CN1565842A

CN1565842A - 光学保护薄膜的结构与制作方法

Info

Publication number: CN1565842A
Application number: CN 03142808
Authority: CN
Inventors: 柯顺祥; 赖大王; 王伯萍; 林其宏; 黄丰裕; 冯修敏
Original assignee: LITE PHOTOELECTRIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: LITE PHOTOELECTRIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2005-01-19

Abstract

本发明涉及一种光学保护薄膜的结构与制作方法，是于塑料基板上依序设置树脂A与树脂B两种不同树脂薄膜层的导电薄膜结构，来达到抗静电和抗眩目的功能。其中，在树脂A中加有两种粒径规格的导电粒子，较大粒径的导电粒子的粒径横跨两树脂薄膜层的总厚度，且较大粒径的导电粒子中至少有部分可接触或暴露于树脂B薄膜层的最上表面，以提供导电与抗静电功能。而树脂B则选择固化后可提供较佳硬度的材质以提供硬质保护的功效，且不需另外添加导电粒子。此外，于较接近树脂B薄膜层的最上表面附近可添加二氧化硅微小粒子，以提供抗眩目的功能。

Description

光学保护薄膜的结构与制作方法

发明领域

本发明在于提供一种防止静电(anti-static)和抗眩目(anti-glare)功能的光学保护薄膜结构与制作方法。特别是，本发明是在塑料基板结构中使用粒径不同的导电粒子和微小粒子存在于同一结构中达到上述的两项功能。

背景技术

玻璃基板或透光的塑料基板在平面显示器中是不可或缺的基本元件之一，而其中透光的塑料基板在于其重量轻和不易破裂等好处优于玻璃基板。但其塑料基板仍有其缺点存在：容易因产生静电而吸附灰尘。以液晶显示器为例，典型的简单式矩阵驱动型液晶平面显示器(SM-LCD)，其结构如图1所示，结构由上而下分别有：硬质保护层13(hard coating layer)、导电层12(conductive layer)、保护膜11、偏光板10、玻璃基板30、列电极50、液晶层80、行电极60、彩色滤光片70、玻璃基板40、偏光板20、保护膜21、导电层22、硬质保护层23。如图1所示，其液晶分子位于列电极50和行电极60间，由外部提供驱动电压让液晶转动。但因简单式矩阵驱动型液晶平面显示器(SM-LCD)会有下述问题：一、随着扫描电子数的增加而伴随交互干扰(cross-talk)二、上下偏光板有电荷累积、干扰电场及液晶工作等。在偏光板工艺操作上，在其上下两面分别要贴上保护膜与离型膜(release film)；保护膜的用途在于保护偏光板膜面，避免膜面在制造或运送中受损。而离型膜则是用来进行面板贴合前的黏贴保护。当保护膜撕除时，膜面会因磨擦而产生静电累积，残留的静电便会吸引异物；另一方面制作过程中的离型膜去除时亦会产生静电累积，除了相同的吸引异物外，更会在接下来得面板贴合时的对位工作产生偏差进而影响制造优良率。其中抗静电抗眩目薄膜(anti-static anti-glare film；ASAG film)便因此产生。其抗静电抗眩目薄膜大致有三层结构(如前所述)：硬质保护层13、导电层12、保护膜11。

在抗静电技术上亦可使用溅镀方式形成导电层，其粒子较均匀，且与基材的密着度良好，光学特性较佳。但其设备价格高昂，由于需在真空腔(chamber)中进行，硬设备昂贵，原物料的胶膜不易在真空腔内实施作业为其缺点。另一采取湿式涂布方式(wet-coating)制作导电层，是由大日本印刷所提出的二层涂布方式，如美国专利案号6,146,753中所述，在具透光的保护膜(以下称塑料基板)上先后形成一具透光性的导电层(transparent conductive layer)和一硬质保护层(hard coat layer)。其中导电层含有antimony tinoxide(ATO；氧化锡锑)或indium-tin oxide(ITO；氧化铟锡)的导电粒子且其表面阻抗≤10⁸Ω/□，降低静电的产生。增加的导电层可使基板的表面阻抗降低至10⁶Ω/□~10⁷Ω/□左右，防止大量静电产生。由于透光度上的考虑，一般厚度约为5μm上下。但导电层硬度不佳，受碰撞亦易产生脱落，因此必须在其上涂布硬化树脂来加强。同时硬化树脂本身不具导电性，故须加入导电性金属粒子来延续其导电性，去除累积的电荷。然导电性金属粒子价格昂贵使得涂布成本及制作上的难度大为提高。

其硬质保护层以硬化树脂及导电性金属粒子混合涂布于导电层之上，利用硬化树脂提供基本的硬度需求，而内加的导电性金属粒子则是作为涂布表面与导电层之间电流的导通。若为增加薄膜的抗眩目功能，则是设计在硬质保护层中额外添加微小粒子，利用微小粒子对于光的散射现象而产生抗眩目功能。

本发明即针对塑料基板的需求提出具有抗静电抗眩目功能的光学保护薄膜结构，解决上述的制作问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光学保护薄膜的制作方法，是在制作塑料基板上的导电层时，加入导电粒子来达成具抗静电的功能。

本发明的另一目的在于提供一种光学保护薄膜的制作方法，是在制作塑料基板上的导电层时，加入微小粒子于导电层上层来达成抗眩目的功能。

本发明的另一目的在于提供一种光学保护薄膜结构，其结构硬度佳且与塑料基板密着性高。

首先，取一材质为三醋酸纤维或聚脂的塑料基板，接着于塑料基板上形成导电层。形成此导电层是使用两种不同的树脂，以形成双层的树脂薄膜结构。先将导电粒子融入树脂A中，使树脂A的导电效果较佳，其导电粒子的粒径规格有大小两种。将含有导电粒子的树脂A利用湿式涂布方式于基板上进行涂布。接着，进行热烤步骤将树脂A中大部份的醇类由热烤步骤蒸发除去以固化树脂A，并使热烤后的树脂A厚度比所加较大粒径导电粒子的粒径小。再使用热固化或紫外光固化的方式使树脂A中的聚合物进行聚合反应以强化结构。再接着，提供具有较佳硬度的树脂B，并加入二氧化硅于树脂B中，作为微小粒子达到抗眩目的功能，将含有微小粒子的树脂B利用湿式涂布方式形成于树脂A上并将导电粒子间的间隙填满。接着，进行热烤步骤及热固化或紫外光固化等步骤强化树脂B。此时，树脂A中较大粒径的导电粒子因其粒径较大，故至少有部分较大粒径的导电粒子其上缘可接触或暴露于树脂B的上表面外，以避免电荷累积于树脂B中，进而达到抗静电的功效。如此，便完成具抗静电及抗眩目等功能的光学保护薄膜。

本发明主要是在构成导电层的树脂A中包含至少两种不同粒径规格的导电粒子，亦即较大粒径的导电粒子、以及较小粒径的导电粒子，以提供导电与抗静电功能。其中，固化后的树脂A薄膜的厚度大于该较小粒径的导电粒子的粒径，而固化后的树脂A薄膜的厚度则小于该较大粒径的导电粒子的粒径。树脂B是由硬度相对较高的材质所构成，其涂布于树脂A薄膜上以作为硬质保护层，并且，前述的较大粒径导电粒子中，至少有部分较大粒径导电粒子的顶缘接触或暴露于固化后的树脂B薄膜的上表面而与外界环境接触。如此一来，于树脂B中将不再需要另外添加导电性金属粒子，即可将树脂A薄膜中的电荷释放至外界，并避免电荷累积于树脂B中，以达到抗静电的功能，且更具有简化工艺与降低成本的功效。

附图说明

图1为典型的简单式矩阵驱动型液晶平面显示器的垂直结构剖面图。

图2A为本发明实施例中塑料基板的结构剖面图。

图2B为本发明实施例中形成导电粒子的制作结构剖面图。

图2C为本发明实施例中形成抗眩目功能导电层的制作结构剖面图。

图号说明：

10 偏光板 11 保护膜

12 导电层 13 硬质保护层

20 偏光板 21 保护膜

22 导电层 23 硬质保护层

30 塑料基板 40 塑料基板

50 列电极 60 行电极

70 彩色滤光片 80 液晶层

100 塑料基板 200 导电层

220 导电粒子 230 微小粒子

A 树脂 B 树脂

具体实施方式

为详细说明本发明的发明重点，本发明将提供制作平面显示器的保护膜作为实施例并配合图示说明。

首先，参考图2A所示，塑料基板100，其材质可为纤维素类(cellulose)，其二乙酸酯类(diacetate)和三乙酸酯类(triacetate)，乙酸丁酸纤维素类(cellulose acetate butyrate，polyester)，聚酰胺树脂类(polyamide)，聚酰亚胺类(polyimide)，聚醚砜类(polyether sulfone)，聚砜类(polysulfone)，聚丙烯类(polypropylene)，聚甲基戊烯类(polymethylpentene)，聚氯乙烯类(polyvinyl chloride)，聚乙烯缩醛类(polyvinyl acetal)，聚醚酮类(polyether ketone)，聚甲基丙烯酸类(polymethacrylate)，聚甲基丙烯酸甲酯(polymethymethacrylate；PMMA)，聚碳酸脂类(polycarbonate)，和聚氨酯类(polyurethane)。其中较佳的基材为三醋酸纤维膜(cellulose triacetate；TAC)与聚乙烯(Poly-Ethylene；PET)。本实施例中所提及的TAC或PET基板是为业界常见的基板材料，例如富士Fuji或柯尼卡Konica等厂商均提供此类基板。

接着，进入本发明的重点，形成塑料基板100上的导电层200。该导电层200实质上包括：具有导电粒子以提供较佳导电性的树脂A薄膜层、及材质相对较硬可作为硬质保护层的树脂B薄膜层，即为一双层结构。形成此导电层200可分为两步骤：先于基板100上沉积或涂布导电粒子220与树脂A层，接着再于其上形成树脂B和微小粒子230层。其详细的实施步骤如下：如图2B所示，先将导电粒子220融入树脂A中，其树脂A主要由1-丁醇(1-Butanol)、乙醇(Ethanol)、乙酸乙酯(Ethyl acetate；EAC)、己烷(Hexane)、异丙醇(80％)(isopropanol；IPA)及部份聚丙烯酸类树脂所组成，固含量为5~25％。而导电粒子220于树脂A的重量百分比介于5~30％之间，其导电粒子220的粒径有两种：分别为较大粒径规格的导电粒子(粒径为0.5~7μm之间)、和较小粒径规格的导电粒子(粒径约为0.1~0.5μm)，其粒径0.5~7μm的较大粒径规格的导电粒子含量约占全部导电粒子220中的0.5~10％。而粒径约为0.5μm以下的较小粒径规格导电粒子含量则占全部导电粒子220中的90~99.5％。其导电粒子220的材质可为氧化锑锡(ATO)或氧化铟锡(ITO)。将含有至少两种粒径规格的导电粒子220的树脂A利用湿式涂布方式于基板100上形成厚度约5μm的薄膜，其中湿式涂布可采用旋转涂布(spin coating)、滚轮涂布(roll coating)，凹版印刷涂布(gravure coating)、线棒涂布(barcoating)和狭缝冲模涂布(slot die coating)等方式涂布。由图2B可发觉，在本发明实施例中所使用的树脂A，于经过热烤与紫外光照射等固化处理步骤后其厚度将会变薄，并不完全覆盖所有的导电粒子，相对地，固化处理后的树脂A的厚度仅大于较小粒径规格的导电粒子的粒径、但却小于较大粒径规格的导电粒子的粒径，而使所有的较大粒径规格的导电粒子均会有部分突出于固化后的树脂A层的上表面外(例如图2B所示一般)。其ATO(或ITO)材质的导电粒子220是作为传统结构中的导电层的导电元素。除了与传统工艺相同加入原有ATO(或ITO)粒径大小的粒子(约0.1~0.5μm)以提供导电与抗静电功能之外，本发明更额外添加少量较大粒径(约0.5~7μm)的ATO(或ITO)粒子。在不影响原有导电性的前提下，利用较大粒径的ATO填充并横跨树脂A与树脂B的厚度，使得本发明的树脂B即使不添加任何导电粒子也不会影响抗静电功能。此方式将可避免于现有技术中需另外添加导电性金属粒子于硬质保护层中来避免电荷累积的缺点，而可减少工艺上的困难并降低成本。

接着，进行固化处理中的热烤步骤(thermal curing)，将树脂A中大部份的醇类由热烤步骤蒸发除去以固化树脂A。其热烤温度介于50~95℃之间，烘烤时间约0.5~5min。其热烤温度由用于树脂A中的溶剂来决定，需低于溶剂的沸点，进行热烤步骤，在本实施例中树脂A的溶剂可为异丙醇，因此使用的热烤温度约为60℃上下。接着再使用紫外光(Ultra-Violate light)，使树脂A中的聚合物进行交联(cross-link)聚合反应以强化结构，此时，所供给的紫外线能量介于150~1000mJ/cm²之间，而硬化后的树脂A厚度约为0.5~2μm。

再接着，加入1~3wt％的二氧化硅(silicon oxide or silica)微小粒子230于树脂B中，使用均质机混合搅拌，其二氧化硅微小粒子230的粒径大小介于0.1~1.0μm之间。其树脂B中的主要成份为聚丙烯酸类树脂，固含量为45~50％，其固化处理后可具有相对较高的硬度以作为硬质保护层之用。由于二氧化硅微小粒子230在树脂B涂布与固化过程中会因本身浮力而向上聚集于树脂B的上表面附近处。所以，位于最外层(树脂B)上表面附近内所具有的微小粒子230(silica)，当入射光进入后，由于微小粒子230的存在让原本的入射光以不规则的方式往不同角度散射，因而达到抗眩目的效果。将含有微小粒子230的树脂B利用湿式涂布方式于树脂A上导电粒子220间形成厚度约10μm并将所有导电粒子220间的间隙填满，其微小粒子230因浮力关系会浮在树脂B的表面附近而发挥其抗眩功能。其中湿式涂布可采用与形成树脂A膜相同或不同的涂布方式。接着，进行固化处理，藉由热烤步骤将树脂B中大部份的溶剂蒸发除去以固化树脂B。其热烤温度介于50~95℃之间烘烤0.5~5min。再接着使用紫外光使树脂B中的聚合物进行交联以强化结构，此时，所供给的紫外线能量介于150~1000mJ/cm2之间，而硬化后的树脂B厚度为4~5μm之间。

如此形成的导电层200便具有硬质保护、抗静电及抗眩目等功能，其导电粒子220使导电层200无论是树脂A薄膜或是树脂B薄膜均具有抒解静电功能，且树脂B的硬度亦足够保护导电层200与基板100，以提供传统工艺中硬质保护层的功效。本发明可运用于平面显示器(如LCD；PDA；PDP；NOTE-PC；CRT等)的表面光学膜。利用此光学薄膜的抗静电与抗眩目的功能，提供具有抗静电需求的LCD面板制造商对于原物料的需求，并可减少平面显示器灰尘吸附并增加使用者的舒适性。

综上所述，本发明通过在树脂A中包含至少两种不同粒径规格的导电粒子，其中，较大粒径规格的导电粒子的粒径不仅大于固化后的树脂A薄膜的厚度、且更等于或甚至大于树脂A与树脂B两者固化后的总厚度。使得至少有部分较大粒径规格的导电粒子的顶缘接触或暴露于固化后的树脂B薄膜的上表面而与外界环境接触。如此一来，于作为硬质保护层用的树脂B中将不再需要另外添加导电性金属粒子，即可将树脂A薄膜中的电荷释放至外界，并避免电荷累积于树脂B中，以达到抗静电的功能。因此，相较于已知技术(例如美国专利案号6,146,753)需要另外在硬质保护层中添加导电性金属粒子造成工艺困难与成本提高的缺点，本发明的技术更具有简化工艺与降低成本的功效。

以上所述的参考例子仅为本发明的较佳实施例，因此熟知此领域的技术人员应能明了本发明要点所在，凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种光学保护薄膜的制作方法，包括下述步骤：

(a)准备基板、树脂A、及树脂B，于该树脂A中至少包含有两种不同尺寸规格的导电粒子，亦即较大粒径的导电粒子、以及较小粒径的导电粒子；

(b)将树脂A涂布于基板上并进行固化处理，以形成固化的树脂A薄膜于基板上，且该固化后的树脂A薄膜的厚度小于该较大粒径导电粒子的粒径，而固化后的树脂A薄膜的厚度则大于该较小粒径导电粒子的粒径；以及，

(c)将树脂B涂布于树脂A薄膜上并进行固化处理，以形成固化的树脂B薄膜于树脂A薄膜上，并且，前述较大粒径的导电粒子中，至少有部分较大粒径导电粒子的顶缘接触或暴露于固化后的树脂B薄膜的上表面而与外界环境接触。

2.如权利要求1所述光学保护薄膜的制作方法，其中步骤(a)中所述的较大粒径规格的导电粒子的粒径为0.5~7μm，较小粒径规格的导电粒子的粒径为0.1~0.5μm，并且，所述的导电粒子为氧化锑锡(ATO)和氧化铟锡(ITO)其中之一。

3.如权利要求1所述光学保护薄膜的制作方法，其中所述树脂A主要包括1-丁醇、异丙醇及聚丙烯酸类树脂，树脂A的固含量为5~25％；并且，所述树脂B主要为聚丙烯酸类树脂，所述树脂B的固含量为45~50％。

4.如权利要求1所述光学保护薄膜的制作方法，其中所述树脂B中还包含二氧化硅材质的、粒径介于0.1~1.0μm之间的微小粒子，该微小粒子分布于树脂B薄膜上表面的位置处。

5.一种光学保护薄膜的结构，包括：

基板；

树脂A薄膜，形成于该基板上，于该树脂A薄膜中至少包含有若干较大粒径规格的导电粒子、以及若干较小粒径规格的导电粒子，并且，该树脂A薄膜的厚度介于该较小粒径与较大粒径导电粒子的粒径之间；以及，

树脂B薄膜，形成于树脂A薄膜上，并且，至少有部分较大粒径导电粒子的顶缘接触或暴露于树脂B薄膜的上表面而与外界环境接触。

6.如权利要求5所述光学保护薄膜的结构，其中所述导电粒子为氧化锑锡(ATO)和氧化铟锡(ITO)其中之一，并且该较大粒径导电粒子的粒径为0.5~7μm，较小粒径导电粒子的粒径为0.5μm。

7.如权利要求5所述光学保护薄膜的结构，其中所述树脂B薄膜中还包含粒径介于0.1~1.0μm之间的若干二氧化硅材质的微小粒子，该微小粒子分布于树脂B薄膜上表面的位置处。

8.一种光学保护薄膜的结构，包括有：

基板；

树脂A薄膜，形成于该基板上；

树脂B薄膜，形成于树脂A薄膜上；

若干较小粒径规格的导电粒子，其粒径小于树脂A薄膜的厚度，且该较小粒径规格的导电粒子仅分布于树脂A薄膜中；以及，

若干较大粒径规格的导电粒子，其粒径大于树脂A薄膜的厚度，该较大粒径规格的导电粒子分布于树脂A薄膜与树脂B薄膜的范围中，且至少有部分较大粒径导电粒子的顶缘接触或暴露于树脂B薄膜的上表面而与外界环境接触。

9.如权利要求8所述光学保护薄膜的结构，其中所述的导电粒子为氧化锑锡(ATO)和氧化铟锡(ITO)其中之一，并且该较大粒径规格的导电粒子的粒径为0.5~7μm，较小粒径规格的导电粒子的粒径约为0.5μm。

10.如权利要求8所述光学保护薄膜的结构，其中所述树脂B薄膜中还包含粒径介于0.1~1.0μm之间的若干二氧化硅材质的微小粒子，该微小粒子分布于树脂B薄膜上表面的位置处。