TWI582490B - 顯示器面板基材組合與用於形成顯示器面板基材組合之裝置及方法 - Google Patents

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程偉霍
王振忠
陳新禾
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Description

顯示器面板基材組合與用於形成顯示器面板基材組合之裝置及方法
本發明係關於一種顯示器面板基材組合與用於形成顯示器面板基材組合之裝置及方法。
使例如透明光學基材(諸如玻璃或透明塑膠)結合於另一基材之當前層壓方法可使用丙烯酸帶、基於丙烯酸之膜型黏著材料或基於丙烯酸之黏著劑來達成。
使用丙烯酸帶作為固定構件之觸控面板器件的基材與基材層壓方法可能會在基材之間引入氣隙。因為空氣與玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)(典型光學透鏡材料)之間的折射率極不同，所以該等氣隙不當地降低光學透明度。圖16說明先前技術實施例，其使用丙烯酸帶134將光學透鏡基材132黏著至觸控面板基材136，及將觸控面板基材136黏著至液晶顯示器(LCD)基材138。氣隙130處於基材之間。
使用膜型黏著材料之層壓方法容易導致難以消除在層壓期間形成之氣泡。對於7吋(對角線量測值)及7吋以上之大尺寸基材，該問題尤其棘手。膜型黏著材料需要將膜材料刀模切割為供使用之特定尺寸的額外步驟。此外，使用膜型黏著材料層壓之產品的再加工可能會特別困難。
使用膜型黏著材料之習知層壓方法需要謹慎選擇若干製程參數。此等製程參數包括滾筒(用於對膜型黏著材料施加壓力)傾斜角、輥軋速度、輥軋力、膜型黏著劑之厚度、層壓溫度等。對於大面板基材(例如對角線7吋及7吋以上)，儘管謹慎選擇了製程參數，但製造產率通常不太令人滿意。
此外，在使用膜型黏著材料之習知層壓方法中，需要視氣泡尺寸及氣泡數而定將具有層壓期間不當形成之氣泡之層壓產品或組合在高壓釜腔室中置放約2至5小時以將氣泡減小至人眼不可辨別之尺寸。需要將具有不同程度氣泡問題之缺陷產品分成不同批次，各批次在高壓釜腔室中具有不同暴露時間。在大量製造環境中，將缺陷產品分成不同批次難以管理且費時。
因為使用液體型紫外線(UV)可固化黏著劑之現有技術尚處於初期，所以使用此等黏著劑形成之顯示器面板基材具有顯著缺點。舉例而言，使用現有液體型UV可固化黏著劑形成顯示器面板基材組合引起若干問題。一個尤其普遍之問題由黏著劑中不當地存在氣泡引起，致使基材之光學透明度不良。
另外，目前使用之低黏度黏著劑存在『溢流(overflow)』問題。此等黏著劑之黏度值通常在1,000 mPas至15,000 mPas之間的範圍內。在此等黏度值下，液體流動阻力較弱且黏著劑具有溢流傾向，亦即不合需要地展佈或溢出。已藉由尋求以精確方式極謹慎地分配適量黏著劑以塗覆於基材區域來努力解決此問題。然而，此舉呈現(實際上引入)確保所分配之量的黏著劑具有適於特定層壓製程之形狀及尺寸的一組新挑戰。因為黏著劑分配體積之精度不能達成小於3%錯誤率之可接受精確度，所以通常不能控制黏著劑在所有邊緣均達成可接受之黏著劑溢流。因此，可能存在眾多不合格產品且產率較低。儘管對於使用黏著劑層壓之產品而言，可對缺陷產品進行再加工，但製程重複且耗費大量勞力，藉此導致製造製程延遲、額外成本及/或良品率低於期望值。
為嘗試改良產率，一些製造商使用基於時間之方法以向黏著劑提供流動至層壓產品或組合邊緣的時間，隨後使用UV輻射固化黏著劑。然而，此舉仍未解決由低液體黏度造成之缺乏流動控制之問題且實際上甚至進一步延長層壓製程。所分配之黏著劑體積仍不能控制在所需溢流容限內。視產品設計要求而定，黏著劑流出容限通常為0.5 mm至1 mm。
因為溢流黏著劑可能會污染基材周圍，所以溢流為不合需要的。另外，一旦溢流黏著劑在固化後硬化，則硬化黏著劑可能會改變層壓產品之尺寸，使得層壓產品難以組裝至成品(諸如電子器件)之另一部分中。
本文討論之方法及裝置解決至少一些上述問題。舉例而言，根據本文所揭示之技術，利用所揭示的形成顯示器面板基材組合之方法及裝置製造的基材可提供優於根據已知技術製造之基材的顯著優勢。實施本文所揭示之方法應至少緩解且可顯著解決由黏著劑中存在氣泡造成之不良光學透明度的問題。另外，本文所揭示之技術亦提供所用黏著劑不發生溢流的顯著優勢。
根據本發明之一個態樣，提供一種形成顯示器面板基材組合之方法。基材組合包括第一基材及第二基材，其中第一基材及第二基材中之至少一者為光學透明。該方法包括以下步驟：將不垂流黏著劑組合物印刷於第一基材表面上；在壓力小於或等於約5,000帕斯卡之環境中使不垂流黏著劑組合物與第二基材表面接觸；及固化該不垂流黏著劑組合物以得到黏著劑層。不垂流黏著劑組合物為在固化後光學透明之類型。
在一個實施例中，不垂流黏著劑組合物可包括以下之反應產物：多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物、包括在25℃下黏度為約4 cps至約20 cps之單官能(甲基)丙烯酸酯單體之反應性稀釋劑，及塑化劑。
在一個實施例中，使不垂流黏著劑組合物與第二基材表面接觸可在壓力小於或等於約2,000帕斯卡之環境中進行。
在一個實施例中，方法可進一步包含在使不垂流黏著劑組合物與第二基材表面接觸之後及在固化不垂流黏著劑組合物之前，使顯示器面板基材組合之環境中的壓力升高至高於大氣壓。壓力可升高至約200,000帕斯卡與約600,000帕斯卡之間。
在一個實施例中，方法可進一步包含以下步驟：以第一速度在第二基材與第一基材之間實施相對移動以使第二基材與第一基材彼此相距約0.025 mm與約2 mm之間的距離，隨後以第二速度在第二基材與第一基材之間實施進一步相對移動以使第二基材與第一基材彼此相距預定距離。第二速度慢於第一速度。
在一個實施例中，預定距離可等於塗覆於第一基材上之不垂流黏著劑組合物的厚度。
在一個實施例中，第二速度可在約0.05 mm/sec至約1 mm/sec之範圍內。
在一個實施例中，方法可進一步包含基於第一基材與第二基材之尺寸公差得出預定距離之步驟。
在一個實施例中，方法可進一步包含在使第二基材與第一基材相距約0.025 mm至約2 mm之距離後將環境降至小於或等於約5000帕斯卡之壓力。
在一個實施例中，第一基材及第二基材中之至少一者可為彎曲基材。
在一個實施例中，藉由模板印刷將不垂流黏著劑組合物印刷於第一基材之表面上。
根據本發明之另一態樣，提供一種用於形成顯示器面板基材組合之裝置。基材組合包含第一基材及第二基材，第一基材及第二基材之一為光學透明。裝置包含用於將不垂流黏著劑組合物塗覆於第一基材表面上之印刷器件、用於使不垂流黏著劑組合物與第二基材表面在小於或等於約5,000帕斯卡之壓力下接觸之腔室，及用於固化不垂流黏著劑組合物以得到黏著劑層之固化器件。不垂流黏著劑組合物為在固化後光學透明之類型。
在一個實施例中，第一基材可具有第一折射率，第二基材可具有第二折射率且黏著劑層可具有在第一與第二折射率之間且在第一及第二折射率之約10%以內的第三折射率。
在一個實施例中，不垂流黏著劑組合物可包含以下之反應產物：多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物、包含在25℃下黏度為約4 cps至約20 cps之單官能(甲基)丙烯酸酯單體之反應性稀釋劑，及塑化劑。
在一個實施例中，裝置可包含複數個可在使不垂流黏著劑組合物與第二基材表面接觸之前自第一基材的相對側向第一基材移動以將第一基材推入面向第二基材表面之位置的側導板(side guide)。
在一個實施例中，裝置可包含固持第一基材及第二基材之可調節固持機構，第一基材之該固持機構可調節以使第一基材傾斜使得在使不垂流黏著劑組合物與第二基材表面接觸之前第一基材與第二基材對準。
在一個實施例中，固化器件可包含用於在使不垂流黏著劑組合物與第二基材表面接觸後將光自固化源引向在第一基材與第二基材之間曝露之不垂流黏著劑組合物的鏡子。
根據本發明之另一態樣，提供一種顯示器面板基材組合。顯示器面板基材組合包含第一基材及第二基材，其中第一基材及第二基材之一為光學透明。第一基材與第二基材用不垂流黏著劑組合物黏著在一起，該不垂流黏著劑組合物係網板印刷於第一基材上，且為在固化後光學透明之類型。使不垂流黏著劑組合物與第二基材在壓力小於或等於約5000帕斯卡之環境中接觸。固化不垂流黏著劑組合物以得到黏著劑層。
在一個實施例中，第一基材可具有第一折射率，第二基材可具有第二折射率且黏著劑層可具有在第一與第二折射率之間且在第一及第二折射率之約10%以內的第三折射率。
在一個實施例中，不垂流黏著劑組合物可包含以下之反應產物：多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物、包含在25℃下黏度為約4 cps至約20 cps之單官能(甲基)丙烯酸酯單體之反應性稀釋劑，及塑化劑。
在一個實施例中，第一基材及第二基材中之至少一者可為彎曲基材。
在一個實施例中，第一基材及第二基材中之至少一者可變形。
在一個實施例中，印刷器件可包含在印刷區域中自模板第一側延伸至模板第二側之肋狀物，其中該肋狀物可包含具有逐漸變細部分之側邊。
在一個實施例中，印刷區域可具有角落區域。角落區域可具有切除部分。
根據本發明之另一態樣，提供一種用於將黏著劑印刷於顯示器面板基材組合之基材上的模板。模板包含在印刷區域中自模板第一側延伸至模板第二側之肋狀物，其中該肋狀物包含具有逐漸變細部分之側邊。
在一個實施例中，印刷區域可具有角落區域。角落區域可具有切除部分。
根據僅作為實例之以下書面說明書且與圖式結合，本發明之實施例可得到更好的理解且為一般技術者顯而易知。
術語「印刷」在本文中用以指一般意義上之印刷液體黏著劑的任何工業方法，其實例包括涉及使用網板之印刷，或者稱為網板印刷，以及涉及使用模板之印刷，或者稱為模板印刷。
在一些實施例中，可使用網板印刷來印刷不垂流黏著劑組合物，其中採用網板作為印刷製程中之影像載體。網板可包含具有在框架上伸展之網的剛性框架，及在網上形成之帶有所需影像的遮罩。遮罩可由塗覆於網之一或兩面之感光乳液獲得。當乳液在網上硬化時，其形成待印刷影像之負像(negative)。遮罩中之開口允許沈積液體黏著劑，藉此形成待印刷影像之正像。遮罩在面向待印刷表面之底面具有規定厚度以提供篩網與待印刷基材表面之間的分隔，其決定所沈積黏著劑之量。在印刷期間，網板與基材最初分隔開。將待沈積之液體黏著劑質量分配於網板背部。致動刮漿板以首先推動網板與基材接觸，接著以一或多次衝擊使黏著劑展佈於網板上。當液體黏著劑展佈於網板中之遮罩開口上時，其移動穿過網板之網且進入遮罩開口以根據網板之網尺寸將液體黏著劑之複數個個別單元沈積於基材上，其隨後聚結從而根據由遮罩界定之圖案形成連續黏著劑塗層。將在一次刮漿板衝擊結束時保留之剩餘液體黏著劑移除或用於下一印刷衝擊。
在一些實施例中，可使用模板印刷來印刷不垂流黏著劑組合物，其中將模板置於基材上，且經由穿過模板開口刷塗、噴塗或刮塗來印刷不垂流黏著劑組合物。模板框架可由不可透過液體黏著劑之薄金屬、塑膠或任何其他材料製造。在模板印刷中，不存在篩網。可使用刮塗來獲得光滑且厚度均勻之黏著劑液體塗層，但在一些實施例中不需要刮漿板。模板較佳僅具有由金屬、塑膠或紙板界定之外邊界或周邊，而留下模板內部完全不存在金屬、塑膠或紙板。視情況，內部肋狀物或窄長度之金屬、塑膠或紙板可自一側至另一側跨越模板內部以便增強模板或防止模板內部刮漿板之下垂。黏著劑可分配於模板上，接著藉由刮漿板展佈於模板上，或黏著劑可藉由將其分配於凹口棒體前方且使該凹口棒體與基材相對於彼此移動以將黏著劑在基材上展佈為層來沈積於模板上，而不使用刮漿板。在印刷期間，模板可直接安置於基材上，而刮漿板在模板上移動以展佈黏著劑。當刮漿板在模板上移動時，液體黏著劑在模板中之開口上移動且沈積於下方之基材上。此後，自基材提起模板，留下液體黏著劑。
儘管兩者均適用，但模板印刷或網板印刷之選擇可取決於各種因素。在一些情況下，網板印刷可用於印刷複雜影像。舉例而言，網板中之網支撐物允許自由設計遮罩。在一些情況下，若待印刷之介質具有高黏度或含有可能受到網板阻礙之粒子，則可使用模板印刷。由於不存在網，因此模板印刷亦可具有較好的印刷清晰度。與使用對於厚聚合物遮罩將具有挑戰性之網板相比，模板印刷可藉由使用厚模板而進一步允許印刷厚沈積物。
圖1展示用於形成面板基材組合之裝置的實例。基材組合包含第一基材104及第二基材102。裝置包含腔室100，及包含第一基材固持機構108及第二基材固持機構106之器件114。第一基材104具有塗覆於其表面之黏著劑116。黏著劑116為在固化後保持光學透明之不垂流黏著劑組合物，亦稱為液體光學透明黏著劑(LOCA)。在形成面板基材組合之方法(亦即層壓製程)期間，藉由器件114使黏著劑與第二基材102之表面接觸。使黏著劑116與第二基材102之表面在空氣壓力為0帕斯卡至5,000帕斯卡之環境下接觸。
除非另有說明，否則諸如「第一」及「第二」之術語係用以區分此等術語所描述之元件。因此，此等術語不一定意欲表明此等元件在時間或其他方面之優先順序。因此，在圖1之實例中，基材102可替代地被視為「第二基材」且基材104可替代地被視為具有黏著劑116網板印刷於其表面上之「第一基材」。類似地，相同情形適用於圖12至14之實例。
兩塊基材102、104分別由固持機構106及108固持。第二基材固持機構106係安裝於經操作以移動第二基材固持機構106之伺服衝壓機112上。第二基材固持機構106可沿垂直方向110移動以使第二基材102靠近第一基材104或遠離第一基材104。當然，應瞭解，在替代方案中，可為第一基材104相對於第二基材102移動。或者，基材102、104均可向彼此移動。施加於2塊基材上之壓力係由具有可調節壓力控制之氣缸112A供應。進行層壓所需之壓力將視所用LOCA之類型及黏度、所塗覆LOCA之厚度及基材之平坦度而定。檢查壓力及確保壓縮並未達到臨限值之方法為藉由連接量規(112B)。量規係固定於安裝氣缸之固定物(112B)上。量規將指示壓縮比且使壓縮比與在層壓期間施加於上基材與下基材之間的LOCA上之壓力相關。初始逐漸提高壓縮力有助於LOCA藉由表面張力均勻展佈。將引入停留時間，同時維持壓縮力，從而使LOCA壓縮流穩定。隨後，應用壓縮力之逐漸降低。利用真空釋放速度控制減壓，同時關閉頂部固持機構。因為上基材可能藉助於靜態或剩餘真空力仍保持與頂板接觸，所以此舉防止分層。兩塊基材102、104可藉由機械(例如機器手臂)自動地或人工手動置放於腔室100中。基材102、104可經配置為自製造區域中輸送機上之盤或平台拾起，隨後置放於腔室100中。
基材中之至少一者為光學透明的，諸如為玻璃或透明塑膠透鏡。另一基材可為有機發光二極體(OLED)基材、液晶顯示器(LCD)基材及其類似物。在該實例中，第二基材102為透明光學基材且第一基材104為OLED基材。腔室100係經配置為可改變其中之壓力，至少變為低於大氣壓之壓力。在一個實施例中，腔室100可操作以在其中產生至少部分真空。亦可將腔室100內之壓力升高至高於大氣壓之壓力，如下文將進一步詳細描述。
固持機構106、108可為例如真空夾盤、靜電夾盤或機械邊緣夾鉗。靜電夾盤採用靜電吸引原理來固持基材。真空夾盤包含導管，空氣(較佳恆定地，或實質上恆定地)經由該等導管抽出以藉由抽吸固持基材102及/或104。然而，當經受空氣壓力為約0至5000帕斯卡之負壓或「真空」環境時，導管開口處之抽吸或固持壓力將與環境趨於一致且妨礙基材102及/或104之穩固固持。因此，需要此問題之解決方案，如稍後將討論。機械邊緣夾鉗為移動可受控制系統控制之機器人爪或其類似物。若使用機械邊緣夾鉗，則基材102及/或104較佳具有約0.8 mm及0.8 mm以上之某一最小厚度，以使其不會受到機械邊緣夾鉗損傷。
黏著劑116網板印刷於第一基材104及第二基材102之一的表面上。在該實例中，第一基材104為塗覆有黏著劑116之基材。
所用黏著劑116為不垂流黏著劑組合物。下文更詳細討論適合黏著劑116。可使用網板印刷與模板印刷兩者。在一些實施例中，因為與將黏著劑塗覆於基材上之其他方法，諸如使用注射器分配黏著劑或涉及鼓之轉印相比，網板印刷法可以相對較低的成本及在短時間範圍內提供印刷一致性，所以使用網板印刷法。在一些實施例中，使用模板印刷以避免黏著劑溢流問題。黏著劑116為當將上面塗覆有黏著劑116之基材自黏著劑116之網板印刷台轉移至腔室100進行層壓，或自腔室100轉移至黏著劑固化台時對其所遭遇之力及振動具有足夠抗性的類型。
黏著劑116為至少在固化後光學透明之類型，且可具有在第二基材102與第一基材104表面之折射率範圍內之折射率。此係為了防止光學透明度缺乏，否則其可能會在基材與黏著劑116之各別折射率值過於不同且發生過度折射時發生。玻璃之折射率在1.43至1.74之範圍內。聚碳酸酯之折射率為1.58。因此，若第二基材102由玻璃製成且第一基材104由聚碳酸酯製成，則黏著劑116之黏著劑組合物(下文亦稱為黏著劑116)當固化得到安置於第一基材104與第二基材102之間的黏著劑層時將視玻璃折射率而定宜具有在約1.4至1.8之間或在1.43-1.58之間或1.58-1.74之間的折射率。此外，應瞭解，第一基材104可具有第一折射率，第二基材102可具有第二折射率且黏著劑層可具有在第一與第二折射率之間且在第一及第二折射率之10%以內的第三折射率。
第一基材104及第二基材102可各自具有位於待結合在一起之第一基材104及第二基材102之各別表面上的保護層(圖1中未圖示)。保護層防止塵粒沈降在第一基材104及第二基材102之表面上且保護表面不受物理損傷，物理損傷可能在表明上產生刮痕或其他不規則性。第二基材102之保護層可在將第二基材102置放於腔室100中之前或之後藉由機器或手動移除。在該實例中，第二基材102之保護層係在將第二基材102置放於腔室100中之前移除。
在該實例中，在置放於腔室100中之前以黏著劑116塗佈第一基材104以便與第二基材102結合。第一基材104之保護層在以黏著劑116塗佈第一基材104之前移除。
參考圖1及圖2，將黏著劑116塗覆於第一基材104藉由涉及使用模板202之印刷製程(亦即模板印刷)實現。在該實例中，模板202由不鏽鋼製成且形狀實質上呈矩形。模板202具有開口以允許黏著劑116在第一基材104之表面上展佈。模板202為薄且平坦之金屬薄片，其平行於由在網板印刷製程期間印刷頭208行進以印刷黏著劑116之方向界定的平面安放。模板202之開口204，亦即模板202未覆蓋之第一基材104之區域204在其上網版印刷有黏著劑116。在將黏著劑116網版印刷於第一基材104上之後人工手動或藉由機械自動移除模板202。在該實例中，印刷製程屏蔽來自層壓產品製造區域周圍任何光源之UV光以防止黏著劑116過早固化。
藉由使用上述印刷製程，達成黏著劑厚度之精細控制以防止由黏著劑之不一致或不均勻塗覆造成之可見缺陷，如牛頓環(Newton's ring)或「波紋(waviness)」。使用模板，諸如上文所述之模板202，及如上所述之黏著劑116可對已知技術提供顯著改良。模板202之厚度控制印刷於第一基材104上之黏著劑116的厚度。模板202之厚度等於印刷於第一基材104上之黏著劑厚度。印刷後，黏著劑116可沈降在第一基材104上且因為其為不垂流類型而保持其形狀。
模板202具有開口204，其形狀及尺寸視基材(在此情況下為第一基材104)上印刷黏著劑116之待印刷區域的形狀及尺寸，及待層壓基材(在此情況下為基材102、104)之尺寸而定。
參考圖2圖3，視基材102、104之尺寸而定，可將一或多個肋狀物206併入模板202之設計中以為模板202提供堅實框架以及減輕挖取效應(scooping effect)，當模板202之開口204過大時該挖取效應引起黏著劑116不均勻展佈。挖取效應為造成以下問題之原因：展佈於模板202之開口204上黏著劑116的量在模板202邊緣處較厚且向模板202之中心變薄。一或多個肋狀物206將模板202之開口分成較小開口以減輕可能由挖取效應引起之問題。
此外，各肋狀物206自模板202之第一端302向模板202之第二端304延伸。各肋狀物206自模板202之第一端302或第二端304向第一端302與第二端304之間的肋狀物之頂點306逐漸變細。在該實例中，與肋狀物206在第一端302及第二端304之寬度相比，肋狀物206之頂點306具有最薄寬度。肋狀物206逐漸變細有助於在層壓製程期間，亦即當基材(圖1中之102、104)與黏著劑116結合時，減少黏著劑116流中截留氣泡之出現。在該實例中，肋狀物之寬度X自一側302至另一側304變化，且在肋狀物306末端之最厚部分302、304具有兩倍厚度X，亦即2X之寬度。
參考圖5A，其展示參考圖2及圖3描述之模板202的肋狀物設計之數個樣品，應瞭解，參考圖2及圖3描述之各肋狀物206逐漸變細可為曲線，例如肋狀物506，或具有多個直邊，例如肋狀物508及510。頂點306之位置無需在肋狀物(如肋狀物508)之中心。肋狀物510具有偏離中心之頂點。
參考圖3，各模板開口204之四個角落具有切除部分312及314，其以使更多黏著劑展佈於角落之方式成形。四個切除部分314之位置分別接近於實質上矩形模板202之四個最外直角角落。四個部分314各自為V形切口，其中逐漸變細之末端(亦即「V」之尖端)指向模板202之各別直角角落的銳緣。切除部分314之形狀宜允許黏著劑116在層壓製程期間向基材104之角落尖端充分展佈。在圖3中，存在另外八個位於肋狀物206與模板202之周圍部分316之相交處八個各別角落的切除部分312。模板202之周圍部分316構成模板202之四個矩形邊的輪廓。肋狀物206實質上垂直於彼此平行之模板202之兩個該等周圍部分316。切除部分312各自實質上成形為直角三角形，其一邊實質上平行於一個肋狀物206之長度。切除部分312之形狀有利地在層壓製程期間使黏著劑116充分展佈以覆蓋由逐漸變細肋狀物206形成之間隙的較寬部分。
對於長期使用，必需定期清潔印刷機，例如模板202之底面。可使用清潔刮刀(圖中未示)來拂拭模板202之表面以清除可能穿過模板202之開口的過量黏著劑，從而減小因在第一基材上印刷期間殘餘黏著劑與第一基材104接觸而出現之任何問題的可能性。
圖4說明當黏著劑116流動時如何防止出現氣泡。在圖4中，參考圖1至3中之組件，存在5幅連續快照406、408、410、412及414，其依次說明在層壓製程期間黏著劑116之流動。在腔室100中，當將第二基材102壓在第一基材104上時，第一基材104上之黏著劑116將在第一基材104表面上展佈。當使第二基材102更接近第一基材時，先前由模板202覆蓋之區域接著以黏著劑116覆蓋。更特定言之，黏著劑116將「向內」流動以覆蓋顯露的表面區域(在此處模板202之肋狀物206遮蔽基材104之表面)且將展佈至第一基材104之邊緣。由於肋狀物206之逐漸變細設計，因此當黏著劑116展佈於先前由肋狀物206覆蓋之區域上時，更接近第一基材104之中心402的黏著劑116將首先流動且更接近第一基材104之邊緣404的黏著劑將最後流動。此流動順序防止形成氣泡。若逆轉順序，亦即更接近邊緣404之黏著劑不合需要地首先流動且更接近中心402之黏著劑最後流動，則藉此一旦黏著劑116形成封閉空間，即引起氣泡被截留至基材表面中心。
參考圖5，模板(圖2中之202)所具有之肋狀物206的數目將視所層壓之基材(圖1中之102、104)的尺寸而定。某些尺寸之模板所具有之肋狀物數目的實例展示於下表1中。
『L』502係指基材長度且『B』504係指基材寬度。圖5中說明之基材實質上呈矩形。
圖6說明選擇性區域黏著。模板602之設計可製成遮蔽行動器件之基材604之區域608，以使在印刷製程期間黏著劑不印刷於區域608上。所覆蓋之區域608可例如為行動器件之麥克風或相機鏡頭的位置。此選擇性區域黏著宜用本文所述之黏度在16,000厘泊(cps)或毫帕斯卡-秒(mPa‧s)至50,000 cps或mPa‧s之範圍內的不垂流型黏著劑進行。
圖7展示圖3中之模板202之四個角落之一的放大圖。圖7指示當在層壓製程期間壓縮黏著劑116時呈V形切除部分314形式之黏著劑116的展佈方向704。黏著劑116之展佈將向第一基材104之角落傾斜，從而甚至到達角落尖端702。
圖8展示使用在本文中參考圖1至圖7討論的本發明之層壓裝置的實例製造之產品。光學透鏡基材802經由黏著劑層804(前述圖中之116)黏著於觸控面板基材806，且觸控面板基材806經由第二黏著劑層808(前述圖中之116)黏著於液晶顯示器(LCD)基材810。不同於圖16中之先前技術產品，不存在處於基材之間的氣隙。光學透明度問題可藉由確保黏著劑116具有與光學透鏡基材802相同或類似之折射率來消除。在該實例中，黏著劑之層804、808的厚度較佳為約0.8 mm。
更詳言之，本文中討論之黏著劑116之黏著劑組合物為不垂流、光學透明且可固化的黏著劑組合物。在本文中，不垂流係指黏著劑116在零或接近零剪切應力條件下不顯示流動或顯示極少流動之性質。不垂流黏著劑較佳具有例如16,000 cps至50,000 cps(或mPa‧s)之高黏度且更佳具有搖變減黏特性(thixotropic behavior)。在一些實施例中，黏著劑層可由具有搖變減黏性質之液體光學透明黏著劑形成。搖變減黏黏著劑之特徵在於其在經受剪切應力歷經指定時間時黏度減小(剪切變稀)，隨後當減小或移除剪切應力時黏度恢復或部分恢復。搖變減黏性質之優勢在於由於在低剪切速率條件下黏度快速減小，因此黏著劑組合物可易於藉由諸如針式分配(needle dispensing)之方法進行分配。與顯示高黏度之黏著劑相比，顯示搖變減黏特性之黏著劑的一個優勢在於高黏度黏著劑在刮漿或輥軋製程期間難以分配及引起流動，而顯示搖變減黏特性之黏著劑可在剪切下分配及流動。可藉由將粒子添加至組合物中來使黏著劑組合物變得具有搖變減黏性質。在一些實施例中，添加約2重量%至約10重量%或約3.5重量%至約7重量%之量的煙霧狀二氧化矽以使液體黏著劑具有搖變減黏性質。
在一些實施例中，在1秒-1至10秒-1之剪切速率下黏度不超過30 Pa‧s，尤其在約2 Pa‧s與約30 Pa‧s之間及更特定言之在約5 Pa‧s與約20 Pa‧s之間的任何液體光學透明黏著劑均可與搖變減黏劑組合形成具有適於模板印刷或網板印刷之搖變減黏性質的光學透明黏著劑。搖變減黏劑之效率及光學性質視液體光學透明黏著劑之組成及其與搖變減黏劑之相互作用而定。舉例而言，在相關搖變減黏膠或親水性二氧化矽之情況下，存在高度極性單體(諸如含有丙烯酸、酸或羥基之單體或寡聚物)可能會破壞搖變減黏效能或光學效能。
在一些實施例中，可在兩種或兩種以上不同剪切速率下控制液體光學透明黏著劑之黏度。
本文所用之黏著劑組合物在印刷製程期間經歷剪切速率之演變，如由以下模型化：J. Kevra，「Estimation of Shear Rates During Rolling in the Screening and Stenciling Process」，The International Journal for Hybrid Microelectronics，第12卷，第4期，第188-194頁(1989)。舉例而言，當將黏著劑組合物首先塗覆於模板202時，黏著劑組合物可經歷零秒-1至數秒-1之剪切速率。當在刮漿或輥軋製程期間迫使黏著劑組合物穿過模板202時，出現幾百秒-1至約1000秒-1之最大剪切速率。在此等高剪切速率下，黏著劑116之黏度較低且容易流過模板202之開口204。當黏著劑組合物離開模板202來到其預定基材104上時，其經歷剪切速率快速減小且最終達到零剪切速率條件，此時黏度再次快速建立以使黏著劑組合物處於不垂流條件。
已發現可藉由至少在兩種不同剪切速率下控制黏著劑之黏度來達成不垂流黏著劑。更特定言之，舉例而言，黏著劑組合物之特徵在於其黏度在1秒-1之剪切速率下為18 Pa‧s至140 Pa‧s，且黏度在0.01秒-1下為700 Pa‧s至4,200 Pa‧s。當黏著劑組合物之黏度在1秒-1之剪切速率下為18 Pa‧s至140 Pa‧s時，黏著劑組合物可沈積於模板202上且如上所述刮漿穿過模板202之開口204。
此外，因為本發明之黏著劑組合物模板的黏度在0.01秒-1之剪切速率下為700 Pa‧s至4,200 Pa‧s，所以黏著劑116在離開模板202之開口204來到下表面基材104上之後保持其不垂流特性。
在25℃下使用配備有40 mm直徑×1°錐且在0.001秒-1至100秒-1之剪切速率範圍內掃描的AR2000流變儀(由TA Instruments製造)測定以上黏度值。
在一個實施例中，黏著劑層之黏度在25℃及10秒-1之剪切速率下在約2 Pa‧s與約30 Pa‧s之間且尤其在約5 Pa‧s與約20 Pa‧s之間。在一個實施例中，黏著劑層之黏度在25℃及0.01秒-1之剪切速率下在約700 Pa‧s與約10,000 Pa‧s之間且尤其在約1,000 Pa‧s與約8,000 Pa‧s之間。在一個實施例中，黏著劑層之黏度在25℃及1秒-1之剪切速率下在約18 Pa‧s與約140 Pa‧s之間且尤其在約30 Pa‧s與約100 Pa‧s之間。
當將10 Pa之應力施加於黏著劑2分鐘時，黏著劑組合物具有約0.1弧度或0.1弧度以下之位移潛變(displacement creep)。一般而言，位移潛變為在25℃下藉由使用TA Instruments製造且40 mm直徑×1°錐之AR2000流變儀測定的值，且定義為當將10 Pa應力施加於黏著劑時錐之旋轉角。位移潛變與在極低應力條件(諸如重力及表面張力)下搖變減黏黏著劑層抵抗流動或下陷之能力相關。
在一些實施例中，當在錐板流變儀中以1 Hz之頻率施加80微牛‧公尺之扭矩時，液體光學透明黏著劑之Δ為45度或45度以下，尤其為42或42以下，尤其為35度或35度以下且更特定言之為30度或30度以下。Δ為應力與應變之間的相位延滯，其中將振盪力(應力)施加於材料且量測所得位移(應變)。Δ為度數之賦予單位。Δ與極低振盪應力下搖變減黏黏著劑層之「固體」特性或其不垂流性質相關。
黏著劑層亦具有在設備(諸如模板印刷應用中之刮漿板)下方通過後在短時間期內恢復其不垂流結構之能力。在一個實施例中，黏著劑層之恢復時間小於約60秒，尤其小於約30秒且更特定言之小於約10秒以在以1 Hz頻率施加約1,000微牛‧公尺之扭矩約60秒且即刻接著以1 Hz頻率施加80微牛‧公尺之扭矩後達到35度之Δ。
不垂流黏著劑組合物可包括已知產生搖變減黏特性之填料粒子。本發明之適合填料包括黏土、多種形式之二氧化矽及氧化鋁(視粒度及表面處理而定)，及有機填料，諸如含纖維素、蓖麻油蠟及聚醯胺之填料。賦予搖變減黏性之微粒填料包括(但不限於)煙霧狀二氧化矽、煙霧狀氧化鋁及黏土。適合煙霧狀二氧化矽之實例包括(但不限於)：AEROSIL 200；及AEROSIL R805(均可獲自Evonic Industries)；CAB-O-SIL TS 610；及CAB-O-SIL T 5720(均可獲自Cabot Corp.)及可獲自Wacker Chemie AG之HDK H2ORH。適合煙霧狀氧化鋁之實例包括(但不限於)AEROXIDE ALU 130(可獲自Evonik,Parsippany,NJ)。適合黏土之實例包括(但不限於)可獲自Southern Clay Products之GARAMITE 1958。煙霧狀二氧化矽一般代表最佳填料，但其一定程度上與調配相關。黏著劑116可佔搖變減黏材料之約2重量%至約10重量%及尤其約3.5重量%至約7重量%。
在一些實施例中，黏著劑組合物包括非反應性寡聚流變改質劑。儘管不希望受理論約束，但非反應性寡聚流變改質劑在低剪切速率下經由氫鍵結或其他自締合機制建立黏度。適合非反應性寡聚流變改質劑之實例包括(但不限於)：聚羥基羧酸醯胺(諸如可獲自Byk-ChemieGmbH,Wesel,Germany之BYK 405)、聚羥基羧酸酯(諸如可獲自Byk-Chemie GmbH,Wesel,Germany之BYK R-606)、經改質脲(諸如來自King Industries,Norwalk,CT之DISPARLON 6100、DISPARLON 6200或DISPARLON 6500，或來自Byk-Chemie GmbH,Wesel,Germany之BYK 410)、金屬磺酸鹽(諸如來自King Industries,Norwalk,CT之K-STAY 501，或來自Lubrizol Advanced Materials,Cleveland,OH之IRCOGEL 903)、丙烯酸化寡胺(諸如來自Rahn USA Corp,Aurora,IL之GENOMER 5275)、聚丙烯酸(諸如來自Lubrizol Advanced Materials,Cleveland,OH之CARBOPOL 1620)、經改質胺基甲酸酯(諸如來自King Industries,Norwalk,CT之K-STAY 740)或聚醯胺。在一些實施例中，非反應性寡聚流變改質劑經選擇以與光學透明黏著劑可混溶及相容以限制相分離且使濁度降至最低。
最佳流變效能可在填料適當分散時出現。在填料添加至其他黏著劑組分中時之混合剪切條件可影響填料分散。高剪切混合可永久性破壞搖變減黏粒子之網狀結構，從而因所分配黏著劑珠粒之下陷增加而導致損失形狀。低剪切混合可減小此問題且對於製備本發明之調配物較佳。
藉由使黏著劑組合物固化在第一基材104上形成黏著劑層。黏著劑層為光學透明的。如本文所用，「光學透明」當在提及第一或第二基材或提及黏著劑層使用時一般意謂物品在約400 nm至約720 nm之範圍內具有至少85%，特定言之至少90%之透射率，且更特定言之在約400 nm至約720 nm之範圍內具有至少92%之透射率。在一個實施例中，如藉由分光光度計或能夠量測透射率百分比之其他器件所量測，黏著劑層之透射率在460 nm下大於約85%、在530 nm下大於約90%且在670 nm下大於90%。此等透射特徵提供電磁光譜可見區範圍內之均勻光透射，此對維持全色顯示器中之色點而言為重要的。
第一及第二基材(亦即104、102)及或黏著劑層之透明度特徵的顏色部分由其如由L*a*b*約定所表示之色彩座標界定。舉例而言，顏色之b*分量應小於約1，更佳小於約0.5。b*之此等特徵提供低黃度係數，此對維持全色顯示器中之色點而言為重要的。
黏著劑層之透明度特徵的濁度部分由如藉由濁度計所量測之黏著劑層之濁度百分比值定義，濁度計為諸如可獲自Byk Gardner之HazeGard Plus或可獲自Hunter Labs之UltraScan Pro。光學透明物品之濁度較佳小於約5%，較佳小於約2%，最佳小於約1%。此等濁度特徵提供低光散射，此對維持全色顯示器之輸出品質而言為重要的。
黏著劑組合物及所得黏著劑層經由適當選擇包括寡聚物、稀釋單體、填料、塑化劑、增黏性樹脂、光引發劑及促成黏著劑總體性質之任何其他組分的黏著劑組分而製成光學透明。黏著劑組分較佳彼此相容，例如其應在固化之前或之後不發生相分離。另外，黏著劑組分應一般不含不溶於黏著劑調配物中且大得足以散射光且藉此有助於濁度的粒子。然而，若需要濁度，諸如在擴散性黏著劑應用中，則其可接受。另外，諸如搖變減黏材料之各種填料應充分分散，以使其不會有助於相分離或光散射從而致使可能有助於光透射損失及濁度提高。此外，若需要濁度，諸如在擴散性黏著劑應用中，則其可接受。此等黏著劑組分較佳藉由例如賦予顏色或提高黏著劑層之b*或黃度係數而不會使透明度色彩特徵降級。
黏著劑層較佳具有匹配或緊密匹配與其接觸之基材之折射率的折射率。可藉由適當選擇黏著劑組分來控制黏著劑層之折射率。舉例而言，可藉由併入含有較高含量芳族結構之寡聚物、稀釋單體及其類似物或併入硫或鹵素(諸如溴)來增大折射率。相反，可藉由併入含有較高含量脂族結構之寡聚物、稀釋單體及其類似物將折射率調節至較低值。
黏著劑層可具有任何厚度。所用特定厚度可由許多因素決定，例如使用光學組合之光學器件設計可能在顯示器面板與實質上透明基材之間需要某一間隙。在一個實施例中，黏著劑層之厚度30為約1 μm至約5 mm、約50 μm至約1 mm，或約50 μm至約0.2 mm。
黏著劑層可使用液體光學透明黏著劑或液體組合物與搖變減黏膠組合來製造，其中液體組合物具有適於有效製造大光學組合之黏度。大光學組合之面積可為約15 cm2至約5 m2或約15 cm2至約1 m2。舉例而言，液體組合物之黏度可為約100 cps至140,000 cps、約100 cps至約10,000 cps、約100 cps至約5,000 cps、約100 cps至約1,000 cps、約200 cps至約700 cps、約200 cps至約500 cps，或約500 cps至約4,000 cps，其中組合物之黏度在25℃及1秒-1下量測。液體組合物適用於多種製造方法中。
黏著劑層可包括任何液體光學透明黏著劑，其黏度使得當與搖變減黏膠組合時，黏著劑層之黏度在1秒-1至10秒-1之剪切速率下不超過30 Pa‧s，或在約2 Pa‧s與約30 Pa‧s之間，或更特定言之在約5 Pa‧s與約20 Pa‧s之間。1-10秒-1下之此範圍決定黏著劑層在例如模板印刷期間，在所用刮漿板下方流動之能力，使得黏著劑層不黏著於較高刮漿板速度下之刮漿板。另外，此黏度足夠低以用流體填充模板空腔，而不會包覆氣泡或具有不足流量而不能以液體黏著劑流體完全填充空腔。1-10秒-1之範圍決定黏著劑層在刮漿板下方以較慢速度流動之能力。在1秒-1下，黏著劑層之黏度在約18 Pa‧s與約140 Pa‧s之間。在0.01秒-1下，黏著劑層之黏度為至少700 Pa‧s、至少2,000 Pa‧s且較佳為至少10,000 Pa‧s。0.01秒-1下之範圍定義何時黏著劑層具有不垂流性質。
在一個實施例中，黏著劑層中所用之液體光學透明黏著劑的黏度在1-10秒-1之剪切速率下為約20 Pa‧s或20 Pa‧s以下。特定言之，液體光學透明黏著劑之黏度在1-10秒-1之剪切速率下為約10 Pa‧s或10 Pa‧s以下且更特定言之為約5 Pa‧s或5 Pa‧s以下。在此等範圍內，當添加搖變減黏膠時，黏著劑層之黏度將在適當範圍內。
黏著劑層可包含非吸收性金屬氧化物粒子，例如以改變黏著劑層之折射率或液體黏著劑組合物之黏度(如下所述)。可使用實質上透明之非吸收性金屬氧化物粒子。舉例而言，黏著劑層中非吸收性金屬氧化物粒子之1 mm厚圓盤可吸收少於約15%入射於圓盤上之光。非吸收性金屬氧化物粒子之實例包括黏土、Al2O3、ZrO2、TiO2、V2O5、ZnO、SnO2、ZnS、SiO2及其混合物，以及其他足夠透明之非氧化物陶瓷材料。非吸收性金屬氧化物粒子可以產生所需效果所需之量使用，例如以黏著劑層之總重量計，量為約2重量%至約10重量%、約3.5重量%至約7重量%、約10重量%至約85重量%，或約40重量%至約85重量%。非吸收性金屬氧化物粒子可僅以不增加不合需要之顏色、濁度或透射特徵之程度添加。一般而言，粒子之平均粒度可為約1 nm至約100 nm。金屬氧化物粒子可經表面處理以改良黏著劑層及塗佈該層所用組合物中之分散性。表面處理化學品之實例括矽烷、矽氧烷、羧酸、膦酸、鋯酸鹽、鈦酸鹽及其類似物。已知應用此等表面處理化學品之技術。亦可使用有機填料，諸如含纖維素、蓖麻油蠟及聚醯胺之填料。
在使第二基材102結合於下表面基材104中所涉及之分配、洩降(drawdown)及層壓步驟期間，黏著劑組合物亦應顯示極少起泡至不起泡。若在負壓(或真空)下進行結合製程(所謂真空層壓)，則此點尤其重要。此等真空可在200 Pa至5,000 Pa之範圍內。在此真空環境下，可能發生黏著劑組合物之真空蒸發，從而引起不合需要之氣泡形成。黏著劑組合物之蒸氣壓可在20℃下小於約1 mm Hg(133 Pa)，更佳在20℃下小於0.2 mm Hg(26.7 Pa)，以防止在真空層壓製程期間過度損失質量或起泡。此可藉由選擇添加至黏著劑116中本身蒸氣壓在20℃下小於約1 mm Hg(133 Pa)，更佳在20℃下小於0.2 mm Hg(26.7 Pa)之添加劑來達成。另外，為防止在真空層壓製程期間過度損失質量，黏著劑116之重量損失在2,000 pa及25℃下2分鐘後應小於約0.05重量%，在2,000 Pa及25℃下2分鐘後較佳小於0.03重量%。
一般而言，(甲基)丙烯酸酯係指丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯官能基。
此外，黏著劑組合物可包括以下之反應產物：多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物，及包含在25℃下黏度為約4 cps至約20 cps之單官能(甲基)丙烯酸酯單體之反應性稀釋劑；塑化劑，及視情況選用之增黏性樹脂。
多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物可包含以下中之任一或多者：多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物、多官能聚酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物及多官能聚醚(甲基)丙烯酸酯寡聚物。多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物可包含至少兩個(甲基)丙烯酸酯基，例如2至4個(甲基)丙烯酸酯基，其在固化期間參與聚合。黏著劑層可包含約15重量%至約50重量%或約20重量%至約45重量%之多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物。所用特定多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物以及所用量可視多種因素而定。舉例而言，特定寡聚物及/或其量可經選擇以使得黏著劑組合物為具有以下黏度之液體組合物：約100 cps至140,000 cps、約100 cps至約10,000 cps、約100 cps至約5,000 cps、約100 cps至約1,000 cps、約200 cps至約700 cps、約200 cps至約500 cps，或約500 cps至約4,000 cps，其中組合物之黏度在25℃及1秒-1下量測。作為另一實例，特定寡聚物及/或其量可經選擇以使得黏著劑組合物為具有以下黏度之液體組合物：約100 cps至140,000 cps、約100 cps至約10,000 cps、約100 cps至約5,000 cps、約100 cps至約1,000 cps、約200 cps至約700 cps、約200 cps至約500 cps，或約500 cps至約4,000 cps，其中組合物之黏度在25℃及1秒-1下量測，且所得黏著劑層之肖氏A硬度(Shore A hardness)小於約30，小於約20或小於約10。作為又一實例，特定寡聚物及/或其量可經選擇以使得黏著劑組合物為在25℃及1秒-1剪切速率下黏度為18Pa‧s至140 Pa‧s且在25℃及0.01秒-1剪切速率下黏度為700 Pa‧s至4,200 Pa‧s之液體組合物。
多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物可包含多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物，其具有至少兩個(甲基)丙烯酸酯基，例如2至4個(甲基)丙烯酸酯基，該等基團在固化期間參與聚合。一般而言，此等寡聚物包含多元醇與多官能異氰酸酯之反應產物，接著以羥基官能化(甲基)丙烯酸酯封端。舉例而言，多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物可由自二羧酸(例如己二酸或順丁烯二酸)與脂族二醇(例如二乙二醇或1,6-己二醇)縮合製備之脂族聚酯或聚醚多元醇形成。舉例而言，聚酯多元醇可包含己二酸及二乙二醇。多官能異氰酸酯可包含二環己基異氰酸亞甲酯或二異氰酸1,6-己二酯。羥基官能化(甲基)丙烯酸酯可包含(甲基)丙烯酸羥烷酯，諸如丙烯酸2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥丙酯、丙烯酸4-羥丁酯或聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯。舉例而言，多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物可包含聚酯多元醇、二環己基異氰酸亞甲酯及丙烯酸羥乙酯之反應產物。
適用多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物包括市售產品。舉例而言，多官能脂族胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物可包含可獲自Sartomer,Co.,Exton,PA之胺基甲酸酯二丙烯酸酯CN9018、CN3108及CN3211，可獲自Rahn USA Corp.,Aurora IL之Genomer 4188/EHA(Genomer 4188與丙烯酸2-乙基己酯之摻合物)、Genomer 4188/M22(Genomer 4188與Genomer 1122單體之摻合物)、Genomer 4256及Genomer 4269/M22(Genomer 4269與Genomer 1122單體之摻合物)，可獲自Japan U-Pica Corp.之U-Pica 8966A及U-Pica 8967A，及可獲自Bomar Specialties Co.,Torrington,CT之聚醚胺基甲酸酯二丙烯酸酯BR-3042、BR-3641AA、BR-3741AB及BR-344。
一般而言，多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物可視用以形成黏著劑層之其他組分以及黏著劑層之所需性質而定以任何量使用。黏著劑層可包含約15重量%至約50重量%，或約20重量%至約45重量%之多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物。
多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物可包含多官能聚酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物。適用多官能聚酯丙烯酸酯寡聚物包括市售產品。舉例而言，多官能聚酯丙烯酸酯可包含可獲自Bomar Specialties Co.之BE-211及可獲自Sartomer Co.之CN2255。
多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物可包含多官能聚醚(甲基)丙烯酸酯寡聚物。適用多官能聚醚丙烯酸酯寡聚物包括市售產品。舉例而言，多官能聚醚丙烯酸酯可包含可獲自Rahn USA Corp.之Genomer 3414。
形成黏著劑層之反應產物由反應性稀釋劑形成。反應性稀釋劑包含在25℃下黏度為約4 cps至約20 cps之單官能(甲基)丙烯酸酯單體。反應性稀釋劑可包含一種以上單體，例如2-5種不同單體。此等單體之實例包括丙烯酸月桂酯、丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、丙烯酸四氫糠酯、甲基丙烯酸四氫糠酯、烷氧基化丙烯酸四氫糠酯及其混合物。舉例而言，反應性稀釋劑可包含(甲基)丙烯酸四氫糠酯及(甲基)丙烯酸異冰片酯。作為另一實例，反應性稀釋劑可包含烷氧基化丙烯酸四氫糠酯及丙烯酸異冰片酯。作為另一實例，反應性稀釋劑可包含丙烯酸月桂酯及丙烯酸異冰片酯。
一般而言，反應性稀釋劑可視用以形成黏著劑層之其他組分以及黏著劑層之所需性質而定以任何量使用。相對於黏著劑層總重量，黏著劑層可包含約15重量%至約50重量%或約20重量%至約50重量%之反應性稀釋劑。
所用特定反應性稀釋劑及所用單體之量可視多種因素而定。舉例而言，特定單體及其量可經選擇以使得黏著劑組合物為具有以下黏度之液體組合物：約100 cps至140,000 cps、約100 cps至約10,000 cps、約100 cps至約5,000 cps、約100 cps至約1,000 cps、約200 cps至約700 cps、約200 cps至約500 cps，或約500 cps至約4,000 cps，其中組合物之黏度在25℃及1秒-1下量測。作為另一實例，特定單體及其量可經選擇以使得黏著劑組合物為具有以下黏度之液體組合物：約100 cps至140,000 cps、約100 cps至約10,000 cps、約100 cps至約5,000 cps、約100 cps至約1,000 cps、約200 cps至約700 cps、約200 cps至約500 cps，或約500 cps至約4,000 cps，其中組合物之黏度在25℃及1秒-1下量測，且所得黏著劑層之肖氏A硬度小於約30，小於約20或小於約10。作為又一實例，特定稀釋劑及/或其量可經選擇以使得黏著劑116之組合物為在25℃及1秒-1剪切速率下黏度為18 Pa‧s至140 Pa‧s且在25℃及0.01秒-1剪切速率下黏度為700 Pa‧s至4200 Pa‧s之液體組合物。
黏著劑層包含提高其柔軟性及可撓性之塑化劑。塑化劑為熟知的且通常不參與(甲基)丙烯酸酯基之聚合。塑化劑可包含一種以上塑化劑材料。塑化劑可包含油。適合油包括植物油、礦物油及大豆油。黏著劑層可包含大於5重量%至約20重量%或大於5重量%至約15重量%之塑化劑。所用特定塑化劑以及所用量可視多種因素而定。舉例而言，所用特定塑化劑及/或其量可經選擇以使得黏著劑組合物為具有以下黏度之液體組合物：約100 cps至140,000 cps、約100 cps至約10,000 cps、約100 cps至約5,000 cps、約100 cps至約1,000 cps、約200 cps至約700 cps、約200 cps至約500 cps，或約500 cps至約4,000 cps，其中組合物之黏度在25℃及1秒-1下量測。作為另一實例，特定塑化劑及/或其量可經選擇以使得黏著劑組合物為具有以下黏度之液體組合物：約100 cps至140,000 cps、約100 cps至約10,000 cps、約100 cps至約5,000 cps、約100 cps至約1,000 cps、約200 cps至約700 cps、約200 cps至約500 cps，或約500 cps至約4,000 cps，其中組合物之黏度在25℃及1秒-1下量測，且所得黏著劑層之肖氏A硬度小於約30，小於約20或小於約10。作為又一實例，特定塑化劑及/或其量可經選擇以使得黏著劑組合物為在25℃及1秒-1剪切速率下黏度為18 Pa‧s至140 Pa‧s且在25℃及0.01秒-1剪切速率下黏度為700 Pa‧s至4200 Pa‧s之液體組合物。
形成黏著劑層之反應產物可進一步包含具有環氧烷官能基之單官能(甲基)丙烯酸酯單體。具有環氧烷官能基之此單官能(甲基)丙烯酸酯單體可包含一種以上單體。伸烷基官能基包括乙二醇及丙二醇。二醇官能基包含單元，且單體可具有1至10個之間任何數目的環氧烷單元、1至8個之間任何數目的環氧烷單元或4至6個之間任何數目的環氧烷單元。具有環氧烷官能基之單官能(甲基)丙烯酸酯單體可包含可作為Bisomer PPA6自Cognis Ltd.獲得之丙二醇單丙烯酸酯。此單體具有6個丙二醇單元。具有環氧烷官能基之單官能(甲基)丙烯酸酯單體可包含可作為Bisomer MPEG350MA自Cognis Ltd.獲得之乙二醇單甲基丙烯酸酯。此單體具有平均7.5個乙二醇單元。
黏著劑層可包含約5重量%至約30重量%或約10重量%至約20重量%具有環氧烷官能基之單官能(甲基)丙烯酸酯單體。所用特定單體以及所用量可視多種因素而定。舉例而言，所用特定單體以及所用量可經選擇以使得黏著劑組合物為具有以下黏度之液體組合物：約100 cps至140,000 cps、約100 cps至約10,000 cps、約100 cps至約5,000 cps、約100 cps至約1,000 cps、約200 cps至約700 cps、約200 cps至約500 cps，或約500 cps至約4,000 cps，其中組合物之黏度在25℃及1秒-1下量測。作為另一實例，所用特定單體以及所用量可經選擇以使得黏著劑組合物為具有以下黏度之液體組合物：約100 cps至140,000 cps、約100 cps至約10,000 cps、約100 cps至約5,000 cps、約100 cps至約1,000 cps、約200 cps至約700 cps、約200 cps至約500 cps，或約500 cps至約4,000 cps，其中組合物之黏度在25℃及1秒-1下量測，且所得黏著劑層之肖氏A硬度小於約30，小於約20或小於約10。舉例而言，特定單體及/或其量可經選擇以使得黏著劑116之組合物為在25℃及1秒-1剪切速率下黏度為18 Pa‧s至140 Pa‧s且在25℃及0.01秒-1剪切速率下黏度為700 Pa‧s至4200 Pa‧s之液體組合物。
黏著劑層可包含增黏劑。增黏劑通常用以提高黏著劑之膠黏性或其他性質。較佳增黏劑包括自木松香、松脂膠或高油松香(tall oil rosin)獲得之松香樹脂；自基於石油之原料製得之烴樹脂；或自木材或某些果實之萜烯原料獲得的萜烯樹脂。黏著劑層可包含例如0.01重量%至約30重量%、5重量%至約25重量%或10重量%至約20重量%增黏劑。黏著劑層可實質上不含增黏劑，例如包含0.01重量%至約5重量%或約0.01重量%至約0.5重量%增黏劑，該等重量%均相對於黏著劑層總重量而言。黏著劑層可不含增黏劑。所用特定增黏劑以及所用量可視多種因素而定。增黏劑及/或其量可經選擇以使得黏著劑層之玻璃基材間劈開強度(cleavage strength between glass sustrates)為約15 N/mm或15 N/mm以下、10 N/mm或10 N/mm以下，或6 N/mm或6 N/mm以下。特定增黏劑及/或其量可經選擇以使得黏著劑組合物為具有以下黏度之液體組合物：約100 cps至140,000 cps、約100 cps至約10,000 cps、約100 cps至約5,000 cps、約100 cps至約1,000 cps、約200 cps至約700 cps、約200 cps至約500 cps，或約500 cps至約4,000 cps，其中組合物之黏度在25℃及1秒-1下量測。作為另一實例，特定增黏劑及/或其量可經選擇以使得黏著劑組合物為具有以下黏度之液體組合物：約100 cps至140,000 cps、約100 cps至約10,000 cps、約100 cps至約5,000 cps、約100 cps至約1,000 cps、約200 cps至約700 cps、約200 cps至約500 cps，或約500 cps至約4,000 cps，其中組合物之黏度在25℃及1秒-1下量測，且所得黏著劑層之肖氏A硬度小於約30，小於約20或小於約10。作為又一實例，特定增黏劑及/或其量可經選擇以使得黏著劑116之組合物為在25℃及1秒-1剪切速率下黏度為18 Pa‧s至140 Pa‧s且在25℃及0.01秒-1剪切速率下黏度為700 Pa‧s至4200 Pa‧s之液體組合物。
在一個實施例中，黏著劑層可包括以下之反應產物：約15重量%至約50重量%多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物、約15重量%至約50重量%反應性稀釋劑、大於5重量%至約25重量%塑化劑及0重量%至約10重量%填料粒子。反應產物可進一步包含約10重量%至約20重量%具有環氧烷官能基之單官能(甲基)丙烯酸酯單體。所用特定組分以及所用量可視多種因素而定。舉例而言，此等組分及/或其量可經選擇以使得黏著劑116之組合物為在25℃及1秒-1剪切速率下黏度為18 Pa‧s至140 Pa‧s且在25℃及0.01秒-1剪切速率下黏度為700 Pa‧s至4200 Pa‧s之液體組合物。此黏著劑層可包含小於約15 N/mm、小於約10 N/mm或小於約6 N/mm之玻璃間劈開力(glass-t-glass cleavage force)。
在另一實施例中，黏著劑層可包括以下之反應產物：約20重量%至約60重量%多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物、約30重量%至約60重量%反應性稀釋劑及大於5重量%至約25重量%塑化劑。反應產物可進一步包含約10重量%至約20重量%具有環氧烷官能基之單官能(甲基)丙烯酸酯單體。此黏著劑層可包含小於約15 N/mm、小於約10 N/mm或小於約6 N/mm之玻璃間劈開力。
在另一實施例中，黏著劑層可包括以下之反應產物：約25重量%至約45重量%多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物、約40重量%至約60重量%反應性稀釋劑、大於5重量%至約15重量%塑化劑及0重量%至約10重量%填料粒子。反應產物可進一步包含約10重量%至約20重量%具有環氧烷官能基之單官能(甲基)丙烯酸酯單體。舉例而言，此等組分及/或其量可經選擇以使得黏著劑116之組合物為在25℃及1秒-1剪切速率下黏度為18 Pa‧s至140 Pa‧s且在25℃及0.01秒-1剪切速率下黏度為700 Pa‧s至4200 Pa‧s之液體組合物。
在另一實施例中，黏著劑層可包括以下之反應產物：20重量%至約50重量%多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物、約30重量%至約60重量%反應性稀釋劑、大於5至約25重量%塑化劑及0重量%至約10重量%填料粒子。反應產物可進一步包含約10重量%至約20重量%具有環氧烷官能基之單官能(甲基)丙烯酸酯單體。舉例而言，此等組分及/或其量可經選擇以使得黏著劑116之組合物為在25℃及1秒-1剪切速率下黏度為18 Pa‧s至140 Pa‧s且在25℃及0.01秒-1剪切速率下黏度為700 Pa‧s至4200 Pa‧s之液體組合物。
在另一實施例中，黏著劑層可包括以下之反應產物：25重量%至約45重量%多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物、約40重量%至約60重量%反應性稀釋劑、大於5重量%至約15重量%塑化劑及0重量%至約10重量%填料粒子。反應產物可進一步包含約10重量%至約20重量%具有環氧烷官能基之單官能(甲基)丙烯酸酯單體。舉例而言，此等組分及/或其量可經選擇以使得黏著劑116之組合物為在25℃及1秒-1剪切速率下黏度為18 Pa‧s至140 Pa‧s且在25℃及0.01秒-1剪切速率下黏度為700 Pa‧s至4200 Pa‧s之液體組合物。
在另一實施例中，黏著劑層可包括以下之反應產物：30重量%至約60重量%多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物、約20重量%至約30重量%反應性稀釋劑、大於5重量%至約10重量%塑化劑、約5重量%至約10重量%具有環氧烷官能基之單官能(甲基)丙烯酸酯單體及約2重量%至約10重量%煙霧狀二氧化矽。
在另一實施例中，黏著劑116可包括以下之反應產物：基於橡膠之多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物、具有4至20個碳原子之側位烷基之單官能(甲基)丙烯酸酯單體，及液體橡膠。
基於橡膠之多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物可包括以下中之任一或多者：多官能聚丁二烯(甲基)丙烯酸酯寡聚物、多官能異戊二烯(甲基)丙烯酸酯寡聚物及包含丁二烯與異戊二烯之共聚物的多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物。基於橡膠之多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物可包括多官能聚丁二烯(甲基)丙烯酸酯寡聚物。具有4至20個碳原子之側位烷基之單官能(甲基)丙烯酸酯單體可包括具有8至20個碳原子之側基。液體橡膠可包括液體異戊二烯。
適用多官能聚丁二烯(甲基)丙烯酸酯寡聚物包括(但不限於)可獲自Sartomer Co.之雙官能聚丁二烯(甲基)丙烯酸酯寡聚物CN307及CN307。適用多官能聚異戊二烯(甲基)丙烯酸酯寡聚物包括(但不限於)可獲自Kuraray America,Inc.之甲基丙烯酸化異戊二烯寡聚物UC-102及UC-203。
具有4至20個碳原子之側位烷基之適用單官能(甲基)丙烯酸酯單體包括(但不限於)丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸異癸酯及丙烯酸十八烷酯。
液體橡膠可包括(但不限於)可獲自Kuraray,Inc.之LIR-30液體異戊二烯橡膠及LIR-39液體丁二烯/異戊二烯共聚物橡膠，及可獲自Sartomer Co.,Inc.之Ricon 130液體聚丁二烯橡膠。
黏著劑層可進一步包括如上所述之塑化劑。
在另一實施例中，黏著劑層可包括以下之反應產物：約20重量%至約60重量%基於橡膠之多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物、約20重量%至約60重量%具有4至20個碳原子之側位烷基之單官能(甲基)丙烯酸酯單體，及大於5重量%至約25重量%液體橡膠。
在另一實施例中，黏著劑層可包括以下之反應產物：約20重量%至約50重量%基於橡膠之多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物、約20重量%至約50重量%具有4至20個碳原子之側位烷基之單官能(甲基)丙烯酸酯單體、大於5重量%至約25重量%液體橡膠及2重量%至約10重量%填料粒子。
黏著劑層可為柔軟的，例如該層之肖氏A硬度可小於約30、小於約20或小於約10。視可接受之任何量而定，黏著劑層可顯示極少或無收縮，例如小於約5%。在另一實施例中，黏著劑可基於聚矽氧。舉例而言，黏著劑可使用氫化矽官能聚矽氧與乙烯基或烯丙基官能聚矽氧之間的加成固化化學(addition curing chemistry)。此項技術中熟知加成固化聚矽氧且其經常併有可藉由熱或UV輻射活化之鉑基催化劑。同樣，可使用雙組分聚矽氧液體黏著劑或凝膠形成材料作為此搖變減黏可印刷材料之基礎。此等類型之聚矽氧可依賴於縮合化學且需要加熱來加速固化機制。
當以UV輻射進行固化時，液體組合物中可使用光引發劑。光引發劑包括有機過氧化物、偶氮化合物、奎寧、硝基化合物、醯基鹵化物、腙、巰基化合物、正哌喃離子化合物、咪唑、氯三嗪、安息香、安息香烷基醚、酮、苯基酮及其類似物。舉例而言，黏著劑組合物可包含可作為LUCIRIN TPO-L自BASF Corp.獲得之2,4,6-三甲基苯甲醯基苯基亞膦酸乙酯，或作為IRGACURE 184自Ciba Specialty Chemicals獲得之1-羥基環己基苯基酮。以可聚合組合物中寡聚材料及單體材料之重量計，光引發劑通常以約0.1重量%至10重量%或0.1重量%至5重量%之濃度使用。
上述液體組合物及黏著劑層可視情況包括一或多種添加劑，諸如鏈轉移劑、抗氧化劑、穩定劑、阻燃劑、黏度調節劑、消泡劑、防靜電劑、濕潤劑、著色劑(諸如染料及顏料、螢光染料及顏料、磷光染料及顏料)、纖維增強劑，及編織品及非編織品。
如先前所述，藉由使黏著劑116固化來形成黏著劑層。任何形式之電磁輻射均可用以固化黏著劑116。舉例而言，黏著劑116可使用UV輻射及/或熱來固化。亦可使用電子束輻射。上述液體組合物可使用光化輻射，亦即引起產生光化學活性之輻射進行固化。舉例而言，光化輻射可包含約250 nm至約700 nm之輻射。光化輻射之來源包括鎢絲鹵素燈、氙及汞弧燈、白熾燈、殺菌燈、螢光燈、雷射及發光二極體。UV輻射可使用高強度連續發射系統(諸如可獲自Fusion UV Systems之系統)供應。
此外，可將光化輻射施加於黏著劑組合物層，以使得組合物部分聚合。可將黏著劑組合物安置於基材之間，接著部分聚合。可將黏著劑組合物安置於第一基材或第二基材上且部分聚合，接著可將另一基材安置於部分聚合之層上。
此外，可將光化輻射施加於黏著劑組合物層，以使得組合物完全或幾乎完全聚合。可將黏黏著劑組合物安置於基材之間，接著完全或幾乎完全聚合。可將黏著劑組合物安置於第一基材或第二基材上且完全或幾乎完全聚合，接著可將另一基材安置於聚合之層上。
此處描述不垂流黏著劑組合物之兩個說明性實例。如下製備搖變減黏液體光學透明黏著劑：將表2中之組分添加至來自FlackTek Inc.,Landrum,South Carolina之白色混合容器Max 300(約500 cm3)中，且使用來自FlackTek Inc且在2200 rpm下操作之Hauschild SpeedmixerTM DAC 600 FV進行混合。混合4分鐘後，刮下容器之側邊以確保併入所有煙霧狀二氧化矽，容器接著再混合4分鐘。
實例1及實例2之黏度如實例1中進行量測且報導於表3中。若其在1秒-1剪切速率下黏度為18 Pa‧s至140 Pa‧s且在0.01秒-1下黏度為700 Pa‧s至4200 Pa‧s，則搖變減黏性視作良好。
將實例1及實例2各自夾在厚度為約200微米之2"×3"顯微鏡載玻片之間且使用300瓦/吋Fusion H燈泡及3000 mJ/cm2之UVA能量(如由UV Power Puck(EIT,Inc.,Sterling,Va.)所量測)進行固化。使用HazeGard Plus(BYK-Gardner USA,Columbia,MD)量測濁度。濁度值報導於表3中。若濁度<1%，則固化黏著劑視作良好。
實例1及實例2中所用之材料在下表4中進一步說明。
參考圖1至圖8及圖9，如下描述使第二基材102與第一基材104結合的本發明之層壓方法之步驟的實例。
在步驟902，藉由機械自動或人工手動將第一基材104置放於黏著劑塗覆位置。
在步驟904，剝離第一基材104之保護層。保護層可手動或藉由機械自動剝離。
在步驟906，藉由機械自動或人工手動將模板202鋪設於第一基材104上。由模板202覆蓋之區域將不會印刷上黏著劑116。
在步驟908，開始經由印刷方法將黏著劑116(或換言之，黏著劑116之黏著劑組合物)塗覆於第一基材104上。在印刷黏著劑116後移除模板202。所印刷黏著劑116之厚度可在0.025 mm至2 mm之範圍內。
在步驟910，將塗覆有黏著劑116之第一基材104藉由機械自動置放於或人工手動置放於腔室100中之固持機構108上，使得塗覆有黏著劑116之表面面向上。
在步驟914，剝離第二基材102之保護層116。
在步驟916，藉由機械自動或人工手動將第二基材102置放於藉由固持機構106固持之位置。使欲與第一基材104結合之第二基材102之表面面向下。
應瞭解，步驟902至步驟910與步驟914及步驟916可同時或依次開始。
在步驟912，檢查第一基材104及第二基材102之視覺標記。視覺標記可為有意標記於基材102、104上之物理標記，或其可為基材102、104之獨特特徵，諸如基材102、104之邊緣等，其可由存在於腔室100中之相機擷取且易於經由成像軟體鑑別。
在步驟918，使第一基材104與第二基材102對準。下文參考圖11來討論一種經由電動移動自動對準之方法。
在步驟918調節經由在步驟912檢驗視覺標記所偵測到之欠對準(Misalignment)，以確保基材102、104之表面在其在層壓製程之後續步驟中接觸以便結合時對準。理想地，應將待結合第一基材104之表面製成與待結合第二基材102之表面同平面或平行。此外，待結合基材102、104之表面應精確匹配且彼此面對。
參考圖15，對於待精確結合基材102、104之表面，使用八個側導板1502。側導板1502安置於第一基材固持機構108上包圍第一基材104之坐落位置1504的區域中。第一基材104之四邊中之每一邊上安置兩個側導板1502安置。側導板1502為可藉由機械向第一基材104之方向移動以將第一基材推入適當位置之拱台(abutment)。圖15展示可移動側導板1502以便定位第一基材104之方向1506、1508、1510及1512。側導板1502可有助於在定位第一基材104時達成0.1 mm至0.3 mm之對準容限。對準容限之實際值分別視基材102、104及固持機構106及108之機器零件的尺寸公差而定。該等尺寸公差係指作為製造產品之器件組件/基材之尺寸的不可控變化。即使在完全可能的情況下，對於製造製程中之每一製造產品亦難以獲得精確相同之產品尺寸。此適用於基材102、104及固持機構106及108之機器零件。
對準基材102、104以使表面平面結合涉及使用視覺相機以檢查視覺標記及使用適合軟體演算法以計算基材102、104之對準。經由使用視覺標記進行之對準將定位精度改良至多5 μm至50 μm。
圖10說明需要將基材尺寸保持在指定容限內。需要層壓許多層基材之產品可能在所有層堆疊及黏著在一起之後具有不同厚度。舉例而言，圖10中之顯示模組1000包含以如下由上向下順序黏著之基材：第一偏光器基材1002、第一玻璃基材(頂部)1004、密封件1006、第二玻璃基材(底部)1008、第二偏光器基材1010及光導1012。例如當在四個角落(假設顯示模組1000一般為矩形)及自顯示模組1000之中心量測時，顯示模組1000之總厚度1014可能不同。
因為不能確保基材厚度之絕對一致性，所以將需要找出調平基材102、104之最佳對準調節。舉例而言，最佳對準調節可藉由涉及基材102、104之四個角落之厚度量測值的計算得出。基材102、104之中心厚度的量測值亦可包括於計算中。
如下描述涉及使用視覺相機及基材102、104之厚度量測值以使第一基材104與第二基材102同平面之方法。
參考圖11，取第二基材102作為基準(datum)或參照且不加調節。調節置放於調平板1106上之第一基材104以使其與第二基材102同平面。在各別四個角落量測基材102、104中每一者之厚度且儲存厚度資料。視覺相機獲取基材102、104之影像以擷取其上之視覺標記，例如兩個基準標記，或其他獨特標記。自擷取之視覺標記得出基材102、104之位置資料。
固持第一基材104之固持機構108包含調平板1106，及進行角度調整(亦即調平板1106之縱搖及橫搖(pitch and roll))之兩個伺服馬達驅動器1108及1110。分別圍繞與調平板1106同平面之兩個直角軸x及y調節調平板1106之縱搖及橫搖。z軸為使第二基材102向第一基材104靠近時第二基材102移動所沿之軸。
執行適合軟體演算法以基於基材102、104之位置資料及厚度資料來計算對調平板1106所進行之調節的程度。第一基材104之固持機構108接著調節調平板1106之平面的橫搖及縱搖，因此調平第一基材104與第二基材102。
回頭參考圖9，在步驟920，使第二基材102垂直向下移動至第一基材104以便在腔室100中結合。在該實例中之結合製程期間，將腔室100中之空氣壓力降至負壓，其低於大氣壓且在0 pa至5,000 pa之範圍內。在極低壓力(諸如真空)下，黏著劑116可能會發生真空蒸發。然而，由於黏著劑116之固有性質，因此真空蒸發保持在最低程度。在0 pa至5,000 pa範圍內之壓力下進行層壓製程，以使黏著基材102、104之間的任何不當截留空氣均亦處於低壓下。因此，當使層壓產品或組合恢復處於正常壓力下時，截留之空氣對於人眼將不可辨別。為獲得良好製程產率，壓力保持低於或等於5,000 pa，或甚至更低，低於或等於2,000 pa。
在結合期間，過度擠壓位於基材102、104之間的黏著劑116直至黏著劑116自基材102、104之邊緣溢流不合需要。為防止過度擠壓，伺服衝壓機112首先以約2 mm/sec至50 mm/sec之第一速度使第二基材102移動至與第一基材104隔開預定間距，例如隔開0.025 mm至2 mm之間距。
在使第二基材102距第一基材104預定間距之後，伺服衝壓機112繼續以第二速度使第二基材102向第一基材104靠近。當使其超過預定間距時，第二基材102將最終與黏著劑116接觸。黏著劑116在受到第二基材102擠壓時均勻展佈開來。超過預定間距時，伺服衝壓機112之移動的第二速度自第一速度減小，例如第二速度可為0.05 mm/sec至1 mm/sec。減小之速度允許黏著劑116在受到擠壓時充分流至基材102、104之邊緣。一旦達到基材102、104之間的預定距離，伺服衝壓機112即停止移動第二基材102。此預定距離應足以使黏著劑116充分流至基材102、104之邊緣而不發生溢流。該實例中之預定距離為約0.1 mm。應瞭解，預定距離之值的範圍可為0.025 mm至2 mm。預定距離之尺寸公差較佳保持在+/- 3 μm。基於在步驟918量測之基材102、104之尺寸公差，可調節預定距離以達成接近於0.1 mm。
在使用靜電夾盤或機械夾鉗之情況下，在使第二基材102向第一基材104靠近之前，真空腔室100可降低壓力。然而，若使用真空夾盤，則第二基材固持機構106將具有在真空環境中固持第二基材102之問題。真空夾盤之固持壓力將與真空環境趨於一致，藉此妨礙穩固固持第二基材102。解決方案為僅在使第二基材102距離第一基材104接近於0.025 mm至2 mm之預定間距後降低真空腔室100之壓力。以此方式，當真空夾盤之固持壓力與真空環境壓力趨於一致時，第二基材102將處於準備由伺服衝壓機112在印刷於第一基材104上之黏著劑116上擠壓的位置。即使當固持壓力解除時第二基材102落於第一基材104上，其落下之距離將極小且將不會引起印刷於第一基材104上之黏著劑116之配置的任何不規則性。應瞭解，若使用靜電夾盤或機械夾鉗，則將不需要落下第二基材102。在此情況下，可使第二基材102與在第一基材104上展佈之黏著劑116接觸。
在步驟920後，可能存在一些尺寸為約0.5 mm之小氣泡截留於兩塊基材102、104之間的黏著劑116中，其為低於大氣壓型。
在步驟922，使真空腔室100中之壓力水準返回至大氣壓。供應加壓空氣之空氣壓縮機可包括於真空腔室100之機械中以加快真空腔室100返回至大氣壓之時間。當使真空腔室100返回至大氣壓時，黏著劑116內之截留氣泡(若存在)的尺寸較佳將收縮以使其憑肉眼不可見。
在步驟924，使層壓之組合，或更特定言之安置於黏著基材102、104之間的黏著劑116經受正壓，亦即高於大氣壓之壓力。舉例而言，使腔室100之壓力升高至2巴至6巴(1巴為100,000帕斯卡)，泵入腔室100中維持5秒至30秒之範圍內的指定時間。此舉將黏著劑116內存在之截留氣泡(若存在)之尺寸進一步壓縮至具有亞微米尺寸之不可見尺寸。步驟924可視情況選用且可在出於任何原因，例如腔室設計缺陷，截留之氣泡不能在步驟922減小至憑肉眼不可見之尺寸時應用。
在步驟926，以紫外(UV)光源使黏著劑固化。若在基材經受永久性固化之前需要檢驗，則實際上可將此固化步驟視作預固化步驟。進行固化/預固化的同時層壓組合可處於腔室100中或位於另一台上，其中所有備用於預固化之層壓組合經由自動化機械或人工手動進行轉移。進行預固化以使層壓組合具有足夠結合強度以便在檢驗期間進行處理，但不完全結合以便需要時仍可進行再加工。
在步驟928，經由自動化機械或人工手動將層壓組合轉移至另一台以供檢驗或進一步或完全固化。檢驗步驟可視情況選用。步驟926之預固化亦可視情況選用。若省略預固化，則在步驟924後將層壓組合直接轉移至步驟932的完全固化位置。應瞭解，在本文中提及固化可包括預固化及/或完全固化。
在步驟930，進行層壓組合檢驗。若在檢驗期間發現任何層壓組合具有缺陷，例如不良基材對準、黏著劑自基材邊緣過度溢流、黏著劑中之可見截留氣泡等，則其可移除進行再加工，亦即再次經歷步驟902至926。
在步驟930或步驟924進行檢驗之後，視是否在步驟932實施可選檢驗步驟而定，藉由UV光源或藉由泛光使層壓組合經受完全固化。UV光源及/或泛光可沿上面置放層壓組合之移動管線輸送機系統安置。
在存在黑色遮罩(亦即層壓組合之塗層或固定物，其因阻斷UV光而阻礙黏著劑固化)之層壓組合中，解決方案在於提供一或多個鏡子，其以約45度配置於黏著基材之側面以自黏著基材側面引導自頂部提供之UV光以固化位於基材之間的黏著劑。儘管可藉由此種方法固化之距離存在限制，但固化結果為可接受的。
如參考圖1至圖9所述之本發明之裝置及方法的先前實例亦適用於彎曲基材層壓，但可能必需進行數個修改。如下參考圖12至圖14描述彎曲基材層壓。圖1至圖9中一些元件之名稱再用於圖12至圖14中以指示當前實例與先前實例之間的相似性。
參考圖12，待結合於基材1204之彎曲基材1202可為例如透明光學基材，諸如玻璃或透明塑膠透鏡。基材1204當然可具有類似構造。此外，一塊基材可為例如有機發光二極體(OLED)基材、液晶顯示器(LCD)基材、觸控面板或其類似物。基材1202、1204之一為平坦的且可變形成彎曲形狀。另一基材1204或1202具有剛性彎曲形狀以便使層壓組合1208保持彎曲形狀。在本實例中，第二基材1202為具有剛性彎曲形狀之玻璃光學透鏡且第一基材1204為平坦且可變形之平坦觸控面板。
較佳將類似於參考圖1所述之黏著劑116的不垂流黏著劑1206(或換言之，黏著劑1206之黏著劑組合物)印刷於第一基材1204上。將黏著劑1206印刷於第一基材1204上之方法可與參考圖1所述將黏著劑116印刷於第一基材104上之方法相同。
參考圖13，在腔室1300中進行第一基材1204與第二基材1202之結合。對於彎曲基材層壓，分別用於固持第一基材1204及第二基材1202之第一固持機構1308及第二固持機構1306為彎曲形狀以匹配第二基材1202之曲率。在本實例中，使用真空夾盤。
對準及調平基材1202、1204可類似地使用參考圖1至11及15所述之裝置及方法中之側導板及視覺標記檢查來進行。
類似於參考圖1所述之基材102、104，藉由伺服衝壓機1310使第二基材1202向第一基材1204靠近，至距離第一基材1204 0.025 mm至2 mm之預定間距。此後，降低腔室1300中之壓力。
第一固持機構1308為經組態以固持第一基材1204呈變形彎曲形狀直至腔室1300中之壓力降至約8000 pa之真空夾盤。在約8000 pa下，由於第一固持機構1308之固持壓力與腔室1300中之真空環境趨於一致，因此第一基材1204恢復至其初始平坦形式。第二固持機構1306為經組態以固持第二基材1202直至約5,000 pa之真空夾盤。
當第二固持機構1306失去其固持時，第二基材1202將自第二固持機構1306落下以接觸印刷於第一基材1204上之黏著劑1206。落下之距離預先規定為約0.025 mm至2 mm。以此距離，印刷於第一基材1204上之黏著劑1206將不會導致落下之第二基材1202在黏著劑配置中引起任何不規則性。應瞭解，若使用靜電夾盤，則將不需要落下第二基材1202。在此情況下，可使第二基材1202與展佈於第一基材1204上之黏著劑1206接觸。
在該實例中，在腔室1300中之壓力降至約2,000 pa後，伺服衝壓機1310以低速(例如0.2 mm/sec至1 mm/sec)移動，以將第二基材1202壓在印刷於第一基材1204上之黏著劑116上。一旦達到基材1202、1204之間的預定距離，伺服衝壓機1310即停止擠壓第二基材1202。此預定距離應足以使黏著劑1206充分流至基材1202、1204之邊緣而不溢流。本實例中之預定距離為約0.1 mm。應瞭解，預定距離值之範圍可為0.025 mm至2 mm。預定距離之尺寸公差較佳保持在+/- 3 μm。基於在步驟918量測之基材1202、1204之尺寸公差，可調節預定距離以達成接近於0.1 mm。
擠壓第二基材1202直至達到基材1202、1204之間的預定距離。使腔室1300壓力再升高至大氣壓以減小黏著劑1206中截留氣泡(若存在)之尺寸。可使腔室1300中之壓力進一步升高至至多6巴之正壓以進一步減小黏著劑1206中截留氣泡(若存在)之尺寸。此進一步升高至正壓為可視情況選用且可出於任何原因，例如腔室設計缺陷，截留之氣泡不能在腔室1300壓力再升高至大氣壓後減小至憑肉眼不可見之尺寸時應用。
UV固化及/或泛光固化可在使腔室1300中之壓力再升高至標準大氣壓或至多6巴之正壓(亦即超過標準大氣壓之壓力)之步驟後進行。固化亦可在使層壓產品經受正壓以使黏著劑1206中之截留氣泡(若存在)變得最小之步驟期間進行。較佳當結合之基材1202、1204呈彎曲形狀時進行固化。具有彎曲形狀且傾向於回彈至其非彎曲形式的層壓產品應在基材仍以彎曲形狀結合在一起時固化。
圖14說明可如何在腔室1300中進行固化。定位於第一固持機構1308中之兩個光源1402發射UV光以固化藉由結合基材1202、1204形成之彎曲層壓組合或產品。
用於形成本文所述之面板基材組合的裝置及方法之實例可具有以下優勢。
因為對準基材以便層壓所進行之調節係經由「封閉迴路(closed loop)」方法達成，所以極大地減小黏著劑溢流問題。「封閉迴路」意謂裝置具有反饋系統。參考參考圖9所述之實例，反饋為在步驟912及918測定之各基材之尺寸公差。待層壓基材之尺寸公差的反饋資料有助於得到在該等基材移動以使其層壓在一起所沿之軸(亦即圖11中之Z軸)中進行調節所需之資料。本文所述之預定距離之調節為Z軸中之一種此調節。尺寸公差亦有助於得到在進行層壓製程(圖11及隨附說明)前基材(圖1中之104)之角度調整(亦即縱搖及橫搖)所需之資料。所用黏著劑(圖1中之黏著劑116)之不垂流性質亦有助於限制黏著劑之溢流程度。
經由有助於均勻展佈黏著劑之印刷方法塗覆基材(圖1中之104)上的黏著劑(圖1中之116)，藉此確保良好黏著劑厚度容限。良好黏著劑厚度容限之實例為+/- 20 μm及+/- 20 μm以下。將印刷方法中所用之模板設計為具有一或多個肋狀物(圖2及3中之206)有助於防止大面積印刷之挖取效應且確保黏著劑在整個印刷區域上均勻展佈。
在0 Pa至5,000 pa範圍內低於大氣壓之環境中進行層壓，以使在黏著劑(圖1中之116)中截留之氣泡(若存在)的空氣壓力相應地低於大氣壓(圖9之步驟920)。此可有助於在使基材之周圍壓力返回至標準大氣壓(圖9之步驟922)後使黏著劑中截留之任何氣泡保持儘可能小，較佳憑肉眼不可見。此外，真空環境下層壓之步驟後，可使層壓組合經受高於標準大氣壓之壓力以使任何氣泡進一步收縮以圖確保其不可見(圖9之步驟924)。可在加壓環境中進行黏著劑(圖1中之116)的固化以確保黏著劑固化為截留氣泡處於其最小尺寸之形式。
對於尺寸為27吋或27吋以下(對角線)之顯示器面板，視基材尺寸而定，使用參考圖9所述之方法及參考圖12至圖14所述彎曲基材之類似方法形成顯示器面板的層壓時間為約10秒至90秒。應瞭解，此實質上快於先前已知之層壓方法。
因為黏著劑(圖1中之116)之不垂流性質，所以可進行選擇性區域黏著劑層壓。因為黏著劑不容易流動，所以其可保持其所形成、塗覆或印刷之形狀。此使得黏著劑精確塗覆於特定區域上成為可能。因此，可減少否則會因黏著劑流入有意遮蔽之區域可能引起的問題。舉例而言，在層壓行動器件之覆蓋面板的情況下，將遮蔽置放相機、揚聲器及麥克風之區域以防止黏著劑(圖1中之116)到達彼等區域。
此外，黏著劑(圖12中之1206)之不垂流性質使得經由諸如參考圖12至圖14所述之方法進行彎曲基材層壓成為可能。若黏著劑(圖12中之1206)容易發生流動，則存在較高的黏著劑(圖12中之1206)因重力拉扯而在基材之彎曲輪廓上流動的趨勢。
熟習此項技術者在已理解上述揭示內容以及圖式之情況下，可對用於形成面板基材組合之方法及裝置進行許多修改及其他實施例。因此，應瞭解，用於形成面板基材組合之方法及裝置不限於本文中所含之上述描述，且可能之修改將包括於本發明之申請專利範圍中。
100．．．腔室
102．．．第二基材
104．．．第一基材
106．．．第二基材固持機構
108．．．第一基材固持機構
110．．．垂直方向
112．．．伺服衝壓機
112A．．．氣缸
112B．．．量規/固定物
114．．．器件
116．．．黏著劑
130．．．氣隙
132．．．光學透鏡基材
134．．．丙烯酸帶
136．．．觸控面板基材
138．．．液晶顯示器基材
202．．．模板
204．．．開口/區域
206．．．肋狀物
208．．．印刷頭
302．．．第一端/一側/肋狀物末端之最厚部分
304．．．第二端/另一側/肋狀物末端之最厚部分
306．．．頂點
312．．．切除部分
314．．．切除部分
316．．．周圍部分
402．．．中心
404．．．邊緣
406．．．快照
408．．．快照
410．．．快照
412．．．快照
414．．．快照
502．．．長度
504．．．寬度
506．．．肋狀物
508．．．肋狀物
510．．．肋狀物
602．．．模板
604．．．基材
608．．．區域
702．．．角落尖端
704．．．方向
802．．．光學透鏡基材
804．．．層/黏著劑層
806．．．觸控面板基材
808．．．層/第二黏著劑層
810．．．液晶顯示器基材
902．．．步驟
904．．．步驟
906．．．步驟
908．．．步驟
910．．．步驟
912．．．步驟
914．．．步驟
916．．．步驟
918．．．步驟
920．．．步驟
922．．．步驟
924．．．步驟
926．．．步驟
928．．．步驟
930．．．步驟
932．．．步驟
1000．．．顯示模組
1002．．．第一偏光器基材
1004．．．第一玻璃基材
1006．．．密封件
1008．．．第二玻璃基材
1010．．．第二偏光器基材
1012．．．光導
1014．．．總厚度
1106．．．調平板
1108．．．伺服馬達驅動器
1110．．．伺服馬達驅動器
1202．．．彎曲基材/第二基材
1204．．．基材/第一基材
1206．．．不垂流黏著劑
1208．．．層壓組合
1300．．．腔室
1306．．．第二固持機構
1308．．．第一固持機構
1310．．．伺服衝壓機
1402．．．光源
1502．．．側導板
1504．．．第一基材之坐落位置
1506．．．方向
1508．．．方向
1510．．．方向
1512．．．方向
圖1為用於形成面板基材組合之裝置的側視圖；
圖2為上面印刷有黏著劑且上面定位有印刷用模板之基材的俯視圖；
圖3為上面印刷有黏著劑且上面定位有印刷用模板之基材的俯視圖；
圖4展示塗覆有黏著劑之基材的連續俯視圖以說明黏著劑流動之方式；
圖5說明模板之複數個肋狀物之形狀；
圖5A說明模板之肋狀物設計實施例；
圖6為上面印刷有黏著劑且上面定位有印刷用模板之基材的俯視圖；
圖7為上面印刷有黏著劑之基材的角落圖；
圖8為使用黏著劑層壓之面板基材組合的側視圖；
圖9為面板基材組合之形成方法的流程圖；
圖10為使用黏著劑層壓之面板基材組合的側視圖；
圖11為用於形成面板基材組合之器件的透視圖；
圖12為用於彎曲基材層壓之基材的側視圖；
圖13為用於形成面板基材組合之裝置的側視圖；
圖14為用於形成面板基材組合之裝置的側視圖；
圖15為用於形成面板基材組合之器件的透視圖；且
圖16為使用丙烯酸帶層壓之先前技術面板基材組合的側視圖。
此等圖未按比例繪製且意欲僅用於說明目的。
100．．．腔室
102．．．第二基材
104．．．第一基材
106．．．第二基材固持機構
108．．．第一基材固持機構
110．．．垂直方向
112．．．伺服衝壓機
112A．．．氣缸
112B．．．量規/固定物
114．．．器件
116．．．黏著劑

Claims (22)

  1. 一種形成顯示器面板基材組合之方法，該基材組合包含第一基材及第二基材，該第一基材及該第二基材中之至少一者為光學透明，該方法包含以下步驟：將不垂流黏著劑組合物以網板或模板印刷於該第一基材之表面上，該不垂流黏著劑組合物之特徵係在於其在25℃及1秒-1之剪切速率下具有18Pa．s至140Pa．s之黏度，且在25℃及在0.01秒-1下具有700Pa．s至4200Pa．s之黏度，該不垂流黏著劑組合物進一步為在固化後光學透明之類型；使該不垂流黏著劑組合物與該第二基材之表面在壓力小於或等於5,000帕斯卡之環境中接觸；及固化該不垂流黏著劑組合物以得到黏著劑層。
  2. 如請求項1之方法，其中該不垂流黏著劑組合物包含以下各物之反應產物：多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物；包含在25℃下黏度為4cps至20cps之單官能(甲基)丙烯酸酯單體之反應性稀釋劑；及塑化劑。
  3. 如請求項1之方法，其中使該不垂流黏著劑組合物與該第二基材之該表面接觸係在壓力小於或等於2,000帕斯卡之環境中進行。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含：在使該不垂流黏著劑組合物與該第二基材之該表面接 觸之後且在固化該不垂流黏著劑組合物之前，使該顯示器面板基材組合之該環境之該壓力升高至高於大氣壓。
  5. 如請求項4之方法，其中使該壓力升高至200,000帕斯卡與600,000帕斯卡之間。
  6. 如請求項1之方法，其進一步包含：以第一速度在該第二基材與該第一基材之間實施相對移動以使該第二基材與該第一基材彼此相距0.025mm與2mm之間的距離，隨後以第二速度在該第二基材與該第一基材之間實施進一步相對移動以使該第二基材與該第一基材彼此相距預定距離，該第二速度低於該第一速度。
  7. 如請求項6之方法，其中該預定距離係等於塗覆於該第一基材上之該不垂流黏著劑組合物之厚度。
  8. 如請求項6之方法，其進一步包含基於該第一基材與該第二基材之尺寸公差得出該預定距離。
  9. 如請求項1之方法，其中藉由模板印刷將該不垂流黏著劑組合物印刷於該第一基材之該表面上。
  10. 一種用於形成顯示器面板基材組合之裝置，該基材組合包含第一基材及第二基材，該第一基材及該第二基材中之至少一者為光學透明，該裝置包含：網板或模板印刷器件，其用於將不垂流黏著劑組合物塗覆於該第一基材之表面上，該不垂流黏著劑組合物之特徵係在於其在25℃及1秒-1之剪切速率下具有18Pa．s至140Pa．s之黏度，且在25℃及在0.01秒-1下具有700Pa．s 至4200Pa．s之黏度，該不垂流黏著劑組合物進一步為在固化後光學透明之類型；腔室，其用於使該不垂流黏著劑組合物與該第二基材之表面於其中在小於或等於5,000帕斯卡之壓力下接觸；及固化器件，其用於固化該不垂流黏著劑組合物以得到黏著劑層。
  11. 如請求項10之裝置，其中該第一基材具有第一折射率，該第二基材具有第二折射率，且該黏著劑層具有在該第一折射率與該第二折射率之間且在該第一折射率及該第二折射率之10%以內的第三折射率。
  12. 如請求項10之裝置，其中該不垂流黏著劑組合物包含以下各物之反應產物：多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物；包含在25℃下黏度為4cps至20cps之單官能(甲基)丙烯酸酯單體之反應性稀釋劑；及塑化劑。
  13. 如請求項10之裝置，其中該裝置包含複數個可在使該不垂流黏著劑組合物與該第二基材之該表面接觸之前自該第一基材的相對側向該第一基材移動以將該第一基材推入面向該第二基材之該表面之位置的側導板。
  14. 如請求項10之裝置，其中該裝置包含用於固持該第一基材及該第二基材之可調節固持機構，用於該第一基材之該固持機構係可調節以使該第一基材傾斜，使得在使該 不垂流黏著劑組合物與該第二基材之該表面接觸之前將該第一基材與該第二基材對準。
  15. 如請求項10之裝置，其中該固化器件包含鏡子，其用於在使該不垂流黏著劑組合物與該第二基材之該表面接觸後將光自固化源導引向在該第一基材與該第二基材之間曝露之該不垂流黏著劑組合物。
  16. 如請求項10之裝置，其包含在印刷區域中自模板之第一側延伸至該模板之第二側的肋狀物，其中該肋狀物包含具有逐漸變細部分之側邊。
  17. 如請求項16之裝置，其中該印刷區域具有角落區域，該角落區域具有切除部分。
  18. 一種顯示器面板基材組合，該顯示器面板基材組合包含：第一基材；及第二基材；其中該第一基材及該第二基材中之至少一者為光學透明；其中該第一基材與該第二基材係用不垂流黏著劑組合物黏著在一起，該不垂流黏著劑組合物係網板印刷或模板印刷於該第一基材上，該不垂流黏著劑組合物之特徵係在於其在25℃及1秒-1之剪切速率下具有18Pa．s至140Pa．s之黏度，且在25℃及在0.01秒-1下具有700Pa．s至4200Pa．s之黏度，且為在固化後光學透明之類型，其中使該不垂流黏著劑組合物與該第二基材在壓力小 於或等於5,000帕斯卡之環境中接觸；及其中該不垂流黏著劑組合物經固化以得到黏著劑層。
  19. 如請求項18之顯示器面板基材組合，其中該第一基材具有第一折射率，該第二基材具有第二折射率，且該黏著劑層具有在該第一折射率與該第二折射率之間且在該第一折射率及該第二折射率之10%以內的第三折射率。
  20. 如請求項18之顯示器面板基材組合，其中該不垂流黏著劑組合物包含以下各物之反應產物：多官能(甲基)丙烯酸酯寡聚物；包含在25℃下黏度為4cps至20cps之單官能(甲基)丙烯酸酯單體之反應性稀釋劑；及塑化劑。
  21. 如請求項18之顯示器面板基材組合，其中該第一基材及該第二基材中之至少一者為彎曲基材。
  22. 如請求項18之顯示器面板基材組合，其中該第一基材及該第二基材中之至少一者係可變形。
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