CN106483595A - 偏光膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种偏光膜的制造方法，包括：对偏光膜前驱物进行交联处理，以形成偏光膜，其中交联处理包括：添加反应溶液于交联槽中；以及以离子交换树脂与交联槽中的反应溶液的阳离子进行离子交换反应，以提供氢离子。
Description
技术领域
本发明是关于一种偏光膜的制造方法，且特别是关于偏光膜制造过程中交联处理的方法。
背景技术
偏光板为广泛应用于液晶显示器的光学元件。偏光板一般是在聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)偏光膜上粘合三醋酸纤维素(triacetate cellulose,TAC)或环烯烃聚合物(cyclo-olefin polymer,COP)等保护膜而得。现今，液晶显示器的应用越来越广，例如，手机、穿戴式装置等，对偏光板质量的要求也越来越高。
偏光膜为偏光板最主要的元件，偏光膜一般是于聚乙烯醇薄膜吸附配向的二色性色素而形成，例如，以碘作为二色性色素的碘系偏光膜。偏光膜的形成通常具有以下步骤：膨润处理、染色处理、拉伸处理、交联处理、洗净处理以及干燥处理。其中，拉伸处理使聚乙烯醇具有偏光作用。
发明内容
本发明提供一种偏光膜的制造方法，包括：对偏光膜前驱物进行交联处理，以形成偏光膜，其中交联处理包括：添加反应溶液于交联槽中；以及以离子交换树脂与交联槽中的反应溶液的阳离子进行离子交换反应，以提供氢离子。
上述的偏光膜的制造方法，其中，该交联槽中的反应溶液包括：一碘化钾，且该离子交换树脂将该碘化钾的钾离子置换为氢离子。
上述的偏光膜的制造方法，其中，该交联槽中的反应溶液包括：一碘化锌，且该离子交换树脂将该碘化锌的锌离子置换为氢离子。
上述的偏光膜的制造方法，其中，该交联处理在pH 2至pH 5下进行。
上述的偏光膜的制造方法，其中，更包括：
在该交联处理前，对该偏光膜前驱物进行一膨润处理及一染色处理；以及
在该交联处理后，依序对该偏光膜前驱物进行一洗净处理及一干燥处理，其中该染色处理及该交联处理进行时，亦包括对该偏光膜前驱物进行一延伸处理。
上述的偏光膜的制造方法，其中，该交联槽中的反应溶液不包括硫酸、醋酸或葡萄糖酸。
上述的偏光膜的制造方法，其中，该交联处理在10℃至70℃下进行。
上述的偏光膜的制造方法，其中，该离子交换树脂为一阳离子交换树脂或一两性离子交换树脂。
上述的偏光膜的制造方法，其中，该阳离子交换树脂为一强酸性阳离子交换树脂。
上述的偏光膜的制造方法，其中，该偏光膜前驱物为一聚乙烯醇薄膜。
本发明针对于现有技术其功效在于，本发明的偏光膜的制造方法，于偏光膜的交联处理中，藉由使用离子交换树脂取代酸性溶液的添加，以维持交联处理反应溶液的pH值于合适的范围中。藉此，可避免外加的酸性溶液解离产生的特定离子(例如，金属离子、非金属离子)于反应溶液中大量累积，进而可能损害制成的偏光膜的质量。
附图说明
图1显示根据本发明一些实施例中，偏光膜的工艺设备示意图。
其中，附图标记：
10 偏光膜前驱物；
10’ 偏光膜；
12 膨润槽；
14 染色槽；
16 交联槽；
18 水洗槽；
20 干燥炉；
30 传送滚轮。
具体实施方式
以下将配合所附图式详述本发明的实施例，应注意的是，以下图示并未按照比例绘制，事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸以便清楚表现出本发明的特征，而在说明书及图式中，同样或类似的元件将以类似的符号表示。
以下公开许多不同的实施方法或是例子来实行本发明的不同特征，以下描述具体的元件及其排列的例子以阐述本发明。当然这些仅是例子且不该以此限定本发明的范围。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示，这些重复仅为了简单清楚地叙述本揭露，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
再者，应理解的是，在方法进行之前、当中或之后可能具有额外的操作步骤，且所述的一些操作步骤可能在另一些实施例的方法中被取代或删除。
偏光膜的形成步骤中需与大量的化学溶液进行反应，且反应溶液的pH值需控制在适当的范围中。一般而言，会外加酸性溶液于反应槽中，以维持反应溶液的pH值。然而，外加的酸性溶液解离产生的离子(例如，金属离子、非金属离子)将会累积于反应槽中，使得反应溶液中特定的离子浓度持续增加，可能进而影响制成的偏光膜的质量。
为解决上述问题，本发明提供的偏光膜的制造方法，于偏光膜的交联处理及延伸处理中，藉由使用离子交换树脂取代酸性溶液的添加。因此可避免酸性溶液解离产生的特定离子(例如，金属离子、非金属离子)于反应溶液中大量累积，进而损害制成的偏光膜的质量。
图1显示根据本发明一些实施例中，偏光膜的工艺设备示意图。如图1所示，偏光膜前驱物10藉由传送滚轮30依序通过：用以进行膨润处理的膨润槽12、用以进行染色处理的染色槽14以及用以进行交联处理的交联槽16。接着，通过水洗槽18将偏光膜前驱物10表面附着的反应溶液洗净。之后，藉由干燥炉20予以干燥，即可获得偏光膜10’。
应注意的是，图1显示各设置一个膨润槽、染色槽、交联槽以及水洗槽的例子，但亦可依需要，在各个处理中设置多个反应槽。以下将更详细说明本案的偏光膜的制造方法。
偏光膜前驱物10可为聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)薄膜。聚乙烯醇可藉由皂化聚乙酸乙烯酯而形成。在一些实施例中，聚乙烯醇的皂化度可为85摩尔％、90摩尔％或是99至100摩尔％。再者，在一些实施例中，聚乙酸乙烯酯可为乙酸乙烯酯的单聚物或乙酸乙烯酯及其它单体的共聚物等。上述其它单体可为不饱和羧酸类、烯烃类、不饱和磺酸类或乙烯基醚类等。
在另一些实施例中，聚乙烯醇可为经改质的聚乙烯醇，例如，经醛类改质的聚乙烯醇缩甲醛(polyvinylformal)、聚乙烯醇缩乙酸或聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinylbutyral)等。在一些实施例中，偏光膜前驱物10的厚度约可为20μm至100μm或30μm至80μm。
首先，偏光膜前驱物10传送至膨润槽12以进行膨润处理。膨润处理可去除偏光膜前驱物10表面的异物以及其中的可塑剂，并且可使偏光膜前驱物10在后续步骤中较易被染色及塑化。膨润处理的条件并未特别限定，只要可达成上述效果且不会造成偏光膜前驱物极端溶解或透明消失等即可。
膨润槽12主要包含纯水以与偏光膜前驱物10反应。在一些实施例中，膨润处理的温度可为10℃至50℃或20℃至50℃，而膨润处理的时间可为5秒至300秒或20秒至240秒。
再者，由于在膨润处理步骤中，偏光膜前驱物10容易产生横向膨润而具有折皱。因此，在一些实施例中，可设置扩展滚轮(expander roll)、螺旋滚轮(spiralroll)、凸面滚轮(crown roll)、导布装置(cloth guider)、弯曲棒(bend bar)或拉幅机布铗(tenter clip)等扩幅装置于膨润槽12的出入口，一边去除偏光膜前驱物10的折皱且一边搬送偏光膜前驱物10。在一些实施例中，可视需要于此步骤中对偏光膜前驱物10进行延伸处理。
此外，为了稳定偏光膜前驱物10于膨润槽12中的传送，在一些实施例中，可使用水中喷流或边缘位置控制(edge position control)装置以控制膨润槽12中的水流。
接着，偏光膜前驱物10传送至染色槽14以进行染色处理。染色处理使用的染色剂可为二色性色素或其它水溶性二色素染料等。在一些实施例中，染色剂包含碘、碘化钾。例如，在一些实施例中，染色剂可为包含0.003重量份至0.2重量份的碘及3重量份至30重量份的碘化钾的水溶液。在一些实施例中，染色处理的温度可为10℃至50℃或20℃至40℃，而染色处理的时间可为10秒至600秒或30秒至200秒。
再者，亦可添加其它化合物于染色槽14中使染色处理具有更佳的效果。在一些实施例中，可额外添加硼酸。
再者，与膨润处理相似，在一些实施中，亦可设置扩展滚轮(expander roll)、螺旋滚轮(spiral roll)、凸面滚轮(crown roll)、导布装置(cloth guider)或弯曲棒(bendbar)等于染色槽14的出入口。此外，进行染色处理时，可同时对偏光膜前驱物10进行延伸处理，例如，进行单轴延伸处理。在一些实施例中，上述延伸处理可藉由使设置于染色槽14入口的传送滚轮与设置于染色槽14出口的传送滚轮产生周速差的方法加以进行。
接着，偏光膜前驱物10传送至交联槽16以进行交联处理。交联处理对偏光膜前驱物10进行耐水化处理或是调整其色调。在一些实施例中，交联槽16中的反应溶液可包含硼酸、碘化钾、碘化锌或上述的组合。硼酸为交联剂，碘化钾及碘化锌则用于光学调整，可藉由改变其浓度以调整偏光膜色相。
在一些实施例中，交联处理的反应溶液可为包含1重量份至10重量份的硼酸及1重量份至30重量份的碘化钾的水溶液。在一些实施例中，交联处理的温度可为10℃至70℃或50℃至65℃，而交联处理的时间可为1秒至600秒或20秒至300秒。
再者，进行交联处理时，亦可同时对偏光膜前驱物10进行延伸处理。在一些实施例中，延伸处理可藉由使设置于交联槽16入口的传送滚轮与设置于交联槽16出口的传送滚轮产生周速差的方法加以进行。
在一些实施例中，偏光膜前驱物10从膨润处理步骤至交联处理步骤所累积的延伸倍率约为4.5至8倍或5至7倍。
此外，在一些实施例中，交联处理可在pH 2至pH 5或pH 2.5至pH 4.5下进行。在现有技术中，除了交联处理使用的硼酸外，通常会添加额外的酸性溶液于交联槽16中，以维持交联处理的反应溶液的pH值在合适的范围中。
相较之下，本发明使用离子交换树脂，至少部份取代酸性溶液的添加。详细而言，以离子交换树脂与交联处理的反应溶液的阳离子进行离子交换反应，亦即，藉由离子交换树脂将交联处理的反应溶液解离产生的阳离子置换为氢离子，以提供交联槽16的酸性来源。
在一些实施例中，使用离子交换树脂将交联处理的反应溶液中的碘化钾产生的钾离子置换为氢离子。在一些实施例中，使用离子交换树脂将交联处理的反应溶液中的碘化锌产生的锌离子置换为氢离子。上述离子交换树脂可为任意可进行离子交换反应的树脂或管柱。在一实施例中，本发明的离子交换树脂可为一阳离子交换树脂或一两性离子交换树脂。在一实施例中，本发明的阳离子交换树脂可为一强酸性阳离子交换树脂。在一些实施例中，离子交换树脂可为DUOLITE A-116 PLUS、DUOLITE A-113 PLUS、DUOLITE A-161、DUOLITEA-162(Sumitomo化学公司)、RC02LH(三菱化学)、SK112LH(大洋化成)或上述的组合。
在一些实施例中，可以离子交换树脂完全地取代酸性溶液的添加，即，除了交联处理使用的硼酸以外，交联槽16中的反应溶液实质上(substantially)不包含外加的酸性溶液，例如，硫酸、醋酸或葡萄糖酸。在另一些实施例中，可以离子交换树脂部分地取代酸性溶液的添加，即，交联槽16中的反应溶液依然可包含少量外加的酸性溶液，例如，硫酸、醋酸或葡萄糖酸。
在一些实施例中，除了硼酸以外，交联槽16的反应溶液可完全不包含任何外加的酸性溶液。在其它实施例中，除了硼酸以外，交联槽16的反应溶液可包含0.1至10wt％、0.1至5wt％或0.1至3wt％的外加的酸性溶液。
接着，偏光膜前驱物10传送至水洗槽18以进行洗净处理。洗净处理可藉由浸泡于水中、以水喷流进行喷雾或上述的组合予以进行。在一些实施例中，洗净处理的温度可为2℃至45℃，而洗净处理的时间可为2秒至120秒。
之后，偏光膜前驱物10传送至干燥炉20，干燥偏光膜前驱物10以形成偏光膜10’。在一些实施例中，干燥处理的温度可为35℃至105℃，而干燥处理的时间可为10秒至300秒。
综上所述，本发明提供的偏光膜的制造方法，于偏光膜的交联处理中，藉由使用离子交换树脂取代酸性溶液的添加，以维持交联处理反应溶液的pH值于合适的范围中。藉此，可避免外加的酸性溶液解离产生的特定离子(例如，金属离子、非金属离子)于反应溶液中大量累积，进而可能损害制成的偏光膜的质量。
前述内文概述了许多实施例的特征，使本技术领域中的相关技术人员可以更清楚地了解本发明的各个面向。本技术领域中的相关技术人员可以轻易地以本发明为基础来设计或修饰其它工艺及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与本发明实施例相同的优点。本技术领域中的相关技术人员也应该了解这些均等的结构并不会背离本发明的发明精神与范围，而可以作各种改变、置换与修饰，但这些改变、置换与修饰均应包含于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种偏光膜的制造方法，其特征在于，包括：
对一偏光膜前驱物进行一交联处理，以形成一偏光膜，其中该交联处理包括：
添加一反应溶液于一交联槽中；以及
以一离子交换树脂与该交联槽中的反应溶液的一阳离子进行离子交换反应，以提供氢离子。
2.如权利要求1所述的偏光膜的制造方法，其特征在于，该交联槽中的反应溶液包括：一碘化钾，且该离子交换树脂将该碘化钾的钾离子置换为氢离子。
3.如权利要求1所述的偏光膜的制造方法，其特征在于，该交联槽中的反应溶液包括：一碘化锌，且该离子交换树脂将该碘化锌的锌离子置换为氢离子。
4.如权利要求1所述的偏光膜的制造方法，其特征在于，该交联处理在pH2至pH 5下进行。
5.如权利要求1所述的偏光膜的制造方法，其特征在于，更包括：
在该交联处理前，对该偏光膜前驱物进行一膨润处理及一染色处理；以及
在该交联处理后，依序对该偏光膜前驱物进行一洗净处理及一干燥处理，其中该染色处理及该交联处理进行时，亦包括对该偏光膜前驱物进行一延伸处理。
6.如权利要求1所述的偏光膜的制造方法，其特征在于，该交联槽中的反应溶液不包括硫酸、醋酸或葡萄糖酸。
7.如权利要求1所述的偏光膜的制造方法，其特征在于，该交联处理在10℃至70℃下进行。
8.如权利要求1所述的偏光膜的制造方法，其特征在于，该离子交换树脂为一阳离子交换树脂或一两性离子交换树脂。
9.如权利要求8所述的偏光膜的制造方法，其特征在于，该阳离子交换树脂为一强酸性阳离子交换树脂。
10.如权利要求1所述的偏光膜的制造方法，其特征在于，该偏光膜前驱物为一聚乙烯醇薄膜。
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