TW201321797A - 光學濾光片 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一光學濾光片及一顯示裝置。在該光學濾光片中，第一及第二區的圖案可穩定地維持，因此可提供一種能夠長時間確保優異分光特性的光學濾光片。

Description

光學濾光片
本發明係關於一種光學濾光片及一種顯示裝置。
將光線分為至少兩種具有不同偏振狀態之技術可用於各種領域。
該分光技術可應用於形成一三維(3D)影像。可利用雙眼像差實現一3D影像。例如，當兩個二維影像各自獨立輸入至人的左眼及右眼時，輸入資訊可傳遞至大腦並融合，因此他/她體驗3D視角及現實。在這樣的過程中，可使用該分光技術。
一產生3D影像之技術可用於於3D測量、3D電視、攝影機或電腦繪圖。
應用該分光技術來產生3D影像之例子係揭示於韓國專利第0967899號及2010-0089782號中。
本申請係提供一種光學濾光片及一種顯示裝置。
在一態樣中，一光學濾光片可包括一基板層以及一偏振控制層。該偏振控制可形成於該基板層之一表面上。圖1顯示一示範實施例之光學濾光片100，其中一偏振控制層102係形成於基板層101之一表面上。
在該基板層中，在第一面內方向上的面內彈性模數可不同於在垂直於該第一面內方向之第二面內方向上的面內彈性模數。在另一實施例中，於該基板層中，在第一面內方向上的面內熱膨脹係數(CTE)可不同於在垂直於該第一面內方向之第二面內方向上的面內熱膨脹係數(CTE)。此外，在該基板層中，在第一面內方向上的該彈性模數以及該熱膨脹係數(CTE)可不同於在垂直於該第一面內方向之第二面內方向上的該面內彈性模數以及熱膨脹係數(CTE)。該「在第一或第二面內方向上的彈性模數」一詞於本說明書中意旨一儲存模數或拉伸模數，且通常意旨一拉伸模數。在第一或第二面內方向上的彈性模數可藉由下述實施例中所建議的方法進行測量。
在本說明書中，該第一面內方向係在該基材層之平面上視情況進行選擇之一面內方向，而該第二面內方向係垂直於該第一面內方向之一面內方向。例如，當該基材層形成一四方形，例如方形或矩形，該第一面內方向可為一水平方向且該第二面內方向可為一垂直方向，或該第一面內方向可為一垂直方向且該第二方可為一水平方向。此外，該第一面內方向可為一塑膠基板層中的一機械方向或橫向中之一者，以及該第二面內方向可為一塑膠基板層中的一機械方向或橫向中之另一者。例如，在塑膠基板層的製造運作中，藉由例如控制延伸或突出條件，可將該基板層製造成在第一及第二面內方向上具有不同的彈性模數及/或熱膨脹係數(CTE)。
如上所述，若使用在第一及第二面內方向上具有不同的彈性模數及/或熱膨脹係數(CTE)之基板層，並且該偏振控制層形成一適當的圖案於該基板層上，可得到一具有穩定維持之物理性質(例如偏振控制層的直度)的光學濾光片。
在該第一或第二面內方向上不同之彈性模數可為在25或60℃下的彈性模數。例如，可使用一在25及60℃下於該第一及第二面內方向上具有不同之彈性模數的基板層。
若該基板層在該第一及第二面內方向上的彈性模數相異時，在第一及第二面內方向的其中之一面內方向上的一較低彈性模數，在25℃下可約為1,500至4,000 MPa、1,800至3,500 MPa、或2,000至3,000 MPa。另外，在另一方向上的一較高彈性模數在25℃下可約為2,000至4,500 MPa、2,300至4,000 MPa、或2,500至3,500 MPa。此外，在25℃下，該第一及第二面內方向的其中之一面內方向上的較高彈性模數(MH)與在25℃下令一方向上的較低彈性模數(ML)之一比值(MH/ML)的範圍係大於1且不大於5、大於1且不大於4、大於1且不大於3、或大於1且不大於2。在上述範圍中，可適當地實現所欲之物理性質。
在另一實施例中，當該基板層在該第一及第二面內方向上的彈性模相異時，在該第一及第二面內方向的其中之一面內方向上的一較低彈性模數，其在60℃下可約為1,400至3,900 MPa、1,700至3,400 MPa或1,900至2,900 MPa。在本說明書中，在其他方向上的一較高彈性模數，其在60℃下 可約為1,900至4,400 MPa、2,200至3,900 MPa、或2,400至3,400 MPa。此外，在60℃下該第一及第二面內方向的其中之一面內方向上的較高彈性模數(MH)與在60℃下之其他方向上的較低彈性模數(ML)之一比值(MH/ML)的範圍係大於1且不大於5、大於1且不大於4、大於1且不大於3、或大於1且不大於2。在上述範圍中，可適當地實現所欲之物理性質。
若該基板層在該第一及第二面內方向上的熱膨脹係數(CTE)相異時，在該第一及第二面內方向的其中之一面內方向上的一較低熱膨脹係數(CTE)可為10至65 ppm/K、15至60 ppm/K、或20至55 ppm/K。此外，在其他方向(亦即一垂直方向)上的熱膨脹係數(CTE)可為35至80 ppm/K、40至75 ppm/K、或45至65 ppm/K。此外，在該基材層之該第一及第二面內方向的其中之一面內方向上的較高熱膨脹係數(CH)與在其他方向上的熱膨脹係數(CL)之比值(MH/ML)範圍係可大於1且不大於5、大於1且不大於4、大於1且不大於3、或大於1且不大於2。在上述範圍中，可適當地實現所欲之物理性質。該熱膨脹係數(CTE)係依據下述實施例中揭示的方法所測量之一值。
在該基板層中，在該第一及第二面內方向上的該彈性模數及該熱膨脹係數(CTE)可彼此相異。若在該第一面內方向上的該彈性模數及第二面內方向上的該彈性模數與該熱膨脹係數(CTE)相異時，在該熱膨脹係數(CTE)較高的面內方向上，該彈性模數較低。
任何種類之具有上述特性的基板層皆可使用。例如，該基板層可為一塑膠基板層。如上所述，當在塑膠基板層的製造運作中控制延伸或突出條件時，可得到在該第一及第二面內方向上具有不同的彈性模數及/或熱膨脹係數(CTE)的基板層。該塑膠基板層可使用一片材或薄膜，其包括一纖維素樹脂，如三乙基纖維素(triacetyl cellulose，TAC)或二乙基纖維素(diacetyl cellulose，DAC)；一環烯烴聚合物(cyclo olefin polymer，COP)，如原冰片烯(norbornene)衍生物；一丙烯酸樹脂，聚烯烴(polyolefin)，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚碳酸酯(polycarbonate，PC)聚乙烯(polyethylene，PE)或聚丙烯(polypropylene，PP)；聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)；聚醚碸(poly ether sulfone，PES)；聚醚醚酮(polyetheretherketon，PEEK)；聚醚醯亞胺(polyetherimide，PEI)；聚萘二甲酸乙二酯(polyethylenenaphthalate，PEN)；聚酯，如聚苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate，PET)；聚亞醯胺(polyimide，PI)；聚碸(polysulfone，PSF)或氟系樹脂。
該基板層之折射率可低於該液晶層之折射率。該基板層之說明性折射率可為約1.33至1.53。當該基板層之折射率低於該液晶層之折射率時，可提高亮度、防止反射，以及提高對比特性。
在一實施例中，該基板層可包括一紫外光阻斷劑或紫外光吸收劑。當該紫外光阻斷劑或紫外光吸收劑包括於該基板層中時，可防止因紫外光所導致之液晶層的劣化。該 紫外光阻斷劑或吸收劑可為一有機材料，如水楊酸酯(salicylic acid ester)化合物、二苯甲酮(benzophenone)化合物、氧基二苯甲酮(oxybenzophenone)化合物、苯并三唑(benzotriazol)化合物、氰基丙烯酸酯(cyanoacrylate)化合物、或苯甲酸酯(benzoate)化合物；或一無機材料，如氧化鋅(zinc oxide)或鎳複合鹽。該紫外光阻斷劑或吸收劑於該基材層中之含量並不特別限制，且可於考量所需效果中適當地選擇。例如，於一製造塑膠基板層之製程中，以該基板層之主材料的含量為基準，該紫外光阻斷劑及吸收劑之含量可約為0.1至25重量百分比。
在該光學濾光片中，該偏振控制層可形成於該基板層上。該振控制層可具有可分割入射光之第一及第二區域，例如，將線性偏振入射光分成兩種具有不同偏振狀態之光線。為了分光，該第一及第二區域可具有不同的相位延遲特性。
在本說明書中，“具有不同相位延遲特性之第一區域及第二區域”可意指為該第一區域及第二區域具有於相同或不同方向所形成之光軸及不同的相位延遲值，或當該第一區域及第二區域兩者具有相位延遲特性時，該第一區域及第二區域具有相同的相位延遲值且光軸形成於不同方向。於另一實施例中，“具有不同相位延遲特性之第一區域及第二區域”可意指為該第一區域及第二區域中之一者具有相位延遲特性，且另一者為不具有相位延遲特性之光學各向異性區域。
該第一及第二區域可緊鄰並交替設置成沿著在大體相同的面內方向上延伸之條紋形狀。圖2顯示如上所述之該第一區域A以及該第二區域B的說明性排列。延伸該條紋形狀化之第一及第二區域的共同方向，例如，圖2中的面內方向D，可平行於該基材層的第一或第二面內方向。例如，當該基板層在該第一或第二面內方向上具有不同的彈性模數時，該共同延伸方向可平行於該基板層之該第一及第二面內方向中之彈性模數較低的一者。在另一實施例中，當該基板層的該第一面內方向之熱膨脹係數(CTE)與該基板層的第二面內方向的熱膨脹係數(CTE)不同，該共同延伸方向可平行於該基板層之一面內方向中之熱膨脹係數(CTE)較高的一者。此外，在又另一實施例中，當該第一面內方向上的彈性模數及熱膨脹係數(CTE)分別與該第二面內方向不同，並且在該第一及第二面內方向中之任一者上呈現較低的彈性模數及較高的熱膨脹係數(CTE)時，該共同延伸方向可平行於該基板層之該第一及第二面內方向中彈性模數較低且熱膨脹係數(CTE)較高之一者。由於如此排列，可提供該光學濾光片所欲之物理性質。
在該光學濾光片中，透過該第一及第二區域分別進行傳輸訊號之後，可為在彼此大致垂直之面內方向上的線性偏振訊號。例如，若透過該第一區域進行傳輸之後的訊號係為具有特定偏振方向之線性偏振的光線，則透過該第二區域進行傳輸之後的訊號可為具有偏振方向的線性偏振的 光線，其係在透過該第一區域之後一大致垂直於訊號的特定偏振方向。
在本說明書中，除非另有所指，「垂直」、「水平」、「正交」、及「平行」係用以定義參照角度實質上垂直、水平、正交及平行。該些用語包括一誤差或一偏差，其可包括一可被考慮於每一用語中約為±15度、10度、或5度之誤差。
在另一實施例中，透過該第一及第二區域中之一者進行傳輸之後的訊號可為一左旋圓偏振訊號，而另一者可為一右旋圓偏振訊號。為此，該第一及第二區域中至少一者可為一相位延遲層。
例如，為了產生該左及右旋圓偏振訊號，該第一及第二區域皆包括相位延遲層，且該包含於該第一及第二區域中的相位延遲層可皆為1/4波長層。為了產生反向旋轉之旋圓偏振光，一配置於該第一區域中之1/4波長層的光軸可不同於一配置於該第二區域中之1/4波長層的光軸。在一實施例中，該第一區域可包括一在第一面內方向上之光軸的1/4波長層，以及該第二區域可包括一在不同於該第一面內方向之第二面內方向上之光軸的1/4波長層。在本說明書中，形成於該第一面內方向及第二面內方向上之光軸間的角度可為90度。此處所述之“n波長層”一詞可意旨一相位延遲元件，其可藉由n倍的光波長以相位延遲入射光。在本說明書中，n可為1/2、1/4、或3/4。此外，當光線透過一區域進行 傳輸時，“光軸”一詞可意旨一慢軸(slow axis)或一快軸(fast axis)。
在另一實施例中，當該第一及第二區域中之一者包括一3/4波長層，且其它者包括一1/4波長層時，可產生左及右旋圓偏振光。
在另一實施例中，該第一及第二區域中之一者可為一1/2波長層，且其它者可為一光學各向異性區域。在此情況下，分別透過該第一及第二區域傳輸之後的訊號可以一線性偏振光自該自光學濾光片發射，以具有在彼此大致垂直的面內方向上之偏振軸。
形成該第一及/或第二區域之該1/4、3/4、或1/2波長層可為一液晶層。例如，藉由將一具有相位延遲特性的液晶化合物進行配向，以及視情況聚合該化合物，可形成該第一及/或第二區域。
該液晶層可包括一可聚合液晶化合物。於一實施例中，該液晶層可包括一於聚合狀態之可聚合液晶化合物。”可聚合液晶化合物”一詞可意旨一化合物，包括一部分呈現液晶性(liquid crystallinity)，例如：液晶基主鏈，以及包括至少一可聚合官能基。此外，”包括一聚合狀態之可聚合液晶化合物”一語可意旨藉由聚合該液晶化合物以在該液晶層中形成一像是液晶聚合物之主鏈或側鏈的骨架。
該液晶層可包括一未聚合狀態之可聚合液晶化合物，或更可包括一習知添加劑，如：一可聚合非液晶化合物、一安定劑、一未聚合非液晶化合物、或一起始劑。
在一實施例中，於該液晶層中之該可聚合液晶化合物可包括一多官能基可聚合液晶化合物及一單官能基可聚合液晶化合物。
“多官能基可聚合液晶化合物”一詞可意旨一於該液晶化合物中包括至少兩個可聚合官能基之化合物。在一實施例中，該多官能基可聚合液晶化合物可包括2至10、2至8、2至6、2至5、2至4、2至3、或2個可聚合官能基。“單官能基可聚合液晶化合物”一詞可意旨一在該液晶化合物中包括一個可聚合官能基之化合物。當同時使用該多官能基及單官能基可聚合化合物時，可有效地控制該液晶層之相位延遲特性，並實現相位延遲特性，例如可穩定地維持一相位延遲層之光軸、或相位延遲值。當光線透過一對應區域進行傳輸時，用於此之”光軸”一詞可意旨一慢軸(slow axis)或一快軸(fast axis)。
以100重量份之該多官能基可聚合液晶化合物為基準，該液晶層可包括該單官能基可聚合液晶化合物，其含量可為大於0重量份且不大於100重量份、1至90重量份、1至80重量份、1至70重量份、1至60重量份、1至50重量份、1至30重量份、或1至20重量份。
在上述範圍中，可最大化該多官能基及單官能基可聚合液晶化合物之混合效果，且該液晶層對於一黏著層具有優異的黏著性質。除非另有所指，用於此之單位「重量份」可指一重量比率。
該液晶層可滿足式1之條件。。
[式1]X<8%
在式1中，X係為該液晶層滯留於80℃下100或250小時後的相位差相對於該液晶層的初始相位差之變化的絕對值之百分比。
藉由”100×(|R0-R1|)/R0”可計算百分比X。於此，R0係為在該液晶層中之初始相位差值，而R1係為該光學濾光片滯留於80℃下100或250小時後之相位差值。X可為7%、6%、5%、或以下。相位延遲值的變化可藉由下述實施例中所建議的方法進行測量。
在一實施例中，該多官能基或單官能基可聚合液晶化合物可為一如化學式1所示之化合物。
在化學式1中，A係為一單鍵(-COO-或-OCO-)；R1至R10係各自獨立為氫、鹵素、烷基(alkyl group)、烷氧基(alkoxy group)、烷氧羰基(alkoxycarbonyl group)、氰基(cyano group)、硝基(nitro group)、-O-Q-P、或一化學式2之取代基、或是一經連接一對相鄰R1至R5之取代基或一對相鄰R6至R10之取代基以形成一-O-Q-P取代苯環，其中R1至R10之至少一者係為-O-Q-P或化學式2之取代基，或者，一經連接一對相鄰R1 至R5之取代基或一對相鄰R6至R10之取代基以形成之-O-Q-P取代苯環，其中Q係為一伸烷基(alkylene group)或一亞烷基(alkylidene group)，且P係為一可聚合官能基，如：烯基(alkenyl group)、環氧基(epoxy group)、氰基(cyano group)、羧基(carboxyl group)、丙烯醯基(acryloyl group)甲基丙烯醯基(methacryloyl group)、丙烯醯氧基(acryloyloxy group)、或甲基丙烯醯氧基(methacryloyloxy group)。
在化學式2中，B係為一單鍵(-COO-或-OCO-)；R11至R15係各自獨立為氫、鹵素、烷基(alkyl group)、烷氧基(alkoxy group)、烷氧羰基(alkoxycarbonyl group)、氰基(cyano group)、硝基(nitro group)、或-O-Q-P，或是一經連接一對相鄰R11至R15之取代基可形成一-O-Q-P取代之苯環，其中R11至R15之至少一者係為-O-Q-P，或者一經連接一對相鄰R11至R15之取代基形成該-O-Q-P取代之苯環，其中Q係為一伸烷基(alkylene group)或一亞烷基(alkylidene group)，且P係為一可聚合官能基，如：烯基(alkenyl group)、環氧基(epoxy group)、氰基(cyano group)、羧基(carboxyl group)、丙烯醯基(acryloyl group)、甲基丙烯醯基(methacryloyl group)、丙烯醯氧基(acryloyloxy group)、或甲基丙烯醯氧基(methacryloyloxy group)。
在化學式1及2中，藉由連接兩個彼此相鄰取代基形成該-O-Q-P取代之苯可意旨該兩個相鄰取代基彼此連接，並且從而形成一-O-Q-P取代之萘系主鏈(naphthalene backbone)。
在化學式2中，於B左側之符號“-“可意指為B係直接連接至化學式1之苯。
在化學式1及2中，在此所使用的“單鍵”一詞意旨在此處並不原子表示為“A”或“B”。例如，於化學式1中，當A為一單鍵時，該位於A兩側之苯可彼此直接連接，從而形成一雙酚(biphenyl)結構。
在化學式1及2中，該鹵素可為氯、溴、或碘。
除非另有所指，“烷基”一詞可意旨一直鏈狀或分枝狀烷基，其具有1至20、1至16、1至12、1至8、或1至4個碳原子；或可為一環烷基，其具有3至20、3至16、或4至12個碳原子。該烷基可選擇性地被至少一取代基取代。。
除非另有所指，“烷氧基”一詞可意旨一具有1至20、1至16、1至12、1至8、或1至4個碳原子之烷氧基。該烷氧基可為一直鏈狀、分枝狀、或環狀類型。此外，該烷氧基可選擇性地被至少一取代基取代。
非另有所指，“伸烷基”或“亞烷基”一詞可意旨一具有1至12、4至10、或6至9個碳原子之伸烷基或亞烷基。該伸烷 基或亞烷基可為一直鏈狀、分枝狀、或環狀類型。此外，該烯基或亞烷基可選擇性地被至少一取代基取代。
此外，除非另有所指，“烯基”一詞可意旨一具有2至20、2至16、2至12、2至8、或2至4個碳原子之烯基。該烯基可為一直鏈狀、分枝狀、或環狀類型。此外，該吸基可選擇性地被至少一取代基取代。
此外，在化學式1及2中，P可為一丙烯醯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基、或甲基丙烯醯氧基，較佳地，可為丙烯醯氧基、或甲基丙烯醯氧基，且於另一實施例中，係為丙烯醯氧基。
在本說明書中，作為一能夠被特定官能基取代之取代基，可使用烷基(alkyl group)、烷氧基(alkoxy group)、烯基(alkenyl group)、環氧基(epoxy group)、氧基(oxo group)、氧雜環丁烷基(ocetanyl group)、硫醇(thiol group)、氰基(cyano group)、羧基(carboxyl group)、丙烯醯基(acryloyl group)、甲基丙烯醯基(methacryloyl group)、丙烯醯氧基(acryloyloxy group)、甲基丙烯醯氧基(methacryloyloxy group)、或芳基(aryl group)，但不限於此。
-O-Q-P可為化學式1或2之至少一者中，或可為化學式2之殘基而存在於R3、R8或R13位置。此外，可彼此連接從而構成-O-Q-P取代之苯之該些取代基可為R3至R4或R12至R13。再者，於化學式1之化合物或化學式2之殘基中，除了-O-Q-P或化學式2之殘基之外之一取代基或除了連接以形成苯之取代基之外之一取代基，可為氫、鹵素、一直鏈狀或分枝 狀且具有1至4個碳原子之烷基、一包含具有1至4個碳原子之直鏈狀或分枝狀烷氧基之烷氧羰基、一具有4至12個碳原子之環烷基、一具有1至4個碳原子之烷氧基、一氰基、或一硝基；於另一實施例中，可為氯、一直鏈狀或分枝狀且具有1至4個碳原子之烷基、一具有4至12個碳原子之環烷基、一具有1至4個碳原子之烷氧基、一包含具有1至4個碳原子之直鏈狀或分枝狀烷氧基之烷氧羰基、或一氰基。
該可聚合液晶化合物可包括於該平行配向(parallel-alignment)狀態之液晶層中。在一實施例中，該化合物可包括於該平行配向聚合狀態之液晶層中。用於此之”平行配向”一詞可意旨包括該液晶化合物之液晶層之一光軸基於該液晶層之平面，具有一約為0至25度、0至15度、0至10度、0至5度、或0度之傾斜角。
在一實施例中，該偏振控制層之液晶層之一慢軸方向與一快軸方向之間的面內折射率差可係0.05至0.2、0.07至0.2、0.09至0.2、或0.1至0.2。該慢軸方向之面內折射率可指為於一該液晶層平面上呈現最高折射率之面內方向上之一折射率；該快軸方向之面內折射率可指為於一該液晶層平面上呈現最低折射率之面內方向上之一折射率。一般而言，在光學各向異性液晶層中，快軸係垂直於慢軸。折射率係各自獨立地以波長為550及589nm之光線進行測量。該折射率差可使用Axomatrix公司製造之Axoscan測量。此外，該液晶層之厚度可約為0.5至2.0μm或0.5至1.5μm。該具有折射率與厚度關係之液晶層可實現一適用於一應用目的之 相位延遲特性。在一實施例中，該具有折射率與厚度關係之液晶層可適用於一用於分光之光學元件。
該光學濾光片可更包括一配向層位於該基板層以及該偏振控制層之間。例如，參見圖1，該光學濾光片100可更包括一配向層位於該基板層101以及該偏振控制層102之間。在形成該光學濾光片的操作過程中，該配向層可為用來將一液晶化合物進行配向之一膜層。該配向層可為一所屬技術領域中已知的習知配向層，例如，可使用一藉由拓印(imprinting)法形成之配向層、一光學配向層或一摩擦配向(rubbing alignment)層。該配向層係為一光學元件，且在某些情況中，可藉由直接摩擦或拉伸該基板層以提供配向能力而不需配向層。
在另一態樣中，提供一種光學濾光片的製造方法。該一光學濾光片的說明性製造方法可包括形成一偏振控制層於一基鈑層上。
該製造方法可包括形成一偏振控制層，該偏振控制層包括第一及第二區域，該第一及第二區域具有不同相位延遲特性並且緊鄰且交替設置地形成一條紋形狀，且該條紋形狀在一基材層中的共同方向上延伸，在該基板層中，在第一面內方向上的面內彈性模數及/或熱膨脹係數(CTE)不同於在第二面內方向上的面內彈性模數及/或熱膨脹係數(CTE)。
在該製造方法中，當該基板層在該第一及第二面內方向上的彈性模不同時，該偏振控制層的一般延伸方向可平 行於該第一及第二面內方向中該基板層具有較低彈性模數之一者。在另一實施例中，當該基板層在該第一及第二面內方向上的熱膨脹係數(CTE)不同時，該偏振控制層的一般延伸方向可平行於該第一及第二面內方向中該基板層具有較高熱膨脹係數(CTE)之一者。此外，在又另一實施例中，當該基板層在該第一及第二面內方向上的彈性模數以及熱膨脹係數(CTE)皆不同，且於該面內方向中之一者，該彈性模數較低而該熱膨脹係數(CTE)較高時，該偏振控制層的一般延伸方向可平行於該第一及第二面內方向中該彈性模數較低而該熱膨脹係數(CTE)較高之一者。
上述一偏振控制層的形成方法沒有特別限制。例如，當該偏振控制層係一液晶層時，藉由在一基板層上形成一配向層、在該配向層上形成一包含可聚合液晶化合物之一液晶組成物之塗層、及聚合該配向之液晶組成物，可形成該偏振控制層。
藉由形成一聚合物薄膜(如聚亞醯胺膜)於該基板層上並摩擦該聚合物薄膜，或塗佈一光配向(photo-alignment)化合物並透過線性偏振光之照射配向該光配向化合物或奈米拓印以進行配向，可形成該配向層。依據所欲之配向圖案，例如，該第一區域及第二區域之圖案，於相關領域中，各種形成配向層之方法係為習知。
可藉由一習知方法於該基板層之配向層上塗佈該組成物以形成該液晶組成物之塗層。根據呈現於該塗層下之該配向層之配向圖案，可配向該組成物，從而形成該液晶層。
在又另一態樣中，提供一顯示裝。該顯示裝置可為一三維(3D)顯示裝置。該顯示裝置可包括上述光學濾光片。
在一實施例中，該顯示裝置可更包括一顯示元件，能夠產生給左眼的影像訊號(下文中稱為“L訊號”)以及一給右眼的影像訊號(下文中稱為“R訊號”)。在此情況下，可配置一光學濾光片使一偏振控制層的第一及第二區域中之一者可傳輸一L訊號，而其它者可傳輸一R訊號。
可藉由所述技術領域中已知的各種方法來製造該3D影像顯示裝置，只要其包括該做為分光元件的光學濾光即可。
圖3顯示當一觀察者配戴眼鏡時一用於觀察3D影像的說明性顯示裝置。
如圖3所示，裝置3可包括一光源301、一第一偏振片3021、一顯示元件303(例如一穿透式液晶面板)、以及該光學濾光片304。
光源301可使用一常用於液晶顯示器中的直接式或側部式(edge-type)背光。
該顯示元件303可產生L及R訊號，且在一實施例中，該顯示元件303可為一穿透式液晶顯示面板，其包括於欄及/或列方向上排列的複數個單位畫素。可結合一或至少兩個畫素以形成一產生R訊號給右眼的影像訊號產生區域(下文中稱為“RG區域”)，以及一產生L訊號給左眼的影像訊號產生區域(下文中稱為“LG區域”)。
該RG及LG區域可緊密並交替排列成一於共同方向上延伸的條紋形，如同該光學濾光片之該第一及第二區域。
該光學濾光片304可配置成使得該產生自RG區域的R訊號穿過一第二偏振片3022入射至該第一及第二區域A及B中之一者，以及該產生自LG區域的L訊號穿過該第二偏振片3022入射至該第一及第二區域A及B中之另一者。
該顯示元件303可為一液晶面板，其包括自光源101依序配置之一第一透明基板、一畫素電極、一第一配向層、一液晶層、一第二配向層、一共同電極、一彩色濾光片、以及一第二透明基板。該第一偏振片3021可貼附至面板之光入射的一側，亦即，該光源301之一側，且該第二偏振片3022可貼附至一面板之相反側。該第一及第二偏振板3021及3022可配置成使得兩偏振板的吸收軸皆具有預定角度，例如，90度。據此，light emitted from the自光源301發射的光線可透過顯示元件303進行傳輸，或阻擋。
在驅動的狀態下，自顯示裝置3的光源301未經偏振的光線可輸出至該第一偏振片3021之一側。在入射至該偏振片3021的光線中，在平行於一該第一偏振片3021之透光軸的面內方向上具有一偏振軸的光線可透過該第一偏振片3021進行傳輸並且入射至該顯示裝置303。入射至該顯示元件303並且透過一RG區域進行傳輸的光線變成一R訊號，而透過一LG區域進行傳輸的光線變成一L訊號，之後兩訊號皆入射至該第二偏振片3022。
在透過該第二偏振片3022入射至光學濾光片304的光線中，將透過該第一區域進行傳輸的光線以及透過該第二區域進行傳輸的光線以不同的偏振狀態輸出。該具有不同的偏振狀態之R及L訊號可分別入射至一配戴偏光眼鏡之觀察者的右眼及左眼，因此該觀察者可看見一3D影像。
下文中，將參考本發明之實施例以及非本發明之比較例詳細地描述一光學元件，然該光學元件並不限於下列實施例。
1.測量基板層之彈性模數
在25及60℃下，一基板層之第一及第二面內方向(MD及TD)上的彈性模數係依據下文所建議之拉伸模數的評估方法來進行評估。
在該第一或第二面內方向上的一拉伸模數係依據ASTM D638中所規定的方法藉由抗張強度之應力-應變試驗法進行測量。詳細而言，基材層在該第一面內方向(MD方向)上的長度約為16 mm，並且沿著一待測方向將在該第二面內方向(TD方向)上的長度截斷以形成一狗骨頭式樣本，利用夾具固定該樣本的兩端以進行抗拉試驗，然後再依據ASTM D638測量拉伸模數。測量拉伸模數的條件如下：測量裝置：萬能試驗機(Universal Testing Machine，UTM)
模型：Zwick Roell Z010，Instron
測量條件：測力計：500 N
延遲速率：3 mm/sec
2.測量基板層的熱膨脹係數(CTE)
該基板層之各個該第一及第二面內方向(MDand TD方向s)上的熱膨脹係數(CTE)係藉由下述方法進行評估。所提供之基板層係於下列條件：溫度約25℃、相對溼度約50%中存放約10天。存放之後，將在該第一面內方向(MD方向)上的長度約為16 mm以及在該第二面內方向(TD方向)上的長度約為6 mm的基板層放置於測量裝置中，然後在以1℃/min的升溫速率自40℃升溫至80℃之後將其拿出。之後，測量在各個該第一及第二面內方向上的長度變化，進而測量熱膨脹係數(CTE)。上述過程重複三次以在各個該第一及第二面內方向上得到三個熱膨脹係數(CTE)。此外，將在該第一面內方向(MD方向)上的長度約為16 mm以及在該第二面內方向(TD方向)上的長度約為6 mm的基板層放置於測量裝置中，然後在以1℃/min的升溫速率自80℃升溫至100℃之後將其拿出。之後，測量在各個該第一及第二面內方向上的長度變化，進而測量熱膨脹係數(CTE)。上述過程重複三次以在各個該第一及第二面內方向上得到三個熱膨脹係數(CTE)。依據上述製程，最後，將該第一面內方向上一共6個熱膨脹係數(CTE)進行平均，進而得到該第一面內方向上的熱膨脹係數(CTE)。此外，將該第二面內方向上一共 6個熱膨脹係數(CTE)進行平均，進而得到該第二面內方向上的熱膨脹係數(CTE)。
3.評估該液晶層的耐用性
液晶層的耐用性係針對實施例或比較例中所製造的光學濾光片，藉由測量在耐用性測試後所產生之相位延遲值的變化來進行評估。詳細而言，截斷該光學濾光片使得各個水平及垂直長度為10 cm，藉由一黏著層將其貼附至一玻璃基板，並且滯留於80℃的耐熱條件下維持100或250小時。在將該膜層置於該耐熱條件之前，該液晶層之相位延遲值(initial Rin)，至在將該膜層置於該耐熱條件之後耐熱處理後的相位延遲值(耐熱處理後的Rin)之變化率係換算成一百分比，並且將該結果列於表1中。在本說明書中，該相位延遲值係於550 nm波長下依據使用者手冊利用Axomatrix所製造之Axoscan進行測量。評估標準如下：<評估標準>
O：當存放於一耐熱條件下維持100及250小時後的相位延遲值之變化皆小於8%時
X：當存放於一耐熱條件下維持100及250小時後的相位延遲值之任一變化為8%以上時
4.評估尺寸安定性
在該所製得之光學濾光片存放於溫度約25℃相對溼度約50%的條件下10天後，藉由測量形成條紋形狀之第一及第二區域中的直度來評估尺寸安定性。該直度係為該條紋形狀自該第一及第二區域延伸的面內方向偏離該條紋形狀左 右側的一偏差值，並且可藉由測量由“a”、“b”、以及“c”所表示的長度，利用式1來進行計算，其係針對圖4中該形成於基板層101上之經條紋形狀化的第一或第二區域(A或B)。該直度越高，則該條紋形狀移動越遠，表示尺寸安定性較低。直度係針對30個相同的光學濾光片進行測量，並計算結果的平均值、最大值、最小值、以及標準偏差。
[式1]直度={(a+b)/2}-c
實施例1
一光學濾光片係利用該基板層所製造，其中該基材層可為一在25℃下水平方向(MD)上的彈性模數為約2293 MPa以及在60℃下的彈性模數為約2165 MPa、在水平方向(MD)上的熱膨脹係數(CTE)為約65 ppm/K，以及在25℃下垂直方向(TD)上的彈性模數為約3061 MPa以及在60℃下的彈性模數為約2670 MPa、以及在垂直方向(TD)上的熱膨脹係數(CTE)為約25 ppm/K之三乙基纖維素(triacetyl cellulose，TAC)薄膜。將用於形成一光配向層的組成物塗佈至該基材層的一表面上使其乾燥厚度為約1,000 Å，然後於80℃的烘箱中進行乾燥2分鐘。該用於形成一光配向層的組成物之製備係藉由混合一藉由混合一具有化學式3之肉桂酸酯基之降冰片烯高分子(polynorbornene，分子量(Mw)=150,000)及一丙烯醯單體之混合物與一光起始劑(photoinitiator，Irgacure 907)，並於一甲苯(toluene)溶劑中溶解所得的混合物以使用具有降冰片烯高分子固體含量為 2重量百分比(降冰片烯高分子：丙烯醯單體：光起始劑=2：1：0.25(重量百分比))。接著，該用以形成一光配向層之乾燥組成物係根據韓國專利第2010-0009723號所揭示之方法進行配向，以形成一包含配向於不同方向之第一配向區域及第二配向區域之光配向層。該第一及第二配向區域形成一緊密且交替配置的條紋形狀，如圖2所示，且該條紋形狀延伸的面內方向平行於該基材層的水平方向(MD)。詳細而言，將一圖案遮罩配置於該經乾燥之用於光配向層的組成物，在該圖案遮罩中，在垂直及水平方向上交替形成各具有約450 μm的寬度之經條紋形狀化的透光部以及阻光部，以及一具有兩個穿透不同偏振光之區域之偏光板係各自獨立設置在該圖案遮罩上。之後，以約3m/min之速率輸送該具有光配向層之TAC基板30，藉由紫外光(300 mW/cm2)照射通過該偏光板及該圖案遮罩約30秒執行配向以形成一光配向層。接著，一液晶層形成於該經配向之配向層中。一液晶組成物包括70重量份之由化學式A所表示的一多官能基可聚合液晶化合物，30重量份之由化學式B所表示的一單官能基可聚合液晶化合物，及一適當含量的光起始劑，係塗佈以形成一約1μm之乾燥厚度，接著根據下層的配向層之配向以進行定向。透過照射一紫外光(300 mW/cm2)約10秒，可交連或聚合該液晶，因此根據該下層的光配向層之配向，一液晶層具有第一區域及第二區域，其中該第一區域及第二區域具有彼此垂直之光軸。如使用Axomatrix公司 生產之Axoscan之測量結果，慢軸方向及快軸方向間之折射率差異約為0.125。
實施例2
除了使用一包括55重量份之由化學式A所表示的該液晶化合物以及45重量份之由化學式B所表示的該液晶化合物之組成物作為一液晶組成物以外，係以如實施例1所述之相同方法製造一光學濾光片。
實施例3
除了使用一在25℃下水平方向(MD)上的彈性模數為約2592 MPa以及在60℃下的彈性模數為約2100 MPa、在水平方向(MD)上的熱膨脹係數(CTE)為約53 ppm/K，以及在25℃下垂直方向(TD)上的彈性模數為約2556 MPa以及在60° C下的彈性模數為約2142 MPa、以及在垂直方向(TD)上的熱膨脹係數(CTE)為約48 ppm/K之三乙基纖維素(triacetyl cellulose，TAC)薄膜作為一基材層以外，係以如實施例1所述之相同方法製造一光學濾光片。
實施例4
除了使用一包括55重量份之由化學式A所表示的該液晶化合物以及45重量份之由化學式B所表示的該液晶化合物之組成物作為一液晶組成物以外，係以如實施例3所述之相同方法製造一光學濾光片。
比較例1
除了使用一在25℃下水平方向(MD)上的彈性模數為約2946 MPa以及在60℃下的彈性模數為約2506 MPa、在水平方向(MD)上的熱膨脹係數(CTE)為約62 ppm/K，以及在25℃下垂直方向(TD)上的彈性模數為約2219 MPa以及在60°C下的彈性模數為約1862 MPa、以及在垂直方向(TD)上的熱膨脹係數(CTE)為約63 ppm/K之三乙基纖維素(triacetyl cellulose，TAC)薄膜作為一基材層以外，係以如實施例1所述之相同方法製造一光學濾光片。
該物理性質係藉由上述方法針對實施例及比較例中所製備之光學濾光片進行評估，其結果列於下表1中。
在本發明中，由於形成於光學濾光片中的第一及第二區的圖案可穩定維持，故可提供一能夠長時間確保優異分光特性的光學濾光片。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤 飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
A‧‧‧第一區域
B‧‧‧第二區域
D‧‧‧方向
a、b、c‧‧‧長度
LG‧‧‧訊號產生區域
RG‧‧‧訊號產生區域
100‧‧‧光學濾光片
101‧‧‧基材層
102‧‧‧偏振控制層
3‧‧‧裝置
301‧‧‧光源
3021‧‧‧第一偏振片
3022‧‧‧第二偏振片
303‧‧‧顯示元件
304‧‧‧光學濾光片
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：圖1顯示一說明性光學濾光片之示意圖。
圖2顯示一第一及第二區域的說明性排列之示意圖。
圖3顯示一說明性顯示裝置之示意圖。
圖4係說明直度的計算方法。
A‧‧‧第一區域
B‧‧‧第二區域
LG‧‧‧訊號產生區域
RG‧‧‧訊號產生區域
3‧‧‧裝置
301‧‧‧光源
3021‧‧‧第一偏振片
3022‧‧‧第二偏振片
303‧‧‧顯示元件
304‧‧‧光學濾光片

Claims (19)

  1. 一種光學濾光片，包括：一基板層，其在一第一面內方向的彈性模數與垂直該第一面內方向之第二面內方向的彈性模數不相同；以及一偏振控制層，其具有能夠將入射光分成兩種具有不同偏振狀態之光線的第一及第二區域，其中該第一及第二區域具有在一共同的面內方向延伸的條紋形狀且彼此緊鄰及交替地設置，該共同的面內方向係平行於該第一及第二面內方向的其中一者，且該面內方向上的彈性模數相對地較小。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學濾光片，其中在第一面內方向上的彈性模數係小於在該第二面內方向上的彈性模數，並且在25℃下，第一面內方向的彈性模數係1,500 MPa至4,000 MPa的範圍。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光學濾光片，其中在該第二面內方向上的彈性模數在25℃下係在2,000 MPa至5,000 MPa的範圍。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之光學濾光片，其中在25℃下該第二面內方向上的彈性模數(MH)與在25℃下該第一面內方向上的彈性模數(ML)之一比值(MH/ML)係大於1且不大於5。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光學濾光片，其中在該基材層之該第一面內方向上的彈性模數小於在該第二面 內方向上的彈性模數，並且在60℃下第一面內方向的彈性模數係在1,400 MPa至3,900 MPa的範圍。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之光學濾光片，其中在該基板層之該第二面內方向上的彈性模數在60℃下係在1,900 MPa至4,400 MPa的範圍。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之光學濾光片，其中在60℃下該第二面內方向上的彈性模數(MH)與在60℃下該第二面內方向上的彈性模數(ML)之一比值(MH/ML)係大於1且不大於5。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光學濾光片，其中該偏振控制層係一滿足下列式1之條件的液晶層：[式1]X<8%其中X係為該光學濾光片於80℃下100小時後的相位差相對於該液晶層的初始相位差之變化的絕對值之一百分比。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光學濾光片，其中該偏振控制層係一液晶層，其包括一多官能基可聚合液晶化合物及一單官能基可聚合液晶化合物，以100重量份之該多官能基可聚合液晶化合物為基準，該單官能基可聚合液晶化合物的含量係大於0重量份且不大於100重量份。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之光學濾光片，其中該液晶化合物係由化學式1所表示：[化學式1] 其中A係為一單鍵(-COO-或-OCO-)；R1至R10係各自獨立為氫、鹵素、烷基(alkyl group)、烷氧基(alkoxy group)、烷氧羰基(alkoxycarbonyl group)、氰基(cyano group)、硝基(nitro group)、-O-Q-P、或一化學式2之取代基、或是一經連接一對相鄰R1至R5之取代基或一對相鄰R6至R10之取代基以形成一-O-Q-P取代苯環，其中R1至R10之至少一者係為-O-Q-P或化學式2之取代基，或者，一經連接一對相鄰R1至R5之取代基或一對相鄰R6至R10之取代基以形成之-O-Q-P取代苯環，其中Q係為一伸烷基(alkylene group)或一亞烷基(alkylidene group)，且P係為一可聚合官能基，如：烯基(alkenyl group)、環氧基(epoxy group)、氰基(cyano group)、羧基(carboxyl group)、丙烯醯基(acryloyl group)、甲基丙烯醯基(methacryloyl group)、丙烯醯氧基(acryloyloxy group)、或甲基丙烯醯氧基(methacryloyloxy group)。[化學式2] 其中B係為一單鍵(-COO-或-OCO-)；R11至R15係各自獨立為氫、鹵素、烷基(alkyl group)、烷氧基(alkoxy group)、烷氧羰基(alkoxycarbonyl group)、氰基(cyano group)、硝基(nitro group)、或-O-Q-P，或是一經連接一對相鄰R11至R15之取代基可形成一-O-Q-P取代之苯環，其中R11至R15之至少一者係為-O-Q-P，或者一經連接一對相鄰R11至R15之取代基形成該-O-Q-P取代之苯環，其中Q係為一伸烷基(alkylene group)或一亞烷基(alkylidene group)，且P係為一可聚合官能基，如：烯基(alkenyl group)、環氧基(epoxy group)、氰基(cyano group)、羧基(carboxyl group)、丙烯醯基(acryloyl group)、甲基丙烯醯基(methacryloyl group)、丙烯醯氧基(acryloyloxy group)、或甲基丙烯醯氧基(methacryloyloxy group)。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之光學濾光片，其中該可聚合液晶化合物係以一平行配向態包含於該液晶層中。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之光學濾光片，其中該偏振控制層係一液晶層，其中一慢軸的面內折射率差與一快軸的面內折射率之間的差係0.05至0.2，且厚度為0.5至2.0μm的範圍。
  13. 一種光學濾光片，包括： 一基板層，其在一第一面內方向以及垂直於該第一面內方向之一第二面內方向上具有不同的面內熱膨脹係數(CTE)；以及一偏振控制層，其包含配置第一及第二區域而將入射光分成兩種彼此具有不同偏振狀態之光線，其中第一及第二區域在一共同的面內方向延伸而形成一條紋形狀且彼此緊鄰及交替地設置，該共同的面內方向平行該第一及第二面內方向的其中之一，且該面內方向上的熱膨脹係數(CTE)相對地較高。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之光學濾光片，其中在該第一面內方向上的熱膨脹係數(CTE)係大於在該第二面內方向上的熱膨脹係數(CTE)，並且係在35至80 ppm/K的範圍。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之光學濾光片，其中在該第二面內方向上的熱膨脹係數(CTE)係在10至65 MPa的範圍。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之光學濾光片，其中在該第一面內方向上的熱膨脹係數(CH)與在該該第二面內方向上的熱膨脹係數(CL)之比值(MH/ML)係大於1且不大於5。
  17. 一種光學濾光片，包括：一基板層，其在一第一面內方向以及垂直於該第一面內方向之一第二面內方向上具有不同的彈性模數及面內熱膨脹係數(CTE)，且在該第一面內方向上，該彈性模數小於 在該第二面內方向上的彈性模數，而該熱膨脹係數(CTE)高於在該第二面內方向上的熱膨脹係數(CTE)；以及一偏振控制層，其包含設置第一及第二區域而將入射光分成兩種具有不同偏振狀態之光線，其中該第一及第二區域係在一共同面內方向上延伸而形成一條紋形狀緊鄰及交替設置地，以及該共同面內方向平行該第一面內方向。
  18. 一種顯示裝置，包括如申請專利範圍第1項所述之光學濾光片。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之顯示裝置，更包括：一顯示元件，將其設置以產生影像訊號給左右眼，以及其中該光學濾光片係配置於該顯示原件上，使該給左眼的影像透過該偏振控制層之該第一及第二區域的其中之一進行送，而該給右眼的影像則透過其他區域進行送。
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