CN109196392A - 偏振器保护膜、包括该保护膜的偏振片和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有优异的光学性能和机械性能的偏振器保护膜、包括该保护膜的偏振片和显示装置。

Description

偏振器保护膜、包括该保护膜的偏振片和显示装置
技术领域
本发明涉及具有优异的光学性能和机械性能的偏振器保护膜、包括该保护膜的偏振片和显示装置。
背景技术
近来，随着对液晶显示器(LCD)的需求迅速增加，人们对作为液晶显示器的必要组件的偏振片的兴趣也在增加。
偏振片将在各个方向上振荡的入射自然光偏振成仅在一个方向上振荡的光，是提供透射光和改变透射光的色调的必要组件。
在偏振片的结构中，保护膜堆叠在偏振器的一侧或两侧上。通常使用聚乙烯醇(PVA)作为偏振器。过去，通常使用三乙酰纤维素(TAC)作为保护膜。
同时，液晶显示器(LCD)的功能和应用变得更加多样化，即使在恶劣条件下也需要正常操作。然而，三乙酰纤维素(TAC)不满足该要求，因为它易受潮并且耐久性差。
最近，已经有人尝试用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)代替三乙酰纤维素(TAC)，如日本专利公开No.2011-532061和日本专利公开No.2010-118509。这是因为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)由于其优异的机械性能、耐化学性和防潮性能而能够满足上述要求。
然而，因为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是高度双折射的，所以它会导致偏振器和液晶之间的偏振扭曲，因此显着降低了可视性。典型的例子是出现在保护膜表面上的彩虹斑。
由于近来液晶显示器(LCD)的高亮度和高色纯度的趋势，使彩虹斑变得容易可见，因此彩虹斑是使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为保护膜的一大障碍。
发明内容
技术问题
本发明解决了上述问题和限制。
本发明旨在提供一种没有彩虹斑的偏振器保护膜、包括该保护膜的偏振片和显示装置。
本发明还旨在提供一种保护膜、包括该保护膜的偏振器和显示装置，其中该保护膜具有良好的机械性能，如结晶度、拉伸强度、铅笔硬度等，不会由于优异的光学性能而损害可视性。
本发明的目的不限于上述那些。在以下描述中可以明显看出本发明的目的，并且本发明的目的可以通过所附权利要求及其组合中描述的手段来实现。
解决方案
根据一示例性实施方案，一种偏振器保护膜可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，并且满足条件(1)和(2)：
(1)面内相位差(Ro)≤350nm，
(2)厚度方向的相位差(Rth)≥6000nm，并且
结晶度为35％-55％。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜的密度可以为1.3g/cm3-1.5g/cm3。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜的拉伸模量(85℃)可以为3.0GPa-5.0GPa。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜的宽度方向(TD)的模量(85℃)与长度方向(MD)的模量(85℃)之差小于0.3GPa。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜的铅笔硬度可以为5B以上。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜宽度中心的面内相位差(Ro)可以为200nm以下。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜宽度中心的厚度方向的相位差(Rth)可以为6800nm以上。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜宽度中心的厚度方向的相位差相对于面内相位差的比(Rth/Ro)为60以上。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜有效宽度内的面内相位差偏差(Ro.max-Ro,min)为250nm/m以下。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜有效宽度内的厚度方向的相位差偏差(Rth,max-Rth,min)为1500nm/m以下。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜有效宽度内相对于宽度变化量的面内相位差变化量(|ΔRo|/|Δx|)可以小于0.3nm/mm。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜有效宽度内相对于宽度变化量的厚度方向的相位差变化量(|ΔRth|/|Δx|)可以小于1.5nm/mm。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜在长度方向(MD)上的拉伸比可以为2.8-3.5倍，在宽度方向(TD)上的拉伸比可以为2.9-3.7倍。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜在长度方向(MD)上的拉伸比相对于在宽度方向(TD)上的拉伸比的比(MD/TD)可以为0.9-1.1。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜的厚度可以为20μm-60μm。
根据一示例性实施方案，偏振器保护膜的热定型温度可以为160℃-230℃。
根据一示例性实施方案，偏振片可包括偏振器和上述偏振器保护膜，所述偏振器保护膜与所述偏振器的上侧和下侧中的至少一个相邻。
根据一示例性实施方案，偏振片还可包括在保护膜上形成的硬涂层，并且可具有1H以上的铅笔硬度。
根据一示例性实施方案，显示装置可包括显示面板和上述偏振片，所述偏振片设置在所述显示面板的上侧和下侧中的至少一个上。
有益效果
本发明提供以下效果。
根据一示例性实施方案的偏振器保护膜和包括该保护膜的偏振片不会损害可视性，因为它们没有彩虹斑并且由于其优异的机械性能(如拉伸强度、铅笔硬度等)而具有良好的耐久性。
因此，配备有根据一示例性实施方案的偏振片的显示装置可以用于各种应用中，因为它具有优异的光学性能并且即使在恶劣的环境下也可以正常操作。
本发明的效果不限于上述那些。应当理解，本发明的效果包括可从以下描述推断的所有效果。
附图说明
图1简要地示出了根据一示例性实施方案的偏振片。
图2是用于描述根据一示例性实施方案的偏振器保护膜的参考图。
图3简要地示出了液晶显示器，作为配备有根据一示例性实施方案的偏振片的示例性显示面板。
图4简要地示出了有机电致发光显示器，作为配备有根据一示例性实施方案的偏振片的示例性显示面板。
图5示出了实施例1的保护膜的整个有效宽度内的面内相位差(Ro)的测量结果。图5示出了整个有效宽度(a)的测量结果，包括从0mm(宽度中心)至-1500mm(b)范围以及从0mm(宽度中心)至+1500mm(c)范围内的测量结果。
图6示出了实施例1的保护膜的整个有效宽度内的厚度方向的相位差(Rth)的测量结果。图6示出了整个有效宽度(a)的测量结果，包括从0mm(宽度中心)至-1500mm(b)范围以及从0mm(宽度中心)至+1500mm(c)范围内的测量结果。
具体实施方式
下文通过示例性实施方案对本发明进行详细描述。可以在本发明的范围内以各种形式修改示例性实施方案，并且本发明的范围不受示例性实施方案的限制。
在以下描述的示例性实施方案中，形成在薄膜、膜、面板、层等“上”或“下”的薄膜、膜、面板、层等可以“直接地”或“间接地”与设置在其间的另一个部件形成。
在附图中，为了说明的目的，可以放大部件的尺寸。
图1简要地示出了根据一示例性实施方案的偏振片10。
根据一示例性实施方案的偏振片10包括偏振器11和偏振器保护膜12(下文称“保护膜”)，其与偏振器11的上侧和下侧中的至少一个相邻。
偏振器11将在各个方向上振荡的入射自然光偏振成仅在一个方向上振荡的光。
偏振器可以是掺杂有碘的聚乙烯醇(PVA)等。偏振器中包括的聚乙烯醇(PVA)分子可以沿一个方向排列。
具体地，保护膜12可以由具有优异机械性能的材料形成。因此，保护膜可以由以聚酯作为主要成分的材料形成。通过进行加热、拉伸等使聚酯结晶，可以提高结晶度，由此可以提高拉伸强度等机械特性。
另外，聚酯可以改善偏振片在潮湿环境下的耐久性，因为它具有比三乙酰纤维素(TAC)更低的水蒸汽渗透性。
可以使用以下物质作为聚酯：由对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、2,5-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸、二苯基羧酸、二苯氧基乙二羧酸、二苯基砜羧酸、蒽二羧酸、1,3-环戊烷二甲酸、1,3-环己烷二甲酸、1,4-环己烷二甲酸、六氢对苯二甲酸、六氢间苯二甲酸、丙二酸、二甲基丙二酸、琥珀酸、3,3-二乙基琥珀酸、戊二酸、2,2-二甲基戊二酸、己二酸、2-甲基己二酸、三甲基己二酸、庚二酸、壬二酸、二聚酸、癸二酸、辛二酸、十二烷二酸等二羧酸，或者乙二醇、丙二醇、己二醇、新戊二醇、1,2-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、癸二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、双(4-羟基苯基)砜等二醇缩聚得到的均聚物；由一种或多种二羧酸与两种或多种二醇的缩聚反应得到的共聚物；由两种或多种二羧酸与一种或多种二醇的缩聚得到的共聚物；或者，由两种或多种均聚物或共聚物共混得到的共混树脂。
具体地，考虑到聚酯的结晶度，可以使用芳族聚酯。更具体地，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(下文称“PET”)。
然而，PET在未拉伸状态下缺乏结晶性，可能不适合用作保护膜。因此，双轴拉伸的PET可用作保护膜。
通过同时双轴拉伸或顺序双轴拉伸，对PET沿宽度方向(横向，TD)和长度方向(纵向，MD)进行双轴拉伸。具体地，PET可以通过沿一个方向拉伸然后沿着与其垂直的方向拉伸而顺序地进行双轴拉伸，但不限于此。
尽管PET具有优异的机械性能和防潮性能，但是由于它非常高的双折射性，当用于保护膜时可能会使偏振扭曲。典型的例子是上面描述的彩虹斑。
因此，在本发明中，PET的光学性质得到了改善，以防止彩虹斑，使其适合用于保护膜。以下给出详细描述。
保护膜满足以下条件(1)和(2)：
(1)面内相位差(Ro)≤350nm；
(2)厚度方向的相位差(Rth)≥6000nm。
保护膜的面内相位差(Ro)
参数面内相位差(Ro)定义为保护膜(参见图2)上的两个垂直轴上的折射率各向异性(ΔNxy＝|Nx-Ny|)乘以保护膜厚度d，即ΔNxy×d，它是光学各向同性和各向异性的量度。
面内相位差Ro[nm]＝(Nx-Ny)×d
其中，Nx是保护膜宽度方向的折射率，Ny是保护膜长度方向的折射率，d是保护膜的厚度。
具体地，保护膜的面内相位差(Ro)可以是350nm以下。如果面内相位差(Ro)增加，则彩虹斑现象变得更严重。因此，面内相位差越小越好。然而，因为必须降低拉伸比或厚度以减小PET的面内相位差，所以可能损害机械性能。因此，为了平衡光学性质和机械性能，面内相位差(Ro)的下限可以设定为10nm以上，具体地可以设定为30nm以上，更具体地可以设定为50nm以上。
如上所述，面内相位差(Ro)越小，越容易防止出现彩虹斑。因此，保护膜的宽度中心处的面内相位差(Ro)可以是200nm以下。
在本公开中，“宽度中心”被定义为保护膜在宽度方向(TD)和长度方向(MD)上拉伸之后的宽度的中点(A,B)，如图2所示。宽度中心不是单独存在于保护膜中，而是可以根据测量部位以多种数量存在。
在本发明中，以下描述的“有效宽度”是指适用于大屏幕应用的偏振片保护膜所需的宽度方向上的长度。具体地，它指的是从宽度中心(A)沿x轴向两端移动的位置(A'，A”)之间的距离，如图2所示。在示例性实施方案中，其定义为距宽度中心±1500mm，即约3000mm。
保护膜在有效宽度内的面内相位差偏差(Ro.max-Ro,min)可以为250nm/m以下，更具体地为167nm/m以下。面内相位差偏差是有效宽度内每米(m)内的面内相位差的最大值(Ro.max)和最小值(Ro,min)之间的差。如果面内相位差偏差小，则可以有效地防止出现彩虹斑，因为即使保护膜的宽度大，面内相位差(Ro)也不会显着增加。
保护膜有效宽度内相对于宽度变化量的面内相位差变化量(|ΔRo|/|Δx|)可以小于0.3nm/mm。宽度变化量是指沿x轴的给定点之间的距离(Δx＝x2-x1)，面内相位差变化量是指给定点处的面内相位差的差(ΔRo＝Ro,2-Ro,1)。在本公开中，尽管相对于宽度变化量的面内相位差变化量的单位被指定为nm/mm，但是并不一定意味着面内相位差变化量基于两点之间的距离以mm为单位来测量。例如，可以通过将Δx设为1mm、1cm或10cm，测量面内相位差变化量，然后将其转换为mm单位，以此确定相对于宽度变化量的面内相位差变化量。相对于宽度变化量的面内相位差变化量可以指在给定范围Δx内的面内相位差的差的平均值，Δx两端的面内相位差的差，或面内相位差对Δx的曲线的给定点处的切线的斜率。通过控制使得面内相位差变化量相对于宽度变化量小，可以防止有效宽度内的面内相位差(Ro)显着增加。
因此，期望在满足条件(1)的同时，保护膜宽度中心的面内相位差(Ro)为200nm以下，在沿宽度方向距宽度中心±500mm内面内相位差(Ro)为250nm以下，在宽度方向距宽度中心±1000mm内面内相位差(Ro)为300nm以下。
保护膜的厚度方向的相位差(Rth)
参数厚度方向的相位差(Rth)表示通过从保护膜的横截面看到的两个双折射ΔNxz(＝|Nx-Nz|)和ΔNyz(＝|Ny-Nz|)获得的相位差的平均值乘以保护膜的厚度d。
厚度方向的相位差(Rth)[nm]＝[(Nx+Ny)/2-Nz]×d
其中，Nx是保护膜宽度方向的折射率，Ny是保护膜长度方向的折射率，Nz是保护膜在厚度方向上的折射率，d是保护膜的厚度。
具体地，保护膜厚度方向的相位差(Rth)可以为6000nm以上。如果厚度方向的相位差(Rth)大，则加速结晶，因为保护膜中的分子取向度大。因此，在机械性能方面，期望厚度方向的相位差(Rth)大。另外，厚度方向的相位差(Rth)越大，宽度中心的厚度方向的相位差(Rth)相对于面内相位差(Ro)的比(Rth/Ro，以下将详细描述)越大。因此，可以有效地防止彩虹斑。但是，对于PET，必须增加厚度以增加厚度方向的相位差(Rth)，这在成本和膜厚度方面是不利的。因此，厚度方向的相位差(Rth)的上限可以设定为16000nm以下，具体地可以设定为15000nm以下，更具体地可以设定为14000nm以下。
如上所述，厚度方向的相位差(Rth)越大，则越容易防止出现彩虹斑并改善机械性能。因此，保护膜宽度中心的厚度方向的相位差(Rth)可以为6800nm以上。
此外，由于与面内相位差(Ro)相同的原因，期望保护膜有效宽度内的厚度方向的相位差偏差(Rth,max-Rth,min)可以为1500nm/m以下，更具体地可以为1000nm/m以下，以及有效宽度内相对于宽度变化量的厚度方向的相位差变化量(|ΔRth|/|Δx|)可以小于1.5nm/mm，具体地可以小于1.3nm/mm，更具体地可以小于1.1nm/mm。宽度变化量是指沿x轴的给定点之间的距离(Δx＝x2-x1)，厚度方向的相位差变化量是指给定点之间厚度方向的相位差的差(ΔRth＝Rth,2-Rth,1)。在本公开中，尽管相对于宽度变化量的厚度方向的相位差变化量单位被指定为nm/mm，但是并不一定意味着厚度方向的相位差变化量基于两点之间的距离以mm为单位来测量。例如，可以通过将Δx设为1mm、1cm或10cm，测量厚度方向的相位差变化量，然后将其转换为mm单位，以此确定相对于宽度变化量的厚度方向的相位差变化量。相对于宽度变化量的厚度方向的相位差变化量可以指在给定范围Δx内的厚度方向的相位差的差的平均值，Δx两端的厚度方向的相位差的差，或厚度方向的相位差对Δx的曲线的给定点处的切线的斜率。
除了满足上述面内相位差(Ro)和厚度方向的相位差(Rth)条件之外，保护膜宽度中心的厚度方向的相位差(Rth)相对于面内相位差(Ro)的比(Rth/Ro)可以为30以上，具体地可以为50以上，更具体地可以为60以上。由于面内相位差(Ro)较小且厚度方向的相位差(Rth)较大，因此更容易防止出现彩虹斑，所以期望两个值的比(Rth/Ro)大。
保护膜的平面取向系数(ΔP)
平面取向系数(ΔP)是与构成保护膜的聚合物分子链的取向有关的物理性质的指标。对于在宽度方向(TD)和长度方向(MD)上双轴拉伸的膜，作为上述保护膜，平面取向系数越大，垂直于膜的厚度方向取向的聚合物分子链越多。
平面取向系数可以通过下式计算。
平面取向系数ΔP[-]＝(Nx+Ny)/2-Nz
其中，Nx是保护膜宽度方向的折射率，Ny是保护膜长度方向的折射率，Nz是保护膜厚度方向的折射率。
保护膜的平面取向系数(ΔP)可以是0.176-0.25，特别是0.18-0.21。如果平面取向系数小于0.176，则在保护膜未充分取向的状态下，可能通过热处理由于晶体生长使非晶区显着增加。最终可能使机械性能大大降低。
保护膜的结晶度
本发明提供一种保护膜，其具有改善的光学性能，同时保持PET的优异机械性能，适用于各种应用中使用的偏振片。以下给出详细说明。
具体地，保护膜的结晶度可以为35％-55％。如果结晶度低于35％，则拉伸强度等机械性能可能不令人满意。并且，如果它超过55％，则保护膜可能由于过度结晶而容易破裂。
结晶度(Xc)通过式1计算。
[式1]
Xc[％]＝dc(d-da)/d(dc-da)*100
其中Xc是结晶度，dc是结晶区的密度(g/cm3)，da是非晶区的密度(g/cm3)，d是测量位置的密度(g/cm3)。
在一示例性实施方案中，dc和da分别计算为1.455g/cm3和1.335g/cm3。
其他机械性能
具体地，保护膜的铅笔硬度可以为5B以上。如果铅笔硬度为6B以下，则可能难以保护偏振器免受外力。在一示例性实施方案中，保护膜可以进一步包括在偏振器上的硬涂层。具体地，进一步包括硬涂层的偏振器的铅笔硬度可以为1H以上。
保护膜在高温(85℃)下的拉伸模量可以具体为3.0GPa以上，更具体地可以为3.5GPa以上。
将保护膜引入偏振片后对保护膜进行热处理。如果保护膜在高温(85℃)下的拉伸模量为3.0GPa以上，则可以防止偏振片卷曲。
具体地，用作偏振器的聚乙烯醇(PVA)由于高收缩率而在热处理期间容易卷曲。如果不防止这种情况，则可能在保护膜上出现波纹，并且可能会因为闪光而显着损害可视性。由于保护膜在高温(85℃)下具有高拉伸模量，因此可以防止聚乙烯醇(PVA)的卷曲，从而可以提前预防波纹、闪光、偏振器与保护膜的分离、开裂等。
在拉伸时，保护膜具有热力学高能级的立体构象。但是，如果对保护膜施加热量，则流动性和熵增加，导致保护膜趋于恢复其原始尺寸和形状。热收缩率是指示这种行为的物理特性。
热收缩率可根据下式确定。
热收缩率Hs[％]＝(初始长度-热处理后的长度)/初始长度×100
具体地，保护膜的热收缩率可以小于1％。如果热收缩率为1％以上，则在具有保护膜的偏振片的后处理过程中可能发生卷曲或起皱。
其他光学特性
具体地，保护膜的雾度(Hz)可能小于1％。如果雾度大，则可能会限制具有保护膜的偏振片的后处理过程，例如加热、粘合等。这是因为后处理过程可能进一步增加雾度，从而损害可视性。
保护膜可以在不损害光学性质和机械性能的范围内包括各种添加剂，例如静电剂、抗静电剂、抗粘连剂、无机润滑剂等。特别地，保护膜可含有UV吸收剂以增强其功能。
对于紫外线吸收剂，可以使用有机紫外线吸收剂和无机紫外线吸收剂。具体地，添加紫外线吸收剂可以确保透明度。对于有机紫外线吸收剂，可以使用苯并苯酚类和环亚氨基酯类紫外线吸收剂等。具体地，保护膜可含有一种或多种选自下列化合物的紫外线吸收剂：2-[2'-羟基-5'-(甲基丙烯酰氧基甲基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羟基-5'-(甲基丙烯酰氧基乙基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羟基-5'-(甲基丙烯酰氧基丙基)苯基]-2H-苯并三唑、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、2,2',4,4'-四羟基二苯甲酮、2,4-二叔丁基-6-(5-氯苯并三唑-2-基)苯酚、2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(5-氯(2H)-苯并三唑-2-基)-4-甲基-6-(叔丁基)苯酚、2,2'-亚甲基双(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚、2,2'-(1,4-亚苯基)双(4H-3,1-苯并恶嗪-4-酮)、2-甲基-3,1-苯并恶嗪-4-酮、2-丁基-3,1-苯并恶嗪-4-酮和2-苯基-3,1-苯并恶嗪-4-酮。
因此，保护膜可以在380nm波长下的紫外线透射率低于10％，在370nm波长下的紫外线透射率低于1％。
在本发明中，保护膜可以通过以下步骤形成。
(1)PET树脂的制备
因为PET树脂易于水解，所以在给料至挤出机之前可以进行充分干燥。
(2)熔融挤出与膜的形成
将PET树脂熔融挤出，然后通过冷却形成片材。
具体地，熔融挤出可以在Tm+30℃至Tm+60℃的温度范围内进行，其中Tm(℃)是PET树脂的熔点。由此，可以通过防止熔融树脂的粘度增加和PET树脂的分子量降低来提高生产率，并且可以防止由于热解聚而产生低聚物。
熔融挤出的树脂通过在流延过程中固化而形成未拉伸片材。具体地，固化可以在30℃以下的温度下进行，更具体地在15℃-30℃的温度下进行。
(3)双轴拉伸
未拉伸片材可以在宽度方向(TD)和长度方向(MD)上双轴拉伸，以赋予所需的光学性能。
可以通过同时双轴拉伸或顺序双轴拉伸，对未拉伸片材进行双轴拉伸。具体地，未拉伸片材可以通过沿一个方向拉伸然后沿着与其垂直的方向拉伸而顺序地进行双轴拉伸，但不限于此。
可以将由PET形成的未拉伸片材在长度方向(MD)上拉伸2.8-3.5倍并且在宽度方向(TD)上拉伸2.9-3.7倍来形成保护膜。
保护膜可以在长度方向(MD)和宽度方向(TD)上具有类似的拉伸比。因此，长度方向(MD)的拉伸比相对于宽度方向(TD)的拉伸比的比(MD/TD)可以为0.9-1.1。
此外，可以在长度方向(MD)和宽度方向(TD)上以6.5-8.5m/min的拉伸速度来形成保护膜，但不限于此。
在沿长度方向(MD)和宽度方向(TD)拉伸之前，可以将保护膜预热至预定温度。具体地，预热温度可以在Tg+5℃至Tg+50℃的范围内。尽管Tg较低时拉伸性良好，但可能发生断裂。因此，拉伸可在预热至约78℃后进行。
通过在上述条件下拉伸形成的保护膜的厚度可以为20μm-60μm。而且，在拉伸完成之后，可以通过热处理固定保护膜。热处理可以在160℃-230℃下进行。
根据一示例性实施方案的偏振片可以应用于诸如液晶显示器、有机电致发光显示器等显示装置。
显示装置包括显示面板和偏振片，所述偏振片设置在所述显示面板的上侧和下侧中的至少一个上。
图3简要地示出了液晶显示器，作为配备有根据一示例性实施方案的偏振片的示例性显示面板。
液晶显示器包括液晶面板70和背光单元80。
背光单元80向液晶面板70发光。液晶面板70使用从背光单元入射的光显示图像。
液晶面板70包括上偏振片10、滤色器基板71、液晶层72、TFT基板73和下偏振片10'。
TFT基板73和滤色器基板71彼此面对。
TFT基板73可包括与各个像素对应的多个电极、连接到电极的薄膜晶体管、向薄膜晶体管施加驱动信号的多个栅极布线以及通过薄膜晶体管向电极施加数据信号的多个数据布线。
滤色器基板71包括与各个像素对应的多个滤色器。滤色器通过过滤入射光来产生红色、绿色和蓝色。滤色器基板可包括面向电极的公共电极。
液晶层72介于TFT基板和滤色器基板之间。液晶层可以由TFT基板驱动。更具体地，液晶层可以由在电极和公共电极之间形成的电场驱动。液晶层可以控制通过其下方的偏振片的光的偏振方向。也就是说，TFT基板可以以像素为单位控制施加电极和公共电极之间的电位差。因此，可以驱动液晶层在像素单元中具有不同的光学性质。
上偏振片10设置在滤色器基板71上。上偏振片10可以粘附到滤色器基板71的上侧。
下偏振片10'设置在TFT基板73下。下偏振片10'可以粘附到TFT基板73的下侧。
上偏振片10和下偏振片10'的偏振方向可以彼此相同或垂直。
图4简要地示出了有机电致发光显示器，作为配备有根据一示例性实施方案的偏振片的示例性显示面板。
有机电致发光显示器包括前偏振片10和有机EL面板90。
前偏振片10可以设置在有机EL面板90的前侧。更具体地，前偏振片可以安装在有机EL面板的显示图像的一侧。前偏振片可具有与上述偏振片基本相同的构造。
有机EL面板通过像素单元的发光显示图像。有机EL面板包括有机EL基板91和驱动基板92。
有机EL基板91包括与各个像素对应的多个有机电致发光单元。每个有机电致发光单元包括阴极、电子传输层、发光层、空穴传输层和阳极。此处省略对阴极等的详细描述。
驱动基板92可驱动地连接到有机EL基板31。也就是说，驱动基板可以连接到有机EL基板，以便施加驱动电流等驱动信号。更具体地，驱动基板可以通过向各个有机电致发光单元施加电流来驱动有机EL基板。
发明的实施方式
以下通过实施例更详细地描述本发明。以下实施例仅用于说明目的，本领域技术人员显而易见的是，本发明的范围不受实施例的限制。
实施例1至5和比较例1至4
将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂(SKC)用作保护膜的材料。通过使用挤出机在约280℃下挤出PET树脂并使用流延辊在约30℃下流延来制备未拉伸片材。
预热后，在125℃下将未拉伸片材沿长度方向(MD)和宽度方向(TD)以表1中所述的拉伸比进行拉伸。然后，通过将拉伸的片材在表1中所述的温度下热定型约30秒来制备保护膜。
[表1]
测量实施例
测量实施例和比较例中制备的保护膜的面内相位差(Ro)、厚度方向的相位差(Rth)、有效宽度内的面内相位差(Ro,max-Ro,min)和有效宽度内的厚度方向的相位差(Rth,max-Rth,min)。结果如表2所示。
按以下步骤测量面内相位差(Ro)和厚度方向的相位差(Rth)。
使用两片偏振片确定保护膜的取向轴之后，将其垂直于取向轴切割成4cm×2cm的尺寸以制备用于测量的样品。使用相位差计(Axometrics，Axoscan，测量波长＝550nm)测量面内相位差和厚度方向的相位差。使用阿贝折射计(Atago，NAR-4T，测量波长＝546nm)测量保护膜(样品)的折射率，并使用电子测微计(Fineloop，Millitron 1245D)测量保护膜的厚度d(μm)。
测量在实施例1的保护膜的整个有效宽度内的面内相位差(Ro)和厚度方向的相位差(Rth)。结果如图5和图6所示。
[表2]
R<sub>o</sub><sup>1)</sup>[nm] R<sub>th</sub><sup>2)</sup>[nm] R<sub>th</sub>/R<sub>o</sub><sup>3)</sup>[nm] 有效宽度内的R<sub>o</sub>偏差[nm/m]
实施例1 98 6,850 69.9 250
实施例2 170 6,100 35.9 320
实施例3 160 8,200 51.3 460
比较例1 130 5,700 43.8 270
比较例2 1900 10,400 5.47 420
比较例3 8100 7,100 0.88 100
比较例4 305 5,500 18.0 410
1)宽度中心的面内相位差(Ro)
2)宽度中心的厚度方向的相位差(Rth)
3)宽度中心的厚度方向的相位差(Rth)相对于面内相位差(Ro)的比
4)有效宽度：距宽度中心±1500mm(约3000mm)
参考图5，可以看出实施例1的保护膜满足以下条件。
-宽度中心的面内相位差(Ro)≤100nm
-在宽度方向距宽度中心±500mm的范围内面内相位差(Ro)≤160nm
-在宽度方向距宽度中心±300mm的范围内面内相位差(Ro)≤300nm
-在有效宽度内，面内相位差变化量相对于宽度变化量(|ΔRo|/|Δx|)&lt;0.3nm/mm
参考图6，可以看出实施例1的保护膜满足以下条件。
-宽度中心的厚度方向的相位差(Rth)≥6800nm
-在有效宽度内，厚度方向的相位差变化量相对于宽度变化量(|ΔRth|/|Δx|)&lt;1.5nm/mm
测试实施例
在应用于显示装置之后，评估实施例和比较例的保护膜的外观、结晶度、密度、铅笔硬度、硬涂层后的铅笔硬度和高温下的拉伸模量。结果示于表3和表4中。
按以下方法评估外观。
将实施例和比较例的保护膜引入具有如图1所示结构的偏振片中。然后，在保护膜上形成硬涂层。将得到的偏振片应用于TV或监视器后，目视评估彩虹斑或偏振片的正面和倾斜方向的颜色。
◎：从任何方向都没有观察到彩虹色或颜色。
○：从任何方向都没有观察到彩虹斑，但是从倾斜方向观察到非常轻微的颜色。
△：从倾斜方向观察到轻微的彩虹斑和颜色。
×：从倾斜方向观察到明显的彩虹斑和颜色。
通过上述密度方法(式1)测量保护膜的结晶度。
使用铅笔硬度测试仪(Kipae E&T，KP-M5000M)和Mitsubishi'UNI'级铅笔测量保护膜的铅笔硬度。在保护膜上形成硬涂层之后，也测量铅笔硬度。
使用万能测试机(Instron，4485TIC960203-97B1A)测量保护膜的拉伸模量。
[表3]
[表4]
1)基于出现的波纹和闪光来评估可视性。评估标准如下。O：可视性没有降低；△：可视性略有下降；X：可视性严重下降。
参考表3和表4，可以看出实施例1至3的保护膜可用于各种应用，因为它们表现出良好的结晶度、铅笔硬度和拉伸模量，同时具有优异的光学性能而没有彩虹斑或颜色。
特别地，可以看出，实施例1的保护膜可很好地平衡光学性质和机械性能，因此，最适合应用于显示装置的偏振片。
作为通过改善保护膜的光学性质来防止彩虹斑的另一个实例，本发明提供一种保护膜，其包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为主要组分并且还含有特定量的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。
添加聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)可以防止彩虹斑，因为保护膜的结晶度降低，面内相位差在宽度方向上的偏差(Ro,max-Ro,min)大幅减小而厚度方向的相位差(Rth)大幅增加。另外，保护膜可以用于各种应用，因为不需要为了增加厚度方向的相位差(Rth)而增加保护膜的厚度。
保护膜可包括90wt％-97wt％的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和3wt％-10wt％的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。如果聚萘二甲酸乙二醇酯的含量小于3wt％，则阻挡紫外线的功能降低，并且不能增加厚度方向的相位差。如果聚萘二甲酸乙二醇酯的含量超过10wt％，由于面内相位差偏差增加，则可能发生彩虹斑等光学畸变。
由于保护膜含有聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，因此具有阻挡紫外线的作用，。具体地，保护膜可具有小于约20％的紫外线(波长＝300nm至380nm)透射率。
因此，即使不添加额外的紫外线吸收剂，保护膜也可以表现出足够的紫外线阻挡效果。另外，即使当添加紫外线吸收剂以进一步增加紫外线阻挡效果时，也可以是经济的，因为可以减少添加量。
对于紫外线吸收剂，可以使用有机紫外线吸收剂和无机紫外线吸收剂。具体地，添加紫外线吸收剂可以确保透明度。对于有机紫外线吸收剂，可以使用苯并苯酚类和环亚氨基酯类紫外线吸收剂等。具体地，保护膜可含有一种或多种选自下列化合物的紫外线吸收剂：2-[2'-羟基-5'-(甲基丙烯酰氧基甲基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羟基-5'-(甲基丙烯酰氧基乙基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羟基-5'-(甲基丙烯酰氧基丙基)苯基]-2H-苯并三唑、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、2,2',4,4'-四羟基二苯甲酮、2,4-二叔丁基-6-(5-氯苯并三唑-2-基)苯酚、2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(5-氯(2H)-苯并三唑-2-基)-4-甲基-6-(叔丁基)苯酚、2,2'-亚甲基双(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚、2,2'-(1,4-亚苯基)双(4H-3,1-苯并恶嗪-4-酮)、2-甲基-3,1-苯并恶嗪-4-酮、2-丁基-3,1-苯并恶嗪-4-酮和2-苯基-3,1-苯并恶嗪-4-酮。
含有少量紫外线吸收剂的保护膜在380nm波长下的紫外线透射率低于10％，在370nm波长下的紫外线透射率低于1％。
保护膜的面内相位差(Ro)为350nm以下，厚度方向的相位差(Rth)为7000nm以上，宽度方向的面内相位差偏差(Ro,max-Ro,min)为300nm以下。
在本发明中，保护膜可以通过以下步骤形成。
(1)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的制备
因为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)易于水解，所以在给料至挤出机之前可以进行充分干燥。
(2)熔融挤出与膜的形成
将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)熔融挤出，然后通过冷却形成片材。
具体地，熔融挤出可以在Tm+30℃至Tm+60℃的温度的范围内进行，其中Tm(℃)是熔点。由此，可以通过防止熔融树脂的粘度增加和分子量降低来提高生产率，并且可以防止由于热解聚而产生低聚物。
熔融挤出产品通过在流延过程中固化而形成未拉伸片材。具体地，固化可以在30℃以下的温度下进行，更具体地在15℃-30℃的温度下进行。
(3)双轴拉伸
未拉伸片材可以在宽度方向(TD)和长度方向(MD)上双轴拉伸，以赋予所需的光学性能。
可以通过同时双轴拉伸或顺序双轴拉伸，对未拉伸片材进行双轴拉伸。具体地，未拉伸片材可以通过沿一个方向拉伸然后沿着与其垂直的方向拉伸而顺序地进行双轴拉伸，但不限于此。
可以将由PET形成的未拉伸片材在长度方向(MD)上拉伸2.5-6倍并且在宽度方向(TD)上拉伸2.5-6倍来形成保护膜。
拉伸比是影响保护膜的热收缩、密度、结晶行为、热行为和光学性质的重要因素。具体地，宽度方向(TD)上的拉伸比相对于长度方向(MD)上的拉伸比的比(TD/MD)可以为0.9-1.3，更具体地可以为1.04-1.1。
此外，可以在长度方向(MD)和宽度方向(TD)上以6.5-8.5m/min的拉伸速度来形成保护膜，但不限于此。
在沿长度方向(MD)和宽度方向(TD)拉伸之前，可以将未拉伸片材预热至预定温度。具体地，预热温度可以在Tg+5℃至Tg+50℃的范围内。尽管Tg较低时拉伸性良好，但可能发生断裂。具体地，在长度方向(MD)上拉伸之前的预热温度可以是90℃-100℃，在宽度方向(TD)上拉伸之前的预热温度可以是120℃-150℃。
(4)热定型
可以对保护膜进行热定型。
热定型可在150℃-260℃的温度下或在170℃-230℃的温度下进行。此外，热定型可以在180℃-230℃的温度下或在180℃-200℃的温度下进行。当热定型温度在上述范围内时，可能更有利于在降低膜的厚度方向的相位差的同时防止彩虹斑。
热定型可以进行约5秒至1分钟，更具体地可以进行约10秒至45分钟。
在热定型开始之后，保护膜可以相对于长度方向和/或宽度方向松弛。
可以对保护膜进行拉伸和热定型，使其最终厚度为20μm-60μm。如上所述，因为通过将聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)添加到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中来形成保护膜，所以即使当厚度为60μm以下时，由于厚度方向的相位差(Rth)大，也可以防止出现彩虹斑。
实施例6至8和/或比较例5和6
按表5中所述含量将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)树脂(SKC)熔融挤出并使用流延辊形成未拉伸片材。
在表5中所述的条件下，对未拉伸片材进行拉伸和热定型以制备保护膜。
[表5]
测量实施例和比较例中制备的保护膜的面内相位差(Ro)、宽度方向的面内相位差偏差(Ro,max-Ro,min)、厚度方向的相位差(Rth)、平面取向系数(ΔP)以及厚度方向的相位差相对于面内相位差的比(Nz)。结果如表6和7所示。
[表6]
[表7]
参考表6和表7，可以看出实施例6至8的保护膜满足以下条件。
-面内相位差(Ro)≤350nm
-厚度方向的相位差(Rth)≥7000nm
-宽度方向的面内相位差偏差(Ro,max-Ro,min)≤300nm
-厚度方向的相位差(Rth)相对于面内相位差(Ro)的比(Rth/Ro)≥25
-平面取向系数(ΔP)：0.176-0.25
在应用于显示装置之后，评估实施例和比较例的保护膜的外观(彩虹斑现象)、紫外线透射率、雾度和热收缩率。结果示于表8中。
按以下方法评估彩虹斑现象。
在两片PVA类偏振片之间插入待测保护膜，然后用肉眼观察彩虹斑现象。在0°-180°的水平视角范围内评估彩虹斑现象。将两片偏振片对准，使得它们的偏振轴彼此垂直。对待测膜进行对准，使其偏振轴与两个偏振片之一的偏振轴相匹配。
按以下方法测量雾度。
将保护膜放入开口盒中，在150℃下热处理10分钟、20分钟或30分钟，使低聚物向膜表面移动。5分钟后，根据JIS K 715标准使用雾度计测量雾度。
在300nm-380nm的波长范围内测量的平均紫外线透射率为紫外线透射率。
按以下方法测量热收缩率。
将保护膜切成300mm×300mm的尺寸，并在85℃的烘箱中热处理24小时。然后，根据下式计算热收缩率。
热收缩率Hs[％]＝(初始长度-热处理后的长度)/初始长度×100
[表8]
参考表8，实施例6至8的保护膜在0°-180°的水平视角范围内没有出现彩虹斑，具有小于20％的紫外线透射率，小于1％的雾度和小于1％的热收缩率。相反，实施例5和6的保护膜出现彩虹斑并且紫外线阻挡效果非常差。
因为宽度方向的面内相位差偏差小且厚度方向的相位差大而不形成彩虹斑，所以根据本发明的保护膜具有良好的可视性。而且，可以不必通过引入聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)来增加厚度，也可以增加厚度方向的相位差。另外，根据本发明的保护膜本身具有优异的紫外线阻挡效果。而且，具有低雾度，使其具有良好的可视性，并且由于低热收缩而不会损害后处理过程中的可加工性。
以上根据本发明具体实施方案对本发明进行了详细描述。然而，本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以在这些实施例中进行各种改变和修改，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
[元件说明]
10：偏振片 11：偏振器 12：偏振器保护膜。

Claims (19)

1.一种偏振器保护膜，所述保护膜
包括聚对苯二甲酸乙二醇酯，
满足以下条件(1)和(2)：
(1)面内相位差≤350nm，
(2)厚度方向的相位差≥6000nm，并且
具有35％-55％的结晶度。
2.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其密度为1.3-1.5g/cm3。
3.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其拉伸模量(85℃)为3.0-5.0GPa。
4.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其宽度方向的模量(85℃)与长度方向的模量(85℃)之差小于0.3GPa。
5.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其铅笔硬度为5B以上。
6.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其宽度中心的面内相位差为200nm以下。
7.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其宽度中心的厚度方向的相位差为6800nm以上。
8.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其宽度中心的厚度方向的相位差相对于面内相位差的比为60以上。
9.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其有效宽度内的面内相位差偏差为250nm/m以下。
10.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其有效宽度内的厚度方向的相位差偏差为1500nm/m以下。
11.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其有效宽度内相对于宽度变化量的面内相位差变化量小于0.3nm/mm。
12.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其有效宽度内相对于宽度变化量的厚度方向的相位差变化量小于1.5nm/mm。
13.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其在长度方向上的拉伸比为2.8-3.5倍，在宽度方向上的拉伸比为2.9-3.7倍。
14.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其在长度方向上的拉伸比相对于在宽度方向上的拉伸比的比为0.9-1.1。
15.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其厚度为20-60μm。
16.根据权利要求1所述的偏振器保护膜，其热定型温度为160-230℃。
17.一种偏振片，其包括偏振器和根据权利要求1至16中任一项所述的偏振器保护膜，所述偏振器保护膜与所述偏振器的上侧和下侧中的至少一个相邻。
18.根据权利要求17所述的偏振片，其还包括在所述保护膜上形成的硬涂层，并且所述偏振片具有1H以上的铅笔硬度。
19.一种显示装置，其包括显示面板和根据权利要求17所述的偏振片，所述偏振片设置在所述显示面板的上侧和下侧中的至少一个上。
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