光控膜的制作方法

光控膜的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种光控膜，所述光控膜仅在中心位于面法线（垂线）周围的视区内能够透射光或者允许观察者观察信息。所述光控膜通常阻断此视区之外的信息或光，并且提供所有方向上的安全性，所述方向包括所述膜的上下左右方向。所述光控膜包括多个透光腔体，所述多个透光腔体由吸光材料包围，使得所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体与相邻透光腔体光学隔离。所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体有效地阻断从视角（即，截光角）之外进入所述透光腔体的光。
【专利说明】光控膜
【背景技术】
[0001]光控膜(LCF)(也称为光准直膜)为被构造用于调节光的透射的光学膜(例如，保密膜)，以使他人所见之物通常变得模糊。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。
[0002]LCF可紧贴显示器表面、图像表面或其他待观看表面设置。在垂直入射角度(即O度视角)的情况下，观察者以垂直于膜表面的方向透过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，直至达到截光角，在该截光角下，基本上所有的光都被吸光材料阻断，并且图像不再可见。这就可以通过阻止典型视角范围以外的其他人进行的观察而对观察者形成保密性。
[0003]LCF可通过对聚碳酸酯基板上的可聚合树脂进行模压以及紫外线固化来制备。此类 LCF 可以商品名 “3M?Filters for Notebook Computers and LCD Monitors”(用于笔记本电脑和IXD监视器的3M?滤光片)从明尼苏达州圣保罗市3M公司(3M Company, St.Paul,丽)商购获得。
[0004]常规的带有平行凹槽的膜为一维光控膜，即，它们仅对膜的左右方向(或上下方向)具有光控效果。单片常规膜因而不能满足用户确保所有(包括膜的上下左右)方向的安全性的需要。为了通过常规光控膜来实现各个方向上的光控效果，可将两个膜交叠在一起以使其格栅方向彼此交叉。然而，这不可避免地产生增加膜厚度并且降低光透射率的问题。

【发明内容】

[0005]本发明提供了光控膜，所述光控膜仅在中心位于面法线(垂线)周围的视区内能够透射光或者允许观察者观察信息。光控膜通常阻断此视区之外的信息或光，并且提供所有(包括膜的上下左右)方向的安全性。光控膜通常包括多个透光腔体，所述多个透光腔体由吸光材料包围，使得所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体与相邻透光腔体光学隔离。所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体有效地阻断从视角(即，截光角)之外进入透光腔体的光。
[0006]在一个方面，本发明提供了光控膜，所述光控膜包括:第一主表面和相反的第二主表面；吸光材料，所述吸光材料在所述第一主表面和所述第二主表面之间延伸；和多个光学隔离的透光腔体，所述多个光学隔离的透光腔体至少部分地在所述第一主表面和所述第二主表面之间延伸。所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体包括第一孔、第二孔、和至少一个侧壁，所述第一孔与所述第一主表面一致，所述第二孔与所述第二主表面相邻，所述至少一个侧壁在所述第一孔和所述第二孔之间延伸。此外，第二孔和第二主表面由基体厚度为大于0.1微米的吸光材料间隔。
[0007]在另一方面，本发明提供了包括光控膜的显示装置。所述光控膜包括:第一主表面和相反的第二主表面；吸光材料，所述吸光材料在所述第一主表面和所述第二主表面之间延伸；和多个光学隔离的透光腔体，所述多个光学隔离的透光腔体至少部分地在所述第一主表面和所述第二主表面之间延伸。所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体包括第一孔、第二孔、和至少一个侧壁，所述第一孔与所述第一主表面一致，所述第二孔与所述第二主表面相邻，所述至少一个侧壁在所述第一孔和所述第二孔之间延伸。此外，第二孔和第二主表面由基体厚度为大于0.1微米的吸光材料间隔。
[0008]在又一方面，本发明提供了包括光控膜的窗口膜。所述光控膜包括:第一主表面和相反的第二主表面；吸光材料，所述吸光材料在所述第一主表面和所述第二主表面之间延伸；和多个光学隔离的透光腔体，所述多个光学隔离的透光腔体至少部分地在所述第一主表面和所述第二主表面之间延伸。所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体包括第一孔、第二孔、和至少一个侧壁，所述第一孔与所述第一主表面一致，所述第二孔与所述第二主表面相邻，所述至少一个侧壁在所述第一孔和所述第二孔之间延伸。此外，第二孔和第二主表面由基体厚度为大于0.1微米的吸光材料间隔。
[0009]词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可以提供某些益处的本发明的实施例。然而，在相同的情况或其他情况下，其他实施例也可为优选的。此外，对一个或多个优选实施例的表述并不暗示其他实施例是不可用的，且并非意图将其他实施例排除在本发明范围之外。
[0010]本文所用的“一种(个)”、“所述(该)”、“至少一种(个)”以及“一种或多种(一个或多个)”可互换使用。因而，例如，包括“一个”阵列的基板可以解释为意指该基板可包括“一个或多个”阵列。
[0011]术语“和/或”意指所列要素中的一个或全部，或所列要素中的任何两个或更多个的组合。
[0012]另外在本文中，通过端点表述的数字范围包括涵盖在该范围内的所有数字(例如，I 至 5 包括 1,1.5、2、2.75,3,3.80、4、5 等)。
[0013]上述
【发明内容】
并非意图描述本发明的每个所公开的实施例或每种实施方案。以下附图和【具体实施方式】更具体地举例说明了示例性实施例。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]整个说明书参考附图，在附图中，类似的附图标号表示类似的元件，并且其中:
[0015]图1示出了光控膜的顶部分解透视图；
[0016]图2A示出了光控膜的剖视图；
[0017]图2B示出了图2A的光控膜的一部分的剖视图；
[0018]图2C示出了光控膜的剖视图；
[0019]图2D示出了光控膜的剖视图；
[0020]图3A示出了光控膜的示意性剖视图；
[0021]图3B示出了光控膜的示意性剖视图；
[0022]图4A示出了光控式制品的示意性剖视图；
[0023]图4B示出了光控式制品的示意性剖视图；
[0024]图4C示出了光控式制品的示意性透视图；
[0025]图5示出了用于光控膜的工艺的示意性侧视图；并且
[0026]图6示出了若干LCF的亮度相对视角的曲线图。
[0027]附图未必按比例绘制。附图中所使用的类似标号是指类似部件。然而，应当理解，使用标号来指代给定附图中的部件并非意图限制另一附图中使用相同标号标记的部件。【具体实施方式】
[0028]本发明提供了光控膜，所述光控膜仅在中心位于面法线(垂线)周围的视区内能够透射光或者允许观察者观察信息。光控膜通常阻断此视区之外的信息或光，并且提供所有(包括膜的上下左右)方向的安全性。光控膜包括多个透光腔体，所述多个透光腔体由吸光材料包围，使得所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体与相邻透光腔体光学隔离。围绕所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体的吸光材料有效地阻断从视角(即，截光角)之外进入透光腔体的光。在一些情况下，例如，当多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体具有圆形横截面时，此区域可为具有从面法线测得的均一截光角的圆形区域。在一些情况下，例如，当多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体具有椭圆形横截面时，此区域可为如下椭圆区域，其中上下视区由一个截光角决定，并且左右视区由另一个截光角决定。
[0029]本发明可有效地使用如下制品，所述制品描述于(例如)2010年11月23日提交的名称为“Microwell Array Articles and Methods of Use”(微孔阵列制品以及使用方法)的共同待审的美国专利申请N0.61/263640 (代理人案卷号65738US002)中，该专利申请的整个公开内容并入本文中。本发明人已发现，微孔阵列制品可能够提供具有“360度”观看特性的光控膜；即，限制从围绕面法线(即，垂线)的任何取向来观看信息。
[0030]本发明提供了阵列制品，所述阵列制品包括容纳各个透光腔体(S卩，微孔)的基板。本发明包括制备所述阵列的工艺，所述工艺包括形成多层化结构(例如，层合体)的方法，所述多层化结构包括其上形成阵列的基板、结合到基板的柔性透光层，以及任选地一个或多个可移除的保护层。本发明人已发现，特别难以制备具有高密度微特征(例如，透光腔体)的柔性基板，所述基板在X-Y平面的两个轴上均光学隔离，但在对应的Z轴上保持透光性质。本发明人还发现，难以制造具有薄的柔性高度透光基部的光学隔离的透光腔体阵列。本发明提供了透光腔体阵列和用于制备透光腔体阵列的工艺，其克服了这些困难。本发明的工艺导致各个透光腔体的显著光学隔离。
[0031]微结构化层中的透光腔体各自具有至少一个侧壁、底部(S卩，第二孔)、以及宽度和深度两者。透光腔体可具有任何形状。在一个实施例中，透光腔体的形状优选为截头圆锥形的，但透光腔体可为多侧面的(即，多边形形状的)以便接近圆柱形或截头圆锥形形状。透光腔体可具有光滑的壁面。在一些实施例中，透光腔体可具有至少一个不规则的壁面。透光腔体的底部可为平的或凹的或凸的。
[0032]在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明并不将其应用局限于以下描述所提及的或附图所示出的构造和组件布置方式的细节。本发明可具有其他实施例，并且能够以多种方式实践或实施。另外还应当理解，本文中所用的措辞和术语的目的是为了进行说明，不应被认为是限制性的。本文所用“包括”、“包含”、“含有”或“具有”及其变型形式意指涵盖列在其后的项目及其等同形式以及额外项。除非另外规定或限制，否则术语“支承”和“结合”及其变型形式是广义使用的，并且涵盖直接和间接支承与结合两者。应当理解，可采用其他的实施例，且可在不偏离本发明范围的情况下作出结构变化或逻辑变化。此外，例如“前部”、“后部”、“顶部”、“底部”之类的术语仅用于描述元件彼此的关系，而决不意指描述装置的具体取向、指示或暗示装置的必要或所需的取向、或规定本文所述制品在使用过程中如何利用、安装、显示或设置。
[0033]定义:
[0034]除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语的含义与相关领域的普通技术人员通常所理解的含义相同。与本文所述的方法和材料相似或等同的方法和材料可以用于本发明的实践中，以下描述了示例性的合适的方法和材料。例如，方法可被描述为包括不止两个步骤。在这类方法中，为实现限定的目标，可能并非所有步骤都是需要的，并且本发明设想使用孤立的步骤来实现这些分立的目标。所有出版物、专利申请、专利及其他参考文献的公开内容都以全文引用方式并入本文中。另外，材料、方法和实例仅是示例性的，并无意于限制本发明。
[0035]“光学透明”是指光透射穿过材料的能力。如本文所用，“光学隔离”是指如下情况，其中引导到透光腔体内的光并不显著地侧向透射穿过制品并且被检测到与邻近透光腔体相关(即，小于20%的光、优选地小于10%的光、更优选地小于5%的光、甚至更优选地小于1%的光被透射并且被检测到与邻近透光腔体相关)。
[0036]“固体载体上的区域的阵列”是形成在固体载体表面上的线性或二维阵列的优选分立区域，各自具有有限的面积。
[0037]“透光腔体阵列”为具有至少约100/cm2、并且优选地至少约10/mm2的分立透光腔体密度的透光腔体阵列。透光腔体具有三维结构，所述三维结构具有如下尺寸，例如，开口直径为在约5-250 μ m的范围内，深度为在约2至250微米的范围内。“阵列”是指多个透光腔体，所述多个透光腔体为位于基板材料上的呈阵列格式的局部孔或室；阵列及其反应室的尺寸将取决于阵列的组合及最终应用。阵列可为任何规则的阵列(例如，紧密排布的阵列或者矩形阵列)，或者透光腔体可为无规分布的。
[0038]图1示出了根据本发明的一个方面的光控膜(LCF)IOO的顶部分解透视图。LCF100包括微结构化层110,所述微结构化层110具有第一主表面114和相反的第二主表面116。第一主表面114包括光学隔离的透光腔体122的阵列。在一个具体实施例中，多个光学隔离的透光腔体122中的每一个透光腔体包括横截面，所述横截面平行于第一主表面114，并且可以是圆形、椭圆形、或多边形。在一个具体实施例中，横截面的尺寸可沿着从第一主表面114到第二主表面116的方向递减，如在别处所述。
[0039]LCF100还包括透光柔性层130，所述透光柔性层130结合到微结构化层110的第二主表面116。图1还示出了一组坐标轴，以示出透光腔体122被光学隔离，使得光在由X-Y轴形成的平面内基本上不透射。然而，光在主要朝Z轴取向的方向上(B卩，LCF100的垂直方向上)为从透光腔体122基本上透射的。
[0040]在一个具体实施例中，视平面118被示为相对于Y-Z平面(由平行于Z轴的垂线115和平行于Y轴的线117限定)定位在方位角β处。视平面118包括平行于Z轴的垂线115并且垂直于X-Y平面延伸。视平面118还包括截光视线119，所述截光视线119位于从
垂线115测得的截光视角φ”处,使得对于大于截光视角φ”的任何角度而言，光基本上不透射穿过LCF100。截光视角φ”的大小可根据方位角β和透光腔体122的几何形状而有所变化，如在别处所述。在一些实施例中，截光视角φ”可从约10度变化至约70度。在一些实施例中，当方位角从O度变化到360度时，截光视角φ”可保持恒定(例如，当透光腔体包
括圆形横截面时)。在一些实施例中，当方位角从O度变化到360度时，截光视角φ”可有所变化。
[0041]图2Α示出了根据本发明的一个方面的LCF200的剖视图。图2Α中所示的元件210-230中的每一个对应于图1所示的此前已描述的类似编号元件110-130。例如，参照图1描述的第一主表面114对应于图2Α所不的第一主表面214,等等。在图2Α中，不出了穿过等同于Y-Z平面的视平面118的图1的LCF100的剖视图。LCF200包括微结构化层210。微结构化层210包括光学隔离的透光腔体222的阵列。多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体222包括第一孔224、第二孔228、和至少一个侧壁226，所述至少一个侧壁226从第一孔224延伸到第二孔228。至少一个侧壁226中的每一个与第一主表面214的垂线215形成侧壁角Θ。
[0042]透光腔体222中的每一个还包括深度“D”，所述深度“D”为第一孔224和第二孔228之间的垂直距离。第一孔224和第二孔228分别具有第一孔宽度“W1”和第二孔宽度“W2”(未示出)。由于每一个孔可为圆形的、椭圆形的、或多边形的，则每一个宽度取决于视平面118中的透光腔体222的横截面，如在别处所述。
[0043]纵横比D/W通常决定由此纵横比控制的方向上的有效视角。微结构化层210的吸光区域具有足够的不透明度和厚度，以使得实际上穿过侧壁226进入微结构化层210的任何光均被微结构化层210吸收。LCF200在由1.25的纵横比(AR)控制的方向上将具有70度的视角。在由8.25的纵横比控制的方向上，视角为10度。由此，AR〈1.25对应于大于70度的视角，并且AR>8.25对应于小于10度的视角。在一个具体实施例中，多个光学隔离的透光腔体222中的每一个透光腔体包括等于至少1.25的纵横比D/ ((Wl+W2)/2)和等于不超过8.25的D/ ((W1+W2) /2)。在一个具体实施例中，ffl=W2并且这些比率应最大化以实现最佳的截光角，并且腔间距离应最小化以实现改善的透射性。
[0044]微结构化层包括基本上不透射选定波长的光的着色剂，如在别处所述。本发明所公开的制品提供了透光腔体阵列制品，其中选定波长的光基本上透射穿过多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体的底部，同时此选定波长的光基本上被多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体的侧壁吸收(或者，在一些情况下，被多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体的侧壁反射)。在一个具体实施例中，可降低或消除相邻透光腔体之间的光学串扰。
[0045]透光腔体可呈图案样式(即规则的设计或构型)，或者透光腔体可无规地分布在阵列表面上。在一个实施例中，存在规则的透光腔体图案，其具有与液晶显示器的间距一致的间隔或间距。该意义上的“图案”包括基板上的重复单元，优选允许高密度透光腔体的重复单元。
[0046]微结构化层中的透光腔体的形状可为方形的、圆形的、或多边形的(例如，五边形、六边形、八边形)。优选地，透光腔体的侧壁基本上是直的，并且(与微结构化层的基本平的表面)形成大于90度的角度。在一个实施例中，成角度的侧壁形成截头圆锥形透光腔体，其中透光腔体的第一孔和第二孔具有(例如)圆形的形状。
[0047]透光腔体彼此间隔一定的间距。相关领域的技术人员应当理解，此间距是通过计算中心之间的距离并且考虑像素尺寸和显示器中的间距来确定的。改变位点之间的间距的步骤可以导致高密度、中等密度或较低密度的阵列的形成。透光腔体可间隔开任何适合的距离。通过测量两个邻接透光腔体的中心点之间的距离来确定间距。透光腔体通常间隔开5 μ m至200 μ m。在一些实施例中，透光腔体可间隔开约10 μ m至约100 μ m。在一些实施例中，透光腔体可间隔开约12 μ m至约80 μ m。在一些实施例中，透光腔体可间隔开约15至约50 μ m。在一些实施例中，透光腔体可间隔开约0.5至约5.0微米。
[0048]透光腔体可具有任何合适的第一孔宽度Wl。在一个实施例中，透光腔体具有约
3μ m至约100 μ m的第一孔宽度Wl。在一个实施例中，透光腔体具有约5 μ m至约70 μ m的第一孔宽度Wl。在一些实施例中，透光腔体具有约IOym至约50 μ m的第一孔宽度Wl。
[0049]透光腔体可具有任何合适的深度D。基本上所有透光腔体的深度大体上为约5 μ m至约250μπι。在一些实施例中，基本上所有的透光腔体的深度为约IOym至约ΙΟΟμπι。在一些实施例中，基本上所有的透光腔体的深度为约30-60 μ m。基本上所有的透光腔体意指至少90%的透光腔体。在一些实施例中，基本上所有的透光腔体意指至少95%的透光腔体。在一些实施例中，基本上所有的透光腔体意指至少97%的透光腔体。在又一个实施例中，基本上所有的透光腔体意指至少99%的透光腔体、更优选所有的透光腔体。例如，可使用纽约州普莱恩维尤市维易科公司(Veeco，Plainview, NY)的Wyko NT9100光学轮廓仪来测量透光腔体的深度。可利用仪器的区域差别图特征来进行常规透光腔体深度测量。仪器可将多个透光腔体与基板平坦表面上的基准点的深度进行比较，从而得到平均透光腔体深度。
[0050]微结构化层210可利用本文所述的固化工艺由合适的材料形成。合适的材料包括聚合物材料(例如，衍生自环氧树脂、聚酯、聚醚、和聚氨酯的丙烯酸类树脂；烯键式不饱和化合物；具有至少一个丙烯酸侧基的氨基塑料衍生物；衍生自异氰酸酯和多元醇(或聚胺)的聚氨酯(聚脲)；具有至少一个丙烯酸侧基的异氰酸酯衍生物；除丙烯酸改性环氧树脂之外的环氧树脂；以及它们的混合物和组合)，所述聚合物材料可进行处理以形成一体化柔性微结构化层210，所述一体化柔性微结构化层210包括柔性层230、多个透光腔体222，多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体222包括第二孔228。在一些实施例中，所述聚合物材料基本上不可透过水。在一些实施例中，柔性层230可涂布有一种或多种材料，如在此别处所述。
[0051]微结构化层210结合到透光柔性层230。在一些实施例中，透光柔性层230基本上允许可见波长的光的透射。在一些实施例中，透光柔性层230还允许紫外波长的光的透射。在一些实施例中，透光柔性层230包含聚合物材料。合适的聚合物材料的非限制性例子包括PC (聚碳酸酯)、PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN (聚萘二甲酸乙二醇酯)、HDPE (高密度聚乙烯)、LDPE (低密度聚乙烯)、LLDPE (线性低密度聚乙烯)。PC、PET、和PEN为尤其优选的。
[0052]任选地是，LCF200可包括粘合剂层240 ;粘合剂层240的合适粘合剂材料在别处有所描述。在一些实施例中，可通过将粘合剂涂布到透光柔性层230上来将粘合剂层240结合到LCF200中。在一些实施例中，例如，可经由本领域已知的层合工艺，通过将粘合剂层240从载体转移到透光柔性层230，来将粘合剂层240转移到LCF200上。优选地，粘合剂层240基本上允许光(例如，紫外和/或可见波长的光)的透射。
[0053]任选的粘合剂层240可将LCF200结合到多种可发挥多种功能中的至少之一的基板250。在一些实施例中，基板250可为用于承载微结构化层210的柔性载体(例如，纸张、被涂布的纸张、聚合物膜、金属膜)或在加工步骤过程中形成微结构化层210的材料。在一些实施例中，基板250可为刚性或柔性材料(例如，建筑玻璃、载玻片、塑料膜、被涂布的纸张等等)并且可以起到保护层的作用，以保持与制品有关的功能性(例如，结构、形状、尺寸、化学完整性、光学性能、和/或粘合性)。在一些实施例中，基板250可为成像系统的组件(例如，液晶显示器、相机、透镜、光纤束)或者信息传递装置。
[0054]基板250可为能够用于各种目的的柔性组件。柔性基板的非限制性例子包括聚合物膜、金属膜、或纸张。在一些实施例中，基板250为涂布有粘合剂层240的载体(例如，隔离衬片)，以便将粘合剂层240转移至透光柔性层230。优选地，在这些和其他实施例中，基板250涂布有隔离化学品，例如硅树脂、含氟硅树脂、蜡、或其他表面能低的材料，以便于从基板250释放粘合剂层240。柔性基板可用于加工、承载和/或保护LCF200免遭损失或污染。
[0055]基板250可为导致LCF不可挠曲或保持结构记忆性的刚性结构组件(例如，显示器表面、建筑玻璃、相机、光纤面板、显微镜载片、反射镜)。通过将LCF结合到刚性基板，制品可保持可光学询问的形状。将LCF结合到刚性基板的步骤通过如下方式进行:使LCF直接接触基板或者通过用粘结剂涂布LCF和/或刚性基板，然后使LCF/粘结剂接触基板或者使基板/粘结剂接触LCF。结合步骤的结果将为导致LCF附接至刚性基板。
[0056]可用于本发明的方法的粘附步骤中的粘结剂可为下述任何物质，所述物质能够在不存在基板或LCF的不利劣化的情况下固定LCF与基板的附接。本领域的技术人员应当理解，当利用粘结剂涂布制品时，将涂布LCF的背表面，S卩，涂布有粘结剂的表面为不包含已形成的结构(例如，透光腔体)的LCF表面。合适的粘结剂包括(但不限于)液体环氧树脂、胶或粘合剂。优选使用压敏粘合剂。
[0057]刚性基板可由多种材料中的任何一种形成,并且将根据刚性基板的所需性质进行选择，所述刚性基板的所需性质包括(但不限于)上述结构性质和其他结构性质，例如平坦度、强度、刚度、厚度、低的热膨胀系数，光学性质和化学性质，例如微结构化层相容性。例如，可选择具有以下光学性质的刚性结构，所述光学性质包括(但不限于)透明的、选择性透明的、具有选定的折射率、吸收性、选择性吸收性、不透明的或反射性的。此外，可使用金属或金属涂布的刚性结构。用于刚性基板的组合物包括金属(例如，铝、铁、钢、各种合金等等)、陶瓷、诸如玻璃纤维之类的复合物、硅或其他半导体材料、玻璃、刚性塑料或聚合物、等
坐寸ο
[0058]图2B示出了根据本发明的一个方面的图2A的LCF200的一部分的剖视图。图2B所示的元件210-250中的每一个对应于图2A所示的此前已描述的类似编号元件210-250。例如，参照图2A描述的透光腔体222对应于图2B所示的透光腔体222，等等。
[0059]图2B示出了微结构化层210，所述微结构化层210包括具有第二孔228的透光腔体222。还示出了透光柔性层230、任选的粘合剂层240、和具有基板表面251的任选基板250。微结构化层210的第二主表面216与第二孔228由厚度为“L”的底面区域229间隔。底面区域229由用于制备微结构化层210的优选连续工艺来产生，如在别处所述。尽管可为优选的是使此底面区域229的厚度“L”最小化(因为其有效地降低穿过透光腔体222的光透射)，但优选的工艺并未完全消除底面区域229，如在别处所述。在一个具体实施例中，底面区域229具有约0.1微米至约10微米、或者约0.1微米至约5微米、或者约0.1微米至约I微米或更小范围内的厚度L。
[0060]LCF200还包括厚度“t”，所述厚度“t”指示光为了穿过LCF200必须跨越的透光腔体222的最小距离。为了使光穿过LCF200并且到达基板250，光必须穿过第二孔228、底面区域229、透光柔性层230、和粘合剂层240 (如果存在的话)。因此，第二孔228、底面区域229、透光柔性层230、和粘合剂层240 (如果存在)中的每一个必须透过待检测的波长的光。
[0061]图2C示出了根据本发明的一个方面的光控膜201的剖视图。图2C所示的元件210-250中的每一个对应于图2A所示的此前已描述的类似编号元件210-250。例如，参照图2C描述的透光腔体222对应于图2A所示的透光腔体222，等等。多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体222包括第一孔224、第二孔228、以及第一孔224和第二孔228之间的侧壁226。
[0062]在图2C中，微结构化层210被反转，使得第一主表面214和第一孔224设置为与基板250相邻并且透光柔性层230设置为与基板250相反。在一些实施例中，可利用任选的粘合剂240来将微结构化层210在第一主表面214处附接至基板250。在一些实施例(未示出)中，可将光学粘合剂240设置在整个基板250上。在一些实施例(也未示出)中，也可将任选的粘合剂240设置在透光腔体222内，使得侧壁226、第一孔224和第二孔228、以及基板表面251之间的整个区域由粘合剂层240填充。
[0063]图2D示出了根据本发明的一个方面的光控膜202的剖视图。图2D所示的元件210-230中的每一个对应于图2A所示的此前已描述的类似编号元件210-230。例如，参照图2D描述的透光腔体222对应于图2A所示的透光腔体222，等等。在图2D中，将具有多个透光腔体222、第一主表面214、和第二主表面216的微结构化层210设置在透光柔性层230上。多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体222包括第一孔224、第二孔228、以及第一孔224和第二孔228之间的侧壁226。
[0064]在图2D中，透光材料245完全地填充透光腔体222并且还任选地延伸超出第一主表面214和第一孔，由此形成大致平行于透光柔性层230的透光表面244。在一个具体实施例中，透光材料245的折射率可低于、高于、或等于微结构化层210中的吸光材料的材料折射率，使得通过TIR从侧壁236的反射可被增强或消除，如(例如)美国专利申请N0.US2010/0214506 (Gaides等人)中所述。在一个具体实施例中，透光材料245被设置成100%固体制剂(B卩，实际上不含溶剂)，并且可为与参照图2A-2C所述的粘合剂层240相同的材料，例如压敏粘合剂(PSA)或热熔粘合剂。
[0065]可利用任何合适的材料来形成粘合剂层240 (和粘合剂透光材料245)。在一些实施例中，粘合剂层240可包括任何合适的可重新定位的粘合剂或压敏粘合剂(PSA)。
[0066]在一些实施例中，可用的PSA包括如以Dalquist标准线描述的那些(如Handbookof Pressure Sensitive Adhesive Technology, Second Ed., D.Satas, ed., Van NostrandRe inhold, New York, 1989 (《压敏粘合技术手册(第二版)》，D.Satas编著，范.诺斯特兰德.莱因霍尔德公司出版，纽约，1989年)中所述)。
[0067]PSA可具有特定剥离力或至少表现出在特定范围内的剥离力。例如，PSA的90°剥离力可为约10至约3000g/in、约300至约3000g/in或约500至约3000g/in。可使用得自IMASS的剥离测试仪来测量剥离力。[0068]在一些实施例中，PSA包括在可见光谱(约400至约700nm)的至少一部分内具有从约80%至约100%、从约90%至约100%、从约95%至约100%、或从约98%至约100%的高透光率的光学透明PSA。在一些实施例中，PSA的雾度值为小于约5%、小于约3%或小于约1%。在一些实施例中，PSA的雾度值为约0.01%至小于约5%、约0.01%至小于约3%或者约0.01%至小于约1%。可使用雾度计按照ASTM D1003测定透射雾度值。
[0069]在一些实施例中，PSA包括具有高透光率和低雾度值的光学透明的粘合剂。在至少一部分可见光谱(约400nm至约700nm)上的高透光率可为约90%至约100%、约95%至约100%或约99%至约100%，而雾度值可为约0.01%至小于约5%、约0.01%至小于约3%或约
0.01%至小于约1%。
[0070]在一些实施例中，PSA是雾化的并且散射光(特别是可见光)。雾化PSA的雾度值可以为大于约5%、大于约20%或大于约50%。雾化PSA的雾度值可以为约5%至约90%、约5%至约50%或约20%至约50%。在一些优选的实施例中，雾度导致的光散射应当主要向前散射，意即极少光朝向初始光源向后散射。
[0071]PSA的折射率可为在约1.3至约2.6、1.4至约1.7或约1.5至约1.7的范围内。为PSA所选的特定的折射率或折射率范围可取决于LCF的总体设计。
[0072]PSA通常包括至少一种聚合物。PSA可用于将被粘物粘附在一起，并具有以下性质:(I)有力且持久的粘着力；(2)用不超过指压的压力即可粘附；(3)具有足够固定到粘合体上的能力；和(4)足够的内聚强度，以便可从粘合体上干净地移除。已经发现适于用作压敏粘合剂的材料为这样的聚合物，其经过设计和配制以表现必需的粘弹性，从而在粘着性、剥离粘合力和剪切保持力之间导致所需的平衡。得到适当的性质平衡的步骤不是一个简单的过程。有关PSA的定量描述可见于本文引用的Dahlquist参考文献。
[0073]示例性聚(甲基)丙烯酸酯PSA衍生自:单体A，所述单体A包括至少一种单烯键式不饱和的(甲基)丙烯酸烷基酯单体，该单体有助于增强PSA的柔韧性和粘着性；和单体B，所述单体B包括至少一种单烯键式不饱和的可自由基共聚的增强单体，该单体提高该PSA的Tg并对该PSA的内聚强度有贡献。单体B的均聚物玻璃化转变温度(Tg)高于单体A的均聚物玻璃化转变温度。本文所用的(甲基)丙烯酸既指丙烯酸类又指甲基丙烯酸类物质，同样也指(甲基)丙烯酸酯。
[0074]优选地，单体A的均聚物Tg为不高于约0°C。优选地，(甲基)丙烯酸酯的烷基具有平均约4至约20个碳原子。单体A的例子包括丙烯酸-2-甲基丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-4-甲基-2-戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酯、丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸异癸酯以及丙烯酸异壬酯。烷基可包括醚、烷氧醚、乙氧基化的或丙氧基化的甲氧基(甲基)丙烯酸酯。单体A可包括丙烯酸苄酯。
[0075]优选地，单体B的均聚物Tg为至少约10°C (例如约10°C至约50°C )。单体B可包括(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酰胺及其N-单烷基或N- 二烷基衍生物，或(甲基)丙烯酸酯。单体B的例子包括N-羟乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、N, N- 二甲基丙烯酰胺、N，N- 二乙基丙烯酰胺、N-乙基-N-氨基乙基丙烯酰胺、N-乙基-N-羟乙基丙烯酰胺、N，N-二羟乙基丙烯酰胺、叔丁基丙烯酰胺、N，N- 二甲基氨基乙基丙烯酰胺以及N-辛基丙烯酰胺。单体B的其他例子包括衣康酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、丙烯酸-2，2-(二乙氧基)乙酯、丙烯酸-2-羟乙酯或甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-3-羟丙酯或甲基丙烯酸-3-羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸-2-(苯氧基)乙酯或甲基丙烯酸-2-(苯氧基)乙酯、丙烯酸联苯基酯、丙烯酸叔丁基苯基酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸二甲基金刚烷基酯、丙烯酸-2-萘基酯、丙烯酸苯基酯、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基己内酰胺。
[0076]在一些实施例中，(甲基)丙烯酸类PSA被配制成具有小于约0°C、更优选地小于约-10°c的所得的Tg。这类(甲基)丙烯酸类PSA包含约60重量％至约98重量％的至少一种单体A和约2重量％至约40重量％的至少一种单体B，均相对于(甲基)丙烯酸类PSA共聚物的总重量计。
[0077]可用的PSA包括天然橡胶基和合成橡胶基PSA。橡胶基PSA包括丁基橡胶、异丁烯和异戊二烯的共聚物、聚异丁烯、异戊二烯的均聚物、聚丁二烯和苯乙烯-丁二烯橡胶。这些PSA可能固有地具有粘性，或者它们可能需要增粘剂。增粘剂包括松香和烃树脂。
[0078]可用的PSA包括热塑性弹性体。这些PSA包括具有聚异戊二烯、聚丁二烯、聚(乙烯/ 丁烯)、聚乙烯-丙烯的橡胶态嵌段的苯乙烯嵌段共聚物。如果弹性体本身不是足够发粘的，则可将与橡胶相相关的树脂与热塑性弹性体PSA —起使用。与橡胶相相关的树脂的例子包括脂族烯烃衍生的树脂、氢化的烃类和萜烯酚醛树脂。如果弹性体不是足够刚性的，则可将与热塑相有关的树脂与热塑性弹性体PSA —起使用。与热塑相相关的树脂包括聚芳族树脂、香豆酮-茚树脂、衍自煤焦油或石油的树脂。
[0079]可用的PSA包括如US7，005, 394 (Ylitalo等人)中所述的增粘的热塑性环氧压敏粘合剂。这些PSA包含热塑性聚合物、增粘剂和环氧组分。
[0080]可用的PSA包括如US3，718，712 (Tushaus)中所述的聚氨酯压敏粘合剂。这些PSA包含交联聚氨酯和增粘剂。
[0081]可用的PSA 包括如 US2006/0216523
[0082](Shusuke)中所述的聚氨酯丙烯酸酯。这些PSA包含聚氨酯丙烯酸酯低聚物、增塑剂和引发剂。
[0083]可用的PSA包括有机硅PSA，例如US5，214，119 (Leir等人)中所述的聚二有机硅氧烷、聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺和有机硅脲嵌段共聚物。有机硅PSA可由一种或多种具有硅键合的氢和脂族不饱和性的组分之间的硅氢化反应形成。有机硅PSA可包含聚合物或树胶和任选的增粘树脂。增粘树脂可包括以三烷基甲硅烷氧基封端的三维硅酸盐结构。
[0084]可用的有机硅PSA也可包含聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺和可选的增粘剂，如US7, 361，474( Sherman等人)中所述。可用的增粘剂包括有机硅增粘树脂，如US7，090, 922B2(Zhou等人)中所述。
[0085]PSA可被交联以增大PSA的分子量和强度。可使用交联剂来形成化学交联、物理交联或它们的组合，并且可以通过热、紫外线辐射等活化这些交联。
[0086]在一些实施例中，PSA由(甲基)丙烯酸酯嵌段共聚物形成，如US7，255，920B2(Everaerts等人)中所述。通常，这些(甲基)丙烯酸酯嵌段共聚物包含:至少两个A嵌段聚合物单元，其为包含甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸芳烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯或它们的组合的第一单体组合物的反应产物，其中每个A嵌段的Tg为至少50°C，并且甲基丙烯酸酯嵌段共聚物包含从20重量％至50重量％的A嵌段；以及至少一个B嵌段聚合物单元，其为包含(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸杂烷基酯、乙烯基酯或它们的组合的第二单体组合物的反应产物，其中B嵌段的Tg为不大于20°C，并且(甲基)丙烯酸酯嵌段共聚物包含从50重量％至80重量％的B嵌段；其中A嵌段聚合物单元以在B嵌段聚合物单元的基质中具有小于约150nm的平均粒度的纳米畴存在。
[0087]在一些实施例中，粘合剂包括透明的丙烯酸PSA，例如，可作为转移胶带得自3M公司(3M Company)的 VHB?Acrylic Tape4910F (VHB? 丙烯酸胶带 4910F)和 3M?0pticallyClear Laminating Adhesives (3M?光学透明的层合粘合剂)(8140和8180系列)，以及在PCT 专利公布 2004/0202879 中所述的 3M?0ptically Clear Laminating Adhesives (3M?光学透明的层合粘合剂)(8171CL和8172CL)的那些。其他示例性的粘合剂描述于美国专利申请N0.2001/0039099 (Sherman等人)中。在一些实施例中，粘合剂包括由至少一种含有取代或未取代的芳族部分的单体形成的PSA，如美国专利6，663，978B1 (Olson等人)中所述。
[0088]在一些实施例中，PSA包括如美国专利 N0.11/875194 (63656US002, Determan 等人)中所述的共聚物，其包含(a)具有联苯基侧基的单体单元和(b)(甲基)丙烯酸烷基酯单体单元。
[0089]在一些实施例中，PSA包括如美国临时专利申请N0.60/983735 (63760US002,Determan等人)中所述的共聚物,其包含(a)具有咔唑侧基团的单体单元和(b)(甲基)丙烯酸烷基酯单体单元。
[0090]在一些实施例中，粘合剂包括如美国临时专利申请N0.60/986298 (63108US002,Schaffer等人)中所述的粘合剂，其包含分散在粘合剂基质中以形成路易斯酸碱对的嵌段共聚物。该嵌段共聚物包括AB嵌段共聚物，并且A嵌段实现相分离，以在B嵌段/粘合剂基质内形成微区。例如，粘合剂基质可包括(甲基)丙烯酸烷基酯和具有侧酸官能团的(甲基)丙烯酸酯的共聚物，并且该嵌段共聚物可包括苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。微区可以足够大，以向前散射入射光，但不会大到使它们向后散射入射光。通常这些微区的尺寸大于可见光的波长(约400nm至约700nm)。在一些实施例中，微区尺寸为约1.0um至约10um。
[0091]粘合剂可包括可拉伸剥离的PSA。可拉伸剥离的PSA是在零度角或接近零度角拉伸时可从基板剥离的PSA。在一些实施例中，粘合剂或在光学胶带中使用的可拉伸剥离PSA的剪切储能模量为小于约IOMPa(在I弧度/秒和-17°C的条件下测量)、或从约0.03MPa至约IOMPa (在I弧度/秒和_17°C的条件下测量)。如果希望进行拆卸、返工或循环利用，则可使用可拉伸剥离的PSA。
[0092]在一些实施例中，可拉伸剥离的PSA可包括如U.S.6，569，521B1 (Sheridan等人)或美国临时专利申请 N0.61/020423 (63934US002, Sherman 等人)和 N0.61/036501(64151US002, Determan等人)中所述的有机硅基PSA。这种有机硅基PSA包含MQ增粘树脂和有机硅聚合物的组合物。例如，可拉伸剥离的PSA可包含MQ增粘树脂和选自以下物质的弹性体有机硅聚合物:基于脲的有机硅共聚物、基于草酰胺的有机硅共聚物、基于酰胺的有机硅共聚物、基于氨基甲酸酯的有机硅共聚物、以及它们的混合物。
[0093]在一些实施例中，可拉伸剥离的PSA可包括丙烯酸酯基PSA，如美国临时专利申请N0.61/141767 (64418US002, Yamanaka 等人)和 N0.61/141827 (64935US002, Tran 等人)中所述。这些丙烯酸酯基PSA包含丙烯酸酯、无机粒子和交联剂的组合物。这些PSA可以为单层或多层。
[0094]PSA和/或结构化表面层可任选地包含一种或多种添加剂，例如填充剂、颗粒、增塑剂、链转移剂、引发剂、抗氧化剂、稳定剂、粘度改性剂、抗静电剂、荧光染料和颜料、磷光染料和颜料、量子点和纤维增强剂。
[0095]可通过包含诸如纳米粒子(直径为小于约I μ m)、微球(直径为I μ m或以上)之类的颗粒或纤维，将粘合剂制成雾化和/或漫射的。示例性的纳米粒子包括Ti02。在一些实施例中，粘弹性光导可包括如美国临时专利申请N0.61/097685 (Sherman等人,代理人案卷号64740US002)中所述的PSA基质和颗粒，包括光学透明的PSA和折射率小于PSA的硅树脂颗粒。
[0096]在一些实施例中，可能理想的是PSA具有微结构化粘合剂表面，以允许涂覆时的空气渗出。用于粘附具有渗气功能的光学PSA的方法在美国专利公开N0.2007/0212535中有所描述。
[0097]粘合剂层可包含如US2007/0055019A1(Sherman等人；代理人案卷号60940US002)和US2007/0054133A1 (Sherman等人；代理人案卷号61166US002)中所述的多官能烯键式不饱和硅氧烷聚合物与一种或多种乙烯基单体的固化反应产物。
[0098]粘合剂层可包含PSA，使得该层在被施加极小压力或不加压力时显示出有力的粘着性。PSA 以 Dalquist 标准线描述(如 Handbook of Pressure Sensitive AdhesiveTechnology, Second Ed., D.Satas, ed., Van Nostrand Re inhold, New York, 1989 (《压敏粘合技术手册(第二版)》，D.Satas编著，范.诺斯特兰德.莱因霍尔德公司出版，纽约，1989年)中所述)。可用的PSA包括那些基于天然橡胶、合成橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、(甲基)丙烯酸嵌段共聚物、聚乙烯醚、聚烯烃和聚(甲基)丙烯酸酯的PSA。本文所用的(甲基)丙烯酸是指丙烯酸类和甲基丙烯酸类物质两者，同样也指(甲基)丙烯酸酯。
[0099]示例性PSA包括得自含有聚醚链段的低聚物和/或单体的聚合物，其中35重量％至85重量％的所述聚合物包含所述链段。这些粘合剂描述于US2007/0082969A1 (Malik等人)中。另一个示例性的PSA包括可自由基聚合的氨基甲酸酯基或脲基低聚物和可自由基聚合的链段有机硅基共聚物；这些粘合剂在美国临时专利申请61/410510 (Tapio等人，代理人案卷号67015US002)中有所描述。
[0100]在一些情况下，所述粘合剂层包括不含有有机硅的粘合剂。有机硅包括具有S1-O和/或S1-C键的化合物。示例性的粘合剂包括由可固化的非有机硅脲基低聚物制成的非有机硅脲基粘合剂，如在PCT专利公布N0.W02009/085662 (代理人案卷号63704W0003)中所述。合适的非有机硅脲基粘合剂可包含X-B-X反应性低聚物和烯键式不饱和单体。X-B-X反应性低聚物包含X和B，X为烯键式不饱和基团，B为具有至少一个脲基的非有机硅链段脲基单元。在一些实施例中，粘合剂层不是微结构化的。
[0101]另一个示例性的粘合剂包括非有机硅氨基甲酸酯基粘合剂，如在国际专利申请N0.PCT/US2010/031689 (代理人案卷号65412W0003)中所述。合适的氨基甲酸酯基粘合剂可包含X-A-B-A-X反应性低聚物和烯键式不饱和单体。所述X-A-B-A-X反应性低聚物包含X、B和A，X为烯键式不饱和基团，B为数均分子量为5，000克/摩尔或更大的非有机硅单元，A为氨基甲酸酯连接基团。
[0102]图3A示出了根据本发明的一个方面的光控膜300的示意性剖视图。图3A中所示的元件310-330中的每一个对应于图2A所示的此前已描述的类似编号元件210-230。例如，参照图2A描述的第一主表面214对应于图3A所示的第一主表面314，等等。在图3A中，示出了穿过等同于Y-Z平面的视平面118的图1的LCF100的剖视图，这类似于图2A所
/Jn ο
[0103]在图3A中，LCF300包括微结构化层310，所述微结构化层310包括光学隔离的透光腔体322的阵列并且设置在光学透明膜330上。所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体322包括第一孔324、第二孔328、以及从第一孔324延伸到第二孔328的至少一个侧壁326。至少一个侧壁326中的每一个与第一主表面314的垂线315形成侧壁角Θ。可基于透光腔体322在几何学上限定从垂线315测得的第一截光视角Φ。在第一截光视角Ψ之外与LCF300相交的光线可被微结构化层310中的侧壁326拦截并且被反射或吸收，这对于本领域的技术人员而言是已知的。穿过LCF的包括反射(例如，通过TIR)和吸收的光线的路径的其他描述可见于(例如)美国专利申请N0.US2010/0214506 (Gaides等人)中。
[0104]图3Β示出了根据本发明的一个方面的LCF300的示意性剖视图。图3Α中所示的元件310-330中的每一个对应于图2Α所示的此前已描述的类似编号元件210-230。例如，参照图2Α描述的第一主表面214对应于图3Α所示的第一主表面314，等等。在图3Α中，示出了穿过等同于X-Z平面(垂直于图2Α或图3Α所示的Y-Z平面)的视平面118的图1的LCF100的剖视图。
[0105]在图3Β中，LCF300包括微结构化层310，所述微结构化层310包括光学隔离的透光腔体322的阵列并且设置在光学透明膜330上。由于多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体322可包括不同于圆形横截面的横截面，如在别处所述，则所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体322在等同于图3Β所示的X-Z平面的图1的视平面118中的几何形状可不同于所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体222、322在等同于如图2Α和3Α所示的Y-Z平面的视平面118中的几何形状。由此，与多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体322相关的宽度“W1”和“W2”在任一视图中可为不同的，并且当在X-Z或Y-Z平面内观察时多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体322的几何形状可为不同的，这对于本领域的技术人员而言是已知的。
[0106]多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体322包括第一孔324’、第二孔328’、以及从第一孔324’延伸到第二孔328’的至少一个侧壁326’。至少一个侧壁326’中的每一个与第一主表面314的垂线315形成第二侧壁角Θ ’。可基于透光腔体322在几何学上限定从垂线315测得的第二截光视角φ’。在第二截光视角φ’之外与LCF300相交的光线可被微结构化层310中的侧壁326’拦截并且被反射或吸收，这对于本领域的技术人员而言是已知的。在一些情况下，例如，当透光腔体322的横截面对应于圆时，第一截光视角φ
和第二截光视角φ’可为相同的。
[0107]每一个平面截光视角(例如，φ和φ’)实际上是通过由D/ ((Wl+W2)/2)给出的纵
横比来确定的，其中Wl和W2为特定视平面118中的相应孔宽度。在一个具体实施例中，多个光学隔离的透光腔体322中的每一个透光腔体被设置为使得最小纵横比为至少1.25并且最大纵横比为不大于8.25。光控膜300在由至少1.25的纵横比控制的方向上将具有不大于70度的视角。光控膜300在由不大于8.25的纵横比控制的方向上将具有不小于10度的视角。
[0108]图4A示出了根据本发明的一个方面的光控式制品401的示意性剖视图。在图4A中，LCF400设置在光源490和基板450之间，并且观察者491位于与光源490相反的基板450侧。在一些实施例中，基板450可为显示器(例如，液晶显示器、有机发光二极管显示器、等离子体显示器、电泳显示器、印刷图像等等)、或者窗口(例如，建筑玻璃)。在一些实施例中，LCF400可包括涵盖在本文中的任何修改形式，并且可相对于基板450进行取向，如图2A或图2C所示。LCF400包括从垂线415测得的截光视角Φ。由此，LCF400阻止来自光源490的位于截光视角Φ之外的光线到达观察者491，如在别处所述。
[0109]图4B示出了根据本发明的一个方面的光控式制品402的示意性剖视图。在图4B中，基板450设置在光源490和LCF400之间，并且观察者491位于与光源490相反的LCF400侦U。在一些实施例中，基板450可为显示器(例如，液晶显示器、有机发光二极管显示器、等离子体显示器、电泳显示器、印刷图像等等)、或者窗口(例如，建筑玻璃)。在一些实施例中，LCF400可包括涵盖在本文中的任何修改形式，并且可相对于基板450进行取向，如图2A或图2C所示。LCF400包括从垂线415测得的截光视角Φ。由此，LCF400阻止来自光源490的位于截光视角Φ之外的光线到达观察者491，如在别处所述。
[0110]图4C示出了根据本发明的一个方面的光控式制品403的示意性透视图。在图4C中，基板450和LCF400设置在光源490与观察者A、B、C、或D (类似于如图4A或图4B中所述的观察者491)之间。观察者A、B、C、D位于围绕垂线415的不同位置处(例如，围绕垂线415的360度圆的上下左右位置)。由此，LCF400阻止来自光源490的位于截光视角Φ之外的光线到达观察者A、B、C、D。
[0111]本发明提供了用于制备柔性透光腔体阵列制品的工艺。所述工艺包括将可固化的树脂组合物浇铸到微结构化工具上、固化所述树脂组合物、以及从所述工具移除所得的制品。类似的工艺在美国专利 N0.5，175，030、N0.5，183，597、N0.5，384，571、N0.5，691，846、N0.6，778，336、和PCT专利申请N0.W09511464中有所描述。简而言之，用于制备此类透光腔体阵列制品的工艺包括如下步骤:
[0112]a)提供工具，所述工具具有成型表面，所述成型表面具有多个从所述成型表面延伸的适用于形成微结构元件(例如，透光腔体)的突起；
[0113]可流动、可固化的树脂组合物；和
[0114]透光柔性层，所述透光柔性层具有第一主表面和第二主表面，其中透光柔性层的第一主表面可进行表面处理，以促进对固化的树脂组合物的粘合性，其中透光柔性层的厚度为约250 μ m或更小；
[0115]b)向成型表面施加一定体积的树脂组合物，所述树脂组合物适用于形成所需的微结构元件；
[0116]c)使树脂组合物与透光柔性层的第一主表面接触；
[0117]d)使树脂组合物在与柔性层接触的同时固化，以形成透光腔体阵列制品，所述透光腔体阵列制品包括结合至柔性层的固化微结构化层，以及
[0118]e)从所述工具移除所述透光腔体阵列制品。
[0119]所述工具应当为在制造透光腔体阵列制品的过程中使得突起不会不期望地变形，并且在固化之后使得透光腔体阵列可与之分离。已知可用于形成所述工具的基板的示例性例子包括可被直接加工的材料，所用工具用于复制透光腔体阵列制品。此类材料优选干净地加工，而没有毛刺形成，其显示出低延展性和低粒度，并且在突起形成之后保持尺寸精度。已知多种可加工的塑料(包括热固性材料和热塑性材料)(例如,丙烯酸类树脂)和可加工的金属(优选不含铁)(例如，铝、黄铜、铜、和镍)。在许多情况下，可能期望使用加工或成形表面的第一代或后一代复制品作为所述工具(即，其上形成本发明所公开的透光腔体阵列的构件)。根据所用的工具和树脂组合物的性质，固化的透光腔体阵列可容易地与工具分离，或者分离层可能对于实现所需的分离特性是必要的。分离层材料的示例性例子包括诱导的表面氧化层、中间薄金属涂层、化学镀银，和/或产生低能表面的不同材料或涂层的组合，例如为有机硅或氟化材料。如果需要，可将合适的试剂掺入到树脂组合物中，以实现所需的分离特性。
[0120]如上所述，所述工具可以由聚合物、金属、复合材料或陶瓷材料制成。在一些实施例中，树脂的固化将通过经由工具施加辐射来进行。在此类情况下，工具应当充分透明，以允许经过工具来对树脂进行辐射。可制成用于这类实施例的工具的材料的示例性例子包括聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚烯烃、聚碳酸酯和固化的氨基甲酸酯丙烯酸酯。然而，通常优选金属工具，因为它们可以形成为所需的形状，耐用，并且还可以在基板中提供优异的光学表面。
[0121]将可流动的树脂施加到工具的成型表面。树脂应当使得其任选利用施加的真空、压力或机械方式流入成型表面中的区域和/或透光腔体中。优选以足够的量来施加，使得其至少基本上填充所述透光腔体和/或围绕成型表面上的突起。
[0122]本发明的方法还包括从模板结构的表面剥离透光腔体阵列的步骤。一般来讲，从模板结构的表面移除可模压材料的步骤将以允许可模压材料维持对模板结构完全互补性的形状这样的方式来进行，因而，以微结构化层的形式从模板结构的表面移除可模压材料。
[0123]尽管透光腔体阵列制品的特征在于具有基本上不变的特征，但应当理解，制品不需要为刚性的或者保持超出维持所述特征形状的结构记忆。柔性透光腔体阵列制品可以以紧凑的形式(例如线轴上的卷绕形式)、作为堆叠片、或便于储存的任何其他构型进行储存。
[0124]图5示出了根据本发明的一个方面的用于制备LCF的工艺的示意性侧视图。树脂组合物520的任选第一部分被挤出并且穿过紧邻第一橡胶辊521的任选第一树脂料斗550。第一橡胶辊521沿顺时针方向旋转并且轧压在可进行温度控制的图案化工具辊583上。图案化工具辊583包括多个微结构化突起584。图案化工具辊583可安装在沿逆时针方向旋转的芯轴上，如图所示。得自任选第一树脂料斗550的树脂组合物520的任选第一部分可至少部分地填充微结构化突起584。部分填充的微结构化突起584随后可利用任选的第一辐射源540进行预固化。任选的第一辐射源540可为任何合适的辐射源，包括(例如)发光二极管(LED)的阵列。
[0125]透光柔性层530 (例如，聚合物膜)自退绕惰轮581退绕，在第一轧辊587上，围绕包括微结构化突起584的图案化工具辊583的一部分，围绕第二轧辊588的一部分，并且绕到回绕惰轮582上。将树脂组合物586的第二部分在靠近图案化工具辊583的位置处从第二树脂料斗585直接浇注到透光柔性层530上。然后，利用通过第一轧辊587的适当设置(下述)所施加的压力，使树脂/柔性层组合与图案化工具辊583接触。施加到第一轧辊587的压力用于控制在图案化工具辊583的微结构化突起584与透光柔性层530之间延伸的树脂的量，从而能够控制通过微结构化突起584形成的透光腔体的底壁(即，示于(例如)图2B中的底面区域229)的厚度。树脂组合物586通过暴露于来自第一辐射源541的光化辐射来固化，所述第一辐射源541可包括(例如)多个发射辐射的灯泡。将固化的透光腔体阵列制品500在第二轧辊588处拉出图案化工具辊583并且收集到回绕惰轮582上。在一些实施例中，布置任选的第二辐射源592，以将辐射引导到透光腔体阵列制品500的微结构化侧上，以完成固化过程。
[0126]在一些实施例中，可以加热图案化工具辊583，以调节树脂组合物586的粘度，从而提供另外的方式来控制底壁的厚度。
[0127]在选择本发明的聚合物组分时，可能重要的是选择对于微结构化层和柔性层而言是相容的聚合物材料。相容性的优选方面是微结构化层的树脂组合物的材料能够在固化时粘结至透光柔性层。在某些优选的实施例中，对透光柔性层的主表面进行表面处理，以促进与形成微结构化层的粘结。合适的表面处理包括(例如)辐射处理、电晕放电处理(例如，空气或氮气电晕放电)、火焰处理、等离子处理、高能UV处理(例如，闪光灯处理)、和化学涂底漆处理(例如,化学反应性涂料)。
[0128]选择用于透光腔体阵列的树脂优选产生所得的产品，所述产品向检测装置或系统提供光的高效透射、以及足够的耐久性和化学稳定性。合适聚合物的示例性例子包括选自以下物质的树脂:衍生自环氧树脂、聚酯、聚醚、和聚氨酯的丙烯酸类树脂；烯键式不饱和化合物；具有至少一个丙烯酸侧基的氨基塑料衍生物；衍生自异氰酸酯和多元醇(或聚胺)的聚氨酯(聚脲)；具有至少一个丙烯酸侧基的异氰酸酯衍生物；除丙烯酸改性环氧树脂之外的环氧树脂；以及它们的混合物和组合。以下物质通常是优选的:聚合物，例如聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、脂族、聚氨酯，和交联的丙烯酸酯，例如单官能或多官能的丙烯酸酯或丙烯酸酯化环氧树脂、丙烯酸酯化聚酯，以及与单官能或多官能的单体共混的丙烯酸酯化聚氨酯。
[0129]这些聚合物由于以下原因中的一个或多个而通常为优选的:高的热稳定性、环境稳定性和透明度、从工具或模具剥离的优异剥离性、以及用于接纳涂层的高接受性。
[0130]适用于形成微结构化元件的材料的其他示例性例子为反应性树脂体系，所述反应性树脂体系能够通过暴露于光化辐射(例如电子束、紫外光、或可见光)经由自由基聚合机理进行交联。还可使用可进行辐射引发的阳离子聚合的树脂。适用于形成微阵列元件的反应性树脂可为光引发剂与带有丙烯酸酯基的至少一种化合物的共混物。优选的是，所述树脂共混物含有单官能、双官能或多官能化合物，以确保照射时形成交联聚合物网。可使用化学介导的可聚合树脂(例如，这些树脂可以通过利用添加热引发剂(例如过氧化苯甲酰)的热手段进行聚合)。美国专利N0.6，395，124和N0.6，692，611公开了示例性光引发剂，所述示例性光引发剂适用于利用波长处于可见光范围(如大于400nm)内的光进行自由基引发的
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[0131]可用于本文中的能够通过自由基机制聚合的示例性树脂的例子包括:丙烯酸基树月旨，其衍生自环氧化物、聚酯、聚醚和尿烷；烯键式不饱和化合物；具有至少一个丙烯酸酯侧基的氨基塑料衍生物；具有至少一个丙烯酸酯侧基的异氰酸酯衍生物；不同于丙烯酸化环氧化物的环氧树脂；以及它们的混合物和组合。此处所用的术语丙烯酸酯涵盖丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯两者。美国专利N0.4，576，850公开了可用于本发明的透光腔体阵列中的交联树脂的例子。
[0132]烯键式不饱和树脂包括单体化合物和聚合物化合物两者，这两者含有碳原子、氢原子和氧原子以及任选的氮原子、硫原子，并且在本发明中可使用卤素。氧原子或氮原子或此二者一般存在于醚、酯、聚氨酯、酰胺和脲基中。烯键式不饱和化合物优选具有小于约4，000的分子量，并且优选地是由含有脂肪族单羟基基团、脂肪族多羟基基团的化合物膜与不饱和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸、马来酸等等)反应生成的酯。此类材料通常易商购获得，并且可容易地聚合。
[0133]以下列出了适用于本发明的具有丙烯酸或甲基丙烯酸基团的化合物的一些示例性例子:
[0134](I)单官能化合物:丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛基酯、丙烯酸冰片酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯和N，N- 二甲基丙烯酰胺；
[0135](2)双官能化合物:二丙烯酸-1，4- 丁二醇酯、二丙烯酸-1，6-己二醇酯、二丙烯
酸新戊二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸四乙二醇酯、和二丙烯酸二乙二醇酯；和
[0136](3)多官能化合物:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙烯酸甘油酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和三(2-丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯。
[0137]优选地，使用含有单官能、双官能和多官能丙烯酸酯的材料的共混物。本领域技术人员应当理解，改变这些组分之间的比率的步骤将决定完全固化的材料的机械性质。
[0138]其它烯键式不饱和化合物和树脂的一些代表性例子包括苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、单烯丙基酯、聚烯丙基酯和甲基烯丙基酯(例如邻苯二甲酸二烯丙基酯和己二酸二烯丙基酯)以及羧酸酰胺(例如N，N- 二烯丙基己二酰二胺)。
[0139]可与本发明的透光腔体阵列制品中的丙烯酸类化合物共混的光聚合引发剂的示例性例子包括如下:联苯酰、邻苯甲酸甲酯、苯偶姻、安息香乙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻异丁醚等，二苯酮/叔胺苯乙酮如2，2-二乙氧基苯乙酮、苄基甲基缩酮、1-羟基环己基苯基缩酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、1- (4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙-1-酮、2-苄基-2-N，N- 二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)-1- 丁酮、2，4，6-三甲基苯甲酰-二苯基氧化膦、苯基-双(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧化膦、2，4，6-三甲基苯甲酰苯基次膦酸酯、2-甲基-1-4 (甲基硫代)、苯基-2-吗啉基-1-丙酮、双(2，6- 二甲氧基苯甲酰)(2，4，4-三甲基戊基)氧化膦等。化合物可单独或组合使用。
[0140]本文可使用阳离子可聚合材料，包括(但不限于)含有环氧和乙烯基醚官能团的材料。这些体系通过鎗盐引发剂(例如三芳基硫鎗盐和三芳基碘鎗盐)进行光引发。
[0141]优选地，用于本发明的方法中的透光柔性层为选自以下物质的聚合物材料:PC (聚碳酸酯)、PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN (聚萘二甲酸乙二醇酯)、HDPE (高密度聚乙烯)、LDPE (低密度聚乙烯)、LLDPE (线性低密度聚乙烯)、其他透光弹性体、以及它们的组合。PC、PET、和PEN为尤其优选的。此类材料通常向所得的透光腔体阵列制品赋予所需的耐久性、柔性和透光性，同时允许与微结构化层进行所需的粘结。[0142]透光柔性层优选包括这样的聚合物，该聚合物具有大于约70°C的玻璃化转变温度和约3X IO9Pa或更大的模量为。聚合物优选为使得透光柔性层在其暴露于形成所得的透光腔体阵列的条件下保持其物理完整性。透光柔性层应当透光并且优选基本上透明。例如，具有糙面精整层的膜可用于本文中，这种膜在向其施加树脂组合物时变得透明，或仅仅在制造过程中(例如，响应于固化条件)而变得透明。
[0143]透光柔性层可根据需要而为单层或多层组件。如果是多层，则结合微结构化层的层应当具有本文所述的在该方面有用的性质，而不与微结构化层接触的其他层根据需要具有选定的特性(例如，抗反射、光透射性)，以向所得的透光腔体阵列赋予所需的特性。有利的是，多层膜可向透光腔体阵列制品赋予显著的结构完整性(例如，耐撕裂性)。此外，用于多层构造中的膜可被选择为透射和/或反射选定波长的光。
[0144]透光柔性层可为约2微米至约250微米厚、或约2微米至约125微米厚、或约2微米至约50微米厚、或约4微米至约25微米厚、或约2微米至约12微米厚。用于透光柔性层的优选材料包括聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)0优选地，透光柔性层以卷筒形式得到，以用于如图5所示的工艺中。
[0145]根据需要，可将着色剂、加工助剂(例如防粘剂、释放剂、润滑剂、和其他添加剂)添加到微结构化层和透光柔性层中的一者或二者中。着色剂可包括这样的染料，该染料溶解在形成微结构化层的树脂组合物中。作为另外一种选择或除此之外，着色剂可包括这样的颜料，该颜料均匀分散在形成微结构化层的树脂中。所选的具体着色剂取决于对特定颜色的光的所需透射率(和/或不透射率)；通常以约0.01重量％至5.0重量％来添加着色剂。优选的着色剂不显著干扰通过LCF的透光腔体控制的显示器进行的观察。
[0146]可基于下述参数中的一者或多者来调整添加到树脂中的着色剂的量，所述树脂形成微结构化层或在涂覆到微结构化层的涂层中:着色剂的吸光特性、最邻近透光腔体之间的距离、和透光腔体的底壁的厚度。相关领域普通技术人员应该认识到，随着着色剂的浓度增加，由微结构化层所吸收的光的量也将增加。
[0147]含有高浓度着色剂的微结构化层将吸收相对更多的光，并因而将允许相对更近的透光腔体间距。然而，在这些实施例中，底壁应当成比例地相对更薄，以允许基本上所有的光自透光腔体通过底壁透射。
[0148]相比之下，含有较低浓度着色剂的微结构化层将吸收相对较少的光，并因而将需要相对较大的透光腔体间距，以抑制光从一个透光腔体到相邻的透光腔体横向地穿过微结构化层。然而，在这些实施例中，底壁可以成比例地相对较厚并且仍允许基本上所有来自透光腔体的光通过底壁透射。
[0149]在一些实施例中，在使工具的成型表面与可流动材料接触的步骤之前，将释放剂施加到工具的表面。如本文所用，“释放剂”为有助于可模压材料与工具的表面在形成制品时分离的任何化合物、组合物或其他物质。可用的释放剂包括硅油、聚乙烯醇、氟化硅烷或其他已知的释放剂。释放剂的类型和量的选择将取决于若干可易于测定的因素，例如与在所得的透光腔体阵列中进行的反应的相容性、工具的强度、可固化的树脂组合物、接触和模制工艺的环境条件、制品中变形或缺陷的公差程度等等。
[0150]在一些实施例中，除了上述步骤之外，用于制备透光腔体阵列制品的工艺还包括(例如，通过烧蚀或蚀刻)移除微结构化层和/或透光柔性层的一部分的步骤。在这些实施例中，使透光腔体阵列制品经受如下工艺，所述工艺从透光腔体阵列制品的至少一个表面(例如，第一主表面、第二主表面、或者第一主表面和第二主表面两者)选择性地移除材料。
[0151]因而，在一些实施例中，其中烧蚀或蚀刻步骤仅应用于制品的第一主表面，可从制品选择性移除多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体的相对较薄的底壁，从而导致透光柔性层形成阵列中每一个透光腔体的底部。有利的是，尤其在采用高浓度的着色剂时，该工艺可更好地恢复从各个透光腔体的内部透射的光。
[0152]在可供选择的实施例中，其中烧蚀或蚀刻步骤仅应用于制品的第二主表面，相对较厚的透光柔性层的一部分可被均匀地移除，以产生较薄的透光柔性层。当使制品的第一主表面和第二主表面两者经受烧蚀工艺时，所得的透光腔体阵列制品可具有来自透光腔体的增高透光率。
[0153]用于可控地烧蚀柔性聚合物膜的薄层的工艺在本领域中是已知的，并且包括(例如)等离子体处理、反应离子蚀刻、激光烧蚀、或化学蚀刻(例如，使用水解剂，例如含有40%w/v氢氧化钾和20%w/v乙醇胺的溶液，以化学蚀刻PET膜)。
[0154]阵列基板的表面可涂布有薄层材料，以提高透光腔体的性质和功能。涂层的有利性质可包括耐久性和诸如反射性之类的光学特性。
[0155]可将涂层沉积在阵列的表面(即，位于透光腔体之外的区域)上、透光腔体的底壁上、和/或透光腔体的侧壁上。在一个实施例中，使薄膜沉积在整个基板上。在另一个实施例中，使涂层沉积在阵列的表面上。在又一个实施例中，使涂层沉积在多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体的底壁上。在又一个实施例中，使涂层沉积在多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体的侧壁上。在一些实施例中，使涂层沉积在多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体的底壁和侧壁上以及基板的表面上。
[0156]术语“涂层”是指厚度明显小于基板的其他特征尺寸的相对较薄的组合物(例如，膜)。在一个优选的实施例中，涂层是均匀的并且适形于微结构化层，其厚度为约25至约1000纳米。涂层的厚度在阵列的表面上可以不均匀。例如，在一个实施例中，薄膜涂层的厚度可在阵列基板的顶部表面上为约50-500nm ;在透光腔体的侧壁上为约25_250nm，并且在透光腔体的底壁上为约50-500nm。
[0157]可使用多种不同类型的材料作为涂层。涂层材料的组成将取决于阵列材料、应用、和涂层沉积方法。在一个实施例中，涂层为聚合物(例如，无机聚合物)。涂层可为非金属氧化物(例如，二氧化硅(Si02))。其他涂层可为(例如)金属合金、金属或半导体氧化物、氮化物、碳化物或硼化物。用于涂布基板的其他材料可包括金层(例如，24克拉金)。许多涂层是市售的。
[0158]光学隔离
[0159]本发明提供了在X-Y平面内光学隔离并且在Z轴上透光的透光腔体阵列。透光腔体可通过本文所述的多种手段来进行光学隔离。在一些实施例中，用于光学隔离阵列中的透光腔体的手段包括将着色剂分散或溶解在微结构化层中。在一些实施例中，将着色剂溶解或均匀分散在形成微结构化层的材料(例如，塑性聚合物)中。
[0160]着色剂可为吸收选定波长或选定波长谱带(例如，特定颜色或颜色组或整个谱带的可见波长)的光的颜料或染料。在一个具体实施例中，光的宽色谱上(例如，整个人类可见光谱上)的均一宽的吸光度可为优选的。可见光谱上的均一宽的吸光度可有利于其中光控膜与全彩信息承载结构(例如，图像和显示器)相关的应用，因为图像或显示器的色平衡因选择性吸收而受到不利影响。在一些情况下，可通过混合得自两种或更多种染料或颜料的互补颜色来实现宽的吸光度。可为优选的是使紫外光谱中的吸光度最小化，使得树脂的固化不会受到不当地抑制。合适着色剂的非限制性例子可包括(例如)炭黑、品红、咔唑紫、和Foron亮蓝。
[0161]本文所述的合适的着色剂属于多种染料类别。合适的染料类别的非限制性例子包括蒽醌染料(例如，1，5-双[(1-甲基乙基)氨基)]_9，10-蒽二酮和1-(己基氨基)-4-羟基-9，10-蒽二酮)；双(三氟甲磺酰)亚甲基部花青染料(例如，4-[4，4-双[(三氟甲基)磺酰基]-1，3- 丁二烯-1-基]-苯胺、4，4’ -[4，4-双[(三氟甲基)磺酰基]-1，3- 丁二烯]双[N，N-二甲基-苯胺、和4-[4-[4，4-双[(三氟甲基)磺酰基]-1,3-丁二烯-1-吗啉)；P- (二氰基乙烯基)芳胺染料(例如，2-[4- (二丁基氨基)苯基]-1，I, 2-] 二氰基乙烯)；部花青染料(例如，2_[ (1-甲基-4 (IH)-喹啉亚基)甲基]-5-硝基-苯甲腈)；以及靛苯胺(吲哚酚)染料((例如，4-[[4_ (二甲基氨基)苯基]亚氨基]-1 (4H)-萘酮和4-[[4_ (二乙基氨基)苯基]亚氨基]-1 (4H)-萘酮)。许多亚类的具有适当吸收光谱的部花青染料适合作为根据本发明的着色剂。
[0162]在一些实施例中，着色剂可为允许透射选定波长或选定波长谱带(例如，紫外波长)的光的颜料或染料。在一些实施例中，着色剂可为这样的颜料或染料，该颜料或染料吸收选定波长或选定波长谱带(例如，可见波长)的光并且允许透射不同的选定波长或选定波长谱带(例如，紫外波长)的光。吸收可见波长的光并且允许透射紫外波长的光的示例性着色剂为品红和可得自宾夕法尼亚州多伊尔斯敦市佩恩颜色公司(PennColor, Doylestown, PA)的紫色颜料9S949D。本发明的制品可包含着色剂。着色剂可包括颜料、染料、颜料的混合物、染料的混合物或前述中任何两种的组合。在一些实施例中，着色剂包括非离子型着色剂。
[0163]本发明的树脂组合物可包含着色剂。在一些实施例中，树脂组合物可利用光化辐射(例如，紫外和/或近紫外波长的光)进行聚合。光化辐射的过度吸收可降低聚合过程的效率。因而，在一些实施例中，可能有利的是，选择基本上不影响树脂组合物的聚合过程的着色剂(例如，基本上透过紫外和/或近紫外波长的着色剂)。
[0164]在某些优选的实施例中，着色剂基本上不妨碍树脂组合物流动到微复制工具之中和/或之上。与未着色的树脂组合物相比，本发明提供合适的强烈着色的树脂组合物，所述强烈着色的树脂组合物畅通地流入微复制工具中。
[0165]因而，在一些实施例中，有利的是选择这样的着色剂，该着色剂基本上透射一个波长范围的光(例如，紫外和/或近紫外波长)并且基本上吸收另一波长范围的光(例如，可见波长范围)。
[0166]另外，有利的是选择这样的着色剂，该着色剂在树脂组合物中具有足够高的溶解度，以实现光吸收性而基本上不降低聚合物的性质和/或基本上不干扰组分。例如，含有着色剂的树脂组合物在480-615nm范围内可吸收的光是其在375_450nm范围内吸收的光的约4倍。优选地，含有着色剂的树脂组合物在480-615nm范围内可吸收的光是其在375_450nm范围内吸收的光的不止4倍。
[0167]因此，存在两个能够对根据本发明的制品中所用着色剂的选择进行引导的因素:吸光度比值(A*)，其指示树脂/着色剂混合物吸收一定波长的光的能力；和吸光度分数(F)，其指示树脂/着色剂混合物透射用于固化树脂组合物的特定波长(在此例子中，约400nm的波长)的光的能力。广义而言，A*和F均可以针对任何两个基本上不重叠的波长范围来计算。作为示例性例子，以下针对可用于固化的聚合物组合物的波长(400nm)和落入可见波长范围内的两个波长(550nm和600nm)来定义这两个因素:
[0168]A*= (A55(i+A6CICI)/2 其中
[0169]A550=在550nm处的吸光度，A600=在600nm处的吸光度，以及
[0170]A=-1og (透射的光的分数)
[0171]F= (2XA400)/ (A550+A600)其中
[0172]A400=在400nm处的吸光度，A55tl=在550nm处的吸光度，A6tltl=在600nm处的吸光度，以及A=-1og (透射的光的分数)
[0173]较高的A*因素表明含有着色剂的树脂组合物吸收更多的可见光范围的光(在该例子中为550-600nm)，并因此允许相邻透光腔体之间较少的光学串扰。较低的F因素表明树脂组合物相对于可见光(在该例子中为550-600nm)允许更多的近紫外光(在该例子中为400nm)，并因此允许聚合物的良好固化，同时还允许吸收较长可见波长的光。
[0174]在一些实施例中，在厚度为5微米的微结构化层中，单体混合物中的着色剂提供约0.3或更高的吸光度比值(A*);优选地，0.5或更高的A* ;最优选地，1.0或更高的A* ;甚至更优选地，1.5或更高的A*，并且甚至更优选地，2.0或更高的A*。在一些实施例中，在厚度为10微米的微结构化层中，单体混合物中的着色剂提供约0.3或更高的吸光度比值(A*);优选地，0.5或更高的A* ;最优选地，1.0或更高的A* ;甚至更优选地，1.5或更高的A*，并且甚至更优选地，2.0或更高的A*。优选的混合物允许树脂组合物迅速进行光聚合，同时保持着色剂在聚合之后以分子方式分散在制品中。
[0175]在一些实施例中，单体混合物中的着色剂提供0.25或更低、优选0.10或更低的吸光度分数(F)。
[0176]相关领域的普通技术人员应该认识到，由A*和F所体现的原理可应用到用于光固化的其他选定波长，并且以下所述的实例仅仅是这些因素可以用来选择着色剂与特定期望属性的组合的方式的示例。
[0177]相邻透光腔体之间的光学串扰可通过若干因素最小化，所述因素包括(例如)分散在微结构化层中的不透光性着色剂、透光腔体侧壁上的不透光性涂层、透光腔体中相对较薄的底壁、相对较薄的透光柔性层、增加透光腔体的空间分离，以及前述因素中的两个或更多个的组合。相对于单独的透光腔体的横截面积而言，光学串扰也可能受到单独的图像像素的密度和横截面积的影响。
[0178]现将参考以下非限制性实例对本发明作进一步说明。除非另有指明，否则所有的份数和百分比均以重量份表示。
[0179]实魁
[0180]除非另外指明，否则这些实施例中的所有份数、百分比、比率等均按重量计。除非另外指明，否则所使用的溶剂和其他试剂均得自威斯康星州密尔沃基市西格玛奥德里奇化学公司(Sigma-Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)。
[0181]MM[0182]3M8402:可购自明尼苏达州圣保罗市3M公司(3M Company, St.Paul, MN)的带材。
[0183]3M8403:可购自明尼苏达州圣保罗市3M公司(3M Company，St.Paul，MN)的带材。
[0184]炭黑糊剂#9B898:可购自宾夕法尼亚州多伊尔斯敦市佩恩颜色公司(PennColor, Doylestownj PA)的 25% 炭黑糊剂。
[0185]可购自宾夕法尼亚州多伊尔斯敦市佩恩颜色公司(Penn Color, Doyles town，PA)的咔唑紫分散体9S949D。
[0186]Darocurl 173:可购自瑞士巴塞尔市汽巴精化股份公司(Ciba SpecialtyChemicals, Basel, Switzerland)的 2_ 轻基 _2_ 甲基丙烯酮。
[0187]Darocur TPO:可购自瑞士巴塞尔市汽巴精化股份公司(Ciba SpecialtyChemicals, Basel, Switzerland)的二苯基(2，4，6_三甲基苯甲酉先)氧化勝。
[0188]Desmodur W:可购自宾夕法尼亚州匹兹堡市拜尔公司公司(Bayer，Pittsburgh，PA)的二异氰酸酯，有时称为 H12MDI 或 HMDI。
[0189]Dytek A:可购自特拉华州威尔明顿市英威达公司(Invista，Wilmington, DE)的有
机二胺。
[0190]EGC-1720:可购自明尼苏达州圣保罗市3M公司(3M Company，St.Paul，MN)的碳氟化合物溶液。
[0191]Fluorescebrite Plain微球:可购自宾夕法尼亚州沃灵顿市拍利塞斯公司(Polysciences，Inc.，Warrington, PA)的焚光珠粒。
[0192]Irgacure819:可购自瑞士巴塞尔市汽巴精化股份公司(Ciba SpecialtyChemicals, Basel, Switzerland)的苯基-双-(2，4，6_三甲基苯甲酰基)氧化勝。
[0193]Kapton H:可购自特拉华州威尔明顿市杜邦公司(DuPont，Wilmington, DE)的聚酰亚胺。
[0194]Loparexl0256:可购自伊利诺伊州威罗布克市耐恒公司(Loparex, Willowbrookj Illinois)的氟娃氧焼处理过的PET隔离衬垫。
[0195]Lucirin TPO-L:可购自德国路德维希港巴斯夫公司(BASF, Luwigshafenj Germany)的2，4，6_三甲基苯甲酰苯基次膦酸酯。
[0196]Melinex453:可购自特拉华州威尔明顿市杜邦公司(DuPont，Wilmington，DE)的25微米(I密耳)厚的聚酯膜，其在一侧上经粘合处理。
[0197]Photomer6010:可购自德国蒙海姆市科宁公司(Cognis，Monheimj Germany)
[0198]Photomer6210:可购自德国蒙海姆市科宁公司(Cognis，Monheimj Germany)
[0199]Photomer6602:可购自德国蒙海姆市科宁公司(Cognis，Monheimj Germany)
[0200]Scotchcast Electrical Resin#5:可购自明尼苏达州圣保罗市3M公司(3MCompany, St.Paul, MN)的树脂。
[0201]SilFlu50MD07:可购自伊利诺伊州芝加哥市硅品(美国)公司(SilicoNatureUSA, LLCj Chicago, IL)的隔离衬垫。
[0202]SR238:可购自宾西法尼亚州爱克斯顿市沙多玛公司(Sartomer，Inc., Extonj PA)的二丙烯酸1，6-己二醇酯。
[0203]SR339:可购自宾西法尼亚州爱克斯顿市沙多玛公司(Sartomer，Inc., Extonj PA)的丙烯酸2-苯氧基乙基酯。[0204]SR545:可购自纽约州奥尔巴尼市迈图高新材料公司(Momentive PerformanceMaterials, Albany, NY)的 MQ 树脂。
[0205]SR9003:可购自宾西法尼亚州爱克斯顿市沙多玛公司(Sartomer, Inc., Exton, PA)。
[0206]Teonex Q71:可购自弗吉尼亚州切斯特市杜邦-帝人公司(Dupont-Teijin, Chester, VA)的厚度为6微米的聚萘二甲酸乙二醇酯或PEN膜。
[0207]Vitel 1200B:可购自威斯康星州沃瓦托萨市博斯蒂克公司(Bostik, Wauwatosa, WI)的共聚酯树脂。
[0208]Violet9S949D:可购自宾夕法尼亚州多伊尔斯敦市佩恩颜色公司(PennColor, Doylestown, PA)的含有20%颜料固体的紫色糊剂。
[0209]微复制工具I (实例1-16)
[0210]通过根据美国专利N0.6，285，001中所述工序的激光烧蚀工艺来制备工具。工具A是如下构造的:将氨基甲酸酯丙烯酸酯聚合物(Photomer6602)涂布到如美国专利申请公开N0.2007/0231541中所述的铝背衬片材上至165微米的大致均一厚度，然后烧蚀涂层，以生成柱的六方堆积阵列。所得的柱的中心距为42微米。每一个柱包括直径为27微米的圆形顶部、大约10度的侧壁角、和39微米的高度。工具B是如下构造的:烧蚀厚度为125微米的Kapton H聚酰亚胺膜，以构造具有柱的六方堆积阵列的柱。所得的柱的中心距为34微米，并且每一个柱包括直径为27微米的圆形顶部、大约10度的侧壁角、和34微米的高度。工具C是由Photomer6602以与工具A相同的方式构造的，以制备柱的中心距为34微米的六方堆积阵列。每一个柱包括直径为27微米的圆形顶部、大约10度的侧壁角、和34微米的高度。
[0211]工具表面处理
[0212]首先利用详述于美国专利5，888，594中的设备来对聚合物工具A进行等离子体处理。将聚合物工具安装到圆柱形筒电极上，并且将室泵抽到5X10—4托的基部压力。将氩气以500sCCm(标准立方厘米/分钟)的流量引入室中，等离子体点火，并且在500瓦的功率下维持30秒钟。在氩等离子体处理之后，将四甲基硅烷蒸气以360sCCm的流量引入室中，并且等离子体在500瓦的功率下维持30秒钟。在四甲基硅烷蒸气中等离子体处理之后，将氧气以500sCCm的流量引入室中，并且等离子体在500瓦的功率下维持60秒钟。在这些等离子体处理步骤过程中，所述室中的压力为在5-10毫托的范围内。然后，将等离子体室通向大气环境，并且将处理过的工具浸入EGC-1720碳氟化合物溶液中。将处理过的工具在120°C的烘箱中加热15分钟。以与工具A相同的方式对工具C进行处理。
[0213]利用详述于美国专利N0.5，888，594中的设备来对聚合物工具B进行等离子体处理。将聚合物工具安装到圆柱形筒电极上，并且将室泵抽到5X10—4托的基部压力。将氩气以500sCCm的流量引入室中，等离子体点火，并且在500瓦的功率下维持30秒钟。在氩等离子体处理之后，将四甲基硅烷蒸气以360sCCm的流量引入室中，并且等离子体在500瓦的功率下维持30秒钟。
[0214]树脂制备
[0215]树脂制剂按以下方法制备。
[0216]溶液A:在玻璃广口瓶中合并1125克Photomer6210、375克SR238和15克Darocurll73。溶液B:向SR339中加入3.75克Irgacure819，随后通过辊混合过夜，以使Irgacure819溶解。溶液C:向187.5克SR238中加入3.75克Irgacure819，然后通过辊混合18小时，以使Irgacure819溶解。溶液D:将溶液A、B和C在玻璃广口瓶中合并，然后混合。向其中加入Darocurll73 (3.7克)和Darocur TPO (32克)，然后通过辊混合30分钟。
[0217]溶液E:将溶液D (708g)置于琥珀色玻璃广口瓶中。将炭黑糊剂#9B898 (97克)加入溶液中，并且辊混合18小时，从而得到最终炭黑浓度为3%的树脂制剂。
[0218]溶液F:将溶液D (466g)置于琥珀色玻璃广口瓶中。将炭黑糊剂#9B898 (40.5克)加入溶液中，并且辊混合18小时，从而得到最终炭黑浓度为2%的树脂制剂。
[0219]溶液G:将溶液D (466g)置于琥珀色玻璃广口瓶中。将炭黑糊剂#9B898 (19.4克)加入溶液中，并且辊混合18小时，从而得到最终炭黑浓度为1%的树脂制剂。
[0220]溶液H:将溶液D (708g)置于琥珀色玻璃广口瓶中。将紫色9S949D (121克)加入溶液中，并且辊混合18小时，从而得到最终紫色颜料浓度为3%的树脂制剂。
[0221]溶液1:将99.00克SR238(二丙烯酸1，6_己二醇酯)和10.00克SR339置于500mL玻璃广口瓶中。向溶液中加入5.94克油溶品蓝A (溶剂蓝36)和5.94克溶剂紫37，并且将组分混合，以分散/溶解染料。将混合物离心，并且回收上清液(193.85克)。向上清液中加入0.68克Irgacure819和3.30克Lucirin TPO-L0然后，将广口瓶封盖，并且置于摇动器中混合过夜。看起来染料中的大部分溶解在丙烯酸酯中。随后，向溶液中加入90.00克基础树脂与Photomer6210。使溶液在摇动器中进行进一步混合I小时。获得均匀的蓝色溶液。
[0222]实例 1-5
[0223]利用PCT公开N0.W09511464中所述以及上述UV固化工艺进行微复制。除非另外指明，否则这些实例中所用的UV固化工艺不包括图5所述的任选的第二辐射源。
[0224]利用3M8402胶带，将图案化区域为大约7英寸X36英寸(17.8cmX91.4cm)的工具A固定到近似直径为37英寸(94cm)的芯轴。Melinex453膜自退绕惰轮沿着工具A的表面绕到重绕惰轮上，如图5所示。使膜的经表面处理的(促进粘合的)侧面面对工具。将芯轴加热至54°C (130 T)。在第一轧辊(95邵氏D 丁腈橡胶辊)和芯轴的接触点处，在207kPa (30psi)的辊隙压力下，使膜以10厘米/秒(20英尺/分钟)的线速度运行。在图5所示的芯轴上游的料斗位置处，通过将树脂溶液的小而连续珠粒手动倾倒到膜上来向膜施用树脂。在橡胶轧辊处，树脂横向散布在工具的整个宽度上，从而形成宽度为大约9英寸(22.9cm)的溶液堤。将树脂溶液E、F和G分别用于实例1、2和3中。利用得自Fusion D灯(购自马里兰州盖瑟斯堡市福深紫外线系统公司(Fusion UV Systems, Gaithersburg, MD))的辐射来固化树脂。Fusion D灯在236瓦/厘米的输入功率下操作。在第二轧辊处，经固化的透光腔体阵列膜制品从工具上移除，并且卷绕在重绕惰轮上，如图5所示。利用工具B取代A并且通过上述工序来制备额外的样品。通过使用工具B以及树脂溶液F来制备实例4，并且通过使用工具B以及树脂溶液H来制备实例5。
[0225]用于若干实例的固化深度利用SEM成像和厚度计的组合来确定，并且在表I中示出。从这些实例可以看到，增加的光引发的固化深度可以通过以下方法而实现:提供这样的工具材料，该材料允许光的更多穿透(实例1)，或者加入针对波长的着色剂，该着色剂在光弓I发剂的波长范围内具有更低吸光度横截面(实例5 )。[0226]表1.固化深度
[0227]
【权利要求】
1.一种光控膜，包括: 第一主表面和相反的第二主表面； 吸光材料，所述吸光材料在所述第一主表面和所述第二主表面之间延伸；和多个光学隔离的透光腔体，所述多个光学隔离的透光腔体至少部分地在所述第一主表面和所述第二主表面之间延伸， 其中所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体包括第一孔、第二孔和至少一个侧壁，所述第一孔与所述第一主表面一致，所述第二孔与所述第二主表面相邻，所述至少一个侧壁在所述第一孔和所述第二孔之间延伸，并且 其中所述第二孔和所述第二主表面被基体厚度为大于0.1微米的所述吸光材料间隔。
2.根据权利要求1所述的光控膜，其中所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体的平行于所述第一主表面的横截面包括圆形形状、椭圆形形状、或多边形形状。
3.根据权利要求1所述的光控膜，其中所述侧壁以在约O度和约10度之间的角度与所述第一主表面的垂线相交。
4.根据权利要求1所述的光控膜，其中所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体具有深度D、第一孔宽度Wl和第二孔宽度W2，所述深度D为介于所述第一孔和所述第二孔之间，所述第一孔宽度Wl和所述第二孔宽度W2与垂直于所述第一主表面的视平面相关，并且在所述视平面内D/ ((11+胃2)/2)为至少1.25且0/ ((Wl+W2)/2)为不大于8.25。
5.根据权利要求1所述的光控膜，其中所述基体厚度为介于0.1微米和约10微米之间。
6.根据权利要求1所述的光控膜，还包括透光膜，所述透光膜与所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一者相邻设置。
7.根据权利要求6所述的光控膜，其中所述透光膜还包含粘合剂。
8.根据权利要求1所述的光控膜，其中所述多个光学隔离的透光腔体中的每一个透光腔体填充有光学透明材料。
9.根据权利要求8所述的光控膜，其中所述光学透明材料包括空气、透明聚合物或透明粘合剂。
10.根据权利要求8所述的光控膜，其中所述光学透明材料的折射率低于所述吸光材料的折射率。
11.根据权利要求1所述的光控膜，其中所述吸光材料包含固化性树脂和着色剂。
12.根据权利要求11所述的光控膜，其中所述固化性树脂包括辐射固化性树脂。
13.根据权利要求11所述的光控膜，其中所述固化性树脂选自以下物质:衍生自环氧树脂、聚酯、聚醚和聚氨酯的丙烯酸类树脂；烯键式不饱和化合物；具有至少一个丙烯酸侧基的氨基塑料衍生物；衍生自异氰酸酯和多元醇(或聚胺)的聚氨酯(聚脲)；具有至少一个丙烯酸侧基的异氰酸酯衍生物；除丙烯酸改性环氧树脂之外的环氧树脂；以及它们的混合物和组合。
14.根据权利要求11所述的光控膜，其中所述着色剂包括颜料或染料。
15.根据权利要求11所述的光控膜，其中所述着色剂包括炭黑、品红、咔唑紫、或FOTon亮蓝。
16.根据权利要求1所述的光控膜，其中所述侧壁还包括涂层。
17.根据权利要求16所述的光控膜，其中所述涂层包含反射性材料。
18.根据权利要求6所述的光控膜，其中所述透光膜包含聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中的至少一者。
19.一种显示装置，所述显示装置包括根据权利要求1所述的光控膜。
20.一种窗口膜，所述窗口膜包括根据权利要求1所述的光控膜。
【文档编号】G02B5/04GK103597379SQ201280025444
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年5月24日 优先权日:2011年5月25日
【发明者】库尔特·J·霍尔沃森, 雷蒙德·J·肯尼, 布莱恩·W·利克, 肯尼斯·A·P·梅耶尔, 斯科特·M·塔皮奥, 迈克尔·E·劳特斯, 奥勒斯特尔·小本森, 加里·E·盖德斯 申请人:3M创新有限公司