CN101551483A

CN101551483A - 光学膜及其形成方法

Info

Publication number: CN101551483A
Application number: CNA2008100898457A
Authority: CN
Inventors: 吴昱勋; 赖柏东; 郭豪飞
Original assignee: Daxon Technology Inc
Current assignee: BenQ Materials Corp
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2028-04-03
Also published as: CN101551483B

Abstract

本发明披露一种光学膜及其形成方法。光学膜包括：偏光层；至少一层保护层位于偏光层上；以及粘着层，位于偏光层与保护层之间，其中粘着层包括聚乙烯醇树脂、脱乙酰壳多糖及聚乙烯醇树脂与脱乙酰壳多糖的交联聚合物。这种光学膜具有较佳的耐湿性且该粘着层不包括对环境造成污染的交联剂。

Description

光学膜及其形成方法

技术领域

本发明涉及一种具有偏光性质的光学膜，更特别地，涉及一种可耐湿耐温的偏光板及其形成方法。

背景技术

近年来，平面面板显示器的应用已从台式电脑屏幕、笔记本电脑屏幕、数字相机及移动装置用显示装置等的需求，更进一步地使用在更苛刻的环境需求中，如需耐高温高湿的车用显示器、军用显示器或航空用显示器等。连带的对于平面面板显示器中用以使光线产生偏振(polarization)的偏光板(polarizing sheet)或称偏光膜(polarizing film)在耐温性以及耐湿性的要求也日趋于严格。

已知偏光板是由经染色、延伸后的聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)膜所组成，然而因聚乙烯醇膜的耐湿性不佳及易脆性，通常在聚乙烯醇膜的两侧形成保护膜，如三乙酰纤维素(三醋酸纤维素，triacetyl cellulose，简称TAC)膜加以保护支撑。为加强三乙酰纤维素膜和聚乙烯醇膜的粘着性，在两者之间具有非常薄的粘着层，并且一般为以聚乙烯醇树脂为主的水性粘着胶来进行贴合。因为聚乙烯醇树脂为亲水性聚合物，因此在加湿条件下，会对聚乙烯醇膜和三乙酰纤维素膜产生收缩或剥离等现象，进而对偏光板的性质造成影响，例如光学性质变化或Mura漏光现象。

目前改善聚乙烯醇树脂耐湿性的方法大致上分为两种，第一种为将聚乙烯醇树脂经由修饰成为疏水性聚合物，例如缩醛化、酯化、醚化以及接枝等方式。第二种则为添加具有可与聚乙烯醇反应的官能基团的交联剂，增加聚乙烯醇水胶分子间的分子量，并且提高聚乙烯醇树脂抗湿气的特性，可使用的交联剂为甲醛、乙醛等单醛类，乙二醛、丙二醛等二醛类，乙二胺、六亚甲基二胺等二胺类，1，6-己二醇二缩水甘油醚等环氧类。但是上述将聚乙烯醇树脂经由修饰成为疏水性聚合物的水胶需要额外的设备且工艺步骤将较为繁琐。另一方面，添加交联剂(如乙二醛)虽可部分提高聚乙烯醇树脂的抗湿性，但仍不适用于高温高湿环境下，且交联剂等化合物也会对环境造成污染。

因此，需要一种可简单调配且不会对环境造成影响，却仍具有较佳耐湿性的粘着剂，使偏光板在高温和/或高湿环境下时，其聚乙烯醇膜和三乙酰纤维素膜不会有剥离、收缩等现象。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有较佳耐湿性的粘着剂，使利用该粘着剂所形成的粘着层可为光学膜的偏光层及保护层提供良好的粘着效果。

在一个实施例中，本发明提供一种光学膜，包括：偏光层；至少一层保护层位于偏光层上；以及粘着层，位于偏光层与保护层之间，其中粘着层包括聚乙烯醇树脂、脱乙酰壳多糖(chitosan)及聚乙烯醇树脂与脱乙酰壳多糖的交联聚合物。

在前述实施例中，光学膜置于60℃水溶液中6小时的剥离量(peeling degree)小于0.5mm，且其中偏光层是由经过延伸的聚乙烯醇膜所形成。

本发明的另一目的是提供一种可形成具有较佳耐湿性的光学膜的方法，更特别的，是提供一种不包括对环境造成污染的交联剂的粘着层的光学膜的方法。

在一个实施例中，本发明提供一种形成光学膜的方法，包括：提供偏光层；在偏光层上形成至少一层粘着层，其中粘着层是由聚乙烯醇水溶液、脱乙酰壳多糖水溶液及甲醇制备而成；在粘着层上形成保护层，以形成偏光膜；以及干燥偏光膜。

在前述实施例中，聚乙烯醇水溶液具有占聚乙烯醇水溶液总重量约1-10％的聚乙烯醇树脂。脱乙酰壳多糖水溶液具有占脱乙酰壳多糖水溶液总重量约1-10％的脱乙酰壳多糖及约1-10％的醋酸。聚乙烯醇水溶液及脱乙酰壳多糖水溶液的重量比是介于约100∶25～25∶70之间。

根据本发明的方法，其中，该在该偏光层上形成至少一层该粘着层的步骤中，该脱乙酰壳多糖水溶液具有占该脱乙酰壳多糖水溶液总重量约1-10％的脱乙酰壳多糖及约1-10％的醋酸。

根据本发明的方法，其中，该在该偏光层上形成至少一层该粘着层的步骤中，该脱乙酰壳多糖水溶液具有占该脱乙酰壳多糖水溶液总重量约4-6％的脱乙酰壳多糖。

根据本发明的方法，其中，该在该偏光层上形成至少一层该粘着层的步骤中，该聚乙烯醇水溶液及该脱乙酰壳多糖水溶液的重量比介于约100/25-25/70之间。

根据本发明的方法，其中，该在该偏光层上形成至少一层该粘着层的步骤中，该聚乙烯醇水溶液及该脱乙酰壳多糖水溶液的重量比介于约50/25-25/50之间。

根据本发明的方法，其中，该在该偏光层上形成至少一层该粘着层的步骤中，形成固体含量介于约3-5wt％的该粘着层。

该在该偏光层上形成至少一层该粘着层的步骤中，该粘着层的黏度小于80厘泊。

根据本发明的方法，其中，该在该偏光层上形成至少一层该粘着层的步骤中，该粘着层包括占该粘着层总重量25-35％的甲醇。

根据本发明的方法，其中，该在该偏光层上形成至少一层该粘着层的步骤中，该粘着层不包括交联剂。

根据本发明的方法，其中，该干燥该偏光膜的步骤是在约60-80℃的温度条件下干燥该偏光膜约3-6分钟。

根据本发明的方法，其中，该提供该偏光层的步骤包括提供经染色及延伸的亲水性高分子膜。

根据本发明的方法，其中，该提供该偏光层的步骤包括提供经延伸的含碘的聚乙烯醇膜。

附图说明

图1是本发明的一个实施例所披露的光学膜的剖面示意图。

图2显示根据本发明的一个实施例形成图1的光学膜的流程图。

图3显示根据本发明的方法所形成的光学膜的剖面示意图。

具体实施方式

以下将参照附图示范本发明的优选实施例。附图中相似元件采用相同的元件符号。应注意为清楚呈现本发明，附图中的各元件并非按照实物的比例绘制，而且为了避免模糊本发明的内容，以下说明也省略了已知的零部件、相关材料及其相关处理技术。

参照图1，是本发明在一个实施例中所披露的光学膜100的剖面示意图。在一个实施例中，本发明的光学膜100是以含碘的偏光板为例进行说明，然而并不以此为限，光学膜100也可以是染料系偏光板等。如图1所示，光学膜100包括偏光层110、粘着层120、130以及保护层140、150，其中粘着层120、130分别位于偏光层110与保护层140、150之间。在一个实施例中，粘着层120、130包括聚乙烯醇树脂、脱乙酰壳多糖及聚乙烯醇树脂与脱乙酰壳多糖的交联聚合物，使光学膜100具有良好的耐湿性。

参照图2，是显示根据本发明的一个实施例形成图1的光学膜100的流程图。首先，参照步骤210，提供偏光层110，包括提供亲水性高分子膜，如聚乙烯醇膜，然后使该聚乙烯醇膜经历膨润、染色、延伸及干燥等步骤后，即形成含碘的聚乙烯醇膜(即偏光层110)。举例说明，形成厚度约20至35μm之间、偏光度优选为99.9％以上且光穿透率在41％以上的偏光层110。在此需注意的是，本发明在本实施例中是将聚乙烯醇膜在含碘与硼酸的水溶液中进行染色，使形成含碘的聚乙烯醇膜，然而本领域技术人员应该了解，本发明也可将膨润后的聚乙烯醇膜浸泡在含有染料和硼酸等药剂的水溶液中，以形成含染料的聚乙烯醇膜。

接着，参照步骤220，在偏光层110的一侧形成至少一层粘着层，在本实施例中是以在偏光层110的两侧分别形成粘着层120及130(如图1所示)为例进行说明。形成粘着层120、130于偏光层110的步骤还包括：调配聚乙烯醇水溶液(步骤221)，其中聚乙烯醇水溶液具有占聚乙烯醇水溶液总重量约1-10％的聚乙烯醇树脂，优选地是占总重量约4-8％。聚乙烯醇树脂的聚合度介于约1000至约2000之间。

接着，调配脱乙酰壳多糖水溶液(步骤222)，包括将分子量小于30万的脱乙酰壳多糖溶于醋酸水溶液中，以提高脱乙酰壳多糖在水溶液中的溶解度，其中脱乙酰壳多糖的含量为脱乙酰壳多糖水溶液总重量的约1-10％，优选地是约4-6％。另一方面，醋酸的含量占脱乙酰壳多糖水溶液总重量约1-10％，优选地是约1-5％。脱乙酰壳多糖，俗称甲壳素是来自于自然界虾蟹壳与乌贼软骨中的几丁质，为一种直链多糖聚合物，由单体N-乙酰葡萄糖胺(N-acetyl-D-glucosamine)及葡萄糖胺(glucosamine)，以β-1，4键结合所形成，因其分子链上的乙酰胺基团会形成很强的分子间或分子内氢键，导致结晶区域的产生且不溶于中性水溶液，所以必须先将其溶于醋酸溶液中。

在此需要注意，虽然在本实施例中，以先调配聚乙烯醇水溶液再调配脱乙酰壳多糖水溶液为例进行说明，然而并不以此为限，调配聚乙烯醇水溶液和调配脱乙酰壳多糖水溶液的步骤顺序也可以颠倒或同时进行。

接着，参考步骤223，将在步骤221和步骤222调配好的聚乙烯醇树脂水溶液、脱乙酰壳多糖水溶液以一定比例在搅拌槽中进行掺混，并加入适量的甲醇，使形成粘着剂。在该步骤中，也可根据设计需求额外添加纯水以调整粘着剂的操作性，例如使粘着剂的黏度小于80厘泊(centipoises，cps)或调整粘着剂的固体含量介于约3-5wt％。举例说明，聚乙烯醇水溶液及脱乙酰壳多糖水溶液是以重量比介于约100∶25～25∶70之间，优选地是介于约50∶25～25∶50之间的比例进行掺混，并添加占粘着剂总重量约25-35％的甲醇，以形成耐湿性好且粘着强度高的粘着剂。

传统偏光层上的粘着层是以聚乙烯醇树脂为主的水性粘着胶，该水性粘着胶通常包括聚乙烯醇树脂、水、乙二醛及盐酸，其中乙二醛用以提高聚乙烯醇树脂的交联程度，以提高偏光层和保护层的粘着强度。应了解的是，本发明在一个实施例中利用上述步骤所形成的粘着剂优选不包括乙二醛等交联剂及用以催化乙二醛的盐酸，由此减少对环境所造成的污染。然而，本发明并不以此为限，本发明也可根据设计需要微量地添加乙二醛等交联剂。

随后，参考步骤224，将掺混后的粘着剂涂布于偏光层110的两侧，以形成粘着层120、130。粘着剂的涂布可使用已知的任何适合的涂布方式，本发明在此不再赘述。其后，参考步骤230，在粘着层120、130上分别贴附保护层140、150，以形成偏光膜。保护层140、150又称为透光层、保护膜等，用以保护支撑偏光层110，以补强其强度，避免断裂破损造成生产上的困扰。保护层140、150的材质并无特别限定，含有光学高透明性质的树脂层的薄膜即可，举例说明，可包括三乙酰纤维素素、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、环烯烃聚合物(cyclo olefin polymer，COP)或聚碳酸酯(polycarbonate，PC)。在本实施例中，保护层140、150是以厚度分别为80微米的三乙酰纤维素膜为例进行说明。然而，保护层140、150的厚度范围也可根据实际设计需求而变化，并不限于本实施例所例示，一般介于20-100微米之间，优选介于约40-80微米之间。需要注意的是，本发明在此并未限定保护层140及150的厚度为相等或不等，其可根据实际设计需求而变化。

最后，将由偏光层110、粘着层120、130及保护层140、150所形成的偏光膜在约60-80℃的温度条件下干燥3-6分钟(步骤240)，以形成光学膜100。本领域技术人员应当明了，本发明的干燥步骤可利用已知干燥技术进行干燥，例如红外线烘烤或热风干燥等，本发明在此不再赘述。经由上述步骤所形成的光学膜100，因为粘着层120、130包括聚乙烯醇树脂、脱乙酰壳多糖及聚乙烯醇树脂与脱乙酰壳多糖的交联聚合物，且聚乙烯醇和脱乙酰壳多糖两者均具备氢氧官能基团(-OH)，所以在混合后会产生较分子键强的氢键，以提高偏光层和保护层间的粘着力和光学膜100的耐湿性。

参照图3，显示根据本发明的方法所形成的光学膜300的剖面示意图。在本发明的另一实施例中，如图3所示，本发明在粘着层120及130其中的一侧形成第一保护层350，并在另一侧形成第二保护层340。第一保护层350可使用上述实施例中所述的三乙酰纤维素(TAC)膜等材料，且其厚度可根据实际设计而有所变化。第二保护层340包括基底(衬底)342以及在基底342上的光学镀层344。基底342可为前述的三乙酰纤维素膜(TAC)，其材料和厚度可与第一保护层350相同或不同。光学镀层344通常为厚度3-8μm的硬镀膜(hard-coating film)、抗反射膜(anti-reflection film)、低反射膜(low reflection film)、抗眩膜(anti-glare film)或抗静电膜(anti-static film)等，以涂布的方式形成于透明的基底342上，用以做为一般光学膜(如偏光板)的表面处理，可加强偏光板硬度以防止日常生活无意的刮伤或避免光线被过度集中让使用者观看时感觉不适。此外，本领域技术人员应当明了，接着也可在光学膜上利用已知技术在第一保护层350上依序形成感压胶层360和离型层370，以形成光学膜300。感压胶层360用以在撕除离型层370后片贴于液晶面板上为面板的偏光板提供黏着性。

另外，为了使本发明的目的、特征能更明显易懂，下面特举实例做详细说明如下：

实例说明

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硼酸与碘化钾的水溶液中，同时以3～7倍的延伸倍率进行延伸，以形成偏光层110(如图1所示)。接着在偏光层110的两侧涂布粘着剂以形成粘着层120、130，并利用该粘着层120、130将保护层140、150和偏光层110进行贴合，以形成偏光膜。最后，将该偏光膜在温度70℃下干燥6分钟，以形成光学膜。其中粘着剂的形成方法将在下列实例中提供进一步说明。

首先，取适量的纯水和聚乙烯醇树酯进行调配，以形成8wt％的聚乙烯醇水溶液。其次，将脱乙酰壳多糖(分子量小于30万)溶于5％醋酸水溶液中，并加入适量的纯水进行调配，以形成6wt％的脱乙酰壳多糖水溶液。接着参照表1所列的重量比将8wt％的聚乙烯醇水溶液(P)和6wt％的脱乙酰壳多糖水溶液(C)进行掺混，并加入适量的纯水及甲醇以形成具有特定固体含量(S.C.)的聚乙烯醇-脱乙酰壳多糖粘着剂，其中甲醇的添加量占聚乙烯醇-脱乙酰壳多糖粘着剂总重量的约30wt％。

表1

	P∶C(重量比)	甲醇含量(wt％)	固体含量(wt％)
	P∶C(重量比)	甲醇含量(wt％)	固体含量(wt％)	实例1	75∶25	30	4
实例2	50∶25	30	4	实例1	75∶25	30	4
实例2	50∶25	30	4	实例3	25∶25	30	4
实例4	25∶50	30	4	实例3	25∶25	30	4
实例4	25∶50	30	4	比较实例	25∶0	30	4

将比较实例及实例1-4所制作的光学膜，在中央部分进行长方形测试片取样来进行后续测试，其中测试片的长宽各约50mm及约30mm，长边(即50mm)平行于前述聚乙烯醇膜延伸方向。接着将上述各实例中取样的测试片放入60℃的恒温水中来测量其耐水性，并分别在每个小时测量每一测试片的边端的剥离量，测量结果如表2所示。

表2

表2中的X表示偏光膜的偏光层与保护层完全剥离。

根据表2的结果可知，将添加脱乙酰壳多糖后的粘着剂使用于偏光层与保护层贴合后，所得到的光学膜其耐水性远优于仅由聚乙烯醇树脂所形成的粘着剂。例如，比较实例的测试片在60℃的恒温水中放置1小时即有1.2mm的剥离量，相较之下，实例1-4在4小时恒温测试后，实质上没有剥离。从实验结果得知，在聚乙烯醇水溶液和脱乙酰壳多糖水溶液的重量比为25∶50时，测试片几乎不会有剥离的现象(24小时剥离量仅0.2mm)。由此可知，使用具有脱乙酰壳多糖的粘着剂所形成的粘着层可加强偏光层和保护层的粘着强度，使得光学膜在高温高湿的环境下，有良好的耐湿性，也使得偏光层不易发生收缩造成Mura漏光现象等问题。

因此，本发明可提供一种高耐水性的在偏光板贴合工艺中使用的粘着剂，可以使偏光板在高湿度环境下不受水气影响而产生收缩变形。而且该粘着剂调配仅需要简单的掺混过程即可，不需要额外的设备变更。并且本发明所使用的粘着剂中的脱乙酰壳多糖为纯天然取得的聚合物，并且粘着剂的配方中不需乙二醛等交联剂，因此可减少对环境所造成的污染。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求保护范围；凡是其它的在未脱离本发明所披露的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包括在本发明权利要求保护范围内。

主要元件符号说明

100，300光学膜 110偏光层

120，130粘着层 140，150保护层

340第二保护层 342基底

344光学镀层 350第一保护层

360感压胶层 370离型层。

Claims

1.一种光学膜，包括：

偏光层；

至少一层保护层位于所述偏光层上；以及

粘着层，位于所述偏光层与所述保护层之间，其中，所述粘着层包括聚乙烯醇树脂、脱乙酰壳多糖及所述聚乙烯醇树脂与所述脱乙酰壳多糖的交联聚合物。

2.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述偏光层由经过延伸的聚乙烯醇膜所形成。

3.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述保护层的材质包括三乙酰纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环状聚烯烃或聚碳酸酯。

4.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述保护层包括光学镀层，并且所述光学镀层包括硬镀膜、抗反射膜、低反射膜、抗眩膜或抗静电膜。

5.根据权利要求1所述的光学膜，在所述保护层上还包括感压胶层及离型层。

6.一种形成光学膜的方法，包括：

提供偏光层；

在所述偏光层上形成至少一层粘着层，其中，所述粘着层由聚乙烯醇水溶液、脱乙酰壳多糖水溶液及甲醇制备而成；

在所述粘着层上形成保护层，以形成偏光膜；以及

干燥所述偏光膜。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述偏光层上形成至少一层所述粘着层的步骤中，所述聚乙烯醇水溶液具有占所述聚乙烯醇水溶液总重量约1-10％的聚乙烯醇树脂。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述偏光层上形成至少一层所述粘着层的步骤中，所述聚乙烯醇水溶液具有占所述聚乙烯醇水溶液总重量约4-8％的聚乙烯醇树脂。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述聚乙烯醇树脂的聚合度介于约1000至约2000之间。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述偏光层上形成至少一层所述粘着层的步骤中，所述脱乙酰壳多糖水溶液包括分子量小于30万的脱乙酰壳多糖。