TW559675B - Optical film with controlled scattering and transmitting properties - Google Patents

Description

559675 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係具有受控之光散射特性與選擇性地具有P，S變 換特性之光學薄膜。 【習知技術】 於反射型及半透射型之液晶顯示裝置，一般射入光爲透 射於反射膜所反射再透射液晶層在顯示圖像爲進入視者之 眼睛，但是，其時在液晶層之表面側及/或液晶層與反射膜 之間配置光散射膜藉使光散射，就可用寬廣視野角視認圖 像。此時，做爲得到光散射之方法，例如採用塑膠膜或在黏 著劑分散含有透明微粒子使光散射之方法，或塑膠膜表面 粗面代以散射光之方法之代表性方法。 又，爲了改善透射，半透射狀態之明亮度，也使用許多由 液晶之雙折射所發生之光之S光，P光變化，由多層反射選 擇性地從P光變換爲S光以防止光損失之反射偏光器。 【發明所欲解決之問題】 然而，將變換上述P，S之反射偏光器，尤其使用於半透射 型或反射型之液晶顯示裝置時，具有顯示爲黑暗，視認性不 良之問題。爲了改善此，雖然想到使用光散射膜，但是以往 分散含有透明微粒子之散射膜，不僅是降低透射時之亮度， 並且，散射於全方位所用之反射時之亮度也沒有太大的改 善° 本發明係欲解決這種習知技術之問題者，例如使用於液 晶顯示裝置等時，較以往淸晰度優越，又可提供明亮圖像之 559675 六、申請專利範圍 光損失少，更且提供一種具有聚光性之光學膜爲其目的。 【解決問題之手段】 達成上述目的所使用之本發明光學膜，係具有下述特徵 之光學膜。 (1 )其特徵爲疊層使光散射，透射，具有折射率不同之至少 二相以上之光散射膜，將光選擇性地變換爲P，S之反射偏 光器所構成。 (2) 如上述（1 )記載之光學膜，其中上述散射膜之折射率大 的至少一相，膜厚度方向延伸之柱狀構造，該膜法線方向之 透射率爲4%以上。 (3) 如上述（1)或（2)記載之光學膜，其中向上述膜之厚度方 法延伸之多數柱狀構造之軸線爲互相平行，且其軸線爲膜 之法線方向。 (4) 如上述（1)或（2)記載之光學膜，其中向上述膜之厚度方 法延伸之多數柱狀構造之軸線爲互相平行，且其軸線爲對 於膜之法線方向傾斜。 (5 )如上述（1 )〜（4 )任一記載之光學膜，其中上述光散射膜 之折射率之不同至少二相以上之相之折射率差爲〇 . 〇〇5〜 0 . 1之範圍內。 (6 )如上述（1 )〜（5 )任一記載之光學膜，其中上述光散射膜 爲具有感放射線性之高分子材料所製造者。 (7)如上述（1)〜（6)任一記載之光學膜，其中上述變換上述 P，S之反射偏光器爲疊層型。

559675 五、發明說明（3) (8)如上述（1)〜（6)任一記載之光學膜，其中上述變換上述 P , S之反射偏光器爲膽甾醇（cho U s t r i c )疊層液晶之選擇 性反射膜。 【發明之實施形態】 以下更詳細地說明本發明，但是首先將以往之光散射膜 之光散射現象參照第1圖說明，接著將使用於本發明之光 學膜之光散射膜參照第2圖說明如下。 第1圖係高分子膜或黏著劑分散折射率不同之透明微粒 子所得到之光散射膜之光透射特性。如第1圖所示，分散 以往微粒子之光散射膜或光散射膜之光散射特性，係及至 寬廣地散射光，光散射分布係及至全角度向和緩發生變 化。 第2圖係表示使用於本發明之光散射膜之透射特性。對 於膜垂直（射入角爲零度）之光，藉此膜呈現某程度之透射 特性，隨著其角度變大散射性就提高在所需角度散射而變 成最大。其後，隨著角度變大透射就增強散射性就更加變 小。例如，對於膜表面以45度〜60度角度所射入之光爲幾 乎不會散射而會透射。此特性係極爲特殊之光學特性，使 用此特性就可實現反射偏光器之特性充分呈現之光學膜。 使用於本發明之光散射膜係雖然由折射率不同之二相以 上之膜就可以，但是折射率大的至少一相爲在膜之厚度方 具有向延伸之柱狀構造較佳。又，柱狀構造之軸線方向並 非特別加以限制，但是方向愈不齊時全體地寬廣地光散射， 559675 五、發明說明（4) 因散射光分布及至全角度和緩地發生變化，所以柱狀構造 之軸線互相平行更佳。並且，藉調整柱狀構造之軸線與膜 之法線方向之角度就可調整上述特殊之光學特性。亦即， 依據用途致使液晶顯示裝置與視者所相對之角度爲相異， 但是配合此不同角度就可適當調整光學特性。於此考慮液 晶顯示裝置所使用之一般性裝置之液晶顯示裝置與視者之 相對角度時，柱狀構造之軸線與膜之法線方向之角度爲〇。 〜45°較佳。又，光散射膜之法線方向之透射率（於第2圖 之可視角度0°之透射率）係4%以上較佳。 於本發明之光學膜所使用之光散射膜，雖然以往已公知 之任一方法都可以，但是將具有感放射性之預聚物或單聚 物材料塗布，乾燥於塑膠膜上之後，由所需之罩幕對於感放 射性材料選擇性地放射照射，形成爲具有高折射率之柱狀 構造之方法較佳。於此，照射時，對於感放射性材料以既定 角度照射放射線就可調整爲柱狀構造之軸線與膜之法線方 向之角度。又，照射後視其需要也可以加熱等方法聚合預 聚物或單聚物材料。將感放射性材料使用於照射時之光罩， 係只要使用以往製造光罩之方法就可以。做爲製造光罩之 方法，例如可舉出製造光刻微影法之方法。又，不使用光罩， 由雷射光束，X線，電子線等將感放射線性特性材料直接掃 描曝光，也可以將高折射率領域形成爲感放射線性材料。 X,對於塑膠膜等直接雷射光束或其他方法穿孔，在孔內塡 $較塑膠膜具有高折射率之材料以形成本發明所使用之光 559675 六、申請專利範圍 散射膜也可以。 以放射線照射可形成高折射率領域之感放射性材料，雖 然並非特別加以限定，但是例如可使用市售之杜邦公司製 OMNIDEX(登錄商標）之HRF150及HRF600。若在感放射性材 料存在有雙折射率時將可看到著色等現象不佳，但是若容 許雙折射率之範圍也可以存在有雙折射率。形成光散射膜 之材料本身係使用光透射性高之材料較佳。 於光散射膜之折射率爲異相之折射率差，一般爲設定於 0.005〜0.1之折射率差較佳。折射率差爲未滿0.005時， 就不能得到充分之散射特性。更佳爲0 · 01〜0 · 1範圍之折 射率。折射率雖然可在高折射率領域與他相之界面發生激 烈變化，但是漸進性地變化較能得到所需散射特性。 另一方面，如第3圖所示射入光之中只透射P波反射S 波，再以背光等所反射之光之P波透射而反射S波。反復 此當中S波就變換爲P波變成已可使用以往未被使用之s 波，所以由於使用反射偏光器飛躍性提升亮度。在反射偏 光器雖然有使用疊層型與膽甾醇液晶，但是效果爲相同。 爲了欲將此反射偏光器使用於行動電話，PDA等液晶顯 示裝置，需要確保反射時之亮度。若執著於提高透射時之 亮度，即使於反射之兩狀態本發明之目的係可實現提供一 種明亮視認性良好之圖像，所以就本發明之光學薄膜進一 步詳細說明如下。說明時也參照第4圖，關於透射與反射 之二狀態表示各薄膜之光學特性說明如下。 559675 五、發明說明（6) 第4圖係來自背光之光經由反射偏光器射出時之光之亮 度分布。由通常使用於背光之BEF(聚光用板）從背光之光 就被聚光，而射入於反射偏光器。射入之光係由上述第3 圖所示P，S變換爲更增高亮度而射入於光散射膜。來自光 散射膜之透射光，因具有如第4圖所示之可視角度依存性 所以愈中心愈使光透射，隨著變成廣角側透射率就變小，在 ±20°左右透射爲最小，亦即散射變成最大。 透射時，由於射入光係如上述被聚光爲±20°左右使 散射之影響成爲最小限度而射出於膜之法線方向。 本發明係背光不一定利用BEF，也不必聚光。其時，中心 之光強的部分係近於光散射膜之中心部之部分（透射率較 高部分），與上述同樣不太受到散射影響地透射，土 20°左右 之光係被散射而擴散於周邊。通常於此所使用之光散射膜 係對於通常之膜或黏著劑分散微粒子之光散射膜做比較散 射角度（高斯分布之散射光之半値寬所定義時，本發明之光 散射膜之半値寬係從10°到30° )爲小，散射光將集中於近 於法線方向之方向。像這樣，於透射之本發明之光學膜係 中心部分之亮度爲高，將可呈現適當地抑制閃光之理想顯 示狀態。 茲就由反射時之本發明之光學膜之效果說明如下。 第6圖係表示依據本光學膜之光散射膜之最散射之可視 角度領域之圖。將可視角度±20°爲；其10°〜15°左右之 範圍爲最有助益散射之角度。亦即，從光學膜面之法線方 559675 六、申請專利範圍 向傾斜20。之光爲強烈地被散射，有助益於反射時之亮 度。通常，光源係對於正面位於20。左右偏移之方向，最大 散射係設定爲土 20°較理想。因此，本發明之光學薄膜之散 射最大角被認爲最理想。 第5圖係表示光從法線方向以20°左右射入時之光進 行以模式之圖。如上述依據本發明之光散射膜係表示將20° 左右之射入光具有最爲效率集中散射之正面方向之光之傾 向。 如以上，不至於將本發明之光學膜係透射時之光有效率 地透射不必降低亮度表示於圖像，在反射時周邊之光，尤其 從正面之光源之光有效率膜法線方向，亦即具有集中之視 角方向之性質，最適用於使用於移動電話，PDA等之半透射 型之液晶顯示裝置。 茲將本發明依據實施例具體地說明如下，但是本發明係 並非限定於受到任何以下之實施例。 實施例1 做爲反射偏光器使用3M公司製之DBEF，在此DBEF上將 壓克力系黏著劑3塗布爲厚度25 μ m,在其上做爲光散射膜 1貼合Micro sharp公司製MFI50A1 000製作了第7圖所記 載之構造光學膜。 將此薄膜配置於背光4上，使用光檢測器5進行亮度測 定。光檢測器之測定係用來測定薄膜之法線方向之亮度。 比較例 559675 五、發明說明（8) 替代實施例1之光學膜，對於以往使用之壓克力系黏著 劑分散折射率不相同之透明微粒子做爲擴散黏著劑將住友 化學工業公司製SK80配置於背光4上，進行使用光檢測器 5之亮度測定。 比較實施例1與比較例之亮度時，實施例1之光學膜亮 度係較比較例記載之薄膜呈現了 30%〜50%之亮度上升。 實施例2 除了做爲反射偏光器2使用日東電工公司製PCF400之 外與實施例同樣製作光學膜，將該膜配置於背光4上與實 施例1同樣進行亮度測定。 實施例2之光學膜之亮度，係與比較例記載之膜比較呈 現了 30%〜50%亮度之上升。 比較實施例與比較例之亮度時，實施例1之光學膜亮度 係較比較例記載之薄膜呈現了 30%〜50%之亮度上升。 實施例3 做爲反射偏光器除了使用Merc公司製Transmax之外與 實施例1同樣製作了光學膜，將該膜配置於背光4上與實 施例1同樣進行亮度測定。 實施例3之光學膜亮度係較比較例記載之薄膜呈現了 30%〜50%之亮度上升。 圖式之簡單說明 第1圖係表示分散微粒子之光擴散膜之透射率特性之 圖0 •10- 559675 五、發明說明（9) 第2圖係表示使用於本發明之光散射膜之透射率特性之 圖。 第3圖係用來說明反射偏光器之動作原理及本發明之光 學膜之動作原理之說明圖。 第4圖係表示於本發明之實施例所使用之反射偏光器之 売度之可視角度依存性之圖。 第5圖係於本發明之光學膜之反射時之光進行之模式 圖。 第6圖係本發明之光學膜一例之液晶顯示器在反射時之 有效散射領域之圖。 第7圖係用來說明本發明之光學膜之構成一例及此光學 薄膜之亮度測定法之說明圖。 【符號之說明】 1…光散射膜 2…反射偏光器 3…壓克力系黏著劑 4…背光 5…光檢測器 6…射出光

Claims (1)

1. 559675 六、申請專利範圍

   第9 1 1 07586號「具有受控之散射-透射特性的光學膜」 專利案 (92年6月23日修正） 六申請專利範圍： 1. 一種光學膜，其特徵爲： 將使光散射、透射而折射率相異之至少二相以上所 成之光散射膜，與將光選擇性地作P，S變換之反射偏光 器予以疊層所構成，其中上述光散射膜之折射率大的至 少一相，係向膜厚度方向延伸之柱狀構造，該膜之法線 方向之透射率爲4%以上。 2 ·如申請專利範圍第1項之光學膜，其中上述光散射膜厚 度方向延伸之柱狀構造之軸線爲互相平行，且其軸線爲 膜之法線方向。 3 .如申請專利範圍第1項之光學膜，其中上述光散射膜厚 度方向延伸之柱狀構造之軸線爲互相平行，且其軸線爲 對膜之法線方向傾斜。 4 ·如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之光學膜，其 中上述光散射膜之折射率不同之至少二相以上之相之折 射率差爲0.005〜0.1範圍內。 5 ·如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之光學膜，其 中上述光散射膜爲由具有感放射線性之高分子材料所製 造。 6 ·如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之光學膜，其 - 1 一 559675 •、申請專利範圍 中上述反射偏光器爲疊層型。 7.如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之光學膜，其 中上述反射偏光器爲由膽甾醇液晶所構成。 -2 -