黏著劑薄片以及偏光板組件的製作方法
2023-09-17 01:31:35 1
本發明是關於一種黏著劑薄片，尤指一種適用於偏光板中的黏著劑薄片。
背景技術：
偏光板或偏光片(polarizer)是一種可使一般不具偏極性的自然光轉變成朝特定方向偏振的偏極光，或者僅限特定方向偏振光通過的光學元件，例如與偏光板方向一致的平行光可通過，但與偏光板方向正交的垂直光則會被遮蔽無法透過，如此可篩選控制通過偏光板後的光偏極性。偏光板或偏光片的應用範圍廣泛，包括相機鏡頭、顯微鏡、3d立體眼鏡、太陽眼鏡、顯示面板等等，因應所欲達成目的與功效的不同，偏光板的組成與材料也會有所差異。
隨著科技的發展和人們對於顯示產品色彩效果的與日俱增的要求，液晶顯示面板也朝著提升色域(colorgamut)的方向發展，亦即增加使人眼所能識別出的顏色，色域愈廣代表的是人眼可辨識的顏色覆蓋率愈高，因此廣色域也成為顯示面板顯示質量的一種指標。
現有技術中用以提升面板色域的方法是利用背光膜材中內含的量子點膜材(quantumdotfilm)，以藍光led激發量子點膜材產生窄帶寬的激發光源，而形成廣色域的光學表現。然而，由於一般量子點膜材含鎘(cd)，具有毒性，會對環境造成傷害，因此如何在廣色域的顯示技術需求與無毒環保的世界潮流間取得平衡，甚至雙贏，是業界仍在努力的目標之一。
因此，謀求從顯示面板結構本身進行改良以提升色域，不啻為解決現有技術所面臨問題的可行方向。
技術實現要素：
因此，本發明目的在於提供一種具有特定光穿透頻譜的黏著劑薄片，其可應用於一光學元件的偏光板中，達到廣色域的表現。
本發明的一方面提供一種黏著劑薄片，用於一光學元件上，包括：一黏著劑層，其為一丙烯酸系黏著劑；以及一吸收材料，摻入黏著劑層內。其中，吸收材料相對黏著劑層的重量百分比為0.1％～5.0％，在波長570-600nm間的穿透頻譜比波長450nm間的穿透頻譜低10％以上，且比波長650nm間的穿透頻譜低15％以上。
本發明的另一方面提供一種黏著劑薄片，用於一光學元件上，包括：一黏著劑層，其為一丙烯酸系黏著劑；以及一吸收材料，位於黏著劑層上。其中，吸收材料的厚度範圍為0.1-5um，在波長570-600nm間的穿透頻譜比波長450nm間的穿透頻譜低10％以上，且比波長650nm間的穿透頻譜低15％以上。
本發明的再一方面提供一種黏著劑薄片，用於一光學元件上，包括：一黏著劑層，其為一丙烯酸系黏著劑；以及一吸收材料，摻入黏著劑內或成膜於黏著劑層上，包含如下所示結構式(i)的四氮雜卟啉染料以及顏料：
其中，r41至r48分別獨立表示氫原子、滷原子、氰基、硝基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳香基、取代或未取代的芳香氧基、取代或未取代的芳烷氧基、或者取代或未取代的胺基，m表示2個氫原子、2個1價金屬原子、2價金屬原子、3價取代金屬原子或氧化金屬原子。
本發明的另一方面提供一種黏著劑薄片，用於一光學元件上，包括：一黏著劑層，其為一丙烯酸系黏著劑；以及一吸收材料，摻入黏著劑內或成膜於黏著劑層上，包含如下所示結構式(ii)的方酸菁染料(squaryliumdye)：
其中，r1至r4分別獨立地表示氫原子、滷原子、羥基、可具有取代基的苯基或碳數1至20的1價飽和烴基；
r5至r8分別獨立地表示氫原子、羥基、巰基、碳數1至5的烷氧基或三氟甲基；
r9至r12分別獨立地表示碳數1至20的1價飽和烴基，該1價飽和烴基所含的氫原子是可被滷原子、氰基、胺甲醯基、胺磺醯基、羥基或胺基取代，在構成該飽和烴基的碳原子之間可插入氧原子或硫原子。
附圖說明
圖1為根據本發明偏光板組件之一應用例的顯示面板結構的剖面示意圖。
圖2為使用根據本發明一實施例的黏著劑的偏光板組件結構的剖面示意圖。
圖3a為根據本發明一實施例的偏光板組件所含吸收材料在偏光板組件結構中的分布示意圖。
圖3b為根據本發明另一實施例的偏光板組件所含吸收材料在偏光板組件結構中的分布示意圖。
圖4a為根據本發明一實施例的黏著劑薄片中所含三種吸收材料實例的穿透頻譜圖。
圖4b為使用根據本發明一實施例的黏著劑的偏光板組件的穿透頻譜圖。
圖5為本發明顯示設備色域增進效果的曲線示意圖。
【符號說明】
11液晶層12第一光調變組件
13第二光調變組件14背光組件
30偏光基體31保護層
32保護層33表面保護膜
34黏著劑層35離型膜
36吸收材料
具體實施方式
以下，將通過下列實施例對本發明做更詳細的說明。然而須注意的是，下列關於本發明的較佳實施例的描述僅作為描述與說明的目的，非用以限制本發明。
請參閱圖1，根據本發明的顯示面板結構包括一彩色濾光片基板(圖未示)與一薄膜電晶體基板(圖未示)夾持一液晶層11，液晶層11受一外加電場控制而改變液晶構形，以控制通過不同液晶區域的光量；第一光調變元件12，位於液晶層11的一側，用以在光進入液晶層之後調整其光學特性；第二光調變元件13，位於液晶層11的另一側，用以在光進入液晶層11之前調整其光學特性，例如用以將通過的光(具有任一方向的極化光)轉換成特定方向的偏極光；以及一背光元件14，位於第二光調變元件13的相對於液晶層11的相反側，用以提供顯示用的背光。
為了不使用含毒量子點膜材來達到廣色域目的，本案發明人研發出一種黏著劑薄片，當用於該第一光調變元件12和/或該第二光調變元件13中時，可使其中的偏光板具有提升色域的效果。
圖2顯示本發明黏著劑薄片用在偏光板組件中的一實施例剖面示意圖。偏光板組件包括一偏光基體30，用以使光線由非偏極光變成偏極光；一上方保護層31和一下方保護層32，用以支撐保護偏光基體30；一表面保護膜33，用以保護偏光基體30；一黏著劑層34，用以黏貼偏光基體30至顯示面板基板；以及一離型膜35，用以保護黏著劑層34。使用偏光板組件時將表面保護膜33與離型膜35撕離，並透過黏著劑層34黏貼至顯示面板上。根據本發明的黏著劑層34為含吸收材料的黏著劑層，藉以達成提升色域的效果，將於稍後詳細說明。
在上述實施例中，偏光基體30的材料可為聚乙烯醇(pva)樹脂膜，其可通過皂化聚醋酸乙烯樹脂製得。保護層31和32材料例如為聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，pmma)、三聚醋酸纖維素(triacetylcellulose，tac)、丙烯酸樹脂膜、聚芳香羥樹脂膜、聚醚樹脂膜、環聚烯烴樹脂膜(例如聚冰片烯樹脂膜)、聚酯(polyethyleneterephthalate，pet)、聚丙稀(polypropylene，pp)、環烯烴聚合物(cycloolefinpolymer，cop)、聚碳酸酯(polycarbonate，pc)以及上述任意組合所組成的一族群；表面保護膜33材料例如為聚乙烯(pe)、聚對苯二甲酸乙二酯(pet)；離型膜35材料例如為聚乙烯(pe)、聚對苯二甲酸乙二酯(pet)等。上述材料實例僅為舉例之用，熟習此技藝的人士可視實際需求而為適當選用，並不因此影響或限制本發明的實施與保護範圍。
在一實施例中，偏光板組件中可包含其它結構類型的光學層，例如可為對光學的增益、配向、補償、轉向、直交、擴散、保護、防黏、耐刮、抗眩、反射抑制、高折射率等有所幫助的層，可例如為具有控制視角補償或雙折射(birefraction)等特性的配向液晶層、易接合處理層、硬塗層、抗反射層、防黏層、擴散層、防眩層等各種表面處理層。
吸收材料36可以摻入的方式與黏著劑層34一併形成而分布於該黏著劑層34中，如圖3a所示，或形成於黏著劑層34表面而與黏著劑一起成為一黏著劑薄片，例如透過塗布、噴灑或其它成膜方式形成於黏著劑層34上，如圖3b所示。當摻入黏著劑層34中時，其濃度範圍(或重量百分比)在0.1％～5.0％之間，較佳為0.1％～1.0％之間。若以膜層型式整合至黏著劑層34上時，其厚度範圍在0.1um～5um之間，較佳為0.1um～1um之間。
上述黏著劑的組成主要包括但不限於：(a)主劑、(b)架橋劑及(c)矽烷偶合劑，下面將對各組成進行說明。
(a)主劑：
主劑包含至少一種(甲基)丙烯酸酯，在後文中，(甲基)丙烯酸酯意指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的任一種，其餘出現的「(甲基)」含意亦可以此類推。(甲基)丙烯酸酯例如可選擇自：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸十一烷酯等的直鏈狀(甲基)丙烯酸烷酯；或是例如可選擇自：(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸異辛酯等的支鏈狀(甲基)丙烯酸烷酯；或是例如可選擇自：(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸乙氧基甲酯等有烷氧基取代的(甲基)丙烯酸烷酯。另外，(甲基)丙烯酸酯可含有芳基，例如(甲基)丙烯酸苄酯等；或者(甲基)丙烯酸酯可含有芳氧基，例如(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-(2-苯氧基乙氧基)乙酯、環氧乙烷改質的壬基酚之(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-(鄰-苯基苯氧基)乙酯等。完成固化乾燥後的交聯(甲基)丙烯酸酯為黏著層的主要成分及架構。
在一實施例中，主劑可以包含以下配方比例：丙烯酸丁酯(ba)40～90重量份、丙烯酸甲酯(ma)10～40重量份、丙烯酸(aa)1重量份以下、丙烯酸2-羥基乙酯(hea)5重量份以下、丙烯酸2-甲氧基乙酯(mea)5重量份以下、丙烯酸2-苯氧基乙酯(pea)4～10重量份。在一實施例中，主劑的平均分子量介於120～170萬之間，mw/mn介於3.5～5之間。
(b)架橋劑：
架橋劑可幫助主劑內的(甲基)丙烯酸酯單體產生交聯，形成網狀結構，提高黏著層的強度，架橋劑的分子內具有至少兩個官能基，能與主劑內的(甲基)丙烯酸酯單體的極性官能基反應，其種類有環氧系架橋劑、異氰酸酯系架橋劑、亞胺系架橋劑、金屬螯合系架橋劑、氮丙啶系架橋劑，可選擇其中一種或混和多種架橋劑，架橋劑的總量為0.05～20重量份，架橋劑的比例如果過低，雖能增加部分黏著力，但形成的黏著層內聚力不足，高溫測試時會產生發泡現象。
環氧系架橋劑例如可選擇自：雙酚a型的環氧樹脂、乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙三醇二縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、n,n-二縮水甘油基苯胺、n,n,n』,n』-四縮水甘油基-間-二甲苯二胺、1,3-雙(n,n-二縮水甘油基胺基甲基)環己烷等。
異氰酸酯系架橋劑分子內至少有兩個異氰酸酯基(-nco)，例如可選擇自：甲苯二異氰酸酯、二異氰酸六亞甲酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯、氫化二甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、三苯基甲烷三異氰酸酯等。另外，使用這些異氰酸酯化合物與甘油或三羥甲基丙烷等多元醇反應而成的加成物、或將異氰酸酯化合物製成二聚物、三聚物等亦可成為架橋劑。
亞胺系架橋劑例如可選擇自：二乙烯三胺、三乙烯四胺。
金屬螯合系架橋劑例如可選擇自：乙醯基丙酮或乙醯基乙酸乙酯與鋁、鐵、銅、鋅、錫、鈦、鎳、銻、鎂、鋇、鉻及鋯等的多價金屬配位而成的化合物等。
氮丙啶系架橋劑例如可選擇自：二苯基甲烷-4,4』-雙(1-氮丙啶甲醯胺)、甲苯-2,4-雙(1-氮丙啶甲醯胺)、三伸乙基三聚氰胺、間苯二甲醯基雙-1-(2-甲基氮丙啶)、參-1-氮丙啶基氧化膦、六亞甲基-1,6-雙(1-氮丙啶甲醯胺)、三羥甲基丙烷-三-β-氮丙啶基丙酸酯、四羥甲基甲烷-三-β-氮丙啶基丙酸酯等。
(c)矽烷偶合劑：
可選擇下列一種或混和多種矽烷偶合劑，矽烷偶合劑的總量為0.01～10重量份。矽烷偶合劑例如可選擇自：乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基參(2-甲氧基乙氧基)矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷等的含聚合性不飽和基(如烯鍵)的矽烷化合物；或是例如可選擇自：3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基乙氧基二甲基矽烷等的具有環氧基構造的矽烷化合物；或是例如可選擇自：3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、n-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、n-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷等的含胺基的矽烷化合物；或是例如可選擇自：3-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、3-氯丙基三甲氧基矽烷等的含滷素取代基的矽烷化合物；其他例如：3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷等。黏著劑的組成還可以根據實際的產品需求，添加其他適當的添加劑，例如包括抗靜電劑等等。舉例來說，抗靜電劑可包括具有4級銨鹽、吡啶嗡鹽、第1～3級胺基等陽離子性基的各種陽離子性抗靜電劑；具有磺酸鹽基、硫酸酯鹽基、磷酸酯鹽基、膦酸鹽基等陰離子性基的陰離子性抗靜電劑；胺基酸類、胺基硫酸酯類等的兩性抗靜電劑；胺基醇系、甘油系、聚乙二醇系等的非離子性抗靜電劑；或將如上述的抗靜電劑高分子量化所得到的高分子型抗靜電劑等。抗靜電劑的添加量為0.1～1.0重量份，測得的表面阻抗範圍為1010～1011奧姆。
在一實施例中，吸收材料的主要吸收波長為560～610nm，更佳為570-600nm，最佳為580-590nm。另外，上述吸收材料例如可為一種染料(dye)、顏料(pigment)、或其他可吸收光波段的材料。
在一實施例中，吸收材料為一種包含如下所示結構式(i)的四氮雜卟啉染料
其中，r41至r48分別獨立表示氫原子、滷原子、氰基、硝基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳香基、取代或未取代的芳香氧基、取代或未取代的芳烷氧基、或者取代或未取代的胺基，m表示2個氫原子、2個1價金屬原子、2價金屬原子、3價取代金屬原子或氧化金屬原子。
吸收材料36的另一實例為一種方酸菁染料(squaryliumdye)：
式ii中，r1至r4分別獨立地表示氫原子、滷原子、羥基、可具有取代基的苯基或碳數1至20的1價飽和烴基。
r5至r8分別獨立地表示氫原子、羥基、巰基、碳數1至5的烷氧基或三氟甲基。
r9至r12分別獨立地表示碳數1至20的1價飽和烴基，該1價飽和烴基所含的氫原子是可被滷原子、氰基、胺甲醯基、胺磺醯基、羥基或胺基取代，在構成該飽和烴基的碳原子之間可插入氧原子或硫原子。
就r1至r4中的滷原子而言，可列舉氟原子、氯原子、溴原子或碘原子。
就r1至r4及r9至r12中的飽和烴基而言，可列舉例如：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十六烷基及二十烷基等碳數1至20的直鏈烷基；異丙基、異丁基、第二丁基、第三丁基、異戊基、新戊基及2-乙基己基等碳數3至20的分支烷基；環丙基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基及三環癸基等碳數3至20的脂環式飽和烴基。
就r1至r4中的苯基可具有的取代基而言，可列舉滷原子、氰基、羥基、胺基等。
式(ii)中，r1至r4分別獨立，較佳是氫原子。
r5至r8分別獨立地較佳是氫原子、羥基、或碳數1至5的烷氧基，更佳是氫原子、羥基、甲氧基、或乙氧基。
r9至r12分別獨立地較佳是碳數1至10的烷基(該烷基中，氫原子可具有羥基，碳原子之間可插入氧原子)。
上述材料實例僅為舉例之用，熟習此技藝的人士可視實際需求而為適當選用，並不因此影響或限制本發明的實施與保護範圍。
本發明經實驗發現適用於本發明中提升色域的吸收材料本身的穿透頻譜，以及在黏著劑層34中摻入吸收材料36後的本發明偏光板的穿透頻譜如圖4a與4b所示，其中材料1、材料2與材料3分別為：
材料1如式i結構，
其中：
中心金屬m為鈀(palladium；pd)，摻入濃度為1％；
取代基r41、r43、r45、r47為三級丁基(tert-butyl)；且
取代基r42、r44、r46、r48為2-氟苯基(2-fluorophenyl)。
材料2如式i結構，
其中，中心金屬m為銅(copper；cu)，摻入濃度為1％；
取代基r41、r43、r45、r47為三級丁基(tert-butyl)；且
取代基r42、r44、r46、r48為2-氟苯基(2-fluorophenyl)。
材料3如式i結構，
其中，中心金屬為銅(copper；cu)，摻入濃度為0.1％
取代基r41、r43、r45、r47為三級丁基(tert-butyl)；且
取代基r42、r44、r46、r48為2-氟苯基(2-fluorophenyl)。
由圖中可知，吸收材料在波長570-600nm間的穿透頻譜比波長450nm間的穿透頻譜低10％以上，即t(570nm～600nm)<0.9*t(450nm)，較佳低15％以上，更加低20％以上。且吸收材料於比波長650nm間的穿透頻譜低15％以上，即t(570nm～600nm)<0.85*t(650nm)，較佳低20％以上，更加低25％以上。
如上所述，根據本發明的黏著劑薄片可用於圖1所示的顯示面板的第一光調變組元或第二光調變元件或者兩者中，使調變元件兼具偏光與提升色域的效果。因此，該背光元件14所發出的背光不需要使用配合量子點膜材激發的藍光，而可使用一般的白光背光源。當然，也可以視其它設計需求而使用不同的背光源，或者與其它有助於提升色域的技術組合使用。此外，黏著劑本身的黏著效果不受吸收材料的加入而受影響，如下表一所示，黏著劑的物性仍顯示出與對照組(未加入吸收材料)相近，甚至在有些實例中有改善。表1中實施例及比較例黏著劑配方一、二的材料可選自前述發明說明書揭露的材料，加入吸收材料1與吸收材料2後進行黏著劑的物性確認。
表一
圖5顯示本發明顯示面板在各種不同標準下的色域的變化情況示意圖，其中x軸為色度x，y軸為色度y。圖中所採用標準包括國際照明委員會cie(internationalcommissiononillumination)1931、美國國家電視系統委員會(nationaltelevisionsystemcommittee)、數位影院電影主控系統dci(digitalcinemainitiatives)-p3、bt2020(itu-rrecommendationbt.2020色域空間)、一般面板(panel)、以及使用cgep的面板(panel(cgep))。使用本發明所發展出的黏著劑薄片的顯示面板，在不需要量子點膜材的情況下，可有效提升色域達10％以上。例如ntsc色域可提升達約25％，dci-p3色域可提升達約27％，bt2020色域可提升達約19％。
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，例如，雖然在上述說明中是以本發明黏著劑薄片在液晶顯示面板上的應用為例，但任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，本發明黏著劑薄片亦可以用於顯示面板的其他連接部分或不同光學元件中達到類似的目的，此外，熟習此技藝者亦當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。