CN104133263A - 偏光片的制备方法 - Google Patents

Abstract

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、柔性模板以及透明基板，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，所述透明基板包括预先涂覆在其一表面上的可辐射固化液体树脂；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着远离滚筒的方向凸起；步骤C：采用卷对卷连续压印的方式将柔性模板表面上设置的凸条图案连续压印至所述透明基板预先涂覆有可辐射固化液体树脂的表面上；以及步骤D：真空金属喷镀压印有凸条图案的所述基板，在压印有凸条图案的所述基板表面上沉积一层反射金属膜。

Description

偏光片的制备方法

技术领域

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

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）。

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，并且入射波能够穿过栅格。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。

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。

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。

因此，需要一种效率高、成本低的线栅偏光片的有效制造方法，该线栅偏光片在可见光谱中具有等于或大于40%的偏振光传输。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种效率高、成本低的线栅偏光片的有效制备方法，该线栅偏光片在可见光谱中具有等于或大于40%的偏振光传输。

（二）技术方案

一种制备线栅偏光片的方法，其包括以下步骤：

步骤A:提供第一滚筒、第二滚筒、柔性模板以及透明基板，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，所述透明基板包括预先涂覆在其一表面上的可辐射固化液体树脂；

步骤B：将所述柔性模板至安装第一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；

步骤C：采用卷对卷连续压印的方式将柔性模板表面上设置的凸条图案压印至连续供给的所述基板预先涂覆有可辐射固化液体树脂的表面上；以及

步骤D：真空金属喷镀被压印有凸条图案的所述透明基板，在压印有凸条图案的所述透明基板表面上沉积一层反射金属膜。

（三）有益效果

本发明提供的制备偏光片的方法具有下述有益效果：第一，采用卷对卷连续压印的方式，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，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。

附图说明

图1为根据本发明实施例的两个滚筒的立体图。

图2为根据本发明实施例制备柔性模板的流程示意图。

图3为根据本发明实施例的制备柔性模板的详细流程示意图。

图4为根据本发明实施例对基底上的光刻胶进行曝光并显影后的基底立体图。

图5为根据本发明实施例的基板的横截面图。

图6为根据本发明实施例的采用卷对卷连续压印方式制备偏光片方法的立体图。

图7为根据本发明实施例的采用卷对卷连续压印方式制备偏光片的方法流程图。

图8为根据本发明实施例制备的沉积有反射金属膜的偏光片的横截面图。

图9为根据本发明实施例的粘贴有光学透明胶的偏光片的横截面图。

具体实施方式

以下将结合附图，更详细地描述根据本发明实施例制备偏光片的方法。

本发明的实施例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、柔性模板以及透明基板，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，所述透明基板包括预先涂覆在其一表面上的可辐射固化液体树脂；

步骤B：将所述柔性模板安装至所述两个滚筒中的第一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；

步骤C：采用卷对卷连续压印方式将柔性模板表面上设置的凸条图案压印至连续供给的所述基板预先涂覆有可辐射固化液体树脂的表面；以及

步骤D：真空金属喷镀压印有凸条图案的所述基板，在压印有凸条图案的所述基板表面上沉积一层反射金属膜。

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、丙烯酸树脂或环氧树脂等单体低聚合物材料。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。

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：

步骤A1:提供基底30，并于该基底30的一表面上形成一层光刻胶40；

步骤A2：采用光刻工艺对光刻胶40进行曝光并显影从而在所述光刻胶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构成母模板；

步骤A3：涂覆液态可固化材料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；

步骤A4：固化所述液态可固化材料50从而形成柔性模板60；以及

步骤A5：从母模板上剥离所述柔性模板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彼此配合。

在步骤A1中，基底30的材料为硅片或玻璃板等硬质基板。所述基底30的表面具有较好的平滑度，优选地，所述基底30的平均表面平滑度小于10纳米，进一步优选地，所述基底30的平均表面平滑度小于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150纳米、优选小于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。

在步骤A2中，使用现有技术中已知的光刻工艺对所述对光刻胶40进行曝光并显影。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的凹槽间距定义为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500纳米之间，优选为80纳米至120纳米之间，并且凹槽之间的间距W的范围为50纳米至500纳米之间，优选为80纳米至120纳米。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150纳米，所述凹槽的宽度D为50纳米，所述凹槽之间的间距W为50纳米。

在步骤A3中，所述液态固化材料50为液态单体低聚合物，优选地为硅树脂、氨基甲酸乙酯、丙烯酸树脂、聚二甲硅氧烷、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。在优选实施方式中，使用从美国道康宁公司购买的硅酮树脂184作为液态可固化材料。通过调节液态单体低聚物的用量可以调节步骤A5中制备的柔性模板60的厚度和硬度。柔性模板的厚度可在0.1-10mm的范围内，优选为0.2-0.3mm。

在步骤A4中，固化所述液态可固化材料的方法为现有技术中已知的固化方法，包括冷却固化、热固化或光固化。在本实施例中，固化方法为采用紫外线照射的方法固化。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。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连续压印方法。

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配合的，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是一一对应的，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。

请参阅图5，所述透明基板100的材料为纤维素基材料，例如二醋酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、硝酸纤维素、或前述材料的任意组合，以及浇注聚氨酯、丙烯酸、聚碳酸酯以及无定形聚酯和线性脂肪族烃等。透明基板100的厚度在12至300微米之间，优选地在75至150微米之间。在本实施例中，可辐射固化材料110为液态树脂，例如多功能丙烯酸树脂。可辐射固化材料110的厚度是可调节的，其厚度在5至250微米之间，优选地在10至25微米之间。可辐射固化材料110具有大于或等于50%透光率的透明度。

在步骤B中，所述柔性模板60通过粘结剂或胶带粘附在所述第一滚筒10的表面，从而在滚筒压印工艺过程中牢固地固定柔性模板60至滚筒上。可以理解，所述柔性模板60粘附在第一滚筒10表面后，在第一滚筒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的轴心方向也可与第一滚筒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。

在步骤C中，请参阅图6，图6示意性地说明了步骤C，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之间形成间隙，该间隙使得预先涂覆有可辐射固化液态树脂110的所述透明基板100能够穿过并使得所述第一滚筒10将柔性模板60上的凸条图案完全压印至该基板涂覆有可辐射固化材料的表面上。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。在压印的过程中，所述透明基板100表面上的可辐射固化材料110与所述柔性模板60的凸条62相对设置，从而在该基板100穿过第一滚筒10和第二滚筒20之间时，所述基板100表面上的可辐射固化材料110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图案完全压印至基板100预先涂覆有可辐射固化材料110的表面。当涂覆有可辐射固化材料110的基板100进入与压印工具接触时，该基板100立即暴露至电离辐射，该电离辐射使液体树脂聚合成为固体材料110。该电离辐射例如紫外线辐射或电子束源辐射。该第一滚筒不粘附至液态聚合树脂并能连续重复使用。请参见图7，图7详细说明了柔性模板60上的凸条图案压印至涂覆有可辐射固化材料110的透明基板100表面上的过程。

在步骤D中，将压印有凸条图案的基板100转移至真空金属喷镀室，在压印有凸条图案的基板100的整个表面上沉积一层反射金属膜120，该金属膜的厚度可在10至1000纳米的范围内，优选地在100至200纳米的范围内。可以使用本领域中已知的技术来沉积反射金属膜，例如热蒸发、电子束蒸发、以及溅射镀膜等。在本实施例中，反射金属为铝。也可以使用其他反射金属，例如金、银、铬、铜、镍以及前述金属的任何合金等。

在步骤D后，得到本发明的线栅偏光片130，请见图8。制备的线栅偏光片130包括透明基板100，被固化材料层110，以及反射金属沉积层120。

随后，请参阅图9，为了将本发明的线栅偏光片130应用至具有现有设备和基础设施的显示板上，例如，快速连接至LCD或OLED等的电子显示装置的表面上，在线栅偏光片130的表面上设置25至100微米厚的透明胶140，并在该透明胶140上设置硅树脂处理过的离型膜150，使用时将离型膜150去除，将线栅偏光片粘附至电子显示装置表面，这促进了快速商业应用。

所述线栅偏光片130在使用过程中，入射光由透明层100入射进入，入射光的一部分被反射层120反射从而无法从线栅偏光片130中透射，入射光的另一部分斜穿过透明层100和固化材料层110从偏光片100中透射，由此实现对入射光的偏振。

本发明制备偏光片130的方法具有以下优点：第一，采用卷对卷连续压印的方式制备，可使得制备偏光片130的过程连续进行，进而提高偏光片130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130，使其应用领域更广。

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偏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。

Claims (12)

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、柔性模板以及透明基板，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，所述透明基板包括预先涂覆在其一表面上的可辐射固化液体树脂；

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着远离滚筒的方向凸起；

步骤C：采用卷对卷连续压印的方式将柔性模板表面上设置的凸条图案压印至连续供给的所述基板预先涂覆有可辐射固化液体树脂的表面上；以及

步骤D：真空金属喷镀压印有凸条图案的所述基板，在压印有凸条图案的所述基板表面上沉积一层反射金属膜。

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A1:提供基底，并于所述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在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母模板；

步骤A3：涂覆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：从所述母模板上剥离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配合。

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A1中，所述基底的材料为表面平滑度小于10nm的硅片或玻璃板。

4.如权利要求2所述的制备偏光片的方法，其特征在于，所述光刻胶的厚度在50nm至5μm之间。

5.如权利要求2所述的制备偏光片的方法，其特征在于，在步骤A3中，所述液态可固化材料为能够凝固形成柔性薄板的任何液态单体低聚合物。

6.如权利要求1所述的制备偏光片的方法，其特征在于，所述凸条的宽度范围为50-500nm，高度范围为0.005-5μm。

7.如权利要求6所述的制备偏光片的方法，其特征在于，所述相邻凸条之间的间隔为50-500nm。

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D中反射金属膜的厚度范围为10nm至1000nm。

9.如权利要求1所述的制备偏光片的方法，其特征在于，在步骤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，在步骤D中，所述基板穿过所述第一滚筒和第二滚筒之间的间隙。

11.一种采用如权利要求1所述的方法制备的偏光片，其特征在于，其包括透明基板、多个间隔设置于透明基板表面上的凸条以及沉积在透明基板和凸条表面上的反射金属膜。

12.如权利要求11所述的偏光片，其特征在于，其还包括透明胶层和离型膜。