CN113917589A - 全周曲面偏光板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种全周曲面偏光板，适用于全周曲面显示装置，其包含偏光层、第一保护层与第二保护层。第一保护层设置于偏光层邻近全周曲面显示装置的一侧，且具有第一热膨胀系数。第二保护层设置于偏光层相对全周曲面显示装置的另一侧，具有第二热膨胀系数，且第二热膨胀系数大于第一热膨胀系数。本发明中，不论第一保护层的厚度为小于或等于第二保护层，皆可得到光学表现佳且外观优良的全周曲面偏光板。本发明的全周曲面偏光板可使应用于全周曲面显示器后仍具备良好显示效果，且具备良好的外观。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于显示装置的偏光板，特别是一种用于四周边缘及四角区域皆围绕连续曲面显示区域的全周曲面显示装置的全周曲面偏光板。
背景技术
随着人们对于显示装置，特别是手持显示装置的外观设计及提升屏占比率的进一步要求，减少显示装置边框的宽度，甚至使手持显示装置的边缘区域弯曲形成弧形状显示区域，以进一步兼具增加屏占比率及手持舒适度的功效，成为了解决方案之一。由于显示器，不论是液晶显示器或是电致发光二极管显示器，虽然皆可藉由加工方法或材料本身可挠性形成具有曲面的显示器，但请参考图1，其为习知的部分侧边具有曲面显示区域的手持装置示意图。手持装置1的显示区域2具有平面显示区域2a以及仅在其一侧或相对的两侧边具有固定曲率的曲面显示区域2b。因显示面板一般难以同时在平面显示区域2a的相邻长边与短边或四周围，即同时包含边缘和转角区域，皆具有连续的弧形曲面显示效果，使得设计受到限制。
虽然现行显示器在制程上，可采用相对液晶显示面板可挠性更佳的自发光式有机发光二极管面板，并经过特殊像素设计及加工方法使得其亦可在弧形曲面边缘及四角具备无扭曲的显示效果。且对于手持装置中不须具备显示效果的弧形曲面边框及背部壳体等，亦可简单藉由铸模或热压成型等方法以搭配形成。然而，因现行显示器面板皆仍须至少设置一偏光板等光学膜于显示器表面以增进光学表现，或降低外界环境光的反射。偏光板为具有光学吸收轴的偏光层与相位差膜等的多层复合光学膜，普遍以沿膜面水平单轴延伸、涂布或层叠等方式卷对卷生产，而具有单一吸收轴方向或相位差光轴方向，故对于偏光板厚度方向施加应力、热压等方式成型后，因各膜层间、四边缘弯曲处及四转角所受应力与原本轴向不一，容易使吸收轴或相位差值偏差，导致曲面显示区域产生漏光、色偏、不均纹路等，无法具有一定的光学效果要求。且若如同一般显示装置的边框、壳体等非光学膜材般，藉由充分加热至膜材软化点(通常大于200℃)降低膜材模数后再热压，则偏光层的偏光度往往会被高温破坏失效。因此，在热压温度不可过高的情况下(通常介于85℃至125℃，且持续时间小于15秒)，现行偏光板结构直接进行曲面热压成型的加工性亦较差，使成型后外观不良率较高。因此，由于上述现行偏光板侧边与四角形成连续曲面区域的光学与外观不良问题，显示装置若欲进行四周围具有连续曲面显示区域的设计也因而受限。
故本发明的发明人提出一种全周曲面偏光板结构，其可在中央平面显示区域周围的四个边缘和四转角区域皆形成连续的弧形曲面显示区域，使应用于全周曲面显示器后仍具备良好显示效果，且具备良好的外观。
发明内容
有鉴于上述习知技艺的问题，本发明的目的在于提供一种具备新颖性、进步性及产业利用性等专利要件的全周曲面偏光板，以期克服现有产品的难点。
为达到上述目的，本发明提供一种用于全周曲面显示装置的全周曲面偏光板，其包含：偏光层、第一保护层以及第二保护层；第一保护层设置于该偏光层相邻显示装置的一侧，且第一保护层具有第一热膨胀系数；第二保护层设置于该偏光层相对该全周曲面显示装置的另一侧，该第二保护层具有第二热膨胀系数，且该第二热膨胀系数大于该第一保护层的该第一热膨胀系数。
在一实施例的全周曲面偏光板中，该全周曲面偏光板具有平面显示区以及环绕于该平面显示区全周围的曲面显示区。
在另一实施例的全周曲面偏光板中，该第一保护层的第一热膨胀系数介于10x10-6/℃至20x10-6/℃，该第二保护层的第二热膨胀系数介于25x10-6/℃至40x10-6/℃。
在另一实施例的全周曲面偏光板中，该平面显示区四角端的曲率半径介于5mm至10mm。
在另一实施例的全周曲面偏光板中，该曲面显示区沿厚度方向的切面的曲率半径介于2mm至6mm。
在另一实施例的全周曲面偏光板中，该第一保护层的厚度小于或等于该第二保护层的厚度。
在另一实施例的全周曲面偏光板中，该第一保护层的厚度介于20μm至80μm，该第二保护层的厚度介于40μm至80μm。
在另一实施例的全周曲面偏光板中，该第一保护层为具有四分之一波长相位差值的相位差膜，使得该全周曲面偏光板形成一全周曲面的圆偏光板。
在另一实施例的全周曲面偏光板中，其进一步包含一四分之一波板，该四分之一波板设置于邻近该第一保护层侧，使得该全周曲面偏光板形成一全周曲面的圆偏光板。
在另一实施例的全周曲面偏光板中，该第一保护层与第二保护层的材料选自由聚酰亚胺、对苯二甲酸乙二酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、环烯烃聚合物、环氧树脂聚合物、聚硅氧烷聚合物以及醋酸纤维聚合物的其中之一或其组合。
本发明的全周曲面偏光板，具有偏光层以及设置于偏光层邻近全周曲面显示装置的一侧的第一保护层和设置于偏光层相对全周曲面显示装置的另一侧的第二保护层。第二保护层的第二热膨胀系数大于第一保护层的第一热膨胀系数，从而不论第一保护层的厚度为小于或等于第二保护层，皆可得到光学表现佳且外观优良的全周曲面偏光板。从而，本发明的全周曲面偏光板可使应用于全周曲面显示器后仍具备良好显示效果，且具备良好的外观。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为习知侧边具有曲面显示区域的手持装置的示意图。
图2为本发明的一实施例的全周曲面偏光板用于全周曲面显示装置的示意图。
图3A为本发明的一实施例的全周曲面偏光板剖面示意图。
图3B为本发明的一实施例的全周曲面偏光板俯视图。
图4为本发明另一实施例的全周曲面偏光板示意图。
具体实施方式
为使本发明的发明特征、内容与优点及其所能达成的功效更易了解，兹将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围，合先叙明。
以下将参照相关图式，说明依本发明的全周曲面偏光板的实施例，为使便于理解，下述实施例中的相同元件以相同的符号标示来说明。
请配合参看图2与图3A所示，图2为本发明一实施例的全周曲面偏光板3用于全周曲面显示装置4的示意图，图3A为该全周曲面偏光板3的剖面图。全周曲面偏光板3包含：偏光层31、第一保护层32以及第二保护层33；第一保护层32设置于偏光层31邻近全周曲面显示装置4的一侧，且第一保护层32具有第一热膨胀系数；第二保护层33设置于偏光层31相对全周曲面显示装置4的另一侧，第二保护层33具有第二热膨胀系数，且第二热膨胀系数大于第一保护层32的第一热膨胀系数。其中，全周曲面偏光板3具有平面显示区3a以及环绕于平面显示区3a全周围的曲面显示区3b。
在本发明中所采用的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion,CTE)属于一维的线性热膨胀系数，该热膨胀系数可由式(1)而得。其中，热膨胀系数α定义为将室温25℃下长度为L25℃的长条状膜材加热至85℃时的长度L85℃时，相对于原长度L25℃每上升1℃的尺寸变化率。
α＝(L85℃-L25℃)/L25℃(85℃-25℃) 式(1)
在一实施例的全周曲面偏光板中，第一保护层32的热膨胀系数介于10x10-6/℃至20x10-6/℃之间，第二保护层33的第二热膨胀系数介于25x10-6/℃至40x10-6/℃之间。
请参看图3B，其为本发明全周曲面偏光板的俯视图。在另一实施例的全周曲面偏光板3中，平面显示区3a四角端于xy平面的曲率半径R1介于5mm至10mm之间。
请再参看图3A，在另一实施例的全周曲面偏光板中，依据所应用的显示器类型及厚度不同，如手机、平板或手表等愈薄的显示装置其厚度方向所需的曲率亦相对较小，故全周曲面偏光板3的曲面显示区3b沿厚度方向的切面(即包含z轴的切面方向)的曲率半径R2较佳介于2mm至6mm之间，以符合市售手持装置的圆弧侧边需求。
在另一实施例的全周曲面偏光板中，因第一保护层32位于弯曲内侧，第二保护层33位于弯曲外侧，第一保护层32所需的总延伸量通常小于第二保护层33，故第一保护层32的厚度较佳小于或等于第二保护层33的厚度。
在另一实施例的全周曲面偏光板中，第一保护层32的厚度介于20μm至80μm之间，第二保护层33的厚度介于40μm至80μm之间。
在另一实施例的全周曲面偏光板中，第一保护层32为具有四分之一波长相位差值的相位差膜，使得全周曲面偏光板3形成全周曲面的圆偏光板。
请参看图4，在另一实施例的全周曲面偏光板中，全周曲面偏光板3’进一步包含四分之一波板5，四分之一波板5设置于邻近第一保护层32侧，使得全周曲面偏光板3’形成全周曲面的圆偏光板。
在另一实施例的全周曲面偏光板中，第一保护层32与第二保护层33的材料包括但不限于聚酰亚胺、对苯二甲酸乙二酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、环烯烃聚合物、环氧树脂聚合物、聚硅氧烷聚合物或醋酸纤维聚合物，只需调整该些聚合物受热后的应变程度，并符合上述的热膨胀系数组合即可。
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
本实施例1所公开的全周曲面偏光板，所采用的偏光层为碘系延伸型偏光层，第一保护层为采用热膨胀系数为11.3x10-6/℃的三醋酸纤维素薄膜(TAC,厚度40μm,购于Fujifilm)，第二保护层为采用热膨胀系数为31.7x10-6/℃的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜(PMMA,厚度40μm,购于Toyo Kohan Co.,Ltd.)。经加热至120℃、烘烤8秒后以模具热压方式，由第二保护层侧向第一保护层侧弯曲，设定曲率半径R1为6mm，曲率半径R2为2.6mm，通常厚度方向切面的曲率半径R2愈小，所受的弯曲应力愈大，愈容易于热压过程产生变形，故在此以较小曲率半径2.6mm示例，形成同时具有平面显示区以及环绕于该平面显示区全周围的曲面显示区的全周曲面偏光板，最后再以激光切割等方式切除曲面显示区外的多余边料。
实施例2
本实施例2所公开的全周曲面偏光板，所采用的偏光层为碘系延伸型偏光层，第一保护层为采用热膨胀系数为11.3x10-6/℃的三醋酸纤维素薄膜(TAC,厚度40μm,购于Fujifilm)，第二保护层为采用热膨胀系数为35.6x10-6/℃的对苯二甲酸乙二酯聚合物薄膜(PET,厚度80μm,购于Toyobo)。同样地，经加热至120℃、烘烤8秒后以模具热压方式，由第二保护层侧向第一保护层侧弯曲，形成曲率半径R1为6mm，曲率半径R2为2.6mm，同时具有平面显示区以及环绕于该平面显示区全周围的曲面显示区的全周曲面偏光板，最后再以激光切割等方式切除曲面显示区外的多余边料。
比较例1
本比较例1所公开的全周曲面偏光板，所采用的偏光层为碘系延伸型偏光层，第一保护层为采用热膨胀系数为35.6x10-6/℃的对苯二甲酸乙二酯聚合物薄膜(PET,厚度80μm,购于Toyobo)，第二保护层为采用热膨胀系数为10.3x10-6/℃的三醋酸纤维素薄膜(TAC,厚度80μm,购于Fujifilm)。同样地，经加热至120℃、烘烤8秒后以模具热压方式，由第二保护层侧向第一保护层侧弯曲，并同样形成曲率半径R1为6mm，曲率半径R2为2.6mm，同时具有平面显示区以及环绕于该平面显示区全周围的曲面显示区的全周曲面偏光板以进行相同评价比对，最后再以激光切割等方式切除曲面显示区外的多余边料。
比较例2
本比较例2所公开的全周曲面偏光板，所采用的偏光层为碘系延伸型偏光层，第一保护层与第二保护层皆为采用热膨胀系数为35.6x10-6/℃的对苯二甲酸乙二酯聚合物薄膜(PET,厚度80μm,购于Toyobo)。同样地，经加热至120℃、烘烤8秒后以模具热压方式，由第二保护层侧向第一保护层侧弯曲，形成曲率半径R1为6mm，曲率半径R2为2.6mm，同时具有平面显示区以及环绕于该平面显示区全周围的曲面显示区的全周曲面偏光板，最后再以激光切割等方式切除曲面显示区外的多余边料。
比较例3
本比较例3所公开的全周曲面偏光板，所采用的偏光层为碘系延伸型偏光层，第一保护层与第二保护层皆为采用热膨胀系数为11.3x10-6/℃的三醋酸纤维素薄膜(TAC,厚度40μm,购于Fujifilm)。同样地，经加热至120℃、烘烤8秒后以模具热压方式，由第二保护层侧向第一保护层侧弯曲，形成曲率半径R1为6mm，曲率半径R2为2.6mm，同时具有平面显示区以及环绕于该平面显示区全周围的曲面显示区的全周曲面偏光板，最后再以激光切割等方式切除曲面显示区外的多余边料。
比较例4
本比较例4所公开的全周曲面偏光板，所采用的偏光层为碘系延伸型偏光层，第一保护层为采用热膨胀系数为31.7x10-6/℃的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜(PMMA,厚度40μm,购于Toyo Kohan Co.,Ltd.)，第二保护层为采用热膨胀系数为11.3x10-6/℃的三醋酸纤维素薄膜(TAC,厚度40μm,购于Fujifilm)。同样地，经加热至120℃、烘烤8秒后以模具热压方式，由第二保护层侧向第一保护层侧弯曲，形成曲率半径R1为6mm，曲率半径R2为2.6mm，同时具有平面显示区以及环绕于该平面显示区全周围的曲面显示区的全周曲面偏光板，最后再以激光切割等方式切除曲面显示区外的多余边料。
将上述该些实施例与比较例的全周曲面偏光板分别针对光轴的精准度以及边缘外观的平整度、翘曲程度、曲率偏差等进行判别，并将判定结果列于表一。由于本发明的全周曲面偏光板并非如同现行平面式偏光板仅有单一维度的吸收轴方向，而受热压应力后具有在三维空间的变化，因此，对于光学的判等，无法以现行量测平面类膜材的单一轴向仪器测量，而采用直接将待测的全周曲面偏光板与另一吸收轴为直交方向的全周曲面偏光板标准品层叠，通过背光观察四周及四角是否出现漏光不均现象及其程度，以判定光轴是否精准。判定标准为目视判断曲面显示区的四边缘与四角落处是否与平面显示区整体一致，当任一处出现明显不均的漏光、纹路等则综合评价为(X)，代表该区域的光轴出现偏差，若亮暗程度皆平均一致则综合评价为(○)，代表该些区域的光轴精准度佳。对于外观的边缘平整度判等方式为以目视判断全周曲面偏光板外观，当边角明显出现皱褶评价为(X)，轻微扭曲变形、波浪状等评价为(Δ)，无明显不良评价为(○)。对于外观的翘曲判等方式为将全周曲面偏光板置放于一平板基座，量测全周各边角中最远离基座的高度，当翘曲高度大于或等于8mm，将严重影响后续与显示器对位贴合制程，评价为(X)，介于5mm至8mm评价为(Δ)，小于或等于5mm评价为(○)。对于外观的曲率偏差，则以表面3D轮廓量测仪(VR-5000,KEYENCE)量测全周曲面偏光板外围轮廓并计算其成型后实际四边缘及四角曲率，当曲率偏离设计值大于或等于5％评价为(X)，介于1％至5％评价为(Δ)，当小于或等于1％评价为(○)。
表一：
由表一可知当全周曲面偏光板为实施例1、2的搭配组合时，只要弯曲外侧的第二保护层的第二热膨胀系数大于弯曲内侧的第一保护层的第一热膨胀系数，不论第一保护层的厚度为小于或等于第二保护层，皆可得到光学表现佳且外观优良的全周曲面偏光板。反之，若如该些比较例中的搭配组合，弯曲外侧的第二保护层的第二热膨胀系数小于或等于弯曲内侧的第一保护层的第一热膨胀系数时，皆可能造成贴合后因全周曲面偏光板的曲面区域轴向偏差等因素，产生边角漏光不均缺陷，或外观不良影响后续加工与贴合制程，无法获得光学与外观一致优良的全周曲面偏光板，而无法适用于四角与四边缘全周围皆具备曲面显示区域的全周曲面显示器。
以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所公开的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。
Claims (10)
1.一种全周曲面偏光板，适用于全周曲面显示装置，其特征在于该全周曲面偏光板包含：
偏光层；
第一保护层，设置于该偏光层邻近该全周曲面显示装置的一侧，且该第一保护层具有第一热膨胀系数；以及
第二保护层，设置于该偏光层相对该全周曲面显示装置的另一侧，该第二保护层具有第二热膨胀系数，且该第二热膨胀系数大于该第一保护层的该第一热膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的全周曲面偏光板，其特征在于，该全周曲面偏光板具有平面显示区以及环绕于该平面显示区全周围的曲面显示区。
3.根据权利要求1所述的全周曲面偏光板，其特征在于，该第一保护层的该第一热膨胀系数介于10x10-6/℃至20x10-6/℃之间，该第二保护层的该第二热膨胀系数介于25x10-6/℃至40x10-6/℃之间。
4.根据权利要求2所述的全周曲面偏光板，其特征在于，该平面显示区的四角端的曲率半径介于5mm至10mm之间。
5.根据权利要求2所述的全周曲面偏光板，其特征在于，该曲面显示区沿厚度方向的切面的曲率半径介于2mm至6mm之间。
6.根据权利要求1所述的全周曲面偏光板，其特征在于，该第一保护层的厚度小于或等于该第二保护层的厚度。
7.根据权利要求6所述的全周曲面偏光板，其特征在于，该第一保护层的厚度介于20μm至80μm之间，该第二保护层的厚度介于40μm至80μm之间。
8.根据权利要求1所述的全周曲面偏光板，其特征在于，该第一保护层为具有四分之一波长相位差值的相位差膜，使得该全周曲面偏光板形成全周曲面的圆偏光板。
9.根据权利要求1所述的全周曲面偏光板，其特征在于，该全周曲面偏光板进一步包含四分之一波板，该四分之一波板设置于邻近该第一保护层侧，使得该全周曲面偏光板形成全周曲面的圆偏光板。
10.根据权利要求1所述的全周曲面偏光板，其特征在于，该第一保护层与第二保护层的材料选自由聚酰亚胺、对苯二甲酸乙二酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、环烯烃聚合物、环氧树脂聚合物、聚硅氧烷聚合物以及醋酸纤维聚合物的其中之一或其组合。
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