CN111913248B - 相位差膜、圆偏光板以及含该圆偏光板的电激发光显示器 - Google Patents

相位差膜、圆偏光板以及含该圆偏光板的电激发光显示器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种相位差膜、圆偏光板以及含该圆偏光板的电激发光显示器，该相位差膜包括水溶性聚合物基质以及分散于该水溶性聚合物基质中的至少一水溶性二色性染料。该水溶性二色性染料具有分子长轴且该分子长轴沿该水溶性聚合物基质的延伸方向排列。该水溶性二色性染料的最大吸收波长介于550nm至650nm间，且于该最大吸收波长下的二色性比大于10。本发明藉由添加最大吸收波长介于550nm至650nm间的水溶性二色性染料于水溶性聚合物基质中并使其有序排列，可选择性地单独调整该相位差膜于长波段的折射率及相应的相位差值，并产生逆波长分散性。

Description

相位差膜、圆偏光板以及含该圆偏光板的电激发光显示器
技术领域
本发明涉及一种相位差膜，尤其是关于一种具备波长逆分散性的相位差膜，使用该相位差膜的圆偏光板及使用该圆偏光板的电激发光显示器。该相位差膜可使包含高反光率电极的该电激发光显示器具有良好抗反射效果且可改善因反射光色相偏差而无法形成纯黑暗态画面问题。
背景技术
电激发光显示器包含毫米级小间距发光二极管显示器(Small-pitch LEDDisplay)、次毫米发光二极管显示器(Mini LED Display)、微米发光二极管显示器(MicroLED Display)或有机发光二极管显示器(OLED Display)等，因具有自发光、视角广、反应时间快、高亮度、高对比度、高流明效率、低操作电压、厚度薄以及具可挠性等优点，故在户外信息广告牌、车用显示设备或手持移动装置等各不同情境的应用中，已可预见将成为主流显示器产品。
随着对手持移动装置如手机等的显示区域的暗态色相要求提高，期能达到一致的纯黑色，故使用于电激发光显示器出光面的圆偏光板中的相位差膜必须具备各波段补偿特性，以避免反光色相产生偏差。已知圆偏光板结构，例如为由线偏光板搭配四分之一波长(1/4λ)相位差膜，因一般由聚合物材料经浇铸或延伸所制得的1/4λ相位差膜的面内相位差R0为随波长增加而递减的正分散，或随波长增加维持一接近定值的平分散，而非随波长增加而递增的逆分散，因此，在较长波段中，特别是例如565nm至715nm区间，此等相位差膜难以维持1/4λ的面内相位差值，且相对450nm至550nm等蓝绿光短波段偏离更多，故对长波段反射光线产生漏光而使反射率增加并形成暗态画面色相偏差。故，圆偏光板中的1/4λ相位差膜的面内相位差随波长变化较佳应符合逆分散特性，以改善上述缺陷。
此外，相位差膜的波长分散性，来自于聚合物材料本身所固有双折射特性，较难以因为制程而大幅改变。习知制备具有逆分散特性相位差膜的方法包含例如将具有不同双折射特性的聚合单体聚合后延伸成膜、对聚合单体进行改质使具有不同于延伸方向的折射率的侧链段及混掺液晶分子于聚合物膜中等。然而，聚合单体聚合或聚合单体改质将提高形成的聚合物基材的玻璃转化温度Tg，改变聚合物的延伸及收缩应力等特性，而大幅影响制程条件及使后续成品容易产生外观纹路缺陷。一般修饰改质用于相位差膜的聚合单体以改变非光轴方向折射率的侧链段，其最大吸收波段通常亦偏向短波段，故仅可降低波长450nm至550nm的面内相位差，较难影响大于550nm的波段，尤其是565nm至715nm区间。若欲使波长565nm至715nm区间的面内相位差提高至理想的四分之一波长数值，须大幅提高侧链段的修饰改质率，则容易使短波段例如450nm的面内相位差过度降低，例如使450nm的面内相位差相对550nm的面内相位差比值低于波长比率的理论值0.82，而无法维持理想的四分之一波长数值，此易使电激发光显示器搭配具有该相位差膜的圆偏光板时，产生暗画面色偏。混掺液晶分子于聚合物膜中，则当延伸制程的温度超过液晶分子的液晶相温度时，液晶分子变为液态而与与聚合物产生相分离使成膜后雾度增加，而影响相位差膜清晰度。此外，因习知欲达到具逆分散特性的相位差膜所选用的聚合物材料与液晶分子通常为非水溶性，须于制程中采用大量有机溶剂并提高温度以助于延伸，故还需考虑溶剂回收等衍生问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相位差膜，该相位差膜可使包含高反光率电极的该电激发光显示器具有良好抗反射效果且可改善因反射光色相偏差而无法形成纯黑暗态画面问题。
为了达到上述目的，本发明提供相位差膜，其包括：水溶性聚合物基质以及至少一水溶性二色性染料。至少一水溶性二色性染料分散于该水溶性聚合物基质中，该至少一水溶性二色性染料具有分子长轴且该分子长轴沿该水溶性聚合物基质的延伸方向排列，该至少一水溶性二色性染料的最大吸收波长介于550nm至650nm间，且于该最大吸收波长下的二色性比大于10；其中该相位差膜的面内相位差满足关系式：
R0(650nm)/R0(550nm)>1
其中，R0(550nm)为对应波长550nm时的面内相位差，R0(650nm)为对应波长650nm时的面内相位差。
在本发明的一实施例中，该相位差膜的面内相位差较佳满足关系式：1.30>R0(650nm)/R0(550nm)>1.05。
在本发明另一实施例的相位差膜中，该相位差膜的面内相位差满足关系式：R0(450nm)/R0(550nm)≦1，其中R0(450nm)为对应波长450nm时的面内相位差。
在本发明另一实施例的相位差膜中，该水溶性聚合物基质为选自由聚多元醇、聚酯多元醇、聚氨酯和聚硅氧烷所组成的群组中的其中之一或其组合。
在本发明另一实施例的相位差膜中，该至少一水溶性二色性染料为偶氮苯化合物或其盐类。
在本发明另一实施例的相位差膜中，该至少一水溶性二色性染料相对该水溶性聚合物基质的含量为0.1wt％至0.5wt％。
在本发明另一实施例的相位差膜中，该相位差膜的厚度介于5μm至100μm之间。
此外，本发明的另一实施态样为提供一种圆偏光板，其包含上述的相位差膜以及线偏光板，其中线偏光板设置于该相位差膜的出光面。
此外，本发明的又一实施态样为提供一种电激发光显示器，其包含如上述的圆偏光板以及电激发光显示面板，其中该圆偏光板设置于该电激发光显示面板的出光面。
在本发明一实施例的电激发光显示器中，该电激发光显示面板可为毫米级小间距发光二极管显示面板、次毫米发光二极管显示面板、微米发光二极管显示面板或有机发光二极管显示面板。
本发明的相位差膜、圆偏光板以及含该圆偏光板的电激发光显示器，其藉由水溶液制程即可制造生产，并达到于长波段具有良好的面内相位差逆分散特性，使电激发光显示器采用具有该相位差膜的圆偏光板时，具备良好抗反射效果，并可避免因反射光于长波段漏光色偏而无法形成纯黑暗态画面问题，进而提高影像质量。
上述发明内容旨在提供本申请内容的简化摘要，以使阅读者对本申请内容具备基本的理解。此发明内容并非本申请内容的完整概述，且其用意并非在指出本发明实施例的重要/关键组件或界定本发明的范围。在参阅下文实施方式后，本发明所属技术领域中具有通常知识者当可轻易了解本发明的基本精神以及本发明所采用的技术手段与实施态样。
附图说明
图1所绘示的是根据本发明的一实施态样所公开的圆偏光板的剖视图。
图2所绘示的是根据本发明的一实施态样所公开的电激发光显示器的剖视图。
具体实施方式
为了使本发明公开内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所公开的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。
在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，为简化图式，熟知的结构与装置仅示意性地绘示于图中。
本发明公开的相位差膜包括水溶性聚合物基质以及至少一水溶性二色性染料，水溶性二色性染料分散于该水溶性聚合物基质中，该水溶性二色性染料具有分子长轴且该分子长轴沿该水溶性聚合物基质的延伸方向排列，该水溶性二色性染料的最大吸收波长介于550nm至650nm间，且于该最大吸收波长下的二色性比大于10；其中，该相位差膜的面内相位差R0满足关系式：
R0(650nm)/R0(550nm)>1
R0(550nm)为对应波长550nm时的面内相位差，R0(650nm)为对应波长650nm时的面内相位差。
在本文中，面内相位差R0的定义为相位差膜水平内的异常光折射率ne与寻常光折射率no的差值与厚度d乘积，其关系式为R0＝(ne-no)*d，通常又以550nm波长下所量测的R0(550nm)数值为代表。但实际上，因形成相位差膜的聚合物依入射光波长不同会具有不同的分散性，故R0(550nm)数值并不足以代表相位差膜对各波长的补偿结果。当所选择的聚合物材料经延伸后其面内相位差R0对波长550nm及650nm约略相等，即例如R0(650nm)/R0(550nm)＝1±0.01时，该聚合物材料可定义为在550nm至650nm波段的平分散材料。
在本发明的相位差膜中，适用的水溶性聚合物基质选自由的聚多元醇、聚酯多元醇、聚氨酯和聚硅氧烷所组成的群组中的其中之一或其组合。该水溶性聚合物基质因可溶于水，不须添加有机溶剂即可进行单轴或双轴向延伸，其中又以延伸倍率较高的轴向定义为该水溶性聚合物基质的主要延伸方向，以作为水溶性二色性染料的载体及使水溶性二色性染料进行配向的配向层。因一般聚合物材料，尤其是波长正分散性材料，于长波段的相位差值偏差较大，故该水溶性聚合物基质经延伸后的面内相位差仅须达到于长波段具备波长平分散性，满足关系式R0(650nm)/R0(550nm)≈1，即足以用于本发明的相位差膜中。于短波段部分，该水溶性聚合物基质较佳为波长平分散性或波长逆分散性，以进一步在相位差膜应用于电激发光显示器时满足关系式：R0(450nm)/R0(550nm)≦1，以维持或降低短波段的反射率，其中R0(450nm)为对应波长450nm时的面内相位差。此外，因短波段蓝光的中心波长450nm与绿光中心波长550nm比率的理论值为0.82，故在本发明的一实施例中，该相位差膜的面内相位差较佳满足关系式：0.82<R0(450nm)/R0(550nm)≦1，以进一步避免短波段相位差值过低，反而于电激发光显示器暗态时形成过多较高能量的短波段漏光。
在本发明的相位差膜中，水溶性二色性染料的最大吸收波长为介于550nm至650nm，且于该最大吸收波长下的二色性比大于10。当水溶性二色性染料的最大吸收波长介于550nm至650nm间时，其折射率差异于该波段较明显，且当水溶性二色性染料于该最大吸收波长下的二色性比大于10，可容易藉由水溶性聚合物基质延伸配向改变延伸方向及垂直延伸方向的折射率差，提升相位差膜于长波段的面内相位差值，且提升区间足以涵盖可见光565m至715nm，进而形成于长波段具波长逆分散性的相位差膜。
适用于本发明相位差膜的二色性染料包括但不限于偶氮化合物或其盐类，较佳为可以下式表示的偶氮化合物
Figure BDA0002603627470000061
其中，Ar1为具有磺酸基及/或磺酸烷氧基取代的萘基，其中烷氧基为C1-C5烷氧基；Ar2为具有C1-C4烷基及/或C1-C4烷氧基取代的苯基；Ar3为具苯胺基取代的萘酚磺酸基或经甲氧基苯胺基取代的萘酚磺酸基；n为1至3的整数。
在本发明的相位差膜中，水溶性二色性染料占该相位差膜总重的0.1wt％至0.5wt％，在此量下即足以对长波段产生足够相位差值，且因含量极低(<1wt％)，故对于应用于电激发光显示器中的亮态画面强度影响较小，亦不如改质聚合物材料般易过度降低短波段的相位差，而再度形成暗态反射光色偏。此外，因长波段红光的中心波长650nm与绿光中心波长550nm比率的理论值为1.18，故在本发明的一实施例中，该相位差膜的面内相位差较佳满足关系式：1.30>R0(650nm)/R0(550nm)>1.05，以在应用于圆偏光板及电激发光显示器时获得适当的长波段相位差值，降低长波段漏光。
在本发明另一实施例的相位差膜中，该相位差膜的厚度可介于5μm至100μm之间，以使该相位差膜获得预期的相位差值即可。
本发明亦公开一种相位差膜的制备方法，其包含将水溶性聚合物与二色性染料混合溶于水中，将混合物溶液涂布于载体膜材上，将涂布膜材干燥后进行干式延伸，于延伸完成后，去除载体膜材以得相位差膜。
在本发明的相位差膜制备方法的一较佳实施例中，涂布膜材干燥后以0.1m/min延伸速率单轴延伸3倍，膜材若过度延伸会有断膜的风险且若延伸不足则未能达到需要的面内相位差值。再者，在本发明的相位差膜制备方法的一较佳实施例中，涂布膜材干燥后延伸处理的温度较佳为介于80℃至110℃间，尤以介于85℃至110℃为佳。
依本发明的相位差膜可进一步与线偏光板结合以形成圆偏光板。请参照图1，图1绘示根据本发明的一实施态样所公开的圆偏光板的剖视图。本发明公开的圆偏光板1包含上述的相位差膜2以及线偏光板3，其中线偏光板3设置于该相位差膜2的出光面。
圆偏光板1包含的线偏光板3可为显示器领域泛用的线偏光板，亦即为具有配向的二色性染料的聚合物膜。适用的线偏光片可为含有例如碘的二色性材料染色的亲水性聚合物薄膜例如聚乙烯醇薄膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物薄膜、乙烯-乙烯醇共聚物薄膜、纤维素薄膜及/或其部分皂化薄膜，或多烯配向薄膜例如脱水聚乙烯醇薄膜、脱氯的聚乙烯醇薄膜或其类似物。在本发明的一较佳实施例中，线偏光板为含有碘二色性染料的聚乙烯醇膜。线偏光板可由本技术领域中已知的任何方法所制得，例如可经由涂布制程、干式延伸或湿式延伸等制程所制造，且制程的顺序或次数不特别限制。
本发明的圆偏光板可用于电激发光显示器中。请参照图2，图2为根据本发明的一实施态样所公开的电激发光显示器的剖视图。本发明公开的电激发光显示器11包含如上述的圆偏光板1以及电激发光显示面板4，且圆偏光板1设置于电激发光显示面板4的出光面，以达到降低外界反射光及保护盖板的作用。
在本发明一实施例的电激发光显示器中，电激发光显示面板4例如但不限于现有技术中的毫米级小间距发光二极管显示面板、次毫米发光二极管显示面板、微米发光二极管显示面板或有机发光二极管显示面板，对于具备高反射电极与共振腔类型的自发光显示器面板，甚或已集成触控模块的自发光显示器面板，皆可采用习知黏着等方式，不须采用变更电激发光显示面板的层叠结构或改变其封装制程等增加内部量子效率的方式，额外贴附本发明的圆偏光板1于既有电激发光显示面板4的表面，即可达到降低反光程度及低色偏的功效。
下述实施例用来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。
实施例
实施例1
将50g聚乙烯醇粉末(JC-40，平均聚合度：4000，皂化度：99莫耳％，Japan Vam&Poval株式会社制造)及0.05g水溶性偶氮联苯二色性染料(型号:Purple-150682，最大吸收波长560nm，二色性比18.7，购自有化科技股份有限公司)混合的水溶液涂布于聚对苯二甲酸乙二酯膜(PET)，涂膜于90℃烘箱干燥15分钟后，于90℃下以0.1m/min速度进行单轴延伸3倍后，移除PET膜以获得厚度为8μm的相位差膜。
制得的相位差膜以偏光计(Axoscan,购自Axometrics)进行不同波长下的面内相位差量测，结果列于表1。
实施例2
同实施例1的方法，但使用50g聚乙烯醇粉末(JC-40)及0.15g的水溶性偶氮联苯二色性染料(型号:Purple-150682)。在制得厚度为8μm的相位差膜后，依实施例1量测面内相位差值。
实施例3
同实施例1的方法，但使用50g聚乙烯醇粉末(JC-40)及0.25g的水溶性偶氮联苯二色性染料(型号:Purple-150682)。在制得厚度为8μm的相位差膜后，依实施例1量测面内相位差值。
比较例
同实施例1的方法，使用50g聚乙烯醇粉末(JC-40)，但未加入水溶性偶氮联苯二色性染料。在制得厚度为8μm的相位差膜后，依实施例1量测面内相位差值。
表1：不同波长下的面内相位差及其比值
Figure BDA0002603627470000081
Figure BDA0002603627470000091
由表1的量测数据可看出，实施例1至实施例3的相位差膜在长波段的波长分散性R0(650nm)/R0(550nm)呈现逆波长分散性，实施例2及3的相位差膜接近并涵盖波长比率的理论值1.18，且对波长650nm的面内相位差R0提升效率极佳，而可大幅使R0(650nm)提升至接近1/4λ的理论值，故可增加以厚度微调面内相位差R0的空间。且对于短波段的波长分散性R0(450nm)/R0(550nm)仍维持未添加二色性染料的聚乙烯醇聚合物基材的平分散特性，或些微的波长逆分散特性。故本发明采用最大吸收波长位于长波段的水溶性偶氮联苯二色性染料可针对长波段相位差偏差单独进行补偿，而不过度降低短波段的相位差值。
将实施例2、3以及比较例制得的相位差膜与线偏光板层合以制得圆偏光板，其中相位差膜的光轴与线偏光板的吸收轴夹角为45°。将此圆偏光板以外贴方式贴合于全波段反射率皆接近一致的镜面金属板上，以排除不同厂商所生产OLED面板材料反射率差异，呈现圆偏光板降低OLED高反射电极对各可见光波长反光的效果，并以分光光谱仪(U4100,HITACHI)量测贴合金属板后所形成的暗态黑画面对于接近自然光的标准D65光源照射下的反射光，再分别采计5°入射角度的不同波长反射光的反射率，其结果列于表2。
表2：不同波长下的反射率
Figure BDA0002603627470000092
Figure BDA0002603627470000101
由表2中实施例2及3结果可看出对于长波段650nm下的反射率可有效降低，且如同相位差值的量测结果，对于较短波段影响极小。因此，采用本发明添加水溶性二色性染料于水溶性聚合物基质所制作的相位差膜，可选择性地仅调整增加长波段相位差值，改善电激发光显示器的暗态画面的反光色相偏差。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种相位差膜，其特征在于包括：
水溶性聚合物基质；以及
水溶性二色性染料，分散于该水溶性聚合物基质中，该水溶性二色性染料具有分子长轴且该分子长轴沿该水溶性聚合物基质的延伸方向排列，该水溶性二色性染料的最大吸收波长介于550nm至650nm间，且于该最大吸收波长下的二色性比大于10；
其中，该相位差膜的面内相位差满足下列关系式：
R0(650nm)/R0(550nm)>1
其中，R0(550nm)为对应波长550nm时的面内相位差，R0(650nm)为对应波长650nm时的面内相位差。
2.根据权利要求1所述的相位差膜，其特征在于：该相位差膜的面内相位差进一步满足下列关系式：
1.30>R0(650nm)/R0(550nm)>1.05。
3.根据权利要求1所述的相位差膜，其特征在于：该相位差膜的面内相位差满足下列关系式：
R0(450nm)/R0(550nm)≦1
其中，R0(450nm)为对应波长450nm时的面内相位差。
4.根据权利要求1所述的相位差膜，其特征在于：该水溶性聚合物基质为选自由聚多元醇、聚酯多元醇、聚氨酯和聚硅氧烷的其中之一或任意组合。
5.根据权利要求1所述的相位差膜，其特征在于：该水溶性二色性染料为偶氮苯化合物或其盐类。
6.根据权利要求1所述的相位差膜，其特征在于：该水溶性二色性染料相对该水溶性聚合物基质的含量为0.1wt％至0.5wt％。
7.根据权利要求1所述的相位差膜，其特征在于：该相位差膜的厚度介于5μm至100μm之间。
8.一种圆偏光板，其特征在于包含：
如权利要求1至7中任一项所述的相位差膜，以及
线偏光板，该线偏光板设置于该相位差膜的出光面。
9.一种电激发光显示器，其特征在于包含：
如权利要求8所述的圆偏光板，以及
电激发光显示面板，且该圆偏光板设置于该电激发光显示面板的出光面。
10.根据权利要求9所述的电激发光显示器，其特征在于：该电激发光显示面板为毫米级小间距发光二极管显示面板、次毫米发光二极管显示面板、微米发光二极管显示面板或有机发光二极管显示面板。
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