CN101226253A

CN101226253A - 偏光板保护膜的碱化处理方法

Info

Publication number: CN101226253A
Application number: CNA2007100009716A
Authority: CN
Inventors: 毛利聪; 西祯造; 陈川彬; 黄晨洲
Original assignee: CHIMEI MATERIALS TECHNOLOGY CORP; NISHI INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: CHIMEI MATERIALS TECHNOLOGY CORP; NISHI INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2008-07-23

Abstract

本发明一种偏光板保护膜的碱化处理方法。特别是提供一种偏光板的制造方法中，偏光子与保护膜间的接着强度佳的偏光板保护膜的碱化处理方法。该方法包含一种偏光板保护膜的单面碱化处理方法，其方法包含将含有0.01重量％以上的水溶性聚合物或共聚合物的碱性水溶液，涂布在保护膜的单面上，经加热后，再将涂布面上的残渣洗净。

Description

偏光板保护膜的碱化处理方法

技术领域

本发明涉及一种偏光板保护膜的碱化处理方法。特别是提供一种偏光板制造方法中，偏光子与保护膜间的接着强度佳的偏光板保护膜的碱化处理方法。

本发明是有关可对偏光板保护膜的单面进行选择性的碱化处理方式，以及有关该碱性水溶液的组成。

具体的办法如将含有水溶性聚合物或共聚物0.01重量％以上的苛性钠(NaOH)或苛性钾(KOH)水溶液涂布于偏光板保护膜单面后，将涂布面加热干燥除去其中的水分后，再用水洗去除干燥残渣后，再对保护膜进行干燥，即对偏光板保护膜的单面进行选择性的碱化处理。

本发明的偏光板可单独使用或者与其它光学膜形成一积层体来加以使用，其可广泛地应用于液晶显示器、有机EL显示装置、PDP、CRT等各种画像显示装置。特别是适用于液晶显示器的画像显示装置。

背景技术

偏光板保护膜(例如三乙醯基纤维素薄膜(以下简称TAC膜))是构成液晶显示器等显示装置的主要材料之一。而偏光板的制法例如先将聚乙烯醇(PVA)膜以碘素进行染色、延伸的处理过形成一偏光子，再以TAC膜由两侧(偶尔从单侧)对此偏光子进行积层处理而达成保护的目的，此类的制法方式约占一般偏光板制法的90％以上。其中，积层处理时所使用的接着剂的主成分为PVA的水溶液，然而为了让TAC膜与偏光子容易接着，需先对TAC膜的表面以苛性钠等水溶液进行碱化处理，以使-OCOCH3基的一部分或大部分水解为亲水基型的-OH基。该具体做法是将碱性水溶液与TAC膜接触角控制在40度以下、较佳为20度以下，亦即，必须对TAC膜表面进行碱化处理使其具亲水性。

一般而言，TAC膜的碱化处理是将TAC膜浸泡于氢氧化钠或者氢氧化钾等苛性碱所组成的1N～4N水溶液(30℃～60℃)中，经数分钟后取出，再水洗除去游离的碱性成份，且视需要采用干燥方法进行干燥。

构成偏光板的TAC膜，其主要目的是为了提高显示品质，对于偏光子两侧所积层的两片TAC膜中，在多数情况下，其中至少在一片与偏光子未接着的表面上，可使用树脂类及其它的药剂与粘结剂共混后，再做涂布加工。

涂布加工的具体例如：硬质树脂涂布(HC)、防眩涂布(AG)、防反射涂布(AR)、抗静电涂布(AS)、广视野角改善涂布(WV)等保护膜表面涂布加工等。通过保护膜的表面涂布加工，可以达到各种机能。(以下，总称为各类机能附与加工膜)。

该等的机能附与加工膜，需与TAC膜表面上保持良好的密着性，因此，接着程序一般以在TAC膜做碱化处理前较佳。但是以此的做法，当对TAC膜表面进行碱化处理时，同时会对机能付与加工膜的表面造成损坏，因此仅针对TAC膜与偏光子的接着面作选择性的碱化处理为目前业界所希望的技术。

TAC膜与偏光子的接着面作选择性地碱化处理的既有方法中，例如TAC膜的单面(与机能付与加工膜表面的接触面)先以醋酸乙烯酯、聚乙烯、聚酯等膜进行临时性粘着保护处理，以便碱性水溶液可以不直接接触该TAC膜的单面(与机能附与加工膜表面的接触面)。但是，此方法在材料成本上以及加工成本上不仅均偏高，并且根据碱化条件，保护膜与机能付与加工膜的表面间易产生剥离，另由于剥离次数的增加，保护膜表面多次受到损伤等等因素，从而进一步导致品质问题的发生。

另外，以往的方法中需将TAC膜连续性地浸泡于苛性碱浴槽中，浴槽中苛性碱的浓度将逐步降低，并且TAC膜中的可塑剂逐步积累增加，从而使其水解的能力暂时下降，也使TAC膜表面的水解程度发生变化，最终导致TAC膜与偏光子间的接着强度不稳定。基于此原因，需将碱浴初始浓度提高到3N左右的高浓度，并且每处理20～30万m2的TAC膜就需要全部更换新的碱性水溶液。

另外，碱化处理由于需要使用高浓度的碱性水溶液，此伴随着危险性的增加，因此安全保障措施等相关的设备费用也随之增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种偏光板保护膜的碱化处理方法。其要点是在苛性碱性水溶液中，加入对强碱具有安定性能的水溶性聚合物或共聚物，在单面碱化处理过程中，使所需的TAC膜表面上保持所需的碱量，通过加热干燥，促进TAC膜表面的水解反应，而后水洗除去干燥残渣，再进行水分除去、干燥处理后，便可达到选择性对TAC膜的单面加以碱化处理的目的。本发明与以往将膜整体浸染于加温苛性碱溶液中的方法相比，不仅保持较好的生产性，并且能大幅度地降低生产成本。

所述水溶性聚合物或共聚合物包含由丙烯酸、甲基丙烯酸、醋酸乙烯酯、丁烯酸、马来酸、马来酸酐、富马酸中，至少选自一种或一种以上的单量体所聚合而生成的单一聚合物、共聚合物或其金属盐类。例如聚亚克力酸(Polyacrylic acid)聚合物及/或其盐类、聚乙烯醇(PVA)树脂、聚亚克力醯胺的聚合物(polyacrylic acid amide)其中，该聚乙烯醇树脂是由醋酸乙烯酯经聚合反应后加水分解而得。

所述水溶性聚合物或共聚合物亦可包含由(a)丙烯酸、甲基丙烯酸、醋酸乙烯酯、丁烯酸、马来酸、马来酸酐、富马酸中，至少选自一种或一种以上的单量体，及(b)烷基的碳素数1～8的丙烯酸烷基酯类、烷基的碳素数1～8的甲基丙烯酸烷基酯类、烷基的碳素数1～8的丙烯酸烷基羟基酯类、烷基的碳素数1～8的甲基丙烯酸烷基羟基酯类、丙烯醯胺、苯乙烯、异丁烯中，至少选自一种或一种以上的单量体所聚合而生成的共聚合物或其金属盐类。例如亚克力酸-亚克力酯的共聚物(acrylicacid-acrylate copolymer)。

所述水溶性聚合物亦可包含聚烷撑二醇。例如聚乙二醇(Polyoxyethylene)、聚丙二醇(Polyoxypropylene)。

所述水溶性聚合物亦可包含纤维素的衍生物。例如羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose)、羧乙基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等。

从加热处理后的易清洗性、材料成本、废液处理情况以及费用等方面考虑，可选择适当的具增粘性的水溶性聚合物或共聚物。所述水溶性聚合物或共聚合物中，以含有羧酸基或羟基较佳。

另从加工条件以及效果方面，上述的水溶性聚合物或共聚合物中，以聚丙烯酸盐类或其酯类的的共聚合物为最佳。

为达成作为增粘的目的，所述水溶性聚合物或共聚合物的重量平均分子量通常为5,000～20,000,000，较佳为100,000～10,000,000，更佳为300,000～10,000,000。且基于水溶性聚合物或共聚合物的碱性水溶液100重量％，所述水溶性聚合物或共聚合物的添加量通常为0.01重量％以上，较佳为0.02～15重量％，更佳为0.05～7重量％。

本发明中，基于水溶性聚合物或共聚合物的碱性水溶液100重量％，若水溶性聚合物或共聚合物的添加量低于0.01重量％，则碱化处理的涂布面的接触角不均一，即偏光板保护膜的单面碱化的均一性不佳。若水溶性聚合物或共聚合物的添加量介于0.02～15重量％，则碱化处理的涂布面的接触角均一，即偏光板保护膜的单面碱化的均一性较佳。

此外，为达成涂布的目的，所述水溶性聚合物或共聚合物的碱性水溶液的粘度(25℃)通常介于2～1,000cps，较佳介于2～300cps，更佳介于3～100cps。

本发明所使用的苛性碱，举例可为氢氧化钠或氢氧化钾。苛性碱的浓度依所需碱化处理的程度以及为达所定目标以及加工条件而有所变化。从符合生产性、碱化TAC膜的品质维持、涂布加工等方面而言，基于水溶性聚合物或共聚合物的碱性水溶液100重量％，其浓度通常为0.1～20重量％，较佳为0.5～18重量％，更佳为1.0～15重量％。

苛性碱水溶液涂布于TAC膜上的方法以及所涂布的量可依需要而加以调整，从生产性以及表面水解效果安定性而言，涂布厚度通常为2～3,000μm，较佳为5～2,000μm，更佳为10～1,000μm。

另外，涂布液的涂布方式，可举例有滚筒式涂布(roll)、凹板印刷涂布(gravure)、模具涂布(die)等。

碱性水溶液涂布后，需将涂布面加热干燥除去其中的水分，加热处理用的热源的种类可视需要而做选择。而从机能付与加工膜表面的影响、膜卷曲等的因素考虑，有时需对热源加以限定。

所述热处理热源的种类可为含热板(Hot Plate)的干燥箱或含远红外线(IR)的干燥箱。

所述残渣洗净的方式，一般可以纯水、离子交换水、超音波纯水来加以洗净。

为保持涂布厚度的均一性，不产生涂布残留，可使用平坦化剂。平坦化剂的种类可为阴离子系、非离子系等的界面活性剂。

本发明中，保护膜的单面选择碱化处理的制造装置的具体例之一如图1所示。

本发明的偏光板的构造如图2所示，在偏光子11的至少一面上通过由接着剂形成的接着剂层12来贴附透明保护膜13。

所述偏光子无特殊限制，可使用各种类型。偏光子的具体例子如：以聚乙烯醇类膜、部分缩甲醛化聚乙烯醇类膜等等的亲水性高分子膜，吸附碘或二色性染料等的二色性材料，并且经单轴延伸而形成偏光子。此等偏光子的厚度无特殊限定，一般为5～250μm左右。

所述单轴延伸的偏光子的制法，如前所述可先将聚乙烯醇通过用碘水溶液对其浸泡染色后，再将其延伸至原长的3～7倍即得。且依据需要，也可用硼酸及碘化钾等的水溶液加以浸泡处理。延伸处理可在染色后进行，也可边染色边延伸，也可先延伸处理后再进行染色。也可在硼酸及碘化钾等水溶液的水浴中作延伸处理。

上述的偏光子在其单侧或者两侧上所附着透明保护膜，此保护膜需具有优越的透明性、机械强度、热稳定性、水遮蔽性、等方性等。从其偏光特性或耐久性等特点而言，透明保护膜的材质以三乙醯基纤维素等的纤维素类聚合物为佳，特别以三乙醯基纤维素膜为最佳。

透明保护膜的厚度一般为500μm以下，较佳为1～300μm，最佳为5～200μm。

接着剂的材料除了聚乙烯醇类接着剂以外，亦可使用丙烯酸类接着剂、聚氨酯类接着剂等，而在本发明中以使用了聚乙烯醇类的接着剂较佳。

聚乙烯醇类接着剂中所使用的溶剂以水为佳，也可使用一些亲水性有机溶剂，例如可使用含有若干量的醇类等。

通常，通过由接着剂将偏光子与保护膜贴合后，将溶剂除去、干燥处理后即得偏光板。

干燥以热风干燥进行，其温度为40～150℃左右，较适宜的范围为45～120℃。干燥时间通常在20～1,200秒范围。干燥后所得接着剂层的厚度通常为0.01～4μm左右，较佳为0.05～2μm。

附图说明

图1是本发明保护膜的单面选择碱化处理的制造装置的具体例示意图；

图2是偏光板的断面剖视图。

【主要组件符号说明】

1卷出装置 2涂布装置 3No1干燥机

4热风吹出喷嘴 5红外线加热器 6喷淋式水洗机

7水洗机 8水切绞装机 9No2干燥机

10卷取机 11偏光子 12接着层

13透明保护膜

具体实施方式

[實施例1]

丙烯酸共聚物增黏劑Vinizol1029(ビニゾ一ル1029，大同化成工業公司製造，以甲基丙烯酸為主體的共聚物，其為固形分含量約為30％的乳液)10重量份，一邊攪拌一邊加入81.6重量份的水。然后将片状的固态苛性钾8.4重量份在一边搅拌一边徐徐加入的情况下，使其完全溶解。即得粘度为31mPa·s/25℃的氢氧化钾水溶液。

以市售的海棉状涂料用滚筒沾取上述氢氧化钾水溶液，一边卷开TAC膜卷筒，一边将此糊状氢氧化钾水溶液涂布于TAC膜的单面上。

所述糊状氢氧化钾水溶液的厚度平均为0.4mm。然后继续将TAC膜引入80℃的干燥箱作干燥处理。TAC膜与干燥箱的滞留距离为2公尺，滞留时间为60秒。

从干燥箱陆续取出来的TAC膜，基本上处于干燥状态，但TAC膜的表面附着一些干燥残渣。对此干燥残渣以去离子水在40℃清洗60秒将其残渣洗脱，再用除水滚筒将附着于膜表面的水分汲取。

然后继续将TAC膜导入60℃的干燥箱里作干燥处理后，最后将此膜卷起。

通过以上制程所得的TAC膜，在其碱化表面滴上水滴，可测定水滴与膜的接触角度，其并与同一膜的未处理过之一面进行比较，比较结果如表一。

另外，对延伸的偏光子与本发明经过单面碱化处理的TAC膜的处理面的间做了积层测试，所使用的粘结剂为3.5％PVA(日商Kurary株式会社制造，产品型号为#117)水溶液。所测得接着强度的评价结果为″○″。

[实施例2]

将聚丙烯酸盐类的市售品Haimoloc SS190(ハイモロツクSS190，日商Haimo株式会社制造，分子量为约为12万)0.1重量份溶解于89.9重量份的水中，待其完全溶解后，加入10重量份的片状苛性钾调制成氢氧化钾水溶液，此水溶液的粘度为4.75mPa·s/25℃。将此水溶液以凹板印刷涂布(gravure)的涂布方式涂布于厚度为80μm的TAC膜的单面上，涂布层厚度为20±1μm。然后继续将TAC膜分别引入60℃及90℃的干燥箱作干燥处理。TAC膜与干燥箱的滞留距离为2公尺，滞留时间各为60秒。然后继续在40℃的温浴中置放60秒后，将附着于涂布层上的残渣进行水洗去除。接着用除水滚筒将附于膜表面的水分汲取，再以80℃的干燥箱作干燥处理，即得单面碱化处理的TAC膜，并将其卷起来。

接着，以两片碱化处理过的TAC膜的处理面两侧与一张延伸PVA膜进行层合形成偏光板。

接着剂使用了PVA#117(日商Kurary株式会社制造，水解度为99％以上)的4％水溶液。在80℃下干燥4分钟，即得总厚度为190μm的以TAC为保护膜的延伸PVA层的积层板(即偏光板)。

上述实施例2所测得接着强度的评价结果为″○″

[实施例3]

将日商Kurary株式会社制造的聚乙烯醇PVA#1172重量份溶解于91重量份的温水中，一边搅拌一边加入固态NaOH 7重量份于此溶液中使其完全溶解。将然后再加入非离子性平坦化剂0.1重量份并搅拌均匀。接着，后续的操作与实施例2相同，即以凹板印刷涂布(gravure)的涂布方式涂布制得单面碱化膜。同样测定TAC膜处理面的接触角度以确认碱化效率，结果如表一所示。所测得接着强度的评价结果为″○″。

表一：TAC膜表面接触角单位：度(0)

[比较例1]

同实施例1的操作方法，不同之处是无添加acrylic共聚合物的增粘剂，其结果造成保护膜的表面上无法形成均一薄膜，碱性水溶液在保护膜的单面上形成局部化的液滴分散状态，保护膜的单面碱化不均一，造成接着强度不佳(××)。

【评价方式】

(1)接着强度的测定方法

将所制得的偏光板浸泡于60℃的温水中，时间60小时，评价其接着性。

○：无变化

××：完全剥离

(2)接触角的测定方式

以日商协和界面科学株式会社制造的接触角测定仪(型号CA-X)，测定碱化处理剂涂布面与水滴的接触角度。

【发明效果】

TAC膜的碱化处理可仅对所需的单面进行处理，与以往的两面浸泡法相比，优越在能保持一定的碱化处理程度。与以往办法相比概算材料费用可降低约1/2。处理时间缩短，偏光板制程的线上作业可达到一贯性。

Claims

1.一种偏光板保护膜的单面碱化处理方法，其包含将含有0.01重量％以上的水溶性聚合物或共聚合物的碱性水溶液，涂布在保护膜的单面上，经加热后，再将涂布面上的残渣洗净。

2.如权利要求1所述的偏光板保护膜的单面碱化处理方法，其特征在于：所述该保护膜包含三乙醯基纤维素薄膜。

3.如权利要求1所述的偏光板保护膜的单面碱化处理方法，其特征在于：所述该水溶性聚合物或共聚合物的碱性水溶液中，水溶性聚合物或共聚合物的浓度介于0.02～15重量％。

4.如权利要求1所述的偏光板保护膜的单面碱化处理方法，其特征在于：所述该聚合物或共聚合物中含有羧酸基或羟基。

5.如权利要求1所述的偏光板保护膜的单面碱化处理方法，其特征在于：所述该水溶性聚合物或共聚合物包含由丙烯酸、甲基丙烯酸、醋酸乙烯酯、丁烯酸、马来酸、马来酸酐、富马酸中，至少选自一种或一种以上的单量体所聚合而生成的单一聚合物、共聚合物或其金属盐类。

6.如权利要求5所述的偏光板保护膜的单面碱化处理方法，其特征在于：所述该水溶性聚合物或共聚合物包含由(a)丙烯酸、甲基丙烯酸、醋酸乙烯酯、丁烯酸、马来酸、马来酸酐、富马酸中，至少选自一种或一种以上的单量体、及(b)烷基的碳素数1～8的丙烯酸烷基酯类、烷基的碳素数1～8的甲基丙烯酸烷基酯类、烷基的碳素数1～8的丙烯酸烷基羟基酯类、烷基的碳素数1～8的甲基丙烯酸烷基羟基酯类、丙烯醯胺、苯乙烯、异丁烯中，至少选自一种或一种以上的单量体所聚合而生成的共聚合物或其金属盐类。

7.如权利要求1所述的偏光板保护膜的单面碱化处理方法，其特征在于：所述该水溶性聚合物包含聚烷撑二醇。

8.如权利要求1所述的偏光板保护膜的单面碱化处理方法，其特征在于：所述该水溶性聚合物包含纤维素的衍生物。

9.如权利要求1所述的偏光板保护膜的单面碱化处理方法，其特征在于：所述该碱性水溶液包含氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液，且基于水溶性聚合物或共聚合物的碱性水溶液100重量％，其浓度介于0.1～20重量％。

10.一种液晶显示器，其特征在于：使用如权利要求1所述偏光板保护膜。