TW424162B - Cholesteric liquid crystal layer, optical element, lighting device, and liquid crystal display - Google Patents

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42XX&F :蟻 4 2 4 1 _§ 2 J 礓號 88101867 曰 月 五'發明說明（1) 【發明技術領 本發明係關 示裝置之亮度 照明裝置。 【發明背景】 吾人所習知 立層，包括顯 自然光分開成 被四分波片轉 所射出的光是 中的吸收損失 不過，此種 觀看時，顯示 此問題的方法 液__g曰日層_的較長 W097/19385) _ 液晶顯示裝置 進並不夠。 【發明概述】 本發明的目 其能抑制顏色 以增進液晶顯 本發明的另 以利用其製造 修正 域 於一種每層液晶層，其適合用來增進液晶顯 與感覺性等。本發明又關於一種光學元件及 的傳統光學元件，它具有 '-供圓偏振化的獨 現此種圓振二向色性的液晶層，藉以將 包括圓ϋϋ光的反射光與穿透光，圓遍光 換成線性偏振光。此光學元件的優點是光源 以線性遍ϋ光供應給遍Λ板，因此在兔j|板 得以減少，藉以增進液晶顯示裝置的亮度。 傳統光學元件有一個問題，那就是當從斜向 裝置會呈現出顏色。曾有針對視角提出減輕 ，即是在具有格氏（Grand jean)定向的扭層 螺距側配置四分波片(見PCT出版品 ，不過，此技術並不實用’因為對於應用到 或之類的裝置上，在視角特性方面所做的增 的是提供一種扭層液晶層’當斜向觀看時， 顯現，且因此具有極佳的視角特性’同時可 示裝置的亮度等。 一目的是提供一種光學元件與照明裝置，可 出亮度與感覺性均極佳的液晶顯示裝置及類

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本發明提供一種具有格氏（Grandjean)定向的扭 屋’其螺距在厚度方向變化，其中顯現將自然光 括圓强_||光之反射光及穿透光的圓振二向色性的二成包 寬度至少50奈米’且包括52〇奈米的波長，該^長範圍 顯現的ϋϋ特性是當反射光或穿透光經過四分 成線性iUl光時’則在可見光範圍中520奈'^轉換 處的線性;i|j|光的i|_^程度具有最大值，或者，/長 性是當可見光範圍中之線性_光的程度在顯^特 二向色性的波長範圍内被積分時，則在比52〇奈米波長短振 之區域内的遍—逢程度積分高於比52〇奈米波長長的區域二 士發明進一步提供一種包括多層結構的光學元件，它包 括前述的液晶層以及至少一層疊置於其上的光學層， 光學層是遲滯補償板、：ί^|板、導光板、或四分波片，它 是由一或多層遲滯層所構成，包括—層!^值為-〇_ 8到-2· 0 的，滯層，ΝΖ是由方程式（ηχ-ηζ)/(ηχ_ηρ = Νζ所定義，其中 心疋平面中最大的折射率’心是垂直於&方向之方向的折 射率’112是厚度方向的折射率。 本發明還提供一種照明裝置或液晶顯示裝置，它包括钽 層液畢或配置於表面光源或液晶胞之一側上的光學元 件。 本發明還提供一種液晶顯示裝置，包括照明裝置以及配 置於照明裝置發光側上的液晶胞。 根據本發明的故層液晶層、光學元件、及照明裝置，都

亮度等。藉使用這些，可 的液晶顯示裝置或類似的 展的&JI特性。 增進視角特性。結果發 被抑制’且視角特性大幅 ’其中經由四分波片得到 性的整個可見光波長範圍 了 後，其中在 具有不同程度的篮j||，明 在5 2 0奈求或以丁的局部 的ϋϋ程度較高，特別是 光範圍，其偏振程度高於 的可見光範圍。本發明完 可以抑制斜向觀看時顯現顏色， 性’同時能增進液晶顯示裝置的 以製造出具有極佳亮度與感覺性 裝置。此乃歸因於上述之扭層液 本發明人等做了精深的研究以 現’從斜向觀看時所呈現的顏色 增進，不加任何傳統扭層液晶層 的線性iU辰光在顯現圓振二向色 内都具有相同程度的偏振，但加 可見光波長範圍内的線性偏振光 確地說’其所顯現的特性， 或整個波長範圍中的線性偏振光 在4 0 0到5 2 0奈米波長較短的可見 特別是在5 2 0到7 0 0奈米波長較長 全是根據此項發現。 【發明之詳細說明】 本發明的液晶層具有格氏（Grandjean)定向，其中 螺距在厚度方向變化。在扭層液晶層中，顯現自然光被分 成包括圓光的反射光與穿透光的圓振二向色性的波長 範圍寬度至少50奈米，且包括520奈米的波長《扭層液晶 屋顯現的ϋϋ特性是，當反射光或穿透光經過四 轉換成線性座_振光時，在可見光範圍中的線性在 520奈米或更短的波長處，其蹲振程度具有最大值，或 者’其ϋ一握特性是當可見光範圍中之線性鱼_迤光的偏振程

4 2 4 1 6 P. j ^ -L?匕 號 88101867 年月曰_ 五、發明說明（4) 度在顯現圓振二向色性的波長範圍内被積分時，則在比 520奈米波長短之區域内的程度積分高於比520奈米波 長長的區域《此種扭層液晶層的實施例顯示於圊1及2，其 中編號1 & i層液晶層’11是基底層，12與13是扭層浓s 聚合物層。 可以使用合適的扭層液晶構成1層液晶層，例如，能顯 現具有格式（Grand jean)定向性質的低或高分子化合物。 但從實用的適合性（例如操作性（han(ii eab i 1 i ty ))觀點來 看’使用ΜΑϋ聚合物較佳。可用的扭層液晶聚合物並 無特殊限制，且適合的一種或適合的一或多種的組合 使用。 ’ 日挺jUL逼聚合物的實施例包括主鏈型或支鏈型的担層液 逛聚合物，其中給予液晶定向特性的共軛線性族（内旋生 成物（mes〇gens))分別與主鏈或支鏈結合。從操作性的觀 點，例如在某特定溫度的定向穩定性等， 的玻璃過渡溫度㈣到15Dt為佳。 主鏈型晶聚合物的特定實施例包括具有内旋生成 物族結構的聚合物，每一個都包括例如對向取代環狀化合 物，由間隔物（spacer part)選擇性地結合以給予撓性。 此類聚合物包括聚酯、聚醯胺、聚碳酸酯' 以及聚醯亞胺 側鏈型聚合物的特定實施例包括：它包括如聚 丙晞酸醋、聚甲基丙稀酸醋、聚石夕氧烧 之類的主幹，以及低分子的液晶化合物(丙第

丰月与___修正 4 24162:4 ·’ ------*-S_j8l〇i867 五、發明說明（5) 分）’其組成例如對向取代環狀化合物由間隔物選擇性結 合所構成的共軛族；包含低分子對掌測試劑的向列液晶聚 合物；包含結合對掌成分的液晶聚合物；以及向列與扭層 邊聚合物的混合物。 如前所討論，具有對向取代環狀化合物的聚合物給予向 列疋向的特性’它包括，例如，對向取代芳香族或環已基 底環形單元，諸如次甲基、偶氮、氧偶氮、酯、聯苯、苯 极已院、或二聯環己烷化合物，也可以使其具有扭曲定向 佳’例如結合適當的對掌成分或低分子對掌測試劑，例如 包含具有非對稱碳原子的化合物（例如見JP-A-55-2 1479 (其中的n JP-A"如本文用其表示尚未審查公告的日本專利 申請案"）及美國專利5，3 3 2，5 2 2 )。在對向取代環狀化合物 中’在對向位置的每一個被取代端都可以是適當的族，諸 如氰基（cyano)、烷基、或烷氧基族。 間隔物的實施例包括撓性鏈，如聚甲烯鏈_ ( c ) n _與 聚氧化甲烯鏈。構成間隔物的結構以^重複 若干次最合適，是由内旋生成物部分的化學結構等決定。 一般來說，聚曱烯鏈中的n從〇到20，以2到12為佳，聚氧 化甲烯鏈中的m從0到1 〇，以1到3為佳。 構成麵.層液晶層的方法例如在定向的膜上塗敷屈埶性 (thermotropic)液晶聚合物，將塗敷的聚合物加埶‘到不低 於玻璃過渡溫度’但不超過各向同性相的過渡溫度，在該 點聚合物顯現液晶相’並接著將液晶聚合物冷卻到低於玻 璃過渡溫度的溫度，同時使聚合物保持在格氏

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五'發明說明（6) (grand jean)定向，藉以將液晶聚合物帶進類玻璃的狀 態’並因此形成方向固定的固化層。 ^著將聚合物帶進格氏（Grandjean)定向，聚 ::將顯現圓振二向色性1自然光分成包括圓趋光的 與Λ透=現圓振二向色性所涵蓋的波G圍 、擇丨生反射）疋由格氏（Grandjean)定向的螺距等決 從3長範圍冑#的觀點來看，聚合 程度之雙折射現象為佳。 ’牧大 21安上述方法塗敷聚合物’聚合物必須熱融化 著塗敷或在溶劑中成為溶液塗敷。可供 =包括第二氯甲烧、…、三氣乙婦、四氣乙：適二 甲基吡咯烧酮、或四氫咬喃p 塗敷液化挺層—液晶聚合物的適當方法如旋附、滾附、4 附、印刷、浸附、鑄、條附（bar C0ating)、或凹版印机 刷。如果意欲且有需要’塗敷的方法可以是液晶聚合 ，由-定向膜相互層川。可W要將各種添加物如 穩定劑、增㈣、及金4等加入要被塗敷的液 體中。 《切4之 可 括 膜 等 至於將钽層..盖晶帶入格氏（Grand jean)定向的定向膜， 以使用傳統低分子液晶所使用的適合定向膜。實施例包 以人造絲之類的布研磨聚醯亞胺、聚（乙烯醇）之類的 所得到的膜，以二氧化矽蒸氣斜向蒸鍍所構成的薄膜 ’且定向膜是由可伸展的膜等所構成。 支撐塗敷之才毛層液晶j的基底種類並無特殊限制，具有

^ W, 88101867 五、發明說明（7) 單或多層結構的適合基底都可使用。實& 例包括.取 膜，諸如烯屬烴聚合物，例如聚乙烯、取工 # ·知合物 y 取丙烯、JL 士·,々 片稀（norbornene)結構的聚稀屬烴、乙祕 "有降冰 聚合物；聚酯類聚合物，例如聚（乙埽對苯_ = i：分子 (乙烯苯二甲酸脂）；含纖維素的聚合物，例一如酸酿^及聚 素及三乙酸酯纖維素；丙烯類聚合物，似4，乙醋酸纖維 J 戈口 (甲 pr 1 ^ 酸酯）；醯胺聚合物，例如耐龍及芳香族聚酿胺.土二碎 酿亞胺聚合物、礙聚合物、聚麵硬聚合物 '取 、匕如

w 取崎峻鋼聚A 物、聚（次苯基硫化物）聚合物、乙烯醇聚合物、氣乙稀^ 合物、並乙烯基氣聚合物、乙烯縮丁醛聚合物、碳酸聚合 物、芳基化物聚合物、聚氧甲烯聚合物及苯乙婦聚合物^ 以及玻璃板。 使用扭層_瘪畢層成形於支撐基底，與基底結合在一起的 情況，一般來說，從視角特性等的觀點來看，基底最好是 透明，具有絕佳的各向同性且儘量降低雙折射，諸如三乙 酸酯纖維素膜或玻璃板。雖然基底有其適合的厚度，但從 透光性、強度等觀點來看，其厚度通常在5 0 0微米以下，5 到2 0 0微米之間較佳，1 0到1 〇 〇微米之間更佳。 以上所述的定向膜實施例是經由適當的技術，例如鑄、 擠、或同時擠兩或多層，並接著以適當的方法拉伸，例如 單或雙軸方向所成形之單或雙層膜得到的定向膜。另一方 面，也可經由分子定向結晶得到定向膜。這些定向膜都可 做為基底。 從避免定向不均勻或透光性降低以及顯現圓振二向色性

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五、發明說明（8) 之波長範圍的觀點來看， 厚度’所通常是5 0微米或 1 0微米更佳。根據本發明 層相疊所構成的多層結構 聚合物層1 2與1 3。從加寬 及應付斜入射光之波長位 .組成的多層結構較有利， 況’最好是使用組合的疊 中心波長各有不同。 以上的理由如下。就單 的情況而言’一般來說， 到限制。縱使在某些情況 米，但此波長範圍甚至沒 圍，例如液晶顯示裝置。 向色性中心波長不同的担_ 色性的波長範圍加寬。 舉例來說，能涵蓋可見 層圓振二向色性之中心波 羞_」豎叠置而成，就此種意 向的圓偏攝光，且組合中 互不相同。前述使用組合 意欲使反射自各層的圓盤_ 免發生各波長範圍的偏振 偏振光量。 修正 成形於定向膜上的起的 更薄，從0_ 5到20微米較佳，1到 的feAA矗層，可以是由兩或多 ’如圖2所示，它包括扭層液晶 顯現圓振二向色性之波長範圍以 移的觀點來看’由兩或多層疊置 即’增進視角特性等，就此情 置層，各層顯現圓振二向色性的 層的嫉層液晶所組成扭層液晶靥 顯現圓振二向色性的波長範圍受 波長範圍的寬度可達到100奈 涵蓋所欲用途的整個可見光範 在此情況，可以藉由疊置圓振二 屋-液..晶聚合物使得顯現圓振二向 光範圍的扭層液晶層，可由2到6 長範圍從3 00到9 0 0奈米的扭層液 義上’各層反射具有相同偏振方 各層的圓振二向色性中心波長都 層反射偏振方向相同的圓偏振光 邀光具有相同的相位狀態，並避 狀態不同，藉以增加可資利用的

88101867.ptc 第14頁 Χα： 曰 ί 6 2： 88101 sr7 五 發明說明（9) 雖然適用的^_^羞已在前文中描述，但從 :以及能給予視角增加所造成的波長位移之餘地等= 來看，的雙折射程度最好能有較大的 ’ 為此種液晶層具有較寬的波長範圍來顯現圓振二辛'祕因 =小顏色：視角相依的觀點來I ’最好疊置數層扭層夜 ’俾能增加圓振二向色性的中心波長。 一 前述具有格氏（Grandjean)定向的蟲視ί :不同的圓振二向色性波長特性。根據本發明的丄液曰 4中，螺距在厚度方向改變，顯現圓振二向色性 圍所具有的寬度至少有50奈米，且包括52〇奈米的波長。已 具有格氏（Grand jean)定向的扭層液晶層，其螺距在厂 方向改變的優點是顯現圓振二向色性的波長範圍較寬旱度 產生的螺距在厚度方向改變的方法广. 说，可經由準備兩或多層對齊的扭層液|聚入物，*、，』來 壓結合將-定數量的層結合在。就熱壓：合而t以： 用的方法諸如適合的加熱/加壓裝置，例如壓 β遇 邊^量加熱到不低於玻璃過渡溫度但不超 的.^~ 相變溫度，並加壓將這些層結合在一起。過匕的各向同性 就固化的液晶聚合物層的情況而言，每一 底，得到feJ液晶層之螺距在厚度方向改變的方:=f基 觸。另-方面，得到的方; 聚合物層其中之一的基广…=之 !聚合物層’以前述相同的方法在暴露側再疊；另

88101867. 第15頁 42416Γ^^· ----- 88IQ1SR7 θ 五、發明說明* fc的液曰曰聚合物層，並 成形於基底上的扭層液^ : f亡重複上述程序。 液晶聚合物臈使用。此液eS平二層可從基底上剝下當成 置，藉以得到螺距在厚产；亡：上膜可按上述的方法疊 〖前述螺距在厚度方層變 性一種是於連續的波長範 ，其圓振二向色 範圍顯現。從防止虹不均勾的觀點：：是於不連續的波長 顯現於連續波長範園的扭層看，以圓振二向色性 逼~4的方法，舉例來說77^·^ .佳。製造這種鱼 成的多層結構，例如以前述：熱壓聚合物層所構 不低於破璃過渡溫度但不超過它的2二技術，將其加熱到 以在上層與下層的域聚合物同f;變溫度，藉 混合的介面層。 的母一個介面構成相互 上述的fejf_液-晶聚合物層包括了上屁 合物的混合層，它的螺距與上或下 =了層聚 麵量的螺距在厚度方向多階改Π同/以構成 螺距介於上與下層聚合物的$門了，來說，它的 同2下：構成能顯現圓振二向色性“續區Ξ介面層連 因此’當使用上與下層的組合時，夂 - 層顯現圓振二向色性的波長範圍沒有相i 晶聚合物 合所具有顯現圓振二向色性的波長範 二’即由於組 者間出現斷層區域，然而混合上與下 ^因此在兩 聚合物層補償了此斷層區域，藉以使 的 波長範圍連續。 。二圓振二向色性的

第16頁 !Η 88101867.ptc 424162 儀 88101867 曰 修正 五，發明說明（11) 因此，舉例來說’兩種杻層_液晶聚合物層所具有的圓振 二向色性波長範圍分別是到5 〇 〇奈米以及從6 0 0奈米到更長 的波長’用它們所得到的& |液晶層，波長範圍從500到 6 0 0奈米的光也可以顯現圓振二向色性，它對應於此不連 續波長範圍的間隙。此表示，疊置較少數量的js層液晶聚 合物層即可構成顯現圓振二向色性之波長範圍很寬的扭層 液晶層。 如前所述，螺距在厚度方句改變的結構能有效地加寬顯 現圓振二向色性的波長範圍。不過’當此情況，從視角特 性等的觀點來看，具有不同嫘距的各個扭層液晶居，最好 疋按前述圓振一向色性的中心波長在厚度方向依順序遞增 或遞減排列。 根據本發明的，從顯現圓振二向色性的波長 範圍、視角特性等觀點來看，螺距的改變最好能遍及整個 厚度。不過，I層可能有部分地方，其螺距在厚度 方向改變，例如包括上述多層蟲結構的構造，其中 的螺距在厚度方向改變以及，根據需要以黏著層於該^結 合’ 晶層選擇性地成形於該支撐基底上，且顯現^ 振一向色性的波長範圍不同。 從增進亮度等的觀點來看，根據本發明的較佳 液s 屋’特別是用於液晶顯示裝置等，顯現圓振二向^^ 長範圍至少要有100奈米且要包括52〇奈米的波長。圓振/二 向色性的波長範圍以包括400到700奈来的可見光範為一 佳，包括整個可見光範圍最佳。 w

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4 2 4 16 2, 88101^7 五、發明說明（12) 除了上述特性外，根據本發明的扭層液晶層，盆所顯現 的隻ϋ特性是當反射光或穿透光通過四分波片轉換成線性 光時，在可見光範圍内波長為52〇奈米或更短處的線 性ϋϋ光，其程度顯現最大值，或者，所顯現的偏振 特性是當在可見光範圍内之線性揭_^光的渔_握程度在顯現 圓振二向色性的波長範圍内積》，則在波長較5 2〇奈米短 之區域内的ϋϋ程度積分，高於波長較52〇奈米長的區 域釔果疋—_屋液晶層_可以抑制從側向觀看時所顯現的 顏色，因此具有絕佳的視角特性。 以上的特性表示，在可見光範圍波長不長於5 2〇奈米的 線性Μ光的g程度，無論是局部或是在某波長範圍内 的積分值，都高於在較長波長側的線性_光。因此，以 上的特性可以根據部分或全部的單一波長 米到較短波長的可見光波長範圍與部分或全部的單一波' 或比520奈米長的可見光波長範圍的比較做評斷。 構成具有上述遍特性之^層液晶層的方法，兴你丨杳 說，藉控制格氏（Grandjean)定向内的螺距。從視" 等的觀點來看遍_想特性，最好能使在52〇奈 认 紐波長可見光範圍中（特別是從4 00到520奈米^的偏旦、乂 度’比在520奈米以上的較長波長可見光範圍 = 20到700奈米）的減程度高出至少m =疋攸 1〇到辦。更佳。特別是，從最大值的角度來看波太 米或更短之可見光範圍内的遵^程度’以高出^古丁、 為佳，從82到96%更佳，從84到94%尤佳。 。或更同

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五、發明說明（！3) 根=:的非常適合用來製造 〜 置。&此情况，包層液晶層;也可做為光學元 日日員示裝 與疊置於其上的一或多層光學層。此光；元件的3括該層 圖3與4所不，其中編號2與3所指的都是光學屏、只施例如 波片，3是：ίϋ板。 千"，2是 適用的光學層諸如前所提及的四分波片、 造照明裝置的導光板、以及製造裝^^禮供製 板等。在使用的情況，它可配置於接届，補仏 螺距較長的一側。不過’有一種傾向是在扭^之 靠近’光iUl的程度愈高。0此= 的觀點來看，竺最好是配置於螺專 短的一侧。 ~ ^系距車父 如圖3及4所示，上述的^^是用來將被扭層液晶居 1反射或通過起的圓ϋ_ϋ光轉換成線 四分波_五可以由一或多層遲滯層2 1與2 2構成，如所 示0 就用於可見光範圍而言，從構成線性_光的效果血 償斜射光導致顏色改變等的觀點來看，四分 难、 最好具有從100到180奈米的正面遲滯。好能使用 滿足（^-心）(1411(3=1〇〇到180奈米之方程式的四分波^；，立 中心是平面中最大的折射率’ ny是垂直於&方^^ ' 折射率，d是厚度。 如果希望且需要， 有四分波片的功能。 遲滯層與前述的遲滯層共同使用以具 此選擇性的遲滯層是做補償用。舉例

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^01867 月 a 修正 五、發明說明（14) 來說，該層用來攸x〜 ，以使光的二A斜向通過遲滯層的光，功能如同 所看到的整個傳送^平衡儘量接近垂直傳送的光’藉以使 度減弱的光。特別:，透過了篮^板，如同中間色色彩密 到7 2 0奈米的遲滯層$，最好是使用正面遲滯（△ nd )從1 0 0 從藉補償顏色随相 來看，用於本改變而改變以增進視角特性的觀點 有的Nz值由上述方^ 包括—或多層遲滞層，且具 -〇. 8到-2 · 0，发由0式（nn) / (nx- ny) = N Z定義，其值從 Nz值在此範圍：外":,厚度方 '的折射率。如果遲滯層的 視角特性就：：例如使用傳統的丨左右，則所得到的 :用來製造遲滯層的 佳透明性的材料，M w θ ^ ^个過瑕对疋使用具有絕 能給予平均的^帶^是光的穿透率要到80%或更高，且 的任何聚合物咬是液曰说，例如本文前述與基底有關 曲定向型二聚合物的拉伸膜都可使用。使用扭 1 4頰似的液晶聚合物特佳。 稼t : ί f特性’諸如△ nd與1都可以控制，•例來說， 修改拉伸的條件。以控制厚c 如可以將聚合物膜與埶綠胺处人奵耵半的h況而B ，例 層的厚度，以單層“ = ’並做相同的拉伸。遲滞 10到300 π + 構為基礎，一般是從5到50〇微米，從 10到30 0试未較佳，從2〇到2〇〇微米更佳。 度不應被解釋成是對遲滯層的限制。 述的厚 以=的言’例如由液晶聚合物構成的… Α匕們1仔到適當的結構，例如，像排列的液晶

ΔΡΔ1 G2.A 五、發明說明（15) *88101867

膜，或像支撐 扭層的 需要拉伸即可 如前所述’ 遲滯不同的二 同遲滯之遲滯 圍加寬，遲滯 另一方面， 等，藉以增進 滯補償板。它 層相互疊置而 層即可得到所 例。 於逯明基底 情況。就以 得到所欲的 四分波片可 層或多層遲 層所組成的 板的功用即 遲滯補償板 感覺性。可 可以只包括 成的多層結 需的遲滯補 上的定 使用液 遲滯層 以只包 滯層組 多層結 如所欲 是用來 以根據 單遲滯 構。例 償板， 合物’或像前述 的情況而言，不 括〜層遲 成的多層 構形式能 的t分波 補償雙折 波長範圍 層，或由 如以拉伸 如則述的 滯層，也 結構。由 有效地使 A或補償 射對波長 等選擇適 二層或多 膜或液 曰a 可以由 多層不 波長範 板等。 相依性 用的遲 層遲滞 聚合物 實施 從增進亮度等效果的觀點來看，較佳的光學元件能傳送 指定ϋ_ϋ柏的線性兔攝光並反射其它光。光學元件的於構 包括及配置於其上的板3，如圖4所示。此 光學元件可以應用到液晶胞且不必使用其它：ί|_想板。 適用的蓋_#板諸如内含重鉻物質的吸收型遥板，或包 含定向多烯膜並選擇性地具有透明保護層的遍—逢板。吸收 型遲_拯板的實施例包括親水性的聚合物膜吸收蛾或重絡物 質（例如重鉻染料）並接著拉伸所得到的膜，親水性聚合物 膜諸如聚（乙烯醇）膜’部分轉換成二甲氧基甲烷的聚^乙 烯醇）膜’部分驗化的乙烯/乙烯醋酸異量分子聚合物的 臈。定向多烯膜的實施例包括無水聚（乙烯醇）膜以及去鹽

^ 881Q1RR7 五、發明說明（16) 酸聚（氯化烯）膜《雖然偏握板一般的厚度從5到8 0微米， 但它的厚度並不受此限制。 以製造液晶顯示裝置而言，例如從得到明亮顯示裝置的 觀點來看，板以具有高度的_者為佳，諸如使用内 ^重鉻物質的吸收型Μ板，亦即藉著允許已被四分波片 高度線性iUI的光通過^板，同時使吸收損失f小化， 並因此致使高度線性Μ光進入液晶胞。在這類_板 中，以含有重鉻物質且透光率達40%或更高，絲了度達 95%或更高，特別是到99%或更高的吸收型盤^板特佳。 m層是為保護所成形的層，特別是當論防水 :差的情況，<列如含有重鉻物質的趋板。保護層可以適 吾=方法成形’諸如塗布塑膠或覆以薄膜。當保護層是使 用^備製的膜或類似物製作時，從防止反射損失等的觀 :::以與黏著層粘合所得到的結合結構為佳狄 護層有它最適的厚度，但其厚度一般來說是2毫，、 米或更薄為佳m到_微米更佳。塑 =疋適合的材料’實施例包括本文前述與基底等有關的 形透明樹月旨層以便得到微加粗的表面結構 =其内加入細微顆粒。微粒具有一平均粒徑，例如從〇 5 Λ 在透明樹脂層中呈透明。實施例包括可導電 無機f粒’如二氧切、銘、鈦、結、氧化錫、氧化 -物：及有機微粒，如交鍵或非交鏈聚 口物的顆粒。-般來說’這些微粒含量的重量比 88101S67.ptc 第22頁 江24 1 案號88ΗΠ867_年月 日 鉻不_ 五、發明嬈明（Π) 2 5%，以從5到20%為佳。

當渔_遞板配置於p分遂」；上方時，隻J|板關於四分波月 的配置角’可以根據四分波片的遲滯特性、進入之圓偏振 光的特性等適當決定之。不過’從增進光的利用效率等觀 點來看’偏_ϋ板的配置最好能使偏振板的傳送抽儘量平行 於被四分涑片_線性後之光的(振盪）方向D 在根據本發明的具有坪金波片之光學元件中，才a |》夜晶 屋的功能是將自然光或從光源來的光經過反射與傳送分成 左與右圓偏振光，通過担_層液晶層或曾被其反射的圓偏振 光及橢圓ϋ_ϋ光被翌..分I片·轉換成線性遍_^光，再被饋入 偏振板。 因此，當此ϋ液晶層或光學元件被配置於適當的表面 光源4上時’例如側光型導光板或EL燈，可以製成適用的 照明裝置’例如液晶顯示裝置的背光，如圖5及6所示。圖 中顯示的表面光源包括導光板4，它的背表面有反射層 41，光源42配置在板4的一側。 在圖5及6所示的照明裝置中’從光源42來的光照到導光 板4的對應側被導光板4的背表面反射，並接著從導光板的 正表面放射。放射的光通過配置於導光板正面的扭層液晶 屋1，藉以變為所欲的圓遍光（垂直）與橢圓偏振光 (斜）。這些光被轉換成線性_光7^接著進 入傷想板3。 另一方面，不欲的圓遵J|光被1反射再回到 導光板4，被配置於板4背面的反射層41反射，成為反射光

再進入杻層液晶層1 °部分的反射光通過扭層液晶層。因 此，被扭層液晶..屬反射的光被限制在扭層液晶層與導光板 間，並在其間不斷地被反射，直到它通過扭層液晶層。 如前所述’反射光回到侧光型導光板被限制在扭層液晶 i與導光板的反射層之間*並在其間不斷地被反射，在此 期間’光漸漸地通過挺層液晶層。換句話說，通過液晶層 的光是連同先前從光源來的部分入射光一起被放射。因 此’由於反射而損失的可用光量減少。 另一方面，從才t層液/曰層·放射的光被四分波片轉換成線 性iUi光或具有極大比例之線性偏振光分量的橢圓偏振 光。當線性的方向與板的傳送軸相合時，板 很難吸收此轉換光只能讓其通過。因此，由於反射與吸收 而損失的可用光里也減少。結果是’傳統上由於反射與吸 收而損失的光可被有效利用，光的利用效率因而獲增進。 因此， 適用 射較 實施例 光板及 陰極射 擴散、 上述 明或半 或是加 導光板 板具有 光板能 液晶顯 側邊的 發光二 燒射、 内的光 脂層的 的構造 側光型 之導光 佳的導 是用於 配置於 線管或 反射、 導光板 透明樹 粗結構 疋敉佳的表面光源。 的結構是光經由它的背面從正面放 有效率地放射光且不會吸收光。它的 示裝置的習知側光型背光，它包括導 光源，諸如線性光源，例如（冷或熱） 極體，其結構是導光板傳送的光經由 干涉等方式從板的一側放出。 從其一侧射出，因此要在發光侧或透 #側配置一點狀或條紋狀的漫射體， ，特別是細稜鏡陣列的型式，加諸於

第24頁 生2 4 L6 2:棄_ 88101867_年月一-—- 五、發明說明（‘19) 樹脂板的背側。 配置於導光板背面的反射層41 ’其功用不僅是反射 渔的回光’它也可有效地防土光源來的入射光從導光 板的背面漏失，藉以幾乎完全消除反射損失。反射層具有 適合的反射面，諸如發散的反射層’例如以加粗的表面為 代表，或是鏡面反射層，以金屬表面為代表’諸如鋁、銀 等的蒸鍍層、具有蒸鍍層的樹脂板、或金屬箔。 就製造照明裝置而言，適合的組合是導光板4與一或多 個配置於既定位置的輔助裝置，例如在導光板4的上或下 表面’或它的侧面，其構造如圖6所示°此類輔助裝置的 實施例包括由稜鏡薄片等組成用來控制發光方向的棱鏡陣 列5 ’用來得到均勻亮度的擴散板，以及將位於導光板側 邊線性光源所發出的光引入導光板側邊的光源座。因此， 以上所述的導光板、稜鏡陣列、擴散板以及類似之物都包 括於光學層的實施例’它疊置於扭層液晶層上以製成光學 元件。 配置於導光板正面（發光面）的稜鏡陣列層或擴散層，或 是加在導光板的點或類似之物，基於它們的擴散效果都可 做為消除狀態的裳置。以使用兩或多層稜鏡陣列層的 情況’棱鏡陣列層的較佳配置是使各層中的稜鏡陣列能朝 向不同方向以直角或其它角度相互接合，藉以消除光學的 各向異性現象。 光學元件、或照明裝置 四分波片、偏振板、以 在本發明中’構成層液晶層 的各層，例如聚合物層

-·繫號 五、發明說明〔2〇) 及導光板，如 結合在一起。 每一個介面的 以避免顯示裝 件的位置移動 外，此方法中 上依序結合， 件。因此，同 板或類似之物 些層相互緊密 果意欲或有 此種各組成 反射損失並 置的品質降 導致補償效 的組成層乃 因此可以得 樣是扭層液 兩或多層組 地結合。 需要，可以 層的疊置盥 ** 乂、 防止異物等 低，也能防 率或光 事先結合在 到品質穩定 合的情況， _修正 疊置並經由 結合’能有 進入母一個 止由於光學 轉換效率等 一起，優於 且可靠度高 、偏振 經由黏著層 黏著相互 效的抑制 介面，藉 系統之構 降低。此 在組裝線 的光學元 板、導光 可以使這 可使用適合的黏著劑或類似 過，加壓結合的黏著劑具有絕 用，因為它抑制了扭層液 例如光源釋放之熱所引起的應 光彈變形導致經歷折射率改變 之黏者劑製造的液晶顯示裝置^ 度絕佳的顯示品質。 之物進行疊置與結合。不 佳的應力釋放特性故特別適 '偏振板等遭受 力，並因此避免這些構件因 。換句話說，使用加壓結合 ，具有明亮且感覺性與可& 合黏著劑，它包括適合的聚合& *可以使用透明的加壓 合物、聚脂、聚氨基甲酸脂=聚諸如=烯頬聚合物、矽 性、加壓結合黏著性、耐候祕或合成橡膠。從透 vmj·生等顴點奋 的加壓結合黏著劑最佳。狁雜& ‘术看’其中以丙烯 上之應力，避免多層結構遭受 ^二而加諸於多層結 看’最佳的加壓結合黏著層 二化以及其它的觀點 、有的放鬆彈性係數從2 :

ggl〇l867.ptc 4^4162. 88101867

-1- 日_fuL 五、發明說明¢21) 〜---- 1〇5 到 1 XlOMyne/cW ’ 特別是從 2><1〇6到8><1〇6 e/cm2。 可以適當地決定加壓結合黏著層的厚度。從黏著強度、 縮減厚度等的觀點，其厚度一般從！到5〇〇微米，從2到2〇〇 微米較佳，從5到1 〇〇微米更佳。如意欲且有需要，可以在 ，壓結合黏著層中加入適當的添加物。添加物的實施例包 括各種吸粘齊卜諸如石油樹脂、松香樹脂 '松烯樹脂、苯 ^喃-樹脂、石炭酸樹脂、二曱苯樹脂、醇酸樹脂， 各種軟化劑’諸如苯二曱酸酿、❹、氣化石蝶、聚丁 烯、聚異丁烯、以及各種填充劑及抗氧化劑。 構成光學元件或其它類似物的方法包括疊置與結合各 層，可使用的方法包括在隔離物上藉表面處理一層&膜得 到加壓結合黏著層’例如薄臈，#以釋放劑將黏著層轉移 到液…[屠的接合面，在其上接觸結合四分波片，同樣 地將另-加壓結合的黏著層轉移到四分油j的表^，再將 想板置於其上並同樣地接觸結合。 其它適用的方法包括將成形於隔離物上的加壓結合黏著 =轉移到例如導光板的接合表面，將赵層液晶層放置於其 並以相同的方法接觸結合，接著選擇性地接觸結合光學 ，如^ ^ ^與遍_ϋ板’每一層都同樣地將加壓結合黏 鲁層轉移到多層結構，以及包括疊置光學層的方法，例如 屢與’預先在指定的結合面上成形加壓 、、。合的黏著層，並同時以擠壓的方式同時接觸結合各疊置 層。 吸收紫外線的能力也可加諸於根據本發明成形的扭層液

8^101867 五、發明說明（22) 晶層的基底、光學元件、 的其它部分’諸如液晶聚 光板、黏著層、以及其它 與的方法是以紫外線吸收 笨酚化合物、苯三氮二烯 鎳複鹽化合物。 如前所述’在根據本發 當液晶層或光學元件 例如側光型導光板，被扭 狀態可被消除，使射出的 損失得以消除。此外，射 以將其轉換’成為内含高 成分的光1藉以消除在篮 獲得增進° 如前所述，扭層液晶層 率，使得光很容易通過盈 的增加等。因此，它們可 來說，例如供液晶顯示裝 利用通過四分波片的光做 的線性偏振光分量最好至 性偏振光與橢圓偏振光主 使用根據本發明之扭層 的液晶顯示裝置的實施例 置每一個都包含：包括導 修正 或照明裝置，或本發明中所使用 合物層、1分波片、偏振板、導 光學層。對這些部分完成此種加 劑處理’例如水揚酸酯化合物、 伍圜化合物、氰丙烯化合物、或 明的晶層與光學元件中， 與適當的表面光源結合使用時， β ^ Μ反射之圓偏振光的偏振 合成光是再利用的光，因此反射 出的光經過四分波片的相位控制 比例可贫過偏振板之線性偏振光 邀板中的吸收損失。結果’亮度 與光學元件具有絕佳的光利用效 ϋ板，以及很容易應付面積尺寸 以很便利地用於各種裝置’舉例 置的背光系統等。在此情況，從 為光源的鸛點，通過遍振板的光 少有6 5 % ’至少7 〇 %尤佳’例如線 軸方向的分量° .液晶層、光學元件、或照明裝置 見圖7及阖8所示。圖中的顯示裝 光板4的照明裝置，具有起

88101867.ptc 第28頁

盖·.層的光學元件配置於照明裝置的發光側做為背光，以及 配置於照明裝置發光側的液晶胞6。如圖所示，液晶胞6配 置於光學元件靠近四分波片2的一側。在圖7與8中，編號 6 1表示偏振板，7是光擴散板，將光擴散供觀看β 根據本發明的扭層液晶層、光學元件、及照明裝置特別 適合用來製造液晶胞兩側分別配置有板的液晶顯示裝 置。在光學元件的四分波片上方具有遍板的情況，液晶 胞配置於光學元件上的該側就不需要ϋϋ板。 一般來說’適合製造液晶顯示裝置用的組裝紐_件包括僅 拯板、液晶胞、背光與選擇性組件，包括遲滯補償板以及 整合到總成中的驅動電路。在本發明中’液晶顯示裝置可 以根據傳統的方法製造，沒有特殊的限制，除了在液晶胞 的一侧’即液晶顯示裝置之觀看側的另一側配置前述根據 本發明的扭層液晶厝、光學元件、或照明裝置。不過，各 部分先以加壓結合的黏著層相互結合為佳。使用光學元件 或照明裳置的情況都一樣，液晶胞配置於光學元件靠近！ s.__波片或偏振·板的一側。 根據本發明的扭層液晶層、光學元件、以及照明裝置， 可以很便利地與要導入偏振光的液晶胞一起使用，例如使 用扭曲向列液晶或超扭曲向列液晶的液晶胞。不過，也可 與使用非-扭曲向列液晶、内含重鉻物質之主-客型液晶或 鐵電液晶的液晶胞一起使用β 在製造液晶顯示裝置時，可以根據需要在適當的位置配 置一或多層適合的光學層。舉例來說’光擴散板、抗炫

88101867.ptc 第29頁 --——*號88101867 月 日 倐^ 五、發明說明（24) 層、抗反射膜、保護層或保護板，可以配置在位於液晶顯 示裝置觀看侧的.偏.振板上。此外，也可插入遲滯補償板， 例如，液晶胞與配置於液晶顯示裝置觀看側的偏振板之 間，或/及在背光側。 ，以下將參考實施例對本發明做更詳細的解釋，但不能解 釋成本發明受這些實施例的限制。 實施例1 在50微米厚的三乙酸纖維素膜上成形〇. i微米的聚（乙烯 醇）層不顯示雙折射。聚（乙烯醇）層以人造絲布研磨形成 一定向膜。在定向膜上以繞線棒塗敷屈熱性的扭眉^液晶丙 稀聚合物重量比20%的四氫呋喃溶液，並乾燥。之後，液 晶聚合物加熱至1 5 0 ± 2 t調整5分鐘後冷卻至室溫，藉以 構成厚度1. 5微米的扭層液晶聚合物層。按以上的方法， 四層聚合物層反射右旋圓_光，分別在（〇35〇 到450奈米，（B) 45 0到5 5 0奈米、（C)60〇到700奈求、以及 (D) 750到850奈米的波長範圍顯現圓振二向色性。 接著’ 聚合物層（A)與（B)相互疊置，使液晶側 相互接合，疊置的液晶層加熱至1 5 〇 ± 2 t： 2分鐘相互接觸 結合’撕去層（B)的三乙酸纖維素膜。在暴露的液晶聚合 物層上疊置f @晶聚合物層（C )，以使兩液晶側相互接 合。再加熱至150 ±2 °C2分鐘相互接觸結合。之後，再以 相同的方法接觸結合挺層液邊聚合物層（D)。因此得到的 钽$ A日曰日層·其螺距在厚度方向改變，且顯現圓振二向色性 的波長範圍從4 0 0到80 0奈米。

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第30頁 l' ：- " 1 ° _%% 88101867_年月日 絛正_ 五、發明說明（25) 接著，將N z等於-1 . 5的四分波片以及钇；fe具右U f)奋来 遲滯的聚碳酸酯拉伸膜經由丙烯壓合黏著層疊置於上述接 層液晶層之較長螺距側。因此得到所需的光學元件。 實施例2 除了四分波片疊置於扭層液晶層的較長螺距側外，其餘 以實施例1中相同的方法得到光學元件，。 比較實施例 1 除了使用Nz等於1的四分波片外，其餘以實施例1中相同 的方法得到光學元件。 比較實施例 2 以實施例1中相同的方法，四層扭層液晶聚合物層每一 層的厚度為1 . 5微米，且反射右旋圓偏振光，所得到顯現 圓振二向色性的波長範圍分別為（E) 350到4 5 0奈米，（F) 4 5 0到5 5 0奈米，（G ) 5 5 0到6 5 0奈米，（Η ) 6 5 0到7 5 0奈米。些 ^~Μ~Λ聚合物層（G)與（Η)疊置在一起，以使液晶側相互接 合，疊置的液晶層加熱至1 5 0 ± 2 °c 2分鐘相互接觸結合。 撕去層（G)的三乙酸纖維素膜。在暴露的液晶聚合物層上 叠置扭層.液晶聚合物層（F )，以使兩液晶側相互接合。再 加熱至1 5 0 ± 2 C 2分鐘相互接觸結合。之後，再以相同的 方法接觸結合H液晶聚合物層（E)。因此得到扭層液^ 慶’其螺距在厚度方向改變’且顯現圓振二向色性的波長 範圍從4 0 0到7 0 〇奈米。N z為1 5的四分波片以與實施例1相 同的方法叠置於上述扭層聚合物層之較長螺距側〇因 此得到光學元件。

4 24 1 62 _案號88101867 ^ 年月日 修正_ 五、發明說明（26) 評估測試 偏振程度 以格蘭湯普生（G 1 a η - T h 〇 m p s ο η )稜鏡得到的偏振光通過 每一個實施例得到的光學元件，並比較各實施例以檢視這 些元件的T„ax與八化。利用以下的方程式從這些值計算每一 個元件的偏振程度。 _程度（％) = (1_-1^八（1_ + 1；111)乂100。 亮度增進 實施例與比較實施例中所得到的每一個光學元件都插入 市售商用的側光面光源，光源包括背側印有點圖案的導光 板與偏振板，按此方法，四分波片與偏振板接合。檢驗所 得到每一個照明裝置的亮度。決定所得到的亮度值與沒有 配置光學元件之亮度的比例，後者的亮度值為定為1 0 0。 視角特性 使用與亮度增進測試之照明裝置相同方法製造的照明裝 置。觀看每一個照明裝置同時改變視角，從正面方向一直 到與正面方向呈4 5度的斜向，並目視檢驗顏色的變化。以 5個等級評估照明裝置，範圍從指示照明裝置沒有顏色改 變的"5 "到指示照明裝置有明顯顏色改變的M 1"。評估結果 如下表所示。

881〇]867.ptc 第32頁 號88101867_年月日 修正 五、發明說明（27) 偏振程度（％) 亮度增進 視角特性 波長470 奈杀的光 波長550 奈杀的光 波長600 奈本的光 實施例1 93 80 77 155 5 實施例2 90 80 85 154 4 比較實施例1 93 80 77 155 2 比較實施例2 80 82 92 152 1 雖然本發明是參考特定的具體例詳細說明，但熟悉此方 面技術的人士明瞭，其中可做各種變化與修改，不會偏離 本發明的精神與範圍。 【元件編號說明】 1 扭 層 液晶層 2 四 分 波片 3 偏 振 板 4 導 光 板（表面光源） 5 稜 鏡 陣列層 6 液 晶 胞（液晶顯不裝 7 光 擴 散板 11 基 底 12, 13 扭 層 液晶聚合物層 21, 22 遲 滯 層 41 反 射 層 42 光 源

88101867.ptc 第33頁 ^24162 案號‘ 88101867 修正

88101867.ptc 第34頁 ^r^tr-β γ」2 4 1 6 2? _ _案號88101867_年月日 修正 圖式簡單說明 圖1是杻層液晶層實施例的截面圖。 圖2是扭層液晶層另一種實施例的載面圖。 圖3是光學元件實施例的截面圖。 圖4是光學元件另一種實施例的截面圖。 圊5是照明裝置實施例的截面圖。 圖6是照明裝置另一種實施例的戴面圖。 圖7是液晶顯示裝置實施例的截面圖。 圖8是液晶顯示裝置另一種實施例的截面圖。

88101867.ptc 第35頁

Claims (1)

1. 4 162

   六、申請專利範圍 距1在；：有格氏( — η)定向，其螺 ^ , ^ P變其中顯現圓振二向色性將自然光分開 太 圓ϋϋ光的反射光與穿透光的波長範圍寬度至少5〇 i二；^且包括52 0奈米的波長，該層液晶層顯現的iUI 栖伞吐.當反射光或穿透光通過波片被轉換成線性ϋ Ϊ J ΛΑ，則線性遍i光在可見光範圍之52〇奈米或更短之 5Γ目出程度具有最大值，或者，其偏振特性為：當在 It μ冰範圍内的線性盤i光的；ί^程度在顯現圓振二向色 括紹由長粑圍内積分，則在比5 2 0奈米短的波長範圍的迤 」又積分要高於比520奈米長的波長範圍。 -a !σ申清專利範圍第1項的起層液晶層，其中顯現圓振 :,d色性的波長範圍包括從400到70〇奈米的波長範圍，且 、旦後得到的線性^光，從52〇奈米到較短波 之可見光範圍中單一或較短波長的遍j程度，比520奈 上之可見光範圍單一或較長波長的偏振程度高出2到 4 0% > - π種光學兀件，其由多層結構所構成，包含如申請專 第1或2項的以及至少一光學層疊置於其 t二:亥光學層是遲滯補償板、麵板、導光板'或由一或 义0遲滯層所組成之，包括一層具有Nz值為-0.8 至:2.〇的遲滯| ’Nz值係由方程式“厂〜)/ η〇〜Νζ所定義’其中nx是平面中最大的折射率，ny是垂 於\方向之方向的折射率，~是厚度方向的折射率。 4.如申請專利範圍第3項的光學元件，其中四分&是

   第36頁 J. J. s 修正 六、申請專利範圍 配置於扭層液晶層的較短螺距側。 5. —種照明裝置，其包括一表面光源，以及如申請專利 範圍第1或2項的扭層液晶層配置於該表面光源上。 6. —種照明裝置，其包括一表面光源，以及如申請專利 範圍第3或4項的光學元件配置於該表面光源上。 7. —種液晶顯示裝置，其包括一液晶胞，以及如申請專 利範圍第1或2項的扭層液晶層配置於該液晶胞之一側。 8. —種液晶顯示裝置，包括一液晶胞，以及如申請專利 範圍第3或4項的光學元件配置於讀液晶胞之一側。 9. 一種液晶顯示裝置，其包括如申請專利範圍第5項的 照明裝置，以及配置於其發光側的液晶胞。 1 0. —種液晶顯示裝置，其包括如申請專利範圍第6項的 照明裝置，以及配置於其發光側的液晶胞。

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