專利名稱：低色偏偏光元件、低色偏偏光光源及液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種光學(xué)元件，特別有關(guān)于一種低色偏的偏光元件及含有該偏光元 件的背光單元和液晶顯示器。
背景技術(shù)：
液晶顯示器是利用偏極光與液晶層所組成的光閥機(jī)制，以電壓改變液晶層的相位 差而顯示影像。偏極光通常是利用偏光片將來(lái)自光源的自然光分離出具有單軸性的偏光而 產(chǎn)生，然而，在此過(guò)程中至少一半的入射光會(huì)被偏光片吸收，使得光能利用率降低。針對(duì)此問(wèn)題，可使用偏光態(tài)轉(zhuǎn)換膜將無(wú)偏極化的自然光轉(zhuǎn)換成單一偏光態(tài)，當(dāng) 該光學(xué)膜的偏光軸與偏光片的穿透軸一致時(shí)，顯示器的亮度即可提升。在美國(guó)專利第 5，235，443號(hào)中提供一種增加投影型顯示器亮度的方法，將膽固醇液晶層涂在燈泡的球型 表面。膽固醇液晶會(huì)對(duì)特定波長(zhǎng)區(qū)域的光產(chǎn)生選擇性的反射及穿透作用，透過(guò)對(duì)偏光的 選擇性可將光線做偏光分離，會(huì)發(fā)生偏光分離的波長(zhǎng)區(qū)域取決于膽固醇液晶的螺距大小與 折射率。所謂膽固醇液晶的螺距(helical pitch, p)是指在膽固醇液晶的螺旋體結(jié)構(gòu)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(huì)隨螺旋軸的方向逐層轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角 度，當(dāng)此轉(zhuǎn)動(dòng)的角度到達(dá)360度時(shí)，其在螺旋軸的方向所走的距離即為螺距p ；螺距是膽固 醇液晶的特征，我們可以由螺距P來(lái)預(yù)測(cè)該膽固醇液晶材料的偏光反射波長(zhǎng)位置(X)及寬 度(△ X)，可以用以下公式來(lái)表示入=n pA 入=An p其中n =膽固醇液晶的平均折射率，An =膽固醇液晶的復(fù)折射率(ne-no)，A入 =膽固醇液晶的偏光反射波長(zhǎng)寬度，其中后者在自然的狀況下，純粹由An所引起的A A 大約僅為數(shù)十nm的寬度，可以透過(guò)溫度或如美國(guó)專利第6669999、5506704、5691789號(hào)中所 述方法制作大A A的膽固醇液晶膜。我們可以將膽固醇液晶膜偏光元件置于背光模塊與顯示面板之間，當(dāng)由背光模塊 來(lái)的光線進(jìn)入膽固醇液晶膜時(shí)，僅能使旋轉(zhuǎn)方向與膽固醇液晶膜的螺旋方向相反的圓偏光 通過(guò)，而旋轉(zhuǎn)方向與膽固醇液晶膜的螺旋方向相同的圓偏光則被反射回背光源，此時(shí)利用 背光模塊的反射機(jī)制可回收光線并重組光線再次送往面板方向，達(dá)到增亮的目的，理論上 可達(dá)二倍光強(qiáng)度。然而，使用膽固醇液晶薄膜作為偏光分離膜在大視角(Off-axis)方向容易出現(xiàn) 色偏現(xiàn)象。圖la為已知的無(wú)溝槽膽固醇液晶膜500結(jié)構(gòu)示意圖。已知的無(wú)溝槽膽固醇液晶 膜500內(nèi)的液晶分子通常排列整齊成為無(wú)溝槽區(qū)(imiformdomain)，其會(huì)產(chǎn)生明顯的鏡面 效果，當(dāng)光線進(jìn)出此種無(wú)溝槽區(qū)膽固醇液晶膜500時(shí)，產(chǎn)生單純且方向一致的穿透與反射， 因此有較佳的光穿透性，可在無(wú)溝槽膽固醇液晶膜500的小視角范圍內(nèi)有較佳的增亮效果
4及較小的色偏。然而，隨著視角逐漸增大，在較外圍的大視角范圍卻容易觀察到光色調(diào)與原 光源色調(diào)不一致的色偏現(xiàn)象。請(qǐng)參閱圖lb光線Si離開(kāi)已知的無(wú)溝槽膽固醇液晶膜500的 光分布狀態(tài)示意圖，其中路徑B的光與法線k間的角度較路徑A大，因此其出射光B3的色 偏高，大角度的偵測(cè)點(diǎn)Di所看到的光只有較大色偏的B3光所構(gòu)成，其色偏現(xiàn)象無(wú)從改善， 并且增亮效果在大視角區(qū)域也明顯下降，這種隨視角明顯變化的視覺(jué)效果對(duì)于顯示器的應(yīng) 用，尤其是針對(duì)大尺寸顯示器的應(yīng)用并不理想，色偏現(xiàn)象的詳細(xì)討論，可例見(jiàn)于D. Coates, et.al. IDW' 96 Proceeding p.309。在美國(guó)專利第5731886號(hào)中提供一種補(bǔ)償色偏的方法，其是使用一片正型的C 板(positive C-plate)來(lái)補(bǔ)償色偏，然而，此方法對(duì)色偏的修正有限，且可用的正型C板 材料選擇性有限，并且在偏光分離膜上直接大面積制作正型C板較困難。在美國(guó)專利第 5，808，794,6, 449，092及6，088，159號(hào)中則揭示一種將偏光分離膜的有效波長(zhǎng)范圍向紅外 光區(qū)延伸的方法，然而，因?yàn)轱@示器用的光源通常不具有連續(xù)光譜，且此方法僅適用于某些 特定性質(zhì)的偏光分離膜及特定的觀賞方向，因此此方法無(wú)法完全解決大視角色偏的問(wèn)題。因此，業(yè)界亟需一種偏光元件，其可以克服顯示器在大視角的色偏現(xiàn)象，同時(shí)可達(dá) 到增加亮度的功效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種低色偏偏光光學(xué)元件、低色偏偏光光源 及液晶顯示器，克服顯示器在大視角的色偏現(xiàn)象，同時(shí)可達(dá)到增加亮度的功效。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種低色偏偏光光學(xué)元件，包括膽固醇液晶膜， 其在表面具有多個(gè)不規(guī)則走向型溝槽，且其選擇性反射的波長(zhǎng)范圍的長(zhǎng)波長(zhǎng)邊際> 700nm、 短波長(zhǎng)邊際< 420nm具有多個(gè)微溝槽，以及1/4波長(zhǎng)延遲片，設(shè)置于該膽固醇液晶膜上。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明又提供一種低色偏偏光光源，其是由如上所述的低色 偏偏光元件與背光模塊所組合成，其中該低色偏偏光元件設(shè)置于背光模塊的出光面上。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種液晶顯示器，其包括液晶盒，一對(duì)上下偏 光板對(duì)向設(shè)置夾設(shè)液晶盒，背光源設(shè)置于液晶盒與下偏光板下方，以及如上所述的低色偏 偏光元件，設(shè)置于背光源與下偏光板之間，且其中膽固醇液晶膜朝向背光源。本發(fā)明的低色偏偏光光學(xué)元件及應(yīng)用其的背光單元、液晶顯示器，通過(guò)表面具有 多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的膽固醇液晶膜，不僅可增進(jìn)各視角的亮度均勻性，同時(shí)也對(duì)于光色 有均化的作用，可降低色偏現(xiàn)象。


為了讓本發(fā)明的上述目的、特征、及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下配合所附附圖，作詳 細(xì)說(shuō)明如下圖la為已知的無(wú)溝槽膽固醇液晶膜的剖面示意圖；圖lb為光線離開(kāi)已知無(wú)溝槽膽固醇液晶膜的光強(qiáng)度分布狀態(tài)示意圖；圖2a為本發(fā)明一實(shí)施例的表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的膽固醇液晶膜的剖面 示意圖；圖2b為光線離開(kāi)本發(fā)明一實(shí)施例的表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的膽固醇液晶膜的光強(qiáng)度分布狀態(tài)示意圖；圖2c為光線離開(kāi)本發(fā)明另一實(shí)施例的表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的膽固醇液 晶膜的光強(qiáng)度分布狀態(tài)示意圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的表面形成多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的膽固醇液晶膜的平面 示意圖；圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的低色偏偏光元件的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例的低色偏偏光元件的結(jié)構(gòu)剖面圖，圖中顯示兩層的膽固 醇液晶膜；圖6為本發(fā)明又一實(shí)施例的低色偏偏光元件的結(jié)構(gòu)剖面圖，圖中顯示兩層的膽固 醇液晶膜；圖7為本發(fā)明一實(shí)施例的液晶顯示器的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例1的膽固醇液晶膜以反射式偏光顯微鏡記錄的照片；圖9為在與圖8相同倍率條件下，以反射式偏光顯微鏡觀察標(biāo)準(zhǔn)刻度尺的結(jié)果，其 最小刻度間隔為10微米；圖10A為本發(fā)明實(shí)施例1的膽固醇液晶膜的平面的電子顯微鏡照片；圖10B為本發(fā)明實(shí)施例1的膽固醇液晶膜的剖面的電子顯微鏡照片；圖11為本發(fā)明實(shí)施例2的膽固醇液晶膜以反射式偏光顯微鏡記錄的照片；圖12為本發(fā)明實(shí)施例2的膽固醇液晶膜的平面的電子顯微鏡照片；圖13為本發(fā)明比較例1的膽固醇液晶膜以反射式偏光顯微鏡記錄的照片；圖14為本發(fā)明比較例1的膽固醇液晶膜的平面的電子顯微鏡照片。主要元件符號(hào)說(shuō)明500 已知的無(wú)溝槽膽固醇液晶膜；S”S2 光線；A、B、E、F 路徑；L”L2 法線；A3、B3、E” E2、E3、E4、E5、F” F2、F3、F4、F5 出射光；D”D2 偵測(cè)點(diǎn)；10,21,320 表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的膽固醇液晶膜；14 界面；18 溝槽；101,201 具有溝槽的膽固醇液晶膜表面；103 溝槽；20、330 低色偏偏光元件；23、318 1/4波長(zhǎng)延遲片；300 液晶顯示器；310 背光源；312 上偏光板；314 下偏光板；316 液晶盒。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖2a，其為本發(fā)明一實(shí)施例的表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的膽固醇液晶 膜10的剖面示意圖。本發(fā)明提供一種膽固醇液晶膜10，其表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽 18，溝槽散布于該膜中成為一不連續(xù)的界面14，界面14可使光線不完全依原行進(jìn)方向前 進(jìn)，當(dāng)自然光入射膽固醇液晶膜10時(shí)，會(huì)使入射光線在該膜分散開(kāi)來(lái)。圖2b為光線S2離 開(kāi)本發(fā)明一實(shí)施例的表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的膽固醇液晶膜10的光強(qiáng)度分布狀態(tài) 示意圖，如圖中的路徑E的光與法線L2間的角度較小，因此其出射光Ei、E2、E3、E4和E5的色 偏低，而路徑F的光與法線L2間的角度較大，因此其出射光F” F2、F3、F4和F5的色偏高，大 角度的偵測(cè)點(diǎn)D2所看到的光主要是由較大色偏的F3與較少色偏的E4光混成，視覺(jué)是一種 總合效果，因此色偏減輕。圖2c為光線S2離開(kāi)本發(fā)明另一實(shí)施例的表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的膽固醇 液晶膜10的光強(qiáng)度分布狀態(tài)示意圖，其與圖2b的差別在于光線S2是由膽固醇液晶膜10的 具有溝槽的表面進(jìn)入，穿過(guò)膜體后由平坦面出來(lái)，如圖中的路徑E的光與法線L2間的角度 較小，因此其出射光Ei、E2、E3、E4*E5的色偏低，而路徑F的光與法線L2間的角度較大，因此 其出射光F” F2、F3、F4和F5的色偏高，大角度的偵測(cè)點(diǎn)D2所看到的光主要是由較大色偏的 F3與較少色偏的E4光混成，視覺(jué)是一種總合效果，因此色偏減輕。由圖2b與圖2c可得知， 膽固醇液晶膜的具有溝槽的表面以及另一平坦面皆可使用，并且都具有減輕色偏的功效。換言之，本發(fā)明的表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的膽固醇液晶膜10不僅可增進(jìn) 各視角的亮度均勻性，同時(shí)也對(duì)于光色有均化的作用，可降低色偏現(xiàn)象。在本發(fā)明實(shí)施例 中，膽固醇液晶膜10內(nèi)溝槽的密度會(huì)影響其特性，因此可針對(duì)溝槽密度作適當(dāng)?shù)目刂?，?如涂布層厚度、曝光時(shí)溫度的控制，即可兼顧高的光穿透度與低色偏的需求。本發(fā)明的膽固醇液晶膜使用可交聯(lián)型(crosslinkable)膽固醇液晶的配方，例如 Merck公司配方的RMS03-008、RMS03-009或RMS03-010，在膽固醇液晶膜固化成膜過(guò)程中， 經(jīng)由自身組裝(self-assembly)或自身聚集(self-aggregated)形成多個(gè)溝槽(domain) 散布在膜體，或是通過(guò)相分離(phaseseparation)在該膜層固化的同時(shí)形成多個(gè)溝槽。請(qǐng)參閱圖3，其為本發(fā)明的膽固醇液晶膜的平面示意圖，在膽固醇液晶膜10的一 表面101上會(huì)具有多個(gè)不規(guī)則走向的溝槽103，由于本發(fā)明的膽固醇液晶膜可由單層或多 層膽固醇液晶膜所組成，因此具有多個(gè)不規(guī)則走向的溝槽的表面可存在于任一層膽固醇液 晶膜的膜面上。上述的溝槽的深度可介于0. 3至3 y m之間，其寬度可介于0. 3至10 y m之 間，并且可通過(guò)形成多溝槽膽固醇液晶膜的制程參數(shù)，例如涂布層厚度、液晶膜制程的溫度 控制來(lái)控制溝槽的尺寸及分布密度。請(qǐng)參閱圖4，其為本發(fā)明的低色偏偏光元件的剖面圖，本發(fā)明的低色偏偏光元件 20包括表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的膽固醇液晶膜21作為偏光分離膜，其選擇性反射 的波長(zhǎng)范圍的長(zhǎng)波長(zhǎng)邊際> 700nm，且短波長(zhǎng)邊際< 420nm，該膽固醇液晶膜本身可為圓偏 光片(circular polarizer)，當(dāng)其與 1/4 波長(zhǎng)延遲片(quarter wave plate) 23 組合，并設(shè) 置于1/4波長(zhǎng)延遲片之下時(shí)，可形成低色偏的線偏光片(linear polarizer)，將圓偏光轉(zhuǎn) 成線偏光，并具有降低色偏的功效。本發(fā)明的低色偏偏光元件中的1/4波長(zhǎng)延遲片需具有適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)特性，例如以波長(zhǎng)550nm為基準(zhǔn)，其平面相位差值(in-plane retardation，簡(jiǎn)稱Ro)可介于130 士 30nm之 間(以波長(zhǎng)550nm為基準(zhǔn))，且其平面外相位差值(out-of-plane retardation,簡(jiǎn)稱Rth) 的絶對(duì)值可介于0. 2倍Ro至2倍Ro之間，或者，其平面相位差值(Ro)可介于130士 lOnm 之間(以波長(zhǎng)550nm為基準(zhǔn))，且其平面外相位差值(Rth)可介于0. 2倍Ro至2倍Ro之 間。另外，該1/4波長(zhǎng)延遲片在波長(zhǎng)450nm的Ro值與在波長(zhǎng)650nm的Ro值的比例約介于 0.6至1.6之間。將具有上述特征的1/4波長(zhǎng)延遲片與本發(fā)明的表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的 膽固醇液晶膜組合，其所形成的偏光元件可進(jìn)一步改善作為反射式偏光元件或增亮膜時(shí)的 色偏現(xiàn)象，因此，選用具有適當(dāng)Rth的1/4波長(zhǎng)延遲片與本發(fā)明的表面具有多個(gè)不規(guī)則走向 溝槽的膽固醇液晶膜組合成偏光元件，當(dāng)視角變動(dòng)時(shí)，各波長(zhǎng)光強(qiáng)度的變化也將較為一致， 使得光色顯示均衡。此外，請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D4，雖然附圖中的1/4波長(zhǎng)延遲片23是以單片相位差膜表示，本 發(fā)明的低色偏偏光元件中的1/4波長(zhǎng)延遲片也可由單片以上的相位差膜所組成。另外，雖 然圖4中的膽固醇液晶膜21是以單層表示，但由于本發(fā)明的膽固醇液晶膜可由單層或多層 膽固醇液晶膜所組成，因此具有多個(gè)不規(guī)則走向的溝槽的表面可存在于任一層膽固醇液晶 膜的膜面上。請(qǐng)參閱圖5，其為本發(fā)明一實(shí)施例的低色偏偏光元件，其中1/4波長(zhǎng)延遲片23設(shè) 置于膽固醇液晶膜21之上，且膽固醇液晶膜21中具有溝槽的表面201面對(duì)1/4波長(zhǎng)延遲 片23設(shè)置。另外，請(qǐng)參閱圖6，其為本發(fā)明另一實(shí)施例的低色偏偏光元件，其中1/4波長(zhǎng)延 遲片23設(shè)置于膽固醇液晶膜21之上，且膽固醇液晶膜21中具有溝槽的表面201背對(duì)1/4 波長(zhǎng)延遲片23設(shè)置。根據(jù)色彩學(xué)的原理，各種光色均可由紅、綠、藍(lán)三原色及光強(qiáng)度的調(diào)整來(lái)達(dá)成，當(dāng) 三原色光及光強(qiáng)度達(dá)成一定比率即可呈現(xiàn)白色。目前用于顯示器的光源元件所呈現(xiàn)的發(fā)光 光譜，例如冷陰極管(CCFL)或發(fā)光二極管(LED)都非連續(xù)光譜，其藍(lán)光區(qū)涵蓋范圍約為430 至480nm，綠光區(qū)涵蓋范圍約為520至570nm，且紅光區(qū)涵蓋范圍約為600至650nm及更長(zhǎng) 的波長(zhǎng)，前述的低色偏亦即光色顯示均衡，尤其是針對(duì)作為色彩基礎(chǔ)的白色，均需具有上述 的波長(zhǎng)范圍，本發(fā)明的膽固醇液晶膜體內(nèi)的多溝槽及其界面的存在，可調(diào)整并均衡光色，因 此各視角的光色可相互補(bǔ)償而呈現(xiàn)更為均衡的色調(diào)，同時(shí)使得各視角具有更一致的增亮效 率。本發(fā)明的低色偏偏光元件可應(yīng)用于穿透型液晶顯示器中，在本發(fā)明的一實(shí)施例 中，液晶顯示器300的結(jié)構(gòu)剖面圖如圖7所示，一對(duì)上、下偏光板312、314對(duì)向設(shè)置，中間夾 設(shè)液晶盒(liquid crystal cell) 316，熟悉此技術(shù)人員當(dāng)可了解，液晶盒包括彩色濾光片 基板與數(shù)組基板夾設(shè)液晶層(未繪出)，在下偏光板314與背光源310之間為本發(fā)明的偏 光元件330，其包括一片或多片的相位差膜的組合做為1/4波長(zhǎng)延遲片318設(shè)置于單層或 多層的多溝槽膽固醇液晶膜320上。經(jīng)由該1/4波長(zhǎng)延遲片318、多溝槽膽固醇液晶膜320 與背光源310搭配，可提供低色偏的偏光光源，同時(shí)，本發(fā)明的低色偏偏光元件與背光模塊 的組合可提升液晶顯示器的光使用效率，并且可提供顯示器及背光模塊在大視角區(qū)域有更 佳的增亮度及更佳的色彩準(zhǔn)確性。本發(fā)明的表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的膽固醇液晶膜體可由具有壓克力(acrylate)官能基的膽固醇液晶，例如Merck公司配方的RMS03-008、RMS03-009或 RMS03-010,或 Wacker 公司配方的 Helisol0142、Helisol0250 或 Helisol0359，或是使用任 何具有向列相(nematic)特征的液晶，例如Merck公司配方的RMS-82或BASF公司的R1057， 加入適當(dāng)比率的對(duì)掌性摻雜物(chiral dopant)，例如Merck公司配方的R-1011或S-811， 調(diào)成具有螺旋組態(tài)的液晶相(chiral nematic)，并且加入光起始劑，例如Ciba公司配方的 1-907，溶于例如甲苯的溶劑中，成為可聚合型膽固醇液晶配方，其中膽固醇液晶在配方中 的比例可為5 50重量％，光起始劑在配方中的比例可為0. 05 3重量％，溶劑在配方中 的比例可為47 94. 9重量％。本發(fā)明的表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的膽固醇液晶膜體可用各種涂布法進(jìn) 行制作，例如將膽固醇液晶配方以狹縫式涂布法(die coating)或以旋轉(zhuǎn)涂布法(spin coating)或刀板涂布法(doctor-blade coating)涂布于基材例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 (poly (ethylene ter印hthalate)，簡(jiǎn)稱PET)膜上，該基材可選擇性的進(jìn)行配向處理，接著 將制程溫度控制在膽固醇液晶相溫度內(nèi)，經(jīng)回火處理后，以UV光照射將該膜交聯(lián)固化成為 表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽的膽固醇液晶膜。以下為本發(fā)明實(shí)施例與比較例的膽固醇液晶膜的制造以及其與1/4波長(zhǎng)延遲片 組合而成的偏光元件的色偏量測(cè)結(jié)果。實(shí)施例1將Wacker 公司配方的 Helisol0142、Helisol0250、Helisol0359 膽固醇液晶配方 (固含量均為30wt%)以1 2 1的比率混配后，以刀板涂布法(doctor-bladecoating) 涂布于事先配向處理過(guò)的PET膜上，其以100士5°C的制程溫度在熱板上來(lái)回烘干除去溶 劑，在約100 士 5°C的熱板上及氮?dú)夥諊逻M(jìn)行回火處理，接著照射UV約30秒完成該光學(xué)膜 的交聯(lián)固化過(guò)程，即形成具有中密度不規(guī)則走向型溝槽的實(shí)施例1的膽固醇液晶膜，其總 膜厚約為6微米，以反射式偏光顯微鏡記錄其具有溝槽的表面，結(jié)果如圖8所示。圖9為與 圖8相同倍率條件下，以反射式偏光顯微鏡觀察標(biāo)準(zhǔn)刻度尺的結(jié)果，其最小刻度間隔為10 微米。另外，實(shí)施例1的膽固醇液晶膜的平面及剖面的電子顯微鏡照片分別如第10A及10B 圖所示，由圖中可證實(shí)膽固醇液晶膜的溝槽結(jié)構(gòu)及其尺寸。實(shí)施例2將Wacker 公司的膽固醇液晶 Helisol0142、Helisol0250、Helisol0359(固含量均 為30wt% )以1 2 1的比率混配后，以狹縫式涂布法(die coating)涂布于事先配向 處理過(guò)的PET膜上，將該薄膜以100 士 5°C的制程溫度在熱板上來(lái)回烘干除去溶劑，及在約 85士5°C的熱板上及氮?dú)夥諊逻M(jìn)行回火處理，接著照射UV約40秒完成該光學(xué)膜的交聯(lián)固 化過(guò)程，即形成具有高密度不規(guī)則走向型溝槽的實(shí)施例2的膽固醇液晶膜，其膜厚約為8微 米，以反射式偏光顯微鏡記錄其具有溝槽的表面，結(jié)果如圖11所示。另外，實(shí)施例2的膽固 醇液晶膜的平面的電子顯微鏡照片如圖12所示。實(shí)施例3將Wacker公司的膽固醇液晶HelisO10142 (固含量30wt% )以旋轉(zhuǎn)涂布法(spin coating)涂布于事先配向處理過(guò)的PET膜上，以100士5°C的制程溫度在熱板上來(lái)回烘干 除去溶劑，及在約90士5°C的熱板上及氮?dú)夥諊逻M(jìn)行回火處理，接著照射UV約30秒完 成該光學(xué)膜的交聯(lián)固化過(guò)程，以相同手法于前述固化后的膽固醇液晶薄膜上再接續(xù)涂布
9Helisol0250, Helisol0359即形成具有不規(guī)則走向型溝槽的實(shí)施例3的膽固醇液晶膜，其 膜厚約為8. 5微米。比較例1將Merck公司配方的RMS03-008、RMS03-009及RMS03-010膽固醇液晶配方以旋轉(zhuǎn) 涂布法(spin coating)依序分別涂布于三片事先配向處理過(guò)的PET膜上，分別以UV光在 約90士5°C的氮?dú)夥諊抡丈鋵⒃撃そ宦?lián)固化，個(gè)別膜厚約為2. 5微米，以光學(xué)膠將三片完 成交聯(lián)固化的膽固醇液晶膜貼合即形成比較例1的膽固醇液晶膜，其最終膜厚約50微米。 以反射式偏光顯微鏡記錄其表面，結(jié)果如圖13所示。另外，比較例1的膽固醇液晶膜的平 面的電子顯微鏡照片如圖14所示。比較例2將Wacker 公司配方的 Helisol0142、Helisol0250、Helisol0359 膽固醇液晶配方 以1 2 1的比率混配后，以狹縫式涂布法(die coating)多次涂布于事先配向處理過(guò) 的PET膜上，其膜厚約為5微米，然后以100士5°C的制程溫度在熱板上來(lái)回烘干除去溶劑， 但前后次涂布間會(huì)先進(jìn)行后述的固化交聯(lián)過(guò)程再做下次的涂布，固化交聯(lián)過(guò)程是以UV光 在約100士5°C的氮?dú)夥諊抡丈鋵⒃撃そ宦?lián)固化即形成比較例2的膽固醇液晶膜。比較例3將Merck公司配方的RMS03-008、RMS03-009或RMS03-010膽固醇液晶配方(固含 量均為30wt% )依前列順序以旋轉(zhuǎn)涂布法(spin coating)涂布于事先配向處理過(guò)的PET 膜上，然后以100 士 5°C的制程溫度在熱板上來(lái)回烘干除去溶劑，但前后次涂布之間會(huì)先進(jìn) 行后述的固化交聯(lián)過(guò)程再做下次的涂布，固化交聯(lián)過(guò)程是以UV光在約90士5°C的氮?dú)夥諊?下照射，該膜完全交聯(lián)固化，即形成比較例3的膽固醇液晶膜，其膜厚為7微米。將上述實(shí)施例1 3與比較例1 3所制成的膽固醇液晶膜設(shè)置于1/4波長(zhǎng)延遲 片之下組合成偏光元件，其中各實(shí)施例與比較例所使用的1/4波長(zhǎng)延遲片在波長(zhǎng)550nm的 平面相位差值Ro及平面外相位差值Rth如表1所列，所使用的1/4波長(zhǎng)延遲片均來(lái)自日 本帝人化成的產(chǎn)品，且實(shí)施例1 3的膽固醇液晶膜的不規(guī)則走向型溝槽密度高于比較例 1 3，實(shí)施例與比較例的膽固醇液晶膜的溝槽密度比較是以光學(xué)顯微鏡觀察膽固醇液晶 膜表面的溝槽的疏密而得知。此外，實(shí)施例與比較例的膽固醇液晶膜的選擇性反射波長(zhǎng)范 圍如表1中所列。以法國(guó)Eldim公司出品的Ezcontrast-160量測(cè)實(shí)施例與比較例的各偏光元件在 各視角范圍的色偏值(du’ v’)，其結(jié)果如下表1所列表1實(shí)施例與比較例的膽固醇液晶膜所組成的偏光元件在各視角的色偏值比較 由表1的結(jié)果可得知，本發(fā)明的表面具有多個(gè)不規(guī)則走向溝槽(亦即溝槽小而密 者)的膽固醇液晶膜和1/4波長(zhǎng)延遲片所組成的偏光元件在大視角區(qū)域(亦即視角士50° 以外范圍)與具有低密度溝槽(亦即溝槽大而疏者)的膽固醇液晶膜和1/4波長(zhǎng)延遲片所 組成的另一偏光元件相較之下，其色偏值可降低約0. 02，降幅約25 75%，具有較低的色 偏值，在視角士50°范圍內(nèi)實(shí)施例的色偏值較比較例略高，其原因是這個(gè)區(qū)域也接收了部 分來(lái)自原先大角度的光，均光后色差值略為提高，所幸比率不高所以這部分色差值僅增加 不多，其結(jié)果為業(yè)界所接受。雖然本發(fā)明已揭露較佳實(shí)施例如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項(xiàng)技 術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范 圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種低色偏偏光元件，其特征在于，包括一膽固醇液晶膜，其表面具有多個(gè)不規(guī)則走向型溝槽，且其選擇性反射的波長(zhǎng)范圍的長(zhǎng)波長(zhǎng)邊際≥700nm、短波長(zhǎng)邊際≤420nm；以及一1/4波長(zhǎng)延遲片，設(shè)置于該膽固醇液晶膜上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低色偏偏光元件，其特征在于，該些不規(guī)則走向型溝槽的形 成包括自身組裝、自身聚集或相分離，且該些不規(guī)則走向型溝槽與該膽固醇液晶膜的固化 成形同時(shí)形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低色偏偏光元件，其特征在于，該膽固醇液晶膜包括單層或多層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低色偏偏光元件，其特征在于，該膽固醇液晶膜的至少一層 的表面上具有該些不規(guī)則走向型溝槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低色偏偏光元件，其特征在于，該些不規(guī)則走向型溝槽的深 度介于0. 3至3iim之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低色偏偏光元件，其特征在于，該些不規(guī)則走向型溝槽的寬 度介于0.3至10 iim之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低色偏偏光元件，其特征在于，該1/4波長(zhǎng)延遲片以波長(zhǎng) 550nm為基準(zhǔn)的平面相位差值Ro介于130 士 30nm之間，且其平面外相位差值的絶對(duì)值Rth 介于0.2倍Ro至2倍Ro之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低色偏偏光元件，其特征在于，該1/4波長(zhǎng)延遲片以波長(zhǎng) 550nm為基準(zhǔn)的平面相位差值Ro介于130士 lOnm之間，且其平面外相位差值的絶對(duì)值Rth 介于0.2倍Ro至2倍Ro之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低色偏偏光元件，其特征在于，該1/4波長(zhǎng)延遲片以波長(zhǎng) 450nm為基準(zhǔn)的平面相位差值與以波長(zhǎng)650nm為基準(zhǔn)的平面相位差值的比例介于1至1. 6 之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低色偏偏光元件，其特征在于，該1/4波長(zhǎng)延遲片以波長(zhǎng) 450nm為基準(zhǔn)的平面相位差值與以波長(zhǎng)650nm為基準(zhǔn)的平面相位差值的比例小于1。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低色偏偏光元件，其特征在于，該1/4波長(zhǎng)延遲片包括單片 或多片相位差膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低色偏偏光元件，其特征在于，該膽固醇液晶膜的具有該些 溝槽的表面與該1/4波長(zhǎng)延遲片對(duì)向設(shè)置。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低色偏偏光元件，其特征在于，該膽固醇液晶膜的具有該些 溝槽的表面與該1/4波長(zhǎng)延遲片為相反側(cè)。
14.一種低色偏偏光光源，其特征在于，包括一背光模塊；以及一低色偏偏光元件，設(shè)置于該背光模塊之上，該低色偏偏光元件包括一膽固醇液晶膜，其表面具有多個(gè)不規(guī)則走向型溝槽，且其選擇性反射的波長(zhǎng)范圍的 長(zhǎng)波長(zhǎng)邊際彡700nm、短波長(zhǎng)邊際彡420nm ；以及一 1/4波長(zhǎng)延遲片，設(shè)置于該膽固醇液晶膜上。
15.一種液晶顯示器，其特征在于，包括一液晶盒；一對(duì)上下偏光板，對(duì)向設(shè)置夾設(shè)該液晶盒； 一背光源，設(shè)置于該液晶盒與該下偏光板下方；以及一低色偏偏光元件，設(shè)置于該背光源與該下偏光板之間，且其中該膽固醇液晶膜朝向 該背光源，該低色偏偏光元件包括一膽固醇液晶膜，其表面具有多個(gè)不規(guī)則走向型溝槽，且其選擇性反射的波長(zhǎng)范圍的 長(zhǎng)波長(zhǎng)邊際彡700nm、短波長(zhǎng)邊際彡420nm ；以及 一 1/4波長(zhǎng)延遲片，設(shè)置于該膽固醇液晶膜上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的液晶顯示器，其特征在于，其為一穿透型液晶顯示器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低色偏偏光元件及應(yīng)用其的低色偏偏光光源和液晶顯示器，該低色偏偏光元件主要包括膽固醇液晶膜，其表面具有多個(gè)不規(guī)則走向型溝槽，且其選擇性反射的波長(zhǎng)范圍的長(zhǎng)波長(zhǎng)邊際≥700nm、短波長(zhǎng)邊際≤420nm，且包括1/4波長(zhǎng)延遲片設(shè)置于該膽固醇液晶膜之上以構(gòu)成該低色偏偏光膜組合體。此外，該低色偏偏光元件可進(jìn)一步與背光模塊單元或液晶顯示器結(jié)合，以提供在大視角區(qū)域具有低色偏、高亮度的背光模塊或液晶顯示器。
文檔編號(hào)F21S8/00GK101866030SQ20091013396
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者彭美枝, 林穎瑞, 郭惠隆, 陳品誠(chéng) 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院