CN102262256B - 图案化相位延迟膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图案化相位延迟膜及其制造方法。图案化相位延迟膜的制造方法包括提供基材；在该基材的第一表面形成配向层；涂布液晶材料于该配向层形成液晶层；使该液晶层与该配向层配向；将该液晶层以预设图案压印成复数个第一相位延迟区以及复数个第二相位延迟区；该第一相位延迟区及该第二相位延迟区具有格栅状条纹结构且两者互相平行，该第二相位延迟区相对于该第一相位延迟区为槽状结构且与该第一相位延迟区互相交错；以及固化该图案化液晶层，其中该第一相位延迟区及该第二相位延迟区的相位延迟值之差为180度。

Description

图案化相位延迟膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种图案化相位延迟膜及其制造方法，且特别涉及一种以压印方式制造的图案化相位延迟膜。
背景技术
图案化相位延迟膜已被应用在三维立体显示器中，观众在佩带了偏光眼镜后，可在一具有图案化相位延迟膜的液晶显示器上观赏三维立体影像。在相关技术领域中已存在一些制造图案化相位延迟膜的方法，例如美国专利第6,624,863号揭露了一种制作图案化相位延迟膜的方法，以及美国专利第6,498,679号揭露一种使用单片相位延迟膜制作的微结构相位差膜。本发明提供了一种新颖的图案化相位延迟膜的制造方式，特别是利用压印的方式来制造图案化相位延迟膜。
发明内容
本发明涉及一种图案化相位延迟膜以及利用压印的方式来制造图案化相位延迟膜的方法。
根据本发明的一种实施方式，提出了一种制造具有微结构的图案化相位延迟膜的方法。该图案化相位延迟膜具有复数个第一相位延迟区及复数个第二相位延迟区，其制造方法包含以下步骤：提供基材；在该基材的第一表面形成配向层；在该配向层上涂布聚合物液晶材料形成液晶层；使该液晶层与该配向层配向；将该液晶层压印为预设图案形成复数个第一相位延迟区以及复数个第二相位延迟区，其中该第一相位延迟区及该第二相位延迟区具有格栅状条纹结构且两者互相平行，该第二相位延迟区相对于该第一相位延迟区为槽状结构且与该第一相位延迟区互相交错；固化该图案化液晶层；其中，该第一相位延迟区与该第二相位延迟区的相位延迟值之差为180度。
在根据本发明该实施方式的制造图案化相位延迟膜的方法中，该基材的相位延迟值实质上为0度。
在根据本发明该实施方式的制造图案化相位延迟膜的方法中，该基材选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯和环烯烃聚合物所构成的组。
在根据本发明该实施方式的制造图案化相位延迟膜的方法中，该基材的厚度介于30微米至300微米之间。
在根据本发明该实施方式的制造图案化相位延迟膜的方法中，在该基材形成该配向层的方法选自微刮痕配向法、刷磨式配向法、光配向法、二氧化硅斜向蒸发法和离子束配向法所构成的组。
在根据本发明该实施方式的制造图案化相位延迟膜的方法中，该固化图案化液晶层的厚度介于1微米至3微米之间。
在根据本发明该实施方式的制造图案化相位延迟膜的方法中，该液晶层与该配向层配向时的温度介于50℃至100℃之间。
优选地，该液晶层与该配向层配向时的温度为70℃。
在根据本发明该实施方式的制造图案化相位延迟膜的方法中，固化该图案化液晶层的固化方法为紫外光固化处理或热固化处理。
在根据本发明该实施方式的制造图案化相位延迟膜的方法中，进一步包括贴覆一偏光膜于该固化液晶层上。
在根据本发明该实施方式的制造图案化相位延迟膜的方法中，进一步包含贴覆至少一种功能性光学膜于基材的第二表面，该第二表面位于该第一表面的相反侧；其中，该功能性光学膜选自偏光膜、硬涂层膜、低反射膜、抗反射膜、抗眩光膜所构成的组或上述组合。
根据本发明的另一实施方式，提出了一种具有复数个第一相位延迟区及复数个第二相位延迟区的图案化相位延迟膜。该图案化相位延迟膜包含基材；配向层，位于该基材的第一表面；液晶层，由在该配向层上涂布聚合物液晶材料所形成；复数个第一相位延迟区及第二相位延迟区，其通过将液晶层压印为预设图案所形成，其中该第一相位延迟区及该第二相位延迟区具有格栅状条纹结构且两者互相平行，该第二相位延迟区相对于该第一相位延迟区为槽状结构且与该第一相位延迟区互相交错；固化该图案化液晶层；其中，该第一相位延迟区与该第二相位延迟区的相位延迟值之差为180度。
在根据本发明该实施方式的图案化相位延迟膜中，该基材的相位延迟值小于90度。
在根据本发明该实施方式的图案化相位延迟膜中，该基材的相位延迟值实质上为0度。
在根据本发明该实施方式的图案化相位延迟膜中，该基材选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯和环烯烃聚合物所构成的组。
在根据本发明该实施方式的图案化相位延迟膜中，该基材的厚度介于30微米(μm)至300微米(μm)之间。
在根据本发明该实施方式的图案化相位延迟膜中，该基材上的该配向层形成方法选自微刮痕配向处理、刷磨式配向法、光配向法、二氧化硅斜向蒸发法和离子束配向法所构成的组。
在根据本发明该实施方式的图案化相位延迟膜中，该固化图案化液晶层的厚度介于1微米至3微米之间。
在根据本发明该实施方式的图案化相位延迟膜中，进一步包括偏光膜，该偏光膜贴覆于该固化液晶层上。
在根据本发明该实施方式的图案化相位延迟膜中，进一步包含至少一种功能性光学膜，该功能性光学膜贴覆于基材的第二表面，该第二表面位于该第一表面的相反侧；其中，该功能性光学膜选自偏光膜、硬涂层膜、低反射膜、抗反射膜、抗眩光膜所构成的组或上述组合。
根据本发明的又一实施方式，提出了一种制造具有微结构的图案化相位延迟膜的方法。该图案化相位延迟膜可贴覆至少一种功能性光学膜，例如：偏光膜(polarizing film)、硬涂层膜(hard-coating film)、低反射膜(lowreflective film)、抗反射膜(anti-reflective film)、抗眩光膜(anti-glaringfilm)。
根据本发明的再一实施方式，提出了一种图案化相位延迟膜。该图案化相位延迟膜可被应用在显示器上，以提供观赏者三维立体影像。
为了对本发明的上述及其它实施方式有更佳的了解，下文特举优选的实施例，并结合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1示出了本发明的一实施例的图案化相位延迟膜的剖面图。
图2示出了本发明的一实施例的图案化相位延迟膜的制造方法流程图。
图3A至3D示出了本发明的一实施例的制造步骤示意图。
图4示出了本发明的一实施例的图案化相位延迟膜制造系统装置示意图。
图5示出了本发明的又一实施例的图案化相位延迟膜制造系统装置示意图。
具体实施方式
第一实施例
请参照图1。图1示出了本发明的优选实施例的图案化相位延迟膜100的剖面示意图。图案化相位延迟膜100包含基材110、配向层120、图案化液晶层130，图案化液晶层130具有复数个第一相位延迟区131以及复数个第二相位延迟区132。离型膜140贴覆于固化的液晶层130之上，当在液晶层130上贴覆功能性光学膜，例如偏光膜时，可以移除离型膜140。
请同时参照图2、图3A、图3B、图3C、图3D。图2示出了本发明的图案化相位延迟膜的制造方法的优选实施例示意图。图3A到图3D示出了图案化相位延迟膜的制造方法的优选实施例的各阶段步骤。步骤S201中，提供基材210。基材210的相位延迟值小于90度，优选地，相位延迟值为实质上0度。基材210选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(poly ethyleneterephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、三醋酸纤维素(triacetylcellulose，TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate，PMMA)和环烯烃聚合物(cyclo-olefin polymer，COP)所构成的组。其中，基材210的厚度介于30微米(μm)到300微米(μm)之间。
在步骤S202中，配向层220在基材210上形成。配向层220在基材210上的形成方式为所属技术领域普通技术人员熟知的方法，例如微刮痕配向法(micro-scratch alignment treatment)、刷磨式配向法(rubbingtreatment)、光配向法(photo-alignment)、二氧化硅斜向蒸发法(SiO2evaporation)和离子束配向法(ion-beam alignment)。
请参照图3A，在步骤S203中，在配向层220上涂布一液晶材料1201。在本发明的图案化相位延迟膜的制造方法中使用的液晶材料1201为聚合物液晶。在本发明的一实施例中所使用的液晶为BASF LC242(聚合物液晶双丙烯酸酯，BASF，德国)。本发明的又一实施例中所使用的液晶为RMS10-021(光聚合物活性液晶元溶液，默克光电科技股份有限公司，台湾)。将液晶与溶剂混合后，涂布于配向层220上。液晶溶液的固含量范围介于10％至50％之间。在本发明的优选实施例中，液晶溶液的固含量为20％。本发明中所使用的溶剂为所属技术领域普通技术人员所熟知的，例如丙二醇单甲醚醋酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate，PGMEA)。在液晶层230压印为预设图案前先移除液晶溶液中的溶剂。
请参照图2中的步骤S204，加热液晶材料1201以移除其中的溶剂，并同时使液晶层230与配向层220配向。进行加热处理的温度介于20℃至100℃之间，优选地，为介于50℃至100℃之间。在本发明的一优选实施例中，进行加热处理的温度为70℃。控制加热温度可影响液晶材料1201与配向层220的配向效果。经过加热处理的液晶材料1201厚度介于0.1微米(μm)至9.9微米(μm)之间，该厚度决定于不同液晶材料的使用以及所欲提供的不同的相位延迟值。液晶材料1201的厚度优选地为介于1微米(μm)至3微米(μm)之间。在本发明的一实施例中，聚合物液晶材料1201为BASF LC242，该液晶材料1201的涂布厚度为1.78微米(μm)。在本发明的另一实施例中，聚合物液晶材料1201为Merck RMS 10-021，该液晶材料1201的涂布厚度为2.1微米(μm)。
请参照图2中的步骤S205，液晶材料1201在经过加热处理后接着进行压印。在步骤S205中，将该液晶材料1201压印为具有预设图案的液晶层230，该液晶层包含复数个第一相位延迟区(例如浮雕结构231)以及复数个第二相位延迟区(例如槽状结构232)，如图3B所示。该压印处理利用表面具有预设图案的压印装置或是滚轮压印而成。如图4所示，在本发明的一实施例中，压印处理使用的是槽状滚轮630。滚轮630的表面是具浮雕格栅状条纹结构631的模具，且该浮雕结构间互相平行。该组浮雕结构631在滚轮630上沿着滚动方向延伸。在本发明的另一实施例中，该组浮雕结构631的延伸方向与滚轮630的转动方向垂直(图中未示出)。
当进行压印处理步骤S205时，液晶层230因凹槽滚轮630的压印而形成一组凹槽结构232以及一组浮雕结构231。该些浮雕结构231以及该些凹槽结构232是彼此平行交错的格栅状条纹结构。该些浮雕结构231以及该些凹槽结构232的相位延迟值之差为180度。
该些浮雕结构231的高度介于0.1微米(μm)至9.9微米(μm)之间，优选地为介于1微米(μm)至3微米(μm)之间。该些浮雕结构231的高度因使用的聚合物液晶以及提供的相位延迟值而有所差异，该些浮雕结构231的高度使凹槽结构232与浮雕结构231的相位延迟值之差为180度。在本发明的一实施例中，使用的液晶材料1201为BASF LC242，涂布的液晶层厚度为1.78微米(μm)。在本发明的另一实施例中，使用的液晶材料1201为Merck RMS 10-021，涂布的液晶层厚度为2.1微米(μm)。因此，具图案化相位延迟膜的显示器的大小、显示器的分辨率以及观赏的距离将决定两浮雕结构231之间的间距。一般来说，两浮雕结构231的间距介于10微米(μm)至900微米(μm)之间。例如使用在24时的液晶监视器时，该二浮雕结构231之间距约为250微米(μm)。
在步骤S206中，对图案化液晶层230进行固化处理。该固化处理的方法为所属技术领域中普通技术人员熟知的方法，例如紫外光固化处理或热固化处理。图4示出了本发明的一实施例中，使用的连续生产方式，例如卷对卷生产的系统示意图。
图案化液晶层230固化后，可在图案化液晶层230上贴覆至少另外一层光学膜，如步骤S207所示。在本发明的一实施例中，该贴覆于液晶层230上的另一层膜为离型膜240，当图案化相位延迟膜贴覆于显示器或偏光膜上时，可以撕除该离型膜240。在本发明的另一优选实施例中，该贴覆的光学膜是偏光膜且该偏光膜直接贴覆于图案化液晶层230上。
本发明的图案化相位延迟膜制造方法可以批次工艺(batch production)或连续工艺(continuous production)实行。系统400用于制造本发明的图案化相位延迟膜。基材411自第一滚轮410上放卷并经由通过配向装置420形成配向层(图中未示出)。接着，利用一涂布装置430将一层聚合物液晶421涂布于该配向层上。利用加热装置440移除该液晶涂层421中的溶剂，并同时使该液晶涂层421与该配向层配向，其中，涂布液晶层的加热温度介于20℃到100℃之间，优选地为介于50℃到100℃之间，更优选地为70℃。接着，该配向后的液晶涂层421利用前述的凹槽滚轮630进行压印处理，形成复数个浮雕结构与复数个槽状结构。该些复数个浮雕结构与凹槽结构利用固化装置450进行固化处理。该固化装置可为紫外光固化装置或热固化装置。固化处理后，该些浮雕结构与该些凹槽结构的的相位延迟值之差为180度。图案化相位延迟膜451接着自第二滚轮460上放卷。在本发明的另一实施例中，图案化相位延迟膜451可以与自第三滚轮470上放卷的离型膜471进行层压。该离型膜471的方向朝向该图案化相位延迟膜451。该离型膜471与该图案化相位延迟膜451经过层压装置480，接着自滚轮490上放卷，如图5所示。
在本发明的一实施例中，图案化相位延迟膜可贴覆至少一种功能性光学膜，以进一步提供额外所需的光学特性。例如偏光膜(polarizing film)、硬涂层膜(hard-coating film)、低反射膜(low reflective film)、抗反射膜(anti-reflective film)、抗眩光膜(anti-glaring film)。该些功能性光学膜位于基材上形成配向层的另一侧。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰。因此，本发明的保护范围当根据后附权利要求书的界定为准。
主要组件符号说明
100、451：图案化相位差延迟膜             110、210、411：基材
120、220：配向层                         130、230：液晶层
131、231：第一延迟区                     132、232：第二延迟区
140、240、471：离型膜                    1201：液晶材料
400：系统                                410：第一滚轮
420：配向装置                            421：液晶涂层
430：涂布装置                            440：加热装置
450：固化装置                            460：第二滚轮
470：第三滚轮                            480：层压装置
490：滚轮                                630：槽状滚轮
631：浮雕结构                            632：凹槽结构
S201、S202、S203、S204、S205、S206、S207：步骤。

Claims (20)

1.一种制造具有第一相位延迟区及第二相位延迟区的图案化相位延迟膜的制造方法，包含：
提供基材；
在所述基材的第一表面形成配向层；
涂布液晶材料于所述配向层形成液晶层；
使所述液晶层与所述配向层配向；
将所述液晶层压印为预设图案形成复数个第一相位延迟区以及复数个第二相位延迟区；所述第一相位延迟区及所述第二相位延迟区具有格栅状条纹结构且互相平行，所述第二相位延迟区相对于所述第一相位延迟区为凹槽结构且与所述第一相位延迟区彼此交错；以及
固化所述图案化液晶层；
其中，所述第一相位延迟区及所述第二相位延迟区的相位延迟值之差为180度。
2.根据权利要求1所述的制造图案化相位延迟膜的方法，其中所述基材的相位延迟值实质上为0度。
3.根据权利要求1所述的制造图案化相位延迟膜的方法，其中所述基材选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯和环烯烃聚合物所构成的组。
4.根据权利要求1所述的制造图案化相位延迟膜的方法，其中所述基材的厚度介于30微米至300微米之间。
5.根据权利要求1所述的制造图案化相位延迟膜的方法，其中在所述基材形成所述配向层的方法选自微刮痕配向法、刷磨式配向法、光配向法、二氧化硅斜向蒸发法和离子束配向法所构成的组。
6.根据权利要求1所述的制造图案化相位延迟膜的方法，其中所述固化图案化液晶层的厚度介于1微米至3微米之间。
7.根据权利要求1所述的制造图案化相位延迟膜的方法，其中所述液晶层与所述配向层配向时的温度介于50℃至100℃之间。
8.根据权利要求7所述的制造图案化相位延迟膜的方法，其中所述液晶层与所述配向层配向时的温度为70℃。
9.根据权利要求1所述的制造图案化相位延迟膜的方法，其中固化所述图案化液晶层的固化方法为紫外光固化处理或热固化处理。
10.根据权利要求1所述的制造图案化相位延迟膜的方法，进一步包括贴覆一偏光膜于所述固化液晶层上。
11.根据权利要求1所述的制造图案化相位延迟膜的方法，进一步包含贴覆至少一种功能性光学膜于基材的第二表面，所述第二表面位于所述第一表面的相反侧；
其中，所述功能性光学膜选自偏光膜、硬涂层膜、低反射膜、抗反射膜、抗眩光膜所构成的组或上述组合。
12.一种图案化相位延迟膜，包含：
基材；
配向层，位于所述基材的第一表面；
液晶层，在所述配向层涂布液晶材料所形成；以及
复数个第一相位延迟区以及复数个第二相位延迟区；将所述液晶层压印为预设图案形成所述相位延迟区；所述第一相位延迟区及所述第二相位延迟区具有格栅状条纹结构且两者互相平行，所述第二相位延迟区相对于所述第一相位延迟区为凹槽结构且与所述第一相位延迟区互相交错；
其中，所述第一相位延迟区与所述第二相位延迟区的相位延迟值之差为180度。
13.根据权利要求12所述的图案化相位延迟膜，其中所述基材的相位延迟值小于90度。
14.根据权利要求12所述的图案化相位延迟膜，其中所述基材的相位延迟值实质上为0度。
15.根据权利要求12所述的图案化相位延迟膜，其中所述基材选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯和环烯烃聚合物所构成的组。
16.根据权利要求12所述的图案化相位延迟膜，其中所述基材的厚度介于30微米至300微米之间。
17.根据权利要求12所述的图案化相位延迟膜，其中所述基材上的所述配向层形成方法选自微刮痕配向处理、刷磨式配向法、光配向法、二氧化硅斜向蒸发法和离子束配向法所构成的组。
18.根据权利要求12所述的图案化相位延迟膜，其中所述固化图案化液晶层的厚度介于1微米至3微米之间。
19.根据权利要求12所述的图案化相位延迟膜，进一步包括偏光膜，所述偏光膜贴覆于所述固化液晶层上。
20.根据权利要求12所述的图案化相位延迟膜，进一步包含至少一种功能性光学膜，所述功能性光学膜贴覆于基材的第二表面，所述第二表面位于所述第一表面的相反侧；
其中，所述功能性光学膜选自偏光膜、硬涂层膜、低反射膜、抗反射膜、抗眩光膜所构成的组或上述组合。
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