專利名稱：包含玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低的聚合有機(jī)相的增亮膜的制作方法
第l/35頁包含玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低的聚合有機(jī)相的增亮膜背景技術(shù)某些微復(fù)制型的光學(xué)產(chǎn)品(例如，如美國專利No. 5,175,030和 5,183,597所描述的)通常被稱為"增亮膜"。許多電子產(chǎn)品利用增 亮膜來提高背光平板顯示器的亮度，其中背光平板顯示器例如為液晶 顯示器(LCD)，包括在電致發(fā)光板、膝上型計算機(jī)顯示器、文字處 理器、臺式監(jiān)視器、電視機(jī)、攝像機(jī)以及汽車和航空顯示器中所用的 那些。增亮膜有利地表現(xiàn)出特定的光學(xué)性能和物理性能，這些性能包 括與所產(chǎn)生的亮度增益(即"增益")具有相關(guān)性的增亮膜折射指數(shù)。 所提高的亮度可以使電子產(chǎn)品更有效地工作，這通過在顯示器照明中 使用更低的功率、從而減少耗電、并使電子產(chǎn)品的部件產(chǎn)生較低的熱 負(fù)荷并且延長產(chǎn)品的使用壽命的方式來實現(xiàn)。例如，如美國專利No. 5,908,874、 5,932,626、 6,107,364、 6,280,063、 6，355，754以及專利文獻(xiàn)EP 1 014113和WO 03/076528所述，已經(jīng)由折 射指數(shù)高的經(jīng)固化或聚合的單體制成了增亮膜。雖然適合用于制造增亮膜的多種可聚合組合物是己知的，但是 本行業(yè)還是會受益于可供選擇的其它組合物。發(fā)明概述本發(fā)明描述一種微結(jié)構(gòu)化制品(例如，增亮膜和轉(zhuǎn)向膜)，該 制品包含(例如，增亮型)聚合結(jié)構(gòu)，該聚合結(jié)構(gòu)包含有機(jī)相的反應(yīng) 產(chǎn)物和至少10重量％的無機(jī)納米顆粒，其中所述有機(jī)相包含至少一 種具有至少兩個(甲基)丙烯酸酯基團(tuán)的低聚物或者單體、以及至少一 種單官能的(甲基)丙烯?；鶈误w，其中所述有機(jī)相經(jīng)過固化后具有低 于35"C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。在其它的實施方案中描述一種照亮裝置，該照亮裝置包含具有發(fā)光表面的照明器件、以及與所述發(fā)光表面基本平行放置的所述微結(jié) 構(gòu)化制品(例如，增亮膜和/或轉(zhuǎn)向膜)。附圖簡要說明通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的多個實施方案所做的詳細(xì)描述， 可以更完全地理解本發(fā)明，其中

圖1是位于背光液晶顯示器中的、示意性的本發(fā)明微結(jié)構(gòu)化制 品的示意圖；圖2為具有微結(jié)構(gòu)化表面的示意性聚合結(jié)構(gòu)的立體圖；圖3為具有不同高度的棱柱元件的、示意性微結(jié)構(gòu)化制品的剖視圖；圖4為具有不同高度的棱柱元件的、示意性微結(jié)構(gòu)化制品的剖視圖；圖5為示意性微結(jié)構(gòu)化制品的剖視圖；圖6為示意性微結(jié)構(gòu)化制品的剖視圖，其中多個棱柱元件具有 不同的高度并且它們的底部在不同的平面上； 圖7為示意性微結(jié)構(gòu)化制品的剖視圖； 圖8為示意性微結(jié)構(gòu)化制品的剖視圖；圖9為示意性微結(jié)構(gòu)化偉U品的剖視圖；圖IO為具有轉(zhuǎn)向膜的照亮裝置的示意圖；圖11為轉(zhuǎn)向膜的剖視圖；圖12為另一轉(zhuǎn)向膜的剖視圖。雖然本發(fā)明可具有各種變化形式和替代形式，但是本發(fā)明的細(xì) 節(jié)已經(jīng)以舉例的方式顯示在附圖中，并且將對其加以詳細(xì)描述。然而， 應(yīng)該理解其目的并不是將本發(fā)明限定于所描述的具體實施方案。相反，其目的在于涵蓋落入本發(fā)明的精神實質(zhì)和范圍內(nèi)的所有的變化形 式、等同形式和可供選擇的形式。發(fā)明詳述增亮膜主要提高照明器件的軸向亮度(在本文中稱為"亮度")。
增亮膜可以是微結(jié)構(gòu)化的透光性薄膜。該微結(jié)構(gòu)化形貌可以是位于薄 膜表面上的多個棱柱，從而使得該薄膜可通過光反射和折射來改變光 的方向。當(dāng)微結(jié)構(gòu)化光學(xué)膜應(yīng)用于(例如)膝上型計算機(jī)、計時裝置 等的光學(xué)顯示器中時，該微結(jié)構(gòu)化光學(xué)膜可以通過如下方式來提高光 學(xué)顯示器的亮度將從顯示器中逃逸出的光限制在一對平面內(nèi)，該對 平面被設(shè)置成與通過光學(xué)顯示器的法線軸成所需的角度。結(jié)果，從顯 示器射出的超出容許范圍的那些光被反射回到顯示器中，其中所述反 射光中的一部分光可以"再循環(huán)"并且以一定的角度返回到微結(jié)構(gòu)化 膜中，使得該角度的光可以從顯示器中逃逸出來。這種再循環(huán)是有用 的，因為它可以降低為顯示器提供期望的亮度水平所需的功耗。逆向反射膜通常能夠反射大量的入射角相對較大的入射光，而與 該膜片繞垂直于其主表面的軸的旋轉(zhuǎn)定向無關(guān)。立方角逆向反射膜可 包含主體部分和結(jié)構(gòu)化表面，其中該主體部分通常具有基本平坦的底 表面，并且該結(jié)構(gòu)化表面含有多個與該底表面相背的立方角元件。每 個立方角元件可具有三個彼此基本垂直的光學(xué)表面，這三個光學(xué)表面 通常相交于一個基準(zhǔn)點或頂點。立方角元件的底部發(fā)揮孔徑的作用，光線可通過此孔徑進(jìn)入立方角元件。如美國專利No. 5,898,523所述， 在使用過程中，入射到膜片底表面上的光在該膜片的底表面發(fā)生折 射，穿過被設(shè)置于膜片上的各個立方角元件的底部，由三個互相垂直 的立方角光學(xué)表面中的每一個表面反射，從而將光改向至光源方向。對于以下所定義的術(shù)語，除非在權(quán)利要求書或本說明書中的其它 位置給出不同的定義，否則將使用以下定義。術(shù)語"聚合物"應(yīng)被理解為包括聚合物、共聚物(例如，由兩種 或多種不同單體形成的聚合物)、低聚物、和它們的組合，以及可通 過(例如)共擠出或反應(yīng)(包括酯交換反應(yīng))以可混溶的共混物形式 形成的聚合物、低聚物或共聚物。除非另作說明，否則嵌段共聚物和 無規(guī)共聚物也包括在其中。術(shù)語"折射指數(shù)"在本文中被定義為某一種材料的絕對折射指數(shù)， 該絕對折射指數(shù)應(yīng)被理解為電磁波輻射在真空中的速度與該輻射在 該材料中的速度的比值。折射指數(shù)可用已知方法測量，通常使用阿貝 折射計在可見光區(qū)進(jìn)行測量。術(shù)語"膠體"在本文中被定義為直徑小于約100 nm的顆粒(初 級顆?；蚓喓系某跫夘w粒)。本文中使用的術(shù)語"締合顆粒"是指兩個或多個初級顆粒發(fā)生聚 集和/或團(tuán)聚而形成的集合。本文中使用的術(shù)語"聚集"是描述初級顆粒之間的強烈的締合作 用，這些初級顆?？杀舜酥g發(fā)生化學(xué)鍵合。聚集體很難被分開成較 小的顆粒。本文中使用的術(shù)語"團(tuán)聚"是描述初級顆粒之間的弱的締合作用， 這些初級顆粒可通過電荷或極性而保持在一起，并且可以被分開而形 成較小的個體。術(shù)語"初級粒徑"在本文中被定義為未締合的單個顆粒的尺寸。 術(shù)語"溶膠"在本文中被定義為膠體顆粒在液相中形成的分散 體或懸浮體。術(shù)語"經(jīng)過表面改性的膠態(tài)納米顆粒"是指每個納米顆粒的表面 都經(jīng)過改性，使得該納米顆粒能形成穩(wěn)定的分散體。術(shù)語"穩(wěn)定的分散體"在本文中被定義為這樣一種分散體，在環(huán) 境條件(例如，室溫(約20-22°C)、大氣壓并且沒有過高的電磁力的 條件)下，將該分散體靜置一段時間(例如，大約24小時)后，其 中的膠態(tài)納米顆粒不發(fā)生團(tuán)聚。術(shù)語"增益"在本文中被定義為由增亮膜引起的顯示器亮度改善 情況的量度，它是光學(xué)材料的特性，也是增亮膜的幾何特性。通常， 視角隨增益的增加而減小。高的增益是增亮膜所需的，這是因為得到 改善的增益能使背光顯示器的亮度有效地增加。本文中使用的術(shù)語"微結(jié)構(gòu)"如美國專利No. 4,576,850中所定 義和說明的那樣。由此，"微結(jié)構(gòu)"是指表面的形貌，其描繪或刻畫 出帶有所述微結(jié)構(gòu)的制品所具有的預(yù)定的所需用途或功能。從剖面來 看，在所述制品表面上形成的諸如凸起和凹陷之類的不連續(xù)物會偏離 穿過微結(jié)構(gòu)所繪制的平均中心線，使得中心線上方的表面輪廓所包圍 的總面積等于中心線下方的總面積，其中所述中心線基本平行于制品
的標(biāo)稱表面(具有微結(jié)構(gòu))。使用光學(xué)或電子顯微鏡，對該表面上的代表性的特征長度(例如，1 cm到30 cm)進(jìn)行測量，結(jié)果所述偏離 的高度通常為約+/-0.005微米到+/-750微米。所述的平均中心線可為 鋼琴線、凹線、凸線、非球面線或它們的組合。其中所述偏離的程度 較低(例如，+/-0.005微米至+/-0.1微米、或者優(yōu)選為+/-0.005微米至 +/-0.05微米)、并且所述偏離出現(xiàn)的頻率低或次數(shù)少(即，表面沒有 任何顯著的不連續(xù)物)的制品是微結(jié)構(gòu)表面基本上為"平坦的"或"光 滑的"表面的那些，這種制品可用于(例如)精密光學(xué)元件或具有精 密光學(xué)界面的元件(例如，驗眼透鏡)。其中所述偏離的程度較低并 且頻繁出現(xiàn)的制品包括具有減反射微結(jié)構(gòu)的那些。具有如下特點的制 品是諸如逆向反射立方角膜片、線性菲涅耳透鏡、光盤及光管理膜(light management film)之類的制品，所述特點為所述偏離的程度 較高(例如，+/-0.1微米到+/-750微米)，并且該偏離歸屬于包含多 個有效的不連續(xù)物的微結(jié)構(gòu)，其中多個不連續(xù)物是相同的或不同的， 并以隨機(jī)或有序的方式分開或相連。具有微結(jié)構(gòu)的表面可以既包含所 述的偏離程度較低的有效的不連續(xù)物，又包含所述的偏離程度較高的 有效的不連續(xù)物。具有微結(jié)構(gòu)的表面可以包含額外的或無效的不連續(xù) 物，只要這些不連續(xù)物的數(shù)量或種類不會對所述制品的預(yù)定的所需用 途造成實質(zhì)性的干擾或產(chǎn)生不利的影響即可?？赡鼙仨毣蛳Ｍx擇這 樣一種具體的低聚組合物，該低聚組合物在固化時發(fā)生的收縮不會導(dǎo) 致產(chǎn)生上述干擾性的額外的不連續(xù)物，這種低聚組合物例如為僅收縮 2%到6%的組合物。由端值表示的數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)的所有數(shù)值(例如，l到5 包括1、 1.5、 2、 2.75、 3、 3.80、 4禾卩5)。在本說明書和所附權(quán)利要求書中，某一名詞前所用的單數(shù)形式"一種"、"該"和"所述"包括所指對象多于一個的情況，除非所 述內(nèi)容清楚地表示為其它含義。因此，例如，包含"化合物"的組合 物包括兩種或多種化合物的混合物。在本說明書和所附權(quán)利要求書 中，使用術(shù)語"或"時通常包括"和/或"的意思，除非所述內(nèi)容清楚 地表示不是這樣。
除非另外說明，否則在本說明書和權(quán)利要求書中所用的表示成分 的量和性質(zhì)測定值的所有數(shù)字，在所有情況下都應(yīng)理解為以詞語"大 約"來修飾?，F(xiàn)在描述的是微結(jié)構(gòu)化制品。微結(jié)構(gòu)化層中的微結(jié)構(gòu)由可聚合組 合物的反應(yīng)產(chǎn)物形成，其中所述的可聚合組合物包含具有至少一種 (甲基)丙烯酸酯低聚物和至少一種(甲基)丙烯酰基單體作為主要成分 的有機(jī)相。所述的可聚合組合物還可任選地包含無機(jī)納米顆粒。所述 的可聚合組合物優(yōu)選為基本上無溶劑的輻射固化型的有機(jī)組合物(可 任選地填充有無機(jī)物)。對于某些最終用途來說，有機(jī)相的折射指數(shù)通常為至少1.50，而對于其它的最終用途來說，折射指數(shù)為至少1.56。在可見光光譜中具有髙的透射比也通常是優(yōu)選的?？删酆辖M合物中的有機(jī)相的熔點可低于約5(TC。所述有機(jī)相在室溫下優(yōu)選為液態(tài)。優(yōu)選的是，所述有機(jī)相為可聚合成玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)相對較 低的固化材料。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以通過本領(lǐng)域已知的方法(例如差 示掃描量熱法(DSC)、調(diào)制DSC或動態(tài)力學(xué)分析法(DMA))進(jìn)行測量。 在本文中，按照J(rèn)ISK7244-1 (相當(dāng)于ISO 6721-1:1994，塑料一動態(tài) 力學(xué)性能的測定，第1部分 一般原理("Plastics- Determination of Dynamic Mechanical Properties, Part 1: General Principals"))的規(guī)定在 頻率為1Hz的條件下通過DMA測量Tg。人們已經(jīng)認(rèn)識到供應(yīng)商提 供的Tg和伸長值通常會根據(jù)所用的試驗方法的不同而在一定程度內(nèi) 變化。可聚合組合物可以通過己知的方法(例如，常規(guī)的自由基聚合 法)進(jìn)行聚合。固化的有機(jī)相(即，不含無機(jī)物納米顆粒)的Tg通 常低于35°C、低于30°C、低于25°C、低于20°C、低于15°C、低于 10°C、低于5'C或低于0t:。固化的有機(jī)相的Tg通常為至少約-6(TC。 可聚合的有機(jī)相可被聚合成"柔性"樹脂。術(shù)語"柔性樹脂"是指當(dāng) 根據(jù)ASTM D-882-91方法進(jìn)行評價時，所得聚合物的斷裂伸長率可 為至少50%。此外，當(dāng)根據(jù)ASTM D-882-91方法進(jìn)行評價時，所述 柔性樹脂聚合物的拉伸模量可小于100 kpsi (6.89xl08帕斯卡)。在一些實施方案中，含有納米顆粒的可聚合組合物經(jīng)過聚合而形 成玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于45"C的固化材料。包含納米顆粒的可聚合組合物可形成比僅含有機(jī)相時更硬的樹脂。術(shù)語"硬樹脂"是指當(dāng)根據(jù)ASTM D-882-91方法進(jìn)行評價時，所得的聚合的組合物顯示出小于 50%、小于40%、小于30%、小于20%、小于10%或小于5%的斷裂 伸長率。此外，當(dāng)根據(jù)ASTM D-882-91方法進(jìn)行評價時，聚合的硬 樹脂的拉伸模量可大于100kpsi (6.89x108帕斯卡)。所述的可聚合組合物包含由至少一種(甲基)丙烯酸酯單體或低聚 物(該單體或低聚物至少為雙官能的)和至少一種(甲基)丙烯酸酯單 官能的單體稀釋劑構(gòu)成的共混物。至少一種組分的均聚物的Tg低于 35°C，以使聚合的有機(jī)相具有如前所述低于35t:的Tg。在一些實施 方案中，所述雙官能的單體或低聚物的Tg低于35°C;而所述稀釋劑 的均聚物的Tg可高于35°C。在其它實施方案中，所述(甲基)丙烯酸 酯單官能的單體稀釋劑的Tg低于35°C;而雙官能單體或低聚物的均 聚物的Tg高于35'C。在其它實施方式中，有機(jī)相既包含Tg低于35 "C的雙官能單體或低聚物，又包含Tg低于35'C的單官能稀釋劑。在一些實施方案中，(甲基)丙烯?；鶈误w和(甲基)丙烯酸酯低聚 物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)分別為約-8(TC到約0°C，這表示其均聚物 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也如此。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約-8(TC到約Ot:并適合 用于形成微結(jié)構(gòu)化層的(甲基)丙烯?；鶈误w的例子包括(例如)聚醚 丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸酯等。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約-80'C 到約O'C并適合用于形成微結(jié)構(gòu)化層的(甲基)丙烯酰基低聚物包括 (例如)聚氨酯丙烯酸酯低聚物、聚醚丙烯酸酯低聚物、聚酯丙烯酸 酯低聚物和環(huán)氧丙烯酸酯低聚物等。有多種聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物可購自Cognis公司，商品名 為"Photomer 6000 Series"。 一種示例性的聚氨酯丙烯酸酯(Cognis 公司報告稱其Tg為32"C且伸長率為40%)可購自Cognis公司，商品 名為"Photomer 6210"。另 一種示例性的聚氨酯丙烯酸酯(Sartomer公 司報告稱其Tg為-33'C且伸長率為238%)可購自位于美國賓夕法尼 亞州Exton市的Sartomer公司，商品名為"CN966J75"。其它(例如， 脂肪族)聚氨酯二丙烯酸酯可購自Cognis公司，商品名為"Photomer 6010"(報告稱其粘度(60。C)為5，900 mPa.s、伸長率為45%并且Tg
為-7 °C ) ; " Photomer 6217 "禾口 " Photomer6230 " ( Cognis公司t艮告 稱其粘度(60。C)均為3,500 mPa.s、伸長率分別為27%和69%、并且 Tg分別為35。C和2°C ) ; "Photomer 6891" (Cognis公司報告稱其 粘度(60。C)為8,000 mPa.s、伸長率為60%、并且Tg為28°C );和 "Photomer 6893-20R"(報告稱其粘度(60。C)為2,500 mPa.s、伸長率 為42。/。、并且Tg為4rC)。其它的聚氨酯二丙烯酸酯可購自Sartomer 公司和UCB公司。雙酚A乙氧基化二丙烯酸酯單體可購自Sartomer公司，商品名 為"SR602"(報告稱其粘度(20。C)為610厘泊并且Tg為2。C)。四官能的聚酯丙烯酸酯低聚物(Cognis公司報告稱其Tg為-20 "并且伸長率為10%)是市售可得的，其商品名為"Photomer 5430"。環(huán)氧丙烯酸酯可購自UCB Chemicals公司，商品名分別為 "Ebecryl 3201"、" Ebecryl 3211"禾口 " Ebecryl 3213" (UCB Chemicals 公司報告稱其Tg分別為8°C、 -16"c和irc)。丙烯酸樹脂丙烯酸酯可購自UCB Chemicals公司，商品名為 "1701-TP20 " (UCB Chemicals報告稱其Tg為-9 °C )。(甲基)丙烯酰基單體優(yōu)選為單烯鍵式不飽和單體，如(甲基)丙烯 酸酯或N-取代的或N,N-二取代的單體形式的(甲基)丙烯酰胺(特別是 丙烯酰胺)。這些(甲基)丙烯酰基單體包括N-烷基丙烯酰胺和N,N-二烷基丙烯酰胺，特別是其中含有Cm院基的那些。其例子是N-異 丙基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙 基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基己內(nèi)酰胺。優(yōu)選的單官能的(甲基)丙烯?；鶈误w的折射指數(shù)可大于1.50(例 如，大于1.55)。這種單體可以是被鹵代的或非鹵代的(例如，非溴 代的)。合適的單體的數(shù)均分子量通常不大于450 g/摩爾。合適的單官能的(甲基)丙烯?；鶈误w包括(例如)(甲基)丙烯酸 苯氧乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基-2-甲基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙 氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-羥基-2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、(甲 基)丙烯酸4-(l-甲基-l-苯乙基)苯氧乙酯、丙烯酸苯硫乙酯、丙烯酸 2-萘硫乙酯、丙烯酸l-萘硫乙酯、丙烯酸2,4，6-三溴苯氧基乙酯、丙
烯酸2,4-二溴苯氧基乙酯、丙烯酸2-溴苯氧基乙酯、丙烯酸1-萘氧乙酯、丙烯酸2-萘氧乙酯、丙烯酸苯氧基2-甲基乙酯、丙烯酸苯氧 基乙氧基乙酯、丙烯酸3-苯氧基-2-羥基丙酯、丙烯酸2-苯基苯氧基 乙酯、丙烯酸4-苯基苯氧基乙酯、丙烯酸2,4-二溴-6-仲丁基苯酯、 丙烯酸2，4-二溴-6-異丙基苯酯、丙烯酸苯甲酯、丙烯酸苯酯、丙烯 酸2,4,6-三溴苯酯。也可采用其它折射指數(shù)高的單體，如丙烯酸五溴 芐酯和丙烯酸五溴苯酯。丙烯酸苯氧乙酯可購自一個以上的來源，包括Sartomer公司(商 品名為"SR339")、長興化工股份有限公司(商品名為"Etermer210") 和東亞合成株式會社(商品名為"TO-1166")。丙烯酸苯甲酯可購 自位于美國馬薩諸塞州Ward Hill市的AlfaAeser公司。 一種示例性 的折射指數(shù)高的可任選的單體為(甲基)丙烯酸2,4,6-三溴苯氧基乙酯 (可購自位于日本京都的第一工業(yè)制藥株式會社，商品名為 "BR-31")。可以以各種組合來使用上述的丙烯?；鶈误w和(例如，聚氨 酯)(甲基)丙烯酸酯低聚物。(例如，聚氨酯)(甲基)丙烯酸酯低聚物在 有機(jī)相中的量可以具有一個寬泛的范圍(約10重量％至約90重量 %)，并且通常優(yōu)選為占有機(jī)相的約20重量％到約80重量％。本發(fā)明的可聚合組合物可任選地包含至少一種交聯(lián)劑。該交聯(lián) 劑包含至少兩個、優(yōu)選為至少三個(甲基)丙烯酸酯官能團(tuán)。合適的交 聯(lián)劑包括(例如)二丙烯酸己二醇酯(HDDA)、三(甲基)丙烯酸季 戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯 酸酯、五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、 乙氧基化三羥甲基丙垸三(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸甘油酯、 三(甲基)丙烯酸丙氧基化季戊四醇酯和二(三羥甲基丙烷)四(甲基)丙 烯酸酯?？刹捎萌魏我环N交聯(lián)劑或多種交聯(lián)劑的組合。交聯(lián)劑可以以至少約2重量％的量存在于可聚合組合物中。通 常，交聯(lián)劑的量不超過約25重量％。交聯(lián)劑的量可以是約5重量％ 到約15重量％之間的任何值。優(yōu)選的交聯(lián)劑包括二丙烯酸己二醇酯(HDDA)、三(甲基)丙烯酸 季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、五(甲基)丙烯酸二季戊四 醇酯、三羥甲基丙垸三(甲基)丙烯酸酯、二(三羥甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、及其混合物。三丙烯酸季戊四醇酯(PETA)和五丙烯酸 二季戊四醇酯可購自位于美國賓夕法尼亞州Exton市的Sartomer公 司(商品名分別為"SR444"和"SR399LV")、位于日本大阪市的大 阪有機(jī)化學(xué)工業(yè)株式會社(商品名為"Viscoat #300")、位于日本東 京市的東亞合成株式會社(商品名為"AronixM-305")和位于臺灣髙 雄市的長興化工股份有限公司(商品名為"Etermer 235")。三羥甲基 丙垸三丙烯酸酯(TMPTA)和二(三羥甲基丙垸)四丙烯酸酯 (di-TMPTA)可購自Sartomer公司(商品名為"SR35 l"和"SR355 ")。 TMPTA還可購自東亞合成株式會社(商品名為"Aronix M-309")。 另外，乙氧基化三羥甲基丙垸三丙烯酸酯和乙氧基化季戊四醇三丙烯 酸酯可購自Sartomer公司(商品名分別為"SR454"禾卩"SR494")。UV固化型的可聚合組合物包含至少一種光引發(fā)劑。在本發(fā)明的 增亮膜中可以使用單一一種光引發(fā)劑或使用光引發(fā)劑的混合物。通常， 光引發(fā)劑至少部分可溶(例如，在樹脂的加工溫度下部分可溶)，并 且在聚合后基本上無色。光引發(fā)劑可以是有顏色的(如黃色)，條件 是該光引發(fā)劑在經(jīng)過UV光源照射之后基本上成為無色的。合適的光引發(fā)劑包括單?；趸⒑碗p?；趸?。市售的單酰 基氧化膦或雙?；趸⒐庖l(fā)劑包括可購自BASF公司(位于美 國北卡羅萊納州Charlotte市)的2,4，6-三甲基苯甲?；交趸?， 商品名為"LucirinTPO";也可購自BASF公司的乙基-2,4,6-三甲基苯 甲酰基苯基次磷酸酉旨(ethyl-2,4,6-trimethylbe腦ylphenyl phosphinate)， 商品名為"LucirinTPO-L";以及可購自汽巴精化公司的雙(2,4,6-三甲 基苯甲?；?-苯基氧化膦，商品名為"lrgacure819"。其它合適的光引 發(fā)劑包括可購自汽巴精化公司的2-羥基-2-甲基-l-苯基-丙-l-酮(商品 名為"Darocur 1173")以及其它可購自汽巴精化公司的光引發(fā)劑，商 品名為"Darocur 4265 " 、 " Irgacure 651"、 " Irgacure 1800 " 、 " Irgacure 369" 、 "Irgacure 1700"和"Irgacure 907"?？梢砸约s0.1重量％至約10重量％的濃度使用光引發(fā)劑。更優(yōu)選 的是，以約0.5重量％至約5重量％的濃度使用光引發(fā)劑。濃度超過5重量％通常是不利的，因為這樣會使增亮膜變黃。如可由本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員確定的那樣，也可以適當(dāng)?shù)厥褂闷渌囊环N或多種光引發(fā)劑。在可聚合組合物中可任選地慘入表面活性劑(例如含氟表面活性 劑和有機(jī)硅系表面活性劑)，以降低表面張力、改善潤濕性、使得涂 層更光滑、使涂層缺陷更少等?？墒褂镁哂胁煌扯?使用布魯克菲爾德粘度計測量；所謂的 "布氏粘度")的UV固化型的可聚合組合物。但是，該粘度在室溫 (約22°C)下優(yōu)選為約IO厘泊至約35,000厘泊、進(jìn)一步優(yōu)選為約 50厘泊至約10,000厘泊。在一些實施方案中，增亮膜和可聚合組合物包含多個(例如， 膠態(tài))無機(jī)納米顆粒，該無機(jī)納米顆粒優(yōu)選為經(jīng)過了表面改性。加入 無機(jī)納米顆粒可改善耐久性。優(yōu)選的是，聚合后的微結(jié)構(gòu)化表面的劃 痕對比比值為1.0至1.15、或1.0至1.12、或1.0至1.10、或1.0至 1.05，該值是根據(jù)2005年7月14日公開的美國專利申請公開No. 2005/0151119-Al和2004年9月10日提交的專利申請No. 10/938006 中描述的測試方法測定的。在棱柱頂峰為圓頂狀的情況下，劃痕對比 比值可為1.0至1.65、或1.0至1.4、或1.0至1.10。所述(例如，經(jīng)表面改性的膠態(tài))納米顆?？梢允浅跫壛酱笥?1 nm而小于100 nm的氧化物顆粒。在整篇說明書中，所述粒徑是指平 均粒徑?？苫谕干潆娮语@微鏡方法(TEM)對納米顆粒的大小進(jìn)行 測量。納米顆?？砂ń饘傺趸?，例如，氧化鋁、氧化錫、氧化銻、 二氧化硅、氧化鋯、二氧化鈦、其混合物、或其混合氧化物。經(jīng)表面 改性的膠態(tài)納米顆?？梢允腔旧媳煌耆鄣?。所述表面改性的納 米顆粒優(yōu)選為未締合的。二氧化硅納米顆粒的粒徑可以為5 nm到100 nm、或10 nm到30 nm。在增亮膜中，二氧化硅納米顆粒的量可以為可聚合組合物的10重 量％到60重量％、或10重量％到40重量％。用于本發(fā)明的原料中的二 氧化硅可購自位于美國伊利諾伊州Naperville市的Nalco Chemical公 司，商品名為"Nalco Collodial Silicas"，如產(chǎn)品1040、 1042、 1050、1060、 2327和2329。合適的氣相法二氧化硅包括(例如)可購自DeGussa AG公司(位于德國Hanau市)的商品名為"Aerosil series OX-50"的產(chǎn)品， 以及產(chǎn)品號為-130、 -150和-200的產(chǎn)品。氣相法二氧化硅還可購自位于 美國伊利諾伊州Tuscola市的Cabot公司(商品名為"CAB-O-SPERSE 2095"、 "CAB-O-SPERSE A105，，和"CAB-O-SIL M5")。氧化鋯納米顆粒的粒徑可以為5 nm至l」50 nm、或5 nm到25 nm。 在增亮膜中，氧化鋯納米顆粒的量可以為可聚合組合物的10重量°/。到 70重量％、或30重量％到60重量％。用于本發(fā)明的組合物和制品中的 氧化鋯可得自Nalco Chemical公司(商品名為"Nalco OOSS008")。氧化鋯顆粒也可如美國專利申請No. 11/027426 (2004年12月30 日提交)中所述的那樣使用水熱技術(shù)制備而成。更具體地說，對含有 鋯鹽的第一批原料進(jìn)行第一水熱處理以形成含鋯的中間產(chǎn)物和副產(chǎn) 物。通過除去在第一水熱處理中形成的副產(chǎn)物中的至少一部分來制備 第二批原料。隨后，對該第二批原料進(jìn)行第二水熱處理以形成含有氧 化鋯顆粒的氧化鋯溶膠。所述第一批原料是通過形成含有鋯鹽的含水 前體溶液來制備的。通常，選擇鋯鹽的陰離子使得在隨后制備氧化鋯 溶膠的工藝步驟中可以除去該陰離子。另外，通常選擇無腐蝕性的陰 離子，從而在選擇處理設(shè)備(例如，水熱反應(yīng)器)的材料類型時可具 有更大的靈活性。二氧化鈦、氧化銻、氧化鋁、氧化錫、和/或混合金屬氧化物納 米顆粒的粒徑或締合顆粒的粒徑可以為5 nm到50 nm、或5 nm到 15 nm、或10 nm。在增亮膜中，二氧化鈦、氧化銻、氧化鋁、氧化 錫、和/或混合金屬氧化物納米顆粒的量可以為10重量％到70重量％、 或30重量％到60重量％。用于本發(fā)明的原料中的混合金屬氧化物可 購自位于日本川崎市的Catalysts & Chemical Industries株式會社(商 品名為"Optolake3")。對納米級顆粒進(jìn)行表面處理可以使其在聚合物樹脂中形成穩(wěn)定 的分散體。優(yōu)選的是，通過表面處理來穩(wěn)定納米顆粒，使得顆粒良好 地分散在可聚合樹脂中，并且產(chǎn)生基本上均勻的組合物。此外，可以 用表面處理劑對納米顆粒的至少一部分表面進(jìn)行改性，使得被穩(wěn)定的
顆?？梢栽诠袒^程中與可聚合樹脂共聚或反應(yīng)。
優(yōu)選用表面處理劑對納米顆粒進(jìn)行處理。通常，表面處理劑具有 第一端基，其將與顆粒表面連接(這通過共價鍵、離子鍵、或通過強 烈的物理吸附實現(xiàn))；和第二端基，其使得顆粒與樹脂具有相容性并 且/或者在固化過程中與樹脂反應(yīng)。表面處理劑的例子包括醇類、胺 類、羧酸類、磺酸類、膦酸類、硅烷和鈦酸酯。優(yōu)選的處理劑類型部 分地由金屬氧化物表面的化學(xué)性質(zhì)決定。對于二氧化硅和其它含硅的 填料來說，優(yōu)選硅垸。對于金屬氧化物(如氧化鋯)來說，則優(yōu)選硅 垸和羧酸?？梢栽陬w粒與單體混合后立即進(jìn)行表面改性，或者在二者 混合一段時間后再進(jìn)行表面改性。在硅烷的情況中，優(yōu)選在把顆?；?納米顆粒結(jié)合到樹脂中之前，使硅烷與顆粒表面或納米顆粒的表面反 應(yīng)。表面改性劑的需求量取決于幾個因素，如粒徑、顆粒類型、改性 劑分子量和改性劑類型。通常，優(yōu)選的是，使近似單層的改性劑與顆 粒表面連接。所需的連接方法或反應(yīng)條件也取決于所使用的表面改性 劑。對于硅烷，優(yōu)選在酸性或堿性條件下進(jìn)行約1-24小時的高溫表 面處理。諸如羧酸之類的表面處理劑不需要高溫或長時間。
表面處理劑的代表性實施方案包括諸如以下的化合物，例如異辛 基三甲氧基硅烷、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)氨基甲酸甲氧基乙氧 基乙氧基乙酯(PEG3TES) 、 N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)氨基甲酸 甲氧基乙氧基乙氧基乙酯(PEG2TES) 、 3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三 甲氧基硅垸、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅垸、3-(甲基丙烯酰氧基) 丙基三乙氧基硅垸、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(丙 烯酰氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基二甲基乙 氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基二甲 基乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅垸、正辛基三甲氧基硅烷、十二烷基 三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、己基三 甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙酰氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、 乙烯基三乙酰氧基硅垸、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三異丙氧基硅 烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三苯氧基硅垸、乙烯基三叔丁氧基 硅烷、乙烯基三異丁氧基硅烷、乙烯基三異丙烯氧基硅烷、乙烯基三
(2-甲氧基乙氧基)硅烷、苯乙烯基乙基三甲氧基硅垸、巰丙基三甲氧 基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯酸、甲基丙烯酸、油酸、硬脂酸、十二烷酸、2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸 (MEEAA)、丙烯酸P-羧乙酯、2-(2-甲氧基乙氧基)乙酸、甲氧基苯基 乙酸、及其混合物。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可購自位于美國西弗吉尼亞州 South Charleston市的Crompton-OSI Specialties公司的專賣的硅烷表 面改性劑(商品名為"Silquest A1230")特別合適?？梢酝ㄟ^許多方法來實現(xiàn)對膠態(tài)分散體中的顆粒進(jìn)行表面改性 的操作。該操作涉及無機(jī)分散體與表面改性劑的混合物?？扇芜x的是， 這時可以加入共溶劑，諸如例如，l-甲氧基-2-丙醇、乙醇、異丙醇、 乙二醇、N,N-二甲基乙酰胺和l-甲基-2-吡咯垸酮。共溶劑可以增強 表面改性劑以及被表面改性的顆粒的溶解性。隨后使包含無機(jī)溶膠和 表面改性劑的混合物在室溫或高溫下在攪拌或不攪拌的條件下反應(yīng)。 在一種方法中，混合物可以在約85'C下反應(yīng)約24小時，最后得到經(jīng) 過表面改性的溶膠。在另一種方法中，在對金屬氧化物進(jìn)行表面改性 時，優(yōu)選的是，金屬氧化物的表面處理可以包括將酸性分子吸附在顆 粒表面上的步驟。重金屬氧化物的表面改性優(yōu)選在室溫下進(jìn)行。可以在酸性條件或堿性條件下用硅垸對Zr02進(jìn)行表面改性。在 一種情況下，在酸性條件下將硅垸加熱適當(dāng)?shù)囊欢螘r間。這時，將分 散體與氨水(或其它堿)混合在一起。該方法可以從Zr02的表面除去 酸平衡離子并且可以排除這些酸平衡離子與硅垸的反應(yīng)。在一種方法 中，使顆粒從分散體中沉淀并且從液相中分離出來?？墒褂帽砻娓男詣┑慕M合，其中至少一種試劑具有可以與固化型 樹脂共聚的官能團(tuán)。例如，聚合基團(tuán)可為烯鍵式不飽和基團(tuán)或易于開 環(huán)聚合的環(huán)狀官能團(tuán)。烯鍵式不飽和聚合基團(tuán)可為(例如)丙烯酸酯 基團(tuán)或甲基丙烯酸酯基團(tuán)或乙烯基基團(tuán)。易于開環(huán)聚合的環(huán)狀官能團(tuán) 通常含有雜原子(如氧、硫或氮)，并且優(yōu)選為含氧的三元環(huán)(如環(huán) 氧基)。然后可通過多種方法將經(jīng)過表面改性的顆粒結(jié)合到可固化的樹 脂中。 一個優(yōu)選的方面是采用溶劑交換法，其中，將樹脂加入到經(jīng)表面改性的溶膠中，隨后通過蒸發(fā)而除去水和共溶劑(如果使用了共溶 劑的話)，從而使顆粒分散在可聚合樹脂中?？梢酝ㄟ^(例如)蒸餾、 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)或烘干來完成蒸發(fā)步驟。在另一個方面中，可以用與水不混溶的溶劑提取經(jīng)過表面改性的 顆粒，隨后進(jìn)行溶劑交換(如果需要這樣的話)。用于將經(jīng)過表面改性的納米顆粒結(jié)合到可聚合樹脂中的可供選 用的另一種方法包括將改性顆粒干燥成粉末，隨后加入用于分散顆 粒的樹脂材料。這種方法中的干燥步驟可通過適合于該體系的常規(guī)方 法(如烘干或噴霧干燥)來完成。本文所述的可聚合組合物還可以包含一種或多種本領(lǐng)域已知的 其它有用的添加劑，其包括(但不限于)表面活性劑、顏料、填料、 阻聚劑、抗氧劑、抗靜電劑和其它可含的成分。合適的聚合方法包括本領(lǐng)域已知的溶液聚合法、懸浮聚合法、乳 液聚合法和本體聚合法。合適的方法包括在自由基引發(fā)劑的存在下加 熱，以及在光引發(fā)劑的存在下用電磁輻射(例如紫外光或可見光)進(jìn) 行照射。在可聚合組合物的合成中常常使用抑制劑以免在合成、運輸 和儲存過程中使樹脂發(fā)生過早聚合。合適的抑制劑包括氫醌、4-甲氧基苯酚和受阻胺硝基氧(hindered amine nitroxide)抑制劑，其用量為50 ppm至1000ppm。其它的抑制劑種類及/或用量可以如本領(lǐng)域技術(shù)人 員所公知的那樣來使用。輻射(例如，UV)固化型的可聚合組合物包含至少一種光引發(fā) 劑。在本發(fā)明的增亮膜中可以使用單一一種光引發(fā)劑或使用光引發(fā)劑 的混合物。通常，光引發(fā)劑至少部分可溶(例如，在樹脂的加工溫度 下部分可溶)，并且在聚合后基本上無色。光引發(fā)劑可以是有顏色的 (如黃色)，條件是該光引發(fā)劑在經(jīng)過UV光源照射之后基本上成為 無色的。合適的光引發(fā)劑包括單?；趸⒑碗p?；趸?。市售的單酰 基氧化膦或雙?；趸⒐庖l(fā)劑包括可購自BASF公司(位于美 國北卡羅萊納州Charlotte市)的2，4，6-三甲基苯甲?；交趸ⅲ?商品名為"LucirinTPO";也可購自BASF公司的乙基-2,4,6-三甲基苯
甲?；交瘟姿狨?ethyl-2,4，6-trimethylbenzoylphenyl phosphinate)， 商品名為"LucirinTPO-L";以及可購自汽巴精化公司的雙(2，4,6-三甲 基苯甲?；?-苯基氧化膦，商品名為"lrgacure819"。其它合適的光引 發(fā)劑包括可購自汽巴精化公司的2-羥基-2-甲基-l-苯基-丙-l-酮(商品 名為"Darocur 1173")以及其它可購自汽巴精化公司的光引發(fā)劑，商 品名為"Darocur 4265 " 、 " Irgacure 651"、 " Irgacure 1800 ，， 、 " Irgacure 369" 、 "Irgacure 1700"禾口 "Irgacure術(shù)，，?？梢砸约s0.1重量％至約10重量％的濃度使用光引發(fā)劑。更優(yōu)選 的是，以約0.5重量％至約5重量％的濃度使用光引發(fā)劑。濃度超過5 重量％通常是不利的，因為這樣會使增亮膜變黃。如可由本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員確定的那樣，也可以適當(dāng)?shù)厥褂闷渌囊环N或多種光引發(fā)劑。在可聚合組合物中可任選地?fù)饺氡砻婊钚詣?例如含氟表面活性 劑和有機(jī)硅系表面活性劑)，以降低表面張力、改善潤濕性、使得涂 層更光滑、使涂層缺陷更少等。光學(xué)層可直接與底層接觸或者與底層光學(xué)對準(zhǔn)，并且光學(xué)層可具 有使得該光學(xué)層能夠引導(dǎo)或會聚光線流的尺寸、形狀和厚度。光學(xué)層 可具有結(jié)構(gòu)化的或微結(jié)構(gòu)化的表面，其中該結(jié)構(gòu)化的或微結(jié)構(gòu)化的表 面可具有如附圖所描繪和展示出的多種有用圖案中的任何一種。所述的微結(jié)構(gòu)化表面可以是多個沿膜的長度方向或?qū)挾确较蜓由斓钠叫械?縱向棱脊。該棱脊可由多條棱柱頂峰形成。這些頂峰可以為尖的、圓 的、平坦的或截平的。比如，所述棱脊可以是半徑為4微米至7微米 的圓頂狀。包括規(guī)則或無規(guī)的棱柱狀圖案在內(nèi)的那些微結(jié)構(gòu)可以是環(huán)狀的 棱柱狀圖案、立方角圖案或任何其它的透鏡狀微結(jié)構(gòu)。 一種有用的微 結(jié)構(gòu)是這樣一種規(guī)則的棱柱狀圖案，其可發(fā)揮用作增亮膜的全內(nèi)反射 膜的作用。另一種有用的微結(jié)構(gòu)是這樣一種立方角棱柱狀圖案，其可 發(fā)揮用作反射膜的逆向反射膜或逆向反射元件的作用。另一種有用的 微結(jié)構(gòu)是這樣一種棱柱狀圖案，其可發(fā)揮用于光學(xué)顯示器中的光學(xué)元 件的作用。另一種有用的微結(jié)構(gòu)是這樣一種棱柱狀圖案，其可發(fā)揮用 于光學(xué)顯示器中的光學(xué)轉(zhuǎn)向膜或光學(xué)轉(zhuǎn)向元件的作用。
底層可以是適合用于光學(xué)產(chǎn)品(即，被設(shè)計成用于控制光線流 的產(chǎn)品)中的天然物和組合物。幾乎任何材料都可被用作底層材料，只要該材料具有足夠的光學(xué)透明性并且結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實，以便被組裝到 或用于具體的光學(xué)產(chǎn)品中。可以選擇對溫度和老化具有足夠耐受性的底層材料，使得光學(xué)產(chǎn)品的性能不隨時間而下降。用于任意光學(xué)產(chǎn)品的底層材料所具有的具體的化學(xué)構(gòu)成和厚度 可取決于要構(gòu)造的特定光學(xué)產(chǎn)品的要求。也就是說，在強度、透明度、 耐溫性、表面能、對光學(xué)層的粘附性等要求之間進(jìn)行平衡。可用的底層材料包括(例如)苯乙烯-丙烯腈、乙酸丁酸纖維素、 乙酸丙酸纖維素、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、 基于萘二羧酸的共聚物或共混物、多環(huán)烯烴、聚酰亞胺和玻璃。可任 選的是，底層材料可以包含上述這些材料的混合物或組合物。在一個 實施方案中，底層可能是多層的，或者底層可能包含懸浮或分散在連 續(xù)相中的分散相。對于一些光學(xué)產(chǎn)品(例如，具有微結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品(如，增亮膜))而 言，優(yōu)選的底層材料的例子包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚碳 酸酯?？捎玫腜ET膜的例子包括照相級(photogmde)聚對苯二甲酸乙 二醇酯和MELINEX PET (可得自位于美國特拉華州Wilmington市 的DuPont Films公司)。有一些底層材料可具有光學(xué)活性，并且可發(fā)揮偏振材料的作用。 在光學(xué)產(chǎn)品領(lǐng)域中，己知有多種底層材料(在本文中也稱為薄膜或基 底)可用作偏振材料?？赏ㄟ^(例如)向薄膜材料中引入二向色性偏 振器(可選擇性地吸收穿過的光)來使穿過薄膜的光發(fā)生偏振。光偏 振也可通過引入無機(jī)材料(例如配向的云母片)或通過分散在連續(xù)膜 中的非連續(xù)相(例如分散在連續(xù)膜中的成滴狀的光調(diào)制液晶)來實現(xiàn)。 作為可供選用的另一種方式，可以由不同材料的微薄層制成薄膜。例 如可以通過采用諸如拉伸薄膜、施加電場或磁場以及涂敷技術(shù)的方法 使薄膜中的偏振材料沿偏振方向取向。偏振膜的例子包括在美國專利No. 5,825,543和5,783,120中描述 的那些。美國專利No. 6,111,696中描述了這些偏振膜與增亮膜相結(jié)合的使用?？捎米鞯讓拥钠衲さ牡诙€例子是美國專利No. 5,882,774中 所描述的那些薄膜。市售可得的薄膜是由3M公司以商品名DBEF(反 射式偏光增亮膜(Dual Brightness Enhancement))出售的多層膜。這種多 層偏振光學(xué)膜在增亮膜中的應(yīng)用己經(jīng)在美國專利No. 5,828,488中有所 描述。底層材料的上述列舉物并沒有列出全部，正如本領(lǐng)域的技術(shù)人 員所理解的那樣，其它偏振膜和非偏振膜也都可用作本發(fā)明的光學(xué)產(chǎn) 品的底層。這些底層材料可與任何數(shù)量的其它薄膜(包括(例如)偏振 膜)結(jié)合使用來形成多層結(jié)構(gòu)。其它底層材料的一小部分列舉物可包 括在美國專利No. 5,612,820和5,486,949等中所描述的那些薄膜。此 外，具體的底層的厚度會取決于如上文所述的對光學(xué)產(chǎn)品的要求。具有微結(jié)構(gòu)的制品可被構(gòu)造成各種形式，包括具有一系列交替 的頂棱和溝槽、從而足以制成全內(nèi)反射膜的那些。該薄膜的一個例子 是具有由對稱的頂棱和溝槽構(gòu)成的規(guī)則重復(fù)圖案的增亮膜；其它例子 則具有頂棱和溝槽不對稱的圖案?？捎米髟隽聊さ木哂形⒔Y(jié)構(gòu)的制品 的例子在美國專利No. 5,175,030和5,183,597中有所描述。根據(jù)這些專利，具有微結(jié)構(gòu)的制品可以通過包括以下步驟的方法 制備(a)制備可聚合組合物；(b)以剛好夠填滿母?？涨坏牧繉⒖?聚合組合物沉積到母模的微結(jié)構(gòu)化的負(fù)模表面上；(C)通過在預(yù)成型的底層和母模(其中至少一者是撓性的)之間使所述可聚合組合物的融珠移動的方式來填充空腔；以及(d)使組合物固化。母?？梢允墙饘?的(例如鎳、鍍鎳的銅或黃銅)或者可以是這樣的熱塑性材料，其在聚 合條件下穩(wěn)定并優(yōu)選具有使得經(jīng)聚合的材料可以從母模干凈地脫除這 樣的表面能。底膜的一個或多個表面可任選地被涂上底漆或者被處理， 以促進(jìn)光學(xué)層和底層的粘合。本文中所描述的用于形成微結(jié)構(gòu)形貌的具體方法可以與美國專 利No. 5,691，846中描述的模制工藝相類似。根據(jù)本發(fā)明的微結(jié)構(gòu)制 品可通過連續(xù)工藝制成任意所需的長度，例如5米、10米、100米、 1000米或更長。增亮膜的結(jié)構(gòu)可包括種類廣泛的微結(jié)構(gòu)化的薄膜，例如，美國專利No. 5,771,328、美國專利No. 5,917,664、美國專利No. 5,919,551、 美國專利No. 6,280,063和美國專利No. 6,356,391中所描述的那些。在圖1中，背光液晶顯示器(以附圖標(biāo)記10概括示出)具有本發(fā) 明的增亮膜11，該增亮膜可被設(shè)置于漫射片12和液晶顯示板14之間。 背光液晶顯示器還可以具有光源16，例如熒光燈；導(dǎo)光片18，用于 傳播光線使之反射向液晶顯示板14;和白光反射器20，也用于使光線 反射向液晶顯示板。增亮膜ll校準(zhǔn)從導(dǎo)光片18發(fā)出的光線，由此提高 液晶顯示板14的亮度。亮度的提高使得液晶顯示板產(chǎn)生更為清晰的圖 像，并且能降低光源16用來產(chǎn)生所選亮度的功率。背光液晶顯示器中 的增亮膜11可用于由附圖標(biāo)記21所代表的設(shè)備中，所述例如為計算機(jī) 顯示器(膝上型顯示器和電腦監(jiān)視器)、電視機(jī)、錄像機(jī)、移動通信裝 置、手持裝置(即手機(jī)、PDA)、汽車和航空裝置顯示器等。如圖2所示，增亮膜11包含一個由棱柱22、 24、 26和28代表 的棱柱所構(gòu)成的陣列。每一個棱柱(例如棱柱22)均具有第一棱面 30和第二棱面32。棱柱22、 24、 26和28可以在主體部分34上形成， 主體部分34具有在其上形成有所述棱柱的第一表面36、以及基本平坦 或呈平面的并與第一表面36相背的第二表面38。由規(guī)則的直角棱柱構(gòu)成的線型陣列既可提供光學(xué)性能，又可以使 制造簡便。直角棱柱是指頂角e為約90。的棱柱，但是該角度也可以為 約70。到120。，或者為約80°到100°。各個棱面不必一定相同，并且棱 柱可以彼此相對傾斜。此外，薄膜厚度40與棱柱高度42之間的關(guān)系 并不嚴(yán)格，但希望使用具有明確的棱面的相對較薄的薄膜。棱面與該 棱面投影于其上的表面38之間所形成的角度可以為45°。但是，該角度會隨著棱面的節(jié)距或者頂角e的變化而變化。圖3-9示出光學(xué)元件的構(gòu)造方式的代表性實施方案。應(yīng)注意的 是，這些附圖并不是按比例繪制的，尤其是，為了達(dá)到示意的目的， 結(jié)構(gòu)化表面的尺寸被放大了許多。光學(xué)元件的構(gòu)造方式可包括兩個或 多個下述實施方案的組合。
參見圖3，其示出光學(xué)元件或?qū)Ч饽さ囊粋€實施方案的一部分的代表性橫截面。薄膜130具有第一表面132和與之相背的結(jié)構(gòu)化表面 134，該結(jié)構(gòu)化表面具有多個基本呈線性延伸的棱柱元件136。每一 個棱柱元件136均具有第一側(cè)面138和第二側(cè)面138'，其中第一側(cè)面 138和第二側(cè)面138'的上邊緣相交，形成了棱柱元件136的峰或頂峰 142。相鄰的棱柱元件136的側(cè)面138的下邊緣與側(cè)面138'的下邊緣 相交，從而在棱柱元件之間形成了呈線性延伸的溝槽144。在圖3所 示的實施方案中，由棱柱頂峰142限定的二面角為約90度，但是應(yīng) 該理解的是，在本實施方案和其它實施方案中，二面角的確切角度可 隨著所需的光學(xué)參數(shù)的變化而變化。薄膜130的結(jié)構(gòu)化表面134可被描述成具有由棱柱元件形成的多個交替的區(qū)域，其中這些棱柱元件具有與公共參考平面相距不同距 離的頂峰?？扇我膺x擇所述的公共參考平面。公共參考平面的一個合 適的例子是包含第一表面132的平面；另一個例子是由位于結(jié)構(gòu)化表 面最低處的溝槽的底部(如虛線139所示)所限定的平面。在圖3 所示的實施方案中，從虛線139開始測量，較低的棱柱元件為約50 微米寬、約25微米高，較高的棱柱元件為約50微米寬、約26微米 高。包含較高的棱柱元件的區(qū)域可具有約1微米到300微米的寬度。 包含較低的棱柱元件的區(qū)域的寬度并不嚴(yán)格，該寬度可在200微米到 4000微米之間。在任意給出的實施方案中，由較低棱柱元件構(gòu)成的 區(qū)域可以至少與由較高棱柱元件構(gòu)成的區(qū)域一樣寬。本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)該理解的是，圖3所示的制品僅為示例性的，而無意于限定 本發(fā)明的范圍。例如，棱柱元件的高度或?qū)挾瓤稍趯嶋H可行的界限范 圍內(nèi)變化一實際可行的是，加工其變化范圍為約1微米至約200微米 的精確的棱柱。此外，可以改變二面角或者可以使棱柱的軸傾斜以便 取得所需的光學(xué)效果。第一區(qū)域的寬度可以小于約200微米至300微米。在正常觀看 的情況下，人的眼睛難以區(qū)分在寬度小于約200微米至300微米的區(qū) 域內(nèi)發(fā)生的光強度的微小變化。因此，當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域的寬度被降低至小 于約200微米到300微米時，在正常觀看的情況下，人的眼睛不能察 覺到在這一區(qū)域內(nèi)可能發(fā)生的任何光學(xué)耦合現(xiàn)象。還可以通過改變一個或多個棱柱元件沿其線性長度方向的高度 來形成高度可變的結(jié)構(gòu)化表面，從而制造出包含這樣的棱柱元件部分 的交替區(qū)域，其中這些棱柱元件具有位于公共參考平面之上的、高度 不同的峰。圖4示出了光學(xué)元件的另一種實施方案，該光學(xué)元件類似于圖3 所示的光學(xué)元件，不同之處在于薄膜150具有這樣一種結(jié)構(gòu)化表面152，該結(jié)構(gòu)化表面具有由包含單一一個較高棱柱元件156的區(qū)域所 分隔開的、由相對較低的棱柱元件154形成的區(qū)域。與圖3所示的實 施方案非常類似的是，較高的棱柱元件限制了第二片薄膜與結(jié)構(gòu)化表面152的物理接近程度，從而減少了發(fā)生可見浸潤現(xiàn)象的可能性。己 經(jīng)確定，人的眼睛對于導(dǎo)光膜的棱面高度的變化是敏感的，并且由較 高棱柱元件構(gòu)成的相對較寬的區(qū)域在薄膜的表面上會成為可見的線。 雖然這些情況不會實質(zhì)性地影響薄膜的光學(xué)性能，但是在某些商業(yè)環(huán) 境中，這些線可能是不合需要的。降低由較高棱柱元件形成的區(qū)域的 寬度會相應(yīng)地降低人的眼睛察覺出薄膜中由較高棱柱元件形成的線 的能力。圖5是光學(xué)元件的另一種實施方案的代表性例子，在該光學(xué)元 件中，棱柱元件具有大致相同的尺寸，但是它們排列成重復(fù)的階梯狀 或斜坡狀的圖案。圖5所示的薄膜160具有第一表面162和與之相背 的結(jié)構(gòu)化表面164，該結(jié)構(gòu)化表面具有多個基本呈線性排列的棱柱元 件166。每個棱柱元件均具有相對的側(cè)面168和168'，側(cè)面168和168' 在它們的上邊緣處相交，從而限定棱柱頂峰170。由相對的側(cè)面168 和168'所限定的二面角為約90度。在本實施方案中，最髙的棱柱可 以被認(rèn)為是第一區(qū)域，相鄰的棱柱可以被認(rèn)為是第二區(qū)域。同樣，第 一區(qū)域的尺寸可以為小于約200微米至300微米。圖6示出了光學(xué)元件的另一種實施方案。圖6所公開的薄膜180 具有第一表面182和與之相背的結(jié)構(gòu)化表面184。該薄膜可被表征為 包含相對較低的棱柱元件的第二區(qū)域具有高度不同的棱柱元件。圖6 所示的結(jié)構(gòu)化表面具有以下額外的優(yōu)點該結(jié)構(gòu)化表面可以顯著地降
低人的眼睛對薄膜表面上由棱柱元件的高度變化所形成的線的可見 性。圖7示出了另一種用于提供軟截止(soft cutoff)的光學(xué)元件的 實施方案。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的增亮膜(概括標(biāo)記為240)。增 亮膜240包含基底242和結(jié)構(gòu)化表面材料244?；?42通?？梢詾?聚酯材料，結(jié)構(gòu)化表面材料244可以為本文中討論的紫外固化的丙烯 酸類聚合物或其它聚合物材料?；?42的外表面優(yōu)選為平坦的，但 是該外表面也可以具有結(jié)構(gòu)物。此外，也可使用其它可供選擇的基底。結(jié)構(gòu)化表面材料244有多個形成于其上的諸如棱柱246、 248和 250的棱柱。棱柱246、 248和250分別具有峰252、 254和256。所 有的峰252、 254和256的峰角或棱柱角都優(yōu)選為90度，但是它們的 夾角在60度到120度的范圍內(nèi)。棱柱246和棱柱248之間是谷258。 棱柱248和棱柱250之間是谷260。谷258可以被認(rèn)為是與棱柱246 相關(guān)的谷，且谷角為70度；谷260可以被認(rèn)為是與棱柱248相關(guān)的 谷，且谷角為110度，但是谷角也可以采用其它值。與現(xiàn)有技術(shù)的增 亮膜類似的是，增亮膜240通過反射而使一部分光再循環(huán)并折射剩余 的光，從而有效地增加背光的表觀軸向亮度，不同之處在于增亮膜 240中的棱柱以交替的方向傾斜。棱柱傾斜的效果是增大出射光錐的 尺寸。圖8顯示了光學(xué)元件的另一種實施方案，該光學(xué)元件具有圓頂 狀的棱柱頂峰。增亮制品330的特點是具有撓性的底層332，底層332 具有一對相背的表面334和336,這兩個表面與底層332 —體形成。 表面334的特點是具有一系列凸出的光漫射元件338。這些元件可以 是位于由與層332相同的材料制成的表面中的"隆起"的形式。表面 336的特點是具有一個線性棱柱的陣列，這些棱柱具有與底層332 — 體形成的、非尖狀的或圓頂狀的峰340。這些峰可通過以下參數(shù)來表 征弦寬342、橫截面節(jié)距寬度344、曲率半徑346和根錐角348， 其中弦寬為橫截面節(jié)距寬度的約20%到40%，并且曲率半徑為橫截 面節(jié)距寬度的約20%到50%。根錐角為約70度到110度、或約85 度到95度，并且優(yōu)選為約90度。選擇棱柱在陣列中的排布方式以便
使所需的光學(xué)性能最佳。具有圓頂狀的棱柱頂峰的增亮制品通常其增益會降低。但是， 添加高折射指數(shù)的、表面改性的膠態(tài)納米顆粒可彌補因增亮制品具有 圓頂狀的棱柱頂峰而造成的增益損失。圖9顯示了光學(xué)元件的另一種實施方案，該光學(xué)元件具有平坦 的或平面狀的棱柱頂峰。增量制品430的特點是具有撓性的底層432， 底層432具有一對相背的表面434和436，這兩個表面與底層432 — 體形成。表面434的特點是具有一系列凸出的光漫射元件438。這些 元件可以是位于由與層432相同的材料制成的表面中的"平坦的隆 起"的形式。表面436的特點是具有一個線性棱柱的陣列，這些棱柱 具有與底層432 —體形成的、平坦的或平面狀的峰440。這些峰可通 過平坦寬度442和橫截面節(jié)距寬度444來表征，其中平坦寬度可以為 橫截面節(jié)距寬度的約0%到30%。另一種通過導(dǎo)光片來提取光的方法是使用受抑全內(nèi)反射(TIR)。 在一種形式的受抑TIR中，導(dǎo)光片呈楔形，并且入射在導(dǎo)光片的較 厚一端的光線發(fā)生全內(nèi)反射，直到達(dá)到臨界角(其與導(dǎo)光片的上表面 和下表面相關(guān))為止。然后，那些處于亞臨界角的光線以與出射表面 成掠射角的角度被提取出來，或者更簡單的是，以與出射表面成掠射 角的角度從導(dǎo)光片折射出來。為了可用于照亮顯示裝置，所述光線隨 后必須被轉(zhuǎn)向為基本平行于顯示裝置的觀看軸、或出射軸。這種轉(zhuǎn)向 通常通過使用轉(zhuǎn)向透鏡或轉(zhuǎn)向膜來實現(xiàn)。圖10-12示出了具有轉(zhuǎn)向膜的照亮裝置。轉(zhuǎn)向膜可包含本文所 公開的創(chuàng)造性材料。轉(zhuǎn)向透鏡或轉(zhuǎn)向膜通常包含在入射表面上形成的 棱柱結(jié)構(gòu)，并且該入射表面被設(shè)置成與導(dǎo)光片相鄰。以掠射角(通常 與出射表面成小于30度的角)從導(dǎo)光片射出的光線會入射到棱柱結(jié) 構(gòu)上。這些光線被棱柱結(jié)構(gòu)的第一表面折射，并被該棱柱結(jié)構(gòu)的第二 表面反射，從而使得這些光線被轉(zhuǎn)向透鏡或轉(zhuǎn)向膜導(dǎo)向所需的方向， 例如，與顯示器的觀看軸基本平行的方向。參見圖10，照亮系統(tǒng)510具有光學(xué)耦合的光源512;光源反 射器514;導(dǎo)光片516，其具有出射表面518、后表面520、入射表面521、端部表面522;與后表面520相鄰的反射器524;第一光改向元 件526，其具有入射表面528和出射表面530;第二光改向元件532; 以及反射偏振器534。導(dǎo)光片516可以為楔形或其變體。如所公知的 那樣，導(dǎo)光片的作用是使得由光源512發(fā)出的光均勻分布在比光源 512的面積大得多的面積上(更具體地說，基本上是在由出射表面518 形成的整個區(qū)域上)。進(jìn)一步優(yōu)選的是，導(dǎo)光片516以緊湊而薄的組 件的形式實現(xiàn)上述功能。光源512可以是與導(dǎo)光片516的入射表面521邊緣耦合的 CCFL，并且光源反射器514可以是包圍在光源512的周圍以形成燈 腔的反射膜。反射器524位于導(dǎo)光片516的后方，并且可以是高效背 反射器，例如朗伯薄膜(lambertianfilm)、鏡面薄膜或它們的組合。邊緣耦合的光以TIR方式由入射表面521向端部表面522傳播。 該光線通過受抑TIR從導(dǎo)光片516中提取出來。由于導(dǎo)光片呈楔形 角度，所以，被限定于導(dǎo)光片516中的光線每發(fā)生一次TIR反射， 該光線相對于上壁平面和下壁平面的入射角都會增大。從而，當(dāng)光線 不再參與TIR時，其最終分別由出射表面518和后表面520折射出 來。從后表面520折射出來的光被反射器524以鏡面反射或漫反射的 方式反射至導(dǎo)光片516，并大部分穿過導(dǎo)光片516。第一光改向元件 526被排布成這樣的方式使得離開出射表面518的光線被改向成基 本與優(yōu)選的觀看方向平行。優(yōu)選的觀看方向可垂直于出射表面518， 但更通常的是與出射表面成一定的角度。如圖11所示，第一光改向元件526為透光性光學(xué)膜，其出射表 面530基本上是平坦的并且其入射表面528形成有由棱柱538、 540 和542構(gòu)成的陣列536。第二光改向元件532也可以是透光性薄膜， 例如增亮膜(例如，3M增亮膜產(chǎn)品(以商品名BEFIII出售)，可得自 位于美國明尼蘇達(dá)州St.Paul市的3M公司)。反射偏振器534可以為 無機(jī)型、聚合型或膽甾型液晶反射偏振器或薄膜。 一種合適的薄膜為 3M漫射反射偏振膜產(chǎn)品(以商品名DRPF出售)或鏡面反射偏振膜產(chǎn) 品(以商品名DBEF出售)，上述這兩種產(chǎn)品均可得自3M公司。在陣列536中，各個棱柱538、 540和542均可形成有與它們各自
相鄰的棱柱不同的側(cè)角。也就是說，棱柱540可以形成有與棱柱538 (具有角A和角B)和棱柱542 (具有角E和角F)不同的側(cè)角(角C 和角D)。如圖所示，棱柱538具有與角A和角B之和相等的棱柱角 (即，夾角)。類似的是，棱柱540具有與角C和角D之和相等的棱 柱角，而棱柱542具有與角E和角F之和相等的棱柱角。雖然所示的 陣列536具有三種不同的基于不同棱柱角的棱柱結(jié)構(gòu)，但是，應(yīng)該理 解的是實際上可以使用任何數(shù)量的不同的棱柱。棱柱538、 540和542還可以形成有一個相同的、但是棱柱取向不 同的棱柱角。圖11中示出了棱柱538的棱軸。棱軸￡可與出射 表面530垂直排布(如針對棱柱538所示的那樣)，或者以朝向光源 或離開光源的方式與出射表面成一定的角度(分別如棱柱540的假想 軸"C+"和棱柱542的假想軸所示)。在圖11所示的陣列536中，棱柱538、 540和542可以以規(guī)則的 重復(fù)圖案或棱柱群543的方式排布，盡管在所示的陣列536中沒有相 似的棱柱與相似的棱柱相鄰排布的情況，但是這種結(jié)構(gòu)也可以被采用。 此外，在陣列536中，棱柱538、 540和542可以連續(xù)地從第一棱柱構(gòu) 造(例如，棱柱結(jié)構(gòu)538)變?yōu)榈诙庵Y(jié)構(gòu)(例如，棱柱結(jié)構(gòu)540)， 依次類推。比如，棱柱結(jié)構(gòu)可以以漸變的方式從第一棱柱結(jié)構(gòu)變?yōu)榈?二棱柱結(jié)構(gòu)?；蛘撸c圖11中所示的結(jié)構(gòu)相類似，棱柱可以以逐步變 化的方式改變。在每個棱柱群543中，棱柱之間具有棱柱節(jié)距，其中 選擇該節(jié)距使其小于空間波動頻率。同樣，棱柱群之間也可以具有規(guī) 則的棱柱群節(jié)距。棱柱陣列可以為對稱的(如圖ll所示)，或者棱柱 陣列可以為不對稱的。盡管圖11所示的陣列536具有呈對稱構(gòu)造的棱柱，但是也可以使 用諸如在光改向元件526'中形成的陣列536'(如圖12所示)之類的棱 柱陣列。接著參見圖12，在陣列536'中，比如，棱柱538'的角A'不等 于角B'。類似的是，在棱柱540'和542'中，角C'不等于角A'和角D'， 且角E'不等于角A'、角C'或角F'中的任意一者。有利的是，陣列536' 可使用具有預(yù)定角度的金剛石切削工具來形成，并且在每次切削時都 使該工具傾斜，以制成具有不同棱柱角和對稱性的棱柱。但是，應(yīng)該
理解的是，在使用單一一種切削工具的條件下，棱柱角是相等的，艮口，A+B=C+D=E+F。雖然預(yù)計可以僅使用兩種不同的棱柱結(jié)構(gòu)，并將其排布成陣列536 中的棱柱群的形式，但是可以按需使用多種棱柱尺寸來調(diào)節(jié)導(dǎo)光片516 的出射特征。使棱柱側(cè)角發(fā)生變化的一個目的是向第一光改向元件526 輸送并增加可變量的光能。棱柱538、 540和542所具有的不同的結(jié)構(gòu) 起到對導(dǎo)光片的入射孔徑進(jìn)行基本均勻地取樣的作用，這樣就使得從 導(dǎo)光片516中提取的光的不均勻程度最小化。最終的結(jié)果是有效地降 低了尤其是在導(dǎo)光片516入口端521附近發(fā)生的波紋效應(yīng)。本發(fā)明不應(yīng)被理解為受限于本文所述的具體例子，而是應(yīng)該理解 為涵蓋所附權(quán)利要求書中清楚闡述的本發(fā)明的所有方面?？蛇m用于本 發(fā)明的各種變化形式、等同形式、以及多種結(jié)構(gòu)對于本發(fā)明所屬領(lǐng)域 的技術(shù)人員來說，在閱覽本發(fā)明的說明書之后都是顯而易見的。除非另有說明，否則例子中所示的所有比率均為重量百分率。例子參照以下例子來具體說明本發(fā)明。順便提及的是，本領(lǐng)域內(nèi)的技 術(shù)人員可以容易地理解本發(fā)明不限于這些例子。微結(jié)構(gòu)化制品的生產(chǎn)代表性的微結(jié)構(gòu)化制品是一種撓性的模具，其適合用于生產(chǎn)具有 呈網(wǎng)格狀圖案的隔肋的PDP后板。如下所述，使用不同的有機(jī)相組合物制成九種撓性模具首先，制備一個矩形母模，該母模具有與各PDP后板的網(wǎng)格狀隔 肋圖案相對應(yīng)的網(wǎng)格狀隔肋圖案。母模的尺寸為125 mm(長)x 250 mm (寬)。母模中的每個隔肋交叉都包含一個縱向隔肋和一個橫向隔肋， 這兩個隔肋中的每一個隔肋的截面均為等腰梯形。這些縱向隔肋和橫 向隔肋分別按照預(yù)定的間隙以基本平行的方式排布，并且縱向隔肋和 橫向隔肋彼此交叉。每個隔肋的高度均為210 jim (對縱向隔肋和橫向 隔肋來說都是如此)，頂寬均為60pm，底寬均為120 pm，縱向隔肋
的節(jié)距(相鄰的縱向隔肋的中心之間的距離)為300 pm，橫向隔肋的 節(jié)距為510 pm。為了形成模具的微結(jié)構(gòu)化層，將以下列出的聚氨酯丙烯酸酯低聚 物、丙烯?；鶈误w和光聚合引發(fā)劑以不同的量(重量％)(列于表1 中)混合，從而獲得UV固化型組合物1到9。 聚氨酯丙烯酸酯低聚物A:脂肪族雙官能的聚氨酯丙烯酸酯低聚物(分子量4,000，Daicel-UBC公司的產(chǎn)品)，Tg: 15°C聚氨酯丙烯酸酯低聚物B:脂肪族雙官能的聚氨酯丙烯酸酯低聚物(分子量13,000，Daicel-UBC公司的產(chǎn)品)，Tg: -55°C 丙烯酰基單體C:丙烯酸異冰片酯單官能單體(分子量208) ， Tg: 94°C 丙烯酰基單體D:丙烯酸苯氧乙酯單官能單體(分子量193) ， Tg: l(TC 丙烯酰基單體E:丙烯酸丁氧基乙酯(分子量172) ， Tg: -50°C 丙烯?；鶈误wF:乙基卡必醇丙烯酸酯(分子量188) ， Tg: -67°C 丙烯?；鶈误wG:2-乙基己基-二甘醇丙烯酸酯(分子量272) ， Tg: -65°C 丙烯酰基單體H:2-丁基-2-乙基-l,3-丙二醇丙烯酸酯(分子量268) ， Tg: 108°C 光聚合引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-l-苯基-丙-l-酮(汽巴精化公司的產(chǎn)品，商品名為 "Darocure 1173，')。此夕卜，制備長400 mm、寬300 mm、厚188 的PET薄膜(Teijin 公司的產(chǎn)品，商品名為"HPE18" ， Tg:約80°C)，以用作模具的支 承體。
隨后，將各種UV固化型組合物以線形方式施加到如上制備的 母模的上游端。然后將上述PET薄膜層疊，使得其覆蓋母模表面。使PET薄膜的縱向方向與母模的縱向隔肋平行，并且將夾于PET薄 膜和母模之間的UV固化型組合物的厚度設(shè)定為約250 pm。當(dāng)使用層 壓輥對PET薄膜進(jìn)行充分推壓時，UV固化型組合物就被完全填充到 母模的凹槽中，并且未觀察到夾帶的氣泡。在這種狀態(tài)下，使熒光燈(Mitsubishi Denki-Oslam公司的產(chǎn)品) 發(fā)出的波長為300 nm至400 nm的紫外線(峰值波長352 nm)穿 過PET薄膜對UV固化型組合物照射60秒。紫外線的輻射劑量為200 mJ/cn^到300 mJ/cm2。UV固化型組合物被固化從而獲得微結(jié)構(gòu)化層。 隨后，將PET薄膜和微結(jié)構(gòu)化層從母模上剝離，從而獲得具有大量 溝槽部分的撓性模具，其中所述溝槽部分具有與母模的隔肋相對應(yīng)的 形狀和尺寸。測試方法對在撓性模具制造工藝中使用的UV固化型組合物1到9進(jìn)行 以下測量(1) 橡膠狀態(tài)下的彈性模量(Pa);(2) 固化樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg， °C);以及(3) 未固化樹脂的粘度(厘泊，在22'C下)。 結(jié)果列于表1中。(1) 橡膠狀態(tài)下的彈性模量 按照與上述相同的方式通過紫外線輻射來固化各種UV固化型組合物，并制得矩形的固化樹脂薄膜(22.7 mm長、10 mm寬、200 pm 厚)。使用動態(tài)粘彈儀("RSAII"型，Rheometrics公司的產(chǎn)品) 測量所述試樣的彈性模量。(2) 固化樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 按照與上述相同的方式通過紫外線輻射來固化各種UV固化型組合物，并制得矩形的固化樹脂薄膜(22.7mm長、10 mm寬、200 pm 厚)。根據(jù)JISK7244-1規(guī)定的測試方法測量所述試樣的玻璃化轉(zhuǎn)變 溫度(Tg)。將所述試樣放入動態(tài)粘彈儀("RSAII "型，Rheometrics 公司的產(chǎn)品)中，在變形頻率為lHz、最大變形量為0.04%和升溫速 率為5'C/分鐘的條件下測量動態(tài)力學(xué)性能。由如此得到的測量值計 算玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。 (3)粘度在室溫(22°C)下使用B型粘度計測量布魯克菲爾德粘度。 評價試驗在上述的撓性模具生產(chǎn)工藝中，對從母模上剝離模具時該模具 是否發(fā)生剝離變形(因剝離而使PET薄膜變形)進(jìn)行評價。此外， 對各種UV固化型組合物有/無剝離變形的情況與其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)之間的關(guān)系進(jìn)行檢査。在通過使UV固化型組合物固化而形成微結(jié)構(gòu)化層之后，在以 下條件下對PET薄膜和與PET薄膜成為一體的微結(jié)構(gòu)化層進(jìn)行180 度剝離，所述條件為拉伸速度為約100mm/秒，拉伸方向為與母模 的縱向隔肋平行并且與模具表面平行，然后將模具從母模上脫除。隨 后，在將模具從母模上剝離之后，立即將PET薄膜的縱向方向定向， 并使該PET薄膜與用于模具的垂直壁的表面接觸。在PET薄膜與所 述壁表面保持接觸的條件下，使用膠粘帶將PET薄膜的上端這一側(cè)(部分)粘結(jié)并固定到該壁表面上。在PET薄膜未被固定的條件下， 測量該PET薄膜中心部分的翹曲程度，當(dāng)翹曲量為30 mm或更多時， 該PET薄膜被評價為"有剝離變形"。當(dāng)翹曲量小于30mm時，該 PET薄膜被評價為"無剝離變形"。如此獲得的評價結(jié)果列于下表1 中 表l組分UV固化型組合物123456789聚氨酯丙烯酸酯低聚物A8040404040聚氨酯丙烯酸酯低聚物B100505050丙烯?；鶈误wc50丙烯?；鶈误wD20106010102550丙烯?；鶈误wE50丙烯?；鶈误wF50丙烯酰基單體G5025丙烯?；鶈误wH101010光聚合引發(fā)劑1111111.11.1UTg (。C)154010-20-30-55 40-2010橡膠狀態(tài)下的彈性模量(Pa)1 X10'3 X1064 XIO64 X10b4 XIO65 XIO64 XIO64 XIO65 XIO6剝離變形有有有無無無無無有粘度(厘泊，22°C)100005045000300200680005260. 1 勢漲也被30/35M
本發(fā)明所述的可聚合組合物可被制成與美國專利No. 5,175,030 和5,183,597或共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請公開No. 2004/0229059、 (2004年11月18曰公開)和美國專利申請公開No. 2005/0059766-A1 (2005年3月17日公開)中所描述的那些相似的微結(jié)構(gòu)化的增亮膜。本發(fā)明所述的可聚合組合物(即，有機(jī)相)可以與上文所述的 那些種類和用量的無機(jī)(例如，表面改性的膠態(tài))納米顆?；旌稀＿@ 些組合物、尤其是具有低粘度(例如，在涂敷溫度下低于3000厘泊、 更優(yōu)選的是在涂敷溫度下低于1500厘泊，其中所述涂敷溫度為120 下至180下)的這些組合物也可被制成微結(jié)構(gòu)化的增亮膜。本發(fā)明的微棱柱狀結(jié)構(gòu)的頂角(由棱柱側(cè)面的傾斜程度限定) 可為90°，并且相鄰頂峰間的平均距離為約50微米。棱柱的頂部或 頂峰可形成有半徑為7微米的圓弧。本發(fā)明的增亮膜由可聚合組合物制備而成，其中該組合物包含 如下所述的Tg相對較低的有機(jī)相和表面改性的無機(jī)顆粒 化學(xué)品的說明和來源吩噻嗪Aldrich公司，位于美國威斯康星州Milwaukee市；BHT (2,6-二-叔-丁基-4-甲基苯酚)Aldrich公司；甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅垸基)丙酯Aldrich公司；l-甲氧基-2-丙醇Aldrich公司；三甲氧基(2,4,4-三甲基戊基)硅烷Waker Silicones公司，位于 美國密歇根州Adrian市；膠態(tài)二氧化硅，可購自位于美國伊利諾伊州Bedford Park市的 Nalco公司，商品名為"Nalco 2327";丙烯酸苯氧乙酯，可購自位于美國賓夕法尼亞州Exton市的 Sartomer公司，商品名為"SR 339" ( Sartomer公司報告稱其Tg為 5°C);丙烯酸異冰片酯，可購自位于美國賓夕法尼亞州Exton市的 Sartomer公司，商品名為"SR 506" ( Sartomer公司報告稱其Tg為 88°C);聚氨酯丙烯酸酯，可購自Cognis公司，商品名為"Photomer
6210" (Cognis公司報告稱其Tg為32°C，伸長率為40%);聚氨酯丙烯酸酯，可購自位于美國賓夕法尼亞州Exton市的 Sartomer公司，商品名為"33CN966J75" (Sartomer公司報告稱其 Tg為-33。C，伸長率為238%)。表面改性的無機(jī)顆粒的制備將Nalco 2327 (400.25g，固含量為40.2%)加入1夸脫的瓶中。 在攪拌條件下，向Nalco 2327中加入l-甲氧基-2-丙醇(450 g)、三 甲氧基(2，4,4-三甲基戊基)硅烷(4.83 g)和甲基丙烯酸3-(三甲氧基 甲硅烷基)丙酯(19.78 g)?；诩谆┧?-(三甲氧基甲硅烷基) 丙酯的量加入約500 ppm的吩噻嗪/BHT。將該瓶密封并在8(TC下加 熱15小時，從而得到表面改性的二氧化硅(固含量為21.7%)。樹脂例10: 二氧化硅顆粒/Photomer 6210/丙烯酸苯氧乙酯向250ml圓底燒瓶中加入以上制備的二氧化硅分散體(99g)、 l-甲氧基-2-丙醇(34g)、吩噻嗪(0.02g)和BHT (0.02g)。通過 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)將重量減少至51g。加入l-甲氧基-2-丙醇(42g)，并通過 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)將重量減少至53.5g。加入Photomer 6210 (12.51g)和丙烯 酸苯氧乙酯(19.27g)并混合，從而制得均勻的溶液。通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā) 除去溶劑。將一部分所得物(44.9 g)與光引發(fā)劑(0. 25g TPO-L) 混合。樹脂例11: 二氧化硅顆粒/CN966/丙烯酸異冰片酯向500ml圓底燒瓶中加入以上制備的二氧化硅分散體(100g)、 l-甲氧基-2-丙醇(100g)、吩噻嗪(0.02g)和BHT (0.02g)。通過 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)將重量減少至89.37g。加入CN966J75 (21.6g)和丙烯酸異 冰片酯(10.85g)并混合，從而制得均勻的溶液。通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去 溶劑。將一部分所得物(40g)與光引發(fā)劑(0. 25gTPO-L)混合。將例10和例11制備的樹脂按下述方法制成棱柱狀微結(jié)構(gòu)化的
增亮光學(xué)膜將8英寸Xll英寸的金屬母模置于加熱板上并加熱到140°F， 該金屬母模由標(biāo)稱節(jié)距間隔為50微米的、按線型排列的90度棱柱構(gòu) 成，所述按線型排列的棱柱與VikuitiBEFII (可購自位于美國明尼蘇 達(dá)州St. Paul市的3M公司)上所具有的棱柱的幾何形狀圖案相似。 使用一次性移液管將4 ml可聚合樹脂融珠(如表中所列)施加到母 模具上。然后，將可得自Dupont Teijn Film株式會社的MELINEX 623 的規(guī)格為500的PET置于樹脂融珠和母模具上。將PET薄膜定向成 使得所述的按線型排列的棱柱與薄膜的高增益軸近似垂直(90度 +/-20度)地取向。然后使母模具、樹脂和PET在足夠的作用力下通 過160下的加熱壓料輥，以便使樹脂完全填滿母模具，同時除去任何 夾帶的空氣。然后使所述被填滿的母模具暴露于"D型燈"(可得自 位于美國馬里蘭州Gaithersburg市的Fusion UV Systems公司，采用 P150的電源)的紫外線輻射下，并以50英尺/分鐘的線速度通過兩 遍。然后用手將PET薄膜從母模具上移走。在PET薄膜上形成的棱 柱狀涂層的最終涂敷厚度為約2 5微米。按以下方法對所得薄膜的增益進(jìn)行評價 增益試驗方法使用可得自位于美國加利福尼亞州Chatsworth市的Photo Research公司的具有MS-75透鏡的SpectraScan PR-650分光光度計 (SpectraColorimeter)測量薄膜的光學(xué)性能。將薄膜置于漫透射的中 空光箱的頂部上。光箱的漫透射和漫反射可以描述為朗伯模式 (Lambertian)。該光箱為六面的中空立方體，并且由約6mm厚的漫射 PTFE板制成，該光箱的大小為約12.5cmX 12.5cmX 11.5cm (LXWX H)。選擇該光箱的一面作為樣品表面。在該中空光箱的樣品表面上 測得的漫反射率為約0.83 (例如，在400-700 nm波長范圍內(nèi)平均為 約83%，測量方法如下所述)。在增益試驗過程中，該光箱通過箱 底部(所述底部與樣品表面相背)中的約1 cm的圓孔從內(nèi)部照明(從 內(nèi)部將光引導(dǎo)到樣品表面)。使用穩(wěn)定的寬帶白熾光源提供這種照明， 其中該光源與用于引導(dǎo)光的光纖束(得自位于美國馬薩諸塞州Marlborough市和美國紐約州Auburn市的Schott-Fostec LLC公司的 用直徑約1 cm的光纖束延長的FostecDCR-II)連接。將標(biāo)準(zhǔn)的線性 吸收偏振器(例如Melles Griot 03 FPG 007)置于樣品箱和相機(jī)之間。 相機(jī)聚焦在離相機(jī)鏡頭約34cm處的光箱的樣品表面上，并且將吸收 偏振器布置在離相機(jī)鏡頭約2.5cm的距離處。在有偏振器而沒有樣品 膜的情況下測得被照明的光箱的光亮度為>150 cd/m2。在樣品薄膜 與光箱的樣品表面平行地放置(樣品薄膜通常接觸光箱)時，用 PR-650測量垂直入射到光箱的樣品表面的平面上的樣品光亮度。通 過將該樣品光亮度與以相同的方式從單獨的光箱所測得的光亮度相 比來計算相對增益。所有的測量都在暗室中進(jìn)行，以除去雜散光源。 具有棱柱狀微結(jié)構(gòu)的薄膜的相對增益記錄值通常是在如下條件下得 到的與吸收偏振器最靠近的薄膜中的棱柱溝槽與該吸收偏振器的透 光軸平行地排列。使用15.25 cm (6英寸)直徑的涂有Spectralon的積分球、穩(wěn)定 的寬帶鹵素光源和該光源的電源(所有這些都由Labsphere公司(位于 美國新罕布什爾州Sutton市)提供)，測量光箱的漫反射率。該積分 球具有三個開口 一個開口用于輸入光(直徑為2.5cm); —個開口 在90度的沿著第二軸的方向上，作為探測器口 (直徑為2.5cm); 第三個開口在90度的沿著第三軸(即與前兩個軸都垂直的軸)的方向 上，作為樣品口 (直徑為5cm)。將PR-650分光光度計(與上述的 相同)聚焦在約38cm的距離處的探測器口上。使用得自Labsphere 公司的具有約99。/c漫反射率的校準(zhǔn)用反射率標(biāo)準(zhǔn)片(SRT-99-050)，計 算積分球的反射效率。該標(biāo)準(zhǔn)片由Labsphere公司校準(zhǔn)，并且可查詢 美國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(NIST標(biāo)準(zhǔn)(SRS-99-020-REFL-51))。如下計算 積分球的反射效率 球體亮度比4/(l-R球XR標(biāo)準(zhǔn))在這種情況下，球體亮度比是用參考樣品覆蓋樣品口時在探測器口所 測得的光亮度除以沒有樣品覆蓋樣品口時在探測器口所測得的光亮 度的比值。知道該亮度比和校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)片的反射率(R標(biāo)準(zhǔn))，則可以 計算出積分球的反射效率11 。然后，在類似的方程中再使用該數(shù)值
來測定樣品的反射率，在這種情況下，PTFE光箱球體亮度比-l/(l-R^R樣品)這時，所測量的球體亮度比是在樣品置于樣品口時在探測器口所測得的光亮度除以沒有樣品時所測得的光亮度的比值。因為Rg從上述試 驗中已經(jīng)得知，所以可以計算出R^。每隔4nm的波長計算一次反 射率，并且記錄這些反射率在400-700 nm波長范圍的平均值。制備一種組件，其中每片由例10和11的樹脂制備的棱柱狀微 結(jié)構(gòu)化的光學(xué)膜均與第二片同樣的薄膜相堆疊。底部薄膜的棱柱狀微 結(jié)構(gòu)表面與頂部薄膜的底層基底相接觸，使得底部薄膜的棱柱與頂部薄膜的棱柱垂直。此外，也對這種交叉的膜片組件的增益進(jìn)行測量。 所測得的單層膜片的增益值和交叉膜片的增益值報告如下聚合樹脂組合物例10單層膜片 交叉膜片1.495 1.955 聚合樹脂組合物例11單層膜片 交叉膜片1.492 1.992 .
權(quán)利要求
1.一種增亮膜，該增亮膜包含增亮型聚合結(jié)構(gòu)，該聚合結(jié)構(gòu)包含有機(jī)相的反應(yīng)產(chǎn)物和至少10重量％的無機(jī)納米顆粒，其中所述的有機(jī)相包含至少一種具有至少兩個(甲基)丙烯酸酯基團(tuán)的低聚物或單體、以及至少一種單官能的(甲基)丙烯酰基單體，并且所述有機(jī)相的所述反應(yīng)產(chǎn)物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于35℃。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增亮膜，其中所述的聚合結(jié)構(gòu)具有多條沿第一表面延伸的棱脊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增亮膜，其中所述無機(jī)納米顆粒的量 少于約60重量％。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增亮膜，其中所述無機(jī)納米顆粒是可 與所述有機(jī)相聚合的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增亮膜，其中所述的無機(jī)納米顆粒包 括二氧化硅、氧化鋯、和它們的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增亮膜，其中所述的無機(jī)納米顆粒還 包括二氧化鈦、氧化銻、氧化鋁、氧化錫、它們的混合金屬氧化物、 或它們的混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增亮膜，其中所述初級顆粒的粒徑為 5 nm至75 nm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增亮膜，其中所述初級顆粒的粒徑為 10 ■至30 nm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增亮膜，其中所述初級顆粒的粒徑為5 nm至20 nm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增亮膜，其中所述的組合物包含光引 發(fā)劑。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增亮膜，其中所述的低聚物為聚氨酯 丙烯酸酯低聚物，該聚氨酯丙烯酸酯低聚物含有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為 -80°。至(TC的均聚物。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增亮膜，其中所述的(甲基)丙烯酰基 單體含有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-8(TC至0'C的均聚物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增亮膜，其中所述的可聚合組合物包 含10重量％至90重量％的聚氨酯丙烯酸酯低聚物。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增亮膜，其中所述可聚合組合物在室 溫下的粘度為10厘泊至35,000厘泊。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增亮膜，該增亮膜還具有與所述聚合 結(jié)構(gòu)光學(xué)耦合的底層。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的增亮膜，其中所述的底層為偏振層。
17. —種裝置，該裝置包含(a) 具有發(fā)光表面的照明器件；和(b) 權(quán)利要求1所述的增亮膜，該增亮膜與所述發(fā)光表面基本 平行設(shè)置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述的照明器件為背光顯示器或液晶顯示器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述的裝置選自手持裝 置、計算機(jī)顯示器和電視機(jī)。
20. —種光學(xué)轉(zhuǎn)向膜，該光學(xué)轉(zhuǎn)向膜包含聚合結(jié)構(gòu)，該聚合結(jié)構(gòu) 包含有機(jī)相的反應(yīng)產(chǎn)物和至少10重量％的無機(jī)納米顆粒，其中所述 的有機(jī)相包含至少一種具有至少兩個(甲基)丙烯酸酯基團(tuán)的低聚物或單體， 至少一種單官能的(甲基)丙烯?；鶈误w，并且所述有機(jī)相的所述反應(yīng)產(chǎn)物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于35°C。
21. —種照亮裝置，該照亮裝置具有(a) 具有導(dǎo)光片的光源，該導(dǎo)光片具有發(fā)光表面；以及(b) 權(quán)利要求20所述的光學(xué)轉(zhuǎn)向膜，該轉(zhuǎn)向膜與所述導(dǎo)光片 基本平行設(shè)置，并且該轉(zhuǎn)向膜具有第一表面和第二表面以 及在所述第一表面上形成的棱柱陣列，該轉(zhuǎn)向膜的所述第 一表面相對于所述導(dǎo)光片的所述發(fā)光表面設(shè)置，從而使得 離開所述發(fā)光表面的光線入射到所述的棱柱陣列上，并被 該棱柱陣列反射和折射，由此使得所述光線以基本沿著所 需的角度方向由所述的第二表面離開所述轉(zhuǎn)向膜，其中所述的棱柱陣列包含多個第一棱柱和多個第二棱柱，所述多個第一棱柱中的每一個都具有第一棱柱結(jié)構(gòu)，所述多個第二棱柱中 的每一個都具有不同于所述第一棱柱結(jié)構(gòu)的第二棱柱結(jié)構(gòu)，所述第一棱柱結(jié)構(gòu)和所述第二棱柱結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成使得離開所述第二表面的光 線相當(dāng)于是對進(jìn)入所述導(dǎo)光片的光線進(jìn)行基本均勻地取樣而得到的 光。
22. —種微結(jié)構(gòu)化制品，該微結(jié)構(gòu)化制品包含有機(jī)相的反應(yīng)產(chǎn)物 和至少10重量％的無機(jī)納米顆粒，其中所述有機(jī)相包含至少一種具有至少兩個(甲基)丙烯酸酯基團(tuán)的低聚物或單體，至少一種單官能的(甲基)丙烯?；鶈误w，并且 所述有機(jī)相的所述反應(yīng)產(chǎn)物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于35°C。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的微結(jié)構(gòu)化制品，其中所述制品是撓 性模具，該撓性模具適合用于制造等離子體顯示面板或逆向反射片所 用的隔肋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種諸如增亮膜和轉(zhuǎn)向膜之類的微結(jié)構(gòu)化制品，該制品具有(例如，增亮型)聚合結(jié)構(gòu)，該聚合結(jié)構(gòu)包含有機(jī)相的反應(yīng)產(chǎn)物和至少10重量％的無機(jī)納米顆粒。所述有機(jī)相的反應(yīng)產(chǎn)物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于35℃。
文檔編號G02B1/04GK101120269SQ200680005260
公開日2008年2月6日 申請日期2006年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月17日
發(fā)明者克林頓·L·瓊斯, 布蘭特·U·科爾布 申請人:3M創(chuàng)新有限公司