TW201314250A - 相位延遲膜的製造方法 - Google Patents

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Sung-Min Kim
Seung-Hee Lee
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Abstract

本發明涉及相位延遲膜製造方法，具體地說涉及並不使用取向膜而利用電場或磁場在聚合性液晶組成物形成取向性，以簡單工程製造相位延遲膜的方法。根據本發明的相位差膜製造方法利用電場或磁場在聚合性液晶組成物上形成取向性，而減掉了形成取向劑層的工程。省略摩擦取向劑層或取向工程，而體現了很快的工序速度。體現了進一步簡化的工程流水線，而節約了費用。並且，從前每增加圖形時也增加了取向工程，但是根據本發明的相位延遲膜製造方法只改變形成電場或磁場的電極或磁極結構，使圖形模式不同而無需要追加工程。

Description

相位延遲膜的制造方法
本發明涉及相位延遲膜製造方法，具體地說涉及並不使用取向膜而利用電場或磁場在聚合性液晶組成物形成取向性，以簡單工程製造相位延遲膜的方法。
隨著資訊時代的發展對顯示器的要求也以各種形態遞增，目前在開發使用各種種類平面顯示器。其中液晶顯示器以各種用途最為廣泛使用。如此液晶顯示器在各種領域通過各種技術發展起了作為螢幕顯示器的作用。即保持輕量、薄型、低消費電力的特點又把高品位畫像體現極致為目標至今在技術開發。液晶顯示器根據液晶排列狀態和驅動方式分為TN(Twisted Nematic) 液晶顯示器、VA(Vertically Aligned) 液晶顯示器、 IPS(In PlaneSwitching) 液晶顯示器、OCB(Optically Compensated Bend) 液晶顯示器等。這些液晶顯示器根據取向膜或液晶的自身性質，起初液晶按一定排列形成，當加入電場時會改變液晶排列。因液晶光學的各向異性，透過液晶的偏光狀態根據液晶排列不同，由此利用偏光板拉開這些透過光量的差距而顯示畫像。
利用雙折射性的STN-LCD面板自身具備雙折射，因此透過液晶面板的光將產生相位迟延（光的彎曲）。因此在STN面板相位延遲膜作為色彩補償膜並行使用。當初相位延遲膜把根據橢圓偏光產生的稱之為藍色模式（blue mode）或黃色模式（yellow mode）STN特有的干擾色（著色）作為光學色彩補償作用來開發了，而TFT-LCD雖然不需要起色彩補償膜作用的相位膜，但是最近疊層了擴大視角或提高畫質為目的的各種相位延遲膜。因此需求進一步提高各種功能的相位延遲膜。並且，與3D立體圖像再現技術的發展一起發展使用具有圖形的相位延遲膜使左眼圖像和右眼圖像的偏光方向不同的技術。相位延遲膜製造技術可分為延伸技術和取向技術。尤其為了對偏光、反射、折射、干擾、衍射、散亂考慮周全更是需要取向技術。
決定液晶初期排列的取向是主要使用摩擦(rubbing)方法使取向膜傾向於特定方向，但是摩擦方法是作為機械方法不能精密調整液晶初期取向狀態，也不能按微細領域具備不同的預傾角。此時，一般為了使基板的取向膜每按微小單位呈現不同方向進行二次取向工程，進行如此工程時使用掩膜。
即，在日本註冊專利第2650205號闡述了首先按一個方向進行摩擦工程之後，把掩膜按圖形（pattern）模式塗敷而進行與一次摩擦反方向的摩擦，在塗敷的掩膜開口部分可與一次取向部分相反方向形成的技術。此時，顯影一次摩擦後上層取向膜層上塗敷光刻膠(resist)而形成具有圖形的模式來照射光並按圖形露光的光刻膠(resist)時，上層的取向層被該顯影液刻蝕(etching)並露出下層的取向層，然後進行二次摩擦而形成與一次摩擦不同方向的取向膜。但是其過程複雜且使用化學物質顯影液而存在降低液晶取向性能的問題。把掩膜以圖形形態附著過程中不能附著得很精緻。
并且，日本专利第3596727号阐述了在第一區域和第二區域，首先把第一區域涂敷掩膜并露出第二區域后，进行一次摩擦去掉掩膜，然后设置双折射层并进行二次摩擦，从而制造形成圖形的相位延遲膜的制造方法。但是存在工序複雜且形成掩膜圖形時相互不同取向區域之間的界限不分明的缺點
再說每增加一次取向工程時，將降低工序速度而造成生產性下降的最大原因。從而導致產品價格上升的原因。
在本發明為了解決如上述的問題，闡述了全新的聚合性液晶組成物的取向方法。利用電場或磁場形成塗敷在面板上的聚合性液晶組成物的取向性時，減去取向劑層而簡化工程節約費用且無需形成圖形的追加工程。
本發明目的在於提供無需取向劑層僅用簡化工程也形成取向性的聚合性液晶組成物層的相位延遲膜製造方法。
為了實現上述目的，本發明提供一種相位延遲膜(phase retardation film)製造方法，其包括如下步驟：（a）基板上塗敷聚合性液晶組成物；（b）塗敷有上述聚合性液晶組成物的基板上提供電場或磁場而在聚合性液晶組成物按一定方向形成取向性；以及（c）形成上述取向性的聚合性液晶組成物上提供熱或光而中和上述聚合性液晶組成物, 及以上述方法製造的相位延遲膜。
若非另行界定其含義，在此使用到的所有技術性或科學性词语，均具有與本發明所属的技術领域中熟知該技術的人士一般所能理解到的相同含義。一般，本説明書所使用的命名法以及下述實驗方法均在本技術領域公知的，亦是通常使用的。
本發明在一方面有關於一種相位延遲膜(phaseretardation film)製造方法，其包括如下步驟：（a）基板上塗敷聚合性液晶組成物；（b）塗敷有上述聚合性液晶組成物的基板上提供電場或磁場而在聚合性液晶組成物按一定方向形成取向性；以及（c）形成上述取向性的聚合性液晶組成物上提供熱或光而中和上述聚合性液晶組成物。
在本發明中所謂聚合性液晶組成物是指包括根據熱和紫外線等光照射具備可聚合基團的液晶性單體的組成物。与随着温度相位(phase)有变的液晶不同，一旦中和而成为固相(solid phase)时不再发生相位(phase)变化，主要使用在光學膜上。從前為了形成如此的聚合性液晶組成物，在基板和聚合性液晶組成物層之間形成如聚醯亞胺等的取向劑層，事先形成取向性而根據這些在聚合性液晶組成物上形成了取向性。但是，在本發明闡述了無需如上述的取向劑層，而利用電場或磁場在聚合性液晶組成物上直接形成取向性的方法。
在本發明，上述聚合性液晶組成物是在基板上與溶劑混合的狀態下塗敷，塗敷上述聚合性液晶組成物的基板上供應電場或磁場而形成聚合性液晶組成物的取向性。圖1為根據本發明實施例的電場聚合性液晶組成物上形成取向性的結構簡圖。如圖1所示，在塗敷聚合性液晶組成物的基板下部設置電場發生器，而聚合性液晶組成物層上可施加橫向電場。把電場發生器並不設在塗敷聚合性液晶組成物的相同平面上，而設置在其下部的原因是塗敷聚合性液晶組成物面積越寬其間隔越大，克服由此減弱電場或磁場強度的現象。聚合性液晶組成物層是根據橫向電場方向形成取向性，利用這些調整橫向電場方向並可調整聚合性液晶組成物的取向性形成方向。並且，電場和磁場是根據+電荷和-電荷的分佈及移動形成的力場，因此只有決定其方向及場強度的流量(flux)性質之差而幾乎類似。本發明實施例及圖主要以電場作為示例記載了，但是電場和磁場是相互按正交方向形成並性質相似。因此對於所屬技術領域的人士而言，考慮到磁場的聚合性液晶組成物的取向方向相對于電場在正交方向形成時，應顯而易見把電場實施例及說明可適用于磁場。
本發明的特徵在於聚合性液晶組成物按一定間距交叉形成不同方向的取向性。其特徵在於聚合性液晶組成物按一定間距交叉形成正交方向的取向性。聚合性液晶組成物的取向性形成方向是根據磁場或電場施加方向而不同。因此以調整磁場或電場施加方向來調整聚合性液晶組成物的取向方向，而且按一定間距交叉形成不同方向的取向性，其結果可形成有圖形的取向方向的聚合性液晶組成物層。第二圖為根據本發明的電場發生器的實施例圖。如第二圖所示，體現之字形的電場發生器時，聚合性液晶組成物層上施加之字形橫向電場，其結果聚合性液晶組成物可按一定間距交叉形成相互正交的取向性。因此，为了制造有圖形的相位延遲膜(patterned phaseretardation film)，如图2所示，較佳地使用之字形電場或磁場發生器。在本發明另一實施例，其特徵在於電場或磁場的發生器位於塗敷聚合性液晶組成物的基板上部。電場或磁場發生器位於塗敷聚合性液晶組成物的基板下部時，因基板可發生電場或磁場強度減弱的現象，從而導致聚合性液晶組成物的取向性減弱的問題。為了克服此問題，如圖3所示，電場或磁場發生器位於塗敷聚合性液晶組成物的基板上部時，電場或磁場不受基板的影響而直接影響聚合液晶組成，從而具備更有效果精密的取向性形成工程。電場或磁場發生器位於基板上部時，可在基板下部進行把聚合性液晶組成物中和的光照射。或者在基板上部去掉電場或磁場發生器之後可進行光照射。並且，電場或磁場發生器為透明結構時，即使電場或磁場發生器位於基板上部也可在基板上部進行光照射。
如上所述，其特點在於電場或磁場發生器位於上述基板上部或下部。上述基板自身上設置電場或磁場發生器而減少了在器材外部另外設置電場或磁場發生器的麻煩。基板上形成電場或磁場發生器意思是指基板使用塗敷聚合性液晶組成物之前在基板上部或下部形成電場或磁場發生器的之意。上述電場或磁場發生器應具備與基板及聚合性液晶組成物相同的透明特性。
在本發明，根據電場聚合性液晶組成物上形成取向性時，較佳地，上述電場約1.5 V/㎛以上，最好是約5.5 V/㎛以上。在本發明中的一實施例，向聚合性液晶組成物施加各種強度的電場，聚合性液晶組成物約1.5 V/㎛開始形成了取向性，施加約5.5 V/㎛時可得到了完全的取向性。
根据本发明的相位延遲膜制造方法可适用于Roll-to-Roll工程，此時其特徵在於上述基板為超長膜。所謂超長膜是具備一定寬度而連續的膜，是指以包卷形態供應的連續膜。Roll-to-Roll工程是膜連續移動，因此電場或磁場與電場或磁場的強度無關地施加到整個膜上。但是，根據本發明的相位差膜製造方法適用於片(sheet)形態的基板上時，存在電場或磁場發生器的電極或磁極之上部不發生電場或磁場的問題。因此，片型（sheet）基板時，較佳地，交叉反復連接電場或磁場發生器。即，如圖4所示，電場發生器的電極反復交叉連接時，屬於電極直接上面的不發生電場的部分聚合性液晶組成物上也可形成取向性。
图5為片型(sheet)基板時相位延遲膜製造工程的簡圖。基板上形成電極圖形而製造電場發生器。並且，相位延遲膜的基板上塗敷反應性液晶組成物。把上述電場發生器設在塗敷聚合性液晶組成物的基板上部或下部後，交替施加橫向電場而聚合性液晶組成物上形成具有圖形的取向性。形成具有圖形的取向性的聚合性液晶組成物層上照射紫外線而硬化聚合性液晶組成物並製造相位延遲膜。
在本發明可使用的基板最好具備85%以上光學透明性的器材。其特徵在於：選自PES(polyether sulfone)、PI(polyimide)、COP(cyclo olefin polymer)、PET(polyethyleneterephthalate)、TAC(triacetyl cellulose)、PC(polycarbonate)及玻璃構成的群體中。上述受限的材料都是該行業普遍使用的材料，所屬技術領域的人士可易於變更使用材料並不是固定條件。
塗敷於基板上的聚合性液晶組成物上賦予有圖形的取向性時，通過把光照射到聚合性液晶組成物並硬化的工程，而完成相位延遲膜。聚合性液晶組成物根據紫外線等硬化而形成聚合性液晶組成物層，上述聚合性液晶組成物層起到了延遲偏光相位的作用。根據本發明的相位延遲膜根據圖形化部分決定相位延遲的方向及大小。按一定間距交替形成且相位延遲方向及大小不同。
在本發明，上述聚合性液晶組成物是由具備聚合基的液晶性化合物組成。尤其，可具備丙烯基、乙烯醚基或環氧化物的功能基團。聚合性液晶組成物的組成混合物為了增加聚合物的交聯結合，可使用兩個以上的聚合作用基。例如，混合單反應性對雙反應性化合物及/或非極性對極性混合物的聚合性介晶化合物而使用，改變這些組成比率而變更其排列profile。
本發明的聚合性液晶組成物塗敷層其特徵在於延遲λ/4的相位。
調整聚合性液晶組成物層的厚度時，可調整相位延遲大小。相位延遲大小为λ/4時，把線偏光可改為圓偏光。上述λ是相位延遲光的波長符號。聚合性液晶的相位延遲是在分子結構根據長軸和短軸的折射率進行。較佳地，其差值為0.7至3 。並且，器材上因需要進行塗敷工程，應混合一定量的有機溶劑而使用。較佳地，上述比率達到5 ~ 50% 。這只是易於塗敷的比率並不是固定值。
在本發明，塗敷聚合性液晶組成物時可適用旋轉（spin）、comma、 gravure、dip、slot die、silk screen、inkjet printing等眾所周知的塗敷工程。以旋轉塗敷工程進行時，以400 ~ 1000rpm在20 ~ 25秒鐘旋轉一次，利用在2500 ~ 3500rpm旋轉30 ~ 80秒鐘的方法塗敷厚度達到0.5 ~ 5㎛。塗敷後硬化工程是在60℃乾燥一分鐘，然後把20mW/cm2的紫外線照射一分鐘而進行。如此的條件是根據聚合液晶材料的特性都不同。
在本發明，按一定間距構成的取向方向相互正交，通過塗敷及硬化使聚合性液晶組成物層具備λ/4相位差效果時，製造的相位延遲膜可把線偏光改為左圓偏光和右圓偏光。如此製造的相位延遲膜設在分為左眼圖像和右眼圖像的顯示器上，並使用分離左圓偏光和右圓偏光的偏光眼鏡時可體現3D立體圖像。
下面，通過實施例對本發明進行更詳細的説明。任何熟習發明所屬技術領域的通常知識之人士應顯而易見上述實施例僅例示性説明本發明，而非用於限制本發明之範圍。【實施例 1】
根據電場強度的聚合性液晶<span class="GramE">組成物取向</span>確認
在本實施例中，向聚合性液晶組成物施加電場而確認了是否實際形成取向性。
設置透明ITO(Indium-TinOxide)寬度為10&#13211;、其間距為20&#13211;，並準備格子形態形成有圖形的基板。把聚合性液晶組成物(RMS-013C, Merck co. Ltd.)在全面以400 rpm速度23秒鐘旋轉塗敷，以3000 rpm速度30秒鐘二次旋轉塗敷而完全塗敷基板後，為了充分飛散solvent在60℃乾燥一分鐘。
針對上述基板上提供電壓而發生的電場，測定了聚合性液晶組成物的取向性形成的程度。&#27979;定了光源、偏光板、上述基板及以分析儀（analyzer）測定準備的POM。在圖6所示了各電場強度的POM圖像。
如圖6所示，當電場變為1.5 V/&#13211;瞬間開始亮度發生了變化。達到5.5 V/&#13211;時形成了完全的dark而確認了聚合性液晶組成物被電場完全取向。【實施例 2】
根據電場取向的聚合 性 液晶組成物的光軸形成確認
為了確認根據上述實施例1形成的取向性是否形成了光軸，以5.5 V/&#13211;電場取向的聚合性液晶組成物上進行以20mW/cm2(at365nm)一分鐘的露光工程，而使聚合性液晶組成物固著在基板上。
為了確認紫外線硬化後的基板上是否存在光軸，旋轉上述基板而確認了POM圖是否有變化。圖7所示了根據基板旋轉角度的POM圖像。
如圖7所示，根據基板角度POM圖像的亮度有變化，在0度和90度顯示暗圖，在45度顯示亮圖。從而可確認確實形成了光軸。
如上述詳細說明了本發明內容的特定部分，該行業具有通常知識的人應認知如此的具體陳述是只是參考實施例而已，本發明的範圍並不局限於這些。因此，本發明實際範圍將根據另附的權利要求和其等價物所定義。
工業應用性
根據本發明的相位差膜製造方法利用電場或磁場在聚合性液晶組成物上形成取向性，而減掉了形成取向劑層的工程。省略摩擦取向劑層或取向工程，而體現了很快的工序速度。體現了進一步簡化的工程流水線，而節約了費用。並且，從前每增加圖形時也增加了取向工程，但是根據本發明的相位延遲膜製造方法只改變形成電場或磁場的電極或磁極結構，使圖形模式不同而無需要追加工程。
1．．．基板
2．．．聚合性液晶組成物層
3．．．電極
4．．．電場發生器的基板
5．．．電場發生器
6．．．電場
圖1是根據本發明之一實施例，由電場在聚合性液晶組成物上形成取向性的裝置簡圖。圖2是根據本發明之一實施例的電場發生器的簡圖。圖3是根據本發明另一實施例，由電場在聚合性液晶組成物上形成取向性的裝置簡圖。圖4是基板為片型(sheet)時的電場發生器的簡圖。圖5是基板為片型 (sheet)時的相位延遲膜製造工程的簡圖。圖6是確認根據本發明實施例製造的相位延遲膜電場強度的RM取向的POM圖像。圖7是把根據本發明實施例製造的相位延遲膜在電場取向後旋轉而根據基板旋轉角度的POM圖像。
無

Claims (16)

  1. 一種相位延遲膜（phase retardation film）的製造方法，其包括如下步驟：（a）基板上塗敷聚合性液晶組成物；（b）塗敷有上述聚合性液晶組成物的基板上提供電場或磁場而在聚合性液晶組成物按一定方向形成取向性；以及（c）形成上述取向性的聚合性液晶組成物上提供熱或光而中和上述聚合性液晶組成物。
  2. 如[請求項1]所述之相位延遲膜的製造方法，其特徵在於：上述步驟（b）中，聚合性液晶組成物按一定間距交叉形成不同方向的取向性。
  3. 如[請求項1]所述之製造方法，其特徵在於：上述步驟（b）中，聚合性液晶組成物按一定間距交叉形成正交方向的取向性。
  4. 如[請求項1]所述之相位延遲膜的製造方法，其特徵在於：電場或磁場發生器位於上述基板下部。
  5. 如[請求項1]所述之相位延遲膜的製造方法，其特徵在於：電場或磁場發生器位於上述基板上部。
  6. 如[請求項1]所述之相位延遲膜的製造方法，其特徵在於：電場或磁場發生器位於上述基板自身上。
  7. 如[請求項1]所述之相位延遲膜的製造方法，其特徵在於：電場或磁場發生器形成為之字形。
  8. 如[請求項1]所述之相位延遲膜的製造方法，其特徵在於：上述電場為1.5 V/&#13211;以上。
  9. 如[請求項1]所述之相位延遲膜的製造方法，其特徵在於：上述電場為 5.5 V/&#13211;以上。
  10. 如[請求項1]所述之相位延遲膜的製造方法，其特徵在於：上述基板為超長膜。
  11. 如[請求項1]所述之相位延遲膜的製造方法，其特徵在於：上述基板為片型（sheet）基板。
  12. 如[請求項7]所述之相位延遲膜的製造方法，其特徵在於：電場或磁場發生器交叉反復連接。
  13. 如[請求項1]所述的製造方法，其特徵在於：上述基板選自PES(polyether sulfone)、PI(polyimide)、COP(cyclo olefin polymer)、PET(polyethyleneterephthalate)、TAC(triacetyl cellulose)、PC(polycarbonate)及玻璃構成的群體中。
  14. 如[請求項1]所述的製造方法，其特徵在於：上述聚合性液晶組成物為具有丙烯基、乙烯醚基或環氧化物的功能基團之液晶性化合物。
  15. 如[請求項1]所述的製造方法，其特徵在於：上述步驟（c）中的聚合性液晶組成物塗敷層延遲λ/4的相位。
  16. 一種相位延遲膜，以如[請求項1至15]中任何一項所述的製造方法製造。
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