薄型化偏光板材料技術(shù)分析

1、光學(xué)塗佈專案 - 光學(xué)膜相關(guān)薄型化偏光板材料技術(shù)分析一.偏光板生產(chǎn)技術(shù)1.生產(chǎn)流程一般采用的流程如圖,首先是制造具有偏光特性的薄膜,親水性之PVA薄膜,親水性之PVA薄膜泡水膨潤(rùn)后,將其浸泡于二色性染料溶液中,使其染色,二色性染料通常為碘及碘化鉀之溶液,之后再延伸染色體薄膜,延伸通常在50-60度C之硼酸水溶液中進(jìn)行,延伸賦予二色性染料排列秩序性,秩序性越高,制得之偏光膜光學(xué)特性越佳。延伸的薄膜干燥后,容易順拉伸方向脆裂,且其原料為親水性高分子膜,容易受到水氣影響其性質(zhì),因此需要與具有支撐及阻隔水氣之保護(hù)膜材貼合。選用的保護(hù)膜材一般為TAC膜,經(jīng)由堿性水溶液浸泡處理,使基表面羧酸基轉(zhuǎn)變成羥基,

2、再利用水性接著將其與偏光薄膜層貼合?？拷姘逯甌AC膜,可使用具有特位相位差補(bǔ)償值之制品,以搭配不同面板光學(xué)特性,最外層之TAC則可使用表面具有抗眩、防刮等功能之附加功能涂層制品。光學(xué)塗佈專案 - 光學(xué)膜相關(guān)薄型化偏光板材料技術(shù)分析偏光板傳統(tǒng)制造程序光學(xué)塗佈專案 - 光學(xué)膜相關(guān)最后再加上具有黏著特性的感壓膠,使偏光板能黏著于面板玻璃上,偏光板制程中,感壓膠通常預(yù)涂于PET離型膜上,與偏光板roll to roll貼合。PET材質(zhì)之保護(hù)膜則是在偏光板貼合于面板之前,用以保護(hù)偏光板的表面。由以上制程生產(chǎn)之傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)偏光板,含有PET膜/離型層/熱硬化型壓克力感壓膠/TAC/PVA接著劑/PVA-Io

3、dine偏光薄膜/PVA接著劑/TAC/熱硬化型壓克力感壓膠/PET膜,總厚度約150-200um,其制程相對(duì)繁瑣。2.PVA制程原理聚乙烯醇層是制作偏光的功能層，聚乙烯醇的化學(xué)式如下圖所示，是由聚醋酸乙烯酯(Poly(Vinyl Acetate)皂化而得，制作偏光板以高皂化度為佳(mn)。薄型化偏光板材料技術(shù)分析聚乙烯醇化學(xué)式光學(xué)塗佈專案 - 光學(xué)膜相關(guān)將含有聚乙烯醇高分子和可塑劑的水溶液經(jīng)涂布、烘干制成聚乙烯醇膜。聚乙烯醇膜經(jīng)含浸染色制程后，再將含有碘或二色性染料的聚乙烯醇膜單軸延伸數(shù)倍長(zhǎng)度(如右圖)。在延伸過程中，二色性物質(zhì)隨著被拉直的聚乙烯醇分子順向排列于作用力方向，藉由二色性吸收(D

4、ichroicAbsorption )，將一般不具偏極性的自然光轉(zhuǎn)變成偏極光(Polarized Light) 。硼酸是PVA膜交聯(lián)劑,PVA經(jīng)過含浸、 延伸等制程后,再以硼酸進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng),可達(dá)到PVA耐化性及尺寸安定性。薄型化偏光板材料技術(shù)分析光學(xué)塗佈專案 - 光學(xué)膜相關(guān)薄型化偏光板材料技術(shù)分析光學(xué)塗佈專案 - 光學(xué)膜相關(guān)二.薄型化之材料開發(fā)在偏光板減薄方面,產(chǎn)業(yè)界預(yù)期的發(fā)展如圖,偏光板主體原材料包括聚乙烯醇膜(polyvinyl alcohol;PVA film)、三醋酸纖維素膜(Triacetate;TAC)及作為光學(xué)感壓膠之聚甲基丙烯酸,各材料的發(fā)展敘述如下。薄型化偏光板材料技術(shù)分析光

5、學(xué)塗佈專案 - 光學(xué)膜相關(guān)1.新替代材料:(1)PVA:PVA膜其易于使用及親水性非溶劑系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),尚未出現(xiàn)更佳的替代材料。(2)TAC:三醋酸纖維膜由棉花纖維制備,屬于碳中和原料,但生產(chǎn)過程中需使用二氯甲烷做為溶劑,有環(huán)保疑慮,售價(jià)高亦為一大缺點(diǎn)。在物性方面,TAC膜吸水及透濕性高,于高溫、高濕度之條件下使用,吸濕將導(dǎo)致薄膜變形或產(chǎn)生應(yīng),使光學(xué)特性受到影響,甚至造成劣化。在偏光板結(jié)構(gòu)中被視為優(yōu)先取代的材料,改用TAC以外的高分子膜做為保護(hù)層,主要的挑戰(zhàn)在于各層間的接著能力,由于接著、黏著的表表面性質(zhì)改變,相關(guān)的感壓膠及接著劑需要重新調(diào)整原先性質(zhì)。薄型化偏光板材料技術(shù)分析光學(xué)塗佈專案 - 光學(xué)

6、膜相關(guān)TAC取代膜需要光學(xué)等級(jí)之特性,以PMMA、PC、COP為主,PET膜近期也有競(jìng)爭(zhēng)品推出,取代膜除了達(dá)到所要求的光學(xué)特性外,也需具有一定的強(qiáng)度,以及耐高溫、耐濕氣之特性,才能達(dá)到保護(hù)偏光薄膜的效果。COP薄膜(Zeonor、Arton)己應(yīng)用做為偏光薄膜之保護(hù)與支撐膜,COP吸水及透濕性較小,但接著性質(zhì)差,并且有材料太脆的問題,并非完美的取代材料。壓克力(PMMA)膜逐漸有取而代之的聲勢(shì),PMMA雖然也有材質(zhì)脆、不易接著之缺點(diǎn),但單價(jià)便宜,材料相對(duì)成熟,因此應(yīng)用范圍正逐漸擴(kuò)大。(3)PVA水膠另外,用于貼合PVA偏光子與TAC支撐膜的接著,仍以PVA水膠(Hydrogel)為主,但PVA

7、水膠由于樹脂本身為親水性聚合物,但高濕的條件件下,會(huì)使PVA偏光薄膜與TAC膜間產(chǎn)生剝離,耐水性不佳。針對(duì)非TAC系取代膜,已出現(xiàn)UV固化系統(tǒng)之接著劑,配合貼合機(jī)臺(tái)的改造,已有部分取代現(xiàn)行品。薄型化偏光板材料技術(shù)分析光學(xué)塗佈專案 - 光學(xué)膜相關(guān)2.材料薄型化(1)PVA各光學(xué)膜供貨商目前皆致力于材料的薄化,PVA膜方面,可樂麗(Kuraray)預(yù)計(jì)產(chǎn)30um之卷狀品,并且有開發(fā)20um量產(chǎn)品之計(jì)劃,若能采用,延伸后之偏光薄膜厚度可由現(xiàn)行之30um,減至7-11um之水平,然PVA薄型化之后,延伸制程如何減少斷裂,染色延伸后偏光薄膜之光學(xué)及機(jī)械特性是否會(huì)發(fā)生變化,影響成品質(zhì)量,仍然在研究測(cè)試階段

8、。(2)TACTAC膜雖然遇到各種取代膜的挑戰(zhàn),但由于兼容于現(xiàn)行制程,仍有較大的占有率,目前主流之TAC厚度為40um,下一階段將朝25um厚度邁進(jìn),具有光學(xué)補(bǔ)償效果之延伸TAC膜,則預(yù)計(jì)推出34um之產(chǎn)品。PMMA膜目前的主流厚度為38um,使用于中小尺寸產(chǎn)品則有20um厚度成品, COP膜則推出15um對(duì)應(yīng)品。薄型化偏光板材料技術(shù)分析光學(xué)塗佈專案 - 光學(xué)膜相關(guān)選用應(yīng)用以上減薄之PVA層及光學(xué)膜,可達(dá)到之偏光板總厚度,不含外加補(bǔ)償膜層,約80-100um。三.薄型化制程開發(fā)于于制程方面的改善,日東電工領(lǐng)先群倫,開發(fā)出不需PVA卷狀進(jìn)料之制程。其制法延續(xù)上世紀(jì)技術(shù),將PVA涂布于可延伸之高分子基材上,經(jīng)過干式延伸、染色、硼酸交聯(lián)、濕式延伸