专利名称：光控制膜及其制备和用途的制作方法
背景技术：
光控制(light management)膜广泛用于背部照明显示装置，例如便携式计算机的平板显示器。它们用于控制具有视角功能的显示器光强度。包含热塑性基层例如聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，及微观结构棱柱层的光控制膜是已知的。然而，在装置制备期间处理此类光控制膜能引起静电能的积聚，这从而导致对灰尘的吸引。灰尘在膜上的积聚增加了器件制备时间，降低了器件产率，并对器件外观有害。此外，平板显示器，例如采用大量的以获得所期望的亮度和朝向观察者的光漫射的方式排列的膜。注意到所采用的膜的数目增加，显示器的超厚度增加。
因为存在对越来越薄的平板显示装置的需求，在本领域中所需要的是多功能光控制膜，以及具有改善的防静电、防尘特性的光控制膜。
发明简述上述及其他缺点可由光控制膜减少，该光控制膜包含第一层，该层包含热塑性树脂，该热塑性树脂选自芳族聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚苯醚、聚苯醚/苯乙烯聚合物掺混物、聚酰胺、聚酮、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯及其掺混物，及具有以下结构的磷磺酸盐，
其中每次出现时，X独立为卤素或氢，条件是至少一个X为卤素；m、p和q为0-12的整数；n为0或1，条件是当n为1时，p和q不都为0；R1-R3各自独立为C1-C12烃基；R4为C1-C18烃基；和Y选自 其中R5为氢或C1-C12烃基；和置于该第一层面上的第二层；其中该第二层为可固化组合物的固化产物；和其中该第二层的折光率至少为1.5。
其他实施方案，包括制备光控制膜的方法和包含光控制膜的平板显示器将在下面详细描述。
附图简述现在来看附图，其中在几个图中相似元件编号相似
图1为包含第一层10和第二层20的光控制膜1片段的横截面示意图；和图2为包含第一层10、第二层20、第一屏蔽层30和第二屏蔽层40的光控制膜1片段的横截面示意图。
发明详述本发明人对减少光控制膜的静电积聚和灰尘吸引进行了广泛的研究。他们惊奇地发现，将特殊类型的磷磺酸盐加入到热塑性第一层(基层)中戏剧性地改善了该膜的防静电和防尘特性，即使该磷磺酸盐不加入到第二层(固化层)中。磷磺酸盐的加入将热塑性基层的表面电阻率减少达四个数量级或更多，并将整个光控制膜的静态衰减半衰期减少达三个数量级或更多。
该光控制膜包含包括热塑性树脂的第一层。合适的热塑性树脂包括例如芳族聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚苯醚、聚苯醚/苯乙烯聚合物掺混物、聚酰胺、聚酮、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯及其掺混物。在一个实施方案中，热塑性树脂包含芳族聚碳酸酯。基于第一层总组合物计，第一层可包含约50％至约99.99％重量的热塑性树脂。在该范围内，热塑性树脂量可尤其为至少约90％重量，更尤其为至少约95％重量，还更尤其为至少98％重量。
除了热塑性树脂外，第一层还包括赋予防静电特性的磷磺酸盐。合适的磷磺酸盐包括具有以下结构的那些化合物 其中每次出现时，X独立为卤素或氢，条件是至少一个X为卤素；m、p和q为0-12的整数；n为0或1，条件是当n为1时，p和q不都为0；R1-R3各自独立为C1-C12烃基；R4为C1-C18烃基；和Y选自 其中R5为氢或C1-C12烃基。如本文中使用，术语“烃基”，不论它本身，还是作为前缀、后缀或另一术语的部分使用，指仅含有碳和氢的基团。该基团可为脂族或芳族、直链、环状、双环、支链、饱和或不饱和的。它也可含有脂族、芳族、直链、环状、双环、支链、饱和和不饱和烃部分的组合。然而当如此陈述时，烃基可含有超过和多于该取代基碳和氢数目的杂原子。因此，当具体指明含有此类杂原子时，该烃基或亚烃基也可含有羰基、氨基、羟基等，或者在烃基的主链中它可含有杂原子。如本文中使用，术语“卤素”包括氟、氯、溴和碘。
在一个实施方案中，磷磺酸盐具有上述结构，其中n、p和q为零，且m为1-12。因此，磷磺酸盐具有如下结构
其中每次出现时，X独立为卤素或氢，条件是至少一个X为卤素；R1-R3各自独立为C1-C12烃基；R4为C1-C18烃基。
在一个实施方案中，磷磺酸盐为氟化磷磺酸盐，并由含有机磺酸根阴离子和有机磷阳离子的碳氟化合物组成。此类氟化有机磺酸根阴离子的实例包括全氟甲磺酸根、全氟丁磺酸根、全氟己磺酸根、全氟庚磺酸根、全氟辛磺酸根等。上述有机磷阳离子的实例包括脂族磷阳离子，例如四甲基磷、四乙基磷、四丁基磷、三乙基甲基磷、三丁基甲基磷、三丁基乙基磷、三辛基甲基磷、三甲基丁基磷、三甲基辛基磷、三甲基月桂基磷、三甲基硬脂基磷、三乙基辛基磷；和芳族磷阳离子，例如四苯基磷、三苯基甲基磷、三苯基苄基磷、三丁基苄基磷；等。
磷磺酸盐可由任一这些有机磺酸根阴离子和有机阳离子的任何组合获得，但是不限于上述实例。氟化磷磺酸盐可通过将相应的磺酸和季氢氧化磷在溶剂混合物中混合，接着蒸发该溶剂混合物，以非常纯的形式制备。例如，四丁基磷全氟丁磺酸盐可通过以下方法制备将98.6克(g)全氟丁磺酸、200毫升(mL)40％重量的氢氧化四丁基磷溶液及500mL溶剂混合物置于烧瓶中，室温搅拌该混合物一小时，分离磷磺酸盐，它作为油层分离，用100mL水洗涤，并用真空泵蒸发溶剂，产率约95％。
在一个实施方案中，磷磺酸盐包含四-正丁基磷九氟正丁基磺酸盐(四丁基磷1，1，2，2，3，3，4，4，4-九氟-1-丁磺酸盐；化学文摘服务登录号220689-12-3)。
磷磺酸盐可以有效改善光控制膜防静电特性的量使用。基于第一层总组合物计，该量通常为约0.00001％至约2％重量。在该范围内，尤其是磷磺酸盐的量可为至少0.001％重量，更尤其是至少0.1％重量，还更尤其是至少0.2％重量。也在该范围内，尤其是磷磺酸盐的量可达1.5％重量，更尤其达1％重量。
在一个实施方案中，光控制膜基本上无与氟化磷磺酸盐不同的氟化化合物。为了改善光控制膜的环境友好，使卤化化合物的含量最小化可能是理想的。
第一层的厚度通常可为约25至约300微米。在该范围内，尤其是厚度可为至少约50微米，更尤其是至少100微米。也在该范围内，尤其是厚度可达约250微米，更尤其达200微米。
除了第一层外，光控制膜包含置于第一层面上的第二层。第二层的折光率至少为1.5，更尤其是至少为约1.61。第二层是可固化组合物的固化产物。可固化组合物通常包含可聚合化合物。如本文中使用，可聚合化合物为包含一个或多个官能团的单体或低聚物，所述官能团能够进行自由基、阳离子、阴离子、热或光化学聚合反应。合适的官能团包括例如丙烯酸酯、异丁烯酸酯、乙烯基、环氧化物等。
在一个实施方案中，可固化组合物包含在烷烃部分中具有2至约12个碳原子的烷二醇二(甲基)丙烯酸酯。如本文中使用，-(甲基)丙烯酰基-部分包括-丙烯酰基-、异丁烯酰基-、-硫代丙烯酰基-(CH2＝CH2-C(＝O)-S-)和-硫代异丁烯酰基-(CH2＝CH(CH3)-C(＝O)-S-)。合适的烷二醇二(甲基)丙烯酸酯包括例如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，8-辛二醇二丙烯酸酯、1，10-癸二醇二丙烯酸酯等及其混合物。在一个实施方案中，烷二醇二(甲基)丙烯酸酯包含1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯。
在一个实施方案中，可固化组合物包含具有如下结构的多官能团(甲基)丙烯酸酯
其中R6为氢或甲基；X1为O、NH或S；R7为具有r价的取代或未取代的C1-C100烃基；r为2、3或4。R7上的取代基可包括氟、氯、溴、碘、C1-C6烷基、C1-C3全卤代烷基、羟基、C1-C6酮、C1-C6酯、N，N-(C1-C3)烷基取代的酰胺等或其组合。
在一个实施方案中，可固化组合物包含二官能团(甲基)丙烯酸酯、芳基醚(甲基)丙烯酸酯及聚合引发剂。
二官能团(甲基)丙烯酸酯可具有如下结构 其中R6为氢或甲基；X1为O、NH或S；R8具有如下结构 其中Q为-C(CH3)2-、-CH2-、-C(O)-、-O-、-S-、-S(O)-或-S(O)2-；R9为C1-C6亚烷基或羟基取代的C1-C6亚烷基；每次出现时，t独立为0、1、2、3或4；和d为1-3。合适的二官能团(甲基)丙烯酸酯包括例如2，2-双(4-(2-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基)苯基)丙烷；2，2-双((4-(甲基)丙烯酰氧基)苯基)丙烷；(甲基)丙烯酸3-(4-{1-[4-(3-丙烯酰氧基-2-羟基-丙氧基)-3，5，-二溴-苯基]-1-甲基-乙基}-2，6-二溴-苯氧基)-2-羟基-丙基酯；(甲基)丙烯酸3-[4-(1-{4-[3-(4-{1-[4-(3-丙烯酰氧基-2-羟基-丙氧基)-3，5，-二溴-苯基]-1-甲基-乙基}-2，6-二溴-苯氧基)-2-羟基-丙氧基]-3，5-二溴-苯基}-1-甲基-乙基)-2，6-二溴-苯氧基]-2-羟基-丙基酯；等及其组合。二官能团(甲基)丙烯酸酯例如可通过以下方法制备将溴化双酚与环氧氯丙烷反应形成环氧化物共聚物，然后该共聚物与(甲基)丙烯酸反应，生成二官能团(甲基)丙烯酸酯。二官能团(甲基)丙烯酸酯也可从商业上获得，例如基于四溴化双酚A二环氧化物反应产物的多官能团(甲基)丙烯酸酯可从UCB Chemicals以RDX 51027获得。商业上另外可获得的多官能的环氧化物包括例如EB600、EB3600、EB3700、EB3701、EB3702和EB3703，所有这些可从UCB Chemicals获得，以及可从Sartomer获得的CN 104和CN 120。基于总可固化组合物计，二官能团(甲基)丙烯酸酯可以约10％至约90％重量的量存在。在该范围内，尤其是二官能团(甲基)丙烯酸酯的量可为至少约35％重量，更尤其是至少约45％重量，甚至更尤其是至少约50％重量。也在该范围内，尤其是二官能团(甲基)丙烯酸酯的量可达约70％重量，更尤其达约65％重量，甚至更尤其达约60％重量。
芳基醚(甲基)丙烯酸酯可具有如下结构 其中R6为氢或甲基；X1为O、NH或S；X2为O、NH或S；R10为取代或未取代的二价C1-C12亚烷基或亚烯基；Ar为取代或未取代的C6-C12芳基，包括苯基；其中R10和Ar上的取代基可独立包括氟、氯、溴、碘、C1-C6烷基、C1-C3全卤代烷基、羟基、C1-C6酮、C1-C6酯、N，N-二(C1-C3)烷基酰胺，或包含至少一种上述取代基的组合。当被取代时，Ar基团可被单-、二-、三-、四-或五-取代。如本文中使用，“芳基醚”包括芳基醚和芳基硫醚，芳基硫醚也称为芳基硫化物。在一个实施方案中，X2为S。在一个实施方案中，芳基醚(甲基)丙烯酸酯包含(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸2-苯硫基乙基酯或其组合。制备芳基醚(甲基)丙烯酸酯的方法在本领域中是已知的。例如，在Trapasso等的美国专利号5,498,751和Bishop等的美国专利号6,714,712中描述了异丁烯酸2-苯氧基乙酯的合成。芳基醚异丁烯酸酯也可从商业上获得。例如，丙烯酸苯硫基乙酯可从BimaxCompany以BX-PTEA获得，丙烯酸2-苯氧基乙酯可从Sartomer以SR339获得。基于总可固化组合物计，芳基醚(甲基)丙烯酸酯以约15％至约70％重量的量存在。在该范围内，尤其是芳基醚(甲基)丙烯酸酯的量可为至少约20％重量，更尤其为至少约30％重量。也在该范围内，尤其是芳基醚(甲基)丙烯酸酯的量可达约60％重量，更尤其达约50％重量，甚至更尤其达约40％重量。
合适的聚合引发剂及其用量在下面讨论。
在另一个实施方案中，可固化涂层包含二官能团(甲基)丙烯酸酯、芳基醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸溴代芳酯及聚合引发剂。二官能团(甲基)丙烯酸酯和芳基醚(甲基)丙烯酸酯与上述的那些相同。(甲基)丙烯酸溴代芳酯具有如下结构 其中R6为氢或甲基；X1为O、NH或S；X3为O、NH或S；r为0、1、2或3，s为0或1，条件是如果r为0，则s为0；u为3、4或5。合适的(甲基)丙烯酸溴代芳酯包括例如(甲基)丙烯酸2，4，6-三溴苄酯、(甲基)丙烯酸四溴苄酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯、(甲基)丙烯酸五溴苯酯及(甲基)丙烯酸五溴苄酯。制备(甲基)丙烯酸溴代芳酯的方法在本领域是已知的。例如，Blumenfeld等的美国专利号4,059,618描述了各种(甲基)丙烯酸溴化苄酯的制备。(甲基)丙烯酸溴代芳酯也可从商业上获得。例如，丙烯酸五溴苄酯可从Ameribrom以FR1025M获得。二官能团(甲基)丙烯酸酯和芳基醚(甲基)丙烯酸酯的量可与上述的那些相同。基于总可固化组合物计，(甲基)丙烯酸溴代芳酯的量可为约1％至约20％重量。在该范围内，(甲基)丙烯酸溴代芳酯的量尤其可为至少约3％重量，更尤其是至少约4％，甚至更尤其是至少约5％重量。也在该范围内，(甲基)丙烯酸溴代芳酯的量尤其可达约15％重量，更尤其达约10％重量，甚至更尤其达约8％重量。
在另一个实施方案中，可固化组合物包含具有以下结构的高折光率单体 其中Z为烯属不饱和基团；X4为O、S或NH；L1和L2各自独立为C1-C3亚烷基、-(C1-C3亚烷基)-S-(C1-C3亚烷基)-或-(C1-C3亚烷基)-O-(C1-C3亚烷基)-；R11为氢或C1-C6烷基；R12和R13各自独立为包括苯基或萘基的芳基、芳基(C1-C6亚烷基)-、杂芳基或杂芳基(C1-C6亚烷基)-，各基团被0-5个独立选自以下的取代基取代卤素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、(C1-C4烷基)S-、C1-C4卤代烷基及C1-C4卤代烷氧基；Y1和Y2各自独立为O、S、NH或N。在该实施方案的一个选项中，Y1和Y2均为S，及i)X4为S，或ii)R12和R13中至少一个为如前所述取代的杂芳基或杂芳基(C1-C6亚烷基)，或iii)L1和L2之一或两者为-(C1-C3亚烷基)-S-(C1-C3亚烷基)-或-(C1-C3亚烷基)-O-(C1-C3亚烷基)-。在该实施方案的另一个选项中，Y1或Y2为N，各相应的组合R12-Y1或R13-Y2独立为除咔唑外的含N杂芳基。在该实施方案的另一个选项中，Z为丙烯酰基、异丁烯酰基、乙烯基或烯丙基；X为O或S；和R为氢。“高折光率单体”指可对包含它的固化组合物的折光率增加做出贡献的单体。在2004年7月21日递交的共同待审美国专利顺序号-[7-21-04递交的代理人编号134434-7]中描述了另外的高折光率单体和包含它们的可固化组合物。
上述可固化组合物包含促进可固化组分聚合的聚合引发剂。合适的聚合引发剂包括当暴露于紫外照射时能促进各组分聚合的光敏引发剂。特别合适的光敏引发剂包括氧化膦光敏引发剂。此类光敏引发剂的实例包括可从Ciba Specialty Chemicals获得的氧化膦光敏引发剂IRGACURE和DAROCUR系列；BASF Corp.的LUCIRIN系列；和可从Lamberti获得的光敏引发剂ESACURE系列。其他有用的光敏引发剂包括基于酮的光敏引发剂，例如羟基烷基苯基酮和烷氧基烷基苯基酮及硫烷基苯基吗啉代烷基酮。苯偶姻醚光敏引发剂也合适。可使用上述光敏引发剂的组合。
聚合引发剂可包括在热活化下促进聚合反应的过氧-基引发剂。有用的过氧化物引发剂的实例包括例如过氧化苯甲酰、过氧化二枯基、过氧化甲乙酮、月桂基过氧化物、过氧化环己酮、叔丁基氢过氧化物、叔丁基苯氢过氧化物、过辛酸叔丁酯、2，5-二甲基己烷-2，5-二氢过氧化物、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)-己-3-炔、二叔丁基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、α，α′-双(叔丁基过氧基-间-异丙基)苯、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷、二枯基过氧化物、间苯二甲酸二(叔丁基过氧基)酯、过氧苯甲酸叔丁酯、2，2-双(叔丁基过氧基)丁烷、2，2-双(叔丁基过氧基)辛烷、2，5-二甲基-2，5-二(苯甲酰基过氧基)己烷、二(三甲基甲硅烷基)过氧化物、三甲基甲硅烷基苯基三苯基甲硅烷基过氧化物等及其组合。
聚合引发剂可以有效促进可固化组合物固化的量使用。例如，聚合引发剂可以基于该组合物总重量约0.01％至约10％重量的量使用。在该范围内，聚合引发剂的量可优选使用至少约0.1％重量，更优选至少约0.5％重量。也在该范围内，聚合引发剂的量可优选使用达约3％重量，更优选达约1％重量。
其他合适的可固化组合物包括2003年1月6日递交的普通转让的美国申请顺序号10/336,493中描述的那些。
第二层的折光率为至少1.5，更尤其是至少1.61，还更尤其是至少1.63。可通过在可固化组合物中包括金属氧化物纳米颗粒，增加第二层的折光率。例如，Olson等的美国专利号6,261,700 B1、Arpac等的美国专利号6,291,070 B1以及普通转让的共同待审美国专利顺序号10/652,812中描述了合适的金属氧化物纳米颗粒及其制备方法。例如，金属氧化物纳米颗粒可通过包括以下步骤的方法制备周酸性醇溶液水解金属醇盐，其中该酸性醇溶液包含烷醇、水和酸，以形成包含金属氧化物纳米颗粒的第一溶胶；用有机硅烷处理该第一溶胶，形成包含处理过的金属氧化物纳米颗粒的第二溶胶；和以有机碱与酸的摩尔比率为约0.1∶1至约0.9∶1的量，使用有机碱处理该第二溶胶，形成包含处理过的金属氧化物纳米颗粒的第三溶胶。该金属醇盐中的金属可为例如钛、铈、锆或锡。该金属醇盐中的醇化物可为例如直链或支链C1-C12醇化物。
由可固化组合物固化获得的固化树脂的玻璃化转变温度可为至少约35℃，尤其是至少约40℃。固化树脂也可具有一种或多种以下特性约70至约700千克/平方厘米(kg/cm2)的拉伸强度；约140至约14,000kg/cm2的弹性模量；约5％至约300％的断裂伸长率；至少约91％的透光率；雾度值小于约5％；和小于或等于约0.002的重折率。固化涂层厚度为约10至约30微米的样品的透光率和雾度均可在雾度计上测定。
可固化组合物可任选还包含选自以下的添加剂阻燃剂、抗氧化剂、热稳定剂、紫外线稳定剂、染料、着色剂、防静电剂、表面活性剂等及其组合，只要它们不对该组合物的聚合反应或第二层的特性产生不利的影响。
第二层的厚度可为约10至约100微米。在该范围内，第二层的厚度尤其可为至少约20微米，更尤其为至少约35微米。也在该范围内，第二层的厚度尤其可达约80微米，更尤其达约60微米。
为了在光控制层的制备和将其加入到器件之间的保护和操作方便，除第一层和第二层外光控制层可包含一个或多个屏蔽层。例如，光控制层可包含置于第一层背向第二层的表面上的屏蔽层，和/或置于第二层背向第一层的表面上的屏蔽层。合适的屏蔽层包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯或其组合的单层或共挤出层，其中第一或第二层的粘合通过压敏粘合剂或者静电控制。
一个实施方案为光控制膜，该膜包含第一层，该层包含芳族聚碳酸酯，及具有以下结构的磷磺酸盐 其中每次出现时，X独立为卤素或氢，条件是至少一个X为卤素；R1-R3各自独立为C1-C12烃基；R4为C1-C18烃基；和置于该第一层面上的第二层；其中该第二层的折光率至少为1.5；和其中该第二层为可固化组合物的固化产物，该可固化组合物包含具有以下结构的多官能团(甲基)丙烯酸酯 其中R6为氢或甲基；X1为O、NH或S；R7为具有r价的取代或未取代的C1-C100烃基；r为2、3或4。
另一个实施方案为光控制膜，该膜包含第一层，该层包含芳族聚碳酸酯，及四-正丁基磷九氟-正丁基磺酸盐；和置于该第一层面上的第二层；其中该第二层的折光率至少为1.61；和其中该第二层为可固化组合物的固化产物，该可固化组合物包含具有以下结构的二官能团(甲基)丙烯酸酯
其中R6为氢或甲基；X1为O、NH或S；R8具有以下结构 其中Q为-C(CH3)2-、-CH2-、-O-、-S-、-C(O)-、-S(O)-或-S(O)2-；R9为C1-C6亚烷基或羟基取代的C1-C6亚烷基；每次出现时，t独立为0、1、2、3或4；和d为1-3；具有以下结构的芳基醚(甲基)丙烯酸酯 其中R6为氢或甲基；X1为O、NH或S；X2为O、NH或S；R10为取代或未取代的二价C1-C12亚烷基或亚烯基；Ar为取代或未取代的C6-C12芳基，包括苯基；其中R10和Ar上的取代基可独立包括氟、氯、溴、碘、C1-C6烷基、C1-C3全卤代烷基、羟基、C1-C6酮、C1-C6酯、N，N-二(C1-C3)烷基酰胺，或包含至少一种上述取代基的组合；和聚合引发剂。
在一个实施方案中，第二层在背向第一层的表面上带有微观结构图案。更尤其是，第一层(基膜)包含第一表面(即，当在平板显示器中应用时朝向LCD的第一层的表面，更尤其是朝向该器件使用者的第一层的表面)及第二表面(即，朝向光导向装置的表面，更尤其是朝向远离器件使用者的表面)，其中该第二层的放置可使其与第一层的第一表面进行物理交流。
在实施方案中，第一层包含第二表面，该表面可包含抛光表面或刻花表面(例如消光表面、天鹅绒表面等)。应注意当在便携式计算机中采用刻花的第二表面时，所采用膜的整个厚度最好可减少至少光漫射膜的厚度。更尤其是，整个厚度可以减少大于或等于约50微米，更特别是大于或等于约100微米。
术语“抛光”、“消光”和“天鹅绒”是本领域技术人员易于理解的术语。例如，抛光表面可以具有小于0.3微米的表面粗糙度(Ra)；消光(例如微消光、中度消光、过程(course)消光等)表面可以具有0.3微米-2.2微米的表面粗糙度(Ra)；而天鹅绒表面可以具有大于2.2微米的表面粗糙度(Ra)。应注意术语表面粗糙度(Ra)是本领域技术人员易于理解的术语。一般而言，Ra是膜平均粗糙度的量度。它可通过对表面高度和平均高度间之差的绝对值进行积分，并除以一维表面侧面的测量长度，或二维表面侧面的测量面积测定。更尤其是，表面粗糙度可以用可在商业上从Kosaka Laboratory Ltd.获得的Serfcorder SE4000K测定，其中表面粗糙度根据ASME B46.1-1995测定。
此外，光控制膜的第一层可具有足够消除显示装置中至少一个光漫射膜(例如，底部光漫射膜)的雾度值。换句话说，光控制膜可以是多功能膜，沿视轴(即正交(垂直)于显示器的轴)作用于直射光，并作为光漫射膜。本文中使用的关于光漫射膜，以及显示装置中采用的任何其他膜，例如背部照明显示装置的术语“顶部”和“底部”，易于被本领域技术人员理解。术语“顶部”通常指接近LCD的膜的一面或膜本身(即，接近和/或朝向观察者的面或膜本身)。相反，术语“底部”通常指远离LCD的膜的一面或膜本身(即远离和/或朝向远离观察者的膜本身的一面)。例如，第一层可具有约20％至约80％的雾度值。
应注意可预测并由下式计算雾度百分比雾度％＝100×(总漫透射)/(总透射)(1)
其中总透射是积分透光量；总漫透射是ASTM D1003定义的膜扩散的透光量。
一个实施方案是制备光控制膜的方法，该方法包括将可固化组合物涂覆到基体表面上；其中该基体包含选自以下的热塑性树脂芳族聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚苯醚、聚苯醚/苯乙烯聚合物掺混物、聚酰胺、聚酮、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯及其掺混物；和具有以下结构的磷磺酸盐 其中每次出现时，X独立为卤素或氢，条件是至少一个X为卤素；m、p和q为0-12的整数；n为0或1，条件是当n为1时，p和q不都为0；R1-R3各自独立为C1-C12烃基；R4为C1-C18烃基；和Y选自 其中R5为氢或C1-C12烃基；将所涂覆的基体通过由夹辊和具有微观结构图案原型的流延鼓限定的压缩辊隙；和在可固化组合物与微观结构图案原型接触的同时，将可固化组合物固化。
将可固化组合物涂覆到基体表面的方法，例如在Lu等的美国专利号5,175,030、Lu的5,183,597、Coyle等的5,271,968、Crouch等的5,468,542、Williams等的5,626,800和Fong等的6,280,063以及Coyle等的美国专利申请公布号2003/0108710 A1中有描述。
产生微观结构表面的方法包括例如Lu等的美国专利号5,175,030、Lu的5,183,597、Crouch的5,468,542、Williams等的5,626,800、O′Neill等的5,917,664、Cobb，Jr.等的5,919,551和Fong等的6,280,063以及Coyle等的美国专利申请公布号2003/0108710A1。
一个实施方案是光控制膜，该光控制膜包括任一上述第一层组合物和第二层组合物，并由任一上述方法制备。
另一个实施方案是包含光控制层的平的专利显示器。光控制膜可用作平板显示器或背部照明显示器以及投影显示器、交通信号和照明招牌的组件。例如，在Abileah等的美国专利号5,161,041、Cobb，Jr.等的6,052,164及Olczak等的美国专利申请公布号2003/0214728 A1中描述了掺入光控制膜的显示器。
图1是光控制膜1片段的横截面示意图。该光控制膜包含第一层10和第二层20，它们作为微观结构描绘。
图2是光控制膜1片段的横截面示意图，该光控制膜包含作为微观结构描绘的第一层10、第二层20、第一屏蔽层30及第二屏蔽层40。各屏蔽层通过粘合面与该光控制层的其余部分接触。
本文中公开的所有范围包括端点，并且各端点可互相组合。
通过以下非限定性实施例，进一步举例说明本发明。
实施例1-26，比较实施例1和2这些实施例描述了含有不同量的氟化磷磺酸盐的未涂覆聚碳酸酯膜的制备和电阻率测试。它还包括未涂覆和涂覆膜的静电衰减测试。将含有以下表1和2中规定量的四丁基磷全氟丁基磺酸盐(″FC-1″)的聚碳酸酯树脂，于270℃挤出，成为厚度约为175微米的基膜。该膜在维持于127℃的抛光铬压延辊和钢压延辊之间挤出，该钢压延辊用3/8-1/2英寸厚、70硬度计示硬度(durometer)的硅橡胶涂覆，用在辊内循环的43℃水冷却。
于23℃及50％相对湿度下，用Keithley 6517A型静电计和Keithley8009型电阻率测试设备测定表面电阻率。电极是用导电橡胶涂覆的不锈钢，具有50.8毫米外直径的中央电极和85.7毫米外直径的顶部电极。于100伏测定用于计算电阻率的电阻10分钟。样品尺寸为10平方厘米。在进行测定前，于23℃及50％相对湿度下将样品预处理48小时，所报道的结果为每种树脂组合物三个样品的平均值。
在未涂覆和涂覆膜上进行静电衰减测定。涂覆膜按以下方法制备。在挤出期间，将从Tredegar以Tru-Cling获得的底部屏蔽层涂覆在上述聚碳酸酯基膜。可固化涂料组合物含有约60％的溴化二官能团丙烯酸酯、约40％丙烯酸苯硫基乙酯及痕量的光敏引发剂。该溴化二官能团丙烯酸酯为从UCB Chemicals获得的四溴双酚A二缩水甘油醚二丙烯酸酯，具有以下结构 以约40微米的厚度，用凹槽辊将该涂料组合物涂覆于底部屏蔽的基膜上。根据Coyle等的美国专利申请公布号2003/0108710中描述的方法，用模塑工具将表面结构印到该涂层中。表面结构具有随机图案，这些图案具有不对称尖和槽、不均匀的大小、形状、取向及槽间距离。涂层在与工具接触时，用UV光固化。采用以Hitachi 7325得到的顶部屏蔽。在静电衰减测定前，所有膜均于23℃及50％相对湿度下预处理24小时。为了测定涂覆样品的静电衰减时间，从膜上切割下3英寸×8英寸(7.62厘米×20.32厘米)的测量样品，将两个屏蔽层迅速(约1秒内)剥离，以使基膜和涂覆层暴露，将该样品装在静电计设备上，以提供涂覆侧中央静电荷的测量，测量初始静电荷，并记录静电荷减少到其初始值一半所需的时间(“静态衰减半衰期”)。对未涂覆的膜而言，除去屏蔽并在测试前向膜表面施加-10千伏(kV)静电。将静电减少到-5kV所需的时间记录为静态衰减半衰期。
表1提供未涂覆膜的表面电阻率和静电衰减结果。表2提供涂覆膜的静电衰减结果。结果显示表面电阻率和静态衰减半衰期大致与加入到基础树脂的氟化磷磺酸盐的量成比例下降。许多膜表现出在约1至约100秒的理想范围内的衰减半衰期，及在约1011至约1014ohm/m2的理想范围内的表面电阻率。意外的是膜的涂覆侧表现出理想的防静电特性，即使仅在基膜(不是涂覆层)中加入防静电剂。
表1
表2
虽然本发明结合优选的实施方案进行了描述，但是本领域技术人员可理解可进行各种变化，并且同等物可代替其成员，而不背离本发明的范围。另外，可进行许多修改以使特定的情况或材料适应本发明的教导，而不背离其本质范围。因此，本发明将不限于作为实施本发明所考虑的最佳方式公开的特定实施方案，但是本发明将包括所有在权利要求范围内的实施方案。
在描述本发明的上下文中(尤其是在权利要求书的上下文中)，术语“一”和“该”及类似指示物的使用将解释为包括单数和复数，除非本文中另外指明或者明显地与上下文矛盾。此外，还应说明本文中的术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个成员与另一个成员相区分。
所有引用的专利、专利申请和其他参考文献，均通过引用而整体结合到本文中。
权利要求
1.一种光控制膜，所述膜包含第一层，该层包含选自以下的热塑性树脂芳族聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚苯醚、聚苯醚/苯乙烯聚合物掺混物、聚酰胺、聚酮、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯及其掺混物，及具有以下结构的磷磺酸盐 其中每次出现时，X独立为卤素或氢，条件是至少一个X为卤素；m、p和q为0-12的整数；n为0或1，条件是当n为1时，p和q不都为0；R1-R3各自独立为C1-C12烃基；R4为C1-C18烃基；和Y选自 -O-，-S-，-Se-， 其中R5为氢或C1-C12烃基；和置于所述第一层面上的第二层；其中所述第二层为可固化组合物的固化产物；和其中所述第二层的折光率至少为1.5。
2.权利要求1的光控制膜，其中所述热塑性树脂包含芳族聚碳酸酯。
3.权利要求1的光控制膜，其中n、p和q为0，且m为1-12。
4.权利要求1的光控制膜，其中所述磷磺酸盐包含四-正丁基磷九氟-正丁基磺酸盐。
5.权利要求1的光控制膜，其中基于所述第一层的总组合物计，所述磷磺酸盐存在的量为约0.00001％至约2％重量。
6.权利要求1的光控制膜，所述光控制膜基本上无与氟化磷磺酸盐不同的氟化化合物。
7.权利要求1的光控制膜，其中所述第一层的厚度为约25至约300微米。
8.权利要求1的光控制膜，其中所述可固化组合物包含可聚合化合物，该可聚合化合物包含至少一种选自(甲基)丙烯酸酯、乙烯基和环氧化物的官能团。
9.权利要求8的光控制膜，其中所述可固化组合物还包含金属氧化物纳米颗粒。
10.权利要求8的光控制膜，其中所述可固化组合物还包含聚合引发剂。
11.权利要求1的光控制膜，其中所述可固化组合物包含具有以下结构的多官能团(甲基)丙烯酸酯 其中R6为氢或甲基；X1为O、NH或S；R7为具有r价的取代或未取代的C1-C100烃基，且r为2、3或4。
12.权利要求1的光控制膜，其中所述可固化组合物包含在烷烃部分中具有2至约12个碳原子的烷二醇二(甲基)丙烯酸酯。
13.权利要求1的光控制膜，其中所述可固化组合物包含具有以下结构的二官能团(甲基)丙烯酸酯 其中R6为氢或甲基；X1为O、NH或S；和R8具有以下结构 其中Q为-C(CH3)2-、-CH2-、-O-、-S-、-C(O)-、-S(O)-或-S(O)2-；R9为C1-C6亚烷基或羟基取代的C1-C6亚烷基；每次出现时，t独立为0、1、2、3或4；和d为1-3；具有以下结构的芳基醚(甲基)丙烯酸酯 其中R6为氢或甲基；X1为O、NH或S；X2为O、NH或S；R10为取代或未取代的二价C1-C12亚烷基或亚烯基；Ar为取代或未取代的C6-C12芳基，包括苯基；其中R10和Ar上的取代基可独立包括氟、氯、溴、碘、C1-C6烷基、C1-C3全卤代烷基、羟基、C1-C6酮、C1-C6酯、N，N-二(C1-C3)烷基酰胺，或包含至少一种上述取代基的组合；和聚合引发剂。
14.权利要求13的物品，其中基于所述总可固化组合物计，所述二官能团(甲基)丙烯酸酯以约10％至约90％重量的量存在。
15.权利要求13的物品，其中基于所述总可固化组合物计，所述芳基醚(甲基)丙烯酸酯单体以约15％至约70％重量的量存在。
16.权利要求1的物品，其中所述可固化组合物包含具有以下结构的二官能团(甲基)丙烯酸酯 其中R6为氢或甲基；X1为O、NH或S；和R8具有以下结构 其中Q为-C(CH3)2-、-CH2-、-O-、-S-、-C(O)-、-S(O)-或-S(O)2-；R9为C1-C6亚烷基或羟基取代的C1-C6亚烷基；每次出现时，t独立为0、1、2、3或4；和d为1-3；具有以下结构的芳基醚(甲基)丙烯酸酯 其中R6为氢或甲基；X1为O或S；X2为O、NH或S；R10为取代或未取代的二价C1-C12亚烷基或亚烯基；Ar为取代或未取代的C6-C12芳基，包括苯基；其中R10和Ar上的取代基可独立包括氟、氯、溴、碘、C1-C6烷基、C1-C3全卤代烷基、羟基、C1-C6酮、C1-C6酯、N，N-二(C1-C3)烷基酰胺，或包含至少一种上述取代基的组合；具有如下结构的(甲基)丙烯酸溴代芳酯 其中R6为氢或甲基；X1为O或S；X3为O或S；r为0、1、2或3，且s为0或1，条件是如果r为0，则s为0；和u为3、4或5；和聚合引发剂。
17.权利要求1的光控制膜，其中所述可固化组合物包含具有以下结构的高折光率单体 其中Z为烯属不饱和基团；X4为O、S或NH；L1和L2各自独立为C1-C3亚烷基、-(C1-C3亚烷基)-S-(C1-C3亚烷基)-或-(C1-C3亚烷基)-O-(C1-C3亚烷基)-；R11为氢或C1-C6烷基；R12和R13各自独立为包括苯基或萘基的芳基、芳基(C1-C6亚烷基)-、杂芳基或杂芳基(C1-C6亚烷基)-，各基团被0-5个独立选自以下的取代基取代卤素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、(C1-C4烷基)S-、C1-C4卤代烷基及C1-C4卤代烷氧基；且Y1和Y2各自独立为O、S、NH或N。
18.权利要求17的光控制膜，其中Y1和Y2均为S，和其中i)X4为S，或ii)R12和R13中至少一个为如前所述取代的杂芳基或杂芳基(C1-C6亚烷基)，或iii)L1和L2之一或两者为-(C1-C3亚烷基)-S-(C1-C3亚烷基)-或-(C1-C3亚烷基)-O-(C1-C3亚烷基)-。
19.权利要求17的光控制膜，其中Y1或Y2为N，且各相应的组合R12-Y1或R13-Y2独立为除咔唑外的含N杂芳基。
20.权利要求17的光控制膜，其中Z为丙烯酰基、异丁烯酰基、乙烯基或烯丙基；X为O或S；和R为氢。
21.权利要求1的光控制膜，其中所述第二层的折光率为至少1.61。
22.权利要求1的光控制膜，其中所述第二层的厚度为约10至约100微米。
23.权利要求1的光控制层，所述光控制层还包含屏蔽层，该屏蔽层置于所述第一层背向所述第二层的表面上。
24.权利要求1的光控制层，所述光控制层还包含屏蔽层，该屏蔽层置于所述第二层背向所述第一层的表面上。
25.一种光控制膜，所述膜包含第一层，该层包含芳族聚碳酸酯，及具有以下结构的磷磺酸盐 其中每次出现时，X独立为卤素或氢，条件是至少一个X为卤素；R1-R3各自独立为C1-C12烃基；和R4为C1-C18烃基；和置于所述第一层面上的第二层；其中所述第二层的折光率为至少1.5；和其中所述第二层为可固化组合物的固化产物，该可固化组合物包含具有以下结构的多官能团(甲基)丙烯酸酯 其中R6为氢或甲基；X1为O、NH或S；R7为具有r价的取代或未取代的C1-C100烃基，且r为2、3或4。
26.一种光控制膜，所述膜包含第一层，该层包含芳族聚碳酸酯，及四-正丁基磷九氟-正丁基磺酸盐；和置于所述第一层面上的第二层；其中所述第二层的折光率为至少1.61；和其中所述第二层为可固化组合物的固化产物，该可固化组合物包含具有以下结构的二官能团(甲基)丙烯酸酯 其中R6为氢或甲基；X1为O、NH或S；且R8具有以下结构 其中Q为-C(CH3)2-、-CH2-、-C(O)-、-O-、-S-、-S(O)-或-S(O)2-；R9为C1-C6亚烷基或羟基取代的C1-C6亚烷基；每次出现时，t独立为0、1、2、3或4；和d为1-3；具有以下结构的芳基醚(甲基)丙烯酸酯 其中R6为氢或甲基；X1为O、NH或S；X2为O、NH或S；R10为取代或未取代的二价C1-C12亚烷基或亚烯基；Ar为取代或未取代的C6-C12芳基，包括苯基；其中R10和Ar上的取代基可独立包括氟、氯、溴、碘、C1-C6烷基、C1-C3全卤代烷基、羟基、C1-C6酮、C1-C6酯、N，N-二(C1-C3)烷基酰胺或包含至少一种上述取代基的组合；和聚合引发剂。
27.一种制备光控制膜的方法，所述方法包括将可固化组合物涂覆到基体表面上；其中所述基体包含热塑性树脂，该热塑性树脂选自芳族聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚苯醚、聚苯醚/苯乙烯聚合物掺混物、聚酰胺、聚酮、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯及其掺混物；和具有以下结构的磷磺酸盐 其中每次出现时，X独立为卤素或氢，条件是至少一个X为卤素；m、p和q为0-12的整数；n为0或1，条件是当n为1时，p和q不都为0；R1-R3各自独立为C1-C12烃基；R4为C1-C18烃基；和Y选自 -O-，-S-，-Se-， 其中R5为氢或C1-C12烃基；将所涂覆的基体通过由夹辊和具有微观结构图案原型的流延鼓限定的压缩辊隙；和在所述可固化组合物与所述微观结构图案原型接触的同时，将所述可固化组合物固化。
28.一种光控制膜，所述光控制膜按照权利要求27的方法制备。
29.一种平板显示器，所述显示器包含权利要求1的光控制层。
30.一种光控制膜，所述膜包含第一层，该层包含热塑性树脂，该热塑性树脂选自芳族聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚苯醚、聚苯醚/苯乙烯聚合物掺混物、聚酰胺、聚酮、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯及其掺混物，及具有以下结构的磷磺酸盐 其中每次出现时，X独立为卤素或氢，条件是至少一个X为卤素；m、p和q为0-12的整数；n为0或1，条件是当n为1时，p和q不都为0；R1-R3各自独立为C1-C12烃基；R4为C1-C18烃基；和Y选自 -O-，-S-，-Se-， 其中R5为氢或C1-C12烃基；和置于所述第一层第一表面上的第二层，其中所述第二层为可固化组合物的固化产物；和其中所述第二层的折光率至少为1.5，及其中所述第一层的第二表面包含刻花表面。
31.权利要求30的光控制膜，其中所述第二表面的表面粗糙度(Ra)大于0.3微米。
32.权利要求31的光控制膜，其中所述表面粗糙度(Ra)为0.3微米至约2.2微米。
全文摘要
光控制膜(1)包括具有热塑性树脂和特定磷磺酸盐的第一层(10)，及由可固化组合物形成的并具有至少1.5的折光率的第二层(20)。该光控制膜减少了静电积聚并减少了灰尘吸引，使得在显示装置例如便携式计算机的平板显示器的制备期间易于操作。
文档编号G02B5/30GK101052900SQ200580037925
公开日2007年10月10日 申请日期2005年9月1日 优先权日2004年9月10日
发明者C·杨, Y·胡, K·P·卡帕尔多, A·E·赫尔曼, Y·张, B·奇泽姆, P·斯米格尔斯基, D·J·科伊勒 申请人:通用电气公司