產(chǎn)生偏振片的厚度分布的不均的原因,認為熱收縮后的基材膜的形狀轉(zhuǎn)印至樹脂層用涂敷液、樹脂層用涂敷液平坦化是最大的原因。因此,在像本實施方式這樣在樹脂層形成工序s2之前設(shè)置有包含第一干燥工序s1b的底涂層形成工序s1的情況下,基材膜發(fā)生熱收縮,偏振片的厚度分布的不均容易變得特別大。因此,就能夠減小上述的偏振片10的厚度分布的不均的效果而言,在設(shè)置有底涂層形成工序s1的情況下效果特別大。另外,除了底涂層形成工序s1以外,在樹脂層形成工序s2之前包括向基材膜20施加熱量的工序的情況也是同樣的。
需要說明的是,在本實施方式中,也可以采用以下的方法。
在上述說明中,通過采用調(diào)整第二干燥工序s2b的長度的方法來減小偏振片10的厚度分布的不均,但不限定于此?;谏鲜龅呐c厚度分布的不均變大的原因相關(guān)的新的見解之一,若能夠在基材膜20上涂布的樹脂層用涂敷液33的上表面33a完全平坦化之前對樹脂層用涂敷液33進行干燥而形成樹脂層34,則能夠得到厚度分布的不均小的偏振片10。因此,例如,也可以是,使樹脂層用涂敷液33的粘度比較大而減慢樹脂層用涂敷液33的上表面33a平坦化的速度,或者調(diào)整樹脂層用涂敷液33的涂敷量而減小所得到的樹脂層34的厚度。在該情況下,容易在樹脂層用涂敷液33的上表面33a完全平坦化之前對樹脂層用涂敷液33進行干燥而形成樹脂層34。因此,能夠制造厚度分布的不均小的偏振片10。另外,對于將上述說明的方法組合的情況,從容易制造厚度分布的不均小的偏振片10這點出發(fā)也是優(yōu)選的。
另外,也可以在底涂層形成工序s1之前設(shè)置對要被涂布底涂層用涂敷液31的基材膜20的上表面20a實施電暈處理的工序。
另外,在樹脂層形成工序s2中的樹脂層34的形成中使用增塑劑的情況下,也可以在染色工序s4之前進行除去增塑劑的處理。增塑劑的除去例如可以通過如下方式來進行:將層疊膜70浸漬于室溫以上且50℃以下程度的水中,使水溶脹于層疊膜70,由此從層疊膜70溶出增塑劑。
另外,在染色工序s4中設(shè)置有交聯(lián)處理的情況下,也可以在交聯(lián)處理之后進行將偏振性層疊膜71浸漬于純水、離子交換水、蒸餾水、自來水等水中來進行水清洗而沖洗掉硼酸等的處理。清洗液也可以包含碘化物。并且,之后也可以進行使偏振性層疊膜71干燥的處理。干燥處理可以采用自然干燥、加熱干燥、送風干燥、減壓干燥等公知的方法。
另外,染色工序s4可以在延伸工序s3之前進行,也可以使染色工序s4與延伸工序s3同時進行。另外,也可以不設(shè)置底涂層形成工序s1。
需要說明的是,上述的各方法以及各結(jié)構(gòu)能夠在不矛盾的范圍內(nèi)相互組合。
[實施例]
對在薄型偏振片制造方法中偏振片的厚度分布的不均變大的原因中樹脂層用涂敷液的相對于基材膜的熱收縮形狀而言的平坦化進行了驗證。圖9是表示作為驗證例而制造的驗證用層疊體2的剖視圖。需要說明的是,在圖9中,對與上述的實施方式同樣的結(jié)構(gòu)標注同一附圖標記。
驗證用層疊體2具備基材膜20、底涂層32以及樹脂層134a、134b。樹脂層134a經(jīng)由底涂層32而形成于基材膜20的上表面20a。樹脂層134b經(jīng)由底涂層32而形成于基材膜20的下表面20b。樹脂層134a的上表面以及樹脂層134b的下表面是平坦面。
在本驗證例中,基材膜20的材質(zhì)采用了聚丙烯。在本驗證例中,底涂層32的平均厚度為0.2μm。另外,在第一干燥工序s1b中,將干燥溫度設(shè)成了90℃,將基材膜20的輸送速度設(shè)成了20m/分鐘。在本驗證例中,樹脂層用涂敷液的溶劑采用了水。樹脂層用涂敷液中的聚乙烯醇系樹脂的濃度設(shè)成了8質(zhì)量%。在第二涂布工序s2a中,涂布時的樹脂層用涂敷液的層的平均厚度設(shè)成了140μm。
將第二干燥工序s2b的長度設(shè)為使通過第二涂布工序s2a涂布的樹脂層用涂敷液的層的上表面完全平坦化的長度而形成樹脂層134a、134b,沿著寬度方向(y軸方向)來測定樹脂層134a的厚度t5a和樹脂層134b的厚度t5b。
將結(jié)果示于圖10中。
圖10是表示相對于寬度方向(y軸方向)位置的樹脂層134a、134b的厚度t5的圖表。在圖10中,縱軸表示樹脂層134a、134b的厚度t5,橫軸表示樹脂層134a、134b的寬度方向位置。在圖10中,分別示出了樹脂層134a的厚度t5a和樹脂層134b的厚度t5b。
根據(jù)圖10可確認到,樹脂層134a的厚度t5a與樹脂層134b的厚度t5b彼此錯開地反復(fù)增減。即,確認到,在樹脂層134a的厚度t5a變大的寬度方向位置處,樹脂層134b的厚度t5b變小,在樹脂層134a的厚度t5a變小的寬度方向位置處,樹脂層134b的厚度t5b變大。
圖10所示的結(jié)果是證實因樹脂層用涂敷液的平坦化而產(chǎn)生偏振片的厚度分布的不均的情況的結(jié)果。如圖9所示,在基材膜20發(fā)生熱收縮而在表面形成有凹凸形狀的情況下,就基材膜20的上表面20a的凹凸形狀與基材膜20的下表面20b的凹凸形狀而言,凹部與凸部沿著寬度方向(y軸方向)彼此錯開。因此,若在基材膜20的雙面形成樹脂層,則在樹脂層134a的下表面的凹凸形狀與樹脂層134b的上表面的凹凸形狀中,凹部與凸部沿著寬度方向彼此錯開。由此,在樹脂層134a的厚度t5a成為最大的寬度方向位置處,樹脂層134b的厚度t5b成為最小,在樹脂層134a的厚度t5a成為最小的寬度方向位置處,樹脂層134b的厚度t5b成為最大。其結(jié)果是,認為樹脂層134a的厚度t5a與樹脂層134b的厚度t5b根據(jù)寬度方向位置而發(fā)生圖10所示的變化。
根據(jù)以上內(nèi)容而確認到,偏振片的厚度分布的不均變大的原因的至少之一是在熱收縮后的基材膜20上形成的樹脂層用涂敷液被平坦化。
接著,使用上述的實施方式的偏振膜1的制造方法來制造實施例1~3的偏振膜,并與比較例的偏振膜進行了比較。
在實施例1中,基材膜以如下的方式制作。首先,向丙烯的均聚物即均聚丙烯(住友化學株式會社制“sumitomonoblen(注冊商標)flx80e4”、熔點163℃)配入1質(zhì)量%的由高密度聚乙烯構(gòu)成的成核劑而制作出加入有成核劑的聚丙烯。以該聚丙烯和含有約5質(zhì)量%的乙烯單元的丙烯/乙烯的無規(guī)共聚物“sumitomonoblen(注冊商標)w151”為原料,通過使用多層擠壓成形機進行的共擠壓成形來制作出長條的聚丙烯系層疊膜,將其作為基材膜。聚丙烯系層疊膜為在由“sumitomonoblen(注冊商標)w151”構(gòu)成的樹脂層的兩側(cè)配置有由上述的加入有成核劑的聚丙烯構(gòu)成的樹脂層的三層構(gòu)造。實施例1的基材膜的平均厚度設(shè)成了100μm?;哪ぶ械母鲗拥暮穸戎仍O(shè)成了加入有成核劑的聚丙烯:sumitomonoblen(注冊商標)w151:加入有成核劑的聚丙烯=3∶4∶3?;哪さ拈L邊方向的拉伸彈性模量為210mpa。
在實施例1中,底涂層用涂敷液以如下的方式來制作。將聚乙烯醇粉末(日本合成化學工業(yè)株式會社制“z-200”、平均分子量1100、平均皂化度99.5摩爾%)溶解于95℃的熱水,制成了濃度3質(zhì)量%的聚乙烯醇水溶液。向所得到的水溶液混合相對于2質(zhì)量部的聚乙烯醇而言的1質(zhì)量部的交聯(lián)劑(住友化學制“sumirezresin(注冊商標)650”),從而制作出底涂層用涂敷液。
在實施例1中,樹脂層用涂敷液以如下的方式來制作。將聚乙烯醇粉末(株式會社kuraray制“pva124”、平均聚合度2400、平均皂化度98.0摩爾%以上、99.0摩爾%以下)溶解于95℃的熱水,形成濃度8質(zhì)量%的聚乙烯醇水溶液,并將其作為樹脂層用涂敷液。
一邊連續(xù)地輸送以上述的方式得到的基材膜,一邊對其單面實施電暈處理,使用微型凹版涂敷機(第一涂布裝置)向電暈處理后的面連續(xù)地涂布上述的底涂層用涂敷液。在第一干燥裝置中將涂布后的底涂層用涂敷液在60℃下干燥3分鐘,由此形成平均厚度0.2μm的底涂層。
一邊連續(xù)地輸送形成有底涂層的基材膜,一邊使用模唇涂敷機(第二涂布裝置)在底涂層上連續(xù)地涂布上述的樹脂層用涂敷液。使用第二干燥裝置將涂布后的樹脂層用涂敷液在90℃下干燥130秒,由此在底涂層上形成了樹脂層。此時,樹脂層用涂敷液的干燥速度為2.1質(zhì)量%/秒。在所形成的樹脂層中,未確認到干燥不均等,沒有確認到不良情況。偏振片的平均厚度為3.6μm。
一邊連續(xù)地輸送在基材膜上形成有底涂層以及樹脂層的層疊膜,一邊使用輥間空中延伸裝置而沿著長邊方向(膜輸送方向)進行了自由端單軸延伸。延伸溫度設(shè)成了150℃。延伸倍率設(shè)成了5.3倍。
將上述延伸后的層疊膜以滯留時間為150秒鐘左右的方式浸漬于包含碘和碘化鉀的30℃的染色溶液而進行了由聚乙烯醇系樹脂構(gòu)成的樹脂層的染色處理。接下來,利用10℃的純水沖洗掉多余的染色溶液。接著,以滯留時間為600秒鐘的方式浸漬于包含硼酸和碘化鉀的76℃的交聯(lián)溶液而進行了交聯(lián)處理。然后,以10℃的純水清洗4秒鐘并在80℃下干燥300秒鐘,由此得到了基材膜、底涂層以偏振片層疊而成的偏振性層疊膜。
一邊連續(xù)地輸送以上述的方式得到的偏振性層疊膜,一邊將粘接劑溶液涂布于偏振片上,從而形成了粘接層。將貼合面被實施了皂化處理的三乙酰纖維素(tac)膜(konicaminoltaopto株式會社制“kc4uy”、厚度40μm)經(jīng)由粘接層而貼合于偏振片。
粘接劑溶液以如下的方式來制作。將聚乙烯醇粉末(株式會社kuraray制“kl-318”、平均聚合度1800)溶解于95℃的熱水,制成了濃度3質(zhì)量%的聚乙烯醇水溶液。向所得到的水溶液以相對于2質(zhì)量部的聚乙烯醇而言的1質(zhì)量部的比例混合交聯(lián)劑(住友化學株式會社制“sumirezresin(注冊商標)650”),制成了粘接劑溶液。
從貼合有tac膜(保護膜)的偏振性層疊膜剝離除去基材膜而得到了實施例1的偏振膜。
在實施例2中,使用第二干燥裝置將經(jīng)由底涂層而涂布于基材膜上的樹脂層用涂敷液在90℃下干燥150秒,由此在底涂層上形成了樹脂層。此時,樹脂層用涂敷液的干燥速度為1.9質(zhì)量%/秒。
在所形成的樹脂層中,沒有確認到干燥不均等,沒有確認到不良情況。偏振片的平均厚度為4.0μm。實施例2的除此之外的點與實施例1同樣。
在實施例3中,使用第二干燥裝置將經(jīng)由底涂層而涂布于基材膜上的樹脂層用涂敷液在90℃下干燥170秒,由此在底涂層上形成了樹脂層。此時,樹脂層用涂敷液的干燥速度為1.7質(zhì)量%/秒。
在所形成的樹脂層中,沒有確認到干燥不均等,沒有確認到不良情況。偏振片的平均厚度為4.5μm。實施例3的除此之外的點與實施例1同樣。
在比較例中,使用第二干燥裝置將經(jīng)由底涂層而涂布于基材膜上的樹脂層用涂敷液在90℃下干燥188秒,由此在底涂層上形成了樹脂層。此時,樹脂層用涂敷液的干燥速度為1.5質(zhì)量%/秒。在所形成的樹脂層中,沒有確認到干燥不均等,沒有確認到不良情況。偏振片的平均厚度為5.0μm。比較例的除此之外的點與實施例1同樣。
將實施例1~3的偏振膜以及比較例的偏振膜分別在長邊方向(吸收軸向)上切出100mm而形成了偏振板。針對各偏振板,按寬度方向位置而測定了偏振片的厚度以及按波長的相位差。在偏振片的厚度的測定中,在偏振片中的寬度方向中央的約200mm寬度部分處使測定位置沿著寬度方向(透射軸方向)以5mm間隔變化而進行了測定。通過由自動工作臺使測定器移動來使測定位置變化。
根據(jù)偏振片的厚度分布,使用高速傅里葉變換算出了厚度分布的周期強度。根據(jù)偏振片的按波長的相位差,按寬度方向位置算出了聚乙烯醇系樹脂的相位差。根據(jù)聚乙烯醇系樹脂的相位差分布,使用高速傅里葉變換算出了聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的周期強度。另外,將各偏振板放置在105℃的環(huán)境下30分鐘后,在背光上與另一偏振板設(shè)為正交尼克爾并通過目視觀察偏振板的不均。將結(jié)果示于表1、表2以及圖11至圖14中。
[表1]
[表2]
在表1中,針對實施例1~3以及比較例,示出了第二干燥工序的長度(秒)、厚度分布的最大振幅(μm)以及厚度分布的周期強度的最大值。在表2中,針對實施例1~3以及比較例,示出了第二干燥工序的長度(秒)、相位差分布的最大振幅(nm)以及相位差分布的周期強度的最大值。另外,在表1以及表2中,針對實施例1~3以及比較例,示出了不均的外觀評價。在不均的外觀評價中,“○”表示幾乎沒有視覺辨認出不均的情況,“×”表示強烈地視覺辨認到容易視覺辨認的條紋狀的不均的情況。
圖11是表示相對于寬度方向位置的偏振片的厚度的圖表。在圖11中,縱軸表示偏振片的厚度(μm),橫軸表示偏振片的寬度方向位置(mm)。
圖12是表示相對于偏振片的厚度分布的不均周期的偏振片的厚度分布的周期強度的圖表??v軸表示偏振片的厚度分布的周期強度,橫軸表示偏振片的厚度分布的不均周期(mm)。
圖13是表示相對于寬度方向位置的、偏振片中的聚乙烯醇系樹脂的相位差rpva的圖表。在圖13中,縱軸表示聚乙烯醇系樹脂的相位差rpva(nm),橫軸表示偏振片的寬度方向位置(mm)。
圖14是表示相對于偏振片的厚度分布的不均周期的偏振片中的聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的周期強度的圖表??v軸表示聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的周期強度,橫軸表示偏振片的厚度分布的不均周期(mm)。
在圖11至圖14中,總結(jié)性地示出了各實施例1、2以及比較例的結(jié)果。
根據(jù)圖11確認到,在比較例中偏振片的厚度根據(jù)寬度方向位置的不同而較大幅度地變動,與此相對,在實施例1、2中偏振片的厚度與寬度方向位置無關(guān)而較均勻。由此,能夠確認到實施例1、2的厚度分布的不均比比較例的厚度分布的不均小。另外,根據(jù)表1能夠確認到,比較例的厚度分布的最大振幅為0.67μm,與此相對,實施例1~3的厚度分布的最大振幅為0.4μm以下。根據(jù)以上內(nèi)容,能夠確認到,通過控制第二干燥工序的長度,從而能夠減小偏振片的厚度分布的不均,能夠使偏振片的厚度分布的最大振幅為0.4μm以下。
另外,能夠確認到,實施例2中的厚度分布的最大振幅比實施例3中的厚度分布的最大振幅小,且實施例1中的厚度分布的最大振幅比實施例2中的厚度分布的最大振幅小,因此使第二干燥工序的長度越小,則能夠使偏振片的厚度分布的最大振幅越小,能夠使偏振片的厚度分布的不均越小。
根據(jù)圖12能夠確認到,在比較例中,在不均周期為12mm以上且17mm以下程度的范圍內(nèi),厚度分布的周期強度變大,與此相對,在實施例1、2中,厚度分布的周期強度與不均周期無關(guān)而大致相同。這表明,在比較例中,厚度沿著寬度方向以12mm以上且17mm以下程度的周期較大地變動,偏振片的厚度分布的不均大。另一方面,表明在實施例1、2中,在特定的周期厚度不大幅變動,偏振片的厚度分布的不均小。另外,根據(jù)表1而能夠確認到,比較例的厚度分布的周期強度的最大值為0.15μm,與此相對,實施例1~3的厚度分布的周期強度的最大值為0.13μm以下。根據(jù)以上內(nèi)容而能夠確認到,通過控制第二干燥工序的長度,能夠減小偏振片的厚度分布的不均,能夠使偏振片的厚度分布的周期強度為0.13μm以下。
另外,能夠確認到,實施例2中的厚度分布的周期強度的最大值比實施例3中的厚度分布的周期強度的最大值小,且實施例1中的厚度分布的周期強度的最大值比實施例2中的厚度分布的周期強度的最大值小,因此使第二干燥工序的長度越小,則能夠使偏振片的厚度分布的周期強度越小,能夠使偏振片的厚度分布的不均越小。
根據(jù)圖13能夠確認到,在比較例中相位差rpva根據(jù)寬度方向位置的不同而較大幅度地變動,與此相對,在實施例1、2中,相位差rpva與寬度方向位置無關(guān)而較均勻。由此,實施例1、2的相位差rpva的不均比比較例的相位差rpva的不均小。相位差rpva的不均因偏振片的厚度分布的不均而產(chǎn)生,因此能夠確認到實施例1、2的偏振片的厚度分布的不均比比較例的偏振片的厚度分布的不均小。另外,根據(jù)表2而能夠確認到,比較例的相位差分布的最大振幅為18nm,與此相對,實施例1~3的相位差分布的最大振幅為10nm以下。根據(jù)以上內(nèi)容而能夠確認到,通過控制第二干燥工序的長度,從而能夠減小偏振片的厚度分布的不均,能夠使偏振片中的聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的最大振幅為10nm以下。
另外,能夠確認到,實施例2中的相位差分布的最大振幅比實施例3中的相位差分布的最大振幅小,且實施例1中的相位差分布的最大振幅比實施例2中的相位差分布的最大振幅小,因此使第二干燥工序的長度越小,則能夠使偏振片的相位差分布的最大振幅越小,能夠使偏振片的厚度分布的不均越小。
根據(jù)圖14能夠確認到,在比較例中,在不均周期為12mm以上且17mm以下這種程度的范圍內(nèi),相位差分布的周期強度變大,與此相對,在實施例1、2中,相位差分布的周期強度與不均周期無關(guān)而大致相同。這表明,在比較例中,相位差rpva沿著寬度方向在12mm以上且17mm以下這種程度的周期較大地變動,表明偏振片的厚度分布的不均大。另一方面,表明在實施例1、2中,在特定的周期相位差rpva不大幅變動,偏振片的厚度分布的不均小。另外,根據(jù)表2能夠確認到,比較例的相位差分布的周期強度的最大值為4.8nm,與此相對,實施例1~3的相位差分布的周期強度的最大值為2nm以下。由此,能夠確認到,通過控制第二干燥工序的長度,從而能夠減小偏振片的厚度分布的不均,能夠使偏振片中的聚乙烯醇系樹脂的相位差分布的周期強度為2nm以下。
另外,能夠確認到,實施例2中的相位差分布的周期強度的最大值比實施例3中的相位差分布的周期強度的最大值小,且實施例1中的相位差分布的周期強度的最大值比實施例2中的相位差分布的周期強度的最大值小,因此使第二干燥工序的長度越小,則能夠使偏振片的相位差分布的周期強度越小,能夠使偏振片的厚度分布的不均越小。
根據(jù)表1以及表2能夠確認到,在比較例中強烈地視覺辨認到容易視覺辨認的條紋狀的不均,與此相對,在實施例1~3中幾乎沒有視覺辨認到不均。由此,能夠確認到,通過控制第二干燥工序的長度,能夠減小偏振片的厚度分布的不均。
根據(jù)以上的各結(jié)果能夠確認到,若采用實施例1~3,則能夠得到薄型且厚度分布的不均小的偏振片。