TWI568582B - 偏光板 - Google Patents

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侯雅馨
陳志華
許純瑄
周信志
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    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
    • G02B5/3041—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks
    • G02B5/305—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks including organic materials, e.g. polymeric layers

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Description

偏光板
本發明是關於一種偏光板，且特別是關於一種含有矽烷偶合劑的偏光板。
偏光板係具有廣泛的應用。舉例來說，液晶顯示器通常包括二偏光板，分別配置於液晶層的二側。藉由偏光板和液晶分子扭轉的共同作用，可以控制液晶顯示器的明暗。另外，有機發光二極體(OLED)顯示器則通常包括一偏光板，利用圓偏振光降低OLED面板上的反射率，降低暗態亮度，以提升顯示器的對比。配合所應用的裝置(例如顯示器)的發展，偏光板本身也需相應地進行調整。這通常可藉由調整其各層的成分來達成。當為了達到某種特性要求而對於偏光板的某一層作出調整時，偏光板的其他層可能也需要相應地調整，以達到最適化的結果。
本發明提供一種偏光板，其具有良好的耐候性。
根據一些實施例，偏光板包括一偏光基體層、一第一保護層、一第二保護層、和一黏著劑層。第一保護層和第二保護層分別配置於偏光基體層的二側。第一保護層包括一添加劑，該添加劑具有芳香性雜環。黏著劑層配置於第一保護層相對於偏光基體層的一側。黏著劑層包括一矽烷偶合劑。定義添加劑的一含量/矽烷偶合劑的一含量的值等於Z，2.5＜Z＜40。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
請參照第1圖，其繪示根據本發明實施例的一偏光板100。偏光板100包括一偏光基體層102、一第一保護層104、一第二保護層106、和一黏著劑層108。第一保護層104和第二保護層106分別配置於偏光基體層102的二側。第一保護層104包括一添加劑，該添加劑具有芳香性雜環。黏著劑層108配置於第一保護層104相對於偏光基體層102的一側。黏著劑層108包括一矽烷偶合劑。定義添加劑的一含量/矽烷偶合劑的一含量的值等於Z，2.5＜Z＜40。較佳地，4＜Z＜28.6。更佳地，12.5＜Z＜20。在此，某成分的含量係相對於該成分所添加至的層整體的含量而言。舉例來說，添加劑的含量可為添加劑重量相對於第一保護層104整體重量的比值，矽烷偶合劑的含量可為矽烷偶合劑相對於黏著劑層108整體重量的比值。
根據一些實施例，偏光基體層102可包括黏合劑和於其中配向的碘或二色性染料。黏合劑可以使用可本身可交聯的聚合物，包括但不限於選自由下列選項所組成的群組的至少一者：聚乙烯醇與變性聚乙烯醇。或者，也可以加入交聯劑如硼化合物等等。二色性染料包括但不限於選自由下列選項所組成的群組的至少一者：偶氮系染料、二苯乙烯系染料、吡唑啉系染料、三苯基甲烷系染料、喹啉系染料、噁嗪系染料、噻嗪系染料或蒽醌系染料。二色性染料較佳地具有親水性取代基，如磺基、胺基、羥基等等。
在一些實施例中，偏光基體層102可由聚乙烯醇薄膜(polyvinyl alcohol，PVA)吸附配向之二色性色素而形成。例如，以碘作為二色性色素之碘系偏光片。偏光基體層102的形成通常具有以下步驟：膨潤處理、染色處理、拉伸處理、交聯處理、洗淨處理以及乾燥處理。其中，拉伸處理使聚乙烯醇具有偏光作用。
第一保護層104和第二保護層106係用於提供偏光基體層102保護性和機械支撐，典型地是由纖維素或類似成分構成，並可因應不同需求而進行成分調整。舉例來說，第一保護層104和第二保護層106的至少其中一者，例如第一保護層104，可具有光學補償性質。
在一些實施例中，第一保護層104的材料可分別選自由聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、三聚醋酸纖維素(Triacetyl Cellulose，TAC)、丙烯酸樹脂膜、聚芳香羥樹脂膜、聚醚樹脂膜、環聚烯烴樹脂膜(例如聚冰片烯樹脂膜)、聚酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚丙稀(Polypropylene，PP)、環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer，COP)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)以及上述任意組合所組成的一族群，並可包括具有芳香性雜環的添加劑。不過，第一保護層104包括具有芳香性雜環的添加劑的原因並不受限於此。
不飽和的芳香性雜環為常見的添加劑種類。根據一些實施例，芳香性雜環可為單員環、雙員環、或三員環等等，較佳地為單員環或雙員環，更佳地為單員環。根據一些實施例，芳香族性雜環中的雜原子，較佳地為氮原子、氧原子、或硫原子，更佳地為氮原子。根據一些實施例，芳香性雜環包括但不限於選自由下列選項所組成的群組的至少一者：呋喃環、噻吩環、吡咯環、唑環、異唑環、噻唑環、異噻唑環、咪唑環、吡唑環、呋呫環、三唑環、吡喃環、吡啶環、嗒環、和嘧啶環。芳香性雜環較佳地為吡咯環。式1係示出了一種舉例性質的添加劑N,N -(6-oxo-1,6-dihydroprimidine-2,4-diyl)diacetamide，其中包括嘧啶環。 [式1] 其中R 1、R 2分別獨立地表示氫原子或取代基，取代基可為烷基、烯基、炔基、芳基、經取代或未取代胺基、烷氧基、芳氧基、羥基、或鹵素原子。取代基較佳地為烷基，特別是具有5至20個碳原子的烷基，尤其是具有5至12個碳原子的烷基。
第二保護層106的材料可包括但不限於選自由下列選項所組成的群組的至少一者：聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、三聚醋酸纖維素(Triacetyl Cellulose，TAC)、丙烯酸樹脂膜、聚芳香羥樹脂膜、聚醚樹脂膜、環聚烯烴樹脂膜(例如聚冰片烯樹脂膜)、聚酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚丙稀(Polypropylene，PP)、環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer，COP)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、以及上述任意組合。
根據一些實施例，黏著劑層108可為一感壓膠層。根據一些實施例，黏著劑層108包括一主劑、一交聯劑、一助黏劑、和一溶劑。
主劑包括但不限於選自由下列選項所組成的群組的至少一者：如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯等等之(甲基)丙烯酸酯，和如丙烯酸羥基乙酯、丙烯酸3-羥基丙酯、甲基丙烯酸羥基乙酯、甲基丙烯酸3-羥基丙酯、丙烯酸4-羥基丁酯、甲基丙烯酸4-羥基丁酯、烯丙醇、伊康酸、丙烯醯胺、甲基丙烯酸氰基乙酯、丙烯酸氰基乙酯、甲基丙烯酸-6-羥基乙酯等等之羥基丙烯酸酯化合物。舉例來說，可以任何組成比例選擇一(甲基)丙烯酸酯和一羥基丙烯酸酯化合物。式2係示出了一種舉例性質的主劑分子的結構。主劑分子通常為平面性分子。 [式2] 其中R 3、R 4分別獨立地表示氫原子或取代基，取代基可為烷基、烯基、炔基、芳基、經取代或未取代胺基、烷氧基、芳氧基、羥基、或鹵素原子。取代基較佳地為烷基，特別是具有1至10個碳原子的烷基，尤其是具有1至5個碳原子的烷基。
交聯劑包括但不限於選自由下列選項所組成的群組的至少一者：環氧系交聯劑、異氰酸酯系交聯劑、和亞胺系交聯劑。
助黏劑包括所述矽烷偶合劑。矽烷偶合劑包括但不限於選自由下列選項所組成的群組的至少一者：如乙烯基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷等等之具有環氧基構造的矽化合物，如3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷等等之含有胺基的矽化合物，和3-氯化丙基三甲氧基矽烷。式3係示出了一種舉例性質的矽烷偶合劑分子的結構。 [式3] 其中Y表示取代基，取代基可為烷基、烯基、炔基、芳基、經取代或未取代胺基、烷氧基、芳氧基、環氧基、環烷氧基、羥基、或鹵素原子等。
溶劑包括但不限於選自由下列選項所組成的群組的至少一者：如甲醇、乙醇、乙二醇、異丙二醇、丙二醇、甲賽璐蘇(methyl cellosolve)、丁賽璐蘇、丙二醇單甲醚等等之醇溶劑，如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇甲醚乙酸酯、γ-丁內酯、丙二醇甲醚乙酸酯、乳酸乙酯等等之酯溶劑，如丙酮、甲基乙基酮、環戊酮、環己酮、甲基戊基酮、甲基異丁基酮等等之酮溶劑，如戊烷、己烷、庚烷等等之非氯系脂肪族烴溶劑，如甲苯、二甲苯、酚等等之非氯系芳香族溶劑，如乙腈等等之腈溶劑，如四氫呋喃、二甲氧乙烷等等之醚溶劑，和如氯仿、氯苯等等之氯系脂肪族烴溶劑。
在一些實施例中，為感壓膠層的黏著劑層108還可依照實際的產品需求，包括其他適當的添加劑，例如抗靜電劑等等。抗靜電劑例如是(a)具有四級銨鹽、吡啶鎓、伯氨基、仲氨基、叔氨基等陽離子基的各種陽離子抗靜電劑；(b)具有磺酸鹼基、硫酸酯鹼基、磷酸酯鹼基、膦酸鹼基等的陰離子基的陰離子抗靜電劑；(c)氨基酸類、氨基硫酸酯類等的兩性抗靜電劑；(d)氨基醇類、甘油類、聚乙二醇類等的非離子抗靜電劑；(e)使如上所述的抗靜電劑高分子量化得到的高分子型抗靜電劑等。
根據一些實施例，偏光板100還可包括一表面保護層110和一離型層112。表面保護層110配置於第二保護層106相對於偏光基體層102的一側。離型層112配置於黏著劑層108相對於第一保護層104的一側。表面保護層110和離型層112可包括但不限於選自由下列選項所組成的群組的至少一者：如聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等等之聚酯樹脂，烯烴樹脂，乙酸纖維素樹脂，聚碳酸酯樹脂，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 等等之丙烯酸樹脂，聚對苯二甲酸丁二酯(PET)，聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，和環烯烴樹脂。
根據一些實施例，偏光板100還可包括一第一黏著層114和一第二黏著層116。第一黏著層114配置於第一保護層104和偏光基體層102之間，用於接合第一保護層104和偏光基體層102。第二黏著層116配置於第二保護層106和偏光基體層102之間，用於接合第二保護層106和偏光基體層102。第一黏著層114和/或第二黏著層116可為一由水性黏著劑製得的一透明黏著層，其中黏著劑之材料包含聚乙烯醇粉。或者，第一黏著層114和/或第二黏著層116也可以是紫外線固化膠，例如紫外線硬化型樹脂。根據一些實施例，第一黏著層114和/或第二黏著層116可包括一矽烷偶合劑。此一矽烷偶合劑可相同於前述者，並也符合2.5＜Z＜40，較佳地4＜Z＜28.6，更佳地12.5＜Z＜20的關係式。
在偏光板正式販售之前，通常需要進行高溫高濕的老化測試，以確認偏光板的耐候性。在高溫高濕的測試環境中，如第1圖所示，各層含有的分子可能發生移動，甚至會擴散至其他層中。舉例來說，第一保護層含有的分子104m，例如是添加劑的分子，可能擴散至黏著劑層108中，並進一步地和黏著劑層含有的分子108m反應。
在黏著劑層使用具有芳香性雜環的添加劑的情況下，具有芳香性雜環的添加劑分子會因為高溫高濕的環境而形成平面結構。藉由在黏著劑層中使用矽烷偶合劑，並調整矽烷偶合劑的含量相對於添加劑的含量的比例，可以使得該平面結構主要是與立體的矽烷偶合劑形成氫鍵結合，如第2圖所示。如此一來，即使發生反應，也不會形成容易堆疊而析出結晶的平面結構，可以確保偏光板的耐候性和視覺效果。相對地，如果未作這樣的調整，則芳香性雜環形成的平面結構容易與黏著劑層含有的平面性分子形成氫鍵，而結合成平面結構，如第3圖所示。這樣的平面結構容易發生堆疊，並進而析出結晶，如第4圖中以箭頭202所指示者。
以下提供具體的實驗例和比較例說明調整添加劑的含量/矽烷偶合劑的含量的值，亦即Z，所帶來的影響。
[保護層之製造]
取不同重量分的添加劑/三醋酸纖維素/二氯甲烷，將三者混合攪拌，攪拌完成後進行靜置脫泡，脫泡完成後塗佈在不銹鋼板上，後續以60℃~100℃進行加入60秒~120秒乾燥固化製成不同添加劑含量的保護層。
[黏著劑層之製造]
取主劑分子，如(甲基)丙烯酸甲酯等適當單體組成依90~99.99%及具有極性官能基之不飽和單體0.01~10%混合物所獲得之共聚物即丙烯酸樹脂100重量份。添加交聯劑0.01~5重量份；添加助黏劑，如乙烯基三甲氧基矽烷等適當矽化合物0.02~0.10重量份；添加到有機溶劑攪拌混合。再靜置脫泡後塗佈於一離型膜表面上，以50 oC~150 oC的溫度進行加熱60~300秒乾燥固化後獲得具有不同矽烷偶合劑含量的黏著劑層。塗佈的方法例如包括棒塗佈法、刮刀塗佈法、輥塗佈法、板片塗佈法、壓模塗佈法、凹版塗佈法等等。離型膜可為經脫模處理之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜，或其他合適之薄膜。
[樣品之製造]
對於保護層和黏著劑層進行電暈(corona)處理。之後，先將保護層和黏著劑層二者對貼，再貼合到無鹼玻璃上。
[樣品之耐候性測試]
將樣品投入恆溫恆濕烘箱內，溫溼度條件為85度/85%，進行1000小時的老化測試。
[結晶觀察]
經過老化測試的樣品，以VH-Z100R光學顯微鏡(Keyence廠商)觀察是否有結晶物產生。
[添加劑的含量檢測]
與供應商取得標準品後，將溶液稀釋至一定倍率後，使用氣相層析質譜儀(GC-MS，AGILENT)完成檢量線的製作，後續再將供應商提供的保護層使用特定溶劑完全溶解後，進行分析以確認添加劑相對於保護層之含量。
[矽烷偶合劑的含量檢測]
取重量約0.2g的黏著劑層置入於10 ml的硝酸中後，進行微波消化溶解的動作，消化後再取水定量至25ml進行稀釋。之後使用感應耦合電漿光譜儀(PERKIN ELMER)進行矽元素含量的量測，以得到黏著劑層中Si元素的含量。
[結果討論]
表1列出數個實驗例和比較例的實驗結果。可以看出，定義添加劑的含量/矽烷偶合劑的含量的值等於Z，當2.5＜Z＜40時，不會有結晶析出。 [表1] <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0005"><TBODY><tr><td>   </td><td> 添加劑的含量 (ppm) </td><td> 矽烷偶合劑的含量 (ppm) </td><td> Z </td><td> 結晶觀察結果 </td></tr><tr><td> 比較例1 </td><td> 1000 </td><td> 500 </td><td> 2.0 </td><td> 結晶析出 </td></tr><tr><td> 比較例2 </td><td> 1000 </td><td> 400 </td><td> 2.5 </td><td> 結晶析出 </td></tr><tr><td> 實驗例1 </td><td> 1000 </td><td> 350 </td><td> 2.9 </td><td> 無異常 </td></tr><tr><td> 實驗例2 </td><td> 1000 </td><td> 250 </td><td> 4.0 </td><td> 無異常 </td></tr><tr><td> 實驗例3 </td><td> 5000 </td><td> 500 </td><td> 10.0 </td><td> 無異常 </td></tr><tr><td> 實驗例4 </td><td> 5000 </td><td> 400 </td><td> 12.5 </td><td> 無異常 </td></tr><tr><td> 實驗例5 </td><td> 5000 </td><td> 350 </td><td> 14.3 </td><td> 無異常 </td></tr><tr><td> 實驗例6 </td><td> 5000 </td><td> 250 </td><td> 20.0 </td><td> 無異常 </td></tr><tr><td> 實驗例7 </td><td> 10000 </td><td> 500 </td><td> 20.0 </td><td> 無異常 </td></tr><tr><td> 實驗例8 </td><td> 10000 </td><td> 400 </td><td> 25.0 </td><td> 無異常 </td></tr><tr><td> 實驗例9 </td><td> 10000 </td><td> 350 </td><td> 28.6 </td><td> 無異常 </td></tr><tr><td> 比較例3 </td><td> 10000 </td><td> 250 </td><td> 40.0 </td><td> 結晶析出 </td></tr></TBODY></TABLE>
綜上所述，藉由在黏著劑層中使用矽烷偶合劑，並調整添加劑的含量/矽烷偶合劑的含量的值，可以避免結晶產生所導致的耐候性和視覺效果變差。此外，由於保護層中的添加劑也可能往偏光基體層的方向一側移動，因此在用於接合保護層和偏光基體層的黏著層中使用矽烷偶合劑可進一步地改善偏光板的耐候性。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧偏光板
102‧‧‧偏光基體層
104‧‧‧第一保護層
104m‧‧‧第一保護層含有的分子
106‧‧‧第二保護層
108‧‧‧黏著劑層
108m‧‧‧黏著劑層含有的分子
110‧‧‧表面保護層
112‧‧‧離型層
114‧‧‧第一黏著層
116‧‧‧第二黏著層
200‧‧‧箭頭
第1圖為根據實施例的偏光板的示意圖。 第2圖為根據實施例之來自保護層的添加劑分子和矽烷偶合劑分子結合成立體結構的示意圖。 第3圖為根據對照例之來自保護層的添加劑分子和黏著劑層的平面性分子結合成平面結構的示意圖。 第4圖為根據對照例之來自保護層的添加劑分子和黏著劑層的平面性分子結合成平面結構而進一步析出結晶的微結構照片。

Claims (10)

  1. 一種偏光板，包括： 一偏光基體層； 一第一保護層和一第二保護層，分別配置於該偏光基體層的二側，其中該第一保護層包括一添加劑，該添加劑具有芳香性雜環；以及 一黏著劑層，配置於該第一保護層相對於該偏光基體層的一側，其中該黏著劑層包括一矽烷偶合劑； 其中定義該添加劑的一含量/該矽烷偶合劑的一含量的值等於Z，2.5＜Z＜40。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之偏光板，其中該芳香性雜環為單員環、雙員環或三員環。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之偏光板，其中該芳香性雜環包括選自由下列選項所組成的群組的至少一者：呋喃環、噻吩環、吡咯環、唑環、異唑環、噻唑環、異噻唑環、咪唑環、吡唑環、呋呫環、三唑環、吡喃環、吡啶環、嗒環、和嘧啶環。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之偏光板，其中該矽烷偶合劑包括選自由下列選項所組成的群組的至少一者：乙烯基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、和3-氯化丙基三甲氧基矽烷。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之偏光板，其中該黏著劑層包括： 一主劑； 一交聯劑； 一助黏劑，包括該矽烷偶合劑；以及 一溶劑。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之偏光板，其中該主劑包括選自由下列選項所組成的群組的至少一者：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸羥基乙酯、丙烯酸3-羥基丙酯、甲基丙烯酸羥基乙酯、甲基丙烯酸3-羥基丙酯、丙烯酸4-羥基丁酯、甲基丙烯酸4-羥基丁酯、烯丙醇、伊康酸、丙烯醯胺、甲基丙烯酸氰基乙酯、丙烯酸氰基乙酯、和甲基丙烯酸-6-羥基乙酯。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之偏光板，其中該交聯劑包括選自由下列選項所組成的群組的至少一者：環氧系交聯劑、異氰酸酯系交聯劑、和亞胺系交聯劑。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之偏光板，其中該溶劑包括選自由下列選項所組成的群組的至少一者：甲醇、乙醇、乙二醇、異丙二醇、丙二醇、甲賽璐蘇(methyl cellosolve)、丁賽璐蘇、丙二醇單甲醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇甲醚乙酸酯、γ-丁內酯、丙二醇甲醚乙酸酯、乳酸乙酯、丙酮、甲基乙基酮、環戊酮、環己酮、甲基戊基酮、甲基異丁基酮、戊烷、己烷、庚烷、甲苯、二甲苯、酚、乙腈、四氫呋喃、二甲氧乙烷、氯仿、和氯苯。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之偏光板，其中該黏著劑層為一感壓膠層。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之偏光板，更包括： 一第一黏著層，配置於該第一保護層和該偏光基體層之間，用於接合該第一保護層和該偏光基體層；以及 一第二黏著層，配置於該第二保護層和該偏光基體層之間，用於接合該第二保護層和該偏光基體層； 其中該第一黏著層和/或該第二黏著層包括一聚乙烯醇粉、或一紫外線固化膠、或一矽烷偶合劑。
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