1.前言
在5月份舉行的顯示領(lǐng)域全球最大規(guī)模學(xué)會(huì)“SID 2016”的研討會(huì)上，日東電工就超薄偏光板發(fā)表了題為“A novel ultra-thin polarizer to achieve thinner and more-flexible display”的論文（發(fā)表序號(hào)：40.1）。該論文在“2016年顯示行業(yè)獎(jiǎng)”（Display Industry Awards 2016）中獲得了“年度顯示元件獎(jiǎng)”（Display Component of the Year Award），下面就來介紹一下其中的內(nèi)容。
2.偏光板的技術(shù)動(dòng)向與課題
偏光板主要用于液晶顯示器和有機(jī)EL顯示器，是顯示影像不可或缺的元件。智能手機(jī)和平板電腦等終端的屏幕越來越薄，不過，要想實(shí)現(xiàn)更薄、更具柔性的顯示屏，偏光板的薄型化和低收縮化是一大課題。
偏光板的制造工序如圖1所示。聚乙烯醇（PVA：Polyvinyl Alcohol）是很多工業(yè)領(lǐng)域都在使用的代表性合成高分子材料之一。使PVA薄膜在碘溶液中染色，并在水中延展，通過吸附碘并進(jìn)行配向來制造具有高偏光性能的偏光板。
圖1：偏光板的制造工序
不過，在延展工序產(chǎn)生的收縮力成為偏光板的一項(xiàng)課題。尤其是高溫下的偏光板，會(huì)因?yàn)檫@種收縮力，造成面板曲翹、顯示屏失真等可靠性方面的問題（圖2）。
圖2：偏光板收縮力的主要課題
3.偏光板的收縮對(duì)策
在液晶面板的薄型化方面，這種收縮力就更成一個(gè)問題。要想減薄顯示面板的厚度，就要控制偏光板的收縮力。為了解決偏光板的收縮問題，此前采取過一些對(duì)策，具體可以分為以下3類。
第一，采用更薄的保護(hù)膜（圖3）。這種方法雖然能減薄偏光板的厚度，但起偏器的厚度沒有變化，收縮力也沒有變化。
圖3：對(duì)策（1）保護(hù)薄膜的薄型化
第二，采用更薄的起偏器（圖4）。獲得更薄的起偏器的方法是使用更薄的材料，也就是使用更薄的PVA薄膜。PVA薄膜本身非常柔軟，超薄的PVA薄膜在水中延展時(shí)吸收水分后會(huì)變得非常脆，生產(chǎn)效率驟減。利用目前的技術(shù)，很難采用10μm以下PVA薄膜量產(chǎn)偏光板。現(xiàn)在，偏光板的標(biāo)準(zhǔn)厚度在25μm左右，實(shí)際應(yīng)用中的最小厚度為12μm。
圖4：對(duì)策（2）起偏器的薄型化
日東電工提供的資料。
第三，采用名為“PVA-層壓板延展及染色”的新工藝（圖5）。這種方法在制作PVA-塑料層壓板時(shí)，要延展在熱可塑性薄膜上涂布PVA制成的“PVA-塑料層壓板”。利用這種方法可以制作厚度不到10μm的偏光板。采用該工藝降低了偏光板的收縮力，不過，旨在實(shí)現(xiàn)優(yōu)異光學(xué)特性的“PVA-絡(luò)合碘”的配向性不夠好。
圖5：對(duì)策（3）PVA層壓后延展
綜上所述，具備高生產(chǎn)效率和光學(xué)特性的偏光板的收縮力控制可以說是偏光板的薄型化以及顯示器進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)柔性化的重要課題。
4.具備高光學(xué)特性的極薄偏光板開發(fā)
為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)高光學(xué)特性和低收縮力，研究人員還開發(fā)了新的偏光板。首先，調(diào)查了通過PVA層壓板延展工藝制作的偏光板光學(xué)特性非常低的原因。在PVA-層壓板延展工藝中，為了獲得熱可塑性薄膜的高延展特性，需要“空中延展工藝”。另外，為了防止在空中延展過程中碘因高溫而升華，需要先延展PVA-塑料層壓板，然后再利用碘染色。
一般來說，為了獲得PVA-絡(luò)合碘的高配向性，需要“帶著碘”延展PVA層壓板。但PVA層壓板延展工藝是在“無碘”的情況下延展PVA-塑料層壓板的（圖6）。另外，在碘溶液中稍微浸泡PVA-塑料層壓板后，破壞了PVA的高配向性。因此不能獲得出色的光學(xué)特性。原因在于PVA-絡(luò)合碘的低配向性。
圖6：空中延展工序
為了解決這個(gè)問題，研究人員研究了PVA-層壓板延展工藝能否采用“水中延展工藝”。這樣的話，碘在低溫的延展工藝中不會(huì)升華，因此能在“帶著碘”的情況下進(jìn)行延展。利用該方法后，如圖7所示，碘會(huì)在延展的PVA上進(jìn)行出色的配向。
圖7：水中延展工序
為了實(shí)現(xiàn)該工藝，研究人員研究了作為基膜的塑料材料。不過，塑料材料大部分都太硬或者太軟，無法在水中進(jìn)行延展。
因此，利用圖8所示的最新技術(shù)，確立了水中延展工藝。由此開發(fā)出了超薄型且具備高光學(xué)特性的偏光板。
圖8：超薄型偏光板的開發(fā)方法
5.兼顧超薄型和高光學(xué)特性
利用上述方法開發(fā)的兼顧超薄型和高光學(xué)特性的偏光板特點(diǎn)如下。
·偏光板的厚度較標(biāo)準(zhǔn)品削減80％，實(shí)現(xiàn)了5μm的超薄偏光板
·偏光板的收縮力驟減，加熱后的尺寸變化比標(biāo)準(zhǔn)品削減60％
·光學(xué)特性與標(biāo)準(zhǔn)品為同等水平（參考圖9）
圖9：超薄型偏光板的光學(xué)特性
另外，如圖10所示，這種新的超薄型偏光板還能改善面板加熱后的曲翹問題（圖10）。而且，能消除屏幕失真現(xiàn)象。開發(fā)的制造工藝的生產(chǎn)效率方面，實(shí)現(xiàn)了與原來的標(biāo)準(zhǔn)偏光板同等水平的高效率（圖11）。圖12為特性的雷達(dá)圖。可以看出新開發(fā)的超薄型偏光板各項(xiàng)特性都非常出色。圖13為超薄型偏光板的第1批產(chǎn)品。
圖10：改善面板的曲翹
圖11：偏光板的厚度和生產(chǎn)效率走勢(shì)
圖12：偏光板特性的雷達(dá)圖
圖13：超薄型偏光板的第一批產(chǎn)品
6.結(jié)束語
此前的偏光板薄型化研發(fā)中，一直未能確立可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高光學(xué)特性和低收縮力的生產(chǎn)工序。此次的開發(fā)和實(shí)用化是材料及工藝等是創(chuàng)新性技術(shù)開發(fā)的成果，受到了極大的好評(píng)。采用該偏光板的液晶顯示器在催生柔性顯示器等新產(chǎn)品方面被寄予厚望。
筆者推測(cè)，進(jìn)行水中延展時(shí)，利用兵庫縣播磨科學(xué)公園都市內(nèi)的大型同步輻射設(shè)施“Spring-8”現(xiàn)場(chǎng)觀察的結(jié)果對(duì)開發(fā)起到了作用。因?yàn)樵跈z索水中延展的論文時(shí)，出現(xiàn)了相關(guān)論文。另外，前年（2014年）設(shè)施公開時(shí)，Spring-8還為利用聚酰亞胺分析液晶配向機(jī)制發(fā)揮了作用。這讓筆者切身感覺到，Spring-8對(duì)身邊的研究主題做出了貢獻(xiàn)。
筆者十幾年前從事過偏光板In-cell化的研究開發(fā)，不過現(xiàn)在還沒有實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。偏光板要想進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)薄型化，應(yīng)該離不開In-cell化。
