TWI454804B - 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

本發明係關於一種圖案化相位延遲膜及其製造方法，特別是應用於立體影像顯示裝置。

近來，提升影像品質的立體影像顯示裝置已受到各行各業的注目，並且受到大部分消費者的喜愛。眾所皆知的，當圖案化相位延遲膜應用至液晶顯示螢幕時，觀看者可經由偏振眼鏡而獲得立體的影像。

關於圖案化相位延遲膜，其製造方法已被一些相關文獻所揭露，例如：美國專利第6,624,863號揭露一種圖案化相位延遲膜的製造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。

本發明的目的為提供一種圖案化相位延遲膜之新穎結構及其製造方法，特別是應用於立體顯示裝置，且該製造方法包含壓印處理法。

本發明係關於一種圖案化相位延遲膜及其製造方法，特別是應用於立體顯示裝置。根據本發明之一態樣，係提出一圖案化相位延遲膜，其包含一基材；一圖案化結構，其利用壓印可固化樹脂產生該圖案化結構於該基材之上；一配向層，其位於該圖案化結構之上；一液晶層，該液晶層以特定厚度塗佈於該配向層之上。該圖案化結構以一預定圖案壓印可固化樹脂以形成該圖案化結構於該基材之上，其包括複數個第一區域及複數個第二區域，其中該些第一區域與該些第二區域具備格柵狀帶形結構，且該些第一區域係為格柵狀浮雕結構，並且與該些第二區域相互平行交錯。該液晶層塗佈於該配向層之上，其完全覆蓋於該些第一區域與該些第二區域所形成之圖案化結構，並且該液晶層至該些第一區域表面的距離為特定厚度。其中，位於該些第一區域上方的液晶層提供一第一相位延遲值與位於該些第二區域上方的液晶層提供一第二相位延遲值，且該第一相位延遲值與該第二相位延遲值之差為180°。

根據本發明之另一態樣，係提供一種圖案化相位延遲膜之製造方法，其包括以下步驟：提供一基材，塗佈一可固化樹脂於該基材之上，以一預定圖案壓印該可固化樹脂以形成一圖案化結構，其包括複數個第一區域及複數個第二區域，其中該些第一區域與該些第二區域具備格柵狀帶形結構，且該些第一區域係為格柵狀浮雕結構，並且與該些第二區域相互平行交錯。固化該圖案化結構，形成一配向層於該圖案化結構之上。塗佈一液晶層於該配向層之上，該液晶層以特定厚度覆蓋於該些第一區域與該些第二區域所形成之圖案化結構。使該液晶層與該配向層進行配向。固化該液晶層。其中，位於該些第一區域上方的液晶層提供一第一相位延遲值與位於該些第二區域上方的液晶層提供一第二相位延遲值，且該第一相位延遲值與該第二相位延遲值之差為180°。

根據本發明之又一態樣，該圖案化結構相位延遲膜至少黏附於一光學膜之上，該光學膜係選自偏光膜(polarizing film)、硬質膜(hard-coating film)、低反射膜(low reflective film)、抗反射膜(anti-reflective film)及抗眩膜(anti-glaring film)所組成之群組。

根據本發明之再一態樣，該圖案化相位延遲膜可黏附於顯示螢幕之上以提供觀賞者一立體影像。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，上述實施例與圖示非用以限定本發明之前提作詳細說明如下：

本發明所附圖示係用以詳細說明，並非用以限定本發明內容。

第1圖係繪示出本發明之一較佳實施例之圖案化相位延遲膜100，其包含一基材110；一圖案化結構120，其係由壓印可硬化樹脂以形成該圖案化結構於該基材110之上；一配向層140，其位於該圖案化結構120之上；一液晶層130，其塗佈特定厚度於該配向層140之上；一離形膜150，位於該液晶層之上。該圖案化結構120包含複數個第一區域121及複數個第二區域122於該基材110之上。其中，該些第一區域與該些第二區域具備格柵狀帶形結構，且該些第一區域係為格柵狀浮雕結構，並且與該些第二區域相互平行交錯。塗佈該液晶層130於該配向層140之上，且完全覆蓋該些第一區域121與該些第二區域122。其中，液晶層130以特定厚度D2覆蓋於該些第一區域121之上。

該液晶層130的厚度選擇係為了使該些第一區域121上方之液晶層130提供的第一相位延遲值與該些第二區域122上方之液晶層130提供的第二相位延遲值，達到兩相位延遲值之差為180°。

該基材110的相位延遲值係小於90°，較佳地，該基材之相位延遲值實質為0°。且該基材110係選自聚對苯二甲酸二乙酯(polyethylene 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(polymethyl methacrylate，PMMA)和環烯烴聚合物(cyclo-olefin polymer，COP)所組成之群組。該基材110的厚度係為30um-300um。

該圖案化結構120係由壓印該可固化樹脂所形成。該可固化樹脂係選自紫外光固化樹脂(UV curable resin)或熱固化樹脂(thermo-curable resin)所組成之群組者。該可固化樹脂係選自丙烯酸樹脂(acrylic resin)、矽樹脂(silicone)和聚胺甲酸酯(polyurethane)所組成之群組。該圖案化結構120包含複數個第一區域121及複數個第二區域122。其中，該些第一區域121與該些第二區域122具備格柵狀帶形結構，且該些第一區域121係為格柵狀浮雕結構，且與該些第二區域122相互平行交錯。該可固化樹脂的相位延遲值實質為0。

形成該圖案化結構120之該些第一區域121與該些第二區域122的厚度係決定於該液晶層130中的聚合型液晶材料特性、液晶顯示裝置的畫素大小、解析度及觀看距離。位於該些第一區域121之第一相位延遲值與位於該些第二區域122之第二相位延遲值，其兩相位延遲值之差值主要決定於該些第一區域121與該些第二區域122上方之液晶層130厚度。如第1圖所示，位於該些第一區域121上方之液晶層130的厚度為D2，位於該些第二區域122上方之液晶層130的厚度為D1。而該些第一區域121及該些第二區域上方之液晶層130的厚度差與該些第一區域121之高度D3相關。因此，該些第一區域121之高度D3即決定所提供的相位延遲值，例如1/2 λ(波長單位)。此外，該液晶層130所提供的相位延遲值決定於聚合型液晶材料特性，例如該液晶材料所提供的相位延遲值與塗佈之厚度。此為所屬技術領域中具有通常知識者所熟知之特性。本發明中，位於該些第一區域121之浮雕結構高度D3係介於0.1um-9.9um之間，其寬度W1決定於顯示系統的畫素大小、解析度及觀看距離。位於該些第一區域121之浮雕結構的個別寬度W1與任意兩浮雕結構間的點距尺寸(pitch)係介於10um-900um之間。舉例來說，一24吋顯示螢幕(品牌LG)，該些第一結構121之浮雕結構的個別寬度W1及任兩個第一結構間的點距尺寸(pitch)係約為250um。於本發明中之一實施例中，該基材具有低相位延遲值，其上方之該圖案化結構120之浮雕結構高度D3及該液晶層130之厚度選擇係為了使該些第一區域121上方之該液晶層130提供的第一相位延遲值與該些第二區域122上方之該液晶層130提供的第二相位延遲值，兩相位延遲值之差為180°。

位於該圖案化結構120上方之該配向層140經由一方法形成，該形成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)、二氧化矽蒸著法(SiO₂ evaporation)、離子束配向法(ion beam alignment)或上述之任意組合。

本發明中，該液晶層130所使用的液晶材料係為一種聚合型液晶材料，例如二丙烯酸酯(diacrylate)，一種光聚合型液晶(品名為BASF LC242，購自德國巴斯夫公司)及光聚合型活性液晶元溶液(品名為RMS 10-021，購自台灣默克光電股份有限公司)。如上所述，該液晶層130的塗佈厚度係決定於第一相位延遲值及第二相位延值的相位差值。

於本發明之另一較佳實施例中，位於該些第一區域121上之液晶層130的厚度D2約介於0.5um-2um之間。位於該第二區域122上之液晶層130的厚度D1約介於1.5um-6um之間。於本發明之圖案化相位延遲膜之一實施例中，所使用的液晶材料為二丙烯酸酯(diacrylate)，一種光聚合型液晶(品名為BASF LC242，購自德國巴斯夫公司)，其中位於該些第一區域121上方之液晶層130的厚度D2約為0.89um，位於該第二區域122上方之液晶層130的厚度D1約為2.67um。於本發明之圖案化相位延遲膜之另一實施例中，所使用的液晶材料為光聚合型活性液晶元溶液(品名為RMS 10-021，購自台灣默克光電股份有限公司)。其中位於該第一區域121上方之液晶層130的厚度D2約為1.05um，位於該第二區域122上方之液晶層130的厚度D1約為3.15um。

於本發明之圖案化相位延遲膜100之一實施例中，一離型膜150黏附於該液晶層130之上，該離型膜150於光學膜貼合於該液晶層130前可將其撕除，該光學膜可為偏光膜。於本發明之圖案化相位延遲膜之另一較佳實施例中，該圖案化相位延遲膜100，其至少黏附於一光學膜之上，該光學膜係選自偏光膜(polarizing film)、硬質膜(hard-coating film)、低反射膜(low reflective film)、抗反射膜(anti-reflective film)及抗眩膜(anti-glaring film)所組成之群組或直接黏附於顯示面板之上。

第2圖與第3A至3D圖係為本發明之製造方法之一較佳實施例之示意圖。第2圖係繪示本發明一實施例之圖案化相位延遲膜製造方法之流程圖，第3A至3D圖係繪示本發明一實施例之圖案化相位延遲膜製造方法之步驟圖。

在步驟S201中，如第3A圖所示，提供一基材210，該基材可以是聚對苯二甲酸二乙酯(polyethylene 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(polymethyl methacrylate，PMMA)或環烯烴聚合物(cyclo-olefin polymer，COP)。該基材210之厚度係為30um-300um。

在步驟S202中，如第3B圖所示，將一可固化樹脂2201塗佈於該基材210之上。於本發明之一實施例中，該可固化樹脂2201的相位延遲值實質上為0。該可固化樹脂2201可以為紫外光固化樹脂(UV curable resin)或熱固化樹脂(thermo-curable resin)。

在步驟S203中，如第3B圖所示，以一預定圖案壓印該可固化樹脂2201以形成一圖案化結構220於該基材210之上。該圖案化結構220包括複數個第一區域221及複數個第二區域222，該些第一區域221之浮雕結構的高度、寬度以及每兩個浮雕結構間的點距尺寸(pitch)皆如上所述。

步驟S203中的壓印處理可由壓印裝置或表面具備預定結構之滾輪實行。於本發明之製造方法之一實施例中，該壓印處理由一凹槽滾輪430實行，如第4圖所示。該凹槽滾輪430表面配置一浮雕結構431，該浮雕結構為格柵狀且相互平行。該浮雕結構431沿該滾輪430旋轉方向配置。於本發明之製造方法之另一實施例中，該浮雕結構431之配置方向與該滾輪430的旋轉方向垂直(未於圖中繪示)。

在步驟S204中，如第3B圖所示，固化該圖案化結構220。於本發明之製造方法之一實施例中，該可固化樹脂為紫外光固化樹脂，經由紫外光照射後固化。於本發明之製造方法之另一實施例中，該可固化樹脂為熱固化樹脂，經由加熱處理後固化。

在步驟S205中，如第3C圖所示，該圖案化結構220上方形成一配向層240。該配向層240經由一方法形成，該形成方法係選自微刮痕配向法(micro-scratch alignment treatment)、刷膜式配向法(rubbing treatment)、光配向法(photo-alignment)、二氧化矽蒸著法(SiO₂ evaporation)、離子束配向法(ion beam alignment)。

在步驟S206中，如第3D圖所示，塗佈一特定厚度之液晶層250於該配向層240之上。於本發明之一實驗例中，該液晶層250係為一種聚合型液晶材料，例如二丙烯酸酯(diacrylate)(品名為BASF LC242，購自德國巴斯夫公司)及光聚合型活性液晶元溶液(品名為RMS 10-021，購自台灣默克光電股份有限公司)。液晶材料可因應後續塗佈需要先混合於溶劑中，且液晶溶液的固含量係為10%-50%之間。於本發明之製造方法之一較佳實驗例中，液晶溶液的固含量實約為20%。使用之溶劑係為所屬技術領域中具有通常知識者熟知，例如是丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate，PGMEA)。

於第2圖的步驟S207中，該液晶層250係以加熱處理方式移除溶劑，且以予該配向層240配向。加熱處理之溫度與聚合型液晶材料相關，係為20℃-100℃，較佳為50℃-100℃。於本發明之製造方法之一較佳實施例，該加熱溫度約為70℃。因加熱溫度會影響該液晶層250沿該配向層240的配向程度，故加熱過程中需進行控溫。經加熱處理後，位於該些第一區域221上方之液晶層250厚度係為0.5um-2um之間，位於該些第二區域222上方之液晶層250厚度係為1.5um-6um之間。於本發明之製造方法之一實施例中，該液晶層250為二丙烯酸酯(diacrylate)，為一種光聚合型液晶材料(品名為BASF LC242，購自德國巴斯夫公司)，經加熱處理後，位於該些第一區域221上方之液晶層250厚度約為0.89um，位於該些第二區域222上方的該液晶層250厚度約為2.67um。於本發明之製造方法之另一實施例中，該液晶層250為光聚合型活性液晶元溶液(品名為RMS 10-021，購自台灣默克光電股份有限公司)，經加熱處理後，位於該些第一區域221上方之該液晶層250厚度約為1.05um，位於該些第二區域222上方之該液晶層250厚度約為3.15um。

接著，在步驟S208中，由紫外光照射固化該液晶層250。於本發明之一實施例中，以紫外光固化該液晶層250，當固化完成後，該圖案化相位延遲膜可黏附於液晶顯示面板或光學薄膜之上，例如偏光膜。亦或，該圖案化相位延遲膜可再黏附於第二薄膜。於本發明之另一較佳實施例中，該第二薄膜為離型膜260，當該圖案化相位延遲膜將黏附於液晶面板或偏光膜等光學薄膜時，可先撕除該離型膜260。於本發明之製造方法之再一較佳實施例中，該第二薄膜可為偏光膜，該偏光膜可直接黏附於該液晶層250之上。本發明之圖案化相位延遲膜以非配向層240之基材側黏附於一光學膜之上以提供其他附屬之光學功能，該光學膜係選自偏光膜(polarizing film)、硬質膜(hard-coating film)、低反射膜(low reflective film)、抗反射膜(anti-reflective film)及抗眩膜(anti-glaring film)所組成之群組。

本發明之圖案化相位延遲膜之製造方法可為分段製造或為連續製造。第4圖係繪示本發明之一實施例之圖案化相位延遲膜之製造系統示意圖，其包括一捲對捲系統400，該系統400係用以製造本發明之圖案化相位延遲膜，一基材411，該基材411係自第一滾輪410捲出並傳送至一塗佈裝置420，並將一可固化樹脂421塗佈於該基材411之上。該可固化樹脂421經由一滾輪430壓印以形成一圖案化結構後，由固化裝置440完成固化，該固化方法例如為紫外光固化法。該可固化樹脂421由一配向裝置445進行配向處理以形成一配向層，該配向裝置如刷磨配向裝置，接著，由一塗佈液晶裝置450塗佈一液晶塗層451於該配向層之上。該液晶塗層451經由一加熱裝置460移去塗層中的溶劑並以予該配向層配向。加熱該液晶塗層451的溫度為20 ℃-100 ℃，較佳為50 ℃-100 ℃，更佳為約70 ℃。該已配向之液晶塗層451由一固化裝置470完成固化，該固化方法如紫外光固化法或熱固化法。最後，該圖案化相位延遲膜471可由一第二滾輪490收捲。本發明之圖案化相位延遲膜製作方法之另一實施例，該圖案化相位延遲膜471與自一第三滾輪480捲出的一離型膜481貼合，該離型膜481與該圖案化相位延遲膜471經由一貼合裝置485完成貼合，由一滾輪490收捲，如第5圖所示。由該第三滾輪480捲出的薄膜係選自偏光膜(polarizing film)、硬質膜(hard-coating film)、低反射膜(low reflective film)、抗反射膜(anti-reflective film)及抗眩膜(anti-glaring film)所組成之群組。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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．．．圖案化相位延遲膜

110、210、411．．．基材

120、220．．．圖案化結構

121、221．．．第一區域

122、222．．．第二區域

130、250．．．液晶層

140、240．．．配向層

150、260、481．．．離形膜

2201、421．．．可固化樹脂

400．．．系統

410．．．第一滾輪

420．．．塗佈裝置

430．．．滾輪

431．．．浮雕結構

440．．．固化裝置

445．．．配向裝置

450．．．液晶塗佈裝置

451．．．液晶塗層

460．．．加熱裝置

470．．．固化裝置

471．．．圖案化相位延遲膜

480．．．第三滾輪

485．．．貼合裝置

490．．．第二滾輪

D1．．．厚度

D2．．．厚度

D3．．．高度

S201~S208．．．步驟

W1．．．寬度

第1圖係繪示本發明之一較佳實施例之圖案化相位延遲膜之剖面示意圖。

第2圖係繪示本發明之一較佳實施例之圖案化相位延遲膜製造方法之流程圖。

第3A圖至第3D圖係繪示本發明之一實施例之圖案化相位延遲膜製造方法之步驟圖。

第4圖係繪示本發明之一實施例之圖案化相位延遲膜之製造系統示意圖

第5圖係繪示本發明之另一實施例之圖案化相位延遲膜之製造系統示意圖

100．．．圖案化相位延遲膜

110．．．基材

120．．．圖案化結構

121．．．第一區域

122．．．第二區域

130．．．液晶層

140．．．配向層

150．．．離形膜

D1．．．厚度

D2．．．厚度

D3．．．高度

W1．．．寬度

Claims (20)

1. 一種具有圖案化結構的相位延遲膜，其包括：一基材；一圖案化結構，其位於該基材之上，且由一預定圖案壓印可固化樹脂以形成該圖案化結構，其包括複數個第一區域及複數個第二區域，其中該些第一區域與該些第二區域具備一格柵狀帶形結構，且該些第一區域係為一格柵狀浮雕結構，並且與該些第二區域相互平行交錯；一配向層，其位於該圖案化結構之上；一液晶層，其塗佈於該配向層之上，且完全覆蓋於該些第一區域與該些第二區域所形成之該圖案化結構，並且該液晶層至該些第一區域表面的距離為一特定厚度；其中，位於該些第一區域上方的該液晶層提供一第一相位延遲值與位於該些第二區域上方的該液晶層提供一第二相位延遲值，且該第一相位延遲值與該第二相位延遲值之差為180°。
2. 如請求項1所述之圖案化相位延遲膜，其中該基材之厚度係為30um-300um。
3. 如請求項1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二乙酯(polyethylene 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(polymethyl methacrylate， PMMA)和環烯烴聚合物(cyclo-olefin polymer，COP)所組成之群組。
4. 如請求項1所述圖案化相位延遲膜，其中該基材之相位延遲值小於90°。
5. 如請求項4所述之圖案化相位延遲膜，其中該基材之相位延遲值為0。
6. 如請求項1所述之圖案化相位延遲膜，其中該可固化樹脂係選自丙烯酸樹脂(acrylic resin)、矽樹脂(silicone)和聚胺甲酸酯(polyurethane)所組成之群組。
7. 如請求項1所述之圖案化相位延遲膜，其中該些第一區域之該格柵狀浮雕結構的高度係為0.1um-9.9um。
8. 如請求項1所述之圖案化相位延遲膜，其中該些第一區域之該格柵狀浮雕結構的高度係為1um-4um。
9. 如請求項1所述之圖案化結構相位延遲膜，其中該些第一區域之該格柵狀浮雕結構的寬度係為10um-900um。
10. 如請求項1所述之圖案化相位延遲膜，其至少黏附於一光學膜之上，該光學膜係選自偏光膜(polarizing film)、硬質膜(hard-coating film)、低反射膜(low reflective film)、抗反射膜(anti-reflective film)及抗眩膜(anti-glaring film)所組成之群組。
11. 一種圖案化相位延遲膜之製造方法，其包括：提供一基材；塗佈一可固化樹脂於該基材之上；以一預定圖案壓印可固化樹脂以形成一圖案化結構，其包括複數個第一區域及複數個第二區域，其中該些第一區域與該些第二區域具備一格柵狀帶形結構，且該些第一區域係為一格柵狀浮雕結構，並且與該些第二區域相互平行交錯；固化該圖案化結構；於該圖案化結構上形成一配向層；塗佈一液晶層於該配向層之上，且以特定塗佈厚度覆蓋該些第一區域與該些第二區域所形成之該圖案化結構；使該液晶層與該配向層進行配向；固化該液晶層；其中，位於該些第一區域上方的液晶層提供一第一相位延遲值與位於該些第二區域上方的液晶層提供一第二相位延遲值，且該第一相位延遲值與該第二相位延遲值之差為180°。
12. 如請求項11所述之製造方法，其中該基材之厚度係為30um-300um。
13. 如請求項11所述之製造方法，其中該基材係選自聚對苯二甲酸二乙酯(polyethylene 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(polymethyl methacrylate，PMMA)和環烯烴聚合物(cyclo-olefin polymer，COP)所組成之群組。
14. 如請求項11所述之製造方法，其中該基材之相位延遲值小於90°。
15. 如請求項11所述之製造方法，其中，該基材之相位延遲值為0。
16. 如請求項11所述之製造方法，其中可固化樹脂係選自丙烯酸樹脂(acrylic resin)、矽樹脂(silicone)和聚胺甲酸酯(polyurethane)所組成之群組。
17. 如請求項11所述之製造方法，其中固化該圖案化結構的方法係選自紫外光照射法、加熱處理法或上述之組合。
18. 如請求項11所述之製造方法，其中位於該圖案化結構上方之該配向層經由一形成方法形成，該形成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)、二氧化矽蒸著法(SiO₂ evaporation)、離子束配向法(ion beam alignment)或上述之任意組合。
19. 如請求項11所述之製造方法，其中使該液晶層與該配向層進行配向的方法為加熱處理法。
20. 如請求項11所述之製造方法，其中使該液晶層固化的方法係選自紫外光照射法、加熱處理法或上述之組合。