專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)膜，同時(shí)具有集光、偏光增亮及限制視角的功能。
背景技術(shù)：
目前在液晶顯示器相關(guān)技術(shù)中，通過(guò)液晶顯示器而到達(dá)人眼的總亮度不過(guò)是其背 光源所提供的4-6%，絕大部分的損失是由于具有吸收單方向線(xiàn)偏振光的二色性偏光片與 彩色濾光片所致，此二材料改善光效率的空間十分有限。文獻(xiàn)上有許多解決方法，如以解決整體光線(xiàn)的使用效率而言，則以將偏光回收 再利用最為有效，也就是使用反射式偏光片的方法；另一方面，也有一些顯示器的使用需 求，比較而言沒(méi)有大角度的顯示需求，例如私人的筆記本型電腦、手機(jī)、桌上型的監(jiān)視器及 甚至有一些是需要防窺的顯示需求，此時(shí)增亮的需求仍然存在，但是只要增亮在中央小角 度即可，現(xiàn)行多是以具有表面結(jié)構(gòu)的集光膜來(lái)達(dá)成，防窺的產(chǎn)品例如住友化學(xué)的商品名為 Lumisty?，F(xiàn)有技術(shù)若要同時(shí)達(dá)成前述集光、偏光增亮及限制視角的功能，必須同時(shí)使用前 述幾種膜層，然而，如何以單種光學(xué)膜達(dá)成前述需求，成為本發(fā)明的要旨。使用反射式膽固醇液晶膜(cholesteric liquid crystal film)是一種新穎的偏 光增亮方式，利用膽固醇液晶的旋光性及螺旋分子結(jié)構(gòu)，可將入射的未偏振白光分離出左 右旋圓偏振光，其中50%相反旋光性的圓偏振光可穿透，而50%相同旋光性的圓偏振光則 被反射。使用一簡(jiǎn)單反射面即可輕易將原本被膽固醇液晶膜反射的圓偏振光反轉(zhuǎn)成可穿 透的圓偏振光，再次通過(guò)膽固醇液晶層，形成二倍單一旋光性的圓偏振光，此時(shí)再配合1/4 波長(zhǎng)相位延遲片(quarter-wavelength retardation plate)，即可將圓偏振光轉(zhuǎn)成線(xiàn)偏振 光，可全數(shù)通過(guò)二色性偏光片，達(dá)到增亮的效果?，F(xiàn)有的膽固醇液晶增亮膜的制備為單層或多層方法，不論其為單層或多層形式的 增亮膜，其反射波長(zhǎng)范圍(或可作偏光分離的波長(zhǎng)范圍)皆需涵蓋可見(jiàn)光藍(lán)綠紅三原色光 主要波長(zhǎng)范圍。單層的制備手段例如揭示于US5506704、US5691789、US6099758、US6057008、 US6071438等方法，他們多半利用長(zhǎng)時(shí)間低曝光的方式、或反應(yīng)性的差異、或添加特定染 料…等等方法使膽固醇液晶具備螺距的變化，達(dá)到單涂布層可達(dá)成有效反射波長(zhǎng)范圍大致 涵蓋可見(jiàn)光范圍的結(jié)果。另一方面，多層式的膽固醇液晶增亮膜，多半因其單一層膽固醇液晶膜的光譜涵 蓋范圍有限，而以多層方式以銜接光譜的方式達(dá)到涵蓋全部可見(jiàn)光的范圍，而通常以多層 多次涂布的方式逐步把可見(jiàn)光的幾個(gè)區(qū)域銜接起來(lái)，使其最后可作偏光分離的波長(zhǎng)范圍涵 蓋全部可見(jiàn)光的藍(lán)綠紅光范圍，例如US6016177揭露一種多層膽固醇液晶膜，其以多次多 層不同螺距的膽固醇液晶高分子涂布于基材上；該膽固醇液晶膜的特征為下一層膽固醇液 晶直接涂布于已定向的前一層膽固醇液晶層之上，利用后者定向前者。該多層膽固醇液晶 膜的缺點(diǎn)為各層配向會(huì)互相干擾而影響偏光效果，且該制造方法的限制條件多，如高分子
3的玻璃轉(zhuǎn)移溫度需大于室溫；各層的表面張力需精密控制；產(chǎn)品效果易受到制造方法中的 溫度影響；基材種類(lèi)受限等等。此外，于液晶顯示器領(lǐng)域用以增進(jìn)面對(duì)顯示器的中央小視角范圍亮度的方法， 也就是現(xiàn)有所謂“集光”的技術(shù)，可例見(jiàn)于美國(guó)專(zhuān)利5136480 (1992)、5467417 (1995)、 5919551 (1999)…等，其以幾何光學(xué)等方法、在一般的透明的高分子膜(或板)的表面制作 微結(jié)構(gòu)，使得大角度入射的光可被引導(dǎo)至中央小視角范圍，以致增加了中央視角的亮度；雖 然如此，但是該方法只是集中光線(xiàn)，并未產(chǎn)生光的偏振，以致在通過(guò)下一層的偏光膜時(shí)，仍 然要損失一半以上的光，此外，還因增加了一到二層膜及全反射的緣故，該方法實(shí)質(zhì)上并未 增進(jìn)顯示器整體的亮度，亦即整體的光穿透度是下降的，只是中央小角度看起來(lái)比較亮而 已。本發(fā)明經(jīng)過(guò)詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)使用膽固醇液晶膜，通過(guò)特定的組合方式，卻可以 同時(shí)達(dá)成既可集光、偏光增亮及限制視角的效果的特殊多功能整合型光學(xué)膜。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種光學(xué)膜，包括具有第一表面和相對(duì)于第一表面的第二 表面的多層膽固醇液晶膜；形成于該多層膽固醇液晶膜之間的光學(xué)膠；以及形成于該多層 膽固醇液晶膜第一表面上的1/4波長(zhǎng)延遲片，其中，該多層膽固醇液晶膜中至少有一層的 偏光分離的波長(zhǎng)范圍涵蓋可見(jiàn)光藍(lán)綠紅三原色光波長(zhǎng)范圍，且該1/4波長(zhǎng)延遲片通過(guò)光學(xué) 膠與該多層膽固醇液晶膜結(jié)合。更具體而言，該多層膽固醇液晶膜的至少一層分離450nm 至700nm的波長(zhǎng)范圍的圓偏振光。于一具體實(shí)施例中，光學(xué)膜可進(jìn)一步包括一基材，結(jié)合于該多層膽固醇液晶膜的 第>~ 表面上。于又一具體實(shí)施例中，該多層膽固醇液晶膜在400nm至750nm或450nm至700nm 的波長(zhǎng)范圍分離圓偏振光。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種制備光學(xué)膜的方法，包括(a)提供第一膽固醇液晶膜及 第二膽固醇液晶膜；(b)通過(guò)光學(xué)膠結(jié)合該第二膽固醇液晶聚合物膜與第一膽固醇液晶聚 合物膜以得到具有第一表面和相對(duì)于第一表面的第二表面的多層膽固醇液晶膜；以及(c) 將1/4波長(zhǎng)延遲片以光學(xué)膠結(jié)合至該多層膽固醇液晶膜的第一表面上，其中，該多層膽固 醇液晶膜中至少有一層的偏光分離的波長(zhǎng)范圍涵蓋可見(jiàn)光藍(lán)綠紅三原色光主要波長(zhǎng)范圍。 具體而言，該多層膽固醇液晶膜在450nm至700nm的波長(zhǎng)范圍分離圓偏振光。另一方面，實(shí) 質(zhì)上該膽固醇液晶膜與光學(xué)膠層的交替存在狀態(tài)可持續(xù)迭加，其層數(shù)并無(wú)限制，及形成于 該多層膽固醇液晶膜表面上的1/4波長(zhǎng)延遲片，其中，該1/4波長(zhǎng)延遲片通過(guò)光學(xué)膠與該多 層膽固醇液晶膜結(jié)合。因此，于具體實(shí)施例中，可進(jìn)一步包括在步驟(b)之后，提供第三膽固醇液晶膜， 并通過(guò)光學(xué)膠使該第三膽固醇液晶膜與該第二膽固醇液晶膜結(jié)合，以得到具有第一表面和 相對(duì)于第一表面的第三表面的多層膽固醇液晶膜。當(dāng)然，亦可進(jìn)一步包括在步驟(a)之前 提供基材，從而使該第一膽固醇液晶膜和第二膽固醇液晶膜的其中一者形成于該基材表面 上。不論最終的組合層數(shù)如何，前述膽固醇液晶膜的組合中，其中至少需有一層“寬波域膽固醇液晶膜”即其反射波長(zhǎng)范圍(或可解釋為偏光分離的波長(zhǎng)范圍)涵蓋可見(jiàn)光藍(lán)綠 紅三原色主要波長(zhǎng)范圍，其可為單層膽固醇液晶所構(gòu)成，也可由多層膽固醇液晶依其反射 波長(zhǎng)范圍多層銜接成涵蓋可見(jiàn)光三原色范圍所構(gòu)成，于具體實(shí)施例中，本發(fā)明的光學(xué)膜所包含的多層膽固醇液晶膜可由前述兩片“寬 波域膽固醇液晶膜”所構(gòu)成，或“寬波域膽固醇液晶膜”與“窄波域膽固醇液晶膜”所構(gòu)成， 所謂“窄波域膽固醇液晶膜”指其反射波長(zhǎng)范圍并未涵蓋可見(jiàn)光藍(lán)綠紅三原色光主要波長(zhǎng) 范圍的膽固醇液晶膜。于另一實(shí)施例中，本發(fā)明的光學(xué)膜是一種多層膜的架構(gòu)，所以其包含的“寬波域膽 固醇液晶膜”與“窄波域膽固醇液晶膜”，在本發(fā)明架構(gòu)中并不限于個(gè)別只使用一片。


圖1A為本發(fā)明的具有兩層膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1B為本發(fā)明的具有三層膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A為本發(fā)明的具有兩層相同材料的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的UV/Vis光譜圖；圖2B為本發(fā)明的具有兩層相同材料的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的亮度分布圖；圖2C為本發(fā)明的具有兩層相同材料的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜色彩分布圖；圖3A為本發(fā)明的具有兩層不同材料的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的UV/Vis光譜圖， 其中，“寬波域”膽固醇液晶膜位置處于接近光源側(cè)；圖3B為本發(fā)明的具有兩層材料不同材料的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的亮度分布 圖；圖3C為本發(fā)明的具有兩層材料不同材料的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜色彩分布圖；圖4A為本發(fā)明的具有兩層材料不同材料的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的UV/Vis光譜 圖，其中，“窄波域”膽固醇液晶膜位置處于接近光源側(cè)；圖4B為本發(fā)明的具有兩層材料不同材料的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的亮度分布 圖；圖4C為本發(fā)明的具有兩層材料不同材料的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜色彩分布圖；圖5A為本發(fā)明的具有三層材料相同的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的UV/Vis光譜圖；圖5B為本發(fā)明的具有三層材料相同的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的亮度分布圖；圖5C為本發(fā)明的具有三層材料相同的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜色彩分布圖；圖6A為本發(fā)明的具有三層膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的UV/Vis光譜圖，其中，兩層膽 固醇液晶膜的材料相同；圖6B為本發(fā)明的具有三層膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的亮度分布圖，其中，兩層膽固 醇液晶膜的材料相同；圖6C為本發(fā)明的具有三層膽固醇液晶膜的光學(xué)膜色彩分布圖，其中，兩層膽固醇 液晶膜的材料相同；圖7A為本發(fā)明的具有三層膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的UV/Vis光譜圖，其中，兩層膽 固醇液晶膜的材料相同，且“窄波域”膽固醇液晶膜位置處于前述兩層膜之間；圖7B為圖7A的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的亮度分布圖；圖7C為圖7A的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜色彩分布5
圖8A為本發(fā)明的具有三層膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的UV/Vis光譜圖，其中，兩層膽 固醇液晶膜的材料相同，且“窄波域”膽固醇液晶膜位置處于遠(yuǎn)離光源側(cè)；圖8B為圖8A的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜的亮度分布圖；圖8C為圖8A的膽固醇液晶膜的光學(xué)膜色彩分布圖；圖9A為以現(xiàn)有方法制備的多層膽固醇液晶膜的UV/Vis光譜圖；圖9B為以現(xiàn)有方法制備的多層膽固醇液晶膜的亮度分布圖；以及圖9C為以現(xiàn)有方法制備的多層膽固醇液晶膜的色彩分布圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明101、111 膽固醇液晶膜103、113 1/4 波長(zhǎng)延遲片105、115 光學(xué)膠
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明 書(shū)所揭示的內(nèi)容了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本文所用“膽固醇液晶”或“液晶材料”除非特別指明，指具有可交聯(lián)官能基的液 晶單體、寡聚物或聚合物。本文所用“膽固醇液晶膜”或“膽固醇液晶聚合物的單層膜”指經(jīng)交聯(lián)的膽固醇液 晶或經(jīng)交聯(lián)的液晶材料?！熬酆衔铩?一詞指均聚物、共聚物及聚合物摻合物。于本發(fā)明中，膽固醇液晶為具有可交聯(lián)官能基的膽固醇液晶。具體而言，膽固醇 液晶的實(shí)例包括，但不限于具有可交聯(lián)官能基的膽固醇液晶的單一化合物、摻混旋光添加 劑(chiral dopant)的具有可交聯(lián)向列型(Nematic)液晶、具有可交聯(lián)官能基的膽固醇液 晶和具有可交聯(lián)官能基的向列型液晶的混合物或是上述任意組合。而交聯(lián)方法包括照光 交聯(lián)、電子線(xiàn)交聯(lián)或是受熱交聯(lián)等，交聯(lián)后使膽固醇液晶固化，使其溫度與螺距(helical pitch)的相關(guān)性降至最低。前段所述的膽固醇液晶市場(chǎng)上有眾多產(chǎn)品可供選擇，例如可選自將巴施夫公司 的液晶編號(hào)242或/及液晶編號(hào)1057與旋光添加劑編號(hào)756混合所得的膽固醇液晶；也 可選自Wacker公司的膽固醇液晶編號(hào)HELIS〇L 0142R、0250R、0359R ；以及任何具有 向列相液晶特性的反應(yīng)型液晶混合物或單體，并添加適量旋光添加劑，例如R-811、S-811、 R-1011、S-1011等，最后成為反應(yīng)型膽固醇液晶混合物(或稱(chēng)為可聚合型膽固醇液晶混合 物)。所謂膽固醇液晶的螺距(helical pitch, p)指在膽固醇液晶的螺旋體結(jié)構(gòu)中， 其液晶分子在同一層中有一平均軸向、且此一平均軸向會(huì)隨螺旋軸的方向逐層轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角 度，當(dāng)此轉(zhuǎn)動(dòng)的角度到達(dá)360度時(shí)，其在螺旋軸的方向所走的距離即為螺距p ；螺距是膽固 醇液晶的特征，我們可以由螺距P來(lái)預(yù)測(cè)該膽固醇液晶材料的偏光反射波長(zhǎng)位置(X)及寬 度(△ X)，可以用以下公式來(lái)表示入=n pA 入=An p
6
其中n =膽固醇液晶的平均折射率，An =膽固醇液晶的復(fù)折射率(ne-no)，A入 =膽固醇液晶的偏光反射波長(zhǎng)寬度，其中后者在自然的狀況下，純粹由An所引起的A A 大約僅為數(shù)十納米(nm)的寬度，可以通過(guò)溫度或如第6669999、5506704及5691789號(hào)美國(guó) 專(zhuān)利等方法制作大△ X的膽固醇液晶膜。于本發(fā)明的一個(gè)方面中，本發(fā)明的光學(xué)膜也可包括一基材，該基材可用以承載該 多層膽固醇液晶膜。具體而言，在包括具有第一表面和相對(duì)的第二表面的多層膽固醇液晶 膜的光學(xué)膜中，該基材結(jié)合于該多層膽固醇液晶膜的任一表面上。于基材的實(shí)施例中，該基 材選自玻璃、塑膠基板、或有機(jī)-無(wú)機(jī)混成基板等透明的基材。具體而言，基材的實(shí)例包括， 但不限于三醋酸纖維(TAC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚砜 (PES)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、ART0N、ZE0N等。于本發(fā)明的一個(gè)方面中，本發(fā)明的光學(xué)膜并未限制所包括多層膽固醇液晶膜的層 數(shù)，唯其中至少需有一層“寬波域膽固醇液晶膜”即其反射波長(zhǎng)范圍(或可解釋為偏光分離 的波長(zhǎng)范圍)涵蓋可見(jiàn)光藍(lán)綠紅三原色主要波長(zhǎng)范圍，其可為單層膽固醇液晶所構(gòu)成，也 可由多層膽固醇液晶依其反射波長(zhǎng)范圍多層銜接成涵蓋可見(jiàn)光三原色范圍所構(gòu)成，于較佳 實(shí)施例中，本發(fā)明的光學(xué)膜包括2層至5層膽固醇液晶膜；于另一實(shí)施例中，本發(fā)明的光學(xué) 膜包括2層膽固醇液晶膜或3層膽固醇液晶膜。請(qǐng)參考圖1A，顯示本發(fā)明的包括2層膽固醇液晶膜101的光學(xué)膜，其中，該每一層 膽固醇液晶膜101通過(guò)光學(xué)膠105相互結(jié)合，1/4波長(zhǎng)延遲片103通過(guò)光學(xué)膠105結(jié)合于該 膽固醇液晶膜101的表面上。再參考圖1B，顯示本發(fā)明的包括3層膽固醇液晶膜111的光 學(xué)膜，其中，該每一層膽固醇液晶膜111通過(guò)光學(xué)膠115相互結(jié)合，1/4波長(zhǎng)延遲片113通過(guò) 光學(xué)膠115結(jié)合于該膽固醇液晶膜111的表面上。于本發(fā)明的具體實(shí)施例中，該多層膽固醇液晶膜可在450nm至700nm的可見(jiàn)光波 長(zhǎng)范圍分離左、右圓偏振光。是以，該膽固醇液晶膜可分離在該波長(zhǎng)范圍之間通過(guò)本發(fā)明光 學(xué)膜的左、右圓偏振光。于一實(shí)施例中，在該450nm至700nm之間，該多層膽固醇液晶膜的 各層分離波長(zhǎng)范圍重迭或不重迭的圓偏振光。舉例而言，其中一層膽固醇液晶膜可分離波 長(zhǎng)范圍約由450nm至550nm的圓偏振光；另一層膽固醇液晶膜分離波長(zhǎng)范圍約由550nm至 700nm的圓偏振光，或者另一層可分離波長(zhǎng)范圍約由500nm至700nm的圓偏振光。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，可任意組合或變化該多層膽固醇液晶膜的各層所分離 的光波長(zhǎng)范圍。就顯示器的目的而言，只要使光學(xué)膜能分離可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍的光即可。因 此，于一實(shí)施例中，該多層膽固醇液晶膜的至少一層分離450nm至700nm波長(zhǎng)范圍的圓偏振 光。于本發(fā)明的具體實(shí)施例中，該光學(xué)膠的折射率為1.4-1. 6、且透光性至少高于 85%，該光學(xué)膠系選自丙烯酸樹(shù)脂、不飽和聚酯、聚胺酯、環(huán)氧樹(shù)脂或其混合物所組成群組 之一，該光學(xué)膠為10-50微米。于本發(fā)明的具體實(shí)施例中，1/4波長(zhǎng)延遲片用以配合該膽固醇液晶層達(dá)到將圓偏 振光片變成線(xiàn)偏振光的目的，而提高傾斜離軸顏色(off-axis color)，其可為廣波長(zhǎng)范圍 (wide-band)相位延遲膜或窄波長(zhǎng)范圍(narrow-band)相位延遲膜或由數(shù)層相位延遲膜組 合而最后成為1/4波長(zhǎng)延遲片者。本發(fā)明的交聯(lián)膽固醇液晶聚合物的單層膜可依現(xiàn)有方法制備。其方法舉例如以下的例示，但本發(fā)明的方法并不限定使用該方法，也可使用如先前技藝中所舉例的各種方 法，因此制備的方法可如第5691789號(hào)美國(guó)專(zhuān)利所述將具有可交聯(lián)官能基的膽固醇液晶與 不可交聯(lián)的向列相液晶溶于溶劑中后，使用現(xiàn)有的涂布技術(shù)(例如，擠壓式模具涂布(die coating)、刮刀涂布、旋轉(zhuǎn)涂布)，將配制好的液晶溶液涂布于經(jīng)定向處理的基板上，接著移 除溶劑，再以控制UV曝光的方法，該曝光的過(guò)程中會(huì)造成交聯(lián)相(膽固醇液晶聚合物)與 不交聯(lián)相(向列相液晶)兩相的相分離，使兩相成分比率在厚度方向有非線(xiàn)性分布，如此可 以控制膽固醇液晶的螺距，或者可于移除溶劑后調(diào)整溫度，如60至150°C以控制螺距，達(dá)到 所欲偏光分離波長(zhǎng)范圍，并視需要地移除該基材，即得到膽固醇液晶聚合物膜。在本發(fā)明的制造方法中，該溶劑的實(shí)例包括，但不限于四氫呋喃(THF)、甲苯、環(huán) 戊酮、乙醇胺(EA)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、或其組合。此外，可添加起始劑，如光 起始劑，例如 Irgacure 184、Irgacure369、Irgacure 907 (Ciba Geigy)；或熱起始劑如 AIBN(azobisisobutyronitrile) ,BP0(benzoyl peroxide)等。于較佳的實(shí)施例中，起始劑 的含量為基于具有可交聯(lián)官能基的膽固醇液晶的0. 1至5重量％ ；而具有可交聯(lián)官能基的 膽固醇液晶的含量為基于全部溶液的5至50重量％ ；溶劑比例為基于全部溶液的45至94 重量％。在制備本發(fā)明光學(xué)膜的具體實(shí)例中，可重復(fù)前述步驟，使用相同或不同的液晶材 料，制備一種或多種的膽固醇液晶膜，并通過(guò)光學(xué)膠使該各層膽固醇液晶膜相互結(jié)合，得到 多層膽固醇液晶膜，最后，將1/4波長(zhǎng)延遲片以光學(xué)膠結(jié)合至該多層膽固醇液晶膜的表面 上，得到具有多層膽固醇液晶膜的光學(xué)膜。例如，包括2層至5層或更多層膽固醇液晶膜的 光學(xué)膜，只是其中至少需有一層“寬波域膽固醇液晶膜”即其反射波長(zhǎng)范圍(或可作偏光分 離的波長(zhǎng)范圍)涵蓋可見(jiàn)光藍(lán)綠紅三原色主要波長(zhǎng)范圍，其可為單層膽固醇液晶所構(gòu)成， 也可由多層膽固醇液晶依其反射波長(zhǎng)范圍多層銜接成涵蓋可見(jiàn)光三原色范圍所構(gòu)成。實(shí)例1 制備“寬波域”膽固醇液晶膜1-1制備單層膜取藍(lán)色反應(yīng)型膽固醇液晶90032與向列型液晶E7以2 1比例混合均勻，加入光 起始劑IG1840. 6%后，填入10微米厚度的液晶盒里。以UV燈光強(qiáng)度為lOOuW/cm2于92°C 下固化液晶盒15分鐘，利用UV量測(cè)其光譜可得其有效波長(zhǎng)范圍涵蓋400-700nm，波寬為 300nm，厚度為10微米。1-2制備多層膜1-2-1連續(xù)涂布法利用旋轉(zhuǎn)式涂布機(jī)將30wt%的膽固醇液晶溶液HELISOL 0142R，添加1 %的起 始劑1-907，涂布于經(jīng)過(guò)定向處理的玻璃基材上，以溫度90°C移除溶劑，再于105°C以紫外 光照射，控制旋轉(zhuǎn)速度可得厚度為2 10微米的第一層膽固醇液晶膜，其反射光波主要在 藍(lán)色光區(qū)域；接著在第一層的表面繼續(xù)涂布調(diào)配好的HELISOL 0250，添加的起始劑 1-907的溶液，以溫度90°C移除溶劑，再于105°C以紫外光照射，得到兩層復(fù)合的膽固醇液 晶膜，其反射光波主要在藍(lán)及綠色光的區(qū)域；最后再將調(diào)配好的HELISOL 0359R，添加
的起始劑1-907的溶液，涂布于該兩層復(fù)合的膽固醇液晶膜的上表面，再以溫度90°C移 除溶劑，再于105°C以紫外光照射，得到三層復(fù)合的膽固醇液晶膜，其反射光波涵蓋藍(lán)綠紅 三色的可見(jiàn)光區(qū)域，其產(chǎn)生偏光分離的波長(zhǎng)范圍為400-700nm。結(jié)果于0度-50度最高增亮
8為1.53倍；同樣以EZ-COntrastl60(ELDIM)量測(cè)各視角下的光色，并與原始值比較，在50 度-80度最高色差為0. 030。其該注意的是，連續(xù)涂布法并不限制只能涂三層，本領(lǐng)域技術(shù)人員自可變化涂布 的層數(shù)(例如2層或5層)與次序(例如藍(lán)至紅再至綠的涂布次序)達(dá)到反射光波涵蓋藍(lán) 綠紅三色的可見(jiàn)光區(qū)域。1-2-2連續(xù)貼合法利用旋轉(zhuǎn)式涂布機(jī)將30wt%的膽固醇液晶溶液HELISOL 0142R，添加1 %的起 始劑1-907，涂布于經(jīng)過(guò)定向處理的PET基材上，以溫度90°C移除溶劑，再于105°C以紫外光 照射，厚度為2 10微米，得到反射光波主要在藍(lán)色光區(qū)域的膽固醇液晶膜；依相同程序但 將材料換成HELISOL 0250R，得到反射光波主要在綠色光區(qū)域的膽固醇液晶膜；依相同 程序但將材料換成HELISOL 0359R，得到反射光波主要在紅色光區(qū)域的膽固醇液晶膜。將前述三種“窄波域”膽固醇液晶膜依序以光學(xué)膠連續(xù)貼合得到反射光波涵蓋藍(lán) 綠紅三色的可見(jiàn)光區(qū)域，其產(chǎn)生偏光分離的波長(zhǎng)范圍為440nm 680nm，厚度為5 25微 米。其該注意的是，連續(xù)貼合法并不限制只能貼合三層，本領(lǐng)域技術(shù)人員自可變化貼 合的層數(shù)(例如2層或5層)與次序(例如藍(lán)至紅再至綠的貼合次序)達(dá)到反射光波涵蓋 藍(lán)綠紅三色的可見(jiàn)光區(qū)域。實(shí)施例2 制備“窄波域”膽固醇液晶膜利用旋轉(zhuǎn)式涂布機(jī)將30wt%的膽固醇液晶溶液HELISOL 0250R，添加1 %的起 始劑1-907，涂布于經(jīng)過(guò)定向處理的PET基材上，以溫度90°C移除溶劑，再于105°C以紫外光 照射，厚度為2 10微米，得到反射光波主要在綠色光區(qū)域的膽固醇液晶膜。本領(lǐng)域技術(shù)人員自可用上述的方法使用不同的膽固醇液晶材料或不同的制造方 法條件得到反射光波主要在其他色光區(qū)域的膽固醇液晶膜，例如，將膽固醇液晶溶液換成 HELISOL 0359R，在相同條件下可得到反射光波主要在紅色光區(qū)域的膽固醇液晶膜。實(shí)施例3 本發(fā)明多功能光學(xué)膜的制備3-1兩層膽固醇液晶膜架構(gòu)3-1-1兩層寬波域膽固醇液晶膜架構(gòu)取兩個(gè)實(shí)例1-2-1所得的單層膜，并利用光學(xué)膠貼合該兩層膽固醇液晶，接著，移 除一基材從而使膽固醇液晶顯露出表面(光學(xué)膠為購(gòu)自日本Sokan Chemical，丙烯酸酯系 列，折射率1.4-16)，膠厚有25微米，再貼上1/4波長(zhǎng)延遲片(Tejin Chemical, TT，S，及W 系列產(chǎn)品)，得到本實(shí)施例的光學(xué)膜。該光學(xué)膜以UV/Vis光譜儀(Perkin-Elymer Lamda-900，裝配偏光檢測(cè)套件)檢測(cè) 其產(chǎn)生偏光分離的波長(zhǎng)范圍，結(jié)果如圖2A所示；集光效果、色偏效果量測(cè)方法如下以未加本發(fā)明光學(xué)膜的背光模組(覆有偏 光片)所表現(xiàn)的各視角亮度為原始值，即定為1. 0，此時(shí)的光色亦為原始值，即其色差 du' v’ =0.0，空白原始值測(cè)定完畢后，將本發(fā)明光學(xué)膜插入背光模組與偏光片之間，并 再次以EZ-contrast 160 (ELDIM)量測(cè)各視角下的集光效果，結(jié)果記錄于圖2B，其中，于0 度-50度最高增亮為1.731倍(高于只有單片1-2-1的單層架構(gòu)的1.53倍)；同樣以 EZ-contrast 160 (ELDIM)量測(cè)各視角下的光色，并與原始值比較，結(jié)果如圖2C所示，其中，在50度-80度最高色差為0. 060 (高于只有單片1-2-1的單層架構(gòu)的0. 030)。3-1-2 “窄波域”膽固醇液晶復(fù)合“寬波域”膽固醇液晶膜架構(gòu)取實(shí)例1-2-1所得的“寬波域”膽固醇液晶膜、實(shí)施例2所得的“窄波域”膽固醇 液晶膜，并利用光學(xué)膠貼合該兩層膽固醇液晶，接著，移除一基材從而使膽固醇液晶顯露出 表面(光學(xué)膠為購(gòu)自日本Sokan Chemical，丙烯酸酯系列)，膠厚有25微米，再貼上1/4波 長(zhǎng)延遲片01幻1110161^(^1，17，3，及1系列產(chǎn)品)，得到本實(shí)施例的光學(xué)膜，本系列的效果可 用以下更詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果加以闡釋?zhuān)?qǐng)見(jiàn)以下各實(shí)施例。3-1-2-1的架構(gòu)如下“窄波域”膽固醇液晶膜位置處于遠(yuǎn)離光源側(cè)、且“寬波 域”膽固醇液晶膜位置處于接近光源側(cè)，其產(chǎn)生偏光分離的波長(zhǎng)范圍、集光效果、大視角 色差，結(jié)果記錄于圖3A至3C，其中，如圖3B，于0度-50度最高增亮為1. 62倍；同樣以 EZ-contrastl60(ELDIM)量測(cè)各視角下的光色，并與原始值比較，結(jié)果如圖3C所示，其中， 在50度-80度最高色差為0. 034。3-1-2-2的架構(gòu)如下“寬波域”膽固醇液晶膜位置處于遠(yuǎn)離光源側(cè)、且“窄波 域”膽固醇液晶膜位置處于接近光源側(cè)，其產(chǎn)生偏光分離的波長(zhǎng)范圍、集光效果、大視角 色差，結(jié)果記錄于圖4A至4C，其中，如圖4B，于0度-50度最高增亮為1. 75倍；同樣以 EZ-contrastl60 (ELDIM)量測(cè)各視角下的光色，并與原始值比較，結(jié)果如圖4C所示，其中， 在50度-80度最高色差為0. 060。3-2復(fù)合多于兩層膽固醇液晶膜架構(gòu)3-2-1三層“寬波域”膽固醇液晶膜架構(gòu)如實(shí)施例3-1-1所述的方法得到兩層膜架構(gòu)后，再以相同的膜及方法再加上第三 層寬波域膽固醇液晶膜得到3-2-1三層寬波域膽固醇液晶膜架構(gòu)，以相同于3-1-1所述的 量測(cè)方法，得到偏光分離的波長(zhǎng)范圍、集光效果及色差值結(jié)果記錄于圖5A至5C，其中，如圖 5B，其中，于0度-50度最高增亮為1. 839倍(大于單層架構(gòu)的1. 53倍及兩層架構(gòu)的1. 731 倍)；同樣以EZ-COntrastl60(ELDIM)量測(cè)各視角下的光色，并與原始值比較，結(jié)果如圖5C 所示，其中，在50度-80度最高色差為0. 080 (大于單層架構(gòu)的0. 03及兩層架構(gòu)的0. 06)。3-2-2兩層“寬波域”膽固醇液晶膜結(jié)合一層“窄波域”膽固醇液晶膜架構(gòu)3-2-2-1的架構(gòu)如下兩層“寬波域”膽固醇液晶膜位置處于遠(yuǎn)離光源側(cè)、且“窄波 域”膽固醇液晶膜位置處于接近光源側(cè)，其產(chǎn)生偏光分離的波長(zhǎng)范圍、集光效果、大視角色 差，結(jié)果記錄于圖6A至6C，其中，如圖6B，其中，于0度-50度最高增亮為1. 728倍；同樣以 EZ-contrastl60(ELDIM)量測(cè)各視角下的光色，并與原始值比較，結(jié)果如圖6C所示，其中， 在50度-80度最高色差為0. 05。3-2-2-2的架構(gòu)如下兩層“寬波域”膽固醇液晶膜位置分別處于遠(yuǎn)離光源側(cè)及接 近光源側(cè)、且“窄波域”膽固醇液晶膜位置處于前述兩層膜之間，其產(chǎn)生偏光分離的波長(zhǎng)范 圍、集光效果、大視角色差，結(jié)果記錄于圖7A至7C，其中，如圖7B，其中，于0度-50度最高 增亮為1. 687倍；同樣以EZ-COntrastl60(ELDIM)量測(cè)各視角下的光色，并與原始值比較， 結(jié)果如圖7C所示，其中，在50度-80度最高色差為0. 050。3-2-2-3的架構(gòu)如下兩層“寬波域”膽固醇液晶膜位置處于接近光源側(cè)、且“窄波 域”膽固醇液晶膜位置處于遠(yuǎn)離光源側(cè)，其產(chǎn)生偏光分離的波長(zhǎng)范圍、集光效果、大視角色 差，結(jié)果記錄于圖8A至8C，其中，如圖8B，其中，于0度-50度最高增亮為1. 697倍；同樣以EZ-contrastl60(ELDIM)量測(cè)各視角下的光色，并與原始值比較，結(jié)果如圖8C所示，其中， 在50度-80度最高色差為0. 058。比較例1、制備以現(xiàn)有方法制備的多層膽固醇液晶膜的光學(xué)膜利用擠壓式模具將30wt%的第一種膽固醇液晶溶液(HELISOL 0142R)， 添加1 %的光起始劑，于經(jīng)過(guò)定向處理的基材上，再以溫度90°C移除溶劑后，于125°C以 紫外光照射該基材，以交聯(lián)聚合該膽固醇液晶，完成固化程序。接著，利用擠壓式模具 將 30wt% 的第二種膽固醇液晶溶液(HELISOL 0142R: HELISOL 0250R=1:1) 涂布于第一層膽固醇液晶聚合物膜之上，以溫度90°C移除溶劑后，于120°C以UV光 進(jìn)行交聯(lián)聚合反應(yīng)，完成固化程序。接著以相同的方式涂布第三種膽固醇液晶溶液 (HELISOL 0250R: HELISOL 0359R=1:1)，以溫度 90°C移除溶劑后，于 120°C 以 UV光進(jìn)行交聯(lián)聚合反應(yīng)，并完成固化程序，可得到可分離可見(jiàn)光區(qū)域左右圓偏振光的膽固 醇液晶膜。將所得膽固醇液晶膜貼上四分之一板，光學(xué)膠購(gòu)自日本Sokan Chemical，壓克 力膠系列，膠厚有25微米，而得到光學(xué)膜。經(jīng)UV/Vis光譜儀檢測(cè)結(jié)果如圖9A所示；并以 EZ-contrast (ELDIM)量測(cè)各視角下的集光增亮效果，結(jié)果記錄于圖9B，其中，于0度-50度 最高增亮為1.553倍(方法如3-1-1節(jié)所述)；再以EZ-contrast (ELDIM)量測(cè)各視角下色 彩分布(color dispersion)，結(jié)果如圖9C所示，其中，在50度-80度最高色差為0.033。相比于比較例1的光學(xué)膜，本發(fā)明的光學(xué)膜顯示集中并增強(qiáng)亮度的效果更佳，證 實(shí)本發(fā)明的包含多層膽固醇液晶膜的光學(xué)膜確實(shí)具有偏光、集光的效果。
*空白實(shí)驗(yàn)指的是原始的背光模組架構(gòu)(覆有偏光片)，未使用本發(fā)明光學(xué)膜及未 使用比較例光學(xué)膜時(shí)所呈現(xiàn)的效果定為各視角增亮度為1.0、色差為0. 0。
權(quán)利要求
一種光學(xué)膜，包括多層膽固醇液晶膜，具有第一表面和相對(duì)于第一表面的第二表面；形成于該多層膽固醇液晶膜之間的光學(xué)膠；以及形成于該多層膽固醇液晶膜第一表面上的1/4波長(zhǎng)延遲片，其中，該多層膽固醇液晶膜中至少有一層的偏光分離的波長(zhǎng)范圍涵蓋可見(jiàn)光藍(lán)綠紅三原色光波長(zhǎng)范圍，且該1/4波長(zhǎng)延遲片通過(guò)光學(xué)膠與該多層膽固醇液晶膜結(jié)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)膜，進(jìn)一步包括一基材，結(jié)合于該多層膽固醇液晶膜的 第·~ 表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)膜，其中，該多層膽固醇液晶膜包括2層至5層膽固醇液晶膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)膜，其中，該多層膽固醇液晶膜在400nm至750nm的波長(zhǎng) 范圍分離圓偏振光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)膜，其中，該膽固醇液晶膜的材質(zhì)是向列型膽固醇液晶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)膜，其中，該光學(xué)膠之折射率為1.4-1. 6，厚度為10-50 微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)膜，其中，該光學(xué)膠選自丙烯酸樹(shù)脂、不飽和聚酯、聚胺 酯、環(huán)氧樹(shù)脂或其混合物所組成群組之一。
8.一種制備光學(xué)膜的方法，包括(a)提供第一膽固醇液晶膜及第二膽固醇液晶膜；(b)通過(guò)光學(xué)膠結(jié)合該第二膽固醇液晶聚合物膜與第一膽固醇液晶聚合物膜以得到具 有第一表面和相對(duì)于第一表面的第二表面的多層膽固醇液晶膜；以及(c)將1/4波長(zhǎng)延遲片以光學(xué)膠結(jié)合至該多層膽固醇液晶膜的第一表面上，其中，該多層膽固醇液晶膜中至少有一層的偏光分離的波長(zhǎng)范圍涵蓋可見(jiàn)光藍(lán)綠紅三 原色光主要波長(zhǎng)范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括在步驟(b)之后，提供第三膽固醇液晶膜， 并通過(guò)光學(xué)膠使該第三膽固醇液晶膜與該第二膽固醇液晶膜結(jié)合，以得到具有第一表面和 相對(duì)于第一表面的第三表面的多層膽固醇液晶膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，進(jìn)一步包括在步驟(a)之前提供基材，從而使該 第一膽固醇液晶膜和第二膽固醇液晶膜的其中一者形成于該基材表面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，該多層膽固醇液晶膜在450nm至700nm的波長(zhǎng) 范圍分離圓偏振光。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)膜，其中，該光學(xué)膠之折射率為1.4-1.6。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，該光學(xué)膠選自丙烯酸樹(shù)脂、不飽和聚酯、聚胺 酯、環(huán)氧樹(shù)脂或其混合物所組成群組之一。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括步驟(d)，視需要地移除該基材。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，該膽固醇液晶膜的材質(zhì)是向列型膽固醇液晶。
16.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，該向列型膽固醇液晶經(jīng)過(guò)定向處理及調(diào)整螺距。
全文摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)一種光學(xué)膜，該光學(xué)膜具有集光、偏光增亮及限制視角功能，包括多層膽固醇液晶膜、光學(xué)膠及一1/4波長(zhǎng)延遲片，其中，該多層膽固醇液晶膜的層與層以該光學(xué)膠互相結(jié)合，且該多層膽固醇液晶膜中至少其中之一層的偏光分離的波長(zhǎng)范圍涵蓋可見(jiàn)光藍(lán)綠紅三原色光波長(zhǎng)范圍，該1/4波長(zhǎng)延遲片及該多層膽固醇液晶膜以該光學(xué)膠互相結(jié)合。本發(fā)明另提供該光學(xué)膜的制備方法。
文檔編號(hào)G02F1/1347GK101852878SQ200910133620
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者彭美枝, 林穎瑞, 郭惠隆, 陳品誠(chéng) 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院