偏光板组件以及显示设备的制作方法

本发明有关于一种偏光板组件，尤指一种广色域偏光板组件。本发明另关于一种使用此种偏光板组件的显示设备。

背景技术：

偏光板或偏光片(polarizer)是一种可使一般不具偏极性的自然光转变成朝特定方向偏振的偏极光，或者仅限特定方向偏振光通过的光学元件，例如与偏光板方向一致的平行光可通过，但与偏光板方向正交的垂直光则会被遮蔽无法透过，如此可筛选控制通过偏光板后的光偏极性。偏光板或偏光片的应用范围广泛，包括相机镜头、显微镜、3d立体眼镜、太阳眼镜、显示面板等等，因应所欲达成目的与功效的不同，偏光板的组成与材料也会有所差异。

随着科技的发展和人们对于显示产品色彩效果的与日俱增的要求，液晶显示面板也朝着提升色域(colorgamut)的方向发展，亦即增加使人眼所能识别出的颜色，色域愈广代表的是人眼可辨识的颜色覆盖率愈高，因此广色域也成为显示面板显示质量的一种指标。

现有技术中用以提升面板色域的方法是利用背光膜材中内含的量子点膜材(quantumdotfilm)，以蓝光led激发量子点膜材产生窄带宽的激发光源，而形成广色域的光学表现。然而，由于一般量子点膜材含镉(cd)，具有毒性，会对环境造成伤害，因此如何在广色域的显示技术需求与无毒环保的世界潮流间取得平衡，甚至双赢，是业界仍在努力的目标之一。

因此，谋求从显示面板结构本身进行改良以提升色域，例如提供广色域偏光板，不啻为解决现有技术所面临问题的可行方向。

技术实现要素：

因此，本发明目的在于提供一种偏光板组件，其可应用在一光学元件中，达到广色域的表现。

本发明提供一种偏光板组件，包括：一偏光基体；一保护层，位于偏光基体的一侧；一表面保护膜，位于保护层相对于偏光基体的另一侧；另一保护层，位于偏光基体相对于保护层的另一侧；以及一黏着剂层，位于另一保护层相对于偏光基体的另一侧。其中，偏光板组件还包括一吸收材料，其在波长570-600nm间的穿透频谱比波长450nm间的穿透频谱低10％以上，且比波长650nm间的穿透频谱低15％以上。

较佳者，吸收材料在波长570-600nm间的穿透频谱比波长450nm间的穿透频谱低15％以上，且比波长650nm间的穿透频谱低20％以上。

在一实施例中，吸收材料掺入于黏着剂层中。

在另一实施例中，吸收材料成膜于黏着剂层与保护层之间。

本发明的偏光板组件例如可应用于一显示设备中，与例如扭转向列(tn)显示面板、横向电场效应(ips)显示面板、垂直配向(va)显示面板、或oled显示面板并用。

附图说明

图1为根据本发明偏光板组件的一应用例的显示面板结构的剖面示意图。

图2为根据本发明一实施例的偏光板组件结构的剖面示意图。

图3a为根据本发明一实施例的偏光板组件所含吸收材料在偏光板组件结构中的分布示意图。

图3b为根据本发明另一实施例的偏光板组件所含吸收材料在偏光板组件结构中的分布示意图。

图4a为根据本发明一实施例的偏光板组件中所含三种吸收材料实施例的穿透频谱图。

图4b为根据本发明一实施例的偏光板组件中包含三种吸收材料实施例的穿透频谱图。

图5a与5b为两种显示面板结构实例的剖面示意图，其中显示面板包括根据本发明一实施例的偏光板组件与一金属线栅偏光板搭配使用。

第6图为本发明显示设备色域增进效果的曲线示意图。

【符号说明】

11显示面板12第一光调变元件

13第二光调变元件14背光元件

30偏光基体31保护层

32保护层33表面保护膜

34黏着剂层35离型膜

36吸收材料

具体实施方式

以下，将通过下列实施例对本发明做更详细的说明。然而须注意的是，下列关于本发明的较佳实施例的描述仅作为描述与说明的目的，非用以限制本发明。

请参阅图1，根据本发明的显示面板11结构包括一彩色滤光片基板(图未示)与一薄膜晶体管基板(图未示)夹持一液晶层(图未示)，液晶层(图未示)受一外加电场控制而改变液晶构形，以控制通过不同液晶区域的光量；第一光调变元件12，位于显示面板11的一侧，用以在光进入显示面板之后调整其光学特性；第二光调变元件13，位于显示面板11的另一侧，用以在光进入显示面板11之前调整其光学特性，例如用以将通过的光(具有任一方向的极化光)转换成特定方向的偏极光；以及一背光元件14，位于第二光调变元件13的相对于显示面板11的相反侧，用以提供显示用的背光。

为了不使用含毒量子点膜材来达到广色域目的，本案发明人研发出一种色域增进偏光板(colorgamutenhancepolarizer)，用于第一光调变元件12和/或第二光调变元件13中，以同时达成偏光与提升色域效果的目的。

色域增进偏光板可由一根据本发明的偏光板组件贴附于显示面板上而形成。本发明偏光板组件适用于例如扭转向列(tn)显示面板、横向电场效应(ips)显示面板、垂直配向(va)显示面板、或oled显示面板。因此，液晶层可相对应为tn、ips或va液晶盒(cell)。

图2显示本发明偏光板组件的一实施例剖面示意图。偏光板组件包括一偏光基体30，用以使光线由非偏极光变成偏极光；一上方保护层31和一下方保护层32，用以支撑保护偏光基体30；一表面保护膜33，用以保护偏光基体30；一黏着剂层34，用以黏贴偏光基体30至显示面板基板；以及一离型膜35，用以保护黏着剂层34。使用偏光板组件时将表面保护膜33与离型膜35撕离，并透过黏着剂层34黏贴至显示面板上。

在上述实施例中，偏光基体30的材料可为聚乙烯醇(pva)树脂膜，其可通过皂化聚醋酸乙烯树脂制得。保护层31和32材料例如为聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，pmma)、三聚醋酸纤维素(triacetylcellulose，tac)、丙烯酸树脂膜、聚芳香羟树脂膜、聚醚树脂膜、环聚烯烃树脂膜(例如聚冰片烯树脂膜)、聚酯(polyethyleneterephthalate，pet)、聚丙稀(polypropylene，pp)、环烯烃聚合物(cycloolefinpolymer，cop)、聚碳酸酯(polycarbonate，pc)以及上述任意组合所组成的一族群；表面保护膜33材料例如为聚乙烯(pe)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)；离型膜35材料例如为聚乙烯(pe)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)等。上述材料实施例仅为举例之用，熟习此技艺的人士可视实际需求而为适当选用，并不因此影响或限制本发明的实施与保护范围。

在一实施例中，偏光板组件中可包含其它结构类型的光学层，例如可为对光学的增益、配向、补偿、转向、直交、扩散、保护、防黏、耐刮、抗眩、反射抑制、高折射率等有所帮助的层，可例如为具有控制视角补偿或双折射(birefraction)等特性的配向液晶层、易接合处理层、硬涂层、抗反射层、防黏层、扩散层、防眩层等各种表面处理层。

在本发明的一实施例中，色域增进偏光板22除了上述偏光板组件外，还包含至少一吸收材料，吸收材料的主要吸收波长为560～610nm，更佳为570-600nm，最佳为580-590nm。另外，上述吸收材料例如可为一种染料(dye)、颜料(pigment)、或其他可吸收光波段的材料。

在一实施例中，吸收材料是与黏着剂层34整合为一含吸收材料的黏着剂层34。其中，吸收材料36可以掺入的型式与黏着剂层34一并形成分布于黏着剂层34中，如图3a所示。在一实施例中，吸收材料36以独立膜层型式提供于黏着剂层34与下方保护层32间，例如先涂布、喷洒或其它成膜方式形成在下方保护层32表面上，再于其上加上黏着剂层34，如图3b所示。另外，除了前述两方式外，吸收材料36也可掺入或在延伸成膜时掺入至偏光板内的适合的光学膜层中，如保护层31、32或偏光基体30中达到提升色域的效果。当掺入黏着剂层34或其他光学膜层中时，其浓度范围(或重量百分比)在0.1％～5.0％之间，较佳为0.1％～1.0％之间。若为独立膜层型式，其厚度范围在0.1um～5um之间，较佳为0.1um～1um之间。

另外，上述黏着剂层34的组成主要包括但不限于：(a)主剂、(b)架桥剂及(c)硅烷偶合剂，下面将对各组成进行说明。

(a)主剂：

主剂包含至少一种(甲基)丙烯酸酯，在后文中，(甲基)丙烯酸酯意指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的任一种，其余出现的“(甲基)”含意亦可以此类推。(甲基)丙烯酸酯例如可选择自：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸十一烷酯等的直链状(甲基)丙烯酸烷酯；或是例如可选择自：(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯等的支链状(甲基)丙烯酸烷酯；或是例如可选择自：(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸乙氧基甲酯等有烷氧基取代的(甲基)丙烯酸烷酯。另外，(甲基)丙烯酸酯可含有芳基，例如(甲基)丙烯酸苄酯等；或者(甲基)丙烯酸酯可含有芳氧基，例如(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-(2-苯氧基乙氧基)乙酯、环氧乙烷改质的壬基酚之(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-(邻-苯基苯氧基)乙酯等。完成固化干燥后的交联(甲基)丙烯酸酯为黏着层的主要成分及架构。

在一实施例中，主剂可以包含以下配方比例：丙烯酸丁酯(ba)40～90重量份、丙烯酸甲酯(ma)10～40重量份、丙烯酸(aa)1重量份以下、丙烯酸2-羟基乙酯(hea)5重量份以下、丙烯酸2-甲氧基乙酯(mea)5重量份以下、丙烯酸2-苯氧基乙酯(pea)4～10重量份。在一实施例中，主剂的平均分子量介于120～170万之间，mw/mn介于3.5～5之间。

(b)架桥剂：

架桥剂可帮助主剂内的(甲基)丙烯酸酯单体产生交联，形成网状结构，提高黏着层的强度，架桥剂的分子内具有至少两个官能基，能与主剂内的(甲基)丙烯酸酯单体的极性官能基反应，其种类有环氧系架桥剂、异氰酸酯系架桥剂、亚胺系架桥剂、金属螯合系架桥剂、氮丙啶系架桥剂，可选择其中一种或混和多种架桥剂，架桥剂的总量为0.05～20重量份，架桥剂的比例如果过低，虽能增加部分黏着力，但形成的黏着层内聚力不足，高温测试时会产生发泡现象。

环氧系架桥剂例如可选择自：双酚a型之环氧树脂、乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙三醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、n,n-二缩水甘油基苯胺、n,n,n',n'-四缩水甘油基-间-二甲苯二胺、1,3-双(n,n-二缩水甘油基胺基甲基)环己烷等。

异氰酸酯系架桥剂分子内至少有两个异氰酸酯基(-nco)，例如可选择自：甲苯二异氰酸酯、二异氰酸六亚甲酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、氢化二甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯等。另外，使用这些异氰酸酯化合物与甘油或三羟甲基丙烷等多元醇反应而成的加成物、或将异氰酸酯化合物制成二聚物、三聚物等亦可成为架桥剂。

亚胺系架桥剂例如可选择自：二乙烯三胺、三乙烯四胺。

金属螯合系架桥剂例如可选择自：乙酰基丙酮或乙酰基乙酸乙酯与铝、铁、铜、锌、锡、钛、镍、锑、镁、钡、铬及锆等的多价金属配位而成的化合物等。

氮丙啶系架桥剂例如可选择自：二苯基甲烷-4,4'-双(1-氮丙啶甲酰胺)、甲苯-2,4-双(1-氮丙啶甲酰胺)、三伸乙基三聚氰胺、间苯二甲酰基双-1-(2-甲基氮丙啶)、参-1-氮丙啶基氧化膦、六亚甲基-1,6-双(1-氮丙啶甲酰胺)、三羟甲基丙烷-三-β-氮丙啶基丙酸酯、四羟甲基甲烷-三-β-氮丙啶基丙酸酯等。

(c)硅烷偶合剂：

可选择下列一种或混和多种硅烷偶合剂，硅烷偶合剂的总量为0.01～10重量份。硅烷偶合剂例如可选择自：乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基参(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷等的含聚合性不饱和基(如烯键)的硅烷化合物；或是例如可选择自：3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基乙氧基二甲基硅烷等的具有环氧基构造的硅烷化合物；或是例如可选择自：3-胺基丙基三甲氧基硅烷、3-胺基丙基三乙氧基硅烷、n-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、n-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷等的含胺基的硅烷化合物；或是例如可选择自：3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷等的含卤素取代基的硅烷化合物；其他例如：3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷等。黏着剂的组成还可以根据实际的产品需求，添加其他适当的添加剂，例如包括抗静电剂等等。举例来说，抗静电剂可包括具有4级铵盐、吡啶嗡盐、第1～3级胺基等阳离子性基的各种阳离子性抗静电剂；具有磺酸盐基、硫酸酯盐基、磷酸酯盐基、膦酸盐基等阴离子性基的阴离子性抗静电剂；胺基酸类、胺基硫酸酯类等的两性抗静电剂；胺基醇系、甘油系、聚乙二醇系等的非离子性抗静电剂；或将如上述的抗静电剂高分子量化所得到的高分子型抗静电剂等。抗静电剂的添加量为0.1～1.0重量份，测得的表面阻抗范围为1010～1011奥姆。

在一实施例中，吸收材料为一种包含如下所示结构式(i)的四氮杂卟啉染料：

其中，r⁴¹至r⁴⁸分别独立表示氢原子、卤原子、氰基、硝基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳香基、取代或未取代的芳香氧基、取代或未取代的芳烷氧基、或者取代或未取代的胺基，m表示2个氢原子、2个1价金属原子、2价金属原子、3价取代金属原子或氧化金属原子。

吸收材料36的另一实例为一种方酸菁染料(squaryliumdye)：

式ii中，r1至r4分别独立地表示氢原子、卤原子、羟基、可具有取代基的苯基或碳数1至20的1价饱和烃基。

r5至r8分别独立地表示氢原子、羟基、巯基、碳数1至5的烷氧基或三氟甲基。

r9至r12分别独立地表示碳数1至20的1价饱和烃基，该1价饱和烃基所含的氢原子是可被卤原子、氰基、胺甲酰基、胺磺酰基、羟基或胺基取代，在构成该饱和烃基的碳原子之间可插入氧原子或硫原子。

就r1至r4中的卤原子而言，可列举氟原子、氯原子、溴原子或碘原子。

就r1至r4及r9至r12中之饱和烃基而言，可列举例如：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十六烷基及二十烷基等碳数1至20的直链烷基；异丙基、异丁基、第二丁基、第三丁基、异戊基、新戊基及2-乙基己基等碳数3至20的分支烷基；环丙基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基及三环癸基等碳数3至20的脂环式饱和烃基。

就r1至r4中的苯基可具有的取代基而言，可列举卤原子、氰基、羟基、胺基等。

式(ii)中，r1至r4分别独立，较佳是氢原子。

r5至r8分别独立地较佳是氢原子、羟基、或碳数1至5的烷氧基，更佳是氢原子、羟基、甲氧基、或乙氧基。

r9至r12分别独立地较佳是碳数1至10的烷基(该烷基中，氢原子可具有羟基，碳原子之间可插入氧原子)。

上述材料实施例仅为举例之用，熟习此技艺的人士可视实际需求而为适当选用，并不因此影响或限制本发明的实施与保护范围。

本发明经实验发现适用于本发明中提升色域的吸收材料本身的穿透频谱，以及在黏着剂层34中掺入吸收材料36后的本发明偏光板的穿透频谱如图4a与4b所示，其中材料1、材料2与材料3分别为：

材料1如式i结构，

其中：

中心金属m为钯(palladium；pd)，掺入浓度为1％；

取代基r⁴¹、r⁴³、r⁴⁵、r⁴⁷为三级丁基(tert-butyl)；且

取代基r⁴²、r⁴⁴、r⁴⁶、r⁴⁸为2-氟苯基(2-fluorophenyl)。

材料2如式i结构，

其中，中心金属m为铜(copper；cu)，掺入浓度为1％；

取代基r⁴¹、r⁴³、r⁴⁵、r⁴⁷为三级丁基(tert-butyl)；且

取代基r⁴²、r⁴⁴、r⁴⁶、r⁴⁸为2-氟苯基(2-fluorophenyl)。

材料3如式i结构，

其中，中心金属为铜(copper；cu)，掺入浓度为0.1％

取代基r⁴¹、r⁴³、r⁴⁵、r⁴⁷为三级丁基(tert-butyl)；且

取代基r⁴²、r⁴⁴、r⁴⁶、r⁴⁸为2-氟苯基(2-fluorophenyl)。

由图中可知，吸收材料在波长570-600nm间的穿透频谱比波长450nm间的穿透频谱低10％以上，即t(570nm～600nm)<0.9*t(450nm)，较佳低15％以上，更加低20％以上。且吸收材料于比波长650nm间的穿透频谱低15％以上，即t(570nm～600nm)<0.85*t(650nm)，较佳低20％以上，更加低25％以上。

如上所述，根据本发明的偏光板组件可用于图1所示的显示面板的第一光调变元件或第二光调变元件或者两者中，兼具偏光与提升色域的效果，因此，背光元件14所发出的背光不需要使用配合量子点膜材激发的蓝光，而可使用一般的白光背光源。当然，也可以视其它设计需求而使用不同的背光源，或者与其它有助于提升色域的技术组合使用。

在一显示面板实例中，除了在第一光调变元件或第二光调变元件中使用本发明的色域增进偏光板外，可配合于另一光调变元件中使用金属线栅偏光板(wire-gridpolarizer；wgp)。金属线栅偏光板是以金属线做成，平行相间排列成光栅，金属中的电子只能沿导线运动，当光照射在金属线栅偏光板上时，光波电向量在金属线方向的振动会被金属线中的电子吸收，垂直金属线方向的光波电向量就能通过，这样只有沿导线纵向的光子被吸收，而横向的光子未被吸收，从而达到偏振效果。除了以金属线做成平行相间排列的光栅之外，亦可用光学蚀刻的方法，在沉积有金属薄膜的基底上蚀刻出所需宽度的导线。在本实施例中的金属线栅偏光板的金属线间距为纳米等级(10-200nm)，高度为50-1000nm。使用的金属可为铝、银、金、铅、铜等，尤以铝为佳。

另外，顺应金属栅栏偏光板的特性，可以配合使用单边补偿膜。补偿膜21的材料选用，以垂直配向(va)液晶设计参数为参考，例如使液晶位相差值lcdelta_nd设计在300～370nm的范围下，使其r0在50～100nm之间，较佳70-100nm之间，而rth在200～350nm之间，较佳270-320nm之间。其中，x，y平面位相差值r0＝(nx-ny)×d；而x，y，z立体位相差值rth＝((nx+ny)/2–nz)×d，其中nx，ny与nz分别代表补偿膜在x轴、y轴与z轴的三度空间折射系数，d代表补偿膜21的厚度)。此时可具有与原面板双边补偿膜相当或更佳的视角表现，此单边光学补偿膜材料可为三醋酸纤维素(tac)、环烯烃聚合物(cop)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚碳酸酯(pc)、液晶材料或复合型材料搭配而成。由上述元件所构成的显示面板结构实例如图5a或5b所示。

图6显示本发明显示面板在各种不同标准下的色域的变化情况示意图，其中x轴为色度x，y轴为色度y。图中所采用标准包括国际照明委员会cie(internationalcommissiononillumination)1931、美国国家电视系统委员会(nationaltelevisionsystemcommittee)、数位影院电影主控系统dci(digitalcinemainitiatives)-p3、bt2020(itu-rrecommendationbt.2020色域空间)、一般面板(panel)、以及使用cgep的面板(panel(cgep))。使用本发明所发展出的色域增进偏光板所制得的显示面板，在不需要量子点膜材的情况下，可有效提升色域达10％以上。例如ntsc色域可提升达约25％，dci-p3色域可提升达约27％，bt2020色域可提升达约19％。若使用cgep搭配wgp作为上下偏光板，则除了可有效提升色域达10％以上之外，可达30％穿透率以及广视角表现，且因仅需单边补偿膜而有薄化的效果。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，例如，虽然在上述说明中是以本发明色域增进偏光板在液晶显示面板上的应用为例，但任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，本发明色域增进偏光板可以用于不同光学元件中达到类似的目的，此外，熟习此技艺者亦当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。