专利名称：用于使各向异性晶体膜从供体转移到受体的方法和设备,以及供体的制作方法
技术领域：
本发明属于制造各向异性膜的领域。尤其是，本发明涉及将各向异性晶体膜从供体板转移到受体板的方法和设备。
背景技术：
已知的光学各向异性晶体膜，是用多环有机化合物通过特殊制造操作获得的，并因此具有高度的各向异性、耐热性和耐光性的特点。制造上述膜的技术较简单；然而，为了获得膜参数的重现性，其需要使用专用设备并严格遵循制造条件。在主要表现为已制得的预制件的组装体的光设备、指示设备和其他设备的加工过程中，有时难以与另外的制造方法结合以生产基于上述膜的膜及部件。通常当需要制造具有复合结构或具有小图样化特性的各向异性涂层时，就会出现另外的难题。通常在这种情况下，可以通过已知的方法形成连续的各向异性涂层，并接着随后除去涂层的某些部分。例如，有一种利用透明胶带除去部分涂层的已知方法。将透明胶带粘在需要剥去涂层的膜的区域，而在将胶带撕开之后，基质上保留的涂层具有所希望的结构。虽然这种已知技术不需要专用设备，但是，它不能提供涂层足够陡的边缘以及在剩余区域的边缘上足够程度的各向异性，并且它也不具有足以获得小尺寸元件的重现性。另一个困难是由于对各向异性晶体膜施加的各种压应力和剪应力可能降低晶序的程度。同样在透明胶带剥离时可能会增加各向异性晶体膜表面的粗糙度。
为了制造具有希望结构的偏振膜，也可以使用水溶性漆的图样化层。在将漆固化之后，用合适的溶剂(水或者水与有机溶剂的混合物)冲洗掉所暴露的偏振涂层。然而，这种方法还需要进行数个附加的制造操作(附加制造台的装配)，并且该方法的实施在选择合适的化学试剂(用于偏振涂层的漆的适当组成，去除保护漆的溶剂等)方面可能会增大难度。
技术的发展使得避免了用于生产偏振膜的专用制造过程的设备安装，偏振膜由有机染料获得，并具有各种结构(参见Staral等人的US 5,693,446)。该技术基于在基底(所谓的供体)上使用预制的偏振膜。该技术涉及质量转移的已知方法，使得涂层区域由于局部加热而转移(参见Chou等人的US 5,506,189)。可以通过热敏元件、以及激光照射等来实施加热。该方法可以获得具有图案的高分辨率的任意形状的偏振涂层。
在实施这种方法中出现的困难，首先涉及被转移的偏振涂层的结构，以及当局部加热直到进行转移所需的温度时，涂层的光学特性的可能降低。由溶致液晶(LLC)染料获得的偏振涂层，其分子聚集成超分子复合物。在基质上涂布LLC并施加外部剪切力之后，超分子复合物在作用方向上排列(配向)。在膜干燥(除去溶剂)以后，保留了分子的排列(配向)。因此也保留了由溶致液晶获得的晶序。
各向异性晶体膜的光学、磁学的各向异性、或电性能、偏振性能与晶序有关。对各向异性晶体膜进行加热可能降低晶序，并因此破坏各向异性。因加热而破坏晶序的危险可以大体上随特殊的材料、温度的升高、各向异性晶体膜的状态、外界条件等而增加。因此，对于该技术一般不希望使用加热。
另一个可能的解决方案是预先活化，即，在膜的转移区域上进行预先作用，如弱化结构中的分子或超分子复合物之间的粘结力，由此将膜的区域在相当低的压力下从供体板转移到受体板。这不会导致主体材料(bulk material)以及图样的边缘处各向异性的降低。
除了一般复杂性之外，加热和活化二者都有利于转移技术承受在进行转移之后因供体膜剥离而产生的粗糙度。
剥离应力包括膨胀分量和剪切分量。两个分量扰乱各向异性晶体膜中的定向分子。该扰乱包括分子的偶极从平的表面偏离，因此使粘附于表面的各向异性晶体膜材料的层产生广延扭曲。尤其是，可以扰乱光学性质、磁性质、电性质、铁磁性质以及其他性质。
另一方面，当膜必须由多环有机化合物的溶液直接生产时，具有精确的预定厚度的各向异性晶体膜的生产是复杂的工作。因此，使用多个同样的具有不同厚度的各向异性晶体膜来调节厚度。由于各向异性晶体膜厚度的数量级可以在几十纳米到几百微米的极宽范围内变化，因此这种调整是可以进行的。希望从各膜之间的界面中除去所有的缺陷，以便获得均质膜。也希望重置膜的界面，因为界面边界的任何痕迹都会产生干涉效应，而使光学性能劣化。前面所述的剥离扰乱实质上可以影响多层膜的性能，另外产生界面效应。
发明内容
本发明提供了一种通过由供体转移而在受体上制造各向异性晶体膜的方法。本方法在从供体转移到受体时可以保持各向异性晶体膜表面层的配向(排列)。本方法可以用于制造任何给定厚度范围在约几十纳米到几十微米的图样化的多层各向异性晶体膜。该各向异性膜可以由多环有机化合物的溶液开始制备。
本方法包括提供供体以及受体，该供体包括基底和与该基底结合的各向异性晶体膜。各向异性晶体膜的至少一部分置放到与受体相接触，对基底的至少一部分施加负载，由此向供体和受体上提供剪应力和压应力，从而将各向异性晶体膜的至少一部分转移到受体上，并将各向异性晶体膜的至少一部分从基底上剥离。
当结合附图阅读下列描述时，本发明将会更加易于理解，在附图中图1示意性示出了根据本发明的一个实施例利用刀具(刮刀)转移各向异性晶体膜的制造方法。
图2示意性示出了根据本发明的一个实施例对供体、受体以及各向异性晶体膜施加的压应力和剪应力。
图3示意性示出了根据本发明的一个实施例相对于固定加载设备移动的供体和受体。
图4示意性示出了根据本发明的一个实施例用来产生压应力和剪应力的辊。
图5示意性示出了根据本发明的一个实施例用来产生压应力和剪应力的两个刀具。
图6示意性示出了根据本发明的一个实施例用来产生压应力和剪应力的两个辊。
图7示意性示出了根据本发明的一个实施例压在受体外表面上的一个刀具和压在供体外表面上的一个辊。
图8示意性示出了根据本发明的一个实施例其中受体表面经过预处理的制造方法。
图9示意性示出了根据本发明的一个实施例其中供体表面经过预处理的制造方法。
图10示意性示出了根据本发明的一个实施例利用压应力对供体和受体进行的预处理。
图11示意性示出了根据本发明的一个实施例包括具有多个偏振传输轴方向的片段的各向异性晶体膜。
图12示意性示出了根据本发明的一个实施例具有着色片段的各向异性晶体膜。
图13示意性示出了根据本发明的一个实施例对供体的一部分施加的剪应力和压应力。
图14示意性示出了根据本发明的一个实施例利用包括粘合材料的供体的制造方法。
图15示意性示出了根据本发明的一个实施例其中利用包括粘合材料的受体的制造方法。
图16示意性示出了根据本发明的一个实施例各向异性晶体膜向弯曲状受体的转移。
图17示意性示出了根据本发明的一个实施例包括多个附加层的受体。
图18示意性示出了根据本发明的一个实施例多层膜从供体向受体的转移。
具体实施例方式
本发明提供了一种将各向异性晶体膜从供体转移到受体的方法。该方法在将各向异性膜用作偏振片或延迟片(相位差片)(如液晶显示器(LCD))等的设备制造中非常有用。本发明的方法对汽车工业、建筑学、以及实用艺术中的材料和产品的制造也非常有用。
总体而言，本发明的方法是将各向异性晶体膜从供体转移到受体上。该供体包括各向异性晶体膜和用作各向异性晶体膜机械基础的基底。对基底的至少一部分施加负载以向基底和各向异性晶体膜以及受体上提供剪应力和压应力，由此将各向异性晶体膜的至少一部分转移到受体上去。控制负载大小以对各向异性晶体膜施加足够的压应力使其从供体转移到受体但不破坏所转移的各向异性晶体膜的晶体结构。
置放供体使与受体相接触。将各向异性晶体膜设置在基底与受体之间。各向异性晶体膜与受体之间的接触在这些膜之间产生粘结力，而这些粘结力可以通过下文所述的接触表面的预处理而得以加强。在一个实施例中，供体包括干涉多层结构。
然后对基底的外表面施加外部负载。所施加的负载在基底中产生剪应力和压应力。虽然可对以较小的区域进行加载，但是基底重新分布该压应力，并因此防止各向异性晶体膜发生表面的定向干扰。压应力增加了各向异性晶体膜与受体之间的粘结力。剪应力破坏了各向异性晶体膜与基底之间的粘结力，因为剪切强度一直远小于膨胀(广延)/压缩强度。
因此，各向异性晶体膜的至少一部分从供体向受体的转移接下来可用将各向异性晶体膜固定到受体上而进行。最后，可以将基底剥离。
所施加的应力大小要高到足以将各向异性晶体膜的至少一部分从供体转移到受体，同时要低到足以保持各向异性晶体膜的晶体结构。对各向异性晶体膜施加的剪应力产生配向作用，并因此提高各向异性晶体膜的各向异性性能。
图1示意性示出了在受体101上通过从供体103的转移而制造各向异性晶体膜102的方法的主要阶段。
图1A示意性示出了使供体103与受体101相接触的置放。供体103包括至少一个用于转移到受体101的各向异性晶体膜102。基膜104是各向异性晶体膜102的基础，并且是整个供体103的一部分。当供体103沿方向107移动以便置放到与受体101相接触时，各向异性晶体膜102朝向受体101。
图1B示意性示出了各向异性晶体膜102向受体101的转移。图1B中所使用的刀具105是用于例示性说明产生剪切负载和压缩负载的设备。其他也可以使用的设备将会在下面进行描述。如箭头108所示，刀具105挤压供体103和受体101。同时如箭头106所示，刀具105沿着供体103的外表面移动。所述的处理在供体103中产生剪应力和压应力分布，并形成基膜104与各向异性晶体膜102之间的边界上的旋转位移(disclination)。如图1B所示，该旋转位移引起基膜104从各向异性晶体膜102上剥离。受体101与各向异性晶体膜102固定在一起。剪切负载和压缩负载的组合作用产生各向异性晶体膜102从供体103向受体101的转移。剪应力和压应力的值要足够大，以便将各向异性晶体膜的至少一部分转移。另一方面，控制剪应力和压应力加载的值，以便使晶体结构和所转移的各向异性晶体膜的相应光学参数不劣化。
图2更详细示出了本发明所披露的转移阶段。在图2中更详细地示出了例示性说明用于产生剪应力和压应力的设备的刀具205。
刀具205沿着供体203的外表面210移动。刀具205以方向208从供体203压向受体201，并以这种方式产生压应力。同时刀具205以方向206移动，并由于摩擦力而在供体203中产生剪应力分布。该摩擦力存在于刀具205与供体203的外表面210之间。线条211和212表示基膜204与各向异性晶体膜202之间的界面，并分别处于供体203与受体201之间。
在图2的上方部分更详细示出了在圆圈内部的刀具边缘下方的微观区域。由于压应力所产生的压缩变形，减小了在刀具205的边缘下方的基膜204和各向异性晶体膜202的厚度。
使用阴影线是为了图示说明变形的大小和方向。由于压缩负载和剪切负载使膜202、201、204产生弹性变性，所以图2所示的变形与两种应力成比例。膜201、202和204不受应力的部分在图中用垂直阴影线示出。阴影线与垂直线的较大偏离表示在阴影区中的较大值的剪切变形。而且，使用连续的阴影线是为了描述在受体201、各向异性晶体膜202以及基膜204之间的粘结力。当在相关各个膜之间存在粘结力时，在边界211或212处的阴影线是连续不中断的。换句话说，阴影线的不连续性表示在膜之间的粘结力的破坏。
在转移之前，各向异性晶体膜202与基膜204是被粘合在一起的。一旦供体203被置放于与受体201相接触，各向异性晶体膜202就会与受体201粘合。因此，刀具205边缘的左侧的阴影线连续与边界211和212都相交。最大剪切变形出现在刀具205边缘后方的下边和右边区域，因此正好在刀具205后方的下边和右边的阴影线具有最大倾斜。随着在膜202或204内部的点离开刀具205倾斜就减小了。受体201与各向异性晶体膜202之间的粘结力足够强而可克服所施加的剪应力，因此沿边界212的各处的阴影线是连续的。另一方面，各向异性晶体膜202与基膜204之间的粘结力在点225处是不连续的，并且在旋转位移点225的右侧上的基膜204的部分被从各向异性晶体膜202剥离，如阴影线的不连续性所示。
在下文中将会描述本发明的各种实施例。可以通过不同的方式施加负载，并且可以使用不同的设备来施加负载。可以采用加载设备的任何不同组合。示出了各向异性晶体膜、基膜和受体希望的预处理，以及示出了各个膜之间接合处的加压预处理。在供体或受体中也可以包括各种附加层，如粘合剂层、压敏胶、具有相对剪应力足够弱的粘结层等。在一个实施例中，各向异性晶体膜包括各种片段，如着色片段、具有各种偏振传输轴的片段等。理想的实施例被描述为具有将各向异性晶体膜的一部分转移到受体的能力。所披露的制造方法包括关于各阶段的时间顺序的实施例。在下文所描述的一个理想实施例中，各向异性晶体膜包括晶体薄膜。所披露的本发明在制造多层膜中非常有用。
在一个实施例中，供体进一步包括干涉多层结构。对于干涉多层结构，我们理解该结构包括两个或更多层，其中结构中的至少两层的厚度是同样数量级，如同所考虑的波长范围的波长一样。在一个实施例中，所述波长是在可见波长范围。
在一个实施例中，供体和受体相互挤压。在另一个实施例中，沿着各向异性晶体膜和基底的界面表面施加剪应力。两个实施例在希望的方向提供负载，以便促进转移并保持各向异性晶体膜的晶体结构。
在一个实施例中，加载设备相对于供体和受体而移动。图1和图2是加载设备相对于供体和受体而移动的实施例的实例。
在另一个实施例中，供体和受体相对于固定的加载设备而移动。图3示意性示出了这种类型的实施例。供体303和受体301以方向306相对于固定刀具305而移动。刀具305以方向308挤压而产生压缩负载。移动306和压应力308的组合作用产生希望的剪应力。
使用各种加载设备来产生所希望的负载。加载设备与基底的外表面相接触，并压向受体而产生压应力。同时，加载设备沿着供体的表面移动。由于在供体的外表面与加载设备之间存在摩擦力，利用该移动就能产生剪应力。例如，加载设备包括如但不限于如具有圆形刀刃的刀具、不旋转或旋转的辊、刀片、不旋转或旋转的球体、准尺(rule)、刮刀、以及剥离棒。
在一个实施例中，加载设备与供体之间的摩擦不会使加载设备的内部部件相互移动。图1-3示出了使用刀具105、205、305作为加载设备的实施例。
在另一个实施例中，加载设备与供体板之间的摩擦使所述加载设备的内部部件相互移动。辊是这种类型加载设备的适宜通用名。使用辊作为加载设备的一个优点是可以独立地调节剪应力和压应力。压应力是用加载在辊的旋转轴上的力来调节的。剪应力是用辊与供体的外表面之间的摩擦力来调节的，而所述摩擦力接着利用各种阻碍来调节辊绕其轴的自由旋转。剪应力的调节除了对转移过程本身，而且对许多其他方面都很有用。例如，摩擦力的适当选择可抑制供体和受体自身引起的振动。
图4示出了以辊作为加载设备的实例。辊401的轴402以方向206移动。同时，辊401以方向208挤压基膜204的外表面。辊401以方向410围绕轴402旋转，而辊401与基膜204之间的摩擦力在供体203中产生剪应力。
在所披露的本发明中，可以使用刀具加载设备和辊加载设备的各种组合。
图5示意性示出了本发明的一个实施例，所述实施例包括使用两个刀具将各向异性晶体膜302从供体303转移到受体301。第一刀具305挤压供体303的外表面。刀具305和供体303的相对移动产生剪应力。第二刀具510在受体301的外表面上移动。第二刀具510用作受体301的支撑，因此两个刀具305和510处于彼此相对的位置。由第二刀具在受体301中所产生的剪应力通过在第二刀具510与受体301的摩擦面之间施加减摩剂处理而最小化。可以使用任何现有的减摩剂处理，例如但不限于置于摩擦面之间的润滑剂、用润滑材料制造的摩擦部件、布置在第二刀具510和/或受体301的摩擦面上的减摩涂层、摩擦面的抛光、减小施加于第二刀具510的压应力509等。在图5所示的实施例中，减摩涂层519覆盖了第二刀具510的边缘。
图6中示意性示出了所披露的本发明使用两个辊的实施例。第二辊601用作受体201的支撑，并处于与第一辊401相对的位置。使辊601与受体201之间的摩擦力变得最小以便避免受体201的剪应力。这样的应力会产生各向异性晶体膜202从受体201上的不希望的剥离。因此，辊601以方向610围绕轴602自由旋转。同时，辊的轴602以方向606移动，并且辊以方向608挤压。旋转602的自由度给出受体201与辊601之间的最小摩擦。
也可以使用辊和刀具的组合。在一个实施例中，辊和刀具处于彼此相对的位置。例如，刀具沿着供体的外表面移动，而辊沿着受体的外表面移动。在另一个实施例中，辊沿着供体的外表面移动，而刀具沿着受体的外表面移动。
图7示意性示出了实施例的一个实例，其中刀具挤压供体的外表面而辊挤压受体的外表面。使用刀具来加载供体303使其以方向306移动，而辊720挤压受体301。辊720以方向722围绕轴721自由旋转。因此刀具305向基膜304加载剪应力，而辊720的自由旋转722只给受体301加以压缩负载。
在个别实施例中，利用对各向异性晶体膜或受体进行预处理以便增加各表面之间的粘结性能，并促使将各向异性晶体膜从供体转移到受体。预处理也是一种图样化(patterning)方法用来促使各向异性晶体膜片段的转移。包括对受体表面预处理的实施例采用的预处理例如但不限于离子轰击、真空净化、加热、机械处理、电磁辐射、洗涤、以及化学改性。在预处理中以优选的顺序可以采用一种或更多的所述程序。
图8示意性示出了受体表面的预处理。波形箭头820表示对受体201的表面施加的任何所述的预处理。
图9示意性示出了各向异性晶体膜表面的预处理，而波形箭头920表示对各向异性晶体膜202的表面施加的任何所述的预处理。
在图8和图9中示意性示出的预处理是在图2示出的实施例的基础上仅出于说明目的的图示，并且预处理阶段不限于本文中所披露的任何特定实施例而可以用于所披露的任何实施例。
在各向异性晶体膜施加之前，对基膜表面的至少一部分进行预处理使剥离更容易。预处理可以利用一种或更多的所述程序，如离子轰击、真空净化、加热、机械处理、电磁辐射、洗涤、以及化学改性。
利用压应力进行的预处理是所披露的本发明的一个实施例。在压应力下结合的供体和受体的初始暴露增加了各向异性晶体膜与受体之间的粘结力。因此，希望在将供体和受体置放于相互接触之后并在各向异性晶体膜转移之前挤压供体和受体。
所述实施例的实例包括图10所示的使用压应力进行的预处理。各向异性晶体膜302从供体303向受体301的转移是使用刀具305进行的，并且供体303和受体301以方向306移动。供体303和受体301的初始挤压是使用一对辊1006和1007进行的。辊1006和1007相对于移动方向306安装在刀具305的前面；因此在转移之前进行加压预处理。辊1006和1007分别以方向1000和1001绕轴1002和1003自由旋转。辊1006和1007的自由旋转是所希望的，用以获得对受体301和供体303无剪应力的纯压缩负载。利用分别对每个辊1000和1001的轴1002、1003施加的力1004、1005可以获得压缩负载。
各向异性晶体膜具有双折射性。c轴是单轴双折射性材料的主光轴。如果c轴与光路径一致，那么光就不会分裂成两束光线。在本发明的一个实施例中，各向异性晶体膜具有多个双折射性片段，其中相对于片段的c轴方向不同。在一个实施例中，双折射性各向异性晶体膜具有二向色性并用作偏振片。在该实施例中，各向异性晶体膜具有多个偏振片段，其中相对于片段的透射轴方向不同。
图11示意性示出了各向异性晶体膜1102从供体103向受体101的转移，其中各向异性晶体膜1102位于基膜104之上，并且各向异性晶体膜1102包含具有在各个方向的透射轴的三个片段1130、1132、以及1134。细虚线表示各向异性晶体膜1102的片段1130、1132、1134之间的边界。对于片段1130、1132、1134每个片段的透射轴分别用箭头1131、1133、1135示出。在透射轴1131与1133之间的角1137是作为两个片段的透射轴之间的角的实例示出的。角1137可以取在0度到90度范围内的任意值。
在一个实施例中，各向异性晶体膜包括在希望的实施例中的着色片段。图12示意性示出了各向异性晶体膜1202的转移，其中各向异性晶体膜包括带有各种颜色的三个片段，其位于基膜104上。细虚线表示各向异性晶体膜1202的片段1211、1212、以及1213之间的边界。例如，片段1211、1212、以及1213可以分别是红色、绿色及蓝色，并且在视频显示器中使用包括RGB的组合。
在一个实施例中，各向异性晶体膜包括晶体薄膜，这是由于在各种表面上处理的可能性，及其它特殊(exceptional)性质，如膜的低厚度、热稳定性以及膜的光学性质，如高二向色比等。参见例如美国专利第6,563,640号，将其所披露的全部内容以引证的方式结合于此作为参考。所述的性质与晶体薄膜的制造技术相关。该技术由美国旧金山的OptivaTMInc.开发。
晶体薄膜是基于多环有机化合物的。所希望的多环有机化合物的实例是二向色性染料、或二向色性染料的混合物。在一个实施例中，晶体薄膜是用多环有机化合物的棒状超分子形成的部分晶体膜，并且该多环有机化合物具有π-共轭体系。当棒状超分子的轴与双折射性c轴平行排列时，晶体薄膜具有双折射性。在另一个实施例中，双折射性晶体薄膜具有二向色性并用作偏振片。
可以使用至少一种分子中含有至少一个离子基团的多环有机化合物(假如其在极性溶剂中具有溶解性)和/或含有至少一个非离子基团(假如其在非极性溶剂中具有溶解性)和/或含有至少一个抗衡离子(其在材料的制备过程中保持或不保持在分子的结构中)。当这种有机化合物溶解在合适的溶剂中时，就形成了胶体体系(一种溶致液晶)。在该胶体体系中，分子与形成体系的动力单元的超分子复合物相结合(WO 01/63346)。液晶相是体系的预有序化状态，其确定材料的初始各向异性。在超分子的配向(排列)过程中和接下来的溶剂去除过程中，形成了具有光学各向异性(例如二向色性)的固体晶体膜。
也可以将胶体体系进行混合(在这种情况下，在溶液中会形成混合的超分子)用以获得具有中间光学特性的晶体膜。在由胶体溶液的混合物所获得的光学各向异性二向色性晶体膜中，可以通过由初始组分所确定的范围内的不同值来表征吸收性和折射性。可以将由混合的超分子形成的不同胶体体系进行混合，这是由于各种有机化合物的分子尺寸之一(面间距)一致(3.4±0.3)。
晶体膜沉积其上的表面可以进行附加处理，用以为其提供均匀的润湿性(以提供表面的亲水性)。这可以是机械处理、热处理、以及机械化学处理。同样的处理也可以有利于降低膜厚度并增加分子有序化程度。而且，为了增加在基质表面上的膜的有序化，通过对基质表面的机械处理可以形成配向(排列)的各向异性结构。
在本发明的一个实施例中，转移阶段和置放阶段在实现时间内不会交叉。一旦将供体薄片置放于使整个供体区域与受体相接触，各向异性晶体膜的转移就开始了。这种实现的好处在于其制造的过程和设备简单，并且可以易于在整个供体和受体的较小薄片中实现。
图1示意性示出了所述实施例。图1A示出了将整个供体103置放到与受体101相接触。图1B示出了置放阶段之后的转移阶段。因此，转移阶段(图1B)在时间上与置放阶段(图1A)是分开的。
在另一个实施例中，转移阶段和置放阶段在实现的时间内交叉进行。各向异性晶体膜的转移在供体的整个部分上进行，该供体已经被置放到与受体相接触。这种实现有利于该方法的产量，并且对于大片的供体和受体是所希望的。
在图2中示出了这种实施例。此处各向异性晶体膜202的转移是在将供体203置放到和受体201相接触的同时进行的。
在另一个实施例中，只对供体希望的部分施加引起压应力和剪应力的负载，并且只有施加了负载的各向异性晶体膜部分才从供体转移到受体。图13示意性示出了只对供体的部分施加负载的实例。
图13A示出了使用刀具型加载设备的部分转移。刀具1355包括在边缘(刀口)上的缺口1301。基膜104的部分1302在刀具1355的移动106过程中置放到缺口1301的下面。基膜104的这部分1302和供体103的这部分未被施加负载。因而在基膜104的部分1302下方的各向异性晶体膜102的部分未被转移到受体。基膜104的部分1304和1306与各向异性晶体膜102各自的下面部分被施加由刀具1355所产生的负载。因此各向异性晶体膜102的相应部分从供体103转移到受体101。
图13B示出了在图13A中所示的已经转移到受体101的各向异性晶体膜。并且为了说明的目的没有示出基膜104。各向异性晶体膜102的部分1305和1307处于图13A中的各自部分1304和1306的下面，并且对部分1305和1307施加了负载。因此，各向异性晶体膜102的部分1305和1307被固定在受体101上。换句话说，空的条带1303对应于图13A中的基膜的部分1302。而部分1302在图13A中所示的刀具1355边缘(刀口)的缺口下面。各向异性晶体膜102的这部分不被转移，因为并没有对供体103的相应部分施加负载。
剪应力使得基膜从各向异性晶体膜剥离。因此，在各向异性晶体膜转移之后马上移走基底。
在披露的本发明中也可以使用粘结材料。粘合剂和压敏胶的使用促进转移。在该实施例中，供体包括置放在各向异性晶体膜的外侧上的粘结材料的附加膜。在一个实施例中，所述粘合剂是压敏胶。图14示意性示出了该实施例，其中对供体1403使用了粘合剂膜1401。粘合剂膜1401覆盖在各向异性晶体膜202的外表面上。
在另一个实施例中，受体包括置放在受体外侧上的粘结材料附加膜。在一个实施例中，所述粘合剂是压敏胶。图15示意性示出了具有粘合剂膜1501的受体201的实施例。粘合剂膜1501覆盖在受体201的正对各向异性晶体膜202的表面上。
而另一实施例包括弯曲的或平坦的受体。图16示意性示出了该实施例的实例，其中各向异性晶体膜202从供体203转移到弯曲的受体1601上。
本发明所披露的制造方法可希望用于多层膜的制造。所希望的层包括各向异性晶体膜层、保护层、粘合剂层、荧光层、平面化层(planarization layer)、扩散层、光散射层、反射层、配向层、电绝缘层、导电电极层、基质层、液晶层等。本发明所披露的制造方法甚至更希望用于获得给定厚度的多层各向异性晶体膜，其中每一层都是各向异性晶体膜、具有所选择的厚度、并且各层的光学性质都相同、以及各向异性晶体膜层的各晶轴取向相同。在下文中将会描述涉及多层膜的实施例。
在一个实施例中，受体包括多个层。图18示意性示出了所述的实施例。各向异性晶体膜202从供体203转移到受体1801，而受体1801包括多个层1802、1803、1804和1805。例如，层1802是保护层，层1803是各向异性晶体膜层，层1804是荧光层，而层1805是平面化层。每一个层1802、1803、1804和1805优选用本发明所披露的转移方法来形成。
在另一个实施例中，多层膜被从供体转移到受体。多层膜包括至少一层各向异性晶体膜层，而基底置放在多层膜的外表面上。额外的所希望的层包括各向异性晶体膜、保护层、粘合剂层、荧光层、平面化层、扩散层、光散射层、反射层、配向层、电绝缘层、导电电极层、基质层、液晶层等。
图17示意性示出了具有多个层1712、1713、1714和1715的多层膜1711从供体1703向受体201的转移。例如，多层膜1711是具有附加层的各向异性晶体膜1713，层1712是粘合剂层，层1714是导电电极层，而层1715是扩散层。
在所披露的本发明的实施例中，可以使用各种材料作为受体。用作受体的材料的实例包括聚合物材料、玻璃、陶瓷和金属。而在另一个实施例中，可以被制成受体的材料例如但不限于半导体、电介质以及导电材料。
而另一个实施例是一种包括用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的基底的材料，这是由于该材料具有所希望的弹性。
供体可以包括被置于各向异性晶体膜与基底之间的附加层。附加层在具有各向异性晶体膜的边界上的粘结力相对于剪应力来说足够弱。在供体的实施例中，使用了任何现有来源的剪应力。在本方法的实施例中，层的使用促进转移，这是由于在所披露的方法的转移阶段中对所施加的剪应力只有很小的耐受性。
以上所述仅为本发明用于说明和描述目的的特定实施例而已。它们并不用于穷举或将本发明限制为所披露的精确形式，并且根据本发明教导的显而易见的多种改进、具体实施例和变化都是可能的。本发明的保护范围应该由所附的权利要求及其等同物来限定。
权利要求
1.一种形成各向异性晶体膜的方法，包括提供包括基底和至少一个各向异性晶体膜的供体；提供受体；将所述各向异性晶体膜的至少一部分置放于与所述受体相接触；以及对所述基底的至少一部分施加负载，由此在所述供体和受体上提供剪应力和压应力的分布，以及将所述各向异性晶体膜的至少一部分转移到所述受体上，并将所述各向异性晶体膜的至少一部分从所述基底上剥离。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，控制所述施加的负载以便使从所述供体转移到所述受体的所述各向异性晶体膜的晶体结构不被破坏。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述各向异性晶体膜由棒状超分子形成，所述棒状超分子包括至少一种具有π-共轭体系的多环有机化合物。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多环有机化合物含有杂环。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述各向异性晶体膜具有二向色性。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述各向异性晶体膜在一个主光轴方向上具有3.4±0.3的分子间间距。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述各向异性晶体膜由能够形成溶致液晶的材料制成。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述受体用选自由聚合物、半导体、玻璃、陶瓷、金属、电介质、及其任意组合组成的组中的材料制成。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述置放步骤之前对所述受体表面的至少一部分进行预处理的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述预处理步骤通过选自由离子轰击、电晕放电、真空净化、加热、机械处理、电磁辐射、化学改性、及其任意组合组成的组中的方法来实施。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述预处理确保了所述晶体膜与所述受体之间的粘结力大于所述晶体膜与所述基膜之间的粘结力这样的条件。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述供体进一步包括位于所述各向异性晶体膜之上的粘合剂层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述粘合剂层包括压敏材料。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述受体进一步包括在所述受体的至少一部分之上的粘合剂层。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述粘合剂层包括压敏胶材料。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述供体进一步包括干涉多层结构。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述供体进一步包括选自由保护层、粘合剂层、荧光层、平面化层、扩散层、光散射层、反射层、配向层、电绝缘层、导电电极层、基质层、液晶层、及其任意组合组成的组中的层。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述受体包括平坦表面。
19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述受体包括弯曲表面。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，施加所述负载用以向沿着所述供体和受体的界面提供所述剪应力。
21.根据权利要求1所述的方法，其中，施加所述负载用以向沿着所述各向异性晶体膜的主光轴提供所述剪应力。
22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述负载用包括压头的挤压设备施加。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述压头包括选自由具有圆形刀刃的刀具、辊、刮刀、旋转球体、准尺、以及剥离棒组成的组中的压头。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述压头是具有圆形刀刃的刀具。
25.根据权利要求22所述的方法，其中，所述压头是辊。
26.根据权利要求22所述的方法，其中，所述受体处于固定位置，而所述挤压设备相对于所述受体移动。
27.根据权利要求22所述的方法，其中，所述挤压设备处于固定位置，而所述受体相对于所述挤压设备移动。
28.根据权利要求1所述的方法，其中，所述各向异性晶体膜包括至少两个片段，并且所述两个片段的光轴形成约0度到90度范围内的角。
29.根据权利要求1所述的方法，其中，所述各向异性晶体膜包括至少两个不同颜色的片段。
30.根据权利要求1所述的方法，其中，用包括第一和第二挤压设备的挤压组装体施加所述负载，所述第一和第二挤压设备彼此相对设置，而所述供体和所述受体处于它们之间。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述第一和第二挤压设备处于固定位置，而所述供体和所述受体相对于所述第一和第二挤压设备移动。
32.根据权利要求30所述的方法，其中，所述受体处于固定位置，而所述第一和第二挤压设备相对于所述受体移动。
33.根据权利要求30和31任一项所述的方法，其中，所述第一和第二挤压设备为相同类型的设备。
34.根据权利要求30和31任一项所述的方法，其中，所述第一和第二挤压设备为不同类型的设备。
35.根据权利要求30和31任一项所述的方法，其中，所述第一挤压设备包括具有圆形刀刃的刀具，而所述第二挤压设备包括辊。
36.根据权利要求30和31任一项所述的方法，其中，所述第一和第二挤压设备包括辊。
37.根据权利要求31所述的方法，进一步包括第三挤压设备。
38.根据权利要求1所述的方法，其中，通过具有圆形刀刃的刀具施加所述负载，所述刀具在圆形刀刃的边缘上具有预定的缺口，由此在所述缺口与所述受体之间的所述各向异性晶体膜的部分未被施加负载，并且不被转移到所述受体。
39.根据权利要求1所述的方法，其中，对整个所述基底施加负载，由此将整个所述各向异性晶体膜转移到所述受体。
40.根据权利要求1所述的方法，其中，所述置放和加载步骤基本上是同时进行的。
41.一种供体，包括各向异性晶体膜层，以及基底，其中，所述各向异性晶体膜由包括至少一种具有π-共轭体系的多环有机化合物的棒状超分子形成。
42.根据权利要求41所述的供体，其中，所述各向异性晶体膜在一个主光轴方向上具有3.4±0.3的分子间间距。
43.根据权利要求41所述的供体，其中，所述至少一种多环有机化合物含有杂环。
44.根据权利要求41所述的供体，其中，所述各向异性晶体膜用能够形成溶致液晶膜的材料制成。
45.根据权利要求41所述的供体，其中，所述各向异性晶体膜具有二向色性。
46.根据权利要求41所述的供体，其中，所述基底包括至少一个聚对苯二甲酸乙二醇酯层。
47.根据权利要求41所述的供体，进一步包括在所述各向异性晶体膜顶部上的粘合剂层。
48.根据权利要求47所述的供体，其中，所述粘合剂层包括压敏胶材料。
49.根据权利要求41所述的供体，其中，所述供体进一步包括一个或多个选自由保护层、粘合剂层、荧光层、平面化层、扩散层、光散射层、反射层、配向层、电绝缘层、导电层、基质层、液晶层、及其任意组合组成的组中的层。
50.根据权利要求41所述的供体，其中，所述各向异性晶体膜层包括至少两个片段，其中所述两个片段的光轴形成约0度到90度范围内的角。
51.根据权利要求41所述的供体，其中，所述各向异性晶体膜层包括不同颜色的片段。
全文摘要
本发明涉及一种形成各向异性晶体膜的方法，包括提供供体(103)以及受体(101)，该供体包括基底(104)以及与基底相结合的各向异性晶体膜(102)。各向异性晶体膜的至少一部分被置放于与受体相接触。对基底的至少一部分施加负载(105)，由此在供体和受体上提供剪应力和压应力，而将各向异性晶体膜的至少一部分转移到受体上，并将各向异性晶体膜的至少一部分从基底上剥离。
文档编号G02B5/30GK1890587SQ200480036549
公开日2007年1月3日 申请日期2004年12月15日 优先权日2003年12月18日
发明者帕维尔·拉扎列夫, 迈克尔·V·波克施托 申请人:日东电工株式会社