TWI432851B - 圖案化相位延遲膜及其製造方法 - Google Patents

Description

圖案化相位延遲膜及其製造方法

本發明係有關於一種圖案化相位延遲膜及其製造方法，且特別是有關於一種以壓印方式製造的圖案化相位延遲膜。

圖案化相位延遲膜已被應用在三維立體顯示器中，觀眾在佩帶了偏光眼鏡後，可在一具有圖案化相位延遲膜的液晶顯示器上觀賞三維立體影像。在相關技術領域中已存在一些製造圖案化相位延遲膜的方法，例如美國專利第6,624,863號揭露一種製作圖案化相位延遲膜的方法，以及美國專利第6,498,679號揭露一種使用單片相位延遲膜製作的微結構相位差膜。本發明提供了一種新穎的圖案化相位延遲膜之製造方式，特別是利用壓印的方式來製造圖案化相位延遲膜。

本發明係有關於一種圖案化相位延遲膜以及利用壓印的方式來製造圖案化相位延遲膜之方法。

根據本發明之一態樣，提出一種製造具微結構的圖案化相位延遲膜之方法。該圖案化相位延遲膜具有複數個第一相位延遲區及複數個第二相位延遲區，其製造方法包含以下步驟：提供一基材；在該基材的第一表面形成一配向層；在該配向層上塗佈一聚合性液晶材料形成液晶層；使該液晶層與該配向層配向；將該液晶層壓印為預設圖案形成複數個第一相位延遲區以及複數個第二相位延遲區，其中該第一相位延遲區及該第二相位延遲區具有格柵狀條紋結構且兩者互相平行，該第二相位延遲區相對於該第一相位延遲區為槽狀結構且與該第一相位延遲區互相交錯；固化該圖案化液晶層；其中，該第一相位延遲區與該第二相位延遲區的相位延遲值之差為180度。

根據本發明之另一態樣，提出一種具有複數個第一相位延遲區及複數個第二相位延遲區的圖案化相位延遲膜。該圖案化相位延遲膜包含一基材；一配向層，位於該基材的第一表面；一液晶層，由在該配向層上塗佈一聚合性液晶材料所形成；複數個第一相位延遲區及第二相位延遲區，其藉由將液晶層壓印為預設圖案所形成，其中該第一相位延遲區及該第二相位延遲區具有格柵狀條紋結構且兩者互相平行，該第二相位延遲區相對於該第一相位延遲區為槽狀結構且與該第一相位延遲區互相交錯；固化該圖案化液晶層；其中，該第一相位延遲區與該第二相位延遲區的相位延遲值之差為180度。

根據本發明之又一態樣，提出一種製造具微結構的圖案化相位延遲膜的方法。該圖案化相位延遲膜可貼覆至少一種功能性光學膜，例如：偏光膜(polarizing film)、硬塗層膜(hard-coating film)、低反射膜(low reflective film)、抗反射膜(anti-reflective film)、抗眩膜(anti-glaring film)。

根據本發明的再一態樣，提出一種圖案化相位延遲膜。該圖案化相位延遲膜可被應用在顯示器上，以提供觀賞者三維立體影像。

為了對本發明之上述及其他態樣有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

第一實施例

請參照第1圖。第1圖係繪示本發明之較佳實施例的圖案化相位延遲膜100之剖面示意圖。圖案化相位延遲膜100包含一基材110，一配向層120，一圖案化液晶層130，圖案化液晶層130具有複數個第一相位延遲區131以及複數個第二相位延遲區132。一離型膜140貼覆於固化的液晶層130之上，當在液晶層130上貼覆功能性光學膜，例如偏光膜時，可以移除離型膜140。

請同時參照第2圖、第3A圖、第3B圖、第3C圖、第3D圖。第2圖係繪示本發明之圖案化相位延遲膜之製造方法的較佳實施例示意圖。第3A圖到第3D圖係繪示圖案化相位延遲膜之製造方法的較佳實施例之各階段步驟。步驟S201中，提供一基材210。基材210的相位延遲值小於90度，較佳地相位延遲值為實質上0度。基材210係選自聚對苯二甲酸乙烯酯(poly ethylene terephthalate，PET)，聚碳酸酯(polycarbonate，PC)，三醋酸纖維素(triacetyl cellulose，TAC)，聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate，PMMA)和環烯烴聚合物(cyclo-olefin polymer，COP)所構成之群組。其中，基材210的厚度介於30微米(μm)到300微米(μm)之間。

在步驟S202中，配向層220在基材210上形成。配向層220在基材210上的形成方式係為所屬技術領域中具有通常知識者熟知的方法，例如微刮痕配向法(micro-scratch alignment treatment)，刷磨式配向法(rubbing treatment)，光配向法(photo-alignment)，二氧化矽斜向蒸著法(SiO₂ evaporation)和離子束配向法(ion-beam alignment)。

請參照第3A圖，在步驟S203中，在配向層220上塗佈一液晶材料1201。於本發明之圖案化相位延遲膜之製造方法中使用的液晶材料1201係為聚合性液晶。在本發明之一實施例中所使用的液晶為BASF LC242(聚合性液晶雙丙烯酸酯，BASF，德國)。本發明之又一實施例中所使用的液晶為RMS 10-021(光聚合性活性液晶元溶液，默克光電科技股份有限公司，台灣)。將液晶與溶劑混合後，塗佈於配向層220上。液晶溶液的固含量範圍介於10%至50%之間。在本發明的較佳實施例中，液晶溶液的固含量為20%。本發明中所使用的溶劑係為所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的，例如丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate，PGMEA)。在液晶層230壓印為預設圖案前先移除液晶溶液中的溶劑。

請參照第2圖中的步驟S204，加熱液晶材料1201以移除其中的溶劑，並同時使液晶層230與配向層220配向。進行加熱處理的溫度介於20℃至100℃之間，較佳地為介於50℃至100℃之間。在本發明之一較佳實施例中，進行加熱處理的溫度為70℃。控制加熱溫度可影響液晶材料1201與配向層220的配向效果。經過加熱處理的液晶材料1201厚度介於0.1微米(μm)至9.9微米(μm)之間，該厚度決定於不同液晶材料的使用以及所欲提供之不同的相位延遲值。液晶材料1201的厚度較佳地為介於1微米(μm)至3微米(μm)之間。在本發明的一實施例中，聚合性液晶材料1201為BASF LC242，該液晶材料1201的塗佈厚度為1.78微米(μm)。在本發明的另一實施例中，聚合性液晶材料1201為Merck RMS 10-021，該液晶材料1201的塗佈厚度為2.1微米(μm)。

請參照第2圖中的步驟S205，液晶材料1201在經過加熱處理後接著進行壓印。在步驟S205中，將該液晶材料1201壓印為具預設圖案的液晶層230，該液晶層包含複數個第一相位延遲區(例如浮雕結構231)以及複數個第二相位延遲區(例如槽狀結構232)，如第3B圖所繪示。該壓印處理藉由表面具有預設圖案的壓印裝置或是滾輪壓印而成。如第4圖所繪示，在本發明的一實施例中，壓印處理使用的是槽狀滾輪630。滾輪630的表面是一具浮雕格柵狀條紋結構631的模具，且該浮雕結構間互相平行。該組浮雕結構631在滾輪630上沿著滾動方向延伸。在本發明的另一實施例中，該組浮雕結構631的延伸方向與滾輪630的轉動方向垂直(圖中未繪示)。

當進行壓印處理步驟S205時，液晶層230因凹槽滾輪630的壓印而形成一組凹槽結構232以及一組浮雕結構231。該些浮雕結構231以及該些凹槽結構232是彼此平行交錯的格柵狀條紋結構。該些浮雕結構231以及該些凹槽結構232之相位延遲值之差為180度。

該些浮雕結構231的高度介於0.1微米(μm)至9.9微米(μm)之間，較佳地為介於1微米(μm)至3微米(μm)之間。該些浮雕結構231的高度因使用的聚合性液晶以及提供的相位延遲值而有所差異，該些浮雕結構231的高度使凹槽結構232與浮雕結構231的相位延遲值之差為180度。在本發明的一實施例中，使用的液晶材料1201為BASF LC242，塗佈的液晶層厚度為1.78微米(μm)。在本發明的另一實施例中，使用的液晶材料1201為Merck RMS 10-021，塗佈的液晶層厚度為2.1微米(μm)。因此，具圖案化相位延遲膜之顯示器的大小、顯示器的解析度以及觀賞的距離將決定兩浮雕結構231之間的間距。一般來說，兩浮雕結構231的間距介於10微米(μm)至900微米(μm)之間。例如使用在24吋的液晶監視器時，該二浮雕結構231之間距約為250微米(μm)。

在步驟S206中，對圖案化液晶層230進行固化處理。該固化處理的方法係為所屬技術領域中具有通常知識者熟知的方法，例如紫外光固化處理或熱固化處理。第4圖係繪示本發明之一實施例中，使用的連續生產方式，例如捲對捲生產之系統示意圖。

圖案化液晶層230固化後，可在圖案化液晶層230上貼覆至少另外一層光學膜，如步驟S207所示。在本發明的一實施例中，該貼覆於液晶層230上的另一層膜為離型膜240，當圖案化相位延遲膜貼覆於顯示器或偏光膜上時，可以撕除該離型膜240。在本發明的另一較佳實施例中，該貼覆之光學膜是偏光膜且該偏光膜直接貼覆於圖案化液晶層230上。

本發明之圖案化相位延遲膜製造方法可以批次製程(batch production)或連續製程(continuous production)實行。系統400係用以製造本發明之圖案化相位延遲膜。基材411自第一滾輪410上放捲並經由通過配向裝置420形成配向層(圖中未繪示)。接著，利用一塗佈裝置430將一層聚合性液晶421塗佈於該配向層上。藉由加熱裝置440移除該液晶塗層421中的溶劑，並同時使該液晶塗層421與該配向層配向，其中，塗佈液晶層的加熱溫度介於20℃到100℃之間，較佳地為介於50℃到100℃之間，更佳地為70℃。接著，該配向後的液晶塗層421藉由前述的凹槽滾輪630進行壓印處理，形成複數個浮雕結構與複數個槽狀結構。該些複數個浮雕結構與凹槽結構藉由固化裝置450進行固化處理。該固化裝置可為紫外光固化裝置或熱固化裝置。固化處理後，該些浮雕結構與該些凹槽結構的的相位延遲值之差為180度。圖案化相位延遲膜451接著自第二滾輪460上放捲。在本發明的另一實施例中，圖案化相位延遲膜451可以與自第三滾輪470上放捲的離型膜471進行層壓。該離型膜471之方向朝向該圖案化相位延遲膜451。該離型膜471與該圖案化相位延遲膜451經過層壓裝置480，接著自滾輪490上放捲，如第5圖所繪示。

在本發明的一實施例中，圖案化相位延遲膜可貼覆至少一種功能性光學膜，以進一步提供額外所需的光學特性。例如偏光膜(polarizing film)、硬塗層膜(hard-coating film)、低反射膜(low reflective film)、抗反射膜(anti-reflective film)、抗眩膜(anti-glaring film)。該些功能性光學膜位於基材上形成配向層之另一側。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、451．．．圖案化相位差延遲膜

110、210、411．．．基材

120、220．．．配向層

130、230．．．液晶層

131、231．．．第一延遲區

132、232．．．第二延遲區

140、240、471．．．離型膜

1201．．．液晶材料

400．．．系統

410．．．第一滾輪

420．．．配向裝置

421．．．液晶塗層

430．．．塗佈裝置

440．．．加熱裝置

450．．．固化裝置

460．．．第二滾輪

470．．．第三滾輪

480．．．層壓裝置

490．．．滾輪

630．．．槽狀滾輪

631．．．浮雕結構

632．．．凹槽結構

S201、S202、S203、S204、S205、S206、S207．．．步驟

第1圖繪示本發明之一實施例的圖案化相位延遲膜之剖面圖。

第2圖繪示本發明之一實施例的圖案化相位延遲膜之製造方法流程圖。

第3A圖至第3D圖繪示本發明之一實施例的製造步驟示意圖。

第4圖繪示本發明之一實施例的圖案化相位延遲膜製造系統裝置示意圖。

第5圖繪示本發明之又一實施例的圖案化相位延遲膜製造系統裝置示意圖。

100．．．圖案化相位延遲膜

110．．．基材

120．．．配向層

130．．．液晶層

131．．．第一相位延遲區

132．．．第二相位延遲區

140．．．離型膜

Claims (20)

1. 一種製造具有第一相位延遲區及第二相位延遲區之圖案化相位延遲膜的製造方法，包含：提供一基材；在該基材的第一表面形成一配向層；塗佈一液晶材料於該配向層形成液晶層；使該液晶層與該配向層配向；將該液晶層壓印為預設圖案形成複數個第一相位延遲區以及複數個第二相位延遲區；該第一相位延遲區及該第二相位延遲區具有格柵狀條紋結構且互相平行，該第二相位延遲區相對於該第一相位延遲區為凹槽結構且與該第一相位延遲區彼此交錯；以及固化該圖案化液晶層；其中，該第一相位延遲區及該第二相位延遲區的相位延遲值之差為180度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之製造圖案化相位延遲膜的方法，其中該基材的相位延遲值實質上為0度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之製造圖案化相位延遲膜的方法，其中該基材係選自聚對苯二甲酸乙烯酯(poly ethylene terephthalate，PET)，聚碳酸酯(polycarbonate，PC)，三醋酸纖維素(triacetyl cellulose，TAC)，聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate，PMMA)和環烯烴聚合物(cyclo-olefin polymer，COP)所構成之群組。
4. 如申請專利範圍第1項所述之製造圖案化相位延遲膜的方法，其中該基材的厚度介於30微米(μm)至300微米(μm)之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之製造圖案化相位延遲膜的方法，其中在該基材形成該配向層的方法係選自微刮痕配向法(micro-scratch alignment treatment)，刷磨式配向法(rubbing treatment)，光配向法(photo-alignment)，二氧化矽斜向蒸著法(SiO₂ evaporation)和離子束配向法(ion-beam alignment)所構成之群組。
6. 如申請專利範圍第1項所述之製造圖案化相位延遲膜的方法，其中該固化圖案化液晶層之厚度介於1微米(μm)至3微米(μm)之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之製造圖案化相位延遲膜的方法，其中該液晶層與該配向層配向時的溫度介於50℃至100℃之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述之製造圖案化相位延遲膜的方法，其中該液晶層與該配向層配向時的溫度為70℃。
9. 如申請專利範圍第1項所述之製造圖案化相位延遲膜的方法，其中固化該圖案化液晶層的固化方法為紫外光固化處理或熱固化處理。
10. 如申請專利範圍第1項所述之製造圖案化相位延遲膜的方法，進一步包括貼覆一偏光膜於該固化液晶層上。
11. 如申請專利範圍第1項所述之製造圖案化相位延遲膜的方法，進一步包含貼覆至少一種功能性光學膜於基材的第二表面，該第二表面位於該第一表面的相反側；其中，該功能性光學膜係選自偏光膜(polarizing film)、硬塗層膜(hard-coating film)、低反射膜(low reflective film)、抗反射膜(anti-reflective film)、抗眩膜(anti-glaring film)所構成之群組或上述之組合。
12. 一種圖案化相位延遲膜，包含：一基材；一配向層，位於該基材的第一表面；一液晶層，於該配向層塗佈一液晶材料所形成；以及複數個第一相位延遲區以及複數個第二相位延遲區；將該液晶層壓印為預設圖案形成該些相位延遲區；該第一相位延遲區及該第二相位延遲區具有格柵狀條紋結構且兩者互相平行，該第二相位延遲區相對於該第一相位延遲區為凹槽結構且與該第一相位延遲區互相交錯；其中，該第一相位延遲區與該第二相位延遲區的相位延遲值之差為180度。
13. 如申請專利範圍第12項所述之圖案化相位延遲膜，其中該基材的相位延遲值小於90度。
14. 如申請專利範圍第12項所述之圖案化相位延遲膜，其中該基材的相位延遲值實質上為0度。
15. 如申請專利範圍第12項所述之圖案化相位延遲膜，其中該基材係選自聚對苯二甲酸乙烯酯(poly ethylene terephthalate，PET)，聚碳酸酯(polycarbonate，PC)，三醋酸纖維素(triacetyl cellulose，TAC)，聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate，PMMA)和環烯烴聚合物(cyclo-olefin polymer，COP)所構成之群組。
16. 如申請專利範圍第12項所述之圖案化相位延遲膜，其中該基材的厚度介於30微米(μm)至300微米(μm)之間。
17. 如申請專利範圍第12項所述之圖案化相位延遲膜，其中該基材上的該配向層形成方法係選自微刮痕配向處理(micro-scratch alignment treatment)，刷磨式配向法(rubbing treatment)，光配向法(photo-alignment)，二氧化矽斜向蒸著法(SiO₂ evaporation)和離子束配向法(ion-beam alignment)所構成之群組。
18. 如申請專利範圍第12項所述之圖案化相位延遲膜，其中該固化圖案化液晶層之厚度介於1微米(μm)至3微米(μm)之間。
19. 如申請專利範圍第12項所述之圖案化相位延遲膜，進一步包括一偏光膜，該偏光膜貼覆於該固化液晶層上。
20. 如申請專利範圍第12項所述之圖案化相位延遲膜，進一步包含至少一種功能性光學膜，該功能性光學膜貼覆於基材的第二表面，該第二表面位於該第一表面的相反側；其中，該功能性光學膜係選自偏光膜(polarizing film)、硬塗層膜(hard-coating film)、低反射膜(low reflective film)、抗反射膜(anti-reflective film)、抗眩膜(anti-glaring film)所構成之群組或上述之組合。