具体实施方式
下文中,将描述本发明的优选实施方式。然而,本发明的实施方式可被修改为各种各样的其它形式,而且本发明的范围并不限于以下所述的实施方式。另外,所提供的本发明的实施方式是为了向本领域具有普通知识水平的技术人员更彻底地描述本发明。
作为开发即使在高湿度的条件下仍稳定地保持光学性能和粘合强度而具有优异的防水性的用于偏光板的粘合剂的广泛研究的结果,本发明的发明人发现,当混合使用基于聚乙烯醇的树脂、乳酸钛铵盐、羟基羧酸和水时,即使在高温和高湿度的条件下,粘合强度和光学性能也是优良的,从而完成了本发明。
更具体地说,本发明的用于偏光板的粘合剂包含基于聚乙烯醇的树脂、乳酸钛铵盐、羟基羧酸和水,并具有3.5至6.5的pH。
在这里,所述基于聚乙烯醇的树脂起到了提供粘合性能的作用,而且已知可通常用作用于偏光板的水溶性粘合剂的各种基于聚乙烯醇的树脂可被用作所述基于聚乙烯醇的树脂而没有特别的限定。例如,在本发明中,改性的基于聚乙烯醇的树脂及未改性的基于聚乙烯醇的树脂可被用作所述基于聚乙烯醇的树脂,且此改性的基于聚乙烯醇的树脂的实例可包括选自乙酰乙酰基改性的基于聚乙烯醇的树脂、阳离子改性的基于聚乙烯醇的树脂和阴离子改性的基于聚乙烯醇的树脂中的一种或多种。采用改性的基于聚乙烯醇的树脂相比于采用未改性的基于聚乙烯醇的树脂更加可取,因为其优点在于,提高了粘合剂层的防水性。
与此同时,在如上所述的改性的基于聚乙烯醇的树脂中,优选采用乙酰乙酰基改性的聚乙烯醇树脂。乙酰乙酰基团具有高的反应性,因此,当将乙酰乙酰基团用在用于偏光板的粘合剂中时,通过高的交联可获得高的耐久性。乙酰乙酰基改性的聚乙烯醇可采用已知的方法通过使基于聚乙烯醇的树脂与双烯酮反应而得到。具体地,可采用将基于聚乙烯醇的树脂分散于溶剂(如乙酸)中,然后向其中加入双烯酮的方法;事先将基于聚乙烯醇的树脂溶于溶剂(如二甲基甲酰胺或二氧六环)中,然后加入双烯酮的方法;以及使双烯酮气体或液态的双烯酮直接与聚乙烯醇相接触的方法,等等。
与此同时,本发明的粘合剂可包含两种以上的如上所述的改性的基于聚乙烯醇的树脂,或者可包含未改性的基于聚乙烯醇的树脂和所有的如上所述的改性的基于聚乙烯醇的树脂。
与此同时,所述基于聚乙烯醇的树脂的聚合度优选为500至3000,更优选为1000至2000。当所述聚合度为500以上时,可取的是耐久性和耐热性是优异的。与此同时,当所述聚合度为3000以下时,粘度不会过分升高,因此,可取的是可均匀地形成粘合剂层。
另外,所述基于聚乙烯醇的树脂的皂化度优选为80至100mol%,更优选为90至99mol%。当所述皂化度为80mol%以上时,可取的是耐久性和耐热性是优异的。
与此同时,所述乳酸钛铵盐被包含于用于偏光片的水溶性粘合剂中,并起到了改善对偏光片的粘合性能,以及提高所述粘合剂的防水性的作用。
一般而言,乳酸钛铵盐可同时与乙酰乙酰基改性的聚乙烯醇的羟基和乙酰乙酰基团键合,因而起到了基于聚乙烯醇的树脂的交联剂的作用。本领域常用的钛醇盐存在的问题是,当配体碳的数量较小时,会生成白色沉淀物,因为水溶液中的缩合反应导致了氧化钛形式的聚合反应频繁发生。另外,当钛醇盐的配体碳的数量增加时,存在的问题是,对水的溶解度会降低。同时,乳酸钛铵盐对水具有优异的溶解性,因此,可以被用作聚乙烯醇的交联剂而不存在在水溶液产生沉淀物的问题。
更具体地,所述乳酸钛铵可以是以下化学式1所表示的化合物。
[化学式1]
相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,所述乳酸钛铵的含量可以为约30至150重量份,优选为约35至110重量份,更优选为约45至65重量份。当所述乳酸钛铵的含量满足上述范围时,可展现出充分的防水性,而且还可保持粘合强度和光学性能。
接下来,所述羟基羧酸的羟基可在水溶液中与乳酸钛的羧基键合,因而生成了乳酸盐的链长度增加的结构。通过增加所述乳酸盐的链长度,所提高的疏水性有助于提高防水性,而且乳酸盐的增加链长度的结构起到了提高所述乳酸钛铵盐的稳定性的作用。
所述羟基羧酸为在分子中具有羟基和羧基的有机化合物,而且尽管并不限于此,但可以是以下化学式2所表示的化合物。
[化学式2]
在化学式2中,R1和R2各自独立地为用羟基或羧基取代的C1-5烷基、未取代的C1-5烷基、氢或羟基。优选地,R1可以是未取代的C1-5烷基、用羟基取代的C1-5烷基、氢或羟基,以及R2可以是氢。
更具体地说,所述羟基羧酸可包括,但不限于:乳酸、柠檬酸、乙醇酸、苹果酸、酒石酸、甘油酸、葡萄糖酸等,而其中,乳酸、乙醇酸、苹果酸等是尤其更加优选的。与此同时,所述羟基羧酸可被单独使用或作为两种以上的混合物被使用。
相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,所述羟基羧酸的添加量可以是约1至13重量份,优选约3至11重量份。当所述羟基羧酸的含量满足上述范围时,可获得提高防水性和改善所述乳酸钛铵的稳定性的效果。
最后,本发明的粘合剂包含水。用于所述粘合剂中的水不受特别限制,包括纯水、超纯水、自来水等,然而,就保持所形成的粘合剂层的均匀性和透明性而言,优选纯水和超纯水。在这里,水的含量不受特别限制,但相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,优选含量为1000至10000重量份,更优选为1000至5000重量份。当相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,水的含量大于10000重量份时,所述粘合性能会趋于容易劣化,而当水的含量小于1000重量份时,所获得的偏光板的光学性能趋于容易劣化。
在这里,本发明的用于偏光板的粘合剂优选具有3.5至6.5,更优选4至6的pH。当所述用于偏光板的粘合剂的pH满足上述范围时,在维持所述乳酸钛与所述羟基羧酸之间的键合的同时还可获得增强的防水性的效果。当所述粘合剂的pH显碱性时,乳酸钛铵盐会通过缩合反应形成不溶的氧化钛而导致沉淀的生成,结果,与所述羟基羧酸的键合会变得困难。然而,当所述粘合剂的pH显酸性或中性时,所述乳酸钛铵盐会在水溶液中具有稳定形式,而且可维持所述乳酸钛铵盐与所加入的羟基羧酸之间的键合。
在这里,可通过调节所述乳酸钛铵盐和所述羟基羧酸的含量或添加其它的添加剂来调节所述用于偏光板的粘合剂的pH。例如,尽管不限于此,但可包含氨水溶液(NH4OH)、氢氧化钠(NaOH)和氢氧化钾(KOH)等来作为额外的添加剂。
与此同时,用于制备所述用于偏光板的粘合剂的方法不受特别限制,且可采用已知的方法。例如,可采用如下的所有的方法:获取含有固定量的基于聚乙烯醇的树脂的水溶液,然后将乳酸钛铵盐的水溶液和羟基羧酸分别加入上述获取的水溶液中的方法,或者通过首先将乳酸钛铵盐的水溶液与羟基羧酸混合而得到交联剂,将所述交联剂加入含有基于聚乙烯醇的树脂的水溶液,并搅拌所得产物的方法。
与此同时,在本发明的用于偏光板的粘合剂中,所述乳酸钛铵盐与所述羟基羧酸之间的重量比优选为约4:1至25:1,更优选为约5:1至20:1。
如上所验证的,所述羟基羧酸的羟基与所述乳酸钛铵盐的羧基键合而生成了乳酸盐的链长度增加的结构,因而提高了所述粘合剂的疏水性。因此,当所述羟基羧酸的含量低于上述范围时,所述羟基羧酸与所述乳酸钛铵盐可能不能充分地键合,而当所述含量高于上述范围时,所述羟基羧酸可能会抑制所述乳酸钛铵盐与所述基于聚乙烯醇的树脂之间的反应。因此,当所述含量满足上述范围时,所述乳酸钛铵盐与所述羟基羧酸键合,因而稳定地形成了能够促进防水性的提高的结构。
添加剂,如紫外线吸收剂、抗氧剂、稳定剂和硅烷偶联剂可被加入到所述粘合剂中。可通过添加相应的添加剂来获得具有目标性能的粘合剂。
接下来,将描述根据本发明的偏光板。
本发明的偏光板包括:偏光片;粘附于所述偏光片的一个或两个表面上的聚合物膜;以及用于粘附所述偏光片与所述聚合物膜的粘合剂层,其中,所述粘合剂层是由用于偏光板的粘合剂形成的,该粘合剂包含基于聚乙烯醇的树脂、乳酸钛铵盐、羟基羧酸和水,并具有3.5至6.5的pH。
在这里,所述偏光片不受特别限制,且可采用本领域公知的偏光片,例如,由含碘或二向色染料的聚乙烯醇(PVA)形成的膜。在本说明书中,偏光片的意思是指不包括保护膜的状态,而偏光板的意思是指粘附有保护膜或补偿膜的状态。
其次,所述聚合物膜为偏光片保护膜或用于补偿偏光片的光学性能的补偿膜,而且可采用本领域已知的聚合物膜。
更具体地说,所述聚合物膜的实例包括,但不限于:选自基于丙烯酸树脂的膜、PET膜、用基于丙烯酸树脂的底漆处理的PET膜、基于聚降冰片烯(PNB)的膜、COP膜、聚碳酸酯膜和包括NRT(Fujifilm)、N TAC(Konica)、V TAC(Fujifilm)、UZ TAC(Fujifilm)等的TAC膜中的至少一种。
特别是,就透明性、机械性能和不存在光学各向异性而言,优选基于纤维素的膜,如纤维素酯、三乙酰纤维素膜(TAC膜)、丙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、二乙酸纤维素和乙酸丁酸纤维素膜,基于聚碳酸酯的膜(PC膜),基于聚苯乙烯的膜,基于聚丙烯酸酯的膜,基于降冰片烯树脂的膜和基于聚砜的膜。更优选三乙酰纤维素膜(TAC膜)和碳酸酯膜(PC膜),因为这些膜易于制备并具有优异的加工性,并且由于偏光性能或耐久性,TAC膜是最优选的。
所述聚合物膜的表面可被改性,以提高对所述聚合物膜要粘附的偏光片的粘合强度和粘性。表面处理的具体实例包括,但不限于:电晕处理、辉光放电处理、火焰处理、酸处理、碱处理、等离子体处理、超声处理和紫外线辐照处理等。另外,可采用向保护膜提供内涂层以改善粘合性能的方法。
其次,所述粘合剂层是由如上所述的本发明的用于偏光板的粘合剂形成的。对所述用于偏光板的粘合剂的具体说明与如上所述的相同,因此,具体说明将不再赘述。
与此同时,由如上所述的这种本发明的用于偏光板的粘合剂形成的粘合剂层的厚度可以是约0.03至5μm,优选约0.03至1μm。当所述粘合剂层的厚度小于0.03μm时,可降低所述粘合剂层的均匀性和粘合强度,而当所述粘合剂层的厚度大于5μm时,可能存在的问题是,成本增加及偏光板的外表会起皱。
与此同时,根据本发明的偏光板可采用本领域已知的偏光板制备方法来制备。例如,根据本发明的偏光板可采用如下方法制备:在偏光片、偏光片保护膜或补偿膜的至少一个表面上涂覆本发明的粘合剂,在所述偏光片的一个或两个表面上层压聚合物膜,然后通过热处理固化所述粘合剂,不过,所述方法并不限于此。在这里,所述热处理的条件可根据所述粘合剂的目标物理性能而适当地调节。
通过采用根据本发明的一个实施方式的粘合剂来粘合偏光片与聚合物膜而制得的偏光板由于所述粘合剂而具有优异的防水性,而且即使在高湿度的条件下也保持了所述偏光片与所述聚合物膜之间的粘合强度以及所述偏光板的光学性能。
具体地,如将在以下测试实施例中所检测的,当所述偏光片在60℃的温度和100%的相对湿度下放置24小时时,相对于总面积,所述偏光片具有10%以下,优选5%以下的剥离面积百分比。当在如上所述的条件下,所述剥离面积的百分比大于10%时,会产生所述偏光板的耐久性和光学性能劣化以及可销售性下降的问题,而且所述偏光片可能会难以商品化。
根据实施例的本发明的偏光片具有10%以下的剥离面积百分比,因而具有非常优异的防水性。此外,采用根据本发明的用于偏光板的粘合剂的偏光板具有优异的光学性能。
具体地,根据本发明的偏光板优选具有约41%至45%的单体透射率(Ts)和99.90%以上的偏振度,更优选具有约42%至44%的单体透射率和99.95%以上的偏振度。
另外,作为根据本发明的偏光板的适宜的颜色,单体色a值优选为-3至-1,单体色b值优选为3.0至5.5,正交色a值优选为0.1至0.6,正交色b值优选为-1.5至0.5,不过,所述值并不限于此。
此处所用的单体色指的是向一个偏光板上照射自然光时所得到的颜色,而正交色的意思是向其中一个偏光板上层压另一个偏光板以使得吸收轴相互正交为直角的两个偏光板上照射自然光时所得到的颜色。
另外,色a和色b指的是CIE坐标系统中表示颜色的值,更具体地说,所述色a值通过a=500[(X/Xn)1/3-(Y/Yn)1/3]来计算,+a的意思是红色,-a的意思是绿色。此外,所述色b值通过b=200[(Y/Yn)1/3-(Z/Zn)1/3]来计算,+b的意思是黄色,-b的意思是蓝色。(在这里,Xn、Yn和Zn对应于作为参照的白色的X、Y和Z。)
换句话说,单体色a和b值的意思是指用色差仪测定单一偏光片的颜色的CIE坐标系统中色a和b值,而正交色a和b值的意思是指用色差仪测定当设置一对偏光片以使得其吸收轴正交时的颜色的CIE坐标系统中色a和b值。
当颜色在颜色(单体色a、单体色b、正交色a、正交色b)范围之外时,可能会难以获得颜色的再现性。另外,所述颜色值与单体透射率和偏振度有关,因此,所述颜色范围代表能够实现顾客所要求的规格选择性大规模生产的范围。
与此同时,如上所述的这种本发明的偏光板可被有利地用于图像显示设备,如液晶显示器。所述图像显示设备的实例可包括含有液晶面板和分别设置于此液晶面板的两个表面上的偏光板的液晶显示设备,在这里,至少一个所述偏光板可以是根据本发明的偏光板。在这里,所述液晶显示设备中包括的液晶面板的类型不受特别限制。例如,已知的面板,包括:采用无源矩阵方法的面板,如扭曲向列(TN)型、超扭曲向列(STN)型、铁电(F)型或聚合物分散(PD)型;采用有源矩阵方法的面板,如二端式或三端式;以及面内转换(IPS)面板和垂直配向(VA)型面板均可被使用,但不限于这些类型。另外,形成液晶显示器的其它构件的类型,如上基板和下基板(例如,滤色基板或阵列基板)同样不受特别限制,且可无限制地采用本领域已知的构件。
下文中,将参照实施例更详细地描述本发明。然而,以下实施例仅用于说明性目的,而本发明并不限于此。
制备实施例-粘合剂的制备
制备实施例1
在80℃下将乙酰乙酰基改性的聚乙烯醇(平均聚合度1100,皂化度99%)溶于纯水中以制备4重量%的水溶液(250g)。接下来,如以下表1所示,相对于100重量份的改性的基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,通过将46重量份(4.6g)的乳酸钛铵盐和3.0重量份(0.3g)的乳酸加入到纯水中而制得了交联剂。在此之后,将改性的聚乙烯醇的水溶液与所制得的交联剂混合,并向其中加入纯水,结果,制得了具有4.4的pH的粘合剂。
制备实施例2
除了相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,通过将38重量份(3.8g)的乳酸钛铵盐和5.9重量份(0.59g)的乳酸加入到纯水中而制得了交联剂之外,以与实施例1相同的方式制得了具有3.9的pH的粘合剂。
制备实施例3
除了相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,通过将46重量份(4.6g)的乳酸钛铵盐和7.0重量份(0.7g)的乳酸加入到纯水中而制得了交联剂之外,以与实施例1相同的方式制得了具有4.0的pH的粘合剂。
制备实施例4
除了相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,通过将61重量份(6.1g)的乳酸钛铵盐和9.4重量份(0.94g)的乳酸加入到纯水中而制得了交联剂之外,以与实施例1相同的方式制得了具有4.0的pH的粘合剂。
制备实施例5
除了相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,通过将61重量份(6.1g)的乳酸钛铵盐和11重量份(1.1g)的乳酸加入到纯水中而制得了交联剂之外,以与实施例1相同的方式制得了具有3.8的pH的粘合剂。
制备实施例6
除了相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,通过将107重量份(10.7g)的乳酸钛铵盐和8.7重量份(0.87g)的乳酸加入到纯水中而制得了交联剂之外,以与实施例1相同的方式制得了具有4.4的pH的粘合剂。
制备实施例7
除了相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,通过将58重量份(5.8g)的乳酸钛铵盐和8.8重量份(0.88g)的乳酸加入到纯水中而制得了交联剂之外,以与实施例1相同的方式制得了具有3.9的pH的粘合剂。
制备实施例8
通过将氨水溶液(NH4OH,25%)加入到制备实施例7中制得的粘合剂而制得了具有5.0的pH的粘合剂。
制备实施例9
通过将氨水溶液(NH4OH,25%)加入到制备实施例7中制得的粘合剂而制得了具有6.0的pH的粘合剂。
制备实施例10
除了相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,通过将38重量份(3.8g)的乳酸钛铵盐和5.9重量份(0.59g)的乙醇酸加入到纯水中而制得了交联剂之外,以与实施例1相同的方式制得了具有3.8的pH的粘合剂。
制备实施例11
除了相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,通过将38重量份(3.8g)的乳酸钛铵盐和5.9重量份(0.59g)的苹果酸加入到纯水中而制得了交联剂之外,以与实施例1相同的方式制得了具有3.9的pH的粘合剂。
制备实施例12
除了相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,通过将38重量份(3.8g)的乳酸钛铵盐和5.9重量份(0.59g)的柠檬酸加入到纯水中而制得了交联剂之外,以与实施例1相同的方式制得了具有4.0的pH的粘合剂。
制备实施例13
在80℃下将乙酰乙酰基改性的聚乙烯醇(平均聚合度1100,皂化度99%)溶于纯水中以制备4重量%的水溶液(250g)之后,相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,通过向其中加入46重量份(9.2g)的乳酸钛铵盐(50%水溶液)而制得了具有6.2的pH的粘合剂。
制备实施例14
在80℃下将乙酰乙酰基改性的聚乙烯醇(平均聚合度1100,皂化度99%)溶于纯水中以制备4重量%的水溶液(250g)之后,相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,通过向其中加入10重量份(10g)的乙醛酸钠(10%水溶液)而制得了具有5.7的pH的粘合剂。
制备实施例15
在80℃下将乙酰乙酰基改性的聚乙烯醇(平均聚合度1100,皂化度99%)溶于纯水中以制备4重量%的水溶液(250g)之后,相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,通过向其中加入20重量份(25g)的二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯(8%水溶液)而制得了具有8.6的pH的粘合剂。
制备实施例16
在80℃下将乙酰乙酰基改性的聚乙烯醇(平均聚合度1100,皂化度99%)溶于纯水中以制备4重量%的水溶液(250g)之后,相对于100重量份的所述基于聚乙烯醇的树脂的固体含量,通过向其中加入58重量份(5.8g)的钛酸四异丙酯和8.8重量份(0.88g)的乳酸而制得了粘合剂。
制备实施例17
通过将氨水溶液(NH4OH,25%)加入到制备实施例7中制得的粘合剂而制得了具有7.0的pH的粘合剂。
制备实施例18
通过将0.1M盐酸加入到制备实施例7中制得的粘合剂而制得了具有2.0的pH的粘合剂。
[表1]