TWI486684B - 偏振板和包括該偏振板的光學顯示裝置 - Google Patents

偏振板和包括該偏振板的光學顯示裝置 Download PDF

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Description

偏振板和包括該偏振板的光學顯示裝置
本申請涉及一種偏振板和包括該偏振板的光學顯示裝置。更具體地，本發明涉及一種偏振板和包括該偏振板的光學顯示裝置，在所述偏振板中黏附於偏振器的上保護膜和下保護膜在軸向(machine direction，MD)和橫向(transverse direction，TD)上具有一定範圍的熱膨脹係數比，從而防止偏振板的捲曲。
偏振板通常包括具有偏振功能的偏振器和黏附於偏振器的一面或兩面以保護偏振器的保護膜。根據安裝偏振板的光學顯示裝置的類型，延遲補償膜、結合層、黏附層、表面處理層等可另外疊置在偏振板的保護膜上。
偏振板通常以半成品而不是成品的形式製造。偏振板通過壓敏黏附劑黏附於液晶單元(liquid crystal cell)，從而提供完成的光學顯示裝置。然而，如果在這個過程中出現偏振板的捲曲，就不能有效地進行偏振板向液晶單元的黏附。另外，捲曲的偏振 板在向液晶單元的黏附過程中引起了氣泡的產生，或造成難以進行自身的黏附過程。而且，因為捲曲是由於黏附到偏振板上表面和下表面的保護膜的收縮而引起，這種捲曲現象不利地影響了偏振板的耐久性。
由於偏振板是雙軸取向膜(biaxially oriented film)的特性而出現了偏振板的捲曲，其中根據外部環境取向的聚合物隨著時間傾向於回到它的初始狀態。然而，黏附於液晶單元的偏振板基本上是由雙軸取向膜形成，以便獲得延遲特性。因此，為了防止雙軸取向偏振板的捲曲現象，需要調整黏附於偏振器的一面或兩面的保護膜的物理性質。
本發明的一個方面提供了一種偏振板，所述偏振板包括：偏振器；黏附於所述偏振器一面的第一保護膜；和黏附於所述偏振器另一面的第二保護膜，其中所述第一保護膜和所述第二保護膜的熱膨脹係數t1和t2之間的比例在約0.5至約2的範圍內，其中t1為所述第一保護膜在約25℃至約120℃的溫度下在橫向(TD)上測量的熱膨脹係數而t2為所述第二保護膜在約25℃至約120℃的溫度下在橫向(TD)上測量的熱膨脹係數，且其中所述第一保護膜和所述第二保護膜的熱膨脹係數m1和m2之間的比例在約0.5至約2的範圍內，其中m1為所述第一保護膜在約25℃至約120℃的溫度下在軸向(MD)上測量的熱膨脹係數而m2為 所述第二保護膜在約25℃至約120℃的溫度時在軸向(MD)上測量的熱膨脹係數。
所述第一保護膜和所述第二保護膜在約25℃至約120℃的溫度下在橫向(TD)上測量的熱膨脹係數可在約0.01 ppm/℃至約0.04 ppm/℃的範圍內。
所述第一保護膜和所述第二保護膜在約25℃至約120℃的溫度下在軸向(MD)上測量的熱膨脹係數可在約0.02 ppm/℃至約0.04 ppm/℃的範圍內。
T/M之比可在約0.5以上至小於約1.0的範圍內，或在大於約1.0至約1.5以下的範圍內，其中T為在約25℃至約120℃的溫度下在橫向(TD)上測量的所述第一保護膜和所述第二保護膜的熱膨脹係數之比中大於1的值，而M為在約25℃至約120℃的溫度下在軸向(MD)上測量的所述第一保護膜和所述第二保護膜的熱膨脹係數之比中大於1的值。
所述第一保護膜和所述第二保護膜可由選自由纖維素、聚酯、環烯烴聚合物、聚碳酸酯、聚醚碸、聚碸、聚醯胺、聚醯亞胺、聚烯烴、多芳基化合物(polyarylate)、聚乙烯醇、聚氯乙烯和聚偏二氯乙烯膜組成的族群中的至少一種材料形成。
所述第一保護膜可包括三乙醯纖維素(TAC)膜，而所述第二保護膜可包括聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜或環烯烴聚合物(COP)膜。
所述第一保護膜和所述第二保護膜可包括聚對苯二甲酸 乙二酯(PET)膜。
所述第一保護膜和所述第二保護膜可具有約10 μm至約100 μm的厚度。
所述偏振板可藉由黏附所述第一保護膜和所述第二保護膜至所述偏振器而製造。
本發明的另一個方面提供了一種光學顯示裝置，所述光學顯示裝置包括根據本發明的所述偏振板。
100‧‧‧偏振板
110‧‧‧偏振器
120a‧‧‧第一保護膜
120b‧‧‧第二保護膜
圖1為根據本發明一個實施方式的偏振板的截面圖。
在本發明的一個方面，偏振板可包括偏振器；黏附於偏振器一面的第一保護膜；和黏附於偏振器另一面的第二保護膜。
圖1說明瞭根據本發明一個實施方式的偏振板。參見圖1，偏振板100可包括偏振器110、黏附於偏振器110上面的第一保護膜120a和黏附於偏振器110下面的第二保護膜120b。
假定在約25℃至約120℃的溫度下在橫向(TD，保護膜的寬度方向)上測量時t1為第一保護膜的熱膨脹係數而t2為第二保護膜的熱膨脹係數，熱膨脹係數t1和t2之間的比例可在約0.5至約2的範圍內。如果該比例小於0.5或大於2，偏振板上會發生嚴重的捲曲，從而在面板上疊置的過程中引起缺陷，如分離 (detachment)和氣泡形成、翹邊(edge lifting)等。
如文中所使用，在橫向上熱膨脹係數之間的比例可定義為t2/t1或t1/t2。
當t2>t1時，該比例可定義為t2/t1，而當t1>t2時，該比例可定義為t1/t2，其中該比例可在約1.1至約1.8的範圍內。
假定在約25℃至約120℃的溫度下在軸向(MD，保護膜的長度方向)上測量時m1為第一保護膜的熱膨脹係數而m2為第二保護膜的熱膨脹係數，熱膨脹係數m1和m2之間的比例可在約0.5至約2的範圍內。如果該比例小於0.5或大於2，偏振板上會發生嚴重的捲曲，從而在面板上疊置的過程中引起缺陷，如分離和氣泡形成、翹邊等。
如文中所使用，在軸向上熱膨脹係數之間的比例可定義為m1/m2或m2/m1。
當m2>m1時，該比例可定義為m2/m1，而當m1>m2時，該比例可定義為m1/m2，其中該比例可在約1.1至約1.8的範圍內。
第一保護膜和第二保護膜的熱膨脹係數可藉由本領域通常使用的任何方法測量。例如，熱膨脹係數可透過熱機械分析法(TMA)將保護膜從約25℃以5℃/min的升溫速率加熱至約120℃時測量保護膜的長度變化，並計算膜長度的最大變化和膜的初始長度之比而計算。
第一保護膜和第二保護膜在約25℃至約120℃的溫度下在軸向上測量的熱膨脹係數m1和m2可在約0.01 ppm/℃至約0.08 ppm/℃的範圍內。在這個範圍內，當黏附於偏振器時，保護膜即使在高溫時也能對偏振器提供保護並可防止捲曲現象。第一保護膜和第二保護膜在軸向上的熱膨脹係數優選在約0.02 ppm/℃至約0.04 ppm/℃的範圍內，更優選在0.022 ppm/℃至約0.037 ppm/℃的範圍內。
第一保護膜和第二保護膜在約25℃至約120℃的溫度下在橫向上測量的熱膨脹係數t1和t2可在約0.01 ppm/℃至約0.04 ppm/℃的範圍內。在這個範圍內，當黏附於偏振器時，保護膜即使在高溫時也能保護偏振器並可防止捲曲。第一保護膜和第二保護膜在橫向上的熱膨脹係數優選為約0.01 ppm/℃至約0.025 ppm/℃，更優選為約0.012 ppm/℃至約0.021 ppm/℃。
假定T為在約25℃至約120℃的溫度下在橫向(TD)上測量的第一保護膜和第二保護膜的熱膨脹係數之比中大於1的值，而M為在約25℃至約120℃的溫度下在軸向(MD)上測量的第一保護膜和第二保護膜的熱膨脹係數之比中大於1的值，T/M之比可在約0.5以上至小於約1.0的範圍內，或在大於約1.0至約1.5以下的範圍內。在這個範圍內，由於保護膜的熱膨脹係數之差引起的捲曲可由於在MD和TD上熱膨脹係數之間的抵銷而減少。優選地，該比例可在約0.5至約0.99的範圍內，或在約1.01至約1.30的範圍內。
第一保護膜和第二保護膜可具有約10 μm至約100 μm的厚度。
根據本發明的偏振板可採用任何膜作為第一保護膜和第二保護膜而無限制，只要該膜滿足上述範圍內的熱膨脹係數之比。
第一保護膜和第二保護膜可由選自由纖維素、聚酯、環烯烴聚合物、聚碳酸酯、聚醚碸、聚碸、聚醯胺、聚醯亞胺、聚烯烴、多芳基化合物、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯膜及其混合物組成的族群中的至少一種而形成。
在一個實施方式中，第一保護膜可包括三乙醯纖維素(TAC)膜，而第二保護膜可包括聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜或環烯烴聚合物(COP)膜。
在另一個實施方式中，第一保護膜和第二保護膜可包括聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜。
保護膜可為表面處理後的保護膜。為了對保護膜提供功能性可進行表面處理如抗反射製程、防眩製程、眩光減少製程和硬塗製程。
偏振器為校直穿過延遲膜的光線方向的膜，以便將入射光束分解成彼此正交的兩個偏振分量(polarizing component)，因此使只有一個分量穿過偏振器而吸收或散射另一個分量。
在本發明中，可以使用本領域中通常用於偏振板製造的任何偏振器而無限制。藉由用碘或二色性(dichroic dye)染料將聚乙烯醇膜染色，隨後在一定方向上拉伸已染色的聚乙烯醇膜可以製造偏振器。具體地，藉由溶脹、染色、拉伸和交聯可製造偏振器。通常每個過程對本領域技術人員來說都是已知的。
偏振器可具有約20 μm至約100 μm的厚度，但不限於此。
將保護膜黏附於偏振器的方法沒有特別的限制。例如，保護膜可通過黏附層黏附於偏振器上。黏附層可使用典型的黏附劑如水性黏附劑(water-based adhesive)和壓敏黏附劑而形成。
保護膜可為表面處理後的保護膜。為了對保護膜提供功能性而進行表面處理如抗反射製程、防眩製程、眩光減少製程和硬塗製程。
偏振板可包括根據本申請的延遲膜、結合層和黏附層。
延遲膜可具有藉由調節穿過液晶顯示面板的光線的光學特性而調節相位差或改善視角的功能。延遲膜為λ/4延遲膜，並可藉由誘導兩個偏振的分量之間的λ/4相位差將圓偏振光變為線偏振光或將線偏振光變為圓偏振光，上述兩個偏振的分量平行於延遲膜的光軸且彼此正交。延遲膜可將從有機發光顯示器發出的圓偏振光變為線偏振光，或將線偏振光變為圓偏振光。
取决於保護膜的材料，對於典型的TAC膜，延遲補償膜可具有約0至約50的相位差。如果保護膜由不同的材料形成，則相位差會有很大程度的改變。
在本發明中，可使用通常用於本領域的任何延遲膜而無限制，只要它對相位差提供補償的功能。延遲膜可由選自由環烯烴聚合物(COP)膜、丙烯酸膜、纖維素膜、烯烴膜及其混合物組成的族群中的至少一種膜組成。優選地，延遲補償膜由環烯烴聚合物膜組成。
延遲膜可具有約10 μm至約100 μm的厚度。在這個範圍內，延遲膜可對偏振板提供光學補償效果。具體地，偏振板表面的光干涉或莫爾紋(moiré)或虹現象可減輕。優選地，延遲補償膜可具有約10 μm至約40 μm的厚度。
本發明的另一方面提供了一種光學顯示裝置，該光學顯示裝置可包括根據本發明的偏振板。光學顯示裝置可包括有機發光二極體顯示器或液晶顯示器但不限於此。偏振板可黏附於光學顯示裝置的上面和下面中的一面或兩面。
接下來，將參考以下實施例更詳細地闡釋本發明的結構和功能。應該理解這些實施例僅為說明性目的而提供，而不應解釋為任何限制本發明的方式。
本文將省略對本領域技術人員顯而易見的細節描述。
實施例和對比例使用的組件的詳細說明如下：(A)偏振板：聚乙烯醇膜(VF-PS6000。Kuraray有限公司，厚度：60 μm)(B)保護膜：(B1)保護膜1(Fuji TAC，TAC，Fuji有限公司，厚度：80 μm)；(B2)保護膜2(Konica TAC，TAC，Konica有限公司，厚度：40 μm)；(B-3)保護膜3(TA-016，PET，Toyobo有限公司，厚度：100 μm)； (B-4)保護膜4(PET，SKC公司，厚度：75 μm)。
保護膜的熱膨脹係數可透過熱機械分析法(TMA)將保護膜從約25℃以5℃/min的升溫速率加熱至約120℃時測量每個保護膜的長度變化，並計算膜的長度最大變化(或尺寸的最大變化)與每個膜的初始長度之比而計算。結果示於下表1中。
實施例和對比例
通過染色、拉伸等製造偏振器。具體地，將聚乙烯醇膜在150℃時拉伸至兩倍的初始長度，隨後用碘吸附。然後將碘吸附後的膜在40℃的硼酸水溶液中再拉伸至其前述伸長的2.5倍，從而製備偏振器。然後，將表2中所示的保護膜用黏附劑黏附於偏振器的兩面，從而製備偏振板。
測量偏振板的捲曲現象和捲曲的方向。對於放置在底部且尺寸為100 mm×100 mm的100至300 μm厚的偏振板，通過從底部測量該偏振板的每個角的高度中的最大高度而評估捲曲。
如表2所示，在MD和TD上具有熱膨脹係數比為0.5至2的偏振板呈現出低的捲曲程度。相反地，在MD和TD上的熱膨脹係數比不在0.5至2範圍內的對比例1和2的偏振板呈現出高的捲曲程度。
儘管本文公開了一些實施方式，但是應該理解這些實施方式僅是藉由說明的方式提供，並且在不背離本發明的精神和範圍的情況下，可以進行各種修改、變更和替換。因此，本發明的範圍應該僅由所附的申請專利範圍及其等效方案所限定。
100‧‧‧偏振板
110‧‧‧偏振器
120a‧‧‧第一保護膜
120b‧‧‧第二保護膜

Claims (8)

  1. 一種偏振板，所述偏振板包含：偏振器；第一保護膜，黏附於所述偏振器的一面；和第二保護膜，黏附於所述偏振器的另一面，其中所述第一保護膜和所述第二保護膜的熱膨脹係數t1和t2之間的比例t2/t1或t1/t2在0.5至2的範圍內，其中t1為所述第一保護膜在25℃至120℃的溫度下在橫向(TD)上測量的熱膨脹係數而t2為所述第二保護膜在25℃至120℃的溫度下在橫向上測量的熱膨脹係數，且其中所述第一保護膜和所述第二保護膜的熱膨脹係數m1和m2之間的比例m2/m1或m1/m2在0.5至2的範圍內，其中m1為所述第一保護膜在25℃至120℃的溫度下在軸向上測量的熱膨脹係數而m2為所述第二保護膜在25℃至120℃的溫度下在軸向(MD)上測量的熱膨脹係數，且其中所述第一保護膜和所述第二保護膜在25℃至120℃的溫度下在橫向(TD)上測量的熱膨脹係數在0.01ppm/℃至0.04ppm/℃的範圍內。
  2. 一種偏振板，所述偏振板包含：偏振器；第一保護膜，黏附於所述偏振器的一面；和第二保護膜，黏附於所述偏振器的另一面，其中所述第一保護膜和所述第二保護膜的熱膨脹係數t1和t2之間的比例t2/t1或t1/t2在0.5至2的範圍內，其中t1為所述第一保護膜在25℃至120℃的溫度下在橫向(TD)上測量的熱膨脹係數而t2為所述第二保護膜在25℃至120℃的溫度下在橫向上測量的熱膨脹係 數，且其中所述第一保護膜和所述第二保護膜的熱膨脹係數m1和m2之間的比例m2/m1或m1/m2在0.5至2的範圍內，其中m1為所述第一保護膜在25℃至120℃的溫度下在軸向上測量的熱膨脹係數而m2為所述第二保護膜在25℃至120℃的溫度下在軸向(MD)上測量的熱膨脹係數，且其中所述第一保護膜和所述第二保護膜在25℃至120℃的溫度下在軸向(MD)上測量的熱膨脹係數在0.02ppm/℃至0.04ppm/℃的範圍內。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的偏振板，其中T和M之間的比例T/M在0.5以上至小於1.0的範圍內，或在大於1.0至1.5以下的範圍內，其中T為在25℃至120℃的溫度下在橫向(TD)上測量的所述第一保護膜和所述第二保護膜的熱膨脹係數之比中大於1的值，而M為在25℃至120℃的溫度下在軸向(MD)上測量的所述第一保護膜和所述第二保護膜的熱膨脹係數之比中大於1的值。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的偏振板，其中所述第一保護膜和所述第二保護膜由選自由纖維素、聚酯、環烯烴聚合物、聚碳酸酯、聚醚碸、聚碸、聚醯胺、聚醯亞胺、聚烯烴、多芳基化合物、聚乙烯醇、聚氯乙烯和聚偏二氯乙烯膜組成的族群中的至少一種材料形成。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的偏振板，其中所述第一 保護膜包括三乙醯纖維素(TAC)膜，而所述第二保護膜包括聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜或環烯烴聚合物(COP)膜。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的偏振板，其中所述第一保護膜和所述第二保護膜包括聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的偏振板，其中所述第一保護膜和所述第二保護膜具有10μm至100μm的厚度。
  8. 一種光學顯示裝置，包含如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的偏振板。
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