CN101598818A - 光学膜的制备方法及其产物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学膜的制备方法及其产物。其中制备方法包含以下步骤：制备含依序堆迭的一背涂层、一基材层，与一增亮层的一光学膜，而背涂层是使含多个粒子以及具有主胶、主胶硬化剂，与溶剂的主胶溶液的组成物涂布于基材层上后固化而形成；粒子材质是聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、二氧化硅、玻璃，或上述的一组合，粒径为0.5～10μm；主胶是UV树脂及/或热固性树脂；溶剂是丁酮、甲基异丁酮、异丙醇、乙酸乙酯、甲苯，或上述可互溶的一组合；粒子与主胶溶液的重量比值是0.001～0.03，主胶溶液的固含量是20～60，本发明方法所制出的光学膜表面无彩虹纹与明暗分界线，且在该光学膜具有较高雾度时，也可有较高的辉度，本发明另有关该方法所制得的光学膜。

Description

光学膜的制备方法及其产物

技术领域

本发明涉及一种光学膜的制备方法，特别是涉及一种应用于一显示器中的光学膜的制备方法；本发明另有关于一种光学膜。

背景技术

物料节约化是当前的技术发展趋势，而为了减少基材的用量，液晶显示器(LCD)背光模组中所采用的作为聚光片的光学膜，包含有一基材层、一设置在该基材层上的增亮层，以及一远离该增亮层地设置在该基材层上的背涂层(或称为「光扩散层」)，且该背涂层一般包括有多个粒子，并使该背涂层形成出一呈凹凸状的进光面，用以供来自于光源的光线射入。

然而，当背光源启动时，一般光学膜在某些观察角度下容易被观察者察觉到下述的两种状况：1.其表面上出现彩虹纹；2.其表面上有一极为明显，并将该光学膜表面划分成明处与暗处的明暗分界线。这两情况皆会降低观察者对于所制出的LCD的视觉满意度，因而有待改善。

另，理想中的光学膜应同步地具有高雾度(指来自于光源的光线被高度均匀化)与高辉度(意即射出多量光线)；台湾I287115号专利案是利用其进光面的几何构形先把来自于光源的光线加以扩散而均匀化后，再通过该增亮层而使光线能较集中地射出，于是在该背涂层与该增亮层两相作用之下，一并提升了光学膜的辉度与光线均匀度，该案并言及当其背涂层的粒子的粒径较大时，可明显地使雾度呈现较高的数值。在该案实施例中，该背涂层所示范的厚度是40μm。

实务上却发现，当固定该基材层与增亮层的相关操作条件，而只变动该背涂层的相关操作条件下，随着光学膜的雾度提升之时，其增益比却会有下降的趋势，特别是当雾度提升到20％以上时，增益效果极可能已大幅下降，而此问题并无法通过上述专利案的技术来解决。

发明内容

经申请人多方测试，发现当以一具有特殊配方的组成物来形成该光学膜的背涂层时，其仅在一较薄的厚度下，即可使所对应的光学膜表面上的彩虹纹以及明暗分界线得以完全消失。进一步地，该光学膜的增益比随着雾度提高而大幅下降的情况，也能被有效地减缓；换句话说，所制出的光学膜在具有较高雾度时，也一并地具有较高的增益比。本发明的目的在于提供一种光学膜的制备方法。本发明光学膜的制备方法，包含以下步骤：制备包含有依序堆迭的一背涂层、一基材层，与一增亮层的一光学膜，而该背涂层是使一包含有多个粒子以及具有一主胶、一主胶硬化剂，与一溶剂的主胶溶液的组成物涂布于该基材层上后固化而形成；所述粒子的材质是择自于聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、二氧化硅、玻璃，或上述的一组合，而所述粒子的粒径介于0.5μm～10μm之间；该主胶是UV树脂及/或热固性树脂；该溶剂是丁酮、甲基异丁酮、异丙醇、乙酸乙酯、甲苯，或上述可互溶的一组合；所述粒子与该主胶溶液的重量比值介于0.001～0.03之间，该主胶溶液的固含量(即主胶在该主胶溶液中所占的wt％)介于20％～60％之间。

本发明所述的光学膜的制备方法，所述粒子与该主胶溶液的重量比值介于0.0025～0.025之间。

本发明所述的光学膜的制备方法，该主胶溶液的固含量介于25％～55％之间。

本发明所述的光学膜的制备方法，该主胶择自于具有至少六官能基的脂肪族胺甲酸乙酯寡聚物、环氧丙烯酸酯、双酚-A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、聚酯二丙烯酸酯，或上述的一组合。

本发明所述的光学膜的制备方法，该组成物还包含一添加剂，其是择自于平坦剂、滑剂、抗污剂，或上述的一组合。

本发明所述的光学膜的制备方法，以重量计，该添加剂的用量为主胶的0.3％～5％。

一种光学膜，是以上述的光学膜的制备方法而制备，该背涂层的厚度介于1～10μm之间，该背涂层包括一由该主胶所形成的固着区，以及借该固着区固着并凸出于该固着区的粒子所形成的凸出区，且该背涂层中的所述粒子与主胶的重量比值，介于0.0017～0.15之间。

本发明所述的光学膜，该背涂层的厚度介于1～8μm之间。

本发明所述的光学膜，该背涂层的厚度介于1～6μm之间。

本发明所述的光学膜，所述粒子与主胶的重量比值介于0.0045～0.1之间。

本发明所述的光学膜，该光学膜的雾度介于6.5％～66％之间，增益比保留率介于60％～90％之间，雾度与增益比保留率的乘积介于6％～42.5％之间，雾度与增益比保留率的总和介于88.5％～130.5％之间。

本发明所述的光学膜，该光学膜的雾度介于7.2％～64.41％之间。

本发明所述的光学膜，该光学膜的增益比保留率介于62.79％～87.64％之间。

本发明所述的光学膜，该光学膜的雾度与增益比保留率的乘积介于6.17％～41.81％之间。

本发明所述的光学膜，该光学膜的雾度与增益比保留率的总和介于92.9％～129.34％之间。

本发明所述的光学膜，该背涂层的硬度介于2H～4H之间。

本发明所述的光学膜，该光学膜的穿透率介于89％～93％之间。

本发明所述的光学膜，该增亮层是包含有多数相互邻接排列的弯曲棱柱单元，各弯曲棱柱单元具有至少一弯曲延伸曲面。

参见图1(为利说明，各元件尺寸并未依原比例绘制)，本发明的另一目的是提供一种厚度薄且其表面不显现彩虹纹与明暗分界线的光学膜1，其结构是包含有依序堆迭的一背涂层11、一基材层12，与一增亮层13；本发明光学膜1的特征在于，其以如上所述的本发明方法而制备，而该背涂层11的厚度介于1～10μm之间，并包括一由该主胶所形成的固着区111，以及借该固着区11固着并凸出于该固着区111的粒子112所形成的凸出区113，又经由本发明方法中所使用的组成物的物料用量换算，推知该背涂层111中的所述粒子112与主胶的重量比值介于0.0017～0.15之间。

附图说明

图1是一剖视图，说明本发明光学膜的结构；

图2是一照片，说明本发明实施例29的表面状况，其明与暗之间并未被观察到一明显的明暗分界线，而是一渐层式的变化；以及

图3是另一照片，说明比较例光学膜的表面状况，其明与暗之间被观察到一明显的明暗分界线。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

参见图1，本发明光学膜中用以形成该背涂层11的凸出区113的粒子112，仅部分地被该固着区111所包埋并固着，因而形成出一凹凸不平且使来自于光源的光线加以均匀化的进光面114。本发明光学膜的背涂层11仅具有低厚度，不但能顾及成本，又兼可达到所诉求的功效；较佳地，该背涂层11的厚度介于1～8μm之间；更佳地介于1～6μm之间。关于所述粒子与主胶的重量比值的较佳与更佳范围，容后说明；在以下实施例中，该背涂层11的厚度介于4～6μm之间。

本发明光学膜的制备方法，除了可使所制出的光学膜表面上无彩虹纹与明暗分界线之外，更进一步地，是以“所制出的低厚度背涂层使其所对应获得的光学膜，能一并具有高雾度及高增益比保留率”为理想目标；“增益比保留率”是意指在该背涂层设置后，对于“该基材层与增亮层一并对一固定光源的辉度增益比”的保留比率。例如，当一固定光源的辉度值为100，而透过该基材层与增亮层的作用后该辉度值提升为159.88，则该基材层结合增亮层后的增益比为59.88％；当再增设该背涂层而获得所对应的光学膜后，其测得的辉度值若为150(意即增益比为50％)，则表示该光学膜的“增益比保留率”为83.50％(也就是50/59.88)。

因此，本发明方法除了上述的基本操作以外，为利涂布，较佳地，所述粒子与该主胶溶液的重量比值介于0.0025～0.025之间，而该主胶溶液的固含量较佳地则介于25％～55％之间。在以下实施例中，所述粒子与该主胶溶液的重量比值介于0.005～0.02之间，而该主胶溶液的固含量则介于30％～50％之间。

该主胶是在该背涂层形成之后用以固着所述粒子，所以不论是UV树脂(UV-curing resin)、热固性树脂(thermosettingresin)，或是上述的混合物皆是可使用的，无特别限制；进一步地该热固性树脂主要可区分为环氧树脂(epoxy resin)与醇酸树脂(alkyd resin)两大系列。主胶硬化剂是一用以让主胶硬化的用剂，因此，若使用的是UV树脂，则所使用的主胶硬化剂即为光起始剂(photoinitiator)；而各种可使用的光起始剂以及其余树脂可使用的硬化剂种类，及上述的用量范围、照光参数等等，在本领域中都已极为熟知，不予赘述。

基于硬度、操作方便性、成本，以及本领域惯用种类等诸多考虑，较佳地，该主胶使用属于UV树脂的至少具有六官能基的脂肪族胺甲酸乙酯寡聚物(aliphatic urethane oligomer)、环氧丙烯酸酯(epoxy acrylate)、双酚-A环氧丙烯酸酯(bisphenol-Aepoxy acrylate)、酚醛环氧丙烯酸酯(novolac epoxy acrylate)、聚酯二丙烯酸酯(polyester diacrylate)，或上述的一组合。在以下实施例中，所使用的主胶是具有六官能基的脂肪族胺甲酸乙酯寡聚物，而所使用的光起始剂的厂牌型号是CIBAIRGACURE 184，且其用量为所对应的主胶用量的5wt％。

为提升本发明背涂层的品质(例如促使其表面更平坦、增加表面平滑感、防污物沾附等)，本发明方法中所使用的组成物可还包含有一添加剂，例如平坦剂(leveling agent)、滑剂(lubricant)、抗污剂(antifoulant)，或上述的一组合。另建议该添加剂的用量介于所对应的主胶用量的0.3％～5％。

在本发明光学膜的背涂层中，当所述粒子与主胶的重量比值介于0.0045～0.1之间时，将使得本发明光学膜同步地具有更高的雾度值和增益比；在以下实施例中，所述粒子与主胶的重量比值介于0.01～0.0667之间。

就雾度及增益比保留率而言，较佳地，其雾度介于6.5％～66％之间，另增益比保留率较佳地则介于60％～90％之间。另为了一并具有高雾度与高增益比保留率，较佳地本发明光学膜的雾度与增益比保留率的乘积介于6％～42.5％之间，而雾度与增益比保留率的总和较佳地则介于88.5％～130.5％之间。

就本发明光学膜在以下实施例中所示范的，是具有介于7.2％～64.41％之间的雾度、介于62.79％～87.64％之间的增益比保留率、介于6.17％～41.81％之间的两者乘积，以及介于92.9％～129.34％之间的两者总和。在一较符合现今下游厂商所欲规格并考虑技术发展方向的情况下，所述实施例则具有介于7.2％～40％之间的雾度、介于75.13％～87.64％之间的增益比保留率、介于6.17％～30.53％之间的两者乘积、介于92.9％～113.02％之间的两者总和。

为利于维持其品质并避免刮伤而受损，本发明光学膜的背涂层的硬度较佳地介于2H～4H之间；在以下实施例中的各背涂层的硬度则介于3H～4H之间。另，本发明光学膜的光穿透率较佳地介于89％～93％之间。

又，一具有适当几何构形的增亮层将有助于使本发明光学膜有较高的穿透率及增益比保留率，因此，较佳地，本发明光学膜的增亮层的结构是如USP 2005/0237641号专利案所教示，包含有多数相互邻接排列的弯曲棱柱单元，各弯曲棱柱单元具有至少一弯曲延伸曲面；该弯曲延伸曲面可供引导光线(也就是自该基材层进入该增亮层的光线)倾向产生二维折射，提升聚光效率。有关于该增亮层结构的各种变化模式可参照USP2005/0237641号专利案。

另外，本发明光学膜中的增亮层的材质并未特别限制，任何目前已知可使用的树脂也适用于此；例如丙烯酸酯、胺甲酸乙酯丙烯酸酯(urethane acrylate)、聚酯丙烯酸酯(polyesteracrylate)、环氧丙烯酸酯(epoxy acrylate)、乙氧基化酚丙烯酸酯(phenol ethoxylated acrylate)、乙氧基化双酚A丙烯酸酯(bisphenol A ethoxylated acrylate)、苯环氧丙烯酸酯(phenylepoxy acrylate)、邻-苯基苯酚乙基丙烯酸酯(o-phenylphenolethyl acrylate)、苯硫乙基丙烯酸酯(phenylthioethyl acrylate)、苯甲基丙烯酸酯(benzyl acrylate)、六官能基的芳香族胺甲酸乙酯(hexafunctional aromatic urethane)、双酚-A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、聚酯二丙烯酸酯，或上述的一组合。

本发明光学膜所选用的基材层材质除了需具有透光性外，并无其他特殊限制，诸如聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate，PET)、聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚胺酯树酯(polyurethane resin)、三醋酸纤维素(triacetyl cellulose，TAC)，皆是可使用的；而该基材的厚度则是38μm～250μm。

本发明光学膜中的增亮层是可通过在该基板的一表面上热压塑形，或在该表面上涂布一上述树脂的溶液而后塑型的方式，而被制出。在实施例中所示范的，是以一内含有10wt％的邻-苯基苯酚乙基丙烯酸酯、15wt％的苯硫乙基丙烯酸酯，以及、75wt％的胺甲酸乙酯丙烯酸酯的树脂混合溶液涂布在一厚度为188μm的PET基板的一平面上，再塑形成如USP2005/0237641号专利案的第一实施例，而形成出该增亮层；该增亮层表面的几何构形如该专利案的第4图所示。

以下将以各实施例及比较例来说明本发明各目的的实施方式与功效。所述实施例将使用下列化学品与设备来制备或进行测试，且若未特别说明，则皆是在常压常压的环境下进行。须注意的是，所述实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。

使用物料及器材

1.PET基板：由Toyobo公司制备，型号为A4300。

2.二氧化硅粒子：由Dagussa公司制备，型号为OK-607，平均粒径为4.5μm。

3.主胶(具有六官能基的脂肪族胺甲酸乙酯寡聚物)：由Cognis公司制备，型号为6625。

4.异丙醇：由李长荣化工公司制备，纯度为99％。

5.光起始剂：由CIBA公司制备，型号为IRGACURE 184。

6.邻-苯基苯酚乙基丙烯酸酯：由Miwon Commercial公司制备，型号为M1142。

7.苯硫乙基丙烯酸酯：由Miwon Commercial公司制备，型号为M1162。

8.胺甲酸乙酯丙烯酸酯：由Miwon Commercial公司制备，型号为HR3000。

9.线杆：共五支；由R.D.S公司制备，编号各为#4、#5、#6、#8、#10，对同一固含量的组成物而言，以编号越大的线杆来涂布，则所形成出的膜就越厚。

相关测试

1表面观察：以一特定角度观察各待测试的光学膜上是否有显现出彩虹纹及明暗分界线；若有，则进一步观察该彩虹纹及明暗分界线的明显程度。

2硬度测试：以Elcometer公司所生产，型号为3086的铅笔硬度计，进行JIS K 5600的测试。

3穿透率测试：以NIPPON公司所生产，型号为NDH-5000的雾度计，进行JIS K 7106的测试。

4雾度测试：以上述雾度计进行JIS K 7105的测试规范。

5增益比测试：以TOPCON公司所生产，型号为SR-3A的分光辉度计，进行TCO-03的测试。

6增益比保留率：其计算方式如先前所述；增亮比保留率越大的实施例表示其增益比和该比较例越接近，功效越佳。

<实施例>

将用以形成各实施例(光学膜)中的背涂层的组成物，使用上述物料并以预定的参数(如以下表一所列)来加以配制；所使用的光起始剂用量皆为固含量(主胶用量)的5％。之后搭配特定线杆，使各组成物分别对应一PET基板地涂布于其表面上并形成湿膜后，先置于80℃烘箱干燥3分钟后再进行UV光(波长介于240nm～400nm，照射能量则为400～600mJ/cm²，照射，历时10秒。然后，在所述基板的另一表面，涂布上述的树脂混合溶液后塑形出USP 2005/0237641号专利案第一实施例的一远离该背涂层的增亮层，而获得本发明光学膜，其结构如图1所示，各相关元件不再赘述。

<比较例>

比较例与各实施例的差异仅在于该比较例只具有一基材层以及一增亮层，而不具有一背涂层。比较例仅供用以和实施例比较彩虹纹及明暗分界线的明显程度。

以下实施例中的各背涂层的硬度介于3H～4H之间，厚度则介于4μm～6μm之间；所述光学膜的光穿透率介于89％～93％之间。

另将本发明各实施例制备方法的相关操作参数以及所制出的光学膜的各项测试结果，列于以下各表；穿透率、雾度、增益比，与增益比保留率的单位皆为：％

就彩虹纹方面，比较例的表面可明显地观察到，但各实施例的光学膜的表面皆已未见到彩虹纹；另外，各实施例的光学膜表面的明暗如图2所示地呈现一渐层式的变化，对照于图3所示的比较例表面状况，显然各实施例表面并未能观察到该明暗分界线的存在，因此各实施例表面予人较佳的视觉感受。

另，于上述表一中，可发现到所述实施例的光学膜雾度值皆在7.2％以上，增益比保留率则都在62.79％以上，符合业界标准，且上述的雾度值与增益比保留率的乘积皆是在6.17％以上，上述的总和则皆是在92.9％以上。

此外，以各种雾度范围来对应观察所述实施例的增益比保留率，可发现雾度值介于10％～30％之间的实施例，上述的增益保留率介于80.34％～85.20％之间；雾度值介于30％～50％之间的实施例，上述的增益保留率介于71.29％～78.94％之间；雾度值介于50％以上的实施例，上述的增益保留率介于62.79％～78.52％之间；显见各实施例在其雾度提高之余，其增益比保留率也有良好的表现，符合了同步地具有高雾度、高增益比的本领域诉求。

由上可知，通过本发明光学膜的制备方法中各物料比例间的精准控制，而制备出一背涂层后，确实可使得其所对应的光学膜表面上不具有彩虹纹及明显的明暗界线；另一方面，确实也可使得该光学膜在具有高雾度的同时，更一并地具有高增益比，从而解决业界长久以来的困扰。

Claims (18)

1.光学膜的制备方法，包含以下步骤：制备包含有依序堆迭的一背涂层、一基材层，与一增亮层的一光学膜，而该背涂层是使一包含有多个粒子以及具有一主胶、一主胶硬化剂，与一溶剂的主胶溶液的组成物涂布于该基材层上后固化而形成；其特征在于，所述粒子的材质是择自于聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、二氧化硅、玻璃，或上述的一组合，而所述粒子的粒径介于0.5μm～10μm之间；该主胶是UV树脂及/或热固性树脂；该溶剂是丁酮、甲基异丁酮、异丙醇、乙酸乙酯、甲苯，或上述可互溶的一组合；所述粒子与该主胶溶液的重量比值介于0.001～0.03之间，该主胶溶液的固含量介于20％～60％之间。

2.根据权利要求1所述的光学膜的制备方法，其特征在于，所述粒子与该主胶溶液的重量比值介于0.0025～0.025之间。

3.根据权利要求1所述的光学膜的制备方法，其特征在于，该主胶溶液的固含量介于25％～55％之间。

4.根据权利要求1所述的光学膜的制备方法，其特征在于，该主胶择自于具有至少六官能基的脂肪族胺甲酸乙酯寡聚物、环氧丙烯酸酯、双酚-A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、聚酯二丙烯酸酯，或上述的一组合。

5.根据权利要求1所述的光学膜的制备方法，其特征在于，该组成物还包含一添加剂，其是择自于平坦剂、滑剂、抗污剂，或上述的一组合。

6.根据权利要求5所述的光学膜的制备方法，其特征在于，以重量计，该添加剂的用量为主胶的0.3％～5％。

7.一种光学膜，其特征在于，是以根据权利要求1所述的光学膜的制备方法而制备，该背涂层的厚度介于1～10μm之间，该背涂层包括一由该主胶所形成的固着区，以及借该固着区固着并凸出于该固着区的粒子所形成的凸出区，且该背涂层中的所述粒子与主胶的重量比值，介于0.0017～0.15之间。

8.根据权利要求7所述的光学膜，其特征在于，该背涂层的厚度介于1～8μm之间。

9.根据权利要求8所述的光学膜，其特征在于，该背涂层的厚度介于1～6μm之间。

10.根据权利要求7所述的光学膜，其特征在于，所述粒子与主胶的重量比值介于0.0045～0.1之间。

11.根据权利要求7所述的光学膜，其特征在于，该光学膜的雾度介于6.5％～66％之间，增益比保留率介于60％～90％之间，雾度与增益比保留率的乘积介于6％～42.5％之间，雾度与增益比保留率的总和介于88.5％～130.5％之间。

12.根据权利要求11所述的光学膜，其特征在于，该光学膜的雾度介于7.2％～64.41％之间。

13.根据权利要求11所述的光学膜，其特征在于，该光学膜的增益比保留率介于62.79％～87.64％之间。

14.根据权利要求11所述的光学膜，其特征在于，该光学膜的雾度与增益比保留率的乘积介于6.17％～41.81％之间。

15.根据权利要求11所述的光学膜，其特征在于，该光学膜的雾度与增益比保留率的总和介于92.9％～129.34％之间。

16.根据权利要求7所述的光学膜，其特征在于，该背涂层的硬度介于2H～4H之间。

17.根据权利要求7所述的光学膜，其特征在于，该光学膜的穿透率介于89％～93％之间。

18.根据权利要求7所述的光学膜，其特征在于，该增亮层是包含有多数相互邻接排列的弯曲棱柱单元，各弯曲棱柱单元具有至少一弯曲延伸曲面。

Images