【技術領域】本發明是有關於一種膜成型組成物，特別是指一種用於製造偏光板保護膜的膜成型組成物。
【先前技術】偏光板在液晶顯示器(LCD)的功能在於控制特定光波的偏振方向，使其產生偏極光。偏光板內包含具有良好的吸碘拉伸特性的聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol，簡稱PVA)膜，配合機械外力拉伸吸碘後的聚乙烯醇膜，會使碘分子順著延伸方向呈線性排列。然而，碘分子易與空氣中的水氣結合，加上面板背光源溫度的影響，易使耐濕性與耐熱性不足的聚乙烯醇膜產生邊緣收縮而出現顯影缺陷，因此，一般多會在聚乙烯醇膜的上下兩個表面分別設置保護膜以支撐及保護聚乙烯醇膜。常見的保護膜為醋酸纖維素膜，特別是具有高透明性、低光學異相性、良好的耐溶劑性及耐熱性的三醋酸纖維膜。
由於近年來薄膜電晶體液晶顯示器應用範圍廣泛，對於螢幕的各項表現更為嚴苛，且必須在各種環境下都能夠保持良好表現。部份液晶顯示器經常在較高溫的環境下工作，例如行車導航系統等，然而，環境溫度提升會使液晶顯示器面板受熱，造成偏光板中之聚乙烯醇膜收縮甚至變形損傷；且隨著面板尺寸增大，LED背光源亦會使顯示器作業溫度提高，長時間使用也會造成聚乙烯醇膜收縮變形。為防止上述問題發生，須提高醋酸纖維素膜的機械性能以提供聚乙烯醇膜穩定的支撐及保護，減低偏光板變形而影響螢幕畫質。
相位延遲值是一種與膜面xyz方向之折射率係數以及厚度相關的光學性質，經常作為判斷薄膜光學性質優劣之重要指標。低相位延遲值可使顯示器的影像不易因視野角度變化受影響，進而提升顯示器的品質。中華民國專利公開案第200821642號中揭露一種纖維素酯相位差薄膜的製備方法，製程中以拉寬器把持薄膜寬邊方向的兩端，於溫度100~160℃範圍內，以拉伸倍率1.05至2倍予以拉伸，藉由拉伸步驟提高薄膜配向性，平面方向之相位延遲值(Re值)與厚度方向之相位延遲值(Rth值)成為一定比率。
由前述可知，目前偏光板量產技術中主要以延伸製程調整相位延遲值，製程繁瑣且難以掌握：若偏光板保護膜的延伸倍率過小，則相位差改變不大，若延伸倍率過大，則偏光板保護膜會產生斷裂情形。此外，若以單軸方向延伸易產生薄膜之膜厚變動，光學薄膜之膜厚變動過大時會形成相位差之斑，實際使用於顯示裝置時會有著色等問題產生。因此，找尋一種能夠簡易且有效地改善偏光板保護膜之相位差的方法，是有迫切需求的。
【發明內容】因此，本發明之第一目的，即在提供一種相位延遲值低及機械強度佳的製造偏光板保護膜的膜成型組成物。
於是本發明用於製造偏光板保護膜的膜成型組成物，是由下列組份所組成：醋酸纖維素、溶劑，及晶體微粉，該晶體微粉具有折射率1.7至2.61以及粒徑10至400nm；其中，以該膜成型組成物的總重為100 wt%計，該醋酸纖維素的用量範圍為8至25 wt%，該晶體微粉的用量範圍為0.005至0.05 wt%，其餘為該溶劑。
本發明的第二目的在於提供一種偏光板保護膜，是透過將如前所述之用於製造偏光板保護膜的膜成型組成物予以固化而獲得。
本發明之功效在於，透過該膜成型組成物含有折射率1.7至2.61以及粒徑10至400nm的晶體微粉，不需再使用其他添加劑，所製得的偏光板保護膜即可以具有低相位延遲值，且機械強度佳。
【實施方式】本發明用於製造偏光板保護膜的膜成型組成物，是由下列組份所組成：醋酸纖維素、溶劑，及晶體微粉，該晶體微粉具有折射率1.7至2.61以及粒徑10至400nm；其中，以該膜成型組成物的總重為100wt%計，該醋酸纖維素的用量範圍為8至25wt%，該晶體微粉的用量範圍為0.005至0.05wt%，其餘為該溶劑。
該晶體微粉於該膜成型組成物中將沿著該醋酸纖維素均勻分佈，當光束照射到所製得的偏光板保護膜且光束方向與均勻分佈之晶體微粉的光軸不平行時，將形成光束的偏振，致使含有該晶體微粉的偏光板保護膜具有較低的相位延遲值。對於本發明膜成型組成物所製得的偏光板保護膜來說，其平面方向之相位延遲值(Re值)越低越好，但厚度方向之相位延遲值(Rth值)則無規範，較常見的Rth值約為20~80nm。
較佳地，該晶體微粉是選自於γ-氧化鋁(折射率1.7)、α-氧化鋁(折射率1.77)、氧化釔(折射率1.93)、氧化鈮(折射率1.94)、氧化鋅(折射率2.0)、氧化鋯(折射率2.17)、氧化鈰(折射率2.2)、硫化鋅(折射率2.2)、鈮酸鉀(折射率2.28)、鈦酸鍶(折射率2.41)、碳化矽(折射率2.5)、二氧化鈦(折射率2.61)、氧化銅(折射率2.705)、氧化鉻(折射率2.705)，或前述之一組合。更佳地，該晶體微粉是選自於γ-氧化鋁、α-氧化鋁、氧化鈮、氧化鋅、氧化鈰、二氧化鈦，或前述之一組合。
較佳地，該晶體微粉的粒徑是介於20至300nm。
較佳地，該醋酸纖維素是選自於三醋酸纖維素(cellulose triacetate)、二醋酸纖維素(cellulose diacetate)、醋酸丙酸纖維素(cellulose acetate propionate)、醋酸丁酸纖維素(cellulose acetate butyrate)，或前述之一組合。更佳地，該醋酸纖維素是三醋酸纖維素。
較佳地，該溶劑是選自於二氯甲烷(dichloromethane)、三氯甲烷(chloroform)、甲醇、丙酮，或前述之一組合。更佳地，該溶劑是重量比例為9：1的二氯甲烷及甲醇。
當該醋酸纖維素的用量少於8wt%時，該膜成型組成物的黏度過低，且難以製得具有適當厚度的保護膜。當該醋酸纖維素的用量大於25wt%時，則醋酸纖維素不易完全溶解、且製得之膜成型組成物黏度過高，不易製膜。較佳地，以該膜成型組成物的總重為100wt%計，該醋酸纖維素的用量範圍為10至14wt%。
當該晶體微粉的用量少於0.005wt%時，因用量過少不足以達到降低偏光板保護膜之相位延遲值的功效。當該晶體微粉的用量大於0.05wt%時，會降低偏光板保護膜的光穿透性。較佳地，以該膜成型組成物的總重為100wt%計，該晶體微粉的用量範圍為0.009至0.016wt%。
本發明偏光板保護膜，是透過將前述用於製造偏光板保護膜的膜成型組成物予以固化而獲得。
較佳地，該偏光板保護膜的製法是先將該晶體微粉與溶劑混合並攪拌至均勻分散，之後加入醋酸纖維素攪拌至溶解，製得一透明黏稠的膜成型組成物。將該膜成型組成物塗佈於基材上形成一薄膜，待該薄膜乾燥後脫膜，即製得該偏光板保護膜。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
<化學品及儀器>
1.三醋酸纖維素：購自於Eastman chemical company公司，乙醯基(acetyl)含量為43.48%。
2.二氯甲烷：購自於Panreac公司，純度99%。
3.甲醇：購自於SIGMA-ALDRICH公司，純度99.8%。
4. γ-氧化鋁晶體微粉：購自於博陶奈米科技公司，純度99.96%，折射率為1.7，平均粒徑為100nm之球形微粉。
5. α-氧化鋁晶體微粉：購自於博陶奈米科技公司，純度99.9%，折射率為1.77，平均粒徑為100nm之球形微粉。
6.氧化鈮晶體微粉：購自於博陶奈米科技公司，純度99.9%，折射率為1.94，平均粒徑為30nm之球形微粉。
7.氧化鋅晶體微粉：購自於博陶奈米科技公司，純度99.9%，折射率為2，平均粒徑為30nm之球形微粉。
8.氧化鈰晶體微粉：購自於博陶奈米科技公司，純度99%，折射率為2.2，平均粒徑為300nm之球形微粉。
9.二氧化鈦晶體微粉：購自於Degussa公司，純度≧97%，折射率為2.61，平均粒徑為21nm之球形微粉。
10.二氧化矽晶體微粉：購自於SAKAI CHEMICAL INDUSTRY公司，純度為99.9%，折射率為1.54，平均粒徑為100nm之球形微粉。
11.可調式濕膜塗佈器：購自於全華科技股份有限公司，型號為「ZEHNTNER ZUA2000」。
12.相位差高速檢查機：購自於大塚科技股份有限公司，型號為「RE-100」。
13.微負荷萬能材料試驗機：購自三朋儀器股份有限公司，型號為「SHIMADZU AG-IS」。
<實施例及比較例>
<實施例1>
取56.7g二氯甲烷，一邊攪拌一邊加入6.3g甲醇，再加入0.0112g氧化鈮微粉，混合至均勻分散，形成一混合溶液。之後，再加入7g三醋酸纖維素原料至該混合溶液中，密閉並持續攪拌3小時後再靜置48小時，製得一透明黏稠的膜成型組成物。
將該膜成型組成物置於玻璃基板上，接著將可調式濕膜塗佈器調整厚度為1100微米，以1cm/sec的速度將該膜成型組成物塗佈於玻璃板上，於室溫下靜置乾燥2小時後脫膜，即形成膜厚為80微米之實施例1含有氧化鈮之偏光板保護膜。
實施例1之原料種類及用量比例詳細記載於表1。
<實施例2至14>
實施例2至14的製法與實施例1大致相同，不同之處在於改變醋酸纖維素的含量，以及使用折射率不同的晶體微粉。實施例2至14之原料種類及用量比例詳細記載於表1。
<比較例1及2>
比較例1及2的製法與實施例1大致相同，不同之處在於不含有晶體微粉，而比較例1與比較例2的不同之處在於改變醋酸纖維素的含量。比較例1及2之原料種類及用量比例詳細記載於表1。
<比較例3及4>
比較例3及4的製法與實施例1大致相同，不同之處在於改變醋酸纖維素的含量，以及使用折射率小於1.7的二氧化矽晶體微粉。比較例3及4之原料種類及用量比例詳細記載於表1。
<物性測試>
將實施例1至14及比較例1至4所製得之保護膜分別進行下列測試，測試結果詳細記載於表1。
1.相位延遲值
將保護膜裁剪成尺寸為10cm×10cm之測試膜片。將測試膜片放入相位差高速檢查機中，設定折射率為1.5(以三醋酸纖維素之折射率為設定值)，以波長550nm之鹵素燈光源量測傾斜角度為0°之相位延遲值
相位延遲值分為平面方向之相位延遲值Re及厚度方向之相位延遲值Rth，其計算方式如下：Re=(Nx-Ny)×d Rth={(Nx+Ny)/2-Nz}×d
其中，Nx表示膜平面方向滯相軸方向(光行進速率較慢之方向)之折射率；Ny表示膜平面方向進相軸方向(光行進速率較快之方向)之折射率；Nz表示膜的厚度方向之折射率；d表示膜的厚度。
2.機械強度
根據ASTM D638測試規範，以啞鈴形刀膜具將保護膜裁切成啞鈴形狀的保護膜試片。將啞鈴形保護膜試片夾附於微負荷萬能材料試驗機，以50mm/min拉伸速率拉伸該啞鈴形保護膜試片至斷裂。
如表1所示，對照比較例1、2及比較例3、4，比較例3、4雖含有折射率為1.54的二氧化矽，但所製得之保護膜的Re及Rth值與未添加任何晶體微粉比較例1及2相近，並可見使用折射率小於1.7的晶體微粉並無法有效地降低相位延遲值，僅能提升拉伸強度。
對照實施例1至14與比較例1及2，可見使用具有折射率1.7至2.61以及粒徑介於10至400nm的晶體微粉可以有效降低製得之保護膜的Re及Rth值並提升機械強度。其中，含有折射率為2.0之氧化鋅晶體微粉或折射率為2.2之氧化鈰晶體微粉，對於降低Re值的效果特別明顯，含有折射率為1.77之α-氧化鋁、折射率為1.94之氧化鈮、折射率為2.0之氧化鋅及折射率為2.2之氧化鈰等晶體微粉，對於降低Rth值的效果特別顯著。
此外，由實施例11、12及實施例13、14可知，晶體微粉的含量越多，降低相位延遲值的效果越明顯；拉伸強度則是隨著醋酸纖維素含量而提升。
綜上所述，本發明用於製造偏光板保護膜的膜成型組成物是由醋酸纖維素、溶劑及折射率1.7至2.61以及粒徑10至400nm的晶體微粉所組成，不需另外使用其他添加劑，即可以透過簡單之固化成型製程，製得相位延遲值低且機械強度佳的偏光板保護膜，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。