TW201636407A - 光學膠組成物、光學膠膜以及光學積層板 - Google Patents

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Abstract

一種光學膠組成物，包括具有選自羥基、胺基及羧酸基中的至少一者的基團的丙烯酸系聚合物、具有異氰酸酯基團的交聯劑、具有至少一不飽和基團的丙烯酸系寡聚體以及光起始劑，其中以100重量份的丙烯酸系聚合物計，丙烯酸系寡聚體的含量為1重量份至7重量份。

Description

光學膠組成物、光學膠膜以及光學積層板
本發明是有關於一種光學膠組成物、光學膠膜以及光學積層板，且特別是有關於一種光固化型光學膠組成物、由所述光固化型光學膠組成物形成的光學膠膜以及使用所述光學膠膜的光學積層板。
薄膜電晶體顯示器市場成長快速的趨勢帶動了觸控面板等技術發展，其中觸控面板顯示器包括觸控面板及液晶面板。目前產業界中，通常使用透明的光學膠(optical adhesive)進行液晶面板中各膜層間的貼合，液晶面板與觸控面板間的貼合以及觸控面板中各膜層間的貼合。然而，使用習知的光學膠進行積層板的貼合時常面臨容易產生氣泡而無法緊密貼合的問題。這是因為習知的光學膠無法有效填充積層板上因設計及應用上的需求而在邊緣設置裝飾膜、框邊緣膜等膜層所導致的高低段差。因此，如何製備在流動填充性及裁切加工性之間取得平衡的光學膠，已成為 目前本領域技術人員亟欲解決的問題之一。
本發明提供一種光學膠組成物，其可製備出在流動填充性及裁切加工性之間得以取得平衡，且適合應用於光學積層板中的光學膠膜。
本發明的光學膠組成物包括丙烯酸系聚合物、交聯劑、丙烯酸系寡聚體以及光起始劑。丙烯酸聚合物具有選自羥基、胺基及羧酸基中的至少一者的基團。交聯劑具有異氰酸酯基團。丙烯酸系寡聚體具有至少一不飽和基團。以100重量份的丙烯酸系聚合物計，丙烯酸系寡聚體的含量為1重量份至7重量份。
在本發明的一實施方式中，上述的丙烯酸系聚合物的平均分子量為20萬至100萬，丙烯酸系聚合物的分子量分佈(Mw/Mn)為4至12。
在本發明的一實施方式中，相對於上述的丙烯酸系聚合物的重量，羥基的含量為15wt%至40wt%。
在本發明的一實施方式中，上述的丙烯酸系聚合物包括由式1、式2表示的化合物： 其中a為1至50000、b為1至20000、c為1至1000、d為1至1000。
在本發明的一實施方式中，相對於上述的交聯劑的重量，異氰酸酯基(-NCO)的含量為10wt%至20wt%，以及每一分子的交聯劑中，異氰酸酯基的數目≧3。
在本發明的一實施方式中，上述的交聯劑包括由式3表示的化合物： 其中R為芳香族基或脂肪族基，n為1至6。
在本發明的一實施方式中，上述的丙烯酸系寡聚體包括具有單官能壓克力基團的聚氨基甲酸酯、具有多官能壓克力基團的聚氨基甲酸酯或其組合，其中丙烯酸系寡聚體的平均分子量為1000至10000。
在本發明的一實施方式中，上述的丙烯酸系寡聚體包括由式4表示的化合物： 其中X為芳香族基或脂肪族基，1m6。
在本發明的一實施方式中，以100重量份的上述的丙烯酸系聚合物計，交聯劑的含量為0.05重量份至0.07重量份、光起始劑的含量為0.5重量份至8重量份。
本發明的光學膠膜是藉由對前述的光學膠組成物進行固化製程而製得。
本發明的光學積層板包括第一基材、第二基材以及前述的光學膠膜。光學膠膜配置在第一基材與第二基材之間。
基於上述，本發明所提出的光學膠組成物包括丙烯酸系聚合物、交聯劑、丙烯酸系寡聚體以及光起始劑，且丙烯酸系寡聚體具有特定含量，藉此使得進行固化後所得的光學膠膜能夠在流動填充性及裁切加工性之間取得平衡且具有良好光穿透度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施方式作詳細說明如下。
在本文中，由「一數值至另一數值」表示的範圍，是一種避免在說明書中一一列舉該範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，某一特定數值範圍的記載，涵蓋該數值範圍內的任意 數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍，如同在說明書中明文寫出該任意數值和該較小數值範圍一樣。
在本文中，有時以鍵線式(skeleton formula)表示聚合物或基團的結構。這種表示法可以省略碳原子、氫原子以及碳氫鍵。當然，結構式中有明確繪出原子或原子基團的，則以繪示者為準。
為了製備出在流動填充性及裁切加工性之間取得平衡的，且適合應用於光學積層板中的光學膠膜，本發明提出一種光學膠組成物，其可達到上述優點。以下，特舉實施方式作為本發明確實能夠據以實施的範例。
本發明一實施方式提供一種光學膠組成物，其包括丙烯酸系聚合物、交聯劑、丙烯酸系寡聚體以及光起始劑。以下，將對上述各種組分進行詳細說明。
丙烯酸聚合物具有選自羥基、胺基及羧酸基中的至少一者的基團。詳細而言，丙烯酸系聚合物的平均分子量為20萬至100萬，較佳為40萬至80萬，丙烯酸系聚合物的分子量分佈(Mw/Mn)為4至12，較佳為4.5至11.5。另外，在丙烯酸聚合物具有羥基的情況下，相對於丙烯酸系聚合物的重量，羥基的含量為15wt%至40wt%，較佳為20wt%至35wt%。
另外，丙烯酸系聚合物包括以丙烯酸系單體(acrylic-based monomer)作為聚合單元的丙烯酸系聚合物。在本實施方式中，丙烯酸系單體包括但不限於：丙烯酸(acrylic acid)、 丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)、丙烯酸乙酯(ethyl acrylate)、甲基丙烯酸乙酯(ethyl methacrylate)、丙烯酸氨基乙酯(aminoethyl acrylate)、丙烯酸羥基乙酯(hydroxyethyl acrylate)等。具體而言，在一實施方式中，丙烯酸系聚合物例如包括由式1、式2表示的化合物： 其中a為1至50000、b為1至20000、c為1至1000、d為1至1000。
在本實施方式中，交聯劑具有異氰酸酯基團，且相對於交聯劑的重量，異氰酸酯基(-NCO)的含量為10wt%至20wt%，較佳為8wt%至15wt%。另外，在每一分子的交聯劑中，異氰酸酯基的數目≧3。
具體而言，在一實施方式中，交聯劑例如包括由式3表示的化合物： 其中R為芳香族基或脂肪族基，n為1至6。
另外，在光學膠組成物中，交聯劑的含量可視所用的丙烯酸系聚合物、丙烯酸系寡聚體及光可聚合單體的種類與光學膠組成物的應用而調整。在一實施方式中，以100重量份的丙烯酸系聚合物計，交聯劑的含量為0.05重量份至0.07重量份，較佳為0.07重量份。當以100重量份的丙烯酸系聚合物計，交聯劑的含量過低時，則由光學膠組成物製得的光學膠膜(相關描述將於下文中說明)容易具有耐候性及加工性不佳的問題；而當交聯劑的含量過高時，則由光學膠組成物製得的光學膠膜可能具有不佳的填補特性。
丙烯酸系寡聚體為經由紫外光照射後會進行聚合反應的光固化樹脂。在本實施方式中，丙烯酸系寡聚體具有至少一不飽和基團。詳細而言，丙烯酸系寡聚體包括具有單官能壓克力基團的聚氨基甲酸酯、具有多官能壓克力基團的聚氨基甲酸酯或其組合，且丙烯酸系寡聚體的平均分子量≧1000，較佳為1000至10000。
具體而言，在一實施方式中，丙烯酸系寡聚體例如包括由式4表示的化合物： 其中X為芳香族基或脂肪族基，1m6。另外，作為丙烯酸系寡聚體亦可使用市售產品，例如CN962、CN929、CN983、CN972(日本沙多瑪株式會社(SATOMER Co.,Ltd.)製造)或UN-350、 UN-3320HA、UN-1255(日本根上工業公司製造)。
另外，在本實施方式中，光學膠組成物可僅包括單一種 類的丙烯酸系寡聚體，或是可包括兩種類以上的丙烯酸系寡聚體。詳細而言，當組合使用兩種類以上的丙烯酸系寡聚體時，該些丙烯酸系寡聚體之間具有不同的黏度、玻璃轉化溫度或分子量。舉例而言，當組合使用兩種類的丙烯酸系寡聚體時，該些丙烯酸系寡聚體可皆由式4表示，但兩者中的X所表示的基團及/或m的數值不相同。
另外，以100重量份的丙烯酸系聚合物計，丙烯酸系寡聚體的含量為1重量份至7重量份。在本實施方式中，透過丙烯酸系寡聚體的含量在所述範圍內，可進一步改善由光學膠組成物所製得的光學膠膜的填充性及裁切性。
光起始劑用以吸收紫外光源並起始丙烯酸系聚合物、丙烯酸系寡聚體的聚合反應，以進行固化。在本實施方式中，光起始劑包括但不限於：二苯甲酮、羥基環己基二苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲醯基、安息香醚(benzoin ether)、安息香異丙基醚(bezoin isopropyl ether)、苯繞蔥酮(benzanthrone)等。
光起始劑的種類及添加量可視所用的丙烯酸系聚合物及丙烯酸系寡聚體的種類而定。舉例而言，在一實施方式中，以100重量份的丙烯酸系聚合物計，光起始劑的含量為0.5重量份至8重量份，較佳為1重量份至7重量份。
另外，在本實施方式中，光學膠組成物亦可視需要包括 適量溶劑以調整固含量，並利於進行塗佈。溶劑可為本發明所屬技術領域具有通常知識者所周知的任一種溶劑。溶劑的具體例子包括但不限於：甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁酮、丙酮、或前述的組合。
值得說明的是，在本實施方式中，光學膠組成物透過包括丙烯酸系聚合物、交聯劑、丙烯酸系寡聚體以及光起始劑的組分，且丙烯酸系寡聚體具有特定含量，即可在不需要額外使用可塑劑、增黏劑等試劑的情況下，製得合適的光學膠膜在填充性及裁切性之間得以取得平衡。
本發明另一實施方式提供一種光學膠膜，其藉由對前述實施方式中的任一光學膠組成物進行固化製程而製得。詳細而言，在一實施方式中，光學膠膜的製備方法包括對前述的光學膠組成物進行加熱乾燥；而在另一實施方式中，光學膠膜的製備方法包括對前述的光學膠組成物進行加熱乾燥後，再進行紫外光曝光處理。
當光學膠膜具有良好填充性以避免氣泡產生時，由於光學膠膜的膠性較軟，藉此使得其不易進行裁切加工而容易產生溢膠及搶膠的問題，其中搶膠即為對包括光學膠膜的光學積層板(相關描述將於下文中說明)進行裁切加工時，因部分的膠膜殘留在兩側基材上，以致於基材撕離時將膠膜帶起或是產生膠膜的結構受損的情況；反之，當光學膠膜具有良好裁切性以利加工時，由於光學膠膜的膠性較硬，藉此使得其不易進行填補段差而容易產 生氣泡。有鑒於此，在本實施方式中，透過所使用的光學膠組成物包括丙烯酸系聚合物、交聯劑、丙烯酸系寡聚體以及光起始劑的組分，且丙烯酸系寡聚體具有特定含量，光學膠膜得以在填充性及裁切性之間取得平衡。另外，在本實施方式中，透過所使用的光學膠組成物包括丙烯酸系聚合物、交聯劑、丙烯酸系寡聚體以及光起始劑的組分，且丙烯酸系寡聚體具有特定含量，光學膠膜還能夠具有良好的光穿透度(光穿透度大於99%)。如此一來，本發明的光學膠膜在使用上能夠降低因裁切不良所造成不必要的損耗，進而提高利用率，且能夠避免填補段差時產生氣泡，進而提升整體生產良率，以及本發明的光學膠膜能夠適用於各種光學顯示器的貼合製程，例如電阻式觸控面板顯示器、電容式觸控面板顯示器、3D顯示器等的貼合製程。
本發明又一實施方式提供一種光學積層板，其包括第一基材、第二基材以及前述實施方式中的任一光學膠膜，其中光學膠膜配置在第一基材與第二基材之間，以使第一基材與第二基材相互黏附。第一基材與第二基材的種類可視光學積層板的用途而定。詳細而言，光學積層板例如可以是光學膠片材，或是電阻式觸控面板顯示器、電容式觸控面板顯示器、3D顯示器等光學顯示器中的積層板。第一基材與第二基材的種類可各自獨立包括光學玻璃、塑膠板(例如聚碳酸酯板、聚乙烯對苯二甲酸酯板)、透明導電玻璃(例如氧化銦錫導電玻璃(ITO Glass))、氧化銦錫-聚乙烯對苯二甲酸酯(ITO-PET)膜、液晶面板、觸控面板、裝飾膜、 外層保護膜、離型膜(例如聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)離型膜)等。
光學積層板的製造方法可包括以下步驟。首先，將前述光學膠組成物塗佈於第一基材上後，進行固化製程以於第一基材上形成光學膠膜。接著，將第二基材與光學膠膜貼合。所述塗佈方法例如包括刮刀式塗佈法(knife coating)、滾輪塗佈法(roller coating)、微凹版印刷塗佈法(micro gravure coating)、流塗佈法(flow coating)、含浸塗佈法(dip coating)、噴霧塗佈法(spray coating)及簾塗佈法(curtain coating)或上述方法的組合。
值得說明的是，如上所述，本發明的光學膠膜在填充性及裁切性之間得以取得平衡且具有良好的光穿透度，藉此當使用本發明的光學積層板作為光學顯示器中的積層板時，光學顯示器能夠具有良好的生產良率、可靠性以及光學性質，而當使用本發明的光學積層板作為進行貼合製程的光學膠片材時，光學膠片材的利用率可提高且貼合製程的良率可提升。
下文將參照實施例1-13及比較例1，更具體地描述本發明的特徵。雖然描述了以下實施例1-13，但是在不逾越本發明範疇之情況下，可適當地改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此，不應由下文所述的實施例對本發明作出限制性地解釋。
實施例1
在隔絕紫外光線的黃光實驗室下，依次加入100重量份的丙烯酸系聚合物、0.07重量份的交聯劑、1重量份的丙烯酸系寡聚體A、及5重量份的光起始劑，並在25℃、400rpm下攪拌30分鐘，以形成實施例1的光學膠組成物。
接著，將所得光學膠組成物以刮刀塗佈在一PET離型膜(南亞公司，型號：L150A)上。隨後，將經塗佈的PET離型膜置入100℃烘箱中乾燥3分鐘，以得到其上具有乾膜厚度為175μm的光學膠膜的PET離型膜。接著，將其取出後，在所述光學膠膜上覆上另一離型膜(南亞公司，型號：H8A0A)，以形成實施例1的光學積層板。
實施例2~實施例4
按照與實施例1相同的製造程序製造實施例2至實施例4的光學膠組成物及光學積層板，其差異之處在於：所使用的組分的添加量不相同，其詳細添加量如表1所示。
實施例5~實施例6
按照與實施例1相同的製造程序製造實施例5至實施例6的光學膠組成物及光學積層板，其差異之處在於：光學膠膜的乾膜厚度不相同，其詳細厚度如表1所示。
實施例7
按照與實施例1相同的製造程序製造實施例7的光學膠組成物及光學積層板，其差異之處在於：所使用的組分的種類及添加量不相同，其詳細種類及添加量如表1所示。
實施例8
按照與實施例7相同的製造程序製造實施例8的光學膠組成物及光學積層板，其差異之處在於：所使用的組分的添加量不相同，其詳細添加量如表1所示。
實施例9~實施例10
按照與實施例8相同的製造程序製造實施例9至實施例10的光學膠組成物及光學積層板，其差異之處在於：光學膠膜的乾膜厚度不相同，其詳細厚度如表1所示。
實施例11
按照與實施例7相同的製造程序製造實施例11的光學膠組成物及光學積層板，其差異之處在於：所使用的組分的添加量不相同，其詳細添加量如表1所示。
實施例12~實施例13
按照與實施例11相同的製造程序製造實施例12至實施 例13的光學膠組成物及光學積層板，其差異之處在於：光學膠膜的乾膜厚度不相同，其詳細厚度如表1所示。
比較例1
按照與實施例1相同的製造程序製造比較例1的光學膠組成物及光學積層板，其差異之處僅在於：在比較例1中，未使用任何丙烯酸系寡聚體(即丙烯酸系寡聚體A及丙烯酸系寡聚體B)。
接著，在分別對實施例1至實施例13及比較例1的光學積層板進行裁切溢膠測試、離膜搶膠測試及段差填補測試之前，先分別對實施例1至實施例13及比較例1的光學積層板進行光穿透度測試，其中實施例1至實施例13的光學積層板的光穿透度皆大於99%。值得一提的是，若光學積層板的光穿透度小於99%，則就不進行後續裁切溢膠測試、離膜搶膠測試及段差填補測試。另外，前述裁切溢膠測試、離膜搶膠測試及段差填補測試的說明如下，而測試的結果顯示於表1中。
〈裁切溢膠測試〉
首先，以酒精擦拭作為裁切工具的剪刀。接著，使用剪刀分別對實施例1至實施例13及比較例1的光學積層板進行裁切。之後，分別將實施例1至實施例13及比較例1的光學積層板的裁切邊在一平面上以30度的角度往後拖拉，並以肉眼觀察光學積層板中的光學膠膜是否有被拖拉出來。
評估標準：將實施例1至實施例13及比較例1的光學積層板測試後的結果進行比對以評估溢膠程度的等級，其中級數分別為5級、4.5級、4級、3.5級、3級、2.5級、2級、1.5級、1級，且級數越高代表溢膠程度越低，裁切加工性越佳。
〈離膜搶膠測試〉
首先，以酒精擦拭作為裁切工具的剪刀。接著，使用剪刀分別對實施例1至實施例13及比較例1的光學積層板進行裁切。之後，將離型膜分別自實施例1至實施例13及比較例1的光學積層板的裁切邊撕離，並以肉眼觀察光學積層板中的光學膠膜是否有搶膠的狀況。
評估標準：將實施例1至實施例13及比較例1的光學積層板測試後的結果進行比對以評估搶膠程度的等級，其中級數分別為5級、4.5級、4級、3.5級、3級、2.5級、2級、1.5級、1級，且級數越高代表搶膠程度越低，裁切加工性越佳。
〈段差填補測試〉
以下，以使用實施例1的光學積層板進行段差填補測試來說明測試步驟。
首先，以軟貼硬的方式，將實施例1的光學積層板轉貼至光學玻璃上。接著，以硬貼硬的方式，將已轉貼至光學玻璃上的實施例1的光學積層板分別與具有不同厚度的油墨的玻璃對 貼，以得到多個測試品。之後，將測試品在溫度為50℃、壓力為0.5Mpa的條件下進行加壓脫泡製程20分鐘。接著，以肉眼觀察各測試品中的油墨附近是否產生氣泡，並將未觀察到存有任何氣泡的最厚的油墨厚度紀錄下來，以評估段差填補能力。
詳細而言，表1中所記載的厚度值即為測試品中未存有任何氣泡的最厚的油墨厚度，而所記載的數值=(5×(最厚的厚度值/10))/7，且數值越高，表示段差填補能力越佳。
由上述表1可知，與比較例1的光學積層板相比，實施例1至實施例4、實施例7至實施例8、實施例11的光學積層板皆具有良好的填充性及裁切性，此表示透過光學膠組成物包括具有特定含量的丙烯酸系寡聚體，可同時改善光學膠膜的填充性及裁切性，並在兩特性間取得平衡。進一步而言，與實施例1至實施例4、實施例7、實施例11的光學積層板相比，實施例8的光學積層板在填充性及裁切性之間達到更優異的平衡，此表示光學膠組成物透過組合使用不同種類的丙烯酸系寡聚體並調整添加比例，可使得光學膠膜具有更佳的特性，藉此提高光學膠組成物在應用時的靈活性。
另外，由實施例8至實施例13的光學積層板的溢膠程度及搶膠程度可知，光學膠膜的厚度越薄，越利於進行裁切加工。
另外，由實施例1、實施例5至實施例6、實施例8至實施例13的光學積層板進行段差填補測試的結果可知，透過提高光學膠組成物中丙烯酸系寡聚體B的含量比例，可有效提升光學膠膜的填充性。如此一來，光學膠膜得以在厚度較薄的情況下即具有良好的填充性，藉此當光學膠膜應用至光學顯示器時，能夠減少製造成本及降低整體厚度。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範 圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (11)

  1. 一種光學膠組成物，包括：丙烯酸系聚合物，所述丙烯酸聚合物具有選自羥基、胺基及羧酸基中的至少一者的基團；交聯劑，所述交聯劑具有異氰酸酯基團；丙烯酸系寡聚體，所述丙烯酸系寡聚體具有至少一不飽和基團；以及光起始劑，其中以100重量份的所述丙烯酸系聚合物計，所述丙烯酸系寡聚體的含量為1重量份至7重量份。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光學膠組成物，其中所述丙烯酸系聚合物的平均分子量為20萬至100萬，所述丙烯酸系聚合物的分子量分佈(Mw/Mn)為4至12。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光學膠組成物，其中相對於所述丙烯酸系聚合物的重量，羥基的含量為15wt%至40wt%。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光學膠組成物，其中所述丙烯酸系聚合物包括由式1、式2表示的化合物： 其中a為1至50000、b為1至20000、c為1至1000、d為 1至1000。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的光學膠組成物，其中相對於所述交聯劑的重量，異氰酸酯基(-NCO)的含量為10wt%至20wt%，以及每一分子的所述交聯劑中，異氰酸酯基的數目≧3。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的光學膠組成物，其中所述交聯劑包括由式3表示的化合物： 其中R為芳香族基或脂肪族基，n為1至6。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的光學膠組成物，其中所述丙烯酸系寡聚體包括具有單官能壓克力基團的聚氨基甲酸酯、具有多官能壓克力基團的聚氨基甲酸酯或其組合，其中所述丙烯酸系寡聚體的平均分子量為1000至10000。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的光學膠組成物，其中所述丙烯酸系寡聚體包括由式4表示的化合物： 其中X為芳香族基或脂肪族基，1m6。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的光學膠組成物，其中以100重量份的所述丙烯酸系聚合物計，所述交聯劑的含量為0.05重量份至0.07重量份、所述光起始劑的含量為0.5重量份至8重量份。
  10. 一種光學膠膜，藉由對如申請專利範圍第1項所述的光學膠組成物進行固化製程而製得。
  11. 一種光學積層板，包括：第一基材；第二基材；以及如申請專利範圍第10項所述的光學膠膜，配置在所述第一基材與所述第二基材之間。
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