專利名稱：具有雙折射表面且具有可變節(jié)距或可變角度的微結(jié)構(gòu)化特征物的制品及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有雙折射表面的制品及其制造方法，所述雙折射表面具 有提供不同光學(xué)效果的可變節(jié)距或可變角度的微結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
具有結(jié)構(gòu)化表面的光學(xué)制品以及用于提供此類制品的方法已為人們所知。參見，例如，美國(guó)專利6,096,247、 6， 808， 658和6,788,463。這些 參考資料中公開的結(jié)構(gòu)化表面包括微棱柱(例如微立方體)和透鏡。通 常，利用例如壓印、擠出或機(jī)械加工的方法在合適的聚合物表面上產(chǎn)生這 些結(jié)構(gòu)。具有結(jié)構(gòu)化表面的雙折射制品也為人們所知。參見，例如，美國(guó)專利 3， 213， 753 、 4， 446， 305 、 4， 520， 189 、 4， 521， 588 、 4， 525， 413 、 4,799,131、 5， 056， 030、 5， 175， 030以及專利申請(qǐng)公開W0 2003/0058383 Al和W0 2004/062904 Al。制造拉伸薄膜的方法也已為人們所知。通常采用該方法來(lái)改善薄膜的 機(jī)械性能和物理性能。這些方法包括雙軸拉伸技術(shù)以及單軸拉伸技術(shù)。參 見，例如，專利文獻(xiàn)PCT W0 00/29197，美國(guó)專利 2,618,012、 2， 988， 772 、 3,502,766 、 3， 807， 004 、 3， 890， 421 、 4， 330， 499 、 4， 434， 128、 4， 349， 500、 4,525,317和4,853,602。還可參見美國(guó)專利 4， 862， 564、 5， 826， 314、 5， 882， 774、 5， 962， 114和5， 965， 247。還可參見 日本未審查專利申請(qǐng)公開特開平5-11114、 5-288931、 5-288932、 6-27321和6-34815。以及公開拉伸薄膜制造工藝的其它日本未審査專利申 請(qǐng)，包括特開平5-241021、 6-51116、 6-51119和5-11113。還可參見專 利文獻(xiàn)W0 2002/096622 Al。發(fā)明內(nèi)容一種結(jié)構(gòu)化制品，包括具有第一和第二表面的主體、相互垂直的第一 和第二面內(nèi)軸線、以及在所述主體的厚度方向上且與所述第一和第二面內(nèi) 軸線互相垂直的第三軸線。所述第一表面的一部分為雙折射結(jié)構(gòu)化表面， 該雙折射結(jié)構(gòu)化表面具有可變的節(jié)距或角度可變的特征物。一種單軸取向的結(jié)構(gòu)化制品，包括具有第一和第二表面的聚合物薄 膜、相互垂直的第一和第二面內(nèi)軸線，以及在所述聚合物薄膜的厚度方向 上且與所述第一和第二面內(nèi)軸線互相垂直的第三軸線。所述薄膜的表面部 分包含設(shè)置在所述聚合物薄膜的所述第一表面上的多個(gè)幾何特征物。所述 多個(gè)線型幾何特征物沿與所述聚合物薄膜的第一面內(nèi)軸線大體平行的方向 被設(shè)置在薄膜上，并且這些幾何特征物都具有可變的節(jié)距。本發(fā)明還包括制造所述結(jié)構(gòu)化制品的方法。被復(fù)制的幾何特征物可以是，例如，棱柱狀、透鏡狀或正弦曲線狀的 幾何特征物。幾何特征物在橫向和縱向上都可以是連續(xù)或不連續(xù)的。它們 可以是宏觀特征物或微特征物。它們可以具有多種橫截面輪廓，下文將更 詳細(xì)地論述。在復(fù)制后的結(jié)構(gòu)化表面上，幾何特征物可以是重復(fù)的，也可 以是不重復(fù)的。復(fù)制后的表面可以包含具有相同橫截面形狀的多個(gè)幾何特 征物。作為選擇，復(fù)制后的表面可以具有橫截面形狀不同的多個(gè)幾何特征 物。如本文所用，以下術(shù)語(yǔ)和短語(yǔ)具有以下含義。 "雙折射表面"指在主體中緊鄰雙折射材料的主體的表面部分。 "橫截面形狀"及其明顯的變體是指由第二面內(nèi)軸線和第三軸線限定的幾何特征物的外緣結(jié)構(gòu)。幾何特征物的橫截面形狀與其物理尺寸無(wú)關(guān)。 "色散"指折射率隨波長(zhǎng)的變化而發(fā)生的變化。在各向異性材料中，色散可沿著不同的軸發(fā)生不同的變化。"拉伸比"及其明顯的變體是指沿著拉伸方向分開的兩個(gè)點(diǎn)在拉伸后的距離與拉伸前相對(duì)應(yīng)的這兩個(gè)點(diǎn)之間的距離之比。"幾何特征物"及其明顯的變體是指結(jié)構(gòu)化表面上存在的預(yù)定的形狀。"宏觀"用作前綴是指其修飾的術(shù)語(yǔ)具有高度大于lmm的橫截面輪廓。"節(jié)距"在用于周期性結(jié)構(gòu)陣列時(shí)是指沿著與第二面內(nèi)軸線平行方向 測(cè)量的、投影到薄膜主體的同一平面上的、兩個(gè)相鄰的峰或兩個(gè)相鄰的谷 之間的距離。節(jié)距在用于可變結(jié)構(gòu)陣列時(shí)是指沿著與第二面內(nèi)軸線平行方 向測(cè)量的兩個(gè)相鄰幾何特征物的相對(duì)最高處或相對(duì)最低處之間的距離。"平均節(jié)距"指多個(gè)節(jié)距分布的平均值。"金屬表面"及其明顯變體是指由金屬或金屬合金涂敷或形成的表 面，其中所述金屬合金還可以包含準(zhǔn)金屬。"金屬"指通?？赏ㄟ^(guò)延展 性、柔韌性、光澤、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性來(lái)表征的諸如鐵、金、鋁等元素，這 些元素可與羥基形成堿，并可置換出酸中的氫原子而形成鹽。"準(zhǔn)金屬"是指具有某些金屬性質(zhì)和/或可與金屬形成合金(例如半導(dǎo)體)的非金屬元 素，并且準(zhǔn)金屬還包括含有金屬和/或準(zhǔn)金屬摻雜劑的非金屬元素。"微"用作前綴是指其修飾的術(shù)語(yǔ)具有高度等于或小于lmm的橫截面 輪廓。優(yōu)選地，該橫截面輪廓的高度為0.5mm或以下。更優(yōu)選地，該橫截 面輪廓的高度為0.05mra或以下。"取向的"指具有各向異性介電張量，該介電張量具有一組相應(yīng)的各 向異性的折射率。名詞"取向"指處于被取向的狀態(tài)。"單軸取向"指兩個(gè)主折射率基本相同。"單軸拉伸"包括其明顯的變體，是指抓持住制品的相對(duì)的邊緣并且 僅在一個(gè)方向?qū)υ撝破愤M(jìn)行物理拉伸的行為。本發(fā)明所述的單軸拉伸應(yīng)該 包括由于，例如，剪切作用(會(huì)在薄膜的一些部分中引起瞬時(shí)的或相對(duì)極 少量的雙軸拉伸)而在薄膜的均勻拉伸過(guò)程中產(chǎn)生的些許非理想狀態(tài)。真 正單軸拉伸是單軸拉伸的特殊的子集，其中在薄膜的垂直于拉伸方向的面 內(nèi)方向中，材料是相對(duì)未受到限制的，從而形成單軸取向。 "結(jié)構(gòu)表面"指其上具有至少一個(gè)幾何特征物的表面。 "結(jié)構(gòu)化表面"指通過(guò)任何會(huì)賦予表面所需的一個(gè)幾何特征物或多個(gè) 幾何特征物的技術(shù)所產(chǎn)生的表面。"可變角度"指在同一個(gè)制品或薄膜上，針對(duì)可視為相同的多個(gè)特征 物的橫截面所具有的相應(yīng)的邊而言，具有類似的橫截面幾何形狀的所有特 征物并不是都具有相同的傾角，該傾角是一條給定的邊(可根據(jù)需要延 伸)與薄膜主體平面之間形成的夾角。在許多具體情況中，所述特征物可以類似于，例如，近似的簡(jiǎn)單的幾 何形狀。例如，就橫截面而言，所述特征物可以類似于簡(jiǎn)單的幾何多邊 形，例如三角形或四邊形。這樣的特征物具有可識(shí)別的邊和頂點(diǎn)。實(shí)際 上，邊可以是彎曲的或"波狀的"，且頂點(diǎn)可以為圓頂，但是總體上的幾 何形狀要保持為是可分辨的。在許多這樣的情況中，可以，例如，通過(guò)擬 合這樣一條直線來(lái)分辨平均傾斜度，所述直線貫穿所述邊的中間部分，并 排除了在該邊的峰頂處(相對(duì)于薄膜主體為最高處)和/或谷底處(相對(duì)于 薄膜主體為最低處)由于缺陷或設(shè)計(jì)倒圓而引入的不規(guī)則部分。此外，通過(guò)把代表了界定和限定每一個(gè)頂點(diǎn)的兩條邊的線加以延伸并 使其相連，可估測(cè)出不同頂點(diǎn)的頂角。在此文中，"可變角度"指在同一 制品或薄膜上，針對(duì)可視為相同的多個(gè)特征物的橫截面所具有的相應(yīng)的邊 而言，具有類似的橫截面幾何形狀的所有特征物并不是都具有相同的傾角，和/或各特征物之間相應(yīng)頂點(diǎn)的頂角有差異，其中所述傾角是一條給定 的邊(可根據(jù)需要延伸)和薄膜主體平面之間形成的夾角。在其它這樣的 情況中，邊的中間部分被有意設(shè)計(jì)成具有特定的曲率，例如，根據(jù)理想化 參數(shù)公式，邊的曲率大致沿著橫截面邊緣從谷延伸到峰。在此文中，"可 變角度"還包括不同特征物之間相應(yīng)的邊從谷到峰的理想化彎曲部分的起 點(diǎn)和終點(diǎn)參數(shù)的變化。"波長(zhǎng)"指在真空中測(cè)量的等效波長(zhǎng)。在分層薄膜的情況下，除非另外指明，否則"單軸"或"真正單軸" 應(yīng)該適用于薄膜的各層。就節(jié)距而言"非周期的"指非規(guī)則重復(fù)的圖案，例如，節(jié)距的分布不具有規(guī)則的 或周期性的間距；"準(zhǔn)非周期的"指在限定的長(zhǎng)度(范圍可從lmm至數(shù)米)內(nèi)，表面特 征物的集合具有非周期的節(jié)距系列(progression);準(zhǔn)非周期分布可以通過(guò)在更長(zhǎng)的長(zhǎng)度上重復(fù)某一特定的非周期圖案、從而在更大的尺度(例如，lcm到100cm甚至到10m)上形成表面特征物系列的方式形成；以及"隨機(jī)"指除了受到所選平均值和分布函數(shù)約束外，不存在任何故意 設(shè)置的順序。對(duì)于具有表面特征物集合的薄膜而言，可通過(guò)選擇節(jié)距平均值及該平 均值所容許的近似值的分布函數(shù)來(lái)得到隨機(jī)系列的節(jié)距。該分布函數(shù)可采 取多種形式，例如，泊松分布、截?cái)嗾龖B(tài)分布(例如，通過(guò)選擇上、下界 和重新歸一化)或者均勻分布。均勻分布將為在指定的上界和下界之間的所有值提供相等的概率。例如，實(shí)例中的10%隨機(jī)的情況具有一個(gè)平均節(jié) 距，及相對(duì)于該平均值+10%的上界和-10%的下界。實(shí)例中的100%隨 機(jī)的情況具有一個(gè)平均節(jié)距，及相對(duì)于該平均值+100% (即，為平均值的 兩倍)的上界和-100% (即，基本為零)的下界。偽隨機(jī)圖案常常被認(rèn)為 是一種特殊的系列，它是通過(guò)選擇平均值和分布、并通過(guò)利用隨機(jī)或偽隨 機(jī)數(shù)值生成器來(lái)獲得逐個(gè)的節(jié)距值(展開該系列)而得出的。在本說(shuō)明書 的上下文中，術(shù)語(yǔ)隨機(jī)可以包含這樣的偽隨機(jī)順序。


在以下對(duì)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明中，通過(guò)結(jié)合附圖可以更徹底地理解本發(fā)明，其中圖1是使用一種方法制造的薄膜的截面圖；圖2A-2E是一些可供選擇的實(shí)施例的制品的剖視圖；圖3A-3W示出可以使用一種方法制造的幾何特征物的一些可供選擇的 輪廓的截面圖；圖4是制造結(jié)構(gòu)化薄膜的一種工藝的示意圖；圖5是可變節(jié)距的微結(jié)構(gòu)化雙折射薄膜的透視圖；圖6A和6B分別是具有常量PS及變量BW的可變節(jié)距的微結(jié)構(gòu)化 雙折射薄膜的側(cè)視圖和俯視圖；圖7A和7B分別是具有變量PS及常量BW的可變節(jié)距的微結(jié)構(gòu)化 雙折射薄膜的側(cè)視圖和俯視圖；圖8A和8B分別是具有變量PS及變量BW的可變節(jié)距的微結(jié)構(gòu)化 雙折射薄膜的側(cè)視圖和俯視圖；圖9A-9C是具有10%隨機(jī)節(jié)距的示例性樣品的邊視圖形式的掃描電 鏡(SEM)圖像；圖10A和10B是具有10%隨機(jī)節(jié)距的示例性樣品的俯視圖形式的 SEM圖像；圖11A-11C是具有100%隨機(jī)節(jié)距的示例性樣品的邊視圖形式的SEM圖像；圖12A和12B是具有100%隨機(jī)節(jié)距的示例性樣品的俯視圖形式的 SEM圖像。本發(fā)明可修改為各種修改形式和替代形式。本發(fā)明的細(xì)節(jié)僅以實(shí)例的 方式在圖中示出。但其目的不是將本發(fā)明限定于所描述的具體實(shí)施例。相 反，其目的在于涵蓋落入本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)的所有修改形式、等同形 式和可供選擇的形式。
具體實(shí)施方式
微結(jié)構(gòu)化制品通過(guò)一種示例性工藝制造的制品和薄膜通常包含主體部分和表面結(jié)構(gòu) 部分。圖1顯示的是根據(jù)不同實(shí)施例制造的薄膜的端視圖。圖2A-2E示 出可以通過(guò)一種特定的工藝制造的一些可供選擇的實(shí)施例的薄膜的剖視 圖。圖3A-3W示出具有結(jié)構(gòu)化表面的制品的幾何特征物的一些可供選擇的 實(shí)施例。參見圖1，薄膜9包括具有一定厚度(Z)的主體或平臺(tái)部分11，以 及具有一定高度(P)的表面部分13。表面部分13包含一系列平行的在 凹槽方向大體為連續(xù)的幾何特征物15，此處顯示的為直角棱柱。幾何特征 物15各自具有底寬(BW)和峰一峰間距(PS)。該薄膜的總厚度T等于 P + Z之和。底寬通常表示，例如，投影在薄膜主體的同一平面上的特征 物間的谷一谷間距。主體或平臺(tái)部分11包含制品在薄膜9的底表面17與表面部分13 的最低點(diǎn)之間的部分。在一些情況中，該部分可以在制品的整個(gè)寬度(W)上為恒定的尺寸。在其它情況中，由于存在幾何特征物的峰高或谷深發(fā)生 變化的情況，所以所述尺寸可以是變化的。參見圖2E。薄膜9具有第一面內(nèi)軸線18、第二面內(nèi)軸線20和第三軸線22。在 圖1中，第一面內(nèi)軸線18大體與幾何特征物15的長(zhǎng)度方向平行。在圖 1中，第一面內(nèi)軸線與薄膜9的末端垂直。這三個(gè)軸彼此互相垂直。一般來(lái)講，薄膜是通過(guò)拉伸工藝制得的。薄膜可以是非取向的(各向 同性的)、單軸取向的或雙軸取向的。可在拉伸前或拉伸后，使用各種方 法將特征物賦予薄膜。在某些情況中，優(yōu)選單軸取向薄膜?？刹捎酶鞣N各樣的方法來(lái)制造單軸取向薄膜?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)定薄膜沿第 一面內(nèi)軸線方向的折射率(n》、沿第二面內(nèi)軸線方向的折射率(n2)和沿 第三軸線方向的折射率(n3)的差值來(lái)測(cè)量單軸取向。利用該方法制造的 單軸取向薄膜可以具有這樣的關(guān)系n2且n3。另外，n2與m 的差值大體等于&與m的差值。優(yōu)選地，通過(guò)一種特定方法制造的薄膜 可以是真正單軸取向的。也可以使用一種方法制造針對(duì)所關(guān)注波長(zhǎng)的相對(duì)雙折射率為0.3或以 下的薄膜。在另一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)雙折射率小于0.2;在又一個(gè)實(shí)施例 中，相對(duì)雙折射率小于0.1。相對(duì)雙折射率是根據(jù)下列表達(dá)式測(cè)定的絕對(duì)值I n2_ n3 |/|n! - (n2 + n3)/2 |可以使用一種方法制造具有至少兩個(gè)棱柱狀或透鏡狀幾何特征物的薄 膜。幾何特征物可以是一種伸長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，其通常與薄膜的第一面內(nèi)軸線平 行。如圖1所示，結(jié)構(gòu)化表面具有一系列直角棱柱15。然而，也可使用 其他幾何特征物以及它們的組合。例如，參見圖2A-2E和圖3A-3W。圖 2A顯示幾何特征物的底部無(wú)需彼此接觸。圖2B顯示幾何特征物可具有圓 頂形的峰和彎曲的面。圖2C顯示幾何特征物的峰可以是平的。圖2D顯 示薄膜的兩個(gè)相背對(duì)的表面均可為結(jié)構(gòu)化的表面。圖2E顯示幾何特征物 的平臺(tái)厚度、峰高和底寬都可以不同。圖3A-3W示出可用于提供結(jié)構(gòu)化表面的其它橫截面形狀。這些附圖進(jìn)一步表明幾何特征物可以具有凹陷(參見圖3A-I和3T)或凸起(參見圖 3J-3S和3U-W)。在特征物具有凹陷的情況下，位于凹陷之間的較高的區(qū) 域可被視為如圖2C所示的凸起型特征物?？梢允褂酶鞣N方法來(lái)提供各種特征物實(shí)施例，可以以任何方式將這些 實(shí)施例組合，從而得到所需的結(jié)果。例如，水平表面可以將具有圓弧型頂 峰或平坦式頂峰的特征物隔開。此外，可以在任何這些特征物上使用曲 面。如從附圖中可以看出的那樣，可以利用所述這些方法提供任何所需幾 何形狀的特征物。它們可以是相對(duì)于薄膜的z軸(厚度)為對(duì)稱或不對(duì)稱 的。它們可包含單一一個(gè)特征物、排布成所需圖案的多個(gè)相同的特征物、 或者排布成所需圖案的兩個(gè)或更多個(gè)特征物的組合。另外，在整個(gè)結(jié)構(gòu)化 表面上，特征物的尺寸(例如，高度和/或?qū)挾?可以是相同的。作為另外 一種選擇，各個(gè)特征物的尺寸可以是不同的。制造結(jié)構(gòu)化制品的一種方法包括提供這樣的聚合物樹脂，其可以通過(guò) 壓花、澆鑄、擠出或其它非機(jī)械加工技術(shù)而獲得所需的結(jié)構(gòu)化表面，其中 所述非機(jī)械加工技術(shù)不涉及切割或其它固體材料成形方法，而是利用該技 術(shù)使流動(dòng)性的液體或粘彈性材料成形，然后定型成固體。既可以在所需制 品成形的同時(shí)提供結(jié)構(gòu)化表面，也可以在制品成形后將結(jié)構(gòu)化表面賦予樹 脂的第一表面上。將參照?qǐng)D4對(duì)該方法作進(jìn)一步說(shuō)明。圖4是制造具有結(jié)構(gòu)化表面的薄膜的一種方法的示意圖。在該方法 中，提供了工具24，該工具包含薄膜的所需結(jié)構(gòu)化表面的負(fù)像，并且所述 工具借助主動(dòng)輥26A和26B前進(jìn)并經(jīng)過(guò)模頭28的孔(圖中未示出)。 模頭28包含熔融裝置組件的排料點(diǎn)，在此該熔融裝置組件包括具有用于 容納顆粒狀、粉末狀等干態(tài)聚合物樹脂的進(jìn)料斗32的擠出機(jī)30。熔融樹 脂從模頭28流到工具24上。在模頭28和工具24間留有間隙33。熔 融樹脂與工具24接觸并硬化，從而形成聚合物薄膜34。然后在脫模輥 36處，從工具24上剝離薄膜34的前緣。隨后，如果需要可以在此處將 薄膜34引向拉伸裝置38。然后，可以將薄膜34在工位40處纏繞成連 續(xù)的巻?？梢岳枚喾N技術(shù)賦予薄膜以結(jié)構(gòu)化的表面。這些技術(shù)包括間歇技術(shù) 和連續(xù)技術(shù)。它們涉及提供這樣的工具，該工具具有為所需結(jié)構(gòu)化表面 的負(fù)像的表面；使聚合物薄膜的至少一個(gè)表面與該工具接觸，接觸的時(shí)間 和條件應(yīng)足以使聚合物形成所需結(jié)構(gòu)化表面的正像；以及從該工具上取下 具有結(jié)構(gòu)化表面的聚合物薄膜。通常，工具的負(fù)像表面包括金屬表面，其 常常涂敷有脫模劑。雖然模頭28和工具24被描述為采用相互垂直的布置，但是也可以 采用水平布置或其它布置方式。無(wú)論采用哪種具體的布置，模頭28都會(huì) 在間隙33處將熔融樹脂提供給工具24。安裝模頭28的方式應(yīng)該允許模頭28向著工具24移動(dòng)。這樣允許將 間隙33調(diào)整到所需的間距。間隙33的大小為熔融樹脂的組成、其粘度 以及足以將熔融樹脂基本填滿所述工具所需的壓力的函數(shù)。熔融樹脂具有粘性，因此優(yōu)選的是可以可任選地采用施加真空、壓 力、溫度、超聲振動(dòng)或機(jī)械加工的手段基本填滿工具24的空腔。當(dāng)樹脂 基本填滿工具24的空腔時(shí)，可認(rèn)為薄膜所得的結(jié)構(gòu)化表面被復(fù)制完成。在樹脂為熱塑性樹脂的情況下，通常向進(jìn)料斗32提供固體形式的樹 脂。通過(guò)擠出機(jī)30提供充足的熱量，從而將固體樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴谖锪稀?通常，使所述工具在熱的主動(dòng)輥26A上通過(guò)而使其被加熱。可以通過(guò)，例 如，使循環(huán)熱油通過(guò)主動(dòng)輥26A的方式或者通過(guò)感應(yīng)加熱主動(dòng)輥26A的 方式來(lái)加熱主動(dòng)輥26A。工具24在輥26A位置處的溫度通常高于樹脂的 軟化點(diǎn)，但低于樹脂的分解溫度。在使用可聚合樹脂(包括部分聚合的樹脂)的情況下，樹脂可以被直 接倒入或泵送到向模頭28供料的分配器中。如果所述樹脂為活性樹脂， 則該方法可以包括一個(gè)或多個(gè)固化該樹脂的附加步驟。例如，所述樹脂可 以通過(guò)以下方法固化，所述方法為使所述樹脂在合適的諸如光化輻射之類 的輻射能量源(例如，紫外線、紅外輻射、電子束輻射、可見光，等等) 下暴露足以使所述樹脂硬化并可從工具24上取下的時(shí)間。可以采用多種方法冷卻熔融的薄膜以使該薄膜硬化，從而進(jìn)行進(jìn)一步 加工。這些方法包括向擠出的樹脂噴水、使該工具的非結(jié)構(gòu)化表面與冷卻 輥接觸或者將空氣直接吹向薄膜和/或工具。前述討論集中于同時(shí)形成薄膜和結(jié)構(gòu)化表面的技術(shù)。另一項(xiàng)可用技術(shù) 包括使工具與預(yù)成形薄膜的第一表面接觸。接著使壓力和/或熱量作用于膜 /工具的組合，直到薄膜的表面軟化到足以在薄膜上產(chǎn)生所需的結(jié)構(gòu)化表面 為止。優(yōu)選地，使薄膜表面軟化到足以完全填滿工具中的空腔。隨后，冷 卻薄膜并從母模上將其取下。如前所述，所述工具包含所需結(jié)構(gòu)化表面的負(fù)像(即，負(fù)像表面)。 因此，在預(yù)定圖案中，所述工具包含凸起和凹陷(或空腔)。所述工具的 負(fù)像表面可以與樹脂接觸，從而在結(jié)構(gòu)化的表面上形成相對(duì)于第一或第二 面內(nèi)軸線為任何定位方式的幾何特征物。因此，例如，圖1所示的幾何特 征物既可與制品的縱向(或長(zhǎng)度方向)平行，也可與制品的橫向(或?qū)挾?方向)平行。在復(fù)制步驟的一個(gè)實(shí)施例中，樹脂至少填滿50%的工具空腔。在另一個(gè)實(shí)施例中，樹脂至少填滿75%的工具空腔。在又一個(gè)實(shí)施例中，樹脂至 少填滿90%的工具空腔。在又一個(gè)實(shí)施例中，樹脂至少填滿95%的工具 空腔。在另一個(gè)實(shí)施例中，樹脂至少填滿98%的工具空腔。在許多應(yīng)用中，當(dāng)樹脂至少填滿75%的空腔時(shí)，可得到足夠的負(fù)像保 真度。然而，當(dāng)樹脂至少填滿90%的空腔時(shí)，將得到更佳的負(fù)像保真度。 當(dāng)樹脂至少填滿98%的空腔時(shí)，將得到最佳的負(fù)像保真度。用于產(chǎn)生所需結(jié)構(gòu)化表面的工具在其負(fù)像表面上可以具有含有含氟苯 并三唑的涂層。優(yōu)選存在該含氟化合物；某些聚合物不需要使用含氟化合 物，而有些聚合物需要使用含氟化合物。優(yōu)選使含氟苯并三唑在工具上形 成基本為連續(xù)的單分子層薄膜。短語(yǔ)"基本為連續(xù)的單分子層薄膜"表示 在分子結(jié)構(gòu)允許的情況下，各個(gè)分子盡可能緊密地堆積在一起。據(jù)信，該 薄膜的自組裝方式為該分子的三唑基團(tuán)附著在工具的金屬/準(zhǔn)金屬表面的 有效區(qū)域，并且氟烴尾部側(cè)基大體朝向外界面排列。單分子層薄膜的有效性以及單分子層薄膜在表面上形成的程度通常取 決于化合物與工具的具體金屬或準(zhǔn)金屬表面間的結(jié)合強(qiáng)度、以及涂膜表面 的使用條件。例如，某些金屬或準(zhǔn)金屬表面可能要求粘性高的單分子層薄 膜，而其它這樣的表面要求單分子層薄膜具有低得多的結(jié)合強(qiáng)度。可用的 金屬和準(zhǔn)金屬表面包括可以與化合物成鍵的任何表面，并且優(yōu)選地形成單分子層或基本上連續(xù)的單分子層薄膜的任何表面。用于形成所述單分子層 薄膜的合適表面的實(shí)例包括含有銅、鎳、鉻、鋅、銀、鍺以及它們的合金 的那些。可以通過(guò)使表面與數(shù)量足夠覆蓋整個(gè)表面的含氟苯并三唑接觸的方法 來(lái)形成單分子層或基本上連續(xù)的單分子層薄膜。可以將此類化合物溶解在 合適的溶劑中，然后將該組合物涂布于所述表面上，并使之干燥。合適的溶劑包括乙酸乙酯、2-丙醇、乙酸酯、2-丙醇、丙酮、水以及它們的混合 物。作為另外一種選擇，可以以蒸汽相的形式將含氟苯并三唑沉積在表面 上。可以通過(guò)使用溶劑沖洗基底和/或通過(guò)使用處理過(guò)的基底的方法來(lái)除去 任何過(guò)量的化合物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，含氟苯并三唑不僅可與金屬和準(zhǔn)金屬表面發(fā)生化學(xué)鍵合， 而且它們還為這些表面提供，例如，脫模特性和/或耐腐蝕特性。這些化合 物的特征在于它們具有可以與金屬或準(zhǔn)金屬表面(例如，母模工具)鍵合 的頭部基團(tuán)，以及在極性和/或官能性方面與待脫離的材料適當(dāng)不同的尾 部。這些化合物形成單分子層或基本為單分子層的耐用的自組裝薄膜。含氟苯并三唑包括由下式表示的那些其中Rf為CnF2n+1-(CH2)m-，其中n為1至1J 22的整數(shù)，m為0或1到 22的整數(shù)；X為-C02-、 -S03-、 -C0NH-、 -0-、 -S-、共價(jià)鍵、-S02NR-或 者-NR-，其中R為H或d至U C5亞烷基；Y為-CH2-，其中z為0或 1; R'為H、低級(jí)垸基或Rf-X-Yz-，前提是當(dāng)X為-S-或-0-時(shí)，m為 0，并且z為0， n為2 7，而當(dāng)X為共價(jià)鍵時(shí)，m或z至少為1。優(yōu) 選的是，n+m等于8至20的整數(shù)。一類可用作脫模劑的、特別有用的含氟苯并三唑組合物包含一種或多 種由下式表示的化合物<formula>formula see original document page 16</formula>其中Rf為CnF2n+1-(CH2)m-，其中n為1至lj 22， m為0或1至!J 22的 整數(shù)；X為-C02-、 -S03-、 -S-、 -0-、 -CONH-、共價(jià)鍵、-S02NR-或-NR-，其中R為H或C,至lj C5亞烷基，并且q為0或1; Y為d - C4亞 垸基，并且z為0或1; R'為H、低級(jí)烷基或Rf-X-Yz。這些物質(zhì)在美 國(guó)專利6， 376， 065中有所描述。一種方法可以包括拉伸步驟。例如，制品可以是單軸(包括單一軸 向)取向的，或雙軸取向的。另外，本發(fā)明的方法可以可任選地包括在拉 伸之前進(jìn)行的預(yù)處理步驟，例如設(shè)置烘箱或其它裝置。預(yù)處理步驟可包括 預(yù)熱區(qū)和均熱區(qū)。本發(fā)明的方法還可以包括后處理步驟。例如，可首先使 薄膜熱定型并且隨后進(jìn)行淬火。通常，用于制品或主體的聚合物可為結(jié)晶、半結(jié)晶、液晶或無(wú)定形的 聚合物或共聚物。應(yīng)該理解，在聚合物領(lǐng)域中普遍認(rèn)為聚合物通常不是完 全結(jié)晶的，因此就制品或主體而言，結(jié)晶或半結(jié)晶的聚合物是指那些非無(wú) 定形的聚合物，并且包括任何通常被稱為結(jié)晶性、部分結(jié)晶性、半結(jié)晶性 等的那些材料。在本領(lǐng)域中，液晶聚合物(有時(shí)也稱為剛性棒狀聚合物) 被理解為具有不同于三維晶序的某種長(zhǎng)程有序的形式。對(duì)于制品或本體，可以使用任何可熔融加工或可固化的聚合物來(lái)成 膜，由于這些聚合物的加工工藝，或最終制品的穩(wěn)定性、耐久性或柔韌 性，而使得所得到的薄膜是特別有用的。所述聚合物可包括(但不限于) 以下種類的均聚物、共聚物、以及可被固化為聚合物的低聚物，所述種類 為聚酯類(如，聚對(duì)苯二甲酸亞烷基二醇酯(如，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇 酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯和聚對(duì)苯二甲酸-l，4-環(huán)己烷二亞甲基二醇酯)、聚聯(lián)苯甲酸亞乙基酯、聚萘二甲酸亞垸基二醇酯(如，聚萘二甲酸 乙二醇酯(PEN)及其異構(gòu)體(如，2， 6-、 1，4-、 1，5-、 2， 7-和2， 3-PEN)和聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)及其異構(gòu)體)、以及液晶聚酯)；聚 芳酯類；聚碳酸酯類(如，雙酚A的聚碳酸酯)；聚酰胺類(如，聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺46、聚酰胺66、聚酰胺69、聚酰胺610、和聚酰胺612、芳族聚酰胺和聚鄰苯二甲酰胺)；聚醚-酰胺類；聚酰胺-酰亞胺類；聚酰亞胺類(如，熱塑性聚酰亞胺和聚丙烯酰亞胺)；聚 醚酰亞胺類；聚烯烴或聚亞烷基聚合物類(如，聚乙烯、聚丙烯、聚丁 烯、聚異丁烯和聚(4-甲基)戊烯)；離聚物類，例如Surlyn (可得自位 于美國(guó)特拉華州Wilmington市的E. I. du Pont de Nemours & Co.);聚乙酸乙烯酯；聚乙烯醇以及乙烯-乙烯醇共聚物；聚甲基丙烯酸酯類(如，聚甲基丙烯酸異丁酯、聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸乙酯和聚甲基丙烯酸甲酯)；聚丙烯酸酯類(如，聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯和聚丙烯 酸丁酯)；聚丙烯腈；含氟聚合物類(如，全氟垸氧基樹脂、聚四氟乙 烯、聚三氟乙烯、氟化乙烯-丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚三氟 氯乙烯、聚乙烯-co-三氟乙烯、聚(乙烯-alt-三氟氯乙烯)、禾n THV (3MCO.));氯化聚合物類(如，聚偏二氯乙烯和聚氯乙烯)；聚芳醚酮類(如，聚醚醚酮("PEEK"));脂肪族聚酮類(如，乙烯或丙烯與二氧化 碳形成的二元共聚物以及乙烯和丙烯與二氧化碳形成的三元共聚物)；具 有任何立構(gòu)規(guī)整度的聚苯乙烯類(如，無(wú)規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯、全同立構(gòu)聚苯 乙烯和間規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯)和具有任何立構(gòu)規(guī)整度的環(huán)取代或鏈取代聚苯 乙烯類(如，間規(guī)立構(gòu)聚-a-甲基苯乙烯和間規(guī)立構(gòu)聚二氯苯乙烯)；這 些聚苯乙烯類材料的任何共聚物和共混物(如，苯乙烯-丁二烯共聚物、苯 乙烯-丙烯腈共聚物和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)；乙烯基萘類； 聚醚類(如，聚苯醚、聚(二甲基苯醚)、聚環(huán)氧乙烷和聚甲醛)；纖維素 類(如，乙基纖維素、醋酸纖維素、丙酸纖維素、醋酸丁酸纖維素和硝酸 纖維素)；含硫聚合物(如，聚苯硫醚、聚砜、聚芳砜和聚醚砜)；硅氧垸樹脂類；環(huán)氧樹脂類；彈性體(如，聚丁二烯、聚異戊二烯和氯丁橡 膠)和聚氨酯類。也可使用兩種或多種聚合物或共聚物的共混物或摻混 物。使用半結(jié)晶性聚合物(特別是聚酯)來(lái)復(fù)制表面是比較困難的。在復(fù) 制工藝中，除非使用了諸如上述的含氟苯并三唑涂層的處理方法，否則半 結(jié)晶性聚合物通常會(huì)緊緊粘附在工具上。結(jié)果，難以從未經(jīng)處理的工具上 除去這類聚合物而不損壞復(fù)制表面?？捎糜谥破坊蛑黧w的半結(jié)晶性熱塑性聚合物的實(shí)例包括半結(jié)晶聚酯。這些材料包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚 萘二甲酸乙二醇酯。己經(jīng)發(fā)現(xiàn)，包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸 乙二酯在內(nèi)的聚合物具有許多期望的性質(zhì)。用于聚酯的合適的單體和共聚單體可為二醇類或者二羧酸或二羧酸酯 類。二羧酸類共聚單體包括(但不限于)對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、所有同分異構(gòu)的萘二甲酸(2，6-、 1，2-、 1，3-、 1，4-、 1，5-、 1，6_、 1，7-、 1，8-、 2，3-、 2，4-、 2， 5-、 2，8-萘二甲酸)、聯(lián)苯甲酸(例如 4，4'-聯(lián)苯二甲酸及其異構(gòu)體)、反式-4，4'-均二苯乙烯二羧酸及其異構(gòu) 體、4，4'-二苯醚二甲酸及其異構(gòu)體、二羧基-4， 4'-二苯砜及其異構(gòu)體、二 羧基-4，4'-二苯甲酮及其異構(gòu)體、鹵代的芳香族二羧酸(例如2-氯對(duì)苯二 甲酸和2，5-二氯對(duì)苯二甲酸)、其它取代的芳族二羧酸(例如叔丁基間苯 二甲酸和磺化間苯二甲酸鈉)、環(huán)烷烴二甲酸(例如1，4-環(huán)己垸二甲酸及 其異構(gòu)體和2，6-十氫萘二甲酸及其異構(gòu)體)、雙環(huán)或多環(huán)的二羧酸(例如 各種同分異構(gòu)的降莰烷二甲酸和降冰片烯二甲酸、金剛烷二甲酸和雙環(huán)辛 垸二甲酸)、垸烴二甲酸(例如癸二酸、己二酸、草酸、丙二酸、丁二 酸、戊二酸、壬二酸以及十四垸雙酸)、任何稠環(huán)芳族烴(例如茚、蒽、 菲、苯并萘、芴等)的同分異構(gòu)的二羧酸?？墒褂闷渌闹濉⒎甲?、環(huán) 烷烴或環(huán)烯烴的二羧酸。作為另外一種選擇，諸如對(duì)苯二甲酸二甲酯之類 的這些二羧酸單體的任何酯均可以代替二羧酸本身或與其組合。合適的二醇類共聚單體包括(但不限于)直鏈或支鏈的烷基二醇或二 元醇(例如乙二醇、丙二醇(如1,3-丙二醇)、丁二醇(如1，4-丁二 醇)、戊二醇(如新戊二醇)、己二醇、2,2，4-三甲基-1，3-戊二醇和更高 級(jí)的二醇)、醚二醇(例如二甘醇、三甘醇和聚乙二醇)、鏈-酯二醇 (chain-ester diol)(例如丙酸-3-羥基-2， 2-二甲基丙基-3_羥基-2， 2-二 甲基丙基-3-羥基-2，2-二甲酯)、環(huán)烷烴二醇(例如1，4-環(huán)己烷二甲醇及 其異構(gòu)體和1,4-環(huán)己二醇及其異構(gòu)體)、雙環(huán)或多環(huán)的二醇(例如各種同 分異構(gòu)的三環(huán)癸烷二甲醇、降莰垸二甲醇、降冰片烯二甲醇和雙環(huán)辛烷二 甲醇)、芳香族二醇(例如1，4-苯二甲醇及其異構(gòu)體、1，4-苯二酚及其異 構(gòu)體、雙酚(如雙酚A)、和2， 2'-二羥基聯(lián)苯及其異構(gòu)體、4，4'-二羥甲 基聯(lián)苯及其異構(gòu)體、以及1，3-雙(2-羥基乙氧基)苯及其異構(gòu)體)、以及這些二醇的低級(jí)烷基醚或二醚(例如二醇的雙甲醚或雙乙醚(dimethyl or diethyl diol)。可使用其它的脂族、芳族、環(huán)烷基和環(huán)烯基的二醇。也可使用可以起到為聚酯分子提供支化結(jié)構(gòu)的作用的三官能或多官能 共聚單體。它們可以是羧酸、酯、含羥基化合物或醚類型的物質(zhì)。其實(shí)例 包括(但不限于)偏苯三酸及其酯、三羥甲基丙烷和季戊四醇。其它適合作為共聚單體的單體為具有混合官能團(tuán)的單體，包括羥基 羧酸類，例如對(duì)羥基苯甲酸和6-羥基-2-萘甲酸、以及它們的異構(gòu)體；以 及具有混合官能團(tuán)的三官能或多官能的共聚單體，例如5-羥基間苯二甲酸合適的聚酯共聚物包括PEN的共聚物(如，2，6-、 l，4-、 l，5-、 2,7-和/或2，3-萘二甲酸或其酯與以下物質(zhì)形成的共聚物(a)對(duì)苯二甲 酸或其酯；(b)間苯二甲酸或其酯；(c)鄰苯二甲酸或其酯；(d)烷基二 醇；(e)環(huán)烷烴二醇(如，環(huán)己垸二甲醇)；(f)垸基二甲酸；禾卩/或(g) 環(huán)烷烴二甲酸(如，環(huán)己垸二甲酸))、以及聚對(duì)苯二甲酸亞垸基二醇酯 的共聚物(對(duì)苯二甲酸或其酯與以下物質(zhì)形成的共聚物(a)萘二甲酸或 其酯；(b)間苯二甲酸或其酯；(C)鄰苯二甲酸或其酯；(d)烷基二醇； (e)環(huán)烷烴二醇(如，環(huán)己垸二甲醇)；(f)烷基二甲酸；和/或(g)環(huán) 垸烴二甲酸(如，環(huán)己烷二甲酸))。所述的共聚聚酯也可為顆粒料的共 混物，其中至少一個(gè)組分是以某一種聚酯為基礎(chǔ)的聚合物，其它的一個(gè)或 多個(gè)組分是其它的聚酯或聚碳酸酯(為均聚物或共聚物)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，聚酯與聚碳酸酯的擠出物是一種特別有用 的聚合物。普遍認(rèn)為，從這兩類聚合物中選出的聚合物被共擠出時(shí)會(huì)發(fā)生 酯交換反應(yīng)，但這種酯交換反應(yīng)比較緩慢并且不可能在擠出過(guò)程中完成， 從而得到真正的無(wú)規(guī)共聚物。因而，擠出聚酯一聚碳酸酯可能會(huì)產(chǎn)生這樣 一種擠出物，該擠出物可以從雙組分聚合物共混物形式連續(xù)過(guò)渡到均勻共 聚物形式，但最為典型的是產(chǎn)生既具有部分嵌段共聚物特性又具有部分聚 合物共混物特性的擠出物?？勺児?jié)距的微結(jié)構(gòu)化雙折射制品在某些實(shí)施例中，具有可變節(jié)距或具有可變角度特征物的微結(jié)構(gòu)的薄 膜可以具有下列特征。該薄膜具有至少兩個(gè)用雙折射聚合物制造的表面特征物。每個(gè)特征物都具有沿著薄膜第一面內(nèi)方向(凹槽方向)的連續(xù)橫截 面。該橫截面位于由第二面內(nèi)方向(橫跨凹槽方向，與第一面內(nèi)方向和薄 膜平面的法向方向正交)形成的平面內(nèi)。沿著任何橫截面，特征物的集合 均具有平均底寬和在該平均值附近變化的底寬分布。在一些實(shí)施例中，橫截 面內(nèi)特征物的底寬分布既不是單調(diào)遞增的也不是單調(diào)遞減的。例如，特征物的可變節(jié)距可以包括隨機(jī)節(jié)距、非周期性節(jié)距、準(zhǔn)非周 期性節(jié)距或它們的組合。節(jié)距可以在第一具體值和第二具體值之間變化并 且可能是在這些值范圍內(nèi)的隨機(jī)值。制品中與結(jié)構(gòu)化表面相背對(duì)的表面可 以是平坦的、光滑的、粗糙的、結(jié)構(gòu)化的，或者具有其它類型的表面特 征。在一些實(shí)施例中，所述制品或薄膜可以與延遲片、波片、多層光學(xué) 膜、IR濾波器、圓偏振片或所有這些物品一起使用。此外，可變節(jié)距的微 結(jié)構(gòu)化制品的優(yōu)點(diǎn)在于它們能夠隱藏薄膜中的小缺陷。該優(yōu)點(diǎn)可以大大提冋廣里o當(dāng)給定的特征物沿著凹槽方向的橫截面發(fā)生變化時(shí)，諸如節(jié)距、角 度、高度或深度之類的變化的幅度以及該變化幅度的變化率可以在工藝和/ 或制品的質(zhì)量和功能中起到重要作用。例如，形成結(jié)構(gòu)時(shí)形狀的保真度、 或者形狀保持的質(zhì)量、甚至薄膜的完整性都可能發(fā)生改變。必需在所需用 途的背景下考慮這些因素對(duì)適用性的影響。表面特征物的相對(duì)位置決定光通過(guò)薄膜的相長(zhǎng)干涉和相消干涉的模 式。在許多情況下，希望通過(guò)隨機(jī)改變表面特征物相對(duì)位置的方法來(lái)使干涉效應(yīng)最小化。在特定的長(zhǎng)度范圍內(nèi)(例如0.5mm)，特征物可以是鄰接 (即，接觸)的。當(dāng)特征物或平臺(tái)背面的材料相同時(shí)，該材料可以具有較 低的相對(duì)雙折射率。沿著第一面內(nèi)方向，特征物集合的橫截面可以具有平 均底寬和在該平均值附近變化的底寬分布，其中所述平均底寬基本保持為 定值。特征物橫截面的集合可以沿著第一面內(nèi)方向變化。特征物可以具有 相似的形狀，而其尺寸可能不同(例如高度不同，但頂角相同的直角三角 形形狀)。作為另外一種選擇，特征物可以具有相異的形狀。一種用于形成具有可變節(jié)距微結(jié)構(gòu)物的薄膜的工藝可以包括至少兩個(gè) 步驟。首先，形成至少三個(gè)與上面確定的外觀一致的表面特征物。其次， 沿著薄膜的第一面內(nèi)方向拉伸薄膜。作為另外一種選擇，所述方法可以包括下列其它特征。拉伸后的平均 底寬可以小于拉伸前的初始底寬。拉伸可以使聚合物在至少三個(gè)表面特征 物內(nèi)是雙折射的。拉伸工藝可以是真正單軸的，因而可使表面特征物的形 狀保持程度保持在較高的水平并使表面特征物的相對(duì)雙折射率較低。保持表面特征物沿著橫截面方向的總體形狀(例如，頂角和邊相對(duì)于 薄膜平面的傾角)通常是有利的。例如，在模糊濾光器應(yīng)用中，鋸齒的傾 斜表面的傾斜度和它的幾乎垂直的側(cè)壁直接影響處于兩個(gè)垂直偏振狀態(tài)的 光的相對(duì)發(fā)散度。所述拉伸工藝減小了典型表面特征物的尺寸。然而，一 些形式的拉伸(例如真正單軸拉伸)基本保持了單個(gè)表面特征物的形狀。 例如，近似直角三角形的表面特征物在拉伸后基本保持著直角三角形的形 狀。雖然單軸拉伸期間表面特征物的線性尺寸發(fā)生改變，但該結(jié)構(gòu)的角度 特征值基本保持。在某些實(shí)施例中，薄膜可以被拉伸、結(jié)構(gòu)化，然后再次 被拉伸。本發(fā)明的方法中通常可以使用準(zhǔn)非周期性特征物。可以在聚合物澆鑄 薄膜或料片的表面形成此類特征物?？梢匝刂疾鄯较?或者在可變橫截 面特征物的情況下的平均凹槽方向)拉伸(牽拉)該薄膜，其中所述拉伸 可以產(chǎn)生或不產(chǎn)生取向。作為另外一種選擇，可以在預(yù)取向的聚合物薄膜 上形成這樣的特征物?？梢酝ㄟ^(guò)多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)具有雙折射的準(zhǔn)非周期性表面特征物的薄膜 的特定光學(xué)性能。在一種方法中，可以選用非周期性的節(jié)距系列(即，底 寬系列)來(lái)突破相長(zhǎng)干涉和相消干涉的極限?？梢杂幸膺x擇一種圖案，以 消除不同特征物空間內(nèi)的共同因素。在另一種方法中，可以利用選定的隨 機(jī)計(jì)算法來(lái)選擇圖案，從而使預(yù)期的平均值與預(yù)定的底寬分布一致。在另 一種方法中，可以通過(guò)這樣的工藝來(lái)形成圖案，所述工藝會(huì)憑借(例如) 金剛石車削突變方法而隨機(jī)改變切削的深度。 一種金剛石車削方法的實(shí)例在美國(guó)專利NO. 6,354,709中有所描述。其替代工藝包括擠出、復(fù)制于薄 板上、用輥擠入輥隙中、壓花和模鑄。利用這些方法可以形成準(zhǔn)非周期性結(jié)構(gòu)物的陣列，對(duì)于沿著凹槽方向 的特征物集合而言，所述陣列具有恒定的橫截面(即，集合中的每個(gè)具體 特征物順著凹槽方向具有一致的、恒定的橫截面尺寸和形狀)，或者對(duì)于沿著凹槽方向的特征物集合而言，所述陣列具有可變的橫截面(即，集合 中的每個(gè)具體特征物順著凹槽方向具有變化的橫截面尺寸或形狀)。制品可以可選地包括(但不必須)位于制品的一個(gè)或多個(gè)表面上的或 位于制品之間的折射率匹配材料或者折射率匹配液。它們也可以可選地層 疊或者粘附在諸如玻璃、有機(jī)玻璃或塑料之類的密封板上。制品可以利 用，例如，上述的和實(shí)例中的材料并采用圖4所示和參照?qǐng)D4所述的工藝 制成?？勺児?jié)距的微結(jié)構(gòu)化薄膜的實(shí)例在圖5、 6A、 6B、 7A、 7B、 8A和8B 中示出。在這些圖中，未按比例繪制側(cè)視圖中的平臺(tái)z和振幅，以及俯視 圖中的沿著凹槽方向的變化和傾斜度。(具有可變角度特征物的薄膜的實(shí) 例在圖2E中示出。)圖5是具有固定PS的可變節(jié)距的微結(jié)構(gòu)化雙折射薄膜的一部分的透 視圖。薄膜300具有結(jié)構(gòu)化表面304和相背對(duì)的表面302。與具有周期 性結(jié)構(gòu)物的薄膜(例如，如圖2A或2B所示)不同，薄膜300的頂峰 (例如頂峰306)沒(méi)有形成平行于第一面內(nèi)軸線的直線。相反，允許圖5 所示的棱柱的峰高沿著其長(zhǎng)度方向連續(xù)變化。同樣，還允許谷(例如谷 308)深連續(xù)變化。圖6A和6B分別是具有常量PS和變量BW的可變節(jié)距的微結(jié)構(gòu)化 雙折射薄膜310的一部分的側(cè)視圖和俯視圖。在圖6A中，薄膜310的 側(cè)視圖示出沿著凹槽方向的兩個(gè)位置處的橫截面312和314。薄膜310 具有常量PS，如由PS12、 PSa和PS34所表示的基本相同的距離所示，其中 PSxy是峰Px禾卩Py間的距離。此外，薄膜310具有變量BW，如由BW,、 BW2和BW3所表示的不同距離所示，其中BWX是峰Px的兩個(gè)谷之間的距 離。在圖6B中，薄膜310的俯視圖示出了投影后的峰的輪廓318和谷 的輪廓316。圖7A和7B分別是具有變量PS和常量BW的可變節(jié)距的微結(jié)構(gòu)化 雙折射薄膜320的一部分的側(cè)視圖和俯視圖。在圖7A中，薄膜320的 側(cè)視圖示出沿著凹槽方向的兩個(gè)位置處的橫截面322和324。薄膜320 具有變量PS，如由PS12、 PS23和PS34所表示的不同距離所示，并且薄膜 320具有常量BW，如由BW^ BW2和BW3所表示的基本相同的距離所示。在圖7B中，薄膜320的俯視圖示出了投影后的峰的輪廓328和谷的輪 廓326。圖8A和8B分別是具有變量PS和變量BW的可變節(jié)距的微結(jié)構(gòu)化 雙折射薄膜330的一部分的側(cè)視圖和俯視圖。在圖8A中，薄膜330的 側(cè)視圖示出沿著凹槽方向的兩個(gè)位置處的橫截面332和334。薄膜330 具有變量PS，如由PS12、 PS23和PS34所表示的不同距離所示，并且薄膜 330還具有變量BW，如由BW^ BW2和BW3所表示的不同距離所示。在圖 8B中，薄膜330的俯視圖示出了投影后的峰的輪廓338和谷的輪廓 336。圖9-12是具有10%和100%隨機(jī)節(jié)距的樣品的圖像。圖9A-9C和 10A-10B分別是具有10%隨機(jī)節(jié)距的示例性樣品的邊視圖形式和頂視圖形 式的SEM圖像。圖11A-11C和12A-12B分別是具有100%隨機(jī)節(jié)距的示 例性樣品的邊視圖形式和頂視圖形式的SEM圖像。根據(jù)本發(fā)明制造的薄膜可用于多種產(chǎn)品中，所述產(chǎn)品包括輪胎簾線、 過(guò)濾介質(zhì)，磁帶背襯、諸如皮膚擦拭物之類的擦拭物、微流薄膜、模糊濾 光器、偏振片、反射偏振片、二向色偏振片、經(jīng)排列的反射/二向色偏振 片、吸收偏振片、延遲器(包括z軸延遲器)、衍射光柵、偏振光分束器 和偏振衍射光柵。薄膜本身可以構(gòu)成具體元件或者可被用作其它元件的部 件，所述元件例如為輪胎、濾光器、粘合帶和例如用于正投和背投系統(tǒng)的 分光器，或在顯示器或微型顯示器中用作增亮薄膜。在以上描述中，有時(shí)使用術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"、"第三"、"頂 部"和"底部"描述元件的位置。這些術(shù)語(yǔ)僅僅用于簡(jiǎn)化對(duì)本發(fā)明各種元 件(例如附圖中示出的那些元件)的描述。不應(yīng)將它們理解為對(duì)本發(fā)明的 元件可用方位做任何限制。而且，作為利用軸線進(jìn)行描述的替代方法，可 以利用單個(gè)制品的或多個(gè)共同使用的制品的歐拉角描述它們的定位。因此，不應(yīng)該認(rèn)為本發(fā)明受限于上述的具體實(shí)例，而是應(yīng)該理解為涵 蓋權(quán)利要求書中明確闡述的本發(fā)明的所有方面。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，在閱覽本發(fā)明的說(shuō)明書之后，可以適用于本發(fā)明的各種不同的修改形 式、等同形式、以及多種結(jié)構(gòu)都是顯而易見的。權(quán)利要求書旨在涵蓋這些 變化形式和手段。實(shí)例實(shí)例1 -制造經(jīng)取向的微結(jié)構(gòu)化薄膜該實(shí)例中使用可得自位于美國(guó)田納西州Kingsport市的Eastman Chemical公司的特性粘度(I. V.)為0.74的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 (PET)。干燥PET顆粒，從而去除殘余水分，然后在氮?dú)獯祾呦聦⑵溲b入擠出 機(jī)料斗。在擠出機(jī)和連續(xù)的熔融裝置組件內(nèi)在漸增溫度范圍為232°C到 282°C的條件下將PET擠出到溫度被設(shè)定為282t:的模頭中。在使模頭貼 近工具之前，連續(xù)監(jiān)測(cè)熔融裝置組件的壓力并在沿著熔融裝置組件的最終 監(jiān)測(cè)位置處取得平均值，其中在所述工具上同時(shí)形成聚合物薄膜和貼于工 具上的該薄膜第一表面上的結(jié)構(gòu)物。該工具是一種由3M公司制造的具體組成不明的帶狀結(jié)構(gòu)化鎳合金， 在所述鎳合金的經(jīng)過(guò)電鑄、焊接加工的部分上具有在澆鑄薄膜上形成的結(jié) 構(gòu)化表面的負(fù)像。該結(jié)構(gòu)化表面具有一系列重復(fù)且連續(xù)的三角形棱柱。這 些三角形形成了鋸齒狀的圖案。單個(gè)棱柱的底部頂點(diǎn)為與其鄰接的結(jié)構(gòu)物 所共有。所述棱柱沿著澆鑄方向或縱向(MD)排列。在工具的結(jié)構(gòu)化表面 上涂敷有含氟苯并三唑，其化學(xué)式為其中Rf為C8F17并且R為_(CH2)2-(如美國(guó)專利No. 6， 376， 065所公開 的那樣)。所述工具被安裝在溫控轉(zhuǎn)筒上，所述溫控轉(zhuǎn)筒提供使工具表面 沿著澆鑄(MD)方向連續(xù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。所述工具表面的實(shí)測(cè)溫度平均為92 。C。使模頭孔(熔化的聚合物通過(guò)該孔從熔融裝置組件中流出)貼近轉(zhuǎn)動(dòng) 的帶狀工具，從而在工具和模頭間形成最終的狹槽。隨著模頭和工具逐漸 靠近，沿著熔融裝置組件的最終監(jiān)測(cè)位置處的壓力提高。最終壓力與事先記錄的壓力之差稱之為狹槽壓降。本實(shí)例中，狹槽壓降為7.37x106 Pa (1070 psi)，從而提供足以將熔化的聚合物壓入由工具負(fù)像形成的結(jié)構(gòu)化空腔中。通過(guò)工具旋轉(zhuǎn)將由此形成的結(jié)構(gòu)化薄膜從狹槽傳送出來(lái)，并利用 輔助空氣冷卻法對(duì)所述結(jié)構(gòu)化薄膜進(jìn)行淬火，然后從工具上將其剝離并繞成巻。包括結(jié)構(gòu)物的高度在內(nèi)的澆鑄薄膜的總厚度(T)為約510微米。澆鑄并巻繞的聚合物薄膜準(zhǔn)確地復(fù)制了工具結(jié)構(gòu)。使用顯微鏡觀察其 橫截面，可以在薄膜表面上觀察到這樣的棱柱結(jié)構(gòu)，該棱柱結(jié)構(gòu)的頂角為 約85°，三角形一邊與薄膜平臺(tái)的水平面的傾角為20°，而另一條邊與垂 線的夾角為15°。測(cè)得的輪廓顯示具有預(yù)期的、近似直角三角形的外形， 以及直邊和略微偏圓的頂點(diǎn)。經(jīng)測(cè)量，聚合物薄膜表面上的復(fù)制棱柱的底 寬為44微米，高度(P)為19微米。峰一峰間距(PS)與底寬大致相 等。由于工具缺陷、復(fù)制工藝缺陷和熱收縮效應(yīng)，使得該薄膜存在一定的 缺陷并且與標(biāo)稱尺寸有微小差異。按照10:7的縱橫比(沿凹槽方向垂直于凹槽方向)將結(jié)構(gòu)化的澆鑄 薄膜切削成片，再預(yù)熱至在拉幅機(jī)加壓鼓風(fēng)區(qū)域內(nèi)測(cè)得為約IO(TC，然后 使用間歇拉幅工藝沿著棱柱的連續(xù)的縱向方向以幾近真正單軸的方式拉伸 到標(biāo)稱拉伸率為6.4并立即松弛到拉伸率為6.3。從6.4到6.3的松弛 是在可控制最終薄膜的收縮的拉伸溫度下完成的。結(jié)構(gòu)化表面保持了具有 適當(dāng)?shù)臋M截面直邊(適當(dāng)?shù)钠教姑?和大體相似的外形的棱柱形狀。拉伸 后，通過(guò)顯微鏡測(cè)得的橫截面底寬為16.5微米，峰高(P')為5.0微 米。測(cè)得的包括結(jié)構(gòu)化高度在內(nèi)的薄膜的最終厚度(T')為180微米。使 用可得自位于美國(guó)新澤西州Piscataway市的metricon公司的Metricon 棱鏡耦合器測(cè)量拉伸薄膜背側(cè)在632. 8nm波長(zhǎng)下的折射率。沿著第一面內(nèi) 方向(沿著棱柱)、第二面內(nèi)方向(橫穿棱柱)以及沿厚度方向測(cè)得的折 射率分別為1.672、 1.549和1.547。因此，該拉伸材料橫截面內(nèi)的相對(duì) 雙折射率為0.016。在將所述薄膜置于光路中時(shí)，該薄膜提供漂移(雙重)的圖像，所述 圖像隨著置于薄膜和觀察者之間的偏振片的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生顯著偏移。盡管本實(shí)例描述的是具有周期性結(jié)構(gòu)的薄膜的制造方法，但同樣的方 法和工序仍然適用于制造具有非周期性結(jié)構(gòu)的薄膜。當(dāng)隨機(jī)節(jié)距的概率分布寬度增大到超過(guò)(例如)以經(jīng)驗(yàn)證據(jù)為依據(jù)的特定的值時(shí)，可能有必要 修改工序。實(shí)例2 -可變節(jié)距的制品樣品制備所述工具通過(guò)在3M Pneumo上對(duì)銅片材進(jìn)行金剛石車削而成。不使用 任何油冷或液冷。所用金剛石的夾角為84度，將該金剛石固定，從而進(jìn) 行這樣的切削使得在形成垂直表面?zhèn)缺诘耐瑫r(shí)還形成與水平方向呈6度 的偏角。切削后的工具經(jīng)過(guò)BTA處理。然后，在壓模機(jī)中壓印聚合物薄 膜。工藝條件隨模制材料而異。選擇條件，使得在實(shí)現(xiàn)高保真性復(fù)制的同 時(shí)，避免結(jié)晶導(dǎo)致的霧度。如果樣品顯示出肉眼可見的霧度，就廢棄該樣 品。有時(shí)，發(fā)現(xiàn)使用冰浴有益于快速冷卻薄膜。接著將樣品切削成一定的尺寸，并使用任一商業(yè)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的間歇拉 幅機(jī)進(jìn)行單軸取向。牽拉條件因材料、厚度和目標(biāo)雙折射率而異。然后， 通過(guò)在Metricon上測(cè)量的背面的性質(zhì)來(lái)測(cè)試經(jīng)拉伸的樣品的折射率。利 用輪廓曲線儀測(cè)量工作面的幾何結(jié)構(gòu)特征物。通過(guò)利用SEM或光學(xué)顯微鏡 進(jìn)行的橫截面測(cè)量和檢驗(yàn)，測(cè)出其它幾何特征，例如峰尖銳度和谷的銳 度。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)化制品，包含(a)主體，具有(i)第一表面和第二表面；以及(ii)第一面內(nèi)軸線、第二面內(nèi)軸線和第三軸線，其中所述第一面內(nèi)軸線和所述第二面內(nèi)軸線相互垂直，并且所述第三軸線在所述主體的厚度方向上且與所述第一面內(nèi)軸線和所述第二面內(nèi)軸線互相垂直，以及(b)所述第一表面的一部分，該部分為具有可變節(jié)距的雙折射結(jié)構(gòu)化表面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制品，其中所述可變節(jié)距包括隨機(jī)節(jié)距、非 周期性節(jié)距或準(zhǔn)非周期性節(jié)距。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制品，其中所述節(jié)距在第一具體值和第二具 體值之間變化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制品，其中所述結(jié)構(gòu)化表面具有幾何微特征物。
5. —種單軸取向的結(jié)構(gòu)化制品，包含(a) 聚合物薄膜，具有(i)第一表面和第二表面；以及(ii)第 一面內(nèi)軸線、第二面內(nèi)軸線和第三軸線，其中所述第一面內(nèi)軸 線和所述第二面內(nèi)軸線相互垂直，并且所述第三軸線在所述聚 合物薄膜的厚度方向上且與所述第一面內(nèi)軸線和所述第二面內(nèi) 軸線互相垂直，以及(b) 表面部分，包括被設(shè)置在所述聚合物薄膜的所述第一表面上的 多個(gè)幾何特征物，所述多個(gè)幾何特征物以與所述聚合物薄膜的 所述第一面內(nèi)軸線大體平行的方向設(shè)置在所述薄膜上，其中所述多個(gè)幾何特征物具有可變節(jié)距。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制品，其中所述可變節(jié)距包括隨機(jī)節(jié)距、非周期性節(jié)距或準(zhǔn)非周期性節(jié)距。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制品，其中所述單軸取向的聚合物薄膜具有(i)沿著第一面內(nèi)軸線的第一折射率(nj; (ii)沿著第二面內(nèi)軸線的第二折射率(n2);以及(iii)沿著第三軸線的第三折射 率(n3)，其中ni , n2 、 m # n3、并且m與m的差值大體等于 n3與n,的差值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制品，其中所述薄膜包括具有不同聚合物組 成的多個(gè)層的多層膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制品，其中所述幾何特征物包括微特征物。
10. —種結(jié)構(gòu)化制品，包含(a) 主體，該主體具有(i)第一表面和第二表面；以及(ii)第一面內(nèi)軸線、第二面內(nèi)軸線和第三軸線，其中所述第一面內(nèi)軸 線和所述第二面內(nèi)軸線相互垂直，并且所述第三軸線在所述主 體的厚度方向上且與所述第一面內(nèi)軸線和所述第二面內(nèi)軸線互 相垂直，以及(b) 所述第一表面的一部分具有可變角度的特征物。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的制品，其中所述結(jié)構(gòu)化表面具有至少兩個(gè) 不同的幾何微特征物。
12. —種制造結(jié)構(gòu)化制品的方法，包括下列步驟(a) 提供主體，該主體具有(i)第一表面和第二表面；以及(ii)第一面內(nèi)軸線、第二面內(nèi)軸線和第三軸線，其中所述第一面內(nèi) 軸線和所述第二面內(nèi)軸線相互垂直，并且所述第三軸線在所述 主體的厚度方向上且與所述第一面內(nèi)軸線和所述第二面內(nèi)軸線 互相垂直，以及(b) 構(gòu)造雙折射結(jié)構(gòu)化表面，其在所述第一表面的一部分上具有可變的節(jié)距。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述構(gòu)造步驟包括將所述制品 構(gòu)造成是雙軸取向的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述構(gòu)造步驟包括構(gòu)造隨機(jī)節(jié) 距、非周期性節(jié)距或準(zhǔn)非周期性節(jié)距。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述構(gòu)造步驟包括在與所述第 一面內(nèi)軸線大體平行的方向上拉伸所述主體。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中在步驟(b)之前所述聚合物薄 膜基本上是未被拉伸的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述主體包含多層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)化表面包含至少一個(gè)微特征物。
19. 一種制造具有結(jié)構(gòu)化表面的聚合物薄膜的方法，包括以下步驟(a) 提供聚合物薄膜，該聚合物薄膜具有(i)第一結(jié)構(gòu)化表面和 第二表面；以及(ii)第一面內(nèi)軸線、第二面內(nèi)軸線和第三軸 線，其中所述第一面內(nèi)軸線和所述第二面內(nèi)軸線相互垂直，并 且所述第三軸線在聚合物薄膜的厚度方向上且與所述第一面內(nèi) 軸線和所述第二面內(nèi)軸線互相垂直，其中所述第一結(jié)構(gòu)化表面 包含多個(gè)幾何特征物，該幾何特征物以與所述聚合物薄膜的所 述第一面內(nèi)軸線大體平行的方向被設(shè)置在所述膜上，以及隨后(b) 在與所述聚合物薄膜的所述第一面內(nèi)軸線大體平行的方向拉伸 所述具有結(jié)構(gòu)化表面的聚合物薄膜，其中所述多個(gè)線性幾何特征物具有可變節(jié)距。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中在步驟(b)前的所述多個(gè)幾何 特征物的橫截面形狀在步驟(b)后大體上被保留下來(lái)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述拉伸步驟包括將所述膜構(gòu) 造成是真正單軸的。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中在步驟(b)之前所述聚合物薄 膜大體是未被拉伸的。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中在步驟(b)之前所述聚合物薄 膜大體是未取向的。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中在步驟(b)之后所述聚合物薄 膜為雙折射的。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述具有結(jié)構(gòu)化表面的聚合物 薄膜包含多層。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)化表面包含至少兩個(gè) 不同的微特征物。
全文摘要
本發(fā)明公開了位于制品的雙折射表面上的、具有可變節(jié)距或可變角度的微結(jié)構(gòu)化特征及其制造方法。所述制品經(jīng)單軸取向以便提供雙折射。所述可變節(jié)距提供不同的光學(xué)效果，并且可包括隨機(jī)節(jié)距、非周期性節(jié)距或準(zhǔn)非周期性節(jié)距或它們的組合。
文檔編號(hào)G02B5/04GK101273289SQ200680035438
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2006年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月4日
發(fā)明者威廉·B·布萊克, 威廉·W·梅里爾, 約翰·S·赫伊津哈, 羅伯特·L·布勞特, 羅爾夫·W·比爾納特 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司