溶剂-层压式延迟器堆叠体的精密制造用的设备和方法与流程

背景技术：

1、用于层压光学延迟(又称为相位差)膜的最常见的粘合剂系列是丙烯酸基压敏粘合剂(pressure-sensitive-adhesive，psa)。psa(有时被称为光学透明粘合剂(optically-clear adhesive，oca))通常厚25微米至50微米，具有大约1.46的折射率，并且可以在诸如三乙酸纤维素(cellulose-triacetate，cta或tac)、聚碳酸酯(polycarbonate，pc)和环烯烃聚合物(cyclic-olefin polymer，cop或coc)等基材之间形成大面积接合。通常使用层压前表面活化(例如，等离子体或电晕)来促进粘附，并通常使用层压后高压灭菌来消除雾度和微气泡。批处理模式层压器(其不同于卷对卷层压器)，诸如那些用于将偏振片和延迟膜层压到液晶显示器电视和监视器的层压器，是常见的。在层压期间使用真空膜状物来为整个膜提供面内支承的现代技术能够使应力最小化，这出于两个重要原因：首先，该膜经由真空与所述膜状物贴合，从而使可能在形成压合区时发生的压力的横向不均匀性最小化；其次，所述膜状物与平移层压辊结合使(例如)可能在将该膜从真空平台拉离时发生的纵向方向(machine-direction)上的应力最小化。通过在层压期间维持两个膜之间的小间隙，应变量被最小化。结合有机器视觉相机的xy-θ操控平台对于精密的高产量的膜到显示器层压和膜到膜层压也是有用的。

2、延迟膜的溶剂键合还被描述为用于接合聚碳酸酯层，其具有不需要粘合剂的所有益处。描述了一种溶剂键合装置，该装置中平行于层压方向的传送设备上的参考导向件用于确定横向方向上的位置，也用于确定取向。纵向方向(或层压方向)上的位置可以通过运动控制平台上的参考止挡部来设定。层压器可以通过将悬于膜传送设备下方的膜的下部压靠在可移动背衬表面上的膜上来形成压合区。该压合区可以确定层压开始的初始条件，这可能影响整个层压的质量。该层压开始的初始条件包括精确的输入膜取向、以及横向方向上的压力分布。

3、延迟器堆叠体(retarder stack)，诸如在宽波长范围内从线偏振转换到圆偏振(且反之亦然)所需的那些延迟器堆叠体，可以具有接近理想的理论反向色散。例如，经设计的延迟器堆叠体可以在整个可见波段(400nm至700nm)上产生超过0.99的椭圆度场比(ellipticity field-ratio)，这在高性能光学系统中可能是需要的。通常寻求能够在光轴(optic-axis)取向上具有高精度和最小诱导应力的层压设备和层压方法。

技术实现思路

1、本文的公开内容描述了使精密光学延迟器堆叠体的制造中的不确定性最小化的批处理模式溶剂层压设备和方法。光学延迟器堆叠体由定向的透明膜层构成，这些膜层能够实现可以解决大范围的偏振控制功能的经设计的脉冲响应。这些技术寻求在溶剂粘接的延迟器堆叠体的层压方法中使每个层片的位置/取向的不确定性最小化。这些技术还寻求使可能在现有技术的层压方法中发生的在层压点处的延迟器堆叠体中的内部面内应力最小化。这些实施方案通常在对粘接过程的输入膜或进料膜的操控中引入过程控制。特别地，这些实施方案试图控制进料膜的前缘，直到包括形成层压的压合区的关键步骤。

2、本文中描述了溶剂层压设备和方法，这些溶剂层压设备和方法使膜取向的不确定性最小化，并且最佳地保持了基础延迟膜制造时的统计数据。前者指的是基于可靠的机械参考(例如，膜边缘)在进料膜(或输入膜)的取向设置中实现高重复性的方法。后者指的是在压合区中沿着辊轴线的压力的均匀性，这是在压合区形成期间建立的。在这种不均匀性的情况下，输入膜上可能存在局部面内压缩负载，这可能损害光轴和相位差统计数据。此外，这种不均匀性可能在层压期间沿纵向方向传播，从而影响整个母片材的性能。因为溶剂层压不涉及可能潜在地引入机械顺从性的粘合剂，所以任何这样的应力可以在形成键合的瞬间被永久地冻结到结构中。本文描述的技术旨在克服压合区形成中的不确定性和其他可能损害延迟器堆叠体的性能的潜在层压应力。

3、本文公开的设备和方法理想地产生了对输入(进料)膜的许多特定特性的豁免性，使得过程更加稳健。这可以通过在输入膜的前缘处/附近设置预加载机构来实现，使得输入膜在关键压合区的形成步骤期间得以支承。压合区的形成涉及至少四个元件。在单辊构造中，这些元件包括输入膜、压力辊、构建板和附固到构建板的构建膜(尚未完成的(work-in-progress，wip)堆叠体)。实施方案使用某种形式的参考表面来支承尽可能多的输入膜区域，以在压合区形成之前使膜展平。这是在使面内应力(特别是在形成压合区的区域中的面内应力)最小化的同时实现的。在另一个实施方案中，引入了第五元件(可变形的支承构件)来提供对进料膜的完全支承。

4、根据本文的教导制造的延迟器堆叠体的性能依赖于维持每个基础膜制造时的面内光程长度差(又称为re)和光轴取向。高剥离强度溶剂键合使用了适合于几乎瞬间软化基材表面而不会显著地损害re值的溶剂。在足够的压力/时间(或能量)下，可以形成该键合。为层压施加的均匀的向下的力不会损害所得堆叠体的功能性性能。然而，在层压期间发生的任何面内应力都可能严重损害该性能。本文描述了可能影响延迟器堆叠体的面内应力、以及不均匀的向下的力的若干来源，以及用于使这些延迟器堆叠体的影响最小化的设备/方法。

技术特征：

1.一种用于以低面内应力精确地溶剂-层压两个或更多个延迟膜的装置，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述进料板定位于基本上水平的平面中，并且所述构建板定位于基本上竖直的平面中。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述进料板相对于水平方向的角度的大小小于40°，并且所述构建板相对于竖直方向的角度的大小小于20°。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述进料板包括两个区段：第一静态区段，所述第一静态区段在视觉系统对准期间支承所述膜；以及第二区段，所述第二区段将所述进料层片的前缘传送到所述延迟器堆叠体以形成所述压合区。

5.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括面内应力减轻机构，其中，所述进料层片的前缘被捕获在所述层压辊与保持杆之间。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述装置被配置成使得所述保持杆能够绕所述层压辊前进，以将所述进料层片提供给所述载体基板或所述延迟器堆叠体，而没有机械干涉。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述装置被配置成使得所述层压台在形成所述压合区并且缩回所述保持杆之后被驱动到层压开始位置，使得所述延迟器堆叠体的面积良率最大化。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，在对准期间使用真空固定将所述进料层片保持就位。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，使用真空或机械紧固件附固到所述构建板的光学平坦的刚性载体基板接收所述延迟器堆叠体，其中，在完成所述溶剂层压过程之后，所述载体基板和所述延迟器堆叠体能够从所述层压器移除。

10.根据权利要求7所述的装置，其中，所述刚性载体基板包括抛光玻璃或聚合物。

11.一种用于以低面内应力和高取向精度来溶剂-层压两个延迟膜的方法，所述方法包括：

技术总结
公开了一种用于高精度地溶剂键合延迟膜的层压器。该层压器能够生产具有高取向重复性和低面内应力的层压件，否则层压件可能在最佳理论性能与物理可实现的性能之间产生差距。批处理模式层压器可扩展到大面积母片材并且适合于高产量制造。

技术研发人员：加里·夏普,戴维·科尔曼
受保护的技术使用者：元平台技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13