CN102053287A - 具有硬化层的膜材及其形成方法与光学膜的形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一种具有硬化层的膜材及其形成方法与光学膜的形成方法。硬化层为单一薄膜，且表层的硬度大于内部的硬度。具有硬化层的膜材的形成方法包括以下步骤：提供基材；涂覆光引发层于基材上；涂覆光固化性胶体层于光引发层上；光固化性胶体层的表面接触光引发层；以及光照光固化性胶体层与光引发层，以使光固化性胶体层与光引发层发生硬化反应形成该硬化层。本发明的膜材或光学膜其硬化层表层的硬度大于内部的硬度，从而使得膜材或光学膜既具有较高的稳定性及表面抗压能力，又具有较好的应力缓和能力。
Description
技术领域
本发明是有关于一种具有硬化层的膜材及其形成方法，且特别有关于具有表层硬度大于内部硬度的硬化层的光学膜的形成方法。
背景技术
光固化性组成在经过光照后会发生硬化反应。为了提升光固化性组成的硬化速率及硬化程度，一般会在光固化性组成中同时添加光敏剂与光起始剂。由于光敏剂与光起始剂是均匀地混合在光固化性组成中，因此依传统制法所得到的硬化材料或硬化层其整体硬度是均匀一致的。
为了将膜材，例如是偏光板，贴附于其他的光学元件，例如也是具有多层结构的相位延迟膜或是液晶胞，会在偏光板的表面上形成感压性黏着层再贴覆于离形膜上。当整个感压性黏着层的硬度大时，虽然感压性黏着层能为偏光板提供支撑作用、具备较高稳定性以及表面抗压点能力，但感压性黏着层不能随着偏光板在变化的温度环境下所产生收缩或膨胀的形状改变而对应改变，偏光板的尺寸改变所产生的应力无法被硬度大的感压性黏着层吸收，也就是对高温高湿的应力缓和能力不足，因此难以应用在可能会发生变形的装置中。此外，偏光板内的残留应力不均匀，容易在液晶胞中造成″漏光″或″颜色不均″的问题。而当整个感压性黏着层的硬度小时，虽然能缓和偏光板的尺寸改变所产生的应力，但此感压性黏着层的稳定性及表面抗压点能力便会降低。
发明内容
根据本发明之一目的在于提供一种具有硬化层的膜材的形成方法。方法包括以下步骤：提供基材；涂覆光引发层于基材上；涂覆光固化性胶体层于光引发层上；光固化性胶体层的表面接触光引发层；以及光照光固化性胶体层与光引发层，以使光固化性胶体层与光引发层发生硬化反应形成该硬化层。硬化层的表层的硬度大于内部的硬度。
进一步地，该硬化层为单一薄膜。
进一步地，该光引发层包括第一光起始剂或第一光敏剂。
进一步地，该光固化性胶体层包括第二光起始剂或第二光敏剂；或者，该光固化性胶体层包括紫外线固化性单体、寡聚物或树脂。
进一步地，该光照步骤利用紫外线光照该光固化性胶体层与该光引发层。
进一步地，该硬化层为黏着层。
根据本发明之另一目的在于提供一种光学膜的形成方法。方法包括以下步骤：提供离型膜；涂覆光引发层于离型膜上；涂覆光固化性胶体层于光引发层上；光固化性胶体层的表面接触光引发层；设置偏光板于光固化性胶体层上；以及光照光固化性胶体层与光引发层，以使光固化性胶体层与光引发层发生固化反应形成黏着层。黏着层的表层的硬度大于内部的硬度。
进一步地，该光引发层包括第一光起始剂或第一光敏剂。
进一步地，该光固化性胶体层包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸系共聚物、聚乙烯醇高分子或聚氨基甲酸树脂，且该光照步骤利用紫外线光照该光固化性胶体层与该光引发层。
根据本发明之又一目的，在于提供一种具有硬化层的膜材。硬化层为单一薄膜，且硬化层的表层的硬度大于内部的硬度。
与现有技术相比，本发明的膜材或光学膜其硬化层表层的硬度大于内部的硬度，从而使得膜材或光学膜既具有较高的稳定性及表面抗压能力，又具有较好的应力缓和能力。
附图说明
图1至图4显示本发明一实施例的光学膜的制程。
具体实施方式
本发明的实施例提供一种光学膜的形成方法，其中光学膜具有表层硬度大于内部硬度的硬化层。图1至图4显示本发明一实施例的光学膜的制程。请参考图1，在基材1上涂覆光引发层2。于一具体实施例中，基材1为离型膜。光引发层2可包括光起始剂或光敏剂或该两者。光敏剂可例如包括二苯甲酮、丁二酮、苯乙酮、蒽、菲或芴。光起始剂可例如包括三级胺丙烯酸酯(tertiary amine acrylate)、9-苯基吖啶(9-phenylacridine；9-PHA)、四乙基米氏酮(4，4-Bis(diethylamino)benzophenone；EAB)或三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(Trimethylolpropane tris(3-mercaptopropionate)；TMPX)。请参考图2，在光引发层2上涂覆光固化性胶体层3。光固化性胶体层3的表面，例如图2所示的表面，与光引发层2接触。光固化性胶体层3可例如包括光固化性单体、寡聚物或树脂以及光起始剂。光固化性胶体层3可更包括光敏剂。光敏剂能将吸收的能量转移至其他的材料，例如光起始剂或光固化性胶体层3的光固化性单体、寡聚物或树脂；而光起始剂在吸收能量后本身会发生化学变化，分解成自由基或阳离子，从而引发光固化性胶体层3中光固化性单体、寡聚物或树脂的聚合反应。光固化性单体、寡聚物或树脂可为紫外线固化性单体、寡聚物或树脂。举例来说，光固化性胶体层3可包括丙烯酸系单体，例如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)，或压克力树脂，例如丙烯酸系共聚物(acrylic copolymer)、聚乙烯醇高分子或聚氨基甲酸树脂。于一实施例中，光固化性胶体层3为紫外线(UV)固化胶体层。光固化性胶体层3也可包括抗静电物质，例如胺类化合物、磷酸酯类、脂肪酸乙二醚酯类(ethoxylated，glycol esters of fatty acid)、脂肪胺(fatty amine)衍生物及其他醇类衍生物等化学物质、金属盐。金属盐的阳离子包含有锂离子、钠离子、钾离子、铷离子或上述的组合。金属盐的阴离子包括有过氯酸根离子、六氟砷酸根离子、六氟磷酸根离子、四氟硼酸根离子或上述的组合。
请参考图3，在光固化性胶体层3上设置另一基材4。于一具体实施例中，基材4为偏光板。然后，对光固化性胶体层3与光引发层2进行照光步骤，以使光固化性胶体层3与光引发层2发生固化反应而变成硬化层5，如图4所示。于一实施例中，使用波长范围为200nm至400nm的紫外线进行照光步骤。
请参照图4，硬化层5(其包括表层5′)为单一薄膜，亦即为完整不可分离的薄膜，且硬化层5的表层5′的硬度大于硬化层5的内部的硬度。这是因为光固化性胶体层3(图3)的一表面与光引发层2接触而具有最高含量的光起始剂或光敏剂或该两者，或更进一步地为具有最高浓度的光起始剂或光敏剂或该两者，造成光固化性胶体层3与光引发层2接触端的表层的光起始剂或光敏剂或该两者的含量大于光固化性胶体层3的内部的光起始剂或光敏剂或该两者的含量，因此在经过光照而固化的过程中，光固化性胶体层3的表面的硬化速率会快过内部的硬化速率，换言之，表面的硬化程度会大于内部的硬化程度，因此形成的硬化层5的表层5′(第4图)的硬度大于内部的硬度。
此外，为了促进光固化性胶体层3(图3)的表面的硬化程度高过内部的硬化程度，也可控制光照的方向是由下往上照射，亦即从光引发层2往光固化性胶体层3的方向照射，以使光引发层2或邻接光引发层2的光固化性胶体层3的表面吸收到大量的光能。然而，本发明并不限光照的方向。在某些实施例中，适当地调控光引发层2与光固化性胶体层3的光起始剂或光敏剂或该两者的含量即可得到表层5′(图4)的硬度大于内部的硬度的硬化层5。根据上述，本发明的实施例的硬化层的形成方法简单且经济。
请参照图4，在基材1为离型膜且另一基材4为偏光板的应用例中，硬化层5可作为黏着层或感压性黏着层。由于硬化层5的表层5′的硬度大于内部的硬度，因此硬化层5的表层5′能为基材(或偏光板)4提供保护作用，且同时硬化层5的内部能随着基材(或偏光板)4的热涨冷缩而改变，或者缓和基材(或偏光板)4由于形状改变而产生的应力。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举实施例作详细说明如下：
<制备光学膜>
实施例1的光学膜的制备步骤包括在离型膜上涂覆光引发层，在光引发层上涂覆光固化性胶体层(约25μm)，并然后对光引发层与光固化性胶体层进行光照以形成黏着层(分子量约80万～85万)。比较例2至比较例4的光学膜的制备步骤包括在离型膜上涂覆光固化性胶体层(约25μm)，并然后对光固化性胶体层进行光照以形成黏着层(分子量约80万～85万)。光照步骤是使用高压水银蒸气灯(high pressure mercury-vapor lamps)，光照强度(inten8ity)为30mW/cm，光照时间为20秒。
表1显示实施例1与比较例2至比较例4的光学膜的组成重量比例。实施例1与比较例2至比较例4的固化性胶体层包括丙烯酸丁酯(n-butyl acrylate；BA)与丙烯酸甲酯(n-methyl acrylate；MA)的丙烯酸系聚合物；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylol propane triacrylate；TMPTA)的单体；4，4′-二苯甲基二异氰酸盐(4，4′-diphenylmethane diisocyanate；MDI)之聚异氰酸酯化合物；二苯甲酮(benzophenone)的光起始剂；以及氯酸盐类(LiClO4)的抗静电剂。实施例1的光引发层包括三级胺丙烯酸酯(tertiary amine acrylate)(供应厂商：恒桥产业股份有限公司，产品名称：Chemcure-NPG)的光敏剂。
表1
<性质分析>
表2显示实施例1与比较例2至比较例4的光学膜与偏光板贴合之后进行分析所得到的结果。
表2
| 分析项目 | 实施例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 |
| 信赖性 | ○ | ○ | X | X |
| 裁切加工性 | ○ | ○ | ○ | X |
| 残胶 | ○ | ○ | ○ | X |
| 压点 | ○ | △ | △ | X |
| 漏光 | ○ | △ | △ | X |
| 阻抗 | 1.23×1010 | over | 1.21×1010 | 1.24×1010 |
1.信赖性(Durability)
将与光学膜贴合的偏光板裁切成10cm*10cm，使用贴合机以贴合压力2.8kg/cm2、过压深度(样品与玻璃的压合深度)-0.7mm的条件贴在玻璃上，然后加压脱泡(50℃、5kg、20分钟)。接着将样品放入信赖性测试仪进行分析，分析条件为60℃/90％RH 1000hr与80℃/1000hr(RH为相对湿度；hr为小时)。信赖性评估的方法如下所示：
○：没有剥离和发泡
△：剥离＜2mm(黏着层与玻璃分开的距离)，10cm*10cm的单位内不超过5颗小气泡
X：剥离≥2mm，10cm*10cm的单位内超过5颗小气泡
2.裁切加工性(Cuttability)
使用油压裁切机裁切与光学膜贴合的偏光板。信赖性评估的方法如下所示：
○：偏光板边缘脱胶(裁切时黏着层被裁刀带走的距离)＜0.1mm
△：偏光板边缘脱胶0.1～0.5mm
X：偏光板边缘脱胶＞0.5mm
3.残胶(Residual)
将与光学膜贴合的偏光板裁切成10cm*10cm，使用贴合机以贴合压力2.8kg/cm2、过压深度-0.7mm的条件贴在玻璃上，然后加压脱泡(50℃、5kg、20分钟)。接着将样品放入信赖性测试仪，条件为80℃、3hr。然后使用偏光板移除机台(Polarizer Remover)进行撕除。残胶评估的方法如下所示：
○：玻璃残胶＜1％(面积百分比)
△：玻璃残胶1％～5％
X：玻璃残胶＞5％
4.压点(Dent)
将粒径300μm～500μm的粒子30颗～50颗平均分散在与偏光板贴合之光学膜的离型膜上，然后使用800g的玻璃进行重压5分钟，接着移除玻璃并观察压点的形成数量。压点评估的方法如下所示：
○：压点数量＜3
△：压点数量3～7
X：压点数量＞7
压点数量愈少表示光学膜的硬度愈高。因此，根据表2所示的结果可知，实施例1的光学膜的硬度较比较例2至比较例4的光学膜的硬度高。
5.漏光(Mura)
将与光学膜贴合的偏光板裁切成10cm*10cm，使用贴合机以贴合压力2.8kg/cm2、过压深度-0.7mm的条件贴在150mm*150mm的玻璃上，贴合上下片使其直交，在暗室中使用背光模组进行漏光测试。漏光评估的方法如下所示：
○：无漏光现象
△：轻微漏光现象
X：严重漏光现象
6.阻抗(Anti-Static Electirc)
量侧标准片确认范围为4.95～5.0x108后，取A4大小的黏着层放置于玻璃底座上，使用阻抗计测试三次，纪录数值并取其平均值。表2中的over表示阻抗值大于1015，因此无法测定。为了让偏光板在重工(rework)时不会造成液晶被静电驱动，一般黏着层的阻抗值小于10×1011。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
Claims (10)
1.一种具有硬化层的膜材的形成方法，其特征在于该形成方法包括以下步骤：
提供基材；
涂覆光引发层于该基材上；
涂覆光固化性胶体层于该光引发层上，其中该光固化性胶体层的表面接触该光引发层；以及
光照该光固化性胶体层与该光引发层，以使该光固化性胶体层与该光引发层发生硬化反应形成硬化层，其中该硬化层的表层的硬度大于内部的硬度。
2.如权利要求1所述的具有硬化层的膜材的形成方法，其特征在于该硬化层为单一薄膜。
3.如权利要求1所述的具有硬化层的膜材的形成方法，其特征在于该光引发层包括第一光起始剂或第一光敏剂。
4.如权利要求1所述的具有硬化层的膜材的形成方法，其特征在于该光固化性胶体层包括第二光起始剂或第二光敏剂；或者，该光固化性胶体层包括紫外线固化性单体、寡聚物或树脂。
5.如权利要求1所述的具有硬化层的膜材的形成方法，其特征在于该光照步骤利用紫外线光照该光固化性胶体层与该光引发层。
6.如权利要求1所述的具有硬化层的膜材的形成方法，其特征在于该硬化层为黏着层。
7.一种光学膜的形成方法，其特征在于该形成方法包括以下步骤：
提供离型膜；
涂覆光引发层于该离型膜上；
涂覆光固化性胶体层于该光引发层上，其中该光固化性胶体层的表面接触该光引发层；
设置偏光板于该光固化性胶体层上；以及
光照该光固化性胶体层与该光引发层，以使该光固化性胶体层与该光引发层发生固化反应形成黏着层，其中该黏着层的表层的硬度大于内部的硬度。
8.如权利要求7所述的光学膜的形成方法，其特征在于该光引发层包括第一光起始剂或第一光敏剂。
9.如权利要求7所述的光学膜的形成方法，其特征在于该光固化性胶体层包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸系共聚物、聚乙烯醇高分子或聚氨基甲酸树脂，且该光照步骤利用紫外线光照该光固化性胶体层与该光引发层。
10.一种具有硬化层的膜材，其特征在于该硬化层为单一薄膜，且该硬化层的表层的硬度大于内部的硬度。
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