CN1815281A

CN1815281A - 降低光学薄膜接触角的方法

Info

Publication number: CN1815281A
Application number: CN 200510005986
Authority: CN
Inventors: 王宜屏; 施明志; 郑尧中
Original assignee: LITE PHOTOELECTRIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: LITE PHOTOELECTRIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2006-08-09

Abstract

本发明有关于一种降低光学薄膜接触角的方法，特别是针对以酪醋酸纤维(Cellulose Acetate Butyrate；CAB)为原料制作的原膜，经碱洗、酸洗等前处理制程清除原膜表面的异物，干燥并静置一适当时间后，再施以非热电浆处理(Non－Thermal Plasmas，NTPS)，能降低光学薄膜表面的接触角度，以提高贴合的成功率。

Description

降低光学薄膜接触角的方法

技术领域

本发明有关一种降低光学薄膜接触角的方法，特别是降低以酪醋酸纤维原料制作的光学薄膜接触角的方法。

背景技术

偏光板(Polarizer)是液晶显示器(Liquid Crystal Display)产业中绝不可或缺的关键零部件之一，其在LCD的应用上分为供应TN(TwistedNematic，扭转向列型)、STN(Super TN，超扭转向列型)及TFT(ThinFilm Transistor，薄膜晶体管型)用三种等级。随着LCD面板产业的兴起，偏光板的市场亦大幅成长。偏光板的功能在于滤除非特定方向的光，成为特定方向的光(偏极光)；在LCD上下配置两片极化方向互呈90°的偏光片，则通过下方偏光片的光，恰不能通过上方偏光板，因而呈现暗黑色，但若透过电压调控液晶层中分子排列方向，将可引导偏极光方向再转变90°而通过上方偏光板，因而呈现明亮白色，使面板呈现光线明暗变化。简言之，偏光板主要作用是将一般不具偏极性的自然光(非偏极光)产生偏极化效果，使进入液晶层的光为偏极光。

偏光板的基本结构为一多层膜，其中，由于PVA(PolyvinylAlcohol，聚乙烯醇)的分子延展特性具有偏光作用，常被用为偏光板中的偏光基质，当PVA被延展成膜后，其两侧通常各被贴上一层TAC(Triacetyl Cellulose，三醋酸纤维)的光学薄膜，以保护并防止PVA回缩，如此则完成偏光板的基本结构。

而偏光板不仅只适用于液晶显示器上，其中，将光学薄膜从原本以TAC为材料替换成CAB(酪醋酸纤维，Cellulose Acetate Butyrate)后，则可成为生产太阳眼镜所使用的偏光板，CAB与TAC的基本结构是相同的，主要是所接的R基部不同(如下的化学式)：

CAB的R＝COCH₂CH₂CH₃ OR H。

TAC的R＝COCH₃

在实际生产光学薄膜的数据中发现，光学薄膜表面的接触角临界角度为40度以下，若大于此角度将容易产生剥离现象导致贴合失败。如图1所示，以三醋酸纤维素TAC为原料所制作的原膜10，在经过前处理流程后，即于碱洗槽11中以碱液清洗一适当时间后，于水洗槽12中以纯水洗净原膜表面的碱液，再于酸洗槽13中以硫酸清洗一适当时间后，于水洗槽14中以纯水洗净原膜表面的硫酸后，以真空烤箱进行干燥15的流程步骤，藉以清除附着于原膜10表面的微小异物，进行贴合时，该光学薄膜接触角均可下降至20度左右。但以酪醋酸纤维CAB所制作的光学薄膜面在经相同的前处理步骤后，因酪醋酸纤维CAB的官能基键结能较大，无法使接触角下降到35度以下，如图2所示的实验数据，以酪醋酸纤维CAB重复五次前处理制程后，量测接触角的下降情况，并取其平均值，发现以相同于三醋酸纤维素TAC的前处理制程，有胶面的接触角平均值为61.536度、酪醋酸纤维CAB非胶面接触角平均值为51.758度，若是再经由真空烤箱干燥15，贴合面的接触角平均值为50.426度、酪醋酸纤维CAB接触角平均值为55.436度。由此证实，酪醋酸纤维CAB无法借助于前处理制程降低接触角度，最主要的原因在于酪醋酸纤维CAB的膜面过于平滑所致，因此为达到以酪醋酸纤维CAB替代三醋酸纤维素TAC为光学薄膜的原料，必需要对降低接触角制程作进一步的改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低光学薄膜接触角的方法，该方法能降低光学薄膜表面的接触角度，以提高贴合的成功率。

为达上述目的，本发明采用的技术手段如下：

一种降低光学薄膜接触角的方法，将一光学薄膜经由非热电浆处理，以改变光学薄膜的表面分子的表面结构，降低膜面的接触角度。

为达上述目的，本发明的前处理流程如下：

一种降低光学薄膜接触角的方法，包括有下列步骤：

a、一光学薄膜经由碱液、酸液及纯水交替清洗其表面，以将该光学薄膜表面的微小异物除去；

b、将该光学薄膜进行干燥的程序，并于干燥后静置一适当时间；

c、进行非热电浆处理，以改变光学薄膜的表面分子的表面结构，降低接触角度。

纵上所述，本发明的方法主要是将酪醋酸纤维CAB经碱洗、酸洗等前处理制程清除原膜表面的异物后，并无法如已知的三醋酸纤维素TAC一般可大幅降低其表面的接触角，因此于进行干燥并静置一适当时间后，再施以非热电浆处理将酪醋酸纤维CAB原膜的表面粗糙化，而降低接触角。

依据前述，使用该非热电浆处理降低接触角度是具时效性，仅是暂时性改变原膜表面分子的表面结构达到降低接触角的效果，其原膜表面分子结构仍会在一段时间后复原。

附图说明

图1为现有技术清除三醋酸纤维素TAC原膜表面异物并降低接触角的前处理流程图；

图2为酪醋酸纤维CAB经图1所示的前处理后，膜面的接触角度实验数据表；

图3为本发明的前处理制程流程图；

图4为酪醋酸纤维CAB经图3所示的前处理后，原膜表面的接触角度实验数据表。

图中符号说明：

10原膜

11碱洗槽

12水洗槽

13酸洗槽

14水洗槽

15干燥

20原膜

a碱洗槽

b水洗槽

c酸洗槽

d水洗槽

e干燥

f静置

g非热电浆处理

具体实施方式

如图3所示，为本发明的前处理制程流程图；该前处理制程包括有：

a、将酪醋酸纤维CAB原膜20置于碱洗槽以碱液(如氢氧化钾)清洗的步骤；

b、以纯水清除原膜20表面碱液的步骤；

c、再将酪醋酸纤维CAB原膜20置于酸洗槽以酸液(如硫酸)清洗的步骤；

d、以纯水清除原膜20表面酸液的步骤；

e、以真空烤箱进行干燥的步骤。

前述步骤a～e与前述三醋酸纤维素TAC的前处理制程相同，用以清除附着于原膜20表面的微小异物，以免除微小异物对于后续贴合的不良影响。

f、将干燥后的原膜20静置一适当时间；

g、非热电浆处理步骤，以改变原膜20的表面分子的表面结构，使其表面粗糙而可降低膜面的接触角度。

前述步骤g的非热电浆处理说明如下：

电子因高电场而加速，其动能随之增加，此一具有高动能的电子称为『高能电子(energetic electron)』。高能电子在移动过程中与气体分子发生碰撞，同时发生能量转移，其中碰撞方式分为弹性碰撞(elasticcollision)和非弹性碰撞(inelastic collision)两种。当高能电子与气体分子弹性碰撞时，能量转移量与质量成反比：

\frac{E_{molecule}}{E_{e}} &cong; 4 \frac{m_{e}}{m_{molecule}} &cong; \frac{2.17 \times 10^{- 3}}{M_{w}}

假设E_e＝5eV，则氧气(M_w＝32)接受到的能量小于0.00004eV，就算是最小的氢分子(M_w＝2)也只能接受0.005eV的能量。由此得知，进行弹性碰撞时电子仅能转移非常少的能量给气体分子，此能量太低以至于无法将任何气体分子游离或解离。若电子与气体分子进行非弹性碰撞，则电子的动能几乎百分之百转移成气体分子的内能，此能量若足够，便可将气体分子激发(excitation)、解离(dissociation)或游离(ionization)成为介稳分子(metastable)、自由基(radical)或离子(ion)等具高活性的粒子，而这种电子、自由基、离子、激发态分子及气态分子同时存在的状态就称为电浆状态。

电浆中的粒子以带电性区分可归纳为三类：(a)带正电的离子(positive ion)；(b)带负电的电子(electron)及阴电性离子(negative ion)以及(C)中性的原子(atom)、自由基及介稳态粒子(metastable particle)。若于两电极间施加一高压电，此电位差将在两电极间产生一电场，存在此空间内的带电粒子受电场影响立即被加速，并在加速过程中获得能量(动能)至于中性粒子则不受电场的影响。就质量大小而言，电子是所有带电粒子中最小的(m_H/m_e＝1840)，由于质量小的关系，其受电场加速的反应也较其它带电粒子快很多，所以电浆中电子的平均速度远大于其它带电粒子。在这样有速度差的情况下，粒子间很容易发生非弹性碰撞，通过碰撞的高能量转移可加速系统中原本不易发生的化学反应。

近来利用电浆的原理以气态氧化法去除气态污染物已陆续研发出，如：电子束法(Electron Beam)、电晕放电法(Corona Discharge)、微波法(Microwave)、高周波电浆(Radio Frequenc y，RF)、介电质放电法(Dielectric Barrier Discharge，DBD)等，其中，微波法与高周波电浆的操作较适用在低压的条件。电子束法、电晕放电法及介电质放电法，在常压下即可进行有效放电。电浆系统中在两电极间施加一足够的高电压，产生一高电场，使存在于反应器空间的带电粒子加速并获得动能。由于电子质量极低，速度因此远大于电场中其它粒子。在此速度差的情况下，粒子间很容易发生非弹性碰撞，并产生高活性的自由基，促使相关化学反应进行。

在本发明的最佳实施例采用前述可于常压状态下进行的电晕放电法(Corona Discharge)，然而欲提高操作压力相对地必须增加电场大小，一般在高压力和高电场的操作条件下，放电将变得较不稳定，亦可能发生局部的电弧(arc)。为了降低放电不稳定的现象，一些反应器仍改以非对称(asymmetric)的电极组合来稳定放电，电晕放电反应器的设计主要依电源供给形式而有所不同，如直流电电晕(DC corona)、与正、负脉冲式(pulsed corona)等。

本发明所使用的电晕放电法的使用条件，以电压500瓦(W)、离膜面距离约1公分，处理速度约1.4m/min，使酪醋酸纤维CAB原膜20的表面产生高活性的自由基，促使相关化学反应进行，进而使原膜的表面粗糙化，降低膜面的接触角。如图4所示的实验数据，在清除表面异物的前处理制程后，再经电晕放电法的表面粗糙化步骤g，很明显的，不论接触角度是以手动或半自动计量，酪醋酸纤维接触角平均值均低于临界角度35度，将使后续贴合制程不会产生剥离而导致贴合失败的结果。

另外，本发明在进行额外的制程步骤简化测试，即酪醋酸纤维CAB在不经由清洗异物的前处理情况下是否同样可以降低接触角度的测试，结果发现(如图4所示)，直接对酪醋酸纤维CAB以电晕放电与以表面粗糙化步骤g，同样能达到降低接触角度的目的。

本发明同时也发现，以电晕放电法来降低接触角度是有时效性的，因为电晕放电法只是短暂的改变原膜表面分子的表面结构，该原膜的表面分子结构在一段时间后仍会复原，因此必须在该时间内完成后续贴合动作，否则即必须重复制程动作，贴合后的原膜将因原膜的表面分子结构的复原而永远附着于玻璃上，不会剥落。

由此，本发明所提供的降低光学薄膜接触角的方法，可解决酪醋酸纤维CAB原膜运用三醋酸纤维素TAC的前处理造成接触角过大，而容易剥离的缺点，因此对于国内光学薄膜有极大的竞争力增进，且为前所未有的发明，深具有产业利用价值，已符合于发明专利的要件，依法提出申请。

以上已将本发明作一详细说明，以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，当不能限定本发明实施的范围。即凡依本发明申请范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。

Claims

1.一种降低光学薄膜接触角的方法，其特征是，将一光学薄膜经由非热电浆处理，以改变光学薄膜的表面分子的表面结构，降低膜面的接触角度。

2.如权利要求1所述的降低光学薄膜接触角的方法，其特征是，于进行非热电浆处理前，该光学薄膜可先经由碱液、酸液及纯水交替清洗其表面，以将该光学薄膜表面的微小异物除去。

3.如权利要求1所述的降低光学薄膜接触角的方法，其特征是，该光学薄膜以酪醋酸纤维原料制作。

4.如权利要求2所述的降低光学薄膜接触角的方法，其特征是，该碱液为氢氧化钾。

5.如权利要求2所述的降低光学薄膜接触角的方法，其特征是，该酸液为硫酸。

6.一种降低光学薄膜接触角的方法，其特征是，包括有下列步骤：

a.一光学薄膜经由碱液、酸液及纯水交替清洗其表面，以将该光学薄膜表面的微小异物除去；

b.该光学薄膜进行干燥的程序，并于干燥后静置一适当时间；

c.进行非热电浆处理，以改变光学薄膜的表面分子的表面结构，降低接触角度。

7.如权利要求6所述的降低光学薄膜接触角的方法，其特征是，该光学薄膜以酪醋酸纤维原料制作。

8.如权利要求6所述的降低光学薄膜接触角的方法，其特征是，该碱液为氢氧化钾。

9.如权利要求6所述的降低光学薄膜接触角的方法，其特征是，该酸液为硫酸。