CN1725066A - 光学补偿膜以及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学补偿膜以及其制造方法。首先，将一基板拉伸至一拉伸倍率。接着，涂布一液晶材料于此基板的一表面上，以形成一液晶层。然后，黏合一保护层于液晶层之上，如此形成一光学补偿膜。此光学补偿膜的制造方法使用拉伸基板的方式取代公知的配向层技术，以提高制程效率及合格率，并降低制程成本。再者，光学补偿膜中的液晶分子整体排列的均匀性大幅地被提高，因此可有效地增进其补偿效果以及光学表现。
Description
技术领域
本发明是有关于一种液晶面板，且特别是有关于一种光学补偿膜以及其制造方法。
背景技术
液晶显示器具有高画质、体积小、重量轻、低电压驱动、低消耗功率及应用范围广等优点。因此被广泛应用于中、小型可携式电视、移动电话、摄录放像机、笔记本电脑、桌上型显示器、以及投影电视等消费性电子或计算机产品，并已逐渐取代阴极射线管(Cathode Ray Tube；CRT)成为显示器的主流。近年来，液晶显示器市场大增，尤其是在计算机与笔记本电脑的应用上。而所谓大面积、高分辨率、广视角与快速的反应时间等的要求，也成为这些液晶显示器诉求的关键所在。
目前常用的广视角技术，使用平行于基板的横向电场、改变液晶排列方式或方向、使用广视角补偿膜、或是结合上述技术来实现。在这些广视角技术中，最简单的方式为于液晶显示面板之中加入广视角补偿膜(wide viewoptical compensation film)，大约可增加视角到140至160度之间。这种广视角技术可应用于各种尺寸大小的液晶显示器，而且不需更改液晶显示器的制程，只需外加广视角补偿膜便可实现。
公知的光学补偿膜有机械式单轴或双轴延伸以及在基板上涂布液晶等两种主要的制造方法。图1A绘示公知在基板上涂布液晶来制造光学补偿膜的方法流程图，而图1B则绘示图1A的方法的设备流程图，以下说明请同时参照图1A以及图1B。
首先提供一基板111(步骤101)，然后使用配向层涂布装置122在此基板111上涂布配向层112(步骤102)。此配向层112在涂布于基板111上后，必须再经过烘烤(步骤103)、配向(步骤104)以及清除残屑(步骤105)等多道手续，使其能够将后续涂布于其上的液晶分子排列整齐，而因此使得此光学补偿膜具有相位差值，用以补偿显示器的视角以及色差的问题。
如图1B所示，配向层112在涂布后，先使用配向层烘烤装置123加以烘烤，然后以机械滚轮配向及残屑清除装置124加以配向，并清除配向层112被配向后所产生的残屑。经过上述手续，此配向层112的表面会具有许多因机械滚轮摩擦而产生沿着同一方向排列的凹槽，可供液晶分子进行排列。
然后，使用液晶涂布装置126将具有液晶分子的液晶材料涂布于配向层112之上而形成一液晶层116(步骤106)。此液晶层116中的液晶分子在此时会因凹槽而沿着同一方向进行排列。接着，以液晶层烘烤装置127烘烤此液晶层116来去除其中的溶剂(步骤107)，再以紫外线照射装置128照射以硬化此液晶层116(步骤108)。
最后，在此具有配向层112以及液晶层116的基板111的两侧，分别黏合上一保护层119(步骤109)，如此即可完成此公知的光学补偿膜制造过程。图1C绘示利用图1A的方法所制造的光学补偿膜的剖面示意图。如图1C所示，此光学补偿膜130由下而上依序为保护层119、基板111、配向层112、液晶层116以及另一保护层119。
然而，此种公知的光学补偿膜制造方法，却必须在进行涂布配向层并以机械摩擦配向等多道手续之后才能进行液晶材料的涂布，因此在制程效率、合格率以及成本等考虑上皆不是一种理想的制造方法。再者，经过机械摩擦配向过的配向层表面，其中的凹槽是由不规则的机械破坏而产生，因此会降低液晶分子整体排列的均匀性，难以有效地增进光学补偿膜的补偿效果以及光学表现。
发明内容
因此本发明的目的就是在提供一种光学补偿膜的制造方法，使用拉伸基板的方式取代公知的配向层技术，以提高制程效率以及合格率，并降低制程成本。
本发明的另一目的是在提供一种光学补偿膜，提高液晶分子整体排列的均匀性，来有效地增进光学补偿膜的补偿效果以及其光学表现。
根据本发明的上述目的，提出一种光学补偿膜以及其制造方法。首先，将一基板拉伸至一拉伸倍率。接着，涂布一液晶材料于基板的一第一表面上，以形成一液晶层。然后，黏合一第一保护层于液晶层之上。
依照本发明的一较佳实施例，此制造方法还包含在拉伸基板后，黏合一第二保护层于基板的一第二表面上，且在涂布液晶层后，烘烤并以紫外线硬化液晶层。再者，此基板以一延伸机利用机械拉伸的方式加以拉伸至该拉伸倍率。
基板的材质选自由聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)、三醋酸纤维素(triacetyl cellulose，TAC)、耐热性树脂(ARTON)、环烯烃共聚物(cyclic olefincopolymer，COC)、环烯烃聚合物(cyclic olefin polymer，COP)以及热可塑性聚酯(PET)所构成组群其中之一。液晶层的材质选自棒状液晶以及盘状液晶所构成组群其中之一。当基板的材质为聚乙烯醇时，其拉伸倍率的范围介于5～12倍之间。此外，第一保护层以及第二保护层的材质选自三醋酸纤维素、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物以及热可塑性聚酯所构成组群其中之一。
相较于公知技术而言，本发明的制造方法并不需要涂布配向层、烘烤配向层、对配向层进行配向以及清除残屑等多道手续，因此可大幅提高制程效率以及合格率，并降低制程成本。再者，液晶材料的涂布装置可直接搭配于基板的拉伸装置之后，即在拉伸基板后即可涂布液晶材料，除了可持续保持基板的拉伸特性之外，并可使整个制程连贯一次完成。
另一方面，基板经由技术纯熟且均匀性良好的机械拉伸后，在其平行拉伸轴的方向上会形成均匀的连续条纹状凹槽。此分布十分规则的凹槽，对于具有耦极距的液晶分子在配向排列的均一性上有非常大的帮助。相对于传统因机械摩擦配向而具有不规则凹槽的配向层而言，本发明可提高液晶材料整体排列的均匀性，有效地增进光学补偿膜的补偿效果以及其光学表现。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1A绘示公知在基板上涂布液晶以制造光学补偿膜的方法流程图；
图1B绘示图1A的方法的设备流程图；
图1C绘示利用图1A的方法所制造的光学补偿膜的剖面示意图；
图2绘示本发明的一较佳实施例的方法流程图；
图3A绘示本发明的另一较佳实施例的方法流程图；
图3B绘示图3A的方法的设备流程图；以及
图3C绘示利用图3A的方法所制造的光学补偿膜的剖面示意图。
其中，附图标记说明如下：
101、102、103、104、105、106、107、108、109：步骤
111：基板 112：配向层
116：液晶层 119：保护层
122：配向层涂布装置 123：配向层烘烤装置
124：机械滚轮配向及残屑清除装置
126：液晶涂布装置 127：液晶层烘烤装置
128：紫外线照射装置 130：光学补偿膜
201、206、209：步骤 302、307、308：步骤
311：基板 316：液晶层
319：保护层 322：拉伸装置
326：液晶层涂布装置 327：液晶层烘烤装置
328：紫外线照射装置 330：光学补偿膜
具体实施方式
图2绘示本发明的一较佳实施例的方法流程图。如图2所示，首先，将一基板拉伸至一拉伸倍率(步骤201)。接着，涂布一液晶材料于基板的一第一表面上，以形成一液晶层(步骤206)。然后，黏合一第一保护层于液晶层之上(步骤209)。
基板的材质选自由聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)、三醋酸纤维素(triacetyl cellulose，TAC)、耐热性树脂(ARTON)、环烯烃共聚物(cyclic olefincopolymer，COC)、环烯烃聚合物(cyclic olefin polymer，COP)以及热可塑性聚酯(PET)所构成组群其中之一。
液晶层的材质选自棒状液晶以及盘状液晶所构成组群其中之一，其中棒状液晶具有较佳的补偿效果。保护层的材质选自三醋酸纤维素(TAC)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)以及热可塑性聚酯(PET)所构成组群其中之一。
在此较佳实施例中，本发明可依照各种不同液晶面板的类型、规格及要求，选择不同的基板材质、拉伸倍率以及液晶层材质，相互组合来实现其所需的补偿效果并获得良好的光学表现。
图3A绘示本发明的另一较佳实施例的方法流程图，而图3B则绘示图3A的方法的设备流程图，以下说明请同时参照图3A以及图3B。
首先使用一拉伸装置322，例如一延伸机利用机械拉伸的方式，拉伸基板311至一拉伸倍率(步骤201)。当基板311的材质为聚乙烯醇(PVA)时，其拉伸倍率的范围介于5～12倍之间，较佳拉伸倍率约为10倍左右。然后，黏合一保护层319于基板311的背面(步骤302)，用以保护已被拉伸的基板311，并给予其适当的支撑以防止发生基板拉伸后回缩的情形。
接着使用液晶层涂布装置326，例如涂头(die)、线棒(wire bar)、压花滚筒(gravure)或其它涂布装置，在此基板311的不具有保护层319的另一表面，涂布液晶材料以形成液晶层于其之上(步骤206)。在此较佳实施例中，此液晶材料中包含占重量百分比25％的巴士夫(BASF)液晶分子、旋旋光性光学掺合物(chiral dopant)、光敏引发剂(photoinitiator)以及作为溶剂之用的对二甲苯(p-xylene)。
此旋旋光性光学掺合物主要用以和液晶分子搭配来形成螺旋状结构，其重量百分比相对于液晶分子而言，约为10％左右。此外，依照此较佳实施例的具它实验值可知，随着液晶分子以及所要达到补偿效果的不同，液晶分子在整个液晶材料中所占的重量百分比，其范围可介于约10％至50％之间。
基板311在被机械拉伸后，在其平行拉伸轴的方向上会形成均匀的连续条纹状凹槽，而此分布十分规则的凹槽，对于具有耦极距的液晶分子，例如此较佳实施例中所使用的巴士夫液晶分子，在其配向排列的均一性上有非常大的帮助。
因此，此液晶层316中的液晶分子会因凹槽而沿着同一方向进行排列。接着，以液晶层烘烤装置327，例如烘箱，烘烤此液晶层316来去除其中的对二甲苯溶剂(步骤307)，再以紫外线照射装置328照射以硬化此液晶层316(步骤308)。最后，在此液晶层316上方黏合一保护层319(步骤209)，如此即可完成此光学补偿膜的制造过程。图3C绘示利用图3A的方法所制造的光学补偿膜的剖面示意图。如图3C所示，此光学补偿膜330由下而上依序为保护层319、基板311、液晶层316以及另一保护层319。
此外，拉伸倍率为10倍的聚乙烯醇基板，以及其上还涂布巴士夫液晶层的已拉伸聚乙烯醇基板，两者折射率以及相位差值(Retardation)的比较则整理如表一所示。在此较佳实施例中，硬化后的液晶层316的厚度为约1.3毫米，其表面粗糙度为约5～6纳米左右。在表一中，Nx为x轴方向的折射率、Ny为y轴方向的折射率、Nz为z轴方向的折射率、R0为面内(in-plane)相位差值、而Rth则为面外(out-of-plane)相位差值。
表一：已拉伸的聚乙烯醇基板以及其上还涂布巴士夫液晶层的已拉伸聚乙烯醇基板的相位差值的比较表。
| Nx | Ny | Nz | R0 | Rth | |
| 已拉伸的聚乙烯醇基板 | 1.502～1.508 | 1.502～1.509 | 1.487～1.495 | 80～200 | 360～440 |
| 巴士夫液晶层/已拉伸的聚乙烯醇基板 | 1.503～1.508 | 1.502～1.511 | 1.486～1.496 | 100～220 | 310～500 |
由表一可知，聚乙烯醇基板在涂布巴士夫液晶层的前后，两者的折射率并没有太大的改变。在另一方面，涂布巴士夫液晶层后的聚乙烯醇基板，其面内相位差值的变化量亦没有太大的改变，然而其面外相位差值的变化量，则大于未涂布巴士夫液晶层后的聚乙烯醇基板。此面外相位差值的变化量由原本的80大幅地增加至210，有效地增进光学补偿膜的补偿效果以及光学表现。
虽然本发明已以一较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种变更与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种光学补偿膜的制造方法，包含：
将一基板拉伸至一拉伸倍率；
涂布一液晶材料于该基板的一第一表面上，以形成一液晶层；以及
黏合一第一保护层于该液晶层之上。
2.如权利要求1所述的制造方法，其中该制造方法还包含：
在该基板拉伸后，黏合一第二保护层于该基板的一第二表面上，其中该第二保护层的材质选自于由三醋酸纤维素、耐热性树脂、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物以及热可塑性聚酯所构成组群其中之一。
3.如权利要求1所述的制造方法，其中该制造方法还包含：
在涂布该液晶层后，烘烤并以紫外线硬化该液晶层。
4.如权利要求1所述的制造方法，其中该基板的材质选自由聚乙烯醇、三醋酸纤维素、耐热性树脂、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物以及热可塑性聚酯所构成组群其中之一，该液晶层的材质选自棒状液晶以及盘状液晶所构成组群其中之一，且该第一保护层的材质选自三醋酸纤维素、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物以及热可塑性聚酯所构成组群其中之一。
5.一种光学补偿膜，包含：
一基板，具有一拉伸倍率；
一液晶层，位于该基板的一第一表面上；以及
一第一保护层，位于该液晶层之上。
6.如权利要求5所述的光学补偿膜，其中该基板的材质选自由聚乙烯醇、三醋酸纤维素、耐热性树脂、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物以及热可塑性聚酯所构成组群其中之一。
7.如权利要求5所述的光学补偿膜，其中当该基板的材质为聚乙烯醇时，该拉伸倍率的范围介于5～12倍之间。
8.如权利要求5所述的光学补偿膜，其中该液晶层的材质选自棒状液晶以及盘状液晶所构成组群其中之一。
9.如权利要求5所述的光学补偿膜，其中该第一保护层的材质选自三醋酸纤维素、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物以及热可塑性聚酯所构成组群其中之一。
10.如权利要求5所述的光学补偿膜，其中该光学补偿膜还包含：
一第二保护层，位于该基板的一第二表面，其中该第二保护层的材质选自三醋酸纤维素、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物以及热可塑性聚酯所构成组群其中之一。
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2004
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