包括第一微结构化层和涂层的微结构化漫射体、光学叠堆以及方法
【专利说明】包括第一微结构化层和涂层的微结构化漫射体、光学叠堆以 及方法
【背景技术】
[0001]已描述了多种哑光膜(也描述为防眩膜)和微结构化漫射体。
[0002] 例如，W0 2012/138496描述了用于粘合棱镜膜叠堆的光学粘合剂组合物。在一个 实施例中，粘合剂组合物包含聚合物珠。粘合剂层中存在此类珠对漫射光的粘合剂层表面 提供纹理。
[0003] 存在若干用于获得哑光膜的方法。
[0004] 例如，哑光涂层可通过加入哑光粒子而制得，诸如在US 6,778,240中所述。
[0005] 在又一方法中，能够将防眩膜的表面变粗糙或纹理化以提供哑光表面。根据美国 专利5，820，957，"可通过多种纹理化材料、表面或方法的任一种提供抗反射膜的纹理化表 面。纹理化材料或表面的非限制性的例子包括:具有糙面精整层的膜或衬片、微压纹膜、含 有所需纹理化图案或模板的微复制工具、套管或束带、辊(诸如金属辊或橡胶辊，或橡胶涂 布辊)"。
[0006] W02010/141345、W02010/141261、和W0 2011/140018描述了防眩膜和抗反射膜，所 述膜通过浇铸并固化与工具表面接触的可聚合树脂使用从工具微复制而制成。
【发明内容】
[0007] 在一个实施例中，描述了 一种微结构化漫射体，该微结构化漫射体包括透光膜，该 透光膜包括具有多个峰和谷的第一微结构化表面。涂层设置在第一微结构化表面上。涂层 部分地填充形成第二微结构化表面的谷，该第二微结构化表面与第一微结构化表面显著不 同。
[0008] 第一微结构化表面和第二微结构化表面各自可通过以下项来表征:至少一种光学 特性，诸如雾度或清晰度;或至少一种物理特性，诸如补充累积倾斜度大小、表面粗糙度(例 如，Ra、Rz)或平均高度。第一微结构化表面和第二微结构化表面之间的一种或多种光学和/ 或物理特性的差值具有至少10%的绝对值。
[0009] 在另一个实施例中，描述了 一种微结构化漫射体，该微结构化漫射体包括透光膜， 该透光膜包括具有多个峰和谷的第一微结构化表面。涂层设置在第一微结构化表面上，其 中涂层部分地填充形成第二微结构化表面的谷，该第二微结构化表面具有在1.5微米至7.5 微米范围内的Rz。峰不含嵌入的哑光粒子。
[0010] 在另一个实施例中，描述了一种微结构化漫射体，该微结构化漫射体包括透光膜， 该透光膜包括具有多个峰和谷的第一微结构化表面。涂层设置在第一微结构化表面上，其 中涂层部分地填充形成第二微结构化表面的谷。该第二微结构化表面具有在0.75微米至4 微米范围内的平均高度。
[0011] 在另一个实施例中，描述了 一种微结构化漫射体，该微结构化漫射体包括透光膜， 该透光膜包括具有多个峰和谷的第一微结构化表面。涂层设置在第一微结构化表面上，其 中涂层部分地填充形成第二微结构化表面的谷。涂层具有至少0.5微米的平均厚度。
[0012] 另外描述了包括本文所述微结构化漫射体的光学膜叠堆以及制备微结构化制品 的方法。
【附图说明】
[0013] 图1A为第一微结构化表面的不意性侧视图；
[0014] 图1B为第一微结构化表面的不意性侧视图，该第一微结构化表面还包括形成第二 微结构化表面的涂层；
[0015] 图2A为微结构凹陷的示意性侧视图；
[0016]图2B为微结构凸起的不意性侧视图；
[0017] 图3A为规则设置的微结构的示意性俯视图；
[0018] 图3B为不规则设置的微结构的示意性俯视图；
[0019]图4为微结构的示意性侧视图；
[0020]图5为包括微结构的一部分的光学膜的不意性侧视图，该微结构包括嵌入的哑光 粒子；
[0021 ]图6为切削工具系统的示意性侧视图；
[0022]图7A-7D为各种切削器的示意性侧视图；
[0023]图8A-8D为各种微结构化表面的光学显微图像，该微结构化表面由所呈现的工具 表面制成；
[0024]图9A-9D为各种微结构化表面的光学显微图像，该微结构化表面由另一个所呈现 的工具表面制成；
[0025] 图10为8A-8D的微结构化表面的补足累积倾斜度大小分布的图；
[0026] 图11为9A-9D的微结构化表面的补足累积倾斜度大小分布的图；
[0027] 图12为包括微结构化漫射体的光重定向膜的示意性侧视图；
[0028]图13为另一个光重定向膜的示意性侧视图；
[0029] 图14为光学叠堆的示意性侧视图；
[0030] 图15A-15B为各种微结构化表面的光学显微图像，该微结构化表面由另一个所呈 现的工具表面制成；
[0031] 图16A-16B为各种微结构化表面的光学显微图像，该微结构化表面由另一个所呈 现的工具表面制成；
[0032] 图17为154、158、164、和168的微结构化表面的补足累积倾斜度大小分布的图； [0033]图18为154、158、164、和168的微结构化表面的补足累积1倾斜度大小分布的图； [0034]图19为154、158、164、和168的微结构化表面的补足累积 7倾斜度大小分布的图。
【具体实施方式】
[0035]本发明描述了微结构化漫射体。在一些实施例中，微结构化漫射体可适于用作防 眩膜(也描述为哑光膜）。参考图1A，微结构化漫射体100包括通常设置于透光（即，透明）基 材50上的第一微结构化表面层60。第一微结构化表面包括多个峰（例如，70)和谷。参考图 1B，涂层80设置在第一微结构化表面上。涂层部分地填充形成第二微结构化表面的谷。 [0036]基材50以及微结构化漫射体一般具有至少85 %或90 %、并且在一些实施例中至少 91 %、92%、93%或更大的透射率。
[0037] 透明基材可为膜。（例如，膜)基材厚度通常取决于预期用途。对于多数应用而言， 基材厚度优选地小于约〇. 5mm，并且更优选地为约0.02mm至约0.2mm。作为另外一种选择，透 明膜基材可为光学(例如，照明）显示器，通过该显示器可显示文本、图形、或其他信息。透明 基材可包含任何下述材料或由其组成:多种非聚合材料，诸如玻璃;或各种热塑性的和交联 的聚合材料，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、（例如双酚A)聚碳酸酯、醋酸纤维素、聚（甲 基丙烯酸甲酯)和聚烯烃诸如常用于各种光学装置中的双轴取向的聚丙烯。可任选地对基 材进行处理，例如化学处理(诸如、底漆）、电晕处理(诸如空气或氮气电晕处理）、等离子体 处理、火焰处理、或光化辐射处理，以改善粘附力。
[0038] 微结构化漫射体通常包括相对厚的微结构化表面层。微结构化层通常具有至少 〇. 5微米、优选至少1微米、并且更优选至少2或3微米的平均厚度（"t"）。微结构化层通常具 有不大于15、14、13、12、11、或10微米的平均厚度。
[0039] 在一些实施例中，微结构可以为凹陷，也称为谷。例如，图2A为包括凹陷微结构320 或微结构空穴的微结构化层310的示意性侧视图。工具表面(微结构化表面自所述工具表面 形成)通常包括多个凹陷。微结构化漫射体的微结构通常为突出部，也称为峰。例如，图2B为 包括突起微结构340的微结构化层330的示意性侧视图。图8A-9D和图15A-16B示出了例示性 微结构化表面的各种光学显微图像，该微结构化表面包括多个峰和围绕峰的多个谷。
[0040]在一些实施例中，微结构可形成规则图案。例如，图3A为在主表面415中形成规则 图案的微结构410的示意性俯视图。然而，微结构通常形成不规则图案。例如，图3B为形成不 规则图案的微结构420的示意性俯视图。在一些情况下，微结构可形成显得无规的伪无规图 案。
[0041] (例如分立的)微结构可通过倾斜度表征。图4为微结构化层140的一部分的示意性 侧视图。具体地讲，图4示出了在主表面120中并且面向主表面142的微结构160。微结构160 在其整个表面上具有倾斜度分布。例如，微结构在位置510处具有倾斜度Θ，其中Θ为法线520 与切线530之间的角度，法线520在位置510垂直于微结构表面(α = 90度），切线530为在相同 位置处的微结构表面的切线。倾斜度Θ也为切线530与微结构化层的主表面142之间的角度。
[0042] 在一些实施例中，峰微结构基本上不含(例如，无机氧化物或聚合物)哑光粒子。然 而，即使不存在哑光粒子，微结构70也可包括(例如，氧化锆或二氧化硅)纳米粒子30,如图1 中所示。
[0043]选择纳米粒子的尺寸以避免显著的可见光散射。可能希望使用多种类型的无机氧 化物粒子的混合物，以便使光学性能或材料性能达到最优，并且降低组合物的总成本。经表 面改性的胶体纳米粒子可为(例如非缔合)原生粒度或缔合粒度为至少lnm或5nm的无机氧 化物粒子。原生粒度或缔合粒度通常小于l〇〇nm、75nm或50nm。通常，原生粒度或缔合粒度小 于40nm、30nm、或20nm。优选的是，纳米粒子为非缔合的。可基于透射电子显微镜(TEM)对这 些粒子进行测量。表面改性的胶体纳米粒子基本上可以充分凝结。
[0044]充分凝结的纳米粒子(除二氧化硅之外）的结晶度（以分离的金属氧化物粒子的形 式测量)通常大于55%、优选地大于60%、并且更优选地大于70%。例如，结晶度可在至多约 86 %或更高的范围内。结晶度可通过X射线衍射技术测定。凝结的晶体(例如，氧化锆)纳米 粒子具有高的折射率，而无定形的纳米粒子通常具有低的折射率。
[0045] 由于显著更小的纳米粒子尺寸，这种纳米粒子不形成微结构。相反，微结构包括多 个纳米粒子。
[0046] 在其他实施例中，一部分微结构可包括嵌入的哑光粒子。
[0047] 哑光粒子通常具有大于约0.25微米(250纳米）、或大于约0.5微米、或大于约0.75 微米、或大于约1微米、或大于约1.25微米、或大于约1.5微米、或大于约1.75微米、或大于约 2微米的平均尺寸。更小的哑光粒子为包括相对较薄的微结构化层的哑光膜的典型特点。但 对于其中微结构化层较厚的实施例，哑光粒子的平均尺寸可高至5微米或10微米。哑光粒子 的浓度可为至少1重量％或2重量％至约5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％或10 重量％或更大。
[0048] 图5为包括设置于基材850上的微结构化层860的光学膜800的示意性侧视图。微结 构化层860包括附着至基材850的第一主表面810以及分散于聚合粘结剂840中的多个哑光 粒子830和/或哑光粒子聚集体。在一些优选的实施例中，相当大一部分，诸如至少约50%、 或至少约60 %、或至少约70 %、或至少约80 %、或至少约90 %的微结构870不存在哑光粒子 830或哑光粒子聚集体880。因此，不大于50%、40%、30%、20%、10%的峰包括嵌入的哑光 粒子。据推测，（例如，二氧化硅或CaC0 3)哑光粒子的存在可提供改进的耐用性，即使当这种 哑光粒子的存在不足以提供所需的清晰度和雾度特性时，如随后所述。然而，由于相对较大 的哑光粒子尺寸，因此难以将哑光粒子保持均匀地分散于涂层组合物中。这可导致施用的 哑光粒子的浓度的变化(特别是就纤维网涂层而言），这进而导致(例如，光学)性质的变化。 在一些实施例中，微结构化表面的基本上所有峰均不含(例如，嵌入的)哑光粒子。
[0049] 对于其中微结构的至少一部分包括嵌入的哑光粒子或聚集的哑光粒子的实施例， 哑光粒子的平均尺寸通常足够小于微结构的平均尺寸（例如，例如至少为约2分之一或更 小），使得所述哑光粒子被微结构化层的可聚合树脂组合物所围绕，如图5所示。
[0050] 当微结构化层包括嵌入的哑光粒子时，该微结构化层通常具有比粒子的平均尺寸 大至少约0.5微米、或至少约1微米、或至少约1.5微米、或至少约2微米、或至少约2.5微米、 或至少约3微米的平均厚度"t"。
[0051] 可使用任何合适的制造方法来制备第一微结构化表面。通常通过浇铸和固化与工 具表面接触的可聚合树脂组合物来制造微结构，诸如在美国专利5,175，030(Lu等人)和5， 183,597(Lu)中所述。可使用任何可用的制造方法，诸如通过使用雕刻或金刚石车削而制造 工具。示例性的金刚石车削系统和方法可包括和利用例如P CT已公布的专利申请W0 0