TWI467213B - 製備偏光板保護膜的方法 - Google Patents

Description

製備偏光板保護膜的方法

本發明是有關於一種製備偏光板保護膜的方法，特別是指一種於製備過程中能調整偏光板保護膜相位延遲值之製備偏光板保護膜的方法。

偏光板在液晶顯示器(LCD)中的主要功能是控制特定光波的偏振方向來產生偏極光，其是利用偏光板內之聚乙烯醇(PVA)膜具有良好的吸碘拉伸特性，使PVA膜吸附碘後，再配合機械外力拉伸，讓碘分子能順著延伸方向呈線性排列。然而，碘分子易與空氣中的水氣結合，加上受到面板背光源溫度的影響，易使耐濕性與耐熱性不足的PVA膜產生邊緣收縮而出現顯影缺陷，故為了保護及支撐PVA膜，會於PVA膜上下兩側貼合偏光板保護膜。

纖維素(cellulose)是存在於自然界中數量最多的高分子，醋酸纖維素則是由天然纖維素與醋酸酐反應所得，其具有高透明性、低光學異相性、良好的耐溶劑性及耐熱性等優點，故適合作為偏光板保護膜的基材。而醋酸 纖維素的醋酸化程度會決定其特性，例如三醋酸纖維素(cellulose triacetate，簡稱TAC)的醋酸化程度約為59~62%，而二醋酸纖維素(cellulose diacetate，簡稱DAC)的醋酸化程度約為50~58%，兩者皆具有高透明性，但TAC具有較高耐熱性，更適合做為偏光板的保護基材。

液晶顯示器的顯示品質會受到偏光板保護膜之相位延遲值的影響。相位延遲值為膜面之x、y、z方向折射率係數與厚度相關的光學性質，相位延遲值可區分為平面方向相位延遲值(Re)及厚度方向相位延遲值(Rth)，其計算方式如下：Re=(Nx-Ny)×d

Rth=[(Nx+Ny)/2-Nz]×d其中，Nx表膜平面方向之滯相軸方向(光行進速率較慢之方向)的折射率；Ny表膜平面方向之進相軸方向(光行進速率較快之方向)的折射率；Nz表膜的厚度方向的折射率；d表膜厚度。

中華民國專利公開號200801097揭露一種調整基材為纖維素醯化物之偏光板保護膜相位延遲值的方法，其是將偏光板保護膜之一方向以1.0~2.0倍的延伸倍率予以延伸，並在此方向之垂直方向以1.01~2.5倍的延伸倍率予以延伸，藉以調整所需之相位延遲值。中華民國專利公開號200624241則是在製造基材為纖維素樹脂之偏光板保護膜時，藉由將偏光板保護膜於一方向以0.8~2.0的延伸倍率予以拉伸，及於與該方向正交的平面方向，以1.01~2.5 的延伸倍率予以拉伸，藉此使Re及Rth落在所需的範圍內。

但是，目前以延伸製程來調整偏光板保護膜相位延遲值的方法，其於拉伸過程中，若延伸倍率過小，則無法得到充分相位差，若延伸倍率過大，則會導致偏光板保護膜產生斷裂的情形。此外，若是以單軸方向進行延伸，易產生偏光板保護膜之膜厚變動，若膜厚變動過大時，則會於保護膜上形成相位差之斑，而使其應用於液晶顯示裝置時會產生顯示時有色斑等問題，且以延伸製程來調整偏光板保護膜的相位延遲值，還有製程繁瑣及高成本等缺點。

因此，找出一種能取代延伸製程，使製備偏光板保護膜過程中，於調整相位延遲值時，不會有偏光板保護膜產生斷裂、膜厚變動過大、製程繁瑣及高成本等因以延伸製程調整相位延遲值時所會帶來的問題，成為目前致力研究的目標。

因此，本發明之目的，即在提供一種能取代習知延伸製程，使其於製備偏光板保護膜過程中，調整相位延遲值時，不會有偏光板保護膜產生斷裂、膜厚變動過大等問題，且製程簡單及成本低之製備偏光板保護膜的方法。

於是本發明製備偏光板保護膜的方法，包含下列步驟：(1)製備一保護膜溶液，該保護膜溶液包括醋酸纖維素、磁性粒子及溶劑；(2)使該保護膜溶液於一基板上形成一薄膜； 及(3)提供一磁鐵，並將該磁鐵沿一預定方向移動，使該薄膜中的磁性粒子受該磁鐵的磁場影響，以使該薄膜產生取向性(orientation)。

本發明之功效是由於該薄膜中的磁性粒子會受該磁鐵的磁場影響而使該薄膜產生取向性，藉此能輕易調整偏光板保護膜的相位延遲值，無需再透過延伸製程來調整。因此，本發明方法不會有偏光板保護膜產生斷裂、膜厚變動過大，且製程繁瑣及成本高等問題。

以下將就本發明內容進行詳細說明：該步驟(1)的醋酸纖維素可為任何習知適用於作為偏光板保護膜基材的醋酸纖維素種類，較佳地，該醋酸纖維素是選自三醋酸纖維素(cellulose triacetate)、二醋酸纖維素(cellulose diacetate)、纖維素醋酸酯丙酸酯(cellulose acetate propionate)、纖維素醋酸酯丁酸酯(cellulose acetate butyrate)，或前述的組合。在本發明的具體實施例中，該醋酸纖維素為三醋酸纖維素。

較佳地，以該步驟(1)的該保護膜溶液為100wt%計，該醋酸纖維素的含量範圍為5~30wt%。

該步驟(1)的磁性粒子可為任何習知具有磁性的金屬粒子，較佳地，該磁性粒子是選自鐵、鈷、鎳，或前述的組合。在本發明的具體實施例中，該磁性粒子為鐵。

較佳地，以該步驟(1)的該保護膜溶液為100wt%計，該磁性粒子的含量範圍為0.005~0.3wt%。當該磁 性粒子含量小於0.005wt%時，會因該薄膜中的磁性粒子含量太少，導致於調整該偏光板保護膜相位延遲值時，該相位延遲值所能產生的變化幅度不大；若該磁性粒子含量大於0.3wt%時，則會導致該偏光板保護膜的光穿透率降低。更佳地，該磁性粒子的含量範圍為0.005~0.15wt%。

較佳地，該步驟(1)的磁性粒子之粒徑範圍為5~400奈米。當該磁性粒子之粒徑範圍大於400奈米時，會因該磁性粒子的粒徑過大，導致該偏光板保護膜的光穿透率降低；當該磁性粒子之粒徑範圍小於5奈米時，由於該磁性粒子難以生產，獲取不易，進而影響該偏光板保護膜的製備。更佳地，該步驟(1)的磁性粒子之粒徑範圍為20~100奈米。

該步驟(1)的溶劑可為習知用於製備偏光板保護膜的溶劑，較佳地，該溶劑是選自二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、丙酮，或前述的組合。在本發明的具體實施例中，該溶劑為二氯甲烷與甲醇的組合。

較佳地，該步驟(3)的磁鐵可為任何所產生的磁場大小範圍介於1000~8000高斯之材料。更佳地，該磁鐵是選自於釤鈷磁鐵、銣鐵硼磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵、鐵氧磁鐵、釹鐵硼磁鐵，或前述的組合。在本發明的具體實施例中，該磁鐵為釹鐵硼磁鐵(磁場大小約為4600高斯)。

較佳地，本發明製備偏光板保護膜的方法，在該步驟(3)後，還包含一乾燥該薄膜的步驟(4)。

本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

<使用原料與儀器>

三醋酸纖維素(cellulose triacetate，簡稱TAC)：購自Eastman chemical公司，醋酸化程度為43.48%。

二氯甲烷(dichloromethane)：購自Panreac公司，純度99%。

甲醇(methanol)：購自SIGMA-ALDRICH公司，純度99.8%。

奈米磁性鐵粉：購自永朕材料科技股份有限公司，純度大於99.5%之球狀粉體。

可調式濕膜塗佈器：ZEHNTNER ZUA2000，購自全華科技股份有限公司。

相位差高速檢查機：RE-100，購自大塚科技股份有限公司。

紫外-可見光光譜儀：JASCO V-550，購自尚偉科技股份有限公司。

釹鐵硼強力磁鐵：長13cm、寬2cm、厚1.5cm，購自桂氏企業有限公司。

<實施例1>

製備偏光板保護膜(三醋酸纖維素含量為9.95 wt%，奈米磁性鐵粉含量為0.1605wt%，製膜過程中有使用磁鐵)

步驟(1)：取50.4g二氯甲烷，於攪拌中加入5.6g甲醇，再加入0.1g奈米磁性鐵粉(磁性粒子，平均粒徑為46.4nm)，均勻分散奈米磁性鐵粉後，加入6.2g三醋酸纖維素，密閉並持續攪拌3小時後，靜置48小時，即製得一保護膜溶液。

步驟(2)：將該步驟(1)所得之保護膜溶液置於1公分厚的玻璃基板上，接著利用可調式濕膜塗佈器(調整厚度至1000微米)以每秒1公分速度將該保護膜溶液沿著一預定方向塗佈於該玻璃基板上，形成一薄膜。

步驟(3)：提供一釹鐵硼強力磁鐵緊貼於該玻璃基板之背面(即基板相反於該薄膜之側面)，並沿著步驟(2)之塗佈該保護膜溶液時的該預定方向，以每秒1公分速度緩慢移動，使該薄膜中的奈米磁性鐵粉受該釹鐵硼強力磁鐵的磁場影響，以使該薄膜產生取向性。

步驟(4)：將該經步驟(3)處理後之薄膜，於室溫下靜置乾燥2小時後，進行脫膜，即製得膜厚為70微米、三醋酸纖維素含量為9.95wt%、奈米磁性鐵粉含量為0.1605wt%之偏光板保護膜。

<實施例2>

製備偏光板保護膜(三醋酸纖維素含量為9.97wt%，奈米磁性鐵粉含量為0.0161wt%，製膜過程中有使用磁鐵)

實施例2步驟和實施例1相同，其差別在於，實施例2之步驟(1)為加入0.01g、平均粒徑為46nm之奈米磁性鐵粉，最後製得膜厚為70微米、三醋酸纖維素含量為9.97wt%、奈米磁性鐵粉含量為0.0161wt%之偏光板保護膜。

<實施例3>

製備偏光板保護膜(三醋酸纖維素含量為9.97wt%，奈米磁性鐵粉含量為0.0129wt%，製膜過程中有使用磁鐵)

實施例3步驟和實施例1相同，其差別在於，實施例3之步驟(1)為加入0.008g、平均粒徑為45.5nm之奈米磁性鐵粉，最後製得膜厚為70微米、三醋酸纖維素含量為9.97wt%、奈米磁性鐵粉含量為0.0129wt%之偏光板保護膜。

<實施例4>

製備偏光板保護膜(三醋酸纖維素含量為9.97wt%，奈米磁性鐵粉含量為0.0096wt%，製膜過程中有使用磁鐵)

實施例4步驟和實施例1相同，其差別在於，實施例4之步驟(1)為加入0.006g、平均粒徑為45nm之奈米磁性鐵粉，最後製得膜厚為70微米、三醋酸纖維素含量為9.97wt%、奈米磁性鐵粉含量為0.0096wt%之偏光板保護膜。

<比較例1>

製備偏光板保護膜(三醋酸纖維素含量為9.95wt%，奈米磁性鐵粉含量為0.1605wt%，製膜過程中未使用磁鐵)

步驟(1)：取50.4g二氯甲烷，於攪拌中加入5.6g甲醇，再加入0.1g奈米磁性鐵粉(磁性粒子，平均粒徑為45.4nm)，混合攪拌，均勻分散奈米磁性鐵粉後，加入6.2g三醋酸纖維素，密閉並持續攪拌3小時後，靜置48小時，即製得一保護膜溶液。

步驟(2)：將該步驟(1)所得之保護膜溶液置於1公分厚的玻璃基板上，接著利用可調式濕膜塗佈器(調整厚度至1000微米)以每秒1公分速度將該保護膜溶液沿著一預定方向塗佈於該玻璃基板上，形成一薄膜。

步驟(3)：將該步驟(2)所得之薄膜，於室溫下靜置乾燥2小時後，進行脫膜，即製得膜厚為70微米、三醋酸纖維素含量為9.95wt%、奈米磁性鐵粉含量為0.1605wt%之偏光板保護膜。

<比較例2>

製備偏光板保護膜(三醋酸纖維素含量為9.97wt%，奈米磁性鐵粉含量為0.0161wt%，製膜過程中未使用磁鐵)

比較例2步驟和比較例1相同，其差別在於，比較例2之步驟(1)為加入0.01g、平均粒徑為45.3nm之奈米磁性鐵粉，最後製得膜厚為70微米、三醋酸纖維素含量為9.97wt%、奈米磁性鐵粉含量為0.0161wt%之偏光板 保護膜。

<比較例3>

製備偏光板保護膜(三醋酸纖維素含量為9.97wt%，奈米磁性鐵粉含量為0.0129wt%，製膜過程中未使用磁鐵)

比較例3步驟和比較例1相同，其差別在於，比較例3之步驟(1)為加入0.008g、平均粒徑為45.4nm之奈米磁性鐵粉，最後製得膜厚為70微米、三醋酸纖維素含量為9.97wt%、奈米磁性鐵粉含量為0.0129wt%之偏光板保護膜。

<比較例4>

製備偏光板保護膜(三醋酸纖維素含量為9.97wt%，奈米磁性鐵粉含量為0.0096wt%，製膜過程中未使用磁鐵)

比較例4步驟和比較例1相同，其差別在於，比較例4之步驟(1)為加入0.006g、平均粒徑為47nm之奈米磁性鐵粉，最後製得膜厚為70微米、三醋酸纖維素含量為9.97wt%、奈米磁性鐵粉含量為0.0096wt%之偏光板保護膜。

<比較例5>

製備偏光板保護膜(三醋酸纖維素含量為9.97wt%，不含奈米磁性鐵粉，製膜過程中未使用磁鐵)

比較例5步驟和比較例1相同，其差別在於，比較例5之步驟(1)未加入任何奈米磁性鐵粉，最後製得膜 厚為70微米、三醋酸纖維素含量為9.97wt%之偏光板保護膜。

<偏光板保護膜之相位延遲值量測與分析>

將實施例1~4與比較例1~5所製得之偏光板保護膜裁剪成大小為10cm×10cm之膜片。將膜片放入相位差高速檢查機中，折射率設定為1.5(三醋酸纖維素之折射率)，以波長550nm之鹵素燈光源量測平面方向相位延遲值Re及厚度方向相位延遲值Rth，所得結果如下表1所示。

由表1可知，同時使用奈米磁性鐵粉及磁鐵的實施例1~4，與未使用奈米磁性鐵粉及磁鐵的比較例5相較，實施例1~4之平面方向相位延遲值Re會隨奈米磁性鐵粉含量增加有顯著地提升，厚度方向相位延遲值Rth也會隨奈米磁性鐵粉含量增加而顯著地下降，證實本發明方法 確實能於製備偏光板保護膜的過程中，有效地提升偏光板保護膜之平面方向相位延遲值Re與降低偏光板保護膜之厚度方向相位延遲值Rth。需特別說明地，奈米磁性鐵粉含量較多之實施例1，與奈米磁性鐵粉含量較少的實施例2~4相較，實施例1(奈米磁性鐵粉含量為0.1605wt%)的光穿透率較低。

當添加有奈米磁性鐵粉但未使用磁鐵之比較例1~4，與未使用奈米磁性鐵粉及磁鐵的比較例5相較，比較例1~4之平面方向相位延遲值Re隨奈米磁性鐵粉含量增加僅些微升高，厚度方向相位延遲值Rth隨奈米磁性鐵粉含量增加也僅些微下降；而若將未使用磁鐵的比較例1~4分別與其相對應具有相同奈米磁性鐵粉含量且有使用磁鐵的實施例1~4相較，比較例1~4隨著奈米磁性鐵粉含量增加，其平面方向相位延遲值Re提升幅度與厚度方向相位延遲值Rth下降幅度皆未如實施例1~4明顯，證實未使用磁鐵之比較例1~4，其奈米磁性鐵粉含量多寡對相位延遲值Re與Rth的影響並不像有使用磁鐵的實施例1~4一樣顯著，說明本發明方法在同時使用奈米磁性鐵粉與磁鐵時，能於製備偏光板保護膜過程中，有效地調整偏光板保護膜的相位延遲值。

綜上所述，由於該薄膜中的奈米磁性鐵粉(磁性粒子)會受該釹鐵硼強力磁鐵的磁場影響而使該薄膜產生取向性，藉此能輕易調整偏光板保護膜的相位延遲值，因而不會有偏光板保護膜產生斷裂、膜厚變動過大等問題， 且製程簡單及成本低，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (10)

1. 一種製備偏光板保護膜的方法，包含下列步驟：(1)製備一保護膜溶液，該保護膜溶液包括醋酸纖維素、磁性粒子及溶劑；(2)使該保護膜溶液於一基板上形成一薄膜；及(3)提供一磁鐵，並將該磁鐵沿一預定方向移動，使該薄膜中的磁性粒子受該磁鐵的磁場影響，以使該薄膜產生取向性。
2. 如請求項1所述的方法，其中，該步驟(1)的醋酸纖維素是選自三醋酸纖維素、二醋酸纖維素、纖維素醋酸酯丙酸酯、纖維素醋酸酯丁酸酯，或前述的組合。
3. 如請求項1所述的方法，其中，該步驟(1)的磁性粒子是選自鐵、鈷、鎳，或前述的組合。
4. 如請求項1所述的方法，其中，該步驟(1)的溶劑是選自二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、丙酮，或前述的組合。
5. 如請求項1所述的方法，其中，以該步驟(1)的該保護膜溶液為100wt%計，該醋酸纖維素的含量範圍為5~30wt%。
6. 如請求項1所述的方法，其中，以該步驟(1)的該保護膜溶液為100wt%計，該磁性粒子的含量範圍為0.005~0.3wt%。
7. 如請求項6所述的方法，其中，該磁性粒子的含量範圍為0.005~0.15wt%。
8. 如請求項1所述的方法，其中，該步驟(1)的磁性粒子之 粒徑範圍為5~400奈米。
9. 如請求項8所述的方法，其中，該步驟(1)的磁性粒子之粒徑範圍為20~100奈米。
10. 如請求項1所述的方法，在該步驟(3)後，還包含一乾燥該薄膜的步驟(4)。