专利名称：延迟器的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种显示装置，并且更具体来说涉及一种制造用于三维图像显示装置的延迟器的方法。
背景技术：
近年来，应用户希望显示装置显示具有真实体验感的三维图像的需求，已经研发了三维图像显示装置。总体上，展示三维的立体图像是利用通过眼睛的立体视觉原理来显示的。因此，已经提出了这样一种三维图像显示装置，其利用因双眼的间距(约65mm)而产生的双眼视差来显示立体效果的图像。当左右眼分别观看三维图像显示装置的不同二维图像时，所述不同二维图像被传输给大脑，并且由大脑合并为具有纵深效果和真实性的三维图像。这种现象被称为立体成像。例如，三维图像显示装置包括显示图像的显示面板；附接到显示面板外侧的图案化的延迟器；以及眼镜，其选择性地透射从显示面板通过图案化的延迟器的图像。图案化的延迟器使得来自显示面板的二维图像的左眼图像和右眼图像具有彼此不同的相位。例如，图案化的延迟器使得左眼图像左旋圆偏振并且使得右眼图像右旋圆偏振。顺便说一下，为此，图案化的延迟器的制作工艺非常复杂。图IA至图IG是根据相关技术的图案化的延迟器的制造方法的步骤中的横截面图。在图IA中，利用涂布装置90将高分子物质施加到基板10上由此大致在基板10 的整个表面上形成光取向层20，该高分子物质可与紫外(UV)光反应并且由此其高分子链沿着特定方向排列。光取向层20包括多个无序高分子链(未示出)。在图IB中，其上包括光取向层20的基板10被放置在干燥板(未示出)上，干燥板具有90摄氏度到130摄氏度的表面温度。持续几秒到几分钟执行对基板10进行加热的干燥处理，由此对光取向层20进行干燥并且去除光取向层20中的溶剂。在图IC中，包括透光部TA和阻光部BA的第一光掩模70设置在已固化(cured) 的光取向层20上。接着，第一偏振UV光透过第一光掩模70照射到固化的光取向层20，由此形成经第一偏振UV光曝光而选择性地沿着第一方向取向的第一取向区域21。换言之，向与左眼图像像素行和右眼图像像素行之一相对应的部分照射第一偏振UV光，并且该部分中的高分子链(未示出)沿着第一方向排列。另一方面，在光取向层20中的未经第一偏振 UV光曝光的部分中，高分子链(未示出)仍然保持无序。因此，光取向层20因选择性地照射第一偏振UV光而包括其中高分子链沿着第一方向很好排列的第一取向区域21，和其中高分子链无序排列的非取向区域。在图ID中，包括透光部TA和阻光部BA的第二光掩模72被设置在具有第一取向区域21和非取向区域的光取向层20上。在此，阻光部BA对应于第一取向区域21，并且透光部TA对应于非取向区域。随后，第二偏振UV光透过第二光掩模72照射到光取向层20， 由此形成第二取向区域23，该第二取向区域23对应于第二光掩模72的透光部TA并且其中高分子链沿着与第一方向垂直的第二方向排列。接着，在图IE中，将预定厚度的能够通过UV光硬化的液晶材料，例如反应性液晶元(RM，reactive mesogen)施加至包括第一取向区域21和第二取向区域23的光取向层 20，由此形成RM层40。在此，RM层40由于光取向层20而包括第一相位部44和第二相位部46。更具体来说，RM层40中与第一取向区域21相对应的RM分子42由于沿着第一方向排列的高分子链而取向，由此形成第一相位部44，而RM层40中与第二取向区域23相对应的RM分子42 由于沿着第二方向排列的高分子链而取向，由此形成第二相位部46。在图IF中，向图IE的包括第一相位部44和第二相位部46的RM层40照射非偏振UV光，由此使得RM层40硬化。在图IG中，将其上包括经非偏振UV光硬化的RM层40的基板10运载到固化装置 96内。基板10暴露在50摄氏度到100摄氏度温度的环境下持续几分钟到几十分钟，从而对经过UV光硬化的RM层40进行固化从而进一步加强硬度。通过执行诸如UV照射和加热的固化处理，RM层40包括其中RM分子42沿着第一方向取向的第一相位图案50和其中RM分子42沿着与第一方向垂直的第二方向取向的第二相位图案52。通过上述处理完成了图案化的延迟器1。然而，如上文，相关技术的图案化的延迟器1的制造工艺非常复杂，因为需要施加光取向层20的材料；对光取向层20进行干燥和固化；利用偏振UV光进行两次独立的曝光； 施加RM层40 ；并且对RM层40进行UV硬化和固化。这引起了制造成本的增加。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种制造图案化的延迟器的方法，其基本避免了由于相关技术的限制和缺点所引起的一个或者更多个问题。本发明的目的是提供一种简化制造工艺并且降低制造成本的制造图案化的延迟器的方法。本发明的其它特征及优点将在以下的说明书中进行阐述，并且一部分根据本说明书显而易见，或者可以从本发明的实践中获知。本发明的这些和其它优点可以通过在本书面说明书及其权利要求书及附图中具体指出的结构来实现和获得。为了实现这些和其他优点，并且根据本发明的实施方式的目的，如具体而广泛地描述的那样，一种制造图案化的延迟器的方法包括通过向基板施加延迟器材料形成延迟器材料层；在第一温度下对延迟器材料层进行干燥；用线性偏振UV对延迟器材料层进行曝光，其中延迟器材料层具有所述光学各向异性特性；以及在高于第一温度的第二温度下对延迟器材料层进行热处理，以增加延迟器材料层的所述光学各向异性特性。应当理解的是，前面的一般描述和后面的具体描述都是示例性和解释性的，并旨在对所要求保护的本发明提供进一步的解释。
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并结合到本申请中且构成本申请的一部分，这些附图例示了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中图IA至图IG是根据相关技术的图案化的延迟器的制造方法的步骤中的横截面图；图2是例示了根据本发明的偏振眼镜型三维图像显示装置的透视图；图3A至图3E是根据本发明的第一实施方式的图案化的延迟器的制造方法的步骤中的横截面图；图4是例示了根据本发明的第一实施方式的图案化的延迟器的、依赖于UV能量的延迟值的图；图5A至图5F是根据本发明的第二实施方式的图案化的延迟器的制造方法的步骤中的横截面图；图6是例示了根据本发明的第二实施方式的制造图案化的延迟器的方法中，依赖于旋涂时间的旋转速度的图；图7是例示了根据本发明的第二实施方式的图案化的延迟器的、依赖于UV能量的延迟值的图；图8是用于说明根据本发明的第三示例性实施方式的图案化的延迟器的制造工艺的示意图；图9A到图9D，图IOA到图IOD以及图IlA到图IlD是例示了在根据本发明的示例性实施方式的制造图案化的延迟器的方法中曝光处理的步骤中的图案化的延迟器的示意性横截面图；图12是例示了根据本发明的第三实施方式的图案化的延迟器的、依赖于UV能量的延迟值的图；以及图13是例示了根据本发明的第三实施方式的图案化的延迟器的、依赖于热处理条件的延迟值的图。
具体实施例方式下面将详细描述本发明的示例性实施方式，在附图中例示出了其示例。图2是例示了根据本发明的偏振眼镜型三维图像显示装置的透视图。在图2中，根据本发明的偏振眼镜型三维图像显示装置110包括用于显示图像的显示面板120 ；在显示面板120上方的偏振膜150 ；以及在偏振膜150上方的图案化的延迟器 160。显示面板120包括实际显示图像的显示区域DA和在相邻显示区域DA之间的非显示区域NDA。显示区域DA包括左眼水平像素行Hl和右眼水平像素行Hr。显示左眼图像的左眼水平像素行Hl和显示右眼图像的右眼水平像素行Hr沿着显示面板120的垂直方向(在该图背景下)交替排列。红色、绿色以及蓝色子像素R、G以及 B顺序排列在每左眼水平像素行Hl和右眼水平像素行Hr内。诸如液晶显示面板和有机电致发光显示面板的平板显示器可用作显示面板120。偏振膜150分别将显示面板120显示的左眼图像和右眼图像改变为线性偏振左眼图像和线性偏振右眼图像，并且将线性偏振左眼图像和线性偏振右眼图像发送至图案化的延迟器160。
图案化的延迟器160包括左眼延迟器Rl和右眼延迟器Rr。左眼延迟器Rl和右眼延迟器Rr分别与左眼水平像素行Hl和右眼水平像素行Hr相对应，并且在附图背景下沿着显示面板120的垂直方向交替排列。左眼延迟器Rl将线偏振光转变为左旋圆偏振光，并且右眼延迟器Rr将线偏振光转变为右旋圆偏振光。因此，显示面板120的左眼水平像素行Hl显示的左眼图像在通过偏振膜150时被线性偏振，在通过图案化的延迟器160的左眼延迟器Rl时被左旋圆偏振，并且被发送给观看者。显示面板120的右眼水平像素行Hr显示的右眼图像在通过偏振膜150时被线性偏振，在通过图案化的延迟器160的右眼延迟器Rr时被右旋圆偏振，并且被发送给观看者。观看者佩戴的偏振眼镜180包括左眼镜片182和右眼镜片184。左眼镜片182仅透射左旋圆偏振光，而右眼镜片184仅透射右旋圆偏振光。因此，在发送至观看者的图像中，左旋圆偏振的左眼图像通过左眼镜片182被发送至观看者的左眼，而右旋圆偏振的右眼图像通过右眼镜片184被发送至观看者的右眼。 观看者对分别发送至左眼和右眼的左眼图像和右眼图像进行组合，从而实现三维立体图像。在此，本发明的图案化的延迟器160不包括取向层。下面参照图3A到3E来描述制造图案化的延迟器160的方法。图3A至图3E是根据本发明的第一实施方式的图案化的延迟器的制造方法的步骤中的横截面图。在图3A中，利用诸如旋转涂布装置的涂布装置，将液态延迟器材料施加至透明绝缘基板210，并且在基板210的大致整个表面上形成厚度约为0. 5 μ m到2 μ m的延迟器材料层220。在此，当旋转涂布延迟器材料时，旋转速度可以为大约500rpm，并且涂布时间为约 30秒。同时，当将延迟器材料溶解在溶剂中形成溶液时，该延迟器材料可以具有约 ImPa · s 至Ij约 50mPa · s 的粘度。在图;3B中，将上面包括延迟器材料层220的基板210放置在表面温度为约80摄氏度的干燥装置(例如热板)(未示出)上。对基板210加热约两分钟，由此去除延迟器材料层220中的溶剂并且使延迟器材料层220干燥。可将此称为干燥处理。在图3C中，将包括透光部TA和阻光部BA的第一掩模290与基板210平行地设置在基板210上方，该基板210包括使用干燥装置干燥过的延迟器材料层220。透光部TA和阻光部BA具有条形并且彼此交替。接着，透过第一掩模四0向上面包括预烘干的延迟器材料层220的基板210照射第一偏振UV光，并且与第一掩模四0的透光部TA相对应的延迟器材料层220经第一偏振 UV光曝光。此时，第一偏振UV光可可以具有在约313士 IOnm的波长下的大约4mW/cm2的强度，并且第一偏振UV光的能量可以为约4mJ/cm2到约40mJ/cm2。在图3D中，在去除图3C的第一掩模290之后，将上面包括经过第一偏振UV光曝光的延迟器材料层220的基板210旋转90度。接着，将第二掩模292设置在经过第一偏振 UV光曝光后的延迟器材料层220上方，第二掩模292包括彼此交替的条型透光部TA和条型阻光部BA。此时，将第二掩模292设置为使得阻光部BA对应于并且完全遮挡延迟器材料层220的经第一偏振UV光曝光的第一区域，并且透光部TA对应于延迟器材料层220的未经第一偏振UV光曝光的第二区域。接着，第二偏振UV光透过第二掩模292照射到延迟器材料层220。此时，第二偏振 UV光可具有在约313士 IOnm的波长下大约4mW/cm2的强度，并且第二偏振UV光的能量可为约 4mJ/cm2 到 40mJ/cm2。在图3E中，将上面包括经过第一偏振UV光和第二偏振UV光曝光的延迟器材料层 220的基板210设置在内部温度为约140摄氏度的固化装置296 (例如烘箱)中，并且对延迟器材料层220进行约10分钟的固化，由此完成图案化的延迟器201。利用固化装置四6 对延迟器材料层220的固化处理可称为热处理工艺。在热处理工艺之后，延迟器材料层220可具有沿着与偏振UV光的照射方向垂直的方向的延迟。换言之，用于根据本发明的图案化的延迟器201的延迟器材料层220可保持各向同性，直到其经偏振UV光曝光，并且在照射偏振UV光后进行热处理工艺时延迟器材料层220可具有各向异性。通过照射具有不同偏振方向的第一偏振UV光和第二偏振UV光， 延迟器材料层220包括第一相位图案222和第二相位图案224，第一相位图案222和第二相位图案2M在第一区域和第二区域中具有不同排列以具有沿着不同方向的各向异性，并且将线偏振光分别改变为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。如上，根据本发明制造的图案化的延迟器201不需要光取向层。因此，由于不需要执行施加光取向材料以及对光取向材料进行干燥和固化的步骤，所以与相关技术相比，简化了制造工艺并且降低了制造成本。另外，根据本发明的第一实施方式制造的图案化的延迟器可具有与理想值不同的延迟值。图4是例示了根据本发明的第一实施方式的图案化的延迟器的、依赖于UV能量的延迟值的图。在图4中，根据本发明的第一实施方式制造的图案化的延迟器可具有小于60nm的最大延迟值，这个数值小于作为λ/4板的延迟值的约125nm的一半。该延迟值取决于折射率和厚度。由于根据本发明的图案化的延迟器的折射率受到 UV能量和固化温度的影响，并且厚度受到旋转涂布处理的旋转速度的影响，所以该延迟值可以根据制造工艺而变化。下面参照图5A到图5F来描述根据本发明的第二实施方式的制造图案化的延迟器的方法。图5A至图5F是根据本发明的第二实施方式的图案化的延迟器的制造方法的步骤中的横截面图。在图5A中，利用旋转涂布装置，将液态延迟器材料施加至透明绝缘基板310，并且在基板310的大致整个表面上形成厚度为约0. 5 μ m到约2 μ m的延迟器材料层320。在此， 不含溶剂的固体含量可具有约IOwt %到25wt%的浓度。旋转涂布的旋转速度和时间是使得延迟器材料层320具有均勻厚度的重要因素。图6是例示了根据本发明的第二实施方式的制造图案化的延迟器的方法中，依赖于旋转涂布时间的旋转速度的图。在图6中，为了均勻施加延迟器材料，开始旋转，并且第一时间tl要足够长，直到旋转速度增加并且达到用于旋转涂布的最佳转速R1。以最佳转速 Rl执行旋转涂布持续第二时间t2-tl。随后在第三时间t3-t2，旋转速度下降并且旋转涂布结束。此时，期望旋转涂布的最佳转速Rl为约700rpm到约5000rpm，第一时间tl为约10 秒，用于旋转涂布的第二时间t2-tl为约10秒至约30秒，而第三时间t3-t2为约2秒。
旋转速度Rl取决于基板310的尺寸。旋转速度Rl随着基板310的尺寸的增加而降低。例如，当基板310的尺寸是为约50mmX50mm时，旋转涂布的旋转速度Rl可为约4000rpm。当基板310的尺寸是为约370mmX470mm时，旋转涂布的旋转速度Rl可为约 IlOOrpm0
在图5B中，将上面包括延迟器材料层320的基板310放置在真空装置400中，并且在真空环境下对延迟器材料层320的干燥处理执行大约60秒。可以将此称为真空干燥处理。此时，有利的是，真空装置400中的压强可为约0.1托至约10托。执行真空干燥步骤以帮助在干燥处理前去除溶剂。
在图5c中，将上面包括经真空干燥的延迟器材料层320的基板310放置在表面温度为约90摄氏度的干燥装置(例如热板(未示出))上。对基板310加热约I分钟到约30 分钟，由此去除延迟器材料层320中的溶剂。可可以此称为干燥处理。
在图中，将包括透光部TA和阻光部BA的第一掩模390与基板310平行地设置在基板310上方，该基板310包括利用干燥装置干燥过的延迟器材料层320。透光部TA和阻光部BA具有条形并且彼此交替。
接着，第一偏振UV光透过第一掩模390照射到上面包括经干燥的延迟器材料层 320的基板310，并且与第一掩模390的透光部TA相对应的延迟器材料层320经第一偏振 UV光曝光。此时,第一偏振UV光可具有在约313±10nm的波长下的约4mW/cm2的强度,并且第一偏振UV光的能量可以为约100mJ/cm2到大约500mJ/cm2。
在图5E中，在去除第一掩模390之后，将上面包括经过第一偏振UV光曝光的延迟器材料层320的基板310旋转90度。接着，将第二掩模392设置在经过第一偏振UV光曝光的延迟器材料层320上方，其中，第二掩模392包括彼此交替的条形透光部TA和条形阻光部BA。
此时，将第二掩模392设置为使得阻光部BA对应于并且遮挡延迟器材料层320的经第一偏振UV光曝光的第一区域，并且透光部TA对应于延迟器材料层320的未经过第一偏振UV光曝光的第二区域。
接着，第二偏振UV光透过第二掩模392照射到延迟器材料层320。此时，第二偏振 UV光可具有在约313± IOnm的波长下大约4mW/cm2的强度，并且第二偏振UV光的能量可以为约 100mJ/cm2 到大约 500mJ/cm2。
在此，第一偏振UV光和第二偏振UV光可以具有相同的偏振方向。然而，可以使用具有不同偏振方向的第一偏振UV光和第二偏振UV光，并且在此情况下，可以不需要将基板 310旋转90的步骤。
在图5F中，将上面包括经过第一偏振UV光和第二偏振UV光曝光的延迟器材料层 320的基板310设置在内部温度约80摄氏度至约150摄氏度的固化装置396 (例如烘箱) 中。延迟器材料层220被暴露在约110到大约150摄氏度，理想为约140摄氏度的固化温度下，大约20分钟，并且经固化由此完成图案化的延迟器301。利用固化装置296对延迟器材料层320的固化处理可称为热处理工艺。
在热处理工艺之后，延迟器材料层320可以具有沿着与偏振UV光的照射方向垂直的方向的延迟。换言之，用于根据本发明的图案化的延迟器301的延迟器材料层320可以保持各向同性，直到经过偏振UV光曝光，并且在照射偏振UV光后进行热处理工艺时延迟器材料层320可具有各向异性。通过照射具有不同特性的第一偏振UV光和第二偏振UV光， 延迟器材料层320包括第一相位图案322和第二相位图案324，第一相位图案322和第二相位图案324在第一区域和第二区域中具有不同排列以具有沿着不同方向的各向异性，并且分别将线偏振光改变为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。
因此，在本发明的第二实施方式中，增加了真空干燥处理，并且在预定条件下执行每个处理，由此可获得理想延迟值。
图7是例示了根据本发明的第二实施方式的图案化的延迟器的、依赖于UV能量的延迟值的图。表I示出取决于UV能量的、在根据第二实施方式的图案化的延迟器的相对于基板310的中央的上端点、中间点以及下端点(P1、P2、P3)处测量的延迟值。
表I
权利要求
1.一种制造图案化的延迟器的方法，该方法包括以下步骤通过向基板施加延迟器材料来形成延迟器材料层；在第一温度下对所述延迟器材料层进行干燥；用线偏振UV对所述延迟器材料层进行曝光，其中所述延迟器材料层具有光学各向异性特性；以及在高于所述第一温度的第二温度下对所述延迟器材料层进行热处理，以增加所述延迟器材料层的光学各向异性特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述延迟器材料包括光敏基团，其在经过所述线偏振光曝光时显示出光学各向异性特性；以及液晶聚合物、液晶单体、低聚物或者它们的混合物，其具有在预定温度范围内显示出液晶特性的液晶元基团。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述延迟器材料还包括用于变平的流平添加剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，经所述线偏振UV曝光的所述延迟器材料层具有延迟轴，并且所述延迟轴垂直于所述线偏振UV的偏振轴。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，用所述线偏振UV对所述延迟器材料层进行曝光的步骤包括向所述延迟器材料层照射第一偏振UV，以及向所述延迟器材料层照射第二偏振UV，其中经所述线偏振UV曝光的所述延迟器材料层包括具有不同延迟轴的第一相位图案和第二相位图案。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一偏振UV透过包括彼此交替的第一透光部和第一阻光部的第一掩模照射到所述延迟器材料层，而所述第二偏振UV透过包括彼此交替的第二透光部和第二阻光部的第二掩模照射到所述延迟器材料层，其中所述第二透光部对应于所述第一阻光部，并且所述第二阻光部对应于所述第一透光部。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一偏振UV照射到整个所述延迟器材料层，而所述第二偏振UV透过包括彼此交替的透光部和阻光部的掩模照射到所述延迟器材料层，其中所述第二偏振UV的能量是所述第一偏振UV的能量的1.5到10倍那么大。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一偏振UV透过包括彼此交替的透光部和阻光部的掩模照射到所述延迟器材料层，而所述第二偏振UV照射到整个所述延迟器材料层，其中所述第二偏振UV的能量是所述第一偏振UV的能量的0. 1到0. 9倍那么小。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述线偏振UV具有lmj/cm2到lOOOmJ/cm2的能量和200nm到400nm的波长。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，使用下述方法之一来形成所述延迟器材料层 旋转涂布方法、狭缝涂布方法、刮刀方法、旋转狭缝涂布方法、辊对辊涂布方法以及铸涂方法；并且所述延迟器材料层具有小于5微米的厚度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基板包括下述之一玻璃、塑料、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、三乙酰纤维素和环烯烃聚合物。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述延迟器材料层进行干燥是利用远红外加热器或者烘箱通过热辐射或者热对流现象来执行的，并且是在25摄氏度到80摄氏度的温度下实施30秒到30分钟。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述延迟器材料层进行热处理是利用远红外加热器或者烘箱通过热辐射或者热对流现象来执行的，并且是在80摄氏度到150摄氏度的温度下实施30秒到30分钟。
全文摘要
本发明涉及一种延迟器的制造方法。一种制造图案化的延迟器的方法包括以下步骤通过向基板施加延迟器材料来形成延迟器材料层；在第一温度下对所述延迟器材料层进行干燥；用线性偏振UV对所述延迟器材料层进行曝光，其中所述延迟器材料层具有所述光学各向异性特性；以及在高于所述第一温度的第二温度下对所述延迟器材料层进行热处理，以增加所述延迟器材料层的所述所述光学各向异性特性。
文档编号H04N13/00GK102540492SQ20111043891
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者朴修贤, 李寿彬, 李尚昱, 李政旻, 黄昞嘏 申请人:乐金显示有限公司