TWI504935B - 光學濾光片以及含有此光學濾光片的立體影像顯示裝置 - Google Patents

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TWI504935B TW103100484A TW103100484A TWI504935B TW I504935 B TWI504935 B TW I504935B TW 103100484 A TW103100484 A TW 103100484A TW 103100484 A TW103100484 A TW 103100484A TW I504935 B TWI504935 B TW I504935B
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Hyuk Yoon
Jong Sung Park
Kyung Ki Hong
Eung Jin Jang
Moon Soo Park
Doo Young Huh
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Lg Chemical Ltd
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Description

光學濾光片以及含有此光學濾光片的立體影像顯示裝 置
本發明係關於一種用於光可定向層中定向處理之感壓黏膜、層合膜、光學濾光片或立體影像顯示裝置之製備方法。
本案主張2010年1月22日向韓國智慧財產局提申韓國專利申請案號2010-0005907之優先權，其內容合併於此作為參考。
立體影像顯示裝置係一種可顯示具有深度感影像之顯示裝置。習知顯示裝置只會顯示二維平面(即視覺顯示平面)之資訊，故其於資訊遺失方面有嚴重受限之問題，且尤其會遺失顯示物體之深度方面的資訊。
立體影像顯示裝置可三維度地顯示物體，其不僅僅顯示二維平面，其亦顯示空間態，故可顯示物體之原始三維資訊，進而顯示更逼真的資訊。
顯示三維影像之技術可分成眼鏡式及無眼鏡式。又，眼鏡式又可分成偏振眼鏡式及液晶快門眼鏡式(LC shutter glass)，而無眼鏡式則可分為立體/多視點兩眼視差 式(stereoscopic/multi-view point binocular disparity)、體積式(volumetric)、全像式(holographic)及其類似樣式。
本發明係為了提供用於光可定向層中定向處理之感壓黏膜、層合膜、光學濾光片或立體影像顯示裝置之製備方法。
本發明係關於用於光可定向層中定向處理之感壓黏膜，其包括形成有至少一透光部及至少一遮光部之基板。
感壓黏膜詳述如下。
於一具體實施例中，該感壓黏膜可於定向處理之製程期間使用，其中藉由對光可定向層進行照光，可使光可定向層定向。於一具體實施例中，感壓黏膜可用於定向處理，以於光可定向層中形成包含至少一第一定向區及至少一第二定向區之圖案，其中第一定向區具有第一定向方向，而第二定向區具有與第一定向方向相異之第二定向方向，或形成包含至少兩個具有相異定向方向之區域。於定向處理期間，形成有至少一透光部及至少一遮光部之基板可作為一種光罩。尤其，當該膜為感壓黏膜時，可將該膜貼附於光可定向層上，以進行定向處理，亦即，基板與光可定向層間之間隙幾乎不存在，故可避免產生非定向 區域，以形成具有高準確度之定向圖案。
於此使用之「光可定向層」可包括該領域常使用之所有種類可定向層，其包括可藉由照光而沿著預定方向定向之分子。於一具體實施例中，光可定向層可為能藉由偏振紫外光(如線偏振紫外光)照射而定向之可定向層，而後光可定向層可藉由與液晶化合物相互作用而引發可形成於光可定向層上之液晶化合物定向。
於一具體實施例中，光可定向層可為使用於立體影像顯示裝置用之光學濾光片中的可定向層。立體影像顯示裝置用之光學濾光片舉例可包括立體影像顯示裝置用之規則補償膜(patterned retarder)。
於此使用之「透光部」一詞係指由基板上側或下側照光而可使光穿透之基板區域，而於此使用之「遮光部」一詞係指由基板上側或下側照光而無法使光穿透之基板區域。
圖1係顯示包括於感壓黏膜之基板(10)實施態樣剖視圖。如圖1所示，感壓黏膜之基板(10)包括至少一透光部(T)及至少一遮光部(B)，其中由厚度方向照射之光可穿透此透光部，而遮光部則可阻擋或吸收光。光以圖1中之箭頭表示。基板中可分別形成一或兩個以上透光部及一或兩個以上遮光部。
透光部及遮光部之形狀並無特定限制，其可依據光可定向層所需之定向圖案來形成。
於一具體實施中，透光部及遮光部可為沿同 一方向延伸之條狀形狀，且可於條狀之短邊方向上交替排列。圖2顯示由基板上側看到的基板示意態樣圖。於圖2之基板(10)中，透光部(T)與遮光部(B)分別具有沿同一方向延伸之條狀形狀，且於條狀之短邊方向上交替排列。
於透光部(T)與遮光部(B)分別具有沿同一方向延伸之條狀形狀且於條狀之短邊方向上交替排列之例子中，上述部位間之間距(即遮光部寬度與相鄰遮光部間隔之總和)及相鄰遮光部之間隔並無特定限制，其可依據光可定向層之用途來控制。圖2將間距標示為P，間隔標示為V。
舉例說明，當光可定向層為使用於立體影像顯示裝置中光學濾光片之光可定向層時，透光部及遮光部的間距可為形成右眼影像之單元畫素或形成左眼影像之單元畫素寬度的兩倍。傳統上，如圖6所示，立體影像顯示裝置可包括用於顯示影像之元件，如顯示面板(62)，及光學濾光片(63)，如規則補償膜。又，承上所述，用於顯示影像之元件可包括一用於形成左眼影像之單元畫素(左眼單元畫素(UL))及一用於形成右眼影像之單元畫素(右眼單元畫素(UR))，兩者皆分別具有沿同一方向延伸之條狀形狀，且於條狀短邊之方向上交替排列，如圖3所示。如上所述，當立體影像顯示裝置之光學濾光片使用塗佈有感壓黏膜之光可定向層時，間距(P)之數值較佳係具有顯示影像元件中單元畫素(UR)或(UL)寬度之兩倍相等值。於圖3中，單元畫素(UR)或(UL)之寬度標示為W1或W2。
於此使用之「相等值」包括不喪失本發明優 點範圍內之大致相等值，其包含各種因素(如製程物差及變化)所導致之些許誤差。
舉例說明，具有單元畫素寬度兩倍相等值之間距包括接近±60μm內之誤差，接近±40μm內之誤差，或接近±20μm內之誤差。
於本發明中，如上所述，可控制基板之間距，避免於定向處理後產生非定向區域，並形成具有高準確度之定向圖案。因此，當立體影像顯示裝置使用包含上述可定向層之光學濾光片時，可避免裝置中產生所謂的串擾。
此外，承上所述，相鄰遮光部間之間隔(如圖2中的(V))較佳係具有立體影像顯示裝置之顯示影像元件中單元畫素(UR)或(UL)寬度(如圖3中(W1)或(W2))之兩倍相等值。如上所述，於此使用之「相等值」一詞意指大致相等的值，例如，其可包含接近±30μm內之誤差，接近±20μm內之誤差，或接近±10μm內之誤差。
於本發明中，可將間隔控制到與單元畫素寬度相等，俾可避免定向處理後產生非定向區域，以形成具有高準確度之定向圖案。又，當立體影像顯示裝置中使用包括上述光可定向層之光學濾光片時，偏光變換部(polarization transforming part)可各自以高準確度對應單元畫素，故可避免於裝置中產生所謂的串擾。
於本發明之基板中，透光部及遮光部的形狀並不限於上述條狀，其可依據顯示影像元件之形狀或光可定向層可應用之其他應用進行改變。
舉例說明，當光可定向層為上述立體影像顯示裝置中光學濾光片使用之光可定向層，且顯示影像元件中形成左眼影像及右眼影像之單元畫素形成交叉條狀圖案時，透光部及遮光部亦可形成對應於單元畫素圖案之交叉條狀圖案。於此例中，透光部及遮光部之間距及間隔可以上述相同的方式控制。舉例說明，透光部及遮光部之間距可大致相等於單元畫素(形成交叉條狀圖案)寬度之兩倍值，而相鄰遮光部間之間隔亦可與單元畫素寬度大致相等。承上所述，透光部與遮光部交叉條狀圖案中之間距及間隔可為縱向或橫向間距及縱向或橫向間隔，且單元畫素交叉條狀圖案中之單元畫素寬度可為縱向或橫向寬度。
於本發明中，該基板舉例可包括：一透光板，及於板上形成遮光部之遮光或光吸收墨水。
也就是說，可依據所需圖案，將遮光或光吸收墨水印至透光板上，以形成遮光部，進而製得基板。
承上所述，透光板係指可使有效量光穿透之板子，其中所指的光係用來對光可定向層進行定向，如紫外光，而有效量係指可使光可定向層有效定向之光量。舉例說明，透光板可為具有低光吸收率之板子，且可為對波長接近320nm以下之光具有接近10%以下光吸收率之板子。上述透光板舉例可為纖維素板(如三醋酸纖維素板)或烯烴板(如由降冰片烯衍生物形成的板子)，但此處可使用之透光板並不侷限於此，只要其具有適當的透光性質即可。板子的厚度並無特定限制，其可基於應用、透光率及 類似考量來控制。
如上所述的板子亦可作為保護膜之基板，該保護膜可用於避免定向膜汙染，並於製備光學濾光片製程期間改善定向性。於一具體實施例中，遮光部可直接形成於保護膜之基板，因此，該膜不僅可變作保護膜，其亦可作為感壓黏膜，以當作光罩。據此，藉由於該膜貼附之前後對可定向膜照光之簡單方法，即可增加高準確度之光學濾光片生產率，無須額外的設備。
於板中形成遮光部之墨水種類並無特定限制，本領域中已知之任何遮光或光吸收墨水皆可使用。如上所述，包含無機染料(如碳黑、石墨或氧化鋼材)或有機染料(如偶氮染料或鈦青素染料)之墨水可作為示例性舉例，而上述墨水可與適當的黏結劑及/或溶劑混合後再進行印刷製程。
承上所述，形成遮光部之印刷方法並無特定限制，其舉例可使用習知印刷方法，如網印或凹版印刷，或噴灑墨水之選擇性噴印。
在此，墨水的印刷高度可接近0.1μm至4μm，較佳係接近0.5μm至2.0μm。然而，印刷高度並不侷限於此。例如，若印刷高度過低，遮光性則會降低，或印刷高度過高，則難以將該膜作為保護膜，故印刷高度可基於上述因素之考量而加以控制。
感壓黏膜可更包括一形成於基板至少一側之感壓黏層，而感壓黏層可用於將基板貼附於光可定向層 上。承上所述，貼附可意指基板與光可定向層間幾乎不存在間隙之狀態。圖4係示例性感壓黏膜之剖視圖，如圖4所示，感壓黏膜可包括：一基板(10)，其形成有至少一透光部(T)及至少一遮光部(B)；以及一感壓黏層(20)，其係形成於基板(10)之一側上。
承上所述，感壓黏層之材料及厚度並無特定限制，其可考量定向處理條件及類似因素而做適當選擇。例如，感壓黏層可包括透光感壓黏劑，其舉例包括丙烯酸感壓黏劑、氨酯感壓黏劑、聚異丁烯感壓黏劑、橡膠感壓黏劑(如苯乙烯-丁二烯橡膠，SBR)、聚乙烯醚感壓黏劑、環氧感壓黏劑、三聚氰胺感壓黏劑、聚酯感壓黏劑、酚類感壓黏劑或矽感壓黏劑，或包括至少兩種上述材料之混合感壓黏劑。
本發明亦關於一種用於製備光學濾光片之層合膜，其包括：一基材；形成於基材上之一光可定向層；及貼附於光可定向層上之一感壓黏膜。
使用於層合膜中之基材種類並無特定限制，其舉例可使為習知用於光學濾光片之基材。可使用習知玻璃基材或塑膠基材來作為基材。塑膠基材舉例可為，使用三醋酸纖維素(TAC)、環烯烴共聚物(COP)、聚丙烯酸酯(Pac)、聚醚碸(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚乙烯萘(PEN)、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚亞胺(PI)、聚碸(PSF)、聚乙烯醇(PVA)、聚芳酯(PAR)及/或非晶氟樹脂所 製成之塑膠基材。
於一具體實施例中，當光學濾光片為規則補償膜時，可使用具有(-)c板特性、Re接近10nm以下(較佳是接近5nm以下)、Rth接近300nm以下(較佳是接近100nm以下，更佳是接近60nm以下，尤佳是接近15nm以下)、且折射率接近1.33至1.53之基材作為塑膠基材。
承上所述，(-)c板特性係指滿足「Nx =Ny >Nz 」關係式之特性，Re 係由「(Nx -Ny )×d」所算得的值，而Rth 係由「{(Nx +Ny )/2-Nz }×d」所算得的值。承上，Nx 意指基材平面沿著慢軸方向之折射率，Ny 意指基材平面沿著快軸方向之折射率，而Nz 係指基材沿著厚度方向之折射率，d則是指基材厚度。
舉例說明，當光學濾光片為規則補償膜時，使用具有上述光學異向性之塑膠基材可使裝置中之補償膜效能發揮到最大並將串擾降至最低，俾使裝置具有優異亮度。又，使用該類塑膠基材可製得質輕、薄及優異可撓性之光學濾光片。
傳統上，若使用塑膠基材作為光學濾光片之基材，由於塑膠基材之固有特性，形成溫度、溶劑及/或製備過程中可定向層收縮現象會對基材造成嚴重影響，故無法形成具有高準確度之定向圖案。然而，藉由使用本發明感壓黏膜來進行定向處理，可極致展現塑膠基材之優點，而不會衍生上述問題。
層合膜中之可定向層種類並無特定限制，可 使用本領域習用之任何種類可定向層。於一具體實施例中，可定向層可包括一化合物，其係藉由線偏振紫外光所引發之順反異構化反應、弗瑞斯(Fries)重排反應及/或二聚化反應而決定其定向方向，而該化合物可依據其定向方向而誘導相鄰之液晶化合物定向。舉例說明，可定向層可包括一單體、寡聚物或聚合化合物，其具有選自由偶氮苯(azobenzene)、苯乙烯苯(styryl benzene)、香豆素(cumarine)、查耳酮(chalcone)、氟及肉桂酸酯(cinnamate)所組群組中之至少一官能基或基團，且較佳可包括具有氟或肉桂酸酯基團之降冰片烯樹脂。
將可定向層形成於基材上之方法並無特定限定，其舉例可使用習知塗佈方法(如滾筒塗佈、旋轉塗佈或桿棒塗佈)，將已用適當溶劑稀釋之上述化合物塗佈於基材上。又，可定向層之塗佈厚度並無特定限制。
於一具體實施例中，光可定向層可為經初次定向處理之光可定向層。舉例說明，於貼附感壓黏膜前，可使用線偏振紫外光照射光可定向層，以進行初次定向處理。於初次定向處理中，較佳係使用線偏振紫外光照射可定向層之整體表面。
若為了使光可定向層定向而進行超過一次的線偏振紫外光照射，則定向方向係由最後一次線偏振紫外光照射所決定。據此，若使用具有預定方向之線偏振紫外光對包含於層合膜中之可定向層進行初次定向，而後，再於貼附感壓黏膜後，使用線偏振紫外光(其方向與初次定向 處理之線偏振紫外光方向不同)進行第二次定向處理，則可有效形成包含至少一第一定向區域及至少一第二定向區域之定向圖案，其中第一定向區域具有第一定向方向，而第二定向區域具有與第一定向方向不同的第二定向方向，或包含至少二種具有相異定向方向之區域。
於一具體實施例中，可使用線偏振紫外光進行初次定向處理，而線偏振紫外光可為線性偏極化之紫外光，其與形成於感壓黏膜中之透光部及遮光部邊緣交叉形成非直角之夾角，更佳可為，與形成於感壓黏膜中之透光部及遮光部邊緣交叉形成大致45度夾角之線偏振紫外光。於本發明中，當定義角度時，其可包含接近±10度以內的誤差，接近±5度以內的誤差，或接近±3度以內的誤差。於上例中，亦可使用線偏振紫外光進行第二次定向處理，而第二次定向處理之線偏振紫外光可為，與形成於感壓黏膜中之透光部及遮光部邊緣交叉形成非直角夾角之線偏振紫外光。又，於此例中，第二次定向處理之線偏振紫外光，較佳是具有與初次定向處理之線偏振紫外光方向形成接近90度夾角之方向。藉由控制初次及第二次定向處理之方向，可提供使裝置展現絕佳效能之光學濾光片。
可將感壓黏膜貼附於已進行初次定向處理或未定向之光可定向層上，以製得層合膜。於感壓黏膜包括感壓黏層之例子中，該感壓黏膜可透過感壓黏層而貼附於光可定向層上。感壓黏膜較佳是緊密貼密於光可定向層上。於此使用之「緊密貼附」一詞係指感壓黏膜與光可定 向層間幾乎不存在間隙之狀態。藉由將感壓黏膜緊密貼附於光可定向層上，可避免照射光於間隙間擴散，俾可使具有理想的均勻強度光照射於光可定向層。亦可避免定向區域間之邊界模糊不清，防止非定向區域之形成。
本發明亦關於一種使用本發明層合膜製備光學濾光片之方法。光學濾光片之製備方法可包括一步驟：經由層合膜中感壓黏膜之基板，對層合膜之光可定向進行照光。
當透過感壓黏膜而對光可定向層進行照光時，光只可穿過感壓黏膜之透光區，故只有對應感壓黏膜透光區的光可定向層會進行定向。亦即，可對光可定向層中對應感壓黏膜透光區之區域進行初次定向處理所引發之定向方向進行改變，或者對光可定向層中對應感壓黏膜透光區之未定向區域進行定向。
於一具體實施例中，如上所述，光可定向層可為已藉由線偏振紫外光進行初次定向處理之光可定向層。線偏振紫外光可為，具有與透光部及遮光部(形成於感壓黏膜中)邊緣交叉形成非直角夾角方向之線偏振紫外光，更佳可為，具有與透光部及遮光部(形成於感壓黏膜中)邊緣交叉形成大致45度夾角方向之線偏振紫外光。於此例中，於該製程中所照射的光可為用於第二次定向處理的光，而用於第二次定向處理的光可為具有與透光部及遮光部(形成於感壓黏膜中)邊緣交叉形成非直角夾角方向之線偏振紫外光，其亦可與初次定向處理之線偏振紫外光方向 形成接近90度之夾角。
圖5係顯示本發明光學濾光片示例性製備方法之圖式。如圖5(a)至(d)所示，光學濾光片之製備方法可包括：形成光可定向層(2)於基材(1)上(圖5(a))；藉由線偏振紫外光(箭頭)，對光可定向層(2)進行初次定向(圖5(b))；將感壓黏膜(3)貼附於光可定向層(2)上(圖5(c))；以及藉由方向與初次定向處理之線偏振紫外光方向相異之線偏振紫外光(箭頭)，對光可定向層進行第二次定向(圖5(d))。藉由上述處理，可於光可定向層中形成定向方向相異之區域(21)及(22)。
本發明光學濾光片之製備方法可更包括：於照光後移除感壓黏膜(3)，而後形成液晶層(4)於光可定向層(2)上，如圖5(e)及(f)之示例性舉例圖式。
承上，形成液晶層(4)之方法並無特定限制，其舉例可包括：(a)塗佈光可交聯或光可聚合液晶化合物於光可定向層上，以進行定向，接著(b)對液晶化合物進行光交聯或光聚合反應。藉由上述處理，可形成液晶化合物定向方向相異之區域(41)及(42)於光可定向層上。
液晶化合物種類並無特定限制，其可考量光學濾光片之應用來選擇。舉例說明，當光學濾光片為規則補償膜時，液晶化合物可為，能依據光可定向層定向圖案定向，而後經由光交聯或光聚合反應轉換成液晶聚合物層之化合物，其中液晶聚合物層具有λ/4相延遲特性。使用該類液晶化合物可製得規則補償膜，其可將照射光分成左 旋圓偏振光及右旋圓偏振光。於此領域中，各種依據光學濾光片應用性可使用之液晶化合物為已知，而所有上述化合物皆可用於本發明中。
承上所述，塗佈液晶化合物於光可定向層上後，使液晶化合物依據光可定向層之定向圖案配向之方法並無特定限制，其可適當選擇及使用各種已知之配向方法。
之後，可照射適當光，使配向後之液晶化合物進行交聯或聚合，以形成液晶層(如相延遲層)。
本發明亦關於一種光學濾光片，其包括：一基材；及一光可定向層，其係形成於基材上且具有至少一第一定向區域及至少一第二定向區域，第一定向區域具有第一定向方向，而第二定向區域具有與第一定向方向相異之第二定向方向，其中光可定向層中相對於光可定向層整體面積之非定向區域面積比為10%以下。
於一具體實施例中，光學濾光片可為立體影像顯示裝置所使用之光學濾光片，其較佳為立體影像顯示裝置所使用之規則補償膜。
於上述光學濾光片中，可用之基材及光可定向層可如上所述。
於光學濾光片中，定向圖案係形成於光可定向層上，具體地說，包含至少一第一定向區域及至少一第二定向區域之定向圖案可形成於光可定向層上，其中第一定向區域經處理而具有第一定向方向，而第二定向區域經處理而具有與第一定位方向相異之第二定向方向。於一具 體實施例中，第一定向區域與第二定向區域可具有沿同一方向延伸之條狀形狀，且可於條狀短邊之方向上交替排列於光可定向層中。
於光學濾光片中，光可定向層中相對於光可定向層整體表面之非定向區域面積比為10%以下，較佳為5%以下，更佳為2%以下。舉例說明，於習知定向方法中，當光穿過光可定向層與光罩間之間隙時，會產生如光擴散之現象，因而形成非定向區域。
然而，於本發明中，可於感壓黏膜(作為光罩)緊密貼附光可定向層之狀態下進行定向處理，故可將非定向區域之形成降到最低。
承上所述，非定向區域之面積比可如下評估。亦即，若將光學濾光膜置於兩偏光片(其光吸收軸相互垂直)間，使光學濾光片之定向方向沿著偏光片之光吸收軸適當排列，再以光源照射偏光片，則只有非定向區域會產生漏光現象。因此，可於上述狀態下，藉由偏光顯微鏡觀察產生漏光之區域，以評估非定向區域之面積比。
又，光學濾光片可具有5%以下的串擾比，更佳為2%以下。串擾比可由下述通式1算得。
[通式1]XT =(XTL +XTR )/2
於通式1，XT 代表應用光學濾光片之立體影像顯示裝置的串擾比，XTL 代表應用光學濾光片之立體影像顯示裝置左眼所觀察到的串擾比，而XTR 代表應用光學 濾光片之立體影像顯示裝置右眼所觀察到的串擾比。
於通式1，XTL 及TTR 可分別由下述通式2及3算得。
[通式2]XTL ={(L(LB-RW) -L(LB-RB) /(L(LW-RB) -L(LB-RB) )}×100
[通式3]XTR ={(L(LW-RB )-L(LB-RB) /(L(LB-RW) -L(LB-RB) )}×100
於通式2及3中，L(LB-RW) 代表應用光學濾光片之立體影像顯示裝置中左眼畫素呈現黑色而右眼畫素呈現白色時所估得的亮度，L(LB-RB) 代表應用光學濾光片之立體影像顯示裝置中左眼畫素及右眼畫素呈現黑色時所估得的亮度，而L(LW-RB) 代表應用光學濾光片之立體影像顯示裝置中左眼畫素呈現白色而右眼畫素呈現黑色時所估得的亮度。
承上，計算上述通式2及3所需之亮度評估方法並無特定限制，其可使用本領域已知之習知方法測得。
於本發明中，由於光可定向層可使用上述感壓黏膜來進行定向，故可避免形成非定向區域，進而提供具有低串擾比之光學濾光片。
本發明之光學濾光片可更包括一液晶層，其係形成於光可定向層上。此外，當光學濾光片為規則補償膜時，液晶層可為相延遲層。於一具體實施例中，相延遲層可為具有λ/4延遲性之相延遲層。於相延遲層中，可依據其下方光可定向層之定向圖案，形成包含至少一第一區 域及至少一第二區域之圖案，其中第一區域具有第一方向之第一慢軸，而第二區域具有第二方向(與第一慢軸方向相異)之第二慢軸。此外，舉例說明，第一及第二區域可具有沿同一方向延伸之條狀形狀，且可於條狀短邊之方向上交替排列，如圖2所示。
承上，第一區域之第一慢軸方向可與第一及第二區域邊緣交叉形成非直角夾角，例如，可與第一及第二區域邊緣交叉形成大約45度夾角。又，第二區域之第二慢軸方向可與第一及第二區域邊緣交叉形成非直角夾角，並與第一慢軸方向形成接近90度夾角。
當將具有λ/4延遲性及慢軸關係式之相延遲層應用於立體影像顯示裝置時，該相延遲層可分別形成左旋圓偏振光及右旋圓偏振光。
本發明亦關於一種包括上述光學濾光片之立體影像顯示裝置。
於一具體實施例中，光學濾光片可為規則補償膜，而立體影像顯示裝置可為偏振眼鏡式立體影像顯示裝置。
於上述立體影像顯示裝置中，構成該裝置之元件或操作元件並無特定限制，所有習知裝置種類皆可應用，只要該裝置包括本發明光學濾光片即可。
圖6為具體實施例之示例性裝置剖視圖。
該顯示裝置(60)可為偏振眼鏡式，其可藉由放置偏振眼鏡而將三維度的影像顯示至觀看者(圖未示)。顯 示裝置(60)可由依序排列之背光單元(61)、顯示面板(62)(如液晶顯示面板)及補償膜(63)所構成。承上所述，補償膜(63)可為本發明之光學濾光片，其可包括：一基材(631)；一光可定向層(未示於圖6中)，其係形成於基材上；以及一液晶層(632)，其係形成於光可定向層上且具有上述第一區域(632A)及第二區域(632B)。該液晶層(632)可為相延遲層。於顯示裝置(60)中，補償膜(63)之表面為影像顯示表面，且係朝向觀看側。此外，於具體實施例中，該顯示裝置(60)係設置成影像顯示表面平行於垂直表面(鉛直表面，圖6中的y-z平面)。再者，影像顯示裝置舉例可為矩形，且影像顯示表面之縱向平行於水平方向(圖中的y-軸方向)。另外，當將偏振眼鏡放置於觀看者眼球前側時，觀看者可看到影像顯示表面。
背光單元(61)舉例可具有一反射板、一光源及一光學片(圖皆未示)。反射板會將光源所放出的光轉至光學片側，並具有反射、散射、擴散及類似功用。反射板舉例包括聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)泡沫材料。因此，可有效利用光源所放出的光。光源由背面照射顯示面板(62)，且可舉例包括複數個固定間隔平行排列之線光源、或複數個排列成二維陣列之點狀光源。此外，線光源舉例可為熱陰極螢光燈(HCFL)、冷陰極螢光燈(CCFL)或其類似者。點狀光源舉例可為發光二極體(LED)或其類似者。光學片可均勻平面分散來自光源的光亮度，或將來自光源的光偏離角度及偏振狀態調整到所欲範圍，其舉例包括擴散板、反射 偏光元件及相差板。再者，光源可為邊緣光型。於此例中，可視需求使用導光板或導光膜。
顯示面板(62)可為透射液晶顯示面板，其中複數個畫素於排及列之方向上二維排列，並依照圖像訊號驅動每一畫素，以顯示影像。如上所述，畫素舉例可包括，如圖3所示，左眼畫素及右眼畫素。如圖6所示，顯示面板(62)由背光單元(61)側依序舉例可具有一透明基板(622)、畫素電極(623)、一配向膜(624)、一液晶層(625)、一配向膜(626)、一共用電極(627)、一彩色濾光片(628)及一透明基板(629)(對向基板)。又，於本發明中，第一偏光板(621A)係貼附於透明基板(622)上，而第二偏光板(621B)係貼附於透明基板(629)上。
第一偏光板(621A)係設置於顯示面板(62)之光入射側，而第二偏光板(621B)係設置於顯示面板(62)之光放射側。偏光板(621A)及(621B)為一種光學快門(optical shutter)，其只會傳遞特定振動方向上的光(偏振光)。舉例說明，偏光板(621A)及(621B)係設置成，其偏振軸互不同且呈一特定角度(如90度)，據此，液晶層會傳遞或阻擋背光單元(61)所放出的光。
第一偏光板(621A)之吸收軸(圖未示)方向係設定於可傳遞背光單元(61)發射光之範圍內。舉例說明，當背光單元(61)發射光之偏振軸於垂直方向上時，第一偏光板(621A)之傳輸軸亦於垂直方向上，當背光單元(61)發射光之偏振軸於水平方向上時，第一偏光板(621A)之傳輸 軸亦於水平方向上。此外，背光單元(61)所放出的光並不限於線偏振光，其可為圓形或橢圓形偏振光，或非偏振光。
第二偏光板(621B)之吸收軸方向係設定於顯示面板(62)所傳遞光之可傳遞範圍內。舉例說明，當第一偏光板(621A)之吸收軸於水平方向時，第二偏光板(621B)之吸收軸則於垂直於水平方向之方向(垂直方向)上。當第一偏光板(621A)之吸收軸於垂直方向時，第二偏光板(621B)之吸收軸則於垂直於垂直方向之方向(水平方向)上。
透明基板(622)及(629)係對於可見光透明。此外，背光單元(61)側上之透明基板舉例可具有主動驅動電路形成其上。該電路包括薄膜電晶體(TFT，做為電性連接至透明畫素電極之驅動元件)及線路。畫素電極(623)舉例可包括氧化銦錫(ITO)，其係做為每一畫素的電極。配向膜(624)舉例可包括一聚合物材料，如聚亞胺，俾使液晶進行配向處理。液晶層(625)舉例可包括，VA(垂直配向)模式液晶、TN(扭轉向列)模式液晶或STN(超扭轉向列)模式液晶。每一畫素液晶層(625)可傳遞或阻擋背光單元(61)所放出的光，以響應來自驅動電路(圖未示)之施加電壓。共用電極(627)舉例可包括ITO，以做為共用對向電極。排列濾光部(628A)，其係用於將背光單元(61)所放射的光分離成例如紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)三原色分光，以形成彩色濾光片(628)。彩色濾光片(628)具有黑色矩陣部(628B)，其對於濾光部(628A)間區域(對應畫素間界)的光具有阻擋作用。
於一具體實施例中，本發明光學濾光片(63)可將自第二偏光板(621B)照射的光分成左旋圓偏振光及右旋圓偏振光，並將其傳遞至使用偏振眼鏡的觀看者。
本發明提供光可定向層中定向處理之感壓黏膜及使用感壓黏膜製備光學濾光片之方法，其可使非定向區域之形成降至最低，並可形成具有高準確度之定向圖案。此外，本發明可提供具有優異效能之光學濾光片及立體影像顯示裝置。
1,631‧‧‧基材
2‧‧‧光可定向層
21,22,41,42‧‧‧區域
3‧‧‧感壓黏膜
4,625,632‧‧‧液晶層
10‧‧‧基板
20‧‧‧感壓黏層
60‧‧‧顯示裝置
61‧‧‧背光單元
62‧‧‧顯示面板
621A‧‧‧第一偏光板
621B‧‧‧第二偏光板
622,629‧‧‧透明基板
623‧‧‧畫素電極
624,626‧‧‧配向膜
627‧‧‧共用電極
628‧‧‧彩色濾光片
628A‧‧‧濾光部
628B‧‧‧黑色矩陣部
63‧‧‧光學濾光片
632A‧‧‧第一區域
632B‧‧‧第二區域
B‧‧‧遮光部
T‧‧‧透光部
P‧‧‧間距
V‧‧‧間隔
UR,UL‧‧‧單元畫素
W1,W2‧‧‧寬度
圖1係包括於感壓黏膜之基板示例性態樣剖視圖。
圖2係由基板上側看到的基板示例性態樣圖。
圖3係顯示影像元件中形成左眼影像之單元畫素(UL)與形成右眼影像之單元畫素(UR)形狀示例性態樣圖。
圖4係感壓黏膜示例性態樣剖視圖。
圖5係本發明光學濾光片製備方法之示例性態樣圖。
圖6係顯示裝置之示例性態樣剖視圖。
圖7係實施例製備感壓黏膜之前側照片。
圖8係實施例1定向後之光可定向層放大照片。
圖9係實施例1定向後之光可定向層上相延遲膜放大照片。
圖10係比較例1定向後之光可定向層放大照片。
圖11係比較例1定向後之光可定向層上相延遲膜放大 照片。
圖12係比較例2定向後之光可定向層放大照片。
圖13係使用偏振眼鏡觀看到的立體影像顯示裝置之相片，其中該裝置係使用實施例1所製之光學濾光片。
藉由下述本發明實施例及比較例，可更加詳細解釋本發明，且本發明之範疇並不侷限於該些實施例。
藉由下述本發明實施例及比較例，可更加詳細解釋本發明，且本發明之範疇並不侷限於該些實施例。
實施例1 製備定向處理用之感壓黏膜
將遮光墨水印至三醋酸纖維素(TAC)板(UZ80，由FUJI所製造)，俾於三醋酸纖維素板(為透光板)上形成遮光區。於此，該遮光區係形成條狀，且透光區與遮光區係如圖2所示交替排列。透光區與遮光區之間距(P)約為1080μm，而相鄰遮光區間之距離約為540μm，墨水印刷高度則約為1.5μm。之後，使用丙烯酸感壓黏劑，於TAC基材一側(相對於印刷側)形成感壓黏層，以製得定向處理用之感壓黏膜。圖7係製得之感壓黏膜前側照片。
製備光學濾片
使用感壓黏膜，藉由如圖5所示之方式製備光學濾片。首先，將聚肉桂酸酯(polycinnamate)型光可定向層(2)形成於厚度為80μm之三醋酸纖維素基材(1)上， 而光可定向層(2)乾燥後之厚度為1,000Å。光可定向層(2)之形成方法為：藉由滾筒塗佈法，將形成光可定向層之溶液塗佈於基材(1)上，再於80℃進行乾燥約2分鐘，以移除溶劑。該溶液(聚降冰片烯：丙烯酸單體：光起始劑(重量比)=2：1：0.25)是藉由將聚降冰片烯(polynorbonene，重量平均分子量為150,000，其具有如下式1所示之肉桂酸酯基)與丙烯酸單體之混合物與光起始劑(Igacure 907)混合後再將其溶解於環己酮溶劑中而製得，其中聚降冰片烯之固含量為2wt%(重量百分比)。
隨後，藉由線偏振紫外光(300mW/cm2)照射，使光可定向層(2)進行初次定向化。控制初次定向化中線偏振紫外光之偏振方向，使偏振方向與初次定向處理後將貼附之感壓黏膜(3)透光區(T)與遮光區(B)邊緣呈大致約45度之夾角。於進行初次定向後，藉由感壓黏層，將感壓黏膜(3)緊密貼附於光可定向層(2)上。接著，使用線偏振紫外光(300mW/cm2)照射光可定向層(2)，以進行第二次定向處理。於進行第二次定向中，控制線偏振紫外光之偏振方向， 使其與初次定向處理之線偏振紫外光偏振方向約大致呈90度之夾角。於完成定向製程後，剝除感壓黏膜(3)，並形成具有λ/4相延遲特性之相延遲層(4)於其上。具體地說，將液晶化合物(LC242TM，製自BASF)塗佈於光可定向層(2)上，且液晶化合物乾燥後之厚度為1μm。液晶化合物會根據光可定向層(2)之定向圖案進行定向，且其係藉由紫外光(300mW/cm2)照射約10秒而進行交聯及聚合，以製得包含兩種區域的光學濾片，其中該兩種區域係依據光可定向層(2)定向圖案而具有方向相異之慢軸。
比較例1
除了不使用感壓黏膜(3)而改用習知用於光可定向層定向時之光罩外，其餘製備光學濾光片之步驟皆與實施例1所述方法相同。具體地說，第二次定向處理係藉由光罩，利用線偏振紫外光，對初次定向化處理後之光可定向層進行照光，其中光罩係設置於光可定向層上，而光罩與光可定向層間之距離維持於0.7mm。
比較例2
除了不使用感壓黏膜(3)而改用習知用於光可定向層定向時之光罩外，其餘製備光學濾光片之步驟皆實施例1所述方法相同。具體地說，第二次定向處理係藉由光罩，利用線偏振紫外光，對初次定向化處理後之光可定向層進行照光，其中光罩係設置於光可定向層上，而光罩與光可定向層間之距離維持於1.1mm。
1.定向圖案之評估
對實施例1與比較例1及2之定向圖案進行評估。圖8係實施例1定向後之光可定向層放大圖，而圖9係實施例1定向後之光可定向層上相延遲層放大圖。圖10係比較例1定向後之光可定向層放大圖，而圖11係比較例1定向後之光可定向層上相延遲層放大圖。圖12係比較例2定向後之光可定向層放大圖。圖中清楚顯示，實施例1中可清楚觀察到定向圖案的邊緣，並形成具有高準確度之相延遲層。然而，比較例1及2中定向圖案之邊緣不明顯。
2.非定向區域與串擾比(crosstalk ratio)之評估
對於實施例1及比較例1與2定向後之光可定向層，進行光可定向層中非定向區域相對於光可定向層整體面積之面積評估。此外，亦對每一定向後之光可定向層進行串擾比之評估。
承上，將光學濾光片置於光吸收軸互相垂直之兩偏光片間，使光學濾光片之定向方向沿著偏光片之光吸收軸，再以光源照射偏光片，並利用偏光顯微鏡觀察發生漏光之區域，進而評估非定向區域之面積比例。
此外，將光學濾光片應用於習知偏振眼鏡式立體影像顯示裝置中，而後改變右眼單位畫素及左眼單位畫素之亮度，進而評估距離立體影像顯示裝置之影像顯示表面中心1.8m處之亮度。將評估後之亮度利用通式1至3算得串擾比。
評估結果如下表1所示。
表1清楚顯示，實施例1光可定向層之非定向區域面積比及串擾比可降至最低。
圖13係使用偏振眼鏡觀看到的立體影像顯示裝置之相片，其中該裝置係使用實施例1所製之光學濾光片。圖13(a)係右眼藉由偏振眼鏡所觀看到的相片，而圖13(b)係左眼藉由偏振眼鏡所觀看到的相片。
如圖13所示，若用偏振眼鏡之一側觀看具有不同偏光性質且來自本發明光學濾光片之左眼及右眼影像，當其偏振方向與偏振眼鏡之相延遲膜定向方向互相垂直時，則影像會顯示成黑色；而當偏振方向與偏振眼鏡之相延遲膜定向方向互相平行時，則影像會顯示成白色。此外，當用偏振眼鏡之另一側觀看時，則相同膜之黑色與白色影像會清楚交換。
10‧‧‧基板
20‧‧‧感壓黏層
B‧‧‧遮光部
T‧‧‧透光部

Claims (3)

  1. 一種光學濾光片，具有5%以下之串擾比，而該串擾比係如下述通式1所示，該光學濾光片包括：一基材；及一光可定向層，其係形成於該基材上且具有至少一第一定向區域及至少一第二定向區域，該第一定向區域具有一第一定向方向，而該第二定向區域具有與該第一定向方向相異之一第二定向方向，其中該光可定向層中相對於該光可定向層整體面積之產生漏光的非定向區域面積比為10%以下；[通式1]XT =(XTL +XTR )/2於通式1，XT 代表應用該光學濾光片之立體影像顯示裝置的串擾比，XTL 代表應用該光學濾光片之立體影像顯示裝置左眼所觀察到的串擾比，而XTR 代表應用該光學濾光片之立體影像顯示裝置右眼所觀察到的串擾比。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學濾光片，更包括：一相延遲層，其係形成於該光可定向層上。
  3. 一種立體影像顯示裝置，其依序包括一背光單元、一顯示面板、以及如申請專利範圍第1項所述之光學濾光片。
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