制备偏光片的方法

制备偏光片的方法
【专利摘要】本发明涉及一种制备偏光片的方法，其包括以下步骤：步骤A:提供第一滚筒、第二滚筒、柔性模板以及基板，其中所述柔性模板的一表面形成有多个彼此平行且间隔设置的凸条，所述基板包括层叠的一透明层和一反射层；步骤B：将所述柔性模板安装至第一滚筒的表面使得所述柔性模板上的凸条沿远离滚筒的方向凸起；步骤C:形成一层油墨于所述凸条远离第一滚筒的表面；步骤D：采用卷对卷连续印刷的方法将凸条远离第一滚筒的表面上的油墨粘附至所述基板的反射层表面上；以及步骤E：刻蚀未被油墨覆盖的反射层从而暴露透明层。
【专利说明】制备偏光片的方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备偏光片的方法，尤其涉及一种制备线栅型偏光片的方法。

【背景技术】
[0002]就概念而言，最简单的线性偏光片是线栅偏光片，其由放置在垂直于入射光束的平面内的细平行金属丝的规则阵列构成。具有与这些金属丝平行对齐的电场分量的电磁波引起电子沿金属丝长度方向的移动。由于电子在该方向上是自由移动的，偏光片在反射光时的性能类似于金属表面；并且波沿入射光束折返(减去因金属丝的焦耳热而产生的少量能量损失)。
[0003]对于具有垂直于金属丝的电场的波来说，电子不能移动得非常远从而横跨每一根金属丝；因此，少量能量被反射，并且反射波能够穿过栅格。由于平行于金属丝的电场分量被反射，被传递的电磁波仅在垂直于金属丝的方向上具有电场并由此线性偏振化。应注意的是，偏振方向是垂直于金属丝的；波从金属丝间的间隙“溜走”的这种理解是不正确的。
[0004]在实际应用中，金属丝之间的间接必须小于辐射波长，并且金属丝的宽度应该是该间距的一小部分。这意味着线栅偏光片通常仅用于微波以及远、中红外光。通过使用先进的光刻技术，可以制作能偏振可见光的间距非常密集的金属栅格。由于偏振度对入射光的波长和角度依赖性不高，因此它们应用于诸如投影的宽频应用中。然而，先进的光刻技术对于用于显示器应用中的廉价的卷对卷式线栅偏光片的制造来说过于昂贵。
[0005]线性偏光片广泛应用于液晶显示器的生产中。两个彼此正交的偏光片附着在液晶单元正面和反面，当在单元电极的顶部和底部施加电场时，其使液晶起到遮光器的作用。然而，现有的聚乙烯基聚合物偏光片中较大的问题在于其使显示器的光输出削弱了 50%。数十年来，光输出方面的这种弊端已成为电子消费品市场的难题，因为实现尤其是室外照明度所需的能量会降低电池寿命。
[0006]现有技术中多是采用刻蚀硅基片的方法制备偏光片，其效率低、成本高。


【发明内容】

[0007](一)要解决的技术问题
[0008]有鉴于此，确有必要提供一种效率高、成本低的偏光片的制备方法。
[0009](二)技术方案
[0010]本发明提供一种制备偏光片的方法，其包括以下步骤:步骤A:提供两个滚筒、柔性模板以及基板，其中所述柔性模板的一表面形成有多个彼此平行且间隔设置的凸条，所述基板包括层叠的透明层和反射层；步骤B:将所述柔性模板安装至所述两个滚筒中的一个滚筒的表面使得所述柔性模板上的凸条沿远离滚筒的方向凸起；步骤C:形成一层油墨于所述凸条远离滚筒的表面；步骤D:采用卷对卷连续印刷的方法将凸条远离滚筒的表面上的油墨粘附至所述基板的反射层表面上；以及步骤E:刻蚀未被油墨覆盖的反射层从而暴露透明层。
[0011](三)有益效果
[0012]本发明提供的制备偏光片的方法具有以下有益效果:第一，采用卷对卷连续印刷的方式制备，可使得制备偏光片的过程连续进行，进而提高偏光片的制备效率；第二，所述柔性模板如果在制备过程中被损坏了，可以方便更换，降低了维修成本；第三、所述柔性模板由注塑成型的方法制备，柔性模板上的图案易于改变，因此，易于制备不同尺寸、结构的偏光片，使其应用领域更广。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例提供的两个滚筒。
[0014]图2为本发明实施例提供的制备柔性模板的立体流程图。
[0015]图3为本发明实施例提供的制备柔性模板的侧视流程图。
[0016]图4为本发明实施例提供的图案化的光刻胶的立体图。
[0017]图5为本发明实施例提供的基板的侧视图。
[0018]图6为本发明实施例提供的采用卷对卷连续方式制备偏光片的方法的立体图。
[0019]图7为本发明实施例提供的采用卷对卷方式制备偏光片的方法的流程图。
[0020]图8为本发明实施例制备得到的偏光片的侧视图。

【具体实施方式】
[0021]以下将结合附图，更详细地说明本发明实施例提供的偏光片的制备方法。
[0022]本发明实施例提供一种制备偏光片的方法，其包括以下步骤:
[0023]步骤A:提供两个滚筒、柔性模板以及基板，其中所述柔性模板的一表面形成有多个彼此平行且间隔设置的凸条，所述基板包括层叠的透明层和反射层；
[0024]步骤B:将所述柔性模板安装至所述两个滚筒中的一个滚筒的表面使得所述柔性模板上的凸条沿着远离滚筒的方向凸起；
[0025]步骤C:形成一层油墨于所述凸条远离滚筒的表面；
[0026]步骤D:采用卷对卷连续印刷的方法将凸条远离滚筒的表面上的油墨粘附至所述基板的反射层表面上；以及
[0027]步骤E:刻蚀未被油墨覆盖的反射层从而暴露透明层。
[0028]在步骤A中，请参阅图1，所述两个滚筒分别为第一滚筒10和第二滚筒20。所述第一滚筒10和第二滚筒20均是刚性滚筒，第一滚筒10和第二滚筒20的材料可以是玻璃、陶瓷或金属。所述柔性模板的材料可以是硅树脂、氨基甲酸乙酯、尿烷或环氧树脂等柔性聚合物材料。所述柔性模板具有一定的柔韧性，所述柔性模板应当可以在外力作用下弯曲成为一圆环状且较长时间保持圆环状不折断或损坏。
[0029]请参阅图2以及图3，所述步骤A中柔性模板60的制备方法包括以下子步骤:
[0030]步骤Al:提供一基底30,并于该基底30的一表面上形成一层光刻胶40 ；
[0031]步骤A2:采用光刻工艺对光刻胶40进行曝光、显影从而于所述光刻胶40的表面上形成多个平行且间隔设置的凹槽42，所述基底30以及形成于基底30上的光刻胶40构成一母模板；
[0032]步骤A3:浇注一液态可固化材料50于所述母模板形成有凹槽42的表面上，所述液态可固化材料50填充所述凹槽42，并完全覆盖所述光刻胶40 ；
[0033]步骤A4:固化所述液态可固化材料50从而形成一柔性模板60 ；以及
[0034]步骤A5:剥离所述柔性模板60得到一单独的柔性模板60，所述柔性模板60的一表面上具有多个彼此平行且间隔设置的凸条62，所述凸条62与形成于母模板上的凹槽42彼此啮合。
[0035]在步骤Al中，基底30的材料为硅晶片或玻璃等硬质基板。所述基底30的表面具有较好的光滑度，优选地，所述基底30的表面光滑度小于10纳米，进一步优选地，所述基底30的表面光滑度小于5纳米。本实施例中，所述基底30的材料为硅晶片，因为硅晶片与小于100纳米线性几何特点的加工设备和加工工艺比较匹配。所述光刻胶40的厚度为50纳米到5微米。所述光刻胶40可为正性光刻胶或负性光刻胶。本实施例中，所述光刻胶40的厚度为2.5微米。所述光刻胶40优选地为SU8，因为其能够形成坚固的机械细线特征，且能极佳地粘附到硅片表面上。
[0036]在步骤A2中，所述对光刻胶40进行曝光和显影的光刻工艺与现有技术中的光刻工艺相同。请参阅图4，其中光刻胶40的凹槽宽度定义为凹槽的相对侧壁之间的距离，即图4中的宽度D，光刻胶40的凹槽的间隔定义相邻凹槽的侧壁之间的最小距离，即图4中的间距W，所述凹槽的深度定义为图4中的H。凹槽的宽度D的范围在50纳米至500nm之间，优选为80纳米至120nm之间，并且凹槽之间的间距W的范围为50纳米至500nm之间，优选为80纳米至120nm。凹槽的深度H的范围可为0.005微米至5微米，优选为0.01微米至2微米。本实施例中，所述凹槽的深度H为102纳米，所述凹槽的宽度D为100纳米，所述凹槽之间的间距W为100纳米。
[0037]在步骤A3中，所述液态可固化材料50为液态单分子低聚体，优选地为硅树脂、氨基甲酸乙酯、硅酮树脂184、聚氨酯、聚二烯、弹性环氧物或环氧树脂以及前述聚合物材料的任意组合。进一步地所述液态可固化材料50还可以为热塑性聚合物或热固性聚合物。所述热塑性聚合物包括聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯或者有机玻璃等。所述热固性聚合物包括酚醛树脂或硫化橡胶等。通过调节浇注的液态单分子低聚体的量可以调节步骤A5中得到的柔性模板60的厚度。通过调节固化条件可以调节步骤A5中得到的柔性模板60的机械拉伸性能和硬度。不同厚度、机械拉伸性能和硬度的柔性模板60适用于不同的卷对卷印刷方法。
[0038]在步骤A4中，所述固化聚合物的方法可为冷却固化、热固化或光固化。固化热塑性聚合物的方法为冷却固化，固化热固性聚合物的方法为加热固化，固化液体单分子低聚体的方法为采用紫外线照射的方法固化。
[0039]在步骤A5中，所述柔性模板60上的图案与光刻胶40表面上的图案是彼此啮合的，也就是说，所述柔性模板60上的凸条62与所述光刻胶上的凹槽42是对应的，所述柔性模板60上的凸条62嵌入所述光刻胶的凹槽42,并与所述光刻胶的凹槽42的内壁完全接触。
[0040]请参阅图5，所述基板72中透明层80的材料为硅、二氧化硅、纤维素乙酸酯、热稳定性聚酯、聚碳酸酯、环聚烯烃膜或无定形聚酯等硬质或软质透明材料。所述反射层70的材料为具有反射性的金属，所述金属包括铝、金、银、铜和镍。所述反射层的厚度应当可以保证对可见光的反射，所述反射层70的厚度为5纳米至1000纳米。本实施例中，所述反射层70的材料为铝，厚度为200纳米至400纳米，具体地为300纳米。
[0041]在步骤B中，所述柔性模板60通过粘结剂粘附在所述第一滚筒10的表面。可以理解地，所述柔性模板60粘附在第一滚筒10表面后，第一滚筒10的整个表面形成多个连续的凸条62。所述柔性模板60上的凸条62的延伸方向可平行于第一滚筒10的轴心方向也可于第一滚筒10的轴心方向成一定的角度，也就是说，凸条62的延伸方向没有限制。本实施例中，所述柔性模板上的凸条62平行于所述第一滚筒10的轴心，且所述第一滚筒10表面的多个凸条62是连续的等间隔的且彼此平行。
[0042]在步骤C中，所述油墨90的材料为娃烧、硫醇、和勝酸酷等。所述油墨90为自组装单分子墨水。本实施例中所述油墨90的材料为氟化磷酸酯。在此步骤中，所述油墨90也可形成于凸条62之间的区域或者油墨90仅形成于凸条60远离第一滚筒10的表面。
[0043]在步骤D中，请参阅图6，图6示意性地说明了步骤D，所述第一滚筒10和第二滚筒20相对设置，所述第一滚筒10和第二滚筒20之间形成一间隙，所述基板72可穿过所述第一滚筒10和第二滚筒20之间的间隙。其中第一滚筒10的作用为印刷油墨90至基板72，第二滚筒20起到支撑的作用。第二滚筒20的表面是光滑的，其上未设置有柔性模板。在印刷的过程中，所述基板72中的反射层70与所述柔性模板60的凸条62相对设置，从而在基板72穿过第一滚筒10和第二滚筒20之间时，所述基板72中的反射层70与柔性模板60上的凸条62彼此挤压，所述柔性模板60上的凸条62表面粘附的油墨转移至基板72的反射层70的表面。
[0044]请参阅图7，图7说明了步骤C和步骤D，其中图7中的第一幅图和第二幅图说明了步骤C，图7中的第三幅图和第四幅图说明了步骤D。由于所述反射层70为金属，所述油墨90与所述金属形成共价键，从而所述油墨90瞬间粘附至与其接触的金属表面上。然而，由于凸条62之间的区域即使形成有油墨90，该部分油墨90通过凸条62与所述金属保持一定距离，因此凸条62之间的部分的油墨90也无法粘附至金属表面。因此，金属表面上粘附的油墨90所形成图案与凸条远离第一滚筒10的表面所形成图案相对应。
[0045]在步骤E中，刻蚀未被油墨90覆盖的反射层70，所述刻蚀反射层70的方法为反应离子刻蚀法或者使用刻蚀液刻蚀反射层70。在步骤E中，所述油墨90起到了保护层的作用，油墨90保护位于油墨下方的反射层70不被刻蚀。步骤E结束后，得到偏光片100。
[0046]可选择地，如果采用刻蚀液刻蚀反射层70，刻蚀结束后，进一步包括采用去离子水清洗并干燥的步骤。
[0047]请参阅图8，制备得到的偏光片100包括一透明层80、多个间隔设置于透明层80表面上的反射层70以及设置在反射层70远离透明层80上的油墨90。
[0048]所述偏光片100在使用过程中，入射光由透明层80入射进入，入射光的一部分被反射层70反射从而无法从偏光片100中透射，入射光的另一部分穿过透明层80从偏光片100中透射，由此实现对入射光的偏振。
[0049]本发明制备偏光片100的方法具有以下优点:第一，采用卷对卷印刷的方式制备，可使得制备偏光片100的过程连续进行，进而提高偏光片100的制备效率；第二，所述柔性模板如果在制备过程中被损坏了，可以方便更换，降低了维修成本；第三、所述柔性模板由注塑成型的方法制备，柔性模板上的图案易于改变，因此，易于制备不同尺寸、结构的偏光片100，使其应用领域更广。
[0050]虽然已经参考特定实施方式具体示出并描述了本发明，本领域的技术人员应理解在不悖离所附权利要求限定的本发明的精神和保护范围的情况下，可以做出各种形式和细节的变化。因此所附权利要求表示了本发明的保护范围，并且因此希望包含了在权利要求等同的含义和范围内所作的所有变化。
【权利要求】
1.一种制备偏光片的方法，其包括以下步骤: 步骤A:提供第一滚筒、第二滚筒、柔性模板以及基板，其中所述柔性模板的一表面形成有多个彼此平行且间隔设置的凸条，所述基板包括层叠的透明层和反射层； 步骤B:将所述柔性模板安装至第一滚筒的表面使得所述柔性模板上的凸条沿远离第一滚筒的方向凸起； 步骤C:形成一层油墨于所述凸条远离第一滚筒的表面； 步骤D:采用卷对卷连续印刷的方法将凸条远离第一滚筒的表面上的油墨粘附至所述基板的反射层表面上；以及 步骤E:刻蚀未被油墨覆盖的反射层从而暴露透明层。
2.如权利要求1所述的制备偏光片的方法，其特征在于，所述步骤A中柔性模板的制备方法包括以下子步骤: 步骤Al:提供基底,并于该基底的一表面上形成一层光刻胶； 步骤A2:采用光刻工艺对光刻胶进行曝光并显影从而于所述光刻胶的表面上形成多个平行且间隔设置的凹槽，所述基底以及形成于基底上的光刻胶构成一母模板； 步骤A3:浇注液态可固化材料于所述母模板形成有凹槽的表面上，所述液态可固化材料填充所述凹槽，并完全覆盖所述光刻胶； 步骤A4:固化所述液态可固化材料从而形成一柔性模板；以及步骤A5:剥离所述柔性模板得到一单独的柔性模板，所述柔性模板的一表面上具有多个彼此平行且间隔设置的凸条，所述凸条与形成于母模板上的凹槽彼此啮合。
3.如权利要求2所述的制备偏光片的方法，其特征在于，所述步骤Al中，所述基底的材料为硅晶片或玻璃板。
4.如权利要求2所述的制备偏光片的方法，其特征在于，所述步骤A3中，所述液态可固化材料包括热塑性聚合物、热固性聚合物或者液态单分子低聚体。
5.如权利要求1所述的制备偏光片的方法，其特征在于，所述步骤A中的反射层的材料为具有反射性的金属。
6.如权利要求1所述的制备偏光片的方法，其特征在于，所述步骤A中反射层的厚度为5纳米至1000纳米。
7.如权利要求1所述的制备偏光片的方法，其特征在于，所述步骤A中的所述透明层的材料为硅、二氧化硅、纤维素乙酸酯、热稳定性聚酯、聚碳酸酯、环聚烯烃膜或无定形聚酯。
8.如权利要求1所述的制备偏光片的方法，其特征在于，所述步骤C中的所述油墨的材料为硅烷、硫醇、氟化膦酸酯或膦酸酯。
9.如权利要求1所述的制备偏光片的方法，其特征在于，所述步骤A中所述第一滚筒和第二滚筒相对且间隔设置并于两个滚筒之间形成一间隙。
10.如权利要求9所述的制备偏光片的方法，其特征在于，所述步骤D中，所述基板穿过所述第一滚筒和第二滚筒之间的间隙。
11.如权利要求9所述的制备偏光片的方法，其特征在于，所述步骤D中，所述油墨与所述反射层中的金属形成共价键。
12.—种采用如权利要求1所述的方法制备的偏光片，其特征在于包括一透明层、多个间隔设置于透明层表面上的反射层以及设置在反射层远离透明层的表面上的油墨。
【文档编号】G02B5/30GK104133264SQ201310158906
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年5月2日 优先权日:2013年5月2日
【发明者】罗伯特·彼得科维奇 申请人:罗伯特·彼得科维奇