CN108121028A

CN108121028A - 一种耐水耐高温的偏光片及制备工艺

Info

Publication number: CN108121028A
Application number: CN201711325545.XA
Authority: CN
Inventors: 朱洪彬
Original assignee: Kunshan Chi Chi Mstar Technology Ltd
Current assignee: Kunshan Chi Chi Mstar Technology Ltd
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2018-06-05

Abstract

本发明涉及一种耐水耐高温的偏光片及制备工艺，由保护膜、上TAC、第一UV接着剂层、偏光子层、第二UV接着剂层、下TAC、PSA层、离型膜依次堆叠而成；上TAC采用水分透过率<200g/m².d的材料，厚度在20~120um，光学透过率88%以上。相对于现有技术，本发明实现以下有益效果：提高偏光片的耐水性能，避免液晶面板在储存运输过程中水气对偏光片的侵蚀；提高偏光片的光学耐高温性能，防止偏光片高温信赖性测试中长波段漏光赤化偏红。

Description

一种耐水耐高温的偏光片及制备工艺

技术领域

本发明涉及一种耐水耐高温的偏光片及制备工艺。

背景技术

偏光板被广泛应用于液晶显示器等显示装置，特别是近年来人工智能的高速发展，液晶显示器应用范围越来越广，使用环境和需求的多样化，导致了市场对偏光片耐水性、耐高温高湿性能越来越严格。而目前的偏光片，液晶面板在储存运输过程中水气对偏光片的侵蚀；偏光片高温信赖性测试中长波段漏光赤化偏红。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种提高偏光片的耐水性能、提高偏光片的光学耐高温性能的耐水耐高温的偏光片及制备工艺，能够避免液晶面板在储存运输过程中水气对偏光片的侵蚀；防止偏光片高温信赖性测试中长波段漏光赤化偏红。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种耐水耐高温的偏光片，其特征在于：由保护膜、上TAC、第一UV接着剂层、偏光子层、第二UV接着剂层、下TAC、PSA层、离型膜依次堆叠而成；上TAC采用水分透过率<100g/m².d的材料，厚度在20～120um，光学透过率88％以上。

保护膜通过涂布在保护膜基材上的压敏胶与上TAC贴合。

上TAC用于保护偏光子层；第一UV接着剂层和第二UV接着剂层为疏水性材料，防止水分进入偏光子层，通过紫外线进行硬化，以用于连接上TAC和偏光子层；偏光子层:通过PVA原膜的染色、延伸、干燥的制程工艺，通过I₃ ^-,I₅ ^-对光线的吸收，使非偏振光变成偏正光，从而控制光路；偏光子层由PVA制成。

下TAC采用水分透过率<500g/m².day的透明薄膜材料，光学透过率88％以上。

PSA层由丙烯酸酯类主剂和添加剂混合后，涂布在离型膜上，经干燥后与保护膜、上TAC、偏光子、下TAC组成的层叠体贴合。

离型膜光线透过度>89％，光轴<12°；离型膜易与PSA剥离。

第一UV接着剂层和第二UV接着剂层采用UV硬化型接着剂，UV光敏引发剂选用自由基型光敏引发剂；单体选择含有-OH的低聚物；第一UV接着剂层和第二UV接着剂层使用紫外线进行硬化，UV照射波长为200nm～400nm，厚度分别为0.1um～5um。

耐水耐高温的偏光片的制备方法，其特征在于，制程工艺如下：PVA染色→延伸→补色→偏光子热干燥→PVA两面水系接着剂涂布+上/下TAC贴合→UV紫外线硬化。

偏光子热干燥后的偏光片单体色相b控制在0.5～3.5之间，贴合干燥(指上/下TAC贴合和UV紫外线硬化步骤之间进行的干燥)后的偏光片单体色相b值控制在1.5～4.5之间。优选的，偏光子干燥后的偏光片单体色相b控制在1.5～2.5之间，贴合干燥后的偏光片单体色相b值控制在2.5～3.5之间。

延伸、补色槽KI浓度<7％，热干燥和贴合干燥时温度范围40～100℃。

相对于现有技术，本发明实现以下有益效果：提高偏光片的耐水性能，避免液晶面板在储存运输过程中水气对偏光片的侵蚀；提高偏光片的光学耐高温性能，防止偏光片高温信赖性测试中长波段漏光赤化偏红。

附图说明

图1为本发明的偏光片结构示意图；

图2为I3^-、I5^-的吸收光谱图；

图3为X、Y、Z与各波段的对照图；

图4为耐水/湿性评价示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

偏光片结构如图1所示，具体组成为：

①保护膜:保护膜通过涂布在保护膜基材上的压敏胶与上TAC进行贴合。保护膜主要作用是防止制程工艺中，上TAC受到损伤；同时保护膜外表面具有防污、防静电等特效；

②上TAC:保护偏光子层不受外界的破坏、防眩光、抗划伤、抗污染等作用；上TAC主要成分为100％聚对苯二甲酸乙二醇酯，厚度为20～120um；或基材为100％聚对苯二甲酸乙二醇酯，基材表面设有表面处理层(处理层厚度在1um～7um,由1％～5％二氧化硅silica和95％～99％酰化物Acylate组成，百分比为质量分数)；亦可为100％亚克力膜或100％亚克力膜+位于膜表面的表面处理层(厚度在1um～7um,1％～5％silica+95％～99％Acylate)。

③第一UV接着剂层:很好的疏水性防止水分进入偏光子层，通过紫外线进行交联硬化，从而起到连接上/下TAC和偏光子层的作用；UV接着剂层厚度为0.1um～5um,主要成分为聚合物、光敏引发剂。聚合物由聚合物单体聚合而来，聚合物单体可选择IBOA、IBOMA、HEMA、TPGDA、HDDA、TMPTA、PETA等低聚物；光敏引发剂选择自由基型光敏引发剂，具体物质可选用：安息香及其衍生物、苯乙酮衍生物、芳香酮类化合物和酰基膦氧化物的一种或几种。

④偏光子层:通过PVA原膜的染色、延伸、干燥等制程工艺，通过I₃ ^-,I₅ ^-对光线的吸收，使非偏振光变成偏正光，从而实现控制光路的作用；偏光子层主要为99％以上的聚乙烯醇膜以及附着在膜上的I3^-、I5^-等碘类染色物质；百分比为质量百分比。

⑤第二UV接着剂层:疏水性材料，透水性差，通过紫外线进行铰链硬化，从而起到连接下TAC和偏光子层的作用(作用机理同③)；具体成分同③。

⑥下TAC层:下TAC主要保护偏光子不受外界伤害以及防止偏光片收缩，另外可以赋予下TAC位相差的光学特性，以提高液晶面板的视野角；下TAC的主要成分可以为三醋酸纤维素、PMMA、COP的一种或几种。

⑦PSA胶：由丙烯酸酯类主剂和添加剂混合后，涂布在离型膜上，经烤箱干燥后与层叠体(保护膜+上TAC+偏光子+下TAC)贴合；PSA胶主要由主剂(5％～20％丙烯酸酯类聚合物+80％～95％乙酸乙酯溶剂，丙烯酸酯类分子量在50万～250万)、10％～50％溶剂(乙酸乙酯或甲苯或丁酮类溶剂)、0.01％～2％硬化剂(异氰酸酯或环氧树脂类化学物质)、0.01％～2％硅烷偶联剂、0.1％～2％导电剂(三氟甲烷类锂盐或氮的鎓盐)组成；以上组成物涂布在离型膜上后，通过在烤箱中热量的作用下，溶剂进行挥发已经硬化剂与主剂发生铰链作用，形成高聚物。其中百分比为质量百分比。

⑧离型膜:透光性能优秀，光线透过度>89％，光轴<12°；有很好的离型性，能轻易与PSA剥离，且不会有PSA脱落、蚯蚓纹等不良产生；离型膜材质主要为PET，耐热性能优秀，抗变形能力强。离型膜的主要成分是PET成分，并且在PET的一面涂有硅油类的离型剂，离型剂厚度大概在500nm以下，使离型膜与PSA之间有很好的离型性。离型膜的厚度在30um～60um之间。

实施例一-----耐水性、耐高温性能的提升(防止偏光片受外界水分的侵蚀)

②层上TAC：使用材料为疏水性材料或疏水性材料外加表面处理(防眩光作用)，优选水分透过率<100g/m².day(WVTR)材料，厚度在20～120um，光学透过率88％以上塑料透明薄膜材料，如PET，PMMA等透水率比较低的材料。

③&⑤层：使用UV硬化型接着剂，该UV接着剂硬化机理如下

◆吸收absorbation

◆能量转换energy conversion

PI*→I(共价键断裂，变成自由基)

◆聚合polymerization

I+单体→聚合物(自由基和单体进行聚合反应)

该UV光敏引发剂选用自由基型光敏引发剂，可选用：安息香及其衍生物、苯乙酮衍生物、芳香酮类化合物和酰基膦氧化物等；

单体：选择含有-OH的低聚物，保证该接着剂硬化前的流动性以及提高硬化后偏光子层和上/下TAC层之间的结合力。可选择IBOA、IBOMA、HEMA、TPGDA、HDDA、TMPTA、PETA等低聚物；

该UV胶使用紫外线进行硬化，UV照射波长优选200nm～400nm；该UV接着剂厚度优选0.1um～5um；

⑥下TAC选择光学性能优异，水分透过率<500g/m².day的透明薄膜材料；

实施例二----光学耐高温性提升(防止偏光片高温后色相偏红)

水系接着剂偏光片在经受高温的过程中，由于吸收长波的I₅ ^-吸收热量后化学平衡发生变动(I₅ ^-+I^-→2I₃ ^-),由于I₅ ^-的减少导致长波段的漏光增加(主要是700nm处长波段漏光)，所以偏光片在经过高温信赖性之后，液晶面板显示画面会偏红，如图2所示。

偏光片制程工艺如下：

PVA染色→延伸→补色→偏光子热干燥→PVA两面UV接着剂涂布+上/下TAC贴合→UV紫外线硬化

PVA染色：PVA膜通过碘溶液后，吸附溶液中的碘物质进而达到染色的效果；碘溶液一般由I2和碘化物按一定比例混合后溶解于水中得到，碘化物可以选择碘化钾、碘化铝、碘化钠等，优选碘化钾；碘和碘化物的混合质量比例为1:2～1:100,优选1：3～1：20；碘化物的浓度选择0.1％～15％，优选0.5～5％；染色液的温度控制在15℃～35℃范围内。

延伸：PVA膜经过延伸槽时，通过延伸槽入口和延伸槽出口的速度差异将PVA膜进行纵向拉伸，延伸槽中溶液温度控制在50～65℃，延伸槽中溶液含有硼酸(浓度控制在2.5～6％)和碘化物(浓度控制在3～6％，优选碘化钾)，硼酸主要起PVA分子的交联作用防止延伸过程中，PVA膜的破断，延伸槽中主要发生化学平衡，通过化学平衡的移动来控制I₃ ^-和I₅ ^-的在PVA中的排列方式及物质比例。

补色：补色的主要作用起平衡PVA膜分子中I₃ ^-和I₅ ^-的比例，进而控制偏光片的色相；补色槽中主要为KI和硼酸的水溶液，KI的主要作用是通过控制KI的浓度来调节I₃ ^-和I₅ ^-的比例；硼酸的主要作用是防止PVA膜在染色槽中发生折叠或破断。KI的浓度控制在1％～15％，优选2％～7％；硼酸的浓度控制在0％～5％左右。

偏光子热干燥：偏光子热干燥的主要作用是将从补色槽中出来的PVA膜进行干燥，将其中的水分烘干，热干燥的温度控制在40℃～110℃之间。

PVA两面接着剂涂布+上/下TAC贴合：将UV接着剂涂布在上/下TAC上与干燥的PVA膜进行3层贴合形成层叠体。

UV紫外线硬化：贴合后通过紫外线对层叠体进行照射，UV接着剂中光敏引发剂由于受到紫外光的照射发生聚合反应，通过UV接着剂的硬化使上/下TAC和PVA层紧密结合在一起。

因为生产工艺存在两个干燥过程，在前后干燥过程中，偏光片单体色相b值都会有一定程度的升高，所以为控制贴合品干燥后的色相b值，偏光子热干燥的程度不能过高；

偏光子干燥后的单体色相一般控制在0.5～3.5之间(优选1.5～2.5)，贴合干燥后的b值控制在1.5～4.5之间(优选2.5～3.5)

色相的表征方式：XYZ与RGB

b:与偏光片单体透过度的XYZ值相关；Cb:与偏光片直交透过度的XYZ值相关；b值的形成主要受两个因素影响：延伸、补色槽KI的浓度及烤箱的温度；

本发明中，为了减少偏光片信赖性之后出现长波段漏光的情况，发明补色低KI浓度+偏光子高温干燥补色相b值的制程工艺，有效防止了偏光片在信赖性高温测试中出现的色相偏红现象。

补色槽中，主要发生如下反应：I₅ ^-+I^-→2I₃ ^-

干燥加热过程主要发生如下反应：I₅ ^--I₂→I₃ ^-

I3、I5对光线的吸收图谱如图3所示。

耐水/湿性评价方法：

评价方法-1：将偏光片贴附在玻璃上(尺寸大小无限制)，撕掉保护膜后，将纸巾盖在偏光片的中间部位和边缘，用水滴在纸巾上(水不要溢出)，将保护膜回盖在整个偏光片上，防止纸巾上的水分挥发，间隔一定时间后掀开保护膜和纸巾确认偏光片表面和边缘是否发生水泡、剥离等异常情况，如图4所示。

评价方法-2：将偏光片帖服在素玻璃或其它治具上，用V-7100测量偏光片光学后将其投入高温高湿环境中(测试温度60℃～100℃,湿度80～95％RH)，定期拿出样本后测量光学。

耐高温赤化评价方法：

评价方法1：将偏光片帖服在透明玻璃上或将偏光片帖服在中间有孔的耐高温治具上，用V-7100量测偏光片的偏光度、透过度、色相b等一系列光学指标；然后将该样本投入60℃～100℃的烤箱中，量测高温120h,240h,500h的光学，从而计算高温前后的700nm处的直交透过度；

评价方法2：将上下两片偏光片按照0°和90°直交裁切后，帖服于液晶面板两侧，在背光源上确认该偏光片和玻璃或液晶面板组合结构的色相，并用CA-310或CS2000量测该组合的明态和暗态的色坐标x,y和亮度值，并计算对比度；然后将帖服有偏光片的液晶面板投入60℃～100℃的高温烤箱中，经过120h，240h,500h之后拿出之后再次在背光源上确认色相及量测色坐标x,y，并计算对比度。

实施例三

1.上TAC采用光学用PET膜，厚度优选20～120um，位相差>7000nm；

2.UV胶用富含-OH的单体低聚物，使用自由基型光敏引发剂，UV照射波长200～400nm；

3.下TAC使用三醋酸纤维素材料，厚度优选20～80um；

4.PSA采用分子量在100～200万的丙烯酸酯类聚合物经添加硬化剂、导电剂、硅烷偶联剂

5.延伸、补色槽KI浓度采用低KI浓度<5％,优选3～4％，本实验采用6％，5％

6.干燥烘箱采用高温条件，温度范围40～100℃，优选75～95℃；

测试结果如下：

1.耐水性评估结果，本实验比对测试TAC系列(水系接着剂)偏光片和PET(UV接着剂)的耐湿性，采用评价方法1和评价方法2，比对数据如下表1：

表1耐水性评估结果

注：OK表示偏光片表面无起泡、剥离等外观不良现象；NG表示偏光片表面出现气泡、剥离等外观不良。

从以上对比数据可见，PET(UV硬化)架构产品耐高温高湿性能优越。

2.光学耐高温测试结果：RA测试采用80℃/500小时高温信赖性测试条件进行评价，采用评价方法1和评价方法2，结果见表2。

表2光学耐高温测试结果

Tc 700为jasco测量仪V-7100量测数据，该数值表征的是偏光片在直交状态下，在700nm处长波波段的漏光数值，该数值越小越好；

x为CA-310或CS2000量测之数值，表征的是液晶屏幕点亮后的色相的色坐标，该数值越大表示显示画面越红；

对比度为CA-310或CS 2000量测之数值计算之结果；

对比下降幅度为RA测试之后的液晶面板的对比度相比RA之前液晶面板之对比度的下降幅度，下降幅度越小越好。

以上显示描述了本发明的基本原理、主要特征以及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落进要求保护本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种耐水耐高温的偏光片，其特征在于：由保护膜、上TAC、第一UV接着剂层、偏光子层、第二UV接着剂层、下TAC、PSA层、离型膜依次堆叠而成；上TAC采用水分透过率<200g/m².d的材料，厚度在20～120um，光学透过率88％以上。

2.根据权利要求1所述的一种耐水耐高温的偏光片，其特征在于：保护膜通过涂布在保护膜基材上的压敏胶与上TAC贴合。

3.根据权利要求1所述的一种耐水耐高温的偏光片，其特征在于：上TAC用于保护偏光子层；第一UV接着剂层和第二UV接着剂层为疏水性材料，防止水分进入偏光子层，通过紫外线进行硬化，以用于连接上TAC和偏光子层；偏光子层:通过PVA原膜的染色、延伸、干燥的制程工艺，通过染色子I₃ ^-,I₅ ^-对光线的吸收，使非偏振光变成偏正光，从而控制光路；偏光子层由PVA制成。

4.根据权利要求1所述的一种耐水耐高温的偏光片，其特征在于：下TAC采用水分透过率<500g/m².day的透明薄膜材料，光学透过率88％以上。

5.根据权利要求1所述的一种耐水耐高温的偏光片，其特征在于：PSA层由丙烯酸酯类主剂和添加剂混合后，涂布在离型膜上，经干燥后与保护膜、上TAC、偏光子、下TAC组成的层叠体贴合。

6.根据权利要求1所述的一种耐水耐高温的偏光片，其特征在于：离型膜光线透过度>89％，光轴<12°；离型膜易与PSA剥离。

7.根据权利要求3所述的一种耐水耐高温的偏光片，其特征在于：第一UV接着剂层和第二UV接着剂层采用UV硬化型接着剂，UV光敏引发剂选用自由基型光敏引发剂；单体选择含有-OH的低聚物；第一UV接着剂层和第二UV接着剂层使用紫外线进行硬化，UV照射波长为200nm～400nm，厚度分别为0.1um～5um。

8.权利要求1-7任意一项所述的耐水耐高温的偏光片的制备方法，其特征在于，制程工艺如下：PVA染色→延伸→补色→偏光子热干燥→PVA两面UV接着剂涂布+上/下TAC贴合→UV紫外线硬化；

9.权利要求8所述的耐水耐高温的偏光片的制备方法，其特征在于，偏光子热干燥后的偏光片单体色相b控制在0.5～3.5之间，贴合干燥后的偏光片单体色相b值控制在1.5～4.5之间，贴合干燥指的是上/下TAC贴合和UV紫外线硬化步骤之间进行的干燥。

10.权利要求8所述的耐水耐高温的偏光片的制备方法，其特征在于，延伸、补色槽KI浓度<7％，热干燥和贴合干燥时温度范围40～100℃。