具有表面纳米结节的光重新定向膜的制作方法

专利名称：具有表面纳米结节的光重新定向膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括大量纳米尺寸的整体聚合物特征(feature)的光重新 定向聚合膜的形成。具体来说，涉及一种适合用来在LCD显示器件内对光 能进行定向的具有宽而均匀的光输出的光重新定向膜。
背景技术：
光重新定向膜是常规的透明光学薄膜或基片，其能够使得通过所述膜 的光重新分布，使得离开所述膜的光的分布取向更垂直于膜的表面。通常， 光重新定向膜在膜的光出射面上具有规则的棱柱形凹槽、凸透镜状的凹槽、 或者锥体，这些结构可以改变光线离开所述膜的时候膜/空气界面的角度， 使得入射光分布中沿着垂直于凹槽的折射面的平面内传播的分量在更垂直 于膜表面的方向上重新分布。例如，这些光重新定向膜被用来改进液晶显 示器(LCD)、膝上型计算机、文字处理器、航空电子显示器、手机、PDA等 的亮度，使得显示器更亮。
此前的光重新定向膜在用于液晶显示器或其它显示器的时候，会存在 可见的莫尔波纹(Moire pattern)。所述光重新定向膜的表面元件会与用 于背光组件的其它光学膜、光导板背面上的印刷点图案或者三维元件、或 者显示器的液晶部分内的像素图案相互作用，产生莫尔波纹，这是一种人 们不希望出现的现象。本领域已知的用来减少莫尔波纹的方法必须对光重 新定向膜进行冲切，使得凸透镜状阵列不垂直于片材的任意侧面。这样使 凸透镜状阵列与另一光重新定向膜或显示器电子器件成一定角度。还可采 用的方法包括通过线性阵列元件的宽度使得线性阵列随机化，周期性地改 变沿线性阵列的高度，在膜上的线性阵列的相反侧上添加漫射层，或者使 得线性阵列的脊变圆。上述用来减少莫尔波纹的技术还会造成轴上亮度降 低，或者不起充分解决莫尔波纹问题的作用。莫尔波纹和轴上亮度往往会互相关联，这表示具有高轴上增益的膜可能会在系统中具有高的莫尔波纹。 能够在降低莫尔波纹的同时保持足够的轴上增益将是有益的。
另外，与液晶显示器结构形式的数量相比，光重新定向膜的数量较少。 每种显示器结构形式都是选择用来满足所需的输出。轴上增益、视角、莫 尔波纹的减少、以及总体光输出的大小都是通过将不同结构形式的不同的 膜结合起来而进行调节的。用于所述系统的光重新定向膜受到限制，因为 仅存在若干不同的可用的光重新定向表面构造(texture)。人们需要一种能 够可定制得到所需的显示器件输出的光重新定向膜。
常规的光定向膜能够在偏离法线40-90度的角度进行照射的情况下， 提供高的轴上照射。这些高的轴上光定向膜可用于便携式显示器件，例如 便携式计算机和游戏机，它们具有高的轴上亮度，降低了电池能耗，而且 提供了一定程度的观看隐私。对于预期用于公共观看的TV和监视器应用， 在宽视角范围内的高亮度便于对图像和视频进行稳定的观看。需要一种能 够在宽视角范围提供高亮度的光定向膜。
美国专利第5，919，551号(Cobb, Jr.等)提出一种线性阵列膜，其具有变 化的间距峰和/或凹槽，以降低莫尔波纹干涉的可见性。所述间距变化可以 是成组的相邻的峰和/或谷之间的间距变化，或者是相邻的成对的峰和/或 谷之间的间距变化。尽管所述线性阵列元件的间距变化确实能够减少莫尔 波纹，但是膜的线性元件仍然会与背光光导上的点图案以及显示器液晶部 分之内的电子部分相互作用。
美国专利第6,354,709号揭示了一种具有线性阵列的膜，所述线性阵列 沿其脊线发生高度变化，而且所述脊线也会左右移动。尽管所述膜确实能 够对光进行重新定向，而且其沿脊线的高度变化能够略微减小莫尔波纹， 但是人们需要一种膜，能够在用于某个系统的时候，显著减小莫尔波纹， 同时保持较高的轴上增益。
美国申请第2001/0053075号(Parker等)揭示了将各个光学元件用于对 光进行重新定向，以便在LCD器件中产生高的轴上增益。
美国专利第6,721,102号(Bourdelais等)揭示了一种用复杂聚合物透镜 形成的可见光漫射器。美国专利第6,721,102号中揭示的复杂透镜是通过将微米尺寸的聚合物透镜添加到低长宽比的聚合物基础透镜上而形成的。较
小的透镜与较大的透镜之比为2:1至30:1。美国专利第6,721,102号中揭示 的漫射器可用于漫射光源，特别是LCD背光源。
美国专利第6,583,936号(Kaminsky等)揭示了 一种用于光聚合物漫射透 镜的微复制的有图案的辊。所述有图案的辊通过以下方式制造首先用多 种尺寸的颗粒对所述辊喷珠(bead blasting),然后进行镀铬过程，这样可 以形成微结节。所述辊的制造方法非常适于用来对入射光能进行漫射的光 漫射透镜。
美国专利申请第2005/00247554号(Epstein等)揭示了一些表面结构， 其被包含聚合物珠粒的基质聚合物涂覆，所述聚合物珠粒优选直径为2-5 微米，用来产生无规则的散射。
美国专利申请第2005/0047112号(Chen等)揭示了一种光导板，其表面 上形成有棱柱体。所述棱柱体的表面包含涂覆的无机纳米颗粒层，所述无 机纳米颗粒层由二氧化钛、二氧化硅或氧化铝组成，用来对透射光进行散 射。
美国申请第2005/0140860号(01czak)揭示了一种光学膜，其具有第一 表面结构，该第一表面结构的功能用第二表面结构进行调节，使得第一表 面用来对入射到膜上的光进行漫射，第二表面也起使入射光漫射的作用。
美国专利申请第2005/0174646号(Cowan等)揭示了一种反射型漫射器， 其将入射光透射或漫射到特定角度范围内。
本发明要解决的问题
需要提供一种光重新定向膜，其能够在宽的视角范围内提供高亮度。

发明内容
本发明提供了一种光重新定向光学器件，其包括具有光入射面和光出 射面的聚合膜，在所述光出射面上具有凸起宏观结构(macrostructure)， 该凸起宏观结构的长度、直径或其它主要尺寸至少为25微米，所述宏观结 构表面的大部分被纳米结节覆盖，所述纳米结节的平均当量圆直径小于1200纳米。
本发明的有益效果
本发明提供了一种包括光重新定向膜的光学器件，其在宽的视角范围 具有高亮度。
附图简述
结合附图，通过以下详述更好地理解本发明。需要强调，各种特征不
一定是按比例绘制的。


图1是根据示例性实施方式的宏观结构的放大俯视图。
图2是根据示例性实施方式制造光学膜的设备的简化示意图。
图3是根据示例性实施方式的宏观结构的放大俯视图。
图4是现有技术的光学膜以及根据示例性实施方式的光学膜的倾斜角
-亮度曲线图。
图5是根据示例性实施方式的宏观结构的放大俯视图。
发明详述
与目前的光重新定向膜相比，本发明具有许多优点。本发明能够在宽 的视角范围提供高的轴上亮度。高亮度和宽视角的组合非常适于LCD电视 机和监视器市场。高亮度便于有效地利用LCD背光能，宽视角确保在监视 器和电视机应用中常用的宽的视角范围内获得均匀一致亮度的LCD图像。 另外，与现有技术的光定向膜相比，所述膜提供了更缓和的角度截止 (angular cut-off)。现有技术的光定向膜具有剧烈的角度截止，导致光照 在几度内显著改变。尽管对于膝上型计算机之类的个人观看器件来说，这 种剧烈的角度截止是可以接受的，甚至是优选的，但是剧烈的角度截止会导 致在较大角度处观看的LCD器件(例如电视机或公共观看监视器)图像质量 降低。
膜的各个光学元件设置在膜上，平衡了莫尔波纹的减少以及轴上增益 之间的调整，产生较高的轴上增益的同时显著减少了莫尔波纹。当两个或更多个规则的线或点的组重叠的时候，会产生莫尔波纹图。这会形成重复 的线或形状的图案，线尺寸和频率取决于两种图案的相互作用。'在LCD显
示器之类的显示器件中，LCD器件的观看者观看到的莫尔波纹是不好的，因
为这些莫尔波纹会影响所显示的信息或图像的质量。本发明的光重新定向 膜与现有技术的光重新定向膜相比减少了莫尔波纹，同时保持了轴上增益 量。各个元件和纳米尺寸的结节的尺寸和形状分布可以对于各种显示器或 观看应用进行定制。
另外，本发明的光重新定向膜可以针对光源以及光导板的光输出进行 定制，以便更有效地对光进行重新定向。所述各个光学元件使得所述膜在 设计参数方面非常灵活，允许在整个膜表面上使用不同尺寸或取向的不同 的各个光学元件，以便最有效地对进入所述膜的光进行处理。例如，如果 已知对于光导板上所有的点，光输出作为角度的函数，则可以设计使用具 有不同形状、尺寸或取向的各个光学元件的光重新定向膜，以对离开所述 光导板的光进行有效的处理。
当两个反射面(例如液晶显示器内的光重新定向膜或者其它光学膜)互 相足够靠近，之间的距离开始接近光的波长的时候，会产生牛顿环。光子 在两个表面之间反射，同时还会通过这些表面，产生干涉效应。对于液晶 显示器的观看者来说，牛顿环是不希望有的。本发明的膜通过在光重新定 向膜之上，使得一定百分数的各个元件延伸到其他的元件之上来减少牛顿 环。
本发明膜的多种尺寸的元件的有效间距大于仅具有一种尺寸的元件的 光重新定向膜。具有更大的有效间距意味着膜的轴上增益比具有相同尺寸 基底的重叠更多的膜高，或者生产公差可以变小，使得基底可以变成更大， 以具有与重叠更多的膜相同的轴上性能。使生产公差变小可以提高膜的生 产能力。
因为所述膜是聚合物的一体化结构，所以巻曲倾向更小，不同折射率 的层之间的损失很少。当膜由两个层构成的时候，因为这两个层通常对不 同环境条件(例如热和湿度)会产生不同的反应(膨胀或收縮)，因此所述膜
有巻曲的倾向。对于LCD中的光重新定向膜不希望发生巻曲，因为其会造成可以通过所述显示器观察到显示器内的膜的翘曲。另外，光学膜的翘曲 会改变入射光能的角度，造成光学效率损失。与由紫外固化的聚丙烯酸酯 构成的其他的光重新定向膜相比，本发明使用的聚合物能够耐受刻划和磨 损，同时机械韧性更高。
通过向金属宏观结构的表面添加薄而致密的铬层，发现辊的机械耐久 性获得改进，从而延长了辊的使用寿命。另外，所述纳米结节便于熔融的 聚合物有效地从辊脱离，从而能够更高效地生产光学膜。
本发明的实施方式还可提供低摩擦系数表面、减小的介电常数、耐磨 性、提高的刚性、较低的散射、改进的莫尔波纹、较高的光输出和改进的 色彩。通过以下详述能够更清楚了解这些优点和其它优点。
本文中使用以下术语，"透明"表示能够使得辐射通过，而且不会造 成显著的偏差或吸收。对于本发明，"透明的"材料定义为光谱透射率大 于90%的材料。术语"光"表示可见光。术语"聚合膜"表示包含聚合物 的膜。术语"聚合物"表示均聚物、嵌段共聚物、共聚物和聚合物混合物。
在光学膜中，各个光学元件表示具有良好限定的形状的元件，该形状 可以是光学膜内的凸起或凹陷。相对于光学膜的长度和宽度来说，各个光 学元件是小的。术语"弯曲表面"用来表示在至少一个平面内具有曲率的 膜上的三维元件。"楔形元件"用来表示包括一个或多个倾斜表面的元件， 这些表面可以是平坦表面和弯曲表面的组合。术语"光学膜"用来表示能 够改变透射的入射光的性质的聚合物薄膜。例如，重新定向光学膜的光增 益(输出/输入)大于1.0。"光增益"定义为在所需方向，通常垂直于膜平 面的输出光强除以输入光强。"轴上增益"定义为垂直于膜平面的输出射 光强除以输入光强。"重新定向"表示光学膜改变入射光能的方向的光学 性质。
术语"纳米结节"或"纳米尺寸的结节"表示在垂直于光传输方向的
平面内平均最大粗线(cord)长度不大于1200纳米的凹陷和/或凸起的形成
物。纳米结节被施加在光学表面的表面上，用来改变所述光学表面的光学 输出特征，通常比其所施加的光学表面小若干个数量级。纳米结节与光学 表面是整体的，很方便地具有所述光学表面的相同组成。所述纳米结节可具有任意规则或不规则的形状，用它们在垂直于光传输方向的平面内的最 大粗线长度表征。所述纳米结节可以覆盖一部分或全部的光学表面。例如， 在10平方微米面积的光学表面上，根据尺寸、形状和覆盖率，可以存在
50-200个纳米结节。通常，纳米结节的深度或高度与粗线长度之比为 0.5-5.0。
为了实现在LCD电视之类的显示器中具有高亮度和宽视角的光定向 膜，光学元件包括在光出射面上具有凸起的宏观结构的膜，所述宏观结构 的长度、直径或其它主要尺寸至少为25微米，所述宏观结构表面的大部分 优选被平均直径小于1200纳米的纳米结节覆盖。通过提供一个尺度至少大 于25微米的大的宏观结构，所述宏观结构会通过使相对于法线夹角很大的 入射光线反射，或使轴上光线或者与法线夹角小的光线透射，而使入射光 能准直。已经表明了与具有纳米结节的相同的重新定向宏观结构相比，通 过用小的纳米尺寸的结节基本上覆盖所述重新定向宏观结构，可以使得入 射光能在更宽的角度重新定向。另外，与具有纳米结节的相同的重新定向宏 观结构相比，角度亮度截止比较缓和，不大突然。另外，所述纳米结节遮 掩了膜内小的表面缺陷，与没有纳米结节的光重新定向宏观结构相比减小 了莫尔波纹，与没有纳米结节的光重新定向宏观结构相比更好地遮盖了背 光图案，避免其被观察者察觉。
所述纳米结节很小，与会散射光能的现有技术的漫射材料相比，所述 纳米结节能够有效地减少角度亮度曲线离轴的斜率。LCD显示器中散射的光 能会显著地降低液晶盒内的对比度，从而降低图像质量。通过在所述宏观 结构的侧面上提供纳米尺寸的结节，所述纳米结节更大程度地减小了角度 亮度曲线的斜率，同时不造成不希望有的散射。
轴上亮度和亮度角是目前的LCD电视机形式的对比度的重要决定因 素。尽管已经显示了增大轴上亮度可以改进对比度，但是角度亮度截止很 剧烈。本发明提供高的轴上亮度与缓和的角度截止的独特结合，提供了光 的大大改进的角度分布，可以为LCD监视器和电视机之类的公共显示器提 供优良的图像质量。
纳米尺寸的结节的平均最大直径优选小于1200纳米。因为纳米结节可以是圆形的、椭圆形的或不规则形状的，因此用粗线长度来测量纳米结节 的尺寸。圆形纳米结节的粗线长度是纳米结节的直径。椭圆形元件的粗线 长度是长轴。不规则形状的纳米结节的粗线长度是可以在纳米结节上测得 的最大长度。对于本发明来说，纳米结节的直径还可表示纳米结节的粗线 长度。平均粗线长度或直径是纳米尺寸的结节的最大粗线长度或直径的算 术平均值。小于1200纳米的平均粗线长度或直径能够提供高亮度和宽视角。 平均直径大于2000纳米的结节会减小准直的量，导致总体轴上亮度发生不 希望有的减小，还会增大光的散射，这会降低所希望的对比度。
在另一个优选的实施方式中，所述纳米尺寸的结节的平均直径为
400-1200纳米，最优选为600-1000纳米。小于400纳米的平均尺寸小于可 见光的波长，因此与较大尺寸的结节相比漫射入射光能的效率较低，会提 供宽的视角。己经发现600-1000纳米的结节尺寸会为现有的LCD电视或 监视器件的形式提供优良的亮度和视角的综合考虑。
所述纳米结节的高-宽比优选为0.5-5.0。所述纳米结节的尺寸、形状 和分布是从被纳米结节覆盖的宏观结构出射的光的分布的重要决定因素。 高宽比小于0.2的纳米结节对于增大宏观结构的视角的影响往往很小。高 宽比大于6.0的纳米结节难以用熔融聚合物浇铸在有图案的金属辊上进行 成形，因为所述聚合物会粘附在具有高的高宽比特征的表面上。另外，需 要高的机械压力来完全形成所述高的高宽比的特征，这显著降低了模具的 寿命。
在本发明的优选实施方式中，相对于宏观结构，所述纳米结节具有凹 陷的形状。凹陷形状.的纳米结节是凹入宏观结构表面内的凹陷。凹陷形状 的纳米结节是优选的，因为所述纳米结节的光学活性的表面位于宏观结构 的表面以下，保护其免受不希望发生的划痕、磨损和加工的损坏。
在本发明的另一个优选实施方式中，相对于宏观结构，所述纳米结节 具有凸起的形状。凸起形状的纳米结节是从宏观结构表面凸出的凸起。凸 起形状的纳米结节是优选的，因为所述纳米结节可以用来提供与相邻的光 学膜的光远离(optical standoff),所述相邻的膜可能与本发明的膜结合 使用。光远离可以用来减少两个或更多个膜之间不希望出现的光偶合，这种偶合可能会减小总准直量。另外，已显示所述纳米结节可以提供"滚珠 轴承型"表面，显著降低本发明的膜和相邻的膜之间的摩擦系数。已显示 这种摩擦系数的降低减小了在膜制造和组件加工过程中造成的宏观结构损 坏的量。在本发明的另一个实施方式中，相对于所述宏观结构表面，纳米 结节既为凸起形又为凹陷形。因为在宏观结构的表面上同时存在这两种形 状，可以在单独的膜之内实现突起的结节和凹陷的结节的优点。
所述纳米结节优选覆盖所述宏观结构的大部分。宏观结构的大部分定 义为大于宏观结构总表面积的65%。如果覆盖率小于40%，则使用纳米结 节很难达到所需的宽视角。所述纳米结节可以均匀地施加在所述宏观结构 的表面上，或者可以按照一定的图案分布，以进一步使来自本发明的光学 膜的光输出达到要求。对于一些应用，还优选在具有至少两个表面的宏观 结构的单个表面上提供纳米结节。通过仅在一个表面上提供纳米结节，光
输出可以是不对称的，可以用于需要不对称输出的显示器应用，例如汽车 的显示器和飞机场监视器。
在本发明的一个实施方式中，所述宏观结构优选是能够使得入射光能
准直的长度、直径或其它主要尺寸至少为25微米的结构。在本发明的一个
实施方式中，所述宏观结构优选包括棱柱。已经显示棱柱结构是光的高效 准直器，通常具有包含纳米结节的两个倾斜的表面。当所述棱柱包括的角
度为88-92度的时候，通常使所述光准直最大。在本发明另一个优选的实 施方式中，所述宏观结构包括具有脊线的各个光学元件。已经显示与规则 的棱柱形结构相比，各个光学元件能够减小莫尔波纹并改进亮度的均匀性。
所述宏观结构的深度优选为10-50微米。弯曲的宏观结构的深度从弯 曲的宏观结构的脊测量到弯曲的宏观结构的底部。深度小于8微米会造成 重新定向膜具有低亮度。深度大于55微米则难以制造，所包含的特征大得 足以产生莫尔波纹。
在一个优选的实施方式中，所述宏观结构的宽度优选为20-IOO微米。 当所述宏观结构的宽度大于130微米的时候，它们变得足够大，观察者可 以透过液晶显示器观察到它们，这会降低显示器的质量。当宏观结构的宽 度小于12微米的时候，特征的脊线的宽度占据特征宽度的较大的部分。该脊线通常变平，就不具有宏观结构其余部分的相同光成形特征。这种脊线 宽度相对于宏观结构宽度比值的增大会降低所述光学膜的性能。更优选的 是，所述弯曲的宏观结构的宽度为15-60微米。已经显示该宽度范围能够 提供良好的光成形特征，而且不会被观察者透过显示器观察到。用于显示 器设计的具体宽度部分地取决于液晶显示器的像素间距。应当对元件宽度 进行选择，以帮助使莫尔波纹干涉最小。
沿突出的脊测得的宏观结构的长度为800-3000微米。随着长尺寸的增 大，图案变成一维的，可能会产生莫尔波纹。随着图案縮短，显示屏增益 降低，因此不予考虑。已经发现，本文所述的弯曲宏观结构的长度范围会 减少不希望有的莫尔波纹，同时提供高的轴上亮度。
在另一个优选的实施方式中，沿突出的脊测得的宏观结构的尺寸为 100-600微米。随着宏观结构的长尺寸减小，形成莫尔波纹图的趋势也随之 减小。已经表明，本文所述宏观结构长度的范围会显著减少显示器中出现 的不希望有的莫尔波纹图，同时能够提供轴上亮度。
本发明的宏观结构优选是重叠的。通过使得弯曲的宏观结构重叠，观 察到莫尔波纹的有益的减小。较佳的是，本发明的弯曲的宏观结构随机设
置，且互相平行。这会造成脊大体上沿相同的方向排列。优选脊线总体取 向使得膜在一个方向的准直超过其它方向，从而当用于液晶背光系统的时 候，产生更高的轴上增益。所述弯曲的宏观结构优选按照一定的方式随机 化，以消除液晶显示器的像素间距的任何干扰。这种随机化可包括光学元 件的尺寸、形状、位置、深度、取向、角度或密度。由此可以无需使用漫 射层来消除莫尔波纹和类似的影响。
图1是优选的宏观结构的放大俯视图。图l包括大量单独的宏观结构， 这些宏观结构包括90度的顶角和弯曲的面。各个元件互相重叠而且交叉， 与有序的宏观结构相比，可以减小莫尔波纹。已经表明图1中的宏观结构 是入射光能的有效的准直器，可用来改进LCD显示器的轴上亮度。
至少一些宏观结构可以在膜的出射面上成组地排列，每个组内的至少 一些光学元件具有不同的尺寸或形状特征，为各个组共同地提供了沿膜变 化的平均尺寸或形状特征，从而得到超出任意单独的光学元件的机械加工公差的平均特征值，并可消除液晶显示器的像素间距的莫尔波纹和干涉作 用。另外，至少一些所述宏观结构可以互相以不同的角度取向，用来使膜 沿两个不同的轴对光进行重新取向/重新定向的能力达到要求。对于膜的增 益性能来说重要的是，在对特征随机化的时候，避免产生平坦的无刻面 (un-faceted)的表面区域。对于这些特征的伪随机设置存在一些算法，以 免产生无刻面或平坦的区域。
在本发明的一个实施方式中，所述宏观结构优选的横截面在特征的最 高点表示了90度夹角。已经显示，对于光重新定向膜，90度的顶角能够产 生最高的轴上亮度。所述90度角包括某个范围，发现88-92度的角度能够 产生类似的结果，可在轴上亮度损失极少至无损失的情况下使用。当顶角 小于85度或大于95度的时候，光重新定向膜的轴上亮度会降低。因为夹 角优选为90度，宽度优选为15-30微米，所述弯曲的楔形特征的最大特征 脊高度优选为7-30微米。已经表明所述楔形元件的该高度范围能够提供高 的轴上增益和莫尔波纹减小。
在本发明的另一个实施方式中，所述顶宽优选大于90度且小于130度。 已经发现大于90度且小于130度的顶宽能够比88-92度的顶角提供更缓和 的截止。另外，已经发现大于90度的角度上的纳米结节生长会得到更窄的 尺寸和形状分布，同时光学膜的均匀性提高。
所述宏观结构的平均间距为10-55微米。所述平均间距是两个相邻的 特征的最高点之间的距离的平均值。所述平均间距不同于特征的宽度，因 为特征的尺寸会发生变化，它们会重叠、交叉、随机设置在膜的表面上， 以减少莫尔波纹并确保膜上没有无图案的区域。优选膜上具有小于0. 1%的 无图案的区域，因为无图案的区域的光学性能与楔形元件不同，会导致性 能降低。
较佳的是，本发明的膜的轴上增益为1.15-1.30。本发明的光重新定 向膜能够使得高的轴上增益与减小的莫尔波纹以及宽的视角相平衡。已经 表明，LCD制造商优选轴上增益至少为1.10，以便显著地增加显示器的亮 度。轴上增益大于1.35，同时提供高轴上增益，将会具有非常有限的视角。 另外，宏观结构和纳米结节提供的大于1. 30的轴上增益会造成LCD背光内的高度再循环，导致因为LCD背光中的光再循环的输出光的总体损失会因 为吸收、不希望有的反射、以及光从常规LCD背光单元的侧面漏出而损失。
另外，光增益小于1. 10的光学膜可以使用本领域已知的光漫射器成功地获 得。光增益大于1.35的光学膜可以使用本领域已知的光准直膜获得。本发
明是光漫射器和光准直膜的合乎需要的性质的组合，在更宽的视角范围内 提供高亮度。
所述纳米结节优选与宏观结构是整体的。整体的纳米结节是优选的， 因为它们光偶合在宏观结构之中，与不是整体的纳米结节相比可以改进光 学膜的效率。另外，已经表明，与纳米结节涂覆在宏观结构表面上的情况
相比，整体的纳米结节具有很高的耐久性，能够避免变形和错位。
所述纳米结节优选包含聚合物。聚合物是优选的，因为与无机材料相 比，聚合物的成本往往低廉，具有高透光率，可以熔融加工，具有纳米尺 寸的物体所需的极佳的复制精确性。在本发明的一个实施方式中，所述纳 米结节包括烯烃重复单元。聚烯烃聚合物成本低且透光率高。另外，聚烯 烃聚合物可有效地熔融挤出，因此可用来以巻的形式制造纳米结节。
在本发明的另一个实施方式中，所述纳米结节包括碳酸酯重复单元。 聚碳酸酯具有高的光学透射值，能够供高透光率和漫射性之用。与具有低
透光率值的漫射材料相比，高的透光率可以提供更亮的LC器件。另外，聚 碳酸酯具有适用于LCD显示器应用的较高的Tg。在本发明的另一个实施方 式中，所述纳米结节包括酯重复单元。聚酯成本低，而且具有良好的强度 和表面性质。另外，聚酯聚合物在80-20(TC的温度下尺寸稳定，因此可以 耐受显示器光源产生的热量。
在本发明的另一个实施方式中，所述纳米结节包含三乙酰纤维素或环 烯烃聚合物。三乙酰纤维素和环烯烃同时具有高透光率和低的光双折射， 使得本发明的漫射器能够漫射光，同时保持光本身的偏振态。
本发明的纳米结节优选随机分布在宏观结构的表面上，各个纳米结节 的直径重叠至少5%。优选纳米结节随机地设置在宏观结构的表面上，因为 纳米结节的随机图案会降低莫尔波纹，同时不大容易产生可见的图案，而 如果纳米结节为有序的话，则可能出现这些可见的图案。已经发现，人的肉眼可以检测到亚微米图案中的尺寸或分布变化。通过对纳米结节的设置 进行随机化，尺寸以及分布图案的控制对于提高生产率和减少可见缺陷来 说变得不大重要了。因为纳米结节的设置是随机的，所以一些重叠的可能 性很高。纳米结节的直径优选重叠至少5%。另外，为了减小宏观结构未被 纳米结节覆盖的表面积的量，需要一定程度的重叠，特别是当纳米结节为圆 形或椭圆形的时候。
图3是包括纳米尺寸结节的90度顶角宏观结构的放大俯视图，所述纳
米尺寸的结节用来拓宽亮度1/2角(与具有平滑侧壁的宏观结构相比)。图3 中的凸起的纳米结节大致上分布在宏观结构的95%的表面上，极少有纳米 结节重叠和交叉。在图3中，纳米结节与宏观结构是整体的，由相同的材 料制成。因为所述纳米结节是整体的，它们具有极佳的粘附性，降低了纳 米结节与所述宏观结构分离的可能性。另外，因为所述纳米结节与所述宏 观结构是整体的，透射的光能光耦合到纳米结节中，消除了可能会降低光 学膜效率的不希望有的散射或反射。图3中的纳米结节是凸起的结节，其 形状往往大致为椭圆形。图3中的纳米结节300的Ra为925纳米，图3中 的纳米结节测得的平均直径为1.08微米。图3中的纳米结节近似以正态分 布分布在所述宏观结构的表面上，标准偏差为38纳米。
在本发明的一个实施方式中，所述纳米结节优选覆盖超过95%的宏观 结构表面积。己经发现表面积覆盖率的量是光学膜的出射光分布的一个重 要决定因素。通过提供大于95%的覆盖率，可以针对特定纳米结节尺寸、 形状和宏观结构几何形状，对视角优化。在本发明的另一个实施方式中， 所述纳米结节优选覆盖65-85%的宏观结构表面。与不具有任何纳米结节 的宏观结构或者纳米结节覆盖超过95%的表面积的宏观结构相比，通过提 供65-85%的覆盖率，所述光学膜可以同时具有重新定向和高视角特征。
在本发明的另一个实施方式中，与所述光出射面相反的表面包括纳米 结节。与光出射面相反的表面上的纳米结节提供了另外的光漫射，同时不 会显著降低所述宏观结构使小角度入射光再循环的能力。与光出射面相反 的面上的纳米结节还能减少光学膜内的可视缺陷，当本发明的光学膜与其 他的表面接触的时候提供光远离。最后，与光出射面相反的面上的纳米结v节的存在提供极佳的光学膜输运表面，减小制造过程中的划痕和磨损。
所述光学膜优选在光出射面上包含带有凸起宏观结构的膜，所述宏观 结构的长度、直径或其它主要尺寸至少为25微米，所述宏观结构的表面的 Ra值不大于1200纳米。平均粗糙度，或Ra，表示纳米结节之间的峰至谷 的平均高度，通过轮廓曲线仪测量，结果以纳米表示。通过提供Ra小于1200
的宏观结构，所述光学膜同时提供高亮度和宽视角。平均直径大于1500纳 米的宏观结构减少了准直的量，导致膜的总体亮度发生不希望出现的减少。
在本发明的另一个实施方式中，所述表面宏观结构的Ra值为600-1000 纳米。已经发现表面平均糙度为600-1000纳米的宏观结构能够同时提供适 用于LCD电视应用的准直和宽视角。
所述宏观结构的尺寸、形状和分布对于决定从宏观结构出射的光的分 布来说是很重要的。优选高宽比为0. 5-6. 0的宏观结构。高宽比小于O. 2 的宏观结构对于增大轴上增益的影响很小。高宽比大于6.0的纳米结节难 以使用熔融聚合物浇铸在有图案的金属辊上进行成形，因为所述聚合物往 往会粘附在具有高的高宽比特征的表面上。另外，需要高的压力来完全形 成所述高的高宽比的特征，这显著降低了模具的寿命。
在本发明的一个实施方式中，所述宏观结构具有重复图案。因为与随 机宏观结构相比，重复图案具有较高的堆积密度，因此重复图案通常提供 少量的不希望有的无图案的区域。在本发明的另一个实施方式中，所述宏 观结构优选具有随机图案。尽管因为与重复图案相比，随机图案具有较低 的堆积密度，所述随机图案确实通常会形成一些无图案的光学膜，但是与重 复图案相比，随机图案通常确实能够产生较低程度的莫尔波纹。还已表明 随机图案能够掩藏或者遮蔽小的膜缺陷，以免其被观察者的眼睛看到。
在本发明的另一个实施方式中，所述宏观结构的长度、直径或其它尺 寸至少为100微米。尺寸大于IOO微米的微观结构提供了需要提供大于1.0 的轴上增益的入射光所需的准直。另外，不具有大于100微米的尺寸的微 观结构更难制造，因为这样的尺寸可能会在光学膜上造成不希望有的无图 案的区域。
光准直宏观结构通常会阻碍处于离轴角的入射光透射，允许处于轴上或接近轴上的光透射。通常，准直宏观结构的角度-亮度曲线显示在o度或 其附近有最大亮度，然后在接近90度的角度出现亮度的减小。亮度减小 的斜率是宏观结构几何形状的函数。已经发现通过在宏观结构的表面上提 供一定的粗糙度，斜率的变化能够发生显著的改变，以便在更宽的角度范 围内提供增大的亮度。在本发明优选的实施方式中，优选的是光学膜包括在 光出射面上带有凸起或凹陷的宏观结构的膜，所述宏观结构的长度、直径 或其它尺寸至少为25微米，所述宏观结构的表面的RJ直足够低，能够使
得轴上光增益减少至少25% (与没有所述表面粗糙度的相同的宏观结构布 置相比)。已经发现轴上增益降低至少25%会导致所希望的离轴角上的亮度
增大(与平滑的宏观结构相比)，结果得到具有改进的亮度性质的光学膜。
图2是制造光学膜的设备的简化示意图，例如可用来制'造图3所示的 光学膜。所述设备包括挤出机201，该挤出机201挤出材料203。所述设备 还包括有图案的辊205，所述辊205包括具有纳米结节的宏观结构，用来在 光学层213中形成光学特征。另外，所述设备包括压力辊207，用来提供压 力，将材料203压入有图案的辊205中，还包括剥离辊211，用来帮助将材 料203从有图案的辊205上取下。
在操作中，在压力辊207和有图案的辊205之间对基底层209与挤出 的材料203 —起进行施加压力。在一个示例性的实施方式中，所述基底层 209是取向的聚合物片。另外，所述材料203形成了光学层213,所述光学 层213在通过所述有图案的辊205和压力辊207之间后包括光学特征。或 者，可以在挤出机201将粘合层与所述材料203共挤出。共挤出提供了两 个或更多个层的益处。可以对共挤出的粘合层进行选择，以便为基底层209 和光学层213提供最佳的粘合性，产生比单层更高的粘合性。因此，所述 共挤出的粘合层和光学层在所述压力辊207和有图案的辊205之间与基底 层一起受到压力。在通过了所述压力辊207和有图案的辊205之间后，使 得层213通过辊211。在具体实施方式
中，层213是下面图3中详细描述的 实施方式的光学结构。
在另一个优选的实施方式中，所述材料203包含聚合物的共挤出层， 其包括皮层，所述皮层与有纳米结节图案的辊205接触，皮层的熔体指数比所述共挤出的结构中其余的层高50%。已经发现高流动性的皮层有助于 聚合物的复制精确性。皮层以外的层具有低得多的熔体指数，得到的机械 性能上更硬的光学膜，能够更好地适于耐受显示器件的严格要求。
所述有纳米结节图案的辊优选包括金属辊，其包括被纳米结节覆盖的 基底宏观结构。所述宏观结构可以机械加工形成或者随机设置在所述辊的 表面上。已知的技术，例如金刚石车削、喷珠、压印、微刻压或电气机械 雕刻已经被表明能够形成可以接受的宏观结构。较佳的是，通过在氟化物 浴中进行精密的电化学沉积，将纳米结节均匀地施加于金属辊中机械加工 的表面宏观结构上，以确保所述基底金属和表面之间存在有效的持续的连 接。电解法施加薄而致密的铬层，得到比不使用电的情况下施涂的(即无电 镀镍等)镀层或涂层更佳的结合。0. 25微米的最小沉积厚度能够防止发生氢 聚集，这种情况经常会困扰化学电镀。薄而致密的结节状铬是坚硬的铬， 其非常薄，尚不会累积足以引起裂纹的应力，因此具有良好的耐腐蚀性。 在所述金属宏观结构的表面上均匀地沉积致密的高铬非磁性合金。另外， 已表明与未添加所述薄而致密的结节状铬的金属宏观结构相比，所述薄而 致密的结节状铬能够提高润滑性，防止磨损，提高耐磨损性，具有较低的摩 擦系数，提供极佳的防粘模(antiseizure)特性，具有较低的耐腐蚀性。
这种宏观结构的薄而致密的铬镀层施加的厚度可以为0. 25-4. 0微米。 已经发现，对宏观结构施加的所述薄而致密的铬层更厚，会增大所述纳米 结节点的直径，降低所述光学膜的轴上亮度。所述薄而致密的铬沉积优选 在低的温度下进行，通常低于6(TC，可用于所有的铁类金属和非铁金属， 同时不会造成变形。通过小心地固定部件和控制镀浴，可以精确地控制厚 度公差。另外，结节状的薄而致密的铬镀层不会在角或尖锐的边缘显示出 不希望有的累积。已经发现所述纳米结节按照所述基底金属的宏观结构的 轮廓，具有精确的沉积厚度，因此会使宏观结构形成非常均匀的结节。
在本发明一个优选的实施方式中，所述薄而致密的纳米结节以图案的
形式施加在所述宏观结构的表面上。所述纳米结节的图案形式沉积可通过 以下方式完成对辊的多个部分或各个宏观结构进行掩蔽，使得在所述辊 的一部分表面上或者各个宏观结构的所需区域上都不存在纳米结节。图案形式施加的纳米结节还优选可按照一定的梯度，施加在对应于LCD显示器 的边缘或中心区域的宏观结构上或更大的面积上。
在用薄而致密的结节状铬的工艺施加的情况下，涂层的硬度值为70-80 洛氏硬度C。通过提供70-80洛氏硬度C的硬度，可以用更软、更易机械加 工的基底金属(包括硬化钢，例如测得62洛氏硬度)形成所述宏观结构。除 此之外，铬的天然润滑性，而且具有用来减少磨损和摩擦的出色的涂层， 可以防止磨损和粘模，可以改进在有图案的辊上浇铸的聚合物的脱模性。
所述纳米结节还可通过本领域已知的方法(例如喷珠、喷砂、微研磨或 微压痕)施加于所述宏观结构的表面上。
在本发明的另一个优选的实施方式中，优选的是光学器件包括光出射 面上具有凸起或凹陷的宏观结构的膜，所述宏观结构的长度、直径、或其
它主要尺寸至少为25微米，所述宏观结构表面的大部分被平均直径小于 1200纳米的纳米结节覆盖。所述器件优选包括使用光控制膜改变入射光的 方向、从而提高显示器的质量或性质的显示器件。优选的器件包括但不限 于LCD、 OLED、投影显示器、等离子显示器和PLED。
本发明可以与任意的液晶显示器件结合使用，该器件的常规结构如下 文所述。液晶(LC)被广泛地用于电子显示器。在这些显示器系统中，LC层 位于在偏振器层和分析器层之间，具有导向器，该导向器通过所述层，相 对于法线轴表现出方位角扭曲。所述分析器的取向使得其吸收轴垂直于偏 振器的轴。被偏振器偏振的入射光通过液晶盒，受到液晶中的分子取向影 响，所述液晶的分子取向可通过施加在所述液晶盒上的电压来改变。通过 使用此种原理，可以对来自外部光源的光(包括环境光)的透射进行控制。 达到这种控制所需的能量通常远小于其它显示器种类(例如阴极射线管)中 使用的发光材料所需的能量。因此，人们将LC技术用于许多的应用，包括 但不限于数字式手表，计算器，便携式计算机，电子游戏机，对于这些应用， 重量轻、能耗低和使用寿命长是很重要的特征。
有源矩阵液晶显示器(LCD)使用薄膜晶体管(TFT)作为开关器件，用于
驱动各个液晶像素。
这些LCD可以显示出更高清晰度的图像，同时不会造成串扰，因为各个液晶像素可以被选择性地驱动。光模干扰(OMI)显示器是一种"通常白色" 的液晶显示器，也就是说，光以关闭态透射通过显示器层。使用扭曲向列液 晶的LCD的操作模式大致可分为双折射模式和光旋转模式。"膜补偿的超
扭曲向列"(FSTN)LCD通常是黑色的，也就是说，当不施加电压的时候，在 关闭态的情况下，光透射受到抑制。据报道，OMI显示器具有更快的响应 时间和更宽的操作温度范围。
白炽灯或太阳产生的普通光线是随机偏振的，也就是说，其包括在所 有可能的方向取向的光波。偏振器是其作用是通过选择性除去来自入射光 束的两种垂直的平面偏振分量中的一种，将随机偏振的("未偏振")的光 束转化为偏振光束的二色性材料。线性偏振器是液晶显示器(LCD)装置的关 键部件。
有几类的高二色性比的偏振器能够处理足以用于LCD器件的光学性 能。这些偏振器由材料的一些薄片制成，这些材料能够透射一种偏振的分 量，同时吸收另外的相互正交的分量(该作用被称为二色性)。最常用的塑 料片偏振器由单轴拉伸的聚乙烯醇(PVA)薄膜组成，其中PVA聚合物链或多 或少以平行的形式排列对齐。然后所述排列对齐的PVA用碘分子或者有色 的二色性染料(例如参见EPO 182 632 A2，住友化学有限公司)的组合掺杂, 这些掺杂物可以吸附于PVA，并通过PVA变成单轴取向形式，以制得带有 中灰色的高各向异性基质。然后为了机械支承所述脆性PVA膜，在两侧层 叠坚硬的三乙酰纤维素(TAC)层或类似的支承层。
对比度、色彩重现性和稳定的灰度强度是使用液晶技术的电子显示器 的重要质量特性。限制液晶显示器的对比度的主要因素是光"漏过"处于 暗或"黑色"像素状态的液晶元件或液晶盒的倾向。另外，液晶显示器的 漏光(也即对比度)还取决于对显示器屏幕的观察角度。通常最佳的对比度 仅能在显示器入射法线周围很窄的视角内观察到，随着视角增大，对比度 会迅速降低。在彩色显示器中，漏光问题不仅会降低对比度，而且会因为 色彩重现性降低而带来颜色或色调变化。除了黑态漏光以外，因为液晶材 料的光学各向异性，常规的扭曲向列液晶显示器中视角窄的问题通过在亮 度-电压曲线中作为视角的函数的移位而进一步恶化。当在背光系统中，将本发明的光学膜用作光散射膜的时候，所述膜使 得亮度平均化。背光LCD显示器的屏幕，例如用于便携式计算机的屏幕,
可能具有相对局部化的光源(例如荧光灯)，或者与所述LCD屏幕相对靠近
设置的相对局部化的光源的阵列，因此可以检测到与光源对应的各个"热点 "。所述漫射膜用来使得显示器上的光照平均化。所述液晶显示器件包括
具有以下特性的显示器件其具有选自例如有源矩阵驱动和简单矩阵驱动 的驱动方法，以及选自扭曲向列液晶、超扭曲向列液晶、铁电液晶和反铁 电液晶的液晶模式的组合，但是，本发明不限于以上组合。在液晶显示器 件中，需要本发明的取向膜设置在背光的前面。本发明的光学膜能够在液 晶显示器件上使得亮度均匀，这是因为所述膜具有极佳的光散射性，能够 使得光散开，在所有的方向上提供极佳的可见性。尽管即使使用单层这样 的膜也可达到上述效果，但是可以结合使用多层的膜。在透射模式中，可
以将所述均一化膜设置在LCD材料前面，以分配光并使其更加均匀。
本发明的重要用途是作为光源消除(destrcturing)器件。在许多应用 中，希望从光源本身的输出中消除掉灯丝的结构，在某些应用中，这种灯 丝的结构可能会造成问题，因为在样品中分布的光可能会变化，因此是人 们所不希望的。另外，在替换了光源之后，光源灯丝或弧取向的变化可能 产生误差，导致令人误解的读出结果。通过将本发明的均一化膜设置在光 源和检测器之间，可以从光源的输出中消除任意痕量的灯丝结构，从而由 不同的光源得到相同的均 一 化的输出。
通过提供所需方向的令人愉悦的均一化的光，可以用所述光学膜来控 制舞台照明。在舞台上和电视机生产中，必须使用许多种舞台灯光得到合 适的照明所需的所有不同的效果。这需要使用许多不同的灯，这是非常不 方便而昂贵的。设置在灯上的本发明的膜几乎可以提供不受限制的灵活性 在需要时使光分散。因此，可以正确地照射几乎任何对象，不论是否移动， 何种形状均可。
可通过将金属膜等构成的反射层施加在本发明光学膜的光出射面上， 形成反射层，可以用作例如交通信号灯的回射部件。可以以一种状态应用 于汽车、自行车、个人等来使用。本发明的光学膜还可用于执法和安全系统领域，使得在整个安全区域
内，激光二极管(LD)或发光二极管(LED)的输出均一化，以提供相对于红 外(IR)检测器更高的对比度。本发明的膜还可用来从使用LED或LD源的器 件除去结构，例如用于银行验钞机或皮肤治疗器。这产生更高的准确率。
如果在手术过程中， 一根光纤元件断裂，安装在外科医生的帽子上的 光纤光组件，可能会造成在手术区上投射的光分散强度变化。将本发明的 光学膜置于光纤束的末端，使来自剩余的光纤的光均一化，并从投射在患 者上的光中消除了任何痕量的断裂的光纤。标准的磨砂玻璃漫射器不能有 效地用于该种用途，因为显著的背向散射会造成通过光量损失。
本发明的光学膜还可以通过消除光源的灯丝或弧，得到均匀照明的视 场，从而对显微镜下的样品进行均匀的照明。本发明的膜还可以用来对通 过光纤传输的各种模式进行均一化，例如可以对通过螺旋模式光纤的光输 出进行均一化。
本发明的光学膜还具有重要的建筑用途，例如为工作和居住空间提供 合适的光照。在常规的商业应用中，使用廉价的透明聚合物漫射膜帮助漫 射光分散在房间内。本发明的一种均化器代替了这些常规的漫射器之一， 提供了更均匀的光输出，因此光在房间内以所有的角度均匀地分散，没有 热点。
本发明的光学膜还可用来使光漫射对艺术品进行照明。所述透明的聚 合膜漫射器提供了合适尺寸和取向的孔，用于以最合乎需要的方式对艺术 品进行照明。
另外，本发明的光学膜可以广泛地用作光学设备(例如显示器件)的一 部分。例如，除了上述液晶显示器件的背光系统的光散射板之外，在反射 型液晶显示器件中，其可用作与反射膜如金属膜层叠的光反射板，或者在 将金属膜设置在器件的背面(与观察者相反的面)的情况下，作为前散射膜， 将膜朝向前面(观看者一面)。可以通过层叠由氧化铟组成的透明导电层(表 示为IT0膜)，将本发明的光学膜用作电极。如果所述材料用来形成反射 屏幕，例如前投射屏幕，则将光反射层施加在所述透明的聚合物漫射器上。
所述光学膜的另一种应用是后投射屏幕，这通常需要用光源将图像投射在很大面积的屏幕上。电视在垂直方向上的视角通常小于在水平方向上 的视角。所述光学膜的作用是使光散开，以增大视角。
本发明的实施方式可以提供不仅改进光漫射和准直，而且还能减小厚 度的光学膜，该膜具有减少的光吸收的倾向，表现出缓和的角度截止，或者 在LCD显示器系统中显示减少的莫尔波纹或牛顿环。
尽管已经具体参照本发明的某些优选实施方式详细描述了本发明，但 是应当理解可以在本发明的精神和范围之内进行改变和改进。
实施例
在本实施例中，将纳米结节施加在具有90度顶角的光重新定向宏观结 构的表面上，以形成具有宽角度光分布、同时使光散射最小的光学膜。将 具有施加在所述表面上的纳米结节的重新定向宏观结构的光输出与现有技
术的LCD级光漫射器和LCD级光重新定向膜相比较。
对镀有高温镍的金属辊电气机械雕刻出具有90度顶角的各个宏观结 构。所述各个元件的最大深度为35微米，宽度为40微米，长度为1200微 米。对所述电气机械雕刻的镀镍的金属辊镀覆薄而致密的铬，在电气机械 雕刻的宏观结构的表面上形成纳米结节。图5是在各个元件的表面上具有 纳米结节的各个光学元件的俯视图。图5中的纳米结节的Ra为823纳米， 图5中的纳米结节测得的平均直径为942纳米。所述纳米结节对数正态分 布在表面上，纳米结节的中值为802纳米。如预期，图5的谷区域的纳米 结节密度大于宏观结构的更平坦的区域，因为纳米结节倾向于朝向锐峰生 长。应当理解通过减少所述宏观结构的锐峰，可以达到在宏观结构的表面 上更均匀地设置纳米结节的目的。
图4是两种现有技术的光学膜(400和404)与实施例的光学膜402的倾 斜角-亮度曲线的对比。在ELD頂上进行亮度的测量。在使用包括12个CCFL 灯泡的背光背后照明的50厘米对角线LCD电视机上测量对比膜和特征膜。 将LCD级体漫射器放在所述CCFL灯泡上，用于所述ELDIM测量。曲线406 是用于该测量的体漫射器的输出值。曲线400表示用来改进常规的LCD显 示器的轴上亮度的标准亮度提高膜测得的数值。尽管曲线400确实具有高 的轴上亮度，但是离轴(零度倾斜角)曲线斜率高，这可能会造成在离轴角度处，LCD显示器件的亮度损失，降低离轴色饱和度。曲线404表示用来对 来自电视机背光的光进行漫射的标准TV漫射器测得的数值。尽管漫射器 404确实能够通过散射入射光能而漫射背光源，但是漫射器404不具有足够 高的轴上亮亮度，这是因为常规的LCD光漫射器会对透射光进行散射。
曲线402表示图5所示的被纳米结节覆盖的宏观结构测得的数值。与 亮度膜400相比，所述宽角准直膜402同时具有高的轴上增益和小的离轴 斜率，允许本发明的材料对照射光源进行漫射，提供高的轴上亮度增益，同 时在更宽的倾斜角范围内提供相对恒定的照明。曲线402表示入射光的准 直光束的特征，使得在所需的角度宽度之内，散射光的强度-倾斜角曲线基 本平坦。
部件列表2宏观结构
201挤出机
203挤出的材料
205有图案的辊
207压力辊
209基底层
211剥离辊
213光学层
300纳米结节
400现有技术膜的曲线
402本发明的膜
404现有技术的膜
406未改进的光输出
500纳米结节
权利要求
1. 一种光重新定向光学器件，其包括具有光入射面和光出射面的聚合膜，在所述光出射面上具有凸起宏观结构，该凸起宏观结构的长度、直径或其它主要尺寸至少为25微米，所述宏观结构表面的大部分被纳米结节覆盖，所述纳米结节在垂直于光传输方向的平面内的平均最大粗线长度小于1200纳米。
2. 如权利要求l所述的器件，其特征在于，所述纳米结节的平均直径 X寸为400-1200纳米。
3. 如权利要求l所述的器件，其特征在于，所述纳米结节的平均直径 尺寸为600-1000纳米。
4. 如权利要求l所述的器件，其特征在于，所述纳米结节是凹陷的。
5. 如权利要求l所述的器件，其特征在于，所述纳米结节是凸起的。
6. 如权利要求l所述的器件，其特征在于，所述宏观结构包括棱柱。
7. 如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述纳米结节包含聚合物。
8. 如权利要求l所述的器件，其特征在于，所述纳米结节与所述宏观 结构是整体化的。
9. 如权利要求l所述的器件，其特征在于，所述宏观结构包括单独的 光学元件。
10. 如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述宏观结构的高宽比 为0.5-5.0。
11. 如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述光学膜的光增益为 1.15-1.30。
12. 如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述纳米结节与所述宏 观结构是整体化的，覆盖了 40-60%的所述宏观结构的表面积。
13. 如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述纳米结节随机分布 在所述宏观结构的表面上，所述纳米结节的直径重叠至少5%。
14. 如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述纳米结节覆盖了超 过95。^的所述宏观结构表面。
15. 如权利要求l所述的器件，其特征在于，所述纳米结节覆盖了 65-85 %的所述宏观结构表面。
16. —种光学膜，其包括在光出射面上带有凸起或凹陷的宏观结构的 膜，所述宏观结构的长度、直径或其它主要尺寸至少为25微米，与没有所 述表面粗糙度的相同的宏观结构布置相比，所述宏观结构的表面的Ra值低 到足以使得轴上光增益减少至少25%。
17. —种制造金属模板的方法，所述金属模板包括具有宏观结构几何形状的表面，所述方法包括以下步骤在金属模板的表面上进行电气机械雕刻，对所述金属模板的表面进行镀覆，在所述宏观结构的表面上形成金 属纳米结节镀层。
全文摘要
一种光重新定向光学器件，其包括具有光入射面和光出射面的聚合膜，在所述光出射面上具有凸起宏观结构，该凸起宏观结构的长度、直径或其它主要尺寸至少为25微米，所述宏观结构表面的大部分被纳米结节覆盖，所述纳米结节在垂直于光传输方向的平面内的平均最大粗线长度小于1200纳米。
文档编号G02B6/00GK101438191SQ200780015932
公开日2009年5月20日 申请日期2007年3月16日 优先权日2006年3月30日
发明者C·J·布里基, J·格林纳, R·P·布尔德莱斯, S·J·尼尔巴施, S·M·普拉特 申请人:罗门哈斯丹麦金融有限公司