TWI596389B - 超薄型廣波域相位延遲膜 - Google Patents

Description

超薄型廣波域相位延遲膜

本發明是有關於一種相位延遲膜，且特別是有關於一種超薄型廣波域相位延遲膜。

在光學顯示器中，通常透過使用相位延遲膜來對光線的相位差進行修正，以改善光學顯示器的顯示效果。舉例而言，在有機發光二極體顯示器（OLED）中，金屬電極容易反射環境中的自然光而導致其對比度降低，故在出光面上通常會貼合由線偏光板及相位延遲膜所構成的圓偏光板，以修正經反射的自然光的相位差而使得所述自然光無法由出光面射出，進而改善自然光反射的問題。然而，習知的相位延遲膜通常僅能夠針對單一波長進行理想的相位差修正，且通常具有正波長分散特性，而此些特性大大限制其應用範圍；習知逆波長分散性現行商品有帝人的單枚式與日東或住友的雙枚式，但為用PC(聚碳酸酯，Polycarbonate)或COP(環烯烴聚合物樹酯，Cyclo Olefin Polymer)等來材料拉伸式製作，厚度偏厚，在現行輕薄趨勢下使用範圍受限，再加上無法直接與偏光片捲對捲（roll-to-roll）貼合，因此，開發一種具有可與偏光片捲對捲貼合的逆波長分散特性超薄型廣波域相位延遲膜是目前此領域技術人員所欲達成的目標之一。

本發明提供一種超薄型廣波域相位延遲膜，其具有逆波長分散特性。

本發明的超薄型廣波域相位延遲膜包括第一相位延遲膜以及第二相位延遲膜。第二相位延遲膜配置在第一相位延遲膜的一側上，其中第一相位延遲膜的平面內相位差值Ro介於70 nm至130 nm之間，第二相位延遲膜的平面內相位差值Ro介於140 nm至260 nm之間，且第一相位延遲膜的光軸與第二相位延遲膜的光軸間的夾角介於35˚至70˚之間。

在本發明的一實施方式中，上述的第一相位延遲膜及第二相位延遲膜的材料分別包括碟狀液晶、棒狀液晶或摻有掌性分子的棒狀液晶，其中掌性分子的添加量為固含量的0.01~3%。

在本發明的一實施方式中，上述的第一相位延遲膜及第二相位延遲膜的厚度分別為大於0 µm且小於等於5 µm。

在本發明的一實施方式中，上述的超薄型廣波域相位延遲膜更包括黏著層，配置在第一相位延遲膜及第二相位延遲膜之間。

基於上述，在本發明之超薄型廣波域相位延遲膜中，透過第一相位延遲膜的平面內相位差值Ro介於70 nm至130 nm之間，第二相位延遲膜的平面內相位差值Ro介於140 nm至260 nm之間，且第一相位延遲膜的光軸與第二相位延遲膜的光軸間的夾角介於35˚至70˚之間，使得超薄型廣波域相位延遲膜具有逆波長分散特性。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施方式，並配合所附圖式作詳細說明如下。

在本文中，由「一數值至另一數值」表示的範圍，是一種避免在說明書中一一列舉該範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，某一特定數值範圍的記載，涵蓋該數值範圍內的任意數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍，如同在說明書中明文寫出該任意數值和該較小數值範圍一樣。

本發明提出一種超薄型廣波域相位延遲膜，其具有逆波長分散特性。以下，將參考圖1特舉一實施方式作為本發明確實能夠據以實施的範例。

圖1是依照本發明一實施方式的超薄型廣波域相位延遲膜的剖面示意圖。請參照圖1，超薄型廣波域相位延遲膜100包括第一相位延遲膜102以及配置在第一相位延遲膜102一側上的第二相位延遲膜104，其中第一相位延遲膜102的平面內相位差值（in-plane retardation）Ro介於70 nm至130 nm之間，第二相位延遲膜104的平面內相位差值Ro介於140 nm至260 nm之間，且第一相位延遲膜102的光軸與第二相位延遲膜104的光軸間的夾角介於35˚至70˚之間。在本實施方式中，第一相位延遲膜102及第二相位延遲膜104的光軸為慢軸。

詳細而言，透過組合具有上述範圍內的平面內相位差值Ro及光軸間的夾角的第一相位延遲膜102以及第二相位延遲膜104所構成之超薄型廣波域相位延遲膜100具有逆波長分散特性。也就是說，超薄型廣波域相位延遲膜100具有波長越長則相位差值越大的特性。如此一來，與習知相位延遲膜相比，超薄型廣波域相位延遲膜100的光學特性在所有可見光波長區域內皆可具有良好的光學特性。

接著，請參考圖2，藉由本發明的實施例1的超薄型廣波域相位延遲膜100及習知相位延遲膜來詳細說明。

圖2是本發明之實施例1的超薄型廣波域相位延遲膜及習知相位延遲膜的波長分散關係圖。請參照圖2，橫軸為波長；縱軸為以波長550 nm處的平面內相位差值Ro歸一化後的線性平面內相位差值（Linear Retardance）Ro的波長分散（即Ro/Ro ₍₅₅₀₎(nm)）；實施例1的超薄型廣波域相位延遲膜100中的第一相位延遲膜102的平面內相位差值Ro為130 nm，第二相位延遲膜104的平面內相位差值Ro為260 nm，且第一相位延遲膜102的光軸與第二相位延遲膜104的光軸間的夾角為58˚；而習知相位延遲膜為由帝人公司製造之型號為GR125的相位延遲膜。此外，在圖2中一併繪示出了理想的波長分散（即理想分散）。

由圖2可知，習知相位延遲膜及實施例1的超薄型廣波域相位延遲膜100在波長約550 nm處皆能滿足所期望的線性平面內相位差值Ro。然而，習知相位延遲膜的線性平面內相位差值Ro隨著波長越長而減小（即正波長分散特性），呈現出與理想的波長分散不相同的趨勢，使得習知相位延遲膜難以對可見光波長區域內的其他波長賦予期望的相位差特性。反觀實施例1的超薄型廣波域相位延遲膜100，由於實施例1的超薄型廣波域相位延遲膜100具有逆波長分散特性，其近似於理想的波長分散的趨勢，因此，相較於習知相位延遲膜，實施例1的超薄型廣波域相位延遲膜100對可見光波長區域內的其他波長皆可賦予良好的相位差特性。

因應實際上不同應用的需求，廣波域相位延遲膜100的光學特性可透過調整第一相位延遲膜102及第二相位延遲膜104的平面內相位差值Ro以及光軸間的夾角而調整，因此提升了超薄型廣波域相位延遲膜100的應用性。以下參考圖3，藉由本發明的實施例2及實施例3的超薄型廣波域相位延遲膜100來詳細說明。

圖3是本發明之實施例2及實施例3的超薄型廣波域相位延遲膜的波長分散關係圖，其中橫軸為波長；縱軸為線性平面內相位差值Ro的波長分散。

實施例2的超薄型廣波域相位延遲膜100中的第一相位延遲膜102的平面內相位差值Ro為130 nm，第二相位延遲膜104的平面內相位差值Ro為260 nm，且第一相位延遲膜102的光軸與第二相位延遲膜104的光軸間的夾角為35˚；而實施例3的超薄型廣波域相位延遲膜100中的第一相位延遲膜102的平面內相位差值Ro為130 nm，第二相位延遲膜104的平面內相位差值Ro為260 nm，且第一相位延遲膜102的光軸與第二相位延遲膜104的光軸間的夾角為60˚。

由圖3可知，當第一相位延遲膜102與第二相位延遲膜104的光軸間的夾角越大，則超薄型廣波域相位延遲膜100的線性平面內相位差值Ro越小且波長分散關係圖中的曲線斜率越小。

除了具有前述關於第一相位延遲膜102與第二相位延遲膜104之光軸間的夾角與線性平面內相位差值Ro之間的關係的特性外，本發明的超薄型廣波域相位延遲膜100還具有以下兩種特性：當第一相位延遲膜102的平面內相位差值Ro越大，則在藍光波長區域內，超薄型廣波域相位延遲膜100的線性平面內相位差值Ro越小（即在藍光波長區域內，波長分散關係圖中的曲線斜率越大）；以及，當第二相位延遲膜104的平面內相位差值Ro越大，則超薄型廣波域相位延遲膜100的線性平面內相位差值Ro越大。

第一相位延遲膜102及第二相位延遲膜104的材料分別包括碟狀液晶、棒狀液晶或摻有掌性分子的棒狀液晶，其中掌性分子的添加量為固含量的0.01~3%。在一實施例中，第一相位延遲膜102的材料及第二相位延遲膜104的材料例如是由BASF公司生產的棒狀液晶LC1057或LC242。在另一實施例中，第一相位延遲膜102的材料及第二相位延遲膜104的材料例如是由BASF公司生產的棒狀液晶LC1057或LC242摻有由BASF公司生產的掌性分子LC756。

由於第一相位延遲膜102及第二相位延遲膜104可由棒狀液晶或碟狀液晶所形成，故第一相位延遲膜102及第二相位延遲膜104皆能夠採用捲對捲（roll-to-roll）製程來製造，從而提高超薄型廣波域相位延遲膜100的生產率。詳細而言，第一相位延遲膜102或第二相位延遲膜104的製造方法例如包括以下步驟：首先，從基材膜的捲繞體上捲出基材膜。接著在所述基材膜上進行配向處理，配向處理例如可列舉摩擦配向法、光配向法等領域中具有通常知識者所周知的任一配向方法。之後，在經配向處理的基材膜上塗佈液晶材料並進行硬化處理。

由於透過配向處理即可輕易地調整液晶材料的光軸方向，故如上所述當因應實際上不同的需求而需要調整第一相位延遲膜102的光軸及第二相位延遲膜104的光軸間的角度時，仍可以採用捲對捲製程來得到具有所欲光軸方向的第一相位延遲膜102及第二相位延遲膜104。因此，與習知相位延遲膜相比，超薄型廣波域相位延遲膜100的生產率及利用率大大地提升。

由於第一相位延遲膜102及第二相位延遲膜104的材料可為摻有掌性分子的棒狀液晶，故藉由材料特性並配合配向處理，第一相位延遲膜102及第二相位延遲膜104皆能夠自我調整以獲得所需的光軸角度。

在本實施方式中，第一相位延遲膜102及第二相位延遲膜104的厚度分別為大於0 µm且小於等於5 µm。如此一來，與厚度約為50 µm以上的習知廣波域相位延遲膜相比，超薄型廣波域相位延遲膜100具有較薄的厚度，當應用於光學顯示器中時，能夠滿足薄型化的要求。

在本實施方式中，超薄型廣波域相位延遲膜100可選擇性地包括配置在第一相位延遲膜102及第二相位延遲膜104之間的黏著層（未繪示）。黏著層的材料並無特別限制，例如可列舉UV膠、感壓膠（Pressure Sensitive Adhesive，PSA）或光學透明膠（Optically Clear Adhesive，OCA）。另外，黏著層的厚度約介於0至25 µm之間。也就是說，即使超薄型廣波域相位延遲膜100包括黏著層，與厚度約為50 µm以上的習知廣波域相位延遲膜相比，超薄型廣波域相位延遲膜100仍具有較薄的厚度，得以達成薄型化的要求。

超薄型廣波域相位延遲膜100能夠產生相當於四分之一波板的功能。舉例而言，如前文所述，當第一相位延遲膜102的平面內相位差值Ro為130 nm，第二相位延遲膜104的平面內相位差值Ro為260 nm，且第一相位延遲膜102的光軸與第二相位延遲膜104的光軸間的夾角為58˚時，超薄型廣波域相位延遲膜100能夠產生相當於四分之一波板的功能。

如此一來，超薄型廣波域相位延遲膜100能夠與偏光板搭配使用，將穿透過所述光學元件的線性偏振光轉換成圓偏振光，反之，穿透過所述光學元件的圓偏振光也可轉換成線性偏振光。詳細而言，超薄型廣波域相位延遲膜100是透過第二相位延遲膜104與偏光板相貼合。也就是說，第一相位延遲膜102與偏光板分別位在第二相位延遲膜104的相對兩側上。所述偏光板可以是領域中具有通常知識者所周知的任一偏光板，其例如包括一偏光片以及分別位在所述偏光片兩側的兩個保護膜。

進一步而言，由超薄型廣波域相位延遲膜100與偏光板或偏光片所構成的本發明的光學元件可應用於有機發光二極體顯示器中，藉以改善自然光反射的問題。然而，除了取代現有的光學元件而使用本發明的光學元件外，並無特別限制，亦即本發明的光學元件可以適用於習知的結構與配置。在一實施例中，由超薄型廣波域相位延遲膜100與偏光板所構成的光學元件在可見光波長區域（約380 nm至780 nm）內具有0%至10%的反射率，其中超薄型廣波域相位延遲膜100中的第一相位延遲膜102的平面內相位差值Ro為130 nm，第二相位延遲膜104的平面內相位差值Ro為260 nm，且第一相位延遲膜102的光軸與第二相位延遲膜104的光軸間的夾角為58˚，偏光板為力特公司製造。也就是說，包括超薄型廣波域相位延遲膜100的光學元件具有良好的抗反射效果。

如前文所述，由於透過配向處理或是透過材料特性(即摻有掌性分子的棒狀液晶)並配合配向處理即可輕易地調整液晶材料的光軸方向，因此能夠採用捲對捲製程來製造具有與偏光片的穿透軸夾有所欲角度的平均光軸的超薄型廣波域相位延遲膜100，並將其貼合於偏光板或偏光片上。

然而，本發明的光學元件的應用並不僅限於有機發光二極體顯示器中，其例如也能夠應用於等離子體顯示器（PDP）、電場發射顯示器（Field Emission Display，FED）等的其他自發光型顯示器中；或應用於液晶顯示器（LCD）等的非自發光型顯示器中；或3D眼鏡中。同樣地，除了取代現有的光學元件而使用本發明的光學元件外，並無特別限制，亦即本發明的光學元件可以適用於習知的結構與配置。

超薄型廣波域相位延遲膜100除了能夠與偏光板或偏光片搭配使用外，亦可以與增亮膜搭配使用。詳細而言，由超薄型廣波域相位延遲膜100與增亮膜所構成的本發明的光學元件可應用於背光模組中，藉以提高光使用率及改善大視角色偏的問題。同樣地，除了取代現有的光學元件而使用本發明的光學元件外，並無特別限制。也就是說，超薄型廣波域相位延遲膜100是設置於增亮膜的出光面上。

由於超薄型廣波域相位延遲膜100的厚度極薄(大於0 µm且小於等於5 µm)，故當對超薄型廣波域相位延遲膜100進行應用時，可以將其配置在一作為支撐材的低相位差膜上，所述低相位差膜具高透光性且平面內相位差值約在30 nm以下、最佳在10 nm以下，以及其材質並無特別限制，例如包括三醋酸纖維素（Triacetate Cellulose，TAC）、聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate，PMMA）、聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）、環烯烴聚合物（Cyclic olefin Polymer，COP）、聚偏二氟乙烯（Polyvinylidene difluoride，PVDF）。

綜上所述，在本發明的超薄型廣波域相位延遲膜中，透過第一相位延遲膜的平面內相位差值Ro介於70 nm至130 nm之間，第二相位延遲膜的平面內相位差值Ro介於140 nm至260 nm之間，且第一相位延遲膜的光軸與第二相位延遲膜的光軸間的夾角介於35˚至70˚之間，使得超薄型廣波域相位延遲膜具有逆波長分散特性。另外，本發明的超薄型廣波域相位延遲膜可取代習知的相位延遲膜而應用於任何習知的裝置或結構中。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧超薄型廣波域相位延遲膜
102‧‧‧第一相位延遲膜
104‧‧‧第二相位延遲膜

圖1是依照本發明一實施方式的超薄型廣波域相位延遲膜的剖面示意圖。 圖2是本發明之實施例1的超薄型廣波域相位延遲膜及習知相位延遲膜的波長分散關係圖。 圖3是本發明之實施例2及實施例3的超薄型廣波域相位延遲膜的波長分散關係圖。

100‧‧‧超薄型廣波域相位延遲膜

102‧‧‧第一相位延遲膜

104‧‧‧第二相位延遲膜

Claims (4)

1. 一種超薄型廣波域相位延遲膜，包括： 一第一相位延遲膜；以及 一第二相位延遲膜，配置在該第一相位延遲膜的一側上，其中該第一相位延遲膜的平面內相位差值Ro介於70 nm至130 nm之間，該第二相位延遲膜的平面內相位差值Ro介於140 nm至260 nm之間，且該第一相位延遲膜的光軸與該第二相位延遲膜的光軸間的夾角介於35˚至70˚之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的超薄型廣波域相位延遲膜，其中該第一相位延遲膜及該第二相位延遲膜的材料分別包括碟狀液晶、棒狀液晶或摻有掌性分子的棒狀液晶，其中該掌性分子的添加量為固含量的0.01~3%。
3. 如申請專利範圍第1項所述的超薄型廣波域相位延遲膜，其中該第一相位延遲膜及該第二相位延遲膜的厚度分別為大於0 µm且小於等於5 µm。
4. 如申請專利範圍第1項所述的超薄型廣波域相位延遲膜，更包括一黏著層，配置在該第一相位延遲膜及該第二相位延遲膜之間。