[发明专利]光学膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学膜，同时具有集光、偏光增亮及限制视角的功能。

背景技术

目前在液晶显示器相关技术中，通过液晶显示器而到达人眼的总亮度不过是其背光源所提供的4-6％，绝大部分的损失是由于具有吸收单方向线偏振光的二色性偏光片与彩色滤光片所致，此二材料改善光效率的空间十分有限。

文献上有许多解决方法，如以解决整体光线的使用效率而言，则以将偏光回收再利用最为有效，也就是使用反射式偏光片的方法；另一方面，也有一些显示器的使用需求，比较而言没有大角度的显示需求，例如私人的笔记本型电脑、手机、桌上型的监视器及甚至有一些是需要防窥的显示需求，此时增亮的需求仍然存在，但是只要增亮在中央小角度即可，现行多是以具有表面结构的集光膜来达成，防窥的产品例如住友化学的商品名为Lumisty。

现有技术若要同时达成前述集光、偏光增亮及限制视角的功能，必须同时使用前述几种膜层，然而，如何以单种光学膜达成前述需求，成为本发明的要旨。

使用反射式胆固醇液晶膜(cholesteric liquid crystal film)是一种新颖的偏光增亮方式，利用胆固醇液晶的旋光性及螺旋分子结构，可将入射的未偏振白光分离出左右旋圆偏振光，其中50％相反旋光性的圆偏振光可穿透，而50％相同旋光性的圆偏振光则被反射。使用一简单反射面即可轻易将原本被胆固醇液晶膜反射的圆偏振光反转成可穿透的圆偏振光，再次通过胆固醇液晶层，形成二倍单一旋光性的圆偏振光，此时再配合1/4波长相位延迟片(quarter-wavelength retardation plate)，即可将圆偏振光转成线偏振光，可全数通过二色性偏光片，达到增亮的效果。

现有的胆固醇液晶增亮膜的制备为单层或多层方法，不论其为单层或多层形式的增亮膜，其反射波长范围(或可作偏光分离的波长范围)皆需涵盖可见光蓝绿红三原色光主要波长范围。

单层的制备手段例如揭示于US5506704、US5691789、US6099758、US6057008、US6071438等方法，他们多半利用长时间低曝光的方式、或反应性的差异、或添加特定染料…等等方法使胆固醇液晶具备螺距的变化，达到单涂布层可达成有效反射波长范围大致涵盖可见光范围的结果。

另一方面，多层式的胆固醇液晶增亮膜，多半因其单一层胆固醇液晶膜的光谱涵盖范围有限，而以多层方式以衔接光谱的方式达到涵盖全部可见光的范围，而通常以多层多次涂布的方式逐步把可见光的几个区域衔接起来，使其最后可作偏光分离的波长范围涵盖全部可见光的蓝绿红光范围，例如：US6016177揭露一种多层胆固醇液晶膜，其以多次多层不同螺距的胆固醇液晶高分子涂布于基材上；该胆固醇液晶膜的特征为下一层胆固醇液晶直接涂布于已定向的前一层胆固醇液晶层之上，利用后者定向前者。该多层胆固醇液晶膜的缺点为各层配向会互相干扰而影响偏光效果，且该制造方法的限制条件多，如高分子的玻璃转移温度需大于室温；各层的表面张力需精密控制；产品效果易受到制造方法中的温度影响；基材种类受限等等。

此外，于液晶显示器领域用以增进面对显示器的中央小视角范围亮度的方法，也就是现有所谓“集光”的技术，可例见于美国专利5136480(1992)、5467417(1995)、5919551(1999)…等，其以几何光学等方法、在一般的透明的高分子膜(或板)的表面制作微结构，使得大角度入射的光可被引导至中央小视角范围，以致增加了中央视角的亮度；虽然如此，但是该方法只是集中光线，并未产生光的偏振，以致在通过下一层的偏光膜时，仍然要损失一半以上的光，此外，还因增加了一到二层膜及全反射的缘故，该方法实质上并未增进显示器整体的亮度，亦即整体的光穿透度是下降的，只是中央小角度看起来比较亮而已。

本发明经过详细研究，发现单独使用胆固醇液晶膜，通过特定的组合方式，却可以同时达成既可集光、偏光增亮及限制视角的效果的特殊多功能整合型光学膜。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光学膜，包括具有第一表面和相对于第一表面的第二表面的多层胆固醇液晶膜；形成于该多层胆固醇液晶膜之间的光学胶；以及形成于该多层胆固醇液晶膜第一表面上的1/4波长延迟片，其中，该多层胆固醇液晶膜中至少有一层的偏光分离的波长范围涵盖可见光蓝绿红三原色光波长范围，且该1/4波长延迟片通过光学胶与该多层胆固醇液晶膜结合。更具体而言，该多层胆固醇液晶膜的至少一层分离450nm至700nm的波长范围的圆偏振光。

于一具体实施例中，光学膜可进一步包括一基材，结合于该多层胆固醇液晶膜的第二表面上。