专利摘要

本发明涉及一种用于制造薄偏振片的方法以及使用该方法制造的薄偏振片。所述方法包括：制备厚度为20μm以下的未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的步骤，其中，将所述膜拉伸6倍所施加的强度是4N以上；以及通过单独拉伸所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜形成厚度为10μm以下的拉伸的基于聚乙烯醇的膜的单一拉伸步骤。

说明书

技术领域

本申请要求于2014年9月30日向韩国知识产权局提交的第10-2014-0132072号韩国专利申请的优先权和权益，在此通过引用将其全部内容并入本文。

本发明涉及一种用于制造薄偏振片的方法、用于所述薄偏振片的基于聚乙烯醇的膜，以及使用该方法制造的薄偏振片。

背景技术

在偏振板中使用的偏振片是用于将自然光或任意偏振的光以特定方向偏振的光学装置，并且广泛用于显示装置，如液晶显示装置或有机发光二极管(OLED)装置。目前，含有基于碘的化合物或二向色性染料且其中将分子链在预定的方向取向的基于聚乙烯醇的偏振膜通常被用作显示装置的偏振片。

所述基于聚乙烯醇的偏振膜是通过如下方法制备的：用碘或二向色性染料染色基于聚乙烯醇的膜，以预定方向拉伸所述基于聚乙烯醇的膜，并进行交联步骤，并且在此情况下，所述拉伸步骤可以通过使用溶液(如硼酸水溶液或碘水溶液)的湿拉伸法或在空气中进行的干拉伸法等来进行，并且拉伸倍率通常是3倍以上。

然而，在相关技术的制造过程中，为了进行拉伸而不造成任何断裂，需要基于聚乙烯醇的膜在拉伸前具有大于60μm的厚度。这是由于当所述基于聚乙烯醇的膜在拉伸前具有60μm以下的厚度时，基于聚乙烯醇的膜的溶胀度增加，并且由于薄的厚度，断裂强度劣化，并且因此在拉伸过程中可以容易地产生断裂。

与此同时，根据近来显示装置的轻薄化的趋势，还需要偏振板具有更薄的厚度。然而，当在拉伸前具有60μm厚度的基于聚乙烯醇的膜用于相关技术时，在减少偏振片的厚度方面存在局限。因此，已经尝试用于制造具有更薄厚度的偏振片的研究。

韩国专利申请早期公开第2010-0071998号公开了一种由使用层压材料来制造薄偏振板的方法，所述层压材料是通过在基底材料层上涂布亲水聚合物层或共挤出基底材料层成型材料和亲水聚合物层成型材料而制造的。然而，在涂布或共挤出法的情况下，所述聚乙烯醇层和所述基底材料层在拉伸后不容易分离，并且需要高剥离强度来分离所述聚乙烯醇层和所述基底材料层，从而在分离过程中，存在的问题在于聚乙烯醇层损坏或变形等，并且因此，存在的问题在于聚乙烯醇膜的光学性能(如偏振度)劣化。

此外，当使用所述涂布法或所述共挤出法时，偏振板通过熔融聚乙烯醇树脂，然后挤出所述树脂，或将所述树脂制备成涂布溶液，然后进行涂布溶液的涂布的系统来制造，从而制造的聚乙烯醇膜的物理性能根据挤出条件、涂布条件或膜成型条件容易地改变，并且因此最终制备的聚乙烯醇的物理性能劣化，并且还难以实现均一的物理性能。

专利文献

韩国专利申请早期公开第2010-0071998号

发明内容

技术问题

本发明解决了上述问题并意欲提供一种制造具有薄厚度同时具有优异的光学特性和优异的生产率的偏振片的方法。

技术方案

一方面，本发明提供一种用于制造薄偏振片的方法，所述方法包括：制备厚度为20μm以下的未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的步骤，其中，将所述膜拉伸6倍所施加的强度是4N以上；以及通过单独拉伸所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜形成厚度为10μm以下的拉伸的基于聚乙烯醇的膜的单一拉伸步骤。

另一方面，本发明提供一种由用于制造薄偏振片的方法而制造的薄偏振片，而且所述薄偏振片厚度为10μm以下，单体透射率(single transmittance)为40％至45％，并且偏振度为99％以上。

有益效果

根据本发明的制造方法，可以制造单体透射率为40％至45％并且偏振度为99％以上的薄的基于聚乙烯醇的薄偏振片，其具有优异的光学性能，并且具有极薄的10μm以下的厚度。

此外，在本发明的情况下，薄偏振片通过单独拉伸未拉伸的聚乙烯醇膜来制造，从而当与使用基底膜的情况比较时，在拉伸后，不需要进行分离基底材料膜和聚乙烯醇膜的过程，从而产生优异的生产率，并且可能排除在分离过程中基于聚乙烯醇的膜损坏而因此光学性能劣化的可能性，从而引起工艺稳定性的显著改善。

具体实施方式

作为反复进行长期研究来制造薄基于聚乙烯醇的偏振膜的结果，本发明的发明人已经发现当使用通过在未拉伸的聚合物膜的一个表面或两个表面上粘合具有薄厚度的未拉伸的基于聚乙烯醇的膜而形成的层压膜时，可以制造具有极薄的10μm以下的厚度和优异的光学性能(如偏振度)而在制造过程中不造成任何断裂的偏振片，从而提交发明10-2012-0130576(发明名称：用于制造薄偏振片的方法以及由此制造的薄偏振片和偏振板)和10-2012-0130577(发明名称：用于制造薄偏振片的方法以及由此制造的薄偏振片和偏振板)的申请。

然而，发明申请使用通过在未拉伸的聚合物膜的一个表面或两个表面粘合具有薄厚度的未拉伸的基于聚乙烯醇的膜而形成的层压膜，并且因此具有优异的物理性能的未拉伸的聚合物膜需要单独开发，使得机械和/或热特性不直接影响所述基于聚乙烯醇的膜。此外，为了防止聚乙烯醇层损坏或变形的问题，需要另外的研究，因为需要拉伸所述层压膜然后容易地分离聚合物膜和聚乙烯醇膜的层压膜形成技术。

因此，作为反复进行研究来开发通过单独拉伸基于聚乙烯醇的膜而制造薄偏振片而不使用上述聚合物膜的方法的结果，本发明的发明人已经发现当使用满足特定条件的未拉伸的聚乙烯醇膜时，可以制造具有优异光学特性的薄偏振片而即使单独拉伸所述未拉伸的聚乙烯醇膜也不造成膜的任何断裂，从而完成本发明。

以下，将描述本发明的优选示例性实施方式。然而，本发明的示例性实施方式可以修改成各种其他形式，并且本发明的范围不局限于以下将描述的示例性实施方式。此外，提供本发明的示例性实施方式以更全面地向本领域中的普通技术人员解释本发明。

根据本发明所述的用于制造薄偏振片的方法的特征在于包括如下步骤：制备厚度为20μm以下的未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的步骤，其中，将所述膜拉伸6倍所施加的强度是4N以上；以及通过单独拉伸所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜形成厚度为10μm以下的拉伸的基于聚乙烯醇的膜的单一拉伸步骤。

即，根据本发明所述的用于制造薄偏振片的方法的特征在于通过使用厚度为20μm以下的未拉伸的基于聚乙烯醇的膜，可以获得具有即使单独拉伸厚度为20μm以下的未拉伸的基于聚乙烯醇的膜也不造成任何断裂的优异光学特性的薄偏振片，其中，将所述膜拉伸6倍所施加的强度是4N以上。

首先，当所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的厚度为20μm以下时，将所述膜拉伸6倍所施加的强度可以是4N以上，并且更具体地，4N至20N或4.5N至15N。此外，当所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的厚度为20μm以下时，将所述膜拉伸6倍所施加的强度可以是4.5N至10N。具体地，当将所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜拉伸6倍时，即使施加该范围之内的强度也不会造成断裂。当将所述膜拉伸6倍所施加的强度小于4N时，极可能的是可能在单独拉伸未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的过程中造成断裂，并且因此，生产率显著劣化，使得难以通过单一拉伸过程来制造薄偏振片。在此情况下，将所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜拉伸6倍所施加的强度可指当以6倍的高倍率拉所述膜时在垂直于拉伸方向的方向上施加于横截面的力。具体地，将所述膜拉伸6倍所施加的力可具有与接近当可能在所述膜中造成断裂时但可以耐受而不造成断裂时的力(即，断裂强度)相同的含义。具体地，当所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的厚度为20μm以下时，当将所述膜拉伸6倍时的断裂强度可以是4N以上。

在本发明中，将所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜拉伸6倍所施加的强度可指通过在50℃至60℃的温度范围中在1％至5％范围的硼酸水溶液中拉伸所述膜而测量的值。具体地，将所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜拉伸6倍所施加的强度可指通过在56℃的温度下在1％硼酸水溶液中拉伸所述膜的方法而测量的值。

与此同时，在根据本发明所述的用于制造薄偏振片的方法中，当如上所述以6倍的拉伸倍率拉伸所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜时施加的强度用作参考，因为与将常规的断裂强度等用于参考的情形相比，通过使用当将所述膜拉伸6倍(其为在极可能造成断裂的拉伸比)时施加于所述膜的强度作为参考而做出比较的情况下可以获得更精确的数据。作为本发明的发明人的研究结果，这是因为发现了即使在由相同原料制成基于聚乙烯醇的膜的情况下，造成断裂时的拉伸倍率可根据测试期间的工作环境、环境条件(如温度和湿度)或样本的储存状态等而变化。即，因为当断裂强度等用作参考时，造成断裂时的拉伸比可由于上述可变因素而变化，并且，当具有不同拉伸比的强度用作参考时，可以造成不正确的结果。

与此同时，所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜可具有小于2MPa，优选0.01MPa至1.8MPa，并且更优选0.1MPa至1.5MPa的弹性模量。当未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的弹性模量满足所述数值范围时，未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的初始拉伸特性可以增强以预期碘离子种的稳定取向，并且可以以相当长的时间间隔实现拉伸，从而改善碘离子种的取向。此外，因为可以确保未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的优异的耐久性、热冲击特性和机械强度，所以可以显著减少所述膜在下述拉伸过程等中可能损坏的可能性，并且，因为即使当单独拉伸所述膜时也可以实现足够高的倍率拉伸，所以优点在于可以甚至在通过经过单一拉伸容易地制造厚度为10μm以下的薄偏振片而无需通过将基底材料膜等粘合到层压材料上形成层压材料。在本说明书中，所述弹性模量是表示未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的弹性特性的量，并且指在当物理和/或机械应力施加于所述膜时，所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜不断裂或变形的情况下可以耐受的力。此外，在本说明书中，所述弹性模量可以通过本领域中熟知的方法来测量，并且可以是通过根据经使用例如由TA Instrument公司所制造的动态机械分析仪(DMA)装置所施加的应力而测量的频率回应的改变而获得的值。

然后，优选的是，所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的厚度为20μm以下，优选5μm至20μm。当未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的厚度大于20μm时，难以通过单独拉伸所述膜实现10μm以下的厚度，并且当其厚度小于5μm时，在拉伸期间容易造成断裂。

与此同时，根据本发明的具有上述特征的未拉伸的基于聚乙烯醇的膜可以是用碘和/或二向色性染料染色的膜。尤其是，在本发明中，所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜可以是经过溶胀过程和染色过程的膜。

此外，根据本发明所述的用于制造薄偏振片的方法可进一步包括在所述单一拉伸步骤之前用碘和二向色性染料中的至少一种染色所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的步骤(染色过程)。

在此情况下，所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜可具有2,500至3,500的聚合度。优选地，所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜可具有2,800至3,200的聚合度。在根据本发明所述的未拉伸的基于聚乙烯醇的膜中，使用具有高聚合度的膜，并且当聚合度满足所述范围时，分子自由移动，所述膜可以与碘或二向色性染料等灵活地混合，并且可以容易地进行单一拉伸步骤。

然后，所述溶胀过程用来促进碘和/或二向色性染料在基于聚乙烯醇的膜中的吸附和扩散并改善基于聚乙烯醇的膜的拉伸性，并且可以例如通过将未拉伸的基于聚乙烯醇的膜浸渍在25℃至30℃的纯水中5秒至30秒，更优选10秒至20秒的方法来进行，但是所述方法不局限于此。此外，优选进行所述溶胀，使得未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的溶胀度为36％至44％，优选38％至42％。当未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的溶胀度满足所述数值范围时，最终制造的薄偏振片的光学特性(如偏振度)是优异的。与此同时，基于{(溶胀后基于聚乙烯醇的膜的重量–溶胀前基于聚乙烯醇的膜的重量)/溶胀前基于聚乙烯醇的膜的重量}×100计算所述溶胀度。

然后，所述染色过程用来用碘和/或二向色性染料染色所述基于聚乙烯醇的膜，并且可以通过如下方法进行，例如通过在包括含有碘和/或二向色性染料的染色溶液的染色槽中浸渍未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的方法，或在基于聚乙烯醇的膜上涂布含有碘和/或二向色性染料的染色溶液的方法，并且在此情况下，作为染色溶液的溶剂，通常使用的是水，但是与水具有相容性的有机溶剂可以与水混合。

这里，碘分子和/或染料分子通过吸收在偏振板的拉伸方向上振动的光，并且允许在其垂直方向振动的光通过可允许获得具有预定振动方向的偏振光。

此外，在所述染色过程中，基于100重量份的溶剂，染色溶液中碘和/或二向色性染料的含量可以是大约0.06重量份至0.25重量份。这是因为当二向色性材料(如碘)的含量满足所述数值范围时，可以获得具有优异透射率的偏振片。

与此同时，当碘用作二向色性材料时，优选的是额外含有如碘化物的助剂，以便通过增加对水具有低溶解度的碘的溶解度来改善染色效率。在此情况下，对于助剂的含量，基于100重量份的溶剂，所述助剂可以以0.3重量份至3重量份的比率使用。此外，碘和碘化物的重量比优选为1:5至1:10。在此情况下，助剂的具体例子包括碘化合物，如碘化钾、碘化锂、碘化纳、碘化锌、碘化铝、碘化铅、碘化铜、碘化钡、碘化钙、碘化锡和碘化钛，或者它们的混合物，但是不局限于此。

与此同时，优选的是处理槽的温度保持在25℃至40℃。这是因为当处理槽的温度低于25℃时，所述染色效率由于低温而劣化，并且当所述温度高于40℃时，大量碘由于高温而升华，并且因此可以增加使用的碘的量。在此情况下，优选的是在处理槽中浸渍未拉伸的基于聚乙烯醇的膜30秒至120秒。这是因为当用于浸渍的时间小于30秒时，所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜可能没充分染色或可能没均匀染色，并且当所述时间大于120秒时，所述染色饱和，并且因此不需要在浸渍所述膜，或造成不必要的溶胀。

在本发明的制造中，如上所述单独拉伸所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的步骤可以通过湿拉伸法或干拉伸法来进行，并且不特别局限于此。但是，当进行湿拉伸时，考虑到可以以低于干拉伸的温度进行所述湿拉伸的优点，更优选所述湿拉伸。在此情况下，优选的是硼酸水溶液的硼酸浓度是1.0wt％至5.0wt％。

当如上所述在硼酸水溶液中进行所述拉伸时，基于聚乙烯醇的膜的断裂产生比率由于硼酸的交联而减少，并且因此改善工艺稳定性，并且可以控制在湿法加工期间容易产生的基于聚乙烯醇的膜的褶皱产生。

在此情况下，优选的是在硼酸水溶液中进行所述湿拉伸，因为基于聚乙烯醇的膜的断裂产生比率可以由于硼酸的交联而减少，从而还改善了工艺稳定性，并且可以控制在湿法加工期间容易产生的基于聚乙烯醇的膜的褶皱产生。此外，当如上所述在所述硼酸水溶液中进行所述拉伸时，与所述干拉伸相比，优点在于可以甚至在低温下进行拉伸。这里，优选的是所述硼酸水溶液的硼酸浓度是1wt％至5wt％或1.5wt％至4.5wt％。

在此情况下，未拉伸的基于聚乙烯醇的膜的最大拉伸倍率可以是3倍以上，并且优选3倍至15倍。在本说明书中，所述最大拉伸倍率指在基于聚乙烯醇的膜中造成断裂前的拉伸倍率。当所述拉伸倍率满足所述数值范围时，非常有利于制造薄偏振片，因为可以在高温下进行拉伸。

在本发明中，单一拉伸步骤中的拉伸条件没有特别限制，但是所述单一拉伸步骤可以例如在20℃至85℃的温度下以3倍至15倍的拉伸倍率，并且更优选在40℃至80℃的温度下以3倍至12倍的拉伸倍率进行。此外所述单一拉伸步骤可以在20℃至85℃的温度下以5倍至10倍或6至10倍的拉伸倍率进行。

如需要，本发明可进一步包括如上所述的单独拉伸所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜，然后干燥所述拉伸的基于聚乙烯醇的膜。在此情况下，优选的是所述干燥在20℃至100℃或40℃至90℃的温度范围内进行1分钟至10分钟。所述干燥过程用来通过自基于聚乙烯醇的膜的表面和内部移除水分而防止基于聚乙烯醇的膜由于在制造偏振板的过程中的水分而导致物理性能的劣化，并且用来通过顺利地诱导在干燥期间拉伸的基于聚乙烯醇的膜的宽度收缩来增加由聚乙烯醇和碘组成的复合物的取向，从而改善偏振片的偏振度。

因为根据本发明所述的用于制造薄偏振片的方法的特征在于如上所述的单独拉伸未拉伸的基于聚乙烯醇的膜，所以当与通过拉伸层压膜形式的未拉伸的基于聚乙烯醇的膜，然后分离聚合物膜和聚乙烯醇膜来制造薄偏振片的情况相比较时，不单独需要形成层压膜的过程或分离聚合物膜和聚乙烯醇膜的过程，并且因此，优点在于可以改善生产工艺的简单性和所述工艺稳定性，并且还很非常容易确保制造的薄偏振片的光学性能。

与此同时，由用于通过使用由上述方法制造的未拉伸的基于聚乙烯醇的膜来制造根据本发明的薄偏振片的方法而制造的薄偏振片的具有10μm以下，优选1μm至10μm，并且更优选1μm至7μm的很薄的厚度。此外，即使在如上所述的薄厚度的情况下，单体透射率大约是40％至45％，并且偏振度是99％以上，并且因此，显示出优异的光学性能。

然后，偏振板可以通过在如上所述的本发明的薄偏振片的一个表面或两个表面上层压透明膜来形成。在此情况下，作为所述透明膜，可以使用在本领域中用作偏振片保护膜或相位膜的各种膜而没有限制，并且可以使用，例如，丙烯酸膜、PET膜、经过丙烯酸底漆处理的PET膜、基于纤维素的膜、基于环烯烃的膜、基于聚碳酸酯的膜、基于降冰片烯的膜等。

层压所述偏振片和所述透明膜的方法没有特殊限制，并且可以通过使用本领域中熟知的粘合剂或增粘剂等来进行。在此情况下，考虑到使用的透明膜的材料等，可以适当地选择所述粘合剂或所述增粘剂，并且，例如，当TAC用作所述透明膜时，可以使用基于水的粘合剂，如基于聚乙烯醇的粘合剂，并且当丙烯酸膜或COP膜等用作所述透明膜时，可以使用光可固化或热固化性粘合剂，如丙烯酸粘合剂和基于环氧的粘合剂。

与此同时，除了透明膜，本发明所述的偏振板可另外包括用于在液晶面板上粘合的其他功能性光学层，如亮度增强膜、底漆层、硬涂布层、防眩层、减反射层或增粘剂层。形成这些光学层的方法没有特殊限制，并且可以使用本领域中熟知的公开已知的方法。

与相关技术中的偏振板相比，本发明所述的偏振板具有优异的光学特性同时具有极薄厚度，并且可以有用地用于显示装置，如液晶显示面板和有机场致发光器件。

实施例

以下，将参考具体实施例更详细地描述本发明。

实施例1

制备未拉伸的基于聚乙烯醇的膜(由日本合成有限公司制造(NipponSynthesis Co.,Ltd.)，M-系列)，其中，当将所述膜拉伸6倍时，施加到所述膜的强度是4.8N，弹性模量是1.5MPa，并且厚度是20μm。

然后，所述未拉伸的基于聚乙烯醇的膜在1.0wt％的硼酸溶液中经过清洗过程15秒，然后在2.0wt％的硼酸溶液中以6倍的拉伸倍率单独拉伸。然后，所述基于聚乙烯醇的膜在5.0wt％的碘化钾(KI)溶液中经过补色过程，然后在80℃的烘箱中干燥，从而获得厚度为8μm的薄偏振片。

对比实施例1

意欲以与实施例1中通过使用未拉伸的基于聚乙烯醇的膜相同的方法来制造薄偏振片，其中，当将所述膜拉伸6倍时，施加到所述膜的强度是3.3N且弹性模量是2.8MPa，然而，难以制造薄偏振片，因为当拉伸所述膜时造成断裂。

对比实施例2

除未拉伸的基于聚乙烯醇的膜之外，以与实施例中相同的方法制造厚度为8.3μm的薄偏振片，其中，当将所述膜拉伸6倍时，施加到所述膜的强度是4.8N且弹性模量是2.8MPa。

实验实施例1–光学特性的测量

在实施例1和对比实施例2中制造的薄偏振片的光学特性通过JASCOV-7100分光光度计来测量，并且在下[表1]中显示。

[表1]

通过[表1]，可见根据本发明所述的方法制造的实施例1的薄偏振片的所有光学性能(如单体透射率、偏振度和颜色)是优异的。相反，可见在对比实施例1的情况下，难以制造薄偏振片本身，并且对比实施例2中制造的偏振片的所有光学性能(如单体透射率、偏振度和色觉)显著劣化。

尽管已经详细描述本发明的示例性实施方式，但本发明的权利范围不局限于此，并且对本领域中的普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离在权利要求中描述的本发明的技术精神的情况下，各种修改和改变是可能的。

用于制造薄偏振片的方法以及使用该方法制造的薄偏振片专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。