TWI410712B - 光學膜 - Google Patents

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TWI410712B TW098101003A TW98101003A TWI410712B TW I410712 B TWI410712 B TW I410712B TW 098101003 A TW098101003 A TW 098101003A TW 98101003 A TW98101003 A TW 98101003A TW I410712 B TWI410712 B TW I410712B
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crystal film
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Description

光學膜
本發明係關於一種光學膜，同時具有集光、偏光增亮及限制視角之功能。
目前在液晶顯示器相關技術中，透過液晶顯示器而到達人眼的總亮度不過是其背光源所提供的4-6%，絕大部分的損失是由於具有吸收單方向線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。
文獻上有許多解決方法，如以解決整體光線的使用效率而言，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，比較沒有大角度的顯示需求，例如私人的筆記型電腦、手機、桌上型的監視器及甚至有一些是需要防窺的顯示需求，此時增亮的需求仍然存在，但是只要增亮在中央小角度即可，現行多是以具有表面結構之集光膜來達成，防窺的產品例如住友化學的商品名為Lumisty。
現行技術若要同時達成前述集光、偏光增亮及限制視角之功能，必須同時使用前述幾種膜層，然而，如何以單種光學膜達成前述需求，成為本發明之要旨。
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構，可將入射的未偏極化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。使用一簡單反射面即可輕易將原本被膽固醇液晶膜反射之圓偏振光反轉成可穿透之圓偏振光，再次通過膽固醇液晶層，形成二倍單一旋光性之圓偏振光，此時再配合1/4波長相位延遲片(quarter-wavelength retardation plate)，即可將圓偏光轉成線偏光，可全數通過二色性偏光片，達到增亮的效果。
習知的膽固醇液晶增亮膜之製備為單層或多層方法，不論其為單層或多層形式的增亮膜，其反射波長範圍(或可作偏光分離的波長範圍)皆需涵蓋可見光藍綠紅三原色光主要波長範圍。
單層之製備手段例如揭示於US5506704、US5691789、US6099758、US6057008、US6071438等方法，他們多半利用長時間低曝光的方式、或反應性的差異、或添加特定染料…等等方法使膽固醇液晶具備螺距之變化，達到單塗佈層可達成有效反射波長範圍大致涵蓋可見光範圍的結果。
另一方面，多層式的膽固醇液晶增亮膜，多半係因其單一層膽固醇液晶膜的光譜涵蓋範圍有限，而以多層方式以銜接光譜的方式達到涵蓋全部可見光的範圍，而通常以多層多次塗佈的方式逐步把可見光的幾個區域銜接起來，使其最後可作偏光分離的波長範圍涵蓋全部可見光的藍綠紅光範圍，例如：US6016177揭露一種多層膽固醇液晶膜，其係以多次多層不同螺距之膽固醇液晶高分子塗佈於基材上；該膽固醇液晶膜之特徵為下一層膽固醇液晶直接塗佈於已定向之前一層膽固醇液晶層之上，利用後者定向前者。該多層膽固醇液晶膜之缺點為各層配向會互相干擾而影響偏光效果，且該製程之限制條件多，如高分子之玻璃轉移溫度需大於室溫；各層的表面張力需精密控制；產品效果易受到製程中的溫度影響；基材種類受限等等。
此外，於液晶顯示器領域用以增進面對顯示器之中央小視角範圍亮度的方法，也就是習知所謂「集光」的技術，可例見於美國專利5136480(1992)、5467417(1995)、5919551(1999)…等，其係以幾何光學等方法、在一般的透明的高分子膜(或板)之表面製作微結構，使得大角度入射的光可被引導至中央小視角範圍，以致增加了中央視角之亮度；雖然如此，但是該方法只是集中光線，並未產生光的偏極化，以致在通過下一層的偏光膜時，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，該方法實質上並未增進顯示器整體的亮度，亦即整體的光穿透度是下降的，只是中央小角度看起來比較亮而已。
本發明經過詳細研究，發現單獨使用膽固醇液晶膜，透過特定的組合方式，卻可以同時達成既可集光、偏光增亮及限制視角之效果的特殊多功能整合型光學膜。
有鑑於此，本發明提供一種光學膜，包括具有第一表面和相對於第一表面之第二表面的複數層膽固醇液晶膜；形成於該複數層膽固醇液晶膜之間的光學膠；以及形成於該複數層膽固醇液晶膜第一表面上之1/4波長延遲片，其中，該複數層膽固醇液晶膜中至少有一層之偏光分離的波長範圍涵蓋可見光藍綠紅三原色光波長範圍；至少另一層膽固醇液晶膜之偏光分離波長範圍在可見光波長範圍內，且該1/4波長延遲片係藉由光學膠與該複數層膽固醇液晶膜結合。更具體而言，該複數層膽固醇液晶膜之至少一層分離450 nm至700 nm之波長範圍的圓偏振光。
於一具體實施例中，光學膜可復包括一基材，結合於該複數層膽固醇液晶膜之第二表面上。
於又一具體實施例中，該複數層膽固醇液晶膜在400 nm至750 nm或450 nm至700 nm之波長範圍分離圓偏振光。
本發明復提供一種製備光學膜之方法，包括：(a)提供第一膽固醇液晶膜及第二膽固醇液晶膜；(b)藉由光學膠結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於第一表面之第二表面的複數層膽固醇液晶膜；以及(c)將1/4波長延遲片以光學膠結合至該複數層膽固醇液晶膜之第一表面上，其中，該複數層膽固醇液晶膜中至少有一層之偏光分離的波長範圍涵蓋可見光藍綠紅三原色光波長範圍；至少另一層膽固醇液晶膜之偏光分離波長範圍在可見光波長範圍內。具體而言，該複數層膽固醇液晶膜在450 nm至700 nm之波長範圍分離圓偏振光。另一方面，實質上該膽固醇液晶膜與光學膠層的交替存在狀態可持續疊加，其層數並無限制，及形成於該複數層膽固醇液晶膜表面上之1/4波長延遲片，其中，該1/4波長延遲片係藉由光學膠與該複數層膽固醇液晶膜結合。
因此，於具體實施例中，可復包括於步驟(b)之後，提供第三膽固醇液晶膜，並藉由光學膠使該第三膽固醇液晶膜與該第二膽固醇液晶膜結合，以得到具有第一表面和相對於第一表面之第三表面的複數層膽固醇液晶膜。當然，亦可復包括於步驟(a)之前提供基材，俾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於該基材表面上。
不論最終之組合層數如何，前述膽固醇液晶膜之組合中，其中至少需有一層「寬波域膽固醇液晶膜」即其反射波長範圍(或可解釋為偏光分離的波長範圍)涵蓋可見光藍綠紅三原色主要波長範圍，其可為單層膽固醇液晶所構成，也可由多層膽固醇液晶依其反射波長範圍多層銜接成涵蓋可見光三原色範圍所構成。
於具體實施例中，本發明之光學膜所包含之複數層膽固醇液晶膜可由前述兩片「寬波域膽固醇液晶膜」所構成，或「寬波域膽固醇液晶膜」與「窄波域膽固醇液晶膜」所構成，所謂「窄波域膽固醇液晶膜」係指其反射波長範圍並未涵蓋可見光藍綠紅三原色光主要波長範圍的膽固醇液晶膜。
於另一實施例中，本發明之光學膜是一種多層膜的架構，所以其包含之「寬波域膽固醇液晶膜」與「窄波域膽固醇液晶膜」，在本發明架構中並不限於個別只使用一片。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容瞭解本發明之其他優點與功效。
本文所用「膽固醇液晶」或「液晶材料」除非特別指明，係指具有可交聯官能基之液晶單體、寡聚物或聚合物。
本文所用「膽固醇液晶膜」或「膽固醇液晶聚合物之單層膜」係指經交聯之膽固醇液晶或經交聯之液晶材料。
「聚合物」一詞係指均聚物、共聚物及聚合物摻合物。
於本發明中，膽固醇液晶為具有可交聯官能基之膽固醇液晶。具體而言，膽固醇液晶之實例包括，但不限於具有可交聯官能基之膽固醇液晶的單一化合物、摻混旋光添加劑(chiral dopant)之具有可交聯向列型(Nematic)液晶、具有可交聯官能基之膽固醇液晶和具有可交聯官能基的向列型液晶之混合物或是上述任意組合。而交聯方法包括照光交聯、電子線交聯或是受熱交聯等，交聯後使膽固醇液晶固化，使其溫度與螺距(helical pitch)的相關性降至最低。
前段所述之膽固醇液晶市場上有眾多產品可供選擇，例如可選自將巴施夫公司之液晶編號242或/及液晶編號1057與旋光添加劑編號756混合所得之膽固醇液晶；也可選自Wacker公司之膽固醇液晶編號HELISOL0142R、0250R、0359R；以及任何具有向列相液晶特性之反應型液晶混合物或單體，並添加適量旋光添加劑，例如R-811、S-811、R-1011、S-1011等，最後成為反應型膽固醇液晶混合物(或稱為可聚合型膽固醇液晶混合物)。
所謂膽固醇液晶之螺距(helical pitch，p)係指在膽固醇液晶的螺旋體結構中，其液晶分子在同一層中有一平均軸向、且此一平均軸向會隨螺旋軸的方向逐層轉動一個角
度，當此轉動的角度到達360度.時，其在螺旋軸的方向所走的距離即為螺距p；螺距是膽固醇液晶之特徵，我們可以由螺距p來預測該膽固醇液晶材料的偏光反射波長位置(λ)及寬度(Δλ)，可以用以下公式來表示：λ=n．pΔλ=Δn．p其中n=膽固醇液晶的平均折射率，Δn=膽固醇液晶的複折射率(ne-no)，Δλ=膽固醇液晶的偏光反射波長寬度，其中後者在自然的狀況下，純粹由Δn所引起的Δλ大約僅為數十奈米(nm)的寬度，可以透過溫度或如第6669999、5506704及5691789號美國專利等方法製作大Δλ之膽固醇液晶膜。
於本發明之一態樣中，本發明之光學膜也可包括一基材，該基材可用以承載該複數層膽固醇液晶膜。具體而言，在包括具有第一表面和相對之第二表面的複數層膽固醇液晶膜之光學膜中，該基材係結合於該複數層膽固醇液晶膜之任一表面上。於基材之實施例中，該基材係選自玻璃、塑膠基板、或有機-無機混成基板等透明之基材。具體而言，基材之實例包括，但不限於三醋酸纖維(TAC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚碸(PES)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、Arton、Zeon等。
於本發明之一態樣中，本發明之光學膜並未限制所包括複數層膽固醇液晶膜之層數，唯其中至少需有一層「寬波域膽固醇液晶膜」即其反射波長範圍(或可解釋為偏光分離的波長範圍)涵蓋可見光藍綠紅三原色主要波長範圍，其可為單層膽固醇液晶所構成，也可由多層膽固醇液晶依其反射波長範圍多層銜接成涵蓋可見光三原色範圍所構成，於較佳實施例中，本發明之光學膜係包括2層至5層膽固醇液晶膜；於另一實施例中，本發明之光學膜包括2層膽固醇液晶膜或3層膽固醇液晶膜。
請參考第1A圖，係顯示本發明之包括2層膽固醇液晶膜101之光學膜，其中，該每一層膽固醇液晶膜101係藉由光學膠105相互結合，1/4波長延遲片103係藉由光學膠105結合於該膽固醇液晶膜101之表面上。再參考第1B圖，係顯示本發明之包括3層膽固醇液晶膜111之光學膜，其中，該每一層膽固醇液晶膜111係藉由光學膠115相互結合，1/4波長延遲片113係藉由光學膠115結合於該膽固醇液晶膜111之表面上。
於本發明之具體實施例中，該複數層膽固醇液晶膜可在450nm至700nm之可見光波長範圍分離左、右圓偏振光。是以，該膽固醇液晶膜可分離在該波長範圍之間通過本發明光學膜的左、右圓偏振光。於一實施例中，在該450nm至700nm之間，該複數層膽固醇液晶膜的各層係分離波長範圍重疊或不重疊的圓偏振光。舉例而言，其中一層膽固醇液晶膜可分離波長範圍約由450nm至550nm之圓偏光；另一層膽固醇液晶膜分離波長範圍約由550nm至700nm之圓偏光，或者另一層可分離波長範圍約由500nm至700nm之圓偏光。
在本發明之具體實施例中，可任意組合或變化該複數層膽固醇液晶膜之各層所分離之光波長範圍。就顯示器之目的而言，只要使光學膜能分離可見光波長範圍之光即可。因此，於一實施例中，該複數層膽固醇液晶膜之至少一層分離450nm至700nm波長範圍的圓偏振光。
於本發明之具體實施例中，該光學膠係為無相位遲滯性或低相位遲滯性、且透光性至少高於85%者。於一實施例中，該光學膠係選自丙烯酸樹脂、不飽和聚酯、聚胺酯、環氧樹脂或其混合物所組成群組之一。
於本發明之具體實施例中，1/4波長延遲片係用以配合該膽固醇液晶層達到將圓偏光片變成線偏光之目的，而提高傾斜軸色偏(off-axis color)，其可為廣波長範圍(wide-band)相位延遲膜或窄波長範圍(narrow-band)相位延遲膜或由數層相位延遲膜組合而最後成為1/4波長延遲片者。
本發明之交聯膽固醇液晶聚合物之單層膜可依習知方法製備。其方法舉例如以下之例示，但本發明之方法並不限定使用該方法，也可使用如先前技藝中所舉例之各種方法，因此製備之方法可如第5691789號美國專利所述將具有可交聯官能基之膽固醇液晶與不可交聯的向列相液晶溶於溶劑中後，使用習知之塗佈技術(例如，擠壓式模具塗佈(die coating)、刮刀塗佈、旋轉塗佈)，將配製好的液晶溶液塗佈於經定向處理之基板上，接著移除溶劑，再以控制UV曝光的方法，該曝光的過程中會造成交聯相(膽固醇液晶聚合物)與不交聯相(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性分佈，如此可以控制膽固醇液晶之螺距，或者可於移除溶劑後調整溫度，如60至150℃以控制螺距，達到所欲偏光分離波長範圍，並視需要地移除該基材，即得到膽固醇液晶聚合物膜。
在本發明之製造方法中，該溶劑的實例包括，但不限於四氫呋喃(THF)、甲苯、環戊酮、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、Irgacure 369、Irgacure 907(Ciba Geigy)；或熱起始劑如AIBN(azobisisobutyronitrile)、BPO(benzoyl peroxide)等。於較佳之實施例中，起始劑之含量為基於具有可交聯官能基之膽固醇液晶之0.1至5重量%；而具有可交聯官能基之膽固醇液晶的含量為為基於全部溶液的5至50重量%；溶劑比例為基於全部溶液的45至94重量%。
在製備本發明光學膜之具體實例中，可重複前述步驟，使用相同或不同之液晶材料，製備一種或多種之膽固醇液晶膜，並藉由光學膠使該各層膽固醇液晶膜相互結合，得到複數層膽固醇液晶膜，最後，將1/4波長延遲片以光學膠結合至該複數層膽固醇液晶膜之表面上，得到具有複數層膽固醇液晶膜之光學膜。例如，包括2層至5層或更多層膽固醇液晶膜之光學膜，唯其中至少需有一層「寬波域膽固醇液晶膜」即其反射波長範圍(或可作偏光分離的波長範圍)涵蓋可見光藍綠紅三原色主要波長範圍，其可為單層膽固醇液晶所構成，也可由多層膽固醇液晶依其反射波長範圍多層銜接成涵蓋可見光三原色範圍所構成。
實例1：製備「寬波域」膽固醇液晶膜 1-1製備單層膜
取藍色反應型膽固醇液晶90032與向列型液晶E7以2：1比例混合均勻，加入光起始劑IG184 0.6%後，填入10um厚度的液晶盒裡。以UV燈光強度為100uW/cm2 於92℃下固化液晶盒15分鐘，利用UV量測其光譜可得其有效波長範圍涵蓋400-700nm，波寬為300nm，厚度為10um。
1-2製備多層膜 1-2-1連續塗佈法
利用旋轉式塗佈機將30wt%之膽固醇液晶溶液HELISOL0142R，添加1%之起始劑I-907，塗佈於經過定向處理的玻璃基材上，以溫度90℃移除溶劑，再於105℃以紫外光照射，控制旋轉速度可得厚度為2～10um之第一層膽固醇液晶膜，其反射光波主要在藍色光區域；接著在第一層之表面繼續塗佈調配好之HELISOL0250，添加1%之起始劑I-907之溶液，以溫度90℃移除溶劑，再於105℃以紫外光照射，得到兩層複合之膽固醇液晶膜，其反射光波主要在藍及綠色光之區域；最後再將調配好之HELISOL0359R，添加1%之起始劑I-907之溶液，塗佈於該兩層複合之膽固醇液晶膜之上表面，再以溫度90℃移除溶劑，再於105℃以紫外光照射，得到三層複合之膽固醇液晶膜，其反射光波涵蓋藍綠紅三色之可見光區域，其產生偏光分離的波長範圍為400-700nm。結果於0度-50度最高增亮為1.53倍；同樣以EZ-contrast160(ELDIM)量測各視角下的光色，並與原始值比較，在50度-80度最高色差為0.030。
其該注意的是，連續塗佈法並不限制只能塗三層，其熟悉本技術領域人士自可變化塗佈之層數(例如2層或5層)與次序(例如藍至紅再至綠之塗佈次序)達到反射光波涵蓋藍綠紅三色之可見光區域。
1-2-2連續貼合法
利用旋轉式塗佈機將30wt%之膽固醇液晶溶液HELISOL0142R，添加1%之起始劑I-907，塗佈於經過定向處理的PET基材上，以溫度90℃移除溶劑，再於105℃以紫外光照射，厚度為2～10um，得到反射光波主要在藍色光區域之膽固醇液晶膜；依相同程序但將材料換成HELISOL0250R，得到反射光波主要在綠色光區域之膽固醇液晶膜；依相同程序但將材料換成HELISOL0359R，得到反射光波主要在紅色光區域之膽固醇液晶膜。
將前述三種「窄波域」膽固醇液晶膜依序以光學膠連續貼合得到反射光波涵蓋藍綠紅三色之可見光區域，其產生偏光分離的波長範圍為440nm～680nm，厚度為5～25um。
其該注意的是，連續貼合法並不限制只能貼合三層，其熟悉本技術領域人士自可變化貼合之層數(例如2層或5層)與次序(例如藍至紅再至綠之貼合次序)達到反射光波涵蓋藍綠紅三色之可見光區域。
實施例2：製備「窄波域」膽固醇液晶膜
利用旋轉式塗佈機將30wt%之膽固醇液晶溶液HELISOL0250R，添加1%之起始劑I-907，塗佈於經過定向處理的PET基材上，以溫度90℃移除溶劑，再於105℃以紫外光照射，厚度為2～10um，得到反射光波主要在綠色光區域之膽固醇液晶膜。
其熟悉本技藝之人士自可用上述之方法使用不同之膽固醇液晶材料或不同之製程條件得到反射光波主要在其他色光區域之膽固醇液晶膜，例如，將膽固醇液晶溶液換成HELISOL0359R，在相同條件下可得到反射光波主要在紅色光區域之膽固醇液晶膜。
實施例3：本發明多功能光學膜之製備 3-1兩層膽固醇液晶膜架構 3-1-1兩層寬波域膽固醇液晶膜架構
取兩個實例1-2-1所得之單層膜，並利用光學膠貼合該兩層膽固醇液晶，接著，移除一基材俾使膽固醇液晶顯露出表面(光學膠為購自日本Sokan Chemical，壓克力膠系列)，膠厚有25微米，再貼上1/4波長延遲片(Tejin Chemical,TT,S,及W系列產品)，得到本實施例之光學膜。
該光學膜以UV/Vis光譜儀(Perkin-Elymer Lamda-900，裝配偏光檢測套件)檢測其產生偏光分離的波長範圍，結果如第2A圖所示。
集光效果、色偏效果量測方法如下：以未加本發明光學膜之背光模組(覆有偏光片)所表現的各視角亮度為原始值，即定為1.0，此時的光色亦為原始值，即其色差du’v’=0.0，空白原始值測定完畢後，將本發明光學膜插入背光模組與偏光片之間，並再次以EZ-contrast160(ELDIM)量測各視角下的集光效果，結果紀錄於第2B圖，其中，於0度-50度最高增亮為1.731倍(高於只有單片1-2-1之單層架構之1.53倍)；同樣以EZ-contrast160(ELDIM)量測各視角下的光色，並與原始值比較，結果如第2C圖所示，其中，在50度-80度最高色差為0.060(高於只有單片1-2-1之單層架構之0.030)。
3-1-2「窄波域」膽固醇液晶複合「寬波域」膽固醇液晶膜架構
取實例1-2-1所得之「寬波域」膽固醇液晶膜、實施例2所得之「窄波域」膽固醇液晶膜，並利用光學膠貼合該兩層膽固醇液晶，接著，移除一基材俾使膽固醇液晶顯露出表面(光學膠為購自日本Sokan Chemical，壓克力膠系列)，膠厚有25微米，再貼上1/4波長延遲片(Tejin Chemical,TT,S,及W系列產品)，得到本實施例之光學膜，本系列之效果可用以下更詳細之實驗結果加以闡釋，請見以下各實施例。
3-1-2-1的架構如下：「窄波域」膽固醇液晶膜位置處於遠離光源側、且「寬波域」膽固醇液晶膜位置處於接近光源側，其產生偏光分離的波長範圍、集光效果、大視角色差，結果紀錄於第3A至3C圖，其中，如第3B圖，於0度-50度最高增亮為1.62倍；同樣以EZ-contrast160(ELDIM)量測各視角下的光色，並與原始值比較，結果如第3C圖所示，其中，在50度-80度最高色差為0.034。
3-1-2-2的架構如下：「寬波域」膽固醇液晶膜位置處於遠離光源側、且「窄波域」膽固醇液晶膜位置處於接近光源側，其產生偏光分離的波長範圍、集光效果、大視角色差，結果紀錄於第4A至4C圖，其中，如第4B圖，於0度-50度最高增亮為1.75倍；同樣以EZ-contrast160(ELDIM)量測各視角下的光色，並與原始值比較，結果如第4C圖所示，其中，在50度-80度最高色差為0.060。
3-2複合多於兩層膽固醇液晶膜架構 3-2-1三層「寬波域」膽固醇液晶膜架構
如實施例3-1-1所述之方法得到兩層膜架構後，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，以相同於3-1-1所述之量測方法，得到偏光分離的波長範圍、集光效果及色差值結果紀錄於第5A至5C圖，其中，如第5B圖，其中，於0度-50度最高增亮為1.839倍(大於單層架構的1.53倍及兩層架構的1.731倍)；同樣以EZ-contrast160(ELDIM)量測各視角下的光色，並與原始值比較，結果如第5C圖所示，其中，在50度-80度最高色差為0.080(大於單層架構的0.03及兩層架構的0.06)。
3-2-2兩層「寬波域」膽固醇液晶膜結合一層「窄波域」膽固醇液晶膜架構
3-2-2-1的架構如下：兩層「寬波域」膽固醇液晶膜位置處於遠離光源側、且「窄波域」膽固醇液晶膜位置處於接近光源側，其產生偏光分離的波長範圍、集光效果、大視角色差，結果紀錄於第6A至6C圖，其中，如第6B圖，其中，於0度-50度最高增亮為1.728倍；同樣以EZ-contrast160(ELDIM)量測各視角下的光色，並與原始值比較，結果如第6C圖所示，其中，在50度-80度最高色差為0.05。
3-2-2-2的架構如下：兩層「寬波域」膽固醇液晶膜位置分別處於遠離光源側及接近光源側、且「窄波域」膽固醇液晶膜位置處於前述兩層膜之間，其產生偏光分離的波長範圍、集光效果、大視角色差，結果紀錄於第7A至7C圖，其中，如第7B圖，其中，於0度-50度最高增亮為1.687倍；同樣以EZ-contrast160(ELDIM)量測各視角下的光色，並與原始值比較，結果如第7C圖所示，其中，在50度-80度最高色差為0.050。
3-2-2-3的架構如下：兩層「寬波域」膽固醇液晶膜位置處於接近光源側、且「窄波域」膽固醇液晶膜位置處於遠離光源側，其產生偏光分離的波長範圍、集光效果、大視角色差，結果紀錄於第8A至8C圖，其中，如第8B圖，其中，於0度-50度最高增亮為1.697倍；同樣以EZ-contrast160(ELDIM)量測各視角下的光色，並與原始值比較，結果如第8C圖所示，其中，在50度-80度最高色差為0.058。
比較例1、製備以習知方法製備的多層膽固醇液晶膜之光學膜
利用擠壓式模具將30wt%之第一種膽固醇液晶溶液(HELISOL0142R)，添加1%之光起始劑，於經過定向處理的基材上，再以溫度90℃移除溶劑後，於125℃以紫外光照射該基材，以交聯聚合該膽固醇液晶，完成固化程序。接著，利用擠壓式模具將30wt%之第二種膽固醇液晶溶液(HELISOL0142R:HELISOL0250R=1:1)塗佈於第一層膽固醇液晶聚合物膜之上，以溫度90℃移除溶劑後，於120℃以UV光進行交聯聚合反應，完成固化程序。接著以相同之方式塗佈第三種膽固醇液晶溶液(HELISOL0250R:HELISOL0359R=1:1)，以溫度90℃移除溶劑後，於120℃以UV光進行交聯聚合反應，並完成固化程序，可得到可分離可見光區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，光學膠購自日本Sokan Chemical，壓克力膠系列，膠厚有25微米，而得到光學膜。經UV/Vis光譜儀檢測結果如第9A圖所示；並以EZ-contrast(ELDIM)量測各視角下的集光增亮效果，結果紀錄於第9B圖，其中，於0度-50度最高增亮為1.553倍(方法如3-1-1節所述)；再以EZ-contrast(ELDIM)量測各視角下色彩分佈(color dispersion)，結果如第9C圖所示，其中，在50度-80度最高色差為0.033。
相較於比較例-1之光學膜，本發明之光學膜顯示集中並增強亮度之效果更佳，證實本發明之包含複數層膽固醇液晶膜的光學膜確實具有偏光、集光之效果。
*空白實驗指的是原始的背光模組架構(覆有偏光片)，未使用本發明光學膜及未使用比較例光學膜時所呈現的效果定為各視角增亮度為1.0、色差為0.0。
101、111．．．膽固醇液晶膜
103、113．．．1/4波長延遲片
105、115．．．光學膠
第1A圖為本發明之具有兩層膽固醇液晶膜之光學膜之結構示意圖；
第1B圖為本發明之具有三層膽固醇液晶膜之光學膜之結構示意圖；
第2A圖為本發明之具有兩層相同材料之膽固醇液晶膜之光學膜的UV/Vis光譜圖；
第2B圖為本發明之具有兩層相同材料之膽固醇液晶膜之光學膜的亮度分佈圖；
第2C圖為本發明之具有兩層相同材料之膽固醇液晶膜之光學膜色彩分佈圖；
第3A圖為本發明之具有兩層材料不同材料之膽固醇液晶膜之光學膜的UV/Vis光譜圖，其中，「寬波域」膽固醇液晶膜位置處於接近光源側；
第3B圖為本發明之具有兩層材料不同材料之膽固醇液晶膜之光學膜的亮度分佈圖；
第3C圖為本發明之具有兩層材料不同材料之膽固醇液晶膜之光學膜色彩分佈圖；
第4A圖為本發明之具有兩層材料不同材料之膽固醇液晶膜之光學膜的UV/Vis光譜圖，其中，「窄波域」膽固醇液晶膜位置處於接近光源側；
第4B圖為本發明之具有兩層材料不同材料之膽固醇液晶膜之光學膜的亮度分佈圖；
第4C圖為本發明之具有兩層材料不同材料之膽固醇液晶膜之光學膜色彩分佈圖；
第5A圖為本發明之具有三層材料相同之膽固醇液晶膜之光學膜的UV/Vis光譜圖；
第5B圖為本發明之具有三層材料相同之膽固醇液晶膜之光學膜的亮度分佈圖；
第5C圖為本發明之具有三層材料相同之膽固醇液晶膜之光學膜色彩分佈圖；
第6A圖為本發明之具有三層膽固醇液晶膜之光學膜的UV/Vis光譜圖，其中，兩層膽固醇液晶膜之材料相同；
第6B圖為本發明之具有三層膽固醇液晶膜之光學膜的亮度分佈圖，其中，兩層膽固醇液晶膜之材料相同；
第6C圖為本發明之具有三層膽固醇液晶膜之光學膜色彩分佈圖，其中，兩層膽固醇液晶膜之材料相同；
第7A圖為本發明之具有三層膽固醇液晶膜之光學膜的UV/Vis光譜圖，其中，兩層膽固醇液晶膜之材料相同，且「窄波域」膽固醇液晶膜位置處於前述兩層膜之間；
第7B圖為第7A圖之膽固醇液晶膜之光學膜的亮度分佈圖；
第7C圖為第7A圖之膽固醇液晶膜之光學膜色彩分佈圖；
第8A圖為本發明之具有三層膽固醇液晶膜之光學膜的UV/Vis光譜圖，其中，兩層膽固醇液晶膜之材料相同，且「窄波域」膽固醇液晶膜位置處於遠離光源側；
第8B圖為第8A圖之膽固醇液晶膜之光學膜的亮度分佈圖；
第8C圖為第8A圖之膽固醇液晶膜之光學膜色彩分佈圖；
第9A圖為以習知方法製備的多層膽固醇液晶膜之UV/Vis光譜圖；
第9B圖為以習知方法製備的多層膽固醇液晶膜之亮度分佈圖；以及
第9C圖為以習知方法製備的多層膽固醇液晶膜之色彩分佈圖。

Claims (20)

  1. 一種光學膜，包括：複數層膽固醇液晶膜，具有第一表面和相對於第一表面之第二表面；形成於該複數層膽固醇液晶膜之間的光學膠；以及形成於該複數層膽固醇液晶膜第一表面上之1/4波長延遲片，其中，該複數層膽固醇液晶膜包含二層或二層以上寬波域膽固醇液晶膜，該膽固醇液晶膜中至少有一層之偏光分離的波長範圍涵蓋可見光藍綠紅三原色光波長範圍；至少另一層膽固醇液晶膜之偏光分離波長範圍在可見光波長範圍內，且該1/4波長延遲片係藉由光學膠與該複數層膽固醇液晶膜結合。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學膜，復包括一基材，結合於該複數層膽固醇液晶膜之第二表面上。
  3. 如申請專利範圍第2項之光學膜，其中，該基材係選自玻璃、塑膠基板、或有機-無機混成基板。
  4. 如申請專利範圍第1項之光學膜，其中，該複數層膽固醇液晶膜係包括2層至5層膽固醇液晶膜。
  5. 如申請專利範圍第1項之光學膜，其中，該複數層膽固醇液晶膜在400 nm至750 nm之波長範圍分離圓偏振光。
  6. 如申請專利範圍第5項之光學膜，其中，該複數層膽 固醇液晶膜在450 nm至700 nm之波長範圍分離圓偏振光。
  7. 如申請專利範圍第1項之光學膜，其中，該膽固醇液晶膜之材質係在向列型液晶中加入旋光性材料而成之膽固醇液晶。
  8. 如申請專利範圍第5項之光學膜，其中，該偏光分離可見光藍綠紅三原色光波長範圍之膽固醇液晶膜係分離450 nm至700 nm之波長範圍的圓偏振光。
  9. 如申請專利範圍第1項之光學膜，其中，該光學膠係選自丙烯酸樹脂、不飽和聚酯、聚胺酯、環氧樹脂或其混合物所組成群組之一。
  10. 一種製備光學膜之方法，包括：(a)提供第一膽固醇液晶膜及第二膽固醇液晶膜；(b)藉由光學膠結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於第一表面之第二表面的複數層膽固醇液晶膜；以及(c)將1/4波長延遲片以光學膠結合至該複數層膽固醇液晶膜之第一表面上，其中，該複數層膽固醇液晶膜包含二層或二層以上寬波域膽固醇液晶膜，該膽固醇液晶膜中至少有一層之偏光分離的波長範圍涵蓋可見光藍綠紅三原色光波長範圍；至少另一層膽固醇液晶膜之偏光分離波長範圍在可見光波長範圍內。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，復包括於步驟(b)之後，提供第三膽固醇液晶膜，並藉由光學膠使該第三膽固醇液晶膜與該第二膽固醇液晶膜結合，以得到具有第一表面和相對於第一表面之第三表面的複數層膽固醇液晶膜。
  12. 如申請專利範圍第10或11項之方法，復包括於步驟(a)之前提供基材，俾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於該基材表面上。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中，該基材係選自玻璃、塑膠基板、或有機-無機混成基板。
  14. 如申請專利範圍第10項之方法，其中，該複數層膽固醇液晶膜在450 nm至700 nm之波長範圍分離圓偏振光。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，該偏光分離可見光藍綠紅三原色光波長範圍之膽固醇液晶膜係分離450 nm至700 nm之波長範圍的圓偏振光。
  16. 如申請專利範圍第10項之方法，其中，該光學膠係選自丙烯酸樹脂、不飽和聚酯、聚胺酯、環氧樹脂或其混合物所組成群組之一。
  17. 如申請專利範圍第10項之方法，其中，該複數膽固醇液晶膜之各層係由相同或不同之液晶材料製得。
  18. 如申請專利範圍第10項之方法，復包括步驟(d)，視需要地移除該基材。
  19. 如申請專利範圍第10項之方法，其中，該膽固醇液晶 膜之材質係在向列型液晶中加入旋光性材料而成之膽固醇液晶。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中，該膽固醇液晶係經過定向處理及調整螺距。
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