专利名称：带有抗腐蚀导光膜的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明针对导光装置及其用于显示装置的方法，具体是针对抗腐蚀并将图像导向不同于眩光角的一个角度的导光装置。
背景技术：
液晶显示器(LCD)可用于多种不同类型的电子设备，包括手提电脑、蜂窝电话和数字式手。LCD中基本反射的一类通常包括将环境光导向观察者的反射器。LCD中的另一类通常包括部分透射反射器，它也允许来自装置中光源的光向观察者传递信息。部分透射反射器通常称为透射反射器(transflector)，装置透射反射器的LCD通常称为透射反射型(transflective)。反射器可以由金属或其它类型的复合成材料制成。在1999年4月2日提交的序号09/298,003的待批申请“OpticalDevices Using Reflecting Polarizing Materials”中讨论了LCD装置的一些实例。
发明内容
本发明是为其金属层提供抗腐蚀的一种显示装置。该显示装置包括夹在两个起偏层之间的光调制层和导光膜。导光膜包括具有两面的棱镜形结构，其中一面包括具有倾斜面的锯齿形形成物，以及在具有锯齿形的形成物棱镜形基底一面上的金属层。倾斜面的倾斜角使显示器的最佳观察角偏离显示器的眩光角。
在本发明的第一实施例中，显示装置的导光膜还包括在金属层上形成的无机保护层，该无机保护层能阻止分子转移到金属层，并使反射光和透射光的颜色平衡。导光膜还包括起偏层和无机保护层之间的压敏胶粘剂层。
在本发明的一个实施例中，压敏胶粘剂层可以是丙烯酸酯丙烯酸胶粘剂层，该胶粘剂层是光漫射的，并能阻止金属层的腐蚀。压敏胶粘剂层可以包括光漫射粒子。无机保护层可以是选自钛、氧化铟锡、硫化锌、氧化锡、氧化铟、氧化钛、二氧化硅、一氧化硅和氟化镁的一种或多种材料。金属层可以选自银、铬、镍、铝、钛、铝钛合金、金、锆、铂、钯、铝铬合金和铑的一种或多种。金属层最好是银。棱镜形结构可由固化树脂如UV可固化交联环氧丙烯酸酯制成。
显示装置还可以包括为光调制层提供光的光空腔，它邻近棱镜形聚合物基底，其中金属层是部分透射的。
在一个用途中，棱镜形层倾斜面的倾斜角可以对于水平线约为1°到35°，较佳的是对于水平线约3°到12°，最佳的是对于水平线约6°到9°。在一个用途中，锯齿形形成物的重复距离约为5微米到200微米，较佳的是约30微米到80微米，最佳的是约50微米。
在本申请的第二实施例中，在金属层上形成聚合物保护层，用以保护金属层不受腐蚀。导光膜还包括在聚合物层上形成的漫射胶粘剂层，它连接到起偏层。聚合物保护层能保护金属层不受胶粘剂层中可迁移反应性物质的影响。聚合物保护层可以选自交联环氧、交联或线性丙烯酸树脂、可溶性聚酯、聚乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇和聚甲基丙烯酸甲酯。
在一较佳实施例中，可以通过溶液涂覆形成聚合物保护层，在这种情况下厚度的范围可以从约0.01微米到约50微米。也可以通过在金属层上气相沉积聚合物前体然后对其固化形成聚合物保护层。使用选自热辐射、紫外辐射、电子束辐射、等离子体照射和电晕照射的方法，可以固化该保护层。在使用气相沉积形成的情况下，聚合物保护层的厚度可以约为1纳米到2微米。
也可以通过选自等离子体聚合和等离子体增强化学气相沉积的等离子体方法，形成聚合物保护层。较佳的是，聚合物保护层是溶液涂覆的聚甲基丙烯酸甲酯。较佳的是，金属层是厚度约为400埃的银层。漫射胶粘剂层最好是丙烯酸丁酯丙烯酸胶粘剂。
本发明的显示装置可以包括无机保护层和聚合物保护层。
通过考虑本发明以下各种实施例的详细描述并结合附图，可以更完整地理解本发明。
图1是本发明一个实施例显示装置的截面图，它包括导光膜。
图2是本发明另一个实施例显示装置的截面图，它包括导光膜和光空腔。
图3是本发明导光膜一个实施例在装入显示装置之前的截面图。
图4是本发明导光膜第二个实施例的截面图。
图5显示银/氧化铟锡膜风化期间反射率与时间的关系。
图6显示了银/锌硫化物膜风化期间反射率与时间的关系。
图7显示导光膜上银/氧化铟锡涂层的透射光谱。
图8显示导光膜上银/氧化铟锡涂层的反射光谱。
图9显示对于四种不同类型的LCD，LCD反射率与观察角的关系，其中每个LCD中装入一个不同类型的透射反射器。
图10是本发明导光膜另一个实施例的截面图。
图11是本发明导光膜另一个实施例的截面图。
图12是本发明导光膜另一个实施例的截面图。
图13是本发明导光膜另一个实施例的截面图。
虽然本发明可以进行各种改变和替换，其细节将已在附图中举例显示，并将详细描述。然而，应该理解，本发明并不将本发明限制于所述的一些具体实施例。相反，本发明将覆盖符合以下权利要求书所限定的本发明精神和范围的所有改变、等效内容、替换。
较佳实施例的详细描述可以认为本发明适用于将光导离眩光角并阻止显示器中反射或透射反射金属层受到腐蚀的各种系统和装置。还发现本发明在需要透射反射显示器的应用场合中特别有利，也就是该显示器能够被环境光源或显示器内的光源照明。虽然本发明不限于此，但是通过对在这种环境中工作的各种应用实施例的讨论，可以获得对本发明各方面的最佳理解。
图1显示本发明显示器10一个具体实施例的截面图，该显示器包括透镜或触摸屏14。透镜或触摸屏14可以接收来自显示器用户的输入，或者可以向显示器提供特定的光学性能。显示器还包括光调制层20，它由上起偏层22、液晶层24和下起偏层26组成。此外，导光膜28连接到下起偏层26上。本发明的导光膜也可以装在只包括一个起偏层的显示装置中，虽然它更常用于具有夹着液晶层的两个起偏层的装置。提供导光膜28，是为了使图像朝向要求的观察角，该观察角显著不同于显示器10的眩光角。以下将详细描述导光膜28的结构。导光膜28也称为光束导向膜或倾斜镜膜。
在图1中，显示了环境光源30，它产生入射环境光线32。在该图中，来自光源30的光线32以与法线成a的角入射在显示装置上。法线是垂直于显示平面的方向。一部分入射光被显示装置10的上表面作为眩光反射，表示为眩光线34。眩光线34具有相对于法线的眩光角b。在一个范围的观察角都可以看见眩光图像，而在眩光角b处具有峰值亮度。根据反射定律角a等于角b。另一部分输入光将通过光调制层20，被导光膜28反射作为显示信息或图像，表示为图像光线38。导光膜28被设计成引导图像光线38，使图像光线与法线成某一角度离开显示器10，该角度显著不同于眩光角b。在一个范围的观察角也可以看见显示图像，而在较窄的观察角范围中具有峰值亮度，该范围的中心为“最佳观察角”。在图1中，峰值图像角或最佳观察角几乎垂直于显示器，如图像光线38所示。结果，显示装置10的观察者在位置44能看到清晰的显示图像，而不受眩光图像的干扰。
图2显示本发明的另一显示装置200，其中类似于图1实施例的部件具有相同的数字。显示装置200包括一个光腔50，用于向光调制层24提供光，照亮显示装置200。光腔50包括光源52和反射器54。光腔50的结构可以不同，将光60导向光调制层20。例如，光腔50可以是面面照明光导，场致发光板或本领域熟知的多种其它光腔装置之一。
图3显示倾斜镜面膜即导光膜300的实施例在装入显示装置之前的更详细截面图。导光膜包括硅酮衬垫310、压敏胶粘剂层314、可用的聚合物保护层316、可用的无机保护层318和金属层320。金属层320提供反射面，它将环境光向光调制层反射，产生显示图像。在导光膜300上可以提供硅酮衬垫310覆盖着胶粘剂层314。在去除硅酮衬垫310以后，将压敏胶粘剂层314与下起偏层26连接。
在邻近聚合物基底324的棱镜形结构322上形成金属层320。在整个本文中，“在……上形成”用于指在一层上方形成另一层，不一定是直接邻近于该另一层。因此，金属层可能不是直接邻近棱镜形结构。可能存在中间层。
保护衬垫326可以在与金属层320相反的一面邻近聚合物基底324，如果需要的话，用来在运送期间或装入显示装置之后用来保护聚合物基底。棱镜形结构322有两面，一面328上有一些具有倾斜表面330的锯齿形形成物329。棱镜形结构322的第二面332最好基本上是光滑或平整的。
棱镜形结构322的构造应能引导显示图像光线38以显著不同于眩光线34的角度离开显示装置，该眩光角与法线成角度b。为了实现图像的重新导向，棱镜形层322上有一些倾斜面330。倾斜面的结构，使得显示图像的峰值或最大亮度在不同于眩光图像峰值观察角的角度处发生。
考虑LCD典型观察者的取向是有帮助的。对于手提装置中的多种LCD，典型的观察者将显示器对于水平面取向大约30°。观察者的眼睛对于法线约10°。假设环境光源直接在观察者的上方。因此环境光以角度a入射到显示器上，据称该角度a对于显示器法线呈-30°。那则眩光图像的峰值对于显示器法线约为30°。本发明的导光膜用于将显示图像导向最佳观察角即峰值亮度角，该角度显著不同于眩光角。在前面的实施例中，最佳观察角显著对于法线的角度就会显著不同于30°。当然，当入射角对法线不是-30°时，显示器可用于将峰值亮度角重新改变方向，使之不同于眩光角。光的入射角与峰值亮度角之间有一函数关系。
为了实现最佳观察角的重新导向，在一个实施例中倾斜面330的倾斜角t对于水平面约为1°到35°。较佳的是，倾斜面的倾斜角对于水平面约为3°到12°。最佳的是，倾斜角t对于水平面约为6°-9°。根据上述典型观察者的情况，确定这些较佳倾斜角，并且这些倾斜角还依赖于具体LCD的质量。
在很多用途中，要求锯齿形形成物329的重复距离足够地小，使得相隔典型观察距离的肉眼感觉不到锯齿形形成物。也可以将重复距离定义为锯齿形形成物之间的水平距离。然而，锯齿形形成物应该大到能够被可靠地制成。该形成物越小，制造棱镜形层的步骤越困难。在典型观察距离约为40到60cm的手提LCD中，一个实施例中的重复距离大约为5微米到大约200微米或更小。较佳的重复距离为30微米到约80微米。最佳锯齿形形成物的重复距离约为50微米。然而，当显示器很大而从较远距离观察时，如对广告牌或路旁标志，则重复距离可以大得多。
棱镜形结构可以包括固化树脂、可压纹热塑材料或能够形成锯齿形形成物并具有所需光学特性的其它材料。较佳的是，棱镜形结构由固化树脂如交联环氧丙烯酸酯形成。较佳的是，棱镜形结构322能提供用于金属沉积的光滑表面以及与聚合物基底324和金属层320的良好粘着力。棱镜形结构最好是无针眼的。棱镜形结构322的组成物最好对光高度透明、抗划痕并具有较少的气泡。较佳的是，当固化和暴露于湿热环境中时，树脂能保持锯齿形形状而不收缩。此外，棱镜形结构材料最好是非卤化的，更佳的是非溴化的，因为卤素试剂尤其是溴会腐蚀金属层。
较佳用于棱镜形结构的交联环氧丙烯酸酯的一个实例是包括以下成分的UV可固化组成物，列出了重量百分比的范围双酚-A环氧二丙烯酸酯(55-80％)，甲基苯乙烯(5-25％)，丙烯酸环氧(1-10％)、光引发剂(0.25-5％)(如Lucirin TPO)和氟代表面活性剂(0.1-0.3％)。此外，该组成物可以包含或不包含第二种光引发剂，如Irgacure 184，其重量百分比达到5％。其中不存在显著量比氟重的卤素试剂是有利的，因为有些卤素试剂对某些金属有腐蚀作用，尤其对于银。虽然氟代表面活性剂含有卤素，但它是相对惰性的，只存在少量，而且当棱镜形层上形成金属层时至少部分蒸发去掉。甲基苯乙烯的存在可为棱镜形结构与聚合物基底和金属层提供有利的粘合特征。该组成物提供上述优点，并且还改变金属表面的机械特性，使它的脆性减少。与本申请同一天提交的Attorney Docket No.7780.514US01题为“Compositions andStructures Made Therefrom”的共同待批美国专利申请中完整描述了该组成物。
通过本领域所熟知的多种不同方法在棱镜形结构322中可以形成锯齿形形成物329，如在基底和锯齿形形成物模具之间施加树脂结构，然后在UV辐射作用下聚合该组成物，然后将片材与模具分离。其它形成方法也是已知的，并可用于本发明。假设顶角为90°，根据重复距离(r)和倾斜角(t)可以计算从峰到谷的棱镜形结构厚度，式中厚度＝(r/2)sin(2t)例如，棱镜形结构的倾斜角为6°-7°且重复距离为50微米时，那么峰到谷的厚度范围为5-7微米。作为锯齿形形成物的三角形部分的基座，棱镜形结构可以包括-“平台部分”，它是那些三角形部分下面的平坦层部分。图3实施例的棱镜形结构322的平台部分位于棱镜形层内虚线的下方。图10-11的实施例也包括棱镜形结构1012或1112中虚线下方的平台部分1018或1118。棱镜形结构平台部分的厚度可以为0到3微米，取决于用来形成棱镜形结构的过程。较佳的是，棱镜形结构的平台部分的厚度约为0.5微米。
在棱镜形结构322的锯齿形形成物328上形成金属层320。金属层320最好是高度反射且部分透射，金属层320的透光性使它能够使用显示装置中的光腔50，如图2所示。金属层可以由能形成反射层的多种不同材料组成，包括以下的一种或几种银、铬、镍、铝、钛、铝钛合金、金、锆、铂、钯、铝铬合金或铑。可以用本领域中熟知的多种不同方法包括真空沉积或镀敷在棱镜形表面上形成金属层。合适的真空沉积技术包括溅射、蒸发和阴极弧沉积。也可以使用镀敷技术，如电镀或溶液镀敷。金属层320的厚度可大于等于约25A，小于等于约3000A。较佳的是，金属层具有较为均匀的厚度。
较佳的是，金属层要部分透明，可以让来自内部光腔的光照亮显示器。部分透射金属层的最佳材料是银和铝，因为它们作为薄层时有反射和透射的性质。银是最佳的因为它的光吸收较低，这意味着银的反射率和透射率之和比其它材料高。在较佳实施例中，金属层是约400A的银层。然而，两个因素限制了透射反射液晶显示装置中银的使用性能。银经不起空气中污染物和固体载离子，反应性单体和溶剂的侵蚀。可侵蚀银的空气中污染物包括尾管排放物中的化合物和酸雨组分，尤其是含硫的组分。此外，在蓝色可见光范围中，银比铝更透明。铝看起来是颜色中性的，而银具有浅黄色的色泽。除了银外，其它金属也经不起腐蚀和其它类型的破坏，并具有显著某种颜色的彩色特征。
为了解决这些问题，本发明的一个实施例在金属层上形成一层无机保护层318，该无机保护层能阻止分子迁移到金属层。此外，无机保护层318较佳能将金属层320所反射和透射的光的颜色平衡掉。用于无机保护层的较佳材料包括氧化铟锡(ITO)、硫化锌(ZnS)、氧化锡、氧化铟和氧化钛。当这些材料与银层组合使用，而又需要无色的反射和透射光谱时，无机保护层的厚度大于等于约300A，小于等于1000A。这些类型的无机保护层较薄时确能提供对金属层的保护，但是决定无机保护层厚度时还需考虑其彩色校正特性。银金属反射率在可见光谱的红端高于蓝端。在银上使用ITO、ZnS或其它介质材料会随其与波长的关系将相对反射率偏移，使得反射光比由银本身的反射看到的更红、更蓝或更为色彩中性，视电介质的厚度而异。该色彩偏移首先发生在300A到1000A的厚度范围中，并在高次厚度中重复。对于每种类型的金属层和每种类型的无机保护层，当确定无机保护层厚度时应考虑任何色彩校正方面的要求。
无机保护层的其它可用材料包括钛及其各种氧化物，该层的厚度要大于等于约10A，小于等于约3000A。此外，无机保护层318可以选自二氧化硅、一氧化硅和氟化镁，其厚度大于等于约300A，小于等于约1500A。对于材料(如钛)从金属源沉积并在其后进行氧化的情况，可以使用其它金属和合金、其氧化物和次氧化物。
ITO显示了在银金属层上无机保护层的最佳特性。硫化锌和钛也是用作某些装置中无机保护层的较佳材料。
在某些显示器中可能要求在邻近金属层的一面或两面上加上一层连接层或成核层，以改进膜的形成。常用的连接层的一些实例包括钛、铬、锆、镍铁铬或其它合金。然而，在本发明用银作金属层，用ITO或ZnS作无机保护层的较佳实施例中，使用连接层没有能显著改进导光膜的性能。
图5示出了涂覆有ITO的银层在风化期间的反射变化。对银厚度恒定为33nm，ITO厚度为8nm、15nm和38nm的ITO/Ag膜进行了加速环境风化试验。ITO/Ag膜上涂覆了具有漫射特性的压敏胶胶剂，然后层叠到玻璃上。将该样品置于温度为65℃、相对湿度为95％的环境中，以规则时间间隔测量该样品的反射率。发现大部分ITO/Ag膜的保护性能相当好。
图6示出加速环境风化试验期间Ag/ZnS层的反射变化。为了给出图6中的数据，厚度恒定为33nm的银涂层与厚度分别为33nm、43nm和83nm的ZnS组合。该Ag/ZnS膜涂覆了具有漫射特性的压敏胶粘剂，然后层叠到玻璃上。，将该样品置于温度为65℃、相对湿度为95％的环境中。最厚的ZnS膜提供了保护。然而，ZnS膜提供的保护性能不及ITO膜。
图7示出导光膜上银厚度恒定为50nm，ITO厚度分别约为30nm、40nm、55nm和75nm的ITO/Ag涂层的透射光谱。ITO厚度的变化改变了整个结构的透射颜色。图8示出与图7中所用相同性质的导光膜上ITO/Ag涂层的反射光谱。此外，ITO厚度的变化还改变整个结构的反射颜色。对于图7和8，透射光谱测量时无胶粘剂层。
现在参见图3，压敏胶粘剂314最好是光漫射层。在本发明的一个实施例中，压敏胶粘剂层包含丙烯酸酯丙烯酸胶粘剂。该胶粘剂314可以包含分散在整个胶粘剂层中的光漫射粒子，用以改进胶粘剂层的漫射特性。
胶粘剂层提供了对在下起偏层26和金属层320之间分子迁移的阻挡层，；因而可阻止对金属层的腐蚀和其它破坏。起偏层可包含可迁移到金属层320的卤素和其它反应物，引起腐蚀和其它破坏。例如，碘可以从起偏层迁移到金属层造成腐蚀。然而，在较佳实施例中，胶粘剂阻挡碘分子迁移到金属层，因此延长了金属层320的寿命。
压敏胶粘剂可以是比值在90/10和97/3之间的丙烯酸丁酯/丙烯酸，比值在90/10和97/3之间的丙烯酸异辛酯丙烯酸，或比值约为66.3/0.67/13.4/19.3的丙烯酸异辛酯/丙烯酸/丙烯酸异冰片酯/Regalrez6108。胶粘剂可以与双酰胺交联剂、过氧苯甲酰引发剂、氮丙啶交联剂、如XL-330的氯化交联剂、Irgacure 651交联剂或其它标准丙烯酸胶粘交联剂中的一种或几种组合使用。此外，胶粘剂可以包含一种多几种以下的添加剂5-氨基苯并三唑、5-丁基苯并三唑、苯并三唑5-羧酸、十八基硫醇或硫代硅烷。PCT WO99/21913中描述了可用于本发明的压敏胶粘剂的实例，通过引用结合于此。根据要求的漫射具体等级，通过改变胶粘剂中悬浮的漫射粒子的浓度，可以调节压敏胶粘剂层的漫射性质。
在本发明的一个实施例中，导光膜300包括在无机保护层318上形成的聚合物阻挡层或聚合物保护层316。在该实施例中聚合物保护层316能阻止分子传递到金属层320。聚合物保护层使用时可以与或不与无机保护层组合。聚合物保护层或聚合物层316选自包含交联环氧树脂、交联或线性丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯、诸如Vitel的聚酯、聚乙烯、聚偏二氯乙烯和聚乙烯醇。可用的交联丙烯酸树脂的一个实例，其商品名是B48N，由Rohm and Haas生产，地址为100 Independence Mall West，Philadelphia，PA 19106-2399。
如果聚合物保护层与无机保护层组合使用，则聚合物保护层316通常沉积在无机保护层上，如图3所示。当聚合物保护层用于导光膜而没有无机保护层时，则聚合物保护层通常直接沉积在金属层上。如果去除无机保护层318，则这种配置的结构类似于图3的结构。
可以使用本领域熟知的各种方法形成聚合物保护层。例如，聚合物保护层最好是溶液涂覆的，在这种情况下聚合物保护层316的厚度在约0.01微米到约50微米。将聚合物保护层贴合地沉积在金属层或无机保护层上，或者使下面的锯齿形形成物平面化或部分平面化。
当聚合物保护层316具有平面化功能时，该层的一面具有对应于棱镜形结构倾斜面的倾斜面，该层316的第二面基本上是平面。聚合物保护层316可能包括不止一层。例如，如果聚合物保护层是用来平面化下面的棱镜形结构，那么它可以包括不止一层。此外，根据所用的材料，可能希望使用不止一层，以确保聚合物保护层作适当阻挡层的作用。
形成聚合物保护层316的一种可能方法是气相沉积挥发性单体或低聚体的聚合物前体，然后固化该前体。可以在通常大气压或真空下进行沉积。可以使用热、紫外光、或电子束辐射，或者等离子体或电晕照射实现固化。待批的美国申请序号09/259,100题为“Retroreflective Articles HavingPolymer Multilayer Reflective Coatings”的申请中和美国申请序号09/259,487题为“Method of Coating Microstructured Substrates withPolymeric Layer(s)，Allowing Preservation of Surface Feature Profile”的申请中描述了贴合沉积方法的一个实例和具体材料的一些实例，这两个申请引用结合于此。使用上述两个待批专利申请中描述的方法，典型的聚合物保护层的厚度约为1nm到约2微米。在一些实施例中，此方法比溶液涂覆聚合物保护层好，因为溶液涂覆中所用的溶剂对显示装置中的金属层或其它层可能有害。还可以使用本领域熟知的等离子体方法，如等离子体聚合或等离子体增强化学气相沉积，来沉积聚合物保护层。
聚合物保护层的一种较佳材料是厚度因为10微米的溶液涂覆的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。PMMA可以包含诸如UV阻断剂的添加剂和防蚀剂。PMMA中的一种较佳添加剂是乙二醇二巯基醋酸(GDA)，它是银的防蚀剂。美国专利号4,307,150和4,645,714论讨了可用于聚合物保护层的这种和其它添加剂，其内容引用结合于此。或者，聚合物保护层可以包括上面作为棱镜结构较佳材料描述的UV可固化的交联环氧丙烯酸酯，与上述棱镜形结构的较佳材料一样。
本发明的几个实施例包括聚合物基底。聚合物基底的材料可以选自PET、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯、二醋酸纤维素和三醋酸纤维素，并且可以是双折射或非双折射的。较佳的是，聚合物基底的厚度约为25到1000微米。
图9示出了显示装置中使用导光膜的优点。图9绘出了反射光的变化曲线，显示了对于四个不同的LCD，以英尺朗伯(fL)为单位测量的反射光强与观察角的关系。除了使用不同的透射反射器之外，这四个LCD是相同的。入射光是准直光与法线成-30度的角。
在图9的TMF实例中，使用本发明实施例的导光膜。TMF膜连接到光调制层的下起偏层，类似于图1所示的装置。具体地说，TMF膜包括聚合物基底、聚合物棱镜形层、银层和PMMA的聚合物保护层。TMF膜粘附到LCD的背面起偏层上。
全息膜是通过干涉激光束对光活性介质的作用形成的反射膜。它以不同于眩光方向的指定角度对光进行反射，但是具有单色色调，通常为绿色。这种类型膜的一个实例是Polaroid公司制造的Imagix膜。标准透射反射器膜是胶粘基质和粘附到干净基底上的反射性微粒形成的复合材料，例如使用Nitto Denko制造的NPF-EG4225P3商品。TDF膜是一种3M公司的产品，它包括涂覆在反射起偏层基底一面上的漫射胶粘剂和涂覆在基底背面上的中性膜。TDF膜代替反射显示器的下起偏层，而全息膜和标准透射反射膜则粘附到二向色下显示起偏层的背面。
在图9中，显示器的眩光峰值在约28°-36°。在环境模式使用中，标准、全息和TDF样品的亮度峰值接近该眩光峰值。然而，本发明TMF样品的亮度峰值显著不同于该眩光峰值，约为12°。在测试中，入射光与法线成-30°的角。
根据本发明，可以用多种方法构造图2的导光膜，仍然能实现使图像角偏离眩光角的重新导向，保护金属膜不受腐蚀和其它破坏，并平衡反射和透射光的颜色。图10-13显示四种不同结构的实例。例如，在图10中，所示的导光膜1000包括聚合物膜基底1010、固化棱镜形聚合物层1012、金属层1014和胶粘剂层1016。如上所述，棱镜形层1012包括棱镜形结构中虚线以下的平台部分1018。胶粘剂层1016对棱镜形层1012的锯齿形形成物进行了平面化或回填。胶粘剂层1016可以包含或不包含该实施例中所示的光漫射粒子。使用胶粘剂层1016将导光膜1000粘附到反射LCD的下起偏层。根据本发明，导光膜1000还包括至少一个邻近金属层1014的附加层，如无机保护层、聚合物保护层或两者皆有，图10中未示出。
图11显示导光膜1100的截面图，它包括聚合物膜基底1110、固化棱镜形聚合物层1112、金属层1114和固化聚合物层1116。如上所述，棱镜形层1112包括棱镜形结构中虚线以下的平台部分1118。固化聚合物层1116可对锯齿形形成物进行平面化或回填，它可以包含或不包含光漫射粒子。将导光膜1100配置在显示装置中，其固化聚合物层1116邻近反射LCD的下起偏层，该导光膜可用与该起偏层亲和的胶粘剂粘合上去。因此，在该实施例中，压敏胶粘剂存在于起偏层中。根据本发明，导光膜1100还包括至少一个邻近金属层1114的附加层，如无机保护层、聚合物保护层或两者皆有，图11中未示出。
图12显示本发明导光膜1200的另一实施例。该导光膜包括固化聚合物膜层1210、可以包含或不包含光漫射粒子的固化棱镜形聚合物层1214、金属层1212和聚合物膜基底1216。在图12的实施例中，光漫射粒子存在于棱镜形层1214中，而非胶粘剂层中。光漫射粒子还可以包含在该结构的其它层中，如金属层和环境光源之间的聚合物保护层中。在固化聚合物层1214上形成金属层1212，固化聚合物层1210回填棱镜形。配置导光膜1200使其基底1216邻近反射LCD的下起偏层，并可用与该起偏层亲和的胶粘剂粘合上去。因此，在该实施例中，起偏层中包含压敏胶粘剂。根据本发明，导光膜1200还包括至少一个邻近金属层1212的附加层，如无机保护层、聚合物保护层或两者皆有，图12中未示出。
图13显示了导光膜1300，它包括可以包含或不包含光漫射粒子的聚合物膜基底1310、在聚合物膜基底1310上形成的金属层1312、回填锯齿形形成物的固化聚合物层1314。在该实施例中，聚合物膜基底1310而非胶粘剂层提供漫射特征。配置导光膜1300，使聚合物膜基底1310邻近反射LCD的下起偏层，并可用与该起偏层亲和的胶粘剂粘合上去。因此，在该实施例中，起偏层中包含压敏胶粘剂。根据本发明，如图10-12中一样，图13的实施例也包括至少一个邻近金属层1312的附加层，如无机保护层、聚合物保护层或两者皆有，图13中未示出。
本发明提供了反射或透射反射光学膜多层结构，它可用作诸如蜂窝电话中LCD的信息显示装置中的部件。在野外使用和产品检验中，该装置中的背反射器和透射反射器以及其它光控制元件能经受高热量和/或高湿度的情况。原先，使用金属薄膜作为反射/透射反射层的类似结构在这些情况下会因降低反射率或光密度而发生故障。
以下列出的导光膜的变体经过试验，能经受苛刻的环境条件。以下的组成物在经历了65℃、95％的相对湿度至少240小时之后，只显示出可忽略的透射率和反射率下降。在环境试验中，可见光谱上的平均反射率的降低小于3％。在试验期间这些组成物连接到起偏层上。
实例1.一种结构a)聚酯制成的1.27×10-4m(5密尔)聚合物基底；b)无溴环氧丙烯酸酯树脂制成的棱镜形结构；c)约200A的铝金属层；d)约500A的钛无机保护层；e)丙烯酸丁酯/丙烯酸(比值约为90/10)压敏胶粘剂层；该结构经受65℃、95％相对湿度400小时后，其可见光波长的透射率和反射率下降可忽略(小于3％)。
2.一种结构a)聚酯制成的1.27×10-4m(5密尔)聚合物基底；
b)无溴环氧丙烯酸酯树脂制成的棱镜形结构；c)约400A的银金属层；d)约500A的硫化锌无机保护层；e)丙烯酸丁酯/丙烯酸(比值约为90/10)压敏粘合层；该结构经受65℃、95％相对湿度480小时后，其可见光波长的透射率和反射率下降可忽略(小于3％)。
3.一种结构a)聚酯制成的1.27×10-4m(5密尔)聚合物基底；b)无溴环氧丙烯酸酯树脂制成的棱镜形结构；c)约400A的银金属层；d)PMMA聚合物保护层；e)丙烯酸丁酯/丙烯酸(比值约为90/10)压敏胶粘剂层；该结构经受65℃、95％相对湿度240小时后，其可见光波长的透射率和反射率下降可忽略(小于3％)。
如上所述，本发明适用于多种不同的包括反射层的LCD。因此，不应该认为本发明只限于上述的各具体实例，而应该将本发明理解为覆盖以下权利要求书所述的本发明的所有方面。通过阅读本发明的说明书，可对于本发明可采用的各种变化、等效处理以及各种结构对本领域熟练的技术人员是显而易见的。权利要求书的目的是要覆盖这些变化和装置。
权利要求
1.一种显示装置，它包括光调制层；起偏层；导光膜，其特征在于，它包括具有两面的棱镜形结构，其中一面包括具有倾斜面的锯齿形形成物；在棱镜形结构的具有锯齿形形成物的一面上的金属层；在金属层上形成的无机保护层，该无机保护层能阻止分子转移到金属层；起偏层和无机保护层之间的压敏胶粘剂层；该显示装置具有可观察到正面眩光的眩光角，并且倾斜面的倾斜角使显示器的最佳观察角偏离眩光角；其中无机保护层保护金属层并平衡反射光和透射光的颜色。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，压敏胶粘剂层包括丙烯酸酯丙烯酸胶粘剂层，该胶粘剂层是光漫射的，并且该胶粘剂层能阻止对金属层的破坏。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，压敏胶粘剂层中包括光漫射粒子。
4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，无机保护层选自包含钛和氧化钛。
5.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，无机保护层的厚度大于等于约10A，小于等于约3000A。
6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，无机保护层选自氧化铟锡、硫化锌、氧化锡、氧化铟和氧化钛。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，无机保护层的厚度大于等于约300A，小于等于约1000A。
8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，无机保护层选自二氧化硅、一氧化硅和氟化镁。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，无机保护层的厚度大于等于约300A，小于等于约1500A。
10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括聚合物基底。
11.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，导光膜还包括在无机保护层上形成的聚合物保护层，压敏胶粘剂层在聚合物保护层和起偏层之间，其中聚合物保护层能阻止分子传递到金属层。
12.一种显示装置，它包括光调制层；起偏层；导光膜，其特征在于，它包括聚合物基底；具有两面的棱镜形结构，其中一面包括具有倾斜面的锯齿形形成物；在具有锯齿形形成物的棱镜形结构一面上的金属层；在金属层上形成的聚合物保护层；在聚合物层上形成的漫射胶粘剂层，它连接到起偏层；该显示装置具有可观察到正面眩光的眩光角，并且锯齿形形成物倾斜面的倾斜角使显示器的最佳观察角偏离眩光角；其中聚合物保护层保护金属层不受胶粘剂层中可迁移反应性物质的影响。
13.如权利要求11或12所述的显示装置，其特征在于，聚合物保护层选自聚酯、可溶性聚酯、交联环氧树脂、丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯、聚乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇和聚甲基丙烯酸甲酯。
14.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，通过气相沉积并固化聚合物前体材料来形成聚合物保护层。
15.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于，通过在金属层上冷凝含单体或预聚物的液体蒸发的组成物来形成聚合物保护层。
16.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于，使用选自热辐射、紫外辐射、电子束辐射、等离子体照射和电晕照射的方法，来固化聚合物保护层。
17.如权利要求16所述的显示装置，其特征在于，聚合物保护层的厚度约为1纳米到2微米。
18.如权利要求11或12所述的显示装置，其特征在于，通过选自等离子体聚合和等离子体增强化学气相沉积的等离子体方法，来形成聚合物保护层。
19.如权利要求11或12所述的显示装置，其特征在于，聚合物保护层的厚度约为100到5000A。
20.如权利要求11或12所述的显示装置，其特征在于，聚合物保护层的一面具有对应于棱镜形结构倾斜面的倾斜面，它的第二面基本上平面。
21.如权利要求11或12所述的显示装置，其特征在于，聚合物保护层是溶液涂覆的。
22.如权利要求10或12所述的显示装置，其特征在于，聚合物基底包括选自PET、聚醚砜、聚碳酸酯、二醋酸纤维素和三醋酸纤维素的材料。
23.如权利要求10或12所述的显示装置，其特征在于，聚合物基底是双折射的。
24.如权利要求10或12所述的显示装置，其特征在于，聚合物基底是非双折射的。
25.如权利要求10或12所述的显示装置，其特征在于，聚合物基底的厚度大于等于约25微米，小于等于约1000微米。
26.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，棱镜形结构包括固化树脂。
27.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，棱镜形结构包括UV可固化交联环氧丙烯酸酯。
28.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，金属层包括选自银、铬、镍、铝、钛、铝钛合金、金、锆、铂、钯、铝铬合金和铑的材料。
29.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，金属层的厚度大于等于约25A，小于等于3000A。
30.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，金属层是真空沉积的。
31.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，通过镀敷来沉积金属层。
32.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，还包括光腔，它为光调制层提供光，且邻近棱镜形聚合物基底，其中金属层是部分透明的。
33.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，胶粘剂层的一面具有对应于棱镜形结构倾斜面的倾斜面，它的第二面基本上是平面。
34.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，还包括金属层和胶粘剂层之间的固化聚合物层，固化聚合物层的一面具有对应于棱镜形结构倾斜面的倾斜面，它的第二面基本上平面。
35.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，胶粘剂层装入起偏层中。
36.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，胶粘剂层装入聚合物基底中。
37.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，棱镜形层包括倾斜角对于水平面约为1°到35°的倾斜面。
38.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，棱镜形层包括倾斜角对于水平面约为3°到12°的倾斜面。
39.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，棱镜形层包括倾斜角对于水平面约为6°到9°的倾斜面。
40.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，锯齿形形成物的重复距离约为5微米到约200微米。
41.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，锯齿形形成物的重复距离约为30微米到80微米。
42.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，锯齿形形成物的重复距离约为50微米。
43.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，金属层是厚度约为400A的银层。
44.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，聚合物保护层是聚甲基丙烯酸甲酯，且厚度约为10微米。
45.如权利要求1或12所述的显示装置，其特征在于，胶粘剂层是丙烯酸丁酯丙烯酸。
全文摘要
本发明是显示装置，它能保护其金属层不受破坏。显示装置包括光调制层，起偏层和导光膜。导光膜包括具有两面的棱镜形结构，其中一面包括具有倾斜面的锯齿形形成物和在具有锯齿形形成物的棱镜形结构一面上的金属层。倾斜面的倾斜角使显示器的最佳观察角偏离显示器的眩光角。在本发明的第一实施例中，显示装置的导光膜还包括在金属层上形成的无机保护层，该无机保护层能阻止分子转移到金属层并平衡反射和透射光的颜色。第一实施例的导光膜还包括起偏层和无机保护层之间的压敏胶粘剂层。而在第二实施例中，本发明显示装置的导光膜包括在金属层上形成的聚合物保护层，以保护金属层不受破坏。第二实施例的导光膜还包括在聚合物层上形成的漫射胶粘剂层，它连接到起偏层。聚合物保护层隔离金属层和胶粘剂层。在一个实施例中，显示装置还可以包括无机保护层和聚合物保护层这两层。
文档编号G02B5/04GK1413316SQ00817541
公开日2003年4月23日 申请日期2000年2月18日 优先权日1999年10月22日
发明者K·A·艾普斯坦因, R·J·弗莱明, T·J·加德勒, C·S·里昂斯, S·P·马基, M·D·那克伯 申请人:3M创新有限公司