CN102540316A - 图案化延迟器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种图案化延迟器的制造方法,所述方法包括:通过涂覆延迟材料来在基板上形成延迟材料层;将第一偏振UV射线照射到所述延迟材料层上,所述第一偏振UV射线具有第一偏振轴;将第二偏振UV射线照射到所述该延迟材料层上,所述第二偏振UV射线具有垂直于所述第一偏振轴的第二偏振轴;并烘烤所述延迟材料层以形成相互交替的第一取向图案和第二取向图案,所述第一取向图案和第二取向图案每个都具有各向异性性质。
Description
本申请要求于2010年12月7日在韩国递交的韩国专利申请第10-2010-0124487号和于2011年11月23日在韩国递交的韩国专利申请第10-2011-0123007号的优先权,并通过援引将其完整地并入本申请中。
技术领域
本发明涉及一种用于三维图像显示设备的图案化延迟器(patterned retarder),更特别地,涉及一种制造工序得到简化的图案化延迟器的制造方法。
背景技术
近来,根据用户对能够显示具有真实感觉的三维图像的显示设备的需求,已进行了对三维显示设备的研究和开发。通常,表现三维的立体图像利用通过眼睛的立体视觉的原理而得以显示。因此,已提出了利用因眼之间的分隔距离(例如约为65mm)而产生的双眼视差来显示具有立体效果的图像的三维图像显示设备。
通常,三维图像显示设备包含显示图像的显示面板、附着到显示面板外表面的图案化延迟器以及一副使经过图案化延迟器的图像选择性地透过的眼镜。例如,液晶面板可被用作显示面板。图案化延迟器将来自液晶显示面板的二维图像不同地偏振化。例如,可以将该二维图像的右眼图像和左眼图像偏振化为分别具有右旋圆偏振态和左旋圆偏振态。
图案化延迟器可以通过复杂的工序来制造。图1A到1D是显示相关技术的图案化延迟器的制造方法的横截面视图。在图1A中,通过使用涂覆装置90涂覆并固化聚合物材料而在基板10上形成了具有多个无序的聚合物侧链的光取向膜20。例如,该聚合物材料具有使得聚合物侧链在响应紫外(UV)射线时沿着一个方向排列的性质。
在图1B中,包含光取向膜20的基板10被设置在热处理装置95中,并实施对基板10加热几秒到几分钟的干燥工序,从而可以将光取向膜20中的溶剂除去。
在图1C中,具有透射区TA和遮挡区BA的第一光掩模70被设置在光取向膜20上,第一偏振UV射线穿过第一光掩模70的透射区TA而照射到光取向膜20上。结果,第一偏振UV射线选择性地照射到光取向膜20上以形成具有沿第一方向的第一取向状态的第一取向区域21。例如,第一偏振UV射线可以照射到与右眼图像列和左眼图像列中的一个对应的区域,从而使该区域的聚合物侧链沿着第一方向排列,而在没有被第一偏振UV射线照射的另一个区域中,聚合物侧链随机排列。因此,通过第一偏振UV射线的照射,光取向膜20具有聚合物链沿着第一方向排列的第一取向区域21和聚合物链随机排列的非取向区域。
在图1D中,具有透射区TA和遮挡区BA的第二光掩模72被设置在光取向膜20上,第二偏振UV射线穿过第二光掩模72的透射区TA而照射到光取向膜20上。第二光掩模72的透射区TA和遮挡区BA分别对应光取向膜20的非取向区域和第一取向区域21。结果,第二偏振UV射线选择性地照射到光取向膜20上以形成具有沿着与上述第一方向垂直的第二方向的第二取向状态的第二取向区域23。例如,第二偏振UV射线可以照射到与左眼图像列和右眼图像列中的另一个对应的区域,从而使该区域的聚合物侧链沿着第二方向排列。
虽然未示出,但是将液晶层形成在具有第一和第二取向区域21和23的取向膜20上,且用UV射线和热来固化所述液晶层以形成图案化延迟器。
然而,由于图案化延迟器通过对光取向膜20的涂覆步骤、对取向膜20的干燥步骤、用于第一和第二取向区域21和23的两个照射步骤、对液晶层的涂覆步骤及UV固化步骤和对液晶层的烘烤步骤制造,因此图案化延迟器的制造工序复杂且该复杂的制造工序导致制造成本增加。
发明内容
因此,本发明涉及一种制造图案化延迟器的方法,其在很大程度上克服了由相关技术的局限和缺点带来的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种制造图案化延迟器的方法,其中制造工序得到了减化且制造成本得到了降低。
在下面的描述中将阐述本发明的其它特征和优点,且在某种程度上这些特征和优点将通过所述描述而变得显而易见,或者可以通过对本发明的实践来领会到。本发明的目的和其他优点将通过在本书面说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了获得各种优点,并根据本发明的目的,本文所具体化和广义描述的制造图案化延迟器的方法包括:通过涂覆延迟材料来在基板上形成延迟材料层;将第一偏振UV射线照射到所述延迟材料层上,所述第一偏振UV射线具有第一偏振轴;将第二偏振UV射线照射到所述延迟材料层上,所述第二偏振UV射线具有垂直于所述第一偏振轴的第二偏振轴;烘烤所述延迟材料层以形成相互交替的第一取向图案和第二取向图案,所述第一取向图案和所述第二取向图案每个都具有各向异性性质。
另一方面,制造图案化延迟器的方法包括:通过涂覆延迟材料来在基板上形成延迟材料层;将第一偏振UV射线照射到整个所述延迟材料层上,所述第一偏振UV射线具有第一偏振轴和第一能量密度;将第二偏振UV射线照射到所述延迟材料层上,所述第二偏振UV射线具有垂直于所述第一偏振轴的第二偏振轴和大于所述第一能量密度的第二能量密度;烘烤所述延迟材料层以形成相互交替的第一取向图案和第二取向图案,所述第一取向图案和所述第二取向图案每个都具有各向异性性质。
再一方面,制造图案化延迟器的方法包括:通过涂覆延迟材料来在基板上形成延迟材料层;将第一偏振UV射线照射到所述延迟材料层上,所述第一偏振UV射线具有第一偏振轴和第一能量密度;将第二偏振UV射线照射到整个所述延迟材料层上,所述第二偏振UV射线具有垂直于所述第一偏振轴的第二偏振轴和小于所述第一能量密度的第二能量密度;烘烤所述延迟材料层以形成相互交替的第一取向图案和第二取向图案,所述第一取向图案和所述第二取向图案每个都具有各向异性性质。
应当理解,前文的一般性描述和下文的详细描述都是示范性的和解释性的,意在对所要求保护的本发明提供进一步的解释。
附图说明
包含是为了提供对本发明的进一步理解,并且将附图并入本说明书并构成本说明书的一部分,附图阐明了本发明的实施方式,并与说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中:
图1A到1D是显示相关技术的制造图案化延迟器的方法的横截面视图;
图2是显示包含本发明实施方式的图案化延迟器的眼镜型三维图像显示设备的分解透视图;
图3A到3D是显示本发明的第一实施方式的制造眼镜型三维图像显示设备的图案化延迟器的方法的横截面视图;
图4是显示用于本发明的第一实施方式的眼镜型三维图像显示设备的图案化延迟器的延迟材料的分子结构的视图;
图5是显示用于本发明的第一实施方式的眼镜型三维图像显示设备的图案化延迟器的延迟材料的分子状态变化的视图;
图6A到6G是显示用于本发明的第一实施方式的眼镜型三维图像显示设备的图案化延迟器的延迟材料的分子结构的视图;
图7A到7C是显示本发明的第二实施方式的制造眼镜型三维图像显示设备的图案化延迟器的方法的横截面视图;
图8A到8C是显示本发明的第三实施方式的制造眼镜型三维图像显示设备的图案化延迟器的方法的横截面视图;
图9是本发明的实施方式的眼镜型三维图像显示设备的32英寸图案化延迟器的光学显微图像。
具体实施方式
现将详细叙述优选实施方式,其实例在附图中阐明。
下文将对采用液晶面板的三维图像显示设备进行说明。液晶面板包含分别具有第一和第二电极的第一和第二基板,和位于所述第一和第二基板之间的液晶层。由在第一和第二电极之间产生的电场驱动液晶层中的液晶分子以显示图像。由于液晶分子具有极化性质,电荷积累在液晶分子的两侧,当对液晶分子施加电场时,电场会改变液晶分子的排列方向。另外,由于液晶分子具有长和细的外形,液晶分子具有光学各向异性,使得出射光的路径或偏振化状态根据入射光的方向或偏振化状态而改变。因此,通过施加在第一和第二电极上的电压而使得液晶层具有透射比差异,而具有各种透射比的像素显示出二维图像。
使用液晶面板的三维图像显示设备可以为体积型、全息型和立体型之一。立体型三维图像显示设备可以分类为眼镜型和无眼镜型。另外,眼镜型三维图像显示设备可以分为利用偏振方向的差异的偏振眼镜型、利用快门眼镜的时分型和利用亮度不同的图像的浓度差异型。
图2是显示包含本发明实施方式的图案化延迟器的眼镜型三维图像显示设备的分解透视图。
图2中,眼镜型三维图像显示设备101包含液晶面板110、位于所述液晶面板110外表面上的图案化延迟器140和一副使来自所述液晶面板110的穿过所述图案化延迟器140的图像选择性地透过的眼镜145。液晶面板110包含第一和第二基板115和120、液晶层(未示出)、第一和第二偏振板125和130以及背光单元(未示出)。第一和第二基板115和120彼此面对且相互分离放置,液晶层在第一和第二基板115和120之间形成。第一和第二偏振板125和130分别在第一和第二基板115和120的外表面上形成。第一偏振板125的透射轴可以垂直于第二偏振板130的透射轴。另外,背光单元被设置在第一偏振板125的外表面上。
图案化延迟器140可以由双折射材料形成,并且可以具有相互交替的第一和第二区域141a和141b。第一和第二区域141a和141b可分别对应液晶面板110的奇数和偶数像素行,并且可以改变通过第二偏振板130的光的偏振态。例如,第一区域141a可将通过第二偏振板130的线偏振光变为右旋圆偏振光,第二区域141b可将通过第二偏振板130的线偏振光变为左旋圆偏振光。图案化延迟器140的相位差可以是λ/4(四分之一波长)。另外,图案化延迟器140的光学轴相对于第二偏振板130的透射轴可以是约+45°或约-45°。
因此,液晶面板110的奇数像素行中的像素显示左眼图像,液晶面板110的偶数像素行中的像素显示右眼图像。另外,左眼图像的左旋圆偏振光从与奇数像素行对应的第一区域141a发射出,右眼图像的右旋圆偏振光从与偶数像素行对应的第二区域141b发射出。
眼镜145包含透明玻璃透镜145a和145b、偏振膜150a和150b和相位差为λ/4(四分之一波长)的延迟膜。例如,左眼λ/4延迟膜(未示出)和左眼偏振膜150a可以依次形成在左眼透镜145a的内表面上,右眼λ/4延迟膜(未示出)和右眼偏振膜150b可以依次形成在右眼透镜145b的内表面上。每个λ/4延迟膜将圆偏振光转变成线偏振光,且偏振膜150a和150b每个都根据偏振轴对线偏振光进行滤光。
因此,当用户戴着眼镜145通过图案化延迟器140观看由液晶面板110显示的图像时,左眼图像和右眼图像分别选择性地通过左眼透镜145a和右眼透镜145b,且用户通过组合左眼图像和右眼图像来识别出三维图像。
图案化延迟器140是眼镜型三维图像显示设备101的最重要的部件之一,下面将对图案化延迟器140的制造方法进行说明。
图3A到3D是显示本发明的第一实施方式的制造眼镜型三维图像显示设备的图案化延迟器的方法的横截面图。
图3A中,通过用延迟材料溶液涂覆基板210,在透明基板210上形成了延迟材料层220。延迟材料层220的厚度为约0.5μm~约2.0μm。例如,基板210可以是玻璃基板、薄膜和柔性基板中的一种。所述薄膜可包括三醋酸纤维素(TAC)、环烯烃聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚苯乙烯(PS)和聚酰亚胺(PI)中的一种。另外,延迟材料可以包含光反应性的液晶聚合物,且可以采用旋转涂覆装置和狭缝涂覆装置中的一种来涂覆延迟材料溶液。
图4是显示用于本发明的第一实施方式的眼镜型三维图像显示设备的图案化延迟器的延迟材料的分子结构的视图,图5是显示用于本发明的第一实施方式的眼镜型三维图像显示设备的图案化延迟器的延迟材料的分子状态变化的视图;
在图4和图5中,用于(图3A中的)延迟材料层220的延迟材料可以包含光反应性的液晶聚合物,并且可以通过偏振UV射线的照射和热处理来从无序状态经过光反应状态转变为各向异性状态。结果,延迟材料凭借偏振UV射线的照射所致的轴选择性光化学和凭借热处理所致的自取向而具有各向异性性质。例如,延迟材料可以具有包含聚甲基丙烯酸酯的主链和同时包含光反应性基团和液晶基团的侧链。作为另一选择,延迟材料可以具有包含聚甲基丙烯酸酯的主链和包含光反应性基团和液晶基团的共聚物的侧链。光异构化和光二聚化之一可以被用作各向异性的触发器,而侧链可以包含偶氮苯、肉桂酸酯、香豆素和苯亚甲基苯并[C]吡咯酮(benzylidenephthalimidine)中的一种。另外,延迟材料的折射率各向异性(Δn)可以为约0.10~约0.18。
通过偏振UV射线所致的光反应性基团的轴选择反应和通过热所致的液晶基团的自取向反应,获得了延迟材料的各向异性性质。例如,延迟材料可以是均聚物型,其中光反应性液晶基团包含在侧链中。光反应性液晶基团的光反应性基团和液晶基团可以通过碳链相互连接。作为另一选择,光反应性基团本身可以是液晶基团,或者,通过氢键彼此连接的光反应性基团可以构成液晶基团。
另外,延迟材料可以是共聚物型,其中,光反应性基团包含在侧链中,且附加的液晶基团包含在侧链中。作为另一选择,延迟材料可是混合聚合物型,其中光反应性液晶基团与主体聚合物混合。
图6A到6G是显示用于本发明的第一实施方式的眼镜型三维图像显示设备的图案化延迟器的延迟材料的分子结构的视图。图6A到6E显示了均聚物延迟材料,图6F显示了共聚物延迟材料。另外,图6G显示了其中反应性液晶基团与主体聚合物混合的延迟材料。
在图6A中,延迟材料可以是均聚物型,其中光反应性液晶聚合物包含偶氮苯基团。光反应性液晶聚合物包含主链中的聚甲基丙烯酸酯基团和侧链中的偶氮苯基团。偶氮苯具有液晶性质。
在图6B到6F中,延迟材料可以含有包含肉桂酸酯基团的光反应性液晶聚合物。包含肉桂酸酯基团的光反应性液晶聚合物可分成三种类型。如图6B所示,光反应性液晶聚合物可以是均聚物型,其中肉桂酸酯基团和液晶基团包含在侧链中。如图6C到6E所示,光反应性液晶聚合物可以是均聚物型,其中,肉桂酸酯基团包含在侧链中,且通过在相邻的侧链之间形成氢键连接而获得了液晶性质。另外,如图6F所示,光反应性液晶聚合物可以具有共聚物(或杂聚物),其中,肉桂酸酯基团和液晶基团包含在侧链中,而附加的液晶基团包含在另外一条侧链中。
在图6B中,延迟材料可以是均聚物型,其中作为液晶基团的联苯基团通过间隔物(例如,碳链)而与主链键连,而肉桂酸酯基团则与联苯基团键连。可以在联苯基团和肉桂酸酯基团之间添加额外的间隔物,并且可以将甲氧基键连至肉桂酸酯基团。分子结构的细节变化可影响对特定溶剂的溶解度、与光反应性效率有关的光反应性以及面内有序性(in-plane order)。
在图6C中,延迟材料可为均聚物型,其中肉桂酸酯基团包含在侧链中,并且通过在相邻的侧链之间的氢键连接而获得了液晶性质。例如,可以通过侧链的终端基团的氢键连接来形成液晶聚合物。由于氢键连接具有实现各向异性的功能,通过氢键连接,聚合物可以在不具有联苯基团的情况下具有液晶性质。
当具有相对低的能量的偏振UV射线照射到图6C的延迟材料上时,异构化占主要地位。另外,当具有相对高的能量的偏振UV射线照射到图6C的延迟材料上时,二聚化占主要地位。在偏振UV射线照射之后,将延迟材料最高烘烤至向列态到各向同性态的转化温度Tni,且通过取向放大而使各向异性的形成最大化。另外,通过分子间的氢键连接,进一步获得了各向异性性质。
图6D和6E显示了示例性的延迟材料,其中各向异性性质是通过氢键连接而获得的。
在图6F中,延迟材料可以是共聚物型,其中,肉桂酸酯基团和液晶基团包含在侧链中,而附加的液晶基团包含在另外一条侧链中。作为另一选择,光反应性基团和液晶基团可以组成共聚物型。
在图6G中,延迟材料可以是混合型,其中,单体的光反应性液晶基团与主体聚合物混合。光反应性液晶基团可以降低主体聚合物的向列态到各向同性态的转化温度Tni,从而帮助各向异性形成。作为另一选择,可以使光反应性液晶基团形成为聚合物,且延迟材料可以是混合聚合物型,其中聚合物的光反应性液晶基团与主体聚合物混合。
对应于约550nm的参考波长,延迟材料的延迟值(Δnd)可以为约125nm±10nm。另外,将延迟材料溶解在溶剂中而得到的延迟材料溶液具有约1mPas~约50mPas的粘度,该溶液中延迟材料的浓度为约1重量%~约30重量%。所述溶剂可以包含酮基团、醚基团和甲苯基团中的至少一种。例如,酮基团可以包括环己酮、环戊酮、cyclopetanone和甲基异丁基酮(MIBK),且醚基团可以包括丙二醇单甲醚(PGME)。为了改进溶液的涂覆性质,可以将包含硅基或丙烯酰基的流平剂加到溶剂中。
再次参见图3A,当延迟材料层220在基板210上形成后,基板210被转移到干燥装置(例如加热炉,加热腔和加热板),并在约24℃~约80℃的温度下加热约60秒~约300秒。结果,部分地除去了延迟材料层220中的溶剂,且延迟材料层220得到了干燥。干燥延迟材料层220的步骤可称为预烘烤工序。
在图3B中,具有透射区TA和遮挡区BA的第一光掩模290被设置在延迟材料层220上。透射区TA和遮挡区BA可以为条纹状且可以相互交替。接下来,第一偏振UV射线穿过第一光掩模290的透射区TA而照射到延迟材料层220上,从而形成与透射区TA对应的第一取向区域221a。第一偏振UV射线可以具有约1mJ/cm2~约500mJ/cm2的能量密度并且可以具有约200nm~约500nm的波长。
偏振UV射线的能量密度是决定延迟材料层220的延迟值的重要参数。在三维图像显示设备中,对应于约550nm的参考波长,图案化延迟器的延迟值(Δnd)为约125nm±10nm。为了获得对应于约550nm的参考波长延迟值(Δnd)为约125nm±10nm的图案化延迟器,将能量密度为约1mJ/cm2~约500mJ/cm2且波长为约200nm~约500nm的偏振UV射线照射到延迟材料层220上。
例如,当能量密度为约8mJ/cm2、20mJ/cm2、40mJ/cm2、60mJ/cm2、80mJ/cm2、和100mJ/cm2的偏振UV射线照射到延迟材料层220上时,对应于550nm的参考波长,延迟材料层220的延迟值(Δnd)分别为约18.3nm、约53.5nm、约71.8nm、约92.5nm、约101.5nm和约130.2nm。因此,当偏振UV射线的能量密度为约100mJ/cm2时,一种延迟材料的延迟材料层220的延迟值(Δnd)为约125nm±10nm。然而,当偏振UV射线的能量密度为约1mJ/cm2时,另一种延迟材料的延迟材料层的延迟值(Δnd)可以是约125nm±10nm。
可根据(图2中的)眼镜145的延迟值来改变延迟材料层220的延迟值(Δnd)。由于眼镜145的延迟值(Δnd)为约125nm±10nm,因此(图2中的)图案化延迟器140的延迟值(Δnd)为约125nm±10nm,以防止眼镜145和图案化延迟器140之间的串扰(crosss-talk)。当眼镜145和图案化延迟器140之间的延迟值差异小于眼镜145和图案化延迟器140中每一个的延迟值的约10%时,能够防止串扰。因此,可以将图案化延迟器140的延迟值确定在眼镜145的延迟值的约±10%内。
图案化延迟器140不仅可应用在三维图像显示设备中,还可应用于各种领域中,且各种领域中的图案化延迟器140可具有不同的延迟值。结果,可根据所需的延迟值将偏振UV射线的能量密度确定在约1mJ/cm2到约500mJ/cm2的范围内。
在图3C中,在移除(图3B中的)第一光掩模290后,具有透射区TA和遮挡区BA的第二光掩模292被设置在延迟材料层220上,以使遮挡区BA对应于第一取向区域221a。透射区TA和遮挡区BA可以为条纹状且可以相互交替。接下来,第一偏振UV射线穿过第二光掩模292的透射区TA而照射到延迟材料层220上以形成与透射区TA对应的第二取向区域221b。第一和第二偏振UV射线具有彼此相同的能量密度和彼此相同的波长。例如,第二偏振UV射线的能量密度可以是约1mJ/cm2~约500mJ/cm2且波长可以是约200nm~约500nm。另外,第一和第二偏振UV射线具有彼此不同的偏振轴。例如,第二偏振UV射线的偏振轴可与第一偏振UV射线的偏振轴垂直。
在图3D中,具有延迟材料层220的基板210被转移到烘烤装置(例如加热炉,加热腔和加热板),并在约80℃~约130℃的温度下加热约30秒~约600秒。结果,完全除去了延迟材料层220中的溶剂,且延迟材料层220得到了烘烤。烘烤延迟材料层220的步骤可称为后烘烤工序。
通过后烘烤工序,延迟材料层220的第一和第二取向区域221a和221b分别变成第一和第二取向图案222和224,从而完成了图案化延迟器201。第一和第二取向图案222和224具有与第一和第二偏振UV射线的偏振轴对应的各向异性性质。例如,第一取向图案222可以沿着与第一偏振UV射线的偏振轴垂直的方向具有各向异性,第二取向图案224可以沿着与第二偏振UV射线的偏振轴垂直的方向具有各向异性。结果,在第一和第二偏振UV照射之前,延迟材料层220具有各向同性性质,而在第一和第二偏振UV射线照射和烘烤延迟材料层220之后,延迟材料层220的第一和第二取向图案222和224具有各向异性性质。例如,第一取向图案222可以将线偏振光转化为左旋圆偏振光,第二取向图案224可将线偏振光转化为右旋圆偏振光。
在图3A到3D的制造图案化延迟器的方法中,在不采用取向膜的情况下制造了图案化延迟器201。由于略去了对取向膜的涂覆步骤和干燥步骤以及对液晶层的UV固化步骤,图案化延迟器201的制造工序得到了简化,且降低了图案化延迟器201的制造成本。
虽然图3A到3D中未示出,但是通过使用激光束照射装置进行的切割步骤,可以将图案化延迟器201切割成多个单元图案化延迟器。另外,可以在每个单元图案化延迟器上形成抗反射层,或可以将抗反射膜附着到每个单元图案化延迟器上。
虽然在第一实施方式中使用穿过第一和第二光掩模290和292的第一和第二UV射线的照射步骤制造了图案化延迟器201,但是在其他实施方式中,制造图案化延迟器的方法可以有所不同。
图7A到7C是显示本发明第二实施方式的制造眼镜型三维图像显示设备的图案化延迟器的方法的横截面视图。
在图7A中,通过用延迟材料溶液涂覆基板310,在透明基板310上形成了延迟材料层320。延迟材料层320的厚度可以是约0.5μm~约2.0μm。例如,基板310可以是玻璃基板、薄膜和柔性基板中的一种。所述薄膜可也包括三醋酸纤维素(TAC)、环烯烃聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚苯乙烯(PS)和聚酰亚胺(PI)中的一种。另外,延迟材料可以包含光反应性的液晶聚合物,并且可以采用旋转涂覆装置和狭缝涂覆装置中的一种来涂覆延迟材料溶液。
当延迟材料层320在基板310上形成后,将基板310转移到干燥装置(例如加热炉,加热腔和加热板),在约24℃~约80℃的温度下加热约60秒~约300秒。结果,部分地除去了延迟材料层320中的溶剂,且延迟材料层320得到了干燥。干燥延迟材料层320的步骤可称为预烘烤工序。
在图7B中,在不使用光掩模的情况下将第一偏振UV射线照射到延迟材料层320上。第一偏振UV射线可具有大约1mJ/cm2~约500mJ/cm2的能量密度并且具有约200nm~约500nm的波长。结果,延迟材料层320的整个区域可变成对应于约550nm的参考波长延迟值(Δnd)为约125nm±10nm的第一取向层321。
在图7C中,具有透射区TA和遮挡区BA的第一光掩模390被设置在延迟材料层320上。透射区TA和遮挡区BA可以为条纹状且可以相互交替。接下来,第二偏振UV射线穿过第一光掩模390的透射区TA而照射到延迟材料层320上,从而形成分别与遮挡区BA和透射区TA对应的第一和第二取向区域321a和321b。结果,通过第一UV射线的照射,形成了第一取向区域321a,并且通过第一和第二UV射线的照射,形成了第二取向区域321b。对应于约550nm的参考波长,第一和第二取向区域321a和321b每一个的延迟值(Δnd)都是约125nm±10nm。
第一和第二偏振UV射线的波长彼此相同。另外,第二偏振UV射线的能量密度大于第一偏振UV射线的能量密度。优选的是,第二偏振UV射线的能量密度大于第一偏振UV射线的能量密度的两倍。例如,第二偏振UV射线可具有约2mJ/cm2~约1000mJ/cm2的能量密度并且具有约200nm~约500nm的波长。当第一偏振UV射线的能量密度为约100mJ/cm2时,第二偏振UV射线的能量密度可以大于约200mJ/cm2。
另外,第一和第二偏振UV射线具有彼此不同的偏振轴。例如,第二偏振UV射线的偏振轴可以垂直于第一偏振UV射线的偏振轴。
具有延迟材料层320的基板310被转移到烘烤装置(例如加热炉,加热腔和加热板),并在约80℃~约130℃的温度下加热约30秒~约600秒。从而完全除去了延迟材料层320中的溶剂,且延迟材料层320得到了烘烤。烘烤延迟材料层320的步骤可称为后烘烤工序。通过该后烘烤工序,延迟材料层320的第一和第二取向区域321a和321b分别变成第一和第二取向图案,从而完成了图案化延迟器。
在图7A到7C的制造图案化延迟器的方法中,在不采用取向膜的情况下制造了图案化延迟器。由于略去了对取向膜的涂覆步骤和干燥步骤以及对液晶层的UV固化步骤,图案化延迟器的制造工序得到了简化,并降低了图案化延迟器的制造成本。
图8A到图8C是显示本发明的第三实施方式的制造眼镜型三维图像显示设备的图案化延迟器方法的横截面视图。
在图8A中,通过用延迟材料溶液涂覆基板410,在透明基板410上形成了延迟材料层420。延迟材料层420的厚度为约0.5μm~约2.0μm。例如,基板410可以是玻璃基板、薄膜和柔性基板中的一种。所述薄膜可以包括三醋酸纤维素(TAC)、环烯烃聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚苯乙烯(PS)和聚酰亚胺(PI)中的一种。另外,延迟材料可以包含光反应性的液晶聚合物,并可以采用旋转涂覆装置和狭缝涂覆装置中的一种来涂覆延迟材料溶液。
当延迟材料层420在基板410上形成后,将基板410转移到干燥装置(例如加热炉、加热腔和加热板),在约24℃~约80℃的温度下加热约60秒~约300秒。结果,部分地除去了延迟材料层420中的溶剂,且延迟材料层420得到了干燥。干燥延迟材料层420的步骤可称为预烘烤工序。
在图8B中,具有透射区TA和遮挡区BA的第一光掩模490被设置在延迟材料层420上。透射区TA和遮挡区BA可以为条纹状且可以相互交替。接下来,第一偏振UV射线穿过第一光掩模490的透射区TA而照射到延迟材料层420上,从而形成与透射区TA对应的第一取向区域421a。第一偏振UV射线可具有约2mJ/cm2~约1000mJ/cm2的能量密度并且可以具有约200nm~约500nm的波长。
在图8C中,在未使用光掩模的情况下将第二偏振UV射线照射到延迟材料层420上,从而形成与(图8B中的)第一光掩模490的遮挡区BA对应的第二取向区域421b。结果,通过第一和第二偏振UV射线的照射,形成了第一取向区域421a,且通过第二UV射线的照射,形成了第二取向区域421b。对应于约550nm的参考波长,第一和第二取向区域421a和421b每一个的延迟值(Δnd)都是约125nm±10nm。
第一和第二偏振UV射线的波长彼此相同。另外,第二偏振UV射线的能量密度可以小于第一偏振UV射线的能量密度。优选的是,第二偏振UV射线的能量密度小于第一偏振UV射线的能量密度的一半。例如,第二偏振UV射线可具有约1mJ/cm2~约500mJ/cm2的能量密度并具有约200nm~约500nm的波长。当第一偏振UV射线的能量密度为约200mJ/cm2时,第二偏振UV射线的能量密度可以小于约100mJ/cm2。
另外,第一和第二偏振UV射线具有彼此不同的偏振轴。例如,第二偏振UV射线的偏振轴可以垂直于第一偏振UV射线的偏振轴。
将具有延迟材料层420的基板410转移到烘烤装置(例如加热炉,加热腔和加热板),在约80℃~约130℃的温度下加热约30秒~约600秒。结果,完全除去了延迟材料层420中的溶剂,且延迟材料层420得到了烘烤。烘烤延迟材料层420的步骤可称为后烘烤工序。通过该后烘烤工序,延迟材料层420的第一和第二取向区域421a和421b分别变成第一和第二取向图案,从而完成了图案化延迟器。
在图8A到8C的制造图案化延迟器的方法中,在不采用取向膜的情况下制造了图案化延迟器。由于略去了对取向膜的涂覆步骤和干燥步骤以及对液晶层的UV固化步骤,图案化延迟器的制造工序得到了简化,并降低了图案化延迟器的制造成本。
图9是显示本发明实施方式的眼镜型三维图像显示设备的32英寸图案化延迟器的光学显微图像。图9的图像是透过在图案化延迟器上的相位差为λ/4的四分之一波片(QWP)而获得的。
在图9中,将线偏振光转化成左旋圆偏振光的第一取向图案和将线偏振光转化成右旋圆偏振光的第二取向图案相互交替,且第一和第二取向图案每个都具有约365μm±5μm的宽度。
因此,在制造三维图像显示设备的图案化延迟器的方法中,由于在不采用取向膜的情况下制造了图案化延迟器,从而略去了对取向膜的涂覆步骤和干燥步骤以及对液晶层的UV固化步骤。因此,图案化延迟器的制造工序得到了简化,并降低了图案化延迟器的制造成本。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在本文公开的图案化延迟器制造方法中可进行各种修改和变化,这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。因而,本发明意在覆盖对本发明的所有修改和变化,只要其落入所附权利要求及其等同物的范围内。
Claims (34)
1.一种制造图案化延迟器的方法,所述方法包括:
通过涂覆延迟材料来在基板上形成延迟材料层;
将第一偏振UV射线照射到所述延迟材料层上,所述第一偏振UV射线具有第一偏振轴;
将第二偏振UV射线照射到所述延迟材料层上,所述第二偏振UV射线具有垂直于所述第一偏振轴的第二偏振轴;和
烘烤所述延迟材料层以形成相互交替的第一取向图案和第二取向图案,所述第一取向图案和第二取向图案每个都具有各向异性性质。
2.如权利要求1所述的方法,其中,所述第一偏振UV射线穿过第一光掩模照射到所述延迟材料层上,所述第一光掩模具有分别对应于所述第一取向图案和第二取向图案的第一透射区和第一遮挡区,且其中,所述第二偏振UV射线穿过第二光掩模照射到所述延迟材料层上,所述第二光掩模具有分别对应于所述第二取向图案和第一取向图案的第二透射区和第二遮挡区。
3.如权利要求1所述的方法,其中,所述第一偏振UV射线和第二偏振UV射线每个都具有约1mJ/cm2~约500mJ/cm2的能量密度并且具有约200nm~约500nm的波长。
4.如权利要求1所述的方法,其中,所述延迟材料为下述类型之一:均聚物型,其中光反应性液晶基团包含在侧链中且所述光反应性液晶基团包含通过碳链彼此连接的光反应性基团和液晶基团;共聚物型,其中光反应性基团包含在侧链中且液晶基团包含在所述侧链中;和混合聚合物型,其中光反应性液晶基团与主体聚合物混合。
5.如权利要求4所述的方法,其中,均聚物型的所述延迟材料包含光反应性基团,且所述光反应性基团为液晶基团。
6.如权利要求4所述的方法,其中,均聚物型的所述延迟材料包含通过氢键彼此连接以构成液晶基团的光反应性基团。
7.如权利要求4所述的方法,其中,均聚物型的所述延迟材料包含光反应性液晶聚合物,所述光反应性液晶聚合物包含主链中的聚甲基丙烯酸酯基团以及侧链中的偶氮苯基团、肉桂酸酯基团、香豆素基团和苯亚甲基苯并[C]吡咯酮基团中的一种。
8.如权利要求4所述的方法,其中,所述延迟材料包含具有肉桂酸酯基团的光反应性液晶聚合物,且其中所述光反应性液晶聚合物为下述类型之一:其中肉桂酸酯基团和液晶基团包含在侧链中的均聚物型;其中肉桂酸酯基团包含在侧链中且相邻的侧链通过氢键彼此连接以获得液晶性质的均聚物型;和其中肉桂酸酯基团和液晶基团包含在侧链中且附加的液晶基团包含在所述侧链中的共聚物型。
9.如权利要求1所述的方法,其中,所述延迟材料包含主链中的聚甲基丙烯酸酯基团以及侧链中的光反应性基团和液晶基团,其中,所述光反应性基团和所述液晶基团为下述类型之一:其中彼此连接的所述光反应性基团和所述液晶基团包含在所述侧链中的均聚物型;和其中所述光反应性基团包含在所述侧链中且所述液晶基团包含在所述侧链中的共聚物型。
10.一种制造图案化延迟器的方法,所述方法包括:
通过涂覆延迟材料来在基板上形成延迟材料层;
将第一偏振UV射线照射到整个所述延迟材料层上,所述第一偏振UV射线具有第一偏振轴和第一能量密度;
将第二偏振UV射线照射到所述延迟材料层上,所述第二偏振UV射线具有垂直于所述第一偏振轴的第二偏振轴和大于所述第一能量密度的第二能量密度;和
烘烤所述延迟材料层以形成相互交替的第一取向图案和第二取向图案,所述第一取向图案和第二取向图案每个都具有各向异性性质。
11.如权利要求10所述的方法,其中所述第二偏振UV射线穿过第一光掩模照射到所述延迟材料层上,所述第一光掩模具有分别对应于所述第一取向图案和第二取向图案的遮挡区和透射区。
12.如权利要求10所述的方法,其中,所述第一能量密度为约1mJ/cm2~约500mJ/cm2且所述第二能量密度大于所述第一能量密度的两倍,且其中所述第一偏振UV射线和第二偏振UV射线每个都具有约200nm~约500nm的波长。
13.如权利要求10所述的方法,其中,所述延迟材料为下述类型之一:均聚物型,其中光反应性液晶基团包含在侧链中且所述光反应性液晶基团包含通过碳链彼此连接的光反应性基团和液晶基团;共聚物型,其中光反应性基团包含在侧链中且液晶基团包含在所述侧链中;和混合聚合物型,其中光反应性液晶基团与主体聚合物混合。
14.如权利要求13所述的方法,其中,均聚物型的所述延迟材料包含光反应性基团,且所述光反应性基团为液晶基团。
15.如权利要求13所述的方法,其中,均聚物型的所述延迟材料包含通过氢键彼此连接以构成液晶基团的光反应性基团。
16.如权利要求13所述的方法,其中,均聚物型的所述延迟材料包含光反应性液晶聚合物,所述光反应性液晶聚合物包含主链中的聚甲基丙烯酸酯基团以及侧链中的偶氮苯基团、肉桂酸酯基团、香豆素基团和苯亚甲基苯并[C]吡咯酮基团中的一种。
17.如权利要求13所述的方法,其中,所述延迟材料包含具有肉桂酸酯基团的光反应性液晶聚合物,且其中所述光反应性液晶聚合物为下述类型之一:其中肉桂酸酯基团和液晶基团包含在侧链中的均聚物型;其中肉桂酸酯基团包含在侧链中且相邻的侧链通过氢键彼此连接以获得液晶性质的均聚物型;和其中肉桂酸酯基团和液晶基团包含在侧链中且附加的液晶基团包含在所述侧链中的共聚物型。
18.如权利要求10所述的方法,其中,所述延迟材料包含主链中的聚甲基丙烯酸酯基团以及侧链中的光反应性基团和液晶基团,其中所述光反应性基团和所述液晶基团为下述类型之一:其中彼此连接的所述光反应性基团和所述液晶基团包含在所述侧链中的均聚物型;和其中所述光反应性基团包含在所述侧链中且所述液晶基团包含在所述侧链中的共聚物型。
19.如权利要求10所述的方法,其中,所述延迟材料的折射率各向异性(Δn)为约0.10~约0.18。
20.如权利要求10所述的方法,其中,对应于约550nm的参考波长,所述图案化延迟器的延迟值(Δnd)为约125nm±10nm。
21.如权利要求10所述的方法,其中,延迟材料溶液中延迟材料的浓度是约1重量%~约30重量%,其中所述延迟材料溶液的溶剂包含酮基团、醚基团和甲苯基团中的至少一种,且其中所述延迟材料溶液的粘度为约1mPas~约50mPas。
22.如权利要求21所述的方法,其中,所述酮基团包括环己酮、环戊酮、cyclopetanone和甲基异丁基酮(MIBK)中的一种,且所述醚基团包括丙二醇单甲醚(PGME)。
23.如权利要求21所述的方法,其中,所述溶剂还含有包含硅基和丙烯酰基之一的流平剂。
24.如权利要求10所述的方法,所述方法还包括在干燥装置中在约24℃~约80℃的温度下干燥所述延迟材料层约60秒~约300秒。
25.如权利要求10所述的方法,其中,在约80℃~约130℃的温度下烘烤所述延迟材料层约30秒~约600秒。
26.一种制造图案化延迟器的方法,包括:
通过涂覆延迟材料来在基板上形成延迟材料层;
将第一偏振UV射线照射到所述延迟材料层上,所述第一偏振UV射线具有第一偏振轴和第一能量密度;
将第二偏振UV射线照射到整个所述延迟材料层上,所述第二偏振UV射线具有垂直于所述第一偏振轴的第二偏振轴和小于所述第一能量密度的第二能量密度;和
烘烤所述延迟材料层以形成相互交替的第一取向图案和第二取向图案,所述第一取向图案和第二取向图案每个都具有各向异性性质。
27.如权利要求26的方法,其中,所述第一偏振UV射线穿过第一光掩模照射到所述延迟材料层上,所述第一光掩模具有分别对应于所述第一取向图案和第二取向图案的透射区和遮挡区。
28.如权利要求26的方法,其中,所述第一能量密度为约2mJ/cm2~约1000mJ/cm2且所述第二能量密度小于所述第一能量密度的一半,且其中所述第一偏振UV射线和第二偏振UV射线每个都具有约200nm~约500nm的波长。
29.如权利要求26所述的方法,其中,所述延迟材料为下述类型之一:均聚物型,其中光反应性液晶基团包含在侧链中且所述光反应性液晶基团包含通过碳链彼此连接的光反应性基团和液晶基团;共聚物型,其中光反应性基团包含在侧链中且液晶基团包含在所述侧链中;和混合聚合物型,其中光反应性液晶基团与主体聚合物混合。
30.如权利要求29所述的方法,其中,均聚物型的所述延迟材料包含光反应性基团,且所述光反应性基团为液晶基团。
31.如权利要求29所述的方法,其中,均聚物型的所述延迟材料包含通过氢键彼此连接以构成液晶基团的光反应性基团。
32.如权利要求29所述的方法,其中,均聚物型的所述延迟材料包含光反应性液晶聚合物,所述光反应性液晶聚合物包含主链中的聚甲基丙烯酸酯基团以及侧链中的偶氮苯基团、肉桂酸酯基团、香豆素基团和苯亚甲基苯并[C]吡咯酮基团中的一种。
33.如权利要求29所述的方法,其中,所述延迟材料包含具有肉桂酸酯基团的光反应性液晶聚合物,且其中所述光反应性液晶聚合物为下述类型之一:其中肉桂酸酯基团和液晶基团包含在侧链中的均聚物型;其中肉桂酸酯基团包含在侧链中且相邻的侧链通过氢键彼此连接以获得液晶性质的均聚物型;和其中肉桂酸酯基团和液晶基团包含在侧链中且附加的液晶基团包含在所述侧链中的共聚物型。
34.如权利要求26所述的方法,其中,所述延迟材料包含主链中的聚甲基丙烯酸酯基团以及侧链中的光反应性基团和液晶基团,其中所述光反应性基团和所述液晶基团为下述类型之一:其中彼此连接的所述光反应性基团和所述液晶基团包含在所述侧链中的均聚物型;和其中所述光反应性基团包含在所述侧链中且所述液晶基团包含在所述侧链中的共聚物型。
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |