TW289095B - - Google Patents

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289095 A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印^ 五、發明説明（1 ) 本發明係關於一種_固酵極化器，包含一種具有膽固醇 排列之聚合物材料的光學主動層*將此材料定向成其分子 螺旋線之袖與此層呈垂直延伸。本發明亦關於製造此類極 化器之方法。本發明另醆於一種發光裝置，包含一個電性 光源之插座、一個反射器及一個較佳設有四分之一波Η之 膽固酵極化器。 極化器係用於將未極化光轉換成極化光。直到目前所 謂的「板狀極化器」仍用於此目的。當將該類板狀極化器 置於未極化光前時，極化器使此光線之兩互相垂直之線性 槿化分量之一通過*而將另一個分量吸收到極化器内。此 類極化器之缺點為，即使在最適當條件下，最多也只有 50S：之入射光將轉換成極化光。因此，此型極化器具有相 當低之效率。另一個缺點則與未穿透分量之吸收有關。這 種現象將使極化器產生相當可觀之熱量，而造成極化器極 化特性不必要之改變，Κ及在高密度入射光情況下甚至導 致極化器之破壊。 利用膽固醇極化器，將可非常有效地將未極化光轉換成 極化光。此類極化器包含一種膽固酵（亦即旋光性向列型 )材料之光學主動層。於此型液晶材料中，旋光分子具有 將自動成為似螺旋狀或螺旋狀结構之結構。在將此種混合 物形成兩平行基板間之薄型光學主動層之後，將該螺旋结 構定向成螺旋線之軸與此層呈垂直延伸。若這些基板在與 彼此相對之表面上被覆著所謅的配向庸，則將可獲得較佳 之螺旋線定向。若以一束未極化光照射此型極化器，則與 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格1210x 297公釐I 289095 Α6 Β6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 螺旋線之（右手或左手）方向及節距「相容j之光線部分會 遭反射，而使刺餘之光線穿透。經由鏡子，可使反射光之 「相容J極化反向，然後再次將已為「不相容J極化之該 光線引導至極化器。理論上*利用此種方法及此型極化器 ，可將具「相容J波長之人射未極化光ιοοχ轉換成圓形極 化光。 此種膽固酵極化器可自墨瑞（Maurer)等，名為「膽固醇 液晶砂酮製成之極化彩色滅光片（？〇13|'丨2丨1^0〇1〇|-Fί1 ters Made From Cho1 esteric Lc Si1ίcones)J * 取 自SID 90摘要，1990年，第110至113頁，之文章中得知。 於此文章中*描述一種膽固酵極化器，其光學主動層係由 Μ矽嗣為基質、具有膽固酵排列之聚合物材料所構成。此 層係由定向兩片玻璃基板間之旋光性矽酮單體及向列態矽 _單體之混合物，然後K UV光聚合成光主動層而製造之。 聚合物材料内兩型單體間之比率將影響分子螺旋線之節距 及與其相闞之反射波長（等於反射之顔色）。節距ρ及波長 λ間之比率如公式λ=1/2 (η' + η”）Ρ所示，其中η’及 η"分別為聚合物材料之異常及正常折射率。 已知膽固酵極化器之一個重要缺點為極化光之頻寬△λ 比可見光譜之頻寬小得多。此一頻寬係由公式△ λ=λ .△ η/Κ所決定，其中Δη = η·- η”代表的是此層之雙折射 性，而1ί = (η· + η”）/2代表的是平均折射率。光譜之可 見光部分的頻寬主要係由胞固酵材料之雙折射性所決定。 增加該雙折射性之可能性為相當有限。實際上，已發現& - 4 -

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐I ~請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁~ 裝 .、βτ Α6 Β6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) η小於0.3 ·所Μ相闞之頻寬係小於100毫微米。一般而 言，頻寛之值在30至50毫微米之間。此一微小頻寬對許多 應用而言甚為困擾。事實上，希望得到的是具至少100毫 微米頻寬，且Ml 50毫微米或更大者為較佳，之極化器。 能涵蓋可見光譜之重要部分的頻寬尤其為工業界應用感到 興趣。 於上述文章上，此已知困援係藉使用由數個具有不同反 射波長之光學主動層所姐成之極化器來克服。於此方法中 ，可獲得頻寬300奄微米之極化器*涵蓋住幾乎整個光譜 的可見光部分。然而，此種解決方法具有幾個重要的缺點 。第一，具有一個K上光學主動層之膽固酵極化器的光學 品質將由於膽固醇之典型錯誤而快速劣化。該類錯誤，特 定言之，為所謂的「焦點圓錐狀」傾斜、「大斜紋」傾斜 及一些平面分子排列之損失。第二，此種複合極化器之厚 度將導致一些困擾。由於個別層之厚度最小必須為6微米 *因此此類極化器具有大約20微米之最小厚度。在這種光 學層之厚度下，極化器變得與視角相當有闞。 本發明之一目的在提供可克服上述缺點之極化器。本發 明之目的為*更特定言之•提供一種緊密且結構簡單，故 可Μ簡單方式製造之極化器。欲製成極化器之頻寬必須比 已知極化器之頻寬大，而且最好包含可見光之絕大部分。 本發明之目標亦於提供以有效且具成本效益之方式來製造 此類極化器之方法，Μ及包含例如此種極化器之發光裝置 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐 389095 A 6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) 本發明之這些及其它目的係由首段所提及之型式的極化 器而獲得，根據本發明其特徴為靥内分子螺旋線之節距不 同，使最大及最小節距間之差距至少為100毫微米。 於已知單一膽固酵極化器中，光學主動層內之節距幾乎 為固定的。當本發明極化器之光學主動層内節距改變時， 至少可達成160毫微米之頻寬。如本文後將解釋，已經製 成具超過250毫微米頻寬之極化器，其頻寬涵蓋幾乎光譜 的整個可見光部分（400至6 40毫微米）。本頻寬已足夠許多 應用使用。由於本發明極化器只包含一層光學主動層·因 此並不會產生上述已知多層極化器之缺點。 依照本發明之一個較佳具體實施例，本發明極化器之特 徴為分子螺旋線之節距幾乎為連續地自層之一個表面上的 最小值加到層之另一個表面上的最大值。經由此種特殊之 姐態即可獲得，從與層呈垂直之方向來看，為逐漸改變之 膽固醇材料的螺旋結構。這使得光學層内不會產生材料應 力，而且對該層之強度極有助益。 另一個根據本發明極化器之有助益具體實施例之特徵為 聚合物材料形成一個三度空間之網路。由此種三度空間網 路所構成之光學主動層特別地堅固。實際上，它們可適當 地用為自我支撐極化膜。亦即，該類光學主動層並不須要 形成於基板上。在此類膽固酵極化器製造完畢之後，定向 用及聚合用所必須使用之基板即可移除。這將有肋於極化 器之緊密性。另外，已發現此種特殊型式之極化器具有其 極化特性對溫度之依存性相當小之額外優點。 ~請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 本紙張尺度適用中國國家標準ICNS)甲4規格1210x297公;^.1 A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 另外一個依照本發明膽固醇極化器之有趣具體實施例之 特激為此光學主動層將出琨在已拉伸合成樹腊膜之基板上 ，膜之拉伸程度及厚度係經選擇，而使膜之光學延遲大約 為在極化器操作期間所反射頻帶波長之〇·25倍。 通過膽固酵型極化器所得之光線為圓形極化。對一些應 用來說•希望其射出光為直線極化而非圓形極化。假使那 樣的話•係將上一個所提及較佳具體實施例之極化器形成 在已拉伸合成樹脂膜上。由於基板係於平面上一個方向拉 伸*因此該方向上及與同平面上與拉伸方向圼垂直之方向 上的反射率不同。此瞑之反射率差及厚度可經選擇Κ使這 些量（光學延遲）之剰積幾乎等於為極化器所反射之頻寬（ 之中心）之波長的0.25倍。其结果為，此基板可做為將 圓形極化光轉換成直線極化光之四分之一波長板。此合成 樹脂膜可以，例如，聚對酞酸乙二酯、聚碳酸脂、聚乙烯 酮或聚丙烯製成。 若本發明極化器係製成可自我支撐層，則該層可直接形 成於已拉伸合成樹脂膜之基板上，此棰基板可做為極化器 之額外支撐物。由於此種極化器並不須要另外的基板，因 此可藉此獲得緊密之「線性極化器J 。然而·另外已拉伸 合成樹脂膜亦可在光學主動層之製造中做為基板使用。這 使得製造更為簡易。 另外一個依照本發明膽固醇極化器之有趣具體實施例之 特微為光學主動層係出現在兩片不同姐成之已拉伸合成樹 脂的基板上，兩片膜之拉伸方向係幾乎與彼此圼垂直延伸 I請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 ,*1Τ -7 - 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS)甲4規格（210X 297公釐） Α6 Β6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（6 ) ，而且兩片膜之拉伸程度係經選擇使得，由於此類膜間分 散之不同，基板之淨延遲幾乎於極化器反射頻寬絕大部分 波長的0.2 5倍。 經由此具體實陁例，對反射頻寬之絕大部分而言，將可 獲得幾乎等於波長之0. 25倍的光學延遲。當使用單一已拉 伸合成樹脂膜時·其光學延遲在整個頻寬内維持相同。其 结果為，在整個頻寬内從圓形極化光轉換至直線極化光均 無最逋當者。這是一個缺點，尤其是，在寬頻極化器内。 本發明亦翮於製造依照本發明極化器之方法。第一個方 法之特徵為在兩片平行基板之間以具有不同反應性之旋光 性及向列態單體之混合物形成層狀，之後随層面密度不同 之辐射分佈施加光化輻射，Μ使混合物聚合成具膽固酵排 列之聚合物材料的光學主動層，然後，若需要的話，將基 板自光學主動層移除。 第二種製造本發明極化器之方法的特徵為根據本發明， 在基板上將具有不同反應性之旋光性及向列態單體之混合 物形成層狀，然後依照随層面密度不同之輻射分佈施加光 化輻射，Μ使混合物聚合成具艤固酵排列之聚合物材料的 光學主動層，之後，若需要的話，將基板自光學主動層移 除。 一般而言，分子螺旋線之節距主要係由聚合物材料内旋 光性及中間態單體間之比率所控制。由於兩種單賭間反應 性之不同，最具反應性單體比最不具反應性單體之捕獲可 能性為大。若在混合物聚合期間，由光化辐射開始，在即 (請先閱讀背面之注意事項再蜞寫本頁) .裝 .訂 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格1210x 297公釐） A6 B6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（7 ) 將形成之光學主動層上進行不同之輻射密度，則最具反應 性單體較可能與位於最高輻射密度之一個（或多個）位置上 的聚合物組合。其結果為，在該聚合製程期間，則將形成 一個或多個自由單體之濃度梯度。這將造成單體從低單體 澹度位置擴散至高單體濃度位置。髙反應性單體將擴散至 輻射密度最高的地方。然而，低反應性單體將擴散輻射密 度最低的地方。這將造成，在聚合製程期間，輻射密度最 高處所形成聚合物材料之區域内反應性單體之增加。其结 果為，聚合物材料之姐成在與聚合物層垂直之方向上有所 不同。這會導致層内由聚合物形成之分子螺旋線的節距不 同。此種節距之變化將提供光學主動層一個大的頻寬，此 頻寬之值係與節距變化之值成正比。在第一種方法中•可 藉著吸量管及真空技術在基板之間置入混合物。於第二種 方法中，混合物可藉所謂的「刮刀」或網版印刷而被覆在 基板上。很明顯地，第二種方法更適合於量產。在第二種 方法中省略掉在基板之間窄小空間内耗時的填充。 應注意的是，理論上分子螺旋線之節距變化可基於膽固 酵聚合物之節距與溫.度之依存性而達成。假使這樣的話， 一定得於單體混合物之光學主動層上製成溫度梯度，然後 必須進行光聚合。由於光學主動層之微小厚度，典型為數 微米至十微米，這種方法實際上將因此種溫度梯度之所需 斜率而造成極大困擾。 更應該注意的是，在該發明方法中並不一定要使用在面 對光學主動層之表面上形成配向層之基板。尤其在（非常 ^ .......................裝......................訂................{奸 (請先閱讀背面之注意事項再蜞寫本頁) - 9 - 本紙張尺度適用中國國家標準i CNS)乎4規_格(210χ297ϋ_ 289095 Α6 Β6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（8 ) )薄光學主動層之製造時，向列態基之自動配向會逐漸產 生。然而，在聚合期間内配向層之出現會導致光學主動層 之經改良定向現象，Μ使極化器之光學性質大幅改進。 可使用包含基質為如，尤其是，美國5,188,760中所描 述之丙稀酸酯、樹脂化合物、乙烯醚類及聚硫烯糸统之反 應性基之化合物做為反應性單體。具有不同反應性基之單 體通常在反應性亦不同。該反應性亦由進行聚合操作之條 件，例如溫度、所使用光化輻射之波長等，下之反應條件 所控制。 上述根據本發明方法之一個有趣的變化之特徴為旋光性 單體之反應基與向列態單體之反應基數目不同。當此種單 體混合物經光聚合時，將由於至少一或兩種型式單體包含 兩種或多種反應性基，而形成三度空間網路。如上所提出 ，此種聚合物網路可賦予光學層極大強度，因此在光聚合 製程之後，所使用基板，包括任何配向層，可自光學層移 除*若需要的話，Μ獲得可自我支撐之寬頻極化過濾器。 較喜使用其中一型單體包含一種反應基而另一型單包含兩 種反應性基之單體混合物。 使用此種只包含一種且為相同型式反應基之單體混合物 具有其它之優點。由於捕獲可能性微小，因此具有一種反 應基之單體比具有兩種反應基之單體較不具反應性。由於 而且雖然使用的是一種且相同型式之反應基，但是在光聚 合製程中亦可達成溻度梯度。在混合物内使用該兩型反應 性單體可提供改菩這些單體之混合性的優點。其中一個單 -10 -

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210X 297公釐I 裝......................訂-----------------(冰 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（9 ) 髑具有一個丙烯酸酯基，且另一個單體具有兩個丙烯酸酯 基之單體混合物可獲得非常好之結果。 光聚石係藉光化輻射進行。可了解這指的是以光線，其 中MUV光、X射線、珈瑀射線較佳，或高能顆粒，例如電 子或離子，照射之，聚合可以多種方式進行。例如，藉著 共振輻射源（雷射）·即可獲得分子螺旋線節距之週期性變 化。建設性及破壊性干涉可用於在光學主動層内形成一個 干涉圖案•因此在聚合操作期間將產生直接穿過此靨之光 密度的週期性變化。 若使用非共振輻射源，則可獲得較簡單之聚合方法，此 輻射源之波長係經選擇，使其位於可發現所使用單體及光 起始劑吸收缌和之最大量的範圍内。假使這樣的話，不需 額外之措施即可於光學主動層上獲得相當大之光密度梯度 〇 一種根據本發明非常簡便方法之特激為該混合物亦包含 具有使用光化輻射之波長幾乎完全相符之波長之吸收最大 量的一種染料。本方法之一個重要優點為提供選擇層之厚 度、光起始糸統、聚合波長及聚合速率等之極大自由度。 由於染料的量在一定限制内可隨意選擇，與即將聚合混合 物之其它成份無闥，因此光學主動層上照射之（線性）密度 梯度將可經由染料之濃度而非常準確地調整。較喜使用一 種吸收最大值係位於極化器必須操作之波長範圍之外的染 料。於此種方法中，將可排除使用已完成極化器期間不必 要之吸收。 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁} .裝 .、1Τ

-11 - 本紙張尺度ΐϊ用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐I 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 Α6 Β6 五、發明説明（丨(J ) 製造本發明極化器之第三種有趣方法之特激為在具有膽 固酵排列之已聚合液晶材料之光學主動層的表面上被覆造 成層内之濃度梯度而造成擴散現象之反應性單體膜，然後 使單體聚合。 該方法係基於，尤其是，美國5,132,147及美國 4, 410, 570内所述睡固酵排列之已聚合液晶材料的已知光 學主動層。於逭些已知光學主動層中，此靥上分子揉旋線 之節距幾乎是固定的。光學主動層内單體之擴散造成此層 稍稍增大。這個增大將導致分子螺旋線節距之增加。該增 加會造成在原位置反射波長值之增加。结果，光學主動層 厚度上單體湄度梯度的準備會形成分子螺旋節距之變化 。其結果為，獲得寬頻膽固酵極化器。 由於單體聚合化，光學主動層内之擴散即停止。繼績擴 散最後會導致反射波長超過原有光學主動層之波長之窄頻 極化器。對反應性單體而言，亦可使用包含向列態基之分 子。然而，這並不箱要。由於擴散會造成分子螺旋線之節 距增加，原有光學主動層將具有與所需最小波長相符之反 射。結果，對必須可於光譜整個可見光範圍操作之寬頻極 化器之製造而言，可使用具於可見光譜之藍色範圍内之反 射頻帶的膽固酵層。 依照本發明第三個方法之一個有趣的變化之特徵為此膜 包含於層内擴散速率不同之單體混合物。已發現使用單~ 型式之單體並不能一直達到滿意之结果。逭可歸因於陡峭 反射峰之生成。使用具不同擴散速率之兩種或兩種以上單 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（⑶⑴甲4規格ί21〇Χ297公釐1 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 :?τ 289095 A6 B6 五、發明説明（11 ) 體將導致反射峰重叠。這將造成極化器之寬頻行為。 依照本發明第三個方法之另一個有趣的變化之特徴為至 少一部分之單體包含兩種或兩種Μ上之可聚合基。這個方 法產生了具有相當強度之寬頻、光學主動曆。單體之聚合 造成三度空間之網路。因此，在聚合操作之後，這些單髑 進一步擴散之可能性更為滅少。 本發明另關於一種發光裝置，包含一個電子光源用插座 、一個反射器及一個較佳係由四分之一波片形成之膽固酵 棰化器。此裝置之特徴為使用依照本發明之臢固酵極化器 。賴著此種發光裝置，可製得高效率之極化光。若此極化 器包含四分之一波片，所產生之光則為直線極化。產生直 線極化光之裝置特別適合用於戶内應用（例如辦公室及商 店照明）及戶外應用（例如汽車及街道照明）。本發明裝置 亦可於液晶顯示器內使用。於直線極化光中所產生之反射 及散射較圓形極化光中發生程度為小。若無四分之一波片 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 _、可 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 ，此電燈燈一主注 源。放電式含為懕 光弧壓放密包體 。 子電高壓氣或氣例 電電之低用空素實 為放燈之使真鹵好 做生物燈中成Μ良 燈產化納置抽或種 電間鹵壓裝蓋體一 放極牖低光燈氣中 。 用電金或發此性類 光使個或燈之將惰種 化可兩汞光明可為源 極，如、日發。可光 形中例納如本源體子 圓置中壓例照光氣電 生裝管高用依為充提 產之電如使於做填所 將明於例地為體該面 置發會為當法本。上 裝本間例適做熾體為 明照期實可的白氣燈 發依作源亦外之充素 本於操光。另内填鹵 , 在型燈。蓋種。

本紙張尺度適用中國國家標準（CNSj甲4規格1210X 297公釐I 經濟部乍央標準局员工消費合作社印製 藥821 號專利 中文說明霄修if頁 — ——----------五、發明説明（丨勺 意的是，在該裝置 連接固定之。然而 源所使用之插座係 反射器可用於反 由光源所產生之光 用光源之光線、具 見光之應用方面， 金，較佳為例如金 自我支撐，但一般 由請案 8 4 年( B7

Wl} 痛 中光源可為可拆式，例如藉螺紋或銷釘 *亦有另外一種可能，即此光源及該光 不能分離地連接著。 射本發明裝置在操作期間於極化器方向 線。面對光源之極化器表面係由對所使 高反射係數之材料所構成。特別是在可 可適當地使用具良好反射性之金靨及合 '銀及鋁，後者較為便宜。此反射器可 &由氣相沉積在罩框上之金屬層所構成 形波較學製。 例 種 之 節 圓一。光器成： 施 兩 料 之 將之件之化構中 實 中 染 線 於分元立極所其 體 造 種 旋 用四學獨在膜， 具 製 一 螺 個該光，個由脂說 之 器 中 子 1。 之一可樹解 器 化 造 分 含片別成片成细 化 極 製 ， 包波個形波合詳 極 醇 器 譜 係一個而一伸形 酵 固 化 光 佳之一合之拉圖 固 膽 極 射 較分為整分已及 _ 明 明 反 器四成片四的例 明 發 發 之 化之，波該板施 發 本 本 器 極光结 一,基賁 本 據 據 化 醇化連之下之體 照 根 根 槻 固極器分況層具 依 於。於 醇 瞻線化四情動例 ·.個 用式用 固 之直極及之主實明幾 可構可 牖 置成醇器者學由說示 示结示 示 装換固化後光羥單圖 顯學顯。顯 明轉臟極於為將簡係 係化係構係 發光與將。做明之 1 2 之 3 结 4 本化可係件中發式圖 圖賵圖舉_ 極片佳元造本圖 。 單 化 r——>---------裝---------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張疋度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） 83.3.10,000 第82111216號專利申請栗 :說明書修功 旧（85年曝) 9rfiC^ ； 五、創作説明（） 距為（a)固定的及（b)改變的。 圖5係顯示一個曲線圖，其中係解釋依照圖i(a)極化 器之光學主動層内節距之變化。 圖6係顯示依照圖1(b)本發明極化器之穿透光譜。 圖7係顯示依照圖1 (c )本發明極化器之穿透光譜，（a ) 擴散前及（b)擴散後。 圖8係依照本發明第一種發光裝置之圖示截面視圖。 圖9偽依照本發明第二種發光裝置之圖示截面視圖。 元件符號說明： 圖la，Η及lc中，1,2,11及21為基板，3及4為配向層， 5為間隔劑，6，14及22為主動層.，7為分子螺旋線Κ及12 及1 3為合成樹脂膜。 圖8中，1為罩框，2為反射器，3為日光燈，4為極化器 Μ及5為Η。 圖9中，1為反射器，2為插座，3為鹵素燈，4為極化器 Κ及5為Η。 注意的是，為了更清楚化，圃形之個別單元未依比例繪 出。 經濟邾中央標準局員工消费合作社印製

mW -p^ (訝先V:讀背云之注意事項再填寫本頁) 圖1係顯示依照本發明極化器之第一個具體實施例。該 極化器包含彼此平行延伸且相隔一些距離的兩片平板狀透 明玻璃基板1及2。在埴些基板的相對面上分別形成配向層 3及4 ，例如經摩擦之聚醯亞胺或濺鍍上之SiOx，而且在 其邊緣形成間隔劑5 。 在兩Η基板間為一層光學主動層6 。該層包括具膽固醇 排列之聚合物材料。騰固醇材料之分子螺旋線之軸與層圼 垂直延伸。分子螺旋線之節距在層中係改荽的，該節距從 15 本纹張尺度適用中國S家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 第82111216號專利申請栗 中文說明書修正頁（85年8月）C7 ___D7 五、創作説明（） 光學主動層之一個表面連讀增加至另一個表面。於本例中 ，這可藉兩個螺旋狀结構7圖示說明之。光學主動層之厚 度典型係自3至40微米，較佳係自5至25微米。 依照本發明膽固醇極化器之上述具髖實拖例係如下製造 。首先，製備反應性單體之混合物。此混合物包含60重量 百分比旋光性成分A及40重量百分比之向列態成分B ，成 分A每個分子包含兩個反懕性丙烯酸酯基，而且成分B每 個分子包括一個反應性丙烯酸酯。成分A及B之確實结構 式如圖2所示。由於每俩分子之反應性基數目不同，因此 兩俩單轉具有不同之反應性。接著，將0.5重量百分比之 光起始劑伊格邱爾（I g a c u r e ) - 6 5 1 (西巴格基（C i b a Geigy))、百萬分之50之對-甲氧基酚（穩定劑）K及一些染 枓添加至此混合物中。此種染料之化學结構如圖3所示。 此染料之吸收最大量在大約334毫微米處，其消宅係數為 31 524公升/莫耳公分。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 然後將如此製得之混合物形成在兩片透明基板間。該類 基板帶有一層經摩擦之聚醯亞胺。該類層係用K使自動在 擴固酵混合物中形成之分子螺犁侃定向。為了防止傾斜形 成，可將兩片基板横向滑移一段微小距離，直到獲得平面 排列。然後，以UV光在室溫下使反應性涓合物聚合8分鐘 。由於兩種反應性單體中之一種為每個分子包含兩個反懕 性基*因此在聚合期間將形成三度空間之聚合物網路。因 為如此形成光學層具有之強度，.所K可將光學層自兩片基 板除去，而做為自我支撐膽固醇掻化器。 製作一些上述之極化器，其所添加染料之數量及UV光之 波長（λ )與入射能量（I 〇 )係不同的。然後量測此極化器之 頻寬。表1顯示與一定數量之添加染料相對應之頻寬。 -16 - 本紙張尺度適用中國S家標準(CNS)A4規格(210Χ 297公釐) A6 _______B6 五、發明説明（15) 表I 染料濃度 頻 寬 ,. . .. . 丨 III. — .-1 (毫微米） (重量百 1〇=0.62毫瓦 1〇 = 0.058毫瓦 1〇 = 0 . 15毫瓦 分卜-h /平方公分 /平方公令 /平方公分 0 41 41 45 0.33 55 133 126 0.66 70 255 233 1.0 114 261 319 2.0 258 380 >400 4.0 316 >400 6.0 362 {請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 裝

:1T 經濟部中央標準局員工消t合作社印製 若無染料時，頻寬將少於50毫微米。當使用染料時，頻 寬迅速增加，甚至會超過400毫微米。頻寬之中心總是在 大約555毫微米之處。若具有此種頻寬及於光譜中之位置 ，則幾乎己涵蓋整個光譜的可見光部分。其结果為，可逋 當使用此種膽固酵極化器做為整個可見光光譜用之寬頻極 化器。 圖4顯示極化器之反射光譜，其中U)之節距為固定的 ，而（b)則為依照本發明第一儷具體實施例中之節距。極 化器係曝茈在圓型極化光下。光譜（a)係於無染料時獲得 -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐） 五、發明説明（丨6 ) A6 B6 。因此此光譜之頻寬只有大約45毫微米。光譜（b)則為於 聚合製程期間使用染料而獲得。此過濾器之頻寬係大約 230毫微米。 表I 染料濃度 (窜最百分hh) 頻寬（毫微米） 0.00 37 0.13 68 0.17 82 0.26 109 0.41 168 0 . 58 308 0.71 326 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) .裝

,*1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 表I顯示的是依照本發明之一些其它膽固酵極化器的頻 寬。在製造這些極化器時添加一些濃度之偶氮染料 SI-486(三井東歷染料有限公司（Mitsui Toatsu Dyes Ltd.))，而非上述之染料。該種染料在大約400毫微米處 具有吸收最大量。假使這樣的話*則以具5毫瓦/平方公 分入射能量之UV光源（365毫微米）照射8分鐘’使反應性 混合物聚合化。表I亦顯示出頻寬係随染料數量而增加。 -18 一 本纸張尺度適用+國國家標準（CNS)甲4規格< 210父297公没） A6 B6 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（17) 圖5顯示節距之變化為後u微米厚極化器之一個表面至 另一個表面之距離的函數。此圖係經取自此極化器横截面 之斷裂面之SEM照片所獲得。此極化器含有0.72重量百分 比之上述偶氮染料。該極化器之反射頻帶大約在3 50至 800毫微米。由於本染料之吸收頻帶位於極化器可操作之 範圍内，因此該極化器在大約400毫微米處具有不需要之 吸收。 圖lb顯示的是依照本發明極化器之第二個具體實胞例。 該極化器係包含一個帶有光學主動層14之基板11。該基板 11是由第一 Η聚丙烯之已拉伸合成樹脂膜12及第二片聚碳 酸酯之已拉伸合成樹脂膜12所構成。兩片膜之拉伸方向幾 乎是在與彼此呈垂直之方向延伸。兩片膜之拉伸程度係經 選擇Μ使在590毫微米之波長下，聚丙烯膜之光學延遲為 518毫微米，而於這些條件下之聚碳酸酯的光學延遲為 37 0毫微米。由於選擇該些條件*兩片膜間分散之不同將 會造成交叉膜之光學延遲幾乎等於400至700毫微米整锢波 長範圍内波長之0.25倍。 依照第二個具體實施例之膽固酵極化器係依下法製造。 在上面段落中所述之複合基板上藉刮刀被覆上一層反應單 體混合物之薄層（層厚為20微米）。一些比較賁驗顯示出此 層亦可以網版印刷製成。此混合物含有旋光性及向列態單 體。該兩型單體具有不同之反應性。單體混合物之姐成如 下：58.8重量百分比之成分A 、39.2重量百分比之成分Β 、1重量百分比之依照圖3的染料、1重量百分比之伊加 -19 - 本紙張尺度適用t國國家標準iCNSl甲4规格（210x297公釐） ................一........................................{................裝......................訂...........：八 / (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（18 ) 邱爾651 (西巴格基）及百萬分之1〇〇之對-甲氧基酚。在形 成該層之後，可藉UV光源（365毫微米）於攝氏1〇〇度下照 射以使該層聚合，而且其輻射密度為從0.06至0.6毫瓦/ 平方公分經大約60分鐘。在聚合操作之後*此光學主動層 之厚度大約為18微米。 圖6顯示一個光譜，其中穿透率T係繪成依照第二個具 體實施例之膽固酵極化器波長之函數。線（a)代表的是P -極化光之穿透率•而線（b)代表的是s-極化光穿透率。 過濾器之頻寬大約是220微米。已發現在整個頻寬内將圓 形極化光轉換成直線極化光均合適。 圖1(c)所示為依照本發明極化器之第三個具體實施例。 該極化器係包含一片已拉伸合成樹脂膜之基板21。於本例 中，係使用聚碳酸酯。本膜之拉伸程度係經選擇· Μ使其 雙折射性在室溫時為0. 0029。此基板之厚度為50微米。對 討論中之基板而言，將圓形極化光轉換成直線極化光之最 佳處可於大約580毫微米之波長下獲得。此波長係位於寬 頻極化器之反射頻帶的中央。 在此基板上的是膽固酵極排列之液晶材料的光學主動層 22。層22之厚度為20微米。層22帶有一層聚合物材料之頂 層23。該層，具有大約2微米厚度，係做為光學主動層之 保謂層。 本發明寬頻極化器之該第三個具媚實施例係如下製造。 在基板上形成膽固酵排列之已聚合液晶材料的光學主動層 。用以形成此層用之技術係如，尤其是，美國5,132,147 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 -20 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSl甲4規格（210X297公釐) 289095 A6 B6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（19 ) 所述。於此種層中膽固酵材料之分子螺旋線係於層呈垂直 之方向延伸。該螺旋線之節距幾乎為固定的。 在光學主動層上形成反應性單體混合物之薄層。於本例 中，所使用之三種不同單體混合物之容積比例為1:1:1 。 可使用丁二酵二丙烯酸酯、辛二酵丙烯酸酯及乙氧化雙酚 A二丙烯酸酯做為單體。這些單體在光學主動層中係Μ不 同速率擴散。埴會導致光學主動層内形成濃度梯度。這會 造成節距增加，該增加係與光學主動層位置上的單體濃度 成正比。在攝氏60度10分鐘之擴散時間之後，可經由波長 365毫微米之UV光暍光，使反應性單體聚合形成網路。該 曝光發生在攝氏60度*且其輻射密度為〇.5毫瓦/平方公 分，時間為5分鐘。這會造成單體之固定性，及澹度梯度 之穩定性。由於在聚合操作中，單體混合物並未在光學主 動層內完全擴散，因此在光學主動層上亦形成聚合頂層（ 厚2微米）。 圖7所示為膽固醇極化器之光譜，其中穿透率Τ係繪成 波長之函數。入射光係圓形極化。光譜U)所示為單體擴 散前光學主動層之穿透特性。光譜（b)所示為單體擴散且 聚合後最終極化器之特性。更進一步之量測顯示出在整個 本發明極化器之頻寬内將画形極化光轉換成直線極化光之 情形並不逋合。尤其是頻帶的兩邊’此轉換令人相當不滿 意。藉使用包含兩片已拉伸合成樹脂膜之複合基板可獲得 較佳之轉換结果，兩片膜之拉伸方向係幾乎與彼此成垂直 地延伸。 -21 - 本纸張尺度適用中國國家樣準（CNS)甲4規格（210X 297公釐j ί請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) .裝 .,^ A6 B6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（20 ) 圖8為依照本發明發光装置第一個具體實施例之圖示截 面視圖。該發光裝置包含一個盒狀罩框1 ，例如合成樹脂 製成，其一個内表面係設有氣相沉積鋁之反射器。在罩框 内容納著三個日光燈3做為電子光源。該類燈係經由螺紋 接頭可拆式地裝設在相對應之插座（未顯示）。亦可能使用 曲折形狀之管吠日光燈Μ代替多個個別日光燈。此裝置亦 包含具有四分之一波片5之極化器4 。此極化器係製成寬 頻極化器，如前述具體實施例所描述。 當操作圖8所示之裝置時，三個日光燈將產生未極化光 。一部分之光線直接落在允許垂直線性極化分量之一通過 ，而將另一個「相容J ，分量反射之極化器4之上。經反 射之分量係於反射器2上（部分）轉換成「不相容」分量， 且於允許這個「不相容」分量穿過之極化器方向反射，此 不相容分量随後藉四分之一波片轉換成直線極化光。如此 ，可將原先未極化之光線轉換成具高效率之直線極化光（ 大約80%)。 圖9係本發明装置另一具體實施例之圖示截面視圖。該 裝置包含一個鋁製拋物線型、自我支撐反射器1 。該反射 器包含一個電子光源用之插座2 ，於此例中，此光源係由 一個可拆除之鹵素燈3所構成。此裝置另包含一個具有四 分之一波片5之反射極化器4 。本發明裝置主要係如前述 具體實施例之裝置相同地操作。圖9所示具體實施例可特 別適合於汽車照明或攝影照明。 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -22 - 尺度適用中國國家標準！ CNS)甲4規格[210x297公釐]

Claims (1)

1. 第82Ή1216號專利申請累 中文申請專利範圍修正本（84 C8 充 -申請專利範圍 Π

   經濟部中央標準局MX工消費合作社印製 —種膽固醇 料的光學主 直此層延伸 ，从使最大 該聚合物材 2. 根據申請專 旋之節距幾 層另一表面 3. 根揀申請專 動層係位於 度及厚度係 器搡作期間 4. 根撺申請專 動層係位於 上*兩層模 而且兩層膜 同，基板之 分之0 . 2 5倍 5. 一種製造申 其中將具不 兩瑰平行基 均不同之輻 膽固醇排列 的話，將基 6. 一檷製造申 極化器 動層， ，其特 及最小 料形成 利範圍 乎是連 上之最 利範圍 已拉伸 經選擇 所反射 利範圍 兩Η具 之拉伸 之拉伸 淨延遲 ，包含 該材料為定向 徵為層内分子 之節距間差距 一個三度空間 第1項 續地後 大值。 第1項 合成樹 ，而使 頻帶波 第1項 不同組 方向為 程度係 幾乎等 請專利範圍第 同反應性之旋 板之間製成層 射分佈的光化 之聚合物材料 板自光學主動 請專利範圍第 具有膽固醇排列之聚合物材 成其分子螺旋線之軸垂 螺旋線之節距為不同的 至少為1 0 0毫微米，且 之網路。 之膽固醇極化器，其中分子螺 該層一表面上的最小值_增加到 之_固酵極化器，其中光學主 脂膜之基板上該膜之拉伸程 此膜之光學延遲大約為在極化 長之0 . 2 5倍。 之膽固醇極化器，其中光學主 成之已拉伸合成樹脂膜之基板 幾乎完全與彼此垂直地延伸》 經選擇，使由於膜間分散之不 於整個極化器反射頻帶波長部 1項之膽固醇極化器之方法， 光性及向列態單體之棍合物在 狀，然後施加在整個層上密度 輻射，Κ使混合物聚合成具有 的光學主動層，陲後，若需要 層中移除。 1項之膽固醇極化器之方法， 本紙張又度適用t國國家標準（CNS)A4规格（2丨(丨X 297公釐） --J----— II--1 ^ 1---"Γ---M I I I I I II ^ I I J (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 289095 3 C8 D8 六、-申請專利範圍 其中將具有不同反應性之旋光性及向列態單體之混合物 在基板上製成層吠，然後施加在整個層上密度均不同之 輻射分佈的光化輻射，Μ使混合物聚合成具有膽固醇排 列之聚合物材料的光學主動層，隨後，若需要的話*將 基板自光學主動層中移除。 7. 根據申請專利範圍第5項之方法，其中該旋光性單體之 反應性基數目與向列態單體的不同。 8. 根撺申請專利範圍第6項之方法，其中該旋先性單體之 反應性基數目與向列態單體的不同。 9. 根據申請專利範圍第5項之方法，其中該混合物亦包含 一種其最大吸收量之波長幾乎與光化輻射所使用波長相 對應之染料。 10. 根據申請專利範圍第6項之方法，其中該混合物亦包含 一種其最大吸收量之波長幾乎與光化輻射所使用波長相 對應之染料。 11 一種製造根撺申請專利範圍第1項之膽固醇極化器之方 法，其中具膽固醇排列之已聚合液晶材料的光學主動層 表面係具有一層反應性單體膜，此膜將造成層内澹度梯 度而導致擴散現象，隨後使單體聚合。 12. 根據申請專利範圍第1 1項之方法，其中該膜包含一種在 層内具有不同擴散速率之單體混合物。 ia 根撺申請專利範圍第11項之方法，其中至少一部分之單 體包含兩種或兩種K上之可聚合基。 14·. 一種發光装置，包含一個用於電子光源之插座、一個反 射器及一涸設有四分之一波板之膽固醇極化器，其特徵 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I I IIIIII — — — III — —. 訂 I— I— — (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) -申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 之 一 小成 最形 及料 大材 最物 使合 K聚 ， 該 的且 同 ， 不米 為微 距毫 節 之 線為路 旋少網 螺至之 子距間 分差空 内間度 層距三 為節個 ο ο 71 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 裝 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）