光控膜的制作方法

专利名称：光控膜的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及光控膜和装有该光控膜的显示器。具体地讲，本发明涉及具有 改善的透光性的光控膜。
背景技术：
光控膜(LCF)也称光准直薄膜，是构造成可调节透光性的光学薄膜。多种LCF是 已知的，并且通常包括具有多个平行凹槽的透光膜，其中凹槽由吸光材料形成。LCF可贴近显示器表面、图像表面或其他被观看表面设置。以垂直入射角度(即0 度视角)，观看者以垂直于薄膜表面的方向透过LCF观看图像，图像是可见的。随着视角的 增大，透过LCF的光量减少，直至截止视角，在该视角下基本上所有的光均被光吸收材料阻 挡，并且图像不再可见。通过阻挡其他人从通常的视角范围之外观察而保护了观看者的隐 私。LCF可通过模压聚碳酸酯基片上的可聚合树脂并进行紫外线固化来制作。此类 LCF可以商品名“用于笔记本电脑和液晶显示器的3M 滤光片”(3M Filters for Notebook Computers and IXD Monitors)从明尼苏达州圣保罗的3M公司购得。显示器技术的进步带来了消费者所需的更亮、分辨率更高且更节能的显示器。当 出于安全或其他目的而将LCF安置于显示器前方时，显示器的亮度和分辨率会降低。因此， 期望有一种不会降低显示器的亮度和分辨率的LCF。

发明内容
在一个方面，本发明涉及光控膜，其具有光输入表面和与光输入表面相背对的光 输出表面。该光控膜还包括交替的透射区和吸收区，这些区域设置于光输入表面和光输出 表面之间。各透射区具有折射率附，各吸收区具有折射率为N2，其中N2-N1不小于-0. 005。 该光控膜的相继的吸收区的平均节距为0. 070mm或更小。入射至光输入表面的光以65或 更大的最大相对亮度比(RBR)沿着垂直于光输出表面的方向离开光输出表面，并且离开光 输出表面时的有效极面视角(EPVA)为45°或更小。在一些实施例中，吸收区的最窄端处的 宽度可为8μπι或更小。


整个说明书中都参考了附图，其中类似的附图标记表示类似的部件，并且其中图1为LCF的剖视图。图2为微结构化膜制品的透视图。图3为LCF的透视图。图4为LCF的透视图。图5为背光型显示器的示意透视图。图6为各种LCF膜的亮度与取向的关系图。
图7为各种LCF的RBR与水平视角的关系图。图8为各种LCF的RBR与垂直视角的关系图。附图未必按比例绘制。附图中使用的类同标记表示类同的部件。然而应当理解，用 来表示给定图中某个部件的附图标记并非有意限定另一附图中标以相同附图标记的部件。
具体实施例方式本专利申请直接涉及在保持明确限定的截止视角的同时增加了透射光的亮度和 均勻度的LCF。具体地讲，本专利申请提供了一种LCF，其结合了一种或多种以下性质较小 的吸收区节距、较小的吸收区顶面与基部的纵横比、使得全内反射(TIR)降低或消除的所 选吸收与透射区的折射率选择、较小的(或者甚至消除)莫尔(moir6)初始偏角、较高的同 轴亮度以及较小的吸收区与透射区的纵横比。降低或消除莫尔初始偏角对于LCF使用者或安装者来说可能非常重要。例如，LCF 通常会以0°或90°的偏角工作。也就是说，隔栅取向通常为水平(从而保护垂直方向的 隐私)或垂直(从而保护水平方向的隐私)。LCF常常需要一些非零或非垂直的偏角以最 小化或消除莫尔效应(其可由例如在LCD的像素节距以及LCF的隔栅节距之间的干涉作用 引起)。莫尔效应的出现是可以消除的，例如通过将水平或垂直的LCF片材转换为具有偏角 的片材，这一转换可以通过相对于隔栅以一定角度进行切割来实现(即隔栅既不平行也不 垂直于该部分的边缘)。如果未予说明，莫尔效应还会使得图像质量下降。切割LCF部分使 其适应偏角从而对其进行转变以试图消除莫尔效应，这会造成大量的浪费。本文所述的LCF用来确保吸收区吸收尽可能多的入射光。这包括使用吸收介质 (如炭黑)，该吸收介质具有足够小的粒度用于填塞吸收区，使得可以进行充分的吸收以最 大程度减少漏光。高吸收区使得会通过这些区域而发生的漏光量最小化，从而控制LCF的 方向性和隐私保护功能。从本文所述的LCF吸收区反射的入射光也被最小化，以减少可能由这类反射引起 的伪像或“鬼”像。这通过确保吸收区相对于透射区的折射率选择成使得反射最小化(具 体地讲，最小化或者消除TIR)来实现。例如，在一些实施例中，吸收区的折射率N2选择成 使得相对于透射区的折射率W满足如下关系N2-N1彡-0. 005。LCF可设置在观看者和显示器的图像平面之间，以限制图像的视角。图像平面可包 括在(例如)液晶显示器(LCD)、图形显示器以及标记显示器中。如前所述，对于当前所述的LCF，可以对其吸收区与透射区的相对折射率进行选 择。这种选择可减少由LCF内的反射引起的重像。当透射区的折射率小于吸收区的折射率 时，某些入射到二者界面的光会折射至吸收区并被吸收(菲涅耳关系决定了被吸收和被反 射的量，该量是入射角与折射率差值的函数，最大程度的反射发生在所谓掠射角或接近掠 射角处)。这两个区的折射率可大致“匹配”，以使得吸收区的折射率略微高于(如果不等 于)透射区的折射率，并且基本上消除反射。尽管当入射光由吸收区和透射区之间的界面发生TIR时，可以提高装有LCF的显 示器的亮度，但这也会导致如上所述的重像。光线是否会发生TIR，可以根据光线在该界面 上的入射角以及透射区和吸收区所用材料的折射率差值来确定。当吸收区的折射率不大于 透射区的折射率时，例如透射区的折射率大于光吸收区的折射率超过约0. 005时，会发生TIR。图1示出了 LCF100的剖视图，该LCF包括光输出表面120和与光输出表面120相 背对的光输入表面110。尽管本文所述的光输入表面和光输出表面是用于参考目的，要认 识到在使用中，本文所述的LCF的光输出表面不是面向观看者就是面向显示源，并且其光 输入表面不是面向显示源就是面向观看者。LCF100包括交替的透射区130、吸收区140，以 及透射区130与吸收区140之间的界面150。透射区130具有底宽“W”并且彼此之间以节 距“P”相隔而设置，还包括吸收区140与光输出表面120之间的底面区域“L”。吸收区140 具有基面145、顶面155、高度“H”，并且彼此之间以节距“P”相隔而设置。界面150与光输 出表面120的法向160形成界面角ΘΙ()如本文所述，所谓表面的“法向”指垂直于该表面 的主平面，表面光滑度中不考虑所有局部变化。LCF100包括由交替的透射区130和吸收区 140的几何形状限定的内部截止视角Φ =。图2示出了包括至少一个微结构化表面210的微结构化膜制品200，可用于制备 LCF。在一个实施例中，微结构化表面210可包括多个凹槽201a-201d。如图2所示，连续基 体层230可存在于凹槽220的底部与微结构化膜制品200的相对表面211之间。凹槽220 或者也可以一直延伸而穿过微结构化膜制品200(未示出)。微结构化膜制品200也可以 包括基底层260，其可以与微结构化膜制品200形成整体或独立地加到微结构化膜制品200 上(通过挤出、浇注并固化、或其他某种方法)。图3示出了 LCF 300，其中图2的凹槽201a-201d通过用吸光材料350填充而具 有吸光性。微结构化膜200的凹槽201a-201d形状中的吸光材料350在下文中称为吸收区 140 (如图3及以下各图所示)。图4示出了 LCF400，该LCF还包括可与基底层260的材料相同或不同的任选覆盖 膜470。光覆盖膜470或基底层260的材料可包括(例如)市售的聚碳酸酯膜。可选择特 定的聚碳酸酯材料以提供糙面成品或光面成品。光覆盖膜470和基底层260可以两者均为 或其中一者为糙面的或光面的。这四种组合中的任一种都在本文的构思范围内。任选覆盖 膜470可以用粘合剂410粘合至微结构化表面。粘合剂410可为任何光学透明的粘合剂， 例如可紫外光固化的丙烯酸酯粘合剂、转移粘合剂等等。LCF400还包括光输入表面110和 与光输入表面110相背对的光输出表面120，二者一起确定主平面。再次应当理解的是，为 了便于描述本文所述的实施例，将LCF400设置为使得光输入表面110靠近吸收区140的基 面145;然而，光输入表面110也可以设置为与基面145相对，并靠近顶面155。换句话讲， LCF400可以设置为使得基面145更靠近将光注入光输入表面110的光源(未示出)，或者 LCF还可以设置为使得顶面155更靠近光源(未示出)。如图3和图4所示(并且更具体地标记于图1中)，吸收区140之间的透射区130 具有壁角θ τ、透射区底宽“W”、有效高度“H”、节距“P”(均示于图3中)，以及极面截止视 角ΦΡ(示于图4中)。对于对称的吸收区，壁角θ τ是图1所示界面角9工的两倍。在一种 情况下，对于非对称的吸收区，界面角Q1对于各界面150可以是不同的，并且壁角θτ等于 吸收区140各侧面上的界面角Q1之和。通过对限定内部截止视角Oi的光线应用斯涅耳 定律，利用任选覆盖膜470、粘合剂410、透射区130、基底层260和LCF400所浸入材料(通 常为空气)的折射率，可确定极面截止视角ΦΡ。极面截止视角ΦΡ等于极面截止半视角O1 与极面截止半视角Φ2之和，这两个半角均相对于光输入表面110的法向测得。在一些情况
5下，极面截止视角ΦΡ可以是对称的，并且极面截止半视角O1等于极面截止半视角Φ2。在 一些情况下，极面截止视角ΦΡ可以是非对称的，极面截止半视角O1不等于极面截止半视 角Φ2。出于本公开之目的，图4中示出的从光输入表面110的法向沿所示方向测量的角度 “ Φ ”在本文中称为“极面视角”。极面视角Φ的范围可从0° (即垂直于光输入表面110) 至90° (即平行于光输入表面110)。在一些实施例中，顶面155长度与吸收区140基面145的比率为0. 65或更小，例 如为0. 60或更小，或者甚至0. 56或更小。透射区130的材料性质、壁角θ τ、节距“P”以及透射区的底宽“W”可影响LCF 400 的透光率。LCF可具有相对较大的壁角，例如，大于10度或更大。较大的壁角增加了光吸收 区的宽度，从而减小了垂直入射时的透射。优选较小的壁角，例如小于10度，以使得垂直入 射时的透光性可以尽可能地大。在一些实施例中，本文所述LCF的壁角不大于6°。在另一些实施例中，壁角不大 于5°，例如最多5°、4°、3°、2°、1°或0.1°。如本文所述，壁角可与对称和非对称吸收 区的界面角有关。同样，在一个方面，界面角可以为3°或不大于3°，例如不大于2. 5°、 2°、1°或0.1°。较小的壁角可以形成在较小节距“P”下具有相对较高纵横比(H/W)的 凹槽，并且可以实现较低视角上的较锐利的图像截止。在一些情况下，透射区具有平均高度 “H”，其最宽部分处的平均宽度“W”，并且H/W为至少1.75。在一些情况下，H/W为至少2.0、 2. 5,3. 0或更大。本文所述的LCF可制成具有任何所需的极面截止视角。在一个方面，极面截止视 角的范围为40°至90°或更高。如在别处讨论过的，极面截止视角ΦΡ可由参数“ θ广、 “H”、“W”、“P”和LCF材料的折射率来确定。在一些情况下，定义“有效极面视角”也可能是有用的，该视角包含以大于极面截 止视角的角度透过LCF的光。例如，光以略微大于内部截止视角O1的角度入射到吸收区 时，可以“渗过”吸收区的最薄部分(即部分透过光吸收区的顶和底，在图1中以梯形来代 表)。另外，垂直于LCF平面行进的光可发生散射并偏离到有效极面视角以外。本文所用的 有效极面视角定义为这样的角度在该角度下相对亮度比降至5%或更低。相对亮度比为 漫射光源透过LCF测得的亮度与同一漫射光源在没有LCF的情况下测得的亮度的比率(以 百分比表示)。相对亮度比测量的具体过程在下面的实例中进一步描述。本领域中还使用了术语“功能性极面视角”，它还包含以大于极面截止视角的角度 透过LCF的光。功能性极面视角定义为这样的角度在该角度下采用LCF的显示器的亮度 下降，仅占采用LCF的显示器的轴向亮度的少量百分比，例如10%、5%或者甚至更小。然 而，这种视角定义可取决于显示器。用于LCF中光吸收区的吸光材料可以是用来吸收或阻挡可见光谱至少一部分的 光的任何合适材料。在一些实施例中，吸光材料可涂覆于或以其他方式设置于透光膜中的 凹槽或凹陷内，从而形成光吸收区。在另一些实施例中，吸光材料可包括黑色着色剂，例如 炭黑。炭黑可以是粒度小于10微米(例如，1微米或更小)的颗粒状炭黑。在一些实施例 中，炭黑的平均粒度可小于1微米。在又一些实施例中，吸光材料(如，炭黑、另一种颜料或 染料、或者它们的组合)可分散于合适的粘结剂中。吸光材料还包括能够用于阻挡光透射 穿过光吸收区的颗粒或其它散射成分。
可通过使透光材料的相对折射率与吸光材料的折射率在光谱的至少一部分(例 如可见光谱)上失配，来控制光透射区/光吸收区界面处的反射。在一些情况下，固化的透 射区的折射率(Ni)比固化的光吸收区的折射率(N2)大至少约0.005。在这种情况下，折射 率差值(N2-N1)不小于-0.005，或者(N2-N1)大于或等于-0.005。本文所述的LCF包括多个光吸收区。在一些实施例中，光吸收区可以是本说明中 他处所示的多个沟槽。在一些情况下，LCF可包括例如美国专利No. 6，398，370 (Chiu等人) 中图2b所示的多个柱。在一些情况下，本文所述的LCF可与同样在美国专利No. 6，398，370 中所述的第二 LCF相结合。在另一些实施例中，光吸收区为柱、杆、棱锥、圆锥和能够为膜增 添角度相关的透光能力或阻光能力的其他结构。可聚合树脂可包含第一和第二可聚合组分的组合，第一和第二可聚合组分选自 (甲基)丙烯酸酯单体、(甲基)丙烯酸酯低聚物、和它们的混合物。如本文所用，“单体” 或“低聚物”是可转变成聚合物的任何物质。术语“(甲基)丙烯酸酯”指丙烯酸酯和甲基 丙烯酸酯化合物两者。在一些情况下，可聚合组合物可包含(甲基)丙烯酸酯化聚氨酯低 聚物、(甲基)丙烯酸酯化环氧低聚物、(甲基)丙烯酸酯化聚酯低聚物、(甲基)丙烯酸酯 化酚醛低聚物、(甲基)丙烯酸酯化丙烯酸低聚物、以及它们的混合物。可聚合树脂可以为 辐射固化性聚合物树脂，例如可紫外光固化树脂。在一些情况下，可用于本发明的LCF的可 聚合树脂组合物可包括(例如)美国专利公开No. 2007/0160811 (Gaides等人)中所述的 可聚合树脂组合物，前提是这些组合物满足本文所述的折射率和吸收特性。具有微结构的制品(如图2中所示的微结构化膜制品200)可通过包括以下步骤 的方法来制备(a)制备可聚合组合物；(b)将可聚合组合物以仅仅足够填充母板空腔的量 沉积在母板(阴模)的微结构化成型表面上；(c)通过在预成形的底部与母板之间(它们 中的至少一个为挠性的)移动可聚合组合物的珠粒来填充空腔；以及(d)固化所述组合物。 沉积温度可在环境温度至约180° F(82°C)的范围内。母板可以为金属(例如镍、镀铬或 镀镍铜或黄铜)，或者可以为在聚合条件下稳定的热塑性材料，并且母板具有使得聚合的材 料能从母板上清除的表面能。基膜的一个或多个表面可任选地打底或以其他方式处理，以 提高光学层对底部的粘附力。本文所述的可聚合树脂组合物适用于制造其他透光性和/或微结构化制品，包括 (例如)增亮膜等等。本文所用的术语“微结构”如美国专利No.4，576，850(Martens)中所 定义和解释。微结构一般为一些间断结构，例如制品表面上的凸起和凹陷，它们在轮廓上偏 离穿过微结构所绘的平均中线，使得中线上方表面轮廓所包围的区域总和等于线下方的区 域总和，该线基本上平行于制品的标称表面(用于支承微结构)。在该表面的整个代表性 特征长度(例如，l-30cm)上，用光学或电子显微镜测得一些偏离的高度通常为约+/-0.005 至+/-750微米。平均中线可以是平的、凹的、凸的、非球面的或它们的组合。偏离程度较低 (例如，+/-0. 005，+/-0. 1或+/-0. 05微米)并且偏离很少或最小限度出现(即表面没有任 何明显的间断结构)的制品可被认为具有基本“平坦”或“光滑”的表面。其他制品具有高 的偏差，例如从+/-0. 1至+/-750微米，并且归因于微结构包括多个实用性间断结构，这些 间断结构是相同或不同的，以无序或有序方式间隔或邻接。基底材料的化学组成和厚度可取决于要构造的产品的要求。也就是说，对强度、透 明度、光阻尼、耐温性、表面能、对光学层的粘附性等需求进行平衡。在一些情况下，基底层的厚度可为至少约0. 025毫米(mm)，并且可为约0. Imm至约0. 5mm。可用的基底材料包括(例如)苯乙烯_丙烯腈、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维 素、三乙酸纤维素、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、基于萘二甲酸的共聚物或共混物、基于聚烯烃的材料例如聚乙 烯、聚丙烯以及聚环烯烃的流延薄膜或定向薄膜、聚酰亚胺和玻璃。可任选地，所述基底材 料可以包含这些材料的混合物或组合。在一种情况下，所述基底材料可以是多层的或可包 含悬浮或分散在连续相中的分散组分。在一个方面，基底材料例如包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚碳酸酯(PC)。 可用的PET膜例如包括可以商品名“Melinex 618”得自DuPontFilms of Wilmington, Delaware的光学级光学级聚对苯二甲酸乙二醇酯。光学级聚碳酸酯膜例如包括得自 GE Polymershapes, Seattle WA.的 LEXAN :聚碳酸酯膜 8010 和得自 Tei jin Kasei, Alpharetta GA 的 Panlitell51。—些基底材料可以是光学活性的，并且能作为偏振材料。已知在光学产品领域中 许多基底材料(在本文中也称作簿膜或基片)可以用作偏振材料。例如，通过在簿膜材料 中引入二向色性偏振成分(dichroic polarizer)来选择性地吸收通过的光，从而可以使通 过薄膜的光发生偏振。也可以通过引入无机材料(例如取向的云母晶片)或者通过在连续 薄膜中分散不连续相(例如分散在连续薄膜中的光调制液晶的微滴)来实现光偏振。作为 一种选择，可以由不同材料的超精细层制备薄膜。例如，通过使用例如拉伸薄膜、施加电场 或磁场和涂敷技术等之类的方法，可以将所述薄膜中的偏振材料调到偏振方向。偏振膜例如包括美国专利No. 5，825，543 (Ouderkirk等人)； No. 5，783，120(Ouderkirk 等人)；No. 5，882，774(Jonza 等人)；No. 5，612，820(Shrenk 等 人)以及No. 5，486，949 (Shrenk等人)中所描述的那些。结合棱镜增亮膜使用这些偏振 膜已经在(例如)美国专利 No. 6，111，696 (Allen 等人)和 No. 5，828，488 (Ouderkirk 等 人)中有描述。市售的膜为多层反射偏振膜，例如得自3M公司的Vikuiti 双倍增亮膜 “DBEF” (Vikuiti Dual Brightness Enhancement Film)。本文列举的基底材料并不是排他性的，如本领域的技术人员所了解的那样，其他 偏振膜和非偏振膜也可以用作本发明的光学产品的基底。这些基底材料可以与很多其它薄 膜(包括(例如)用以形成多层结构的偏振膜)组合。具体基底的厚度也可取决于光学产 品的所需性质。图5示出了根据本发明的一个示例性方面的背光型显示器500的透视示意图。背 光型显示器500包括LCF 530，用以限定从LCF530的输出表面590射出的光的极面截止视 角ΦΡ。如别处所述，极面截止视角ΦΡ包括从光输出表面590的法线580测得的极面截止 半视角O1和极面截止半视角Φ2。如别处所述，LCF530包括透射区540和吸收区550。背 光型显示器500包括光源510，该光源构造成可使光透过任选的棱镜膜560 ；然后透过图像 平面520 (例如IXD面板)，最终透过LCF530，并到达观看者595。背光型显示器500还可包 括任选覆盖层570，该任选覆盖层可以提供(例如)防眩光涂层、抗反射涂层、防污染涂层、 或它们的某种组合。如别处讨论过的，亮度最大时的视角可以取决于极面截止视角关于法 线580是对称的还是不对称的。在一个方面，背光型显示器500的亮度可以沿法线580最 大(称为“轴向亮度”)，并且随着视角的增大而降低。对于不对称的极面截止视角，最大亮度的方向可以不与法线580 —致。如通篇所述，本文所述的LCF提供的截止视角具有在垂直于吸收区方向的方向上 保护隐私的功能。这有利于隐私保护应用，但也可以用于(例如)等离子体显示器面板的 对比增强或机动车应用的抗反射性。具体地讲，许多机动车仪表板设有发光的显示器，例 如，液晶显示器(IXD)。然而，来自此类显示器的光会从前挡风玻璃上反射，干扰或妨碍驾驶 员或乘客的视线。本文所述的某些LCF可以通过切断垂直入射光而减轻这种前挡风玻璃反 射。在某些情况下，它有利于在平行于吸收区的方向上视见更多的光。例如，在上述机 动车应用中，LCF可有利于为驾驶员和乘客在读取显示器面板时提供最大的亮度，同时限制 由前挡风玻璃反射的光量。在本发明的一些实施例中，本文所述的LCF允许更多的光在隔 栅方向透过LCF(所谓隔栅方向是指平行于吸收区的方向，而不论在安装时这是代表垂直 方向还是水平方向)。这可表述为在法线的士20°范围内在平行于隔栅(吸收区)的方向 上测量到的最小RBR值(下文中称为MB20)。在本文所述的LCF的一些实施例中，LCF的 MB20为60或更大，例如为62或更大，甚至为64或更大。本发明不应被认为仅限于本文所述的具体实例。相反，应该理解为涵盖如所附权 利要求书中明确提出的本发明的所有方面。对于本发明所涉及领域的技术人员来说，在阅 读本发明之后，适用于本说明的各种修改形式、等同方法以及许多结构将是显而易见的。根 据后文的模拟结果和实例所示出的实施例能够更好地理解上述说明。鍾固化树脂的折射率测定单独混合本文所述的透射材料树脂，并使用精密实验室提拉式涂层机(由 ChemInstruments制造)涂覆于0. 008英寸(0. 20mm)的PC膜与0. 005英寸的未打底的PET 膜之间，得到约50 μ m的厚度。用紫外线辐射固化所得的层合物(1道，每分钟25英尺，用两 个Fusion D灯泡对一侧进行照射)，并移除PET覆盖片。用Metricon 2010型棱镜耦合器 系统(Metricon Model 2010Prism Coupler System,得自 Metricon Corp, Pennington NJ) 在633nm波长下测量了光聚合树脂的折射率。由于吸收材料树脂中存在炭黑，因此本方法 不能用于那些混合物。根据已公布的各个组分在512nm波长下的折射率值，分别确定了计算得到的树脂 折射率。采用了线性混合规则。因加入炭黑而导致的折射率增大情况为，每向各混合物中 加入按重量计的炭黑使折射率增大0. 009。微结构化膜的制备通过将含有94重量％ Photomer 6010 ( —种脂肪族氨基甲酸酯二丙烯酸酯，得自 Cognis，Cincinnati 0H)、5 重量％ SR-285 (丙烯酸四氢糠基酯，得自 Sartomer，Exton PA) 以及 1 重量％ Darocur 1173 (—种光引发剂，得自 Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown NY)的树脂混合物进行模制并用紫外(UV)光固化到0.007英寸(0. 178mm)聚碳酸酯(PC) 膜上而制备微结构化膜，以得到折射率为1. 498的固化树脂。对这些结构化膜，使用其外表 面中切有精细槽的柱形金属辊作为模具。首先将这些树脂混合物涂覆至PC基片膜上，然后 牢牢地紧压在金属辊上，以完全填充模具。聚合反应后，从模具上取下结构化膜。固化树脂 中的所得结构为一系列均勻间隔的沟槽，各具有近似梯形的横截面。固化树脂沟槽宽约48微米(在其最窄处)、深约148微米，并且以约64微米的节距间隔。壁角θ τ为约3. 6°。 图2为这种微结构化膜的代表。制备光准盲膜用含吸收材料的树脂填充微结构化膜的透明沟槽之间的空隙来制作光准直 膜。含吸收材料的树脂混合物含有67重量^Photomer 6210(—种脂肪族氨基甲 酸酯二丙烯酸酯，得自Cognis)、20重量％ 9Β385(—种炭黑可紫外光固化糊剂，得 自Penn Color, Doylestown PA)以及10重量％ SR285。该含吸收材料的树脂还含有 Irgaucre 369、Irgacure 819 和 Darocur 1173 各 1 %，它们均为光引发剂并得自 Ciba SpecialtyChemicals, Tarrytown NY。透明沟槽表面上多余的含炭黑树脂被擦去。该树脂 混合物具有计算出的折射率1.514。然后用紫外线辐射固化由炭黑填充的沟槽，得到类似于 图3中所示的光准直膜。各光准直膜均用光学透明的可紫外光固化丙烯酸酯粘合剂层合到 0.007英寸(0. 178mm)PC覆盖片膜上。图4为这种光准直膜的代表。实例膜1和比较例膜A如上所述进行制备并具有如下几何性质表 1 相对亮度比测量用Eldim 80 锥光镜(Eldim 80Conoscope, Eldim Corp.，France)测量膜的相对亮 度比(RBR)。将LCF置于漫透射的中空光箱的顶部。对采用LCF的光箱的亮度(cd/m2)分 布进行测量，并且该测量值与不采用LCF的所得值的比率在文中记录为RBR。灯箱的漫透射可描述为朗伯曲线。该灯箱为六面中空立方体，尺寸为大约 12. 5cmX 12. 5cmX 11. 5cm(长X宽X高)，由厚约6mm的聚四氟乙烯(PTFE)扩散板制成。 灯箱的一面被选作为样品表面。中空灯箱的样品表面处的漫反射率测得为约0.83 (例如在 400-700nm波长范围内平均为大约83%)。在RBR测量过程中，通过位于灯箱底部(该底部 与样品表面相对)的约Icm的圆孔从灯箱内部照亮灯箱(光线从内部照向样品表面)。用 稳定的宽带白炽灯光源提供这种照明，其中该光源附接到用于引导光的光纤束(带有Icm 直径光纤束延长的 Fostec DCR-II，得自 Schott-Fostec LLC (Marlborough MA 和 Auburn， NY))上。使用Eldim 80 锥光镜(Eldim 80Conoscope, Eldim Corp, France)测量具有 LCF 的或不具有LCF的漫射光源的亮度。这些测量的结果示于表2中。轴向亮度(AB)为在垂 直于LCF表面的方向上测得的亮度。结果在图6中以曲线示出。图6中，GC指漫射透光的 中空灯箱；GC+ALCF高光面指实例膜1取向为光面朝向检测器(因此也朝向观看者)；
10GC+ALCF高糙面指实例膜1取向为糙面朝向检测器；GC+ALCF光面指比较例膜A取向为 光面朝向检测器；并且GC+ALCF糙面指比较例膜A取向为糙面朝向检测器。下文中同样将 AB分别记录为在LCF的光面面向检测器(从而模拟光面面向观看者)与LCF的糙面面向 检测器时测得的RBR。在LCF构造中，基底层260(参见图4)为光面，并且覆盖膜470为糙 面，其结果如表2所示。垂直于隔栅方向(垂直于吸收区)测得的相对于角度的RBR值如 图7所示。在平行于隔栅的方向测得的相对于角度的RBR值示于图8中。下文还记述了有 效极面视角(EPVA)，该视角定义为其下RBR为5%或更小的角度。对于大于EPVA的绝对角 度值，其RBR也为5%或更小。如下表所示，实例膜1提供了更高的同轴RBR，而同时提供了 大致相当的EPVA。表2中还包括MB20，如上所述，其得自图8所示的数据。该数据与EPVA数据相似， 不同的是该数据是沿EPVA测量方向的垂直轴线截取的。表2 a对于每个EPVA，均存在对应的负角度值。例如，实例膜1也具有-33°的EPVA。还测量了莫尔初始偏角。这一测量在具有多种像素节距的若干不同的显示器上使 用LCF由人定性地，观测莫尔条纹图案而进行。LCF设置于显示器上，并从0°偏角旋转至莫 尔效应不再明显可见的偏角。莫尔干涉效应的严重程度随着LCF由0°偏角旋转至莫尔效 应消失的偏角而变化，但是超过这一偏角，将观测不到莫尔效应。结果示于下面的表3中。表3 a甚至在0°偏角也观测不到莫尔效应。b 像素节距 282 μ m ；分辨率 1920 X 1200。像素节距294 μ m ；分辨率 1280 X 1040d像素节距237 μ m ；分辨率1280X800
除非另外指明，在说明书和权利要求中使用的表示部件的尺寸、数量和物理特性 的所有数字应当被理解为由词语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，在上述说明书和 所附权利要求中所提出的数值参数为近似值，可根据本领域内的技术人员利用本文所公开 的教导内容寻求获得的所需特性而变化。虽然本文已经示出和描述了一些具体实施例，但本领域的普通技术人员应当理 解，可以用多种替代和/或等同实现方式来代替所示出和描述的具体实施例而不脱离本发 明范围。本专利申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施例的任何修改或变型。因此，本发明 仅受权利要求书及其等同内容的限制。
权利要求
一种光控膜，包括光输入表面以及与所述光输入表面相背对的光输出表面；交替的透射区和吸收区，其设置于所述光输入表面和所述光输出表面之间，各透射区具有折射率N1，而各吸收区具有折射率N2，其中N2 N1不小于 0.005；相继的吸收区的平均节距为0.070mm或更小；和入射至所述光输入表面的光以在垂直于所述光输出表面的方向上的最大相对亮度比(RBR)为65或更大的状态离开所述光输出表面，并且以45°或更小的有效极面视角(EPVA)离开所述光输出表面。
2.根据权利要求1所述的光控膜，其中EPVA为40°或更小。
3.根据权利要求1所述的光控膜，其中EPVA为35°或更小。
4.根据权利要求1所述的光控膜，其中N2等于m。
5.根据权利要求1所述的光控膜，其中N2-N1在-0.005和0. 02之间。
6.根据权利要求1所述的光控膜，其中各吸收区包含选自颜料、染料或它们的组合的 光学吸收材料。
7.根据权利要求6所述的光控膜，其中所述光学吸收材料为炭黑颜料。
8.根据权利要求1所述的光控膜，其中所述透射区和所述吸收区中的每一个均包含辐 射固化的(甲基)丙烯酸酯聚合物。
9.根据权利要求1所述的光控膜，其中每个透射区和吸收区之间的第一界面形成第一 界面角G1，所述第一界面角相对于与所述膜的平面垂直的方向测得，所述第一界面角G1 为6°或更小。
10.根据权利要求9所述的光控膜，其中所述第一界面角9工为4°或更小。
11.根据权利要求9所述的光控膜，其中所述每个透射区和吸收区之间的第二界面形 成第二界面角θ工，所述第二界面角相对于与所述膜的平面垂直的方向测得，所述第二界面 角Q1为6°或更小。
12.根据权利要求11所述的光控膜，其中所述第二界面角9工为4°或更小。
13.根据权利要求11所述的光控膜，其中所述第一界面角θ工等于第二界面角ΘΙ()
14.根据权利要求1所述的光控膜，所述吸收区的最窄端处的宽度为12μπι或更小。
15.根据权利要求1所述的光控膜，所述吸收区的最窄端处的宽度为ΙΟμπι或更小。
16.根据权利要求1所述的光控膜，所述吸收区的最窄端处的宽度为8μπι或更小。
17.根据权利要求1所述的光控膜，相继的吸收区的平均节距为0.065mm或更小。
18.根据权利要求1所述的光控膜，所述光控膜的MB20为60或更大。
全文摘要
本发明提供了光控膜以及装有该光控膜的显示器。具体地讲，本发明提供了光控膜，所述光控膜具有光输入表面以及与所述光输入表面相背对的光输出表面。所述光控膜还包括设置于所述光输入表面与所述光输出表面之间的交替的透射区和吸收区。各透射区具有折射率N1，各吸收区具有折射率为N2，其中N2-N1不小于-0.005。所述相继的吸收区的平均节距为0.070mm或更小。入射至所述光输入表面的光以65或更大的最大相对亮度比(RBR)在垂直于所述光输出表面的方向离开所述光输出表面，并且以45°或更小的有效极面视角(EPVA)离开所述光输出表面。
文档编号G02B5/04GK101903809SQ200880122139
公开日2010年12月1日 申请日期2008年12月8日 优先权日2007年12月21日
发明者加里·E·盖德斯, 迈克尔·E·劳特斯 申请人:3M创新有限公司