专利名称：微结构光学膜及其生产方法
技术领域：
本发明涉及光学膜，具体地讲，涉及当粘合到输入/输出设备诸如触摸面板或图示面板上时具有高可视性的光学膜。本发明还涉及易于高精度生产这样的高性能光学膜的方法。本发明还涉及图像显示设备，在其图像显示面上设有这样的光学膜。
背景技术：
已知的电子显示器包括液晶显示器(LCD)、EL(电致发光)显示器、等离子显示器等，并可被用于大型或小型图像显示设备。许多应用都利用输入/输出设备，诸如带有电子显示器的触摸面板或图示面板。例如，触摸面板被广泛用于银行ATM(自动提款机)，因为近来液晶显示面板的可视性已经得到提高。当使用ATM时，银行顾客可直接用他/她的手指触摸触摸面板以问答的形式执行输入操作。触摸面板还广泛用于PDA(个人数据助理)。PDA包括(例如)被出售的那些商品，各公司的商品名为夏普公司的″Zaurus″、苹果电脑公司的″Newton″、卡西欧电脑有限公司的″Cassiopeia″及Handspring公司的″Visor″。当使用PDA时，用户可通过用手写笔(stylus pen)接触触摸面板轻松地执行输入操作。而且，图示面板在工业设置中被用于显示装置、仪器等。工厂的操作者或使用者可监视显示在图示面板上的装置、仪器等并通过用他/她的手指或手写笔直接触摸图示面板的显示面而控制工厂。
如上所述，触摸面板、图示面板或其它输入/输出设备的性能深深依赖于液晶显示面板的可视性。然而，存在一个问题，由于通过用手指或笔直接接触输入/输出设备的图像显示面(下文称为″接触输入/输出面″、″接触输入面″或″接触面″)来执行输入/输出操作而导致液晶显示面板不能长时间维持稳定的可视性。因为以用户的手指或笔来接触接触输入/输出面而重复地执行各种操作，这就导致了整个接触输入/输出面的透明度由于接触输入/输出面的光反射而降低，并因此接触输入/输出面的可视性降低。而且，当存在如上所述光反射，接触输入/输出面周围可被反射进接触输入/输出面，由此可视性降低。
通常，为了防止接触输入/输出面的可视性降低，接触输入/输出面已设有凹凸图案。例如，一种透明膜基底生产方法已被提出以用于生产置于触摸面板的接触侧的透明膜基底，其中基底的接触输入面侧被粗糙化成中心线平均粗糙度为0.05到0.8μm，并且该粗糙面被涂覆有透明的金属化合物或合成树脂(日本未审专利公开No.10-172377)。
而且，已提议采用模制体诸如透镜，其不是以改进触摸面板的可视性为目标，但可通过降低光反射而防止眼疲劳，并且佩带感觉很好(日本未审专利公开No.5-123378)。在该模制体的表面上，形成了透明的涂层，其包含由一种或多种具体金属氧化物组成的细颗粒状无机物质以及由一种或多种具体有机硅化合物组成的硅高分子化合物。
发明概述本发明的一个方面是提供一种包含透明反射膜的光学膜，在该反射膜的表面上设有多个面反射分布区，每一个所述分布区都包含至少一个微结构。
所述透明反射膜可被单独地使用，即，无基底支持，或可被基底支持。在后一种情况中，所述光学膜优选地包含透明片状基底及形成在该基底一侧的透明反射膜(在本说明书中也称为″反射层″)。
本发明另一个方面是提供一种光学膜生产方法，所述方法包括通过经转移将多个面反射分布区附加到透明膜一侧来制作反射膜的步骤，其中每一个所述分布区都包含至少一个微结构。
在该光学膜生方法中，所述反射膜可被制成无基底的自持膜的形式或由透明片状基底支持的透明反射层的形式。
而且，所述面反射分布区的所述转移可通过采用压印技术来进行，或通过将可固化或可凝结的用于模制的材料填入模具、并对该可固化或可凝结的用于模制的材料进行硬化来进行。
本发明的另一方面是提供一种图像显示设备，其包含置于其图像显示面板的图像显示面上的根据本发明的光学膜。
图1是根据本发明的光学膜的优选实施方案的平面图。
图2是图1所示的光学膜沿线II-II截取的截面图。
图3是根据本发明的光学膜的另一优选实施方案的截面图。
图4是根据本发明的光学膜的另一优选实施方案的截面图。
图5是根据本发明的光学膜的另一优选实施方案的截面图。
图6是图5所示的光学膜的局部放大视图。
图7是粘合有根据本发明的光学膜的PDA的透视图。
图8是图7所示的PDA沿线VIII-VIII截取的截面图。
图9是按顺序显示的生产根据本发明的光学膜的优选方法的截面图。
图10是显示生产根据本发明的光学膜的另一优选方法的示意图。
发明详述如背景技术所述，尽管采用现有方法可降低接触面上的光反射和进入接触面的外围的反射，但仍然存在一些由触摸面板接触面上的凹凸引起的问题。例如，由于凹凸图案随机地形成于接触面上，所以接触面上反射的光会发生漫射并损害接触面的对比度，从而降低了接触面的可视性。而且，就用户用他/她的手指接触其接触面的触摸面板而言，印记诸如指印也损害所述面的可视性。
而且，就用户用手写笔接触的触摸面板而言，手写质量也成为问题。当接触面光滑时，手写笔将在该面上打滑。当如上所述在接触面上随机地形成凹凸时，手写笔的移动可能会受到不利影响，从而导致性能差及错误输入。另外，接触面经手写笔刮擦也可能是个问题。
本发明的目的是解决上述存在的技术问题。
即，本发明的一个目的是提供一种改进可视性的光学膜，其防止可损害显示对比度的手印，并可耐刮擦。具体而言，本发明提供一种光学膜，该光学膜可被粘合到输入/输出设备诸如触摸面板或图示面板上，并且提供输入/输出面。
本发明的另一个目的是提供一种易于高精度生产根据本发明的光学膜的方法。
本发明的另一个目的是提供一种能够利用根据本发明的光学膜的上述特征的图像显示设备。
本发明的上述和其它的目的将从下列详细描述中变得易于领会。
如上所述，本发明涉及光学膜、光学膜生产方法及图像显示设备，该图像显示设备包含粘合在其图像显示面上的根据本发明的光学膜。下面将参照附图对本发明优选实施方案进行描述。然而，本发明并未限于如下所述的具体实施方案。
根据本发明的光学膜可设置成自持膜或由基底支持的膜的形式。图1及图2显示由基底支持的光学膜的实施例。图2是图1所示的光学膜10沿线II-II截取的截面图，从图2容易看出，光学膜10至少包含透明片状基底1和形成于基底1上的透明反射层2。而且，光学膜10包含多个位于反射层2的表面上的面反射分布区A，并且在每个分布区中都形成有微结构12(例如，四角锥形的棱柱状微结构)。如果需要，可在每个面反射分布区A中形成两个或多个微结构12，但图中未示出。优选的是，在反射层2上的微结构12以规则的图案形式设置，具有预定的形状和高度，并且按预定密度分布。
在本发明的光学膜中，通过设置透明微结构(优选棱柱状微结构)来在形成于透明片状基底上的反射层上设置面反射分布区，所述微结构的形状、高度及分布密度是受控制的，从而入射在光学膜表面上的光可被微结构的表面沿各个方向反射，并可防止从该平面向某一具体方向的强镜面反射。结果，即使应变(诸如手印附着到光学膜的表面)发生，而此应变不是很显著，由此显示性能的损害也被抑制并且可视性提高。
″微结构″在本说明书中指的是非常微小的面图案，并且用肉眼基本上不能看到其存在。即，微结构是微观上微小的结构，当视觉上从其任何一个面观察时都不能清晰辨认。术语″微观″指的是尺寸小的特征尺寸足够小以至于当从任何观察平面观察时需要对肉眼配以光学辅助仪器以确定其形状。在W.J.Smith编著的于1996年由McGraw-Hill出版的《现代光学工程》一书的第104-105页上可以找到一个标准，其中视觉锐敏度是“根据可分辨的最小特征的角度大小来定义和测量”。正常的视觉锐敏度认为是最小可分辨的特征对应视网膜上5弧分的角度高时的情况。在250mm(10英寸)的一般工作距离下，这会得出该物体特征的横向尺寸是0.36mm(0.0145英寸)。
在本发明的光学膜中，透明片状基底可采用不同厚度的各种材料制作。通常，片状基底优选地至少具有不影响可视性、耐久性等性质的厚度，当考虑片状基底用于图像显示设备而粘合在图像显示设备的图像显示面上时，该片状基底对粘合件具有足够的柔性。而且，在该光学膜意图用于输入/输出设备(诸如触摸面板)而粘合其上的情况下，需要具有足够硬度和耐久性以经得住手指或手写笔所施加的压力，并具有足够的柔性以将压力精确地转移到输入/输出设备。
在本发明的实施中优选的片状基底包括(但不限于)由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、取向的聚丙烯、聚碳酸酯、三醋酯纤维等制成的塑料膜。具体而言，PET膜可用作基底。例如，聚酯膜诸如TetronTM膜、MELINEXTM膜(可从DuPont Teijin公司获得)等可用作基底。这些塑料膜通常用作单层膜，但如果需要，这些膜中的两种或多种可组合用作复合膜或层叠膜。
而且，片状基底可根据光学膜的层结构、具体应用等而采用各种不同的厚度，并且通常采用的厚度为大约10μm到大约500μm，优选地为大约50μm到大约300μm。
在本发明的光学膜中，其反射层的微结构可以被制成在本发明的目的和效果的范围内的各种形式，优选地为棱柱状微结构，因为棱柱状微结构能够在多个方向上分散光以防止眩光。棱柱状微结构的一个非限定性实施例包括如图1和图2所示的四角锥形、三角锥形、截锥形等形状的那些微结构。例如，图3示出了光学膜10的一个实施例，其中反射层2形成于片状基底1上，在反射层2的每个面反射分布区A中形成一个四角截锥形的棱柱状微结构。如果需要，可在省略反射层2的情况下使微结构与位于下方的片状基底一体地形成，或者可以在省略片状基底的情况下使反射层构造成反射膜，而产生无基底的光学膜(自持光学膜)。
微结构可形成为各种尺寸。例如，当假想在从高处向下观察时其中设置有微结构的面反射分布区是矩形时，矩形的一侧长度通常为大约10μm到大约500μm，优选地为大约50μm到大约300μm。尽管微结构的高度根据微结构是否被截而稍微变化，但微结构的高度通常为大约10μm到大约500μm，优选地为大约50μm到大约300μm。
在其上设置有微结构诸如棱柱状微结构的反射层的材料不受限制，但该材料取决于优选的可见光透明度。玻璃、各种塑料材料等可用于形成反射层，从可加工性来看使用塑料材料是有利的。
与上面所述的片状基底一样，根据光学膜的层结构、预期用途等，反射层也可由各种塑料材料制作成不同厚度。适合的塑料材料包括(但不限于)丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚苯乙烯树脂等及这些树脂的混合物。代表性的塑料材料可适当根据光学特性诸如这些树脂的粘度(影响可操作性)、折射率等来选择。PET等适合作为反射层材料。
当微结构非常细小而不易于形成时，建议通过如下所述的转录方法等形成微结构。在这种情况下，反射层优选地由可固化或可凝结的树脂材料的硬化制品形成。即，反射层可以是以这样的方式制成的膜，即，将可固化或可凝结的树脂材料形成为膜状并然后通过向其施加热、光或其它能量而使其硬化。因此，可固化或可凝结的树脂材料优选地为热固性的树脂材料或可光致固化的树脂材料或热塑性树脂材料。具体而言，可光致固化(例如，可经UV固化)的树脂材料无需大而长的炉子来形成反射层并能够在相对短时间内被固化，因此这种树脂材料很有用。可光致固化的树脂材料优选地包括可光致固化的单体及低聚物，优选地还包括(偏)丙烯酸酯单体及低聚物，即，丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体及低聚物。
更具体地说，适于形成反射层的丙烯酸酯单体包括(但不限于)聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸、丙烯酸酯等。适于形成反射层的丙烯酸酯低聚物包括(但不限于)聚氨酯丙烯酸酯低聚物、环氧丙烯酸酯低聚物等。具体而言，聚氨酯丙烯酸酯及其低聚物可以比所有其它丙烯酸酯高得多的速度被固化成具有柔性和坚韧性的制品，因此有助于提高光学膜的生产率。另外，当使用这样的丙烯酸酯单体或低聚物时，可获得光学透明反射层。这些丙烯酸酯单体及低聚物可被单独使用或以它们中两种或多种的可任选的组合的形式使用。尽管如上具体所述的是丙烯酸酯单体及低聚物的特征等，但甲基丙烯酸酯单体及低聚物也具有类似的特征等。
可固化或可凝结的树脂材料可包含可任选的添加剂。例如，在可固化的树脂材料为可光致固化的树脂材料的情况中，光致聚合引发剂适于作为它们的添加剂。例如，可按照可固化树脂材料的种类来选择作为合适的光致聚合引发剂的化合物。代表性的化合物包括丙烯酸苯氧基乙酯、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、双(2，4，6-三甲基苯酰基)-苯基氧膦等。这些光致聚合引发剂可单独使用或以它们的两种及多种组合的形式使用。
反射层可根据光学膜的层结构、预期用途等在片状基底上采用各种不同厚度。反射层的厚度通常为大约5μm到大约1000μm，优选地为大约10μm到大约100μm。
除了片状基底及反射层外，光学膜还可包含可任选的元件。
图4是根据本发明的另一光学膜的截面图，所述光学膜是通过在上述参照图2描述的光学膜上设置附加层而获得的。图4中示出的光学膜10还包括透明的薄保护涂层3，其在形成在片状基底1的一侧上的反射层2上形成。如果需要，保护涂层3可形成为硬涂层。剥离衬里5通过粘合剂层4粘合在片状基底1的背面上。可通过将剥离衬里5剥离来使光学膜10轻松地粘合到触摸面板等。
当保护涂层以薄涂层的形式形成为光学膜的顶层时，其使光学膜具有防污性、良好的耐久性及高强度。保护涂层可由各种材料通过可任选的涂层制造方法制成，从防止粘附灰尘或类似物的角度看，优选地由低粘性的化合物制成。适于制作保护涂层的低粘性化合物包括(但不限于)含氟化合物、含硅化合物等。具体而言，含氟化合物适合是因为它们对于位于下面的反射层具有良好的透明度和粘性，并可以按薄涂层的形式形成，而不会损害反射层表面上的微结构。适于制作保护涂层的含氟化合物包括在分子中含全氟聚醚基团及烷氧基硅烷基团的化合物。这样的含氟化合物作为含氟硅烷偶联剂在市场上是可买到的，包括例如下列化学式给出的含氟硅烷偶联剂固体(在产品中占20重量％)F-(CF2CF2CF2O)n-Si(OMe)380摩尔％F-(CF2CF2CF2O)n-CF2CF320摩尔％Me＝甲基基团溶剂(在产品中占80重量％)(CF3)2-CFCF2CF2CF3(全氟异己烷)这种偶联剂可购自Daikin公司出品的商品名为″Optool DSX″的产品。
保护涂层可形成为各种厚度，从再现微结构等方面考虑时优选地尽可能薄。保护涂层的厚度通常为大约0.1到大约200nm，优选地为大约0.5到大约100nm。
当光学膜10包含如参照图4所述的粘合剂层4时，在考虑可操作性等方面中，粘合剂层4优选地被剥离衬里覆盖。作为剥离衬里及用于将剥离衬里连接到片状基底的粘合剂层，可以分别使用具有可任选厚度的常规的剥离衬里及粘合剂层。
一般而言，有利的是，剥离衬里可采用各种基本原料构成。适于制作剥离衬里的基本原料包括纸张；塑料材料诸如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、醋酸纤维素、聚氯乙烯及聚偏二氟乙烯；以及覆盖有诸如塑料材料或于其上粘合有这样的塑料材料的纸及其它材料。剥离衬里可不经处理依原样地使用，优选地在其通过硅氧烷处理方法或其它方法处理以提高其剥离特性之后使用。剥离衬里的厚度通常为(但非限于)大约25μm到大约200μm。
而且，粘合剂层可由各种粘合剂诸如压敏粘合剂(PSA)制成。可用于制作粘合剂层的压敏粘合剂包括(但不限于)丙烯酸粘合剂、增粘剂橡胶、增粘剂合成橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯、硅氧烷等。
这样一种粘合剂可以是在被分散入水或溶剂中然后干燥或可任选地进一步交联之后再被涂在剥离衬里上的聚合物。当采用溶剂或水性压敏粘合剂组合物时，制作粘合剂层需要干燥处理以除去所有或大部分溶剂或水。粘合剂可以是热熔粘合剂。另外，具有低分子量的粘合剂组合物可被涂于剥离衬里上并然后通过辐射能量诸如热、UV或电子束聚合而成。
粘合剂层的厚度可根据许多因素在很宽范围内改变，所述因素包括(例如)粘合剂的组合物、光学膜的结构及剥离衬里的厚度。通常，粘合剂层的厚度为大约10μm到大约50μm。
图5示出了无基底支持的自持光学膜的实施例。光学膜41是上述包含支持体并在支持体上施加反射层的光学膜的一种变体，并且在光学膜41的表面上具有许多微结构42(四角截锥形的细小棱柱状微结构)，如放大的视6所示。光学膜41可由塑料材料制成可任选的厚度，与上述片状基底及反射层相似。光学膜41的厚度通常为大约10μm到大约1000μm。微结构42的间距(p)通常在大约160μm和大约254μm之间变化，它们的高度通常在大约10μm至大约15μm之间变化。
而且，如图5所示的光学膜41具有粘合剂层44和在其背面的剥离衬里45。粘合剂层44和剥离衬里45可分别由与参照图4描述的光学膜10的粘合剂层4及剥离衬里5相同的材料制成，并且可分别以与粘合剂层4及剥离衬里5相同的厚度制成。
更具体地说，光学膜41可包括具有50μm厚度的光学透明PET膜，并设有厚度为25μm由丙烯酸粘合剂制成的粘合剂层44以及具有35.5μm厚度的覆盖有硅剥离剂(未示出)的聚酯(PET)剥离衬里45。PET膜为MELINEXTM膜。光学膜41外形为多个四角截锥形微结构42，按如上所述的图案形成，该图案具有在160和254μm之间变化的间距及在10和15μm之间变化的深度。
微结构42可以通过将PET膜设置在热钢辊(模具)上并使用火焰压印技术(flame embossing technique)来压印的方式而很容易地形成。四角截锥形微结构的高度随着它们密度的增加(随着它们的间距减小)而降低。
对光学膜41测量的光学特性是透射率、光雾度值及透明度。光学膜的光雾度值随着图案密度增加而增加，但对透射率和透明度基本没有测到明显的改变。
根据本发明的光学膜可用于各种图像显示设备，其通常以暴露光学膜的反射层侧的方式被粘合在每个图像显示设备的图像显示面上。适合的图像显示设备包括(但不限于)LCD设备、EL显示设备、等离子显示设备等。如果需要，光学膜可被粘合到不同于图像显示设备的设备或制品上。例如，光学膜可适合用作显示装置，包括图形膜、摄影板(photograph plate)、广告牌等。
具体而言，本发明的光学膜可以有利地与具有输入/输出设备(诸如触摸面板或图示面板)的图像显示设备以粘合在输入/输出设备的接触面的方式结合使用，因为即使通过笔或手指接触光学膜的反射层来执行输入操作，光学膜所特有的各种特性没有被削弱，光学膜的损害、污染等基本上可被减少或避免。安装有输入/输出设备的图像显示设备包括(但不限于)触摸面板型汽车导向系统、银行的自动提款机(ATM)及个人数据助理(PDA)等。
因此，本发明还涉及一种图像显示设备，其包含置于其图像显示面板的图像显示面上的上述光学膜。而且，根据本发明的图像显示设备可有利地以各种形式实施，优选地在其图像显示面板上具有输入/输出设备(诸如触摸面板)并在输入/输出设备上具有根据本发明的光学膜。事实上，根据本发明的图像显示设备不排除不具有输入/输出设备(诸如触摸面板)的图像显示设备，诸如便携式TV、显示仪器、便携式游戏机及汽车导向系统。
图7是具有根据本发明的典型图像显示设备的PDA的透视图。其结构可从图8理解，图8是沿图7的线VIII-VIII截取的截面图。PDA 30的构造如下液晶显示设备35容纳在外壳36中，触摸面板31置于液晶显示设备35的图像显示面上，根据本发明的光学膜41被粘合在触摸面板31上。注意图7示出的是光学膜41被粘合在触摸面板31上的状态。
在所示的PDA 30中，光学膜41具有参照图5及图6所说明的结构。光学膜41包括MELINEXTM膜，其是光学透明聚酯(PET)膜，具有50μm的厚度，在其表面上形成有微结构(四角截锥形微结构)(未示出)。而且，在本文所用的光学膜41被粘合在触摸面板31之前，通过厚度为25μm的丙烯酸粘合剂层将厚度为35.5μm的PET剥离衬里粘合在该光学膜41的背面上，如参照图5所述。在本发明的实施中，光学膜41等的厚度不应受限于上述实施例。例如，通常，光学膜的厚度在大约10到100μm范围内，丙烯酸粘合剂层的厚度为大约5到50μm的厚度，PET剥离衬里的厚度在大约20到200μm范围内。
在所示的PDA 30中，光学膜41可轻松地粘合到触摸面板31上。例如，当塑料卡片等用作覆贴器，不会发生诸如滞留空气(气泡俘获)的麻烦。所使用的丙烯酸粘合剂具有受控级别的粘合力以使得光学膜不能自发剥离，并且当更新光学膜时可被除去而基本上不留任何胶浆材料。而且，可在光学膜上施加薄硬涂层以使得在一定时期增强耐刮擦的能力。
光学膜41可暂时保护PDA的图像显示部分。当光学膜由于灰尘堆积和/或刮擦而用坏时，可以换新。然而，在光学膜使用时不会剥离，并且PDA的用户可对其充分信任。
而且，除了耐刮擦外，光学膜41还能够保护PDA的屏幕免遭空气中灰尘及污垢影响，当用手写笔37对触摸面板执行输入操作时，手写笔不会在该触摸面板上打滑，从而输入操作可很容易地持续进行并且具有稳定性和良好的书写质量。即，根据本发明的光学膜由于其表面上的微结构而具有一定程度的表面粗糙度，因此具有酷似于纸张的手感。然而，希望所使用的微复制图案被制作成使得保护膜及显示器的透射率、雾度及清晰度基本上不受危害，并且对在屏幕上书写的手写笔进行感测的传感器的灵敏度基本上不会被减弱。
而且，由于光学膜41在其表面上具有以规则图案形成的微结构，光的反射可通过优化图案尺寸及分布密度而被有效控制，并由此可降低屏幕的眩光等。
根据本发明的光学膜可有利地通过各种方法来生产。尤其有利的生产方法是转移法。转移法可以按各种方式实施。长尺寸的光学膜可被连续制作并在下游工艺中被切成单个光学膜，或者光学膜可一个一个地或成几批地制作。
而且，转移法可采用压印技术实施，或通过将可固化或可凝结的用于模制的材料填入模具然后硬化的方式来实施。模具包括金属模、片状模等。
本发明的优选实施方案是一种生产包含透明片状基底及在该基底的一侧上形成的透明反射层的光学膜的方法，该方法包括在形成片状基底之后，通过转移在基底的一侧上形成具有多个面反射分布区的反射层的步骤，其中每个分布区包含至少一个微结构。
以转移方式生产根据本发明的光学膜的方法可优选地按照下列步骤实施。
模具的制作步骤制作具有支持体及成形层(下文也称为“形状附加层”)的模具，其中成形层置于支持体上并在成形层表面上具有微结构复制凹槽图案，所述凹槽具有与面反射分布区的微结构对应的形状、高度及分布密度。
用于模制的材料的装填步骤将可固化或可凝结的用于模制的材料布置在片状基底和成形层之间并将用于模制的材料填入微结构复制凹槽中。
光学膜的制作步骤将用于模制的材料硬化以形成包含片状基底和反射层的光学膜，在该反射层的表面上设有与片状基底一体地耦合的微结构。
光学膜的移下步骤从模具中移下光学膜。
片状基底可从一卷基底连续地供应或可一个一个地供应。
光学膜可按分批式系统制作，或通过先制作由许多光学膜组成的大型光学垫而后切成单个光学膜的方式来制作。
更具体地说，如上所述的光学膜生产方法可有利地按照图9所示的流程一步一步地实施。
首先，准备如图9(A)所示的模具20。模具20具有支持体21及成形层22，成形层22置于支持体21上，并且在成形层22表面上具有微结构复制凹糟25的图案，所述凹槽具有与面反射分布区的微结构对应的形状、高度及分布密度。例如，模具20可根据下列步骤来制作将可光致固化的树脂材料粘合到金属模具(目标光学膜的复制品)上，该模具的凸出图案具有与模具20的凹槽的图案对应的形状和尺寸，以形成可光致固化的树脂材料层；将由塑料膜组成的透明支持体附着于金属模具上，以形成由金属模具、可光致固化的树脂材料层及支持体组成的层叠制品；将光从层叠制品的支持体侧施加到层叠制品上，以使可光致固化的树脂材料层固化；以及从模具中将通过使可光致固化的树脂材料层固化而形成的成形层与支持体一起移下。
透明片状基底1被设置在压板(未示出)上，然后柔性的模具20被布置在基底1上的预定位置，并进行基底1和模具20之间的校准。
然后，将层叠辊23置于模具20的一端上。层叠辊23优选地为橡胶辊。
此时，模具20的这端优选地被固定在基底1上，因为可防止已校准的基底1和模具20之间的移动。
接下来，将模具20的自由端向上移动到层叠辊23，同时用支架(未示出)举起以露出基底1。此时，可防止模具20的拉伸以防止模具20起皱并维持模具20和基底1上的对准。
此后，用于制作反射层所必需的预定量的塑料材料(可光致固化的树脂)被提供到基底1上。对于塑料材料的提供方式，例如，可使用带喷嘴的浆料加料斗。
在实施所示的生产方法时，塑料材料12没有被均匀地供给到整个基底1上。塑料材料12可仅提供给在如图9(A)所示的基底1上靠近层叠辊23的部分，因为当在下述步骤将层叠辊23在模具20上移动时，塑料材料12可被均匀铺设在基底1上。这种情况中，塑料材料的粘度优选地被调节成适于这样的铺设。塑料材料的粘度通常为大约20,000cps或更少。而且，供给塑料材料的方法不限于所述的方法。例如，塑料材料可被涂覆于基底的整个表面上，这未被示出。
接下来，转动电机(未示出)被驱动，以预定速度将层叠辊23在模具20上移动，如图9(A)箭头所示。在层叠辊23被如此驱动期间，通过层叠辊23的重量，压力连续地从模具一端到另一端被施加到模具上，塑料材料被铺设在基底1和模具20之间，并且塑料材料12被填入模具20的凹槽25中。
而且，在所示的生产方法中，模具的凹槽充当空气的通道，以使得在凹槽中被俘获的空气可通过上述施加的压力有效地排放到模具的外部或周围。结果，在该生产方法中，即使塑料材料在大气压力下被填入了凹槽中，也可防止气泡残留在凹槽中。
然后，塑料材料被硬化。在该步骤中，由于可光致固化的树脂被用作制作反射层的材料，由基底1和模具20组成的层叠制品被放入光辐射设备(未示出)中，然后将光诸如紫外光(UV)通过基底1和模具20施加到塑料材料12而将其固化。由此，获得由可光致固化的树脂制成的微结构12。最后，当获得的微结构12被保持粘合到基底1时，基底1和模具20从光辐射设备中被拿出，然后模具20被剥离，如图9(C)所示。为了简化，获得的光学膜10被示出为微结构12一体地粘合到片状基底1的状态，但事实上光学膜10包含由与微结构12相同的材料制成的反射层。而且，在示出的方法中，光学膜10由分批式系统制作，但它们也可连续地由从辊提供的片状基底1制成或通过其它方法制成。
有利的是，表面上具有微结构的光学膜还可通过采用火焰压印技术形成。火焰压印技术是一项公知的微复制技术，其中，由例如PET膜组成的片状基底与具有对应于微结构的凹槽图案的加热辊接触，以软化片状基底并在其表面上压印微结构的图案，这样就完成了光学膜的制作。
图10示意性地示出采用火焰压印技术连续制作如图6中所示的光学膜41的方法。光学膜41可以通过从片状基底(例如，PET膜)卷40发出的片状基底膜以预定速度被导入热压印辊51和橡胶压辊53之间这样的方式来制作。压印辊51由钢制成并且具有凹槽52的图案，凹槽52的图案与将被附加在光学膜41表面上的微结构42的图案对应。当PET膜通过辊对之间时，其被软化，并且微结构42的图案被转移到其表面。
实施例下面将参照本发明的实施例来描述本发明。应该注意的是，本发明并不限于这些实施例。
实施例1在该实施例中，参照图1及图2描述的光学膜被制作。
按重量计的100份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物(Daicel UBC有限公司，商品名为″Ebecryl270″)、25份丙烯酸苯氧基乙酯(KyoeishaChemical有限公司，商品名为″轻丙烯酸酯PO-A″)以及1.25份2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(光致聚合引发剂，Ciba Specialty Chemicals公司，商品名为″Darocure1173″)被混合以制备能形成微结构的可经UV固化的树脂。
准备由聚丙烯树脂制成的片状模具，其表面雕刻有与目标棱柱状微结构对应的凹槽图案。
然后，将由上述步骤制成的需要量的可经UV固化的树脂涂覆在准备的模具上并填入凹槽中。然后，用作为基底的聚酯(PET)膜覆盖该模具。此步骤中所使用的PET膜为具有100μm厚度的PET膜(Teijin公司，商品名为″HPE188″)。
接下来，在可经UV固化的树脂被填入该模具的凹陷处的状态下，采用Mitsubishi Electric Osram有限公司的荧光灯通过PET膜将波长为300到400nm的光施加到可经UV固化的树脂上30秒。可经UV固化树脂被硬化并获得反射层。然后，将PET膜与反射层一起从该模具剥离下来，获得如图1和图2所示的目标光学膜。在获得的光学膜中，反射层的厚度为大约300μm。形成于反射层表面的棱柱状微结构(四角锥形微结构)具有110μm的间距(p)和63μm的高度。
实施例2
在该实施例中，实施例1的光学膜的反射层被层叠有保护涂层。制备由以下化学式给出的含全氟聚醚基团及烷氧基硅烷基团的含氟硅烷偶联剂(Daikin公司，商品名为″Optool DSX″)作为保护涂层的材料。
F-(CF2CF2CF2O)n-Si(OMe)380摩尔％F-(CF2CF2CF2O)n-CF2CF320摩尔％Me＝甲基基团将按重量计的20份硅烷偶联剂用80份氢氟醚(3M公司，商品名为″HFE-7100″)稀释，其是含氟试剂，以制备涂料溶液。接下来，实施例1的光学膜在获得的涂料溶液中浸泡，以在光学膜的反射层侧上形成由硅烷偶联剂制成的保护涂层。保护涂层的厚度为大约0.1μm，反射层上的棱柱状微结构被保护涂层全部覆盖。
实施例3(评价试验)在该实施例中，对实施例2的光学膜的特性就(1)可视性、(2)反射程度及(3)擦掉手印的容易程度方面进行评价。而且，为了与该光学膜比较，也准备了市售的无光泽聚酯(PET)膜(125μm厚度，Teijin公司，商品名为″TetronTM″)。
(1)可视性试验在光学膜(本发明的膜)和PET膜(对照膜)被粘合在市售的PDA的图像显示面上之后，用手指反复摩擦这些膜各自的表面以使手印(皮脂)污渍印在这些表面上。
接下来，打开PDA电源，然后定性地评价图像显示期间的可视性。在本发明的膜的情形中，入射在本发明的膜表面的光被一些棱柱状微结构的表面沿各个方向反射，由此附于本发明的膜表面的污渍诸如手印变得难以看清。即，在本发明的膜的情形中，棱柱状微结构的存在可抑制由于污渍而使显示性能的降低的情况，因此提高了可视性。另一方面，在对照膜的情形中，诸如手印之类的污渍明显，这引起不适感。
(2)反射试验如可视性试验情形一样，光学膜(本发明的膜)和PET膜(对照膜)被粘合在市售的PDA的图像显示面上。
接下来，PDA被直接置于房间中荧光之下的与该光距离大约2m的地方，用肉眼从倾斜方向观察荧光反射到光学膜中的程度。在本发明的膜的情形中，入射在光学膜表面的光被棱柱状微结构的表面沿各个方向反射，从而可防止荧光反射到本发明的膜中。即，在本发明的膜的情形中，棱柱状微结构的存在可防止由于该膜周围的物体向其中的反射而导致的可视性的降低。另一方面，在对照膜的情形中，可清晰地观察到荧光反射进该膜中。
(3)擦掉手印的容易程度的试验如可视性试验的情形一样，光学膜(本发明的膜)和PET膜(对照膜)被粘合在市售PDA的图像显示面上。在本试验中，也将实施例1的无保护膜的本发明的膜以及对照膜(在对照膜上已根据实施例2的过程形成具有大约0.1μm厚度的保护涂层)粘合在PDA上。
接下来，用手指反复摩擦被粘合到PDA上的全部四种样膜各自的表面，以使手印(皮脂)污渍印在这些表面上。用毛巾擦拭掉各指印污渍，定性评价擦去手印的容易程度。在具有由硅烷偶联剂制成的保护涂层的本发明的膜和对照膜上通常可观察到手印污渍可很好地被擦掉。
接下来，为了定量地评价擦掉手印的容易程度，根据接触角来测量样膜各自的表面能。
接触角(度数)采用接触角计(Kyowa Kaimen Kagaku公司，商品名为“接触角计”)用0.05μl的水基于JIS-R-3257所要求的方法被测量。获得下面的测量结果。
从上述测量结果可以了解，在根据本发明的光学膜具有保护涂层的情形中，抗水性和抗油性得到了改善，可有效地除掉污渍诸如手印。
如上详细描述，本发明提供一种光学膜，所述光学膜具有改进的可视性，而无手印的粘附，也无对比度的损害。这种光学膜能耐刮擦等并防止粘附灰尘等，并且即使灰尘等已经粘附到该光学膜上，也可很轻松地除去灰尘等。由于根据本发明的光学膜具有如此特性，其可有效地用于各种图像显示设备中，尤其可有利地用于输入/输出设备，诸如触摸面板及图示面板，所述光学膜被粘合于所述设备上。
而且，本发明提供一种易于高精度生产根据本发明的光学膜的方法。
而且，本发明提供一种利用根据本发明的光学膜的优良特性的图像显示设备。
权利要求
1.一种光学膜，所述光学膜包含透明反射膜，在所述反射膜的表面上设有多个面反射分布区，每一个所述分布区都包含至少一个微结构。
2.根据权利要求1所述的光学膜，所述光学膜包含透明片状基底和形成在所述基底一侧上的透明反射层，其中所述透明反射层为所述反射膜，在所述反射膜的表面上设有多个面反射分布区。
3.根据权利要求1所述的光学膜，其中所述微结构为棱柱状微结构。
4.根据权利要求1所述的光学膜，其中所述微结构以规则的图案形式设置于所述反射膜上，并具有预定形状和预定高度，而且以预定密度分布。
5.根据权利要求1所述的光学膜，其中所述反射膜由塑料材料制成。
6.根据权利要求1所述的光学膜，其中在所述反射膜上形成保护涂层。
7.根据权利要求1所述的光学膜，所述光学膜以该光学膜的所述反射膜侧被暴露的方式粘合到图像显示设备的图像显示面上。
8.根据权利要求7所述的光学膜，当用笔和手指接触所述光学膜的所述反射膜侧时，可通过所述光学膜对所述图像显示设备的输入/输出设备进行直接输入。
9.一种生产光学膜的方法，所述方法包括通过经转移将多个面反射分布区附加到透明膜一侧来制作反射膜的步骤，其中每个所述面反射分布区都包含至少一个微结构。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述反射膜被制成由透明片状基底支持的透明反射层的形式。
11.根据权利要求9所述的方法，其中通过压印技术来进行所述面反射分布区的转移。
12.根据权利要求9所述的方法，其中通过将可固化或可凝结的用于模制的材料填入模具、并将所述可固化或可凝结的用于模制的材料硬化来进行所述面反射分布区的转移。
13.根据权利要求10所述的方法，所述方法包括以下步骤准备具有支持体和成形层的模具，所述成形层置于所述支持体上并且在所述成形层表面上具有微结构复制凹槽图案，所述微结构复制凹槽具有与所述面反射分布区的所述微结构对应的形状、高度及分布密度；将可固化或可凝结的用于模制的材料布置在片状基底和所述成形层之间以将所述用于模制的材料填入所述微结构复制凹槽内；将所述用于模制的材料硬化以形成包含所述片状基底和反射层的光学膜，在所述反射层的表面上设有与所述片状基底一体地耦合的微结构；以及从所述模具中移下所述光学膜。
14.一种图像显示设备，所述图像显示设备包括置于其图像显示面板的图像显示面上的由权利要求1限定的光学膜。
15.根据权利要求14所述的图像显示设备，其中所述图像显示面板还包含置于所述光学膜之下的触摸面板。
全文摘要
本发明提供一种光学膜(10)，所述光学膜提高了可视性，而无手印的粘附，也无对比度的损害，可耐刮擦等，尤其可用于触摸面板或图像显示设备。该光学膜(10)包含透明反射膜(2)，在所述透明反射膜(2)表面上具有多个面反射分布区(A)，每个所述分布区都包含至少一个微结构。
文档编号B32B37/02GK1802574SQ200480015607
公开日2006年7月12日 申请日期2004年4月20日 优先权日2003年6月6日
发明者佐野兴一 申请人:3M创新有限公司