CN102269838B

CN102269838B - 偏光片及其制造方法

Info

Publication number: CN102269838B
Application number: CN 201110207330
Authority: CN
Inventors: 陈俊宏; 罗任晏
Original assignee: BenQ Materials Corp
Current assignee: BenQ Materials Corp
Priority date: 2011-07-23
Filing date: 2011-07-23
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2031-07-23
Also published as: CN102269838A

Abstract

本发明关于一种偏光片及其制造方法。该制造方法包括以下步骤。首先涂布粘着剂于偏光膜的至少一表面上以形成粘着层，该粘着剂包含：丙烯酸系单体，其具有1-2个丙烯酸基；丙烯酸系寡聚物；以及光起始剂。然后，进行第一紫外光照射步骤，照射紫外光于该粘着层上，以使该粘着层部分固化；接着，形成保护层于该粘着层上，该保护层具有紫外光可固化的材料；最后，进行第二紫外光照射步骤，照射紫外光于该保护层及该粘着层上，以使该保护层及该粘着层完全固化，以得到偏光片。本发明的偏光片制造方法中未采用加热步骤，从而有利于降低设备费用及产品制造成本。

Description

偏光片及其制造方法

技术领域

本发明关于一种偏光片及其制造方法，特别是关于一种多层偏光片及其制造方法。

背景技术

偏光片一般为多层膜结构，包含聚乙烯醇(polyvinyl alcohol；PVA)膜、三醋酸纤维素(Triacetate cellulose；TAC)保护膜以及粘着层。其中聚乙烯醇膜用以做为偏光片的主体，经过碘吸附、染色与单一方向拉伸等制程后而制得。而三醋酸纤维素保护膜一般是位于聚乙烯醇膜的两侧，具有保护及支撑的功能。粘着层的功能是粘着聚乙烯醇膜与三醋酸纤维素保护膜，通常使用水相或溶剂相的化合物涂布在聚乙烯醇膜上，在层合与干燥制程中，利用热能使粘着层产生粘着的效果，但这样的制程设备也提高了产品的制造成本。另外，也因为目前常用的粘着层的耐候性不佳，因此在高温高湿的环境下，粘着强度容易受到水气的影响而衰减，进而限制了偏光片可使用的寿命。

为解决上述问题，本发明提出一种偏光片及其制造方法。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种偏光片的制造方法，其步骤如下。涂布粘着剂于偏光膜的至少一表面上以形成粘着层，该粘着剂包含：丙烯酸系单体，其具有1-2个丙烯酸基；丙烯酸系寡聚物；以及光起始剂。然后，进行第一紫外光照射步骤，照射紫外光于该粘着层上，以使该粘着层部分固化；接着，形成保护层于该粘着层上，该保护层具有紫外光可固化的材料；最后，进行第二紫外光照射步骤，照射紫外光于该保护层及该粘着层上，以使该保护层及该粘着层完全固化，以得到偏光片。

于本发明一较佳实施例中，该第一照射紫外光照射步骤的紫外线剂量为100mJ/cm²-200mJ/cm²。

于本发明一较佳实施例中，该第二照射紫外光照射步骤的紫外线剂量为250mJ/cm²-350mJ/cm²。

于本发明一较佳实施例中，该丙烯酸系单体是选自2-苯氧基乙基丙烯酸酯、四氢化糠基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、二羟丙基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯及乙氧化双酚A二丙烯酸酯中的一种或几种。

于本发明一较佳实施例中，该丙烯酸系寡聚物是选自聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、硅酮丙烯酸酯、聚氨酯甲基丙烯酸酯、聚酯甲基丙烯酸酯、聚醚甲基丙烯酸酯及环氧甲基丙烯酸酯中的一种或几种。

于本发明一较佳实施例中，该光起始剂是选自安息香双甲醚、二苯甲酮、1-烃基-环己基-苯基甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、异丙基硫杂蒽酮、苯甲酰基苯甲酸甲酯、重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐及磺酰氧基酮中的一种或几种。

于本发明一较佳实施例中，该粘着剂组成更包含环氧树脂。

于本发明一较佳实施例中，该紫外光可固化材料包含：丙烯酸系单体、丙烯酸系寡聚物以及光起始剂。

于本发明一较佳实施例中，该粘着层的厚度小于2μm，其中该保护层的厚度为5μm-30μm。

本发明另一目的在于提供一种偏光片，其是使用上述制造方法制造而得。

本发明提供的偏光片制造方法的好处在于，制程中未采用加热步骤，从而有利于降低设备费用及产品制造成本。根据不同的实施方式，本发明还可以使偏光片具有耐候性佳、轻薄、硬度高的优点。

附图说明

图1绘示本发明一实施方式的偏光片制造流程图。

图2绘示本发明一实施方式的偏光片结构示意图。

具体实施方式

请参照图1与图2。图1绘示本发明一实施方式的偏光片制造流程图。图2绘示本发明一实施方式的偏光片结构示意图。

在图1中，提供一种多层偏光片的制造方法，其步骤包含在偏光膜上涂布粘着剂(步骤110)、进行第一紫外光照射(步骤120)、在粘着层上形成保护层(步骤130)以及进行第二紫外光照射(步骤140)。

在图2中，偏光片200包含有偏光膜210、位于偏光膜两侧的粘着层220与保护层230。下述将说明各个步骤以及其所对应的结构。

请参见图1，在步骤110中，在偏光膜210的表面上涂布粘着剂以形成如图2所示的粘着层220。粘着剂组成中包含具有1-2个丙烯酸基的丙烯酸系单体、丙烯酸系寡聚物与光起始剂。上述粘着层220的厚度可小于2μm。

偏光膜210可以是任何形式的偏光材料，举例来说，偏光膜210可为亲水性高分子量薄膜，例如有聚乙烯醇型薄膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的皂化薄膜或聚烯型配向薄膜，经由碘或染料的染色处理，再进行延展拉伸即形成具偏光效果的薄膜。较佳可使用聚乙烯醇型薄膜。此外，偏光膜210的厚度可为20μm-80μm，较佳为20μm-40μm。

接着，涂布粘着剂于偏光膜210上以形成粘着层220，该涂布方法可包括滚动涂布法(roll coating)、凹版印刷涂布法(gravure coating)、迈尔棒涂布法(Meyer rod coating)、刮刀涂布法(comma coating)或挤压式涂布法(slot die coating)。

上述粘着剂组成中包含的1-2个丙烯酸基的丙烯酸系单体、丙烯酸系寡聚物与光起始剂将分别举例如下。这样的组成可藉由光照射让光起始剂分解，以引发自由基反应或阳离子型反应而固化。

上述具有1-2个丙烯酸基的丙烯酸系单体可分为单丙烯酸基及双丙烯酸基的丙烯酸系单体。举例来说，单丙烯酸基的丙烯酸单体可为2-苯氧基乙基丙烯酸酯(2-phenoxy ethyl acrylate)、四氢化糠基丙烯酸酯(tetrahydrofurfuryl acrylate)、二羟丙基丙烯酸酯(2-hydroxypropylacrylate)或异冰片基丙烯酸酯(isobornyl acrylate)。双丙烯酸基的丙烯酸系单体可为1，6-己二醇二丙烯酸酯(1，6-hexanediol diacrylate)、三丙二醇二丙烯酸酯(tripropylene glycol diacrylate)或乙氧化双酚A二丙烯酸酯(ethoxylated bisphnol-A diacrylate)。这样的丙烯酸系单体，在整个组成中，具有降低粘度及稀释的作用。此外，相较于多丙烯酸基的单体，其所能提供的粘着性会比较好。

上述丙烯酸系寡聚物主要可分为丙烯酸酯类及甲基丙烯酸酯类。丙烯酸酯类例如可为聚氨酯丙烯酸酯(polyurethane acrylate)、聚酯丙烯酸酯(polyester acrylate)、聚醚丙烯酸酯(polyether acrylate)、环氧丙烯酸酯(epoxy acrylate)、硅酮丙烯酸酯(silicone acrylate)。甲基丙烯酸酯类例如可为聚氨酯甲基丙烯酸酯(polyurethane methacrylate)、聚酯甲基丙烯酸酯(polyester methacrylate)、聚醚甲基丙烯酸酯(polyethermethacrylate)、环氧甲基丙烯酸酯(epoxy methacrylate)。上述的丙烯酸系寡聚物可提供粘着层220所需的硬度以及柔韧性。举例来说，可使用分子量约为2000-3000的聚氨酯丙烯酸酯。

上述光起始剂主要可分为自由基型与阳离子型两类型，其中自由基型可再分为光裂解型(photo cleavage)与氢夺取型(hydrogenabstraction)两种。上述光裂解型例如可为安息香双甲醚(Benzildimethyl ketal)、二苯甲酮(Benzophenone)、1-烃基-环己基-苯基甲酮(1-hydroxy-cyclohexylphenyl-ketone)、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷(diphenyl-(2，4，6-trimethylbenzoyl)-Phosphine oxide)等。上述氢夺取型有异丙基硫杂蒽酮(isopropyl thioxanthone)、2-苯甲酰基苯甲酸甲酯(methyl-2-Benzyol Benzoate)等。上述阳离子型有重氮盐(Diazoniumsalt)、二芳基碘鎓盐(diaryliodonium salt)、三芳基硫鎓盐(triarylsulfonium salt)、烷基硫鎓盐(alkylsulfonium salt)及磺酰氧基酮(tosyloxy ketone)等。当选择光起始剂时，可先评估硬化速度、着色性及与使用单体的特性来选择适合的硬化剂。而光起始剂的用量一般约为粘着剂组成总重的1wt％-10wt％。

依照本发明又一实施方式，为了增加粘着剂的粘着性，粘着剂组成中更可含有环氧树脂。其环氧树脂例如可为二缩水甘油醚双酚(diglycidyl ether of bisphenol-A)或其他合适的环氧树脂。依据本发明一实施例，环氧树脂的含量可占粘着剂组成总重的20wt％以下。

请继续参见图1，在步骤120中，对图2所示的粘着层220进行第一紫外光照射步骤，以使粘着层220部分固化。使粘着层220部分固化的方法是利用低于固化能量的紫外线照射量来照射粘着层220。具体来说，紫外线剂量可为100mJ/cm²-200mJ/cm²，较佳的紫外线剂量约为150mJ/cm²。此步骤可使用紫外光照射器来进行紫外光照射处理。通常，紫外光照射器包含有光源、照射器、冷却装置和电源装置。其中，光源可使用高压汞灯、无臭氧汞灯、氙灯、熔化灯、金属卤素灯。而光源的波长可依照所需固化时间和紫外光照射深度来选择。并且为了避免偏光膜210受热破坏，可加装可遮断红外光或可见光波长的滤波器。

在步骤130中，在图2所示的粘着层220上形成保护层230，而保护层230含有紫外光可固化的材料。保护层230藉由涂布含有紫外光可固化的材料于粘着层220上而形成，其涂布方法与形成粘着层220的方法相同。另外，保护层230的厚度可为5μm-30μm。

上述紫外光可固化的材料包含丙烯酸系单体、丙烯酸系寡聚物与光起始剂。上述丙烯酸系单体可为具有一或多个丙烯酸基的单体。其中，单丙烯酸基及双丙烯酸基的单体已例示如上，故在此不再赘述。三个丙烯酸基的单体例如可为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylopropane triacrylate)、季戊四醇三丙烯酸酯(pentaerythritoltriacrylate)。四个丙烯酸基的单体例如可为季戊四醇四丙烯酸酯(pentaerythritol tetraacrylate)。六个丙烯酸基的单体例如可为二季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate)。其单体可依据保护层230需求的特性来作选择。例如要提高保护层230的硬度，可选择具有较多个丙烯酸基的单体。因此，在此并不限定保护剂中丙烯酸系单体的丙烯酸基数目。至于丙烯酸系寡聚物以及光起始剂已举例如上，故在此不再赘述。

最后，在步骤140中，对保护层230及粘着层220进行第二紫外光照射步骤，使这两层可以完全固化，以得到偏光片。具体来说，紫外线剂量可为250mJ/cm²-350mJ/cm²。实施方法及适用的照射器请参考上述。

以下，将讨论粘着剂及保护剂组成中的其他可用添加物，以改善该层的特性，如耐候性、硬度或加工性。因此，在不破坏本质的情况下，可添加流平剂(leveling agent)、粘着增强剂、表面活性剂、抗氧化剂或紫外线吸收剂。

此外，本发明的另一实施方式，保护剂中除了含有紫外光可固化的丙烯酸系组成之外，也可含有一部份的粘着剂。因此，可使部分固化的粘着层220在与保护剂相互接触时，两者之间具有良好的相容性及粘着性。

因此，使用上述方法制造的偏光片，其粘着层220与保护层230之间具有极佳的接着性，且粘着层220与偏光膜210之间的粘着性佳且不会有偏光膜210被侵蚀的问题。所以，可改善一般偏光片粘着性不佳的问题。

实施例一为本发明一实施方式的偏光片(实验例一)与商用偏光片(比较例一)的特性比较。实施例一的偏光片的粘着剂组成、保护剂组成与厚度如表一所示。而比较例一的商用偏光片，是使用商用的粘着剂来粘接偏光膜与三醋酸纤维素的保护层，因此在表1中仅标示其厚度，而未列出其粘着剂组成与保护剂组成。两例的相关特性比较如表2所示。

表1本发明一实施方式的偏光片与商用偏光片的组成与厚度

表2本发明一实施方式的偏光片与商用偏光片的相关特性

在表1中，两者所使用的偏光膜为相同材料，其厚度均为30μm。

实施例一的粘着层组成含有50wt％的聚氨酯丙烯酸酯(polyurethane acrylate)、15wt％的异冰片基丙烯酸酯(isobornylacrylate)、10wt％的二羟丙基丙烯酸酯(2-hydroxypropyl acrylate)以及20wt％的二缩水甘油醚双酚(diglycidyl ether of bi sphenol-A)与5wt％的光起始剂。上述保护层含有50wt％的粘着剂组成、25wt％的聚氨酯丙烯酸酯、10wt％的1，6-己二醇二丙烯酸酯(1，6-hexanediol diacrylate)、10wt％的三丙二醇二丙烯酸酯(tripropylene glycol diacrylate)与5wt％的1-烃基-环己基-苯基甲酮(1-hydroxy-cyclohexylphenyl-ketone)。

实施例一的制作步骤简述如下。首先，先制作粘着剂。然后，使用滚动涂布方式将粘着剂涂布在经碘染色且延展拉伸的聚乙烯醇膜上，该粘着剂涂布厚度约为1.5μm。接着，使用紫外线剂量为150mJ/cm²的高压汞灯照射，以完成部分固化的粘着层。然后，再制作保护剂并以滚动涂布方式将保护剂涂布于粘着层上，该保护剂涂布厚度约为20μm。最后，使用紫外线剂量为300mJ/cm²的高压汞灯照射，以使粘着层与保护层完全固化。由于在粘着层及保护层中皆没有溶剂，因此没有溶剂残留会造成的问题。此外，也因为保护剂中含有一部份的粘着剂，使得这两层在接触后及尚未完全固化前具有良好的相容性。

在表2中，显示出这两种偏光片的一些特性，包含有耐候泡水性、百格测试、硬度与光学特性。

上述耐候泡水性是将尺寸长为5cm、宽为3cm大小的偏光片泡在60℃的水中4小时后，检测保护层与偏光膜边缘剥离的长度。结果发现，两者的剥离长度均在0.5mm以内，代表耐候泡水性均佳。

上述百格测试是依照测试规范JIS K 5600-5-6的方式来测试。上述方式是先使用百格刀在偏光片表面上划出10×10个1mm×1mm的网格。然后使用标准测试胶带粘贴后再撕起，检查未剥离的格子数目。结果发现，两者经测试完后，皆无被剥离的格子，代表两者的百格测试结果均佳。

上述硬度测试是使用自动铅笔硬度计，以固定500g的荷重，固定1m/min的速度，接触角度约为45°，来检测保护层表面的硬度。结果发现，实验例一的偏光片总厚度较薄，但其硬度还较商用偏光片更高。

上述光学特性可分为与偏光效能有关的单体穿透率(singletransmittance；Ys)与偏光度(Y)，以及与色彩相关的明亮度(L)、红色和绿色之间的色座标(a)与黄色和蓝色之间的色座标(b)。结果发现，两偏光片皆具有41％以上的单体穿透率与99.97％以上的偏光度。至于两者在色彩上的表现可参考表2中色彩座标的数值。

由此可知，实验例一的偏光片除了耐候泡水特性、百格测试结果及偏光效能等均可比拟商用偏光片之外，还具有更轻薄、硬度更高的优点。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims

1.一种偏光片的制造方法，其特征在于包含下列步骤：

涂布粘着剂于偏光膜的至少一表面上以形成粘着层，该粘着剂包含：丙烯酸系单体，其具有1-2个丙烯酸基；丙烯酸系寡聚物；光起始剂；以及环氧树脂；

进行第一紫外光照射步骤，照射紫外光于该粘着层上，以使该粘着层部分固化；

形成保护层于该粘着层上，该保护层具有紫外光可固化的材料；以及

进行第二紫外光照射步骤，照射紫外光于该保护层及该粘着层上，以使该保护层及该粘着层完全固化。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于该第一照射紫外光照射步骤的紫外线剂量为100mJ/cm²-200mJ/cm²。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于该第二照射紫外光照射步骤的紫外线剂量为250mJ/cm²-350mJ/cm²。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于该丙烯酸系单体是选自2-苯氧基乙基丙烯酸酯、四氢化糠基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、二羟丙基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯及乙氧化双酚A二丙烯酸酯中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于该丙烯酸系寡聚物是选自聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、硅酮丙烯酸酯、聚氨酯甲基丙烯酸酯、聚酯甲基丙烯酸酯、聚醚甲基丙烯酸酯及环氧甲基丙烯酸酯中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于该光起始剂是选自安息香双甲醚、二苯甲酮、1-烃基-环己基-苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、异丙基硫杂蒽酮、苯甲酰基苯甲酸甲酯、重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐及磺酰氧基酮中的一种或几种。

7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于该紫外光可固化材料包含丙烯酸系单体、丙烯酸系寡聚物以及光起始剂。

8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于该粘着层的厚度小于2μm，其中该保护层的厚度为5μm-30μm。

9.一种偏光片，其特征在于使用权利要求1-8任意一项所述的制造方法制造而得。