CN103969731A - 偏振板和包括其的光学显示器 - Google Patents

Abstract

本文公开了偏振板。所述偏振板包括偏振器和保护膜，所述保护膜形成在所述偏振器的上侧上并包括在所述保护膜上形成的具有λ/4延迟的逆分散性液晶涂层。还公开了包括所述偏振板的光学显示器。

Description

偏振板和包括其的光学显示器

发明领域

本发明涉及偏振板和包括其的光学显示器。

背景技术

偏振太阳镜包括偏振膜并且用所述偏振膜过滤从外面入射到眼睛的光，从而仅使来自外部光中特定角度的光可见。通常，在开车或钓鱼期间使用偏振太阳镜。

然而，当通过偏振太阳镜观察包括偏振板的显示器时，显示器的屏幕可能由于显示器的偏振板和偏振太阳镜的偏振膜而不可见。

也就是说，如图1(A)中所示，在包括液晶面板10、在液晶面板10的上侧上形成的上偏振器20、以及在液晶面板10的下侧上形成的下偏振器30的显示器中，如果偏振太阳镜的偏振膜40具有与上偏振器20的吸收轴平行的吸收轴，则显示器图像可能是可见的(参见左侧的O标记)。然而，如果偏振太阳镜的偏振膜40具有垂直于上偏振器20的吸收轴的吸收轴，则显示器图像是不可见的(参见右侧的X标记)。

为了解决这一问题，将如图6中所示的偏振板用作显示器的上偏振板。也就是说，如图6中所示，使用的是偏振板4000，其中上保护膜340和下保护膜320分别形成在偏振器330的上侧和下侧上；延迟膜360经由粘合剂350堆叠在上保护膜340的上侧上；而硬涂布的三乙酰纤维素膜380经由粘合剂370堆叠在延迟膜360的上侧上，以解决延迟膜360的表面硬度低的问题。偏振板4000经由粘合剂310结合至显示面板300。

延迟膜包括聚碳酸酯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、环烯烃膜等。然而，以该方式制备的偏振板有高厚度和低产率的问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，偏振板包括：偏振器和保护膜，所述保护膜形成在所述偏振器的上侧上并包括形成在所述保护膜上的逆分散性液晶涂层（a reverse dispersionliquid crystal coating layer）。

根据本发明的另一个方面，光学显示器包括偏振板。

附图说明

图1为通过偏振板去偏振的示意图。

图2为根据本发明的一个实施方式的偏振板的横截面图。

图3为根据本发明的另一个实施方式的偏振板的横截面图。

图4为根据本发明的一个实施方式的光学显示器的横截面图。

图5显示了LCD面板的操作状态的结果，根据实施例和对比例的偏振板结合于所述LCD面板。这里，A显示了实施例和对比例2的结果，而B显示了对比例1的结果。

图6为用于去偏振的典型的偏振板的横截面图。

具体实施方式

将参考附图详细描述本发明的实施方式。应理解，本发明可以不同的方式实施，并且不限于以下的实施方式。在附图中，为清楚起见将省略与描述无关的部分。在整篇说明书中相同的参考数字将指示相同的元件。

如本文所使用，术语例如“上侧”和“上侧”可参考附图而定义。因此，应理解术语“上侧”可与术语“上侧”互换使用。

根据本发明的一个方面，偏振板可包括偏振器和保护膜，保护膜形成在偏振器的上侧上并包括在保护膜上形成的逆分散性液晶涂层。逆分散性液晶涂层实现λ/4平面内延迟的圆形偏振，并且因此当通过偏振太阳镜观察包括偏振板作为显示面板的上偏振板的显示器时可提供去偏振。

图1为当通过偏振太阳镜观察屏幕时通过偏振板去偏振的示意图。图1(A)显示了没有逆分散性液晶涂层50的偏振板，且图1(B)显示了包括逆分散性液晶涂层50的偏振板。

参考图1(A)，当通过偏振太阳镜40观察包括液晶面板10、在液晶面板10的上侧上形成的上偏振器20、以及在液晶面板10的下侧上形成的下偏振器30的显示器时，如果上偏振器20具有垂直于偏振太阳镜40的吸收轴的吸收轴，则显示器的图像可能不可见(由右侧的X表示的情况)。相反，参考图1(B)，由于逆分散性液晶涂层50实现λ/4延迟的圆形偏振，并因此将上偏振器20去偏振，即使当通过偏振太阳镜40观察时，显示器的图像可能仍是可见的(由右侧的O表示的情况)。

偏振板可进一步包括在保护膜的一个表面(例如，保护膜的上侧)上的功能层。功能层可以为硬涂层等。硬涂层可改善保护膜的硬度，并且因此可以改善偏振板的硬度。在一个实施方式中，功能层可具有约3μm至约50μm的厚度。

偏振板可进一步包括保护膜和逆分散性液晶涂层之间的λ/2延迟层。偏振板进一步包括所述λ/2延迟层，从而实现圆形偏振。

偏振板可进一步包括在偏振器的下侧上形成的保护膜。由于偏振板进一步包括保护膜，可以防止偏振器与面板的直接接触，从而防止偏振器的偏振性能改变。

在下文中，将参考图2和图3详细描述根据本发明的一个实施方式的偏振板。

图2为根据本发明的一个实施方式的偏振板的截面图。参考图2，根据该实施方式，偏振板1000可包括：偏振器100；在偏振器100的上侧上形成的逆分散性液晶涂层105；在逆分散性液晶涂层105的上侧上形成的第一保护膜110；在第一保护膜110的上侧上形成的硬涂层115；以及在偏振器100的下侧上形成的第二保护膜120。

逆分散性液晶涂层105可具有如公式1所示的在550nm波长下约100nm至约170nm，例如约100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165或170nm的平面内延迟(Re)，以及如公式2所示的在550nm波长下约60nm至约120nm，例如约60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115或120nm的平面外延迟(Rth)。在该范围内，偏振板可呈现高的去偏振。

<公式1>

Re=(nx-ny)×d

<公式2>

Rth=((nx+ny)/2-nz)×d

(其中nx、ny和nz分别为在550nm波长下在液晶涂层的x轴、y轴和z轴方向上的折射率，并且d为液晶涂层的厚度(单位：nm))。

逆分散性液晶涂层105可具有对应于液晶的涂布方向的x轴方向，对应于垂直于涂布方向的y轴方向以及对应于涂层的厚度方向的z轴方向，其中x轴、y轴和z轴可彼此垂直。

逆分散性液晶涂层105可具有约0.5μm至约10μm的厚度。在该范围内，偏振板可呈现圆形偏振。

逆分散性液晶涂层105可包括向列相液晶、胆甾相液晶以及手性近晶C相液晶中的至少一种。优选地，逆分散性液晶涂层105包括向列相单分子液晶。

逆分散性液晶涂层105可通过典型方法制备。例如，逆分散性液晶涂层105可通过以下方法制备：将定向层涂布在保护膜的一个表面上；干燥并固化定向层；摩擦定向层；以及将包含液晶聚合物、固化剂、流平剂和溶剂的液晶涂布溶液涂布在定向层上，随后固化。

涂布定向层包括将定向层树脂以溶液的形式涂布在保护膜上。定向层树脂可包括本领域通常已知的树脂，例如，具有聚合不饱和键的单体、低聚物等，聚合不饱和键为诸如单官能(甲基)丙烯酸酯基团或多官能(甲基)丙烯酸酯基团、醚基团、氨基等。

摩擦定向层包括通过促使固化的定向层穿过摩擦装置而允许固化的定向层在表面上沿特定方向定向。摩擦定向层可通过以下方法进行：例如，制备摩擦辊，用诸如人造丝、尼龙、棉花、芳族聚酰胺等纤维制成的天鹅绒状布连接于所述摩擦辊，随后用高速旋转的辊处理定向层，但不限于此。

涂布液晶包括将液晶涂布在经过涂布并干燥的定向树脂的表面上。涂布可通过旋转涂布进行，但不限于此。

液晶层可通过涂布液晶，随后固化来制备。

偏振器100可包括具有偏振能力的典型的偏振器。在一个实施方式中，偏振器可以是通过二色性材料吸附和定向于聚乙烯醇树脂而形成的线性偏振器，以吸附具有特定方向的振荡平面的线性偏振光并且传输具有与该特定方向垂直方向的振荡平面的线性偏振光。二色性材料可包括碘或二色性有机染料。通常，偏振器可通过单轴拉伸聚乙烯醇树脂膜，随后用二色性材料将膜染色，然后用硼酸处理来制备。

偏振器100可具有约4μm至约30μm的厚度。

第一保护膜110可以为透明的保护层并且保护偏振器。具体地，第一保护膜110可由选自以下的至少一种形成：纤维素膜、聚酯膜、环状聚烯烃膜、聚碳酸酯膜、聚醚砜膜、聚砜膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、聚烯烃膜、聚芳酯膜、聚乙烯醇膜、聚氯乙烯膜和聚偏二氯乙烯膜。优选地，保护膜110为三乙酰纤维素(TAC)膜，所述三乙酰纤维素(TAC)膜为纤维素膜。

第一保护膜110具有约10μm至约1,000μm，优选约10μm至约100μm或约20μm至约80μm的厚度。在这个范围内，第一保护膜当堆叠在偏振器上时可应用于偏振板。

硬涂层115可通过将用于硬涂层的组合物涂布至第一保护膜的表面上，随后干燥来制备，但不限于此。用于硬涂层的组合物可包括丙烯酸树脂或氨基甲酸乙酯丙烯酸树脂，但不限于此。

第二保护膜120可以为透明的保护层，例如，由以下的至少一种形成的膜：纤维素膜、聚酯膜、环状聚烯烃膜、聚碳酸酯膜、聚醚砜膜、聚砜膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、聚烯烃膜、聚芳酯膜、聚乙烯醇膜、聚氯乙烯膜和聚偏二氯乙烯膜。

第二保护膜120具有约10μm至约1,000μm，优选约10μm至约100μm或约20μm至约80μm的厚度。在该范围内，第二保护膜120当堆叠在偏振器上时可应用于偏振板。

偏振器、逆分散性液晶涂层、第一保护膜和第二保护膜可通过结合层彼此结合，虽然图2中未显示结合层。结合层可由水基结合剂、压敏结合剂等，诸如聚乙烯醇结合剂、(甲基)丙烯酸结合剂等形成。

偏振板具有约100μm至约200μm，优选约100μm至约160μm的厚度。在该范围内，偏振板可应用于液晶显示器。

偏振板可用作显示面板的上偏振板205。如图4所示，显示面板的上偏振板205可以是指相对于显示面板200在面对背光单元220的一侧形成的偏振板。

偏振板可经由粘合剂层堆叠在显示面板上，虽然图2中未显示粘合剂层。具体地，粘合剂层可包括包含(甲基)丙烯酸共聚物作为粘合剂树脂的粘合剂，但不限于此。

图3为根据本发明的另一个实施方式的偏振板的截面图。参考图3，根据本发明的另一个实施方式的偏振板2000可包括：偏振器100；在偏振器100的上侧上形成的逆分散性液晶涂层105；在逆分散性液晶涂层105的上侧上形成的λ/2延迟层125；在λ/2延迟层125的上侧上形成的第一保护膜110；在第一保护膜110的上侧上形成的硬涂层115；以及在偏振器100的下侧上形成的第二保护膜120。偏振板2000与根据本发明的以上实施方式的偏振板基本上相同，区别在于在逆分散性液晶涂层和第一保护膜之间进一步形成有λ/2延迟层。

λ/2延迟层125可具有如公式3所示的在550nm波长下约240nm至约300nm，例如约240、245、250、255、260、265、270、275、280、285、290、295或300nm的平面内延迟(Re)，以及如公式4所示的在550nm波长下约120nm至约270nm，例如约120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200、205、210、215、220、225、230、235、240、245、250、255、260、265或270nm的平面外延迟(Rth)。在该范围内，偏振板可呈现圆形偏振。

<公式3>

Re=(nx-ny)×d

<公式4>

Rth=((nx+ny)/2-nz)×d

(其中,nx、ny和nz分别为在550nm波长下在λ/2延迟层的x轴、y轴和z轴方向上的折射率，并且d为λ/2延迟层的厚度(单位：nm))。

λ/2延迟层可具有对应于液晶的涂布方向的x轴方向，对应于垂直于涂布进展方向的y轴方向以及对应于涂层的厚度方向的z轴方向，其中x轴、y轴和z轴可彼此垂直。此外，λ/2延迟层可具有对应于膜的长度方向(MD，纵向)的x轴方向，对应于膜的宽度方向(TD，横向)的y轴方向以及对应于膜的厚度方向的z轴方向，其中x轴、y和z轴可彼此垂直。

λ/2延迟层可具有约0.5μm至约70μm的厚度。在该范围内，偏振板可呈现圆形偏振。

只要所述层提供λ/2延迟，λ/2延迟层就可以具有任何形式，但不限于此。例如，λ/2延迟层可以为液晶涂层或膜。在一个实施方式中，λ/2延迟层可以是通过与上述液晶涂层相同的方式形成的液晶涂层。在另一个实施方式中，λ/2延迟层可以为膜。例如，λ/2延迟层可以为由烯烃形成的膜，所述烯烃包括环烯烃聚合物(COP)、丙烯酸树脂、纤维素或其混合物。

λ/2延迟层125可经由粘合剂层堆叠在逆分散性液晶涂层105上，虽然图3中未显示粘合剂层。粘合剂层可包括包含(甲基)丙烯酸共聚物作为粘合剂树脂的粘合剂。粘合剂层可具有约1μm至约30μm的厚度。

根据本发明的另一个方面，光学显示器可包括根据本发明的偏振板。图4为根据本发明的一个实施方式的光学显示器的截面图。

参考图4，根据本发明的一个实施方式，光学显示器3000可包括：显示面板200；在显示面板200的上侧上形成的第一偏振板205；以及在显示面板200的下侧上形成并在显示面板200和背光单元220之间的第二偏振板210，其中第一偏振板205可以为根据本发明的一个实施方式的偏振板。

第二偏振板210可以为包括偏振器的典型的偏振板。也就是说，第二偏振板210可包括：偏振器；在偏振器的上侧上形成的第一光学膜；以及在偏振器的下侧上形成的第二光学膜。光学膜可以为保护膜和延迟膜中的至少一种。

显示面板200可包括液晶层，其包括水平模式(诸如平面内切换(IPS)模式、边缘场切换(FFS)模式等)、垂直取向模式或扭曲向列(TN)模式的液晶。

使用根据本发明的偏振板的方法可包括通过偏振太阳镜观察光学显示器的显示屏幕。

以下，将参考一些实施例更详细地描述本发明。然而，应当指出的是，提供了这些实施例仅用于进行阐述并且不应以任何方式被解释为限制本发明。

实施例1

通过将用于偏振器的材料染色，随后拉伸等来制备偏振器。具体地，将聚乙烯醇膜(PS60，Kuraray Co.，Ltd.，日本，厚度：60μm)在50℃下拉伸至其初始长度的2倍，随后将碘吸附在聚乙烯醇膜上，然后在40℃下在硼酸溶液中拉伸至上述拉伸后的膜的长度的2.5倍，从而制备偏振器(厚度：22μm)。

通过模具涂布将逆分散性液晶涂层(液晶：向列相单分子液晶，厚度：3.5μm，在550nm波长下Re：148nm和Rth：100nm)涂布在保护膜HC TAC(硬涂布TAC，DNPCo.，Ltd.，日本，厚度：30μm)的一个表面上。

HC TAC(包括在其上形成的逆分散性液晶涂层)堆叠在偏振器的上侧上，使得逆分散性液晶涂层结合至偏振器。将TAC膜(TAC，DNP Co.，Ltd，厚度：40μm)结合于偏振器的下侧上作为保护膜，从而制备具有图2的结构的偏振板。

实施例2

以与实施例1中相同的方式制备具有图3的结构的偏振板，区别在于在HT TAC膜(其为保护膜)和逆分散性液晶涂层之间进一步形成λ/2延迟层(厚度：43μm，在550nm波长下Re：260nm和Rth：130nm)。

对比例1

以与实施例1中相同的方式制备偏振板，区别在于省略了逆分散性液晶涂层。

对比例2

以与实施例1中相同的方式制备具有图6的结构的偏振板，区别在于堆叠TAC膜(其为保护膜)和环烯烃膜(ZD12-141158，Zeon Co.，Ltd.，厚度：33μm)(其为延迟膜)，而不是逆分散性液晶涂层。

评价实施例和对比例中制备的偏振板的以下性质。结果在表1和图5中给出。

(1)光学性能：使用V-7100(JASCO Co.，Ltd.，日本)测量偏振板的透光率、反射率和偏振度。

(2)雾度：在偏振板上使用雾度计测量雾度。

(3)在显示器的操作期间屏幕的可视性：在将偏振板组装为LCD显示面板的上偏振板，并操作该LCD显示面板之后，通过偏振太阳镜观察显示器的屏幕。将屏幕可见的情况评为O，并将屏幕不可见的情况评为X。

表1

	实施例1	实施例2	对比例1	对比例2
					偏振板的厚度(μm)	114	117	110	173
透光率(%)	42.5	43.2	42.5	42.10
					反射率(%)	5.4	5.4	5.4	5.4
偏振度(%)	99.990	99.962	99.992	99.978
					雾度(%)	1.2	1.3	0.8	1.4
屏幕的可视性	O	O	X	O

如表1中所示，根据本发明的偏振板呈现优异的光学性能和良好的硬度。此外，参考图5，如A所示当通过偏振太阳镜观察显示器的屏幕(根据本发明的偏振板被安装于其上)时，屏幕是清楚可见的。

因此，本发明提供了偏振板，所述偏振板在使用偏振太阳镜时具有去偏振功能，并且可减少加工次数，这是因为所述偏振板无需膜层压的加工即可制备。

相反地，如图5的B所示，通过偏振太阳镜无法观察到显示器的屏幕(对比例1的没有液晶涂层的偏振板被安装于其上)。

此外，如图5的B所示，尽管通过偏振太阳镜可观测显示器的屏幕(其上为对比例2的偏振板)，但是对比例2的偏振板具有比根据本发明的偏振板明显更厚的厚度。

应理解，本领域技术人员可在不背离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改、改变、变更，和等效的实施方式。

Claims (14)

1.一种偏振板，所述偏振板包括：

偏振器；

保护膜，所述保护膜形成在所述偏振器的上侧上并包括形成在所述保护膜上的逆分散性液晶涂层。

2.根据权利要求1所述的偏振板，其中所述逆分散性液晶涂层具有λ/4延迟。

3.根据权利要求1所述的偏振板，其中所述逆分散性液晶涂层形成在所述偏振器和所述保护膜之间。

4.根据权利要求1所述的偏振板，其中所述逆分散性液晶涂层具有如公式1所示的在550nm波长下100nm至170nm的平面内延迟Re：

[公式1]

Re=(nx-ny)×d,

其中nx和ny分别为在550nm波长下在所述逆分散性液晶涂层的x轴和y轴方向上的折射率，且d为所述逆分散性液晶涂层的厚度，所述厚度的单位为nm。

5.根据权利要求1所述的偏振板，其中所述逆分散性液晶涂层具有0.5μm至10μm的厚度。

6.根据权利要求1所述的偏振板，其中所述保护膜由纤维素膜、聚酯膜、环状聚烯烃膜、聚碳酸酯膜、聚醚砜膜、聚砜膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、聚烯烃膜、聚芳酯膜、聚乙烯醇膜、聚氯乙烯膜和聚偏二氯乙烯膜中的至少一种形成。

7.根据权利要求1所述的偏振板，进一步包括：在所述保护膜的上侧上形成的硬涂层。

8.根据权利要求1所述的偏振板，进一步包括：在所述保护膜和所述逆分散性液晶涂层之间形成的λ/2延迟层。

9.根据权利要求8所述的偏振板，其中所述λ/2延迟层具有如公式3所示的在550nm波长下240nm至300nm的平面内延迟Re：

[公式3]

Re=(nx-ny)×d,

其中nx和ny分别为在550nm波长下在所述λ/2延迟层的x轴和y轴方向上的折射率，且d为所述λ/2延迟层的厚度，所述厚度的单位为nm。

10.根据权利要求8所述的偏振板，其中所述λ/2延迟层为逆分散性液晶涂层或膜。

11.根据权利要求8所述的偏振板，其中所述λ/2延迟层具有0.5μm至70μm的厚度。

12.根据权利要求1所述的偏振板，进一步包括：在所述偏振器的下侧上形成的保护膜。

13.根据权利要求12所述的偏振板，其中所述保护膜由纤维素膜、聚酯膜、环状聚烯烃膜、聚碳酸酯膜、聚醚砜膜、聚砜膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、聚烯烃膜、聚芳酯膜、聚乙烯醇膜、聚氯乙烯膜和聚偏二氯乙烯膜中的至少一种形成。

14.一种光学显示器，其包括：

显示面板；

第一偏振板，所述第一偏振板形成在所述显示面板的上侧上；以及

第二偏振板，所述第二偏振板形成在所述显示面板的下侧和背光单元之间，

其中所述第一偏振板为根据权利要求1至13中任一项所述的偏振板。