一種具有反向波長(zhǎng)色散的寬視角光學(xué)薄膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明關(guān)于一種面內(nèi)延遲呈反向波長(zhǎng)色散特性的寬視角光學(xué)薄膜。具體地說(shuō)， 本發(fā)明涉及到一種由拉伸多層膜制成的寬視角光學(xué)薄膜，該拉伸多層膜包括高分子膜和 正性面外雙折射延遲器。本發(fā)明的光學(xué)薄膜可應(yīng)用于液晶顯示器（IXD)，有機(jī)發(fā)光二極管 (0LED)顯示器，3D顯示器，光開(kāi)關(guān)，或需要被控制的光照管理的光控波導(dǎo)等光學(xué)儀器中。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)補(bǔ)償，光的相位延遲是根據(jù)波長(zhǎng)的變化而變化，從而產(chǎn)生了偏色 現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)光學(xué)儀器時(shí)，需要考慮補(bǔ)償薄膜的波長(zhǎng)依賴（或色散）的特性，從而使偏色減 少。波長(zhǎng)色散曲線相對(duì)于具有正向或負(fù)向遲滯的補(bǔ)償薄膜分為正向曲線和反向曲線。正相 位延遲的補(bǔ)償薄膜（正A-波片或正C-波片）具有一條相位延遲值隨波長(zhǎng)縮短而遞增的 正向曲線，或者一條相位延遲值隨波長(zhǎng)縮短而遞減的反向曲線。負(fù)相位差的補(bǔ)償薄膜（負(fù) A-波片或負(fù)C-波片）具有一條相位延遲值隨波長(zhǎng)縮短而遞減的正向曲線，或一條相位延遲 值隨波長(zhǎng)縮短而遞增的反向曲線。上述示例曲線可參見(jiàn)圖1所示。
[0003] 根據(jù)波片的折射率對(duì)其命名?
[0004] 正 C-波片：nx = ny〈nz ;負(fù) C-波片：nx = ny>nz
[0005] 正 A-波片：nx>ny = nz ;負(fù) A-波片：nx〈ny = nz
[0006] 其中，nx和ny表示面內(nèi)折射率，nz表示折射的厚薄指數(shù)。
[0007] 上述波片是單軸雙折射片。當(dāng)nx、ny、nz均不相等時(shí)，波片也可以是雙軸雙折射 片，也稱其為雙軸薄膜。
[0008] 當(dāng)A-波片的面內(nèi)延遲〇〇等于四分之一波長(zhǎng)U/4)時(shí)，稱之為四分之一波片 (QWP)。同樣地，當(dāng)A-波片的面內(nèi)延遲（Re)等于二分之一波長(zhǎng)（X/2)時(shí)，稱之為半波片 (HWP)。一個(gè)理想的無(wú)色QWP在每個(gè)波長(zhǎng)上可阻礙A/4的入射偏正光。為了實(shí)現(xiàn)這一結(jié)果， QWP的波長(zhǎng)色散必須被反向設(shè)置并滿足以下方程式：
[0009] Re (450) /Re (550) = 0? 818 且 Re (650) /Re (550) = 1. 182，
[0010] 其中 Re(450)、Re(550)、Re(650)分別代表光波長(zhǎng)為 450nm、550nm、650nm 時(shí)的面內(nèi) 延遲。無(wú)色（或?qū)掝l）波片具非常高的可取性，是因?yàn)樗诿糠N波長(zhǎng)下都能以同樣的方式 引導(dǎo)光線，達(dá)到高品質(zhì)的觀看效果。然而，普通的波片呈正向波長(zhǎng)色散曲線，但它不適用于 寬頻波片。因此，需要一種具有關(guān)于面內(nèi)延遲呈反向波長(zhǎng)色散特性的波片。
[0011] A-波片通常作為液晶顯示器（IXD)的補(bǔ)償薄膜，以增加其視角。它也可以用于有 機(jī)發(fā)光二極管（0LED)顯示設(shè)備。例如，在有機(jī)發(fā)光二極管（0LED)顯示設(shè)備中，將QWP配合 線偏光片組成圓偏振片，以減少被0LED反射的環(huán)境光線，從而增加其觀看質(zhì)量。這些應(yīng)用 代表性地利用A-波片提供的面內(nèi)延遲來(lái)補(bǔ)償面內(nèi)相移的。例如，A-波片結(jié)合C-波片在降 低正交偏光片在斜視角度上的漏光現(xiàn)象上特別有用。然而，A-波片也存在面外負(fù)延遲R th， 被定義為Rth= [nz_(nx+ny)/2]Xd并具有一個(gè)由其朝向而產(chǎn)生的值|Re/2|。當(dāng)負(fù)延遲Rth 在光學(xué)設(shè)備中是所需要的情況下，該特性是有益的。例如，在垂直排列（VA)模式的LCD中， LC晶體中的液晶粒子垂直結(jié)合，從而導(dǎo)致正延遲。因此，A-波片可提供在VA-IXD中除面內(nèi) 補(bǔ)償之外的面外補(bǔ)償。在另外的設(shè)備中，比如面內(nèi)轉(zhuǎn)換（IPS)模式的IXD和OLED顯示器， A-波片的RtJW不能適用，因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生離軸光線的偏色并導(dǎo)致漏光。因此，額外還需要提 供面內(nèi)正延遲器來(lái)減少面外延遲，以增加顯示屏的視角和對(duì)比度，該面內(nèi)正延遲器具有減 少的面外補(bǔ)償。
[0012][0013][0014] 申請(qǐng)?zhí)枮閁S2008/0068545的美國(guó)專利，公開(kāi)了一種光學(xué)延遲薄膜，它包括滿足 nx〈ny < nz的反丁稀二酸醋樹(shù)脂薄膜和滿足ny>nx彡nz或ny>nz彡nx的薄膜。該公開(kāi)的 光學(xué)延遲薄膜具有反向色散特性。
[0015] 申請(qǐng)?zhí)枮閁S2012/0003403的美國(guó)專利，公開(kāi)了一種多層薄膜，它包括（a) -層（A) 含有羥基（DS0H)取代度為0至0. 5的纖維素酯和（b) -層（B)含有羥基取代度為0. 5至 1. 3的纖維素酯，該薄膜具有反向光色散。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明提供一種光學(xué)補(bǔ)償薄膜，它是由單軸或雙軸拉伸多層膜制成的，其中還包 括，
[0017] (a)折射率分布滿足（nx+ny)/2彡nz且|nx-ny|〈0. 005的第一高分子膜；
[0018] (b)折射率分布滿足（nx+ny)/2〈nz且|nx-ny|〈0. 005的第二高分子膜。
[0019] 其中，nx和ny代表面內(nèi)折射率，nz代表薄膜折射的厚度-方向，并且所述的光學(xué) 補(bǔ)償薄膜具有滿足〇. 7〈R450/R550〈1且1〈R650/R550〈1. 25的面內(nèi)正延遲，其中R450、R550 和R650分別表示光波長(zhǎng)為450nm、550nm和650nm的面內(nèi)延遲。
[0020] -方面，本發(fā)明的光學(xué)補(bǔ)償薄膜，在波長(zhǎng)（A)為550nm時(shí)，面內(nèi)延遲Re約為 80-300nm
[0021] 另一方面，本發(fā)明的光學(xué)補(bǔ)償薄膜，在波長(zhǎng)為400至800nm的范圍內(nèi)，面外延遲Rth 滿足 I Rth | <80nm。
[0022] 本發(fā)明還提供了一種具備本發(fā)明所述特性的光學(xué)補(bǔ)償薄膜的制造方法。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1描繪的是典型的波長(zhǎng)色散曲線，其中：
[0024] (a)正延遲的反向曲線，
[0025] (b)正延遲的正常曲線，
[0026] (C)負(fù)延遲的正常曲線
[0027] (d)負(fù)延遲的反向曲線；
[0028]圖2描繪的是有涂層和未涂層的拉伸纖維素酯膜1的波長(zhǎng)色散；
[0029]圖3描繪的是有涂層和未涂層的拉伸纖維素酯膜2的波長(zhǎng)色散；
[0030] 圖4描繪的是有涂層和未涂層的拉伸纖維素酯膜3的波長(zhǎng)色散。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 在一個(gè)實(shí)施例中，提供的光學(xué)補(bǔ)償薄膜是由單軸或雙軸拉伸多層薄膜組合而成 的，包括
[0032] (c)第一高分子薄膜，其折射率分布滿足（nx+ny)/2多nz且|nx-ny|〈0. 005
[0033] (d)第二高分子薄膜，其折射率分布滿足（nx+ny)/2〈nz且|nx-ny|〈0. 005
[0034] 其中，nx和ny代表面內(nèi)折射率，nz代表薄膜折射的厚度-方向，并且，所述光學(xué) 補(bǔ)償薄膜具有滿足〇. 7〈R450/R550〈1且1〈R650/R550〈1. 25的面內(nèi)正延遲，其中R450、R550 和R650分別表示光波長(zhǎng)為450nm、550nm和650nm的面內(nèi)延遲。
[0035] 本發(fā)明的光學(xué)補(bǔ)償薄膜具有面內(nèi)正延遲（Re)和反向面內(nèi)波長(zhǎng)色散特性，其中相 位延遲的值隨波長(zhǎng)的縮短而遞減。該色散特性是由波長(zhǎng)為450nm、550nm、650nm時(shí)測(cè)得 的延遲比表述的，它滿足R450/R550〈l且R650/R550>1。R450/R550之比可以是0. 71至 0? 99, 0? 72 至 0? 98, 0? 74 至 0? 97, 0? 76 至 0? 96, 0? 78 至 0? 95, 0? 8 至 0? 9,或者 0? 81 至 0? 85。 R650/R550 之比可以是 1. 01 至 1. 24, 1. 02 至 1. 23, 1. 03 至 1. 22, 1. 04 至 1. 21，1. 05 至 1. 2, or 1. 1 至 1. 19。
[0036] 波片的延遲（R)定義為R=AnXd，其中An代表雙折射率，d是波片厚度。雙折 射率分為面內(nèi)雙折射率Anin=nx-ny和面外雙折射率Anth=nz-(nx+ny)/2。因此，面內(nèi)雙 折射率由Re= (nx_ny)Xd表示，面外雙折射率由Rth= [112-(11!￡+117)/2]\(1表示。
[0037] 波片的雙折射率（An)可以通過(guò)確定波長(zhǎng)范圍約為400nm至800nm內(nèi)的不同增量 加以測(cè)量。或者，波片的雙折射率（An)可以在一個(gè)特殊光的波長(zhǎng)處進(jìn)行測(cè)量。綜上所述， 當(dāng)雙折射率和延遲關(guān)系沒(méi)有指定波長(zhǎng)，這意味著波長(zhǎng)范圍在400nm至800nm間。
[0038] 在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明光學(xué)補(bǔ)償薄膜當(dāng)波長(zhǎng)（A)為550nm時(shí)的面內(nèi)延遲（Re) 約為80-300nm。一方面，本發(fā)明的光學(xué)補(bǔ)償薄膜與四分之一波片（QWP) -致，當(dāng)波長(zhǎng)（入） 為550nm時(shí)的面內(nèi)延遲（Re)約為120-160nm，并且具有反向面內(nèi)色散特性。另一方面，所述 四分之一波片是寬視角QWP，每段波長(zhǎng)范圍在400nm至800nm時(shí)的Re約為A /4。
[0039] 本發(fā)明的光學(xué)薄膜不僅具有反向面內(nèi)色散特性，還可提供低的面外延遲（Rth) 值。低的Rth特別適用于顯示器，是因?yàn)樗梢栽黾右暯遣⒃鰪?qiáng)畫面的對(duì)比度。因此，本發(fā) 明提供了一種寬視角光學(xué)薄膜，在波長(zhǎng)范圍約為400nm至800nm內(nèi)時(shí)，其面外延遲（Rth)滿 足 |Rth|〈100nm,或 <80nm,或 <50nm,或 <30nm,或 <10nm,或 <5nm。
[0040] 該寬視角特征，結(jié)合本發(fā)明的反向色散特性，可以提供一種應(yīng)用在LCD或0LED顯 示器中的寬頻、寬視角波片。由于寬屏、寬視角QWP可以提供一種寬頻、寬