用于液晶透镜的取向膜以及用于制备该取向膜的模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于液晶(LC)透镜的取向膜、一种用于制备所述取向膜的模具、一种制造所述用于LC透镜的取向膜的方法，以及一种制造所述模具的方法。
【背景技术】
[0002]液晶(LC)透镜可在各种领域中使用，例如，在三维(3D)显示设备中使用。随着液晶技术的不断发展，液晶材料在各个领域中都有广泛的应用。
[0003]例如，传统的光学变焦透镜组只有在当至少两个透镜彼此偶合且移动时才可达到变焦效果。在实际应用过程中，这些光学变焦透镜组相对比较厚且重并且体积较大，使得使用者在使用其时非常不方便。
[0004]LC透镜为光学组件，其中利用液晶(LC)分子的双折射特性以及根据电场分布的变化排列的的特性来使光束聚焦或发射。LC透镜改变操作电压来改变LC分子的排列方向，从而实现调整焦距的效果。此外，当在特定的方向上固定地取向(fixedly aligned)的LC透镜和使用额外电压驱动的方法的液晶盒彼此结合时，很容易实现在一个显示器中根据液晶盒是否被驱动来进行二维与三维(2D-3D)之间的切换的的显示设备。LC透镜重量轻且薄的特性是一大优势，其可以允许LC透镜在小空间中有效地达到光学变焦效果。
【发明内容】
[0005]技术问题
[0006]本发明涉及一种用于液晶(LC)透镜的取向膜、一种用于制备该取向膜的模具、一种制造所述用于LC透镜的取向膜的方法，以及一种制造所述模具的方法，更具体地，涉及一种用于LC透镜的取向膜，其中，通过使用简单的工艺能够容易地在具有非平面形状、曲面形状，或三维形状(3D)的基材的表面上形成精细图案，以及一种用于制备LC透镜的取向膜的模具。
[0007]技术方案
[0008]在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的实施例。在对本发明的描述中，将省略对相关技术所熟知的通用功能或构造的详细说明。此外，附图是用于理解本发明的示意图，并且为了清楚地描述本发明，将省略对不相关部分的说明，并且本发明的范围并不被附图限制。
[0009]本发明涉及一种用于液晶(LC)透镜的取向膜以及一种用于制备所述取向膜的模具。术语「用于制备LC透镜的取向膜的模具」为被配置为制备用于LC透镜的取向膜200的模具100，包括:形成有至少一个非平面表面201，使得被注入成用于LC透镜的取向膜200的液晶以透镜的形式保持；以及凸块202，其形成在至少一个非平面表面201上并且具有可以代表液晶取向性能的尺寸。凸块202可以形成为代表液晶取向性能，使得以透镜的形式保持的液晶能够取向(aligned)。
[0010]用于制备LC透镜的取向膜200模具可以具有包括凸块102的复制图案(replicated pattern)，例如，该凸块102形成在一个或多个非平面表面或曲面101上，并且具有可以代表液晶取向性能的尺寸。一个或多个非平面表面101可以为曲面以便形成LC透镜，或者可以具有透镜的形状。对一个或多个非平面表面101的具体实施例并没有特别限制，并且可以鉴于要形成的的透镜的形状进行选择。例如，一个或多个非平面101可以具有柱状透镜(lenticular lens)的形状。柱状透镜为被设计成具有半圆柱形状的放大透镜的阵列，使得当从稍微不同的角度观察时，不同的图像被放大。因此，一个或多个非平面表面101可具有透镜形状朝一个方向延伸的形状。图1示出模具100的示例性的形状，即，包括一个或多个非平面表面101和形成在一个或多个非平面表面101上的凸块102的复制图案的形状。另外，图2示出取向膜200的示例性形状，即，代表一个或多个非平面201并且包括凸块202的液晶取向图案的形状，该一个或多个非平面表面201具有模具100的一个或多个非平面表面101被转录的形状，并且当包括模具100的凸块102的复制图案被压印并且具有可以代表液晶取向性能的尺寸时，凸块202形成。因此，取向膜200的凸块202对应于在模具100的凸块102之间的凹槽。
[0011]具体地，如上所述，根据本发明的示例性实施例的的用于制备LC透镜的取向膜的模具可以具有包括形成在一个或多个非平面表面101上并且具有可以代表液晶取向性能的尺寸的凸块102的复制图案。在本发明的具体实例中，通过使用该模具可以制造用于LC透镜的取向膜200，其中，一个或多个非平面表面101以及在一个或多个非平面表面101上的凸块102被压印以对应于彼此。在用于LC透镜的取向膜200中，注入的的液晶以凸镜的形式保持，并且如上所述，注入的液晶可以取向。通过使用模具以及进行简单的工艺可以在具有曲面形状或三维(3D)形状的基材的表面上容易地形成精细图案。以此方式，当具有可以代表液晶取向性能的尺寸的凸块形成在一个或多个非平面表面101上时，为了有效地引导在LC分子的取向方向上的物理限制效应，鉴于LC分子的大小，即使LC分子之间的相互作用很大，也可减少凸块102的大小以有利于获得优良的取向性能，由于当凸块102的大小减小时，影响LC分子的取向的约束力增加。因此，可控制凸块102的大小至数十纳米至数百纳米。即使基于现有高成本半导体工艺使用传统的光刻技术或电子束光刻技术，也难以在一个或多个非平面表面上实现具有超细临界尺寸(⑶)(an ultra-fine criticaldimens1n)和周期(per1d)的图案，并且非常难以通过使用该类方法来实现需要被施加到显示器应用中的大规模化(large-scaling up)。
[0012]通过模具100的一个或多个非平面表面101或取向膜200的一个或多个非平面表面201所形成的透镜的形状可以具有朝一个方向延伸的柱状透镜阵列的形状，并且对在该阵列中的透镜的形状没有特别地限制。例如，透镜可具有熟知的形状，诸如配置成凸透镜形状、凹透镜形状、或菲涅耳(Fresnel)透镜形状的柱状透镜阵列的形状。图6示出基于可以通过取向膜200的一个或多个非平面表面201形成的凸透镜的柱状透镜阵列(array)的横截面的形状，图7是示出基于可以通过取向膜200的一个或多个非平面表面201形成的菲涅耳透镜的柱状透镜阵列的横截面形状。当LC透镜以菲涅耳透镜的形式(而不是以梯度折射率(GRIN)透镜的形式)实现时，通过使用相对薄的LC层可以获得所需的焦距。
[0013]模具的凸块102的大小，例如，对图1中所示的凸块102的宽度W、高度H、或间距P的范围没有特别地限制，其可以为图案可以在其中压印的任何范围，在该图案中，模具的凸块102可以代表液晶取向性能。例如，模具的凸块102的宽度可以为0.05 ym至10 μ??，0.1 μ m S 8 μ m, 0.15μηι1?6μηι,0.2μηι1?4μηι,0.25μηι1?2μηι,Ηζθ.3μηι1?1μηι,而模具的凸块 102 的间距 P 可以为 0.05 μ m 至 20 μ m，0.2 μ m 至 16 μ m，0.3 μ m 至 12 μ m，0.4 μ m至8μηι，0.5μηι至4μηι，或0.4μηι至2μηι。此外，模具的凸块102的高度或深度可以为0.01ymS5ym，0.05ymS4.8ym，0.Iym 至 4.5ym，0.15ymS4.3ym,0.2ymS4ym,0.3μηι至4μηι，或0.5μηι至4μηι。由于形成为调整至上述范围的凸块102被压印到上述取向膜上，因此，取向膜可以表现出恰当的液晶取向性能。
[0014]在一个实施例中，如图4所示，模具的一个或多个非平面表面101可以具有朝一个方向延伸的透镜的形状。此外，模具的凸块102可以以直线(line)的形式形成，其相对于透镜形状的延伸方向构成的角度在0°至90°的范围内。因此，取向膜200的一个或多个非平面表面201也可以具有在一个方向上延伸的透镜的形状。此外，取向膜200的凸块202可以以线的形式形成，其相对于透镜形状的延伸方向构成的角度在0°至90°的范围内。
[0015]如图5中所示，模具100可以具有辊501的形状。即，模具100可以以辊501的形式形成，其中，一个或多个非平面表面101存在于辊501的外部。在此情况下，一个或多个凸部可以在辊501上以直线的形式形成。由于曲面形状或3D形状的图案化技术为非常复杂的工艺，因此难以通过使用曲面形状或3D形状的图案化技术来制造精细图案。然而，通过使用根据本发明的模具100，使用简单的工艺可以形成组合的精细图案(a combinedfine pattern)，并且组合的精细图案还可以被应用到连续的工艺中，例如，棍对棍工艺(aroll-to-ro