TWI606108B - 使用光固化接著劑之偏光板 - Google Patents

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Description

使用光固化接著劑之偏光板
本發明有關於光固化接著劑及使用該光固化接著劑之偏光板；尤其有關於應用於液晶顯示面板的光固化接著劑及偏光板。
偏光板是液晶顯示面板的重要組件，僅允許特定振動方向的光線才能透過，將背光模組所發出的光源轉化為偏極光，再透過液晶分子的扭轉，即可控制光線通過的多寡，藉以達到控制液晶顯示面板畫面明暗之目的。
因此偏光板的外觀會影響其功能，而為材料選擇與製程控制重點。
本發明提出一種光固化接著劑，所形成的黏著層不受助黏著層影響，仍保持良好的黏著力及耐候性，另外更提出一種使用該光固化接著劑進行貼合的偏光板，可改善紅色紋路的現象。
本發明提出一種光固化接著劑，總量為100重量份，該光固化接著劑與含鹽基之助黏著層接觸，該光固化接著劑包含：脂環式環氧樹脂成分0.001~40重量份，含有通式為[化學式1]的單體： 其中，R1及R2分別獨立表示氫原子或碳數1~6的烷基；Z表示氧原子、碳數1~6的烷基、至少一個酯基與至少一個碳數1~20的烷二基接合而成的二價基、或至少一個醚基與至少一個碳數1~20的烷二基接合而成的二價基；以及光離子聚合引發劑0.05~7重量份。
本發明另外提出一種偏光板，包括偏光膜以及補償膜，補償膜位於偏光膜之第一表面，並於接近偏光膜之表面上塗佈含鹽基之助黏著層。其中，補償膜係利用前述的光固化接著劑貼合於偏光膜之第一表面，光固化接著劑與助黏著層接觸。
綜上所述，本發明藉由控制光固化接著劑中的脂環式環氧樹脂之比例，所形成的黏著層不受助黏著層影響，也不會因其中存在鹽類而影響所製成偏光板的特定性能，在節省成本之餘仍具有較佳之耐候性。
1‧‧‧偏光板
11‧‧‧偏光膜
12‧‧‧光固化接著劑
13‧‧‧保護膜
14‧‧‧助黏著層
15‧‧‧補償膜
圖1為根據本發明一實施例的偏光板的示意圖。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的樣態上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。
本發明偏光板主要包含偏光膜、保護膜及補償膜，偏光膜及兩側保護膜以光固化接著劑貼合，補償膜則利用助黏著層貼附到其中一側的保護膜上。為了降低成本，有時會省去補償膜與偏光膜之間的保護膜，改用具有補償特性的保護膜，但是將塗佈有助黏著層的補償保護膜貼到塗佈有光固化接著劑的偏光膜上之後，在固化過程中，助黏著層會使光固化接著劑反應不完全，並影響到偏光膜，在耐候性測試中，很快會在偏光膜之延伸方向(machine direction，MD)上形成紅色紋路之外觀缺陷，而影響偏光板與顯示面板的性能。
為了解決上述問題，本發明的偏光板1包括偏光膜11，兩側塗佈光固化接著劑12，一側貼有保護膜13，一側則透過助黏著層14貼有補償膜15，其中助黏著層14與補償膜15側的光固化接著劑12接觸。
偏光膜11為偏光板1的主要偏光基體，可將光線由非偏極光轉換為偏極光。偏光膜11為碘系偏光膜，由吸附配 向碘離子(I-、I3 -、I5 -)的聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)系樹脂膜所構成，可藉由聚乙酸乙烯酯系樹脂皂化而獲得，而聚乙酸乙烯酯系樹脂除了由同元聚合物(乙酸乙烯酯)聚合而成的聚乙酸乙烯酯之外，還可以是包含乙酸乙烯酯與其他單體的共聚物等。其他單體例如可選自：不飽和羧酸類、烯烴類、乙烯基醚類、不飽和磺酸類等。
然後將聚乙烯醇系樹脂膜浸泡於二色性染料溶液中，使其染色，二色性染料通常為碘及碘化鉀之溶液，接著單軸延伸聚乙烯醇系樹脂膜約4到8倍，賦予二色性染料排列秩序性，最後經過乾燥處理，即獲得偏光膜11。
形成的偏光膜11容易順拉伸方向脆裂或回縮，另外其原料為親水性高分子膜，容易受到水氣影響，因此需要再與具有支撐及阻隔水氣作用之保護膜13貼合。保護膜13的材料例如可選自：纖維素系樹脂、丙烯酸系樹脂、非結晶性聚烯烴系樹脂、聚酯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂及其組合。
纖維素系樹脂是指係纖維素中部分的羥基被乙酸酯化之樹脂，或是一部分被乙酸酯化、一部分被其他酸酯化之混合酯。纖維素系樹脂較佳為纖維素酯系樹脂，更佳為乙醯基纖維素系樹脂，例如三乙醯基纖維素、二乙醯基纖維素、纖維素乙酸酯丙酸酯、纖維素乙酸酯丁酸酯等，被充分酯化的纖維素稱三醋酸纖維素(triacetate cellulose，TAC)，具有優異的支撐性、光學均勻性和高透明性，並且耐酸鹼及耐紫外線。
其他樹脂簡單舉例如下，但不限於此，所屬技術領域中技術人員能依據下列說明所舉出之同類樹脂，均屬本案範疇。丙烯酸系樹脂例如由包含甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及丙烯酸甲酯的單官能基單體聚合或共聚合而成。非結晶性聚烯烴系樹脂例如環狀烯烴單體(共)聚合物(cyclo olefin(co)polymers，COC/COP)，由降冰片烯、環戊二烯、二環戊二烯、四環十二碳烯等開環聚合物，或與烯烴類之共聚合物所構成。聚酯系樹脂例如對苯二甲酸乙二酯之聚合物，或是對苯二甲酸乙二酯與其他二羧酸或二醇所形成之共聚物。聚碳酸酯系樹脂例如由碳酸與二醇或雙酚所形成的聚酯。在一些實施例中，保護膜13可為聚對苯二甲酸丁二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚乙烯(polyethylene，PE)或聚丙烯(polypropylene，PP)。
再者，保護膜13亦可含有紫外線吸收劑(例如，二苯基酮化合物或苯并***化合物等)或含有塑化劑(例如，苯基磷酸酯化合物或鄰苯二甲酸酯化合物等)。此外，亦可進一步對上述保護層實行表面處理，例如，抗眩光處理、抗反射處理、硬塗處理、帶電防止處理或抗污處理等。
補償膜15亦稱相位差膜，可對各種模式下液晶在各視角所產生的相位差進行修正，針對液晶顯示模式藉由不同的製造方式或處理賦予不同的補償功能，例如改變相位、色差補償及視角擴大等等，其材料可選擇如上述保護膜13所列舉的材料而不再贅述。
補償膜15上會塗佈助黏著層14供後續貼合使用，助黏著層14可為一水性黏著劑層，其中助黏著層14中含有鹽基，其成分例如含鹽基之三[(2-羥基)-1-丙基]胺、2-胺基-2-甲基-1,3-丙烷二醇(AMPD)、2-胺基-2-羥基甲基-1,3-丙烷氫氧化鉀、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、十二烷二酸二醯肼等。
與助黏著層14接觸的光固化接著劑12的組成主要包含但不限於：(A)脂環式環氧樹脂、(B)非脂環式環氧樹脂以及(C)光離子聚合引發劑，下面將對各組成進行說明，在偏光膜11另一側的光固化接著劑12的組成可以與所述組成相同或不同。
(A)脂環式環氧樹脂成分：
脂環式環氧樹脂的單體如[化學式1]所示，其中R1及R2分別獨立表示氫原子或碳數1~6的直鏈狀或支鏈狀烷基，碳數3以上時，也可具有脂環構造，Z為氧原子或碳數1~6的烷二基，烷二基包含亞烷基。
另外，Z亦可為至少一個酯基或至少一個碳數1~20的烷二基(直鏈狀、支鏈狀或具有脂環構造)接合而成的二價基，使脂環式環氧樹脂的單體形成酯類、二酯類或多酯類，脂環式環氧樹脂的單體例如可選自：3,4-環氧基環己烷羧酸3,4-環氧基環己基甲酯、3,4-環氧基-1-甲基環己烷羧酸3,4- 環氧基-1-甲基環己基甲酯、3,4-環氧基-3-甲基環己烷羧酸3,4-環氧基-3-甲基環己基甲酯、3,4-環氧基-6-甲基環己烷羧酸3,4-環氧基-6-甲基環己基甲酯等酯類。
另外，Z亦可為至少一個醚基或至少一個碳數1~20的烷二基(直鏈狀、支鏈狀或具有脂環構造)接合而成的二價基，使脂環式環氧樹脂的單體形成醚類，脂環式環氧樹脂的單體例如可為3,4-環氧基環己基甲醇的醚化物。
脂環式環氧樹脂的單體可以包含前述一種或混合多種單體，當光固化接著劑12的總量為100重量份時，脂環式環氧樹脂成分為0.001~40重量份，較佳為0.001~20重量份，增加其比例時會增加硬化性，但是當反應不完全時，剩下的單體在高溫高濕度時會攻擊偏光膜11，形成如下反應： ，脂環式環氧樹脂的單體以單體3,4-環氧基環己烷羧酸3,4-環氧基環己基甲酯為例，會與偏光膜11上的碘離子形成如下反應： 因為會吸收紅光的碘離子減少，所以在耐候性測試(60℃/90%)中，很快便會在延伸方向上觀察到紅色紋路，形成液晶顯示面板的顏色異常與不均，同時也因反應不完全，影響光固化接著劑的密著力，所以必須嚴格控制脂環式環氧樹脂成分 的比例，而可以減少因助黏著層14內的鹽基介入而於固化後殘留過多的未反應脂環式環氧樹脂單體。
(B)非脂環式環氧樹脂成分：
非脂環式環氧樹脂的單體如[化學式2]所示，其中X為碳數1~9的烷二基，烷二基包含亞烷基，中間可***醚基、酯基、-SO2-、-SO-或-CO-，非脂環式環氧樹脂的單體例如可選擇自：乙二醇二環氧丙基醚、丙二醇二環氧丙基醚、1,3-丙二醇二環氧丙基醚、1,4-丁二醇二環氧丙基醚、1,6-己二醇二環氧丙基醚等。非脂環式環氧樹脂的單體可以包含前述一種或混合多種單體，總量為60~99.999重量份，非脂環式環氧樹脂成分可以增加光固化接著劑12的黏度。
(C)光離子聚合引發劑：
本發明的光固化接著劑12使用光離子聚合引發劑，藉由可見光、紫外線、X射線、電子束之活性能量線的照射，產生陽離子物質或路易斯酸，引發光固化接著劑12內的脂環式環氧樹脂及非脂環式環氧樹脂等單體產生聚合反應。因為光離子聚合引發劑係吸收光進行催化作用，即使與前述單體混合，未受能量線照射時仍具有保存安定性。本發明所使用的光離子聚合引發劑可為芳香族重氮鹽、芳香族錪鹽、芳香族鋶鹽、鐵-芳烴(arene)錯合物等。
芳香族重氮鹽例如可選擇自：重氮苯 六氟銻酸鹽、重氮苯 六氟磷酸鹽、重氮苯 六氟硼酸鹽等。
芳香族錪鹽例如可選擇自：二苯基錪 肆(五氟苯基)硼酸鹽、二苯基錪 六氟磷酸鹽、二苯基錪 六氟銻酸鹽、二(4-壬基苯基)錪 六氟磷酸鹽等。
芳香族鋶鹽例如可選擇自：三苯基鋶 六氟磷酸鹽、三苯基鋶 六氟銻酸鹽、三苯基鋶 四(五氟苯基)硼酸鹽、4,4’-雙[二苯基鋶]二苯硫醚 雙六氟磷酸鹽、4,4’-雙[二(β-羥基乙氧基)苯基鋶]二苯硫醚 雙六氟銻酸鹽、4,4’-雙[二(β-羥基乙氧基)苯基鋶]二苯硫醚 雙六氟磷酸鹽、7-[二(對-甲苯基)鋶]-2-異丙基硫雜蒽酮 六氟銻酸鹽、7-[二(對-甲苯基)鋶]-2-異丙基硫雜蒽酮 肆(五氟苯基)硼酸鹽、4-苯基羰基-4’-二苯基鋶-二苯硫醚 六氟磷酸鹽、4-(對-第3丁基苯基羰基)-4’-二苯基鋶-二苯硫醚 六氟銻酸鹽、4-(對-第3丁基苯基羰基)-4’-二(對-甲苯基)鋶-二苯硫醚 肆(五氟苯基)硼酸鹽等。
鐵-芳烴錯合物例如可選擇自：二甲苯-環戊二烯基鐵(II)六氟銻酸鹽、異丙苯-環戊二烯基鐵(II)六氟磷酸鹽、二甲苯-環戊二烯基鐵(II)參(三氟甲基磺醯基)甲烷化物等。
光離子聚合引發劑可以包含前述一種或混合多種光離子聚合引發劑，總量為0.05~7重量份，光離子聚合引發劑可使光固化接著劑12充分硬化，使得製得的偏光板具有高機械強度及接著強度，但是當使用量過多時，已固化之接著劑中的離子性物質增加，吸濕性變高，可能降低偏光板的耐久性。
除了上述組成，光固化接著劑12可選擇性包含(D)不飽和單體聚合物成分，不飽和單體聚合物是由乙烯性不飽和單體聚合而成，重量平均分子量為5000至100000。乙烯性不飽和單體有一乙烯基，外接碳原子數1至7的烷基、碳原子數6至12的芳香基或碳原子數6至10的脂環式烴基。烷基包含但不限於甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第2丁基、第3丁基、異丁基、戊基、異戊基、第3戊基、己基、2-己基、3-己基、環己基、4-甲基環己基、庚基、2-庚基、3-庚基、異庚基、第3庚基等；芳香基包含但不限於苯基、甲基苯基、萘基等；脂環式烴基包含但不限於環己基、甲基環己基、降莰基、雙環戊基、雙環辛基、三甲基雙環庚基、三環辛基、三環癸基、螺環辛基、螺雙環戊基、金剛烷基、異莰基等。除此之外，這些烷基、芳香基或脂環式烴基可另外具有至少一種自由環氧基、氧雜環丁烷基、羥基及羧基等取代基。
不飽和單體聚合物可以由前述一種或混合多種不飽和單體聚合而成，總量為0~100重量份，添加不飽和單體聚合物成分可進一步提高偏光膜11與保護膜13/補償膜15之間的密合力。
除了上述組成，光固化接著劑12可選擇性包含(E)光增感劑，可提高感光性及擴大感色範圍，因而增加光固化接著劑12的固化硬度。光增感劑可包含但不限於9,10-二甲氧基蒽、9,10-二乙氧基蒽、9,10-二丙氧基蒽、9,10-二異丙氧基蒽、9,10-二丁氧基蒽、9,10-二戊氧基蒽、9,10-二己氧基蒽、 9,10-雙(2-甲氧基乙氧基)蒽、9,10-雙(2-乙氧基乙氧基)蒽、9,10-雙(2-丁氧基乙氧基)蒽、9,10-雙(3-丁氧基丙氧基)蒽、2-甲基或2-乙基-9,10-二甲氧基蒽、2-甲基或2-乙基-9,10-二乙氧基蒽、2-甲基或2-乙基-9,10-二丙氧基蒽、2-甲基或2-乙基-9,10-二異丙氧基蒽、2-甲基或2-乙基-9,10-二丁氧基蒽、2-甲基或2-乙基-9,10-二戊氧基蒽、2-甲基或2-乙基-9,10-二己氧基蒽等蒽系化合物，總量為0.05~7重量份。
具有上述組成之光固化接著劑12可藉由UV固化積光量於150~250mJ/cm2照射下固化，但不限於此，所獲得的偏光板經耐候測試之結果如表1所示。
由表1可看出當脂環式環氧樹脂成分比例低於40%時，可改善紅色紋路的狀況或是觀察不到紅色紋路，層間密著力也可提高到1.9N/25mm以上，如果幾乎沒有添加脂環式環氧樹脂成分，甚至因其層間密著力太高而可致膜材破裂。
綜上所述，本發明藉由控制光固化接著劑中的脂環式環氧樹脂成分之比例，即使必須與助黏著層搭配使用，也不致因其中存在鹽類而影響所形成偏光板的特定性能(如外觀、層間密著力等)，在節省成本之於仍具有較佳之耐候性。
1‧‧‧偏光板
11‧‧‧偏光膜
12‧‧‧光固化接著劑
13‧‧‧保護膜
14‧‧‧助黏著層
15‧‧‧補償膜

Claims (10)

  1. 一種偏光板，包括：一偏光膜；以及一補償膜，位於該偏光膜之一第一表面，該補償膜接近該偏光膜之一表面上塗佈含鹽基之一助黏著層；其中，該補償膜係利用一光固化接著劑貼合於該偏光膜之該第一表面，該光固化接著劑接觸該助黏著層，其中，該光固化接著劑總量為100重量份，包含：一脂環式環氧樹脂成分0.001~40重量份，含有通式為[化學式1]的單體： 其中，R1及R2分別獨立表示氫原子或碳數1~6的烷基；Z表示氧原子、碳數1~6的烷基、至少一個酯基與至少一個碳數1~20的烷二基接合而成的二價基、或至少一個醚基與至少一個碳數1~20的烷二基接合的二價基；以及一光離子聚合引發劑0.05~7重量份。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的偏光板，其中該光固化接著劑更包含一非脂環式環氧樹脂成分，含有通式為[化學式2]的單體：[化學式2] 其中X為碳數1~9的烷二基。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的偏光板，其中該脂環式環氧樹脂成分佔0.001~20重量份。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的偏光板，其中該光離子聚合引發劑為芳香族重氮鹽、芳香族錪鹽、芳香族鋶鹽或鐵-芳烴錯合物。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的偏光板，其中該光固化接著劑更包含一不飽和單體聚合物成分，含有乙烯性不飽和單體，該單體具有一乙烯基，外接碳數1~7的烷基、碳數6~12的芳香基或碳原子數6~10的脂環式烴基。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的偏光板，其中該光固化接著劑更包含一光增感劑0.05~7重量份，含有一蒽系化合物。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的偏光板，其中該助黏著層包括含鹽基之三[(2-羥基)-1-丙基]胺、2-胺基-2-甲基-1,3-丙烷二醇(AMPD)、2-胺基-2-羥基甲基-1,3-丙烷氫氧化鉀、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷或十二烷二酸二醯肼。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的偏光板，其中該光固化接著劑之層間密著力大於等於1.9N/25mm。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的偏光板，其中當該光固化接著劑之脂環式環氧樹脂的單體反應不完全時，未反應的該脂環式環氧樹脂的單體與偏光膜上的碘離子形成如下反應：
  10. 如申請專利範圍第1項所述的偏光板，其中該補償膜的材料係選自：纖維素系樹脂、丙烯酸系樹脂、非結晶性聚烯烴系樹脂、聚酯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂及其組合。
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