專利名稱：光學補償膜以及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種液晶面板，且特別是有關(guān)于一種光學補償膜以及其制造方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器具有高畫質(zhì)、體積小、重量輕、低電壓驅(qū)動、低消耗功率及應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點。因此被廣泛應(yīng)用于中、小型可攜式電視、移動電話、攝錄放像機、筆記本電腦、桌上型顯示器、以及投影電視等消費性電子或計算機產(chǎn)品，并已逐漸取代陰極射線管(Cathode Ray Tube；CRT)成為顯示器的主流。近年來，液晶顯示器市場大增，尤其是在計算機與筆記本電腦的應(yīng)用上。而所謂大面積、高分辨率、廣視角與快速的反應(yīng)時間等的要求，也成為這些液晶顯示器訴求的關(guān)鍵所在。
目前常用的廣視角技術(shù)，使用平行于基板的橫向電場、改變液晶排列方式或方向、使用廣視角補償膜、或是結(jié)合上述技術(shù)來實現(xiàn)。在這些廣視角技術(shù)中，最簡單的方式為于液晶顯示面板之中加入廣視角補償膜(wide viewoptical compensation film)，大約可增加視角到140至160度之間。這種廣視角技術(shù)可應(yīng)用于各種尺寸大小的液晶顯示器，而且不需更改液晶顯示器的制程，只需外加廣視角補償膜便可實現(xiàn)。
公知的光學補償膜有機械式單軸或雙軸延伸以及在基板上涂布液晶等兩種主要的制造方法。圖1A繪示公知在基板上涂布液晶來制造光學補償膜的方法流程圖，而圖1B則繪示圖1A的方法的設(shè)備流程圖，以下說明請同時參照圖1A以及圖1B。
首先提供一基板111(步驟101)，然后使用配向?qū)油坎佳b置122在此基板111上涂布配向?qū)?12(步驟102)。此配向?qū)?12在涂布于基板111上后，必須再經(jīng)過烘烤(步驟103)、配向(步驟104)以及清除殘屑(步驟105)等多道手續(xù)，使其能夠?qū)⒑罄m(xù)涂布于其上的液晶分子排列整齊，而因此使得此光學補償膜具有相位差值，用以補償顯示器的視角以及色差的問題。
如圖1B所示，配向?qū)?12在涂布后，先使用配向?qū)雍婵狙b置123加以烘烤，然后以機械滾輪配向及殘屑清除裝置124加以配向，并清除配向?qū)?12被配向后所產(chǎn)生的殘屑。經(jīng)過上述手續(xù)，此配向?qū)?12的表面會具有許多因機械滾輪摩擦而產(chǎn)生沿著同一方向排列的凹槽，可供液晶分子進行排列。
然后，使用液晶涂布裝置126將具有液晶分子的液晶材料涂布于配向?qū)?12之上而形成一液晶層116(步驟106)。此液晶層116中的液晶分子在此時會因凹槽而沿著同一方向進行排列。接著，以液晶層烘烤裝置127烘烤此液晶層116來去除其中的溶劑(步驟107)，再以紫外線照射裝置128照射以硬化此液晶層116(步驟108)。
最后，在此具有配向?qū)?12以及液晶層116的基板111的兩側(cè)，分別黏合上一保護層119(步驟109)，如此即可完成此公知的光學補償膜制造過程。圖1C繪示利用圖1A的方法所制造的光學補償膜的剖面示意圖。如圖1C所示，此光學補償膜130由下而上依序為保護層119、基板111、配向?qū)?12、液晶層116以及另一保護層119。
然而，此種公知的光學補償膜制造方法，卻必須在進行涂布配向?qū)硬⒁詸C械摩擦配向等多道手續(xù)之后才能進行液晶材料的涂布，因此在制程效率、合格率以及成本等考慮上皆不是一種理想的制造方法。再者，經(jīng)過機械摩擦配向過的配向?qū)颖砻?，其中的凹槽是由不?guī)則的機械破壞而產(chǎn)生，因此會降低液晶分子整體排列的均勻性，難以有效地增進光學補償膜的補償效果以及光學表現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的就是在提供一種光學補償膜的制造方法，使用拉伸基板的方式取代公知的配向?qū)蛹夹g(shù)，以提高制程效率以及合格率，并降低制程成本。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種光學補償膜，提高液晶分子整體排列的均勻性，來有效地增進光學補償膜的補償效果以及其光學表現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的上述目的，提出一種光學補償膜以及其制造方法。首先，將一基板拉伸至一拉伸倍率。接著，涂布一液晶材料于基板的一第一表面上，以形成一液晶層。然后，黏合一第一保護層于液晶層之上。
依照本發(fā)明的一較佳實施例，此制造方法還包含在拉伸基板后，黏合一第二保護層于基板的一第二表面上，且在涂布液晶層后，烘烤并以紫外線硬化液晶層。再者，此基板以一延伸機利用機械拉伸的方式加以拉伸至該拉伸倍率。
基板的材質(zhì)選自由聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)、三醋酸纖維素(triacetyl cellulose，TAC)、耐熱性樹脂(ARTON)、環(huán)烯烴共聚物(cyclic olefincopolymer，COC)、環(huán)烯烴聚合物(cyclic olefin polymer，COP)以及熱可塑性聚酯(PET)所構(gòu)成組群其中之一。液晶層的材質(zhì)選自棒狀液晶以及盤狀液晶所構(gòu)成組群其中之一。當基板的材質(zhì)為聚乙烯醇時，其拉伸倍率的范圍介于5～12倍之間。此外，第一保護層以及第二保護層的材質(zhì)選自三醋酸纖維素、環(huán)烯烴共聚物、環(huán)烯烴聚合物以及熱可塑性聚酯所構(gòu)成組群其中之一。
相較于公知技術(shù)而言，本發(fā)明的制造方法并不需要涂布配向?qū)?、烘烤配向?qū)印ε湎驅(qū)舆M行配向以及清除殘屑等多道手續(xù)，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，液晶材料的涂布裝置可直接搭配于基板的拉伸裝置之后，即在拉伸基板后即可涂布液晶材料，除了可持續(xù)保持基板的拉伸特性之外，并可使整個制程連貫一次完成。
另一方面，基板經(jīng)由技術(shù)純熟且均勻性良好的機械拉伸后，在其平行拉伸軸的方向上會形成均勻的連續(xù)條紋狀凹槽。此分布十分規(guī)則的凹槽，對于具有耦極距的液晶分子在配向排列的均一性上有非常大的幫助。相對于傳統(tǒng)因機械摩擦配向而具有不規(guī)則凹槽的配向?qū)佣裕景l(fā)明可提高液晶材料整體排列的均勻性，有效地增進光學補償膜的補償效果以及其光學表現(xiàn)。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下


圖1A繪示公知在基板上涂布液晶以制造光學補償膜的方法流程圖；圖1B繪示圖1A的方法的設(shè)備流程圖；
圖1C繪示利用圖1A的方法所制造的光學補償膜的剖面示意圖；圖2繪示本發(fā)明的一較佳實施例的方法流程圖；圖3A繪示本發(fā)明的另一較佳實施例的方法流程圖；圖3B繪示圖3A的方法的設(shè)備流程圖；以及圖3C繪示利用圖3A的方法所制造的光學補償膜的剖面示意圖。
其中，附圖標記說明如下101、102、103、104、105、106、107、108、109步驟111基板 112配向?qū)?16液晶層 119保護層122配向?qū)油坎佳b置 123配向?qū)雍婵狙b置124機械滾輪配向及殘屑清除裝置126液晶涂布裝置 127液晶層烘烤裝置128紫外線照射裝置 130光學補償膜201、206、209步驟 302、307、308步驟311基板 316液晶層319保護層 322拉伸裝置326液晶層涂布裝置 327液晶層烘烤裝置328紫外線照射裝置 330光學補償膜具體實施方式
圖2繪示本發(fā)明的一較佳實施例的方法流程圖。如圖2所示，首先，將一基板拉伸至一拉伸倍率(步驟201)。接著，涂布一液晶材料于基板的一第一表面上，以形成一液晶層(步驟206)。然后，黏合一第一保護層于液晶層之上(步驟209)。
基板的材質(zhì)選自由聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)、三醋酸纖維素(triacetyl cellulose，TAC)、耐熱性樹脂(ARTON)、環(huán)烯烴共聚物(cyclic olefincopolymer，COC)、環(huán)烯烴聚合物(cyclic olefin polymer，COP)以及熱可塑性聚酯(PET)所構(gòu)成組群其中之一。
液晶層的材質(zhì)選自棒狀液晶以及盤狀液晶所構(gòu)成組群其中之一，其中棒狀液晶具有較佳的補償效果。保護層的材質(zhì)選自三醋酸纖維素(TAC)、環(huán)烯烴共聚物(COC)、環(huán)烯烴聚合物(COP)以及熱可塑性聚酯(PET)所構(gòu)成組群其中之一。
在此較佳實施例中，本發(fā)明可依照各種不同液晶面板的類型、規(guī)格及要求，選擇不同的基板材質(zhì)、拉伸倍率以及液晶層材質(zhì)，相互組合來實現(xiàn)其所需的補償效果并獲得良好的光學表現(xiàn)。
圖3A繪示本發(fā)明的另一較佳實施例的方法流程圖，而圖3B則繪示圖3A的方法的設(shè)備流程圖，以下說明請同時參照圖3A以及圖3B。
首先使用一拉伸裝置322，例如一延伸機利用機械拉伸的方式，拉伸基板311至一拉伸倍率(步驟201)。當基板311的材質(zhì)為聚乙烯醇(PVA)時，其拉伸倍率的范圍介于5～12倍之間，較佳拉伸倍率約為10倍左右。然后，黏合一保護層319于基板311的背面(步驟302)，用以保護已被拉伸的基板311，并給予其適當?shù)闹我苑乐拱l(fā)生基板拉伸后回縮的情形。
接著使用液晶層涂布裝置326，例如涂頭(die)、線棒(wire bar)、壓花滾筒(gravure)或其它涂布裝置，在此基板311的不具有保護層319的另一表面，涂布液晶材料以形成液晶層于其之上(步驟206)。在此較佳實施例中，此液晶材料中包含占重量百分比25％的巴士夫(BASF)液晶分子、旋旋光性光學摻合物(chiral dopant)、光敏引發(fā)劑(photoinitiator)以及作為溶劑之用的對二甲苯(p-xylene)。
此旋旋光性光學摻合物主要用以和液晶分子搭配來形成螺旋狀結(jié)構(gòu)，其重量百分比相對于液晶分子而言，約為10％左右。此外，依照此較佳實施例的具它實驗值可知，隨著液晶分子以及所要達到補償效果的不同，液晶分子在整個液晶材料中所占的重量百分比，其范圍可介于約10％至50％之間。
基板311在被機械拉伸后，在其平行拉伸軸的方向上會形成均勻的連續(xù)條紋狀凹槽，而此分布十分規(guī)則的凹槽，對于具有耦極距的液晶分子，例如此較佳實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幫助。
因此，此液晶層316中的液晶分子會因凹槽而沿著同一方向進行排列。接著，以液晶層烘烤裝置327，例如烘箱，烘烤此液晶層316來去除其中的對二甲苯溶劑(步驟307)，再以紫外線照射裝置328照射以硬化此液晶層316(步驟308)。最后，在此液晶層316上方黏合一保護層319(步驟209)，如此即可完成此光學補償膜的制造過程。圖3C繪示利用圖3A的方法所制造的光學補償膜的剖面示意圖。如圖3C所示，此光學補償膜330由下而上依序為保護層319、基板311、液晶層316以及另一保護層319。
此外，拉伸倍率為10倍的聚乙烯醇基板，以及其上還涂布巴士夫液晶層的已拉伸聚乙烯醇基板，兩者折射率以及相位差值(Retardation)的比較則整理如表一所示。在此較佳實施例中，硬化后的液晶層316的厚度為約1.3毫米，其表面粗糙度為約5～6納米左右。在表一中，Nx為x軸方向的折射率、Ny為y軸方向的折射率、Nz為z軸方向的折射率、R0為面內(nèi)(in-plane)相位差值、而Rth則為面外(out-of-plane)相位差值。
表一已拉伸的聚乙烯醇基板以及其上還涂布巴士夫液晶層的已拉伸聚乙烯醇基板的相位差值的比較表。

由表一可知，聚乙烯醇基板在涂布巴士夫液晶層的前后，兩者的折射率并沒有太大的改變。在另一方面，涂布巴士夫液晶層后的聚乙烯醇基板，其面內(nèi)相位差值的變化量亦沒有太大的改變，然而其面外相位差值的變化量，則大于未涂布巴士夫液晶層后的聚乙烯醇基板。此面外相位差值的變化量由原本的80大幅地增加至210，有效地增進光學補償膜的補償效果以及光學表現(xiàn)。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本領(lǐng)域的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種變更與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種光學補償膜的制造方法，包含將一基板拉伸至一拉伸倍率；涂布一液晶材料于該基板的一第一表面上，以形成一液晶層；以及黏合一第一保護層于該液晶層之上。
2.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該制造方法還包含在該基板拉伸后，黏合一第二保護層于該基板的一第二表面上，其中該第二保護層的材質(zhì)選自于由三醋酸纖維素、耐熱性樹脂、環(huán)烯烴共聚物、環(huán)烯烴聚合物以及熱可塑性聚酯所構(gòu)成組群其中之一。
3.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該制造方法還包含在涂布該液晶層后，烘烤并以紫外線硬化該液晶層。
4.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該基板的材質(zhì)選自由聚乙烯醇、三醋酸纖維素、耐熱性樹脂、環(huán)烯烴共聚物、環(huán)烯烴聚合物以及熱可塑性聚酯所構(gòu)成組群其中之一，該液晶層的材質(zhì)選自棒狀液晶以及盤狀液晶所構(gòu)成組群其中之一，且該第一保護層的材質(zhì)選自三醋酸纖維素、環(huán)烯烴共聚物、環(huán)烯烴聚合物以及熱可塑性聚酯所構(gòu)成組群其中之一。
5.一種光學補償膜，包含一基板，具有一拉伸倍率；一液晶層，位于該基板的一第一表面上；以及一第一保護層，位于該液晶層之上。
6.如權(quán)利要求5所述的光學補償膜，其中該基板的材質(zhì)選自由聚乙烯醇、三醋酸纖維素、耐熱性樹脂、環(huán)烯烴共聚物、環(huán)烯烴聚合物以及熱可塑性聚酯所構(gòu)成組群其中之一。
7.如權(quán)利要求5所述的光學補償膜，其中當該基板的材質(zhì)為聚乙烯醇時，該拉伸倍率的范圍介于5～12倍之間。
8.如權(quán)利要求5所述的光學補償膜，其中該液晶層的材質(zhì)選自棒狀液晶以及盤狀液晶所構(gòu)成組群其中之一。
9.如權(quán)利要求5所述的光學補償膜，其中該第一保護層的材質(zhì)選自三醋酸纖維素、環(huán)烯烴共聚物、環(huán)烯烴聚合物以及熱可塑性聚酯所構(gòu)成組群其中之一。
10.如權(quán)利要求5所述的光學補償膜，其中該光學補償膜還包含一第二保護層，位于該基板的一第二表面，其中該第二保護層的材質(zhì)選自三醋酸纖維素、環(huán)烯烴共聚物、環(huán)烯烴聚合物以及熱可塑性聚酯所構(gòu)成組群其中之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學補償膜以及其制造方法。首先，將一基板拉伸至一拉伸倍率。接著，涂布一液晶材料于此基板的一表面上，以形成一液晶層。然后，黏合一保護層于液晶層之上，如此形成一光學補償膜。此光學補償膜的制造方法使用拉伸基板的方式取代公知的配向?qū)蛹夹g(shù)，以提高制程效率及合格率，并降低制程成本。再者，光學補償膜中的液晶分子整體排列的均勻性大幅地被提高，因此可有效地增進其補償效果以及光學表現(xiàn)。
文檔編號G02B1/10GK1725066SQ20041005493
公開日2006年1月25日 申請日期2004年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月21日
發(fā)明者郭真寬, 吳龍海 申請人:力特光電科技股份有限公司