TWI574077B - 可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法 - Google Patents

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Description

可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法
本發明是有關一種光學複合膜之製造方法，尤指一種可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法。
高分子分散液晶膜(Polymer Dispersed Liquid Crystal,PDLC)是由次微米大小的液晶微粒(Liquid Crystal droplet)均勻分散於高分子材質中所組成，由於其“可利用外加電場操作在光散射狀態或光穿透狀態”的機制，因此可使用於導電玻璃上，例如將PDLC封裝於導電玻璃中，如此便可透過電場的變化(開關)，使透光結構呈現透明或不透明的變化效果，此內建PDLC的導電玻璃即市場上所稱之智能玻璃(Smart Windows)。
隨著製程技術與材料升級，PDLC的應用性已被大大地提升，例如，可利用軟性導電透明塑料來封裝高分子分散液晶，並結合透明黏合層以將此軟性導電塑料結構貼合於建築玻璃、車窗、冰櫃、或投影牆上。為了在智能玻璃上呈現動態的透光變化，內建的PDLC複合層在製作時，須先依客戶所需要的圖案對透明導電膜進行線路蝕刻，而後再進行封裝作業，始能利用電性操控產生圖案變化。然而，現有的製程僅能應用於片狀PDLC複合層的加工，並無法達到連續性生產之效率，造成生產成本較高和生產周期較長。
針對現有技術的不足之處，本發明之一目的在於提供一種可使用卷對卷(R2R)製程技術以提高生產效率之可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法。
為達上述的目的，本發明採用以下技術方案：一種可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法，包括以下步驟：提供設定尺寸的一光學複合膜，其包括一高分子液晶分散層、形成於該高分子液晶分散(PDLC)層之一表面的第一透明導電層及形成於該第一透明導電層上的第一透明基板；對該光學複合膜進行圖案化加工，移除該第一透明導電層的一部分以形成第一導電線路圖案及複數條由該第一導電線路圖案之一側彎折延伸而成的第一引線，再於該第一透明基板、該第一透明導電層及該高分子液晶分散層形成第一接線缺口；對圖案化後的該光學複合膜進行至少一次表面修復程序；以及在該第一接線缺口處形成一電性接點。
較佳地，在提供設定尺寸的該光學複合膜的步驟中，該光學複合膜更包括一形成於該高分子液晶分散層之另一表面的第二透明導電層及一形成於該第二透明導電層上的第二透明基板。
較佳地，在對該光學複合膜進行圖案化加工的步驟中，更包括：移除該第二透明導電層的一部分以形成第二導電線路圖案及複數條由該第二導電線路圖案之一側彎折延伸而成的第二引線，再於該第二透明基板、該第二透明導電層及該高分子液晶分散層形成第二接線缺口。
較佳地，在對該光學複合膜進行圖案化加工的步驟中，是利用雷射蝕刻方式同時移除該第一透明導電層的一部分及該第二透明導電層的一部分，以形成該第一導電線路圖案、該些第一引線、該第二導電線路圖案及該些第二引線，再利用雷射蝕刻方式在該光學複合膜上裁切出該第一接線缺口及該第二接線缺口。
較佳地，在對該光學複合膜進行圖案化加工的步驟中，是利 用雷射蝕刻方式同時移除該第一透明導電層的一部分及該第二透明導電層的一部分，以形成該第一導電線路圖案、該些第一引線、該第二導電線路圖案及該些第二引線，再利用一切割刀具在該光學複合膜上裁切出該第一接線缺口及該第二接線缺口。
較佳地，在對圖案化後的該光學複合膜進行至少一次表面修復程序的步驟中，更包括：利用一清潔配方接觸該第一接線缺口、該第一接線缺口的周邊、該第二接線缺口及該第二接線缺口的周邊。
較佳地，在提供設定尺寸的該光學複合膜的步驟與對該光學複合膜進行圖案化加工的步驟之間，更包括：利用該清潔配方接觸該光學複合膜之周緣表面。
較佳地，該清潔配方包括一有機溶劑，該有機溶劑包括醇、氨基化合物、醚或其等的組合，且該有機溶劑佔該清潔配方中之大於80wt%。
較佳地，在該第一接線缺口處形成該些間隔排列的電性接點的步驟中，更包括：在該第二接線缺口處形成一電性接點，且該第一接線缺口的該電性接點及該第二接線缺口的該電性接點是利用網印方式，並按設定的圖案將一導電膠塗佈於該第一接線缺口及該第二接線缺口內而形成。
較佳地，第一透明導電層及第二透明導電層之材料為奈米碳管、聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)、奈米銀、銦錫氧化物(ITO)、或其等的組合，第一透明導電層及第二透明導電層之厚度介於100nm至10μm，第一透明基板及第二透明基板之材料為聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺(PA)、聚氨酯(PU)、或壓克力，第一透明基板及第二透明基板之厚度介於10μm至500μm。
本發明的有益效果在於：本發明透過“先將未經蝕刻的透明導電層與PDLC層結合封裝，或是製成PDLC複合膜卷材後，再 利用雷射蝕刻進行透明導電層的線路化製作”的流程步驟改良，可搭配卷對卷(R2R)製造技術，以實現內建PDLC層之光學複合膜結構的大規模連續生產。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
100a、100b‧‧‧光學複合膜
100’‧‧‧光學複合膜卷材
1‧‧‧高分子液晶分散層
2‧‧‧第一透明導電層
21‧‧‧第一導電線路圖案
211‧‧‧第一電極線
22‧‧‧第一引線
222‧‧‧第一接線區
23‧‧‧第一接線缺口
24‧‧‧電性接點
3‧‧‧第二透明導電層
31‧‧‧第二導電線路圖案
311‧‧‧第二電極線
32‧‧‧第二引線
322‧‧‧第二接線區
33‧‧‧第二接線缺口
34‧‧‧電性接點
4‧‧‧第一透明基板
5‧‧‧第二透明基板
6‧‧‧第一光學硬化層
7‧‧‧第二光學硬化層
8‧‧‧擦拭元件
S100~S106‧‧‧流程步驟
S200~S208‧‧‧流程步驟
圖1為本發明第一實施例之可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法的流程示意圖。
圖2A至圖9為對應本發明第一實施例之可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法的製程示意圖。
圖10為本發明第二實施例之可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法的流程示意圖。
圖11為對應本發明第二實施例之可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法的製程示意圖。
針對現有的製程中“先以蝕刻方式進行觸控線路與PDLC線路結構中之各導電層的線路化製作，而後再與PDLC層結合封裝”的流程步驟存在的缺失，本發明所揭露的內容主要是關於一種內建PDLC層之光學複合膜結構的新製程，其特點在於，先將未經蝕刻的透明導電層與PDLC層結合封裝，或是製成PDLC複合膜卷材後，再利用雷射蝕刻進行透明導電層的線路化製作；依此方式，本發明的新製程可搭配卷對卷(R2R)製造技術，以實現內建PDLC層之光學複合膜結構的大規模連續生產。
在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且 完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中，可為了清楚而誇示層及區之大小及相對大小。類似數字始終指示類似元件。
應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或信號等，但此等元件或信號不應受此等術語限制。此等術語乃用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，如本文中所使用，術語「或」視實際情況可能包括相關聯之列出項目中之任一者或者多者之所有組合。
〔第一實施例〕
請參閱圖1，為本發明第一實施例之可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法的流程示意圖。並請配合參閱圖2A至圖9，為對應本實施例之製造方法的製程示意圖。
本實施例之製造方法適用於製造具有高分子分散液晶(PDLC)層的光學複合膜結構，其中高分子分散液晶層上由於形成有導電線路圖案與引線線路，且引線線路可經由排線與外部的控制單元電性連接，因此所述光學複合膜結構可透過控制單元令高分子分散液晶層上與導電線路圖案相關區的區域產生局部透光或不透光的變化，達到可控制透光圖案變化之目的。
如圖1所示，本實施例之製造方法包括：步驟S100，提供一光學復合膜，其包括一高分子液晶分散層、一形成於高分子液晶分散層上之透明導電層及一形成於透明導電層上之透明基板；步驟S102，對光學複合膜進行圖案化加工，移除第一透明導電層的一部分以形成一導電線路圖案及複數條由導電線路圖案一側彎折延伸而成的引線，再於透明基板、透明導電層及高分子液晶分散層形成接線缺口；步驟S104，對圖案化後的光學複合膜進行至少一次表面修復程序；以及步驟S106，在接線缺口處形成電性接點。
請一併參閱圖2A至圖4，步驟S100中，光學複合膜100a、 100b為經過預先封裝的片狀材料層疊結構(即待加工件)，且具有特定尺寸和外形，例如，長寬分別為400mm、400mm的方形待加工件(如圖2所示)，或是長寬分別為400mm、200mm的矩形待加工件(如圖3所示)，然本發明並不以此舉例為限；光學複合膜100a、100b的尺寸大小可根據產品需求而調整。較佳地，步驟S100於實際實施時可先利用卷對卷方式製備光學複合膜卷材100’，然後再使用雷射、切割刀具、沖切等裁切物件的手段或工具，從光學複合膜卷材100’上裁切出小片光學複合膜100a、100b來進行後續的加工作業。在下面的描述中，將以光學複合膜100b為例說明步驟S102至步驟S106的具體實施方式，合先敘明。
從結構上來看，如圖4所示，光學複合膜100b主要包括高分子液晶分散層1、第一透明導電層2、第二透明導電層3、第一透明基板4、及第二透明基板5。其中，第一和第二透明導電層2、3分別形成於高分子液晶分散層1之相對二表面上，第一透明基板4形成於第一透明導電層2上，第二透明基板5形成於第二透明導電層3上。在不影響光學複合膜100b之使用效果的前提下，可再於第一透明導電層2與第一透明基板4之間設置第一光學硬化層6，以及於第二透明導電層3與第二透明基板5之間設置第二光學硬化層7。
更進一步來說，高分子液晶分散層1主要由液晶與樹脂(如UV型或熱固型樹脂)所組成，並混入二氧化矽或玻璃珠之間隙物(spacer)，間隙物的厚度可介於5μm至100μm，較佳為20μm。第一和第二透明基板4、5為可透光的塑料或玻璃基板，其中可透光的塑料的具體例包括：聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺(PA)、聚氨酯(PU)、壓克力等；第一和第二透明基板4、5的厚度可介於10μm至500μm，較佳為20μm。
第一和第二光學硬化層6、7是分別於第一和第二透明基板4、5之內側表面進行硬化處理而形成，第一和第二光學硬化層6、 7可為壓克力、環氧樹脂、二氧化矽、或以上材料組合製成，且厚度可介於1μm至5μm。第一和第二透明導電層2、3可利用塗佈或蒸鍍方式分別形成於第一和第二光學硬化層6、7之內側表面，第一和第二透明導電層2、3可為有機或無機導電材料製成，且厚度可介於100nm至10μm；有機導電材料的具體例包括：奈米碳管、聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)等，無機導電材料的具體例包括：銀、奈米銀、銦錫氧化物(ITO)等。
請一併參閱圖5至圖7，步驟S102中，光學複合膜100b的第一和第二透明導電層2、3可藉由雷射蝕刻方式予以圖案化，以形成PDLC線路、電極線路與觸控線路。具體地說，考量到如何降低製程難度與成本，同時不需要高精密度的雷射蝕刻設備，本實施例採用接續蝕刻方式，亦即對第一和第二透明導電層2、3上不同位置的多個作業區塊循序地進行雷射蝕刻，以去除第一透明導電層2的一部分，以形成第一導電線路圖案21及複數條由第一導電線路圖案21之一側彎折延伸而成的第一引線22，並去除第二透明導電層3的一部分，以形成第二導電線路圖案31及複數條由第二導電線路圖案31之一側彎折延伸而成的第二引線32。
須說明的是，第一和第二透明導電層2、3可單獨或同時進行雷射蝕刻作業；若選擇同時對第一和第二透明導電層2、3進行蝕刻，可採用如下雷射光源條件：光點(spot size)直徑為1~100μm；能量為1~5W，較佳為2~4W；脈衝頻率(PRR)為50~500kHz，較佳為200~400kHz；作用時間(pulse duration)為1~500ns，較佳為5~200ns；雷射行進速率為800~4000mm/sec。配合前述最佳的覆蓋次數，行進速率相對於PRR以7±4為佳，以確保同位置之脈衝重複覆蓋重複次數小於20次，其中以3至16次為佳。
再者，為了在光學複合膜100b上設置FPC排線，以建構其與外部的控制單元之間的電性連結，步驟S102於實際施行時，可以在導電層線路化的同時，或是在完成上述所有線路的製作之後， 進一步於光學複合膜100b一側的周緣處形成貫穿第一透明基板4、第一透明導電層2及高分子液晶分散層1的第一接線缺口23，以對應第二透明基板5之第二引線32之第二接線區322，並於光學複合膜100b另一側的周緣處形成貫穿第二透明基板5、第二透明導電層3及高分子液晶分散層1的第二接線缺口33，以對應第一透明基板4之第一引線22之第一接線區222，作為FPC排線之貼合區域。本實施例中，第一和第二接線缺口23、33的位置呈左右對應關係，而形成第一和第二接線缺口23、33的手段包括使用切割刀具或雷射實施切割，在未經蝕刻或蝕刻後的光學複合膜100b上切出斷面略呈U狀的第一和第二接線缺口23、33，然本發明並不以此舉例為限。
更進一步來說，如圖5及圖6所示，第一導電線路圖案21包括複數條橫向間隔排列的第一一電極線211(如PDLC電極線)，該些第一引線22一端分別連接於該些第一電極線211末端，且該些第一引線22另一端延伸至對應的第二接線缺口33，用以與FPC排線(圖中未顯示)電性連結；第二導電線路圖案31包括複數條縱向間隔排列的第二電極線311，該些第二引線32一端分別連接於該些第二電極線311末端，且該些第二引線32另一端延伸至對應的第一接線缺口23，用以與FPC排線(圖中未顯示)。
雖然在圖5中所示的第一導電線路圖案21與在圖6中所示第二導電線路圖案31兩者並不相同，具體地說，第一導電線路圖案21所包含的第一電極線211與第二導電線路圖案31所包含的第二電極線311相互垂直，但是對於本實施例之其他實施態樣，位於高分子液晶分散層1之相對二表面上的第一導電線路圖案21亦可與第二導電線路圖案31相同且相對應；所以說，在圖5中所示的第一導電線路圖案21與在圖6中所示第二導電線路圖案31僅供參考與說明之使用，並非用以限制本發明。
請參閱圖8，步驟S104中，表面修復程序指的是使用一清潔 配方接觸第一接線缺口23、第一接線缺口23的周邊、第二接線缺口33、及第二接線缺口33的周邊，對該些區域作進一步清潔處理，以將蝕刻殘渣和其他汙染物完全去除，如此可大幅提升產品的使用效果。本實施例中，清潔配方與該些區域接觸的手段包括使用一擦拭元件(如擦拭棒)沾附清潔配方，然後對該些區域輕輕擦拭，直到蝕刻殘渣和其他汙染物完全消失；清潔配方之主成分為有機溶劑(含量大於80wt%)，其可選自於醇、氨基化合物、醚或其等的組合。
請參閱圖9，步驟S106中，第一和第二接線缺口23、33可藉由注射或印刷導電膠(如異方向性導電膠)方式形成電性接點24、34；具體地說，可先利用網版印刷方式將導電膠轉印到第一和第二接線缺口23、33處，然後再進行熱壓接合，過程中膠體於受壓後會往四周流動，且留下的導電粒子晶於加壓後產生形變，以提供電流訊號傳遞的通路。在完成步驟S106後，即可製成可控制透光圖案變化的光學複合膜結構。
〔第二實施例〕
請參閱圖10，為本發明第二實施例之可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法的流程示意圖。如圖10所示，本實施例之製造方法包括：步驟S200，提供一光學複合膜，其包括一高分子液晶分散層、一形成於高分子液晶分散層上之透明導電層及一形成於透明導電層上之透明基板；步驟S202，對光學複合膜進行至少一次表面修復程序；步驟S204，對表面修復後的光學複合膜進行圖案化加工，移除第一透明導電層的一部分以形成一導電線路圖案及複數條由導電線路圖案一側彎折延伸而成的引線，再於透明基板、透明導電層及高分子液晶分散層形成接線缺口；步驟S206，對圖案化後的光學複合膜再進行至少一次表面修復程序；以及步驟S208，在接線缺口處形成電性接點。步驟S200至 步驟S208的具體實施方式可參考第一實施例所述，故在此不加以贅述。
請配合參閱圖11，本實施例之製造方法與第一實施例相比，差別在於；在提供光學複合膜的步驟(步驟S200)與對光學複合膜進行圖案化加工的步驟(步驟S204)之間，進一步增加了一個活化與表面清潔步驟(步驟S202)。步驟S202中，表面修復程序指的是使用上述的清潔配方接觸未經蝕刻的光學複合膜100b之周緣表面，以將殘留的汙染物完全去除。
〔實施例的可能功效〕
首先，本發明透過“先將未經蝕刻的透明導電層與PDLC層結合封裝，或是製成PDLC複合膜卷材後，再利用雷射蝕刻進行透明導電層的線路化製作”的流程步驟改良，可搭配卷對卷(R2R)製造技術，以實現內建PDLC層之光學複合膜結構的大規模連續生產。
承上述，本發明不但可將製程予以精簡化，降低了製程技術的困難度和複雜度，使內建PDLC層之光學複合膜結構的製程時間和生產成本大幅降低，而且所形成的各種線路圖案皆具有高均一性。
再者，本發明所使用的設備取得容易且購置成本較低，完全不需要高精密度的雷射蝕刻設備，因此適合工業化量產。
以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發明的專利保護範圍內。
S100~S106‧‧‧流程步驟

Claims (10)

  1. 一種可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法，包括以下步驟：提供設定尺寸的一光學複合膜，其包括一高分子液晶分散層、形成於該高分子液晶分散(PDLC)層之一表面的一第一透明導電層及形成於該第一透明導電層上的一第一透明基板；對該光學複合膜進行雷射蝕刻，移除該第一透明導電層的一部分以形成一第一導電線路圖案及複數條由該第一導電線路圖案之一側彎折延伸而成的第一引線，再於該第一透明基板、該第一透明導電層及該高分子液晶分散層形成一第一接線缺口，其中該雷射的光點尺寸(spot size)介於1至100μm之間，該雷射的能量介於2至4W之間，該雷射的脈衝頻率(PRR)介於200至400kHz之間，該雷射的脈衝時間(pulse duration)介於5至200ns之間，該雷射的行進速率介於800至4000mm/sec之間；對雷射蝕刻後的該光學複合膜進行至少一次表面修復程序；以及在該第一接線缺口處形成一電性接點。
  2. 如請求項1所述的可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法，其中在提供設定尺寸的該光學複合膜的步驟中，該光學複合膜更包括一形成於該高分子液晶分散層之另一表面的第二透明導電層及一形成於該第二透明導電層上的第二透明基板。
  3. 如請求項2所述的可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法，其中在對該光學複合膜進行雷射蝕刻的步驟中，更包括：移除該第二透明導電層的一部分以形成一第二導電線路圖案及複數條由該第二導電線路圖案之一側彎折延伸而成的第二 引線，再於該第二透明基板、該第二透明導電層及該高分子液晶分散層形成一第二接線缺口。
  4. 如請求項3所述的可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法，其中在對該光學複合膜進行雷射蝕刻的步驟中，是利用雷射蝕刻方式同時移除該第一透明導電層的一部分及該第二透明導電層的一部分，以形成該第一導電線路圖案、該些第一引線、該第二導電線路圖案及該些第二引線，再利用雷射蝕刻方式在該光學複合膜上裁切出該第一接線缺口及該第二接線缺口。
  5. 如請求項3所述的可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法，其中在對該光學複合膜進行雷射蝕刻的步驟中，是利用雷射蝕刻方式同時移除該第一透明導電層的一部分及該第二透明導電層的一部分，以形成該第一導電線路圖案、該些第一引線、該第二導電線路圖案及該些第二引線，再利用一切割刀具在該光學複合膜上裁切出該第一接線缺口及該第二接線缺口。
  6. 如請求項3所述的可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法，其中在對雷射蝕刻後的該光學複合膜進行至少一次表面修復程序的步驟中，更包括：利用一清潔配方接觸該第一接線缺口、該第一接線缺口的周邊、該第二接線缺口及該第二接線缺口的周邊。
  7. 如請求項6所述的可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法，其中在提供設定尺寸的該光學複合膜的步驟與對該光學複合膜進行雷射蝕刻的步驟之間，更包括：利用該清潔配方接觸該光學複合膜之周緣表面。
  8. 如請求項7所述的可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法，其中該清潔配方包括一有機溶劑，該有機溶劑包括醇、氨基化合物、醚或其等的組合，且該有機溶劑佔該清潔配方中 之大於80wt%。
  9. 如請求項6所述的可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法，其中在該第一接線缺口處形成該些間隔排列的電性接點的步驟中，更包括：在該第二接線缺口處形成一電性接點，且該第一接線缺口的該電性接點及該第二接線缺口的該電性接點是利用網印方式，並按設定的圖案將一導電膠塗佈於該第一接線缺口及該第二接線缺口內而形成。
  10. 如請求項2所述的可控制透光圖案變化的光學複合膜結構之製造方法，其中該第一透明導電層及該第二透明導電層之材料為奈米碳管、聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)、奈米銀、銦錫氧化物(ITO)、或其等的組合，該第一透明導電層及該第二透明導電層之厚度介於100nm至10μm，該第一透明基板及該第二透明基板之材料為聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺(PA)、聚氨酯(PU)、或壓克力，該第一透明基板及該第二透明基板之厚度介於10μm至500μm。
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