TWI816459B

TWI816459B - 光學膜

Info

Publication number: TWI816459B
Application number: TW111125334A
Authority: TW
Inventors: 陳俊達; 羅尹芝; 薛明軒
Original assignee: 住華科技股份有限公司
Priority date: 2022-07-06
Filing date: 2022-07-06
Publication date: 2023-09-21
Also published as: TW202403360A

Abstract

光學膜包括一端面，端面具有算術平均粗糙度Ra、最大高度粗糙度Rz及輪廓曲線平均長度RSm。算術平均粗糙度Ra、最大高度粗糙度Rz及輪廓曲線平均長度RSm滿足(1+

)

5，其中，(1+

Description

光學膜

本發明是有關於一種光學膜。

光學膜在製程中難免發生缺陷，其中一種缺陷例如是發生在光學膜之端面。端面缺陷容易導致光學膜無法通過信賴性測試或使用過程中易破壞。因此，如何改善端面缺陷是本領域業者不斷努力目標之一。

因此，本發明提出一種光學膜，可改善前述習知問題。

本發明一實施例提出一種光學膜。光學膜包括一端面，端面具有一算術平均粗糙度Ra、一最大高度粗糙度Rz及一輪廓曲線平均長度RSm，算術平均粗糙度Ra、最大高度粗糙度Rz及輪廓曲線平均長度RSm滿足(1+

)

5。其中，(1+

)為一應力集中係數。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

100:光學膜

100e:裁切邊

100P:光學膜樣品

100P1:樣品裁切邊

110:偏光層

110s:端面

120:第一黏合層

130:第一保護層

140:第二黏合層

150:第二保護層

160:感壓層

A1~A3:樣本區

A11~A33:量測區

C1:裂痕

C2:裂紋

D:對角長度

L _C1:裂痕長度

L _C2:裂紋長度

Ra:算術平均粗糙度

Rz:最大高度粗糙度

RSm:輪廓曲線平均長度

W _C1:寬度

α:應力集中係數

X,Y,Z:軸向

σ _n:收縮應力

σ _MAX:最大承受應力

第1圖繪示依照本發明一實施例之光學膜的示意圖。

第2圖繪示第1圖之光學膜之偏光層之裂痕的示意圖。

第3圖繪示第1圖之光學膜沿方向3-3’的剖面圖。

請參照第1~3圖，第1圖繪示依照本發明一實施例之光學膜100的示意圖，第2圖繪示第1圖之光學膜100之偏光層110之裂痕C1的示意圖，而第3圖繪示第1圖之光學膜100沿方向3-3’的剖面圖。

如第1及2圖所示，光學膜100包括至少一端面110s，端面110s具有算術平均粗糙度(Arithmetic Mean Deviation)Ra、最大高度粗糙度(Maximum Height of Profile)Rz及輪廓曲線平均長度RSm，算術平均粗糙度Ra、最大高度粗糙度Rz及輪廓曲線平均長度(Mean Width of The Profile Elements)RSm滿足下式(1)，其中，(1+

)為一應力集中係數α。

由於本發明實施例之光學膜100的應力集中係數α不大於5，因此光學膜100的最大承受應力相對較小(相較於應力集中係數α大於5而言)，進而降低裂痕C1(裂痕C1繪示於第2圖)成長成一較長的裂紋C2(裂紋C2於第2圖繪製成虛線)的機率，使光學膜100具有較高強度(愈長的裂紋C2愈容易造成光學膜100破壞)。

如第2圖所示，光學膜100包括至少一裂痕C1，裂痕C1從端面110s沿X軸向延伸。本文之裂痕C1指的是裁切後光學膜100，在使用前或耐久測試前(裂痕C1尚未成長)的凹口。光學膜100裁切後，所裁切出的端面110s難免會有微小裂痕C1產生，此時裂痕C1肉眼通常不可以見，需要用顯微鏡來觀察，且可以算術平均粗糙度Ra、最大高度粗糙度Rz及輪廓曲線平均長度RSm等粗糙度表示。前述算術平均粗糙度Ra、最大高度粗糙度Rz及輪廓曲線平均長度RSm為針對此至少一裂痕C1量測所得之數值，即，本發明實施例所稱之粗糙度(算術平均粗糙度Ra、最大高度粗糙度Rz及/或輪廓曲線平均長度RSm)主要是針對裂痕C1(凹部)之裂痕長度L _C1(凹陷深度)。光學膜100在使用後或耐久測試後，裂痕C1會發生成長，成長後裂痕C1於本文稱為裂紋C2。

應力集中係數α表示光學膜由於裂痕因素造成實際上承受更大應力的加乘幅度。光學膜在相同受力下，應力集中係數α愈大，表示光學膜由於裂痕因素承受愈大的應力；反之則愈小。應力集中係數α愈小，表示光學膜的強度愈大；反之則愈小。在一實施例中，應力集中係數α大於1，例如是介於1~5之範圍的任意實數，例如是1、2、3、4、5、前述數值與0.1的整數倍(如，介於1~10之間的正整數)之和，或前述數值與0.01的整數倍(如，介於1~100之間的正整數)之和。在一實施例中，最大高度粗糙度Rz例如是小於或等於10微米，例如是介於0~10之範圍的任意實數，例如0、1、2、3、4、5、6、7、8、 9、10、前述數值與0.1的整數倍(如，介於1~10之間的正整數)之和，或前述數值與0.01的整數倍(如，介於1~100之間的正整數)之和。由於最大高度粗糙度Rz例如是小於或等於10微米，因而能有效避免裂痕C1成長成一較長之裂紋C2且有效抑制新裂紋的數量增加(即，光學膜的強度愈高)。輪廓曲線平均長度RSm與裂痕C1的寬度W _C1有關，裂痕C1的寬度W _C1愈寬，輪廓曲線平均長度RSm愈大。此外，在相同的最大高度粗糙度Rz下，輪廓曲線平均長度RSm較大，愈能有效避免裂痕C1成長成較長裂紋C2且愈能效抑制新裂紋的數量增加(即，光學膜的強度愈高)。

如第1圖所示，端面110s例如是光學膜100中沿Y軸向的端面，然亦可為光學膜100中沿X軸向的端面。圖示的Y軸向例如是光學膜100的寬度方向，亦為透射軸方向(TD)，而X軸向例如是光學膜100的吸收軸方向(MD)。在本實施例中，光學膜100沿Y軸向之邊為短邊，而沿X軸向之邊為長邊，然於另一實施例中，光學膜100沿Y軸向之邊可為長邊，而沿X軸向之邊為短邊。在其它實施例中，光學膜100也可以是正方形。本發明實施例不限定端面110s的數量，其可包含光學膜100之全部端面(或側面)的至少一者。只要是裁切光學膜100所形成的切割面，都可視為本發明實施例的「端面」。

如下表1所示，不同實施例1~5表示不同製程(製作方式及/或裁切方式)所形成之光學膜100，其端面粗糙度符合上式(1)，不同比較例1~3也表示不同製程(製作方式及/或裁切方式)所形成之光學膜，但其端面粗糙度不符合上式(1)。實施例之光學膜與比較例之光學膜例如也是不同製程所形成。σ _n表示在熱震測試中光學膜100沿寬度方向所承受之收縮應力，σ _MAX表示在熱震測試中光學膜所承受的最大承受應力，其為應力集中係數α與收縮應力σ _n的積(即，σ _MAX=σ _n×α)。當最大承受應力σ _MAX愈大時，表示光學膜由於裂痕因素，實際上承受更大的應力，因此裂痕C1也愈容易成長成較長裂紋C2(光學膜的強度愈低)。

表2為在熱震測試後，對光學膜進行裂紋量測的結果。「○」表示熱震測試後光學膜的裂紋數量在3條(含)以下，「□」表示熱震測試後光學膜的裂紋數量在1條(含)以下，「△」表示熱震測試後光學膜的裂紋數量在5條(含)以下，而「X」表示熱震測試後光學膜的裂紋數量在5條(含)以上。如表2所示，由於本發明實施例之光學膜的端面粗糙度符合上式(1)，因此實施例之光學膜在熱震測試後裂紋長度L _C2在1000微米以下的數量皆少於比較例之光學膜，且實施例之光學膜在熱震測試後裂紋長度L _C2在2000微米以下的數量皆少於比較例之光學膜，且實施例之光學膜在熱震測試後裂紋長度L _C2在3000微米以下的數量皆少於比較例之光學膜，足見本發明實施例之光學膜能有效抑制裂痕成長幅度，增加光學膜使用壽命及可靠度。

如第1圖所示，表1之實施例之光學膜之對角長度D例如是65英吋，在光學膜100之端面110s決定三個樣本區A1~A3，並在各樣本區決定三個量測區，例如於樣本區A1決定三個量測區A11~A13，於樣本區A2決定三個量測區A21~A23，而於樣本區A3決定三個量測區A31~A33。各樣本區的區域例如是2公分(cm)×2cm，然此非用以限制本發明實施例。此外，此些樣本區不限於分布在光學膜100的單一端面，亦可分布在光學膜100的至少二端面。

以實施例1之算術平均粗糙度Ra舉例來說，量測光學膜100之量測區A11~A33之各者的一算術平均粗糙度，共得到九個算術平均粗糙度，然後且計算此些算術平均粗糙度的一平均值，此平均值即為表1之算術平均粗糙度Ra的數值0.5。實施例1之最大高度粗糙度Rz及輪廓曲線平均長度RSm的取得方式同算術平均粗糙度Ra 的取得方式，於此不再贅述。表1的其它實施例及比較例的粗糙度的取得方式類似於實施例1之算術平均粗糙度Ra的取得方式，於此不再贅述。此外，本發明實施例不限定樣本區的數量，其可少於三個或多於三個，且本發明實施例也不限定量測區的數量，其可少於三個或多於三個。此外，光學膜之對角長度D不限於65英吋，也可以大或小於65英吋。

表1的端面粗糙度的量測例如是採用雷射顯微鏡，例如是Olympus 3D Laser Measuring Microscope LEXT OLS5000，且使用顯微鏡內建的分析軟體(Analysis application)，點選線條粗糙度功能進行端斷粗糙度(例如，Ra、Rz、RSm)量測。

表1的收縮應力σ _n的量測例如是採用熱機械分析儀，例如是熱機械分析儀Seiko,TMA 6100。量測樣品的大小例如是2毫米(mm)×10mm，在例如是恆溫80℃下，沿Y軸向拉伸樣品持續100分鐘後，再量測樣品沿Y軸向的收縮應力。

表2的裂紋C2的量測例如是採用放大鏡觀察，放大鏡例如是PEAK製SCALE LUPE 10X。放大鏡的規格例如是：放大率為10X、視野為32mmØ、有效徑為22mmØ、寸法為46Ø×44mm，而重量為74公克。量測方向例如是往第2圖之Z軸向。例如，從-Z軸向(繪示於第2圖)觀察裂紋，然後使用工具(例如，尺或量測儀器)量測裂紋C2之長度L_C2，前述量測過程可以人工執行或機器自動完成。

熱震測試例如是採用TSA-301L-W冷熱衝擊機，對光學膜樣品100P(繪示於第1圖，樣品大小例如，300mm(TD)×200mm(MD))進行-30℃與80℃的循環500次。光學膜樣品100P例如可從第1圖之光學膜100裁切出，光學膜樣品100P包含光學膜100本身的裁切邊100e以及裁切出光學膜樣品100P時才形成的樣品裁切邊100P1。由於樣品裁切邊100P1並非裁切出光學膜100時所形成的裁切邊，因此在熱震測試後於樣品裁切邊100P1所發生的裂紋不予列入結果評估。在一實施例中，視裁切區域而定，光學膜樣品100P可包含端面110s。

舉例來說，加工後的光學膜撕除離形膜後，使用貼合機貼附在一般無鹼玻璃上(厚度約0.7mm，大小約為350mm×250mm)，進行加壓脫泡確保黏著劑與無鹼玻璃間密合。靜置1天後投入冷熱衝擊機之冷熱衝擊烘箱，進行「-30℃/30分鐘」至「80℃/30分鐘」之循環共500次，500次循環後取出光學膜，對光學膜端面進行裂紋觀察，並計算裂紋數量以及量測裂紋C2之長度L_C2。前述量測裂紋長度L_C2例如是使用放大鏡以肉眼觀察(搭配量尺)實現，或以量測儀器(不需肉眼觀察及量尺)完成。

此外，本發明實施例不限定前述算術平均粗糙度Ra、最大高度粗糙度Rz及輪廓曲線平均長度RSm的量測方式，其可以使用合適量測機台(如，萬能拉力機)進行量測。

在一些實施例中，光學膜100可為一單層或多層光學膜。在一些實施例中，光學膜100包含偏光板、光學性質調整膜、或上述的組合。在一些實施例中，光學膜100的結構可以包含多種膜層。在一些實施例中，光學膜100包含偏光層、保護層、表面保護層、及離型層但在本揭露的結構並非限定於此，例如可省略保護層，或增加其他偏光膜。

在一些實施例中，偏光層可包含偏光子。在一些實施例中，偏光子的材料可為聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)系樹脂，聚乙烯醇系樹脂可藉由皂化聚醋酸乙烯樹脂製得。在一些實施例中，保護層、表面保護膜或離型層的材料可例如是透明性、透光性、機械強度、熱穩定性、水分阻隔性等優良之熱可塑性樹脂。熱可塑性樹脂可包含乙醯基纖維素樹脂(例如：三醋酸纖維素(triacetate cellulose，TAC)、二醋酸纖維素(diacetate cellulose，DAC))、丙烯酸樹脂(例如：聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)、聚酯樹脂(例如，聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二酯)、烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂、環烯烴樹脂、定向拉伸性聚丙烯(oriented-polypropylene，OPP)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene，PP)、環烯烴聚合物(cyclic olefin polymer，COP)、環烯烴共聚合物(cyclic olefin copolymer，COC)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、或上述之任意組合。此外，亦可進一步對保護層實行表面處理，例如，抗眩光處理、抗反射處理、硬塗處理、帶電防止處理或抗污處理等。此外，在一些實施例中，保護層係一單層或多層光學膜。

如第3圖所示，在本實施例中，光學膜100例如是多層結構，例如是包含偏光層110、第一黏合層120、第一保護層130、第二黏合層140、第二保護層150及感壓層160。第一保護層130與第二保護層150分別配置在偏光層110的相對二側，第一黏合層120配置在偏光層110與第一保護層130之間，以固定偏光層110與第一保護層130之間的相對位置，而第二黏合層140配置在偏光層110與第二保護層150之間，以固定偏光層110與第二保護層150之間的相對位置。前述端面110s例如是偏光層110的端面，且前述裂痕C1的成長並不會延伸至第一黏合層120、第一保護層130、第二黏合層140、第二保護層150及/或感壓層160。在另一實施例中，光學膜100也可以是單層的偏光層110，而不包含其它結構層。

綜上，本發明實施例提出一種光學膜，其端面粗糙度的應力集中係數小於5(符合上式(1))，因此光學膜的最大承受應力相對較小(相較於應力集中係數大於5而言)，進而降低裂痕成長成一較長的裂紋的機率，使光學膜具有較高強度。在一實施例中，應力集中係數與最大高度粗糙度Rz成正比，或與最大高度粗糙度Rz的開根號成正比，而與輪廓曲線平均長度RSm成反比，或與輪廓曲線平均長度RSm的開根號成反比。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，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。