TW201317685A - 圖案相位延遲膜及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

揭露一種圖案化相位延遲膜，其包括一基材；一相位延遲層，其位於該基材之上並包括複數個具有液晶材料之第一區域以及複數個具有可固化樹脂之第二區域，其中該第一區域以及該第二區域係為柵狀帶形結構且彼此間平行交錯，且第二區域之頂表面具有至少一斜面；和一平坦化層，其用以平坦化該相位延遲層；其中該第一區域提供一第一相位延遲，該第二區域提供一第二相位延遲，且該第一相位延遲與該第二相位延遲之差為180°。亦揭露製備此圖案化相位延遲膜的方法。

Description

圖案相位延遲膜及其製造方法
本發明係關於一種圖案化相位延遲膜及其製造方法，特別是關於一種製造圖案化相位延遲膜的壓印方法。
將圖案化相位延遲膜應用於液晶顯示器中，觀看者經由配戴偏光眼鏡可以觀賞到3D立體影像，這是眾所熟知的技術，並且已有多種製造圖案化相位延遲膜的方法公開發表。
在相關技術領域中已存在一些製造圖案化相位延遲膜的方法，例如美國專利第6,624,863號揭露一種製作圖案化相位延遲膜的方法，以及美國專利第6,498,679號揭露一種使用單片相位延遲膜製作的微結構相位差膜。
因此，本發明提供一個新穎之製造圖案化相位延遲膜的壓印方法。
本發明係有關於一種圖案化相位延遲膜的新穎製造方法及其製出的圖案化相位延遲膜，特別是關於一種製造圖案化相位延遲膜的壓印方法。
根據本發明之一態樣，本發明係提出一種具備一微結構之圖案化相位延遲膜，其包括一基材；一相位延遲層，其位於該基材之上並包括複數個具有液晶材料之第一區域以及複數個具有可固化樹脂之第二區域，其中該第一區域以及該第二區域係為柵狀帶形結構且彼此間平行交錯，且第二區域之頂表面具有至少一斜面；和一平坦化層，其用以平坦化該相位延遲層；其中該第一區域提供一第一相位延遲，該第二區域提供一第二相位延遲，且該第一相位延遲與該第二相位延遲之差為180°。
根據本發明之另一態樣，本發明係提出一種圖案化相位延遲膜之製造方法。本發明方法包括提供一基材；塗佈一可固化樹脂於該基材上；以一預定圖案壓印該可固化樹脂以形成一圖案化結構，其包括複數個第一區域以及複數個第二區域，其中該第一區域相對於該第二區域為柵狀凹槽結構且與該第二區域平行交錯，且第二區域之頂表面具有至少一斜面。接著，固化該圖案化結構並於該第一區域底部形成一配向層。塗佈一液晶材料於該圖案化結構上，該液晶材料與第一區域內之該配向層配向而形成複數個第一相位延遲區並與該第二區域共同形成一相位延遲層；及以一平坦化層平坦化該相位延遲層。在該相位延遲層中，該第一相位延遲區提供一第一相位延遲，該第二區域提供一第二相位延遲，且該第一相位延遲與該第二相位延遲之差為180°
本發明在第二區域之頂表面具有至少一斜面以利塗佈液晶時，液晶不會殘留在第二區域的頂部而造成第一相位延遲區與第二區域間相位延遲的串擾。在本發明之一實施例中，該斜面與水平面的夾角在5度至15度範圍間較佳為10度。在本發明又一實施例中，該第二區域之頂表面由二斜面組成，該斜面與水平面的夾角同前述範圍間。
本發明之一較佳態樣中，使用感壓膠為平坦化層以平坦化該相位延遲層。使用感壓膠為平坦化層可同時利於本發明之圖案化相位延遲膜與離型膜或其他光學膜貼合以減化製程。
根據本發明之再一態樣，更包括黏附至少一光學膜至該圖案化相位延遲膜上，例如硬塗層(hard-coating film)、低反射膜(low reflective film)、抗反射膜(anti-reflective film)、和抗眩膜(anti-glaring film)。
本發明之另一態樣為提供以前述方法製備之圖案化相位延遲膜。
根據本發明之更一態樣，該圖案化相位延遲膜可黏附於一顯示面板上以提供觀賞者一立體影像。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，以上述實施例與圖示非用以限定本發明之前提作詳細說明如下：
本發明所附圖示係用以詳細說明，並非用以限定本發明內容。
第1圖係繪示依照本發明方法之一較佳實施態樣所製造之圖案化相位延遲膜100的立體示意圖。第2圖為第1圖之圖案化相位延遲膜100的立體分解圖。該圖案化相位延遲膜100包括一基材110，一相位延遲層135以及一平坦化層150。相位延遲層135包括複數個具有液晶材料之第一相位延遲區140以及複數個具有可固化樹脂之第二相位延遲區122，其中第一相位延遲區140以及第二相位延遲區122係為柵狀帶形結構且彼此間平行交錯，且第二相位延遲區域之頂表面由二斜面組成。第一相位延遲區140提供一第一相位延遲，第二相位延遲區122提供一第二相位延遲，且第一相位延遲與第二相位延遲之差為180°。
第2A-2E圖係為本發明製造方法之一較佳實施例之示意圖。
提供一基材210，其相位延遲係小於90°，較佳地，基材210的相位延遲實質為0°。本發明使用的基材210可以是例如聚對苯二甲酸二乙酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、三醋酸纖維素(triacetyl cellulose，TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、或環烯烴聚合物(cyclo-olefin polymer，COP)。本發明之基材210厚度係在30~300微米(μm)範圍內。
接著，如第2B圖所示，將一可固化樹脂220塗佈在基材210上。可固化樹脂220的塗佈方式係為所屬技術領域中具有通常知識者熟知，例如是狹縫塗佈(die coating)或凹版印刷式塗佈(gravure coating)。可固化樹脂220可以是紫外線固化樹脂(UV curable resin)或熱固化樹脂(thermo-curable resin)，例如是丙烯酸樹脂(acrylic resin)、矽樹脂(silicone)、或聚胺甲酸酯(polyurethane)。
在塗佈可固化樹脂後，以一預定圖案壓印該可固化樹脂220以形成一圖案化結構230於基材210上。該圖案化結構230包括複數個第一區域231以及複數個第二區域232。該第二區域之頂表面具至少一斜面232c(如第2C-1圖所示)，或由二斜面232a、232b組成(如第2C圖所示)，該斜面與水平面的夾角在5度至15度範圍間，較佳為10度。該圖案化結構230可藉由具有與本發明圖案化結構相對應之預定圖案的平面壓印裝置或滾輪壓印實施。
於本發明之圖案化相位延遲膜之製造方法之一實施例中，如第4圖所示，壓印可以由例如是一個模具滾輪實施。模具滾輪413的表面配置一組浮雕結構413a與一組凹槽結構413b，其中該凹槽結構413b具有對應之斜面結構，該組浮雕結構413a沿模具滾輪413的轉動方向延伸。於另一組實施例中，浮雕結構413a的延伸方向與模具滾輪413的轉動方向為垂直(未於圖中繪示)。
現請參考第2A至2E圖，當基材210上的可固化樹脂220經過模具滾輪413壓印形成一柵狀圖案化結構230。圖案化結構230包括複數個第一區域231以及複數個第二區域232，其中柵狀凹槽231之深度與寬度以及相鄰兩個柵狀凹槽之間距依本發明相位差延遲膜欲結合的液晶顯示器的點距尺寸(pitch size)與觀看距離而定。該第一區域之柵狀凹槽之深度係在0.1~9.9微米(μm)範圍內而寬度係在10~900微米(μm)範圍內，且相鄰兩個柵狀凹槽之間距係在10~900微米(μm)範圍內。
固化此經壓印形成的圖案化結構230。固化方式可以經由例如是紫外線固化或是熱固化完成。接著，在圖案化結構230固化完成後，於該第一區域之柵狀凹槽的表面上形成一配向層(未顯示於圖式中)。該配向層的形成方式係為所屬技術領域中具有通常知識者熟知之方法，例如是微刮痕配向(micro-scratch alignment treatment)、刷磨式配向(rubbing treatment)、光配向(photo-alignment)、二氧化矽蒸著法(SiO2 evaporation)、或離子束配向法(ion beam alignment)。
接著，將一液晶材料240塗佈於圖案化結構230上。液晶材料的塗佈方式係為所屬技術領域中具有通常知識者熟知之製程。於本發明之圖案化相位延遲膜之製造方法之一實施例中，液晶材料的設置方式例如是狹縫塗佈(die coating)或凹版印刷式塗佈(gravure coating)。於本發明之圖案化相位延遲膜之製造方法之一實施例中，液晶材料係為聚合性液晶材料，例如是BASF LC242(聚合性液晶雙丙烯酸酯，BASF，德國)或RMS10-021(光聚合性活性液晶元溶液，默克光電科技股份有限公司，台灣)。液晶材料可因應塗佈需要先混合於溶劑中，液晶溶液的固含量係在10%~50%範圍內。較佳地，液晶溶液的固含量實質約係20%。使用之溶劑係為所屬技術領域中具有通常知識者熟知，例如是丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate，PGMEA)。
於本發明之一實施例中，液晶材料根據其固含量以一預定厚度塗佈於圖案化結構230之表面上。因第二區域頂部的斜面232a，232b，故使得液晶材料在去除溶劑時，例如使用加熱方式移除，可沿斜面下滑而完全容置於第一區域中。在第一區域中的該液晶材料溶劑當以加熱方式移除時，加熱溫度係為約45℃至100℃範圍內，較佳係為約50℃至70℃範圍內。該液晶材料於去除溶劑後所具備之厚度可提供一相位延遲，例如是1/2 λ(波長單位)。因相位延遲性受所採用的液晶材料特性影響，故不同的液晶材料欲達到所需的相位樣延遲性，則所需的厚度亦會不同。此等液晶材料特性與相位差延遲的關聯性為熟於此技人士所熟知的。在本發明一較佳實施例使用的液晶材料係為一種聚合型液晶材料，例如光聚合型液晶二丙烯酸酯(BASF LC242，購自德國巴斯夫公司)及光聚合型活性液晶元溶液(品名為RMS 10-021，購自台灣默克光電股份有限公司)。溶劑移除後，液晶材料容置於第一區域231之柵狀凹槽以形成一相位延遲層。
於本發明之圖案化相位延遲膜之製造方法之另一實施例中，液晶材料可以是無溶劑的，塗佈於圖案化結構230上並填滿第一區域231，因第二區域頂部的斜面，液晶可滑入並完全容置於第一區域中。在此一實施例中，可經由預熱方式利於無溶劑液晶材料之塗佈。
本發明揭露的方法中，因採用的第二區域的頂部具有至少一斜面之特定圖案化結構，可使液晶塗佈時，液晶不會殘留在第二區域的頂部。
接著，液晶材料沿第一區域231底部之配向層配向。於本發明之製造方法之一實施例中，當採用RM10-021為液晶材料，該液晶材料採用之配向溫度係在約40℃至65℃範圍內，較佳係在約45℃至58℃範圍內。於本發明之圖案化相位延遲膜之製造方法之一較佳實施例中，配向溫度係在約55℃。
於液晶配向完成後，將液晶層進行一固化處理以固化第一區域231中之液晶材料以形成複數個第一相位延遲區241。固化處理可以經由例如是紫外線固化或是熱固化完成。於本發明之圖案化相位延遲膜之製造方法之一實施例中，採用RM10-021為液晶材料以形成第一相位延遲區241，第一相位延遲區241之厚度係2.1微米(μm)。因此，由於其第二區域232之相位延遲實質為零，第一相位延遲區241與第二區域232之相位延遲差為180°。本發明揭露的方法中，因採用的第二區域的頂部具有至少一斜面之特定圖案化結構，故液晶塗佈時，液晶不會殘留在第二區域的頂部，可避免第一相位延遲區與第二相位延遲區間相位延遲的串擾。
接著，第3圖所示，使用感壓膠為平坦化層350以平坦化該相位延遲層。使用的感壓膠不能干擾相位延遲層的光學特性。可使用的感壓膠包括例如丙烯酸系感壓膠。使用感壓膠為平坦化層可同時利於本發明之圖案化相位延遲膜與離型膜或其他光學膜貼合以減化製程。
本發明之圖案化相位延遲膜製造方法可以批次製程(batch production)或連續製程(continuous production)實行。第4圖係繪示依照本發明一實施例之製造圖案化相位延遲膜連續製程系統示意圖，例如是，捲對捲系統(roll-to-roll system)。系統400係用以製造本發明之圖案化相位延遲膜。一基材410自一第一滾輪411放捲並傳送經過一塗佈裝置412以塗佈一可固化樹脂420於其上。接著，以前述之模具滾輪413對可固化樹脂420進行壓印處理，以形成一具備柵狀結構之圖案化結構430，其包括複數個第一區域與複數個第二區域，其中第一區域係為格柵狀凹槽並且與第二區域平行交錯，且第二區域之頂表面具有至少一斜面。圖案化結構430接著經由一固化裝置414進行固化處理，固化裝置414係為紫外線固化裝置或熱固化裝置。於本發明之圖案化相位延遲膜之製造方法之一實施例中，圖案化結構430固化後，於已固化圖案化結構440上形成一配向層(未於圖中繪示)。接著，經由一液晶塗佈裝置415塗佈一液晶材料至已固化圖案化結構440上。
於本發明之圖案化相位延遲膜之製造方法之一實施例中，液晶材料與溶劑混合後形成一液晶材料溶液(光聚合性活性液晶元溶液)並且隨後塗佈至已固化圖案化結構440之上，接著經由一加熱處理裝置416將液晶材料溶液中之溶劑移除並同時令液晶材料配向。加熱溫度係為約45℃至100℃範圍內，較佳係為約50℃至70℃範圍內。於本發明之另一實施例中，液晶材料可以是無溶劑的並且經由液晶塗佈裝置415直接塗佈於已固化圖案化結構440之上。且因第二區域之頂表面具有至少一斜面，液晶材料滑入第一區域中。
於本發明之製造方法之一實施例中，配向處理的溫度係為約45℃至100℃範圍內。於一較佳實施例中，配向溫度係為約50℃至70℃範圍內。配向完成後，以一液晶固化裝置417固化液晶材料。固化裝置417是紫外線固化裝置或是熱固化裝置。完成固化後，如第4圖所示，接著，經由一感壓膠塗佈裝置418塗佈一感壓膠至已固化之液晶層上。在本發明之一實施例中，另一膜材421，如離型膜、保護膜或光學膜材等由第二滾輪419放捲並經由一層壓裝置422貼合至感壓膠層上。圖案化相位延遲膜接著收捲至滾輪411a。
如在前文中提及，如使用的膜材421為光學膜，其可以是例如硬塗層(hard-coating film)、低反射膜(low reflective film)、抗反射膜(anti-reflective film)、或抗眩膜(anti-glaring film)，以進一步提供額外所需的光學特性。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．圖案化相位延遲膜
110．．．基材
122．．．第二相位延遲區
135．．．相位延遲層
140．．．第一相位延遲區
150．．．平坦層
210．．．基材
220．．．可固化樹脂
230．．．圖案化結構
231．．．第一區域
232．．．第二區域
232a、232b、232c．．．斜面
240．．．液晶材料
241．．．第一相位延遲區
400．．．系統
413．．．滾輪
413a．．．浮雕結構
413b．．．凹槽結構
410．．．基材
411．．．第一滾輪
412．．．塗佈裝置
413．．．模具滾輪
430．．．圖案化結構
440．．．已固化圖案化結構
414．．．固化裝置
415．．．液晶塗佈裝置
416．．．加熱處理裝置
417．．．固化裝置
418．．．感壓膠塗佈裝置
419．．．第二滾輪
421．．．膜材
422．．．層壓裝置
第1圖係繪示本發明一實施例之圖案化相位延遲膜之立體示意圖。
第2圖係繪示於第1圖所示之圖案化相位延遲膜的立體分解圖。
第2A-2E圖係為本發明製造方法之一較佳實施例之示意圖。
第3圖係繪示依照本發明一實施例之圖案化相位延遲膜之示意圖。
第4圖係繪示依照本發明一實施例之製造圖案化相位延遲膜製程示意圖。
100．．．圖案化相位延遲膜
110．．．基材
122．．．第二相位延遲區
140．．．第一相位延遲區
150．．．平坦層

Claims (15)

  1. 一種具備一微結構之圖案化相位延遲膜，其包括：一基材；一相位延遲層，其位於該基材之上並包括複數個具有液晶材料之第一區域以及複數個具有可固化樹脂之第二區域，其中該第一區域以及該第二區域係為柵狀帶形結構且彼此間平行交錯，且第二區域之頂表面具有至少一斜面；和一平坦化層，其用以平坦化該相位延遲層；其中該第一區域提供一第一相位延遲，該第二區域提供一第二相位延遲，且該第一相位延遲與該第二相位延遲之差為180°。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化相位延遲膜，其中該第一區域之厚度係在1至4微米(μm)範圍內。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化相位延遲膜，其中該第一區域更包括一配向層，與該第一區域中之液晶材料配向。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化相位延遲膜，其中該基材係選自聚對苯二甲酸二乙酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、三醋酸纖維素(triacetyl cellulose，TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、和環烯烴聚合物(cyclo-olefin polymer，COP)所組成之群組。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化相位延遲膜，其中該第二區域頂表面之至少一斜面與水平面的夾角為在5度至15度間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化相位延遲膜，其中該第二區域頂表面由與水平面夾角分別為5度至15度範圍間之二斜面相結合。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化相位延遲膜，其中該平坦化層為一丙烯酸系樹脂之感壓膠。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化相位延遲膜，其中該基材及該平坦化層之相位延遲實質為0°。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化相位延遲膜，其中該平坦化層之反射係數與該可固化樹脂相同。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化相位延遲膜，其中該可固化樹脂係選自丙烯酸樹脂(acrylic resin)、矽樹脂(silicone)、和聚胺甲酸酯(polyurethane)所組成之群組。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之圖案化相位延遲膜，更包括至少一選自離型膜、硬塗層(hard-coating film)、低反射膜(low reflective film)、抗反射膜(anti-reflective film)和抗眩膜(anti-glaring film)之膜黏附於該圖案化相位延遲膜之上。
  12. 一種圖案化相位延遲膜之製造方法，包括：提供一基材；塗佈一可固化樹脂於該基材上；以一預定圖案壓印該可固化樹脂以形成一圖案化結構，其包括複數個第一區域以及複數個第二區域，其中該圖案化結構具備一柵狀帶形結構且該第一區域相對於該第二區域為凹槽結構係為柵狀凹槽並且與該第二區域平行交錯，且第二區域之頂表面具有至少一斜面；固化該圖案化結構；於該第一區域底部形成一配向層；設置一液晶材料於該第一區域內之該配向層上以與該第二區域共同形成一相位延遲層；沿該配向層配向並固化該第一區域中之液晶材料以形成複數個第一相位延遲區；及以一平坦化層平坦化該相位延遲層；其中在該相位延遲層中，該第一區域提供一第一相位延遲，該第二域區域提供一第二相位延遲，該第一相位延遲與該第二相位延遲之差為180°。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之製造方法，其中該配向層係經由一方法所形成，該方法係選自微刮痕配向(micro-scratch alignment treatment)、刷磨式配向(rubbing treatment)、光配向(photo-alignment)、二氧化矽蒸著法(SiO2 evaporation)、和離子束配向法(ion beam alignment)所組成之群組。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之製造方法，其中該液晶材料與該配向層配向係於約45~100℃溫度範圍內進行。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之製造方法，其中該液晶材料係經由選自紫外線固化(UV curing treatment)和熱固化(thermal curing treatment)所組成之群組中的方法進行。
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