TW201437701A - 偏振板和包括其的光學顯示器 - Google Patents

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Abstract

本案揭示了一種偏振板。所述偏振板包括偏振器和保護膜，所述保護膜形成在所述偏振器的上側上並包括在所述保護膜上形成的具有λ/4延遲的逆分散性液晶塗層。本案另揭示了一種包括所述偏振板的光學顯示器。

Description

偏振板和包括其的光學顯示器 發明領域
本發明涉及一種偏振板和包括其的光學顯示器。
背景技術
偏振太陽眼鏡包括偏振膜並且用所述偏振膜過濾從外面入射到眼睛的光，從而使得僅有來自外部光中特定角度的光可見。通常，在開車或釣魚期間使用偏振太陽眼鏡。
然而，當藉由偏振太陽眼鏡觀察包括偏振板的顯示器時，顯示器的螢幕可能由於顯示器的偏振板和偏振太陽眼鏡的偏振膜而不可見。
也就是說，如圖1(A)中所示，在包括液晶面板10、在液晶面板10的上側上形成的上偏振器20、以及在液晶面板10的下側上形成的下偏振器30的顯示器中，如果偏振太陽眼鏡的偏振膜40具有與上偏振器20的吸收軸平行的吸收軸，則顯示器圖像可能是可見的(參見左側的O標記)。然而，如果偏振太陽眼鏡的偏振膜40具有垂直於上偏振器20的吸收軸的吸收軸，則顯示器圖像是不可見的(參見右側的X標記)。
為了解決這一問題，將如圖6中所示的偏振板用作顯示器的上偏振板。也就是說，如圖6中所示，使用的是偏振板4000，其中上保護膜340和下保護膜320分別形成在偏振器330的上側和下側上；延遲膜360經由黏合劑350堆疊在上保護膜340的上側上；而硬塗布的三乙醯纖維素膜380經由黏合劑370堆疊在延遲膜360的上側上，以解決延遲膜360的表面硬度低的問題。偏振板4000經由黏合劑310結合至顯示面板300。
延遲膜包括聚碳酸酯膜、聚對苯二甲酸乙二酯膜、環烯烴膜等。然而，以該方式製備的偏振板有高厚度和低產率的問題。
發明概要
根據本發明的一個方面，偏振板包括：偏振器和保護膜，所述保護膜形成在所述偏振器的上側上並包括形成在所述保護膜上的逆分散性液晶塗層(a reverse dispersion liquid crystal coating layer)。
根據本發明的另一個方面，光學顯示器包括偏振板。
10‧‧‧液晶面板
20‧‧‧上偏振器
30‧‧‧下偏振器
40‧‧‧偏振膜/偏振太陽眼鏡
50‧‧‧逆分散性液晶塗層
100、330‧‧‧偏振器
105‧‧‧逆分散性液晶塗層
110‧‧‧第一保護膜
115‧‧‧硬塗層
120‧‧‧第二保護膜
125‧‧‧λ/2延遲層
200、300‧‧‧顯示面板
205‧‧‧上偏振板/第一偏振板
210‧‧‧第二偏振板
220‧‧‧背光單元
310‧‧‧黏合劑
320‧‧‧下保護膜
340‧‧‧上保護膜
350、370‧‧‧黏合劑
360‧‧‧延遲膜
380‧‧‧三乙醯纖維素膜
1000、2000、4000‧‧‧偏振板
圖1為藉由偏振板去偏振的示意圖。
圖2為根據本發明的一個實施方式的偏振板的橫截面圖。
圖3為根據本發明的另一個實施方式的偏振板的橫截面圖。
圖4為根據本發明的一個實施方式的光學顯示器的橫截面圖。
圖5顯示了LCD面板的操作狀態的結果，根據實施例和比較例的偏振板結合於所述LCD面板。在此，A顯示了實施例和比較例2的結果，而B顯示了比較例1的結果。
圖6為典型的用於去偏振的偏振板的橫截面圖。
具體實施方式
將參考附圖詳細描述本發明的實施方式。應理解，本發明可以不同的方式實施，並且不限於以下的實施方式。在附圖中，為清楚起見將省略與描述無關的部分。在整篇說明書中相同的參考數字將指示相同的元件。
如本文所使用，術語例如“上側”和“上側”可參考附圖而定義。因此，應理解術語“上側”可與術語“上側”互換使用。
根據本發明的一個方面，偏振板可包括偏振器和保護膜，保護膜形成在偏振器的上側上並包括在保護膜上形成的逆分散性液晶塗層。逆分散性液晶塗層實現λ/4平面內延遲的圓形偏振，並且因此當藉由偏振太陽眼鏡觀察包括偏振板作為顯示面板的上偏振板的顯示器時可提供去偏振。
圖1為當藉由偏振太陽眼鏡觀察螢幕時藉由偏振板去偏振的示意圖。圖1(A)顯示了沒有逆分散性液晶塗層50的偏振板，且圖1(B)顯示了包括逆分散性液晶塗層50的偏振板。
參考圖1(A)，當藉由偏振太陽眼鏡40觀察包括液晶面 板10、在液晶面板10的上側上形成的上偏振器20、以及在液晶面板10的下側上形成的下偏振器30的顯示器時，如果上偏振器20具有垂直於偏振太陽眼鏡40的吸收軸的吸收軸，則顯示器的圖像可能不可見(由右側的X表示的情況)。相反地，參考圖1(B)，由於逆分散性液晶塗層50實現λ/4延遲的圓形偏振，並因此將上偏振器20去偏振，即使當藉由偏振太陽眼鏡40觀察時，顯示器的圖像可能仍是可見的(由右側的O表示的情況)。
偏振板可進一步包括在保護膜的一個表面(例如，保護膜的上側)上的功能層。功能層可以為硬塗層等。硬塗層可改善保護膜的硬度，並且因此可以改善偏振板的硬度。在一個實施方式中，功能層可具有約3μm至約50μm的厚度。
偏振板可進一步包括保護膜和逆分散性液晶塗層之間的λ/2延遲層。偏振板進一步包括所述λ/2延遲層，從而實現圓形偏振。
偏振板可進一步包括在偏振器的下側上形成的保護膜。由於偏振板進一步包括保護膜，可以防止偏振器與面板的直接接觸，從而防止偏振器的偏振性能改變。
在下文中，將參考圖2和圖3詳細描述根據本發明的一個實施方式的偏振板。
圖2為根據本發明的一個實施方式的偏振板的截面圖。參考圖2，根據該實施方式，偏振板1000可包括：偏振器100；在偏振器100的上側上形成的逆分散性液晶塗層105；在逆分散性液晶塗層105的上側上形成的第一保護膜 110；在第一保護膜110的上側上形成的硬塗層115；以及在偏振器100的下側上形成的第二保護膜120。
逆分散性液晶塗層105可具有如公式1所示的在550nm波長下約100nm至約170nm，例如約100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165或170nm的平面內延遲(Re)，以及如公式2所示的在550nm波長下約60nm至約120nm，例如約60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115或120nm的平面外延遲(Rth)。在該範圍內，偏振板可呈現高的去偏振。
<公式1>Re=(nx-ny)×d
<公式2>Rth=((nx+ny)/2-nz)×d
(其中nx、ny和nz分別為在550nm波長下在液晶塗層的x軸、y軸和z軸方向上的折射率，並且d為液晶塗層的厚度(單位：nm))。
逆分散性液晶塗層105可具有對應於液晶的塗布方向的x軸方向，對應於垂直於塗布方向的y軸方向以及對應於塗層的厚度方向的z軸方向，其中x軸、y軸和z軸可彼此垂直。
逆分散性液晶塗層105可具有約0.5μm至約10μm的厚度。在該範圍內，偏振板可呈現圓形偏振。
逆分散性液晶塗層105可包括向列相液晶、膽固醇型液晶相液晶以及對掌性近晶C相液晶中的至少一種。較佳地，逆分散性液晶塗層105包括向列相單分子液晶。
逆分散性液晶塗層105可藉由典型方法製備。例如，逆分散性液晶塗層105可藉由以下方法製備：將定向層塗布至保護膜的一個表面上；乾燥並固化定向層；摩擦定向層；以及將包含液晶聚合物、固化劑、流平劑和溶劑的液晶塗布溶液塗布在定向層上，隨後固化。
塗布定向層包括將定向層樹脂以溶液的形式塗布在保護膜上。定向層樹脂可包括本領域通常已知的樹脂，例如，具有聚合不飽和鍵的單體、低聚物等，聚合不飽和鍵為諸如單官能(甲基)丙烯酸酯基團或多官能(甲基)丙烯酸酯基團、醚基團、胺基等。
摩擦定向層包括藉由促使固化的定向層穿過摩擦裝置而允許固化的定向層在表面上沿特定方向定向。摩擦定向層可藉由以下方法進行：例如，製備摩擦輥，用諸如人造絲、尼龍、棉花、芳族聚醯胺等纖維製成的天鵝絨狀布連接於所述摩擦輥，隨後用高速旋轉的輥處理定向層，但不限於此。
塗布液晶包括將液晶塗布在經過塗布並乾燥的定向樹脂的表面上。塗布可藉由旋轉塗布進行，但不限於此。
液晶層可藉由塗布液晶，隨後固化來製備。
偏振器100可包括具有偏振能力的典型的偏振器。在一個實施方式中，偏振器可以是藉由吸附和定向二色性材料於聚乙烯醇樹脂而形成的線性偏振器，以吸附具有特定方向的振盪平面的線性偏振光並且傳輸具有與該特定方向垂直方向的振盪平面的線性偏振光。二色性材料可包括碘或二色性 有機染料。典型地，偏振器可藉由單軸拉伸聚乙烯醇樹脂膜，隨後用二色性材料將膜染色，然後用硼酸處理來製備。
偏振器100可具有約4μm至約30μm的厚度。
第一保護膜110可以為透明的保護層並且保護偏振器。具體而言，第一保護膜110可由選自以下的至少一種形成：纖維素膜、聚酯膜、環狀聚烯烴膜、聚碳酸酯膜、聚醚碸膜、聚碸膜、聚醯胺膜、聚醯亞胺膜、聚烯烴膜、聚芳酯膜、聚乙烯醇膜、聚氯乙烯膜和聚偏二氯乙烯膜。較佳地，保護膜110為三乙醯纖維素(TAC)膜，所述三乙醯纖維素(TAC)膜為纖維素膜。
第一保護膜110具有約10μm至約1,000μm，較佳為約10μm至約100μm或約20μm至約80μm的厚度。在這個範圍內，第一保護膜當堆疊在偏振器上時可應用於偏振板。
硬塗層115可藉由將用於硬塗層的組合物塗布至第一保護膜的表面上，隨後乾燥來製備，但不限於此。用於硬塗層的組合物可包括丙烯酸樹脂或胺基甲酸酯丙烯酸樹脂，但不限於此。
第二保護膜120可以為透明的保護層，例如，由以下的至少一種形成的膜：纖維素膜、聚酯膜、環狀聚烯烴膜、聚碳酸酯膜、聚醚碸膜、聚碸膜、聚醯胺膜、聚醯亞胺膜、聚烯烴膜、聚芳酯膜、聚乙烯醇膜、聚氯乙烯膜和聚偏二氯乙烯膜。
第二保護膜120具有約10μm至約1,000μm，較佳為約10μm至約100μm或約20μm至約80μm的厚度。在該範圍 內，第二保護膜120當堆疊在偏振器上時可應用於偏振板。
雖然圖2中未顯示結合層，但偏振器、逆分散性液晶塗層、第一保護膜和第二保護膜可藉由結合層彼此結合。結合層可由水基結合劑、壓敏結合劑等，諸如聚乙烯醇結合劑、(甲基)丙烯酸結合劑等形成。
偏振板具有約100μm至約200μm，較佳為約100μm至約160μm的厚度。在該範圍內，偏振板可應用於液晶顯示器。
偏振板可用作顯示面板的上偏振板205。如圖4所示，顯示面板的上偏振板205可以是指相對於顯示面板200在面對背光單元220的一側形成的偏振板。
雖然圖2中未顯示黏合劑層，但偏振板可經由黏合劑層堆疊在顯示面板上。具體而言，黏合劑層可包括包含(甲基)丙烯酸共聚物作為黏合劑樹脂的黏合劑，但不限於此。
圖3為根據本發明的另一個實施方式的偏振板的截面圖。參考圖3，根據本發明的另一個實施方式的偏振板2000可包括：偏振器100；在偏振器100的上側上形成的逆分散性液晶塗層105；在逆分散性液晶塗層105的上側上形成的λ/2延遲層125；在λ/2延遲層125的上側上形成的第一保護膜110；在第一保護膜110的上側上形成的硬塗層115；以及在偏振器100的下側上形成的第二保護膜120。除了在逆分散性液晶塗層和第一保護膜之間進一步形成有λ/2延遲層之外，偏振板2000與根據本發明的以上實施方式的偏振板基本上相同。
λ/2延遲層125可具有如公式3所示的在550nm波長下約240nm至約300nm，例如約240、245、250、255、260、265、270、275、280、285、290、295或300nm的平面內延遲(Re)，以及如公式4所示的在550nm波長下約120nm至約270nm，例如約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的平面外延遲(Rth)。在該範圍內，偏振板可呈現圓形偏振。
<公式3>Re=(nx-ny)×d
<公式4>Rth=((nx+ny)/2-nz)×d
(其中，nx、ny和nz分別為在550nm波長下在λ/2延遲層的x軸、y軸和z軸方向上的折射率，並且d為λ/2延遲層的厚度(單位：nm))。
λ/2延遲層可具有對應於液晶的塗布方向的x軸方向，對應於垂直於塗布進展方向的y軸方向以及對應於塗層的厚度方向的z軸方向，其中x軸、y軸和z軸可彼此垂直。此外，λ/2延遲層可具有對應於膜的長度方向(MD，縱向)的x軸方向，對應於膜的寬度方向(TD，橫向)的y軸方向以及對應於膜的厚度方向的z軸方向，其中x軸、y和z軸可彼此垂直。
λ/2延遲層可具有約0.5μm至約70μm的厚度。在該範圍內，偏振板可呈現圓形偏振。
只要λ/2延遲層可提供λ/2延遲，該λ/2延遲層就可以具有任何形式，而無限定。例如，λ/2延遲層可以為液晶塗層或膜。在一個實施方式中，λ/2延遲層可以是藉由與上述液晶塗層相同的方式形成的液晶塗層。在另一個實施方式中，λ/2延遲層可以為膜。例如，λ/2延遲層可以為由烯烴形成的膜，所述烯烴包括環烯烴聚合物(COP)、丙烯酸樹脂、纖維素或其等之混合物。
雖然圖3中未顯示黏合劑層，但λ/2延遲層125可經由黏合劑層堆疊在逆分散性液晶塗層105上。黏合劑層可包括包含(甲基)丙烯酸共聚物作為黏合劑樹脂的黏合劑。黏合劑層可具有約1μm至約30μm的厚度。
根據本發明的另一個方面，光學顯示器可包括根據本發明的偏振板。圖4為根據本發明的一個實施方式的光學顯示器的截面圖。
參考圖4，根據本發明的一個實施方式，光學顯示器3000可包括：顯示面板200；在顯示面板200的上側上形成的第一偏振板205；以及在顯示面板200的下側上形成並在顯示面板200和背光單元220之間的第二偏振板210，其中第一偏振板205可以為根據本發明的一個實施方式的偏振板。
第二偏振板210可以為包括偏振器的典型的偏振板。也就是說，第二偏振板210可包括：偏振器；在偏振器的上側上形成的第一光學膜；以及在偏振器的下側上形成的第二光學膜。光學膜可以為保護膜和延遲膜中的至少一種。
顯示面板200可包括液晶層，其包括水平模式(諸如平 面內切換(IPS)模式、邊緣場切換(FFS)模式等)、垂直取向模式或扭曲向列(TN)模式的液晶。
使用根據本發明的偏振板的方法可包括藉由偏振太陽眼鏡觀察光學顯示器的顯示幕。
以下，將參考一些實施例更詳細地描述本發明。然而，應當注意的是，提供這些實施例係僅用於進行例示並且不應以任何方式被解釋為限制本發明。
實施例1
藉由將用於偏振器的材料染色，隨後藉由拉伸等來製備偏振器。具體而言，將聚乙烯醇膜(PS60，Kuraray Co.，Ltd.，日本，厚度：60μm)在50℃下拉伸至其初始長度的2倍，隨後將碘吸附在聚乙烯醇膜上，然後在40℃下在硼酸溶液中拉伸至上述拉伸後的膜的長度的2.5倍，從而製備偏振器(厚度：22μm)。
藉由模具塗布將逆分散性液晶塗層(液晶：向列相單分子液晶，厚度：3.5μm，在550nm波長下Re：148nm和Rth：100nm)塗布在保護膜HC TAC(硬塗布TAC，DNP Co.，Ltd.，日本，厚度：30μm)的一個表面上。
將HC TAC(包括在其上形成的逆分散性液晶塗層)堆疊在偏振器的上側上，使得逆分散性液晶塗層結合至偏振器。將TAC膜(TAC，DNP Co.，Ltd，厚度：40μm)結合於偏振器的下側上作為保護膜，從而製備具有圖2的結構的偏振板。
實施例2
除了在HT TAC膜(其為保護膜)和逆分散性液晶塗層之間進一步形成λ/2延遲層(厚度：43μm，在550nm波長下Re：260nm和Rth：130nm)之外，以與實施例1中相同的方式製備具有圖3的結構的偏振板。
比較例1
除了省略了逆分散性液晶塗層之外，以與實施例1中相同的方式製備偏振板。
比較例2
除了堆疊TAC膜(其為保護膜)和環烯烴膜(ZD12-141158，Zeon Co.，Ltd.，厚度：33μm)(其為延遲膜)，而不是逆分散性液晶塗層之外，以與實施例1中相同的方式製備具有圖6的結構的偏振板。
評價實施例和比較例中製備的偏振板的以下性質。結果在表1和圖5中示出。
(1)光學性能：使用V-7100(JASCO Co.，Ltd.，日本)測量偏振板的透光率、反射率和偏振度。
(2)霧度：在偏振板上使用霧度計測量霧度。
(3)在顯示器的操作期間螢幕的可視性：在將偏振板組裝為LCD顯示面板的上偏振板，並操作該LCD顯示面板之後，藉由偏振太陽眼鏡觀察顯示器的螢幕。將螢幕可見的情況評為O，並將螢幕不可見的情況評為X。
如表1中所示，根據本發明的偏振板呈現優異的光學性能和良好的硬度。此外，參考圖5，如A所示當藉由偏振太陽眼鏡觀察顯示器的螢幕(根據本發明的偏振板被安裝於其上)時，螢幕是清楚可見的。
因此，本發明提供了偏振板，所述偏振板在使用偏振太陽眼鏡時具有去偏振功能，並且可減少加工次數，這是因為所述偏振板無需膜層壓的加工即可製備。
相反地，如圖5的B所示，藉由偏振太陽眼鏡無法觀察到顯示器的螢幕(比較例1的沒有液晶塗層的偏振板被安裝於其上)。
此外，如圖5的B所示，儘管藉由偏振太陽眼鏡可觀測顯示器的螢幕(其上為比較例2的偏振板)，但是比較例2的偏振板具有比根據本發明的偏振板明顯更厚的厚度。
應理解，本領域技術人員可在不背離本發明的精神和範圍的情況下作出各種修改、改變、變更，和等效的實施方式。
100‧‧‧偏振器
105‧‧‧逆分散性液晶塗層
110‧‧‧第一保護膜
115‧‧‧硬塗層
120‧‧‧第二保護膜
1000‧‧‧偏振板

Claims (14)

  1. 一種偏振板，該偏振板包括：一偏振器；一保護膜，該保護膜係形成在該偏振器的上側上並包括形成在該保護膜上的逆分散性液晶塗層。
  2. 如請求項1之偏振板，其中該逆分散性液晶塗層具有λ/4延遲。
  3. 如請求項1之偏振板，其中該逆分散性液晶塗層形成在該偏振器和該保護膜之間。
  4. 如請求項1之偏振板，其中該逆分散性液晶塗層具有如公式1所示的在550nm波長下100nm至170nm的平面內延遲Re：[公式1]Re=(nx-ny)×d，其中nx和ny分別為在550nm波長下在該逆分散性液晶塗層的x軸和y軸方向上的折射率，且d為該逆分散性液晶塗層的厚度，該厚度的單位為nm。
  5. 如請求項1之偏振板，其中該逆分散性液晶塗層具有0.5μm至10μm的厚度。
  6. 如請求項1之偏振板，其中該保護膜由纖維素膜、聚酯膜、環狀聚烯烴膜、聚碳酸酯膜、聚醚碸膜、聚碸膜、聚醯胺膜、聚醯亞胺膜、聚烯烴膜、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種形 成。
  7. 如請求項1之偏振板，進一步包括：在該保護膜的上側上形成的硬塗層。
  8. 如請求項1之偏振板，進一步包括：在該保護膜和該逆分散性液晶塗層之間形成的λ/2延遲層。
  9. 如請求項8之偏振板，其中該λ/2延遲層具有如公式3所示的在550nm波長下240nm至300nm的平面內延遲Re：[公式3]Re=(nx-ny)×d，其中nx和ny分別為在550nm波長下在該λ/2延遲層的x軸和y軸方向上的折射率，且d為該λ/2延遲層的厚度，該厚度的單位為nm。
  10. 如請求項8之偏振板，其中該λ/2延遲層為逆分散性液晶塗層或膜。
  11. 如請求項8之偏振板，其中該λ/2延遲層具有0.5μm至70μm的厚度。
  12. 如請求項1之偏振板，進一步包括：在該偏振器的下側上形成的保護膜。
  13. 如請求項12之偏振板，其中該保護膜由纖維素膜、聚酯膜、環狀聚烯烴膜、聚碳酸酯膜、聚醚碸膜、聚碸膜、聚醯胺膜、聚醯亞胺膜、聚烯烴膜、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種形成。
  14. 一種光學顯示器，其包括： 一顯示面板；一第一偏振板，該第一偏振板形成在該顯示面板的上側上；以及一第二偏振板，該第二偏振板形成在該顯示面板的下側和背光單元之間，其中該第一偏振板為如請求項1至13中任一項之偏振板。
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