TW202248686A - 光學積層體及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題係提供一種可抑制光學性不均之光學積層體。光學積層體1係從用於顯示裝置時之視認側起依序積層反射率為1%以下之抗反射層4、透明保護膜層3、及偏光層2而成者。透明保護膜層3與偏光層2互相直接積層，藉由下述剝離加工方法剝離透明保護膜層3與偏光層2時，透明保護膜層3之剝離面之算術平均粗糙度Ra為0.01μm以上。
<剝離加工方法>
將前述偏光層側貼合於玻璃板，在前述透明保護膜層與前述偏光層之間插入刀片，使前述透明保護膜層從前述偏光層稍微浮起，以鑷子夾取浮起的前述透明保護膜並一點一點地剝離。

Description

光學積層體及其製造方法
本發明係關於光學積層體及其製造方法。
適用於液晶顯示裝置或有機電致發光顯示裝置(有機EL顯示裝置)等顯示裝置之偏光板通常在偏光膜單面或兩面貼合透明保護膜(以下有時稱為「保護膜」)而成。又，因應用途進一步貼合位相差膜或抗反射膜。近年來隨著顯示裝置的薄型化、質輕化而發展偏光板的薄型化等，例如偏光膜係開發厚度為3μm至5μm左右之薄型偏光膜(參照專利文獻1)。又，最近亦進一步探討保護膜之薄膜化(參照非專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2015-207014號公報。
[非專利文獻]
非專利文獻1：岩上直矢人等，「超薄膜TAC膜的開發」，KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT，VOL.11，2014年，93至96頁。
抗反射膜係設置於偏光板之最表面，其目的為在外部光源及視認(觀視)者相對於偏光板位於同一側時，降低視認者所觀察到的表面反射光。本發明人等探討發現，在依序具備抗反射層、保護膜層、偏光層之偏光板中，例如將保護膜層之厚度薄膜化至30μm以下時，可目視確認到該偏光板有光學性不均。本發明的目的在於提供可抑制該光學性不均之光學積層體。又，本發明的另一目的在於提供該光學積層體之製造方法。
一般而言，在保護膜層與偏光層的界面中會因兩層的折射率差異而產生界面反射。該界面反射所造成的反射光會與偏光板表面的反射光同時被視認者觀察到。界面反射所造成的反射光原本就較弱，故偏光板不具備抗反射層時，主要會視認到偏光板表面的強反射光，而不容易視認到界面反射所造成的反射光。另一方面，偏光板例如具備相對於可見光的反射率為1%以下的左右之抗反射層時，會防止偏光板表面的反射光，故界面反射所造成的反射光相對會變強而容易被視認。不論是任一種情形，界面反射所造成的反射光會與偏光板表面的反射光互相干涉而傳遞至視認者。經本發明人的探討發現，偏光板具備上述反射率之抗反射層時，界面反射所造成的反射光容易被視認，另外，上述光學性不均的原因為因保護 膜層之厚度不均而於界面反射之光徑產生不一致，且於界面反射所造成的反射光及偏光板表面的反射光的干涉產生因應該厚度不均的差異。又，在此，「光學性不均」是指觀察偏光板表面時確認到由複數種顏色所構成的帶狀或斑狀的圖案之狀態。
為了解決該問題，本發明提供一種光學積層體，係從用於顯示裝置時之視認側起依序積層反射率為1%以下之抗反射層、透明保護膜層及偏光層而構成者，其中，透明保護膜層與偏光層互相直接積層，藉由下述剝離加工方法剝離透明保護膜層與偏光層時，透明保護膜層之剝離面藉由下述算術平均粗糙度Ra測定所求算術平均粗糙度Ra為0.01μm以上。
<剝離加工方法>
將偏光層側貼合於玻璃板。在透明保護膜層與偏光層之間插入刀片，使透明保護膜層從偏光層稍微浮起，以鑷子夾取浮起透明保護膜層並一點一點地剝離。
<算術平均粗糙度Ra測定>
測定裝置：白色干涉計；
對物透鏡：5倍(倍率)；
掃描範圍：-30μm至10μm；
視野尺寸：640μm×480μm：
測定模式：Wave模式；
面校正：4次處理。
剝離後之算術平均粗糙度Ra係反映了透明保護膜層與偏光層貼合狀態時貼合面的表面粗糙度。因透明保護膜層之該面具有適當粗糙，故光學積層體中，從該抗反射層側入射的光於該面穿透散射的比例會變高。隨著入射光的穿透散射使界面反射變弱，故可抑制所產生的光學性不均。
算術平均粗糙度Ra可為0.1μm以下。
透明保護膜層可含有丙烯酸系樹脂或纖維素系樹脂。又，透明保護膜層之厚度可為5μm至30μm。
偏光層之厚度可為5μm至20μm。
又，本發明提供一種光學積層體之製造方法，係包括下列步驟：以使透明保護膜單側表面之算術平均粗糙度Ra成為0.01μm以上之方式進行粗糙化之表面粗糙化步驟；將粗糙化之透明保護膜層表面朝向偏光層，以使透明保護膜層及偏光層互相積層之方式貼合透明保護膜層及偏光層之貼合步驟。
該製造方法中較佳為透明保護膜層係由樹脂所構成，且在表面粗糙化步驟中，使透明保護膜層表面接觸可溶解樹脂之溶劑。
根據本發明，可提供能夠抑制光學性不均之光學積層體。又，亦可提供該光學積層體之製造方法。
1:光學積層體
2:偏光層
3:透明保護膜層
3a:透明保護膜層的表面
4:抗反射層
圖1係本實施型態之光學積層體的剖面圖。
以下詳細說明本發明之較佳實施型態。
如圖1所示，本實施型態之光學積層體1係於偏光層2積層透明保護膜層3及抗反射層4而成的偏光板。光學積層體1係貼合於顯示裝置而使用，從顯示裝置之視認側起依序配置抗反射層4、透明保護膜層3、偏光層2。又，雖圖中未表示，但也可在偏光層2之與視認側為相反側的面積層透明保護膜。
(偏光層)
構成偏光層2之材料可使用以往製造偏光板所使用公知材料，可舉例如聚乙烯醇系樹脂、聚乙酸乙烯酯樹脂、乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)樹脂等。其中較佳為聚乙烯醇系樹脂。又，也可為對單軸延伸膜藉由碘或二色性染料實施染色並進行硼酸處理者。偏光層2之厚度較佳為5μm至20μm，更佳為3μm至15μm，又更佳為2μm至10μm。
(透明保護膜層)
透明保護膜層3為作為用以保護偏光層2之保護膜層發揮功能者。因此相對於可見光為透明(例如可見光穿透率為80%以上)。構成透明保護膜層3之材料較佳為樹脂，樹脂可舉例如以三乙酸纖維素為代表例之纖維素系樹脂、以聚丙烯系樹脂為代表例之聚烯烴系樹脂(「聚烯烴系樹脂」之範疇例如包括以降莰烯系樹脂為代表例之脂環式聚烯烴系樹脂)、以聚甲基丙烯酸甲酯系樹脂為代表例之丙烯酸系樹脂、以聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂為代表例之聚酯系樹脂等。其中較佳為丙烯酸系樹脂或纖維素系樹脂。
透明保護膜層3之厚度可為5μm至30μm，也可為10μm至28μm，也可為15μm至25μm。本實施型態中，即使是使透明保護膜層3之厚度薄膜化且表面具有抗反射層之偏光板，也可有效率防止光學性不均的產生。又，在此所述「透明保護膜層3之厚度」是指進行後述表面粗糙化前之厚度。
偏光層2與透明保護膜層3互相直接積層。在此，「直接積層」包括藉由透明保護膜層3之自黏著性而積層於偏光層之態樣、及透過接著劑或黏著劑(pressure-sensitive adhesive，又稱壓敏性接著劑)而積層之態樣。
(接著劑層、黏著劑層)
雖圖1中未表示，但在偏光層2與透明保護膜層3之間可存在接著劑層或黏著劑層。形成接著劑層之接著劑可使用以往製造偏光板所使用之各種接著劑。例如可使用丙烯醯胺、丙烯酸酯、胺甲酸乙酯丙烯酸酯、環氧基丙烯酸酯等丙烯酸系樹脂、或聚乙烯醇系樹脂之水系接著劑。又，以耐候性或折射率、陽離子聚合性等觀點來看，較佳為分子內不含有芳香環之環氧樹脂。又，也可為藉由照射活性能量線(紫外線或熱線)而硬化者。接著劑層之厚度較佳為0.01μm至5μm。
形成黏著劑層之黏著劑可舉出丙烯酸系樹脂、或聚矽氧系樹脂、聚酯、聚胺甲酸乙酯、聚醚等。於偏光層2或透明保護膜層3積層黏著劑層之方法例如可為於偏光層2或透明保護膜層3塗布含有上述樹脂或任意添加成分之溶液之方法，也可為在另外準備之分隔片上以該溶液形成黏著劑層後，將其轉印至偏光層2或透明保護膜層3上之方法。黏著劑層 之厚度較佳為2μm至500μm，更佳為5μm至200μm，又更佳為10μm至50μm。
(抗反射層)
抗反射層是用以對於光學積層體1的觀察者減少光學積層體1之外光反射的層，通常相對於可見光之反射率為1%以下。該反射率之抗反射層典型上由具有高折射率之高折射率層及具有低折射率之低折射率層所構成。藉由調整該等的折射率及各層之厚度，而可使各層的反射光互相削弱，可發揮優異抗反射功能。
由高折射率層及低折射率層所構成之抗反射層如後述詳細說明般，若使用分別可形成高折射率層及低折射率層之塗布型組成物製造抗反射層，則操作極為簡便，故較佳。在此舉出分別可形成高折射率層及低折射率層之塗布型組成物的一例。該塗布型組成物為液狀者，且含有適當之硬化性樹脂及視需要之添加劑。可形成高折射率層之塗布型組成物(高折射率層形成用塗布液)例如係將如胺甲酸乙酯丙烯酸酯之硬化性樹脂、及苯乙酮系、二苯基酮系、二苯乙二酮二甲基縮酮系、α-羥基苯烷酮系、α-胺基苯烷酮系或硫雜蒽系等光聚合用起始劑(光聚合起始劑)溶解於甲基乙酮或甲基異丁酮等溶劑中而成者。為了使塗布性更良好，可於高折射率層形成用塗布液含有調平劑，較佳為含有氟系調平劑。又，可形成低折射率層之塗布型組成物(低折射率層形成用塗布液)係將作為硬化性樹脂之如聚乙二醇二丙烯酸酯或新戊四醇(三/四)丙烯酸酯之黏合劑樹脂、及苯乙酮系、二苯基酮系、二苯乙二酮二甲基縮酮系、α-羥基苯烷酮系、α-胺基苯烷酮系或硫雜蒽系等光聚合用起始劑(光聚合起始劑)溶解於1-甲氧基-2-丙基乙酸酯 或甲基異丁基等溶劑而形成溶液，並於該溶液分散二氧化矽粒子而形成。為了使塗布性更良好，可於低折射率層形成用塗布液含有氟系調平劑。又，在此舉出的分別可形成高折射率層及低折射率層之塗布型組成物僅為一例，較佳為因應所欲形成抗反射層的特性而分別使高折射率層形成用塗布液及低折射率層形成用塗布液最佳化。
又，可形成抗反射層之高折射率層及低折射率層中，位於最表面者具有適度表面強度時，該層可作為硬塗層發揮功能。如上述所例示之含有如胺甲酸乙酯丙烯酸酯之硬化性樹脂之高折射率層形成用塗布液係可利用作為硬塗層形成用塗布型組成物。
有關於抗反射層之反射率，反射率亦即為視感度反射率，其測定手段如下。將黑色聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜及賦予抗反射層之透明膜使用適當黏著劑以抗反射層、透明膜、黏著劑、黑色PET膜之順序貼合。接著於作為被測定物之抗反射層側照射入射角度5度的光，並接收在抗反射層反射的鏡面反射方向的反射光，測定於380nm至780nm之波長範圍之反射率。最後將測定值乘以比視感度值，而可計算視感度反射率。測定用裝置可使用市售紫外線可視光近紅外線分光光度計(例如島津製作所製「UV-2450」)。
(算術平均粗糙度Ra)
本實施型態之透明保護膜層3的特徵為，與偏光層2貼合側的表面3a之算術平均粗糙度Ra。貼合於偏光層2前之算術平均粗糙度Ra可為0.01μm至0.1μm，也可為0.02μm至0.08μm。又，剝離貼合之透明保護膜 層3與偏光層2後之透明保護膜層3之該表面3a之算術平均粗糙度Ra可為0.01μm至0.1μm，也可為0.02μm至0.095μm。
測定剝離後之算術平均粗糙度Ra時，從光學積層體1剝離透明保護膜層3及偏光層2之剝離加工方法如下。亦即，將偏光層2側使用黏著劑貼合於玻璃板。於透明保護膜層3與偏光層2之間插入刀片，使透明保護膜層3從偏光層2稍微浮起，以鑷子夾取浮起透明保護膜層3並一點一點地剝離。
算術平均粗糙度Ra測定所使用裝置及條件如下。
測定裝置：白色干涉計。
對物透鏡：5倍(倍率)。
掃描範圍：-30μm至10μm。
視野尺寸：640μm×480μm。
測定模式：Wave模式。
面校正：4次處理。
(光學積層體之製造方法)
光學積層體1之製造方法至少具有表面粗糙化步驟及貼合步驟。表面粗糙化步驟中，準備樹脂所構成之透明保護膜層3，使其單面表面接觸可溶解該樹脂之溶劑。溶劑可舉例如甲基乙酮，接觸方法可舉出以棒塗布器塗布。經過特定時間後進行水洗。該表面粗糙化較佳為進行至處理面之算術平均粗糙度Ra成為0.01μm以上為止。
例如光學膜等製造所使用之透明保護膜層的表面凹凸極小，即使是貼合該透明保護膜層與偏光層後再貼合抗反射層，在本實施型態之 透明保護膜層中，也無法達成本實施型態之特定算術平均粗糙度Ra。藉由本實施型態之表面粗糙化步驟處理透明保護膜層，使透明保護膜層之與偏光層貼合側的表面3a之算術平均粗糙度Ra成為特定範圍，藉此可防止光學性不均。該效果並非所屬技術領域中具有通常知識者可從直接貼合市售的透明保護膜層之偏光板的製造所能推導發現者，乃是本發明人獨自發現者。
表面粗糙化步驟係使溶劑與透明保護膜層接觸並使該透明保護膜層之算術表面粗糙度Ra成為上述範圍，雖操作簡便為較佳，但若溶劑與透明保護膜的接觸時間過長，則會損及處理後的透明保護膜層相對於可見光的透明性。因此較佳是由處理之透明保護膜層所含有之樹脂及可溶解該樹脂之溶劑種類而求最佳處理時間。為了求最佳處理時間，可適當進行預備實驗。
接下來的貼合步驟係準備偏光層2，將粗糙化之透明保護膜層3的表面3a朝向偏光層2側，使透明保護膜層3與偏光層2互相貼合。
最後於透明保護膜層3的另一面上藉由硬化性塗布型組成物而形成抗反射層4，藉此完成光學積層體1。又，光學積層體1之靠偏光層2側的面可適當地設置其他透明保護膜等。
在此說明分別使用上述高折射率層形成用塗布液及低折射率層形成用塗布液而形成高折射率層或低折射率層之具體手段。本實施型態適用之抗反射層首先於適當之透明樹脂膜上形成高折射率層，再於所形成高折射率層上形成低折射率層。高折射率層及低折射率層分別可為1層，也可視需要交互進行高折射率層形成及低折射率層形成，而形成於透明樹 脂膜上交互積層複數高折射率層及複數低折射率層的抗反射層，並使用該抗反射層。形成於透明樹脂膜上之抗反射層可視需要將原本用作為基材之透明樹脂膜剝離後使用，也可在附有作為基材之透明樹脂膜的情況下使用。
抗反射層的形成包括從含有如上述胺甲酸乙酯丙烯酸酯之硬化性樹脂之高折射率層形成用塗布液形成高折射率層、及從含有如聚乙二醇二丙烯酸酯或新戊四醇(三/四)丙烯酸酯之黏合劑樹脂之低折射率層形成用塗布液形成低折射率層，該抗反射層的形成簡單表示如下。
於作為透明樹脂膜之三乙酸纖維素膜上塗布高折射率層形成用塗布液，在70℃之條件下乾燥1分鐘並揮發溶劑。然後以100mJ/cm2之條件照射紫外線而形成高折射率層。接著於該形成之高折射率層上塗布低折射率層形成用塗布液，其後在70℃之條件下乾燥1分鐘並揮發溶劑。接著以200mJ/cm2之條件照射紫外線而形成低折射率層。藉由該一連串操作，可於三乙酸纖維素膜上形成抗反射層。在此，若於最表面例如使用含有如胺甲酸乙酯丙烯酸酯之硬化性樹脂之高折射率層形成用塗布液形成高折射率層，則該高折射率層可作為硬塗層而發揮功能。
(效果)
根據本實施型態之光學積層體1，可抑制從抗反射層4側觀察光學積層體1時之光學性不均。一般而言，在透明保護膜層與偏光層的界面中會因兩層的折射率差異而產生界面反射。該界面反射所造成的反射光與光學積層體表面的反射光同時被視認者觀察到。界面反射所造成的反射光原本就較弱，故光學積層體不具備抗反射層(反射率1%以下)時，主要會視認到光學積層體表面的強反射光，而不容易視認到界面反射所造成的反射光。 另一方面，光學積層體具備抗反射層時會降低光學積層體表面的反射光，故界面反射所造成的反射光相對會變強而容易被視認。不論是任一種情形，界面反射所造成的反射光會與光學積層體表面的反射光互相干涉而傳遞至視認者。
經本發明人探討發現，光學積層體具備抗反射層時，界面反射所造成的反射光容易被視認，另外，上述光學性不均的原因為因保護膜層之厚度不均而於界面反射之光徑產生不一致，且於界面反射所造成的反射光及光學積層體表面的反射光的干涉產生因應該厚度不均的差異。尤其在透明保護膜層之厚度較薄時會，此情形更為顯著。
本實施型態之光學積層體1中，以上述特定條件剝離透明保護膜層3與偏光層2時，透明保護膜層3側之剝離面3a之算術平均粗糙度Ra為0.01μm以上。該剝離後之算術平均粗糙度Ra係反映了透明保護膜層3與偏光層2貼合狀態時貼合面3a的表面粗糙度。因透明保護膜層3之該表面3a具有適當粗糙，故光學積層體1中，從該抗反射層4側入射的光於該表面3a穿透散射的比例會變高。由於隨著入射光的透過散射使界面反射變弱，故可抑制所產生的光學性不均。即使是透明保護膜層3之厚度例如為5μm至30μm之較薄的情形，根據本實施型態之光學積層體1亦可抑制光學性不均的產生。
(實驗例)
以下例示實際測定例。首先準備三種類之作為透明保護膜層之厚度25μm之三乙酸纖維素膜。亦即，針對與聚乙烯醇膜的貼合面，係準備未處 理者(實驗例1)、藉由棒塗布器塗布甲基乙酮並進行表面粗糙化者(實驗例2、實驗例3)的三種類。測定該三種類的該面之算術平均粗糙度Ra。
對各個三乙酸纖維素膜貼合偏光層之厚度8μm之聚乙烯醇膜，並積層高折射率層(厚度5μm)及低折射率層(厚度0.15μm)作為抗反射層原料，再將其予以積層而製造光學積層體。又，積層有該高折射率層(厚度5μm)及低折射率層(厚度0.15μm)而成之抗反射層相對於可見光的反射率為1%以下的左右。聚乙烯醇膜與三乙酸纖維素膜的貼合係使用水系接著劑。又，該水系接著劑係相對於水100份添加羧基改質聚乙烯醇(Kuraray股份有限公司製Kuraray POVAL KL318)3份、及水溶性聚醯胺環氧樹脂1.5份(從田岡化學工業股份有限公司製Sumirez Resin 650市售品(水溶液)之固形物濃度30%以成為上述份數之方式換算)而調製。
然後將已點亮之螢光燈照於抗反射層側，以肉眼觀察映入光學積層體之螢光燈像產生干涉不均(光學性不均)的程度。干涉不均之評價指標如下。
A…幾乎未確認到干涉不均。
B…稍微確認到干涉不均。
C…干涉不均明顯。
然後以上述方法從聚乙烯醇膜剝離三乙酸纖維素膜，測定三乙酸纖維素膜之該面之算術平均粗糙度Ra。各測定結果示於表1。從該等記載可知，藉由使透明保護膜表面粗糙化而可抑制光學積層體之干涉不均。
[表1]
Figure 111115473-A0202-12-0014-2
(產業利用性)
本發明可利用於偏光板領域。
1:光學積層體
2:偏光層
3:透明保護膜層
3a:透明保護膜層的表面
4:抗反射層

Claims (7)

  1. 一種光學積層體，係從用於顯示裝置時之視認側起依序積層反射率為1%以下之抗反射層、透明保護膜層、及偏光層而成者，其中，
    前述透明保護膜層與前述偏光層互相直接積層，
    藉由下述剝離加工方法剝離前述透明保護膜層與前述偏光層時，前述透明保護膜層之剝離面藉由下述算術平均粗糙度Ra測定所求之算術平均粗糙度Ra為0.01μm以上；
    <剝離加工方法>
    將前述偏光層側貼合於玻璃板；在前述透明保護膜層與前述偏光層之間插入刀片，使前述透明保護膜層從前述偏光層稍微浮起，以鑷子夾取浮起的前述透明保護膜並一點一點地剝離；
    <算術平均粗糙度Ra測定>
    測定裝置：白色干涉計；
    對物透鏡：5倍(倍率)；
    掃描範圍：-30μm至10μm；
    視野尺寸：640μm×480μm；
    測定模式：Wave模式；
    面校正：4次處理。
  2. 如請求項1所述之光學積層體，其中，前述算術平均粗糙度Ra為0.1μm以下。
  3. 如請求項1或2所述之光學積層體，其中，前述透明保護膜層含有丙烯酸系樹脂或纖維素系樹脂。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之光學積層體，其中，前述透明保護膜層之厚度為5μm至30μm。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之光學積層體，其中，前述偏光層之厚度為5μm至20μm。
  6. 一種光學積層體之製造方法，係包括下列步驟：
    以透明保護膜層單側表面之算術平均粗糙度Ra成為0.01μm以上之方式進行粗糙化之表面粗糙化步驟；及
    將粗糙化之前述透明保護膜層之表面朝向偏光層，以使前述透明保護膜層及前述偏光層互相積層之方式貼合前述透明保護膜層及前述偏光層之貼合步驟。
  7. 如請求項6所述之光學積層體之製造方法，其中，前述透明保護膜層係由樹脂所構成，
    在前述表面粗糙化步驟中，係使前述透明保護膜層之表面接觸可溶解前述樹脂之溶劑。
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