CN104955625A - 用于液晶透镜的取向膜以及用于制备该取向膜的模具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于液晶(LC)透镜的取向膜、一种用于制备液晶(LC)透镜的取向膜的模具、制造所述取向膜和所述模具的方法。并且本发明可提供一种取向膜，从而可以有效地制造液晶透镜，其中，液晶在其内部取向良好，以及提供一种用于形成所述取向膜的模具。更具体地，本发明可以形成液晶透镜，为了实现透镜的形状，用具有有效取向的液晶来填充具有诸如曲面的非平面表面的空间。此外，可使用简单的工艺制造复杂的精细图案，并且本发明也可应用于连续的工艺，诸如辊对辊工艺。

Description

用于液晶透镜的取向膜以及用于制备该取向膜的模具
技术领域
本发明涉及一种用于液晶(LC)透镜的取向膜、一种用于制备所述取向膜的模具、一种制造所述用于LC透镜的取向膜的方法，以及一种制造所述模具的方法。
背景技术
液晶(LC)透镜可在各种领域中使用，例如，在三维(3D)显示设备中使用。随着液晶技术的不断发展，液晶材料在各个领域中都有广泛的应用。
例如，传统的光学变焦透镜组只有在当至少两个透镜彼此偶合且移动时才可达到变焦效果。在实际应用过程中，这些光学变焦透镜组相对比较厚且重并且体积较大，使得使用者在使用其时非常不方便。
LC透镜为光学组件，其中利用液晶(LC)分子的双折射特性以及根据电场分布的变化排列的的特性来使光束聚焦或发射。LC透镜改变操作电压来改变LC分子的排列方向，从而实现调整焦距的效果。此外，当在特定的方向上固定地取向(fixedly aligned)的LC透镜和使用额外电压驱动的方法的液晶盒彼此结合时，很容易实现在一个显示器中根据液晶盒是否被驱动来进行二维与三维(2D-3D)之间的切换的的显示设备。LC透镜重量轻且薄的特性是一大优势，其可以允许LC透镜在小空间中有效地达到光学变焦效果。
发明内容
技术问题
本发明涉及一种用于液晶(LC)透镜的取向膜、一种用于制备该取向膜的模具、一种制造所述用于LC透镜的取向膜的方法，以及一种制造所述模具的方法，更具体地，涉及一种用于LC透镜的取向膜，其中，通过使用简单的工艺能够容易地在具有非平面形状、曲面形状，或三维形状(3D)的基材的表面上形成精细图案，以及一种用于制备LC透镜的取向膜的模具。
技术方案
在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的实施例。在对本发明的描述中，将省略对相关技术所熟知的通用功能或构造的详细说明。此外，附图是用于理解本发明的示意图，并且为了清楚地描述本发明，将省略对不相关部分的说明，并且本发明的范围并不被附图限制。
本发明涉及一种用于液晶(LC)透镜的取向膜以及一种用于制备所述取向膜的模具。术语「用于制备LC透镜的取向膜的模具」为被配置为制备用于LC透镜的取向膜200的模具100，包括：形成有至少一个非平面表面201，使得被注入成用于LC透镜的取向膜200的液晶以透镜的形式保持；以及凸块202，其形成在至少一个非平面表面201上并且具有可以代表液晶取向性能的尺寸。凸块202可以形成为代表液晶取向性能，使得以透镜的形式保持的液晶能够取向(aligned)。
用于制备LC透镜的取向膜200模具可以具有包括凸块102的复制图案(replicated pattern)，例如，该凸块102形成在一个或多个非平面表面或曲面101上，并且具有可以代表液晶取向性能的尺寸。一个或多个非平面表面101可以为曲面以便形成LC透镜，或者可以具有透镜的形状。对一个或多个非平面表面101的具体实施例并没有特别限制，并且可以鉴于要形成的的透镜的形状进行选择。例如，一个或多个非平面101可以具有柱状透镜(lenticularlens)的形状。柱状透镜为被设计成具有半圆柱形状的放大透镜的阵列，使得当从稍微不同的角度观察时，不同的图像被放大。因此，一个或多个非平面表面101可具有透镜形状朝一个方向延伸的形状。图1示出模具100的示例性的形状，即，包括一个或多个非平面表面101和形成在一个或多个非平面表面101上的凸块102的复制图案的形状。另外，图2示出取向膜200的示例性形状，即，代表一个或多个非平面201并且包括凸块202的液晶取向图案的形状，该一个或多个非平面表面201具有模具100的一个或多个非平面表面101被转录的形状，并且当包括模具100的凸块102的复制图案被压印并且具有可以代表液晶取向性能的尺寸时，凸块202形成。因此，取向膜200的凸块202对应于在模具100的凸块102之间的凹槽。
具体地，如上所述，根据本发明的示例性实施例的的用于制备LC透镜的取向膜的模具可以具有包括形成在一个或多个非平面表面101上并且具有可以代表液晶取向性能的尺寸的凸块102的复制图案。在本发明的具体实例中，通过使用该模具可以制造用于LC透镜的取向膜200，其中，一个或多个非平面表面101以及在一个或多个非平面表面101上的凸块102被压印以对应于彼此。在用于LC透镜的取向膜200中，注入的的液晶以凸镜的形式保持，并且如上所述，注入的液晶可以取向。通过使用模具以及进行简单的工艺可以在具有曲面形状或三维(3D)形状的基材的表面上容易地形成精细图案。以此方式，当具有可以代表液晶取向性能的尺寸的凸块形成在一个或多个非平面表面101上时，为了有效地引导在LC分子的取向方向上的物理限制效应，鉴于LC分子的大小，即使LC分子之间的相互作用很大，也可减少凸块102的大小以有利于获得优良的取向性能，由于当凸块102的大小减小时，影响LC分子的取向的约束力增加。因此，可控制凸块102的大小至数十纳米至数百纳米。即使基于现有高成本半导体工艺使用传统的光刻技术或电子束光刻技术，也难以在一个或多个非平面表面上实现具有超细临界尺寸(CD)(anultra-fine critical dimension)和周期(period)的图案，并且非常难以通过使用该类方法来实现需要被施加到显示器应用中的大规模化(large-scaling up)。
通过模具100的一个或多个非平面表面101或取向膜200的一个或多个非平面表面201所形成的透镜的形状可以具有朝一个方向延伸的柱状透镜阵列的形状，并且对在该阵列中的透镜的形状没有特别地限制。例如，透镜可具有熟知的形状，诸如配置成凸透镜形状、凹透镜形状、或菲涅耳(Fresnel)透镜形状的柱状透镜阵列的形状。图6示出基于可以通过取向膜200的一个或多个非平面表面201形成的凸透镜的柱状透镜阵列(array)的横截面的形状，图7是示出基于可以通过取向膜200的一个或多个非平面表面201形成的菲涅耳透镜的柱状透镜阵列的横截面形状。当LC透镜以菲涅耳透镜的形式(而不是以梯度折射率(GRIN)透镜的形式)实现时，通过使用相对薄的LC层可以获得所需的焦距。
模具的凸块102的大小，例如，对图1中所示的凸块102的宽度W、高度H、或间距P的范围没有特别地限制，其可以为图案可以在其中压印的任何范围，在该图案中，模具的凸块102可以代表液晶取向性能。例如，模具的凸块102的宽度可以为0.05μm至10μm，0.1μm至8μm，0.15μm至6μm，0.2μm至4μm，0.25μm至2μm，或0.3μm至1μm，而模具的凸块102的间距P可以为0.05μm至20μm，0.2μm至16μm，0.3μm至12μm，0.4μm至8μm，0.5μm至4μm，或0.4μm至2μm。此外，模具的凸块102的高度或深度可以为0.01μm至5μm，0.05μm至4.8μm，0.1μm至4.5μm，0.15μm至4.3μm，0.2μm至4μm，0.3μm至4μm，或0.5μm至4μm。由于形成为调整至上述范围的凸块102被压印到上述取向膜上，因此，取向膜可以表现出恰当的液晶取向性能。
在一个实施例中，如图4所示，模具的一个或多个非平面表面101可以具有朝一个方向延伸的透镜的形状。此外，模具的凸块102可以以直线(line)的形式形成，其相对于透镜形状的延伸方向构成的角度在0°至90°的范围内。因此，取向膜200的一个或多个非平面表面201也可以具有在一个方向上延伸的透镜的形状。此外，取向膜200的凸块202可以以线的形式形成，其相对于透镜形状的延伸方向构成的角度在0°至90°的范围内。
如图5中所示，模具100可以具有辊501的形状。即，模具100可以以辊501的形式形成，其中，一个或多个非平面表面101存在于辊501的外部。在此情况下，一个或多个凸部可以在辊501上以直线的形式形成。由于曲面形状或3D形状的图案化技术为非常复杂的工艺，因此难以通过使用曲面形状或3D形状的图案化技术来制造精细图案。然而，通过使用根据本发明的模具100，使用简单的工艺可以形成组合的精细图案(a combined fine pattern)，并且组合的精细图案还可以被应用到连续的工艺中，例如，辊对辊工艺(aroll-to-roll process)500。因此，工艺的困难级别被降低，因此，组合的精细图案可容易地应用于该工艺中。
根据本发明的具体实施例的用于LC的取向膜200包括液晶取向图案，例如，如图2中所示，该液晶取向图案包括形成在一个或多个非平面表面201上并且具有代表液晶取向性能的尺寸的凸块202。在一个实施例中，取向膜200的一个或多个非平面201可具有朝一个方向延伸的凹部的形状。
对取向膜200的一个或多个非平面表面201和/或凸块202的形状或大小没有特别地限制，取向膜200的一个或多个非平面表面201可以具有上述模具的一个或多个非平面表面101被压印的形状。类似地，取向膜200的凸块202可具有一个或多个非平面表面101被上述模具的凸块102和凹槽103压印的形状。
对取向膜200的凸块202的宽度W、高度H、或间距P的范围没有特别地限制，其可以在取向膜200的凸块202可以代表液晶取向性能的任何范围中。例如，取向膜200的凸块202的宽度W可以为0.5μm至10μm，取向膜200的凸块202的间距P可以为0.5μm至20μm。此外，取向膜200的凸块202的高度H或深度可以为0.01μm至5μm。形成为调整至上述范围内的大小的凸块202可以代表恰当的液晶取向性能。
如上所述，具有LC透镜的形状的液晶(LC)膜可以使用根据本发明的模具和取向膜来制造，并且该LC膜可用于实现自动立体3D图像装置。
本发明还涉及一种制造所述取向膜或所述模具的方法。在一个实施例中，该取向膜可以通过形成液晶取向图案来制造，通过将上述模具的复制图案图案化到待压印的物体上来形成液晶取向膜。如图5所示，在一个实施例中，通过使用具有辊501的形状的模具的辊对辊工艺来制造取向膜。
在另一实施例中，图3示出根据本发明的示例性实施例制造用于LC透镜的取向膜的方法。如图3所示，该制造方法包括：在平面表面上的待压印的层302上形成包括凸块202的图案，所述凸块包括具有可以代表液晶取向性能的尺寸；以及将形成有图案的待压印的层302的表面形成为非平面表面201。取向膜的非平面表面201可以为构成透镜的形状的非平面表面201。此外，可以进行将待压印的层302的表面形成为非平面表面201，使得凸块202的形状可以保持在非平面表面201的表面上。当使用该制造方法形成取向膜时，能够形成具有高曲率半径的曲面形状并且具有高可靠性的复杂3D形状的精细图案。形成凸块202和/或形成非平面201可以通过使用本领域中所熟知的方法进行，例如，可以通过使用热压成型工艺(a hot embossing process)或纳米压印工艺(a nanoimprint process)进行。然而，本发明的实施例并不限于此。
本文所使用的术语「热压成型」为通过使用压印有所要形状的模具施加预定的压力并且在待压印的层上进行加热来复制形状的工艺。在一个实施例中待压印的层可以为热塑性树脂，并且该热塑性树脂随着温度上升显示具有粘度的流体流动。在此情况下，当使用其中压印有凹雕或浮雕特定形状的模具以压缩待压印的层时，用塑料流体填充该形状的空的空间，然后，移除模具使得该形状被复制。
用来在平面表面上形成待压印的层302的材料可以为例如，可使用热压成型工艺来形成形状的任何材料，对该材料并没有特别的限制。若用来形成待压印的层302的材料为具有优良热加工特性(其中，具有高可靠性的超细不平结构形状可容易地压印)的聚合物材料，则在热压成型工艺中不会发生热分解，且不需要有的副反应(subreaction)不介入其他热形成方法。在通过热压成型工艺形成具有可代表液晶取向性能的尺寸的凸块202中，对用来形成待压印的层302的材料没有特别的限制。而且，当形成以下将要描述的支撑层303时，用来形成支撑层303的材料可以为在使用用来形成支撑层303的材料的溶液涂布方法中的没有溶解性的材料。在一个实施例中，在平面表面上的待压印的层302可以包括热塑性聚合物。例如，待压印的层302可以包括一种或多种材料，该一种或多种材料选自由下列材料所组成的组中：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰胺(PA)、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)、聚氯乙烯(PVC)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚缩醛(POM)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯砜(PPSU)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、和聚丙烯(PP)。
在一个实施例中，根据本发明的制造取向膜200的方法可以包括在将待压印的层302形成为非平面表面201之前，在图案上形成支撑层303。即，当先形成取向膜200的凸块202，接着通过压印形成非平面表面201时，已经形成的凸块202的物理结构可能因非平面表面201形成时所施加的热量而不能保持。为了防止此问题，在进行压印工艺(embossing process)之前，即，非平面表面201形成之前，在已形成的图案上形成支撑层303。
对支撑层303的具体形成方法或材料并没有特别地限制，只要支撑层303形成为在压印工艺中保持包括凸块202的图案的形状。例如，支撑层303可以通过使用采用聚合物溶液、纳米粒子分散溶液、或金属氧化物衍生物的溶液涂布法，或溅射法或沉积法，诸如干沉积法(例如，化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积PVD))来形成。此外，用于支撑层303的材料可以为任何可在压印工艺中保持包括凸块202的图案的形状并且如以后需要可选择性地移除的任何材料。在一个实施例中，支撑层303可以包括一种或多种材料，该一种或多种材料选自由下列材料所组成的组的中：聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯酰胺(PAAM)、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸(PSSA)、聚硅酸(PSiA)、多磷酸(PPA)、聚乙烯磺酸(PESA)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚酰胺胺(PAMAM)和聚胺。支撑层303可以通过涂布上述水溶性聚合物溶液或聚合物纳米粒子溶液来形成，且如场合需要时，可使用基于可以进行溶解过程的水解作用、或缩合反应的溶胶-凝胶型金属氧化物的前驱体、金属氧化物纳米粒子溶液、或其混合物来涂布支撑层303。例如，支撑层303可以包括选自由钛醇盐、锆醇盐、烷氧基钨、锡醇盐、烷氧化锌、烷醇铝、铯醇盐、铱醇盐和硅醇盐组成的组中的一种或多种材料。
例如，支撑层303可以通过湿法涂布或干沉积来形成。然而，本发明的实施例并不限于此。
具体地，形成支撑层303的操作可以使用选自由旋转涂布、辊涂、深涂、喷涂、浸涂、流动涂布、棒涂布、刮刀、分配，以及薄膜层叠组成的组中的一种或多种方法。
在一个实施例中，干沉积法可以通过选自由CVD、等离子体溅射(ALD)、蒸发和原子层沉积组成的组中的一种方法来进行。
根据本发明的实施例的制造取向膜200的方法可以进一步包含：在将待压印的层302的表面形成为非平面表面201之后，从图案移除支撑层303。移除支撑层303的操作可以使用相对于支撑层303有蚀刻且相对于待压印的层302没有蚀刻的材料进行。例如，使用水或醇溶液(诸如异丙醇(IPA))，容易选择性地移除上述水溶性聚合物(诸如PVA或PVP)。同时，使用稀释的酸性水溶液可移除上述溶胶-凝胶型金属氧化物，具体地，该溶胶-凝胶型金属氧化物可使用1％HCl水溶液来选择性地移除。然而，本发明的实施例并不限于此。如上所述，支撑层303可以在热压印期间保持包括凸块202的图案，并且在形成非平面201之后，可移除支撑层303，使得凸块202可以形成在非平面表面201上。
本发明还涉及一种制造用于制备LC透镜的取向膜200的模具100的方法。在一个实施例中，该模具100可以通过在以上述方法制造的取向膜200上模型化来形成。制造模具100的方法可包括：在平面表面上待压印的层上形成包括凸块的图案，所述具有可以代表液晶取向性能的尺寸，以及在形成有图案的的待压印的层的表面形成为非平面表面之后，将非平面表面的形状图案化到待压印的物体上。模具100可以为包括一个或多个非平面表面101以及一个或多个凸块102的模具100，该一个或多个非平面表面101具有凸镜的形状，该一个或多个凸块102形成在一个或多个非平面表面101上并且可以构成具有液晶取向性能的凹槽103。
本发明还涉及一种使用上述取向膜制造LC膜的方法。根据本发明的示例性实施例的制造LC膜的方法可以包括将LC材料注入上述取向膜的非平面表面中来形成LC层。此外，该制造方法可以包括形成取向层以便密封在LC层上的LC材料。同时，该取向层可使用本领域中所熟知的材料来制造并且可以通过例如，摩擦取向工艺或使用线性偏振光的光照射取向工艺，来形成。此外，该取向层可以为可代表液晶取向性能的任何取向层，对其并没有特别地限制，并且可使用众所周知的取向层作为取向层。在一个实施例中，可以形成取向层，使得代表液晶取向性能的取向方向对应于设置在取向层下方的LC层的凸块的取向方向。LC层的凸块可以为通过将LC材料注入到上述取向膜中由取向膜的凸块或凹槽来形成的凸块。此外，注入的LC材料可以通过硬化工艺用来最终形成LC层。硬化方法可以通过众所周知的方法(例如，紫外线辐射或热硬化工艺)进行。在一个实施例中，取向层可以堆叠在与形成有LC层的凸块的表面相反的表面上，以便取向液晶。即，在靠近形成有凸块的表面的厚LC层的区域中的液晶取向可以很好地进行，而在与形成有凸块的表面相反的表面上的取向没有良好地进行。因此，在相反的表面上形成的LC分子可被取向。因此，可在填充有液晶的透镜的整个区域中引起均匀的液晶取向。
有益效果
如上所述，本发明可提供一种能够被有效地制造的用于液晶(LC)透镜的取向膜，其中液晶能很好地取向，以及一种用于制备LC透镜的取向膜的模具。特别地，根据本发明，为了实现透镜的形状，填充在非平面空间(诸如曲面)中的液晶在LC透镜中被有效地取向，使得LC透镜可以形成。
附图说明
图1为根据本发明的示例性实施例的模具的横截面图；
图2为根据本发明的示例性实施例的取向膜的横截面图；
图3为示出根据本发明的示例性实施例的制造取向膜的方法的截面图；
图4为根据本发明示例性实施例的模具的透视图；
图5为示出根据本发明的示例性实施例的辊对辊(roll-to-roll)工艺的透视图；
图6为根据本发明的示例性实施例的基于凸透镜的柱状透镜阵列的截面图；
图7为根据本发明的示例性实施例的基于菲涅耳透镜的柱状透镜阵列的截面图；
图8至13分别为根据本发明的实例的取向膜和根据比较例的取向膜的扫描电子显微镜(SEM)图像；
图14为根据本发明的实例的模具的照片；及
图15分别为通过根据本发明的实例以及根据比较例的取向膜制造的液晶(LC)膜的照片。
【符号说明】
100：模具
101：非平面表面(透镜形)
102：模具的凸块
103：凹槽
200：取向膜
201：非平面表面(透镜形)
202：取向膜的凸块
301：保护膜
302：在平面上待压印的层
303：支撑层
304：液晶材料
500：辊对辊(roll-to-roll)工艺
501：辊
具体实施方式
在下文中，将更详细地描述本发明的实例和不符合本发明的比较例。然而，本发明的范围不限定于以下所提出的实例。
实例1
具有8μm的间距，2μm的宽度和3.5μm的高度的线性线条光栅使用光刻蚀法工艺以及干蚀刻工艺形成在石英基板中，并且在2mTorr、C4F8＝30sccm，以及ICP：RF＝1000：50W的条件下使用干蚀刻工艺制造具有8μm的间距、2μm的宽度和2.5μm的高度的图案母模。随后通过旋转涂布将稀释成1wt％的氟化硅烷(OPTOOLTM，Daikin Industries,Ltd.)的溶液涂布在石英材料上，在120℃下干燥30分钟，然后释放(released)，并且通过旋转涂布(500rpm，30秒)将用于紫外线固化(SRMO4，Minuta TechnologyCo.,Ltd.)的聚胺甲酸酯丙烯酸酯(PUV)涂布在图案的表面上，然后，将具有180μm的厚度的PET基材添加至所得材料使得通过紫外线辐射(100W/cm-2，120秒)进行固化和释放，从而图案被复制并且模具被制造。
该模具用来形成具有凸块202的图案，该凸块202具有可代表液晶取向性能的尺寸。即，通过图3中所示的方法制造用于LC透镜的取向膜。首先，使用具有约180μm的厚度的PMMA膜形成待压印的层302，随后，通过使用上述模具(具有约8μm的间距，约2.5μm的高度，和约2μm的宽度)用热压印工艺在待压印的层302上形成包括凸块202的图案。随后，在图案上形成支撑层303。通过采用旋转涂布法使用熟知溶胶-凝胶反应性烷氧化钛在图案上形成二氧化钛(TiO2)层来制造支撑层303。
TiO2溶胶-凝胶前驱体溶液是通过将125mL的异丙氧化钛(为二氧化钛的前驱体)和2mL盐酸(为催化剂)与50mL的异丙醇(为溶剂)在充满氮气的手套盒(glove box)中混合，并搅拌混合物10分钟来制造。
随后，将TiO2溶胶-凝胶前驱体溶液留置在室温和65％的相对湿度的条件下且凝胶化，致使氧化钛(二氧化钛(TiO2))能够经过与空气中的水份的反应通过水解和缩合反应而形成。
随后，通过柱状透镜的形状的模塑(molding)(机械加工)，在形成有支撑层303的PMMA膜上进行二次热成型工艺(a secondary hot embossingprocess)。随后，通过使用HCl水溶液(盐酸的浓度：1wt％)选择性地蚀刻支撑层(TiO2)来获得用于LC透镜的取向膜。如图8中所示，(a)为扫描电子显微镜(SEM)图像，其中该溶胶-凝胶TiO2前驱体选择性地填充在凸块202中并形成支撑层303，(b)为选择性地移除TiO2之后的SEM图像，(c)和(d)为即使在透镜的形状陡峭的曲率中也很好地形成有精细图案的SEM图像。
实例2
通过与实例1相同的方法制造取向膜，除了热成型工艺是通过菲涅耳透镜的形状(替代实例1的二次热成型工艺中的基于凸透镜的柱状透镜的形状)的模塑(机械加工)来进行。
图9和10为根据实例2制造的取向膜的SEM图像。从SEM图像发现：即使在具有构成复杂形状的菲涅耳透镜的陡坡的曲线中，精细图案也能很好地形成。
具体地，图9示出当由线性菲涅耳透镜形状朝一个方向延伸的延伸方向和凸块的线性形状的延伸方向所形成的角度为0°时，透镜轴和精细线性图案(the fine linear pattern)彼此平行取向。此外，图10示出具有下列结构的SEM图像：其中，当由线性菲涅耳透镜形状朝一个方向延伸的延伸方向和凸块的线性形状的延伸方向所形成的角度为90°时，透镜轴和细线性图案彼此垂直取向。
此意味着，可自由地控制根据基于本发明的模具和/或取向膜所形成的透镜的排列及液晶的取向方向。
参照图8至10，选择性地填充在凸块202中的金属氧化物(TiO2)彼此不连接并通过溶胶-凝胶反应断开。此意味着，随着待压印的层302的表面形成和表面区域在二次压印工艺(即，凸镜形状的热形成工艺)期间增加，待压印的层302的聚合物的剪切流在待压印的层302的整个表面上于模具的边界区域发生，然而由于待压印的层302的热形成温度，金属氧化物不改变其形状。
实例3
在制造根据实例2的取向膜的方法中，聚乙烯吡咯啶酮聚合物而不是TiO2溶胶-凝胶前驱体被用来形成支撑层303。
在以与实例2相同的方式进行首次压印工艺(a primary embossing process)之后，通过聚合物溶液的旋转涂布将聚乙烯吡咯啶酮聚合物填充在支撑层303中。在此情况下，制备量为10至20wt％聚乙烯吡咯啶酮聚合物溶液以溶于异丙醇中。然后，通过使用具有菲涅耳透镜形状的模具转录透镜的形状，将透镜形状浸泡在水或异丙醇中约1分钟，以及选择性地移除为支撑层303的聚乙烯吡咯啶酮聚合物来进行第二次压印工艺。
图11和12为根据实例3制造的取向膜的SEM图像。从SEM图像发现：即使在具有复杂形状的菲涅耳透镜的曲线中精细图案也能很好地形成。具体地，图11为具有下列结构的SEM图像：当具有在一个方向延伸的线性形状的细凹部(凹槽)的延伸方向和菲涅耳透镜的透镜轴所形成的角度为90°时，透镜轴和细线性图案彼此垂直取向。此外，图12示出当具有在一个方向上延伸的线性形状的细凹部(凹槽)的延伸方向和菲涅耳透镜的透镜轴所形成的角度为0°时，透镜轴和精细线性图案彼此平行取向。
此外，实例3中的TiO2氧化物不彼此连接且被断开。通过使用聚乙烯吡咯啶酮聚合物作为支撑层303来保持精细图案并将支撑层303移除之后，可获得其中没有凸块被断开的连续线性图案结构。此为下列的结果：其中精细图案的空的空间被以与待压印的层302的膜的热流相同的比率均匀地拉长，而当在二次压印工艺中聚乙烯吡咯啶酮聚合物形成为不均匀的菲涅耳透镜和在图案的平面表面上的曲面时,，聚乙烯吡咯烷啶聚合物的比表面积变宽。
实例4
通过与实例1相同的方法制造模具，其中使用纳米级线性光栅结构(即，具有约75nm的宽度、约150nm的间距和约150nm的高度的图案)作为主模，并复制图案的形状，以便形成超细凸块。
为了形成超细凹部，通过与实例3相同的方法使用其中压印有纳米级线性晶格结构的模具来制造取向膜。
图13为取向膜的SEM图像，该取向膜具有使用具有约0.075μm的宽度、约0.150μm的间距及约0.150μm的高度的纳米线性晶格制造的菲涅耳透镜的形状。发现由凸块的取向方向和柱状透镜阵列的透镜轴所形成的角度为45°，且在菲涅耳透镜形状的上曲面和不平上部上均匀地形成纳米级凸块。
实例5
在具有实例4中制造的用于取向膜的液晶取向的凸块(110mm×110mm)的表面上，通过使用真空沉积和溅射将铜-钴(Cu-Co)沉积至约0.015μm的厚度，以及通过使用电沉积将铜电镀至约800μm的厚度。最后，移除取向膜，并且通过移除取向膜制造其中复制有取向膜的精细形状的电铸模具。图14为其中压印有用于液晶取向的凸块的具有菲涅耳透镜阵列的形状的模具的图像。
实例6
<液晶取向试验>
通过将LC聚合物填充在实例4中制造的取向膜上的凹曲面的上部以形成液晶(LC)层，并且LC片被制造以用上基材密封LC层。在此情况下，在与设置在取向层下面的具有透镜形状的LC层上所形成的取向图案的方向相同的方向上，将取向层引进至上基材。
具体地，使用光学取向工艺制造取向层。在具有所制造的光学取向层的上膜和具有透镜形状的LC层彼此面对放置并且被调整以使取向方向为相同之后，将LC复合物(LC242，由BASF制造)涂布在柱状透镜的表面上以使LC复合物的厚度在固化后为透镜的厚度，然后，将经取向的取向层层压在LC复合物上，及将紫外线(500m J/cm2)照射在用于取向层的基材的表面上，从而形成膜。
比较例1
在菲涅耳透镜上制造其中没有形成用于液晶取向的凸块的透镜膜，使得与实例6相同的工艺来制造用于液晶取向试验的样品。图15为照片，其中当液晶膜置于光轴彼此垂直取向的两个偏光片之间时，测定分别根据实例6和比较例1制造的液晶膜的取向特性。即，图15显示液晶取向度取决于在膜中形成的用于液晶取向的凸块是否存在。其中形成有纳米级凸块的菲涅耳透镜的薄膜具有优良的液晶取向特性。

Claims (26)

1.一种用于制备液晶（LC）透镜的取向膜的模具，所述模具包括复制图案，所述复制图案包括多个凸块，所述凸块形成在一个或多个非平面表面上并且具有代表液晶取向性能的尺寸。
2.如权利要求1所述的模具，其中，所述一个或多个非平面表面为透镜形状。
3.如权利要求2所述的模具，其中，所述一个或多个非平面表面具有透镜形状朝一个方向延伸的形状。
4.如权利要求2所述的模具，其中，所述透镜形状包括凸透镜形状、凹透镜形状，或菲涅耳透镜形状。
5.如权利要求1所述的模具，其中，所述凸块中的每个凸块的宽度为0.05μm至10μm。
6.如权利要求1所述的模具，其中，所述凸块中的每个凸块的间距为0.05μm至20μm。
7.如权利要求1所述的模具，其中，所述凸块中的每个凸块的高度为0.01μm至5μm。
8.如权利要求1所述的模具，其中，所述一个或多个非平面表面具有朝一个方向延伸的透镜形状，并且所述凸块具有线性形状，其中，由所述透镜形状的延伸方向和所述凸块的线性形状的延伸方向所形成的角度为0°至90°。
9.如权利要求1所述的模具，其中，所述一个或多个非平面表面呈辊的形式，其中，所述一个或多个非平面表面存在于所述辊的外侧。
10.一种用于液晶（LC）透镜的取向膜，其具有形成在所述取向膜中的液晶取向图案，所述液晶取向图案包括多个凸块，所述凸块形成在一个或多个非平面表面上并且具有代表液晶取向性能的尺寸。
11.如权利要求10所述的取向膜，其中，所述一个或多个非平面表面为透镜形状。
12.如权利要求11所述的取向膜，其中，所述一个或多个非平面表面具有透镜形状朝一个方向延伸的形状。
13.如权利要求11所述的取向膜，其中，所述透镜形状包括凸透镜形状、凹透镜形状，或菲涅耳透镜形状。
14.如权利要求10所述的取向膜，其中，所述凸块中的每个凸块的宽度为0.05μm至10μm。
15.如权利要求10所述的取向膜，其中，所述凸块中的每个凸块的间距为0.05μm至20μm。
16.如权利要求10所述的取向膜，其中，所述凸块中的每个凸块的高度为0.01μm至5μm。
17.如权利要求10所述的取向膜，其中，所述一个或多个非平面表面具有朝一个方向延伸的透镜形状，并且所述凸块具有线性形状，其中，由所述透镜形状的延伸方向和所述凸块的线性形状的延伸方向所形成的角度为0°至90°。
18.一种制造用于液晶（LC）透镜的取向膜的方法，所述方法包括：
在平面表面上的待压印的层上形成包括多个凸块的图案，所述凸块具有代表液晶取向性能的尺寸；以及
将形成有所述图案的所述待压印的层的表面形成为非平面表面。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包括：在将形成有所述图案的所述待压印的层的表面形成为非平面表面之前，在所述图案上形成支撑层。
20.如权利要求19所述的方法，进一步包括：在将形成有所述图案的所述待压印的层的表面形成为非平面表面之后，移除所述支撑层。
21.一种制造用于液晶（LC）透镜的取向膜的方法，所述方法包括将如权利要求1所述的模具的所述复制图案图案化到待压印的物体上。
22.一种制造模具的方法，包括：
在平面表面上的待压印的层上形成包括多个凸块的图案，所述凸块具有代表液晶取向性能的尺寸；
将形成有所述图案的所述待压印的层的表面形成为非平面表面；以及
将所述非平面表面的形状图案化到待压印的物体上。
23.一种制造液晶（LC）膜的方法，包括：通过将液晶（LC）材料注入到如权利要求10所述的取向膜的非平面表面中来形成液晶（LC）层。
24.如权利要求23所述的方法，进一步包括：在所述液晶（LC）层上形成取向层。
25.如权利要求24所述的方法，其中，所述取向层通过精细线性图案取向工艺、光学取向工艺，或摩擦取向工艺来形成。
26.如权利要求24所述的方法，其中，所述取向层代表液晶取向性能，并且所述取向层的取向方向对应于设置在所述取向层下方的所述液晶（LC）层的所述凸块的取向方向。
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