TWI612345B - 作為偏光濾器保護罩之導電聚合物層 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種分層結構及一種用於製造其之方法，該分層結構包含至少一個偏光層；包含導電聚合物之至少一個導電層，其中該至少一個導電層之表面電阻在10-4歐姆/平方至500歐姆/平方範圍內。
Description
本發明係關於一種分層結構，其可用於偏光濾器領域，詳言之用於屏蔽偏光濾器免遭電磁輻射。該屏蔽一方面可用於提高偏光濾器之穩定性，且另一方面改良該等濾器之品質。此外，本發明係關於一種製造可用於屏蔽偏光濾器之分層結構的方法，及一種具有本發明之分層構築體的器件。
由先前技術已知用於各種用途的偏光濾器。因此其在一些螢幕用於產生影像。偏光片尤其用於液晶螢幕，亦稱為「液晶顯示器(liquid crystal display)」(LCD螢幕)；或其他顯示媒體，諸如「有機發光器件(organic light emitting device)」(OLED)。在此背景下，可將偏光片暴露在各種電場中。一方面，此類顯示媒體暴露在環境影響中，諸如日光、極限溫度及來自周圍環境中其他電器設備之電場。另一方面，媒體內由於裝置外殼內存在電子組件而亦發生電磁輻射。此可導致各個元件(尤其偏光片)發生不合需要的帶電，且在偏振光影像之產生中造成干擾。此方式造成影像品質之劣化。僅藉由操作LCD顯示器，亦可發生由內向外之電磁輻射，必須保護外部組件防止電磁輻射。
在先前技術中，出於各種目的，尤其為了裝置之抗靜電屏蔽，通常使用易導電層。因此，舉例而言，在US 2011/0310333中，使用氧
化銦錫塗層(ITO)作為LCD螢幕之電極。描述一種使用氧化銦錫塗層之方法，其設想用導電金屬氧化物層直接塗佈偏光片。藉由相關方法塗覆金屬氧化物層，諸如噴塗或濺鍍。此導致通常極高之缺陷率。因為金屬氧化物層係直接塗覆至偏光片之玻璃層，故昂貴基座單元出現大浪費，該等單元可不再進一步處理或必須再次藉由昂貴的相關方法脫除金屬氧化物層。
US 2007/0172587描述偏光片之抗靜電保護，其同樣設想用於LCD螢幕。其中提供一種導電聚合物層，其電阻為103歐姆/平方至1012歐姆/平方。然而此塗層之缺點為其電阻高，以致其不能夠傳導高電流密度之電磁輻射。
因此，本發明之目標為緩解或至少部分克服先前技術所出現缺點中之至少一者。詳言之，改良偏光片之電阻。
另一目標為改良偏光片之光透射率。詳言之，降低諸如光或其他電磁輻射之外部影響影響偏光片的能力。
另外，目標為改良對來自環境及裝置之電磁輻射的屏蔽。
此外，目標為提供當併入螢幕中時提高亮度的偏光片。
另外，本發明之目標為提供一種製造具有偏光片之裝置的方法，該方法代表例如偏光片之ITO塗層的便宜替代方案。
具有獨立請求項之特徵的本發明有助於達成以上目標中之至少一者。可個別或以任何所需組合形式實現之本發明之其他有利發展描述於附屬請求項中。
在第一態樣中，本發明係關於分層結構，其包含：a)至少一個偏光層；b)至少一個包含導電聚合物之導電層；其中至少一個導電層之表面電阻在10-4歐姆/平方至500歐姆/平方範圍
內，較佳在5×10-4歐姆/平方至500歐姆/平方範圍內，尤其較佳在10-3歐姆/平方至500歐姆/平方或10-3歐姆/平方至400歐姆/平方範圍內，較佳在5×10-2歐姆/平方至300歐姆/平方範圍內，尤其較佳在10歐姆/平方至250歐姆/平方範圍內。
根據本發明，較佳地，至少一個偏光層與至少一個導電層至少部分重疊。本文中較佳為至少一個偏光層及至少一個導電層之區域的至少20%，較佳至少50%且尤其較佳至少70%重疊。在重疊處，上述兩個層可直接相鄰存在或亦藉由一或多個層間隔開。
可設想用於各種用途之分層結構，其中採用至少一個偏光層。較佳地，在本發明之分層結構之情況下，射到該分層結構之偏光層之電磁波束(較佳在可見波長範圍內)的延伸部分沿至少一個空間方向變化。
該分層結構可採用適於其用途之各種形狀及尺寸。分層結構較佳理解為意謂包含至少兩個具有不同化學組成或物理性質之層的結構。根據本發明，層之不同組成理解為意謂構築兩個不同層之材料中之至少一種組分不同。因此，當例如具有相同化學組成之此等層具有不同厚度、表面結構(諸如粗糙度)或密度時，分層結構之兩個層的物理性質不同。
根據本發明，分層結構之幾何形狀在第一空間方向(亦稱為分層結構之長度)及第二空間方向(亦稱為分層結構之寬度)上的延伸顯著大於第三空間方向(亦稱為厚度)。在分層結構中，長度及寬度在各情況下可為分層結構之厚度的5至109倍。分層結構較佳可形成平面結構。長度及寬度兩個空間方向上之延伸顯著大於厚度的分層結構可稱為平面結構。根據本發明，因此，當分層結構之長度及寬度的延伸在各情況下為分層結構厚度之10至109倍時，分層結構較佳稱為平面結構。分層結構之個別層在各情況下可具有不同幾何結構。舉例而言，該等層之一(例如偏光層)可由不同幾何結構構成。
分層結構包含至少一個偏光層，在下文中亦稱為偏光片。一般而言，偏光片的功能為產生具有限定之通常呈線性偏振的電磁波(通常在約300 nm至800 nm之可見波長範圍內的光)。電場與磁場耦合之波稱為電磁波。在自由空間中，電磁波之電場及磁場的向量彼此垂直且與傳播方向垂直。可由選擇性吸收或射線分區實現偏振。原則上，電磁波(在下文中亦稱為光)之兩種類型偏振之間存在區別。因此，存在使光呈線性偏振之偏光片，及使光呈圓形偏振之其他偏光片。在線性偏振之偏光片中，基於如下文中詳細所述之二色性、雙折射率或反射操作的偏光片之間存在區別。
舉例而言，基於二色性之二色性偏光片高度不對稱地吸收線性偏振光的兩個分量，換言之，分量之一(i)吸收度比另一分量(ii)高，且分量之一(i)透射度低於另一分量(ii)。舉例而言，在由二色性晶體製成之偏光片中，吸收視相對於光軸之偏振方向而定。藉由簡單地旋轉此等晶體，僅讓所需偏振方向通過。用於此之晶體為例如電氣石。此類偏光片之替代形式為具有平行導電線柵之柵極偏光片。就此而言，偏振分量係與導電線平行吸收或反射。相比之下，另一分量僅被柵極很小改變且可幾乎不受干擾地穿過柵極。嵌有碘微晶之無色聚乙烯醇膜(PVA)提供另一替代方案。藉由首先加熱PVA膜且使其沿某一方向伸展(亦稱為「拉伸(drawing)」)，達成對準偏光。藉由此方式，長鏈烴分子至少部分對準。隨後引入碘微晶，添加此等碘微晶至PVA分子上且接著形成長導電鏈，其作用如同線柵偏光片中之金屬柵極。替代PVA膜，亦可使用水合纖維素之膜。
基於所用材料之雙折射性質起作用的偏光片一般稱為偏光稜鏡。在雙折射材料中，折射率視光之偏振而定，其中不同(線性)偏振光經歷不同折射。因此彼此垂直偏振之光分量採用不同路徑通過材料且可以此方式分離。通常所用之雙折射偏光片的實例為尼科爾(Nicol)稜鏡、
若雄(Rochon)稜鏡及格蘭-湯姆森(Glan-Thompson)稜鏡。另外存在大量其他偏光稜鏡，其不同之處主要在於雙折射晶體之排列。此排列亦導致無論單獨特定偏光或無論沿不同出口角之兩條射線均到達視野。
亦可藉由反射使非偏振光偏振。舉例而言，若非偏振光以布魯斯特(Brewster)角落在玻璃板上，則反射部分呈線性偏振，且真正垂直於光之入射平面。布魯斯特角為所用玻璃之材料相關常數。透射分量僅部分偏振。然而，若使此光以布魯斯特角通過數塊板，則此分量亦可呈線性偏振。此處之偏振平面平行於入射平面。
為產生圓形偏振，較佳在垂直偏振與平行偏振分量之間建立至少90。之相位差。出於此目的，通常採用延遲板，其中一個偏振分量在光學各向異性材料中傳播比另一分量慢。另外亦可藉由光學透明材料(例如菲涅耳(Fresnel)平行六面體)中精確界定之反射來達成相位差。
分層結構較佳包含可產生線性偏振光之至少一個偏光層或亦包含兩個及兩個以上。可由數層具有偏振作用之不同材料構築偏光層。偏光層可因此包含例如一或多層線性或圓形偏振材料。此外，偏光層可具有一或多層其他線性或圓形偏振材料或至少各一層兩種不同偏振材料。此等材料可為例如上文已關於不同偏振形式所述之彼等材料，諸如PVA、電氣石或柵極偏光片。
偏光層較佳包含聚乙烯醇(PVA)或能夠錯合或包含碘之其他聚合物。或者或另外，偏光層可含有晶體結構，其在非偏振光穿過其中時同樣對電磁波發揮偏振作用。此等晶體可為例如晶體，諸如電氣石。
偏光層之厚度較佳在1 μm至10,000 μm範圍內，尤其較佳在10 μm至5,000 μm範圍內且極其較佳在20 μm至1,000 μm範圍內。
此外，本發明之分層結構包含至少一個導電層，其包含導電聚合物。至少一個導電層之表面電阻在10-4歐姆/平方至500歐姆/平方範圍
內，較佳在5×10-4歐姆/平方至500歐姆/平方範圍內，尤其較佳在10-3歐姆/平方至500歐姆/平方或10-3歐姆/平方至400歐姆/平方範圍內，較佳在5×10-2歐姆/平方至300歐姆/平方範圍內，尤其較佳在10歐姆/平方至250歐姆/平方範圍內。較佳地，導電層所含導電聚合物在50 wt.%至100 wt.%範圍內，尤其較佳在60 wt.%至100 wt.%範圍內，極其較佳在70 wt.%至100 wt.%範圍內。導電層另外可含有其他材料。其他材料可選自由其他聚合物、金屬、陶瓷及玻璃、表面活性物質及此等材料中之至少兩種組成之群。較佳地，導電層中之導電聚合物係由導電聚合物之分散液形成，所具有之導電聚合物的含量較佳在0.1 wt.%至10 wt.%範圍內，且尤其較佳在0.5 wt.%至5 wt.%範圍內，在各情況下以分散液計。
除導電聚合物之外，此分散液可另外包含以下作為其他組分：表面活性物質，諸如離子型及非離子型界面活性劑；或助黏劑，諸如有機官能性矽烷或其水解產物，諸如3-縮水甘油氧丙基三烷氧基矽烷、3-胺丙基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷或辛基三乙氧基矽烷。
此等分散液可包含增加電導率之其他添加劑作為其他組分，諸如含有醚基之化合物，諸如四氫呋喃；含有內酯基之化合物，諸如γ-丁內酯、γ-戊內酯；含有醯胺基或內醯胺基之化合物，諸如己內醯胺、N-甲基己內醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺(DMF)、N-甲基甲醯胺、N-甲基甲醯苯胺、N-甲基吡咯啶酮(NMP)、N-辛基吡咯啶酮、吡咯啶酮；碸及亞碸，諸如環丁碸(四亞甲基碸)、二甲亞碸(DMSO)；糖或糖衍生物，諸如蔗糖、葡萄糖、果糖、乳糖；糖醇，諸如山梨糖醇、甘露糖醇；呋喃衍生物，諸如2-呋喃甲酸、3-呋喃甲酸及/或二元醇或多元醇，諸如乙二醇、甘油、二乙二醇及三乙二醇。四氫呋喃、N-甲基甲醯胺、N-甲基吡咯啶酮、乙二醇、二甲亞碸或山梨糖醇尤其較佳用作
增加電導率之添加劑。
此等分散液可另外包含可溶於有機溶劑中或具水溶性之一或多種有機黏合劑作為其他組分，諸如聚乙酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚乙烯丁醛、聚丙烯酸酯、聚丙烯醯胺、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯醯胺、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯啶酮、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚醚、聚酯、聚胺基甲酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碸、聚矽氧、環氧樹脂、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、乙酸乙烯酯/丙烯酸酯共聚物及乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇或纖維素。
聚合物黏合劑在分散液中之含量為0.1 wt.%至90 wt.%，較佳為0.5 wt.%至30 wt.%且極其較佳為0.5 wt.%至10 wt.%，在各情況下以分散液之總重量計。分散液中視情況含有之此類有機黏合劑若在指定溫度下為液體，則視情況亦可充當分散劑。
本發明之分散液可具有1至14之pH值，且1至8之pH值較佳。為調整pH值，可添加例如鹼或酸至分散液中。不減弱分散液之膜形成且在例如焊接溫度之較高溫度下不揮發之充當其他組分的彼等添加劑較佳，諸如鹼(2-(二甲胺基)-乙醇、2,2'-亞胺基二乙醇或2,2',2"-氮基三乙醇)；以及酸(聚苯乙烯磺酸)。
視製造條件而定，在導電層中保留一種、兩種或兩種以上上述其他組分。若選擇導電層製造期間的製造條件以使得其他特定組分不蒸發或不洗出或以另一方式移除，則情況尤為如此。
比表面電阻為耐受沿待測試物體表面流動之表面電流之能力的量度。此特徵參數極大程度上視環境條件及試樣而定。因此，大氣濕度、表面污染、試樣尺寸以及電極形狀及排列在此處起決定性作用。因此使用根據DIN EN 61340-2-3之國際標準化量測方法來測定表面電阻。就此而言，兩個電極在待測試物體表面上相對於彼此以方形排列形式排列，電極
之間的距離對應於電極長度。因此所述表面電阻以平方計。
塑膠之描述為靜電性質的特徵參數視材料之比表面電阻而定且根據DIN EN 61340-5-1分類。
表面電阻在大於1012歐姆/平方範圍內之測試物質稱為絕緣。舉例而言，多種熱塑性材料屬於此群組。
在表面電阻為10-4歐姆/平方至500歐姆/平方的情況下，導電層中所含導電聚合物為電導體。具有此性質，該導電聚合物甚至在最小電壓下都能夠導電。
此外較佳的是，導電層能夠使電磁波發生0.1 dB(V)至10 dB(V)範圍內，較佳1 dB(V)至5 dB(V)範圍內的衰減，此範圍根據IEEE-STD 299測定。分層結構之面積可在1 cm2至1,000 m2範圍內，較佳在10 cm2至100 m2範圍內，尤其較佳在10 cm2至10 m2範圍內。
在較佳具體實例中，分層結構此外包含附加層。附加層可充當載體層(較佳在製造層前驅體時)或充當覆蓋層，尤其用於防止環境影響，諸如機械損壞。附加層可用來保護分層結構(尤其導電層)尤其免遭周圍環境之機械影響或熱影響。此外，附加層在可見光波長範圍內應具有高透射率。根據ASTM D 1003測定經塗佈之基板的透射率，附加層之透射率較佳在60%至99%範圍內，尤其較佳在70%至99%範圍內，極其較佳在80%至99%範圍內。在此背景下，測定整個可見光譜範圍內之透射率，如ASTM E308中所述。就此而言，考慮D65型光源及10°觀測角，由所量測之透射光譜計算標準光譜值Y。附加層此外較佳具有高可撓性。
附加層可包含保護導電層免遭外部影響之任何材料且在此背景下尤其具有上文所述之性質。較佳地，附加層可包含較佳佔該附加層至少50 wt.%範圍的聚合物。該聚合物此外較佳可為熱塑性聚合物。附加層之厚度可在0.01 μm至1,000 μm範圍內，較佳在0.5 μm至500 μm範圍
內，尤其較佳在20μm至200μm範圍內。
偏光層之上側與下側均可配置附加層。較佳地，偏光層之上側與下側均配置附加層。至少一個導電層又可定位在偏光層之一側(上側或下側)上或在兩側上。較佳地，至少一個導電層配置在偏光層之下側。此外較佳地，將附加層配置在偏光層與導電層之間。尤其較佳地，將另外的附加層另外配置在偏光層之上側。
在分層結構之較佳具體實例中，至少一個附加層包含酯，較佳為纖維素之多元酯，較佳為三乙醯纖維素。較佳地，附加層之纖維素酯(較佳為三乙醯纖維素)的含量在50wt.%至100wt.%範圍內，較佳在60wt.%至100wt.%範圍內，尤其較佳在70wt.%至100wt.%範圍內，在各情況下以附加層之總重量計。附加層此外可包含同樣儘可能透明之聚合物。該聚合物對於可見光譜範圍內所有波長之可見光透射率應在60%至99%範圍內，尤其較佳在70%至99%範圍內，極其較佳在80%至99%範圍內。聚合物可選自由以下組成之群：聚醯胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚乙酸酯(PLA)、聚碳酸酯(PC)、環烯烴聚合物(COP)、環烯徑共聚物(COC)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚醚醚酮(PEEK)及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及其中至少兩者。
在分層結構之較佳具體實例中，該分層結構包含至少一個另外的偏光層。此偏光層可與第一偏光層直接相鄰，但其亦可藉由至少一個另外的層與此第一偏光層間隔開。較佳地，第一偏光層至少藉由一附加層與第二偏光層間隔開。此時，亦較佳地，如上文針對該分層結構之各層一般性所述，此另外的偏光層與至少一個偏光層至少部分重疊。
在分層結構之另一較佳具體實例中，導電聚合物係選自由以下組成之群：噻吩、聚乙炔、聚對苯、聚苯胺及聚吡咯或其中至少兩者之混合物。導電聚合物較佳為聚-3,4-伸乙二氧基噻吩(PEDOT)。導電層所包
含導電聚合物之量可在60wt.%至100wt.%範圍內，較佳在70wt.%至100wt.%範圍內，尤其較佳在80wt.%至100wt.%範圍內，在各情況下以導電層之總重量計。
導電聚合物之電導率較佳在10S/cm至300S/cm範圍內，較佳在50S/cm至280S/cm範圍內，尤其較佳在100S/cm至250S/cm範圍內。
導電層可包含另一聚合物作為另一成分。該聚合物可選自由以下組成之群：聚醯胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚乙酸酯(PLA)、聚碳酸酯(PC)、環烯烴聚合物(COP)、環烯烴共聚物(COC)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚醚醚酮(PEEK)及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及其中至少兩者。導電層所包含另一聚合物之量可在0.5wt.%至40wt.%範圍內，較佳在0.5wt.%至30wt.%範圍內，尤其較佳在0.5wt.%至20wt.%範圍內，在各情況下以導電層之總重量計。分層結構之導電聚合物較佳包含聚陰離子。該聚陰離子充當導電聚合物之聚陽離子的相對離子。聚陰離子之分子量可在7,000公克/莫耳至200,000公克/莫耳範圍內，較佳在10,000公克/莫耳至150,000公克/莫耳範圍內，尤其較佳在50,000公克/莫耳至100,000公克/莫耳範圍內。根據DIN 38404(C5)測定，較佳地，聚陰離子之pH值在1至8範圍內，較佳在0.8至4範圍內且尤其較佳在1至2範圍內。導電層所包含之聚陰離子可在30wt.%至90wt.%範圍內，較佳在40wt.%至85wt.%範圍內，尤其較佳在60wt.%至80wt.%範圍內，在各情況下以導電層之總重量計。
聚陰離子可為例如聚羧酸(諸如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或聚順丁烯二酸)或聚磺酸(諸如聚苯乙烯磺酸及聚乙烯磺酸)之陰離子。此等聚羧酸及聚磺酸亦可為乙烯羧酸及乙烯磺酸與其他可聚合單體(諸如丙烯酸酯及苯乙烯)之共聚物。
較佳地，分層結構之聚陰離子為聚苯乙烯磺酸(PSS)。
在分層結構之較佳具體實例中，導電聚合物為PEDOT/PSS。
在較佳具體實例中，分層結構具有電絕緣層，尤其玻璃層；液晶層，尤其「共平面切換型(in plane switching)」面板(IPS面板)或其中至少兩者之組合。絕緣層可用以進一步修改通過偏光層之光的性質。較佳地，電絕緣層為液晶層或IPS面板。舉例而言，當採用液晶層作為分層結構中之電絕緣層(諸如用於LCD螢幕，尤其IPS面板)時，視其偏振而定，其可允許光通過分層結構或可吸收光。視所施加之電壓而定，液晶層具有使光偏振進入或允許其無變化通過的性質。LCD螢幕由液晶區段組成，其可彼此獨立地改變其透射率。就此而言，各區段液晶之對準受電壓控制。藉由背景照明產生偏振光之透射且至少一個偏光層從而改變。就此而言，分層結構在液晶層之另一側上具有第二偏光層。IPS面板之特性為其中用於施加電壓之電極位於螢幕平面中。
分層結構可具有至少一個另外的層。另外的層之實例為黏著層或壓敏層。可將黏著層引入例如偏光層與導電層之間。此外，或者或另外，可將黏著層用於導電層與附加層之間。黏著層可包含例如藉由物理或化學方式固化之黏著劑。藉由物理方式固化之黏著劑通常已包含溶解於溶劑中之聚合物。溶劑在固化期間蒸發，從而得到固體層。藉由化學方式固化之黏著劑係基於黏著劑中化學組分之反應而固化。在例如藉由光、熱或自由基引發劑引發之後，單體成分(諸如氰基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、聚矽氧、醯亞胺、硫化物、胺甲酸乙酯及環氧化物)在此聚合，得到其聚合物。
另一黏著層可用以將偏光層與導電層一起膠黏於絕緣層(尤其液晶層)上。較佳地，偏光層同樣配置在液晶層之另一側上。分層結構因此具有藉由液晶層隔開之兩個偏光層。導電層另外配置在至少一個偏光層上。
若採用壓敏層，則此舉可藉由在該層上施加壓力而能夠產生局部資訊，諸如發生在例如觸敏螢幕(亦稱為「觸控螢幕(touch screen)」)上。
在分層結構之另一較佳具體實例中，該等層中之至少一者的厚度在0.01μm至10μm範圍內，較佳在0.05μm至5μm範圍內，尤其較佳在0.1μm至3μm範圍內。較佳地，至少一個導電層或至少一個附加層或至少一個黏著層具有所述厚度。
在較佳具體實例中，分層結構為透明的，詳言之，其對於300nm至800nm波長範圍內之光具有50%至99%範圍內，較佳60%至98%範圍內，尤其較佳70%至95%範圍內的透射率。若分層結構具有呈液晶層形式之電絕緣層，則透射率視液晶電路而定。本文所述範圍尤其適用於不具有絕緣層之分層結構或具有絕緣層之分層結構，絕緣層係在連接有液晶以使得其具有最大光透射率的情況下使用。
在本發明之另一態樣中，提出一種製造分層結構之方法，該方法包含以下步驟：a.提供偏光層；b.將導電層疊置在偏光層上；其中該導電層含有至少一種導電聚合物，其中該至少一個導電層之表面電阻在10-4歐姆/平方至500歐姆/平方範圍內，較佳在5×10-4歐姆/平方至500歐姆/平方範圍內，尤其較佳在10-3歐姆/平方至500歐姆/平方或10-3歐姆/平方至400歐姆/平方範圍內，較佳在5×10-2歐姆/平方至300歐姆/平方範圍內，尤其較佳在10歐姆/平方至250歐姆/平方範圍內。以上關於分層結構之說明亦適用於在此更詳細解釋之本發明之方法。
偏光層可包含例如上文關於本發明之分層結構已提及之材料。偏光層較佳包含含有碘之聚乙烯醇(PVA)。較佳地，偏光層所包含之
聚乙烯醇的量在50 wt.%至100 wt.%範圍內，尤其較佳在60 wt.%至100 wt.%範圍內，極其較佳在70 wt.%至100 wt.%範圍內，在各情況下以偏光層之總量計。除PVA之外，偏光層還可包含其他材料。較佳地，其他材料包含聚合物。該聚合物可選自由以下組成之群：聚醯胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚乙酸酯(PLA)、聚碳酸酯(PC)、環烯烴聚合物(COP)、環烯烴共聚物(COC)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚醚醚酮(PEEK)及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及其中至少兩者。
導電層可包含諸如上文已關於分層結構所述之材料作為導電聚合物材料。較佳地，導電層包含噻吩作為導電聚合物。尤其較佳地，該噻吩為聚-3,4-伸乙二氧基噻吩(PEDOT)。導電層此外可包含聚陰離子。該聚陰離子可為例如聚羧酸(諸如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或聚順丁烯二酸)或聚磺酸(諸如聚苯乙烯磺酸及聚乙烯磺酸)之陰離子。此等聚羧酸及聚磺酸亦可為乙烯羧酸及乙烯磺酸與其他可聚合單體(諸如丙烯酸酯及苯乙烯)之共聚物。較佳地，導體結構之聚陰離子為聚苯乙烯磺酸(PSS)。該導電層所包含導電聚合物之量可在60 wt.%至100 wt.%範圍內，較佳在70 wt.%至100 wt.%範圍內，尤其較佳在80 wt.%至100 wt.%範圍內，在各情況下以導電層之總重量計。
在將導電層疊置在偏光層上時，可提供該等層且隨後疊置，諸如適於該等目的之疊置。合適地提供偏光層可為提供例如呈膜形式之PVA層。該膜可例如用輥或以個別層形式提供。輥上之膜的面積可在10 m2至10,000 m2範圍內，較佳在100 m2至5,000 m2範圍內，尤其較佳在500 m2至1,000 m2範圍內。膜之厚度可在0.1 μm至500 μm範圍內，較佳在0.5 μm至300 μm範圍內，尤其較佳在1 μm至200 μm範圍內。提供偏光層之其他可能性亦可為較小膜片，例如尺寸在1 cm2至100 m2範圍內，較佳在10 cm2至50 m2範圍內，尤其較佳在1 m2至20 m2範圍內。
疊置在偏光層上可選自由以下組成之群：噴塗、展佈、刮刀塗佈、膠合、印刷及扣接以及其中至少兩者之組合。藉助於噴塗將導電層疊置在偏光層上可選自例如由以下組成之群：印刷、濺鍍及液相蒸氣沈積以及此等措施中至少兩者之組合。藉助於展佈將導電層疊置在偏光層上可例如藉助於以下進行：漆刷、海綿及刮刀以及其中至少兩者之組合。藉助於膠合將導電層疊置在偏光層上可例如經由化學或物理凝固黏著劑或其組合進行。該等黏著劑之實例已關於分層結構之黏著層描述。藉助於印刷疊置在偏光層上可例如藉由刮刀塗佈、接觸印刷、網版印刷或藉助於凸版印刷或凹版印刷進行。藉助於扣接將導電層疊置在偏光層上可選自例如由以下組成之群：定位焊、箝位及縫合以及其中至少兩者之組合。
較佳地，導電層疊置在偏光層上係藉由將膜施加至表面之已知方法來實現。此等方法尤其包括縫隙式澆鑄、刮刀塗佈、噴塗或簾式澆鑄或其中至少兩者之組合。
在方法之較佳具體實例中，在偏光層上疊置至少一個附加層。該附加層可具有如上文已關於分層結構所述之性質及組態。偏光層之上側及下側均可配置附加層。較佳地，偏光層之上側及下側均配置附加層。偏光層上之附加層與偏光層下之附加層可具有不同或相同的組態。附加層疊置在偏光層上可以與上文關於在偏光層上疊置導電層所述相同之方式進行。
導電層又可疊置在偏光層之其中一側(上側或下側)上，或疊置在偏光層之兩側上。較佳地，導電層配置在偏光層之下側。此外較佳地，將附加層配置在偏光層與導電層之間。尤其較佳地，將另一附加層另外疊置在偏光層之上側。
較佳地，至少一個附加層包含三乙醯纖維素。關於分層結構所述之附加層的具體實例同樣適用於該方法中所用之附加層。
分層結構包含至少一個另外的偏光層之方法較佳。此另外的偏光層可如上文已關於分層結構內之另外的偏光層所述經組態且配置。
在該方法之另一較佳具體實例中，導電聚合物係選自由以下組成之群：噻吩、聚乙炔、聚對苯、聚苯胺及聚吡咯或其中至少兩者之混合物。該導電聚合物可如在分層結構之情況中所述經組態。
導電聚合物包含聚陰離子之方法較佳。該聚陰離子充當導電聚合物之聚陽離子的相對離子。聚陰離子之分子量可在7,000公克/莫耳至200,000公克/莫耳範圍內，較佳在10,000公克/莫耳至150,000公克/莫耳範圍內，尤其較佳在50,000公克/莫耳至100,000公克/莫耳範圍內。根據DIN 38404(C5)測定，較佳地，聚陰離子之pH值在1至8範圍內，較佳在0.8至4範圍內且尤其較佳在1至2範圍內。
聚陰離子可為例如聚羧酸(諸如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或聚順丁烯二酸)或聚磺酸(諸如聚苯乙烯磺酸及聚乙烯磺酸)之陰離子。此等聚羧酸及聚磺酸亦可為乙烯羧酸及乙烯磺酸與其他可聚合單體(諸如丙烯酸酯及苯乙烯)之共聚物。
聚陰離子尤其較佳為PSS。此外，導電聚合物為PEDOT/PSS之方法較佳。
在該方法之另一較佳具體實例中，分層結構具有電絕緣層，尤其玻璃層；液晶層，尤其IPS面板；或其中至少兩者。電絕緣層可如關於分層結構所述經組態。
較佳地，電絕緣層黏合至分層結構之上述外層之一。分層結構之外層較佳為黏著層。或者，絕緣層亦可黏合至如上所述之另一附加層。該附加層可為例如TAC層。絕緣層與分層結構之層的黏合較佳可經由膠合發生。可藉由以下實現膠合：直接藉由分層結構上之黏著層，或藉由施加黏著劑至分層結構或絕緣層且隨後將分層結構與絕緣層接合在一起。黏著
層或黏著劑可如上文已關於分層結構之黏著層所述經組態。
此外，該等層中之至少一者的厚度在0.01μm至10μm範圍內的方法較佳。此較佳適用於如已關於分層結構所述之導電層及/或附加層。如關於分層結構所述之層厚度的所有其他態樣亦適用於該方法。
在該方法之較佳具體實例中，分層結構為透明的。詳言之，其對於300nm至800nm波長範圍內之光具有50%至99%範圍內，較佳60%至98%範圍內，尤其較佳70%至95%範圍內的透射率。若分層結構具有呈液晶層形式之電絕緣層，則透射率視液晶電路而定。上述範圍尤其適用於不具有絕緣層之分層結構或具有絕緣層之分層結構，絕緣層係在連接有液晶以使得其具有最大光透射率的情況下使用。
在本發明之另一態樣中，提出可藉由上文所述之方法獲得的分層結構。
在本發明之另一態樣中，提出包含上文所述之分層結構的顯示器，其較佳具有液晶。可採用之液晶為先前技術中已知之可用於顯示器中的所有液晶結構。顯示器可包含例如呈液晶形式之IPS面板。除本發明之分層結構之外，顯示器可另外包含用於電源，尤其用於絕緣層之電路的接線。此外，顯示器亦可具有包圍分層結構之框架，尤其為了保護其免遭外部影響，尤其在搬運顯示器期間。顯示器之螢幕面積可在1cm2至1,000m2範圍內，較佳在10cm2至100m2範圍內，尤其較佳在10cm2至10m2範圍內。
關於本發明之分層結構的說明另外相應地同樣適用於本發明之顯示器及用於製造本發明之分層結構的本發明方法。此尤其適用於材料及空間組態。
本發明之其他細節及特徵顯示於以下較佳具體實施例(尤其與附屬項之組合)的說明中。具體特徵在本文中可藉由自身或彼此各自組合實現。本發明不限於具體實施例。具體實施例在圖式中以圖表顯示。在
此上下文中，個別圖式中之相同參考符號表示相同或功能相同或就其功能而言彼此對應的元件。
10‧‧‧第一附加層
20‧‧‧偏光層
30‧‧‧第二附加層
40‧‧‧黏著層
50‧‧‧絕緣層/液晶
60‧‧‧偏光元件
70‧‧‧導電層
80‧‧‧第三附加層/覆蓋層
90‧‧‧另一偏光元件
100‧‧‧分層結構
110‧‧‧步驟
120‧‧‧步驟
130‧‧‧步驟
140‧‧‧步驟
210‧‧‧步驟
220‧‧‧步驟
230‧‧‧步驟
240‧‧‧步驟
PC Ia‧‧‧前驅體
PC IIa‧‧‧前驅體
PC Ib‧‧‧前驅體
PC IIb‧‧‧前驅體
圖1：具有液晶層之分層結構的圖；圖1a：具有導電層之第一配置之圖1分層結構的截面；圖1b：具有導電層之第二配置之圖1分層結構的截面；圖2：圖1之分層結構的製造圖，其具有根據圖1a)之截面的配置；圖3：圖1之分層結構的製造圖，其具有根據圖1b)之截面的配置。
圖1顯示本發明之分層結構100。分層結構100包含第一偏光層20，其至少一側上疊置有第一附加層10且在另一側上具有覆蓋層80。此附加層10較佳由三乙醯纖維素組成。分層結構100此外包含第二附加層30及導電層70，如圖1a)及1b)所示，導電層70位於偏光層20與第二附加層30之間或第二附加層30與黏著層40之間。藉助於黏著層40，可將以此方式構築之偏光元件60直接膠合在液晶元件50上，例如就絕緣層50而言以IPS面板形式經組態。在液晶元件50之另一側上亦配置有與偏光元件60具有相同構築體之另一偏光元件90，其同樣構築成具有至少一個附加層及至少一個偏光層之分層結構。在本文中，亦將偏光元件90經由黏著層40黏合至液晶元件50。如在此實施例中，附加層10、30及80之層可由三乙醯纖維素製成。在此實施例中，偏光層20由含有碘之聚乙烯醇層組成。導電層70包含0.2μm厚，80wt.% PEDOT/PSS層(包含i.CleviosTM PH 500，ii.CleviosTM PH 750，iii.CleviosTM PH 1000，iv.CleviosTM FE，v.CleviosTM F ET及vi.CleviosTM F 010，均可購自Heraeus Precious Metals有限公司)。
在圖2中，獲得根據圖1a)之構築體，首先在步驟110中將
導電層70黏合至通常具有TAC之第一載體層10。在步驟120中，將第三載體層80施加至載體層10上，以便獲得前驅體PC Ia。在時間上重疊或亦隨後之步驟130中，藉由將第二附加層黏合至黏著層40而獲得前驅體PC IIa。在步驟140中，兩個前驅體PC Ia及PC IIa隨後經由偏光層20黏合，以便獲得具有圖1a)所示層順序的偏光元件60。
在圖3中，獲得根據圖1b)之構築體，首先在步驟210中將導電層70黏合至通常具有TAC之載體層30。在步驟220中將黏著層40施加至載體層30上，以便獲得前驅體PC Ib。在時間上重疊或亦隨後之步驟230中，藉由分別黏合第一附加層10及第三附加層80而獲得前驅體PC IIb。在步驟240中，兩個前驅體PC Ib及PC IIb隨後經由偏光層20黏合，以便獲得具有圖1b)所示層順序之偏光元件60。
如下產生測試印刷物：使用人工塗佈機(Erichsen有限公司之螺旋型塗膜器K-HAND-COATER 620)將表1及2所示之商業CleviosTM調配物(製造商Heraeus Precious Metals有限公司)以表中所述濕膜厚度置於80μm三乙酸纖維素酯膜上，且隨後在70℃下乾燥5分鐘以獲得經塗佈之膜。隨後用4點量測儀器(萬用表：Thurlby Thandar Instruments有限公司之TTi 1906；量測頭：型號ESP # 71404A)量測表面電阻，以及經塗佈之膜及未經塗佈之膜的透射率。結果顯示在下表中。
此外研究各種塗層或膜在各種頻率下之屏蔽效應。屏蔽效應應理解為意謂塗層或膜屏蔽或傳導某一頻率輻射之能力。此亦稱為屏蔽效
率。量測表2所列各種塗層及膜在10MHz至4GHz頻率範圍內之屏蔽效率的程序依照規範「ASTM D 4935-89」。將作為發射及接收天線之兩個同軸TEM量測管(同軸TEM量測探針，1MHz至4GHz，購自Wandel & Goltermann)連接至網路分析器(8753D型向量網路分析器，30kHz至6GHz，購自Hewlett & Packard)。在校準期間，使用量測頭之間厚度為175μm之未經塗佈之PET基板Melinex 505將用於量測透射率之量測配置調整至「0dB」。
隨後研究經塗佈之PET基板。就此而言，在室溫下使用間隙間距為6μm、12μm或24μm之Erichsen手動刮刀將水性Clevios調配物施加至PET基板。在此背景下，手動刮刀之間隙間距決定所形成之濕膜的厚度，其亦稱為濕膜厚度。以此方式形成之塗層或膜隨後在130℃乾燥烘箱中乾燥5分鐘。
關於經塗佈之PET膜之屏蔽效率所獲得的量測曲線在10MHz至4GHz頻率範圍內幾乎為線性的，亦即屏蔽效率與此頻率範圍內之頻率幾乎無關。另一方面，證實屏蔽效率與表面電阻之明確相關性。在各個頻率(例如與行動通信相關之各個頻率)下所研究塗層或膜之屏蔽效率列於例如下表2中。
由手動刮刀的間隙間距造成之濕膜厚度為24μm的Clevios EET層在2.45GHz下之屏蔽效率為10.80dB。此對應於8.3%之輻射功率的
透射率。屏蔽效率SE(以分貝量測)與屏蔽之後輻射功率P之透射率之間的關係計算如下：SE/dB=10×log(P0/P)
其中P0為無屏蔽之輻射功率。因此：P/P0=10(-SE/10)
60‧‧‧偏光元件
110‧‧‧步驟
120‧‧‧步驟
130‧‧‧步驟
140‧‧‧步驟
PC Ia‧‧‧前驅體
PC IIa‧‧‧前驅體
Claims (15)
- 一種分層結構(100)，其包含：a)至少一個偏光層(20)；b)至少一個導電層(70)，其包含導電聚合物，其中該導電聚合物為PEDOT/PSS，其中該導電層中(70)之該導電聚合物係由該導電聚合物之分散液形成，其中該分散液包含增加電導率之作為其他組分的添加劑，該添加劑選自由以下組成之群：含有醚基之化合物、含有內酯基之化合物、含有醯胺基或內醯胺基之化合物、碸、亞碸、糖或糖衍生物、呋喃衍生物、及二元醇或多元醇；其中該至少一個導電層(70)之表面電阻在10-4歐姆/平方至500歐姆/平方範圍內。
- 如申請專利範圍第1項之分層結構(100)，其中該分層結構(100)包含至少一個附加層(10、30、40、80)。
- 如申請專利範圍第2項之分層結構(100)，其中該至少一個附加層(10、30、40、80)包含纖維素酯。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之分層結構(100)，其中該分層結構(100)包含至少一個另外的偏光層。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之分層結構(100)，其中該分層結構(100)具有電絕緣層(50)。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之分層結構(100)，其中選自由偏光層(20)、導電層(70)、附加層(10、30、40、80)、電絕緣層(50)及至少一個另外的偏光層組成之群之該等層中之至少一者的厚度在0.01μm至10μm範圍內。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之分層結構(100)，其中 該分層結構(100)為透明的。
- 一種製造分層結構(100)之方法，該方法包含以下步驟：a.提供偏光層(20)；b.將導電層(70)疊置在該偏光層(20)上；其中該一個導電層(70)含有至少一種導電聚合物，其中該導電聚合物為PEDOT/PSS，其中該導電層中(70)之該導電聚合物係由該導電聚合物之分散液形成且其中該分散液包含增加電導率之作為其他組分的添加劑，該添加劑選自由以下組成之群：含有醚基之化合物、含有內酯基之化合物、含有醯胺基或內醯胺基之化合物、碸、亞碸、糖或糖衍生物、呋喃衍生物、及二元醇或多元醇，且其中該至少一個導電層(70)之電導率在10-4歐姆/平方至500歐姆/平方範圍內。
- 如申請專利範圍第8項之方法，其中在該偏光層(20)上疊置至少一個附加層(10、30、40、80)。
- 如申請專利範圍第9項之方法，其中該至少一個附加層(10、30、40、80)包含纖維素酯。
- 如申請專利範圍第8項至第10項中任一項之方法，其中該分層結構(100)包含至少一個另外的偏光層。
- 如申請專利範圍第8項至第10項中任一項之方法，其中該分層結構(100)具有電絕緣層(50)。
- 如申請專利範圍第8項至第10項中任一項之方法，其中選自由偏光層(20)、導電層(70)、附加層(10、30、40、80)、電絕緣層(50)及至少一個另外的偏光層組成之群之該等層中之至少一者的厚度在0.01μm至10μm範圍內。
- 如申請專利範圍第8項至第10項中任一項之方法，其中該分層結構(100)為透明的。
- 一種液晶顯示器(105)，其包含如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之分層結構(100)。
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