微结构光学薄膜的制作方法
【专利说明】微结构光学薄膜
[0001] 本专利申请是申请号为200880023562. 0、申请日为2008年6月25日、发明名称为 "微结构光学薄膜"的专利申请的分案申请。
【背景技术】
[0002] 某些微复制型光学产品（例如美国专利No. 5, 175, 030和No. 5, 183, 597描述的产 品）一般称为"增亮膜"。
[0003] 增亮膜目前广泛应用于各种（例如IXD)手持显示装置，例如手机、PDA和MP3播 放器，以增加电池寿命和显示亮度。尤其是对手持显示装置而言，一种产业趋势是生产越来 越薄的装置。
[0004] 增亮膜一直是用高折射率的可聚合组合物制成。如Lu等人的美国专利 No. 5, 175, 030和Lu的美国专利No. 5, 183, 597所述的，可以用包括如下步骤的方法制造带 微结构的制品（如增亮膜）：(a)制备可聚合组合物；(b)将该可聚合组合物沉积在母板阴 模微结构化成型表面上，所用的量刚好足够填满该母板的空腔；(c)通过在预制的基板（例 如PET膜）和母模之间移动该可聚合组合物的珠子来填充所述空腔，以及（d)固化所述组 合物。
【发明内容】
[0005] 申请人发现，适用于"较厚"增亮膜（例如在厚度为5密耳或更厚的预制膜（如PET 膜）上浇注并固化棱镜微结构而制备的那些）的可聚合树脂在较薄预制膜上浇注并固化时 就不合适。
[0006] 已经发现的是，某些可聚合树脂可导致增亮膜表现出不期望的"卷曲度"，使得在 组装时小片的膜难以处理并且可阻止在组装好的装置（如手持装置）中展平。
[0007] 本文描述的是光学薄膜，例如增亮膜，其在预制聚合物膜上设置有经聚合的微结 构化表面，其中该膜的厚度不超过3密耳，而经聚合的微结构化表面由基本上未溴化的可 聚合树脂组合物的反应产物组成，该组合物包含；
[0008] i)至少60重量％的一种或多种双酚二（甲基）丙烯酸酯单体、芳族环氧二（甲 基）丙烯酸酯低聚物或它们的混合物；和
[0009] ii)约5重量％至约40重量％的单（甲基）丙烯酸酯稀释剂，该稀释剂在25°C下 的粘度低于300厘泊；其中该可聚合组合物包含0至15重量％的含三个或更多个（甲基） 丙烯酸酯基团的组分。
[0010] 根据可聚合树脂组合物的选择，这类薄的光学膜表现出较小的卷曲度（如〇至2 毫米）。
【具体实施方式】
[0011] 本发明所描述的是用于制备微结构化光学膜制品的可聚合树脂组合物，特别是增 亮膜。该光学膜包括一种由可聚合树脂组合物的反应产物制备成的聚合结构。
[0012] 增亮膜通常增强照明装置的同轴亮度（本文称之为"亮度"）。增亮膜可以是透光 的微结构化膜。微结构化表面特征可以是薄膜表面的几个棱镜，使得该薄膜可用于通过反 射和折射重新导向光线。棱镜的高度范围通常为约1至约75微米。当用于光学显示器（例 如，笔记本电脑、手表等）时，该微结构化光学膜可通过将从显示器逸出的光限制在一对平 面内来增加光学显示器的亮度，所述的一对平面以与穿过光学显示器的法向轴成所需角度 设置。因此，超出该容许范围从显示器射出的光被反射回显示器中，其中这些光中的一部分 可被"循环"并以一定的角度返回到微结构化膜，该角度允许光从显示器逸出。这种循环利 用很有用，因为可以降低为显示器提供理想亮度所需的功耗。
[0013] 一般来讲，本发明的增亮膜包括基板（如预制聚合物膜基板）和光学层。光学层 包括规则直棱镜的线性阵列。每个棱镜均具有第一面和第二面。棱镜是在基板上形成，所 述基板具有所述棱镜在其上形成的第一面和基本上平坦或平面的并与第一面相对的第二 面。所谓直棱镜，其意指顶角通常约为90°。然而，该角可以在70°至120°的范围内，并 可以在80°至100°的范围内。这些顶点可以是尖的、圆的、平整的或截平的。例如，这些 脊可以是圆的，半径范围为4至7至15微米。棱镜峰之间的距离（或间距）可为5至300 微米。对于薄的增亮膜，间距优选为10至36微米，更优选18至24微米。这对应于棱镜高 度优选约5至18微米，更优选约9至12微米。棱柱的面不必相同，棱柱也可以彼此相对倾 斜。光学制品总厚度与棱柱高度之间的关系可以有差别。然而，通常希望使用具有界限分 明的棱镜面的相对较薄的光学层。对于基板上厚度接近1密耳（20-35微米）的薄增亮膜， 棱镜高度与总厚度的比通常在〇. 2至0. 4之间。
[0014] 如美国专利No. 5, 183, 597 (Lu)和美国专利No. 5, 175, 030 (Lu等人）所描述的，可 以用浇注和固化法制备带微结构的制品（如增亮膜）。这种方法包括如下步骤：填充母板 阴模的微结构化成型表面的腔体（如微棱柱形腔体），并固化预制基板（例如，光学透明基 板）和母板之间的组合物。母板可以是金属，例如镍、镀镍铜或镀镍黄铜，或可以是在聚合 条件下稳定的，并且优选具有允许将聚合的材料从该母板干净地移除的表面能的热塑性材 料。可任选将基底膜的一个或多个表面打底漆，或者进行处理以促进光学层与基部的粘附 力。
[0015] 微结构化光学层具有多种有用的图案，例如美国专利No. 7, 074, 463中描述和示 出的。这些规则或不规则的棱柱图案可以是棱柱的环形图案、立体角棱柱图案或者任何其 它的透镜状的微结构。一种有用的微结构是规则的棱柱图案，其可以起到用作增亮膜的全 内反射薄膜的作用。另一种有用的微结构是立体角棱柱图案，其可以起到用作反射膜的逆 向反射性薄膜或者元件的作用。另一种有用的微结构是可起到用于光学显示器的光学转向 薄膜或者元件作用的棱柱图案。
[0016] 基底层的预制膜可以具有适用于光学产品（即，设计用来控制光线流的产品）的 性质和组成。各种材料都可用作基底材料，只要该材料在光学上足够透明并且在结构上坚 固得足以装配到或应用于具体的光学产品中。可以选择具有足够耐温和抗老化性能的基 材，从而使得光学产品的性能不会随着时间而下降。
[0017] 可用的聚合物膜材料包括（例如）苯乙烯-丙烯腈、乙酸丁酸纤维素、醋酸丙酸纤 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、多环烯烃和聚酰亚胺。可任 选的是，所述基板材料可包含这些材料的混合物或组合物。在一个实施例中，所述基板可以 是多层的或可含有悬浮或分散在连续相中的分散组分。
[0018] 对于某些光学产品（例如增亮膜），优选的预制聚合物膜包括聚对苯二甲酸乙二 醇酯（PET)和聚碳酸醋。可用的PET膜的例子包括光学级聚对苯二甲酸乙二醇酯和可得自 DuPont Films (Wilmington, Del)的 MelINEXtmPET0
[0019] 某些预制膜材料可以是光学活性的，并可用作偏振材料。己知在光学产品领域中 许多基材（在本文中也称作膜或基板）可以用作偏振材料。例如，通过在膜材料中引入二 向色性偏振剂成分（dichroic polarizer)来选择性地吸收通过的光，从而可以使通过该膜 的光发生偏振；也可以通过引入无机材料（例如定向的云母晶片）或者通过分散在连续薄 膜中的不连续相（例如分散在连续膜中的成滴状的光调制液晶）来实现光偏振。作为一种 选择，可以用不同材料的超精细层制备膜。例如，可以通过采用诸如拉伸膜、施加电场或磁 场以及涂覆技术之类的方法使所述膜中的偏振材料沿偏振方向取向。
[0020] 偏振膜的例子包括美国专利No. 5, 825, 543和No. 5, 783, 120中描述的那些。美 国专利No. 6, 111，696中已描述了这些偏振膜与增亮膜的联合使用。可用作基板的偏振 膜第二个例子是美国专利No. 5, 882, 774中描述的那些膜。可商购获得的膜是以商品名 "DBEF"（Dual Brightness Enhancement Film(双增亮膜））从3M购得的多层膜。美国专 利No. 5, 828, 488已描述了这种多层偏振光学膜在增亮膜中使用的例子。
[0021] 本文描述的微结构化光学膜制品（如增亮膜）包括厚度不超过约3密耳的预制聚 合物膜基板层。预制聚合物膜的厚度通常为至少〇. 5密耳（如0. 6密耳、0. 7密耳、0. 8密 耳和0.9密耳）。在一些实施例中，膜厚度范围在约1密耳至2密耳。
[0022] 本文所述的可聚合树脂组合物是未溴化的，也就是说所用的可聚合组分不含溴取 代基。在一些实施例中，可聚合树脂组合物是非卤化的。然而，可能含有可检测量的（即少 于1重量％(根据离子色谱法测定）的）卤素（如溴）