专利名称：偏光板及其制造方法
技术领域：
本发明关于一种光学元件及其制造方法，且特别是有关于一种偏光板及其制造方 法。
背景技术：
户外的大型平面显示器常用来提供路人或驾驶人许多资讯。其中液晶显示器的关 键零组件之一即为偏光板，约占液晶显示器材料成本的6% -18%。偏光板结构中的偏光 膜，其材料通常为拉伸(stretch)后的聚乙烯薄膜(polyvinyl alcohol ；PVA) 0由于聚乙 烯醇可溶解于水中且拉伸后的该薄膜易受热及湿气的影响而回缩。，因此需要在其两侧再 加上保护膜而组成偏光板的结构，才能让偏光板的结构足以承受户外日晒雨淋的气候。目前常见的偏光板的保护膜的材料是由三醋酸纤维素(Triacetate cellulose ； TAC)或环烯烃聚合物(Cycloolefin polymer ；COP)所组成，两者皆是相当昂贵的材料。例 如，若以三醋酸纤维素作为保护膜的材料，则其成本就占了偏光板材料的50%左右。而且， 保护膜与偏光膜之间还需要水胶(hydrogel)来协助两者结合在一起。因此，为了增加保护 膜与水胶之间的粘着力，三醋酸纤维素薄膜需要强碱蚀刻处理，而环烯烃聚合物薄膜需要 电晕放电(corona)处理，使得制程繁复。
发明内容
因此，本发明提供一种偏光板及其制造方法，以解决习知保护膜材料昂贵又制程 繁复的问题。依据一实施方式，本发明提供一种偏光板，其包含丙烯酸树脂保护膜、第二保护膜 以及聚乙烯醇偏光膜。该丙烯酸树脂保护膜的玻璃转移温度大于50°C ；该聚乙烯醇偏光膜 位于该丙烯酸树脂保护膜与该第二保护膜之间。根据所述的偏光板，该第二保护膜的材料为丙烯酸树脂、三醋酸纤维素、环烯烃聚 合物、聚甲基丙烯酸甲酯或聚乙烯对苯二甲酸酯。根据一具体实施方式
，本发明提供一种偏光板的制造方法，该制造方法包含制备 丙烯酸树脂溶液，该丙烯酸树脂溶液的固含量为20-50wt%，该丙烯酸树脂溶液中的丙烯酸 树脂的玻璃转移温度大于50°C ；在离型基材上形成丙烯酸树脂保护膜；以及结合该丙烯酸 树脂保护膜、偏光膜与第二保护膜，以形成偏光板，其中该偏光膜位于该丙烯酸树脂保护膜 与该第二保护膜之间。根据所述的偏光板的制造方法，该偏光板的制造方法还包含加入架桥剂与酸催化 剂至该丙烯酸树脂溶液中，让该丙烯酸树脂进行架桥反应，以增加该丙烯酸树脂的玻璃转 移温度。根据所述的偏光板的制造方法，形成丙烯酸树脂保护膜的方法为涂布法、挤出成 形法、溶液铸造法或网印法。根据所述的偏光板的制造方法，结合丙烯酸树脂保护膜与偏光膜的方法为热压法。根据所述的偏光板的制造方法，该偏光板的制造方法还包括让该偏光板在 20-60 V下静置，以增加该丙烯酸树脂保护膜的玻璃转移温度。根据所述的偏光板的制造方法，该偏光膜包括拉伸后的聚乙烯醇薄膜。根据所述的偏光板的制造方法，该第二保护膜的材料为丙烯酸树脂、三醋酸纤维 素、环烯烃聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯或聚乙烯对苯二甲酸酯。根据一具体实施方式
，本发明提供一种偏光板的制造方法，该制造方法包含以热 压法结合丙烯酸树脂保护膜与聚乙烯醇偏光膜，其中该丙烯酸树脂保护膜的玻璃转移温度 大于500C ο根据所述的偏光板的制造方法，该丙烯酸树脂保护膜所用的丙烯酸单体之一为甲 基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸正丁酯或上述丙烯酸 单体的任意组合。根据一具体实施方式
，本发明提供一种偏光板，其利用上述的偏光板的制造方法 所制造而成。依据上述，由于在此使用便宜的丙烯酸树脂来取代习知昂贵的保护膜材料(亦即 三醋酸纤维素及/或环烯烃聚合物)。并利用丙烯酸树脂的热熔粘合特性，只需要热压就可 以结合丙烯酸树脂保护膜与聚乙烯醇偏光膜，可以省略在两者间涂布水胶的步骤。因此应 用上述的实施方式可大幅节省偏光板的制造成本，并可简化偏光板的制程。于本发明的优点与精神可以由以下的
及具体实施方式
详述得到进一步 的了解。
图1绘示依据本发明一实施方式的偏光板的制造流程图。
具体实施例方式依据上述，提供一种偏光板及其制造方法。在下面的叙述中，将会介绍上述偏光板 的例示结构与其例示的制造方法。为了容易了解所述实施例之故，下面将会提供不少技术 细节。当然，并不是所有的实施例皆需要这些技术细节。同时，一些广为人知的结构或元件， 仅会以示意的方式在图式中绘出，以适当地简化图式内容。偏光板的制造方法图1绘示依据本发明一实施方式的偏光板的制造流程图。在图1的步骤110中， 先制备丙烯酸树脂的溶液。为了后续在步骤130中容易形成丙烯酸树脂保护膜，丙烯酸树 脂溶液的固含量可为20-50wt%。上述丙烯酸树脂的分子量为20-200万，例如可为30-80 万或40-60万，以利达成以高固含量丙烯树脂溶液进行涂布的目的。而丙烯酸树脂溶液所 使用的溶剂为有机溶剂，以能完全溶解丙烯酸树脂。上述的有机溶剂例如可为酯类、酮类或 醇类溶剂，常见的有机溶剂有乙酸乙酯(ethyl acetate)、丁酸乙酯(butyl acetate)、甲基 乙基酮(methyl ethylketone)或异丙酉享(isopropanol)。为了适应户外的日晒高温环境，因此上述丙烯酸树脂的玻璃转移温度(Tg)可为 50-100°C。所以需选择可让丙烯酸树脂具有较高玻璃转移温度的丙烯酸单体(下面简称「高温单体」)。这些高温单体例如有甲基丙烯酸甲酯(methylmethacrylate ;MMA)、丙烯 酸甲酉旨(methyl aery late ;MA)、甲基丙炼酸(methacrylicacid ;MAA)、丙炼酸(acrylic acid ；AA)、甲基丙烯酸羟乙酯Q-hydroxyethylmethacrylate ；2-HEMA)或/及甲基丙烯酸 正丁酉旨(η-butyl methacrylate ；BMA)。除了上述高温单体外，另外还可依所需的薄膜特性来挑选其他适合的丙烯酸单 体(下面简称「其他单体」)来与上述高温单体来搭配。常见的其他单体例如有(甲基) 丙烯酸苯甲酯(benzyl (meth)acrylate),(甲基)丙烯酸丁酯(butyl (meth)acrylate), (甲基)丙烯酸环己酯(cyclohexylOnettOacrylate)、(甲基)丙烯酸N，N-二甲氨基 乙酉旨(N，N-dimethylamino ethyl (meth)acrylate)、(甲基)丙炼酸乙酉旨(ethyl (meth) acrylate),(甲基)丙烯酸缩水甘油酯(glycidyl (mettOacrylate)、丙烯酸2_羟基乙 酯(2-hydroxyethyl acrylate ；2-HEMA),(甲基)丙烯酸异冰片酯(isobornyl (meth) acrylate)、丙烯酸甲酯(methyl acrylate)或/及(甲基)丙烯酸苯酯(phenyl (meth) acrylate)。上述含有高温单体与其他单体的丙烯酸树脂的玻璃转移温度可利用Fox方程式 来计算。Fox方程式如下面式(1)所示Ι/Tg = Σ WiAgi (1)式(1)中的Tg为含有至少两种单体的丙烯酸树脂的玻璃转移温度，Tgi为只含某 一种单体的丙烯酸树脂的玻璃转移温度，Wi则为某一种单体的重量比例。因此，可依据Fox 方程式来选择适当的单体，来调控丙烯酸树脂的玻璃转移温度，以适应户外的日晒高温环
^Ml O接下来，若想进一步增加后续所得丙烯酸树脂保护膜的玻璃转移温度，可选择 性地进行步骤120，让丙烯酸树脂进行架桥反应。因此，可加入一些架桥剂以及架桥反 应的催化剂至丙烯酸树脂溶液中，让丙烯酸树脂进行架桥反应。举例来说，若使用具 有羟基(-0Η)的丙烯酸单体(例如前述的丙烯酸2-羟基乙酯)，则可以加入异氰酸酯 (isocyanate ；-NC0)类的架桥剂，并加入酸来作为架桥反应的催化剂。常见的异氰酸酯类架桥剂例如有甲苯二异氰酸酯(toluene diisocyanate ；TDI)、 二甲基苯二异氰酸酯(xylylene diisocyanate ;XDI)、己二异氰酸酯(hexamethylene diisocyanate ；HDI)、二异氰酸酉旨二苯甲烧(methylene diphenyldiisocyanate ；MDI)、二 异氰酸异佛尔酮(isophorone diisocyanate ；IPDI).此外，还可让前述异氰酸酯类架桥 剂与某些化合物形成加成物(adduct)来使用之，或是使用某些封闭剂(blocked agent) 来封闭异氰酸酯类架桥剂。上述的加成物例如可与三羟甲基丙烷(trimethylolpropane ； TMP)形成加成物(下面简称TMP加成物)，或是让三个异氰酸酯类架桥剂形成异 三聚氰酸(isocyanurate)的环状三聚物。上述常见的封闭剂例如有甲基乙基酮肟 (methylethylketoxime ；ΜΕΚ0)、丙酸二 乙酉旨(diethyl malonate ；DEM)、3，5-二甲基吡唑 (3, 5-dimethylpyrazole ；DMP)或己内酉先月安(caprolactam)。而前述的酸催化剂，例如可为具有配位基(Iigand)的Al3+、Zr4\ Zn2\ Bi3+的复 合离子(complex ion)，而常见的配位基例如有乙酰丙酮(acetylacetonate)、乙基已酸酯 Q-ethylhexanoate)、异丙基氧化物(isopropoxide)及 / 或硬脂酸(stearate)等。再来，在步骤130中，让上述的丙烯酸树脂溶液在离型基材上形成丙烯酸树脂保护膜。上述的离型基材例如可为聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylenetei^phthalate ；PET) 离型膜，或其他可用的离型基材。常见的薄膜的形成方法例如有涂布法(coating)、挤出成 形法(extrusion)、溶液铸造法(casting)及网印法(screenprinting)。而前述的涂布法 可利用各种可行工具来进行涂布，例如可以使用狭缝模具涂布法(slot die coating)、旋 转涂布法(spin coating)、滚筒式涂布法(roll coating)及含浸法(dip coating)。由于 上述列举的方法皆为目前的习知技术，因此不再赘述其技术细节。下一步，在步骤140中，利用热压法(thermocompressing)将步骤130的保护膜成 品与偏光膜结合在一起。上述的偏光膜的材料为拉伸后的聚乙烯醇。而热压法的温度为丙 烯酸树脂保护膜的玻璃转移温度再加上至少10°c即可，例如可为丙烯酸树脂保护膜的玻璃 转移温度再加上10-30°C。最后，在步骤150中，若希望能再增加作为保护膜的丙烯酸树脂保护膜的玻璃转 移温度，可再选择性地进行熟成步骤，以熟化丙烯酸树脂保护膜。但是若上述熟成的温度太 低，则熟成步骤会需要太久的时间。若熟成的温度太高，则作为偏光膜的聚乙烯醇会因长期 受热而开始收缩。因此，此熟成步骤为让偏光板在20-60°C下静置一段时间，直至在最少3 天以上的期间内，所测得的丙烯酸树脂保护膜的每天玻璃转移温度变化小于3°C为止。依据 本发明一实施例，上述的熟成温度例如可为30-40°C或30-50°C。至于前述步骤130中所使用的离型基材，可等到需要使用成品偏光板时，再将其 取下即可。实验例以丙烯酸树脂来制造偏光板中的保护膜下面将以实验例一及实验例二的丙烯酸树脂来制造偏光板中的保护膜，并测试所 得偏光板的光学性质与耐候性。在实验例一及实验例二中，二者皆有经过熟成的步骤，而以 丙烯酸树脂保护膜制造保护膜过程中的相关变数皆列在表一中。相关变数例如有丙烯酸树 脂所用的丙烯酸单体、丙烯酸树脂溶液的相关性质与所用的架桥剂及酸催化剂，以及计算 及添加架桥剂前后实测所得玻璃转移温度。从表一的结果可知，在添加架桥剂之前，测得的丙烯酸树脂的玻璃转移温度与利 用Fox方程式计算所得的玻璃转移温度相差不大。而且，进行架桥反应，可以大幅增加丙烯 酸树脂的玻璃转移温度。表一丙烯酸树脂的单体组成与玻璃转移温度
权利要求
1.一种偏光板，其特征在于包含丙烯酸树脂保护膜，该丙烯酸树脂保护膜的玻璃转移温度大于50°c ；第二保护膜；以及聚乙烯醇偏光膜，位于该丙烯酸树脂保护膜与该第二保护膜之间。
2.根据权利要求1所述的偏光板，其特征在于该第二保护膜的材料为丙烯酸树脂、三 醋酸纤维素、环烯烃聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯或聚乙烯对苯二甲酸酯。
3.一种偏光板的制造方法，其特征在于该制造方法包含制备丙烯酸树脂溶液，该丙烯酸树脂溶液的固含量为20-50wt %，该丙烯酸树脂溶液中 的丙烯酸树脂的玻璃转移温度大于50°C ；在离型基材上形成丙烯酸树脂保护膜；以及结合该丙烯酸树脂保护膜、偏光膜与第二保护膜，以形成偏光板，其中该偏光膜位于该 丙烯酸树脂保护膜与该第二保护膜之间。
4.根据权利要求3所述的偏光板的制造方法，其特征在于该偏光板的制造方法还包 含加入架桥剂与酸催化剂至该丙烯酸树脂溶液中，让该丙烯酸树脂进行架桥反应，以增加 该丙烯酸树脂的玻璃转移温度。
5.根据权利要求3所述的偏光板的制造方法，其特征在于形成丙烯酸树脂保护膜的 方法为涂布法、挤出成形法、溶液铸造法或网印法。
6.根据权利要求3所述的偏光板的制造方法，其特征在于结合丙烯酸树脂保护膜与 偏光膜的方法为热压法。
7.根据权利要求3所述的偏光板的制造方法，其特征在于该偏光板的制造方法还包 括让该偏光板在20-60°C下静置，以增加该丙烯酸树脂保护膜的玻璃转移温度。
8.根据权利要求3所述的偏光板的制造方法，其特征在于该偏光膜包括拉伸后的聚 乙烯醇薄膜。
9.根据权利要求3所述的偏光板的制造方法，其特征在于该第二保护膜的材料为丙 烯酸树脂、三醋酸纤维素、环烯烃聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯或聚乙烯对苯二甲酸酯。
10.一种偏光板的制造方法，其特征在于，该制造方法包含以热压法结合丙烯酸树脂保护膜与聚乙烯醇偏光膜，其中该丙烯酸树脂保护膜的玻璃 转移温度大于50°C。
11.根据权利要求10所述的偏光板的制造方法，其特征在于该丙烯酸树脂保护膜所 用的丙烯酸单体之一为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙 烯酸正丁酯或上述丙烯酸单体的任意组合。
12.一种偏光板，其利用权利要求3-11中任一项权利要求所述的偏光板的制造方法所 制造而成。
全文摘要
本发明关于一种偏光板及其制造方法，该偏光板使用丙烯酸树脂作为聚乙烯醇偏光膜的保护膜，组合出偏光板。其中，丙烯酸树脂的玻璃转移温度高于50℃。本发明由于使用便宜的丙烯酸树脂来取代习知昂贵的保护膜材料(亦即三醋酸纤维素及/或环烯烃聚合物)。并利用丙烯酸树脂的热熔粘合特性，只需要热压就可以结合丙烯酸树脂保护膜与聚乙烯醇偏光膜，可以省略在两者间涂布水胶的步骤。因此应用上述的实施方式可大幅节省偏光板的制造成本，并可简化偏光板的制程。
文档编号B32B27/08GK102096142SQ201110036
公开日2011年6月15日 申请日期2011年2月12日 优先权日2011年2月12日
发明者张书怡, 李崇汉, 蔡政欣 申请人:明基材料有限公司, 明基材料股份有限公司