專利名稱：光重定向制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及光重定向制品，更具體地涉及以半球狀貨 鏡的陣列形 成的光重定向膜。
背景技術(shù)：
邀寸式液晶顯示器(LCD)面板提供了一種致密、輕質(zhì)的替代品替代其他 類型的顯示器，但需要某種背光照明以提供調(diào)制光源。參照?qǐng)D1中顯示器， 10的示意性框圖，用于LCD面板12的背光照明以及類似的顯示器體通常由 一個(gè)或多個(gè)光重定向制品20提供，相對(duì)于觀察者而言，戶皿光重定向制品位于 LCD面板12的后方，并使源于一個(gè)或多個(gè)光源14的光線變向以穿過LCD面 板12。
LCD技術(shù)固有的局限性使得亟需獲得一種有效的背皿置，所述背光， 能弓I導(dǎo)盡可能多的光線穿過LCD面板。在常規(guī)的操作中， 一種或多種擴(kuò)散膜和 棱鏡膜位于光源和LCD面fe間作為光重定向制品20，以有效地獲得光線并使 光線重新定向。為了得到更低的成本、更薄、輕質(zhì)的顯示器，對(duì)這些光重定向 膜提出了更高的要求，以致于性能均勻漸增的提高也被認(rèn)為是特別有價(jià)值的。
增加光重定向膜的效率的一種策略是優(yōu)化它們的幾何皿，形皿面結(jié)構(gòu)， 其形狀改善了入射光的處理。多種光重定向膜使用了在膜的一個(gè)或兩個(gè)表面上 形成的光成形微結(jié)構(gòu)的陣列。具有適當(dāng)尺寸和形狀的緊密堆積t腿鏡的小^l竟 陣列是一種尤其重要的解決方案。小透鏡陣列可制成單一的薄片，可相對(duì)便宜 地帝喊，適用于平面內(nèi)的任意取向，可給照明提供高度均勻性。
圖2A的透視圖顯示B頓小3tl竟32陣列的光重定向膜30的1分，并示 出了一些與性能和制造相關(guān)的尺寸因素。圖2B顯示了以常規(guī)的行列方式所排列 的小透鏡32的平面圖；小透鏡32具有垂直的取向。圖2C顯示了二維(2-D) 的六方密堆，這是緊接著將要描述的一種改善了填充因數(shù)的交替堆積排列。有 許多具有特殊意義的設(shè)計(jì)方案可從使用小透鏡陣列的光重定向膜中獲得良好的
4性能，包括(i )小遨竟的尺寸與外形。陣列中每一個(gè)小透鏡32的尺寸和幵沐都題制光重定向膜30盼性能的因素。對(duì)于 穀寸LCD背光而言，小邀竟32的直徑d通 常選擇在亞 值到約20貨iX^更大的范圍內(nèi)。由于半球狀能良好地校準(zhǔn)光線， 因lt訴可能接近完美半球狀的糊犬對(duì)于光處理是尤其有利的。(ii) 填充因數(shù)。經(jīng)由光重定向膜30獲得和定向的光的量與其填充因自 應(yīng)。依據(jù)著名的幾何學(xué)原理，具有同等圓周直徑的物體在平面內(nèi)的理論最大填 充因數(shù)可利用如圖2C所示(六方HX的頂點(diǎn)位于ffl比鄰小透鏡32的中心)的六 方密堆(HCP)排列獲得，而不是如圖2B所示的有序的行列排列。理論最大填 充因數(shù)可如下計(jì)算豚-—"7= s 0*907也就是說，即使達(dá)到完美的六方堆積，在舭鄰的小3tl竟之間的區(qū)域中仍然有一 些極少量的間隙。(iii) 材料。光重定向膜30可用折射率在可接受范圍內(nèi)的樹可適用的透明 材料制成。然而，由于對(duì) 韌的顯示器的日益增加的興趣，聚合物通常比玻 璃或其他剛性襯底更有利。整體式制^t最小化歸因于反射或界面缺陷的不想 要的^il寸光是特別有利的。(iv) 厚度。特別有禾啲是具有盡可能薄的厚度t，特別是應(yīng)用于便攜式禾口 手提式顯示器。由于形成的小透鏡結(jié)構(gòu)的尺寸和與這些小透鏡的密堆陣列制造有關(guān)的難 度，在理想的光重定向膜30的預(yù)定設(shè)計(jì)與其實(shí)際制造之間存在相當(dāng)大的差異。 通過圖解，圖3A顯示了緊密堆積和半球狀的透鏡24的光重定向制品20a的小 樣品的截面示意圖。光線Rl、 R2和R3指示了示范性的不同角度的入射光路徑。 4頓結(jié)構(gòu)良好的和緊密堆積的半球狀小邀竟24，能獲得相對(duì)好的校準(zhǔn)。作為對(duì) 比，圖3B顯示了沒有良好形成的光重定向制品20b的小樣品的截面示意圖。在 此，許多小邀竟24不是半球狀，以致于它們的截面不^fi似半圓形，或者可具 有高偏心率的夕卜形，類似于橢圓形而不是球形。如示范性的光線R1、 R2和R3 所示，在這些缺陷廣泛分布的區(qū)域無法獲得良好的校準(zhǔn)。盡管為了說明的目的，圖3B實(shí)施方式中的缺陷可能稍微有點(diǎn)夸大，但是圖 3B所示的問 于迄今為止制造的、i頓緊密排列的小邀竟的陣列的光重定向 制品來說是代表性的。在常規(guī)的制備方法及其結(jié)果的觀察中可清楚看至咖圖3A 和3B的例子所例舉的設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)之間的差異。例如，許多制備緊密堆積小透鏡陣列的方法4頓了涂布在襯底上的微小的 球形小珠來形成模形或模板。然后這些模板可用作將小透鏡陣列形成到聚合物 襯底上的模制工序的陰模。Z^g/raz/r2W6 (第22巻，第7358-7363頁)中題為 "Close-Packed Hemispherical Microlens Array from Two-Dimensional Ordered Polymeric Microspheres (得自二維有序的聚合微球的密堆半球狀M鏡)"的文 章中，研究人員Nam等人介紹了一種制造程序，該禾，采用聚苯乙烯微球的膠 體溶液旋涂到等離子體處理的玻璃襯底上，以得到密堆分布的微球。然后，所 得的小球陣列被用作模板以使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成模。PDMS模 隨后l細(xì)于模制與玻璃襯底結(jié)合的UV-可固化的光敏聚合物。作者Nam等人聲 稱獲得了六方密堆(HCP)的均一^3S鏡陣列。如Nam等所用，旋涂是一種將小球施涂至附底上的成本相對(duì)高的方法，使 用這種方法時(shí)船隹控制HCP排列的結(jié)果。其他榭敫球沉積到襯底表面上的方法 也存在一些困難。例如，浸涂非常耗時(shí)并且不易于達(dá)到密堆的密度。在反光制 品的制備中使用的、用于玻璃小球沉積的較早期的方法，執(zhí)行浸涂工序，通過 將有些發(fā)粘的襯底通入一池玻璃小球中以獲得表面上的緊密分布。該方法效率 相對(duì)較低，不是很適合于獲得如六方密堆的密堆排歹啲任務(wù)。用于形成M鏡陣列的早期方法的另一個(gè)問題涉及保^t鏡結(jié)構(gòu)的形狀或 外形。即使發(fā)現(xiàn)了用于以密堆方式沉積微球的合適且價(jià)廉的緊密堆積方法，也 難以控制i頓如Nam等人所描述的球形小珠^嫩形成的貨爐鏡陣列中的部件形 狀。這樣的工序模帝啲結(jié)構(gòu)無法擁有真正球形的表面外形，而是表現(xiàn)出高度的 偏心率，以致于小透鏡的形狀更精確地來說應(yīng)為橢球體或其他非球形。例如， 利用Nam等人的方法可形成不同曲率的皿。而且，即使形成的小透鏡結(jié)構(gòu)表 現(xiàn)出足夠低的偏心率而使其被認(rèn)為是球形，它們?cè)谄奖砻嫔媳┞兜耐庑瓮ǔＲ?不是半球狀，以致于截面圖基本上不是半圓形。作為這種偏離于真正的半球形 狀以及一個(gè)小透鏡結(jié)構(gòu)與相鄰小透鏡之間形狀差異的結(jié)果，導(dǎo)入不同的單個(gè)小 透鏡的光線不能被很好地同等處理，導(dǎo)致潛在效率的降低，或者在用于大尺寸光重定向制品時(shí)甚至出現(xiàn)暗斑或其他不需要的局部效應(yīng)。填充因數(shù)保留了使用常規(guī)方法不能充分解決的問題。常規(guī)的浸涂技術(shù)傾向 于提供密堆的六方排列，通常產(chǎn)出令人失望的低于約70%的填充因數(shù)。其他方法試圖通過沿光重定向膜的表面排列不同直徑的小透鏡結(jié)構(gòu)的圖樣來改善六方密堆的i真充因數(shù)限制。這些方纟跑括，例如，提供六方密堆小透鏡 圖樣，然后在較大的六方密堆的透鏡結(jié)構(gòu)的各個(gè)簇之間存在的間隙中放置微小 透鏡。雖然理論上這些方法可以對(duì)填充因數(shù)提供一些漸增的改進(jìn)，但它們?cè)趯?shí) 踐中存在相當(dāng)大的制造難度。而且，即使在相同表面上使用不同尺寸的微小透 鏡是可行的，這些方法所得至啲漸增的艦也不太可能調(diào)整制造成本。一些研究結(jié)果已顯示了在至少部分襯底表面上成功獲得球的密堆排列的方 法?？墒?，仍很難在多個(gè)小面積上維持密堆。然而即使可實(shí)現(xiàn)，極有序的密堆 也具有不合需要的方面。取決于空間頻率，由于多個(gè)圖樣化陣列元件的堆積， 在幾何圖樣上的完美規(guī)律性和一致取向能導(dǎo)致不需要的頻率"差頻"效應(yīng)。正如 數(shù)字成像領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，由于這些差頻的存在，莫爾圖樣可在顯示 的圖像中產(chǎn)生不需要的視覺效應(yīng)。因此，看起來在密堆排列中的一些瑕疵或不 規(guī)則，以及密堆部分的堆積取向中的一些大規(guī)模無萌七是有禾啲，盡管損失了 少量填充因數(shù)的百分率。這種不規(guī)則在僅損失很少量光效百分率的同時(shí)，能有 效地最小化圖像莫爾化的可能性。常規(guī)的光重定向膜通常通過將具有已形成的M鏡結(jié)構(gòu)的層結(jié)合到襯底上 來制造。這是例如之前描述于Nam等人的文章中所顯示的排列。雖然Nam等 人的方法在獲得合適的表面形狀方面克服了一些固有困難并且在一些應(yīng)用中是 可接受的，然而，有優(yōu)勢(shì)的是整體制造。例如，形成光重定向膜作為單一材料 對(duì)于更小、更柔韌的顯示器而言是尤其有用的。然而，利用常規(guī)方法很難得到 半球狀小itl竟的整體制造。隨著采用LCD面板的顯示器設(shè)備的M日益增加、以^X^長的效率、更 緊密的堆積、斷氐的零件數(shù)量和更低的成本的需求，可以預(yù)見，存在改善支持 這些顯示器設(shè)備的光重定向膜的需求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種形成光重定向制品的方法，包括a)通il施加MA材料層來調(diào)整襯底的表面；b)使用千燥輔助自組^*組 [球的密堆層，并^i(球 的密堆層施加至輕調(diào)整的表面上；以及C) 3鄉(xiāng)球?qū)Π腭j到駄材料層的表面 中。另一方面，本發(fā)明掛共一種光重定向制品，包括成形表面，該表面包含 六方密堆的半球狀小透鏡的二維區(qū)域，其中，半球狀小透鏡直徑的變異系數(shù)小 于約0.35，至少兩個(gè)B比鄰區(qū)域具有不同的密堆取向方向并J^粒邊界勾畫出相 鄰區(qū)域間界面的輪廓；其中，在垂直于成形表面的角度上取截面，任意區(qū)域中 超過半數(shù)的經(jīng)截面的小遨竟的微基本上為半圓形。另一方面，本發(fā)明^f共一種顯示器體，包括a)可被激發(fā)在區(qū)Jl^l共照明的光源；b)在照明通路中提供可調(diào)節(jié)照明的光重定向膜，包含包含多個(gè)六 方密堆的半球狀小邀竟的二維區(qū)域的成形表面，其中，半球狀小透鏡直徑的變 異系數(shù)小于約0.35，至少兩個(gè)舭鄰區(qū)域具有不同的密堆取向方向并，粒邊界 勾畫出相鄰區(qū)域間界面的輪廓；其中，在垂直于成形表面的角度上取截面，任 意區(qū)域中超過半數(shù)的經(jīng)截面的小透鏡的皿基本上為半圓形；c)顯示器面板， 戶/M面板被布置為用于調(diào)整來自光重定向膜的入射的可調(diào)節(jié)照明以形成圖像。


圖1為顯示使用了本發(fā)明光重定向膜的顯示器裝置的元件的側(cè)視圖。 圖2A為顯示部分光重定向膜、并突出了影響制造與性能的多個(gè)尺寸參數(shù) 的透視圖。圖2B為以常規(guī)行列方式排歹啲小透鏡的平面圖。 圖2C顯示了交替堆積排列的二維(2-D)六方密堆。 圖3A是顯示了具有完美半球狀小透鏡的光重定向制品的光處理行為的截 面示意圖。圖3B是顯示了具有一些非半球狀小透鏡的光重定向制品的光處理行為的 截面示意圖。圖4A和4B顯示了一個(gè)實(shí)施方式中形成光重定向膜的制itX序。 圖5題示自組裝工序中舭鄰微球之間的毛細(xì)弓l力的示意圖。 圖6A、 6B和6C分別顯示用于本發(fā)明實(shí)施方式中的微球的連續(xù)自組紅序 中的早期、中期以及后期階段的平面圖。8圖7顯示一個(gè)實(shí)施方式中微球密堆結(jié)果的俯視圖。
圖8A示出了示例性審隨工序中具有^A微球的模板以及具有用于形成小
透鏡的空腔的相應(yīng)模具的透視圖。
圖8B示出了光重定向膜的半球狀小透鏡以及指示垂直于膜平面的截面的 透視圖。
圖8C為顯示考慮構(gòu)成半球TO鏡的半圓JM面的角度范圍的平面圖。 圖9為顯示襯底上的光重定向膜的截面圖。 圖IO為JOT輸送機(jī)(carrier)的光重定向膜制造的示意圖。 圖ll為未i頓輸送機(jī)的光重定向膜審i臘的示意圖。 圖12A為iOT圖樣帶的光重定向膜帝隨的示意圖。 圖12B為j頓供給材料的光重定向膜制造的示意圖。 圖B以示意圖的形式顯示了利用UV固化生產(chǎn)光重定向膜的制造設(shè)備。 圖14為顯示由本發(fā)明的光重定向膜劍共的激光束的衍射圖像。 圖15A為本發(fā)明的具有許多描繪出的密堆區(qū)域的光重定向膜的平面圖。 圖15B為圖15A所示光重定向膜的一部分的放大平面圖，顯示了另外的表 面特征。
圖16為光重定向膜的截面部分的透視圖，顯示了沿成形表面的半球狀小透鏡。
具體實(shí)施例方式
在本文中描述的本發(fā)明光重定向制品的實(shí)施方式主要涉及光重定向膜的制 造。正如之前背景技術(shù)部分中戶形己錄的，由合適的膜材料提供的降低的厚度和 輕的重量的特征，尤其有利于將光重定向膜用于便攜的和手提的顯示器以及其 他薄顯示器設(shè)備。然而，應(yīng)注意，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及光重定向制品的成形 表面的制造和結(jié)構(gòu)，無論該制品是以單一材料或整體膜或板、還是以復(fù)合薄膜 或其他復(fù)合制品的形式J^共，其中襯底支^供iM形表面的膜材料。
在本公開的上下文中，術(shù)語"微球'是指基本上為球形的材料體。微球例如 可以是例如玻璃、聚合物或其他合適材料的適宜的小球，所述小球具有的直徑
為使在貨MI竟陣列中的小透鏡用于光重定向膜中的適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。
在本公開的上下文中，術(shù)語"球形"通常是指截面偏心率小于約0.2、 小
9于O.l的形狀。實(shí)際上，偏心率e是圓錐截面與完整圓形(偏心率^0)的差異 多少的相對(duì)度量。橢圓的偏心率e定義為
其中，a是半長軸的長度，b是半短軸的長度。
作為本公開中使用的術(shù)語，當(dāng)偏心率小于約0.2以及其形狀基本上為大于 160度且小于約200度的角度所對(duì)的弧形時(shí)，2-D皿基本上是半圓形。
當(dāng)用于本公開的上下文時(shí)，變異系數(shù)(cv)具有作為在分布中分散度的標(biāo) 準(zhǔn)化測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)意義。對(duì)于數(shù)值的分布，cv定義為分布標(biāo)準(zhǔn)偏差除以所述分布 的(非零)算術(shù)平均值。
六方密堆是晶體結(jié)構(gòu)學(xué)科所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的術(shù)語。在本公 開的上下文中，術(shù)語"二維的六方密堆"，稱為2-D HCP，與可從平表面上相同 半徑的球的單個(gè)層中獲得的最雄積密度有關(guān)，如參考圖2C之前戶腿。
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及光重定向制品的制造，所述光重定向制品的表面具 有六方密堆(HCP)的、基本上為半球狀的小透鏡的陣列。小透鏡的直徑可以 從例如0.5貨 或更小的亞微米尺寸到范圍為10-20 或更大的較大尺寸。正 如之前的背景技術(shù)部分所記錄的，皿為密堆的和半球狀的小透鏡結(jié)構(gòu)的制造 在以前已被證實(shí)船創(chuàng)頓常規(guī)的制備工藝制造。
禾,本發(fā)明的實(shí)施方式，以HCP陣列排歹啲半球狀小邀竟的制造可通過許 多方法實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的方法采用了微半球陣列成形和HCP排歹啲技術(shù)組合，這 尤其有利于高填充因數(shù)和良好的光處理特性，同時(shí)會(huì)^S免莫爾或其他頻率效應(yīng)。 如下所述，禾擁本發(fā)明的不同實(shí)施方式形成的光重定向制品，例如膜，育巨以整 體形式和能夠結(jié)合到襯底或載體上的層狀形式被掛共。
圖4A和4B的框圖顯示了一個(gè)實(shí)施方式中形成光重定向膜30的制3tX序。 這些圖顯示了步驟的順序性，首先禾擁微球44形成結(jié)構(gòu)化的t嫩表面46， {柳 結(jié)構(gòu)化的模板表面46形成模48，然后利用模復(fù)制結(jié)構(gòu)化的模板表面46以形成 光重定向膜30的，表面。隨后給出的例子接著給出了更詳細(xì)的關(guān)于材料、濃 度以及具體瞎況中采用的處理的信息。
首先參照?qǐng)D4A，劍共襯底40，以在其上面形淑莫板。襯底40可以是鵬或塑料材料，適當(dāng)i鵬擇以控制后續(xù)加工斜特時(shí)頓的材料。在襯底40的表面 上通過在其上施加一層MA材料42例如粘合劑進(jìn)行處理。在一個(gè)實(shí)施方式中， 熱敏粘合劑(TSA)的薄涂層I細(xì)作^A材料42。然后，利用稱為千燥輔助自 組裝(DASA)的技術(shù)將微球44排列在駄材料42的表面上，這在隨后將被更 詳細(xì)地說明。
接下來參照?qǐng)D4B，實(shí)施^A工藝，^t球44嵌入到^ig榮度，以致于使 伸出已處理襯底表面的^微球44的暴露部分都是半球。在一個(gè)實(shí)施方式中， 禾傭加熱駄至'MA材料42的較粘性的層中。其他實(shí)施方式在微球44的暴露 部分上施加壓力，以使其嵌入到合適的深度。通過這種嵌入工序形成結(jié)構(gòu)化的 模板表面46。
禾傭如此形成的結(jié)構(gòu)化t嫌表面46，然后可制造模48。用于模48的未固 化材糾鵬加到模板表面46上并隨后利用加熱、輻射、化學(xué)或其他固化方法固 化。隨后，作為結(jié)合到襯底材料或載體的層或者半球狀小透鏡60的M:陣列， 模48按常規(guī)的制模工藝使用以形成光重定向膜30。
制膜領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易地發(fā)現(xiàn)，圖4A和4B中步驟的"(W允許多種可 替換的實(shí)施方式，^步驟都能在不同的條件下以不同的技術(shù)實(shí)行，使用不同 的材料，包括接下來描述的那些。在一替代的實(shí)施方式中，中間體供體材料被 用于組^^敖球44的六方密堆層的步驟。 一旦組裝，微球的HCP層隨后l^人供 體的表面轉(zhuǎn)移到襯底40的已處理過的表面上。對(duì)于該替代的實(shí)施方式，某種數(shù) 量的壓力或熱和壓力的結(jié)合被用于將嵌入的微球44半^Ait^A材料42的表 面。微球的半(嵌入)在本文中定義為這樣的嵌入，以致于從微球的暴露的頂 點(diǎn)高度到駄層的表面為微球直徑的40%至60%之間。換而言之，微球被駄 的程度為微球僅40%至60%的直徑暴，^\層的表面上。,地，半嵌入為 微球直徑的45 %至55%之間。
千燥輔助自組裝
如參考圖4A中戶腿，千燥輔助自組裝(DASA)用于獲得本發(fā)明的實(shí)施方 式中球的密堆。在此工序中，被施加到經(jīng)適當(dāng)處理過的表面上的非常均勻(單 分散)的微球的液體懸浮液，隨^B喿過程中液體的蒸發(fā)，自組裝為密堆的單 層。如圖5示意性所示的，千燥輔助自組裝利用了部分臥液體層36的微球44
ii之間的毛細(xì)引力。該毛細(xì)引力由液體表面的變形、以及在TM31程中膜中液體
層36的高度降低時(shí)在微球44表面上的接觸線的誘生不)(^爾所引起。毛細(xì)引力 的力F與液-空氣或更普遍地液-氣界面的表面張力成正比。關(guān)于液體中微球的干 燥輔助自組裝的其他細(xì)節(jié)可參見Aizenbeig等的P/o^'cfl/i^W^vi^tera 蔡著記9 (第84巻，第2997頁，2000年3月)。
示于圖6A、 6B和6C中的俯視圖依次顯示了連續(xù)的DASA工序發(fā)生時(shí)的 早期、中期、和后期階段。當(dāng)液體層36 (圖5)干燥時(shí)，微球44彼此倚 自 組裝成密堆排列。itbX序可在顯微鏡的尺度下l鈔見察到。當(dāng)刊鋭行時(shí)，形成 了二維結(jié)晶區(qū)域的排列，生長前沿38沿發(fā)生密堆活躍的表面擴(kuò)散。
有利地，DASA工序不能在寬闊區(qū)域得到具有均一、有序的密堆取向方向 的六方密堆，而是生產(chǎn)密堆球體的較小的相鄰區(qū)域或范圍，其沿平面的每個(gè)密 堆取向方向通常至少與其相鄰的取向有些微不同，從而獲得了具有合適的隨機(jī) 排序或雜亂取向的二維晶體結(jié)構(gòu)以最小化莫爾問題。同時(shí)，由于局部密堆，改 善了填充因數(shù)。
圖7的平面圖顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的實(shí)際中的微球的六方密堆。 圖7顯示不規(guī)則形狀的微球44的簇、多球、局部的2-D晶體區(qū)域50，其中，密 堆區(qū)域50各自具有隨機(jī)的取向，或者用晶體結(jié)構(gòu)研究領(lǐng):l^支術(shù)人員所熟矢啲術(shù) 語，可認(rèn)為是相對(duì)彼此"雜亂的"或染舌L取向"的。在圖7放大圖中突出了一個(gè)可 見的晶體區(qū)域50。從圖7的例子中可進(jìn)行多種觀察，包括
(i )在區(qū)域50中，微球44基本上具有2-DHCP排序。
在區(qū)域內(nèi)可以與完美的2-D HCP排序有一些偏差。
(ii)顆禾她界52 g相鄰的2-D晶體區(qū)域50的界面，因?yàn)橄噜彽亩S晶 體區(qū)域50的相對(duì)雜亂取向以及其他的不規(guī)則性，其中的密堆是不完美的。
(m)如圖7所示，主要由于不完美的微球制造或破碎的小珠結(jié)構(gòu)，會(huì)引發(fā) 小珠大小的雜質(zhì)54和空位56。
(iv)任意區(qū)域50的晶體取向可以與其相鄰區(qū)域50的取向不同。也就是說， 任意兩個(gè)不同區(qū)域具有相對(duì)《te的密堆取向方向。這意P據(jù)微球44的行在兩個(gè) 區(qū)域50之間以不同方向排成行。即使一個(gè)區(qū)域50中的微球44排列成與相鄰區(qū) 域50中微球44的行平行的行，也會(huì)存在一雖移，例如兩個(gè)平行的行相對(duì)彼 此而言是略微不皿線的。
12圖7顯示的密堆排列在單個(gè)平面的針區(qū)域50上提供一種膠體晶體堆積結(jié)
構(gòu)。因此，DASA工序相比于常規(guī)浸涂方法增加了填充因數(shù)。 駄
圖8A顯示了一個(gè)實(shí)施方式中聚合tr微球44的駄結(jié)果，該微辦lj用干燥 輔助自組裝已得到排列。回顧圖4B所示的步驟)l酵，微球44以飽的深度嵌 入到i^A材料42的層表面，提供了形成結(jié)構(gòu)化Mlg表面46所需的半球狀結(jié)構(gòu) 的陣列。
為將微球44^A到適當(dāng)?shù)纳疃?，可控制許多因素。 一種方法M31在足夠時(shí) 間間隔下施加熱以適當(dāng)?shù)亟档蚟A材料42的粘度或模數(shù)，以使徵教球44更容 易半陷入表面中。如之前所記錄的，外部壓力也可用于該目的。例如，也可使 用溶劑，以及熱、壓力和溶劑的任意結(jié)合。
從模板46鑄造模48
如圖8A所示，從結(jié)構(gòu)化的模板表面46形淑莫48的步驟在制膜領(lǐng)域是所眾 所周知的，可〗頓不同材料和技術(shù)來形i^莫腔62。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中， PDMS (聚二甲基硅氧烷)層被施加到模板46以形成模48。因?yàn)槲⑶?4被嵌 AS當(dāng)?shù)纳疃纫孕纬砂肭驙罱Y(jié)構(gòu)，模材料可以直接施加至蹈構(gòu)化的模板表面46 的表面上，而不是在從模板表面46壓印微之前先施加到襯底表面上。然而，
在替代的實(shí)施方式中，襯底被用于支^ii材料。
翻
參考回到圖4B，由PDMS或其他飽的聚合物形成的模具48，隨后接受 光重定向膜30的基料并形成小MI竟60，從而形成如圖8B的例子所示出的成形 表面。
橫截面為半圓形的小jf鏡60
本發(fā)明制造方法的有益結(jié)果與為小透鏡60所獲得的最終皿有關(guān)。參考圖 8C，顯示了任意的小透鏡60的橫截面形狀H，該橫截面垂直于光重定向膜30 的表面。如之前戶形己錄的和如圖8C所示，基本上半圓形^M少大于約160度且小于約200度、雌大于約170度且小于約190度，更^^可能接近180度 的角度所對(duì)的弧形，
在依據(jù)本發(fā)明制造的光重定向膜30或其他光重定向制品中，由于工藝和材 料的特性、以及形成的小透鏡60的尺寸，成形表面的一些缺陷是可預(yù)期的。然 而，實(shí)際上，艦半數(shù)的截面小邀竟60滿足半圓形橫截面的要求，意喊多數(shù) 小透鏡60是這樣的半球狀的。啟發(fā)性地可指出，對(duì)于具有這種結(jié)構(gòu)的光重定向 膜30而言，取自表平面任意角度的、且垂直于成形表面的橫截面，可獲得一些 小透鏡60的半圓形橫截面。也就是說，與其基底垂直的半球的任意橫截面都產(chǎn) 生了一定尺寸的半圓形。
制造實(shí)施方式
參考圖4A和4B以及示于圖8A到8C的例子中的之前所描述的)l,，能 以多種不同的方式用于制造光重定向膜30。圖4B顯示了作為離制品的光重 定向膜30。在其他實(shí)施方式中，如圖9中光重定向制品70的橫截面所示，提供 了額外的支撐，并且已形成 表面的光重定向膜30粘結(jié)到可能提供可能用作 網(wǎng)狀載體的例如玻璃或聚合物片的襯底68上，如下所述。光重定向膜30與襯 底68之間的粘結(jié)可M多種方式執(zhí)行，可包括例如粘合齊鵬結(jié)或UV活化粘結(jié)。 在其他實(shí)施方式中，待模制的材料可被施用到襯底上，利用襯底作為底撐物進(jìn) 行模制操作，這可以需要或不需要隨后的移除。
圖10的示意圖顯示了擠出輥模制設(shè)備100，該設(shè)備可用于制造光重定向膜 30。在該實(shí)施方式中，模具48 (圖8A)被形成并巻覆在轉(zhuǎn)筒148上以形itffi花 輥142。為了制造膜，擠出機(jī)130將未固化的熱塑性材料132例如聚合，供到 由供體136輸送的基底134上。基底134可由與熱塑性材料132相同的材料形 成，或者可由其他片材例如紙、薄膜、或織品形成。燃七的熱塑性材料132和 基底134傳入位于支撐物140例如壓力輥與壓花輥142之間的嚙合區(qū)域。當(dāng)熱 塑性材料132穿過嚙合區(qū)域138時(shí)，支撐物140和壓花輥142擠壓基底134上 的熱塑性材料132，滾筒上的圖#|皮印入所得的膜30中。壓印上的圖案是壓花 輥142的表面的陰圖案。然后，熱塑性材料132被冷卻到其;^七纟鵬以下，或 換句話說被固化，光重定向膜30隨后| 1克在襯底巻繞輥146上，以待進(jìn)一步 的加工。例如，基底134可被移除。圖11中可替代的擠壓輥巻模制實(shí)施方式M擠壓未固化的熱塑性材料132
來形成光重定向膜30，未l頓基底或載做才料。擠出機(jī)130將熱塑性材料132 熔化，并將其供給位于支撐物140和壓花輥142之間的嚙合區(qū)域138。當(dāng)其7賴卩 時(shí)就形成光重定向膜30，位于輥表面的圖樣被壓印到光重定向膜30的表面，從 而形成成形表面。圖案化的、冷卻的光重定向膜30隨后* :繞在襯底巻繞輥146 上以待進(jìn)一步的加工。
圖12A顯示了一種替代的利用壓花帶150的模制裝置100的示意圖。壓花 帶150本身i頓參考圖10和11戶脫的壓花輥制紅藝而制成。然后，依據(jù)其 圖案化結(jié)構(gòu)，壓花帶150帶有，壓花輥142的壓印，用作常規(guī)上所謂的"陰" 模制元件。為了形成光重定向膜30，未固化的熱塑性材料132送入位于壓花帶 150與支撐物140之間的嚙合區(qū)域138。通過這種安排，光重定向膜30上形成 的表面圖案與圖10和11實(shí)施方式中壓花輥142表面的圖案相同。
圖12B顯示了{(lán)頓了供##料160的制it^g 110的一種替代實(shí)施方式。 {頓如之前戶服的DASA，微球44以六方密堆排列的方式組M供W^料160 上。ili^頓來自涂布機(jī)164的itA材料42處理襯底40的表面。供^W才料160 和經(jīng)處理的襯底40被傳遞到位于輥166和168之間的嚙合區(qū)域，該區(qū)繊加壓 力以將微球44半^itA材料42的表面，從而形成光重定向膜30。用過的供 體162隨后被丟棄。
圖13以示意的形式顯示了利用UV固化以生產(chǎn)LGF 20的制皿置110。 涂布機(jī)80將未固化材料層84施涂到載體82或其他支撐物上。然后，利用壓花 輥142壓印未固化材料，行圖案化。隨后，UV輻射90被用于促進(jìn)已施涂層 的固化，使其與其壓印的圖案硬化，形成隨后ltt^在輥146上的光重定向膜 30。光重定向膜30可以包括或丟棄載體82部分。其他類型的輻射能也可替代
材料
本發(fā)明的方法允許在工藝的各個(gè)階段中使用多種不同的材料。例如，本發(fā) 明使用的微球珠可由任何合適的材料形成，優(yōu)選塑料或玻璃，以適合于得到所 需的小珠形狀和尺寸的任意方法制^4敫球珠。適當(dāng)?shù)姆椒砂☉腋∫汉腿橐?聚合法，例如微微制備領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的受限聚結(jié)技術(shù)。這包括'懸浮聚合鄰"聚緣浮，，技術(shù)。
在本發(fā)明中使用的小珠可通過適合于得到所需小珠形狀的任何方法來制
備。如Thomas H. Whitesides禾口 David S. Ross在/owma/ q/" Co〃o^/ihte^ce 5b'ewce (^應(yīng)沐岸^^學(xué)染志J (769.必-59"9^^中描述的，合適的方法為懸浮液和乳 液聚合方法，例如已知的有限聚結(jié)技術(shù)。
都艮聚結(jié)方纟跑括'懸浮聚合'技 『聚^:浮"技術(shù)。依據(jù)本發(fā)明，制備聚 合物顆粒的優(yōu)選方法題過剤艮聚結(jié)技術(shù)，其中，可加聚聚合的一種單體或多 種單體被加入含有微粒懸浮劑的水介質(zhì)中，從而在連續(xù)(水)相中形成不連續(xù) (油滴)相。通過攪拌、均化等使該混合液經(jīng)受剪切力以減小液滴的尺寸。當(dāng)剪 切停止后，就液滴的尺寸作為微粒懸浮劑對(duì)包覆液滴表面的穩(wěn)定化作用的結(jié)果 而言，即達(dá)到了平衡狀態(tài)。然后完 合作用以形成聚合物顆粒的水懸浮液。
在"聚^t浮"技術(shù)中，合適的聚合物被溶解在溶劑中，該溶液被分散在含 有膠體二氧化硅作為穩(wěn)定劑的水溶液中以作為微細(xì)的水不混溶的液滴。通過膠 體二氧化硅包覆液滴表面的作用，達(dá)到平衡狀態(tài)并且液滴的尺寸得到穩(wěn)定。通 過蒸發(fā)或其他合適的技術(shù)將溶劑從液滴上去除，產(chǎn)生了在其上具有均一膠體二 氧化硅涂層的聚合顆粒。這種常規(guī)工藝描述于例如1989年5月23日公布的美 國專利No. 4833060中。在j頓懸浮聚合技術(shù)實(shí)施本發(fā)明時(shí)，可采用fti可誠的 一種單體或多種單體，例如苯乙烯、乙烯基甲苯、對(duì)-氯苯乙烯；乙烯基萘；烯 鍵式(ethylenically)不飽和單烯烴，例如乙烯、丙烯、丁烯和異丁烯；卣代乙烯， 例如氯乙烯、溴乙烯、氟乙烯、醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯和丁 酸乙烯酯；a-亞甲基脂族單羧酸的酯，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸 正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸-2-氯乙酯、 丙烯酸苯酯、甲基-a-氯丙烯酸酯、異丁烯酸甲酯、異丁烯酸乙酯和異丁烯酸丁 酯；丙烯腈、2-甲基丙烯腈、丙烯醐安、乙烯基醚例如乙烯基甲醚、乙烯基異丁 基醚和乙烯基乙醚；乙烯基酮，例如乙烯基甲基酮、乙烯基BS酮和甲基異丙 基酮；亞乙烯基劍七物，例如l,l-二氯乙烯和偏氯氟乙烯；以及N-乙烯基化合 物，例如N-乙烯基吡咯、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吲哚和N-乙烯基吡咯烷酮二 乙烯基苯、乙二醇二異丁烯酸酯，及它們的混合物等。
在懸浮聚合技術(shù)中，其他附加物被加入單體液滴和物質(zhì)的水溶液相中以達(dá) 到所需的結(jié)果，所述附加物包括引發(fā)劑、促進(jìn)劑等，這在例如美國專利No.2932629和No. 4148741中進(jìn)行了更詳細(xì)地描述。用于聚^t浮工藝的有用、溶 劑是那些可溶解聚合物的溶劑，它們與水不互溶且容易從聚合物液滴中除去， 例如氯甲烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、氯乙烯、甲基乙基酮、三氯甲垸、四氯化 碳、氯化乙烯、三氯乙烷、甲苯、二甲苯、環(huán)己酮、2-硝基丙烷等。因?yàn)閷?duì)于很 多聚合物而言是良好的溶齊胴時(shí)與水不混溶，二氯甲烷是尤其適用的溶劑。而 且，它的揮發(fā)性使其易于通過蒸發(fā)從不連續(xù)相中去除。
在聚合懸浮工藝中，各種成分的量及它們彼ifct間的關(guān)系可在很大的范圍 內(nèi)變化。然而， 一般發(fā)現(xiàn)，聚合物與溶劑的比例應(yīng)在占聚合物與溶劑的總重的 約1重量y。到約80重量％的數(shù)量內(nèi)變化，而相對(duì)于使用的水量，聚合物與M廿 的總重應(yīng)在約25重量％到約50重量％的數(shù)量內(nèi)變化。膠體二氧化硅穩(wěn)定劑的尺 寸和數(shù)量取決于膠體二氧化硅的顆粒尺寸以及所需聚合物液滴顆粒的尺寸。因 此，當(dāng)聚合物/、歸l」液滴的尺寸M高剪切攪拌而制得更小時(shí)，可改變固態(tài)膠體 穩(wěn)定劑的量，以防止液滴不受控制的聚結(jié)，并獲得最終聚合物顆粒的均一尺寸 和窄的尺寸分布。這些技術(shù)提供具有非常窄的尺寸分布的、平均直徑可在0.5 榜 至約150微米范圍內(nèi)任意預(yù)設(shè)的顆粒。變異系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)偏差與平均直徑的 比率)通常低于約0.35。用于制備小珠的具體聚合物是與水不混溶的、可皿 的合成聚合物。 的聚合物為任意的無定形的與水不混溶的合成聚合物。有 用的聚合物類型的例子為聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)職(丙烯酸丁酯)。 也可使用共聚物，例如苯乙烯和丙烯酸丁酯的共聚物。聚苯乙烯聚合物是方便 艦的。
微球尺寸的分布使得變異系數(shù)(cv)，定義為分布標(biāo)準(zhǔn)偏差除以算術(shù)平均值， 小于0.35，優(yōu)選小于0.2，最優(yōu)選小于0.15。
考慮到諸如折射率、玻璃化轉(zhuǎn)化溫度、岡帔和其他的因素和特性，光重定 向膜30可由任何誠的透明材料制成。一般的光重定向膜包含具有微球的密堆 單層的成形表面的片。所述片可包括襯底。多種不同的襯底可用于形成結(jié)構(gòu)化 的模板表面46，包括玻璃和聚合物。襯底可以是聚合材料，例如由聚酯類塑料 構(gòu)成的厚度在20到200微Xtt間的KodakEstar (柯達(dá)易思達(dá))膜基底。例如， 襯底可以是80貨妹厚的透明聚酯片。也可j頓其他聚合物，例如透明的聚碳酸 酯。
柔韌性塑料襯底可以是任意柔韌性的、自撐式的塑料膜。柔韌性塑料襯底
17必須具有足夠的厚度和機(jī)械完整性以使其能夠自撐，但不應(yīng)過厚以致于成為剛 性的。通常地，柔韌性塑料襯底在厚度上是復(fù)合膜的最厚層。因此，襯底在很 大程度上決定了,結(jié)構(gòu)化復(fù)合膜的機(jī)械和熱穩(wěn)定性。
柔韌性塑料襯底材料的另一個(gè)顯著特征是其玻璃化轉(zhuǎn)化溫度(Tg)。 Tg定 義為塑料材料從玻璃質(zhì)態(tài)轉(zhuǎn)^ 1交質(zhì)態(tài)的溫度。有效的Tg可以包含材料可實(shí) 際流動(dòng)之前的一個(gè)范圍。適用于柔韌性塑料襯底的材料包括具有相對(duì)低玻璃4t 轉(zhuǎn)化溫度例如最高15(TC的熱塑性塑料，以及具有較高的 化轉(zhuǎn)化^^例如高 于15(TC的材料。
用作柔韌性塑料襯底的材料的選擇取決于以下因素，諸如制造工藝條件包 括例如沉積^t和退火^it，以及后制造剝牛例如顯示器制造廠的生產(chǎn)線。在 本文中所述的某些塑料襯底可承受高達(dá)至少約200°C、有些高達(dá)300-350°C的較 高加工溫度，而不會(huì)被損壞。通常，柔韌性塑料襯底為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚萘二甲酸乙二醇酉旨(PEN)、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚砜、 酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯、聚酰亞胺、聚醚酯、聚醚酰胺、纖維素醋酸酯、 脂族聚氨酯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚(甲基(x-異丁烯酸酯))、 脂族或脂環(huán)族聚烯烴、多芳割七合物(PAR)、聚醚M安(PEI)、聚醚砜(PES)、 聚酰亞胺(PI)、聚四氟乙烯聚(全氟-烷^S(alboxy))含氟聚合物(PFA)、聚醚 醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚(乙烯-四氟乙烯)含氟代聚合物(PETFE)、 聚(異丁烯酸甲酯)、和各種丙烯酸醇異丁烯酸酯共聚物(PMMA)。月節(jié)矣聚烯 烴可包括高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、和聚丙烯，該聚丙
烯包括取向聚丙烯(opp)。環(huán)狀聚烯烴可包括聚(二 (環(huán)戊二烯))。im的柔
韌性塑料襯底是環(huán)狀聚烯烴或聚酯。各種環(huán)狀聚烯烴適用于柔韌性塑料襯底。 例子包括日本東京的Japan Synthetic Rubber Co.(日本合^tl^公司)生產(chǎn)的 Arton 、日本東京Zeon Chemicals LP.(戰(zhàn)能化學(xué)品公司)^的ZeanorT、和 德國Kronberg (科隆)的Celanese A.G (賽蘭思公司)4^的Topas 。 Alton
是聚(二 (環(huán)戊二烯))縮合物，其是聚合物薄膜。可選掛也，柔韌性塑料襯底 可以是聚酯。i^的聚酯是芳族聚酯例如Arylite。
駄材料42可由多種不同的物質(zhì)鬼喊，包括輛夾義地分類為"粘合靴'的材 料。例如，可使用足夠柔軟的材料，例如壓敏粘合劑或不完全聚合或交聯(lián)的單 體或低聚物，或能通過施加熱被軟化以允許微球半嵌入層表面的材料，例如熱塑性塑料。通過將微球推擠或沖JBSA^A材料，，過將微球拉進(jìn)^A材料 至所需深度的表面力的作用，可導(dǎo)致嵌入。合適的^A材料包括(甲基)丙烯 酸酯均聚物和共聚物、聚烯烴、聚乙酸乙酯、聚乙烯丁醛、聚氨酯、聚酯、UV 可固化的丙烯酸和環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯、和其它相關(guān)材料。聚烯烴可包括高或 低密度聚乙烯、包含(甲基)丙烯酸酯的乙烯共聚物、包含(甲基)丙烯酸或 其鹽的乙烯共聚物、包含醋酸乙烯酯的乙烯共聚物、聚丙烯、和環(huán)狀聚烯烴。 特別適用的^A材料包掛氏密度聚乙烯和聚乙烯丁醛。
多種潤濕劑可用于艦DASA加工。潤濕劑或涂布助齊何以是任意這樣的 與微球凃漬溶液相容的表面活性劑。雌的是所用表面活性齊IJ將溶液的表面張 力降低到約30dyne/cm或更低，使得涂覆的溶液均勻地?cái)U(kuò)散到襯底或^A材料 的表面。表面活性齊阿以是非離子型、陰離子型或陽離子型的，只要其性能上 能與涂覆溶液中的其他成分相容。有用的非離子型表面活性劑的例子包括聚環(huán) 氧垸改性的聚二甲基硅氧烷(商品名"Silwet L-7607"，購自Momentive Performance Materials(莫蒙特性能材料公司);商品名Q2-5211 ，購自Dow Corning Corp.(道康寧公司))、全織基聚(環(huán)氧乙烷)醇(商品名"ZonylFSN"，購自 Dupont Co.(杜邦公司))、聚(環(huán)氧乙烷)-聚(環(huán)氧丙烷)和聚(環(huán)氧乙烷) 二醇化合物(商品名，luronicL"44"，購自BASFCorp.(巴斯夫公司))、以及壬 基苯氧基聚(羥基環(huán)氧丙烷(8-10))醇(商品名"Surfactant IOG"，購自O(shè)lin Corporation (傲林公司))。
尤其有用的是非離子型聚乙氧基化的表面活性劑，具體為烴聚乙氧基化的 表面活性劑和聚乙氧基化的硅表面活性劑。優(yōu)選的是具有下列通式的烴聚乙氧 基化的表面活性劑
R廣Bx-E^畫D
其中，R,是8-20個(gè)碳原子的烷基，B是苯基，x為0或l， E是(OCH2CH2)， m是6-20， D是OH或OCH3。該賦戶腐的有用的非離子型表面活性齊啲例子 包括，苯氧基聚(環(huán)氧乙烷)(9)乙醇(商品名'Triton X-100"，購自Dow Chemical Co.(陶氏化學(xué)公司))、辛基$ 聚氧化乙烯(12)醇(商品名'Triton X-102"，購自DowChemicalCo.)、 M^ft^^環(huán)氧乙烷(3040)乙醇(商品 名'TVitonX-405"，購自Dow Chemical Co.(陶氏化學(xué)公司))、烷基(Cu-ds混 合)聚環(huán)氧乙烷(7)醇(商品名'WeodoI25-7"，購自Shell Chemical Co.(彌化學(xué)公司))、以^H癸基聚環(huán)氧乙垸(12)醇(商品名"Renex30"，購自ICI公 司)。尤其有價(jià)值糊璃子型表面活性劑是聚環(huán) 改性的聚(二甲基硅敏)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，陰離子型表面活性劑是具有M^ Rr(A)-C的硫酸鹽或 磺Kk表面活性劑，其中R2為8-20個(gè)碳原子、更優(yōu)選10-16個(gè)碳原子的烷基， A是芳基^^基乙烯基，C為S03TVf或SQTM"，其中A/T為銨或堿金屬例如K+、 Na+、 Li+。陰離子型表面活性劑最雌是十二縫苯磺勝內(nèi)(商品名為"Siponate DS-10"，購自Rhone-Poulenc (隆河-普朗克公司))。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，陰離子型硫酸鹽或磺酸鹽表面活性劑具有通式 (R3)n-(B)x-(E)y-C，其中R3為4-20個(gè)碳原子、更雌4-16個(gè)碳原子的驢，當(dāng)x 為O時(shí)n是l，當(dāng)x為l時(shí)n是l、2或3，B為苯基，x是0或l，E為-(OCH2CH2)—， y是1到8的整數(shù)，C是S03TVT或S04TVT，其中^為銨或例如K+、 Na+、 Li+
的堿金屬。陰離子型硫酸鹽或磺酸鹽表面活性劑最i^為三丁基苯氧基聚乙氧
基硫勝內(nèi)(商品名HostapalBV，購自HoechstCelanese (霍斯特賽蘭思公司))、 ，基(CirC15)聚乙氧基(5)硫勝內(nèi)(商品名WitcolateSE-5，購自Witco (慧 特科公司))。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，表面活性劑的工作濃度在約0.1mg/cn^到 100.0mg/cn^的范圍內(nèi)，更雌在約lmg/cn^到10mg/cn^的范圍。
多種粘合劑可用于促進(jìn)DASA工序。^S的親水性粘合劑包^然存在的 物質(zhì)例如蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)衍生物、纖維素衍生物(例如纖維素酯)、明膠、明膠 衍生物、多糖、酪蛋白，以及合成的可3l7K的膠體，例如聚(乙烯基內(nèi)醐安)、 丙烯酉劃安聚合物、膠乳、聚(乙烯基醇)及其衍生物、水解的聚醋酸乙烯酯、 烷基丙烯酸酯和硫f^基丙烯酸酯的聚合物、異丁烯酸酯、聚翻安、聚乙烯吡 啶、丙烯酸聚合物、馬來酸酐共聚物、乙烯基胺共聚物、異丁烯酸共聚物、丙 烯酰氧基烷基丙烯酸酯和異丁烯酸酯、乙烯基咪唑共聚物、乙烯基硫酸鹽共聚 物、和含有苯乙烯磺酸的均聚物或共聚物、可水分散的聚酯離子交聯(lián)聚合物、 尤其為含有芳族二幾酸結(jié)構(gòu)部分、脂族或脂環(huán)族二醇?xì)埢投肆u基的可7K分散 的聚酯離子交聯(lián)聚合物。尤其適用的是玻璃化轉(zhuǎn)化溫度小于8(TC的聚合物。尤 其，的是玻璃轉(zhuǎn)化溫度小于8(TC、優(yōu)選小于5(TC、最 小于30°(:、干型的 可水分散的聚酯離子交聯(lián)聚^/粘合劑。
實(shí)施例1
20下述例子示出了在一個(gè)實(shí)施方式中圖4A和4B中戶形合出的齡步驟是如何
實(shí)施的
1. 襯底處理。熱敏粘合劑(TSA)材料(Estane 5703;軟化點(diǎn)85。C)被涂 布在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯底上，以提供7^m的^B喿厚度。這^ffl 過制備在四氫呋喃(THF)中含有得自3M公司的lwt %碳氟化合物表面活性 劑FC431 (基于Estane的重量)的的8.3wt % Estane 5703溶液，并以101.6cm3/m2 的濕潤覆蓋度將其涂在O.lmm厚的，苯二甲酸乙二醇酯(PET)片上來實(shí)現(xiàn) 的。
2. 微球沉積與DASA自堆積。將含有9.8wt。/。聚苯乙烯微球(平均直徑 3.4nm，變異系數(shù)(cv) 0.3)、魚皿和Olin 10G表面活性劑的水懸浮液以21.5 cm3/m2的濕潤覆蓋度施涂到TSA層上。然后將該涂層在3(TC千燥，以^f共含有 2g/m2微球、41mg/m"繊以及20mg/m2的表面活性齊啲千燥層。基于單個(gè)微球 的尺寸，計(jì)算涂層中微球的千燥覆識(shí)，以提供均一的單層。
利用光學(xué)顯微ltX^凃?qū)拥臋z查顯示了 Mil千燥輔助自組裝工序在TSA層 表面上產(chǎn)生的聚合tr微球的密堆單層。當(dāng)涂層被置于激光束前時(shí)，如圖14戶際， 可在樣品后的屏幕上觀察到同心環(huán)狀衍射圖樣。
3. 駄。在一個(gè)實(shí)施方式中，涂層四次艦一組鋼輥，戶艦輥離保持在 接近于85r且被設(shè)定為掛共20psi的嚙合壓力。該工荊鄉(xiāng)球駄到TSA層中， 深度接近其直徑的一半。
4. 模制成形與固化。帶有^A微球的涂層冷卻到22°C，將含有10重量份 Sylgard 184彈性體和1重量份固化劑的組，以3.8醒的厚度涂到其上。將樣 品方i(A設(shè)定在IO(TC的烘箱中1小時(shí)以固化彈性體。然后，錄U離固化的彈性體膜， 該膜包含^A微球的涂層的復(fù)制陰模。
5. 光重定向膜30的模制。將固化的齊性體B鼓夂置在玻璃片上，0.2mm層厚 的來自Norland Products (諾蘭產(chǎn)品公司)的UV可固化型光學(xué)粘合劑NOA-68 被涂布在微-空(micro-voided)表面。然后，該復(fù)合材料被暴露于1.0焦耳的 H-燈泡(H-bdb)UV輻射下，以固化光學(xué)粘合劑。固化的光學(xué)粘合劑被剝離，從 而生成步驟2中初始的密堆單層^A微球凃?qū)拥恼w陰模。
與提供20貨1 更小直徑的小透鏡的常規(guī)小透鏡陣歹湘比，本發(fā)明的光重 定向膜30劍共了改善的填充因數(shù)。j柳本方法可得到優(yōu)于80%的填充因數(shù)。這優(yōu)于4頓目前獲得的填充因數(shù)不超過約70%的小邀竟陣歹啲現(xiàn)有的光重定向制
P
叫o
實(shí)施例2
下面是本發(fā)明的替代實(shí)施方式中的步驟的例子。
1. 襯底處理。20 Mm厚的含有低密度聚乙烯(LDPE)的TSA膜被擠出涂 布到100 urn厚的PET襯底上。
2. 微嫩冗積與DASA自堆積。平均尺寸艦10nm和cvO.1的聚(異丁烯 酸甲酯)(PMMA)微球(30wt%)的水懸浮液I^但涂布到TSA層上以M^ 近6.4g/m2的微球^B喿覆蓋度，戶;M/K懸浮液含有3 wt。/。來自Dow Corning的聚 環(huán)氧烷改性的聚二甲基硅氧烷表面活性劑。利用光學(xué)顯微鏡xt凃?qū)拥臋z測(cè)顯示 了包含2D HCP區(qū)域的鑲嵌型的單層。
3. 駄。為生成密堆微-半球陣列，微球密堆陣歹啲駄如此完成簡單地 在設(shè)定為125'C的烘箱中加熱原物2^I中。
4. 模制成形與固化。將帶有l(wèi)tA微球的涂層冷卻到22°C，將含有10重量 份Sylgard 184彈性體和1重量份固化劑的組合物以3.8mm的厚度施涂在其上。 樣品被放入設(shè)定在10(TC的烘箱中1小時(shí)，以固化彈性體。然后，剝離固化的彈 性體膜，該膜包含駄微球的涂層的復(fù)審,模。
5. 光重定向膜30的模制。將含有原始微-半球陣列的復(fù)制陰模的固化的彈 性體，鼓戈置在PET片上。在膜表面上涂布由15wt。/。的丙烯酸四氫糠酯、35wt% 的1,6-己二醇二丙烯酸酯和50%的聚氨酯丙烯酸酯低聚物組成的混合物的 0.2mm厚的層。然后，將復(fù)合物暴露于03焦耳的D-燈泡UV輻射下。接著， 將固化的丙烯酸酯層從復(fù)制陰t肚分離，從而以產(chǎn)生初始的微-半球陣列的， 復(fù)制陽模。
圖15A、 15B和16為依據(jù)實(shí)施例2給出的工序制造的 式微-半球陣列的 顯微照片。圖15A顯示了光重定向膜的截面，i亥膜具有多個(gè)密堆小透鏡60的區(qū) 域50'，區(qū)域50'彼ltfe間是相對(duì)游的。區(qū)域50'的j樣號(hào)碼描述為在圖15A 的部分E中；基于對(duì)前述的像頻圖案化的考慮，區(qū)域50'內(nèi)的完美結(jié)構(gòu)不被認(rèn)為 是有利的，區(qū)間的密堆取向方向的排歹他是如此。圖15B中部分E的放大 圖更詳細(xì)地顯示了表面特征的結(jié)構(gòu)顆f她界52'、空位56'以及粒度雜質(zhì)54'。通過圖15A和15B中的半球狀小透鏡60、區(qū)域50'、顆粒邊界52，、粒度雜質(zhì) 54鄰空位56，與圖7中對(duì)應(yīng)的微球44、區(qū)域50、顆粒邊界52、粒度雜質(zhì)54以 及空位56的結(jié)構(gòu)比較，正如之前參考圖7所描述的，可以看出光重定向膜30 的表面與使用小球密堆陣列的初始模板是平行的。如同研究晶體結(jié)構(gòu)的技術(shù)人 員理解取向方向，任意兩個(gè)相鄰區(qū)域50'的密堆取向方向常常不同。
利用實(shí)施例1和2中描述的模制技術(shù)能高度精確地復(fù)制模具表面，以致于 在光重定向膜30上的半球狀的小透鏡尺寸的分布具有小于0.35，,小于0.2， 最，小于0.15的變異系數(shù)(cv)。
圖16是光重定向膜30的截面部分的透視圖，顯示了沿其成形表面的半球 狀小透鏡60。利用本發(fā)明的制造方法，沿表面平面中任意方向所取的垂直于光 重定向膜30表面的截面圖均為半圓形形沃。
在之前參照?qǐng)D4A和4B戶腿的以及實(shí)施例1和2給出的實(shí)施方式中，執(zhí)行 了某種模制工藝來復(fù)制結(jié)構(gòu)化的模板表面46，以制造光重定向膜30。應(yīng)注意， 替代的實(shí)施方式將結(jié)構(gòu)化的模板表面46本身用作光重定向制品。也就是說，如 參照?qǐng)D4B所描述的，通過將微球44駄到駄材料42而形成的結(jié)構(gòu)，其本身 在多種應(yīng)用中可被用于使光線重新定向。因此，例如在一個(gè)實(shí)施方式中，微球 44是透明的，且與^A材料42的折射率相匹配。結(jié)構(gòu)化的模板46可以結(jié)合到 襯底40上，也可單獨(dú)使用，例如通過固化^A材料42。
再參考圖1，本發(fā)明的光重定向膜30可被用作顯示器裝置10的光重定向制 品20。由于本發(fā)明的方法提供了一種填充因數(shù)已增加了的光重定向制品，并可 獲得優(yōu)于常規(guī)光重定向膜的改善的，，因此可為在光源14與LCD面板12之 間僅需單片光重定向膜的顯示器應(yīng)用，而不是如圖1的框圖所示的、常規(guī)顯示 器通常所需的兩層或多層光重定向制品。除了用于在背光顯示器中使光重新定 向，本發(fā)明的光重定向制品也可用于許多不同的應(yīng)用，例如Jlf射I^表面?？?提供額外的涂層例如反射或抗反身t凃?qū)?，例如光重定向膜或其他類型的制品?與反射表面或其他元件結(jié)合使用。例如，這將使得光重定向制品可用于反光鏡 應(yīng)用。
本發(fā)明已通過具體參考某，選的實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是應(yīng)理解 的是，在不背離本發(fā)明范圍的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在本發(fā)明如上所述的 范圍和如附加的權(quán)利要求中所記錄的范圍內(nèi)，對(duì)其進(jìn)行變動(dòng)和改進(jìn)。例如，微球44半嵌入到嵌入材料42的表面可以使用化爭M喊其他軟化材料的方法。 微球的DASA堆積可在判蟲的供體片或其它供體表面雄行，隨后翻乍掛共 向駄層42 (圖4B)駄的HCP圖案的中間體，趙后供體片可被去除。因 此，^j共的是由半球狀貨爐鏡陣列形成的光重定向制品。
權(quán)利要求
1.一種用于形成光重定向制品的方法，包括a)通過施加嵌入材料層來處理襯底的表面；b)使用干燥輔助自組裝來組裝微球的密堆層，并將所述微球的密堆層施加到所述經(jīng)處理的表面上；以及c)將所述微球半嵌入到所述嵌入材料層的表面中。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它進(jìn)一步包括d) 形成作為通過c)中的將所述微球半^x到戶;Ma材料層的所述表面形成的^^表面的陰模的模；以及e) 4頓戶服機(jī)每戶脫成形表面復(fù)制到透明介質(zhì)上，以形成光重定向膜的成 形表面。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，戶，微球由玻璃或聚合物制成。
4. 如權(quán)利要求1臓的方法，其特征在于，駄臓微球包括將熱、壓力 或溶劑中的一種或多種施加到戶，襯底的經(jīng)處理的表面上。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，b)中的組^fM微球的密堆層包括將戶;M微球的密堆層組裝到供體的表面；b)中的將戶;M微球的密堆層施力口 到所述經(jīng)處理的表面包括將所述微球的密堆層從戶;M供體表面轉(zhuǎn)移到所述經(jīng)處 理的表面。
6. —種光重定向制品，包括成形表面，該表面包含多個(gè)六方密堆的半球狀小透鏡的二維區(qū)域，其中，戶脫半球狀小邀竟直徑的變異系數(shù)小于約0.35，至少兩個(gè)吡鄰區(qū)域具有不同的 密堆取向方向，并_^14^界勾畫出相鄰區(qū)±或之間的界面；其中，在垂直于戶;M成形表面的角度上取截面，任意區(qū)域中超過半數(shù)的所述經(jīng)取截面的小慰竟的,基本上為半圓形。
7. 如權(quán)利要求6戶腿的光重定向制品，^#征在于，戶腿半球狀小邀體 徑的變異系數(shù)小于約0.2。
8. 如權(quán)利要求6所述的光重定向制品，其特征在于，它進(jìn)一步包括支撐所 述成形表面的襯底。
9. 一種顯示器裝置，包括a) 可激發(fā)以對(duì)區(qū)每^f共照明的光源；b) 在戶腿照明的M^各中用于調(diào)整戶誠照明的光重定向膜，包括鵬表面， 所述表面包括多個(gè)六方密堆的半球狀小透鏡的二維區(qū)域，其中，所述半球狀小 透鏡直徑的變異系數(shù)小于約0.35，至少兩個(gè)舭鄰區(qū)域具有不同的密堆取向方向， 并鵬禾她界勾畫出相鄰區(qū)^t間的界面；其中，在垂直于所述成形表面的角度上取截面，任意區(qū)域中超過半數(shù)的所 述經(jīng)取截面的小透鏡的開鄰基本上為半圓形；以及c) 顯示器面板，戶;M面板被布置為調(diào)整來自所述光重定向膜的入射調(diào)整后的照明，從而形成圖像。
10. 如權(quán)利要求9戶腿的顯示器裝置，其特征在于，戶腿顯示器面板是液晶 顯示器面板。
全文摘要
本發(fā)明涉及光重定向制品，提供了一種用于形成光重定向制品的方法，其中，通過施加嵌入材料層來處理襯底的表面。微球密堆層通過干燥輔助自組裝得以組裝，并施加到經(jīng)處理的表面。隨后，將微球半嵌入到嵌入材料層的表面中。
文檔編號(hào)F21V5/00GK101655211SQ20091016692
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者C·C·安德森, C·W·蘭德爾, K·查理 申請(qǐng)人:Skc哈斯顯示器薄膜有限公司