CN101738667A

CN101738667A - 偏光板的粘接剂、其制备方法及其相关的偏光板

Info

Publication number: CN101738667A
Application number: CN200810175276A
Authority: CN
Inventors: 赖柏东; 翁畅健
Original assignee: Daxon Technology Inc
Current assignee: BenQ Materials Corp
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2010-06-16

Abstract

本发明提供了一种水溶性粘接剂，其组成材料包含重量百分比为50％至95％的水性溶剂、重量百分比为0.1％至15％的聚乙烯醇，及重量百分比为0.01％至5％的二氧化硅。此粘接剂可使用于偏光板的贴合工艺中，例如用以接合偏光子与保护层，进而有效提升偏光板的耐候性。

Description

偏光板的粘接剂、其制备方法及其相关的偏光板

技术领域

本发明涉及一种偏光板的粘接剂，特别涉及一种可提升偏光板耐候性的粘接剂。

背景技术

在液晶显示器中，偏光板乃是不可或缺的构成组件之一，利用过滤的方式使光线偏极化而成为偏极光，因此，液晶显示器就能利用此偏极光，加上液晶分子本身的扭转特性，来达到控制光线的通过与否以及灰阶讯号的呈现。而近年来，随着液晶显示组件被广泛地应用于诸如桌上型显示器、家用电视、便携式计算机、手机，甚至大型户外显示看板等各种电子设备中，因此偏光板的需求量也越来越大。

请参考图1。图1为传统偏光板的结构剖面示意图。如图1所示，传统偏光板10包含聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，以下简称为PVA)膜作为偏光子12、两个保护层14、16分别设置于偏光子12的两侧，以及两个粘接层18、20分别设置于介于偏光子12与保护层14、16之间，用于粘贴偏光子12与保护层14、16。二色性高分子型的偏光板可分为碘系偏光板与染料系偏光板，由于碘系偏光板的价格便宜，且稳定性比染料系偏光板好，所以目前市场上的偏光板仍是以碘系偏光板为主流。而传统碘系偏光板10的制造方法是将聚乙烯醇膜浸泡在碘溶液中，再将该薄膜向单一方向延伸制得偏光子12，最后以粘接剂将保护层14、16固定于偏光子12两侧，即完成传统偏光板10。

然而，由于碘系偏光子的碘分子与PVA的分子容易在高温与高湿的环境下产生扰动，导致使原本排列整齐的碘分子受到影响，进而影响其偏光效果，因此传统偏光板的耐候性较差，不适用于使用环境较严苛的产品，例如车用显示器或户外用显示器等装置。因此，改善偏光板的耐候性问题是业界极力改善的重要议题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种偏光板及其粘接剂，以改善偏光板在高温高湿的环境下光学性质不稳定的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种偏光板，其包含偏光子、设置于偏光子的一侧的第一保护层，以及设置于偏光子与第一保护层间的第一粘接层，其中第一粘接层包含二氧化硅(silica)。

根据本发明的偏光板，另外包含：第二保护层，相对于该第一保护层而设置于该偏光子的另一侧；以及第二粘接层，设置于该偏光子与该第二保护层之间，其中该第二粘接层的材料包含二氧化硅。

根据本发明的偏光板，其中该第一粘接层与该第二粘接层的材料另外包含聚乙烯醇。

根据本发明的偏光板，其中该第一粘接层与该第二粘接层的材料另外包含水性溶剂，且二氧化硅溶解于该水性溶剂之内。

根据本发明的偏光板，其中该第一保护层与该第二保护层包含三醋酸纤维素、二醋酸纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、环烯烃聚合物、环烯烃共聚合物或聚碳酸酯。

根据本发明的偏光板，其中经过高温95℃烘烤500小时的耐候性测试后，该偏光板的光学单一穿透率的变化值小于0.6％。

根据本发明的偏光板，其中该偏光子为聚乙烯醇膜。

此外，本发明还提供了一种偏光板的粘接剂，其包含重量百分比0.1wt％至15wt％的聚乙烯醇、重量百分比50wt％至95wt％的水性溶剂，以及重量百分比0.01wt％至5wt％的二氧化硅。

一种制备偏光板的粘接剂的方法，其包含：混合二氧化硅前驱体、聚乙烯醇水溶液与交联剂，以利用溶胶凝胶法而形成该粘接剂，其中该粘接剂的材料包含二氧化硅。

根据本发明制备偏光板的粘接剂的方法，其中该混合步骤包括均匀混合酸碱值调节剂、二氧化硅前驱体、聚乙烯醇水溶液、交联剂与水。

根据本发明制备偏光板的粘接剂的方法，其中该酸碱值调节剂包括盐酸。

根据本发明制备偏光板的粘接剂的方法，其中所提供的二氧化硅前驱体实质上占重量百分比0.1wt％至3wt％、所提供的聚乙烯醇水溶液实质上占重量百分比6wt％、所提供的交联剂实质上占重量百分比2wt％、所提供的盐酸实质上占重量百分比1wt％，而水实质上占重量百分比88wt％至90.9wt％。

根据本发明制备偏光板的粘接剂的方法，其中该粘接剂包含重量百分比0.1wt％至15wt％的聚乙烯醇、重量百分比50wt％至95wt％的水性溶剂，以及重量百分比0.01wt％至5wt％的二氧化硅。

根据本发明制备偏光板的粘接剂的方法，其中该二氧化硅前驱体的化学式为R¹O[SiO₂R²]_nR³，R¹、R²与R³为有机基团，而n为正整数。

根据本发明制备偏光板的粘接剂的方法，其中R¹、R²与R³为甲基、乙基或丙基。

根据本发明制备偏光板的粘接剂的方法，其中该二氧化硅前驱体包含聚硅酸乙酯或聚硅酸乙酯的衍生物。

由上述可知，本发明提供的偏光板包含具有二氧化硅的粘接层，具有二氧化硅成分的粘接层可有效提升偏光板的耐候性，使得本发明的偏光板在高温高湿的环境下仍能维持良好的光学性质。

附图说明

图1为传统偏光板的结构剖面示意图。

图2为本发明一个实施例制备偏光板的流程示意图。

图3为本发明一个实施例所制备的偏光板的剖面结构示意图。

图4为本发明另一个实施例所制备的偏光板的剖面结构示意图。

图5为本发明的实施例及比较例的偏光板样品的测试数据表。

具体实施方式

请参考图2与图3，图2为本发明的一个实施例制备偏光板的流程示意图，而图3为本发明的一个实施例所制备的偏光板的剖面结构示意图。如图2与图3所示，步骤50先制备具有二氧化硅的复合型水性粘接剂100。本发明所述的复合型水性粘接剂100主要包含作为胶材的水性溶液，以及溶解于水性溶液中的二氧化硅。其中，前述水性溶液可以包含聚乙烯醇，例如为直链型且低分子量的聚乙烯醇，但不限于此。前述粘接剂100优选可包含有重量百分比0.1wt％至15wt％的聚乙烯醇、重量百分比50wt％至95wt％的水性溶剂，以及重量百分比0.01wt％至5wt％的二氧化硅，但不限于此。粘接剂100可以直接由聚乙烯醇、水性溶剂与二氧化硅构成，以达到粘接与增加耐候性的目的，也可以除上述材料之外另外包含其它添加剂来增强粘接剂100的效果或功能。

之后，步骤52把一个具有化学活性的透明塑料膜，例如PVA膜，浸渍在碘与碘化钾的水溶液中，使碘离子扩散进入PVA膜内层，加热后用人工或机械拉伸PVA膜。PVA分子受拉力延伸后可以偏转于作用力的方向，使得附着在PVA上的碘离子也具有方向性，进而吸收平行于其排列方向的光束，形成偏光子112。本发明所述的偏光子112主要是指偏光板中具有偏光作用的膜层，一般是由碘系材料或其它二色性高分子排列在PVA膜上所构成。

另一方面，步骤54提供至少一种透明基材作为偏光板的保护层，例如第一保护层114与第二保护层116，且可以对第一保护层114与第二保护层116进行至少一种前处理工艺，例如碱化处理，使第一与第二保护层114、116表面可以具有活性的羟基。第一与第二保护层114、116可包含例如三醋酸纤维素(triacetate cellulose film，TAC)、二醋酸纤维素(diacetyl cellulose，DAC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、环烯烃聚合物(cycloolefinpolymer，COP)、环烯烃共聚物(cycloolefin copolymer，COC)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)薄膜或其类似物等材料。

其后，步骤56在偏光子112上下两侧各加上第一与第二保护层114、116，利用前述粘接剂100设置在偏光子112与第一保护层114之间，以及设置在偏光子112与第二保护层116之间。第一与第二保护层114、116具有保护的功能，可避免偏光子112回缩，稳定偏光子112的偏光效果，且增加耐热能力与抗湿能力。

接着，步骤58将接合的偏光子112、粘接剂100、第一与第二保护层114、116置于10℃至120℃的环境下，例如置于80℃的烘箱中进行烘烤工艺。粘接剂100内部可形成网状共价结构的硅氧键，而在偏光子112与第一保护层114之间形成稳定的第一粘接层118，并在偏光子112与第二保护层116之间形成稳定的第二粘接层120。偏光子112、第一与第二保护层114、116、第一与第二粘接层118、120形成偏光板110。

其后，还可进一步在偏光板110上形成感压胶(pressure sensitiveadhesives，PSA)、离型膜(release film，RF)和外层保护膜(protectivefilm，PF)等膜层。请参考图4，其为本发明另一个实施例所制备的偏光板的剖面结构示意图，其中图4中部分重复的组件使用与图3的实施例相同的标号。如图4所示，偏光板210为穿透型偏光板，其另外包含有贴附于第一保护层114下的感压胶层152、贴附于感压胶层152下的离型膜154以及贴附于第二保护层116上的保护膜156。之后可对形成的偏光板进行裁切等步骤，其详细状况不在此赘述。

由于本发明的粘接层内具有硅氧键所形成的网状结构，不仅可以强化粘接特性，还可以保护与固定偏光子内碘分子或染料分子，使其在高温下不易扰动与流失，进而有效提升偏光板110的耐候性。此外，本发明的粘接层适于与现有的偏光板工艺结合，不会增加工艺复杂度，且粘接层不会降低偏光板的性质，即所形成的偏光板仍可以保持良好的光学性质或其它性质。本发明利用具有二氧化硅材料的粘接剂形成偏光板，然而不需局限于前述两个实施例的结构，例如其它实施例可仅在第一保护层114与偏光子112之间使用具有二氧化硅材料的粘接剂，而第二保护层116与偏光子112之间使用其它粘接剂，也符合本发明的精神。

前述粘接剂100可以利用溶胶凝胶法、水相法、水玻璃法、气相法、微乳化聚合法、直接在粘接材料中添加二氧化硅，或是任何可能的方式所形成。以下以溶胶凝胶法为例说明粘接剂100的制备方法。首先提供水性溶剂、水溶性聚乙烯醇与二氧化硅前驱体，将此二氧化硅前驱体与水溶性的聚乙烯醇共水解缩合，即可得到复合型水溶性粘接剂，且复合型水溶性粘接剂内的二氧化硅前驱体可反应而形成网状共价结构，用于强化粘接特性且保护并固定碘分子。其中，制备粘接剂100时还可加入适量的酸碱值调节剂来促进粘接剂100的原料进行反应，例如加入0.1N盐酸水溶液约1wt％。这里的二氧化硅前驱体可以为直链型且分子量大于300以上，而聚乙烯醇可以为直链型且低分子量，两者混合的平均分子量约介于5000至500,000之间。

二氧化硅前驱体可以为硅氧烷的寡聚物，例如其化学式可为R¹O[SiO₂R²]_nR³，其中R¹、R²与R³为有机基团，例如分别为甲基(-CH₃)、乙基(-C₂H₅)与丙基(-C₃H₇)，或者，R¹、R²或R³可包含甲基、乙基、丙基或其它更高碳数的烷基，而n为正整数。举例来说，二氧化硅前驱体可以包含聚硅酸乙酯(ethyl silicate)或聚硅酸乙酯的衍生物。

以下，特举多个具体实施例来说明本发明的偏光板与粘接剂制备方法，并与比较例进行比较。

实施例一

提供PVA水溶液(分子量500至5000，比例占整体的重量百分比6wt％)，加入预先制备好的水溶性硅氧烷寡聚物(二氧化硅前驱体)约0.1wt％，例如Colcoat公司制造的Ethyl silicate 48、交联剂乙二醛约2wt％、0.1N盐酸水溶液约1wt％，用水作为溶剂将聚乙烯醇配制为重量百分比3wt％的水溶液，接着在室温下均匀搅拌30分钟后进行偏光板贴合，与保护层三醋酸纤维素贴合后置于80℃烘箱中烘干，以获得偏光板。

实施例二

提供PVA水溶液(分子量500至5000，比例占整体的重量百分比6wt％)，加入预先制备好的水溶性硅氧烷寡聚物(二氧化硅前驱体)约0.5wt％，例如Colcoat公司制造的Ethyl silicate 48、交联剂乙二醛约2wt％、0.1N盐酸水溶液约1wt％，并用水作为溶剂将聚乙烯醇配制为重量百分比3wt％的水溶液，接着在室温下均匀搅拌30分钟后进行偏光板贴合，与保护层三醋酸纤维素贴合后置于80℃烘箱中烘干，以获得偏光板。

实施例三

提供PVA水溶液(分子量500至5000，比例占整体的重量百分比6wt％)，加入预先制备好的水溶性硅氧烷寡聚物(二氧化硅前驱体)约1.0wt％，例如Colcoat公司制造的Ethyl silicate 48、交联剂乙二醛约2wt％、0.1N盐酸水溶液约1wt％，并用水作为溶剂将聚乙烯醇配制为重量百分比3wt％的水溶液，接着在室温下均匀搅拌30分钟后进行偏光板贴合，与保护层三醋酸纤维素贴合后置于80℃烘箱中烘干，以获得偏光板。

实施例四

提供PVA水溶液(分子量500至5000，比例占整体的重量百分比6wt％)，加入预先制备好的水溶性硅氧烷寡聚物(二氧化硅前驱体)约2.0wt％，例如Colcoat公司制造的Ethyl silicate 48、交联剂乙二醛约2wt％、0.1N盐酸水溶液约1wt％，并用水作为溶剂将聚乙烯醇配制为重量百分比3wt％的水溶液，接着在室温下均匀搅拌30分钟后进行偏光板贴合，与保护层三醋酸纤维素贴合后置于80℃烘箱中烘干，以获得偏光板。

实施例五

提供PVA水溶液(分子量500至5000，比例占整体的重量百分比6wt％)，加入预先制备好的水溶性硅氧烷寡聚物(二氧化硅前驱体)约5.0wt％，例如Colcoat公司制造的Ethyl silicate 48、交联剂乙二醛约2wt％、0.1N盐酸水溶液约1wt％，并用水作为溶剂将聚乙烯醇配制为重量百分比3wt％的水溶液，接着在室温下均匀搅拌30分钟。

比较例一

提供PVA水溶液(分子量500至5000，比例占整体的重量百分比6wt％)，加入0.1N盐酸水溶液约1wt％，并用水作为溶剂将聚乙烯醇配制为重量百分比3wt％的水溶液，但不添加硅氧烷寡聚物与交联剂，接着在室温下均匀搅拌30分钟后进行偏光板贴合，与保护层三醋酸纤维素贴合后置于80℃烘箱中烘干，以获得偏光板。

比较例二

提供PVA水溶液(分子量500至5000，比例占整体的重量百分比6wt％)，加入交联剂乙二醛约2wt％与0.1N盐酸水溶液约1wt％，并用水作为溶剂将聚乙烯醇配制为重量百分比3wt％的水溶液，但不添加硅氧烷寡聚物，接着在室温下均匀搅拌30分钟后进行偏光板贴合，与保护层三醋酸纤维素贴合后置于80℃烘箱中烘干，以获得偏光板。

为了更明确地说明偏光板的稳定性，通过高温测试来测试本发明实施例与比较例的偏光板，上述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、比较例一与比较例二的偏光板的测试结果列于图5所示的数据表中，其中Ys表示偏光板的单一穿透率，as表示偏光板在第一色相的数值，而bs表示偏光板在第二色相的数值。光学变化率的值越小显示出偏光板的光学特性较不易受到环境的影响而劣化。在高温测试中，将上述实施例与比较例贴合后的偏光板剪裁为3×3平方厘米大小的测试样品，每一实施例与比较例各取五片测试样品，在高温95℃的烘箱中累积烘烤500小时，并计算出烘烤前与烘烤后的平均光学差异。

由图5数据表中显示的结果可知，以具有二氧化硅的粘接剂所制备的偏光板(实施例一至实施例四)，比不具二氧化硅的粘接剂所制备的偏光板(比较例一与比较例二)具有较小的光学变化率与较好的耐候性。本发明所制备的偏光板的光学单一穿透率的变化值可小于0.6％。在另一种耐候高温测试中，将上述实施例与比较例的测试样品，在温度60℃且相对湿度(relative humidity，RH)为95％中累积烘烤500小时后，本发明的偏光板依旧可以维持良好的光学特性，其光学单一穿透率的变化值可小于0.6％。

综上所述，本发明提供的偏光板包含有具有二氧化硅的粘接层。由于本发明的粘接层内具有硅氧键所形成的网状结构，因此不仅可强化粘接层的粘接特性，同时可保护与固定偏光子内的碘分子或染料分子，使其在高温下不易扰动与流失，进而有效提升偏光板的耐候性。此外，本发明的粘接层适于与现有的偏光板工艺结合，且可以维持偏光板的优异性质。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求范围所做的等同替代与修饰，皆应属本发明的保护范围。

主要组件符号说明

10 偏光板 12 偏光子

14 保护层 16 保护层

18 粘接层 20 粘接层

50～58 步骤 100 粘接剂

110 偏光板 112 偏光子

114 第一保护层 116 第二保护层

118 第一粘接层 120 第二粘接层

152 感压胶层 154 离型膜

156 保护膜 210 偏光板。

Claims

1.一种偏光板，其包含：

偏光子；

第一保护层，设置于所述偏光子的一侧；以及

第一粘接层，设置于所述偏光子与所述第一保护层之间，其中所述第一粘接层的材料包含二氧化硅。

2.根据权利要求1所述的偏光板，另外包含：

第二保护层，相对于所述第一保护层而设置于所述偏光子的另一侧；以及

第二粘接层，设置于所述偏光子与所述第二保护层之间，其中所述第二粘接层的材料包含二氧化硅。

3.根据权利要求2所述的偏光板，其中所述第一粘接层与所述第二粘接层的材料另外包含聚乙烯醇。

4.根据权利要求2所述的偏光板，其中所述第一粘接层与所述第二粘接层的材料另外包含水性溶剂，且二氧化硅溶解于所述水性溶剂之内。

5.根据权利要求2所述的偏光板，其中所述第一保护层与所述第二保护层包含三醋酸纤维素、二醋酸纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、环烯烃聚合物、环烯烃共聚合物或聚碳酸酯。

6.根据权利要求2所述的偏光板，其中经过高温95℃烘烤500小时的耐候性测试后，所述偏光板的光学单一穿透率的变化值小于0.6％。

7.根据权利要求1所述的偏光板，其中所述偏光子为聚乙烯醇膜。

8.一种偏光板的粘接剂，其包含聚乙烯醇、二氧化硅，以及水性溶剂。

9.根据权利要求8所述的粘接剂，其中所述粘接剂的聚乙烯醇实质上占重量百分比0.1wt％至15wt％，所述粘接剂的二氧化硅实质上占重量百分比0.01wt％至5wt％，且所述粘接剂的水性溶剂实质上占重量百分比50wt％至95wt％。

10.一种制备偏光板的粘接剂的方法，其包含：

混合二氧化硅前驱体、聚乙烯醇水溶液与交联剂，以利用溶胶凝胶法而形成所述粘接剂，其中所述粘接剂的材料包含二氧化硅。