微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜的制作方法
【專利說明】微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜
[0001] 本專利申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00880023562. 0、申請(qǐng)日為2008年6月25日、發(fā)明名稱為 "微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜"的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 某些微復(fù)制型光學(xué)產(chǎn)品（例如美國(guó)專利No. 5, 175, 030和No. 5, 183, 597描述的產(chǎn) 品）一般稱為"增亮膜"。
[0003] 增亮膜目前廣泛應(yīng)用于各種（例如IXD)手持顯示裝置，例如手機(jī)、PDA和MP3播 放器，以增加電池壽命和顯示亮度。尤其是對(duì)手持顯示裝置而言，一種產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)是生產(chǎn)越來 越薄的裝置。
[0004] 增亮膜一直是用高折射率的可聚合組合物制成。如Lu等人的美國(guó)專利 No. 5, 175, 030和Lu的美國(guó)專利No. 5, 183, 597所述的，可以用包括如下步驟的方法制造帶 微結(jié)構(gòu)的制品（如增亮膜）：(a)制備可聚合組合物；(b)將該可聚合組合物沉積在母板陰 模微結(jié)構(gòu)化成型表面上，所用的量剛好足夠填滿該母板的空腔；(c)通過在預(yù)制的基板（例 如PET膜）和母模之間移動(dòng)該可聚合組合物的珠子來填充所述空腔，以及（d)固化所述組 合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，適用于"較厚"增亮膜（例如在厚度為5密耳或更厚的預(yù)制膜（如PET 膜）上澆注并固化棱鏡微結(jié)構(gòu)而制備的那些）的可聚合樹脂在較薄預(yù)制膜上澆注并固化時(shí) 就不合適。
[0006] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，某些可聚合樹脂可導(dǎo)致增亮膜表現(xiàn)出不期望的"卷曲度"，使得在 組裝時(shí)小片的膜難以處理并且可阻止在組裝好的裝置（如手持裝置）中展平。
[0007] 本文描述的是光學(xué)薄膜，例如增亮膜，其在預(yù)制聚合物膜上設(shè)置有經(jīng)聚合的微結(jié) 構(gòu)化表面，其中該膜的厚度不超過3密耳，而經(jīng)聚合的微結(jié)構(gòu)化表面由基本上未溴化的可 聚合樹脂組合物的反應(yīng)產(chǎn)物組成，該組合物包含；
[0008] i)至少60重量％的一種或多種雙酚二（甲基）丙烯酸酯單體、芳族環(huán)氧二（甲 基）丙烯酸酯低聚物或它們的混合物；和
[0009] ii)約5重量％至約40重量％的單（甲基）丙烯酸酯稀釋劑，該稀釋劑在25°C下 的粘度低于300厘泊；其中該可聚合組合物包含0至15重量％的含三個(gè)或更多個(gè)（甲基） 丙烯酸酯基團(tuán)的組分。
[0010] 根據(jù)可聚合樹脂組合物的選擇，這類薄的光學(xué)膜表現(xiàn)出較小的卷曲度（如〇至2 毫米）。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 本發(fā)明所描述的是用于制備微結(jié)構(gòu)化光學(xué)膜制品的可聚合樹脂組合物，特別是增 亮膜。該光學(xué)膜包括一種由可聚合樹脂組合物的反應(yīng)產(chǎn)物制備成的聚合結(jié)構(gòu)。
[0012] 增亮膜通常增強(qiáng)照明裝置的同軸亮度（本文稱之為"亮度"）。增亮膜可以是透光 的微結(jié)構(gòu)化膜。微結(jié)構(gòu)化表面特征可以是薄膜表面的幾個(gè)棱鏡，使得該薄膜可用于通過反 射和折射重新導(dǎo)向光線。棱鏡的高度范圍通常為約1至約75微米。當(dāng)用于光學(xué)顯示器（例 如，筆記本電腦、手表等）時(shí)，該微結(jié)構(gòu)化光學(xué)膜可通過將從顯示器逸出的光限制在一對(duì)平 面內(nèi)來增加光學(xué)顯示器的亮度，所述的一對(duì)平面以與穿過光學(xué)顯示器的法向軸成所需角度 設(shè)置。因此，超出該容許范圍從顯示器射出的光被反射回顯示器中，其中這些光中的一部分 可被"循環(huán)"并以一定的角度返回到微結(jié)構(gòu)化膜，該角度允許光從顯示器逸出。這種循環(huán)利 用很有用，因?yàn)榭梢越档蜑轱@示器提供理想亮度所需的功耗。
[0013] 一般來講，本發(fā)明的增亮膜包括基板（如預(yù)制聚合物膜基板）和光學(xué)層。光學(xué)層 包括規(guī)則直棱鏡的線性陣列。每個(gè)棱鏡均具有第一面和第二面。棱鏡是在基板上形成，所 述基板具有所述棱鏡在其上形成的第一面和基本上平坦或平面的并與第一面相對(duì)的第二 面。所謂直棱鏡，其意指頂角通常約為90°。然而，該角可以在70°至120°的范圍內(nèi)，并 可以在80°至100°的范圍內(nèi)。這些頂點(diǎn)可以是尖的、圓的、平整的或截平的。例如，這些 脊可以是圓的，半徑范圍為4至7至15微米。棱鏡峰之間的距離（或間距）可為5至300 微米。對(duì)于薄的增亮膜，間距優(yōu)選為10至36微米，更優(yōu)選18至24微米。這對(duì)應(yīng)于棱鏡高 度優(yōu)選約5至18微米，更優(yōu)選約9至12微米。棱柱的面不必相同，棱柱也可以彼此相對(duì)傾 斜。光學(xué)制品總厚度與棱柱高度之間的關(guān)系可以有差別。然而，通常希望使用具有界限分 明的棱鏡面的相對(duì)較薄的光學(xué)層。對(duì)于基板上厚度接近1密耳（20-35微米）的薄增亮膜， 棱鏡高度與總厚度的比通常在〇. 2至0. 4之間。
[0014] 如美國(guó)專利No. 5, 183, 597 (Lu)和美國(guó)專利No. 5, 175, 030 (Lu等人）所描述的，可 以用澆注和固化法制備帶微結(jié)構(gòu)的制品（如增亮膜）。這種方法包括如下步驟：填充母板 陰模的微結(jié)構(gòu)化成型表面的腔體（如微棱柱形腔體），并固化預(yù)制基板（例如，光學(xué)透明基 板）和母板之間的組合物。母板可以是金屬，例如鎳、鍍鎳銅或鍍鎳黃銅，或可以是在聚合 條件下穩(wěn)定的，并且優(yōu)選具有允許將聚合的材料從該母板干凈地移除的表面能的熱塑性材 料。可任選將基底膜的一個(gè)或多個(gè)表面打底漆，或者進(jìn)行處理以促進(jìn)光學(xué)層與基部的粘附 力。
[0015] 微結(jié)構(gòu)化光學(xué)層具有多種有用的圖案，例如美國(guó)專利No. 7, 074, 463中描述和示 出的。這些規(guī)則或不規(guī)則的棱柱圖案可以是棱柱的環(huán)形圖案、立體角棱柱圖案或者任何其 它的透鏡狀的微結(jié)構(gòu)。一種有用的微結(jié)構(gòu)是規(guī)則的棱柱圖案，其可以起到用作增亮膜的全 內(nèi)反射薄膜的作用。另一種有用的微結(jié)構(gòu)是立體角棱柱圖案，其可以起到用作反射膜的逆 向反射性薄膜或者元件的作用。另一種有用的微結(jié)構(gòu)是可起到用于光學(xué)顯示器的光學(xué)轉(zhuǎn)向 薄膜或者元件作用的棱柱圖案。
[0016] 基底層的預(yù)制膜可以具有適用于光學(xué)產(chǎn)品（即，設(shè)計(jì)用來控制光線流的產(chǎn)品）的 性質(zhì)和組成。各種材料都可用作基底材料，只要該材料在光學(xué)上足夠透明并且在結(jié)構(gòu)上堅(jiān) 固得足以裝配到或應(yīng)用于具體的光學(xué)產(chǎn)品中。可以選擇具有足夠耐溫和抗老化性能的基 材，從而使得光學(xué)產(chǎn)品的性能不會(huì)隨著時(shí)間而下降。
[0017] 可用的聚合物膜材料包括（例如）苯乙烯-丙烯腈、乙酸丁酸纖維素、醋酸丙酸纖 維素、三乙酸纖維素、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯 乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、基于萘二甲酸的共聚物或共混物、多環(huán)烯烴和聚酰亞胺?？扇?選的是，所述基板材料可包含這些材料的混合物或組合物。在一個(gè)實(shí)施例中，所述基板可以 是多層的或可含有懸浮或分散在連續(xù)相中的分散組分。
[0018] 對(duì)于某些光學(xué)產(chǎn)品（例如增亮膜），優(yōu)選的預(yù)制聚合物膜包括聚對(duì)苯二甲酸乙二 醇酯（PET)和聚碳酸醋?？捎玫腜ET膜的例子包括光學(xué)級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和可得自 DuPont Films (Wilmington, Del)的 MelINEXtmPET0
[0019] 某些預(yù)制膜材料可以是光學(xué)活性的，并可用作偏振材料。己知在光學(xué)產(chǎn)品領(lǐng)域中 許多基材（在本文中也稱作膜或基板）可以用作偏振材料。例如，通過在膜材料中引入二 向色性偏振劑成分（dichroic polarizer)來選擇性地吸收通過的光，從而可以使通過該膜 的光發(fā)生偏振；也可以通過引入無機(jī)材料（例如定向的云母晶片）或者通過分散在連續(xù)薄 膜中的不連續(xù)相（例如分散在連續(xù)膜中的成滴狀的光調(diào)制液晶）來實(shí)現(xiàn)光偏振。作為一種 選擇，可以用不同材料的超精細(xì)層制備膜。例如，可以通過采用諸如拉伸膜、施加電場(chǎng)或磁 場(chǎng)以及涂覆技術(shù)之類的方法使所述膜中的偏振材料沿偏振方向取向。
[0020] 偏振膜的例子包括美國(guó)專利No. 5, 825, 543和No. 5, 783, 120中描述的那些。美 國(guó)專利No. 6, 111，696中已描述了這些偏振膜與增亮膜的聯(lián)合使用?？捎米骰宓钠?膜第二個(gè)例子是美國(guó)專利No. 5, 882, 774中描述的那些膜。可商購(gòu)獲得的膜是以商品名 "DBEF"（Dual Brightness Enhancement Film(雙增亮膜））從3M購(gòu)得的多層膜。美國(guó)專 利No. 5, 828, 488已描述了這種多層偏振光學(xué)膜在增亮膜中使用的例子。
[0021] 本文描述的微結(jié)構(gòu)化光學(xué)膜制品（如增亮膜）包括厚度不超過約3密耳的預(yù)制聚 合物膜基板層。預(yù)制聚合物膜的厚度通常為至少〇. 5密耳（如0. 6密耳、0. 7密耳、0. 8密 耳和0.9密耳）。在一些實(shí)施例中，膜厚度范圍在約1密耳至2密耳。
[0022] 本文所述的可聚合樹脂組合物是未溴化的，也就是說所用的可聚合組分不含溴取 代基。在一些實(shí)施例中，可聚合樹脂組合物是非鹵化的。然而，可能含有可檢測(cè)量的（即少 于1重量％(根據(jù)離子色譜法測(cè)定）的）鹵素（如溴）