CN107621666A - 超薄型广波域相位延迟膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超薄型广波域相位延迟膜，包括第一相位延迟膜以及第二相位延迟膜。第二相位延迟膜配置在第一相位延迟膜的一侧上，其中第一相位延迟膜的平面内相位差值Ro介于70nm至130nm之间，第二相位延迟膜的平面内相位差值Ro介于140nm至260nm之间，且第一相位延迟膜的光轴与第二相位延迟膜的光轴间的夹角介于35°至70°之间。本发明的超薄型广波域相位延迟膜具有逆波长分散特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种相位延迟膜，尤其涉及一种超薄型广波域相位延迟膜。
背景技术
在光学显示器中，通常通过使用相位延迟膜来对光线的相位差进行修正，以改善光学显示器的显示效果。举例而言，在有机发光二极管显示器(OLED)中，金属电极容易反射环境中的自然光而导致其对比度降低，故在出光面上通常会贴合由线偏光板及相位延迟膜所构成的圆偏光板，以修正经反射的自然光的相位差而使得所述自然光无法由出光面射出，进而改善自然光反射的问题。然而，已知的相位延迟膜通常仅能够针对单一波长进行理想的相位差修正，且通常具有正波长分散特性，而此些特性大大限制其应用范围；已知逆波长分散性现行商品有帝人的单枚式与日东或住友的双枚式，但为用PC(聚碳酸酯，Polycarbonate)或COP(环烯烃聚合物树酯，Cyclo Olefin Polymer)等来材料拉伸式制作，厚度偏厚，在现行轻薄趋势下使用范围受限，再加上无法直接与偏光片卷对卷(roll-to-roll)贴合，因此，开发一种具有可与偏光片卷对卷贴合的逆波长分散特性超薄型广波域相位延迟膜是目前此领域技术人员所欲达成的目标之一。
发明内容
本发明提供一种超薄型广波域相位延迟膜，其具有逆波长分散特性。
本发明的超薄型广波域相位延迟膜包括第一相位延迟膜以及第二相位延迟膜。第二相位延迟膜配置在第一相位延迟膜的一侧上，其中第一相位延迟膜的平面内相位差值Ro介于70nm至130nm之间，第二相位延迟膜的平面内相位差值Ro介于140nm至260nm之间，且第一相位延迟膜的光轴与第二相位延迟膜的光轴间的夹角介于35°至70°之间。
在本发明的一实施方式中，上述的第一相位延迟膜及第二相位延迟膜的材料分别包括碟状液晶、棒状液晶或掺有掌性分子的棒状液晶，其中掌性分子的添加量为固含量的0.01～3％。
在本发明的一实施方式中，上述的第一相位延迟膜及第二相位延迟膜的厚度分别为大于0μm且小于等于5μm。
在本发明的一实施方式中，上述的超薄型广波域相位延迟膜还包括粘着层，配置在第一相位延迟膜及第二相位延迟膜之间。
基于上述，在本发明的超薄型广波域相位延迟膜中，通过第一相位延迟膜的平面内相位差值Ro介于70nm至130nm之间，第二相位延迟膜的平面内相位差值Ro介于140nm至260nm之间，且第一相位延迟膜的光轴与第二相位延迟膜的光轴间的夹角介于35°至70°之间，使得超薄型广波域相位延迟膜具有逆波长分散特性。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施方式，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明一实施方式的超薄型广波域相位延迟膜的剖面示意图；
图2是本发明的实施例1的超薄型广波域相位延迟膜及已知相位延迟膜的波长分散关系图；
图3是本发明的实施例2及实施例3的超薄型广波域相位延迟膜的波长分散关系图。
附图标记：
100：超薄型广波域相位延迟膜；
102：第一相位延迟膜；
104：第二相位延迟膜。
具体实施方式
在本文中，由“一数值至另一数值”表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
本发明提出一种超薄型广波域相位延迟膜，其具有逆波长分散特性。以下，将参考图1特举一实施方式作为本发明确实能够据以实施的范例。
图1是依照本发明一实施方式的超薄型广波域相位延迟膜的剖面示意图。请参照图1，超薄型广波域相位延迟膜100包括第一相位延迟膜102以及配置在第一相位延迟膜102一侧上的第二相位延迟膜104，其中第一相位延迟膜102的平面内相位差值(in-planeretardation)Ro介于70nm至130nm之间，第二相位延迟膜104的平面内相位差值Ro介于140nm至260nm之间，且第一相位延迟膜102的光轴与第二相位延迟膜104的光轴间的夹角介于35°至70°之间。在本实施方式中，第一相位延迟膜102及第二相位延迟膜104的光轴为慢轴。
详细而言，通过组合具有上述范围内的平面内相位差值Ro及光轴间的夹角的第一相位延迟膜102以及第二相位延迟膜104所构成的超薄型广波域相位延迟膜100具有逆波长分散特性。也就是说，超薄型广波域相位延迟膜100具有波长越长则相位差值越大的特性。如此一来，与已知相位延迟膜相比，超薄型广波域相位延迟膜100的光学特性在所有可见光波长区域内皆可具有良好的光学特性。
接着，请参考图2，藉由本发明的实施例1的超薄型广波域相位延迟膜100及已知相位延迟膜来详细说明。
图2是本发明的实施例1的超薄型广波域相位延迟膜及已知相位延迟膜的波长分散关系图。请参照图2，横轴为波长；纵轴为以波长550nm处的平面内相位差值Ro归一化后的线性平面内相位差值(Linear Retardance)Ro的波长分散(即Ro/Ro(550)(nm))；实施例1的超薄型广波域相位延迟膜100中的第一相位延迟膜102的平面内相位差值Ro为130nm，第二相位延迟膜104的平面内相位差值Ro为260nm，且第一相位延迟膜102的光轴与第二相位延迟膜104的光轴间的夹角为58°；而已知相位延迟膜为由帝人公司制造的型号为GR125的相位延迟膜。此外，在图2中一并显示出了理想的波长分散(即理想分散)。
由图2可知，已知相位延迟膜及实施例1的超薄型广波域相位延迟膜100在波长约550nm处皆能满足所期望的线性平面内相位差值Ro。然而，已知相位延迟膜的线性平面内相位差值Ro随着波长越长而减小(即正波长分散特性)，呈现出与理想的波长分散不相同的趋势，使得已知相位延迟膜难以对可见光波长区域内的其他波长赋予期望的相位差特性。反观实施例1的超薄型广波域相位延迟膜100，由于实施例1的超薄型广波域相位延迟膜100具有逆波长分散特性，其近似于理想的波长分散的趋势，因此，相较于已知相位延迟膜，实施例1的超薄型广波域相位延迟膜100对可见光波长区域内的其他波长皆可赋予良好的相位差特性。
因应实际上不同应用的需求，广波域相位延迟膜100的光学特性可通过调整第一相位延迟膜102及第二相位延迟膜104的平面内相位差值Ro以及光轴间的夹角而调整，因此提升了超薄型广波域相位延迟膜100的应用性。以下参考图3，藉由本发明的实施例2及实施例3的超薄型广波域相位延迟膜100来详细说明。
图3是本发明的实施例2及实施例3的超薄型广波域相位延迟膜的波长分散关系图，其中横轴为波长；纵轴为线性平面内相位差值Ro的波长分散。
实施例2的超薄型广波域相位延迟膜100中的第一相位延迟膜102的平面内相位差值Ro为130nm，第二相位延迟膜104的平面内相位差值Ro为260nm，且第一相位延迟膜102的光轴与第二相位延迟膜104的光轴间的夹角为35°；而实施例3的超薄型广波域相位延迟膜100中的第一相位延迟膜102的平面内相位差值Ro为130nm，第二相位延迟膜104的平面内相位差值Ro为260nm，且第一相位延迟膜102的光轴与第二相位延迟膜104的光轴间的夹角为60°。
由图3可知，当第一相位延迟膜102与第二相位延迟膜104的光轴间的夹角越大，则超薄型广波域相位延迟膜100的线性平面内相位差值Ro越小且波长分散关系图中的曲线斜率越小。
除了具有前述关于第一相位延迟膜102与第二相位延迟膜104的光轴间的夹角与线性平面内相位差值Ro之间的关系的特性外，本发明的超薄型广波域相位延迟膜100还具有以下两种特性：当第一相位延迟膜102的平面内相位差值Ro越大，则在蓝光波长区域内，超薄型广波域相位延迟膜100的线性平面内相位差值Ro越小(即在蓝光波长区域内，波长分散关系图中的曲线斜率越大)；以及，当第二相位延迟膜104的平面内相位差值Ro越大，则超薄型广波域相位延迟膜100的线性平面内相位差值Ro越大。
第一相位延迟膜102及第二相位延迟膜104的材料分别包括碟状液晶、棒状液晶或掺有掌性分子的棒状液晶，其中掌性分子的添加量为固含量的0.01～3％。在一实施例中，第一相位延迟膜102的材料及第二相位延迟膜104的材料例如是由BASF公司生产的棒状液晶LC1057或LC242。在另一实施例中，第一相位延迟膜102的材料及第二相位延迟膜104的材料例如是由BASF公司生产的棒状液晶LC1057或LC242掺有由BASF公司生产的掌性分子LC756。
由于第一相位延迟膜102及第二相位延迟膜104可由棒状液晶或碟状液晶所形成，故第一相位延迟膜102及第二相位延迟膜104皆能够采用卷对卷(roll-to-roll)工艺来制造，从而提高超薄型广波域相位延迟膜100的生产率。详细而言，第一相位延迟膜102或第二相位延迟膜104的制造方法例如包括以下步骤：首先，从基材膜的卷绕体上卷出基材膜。接着在所述基材膜上进行配向处理，配向处理例如可列举摩擦配向法、光配向法等领域中普通技术人员所周知的任一配向方法。之后，在经配向处理的基材膜上涂布液晶材料并进行硬化处理。
由于通过配向处理即可轻易地调整液晶材料的光轴方向，故如上所述当因应实际上不同的需求而需要调整第一相位延迟膜102的光轴及第二相位延迟膜104的光轴间的角度时，仍可以采用卷对卷制程来得到具有所欲光轴方向的第一相位延迟膜102及第二相位延迟膜104。因此，与已知相位延迟膜相比，超薄型广波域相位延迟膜100的生产率及利用率大大地提升。
由于第一相位延迟膜102及第二相位延迟膜104的材料可为掺有掌性分子的棒状液晶，故藉由材料特性并配合配向处理，第一相位延迟膜102及第二相位延迟膜104皆能够自我调整以获得所需的光轴角度。
在本实施方式中，第一相位延迟膜102及第二相位延迟膜104的厚度分别为大于0μm且小于等于5μm。如此一来，与厚度约为50μm以上的已知广波域相位延迟膜相比，超薄型广波域相位延迟膜100具有较薄的厚度，当应用于光学显示器中时，能够满足薄型化的要求。
在本实施方式中，超薄型广波域相位延迟膜100可选择性地包括配置在第一相位延迟膜102及第二相位延迟膜104之间的粘着层(未显示)。粘着层的材料并无特别限制，例如可列举UV胶、感压胶(Pressure Sensitive Adhesive，PSA)或光学透明胶(OpticallyClear Adhesive，OCA)。另外，粘着层的厚度约介于0至25μm之间。也就是说，即使超薄型广波域相位延迟膜100包括粘着层，与厚度约为50μm以上的已知广波域相位延迟膜相比，超薄型广波域相位延迟膜100仍具有较薄的厚度，得以达成薄型化的要求。
超薄型广波域相位延迟膜100能够产生相当于四分之一波板的功能。举例而言，如前文所述，当第一相位延迟膜102的平面内相位差值Ro为130nm，第二相位延迟膜104的平面内相位差值Ro为260nm，且第一相位延迟膜102的光轴与第二相位延迟膜104的光轴间的夹角为58°时，超薄型广波域相位延迟膜100能够产生相当于四分之一波板的功能。
如此一来，超薄型广波域相位延迟膜100能够与偏光板搭配使用，将穿过所述光学元件的线性偏振光转换成圆偏振光，反之，穿过所述光学元件的圆偏振光也可转换成线性偏振光。详细而言，超薄型广波域相位延迟膜100是通过第二相位延迟膜104与偏光板相贴合。也就是说，第一相位延迟膜102与偏光板分别位在第二相位延迟膜104的相对两侧上。所述偏光板可以是领域中普通技术人员所周知的任一偏光板，其例如包括一偏光片以及分别位在所述偏光片两侧的两个保护膜。
进一步而言，由超薄型广波域相位延迟膜100与偏光板或偏光片所构成的本发明的光学元件可应用于有机发光二极管显示器中，藉以改善自然光反射的问题。然而，除了取代现有的光学元件而使用本发明的光学元件外，并无特别限制，即本发明的光学元件可以适用于已知的结构与配置。在一实施例中，由超薄型广波域相位延迟膜100与偏光板所构成的光学元件在可见光波长区域(约380nm至780nm)内具有0％至10％的反射率，其中超薄型广波域相位延迟膜100中的第一相位延迟膜102的平面内相位差值Ro为130nm，第二相位延迟膜104的平面内相位差值Ro为260nm，且第一相位延迟膜102的光轴与第二相位延迟膜104的光轴间的夹角为58°，偏光板为力特公司制造。也就是说，包括超薄型广波域相位延迟膜100的光学元件具有良好的抗反射效果。
如前文所述，由于通过配向处理或是通过材料特性(即掺有掌性分子的棒状液晶)并配合配向处理即可轻易地调整液晶材料的光轴方向，因此能够采用卷对卷工艺来制造具有与偏光片的穿透轴夹有所欲角度的平均光轴的超薄型广波域相位延迟膜100，并将其贴合于偏光板或偏光片上。
然而，本发明的光学元件的应用并不仅限于有机发光二极管显示器中，其例如也能够应用于等离子体显示器(PDP)、电场发射显示器(Field Emission Display，FED)等的其他自发光型显示器中；或应用于液晶显示器(LCD)等的非自发光型显示器中；或3D眼镜中。同样地，除了取代现有的光学元件而使用本发明的光学元件外，并无特别限制，即本发明的光学元件可以适用于已知的结构与配置。
超薄型广波域相位延迟膜100除了能够与偏光板或偏光片搭配使用外，也可以与增亮膜搭配使用。详细而言，由超薄型广波域相位延迟膜100与增亮膜所构成的本发明的光学元件可应用于背光模块中，藉以提高光使用率及改善大视角色偏的问题。同样地，除了取代现有的光学元件而使用本发明的光学元件外，并无特别限制。也就是说，超薄型广波域相位延迟膜100是设置于增亮膜的出光面上。
由于超薄型广波域相位延迟膜100的厚度极薄(大于0μm且小于等于35μm)，故当对超薄型广波域相位延迟膜100进行应用时，可以将其配置在一作为支撑材的低相位差膜上，所述低相位差膜具高透光性且平面内相位差值约在30nm以下、最佳在10nm以下，以及其材质并无特别限制，例如包括三醋酸纤维素(Triacetate Cellulose，TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、环烯烃聚合物(CycloOlefin Polymer，COP)、聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene difluoride，PVDF)。
综上所述，在本发明的超薄型广波域相位延迟膜中，通过第一相位延迟膜的平面内相位差值Ro介于70nm至130nm之间，第二相位延迟膜的平面内相位差值Ro介于140nm至260nm之间，且第一相位延迟膜的光轴与第二相位延迟膜的光轴间的夹角介于35°至70°之间，使得超薄型广波域相位延迟膜具有逆波长分散特性。另外，本发明的超薄型广波域相位延迟膜可取代已知的相位延迟膜而应用于任何已知的装置或结构中。
虽然本发明已以实施方式揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，均在本发明范围内。
Claims (4)
1.一种超薄型广波域相位延迟膜，其特征在于，包括：
一第一相位延迟膜；以及
一第二相位延迟膜，配置在所述第一相位延迟膜的一侧上，其中所述第一相位延迟膜的平面内相位差值Ro介于70nm至130nm之间，所述第二相位延迟膜的平面内相位差值Ro介于140nm至260nm之间，且所述第一相位延迟膜的光轴与所述第二相位延迟膜的光轴间的夹角介于35°至70°之间。
2.根据权利要求1所述的超薄型广波域相位延迟膜，其特征在于，所述第一相位延迟膜及所述第二相位延迟膜的材料分别包括碟状液晶、棒状液晶或掺有掌性分子的棒状液晶，其中所述掌性分子的添加量为固含量的0.01～3％。
3.根据权利要求1所述的超薄型广波域相位延迟膜，其特征在于，所述第一相位延迟膜及所述第二相位延迟膜的厚度分别为大于0μm且小于等于5μm。
4.根据权利要求1所述的超薄型广波域相位延迟膜，其特征在于，还包括一粘着层，配置在所述第一相位延迟膜及所述第二相位延迟膜之间。
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