TW548326B - Cholesteric liquid crystal optical bodies and methods of manufacture and use - Google Patents

Description

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發明範螓 本發明係關於光學本體諸如反射型偏光鏡，包含光學本 體之物件，及其之使用及製造方法。此外，本發明係關於 包含膽固醇液晶組合物之光學本體。 發明背景 光學裝置，諸如偏光鏡及反射鏡，有用於各種應用包括 液晶顯示器（LCD)。液晶顯示器可大致歸類為兩類：背照 (backlit)(例如，透射型）顯示器，其中光係自顯示器面板之 後方提供，及前照（例如，反射型）顯示器，其中光係自顯示 裔之前方提供（例如，環境光）。可將此兩顯示模式結合形成 ’例如，在昏暗的光線條件下可為背照，或在明亮的環境 光線下觀測的半反半透型（transflective)顯示器。 習知之背照LCD典型上係使用吸收偏光鏡，且其可具有 低於ίο%的光透射。習知之反射型LCD亦係以吸收偏光鏡為 基礎’且其可具有低於25%的反射性。此等顯示器之低透射 或反射率會使顯示對比及亮度降低，且可能需要高功率消 耗。 已發展出使用於顯示器及其他應用中之反射型偏光鏡。 反射型偏光鏡優先透射一偏光作用之光，及優先反射具有 正交偏光作用之光。反射型偏光鏡未吸收相當大量的光， 而透射及反射光較佳。反射型偏光鏡對於透射偏光作用具 有木多於10%吸收較佳。大多數的LCD係在寬廣的波長範圍 内操作’因此，反射型偏光鏡典型上亦係在該寬廣的波長 範圍内操作。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ297公釐） 548326

發明概要

V 裝 本兔明大致係關於光學本體諸如反射型偏光鏡，包含光 學本體之物件，及其之使用及製造方法。此外，本發明係 關於包含膽固醇液晶組合物之光學本體。一具體實施例係 包括下列成份之光學本體：a)包含第一膽固醇液晶材料之 第一顆粒，及b)第二膽固醇液晶材料。第一顆粒及第二膽 固醇液晶材料形成一結構，其中第一膽固醇液晶材料具有 不同於第二膽固醇液晶材料之節距。在一例子中，第二膽 固醇液晶材料係為第二顆粒之形態。在另一例子中，第一 顆粒係分散於第二膽固醇液晶材料之基質中。在其他例子 中，光學本體具有多於一層。此外，可將一或多個額外的 膽固醇液晶材料使用於光學本體中。可將此等光學本體使 用作為反射型偏光鏡，且可將其使用於顯示器中。 t μ * 另一具體實施例係一種製造光學本體之方法。將包含第 一膽固醇液晶組合物之第一顆粒設置於基材上。亦將第二 膽固醇液晶組合物設置於基材上，而與第一膽固醇液晶組 。物形成一結構。分別將第一及第二膽固醇液晶組合物轉 變為第一及第二膽固_晶材/料。第—膽固#液晶材料具 有不同於第二液晶材料之節。在一例子中，第二膽固醇 液晶材料係為第二顆粒的形態。在另一例子中，第一顆粒 係分散於第二膽固醇液晶材料之基質中。在其他例子中， 光學本體具有多於一層。此外’可將一或多個額外的膽固 醇液晶材料使用於光學本體中。 本發明之以上概要並非要說明各揭示的具體實施例或本 -6- 548326

發明的每種實行法。隨後的附圖及詳述更特定地舉例說明 此等具體實施例。 圖式之簡蕈說明 結合附圖考慮以下之本發明之各種具體實施例之詳述， 將可更完整地明瞭本發明，其中： 圖1A係具有包含第一膽固醇液晶材料之顆粒分佈於第二

裝 膽固醇液晶材料之基質中之結構之光學本體的概略橫剖面 圖； 圖1B係具有包含第一及第二膽固醇液晶材料之顆粒之結 構之光學本體的概略橫剖面圖； 圖1C係具有包含第一及第二膽固醇液晶材料之顆粒分佈 於第二膽固醇液晶材料之基質中之結構之光學本體的概略 橫剖面圖； 气丁 圖1D係具有包含第一、第二、及第三膽固醇液晶材料之 顆粒之結構之光學本體的概略橫剖面圖； 圖2A係具有雙層結構之光學本體的概略橫剖面圖，其中 各層包含不同膽固醇液晶材料之顆粒分佈於基質中； 圖2 B係具有雙層結構之光學本體的概略橫剖面圖，其中 各層包含一或多種液晶材料之顆粒分佈於基質中； 圖3係非平坦基材之概略橫剖面圖； 圖4係根據本發明之液晶顯示器之一具體實施例的概略 明； 。 圖5係根據本發明之液晶顯示器之另一具體實施例的概略 說明； 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 548326 A7 B7

五、發明説明 圖6係經由將包含於可見光譜之 ^ 色&域中反射之單一膽 固醇液晶材料之組合物塗布而製借 表1f件之結構的透射光譜； 圖7係包含設置於基材上成為氣 勺軋，奋膠之早一膽固醇液晶聚 合物之三結構的透射光譜，其中二处m八 八Τ 一結構分別於可見光譜之 紅色、綠色及藍色區域中反射； 圖8係包含個別設置於基材上成兔名 土刊上战為虱溶膠之三膽固醇液晶 組合物之結構的透射光譜，其中各 τ谷組合物係於設置之後固 化； 圖9係包含個別設置於基材上成為氣溶膠之三膽固醇液晶 組合物之結構的透射光譜’ Λ中組合物係於所有三者皆經 設置之後固化； 圖10係包含個別設置於基材上成為氣溶膠之兩膽固醇液 晶組合物之結構的透射光譜；及 圖11係將膽固醇液晶組合物以顆粒形態設置於基材上之 一方法的概略圖式。 雖然本發明可有各種修改及替代形態，但於圖式中舉例 顯示其之明確細節，並將其作詳細說明。然而，應明瞭其 並非要將本發明限制於所說明的特定具體實施例。相對地 其係要涵盖在本發明之精神及範圍内之所有修改、對等 物、及替代物。 較佳具體實施例之詳诚 咸信本發明可應用至光學本體及使光偏振之方法。尤其 ’本發明係關於光學本體及透過使用膽固醇液晶組合物而 使光偏振之方法。其中至少一膽固醇液晶組合物係為顆粒 -8 - 548326 A7 B7 五、發明説明（5 形怨。雖然本發明並未如此受限，但將可透過以下提供之 例子的論述而獲得對本發明之各種態樣的明暸。 膽固醇液晶可選擇性地反射特定圓偏光作用之光及透射 正父偏光作用之光。因此，可使用膽固醇液晶於製造反射 型偏光鏡。經反射之光的波長係視液晶材料之節距及折射 率而定。節距係定義為液晶方位（direct〇〇(其係於局部取向 方向中私向的單位向量）經歷36〇。扭轉的距離。方位之螺旋 扭轉於材料之介電張量中產生空間上的週期變化，其依序 再產生光的波長選擇性反射。對於沿螺旋軸行進之光，當 波長λ係在以下範圍内時，一般發生布勒格（Bragg)反射 η〇ρ<λ<η6ρ 裳 其中Ρ為節距，ne為膽固醇液晶對平行於液晶之方位偏振之 光的折射率，及η。為膽固醇液晶對垂直於液晶之方位偏振 之光的折射率。舉例來說，可選擇節距，以致布勒格反射 於光的可見、紫外、或紅外波長區域中為最高。 被膽固醇液晶反射之光之波長範圍的中心波長λ。可以下 式概算 λο=0·5(ηο+η6)ρ 〇 光譜寬度Δλ。可以下式概算 △ X0=2X0(ne-n0)/(ne+n0)=p(ne-n〇) 〇 膽固醇液晶組合物之光譜寬度（測量為在一半波峰高度下 之70整覓度）典型上係約100奈米（nm)以下。此限制當須要 在整個可見光範圍（約400至750奈米）或實質上大於丨〇〇奈 米之其他波長範圍上的反射性時之膽固醇液晶聚合物的有用 -9 - 548326 、發明説明（6 性。材料之雙折射相當於^。。 夕為製造可反射寬廣範圍之波長的反射型偏光鏡，可使用 二，膽固醇液晶。-種習知之方法係製造具有多層膽固醇 、文曰曰之偏光鏡。各層具有不同的節距，因此，其可反射具 有不同波長之光。利用¥ % 才J用足夠的層數，可構造反射大部分之 可見光光譜的偏光鏡。由於各層反射不同區域的光，因而 此專構造傾向於具有不均句的透射或反射光譜。可經由在 構造過程中容許在各種層之間之液晶的一些擴散，而稍微 改良均勻度。此可導致在各種層之間之節距的平均化。 發明之光學本體係、經由將至少兩不同的膽輯液晶材 U於基材上而形成。基材之表面（例如’經設置為基材 =部分之對準層（alignment layer)的表面）具有可改良或提供 设置於其上之膽固醇液晶材料之對準均勻度的表面對準特 徵較佳。表面對準包括產生於該表面之液晶材料之方位對 準的任何表面特徵較佳。表面對準特徵可利用各種不同的 方法產生’其包括’例如’單向摩擦基材，拉伸基材，或 利用偏振光將可光聚合材料光學對準。 將至少一膽固醇液晶材料設置為複數個個別顆粒。膽固 醇液晶材料之節距不同。節距一般係經選擇為在重要光波 長附近。舉例來說’可將節距選擇為在光之可見、紫外或 紅外波長附近。 向列液晶典型上係細長分子，當其於溶液或其他液相 中時，有彼此平行排列的傾向。對掌向列液晶（例如，膽 固醇液晶）係包含一或多個對掌基團之分子。雖然對掌向 10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公复) 五、發明説明（7 列液晶之向列牲从立 團會改變此傾向，==對：的傾向，但對掌基 平行排列，但各層之方丄:：心子傾向於在層中彼此 方位行進通過對掌6 : ° ^斬不冋的方向，以致當 將此形態的層稱門徑行進1 掌向列液晶之—重广mes°phase)。向列及對 列液晶加至向=在許多情況中，可將對掌向 加量而定之〜形成具有視對掌向列液晶之添 1=::距的膽固醇中間相。因此可設計反射特定 波長把圍之光的膽固醇層。 膽口醇液ag材料典型上包括性質為對掌性 =::)的分子單元。此處所使用之「對掌」單元係包 “厌之不對稱單元(例如，不具有鏡面之單元)。對掌單 =偏，面於圓形方向中旋轉至左或右。： 柊狀及硬二:」早几係具有可促進膽固醇液晶相之形成之 棒狀及硬質結構的單元。 二：液！材ϋ可為聚合性，且可將其形成為對掌單體 :、·而之非對掌早體的反應產物。舉例來說，膽固醇液 曰:材料可由對掌液晶化合物(例如，冑掌向列液晶化合物)之 聚口作用’由對掌非液晶化合物（作為對掌單體）與向列液晶 1匕=1(作=對掌單體）之共聚合作用，或由對掌液晶化合 為對掌单體）與向列⑨晶化合物（作為非對掌單體）之共 用製備得。此處所使用之「向列」液晶化合物係指 ^非對掌性之液晶化合物。可使用向列液晶化合物於改 變膽固醇液晶材料之節距。節距係視對掌化合物及向列液 本紙張尺度適用中規格 -11- 548326

=化合物的相對重量比而^。亦當明瞭可將非液晶非對掌 單體使用於膽固醇液晶單體。 膽固醇液晶聚合物典型上包括—介晶基團。適當的介晶 基團+包括，例如，對位經取代的環狀基團諸如對位經取代 的苯壤。介晶基團視需要可透過隔離物而鍵結至聚合物主 鏈。隔離物可包含具有’例如，苯、口比陡、鱗、快、酉旨 、伸烧基、稀、轉、硫_、硫醋、及酿胺官能性之官能基 。可改變隔離物之長度或類型，以提供於溶劑中之不同溶 解度。 / 適當的膽固醇液晶聚合物包括具有對掌或非對掌聚酯、 聚碳酸酯、聚醯胺、聚丙烯酸酯、聚曱基丙烯酸酯、聚矽 氧烷、或聚酯醯亞胺主鏈之聚合物，此主鏈包括視需要由 硬貝或权貝共單體分離之介晶基團。其他適當的膽固醇液 晶聚合物具有含對掌或非對掌（或兩者）介晶側鍵基團之聚合 物主鏈（例如，聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚矽氧烷、 聚烯烴、或聚丙二酸酯主鏈)。側鏈基團視需要藉由隔離物 ’諸如伸烷基或氧化伸烷基隔離物，與主鏈分離，而提供 柔軟度。生成之聚合物可為直鏈、分支鏈、或經交聯。可 藉由對掌及非對掌單體之選擇調整組合物，以製備反射期 望波長範圍之光的聚合物。 適當的膽固醇液晶聚合物之例子說明於美國專利第 4,293,435 ^ 5,332,522 . 5,886,242 . 5,847,068 . 5,780,629 . 及5,744,057號。亦可使用其他的膽固醇液晶材料。典型上 ，膽固醇液晶材料係對特殊的應用或光學本體，基於包括 -12- 548326 A7 B7 五、發明説明（9~7 ' -——- ，例如、，下列之-或多個因素作選擇：折射率、節距、加 工性、澄清度、顏色、於重要波長範圍中之低吸收、與其 他成份之相容性（例如，與向列液晶化合物之相容性卜製造 谷易度、用於形成液晶聚合物之液晶材料或單體的可取得 性、流變行為、固化之方法及需求、溶劑移除的容易度: 物理及化學性質（例如，柔軟度、拉伸強度、耐溶劑性、耐 刮傷性、及相轉移溫度）、及純化容易度。 此處所使用之術語「膽固醇液晶組合物」係指包含膽固 醇液晶化合物、膽固醇液晶聚合物、或包含可反應生成膽 固醇液晶聚合物之單體及募聚物之較低分子量化合物的組 合物。膽固醇液晶組合物亦可包括一或多種其他添加劑， 諸如’比方說’交聯劑及聚合引發劑。 可將聚合引發劑包含於膽固醇液晶組合物中，以引發组 合物之單體或其他低分子量化合物之聚合或交聯作用：適 ㈣聚合引發劑包括可產生自由基，而引發及增長聚合或 交聯作用之化合物。亦可根據，例如，安定性或半生期， 而選擇自由基引發劑。自由基引發劑不會經由吸收或其他 作用而於膽固醇液晶層中產生任何其他的顏色較佳。自由 基引發劑典型上係熱自由基引發劑或光引發劑。熱自由基 引發劑包括，例如，過氧化物、過硫酸鹽、或偶氮腈化合 物。此等自由基引發劑當熱分解時產生自由基。 光引發劑可藉由電磁輻射或粒子照射而活化。適當的 光引發劑之例子包括鎗鹽光引發劑、有機金屬光引發劑 、陽離子金屬鹽光引發劑、可光分解的有機矽烷、潛伏 -13- 548326 五、發明説明（) 磺酸、氧化膦、環己基苯基酮、經胺取代之苯乙酮、及 二苯基酮。一般使用紫外（uv)照射於活化光引發劑，雖 然亦可使用其他光源。光引發劑可基於特殊光波長之吸 收而選擇。 膽固醇液晶組合物可為典型上包括一或多種溶劑之塗布 組合物的部分。塗布組合物亦可包括，例如，分散劑、抗 氧化劑及抗臭氧化劑。另外，若需要，塗布組合物可包括 用於吸收紫外、紅外、或可見光之各種染料及顏料。在一 些情況中，亦可適當地加入黏度改質劑諸如增稠劑及填料 。此外，在一些情況中，可有效加入聚結劑，以改良在沈 積於基材上之後在顆粒之間的密切接觸性。此外，經發現 一些非液晶化合物’諸如聚乙二醇、聚乙二醇（甲基）丙稀酸 酯、及甲氧聚乙氧（甲基）丙烯酸sl，以及其他（曱基）丙婦酸 6旨諸如3-甲基丙婦氧丙基三甲氧石夕烧及其他具甚低玻璃轉 f溫度（丁8)者，可改良透過顆粒層之對準的透射。當與液晶 早體共聚合時，此等成份可作為如說明於下的内部塑化劑 。-般而言’此等化合物係低於用於製 物之單體材料之總量的10重量百分比。 可利用各種液體塗布方法將包含膽固醇液晶材料之塗布 2合物塗布至基材。在至少一些具體實施例中，在塗布之 前將基材之表面（例如，對準層之表面）對準。於塗布之後， 使膽固醇液晶組合物聚合或以其他方式轉變為膽固醇液晶 材料。此轉變可利用包括下列之各種技術完成：使溶劑蒸 發，加熱以使膽固醇液晶材料對準；使一或多種膽固醇液 χ 297公釐） 中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇 -14- 548326

曰曰組合物交聯；或使用，例如，熱、輻射（例如，光合輻射） 、光（例如，紫外、可見或紅外光）、電子束、或此等或類似 技術之組合，使膽固醇液晶組合物固化（例如，聚合）。 由於塗布及轉變為膽固醇液晶材料的結果，若需要，可 製得於寬廣波長範圍内有效的膽固醇反射型偏光鏡。在一 些具體實施例中，膽固醇反射型偏光鏡實質上在以反射光 β曰之一半波峰咼度之完整寬度測量為至少100、150、200或 3〇〇奈米以上之光譜寬度内反射光。 此反射型偏光鏡可驚人地具有相當低的光學擴散值。此 性質在先前係高度均勻的本體所擁有。另一方面，此等光 予本體所可達到之偏振效用的寬廣光譜範圍將傾向於暗示 具有不同節距之各種顆粒係維持為分散的實體。雖然不希 望叉限於任何特殊的理論，但據認為膽固醇液晶材料之沈 積顆粒聚結而未完全混合，以致各顆粒維持至少近似其在 沈積於基材上之前之節距的節距。此外，據認為在顆粒之 間會發生蔓延現象，而未完全混合，其中施加在與基材接 觸之膽固醇液晶材料之層上的對準蔓延通過層，及通過所 有顆粒（儘管其之節距不同）。頃發現顆粒之改良的聚結一般 導致反射型偏光鏡之改良的偏振效用，而未使偏光作用之 光譜範圍發生顯著損耗。 在說明各光學本體時，當明瞭基材以具有表面對準特徵 例如，對準層較佳。此等表面對準特徵係在將膽固醇液 晶材料設置於基材上之前提供較佳。或者，可於設置之後 提供表面對準特徵，其後再將膽固醇液晶材料對準（例如， -15- 五、發明説明（12 ) 經由加熱以使材料對準）。 圖1A係本發明之一具體實施例的概略橫剖面圖。光風 本體100包括基材104及包含至少兩膽固醇液晶材料之= 構103。在此具體實施例中，結構丨〇3係設置於基材1 〇4上 ，且其包含第一膽固醇液晶材料之顆粒1〇1分佈於第二膽 固醇液晶材料之基質102中。顆粒於基質中之分佈可：均5 勻或不均勻。顆粒1〇1可以夠高的濃度存在，以於顆粒之 間產生接觸，如圖1A所示，或顆粒可以較低濃度存在， 其中極少顆粒彼此接觸。第—及第二膽固醇液晶材料具 有不同的節距。 ^ 各膽固醇液晶材料在由材料之雙折射及節距所決定的波 長範圍内反射圓偏振光。如諸如圖以中之1〇3的結構包含兩 種以上的不同膽固醇液晶材料，則光學本體1〇〇可較包含單 -膽固醇液晶材料之光學本體反射更寬廣的波長範圍。更 明確言之，結構可反射兩波長區支或：一區域係與第一膽固 醇液晶材料相目，及另一區域係與第二膽固醇液晶材料相 關。可將結構諸如1〇3加熱，以致至少一些一或兩種膽固醇 液晶組合物之分子在形成結構的過程中擴散至另一膽固醇 液晶組合物中。擴散導致形成節距在第一與第二膽固醇液 晶材料之節距中間的區域。擴散可導致結構將光反射之波 長區域的加寬。 圖1B係光學本體11〇之概略橫剖面圖，其中第一及第二膽 固醇液晶材料⑴及112皆分別為顆粒形態。顆粒於基材ιΐ4 上結合形成結構113。兩膽固醇液晶材料具有不同的節距。 五、發明説明（13 ) 顆粒可具有相同或不同的平均顆粒大 ㈣佈。在一具體實施例中，第二材料之：：第”:: 枓之顆粒小，且由顆粒大小或比重之差異而造成一些 的分離。 圖1C係光學本體15〇之概略橫剖面圖，其包括包含設置於 基材154上之至少兩膽固醇液晶材料之結構153。第一及第 -膽固_液晶材料係為顆粒151及152的形態。此兩材料係 分佈於基質155中。基質可為第三膽固醇液晶材料或不具有 液晶特性的聚合物。如基質155材料並非液晶材料，則至少 有一些顆粒間接觸，以改良在顆粒151、152之間之液晶相 、十準句勾度’以改良液晶材料的對準均句度較佳。雖然 所有的膽固醇液晶材料皆具有不同節距，但經發現可於姓 構⑸中產生實質上㈣的膽固醇對準。 … :1D係光學本體副之概略橫剖面圖，其包括包含設置於 t 164上之三膽固醇液晶材料之結構⑹。所有三種膽固 料皆係為顆粒161、162及165的形態。雖然各膽固 ’、“日才料具有不同於其他材料的節距，但經發現可於壯 構1 63中達到f皙μ & Θ 、、σ 句勾的膽固醇對準。顆粒可為相同或不 ρ …1大小，且可均勻或不均勻地分佈。 =發明之光學本體可包含多於三種膽固醇液晶材料。其 為顆粒的形態。所有或任何數目的其餘材 二成 液晶材料之間之結構可包含-或多層 千本體120之概略橫剖面圖，其中各種膽固醇 本紙張 -17- 548326 A7 —_______B7 五、發明説明（14 ) —" 液晶材料形成具有多個層124、126之結構123。層124係 在基材125與層126之間。各層包含一顆粒形態的膽固醇 液晶材料。層124包含第一膽固醇液晶材料之顆粒121分 佈於基質127中，及層126包含第二膽固醇液晶材料之顆 粒122分佈於基質128中。基質係為聚合材料，且若須要 ’其可為膽固醇液晶材料。基質127及基質128可為相同 或不同的材料。 在基材上方之結構中的一或多個層可包含多種膽固醇液 晶材料。在圖2A之一具體實施例中，最靠近基材125之層 124包含第一膽固醇液晶材料之顆粒121分佈於第三膽固醇 液晶材料之基質127中。層126包含第二膽固醇液晶材料之 顆粒122分佈於第四膽固醇液晶材料之基質128中。四種膽 固醇液晶材料皆具有不同的節距。層124及126中之顆粒的 平均大小可相同或不同。 在圖2A之另一具體實施例中，有三種膽固醇液晶材料， :各具有不同的節距。當基質127、128為相同的膽固醇液 才料寺了產生二種膽固醇液晶組合物。結構之各層具 有兩種膽固醇液晶材料。 或者任基貝127、128可為膽固醇液晶材料，及另一 基質為不具有液晶特性之聚合材料。結構之—層具有兩膽 固醇=晶材料，而另一層則僅具有一膽固醇液晶材料。任 一層皆可為包含兩膽固醇液晶材料之層。 在圖2A之又另一具體實施例中，有兩種膽固醇液晶材料 ’其各具有不同的節距。當基質127及128不為膽固醇液晶 -18- 548326 五、發明説明（15 ) :合物時，可產生此一結構。結構中之唯—的 材料為顆粒121及122。 履曰曰 圖⑽具有多層結構之本發明之另—光學本體的概略橫 ^面圖。最靠近基材145之層144包含兩膽固醇液 ^ 顆粒⑷、147於基質148中。層146係形成於層144上且盆 包含第三膽固醇液晶材料之顆粒142於基質149中。美所工^、 、H9可相同或不同。基f為聚合材料，且可為膽輯貝液= 材科。如任一基質材料148、149不為液晶材料，則顆粒⑷ ' 142、147係經由’例如’聚結而充分密切接觸，以於結 構144、“6中產生實質上均勻的膽固醇對準較佳。膽固醇 液晶材料皆具有不同的節距。顆粒141、142、！叼之平均大 小可相同或不同。 本發明之光學本體可具有含多於兩層之結構，各層包含 至少-膽固醇液晶組合物之顆粒。各層視需要可包含多於 -膽固醇液晶組合物之顆粒。各層可包含其中分佈各種顆 粒之基質。基質係聚合材料，且可為膽固醇液晶材料。各 層之基質可相同或不同。 當知曉在前述之各具體實施例中，視需要可於沈積之後 將膽固醇液晶組合物或材料加熱，以於不同組合物之顆粒 之間、於顆粒與周圍基質之間、或於兩者提供擴散。此擴 散典型上可於一波長範圍内產生更均勻的反射。擴散提供 在顆粒之間及在顆粒與基質之間之較不明顯的邊界。可藉 由例々力口熱,皿度、加熱時間、材料點度及材料密度而 控制擴散量。 548326 A7 B7

在至少一些具體實施例中，於結構中使用較大數目之 不同膽固醇液晶材料產生較寬廣之被偏光鏡反射之波長 範圍。 基材可提供使包含各種膽固醇液晶材料之結構沈積或形 成的基礎。基材可為在製造、使用或兩者中之結構支承元 件。典型上，基材於光學本體之操作波長範圍内為透明。 基材之例子包括三乙酸纖維素（1^^，購自，例如，f卟 Photo Fihn Co•(日本東京）；K〇nica c〇rp〇mi〇n (日本東京） ，及 Eastman Kodak Co.(R〇chester，NY))、SollxTM(購自

General Electric Plastics(Pittsfield，MA))、及聚醋（諸如聚對 苯二甲酸乙二酯(PET))。在一些具體實施例中，基材不為 雙折射。 牡一昇體貫施例中，基材包含 暴材可具有多 對準層，其具有可使設置於對準層上之液晶組合物以相當 均句的方向取向之表面。對準層可使用任何已知之機械或 化學方法製造。製造對準層之機械方法包括將聚合物層於 期望的對準方向中摩擦或拉伸。舉例來說，聚乙稀醇、聚 醯胺、及聚醯亞胺薄膜可經由將薄膜於期望對準方 擦而對準。可經由拉伸而對準之薄臈包括，例如，聚 醇，聚烯烴諸如聚乙烯或聚丙烯，聚s旨諸如聚對苯二甲酸 :二醋或聚萘二甲酸乙二醋，及聚笨乙烯。聚合物薄膜可 於較共聚物更容易經由拉伸而對準。％ ^均聚物傾向 對準層可制光化學方式形成。舉例來說，可經由使設 -20-

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A7 B7 五、發明説明（

置於介質中或基材上之各向異性吸收分子照射於期望對準 方向中線性偏振之光（例如，紫外光），而將可光取向之聚合 物形成為對準層，如說明於美國專利第4,974 941、 5,032,009及5,95 8,293號。適當的可光取向之聚合物包括含 經取代1，4-苯二胺之聚醯亞胺。 可使用另一種類的光學對準材料於形成對準層。此等聚 合物在偏振紫外光之存在下沿偏振紫外光之電場向量之方 向或垂直於此方向選擇性地反應，其一旦經反應，則經顯5 示可使液晶材料對準。此等材料之例子說明於美國專利第 5,3 89,698、5,602,661及5,838,407號。適當的可光聚合材料 包括聚桂皮酸乙稀g旨及其他諸如揭示於美國專利第 5,389,698、5,602,661及5,83 8,407號中之聚合物。如說明於 美國專利第6,001，277號，可光異構化之化合物，諸如偶氮 苯衍生物，亦適用於光學對準。對準層亦可經由塗布由於 在塗布過程中所施加之剪力而使其自身取向之特定類型的 感膠離子（lyotropic)分子而形成。此種分子揭示於共同受讓 之申請中之美國專利申請案序號〇9/708,752。 在另一具體實施例中，先將結構形成於基材上，接著再 將結構自基材移除，而留下結構表面。 雖然圖1A至1D、2 A及2 B顯示光滑、平坦的基材，但基材 並不如此受限。基材可為光滑或具有紋理，且可為平坦或 曲面。表面之形狀及紋理可為均勻或不均勻。在一具體實 施例中，基材表面之形狀係如圖3所示之稜柱狀。將一或多 個膽固醇液晶層310沈積於稜柱表面308上。 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公 548326

可將本發明之光學本體與其他光學或物理元件結合。在 -具體實施例中，冑聚合薄膜附著至包含各種膽固醇組合 物之結構的上表面。舉例來說，可使用黏著劑將三乙醯基 纖維素（TAC)薄膜附著至結構之上表面。在另—具體實施例 中，可使用基材及另一聚合薄膜形成層合物。在一具體實 施例中，將TAC或四分之—波薄膜層合至基材。或者，可 將丁AC或四分之一波薄膜層合至包含膽固醇液晶聚合物材 料之層四刀之一波薄膜可將經透射的圓偏振光轉變為線 性偏振光。於通過四分之—波長薄膜後，18偏振光轉變為 線性偏振光，其之偏振軸距四分之一波薄膜之光學軸+或_ 45度，且方向係由特定的圓偏振狀態所決定。在又另一具 體貫施例中，基材之本身可為四分之一波薄膜。 描繪於圖mm、2从2时之各結構包含複數個含膽固 醇液晶材料之顆粒。僅作說明用，顆粒為圓形及單分散。 然而’顆粒可為任何形狀，包括，例如，球形、橢圓形、 圓錐形、及不規則。顆粒大小及形狀可為均以不均勻。 顆粒大小並不重要，除了非常大的顆粒會產生可見的顏色 效應’尤其係如顆粒相當大，以致其延伸通過整個層之外 。j 一具體實施例中，顆粒大小係在G.G5微米至5微米之大 J範圍内’以在〇·1微米至1微米之大小範圍内較佳。大小 可利用各種方法選擇，其可視於基材上形成的方法而定。 舉例來a兄，當噴塗日寺，可藉由孔口大小及壓力，以及藉由 机肢性貝❿改變顆粒大小。對於乳液聚合作帛，顆粒大小 典型上可藉由聚合條件、乳液條件及溶劑選擇而控制。具 -22- 548326 A7

可利用任何用於形成聚 有膽固醇液晶聚合物組合物之顆粒 合顆粒之已知技術製備得。 一種用於製備顆粒之技術包括 ,x 孔仗I合0將膽固醇液晶 4 σ物或較低分子量化合物（例如， 养I物或早體）溶解於不 .、水相混溶之溶劑中。將此組合物與水結合形成乳液。若 二：或希望，可使用表面活性劑於形成膽固醇液晶組合物 於水相中之液滴。若需要或希望， Τ使液滴内之組合物聚 5或固化，及將水相移除1留下膽固醇液晶顆粒材料。 可能需要監測或控制表面活性劑之使用，以不致對膽固醇 液晶材料之對準有不利影響。表面活性劑使乳液安定化， 同時係以少量存在較佳。陽離子表面活性劑—般而言較不 佳0 除了乳液的其他成份之外，可包括可與形成膽固醇液晶 聚合物之單體共聚合的塑化單體材料。塑化單體材料可使 膽固醇液晶聚合物更柔軟’ t易塗布為薄膜，或兩者皆具 。在至少-些具體實施例中，使用塑化單體可使接著形成 的膽固醇液晶聚合物成為「自塑化」聚合物。並型上，此 種單體包括具有可聚合官能基之軟質伸院基或㈣結鏈。 此種塑化單體之例子包括甲氧聚乙氧（甲基）丙烯酸輯、聚 (乙二醇）（甲基）丙烯酸醋（包括聚（乙二醇）烧基喊（甲基）丙稀 酸醋）、及其他（曱基）丙稀酸醋（諸如3·甲基丙稀氧丙基三甲 氧石夕院）’及尤其係具甚低玻璃轉移溫度之單體。 在形成顆粒之另-方法中，可使單體於可與單體及生 成聚合物兩者相混溶的溶劑中聚合。接著可將聚合物溶 -23- 548326 A7 __B7 五、發明説明（2Q~" 液加至不可與聚合物相混溶之第二溶劑中。第二溶劑可 包含表面活性劑，以促進聚合物之轉移至第二溶劑中成 為安定的小顆粒。除此之外或另一種方式為可使表面活 性劑共聚合至聚合物中。舉例來說，Sartomer CD550(購 自 Sartomer Company(Exton，PA))、具 350之平均分子量之 甲氧聚乙二醇單甲基丙烯酸酯BEM-25(購自Bimax

Chemicals LTD.(Cockeysville，Maryland)之山爺基乙氧（25) 甲基丙烯酸S旨）、甲氧聚乙氧-12曱基丙稀酸g旨（購自Bimax

Chemicals LTD’（Cockeysville，Maryland))、或曱基丙稀酸月 桂酯（購自 Aldrich Chemical Co.(Milwaukee，WI))可在 1至 20 重量百分比之量值下與其他單體共聚合，而製備與極性溶 劑諸如水或乙醇具有改良相容性之聚合材料。 以上方法之一種變形係形成單體之溶液，及加入不與單 體相混溶之第二溶劑。表面活性劑可促進膽固醇液晶組合 物於第二溶劑中之液滴的形成。液滴亦可包含聚合及交聯 形成顆粒膽固醇液晶材料之必需試劑。 製造膽固醇液晶組合物之顆粒的又另一方法包括使用， 例如’氣溶膠噴霧器’將膽固醇液晶組合物之溶液直接喷 於基材上。膽固醇液晶組合物除了交聯劑及聚合引發劑之 外’其尚可包含預先製備得的聚合物或較低分子量化合物 諸如募聚物或單體。可使用噴霧器距基材之距離於改變顆 粒大小。典型上，使噴霧器保持更遠離於基材會產生較小 的顆粒。如顆粒太大，則有較大的聚結可能性。 喷霧乾燥係另一種製造顆粒的已知技術。可將預先製備 24- 7紙張尺度適财® ®家標準(CNS) A4規S(21GX297公幻" 548326 A7

548326 A7 _____B7 五、發明説明（22 ) 喷塗於基材上而製備得。組合物可使用一或多個噴霧器而 連績或同時噴霧。喷霧可包含膽固醇液晶聚合物以及溶劑 及其他添加劑諸如表面活性劑。或者，可使用乳液於形成 如圖1B所說明之結構。 圖11說明另一種塗布方法。自一系列的噴霧器丨丨〇8將膽 固醇液晶組合物噴塗於塗布輥11〇2上，而於塗布輥上形成 層1115。塗布輥ι1〇2接著將層1115塗布至基材11〇1，其接 著再通過輥子1104及1106之間。可將輥子1104及1106之任 一者或兩者加熱，以促進膽固醇層之乾燥及對準。此外， 雖然輥子1104可有用於使層1115變光滑及或許幫助使其對 準’但在一些情況中可不需要輥子丨丨〇4。 在其他具體實施例中，將第一膽固醇液晶材料之顆粒與 黏合劑混合形成塗布組合物。此處所使用之術語「黏合劑 」係指聚合材料或可反應生成聚合材料之較低分子量化合 物。黏合劑亦包括自單體或募聚物形成聚合材料所需之任 何聚合引發劑或交聯劑。黏合劑係基質形成材料。黏合劑 可為膽固醇液晶組合物或不具有液晶特性之組合物。除了 顆粒及黏合劑之外，塗布組合物尚可包含，例如，表面活 性劑、一或多種溶劑、抗氧化劑、染料、顏料及改變黏合 劑性質之其他單體。使用任何已知之方法，包括，例如， 噴塗、棒式塗布、滑動塗布、簾流塗布、擠出貼面及其組 合，將塗布組合物塗布至基材。 於將塗布組合物塗布至基材之後，若須要，經由蒸發將 溶劑移除及使黏合劑固化。固化黏合劑產生包圍膽固醇液 -26-

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晶材料之顆粒的聚合基質。基質内之顆粒濃度之適當範圍 的一例子係自30%至100%(相當於不含基質卜如顆粒濃度相 當低，以致於塗布之後顆粒彼此不會有實質的密切接=， 則黏合劑材料係膽固醇液晶材料，以致可於整個層對準較 佳。在一具體實施例中，當乾燥時一層包含5至1〇微米之= 固醇液晶材料的總厚度。 膽固醇液晶組合物可包括交聯劑。此試劑可使一膽固醇 液曰曰組合物中之聚合物交聯。或者，此試劑可使數個膽固 醇液晶組合物中之聚合物交聯。舉例來說，第二膽固醇液 晶組合物中之反應性單體，諸如二（甲基）丙烯酸酯、二環氧 化物、二乙烯基、或二烯丙基醚，可擴散至第一膽固醇液 晶組合物内。反應性單體材料可與第一或第二膽固醇液晶 組合物交聯。交聯使膽固醇液晶材料「固定」，並防止或 貫夤上降低材料的任何進一步擴散。交聯使低分子量材料 一可容易擴散之材料-的可取得性減低。 父聯有助於防止由熱引發擴散所致之各種膽固醇液晶材 料的稍後混合。此於光學本體在其之正常使用中會受到實 質熱的應用，諸如在許多顯示器的應用中尤其有利。膽固 醇液晶材料之連續擴散會導致光學性質隨時間的變化。交 聯會產生對時間實質上更安定之膽固醇液晶材料的結構， 且可使用此結構於製造具較長壽命之更可靠的產品。 為製備圖1Α所描繪之光學本體，製備包含第一膽固醇液 曰曰材料之顆粒及第二膽固醇液晶組合物之黏合劑的塗布組 合物。第二膽固醇液晶組合物包含膽固醇液晶聚合物或可 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ 297公釐) 548326 A7

’K合的較低分子量化合物。如第一膽固醇液晶材料 稍微可溶解於第二膽固醇液晶組合物中，則可形成擴散： 域。如組合物中有低分子量膽固醇液晶化合物，則單 固化或交聯之前會發生些許程度的擴散，而導致 内的節距改變。 、也或 諸如圖1C所描繪之結構可經由形成包含第一及第二膽 固醇液晶材料之顆粒於黏合劑中之塗布組合物而製備得 。黏合劑可包含第三膽固醇液晶組合物。或者，黏合： 可包含不具有液晶特性之聚合物或單體。塗布組合物： 使用任何適當的塗布技術，諸如，比方說，噴塗、棒式 塗布、滑動塗布、簾流塗布、擠出貼面及其組合，而設L 於基材上。 在又另-具體實施例中，可將第—膽固醇液晶組合物之 顆粒喷於基材上。然後可使用任何適當的塗布技術，諸如 ，比方說，喷塗、棒式塗布、滑動塗布、簾流塗布H 貼面及其組合，將第二膽固醇液晶組合物設置於第一膽固 醇液晶材料之顆粒上。 本發明之另一方法包括於基材上形成包含多於一層之结 構。此等層可同時或連續形成。個別的層可使用論述於: 之任何具體實施例形成。將複數個具有第一膽固醇液晶組 合物之顆粒設置於鄰接於基材的第一層中，及將具有第二 膽固醇液晶組合物之顆粒設置於第一層上方之第二層中。 將結構加熱，以使基材上之各種膽固醇液晶組合物對準。 使用於對準之溫度至少部分係視膽固醇液晶材料及使用於 •28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) ----- 548326 五、發明説明（25 對準之方法而定。 加熱視需要亦可促進聚合物或單體之擴散至相鄰的膽固 醇液晶組合物中，以致改變擴散區域内之膽固醇液晶組合 物的節距。此種擴散有有利於形成對反射光具有較寬廣光 譜帶寬之結構的傾向。可使用此方法於，例如，製備描繪 於圖2A及2B之光學本體。 曰 方法可更包括使各種膽固醇液晶組合物固化形成相關的 膽固醇液晶材料。固化、交聯、或兩者可降低或防止各種 材料隨時間的進一步擴散。另夕卜，結構之機械及環境安定 性通常可藉由較高程度的聚合及交聯而改良。固化及交聯 裝 步驟可於各層之塗布之後或於所有層或任何層之組涂 布之後進行。 在—具體實施例中，製備兩個別的塗布組合物。第—备 布組合物包含第—膽固醇液晶材料之顆粒，而第二塗布2 合物包含第二膽固醇液晶材料之顆粒。各塗布組合物亦可 包含黏合劑。黏合劑包含聚合材料或可反應生成聚合材料 之車父低分子量化合物。黏合劑可為膽固醇液晶組合物，但 其亦可包含不具有液晶特性之聚合材料。黏合劑可包含各 種其他的化合物，諸如交聯劑及聚合引發劑。另外，塗布 組合物可包含，例如，表面活性劑、抗氧化劑、顏料、毕 :、黏度改質劑、聚結劑及其他存在於改變生成聚合物基 貝之各種性質的單體。將第—塗布組合物設置於最靠近基 材’而形成第一層。將第二塗布組合物設置成使第二層係 形成於第-層上。兩層可使用任何適當的塗布技術，諸如

本紙張尺度適财g g家標準(CNS) Μ規格(21GX 29- 五、發明説明（26 貼比方：’喷塗'棒式塗布、滑動塗布、簾 貼面及其組合，而同時或連續塗布。 h出 使用於第一塗布組合物Φ 、物中之黏合劑可與第二塗布組合物 中之黏合劑相同或不同。任一 口物 ^^a 彳黏合劑或兩黏合劑可為膦固 醇液晶組合物。如黏合劑皆 口 可相同或不同。 ^為膽固…組合物，則節距 在-些具體實施例中，黏合劑實質上可使 粒彼此分離及與基材之#而八％ ^ 曰 材之表面刀離。如黏合劑不為膽固醇液 曰曰材料，則膽固醇液晶顆粒之螺旋軸的取向可受，例如， 製程、顆㈣彡狀料㈣響，或取向可為隨意4例來說 田黏D知"係[拉伸之薄膜時，製程及顆粒形狀會影塑膽 2液晶之螺旋軸的取向。此種伸長將使膽固醇液晶顆粒 八有局部内部拉伸的聚合物界面，其可提供對準。除此之 外或另-種方式為如膽固醇螺旋之取向對薄膜伸長方向具 有特殊關係，則可對細長顆粒形狀使系統之彈性能量減2 最小。如膽固醇液晶方位沒有較佳的對準方向，則光學本 體仍：作為圓偏光鏡。通過隨機化顆粒膽固醇液晶偏光鏡 ^平行光將以離開行進向量及偏振橢圓率之分佈離開。儘 管此一偏光鏡之軸上透射可能受損，但其典型上將具有實 質上均勾的角度性能。 在另-具體實施例中，製備兩個別的塗布組合物，但至 少-塗布組合物除了具有第二膽固醇液晶材料之顆粒之外 ，尚包含第-膽固醇液晶材料之顆粒。另一塗布組合物包 含第三膽固醇液晶材料之顆粒。各塗布組合物包含顆粒及 548326 A7 B7

黏合劑。黏合劑可包含聚合物或可反應生成聚合物之較低 分子量化合物。如黏合劑包含較低分子量化合物，則可存 在交聯劑及聚合引發劑。黏合劑可為膽固醇液晶組合物。 塗布組合物亦可包含各種其他化合物，諸如，比方說，表 面活性劑、抗氧化劑、顏料、染料、黏度改質劑、聚結劑 、及其他存在於改變生成聚合基質之性質的單體。將第一 塗布組合物設置於最靠近基材，而形成第一層。將第二塗 布組合物設置於第一層上，以致形成類似圖2C所概略顯示 的結構。兩層可使用任何已知之塗布技術，諸如，比方說 ，喷塗、棒式塗布、滑動塗布、簾流塗布、擠出貼面、及 其組合，而同時或連續塗布。 第一層中之顆粒的平均大小可相同或不同。視需要可經 由改變顆粒之大小，而使顆粒於一層内分離。經由選擇慢 乾的溶劑，具有較其他顆粒之比重大或與其相當之比重的 顆粒可更快沈降。較重的顆粒可更集中於靠近基材表面。 可將膽固醇液晶光學本體使用於各種光學顯示器及其他 應用中，包括透射型（例如，背照）、反射型、及半反半透型 顯示器。舉例來說，圖4說明一說明性背照顯示器系統4〇〇 之概略橫剖面圖，其包括顯示器介質402、背光404、如前 所述之膽固醇液晶反射型偏光鏡4〇8及非必需之反射器4〇6 。顯不器系統視需要可包括四分之一波片作為膽固醇液晶 反射型偏光鏡之部分，或作為個別組件，以將來自液晶反 射型偏光鏡之圓偏振光轉變為線性偏振光。將取景器 (viewer)設置在顯示器裝置4〇2之與背光4〇4相對的側上。 -31 - 本紙張尺度適财目國冢標準(CNS) _A4祕(21GX297公釐) 548326 A7 --- B7 五、發明説明y ^ 一 顯示器介質402經由使發射自背光404之光透射，而將訊 息或影像顯示至取景器。顯示器介質4〇2之一例子為液晶顯 示器（LCD)。 提供用於觀看顯示器系統400之光的背光404包括，例如 ’光源416及光導板418，雖然亦可使用其他的背照系統。 雖然描繪於圖4之光導板41 8具有大致矩形的橫剖面，但背 光可使用具有任何適當形狀的光導板。舉例來說，光導板 418可為楔形、槽形、擬楔形光導板等等。主要的考量為光 導板41 8可自光源416接受光及發射該光。結果，光導板418 可包括为面反射器（例如，非必需的反射器406)、引出機構 及其他為達到期望功能的組件。 反射型偏光鏡408係包括至少一如前所述之膽固醇液晶光 學本體的光學本體（例如，光學薄膜）。反射型偏光鏡408係 設置於實質上地透射離開光導板41 8之一偏振狀態之光，及 實質上地反射離開光導板41 8之不同偏振狀態之光。 圖5係一類型之反射型液晶顯示器500之概略說明。此反 射型液晶顯示器500包括顯示器介質502、反射鏡504及反射 型偏光鏡506。顯示器系統視需要可包括四分之一波片作為 膽固醇液晶反射型偏光鏡之部分，或作為個別組件，以將 來自液晶反射型偏光鏡之圓偏振光轉變為線性偏振光。光 508被反射型偏光鏡506偏振，行進通過顯示器介質502，躍 離反射鏡504，並反向通過顯示器介質502及反射型偏光鏡 506。此反射型液晶顯示器500之反射型偏光鏡506包括一如 前所述之膽固醇液晶光學本體。膽固醇液晶光學本體之明 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 548326 A7 _______B7_ 五、發明説明（29 ) 確選擇可視諸如，比方說，成本、大小、厚度、材料及重 要波長範圍的因素而定。 膽固醇液晶光學本體可與可對液晶顯示器增進或提供其 他性質之各種其他組件及薄膜共同使用。此種組件及薄膜 包括’例如’亮度增進薄膜、延遲板（retarcjati〇n piate)包括 四分之一波片及薄膜、多層或連續/分散相反射型偏光鏡、 金屬化背面反射器、稜鏡背面反射器、擴散反射背面反射 器、多層介電背面反射器及全息照相背面反射器。 貫施例 經由測量通過試驗樣品（其產生具有圓偏振成份之光）、 四分之一波片（其將圓偏振光轉變為線性偏振光）及線性偏光 鏡（以下稱為分析器，其視取向而使由四分之一波片所產生 之線性偏振光通過或將其阻斷）之組合之光的透射率，而測 量於以下實施例中製得之偏光鏡的圓偏振特性。此等組件 係依序置於Perkin Elmer* Lambda 900光譜光度計之光徑中， 其中光先進入試驗樣品，最後再由分析器離開。將待測試 的樣品置於光譜光度計之光徑中，使基材面對光源，以避 免任何於偏光作用後會影響光的基材雙折射效應。先將分 析器疋向成使其之透射軸對四分之一波片之光學軸成45〇在 產生最大透射之方向中（以下稱為通過透射），然後再將分析 器定向於在相反方向中的45。，即距原來的方向9〇。，以產生 最小透射（以下稱為阻斷透射），而於可見光光譜内測量透射 。由於當自四分之一波片離開時經完全線性偏振之光大體 而a被分析器完全阻斷，而未經偏振之光將不受分析器之 -33· 本紙張尺纽财@目家鮮(CNS) χ挪公着)-----

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任何定向差異的影響，因而光的阻斷程度，即在阻斷與通 過曲線之間的差異，係偏振程度的指示。因此，阻斷程度 係由試驗樣品所產生之偏振效應的指示。 各實施例之基材係厚度約125微米（〇〇〇5英吋）之透明薄膜 ，於其上固定附著厚度5〇微米以下之聚乙烯醇（pvA)的取向 對準層。基材係經由將經由使二羧酸萘二酯、對苯二甲酸 二曱酯、及適當二醇以習知之方式共聚合而生成之共聚酯 連續網織物擠塑，隨後再將薄膜塗布Airv〇1 425 pvA(購自

Air Products and Chemicals (Allentown，Pennsylvania))之水 性分散液而製得。然後將PVA對準層乾燥，接著再於橫越 網織物之方向中使用習知之烘箱及連續網織物繃伸裝置將 PV A塗布薄膜加熱及拉伸至其原來尺寸的約6 · 8倍，而於 PVA對準層中產生表面取向。此種基材之例子說明於美國 專利第6,096,3 75、6，113,811及6，111，697號。當知曉亦可使 用其他的透明基材。 如於一些以下的實施例中所指示，將經塗布層UV固化。 此步驟係使用經設置成在氮大氣下進行UV固化之1 i 8瓦每 公分（3 00瓦每英吋）的Fus}〇n牌輸送器型固化裝置（型號^^ 6RQN ’ Fusion UV Systems，Inc. (Gaithersburg，MD))進行。 輸送器速度為約6.1米/分鐘（20英尺/分鐘），且對各固化進行 兩程’而產生約2焦耳/平方公分之估計總曝光。 以下的比較實施例A-D及實施例1 -2利用液晶對掌單體

Paliocolor™ LC-756及非對掌單體Paliocolor™ LC-242之曱 基乙基_ (MEK)溶液，兩者皆係購自BASF Corporation -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210χ 297公釐） 548326 A7 _ B7 五、發明説明（31 ~~)

Ludwigshafen，Germany)。經由將不同量的LC-756 及 LC-242 與 光引發劑α-羥基-α，α-二甲基苯乙酮（購自ciba Geigy Corp.(Basel，Switzerland)之DarocurTM 1173)結合於MEK中，形 成可塗布於基材上，乾燥，經由加熱對準成中間相，及UV固 化形成具有不同偏振特性之反射型偏光鏡的溶液。製備如表I 所示之三種溶液：

表I 名稱 LC-756:LC-242 DAROCUR™ 1173 %固體 1:20溶液 1:20 3重量百分比固體 20.5%-20.7% 1:24溶液 1:24 3重量百分比固體 20.5%-20.7% 1:28溶液 1:28 3重量百分比固體 20.5%-20.7°/〇 在表I中’術語固體包括LC-756、LC-242及DarocurTM 1 173。LC-75 6:LC-242之比係以重量計。

比較實施例A 利用# 14金屬絲纏塗布桿（一般稱為梅耶（Mayer)桿），將表 I之1:24溶液之塗料塗布至前述之Pva對準層。#14梅耶桿產 生厚度35.6微米之液體塗層。然後使經塗布的液體層於％ C下乾燥5分鐘，隨後再如前所述在氮大氣下uv固化。以 前述之方式測量光學偏振特性，及將透射曲線於圖6中以透 射百分比對波長作說明。於圖6中，面線6H系阻斷透射，及 曲線62係通過透射。由曲線61及62之間的差可見對在55〇至 580奈米（nm)範圍内之波長發生強烈的偏振效應，其意謂較 少在可見光譜之綠色區域中之一偏光作用之光經透射。在 此範圍之外，在曲線61及62之透射之間的差較不顯著，顯 -35-

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不在此等波長下之實質上較小的偏振效應。

比較實施例B-D 使用在噴霧過程中固定在距基材約12_18英吋距離處之 Preval牌手持氣溶膠噴霧器，將表I之三種溶液的個別塗料 塗布至個別的PVA對準層（說明於上）。雖然經噴霧表面之覆 蓋率係視喷霧距離及噴霧期間而異，但噴霧一般提供表面 的完全覆蓋。於噴霧後，將液體層於66艽下乾燥5分鐘，隨 後再如前所述在氮大氣下uv固化。如前所述測量光學偏振 特性。參照說明透射百分比對波長之圖7，測得分析器之阻 斷疋向的透射曲線72、73、74 ,同時通過曲線係落於曲線 71之族的大致範圍内。如由曲線72、73、74所見，雖然存 在顯著的偏振效應，但其受限於反射在由眼睛分別察覺為 綠色（表I之1:24溶液）、紅色（1:28溶液）或藍色〇:2〇溶液）之 可見光譜之部分中的光，因而在可見光譜之綠色、紅色或 藍色區域中產生透射的降低。 實施例1 使用如5兒明於比較實施例B之Preval牌手持氣溶膠噴霧器 ，將表I之1··28溶液之塗料塗布至前述的基材。於喷霧後， 將液體層於66t下乾燥2分鐘。然後以類似的方式塗布表夏 之1:24溶液之塗料，並於66t下乾燥2分鐘。最後，經由以 與先前層相同的方式噴霧，而塗布表丨之丨：”溶液之塗料， 並於66 C下乾燥2分鐘。於最終的乾燥後，如前所述將結合 層uv固化。如前所述測量光學偏振特性，結果示於圖8。 曲線82係阻斷定向中之分析器的透射，及曲線“係通過定

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548326 A7 B7 五、發明説明（33 向中之分析器的透射。 實施例2 使用如說明於比較實施例B之Preval牌手持氣溶膠噴霧器 ’將表I之1:28溶液之塗料塗布至前述的基材。不將此層乾 燥’而以類似的方式塗布表I之1:24溶液之塗料，隨後再噴 塗表I之1:20溶液。然後如前所述將結合層於66它下乾燥2分 鐘並uv固化。如前所述測量光學偏振特性，結果示於圖9 。曲線92係阻斷定向中之分析器的透射，及曲線“係通過 定向中之分析器的透射。應注意圖9之曲線92與圖8之曲線 82顯著不同，因而顯示塗料之乾燥順序會對塗料之光學偏 振特性具有顯著的影響。 實施例3 經由將2·8份重量之LC-756、17.2份重量之LC_242、及〇2 份重量之熱活化引發劑2,2，-偶氮雙（2,4_二甲基戊腈）（購自 Du Pont Company(Wilmington，之 vaz〇 52)溶解 於79.8份重量之四氫dh(THF)中，而形成第—溶液，溶液 1。經由將4.8份重量之LC.756、152份重量之a·、及 0.2份重量之VAZ0 52溶解於79.8份重量之thf中而形成 具有不同之LC-75W LC-242比的第二溶液，溶液2。使各此 等溶液在下聚合14小時，然後以THF稀釋，而產生且 有各10%之固體含量的溶液。使用 從用回疋在約18英吋距離處之

Preval牌手持氣溶膠噴霧器，將 合夜1噴於刖述類型之PVA 對準層上’及使其在室溫下風乾。然後將溶液2噴於溶液丨 之乾燥層上，並使其在室溫下風乾。然後將結合層加熱至 -37- 本紙張尺度剌中國國家標準(CNS) A4規格(210X297^17 548326 A7 B7 五、發明説明（34 ) 115°C 10分鐘，並使其冷卻。以前述之方式測試光學偏振 特性，結果示於圖10。曲線10 1描繪通過定向中之分析器 之透射，及曲線102描繪阻斷定向中之分析器之透射。由 曲線之間的差可看到在可見光譜的相當大部分内發生偏振 效應。 實施例4 經由將0·09克之LC-756及0.91克之LC-242溶解於10.0克之 四氫呋喃（THF)中，而製備得可塗布乳液。然後於此溶液中 加入0.05克之甲氧聚乙氧（12)甲基丙烯酸酯（購自Bimax

Inc.(Cockeysville，Maryland)之 MPEM-12)。然後將〇·2 克量 之引發劑-第三丁基過氧-2-乙基己酸酯溶於50%具無氣味 礦油精之溶液中（購自 Akzo Nobel Chemicals Inc.(Chicag〇, Illinois)之 TrigonoxTM 21-C50)-加至溶液。於 70°c 下進行聚 合8小時。然後使一部分的THF蒸發，而使溶液重量降至約 5克。接著邊攪拌邊將1〇·〇克量之水加至溶液。此產生適度 安定的乳液，然後使用# 14金屬絲纏梅耶桿將其塗布於前述 的PVA對準層上。將塗料加熱至12(rc足夠的時間以使層對 準，並如前所述測試光學偏振特性。實施例仁1〇說明使用 塑化單體於形成膽固醇液晶聚合物。 實施例5 經由將0.09克之LC-756及0.91克之LC-242溶解於1〇 〇克之 四氫呋喃（THF)中，而製備得可塗布乳液。然後於此溶液中 加入至多20重量百分比（例如，5重量百分比、丨〇重量百分 比、及20重量百分比）之聚（乙二醇）（1〇〇)單丙烯酸酯 -38 - 548326 A7 B7

Polysciences，Inc.(Warrington，Pennsyivania))。接著將 TrigonoxTM 21-C50以0.2克之量加至溶液。於70°c下進行聚 合8小時。然後使一部分的THF蒸發，而使溶液重量降至約 5克。接著邊攪拌邊將10.0克量之水加至溶液。此產生適度 安定的乳液，使用#14金屬絲纏梅耶桿將其塗布於前述的 PVA對準層上。將塗料加熱至120°C 10分鐘以使層對準， 並如前所述測試光學偏振特性。 實施例6 經由將0.05克之LC-756及0.95克之LC-242溶解於1〇.〇克之 四氫呋喃（THF)中，而製備得可塗布乳液。於此溶液中加入 0.05克之曱氧聚乙氧（12)曱基丙烯酸酯。接著將Trig0noxTM 2 1_C50以0.2克之量加至溶液。然後於70它下進行聚合8小 時。接著使一部分的THF蒸發，而使溶液重量降至約5克。 然後邊攪拌邊將1 〇·〇克量之水加至溶液。此產生適度安定 的乳液，然後使用#14金屬絲纏梅耶桿將其塗布於前述的 PVA層上。將塗料加熱至120°C足夠的時間以使層對準，並 如前所述測試光學偏振特性。 實施例7 經由將〇.〇5克之LC-756及〇·95克之LC-242溶解於10.0克之 四氫呋喃（THF)中，而製備得可塗布乳液。然後於此溶液中 加入0.05克之聚乙二醇單丙烯酸酯。接著將Trig0n0XTM 21-C50以0·2克之量加至溶液。然後於7〇°C下進行聚合8小時。 接著使一部分的THF蒸發，而使溶液重量降至約5克。然後 邊攪拌邊將1 〇.〇克量之水加至溶液。此產生適度安定的乳 -39- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇X 297公爱)

裝 訂

548326 A7 __B7 五、發明説明（36 ) 液，然後使用# 14金屬絲纏梅耶桿將其塗布於前文說明的 PVA層上。將塗料加熱至120°C足夠的時間以使層對準，並 如前所述測試光學偏振特性。 實施例8 經由將〇·〇9克之LC-756及〇·91克之LC-242溶解於10.0克之 四氫呋喃（THF)中，而製備得可塗布乳液。然後於此溶液中 加入0.2克之聚乙二醇（1000)單甲基醚單甲基丙烯酸酯（購自 Polysciences Inc.(Warrington，Pennsylvania))。將引發劑 VAZO 52以0.2克之量加至溶液。然後於60X：下進行聚合8小 時。接著使一部分的THF蒸發，而使溶液重量降至約5克。 然後邊攪拌邊將1 〇·〇克量之水加至溶液。此產生適度安定 的乳液，然後使用# 14金屬絲纏梅耶桿將其塗布於前述的 PVA層上。將塗料加熱至120°C足夠的時間以使層對準，並 如前所述測試光學偏振特性。 實施例9 以與實施例8類似之方式，經由先將〇·〇9克之LC-756及 0.91克之LC-242溶解於10.0克之四氫呋喃（THF)中，而製備 得可塗布乳液。然後於此溶液中加入0.4克，而非〇·2克之使 用於實施例8的聚乙二醇（1〇〇〇)單甲基醚單甲基丙烯酸酯。

• 然後將引發劑VAZO 52以0.2克之量加至溶液。然後於6〇°C 下進行聚合8小時。接著使一部分的THF蒸發，而使溶液重 量降至約5克。然後邊攪拌邊將ι〇·〇克量之水加至溶液。此 產生適度安定的乳液，然後使用# 14金屬絲纏梅耶桿將其塗 布於前文說明的PVA層上。將塗料加熱至120°C足夠的時間 -40- 本紙張尺度適财S S家標準(CNS) A4規格(210X 297公爱) 548326 A7 B7 五、發明説明（37 ) 以使層對準，並如前所述測試光學偏振特性。 實施例10 經由將0.9克之LC-756及9.1克之LC-242溶解於90克之四 氫呋喃（THF)中，而製備得可塗布乳液。以氮氣沖洗溶液， 而將氧驅除。於此溶液中加入1克之Trigonox™ 2 1C-50，並 將溶液加熱至約6 0 °C直至固體完全溶解為止，而形成原料 單體溶液。 製備三個包含15克原料單體溶液之玻璃瓶。將一定量之 3-曱基丙烯氧丙基三甲氧石夕烧（購自United Chemical Technologies(Bristol，PA))溶於THF之2重量百分比溶液加至 各玻璃瓶。第一個玻璃瓶接受2克，第二個玻璃瓶接受4克 ，及第三個玻璃瓶接受6克。然後於約65 °C下進行聚合8小 時。於聚合後，接著邊攪拌邊將1 5克量之水加至溶液。將 具約5重量百分比固體之乳液取出及蘸塗於玻璃顯微鏡载片 上，然後乾燥。 實施例11

經由將18.2克之化合物A

化合物A 及1.8克之LC-756溶解於80克之四氫呋喃（THF)中，及加 熱至約60°C製得澄清溶液，而製備得可塗布乳液。化合物a 可如歐洲專利申請案公告第834754號之說明製備得。以氮 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 548326 A7 _____Β7 五、發明説明（38 ) 氣冲洗 >谷液，而將氧驅除。使溶液冷卻，然後加入2克之 Trigonox™ 2 1C-50，而形成原料單體溶液。 製備包含20克原料單體溶液之玻璃瓶。將〇·5克量之甲氧聚 乙氧-12 曱基丙烯酸酯（Bimax Chemicals LTD (CockeysWlle，

Maryland))溶於THF之10%溶液加至玻璃瓶。亦加入四溴化 碳（3克之5% THF溶液），並於玻璃瓶中混合。然後於約6(Γ(： 下進行聚合至少18小時。於聚合後，加入聚（氧化乙烯、月 桂基鱗（購自 Aldrich Chemical Co.(Milwaukee，WI)之 Brij 35) 及乙酸乙酯：THF之1:1混合物，以提供包含丨7重量百分比固 體及2.7重量百分比聚（氧化乙烯）35月桂基醚之乳液。將乳液 取出及蘸塗於玻璃顯微鏡載片上，然後乾燥。 實施例12 經由將1 8 · 2克之說明於實施例11之化合物a及1 · 8克之l C _ 756溶解於80克之四氫呋喃（THF)中，及加熱至約6(TC製得 /丑清浴液’而製備得可塗布乳液。以氮氣沖洗溶液，而將 氧驅除。使溶液冷卻，然後加入2克之Trig0noxTM 21C-50， 而形成原料單體溶液。 製備包含20克原料單體溶液之玻璃瓶。將〇·5克量之甲基 丙稀酸月桂酯（Aldrich Chemical Co .(Mil waukee，WI))溶於 THF之1 〇%溶液加至玻璃瓶。亦加入四溴化碳（3克之5% THF溶液），並於玻璃瓶中混合。然後於約6〇下進行聚合 至少1 8小時。於聚合後，加入聚（氧化乙烯）35月桂基醚及乙 酸乙醋：異丙醇之1 ··丨混合物，以提供包含丨3重量百分比固體 及10重量百分比聚（氧化乙烯）35月桂基醚之乳液。將乳液取 -42- I紙張尺度適财_家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 548326 A7 B7 五、發明説明（39 ) 出及蘸塗於玻璃顯微鏡載片上，然後乾燥。 不應將本發明視為受限於前述之特定實施例，而係應明 瞭其涵蓋如完整記述於隨附之申請專利範圍中之本發明的 所有態樣。熟悉本發明相關技藝之人士當回顧本說明書時 ，當可容易明瞭可應用本發明之各種修改、相等方法、以 及許多結構。 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

Claims (1)

1. 548326 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 I 一種光學本體，包括： U)複數個包含第一膽固醇液晶材料之第一顆粒；及 (b)第一膽固醇液晶材料，其與該複數個第一顆粒形成 、、Ό構，其中该第一膽固醇液晶材料具有不同於該第二 膽固醇液晶材料之節距。 2·根據巾請專利範圍第丨項之光學本體，其中該第—顆粒具 有在〇·〇5微米至5微米範圍内之平均直徑。 八 3.根據f請專利範圍第！項之光學本體，其中該第二膽固醇 液晶材料係經設置為複數個第二顆粒。 4·根據中請專利範圍^項之光學本體，其中該複數個第一 顆粒係分散於包含該第二膽固醇液晶材料之基質中。 5·根據申請專利範圍第i項之光學本體，其中該第—膽固醇 液晶材料包含第一對掌單體及第一非對掌單體之反應產 物0 Μ 6.根據申請專利範圍第5項之光學本體，其中該第二膽固醇 液=材料包含比例不同於該第一膽固醇液晶材料之第一 對掌單體及第一非對掌單體之反應產物。 •很據申請專利範圍第5項之光學本體，其中該第二膽 液晶材料包含第二對掌單體及第二非對掌單體之反 物’其中該第二對掌單體係不同於該第一對掌單體。 8_根據申請專利範圍第1項之光學本體，其中該第一膽 液晶材料包含第一對掌單體、第一非對掌單體、^ 單體之反應產物。 其中該結構包含多

   裝 # 9·根據申請專利範圍第1項之光學本體， -44 - 本紙張尺度適八4規格(21〇χ2^)------- 548326 A B c D 申請專利範圍 於一層。 ι〇.根據申請專利範圍第9項之光學本體，纟中該第一膽固醇 ^晶材料係設置於結構之第一層中，及該第二膽固醇液 晶材料係設置於結構之第二層中。 U.根據巾請專利範圍第i項之光學本體，其中減學本體反 射具有至少200奈米（nm)之光譜寬度之光。 12·根據中請專㈣圍第i項之光學本體，丨中該第一膽固醇 液晶材料之顆粒經該第二膽固醇液晶材料部分擴散。 13·根據巾請專利範圍第1項之光學本體，其更包括設置於結 構中之第三膽固醇液晶材料，其中該第三膽固醇液晶材 料具有不同於該第一及第二液晶材料之節距。 14.根據中請專利範圍第13項之光學本體，#中該第三膽固 醇液晶材料係經設置為複數個第三顆粒。 1 5·根據申請專利範圍第14項之光學本體，其中該第二及第 三膽固醇液晶材料分別係經設置為複數個第二及第三顆 粒0 16·根據申請專利範圍第15項之光學本體，其中該第一及第 三顆粒係分散於包含該第二膽固醇液晶材料之基質中。 Π·根據申請專利範圍第丨項之光學本體，其中該第一及第一 膽固醇液晶材料之至少_者係包含表面活性劑共單體: 元之聚合物。 18. —種反射型偏光鏡，包括·· (a) 複數個包含第一膽固醇液晶材料之第一顆粒；及 (b) 第二膽固醇液晶材料，其與該複數個第一顆粒形 -45- 548326 A8 B8 C8 _____D8 六、申請專利範圍 ^ ~" 一結構，其中該第一膽固醇液晶材料具有不同於該第二 膽固醇液晶材料之節距。 19. 一種光學顯示器，包括·· 一反射型偏光鏡，包括： (a) 複數個包含第一膽固醇液晶材料之第一顆粒；及 (b) 第二膽固醇液晶材料，其與該複數個第一顆粒形 成一結構，其中該第一膽固醇液晶材料具有不同於該第 二膽固醇液晶材料之節距。 20·根據申請專利範圍第19項之光學顯示器，其更包括一光 源。 21· —種製造光學本體之方法，此方法包括： U)將複數個包含第一膽固醇液晶組合物之第一顆粒設 置於基材上； & (b) 將第一膽固醇液晶組合物設置於基材上，而與該第 一膽固醇液晶組合物形成一結構；及 (c) 分別將該第一及第二膽固醇液晶組合物轉變為第一 及第一膽固醇液晶材料，其中該第一膽固醇液晶材料具 有不同於該第二液晶材料之節距。 22·根據申請專利範圍第21項之方法，其中設置該複數個第 一顆粒包括使用選自噴塗、棒式塗布、滑動塗布、襄流 塗布、擠出貼面、及其組合之塗布技術設置該複數個第 一顆粒。 23·根據申請專利範圍第21項之方法，其中將第二膽固醇液 晶組合物設置於基材上包括使用選自噴塗、棒式塗布、 -46- 本紙張尺度翻巾B g家鮮(CNS) A4規格(⑽χ撕公爱) 548326

   滑動塗布、簾流塗布、擠出貼面、及其組合之塗布技術 5又置5亥第 '一膽固醇組合物。 24.根據申請專利範圍第21項之方法，其中將該第二膽固醇 液晶組合物設置於基材上係與將該第一膽固醇液晶組合 物之第一顆粒設置於基材上同時進行。 25·根據申請專利範圍第21項之方法，其中設置該複數個第 一顆粒及設置該第二膽固醇液晶組合物包括將在包含第 二膽固醇液晶組合物之基質中之第一膽固醇液晶組合物 之第一顆粒設置於基材上。 26·根據申請專利範圍第21項之方法，其中設置該第二膽固 醇液晶組合物包括將複數個包含第二膽固醇液晶組合物 之第一顆粒設置於基材上。 27·根據申請專利範圍第21項之方法，其更包括設置第三膽 固醇液晶組合物，以與該第一及第二膽固醇液晶組合物 形成一結構，其中該第三膽固醇液晶組合物經轉變為具 有節距不同於該第一及第二膽固醇液晶材料之節距的第 三液晶材料。 2 8 ·根據申請專利範圍第21項之方法，其中該結構具有多於 一層0 2 9 ·根據申請專利範圍第2 1項之方法，其更包括加熱該第一 及第二膽固醇液晶組合物，以於該第一及第二膽固醇液 晶組合物之間產生擴散。 3〇·根據申請專利範圍第21項之方法，其更包括加熱該第一 及第二膽固醇液晶材料，以於該第一及第二膽固醇液晶 -47- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 8 8 8 8 A B c D 548326 々、申請專利範圍 材料之間產生擴散。 3 1 ·根據申請專利範圍第2 1項之方法，其中該第一及第二膽 固醇液晶組合物之至少一者包含對掌單體、非對掌單體 及表面活性劑共單體。 -48- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)