專利名稱：一種提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，該雙重折射率包括正型與負(fù)型，且該方法配合一溶液鑄膜制程，在高分子聚合物中添加奈米微粒，以制作一具高雙重折射率的光學(xué)混成膜，該光學(xué)混成膜尤可應(yīng)用于一液晶顯示器的位相補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù)：
輕量化、薄型化、省電與低輻射等方向是計算機(jī)相關(guān)設(shè)備的產(chǎn)業(yè)在近十年來的發(fā)展趨勢，此趨勢帶動了光電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。傳統(tǒng)CRT顯示器由于體積過于龐大笨重、以及伴隨著輻射的問題，實已成為一過時的顯示產(chǎn)品；而LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)則由于顯示品質(zhì)逐漸改善而迅速擴(kuò)展其應(yīng)用范疇，LCD的低耗電、省能源、易攜帶、高分辨率、畫面連續(xù)呈現(xiàn)等種種優(yōu)點，實在地確認(rèn)了其為21世紀(jì)所理想與期許的顯示器產(chǎn)品。
對比、色彩重現(xiàn)與安定的灰階強(qiáng)度是使用液晶顯示器時所重視的重要性能。限制液晶顯示器對比性質(zhì)的主要因子為光線「漏」出液晶組件的傾向，呈現(xiàn)暗色甚或黑色的像素狀態(tài)，即俗稱的「鬼影」；漏光時LCD所呈現(xiàn)的顏色亦會相互滲染(即色偏)，顯相極度失真。此外，該漏光與對比性質(zhì)亦與使用者觀看該液晶顯示器時的角度多寡(即視角)有關(guān)，通常最佳對比僅存在于該顯示器垂直入射的狹小范圍(窄視角)內(nèi)，當(dāng)該視角提高時，對比將迅速降低。
由前述可知，窄視角與色偏現(xiàn)象乃LCD產(chǎn)業(yè)中所急欲改善的要素，尤其是當(dāng)顯示器漸朝大尺寸發(fā)展，所伴隨的視角問題將更顯嚴(yán)重；目前針對窄視角問題的解決方案主要有針對液晶盒內(nèi)部的改良與針對液晶盒外部的改良；前者如畫素分割、配向分割等多域(multi-domain)技術(shù)以及IPS(In Plane Switching)、VA(Vertically Aligned)、OCB(OpticalCompensation Birefringence)等新型液晶顯示模式；后者如光學(xué)補(bǔ)償膜或其它表面特征膜的貼合。其中，液晶盒內(nèi)部的改良由于涉及復(fù)雜的液晶盒制程，且絕大多數(shù)產(chǎn)品仍需額外貼合光學(xué)補(bǔ)償膜以獲得更佳的視角，因而并不普及；至于液晶盒外部的改良則由于制作容易、只需增貼光學(xué)補(bǔ)償膜而不影響傳統(tǒng)的LCD制程，因此目前仍被廣泛應(yīng)用于LCD視角問題的改善。
請參閱圖1A至圖1F，對一不具光學(xué)異向性(Optical Anisotropy)的光學(xué)膜而言，其折射率nx＝ny＝nz可示意如圖1A，其中，nx、ny、nz表示在三軸方向的折射率。而現(xiàn)有的光學(xué)補(bǔ)償膜具光學(xué)異向性，其依光軸的分布主要可分為三種A-plate、C-plate與雙軸延伸膜；其中，當(dāng)光線穿透A-plate型光學(xué)補(bǔ)償膜時，在x軸與y軸方向具有相異的折射率(即nx＞ny＝nz或nx＜ny＝nz，其中，nx、ny、nz表示在三軸方向的折射率)，如圖1B、圖1C所示；穿透C-plate型光學(xué)補(bǔ)償膜時，則在x軸與z軸方向具相異的折射率(即nx＝ny＞nz或nx＝ny＜nz，其中，nx、ny、nz表示在三軸方向的折射率)，如圖1D、圖1E所示；而穿透雙軸延伸膜時，則在x、y、z三軸各具不同的折射率(nx、ny、nz；且nx＞ny＞nz)，如圖1F所示，因而可據(jù)以定義出平面折射率ne＝nx-ny(平行膜面)與厚度折射率nth＝nx-nz(垂直膜面)。
此外，由于光線穿透具異向性的光學(xué)補(bǔ)償膜時，將在各方向產(chǎn)生不同程度的折射，因而可定義一雙重折射率(Birefringence)Δn，表示光線在不同方向折射率的差異程度，例如Δn＝nx-ny、Δn＝ny-nz、Δn＝nx-nz等；Δn值越大，表示光線在兩不同方向所產(chǎn)生的折射程度差距亦越大，將更加有利于應(yīng)用在液晶顯示器的位相補(bǔ)償裝置中。
現(xiàn)有的光學(xué)補(bǔ)償膜多以高分子聚合物薄膜(如TAC，三醋酸纖維)配合單軸或雙軸拉伸而成，以制成具有光學(xué)異向性的光學(xué)膜。請參閱圖2A及圖2B，雖然大部分鏈狀高分子聚合物均因其不對稱的化學(xué)結(jié)構(gòu)，而具有其獨立的光學(xué)異向性，然而由于高分子聚合物21所形呈的長鏈狀態(tài)原呈現(xiàn)一散亂無規(guī)的排列(或稱為非晶態(tài)，AmorphousState)，將抵銷彼此間的異向性，而在宏觀上不呈現(xiàn)其雙重折射(Birefringence)效應(yīng)。當(dāng)高分子薄膜經(jīng)單軸或雙軸拉伸后，該高分子聚合物21由于受到拉伸應(yīng)力的作用，將朝一取向(Orientation)排列；此時，相異分子間的光學(xué)異向性便無法完全互相抵銷，因而在宏觀上將呈現(xiàn)其雙重折射效應(yīng)。一材料的雙重折射效應(yīng)乃指當(dāng)光線穿透該材料時，其在不同方向上(如x、y、z軸方向)具有不同的折射率，此效應(yīng)可修正光線前進(jìn)方向，因而此機(jī)制可應(yīng)用于光學(xué)補(bǔ)償膜，做一視角上的導(dǎo)正。
目前所常用于LCD的相位補(bǔ)償裝置的高分子聚合物為TAC(三醋酸纖維，Triactyl Cellulose)，TAC膜為一具正型雙重折射率(Δn＞0)的光學(xué)膜，其具有高度光學(xué)異向性(Optical Anisotropy)、高雙重折射率，以及高耐熱性；然而，由于目前TAC膜的來源乃仰賴國外進(jìn)口，國內(nèi)則尚無制作TAC膜的樹脂來源與核心技術(shù)，導(dǎo)致位相補(bǔ)償裝置的生產(chǎn)成本過高，實非一具長久可應(yīng)用性的位相補(bǔ)償裝置材料。因此，對于研發(fā)一具經(jīng)濟(jì)效益、高應(yīng)用性的光學(xué)膜材料與制作方式，仍有相當(dāng)大的努力空間。
基于以上所述，醞釀了本發(fā)明的動機(jī)。本發(fā)明提供一種提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，配合溶液鑄膜制程，可制作一具有高雙重折射率的光學(xué)膜，該光學(xué)膜尤可應(yīng)用于液晶顯示器的位相補(bǔ)償裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，該方法配合一溶液鑄膜制程，制作一具高雙重折射率的光學(xué)膜，該光學(xué)膜尤可應(yīng)用于一液晶顯示器的位相補(bǔ)償裝置。本發(fā)明的主要目的為以一種較低成本的高分子聚合物樹脂為基底原料，通過奈米微粒的添加，發(fā)展一種混成材料，以提高該混成材料的雙重折射率至可應(yīng)用的范圍。
本發(fā)明的另一目的為提高一習(xí)知補(bǔ)償膜的雙重折射率，使其更有利于位相補(bǔ)償裝置的應(yīng)用。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，該雙重折射率包括正型與負(fù)型；該方法配合一溶液鑄膜制程，制作一具高雙重折射率的光學(xué)膜，該光學(xué)膜尤可應(yīng)用于一液晶顯示器的位相補(bǔ)償裝置。
為使熟悉該項技術(shù)人士了解本發(fā)明的目的、特征及功效，茲通過下述具體實施例，并配合附圖，對本發(fā)明詳加說明如后。


圖1A至圖1F為不同種類的光學(xué)膜其折射率示意圖；圖2A為現(xiàn)有技術(shù)的高分子聚合物受拉伸作用前的分子排列示意圖；圖2B為現(xiàn)有技術(shù)的高分子聚合物受拉伸作用后的分子排列示意圖；圖3為本發(fā)明步驟流程圖；圖4A為利用本發(fā)明方法所制成的混成膜受拉伸作用前的分子排列示意圖；圖4B為利用本發(fā)明方法所制成的混成膜受拉伸作用后的分子排列示意圖。
圖中符號說明21 高分子聚合物步驟301 選擇相互搭配的高分子聚合物與奈米微粒步驟302 以溶劑溶解技術(shù)將所選擇的高分子聚合物與奈米微粒形成一溶液系統(tǒng)步驟303 于溶液系統(tǒng)中添加適當(dāng)?shù)姆稚⒅瞥讨鷦┎襟E304 將該溶液系統(tǒng)以刮刀涂布于基板上制作成薄膜步驟305 烘干該薄膜步驟306 加熱該烘干的薄膜至玻璃轉(zhuǎn)換溫度(Tg)步驟307 對薄膜進(jìn)行拉伸作業(yè)，配合不同的拉伸方式與條件，制作具有不同的雙重折射系數(shù)值的光學(xué)補(bǔ)償膜41高分子聚合物42奈米微粒具體實施方式
請參閱圖3，為本發(fā)明步驟流程圖；本發(fā)明配合一溶液鑄膜制程，制作一具高雙重折射率的光學(xué)膜。首先，選擇一組相互配合的高分子聚合物與奈米微粒以利用溶劑溶解技術(shù)或熔融分散技術(shù)(如固相剪切分散、拉伸流動分散、靜態(tài)分散及動態(tài)分散等)予以混合，以形成一溶液系統(tǒng)(步驟301)，本發(fā)明以溶劑溶解技術(shù)為實施例加以說明；其選擇依據(jù)視所欲提高的雙重折射率為正型或負(fù)型而定，若欲提高的雙重折射率為正型，則選擇一本身具正型雙重折射率的高分子聚合物，搭配一本身具正型雙重折射率的奈米微粒，若欲提高的雙重折射率為負(fù)型，則選擇一本身具負(fù)型雙重折射率的高分子聚合物，搭配一本身具負(fù)型雙重折射率的奈米微粒；其次，以該溶劑(如乙酸乙酯(Ethyl Acetate)、甲苯(Toluene)、四氫呋喃(THF))溶解所選擇的高分子聚合物與奈米微粒，形成一溶液系統(tǒng)(步驟302)；再者，視該奈米微粒于該溶液系統(tǒng)中的分散情形，選擇性添加合適的分散劑(或使該奈米微粒經(jīng)表面改質(zhì))于該溶液系統(tǒng)中(步驟303)，以避免奈米微粒呈現(xiàn)聚結(jié)狀態(tài)，影響溶液系統(tǒng)的反應(yīng)；此外，步驟303更可包括一種或一種以上制程助劑的添加；將反應(yīng)完成的溶液系統(tǒng)以刮刀涂布于一基板以制作成薄膜(步驟304)；烘干該薄膜(步驟305)，去除系統(tǒng)中的溶劑分子；制膜完成后，加熱該薄膜(步驟306)至其玻璃轉(zhuǎn)換溫度(Tg)附近；在玻璃轉(zhuǎn)換溫度(Tg)附近拉伸該薄膜(步驟307)，其中，該拉伸方式可為單軸或雙軸拉伸；最后視拉伸條件的不同，即可制成具有不同的雙重折射系數(shù)的光學(xué)補(bǔ)償膜。
請參閱圖4A圖4B，本發(fā)明包括有一高分子聚合物41(如聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)及一奈米微粒42(如SrCO3(碳酸鍶StrontiumCarbonate)、BaCO3(碳酸鋇Barium Carbonate)、CaCO3(碳酸鈣CalciumCarbonate))，該高分子聚合物41及該奈米微粒42經(jīng)過反應(yīng)、制膜步驟后，形成一混成膜(PMMA/SrCO3)，該混成膜未經(jīng)拉伸時，該高分子聚合物41與該奈米微粒42排列仍呈現(xiàn)一紊亂無規(guī)的排列；然而，當(dāng)對該混成膜進(jìn)行拉伸后(如x軸拉伸)，該混成膜中的高分子聚合物41與奈米微粒42將因拉伸應(yīng)力的作用而朝一取向排列，此外，該奈米微粒42因其橢圓偏極的存在，亦增加了偏極光在y軸的配向，有助于提高該混成膜的雙重折射率的值Δn(Δn＝nx-ny)。由此可知，當(dāng)該混成膜制成后，即可配合后續(xù)的不同拉伸條件，對該混成膜進(jìn)行拉伸，以得到具有不同雙重折射率的光學(xué)膜，并可將該光學(xué)膜應(yīng)用于液晶顯示裝置的位相補(bǔ)償裝置中。
以上已將本發(fā)明作一詳細(xì)說明，惟以上所述，僅為本發(fā)明的一較佳實施例，當(dāng)不能限定本發(fā)明實施的范圍。即凡依本發(fā)明權(quán)利要求書所作的均等變化與修飾等，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明的專利涵蓋范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，配合一溶液鑄膜制程，以制作一具高雙重折射率的光學(xué)膜，其特征在于，包括下列步驟(1)選擇一組互相搭配的高分子聚合物及奈米微粒并形成一溶液系統(tǒng)；(2)將反應(yīng)完成的該溶液系統(tǒng)涂布于一基板，使成一薄膜；(3)烘干該薄膜；(4)加熱該薄膜；(5)拉伸該薄膜，配合不同的拉伸條件以制成具不同雙重折射系數(shù)值的光學(xué)補(bǔ)償膜。
2.如權(quán)利要求1所述的提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，其中，該方法所欲提高的雙重折射率包括正型與負(fù)型。
3.如權(quán)利要求1所述的提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，其中，該溶液系統(tǒng)的形成可運用下列任一選項溶劑溶解技術(shù)、熔融分散技術(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，其中，于步驟(1)中為了更可增添一合適的分散劑避免奈米微粒聚結(jié)，影響溶液系統(tǒng)的均勻性，可使用下列任一方式增添一分散劑、奈米微粒經(jīng)表面改質(zhì)。
5.如權(quán)利要求2所述的提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，其中，在負(fù)型中，于步驟(1)中所述的高分子聚合物為本身具有負(fù)型雙重折射率的高分子聚合物，而奈米微粒本身也為具有負(fù)型雙重折射率的奈米微粒。
6.如權(quán)利要求5所述的提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，其中，該具有負(fù)型雙重折射率的高分子聚合物可為下列任一選項聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯。
7.如權(quán)利要求5所述的提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，其中，該具有負(fù)型雙重折射率的奈米微粒為下列任一結(jié)構(gòu)棒狀結(jié)構(gòu)、針狀結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求2所述的一種提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，其中，在正型中，于步驟(1)中所述的高分子聚合物為本身具有正型雙重折射率的高分子聚合物，而奈米微粒為本身具有正雙重折射率的奈米微粒。
9.如權(quán)利要求8所述的提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，其中，該具有正型雙重折射率的高分子聚合物可為下列任一選項三醋酸纖維、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚醚砜、聚乙二醇對苯二甲酸酯、環(huán)烯聚合物、環(huán)烯共聚合物。
10.如權(quán)利要求1所述的提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，其中，于步驟(6)所述的拉伸方式包括單軸拉伸與雙軸拉伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高光學(xué)膜的雙重折射率的方法，該雙重折射率包括正型與負(fù)型，且該方法配合一溶液鑄膜制程，在高分子聚合物中添加奈米微粒，以制作一具高雙重折射率的光學(xué)混成膜，該光學(xué)混成膜尤可應(yīng)用于一液晶顯示器的位相補(bǔ)償裝置，本發(fā)明的方法包括溶解、刮膜、烘膜、加熱延伸等步驟。
文檔編號G02B1/10GK1725079SQ20041007167
公開日2006年1月25日 申請日期2004年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月21日
發(fā)明者李光榮, 王丹青, 林宏元, 王伯萍 申請人:力特光電科技股份有限公司