TWI275882B - Method for fabricating optical films - Google Patents

Description

1275882 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致關於一光學元件之製造方法，特別是關於 使用於光電平面顯示器中光學補償膜之製造方法。 、 【先前技術】

液晶顯示器，相較於傳統的陰極射線管，由於具有許 多優點，正在取代陰極射線管的地位而成為市場上顯示器 之主流。液晶顯示器中，除了最主要的液晶槽外，還有^ 種薄膜以調整液晶顯示器的光學性質。 舉例來說，液晶顯示器中需要配有一組具雙折射性％ 薄膜，以特殊的聚合物材料，來調整A值與c值，A值 與C值分別定義如下： A=(nx-ny)d.......................................Si C={[(nx+ny)/2]- nz }d.........................式 2 其中nx、ny、nz分別為x、y、z方向上之折射 為厚度。 ’d 對於可作為負c板的聚合物材料，曾有人揭示— η 盤型（discotic)液晶（美國第5,583,679號專利）及—種在圓 鏈具有平面苯基的聚亞醯胺（美國第5,395,918號專 主 國第5,480,964號專利、美國第5,58〇,95〇號專利）等美 習知技術之圓盤型液晶及在主鏈具有平面笨基的。 胺在朝著厚度方向具有太大的雙折射以及可吸收醯 光，需在透明保護層上精密塗佈。 "見 1275882 此外，習知技術的另一個缺點是，塗佈製程在價格上 極為昂貴。一種習知技術是以8〜20%之聚芳酯聚合物(PAR polyarylate)之二氣甲烷溶液，以溶劑鑄膜的方式製成光學 溥膜’厚度大約是80〜200μιη，然後再予以單軸延伸 15〜35%成為位相差膜，如美國專利5，189,538、5，138,474 與5,285,303號。由於習知技術之聚芳酯聚合物薄膜之厚 度為80〜200μπι，經單轴延伸後所得之位相差膜之a值相 當大(400nm)，除了塗佈製程的成本提高外，也因較大的 雙折射’產生塗層厚度的輕微差異，造成較大的相位差。 於是需要一種厚度更低，生產成本也更低的光學補償 膜，但是依然具有理想的相位差值。 【發明内容】 基於上述目的，本發明提供一種製造光學補償負C 板之方法，可先提供一聚芳酯聚合物後，再將此聚芳酯聚 合物溶於一非質子性溶劑中以形成一聚芳酯聚合物溶 液。然後將此聚芳酯聚合物溶液直接塗佈在一基材上，並 在一適當溫度下實質上移除非質子性溶劑，來形成厚度為 Ιμηι至20μιη之一光學補償膜，適合使用於光電平面顯示 器中，例如液晶顯示器，有機液晶顯示器，或聚合物液晶 顯示器之視角補償膜。 於本發明之一較佳實施例中，適用之聚芳酯聚合物可 為Polyacrylate，而理想之非質子性溶劑可以是鹵烷類如 Dichloromethane、Dichloroethane、Tetrachloroethane、 Chloroform 等，芳香族如 Toluene，環酮類如 6 1275882, 1

Cyclopentanone 、 Cyclohexanone ， 謎類如 Tetrahydrofuran(THF) ， 酮 類 Acetone 、 methylethylketone(MEK) ^ 1 -methylpyrrolidone(NMP)、 Dimethylsulfoxide(DMSO)、Dioxolane 等或其混合物， 但不限於此處所指溶劑。並可使用多種方式，將聚芳酯聚 合物溶液塗佈於基材上，例如纏線棒塗覆法、逆向式滾筒 塗覆法、順向式滾筒塗覆法、氣廉式塗覆法、輪式塗覆法、 雕筒塗覆法、浸沾式塗覆法、旋轉塗覆法、狹縫式塗覆法、 擠壓式塗覆法、淋幕式塗覆法或上述之任意組合。 使用本發明方法來製造光學補償膜，一方面，比起習 知方法所得薄膜之厚度為80〜200μηι，使用本發明方法所 製得之光學補償膜厚度更低，僅約Ιμιη至20μηι左右。另 一方面，由於使用更簡易的生產声程，能明顯降低生產成 本，增加產品的競爭力。而且，使用本發明方法所製得之 光學補償膜，依然具有理想的相位差值。 【實施方式】 本發明係關於一種製造光學補償膜之方法。此光學補 償膜具優良之光學異向性，適合使用於光電平面顯示器 中，例如液晶顯示器，有機液晶顯示器，或聚合物液晶顯 示器，作為視角補償膜之用。本發明之優點與精神，將以 較佳實施例之方式詳細敘述如下。 本發明方法欲製造之光學補償負C板，首先需要提供 一聚芳酯聚合物，可由聚芳酯之前驅物在適當條件下聚合 而得。理想之聚芳醋前驅物，如bisphenolA雙盼及 1275882 dicarboxylic acid雙羧酸。選取理想之前驅物後，在適當 之聚合條件下，聚合成具有分子量為（10000至100000)聚 芳酯化物之聚合物，以形成適當之光學補償膜。 接著，將所得到之聚芳酯聚合物溶於一適當之非質子 性溶劑中，以形成一聚芳酯聚合物溶液，其中，較佳的實 施方式係採用含有約重量百分比10至20 %之丙婦酸化物 聚合物。所謂非質子性溶劑，對於本領域具有通常知識者 可以了解到，理想之非質子性溶劑可以是鹵烷類如

Dichloromethane、Dichloroetliane、Tetrachloroethane、

Chloroform等，芳香族如Toluene，環_類如

Cyclopentanone、Cyclohexanone，醚類如 Tetrahydrofuran (THF)，酮類如 Acetone、methylethylketone (MEK)、 l-methylpyrrolidone (NMP)、Dimethylsulfoxide (DMSO)、

Dioxolane等或其混合物，但不限於此處所指溶劑。 再者，將此調配好之聚芳醋聚合物溶液塗覆於一基材 上，其中，可以使用之塗佈方法包括纏線棒塗覆法、逆向 式滚筒塗覆法、順向式滾筒塗覆法、氣廉式塗覆法、輪式 塗覆法、雕筒塗覆法、浸沾式塗覆法、旋轉塗覆法、狹缝 式塗覆法、擠壓式塗覆法、淋幕式塗覆法或上述之任意組 合。剛塗佈好的聚合物溶液因為含有溶劑，可稱為濕膜， 且濕膜之厚度取決於丙烯酸化物聚合物之種類、分子量分 布、聚合物溶液之濃度與溶劑之固有黏度等等因素，並且 較佳的狀況係希望濕膜之厚度儘量的薄，並可選擇濕膜厚 度約在30至200//m之間，以方便後續將溶劑移除。 可以在一適當溫度下，較佳的實施例可為4〇€)(：至18〇 1275882 升溫狀態，以盡量移除聚芳酯聚合物溶液中之非質子 性/合劑’較佳溶劑殘留量不大於1°/。，來形成厚度約為1μηι 至20μηι之光學補償膜。將溶劑移除後之薄膜，相對於2 膜，可稱為乾膜。在溶劑移除的過程中，可以逐漸升高溫 度較佳執行一升溫梯度，例如40 °C /20分鐘、6〇。(^/2〇 分鐘、80〇c /2〇分鐘、I〇〇oc /60分鐘之組合，來實質移 除聚芳酯聚合物溶液中之非質子性溶劑。適當之溫度係依 聚合物之種類、分子量分布、聚合物溶液之濃度與溶劑之 沸點而定。舉例來說，使用環已酮為溶劑時，可以在4〇 C至180 C間移除聚芳醋聚合物溶液中之溶劑。 一般而言，本發明方法中所使用之較佳基材為玻璃或 經表面處理之聚乙烯對苯二曱酸酯（Polyethylene，PET)、 聚乙浠(Polyethylene powder，PE)。通常基材中可包含有— 層二醋酸纖維素(Triacetate Cellulose，TAC)，或者直接以 三醋酸纖維素為基材。另一方面，基材中也可包含有一層 之A位向差膜，如pc聚碳酸酯、TAC三醋酸纖維素、 mCOC環烯烴等材料所製成之A位向差膜，來調節或補 • 償所製得之光學補償膜之A值光學異向性，因此可提供 沿著厚度方向之折射率高於平面方向之VA模式或TN模 式的液晶顯示器進行光學上的補償。 為了將所製得乾膜之厚度理想化，或是改善其水平方 向之折射率，塗佈在TAC上之光學補償負C板可以加熱 延伸或以機械力的方式來拉伸光學補償膜。例如加熱至 TAC之玻璃轉移溫度，約150°C，以延伸或是以拉力機用 前後左右方向之機械力的方式來拉伸光學補償膜，用以得 1275882 到雙軸延伸之效果，而得到具有c+a位相差之位相差膜。 前述所得之乾膜還可以進一步使用多種不同之後處 理方法，以改善薄膜之一物化性質。可能之後處理方法包 含鹼洗、酸洗、電漿、電弧、電暈（250kW至500kW)或上 述之任意組合。不同之條件可以達成不同的結果，端視所 需改善之目的而定。這樣可以改善其接觸角之性質。 也可以用其他方法來改善薄膜的光學性質。例如，將 薄膜與具有單軸向光學異性之A板貼合或塗佈，改變其 驗水平方向之折射率，而有雙軸延伸之效果，得到具有c + A位相差之位相差膜。 使用本發明前述方法來製造光學補償膜，一方面，比 起習知方法所得之薄膜，本發明方法所製得之光學補償膜 厚度更低’僅約1 μπι至20μπι左右。另一方面，由於使用 更簡易的生產製程，能明顯降低生產成本，增加產品的競 爭力。而且，依然具有理想的相位差值。 以下將以例示性之實例，說明製造本發明光學補償膜 春 之實施方法。 在 5〇。(：下配置 13%PAR/2〇%-Dioxolane 溶液 13 克， 所使用之溶劑組合共87克，比例為20%四氫比南及五氧 五圜混合溶液。將聚合物充分溶解於溶劑中後過濾，使用 刮刀塗佈於玻璃基材上，形成厚度約30至2〇〇i(/m之濕 膜。 ’·、、、 然後以如下所列之溫度梯度加熱此濕膜，其溫度梯度 為40 C至180 C，以充份驅出大部分之溶劑。 1275882 所得之薄膜，以 NIPPON DENSHOKU Haze Meter NDH 2000量測霧度和總透過率及Oji Scientific Instruments KOBRA-21ADH測定位相差來測量其光學性 質’結果如下。 測試 1 2 3 厚度(μηι) 6.8 11.0 18.0 HZ(霧度） 0.46 0.75 4.51 TT(總透過率） 89.46 89.43 89.84 R0(面内位相差） 0.3 1.2 1.5 Rth(面外位相差） 127.3 218.1 311.6 配向角（度） -44.9 -63.8 59.4 由以上之結果可知，使用本發明前述方法來製造光學 補你膜’可以具有厚度增加而法線方向之相位差，亦可用 其增加VA的視角之優點。 本發明雖以實施例之方式描述，然熟諳本項技藝之人 士應認知到，本發明可以多種修飾之形式加以施行瞭解， 並在後載申請專利範圍精神及範疇之内。以上僅為較佳方 法之舉例說明，其他均等或等效之置換與修改亦算在本發 明構思範圍中。 X 【圖式簡單說明】 11 1275882 無 【主要元件符號說明】

Claims (1)

1. A , t ί ί; · 1275882 h .!· 、： 1 ; -.T. η ，，:::· 十、申請專利範圍： 1 . 一種光學補償膜之製造方法，其步驟包含·· 提供一聚芳酯聚合物； - 將該聚芳醋聚合物溶於一非質子性溶劑中以形成一聚芳 酯聚合物溶液； 將該聚芳酯聚合物溶液塗覆於一基材上；及 在4(M80°C的溫度梯度下移除該聚合物溶液中之該非質 φ 子性溶劑，以形成厚度為Ιμιη至20μιη之一光學補償膜。 2、如申請專利範圍第1項所述光學補償膜之製造方法，其中 該聚芳酯聚合物係選自由 bisphenol Α雙紛及 dicarboxylic acid雙羧酸所組成之群組。 3、如申請專利範圍第1項所述光學補償膜之製造方法，其中 該非質子性溶劑係選自鹵烧類如 Dichloromethane、 Dichloroethane、Tetrachloroethane、Chloroform 等，芳香 族如 Toluene，環酮類如 Cyclopentanone、Cyclohexanone，

   謎類如 Tetrahydrofuran (THF)，酮類如 Acetone、 methylethylketone (MEK)、1-methylpyrrolidone (NMP)、 Dimethylsulfoxide (DMSO)、Dioxolane 等或其混合物，但 不限於此處所指溶劑。 4、 如申請專利範圍第1項所述光學補償膜之製造方法，其中 該聚芳酯聚合物溶液中含有重量百分比約10至20%之該 聚方S|聚合物。 5、 如申請專利範圍第1項所述光學補償膜之製造方法，其中 13 • 1275882 6 9 10 11 12 將該聚芳㈣合物溶液塗覆於„基材上之方式係纏線棒 ^覆法、逆向式滾筒塗覆法、順向式滾筒塗覆法、氣廉式 =覆法、輪式塗覆法、雕筒塗覆法、浸沾式塗覆法、旋轉 主覆法、狹縫式塗覆法、擠壓式塗覆法、淋幕式塗覆法或 上述之任意組合。 如申請專利範圍第1項所述光學補償膜之製造方法，其中 該基材為玻璃、聚乙烯對苯二甲酸g旨或聚乙稀。〃 ，申請專㈣圍第1項所述光學補償敎製造方法，其中 该基材更包含一層之A位向差膜。 t申請專·圍第1項賴光學補伽之製衫法，其中 =除«芳自旨聚合物溶液中之該非質子性溶劑直到 1%之重量百分比。 ； ^申請專職圍第1項賴光學補偏之製造方法，進— ^包含加熱延伸或以機械力拉伸該光學補償膜。 t申請專職_ 1項㈣料難叙製造枝，進— ^包含將該基材與—具單軸向光學異性之A板貼合或塗 ^睛專利範圍第1項所述光學補償膜之製造方法，進—牛 匕含後處理該光學補償膜以改善該薄膜之-物化性質/ 專!m圍第11項所述光學補償膜之製造方法，其 <处理4光學補償膜之方式包含驗洗、酸洗 ς 弧、電暈或上述之任意組合。 电水電 ^申請專利範圍第U項所述光學補償膜之製造 中該物化性質係接觸角。 友其 14 13 .1275882 i * 14、一種光學補償膜之製造方法，包含之步驟為： ； 提供一聚芳酯聚合物； * 將該聚芳酯聚合物溶於一非質子性溶劑中以形成一聚芳 _ S旨聚合物溶液； ^ 將該聚芳酯聚合物溶液塗覆於一基材上；及

   在40-180°C的溫度梯度下移除該聚合物溶液中之該非質 子性溶劑，以形成厚度為1 μιη至20μιη之一光學補償膜， 該光學補償膜與該基材共同形成該光學補償膜。 15、 如申請專利範圍第14項所述光學補償膜之製造方法，其 中該基材為玻璃、聚乙烯對苯二甲酸酯或聚乙烯。 16、 如申請專利範圍第14項所述光學補償膜之製造方法，其 中該基材更包含一層之三醋酸纖維素。

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