CN102243330B

CN102243330B - 无配向层的微相位差膜的制作方法

Info

Publication number: CN102243330B
Application number: CN 201110162353
Authority: CN
Inventors: 苏峻纬; 连詹田
Original assignee: CPT Video Wujiang Co Ltd; Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: CPT Video Wujiang Co Ltd; Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2031-06-16
Also published as: CN102243330A

Abstract

一种无配向层的微相位差膜的制作方法，包含提供一基材，接下来于该基材上形成一液晶层，且该液晶层内包含复数个液晶分子、复数个感旋光性单体与复数个热反应型单体。随后，依序进行一第一照光处理，于该液晶层内形成至少一第一相位延迟图案；与一第二照光处理，于该液晶层内形成至少一第二相位延迟图案。待该第一照光处理与该第二照光处理皆完成之后，进行一烘烤制程，以形成该无配向层的微相位差膜。

Description

无配向层的微相位差膜的制作方法

技术领域

本发明是关于一种无配向层(alignment layer)的微相位差膜(micro retarder)的制作方法，尤指一种采用光配向(photo-alignment)技术的无配向层的微相位差膜的制作方法。

背景技术

液晶显示(liquid crystal display，LCD)装置因其轻、薄、低耗电等优点广泛用于行动装置如行动电话、事务机器如个人计算机屏幕与笔记型计算机、以及家电产品如液晶电视等。近年来随着对真实视觉的要求，更有在LCD装置的2D显示环境下发展3D立体影像的显示技术。

而不论是一般LCD装置或具有3D显示功能的LCD装置，都具备有多种光学膜如偏光膜与相位差膜(retardation film)或微相位差膜(micro retarder)的设置。请参阅图1，图1为一公知微相位差膜的一剖面示意图。如图1所示，公知微相位差膜100为一三层结构的复合膜，其主要包含一透明基材(transparent substrate)102，例如一高分子透明基材。透明基材102上是形成有一配向层(alignment layer)104，例如一聚酰亚胺(polyimide，以下简称为PI)层。在公知技术中，于形成PI层之后，藉由一毛绒布滚轮对PI层进行接触式的摩擦(rubbing)配向，而于PI层表面形成规则性排列的复数个沟槽。此外PI层本身的高分子主链与侧链经摩擦配向后，其排列也会具有方向性，因而可获得如图1所示的配向层104。微相位差膜100的配向层104上，则形成一光学异向层(optically anisotropic layer)，例如一液晶层106。随后进行一固化(curing)处理，此时配向层104的沟槽会提供一使液晶层106内的液晶分子（图未示）的长轴顺着沟槽方向排列的锚定能量(anchoring energy)，使液晶层106内的液晶分子排列具有方向性；此外前述具有方向性排列的配向层高分子与液晶分子之间的作用力亦可使液晶分子排列具有方向性，进而达到配向的效果，并使微相位差膜100获得延迟相位的功能。

公知利用摩擦配向形成配向层104，并藉以达到配向效果形成微相位差膜100的方法虽然具有制程技术较为成熟以及成本相对低廉优点，但此方法一直存有静电、表面刮痕与残留污染物等问题。

发明内容

因此，本发明于此提供一种不采用配向膜及摩擦配向技术的微相位差膜。

根据本发明所提供的申请专利范围，是提供一种无配向层的微相位差膜的制作方法。该制作方法首先提供一基材(substrate)，接下来于该基材上形成一液晶层，且该液晶层内包含复数个液晶分子、复数个感旋光性单体(photosensitive monomer)与复数个热反应型单体(thermal reactive monomer)。随后，依序进行一第一照光处理，于该液晶层内形成至少一第一相位延迟图案；与一第二照光处理，于该液晶层内形成至少一第二相位延迟图案。待该第一照光处理与该第二照光处理完成之后，是进行一烘烤(baking)制程，以形成该无配向层的微相位差膜。

根据本发明所提供的申请专利范围，还提供一种无配向层的微相位差膜的制作方法，该制作方法首先提供一基材，接下来于该基材上形成一液晶层，且该液晶层内包含复数个液晶分子、复数个感旋光性单体与复数个光反应型单体(photo reactive monomer)。随后，依序进行一第一照光处理，于该液晶层内形成至少一第一相位延迟图案；与一第二照光处理，于该液晶层内形成至少一第二相位延迟图案，并完成该无配向膜的微相位差膜的制作。

根据本发明所提供的无配向层的微相位差膜的制作方法，提供一种具有液晶分子、感旋光性单体及热反应型单体的液晶层，或提供一种具有液晶分子、感旋光性单体及光反应型单体的液晶层。并且，藉由不同方向的照光处理，使液晶层内的感旋光性单体与液晶分子产生聚合反应，并对应不同方向的光朝向不同的方向排列，而形成该等第一相位延迟图案与该等第二相位延迟图案。由于热反应型单体的存在，在完成第一相位延迟图案与第二相位延迟图案的制作后，可藉由烘烤制程直接完成无配向层的微相位差膜的制作。而在液晶层中包含光反应单体存在的实施型态中，本发明还可在第一照光处理与第二照光处理之后直接完成无配向层的微相位差膜的制作。

附图说明

图1为一公知微相位差膜的一剖面示意图；

图2至图6为本发明所提供的一无配向层的微相位差膜的制作方法的第一较佳实施例的示意图，其中图2为第一较佳实施例的流程图；以及

图7至图10为本发明所提供的一无配向层的微相位差膜的制作方法的第二较佳实施例的示意图，其中图7为第二较佳实施例的流程图。

具体实施方式

在说明书及前述的权利要求范围当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及前述的权利要求范围并不以名称的差异来作为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及前述的权利要求当中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。

请参阅图2至图6，图2至图6为本发明所提供的一无配向层的微相位差膜的制作方法的第一较佳实施例的示意图，其中图2为第一较佳实施例的流程图。首先请参阅图2与图3。根据本较佳实施例所提供的无配向层的微相位差膜的制作方法1，首先是进行步骤10：提供一基材110。基材110可为包含聚酰胺酰亚胺(polyamide-imide，PAI)、聚酰胺(polyamide)、聚醚酰亚胺(polyetherimide，PEI)、或三醋酸纤维素(triacetyl cellulose，TAC)等的塑料膜。当然，熟习该项技艺的人士应知本较佳实施例所提供的基材亦可包含任何具有优异弹性且耐用的透明基材，而不限于上述材料。

请继续参阅图2与图3。接下来是进行步骤12，于基材110上形成一液晶层120，且液晶层120内包含复数个液晶分子122、复数个感旋光性单体(photosensitive monomer)124与复数个热反应型单体(thermal reactive monomer)126与溶剂(图未示)。液晶层120可藉由涂布方法，如旋转涂布(spin coating)法、浸渍涂布(dip coating)法、或喷涂(spray coating)法等任何可获得一具有均匀厚度的涂布方法形成于基材110上。值得注意的是，本较佳实施例所提供的液晶分子122至少包含一对称基(symmetrical base)结构、感光型单体124至少包含桂皮酸酯(cinnamate)或香豆素(coumadin)、而热反应型单体126至少包含苯乙烯(styrene)或苯乙烯衍生物(styrene derivative)。

请参阅图2与图4。接下来是进行步骤14，利用一光罩140对液晶层120进行一第一照光处理130，且光罩140是具有复数个透光图案142与复数个遮光图案144。在本实施例中，第一照光处理130可选用一紫外光处理，其可包含利用一线性偏极紫外光(linear-polarized UV light)照射液晶层120。然而，第一照光处理130亦可依制程或材料所需选用其它的光源，而不限于紫外光处理。此时，在对应于透光图案142的液晶层120内，感旋光性单体124会先接合(bonding)于液晶分子122的对称基的一端，使液晶分子122成为一具有可聚合基(polymerizable group)的反应型液晶单体。而该等反应型液晶单体是利用其可聚合基进行聚合反应，并且随着UV照射方向排列而具有一相位差。在第一照光处理130之后，如图4所示，于液晶层120内形成至少一第一相位延迟图案120a。而对应于遮光图案144的液晶层120内，液晶分子122、感旋光性单体124与热反应型单体126则完全未进行反应。

请重新参阅图2。此外，在形成液晶层120之后，可根据液晶层120的涂布结果选择性地进行步骤13：进行一预烘烤(pre-baking)处理。值得注意的是，预烘烤处理是进行于第一照光处理130之前，且该预烘烤处理的温度是介于40-75℃，用以避免溶剂过多导致液晶层120表面流动性变高而影响第一照光处理130的结果等问题。

请参阅图2与图5。在进行第一照光处理130形成第一相位延迟图案120a之后，进行步骤16，即进行一第二照光处理132。在本实施例中，第二照光处理132亦可选用一紫外光处理，其可包含利用一线性偏极紫外光照射液晶层120。值得注意的是，在第一照光处理130中使用的光罩140亦可用于第二照光处理132。在本较佳实施例中，第二照光处理132之前是可位移光罩140一间距单位，使光罩140的透光图案142对应于第一照光处理130中未进行反应的液晶层120部分。间距单位是可根据欲贴合的液晶显示面板的一像素大小来设计，但不限于此。此外熟习该项技艺的人士应知，本较佳实施例亦不限于使用其它光罩。随后进行第二照光处理132，而于液晶层120内形成至少一如图5所示的第二相位延迟图案120b。值得注意的是，第一照光处理130与第二照光处理132的UV照射方向不同，因此第二相位延迟图案120b相位差方向是不同于第一相位延迟图案120a，换句话说第一相位延迟图案120a与第二相位延迟图案120b为两种具有不同光学特性且互相交错重复排列的条状图案。熟习该项技艺的人士应知，由于本较佳实施例所提供的第一相位延迟图案120a与第二相位延迟图案120b是用以搭配偏光眼镜分别提供观赏者左眼及右眼的画面，并藉由两眼的视差使观赏者获得立体视觉。因此第一相位延迟图案120a与第二相位延迟图案120b的图案与排列方式不应以此为限，任何可使三维效果均匀显示的图案及排列方式皆适用于本发明。另外，在本较佳实施例中，第一相位延迟图案120a与第二相位延迟图案120b具有不同的相位延迟效果，举例来说，第一相位延迟图案120a可具有1/4相位差；而第二相位延迟图案120b可具有3/4相位差，或者第一相位延迟图案120a可具有1/2相位差；而第二相位延迟图案120b可具有1/4相位差，但不限于此。

请参阅图2与图6。随后进行步骤18：进行一烘烤(baking)制程150。烘烤制程150是进行于第二照光处理132之后，且其制程温度是介于100-200℃。在烘烤制程150中，热反应型单体126是聚合且固化第一相位延迟图案120a与第二相位延迟图案120b，以形成一无配向层的微相位差膜160。

根据本较佳实施例所提供的无配向层的微相位差膜160的制作方法，利用光罩140及不同角度的光照射而获得具有不同方向的相位延迟图案120a/120b，并可藉由热反应型单体126在高温下的反应固化相位延迟图案120a/120b，而获得无配向层的微相位差膜160。简单地说，本较佳实施例所提供的无配向层的微相位差膜的制作方法可省却公知技术中PI层及PI层配向等步骤，故可达到减少制程时间的功效。

请参阅图7至图10，图7至图10为本发明所提供的一无配向层的微相位差膜的制作方法的第二较佳实施例的示意图，其中图7为第二较佳实施例的流程图。首先请参阅图7与图8。根据本较佳实施例所提供的无配向层的微相位差膜的制作方法2，首先进行步骤20：提供一基材210。由于本较佳实施例中基材210的材料可同于第一较佳实施例，故于此不再赘述。

请继续参阅图7与图8。接下来是进行步骤22，于基材210上形成一液晶层220，液晶层220可藉由第一较佳实施例所述的任何合适的涂布方法形成于基材210上，且具有一均匀厚度。液晶层220内包含复数个液晶分子222、复数个感旋光性单体224与复数个光反应型单体(photo reactive monomer)226与溶剂(图未示)。需注意的是，本第二较佳实施例是利用光反应型单体226完全取代第一较佳实施例中的热反应型单体126。如前所述，本较佳实施例所提供的液晶分子222至少包含一对称基结构、感光型单体224至少包含桂皮酸酯或香豆素、而光反应型单体226至少包含丙烯酰胺(acrylamide)或丙烯酰胺衍生物(acrylamide derivative)、丙烯酸(acrylate)或丙烯酸衍生物(acrylate derivative)、或甲基丙烯酸(methacrylate)或甲基丙烯酸衍生物(methacrylate derivative)。

请参阅图7与图9。接下来进行步骤24，利用一光罩240对液晶层220进行一第一照光处理230，且光罩240是具有透光图案242与遮光图案244。如前所述，本较佳实施例中的第一照光处理230可选用一紫外光处理，其可包含利用一线性偏极紫外光照射液晶层220。然而，第一照光处理230亦可依制程或材料所需选用其它的光源，而不限于紫外光处理。在第一照光处理230中，是利用一线性偏极光照射液晶层220。此时，在对应于透光图案242的液晶层220内，感旋光性单体224会先接合于液晶分子222的对称基的一端，使液晶分子222成为一具有可聚合基的反应型液晶单体。而该等反应型液晶单体是利用其可聚合基进行聚合反应，并且随着UV照射方向排列而具有一相位差。在第一照光处理230之后，如图9所示，于液晶层220内形成至少一第一相位延迟图案220a。值得注意的是，由于本较佳实施例中的液晶层220包含光反应型单体226，因此光反应型单体226亦于第一照光处理230中反应而固化第一相位延迟图案220a。另外，对应于遮光图案244的液晶层220内，液晶分子222、感旋光性单体224与光反应型单体226则完全未进行反应。

请重新参阅图7。此外，在形成液晶层220之后，亦可视液晶层220的涂布结果选择性地进行步骤23：进行一预烘烤处理。值得注意的是，预烘烤处理是进行于第一照光处理230之前，且预烘烤处理23的温度是介于40-75℃，用以避免溶剂过多导致液晶层220表面流动性变高而影响第一照光处理230的结果等问题。

请参阅图7与图10。在进行第一照光处理230形成第一相位延迟图案220a之后，是进行步骤26，即进行一第二照光处理232。在本实施例中，第二照光处理232亦可选用一紫外光处理，其包含利用一线性偏极紫外光照射液晶层220。值得注意的是，在第一照光处理230中使用的光罩240亦可用于第二照光处理232。在本较佳此实施例中，进行第二照光处理232之前是可位移光罩240一间距单位，使光罩240的透光图案242对应于第一照光处理230中未进行反应的液晶层220部分。间距单位是可根据欲贴合的液晶显示面板的一像素大小来设计，但不限于此。此外熟习该项技艺的人士应知，本较佳实施例亦不限于使用其它光罩。随后进行第二照光处理232，于液晶层220内形成至少一如图10所示的第二相位延迟图案220b。值得注意的是，第一照光处理230与第二照光处理232的UV照射方向不同，因此第一相位延迟图案220a的相位差方向是不同于第二相位延迟图案220b。换句话说，第一相位延迟图案220a与第二相位延迟图案220b为两种具有不同光学特性且互相交错重复排列的条状图案。熟习该项技艺的人士应知，由于本较佳实施例所提供第一相位延迟图案220a与第二相位延迟图案220b是用以搭配偏光眼镜分别提供观赏者左眼及右眼的画面，并藉由两眼的视差使观赏者获得立体视觉。因此第一相位延迟图案220a与第二相位延迟图案220b的图案与排列方式不应以此为限，任何可使三维效果均匀显示的图案及排列方式皆适用于本发明。值得注意的是，第一相位延迟图案220a与第二相位延迟图案220b具有不同的相位延迟效果，举例来说，第一相位延迟图案220a可具有1/4相位差；而第二相位延迟图案220b可具有3/4相位差，或者第一相位延迟图案220a可具有1/2相位差；而第二相位延迟图案220b可具有1/4相位差，但不限于此。

此外如前所述，由于本较佳实施例中的液晶层220包含光反应型单体226，因此光反应型单体226亦于第二照光处理232中反应而固化第二相位延迟图案220b。因此，在第二照光制程232结束后，即已完成无配向层的微相位差膜260的制作。

根据本较佳实施例所提供的无配向层的微相位差膜260的制作方法，利用光罩240及不同角度的UV照射而获得具有不同方向的相位延迟图案220a/220b，并可藉由光反应型单体226在UV照射下的产生反应固化相位延迟图案220a/220b，而于照光处理220a/220b结束后直接获得无配向层的微相位差膜260。简单地说，本较佳实施例所提供的无配向层的微相位差膜的制作方法是可省却公知技术中PI层及PI层配向等步骤，甚至可省却固化用的烘烤处理，还可达到减少制程时间的功效。

根据本发明所提供的无配向层的微相位差膜的制作方法，提供一种具有液晶分子、感旋光性单体及热反应型单体的液晶层，或提供一种具有液晶分子、感旋光性单体及光反应型单体的液晶层。并且，藉由不同方向的光处理，使液晶层内的感旋光性单体与液晶分子产生聚合反应，并对应不同方向的UV光朝向不同的方向排列，而形成该等第一相位延迟图案与该等第二相位延迟图案。本发明的另一优点在于液晶层中是包含热反应型单体或光反应型单体二者择一，在热反应型单体存在的实施型态中，在完成第一相位延迟图案与第二相位延迟图案的制作后，可藉由烘烤制程完成无配向层的微相位差膜的制作。而在液晶层中包含光反应单体存在的实施型态中，本发明是可在第一照光处理与第二照光处理的后直接完成无配向层的微相位差膜的制作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种无配向层的微相位差膜的制作方法，其特征在于，包含有：

提供一基材；

于该基材上形成一液晶层，且该液晶层内包含复数个液晶分子、复数个感旋光性单体与复数个热反应型单体；所述复数个液晶分子至少包含一对称基结构；

进行一第一照光处理，于该液晶层内形成至少一第一相位延迟图案；

进行一第二照光处理，于该液晶层内形成至少一第二相位延迟图案；以及

进行一烘烤制程，进行于该第二照光处理之后，在该烘烤制程中，由所述复数个热反应型单体聚合且固化该第一相位延迟图案与该第二相位延迟图案，以形成该无配向层的微相位差膜；

其中，该第一和该第二照光处理还包括利用至少一光罩，对应于该光罩的透光图案的液晶层内的所述复数个感旋光性单体先接合于所述复数个液晶分子的对称基的一端，使所述复数个液晶分子成为复数个具有可聚合基的反应型液晶单体，所述复数个反应型液晶单体利用其可聚合基进行聚合反应，并且随着UV照射方向排列而具有一相位差。

2.如权利要求1所述的无配向层的微相位差膜的制作方法，其特征在于，还包含一预烘烤处理，进行于该第一照光处理之前。

3.如权利要求1所述的无配向层的微相位差膜的制作方法，其特征在于，还包含一位移该光罩一间距单位的步骤，进行于该第二照光处理之前。

4.如权利要求1所述的无配向层的微相位差膜的制作方法，其特征在于，所述复数个感旋光性单体至少包含桂皮酸酯或香豆素。

5.如权利要求1所述的无配向层的微相位差膜的制作方法，其特征在于，所述复数个热反应型单体至少包含苯乙烯或苯乙烯衍生物。

6.如权利要求1所述的无配向层的微相位差膜的制作方法，其特征在于，该第一照光处理与该第二照光处理的照射方向不同。

7.如权利要求1所述的无配向层的微相位差膜的制作方法，其特征在于，该第一照光处理与该第二照光处理分别包括一紫外光处理。

8.一种无配向层的微相位差膜的制作方法，其特征在于，包含有：

提供一基材；

于该基材上形成一液晶层，且该液晶层内包含复数个液晶分子、复数个感旋光性单体与复数个光反应型单体；所述复数个液晶分子至少包含一对称基结构；

进行一第一照光处理，于该液晶层内形成至少一第一相位延迟图案，所述复数个光反应型单体在该第一照光处理中反应并固化该第一相位延迟图案；以及

进行一第二照光处理，于该液晶层内形成至少一第二相位延迟图案，所述复数个光反应型单体在该第二照光处理中反应并固化该第二相位延迟图案；

其中，该第一和该第二照光处理时至少包含一光罩，对应于该光罩的透光图案的液晶层内的所述复数个感旋光性单体先接合于所述复数个液晶分子的对称基的一端，使所述复数个液晶分子成为复数个具有可聚合基的反应型液晶单体，所述复数个反应型液晶单体利用其可聚合基进行聚合反应，并且随着UV照射方向排列而具有一相位差。

9.如权利要求8所述的无配向层的微相位差膜的制作方法，其特征在于，还包含一位移该光罩一间距单位的步骤，进行于该第二照光处理之前。

10.如权利要求8所述的无配向层的微相位差膜的制作方法，其特征在于，所述复数个感旋光性单体至少包含桂皮酸酯或香豆素。

11.如权利要求8所述的无配向层的微相位差膜的制作方法，其特征在于，所述复数个光反应型单体至少包含丙烯酰胺或丙烯酰胺衍生物、丙烯酸或丙烯酸衍生物、或甲基丙烯酸或甲基丙烯酸衍生物。

12.如权利要求8所述的无配向层的微相位差膜的制作方法，其特征在于，该第一照光处理与该第二照光处理的照射方向不同。

13.如权利要求8所述的无配向层的微相位差膜的制作方法，其特征在于，该第一照光处理与该第二照光处理分别包括一紫外光处理。

14.如权利要求8所述的无配向层的微相位差膜的制作方法，其特征在于，还包含一预烘烤处理，进行于该第一照光处理之前。