TWI273105B - Thin films and method of fabricating the same - Google Patents
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Description
1273105 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於-種薄膜，特別是有關於一種薄型偏光膜 及其製造方法。 【先前技術】 近年來，由於液晶顯示裝置廣泛應用於例如文書處理器、 ，、手機或液晶電視等電子產品，使得相關元件：偏光：的 需求日益增加，特別是，家庭影音娛樂設備普及化之後，造就 了大尺寸液晶電視的發展趨勢，因此，確有必要加速開發薄型 且大面積範圍的偏光膜，以滿足市場需求。 目前’聚乙稀醇偏光膜大致分成三大類，第—類為含填的 $ w ’第二類為含雙色性染料(diehrc>ie咖)的聚乙婦醇 膜卬苐一顯則為經部分脫水的聚乙烯醇膜。 上述含破的聚乙_膜由於製㈣單且具有較佳的光學 ^，遂成為目前使用率最高的偏光膜一般來說，偏絲 由一延伸的聚乙烯醇膜與至少—例如為三醋酸纖維⑻肛邮 =:TAC)的保護層所組成，其中延展、染色後的聚乙婦i 為20〜35微米，延伸倍率約為5〜6，最常見的為η 二：，這些較厚、寬度窄且延伸倍率低的偏光膜，大大汚 ==可利用率，不符成本考量，甚至有拉伸前後偏光· ^度比㊣達2〜2.5的情形發生，完全無法滿足大尺寸面板的需
〇659~A21197TWF(N2)；M05023；DAViD 1273105 習知有揭露如何增加膜光學特性或利用乾式製程 均勾度的方法（美國專利第6,760，156與M55,276號/其延伸 倍率可達5〜7。然而，卻少有針對如何增加偏光膜延伸产率、 見度或縮減厚度的討論，因此’仿必要發展出—種可 到縮減厚度、增加延伸倍率及寬度的方法，以提高材料利用^ 【發明内容】 有鑑於此，本發明係提供—種薄膜之製造方法，包括·將 表面帶有《之薄膜置於—含雙㈣之水槽中並拉伸之。 本發明另提供一種由上述方法所製得之薄膜。 一為使本發明之上述目的及特徵能更明顯易懂，下文特舉較 佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。 " 【實施方式】 ，本發明提供—種薄膜，係由下列方法所製得：將-表面帶 有羥基之薄膜置於一含雙羧酸之水槽中並拉伸之。 此表面帶有羥基的薄膜可為一聚乙烯醇膜。 本發明製作薄膜的步驟更包括對薄膜進行膨潤及染色處 理。染色時，可藉由-包含破分子舆埃離子的含埃溶液進行染 色，、中蛾刀子的重畺百分比大體介於〇·〇1〜〇•丄。〆〇之間，碘離 0659- A21197TWF(N2);M05023;DAVID . 1273105 子的重量百分比大體介於0.1〜10%之間。 上述雙羧酸可為碳數4〜6的雙羧酸，例如己二酸（adipic acid)，其於水槽（延伸槽）藥液中的重量百分比大體介於1〜10% 之間，較佳為2〜5%之間。延伸槽中更包括添加例如鋅離子的 過渡金屬離子、鹽酸、硫酸或硼酸，其中過渡金屬離子的重量 百分比大體介於0.1〜3%之間，硼酸的重量百分比大體介於 1〜3%之間。延伸槽的操作溫度大體控制在攝氏40〜60度之間。 ί 本發明係以雙羧酸取代習知的硼酸作為與聚乙烯醇膜表 面鍵結的分子（請參閱第1圖），由於雙羧酸具有親水性的酸基 末端，遂很容易與聚乙烯醇膜表面的羥基形成酯鍵鍵結，且其 長碳鏈（4〜6個碳）的骨架在空間上可旋轉、彎曲，與習知無法 彎曲的硼酸相比，更可增加整體材料的堅韌度與延展性，使其 在拉伸過程中不致輕易斷裂，有助於產出更薄的偏光膜。此 外，為了提高化學反應性、膜的拉伸性質及防止掉色，本發明 g 亦在延伸槽中加入其他例如過渡金屬離子、強酸或硼酸等的添 加劑。 本發明藉由改變例如操作溫度、穿膜路徑、槽内夾輪轉 速、雙羧酸濃度或添加劑濃度等的延伸槽參數，而獲得一厚度 薄、寬度廣且延伸倍率高的偏光膜。 本發明於偏光膜完成製作後，更可包括貼合至少一層例如 為三酷酸纖維（triacetyl cellulose，TAC).、聚酯(polyester，PET) 0659-A21197TWF(N2)；M05023；DAVID 7 1273105 或來冰片稀(pQlyn()rb_ne)的光學膜於此偏光膜上。 本發明另提供-種由上述方法所製得之薄膜，其可應用於 各式的液晶顯示器，例如可應用在車輛GPS系統的螢幕顯示。 鱗人本I月I拉伸後的偏光膜，其延伸倍率（Streichingrati〇)大 體介於6〜9之間，厚度大體介於1〇〜2〇微米之間，拉伸前後的 旱度比大幻f於4〜8之間，以及拉伸前後的寬度比大體介於 1.5〜2之間。 以下藉由數個實施例來更進一步說明本發明之特徵及優 點。 【實施例】 實施例1 將一見度6:>0耄米、厚度75微米的聚乙烯醇膜置於一水 鲁槽中進仃膨潤，接著，卩-含織溶液對聚乙烯醇膜進行染色， 之後，如第3圖所示，將聚乙烯醇膜30置;含3%己二酸、 -1%硼酸與（M5%轉子的延伸# 1〇巾進行拉伸，以製作完成 • 一延伸的聚乙烯醇偏光膜。此延伸槽1〇内的三對夾輪（nip ，r〇ller)20其轉速比分別為丨：15 : 155，而偏光膜刈在槽内的 延伸路徑如圖所示。槽内拉伸溫度為攝氏53度。最後，經拉 伸、乾煉後的偏先膜，其延伸倍率為7·24，厚度為12微米， 寬度為3 8 0毫米。
0659-Α2119丌 WF(N2);M05023;DAVID 1273105 實施例2 將一寬度650毫米、厚度乃微米的聚乙烯醇膜置於一水 槽中進行膨潤，接著，以一含碘溶液對聚乙烯醇膜進行染色， 之後，如第3圖所示，將聚乙烯醇膜30置於一含3°/。己二酸、 1 /〇硼敲與〇· 15 %鋅離子的延伸槽丨〇中進行拉伸，以製作完成 延伸的聚乙烯醇偏光膜。此延伸槽1〇内的三對夾輪 roller)20其轉速比分別為丨：145 : 15，而偏光膜在槽内的 延伸路徑如圖所示。槽内拉伸溫度為攝氏53度。最後，經拉 伸、乾燥後的偏光膜，其延伸倍率為6 77，厚度為17微求， 寬度為342毫米。 實施例3 將一寬度650毫米、厚度75微米的聚乙烯醇膜置於一水 ' 槽中進行膨潤，接著，以一含碘溶液對聚乙烯醇膜進行染色， • 之後，如第4圖所示，將聚乙烯醇膜60置於一含3%己二酸、 1 /〇硼1與〇·15 %鋅離子的延伸槽4〇中進行拉伸，以製作完成 Φ 一延伸的聚乙烯醇偏光膜。此延伸槽40内的三對夾輪（nip roller)D〇其轉速比分別為丨·· h5 ·· 15，而偏光膜6〇在槽内的 延伸路徑如圖所示。槽内拉伸溫度為攝氏53度。最後，經拉 - 伸、乾燥後的偏光膜，其延伸倍率為7.00，厚度為11.5微米， 、 見度為418宅米。 實施例4 將一寬度650毫米、厚度75微米的聚乙烯醇膜置於一水 槽中進行膨潤，接著，以一含碘溶液對聚乙烯醇膜進行染色， 0659-A21197TWF(N2)；M05023；DAVID q 1273105 之後，如第4圖所示，將聚乙烯醇膜60置於一含3%己二酸、 1 °/〇硼酸與0.15 %鋅離子的延伸槽40中進行拉伸，以製作完成 一延伸的聚乙稀醇偏光膜。此延伸槽40内的三對夾輪（nip roller)5 0其轉速比分別為1 : 1·45: 1.5，而偏光膜60在槽内的 延伸路徑如圖所示。最後，經拉伸、乾燥後的偏光膜，其延伸 倍率為6.77，厚度為14.5微米，寬度為3 85毫米。 此偏光膜進一步與钱刻後的兩層TAC膜點合並於攝氏70 > 度烘乾後成為一偏光板，然後，進行熱機械分析（thermal mechanical analysis，測試條件為攝氏90度、30分鐘），結杲發 現，偏光板收縮量（contraction quantity)為47·93微米（請參閱第 2圖），遠低於目前市面上同類產品的測量值（90〜110微米）。 比較實施例 將一寬度650毫米、厚度75微米的聚乙烯醇膜置於一水 槽中進行膨潤，接著，以一含碘溶液對聚乙烯醇膜進行染色， 之後，將聚乙烯醇膜置於一含5%硼酸的延伸槽中進行拉伸， 以製作完成一延伸的聚乙烯醇偏光膜。此延伸槽内的三對夹輪 (nip roller)其轉速比分別為1 ·· 1.4 : 1.33，且槽内拉伸溫度為攝 氏53度。最後，經拉伸、乾燥後的偏光膜，其延伸倍率為5.8， 厚度為24微米，寬度為340毫米。 以下係實施例1〜4與比較實施例製作的偏光膜，其在延伸 倍率、厚度、寬度、拉伸前後之厚度比及拉伸前後之寬度比上 的差異比較，如表一所示。 0659-A21197TWF(N2)；M05023；DAVID 10 1273105
延伸倍率 厚度(微米) 寬度(厘米） 拉伸前後 之厚度比 拉伸前後 之見度比 實施例1 7.24 12.0 380 6.25 1.72 實施例2 6.77 17.0 342 4.41 1.89 實施例3 7.00 11.5 418 6.52 1.56 實施例4 6.77 14.5 385 5.17 1.69 比較實施例 5.80 24.0 340 3.13 1.91 表一 由表一可看出，本發明偏光膜有較習知高的延伸倍率，其 厚度經拉伸後可控制在低於20微米以下，且寬度不會因長度 拉伸而大幅度縮減，因此，根據本發明製法可獲得一薄的且延 伸面積大的偏光膜，大大提升材料利用率。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明之範圍，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和 範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當 視後附之申請專利範圍所界定者為準。 0659-A2119 丌WF(N2);M05023;DAVID 11 1273105 【圖式簡單說明】 第1圖係為本發明雙羧酸與習知狐酸於聚乙烯醇膜表面之 鍵結情形。 _ 第2圖係為本發明實施例4製作之偏光板，其熱機械分析 之結果。 第3〜4圖係為本發明偏光膜於延伸槽中之延伸路徑。 【主要元件符號說明】 無。 '
0659-A21197TWF(N2)；M05023；DAVID 12
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1273105 修正日期:95.9.27 修正本 第 94137663 號 十、申請專利範圍·· L 一種薄膜之製造方法，包括將一表面帶有羥基之 於一合雙鲮酸（dicarb〇xylic acid)之水槽中並拉伸之。 2·如申凊專利範圍第丨項所述之薄膜之製造方法，更包栝 對該薄膜進行膨潤處理。 3·如申請專利範圍第1項所述之薄膜之製造方法，更包栝 以一含碘溶液對該薄膜進行染色。 4·如申請專利範圍第3項所述之薄膜之製造方法，其中該 含碘溶液係為一包含碘分子與碘離子之水溶液。 5·如申請專利範圍第4項所述之薄膜之製造方法，其中該 碘分子之重量百分比大體介於〇 〇1〜〇1%之間。 6·如申請專利範圍第4項所述之薄膜之製造方法，其中該 織離子之重量百分比大體介於〇1〜1〇%之間。 7·如申請專利範圍第1項所述之薄膜之製造方法，其中該 雙羧酸之碳數係為4〜6。 8·如申請專利範圍第丨項所述之薄膜之製造方法，其中該 雙魏酸係為己二酸。 9.如申請專利範圍第丨項所述之薄膜之製造方法，其中該 雙魏酸之重量百分比大體介於1〜1〇 %之間。 10·如申請專利範圍第丨項所述之薄膜之製造方法，其中該 雙羧酸之重量百分比大體介於2〜5%之間。 11 ·如申请專利範圍第丨項所述之薄膜之製造方法，更包括 於該水槽中添加過渡金屬離子、鹽酸、硫酸或硼酸。 12·如申請專利範圍第u項所述之薄膜之製造方法，其中 該過渡金屬離子係包括鋅離子。 0659-A2119 丌 WF1 (N2);M05023;DAVID 13 l273l〇5 13 ·如申請專利範圍第11項所述之薄膜之製造方法，其中 ϋ亥過渡金屬離子之重量百分比大體介於0.1〜3%之間。 14 ·如申請專利範圍第11項所述之薄膜之製造方法，其中 為’酸之重量百分比大體介於1〜3%之間。 15·如申請專利範圍第1項所述之薄膜之製造方法，其中該 水槽之操作溫度大體介於攝氏40〜60度。 16·如申請專利範圍第1項所述之薄膜之製造方法，更包括 貼合至少_保護膜於該薄膜上。 | \7·如申請專利範圍第16項所述之薄膜之製造方法，其中 该保遵膜係由三醋酸纖維（triacetyl cellul〇se，TAC)、聚酯 (polyester，PET)或聚冰片稀（p〇iynorb〇rnene)所組成。 18·如申請專利範圍第1項所述之薄膜之製造方法，其中該 溥膜之延伸倍率（stretching rati〇)大體介於6〜9之間。 19·如申請專利範圍第丨項所述之薄膜之製造方法，其中該 薄膜之厚度大體介於10〜20微米之間。 2 〇 ·如申印專利範圍第1項所述之薄膜之製造方法，其中遠 薄膜拉伸前後之厚度比大體介於4〜8之間。 _ 21 ·如巾睛專利範圍第1項所述之薄膜之製造方法，其中該 薄膜拉伸前後之寬度比大體介於15〜2之間。 • 22·如申請專利範圍第3項所述之薄膜之製造方法，其中該 、 薄膜係為一聚乙烯醇偏光膜。 23.如申請專利範圍第22項所述之薄臈之製造方法，其中 该聚乙稀醇偏光膜係應用於液晶顯示器。 0659-A21197TWF1 (N2)；M05023；DAVID 14
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