TWI768636B - 偏光片及包括其的光學顯示器 - Google Patents

Abstract

一種偏光片及一種包括所述偏光片的光學顯示器。所述偏光片包括：偏光器；以及保護膜，形成於偏光器的至少一個表面上，其中偏光器具有形成於所述偏光器的至少一部分處的高透射率區，所述高透射率區在為約550奈米的波長下具有為約2%或小於2%的消偏光指數。

Description

偏光片及包括其的光學顯示器

[相關申請案的交叉參考]

本申請案主張於2020年1月7日在韓國智慧財產局中提出申請的韓國專利申請案第10-2020-0002277號的權益，所述韓國專利申請案的全部揭露內容併入本案供參考。

本發明是有關於一種偏光片及一種包括所述偏光片的光學顯示器。更具體而言，本發明是有關於一種具有高透射率區的偏光片及一種包括所述偏光片的光學顯示器，所述高透射率區使得經由其拍攝的影像能夠具有改善的顏色品質及清晰度。

偏光片用於藉由自光學顯示器的液晶面板發射的光的偏光來發射經偏光的光(polarized light)。偏光片包括偏光器及疊層於所述偏光器的至少一個表面上的保護膜。一般而言，光學顯示器具有例如照相機功能及視訊呼叫功能等各種功能以及顯示功能。由於偏光片因所述偏光片的偏光功能而僅透射少於50%的入射光， 因此設置於照相機區中的偏光片可能會導致可見度(visibility)劣化。為解決此種問題，有必要在偏光片的至少一部分處形成高透射率區。

最近，包括智慧型電話及智慧型平板電腦(smartpad)在內的可攜式電子裝置配備有各種功能。具體而言，照相機是智慧型電話的重要組件。為向智慧型電話添加照相機功能，在智慧型電話的前側上必須存在照相機部件。隨著螢幕對機身比率(screen-to-body ratio)的逐漸增加，照相機部分被放置於螢幕區中(即，顯示區中)。目前，放置於螢幕區內部的照相機部件上不顯示影像。因此，正在開發一種在利用照相機拍攝時使得螢幕能夠不顯示於照相機的光接收部分上、而在其他時間使得螢幕能夠顯示於光接收部分上的方法。然而，在此種情形中，即使當偏光片具有高透射率區時，在改善經由高透射率區拍攝的影像的顏色品質及清晰度方面亦存在限制。

本發明的一個目的是提供一種具有高透射率區的偏光片，所述高透射率區使得經由其拍攝的影像能夠具有改善的顏色品質及清晰度。

本發明的一個態樣是有關於一種偏光片。

實施例1. 所述偏光片包括：偏光器；以及保護膜，形成於偏光器的至少一個表面上，其中偏光器具有形成於所述偏光 器的至少一部分處的高透射率區，所述高透射率區在為約550奈米的波長下具有為約2%或小於2%的消偏光指數(depolarization index)。

實施例2. 在實施例1中，高透射率區可具有為約60%至約92%的透光率(light transmittance)。

實施例3. 在實施例1及2中，高透射率區可放置於照相機上，所述照相機設置於光學顯示器的顯示區中。

本發明的另一態樣是有關於一種包括根據本發明的偏光片的光學顯示器。

本發明提供一種具有高透射率區的偏光片，所述高透射率區使得經由其拍攝的影像能夠具有改善的顏色品質及清晰度。

10:高透射率區

20:除高透射率區以外的區

圖1是根據本發明一個實施例的形成有高透射率區及除高透射率區以外的區的偏光器的平面圖。

將參照附圖來詳細闡述本發明的實施例，以使熟習此項技術者透徹地理解本發明。應理解，本發明可以不同方式來實施，而不限於以下實施例。

如本文中用於表示特定數值範圍的表達「X至Y」意謂 「大於或等於X且小於或等於Y(X

且

Y)」。

本發明的一個態樣是有關於一種偏光片。根據本發明的所述偏光片包括偏光器及形成於所述偏光器的至少一個表面上的保護膜。在一個實施例中，所述偏光片包括偏光器及形成於所述偏光器的兩個表面上的保護膜。在另一實施例中，所述偏光片包括偏光器及僅形成於所述偏光器的一個表面上的保護膜。

所述偏光片具有形成於所述偏光片的平面的至少一部分處的高透射率區。

在一個實施例中，所述偏光片由高透射率區及除高透射率區以外的區(亦稱為「偏光區」)組成。

在本文中，用語「高透射率區」指代形成於偏光器的一個表面上且在可見光譜中(例如，在為380奈米至780奈米的波長下)具有為約60%或大於60%(例如，60%至92%(例如，60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%或92%))的透射率及為約50%或小於50%(例如，1%至50%(例如，1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%或50%))的偏光度的區。當偏光片用於光學顯示 器中時，高透射率區安裝於光學顯示器的設置有照相機的區中，藉此使得能夠經由所述高透射率區拍攝影像(例如圖片)。

在本文中，用語「偏光區」指代具有典型偏光功能且在可見光譜中具有為約45%或小於45%(例如，約10%至45%)的透射率及為約90%或大於90%(例如，約90%至100%)的偏光度的區。

高透射率區在為550奈米的波長下具有為約2%或小於2%的消偏光指數。在本文中，用語「消偏光指數」指代當經偏光的光通過某一光學系統時偏光度的降低程度。在此種消偏光指數範圍內，利用照相機經由高透射率區拍攝的影像可為潔淨且清楚的。具體而言，高透射率區可具有為約0%至約2%(例如，0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%或1.9%或者2.0%)的消偏光指數。具體而言，對於在其顯示區中設置有照相機的光學顯示器，即使當光學顯示器採用在利用照相機拍攝時使得螢幕能夠不顯示於照相機的光接收部分上、而在其他時間使得螢幕能夠顯示於光接收部分上的方法時，根據本發明的偏光片的高透射率區在照相機上的放置亦使得利用照相機拍攝的影像能夠是潔淨且清楚的。在本文中，用語「顯示區」指代光學顯示器的其中設置發光二極體及類似物來顯示螢幕的區。

根據本發明，除如相關技術中一樣在偏光片中設計高透射率區以用於與照相機一起進行拍攝以外，所述高透射率區亦被 設計成在為約550奈米的波長下具有為約2%或小於2%的消偏光指數。本發明的發明者證實，相較於經由在為約550奈米的波長下具有為大於約2%的消偏光指數的高透射率區拍攝的影像，經由根據本發明的高透射率區拍攝的影像可具有顯著改善的顏色品質及清晰度。

在一個實施例中，所述偏光片的高透射率區可形成於偏光器的整個區域的一部分之上，所述部分不包括偏光器的隅角。舉例而言，參照圖1，偏光器形成有高透射率區10及除所述高透射率區以外的區20，其中高透射率區10由除所述高透射率區以外的區20環繞。

偏光器可具有為約5微米至50微米、具體為約5微米至30微米的厚度。在此種範圍內，偏光器可用於所述偏光片中。

所述偏光片的偏光器被製作成使得高透射率區具有為約2%或小於2%的消偏光指數。接下來，將闡述製作偏光器的方法。

可藉由以下方式製作偏光器：利用選自碘及二色性染料中的至少一者對聚乙烯醇膜進行染色，然後進行拉伸；以及對經染色及拉伸的聚乙烯醇膜的將形成高透射率區的區施加約510奈米至520奈米脈衝式雷射束(pulsed laser beam)。

首先，製作經染色及拉伸的聚乙烯醇膜。

可藉由染色、拉伸、交聯及顏色修正製程來製作經染色及拉伸的聚乙烯醇膜。在根據本發明的製作偏光器的方法中，實行 染色及拉伸製程的次序沒有特別約束。即，聚乙烯醇膜可在染色後拉伸、可在拉伸後染色或者可同時染色及拉伸。

聚乙烯醇膜可包括常用於製作偏光器的任何典型的聚乙烯醇膜。具體而言，聚乙烯醇膜可為由聚乙烯醇或其衍生物形成的膜。聚乙烯醇膜可具有為約1,000至約5,000的聚合度、為約80莫耳%至100莫耳%的皂化度及為約1微米至30微米、具體為3微米至30微米的厚度。在該些範圍內，聚乙烯醇膜可用於製作薄的偏光器。

在使聚乙烯醇膜經歷染色及拉伸之前，可使聚乙烯醇膜經歷用水沖洗(washing with water)及溶脹(swelling)。用水沖洗聚乙烯醇膜可自聚乙烯醇膜的表面移除異物。使聚乙烯醇膜溶脹可促進對聚乙烯醇膜的染色或拉伸。此處，如熟習此項技術者眾所習知，可藉由將聚乙烯醇膜留在包含水溶液的溶脹浴(swelling bath)中來實行對聚乙烯醇膜的溶脹。溶脹浴的溫度及溶脹時間沒有特別限制。溶脹浴可更包含硼酸、無機酸、表面活性劑及類似物，且其含量可被恰當地調節。

可藉由將聚乙烯醇膜浸入包含選自碘及二色性染料中的至少一者的染色浴中來實行對聚乙烯醇膜的染色。在染色製程中，可將聚乙烯醇膜浸入染色溶液中。此處，染色溶液可為選自碘及二色性染料中的至少一者的水溶液。具體而言，以碘系染料的形式提供碘。此處，碘系染料可包括選自碘化鉀、碘化氫、碘化鋰、碘化鈉、碘化鋅、碘化鋰、碘化鋁、碘化鉛及碘化銅中的至少一者。 染色溶液可為包含1重量%至5重量%的選自碘及二色性染料中的至少一者的水溶液。在此種範圍內，偏光器可具有在本文中所指定範圍內的偏光度，且因此可用於光學顯示器中。

染色浴的溫度的範圍可介於約20℃至45℃，且聚乙烯醇膜浸入染色浴中的時間週期的範圍可介於約10秒至300秒。在該些範圍內，可獲得具有高偏光度的偏光器。

在拉伸浴(stretching bath)中拉伸經染色的聚乙烯醇膜，以由於選自碘及二色性染料中的至少一者的定向而具有偏光性質。具體而言，可藉由乾拉伸方法或濕拉伸方法來實行對經染色的聚乙烯醇膜的拉伸。乾拉伸方法可包括輥間拉伸(inter-roll stretching)、壓縮拉伸(compression stretching)、加熱輥拉伸(heated roll stretching)及類似方法，且濕拉伸方法可包括在35℃至65℃下在含水濕拉伸浴(wet stretching bath)中拉伸經染色的聚乙烯醇膜。濕拉伸浴可更包含硼酸以提高拉伸效率。

可將聚乙烯醇膜拉伸至預定的伸長率(elongation)。具體而言，可將聚乙烯醇膜拉伸至為約5倍至約7倍、具體為約5.5倍至約6.5倍的總伸長率。在此種延伸率範圍內，聚乙烯醇膜可免於在拉伸期間撕裂或起皺，且可獲得具有高偏光度及高透射率的偏光器。此處，可對聚乙烯醇膜進行單軸拉伸。另外，可在單一階段中實行對聚乙烯醇膜的拉伸。作為另一選擇，可在多個階段(例如兩個階段、三個階段及類似階段)中實行對聚乙烯醇膜的拉伸，進而使得可獲得薄的偏光器而不會使聚乙烯醇膜斷裂。

儘管在以上實施例中聚乙烯醇膜是在染色後拉伸，然而應理解，本發明不限於此，且可在相同的反應浴(reaction bath)中實行對聚乙烯醇膜的染色及拉伸。

可使經染色的聚乙烯醇膜在拉伸前或拉伸後在交聯浴(cross-linking bath)中經歷交聯。藉由交聯製程，可利用選自碘及二色性染料中的至少一者對聚乙烯醇膜更強地進行染色。此處，可使用硼酸作為交聯劑。交聯浴中可更包含磷酸化合物、碘化鉀及類似物以提高交聯效率。

可使經染色及拉伸的聚乙烯醇膜在顏色修正浴(color-correction bath)中經歷顏色修正。在顏色修正製程中，將經染色及拉伸的聚乙烯醇膜浸入包含含碘化鉀的顏色修正溶液的顏色修正浴中。藉由此種方式，可降低偏光器的顏色值，且可自偏光器移除碘陰離子(I^-)，藉此改善偏光器的耐久性。顏色修正浴的溫度的範圍可介於約20℃至45℃，且聚乙烯醇膜浸入顏色修正浴中的時間週期的範圍可介於約10秒至300秒。

然後，向經染色及拉伸的聚乙烯醇膜的一部分施加所述約510奈米至約520奈米脈衝式雷射束，藉此製作部分地形成有高透射率區的偏光器。

所述約510奈米至約520奈米脈衝式雷射束可誘導在偏光器中染色的碘及/或二色性染料自基態(ground state)至激發態(excited state)的轉變，藉此分解碘及/或二色性染料，且因此增加利用所述脈衝式雷射束輻照的部分的透光率。

具體而言，所述約510奈米至約520奈米脈衝式雷射束可為具有為510奈米、511奈米、512奈米、513奈米、514奈米、515奈米、516奈米、517奈米、518奈米、519奈米、520奈米、較佳為515奈米的波長的脈衝式雷射束。

以為約0.17焦耳/平方公分/脈衝或小於0.17焦耳/平方公分/脈衝的能量密度施加所述約510奈米至約520奈米脈衝式雷射束。在此種範圍內，高透射率區可具有為2%或小於2%的消偏光指數，同時防止聚乙烯醇膜的經處理表面的熱誘導碳化(heat-induced carbonization)或者雷射陰影現象(laser hatching phenomenon)。較佳地，以為0.03焦耳/平方公分/脈衝至0.17焦耳/平方公分/脈衝的能量密度施加所述約510奈米至520奈米脈衝式雷射束。

在本文中，用語「能量密度」意謂偏光器的高透射率區的每單位面積的每脈衝能量。

所述約510奈米至約520奈米脈衝式雷射束可在上述波長中的每一者下施加達約1秒至1,000秒(例如約1秒至100秒)。在此種範圍內，藉由在前述條件下增加束施加時間或頻率，可形成更中性及無色的高透射率區，而不會使偏光器及保護膜熱變形。

可以為1至20的掃描數施加所述約510奈米至約520奈米脈衝式雷射束。在此種範圍內，藉由在前述條件下增加束施加時間或頻率，可形成更中性及無色的高透射率區，而不會使偏光器及保護膜熱變形。

在本文中，用語「掃描數」指代對於給定的映射層級(mapping level)，脈衝式雷射束通過特定點的次數。

可藉由向偏光器施加所述約510奈米至約520奈米脈衝式雷射束來形成高透射率區。作為另一選擇，可藉由以在本文中所指定範圍內的能量密度向由偏光器及形成於所述偏光器的至少一個表面上的保護膜構成的疊層體(laminate)施加脈衝式雷射束來形成高透射率區。

保護膜可包括偏光器中常用的任何典型保護膜。舉例而言，保護膜可包括由選自以下中的至少一者形成的保護膜：纖維素樹脂，包括三乙醯基纖維素及類似物；聚酯樹脂，包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯及類似物；環狀聚烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂；聚醚碸樹脂、聚碸樹脂、聚醯胺樹脂；聚醯亞胺樹脂；聚烯烴樹脂；聚芳酯樹脂；聚乙烯醇樹脂；聚氯乙烯樹脂；以及聚偏二氯乙烯樹脂。

保護膜可具有為約10微米至100微米(例如，約10微米至60微米)的厚度。可藉由此項技術中已知的任何典型方法藉由黏合劑實行保護膜在偏光器上的疊層。

本發明的另一態樣是有關於一種光學顯示器。

根據本發明的光學顯示器包括根據本發明的偏光片。光學顯示器的實例可包括液晶顯示器、有機發光顯示器及類似物。

接下來，將參照一些實例更詳細地闡述本發明。然而，應注意，提供該些實例僅是為了例示，而不能以任何方式解釋為限 制本發明。

實例及比較例中所使用的組件的細節如下：

(1)偏光器：聚乙烯醇膜(VF-PE3000，可樂麗有限公司(Kuraray Co.,Ltd.,)，日本，厚度：30微米)

(2)保護膜：三乙醯基纖維素膜(KC4UYW，柯尼卡美能達公司(Konica Minolta Inc.,)，日本，厚度：40微米)

實例1

使用水沖洗的聚乙烯醇膜在30℃下在含水溶脹浴中經歷溶脹。

將已通過溶脹浴的聚乙烯醇膜在30℃下在含3重量%碘化鉀水溶液的染色浴中處理了30秒至200秒。容許已通過染色浴的聚乙烯醇膜在30℃至60℃下通過含3重量%硼酸水溶液的濕交聯浴。在50℃至60℃下在含3重量%硼酸水溶液的拉伸浴中將已通過交聯浴的聚乙烯醇膜拉伸至為6倍的總伸長率，藉此製作偏光器。然後，藉由黏合劑(Z-200，日本合成(Nippon Gohsei))將保護膜結合至所製作的偏光器的兩個表面，藉此製作疊層體。

將疊層體切割成了預定大小，然後在表1中所示的條件下向疊層體的一部分施加515奈米脈衝式雷射束，藉此製作具有高透射率區的偏光片。

實例2至實例25

除在表1至表3中所示的不同條件下施加515奈米脈衝式雷射束以外，以與實例1中相同的方式製作出了具有高透射率 區的偏光片。

比較例1

除在表3中所示的條件下施加400奈米至800奈米脈衝式雷射束而不是在表1中所示的條件下施加515奈米脈衝式雷射束以外，以與實例1中相同的方式製作出了具有高透射率區的偏光片。

比較例2

除在表3中所示的條件下施加532奈米脈衝式雷射束而不是在表1中所示的條件下施加515奈米脈衝式雷射束以外，以與實例1中相同的方式製作出了具有高透射率區的偏光片。

比較例3

除在表3中所示的條件下施加515奈米脈衝式雷射束而不是在表1中所示的條件下施加515奈米脈衝式雷射束以外，以與實例1中相同的方式製作出了具有高透射率區的偏光片。

就以下性質對在實例及比較例中製作的偏光片中的每一者的高透射率區進行了評價：

(1)消偏光指數(單位：%)：使用AXOSCAN系統在為550奈米的波長下量測了在實例及比較例中製作的偏光片中的每一者的高透射率區的消偏光指數。

(2)透光率(單位：%)：使用分光光度計(V730，佳司科公司(JASCO Corporation))在為380奈米至780奈米的波長下量測了在實例及比較例中製作的偏光片中的每一者的高透射率 區的平均透光率。

(3)偏光度(單位：%)：使用分光光度計(V730，JASCO公司)在為550奈米的波長下量測了在實例及比較例中製作的偏光片中的每一者的高透射率區的偏光度。

(4)藉由高透射率區達成的影像清晰度(可見度評價)：慮及年齡及性別，二十多歲的女性視力最佳。選擇了五名在日常生活中沒有使用過視力矯正裝置(例如，眼鏡)的二十多歲的女性作為測試組。當藉由一般視力測試方法測得的視覺銳度(visual acuity)與藉由偏光片的高透射率區測得的視覺銳度相同時，對應的偏光片被評定為「良好(Good)」，而當藉由一般視力測試方法測得的視覺銳度不同於藉由偏光片的高透射率區測得的視覺銳度時，對應的偏光片被評定為「不良(Poor)」。

如表1至表3中所示，根據本發明的偏光片可使得經由高透射率區拍攝的影像能夠具有改善的顏色品質及清晰度。

相反，相較於實例的情形，比較例1至比較例3的偏光片(其高透射率區具有為小於2%的消偏光指數)在經由高透射率區拍攝的影像的顏色品質及清晰度方面表現出不良的性質。

應理解，在不背離本發明的精神及範圍的條件下，熟習此項技術者可作出各種修改、改變、變更及等效實施例。

10:高透射率區

20:除高透射率區以外的區

Claims (4)

1. 一種偏光片，包括： 偏光器；以及 保護膜，形成於所述偏光器的至少一個表面上， 其中所述偏光器具有形成於所述偏光器的至少一部分處的高透射率區，所述高透射率區在約550奈米的波長下具有約2%或小於2%的消偏光指數。
2. 如請求項1所述的偏光片，其中所述高透射率區具有約60%至約92%的透光率。
3. 如請求項1所述的偏光片，其中所述高透射率區被放置於照相機上，所述照相機設置於光學顯示器的顯示區中。
4. 一種光學顯示器，包括如請求項1至請求項3中任一項所述的偏光片。

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