改善色偏的光學膜及其形成方法
2023-05-19 07:36:46 1
專利名稱：改善色偏的光學膜及其形成方法
技術領域：
本發明是有關一種改善色偏的光學膜及其形成方法，特別是指一種於雙折射性材料中添加可吸收一定波長範圍的光的染料而改善色偏的光學膜及其形成方法。
背景技術：
傳統的液晶顯示器是利用兩片正交偏光板來產生明暗的變化，液晶顯示器的背光源產生的非偏極光在通過設置於液晶面板的後偏光板時，有一半以上的光源會被吸收，使得光的利用效率變得很差。
為了解決這個問題，產生了利用具有圓偏光二向性(Circular dichroism)的偏光板技術，例如由日本夏普(SHARP)所提出的U.S.Pat.No.6,160,595的應用於側光式液晶顯示器的具有圓偏光二向性(Circular dichroism)的偏光板技術。請參閱圖1所示，該圖為現有技術液晶顯示器的具有圓偏光二向性的偏光板動作示意圖。該液晶顯示器9是依序由一側光式(edge-lit)背光源91、偏光板92、四分之一波長板93以及液晶面板94所構成。當該背光源91所投射出的光源經由該偏光板92分成左旋以及右旋偏極光，左旋偏極光可以通過該四分之一波長板93而形成線性偏極光，而直接到達該液晶面板94，而右旋偏極光可經過反射之後形成左旋偏極光，然後再進入該四分之一波長板93而形成可用的線性偏極光，如此可以增加背光源的利用性。
然而此一方式雖可以使該液晶顯示器的亮度以及廣視角提高，但是卻會產生大視角觀看時會偏紅的問題。請繼續參閱圖2所示，該圖為光通過具有圓偏光二向性的偏光板的穿透率(transmission)以及波長(wavelength)的關係圖。標示1代表著視角垂直於該具有圓偏光二向性的偏光板時的光穿透率以及波長關係曲線，在正常狀態下(視角垂直於出光面)時，可見光的波長範圍(400納米至780納米)的穿透率幾乎相同，因此可以得到良好的亮度。但是當觀測者以一視角α來觀看時，此時曲線1會向左平移(shifting)而形成如曲線2的狀態，在曲線2的狀態下可以發現紅色光的波長(620納米至780納米)範圍的穿透率大於其它色光，造成於大視角時紅色光波長範圍的光反射率降低，使得紅色光穿透量增加而產生偏紅的現象。
因為這個問題，會減少消費者的接受程度，因此相關領域的技術紛紛投入例如U.S.Pat.No.5,731,886所揭露的技術包括具有圓偏光二向性的一光學層以及一補償層，該補償層包括一單軸膜(uniaxial film)，該單軸膜的光軸是和該膜的表面垂直。
又如歐洲專利申請案EP 0860717 A2所揭露者為一種補償膜，其包括兩層結構，第一層是靠近具有圓偏光二向性的偏光板且具有正雙折射性的層(positive birefringence)，而第二層則為負雙折射性層。這兩層結構可以設置於偏光板的前方、偏光板之後方或者是設置於偏光板前後各一層。
然而利用上述方式(U.S.Pat.No.5,731,886或EP 0860717 A2)所需要的成本太高，因此，亟需一種改善色偏的光學膜及其形成方法來解決現有技術的問題。
發明內容
因此，本發明的主要目的在於提供一種改善色偏的光學膜及其形成方法，以達到吸收一定波長範圍光的目的，該波長範圍為620納米至780納米。
本發明的一次要目的在於提供一種改善色偏的光學膜及其形成方法，於雙折射性材料中添加可吸收一定波長範圍的光的染料，以達到簡單、製造容易以及降低成本的目的。
本發明的另一目的在於提供一種改善色偏的光學膜及其形成方法，利用於雙折射性材料中添加可吸收一定波長範圍的光的染料，與液晶顯示面板結合達到於大視角觀看液晶顯示面板時，降低顏色偏紅的問題。
為了達到上述的目的，本發明提供一種改善色偏的光學膜，包括一基材以及一材料層。該材料層形成於該基材上，且包括雙折射性材料以及可吸收一波長範圍的染料。其中，該染料可選擇偶氮系材料(Azo pigments)、喹啉(Quinoline)系材料、硝基二苯胺系材料以及蔥醌系(Anthraquinone)材料其中之一者。該雙折射性材料為可將非偏極光分成兩道不同旋向的圓偏極光的液晶材料，其中一道圓偏極光會反射，而另一道圓偏極光會穿透該雙折射性材料。
本發明還提供一種改善色偏的光學膜的形成方法，包括以下步驟將可吸收一波長範圍的染料加入具有雙折射性材料的溶劑中以形成一波長吸收劑；將該波長吸收劑塗布於一基材上以形成一光學膜；以適當溫度將該光學膜中的該溶劑揮發；以及以一硬化方法將該光學膜硬化。其中，該塗布方法可選擇為印刷塗布法、滾筒塗布法、旋轉塗布或者是氣體噴塗的方式。該硬化方法系可選擇為熱硬化(thermal curing)以及紫外光硬化(UV curing)其中之一。
圖1為現有技術液晶顯示器的具有圓偏光二向性的偏光板動作示意圖。
圖2為光通過具有圓偏光二向性的偏光板的穿透率(transmission)以及波長(wavelength)的關係圖。
圖3為本發明的一較佳實施例的改善色偏的光學膜示意圖。
圖4為本發明的另一較佳實施例改善色偏的光學膜與液晶面板組合示意圖。
圖5為本發明的改善色偏的光學膜形成方法流程示意圖。
附圖標號說明1曲線；2曲線；3光學膜；31基材；32雙折射材料層；41光學膜；411基材；412材料層；42四分之一波長板；43液晶面板；431後偏光板；44背光源；5流程；51～56步驟；9液晶顯示器；91背光源；92偏光板；93四分之一波長板；94液晶面板。
具體實施例方式
為能對本發明的特徵、目的及功能有更進一步的認知與了解，下文特將本發明的裝置的相關細部結構以及設計的理念原由進行說明，以使得可以了解本發明的特點，詳細說明陳述如下請參閱圖3所示，該圖為本發明的一較佳實施例的改善色偏的光學膜示意圖。該光學膜3包括一基材31以及一材料層32。該材料層32是形成於該基材31上，並且包括一雙折射性材料以及可吸收一波長範圍的染料。該基材31可選擇一透明基材，例如聚合物(polymer)材料或者是玻璃材料。該染料選擇偶氮系材料(Azo pigments)、喹啉(Quinoline)系材料、硝基二苯胺系材料以及蔥醌系(Anthraquinone)材料其中之一者。該雙折射性材料為可將非偏極光分成兩道不同旋向(左旋以及右旋)的圓偏極光的液晶材料，其中一道圓偏極光會反射，而另一道圓偏極光會穿透該雙折射性材料。
請繼續參閱圖4所示，該圖為本發明的另一較佳實施例改善色偏的光學膜與液晶面板組合示意圖。該組合包括一光學膜41、一四分之一波長板42、一液晶面板43以及一背光源44。該光學膜41包括一基板411以及一材料層412。該材料層412形成於該基材411上，而且包括一雙折射性材料以及可吸收一波長範圍的染料。該光學膜41是設置於該背光源44與該液晶面板43的後偏光板431之間。該四分之一波長板42是設置於液晶面板的後偏光板431與該光學膜41之間。在本實施例中，該波長範圍為紅光的波長範圍(620納米至780納米)。該基材411可選擇一透明基材，例如聚合物材料或者是玻璃材料。該染料選擇偶氮系材料、喹啉系材料、硝基二苯胺系材料以及蔥醌系材料其中之一。該雙折射性材料為可將非偏極光分成兩道不同旋向的圓偏極光的液晶材料，其中一道圓偏極光會反射，而另一道圓偏極光會穿透該雙折射性材料。由於在大視角觀看液晶顯示裝置的時候，由於紅色光波長範圍的光反射率降低，使得紅色光穿透量增加，而產生偏紅的現象。因此藉由本發明添加可以吸收該紅色光波長的染料，使得穿透的紅色光可以被該染料吸收，達到較佳的視覺效果。
請繼續參閱圖5所示，該圖為本發明的改善色偏的光學膜形成方法流程示意圖。該改善色偏的光學膜的形成方法，其包括以下步驟步驟51-將可吸收一定波長範圍之光的染料加入到具有雙折射性材料的溶劑中以形成一波長吸收劑；步驟52-將該波長吸收劑塗布於一基材上以形成一光學膜；步驟53-將該光學膜中的該溶劑揮發；以及步驟54-將該光學膜硬化。
其中，該波長範圍為紅光的波長範圍(620納米至780納米)。該基材可選擇一透明基材，例如聚合物材料或者是玻璃材料。該染料選擇偶氮系材料、喹啉系材料、硝基二苯胺系材料以及蔥醌系材料其中之一。其中，於該步驟52中之塗布方法可選擇為印刷塗布法、滾筒塗布法、旋轉塗布或者是氣體噴塗的方式。於該步驟54中該光學膜可選擇熱硬化(thermal curing)以及紫外光硬化(UV curing)其中之一。該雙折射性材料為可將非偏極光分成兩道不同旋向的圓偏極光之一液晶材料，其中一道圓偏極光會反射，而另一道圓偏極光會穿透該雙折射性材料。
由於流程5所形成的光學膜可將光源轉換成圓形偏極光，如果要將該圓形偏極光轉換成線性偏極光，所以於該步驟54之後還應有一步驟55，該步驟是將該光學膜與一四分之一波長板貼合以形成第一偏光板。本發明所用四分之一波長板為本領域常用之材料。
藉由該步驟55所形成的第一偏光板，再進行一步驟56，該步驟為將該第一偏光板與另一偏光板貼合。其中該第一偏光板為液晶顯示器的後偏光板。藉由該第一偏光板與該偏光板的結合，可以達到增強亮度以及解決液晶顯示器於大視角時顏色會偏紅的現象。
以上所述，僅為本發明的較佳實施例，不能以之限制本發明範圍。即凡依本發明權利要求所做的均等變化及修飾，仍將不失本發明的要義所在，亦不脫離本發明的精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。
權利要求
1.一種改善色偏的光學膜，包括一基材；以及一材料層，其形成於該基材上，該材料層包括雙折射性材料以及可吸收一定波長範圍的染料。
2.如權利要求1所述的光學膜，其中該基材為一透明基材，該透明基材選擇自聚合物材料以及玻璃材料其中之一。
3.如權利要求1所述的光學膜，其中該染料吸收的波長範圍為620納米至780納米。
4.如權利要求1所述的光學膜，其中該染料選擇自偶氮系材料、喹啉系材料、硝基二苯胺系材料以及蔥醌系材料其中之一者。
5.如權利要求1所述的光學膜，其可以設置於一液晶顯示面板的後偏光板與背光源之間，該後偏光板與該光學膜之間還設置有一四分之一波長板，可以改善該液晶顯示面板於大視角觀看時色度偏紅的問題。
6.如權利要求1所述的光學膜，其中該雙折射材料為可將非偏極光分成兩道不同旋向的圓偏極光的液晶材料，其中一道圓偏極光會反射，而另一道圓偏極光會穿透該雙折射性材料。
7.一種改善色偏的光學膜的形成方法，包括下列步驟將可吸收一定波長範圍的染料加入到具有雙折射性材料的溶劑中，以形成一波長吸收劑；將該波長吸收劑塗布於一基材上以形成一光學膜；使該光學膜中的該溶劑揮發；以及將該光學膜硬化。
8.如權利要求7所述的方法，其中該基材為一透明基材，該透明基材選擇自聚合物材料以及玻璃材料其中之一。
9.如權利要求7所述的方法，其中該染料選擇自偶氮系材料、喹啉系材料、硝基二苯胺系材料以及蔥醌系材料其中之一。
10.如權利要求7所述的方法，其中該雙折射性材料為可將非偏極光分成兩道不同旋向的圓偏極光的液晶材料，其中一道圓偏極光會反射，而另一道圓偏極光會穿透該雙折射性材料。
11.如權利要求7所述的方法，還包括下列步驟將該光學膜與一四分之一波長板貼合以形成第一偏光板；以及將該第一偏光板與液晶顯示器的後偏光板貼合。
全文摘要
本發明提供一種改善色偏的光學膜及其形成方法。該光學膜包括一基材以及一材料層；該材料層形成於該基材上包括一雙折射性材料以及可吸收一定波長範圍的光的染料。該光學膜的形成方法包括以下步驟將可吸收一定波長範圍的染料加入至具有雙折射性材料的溶劑中，以形成一波長吸收劑；將該波長吸收劑塗布於一基材上以形成一光學膜；使該光學膜中的該溶劑揮發；以及將該光學膜硬化。
文檔編號G02B1/10GK1825180SQ20051000870
公開日2006年8月30日 申請日期2005年2月23日 優先權日2005年2月23日
發明者李東龍, 吳龍海 申請人:力特光電科技股份有限公司