CN102305956A

CN102305956A - 光学补偿膜及其制造方法

Info

Publication number: CN102305956A
Application number: CN201110252268A
Authority: CN
Inventors: 郑孟嘉; 吴龙海; 郭真宽
Original assignee: BenQ Materials Corp
Current assignee: BenQ Materials Corp
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2012-01-04
Also published as: CN102768379A; CN102768379B

Abstract

本发明揭露一种光学补偿膜及其制造方法，光学补偿膜包含基材以及液晶层。液晶层配置于基材上，且液晶层具有第一厚度及第二厚度以分别定义第一区域以及第二区域。第二区域邻接第一区域，且第二厚度大于第一厚度。本发明的光学补偿膜可避免在大视角时，发生红光及蓝光漏光的问题。

Description

光学补偿膜及其制造方法

技术领域

本发明是有关于一种光学补偿膜及其制造方法。

背景技术

液晶显示器已逐渐取代传统的阴极射线管(CRT)，并成为主流技术。液晶显示器是利用其中液晶分子的双折射性质，来控制光线的穿透或遮蔽，而达成显示器的功能。众所皆知，液晶显示器具有视角的问题。因此，许多研究者致力于改善液晶显示器视角不佳的问题。

目前以开发的改善液晶显示器视角的相关技术包括有光学补偿膜、MVA(Multi-domain Vertical Alignment)技术及IPS(In-Plane Switching)技术，MVA及IPS两项技术是藉由改善液晶显示面板结构，来达成改善视角的目的。光学补偿膜技术是在一般液晶面板外，额外附加一层光学补偿膜，藉此改善液晶显示器的视角。光学补偿膜可整合在偏光片中，并随着偏光片一起整合在液晶面板中。因此，从制程上而言，光学补偿膜技术具有特别的优势。

然而、习知的光学补偿膜在大视角时，仍会发生红光及蓝光漏光的问题。因此，目前亟需一种崭新的光学补偿膜，期能改善上述问题。

发明内容

因此，本发明之一目的在于提供一种光学补偿膜，能改善上述问题。此光学补偿膜包含基材以及液晶层。液晶层配置于基材上，且液晶层具有第一厚度以及第二厚度以分别定义第一区域以及第二区域。第二区域邻接第一区域，且第二厚度大于第一厚度。

依据本发明一实施方式，上述基材具有一表面微结构，且表面微结构位于基材邻接液晶层的一侧。表面微结构包含第一微结构以及第二微结构，其分别位于第一区域以及第二区域下方，且第一微结构的厚度大于第二微结构的厚度。表面微结构为紫外光可硬化树脂所制成。

依据本发明一实施方式，上述光学补偿膜可更包含配向膜，配向膜位于基材与液晶层之间，且配向膜邻接液晶层。

依据本发明一实施方式，上述液晶层具有第三厚度以定义第三区域，第三区域邻接第二区域，且第三厚度大于第二厚度。

依据本发明一实施方式，上述基材为双折射性基材，且第一厚度为1.6μm至1.7μm之间，第二厚度为1.7μm至1.8μm之间，第三厚度为2.0μm至2.1μm之间。

依据本发明一实施方式，上述基材为光学等向性基材，且第一厚度为2.3μm至2.4μm之间，第二厚度为2.4μm至2.5μm之间，且第三厚度为2.7μm至2.8μm之间。

本发明之另一目的，在于提供一种用于液晶面板的光学补偿膜，其包含基材、微结构层以及液晶层。微结构层形成于基材的表面上。微结构层包含复数个第一微结构以及复数个第二微结构。第一微结构以及第二微结构规则排列于基材上，且每一个第一微结构邻接至少一个第二微结构。第一微结构的厚度大于第二微结构的厚度。液晶层覆盖微结构层，其中液晶层在第一微结构上方以及第二微结构上方分别具有第一厚度以及第二厚度，且第一厚度小于第二厚度。

本发明之另一目的在于，提供一种制造光学补偿膜的方法，此方法包含以下步骤。形成紫外光可硬化树脂层于基材上。以物件印压紫外光可硬化树脂层，以形成微结构层，微结构层具有第一高度及第二高度，且第一高度不同于第二高度。以紫外光照射微结构层，使微结构层硬化。然后，形成液晶层于硬化的微结构层上方。

与现有技术相比，本发明的光学补偿膜，具有多个不同区域，分别对不同波长区间的光线进行光学补偿，可避免在大视角时，发生红光及蓝光漏光的问题。

附图说明

图1绘示本发明一实施方式的光学补偿膜的的剖面示意图。

图2绘示本发明另一实施方式的光学补偿膜的的剖面示意图。

图3绘示本发明一实施方式的制造光学补偿膜方法的流程图。

具体实施方式

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。

在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，为简化图式，熟知的结构与装置仅示意性地绘示于图中。

图1绘示根据本发明一实施方式的光学补偿膜100的的剖面示意图。在此揭露的光学补偿膜100，可应用于利用双折射性质的光阀(light valve)显示装置，例如液晶显示器，用以改善显示器的视角、对比及画面品质。如图1所示，光学补偿膜100包含基材110以及液晶层120。

基材110用以支撑其上的液晶层120，并让光学补偿膜100具有适当的机械性质。基材110为对可见光穿透的材料所制成。此种对可见光穿透的材料可例如为三乙酰纤维素(TAC)等的纤维素系树脂、聚酯系、聚碳酸酯系、聚酰胺系、聚酰亚胺系、聚苯乙烯系、丙烯酸系、乙酸酯系等的透明树脂等。此外，诸如丙烯酸系、胺酯系、丙烯酸胺酯系、环氧系、硅酮系等的热固性树脂或紫外光硬化型树脂等亦可应用于本发明中。在一实施方式中，基于考虑偏光特性与耐久性，基材110包含TAC材料。

液晶层120配置于基材110上，且液晶层120具有至少两个不同厚度。详言之，如图1所示，液晶层120可具有第一厚度d1以及第二厚度d2，且第一厚度d1以及第二厚度d2分别在液晶层120中定义出第一区域R1以及第二区域R2。第二区域R2中液晶层的厚度(即第二厚度d2)大于第一区域R1中液晶层的厚度(即第一厚度d1)。在图1所绘示的实施方式中，第二区域R2邻接第一区域R1。

在一实施方式中，液晶层120另外还具有第三厚度d3以定义第三区域R3，如图1所示。第三区域R3邻接第二区域R2，且第三厚度d3大于第二厚度d2。换言之，液晶层120具有一类似阶梯状的结构，而具有三种不同厚度。

在另一实施方式中，基材110包含表面微结构112，且表面微结构112位于基材110邻接液晶层120的一侧。在本实施方式中，表面微结构112包括第一微结构114以及第二微结构116，且第一微结构114的高度h1大于第二微结构116的高度h2。第一微结构114及第二微结构116分别对应于液晶层120的第一区域R1及第二区域R2。具体而言，第一与第二微结构114、116分别位于第一区域R1与第二区域R2的下方，而让液晶层120的第二厚度d2大于第一厚度d1。在本实施方式中，液晶层的第三区域R3下方并不具有表面微结构112，因此第三厚度d3大于第二厚度d2。在一实施例中，表面微结构112可规则性排列，而使液晶层120的第一区域R1、第二区域R2及第三区域R3呈现对应的规则性排列。在一实施例中，表面微结构112可例如为紫外光可硬化树脂所制成。

液晶层120具有双折射性，因此不同的液晶层120厚度具有不同的相位延迟(retardation)效果，用以补偿不同波长的光线。在业界而言，相位延迟一般以Δn×d表示，其中Δn表示双折射性材料在两个垂直轴向上的折射率差异，d表示光学路径。不同波长的光线具有不同的折射率，因此在本发明的实施方式中，是针对不同波长区间的光线，设计不同的液晶层厚度(此即光学路径d)，而达成让各种不同波长区间的光线具有接近的相位延迟。

具体而言，在液晶层120具有三种不同厚度的实施方式中，第一区域R1的液晶层具有最小厚度(第一厚度d1)，可用以补偿长波长区间的光线(例如红色光)。第三区域R3的液晶层具有最大厚度(第三厚度d3)，可用以补偿短波长区间的光线(例如蓝色光)。第二区域R2的液晶层，可用以补偿中波长区间的光线(例如绿色光)。在一应用实例中，液晶层120的第一区域R1对应液晶面板中的红色像素。类似地，第二区域R2及第三区域R3可分别对应于液晶面板中的绿色像素及蓝色像素。第一区域R1、第二区域R2及第三区域R3的宽度可分别设计为液晶面板中红色像素、绿色像素及蓝色像素的宽度。在上述实施方式，第一区域R1、第二区域R2及第三区域R3的宽度可例如为约100μm至约400μm之间，更具体为约200μm至约350μm之间。

在习知技术中，光学补偿膜通常针对绿色光进行设计与补偿，因此在大视角时，蓝光与红光会发生漏光现象，造成画面品质不良以及对比下降。相较于习知技术，根据本发明一实施方式的光学补偿膜，具有多个不同区域，分别对不同波长区间的光线进行光学补偿，而能有效改善习知技术的缺点。

基材110可为光学等向性的基材或者具双折射性的基材。基材110的光学性质会影响第一区域R1、第二区域R2及第三区域R3中液晶层的厚度设计。因此，本发明亦揭露对于对于不同基材而设计的不同液晶层厚度的实施方式，详述如下。

在一实施方式中，基材110为光学等向性基材。液晶层中第一区域R1、第二区域R2及第三区域R3的Δn×d分别为约320nm、约340nm、及约380nm。在一特定实施例中，第一厚度d1为约2.3μm至约2.4μm之间，第二厚度d2为约2.4μm至约2.5μm之间，第三厚度d3为约2.7μm至约2.8μm之间。

在另一实施方式中，基材110为双折射性基材，基材的Δn×d约为100nm。在此实施方式中，液晶层的第一厚度d1为约1.6μm至约1.7μm之间，第二厚度d2为约1.7μm至约1.8μm之间，第三厚度d3为约2.0μm至约2.1μm之间。

此外，液晶层120可针对不同型态的液晶显示器，而有不同的组成型态。举例而言，若光学补偿膜100应用于TN(Twist Nematic)型态的液晶显示器或应用于VA(Vertical Alignment)型态的液晶显示器，液晶层120包含A板(A-plate)及C板(C-plate)。上述A板及C板皆具有单轴性光学异向性，A板之光轴平行于层体的延伸面，C板的光轴垂直于层体的延伸面。

在另一实施方式中，光学补偿膜100更包含配向膜130位于基材110与液晶层120之间，如图2所示。配向膜130邻接液晶层120，用以提供液晶层120所须的方向性配向。配向膜130大致沿着基材110的表面形成，因此液晶层120亦具有多个不同的厚度。

根据本发明之另一目的，在于提供一种制造光学补偿膜的方法。图3绘示本发明一实施方式的光学补偿膜制造方法200的流程图。

在步骤210中，在基材上形成紫外光可硬化树脂层。形成紫外光可硬化树脂层的方法可例如为狭缝涂布法(slit coating)、滚筒式涂布法(rollercoating)或模具式涂布法(Die coating)等。在基材上涂布紫外光可硬化树脂层后，可选择性地进行干燥步骤，以移除其中的溶剂。上述紫外光可硬化树脂材料，在经紫外光照射前，具有适当的流动性。但是经紫外光照射后，将发生硬化而具有一定的硬度。根据本发明的实施方式，对于紫外光可硬化树脂材料的选择，较佳地是此紫外光可硬化树脂材料对可见光具有适当的穿透率。

在步骤220中，以物件印压紫外光可硬化树脂层，以形成微结构层。在一实施方式中，是藉由滚筒滚压上述紫外光可硬化树脂层。滚筒的表面形成有特定的凹凸微结构，藉由滚压步骤而将滚筒上的凹凸轮廓转印至紫外光可硬化树脂层上，而形成微结构层。具体而言，微结构层具有与滚筒的凹凸轮廓互补的凸凹轮廓，而使微结构层具有第一高度及第二高度，且第一高度不同于该第二高度。

在步骤230中，以紫外光照射微结构层，使微结构层硬化。紫外光的波长及照射时间，可根据材料的种类调整。在微结构层硬化后，可非必要性地对硬化后的微结构层进行配向制程，例如可进行习知的滚刷制程(rubbing process)，以利后续步骤中的液晶分子配向。或者，在微结构层后硬化，可非必要性地形成配向层于硬化后的微结构层上，随后再对配向层进行配向程序，在此实施方式中，配向步骤可例如为光配向(Photo Alignment)法。

在步骤240中，形成液晶层于硬化的微结构层上方。形成液晶层的方式可例如为狭缝涂布法(slit coating)或其他适当的方法。在一实施方式中，将含有液晶分子的流体涂布在硬化的微结构层上，随后再进行热制程，以形成上述液晶层。

根据本发明之又一目的，在于揭露一种应用于液晶显示面板的光学补偿膜。此光学补偿膜包含基材110、微结构层(亦即图1绘示的表面微结构112)以及液晶层120。微结构层形成于基材110之表面上，且微结构层包含复数个第一微结构114以及复数个第二微结构116。第一微结构114以及第二微结构116规则排列于基材110上，且每一个第一微结构114邻接至少一个第二微结构116。再者、每一个第一微结构114的厚度大于任何一个第二微结构116的厚度。液晶层120覆盖在微结构层上。液晶层120在第一微结构114上方以及第二微结构116上方分别具有第一厚度d1以及第二厚度d2，且第一厚度d1小于第二厚度d2。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种光学补偿膜，其特征在于包含：

基材；以及

液晶层，配置于该基材上，该液晶层具有第一厚度以及第二厚度以分别定义第一区域以及第二区域，其中该第二区域邻接该第一区域，且该第二厚度大于该第一厚度。

2.如权利要求1所述的光学补偿膜，其特征在于该基材具有表面微结构，且该表面微结构位于该基材邻接该液晶层的一侧。

3.如权利要求2所述的光学补偿膜，其特征在于该表面微结构包含第一微结构以及第二微结构，该第一微结构以及该第二微结构分别位于该第一区域以及该第二区域下方，且该第一微结构的厚度大于该第二微结构的厚度。

4.如权利要求2所述的光学补偿膜，其特征在于该表面微结构为紫外光可硬化树脂所制成。

5.如权利要求1所述的光学补偿膜，其特征在于包含配向膜，该配向膜位于该基材与该液晶层之间，且该配向膜邻接该液晶层。

6.如权利要求1所述的光学补偿膜，其特征在于该液晶层具有第三厚度以定义第三区域，该第三区域邻接该第二区域，且该第三厚度大于该第二厚度。

7.如权利要求6所述的光学补偿膜，其特征在于该基材为双折射性基材，且该第一厚度为1.6μm至1.7μm之间，第二厚度为1.7μm至1.8μm之间，该第三厚度为2.0μm至2.1μm之间。

8.如权利要求6所述的光学补偿膜，其特征在于该基材为光学等向性基材，且该第一厚度为2.3μm至2.4μm之间，第二厚度为2.4μm至2.5μm之间，且该第三厚度为2.7μm至2.8μm之间。

9.一种光学补偿膜，其特征在于包含：

基材；

微结构层，形成于该基材的表面上，该微结构层包含复数个第一微结构以及复数个第二微结构，该复数个第一微结构以及该复数个第二微结构规则排列于该基材上，且每一该第一微结构邻接至少一该第二微结构，其中每一该第一微结构的厚度大于每一该第二微结构的厚度；以及

液晶层，覆盖该微结构层，其中该液晶层在该复数个第一微结构上方以及该复数个第二微结构上方分别具有第一厚度以及第二厚度，且该第一厚度小于该第二厚度。

10.一种制造光学补偿膜的方法，其特征在于包含：

形成紫外光可硬化树脂层于基材上；

以物件印压该紫外光可硬化树脂层，以形成微结构层，其中该微结构层具有第一高度及第二高度，且该第一高度不同于该第二高度；

以紫外光照射该微结构层，使该微结构层硬化；以及

形成液晶层于硬化的该微结构层上方。