專利名稱：一種偏光片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偏光片的制作方法，特別是關(guān)于一種用于液晶顯示器中的偏光片的制作方法。
背景技術(shù)：
如本領(lǐng)域所知的，在液晶顯示器中，偏光片乃是不可或缺的構(gòu)成器件之一，其用途是將原本不具有偏振性的光線，產(chǎn)生偏振化，轉(zhuǎn)變成偏振光，因此，液晶顯示器就能利用此偏振光，加上液晶分子本身的扭轉(zhuǎn)特性，來達(dá)到控制光線的通過與否以及色彩訊號(hào)的呈現(xiàn)。而近年來，隨著液晶顯示器件被廣泛地應(yīng)用于諸如文字處理器(word processor)、計(jì)算機(jī)屏幕、手機(jī)或液晶電視等各種電子設(shè)備中，偏光片的需求量也越來越大。
現(xiàn)有的偏光片10的剖面結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要包含有離形膜12、感壓膠層14、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，以下簡稱為PVA)偏光基體層18、三醋酸纖維素(triacetyl cellulose，以下簡稱為TAC)支撐膜16與20，以及保護(hù)膜22。有時(shí)候，為了防止反射現(xiàn)象，偏光膜表面還會(huì)再給予特殊處理，例如加上一層抗炫(anti-glare)層或者抗反射(anti-reflection)層。目前，市場上的偏光片仍以碘系偏光片為主流，這是因?yàn)榈庀灯馄哂懈吖獯┩感?、高?duì)比，且具有較廣區(qū)域波長的偏光特性，而其制造上較為容易，相對(duì)也使其價(jià)格較為便宜。
現(xiàn)有技術(shù)制作碘系偏光片的方法是先將聚乙烯醇(PVA)原料經(jīng)過泡水膨脹(swelling)、浸碘染色(dyeing)、再延伸(re-stretching)等前處理步驟，形成前述具有偏光特性的PVA偏光基體層18之后，再使用經(jīng)過特殊調(diào)配過的含PVA水凝膠(hydrogel)將PVA偏光基體層18的上、下兩面與經(jīng)過堿液(氫氧化鈉或氫氧化鉀)皂化處理過的TAC支撐膜16及20層合(lamination)，經(jīng)過干燥后，再在TAC支撐膜16及20上貼以離形膜以及保護(hù)膜等。
然而，前述經(jīng)過特殊調(diào)配過的含PVA水凝膠，其制備過程十分麻煩，需先將光學(xué)級(jí)的聚乙烯醇高分子粉末加入水中，再加熱至80℃到90℃的高溫溶解，并且需持續(xù)攪拌至呈膠體狀，才進(jìn)行最后冷卻及過濾，全部的制備過程至少需耗時(shí)3到4小時(shí)以上。而除了制備費(fèi)時(shí)的缺點(diǎn)之外，現(xiàn)有的含PVA水凝膠在制備完成后通常需在1到2天內(nèi)使用完畢，而在保存時(shí)尤其需要格外小心，因?yàn)槠淠z體特性并不穩(wěn)定，若在布膠時(shí)，膠體內(nèi)已結(jié)塊(aggregation)或析出有顆粒等雜質(zhì)，即會(huì)造成產(chǎn)品生產(chǎn)線的優(yōu)良率下降。
此外，由于有越來越多的液晶顯示器被應(yīng)用在諸如大型戶外顯示廣告牌、車輛、航空器、航海儀器以及衛(wèi)星等方面，因此使用者對(duì)偏光片在環(huán)境中的耐溫性以及耐濕性等特性上的要求也日益嚴(yán)格，而前述傳統(tǒng)的碘系偏光片由于先前吸附在PVA偏光基體層中的碘含量及活性容易隨時(shí)間以及環(huán)境的影響而衰減，其耐溫性以及耐濕性皆嫌不足，因而限制到其應(yīng)用的范圍。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種改良的偏光片的制作方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明提供一種偏光片的制作方法，包含有提供聚乙烯醇(PVA)膜；將該P(yáng)VA膜浸泡在染色溶液中，進(jìn)行浸染處理；將該染色后的PVA膜浸泡在交聯(lián)劑溶液中，同時(shí)單向延伸該P(yáng)VA膜，其中所述交聯(lián)劑溶液包含有二元羧酸以及硼酸；以及將延伸后的PVA膜通過催化劑水溶液與經(jīng)過強(qiáng)堿皂化處理過的三醋酸纖維素(TAC)薄膜層合，其中該催化劑水溶液包含有質(zhì)子酸以及金屬鹽。
為了能更清楚地了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖。然而附圖僅供參考與輔助說明使用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制。


圖1繪示的是現(xiàn)有偏光片的剖面結(jié)構(gòu)。
圖2繪示的是本發(fā)明制作偏光片的制造流程示意圖。
圖3繪示的是己二酸的結(jié)構(gòu)式。
圖4繪示的是經(jīng)過步驟106處理后的PVA膜表面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為利用優(yōu)選實(shí)施例以及四個(gè)比較實(shí)例所制作出來的TAC-PVA-TAC層膜樣品，浸泡在熱水浴中所進(jìn)行的抗?jié)窨篃釡y試實(shí)驗(yàn)的結(jié)果比較表。
主要附圖標(biāo)記說明10偏光片 12 離形膜14感壓膠層16 TAC支撐膜18PVA偏光基體層 20 TAC支撐膜22保護(hù)膜 50 未延伸PVA膜52純水53 PVA膜54含碘溶液配方55 PVA膜56交聯(lián)劑配方 57 PVA膜58PVA膜 59 TAC薄膜60TAC薄膜-PVA膜-TAC薄膜70催化劑水溶液572親水性羥基 574 化學(xué)鍵結(jié)結(jié)構(gòu)576抗水結(jié)構(gòu) 578 碘具體實(shí)施方式
如前所述，在傳統(tǒng)的偏光片的前處理制程中，乃是先將三醋酸纖維素(TAC)薄膜經(jīng)過強(qiáng)堿(氫氧化鈉或氫氧化鉀)皂化處理后，使TAC薄膜表面具有親水性，然后再以PVA高分子粉末所制備的水凝膠粘合劑將TAC薄膜與經(jīng)過浸染拉伸過的聚乙烯醇(PVA)薄膜層合。
上述以PVA高分子粉末所制備的水凝膠(hydrogel)粘合劑除了制備過程冗長之外，其所提供的黏合力亦有待改善。
為此，本發(fā)明提供一種改良的液晶顯示器偏光膜的制作方法，可以提供較佳的黏合效果，同時(shí)可以簡化偏光片制程，并提高生產(chǎn)能力與優(yōu)良率。
請(qǐng)參閱圖2，其繪示的是本發(fā)明制作偏光片的制造流程示意圖。本發(fā)明制作偏光片的制造流程不需要使用到現(xiàn)有技術(shù)中以PVA高分子粉末所制備的水凝膠粘合劑。如圖2所示，本發(fā)明制作偏光片的制造流程大致分為幾個(gè)主要步驟，包括步驟102泡水膨脹(swelling)。
步驟104浸染(dyeing)。
步驟106延伸(stretching)。
步驟108干燥(drying)。
步驟110層合(lamination)。
步驟112干燥(drying)。
本發(fā)明從步驟102開始，先將未延伸的(un-stretched)PVA膜50浸泡在純水52中。經(jīng)過泡水膨脹處理后的PVA膜53隨即進(jìn)行步驟104，在含碘溶液配方54中浸泡，使PVA膜53吸附碘。含碘溶液配方54包含有分子碘(iodine)以及碘化鉀(potassium iodide)，其中碘的重量百分比濃度約為0.01wt.％至0.5wt.％左右。
經(jīng)過浸染處理過的PVA膜55隨即進(jìn)行步驟106，也就是PVA膜的延伸(stretching)制程。PVA膜55在含有硼酸(boric acid)以及碘化鉀的交聯(lián)劑配方56中進(jìn)行膜的單向延伸(uniaxially stretching)。其中，硼酸的重量百分比濃度約為1wt.％至10wt.％左右。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，PVA膜的總延伸率(total stretching ratio)約為4倍到7倍之間。此外，本發(fā)明的主要特征在于交聯(lián)劑配方56中另添加有二元羧酸(dicarboxylic acid)，例如己二酸(adipic acid；HOOCC4H8COOH)、戊二酸(glutaric acid)或琥珀酸(succinic acid)，其中又以己二酸為優(yōu)選。己二酸的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
本發(fā)明的特征在于當(dāng)進(jìn)行PVA膜的延伸制程時(shí)，添加在溶液配方56中的二元羧酸會(huì)與PVA膜鍵結(jié)。根據(jù)本發(fā)明，二元羧酸的重量百分比濃度約為1wt.％至5wt.％左右。
請(qǐng)同時(shí)參閱圖4，其繪示的是經(jīng)過步驟106處理后的PVA膜57的表面結(jié)構(gòu)示意圖。以添加己二酸為例，在分子鏈兩端皆有羧基(carboxyl group)的己二酸分子中的羧基之一會(huì)與PVA膜表面的親水性羥基572發(fā)生酯化反應(yīng)(esterification)，產(chǎn)生化學(xué)鍵結(jié)結(jié)構(gòu)574。
此外，在交聯(lián)劑配方56中的硼酸亦會(huì)與PVA膜表面反應(yīng)，形成抗水結(jié)構(gòu)576，可避免吸附在PVA膜57表面的碘578向外擴(kuò)散。
接著，進(jìn)行步驟108的干燥步驟(PVA層合前的干燥處理)，使PVA膜57與催化劑水溶液70接觸前保持干燥。
接著，進(jìn)行步驟110，通過添加催化劑水溶液70使經(jīng)過步驟108處理過的PVA膜58與經(jīng)過強(qiáng)堿皂化預(yù)處理過的TAC薄膜59層合，形成三層膜(TAC-PVA-TAC)層合結(jié)構(gòu)。此時(shí)，由于原先已鍵結(jié)在PVA膜57表面上的己二酸分子的另一個(gè)未反應(yīng)的羧基，通過在層合過程中添加的催化劑水溶液70的催化，而與TAC薄膜59表面的羥基發(fā)生快速的酯化反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)鍵結(jié)結(jié)構(gòu)，如此使得PVA膜58能夠與TAC薄膜59緊密層合。
另外，在層合步驟110過程中，使催化劑水溶液70與PVA膜接觸，所采用的方式是以滴落溶液的方法提供催化劑水溶液，而非以涂布方式進(jìn)行。
催化劑水溶液70的成分包含有強(qiáng)質(zhì)子酸，如鹽酸、硫酸或硝酸，以及金屬鹽。金屬鹽可包含有含鋅離子或者鎂離子的任何形態(tài)的無機(jī)鹽類，例如氯鹽，如氯化鋅(ZnCl2)或者氯化鎂(MgCl2)等，或者可以為溴鹽，例如溴化鋅(ZnBr2)，又或者可以為碘鹽，例如碘化鋅(ZnI2)，其中又以氯化鋅所得的效果較佳。根據(jù)本發(fā)明，金屬鹽的重量百分比濃度約為1wt.％至5wt.％左右，質(zhì)子酸的濃度約為0.1M至0.5M左右。
氯化鋅屬于一種路易斯酸(Lewis acid)，這種金屬鹽在不同領(lǐng)域中常被當(dāng)作催化劑使用。
此外，為了加快后續(xù)的干燥速度，在催化劑水溶液70中也可以加入高揮發(fā)性的親水性溶劑，例如甲醇。
最后，進(jìn)行步驟112，將層合的TAC薄膜-PVA膜-TAC薄膜60施以50～80℃干燥處理。由于催化劑水溶液70中所添加的甲醇，使其可以加速完成烘干。
此外，為了增加偏光片的功能性，TAC薄膜在進(jìn)行皂化處理前會(huì)先涂布例如液晶層、保護(hù)層、抗炫層、抗反射層或者是耐刮傷防污處理層等等。通過不同的功能性TAC膜的組合，可得到具有不同光學(xué)效果的偏光板。
為使從事本領(lǐng)域的技術(shù)人員更能理解本發(fā)明的精神、技術(shù)特征以及優(yōu)點(diǎn)所在，以下，另提出一優(yōu)選實(shí)施例以及四個(gè)比較實(shí)例。優(yōu)選實(shí)施例在層合步驟時(shí)使用前述不含PVA的催化劑水溶液，且在延伸步驟中的交聯(lián)劑中加入己二酸；在四個(gè)比較例中，在PVA膜與TAC膜層合時(shí)所采用的粘合劑分別是不含PVA的膠體粘合劑(比較例一)以及三種含有PVA的水凝膠，且四個(gè)比較例在PVA膜延伸步驟中皆使用不添加己二酸的交聯(lián)劑。
優(yōu)選實(shí)施例預(yù)先制備催化劑水溶液，其成分包括鹽酸溶液、氯化鋅以及甲醇，其中添加甲醇的目的在于可以達(dá)到加速烘干的效果，而非必要的主成分。先將經(jīng)過稱重的己二酸添加在如前述的交聯(lián)劑溶液中，并加以溶解，然后以前述的一連串程序?qū)⒔?jīng)過浸染的PVA膜在該添加己二酸的交聯(lián)劑溶液中進(jìn)行延伸處理。接著，將預(yù)先制備好的催化劑水溶液在前述的層合步驟中以滴落方式使PVA膜與TAC膜層合，形成TAC-PVA-TAC層膜。如前所述，添加在交聯(lián)劑溶液中的己二酸與后續(xù)接觸到的催化劑水溶液中的成分反應(yīng)，可以得到所要的黏合特性。
比較例一制備不含PVA的膠體粘合劑。先在熱水中加入經(jīng)稱重的己二酸，然后再加入乙二醛(glyoxal)、氯化鋅及鹽酸。經(jīng)過約十分鐘小心的攪拌后，可以得到無色澄清的膠體溶液。制備好的膠體粘合劑，隨后在以傳統(tǒng)程序浸染、延伸(交聯(lián)劑溶液中未添加己二酸)、干燥后的PVA膜與TAC膜層合步驟中使用，形成TAC-PVA-TAC層膜。
比較例二將經(jīng)過稱重的PVA粉末溶解在熱水中，加熱，并加以劇烈的攪拌，以避免結(jié)塊(aggregation)或析出顆粒。之后，在攪拌的同時(shí)將上述溶液冷卻至室溫。然后，加入純水，以補(bǔ)償因加熱失去的水分，再將上述溶液過濾，以濾除溶液中的結(jié)塊成分，產(chǎn)生重量百分比濃度約為5％的PVA水凝膠。制備上述PVA水凝膠的時(shí)間約為數(shù)小時(shí)左右。制備好的5％PVA水凝膠，隨后在以傳統(tǒng)程序浸染、延伸、干燥后的PVA膜與TAC膜層合步驟中使用，形成TAC-PVA-TAC三層膜。
比較例三將經(jīng)過稱重的PVA粉末溶解在熱水中，加熱，并加以劇烈的攪拌，以避免結(jié)塊。之后，在攪拌的同時(shí)將上述溶液冷卻至室溫，且在攪拌及冷卻過程中，再加入硼酸以及氯化鋅。然后，加入純水，以補(bǔ)償因加熱失去的水分，再將上述溶液過濾，以濾除溶液中的結(jié)塊成分，產(chǎn)生重量百分比濃度約為5％的PVA水凝膠。制備上述PVA水凝膠的時(shí)間約為數(shù)小時(shí)左右。制備好的5％PVA水凝膠，隨后在以傳統(tǒng)程序浸染、延伸、干燥后的PVA膜與TAC膜層合步驟中使用，形成TAC-PVA-TAC三層膜。
比較例四將經(jīng)過稱重的PVA粉末溶解在熱水中，加熱，并加以劇烈的攪拌，以避免結(jié)塊。之后，在攪拌的同時(shí)將上述溶液冷卻至室溫，且在攪拌及冷卻過程中，再加入鹽酸、乙二醛以及氯化鋅。然后，加入純水，以補(bǔ)償因加熱失去的水分，再將上述溶液過濾，以濾除溶液中的結(jié)塊成分，產(chǎn)生重量百分比濃度約為5％的PVA水凝膠。制備上述PVA水凝膠的時(shí)間約為數(shù)小時(shí)左右。制備好的5％PVA水凝膠，隨后在以傳統(tǒng)程序浸染、延伸、干燥后的PVA膜與TAC膜層合步驟中使用，形成TAC-PVA-TAC三層膜。
抗?jié)窨篃釡y試能力的比較請(qǐng)參閱圖5，其為利用上述優(yōu)選實(shí)施例以及四個(gè)比較實(shí)例所制作出來的TAC-PVA-TAC層膜樣品，浸泡在熱水浴中所進(jìn)行的抗?jié)窨篃釡y試實(shí)驗(yàn)的結(jié)果比較表。其中，利用優(yōu)選實(shí)施例以及比較例一所產(chǎn)生的TAC-PVA-TAC層膜在溫度為70℃的熱水浴中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而剩下的比較例則是在溫度為50℃的熱水浴中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察其薄膜層剝離所需耗費(fèi)的時(shí)間。而由圖5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的抗?jié)窨篃崮芰γ黠@較佳(＞3天)。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依照本發(fā)明的權(quán)利要求書所做的等同變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種偏光片的制作方法，包含有提供聚乙烯醇(PVA)膜；將該P(yáng)VA膜浸泡在染色溶液中，進(jìn)行浸染處理；將該染色后的PVA膜浸泡在交聯(lián)劑溶液中，同時(shí)單向延伸該P(yáng)VA膜，其中所述交聯(lián)劑溶液包含有二元羧酸以及硼酸；以及將延伸后的該P(yáng)VA膜，以添加催化劑水溶液的方式與經(jīng)過強(qiáng)堿皂化處理過的三醋酸纖維素(TAC)薄膜層合，其中所述催化劑水溶液包含有金屬鹽以及強(qiáng)質(zhì)子酸。
2.如權(quán)利要求1所述的偏光片的制作方法，其中所述染色溶液包含有碘。
3.如權(quán)利要求1所述的偏光片的制作方法，其中所述染色溶液包含有碘化鉀。
4.如權(quán)利要求1所述的偏光片的制作方法，其中所述交聯(lián)劑溶液還包含有碘化鉀。
5.如權(quán)利要求1所述的偏光片的制作方法，其中所述二元羧酸包含有己二酸、戊二酸及琥珀酸。
6.如權(quán)利要求1所述的偏光片的制作方法，其中所述金屬鹽包含有含鋅離子或者鎂離子的任何形態(tài)的無機(jī)鹽類。
7.如權(quán)利要求1所述的偏光片的制作方法，其中所述強(qiáng)質(zhì)子酸包含有鹽酸、硫酸及硝酸。
8.如權(quán)利要求1所述的偏光片的制作方法，其中所述催化劑水溶液另可添加具有揮發(fā)性的親水性溶劑。
9.如權(quán)利要求8所述的偏光片的制作方法，其中所述具有揮發(fā)性的親水性溶劑可為甲醇。
10.一種偏光片的制作方法，包含有提供聚乙烯醇(PVA)膜；將該P(yáng)VA膜浸泡在染色溶液中，進(jìn)行浸染處理；將該染色后的PVA膜浸泡在交聯(lián)劑溶液中，同時(shí)單向延伸該P(yáng)VA膜，其中所述交聯(lián)劑溶液包含有二元羧酸以及硼酸；以及將該延伸后的PVA膜，以添加催化劑水溶液的方式與經(jīng)過強(qiáng)堿皂化處理過的三醋酸纖維素(TAC)薄膜層合，其中所述催化劑溶液包含有至少一種路易斯酸及至少一種強(qiáng)質(zhì)子酸。
11.如權(quán)利要求10所述的偏光片的制作方法，其中所述染色溶液包含有碘。
12.如權(quán)利要求10所述的偏光片的制作方法，其中所述染色溶液包含有碘化鉀。
13.如權(quán)利要求10所述的偏光片的制作方法，其中所述交聯(lián)劑溶液還包含有碘化鉀。
14.如權(quán)利要求10所述的偏光片的制作方法，其中所述二元羧酸為己二酸。
15.如權(quán)利要求10所述的偏光片的制作方法，其中所述路易斯酸為氯化鋅。
16.如權(quán)利要求10所述的偏光片的制作方法，其中該強(qiáng)質(zhì)子酸為鹽酸。
17.如權(quán)利要求10所述的偏光片的制作方法，其中所述催化劑水溶液另可添加具有揮發(fā)性的親水性溶劑。
18.如權(quán)利要求17所述的偏光片的制作方法，其中所述具有揮發(fā)性的親水性溶劑可為甲醇。
全文摘要
一種偏光片的制作方法，先提供聚乙烯醇(PVA)膜；將該P(yáng)VA膜浸泡在染色溶液中，進(jìn)行浸染處理；將染色后的PVA膜浸泡在交聯(lián)劑溶液中，同時(shí)單向延伸該P(yáng)VA膜，其中所述交聯(lián)劑溶液包含有二元羧酸以及硼酸；將延伸后的PVA膜通過催化劑水溶液與經(jīng)過強(qiáng)堿皂化處理過的三醋酸纖維素(TAC)薄膜層合，其中該催化劑溶液包含有質(zhì)子酸以及金屬鹽。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1979231SQ20051012708
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者蔡政欣 申請(qǐng)人:達(dá)信科技股份有限公司