專利名稱：光漫射片和生產該光漫射片的方法,以及屏幕的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光漫射片(light diffusion sheet)及其生產方法，以及使用該光漫射片的屏幕。
背景技術：
近年來，大尺寸屏幕顯示裝置，諸如液晶顯示器，等離子體顯示器，以及正面或背面投影顯示器，已經引起了注意，并且它們不僅流行于商業(yè)用途，還流行于家庭用途。尤其是，自從大尺寸屏幕顯示裝置可以以相對低的成本實現(xiàn)以來，投影型顯示裝置已經極大地吸引了注意力。
投影型顯示裝置使用圖像投影的方法，其中通過諸如透射液晶面板、硅上液晶(LCOS)、數(shù)字微鏡裝置(DMD)、光柵光閥(GLV)的裝置對從光源發(fā)射的光線進行調制以形成圖像，并且該圖像光穿過諸如反射器或透鏡的光學系統(tǒng)，并投影到屏幕上。
用于投影儀的屏幕大致地分為正面投影儀用屏幕和背面投影儀用屏幕，其中該正面投影儀用屏幕使得圖像光從屏幕的正面?zhèn)韧队岸^察該屏幕對該投影光的反射光，而該背面投影儀使得圖像光從屏幕的背面?zhèn)韧队岸^察從該屏幕的前面?zhèn)却┻^該屏幕的透射光。任何類型的屏幕均要求具有出色的可識別性和大的視角。
因此，在任何類型的屏幕中，通常，在該屏幕的表面上形成用于使光散射的光漫射片，并且該光漫射片使圖像光均勻地漫射并從屏幕的整個有效區(qū)域發(fā)射。
作為光漫射片，大致分為兩種類型的漫射片，也就是，公知的各向同性漫射片和各向異性漫射片，并且各向異性漫射片由于其能夠使入射光僅沿所要求的方向以預定量漫射而提高亮度，因此吸引了注意力。特別是，當將漫射片用于投影儀圖像屏幕時，沿水平方向的可視區(qū)域比沿垂直方向的可視區(qū)域更重要，并且由此沿水平方向具有強的漫射能力的各向異性漫射片的開發(fā)正在進行中。
作為生產各向異性光漫射片的方法，過去已經存在使通過相干光通量照射粗糙表面時引起的斑點圖案形成在光敏樹脂內，以生產光漫射片的方法(參見，例如，日本專利申請公開號昭53-51755，和日本專利申請公開號2001-100621)，制備掩模并焊合在光敏樹脂上以生產光漫射片的方法，以及將諸如金屬或樹脂的模子基材表面直接通過機械處理研磨以準備形成了細微不平坦表面的模子，并且由該模子形成的表面轉印到紫外固化樹脂等等上以生產光漫射片的方法。
另外，已經存在了將包含了在樹脂粘合劑內散布的樹脂顆粒的合成物涂布到透明襯底上以生產光漫射片的方法，以及通過對模子基材進行噴砂來制備具有不平坦表面的模子，并且將該模子的表面形態(tài)轉印到紫外固化樹脂等等上以生產光漫射片。

發(fā)明內容
通過將模子的形態(tài)轉印到片上的方法，可以以低的成本大量生產具有特定漫射性能的光漫射片；然而，對于屏幕所要求的漫射性能根據(jù)顯示裝置所放置的空間內的的排列或環(huán)境光強而變化，并由此需要具有各種漫射性能的光漫射片，并因此必須準備除了具有各種特性的各漫射片及其相應的模子之外的生產設備。
對于每種模子制造方法而言，制備各漫射片專用的模子存在缺點。例如，在將斑點干涉或掩模圖案焊合在光敏樹脂上以生產光漫射片的方法中，在生產多個光漫射片時，必須制備用于從光敏樹脂復制光漫射片的模子，并且光敏樹脂的曝光需要每m2幾小時至幾天的曝光時間。另外，曝光之后，需要用于利用光敏樹脂復制光漫射片的步驟，用于產生電導的步驟，用于電鑄的步驟等等，并且由此在光漫射片用模子的生產中需要相當?shù)匮舆t時間和提高成本。
在使用通過機械研磨模子基材的表面而制備的模子來生產光漫射片的方法中，存在研磨精度不令人滿意、研磨期間工具損壞、用于研磨所需要的時間長以及用于研磨的設備大的問題。
另一方面，在使用通過噴砂而制備的模子來生產光漫射片的方法中，對于模子的生產并不需要長的時間或高的成本，但是并沒有解決用于生產具有不同特性的各自的模子所需要的設備的問題。
在通過將模子的形態(tài)轉印到片上所生產的光漫射片中，可能在表面的部分不平坦形態(tài)內產生缺陷，并且，在這種情況下，在該缺陷點發(fā)生光的反射或透射而沒有漫射。當使用這樣的光漫射片形成屏幕時，僅在該缺陷點產生強烈的反射或透射而引起光閃耀，導致當使用諸如激光器的高功率光源時閃耀光危險的問題。
希望提供一種避免了由于該缺陷引起的非漫射反射或透射，并且能夠更容易地控制漫射性能的光漫射片，可以使用相同的設備生產該光漫射片的光漫射片生產方法，以及使用該光漫射片的屏幕。考慮到過去的技術所帶的上述缺點，做出了本發(fā)明。
在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種光漫射片，其包括襯底；以及兩層或更多的光漫射層，其每層具有堆疊在該襯底上的不平坦表面。
優(yōu)選地該光漫射層具有相同的不平坦形態(tài)。
優(yōu)選地該相鄰的光漫射層的折射率彼此不同。
優(yōu)選地高折射率光漫射層和低折射率光漫射層交替堆疊，該低折射率光漫射層具有低于該高折射率光漫射層的折射率。
在這種情況下，優(yōu)選地該光漫射片的漫射角通過調節(jié)堆疊的光漫射層的數(shù)量和/或相鄰光漫射層之間的折射率差或同時實施二者來控制。優(yōu)選地該堆疊的層的數(shù)量為3或更多。
優(yōu)選地該光漫射層的最外層是低折射率層，或者該光漫射層的最外層是高折射率層。
另外，優(yōu)選地，相鄰光漫射層之間的每個折射率差為0.07或更多。
在本發(fā)明的一個實施例中，提供一種光漫射片，其包括具有透射光并使該透射的光漫射的功能的基材；以及光漫射層，其形成在基材上，具有一不平坦表面。
優(yōu)選地兩層或多層該光漫射層堆疊在該基材上。
在本發(fā)明的一個實施例中，提供一種生產光漫射片的方法，包括轉印模子表面的不平坦形態(tài)以形成具有不平坦表面的光漫射層的步驟，并且重復進行該轉印步驟兩次或更多次以在襯底上堆疊兩層或更多層光漫射層。
優(yōu)選地使用相同的模子堆疊該光漫射層。
優(yōu)選地該光漫射層由高折射率光學材料和其折射率低于該高折射率光學材料的低折射率光學材料形成并且交替堆疊。
在這種情況下，優(yōu)選地該光漫射片的漫射角通過調節(jié)該堆疊光漫射層的數(shù)量和/或相鄰光漫射層之間的折射率的差或兩者同時進行來控制。
在本發(fā)明的一個實施例中，提供一種屏幕，其包括襯底；反射層；和上述光漫射片的任何一種，其中該反射層和該光漫射片依次形成在該襯底上。
在本發(fā)明的一個實施例中，提供一種屏幕，其包括透明襯底；形成在該透明襯底上的任何一種上述光漫射片，其中該屏幕使來自該光漫射片的投影光漫射，該投影光從透明襯底的與形成該光漫射片的表面相對的一側進入該屏幕。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光漫射片不僅在可以避免由于非漫射反射或透射引起的閃耀方面，而其在可以容易地控制漫射性能(漫射角)方面是有利的。
通過根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的生產光漫射片的方法，可以在容易地防止由于非漫射反射或透射引起的閃耀的同時還可以控制漫射性能(漫射角)。另外，該漫射性能(漫射角)可以使用一個模子進行控制，使得容易地應用于不同的用途。
本發(fā)明的屏幕在抑制光漫射片的不平坦表面內的缺陷點方面是有利的，由此在屏幕上可以看到沒有非漫射反射的正常圖像。進一步的，可以看見具有均勻性和高亮度的圖像，并且可以控制圖像光，使之射到特定的可視區(qū)域。特別地，所需的視角或亮度是隨著屏幕所放置的房間的照明的尺寸或光的亮度而改變的，但是，通過使用可以提供無缺陷的廉價的和多種光漫射片，可以滿足該要求。


圖1是用于解釋采用兩個傳統(tǒng)的光漫射片堆疊形成的圖像變得模糊的視圖。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光漫射片的構造的截面圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的光漫射片的構造的截面圖。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的光漫射片的構造的一個實例的截面圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的光漫射片的構造的另一個實例的截面圖。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的光漫射片的構造的又一個實例的截面圖。
圖7A和7B是描繪用于本發(fā)明中的在生產用于復制光漫射層的模子的過程中對模子基材進行噴砂的簡圖。
圖8是示出用于本發(fā)明中的在生產用于復制光漫射層的模子的過程中的噴槍的掃描的簡圖。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的屏幕的構造的截面圖。
圖10是示出在反射片50內的光學薄膜的構造的一個實例的截面圖。
圖11是示出在該反射片50內的光學薄膜的構造的另一個實例的截面圖。
圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的屏幕的構造的截面圖。
圖13A和13B是示出實例1、2和4中的光漫射片的漫射角的曲線圖。
具體實施例方式
決定利用表面粗糙度的光漫射片的漫射特性的因素是該表面的形態(tài)和折射率。因此，為了使用具有一種類型的表面形態(tài)的相同模子生產具有不同漫射能力的光漫射片，必須改變該漫射片的折射率。然而，僅僅改變該漫射片的折射率在控制漫射性能方面存在限制，使得難以滿足不同的要求。
另外，在研究本發(fā)明的光漫射片的同時，本發(fā)明者還進行了如圖1所示的實驗，堆疊形成在透明襯底91上的兩套傳統(tǒng)的光漫射片。結果，發(fā)現(xiàn)可以抑制由于不平坦表面內的缺陷點引起的非漫射反射或透射或者可以改變漫射角，但是第一漫射片和第二漫射片之間存在的空間導致第一漫射片漫射的圖像光在第二漫射片處被進一步漫射，并由此引起這樣的缺點當堆疊的光漫射片用于顯示裝置時，合成的圖像變得模糊，難以獲得高分辨率的圖像。
在這種情況下，本發(fā)明者為了解決該問題進行了廣泛而深入的研究，并且，結果，他們發(fā)現(xiàn)，通過將具有不同折射率的光漫射片堆疊，可以形成具有覆蓋寬的變化范圍的漫射能力的光漫射片，并由此完成了本發(fā)明。
以下，將描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光漫射片。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光漫射片的構造的截面圖。
如圖2所示，光漫射片10包括襯底11，以及堆疊在該襯底上的光漫射層10a、10b，其每一層具有不平坦表面。
光漫射層10a、10b的每一層是具有由不平坦形態(tài)控制的表面的光學薄膜，舉例來說，該不平坦形態(tài)為球面的，矩形的，或者多邊形的形態(tài)。該不平坦表面可以通過將雕刻在模子內的細微不平坦形態(tài)轉印到光學材料的表面來形成，例如，該不平坦表面可以通過壓緊該模子對熱成型塑料薄膜進行壓型(profiling)形成。
或者，具有所要求的不平坦表面的光漫射層可以通過將輻射固化樹脂涂布到該模子并使其固化再將該固化的樹脂從該模子移出而獲得。優(yōu)選地所使用的輻射固化樹脂具有光學透明性，并且可以使用多種樹脂，諸如丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚氯乙稀、聚氨酯和硅酮樹脂，但是該樹脂并不特別局限于這些樹脂?？梢允褂冒糜诳刂普凵渎实募毼㈩w粒的熱成型塑料或輻射固化樹脂。每一光漫射層10a、10b的厚度可以為使得可以確保獲得不平坦表面的厚度，優(yōu)選為2μm或更大。
在每一光漫射層10a、10b中，可以形成包含粘合劑和多個珠(bead)的珠層以獲得不平坦表面。
珠的實例包括塑料珠(例如，丙烯酸珠，聚苯乙烯珠，以及聚碳酸酯珠)和玻璃珠。至于珠的直徑，沒有特別的限制，但是，從獲得出色的光反射效率的角度出發(fā)，該直徑可以為大約1至100μm，并且優(yōu)選使用具有不同直徑的珠的混合物。從獲得出色的反射效率的角度出發(fā)，珠的顏色優(yōu)選為白色，并且作為白色珠的彩色材料，可以使用白色無機色素，例如氧化鈦、滑石或氧化鋅，并且，從獲得最終產品的出色的反射效率的角度出發(fā)，特別優(yōu)選地是二氧化鈦。當將透明珠和有色珠結合使用時，從獲得對光線的出色的反射效果的角度出發(fā)，優(yōu)選地兩者之間的重量比在從1∶99至99∶1的范圍內。
作為粘合劑，例如，可以使用合成樹脂，諸如，丙烯酸共聚物樹脂或聚氨酯樹脂。至于該珠和該粘合劑結合的各自的量，從獲得出色的光反射效果等的角度出發(fā)，優(yōu)選地相對于粘合劑的100重量份，殊的量為5至95重量份。
為了賦予基材薄膜、粘合劑和珠以阻燃性，還可以進一步結合阻燃劑，例如，磷酸三苯酯或聚磷酸甲苯酯。
至于設置在珠層內的珠的狀態(tài)，從獲得出色的光漫射效果等的角度出發(fā)，優(yōu)選地為存在埋入粘合劑內的珠和部分地埋入粘合劑的珠，并且珠分散在基材薄膜的表面上或分散使得基本上覆蓋基材薄膜的表面的狀態(tài)。
至于堆疊的光漫射層10a、10b的數(shù)量，沒有特別的限制，只要為2或多層，并且即使在堆疊的層數(shù)為2時，也可以獲得補償不平坦表面內的缺陷點以抑制閃耀的效果。堆疊的層數(shù)可以根據(jù)抑制閃耀所要求的效果確定。
在光漫射層10a、10b的形成中，可以利用相同的模子形成相同形態(tài)的不平坦表面。
光漫射片10被用作光學裝置，因此需要有效地利用來自光源的光，并優(yōu)選具有高的光透射率，并優(yōu)選具有80％或更高的總光透射率。
由于具有上述的構造，在光漫射層10a、10b的不平坦表面內的缺陷點d交疊的概率非常低，使得防止因非漫射反射或透射引起的閃耀成為可能。光漫射層之間并不必一定產生折射率差，可以使具有相同折射率的光漫射層堆疊。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的光漫射片的構造示于圖3中。
如圖3所示，光漫射片20包括襯底21，和堆疊在該襯底上的光漫射層20a、20b、20c，每一層具有不平坦表面，其中相鄰光漫射層，也就是，光漫射層20a和20b或光漫射層20b和20c的折射率彼此不同。每個光漫射層20a、20b、20c具有細微的不平坦(finely uneven)表面是必需的，通過使每個具有光滑表面的光漫射層堆疊在另一層上，并不能實現(xiàn)本發(fā)明所要的效果。
這不僅是為了抑制由于不平坦表面內的缺陷點引起的閃耀，而且是為了控制漫射角。
在光漫射片20中，折射率差可以在光漫射層之間的各個界面處產生。具體地說，光漫射片可以包括具有不同折射率的光漫射層，例如，互相堆疊的具有不同折射率的三種或更多類型的光漫射層，但是光漫射片優(yōu)選地包括具有不同折射率的兩種或更多類型的光漫射層，例如，互相交替堆疊的高折射率光漫射層和具有低于該高折射率光漫射層的折射率的低折射率光漫射層。例如，光漫射層20a、20c分別為高折射率光漫射層而光漫射層20b為低折射率漫射層。這使得光漫射片20的設計和生產簡化。
在這種情況下，漫射角可以通過選擇光漫射層堆疊的數(shù)量和/或相鄰光漫射層之間的折射率差來控制。在這種情況下，在光漫射層20a、20b、20c的形成中，相同形態(tài)的不平坦表面可以使用相同的模子形成，由此有利于通過選擇光漫射層堆疊的數(shù)量和/或相鄰光漫射層之間的折射率差來簡化對漫射角的控制。
至于光漫射層堆疊的數(shù)量，并沒有特別的限制，只要為2或更多即可，但是該數(shù)量優(yōu)選地為3或更多，并且可以根據(jù)堆疊的層的數(shù)量和相鄰光漫射層之間的折射率差之間的關系進行選擇。
優(yōu)選地相鄰光漫射層之間的每個折射率差為0.07或更大。
相鄰光漫射層之間的折射率差通過適當選擇每個高折射率光漫射層和低折射率光漫射層的折射率來確定。當光漫射層的不平坦表面通過轉印模子表面的不平坦形態(tài)形成時，光漫射層的折射率可以通過適當?shù)剡x擇構成光漫射層的材料進行控制，并且可以使用已知的用于光學薄膜的材料?；蛘?，可以使用下面給出的光學薄膜用材料。
(1)用于高折射率光學薄膜的材料用于高折射率光學薄膜的材料包括細微顆粒、有機溶劑、吸收能量以發(fā)生固化反應的粘合劑，以及分散劑。
細微顆粒為加入以用于控制所形成的光學薄膜的折射率的高折射率材料的細微顆粒，實例包括Ti、Zr、Al、Ce、Sn、La、In、Y、Sb等等的氧化物，或者In-Sn等的合金氧化物等。Ti氧化物可以包含適量的Al、Zr等的氧化物以抑制光催化反應。細微顆粒優(yōu)選地具有55至85m2/g的比表面積(specific surface area)，更優(yōu)選地為75至85m2/g。當細微顆粒的比表面積落在這一范圍內時，對于細微顆粒的分散處理使細微顆粒在光學薄膜用材料內具有100nm或更小的顆粒尺寸，由此使得獲得具有非常小的霧化度(haze)的光學薄膜成為可能。
根據(jù)細微顆粒，將用于分散細微顆粒的分散劑以3.2至9.6×1011mol/m2的數(shù)量加入，并且，當分散劑的量小于該范圍時，不能獲得光學薄膜內的顆粒的令人滿意的分散性。另一方面，當分散劑的量大于該范圍時，分散劑對涂層膜的體積比增加使膜的折射率降低，使得可利用的折射率范圍變窄，由此使堆疊的光學薄膜的設計變得困難。
分散劑里所含的親水基極性官能團的量為10-3至10-1mol/g。當官能團的量小于或大于該范圍時，對于細微顆粒的分散的效果顯示不出來，導致分散性下降。
下面示出的官能團由于其不會產生聚集而為有效的極性官能團·-SO3M，-OSO3M，-COOM，P＝O(OM)2(其中M代表氫原子或堿金屬，諸如鋰、鉀或鈉)，叔胺，和季銨鹽·R1(R2)(R3)NHX(其中，R1、R2和R3均代表氫原子或烴基，并且X代表鹵族元素的離子，諸如氯、溴或碘，或者無機或有機離子)·-OH，-SH，-CN，環(huán)氧基等對于極性官能團引入的位置，沒有特別的限制。這些分散劑可以單獨或者結合使用。
在涂層膜內的分散劑的量或者分散劑的總量優(yōu)選地相對于100重量份的細微顆粒，為20至60重量份，更優(yōu)選地為38至55重量份。
優(yōu)選地在分散劑中的親油基具有110至3000的重量平均分子量。當親油基的分子量小于該范圍時，導致分散劑不令人滿意地溶于有機溶劑的缺點。另一方面，當分子量大于該范圍時，不能獲得在光學薄膜內的令人滿意的分散性。分散劑的分子量通過凝膠滲透色譜法(GPC)測量。
分散劑可以具有與粘接劑一起進行固化反應的官能團。當包含本發(fā)明中的分散劑以外的粘接劑時，優(yōu)選具有許多結合基(bondinggroup)的多官能團聚合物或單體。
為了控制光漫射層的厚度，涂層組合物可以用有機溶劑稀釋，作為該有機溶劑，可以使用酮溶劑，諸如丙酮，甲乙酮，甲基異丁基酮，或環(huán)己酮；醇(alcohol)溶劑，諸如甲醇，乙醇，丙醇，丁醇或異丁醇；或者酯溶劑，諸如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、乳酸乙酯，或乙二醇酯(ethylene glycol acetate)。這些有機溶劑不需要具有高達100％的純度，并且其可以包含20％或更少量的雜質，諸如異構體、未反應的物質、分解產物、氧化物，或水分。為了將涂層組合物涂布到具有低表面能的襯底或光學薄膜上，要求選擇具有較低表面張力的溶劑，這些溶劑的實例包括甲基異丁基酮，甲醇和乙醇。
與分散劑一起進行固化反應的粘合劑的實例包括熱固性樹脂、紫外(UV)固化樹脂，和電子束(EB)固化樹脂。熱固性樹脂、UV固化樹脂和EB固化樹脂的實例包括聚苯乙烯樹脂、苯乙烯共聚物，聚碳酸酯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂(polyurethaneresin)、尿素樹脂(urea resin)、三聚氰胺樹脂(melamine resin)、聚胺樹脂，以及脲醛樹脂(urea-formaldehyde resin)?？梢允褂镁哂协h(huán)狀基團(芳香族的、雜環(huán)的或者脂環(huán)的)的其他聚合物。或者，可以使用在其碳鏈內具有氟或硅醇基(silanol group)的樹脂。
推進樹脂的固化反應的方法可以為輻射或加熱的任何一種，但是，當樹脂的固化反應通過紫外光輻照進行時，優(yōu)選地反應在有聚合引發(fā)劑存在的情況下進行。輻射聚合引發(fā)劑的實例包括含氮的引發(fā)劑，諸如2，2′-偶氮二異丁腈(2，2′-azobisisobutyronitrile)和2，2′-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)(2，2′-azobis(2，4-dimethylvaleronitrile))；以及過氧化物引發(fā)劑，諸如過氧化苯甲酰(benzoyl peroxide)、月桂基過氧化物(lauryl peroxide)以及t-丁基過辛酸酯(t-butyl peroctoate)。所使用的引發(fā)劑的量，相對于總量100重量份的可聚合單體，優(yōu)選為0.2至10重量份，更優(yōu)選地為0.5至5重量份。
用于高折射率光學薄膜的材料進行由輻照或加熱促成的固化反應，以形成高折射率型光學薄膜。
(2)用于低折射率光學薄膜的材料將用于低折射率光學薄膜的材料設計為用作具有低折射率的層的材料。實例包括含氟樹脂，二氧化硅，和空心細微顆粒，并且特別優(yōu)選地是具有1.45或更小的折射率的薄膜。
對于含氟樹脂，具有由氟改性(modified)的主鏈的聚合物的實例包括全氟主鏈型全氟聚醚，全氟側鏈型全氟聚醚，乙醇改性(alcohol-modified)全氟聚醚，以及異氰酸鹽改性(isocyanate-modified)全氟聚醚，并且具有氟的單體的實例包括CF2＝CF2，CH2＝CF2和CF2＝CHF，并且可以使用通過使這些單體聚合或嵌段聚合(block-polymerizing)獲得的聚合物。
作為具有氟改性的側鏈的聚合物的實例，可以提到溶劑可溶解的具有接枝聚合(graft-polymerized)的主鏈的聚合物，并且作為低折射率熱塑性聚合物的特別優(yōu)選的實例，可以提到聚偏二氟乙烯，因為其可以像能夠使用溶劑的樹脂那樣被容易地處理。當將聚偏二氟乙烯用作低折射率熱塑性聚合物時，所得的低折射率層具有大約1.4的折射率，并且為了進一步降低低折射率層的折射率，可以相對于100重量份的電離輻射固化樹脂，以10至300重量份，優(yōu)選為100至200重量份的量加入低折射率丙烯酸酯，諸如三氟乙基丙烯酸酯。
作為用作低折射率材料的細微顆粒，可以使用LiF(折射率1.4)、MgF2(折射率1.4)、3NaF·AlF3(折射率1.4)、AlF3(折射率1.4)、SiOx(x1.5≤x≤2.0)(折射率1.35至1.48)等的超細微顆粒。
用于低折射率光學薄膜的材料進行固化反應以形成具有低于高折射率光漫射層的折射率的低折射率光學薄膜。
在光漫射片20中，優(yōu)選地構成最外層的光漫射層為低折射率層。在這種情況下，使光漫射片20的表面反射降低，并因此，當將該光漫射片用于顯示裝置中時，可以獲得具有黑色很深的高對比度的圖像。
在光漫射片20中，優(yōu)選地構成最外層的光漫射層為高折射率層。在這種情況下，該光漫射片20的表面與構成交界面的空氣之間的折射率差很大，使得在該表面的折射角增大，由此使獲得更大的漫射角成為可能。
換句話說，當根據(jù)光漫射片20的使用需要高對比度時，優(yōu)選最外層由較低折射率光漫射層形成，并且，當需要更大的漫射角時，優(yōu)選最外層由較高折射率光漫射層形成。
光漫射片20被用作光學裝置，由此需要有效地利用來自光源的光，并優(yōu)選地具有高的光透射率，并優(yōu)選地具有80％或更高的總光透射率。
由于具有上述的構造，光漫射片20不僅有利于避免由于非漫射反射或透射引起的閃耀，而且在可以容易地控制漫射性能(漫射角)方面也是有利的。
當襯底11或襯底21是具有反射層的反射片時，所獲得的屏幕是反射來自正面投影儀的投影光而實現(xiàn)圖像顯示的反射屏幕。另一方面，當襯底11或襯底21是透明光學片時，所獲得的屏幕是透射來自背面投影儀的投影光而實現(xiàn)圖像顯示的透射屏幕。它們將在下面進行詳細描述。
根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的光漫射片的構造示于圖4中。
如圖4所示，光漫射片30A包括具有使光透過并使該透過的光漫射的功能的基材31，以及光漫射層10a，其形成在基材31上，具有不平坦的表面。作為光漫射層，可以使用示于第一實施例中的光漫射層10a或10b。
基材31是具有透過光并且使該透過的光漫射的能力的平的聚合物薄膜，并且優(yōu)選具有30％或更高的霧化度(haze)以及80％或更高的總光透射率。作為基材31，對屏幕來說優(yōu)選具有非對稱漫射特性的材料。漫射特性可以這樣實現(xiàn)，例如，其內散布了具有取向的玻璃纖維的基體聚合物，或在基材成型期間通過使與用作基材的原料混合在一起的與基材31等的主要成分不相容的材料等取向形成的肋狀結構。該不相容的材料可以不具有可延展性。
在光漫射片30A中，光漫射層10a是一層，并且，即使當光漫射層10a在不平坦表面內具有缺陷點時，具有漫射功能的基材31也提供了抑制由于非漫射反射或透射引起的閃耀的效果。
根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的光漫射片的構造的變體示于圖5和6中。
示于圖5中的光漫射片30B包括基材31，以及堆疊在基材31上的光漫射層10a、10b。這些光漫射層具有與示于第一實施例中的光漫射層10a、10b相同的構造。利用基材31的漫射能力獲得的抑制閃耀的效果和通過使光漫射層10a、10b堆疊而獲得的對不均勻表面內的缺陷點進行補償?shù)男ЧM一步抑制了閃耀。
示于圖6中的光漫射片30C包括基材31，以及堆疊在基材31上的光漫射層20a、20b、20c。這些光漫射層具有與示于第二實施例中的光漫射層20a、20b、20c相同的構造。利用基材31的漫射能力獲得的抑制閃耀的效果和通過使光漫射層20a、20b、20c堆疊獲得的對不平坦表面內的缺陷點進行補償?shù)男ЧM一步抑制了閃耀。通過使光漫射層20a、20b、20c適當?shù)鼗ハ喽询B可以控制漫射角。
接下來，描述本發(fā)明的光漫射片的生產方法。
本發(fā)明的光漫射片的生產方法包括這樣的步驟使用用于復制光漫射層的模子，該模子具有預定不平坦形態(tài)的細微雕刻的表面，轉印該模子表面的不平坦形態(tài)以形成具有不平坦表面的光漫射層，其中該步驟重復兩次或更多次以便在襯底上堆疊兩層或更多層的光漫射層，由此獲得光漫射片10，光漫射片20，或光漫射片30B或30C。
任何方法均可應用于本發(fā)明，只要該方法是使用該模子的細微雕刻表面生產光漫射層的方法。
例如，光漫射層可以通過壓緊該模子對熱成型塑料薄膜進行壓型形成。
或者，所要求的光漫射層可以通過將紫外固化樹脂涂布到模子并使其固化，再將該固化的樹脂從該模子移出而獲得。
以將紫外固化樹脂用作構造光漫射層的光學薄膜的材料的情況為例，下面描述圖3中示出的光漫射片20的制備步驟。
(S11)將光學薄膜用材料(1)涂布到用于復制光漫射層的模子的細微雕刻表面，該模子具有預定不平坦形態(tài)的細微雕刻表面。該模子的四個側面并不密封，以便涂層膜中的氣泡以及光學薄膜材料被移除。
(S12)將片形式的透明襯底21放置在模子上的光學薄膜用材料(1)的涂層膜上。在這種情況下，襯底21通過滾筒等裝置按壓使得薄膜的厚度變得均勻，同時移除多余的光學薄膜用材料(1)。
(S13)通過從襯底21的側面采用紫外光輻照使光學薄膜用材料(1)固化以形成光漫射層20a。
(S14)從光漫射層20a移除模子以獲得光漫射層20a/襯底21的層疊。
(S15)將光學薄膜用材料(2)涂布到與步驟S11相同的模子的細微雕刻表面。
(S16)將在步驟S14中獲得的光漫射層20a/襯底21的層疊放置在模子上的光學薄膜用材料(2)的涂層膜上，使得光漫射層20a朝向涂層膜。
(S17)通過從襯底21的側面采用紫外光輻照使光學薄膜用材料(2)固化以形成光漫射層20b。
(S18)從光漫射層20b移除模子以獲得光漫射層20b/光漫射層20a/襯底21的層疊。
(S19)將光學薄膜用材料(1)涂布到與步驟S11相同的模子的細微雕刻表面。
(S1a)將在步驟S18中獲得的光漫射層20b/光漫射層20a/襯底21的層疊放置在模子上的光學薄膜用材料(1)的涂層膜上，使得光漫射層20b朝向涂層膜。
(S1b)通過從襯底21的側面采用紫外光輻照使光學薄膜用材料(1)固化以形成光漫射層20c。
(S1c)從光漫射層20c移除模子以獲得光漫射層20c/光漫射層20b/光漫射層20a/襯底21的層疊，由此形成包括光漫射層20a、20b、20c的三層結構的光漫射片20。
光學薄膜用材料(1)和(2)既可以為相同的光學薄膜用材料，也可以為其中之一為高折射率光學薄膜用材料，而另一個為低折射率光學薄膜用材料。這些材料可以從上述的光學薄膜用材料中適當?shù)剡x擇。
為了增加堆疊的光漫射層的數(shù)量，可以將步驟S15至S18或步驟S15至S1c的循環(huán)重復需要的次數(shù)。
為了控制光漫射片20的漫射角，堆疊的光漫射層的數(shù)量和/或相鄰的光漫射層之間的折射率差可以進行適當?shù)倪x擇。在這種情況下，優(yōu)選地，堆疊的光漫射層的數(shù)量、相鄰的光漫射層之間的折射率差，和漫射角之間的關系以實驗的方法預先地確定并根據(jù)用途選擇所需要的堆疊的光漫射層的數(shù)量和/或相鄰的光漫射層之間的折射率差。
當生產示于圖6中的光漫射片30C時，使用基材31代替襯底21。
在本方法中用于復制光漫射層的模子可以通過使用下面描述的噴砂的方法生產。
圖7A和7B描繪了用于復制光漫射片的模子的生產，其中模子基材1的表面通過噴砂處理以生產用于復制光漫射層的模子。模子基材的形態(tài)并不局限于平面，而是可以為適于連續(xù)地形成薄膜的形式，例如滾筒(roll)形式或傳送帶(conveyer)形式。
噴砂是將粗砂(grit)3利用加壓空氣從噴砂器(未示出)的噴嘴2噴到模子基材1的表面，使得粗砂3與模子基材1的表面撞擊，以在模子基材1上形成不平坦表面。
作為粗砂3，使用具有5至50μm顆粒尺寸的多邊形陶瓷顆粒，但是粗砂并不限于此，并且優(yōu)選地為球形的或有角的，例如，具有1至1000μm平均顆粒尺寸的多邊形顆粒，其包括樹脂、玻璃、金屬、陶瓷等。實例包括玻璃珠、氧化鋯顆粒、鋼砂、氧化鋁顆粒以及石英顆粒。
模子基材1是包含適于噴砂的材料的片。該材料可以為樹脂、陶瓷(例如，氧化物或氮化物)或金屬。實例包括鋁、銅和鋼，并且尤其優(yōu)選為鋁。在批量生產中，模子基材1可以具有這樣的尺寸，模子基材的一個片足以形成用作一個屏幕的光漫射片，并且，在連續(xù)的生產中，模子基材1可以具有滿足光漫射片寬度的尺寸。
相對于模子基材1的主表面的粗砂3的噴射角度(俯角)可以小于90°，并且，在本發(fā)明中，通過以10°的角度噴射粗砂，可以改變沿噴射方向和垂直于噴射方向的槽的行距(pitches)。粗砂3以一角度與模子基材1撞擊，并因此產生了由于在橫向方向(X軸方向)和縱向方向(Y軸方向)之間的撞擊引起的形變形式的差異。包含該行距的表面粗糙度的參數(shù)可以通過改變噴砂條件來控制，并且，當使用具有大的顆粒尺寸的粗砂時，可以在X和Y軸兩方向上實現(xiàn)具有大的行距的表面粗糙度，并且，當使用具有更大密度的粗砂時，可以實現(xiàn)深的槽。
使用在上面提到的噴射條件下生產的用于復制光漫射層的模子，可以生產具有這樣的漫射角度的光漫射層，使得沿縱向的漫射角與沿橫向的漫射角不同，或者沿縱向和橫向的漫射特性具有各向異性。例如，在圖7A和7B中的粗砂3的噴射條件下，沿X方向的反射光或透射光的漫射角更小，沿Y方向的漫射角更大。
當噴嘴2與模子基材1之間的角度減小時，也就是，角度θ更小時，可以增加下面提到的光漫射片的漫射角的縱橫比，并且由此漫射性能的各向異性的效果更顯著。
將粗砂3以α角寬度以角度θ從噴槍2向模子基材1噴射。換句話說，粗砂3以在β1至β2的角度范圍內的角度與模子基材撞擊。角寬度α通常大約為10°。
當對模子基材1的較小區(qū)域進行處理時，可以減小角寬度α，或者可以減小噴槍2和模子基材1之間的距離L。當對模子基材1的較大區(qū)域進行處理時，可以在平滑地移動噴嘴2或模子基材1的同時進行噴砂處理，并且，在本發(fā)明中，在噴射粗砂的同時，通過使噴嘴2沿縱向和橫向在模子基材1上進行掃描，對模子基材1的整個主表面進行噴砂。
噴嘴2的掃描的實例示于圖8中。使噴嘴2在模子基材1上沿Y軸一個方向以恒定速度移動，同時從噴嘴2噴射粗砂3，并且，當粗砂3的撞擊區(qū)域接近到達模子基材1的末端時，使噴嘴2沿X軸方向移動一特定行距，然后以恒定速度沿Y軸的相反方向移動。隨后，每當粗砂3的撞擊區(qū)域接近到達模子基材1的末端時，就使噴嘴2沿X軸方向移動特定行距，然后使沿Y軸方向的運動反轉并連續(xù)地噴砂，于是在整個模子基材1內形成所要求的不平坦表面。
優(yōu)選地調節(jié)沿X軸方向的運動的行距，使得粗砂3撞擊的相鄰區(qū)域重疊一定的程度，并且模子基材1具有整合的不平坦(collectivelyuneven)表面?；蛘?，粗砂3的撞擊區(qū)域可以用一掩模覆蓋，使得粗砂3與模子基材1僅在撞擊區(qū)域的中間區(qū)域撞擊。
掃描方法既可以是模子基材1固定而噴嘴2移動的方法，也可以是使模子基材1放置在其上的臺架沿X軸方向移動而噴嘴2沿Y軸方向移動的方法。
通過在模子基材1的表面上噴砂形成具有不平坦形態(tài)的細微雕刻表面。將該不平坦形態(tài)用作最終產品的光漫射層的表面形態(tài)的母圖案(master pattern)，并且光漫射層可以利用該細微雕刻表面形成。
在本發(fā)明中，可以將任何方法用于本發(fā)明，只要該方法采用細微雕刻表面形成光漫射層。例如，可以使用這樣的方法，其采用已經形成了細微雕刻表面的襯底，生產已經轉印了細微雕刻表面的電鑄模子，然后采用該電鑄模子直接或間接地形成光漫射層。
上面描述了作為一個實例的采用噴砂進行模子生產方法，其中該模子用于復制光漫射層，但是該方法并不局限于此，而是可以使用任何方法，只要該方法可以形成細微不平坦表面，例如，可以提到的是在光敏樹脂內形成斑點圖案以形成模子的方法，該斑點在采用相干光通量輻照已經變粗糙的表面時形成；制備掩模并在光敏樹脂上進行烘焙的方法；以及通過機械處理直接研磨諸如金屬或樹脂的模子基材的表面以形成細微不平坦表面的方法。
接下來，描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的屏幕的結構。
示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的屏幕的構造的截面圖示于圖9中。
屏幕100是反射屏幕，其包括反射片50，以及光漫射片10、20、30A、30B、30C的任何一個。光漫射片10或20既可以直接形成在反射片50上也可以貼附到反射片50上。光漫射片30A、30B或30C貼附到反射片50上。
反射片50具有針對在多個特定波長區(qū)域內的各種光的反射特性，該特定波長區(qū)域對應于作為圖像光的投影光，并且具有針對在該特定波長區(qū)域以外的波長區(qū)域的可見光的吸收特性。該特定波長區(qū)域優(yōu)選地包括在投影光源內用作圖像光的RGB三原色光的波長區(qū)域。
圖10示出了包括光學多層膜52的反射片50的構造的實例，其包括具有透射特性的介電膜52D和光吸收薄膜52M，以及反射層51。
反射層51包括形成在襯底51B上的金屬膜51M，并且反射穿過該光學多層膜52的光。
襯底51B是用于反射片50的襯底，實例包括具有撓性的聚合物，諸如聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate)(PEN)、聚醚砜(polyether sulfone)(PES)以及聚烯烴(PO)。
金屬膜51M可以包括能夠以高反射率反射可見光的任何金屬材料。例如，該金屬膜51M優(yōu)選地包括Al、Au或Ag，并且優(yōu)選地具有50nm或更大的厚度。金屬膜51M可以通過任何方法形成在襯底51B上，諸如氣相淀積，濺射，電鍍或涂覆。
取代圖10示出的形成在襯底51B上的包含金屬膜51M的反射層51，可以使用包含與金屬膜51M相同材料的金屬襯底。
光學多層膜52是具有選擇性反射特性的膜并包含至少兩層，也就是，具有透射特性的介電膜52D和光吸收薄膜52M。在這種情況下，光學多層膜既可以具有通過將具有透射特性的介電膜52D和光吸收薄膜52M交替堆疊獲得的結構，也可以具有通過將多個介電膜52D彼此堆疊獲得的結構。
介電膜52D包括至少在可見光的波長區(qū)域內透明的材料，并且，例如，使用Nd2O5、TiO2、Ta2O5、Al2O3或者SiO2。介電膜52D的折射率越大，在三原色光的單個波長區(qū)域內的反射峰的半波段寬度越大，或者折射率越小，半波段寬度越小，因此可以根據(jù)所要求的選擇性的反射特性，適當選擇介電材料。
具有透射特性的光吸收薄膜52M是優(yōu)選具有5至20nm厚度并由具有1或更大的折射率和0.5或更大的吸收系數(shù)的材料形成的薄膜。這些材料的實例包括Nb、Nb合金、C、Cr、Fe、Ge、Ni、Pd、Pt、Rh、Ti、TiN、TiNxWy、Mn、Ru以及PbTe。光學多層膜52內的每層膜可以通過諸如濺射工藝的干式工藝形成。
設計光學多層膜52中的每層膜的厚度使得光學多層膜對三原色，也就是紅色、綠色和藍色的波長區(qū)域內的光具有高的反射特性，使得反射率為，例如50％或更多，以及對三原色的波長區(qū)域以外的波長區(qū)域內的光的高的吸收特性，使得該吸收為，例如，80％或更高。當令光學多層膜52內的每層膜的厚度為“d”，膜的折射率為“n”，以及入射到光學多層膜的光的波長為“λ”時，優(yōu)選地設計該膜的厚度，使得，對于入射光的波長λ，該膜的光學厚度nd滿足下面的公式(1)nd＝λ(α±1/4) (1)其中α為自然數(shù)。
例如，當金屬膜51M包含Al膜(厚度50nm)并且該光學多層膜52具有包含Nd2O5/Nd/Nd2O5的三層結構{每層厚度560nm/19nm/550nm(Al膜側)}時，所得的反射片50可以對于在投影光(采用激光發(fā)生器從投影光源產生的光)中三原色波長區(qū)域內的光具有高達50％或更高的反射率，并且具有對于三原色波長區(qū)域以外的波長區(qū)域內的光(雜散光)高達80％或更高的吸收。
圖11示出了反射片50的構造的另一個實例，其包括，在襯底51B上，具有在投影光的波長區(qū)域內的RGB三原色的波長區(qū)域內的各個光的反射特性和具有對于三原色的波長區(qū)域以外的波長區(qū)域內的光的透射特性的光學多層膜53，以及在襯底51B的背側上的光吸收層54。該襯底51B可以與圖10中所示的襯底相同。
光學多層膜53是具有選擇性反射特性的膜，其通過使高折射率膜53H和具有低于該高折射率膜53H的折射率的低折射率膜53L交替堆疊獲得。
高折射率膜53H和低折射率膜53L的每層既可以通過諸如濺射工藝的干式工藝形成，也可以通過諸如旋涂或浸涂的濕式工藝形成。
當通過干式工藝形成膜時，作為高折射率膜53H的組成材料，可以使用具有大約2.0至2.6的折射率的各種材料。類似的，作為低折射率膜53L的組成材料，可以使用具有大約1.3至1.5的折射率的各種材料。例如，高折射率膜53H可以包括TiO2、Nd2O5或Ta2O5，而低折射率膜53L可以包括SiO2或MgF2。
當通過干式工藝形成膜時，光學多層膜53中的每層膜的厚度可以根據(jù)矩陣法通過仿真進行設計，使得合成的光學薄膜具有對于特定波長區(qū)域內的光的高反射特性和至少對于除了該特性波長區(qū)域外的波長區(qū)域內的可見光的高透射特性。根據(jù)矩陣法的仿真是在未審日本專利申請公開No.2003-270725中描述的方法，其中根據(jù)這樣的原理利用方程進行仿真，設計光學膜的厚度，使得該光學膜具有所要求的特性，該原理是當將光以θ0的角度施加到包含具有多種不同材料的層的多層光學薄膜，使其在層之間的各個邊界發(fā)生多重反射時，相位隨所用光源的類型和波長以及每層的光學膜厚度(折射率和幾何厚度的乘積)而調整，并且反射光的速度具有相干性且彼此發(fā)生干涉。
在本發(fā)明中，選擇在投影光源中用作圖像光的RGB三原色的各個光的波長區(qū)域作為特定的波長區(qū)域，可以根據(jù)矩陣法通過仿真設計該厚度，使得光學薄膜僅反射三原色波長區(qū)域內的光而透射除了三原色波長區(qū)域以外的波長區(qū)域內的光。通過使每層具有這樣設計的厚度的高折射率膜53H和低折射率膜53L彼此堆疊，可以確定地獲得有利于用作三原色波長范圍的濾光器的光學多層膜53。
對于構成通過干法工藝形成的光學多層膜53的光學膜的數(shù)量，沒有特別的限定，該光學多層膜可以包括所要求的光學膜數(shù)量，但是優(yōu)選地該光學多層膜包括奇數(shù)層，以便高折射率膜53H分別構成入射光側和另一側的最外層。
當光學多層膜53通過濕法工藝形成時，光學多層膜可以包括奇數(shù)層并通過使高折射率膜53H和具有低于第一該高折射率膜53H的折射率的低折射率膜53L交替堆疊形成，該高折射率膜53H通過涂布高折射率膜用溶劑組分(solvent composition)并使其固化獲得，該低折射率膜53L通過涂布低折射率膜用溶劑組分并使其固化獲得。每層光學膜可以通過涂布包含吸收能量的樹脂的組分并發(fā)生由于加熱或用紫外光輻照而引起的固化反應來形成。例如，高折射率膜53H可以由JSR公司生產并銷售的熱固性樹脂Opstar形成(JN7102；折射率1.68)，并且低折射率膜53L可以由JSR公司生產并銷售的熱固性樹脂Opstar形成(JN7215；折射率1.41)。由此，合成的光學多層膜53具有撓性。
高折射率膜53H并不局限于上面提到的熱固性樹脂，而是只要達到約1.6至2.1的折射率的溶劑組分即可，例如，可以使用與光漫射片有關的上面提到的高折射率光學膜用材料。低折射率膜53L并不局限于上面提到的熱固性樹脂，而是只要達到約1.3至1.59的折射率的溶劑組分即可，例如，可以使用與光漫射片有關的上面提到的低折射率光學膜用材料。高折射率膜53H和低折射率膜53L之間的折射率差越大，所需要的堆疊的層的數(shù)量越小。
當通過濕法工藝形成膜時，設計光學多層膜53內的每層膜的厚度，使得光學多層膜具有對三原色，也就是紅色、綠色和藍色波長區(qū)域內的光的高反射特性，使得反射率為，例如，50％或更大，并且具有對除了三原色的波長區(qū)域以外的波長區(qū)域內的光的高透射特性，使得透射率為，例如，80％或更大?？梢栽O計光學多層膜53內的每層膜的厚度以滿足上面的公式(1)。
例如，當光學多層膜53具有通過使均具有1023nm厚度的九層高折射率膜53H(折射率1.68)和均具有780nm厚度的九層低折射率膜53L(折射率1.41)交替堆疊，并使高折射率膜53H堆疊在已經堆疊的層上獲得的19層結構時，合成的膜對投影光(利用激光發(fā)生器從投影光源產生的光)內的三原色的波長區(qū)域內的光具有高達80％或更高的反射率，并且對三原色的波長區(qū)域以外的波長區(qū)域內的光(雜散光)具有高的透射特性，使得反射率為20％或更小。
吸收層54包括通過將黑色組合物涂布到襯底51B的背面形成的黑色涂層膜，或者貼附到襯底背面的黑色膜，并且具有吸收光的能力。該吸收層54吸收穿過光學多層膜53的光以防止透過的光發(fā)生反射，以便反射片50可以更可靠地僅獲得作為反射光的三原色波長范圍內的光。黑色組合物等可以包含在襯底51B內以便使襯底51B著色為黑色并起吸收層的作用。
具有任何上述構造的反射片50可以以高反射率反射特定波長區(qū)域(三原色波長區(qū)域)的光，并且吸收該特定波長區(qū)域以外的波長區(qū)域內的光(環(huán)境光)，該特定波長區(qū)域對應于來自投影光源的投影光。
屏幕100具有反射片50并由此反射三原色波長區(qū)域內的光，使得觀察者看見顯示在屏幕上的圖像的反射圖像，即，僅僅是顯示在反射屏幕上的圖像的反射光。然而，當來自屏幕的反射光僅包括鏡面反射分量時，觀察者面臨著難以看到極好的圖像以及可視區(qū)域受到限制的問題，使得不可能看見自然的圖像。
為了克服這些缺點，通過在屏幕100上裝備光漫射片10、20、30A、30B、30C中的任何一個，觀察者能夠看見來自屏幕100的散射了的反射光。換句話說，通過在反射片50上提供光漫射片10、20、30A、30B、30C中的任何一個，在穿過光漫射片的光中在特定波長區(qū)域內的光被反射片50選擇性地反射，并且反射的光通過穿過光漫射片時被漫射，以便可以獲得散射了的反射光而不是鏡面反射分量。因此，來自反射屏幕100的反射光包含鏡面反射分量和散射了的反射光，由此觀察者除了鏡面反射分量外還能夠看見散射了的反射光，由此相當大地提高了視角特性。于是，觀察者能夠看見自然的圖像。
在屏幕100中，將本發(fā)明的光漫射片10、20、30A、30B或30C用作光漫射片，因此抑制了光漫射片的不平坦表面內的缺陷點，使得可以在屏幕上看見沒有非漫射反射的正常的反射圖像。另外，當投影圖像光并靠近屏幕的正面觀察時，可以在特定位置看見均勻的且高亮度的圖像，證實了可以控制反射的圖像光以指向一特定的可視區(qū)域。
對于反射屏幕，所需要的視角或亮度根據(jù)屏幕所放置的房間的照明的尺寸和亮度而改變，但是，通過應用可以提供去除缺陷的不昂貴的多種光漫射片的本發(fā)明，可以滿足這些要求。
示出了具有波長選擇型的反射層的反射片50，但是反射層并不局限于此，而是反射層可以為具有在寬的可見光波長范圍內的高反射率的反射層，例如，鋁或銀，并且可以使用任何反射層，只要其可以反射圖像光。
接下來，在圖12中示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的屏幕的構造的截面圖。
如圖12所示，屏幕200為在襯底60上包含光漫射片10、20、30A、30B、30C中的任何一個的透射屏幕。
襯底60為用于屏幕200的襯底，并且可以包括聚合物，例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚砜(PES)或者聚烯烴(PO)。
屏幕200接收來自襯底60一側的投影光，該側與形成光漫射片10、20、30A、30B、30C中的任何一個的表面相對，并允許該光穿過襯底60并被從光漫射片散射。觀察者能夠通過觀察散射的反射光而看見自然的圖像。
在屏幕200中，將本發(fā)明的光漫射片10、20、30A、30B或30C用作光漫射片，因此抑制了光漫射片的不平坦表面內的缺陷點，使得可以在屏幕上看見去除了非漫射反射的正常的透射圖像。
對于透射屏幕，類似于反射屏幕，所要求的視角或亮度根據(jù)屏幕放置的環(huán)境而變化，因此，通過應用可以容易地形成具有不同漫射能力的光漫射片的本發(fā)明，可以滿足這些要求。
在屏幕100、200的每個中，優(yōu)選地根據(jù)屏幕的位置通過調節(jié)光漫射片10、20、30A、30B或30C的表面形態(tài)來控制漫射特性，以便觀察者在屏幕上觀察到的整體的亮度分布變得均勻。為了達到這個目的，例如，優(yōu)選地使亮度峰值內的軸線位移(axis-shift)位于屏幕的中部。特別是，對于在整個屏幕上的整體的漫射性能，優(yōu)選地使在屏幕的整個外圍部分上的漫射性能具有這樣的特征，使得透過的光的亮度峰值沿屏幕的中部的方向為一角度，并且該角度沿從中部到屏幕外圍部分的方向連續(xù)地增加。
本發(fā)明的光漫射片的應用并不局限于上述的投影型顯示裝置，而是可以將光漫射片應用于各種領域，例如需要控制視角的顯示裝置和照明裝置。
實例將參照下面的實例描述本發(fā)明。下面的實例僅僅是實例，本發(fā)明并不局限于下面的實例。
實例1光漫射片在下面的條件下制備。
(1)用于復制光漫射層的模子模子基材鋁片{尺寸為水平(Y)2400mm×垂直(X)1800mm}對模子基材進行上面提到的噴砂處理，使得該材料具有細微的雕刻表面(不平坦表面)。在這種情況下，進行噴砂以便在垂直方向和水平方向(X軸方向和Y軸方向)之間產生表面的不平坦形態(tài)的差異，并且沿X軸方向的形變(凹陷)的形態(tài)比沿Y軸方向的長。
(2)襯底具有100μm厚度的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜(3)光漫射層用組成材料A紫外固化丙烯酸樹脂(折射率1.53)光漫射片的制備步驟
(S21)將組成材料A涂布到復制光漫射片用模子的細微雕刻表面。
(S22)將PET膜放置在模子上的組成材料A的涂層膜上，并通過滾筒裝置按壓使得樹脂的厚度變得均勻，同時移除剩余的樹脂。
(S23)通過用紫外光從PET膜一側以足以使該樹脂聚合和固化的1000mJ的積分光量(integral quantity of light)進行輻照，使組成材料A固化，以形成作為第一層的光漫射層。
(S24)將模子從作為第一層的光漫射層移除以獲得光漫射層(第一層)/PET膜的層疊。
(S25)將組成材料A涂布到與步驟S21中相同的模子的細微雕刻表面。
(S26)將光漫射層(第一層)/PET膜的層疊放置在模子上的組成材料A的涂層膜上，使光漫射層(第一層)朝向涂層膜，并通過滾筒裝置按壓使得樹脂的厚度變得均勻，同時移除剩余的樹脂。
(S27)通過用紫外光從PET膜一側以足以使該樹脂聚合和固化的1000mJ的積分光量進行輻照，使組成材料A固化，以形成作為第二層的光漫射層。
(S28)將模子從作為第二層的光漫射層移除以獲得光漫射層(第二層/第一層)/PET膜的層疊。
然后，將包含鋁的反射片貼附到步驟S28中獲得的層疊的PET膜的表面(背面)，該表面與形成光漫射層的PET膜的表面相對，以形成用于評估的屏幕。
實例2除了將組成材料B用于作為第二層的光漫射層中之外，評估用屏幕在與實例1中基本上相同的條件下形成，該組成材料B為氟紫外固化丙烯酸樹脂(折射率1.38)。
實例3除了將組成材料B用于作為第一層的光漫射層中之外，評估用屏幕在與實例1中基本上相同的條件下形成。
實例4除了三層結構的光漫射片根據(jù)下面的步驟制備之外，評估用屏幕在與實例1中基本上相同的條件下形成。
光漫射片的制備流程(S31)將組成材料A涂布到復制光漫射片用模子的細微雕刻表面。
(S32)將PET膜放置在模子上的組成材料A的涂層膜上，并通過滾筒裝置按壓使得樹脂的厚度變得均勻，同時移除剩余的樹脂。
(S33)通過用紫外光從PET膜一側以足以使該樹脂聚合和固化的1000mJ的積分光量進行輻照，使組成材料A固化，以形成作為第一層的光漫射層。
(S34)將模子從作為第一層的光漫射層移除以獲得光漫射層(第一層)/PET膜的層疊。
(S35)將組成材料B涂布到與步驟S31中相同的模子的細微雕刻表面。
(S36)將光漫射層(第一層)/PET膜的層疊放置在模子上的組成材料B的涂層膜上，使光漫射層(第一層)朝向涂層膜，并通過滾筒裝置按壓使得樹脂的厚度變得均勻，同時移除剩余的樹脂。
(S37)通過用紫外光從PET膜一側以足以使該樹脂聚合和固化的1000mJ的積分光量進行輻照，使組成材料B固化，以形成作為第二層的光漫射層。
(S38)將模子從作為第二層的光漫射層移除以獲得光漫射層(第二層/第一層)/PET膜的層疊。
(S39)將組成材料A涂布到與步驟S31中相同的模子的細微雕刻表面。
(S3a)將光漫射層(第二層/第一層)/PET膜的層疊放置在模子上的組成材料A的涂層膜上，使光漫射層(第二層)朝向涂層膜，并通過滾筒裝置按壓使得樹脂的厚度變得均勻，同時移除多余的樹脂。
(S3b)通過用紫外光從PET膜一側以足以使該樹脂聚合和固化的1000mJ的積分光量進行輻照，使組成材料B固化，以形成作為第三層的光漫射層。
(S3c)將模子從作為第三層的光漫射層移除以獲得光漫射層(第三層/第二層/第一層)/PET膜的層疊。
實例5和6除了將組成材料C和D各自用于作為第二層的光漫射層中之外，評估用屏幕各自在與實例4中基本上相同的條件下形成，該組成材料C和D分別為具有1.46和1.49的折射率的氟紫外固化丙烯酸樹脂。
實例7除了將具有示于下面的組分的組成材料E用于作為第一層和第三層的光漫射層中之外，評估用屏幕在與實例4中基本上相同的條件下形成。
組成材料E·細微顆粒TiO2細微顆粒(Ishihara Sangyo Kaisha有限公司制造并銷售；平均顆粒尺寸大約20nm；折射率2.48)100重量份·分散劑包含SO3Na基的聚氨酯丙烯酸酯(urethane acrylate)(重量平均分子量500；SO3Na基濃度2×10-3mol/g) 20重量份·粘合劑二(聚)季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritolhexaacrylate)和二(聚)季戊四醇戊丙烯酸酯(dipentaerythritolpentaacrylate)的混合物(UV固化樹脂，商品名DPHA；NipponKayaku公司生產并銷售)30重量份·有機溶劑甲基異丁基酮(MIBK)2400重量份首先，將細微顆粒、分散劑和有機溶劑分別以預定的劑量混合在一起，并用涂料混合器裝置使其分散，以獲得TiO2細微顆粒分散體。然后，將粘合劑加入到該分散體并用攪拌器裝置進行攪拌以制備組成材料E。
實例8將實例4中的光漫射片在步驟S35至步驟S36的條件下進行進一步的處理，以形成作為第四層的光漫射層，于是制備了四層結構的光漫射片，然后將包含鋁的反射片貼附到光漫射片的PET膜的背面以形成評估用的屏幕。
實例9將實例8中的光漫射片在步驟S39至步驟S3c的條件下進行進一步的處理，以形成作為第五層的光漫射層，于是制備了五層結構的光漫射片，然后將包含鋁的反射片貼附到光漫射片的PET膜的背面以形成評估用的屏幕。
實例10除了將聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜(霧化PET霧化度90％；總光透射率87.5％；漫射角縱橫比9；厚度40μm)用作襯底以及光漫射片的制備在上面流程中的步驟S24處終止之外，按照與實例1中基本上相同的方式制備一層結構的光漫射片，其中，該聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜透射光并使該透過的光漫射。然后，將包含鋁的反射片貼附到光漫射片的PET膜的背面以形成評估用的屏幕。
實例11除了將聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜(霧化PET霧化度90％；總光透射率87.5％；漫射角縱橫比9；厚度40μm)用作襯底之外，按照與實例2中基本上相同的方式準備兩層結構的光漫射片，其中，該聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜透射光并使該透射的光漫射，然后，將包含鋁的反射片貼附到光漫射片的PET膜的背面以形成評估用的屏幕。
比較例1除了使光漫射片的制備在上面流程中的步驟S24處終止之外，按照與實例1中基本上相同的方式制備一層結構的光漫射片，然后，將包含鋁的反射片貼附到光漫射片的PET膜的背面以形成評估用的屏幕。
比較例2和3除了將組成材料F和B分別用于作為第一層的光漫射層中之外，評估用屏幕分別在與比較例1中基本上相同的條件下形成，該組成材料F和B分別為具有1.43和1.38的折射率的紫外固化丙烯酸樹脂。
為評估而形成的屏幕進行如下評估。
(1)漫射角測量對屏幕的前表面采用平行光線輻照以測量沿水平方向和沿垂直方向的反射光的漫射角(反射強度為反射光的峰值強度的一半處的角度半波段寬度)。
(2)缺陷可識別性對屏幕的前表面采用平行光線輻照，從屏幕前的位置在視覺上檢查屏幕以檢查是否由于非漫射反射引起了閃耀?？勺R別性根據(jù)下面的標準進行評估。
◎當在正常反射的位置處觀察時沒有識別出由于非漫射反射引起的閃耀。
○當在正常反射的位置處觀察時識別出由于非漫射反射引起的輕微閃耀，其并不造成問題。
×當在正常反射的位置處觀察時識別出由于非漫射反射引起的閃耀。
評估的結果示于表1和圖13中。
表1
評估結果的評述如下。
在實例1中，能夠獲得各向異性光漫射片，使得水平方向的漫射角為36°而垂直方向的漫射角為28°，并且進一步，第一光漫射層內的缺陷點和第二光漫射層內的缺陷點并不重疊，因此觀察不到由于缺陷部分處的非漫射反射引起的閃耀。由此，能夠有利于形成不僅大到1800mm×2400mm尺寸，而且識別不到缺陷部分的光漫射片。
在實例2中，能夠獲得避免在其界面具有不同折射率的光漫射層分離的層疊光漫射片。
測量層疊光漫射片的漫射角。如圖13所能夠看到的，與實例1相比，實例2中的漫射角小，但是增益和對比度均提高。其原因在于與具有大約為1.00的折射率的空氣相接觸的層具有低折射率，使得抑制該表面的反射成為可能。
在實例3至9中，通過增加堆疊的層數(shù)或改變光漫射層的折射率，能夠實現(xiàn)多種漫射角和增益。其原因在于相鄰光漫射層之間的折射率差導致光在光漫射層之間各個界面處被漫射。另外，光漫射片包含堆疊的光漫射層，并由此，在每個實例中，能夠形成具有大尺寸且避免由于缺陷引起的非漫射反射的出色的光漫射片。
在實例10中的一層結構的光漫射片中，抑制了在缺陷部分由于非漫射反射引起的閃耀。在實例11中的堆疊結構的光漫射片中，不僅進一步抑制閃耀，而且能夠調整漫射角和增益。
相反，在比較例1至3的一層結構光漫射片中，存在缺陷點d，其例如，由包含在紫外光輻照之前的未固化樹脂內的氣泡引起，并且當已經貼附了鋁片的光漫射片用作上面提到的反射屏幕并從正常反射的位置觀察圖像時，證實了缺陷點處在非漫射狀態(tài)并由此直接觀察到了光源的反射引起閃耀。
另外，從比較例發(fā)現(xiàn)，僅具有一層光漫射層的光漫射片具有小的漫射角控制范圍，其難于滿足漫射能力的各種需要。
對于三層結構的光漫射片，在相鄰光漫射層之間的折射率差為0.07的實例5、該差為0.04的實例6和使用過去的光漫射片的實例的比較例1之間進行比較。實例6和比較例1之間在漫射角方面僅存在小的差異，但是，折射率差為0.07的實例5的漫射特性與其他實例有明顯的區(qū)別。由此，為了控制包含小的層疊層數(shù)的光漫射片的漫射特性，層之間的折射率的差較大是有利的。
本文獻包含了于2004年8月4日向日本專利局提交的日本專利申請JP2004-227543有關的主題，在此處引入其所有內容做為參考。
本領域的技術人員應當理解，根據(jù)設計要求和其他因素可以產生的各種改進、結合、局部結合和改變均在權利要求或其等價物的范圍內。
權利要求
1.一種光漫射片，包括襯底；以及堆疊在該襯底上的兩層或更多層光漫射層，每層均具有不平坦表面。
2.根據(jù)權利要求1的光漫射片，其中該光漫射層具有相同的不平坦形態(tài)。
3.根據(jù)權利要求1的光漫射片，其中相鄰光漫射層的折射率彼此不同。
4.根據(jù)權利要求1的光漫射片，其中高折射率光漫射層和低折射率光漫射層交替堆疊，該低折射率光漫射層具有低于該高折射率光漫射層的折射率。
5.根據(jù)權利要求4的光漫射片，其中該光漫射片的漫射角通過調整堆疊的光漫射層的數(shù)量和/或相鄰光漫射層之間的折射率差或兩者同時調整來進行控制。
6.根據(jù)權利要求4的光漫射片，其中該光漫射層的最外層為低折射率層。
7.根據(jù)權利要求4的光漫射片，其中該光漫射層的最外層為高折射率層。
8.根據(jù)權利要求5的光漫射片，其中相鄰光漫射層之間的每個折射率差為0.07或更大。
9.一種光漫射片，包括具有透射光和使該透射的光漫射的功能的基材；以及光漫射層，其形成在該基材上，具有一不平坦表面。
10.根據(jù)權利要求9的光漫射片，其中兩層或多層該光漫射層堆疊在該基材上。
11.一種生產光漫射片的方法，包括步驟轉印模子表面的不平坦形態(tài)以形成具有不平坦表面的光漫射層；以及重復該轉印步驟兩次或更多次以在襯底上堆疊兩層或更多層的光漫射層。
12.根據(jù)權利要求11的光漫射片的生產方法，其中將相同的模子用于該光漫射層。
13.根據(jù)權利要求11的光漫射片的生產方法，其中該光漫射層由高折射率光學材料和其折射率低于該高折射率光學材料的低折射率光學材料形成并且交替堆疊。
14.根據(jù)權利要求13的方法，其中該光漫射片的漫射角通過調整堆疊的光漫射層的數(shù)量和/或相鄰光漫射層之間的折射率差或兩者同時調整來進行控制。
15.一種屏幕，包括襯底；反射層；以及根據(jù)權利要求1或9的光漫射片，其中該反射層和該光漫射片依次形成在該襯底上。
16.一種屏幕，包括透明襯底；以及形成在該透明襯底上的根據(jù)權利要求1或9的光漫射片，其中該屏幕漫射來自該光漫射片的投影光，該投影光從該透明襯底的一側進入該屏幕，該側與在其上形成該光漫射片的表面相對。
全文摘要
本發(fā)明提供光漫射片；生產光漫射片的方法；以及使用該光漫射片的屏幕。生產光漫射片的方法包括步驟轉印模子表面的不平坦形態(tài)以形成具有不平坦表面的光漫射層；以及重復該轉印步驟兩次或更多次以在襯底上堆疊兩層或更多層光漫射層。
文檔編號G03B21/56GK1734291SQ20051009808
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月4日 優(yōu)先權日2004年8月4日
發(fā)明者長浜勉, 木曾弘之, 宮木幸夫 申請人:索尼株式會社