偏光片的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備偏光片的方法，其包括以下步驟：步驟A:提供第一滾筒、第二滾筒、柔性模板以及透明基板，其中，所述柔性模板的一表面形成有多個(gè)彼此平行且間隔設(shè)置的凸條，所述透明基板包括預(yù)先涂覆在其一表面上的可輻射固化液體樹脂；步驟B：將所述柔性模板安裝至第一滾筒的表面使得所述柔性模板上的凸條沿著遠(yuǎn)離滾筒的方向凸起；步驟C：采用卷對(duì)卷連續(xù)壓印的方式將柔性模板表面上設(shè)置的凸條圖案連續(xù)壓印至所述透明基板預(yù)先涂覆有可輻射固化液體樹脂的表面上；以及步驟D：真空金屬噴鍍壓印有凸條圖案的所述基板，在壓印有凸條圖案的所述基板表面上沉積一層反射金屬膜。
【專利說明】偏光片的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備偏光片的方法，尤其涉及一種制備線柵型偏光片的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]就概念而言，最簡(jiǎn)單的線性偏光片是線柵偏光片，其由放置在垂直于入射光束的平面內(nèi)的細(xì)平行金屬絲的規(guī)則陣列構(gòu)成。具有與這些金屬絲平行對(duì)齊的電場(chǎng)分量的電磁波引起電子沿金屬絲長(zhǎng)度方向的移動(dòng)。由于電子在該方向上是自由移動(dòng)的，偏光片在反射光時(shí)的性能類似于金屬表面；并且波沿入射光束折返(減去因金屬絲的焦耳熱而產(chǎn)生的少量能量損失)。
[0003]對(duì)于具有垂直于金屬絲的電場(chǎng)的波來說，電子不能移動(dòng)得非常遠(yuǎn)從而橫跨每一根金屬絲；因此，少量能量被反射，并且入射波能夠穿過柵格。由于平行于金屬絲的電場(chǎng)分量被反射，被傳遞的電磁波僅在垂直于金屬絲的方向上具有電場(chǎng)并由此線性偏振化。應(yīng)注意的是，偏振方向是垂直于金屬絲的；波從金屬絲間的間隙“溜走”的這種理解是不正確的。
[0004]在實(shí)際應(yīng)用中，金屬絲之間的間接必須小于輻射波長(zhǎng)，并且金屬絲的寬度應(yīng)該是該間距的一小部分。這意味著線柵偏光片通常僅用于微波以及遠(yuǎn)、中紅外光。通過使用先進(jìn)的光刻技術(shù)，可以制作能偏振可見光的間距非常密集的金屬柵格。由于偏振度對(duì)入射光的波長(zhǎng)和角度依賴性不高，因此它們應(yīng)用于諸如投影的寬頻應(yīng)用中。然而，先進(jìn)的光刻技術(shù)對(duì)于用于顯示器應(yīng)用中的廉價(jià)的卷對(duì)卷式線柵偏光片的制造來說過于昂貴。
[0005]線性偏光片廣泛應(yīng)用于液晶顯示器的生產(chǎn)中。兩個(gè)彼此正交的偏光片附著在液晶單元正面和反面，當(dāng)在單元電極的頂部和底部施加電場(chǎng)時(shí)，其使液晶起到遮光器的作用。然而，現(xiàn)有的聚乙烯基聚合物偏光片中較大的問題在于其使顯示器的光輸出削弱了 50%。數(shù)十年來，光輸出方面的這種弊端已成為電子消費(fèi)品市場(chǎng)的難題，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)尤其是室外照明度所需的能量會(huì)降低電池壽命。
[0006]因此，需要一種效率高、成本低的線柵偏光片的有效制造方法，該線柵偏光片在可見光譜中具有等于或大于40%的偏振光傳輸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](一)要解決的技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種效率高、成本低的線柵偏光片的有效制備方法，該線柵偏光片在可見光譜中具有等于或大于40%的偏振光傳輸。
[0009](二)技術(shù)方案
[0010]一種制備線柵偏光片的方法，其包括以下步驟:
[0011]步驟A:提供第一滾筒、第二滾筒、柔性模板以及透明基板，其中所述柔性模板的一表面形成有多個(gè)彼此平行且間隔設(shè)置的凸條，所述透明基板包括預(yù)先涂覆在其一表面上的可輻射固化液體樹脂；
[0012]步驟B:將所述柔性模板至安裝第一滾筒的表面使得所述柔性模板上的凸條沿著遠(yuǎn)離滾筒的方向凸起；
[0013]步驟C:采用卷對(duì)卷連續(xù)壓印的方式將柔性模板表面上設(shè)置的凸條圖案壓印至連續(xù)供給的所述基板預(yù)先涂覆有可輻射固化液體樹脂的表面上；以及
[0014]步驟D:真空金屬噴鍍被壓印有凸條圖案的所述透明基板，在壓印有凸條圖案的所述透明基板表面上沉積一層反射金屬膜。
[0015](三)有益效果
[0016]本發(fā)明提供的制備偏光片的方法具有下述有益效果:第一，采用卷對(duì)卷連續(xù)壓印的方式，可使得制備偏光片的過程連續(xù)進(jìn)行，進(jìn)而提高偏光片的制備效率；第二，所述柔性模板如果在制備過程中被損壞，可以方便更換，降低了維修成本；第三，所述柔性模板由注塑成型的方法制備，柔性模板上的圖案易于改變，因此，易于制備不同尺寸、結(jié)構(gòu)的偏光片，使其應(yīng)用領(lǐng)域更廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的兩個(gè)滾筒的立體圖。
[0018]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制備柔性模板的流程示意圖。
[0019]圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備柔性模板的詳細(xì)流程示意圖。
[0020]圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例對(duì)基底上的光刻膠進(jìn)行曝光并顯影后的基底立體圖。
[0021]圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基板的橫截面圖。
[0022]圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的采用卷對(duì)卷連續(xù)壓印方式制備偏光片方法的立體圖。
[0023]圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的采用卷對(duì)卷連續(xù)壓印方式制備偏光片的方法流程圖。
[0024]圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制備的沉積有反射金屬膜的偏光片的橫截面圖。
[0025]圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的粘貼有光學(xué)透明膠的偏光片的橫截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]以下將結(jié)合附圖，更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制備偏光片的方法。
[0027]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種制備偏光片的方法，其包括以下步驟:
[0028]步驟A:提供兩個(gè)滾筒、柔性模板以及透明基板，其中所述柔性模板的一表面形成有多個(gè)彼此平行且間隔設(shè)置的凸條，所述透明基板包括預(yù)先涂覆在其一表面上的可輻射固化液體樹脂；
[0029]步驟B:將所述柔性模板安裝至所述兩個(gè)滾筒中的第一滾筒的表面使得所述柔性模板上的凸條沿著遠(yuǎn)離滾筒的方向凸起；
[0030]步驟C:采用卷對(duì)卷連續(xù)壓印方式將柔性模板表面上設(shè)置的凸條圖案壓印至連續(xù)供給的所述基板預(yù)先涂覆有可輻射固化液體樹脂的表面；以及
[0031]步驟D:真空金屬噴鍍壓印有凸條圖案的所述基板，在壓印有凸條圖案的所述基板表面上沉積一層反射金屬膜。
[0032]在步驟A中，請(qǐng)參閱圖1，所述兩個(gè)滾筒分別為第一滾筒10和第二滾筒20。所述第一滾筒10和第二滾筒20均是剛性滾筒，第一滾筒10和第二滾筒20的材料可以是玻璃、陶瓷或金屬。所述柔性模板的材料可以是硅樹脂、氨基甲酸乙酯、丙烯酸樹脂或環(huán)氧樹脂等單體低聚合物材料。所述柔性模板具有一定的柔韌性，所述柔性模板應(yīng)當(dāng)可以在外力作用下彎曲成為一圓環(huán)狀且較長(zhǎng)時(shí)間保持圓環(huán)狀不折斷或損壞。
[0033]請(qǐng)參閱圖2以及圖3，所述步驟A中柔性模板60的制備方法包括以下子步驟:
[0034]步驟Al:提供基底30,并于該基底30的一表面上形成一層光刻膠40 ；
[0035]步驟A2:采用光刻工藝對(duì)光刻膠40進(jìn)行曝光并顯影從而在所述光刻膠40的表面上形成多個(gè)平行且間隔設(shè)置的凹槽42，所述基底30以及形成于基底30上的光刻膠40構(gòu)成母模板；
[0036]步驟A3:涂覆液態(tài)可固化材料50于所述母模板形成有凹槽42的表面上，所述液態(tài)可固化材料50填充所述凹槽42，并完全覆蓋所述光刻膠40 ；
[0037]步驟A4:固化所述液態(tài)可固化材料50從而形成柔性模板60 ;以及
[0038]步驟A5:從母模板上剝離所述柔性模板60得到成型的柔性模板60，所述柔性模板60的一表面上具有多個(gè)彼此平行且間隔設(shè)置的凸條62，所述凸條62與形成于母模板上的凹槽42彼此配合。
[0039]在步驟Al中，基底30的材料為硅片或玻璃板等硬質(zhì)基板。所述基底30的表面具有較好的平滑度，優(yōu)選地，所述基底30的平均表面平滑度小于10納米，進(jìn)一步優(yōu)選地，所述基底30的平均表面平滑度小于5納米。本實(shí)施例中，所述基底30的材料為硅晶片，因?yàn)楣杈c小于150納米、優(yōu)選小于100納米線性幾何特點(diǎn)的加工設(shè)備和加工工藝比較匹配。所述光刻膠40的厚度為50納米到5微米。所述光刻膠40可為正性光刻膠或負(fù)性光刻膠。本實(shí)施例中，所述光刻膠40的厚度為2.5微米。所述光刻膠40優(yōu)選地為SU8，因?yàn)槠淠軌蛐纬蓤?jiān)固的機(jī)械細(xì)線特征，且能極佳地粘附到硅片表面上。
[0040]在步驟A2中，使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的光刻工藝對(duì)所述對(duì)光刻膠40進(jìn)行曝光并顯影。請(qǐng)參閱圖4，其中光刻膠40的凹槽寬度定義為凹槽的相對(duì)側(cè)壁之間的距離，即圖4中的寬度D，光刻膠40的凹槽間距定義為相鄰凹槽的側(cè)壁之間的最小距離，即圖4中的間距W，所述凹槽的深度定義為圖4中的H。凹槽的寬度D的范圍在50納米至500納米之間，優(yōu)選為80納米至120納米之間，并且凹槽之間的間距W的范圍為50納米至500納米之間，優(yōu)選為80納米至120納米。凹槽的深度H的范圍可為0.005微米至5微米，優(yōu)選為0.01微米至2微米。本實(shí)施例中，所述凹槽的深度H為150納米，所述凹槽的寬度D為50納米，所述凹槽之間的間距W為50納米。
[0041]在步驟A3中，所述液態(tài)固化材料50為液態(tài)單體低聚合物，優(yōu)選地為硅樹脂、氨基甲酸乙酯、丙烯酸樹脂、聚二甲硅氧烷、聚氨酯、聚二烯、彈性環(huán)氧物或環(huán)氧樹脂以及前述聚合物材料的任意組合。在優(yōu)選實(shí)施方式中，使用從美國道康寧公司購買的硅酮樹脂184作為液態(tài)可固化材料。通過調(diào)節(jié)液態(tài)單體低聚物的用量可以調(diào)節(jié)步驟A5中制備的柔性模板60的厚度和硬度。柔性模板的厚度可在0.1-1Omm的范圍內(nèi)，優(yōu)選為0.2-0.3_。
[0042]在步驟A4中，固化所述液態(tài)可固化材料的方法為現(xiàn)有技術(shù)中已知的固化方法，包括冷卻固化、熱固化或光固化。在本實(shí)施例中，固化方法為采用紫外線照射的方法固化。通過調(diào)節(jié)固化條件可以調(diào)節(jié)步驟A5中得到的柔性模板60的機(jī)械拉伸性能。不同厚度、機(jī)械拉伸性能和硬度的柔性模板60適用于不同的卷對(duì)卷連續(xù)壓印方法。
[0043]在步驟A5中，所述柔性模板60上的圖案與光刻膠40表面上的圖案是彼此配合的，也就是說，所述柔性模板60上的凸條62與所述光刻膠上的凹槽42是對(duì)應(yīng)的，所述柔性模板60上的凸條62嵌入所述光刻膠的凹槽42,并與所述光刻膠的凹槽42的內(nèi)壁完全接觸。
[0044]請(qǐng)參閱圖5，所述透明基板100的材料為纖維素基材料，例如二醋酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、硝酸纖維素、或前述材料的任意組合，以及澆注聚氨酯、丙烯酸、聚碳酸酯以及無定形聚酯和線性脂肪族烴等。透明基板100的厚度在12至300微米之間，優(yōu)選地在75至150微米之間。在本實(shí)施例中，可輻射固化材料110為液態(tài)樹脂，例如多功能丙烯酸樹脂。可輻射固化材料110的厚度是可調(diào)節(jié)的，其厚度在5至250微米之間，優(yōu)選地在10至25微米之間?？奢椛涔袒牧?10具有大于或等于50%透光率的透明度。
[0045]在步驟B中，所述柔性模板60通過粘結(jié)劑或膠帶粘附在所述第一滾筒10的表面，從而在滾筒壓印工藝過程中牢固地固定柔性模板60至滾筒上。可以理解，所述柔性模板60粘附在第一滾筒10表面后，在第一滾筒10的整個(gè)表面形成多個(gè)連續(xù)的凸條62。所述柔性模板60上的凸條62的延伸方向可平行于第一滾筒10的軸心方向也可與第一滾筒10的軸心方向成一定的角度，也就是說，凸條62的延伸方向沒有限制。本實(shí)施例中，所述柔性模板上的凸條62平行于所述第一滾筒10的軸心，且所述第一滾筒10表面的多個(gè)凸條62是連續(xù)的等間隔的且彼此平行。
[0046]在步驟C中，請(qǐng)參閱圖6，圖6示意性地說明了步驟C，所述第一滾筒10和第二滾筒20相對(duì)設(shè)置，所述第一滾筒10和第二滾筒20之間形成間隙，該間隙使得預(yù)先涂覆有可輻射固化液態(tài)樹脂110的所述透明基板100能夠穿過并使得所述第一滾筒10將柔性模板60上的凸條圖案完全壓印至該基板涂覆有可輻射固化材料的表面上。第二滾筒20起到支撐的作用。第二滾筒20的表面是光滑的，其上未設(shè)置有柔性模板。在壓印的過程中，所述透明基板100表面上的可輻射固化材料110與所述柔性模板60的凸條62相對(duì)設(shè)置，從而在該基板100穿過第一滾筒10和第二滾筒20之間時(shí)，所述基板100表面上的可輻射固化材料110與柔性模板60上的凸條62彼此擠壓，所述柔性模板60上的凸條62圖案完全壓印至基板100預(yù)先涂覆有可輻射固化材料110的表面。當(dāng)涂覆有可輻射固化材料110的基板100進(jìn)入與壓印工具接觸時(shí)，該基板100立即暴露至電離輻射，該電離輻射使液體樹脂聚合成為固體材料110。該電離輻射例如紫外線輻射或電子束源輻射。該第一滾筒不粘附至液態(tài)聚合樹脂并能連續(xù)重復(fù)使用。請(qǐng)參見圖7，圖7詳細(xì)說明了柔性模板60上的凸條圖案壓印至涂覆有可輻射固化材料110的透明基板100表面上的過程。
[0047]在步驟D中，將壓印有凸條圖案的基板100轉(zhuǎn)移至真空金屬噴鍍室，在壓印有凸條圖案的基板100的整個(gè)表面上沉積一層反射金屬膜120，該金屬膜的厚度可在10至1000納米的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在100至200納米的范圍內(nèi)?？梢允褂帽绢I(lǐng)域中已知的技術(shù)來沉積反射金屬膜，例如熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、以及濺射鍍膜等。在本實(shí)施例中，反射金屬為鋁。也可以使用其他反射金屬，例如金、銀、鉻、銅、鎳以及前述金屬的任何合金等。
[0048]在步驟D后，得到本發(fā)明的線柵偏光片130，請(qǐng)見圖8。制備的線柵偏光片130包括透明基板100，被固化材料層110，以及反射金屬沉積層120。
[0049]隨后，請(qǐng)參閱圖9，為了將本發(fā)明的線柵偏光片130應(yīng)用至具有現(xiàn)有設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的顯示板上，例如，快速連接至IXD或OLED等的電子顯示裝置的表面上，在線柵偏光片130的表面上設(shè)置25至100微米厚的透明膠140，并在該透明膠140上設(shè)置硅樹脂處理過的離型膜150，使用時(shí)將離型膜150去除，將線柵偏光片粘附至電子顯示裝置表面，這促進(jìn)了快速商業(yè)應(yīng)用。
[0050]所述線柵偏光片130在使用過程中，入射光由透明層100入射進(jìn)入，入射光的一部分被反射層120反射從而無法從線柵偏光片130中透射，入射光的另一部分斜穿過透明層100和固化材料層110從偏光片100中透射，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光的偏振。
[0051]本發(fā)明制備偏光片130的方法具有以下優(yōu)點(diǎn):第一，采用卷對(duì)卷連續(xù)壓印的方式制備，可使得制備偏光片130的過程連續(xù)進(jìn)行，進(jìn)而提高偏光片130的制備效率；第二，所述柔性模板如果在制備過程中被損壞了，可以方便更換，降低了維修成本；第三、所述柔性模板由注塑成型的方法制備，柔性模板上的圖案易于改變，因此，易于制備不同尺寸、結(jié)構(gòu)的偏光片130，使其應(yīng)用領(lǐng)域更廣。
[0052]雖然已經(jīng)參考特定實(shí)施方式具體示出并描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解在不偏離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下，可以做出各種形式和細(xì)節(jié)的變化。因此所附權(quán)利要求表示了本發(fā)明的保護(hù)范圍，并且因此希望包含了在權(quán)利要求等同的含義和范圍內(nèi)所作的所有變化。
【權(quán)利要求】
1.一種制備偏光片的方法，其包括以下步驟: 步驟A:提供第一滾筒、第二滾筒、柔性模板以及透明基板，其中所述柔性模板的一表面形成有多個(gè)彼此平行且間隔設(shè)置的凸條，所述透明基板包括預(yù)先涂覆在其一表面上的可輻射固化液體樹脂； 步驟B:將所述柔性模板安裝至第一滾筒的表面使得所述柔性模板上的凸條沿著遠(yuǎn)離滾筒的方向凸起； 步驟C:采用卷對(duì)卷連續(xù)壓印的方式將柔性模板表面上設(shè)置的凸條圖案壓印至連續(xù)供給的所述基板預(yù)先涂覆有可輻射固化液體樹脂的表面上；以及 步驟D:真空金屬噴鍍壓印有凸條圖案的所述基板，在壓印有凸條圖案的所述基板表面上沉積一層反射金屬膜。
2.如權(quán)利要求1所述的制備偏光片的方法，其特征在于，所述步驟A中柔性模板的制備方法包括以下子步驟: 步驟Al:提供基底，并于所述基底的一表面上形成一層光刻膠； 步驟A2:采用光刻工藝對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光并顯影從而在所述光刻膠的表面上形成多個(gè)平行且間隔設(shè)置的凹槽，所述基底以及形成于基底上的光刻膠構(gòu)成母模板； 步驟A3:涂覆液態(tài)可固化材料于所述母模板形成有凹槽的表面上，所述液態(tài)可固化材料填充所述凹槽，并完全覆蓋所述光刻膠； 步驟A4:固化所述液態(tài)可固化材料從而形成一柔性模板；以及 步驟A5:從所述母模板上剝離所述柔性模板得到成型的柔性模板，所述柔性模板的一表面上具有多個(gè)彼此平行且間隔設(shè)置的凸條，所述凸條與形成于母模板上的凹槽彼此配口 ο
3.如權(quán)利要求2所述的制備偏光片的方法，其特征在于，所述步驟Al中，所述基底的材料為表面平滑度小于1nm的娃片或玻璃板。
4.如權(quán)利要求2所述的制備偏光片的方法，其特征在于，所述光刻膠的厚度在50nm至5 μ m之間。
5.如權(quán)利要求2所述的制備偏光片的方法，其特征在于，在步驟A3中，所述液態(tài)可固化材料為能夠凝固形成柔性薄板的任何液態(tài)單體低聚合物。
6.如權(quán)利要求1所述的制備偏光片的方法，其特征在于，所述凸條的寬度范圍為50_500nm,高度范圍為 0.005-5 μ m。
7.如權(quán)利要求6所述的制備偏光片的方法，其特征在于，所述相鄰?fù)箺l之間的間隔為50_500nm。
8.如權(quán)利要求1所述的制備偏光片的方法，其特征在于，所述步驟D中反射金屬膜的厚度范圍為1nm至lOOOnm。
9.如權(quán)利要求1所述的制備偏光片的方法，其特征在于，在步驟A中，所述第一滾筒和第二滾筒相對(duì)且間隔設(shè)置并于兩個(gè)滾筒之間形成一間隙。
10.如權(quán)利要求9所述的制備偏光片的方法，其特征在于，在步驟D中，所述基板穿過所述第一滾筒和第二滾筒之間的間隙。
11.一種采用如權(quán)利要求1所述的方法制備的偏光片，其特征在于，其包括透明基板、多個(gè)間隔設(shè)置于透明基板表面上的凸條以及沉積在透明基板和凸條表面上的反射金屬膜。
12.如權(quán)利要求11所述的偏光片，其特征在于，其還包括透明膠層和離型膜。
【文檔編號(hào)】G02F1/1335GK104133263SQ201310158787
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月2日
【發(fā)明者】羅伯特·彼得科維奇 申請(qǐng)人:羅伯特·彼得科維奇