TWI649591B - 偏光件用保護膜、包含該膜之偏光板及具有該偏光板之顯示裝置 - Google Patents

偏光件用保護膜、包含該膜之偏光板及具有該偏光板之顯示裝置 Download PDF

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Abstract

揭示一種具有優異的光學性質及機械性質的偏光件用保護膜、包括該膜之偏光板及包括該偏光板之顯示裝置。

Description

偏光件用保護膜、包含該膜之偏光板及具有該偏光板之顯示裝置
發明領域 本發明係關於具有優異的光學性質及機械性質的偏光件用保護膜、包括該膜之偏光板及包括該偏光板之顯示裝置。
發明背景 近來，對液晶顯示器(liquid crystal display；LCD)之必需組件偏光板的關注隨著對液晶顯示器之需求急劇增加而增加。
偏光板使在各個方向上振動的入射自然光偏振為僅在一個方向上振動的光，係用於提供透射光及改變透射光之色調的必需組件。
偏光板具有如此結構，其中保護膜堆疊於偏光件之一側或兩側上。至於偏光件，通常使用聚乙烯醇(polyvinyl alcohol；PVA)。在過去，通常使用三乙醯纖維素(triacetyl cellulose；TAC)作為保護膜。
同時，因為液晶顯示器(LCD)之功能及應用變得更加多樣化，所以甚至要求在惡劣條件下的正常操作。然而，三乙醯纖維素(TAC)不滿足此要求，因為其易受水分影響且耐久性差。
近來已多次嘗試用聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)來替換三乙醯纖維素(TAC)，如日本專利公開案第2011-532061號及日本專利公開案第2010-118509號。此係因為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)因為其優異的機械性質、抗化學性及水分阻隔性而能夠滿足以上要求。
然而，因為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)係高度雙折射的，所以其導致偏光件與液晶之間的偏振失真，且因此顯著降低了可見度。典型實例係在保護膜表面上出現彩虹斑(rainbow stain)。
因為彩虹斑由於液晶顯示器(LCD)之高亮度及高色純度的最新趨勢而變得容易看見，所以彩虹斑係將聚對苯二甲酸乙二酯(PET)用於保護膜的巨大阻礙。 [先前技術之引用] [專利文獻]
日本專利公開案第2011-532061號。 日本專利公開案第2010-118509號。
發明概要 [技術難題] 為解決上述難題及限制，提出了本發明。
本發明係針對提供無彩虹斑的偏光件用保護膜、包括該膜之偏光板及包括該偏光板之顯示裝置。
本發明亦針對提供具有良好的諸如結晶度、抗拉強度、鉛筆硬度等機械性質且不因為優異的光學性質而削弱可見度的保護膜，包括該膜之偏光件及包括該偏光件之顯示裝置。
本發明之目標不限於以上所述的那些。本發明之目標從以下說明將變得很清楚且可藉由所附申請專利範圍中所述之手段及其組合來實現。 [技術解決方案]
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜可含有聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，滿足條件(1)及(2)： (1)平面內相位差(Ro )≤ 350 nm (2)厚度方向相位差(Rth )≥ 6,000 nm，且 具有35-55%之結晶度。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜可具有1.3-1.5 g/cm3 之密度。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜可具有3.0-5.0 GPa之拉伸模數(85℃)。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜可具有小於0.3 GPa的寬度方向(TD)之模數(85℃)與長度方向(MD)之模數(85℃)的差值。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜可具有5B或更大的鉛筆硬度。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜在寬度中心處可具有200 nm或更小的平面內相位差(Ro )。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜在寬度中心處可具有6,800 nm或更大的厚度方向相位差(Rth )。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜在寬度中心處可具有60或更大的厚度方向相位差(Rth )相對於平面內相位差(Ro )的比率(Rth /Ro )。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜在有效寬度內可具有250 nm/m或更小的平面內相位差變化(Ro ,max - Ro ,min )。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜在有效寬度內可具有1,500 nm/m或更小的厚度方向相位差變化(Rth ,max - Rth ,min )。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜在有效寬度內可經歷小於0.3 nm/mm的平面內相位差改變相對於寬度改變(|ΔRo |/|Δx|)。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜在有效寬度內可經歷小於1.5 nm/mm的厚度方向相位差改變相對於寬度改變(|ΔRth |/|Δx|) 。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜可具有2.8-3.5倍的長度方向(MD)拉伸比及2.9-3.7倍的寬度方向(TD)拉伸比。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜可具有0.9-1.1的長度方向(MD)拉伸比相對於寬度方向(TD)拉伸比的比率(MD/TD)。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜可具有20-60 μm之厚度。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜可具有160-230℃之熱定型溫度。
根據一例示性實施例之偏光板可包括偏光件及上文所述的偏光件用保護膜，該膜與偏光件之上側及下側中之至少一者相鄰。
根據一例示性實施例之偏光板可進一步包括形成於該保護膜上之硬塗層且可具有1H或更大的鉛筆硬度。
根據一例示性實施例之顯示裝置可包括顯示面板及上文所述的偏光板，該偏光板安置於顯示面板之上側及下側中之至少一者上。 [有利作用]
本發明提供以下作用。
根據一例示性實施例之偏光件用保護膜及包括該膜之偏光板因為其無彩虹斑故不削弱可見度，且因為優異的諸如抗拉強度、鉛筆硬度等機械性質故具有良好耐久性。
因此，配備有根據一例示性實施例之偏光板的顯示裝置可以用於各種應用中，因為其具有優異的光學性質且甚至可在惡劣的環境下正常操作。
本發明之作用不限於以上所述的那些。應瞭解，本發明之作用包括可以從以下說明推斷得到的所有作用。
較佳實施例之詳細說明 在下文中，藉由例示性實施例詳細描述本發明。例示性實例可在本發明範疇內以各種形式修改且本發明範疇不受例示性實施例的限制。
在以下所述的例示性實施例中，形成於膜、薄膜、面板、層等「之上」或「之下」的膜、薄膜、面板、層等可「直接地」或「在其間安置另一組件間接地」形成。
在附圖中，出於說明之目的，組件大小可加以放大。
圖1簡單說明根據一例示性實施例之偏光板10。
根據一例示性實施例之偏光板10包括偏光件11及偏光件用保護膜12 (在下文中，『保護膜』)，該膜與偏光件11之上側及下側中之至少一者相鄰。
偏光件11使入射在偏光板上但在各個方向上振動的自然光偏振為僅在一個方向上振動的光。
偏光件可為摻雜有碘的聚乙烯醇(PVA)等。偏光件中所含的聚乙烯醇(PVA)分子可沿著一個方向配置。
具體而言，保護膜12可由具有優異的機械性質的材料形成。因此，保護膜可由具有聚酯作為主要組分的材料形成。可藉由進行加熱、拉伸等使聚酯結晶來提高結晶度，且藉此可增強諸如抗拉強度等機械性質。
另外，聚酯可改進偏光板在潮濕環境下之耐久性，因為其所具有的水蒸氣滲透性低於三乙醯纖維素(TAC)。
作為聚酯，可使用自二羧酸或二醇之聚縮合獲得的均聚物，二羧酸諸如對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、2,5-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸、1,5-萘二甲酸、二苯基甲酸、二苯氧基乙烷二甲酸、二苯碸甲酸、蒽二甲酸、1,3-環戊二甲酸、1,3-環己二甲酸、1,4-環己二甲酸、六氫對苯二甲酸、六氫間苯二甲酸、丙二酸、二甲基丙二酸、丁二酸、3,3-二乙基丁二酸、戊二酸、2,2-二甲基戊二酸、己二酸、2-甲基己二酸、三甲基己二酸、庚二酸、壬二酸、二聚酸、癸二酸、辛二酸、十二烷二甲酸等，二醇諸如乙二醇、丙二醇、己二醇、新戊二醇、1,2-環己烷二甲醇、1,4-環己烷二甲醇、癸二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-雙(4-羥苯基)丙烷、雙(4-羥苯基)碸等；自一或多種二羧酸與兩種或更多種二醇之聚縮合獲得的共聚物；自兩種或更多種二羧酸與一或多種二醇之聚縮合獲得的共聚物；或自均聚物或共聚物中之兩者或更多者之摻合獲得的摻合樹脂。
具體而言，考慮到聚酯之結晶度，可使用芳族聚酯。最具體而言，可使用聚對苯二甲酸乙二酯(在下文中，『PET』)。
然而，PET可能不適合用作保護膜，因為其在未拉伸狀態缺乏結晶度。因此，可使用經雙軸拉伸之PET作為保護膜。
PET可藉由同時雙軸拉伸或依序雙軸拉伸沿著寬度方向(橫向，TD)及長度方向(縱向，MD)雙軸拉伸。具體而言，PET可藉由沿著一個方向拉伸，且隨後沿著與其垂直的方向拉伸依序進行雙軸拉伸，但不限於此。
雖然PET具有優異的機械性質及水分阻隔性，但是其在用於保護膜中時因為其雙折射率極高，故會使偏振失真。典型實例係以上所述的彩虹斑。
因此，在本發明中，改進PET之光學性質以防止彩虹斑，使得其適合用於保護膜中。下面給出詳細說明。
保護膜滿足以下條件(1)及(2)。 (1)平面內相位差(Ro )≤ 350 nm (2)厚度方向相位差(Rth )≥ 6,000 nm保護膜之平面內相位差 (Ro )
平面內相位差(Ro )係一參數，其定義為保護膜上兩個垂直的軸(參見圖2)中折射率之異向性(ΔNxy = |Nx - Ny |)乘以保護膜之厚度d，亦即ΔNxy × d，且係光學等向性及異向性之量度。 平面內相位差Ro [nm] = (Nx - Ny ) × d
其中Nx 係保護膜在寬度方向之折射率，Ny 係保護膜在長度方向之折射率且d係保護膜之厚度。
具體而言，保護膜之平面內相位差(Ro )可為350 nm或更小。若平面內相位差(Ro )增加，則出現的彩虹斑變得嚴重。因此，平面內相位差愈小愈好。然而，因為必須降低拉伸比或厚度來減小PET之平面內相位差，所以機械性質可能變差。因此，為平衡光學性質與機械性質，可將平面內相位差(Ro )之下限設為10 nm或更大，特別是30 nm或更大，更特別是50 nm或更大。
如上所述，當平面內相位差(Ro )較小時，較容易防止彩虹斑出現。因此，在保護膜之寬度中心處的平面內相位差(Ro )可為200 nm或更小。
在本發明中，『寬度中心』定義為保護膜在沿寬度方向(TD)及長度方向(MD)拉伸後之寬度中點(A，B)，如圖2中所示。保護膜中並非只存在單個寬度中心，而是視量測位置而定，可存在諸多寬度中心。
在本發明中，下文將描述之『有效寬度』係指使保護膜適用於用於大螢幕應用之偏光板所需的寬度方向長度。具體而言，其係指已自寬度中心(A)沿著x軸朝向兩端移動的位置(A'，A'')之間的距離，如圖2中所示。在一例示性實施例中，其定義為距離寬度中心±1,500 mm，亦即約3,000 mm。
保護膜在有效寬度內可具有250 nm/m或更小，更特別是167 nm/m或更小的平面內相位差變化(Ro ,max - Ro ,min )。平面內相位差變化係有效寬度內每米(m)平面內相位差之最大值(Ro ,max )與最小值(Ro ,min )之間的差值。若平面內相位差變化小，則可有效地防止彩虹斑出現，因為平面內相位差(Ro )即使在保護膜寬度大時亦不顯著增加。
保護膜可在有效寬度內經歷小於0.3 nm/mm的平面內相位差改變相對於寬度改變(|ΔRo |/|Δx|)。寬度改變係指沿x軸之指定點之間的距離(Δx = x2 - x1 )，且平面內相位差改變係指在指定點處的平面內相位差改變(ΔRo = Ro,2 - Ro,1 )。在本發明中，雖然將平面內相位差改變相對於寬度改變的單位規定為nm/mm，但這不一定意謂平面內相位差改變係基於以mm為單位的兩點之間的距離所量測的。舉例而言，平面內相位差改變相對於寬度改變可如下確定：量測Δx設為1 mm、1 cm或10 cm的平面內相位差改變，且隨後將其轉換為mm單位。平面內相位差改變相對於寬度改變可指在指定範圍Δx內平面內相位差改變之平均值、在Δx兩端之平面內相位差改變或平面內相位差與Δx之圖上指定點處切線之斜率。藉由將平面內相位差改變相對於寬度改變控制成小的，可防止平面內相位差(Ro )在有效寬度內顯著增加。
因此，期望保護膜在寬度中心處具有200 nm或更小的平面內相位差(Ro )，在自寬度中心沿著寬度方向±500 mm內具有250 nm或更小的平面內相位差(Ro )，且在自寬度中心沿著寬度方向±1000 mm內具有300 nm或更小的平面內相位差(Ro )，同時滿足條件(1)。保護膜之厚度方向相位差 (Rth )
厚度方向相位差(Rth )係一參數，其表示藉由自保護膜之截面見到的兩個雙折射ΔNxz (= |Nx - Nz |)及ΔNyz (= |Ny - Nz |)獲得的相位差之平均值乘以保護膜之厚度d。
厚度方向相位差(Rth ) [nm] = [(Nx + Ny )/2 - Nz ] × d 其中Nx 係保護膜在寬度方向之折射率，Ny 係保護膜在保護膜之折射率，Nz 係保護膜在厚度方向之折射率且d係保護膜之厚度。
具體而言，保護膜可具有6,000 nm或更大的厚度方向相位差(Rth )。若厚度方向相位差(Rth )大，則結晶加快，因為保護膜中分子取向程度大。因此，在機械性質態樣中，期望厚度方向相位差(Rth )大。另外，當厚度方向相位差(Rth )較大時，厚度方向相位差(Rth )相對於下文將描述的寬度中心處之平面內相位差(Ro )的比率(Rth /Ro )變得更大。因此，可有效地防止彩虹斑。但是，對於PET而言，必須增加厚度來增加厚度方向相位差(Rth )，這於成本及膜厚度而言係不利的。因此，厚度方向相位差(Rth )之上限可設為16,000 nm或更小，特別是15,000 nm或更小，更特別是14,000 nm或更小。
如上所述，當厚度方向相位差(Rth )較大時，較容易防止彩虹斑出現及改進機械性質。因此，保護膜在寬度中心處可具有6,800 nm或更大的厚度方向相位差(Rth )。
且出於與平面內相位差(Ro )相同的原因，期望保護膜在有效寬度內具有1,500 nm/m或更小，更特別是1,000 nm/m或更小的厚度方向相位差(Rth ,max - Rth ,min )，且在有效寬度內厚度方向相位差改變相對於寬度改變(|ΔRth |/|Δx|)小於1.5 nm/mm，特別是小於1.3 nm/mm，更特別是小於1.1 nm/mm。寬度改變係指指定點之間沿x軸之距離(Δx = x2 - x1 )，且厚度方向相位差係指指定點之間的厚度方向相位差(ΔRth = Rth ,2 - Rth ,1 )。在本發明中，雖然將厚度方向相位差相對於寬度改變之單位規定為nm/mm，但這不一定意謂厚度方向相位差改變係基於以mm為單位的兩點之間的距離所量測的。舉例而言，厚度方向相位差改變相對於寬度改變可如下確定：量測Δx設為1 mm、1 cm或10 cm的厚度方向相位差改變，且隨後將其轉換為mm單位。厚度方向相位差改變相對於寬度改變可指在指定範圍Δx內厚度方向相位差改變之平均值、在Δx兩端之厚度方向相位差改變或厚度方向相位差與Δx之圖上指定點處切線之斜率。
除了滿足以上所述的平面內相位差(Ro )及厚度方向相位差(Rth )條件之外，保護膜在寬度中心處可具有30或更大、特別是50或更大、更特別是60或更大的厚度方向相位差(Rth )相對於平面內相位差(Ro )的比率(Rth /Ro )。因為在平面內相位差(Ro )較小且厚度方向相位差(Rth )較大時較容易防止彩虹斑出現，所以期望將兩個值之比率(Rth /Ro )維持在大的。保護膜之沿面取向係數 (planar orientation coefficient ； ΔP)
沿面取向係數(ΔP)係與組成保護膜之聚合物分子鏈之取向相關的物理性質的指示。就如上所述之保護膜一樣沿寬度方向(TD)及長度方向(MD)雙軸拉伸的膜而言，沿面取向係數愈大，聚合物分子鏈愈發垂直於膜之厚度方向取向。
沿面取向係數可藉由以下方程式計算。
沿面取向係數ΔP [-] = (Nx + Ny )/2 - Nz 其中Nx 係保護膜在寬度方向之折射率，Ny 係保護膜在長度方向之折射率且Nz 係保護膜在厚度方向之折射率。
保護膜之沿面取向係數(ΔP)可為0.176-0.25，特別是0.18-0.21。若沿面取向係數小於0.176，則會因為在保護膜未充分取向的情況下熱處理導致晶體成長而顯著增加非晶區。其結果是，機械性質會大大降低。保護膜之結晶度
本發明提供這樣的保護膜，其具有改進的光學性質，同時維持PET之優異的機械性質，從而適用於各種應用中所用的偏光板。下面給出詳細說明。
具體而言，保護膜可具有35-55%之結晶度。若結晶度低於35%，則諸如抗拉強度等機械性質可能不能令人滿意。且若其超過55%，則保護膜可能因為過大的結晶度而容易斷裂。
結晶度(Xc )藉由方程式1來計算。 [方程式1] Xc [%] = dc (d - da ) / d(dc - da ) * 100 其中Xc 係結晶度，dc 係結晶區之密度(g/cm3 )，da 係非晶區之密度(g/cm3 )且d係量測位置處之密度(g/cm3 )。
在一例示性實施例中，dc 及da 分別計算得到1.455 g/cm3 及1.335 g/cm3 。其它機械性質
具體而言，保護膜可具有5B或更大的鉛筆硬度。若鉛筆硬度係6B或更低，則可能難以保護偏光件不受外力影響。在一例示性實施例中，保護膜可在偏光件上進一步包括硬塗層。具體而言，進一步包括硬塗層之偏光件可具有1H或更大的鉛筆硬度。
保護膜可具有特別是3.0 GPa或更大、更特別是3.5 GPa或更大的高溫(85℃)拉伸模數。
在將保護膜引入偏光板上之後對其進行熱處理。若保護膜在高溫(85℃)下之拉伸模數係3.0 GPa或更大，則可防止偏光板捲曲。
具體而言，用作偏光件之聚乙烯醇(PVA)因為高收縮率所以容易在熱處理期間捲曲。若不防止這種情況，則會在保護膜上出現波模式且可見度會因為閃爍而顯著減弱。因為保護膜在高溫(85℃)下具有高拉伸模數，所以可防止聚乙烯醇(PVA)捲曲，且因此，可提前防止波模式、閃爍、偏光件與保護膜分離、開裂等。
在拉伸後，保護膜具有熱力學上高能階立體構形。然而，若對保護膜施加熱，則流動性及熵增加。其結果是，保護膜往往會回到其初始大小及形狀。熱收縮率係指示此特性的物理性質。
熱收縮率可根據以下方程式確定。 熱收縮率Hs [%] = (初始長度 - 熱處理後之長度) / 初始長度 × 100
具體而言，保護膜可具有小於1%之熱收縮率。若熱收縮率係1%或更大，則在具有保護膜之偏光板的後處理期間可能出現捲曲或起皺。其它光學性質
具體而言，保護膜可經歷小於1%之霧度(Hz)。若霧度大，則具有保護膜之偏光板的後處理過程，諸如加熱、黏著等，會受到限制。此係因為後處理過程可能進一步增加霧度，從而削弱可見度。
在不削弱光學性質及機械性質的範圍內，保護膜可含有各種添加劑，諸如靜電劑、抗靜電劑、防黏劑、無機潤滑劑等。特定言之，保護膜可含有UV吸收劑來增強其功能性。
關於UV吸收劑，可使用有機UV吸收劑及無機UV吸收劑。具體而言，可添加UV吸收劑以確保透明度。關於有機UV吸收劑，可使用基於二苯甲酮或環亞胺酯的UV吸收劑。具體而言，保護膜可含有一或多種選自由以下組成之群的UV吸收劑：2-[2'-羥基-5'-(甲基丙烯醯氧基甲基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羥基-5'-(甲基丙烯醯氧基乙基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羥基-5'-(甲基丙烯醯氧基丙基)苯基]-2H-苯并三唑、2,2'-二羥基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、2,2',4,4'-四羥基二苯甲酮、2,4-二第三丁基-6-(5-氯苯并三唑-2-基)苯酚、2-(2'-羥基-3'-第三丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(5-氯(2H)-苯并三唑-2-基)-4-甲基-6-(第三丁基)苯酚、2,2'-亞甲基雙(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚、2,2'-(1,4-伸苯基)雙(4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2-甲基-3,1-苯并噁嗪-4-酮、2-丁基-3,1-苯并噁嗪-4-酮及2-苯基-3,1-苯并噁嗪-4-酮。
因此，保護膜在380 nm之波長下可具有低於10%之UV透射率，且在370 nm之波長下可具有低於1%之UV透射率。
在本發明中，保護膜可藉由以下程序形成。 (1)製備PET樹脂
因為PET樹脂容易水解，所以其在提供給擠出機之前可能要經過充分乾燥。 (2)熔融擠出帶膜成型
將PET樹脂熔融擠出，且隨後藉由冷卻成型為薄片。
具體而言，熔融擠出可在自Tm + 30℃至Tm + 60℃之範圍內的溫度下進行，其中Tm (℃)係PET樹脂之熔點。藉此，可藉由防止熔融樹脂之黏度增加及PET樹脂之分子量減小來改進生產力，且可防止因為熱解聚合產生寡聚物。
熔融擠出樹脂藉由在壓鑄製程中固化而成型為未拉伸薄片。固化具體而言可在30℃或低於30℃，更具體而言在15-30℃的溫度下進行。 (3)雙軸拉伸
可沿寬度方向(TD)及長度方向(MD)雙軸拉伸未拉伸薄片以賦予所期望的光學性質。
可藉由同時雙軸拉伸或依序雙軸拉伸來雙軸拉伸未拉伸薄片。具體而言，未拉伸薄片可藉由沿著一個方向拉伸，且隨後沿著與其垂直的方向拉伸依序進行雙軸拉伸，但不限於此。
可藉由將由PET形成之未拉伸薄片沿長度方向(MD)拉伸2.8-3.5倍且沿寬度方向(TD)拉伸2.9-3.7倍來形成保護膜。
保護膜在長度方向(MD)及寬度方向(TD)上可具有類似的拉伸比。因此，長度方向(MD)之拉伸比相對於寬度方向(TD)之拉伸比的比率(MD/TD)可為0.9-1.1。
且可藉由按6.5-8.5 m/min之拉伸速度沿長度方向(MD)及寬度方向(TD)拉伸來形成保護膜，但不限於此。
在沿長度方向(MD)及寬度方向(TD)拉伸之前，可將保護膜預熱至預定溫度。具體而言，預熱溫度可在Tg + 5℃至Tg + 50℃之範圍內。雖然在Tg 較低時拉伸性良好，但是可能出現破裂。因此，拉伸可在預熱至約78℃之後進行。
藉由在以上條件下拉伸形成之保護膜可具有20-60 μm之厚度。此外，在拉伸完成之後，可藉由熱處理固定保護膜。熱處理可在160-230℃下進行。
根據一例示性實施例之偏光板可適用於顯示裝置，諸如液晶顯示器、有機電致發光顯示器等。
顯示裝置包括顯示面板及安置於顯示面板之上側及下側中之至少一者上的偏光板。
圖3簡單說明作為配備有根據一例示性實施例之偏光板的例示性顯示面板的液晶顯示器。
液晶顯示器包括液晶面板70及背光單元80。
背光單元80發射光至液晶面板70上。液晶面板70使用自背光單元入射之光顯示影像。
液晶面板70包括上部偏光板10、彩色濾光片基體71、液晶層72、TFT基體73及下部偏光板10'。
TFT基體73及彩色濾光片基體71彼此相對。
TFT基體73可包括多個對應於各別像素的電極、連接至電極之薄膜電晶體、多個向薄膜電晶體施加驅動信號的閘極佈線及多個經由薄膜電晶體向電極施加資料信號的資料佈線。
彩色濾光片基體71包括多個對應於各別像素的彩色濾光片。彩色濾光片藉由過濾入射光產生紅色、綠色及藍色。彩色濾光片基體可包括朝向電極的共同電極。
在TFT基體與彩色濾光片基體之間插入液晶層72。液晶層可由TFT基體驅動。更特定言之，液晶層可藉由在電極與共同電極之間形成的電場驅動。液晶層可控制通過偏光板下方之光的偏振方向。換言之，TFT基體可控制像素單元中施加於電極與共同電極之間的電勢差。因此，可驅動液晶層在像素單元中具有不同光學性質。
上部偏光板10安置於彩色濾光片基體71上。上部偏光板10可黏著至彩色濾光片基體71之上側。
下部偏光板10'安置於TFT基體73下方。下部偏光板10'可黏著至TFT基體73之下側。
上部偏光板10及下部偏光板10'之偏振方向可相同或彼此垂直。
圖4簡單說明作為配備有根據一例示性實施例之偏光板的例示性顯示面板的有機電致發光顯示器。
有機電致發光顯示器包括前偏光板10及有機EL面板90。
前偏光板10可安置於有機EL面板90之前側。更特定言之，前偏光板可黏合至有機EL面板上顯示影像的一側。前偏光板可具有與上文所述的偏光板基本上相同的構造。
有機EL面板藉由用像素單元發光來顯示影像。有機EL面板包括有機EL基體91及驅動基體92。
有機EL基體91包括多個對應於各別像素的有機電致發光單元。有機電致發光單元各自包括陰極、電子傳輸層、發光層、電洞傳輸層及陽極。陰極等之詳細說明將省略。
驅動基體92可驅動地耦合至有機EL基體91。換言之，驅動基體可耦合至有機EL基體，以便施加驅動信號，諸如驅動電流等。更特定言之，驅動基體可藉由向各別有機電致發光單元施加電流來驅動有機EL基體。
將藉由實例更詳細地描述本發明。以下實例僅為達成說明之目的，且熟習此項技術者將清楚本發明之範疇不受實例限制。實例 1-5 及比較實例 1-4
使用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂(SKC)作為保護膜材料。藉由在約280℃下使用擠出機擠出PET樹脂且在約30℃下使用壓鑄輥壓鑄PET樹脂來製備未拉伸薄片。
預熱之後，在125℃下按表1中所述的拉伸比沿長度方向(MD)及寬度方向(TD)拉伸未拉伸薄片。隨後，藉由使經拉伸薄片在表1中所述的溫度下熱定型約30秒來製備保護膜。 【表1】 量測實例
量測實例及比較實例中所製備之保護膜的平面內相位差(Ro )、厚度方向相位差(Rth )、在有效寬度內的平面內相位差(Ro ,max - Ro ,min )及在有效寬度內的厚度方向相位差(Rth ,max - Rth ,min )。結果給出在表2中。
平面內相位差(Ro )及厚度方向相位差(Rth )量測如下。
在用兩片偏光板確定保護膜之取向軸之後，藉由垂直於取向軸切出4 cm × 2 cm的大小來製備量測樣品。使用相位差計(Axometrics，Axoscan，量測波長 = 550 nm)量測平面內相位差及厚度方向相位差。使用阿貝折射計(Abbe refractometer；Atago，NAR-4T，量測波長= 546 nm)量測保護膜(樣品)之折射率且使用電子測微計(Fineloop，Millitron 1245D)量測保護膜之厚度d (μm)。
量測實例1之保護膜在整個有效寬度內的平面內相位差(Ro )及厚度方向相位差(Rth )。結果顯示於圖5及圖6中。 【表2】 1) 在寬度中心處的平面內相位差(Ro ) 2) 在寬度中心處的厚度方向相位差(Rth ) 3) 在寬度中心處厚度方向相位差(Rth )相對於平面內相位差(Ro )之比率 4) 有效寬度：距離寬度中心± 1,500 mm (約3,000 mm)
參見圖5，可看到實例1之保護膜滿足以下條件。 - 在寬度中心處之平面內相位差(Ro )≤ 100 nm - 沿寬度方向距離寬度中心 ± 500 mm內之平面內相位差(Ro )≤ 160 nm - 沿寬度方向距離寬度中心± 1000 mm內之平面內相位差(Ro )≤ 300 nm - 有效寬度內的平面內相位差改變相對於寬度改變(|ΔRo |/|Δx|)＜ 0.3 nm/mm
參見圖6，可看到實例1之保護膜滿足以下條件。 - 在寬度中心處之厚度方向相位差(Rth )≥ 6,800 nm - 有效寬度內的厚度方向相位差改變相對於寬度改變(|ΔRth |/|Δx|)＜ 1.5 nm/mm測試實例
評估實例及比較實例之保護膜在應用於顯示裝置後之外觀、結晶度、密度、鉛筆硬度、在硬塗佈後之鉛筆硬度及在高溫下之拉伸模數。結果給出在表3及表4中。
外觀評估如下。
按圖1中所示之結構將實例及比較實例之保護膜引入偏光板上。隨後，於保護膜上形成硬塗層。在將所得偏光板應用於TV或監視器之後，自偏光板之前方及斜方向目測評估是否有彩虹斑或色彩。
◎：任何方向均未觀察到彩虹斑或色彩。
O：任何方向均未觀察到彩虹斑，但是自斜方向觀察到非常輕微的色彩。
Δ：自斜方向觀察到輕微的彩虹斑及色彩。
X：自斜方向觀察到明顯的彩虹斑及色彩。
藉由以上所述之密度方法(方程式1)量測保護膜之結晶度。
使用鉛筆硬度測試器(Kipae E&T，KP-M5000M)及Mitsubishi『UNI』級鉛筆量測保護膜之鉛筆硬度。亦在保護膜上形成硬塗層之後量測鉛筆硬度。
使用萬能試驗機(Instron，4485 TIC960203-97B1A)量測保護膜之拉伸模數。 【表3】 【表4】 1) 基於波模式及閃爍之出現評估可見度。評估標準如下。O：可見度不下降；Δ：可見度輕微下降；X：可見度嚴重下降。
參見表3及表4，可看到，實例1-3之保護膜可用於各種應用，因為其顯示良好的結晶度、鉛筆硬度及拉伸模數，同時具有優異的光學性質，無彩虹斑或色彩。
尤其可看到，實例1之保護膜顯示非常平衡的光學性質與機械性質，且因此最適合應用於顯示裝置用偏光板。
作為藉由改進保護膜之光學性質來防止彩虹斑的另一實例，本發明提供一種保護膜，其含有聚對苯二甲酸乙二酯(PET)作為主要組分且進一步含有特定量的聚萘二甲酸乙二酯(PEN)。
聚萘二甲酸乙二酯(PEN)之添加可防止彩虹斑，因為保護膜之結晶度降低，所以寬度方向之平面內相位差變化(Ro ,max - Ro ,min )大大減小且厚度方向相位差(Rth )大大增加。另外，保護膜可用於各種應用，因為其不必為了增加厚度方向相位差(Rth )而增加保護膜之厚度。
保護膜可含有90-97 wt%之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)及3-10 wt%之聚萘二甲酸乙二酯(PEN)。若聚萘二甲酸乙二酯之含量小於3 wt%，則UV阻擋功能下降且厚度方向相位差無法增加。且若聚萘二甲酸乙二酯之含量超過10 wt%，則可能出現諸如彩虹斑之光學失真，因為平面內相位差變化增大。
保護膜具有UV阻擋作用，因為其含有聚萘二甲酸乙二酯(PEN)。具體而言，保護膜可具有小於約20%之UV (波長= 300-380 nm)透射率。
因此，保護膜即使在不添加額外UV吸收劑時亦可展現足夠的UV阻擋作用。另外，即使在添加UV吸收劑以進一步提高UV阻擋作用時，其仍然是經濟的，因為可減少添加量。
關於UV吸收劑，可使用有機UV吸收劑及無機UV吸收劑。具體而言，可添加UV吸收劑以確保透明度。關於有機UV吸收劑，可使用基於二苯甲酮或環亞胺酯的UV吸收劑。具體而言，保護膜可含有一或多種選自由以下組成之群的UV吸收劑：2-[2'-羥基-5'-(甲基丙烯醯氧基甲基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羥基-5'-(甲基丙烯醯氧基乙基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羥基-5'-(甲基丙烯醯氧基丙基)苯基]-2H-苯并三唑、2,2'-二羥基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、2,2',4,4'-四羥基二苯甲酮、2,4-二第三丁基-6-(5-氯苯并三唑-2-基)苯酚、2-(2'-羥基-3'-第三丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(5-氯(2H)-苯并三唑-2-基)-4-甲基-6-(第三丁基)苯酚、2,2'-亞甲基雙(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚、2,2'-(1,4-伸苯基)雙(4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2-甲基-3,1-苯并噁嗪-4-酮、2-丁基-3,1-苯并噁嗪-4-酮及2-苯基-3,1-苯并噁嗪-4-酮。
含有少量UV吸收劑之保護膜在380 nm之波長下可具有低於10%之UV透射率且在370 nm之波長下可具有低於1%之UV透射率。
保護膜具有350 nm或更小的平面內相位差(Ro )、7,000 nm或更大的厚度方向相位差(Rth )及300 nm或更小的寬度方向之平面內相位差變化(Ro ,max - Ro ,min )。
在本發明中，保護膜可藉由以下程序形成。
(1)製備聚對苯二甲酸乙二酯(PET)及聚萘二甲酸乙二酯(PEN) 因為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)容易水解，所以其在提供給擠出機之前可能要經過充分乾燥。 (2)熔融擠出帶膜成型
將聚對苯二甲酸乙二酯(PET)及聚萘二甲酸乙二酯(PEN)熔融擠出，且隨後藉由冷卻成型為薄片。
具體而言，熔融擠出可在自Tm + 30℃至Tm + 60℃之範圍內的溫度下進行，其中Tm (℃)係熔點。藉此，可藉由防止熔融樹脂之黏度增加及分子量減小來改進生產力，且可防止因為熱解聚合產生寡聚物。
熔融擠出產物藉由在壓鑄製程中固化而成型為未拉伸薄片。固化具體而言可在30℃或低於30℃，更具體而言在15-30℃的溫度下進行。 (3)雙軸拉伸
可沿寬度方向(TD)及長度方向(MD)雙軸拉伸未拉伸薄片以賦予所期望的光學性質。
可藉由同時雙軸拉伸或依序雙軸拉伸來雙軸拉伸未拉伸薄片。具體而言，未拉伸薄片可藉由沿著一個方向拉伸，且隨後沿著與其垂直的方向拉伸依序進行雙軸拉伸，但不限於此。
可藉由將由PET形成之未拉伸薄片沿長度方向(MD)拉伸2.5-6倍且沿寬度方向(TD)拉伸2.5-6倍來形成保護膜。
拉伸比係極大地影響保護膜之熱收縮率、密度、結晶特性、熱特性及光學性質的重要因數。具體而言，寬度方向(TD)之拉伸比相對於長度方向(MD)之拉伸比的比率(TD/MD)可為0.9-1.3，更具體而言1.04-1.1。
且可藉由按6.5-8.5 m/min之拉伸速度沿長度方向(MD)及寬度方向(TD)拉伸來形成保護膜，但不限於此。
在沿長度方向(MD)及寬度方向(TD)拉伸之前，可將未拉伸薄片預熱至預定溫度。具體而言，預熱溫度可在Tg + 5℃至Tg + 50℃之範圍內。雖然在Tg 較低時拉伸性良好，但是可能出現破裂。具體而言，在沿長度方向(MD)拉伸前之預熱溫度可為90-100℃且在沿寬度方向(TD)拉伸前之預熱溫度可為120-150℃。 (4)熱定型
可對保護膜進行熱定型。
熱定型可在150-260℃的溫度下或在170-230℃的溫度下進行。此外，熱定型可在180-230℃的溫度下或在180-200℃的溫度下進行。當熱定型溫度在上述範圍內時，可能更有利於防止彩虹斑，同時降低膜之厚度方向相位差。
熱定型可進行約5秒至1分鐘，更具體而言約10秒至45分鐘。
就長度方向及/或寬度方向而言，保護膜可能在熱定型開始之後鬆弛。
可對保護膜進行拉伸及熱定型，使得最終厚度係20-60 μm。如上所述，因為保護膜係藉由向聚對苯二甲酸乙二酯(PET)中添加聚萘二甲酸乙二酯(PEN)而形成，所以由於厚度方向相位差(Rth )大，即使在厚度係60 μm或更小時，仍可防止出現彩虹斑。實例 6-8 及 / 比較實例 5-6
將聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂及聚萘二甲酸乙二酯(PEN)樹脂(SKC)按表5中所述之含量熔融擠出且使用壓鑄輥成型為未拉伸薄片。
藉由在表5中所述之條件下對未拉伸薄片進行拉伸及熱定形來製備保護膜。 【表5】
量測實例及比較實例中所製備之保護膜的平面內相位差(Ro )、寬度方向之平面內相位差變化(Ro ,max - Ro ,min )、厚度方向相位差(Rth )、沿面取向係數(ΔP)及厚度方向相位差相對於平面內相位差之比率(Nz )。結果給出在表6及表7中。 【表6】 【表7】
參見表6及表7，可看到實例6-8之保護膜滿足以下條件。 - 平面內相位差(Ro )≤ 350 nm - 厚度方向相位差(Rth )≥ 7,000 nm - 寬度方向之平面內相位差變化(Ro ,max - Ro ,min )≤ 300 nm - 厚度方向相位差(Rth )相對於平面內相位差(Ro )之比率(Rth /Ro )≥ 25 - 沿面取向係數(ΔP)：0.176-0.25
評估實例及比較實例之保護膜在應用於顯示裝置後之外觀(彩虹斑之出現)、UV透射率、霧度及熱收縮率。結果給出在表8中。
彩虹斑之出現量測如下。
在將待測試保護膜插入於兩片基於PVA之偏光板之間之後，用肉眼觀察彩虹斑之出現。在0-180°之水平視角範圍內評估彩虹斑之出現。兩片偏光板之配向使得其偏振軸彼此垂直。測試膜之配向使得其偏光軸匹配兩個偏光板中之一者的偏光軸。
霧度量測如下。
將保護膜置放於敞開的盒子中且在150℃下熱處理10分鐘、20分鐘或30分鐘，使得寡聚物移向膜表面。5分鐘後，使用霧度計根據JIS K 715標準量測霧度。
按300-380 nm波長範圍內的平均UV透射率來量測UV透射率。
熱收縮率量測如下。
將保護膜切成300 mm × 300 mm之大小且在烘箱中在85℃下熱處理24小時。隨後，根據以下方程式計算熱收縮率。 熱收縮率Hs [%] = (初始長度 - 熱處理後之長度) / 初始長度 × 100 【表8】
參見表8，實例6-8之保護膜在0-180°之水平視角範圍內未顯示彩虹斑，具有小於20%之UV透射率，低於1%之霧度及小於1%之熱收縮率。相比之下，實例5-6之保護膜顯示彩虹斑且具有非常差的UV阻擋作用。
根據本發明之保護膜因為不形成彩虹斑所以具有良好的可見度，不形成彩虹斑係因為寬度方向平面內相位差之變化小且厚度方向相位差大。此外，可藉由引入聚萘二甲酸乙二酯(PEN)來加大厚度方向相位差而不必增加厚度。另外，根據本發明之保護膜本身具有優異的UV阻擋作用。此外，其因為低霧度所以具有良好的可見度且因為低熱收縮率所以不會削弱後處理過程中之可加工性。
本發明已參考其特定實施例加以詳細描述。然而，熟習此項技術者應瞭解，可在不背離本發明之原理及精神的情況下在此等實施例中進行各種改變及修改，本發明之範疇係限定於隨附申請專利範圍及其等效物中。
10‧‧‧偏光板/上部偏光板/前偏光板
10'‧‧‧下部偏光板
11‧‧‧偏光件
12‧‧‧偏光件用保護膜/保護膜
70‧‧‧液晶面板
71‧‧‧彩色濾光片基體
72‧‧‧液晶層
73‧‧‧TFT基體
80‧‧‧背光單元
90‧‧‧有機EL面板
91‧‧‧有機EL基體
92‧‧‧驅動基體
A'、A"‧‧‧位置
A、B‧‧‧寬度中點
MD‧‧‧長度方向
TD‧‧‧寬度方向
圖1簡單說明根據一例示性實施例之偏光板。 圖2係用於描述根據一例示性實施例之偏光件用保護膜的參考圖。 圖3簡單說明作為配備有根據一例示性實施例之偏光板的例示性顯示面板的液晶顯示器。 圖4簡單說明作為配備有根據一例示性實施例之偏光板的例示性顯示面板的有機電致發光顯示器。 圖5顯示實例1之保護膜之整個有效寬度內平面內相位差(Ro )的量測結果。圖5顯示整個有效寬度(a)、0 mm (寬度中心)至-1,500 mm之範圍(b)及0 mm (寬度中心)至+1,500 mm之範圍(c)的結果。 圖6顯示實例1之保護膜之整個有效寬度內厚度方向相位差(Rth )的量測結果。圖6顯示整個有效寬度(a)、0 mm (寬度中心)至-1,500 mm之範圍(b)及0 mm (寬度中心)至+1,500 mm之範圍(c)的結果。

Claims (18)

  1. 一種偏光件用保護膜，其包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，滿足以下條件(1)及(2)：(1)平面內相位差(Ro)
    Figure TWI649591B_C0001
    350nm(2)厚度方向相位差(Rth)
    Figure TWI649591B_C0002
    6,000nm，及具有35-55%之結晶度，且該偏光件用保護膜具有5B或更大的鉛筆硬度。
  2. 如請求項1之偏光件用保護膜，其具有1.3-1.5g/cm3之密度。
  3. 如請求項1之偏光件用保護膜，其具有3.0-5.0GPa之拉伸模數(85℃)。
  4. 如請求項1之偏光件用保護膜，其具有小於0.3GPa的寬度方向(TD)之模數(85℃)與長度方向(MD)之模數(85℃)的差值。
  5. 如請求項1之偏光件用保護膜，其在寬度中心處具有200nm或更小的平面內相位差(Ro)。
  6. 如請求項1之偏光件用保護膜，其在寬度中心處具有6,800nm或更大的厚度方向相位差(Rth)。
  7. 如請求項1之偏光件用保護膜，其在寬度中心處具有60或更大的該厚度方向相位差(Rth)相對於該平面內相位差(Ro)的比率(Rth/Ro)。
  8. 如請求項1之偏光件用保護膜，其在有效寬度內具有250nm/m或更小的平面內相位差變化(Ro,max-Ro,min)。
  9. 如請求項1之偏光件用保護膜，其在有效寬度內具有1,500nm/m或更小的厚度方向相位差變化(Rth,max-Rth,min)。
  10. 如請求項1之偏光件用保護膜，其在有效寬度內經歷小於0.3nm/mm的平面內相位差改變相對於寬度改變(｜△Ro｜/｜△x｜)。
  11. 如請求項1之偏光件用保護膜，其在有效寬度內經歷小於1.5nm/mm的厚度方向相位差改變相對於寬度改變(｜△Rth｜/｜△x｜)。
  12. 如請求項1之偏光件用保護膜，其具有2.8-3.5倍的長度方向(MD)拉伸比及2.9-3.7倍的寬度方向(TD)拉伸比。
  13. 如請求項1之偏光件用保護膜，其具有0.9-1.1的長度方向(MD)拉伸比相對於寬度方向(TD)拉伸比的比率(MD/TD)。
  14. 如請求項1之偏光件用保護膜，其具有20-60μm之厚度。
  15. 如請求項1之偏光件用保護膜，其具有160-230℃之熱定型溫度。
  16. 一種偏光板，其包含偏光件及如請求項1至15中任一項之偏光件用保護膜，該膜係與該偏光件之上側及下側中之至少一者相鄰。
  17. 如請求項16之偏光板，其進一步包含形成於該保護膜上之硬塗層且具有1H或更大的鉛筆硬度。
  18. 一種顯示裝置，其包含顯示面板及如請求項16之偏光板，該偏光板安置於該顯示面板之上側及下側中之至少一者上。
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