TWI444443B - 改質偏光板保護膜用之組成物及使用其改質偏光板保護膜之方法 - Google Patents

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Description

改質偏光板保護膜用之組成物及使用其改質偏光板保護膜之方法
本發明係關於一種用於改質偏光板保護膜之組成物以及一種使用此組成物改質偏光板保護膜之方法，尤指一種含鹼溶液與纖維素且用於改質偏光板保護膜單一表面使其具有親水性之組成物，以及一種使用此組成物改質偏光板保護膜之方法。
本申請案主張2009年9月10日向韓國智慧財產局提出之第10-2009-0085321號韓國專利申請案的優先權，其中揭露合併於此以供參酌。
通常已知偏光板的製造，是將各種不同保護膜，使用黏著劑，貼合至由經過拉伸之聚乙烯醇(PVA)樹脂(掺有二色性染劑或碘)構成之偏光膜的一側或兩側。
可用於將保護膜黏貼至偏光膜的黏著劑，舉例包括丙烯醛基黏著劑、混合聚氨酯系樹脂溶液與聚異氰酸酯樹脂溶液所製得之乾壓黏著劑(dry laminate adhesive)、苯乙烯丁二烯橡膠系黏著劑、環氧系黏著劑、聚乙烯醇系黏著劑、聚氨酯系黏著劑、含聚酯系離子聚合物型胺甲酸酯樹脂與具有氧化縮水甘油基之化合物黏著劑、以及熱塑性黏著劑，其中以聚乙烯醇系黏著劑尤其廣為使用。
為了使用上述黏著劑將保護膜成功黏貼至偏光膜，需要進行增加對於保護膜黏著強度之預處理製程。預處理製程之舉例如下：將通常為疏水性的保護膜浸入如KOH或NaOH之鹼溶液，持續一段預定時間，而後進行清洗製程，使用純水清洗經過鹼處理的保護膜，然後使用乾燥器乾燥保護膜。此方法中，透過於疏水性保護膜表面接上-OH基團，將疏水性保護膜改質成親水性。
不過，保護膜因其飽和碳氫結構，而具有疏水性且低反應性，例如環烯烴系保護膜，此情況下一般方法難以使保護膜表面具有親水性，因此為了確保黏著強度，施行電暈放電以增加對水的濕潤性。然而，此方法所提供的黏著強度仍不足。
另外，在功能塗佈膜形成於偏光板保護膜之單一表面的情況下，需要防止功能塗佈膜在預處理過程中與鹼溶液接觸。為達此目的，功能塗佈膜上額外貼附一保護膜，而後將其浸入鹼溶液中，然後移除額外貼附的保護膜。於此方法中，可以阻止功能塗佈膜受損，但額外使用保護膜卻會增加成本負擔，也需要貼附及移除保護膜的步驟，因此製程變得更為複雜，且會於品管上出現反效果。
本發明之態樣提供一種用於改質偏光板保護膜之組成物，其能夠透過塗佈僅改質偏光板保護膜之單一表面，使其具有親水性。
本發明之態樣也提供一種改質偏光板保護膜之方法，其能夠僅改質偏光板保護膜之單一表面，使其具有親水性，因此可以阻止位於偏光板保護膜另一側表面之功能塗佈膜受損，同時確保對偏光膜之黏著強度。
根據本發明之一態樣，提供一種用於改質偏光板保護膜之組成物，包括：0.01至0.5wt%之水溶性纖維素；以及其餘者為一鹼溶液。
鹼溶液可包括0.5至30wt%之鹼劑。
包括於該鹼溶液之該鹼劑可選自由氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、第三丁醇鈉、磷酸鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉、醋酸鉀、以及碳酸鈉所組群組之至少一者。
該水溶性纖維素可選自由羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、羧乙基甲基纖維素、羧丙基甲基纖維素、乙基羥乙基纖維素、羥乙基羥丙基纖維素、以及其鹽類所組群組。
該水溶性纖維素之分子量可為60,000至200,000。
該水溶性纖維素之含量可為0.01至0.05wt%。
該偏光板保護膜可選自由三醋酸纖維素、環烯烴聚合物、聚對酞酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯睛-苯乙烯共聚物、以及聚碳酸酯所組群組。
根據本發明之另一態樣，提供一種改質偏光板保護膜之方法，包括：對偏光板保護膜之單一表面施行電暈放電處理或大氣電漿處理於；以含0.01至0.5wt%之水溶性纖維素以及餘量鹼溶液之改質組成物，塗佈該偏光板保護膜之經處理表面；加熱該經塗佈之偏光板保護膜；以純水清洗該經塗佈之偏光板保護膜；以及乾燥該經塗佈之偏光板保護膜。
該經塗佈之偏光板保護膜可於40至100℃下加熱5至120秒。
該經塗佈之偏光板保護膜可於60至100℃下乾燥1至5分鐘。
該鹼溶液可包括0.5至30wt%之鹼劑。
包括於該鹼溶液之該鹼劑可選自由氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、第三丁醇鈉、磷酸鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉、醋酸鉀、以及碳酸鈉所組群組之至少一者。
該水溶性纖維素可選自由羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、羧乙基甲基纖維素、羧丙基甲基纖維素、乙基羥乙基纖維素、羥乙基羥丙基纖維素、以及其鹽類所組群組。
該水溶性纖維素之分子量可為60,000至200,000。
該水溶性纖維素之含量可為0.01至0.05wt%。
該偏光板保護膜可選自由三醋酸纖維素、環烯烴聚合物、聚對酞酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯睛-苯乙烯共聚物、以及聚碳酸酯所組群組。
參考隨後圖式，將更加詳細描述本發明示例性實施例，不過本發明可以各種不同形式據以實施，不應被視為限制在本文所提出的實施例中，而是所提供的實施例使揭露內容徹底且完整，以將本發明範疇全數傳達給本領域中具有通常知識者。在圖式中，為了清楚而擴大形狀及尺寸，且圖中類似元件符號代表類似元件，因此會省略其描述。
偏光板為液晶顯示器之重要元件，且偏光膜及保護膜之間需要堅固的黏著性，以在不同環境中具有高耐用性及可靠性。然而，通常做為偏光膜之PVA膜的表面為親水性，但保護膜卻為疏水性，所以儘管使用親水性或疏水性等任何種類的黏著性，仍不容易將保護膜黏附於PVA膜。
因此，於習知領域中，保護膜的表面預先使用鹼溶液處理，不過因為一般是透過浸泡進行預處理步驟，所以保護膜單一表面上的功能塗佈層可能會受損。
本發明之一態樣提供一種使用含水溶性纖維素之鹼溶液，透過塗佈改質保護膜單一表面之組成物。更具體而言，本發明提供一種改質偏光板保護膜之組成物，其包括：0.01至0.5wt%之水溶性纖維素；以及一餘量鹼溶液。若一般鹼溶液添加該水溶性纖維素，則在對於電暈放電處理或大氣電漿處理後之保護膜塗佈過程中，可以改善該鹼溶液對於保護膜的可塗佈性。也就是說，單獨使用該鹼溶液無法完成保護膜的塗佈，只能在電暈放電處理或大氣電漿處理後輕微改善可塗佈性，不過就算此情形，該鹼溶液仍會因表面張力影響而結塊。反觀，若使用添加有水溶性纖維素的鹼溶液進行塗佈，則不會發生結塊而仍可維持塗佈。
本發明相關領域中常用的鹼溶液皆可使用，該鹼溶液可為含0.5至30wt%鹼劑的水溶液。更具體而言，鹼溶液可為含5-15wt%鹼劑的水溶液。用於該鹼溶液之該鹼劑，舉例可包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、第三丁醇鈉、磷酸鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉、醋酸鉀、以及碳酸鈉；不過，該鹼劑不侷限於此。此類鹼劑可單獨使用或組合使用。在這些鹼劑之中，可以使用鹼金屬氫氧化物，尤其使用氫氧化鈉或氫氧化鉀的情況下，改質反應的效果高且可控制的濃度範圍廣。於該鹼溶液中，氫氧根的濃度可根據所使用的鹼劑種類而定，且鹼溶液所使用的溶劑可為水。
該鹼溶液所含之該水溶性纖維素可選自由羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、羧乙基甲基纖維素、羧丙基甲基纖維素、乙基羥乙基纖維素、羥乙基羥丙基纖維素、以及其鹽類所組群組；不過，該水溶性纖維素不侷限於此。
其中，所使用之該水溶性纖維素，其分子量可為60,000至200,000。當該水溶性纖維素之分子量低於60,000時，該鹼溶液維持塗佈膜的效果則會下降且無法均勻改質保護膜。當該水溶性纖維素之分子量高於200,000時，則該水溶性纖維素會無法充分溶解且會增加其黏性。
本發明實施例之組成物可包括水溶性纖維素以及鹼溶液，其中包含於該鹼溶液中之該水溶性纖維素含量為0.01至0.5wt%。當該水溶性纖維素之含量低於0.01wt%時，則會降低可塗佈性且使該鹼溶液結塊，因此無法均勻改質膜表面。當該水溶性纖維素之含量高於0.5wt%，則該水溶性纖維素會吸附於膜表面，因此阻礙表面改質反應。更具體而言，該水溶性纖維素之含量可為0.01至0.05wt%。
本發明相關領域中通常使用之任何鹼溶液皆可使用，該鹼溶液可為0.5至30wt%之水溶液。更具體而言，該鹼溶液可為5-15wt%之水溶液。該鹼溶液可包括選自由氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、第三丁醇鈉、磷酸鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉、醋酸鉀、以及碳酸鈉所組群組之至少一鹼劑；不過，該鹼劑不限於此。
欲以改質偏光板保護膜之組成物進行改質，使其具有親水性之偏光板保護膜，可選自由三醋酸纖維素、環烯烴聚合物、聚對酞酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯睛-苯乙烯共聚物、以及聚碳酸酯所組群組；不過，該偏光板保護膜不限於此。
本發明之另一態樣提供一種使用改質組成物對偏光板保護膜進行改質之方法。更具體而言，使用改質組成物對偏光板保護膜進行改質之方法包括：對偏光板保護膜之單一表面施行電暈放電處理或大氣電漿處理；以含0.01至0.5wt%之水溶性纖維素及餘量鹼溶液之改質組成物，塗佈該偏光板保護膜之經處理表面；加熱該經塗佈之偏光板保護膜；以純水清洗該經塗佈之偏光板保護膜；以及乾燥該經塗佈之偏光板保護膜。
根據本發明之實施例，於欲改質之偏光板保護膜的單一表面施行電暈放電處理或大氣電漿處理，使其具有親水性，且對欲貼合至偏光板保護膜之偏光膜的表面進行處理，藉此增加偏光板保護膜及偏光膜之間的黏著強度。電暈放電處理包含於大氣電漿處理中，不過本說明書所述之電暈放電處理，係將欲處理之目標物暴露於電暈放電所形成之電漿範圍下，而大氣放電處理係指將欲處理之目標物與電漿範圍隔開所進行之處理。電暈放電處理廣泛施用於工業領域且其成本低廉，但缺點在於目標物表面受損發生率高；而大氣電漿處理較少應用，且成本相對高於電暈放電處理，但對目標物表面損害少，因此處理強度則可被設定較高。據此，可對於欲處理之偏光板保護膜的潛在損傷、以及處理後黏著性兩者之間進行考量，來選擇適用的處理方式。電暈放電處理用於連續製程，但當不須連續製程時，大氣電漿處理也可獲得相同效果。而後，聚合物膜經處理的表面則會成為親水性。
於電暈放電處理以及大氣電漿處理中，可設定處理條件致使接觸角於理想範圍，可變的處理條件舉例包括施加電壓、頻率、環境氣體種類、以及處理時間。結果可能會依處理條件而變化，且可由本領域通常知識者來適當地決定處理條件。
經過電暈放電處理或大氣電漿處理的表面，使用含0.01至0.5wt%水溶性纖維素及餘量鹼溶液之組成物進行塗佈。當該水溶性纖維素之含量低於0.01wt%，則會降低可塗佈性且使鹼溶液結塊，因此無法均勻改質膜表面。當該水溶性纖維素之含量高於0.5wt%，則該水溶性纖維素會吸附於膜表面，因此阻礙表面改質反應。更具體而言，該水溶性纖維素之含量可為0.01至0.05wt%。
包含於該鹼溶液中之該水溶性纖維素可選自由羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、羧乙基甲基纖維素、羧丙基甲基纖維素、乙基羥乙基纖維素、羥乙基羥丙基纖維素、以及其鹽類所組群組；不過，該水溶性纖維素不限於此。此外，於此使用之該水溶性纖維素，其分子量可為60,000至200,000。
使用改質組成物塗佈偏光板保護膜所使用的塗佈方法，舉例包括浸塗法、簾塗法、棒塗法(bar coating)、桿塗法(rod coating)、滾塗法(roll coating)、凹版塗法(gravure coating)、以及模塗法(die coating)，只要可以僅對偏光板保護膜之單一表面進行塗佈的任何塗佈法皆可使用。於此實施例中，使用棒塗法。改質組成物的塗佈量可為5-50 cc/m2 ；不過，其不限於此，塗佈量可由本領域通常知識者進行調整。
接著，對單一表面經改質組成物塗佈之偏光板保護膜進行加熱，以加快改質反應速度。本說明書中，提高溫度以增加改質反應速度的步驟是指加熱步驟，加熱步驟可於40至100℃下進行5至120秒。當溫度低於40℃時，改質反應速度過低使膜表面無法充份改質；當溫度高逾100℃時，則會過度進行改質反應，而產生瑕疵或使鹼溶液乾涸，導致異物生成。此外，當加熱時間短於5秒時，不足以發生改質反應；當加熱時間長過120秒時，則改質組成物可能會乾涸，導致異物生成。
然後，清洗經過加熱的偏光板保護膜，以移除殘留於膜表面的改質組成物，此清潔步驟為最終步驟。既然接著要在高溫下乾燥偏光板保護膜，考慮到安全性則在清潔步驟中使用純水。該偏光板保護膜可使用浸泡法及噴灑法清潔；不過，本發明不限於此。
最後，乾燥該偏光板保護膜，以去除殘餘在膜表面的純水。乾燥步驟可於60至100℃下進行1至5分鐘，當溫度低於60℃時，則無法充份乾燥該偏光板保護膜且因此會產生汙漬；當溫度高於100℃時，則膜之光學或機械性會發生變化。而當乾燥時間短於1分鐘時，無法充份乾燥該偏光板保護膜；當乾燥時間長於5分鐘時，則膜之光學或機械性會發生變化。
可使用本發明改質方法進行改質之偏光板保護膜，可選自由三醋酸纖維素、環烯烴聚合物、聚對酞酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯睛-苯乙烯共聚物、以及聚碳酸酯所組群組；不過，該偏光板保護膜不限於此。
本發明將透過示例性實施例來詳細描述，以下示例性實施例僅供說明及解釋本發明，本發明不侷限於此。
實施例 發明實施例1
使用單一表面具有低反射塗佈層之三醋酸纖維素(TAC)膜，於欲貼合至偏光膜的表面(功能塗佈表面之對面)進行電暈放電處理，並使用棒塗法塗佈含0.01wt% 2-羥乙基纖維素(2-HEC)之KOH溶液，其中KOH的濃度為10wt%。塗佈後，於80℃的烘箱中加熱該膜持續15秒，接著清洗該膜並於80℃的烘箱中乾燥1分鐘，據此獲得僅有單一表面改質而具有親水性之偏光板保護膜。
發明實施例2
除了其中使用NaOH濃度為15wt%的鹼溶液之外，其餘以發明實施例1所述相同方法，改質單一表面具有低反射塗佈層之TAC膜。
發明實施例3
除了其中添加0.03wt%的2-羥乙基纖維素之外，其餘以發明實施例1所述相同方法，改質單一表面具有低反射塗佈層之TAC膜。
發明實施例4
除了其中添加0.05wt%的2-羥乙基纖維素之外，其餘以發明實施例1所述相同方法，改質單一表面具有低反射塗佈層之TAC膜。
發明實施例5
除了其中添加0.1wt%的2-羥乙基纖維素之外，其餘以發明實施例1所述相同方法，改質單一表面具有低反射塗佈層之TAC膜。
發明實施例6
除了其中添加0.5wt%的2-羥乙基纖維素之外，其餘以發明實施例1所述相同方法，改質單一表面具有低反射塗佈層之TAC膜。
發明實施例7
除了其中添加0.01wt%的羧甲基纖維素鈉鹽之外，其餘以發明實施例1所述相同方法，改質單一表面具有低反射塗佈層之TAC膜。
比較例1
除了其中不添加2-羥乙基纖維素之外，其餘以發明實施例1所述相同方法，改質單一表面具有低反射塗佈層之TAC膜。
比較例2
除了其中不在黏著表面進行電暈放電處理或大氣電漿處理之外，其餘以發明實施例1所述相同方法，改質單一表面具有低反射塗佈層之TAC膜。
比較例3
除了其中添加0.005wt%的2-羥乙基纖維素之外，其餘以發明實施例1所述相同方法，改質單一表面具有低反射塗佈層之TAC膜。
比較例4
除了其中添加0.7wt%的2-羥乙基纖維素之外，其餘以發明實施例1所述相同方法，改質單一表面具有低反射塗佈層之TAC膜。
比較例5
除了其中浸泡膜之外，其餘以發明實施例1所述相同方法，改質單一表面具有低反射塗佈層之TAC膜。
評估發明實施例及比較例中具有改質表面之TAC膜接觸角。
接觸角之評估
於單一表面具有低反射塗佈層之TAC膜經過上述方法改質後，使用接觸角儀(Mouse X、Surface Tech、Korea)測量對於TAC膜塗佈表面及黏著表面(塗佈表面之相對面)之水接觸角。
通常知道水接觸角低於90度為親水性，而水接觸角大於90度為疏水性。改質後偏光板保護膜的接觸角可達到低於40度之滿意結果。於此實驗中，◎表示對於發明實施例與比較例改質黏著表面之水接觸角低於35度的情況；O表示水接觸角等於或高於35度但低於40度的情況；以及x表示水接觸角等於或高於40度的情況。當水接觸角低於40度時，則可以改善黏著性而不會發生層離。雖然水接觸角的低限沒有特別限制，但應設定於不造成膜受損的範圍內。對於塗佈表面的水接觸角越小，則表示對於膜表面的改質反應越充分。當膜使用黏著劑進行貼合時，則會獲得穩固的黏著強度。
◎表示對於塗佈表面之水接觸角高於100度的情況；O表示對於塗佈表面之水接觸角等於或高於90度但低於100度的情況；以及x表示對於塗佈表面之水接觸角低於90度的情況。對於未受損功能塗佈膜的水接觸角應於100度以上。
對於黏著表面及塗佈表面之水接觸角，其測量結果如下表1及表2所示。
於使用含鹼溶液(不含親水性纖維素)之改質組成物、以及不進行電暈放電處理或大氣電漿處理的比較例1與2中，當改質組成物塗佈於膜上時，組成物會在數秒內發生結塊，且無法維持改質組成物之塗佈層，因此無法獲得均勻改質膜。此外，由比較例5可看出，當進行浸泡處理時，對於功能塗佈表面之水接觸角會低於90度，此表示塗佈表面受損。
如上所述，根據本發明示例性實施例，當使用含親水性纖維素之鹼溶液做為改質組成物時，可僅對於偏光板保護膜的單一表面藉由塗佈進行選擇性改質，以具有親水性質，因此無須使用額外的保護膜來保護相對面上之功能塗佈膜，在不對功能塗佈膜損害的前提下同時改善保護膜及偏光膜之間的黏著強度。
雖然以示例性實施例展示及說明本發明，但本領域具通常知識者可清楚了解，不悖離後附申請專利範圍所定義之發明範疇及精神下可進行修飾或變化。

Claims (14)

  1. 一種用於改質一偏光板保護膜之組成物，包括：0.01至0.05wt%之水溶性纖維素；以及一餘量鹼溶液。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，該鹼溶液包括0.5至30wt%之鹼劑。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，包括於該鹼溶液之該鹼劑係選自由氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、第三丁醇鈉、磷酸鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉、醋酸鉀、以及碳酸鈉所組群組之至少一者。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，該水溶性纖維素係選自由羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、羧乙基甲基纖維素、羧丙基甲基纖維素、乙基羥乙基纖維素、羥乙基羥丙基纖維素、以及其鹽類所組群組。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，該水溶性纖維素之分子量為60,000至200,000。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，該偏光板保護膜係選自由三醋酸纖維素、環烯烴聚合物、聚對酞酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯睛-苯乙烯共聚物、以及聚碳酸酯所組群組。
  7. 一種改質一偏光板保護膜之方法，包括：對一偏光板保護膜之單一表面施行一電暈放電處理或一大氣電漿處理； 以含0.01至0.05wt%之水溶性纖維素及餘量鹼溶液之改質組成物，塗佈該偏光板保護膜之經處理表面；加熱該經塗佈之偏光板保護膜；以純水清洗該經塗佈之偏光板保護膜；以及乾燥該經塗佈之偏光板保護膜。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，該經塗佈之偏光板保護膜係於40至100℃下加熱5至120秒。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，該經塗佈之偏光板保護膜係於60至100℃下乾燥1至5分鐘。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，該鹼溶液包括0.5至30wt%之鹼劑。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，包括於該鹼溶液之該鹼劑係選自由氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、第三丁醇鈉、磷酸鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉、醋酸鉀、以及碳酸鈉所組群組之至少一者。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，該水溶性纖維素係選自由羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、羧乙基甲基纖維素、羧丙基甲基纖維素、乙基羥乙基纖維素、羥乙基羥丙基纖維素、以及其鹽類所組群組。
  13. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，該水溶性纖維素之分子量為60,000至200,000。
  14. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，該偏光板保護膜係選自由三醋酸纖維素、環烯烴聚合物、聚對酞 酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯睛-苯乙烯共聚物、以及聚碳酸酯所組群組。
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