TWI443364B - 線性偏光區隔膜、線性偏光區隔層積膜、背光系統和液晶顯示器 - Google Patents

線性偏光區隔膜、線性偏光區隔層積膜、背光系統和液晶顯示器 Download PDF

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TWI443364B
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Hiroyuki Takao
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Description

線性偏光區隔膜、線性偏光區隔層積膜、背光系統和液晶顯示器
本發明關於線性偏光區隔膜，其適於例如液晶顯示器的影像顯示器。本發明進一步關於線性偏光區隔層積膜，其層積了該線性偏光區隔膜和線性偏光膜。本發明更進而關於背光系統和液晶顯示器，其使用該線性偏光區隔膜和線性偏光區隔層積膜。
如圖4所示，將線性偏光區隔膜(1)和線性偏光膜(3)彼此層積所得到的線性偏光區隔層積膜(B’)，是一種在附著於穿透式液晶顯示器或類似者之液晶胞格的狀態下來使用的光學元件。線性偏光區隔膜(1)的功能在於使偏振面平行於穿透軸的偏光由此穿透，而保持其原有偏振平面，同時偏振面平行於反射軸的偏光在此反射，其中穿透軸和反射軸乃彼此互相垂直。線性偏光膜(3)的功能則在於使偏振面平行於穿透軸的偏光由此穿透，而偏振面平行於吸收軸的偏光在此吸收，其中穿透軸和吸收軸乃彼此互相垂直。如圖6所示，線性偏光區隔層積膜(B’)是配置於穿透式液晶顯示器的照射器(背光BL)和液晶胞格(LC)之間，而用於增加顯示螢幕的亮度。
然而，線性偏光區隔膜(1)有以下問題。舉例來說，線性偏光區隔膜(1)的製造程序通常是將基於聚酯的樹脂加以熔化，擠壓至多層膜，然後再把膜橫向伸展。因此，線性 偏光區隔膜(1)本身容易受到刮傷。
線性偏光區隔膜(1)還有另一個問題。舉例而言，由於線性偏光區隔膜(1)通常是由例如塑膠的絕緣材料所製成，故膜(1)很容易帶電，並且從線性偏光區隔膜(1)剝掉保護膜或者使之接觸該膜就會帶電。此電荷造成液晶顯示器無法正常運作。
為了處理此種問題，有人已經提議在線性偏光區隔膜(1)上形成抗靜電劑層(參見JP-A No.2003-207633)。根據JP-A No.2003-207633，可以解決有關電荷的問題。在此公告的專利申請案中，例如陽離子材料和陰離子材料的離子材料乃使用做為抗靜電劑，但對於潮溼條件下的導電性有很大的影響並且不穩定；此外，例如在60℃、90%相對溼度的潮溼環境下的耐久性很差，此已造成容易引起白化或霧化的問題。
如上所述，由於線性偏光區隔膜(1)通常是熔化擠壓基於聚酯的樹脂所製成的，故該膜加熱時在80℃或更高的溫度就開始軟化。結果在一般的液晶顯示器中，線性偏光區隔膜(1)因為與一般使用的聚光膜接觸而容易在其表面上變形，並且該變形已造成液晶顯示器產生顯示缺陷的問題。JP-A No.2003-207633的抗靜電劑層尚未解決此種問題。
本發明的目的是提供一種具有良好抗刮性的線性偏光區隔膜。本發明的另一目的是提供一種具有良好抗刮性和 優異處理性的線性偏光區隔膜。
本發明的又一目的是提供一種具有抗靜電效果、優異耐久性以及上述特徵之導電的線性偏光區隔膜。
本發明的進一步目的是提供一種線性偏光區隔層積膜，其將該線性偏光區隔膜和線性偏光膜彼此層積在一起。本發明更進一步目的是提供一種背光系統和提供一種液晶顯示器，其使用該線性偏光區隔膜或線性偏光區隔層積膜。
本發明人已經進行過嚴謹的研究，以便解決上述的問題，並且結果發現以上的目的可以底下所述的線性偏光區隔膜來達成，其因而衍生完成本發明。
換言之，本發明關於一種線性偏光區隔膜，其包括線性偏光區隔膜和在其一側上的硬覆層。
在本發明中，藉由形成硬覆層而可以賦予線性偏光區隔膜具有抗刮性。硬覆層可以形成做為具有良好抗刮性的披覆，即使在加熱時亦然。此種硬覆層可以賦予硬度，以避免表面在加熱時變形。硬覆層可以賦予在潮溼狀態下的耐久性。以此方式，由於本發明的線性偏光區隔膜具有硬覆層，故可以避免由折光片(聚光片)所造成的刮傷，即使在加熱測試或類似的情形下亦然。
在該線性偏光區隔膜中，硬覆層的厚度範圍最好是在1到6微米。本發明的線性偏光區隔膜可以由硬覆層賦予抗刮性，然而會發生一個問題：由於形成了硬覆層的緣故，線性偏光區隔膜容易沿著施加伸展的橫向上撕開。當上面 形成了硬覆層的線性偏光區隔膜被彎曲，而硬覆層位在外側(突出側)上時，會發生另一個問題：容易在硬覆層中發生裂隙。隨著彎曲半徑的減少，線性偏光區隔膜會發生斷裂，故其處理性也就不足。本發明採取厚度範圍在1到6微米的硬覆層而解決此等問題。使硬覆層的厚度控制在此範圍，則可以避免在硬覆層中產生裂隙，即使在線性偏光區隔膜彎曲的情形下亦然。再者，可以避免線性偏光區隔膜斷裂。以此方式，本發明的線性偏光區隔膜具有優異的彎折性和處理性。如果硬覆層的厚度超過6微米，則硬覆層的效果會增強，但是彎折性會降低，因而當彎曲時容易產生裂隙。另一方面，如果硬覆層的厚度小於1微米，則彎折性不錯，但是硬覆層的效果會減弱(鉛筆硬度和抗刮性會降低)。為了在硬覆層的硬度和彎折性之間達到相容兼顧，硬覆層的厚度範圍是在1到6微米，並且範圍最好是在1.5到4微米。
本發明的線性偏光區隔膜最好不會在硬覆層中產生裂隙，即使是在該膜纏繞在圓形截面直徑6公厘之棒上而硬覆層位於外側(突出側)上的情況下亦然。此顯示線性偏光區隔膜的良好彎折性。
在本發明的線性偏光區隔膜中，硬覆層最好是導電的硬覆層。除了處理性以外，導電硬覆層具有硬覆層本身所提供的抗刮性，以及具有抗靜電性質。
在導電的線性偏光區隔膜中，導電硬覆層最好是由當中分散了金屬氧化物細微顆粒的樹脂披覆層所形成。
抗靜電功能可以由導電材料所賦予，然而採取非金屬氧化物細微顆粒的材料會產生以下的不便。舉例來說，如果使用JP-A No.2003-207633所述的離子材料(例如陰離子材料、陽離子材料、非離子材料或類似者)做為抗靜電劑，則會產生上述與加熱時耐久性和抗刮性有關的問題。如果使用導電聚合物(例如聚苯胺、聚噻吩或類似者)做為抗靜電劑，則也會產生與加熱時抗刮性有關的問題。導電聚合物的透明度不夠，這對於線性偏光區隔層積膜之增強亮度的特徵會有不利的影響。使用金屬氧化物細微顆粒和以樹脂披覆層所形成的硬覆層來賦予抗靜電效果，則不會發生與加熱時耐久性和抗刮性有關的問題。
在線性偏光區隔膜中，硬覆層的穿透度最好是80%或更多。如果穿透度小於80%，則在亮度增強方面就不太合意，此點乃線性偏光區隔膜的一項特色。穿透度最好是80%或更多，更好是85%或更多。
本發明關於線性偏光區隔層積膜，其中線性偏光膜是層積在線性偏光區隔膜沒有形成硬覆層的那一側上。
本發明進一步關於把延遲板層積在線性偏光區隔層積膜之線性偏光膜上而獲得的線性偏光區隔層積膜。
本發明關於把至少一光源配置在線性偏光區隔膜或線性偏光區隔層積膜上而獲得的背光系統。
本發明關於液晶顯示器，其中至少一液晶是配置於該背光系統中。
本發明的線性偏光區隔膜具有良好的處理性，並且可 以把線性偏光膜和額外例如延遲板的光學元件層積其上而使用。由於本發明的線性偏光區隔膜具有硬覆層以及額外的導電硬覆層，故此膜可以用於增強背光系統或液晶顯示器的亮度，而不會因為膜的軟化或當中的電荷而使液晶顯示面板的顯示品質劣化。
底下將參考所附圖式來描述本發明。圖1是本發明之線性偏光區隔膜(A)的截面，其中硬覆層(2)乃提供於一般線性偏光區隔膜(1)的一側上。硬覆層(2)可以用導電的硬覆層(2a)來代替。
圖2是線性偏光區隔層積膜(B1)的截面，其中線性偏光膜(3)是層積在圖1所示線性偏光區隔膜(A)之線性偏光區隔膜(1)沒有形成硬覆層(2)和(2a)的那一側上。線性偏光膜(3)是層積於線性偏光區隔膜(1)，使得兩穿透軸彼此平行。圖3的截面情形是延遲板(4)層積於圖2之線性偏光區隔層積膜(B1)的線性偏光膜(3)上。
線性偏光區隔膜(1)的範例包括：格柵型偏光器、具有兩層或更多層的多層薄膜層積物(分別由兩種或更多種不同折射率的材料所做成)、氣相沉積的多層薄膜(各層的折射率彼此不同，其用於分束器或類似者)、具有兩層或更多層的多層雙折射薄膜層積物(分別由兩種或更多種不同雙折射值的材料所做成)、具有兩層或更多層的伸展樹脂層積物(分別由兩種或更多種不同折射、雙折射值的樹脂所做成)、藉 由線性偏光在彼此垂直的軸向上反射或穿透而區隔的膜。
以線性偏光區隔膜(1)的範例而言，可以使用多層層積物的單軸伸展膜，其係把因伸展而顯露延遲性的材料(其代表有聚苯二甲酸乙酯、聚對酞酸乙酯和聚碳酸酯)以及顯露低延遲性的樹脂(例如以聚甲基丙烯酸甲酯為代表的丙烯酸型樹脂、降冰片烯型樹脂和其他由JSR有限公司所製造的Arton為代表者)加以交替層積而得。可用之線性偏光區隔膜(1)的具體範例為3M公司所製造的DBEF和他者。線性偏光區隔膜(1)的厚度範圍通常是在50到200微米的等級。
硬覆層(2)可以由樹脂披覆層所形成。做成樹脂披覆層的樹脂材料可以是任何材料，只要形成樹脂披覆層之後它具有足夠的強度和透明度來做為披覆即可，並沒有特定的限制。樹脂的範例包括：熱固性樹脂、熱塑性樹脂、紫外線硬化樹脂、電子束硬化樹脂、兩成分混合的樹脂以及他者；當中比較合意的是紫外線硬化樹脂，以此可以在紫外線照射的硬化處理中透過簡單的處理操作而有效率地形成硬覆層。紫外線硬化樹脂的範例包括：例如聚酯型樹脂、丙烯酸型樹脂、胺基甲酸酯型樹脂、胺型樹脂、矽氧烷型樹脂和環氧型樹脂等各種樹脂，其中包括紫外線硬化型的單體、寡聚物、聚合物和類似者。偏好使用的紫外線硬化樹脂包括：例如具有可因紫外線而聚合之官能基的單體、寡聚物或類似者，當中比較合意的是包括丙烯酸型單體和寡聚物的樹脂，該單體和寡聚物具有兩個或更多個(特別是3到6個)可因紫外線而聚合的官能基做為其組成。紫外線 聚合起始劑乃混合於紫外線硬化樹脂中。
對於形成樹脂披覆層的方法並沒有特別的限制，而可以採取任何適當的方法。舉例來說，把上述的樹脂(在披覆液體中)披覆於線性偏光區隔膜(1)上，再把潮溼的披覆物加以乾燥。如果使用硬化樹脂，則乾燥的披覆物會受到硬化處理。使用披覆液體之可以採取的披覆方法如下：噴塗、模覆、鑄造、旋塗、計量噴塗、凹版塗覆和類似者。在披覆時，披覆液體可以一般的溶劑加以稀釋，該溶劑例如甲苯、乙基醋酸、丁基醋酸、甲基乙酮、甲基異丁酮、異丙醇、乙醇和他者，或者可以不稀釋就使用。
導電的硬覆層(2a)例如可以由當中分散了金屬氧化物顆粒的樹脂披覆層所形成。雖然用於形成樹脂披覆層的每種材料類似於上面所述，但是所選的材料必須讓金屬氧化物細微顆粒可以分散其中。
金屬氧化物細微顆粒的範例為ITO、ATO、氧化錫、氧化銻、氧化鈣、氧化銦、氧化鎘和其他的細微顆粒。磷或類似者可以摻雜於金屬氧化物顆粒中。從穿透度的觀點而言，金屬氧化物細微顆粒的平均顆粒直徑通常最好是大約0.1微米或更小。平均顆粒直徑最好是0.08微米或更小，更好是0.06微米或更小。就其他方面而言，做為導電填料的碳細微顆粒以及金和銀的細微顆粒可以與金屬氧化物細微顆粒一起添加。
導電硬覆層(2a)的形成可以採取類似上述的方法來進行，例外的是使用當中分散了金屬氧化物細微顆粒的披覆 液體。包含於披覆液體中之金屬氧化物細微顆粒的比例並沒有特定的限制，並且是考量抗靜電效果或類似者而適當地決定。相對於100份重量的上述樹脂而言，該比例的範圍通常最好是在10到1000份重量，更好是在20到100份重量。
硬覆層(2)或導電硬覆層(2a)的厚度並沒有特定的限制，一般的範圍是在0.5到15微米的等級，最好是在0.8到10微米，而更好是在1到7微米。為了在硬覆層的硬度和彎折性之間建立相容兼顧，如之前所言，硬覆層(2)或導電硬覆層(2a)的厚度範圍最好是在1到6微米，更好是在1.5到4微米。
線性偏光膜(3)通常稱為偏光板，並且一般是以複合物的形式來使用，其中保護膜乃提供於偏光器的一側或兩側上。
偏光器並沒有特殊的限制，而可以使用各式各樣的偏光器。舉一個偏光器的範例來看，可以是一種具有兩色物質之後做單軸伸展的膜，該兩色物質例如是碘和兩色染料，其吸收於親水性的高分子量聚合膜，此膜例如是聚乙二醇型膜、部分定型的聚乙二醇型膜、乙烯-乙烯醋酸共聚物型的部分皂化膜、聚烯型定向膜(例如脫水的聚乙二醇和脫除氯化氫的聚氯乙烯)…等。在這些之中，可適當使用聚乙二醇型膜，其上吸收了例如碘的兩色物質，並且將其伸展之後加以定向。雖然偏光器的厚度並沒有特殊限制，但是通常採用大約5到80微米的厚度。
聚乙二醇型膜染上碘之後做單軸伸展的偏光器，是把聚乙二醇膜浸染於碘的水溶液之後把其長度伸展3到7倍而獲得。如果需要的話，該膜也可也浸於多種水溶液中，例如硼酸和碘化鉀，其可以包含硫酸鋅、氯化鋅。此外在浸染之前，如果需要的話，聚乙二醇型膜可以浸於水中清洗。藉由水來清洗聚乙二醇型膜，則使聚乙二醇型膜膨脹，並且可以洗掉聚乙二醇型膜表面上的髒污和嵌段抑制劑，而預期有避免不均勻(例如染色不均)的效果。可以在染色之後或是同時來施以伸展，或者反過來在伸展之後再以碘染色。伸展可以於例如硼酸和碘化鉀的水溶液中以及水浴中進行。
關於製備在偏光器一側或兩側上的透明保護膜，最好可以使用具有優良透明度、機械強度、熱穩定性、防水性、均向性…等的材料。關於上述透明保護膜的材料，其範例可以是聚酯型聚合物(例如聚對酞酸乙酯和聚苯二甲酸乙酯)、纖維素型聚合物(例如二乙醯纖維素和三乙醯纖維素)、丙烯酸型聚合物(例如聚甲基丙烯酸甲酯)、苯乙烯型聚合物(例如聚苯乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS樹脂))、聚碳酸酯型聚合物。此外，形成保護膜的聚合物範例還可以是聚烯烴型聚合物(例如聚乙烯、聚丙烯、具有環型或降冰片烯結構的聚烯烴、乙烯-丙烯共聚物)、氯乙烯型聚合物、醯胺型聚合物(例如尼龍和芳香族聚醯胺)、醯亞胺型聚合物、碸型聚合物、聚醚碸型聚合物、聚醚-醚酮型聚合物、聚硫苯型聚合物、乙烯醇型聚合物、偏二氯 乙烯型聚合物、乙烯基縮丁醛型聚合物、烯丙基型聚合物、聚氧化亞甲基型聚合物、環氧型聚合物、或是前述聚合物的摻混聚合物。由熱硬化型或紫外線硬化型樹脂(例如丙烯醯型、胺基甲酸酯型、丙烯基胺基甲酸酯型、環氧型、矽氧烷型…等)做成的膜，也可以是上述透明保護膜的材料。
再者，如日本專利公開案No.2001-343529(WO 01/37007)所述，可以是樹脂組成物的聚合膜，該組成物例如包括：(A)在側鏈中具有取代的和/或未取代之亞氨基的熱塑性樹脂；以及(B)在側鏈中具有取代的和/或未取代之苯基和腈基的熱塑性樹脂。以一個示範性的例子來看，膜可以是由包括交替共聚物(其包括異丁烯和正甲基馬來醯亞胺)和丙烯腈-苯乙烯共聚物的樹脂組成物所做成的。也可以使用包括樹脂組成物之混合擠製物的膜。
保護膜的厚度可以任意決定，而從強度、加工處理和薄膜的角度來看，一般來說是500微米或更小，最好是1到300微米，特別偏好5到200微米。
此外，保護膜的發色最好可以是儘可能的少。據此，最好可以使用在膜厚方向上具有由Rth=[(nx+ny)/2-nz]×d所表示的-90奈米到+75奈米之延遲值(Rth)的保護膜，其中nx和ny代表膜平面中的主折射率，nz代表膜厚方向上的折射率，而d代表膜厚。因此，偏光板由於保護膜所造成的發色(光學發色)可以藉著使用在厚度方向上具有-90奈米到+75奈米之延遲值(Rth)的保護膜而大部分地抵銷。在厚度方向上的延遲值(Rth)最好是-80奈米到+60奈米，而 特別偏好-70奈米到+45奈米。
以保護膜而言，如果偏光性質和耐久性納入考慮，則最好是例如三乙醯纖維素的纖維素型聚合物，而三乙醯纖維素尤其適合。另外當保護膜提供於偏光器的兩側上時，可以在正面和背面上使用包括相同聚合材料的保護膜，而也可以使用包括不同聚合材料…等的保護膜。水溶性黏著劑是用於黏著處理上述的偏光器和保護膜。關於黏著劑，其可以是異氰酸酯衍生的黏著劑、聚乙烯醇衍生的黏著劑、凝膠衍生的黏著劑、乙烯基聚合物衍生的乳膠型黏著劑、水溶性聚氨酯型黏著劑、水溶性聚酯衍生的黏著劑…等。
在硬覆層的製備方面，可以在尚未黏著上述透明保護層之偏光膜的那一面上進行抗反射處理、避免沾黏的處理、擴散或抗炫光。
施以硬覆處理的目的在於保護偏光板的表面不受損傷，並且此硬覆膜例如可以下面方式形成：使用適當之可紫外線硬化的樹脂(例如丙烯酸型和矽氧烷型樹脂)，把具有優良硬度、滑動性質…等之可硬化的披覆膜加在透明保護膜的表面上。施以抗反射處理的目的在於抵抗戶外日光在偏光板表面上的反射，此點可以根據傳統方法…等而形成抗反射膜來製備。此外，施以避免沾黏之處理的目的在於避免與鄰接層黏在一起。
另外，施以抗炫光處理是為了避免戶外日光反射在偏光板表面而干擾了視覺識別經過偏光板之穿透光的缺點， 並且此處理例如可以將保護膜表面賦予細微的凹凸結構來實施，其所使用的適當方法例如是噴砂或浮雕的表面粗化處理方法以及結合透明細微顆粒的方法。關於為了在上述表面上形成細微凹凸結構所結合的細微顆粒，例如可以使用平均顆粒尺寸為0.5到50微米的透明細微顆粒，譬如是可以具有導電性的無機細微顆粒(其包括氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化錫、氧化銦、氧化鎘、氧化銻…等)和包括交聯或非交聯聚合物的有機細微顆粒。當於表面上形成細微的凹凸結構時，相對於形成表面上之細微凹凸結構的100份重量透明樹脂而言，所用的細微顆粒量通常是大約2到50份重量，最好是5到25份重量。抗炫光層可以做為擴散層(具有擴充觀賞角度的功能…等)，以用於擴散經過偏光板的穿透光以及擴充觀賞角度…等。
另外，上述的抗反射層、避免沾黏層、擴散層、抗炫光層…等可以內建於保護膜本身裡，它們也可以製備成不同於透明保護膜的光學層。
延遲板(4)是為了使用目的所採取的適當延遲板。延遲板的範例是雙折射膜，其係將適當聚合物(例如聚碳酸酯、降冰片烯型樹脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯和其他聚烯烴、聚烯丙酯和聚醯胺)所做成的膜、由液晶材料(例如液晶聚合物)所做成的校準排列膜、由一膜所支持之液晶材料的校準排列層加以伸展而得。延遲板(4)的厚度範圍通常最好是在0.5到200微米，尤其偏好1到100微米。
延遲板(4)乃層積於偏光板上做為觀賞角度補償膜，並且使用做為寬觀賞角度的偏光板。觀賞角度補償膜是一種用於放大觀賞角度的膜，如此使影像看起來比較銳利，即使是在液晶顯示器的螢幕影像並非從垂直螢幕的方向而是從稍微傾斜於螢幕的方向來觀看的情況下亦然。
以此種觀賞角度補償延遲板而言，另外還有藉由雙軸伸展處理、於彼此垂直的兩方向上做伸展處理或類似者而得到的雙折射膜，以及例如傾斜校準排列膜的雙軸伸展膜。以傾斜校準排列膜的範例來看，其可以是使用以下方法所得到的膜：把熱收縮膜附著於聚合膜，然後加熱此組合膜，其於收縮力的影響情況下被伸展或收縮；或是定向於傾斜方向的膜。為了避免基於液晶胞格之延遲所引起的觀賞角度變化而發色，以及為了擴充觀賞角度以便有良好的觀賞性，故適當地結合了觀賞角度補償膜。
此外，從達到寬觀賞角度以便有良好的觀賞性的觀點而言，最好可以使用補償板，其中由液晶聚合物之校準排列層所構成的光學異向性層(特別是由圓盤型(discotic)液晶聚合物的傾斜校準排列層所構成者)乃以三乙醯纖維素膜所支持。
注意延遲板(4)是把兩種或更多種延遲板加以層積而形成的，因而可以控制例如延遲的光學性質。舉例而言，可以把對於波長550奈米單色光之功能為λ/4板的延遲層和具有另一延遲性質的延遲層(例如功能為λ/2板的延遲層)疊置在一起，而得到在廣波長範圍(例如兩個可見光區域) 具有λ/4板功能的延遲層。
[諸層的層積]
諸層的層積可以僅為彼此的疊置，不過從操作性和光利用效率的觀點來看，想要以黏著劑或壓敏黏著劑來層積各層。在此情形下，黏著劑或壓敏黏著劑想要是透明的，並且在可見光區域沒有吸收，同時從抑制表面反射的觀點來看，彼此的折射率想要儘可能地接近。由此觀點而言，例如最好採用丙烯酸型的壓敏黏著劑或類似者。可以實施的程序如下：每一層形成單獨的區域以做為校準排列膜，其根據例如轉移至透光基板的方法而分別依序地層積；或者另外可以選擇不提供黏著層，改以適當地形成校準排列膜以供校準排列，而依序形成諸層。
如果需要的話，顆粒可以進一步添加於諸層和黏著層或壓敏黏著層，以便調整擴散性和賦予均向的散射性；並且可以進一步適當地加入紫外線吸收劑、抗氧化劑和界面活性劑，以便於形成膜時賦予平整一致的性質或類似者。
[背光系統]
至少一光源(BL)配置於線性偏光區隔膜(A)和線性偏光區隔層積膜(B：B1或B2)上，藉此能夠建構出背光系統。想要在導光板(其係一光源)的底側上配置擴散反射板，該底側即導光板上配置液晶胞格之那一面的另一側。在準直膜上之反射光的主要成分是傾斜的入射成分，其規則地在準直膜上反射，而回到背光方向。在此情形下，如果後側之反射板上的規則反射性很高，則維持了反射角度，因而 無法使光線僅在正向上發射而成了喪失的光線。因此，由於並未維持反射回來之光線的反射角度，故想要配置擴散反射板，以便增加在正向上的散射反射成分。
想要在線性偏光區隔膜(A)或線性偏光區隔層積膜(B)和背光源(BL)之間配置適當的擴散板。這是因為傾斜而來的反射光是在背導光板附近散射，其一部份是於垂直的入射方向上散射，因此提昇了光循環效率。擴散板也可以藉由以下方法來獲得：除了使用表面不平形狀的方法以外，還可把例如折射率不同於樹脂的顆粒併入樹脂中。擴散板可以插在線性偏光區隔膜(A)或線性偏光區隔層積膜(B)和背光源之間，或者是附著於準直膜。
如果附著於線性偏光區隔膜(A)或線性偏光區隔層積膜(B)的液晶胞格是配置在背光附近，則在膜表面和背光之間的空隙就有機會產生牛頓環，而牛頓環的產生可以藉由在線性偏光區隔膜(A)或線性偏光區隔層積膜(B)之導光板側的表面上配置具有不平表面的擴散板而加以抑制。
[液晶顯示器]
液晶顯示器是根據一般的方法所製造，其適當地使用各式各樣的光學層和他者。偏光板乃分別配置於液晶胞格的兩側上。如圖5所示，線性偏光區隔膜(A)或線性偏光區隔層積膜(B)乃施加於液晶胞格(LC)的光源側上。圖5的截面圖是圖2之線性偏光區隔層積膜(B1)施加於液晶顯示器的情況。線性偏光膜(3)則分別配置於液晶胞格(LC)的兩側上，而使兩者的穿透軸彼此垂直。注意在圖5中可以使用 圖3的線性偏光區隔層積膜(B2)來取代圖2的線性偏光區隔層積膜(B1)。
液晶顯示器可以依照傳統的方法來製造。也就是說，液晶顯示器一般是將例如液晶胞格、光學元件和照射系統(當需要時)等構成物做適當的組合以及併入驅動電路而形成的，此係傳統教導的方式，其中除了使用本發明的線性偏光區隔膜(A)或線性偏光區隔層積膜(B)以外，並沒有特定的限制。至於液晶，可以採用任何類型，例如TN型、STN型和π型。
在液晶顯示器的製造之中，可以於建構當中配置以下適合的構成物：擴散板、抗炫光層、抗反射膜、保護板、折光陣列、透鏡陣列片、光擴散板、背光和他者，每個構成物可以有一或兩個而在個別適合的位置。
[其他材料]
除了上述的條件以外，對於真正使用所層積的光學層並沒有特定的限制，並且有機會用於形成液晶顯示器和他者的光學層(例如反射板和穿透反射板)可以使用一、二或更多層。其範例特別包括：反射型偏光板和穿透反射型偏光板，其係將反射板和穿透反射板分別層積於橢圓偏光板或圓偏光板上而得到的。
反射層乃製備於偏光板上，以產生反射型偏光板，並且這種板子是用於當中來自觀賞側(顯示側)的入射光係被反射而顯示的液晶顯示器。這種板子並不需要內建的光源(例如背光)，而優點在於液晶顯示器可以輕易地做得比較 薄。反射型偏光板可以使用適當的方法來形成，其中一種方法例如是把金屬…等做的反射層(若需要的話)透過透明的保護層…等而附著於偏光板的一側。
以反射型偏光板的範例來說，在板子上可以形成反射層(若需要的話)，其方法是把反射性金屬(例如鋁)的箔和氣相沉積膜附著於霧面處理過之保護膜的一側。此外，它也可以是另一種表面上具有細微凹凸結構的板子，其係將細微顆粒混入上述的保護膜中而獲得，而在上面製備出凹凸結構的反射層。具有上述細微凹凸結構的反射層藉由隨機反射而把入射光加以擴散，以避免方向性和出現炫光，還有控制光線和暗度…等不平均的優點。再者，包含細微顆粒的保護膜的優點在於可以更有效地控制光線和暗度的不平均，結果把入射光及其穿透經過該膜的反射光加以擴散了。由保護層的表面細微凹凸結構而造成在表面上具有細微凹凸結構的反射層，其可以藉由將金屬直接附著於透明保護層的表面來形成，例如使用真空蒸鍍法(例如真空沉積法)、離子鍍覆法、濺鍍法、電鍍法…等適合的方法。
除了將反射板直接賦予上述偏光板之保護膜的方法以外，反射板也可以做為反射片來使用，其係將反射層製備在用於透明膜之適合的膜上而構成的。此外，由於反射層通常是由金屬做成的，故從避免因氧化而使反射性劣化、長時間維持最初的反射性、避免分開製備保護層…等觀點而言，當使用時想要使反射側覆蓋以保護膜或偏光板…等。
另外，穿透反射型偏光板可以藉由把上述反射層製備成穿透反射型反射層而獲得，例如半反射鏡…等，其反射並且穿透光線。穿透反射型偏光板通常製備於液晶胞格的背面，並且它所形成的液晶顯示器當用於比較良好照明的環境時，其畫面是由觀賞側(顯示側)所反射的入射光所顯示。而在比較暗的環境下，其使用嵌入型光源(例如內建於穿透反射型偏光板背面的背光)來顯示畫面。也就是說，穿透反射型偏光板可以用於得到一種液晶顯示器，其在良好照明的環境下可以節省例如背光的光源能量，而在比較暗的環境…等若需要的話，則可以使用內建的光源。
再者，偏光板可以由一偏光板和兩個或更多個光學層之層積膜的多層膜所構成，而成為上述分離型的偏光板。因此，偏光板可以是反射型橢圓偏光板或穿透反射型橢圓偏光板…等，其中前述的反射型偏光板或穿透反射型偏光板乃分別結合了上述的延遲板。
橢圓偏光板或反射型橢圓偏光板是層積物，其係將偏光板或反射型偏光板與延遲板的適當組合加以層積而得，每一者乃單獨的或者數量為二或更多。此種橢圓偏光板或類似者可以於液晶顯示器的製程中將(反射型)偏光板和延遲板兩者組合成一對或一組地依序層積而製成，其中預先層積而呈光學膜形式的橢圓偏光板或類似者的優點在於：此種光學膜的品質穩定度、層積操作性和其他方面都很優良，並且可以改進液晶顯示器或類似者的製造效率。
壓敏黏著層或黏著層也可以提供於本發明的光學元件 中。壓敏層可以用於黏著至液晶胞格，並且用於光學層的層積。在黏著光學膜中，其光軸可以設定在適當的排列角度，以便適合做為標的之延遲特性。
至於壓敏黏著劑或黏著劑，則並沒有特別的限制。舉例來說，聚合物(例如丙烯酸型聚合物)、矽氧烷型聚合物、聚酯、聚氨酯、聚醯胺、聚乙烯醚、乙烯醋酸/氯化乙烯共聚物、改質過的聚烯烴、環氧型聚合物、橡膠型聚合物(例如氟型、天然橡膠、合成橡膠)可以適當地選擇做為基礎聚合物。尤其最好是可以使用光學透明度優良、展現適當潤溼性、凝聚性和黏著性的附著特性、具有傑出耐天候性、抗熱性…等的物質。
壓敏黏著劑或黏著劑可以依據基礎聚合物而包含交聯劑。黏著劑可以包含添加劑，例如天然或合成樹脂、黏著性樹脂、玻璃纖維、玻璃珠、金屬粉末、包括其他無機粉末…等的填充劑、顏料、發色劑和抗氧化劑。此外，它也可以是包含細微顆粒而顯現光學擴散性質的黏著層。
黏著劑和壓敏黏著劑通常都是以基礎聚合物的黏著劑溶液或其組成物來使用，而溶解或分散於溶劑中，其固體物質的濃度範圍是在10到50重量%的等級。有機溶劑可以適當地從甲苯、乙基醋酸和他者所構成的一群中選出；或者是水或他者，如此以適合所使用之黏著劑的種類。
黏著層和壓敏黏著層也可以製備於偏光板或光學膜的一側或兩側上而成為一層，其中不同組成或不同種類…等的壓敏黏著劑乃層積在一起。再者，當黏著層製備於兩側 上時，具有不同組成、不同種類或厚度…等的黏著層也可以用於偏光板或光學膜的正面和背面上。黏著層的厚度可以依照使用目的、黏著強度…等而適當地決定，一般是1到500微米，最好是5到200微米，更好則是10到100微米。
臨時的分隔物乃附著於黏著層的暴露側，以避免污染…等，直到黏著層實際要使用為止。藉此，可以避免外來的物質在經常的處理中接觸到黏著層。關於分隔物，若不考慮上述的厚度條件，舉例而言可以使用適合的傳統片材，如果需要的話，其乃披覆以釋放劑，例如矽氧烷型、長鏈烷基型、氟型釋放劑和硫化鉬。至於適合的片材，可以使用塑膠膜、橡膠片、紙、布、不織布、網、發泡片、金屬箔或其層積片。
此外在本發明中，紫外線吸收性質可以賦予前述的每一層，這些層例如用於偏光板、透明保護膜和光學膜…等的偏光器和黏著層，其乃使用添加UV吸收劑(例如水楊酸酯型化合物、苯酚型化合物、苯並三唑型化合物、氰基丙烯酸酯型化合物和鎳鹽錯合物型化合物)的方法而為之。
[範例]
本發明將使用範例來做具體描述。
[範例1]
使用3M公司所製造的DBEF做為具有線性偏光區隔功能的膜。披覆於DBEF一側上的是固體物質濃度為25重量%的披覆液體，其係把丙烯酸型硬覆樹脂(由DAINIPPON 油墨化學公司所製造，商品名為UNIDIC 17-813)分散於異丙醇中而得，並且使潮溼的披覆物在80℃下乾燥2分鐘和接受紫外線處理，藉此形成厚度1.5微米的硬覆層，而得到線性偏光區隔膜。
[範例2到6]
線性偏光區隔膜是以類似範例1的方式形成硬覆層而獲得，例外之處在於範例1的硬覆層厚度有所改變，如後面表1所示。
[比較性範例1]
DBEF照原樣來使用，其係上面沒有導電硬覆層的線性偏光區隔膜。
[範例7]
使用3M公司所製造的DBEF做為具有線性偏光區隔功能的膜。披覆於DBEF一側上的是固體物質濃度為25重量%的披覆液體，其係把30份重量的金屬細微顆粒(ATO：包含銻的氧化錫，其平均顆粒直徑為40奈米或更小)和70份重量的丙烯酸型硬覆樹脂(由DAINIPPON油墨化學公司所製造，商品名為UNIDIC 17-813)分散於異丙醇中而得，並且使潮溼的披覆物在80℃下乾燥2分鐘和接受紫外線處理，藉此形成厚度2.5微米的導電硬覆層，而得到線性偏光區隔膜。
[範例8]
導電的線性偏光區隔膜是以類似範例7的方式形成導電硬覆層而獲得，例外之處在於本範例使用平均顆粒直徑 為20奈米或更小的氧化銻來做為金屬細微顆粒。
[範例9]
導電的線性偏光區隔膜是以類似範例7的方式形成導電硬覆層而獲得，例外之處在於本範例使用平均顆粒直徑為30奈米或更小之摻雜磷的氧化錫來做為金屬細微顆粒。
[範例10]
使用3M公司所製造的DBEF做為具有線性偏光區隔功能的膜。披覆於DBEF一側上的是固體物質濃度為25重量%的披覆液體，其係把30份重量的金屬細微顆粒(平均顆粒直徑為30奈米或更小的氧化銻)和70份重量的丙烯酸型硬覆樹脂(由DAINIPPON油墨化學公司所製造，商品名為UNIDIC 17-813)分散於異丙醇中而得，並且使潮溼的披覆物在80℃下乾燥2分鐘和接受紫外線處理，藉此形成厚度3微米的導電硬覆層，而得到導電的線性偏光區隔膜。
[範例11]
使用3M公司所製造的DBEF做為具有線性偏光區隔功能的膜。披覆於DBEF一側上的是固體物質濃度為25重量%的披覆液體，其係把1份重量的陽離子物質(由NOF公司所製造，商品名為ELEGAN T-1100TM)和99份重量的丙烯酸型硬覆樹脂(由DAINIPPON油墨化學公司所製造，商品名為UNIDIC 17-813)分散於異丙醇中而得，並且使潮溼的披覆物在80℃下乾燥2分鐘和接受紫外線處理，藉此形成厚度3微米的硬覆層，而得到導電的線性偏光區隔膜。
[比較性範例2]
導電的線性偏光區隔膜是以類似範例7的方式而獲得，例外之處在於本範例所披覆之固體物質濃度為25重量%的披覆液體是把導電聚合物(聚苯胺)溶解於異丙醇中而得，並且使潮溼的披覆物在80℃下乾燥2分鐘，藉此形成厚度3微米的導電層，以取代形成導電的硬覆層。
以下的評估是針對諸範例和比較性範例所得到的線性偏光區隔膜來進行。評估的結果顯示於表1。
[穿透度]
硬覆層的穿透度乃測量於以下方式所製造的硬覆層：把類似上述的披覆液體以分別類似前述範例和比較性範例的條件塗在聚對酞酸乙酯(PET)膜上。在評估中，對披覆之前的PET膜穿透度(A)和披覆之後具有硬覆層的PET膜穿透度(B)加以測量。穿透值(B)乃顯示於表1。穿透度(B)是相對於設定為100%之穿透度(A)的數值。比較性範例1沒有進行測量。注意穿透度測量儀器是分光光度計(由Hitachi有限公司所製造，型號為U4100)。
[鉛筆硬度]
測試樣本置於玻璃板上，使硬覆層(比較性範例1則為DBEF)面朝上，然後以鉛筆在硬覆層上畫線，該鉛筆的尖端在500克荷重下與之呈滑動接觸，其中鉛筆頭的硬度是從多種等級中選擇，而以低於硬覆層上出現刮痕之硬度的一個等級來判定為其鉛筆硬度。
[刮傷敏感性]
測試樣本置於玻璃板上，使硬覆層面朝上，然後以#0000的鋼絨施加400克的荷重而往復地在硬覆層上做滑動接觸10次，之後目視觀察刮痕的產生狀況，並且以底下符號所示的等級加以評估：○：幾乎辨識不出刮痕△：辨識出幾條刮痕×：辨識出大量的刮痕
[彎折性]
膜纏繞於圓形截面直徑ψ的棒上，而硬覆層在外側，然後目視辨識硬覆層是否產生裂隙。產生裂隙時的直徑(公厘)乃顯示於表1。
[抗刮性]
測試樣本置於玻璃板上，使硬覆層面朝上，然後折光片(由3M公司所製造，商品名為BEFII)置於其上，將折光面面對著測試樣本，並且每平方公分施加10克的荷重於其上，測試樣本並接受85℃的加熱測試24小時，然後觀察折光片的圖案是否轉移(硬覆層表面上是否產生刮痕)。
[耐久性]
膜依序留置於以下環境中：在80℃下加熱、在60℃和90%相對溼度下加以潮溼、保持在-40℃的低溫下500小時，之後觀察外表的變化。
[線性偏光區隔層積膜的製造]
線性偏光膜(由日東電工股份有限公司所製造，商品名為TEG1465DU)是以丙烯酸型壓敏黏著劑而黏附於前述諸 範例和比較性範例所得到的線性偏光區隔膜或導電之線性偏光區隔膜的一側表面，藉此形成線性偏光區隔層積膜。保護膜(由日東電工股份有限公司所製造，商品名為PPF100T)則附著於線性偏光區隔膜的那一側(硬覆層那一側)。所得到之線性偏光區隔層積膜的耐久性類似於之前所述者。
[電荷時間]
線性偏光區隔層積膜的線性偏光膜那一側是以丙烯酸型壓敏黏著劑而黏附於液晶胞格。之後剝掉線性偏光區隔膜那一側上的保護膜，藉此產生靜電，並且探查其對面板的影響。結果顯示於表1。產生靜電時對面板的影響是以下面的程序來評估：在產生靜電之前先測量電荷，然後剝掉保護膜以使樣本帶電，再測量電荷恢復到起始量所花的時間。
[延遲板的層積]
針對在所得之線性偏光區隔層積膜的線性偏光膜那一側上以丙烯酸型壓敏黏著劑來層積延遲板而得到的層積物，測量其耐久性和電荷時間。結果顯示其耐久性和電荷時間類似於尚未層積延遲板者。
1‧‧‧線性偏光區隔膜
2‧‧‧硬覆層
2a‧‧‧導電的硬覆層
3‧‧‧線性偏光膜
4‧‧‧延遲板
A‧‧‧線性偏光區隔膜
B1‧‧‧線性偏光區隔層積膜
B2‧‧‧線性偏光區隔層積膜
B’‧‧‧線性偏光區隔層積膜
BL‧‧‧背光
LC‧‧‧液晶胞格
圖1是本發明的導電線性偏光區隔膜之截面的範例。
圖2是本發明的線性偏光區隔層積膜之截面的範例。
圖3是本發明的線性偏光區隔層積膜之截面的範例。
圖4是傳統的線性偏光區隔層積膜之截面的範例。
圖5是本發明的液晶顯示器之截面的範例。
圖6是傳統的液晶顯示器之截面的範例。
1‧‧‧線性偏光區隔膜
2‧‧‧硬覆層
2a‧‧‧導電的硬覆層
A‧‧‧線性偏光區隔膜

Claims (8)

  1. 一種線性偏光區隔膜，其包括線性偏光區隔膜和在其一側上藉由樹脂被覆層所形成的鉛筆硬度為B或HB之硬覆層；該硬覆層的厚度範圍是在1到6微米；即使是在該膜纏繞在圓形截面直徑6公厘之棒上而該硬覆層位於外側(突出側)上的情況下亦不會在該硬覆層中產生裂隙。
  2. 根據申請專利範圍第1項的線性偏光區隔膜，其中硬覆層是導電的硬覆層。
  3. 根據申請專利範圍第2項的線性偏光區隔膜，其中導電的硬覆層是由當中分散了金屬氧化物細微顆粒的樹脂披覆層所形成。
  4. 根據申請專利範圍第1項的線性偏光區隔膜，其中硬覆層的穿透度是80%或更多。
  5. 一種線性偏光區隔層積膜，其包括根據申請專利範圍第1項的線性偏光區隔膜和線性偏光膜，其中線性偏光膜是層積在線性偏光區隔膜沒有形成硬覆層的那一側上。
  6. 一種線性偏光區隔層積膜，其包括根據申請專利範圍第5項的線性偏光區隔層積膜和延遲板，其中延遲板是層積於線性偏光區隔層積膜的線性偏光膜上。
  7. 一種背光系統，其包括至少一光源以及根據申請專利範圍第1到4項中任一項的線性偏光區隔膜或是根據申請專利範圍第5或6項的線性偏光區隔層積膜。
  8. 一種液晶顯示器，其包括至少一液晶胞格和根據申請專利範圍第7項的背光系統。
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