TWI776657B - 全周曲面偏光板 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種全周曲面偏光板，適用於一全周曲面顯示裝置，其包含：一偏光層、一第一保護層與一第二保護層。該第一保護層設置於該偏光層鄰近該全周曲面顯示裝置之一側，且具有一第一熱膨脹係數。該第二保護層設置於該偏光層相對該全周曲面顯示裝置之另一側，具有一第二熱膨脹係數，且該第二熱膨脹係數大於該第一保護層之第一熱膨脹係數。

Description

全周曲面偏光板
本發明是有關於一種用於顯示裝置之偏光板，特別是一種用於四周邊緣及四角區域皆圍繞連續曲面顯示區域之全周曲面顯示裝置之全周曲面偏光板。
隨著人們對於顯示裝置，特別是手持顯示裝置之外觀設計及提升屏佔比率的更加要求，減少裝置邊框的寬度，甚至使手持顯示裝置之邊緣區域彎曲形成弧形狀顯示區域，以進一步兼具增加屏佔比率及手持舒適度的功效，成為了解決方案之一。由於顯示器，不論是液晶顯示器或是電致發光二極體顯示器，雖然皆可藉由加工方法或材料本身可撓性形成具有曲面之顯示器，但請參考圖1，其為習知部分側邊具有曲面顯示區域的手持裝置示意圖。手持裝置1之顯示區域2具有一平面顯示區域2a，以及僅在其一側或相對的二側邊具有一固定曲率之曲面顯示區域2b。因顯示面板一般難以同時在平面顯示區域2a的相鄰長邊與短邊或四周圍，即同時包含邊緣和轉角區域，皆具有連續的弧形曲面顯示效果，使得設計受到限制。
雖然現行顯示器製程上，可採用相對液晶顯示面板可撓性更佳的自發光式有機發光二極體面板，並經過特殊畫素設計及加工方法使得其亦可在弧形曲面邊緣及四角具備無扭曲的顯示效果。且對於手持裝置中 不須具備顯示效果的弧形曲面邊框及背部殼體等，亦可簡單藉由鑄模或熱壓成型等方法以搭配形成。然而，因現行顯示器面板皆仍須至少設置一偏光板等光學膜於顯示器表面以增進光學表現，或降低外界環境光的反射。偏光板為具有光學吸收軸的偏光層與相位差膜等之多層複合光學膜，普遍以沿膜面水平單軸延伸、塗佈或層疊等方式卷對卷生產，而具有單一吸收軸方向或相位差光軸方向，故對於偏光板厚度方向施加應力、熱壓等方式成型後，因各膜層間、四邊緣彎曲處及四轉角所受應力與原本軸向不一，容易使吸收軸或相位差值偏差，導致曲面顯示區域產生漏光、色偏、不均紋路等，無法具有一定的光學效果要求。且若如同一般顯示裝置之邊框、殼體等非光學膜材般，藉由充分加熱至膜材軟化點(通常大於200℃)降低膜材模數後再熱壓，則偏光層之偏光度往往會被高溫破壞失效。因此，在熱壓溫度不可過高下(通常介於85℃至125℃，且持續時間小於15秒)，現行偏光板結構直接進行曲面熱壓成型之加工性亦較差，使成型後外觀不良率較高。因此，由於上述現行偏光板側邊與四角形成連續曲面區域的光學與外觀不良問題，顯示裝置若欲進行四週圍具有連續曲面顯示區域之設計也因而受限。
故本發明之發明人提出一種全周曲面偏光板結構，其可在中央平面顯示區域周圍的四個邊緣和四轉角區域皆形成連續之弧形曲面顯示區域，使應用於全周曲面顯示器後仍具備良好顯示效果，且具備良好的外觀。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的在於提供一種具備新穎性、進步性及產業利用性等專利要件之全周曲面偏光板，以期克服現有產品之難點。
為達到上述目的，本發明提供一種用於全周曲面顯示裝置之全周曲面偏光板，其包含：一偏光層；一第一保護層，設置於該偏光層相鄰顯示裝置之一側，且具有一第一熱膨脹係數；以及一第二保護層，設置於該偏光層相對該全周曲面顯示裝置之另一側，具有一第二熱膨脹係數，且該第二熱膨脹係數大於該第一保護層之第一熱膨脹係數。
在一實施例之全周曲面偏光板中，該全周曲面偏光板具有一平面顯示區，以及一環繞於該平面顯示區全周圍之曲面顯示區。
在另一實施例之全周曲面偏光板中，該第一保護層之第一熱膨脹係數係介於10x10-6/℃至20x10-6/℃，該第二保護層之第二熱膨脹係數係介於25x10-6/℃至40x10-6/℃。
在另一實施例之全周曲面偏光板中，該平面顯示區四角端的曲率半徑係介於5mm至10mm。
在另一實施例之全周曲面偏光板中，該曲面顯示區沿厚度方向之切面的曲率半徑係介於2mm至6mm。
在另一實施例之全周曲面偏光板中，該第一保護層之厚度小於或等於該第二保護層之厚度。
在另一實施例之全周曲面偏光板中，該第一保護層之厚度係介於20μm至80μm，該第二保護層之厚度係介於40μm至80μm。
在另一實施例之全周曲面偏光板中，該第一保護層係為一具有四分之一波長相位差值之相位差膜，使得該全周曲面偏光板形成一全周曲面之圓偏光板。
在另一實施例之全周曲面偏光板中，其進一步包含一四分之一波板設置於鄰近該第一保護層側，使得該全周曲面偏光板形成一全周曲 面之圓偏光板。
在另一實施例之全周曲面偏光板中，該第一保護層與第二保護層之材料係選自由聚醯亞胺、對苯二甲酸乙二酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、環烯烴聚合物、環氧樹脂聚合物、聚矽氧烷聚合物以及醋酸纖維聚合物所構成的群組的其中之一。
1:手持裝置
2:顯示區域
2a、3a:平面顯示區域
2b、3b:曲面顯示區域
3、3’:全周曲面偏光板
31:偏光層
32:第一保護層
33:第二保護層
4:全周曲面顯示裝置
5:四分之一波板
R1、R2:曲率半徑
圖1：係為習知側邊具有曲面顯示區域的手持裝置示意圖。
圖2：係為本發明之一實施例之全周曲面偏光板用於全周曲面顯示裝置之示意圖。
圖3A：係為本發明之一實施例之全周曲面偏光板剖面圖。
圖3B：係為本發明之一實施例之全周曲面偏光板俯視圖。
圖4：係為本發明另一實施例之全周曲面偏光板示意圖。
為使本發明之發明特徵、內容與優點及其所能達成之功效更易瞭解，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。
以下將參照相關圖式，說明依本發明之全周曲面偏光板之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請配合參看圖2與圖3A所示，圖2為本發明一實施例之全周曲面偏光板3用於全周曲面顯示裝置4之示意圖，圖3A為該全周曲面偏光板3之剖面圖。該全周曲面偏光板3包含：一偏光層31；一第一保護層32，設置於該偏光層31鄰近全周曲面顯示裝置4之一側，且具有一第一熱膨脹係數；以及一第二保護層33，設置於該偏光層31相對該全周曲面顯示裝置4之另一側，具有一第二熱膨脹係數，且該第二熱膨脹係數大於該第一保護層之第一熱膨脹係數。其中，該全周曲面偏光板3具有一平面顯示區3a，以及一環繞於該平面顯示區3a全周圍之曲面顯示區3b。
在本發明中所採用之熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion,CTE)屬於一維的線性熱膨脹係數，該熱膨脹係數可由式(1)而得。其中，熱膨脹係數α定義為將室溫25℃下長度為L25℃之長條狀膜材加熱至85℃時之長度L85℃時，相對於原長度L25℃每上升1℃之尺寸變化率。
α=(L85℃-L25℃)/L25℃(85℃-25℃) 式(1)
在一實施例之全周曲面偏光板中，該第一保護層32之熱膨脹係數係介於10x10-6/℃至20x10-6/℃，該第二保護層33之第二熱膨脹係數係介於25x10-6/℃至40x10-6/℃。
請參看圖3B，其為本發明全周曲面偏光板之俯視圖。在另一實施例之全周曲面偏光板3中，該平面顯示區3a四角端於xy平面的曲率半徑R1係介於5mm至10mm。
請再參看圖3A，在另一實施例之全周曲面偏光板中，依據所應用的顯示器類型及厚度不同，如手機、平板或手錶等愈薄的顯示裝置其厚度方向所需之曲率亦相對較小，故該全周曲面偏光板3之曲面顯示區3b沿厚度方向之切面(即包含z軸之切面方向)的曲率半徑R2較佳係介於 2mm至6mm，以符合市售手持裝置之圓弧側邊需求。
在另一實施例之全周曲面偏光板中，因第一保護層32位於彎曲內側，第二保護層33位於彎曲外側，第一保護層32所需之總延伸量通常小於第二保護層33，故該第一保護層32之厚度較佳係小於或等於該第二保護層33之厚度。
在另一實施例之全周曲面偏光板中，該第一保護層32之厚度係介於20μm至80μm，該第二保護層33之厚度係介於40μm至80μm。
在另一實施例之全周曲面偏光板中，該第一保護層32係為一具有四分之一波長相位差值之相位差膜，使得該全周曲面偏光板3形成一全周曲面之圓偏光板。
請參看圖4，在另一實施例之全周曲面偏光板中，全周曲面偏光板3’進一步包含一四分之一波板5設置於鄰近該第一保護層32側，使得該全周曲面偏光板3’形成一全周曲面之圓偏光板。
在另一實施例之全周曲面偏光板中，該第一保護層32與第二保護層33之材料包括但不限於聚醯亞胺、對苯二甲酸乙二酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、環烯烴聚合物、環氧樹脂聚合物、聚矽氧烷聚合物或醋酸纖維聚合物，只需調整該些聚合物受熱後之應變程度，並符合上述之熱膨脹係數組合即可。
下述實施例係用來進一步說明本發明，但本發明並不受其限制。
實施例
實施例1
本實施例1所揭示的全周曲面偏光板，所採用的偏光層為碘 系延伸型偏光層，第一保護層為採用熱膨脹係數為11.3x10-6/℃之三醋酸纖維素薄膜(TAC，厚度40μm，購於Fujifilm)，第二保護層為採用熱膨脹係數為31.7x10-6/℃之聚甲基丙烯酸甲酯薄膜(PMMA，厚度40μm，購於Toyo Kohan Co.,Ltd.)。經加熱至120℃、烘烤8秒後以模具熱壓方式，由第二保護層側向第一保護層側彎曲，設定曲率半徑R1為6mm，曲率半徑R2為2.6mm，通常厚度方向切面之曲率半徑R2愈小，所受之彎曲應力愈大，愈容易於熱壓過程產生變形，故在此以較小曲率半徑2.6mm示例，形成同時具有平面顯示區，以及環繞於該平面顯示區全周圍之曲面顯示區之全周曲面偏光板，最後再以雷射切割等方式切除曲面顯示區外的多餘邊料。
實施例2
本實施例2所揭示的全周曲面偏光板，所採用的偏光層為碘系延伸型偏光層，第一保護層為採用熱膨脹係數為11.3x10-6/℃之三醋酸纖維素薄膜(TAC，厚度40μm，購於Fujifilm)，第二保護層為採用熱膨脹係數為35.6x10-6/℃之對苯二甲酸乙二酯聚合物薄膜(PET，厚度80μm，購於Toyobo)。同樣地，經加熱至120℃、烘烤8秒後以模具熱壓方式，由第二保護層側向第一保護層側彎曲，形成曲率半徑R1為6mm，曲率半徑R2為2.6mm，同時具有平面顯示區，以及環繞於該平面顯示區全周圍之曲面顯示區之全周曲面偏光板，最後再以雷射切割等方式切除曲面顯示區外的多餘邊料。
比較例1
本比較例1所揭示的全周曲面偏光板，所採用的偏光層為碘系延伸型偏光層，第一保護層為採用熱膨脹係數為35.6x10-6/℃之對苯二甲酸乙二酯聚合物薄膜(PET，厚度80μm，購於Toyobo)，第二保護層為採 用熱膨脹係數為10.3x10-6/℃之三醋酸纖維素薄膜(TAC，厚度80μm，購於Fujifilm)。同樣地，經加熱至120℃、烘烤8秒後以模具熱壓方式，由第二保護層側向第一保護層側彎曲，並同樣形成曲率半徑R1為6mm，曲率半徑R2為2.6mm，同時具有平面顯示區，以及環繞於該平面顯示區全周圍之曲面顯示區之全周曲面偏光板以進行相同評價比對，最後再以雷射切割等方式切除曲面顯示區外的多餘邊料。
比較例2
本比較例2所揭示的全周曲面偏光板，所採用的偏光層為碘系延伸型偏光層，第一保護層與第二保護層皆為採用熱膨脹係數為35.6x10-6/℃之對苯二甲酸乙二酯聚合物薄膜(PET，厚度80μm，購於Toyobo)。同樣地，經加熱至120℃、烘烤8秒後以模具熱壓方式，由第二保護層側向第一保護層側彎曲，形成曲率半徑R1為6mm，曲率半徑R2為2.6mm，同時具有平面顯示區，以及環繞於該平面顯示區全周圍之曲面顯示區之全周曲面偏光板，最後再以雷射切割等方式切除曲面顯示區外的多餘邊料。
比較例3
本比較例3所揭示的全周曲面偏光板，所採用的偏光層為碘系延伸型偏光層，第一保護層與第二保護層皆為採用熱膨脹係數為11.3x10-6/℃之三醋酸纖維素薄膜(TAC，厚度40μm，購於Fujifilm)。同樣地，經加熱至120℃、烘烤8秒後以模具熱壓方式，由第二保護層側向第一保護層側彎曲，形成曲率半徑R1為6mm，曲率半徑R2為2.6mm，同時具有平面顯示區，以及環繞於該平面顯示區全周圍之曲面顯示區之全周曲面偏光板，最後再以雷射切割等方式切除曲面顯示區外的多餘邊料。
比較例4
本比較例4所揭示的全周曲面偏光板，所採用的偏光層為碘系延伸型偏光層，第一保護層為採用熱膨脹係數為31.7x10-6/℃之聚甲基丙烯酸甲酯薄膜(PMMA，厚度40μm，購於Toyo Kohan Co.,Ltd.)，第二保護層為採用熱膨脹係數為11.3x10-6/℃之三醋酸纖維素薄膜(TAC，厚度40μm，購於Fujifilm)。同樣地，經加熱至120℃、烘烤8秒後以模具熱壓方式，由第二保護層側向第一保護層側彎曲，形成曲率半徑R1為6mm，曲率半徑R2為2.6mm，同時具有平面顯示區，以及環繞於該平面顯示區全周圍之曲面顯示區之全周曲面偏光板，最後再以雷射切割等方式切除曲面顯示區外的多餘邊料。
將上述該些實施例與比較例的全周曲面偏光板分別針對光軸的精準度，以及邊緣外觀的平整度、翹曲程度、曲率偏差等進行判別，並將判定結果列於表一。由於本發明之全周曲面偏光板並非如同現行平面式偏光板僅有單一維度之吸收軸方向，而受熱壓應力後具有在三維空間之變化，因此，對於光學的判等，無法以現行量測平面類膜材之單一軸向儀器測量，而採用直接將待測之全周曲面偏光板與另一吸收軸為直交方向之全周曲面偏光板標準品層疊，透過背光觀察四周及四角是否出現漏光不均現象及其程度，以判定光軸是否精準。判定標準為目視判斷曲面顯示區之四邊緣與四角落處是否與平面顯示區整體一致，當任一處出現明顯不均之漏光、紋路等則綜合評價為(X)，代表該區域之光軸出現偏差，若亮暗程度皆平均一致則綜合評價為(○)，代表該些區域之光軸精準度佳。對於外觀的邊緣平整度判等方式為以目視判斷全周曲面偏光板外觀，當邊角明顯出現皺褶評價為(X)，輕微扭曲變形、波浪狀等評價為(△)，無明顯不良評價為(○)。對於外觀的翹曲判等方式為將全周曲面偏光板置放於一平板基座，量測全周各邊角中最遠離基座之高度，當翹曲高度大於或等於8mm，將嚴重影響後續與顯示器對位貼合製程，評價為(X)，介於5mm至8mm評價為 (△)，小於或等於5mm評價為(○)。對於外觀的曲率偏差，則以表面3D輪廓量測儀(VR-5000,KEYENCE)量測全周曲面偏光板外圍輪廓並計算其成型後實際四邊緣及四角曲率，當曲率偏離設計值大於或等於5%評價為(X)，介於1%至5%評價為(△)，當小於或等於1%評價為(○)。
Figure 110131592-A0305-02-0012-1
由表一可知當全周曲面偏光板為實施例1、2之搭配組合時，只要彎曲外側之第二保護層之第二熱膨脹係數大於彎曲內側之第一保護層之第一熱膨脹係數，不論第一保護層之厚度為小於或等於第二保護層，皆可得到光學表現佳且外觀優良之全周曲面偏光板。反之，若如該些比較例中的搭配組合，彎曲外側之第二保護層之第二熱膨脹係數小於或等於彎曲內側之第一保護層之第一熱膨脹係數時，皆可能造成貼合後因全周曲面偏光板之曲面區域軸向偏差等因素，產生邊角漏光不均缺陷，或外觀不良影響後續加工與貼合製程，無法獲得光學與外觀一致優良之全周曲面偏光板，而無法適用於四角與四邊緣全周圍皆具備曲面顯示區域之全周曲面顯示器。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
3a:平面顯示區域
3b:曲面顯示區域
3:全周曲面偏光板
31:偏光層
32:第一保護層
33:第二保護層
R2:曲率半徑

Claims (9)

  1. 一種全周曲面偏光板，適用於一全周曲面顯示裝置，其包含：一偏光層；一第一保護層，設置於該偏光層鄰近該全周曲面顯示裝置之一側，且具有一第一熱膨脹係數，該第一熱膨脹係數係介於10x10-6/℃至20x10-6/℃；以及一第二保護層，設置於該偏光層相對該全周曲面顯示裝置之另一側，具有一第二熱膨脹係數，該第二保護層之該第二熱膨脹係數係介於25x10-6/℃至40x10-6/℃，且該第二熱膨脹係數大於該第一保護層之第一熱膨脹係數。
  2. 如請求項1所述之全周曲面偏光板，該全周曲面偏光板具有一平面顯示區，以及一環繞於該平面顯示區全周圍之曲面顯示區。
  3. 如請求項2所述之全周曲面偏光板，其中該平面顯示區之四角端的曲率半徑R1係介於5mm至10mm。
  4. 如請求項2所述之全周曲面偏光板，其中該曲面顯示區沿厚度方向之切面的曲率半徑R2係介於2mm至6mm。
  5. 如請求項1所述之全周曲面偏光板，其中該第一保護層之厚度小於或等於該第二保護層之厚度。
  6. 如請求項5所述之全周曲面偏光板，其中該第一保護層之厚度係介於20μm至80μm，該第二保護層之厚度係介於40μm至80μm。
  7. 如請求項1所述之全周曲面偏光板，其中該第一保護層係為一具有四分之一波長相位差值之相位差膜，使得該全周曲面偏光板形成 一全周曲面之圓偏光板。
  8. 如請求項1所述之全周曲面偏光板，其進一步包含一四分之一波板設置於鄰近該第一保護層側，使得該全周曲面偏光板形成一全周曲面之圓偏光板。
  9. 如請求項1所述之全周曲面偏光板，其中該第一保護層與第二保護層之材料係選自由聚醯亞胺、對苯二甲酸乙二酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、環烯烴聚合物、環氧樹脂聚合物、聚矽氧烷聚合物以及醋酸纖維聚合物所構成的群組的其中之一。
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