專利名稱：圖案化延遲器的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于三維圖像顯示設備的圖案化延遲器(patterned retarder), 更特別地，涉及一種制造工序得到簡化的圖案化延遲器的制造方法。
背景技術：
近來，根據(jù)用戶對能夠顯示具有真實感覺的三維圖像的顯示設備的需求，已進行了對三維顯示設備的研究和開發(fā)。通常，表現(xiàn)三維的立體圖像利用通過眼睛的立體視覺的原理而得以顯示。因此，已提出了利用因眼之間的分隔距離(例如約為65mm)而產(chǎn)生的雙眼視差來顯示具有立體效果的圖像的三維圖像顯示設備。
通常，三維圖像顯示設備包含顯示圖像的顯示面板、附著到顯示面板外表面的圖案化延遲器以及一副使經(jīng)過圖案化延遲器的圖像選擇性地透過的眼鏡。例如，液晶面板可被用作顯示面板。圖案化延遲器將來自液晶顯示面板的二維圖像不同地偏振化。例如，可以將該二維圖像的右眼圖像和左眼圖像偏振化為分別具有右旋圓偏振態(tài)和左旋圓偏振態(tài)。
圖案化延遲器可以通過復雜的工序來制造。圖IA到ID是顯示相關技術的圖案化延遲器的制造方法的橫截面視圖。在圖IA中，通過使用涂覆裝置90涂覆并固化聚合物材料而在基板10上形成了具有多個無序的聚合物側(cè)鏈的光取向膜20。例如，該聚合物材料具有使得聚合物側(cè)鏈在響應紫外(UV)射線時沿著一個方向排列的性質(zhì)。
在圖IB中，包含光取向膜20的基板10被設置在熱處理裝置95中，并實施對基板 10加熱幾秒到幾分鐘的干燥工序，從而可以將光取向膜20中的溶劑除去。
在圖IC中，具有透射區(qū)TA和遮擋區(qū)BA的第一光掩模70被設置在光取向膜20上， 第一偏振UV射線穿過第一光掩模70的透射區(qū)TA而照射到光取向膜20上。結(jié)果，第一偏振UV射線選擇性地照射到光取向膜20上以形成具有沿第一方向的第一取向狀態(tài)的第一取向區(qū)域21。例如，第一偏振UV射線可以照射到與右眼圖像列和左眼圖像列中的一個對應的區(qū)域，從而使該區(qū)域的聚合物側(cè)鏈沿著第一方向排列，而在沒有被第一偏振UV射線照射的另一個區(qū)域中，聚合物側(cè)鏈隨機排列。因此，通過第一偏振UV射線的照射，光取向膜20具有聚合物鏈沿著第一方向排列的第一取向區(qū)域21和聚合物鏈隨機排列的非取向區(qū)域。
在圖ID中，具有透射區(qū)TA和遮擋區(qū)BA的第二光掩模72被設置在光取向膜20上， 第二偏振UV射線穿過第二光掩模72的透射區(qū)TA而照射到光取向膜20上。第二光掩模72 的透射區(qū)TA和遮擋區(qū)BA分別對應光取向膜20的非取向區(qū)域和第一取向區(qū)域21。結(jié)果，第二偏振UV射線選擇性地照射到光取向膜20上以形成具有沿著與上述第一方向垂直的第二方向的第二取向狀態(tài)的第二取向區(qū)域23。例如，第二偏振UV射線可以照射到與左眼圖像列和右眼圖像列中的另一個對應的區(qū)域，從而使該區(qū)域的聚合物側(cè)鏈沿著第二方向排列。
雖然未示出，但是將液晶層形成在具有第一和第二取向區(qū)域21和23的取向膜20 上，且用UV射線和熱來固化所述液晶層以形成圖案化延遲器。
然而，由于圖案化延遲器通過對光取向膜20的涂覆步驟、對取向膜20的干燥步驟、用于第一和第二取向區(qū)域21和23的兩個照射步驟、對液晶層的涂覆步驟及UV固化步驟和對液晶層的烘烤步驟制造，因此圖案化延遲器的制造工序復雜且該復雜的制造工序?qū)е轮圃斐杀驹黾?。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種制造圖案化延遲器的方法，其在很大程度上克服了由相關技術的局限和缺點帶來的一個或多個問題。
本發(fā)明的目的是提供一種制造圖案化延遲器的方法，其中制造工序得到了減化且制造成本得到了降低。
在下面的描述中將闡述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，且在某種程度上這些特征和優(yōu)點將通過所述描述而變得顯而易見，或者可以通過對本發(fā)明的實踐來領會到。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點將通過在本書面說明書及其權(quán)利要求以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
為了獲得各種優(yōu)點，并根據(jù)本發(fā)明的目的，本文所具體化和廣義描述的制造圖案化延遲器的方法包括通過涂覆延遲材料來在基板上形成延遲材料層；將第一偏振UV射線照射到所述延遲材料層上，所述第一偏振UV射線具有第一偏振軸；將第二偏振UV射線照射到所述延遲材料層上，所述第二偏振UV射線具有垂直于所述第一偏振軸的第二偏振軸；烘烤所述延遲材料層以形成相互交替的第一取向圖案和第二取向圖案，所述第一取向圖案和所述第二取向圖案每個都具有各向異性性質(zhì)。
另一方面，制造圖案化延遲器的方法包括通過涂覆延遲材料來在基板上形成延遲材料層；將第一偏振UV射線照射到整個所述延遲材料層上，所述第一偏振UV射線具有第一偏振軸和第一能量密度；將第二偏振UV射線照射到所述延遲材料層上，所述第二偏振UV 射線具有垂直于所述第一偏振軸的第二偏振軸和大于所述第一能量密度的第二能量密度； 烘烤所述延遲材料層以形成相互交替的第一取向圖案和第二取向圖案，所述第一取向圖案和所述第二取向圖案每個都具有各向異性性質(zhì)。
再一方面，制造圖案化延遲器的方法包括通過涂覆延遲材料來在基板上形成延遲材料層；將第一偏振UV射線照射到所述延遲材料層上，所述第一偏振UV射線具有第一偏振軸和第一能量密度；將第二偏振UV射線照射到整個所述延遲材料層上，所述第二偏振UV 射線具有垂直于所述第一偏振軸的第二偏振軸和小于所述第一能量密度的第二能量密度； 烘烤所述延遲材料層以形成相互交替的第一取向圖案和第二取向圖案，所述第一取向圖案和所述第二取向圖案每個都具有各向異性性質(zhì)。
應當理解，前文的一般性描述和下文的詳細描述都是示范性的和解釋性的，意在對所要求保護的本發(fā)明提供進一步的解釋。


包含是為了提供對本發(fā)明的進一步理解，并且將附圖并入本說明書并構(gòu)成本說明7書的一部分，附圖闡明了本發(fā)明的實施方式，并與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中
圖IA到ID是顯示相關技術的制造圖案化延遲器的方法的橫截面視圖2是顯示包含本發(fā)明實施方式的圖案化延遲器的眼鏡型三維圖像顯示設備的分解透視圖3A到3D是顯示本發(fā)明的第一實施方式的制造眼鏡型三維圖像顯示設備的圖案化延遲器的方法的橫截面視圖4是顯示用于本發(fā)明的第一實施方式的眼鏡型三維圖像顯示設備的圖案化延遲器的延遲材料的分子結(jié)構(gòu)的視圖5是顯示用于本發(fā)明的第一實施方式的眼鏡型三維圖像顯示設備的圖案化延遲器的延遲材料的分子狀態(tài)變化的視圖6A到6G是顯示用于本發(fā)明的第一實施方式的眼鏡型三維圖像顯示設備的圖案化延遲器的延遲材料的分子結(jié)構(gòu)的視圖7A到7C是顯示本發(fā)明的第二實施方式的制造眼鏡型三維圖像顯示設備的圖案化延遲器的方法的橫截面視圖8A到8C是顯示本發(fā)明的第三實施方式的制造眼鏡型三維圖像顯示設備的圖案化延遲器的方法的橫截面視圖9是本發(fā)明的實施方式的眼鏡型三維圖像顯示設備的32英寸圖案化延遲器的光學顯微圖像。
具體實施方式
現(xiàn)將詳細敘述優(yōu)選實施方式，其實例在附圖中闡明。
下文將對采用液晶面板的三維圖像顯示設備進行說明。液晶面板包含分別具有第一和第二電極的第一和第二基板，和位于所述第一和第二基板之間的液晶層。由在第一和第二電極之間產(chǎn)生的電場驅(qū)動液晶層中的液晶分子以顯示圖像。由于液晶分子具有極化性質(zhì)，電荷積累在液晶分子的兩側(cè)，當對液晶分子施加電場時，電場會改變液晶分子的排列方向。另外，由于液晶分子具有長和細的外形，液晶分子具有光學各向異性，使得出射光的路徑或偏振化狀態(tài)根據(jù)入射光的方向或偏振化狀態(tài)而改變。因此，通過施加在第一和第二電極上的電壓而使得液晶層具有透射比差異，而具有各種透射比的像素顯示出二維圖像。
使用液晶面板的三維圖像顯示設備可以為體積型、全息型和立體型之一。立體型三維圖像顯示設備可以分類為眼鏡型和無眼鏡型。另外，眼鏡型三維圖像顯示設備可以分為利用偏振方向的差異的偏振眼鏡型、利用快門眼鏡的時分型和利用亮度不同的圖像的濃度差異型。
圖2是顯示包含本發(fā)明實施方式的圖案化延遲器的眼鏡型三維圖像顯示設備的分解透視圖。
圖2中，眼鏡型三維圖像顯示設備101包含液晶面板110、位于所述液晶面板110 外表面上的圖案化延遲器140和一副使來自所述液晶面板110的穿過所述圖案化延遲器 140的圖像選擇性地透過的眼鏡145。液晶面板110包含第一和第二基板115和120、液晶層(未示出)、第一和第二偏振板125和130以及背光單元(未示出)。第一和第二基板115和120彼此面對且相互分離放置，液晶層在第一和第二基板115和120之間形成。第一和第二偏振板125和130分別在第一和第二基板115和120的外表面上形成。第一偏振板125的透射軸可以垂直于第二偏振板130的透射軸。另外，背光單元被設置在第一偏振板125的外表面上。
圖案化延遲器140可以由雙折射材料形成，并且可以具有相互交替的第一和第二區(qū)域141a和141b。第一和第二區(qū)域141a和141b可分別對應液晶面板110的奇數(shù)和偶數(shù)像素行，并且可以改變通過第二偏振板130的光的偏振態(tài)。例如，第一區(qū)域141a可將通過第二偏振板130的線偏振光變?yōu)橛倚龍A偏振光，第二區(qū)域141b可將通過第二偏振板130的線偏振光變?yōu)樽笮龍A偏振光。圖案化延遲器140的相位差可以是λ/4(四分之一波長)。另外， 圖案化延遲器140的光學軸相對于第二偏振板130的透射軸可以是約+45°或約-45°。
因此，液晶面板110的奇數(shù)像素行中的像素顯示左眼圖像，液晶面板110的偶數(shù)像素行中的像素顯示右眼圖像。另外，左眼圖像的左旋圓偏振光從與奇數(shù)像素行對應的第一區(qū)域141a發(fā)射出，右眼圖像的右旋圓偏振光從與偶數(shù)像素行對應的第二區(qū)域141b發(fā)射出。
眼鏡145包含透明玻璃透鏡14 和145b、偏振膜150a和150b和相位差為 λ/4(四分之一波長)的延遲膜。例如，左眼λ/4延遲膜(未示出)和左眼偏振膜150a可以依次形成在左眼透鏡14 的內(nèi)表面上，右眼λ /4延遲膜(未示出)和右眼偏振膜150b 可以依次形成在右眼透鏡14 的內(nèi)表面上。每個λ /4延遲膜將圓偏振光轉(zhuǎn)變成線偏振光， 且偏振膜150a和150b每個都根據(jù)偏振軸對線偏振光進行濾光。
因此，當用戶戴著眼鏡145通過圖案化延遲器140觀看由液晶面板110顯示的圖像時，左眼圖像和右眼圖像分別選擇性地通過左眼透鏡14 和右眼透鏡145b，且用戶通過組合左眼圖像和右眼圖像來識別出三維圖像。
圖案化延遲器140是眼鏡型三維圖像顯示設備101的最重要的部件之一，下面將對圖案化延遲器140的制造方法進行說明。
圖3A到3D是顯示本發(fā)明的第一實施方式的制造眼鏡型三維圖像顯示設備的圖案化延遲器的方法的橫截面圖。
圖3A中，通過用延遲材料溶液涂覆基板210，在透明基板210上形成了延遲材料層 220。延遲材料層220的厚度為約0.5 μ m 約2.0 μ m。例如，基板210可以是玻璃基板、薄膜和柔性基板中的一種。所述薄膜可包括三醋酸纖維素(TAC)、環(huán)烯烴聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯 (PEN)、聚醚砜(PES)、聚苯乙烯(PQ和聚酰亞胺(PI)中的一種。另外，延遲材料可以包含光反應性的液晶聚合物，且可以采用旋轉(zhuǎn)涂覆裝置和狹縫涂覆裝置中的一種來涂覆延遲材料溶液。
圖4是顯示用于本發(fā)明的第一實施方式的眼鏡型三維圖像顯示設備的圖案化延遲器的延遲材料的分子結(jié)構(gòu)的視圖，圖5是顯示用于本發(fā)明的第一實施方式的眼鏡型三維圖像顯示設備的圖案化延遲器的延遲材料的分子狀態(tài)變化的視在圖4和圖5中，用于(圖3A中的)延遲材料層220的延遲材料可以包含光反應性的液晶聚合物，并且可以通過偏振UV射線的照射和熱處理來從無序狀態(tài)經(jīng)過光反應狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨虍愋誀顟B(tài)。結(jié)果，延遲材料憑借偏振UV射線的照射所致的軸選擇性光化學和憑借熱處理所致的自取向而具有各向異性性質(zhì)。例如，延遲材料可以具有包含聚甲基丙烯酸酯的主鏈和同時包含光反應性基團和液晶基團的側(cè)鏈。作為另一選擇，延遲材料可以具有包含聚甲基丙烯酸酯的主鏈和包含光反應性基團和液晶基團的共聚物的側(cè)鏈。光異構(gòu)化和光二聚化之一可以被用作各向異性的觸發(fā)器，而側(cè)鏈可以包含偶氮苯、肉桂酸酯、香豆素和苯亞甲基苯并[C]吡咯酮(benzyliden印hthalimidine)中的一種。另外，延遲材料的折射率各向異性(Δη)可以為約0. 10 約0. 18。
通過偏振UV射線所致的光反應性基團的軸選擇反應和通過熱所致的液晶基團的自取向反應，獲得了延遲材料的各向異性性質(zhì)。例如，延遲材料可以是均聚物型，其中光反應性液晶基團包含在側(cè)鏈中。光反應性液晶基團的光反應性基團和液晶基團可以通過碳鏈相互連接。作為另一選擇，光反應性基團本身可以是液晶基團，或者，通過氫鍵彼此連接的光反應性基團可以構(gòu)成液晶基團。
另外，延遲材料可以是共聚物型，其中，光反應性基團包含在側(cè)鏈中，且附加的液晶基團包含在側(cè)鏈中。作為另一選擇，延遲材料可是混合聚合物型，其中光反應性液晶基團與主體聚合物混合。
圖6Α到6G是顯示用于本發(fā)明的第一實施方式的眼鏡型三維圖像顯示設備的圖案化延遲器的延遲材料的分子結(jié)構(gòu)的視圖。圖6Α到6Ε顯示了均聚物延遲材料，圖6F顯示了共聚物延遲材料。另外，圖6G顯示了其中反應性液晶基團與主體聚合物混合的延遲材料。
在圖6Α中，延遲材料可以是均聚物型，其中光反應性液晶聚合物包含偶氮苯基團。光反應性液晶聚合物包含主鏈中的聚甲基丙烯酸酯基團和側(cè)鏈中的偶氮苯基團。偶氮苯具有液晶性質(zhì)。
在圖6Β到6F中，延遲材料可以含有包含肉桂酸酯基團的光反應性液晶聚合物。包含肉桂酸酯基團的光反應性液晶聚合物可分成三種類型。如圖6Β所示，光反應性液晶聚合物可以是均聚物型，其中肉桂酸酯基團和液晶基團包含在側(cè)鏈中。如圖6C到6Ε所示，光反應性液晶聚合物可以是均聚物型，其中，肉桂酸酯基團包含在側(cè)鏈中，且通過在相鄰的側(cè)鏈之間形成氫鍵連接而獲得了液晶性質(zhì)。另外，如圖6F所示，光反應性液晶聚合物可以具有共聚物(或雜聚物)，其中，肉桂酸酯基團和液晶基團包含在側(cè)鏈中，而附加的液晶基團包含在另外一條側(cè)鏈中。
在圖6Β中，延遲材料可以是均聚物型，其中作為液晶基團的聯(lián)苯基團通過間隔物(例如，碳鏈)而與主鏈鍵連，而肉桂酸酯基團則與聯(lián)苯基團鍵連?？梢栽诼?lián)苯基團和肉桂酸酯基團之間添加額外的間隔物，并且可以將甲氧基鍵連至肉桂酸酯基團。分子結(jié)構(gòu)的細節(jié)變化可影響對特定溶劑的溶解度、與光反應性效率有關的光反應性以及面內(nèi)有序性 (in-plane order)0
在圖6C中，延遲材料可為均聚物型，其中肉桂酸酯基團包含在側(cè)鏈中，并且通過在相鄰的側(cè)鏈之間的氫鍵連接而獲得了液晶性質(zhì)。例如，可以通過側(cè)鏈的終端基團的氫鍵連接來形成液晶聚合物。由于氫鍵連接具有實現(xiàn)各向異性的功能，通過氫鍵連接，聚合物可以在不具有聯(lián)苯基團的情況下具有液晶性質(zhì)。
當具有相對低的能量的偏振UV射線照射到圖6C的延遲材料上時，異構(gòu)化占主要地位。另外，當具有相對高的能量的偏振UV射線照射到圖6C的延遲材料上時，二聚化占主要地位。在偏振UV射線照射之后，將延遲材料最高烘烤至向列態(tài)到各向同性態(tài)的轉(zhuǎn)化溫度 Tni，且通過取向放大而使各向異性的形成最大化。另外，通過分子間的氫鍵連接，進一步獲得了各向異性性質(zhì)。圖6D和6E顯示了示例性的延遲材料，其中各向異性性質(zhì)是通過氫鍵連接而獲得的。在圖6F中，延遲材料可以是共聚物型，其中，肉桂酸酯基團和液晶基團包含在側(cè)鏈中，而附加的液晶基團包含在另外一條側(cè)鏈中。作為另一選擇，光反應性基團和液晶基團可以組成共聚物型。在圖6G中，延遲材料可以是混合型，其中，單體的光反應性液晶基團與主體聚合物混合。光反應性液晶基團可以降低主體聚合物的向列態(tài)到各向同性態(tài)的轉(zhuǎn)化溫度Tni，從而幫助各向異性形成。作為另一選擇，可以使光反應性液晶基團形成為聚合物，且延遲材料可以是混合聚合物型，其中聚合物的光反應性液晶基團與主體聚合物混合。對應于約550nm的參考波長，延遲材料的延遲值(And)可以為約125nm士 10nm。 另外，將延遲材料溶解在溶劑中而得到的延遲材料溶液具有約ImPas 約50mPas的粘度， 該溶液中延遲材料的濃度為約1重量％ 約30重量％。所述溶劑可以包含酮基團、醚基團和甲苯基團中的至少一種。例如，酮基團可以包括環(huán)己酮、環(huán)戊酮、cyclopetanone和甲基異丁基酮(MIBK)，且醚基團可以包括丙二醇單甲醚(PGME)。為了改進溶液的涂覆性質(zhì)，可以將包含硅基或丙烯酰基的流平劑加到溶劑中。再次參見圖3A，當延遲材料層220在基板210上形成后，基板210被轉(zhuǎn)移到干燥裝置(例如加熱爐，加熱腔和加熱板)，并在約 約80°C的溫度下加熱約60秒 約300 秒。結(jié)果，部分地除去了延遲材料層220中的溶劑，且延遲材料層220得到了干燥。干燥延遲材料層220的步驟可稱為預烘烤工序。在圖;3B中，具有透射區(qū)TA和遮擋區(qū)BA的第一光掩模290被設置在延遲材料層 220上。透射區(qū)TA和遮擋區(qū)BA可以為條紋狀且可以相互交替。接下來，第一偏振UV射線穿過第一光掩模四0的透射區(qū)TA而照射到延遲材料層220上，從而形成與透射區(qū)TA對應的第一取向區(qū)域221a。第一偏振UV射線可以具有約lmj/cm2 約500mJ/cm2的能量密度并且可以具有約200nm 約500nm的波長。偏振UV射線的能量密度是決定延遲材料層220的延遲值的重要參數(shù)。在三維圖像顯示設備中，對應于約550nm的參考波長，圖案化延遲器的延遲值(And)為約 125nm 士 10nm。為了獲得對應于約550nm的參考波長延遲值(And)為約125nm 士 IOnm的圖案化延遲器，將能量密度為約lmj/cm2 約500mJ/cm2且波長為約200nm 約500nm的偏振 UV射線照射到延遲材料層220上。例如，當能量密度為約8!^/0112、201111/0112、401111/0112、601111/0112、801111/0112、和IOOmJ/ cm2的偏振UV射線照射到延遲材料層220上時，對應于550nm的參考波長，延遲材料層 220 的延遲值(And)分別為約 18. 3nm、約 53. 5nm、約 71. 8nm、約 92. 5nm、約 101. 5nm 和約 130. 2nm。因此，當偏振UV射線的能量密度為約lOOmJ/cm2時，一種延遲材料的延遲材料層 220的延遲值(And)為約125nm 士 lOnm。然而，當偏振UV射線的能量密度為約lmj/cm2時， 另一種延遲材料的延遲材料層的延遲值(And)可以是約125nm 士 lOnm?？筛鶕?jù)(圖2中的)眼鏡145的延遲值來改變延遲材料層220的延遲值(Δ nd)。 由于眼鏡145的延遲值(And)為約125nm 士 lOnm，因此(圖2中的)圖案化延遲器140 的延遲值(And)為約125nm 士 lOnm，以防止眼鏡145和圖案化延遲器140之間的串擾(crosss-talk)。當眼鏡145和圖案化延遲器140之間的延遲值差異小于眼鏡145和圖案化延遲器140中每一個的延遲值的約10%時，能夠防止串擾。因此，可以將圖案化延遲器 140的延遲值確定在眼鏡145的延遲值的約士 10%內(nèi)。圖案化延遲器140不僅可應用在三維圖像顯示設備中，還可應用于各種領域中， 且各種領域中的圖案化延遲器140可具有不同的延遲值。結(jié)果，可根據(jù)所需的延遲值將偏振UV射線的能量密度確定在約lmj/cm2到約500mJ/cm2的范圍內(nèi)。在圖3C中，在移除(圖:3B中的)第一光掩模290后，具有透射區(qū)TA和遮擋區(qū)BA 的第二光掩模292被設置在延遲材料層220上，以使遮擋區(qū)BA對應于第一取向區(qū)域221a。 透射區(qū)TA和遮擋區(qū)BA可以為條紋狀且可以相互交替。接下來，第一偏振UV射線穿過第二光掩模四2的透射區(qū)TA而照射到延遲材料層220上以形成與透射區(qū)TA對應的第二取向區(qū)域221b。第一和第二偏振UV射線具有彼此相同的能量密度和彼此相同的波長。例如，第二偏振UV射線的能量密度可以是約lmj/cm2 約500mJ/cm2且波長可以是約200nm 約 500nm。另外，第一和第二偏振UV射線具有彼此不同的偏振軸。例如，第二偏振UV射線的偏振軸可與第一偏振UV射線的偏振軸垂直。在圖3D中，具有延遲材料層220的基板210被轉(zhuǎn)移到烘烤裝置(例如加熱爐，力口熱腔和加熱板)，并在約80°C 約130°C的溫度下加熱約30秒 約600秒。結(jié)果，完全除去了延遲材料層220中的溶劑，且延遲材料層220得到了烘烤。烘烤延遲材料層220的步驟可稱為后烘烤工序。通過后烘烤工序，延遲材料層220的第一和第二取向區(qū)域221a和221b分別變成第一和第二取向圖案222和224，從而完成了圖案化延遲器201。第一和第二取向圖案222 和2 具有與第一和第二偏振UV射線的偏振軸對應的各向異性性質(zhì)。例如，第一取向圖案 222可以沿著與第一偏振UV射線的偏振軸垂直的方向具有各向異性，第二取向圖案2M可以沿著與第二偏振UV射線的偏振軸垂直的方向具有各向異性。結(jié)果，在第一和第二偏振UV 照射之前，延遲材料層220具有各向同性性質(zhì)，而在第一和第二偏振UV射線照射和烘烤延遲材料層220之后，延遲材料層220的第一和第二取向圖案222和2 具有各向異性性質(zhì)。 例如，第一取向圖案222可以將線偏振光轉(zhuǎn)化為左旋圓偏振光，第二取向圖案224可將線偏振光轉(zhuǎn)化為右旋圓偏振光。在圖3A到3D的制造圖案化延遲器的方法中，在不采用取向膜的情況下制造了圖案化延遲器201。由于略去了對取向膜的涂覆步驟和干燥步驟以及對液晶層的UV固化步驟，圖案化延遲器201的制造工序得到了簡化，且降低了圖案化延遲器201的制造成本。雖然圖3A到3D中未示出，但是通過使用激光束照射裝置進行的切割步驟，可以將圖案化延遲器201切割成多個單元圖案化延遲器。另外，可以在每個單元圖案化延遲器上形成抗反射層，或可以將抗反射膜附著到每個單元圖案化延遲器上。雖然在第一實施方式中使用穿過第一和第二光掩模290和四2的第一和第二 UV 射線的照射步驟制造了圖案化延遲器201，但是在其他實施方式中，制造圖案化延遲器的方法可以有所不同。圖7A到7C是顯示本發(fā)明第二實施方式的制造眼鏡型三維圖像顯示設備的圖案化延遲器的方法的橫截面視圖。在圖7A中，通過用延遲材料溶液涂覆基板310，在透明基板310上形成了延遲材料層320。延遲材料層320的厚度可以是約0. 5μπι 約2.0μπι。例如，基板310可以是玻璃基板、薄膜和柔性基板中的一種。所述薄膜可也包括三醋酸纖維素(TAC)、環(huán)烯烴聚合物 (COP)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚苯乙烯(PQ和聚酰亞胺(PI)中的一種。另外，延遲材料可以包含光反應性的液晶聚合物，并且可以采用旋轉(zhuǎn)涂覆裝置和狹縫涂覆裝置中的一種來涂覆延遲材料溶液。當延遲材料層320在基板310上形成后，將基板310轉(zhuǎn)移到干燥裝置(例如加熱爐，加熱腔和加熱板)，在約 約80°C的溫度下加熱約60秒 約300秒。結(jié)果，部分地除去了延遲材料層320中的溶劑，且延遲材料層320得到了干燥。干燥延遲材料層320的步驟可稱為預烘烤工序。在圖7B中，在不使用光掩模的情況下將第一偏振UV射線照射到延遲材料層320 上。第一偏振UV射線可具有大約lmj/cm2 約500mJ/cm2的能量密度并且具有約200nm 約500nm的波長。結(jié)果，延遲材料層320的整個區(qū)域可變成對應于約550nm的參考波長延遲值(And)為約125nm 士 IOnm的第一取向?qū)?21。在圖7C中，具有透射區(qū)TA和遮擋區(qū)BA的第一光掩模390被設置在延遲材料層 320上。透射區(qū)TA和遮擋區(qū)BA可以為條紋狀且可以相互交替。接下來，第二偏振UV射線穿過第一光掩模390的透射區(qū)TA而照射到延遲材料層320上，從而形成分別與遮擋區(qū)BA 和透射區(qū)TA對應的第一和第二取向區(qū)域321a和321b。結(jié)果，通過第一 UV射線的照射，形成了第一取向區(qū)域321a，并且通過第一和第二 UV射線的照射，形成了第二取向區(qū)域321b。 對應于約^Onm的參考波長，第一和第二取向區(qū)域321a和321b每一個的延遲值(And)都是約 125nm 士 10nm。第一和第二偏振UV射線的波長彼此相同。另外，第二偏振UV射線的能量密度大于第一偏振UV射線的能量密度。優(yōu)選的是，第二偏振UV射線的能量密度大于第一偏振UV 射線的能量密度的兩倍。例如，第二偏振UV射線可具有約2mJ/cm2 約lOOOmJ/cm2的能量密度并且具有約200nm 約500nm的波長。當?shù)谝黄馯V射線的能量密度為約lOOmJ/cm2 時，第二偏振UV射線的能量密度可以大于約200mJ/cm2。另外，第一和第二偏振UV射線具有彼此不同的偏振軸。例如，第二偏振UV射線的偏振軸可以垂直于第一偏振UV射線的偏振軸。具有延遲材料層320的基板310被轉(zhuǎn)移到烘烤裝置(例如加熱爐，加熱腔和加熱板)，并在約80°C 約130°C的溫度下加熱約30秒 約600秒。從而完全除去了延遲材料層320中的溶劑，且延遲材料層320得到了烘烤。烘烤延遲材料層320的步驟可稱為后烘烤工序。通過該后烘烤工序，延遲材料層320的第一和第二取向區(qū)域321a和321b分別變成第一和第二取向圖案，從而完成了圖案化延遲器。在圖7A到7C的制造圖案化延遲器的方法中，在不采用取向膜的情況下制造了圖案化延遲器。由于略去了對取向膜的涂覆步驟和干燥步驟以及對液晶層的UV固化步驟，圖案化延遲器的制造工序得到了簡化，并降低了圖案化延遲器的制造成本。圖8A到圖8C是顯示本發(fā)明的第三實施方式的制造眼鏡型三維圖像顯示設備的圖案化延遲器方法的橫截面視圖。在圖8A中，通過用延遲材料溶液涂覆基板410，在透明基板410上形成了延遲材料層420。延遲材料層420的厚度為約0.5 μ m 約2.0 μ m。例如，基板410可以是玻璃基板、 薄膜和柔性基板中的一種。所述薄膜可以包括三醋酸纖維素(TAC)、環(huán)烯烴聚合物(COP)、 聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚苯乙烯(PQ和聚酰亞胺(PI)中的一種。另外，延遲材料可以包含光反應性的液晶聚合物，并可以采用旋轉(zhuǎn)涂覆裝置和狹縫涂覆裝置中的一種來涂覆延遲材料溶液。當延遲材料層420在基板410上形成后，將基板410轉(zhuǎn)移到干燥裝置(例如加熱爐、加熱腔和加熱板)，在約 約80°C的溫度下加熱約60秒 約300秒。結(jié)果，部分地除去了延遲材料層420中的溶劑，且延遲材料層420得到了干燥。干燥延遲材料層420的步驟可稱為預烘烤工序。在圖8B中，具有透射區(qū)TA和遮擋區(qū)BA的第一光掩模490被設置在延遲材料層 420上。透射區(qū)TA和遮擋區(qū)BA可以為條紋狀且可以相互交替。接下來，第一偏振UV射線穿過第一光掩模490的透射區(qū)TA而照射到延遲材料層420上，從而形成與透射區(qū)TA對應的第一取向區(qū)域421a。第一偏振UV射線可具有約2mJ/cm2 約lOOOmJ/cm2的能量密度并且可以具有約200nm 約500nm的波長。在圖8C中，在未使用光掩模的情況下將第二偏振UV射線照射到延遲材料層420 上，從而形成與(圖8B中的)第一光掩模490的遮擋區(qū)BA對應的第二取向區(qū)域421b。結(jié)果，通過第一和第二偏振UV射線的照射，形成了第一取向區(qū)域421a，且通過第二 UV射線的照射，形成了第二取向區(qū)域421b。對應于約550nm的參考波長，第一和第二取向區(qū)域421a 和421b每一個的延遲值(And)都是約125nm士 10nm。第一和第二偏振UV射線的波長彼此相同。另外，第二偏振UV射線的能量密度可以小于第一偏振UV射線的能量密度。優(yōu)選的是，第二偏振UV射線的能量密度小于第一偏振UV射線的能量密度的一半。例如，第二偏振UV射線可具有約lmj/cm2 約500mJ/cm2的能量密度并具有約200nm 約500nm的波長。當?shù)谝黄馯V射線的能量密度為約200mJ/ cm2時，第二偏振UV射線的能量密度可以小于約lOOmJ/cm2。另外，第一和第二偏振UV射線具有彼此不同的偏振軸。例如，第二偏振UV射線的偏振軸可以垂直于第一偏振UV射線的偏振軸。將具有延遲材料層420的基板410轉(zhuǎn)移到烘烤裝置(例如加熱爐，加熱腔和加熱板)，在約80°C 約130°C的溫度下加熱約30秒 約600秒。結(jié)果，完全除去了延遲材料層420中的溶劑，且延遲材料層420得到了烘烤。烘烤延遲材料層420的步驟可稱為后烘烤工序。通過該后烘烤工序，延遲材料層420的第一和第二取向區(qū)域421a和421b分別變成第一和第二取向圖案，從而完成了圖案化延遲器。在圖8A到8C的制造圖案化延遲器的方法中，在不采用取向膜的情況下制造了圖案化延遲器。由于略去了對取向膜的涂覆步驟和干燥步驟以及對液晶層的UV固化步驟，圖案化延遲器的制造工序得到了簡化，并降低了圖案化延遲器的制造成本。圖9是顯示本發(fā)明實施方式的眼鏡型三維圖像顯示設備的32英寸圖案化延遲器的光學顯微圖像。圖9的圖像是透過在圖案化延遲器上的相位差為λ/4的四分之一波片 (QWP)而獲得的。在圖9中，將線偏振光轉(zhuǎn)化成左旋圓偏振光的第一取向圖案和將線偏振光轉(zhuǎn)
14化成右旋圓偏振光的第二取向圖案相互交替，且第一和第二取向圖案每個都具有約 365 μ m士5 μ m 的寬度。因此，在制造三維圖像顯示設備的圖案化延遲器的方法中，由于在不采用取向膜的情況下制造了圖案化延遲器，從而略去了對取向膜的涂覆步驟和干燥步驟以及對液晶層的UV固化步驟。因此，圖案化延遲器的制造工序得到了簡化，并降低了圖案化延遲器的制造成本。在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在本文公開的圖案化延遲器制造方法中可進行各種修改和變化，這對于本領域的技術人員來說是顯而易見的。因而，本發(fā)明意在覆蓋對本發(fā)明的所有修改和變化，只要其落入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制造圖案化延遲器的方法，所述方法包括通過涂覆延遲材料來在基板上形成延遲材料層；將第一偏振UV射線照射到所述延遲材料層上，所述第一偏振UV射線具有第一偏振軸；將第二偏振UV射線照射到所述延遲材料層上，所述第二偏振UV射線具有垂直于所述第一偏振軸的第二偏振軸；和烘烤所述延遲材料層以形成相互交替的第一取向圖案和第二取向圖案，所述第一取向圖案和第二取向圖案每個都具有各向異性性質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一偏振UV射線穿過第一光掩模照射到所述延遲材料層上，所述第一光掩模具有分別對應于所述第一取向圖案和第二取向圖案的第一透射區(qū)和第一遮擋區(qū)，且其中，所述第二偏振UV射線穿過第二光掩模照射到所述延遲材料層上，所述第二光掩模具有分別對應于所述第二取向圖案和第一取向圖案的第二透射區(qū)和第二遮擋區(qū)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一偏振UV射線和第二偏振UV射線每個都具有約lmj/cm2 約500mJ/cm2的能量密度并且具有約200nm 約500nm的波長。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述延遲材料為下述類型之一均聚物型，其中光反應性液晶基團包含在側(cè)鏈中且所述光反應性液晶基團包含通過碳鏈彼此連接的光反應性基團和液晶基團；共聚物型，其中光反應性基團包含在側(cè)鏈中且液晶基團包含在所述側(cè)鏈中；和混合聚合物型，其中光反應性液晶基團與主體聚合物混合。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，均聚物型的所述延遲材料包含光反應性基團，且所述光反應性基團為液晶基團。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，均聚物型的所述延遲材料包含通過氫鍵彼此連接以構(gòu)成液晶基團的光反應性基團。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，均聚物型的所述延遲材料包含光反應性液晶聚合物，所述光反應性液晶聚合物包含主鏈中的聚甲基丙烯酸酯基團以及側(cè)鏈中的偶氮苯基團、肉桂酸酯基團、香豆素基團和苯亞甲基苯并[C]吡咯酮基團中的一種。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述延遲材料包含具有肉桂酸酯基團的光反應性液晶聚合物，且其中所述光反應性液晶聚合物為下述類型之一其中肉桂酸酯基團和液晶基團包含在側(cè)鏈中的均聚物型；其中肉桂酸酯基團包含在側(cè)鏈中且相鄰的側(cè)鏈通過氫鍵彼此連接以獲得液晶性質(zhì)的均聚物型；和其中肉桂酸酯基團和液晶基團包含在側(cè)鏈中且附加的液晶基團包含在所述側(cè)鏈中的共聚物型。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述延遲材料包含主鏈中的聚甲基丙烯酸酯基團以及側(cè)鏈中的光反應性基團和液晶基團，其中，所述光反應性基團和所述液晶基團為下述類型之一其中彼此連接的所述光反應性基團和所述液晶基團包含在所述側(cè)鏈中的均聚物型；和其中所述光反應性基團包含在所述側(cè)鏈中且所述液晶基團包含在所述側(cè)鏈中的共聚物型。
10.一種制造圖案化延遲器的方法，所述方法包括通過涂覆延遲材料來在基板上形成延遲材料層；將第一偏振UV射線照射到整個所述延遲材料層上，所述第一偏振UV射線具有第一偏振軸和第一能量密度；將第二偏振UV射線照射到所述延遲材料層上，所述第二偏振UV射線具有垂直于所述第一偏振軸的第二偏振軸和大于所述第一能量密度的第二能量密度；和烘烤所述延遲材料層以形成相互交替的第一取向圖案和第二取向圖案，所述第一取向圖案和第二取向圖案每個都具有各向異性性質(zhì)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第二偏振UV射線穿過第一光掩模照射到所述延遲材料層上，所述第一光掩模具有分別對應于所述第一取向圖案和第二取向圖案的遮擋區(qū)和透射區(qū)。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第一能量密度為約lmj/cm2 約500mJ/cm2 且所述第二能量密度大于所述第一能量密度的兩倍，且其中所述第一偏振UV射線和第二偏振UV射線每個都具有約200nm 約500nm的波長。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述延遲材料為下述類型之一均聚物型，其中光反應性液晶基團包含在側(cè)鏈中且所述光反應性液晶基團包含通過碳鏈彼此連接的光反應性基團和液晶基團；共聚物型，其中光反應性基團包含在側(cè)鏈中且液晶基團包含在所述側(cè)鏈中；和混合聚合物型，其中光反應性液晶基團與主體聚合物混合。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，均聚物型的所述延遲材料包含光反應性基團，且所述光反應性基團為液晶基團。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，均聚物型的所述延遲材料包含通過氫鍵彼此連接以構(gòu)成液晶基團的光反應性基團。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，均聚物型的所述延遲材料包含光反應性液晶聚合物，所述光反應性液晶聚合物包含主鏈中的聚甲基丙烯酸酯基團以及側(cè)鏈中的偶氮苯基團、肉桂酸酯基團、香豆素基團和苯亞甲基苯并[C]吡咯酮基團中的一種。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述延遲材料包含具有肉桂酸酯基團的光反應性液晶聚合物，且其中所述光反應性液晶聚合物為下述類型之一其中肉桂酸酯基團和液晶基團包含在側(cè)鏈中的均聚物型；其中肉桂酸酯基團包含在側(cè)鏈中且相鄰的側(cè)鏈通過氫鍵彼此連接以獲得液晶性質(zhì)的均聚物型；和其中肉桂酸酯基團和液晶基團包含在側(cè)鏈中且附加的液晶基團包含在所述側(cè)鏈中的共聚物型。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述延遲材料包含主鏈中的聚甲基丙烯酸酯基團以及側(cè)鏈中的光反應性基團和液晶基團，其中所述光反應性基團和所述液晶基團為下述類型之一其中彼此連接的所述光反應性基團和所述液晶基團包含在所述側(cè)鏈中的均聚物型；和其中所述光反應性基團包含在所述側(cè)鏈中且所述液晶基團包含在所述側(cè)鏈中的共聚物型。
19.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述延遲材料的折射率各向異性(Δη)為約 0. 10 約 0. 18。
20.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，對應于約550nm的參考波長，所述圖案化延遲器的延遲值(And)為約125nm士 10nm。
21.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，延遲材料溶液中延遲材料的濃度是約1重量％ 約30重量％，其中所述延遲材料溶液的溶劑包含酮基團、醚基團和甲苯基團中的至少一種，且其中所述延遲材料溶液的粘度為約ImPas 約50mPas。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述酮基團包括環(huán)己酮、環(huán)戊酮、cyclopetanone 和甲基異丁基酮(MIBK)中的一種，且所述醚基團包括丙二醇單甲醚(PGME)。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述溶劑還含有包含硅基和丙烯?；坏牧髌絼?。
24.如權(quán)利要求10所述的方法，所述方法還包括在干燥裝置中在約 約80°C的溫度下干燥所述延遲材料層約60秒 約300秒。
25.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，在約80°C 約130°C的溫度下烘烤所述延遲材料層約30秒 約600秒。
26.—種制造圖案化延遲器的方法，包括通過涂覆延遲材料來在基板上形成延遲材料層；將第一偏振UV射線照射到所述延遲材料層上，所述第一偏振UV射線具有第一偏振軸和第一能量密度；將第二偏振UV射線照射到整個所述延遲材料層上，所述第二偏振UV射線具有垂直于所述第一偏振軸的第二偏振軸和小于所述第一能量密度的第二能量密度；和烘烤所述延遲材料層以形成相互交替的第一取向圖案和第二取向圖案，所述第一取向圖案和第二取向圖案每個都具有各向異性性質(zhì)。
27.如權(quán)利要求沈的方法，其中，所述第一偏振UV射線穿過第一光掩模照射到所述延遲材料層上，所述第一光掩模具有分別對應于所述第一取向圖案和第二取向圖案的透射區(qū)和遮擋區(qū)。
28.如權(quán)利要求沈的方法，其中，所述第一能量密度為約2mJ/cm2 約lOOOmJ/cm2且所述第二能量密度小于所述第一能量密度的一半，且其中所述第一偏振UV射線和第二偏振UV射線每個都具有約200nm 約500nm的波長。
29.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中，所述延遲材料為下述類型之一均聚物型，其中光反應性液晶基團包含在側(cè)鏈中且所述光反應性液晶基團包含通過碳鏈彼此連接的光反應性基團和液晶基團；共聚物型，其中光反應性基團包含在側(cè)鏈中且液晶基團包含在所述側(cè)鏈中；和混合聚合物型，其中光反應性液晶基團與主體聚合物混合。
30.如權(quán)利要求四所述的方法，其中，均聚物型的所述延遲材料包含光反應性基團，且所述光反應性基團為液晶基團。
31.如權(quán)利要求四所述的方法，其中，均聚物型的所述延遲材料包含通過氫鍵彼此連接以構(gòu)成液晶基團的光反應性基團。
32.如權(quán)利要求四所述的方法，其中，均聚物型的所述延遲材料包含光反應性液晶聚合物，所述光反應性液晶聚合物包含主鏈中的聚甲基丙烯酸酯基團以及側(cè)鏈中的偶氮苯基團、肉桂酸酯基團、香豆素基團和苯亞甲基苯并[C]吡咯酮基團中的一種。
33.如權(quán)利要求四所述的方法，其中，所述延遲材料包含具有肉桂酸酯基團的光反應性液晶聚合物，且其中所述光反應性液晶聚合物為下述類型之一其中肉桂酸酯基團和液晶基團包含在側(cè)鏈中的均聚物型；其中肉桂酸酯基團包含在側(cè)鏈中且相鄰的側(cè)鏈通過氫鍵彼此連接以獲得液晶性質(zhì)的均聚物型；和其中肉桂酸酯基團和液晶基團包含在側(cè)鏈中且附加的液晶基團包含在所述側(cè)鏈中的共聚物型。
34.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中，所述延遲材料包含主鏈中的聚甲基丙烯酸酯基團以及側(cè)鏈中的光反應性基團和液晶基團，其中所述光反應性基團和所述液晶基團為下述類型之一其中彼此連接的所述光反應性基團和所述液晶基團包含在所述側(cè)鏈中的均聚物型；和其中所述光反應性基團包含在所述側(cè)鏈中且所述液晶基團包含在所述側(cè)鏈中的共聚物型。
全文摘要
一種圖案化延遲器的制造方法，所述方法包括通過涂覆延遲材料來在基板上形成延遲材料層；將第一偏振UV射線照射到所述延遲材料層上，所述第一偏振UV射線具有第一偏振軸；將第二偏振UV射線照射到所述該延遲材料層上，所述第二偏振UV射線具有垂直于所述第一偏振軸的第二偏振軸；并烘烤所述延遲材料層以形成相互交替的第一取向圖案和第二取向圖案，所述第一取向圖案和第二取向圖案每個都具有各向異性性質(zhì)。
文檔編號G02B5/30GK102540316SQ20111046303
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者樸修賢 申請人:樂金顯示有限公司