CN100541243C - 使导电层图形化的方法、制备偏振片的方法以及使用该方法制备的偏振片 - Google Patents

使导电层图形化的方法、制备偏振片的方法以及使用该方法制备的偏振片 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使导电层图形化的方法，一种使用该方法制备偏振片的方法和使用所述制备偏振片的方法制备的偏振片，以及具有该偏振片的显示器件。所述使导电层图形化的方法包括(a)使树脂层图形化以形成凹槽和突起，以及(b)在树脂层上涂敷导电填充材料，从而利用图形化的树脂层上的凹槽和突起的立体形状形成图形。

Description

使导电层图形化的方法、制备偏振片的方法以及使用该方法制备的偏振片
技术领域
本发明涉及一种使导电层图形化的方法，一种制备偏振片的方法以及一种使用该方法制备的偏振片。
本申请要求向韩国知识产权局于2005年6月13日提交的韩国专利申请号10-2005-0050416，以及于2006年1月10日提交的韩国专利申请号10-2006-0002769的申请日的权益，其公开在此全部引入作为参考。
背景技术
偏振片是一种从非偏振光，如自然光中提取具有特定振动方向的线性偏振光的光学元件。偏振片用于如太阳镜、照相机的滤光片、运动护目镜、汽车的前灯和显微镜的偏振膜的广泛领域。近来，偏振片在液晶显示器的应用已经增加。
在图1中，作为偏振片的例子的纳米格栅偏振片使用导电纳米格栅产生偏振作用。然而，因为复杂的制备工艺、低效率和难于制备具有大面积的偏振片，所以不可能将常规纳米格栅偏振片用于液晶显示器。
详细地，一般使用下述两种方法制备常规纳米格栅偏振片。
图3图解说明了一种方法。根据该方法，在如玻璃或石英的无机基板上形成导电金属层，以及在导电金属层上形成光致抗蚀剂层。接着，使用光掩膜对光致抗蚀剂层进行选择性的曝光并显影从而形成图形。随后，使用图形化的光致抗蚀剂层刻蚀层叠于光致抗蚀剂层下面的导电金属层，以使导电金属层图形化。随后，将光致抗蚀剂层除去。
图4示出了另一种方法。根据该方法，在无机基板上形成导电金属层，以及在导电金属层上形成光致抗蚀剂层。接着，使用压模挤压光致抗蚀剂层使其变形，曝光和显影以形成图形。随后，使用图形化的光致抗蚀剂层刻蚀层叠于光致抗蚀剂层下面的导电金属层，以使导电金属层图形化，然后将光致抗蚀剂层除去。
如上所述，制备纳米格栅偏振片的常规方法的问题在于，必须进行导电金属层上的光致抗蚀剂层的形成、光致抗蚀剂层的图形化以及光致抗蚀剂层的去除，以使导电金属层图形化，因此，工艺复杂并且制备成本高。而且，由于常规方法中使用的光掩膜或压模使用电子束或X射线制备，所以没有选择只能制备具有小面积的偏振片。因此，不可能使用常规方法制备具有大面积的纳米格栅偏振片。
发明内容
技术问题
本发明人证实，当使用塑模法(plastic molding process)，如热模塑或光固化法，代替常规刻蚀法使树脂图形化以形成凹槽和突起，并将导电填充材料涂敷在树脂层上，从而利用凹槽和突起的立体形状形成图形时，可防止由刻蚀法引起的污染和导电性原料的浪费，并且可以以低成本通过简单的方法使导电层图形化。本发明人还证实，当使用通过立体光刻法制备的压模以在树脂上形成凹槽和突起时，可大面积地使导电层有效图形化，从而可制备具有大面积的纳米格栅偏振片。
因此，本发明的目的是提供一种使导电层图形化的方法，一种使用该方法制备偏振片的方法，一种使用该方法制备的偏振片以及一种具有该偏振片的显示器件。
技术方案
本发明的一个实施方式提供了一种使导电层图形化的方法，其包括(a)使树脂层图形化以形成凹槽和突起，以及(b)在所述树脂层上涂敷导电填充材料，从而利用图形化的树脂层上凹槽和突起的立体形状形成图形。
本发明的另一个实施方式提供了一种制备偏振片的方法，其包括(a)使树脂层图形化以形成凹槽和突起，以及(b)在所述树脂层上涂敷导电填充材料，以利用图形化的树脂层上的凹槽和突起的立体形状形成图形。
本发明的另一个实施方式提供了一种偏振片，所述偏振片包括图形化以形成凹槽和突起的树脂层以及涂敷以利用树脂层上的凹槽和突起的立体形状形成图形的导电填充材料。
本发明的另一个实施方式提供了一种具有所述偏振片的显示器件。
附图说明
参照附图，通过详细描述其优选实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更显而易见，其中：
图1示意性地说明了纳米格栅偏振片的工作机理；
图2为常规纳米格栅偏振片的剖面图；
图3图解说明了使用光掩膜曝光和刻蚀法的常规纳米格栅偏振片的制备；
图4图解说明了使用纳米压印和刻蚀法的常规纳米格栅偏振片的制备；
图5图解说明了根据本发明一个实施方式的纳米格栅偏振片的制备；
图6图解说明了根据本发明另一个实施方式的纳米格栅偏振片的制备；
图7图解说明了使用立体光刻法的压模的制备；
图8～12为示出根据本发明的纳米格栅偏振片的结构的剖面图；以及
图13图解说明了导电填充材料的选择性填充。
具体实施方式
下文，将对本发明作详细说明。
图5示出了根据本发明一个实施方式的使导电层图形化的方法。在该实施方式中，使用了能作为载体并且能在其上面形成凹槽和突起的图形的树脂层。使树脂层图形化以形成凹槽和突起。关于这一点，例如，可以如下方式进行凹槽和突起的图形化，使用压模将树脂层挤压，并使其热固化或光固化，然后将压模与树脂层分开。如果使用根据本发明的使导电层图形化的方法制备纳米格栅偏振片，优选以预定间隔设置的格栅形式设置凹槽。例如，树脂层上的凹槽和突起可具有图8～10或图11和12所示的形状。只要具有相同形状的部分以规则的间隔设置，该形状不受限制。而且，优选凹槽具有几十至几百纳米的宽度和深度以形成纳米格栅。
随后，在所述树脂层上涂敷导电填充材料，从而利用树脂层上的凹槽和突起的立体形状形成图形。关于这一点，在树脂层上涂敷导电填充材料从而利用凹槽和突起的立体形状形成图形并不是一种简单的涂敷方法，而是利用凹槽和突起的立体形状使导电填充材料选择性地仅仅涂敷在树脂层表面的特定部分，例如仅仅涂敷在树脂层的凹槽上，仅仅涂敷在树脂层的突起上，或者涂敷在一部分凹槽和一部分突起上，以形成由导电填充材料制成的图形化层。
涂敷导电填充材料的方法的例子包括但不限于选择性湿涂法，如刮刀涂敷法、辊涂法以及狭缝模具式涂敷法，或者选择性干涂法，如包括PVD(物理气相沉积法)和倾斜溅射法(inclined sputtering)的沉积法。溅射法是一种将溅射气体注入真空室并与形成层的目标材料碰撞以产生等离子体，并将目标材料涂敷于基板上的方法。倾斜溅射法是以斜面涂敷该气体的方式进行的。
例如，如图13所示，通过使用倾斜溅射法，可选择性地将导电填充材料涂敷在树脂层的凹槽的一部分壁上和突起的一部分表面上，从而使导电层图形化。
在本发明中，如上所述，将导电填充材料直接涂敷到树脂层上，从而利用树脂层的凹槽和突起的立体形状形成图形。因此，对于导电填充材料，不必选择性地除去导电填充材料以形成图形，因此可简化该方法。
如果需要，在将导电填充材料涂敷在树脂层上从而形成图形后，在其上面可形成保护膜。
图6图解说明了根据本发明另一个实施方式的使导电层图形化的方法。在该实施方式中，在作为载体的基板上形成可通过热或光固化的树脂层。随后，使固化树脂层图形化以形成凹槽和突起。在该实施方式中，凹槽和突起的图形化、导电填充材料的涂敷和保护膜的形成如图5的实施方式中所述。
在本发明中，可以不需要单独的载体而被使用的树脂层材料可以为有机材料，如塑料，例如光学透明有机材料，以及如聚酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚酯环烷酸酯(polyesternaphthenate)和聚丙烯酸酯。因为上述材料能用作载体和模塑树脂，所以如果使用由上述材料制成的树脂层，可不使用单独的基板。
在本发明中，能利用光固化法在其上面形成微细图形(micropattern)的光固化树脂可用作在基板上形成作为载体的树脂层的材料，并且所述材料可以以透明液态树脂，如聚氨酯丙烯酸酯(urethane acrylate)、环氧丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯为例。因为上述透明液态树脂具有低粘度，所以液态树脂易于填充具有纳米尺寸模具的压模的模具框架(moldframe)，以容易地模塑纳米尺寸的实体。而且，优点在于与基板的粘附是优异的，并且固化后易与压模分离。如果上述树脂层形成于基板上，可以使用无机基板，如玻璃或石英，或者光学透明有机材料作为基板。在使导电层图形化的常规方法中，因为使用无机基板，如玻璃或石英作为基板，所以问题在于，制备的器件具有较差的柔性。然而，在本发明中，柔性有机材料以及无机材料都可用作基板的材料。因此，常规方法适合分批式法，但是本发明使用有机基板，如塑料膜，从而可用于连续方法。
在本发明中，导电填充材料的功能是向目标器件提供导电性。特别地，当本发明的方法用于制备纳米格栅偏振片时，导电填充材料可向纳米格栅部分提供导电性以实现偏振片的功能。在本发明中，导电填充材料的例子可以是一种或多种如银、铜、铬、铂、金、镍和铝的导电金属，其与有机材料的混合物，或者导电性有机物质，如聚乙炔、聚苯胺以及聚乙烯-二氧噻吩。常规技术的问题在于，由于金属薄膜层用于形成导电层，所以所述材料的柔性较差。然而，在本发明中，上述所需材料用于改善器件的柔性。优选导电金属颗粒的粒度为几纳米至几十纳米，以利用纳米格栅形状的凹槽和突起的立体形状选择性地涂敷树脂层的特定部分。另外，与导电金属粉末混合的有机材料的例子包括但不限于环氧丙烯酸酯。
如果需要，在本发明中，利用树脂层的凹槽和突起的立体形状将导电填充材料选择性地涂敷于树脂层上后，在导电填充材料上可形成保护膜。所述保护层可由如环氧丙烯酸酯的材料制成，并且使用涂敷法形成。如果需要，可以向保护层额外提供粘附、抗静电和耐磨功能。
在本发明中，如上所述，可使用压模使树脂层图形化以形成凹槽和突起的方法。特别地，在本发明中，优选使用立体光刻法制备的具有大面积的压模。术语“立体光刻法”表示使用由计算机控制的激光器使光固化组合物的薄膜固化以制备立体物体的方法。这种方法在美国专利号4,575,330、4,801,477、4,929,402和4,752,498，以及韩国未审查的专利申请号1992-11695和1998-63937中进行了详细公开。在本发明中，由于立体光刻法被用于制备根据本发明的使导电层图形化的方法所用的压模，所以可以制备具有纳米尺寸模具和大面积的压模，因此可大面积地使导电层有效图形化。而且，使用上述方法可制备具有大面积的纳米格栅偏振片。在本发明中，压模的模具的材料可以金属，如镍、铬和铑，或者有机材料，如环氧化合物和硅氧烷为例。图7图解说明了使用立体光刻法制备压模。
实施方式
根据示出以说明，但不解释为对本发明限制的下述实施例可以获得对本发明的更好的理解。
实施例1
根据图5所示的步骤制备偏振片。具体而言，使用激光立体光刻法(laser stereolithography)制备镍压模，使得间距(pitch)为200纳米以及纳米格栅线宽为65纳米。将作为树脂层的具有100μm厚度的挤压透明聚酯膜(SAEHAN公司，韩国)用镍压模挤压并于150℃下加热，以形成对应于压模的模具的凹槽和突起(使用韩国NND公司的纳米压印仪器)。随后，使用刮刀涂敷法(不锈钢弧形刀(stainless comma knife))将银纳米颗粒作为导电填充材料分散并稳定于乙醇中的溶液(由韩国Advanced Nano Products公司制造)选择性填充到聚酯膜上形成的凹槽中，然后于120℃下干燥30分钟。随后，使用透明的基于丙烯酰基的树脂(acryl-based resin)形成保护膜，以制备纳米格栅偏振片。
实施例2
根据图6所示的步骤制备偏振片。具体而言，将透明光固化液态模塑聚氨酯丙烯酸酯树脂(韩国SK-CYTECH公司)涂敷于作为基板的具有100μm厚度的透明聚酯膜(日本TOYOBO有限公司的A4400)上，以形成光固化树脂层。随后，用实施例1所示的镍压模挤压所述光固化树脂层后，紫外线辐射所述树脂层20秒以使树脂层固化，以及分离压模以在光固化树脂层上形成凹槽和突起。随后，将铝以80°倾斜侧角和0.2nm/秒的速度溅射以沉积为150nm的厚度(日本ULVAC公司)，从而使铝仅仅选择性填充在树脂层的突起上。然后，形成保护膜以制备纳米格栅偏振片。
对比例1
根据图3所示的步骤制备偏振片。具体而言，将铝沉积在石英基板上。关于这一点，使用涂敷法涂敷光致抗蚀剂，以及使用光掩膜进行选择性曝光。随后，使用刻蚀法将对应于光致抗蚀剂曝光部分的位置处的铝层除去，并进行洗涤和冲洗以制备纳米格栅偏振片。
对比例2
根据图4所示的步骤制备偏振片。具体而言，除了使用压模挤压光致抗蚀剂后再进行曝光代替使用光掩膜的曝光法之外，重复对比例1的步骤以制备纳米格栅偏振片。
工业实用性
与包括使光致抗蚀剂层图形化和刻蚀过程的使导电层图形化的常规方法相比，根据本发明的使导电层图形化的方法的优点在于，成本低，确保方法简单，原料的使用效率最大化，并且防止了由刻蚀引起的污染，因此所述方法的清洁性得到保证。而且，由于使用立体光刻法制备的具有大面积的压模用于使导电层图形化，所以可大面积地使导电层有效图形化。因此，本发明的方法适用于制备具有大面积的纳米格栅偏振片。
虽然为举例说明的目的已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域技术人员应该理解，在不偏离所附权利要求中公开的本发明的范围和实质的情况下，可进行多种改变、添加和替代。

Claims (12)

1、一种使导电层图形化的方法，其包括：
(a)使树脂层图形化以形成凹槽和突起；以及
(b)仅在所述树脂层的凹槽，仅在其突起，或者仅在其一部分凹槽和一部分突起上选择性地涂敷导电填充材料，从而利用所述图形化的树脂层上的凹槽和突起的立体形状形成图形，
其中，所述步骤(b)使用选择性湿涂或干涂法进行。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(a)包括使用压模挤压所述树脂层，然后使该树脂层固化。
3、根据权利要求2所述的方法，其中，所述压模使用立体光刻法制备。
4、根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(b)的选择性干涂法为倾斜溅射法。
5、根据权利要求1所述的方法，其中，所述树脂层由光学透明有机材料形成。
6、根据权利要求1所述的方法，其中，所述树脂层在由选自包括无机材料和有机材料的组的材料形成的基板上形成，并且所述树脂层由固化液态树脂形成。
7、根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
(c)在所述步骤(b)后在所述树脂层和导电层上形成保护层。
8、根据权利要求1所述的方法，其中，所述导电填充材料选自包括金属、金属和有机材料的混合物以及导电性有机物质的组。
9、使用根据权利要求1～权利要求8中任一项所述的方法制备偏振片的方法。
10、一种偏振片，其包括：
图形化以形成凹槽和突起的树脂层；以及
仅在所述树脂层的凹槽，仅在其突起，或者仅在其一部分凹槽和一部分突起上选择性地涂敷，从而利用所述图形化的树脂层上的凹槽和突起的立体形状形成图形的导电填充材料。
11、根据权利要求10所述的偏振片，其进一步包括：在所述树脂层和导电填充材料层上形成的保护层。
12、一种显示器件，其包括根据权利要求10或11所述的偏振片。
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