CN107390303A - 光学膜片、显示面板模组及其制造方法 - Google Patents

光学膜片、显示面板模组及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学膜片，包括偏光板及黏着层，其中偏光板包括偏光膜及分别位于两侧的第一保护膜和第二保护膜，第一保护膜的一表面的水接触角介于12°～25°之间；黏着层形成于第一保护膜的前述表面上，由包含一架桥剂的黏着剂所形成，本发明同时提供一种相关的显示面板模组及其制造方法。

Description

光学膜片、显示面板模组及其制造方法
技术领域
本发明有关于光学膜片、显示面板模组及相关的制造方法；尤其是具有高耐候性的光学膜片、显示面板模组及相关的制造方法。
背景技术
液晶显示面板的运用越来越广泛，其上的光学膜片例如偏光板在制成后，需要应用在曲面、车载、工业、户外、医疗等已大量使用液晶显示面板的环境，因为环境条件较一般室内严峻，例如高温或应力影响，不只要求偏光板本身的耐候性能，对偏光板黏着剂的耐候性能也是一大挑战。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种光学膜片及显示面板模组，具有较佳的耐候性，另外还提出一种相关的光学膜片及显示面板模组的制造方法。
本发明提出一种光学膜片，包括偏光板及黏着层，其中偏光板包括偏光膜及分别位于两侧的第一保护膜和第二保护膜，第一保护膜的一表面的水接触角为12°～25°；黏着层形成于第一保护膜的前述表面上，由包含一架桥剂的黏着剂所形成。
本发明另外提出一种光学膜片，包括偏光板及黏着层，其中偏光板包括偏光膜及分别位于两侧的第一保护膜和第二保护膜，第一保护膜的金属离子的含量大于10ppm且不超过40ppm；黏着层形成于第一保护膜的前述表面上，由包含一架桥剂的黏着剂所形成。
本发明另外提出一种显示面板模组，包括显示面板基板及前述光学膜片，其中光学膜片的黏着层与显示面板基板接合。
本发明另外提出一种光学膜片制造方法，包括下列步骤：提供保护膜，其中保护膜具有第一表面及与第一表面相对的第二表面；碱化处理保护膜，使第一表面的水接触角介于12°～25°之间；以及在保护膜的第一表面上贴合黏着层，其中黏着层是由黏着剂所形成。
本发明另外提出一种显示面板模组制造方法，包括下列步骤：提供显示面板基板；以及将前述光学膜片制造方法所制成的光学膜片贴合至显示面板基板，其中光学膜片的黏着层与显示面板基板接合。
综上所述，本发明通过控制保护膜的碱化处理参数，使得将与黏着层接触的保护膜表面具有较低的水接触角并保留较多的氢氧根，不需改变黏着层的配方即可以更简单的方式提升黏着层贴合于基板后的经时黏着力，增加显示面板模组的耐候性。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的光学膜片结构的示意图。
图2为根据本发明一实施例的显示面板模组的示意图。
图3为根据本发明一实施例的显示面板模组的制造方法流程图。
【符号说明】
1：光学膜片
2：显示面板模组
10：偏光板
11：偏光膜
12：保护膜
13：接着层
20：离型膜
30：黏着层
50：基板
121、301：第一表面
122、302：第二表面
310～350：步骤
具体实施方式
体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的样态上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图式在本质上是当作说明之用，而非用以限制本案。
图1为根据本发明一实施例的光学膜片结构的示意图，本发明的光学膜片1包括偏光板10及涂布在偏光板10表面的黏着层30，在黏着层30另一侧覆盖有离型膜20，而偏光板10包括偏光膜11以及贴附在两侧的保护膜12。
在一实施例中，其中一侧或两侧的保护膜12可为单一或复数膜层。在一实施例中，其中一侧或两侧的保护膜12可为具有功能性的保护膜，例如补偿膜。在一实施例中，光学膜片1尚可包含其他单一或复数层保护性或功能性光学膜层，例如可为对光学的增益、配向、补偿、转向、直交、扩散、保护、防黏、耐刮、抗眩、反射抑制、高折射率等有所帮助的层，可例如为具有控制视角补偿或双折射(birefraction)等特性的配向液晶层、易接合处理层、硬涂层、抗反射层、防黏层、扩散层、防眩层等各种表面处理层。
离型膜20的材质可为聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚芳酸酯、聚酯树脂、烯烃树脂、乙酸纤维素树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene，PP)、环烯烃树脂或上述的组合。
黏着层30由黏着剂所形成，在一实施例中，可为一感压黏着剂(pressuresensitive adhesive，PSA)，黏着剂的组成主要包括但不限于：(A)主剂、(B)架桥剂及(C)硅烷偶合剂，下面将对各组成进行说明。
(A)主剂：
主剂包含至少一种(甲基)丙烯酸酯，在后文中，(甲基)丙烯酸酯意指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的任一种，其余出现的“(甲基)”含意亦可以此类推。(甲基)丙烯酸酯例如可选择自：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸十一烷酯等的直链状(甲基)丙烯酸烷酯；或是例如可选择自：(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯等的支链状(甲基)丙烯酸烷酯；或是例如可选择自：(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸乙氧基甲酯等有烷氧基取代的(甲基)丙烯酸烷酯。另外，(甲基)丙烯酸酯可含有芳基，例如(甲基)丙烯酸苄酯等；或者(甲基)丙烯酸酯可含有芳氧基，例如(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-(2-苯氧基乙氧基)乙酯、环氧乙烷改质的壬基酚的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-(邻-苯基苯氧基)乙酯等。完成固化干燥后的交联(甲基)丙烯酸酯为黏着层的主要成分及架构。
在一实施例中，主剂可以包含以下配方比例：丙烯酸丁酯(BA)40～90重量份、丙烯酸甲酯(MA)10～40重量份、丙烯酸(AA)1重量份以下、丙烯酸2-羟基乙酯(HEA)5重量份以下、丙烯酸2-甲氧基乙酯(MEA)5重量份以下、丙烯酸2-苯氧基乙酯(PEA)4～10重量份。在一实施例中，主剂的平均分子量介于120～170万之间，Mw/Mn介于3.5～5之间。
(B)架桥剂：
架桥剂可帮助主剂内的(甲基)丙烯酸酯单体产生交联，形成网状结构，提高黏着层的强度，架桥剂的分子内具有至少两个官能基，能与主剂内的(甲基)丙烯酸酯单体的极性官能基反应，其种类有环氧系架桥剂、异氰酸酯系架桥剂、亚胺系架桥剂、金属螯合系架桥剂、氮丙啶系架桥剂，可选择其中一种或混和多种架桥剂，架桥剂的总量为0.05～10重量份或是占黏着剂的0.05～10重量％，架桥剂的比例如果过低，虽能增加部分黏着力，但形成的黏着层内聚力不足，高温测试时会产生发泡现象。
环氧系架桥剂例如可选择自：双酚A型的环氧树脂、乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙三醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、N,N-二缩水甘油基苯胺、N,N,N’,N’-四缩水甘油基-间-二甲苯二胺、1,3-双(N,N-二缩水甘油基胺基甲基)环己烷等。
异氰酸酯系架桥剂分子内至少有两个异氰酸酯基(-NCO)，例如可选择自：甲苯二异氰酸酯、二异氰酸六亚甲酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、氢化二甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯等。另外，使用这些异氰酸酯化合物与甘油或三羟甲基丙烷等多元醇反应而成的加成物、或将异氰酸酯化合物制成二聚物、三聚物等亦可成为架桥剂。
亚胺系架桥剂例如可选择自：二乙烯三胺、三乙烯四胺。
金属螯合系架桥剂例如可选择自：乙酰基丙酮或乙酰基乙酸乙酯与铝、铁、铜、锌、锡、钛、镍、锑、镁、钡、铬及锆等的多价金属配位而成的化合物等。
氮丙啶系架桥剂例如可选择自：二苯基甲烷-4,4’-双(1-氮丙啶甲酰胺)、甲苯-2,4-双(1-氮丙啶甲酰胺)、三伸乙基三聚氰胺、间苯二甲酰基双-1-(2-甲基氮丙啶)、参-1-氮丙啶基氧化膦、六亚甲基-1,6-双(1-氮丙啶甲酰胺)、三羟甲基丙烷-三-β-氮丙啶基丙酸酯、四羟甲基甲烷-三-β-氮丙啶基丙酸酯等。
(C)硅烷偶合剂：
黏着层30一面黏有偏光板10，一面将与显示面板的基板密接，为了提高黏着层与基板(尤其是玻璃基板)的密着性，因此会加入硅烷偶合剂，可选择下列一种或混和多种硅烷偶合剂，硅烷偶合剂的总量为0.01～10重量份。硅烷偶合剂例如可选择自：乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基参(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷等的含聚合性不饱和基(如烯键)的硅烷化合物；或是例如可选择自：3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基乙氧基二甲基硅烷等的具有环氧基构造的硅烷化合物；或是例如可选择自：3-胺基丙基三甲氧基硅烷、3-胺基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷等的含胺基的硅烷化合物；或是例如可选择自：3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷等的含卤素取代基的硅烷化合物；其他例如：3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷等。
黏着剂的组成还可以根据实际的产品需求，添加其他适当的添加剂，例如抗静电剂等等。
黏着层30是搅拌混合上述黏着剂后，在静置脱泡后涂布在离型膜20的经脱模处理的表面上，涂布的方法例如包括棒涂布法、刮刀涂布法、辊涂布法、板片涂布法、压模涂布法、凹版涂布法等，最后进行干燥步骤，干燥后的黏着剂便形成黏着层30，利用施加压力便可黏合在保护膜之上。
偏光膜11可采用已知的金属偏光膜、碘系偏光膜、染料系偏光膜、聚乙烯偏光膜等。在一实施例中，偏光膜11的材料例如是包含可为吸附配向的二色性色素的聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)薄膜或由液晶材料掺附具吸收染料分子所形成。
保护膜12的材料例如是包含三醋酸纤维素(triacetate cellulose，TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethyleneterephthalate，PET)、聚丙稀(polypropylene，PP)、环烯烃聚合物(cyclo olefinpolymer，COP)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)或上述的任意组合所组成的一族群。此外，亦可进一步对上述保护层实行表面处理，例如，抗眩光处理、抗反射处理、硬涂处理、带电防止处理或抗污处理等。
保护膜12具有相对的第一表面121和第二表面122，其中第一表面121与黏着层30接触，第二表面122与偏光膜11之间可包含一接着层13，且接着层13是由一水性接着剂制得的一透明接着层，其中接着剂的材料包含聚乙烯醇粉。
为了提升保护膜12与接着层13之间的密着力，在进行保护膜12与偏光膜11贴合之前，会先以碱液处理保护膜12，碱液包含金属离子及氢氧根，金属离子是正一价金属离子(例如为碱金属族的金属离子)或正二价金属离子(例如为碱土金属族的金属离子)，在一些实施例中，金属离子为钾离子或钠离子，碱液便为氢氧化钾水溶液或氢氧化钠水溶液，但不限于此。
在一些实施例中，碱液的浓度为1～8N，较佳的浓度为1N～6N，最佳的浓度为3N～5N。碱化处理可以在40℃以上进行，实际会按照不同膜材的状况作调整，在一些实施例中，较佳的处理温度为50℃～60℃之间。在一些实施例中，碱化处理可以进行5～40秒，更佳的碱化处理时间可进行10～30秒。然后以纯水清洗保护膜12的表面，移除大部分的碱液，在一些实施例中，清洗时间大约是5秒，最后以烘箱干燥。经过碱化流程后，保护膜12的表面粗糙度增加，可提升接着层13对保护膜12的密着力，特定保护膜12的表面羧酸基转变为羟基，也有利于使用水性接着剂进行保护膜12与偏光膜11的接合或是有利于保护膜12与黏着层30的接合。
利用较长的碱化处理时间可以增加保护膜12第一表面121的粗糙度，提升了黏着层30对保护膜12的投锚力，也降低了保护膜12的第一表面121的水接触角至12°～25°，又以12°～20°更佳，而有较好的润湿性质。同时碱化处理后的保护膜12的第一表面121残留碱性物质，例如氢氧化钾或氢氧化钠，这些残留的氢氧根(OH-)会与黏着层30中的架桥剂反应，以异氰酸酯系架桥剂为例，产生如下反应：
架桥剂原本要与(1)主剂中共聚物的羟基(-OH)以及(2)硅烷化合物水解后生成硅醇类中的羟基反应，部分架桥剂被氢氧根耗去后，主剂和硅烷偶合剂中的部分羟基未参与架桥剂的反应，使得黏着层30中残留较多的羟基，当黏着层30接合在面板的基板(尤其是玻璃基板)之后，这些残留的羟基持续与基板表面上的羟基形成氢键或是在加热脱水后形成共价键，可有效提升经时黏着力，因而提升黏着剂30的耐久性及耐候性。
表1表示碱化处理保护膜12以增加黏着层30的经时黏着力的测试结果。表1中实施例及比较例中的黏着剂配方采用的架桥剂包含异氰酸酯系化合物，其余的材料可选自前述发明说明书揭露的材料，将黏着剂配方置入一容器中，以搅拌器转速250rpm定速搅拌15分钟，随后静置使其脱泡，将脱泡后黏着剂涂布于离型膜20上，放入烘箱进行干燥，干燥后取出，以制得黏着层30；偏光板10的保护膜12则是以氢氧化钾水溶液进行碱化，偏光膜11与保护膜12贴合形成偏光板10之后，贴合上述黏着层30与偏光板10，在温度23℃且相对湿度65％的条件下固化7日后，进行测试，各测试项目在表后说明。
[表1]
初期黏着力测试方法：将黏着层贴附于偏光板，在温度23℃及相对湿度65％环境熟成7天，然后将偏光板裁切成300mm*25mm，通过黏着层贴合于玻璃基板，加压脱泡后静置一天，以拉力机300mm/min测试黏着力，此时测得的黏着力称之为“初期黏着力”。
经时黏着力测试方法：依上述方式将贴合于玻璃基板的样品，放置于温度23℃及相对湿度65％环境30天后，以拉力机300mm/min进行玻璃黏着力量测，此时测得的黏着力称之为“经时黏着力”。
钾离子含量测试方法：将保护膜微波消化后，以感应耦合电浆放射光谱仪(ICP-OES)分析钾离子含量，钾离子含量与残余氢氧根含量成正相关。
水接触角测试方法：将纯水滴定1ml至碱化处理后的保护膜表面，量测水滴与保护膜表面的切角。
信赖(耐久可靠)性测试方法：
1.耐热试验：在温度95℃的干燥条件下保存500小时后取出进行外观检查。
2.耐湿热测试：在温度65℃及相对湿度95％下保存500小时后取出进行外观检查。
3.耐冷热冲击试验：自85℃的加热状态降温至-40℃，接着升温至85℃以此作为一次循环(0.5小时)，使之重复500次循环后取出进行外观检查。
信赖性测试外观检查判定标准：X表示发生严重外观变化(如发泡、浮起、剥离)；△表示发生轻微外观变化(如发泡、浮起、剥离)；○表示没有发生外观变化(如发泡、浮起、剥离)。
由表1可看出黏着层30具有较佳耐久性时，经时黏着力为7～20N/25mm，此时水接触角为12°～25°，金属离子的含量大于10ppm且不超过40ppm。更进一步，黏着层具有更佳耐久性时，经时黏着力为10～20N/25mm，此时水接触角为12°～20°，保护膜12内的金属离子含量为20～40ppm。必须注意当碱化程度过大使得保护膜12的第一表面121的水接触角太小时，表示过多的架桥剂被氢氧根消耗掉，黏着层30的交联程度因而降低，虽然黏着层30的黏着力上升，但是其内聚力却下降，在受到缓慢的正拉或剪切外力时，会造成黏着层30的凝聚破坏，直接从黏着层30内部裂开，因此必须控制保护膜12的第一表面121的水接触角在上述范围。
图2显示利用本发明构想所形成的显示面板模组，显示面板模组2由本发明制得的光学膜片1可于撕除离型膜20后贴合在液晶面板的基板50之上形成。以本发明实施例制成的显示面板模组2内的黏着层30有较佳的经时黏着力，偏光板10不易从基板50剥落，使得显示面板模组2具有较佳的耐候性及耐久性。
本发明的保护膜12经过适当的碱化处理，降低将与黏着层30接触的第一表面121的水接触角，接着与黏着层30的第一表面301密接，最后利用黏着层30的第二表面302将偏光板10贴合在基板50上，使黏着层30的第二表面302与基板50密接，便形成显示面板模组2。在一实施例中，基板50可为液晶显示面板的玻璃基板或是触控面板模组，其中液晶面板的基板50可为一彩色滤光片基板或一薄膜晶体管基板，但不限于此。本发明通过适当碱化处理保护膜12，使得黏着层30表现出较佳的经时黏着力，所形成的显示面板模组2因而具有较佳的耐候性。
图3为本发明的显示面板模组的制造方法流程图，在步骤310中，提供一保护膜，保护膜具有相对的第一表面及第二表面；接着在步骤320中，以碱液处理保护膜，碱液包含金属离子及氢氧根，金属离子是正一价金属离子或正二价金属离子，在一些实施例中，金属离子为钾离子或钠离子，但不限于此，经过碱化处理后，保护膜的第一表面的水接触角介于12°～25°之间，更佳为12°～20°；然后在步骤330中，贴合保护膜与偏光膜，例如以接着层进行贴合，接着层可以是由水性接着剂制得的透明接着层；之后在步骤340中，在保护膜的第一表面上贴合黏着层，而形成黏着层的黏着剂包含异氰酸酯系架桥剂，到此步骤便完成本发明的光学膜片。在步骤350中，将步骤340制得的光学膜片贴合至基板，使光学膜片的黏着层与基板接合，在一实施例中，基板可为液晶显示面板的玻璃基板或是触控面板模组，其中液晶显示面板的基板可为彩色滤光片基板或薄膜晶体管基板，完成贴合动作后，最后便形成本发明的显示面板模组。
综上所述，本发明通过增加保护膜的碱化处理时间，使得将与黏着层接触的保护膜表面具有较低的水接触角并保留较多的碱性物质，不需改变黏着层的配方即可以更简单的方式提升黏着层贴合于基板后的经时黏着力，增加显示面板模组的耐候性。

Claims (15)

1.一种光学膜片，包括：
一偏光板，包括一偏光膜及分别位于两侧的一第一保护膜和一第二保护膜，该第一保护膜的一表面的水接触角介于12°～25°之间；以及
一黏着层，形成于该第一保护膜的该表面上，该黏着层是由一黏着剂所形成，该黏着剂包含一架桥剂。
2.一种光学膜片，包括：
一偏光板，包括一偏光膜及分别位于两侧的一第一保护膜和一第二保护膜，该第一保护膜的一金属离子的含量大于10ppm且不超过40ppm；以及
一黏着层，形成于该第一保护膜的该表面上，该黏着层是由一黏着剂所形成，该黏着剂包含一架桥剂。
3.根据权利要求2所述的光学膜片，其中该金属离子为一碱金属族的金属离子或一碱土金属族的金属离子。
4.根据权利要求3所述的光学膜片，其中该金属离子为一钾离子或一钠离子。
5.根据权利要求1或2所述的光学膜片，其中该第一保护膜的该表面的该水接触角介于12°～20°之间。
6.根据权利要求1或2所述的光学膜片，其中该黏着层对玻璃的经时黏着力介于7～20N/25mm。
7.根据权利要求1或2所述的光学膜片，其中该黏着剂还包含一主剂以及一硅烷偶合剂，该主剂包含(甲基)丙烯酸酯。
8.根据权利要求1或2所述的光学膜片，其中该黏着剂的该架桥剂的总量为0.05～10重量％，和/或该架桥剂为一异氰酸酯系架桥剂。
9.根据权利要求8项所述的光学膜片，其中该异氰酸酯系架桥剂是选择自甲苯二异氰酸酯、二异氰酸六亚甲酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、氢化二甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯的一种或多种异氰酸酯、该一种或多种异氰酸酯与多元醇反应而成的加成物、或该一种或多种异氰酸酯制成的二聚物或三聚物。
10.一种显示面板模组，包括：
一显示面板基板；
如权利要求1或2所述的光学膜片，其中该光学膜片的该黏着层与该显示面板基板接合。
11.一种光学膜片制造方法，包括步骤：
提供一保护膜，其中该保护膜具有一第一表面及与该第一表面相对的一第二表面；
碱化处理该保护膜，使该第一表面的水接触角介于12°～25°之间；以及
在该保护膜的该第一表面上形成一黏着层，其中该黏着层是由一黏着剂所形成。
12.根据权利要求11所述的光学膜片制造方法，还包括在碱化处理该保护膜后将该保护膜的该第二表面贴合于一偏光膜之上。
13.根据权利要求11所述的光学膜片制造方法，其中经过碱化处理的该保护膜包含一金属离子，该金属离子为一碱金属族的金属离子或一碱土金属族的金属离子，和/或该金属离子的含量大于10ppm且不超过40ppm。
14.根据权利要求11所述的光学膜片制造方法，其中该黏着剂包含一异氰酸酯系架桥剂。
15.一种显示面板模组制造方法，包括步骤：
提供一显示面板基板；以及
将如权利要求11～14中任一项所述的光学膜片制造方法所制成的光学膜片贴合至该显示面板基板，其中该光学膜片的该黏着层与该显示面板基板接合。
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