TWI469870B - 偏光片、其製備方法和裝備有該偏光片的偏光板 - Google Patents

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Description

偏光片、其製備方法和裝備有該偏光片的偏光板
本發明涉及偏光片、所述偏光片的製備方法和裝備有所述偏光片的偏光板。更具體地，本發明涉及偏光片和其製備方法，其中將碘取向比和偏光片中硼酸含量限定在特定範圍內以改進偏光片的偏振水平和顯示品質。
液晶顯示器(LCD)是最普通平板顯示器之一。液晶顯示器包括液晶面板，所述液晶面板包括具有電場形成電極的兩個顯示板和密封在其間的液晶層。當向電場形成電極施加電壓時，液晶顯示器產生跨液晶層的電勢差，確定液晶層的液晶分子的取向並控制入射光的偏振，以此顯示圖像。
同時，在液晶顯示器的外部提供偏光板。偏光板選擇性地使從背光入射的光和通過液晶層的光中的特定方向的光透過，以控制偏振。
偏光板包括以特定方向偏光的偏光片，以及支持和包括偏光片的保護層。此類偏光片通常通過將PVA膜用二色性碘染色並將PVA膜用硼酸或硼砂交聯來製備。
需要高偏振水平的偏光片，以改進LCD面板用偏光板的顯示品質。當前開發的偏光片關注於滲透性和偏振水平，但尚未有任何研究涉及碘取向比對偏振水平的影響。
因此，一方面，本發明提供了一種偏光片。所述偏光片包括聚乙烯醇類樹脂膜，在所述聚乙烯醇類樹脂膜中碘通過吸附而被取向，其中以下公式I表示的碘取向比為約20%至約30%：
其中RI 為在845.1 nm、903.3 nm、952.1 nm、1000.0 nm、1046.5 nm和1092.7 nm的紅外區中碘的平均面內延遲值，且RPVA 為在845.1 nm、903.3 nm、952.1 nm、1000.0 nm、1046.5 nm和1092.7 nm的紅外區中聚乙烯醇類樹脂的平均面內延遲值。
在一個實施方式中，所述偏光片可具有約10%至約20%的硼酸含量。
在一個實施方式中，所述偏光片具有約0.03至約0.1 cd的顯示均勻度，其中所述顯示均勻度使用亮度計由各個位置上的亮度差測得。
另一方面，本發明提供了一種製備所述偏光片的方法。在一個實施方式中，所述方法包括：將聚乙烯醇類樹脂膜用含碘的染液染色；將以約1.0至約1.5的拉伸比拉伸的所述染色的膜交聯；和將所述交聯的膜在含約1%至約3%的硼酸的拉伸浴中拉伸，其中總拉伸比為約5.8至約6.5。
在一個實施方式中，所述染液可具有約20℃至約40℃的溫度。
在一個實施方式中，所述拉伸浴可具有約40℃至約62℃的溫度。
另一方面，本發明提供了一種包括所述偏光片的偏光板。
在一個實施方式中，所述偏光板具有將保護膜形成在所述偏光片的至少一個表面上的結構。
在一個實施方式中，所述保護膜可具有約40至約60 nm的以下公式II定義的面內延遲值(Ro )：
R o =(n x -n y )×d---(II)
其中，nx 為膜面內最大折射率，ny 為一個垂直於nx 的方向上的折射率，且d為膜厚度(nm)。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
下文中，通過參考附圖來更詳細地說明本發明。本發明的偏光片包括聚乙烯醇類樹脂膜，在所述聚乙烯醇類樹脂膜中碘通過吸附而被取向，其中以下公式I表示的碘取向比為約20%至約30%，優選約24%至約28%。
其中RI 為在845.1 nm、903.3 nm、952.1 nm、1000.0 nm、1046.5 nm和1092.7 nm的紅外區中碘的平均面內延遲值，且RPVA 為在845.1 nm、903.3 nm、952.1 nm、1000.0 nm、1046.5 nm和1092.7 nm的紅外區中聚乙烯醇類樹脂的平均面內延遲值。
在本發明中，面內延遲值(Ro )可由以下公式II定義：
R o =(n x -n y )×d---(II)
其中，nx 為膜面內最大折射率，ny 為一個垂直於nx 的方向上的折射率，且d為膜厚度(nm)。
本發明的偏光片的碘取向比為約20%至約30%。在此範圍內時，顯示均勻度優異。
在一個實施方式中，偏光片具有約10%至約20%，優選約13%至約17%的硼酸含量。在此範圍內時，可防止偏光片拉伸時破裂，且顯示均勻度優異。
在一個實施方式中，偏光片可具有約0.03 cd至約0.1 cd的顯示均勻度。此顯示均勻度可使用亮度計由各個位置上的亮度差測得。
另一方面，本發明提供了一種製備偏光片的方法。在一個實施方式中，所述方法包括：將聚乙烯醇類樹脂膜用含碘的染液染色；將以約1.0至約1.5的拉伸比拉伸的染色的膜交聯；和將交聯的膜在含約1%至約3%的硼酸的拉伸浴中拉伸。
在一個實施方式中，在用碘染色前可使聚乙烯醇類樹脂膜膨脹。膨脹製程可在約22℃至約28℃下在膨脹浴中進行，且膨脹製程將外源物質從膜表面去除或促進乾燥。膨脹浴可包含水、氯化物、硼酸、無機酸、有機溶劑等。本領域技術人員可很容易製備和選擇膨脹浴。
將膨脹的聚乙烯醇類樹脂膜用由碘和碘化鉀組成的染液染色。在一個實施方式中，以約100重量份的水計，碘染色浴可包含約0.05重量份至約0.2重量份的碘和約0.5重量份至約2.5重量份的碘化鉀。在此範圍內時，可獲得本發明希望的碘取向比。
碘染色可在約20℃至約40℃的溫度下進行約2至約4分鐘。
可對染色的聚乙烯醇類樹脂膜進行拉伸製程。拉伸製程可通過任何常規方法進行。在本發明的一個實施方式中，拉伸可進行約2.0至約4.0次。在一個實施方式中，拉伸可在含約1%至約3%，優選約2%至約2.7%的硼酸的拉伸浴中進行。拉伸浴可具有約40℃至約62℃的溫度。
此外，拉伸可在染色和交聯製程期間以及用碘染色後進行。在全部情况中，可將總拉伸比調整為約5.8至約6.5。交聯製程在含硼酸的交聯浴中進行。交聯浴中硼酸的濃度為約1wt%至約5wt%，優選約2.5wt%至約4wt%，更優選約2.8wt%至約3.5wt%。在此範圍內時，可獲得本發明希望的硼酸含量。對染色的膜進行交聯，並同時以約1.0至約1.5的拉伸比拉伸。
在一個實施方式中，交聯浴具有約30℃至約50℃的溫度，且交聯進行約1分鐘至約2分鐘。
對交聯的膜再次以約2.0至約4.0的拉伸比拉伸。
在本發明中，總拉伸比在約5.8至約6.5的範圍內，因為在此範圍內可獲得所希望的碘取向比和硼酸。例如，將總拉伸比調整為5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.4或6.5。
上述製備的偏光片具有約0.5 μm至400 μm，優選5 μm至200 μm的厚度。
另一方面，本發明涉及包括偏光片的偏光板。在一個實施方式中，所述偏光板具有將保護膜形成在偏光片的至少一個表面上的結構。保護膜起到延遲膜、亮度改進膜、反射膜、半滲透反射膜、擴散膜、光補償膜等的作用，且這類膜可進一步層疊在保護膜上。在一個實施方式中，保護膜可具有約40nm至約60 nm，優選50nm至約60 nm的面內延遲值(Ro )。
下文中，通過參考以下實驗例來更詳細地說明本發明。提供這些實驗例僅用於說明本發明，且這些實驗例不應構成對本發明範圍和精神的限制。
而且，為了簡明，省略本領域技術人員熟知的實施特徵和步驟。
實驗例
實驗例1
將75 μm厚的聚乙烯醇膜(VF-，聚合度：2400)在27℃的水中浸泡4分鐘並充分膨脹。隨後，將膜浸泡在含0.08重量份的碘、0.2重量份的碘化鉀和100重量份的水的水性溶液中，並沿一個軸向拉伸至1.24的拉伸比。隨後，使膜在含3重量份的硼酸和100重量份的水的35℃交聯浴中交聯，並同時沿一個軸向拉伸至1.2的拉伸比。隨後，使膜在含2.5重量份的硼酸和100重量份的水的55℃交聯浴中沿一個軸向拉伸至3.5的拉伸比。隨後，將膜在17℃下用水清洗5秒鐘，浸泡在含1重量份的硼酸、5重量份的碘化鉀和100重量份的水的補充浴(complementary bath)中，並在50℃的溫度下乾燥2分鐘以獲得偏光片。對於獲得的偏光片，使用KOBRA-IR裝置在845.1 nm、903.3 nm、952.1 nm、1000.0 nm、1046.5 nm和1092 nm下測定碘和聚乙烯醇類樹脂的面內延遲值，並由此獲得碘的取向比。此外，通過滴定測定硼酸含量，且使用亮度計通過各個位置上的亮度差評估顯示均勻度。
實驗例2
進行與實驗例1相同的方法，不同之處在於在拉伸浴中進行拉伸至拉伸比為3.0。
實驗例3
進行與實驗例1相同的方法，不同之處在於拉伸浴中硼酸濃度為2.8重量份。
實驗例4
進行與實驗例1相同的方法，不同之處在於在拉伸浴中硼酸濃度為2.8重量份的條件下，在拉伸浴中進行拉伸至拉伸比為3.0。
比較例1
進行與實驗例1相同的方法，不同之處在於拉伸浴中硼酸濃度為3.5重量份。
比較例2
進行與實驗例1相同的方法，不同之處在於在拉伸浴中硼酸濃度為3.5重量份的條件下，在拉伸浴中進行拉伸至拉伸比為3.0。
實驗例1至4和比較例1至2的結果顯示在下表1中：
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (9)

  1. 一種偏光片，包括聚乙烯醇類樹脂膜，在所述聚乙烯醇類樹脂膜中碘通過吸附而被取向，其中以下公式I表示的碘取向比為20%至30%， 其中RI 為在845.1nm、903.3nm、952.1nm、1000.0nm、1046.5nm和1092.7nm的紅外區中碘的平均面內延遲值，且RPVA 為在845.1nm、903.3nm、952.1nm、1000.0nm、1046.5nm和1092.7nm的紅外區中聚乙烯醇類樹脂的平均面內延遲值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的偏光片，其中所述偏光片具有10%至20%的硼酸含量。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的偏光片，其中所述偏光片具有0.03cd至0.1cd的顯示均勻度。
  4. 一種製備偏光片的方法，包括：將聚乙烯醇類樹脂膜用含碘的染液染色，在所述聚乙烯醇類樹脂膜中碘通過吸附而被取向，其中以下公式I表示的碘取向比為20%至30%， 其中RI 為在845.1nm、903.3nm、952.1nm、1000.0nm、1046.5nm和1092.7nm的紅外區中碘的平均面內延遲值，且RPVA 為在845.1nm、903.3nm、952.1nm、1000.0nm、1046.5nm和1092.7nm的紅外區中聚乙烯醇類樹脂的平均面內延遲值；交聯以1.0至1.5的拉伸比拉伸的所述染色的膜；和將所述交聯的膜在含1%至3%的硼酸的拉伸浴中拉伸，其中，總拉伸比為5.8至6.5。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的製備偏光片的方法，其中所述染液具有20℃至40℃的溫度。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的製備偏光片的方法，其中所述拉伸浴具有40℃至62℃的溫度。
  7. 一種偏光板，包括如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的偏光片。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的偏光板，其中所述偏光板具有將保護膜形成在所述偏光片的至少一個表面上的結構。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的偏光板，其中所述保護膜具有40nm至60nm的以下公式II定義的面內延遲值(Ro )：R o =(n x -n y )×d---(II) 其中，nx 為膜面內最大折射率，ny 為一個垂直於nx 的方向上的折射率，且d為膜厚度(nm)。
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