CN102841398B - 相位差元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种相位差元件及其制造方法。制造方法包括以下步骤。首先，形成多个类液晶分子于基板上。然后，施加第一电场引导类液晶分子以一角度排列。然后，聚合类液晶分子。相比传统的蚀刻或激光雕刻制程，本发明的方法较环保且属于非破坏式的制造方法。

Description

相位差元件及其制造方法

技术领域

本发明是有关于一种相位差元件及其制造方法，且特别是有关于一种利用电场诱导方式形成的相位差元件及其制造方法。

背景技术

传统上，提供三维(3D)显示功能的显示器包括显示面板及3D显示板。显示面板例如是液晶显示面板。3D显示板例如是由图案化相位差板及1/4波片所组成。光线经过图案化相位差板及1/4波片后以左旋偏振光及右旋偏振光出光，左旋偏振光及右旋偏振光进入左偏光镜片及右偏光镜片，以让观看者接收到一立体影像。

一般而言，制造图案化相位差板的过程中，是采用光配向方式或蚀刻方式于配向膜上形成多个沟槽。具有双折射特性的分子形成于沟槽内，借以使通过的光其相位发生变化。

然而，光配向方式及蚀刻方式皆属破坏式方式，故会有浪费材料及废料处理问题。特别是蚀刻方式，其对环境的破坏相当大。在环保意识日益抬头的趋势下，业界开始寻求相对较洁净且非破坏式的制造过程。

发明内容

本发明是有关于一种相位差元件及其制造方法，其较环保且属于非破坏式的制造方法。

根据本发明的一实施例，提出一种相位差元件。相位差元件包括多个第一类液晶分子及数个第二类液晶分子。该些第一类液晶分子是已聚合并以一第一角度排列。该些第二类液晶分子是已聚合并以一第二角度排列。

根据本发明的另一实施例，提出一种相位差元件的制造方法。制造方法包括以下步骤。形成多个类液晶分子于一基板上；施加一第一电场引导该些类液晶分子以一第一角度排列；以及聚合该些类液晶分子。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1绘示依照本发明一实施例的相位差元件的制造方法流程图。

图2A至2D绘示依照本发明一实施例的相位差元件的制造示意图。

图3绘示依照本发明另一实施例的相位差元件的制造示意图。

图4绘示依照本发明又一实施例的相位差元件的制造示意图。

图5绘示依照本发明又一实施例的相位差元件的示意图。

主要元件符号说明：

100、200、300：相位差元件

110：基板

111：基材

111u：上表面

112：电极

112a：第一电极

112b：第二电极

112c：第三电极

120：类液晶分子

120a：第一类液晶分子

120b：第二类液晶分子

222：脱膜层

A1：第一角度

A2：第二角度

A3：角度

L：光线

E1：第一电场

E2：第二电场

R1、R2：分布区域

具体实施方式

请参照图1及图2A图2D，图1绘示依照本发明一实施例的相位差元件的制造方法流程图，图2A至图2D绘示依照本发明一实施例的相位差元件的制造示意图。

首先，如图2A所示，于步骤S102中，形成多个类液晶分子120(图2A以层结构表示)于基板110上。该些类液晶分子120包括数个第一类液晶分子120a(绘示于图2C)及数个第二类液晶分子120b(绘示于图2C)。基材111例如是金属基板、塑料基板、硅基板或FFS基板。形成类液晶分子120的方法例如是涂布方法，如印刷(printing)、旋涂(spinning)或喷涂(Ink jet)。

一种类液晶分子120的分子式例如是：

其中，r1至r12中任一者是选自于由hydrogen，halogen，-CN or-CH3，-CH2CH3及其组合所构成的群组。X0至X7中任一者是选自于由-O-，-COO-，-S-，-CONH-，-C＝C-，-C≡C-，-CH2-，-NR-及其组合所构成的群组。m0及m1中任一者例如是介于1至20之间。n0至n9中任一者例如是0与1的一者。R例如是hydrogen，acrylate，epoxy，diene，vinyloxy，stryrene，酰亚氨(imide)衍生材料及其组合所构成的群组。

一实施例中，更可加入数种不同功能性单体(未绘示)混合于类液晶分子120中，然后经聚合后与类液晶分子120一并形成于基板110上。不同功能性单体例如是聚合起始剂、聚合硬化剂、液晶旋光剂、可被电场诱动材料或可受光或热反应的材料。

请同时参照图2A及图2B，图2B绘示图2A的上视图(图2A是图2B的局部剖视图)。一实施例中，于步骤S102之前，相位差元件的制造方法更包括：提供基板110，基板110包括基材111及多个电极112。电极112可位于基材111上，例如是配置于基材111的上表面111u上。电极112可以是非透光电极或透光电极，其中，非透光电极例如是金属电极，而透光电极例如是透明ITO电极。其它实施例中，亦可经由配置于基板110以外的电极(未绘示)来引导类液晶分子，在此情况下可省略电极112的配置。此外，电极112的宽度小于5微米(um)。

该些电极112包括多个第一电极112a及多个第二电极112b及第三电极112c(第三电极112c绘示于图2A)。第三电极112c例如是正电极，而第一电极112a及第二电极112b例如是负电极。

如图2A所示，电极112可配置于基材111的同一面或不同高度的表面上，本实施例的第一电极112a及第二电极112b配置于基材111的同一表面，而第三电极112c配置于另一不同高度的表面。另一实施例中，第一电极112a、第二电极112b及第三电极112c可配置于同一表面。第一电极112a、第二电极112b与第三电极112c有多种配置方式，本发明对第一电极112a、第二电极112b及第三电极112c的配置方式并不做任何限制。

请参照图2C，其绘示图2B中局部2C’的放大图。第一电极112a与第二电极112b之间夹一角度A3(角度A3绘示于图2C)，角度A3例如是约90度；或者，角度A3亦可是锐角或钝角。此外，第一电极112a可连接或分离于第二电极112b，本实施例的第一电极112a系以连接于第二电极112b为例说明。

如图2C所示，于步骤S104中，施加第一电场E1引导该些类液晶分子120，其中该些类液晶分子120的多个第一类液晶分子120a以第一角度A1排列。第一电场E1及第二电场E2透过电极112来引导类液晶分子120排列。

第一电场E1是经由第一电极112a引导第一类液晶分子120a运动。进一步地说，施加一电压(例如是20伏特(V))至第一电极112a与第三电极112c之间，以于第一电极112a与第三电极112c之间产生第一电场E1而引导第一类液晶分子120a。该些第一类液晶分子120a受到第一电场E1的引导而以第一角度A1排列。

于步骤S104之前，类液晶分子120的排列系杂乱，然而经由电场的引导后，类液晶分子120(类液晶分子120的长轴)大致上平行于电场方向排列，然此”平行特征”并非用以限制本发明，在使用其它种类的类液晶分子时，该类液晶分子(的长轴)亦可实质上垂直于电场方向排列。

相较于蚀刻制程，施加电场引导类液晶分子120的方式使用较少的化学药剂，因此本实施例中以施加电场引导类液晶分子120的方式较环保，对环境破坏较低。并且，相较于蚀刻或激光雕刻等破坏式制程，本实施例中以施加电场引导类液晶分子120的方式是属于非破坏式。此外，本实施例中以施加电场使类液晶分子120以一预期角度排列的制造方法中，可省略配向膜此一元件。

如图2C所示，虽然图中绘示第一类液晶分子120a位于二个第一电极112a之间，然而第一类液晶分子120a可均匀分布且可与第一电极112a重叠。

如图2C所示，于步骤S106中，施加第二电场E2引导该些类液晶分子120的多个第二类液晶分子120b以第二角度A2排列。其中，第一角度A1是相异于第二角度A2。一实施例中，第一角度A1与第二角度A2间的夹角约90度。

第二电场E2是经由二第二电极112b引导第二类液晶分子120b排列。进一步地说，施加一电压(例如是20V)至第二电极112b与第三电极112c之间，以于第二电极112b与第三电极112c之间产生第二电场E2而引导第二类液晶分子120b。第二类液晶分子120b受到第二电场E2的引导而以第二角度A2排列。

如图2C所示，虽然图中绘示第二类液晶分子120b位于二第二电极112b之间，然而第二类液晶分子120b可均匀分布且可与第二电极112b重叠。

步骤S104与S106可分别或同时完成。本实施例的制造方法中，是将步骤S104与S106整合于同一制程中完成，在此情况下，第一电场E1与第二电场E2是同时产生(可使用同一个驱动器)，使第一类液晶分子120a及第二类液晶分子120b可同时被引导而排列。

如图2D所示，于步骤S108中，聚合该些类液晶分子120的该些第一类液晶分子120a(第一类液晶分子120a绘示于图2C)。聚合后的第一类液晶分子120a是以一预期排列角度固化或硬化。聚合过程中，第一类液晶分子120a可持续受第一电场E1引导，以保持在以第一角度A1排列下被聚合。此外，聚合类液晶分子的方法例如是光照或加热，其中光照例如是采用紫外光(UV光)。

如图2D所示，在采用光照的方式中，光线L是往类液晶分子120的方向照射。由于光线L是往类液晶分子120的方向照射，故即使基材111非透光基材，光线L仍可照射到类液晶分子120。然，其它实施例中，当基材111为透光基材时，光线L可往类液晶分子120的方向照射(从图2D的上方往下照射)或往基材111的方向照射(从图2D的下方往上照射)，其并不受光照方向所限制。在采用光照的方式中，可选择性地使用掩模(mask)。此外，在采用加热的方式中，基材111可为透光基材或非透光基材。当采用加热方式时，加热的温度例如是55℃，然此非用以限制本发明实施例。

于步骤S110中，聚合该些类液晶分子120的第二类液晶分子120b(第二类液晶分子120b绘示于图2C)。聚合第二类液晶分子120b的方式相似于聚合第一类液晶分子120a的方式，容此不再赘述。至此，形成如第2D图所示的相位差元件100。

本实施例中，通过以第一角度A1排列的第一类液晶分子120a的第一出光(未绘示)及通过以第二角度A2排列的第二类液晶分子120b的第二出光(未绘示)分别成为预期型态的偏振光，例如是右偏振光及左偏振光。该二偏振光透过波片(wave plate)或偏光镜片进入眼睛后，造成一立体显像。

步骤S108与S110可分别或同时完成。本实施例中，是将步骤S108与S110整合于同一制程中完成，也就是说，第一类液晶分子120a及第二类液晶分子120b同时被聚合。其它实施例中，当第一类液晶分子120a及第二类液晶分子120b可分别被引导时(即步骤S104及S106非同时完成)，第一类液晶分子120a及第二类液晶分子120b亦可分别被聚合。例如，一实施例中，相位差元件的制造流程是：步骤S102→S104→S108→S106→S110；或者，相位差元件的制造流程亦可为：步骤S102→S106→S110→S104→S108。

其它实施例中，相位差元件中的类液晶分子可全部以单一角度排列。例如，一实施例的相位差元件的制造方法中，可省略步骤S104及S108且电极皆采用第一电极112a的设计(即可省略第二电极112b)，使类液晶分子120全部以第一角度A1排列；或者，另一实施例的相位差元件的制造方法中，可省略步骤S106及S110且电极皆采用第二电极112b的设计(即可省略第一电极112a)，使类液晶分子120全部以第二角度A2排列。

如图2D所示，由于基板110最后是保留于相位差元件100中，故基材111较佳地为透光基材，然此非用以限制本发明。另一实施例的相位差元件的制造方法中更包括：移除基板110，使相位差元件100不包含基板110。在此实施例中，基材111可采用非透光基材，然而亦可采用透光基材。

请参照图3，其绘示依照本发明另一实施例的相位差元件的制造示意图。本实施例的相位差元件的制造方法中，于形成类液晶分子120于基板110的步骤前更包括：形成脱膜层222于基板110上，此处的脱膜层例如是离形层；或者，另一实施例中，基板110本身可包含脱膜层222，即脱膜层222为基板110的子元件。此外，脱膜层222位于基板110与已聚合的类液晶分子120(未绘示于图3)之间。脱膜层222可覆盖电极112。于形成类液晶分子120于基板110的步骤中，类液晶分子120可形成于脱膜层222上。

脱膜层222可使已聚合的类液晶分子120与基板110轻易地分离，例如当基板110与已聚合的类液晶分子120间的表面张力差异不大时，可使用脱膜层222帮助已聚合的类液晶分子120与基板110分离；当基板110的种类与已聚合的类液晶分子120间的表面张力差异大到足以彼此分离时，则可不使用脱膜层222，然而亦可使用脱膜层222，使基板110与已聚合的类液晶分子120更容易分离。

此外，相位差元件的制造方法更包括：分离类液晶分子120与基板110。其中，脱膜层222可保留在类液晶分子120上或基板110上。以下以图4及图5为例说明。

请参照图4，其绘示依照本发明又一实施例的相位差元件的制造示意图。已聚合的类液晶分子120与基板110分离后，脱膜层222可保留在基板110上，也就是说，最终的相位差元件200中不包含脱膜层222。

请参照图5，其绘示依照本发明又一实施例的相位差元件的示意图。已聚合的类液晶分子120与基板110分离后，脱膜层222亦可保留在已聚合的类液晶分子120上，也就是说，最终的相位差元件300中包含脱膜层222。

在相位差元件的其中一应用例中，一显示装置(未绘示)包括上述相位差元件100、200或300、一显示面板(未绘示)及选择性配置的背光模块(未绘示)。显示面板例如是液晶显示面板。相位差元件100、200或300可采用贴附方式邻近显示面板配置，相位差元件100、200或300可与显示面板直接或间接接触。此外，相位差元件中类液晶分子的分布区域大致上对应显示面板的显示区域。第一类液晶分子120a的分布区域R1(分布区域R1绘示于第2B图)与相邻的该些第二类液晶分子的分布区域R2(分布区域R2绘示于图2B)大致上对应显示面板的相邻二列像素(pixel)结构。

此外，上述实施例的相位差元件的制造方法亦可整合于显示面板的制造方法，例如是整合至半穿反液晶显示面板的制造方法中。在此整合的制造方法中，可采用相似上述电场引导及聚合方式，使类液晶分子对应显示面板的穿透区形成且以单一角度(借由第一电极或第二电极形成)排列。此外，相位差元件100、200或300的基材111可作为显示面板的基板，亦即，像素(pixel)结构可形成于基材111上。

本发明上述实施例所披露的相位差元件及其制造方法，利用电场来引导类液晶分子以一预期角度排列。相较于蚀刻制程，以施加电场引导类液晶分子排列的方式较环保，对环境破坏甚低。相较于蚀刻或激光雕刻等破坏式制程，本实施例中以施加电场引导类液晶分子排列的方式属于非破坏式。相较于蚀刻或激光雕刻等破坏式制程，本实施例中以施加电场使类液晶分子以一预期角度排列的制造方法中，可省略配向膜此一元件。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种相位差元件的制造方法，包括：

形成多个第一类液晶分子于一基板上，该基板包括一基材及数个电极，所述电极包括多个第一电极、多个第二电极以及多个第三电极，所述多个第一电极与所述多个第二电极之间夹一角度，其中所述多个第一电极、所述多个第二电极以及所述多个第三电极设于同一所述基板上的同一表面上，或者，所述多个第一电极及所述多个第二电极设于同一所述基板上的同一表面上而所述多个第三电极设于同一所述基板之另一不同高度的表面上；

在所述多个第一电极和所述多个第三电极之间施加一第一电场引导所述第一类液晶分子以一第一角度排列；

聚合所述第一类液晶分子；

形成多个第二类液晶分子于该基板上；

在所述多个第二电极和所述多个第三电极之间施加一第二电场引导所述第二类液晶分子以一第二角度排列；以及

聚合所述多个第二类液晶分子；

其中，类液晶分子的分子式是：

其中，r1至r12中任一者是选自于由氢,卤素,-CN或-CH3,-CH2CH3及其组合所构成的群组，X0至X7中任一者是选自于由-O-,-COO-,-S-,-CONH-,-C＝C-,-C≡C-,-CH2-,-NR-及其组合所构成的群组，m0及m1中任一者是介于1至20之间，n4及n7是1，n0、n1、n2、n3、n5、n6、n8与n9中任一者是0与1的一者，而R是氢,丙烯酸酯,环氧化物,二烯,乙烯氧基,苯乙烯,酰亚氨衍生材料及其组合所构成的群组。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，聚合所述第一类液晶分子及聚合所述第二类液晶分子是以光照或加热完成。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，以该第一电场引导所述第一类液晶分子的步骤与以该第二电场引导所述第二类液晶分子的步骤系整合于同一制程完成，其中该第一电场与该第二电场是同时产生；于聚合所述第一类液晶分子的步骤及聚合所述第二类液晶分子的步骤是整合于同一制程完成。

4.一种相位差元件，包括：

一基板，该基板包括一基材以及配置于该基材中的多个电极，所述电极包括多个第一电极、多个第二电极以及多个第三电极，所述多个第一电极与所述多个第二电极之间夹一角度，所述多个第一电极、所述多个第二电极以及所述多个第三电极设于同一所述基板上的同一表面上，或者，所述多个第一电极及所述多个第二电极设于同一所述基板上的同一表面上而所述多个第三电极设于同一所述基板之另一不同高度的表面上；

多个第一类液晶分子，所述第一类液晶分子是已聚合并以一第一角度排列且形成于该基板上；以及

多个第二类液晶分子，所述第二类液晶分子是已聚合并以一第二角度排列且形成于该基板上，

其中，类液晶分子的分子式是：

其中，r1至r12中任一者是选自于由氢,卤素,-CN或-CH3,-CH2CH3及其组合所构成的群组，X0至X7中任一者是选自于由-O-,-COO-,-S-,-CONH-,-C＝C-,-C≡C-,-CH2-,-NR-及其组合所构成的群组，m0及m1中任一者是介于1至20之间，n4及n7是1，n0、n1、n2、n3、n5、n6、n8与n9中任一者是0与1的一者，而R是氢,丙烯酸酯,环氧化物,二烯,乙烯氧基,苯乙烯,酰亚氨衍生材料及其组合所构成的群组。

5.如权利要求4所述的相位差元件，其特征在于，该基材具有一上表面，所述多个电极配置于该基材的该上表面上。

6.如权利要求4所述的相位差元件，更包括：

一脱膜层，所述第一类液晶分子及所述第二类液晶分子形成于该脱膜层上。

7.如权利要求4所述的相位差元件，其特征在于，该基材是金属基板、塑料基板、玻璃基板或硅基板。

8.如权利要求4所述的相位差元件，其特征在于，该基材是透光基材。

9.如权利要求4所述的相位差元件，其特征在于，该基材是非透光基材。