CN101354457B - 光学膜、其形成方法及包含该光学膜的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学膜及其形成方法，其步骤包括：提供偏光层；在偏光层上形成至少一个透光层，其中透光层与偏光层形成偏光膜；以及干燥偏光膜，使偏光膜经加热过程后所产生的延伸方向尺寸变化量(δ_MD)与幅宽方向尺寸变化量(δ_TD)的比值(E)不小于预定值。本发明提供了不易发生翘曲现象的光学膜及其形成的方法。

Description

光学膜、其形成方法及包含该光学膜的显示装置

技术领域

本发明大体上涉及一种光学膜，尤其涉及一种可改善翘曲现象的光学膜、其形成方法以及包含该光学膜的显示装置。

背景技术

近年来由于液晶屏幕不管小尺寸或大尺寸均需要厚度较薄的偏光板来实现其质量轻、薄的要求。然而，要达成所述变薄要求必须降低偏光板中各层材料的厚度，例如三醋酸纤维膜、感压胶层及聚乙烯醇膜等。其中最常用的方法是降低三醋酸纤维膜的厚度，通常还将使用不大于40μm的三醋酸纤维膜所形成的偏光板泛称为薄型偏光板。

然而，在偏光板的厚度变薄、面积变大后，面板厂在液晶玻璃上进行薄型偏光板粘合时常常发生一些问题，如偏光板与玻璃剥离(peeling)、产生气泡或撕去离型膜的偏光板发生翘曲等。其中，尤其是偏光板撕去离型膜后的翘曲问题目前仍无法有效解决，已知有三种作法，将讨论如下。

第一种已知作法是利用傅立叶转换红外光谱仪(FTIR)，针对偏光板两侧的三醋酸纤维膜中塑化剂的含量比例进行监测，从而控制不易翘曲的薄型偏光板的生产状况。然而，该测量方法会因为取样位置的差异和仪器误差范围的精确度上的困扰，使得该方法并不可行。

第二种已知作法是利用机械性能抑制翘曲问题的发生，换言之，该方法必须进行防止变形用薄膜(例如保护膜)的粘合步骤，并同时控制薄膜粘合时的机械张力，从而改善薄型偏光板翘曲问题。然而，就性能方面来说，也会有因薄膜变形而发生剥离的情形或撕除保护膜后翘曲的情形更严重的状况发生。

第三种已知作法是利用改变薄型偏光板的存贮环境湿度或温度，达到薄型偏光板翘曲程度的改善。但是，当薄型偏光板在运送过程中或存贮于面板厂的环境湿度或温度改变时，薄型偏光板的翘曲程度也将有所改变，因此，如同第二种已知作法通常并未被业界广泛采纳。

因此，需要一种不需利用外加机械力或改变环境等作法，也不易发生翘曲现象的光学膜及其形成的方法。

发明内容

本发明的一个方面在提供一种光学膜，使撕去离型膜后不易发生翘曲现象。

于一个实施例中，本发明提供一种光学膜，包括：偏光层；以及至少一个透光层，位于偏光层的一侧，其中偏光层和透光层经加热过程后具有延伸方向尺寸变化量(δ_MD)和幅宽方向尺寸变化量(δ_TD)，且延伸方向尺寸变化量与幅宽方向尺寸变化量的比值(E)不小于预定值。

上述实施例的延伸方向尺寸变化量与幅宽方向尺寸变化量的比值优选不小于9/5，更优选小于等于7/2且大于等于9/5，其中幅宽方向尺寸变化量优选不大于100μm。

根据本发明所述的光学膜，其中，所述偏光层由经过延伸的亲水性高分子膜形成。

根据本发明所述的光学膜，其中，所述偏光层是含碘的聚乙烯醇膜。

根据本发明所述的光学膜，其中，所述偏光层的厚度为约20μm～35μm。

根据本发明所述的光学膜，其中，所述透光层的厚度不大于40μm。

根据本发明所述的光学膜，其中，所述透光层的材质是选自由三醋酸纤维素(TAC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)及聚碳酸酯(PC)组成的组。

根据本发明所述的光学膜，其中，所述透光层包括光学镀层，且所述光学镀层选自由硬镀膜(hard-coating film)、抗反射膜(anti-reflection film)及抗眩膜(anti-glare film)组成的组。

根据本发明所述的光学膜，还在所述偏光层与所述透光层之间包括有粘接层，且所述粘接层由亲水性的聚乙烯醇树脂形成。

根据本发明所述的光学膜，还于所述透光层上包括有感压胶层。

根据本发明所述的光学膜，于所述透光层上还包括功能层，且所述功能层选自由反射膜、半穿透反射膜、相位差膜、视角补偿膜和增亮膜组成的组。

本发明的另一方面在于提供一种形成光学膜的方法，以便在不增加工序困难程度的情况下，使所生产的光学膜可以有效降低翘曲变形现象。

于一个实施例中，本发明提供一种形成光学膜的方法，其步骤包括：提供偏光层；在偏光层上形成至少一个透光层，其中透光层和偏光层形成偏光膜；以及干燥偏光膜，使偏光膜经加热过程后所产生的延伸方向尺寸变化量(δ_MD)与幅宽方向尺寸变化量(δ_TD)的比值(E)不小于预定值。

上述实施例的提供偏光层的步骤包括：提供亲水性高分子膜；染色亲水性高分子膜；以及延伸染色后的亲水性高分子膜，以便形成偏光层。

上述实施例的干燥偏光膜的步骤包括对偏光膜进行第一阶段干燥步骤及第二阶段干燥步骤，且第一阶段干燥步骤及第二阶段干燥步骤具有不同的干燥速率。

根据本发明所述的方法，其中，所述干燥所述偏光膜的步骤使所述比值满足关系式：E＝δ_MD/δ_TD≥9/5。

根据本发明所述的方法，其中，所述干燥所述偏光膜的步骤使所述比值满足关系式：9/5≤E≤7/2。

根据本发明所述的方法，其中，所述干燥所述偏光膜的步骤使所述幅宽方向尺寸变化量(δ_TD)不大于100μm。

根据本发明所述的方法，其中，所述提供偏光层的步骤包括提供具有厚度为约20μm～35μm的偏光层。

根据本发明所述的方法，其中，所述提供偏光层的步骤包括：提供亲水性高分子膜；染色所述亲水性高分子膜；以及延伸所述染色后的亲水性高分子膜以便形成所述偏光层。

根据本发明所述的方法，其中，所述提供亲水性高分子膜的步骤包括提供聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)膜。

根据本发明所述的方法，其中，所述染色所述亲水性高分子膜的步骤中，包括：将所述亲水性高分子膜浸泡于水溶液中；及将所述亲水性高分子膜浸泡于含碘和硼酸的水溶液中。

根据本发明所述的方法，其中，所述形成至少一个透光层的步骤包括形成具有厚度不大于40μm的透光层。

根据本发明所述的方法，其中，所述形成至少一个透光层的步骤中，所述透光层的材质选自由三醋酸纤维素(triacetylcellulose，TAC)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)及聚碳酸酯(polycarbonate，PC)组成的组。

根据本发明所述的方法，还包括在所述透光层上形成光学镀层，且所述光学镀层选自由硬镀膜(hard-coating film)、抗反射膜(anti-reflection film)及抗眩膜(anti-glare film)组成的组。

根据本发明所述的方法，在所述干燥所述偏光膜的步骤之后，还包括在所述偏光膜上形成感压胶层及离型层。

根据本发明所述的方法，其中，所述干燥所述偏光膜的步骤包括对所述偏光膜进行第一阶段干燥步骤及第二阶段干燥步骤，且所述第一阶段干燥步骤及所述第二阶段干燥步骤具有不同的干燥速率。

根据本发明所述的方法，其中，所述干燥所述偏光膜的步骤通过红外线烘烤或热风干燥。

此外，于另一个实施例中，本发明提供一种显示装置，包括如上述实施例的光学膜。

附图说明

图1示出本发明在一个实施例中的形成光学膜的方法的流程图。

图2示出根据本发明的一个实施例的偏光膜的剖面示意图。

图3是根据本发明在另一实施例中以卷料方式连续生产偏光膜的示意图。

图4示出依据本发明的方法所形成的光学膜的剖面示意图。

图5示出本发明在一个实施例中的一种光学膜的剖面示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例的制造及使用将详细描述于下。然而，可以理解的是，本发明提供多种适当的新发明概念，可以对内容的广泛变化进行特定，从而实现具体化。在此所讨论的特定实施例仅为制造及使用本发明的特定方式的说明，并不是用以限定本发明的范围。

参考图1，示出本发明在一个实施例中形成光学膜的方法的流程图。在此实施例中，光学膜是以薄型偏光板为例。如图1所示，形成薄型偏光板的方法，首先参考步骤110，提供偏光层。此处提供偏光层的步骤包括提供亲水性高分子膜(步骤112)，然后染色该亲水性高分子膜(步骤114)，以及接着延伸该染色后的亲水性高分子膜(步骤116)，以便形成偏光层。在此需要注意的是，步骤112、114和116优选连续进行而不分开完成。于此实施例中，亲水性高分子膜优选为聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)膜，而且经步骤112至116所形成的偏光层厚度通常在20μm至35μm之间，偏光度优选为99.9％以上，且单体穿透率在43％以上。

而且，在步骤114中，染色亲水性高分子膜的步骤还包括将聚乙烯醇膜浸泡于水溶液中，然后浸泡于含碘和硼酸水溶液中，以便形成含碘的聚乙烯醇膜。此处将聚乙烯醇膜浸泡于水溶液中是通过水溶液膨润聚乙烯醇膜，因此当膨润后的聚乙烯醇膜浸泡于含碘和硼酸水溶液中，可快速的进行碘染色并将碘离子固定于聚乙烯醇膜中。于此实施例中，含碘和硼酸水溶液可以是含有硼酸和碘化钾的水溶液，其中硼酸的浓度在约3.0wt％～5.5wt％之间，碘化钾的浓度在2.0wt％～6.0wt％之间。然而，本发明并不限于此，本领域普通技术人员应当知道，本发明也可以将膨润后的聚乙烯醇膜浸泡于含有染料和硼酸等药剂的水溶液中，以便形成含染料的聚乙烯醇膜。

接着，参考步骤120及图2示出的根据本发明的方法所形成的光学膜20的剖面示意图，于偏光层210(如含碘的聚乙烯醇膜)的上下侧分别形成透光层220和230，以形成偏光膜200。一般而言，透光层是用来保护偏光层，避免其断裂破损造成生产上的问题，因此，通常又称透光层为保护层。其中，透光层220和230的材质可选自由三醋酸纤维素(triacetylcellulose，TAC)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)及聚碳酸酯(polycarbonate，PC)组成的组。于该实施例中，透光层220和230是以厚度为40μm的三醋酸纤维膜为例进行说明，然而，透光层的数量、材质及厚度也可以根据实际设计的需求而变化，并不限于本实施例所例示。

图3是根据本发明的方法以卷料方式连续生产偏光膜200的示意图。如图3所示，具有压花边380的偏光膜200沿着参考标号390的箭头指示方向连续生产。结合卷料方式连续生产所使用的透光层，通常在膜材的两侧具有压花边设计，以便避免膜材之间粘合而造成凹点等缺陷，且该压花边通常在粘合偏光层后才根据情况切除。为使本发明的叙述更加详尽与完备，本发明将沿着参考标号390的箭头指示的收卷方向定义为延伸方向(machine direction，MD)，且该方向与偏光层210的延伸方向相同；并定义垂直延伸方向的方向为幅宽方向(traverse direction，TD)，即两侧压花边380的宽度方向。

再次参考图1，在步骤130中，继续接着干燥已于步骤120中形成的偏光膜200，然后，对部份所述干燥后的偏光膜200取样并进行加热过程，使偏光膜200在延伸方向(MD)具有延伸方向尺寸变化量(δ_MD)，并在幅宽方向(TD)具有幅宽方向尺寸变化量(δ_TD)。所述加热过程例如在烘箱中，以5℃/分钟升温至90℃并维持于90℃恒温30分钟。于该实施例中，经加热过程后的偏光膜200，其延伸方向尺寸变化量(δ_MD)与幅宽方向尺寸变化量(δ_TD)的比值(E)不小于预定值。

此外，当尺寸变化量的比值小于9/5时，所形成的光学膜在幅宽方向具有较大的翘曲程度，且同时造成延伸方向翘曲程度过大；当尺寸变化量的比值大于7/2时，则因为延伸方向变化量比幅宽变化量增大3倍以上，可能造成光学膜在延伸方向上有较大的翘曲。因此，于此实施例中，经加热过程后的偏光膜200的尺寸变化量比值优选是满足关系式：E＝δ_MD/δ_TD≥9/5，更优选满足关系式：9/5≤E≤7/2。同理，当幅宽方向尺寸变化量大于100μm时，造成延伸方向的尺寸变化量需相对应地变大以便使比值不小于预定值，但在当尺寸变化量过大时，光学膜则可能形成不规则翘曲，因此，其中幅宽方向尺寸变化量优选不大于100μm。

如前所述，于此实施例中的干燥步骤130通常是利用红外线烘烤或热风干燥等。然而，因为干燥步骤通常会造成偏光层(如聚乙烯醇膜)的内缩，而不同的干燥条件会有不同的尺寸变化量，因此干燥步骤除了可以是一次干燥外，优选使用多次干燥步骤，从而调整其尺寸变化量。因此，如图1所示，干燥偏光膜200的步骤130可包括第一阶段干燥步骤132和第二阶段干燥步骤134，而且，第一阶段干燥步骤132和第二阶段干燥步骤134具有不同的干燥速率。然而，本领域普通技术人员应当知道，干燥偏光膜200的步骤130也可因为需求而有第三阶段干燥步骤或第四阶段干燥步骤等，且各阶段干燥步骤通常具有不同的干燥速率，但并不是绝对的。而且，干燥后的偏光膜200，如步骤140，接着在其上面形成感压胶层及离型层，以形成薄型偏光板。当薄型偏光板撕除离型层后，可利用感压胶层片贴在显示装置中的液晶玻璃上。

图4示出根据本发明的方法所形成的光学膜40的剖面示意图。于本发明的另一实施例中，如图4所示，还包括在其中的透光层上形成光学镀层440。于此实施例中，光学镀层440选择性地形成在透光层230上，另一方面，光学镀层440也可形成于透光层220上。此处光学镀层440通常为硬镀膜(hard-coating film)、抗反射膜(anti-reflection film)及抗眩膜(anti-glare film)所组成的组，用来作为一般偏光板的表面处理，可加强偏光板硬度，以防止日常生活中的无意的刮伤或避免光线被过度集中时让使用者观看时感觉不适。而且，本领域普通技术人员应当知道，通常具有光学镀层440的偏光膜，如偏光膜400，可接着在光学镀层440上形成保护膜层450，并于无光学镀层440的另一侧透光层上形成感压胶层460和离型层470，以便形成薄型偏光板。此外，因为加热过程通常对光学镀层440不会造成太大的尺寸变化量，因此，具有光学镀层440的偏光膜400的尺寸变化量及其比值均近似于偏光膜200所具有的特性，在此不再详述。

图5是本发明于又一实施例中的一种光学膜50的剖面示意图。如图5所示，光学膜50，例如薄型偏光板，包含偏光层210，以及在偏光层210两侧的透光层220和230。其中，介于偏光层210与透光层220和230之间可包括厚度非常薄的粘接层515(通常小于1μm)。而且，当透光层220/230为三醋酸纤维膜时，通常可先经过皂化处理程序，以改变三醋酸纤维膜表面的亲水性(接触角)，以便在其上面形成粘接层515。于此实施例中，粘接层515是由亲水性的聚乙烯醇树脂所形成，通常称为水凝胶(hydrogel)，用以粘接偏光层210与透光层220以及偏光层210与透光层230，使其不会分离，以便形成偏光膜500。由于粘接层515的厚度相对于偏光层210和透光层220/230的厚度而言非常的薄，所以偏光膜500经加热过程后所具有的延伸方向尺寸变化量(δ_MD)、幅宽方向尺寸变化量(δ_TD)及其比值(E)都和偏光膜200所具有的特性相似，于此不再详述。

此外，薄型偏光板50于在其中的一个透光层上可选地包括功能层555。如图5所示，于此实施例中，功能层555形成于透光层220上，且功能层555可以根据需求设计为反射膜、半穿透反射膜、相位差膜、视角补偿膜、增亮膜或其组合所组成的组。换句话说，当功能层555为视角补偿膜时，则光学膜50可为视角补偿的薄型偏光板；当功能层555为反射膜时，则光学膜50可为反射型的薄型偏光板。

此外于本发明的另一实施例中，本发明提供一种显示装置，如液晶显示器，包括如前所述实施例的光学膜20、40或50。

为使本发明的说明更为详尽，本发明将比值(E)定义为延伸方向尺寸变化量除以幅宽方向尺寸变化量，然而，本领域普通技术人员应当知道，本发明的另一方面也可将比值(E’)定义为幅宽方向尺寸变化量除以延伸方向尺寸变化量，只是比值(E’)的关系式需加以相对的调整，如E’＝δ_TD/δ_MD≤5/9。

为使本发明的目的、特征能更明显易懂，下面特别举出实施例，作详细说明如下：

实施例

提供聚乙烯醇膜，在温度约25℃～35℃的水槽中进行膨润，然后将膨润后的聚乙烯醇膜放进具有3.0wt％～5.5wt％的硼酸与2.0wt％～6.0wt％的碘化钾的水溶液中，同时以3～7倍的延伸倍率进行延伸，以便形成偏光层210，如图2所示。且所形成的偏光层210通常为厚度在20μm～35μm的含碘的聚乙烯醇膜，其单体穿透率达43％以上，且偏光度达99.9％以上。

接下来，将经过皂化处理的三醋酸纤维膜220/230通过水凝胶(hydrogel)粘合在偏光层210的上下两侧，以便形成偏光膜200。将上述的偏光膜200以如下表1所示的干燥条件进行干燥。

表1

将上述实施例1～4所完成的偏光膜，参考图3的方式，沿着幅宽方向进行偏光膜200取样，并先用标尺测量其翘曲值，测量时将样品置于平板玻璃上，测量其MD(1，3)和TD(2，4)方向的翘曲值，测量结果如表2所示。同时将所取样品分别沿MD方向和TD方向裁出长宽为24mm×4mm的样品，再用TA公司的Q-400TMA(热机械分析仪)仪器，以5℃/分钟升温到90℃后保持90℃恒温30分钟的条件加热长宽为24mm×4mm的样品，并测量所产生的延伸方向尺寸变化量及幅宽方向尺寸变化量求得其比值(E)，比值(E)和其所对照的翘曲值于下列表2中示出。

表2

由上述实验结果可知，当尺寸变化量的比值在1.60以下时，其偏光膜具有较大的翘曲表现，而且幅宽方向的翘曲程度也大于延伸方向的翘曲程度。反之，比值在1.89以上时，其翘曲表现相对较小，甚至在MD方向完全没有翘曲现象。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它不背离本发明的精神下所作的等效改变或修改，均应包含在本发明的申请范围内。

符号说明

20，40，50  光学膜            200，400，500  偏光膜

210  偏光层                   220，230  透光层

380  压花边                  390  参考标号

440  光学镀层                460  感压胶层

470  离型层                  515  粘接层

555  功能层

Claims (24)

1.一种形成用于薄型偏光板的光学膜的方法，其步骤包括：

提供偏光层；

在所述偏光层上形成至少一个透光层，其中，所述透光层与所述偏光层形成偏光膜；以及

干燥所述偏光膜，使所述偏光膜经加热过程后所产生的延伸方向尺寸变化量δ_MD与幅宽方向尺寸变化量δ_TD的比值E满足关系式：E＝δ_MD/δ_TD≥9/5，且9/5≤E≤7/2。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述干燥所述偏光膜的步骤使所述幅宽方向尺寸变化量δ_TD不大于100μm。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提供偏光层的步骤包括提供具有厚度约为20μm～35μm的偏光层。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提供偏光层的步骤包括：

提供亲水性高分子膜；

染色所述亲水性高分子膜；以及

延伸所述染色后的亲水性高分子膜以便形成所述偏光层。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述提供亲水性高分子膜的步骤包括提供聚乙烯醇膜。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述染色所述亲水性高分子膜的步骤中，包括：

将所述亲水性高分子膜浸泡于水溶液中；及

将所述亲水性高分子膜浸泡于含碘和硼酸的水溶液中。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成至少一个透光层的步骤包括形成具有厚度不大于40μm的透光层。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成至少一个透光层的步骤中，所述透光层的材质选自由三醋酸纤维素、聚对苯二甲酸乙二酯及聚碳酸酯组成的组。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述透光层上形成光学镀层，且所述光学镀层选自由硬镀膜、抗反射膜及抗眩膜组成的组。

10.根据权利要求1所述的方法，在所述干燥所述偏光膜的步骤之后，还包括在所述偏光膜上形成感压胶层及离型层。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述干燥所述偏光膜的步骤包括对所述偏光膜进行第一阶段干燥步骤及第二阶段干燥步骤，且所述第一阶段干燥步骤及所述第二阶段干燥步骤具有不同的干燥速率。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述干燥所述偏光膜的步骤通过红外线烘烤或热风干燥。

13.一种用于薄型偏光板的光学膜，包括：

偏光层；以及

至少一个透光层，位于所述偏光层的一侧，

其中，所述偏光层和所述透光层经加热过程后具有延伸方向尺寸变化量δ_MD与幅宽方向尺寸变化量δ_TD，且所述延伸方向尺寸变化量与所述幅宽方向尺寸变化量的比值E满足关系式：E＝δ_MD/δ_TD≥9/5，且9/5≤E≤7/2。

14.根据权利要求13所述的光学膜，其中，所述幅宽方向尺寸变化量δ_TD不大于100μm。

15.根据权利要求13所述的光学膜，其中，所述偏光层由经过延伸的亲水性高分子膜形成。

16.根据权利要求13所述的光学膜，其中，所述偏光层是含碘的聚乙烯醇膜。

17.根据权利要求13所述的光学膜，其中，所述偏光层的厚度为约20μm～35μm。

18.根据权利要求13所述的光学膜，其中，所述透光层的厚度不大于40μm。

19.根据权利要求13所述的光学膜，其中，所述透光层的材质是选自由三醋酸纤维素(TAC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)及聚碳酸酯(PC)组成的组。

20.根据权利要求13所述的光学膜，其中，所述透光层包括光学镀层，且所述光学镀层选自由硬镀膜、抗反射膜及抗眩膜组成的组。

21.根据权利要求13所述的光学膜，还在所述偏光层与所述透光层之间包括有粘接层，且所述粘接层由亲水性的聚乙烯醇树脂形成。

22.根据权利要求13所述的光学膜，还于所述透光层上包括有感压胶层。

23.根据权利要求13所述的光学膜，于所述透光层上还包括功能层，且所述功能层选自由反射膜、半穿透反射膜、相位差膜、视角补偿膜和增亮膜组成的组。

24.一种显示装置，包括根据权利要求13～23中任一项所述的光学膜。

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