专利名称：具有抗翘曲表面的光学膜的制作方法
技术领域：
本发明整体涉及光学膜。本发明还适用于组装此类光学膜的光学系统，例如显示系统。
背景技术：
显示系统(例如液晶显示(LCD)系统)用于多种应用和市售的装置中，例如(如)计算机监视器、个人数字助理(PDA)、移动电话、微型音乐播放器、和薄LCD电视。大多数LCD包括液晶面板和用于照射液晶面板的扩展区域光源(通常称为背光源)。背光源通常包括一个或多个灯以及多个光控制膜(例如光导、反射镜膜、光重定向膜、延迟膜、光偏振膜和漫射膜)。一直存在一种需要，即通过改进光学膜和光学系统获得具有较少可见和/或光学缺陷的更亮、更紧凑、低功率的显示器。本发明满足了这些需求和其他需求，并且提供了优于现有技术的其他优点。
发明内容
一个实施例涉及包括第一光学膜和第二光学膜的光学膜叠堆，其中第一光学膜具有第一主表面和第二主表面，第二主表面具有包括多个微结构的糙面表面，第二光学膜具有第三主表面和第四主表面，第二光学膜的第三主表面与第一光学膜的糙面表面相邻，其中第一光学膜与第二光学膜之间的摩擦系数小于约1。另一个实施例涉及具有第一主表面和第二主表面的偏振层。棱柱层设置在第一主表面上。糙面层设置在第二主表面上，糙面层包括多个具有倾斜度分布的微结构，其中倾斜度分布的HWHM不大于约6至约度，糙面层在与平滑表面相邻时，可使光学膜与平滑表面之间的摩擦系数小于约1。另一个实施例涉及具有偏振层的光学膜，其中偏振层具有第一主表面和第二主表面。棱柱层设置在第一主表面上，糙面层设置在第二主表面上，糙面层具有多个微结构，其中糙面层与平滑表面之间的摩擦系数小于约1。另一个实施例涉及光学膜叠堆。第一光学膜具有第一主表面和第二主表面，第二主表面具有多个微结构。第二光学膜具有第三主表面和第四主表面，第二光学膜的第三主表面朝向第一光学膜的第二主表面，其中光学膜叠堆的翘曲程度小于没有多个微结构的相同光学膜叠堆。另一个实施例涉及包括光源和漫射体的背光源。第一光学膜包括具有第一主表面、第二主表面和多个边缘的第一基层；设置在第一基层的第一主表面上的第一棱柱层；设置在第一基层的第二主表面上的第一糙面层，其中糙面层具有微结构。第二光学膜包括具有第一主表面和第二主表面的第二基层，以及设置在第二基层的第一主表面上的第二棱柱层，第二光学膜的棱柱层朝向第一糙面层，第二基层的第二主表面朝向漫射体，其中第一光学膜被约束在边缘处，第一光学膜与第二光学膜之间的摩擦系数小于1。
图1为包括具有糙面表面的光学膜的光学膜叠堆的示意性侧视图；图2A为包括顶部光学膜和底部光学膜的光学膜叠堆的示意性侧视图，其中顶部光学膜具有微结构化的顶面和糙面底面；图2B为包括正交棱柱膜的光学膜叠堆，其中顶部膜具有糙面表面；图3为顶部具有棱柱层并且底部具有糙面表面的光学膜；图4为切削工具系统400的示意性侧视图，所述切削工具系统400可用于制造具有可被微复制以产生微结构的图案的工具。图5A-5D为切割器，其可用于制备根据本发明实施例的微结构；图6-8为可用结合图4所述的方法加工而成的糙面表面图案的显微图；图9A-9B示出了被构造用于制备根据本发明实施例的糙面表面的系统；图10A-10B为用图9A-9B中所述的方法加工而成的微结构化表面的显微图；图11为微结构的侧视图；图12-13为光学膜的侧视图；图14为计算的光学雾度对表面分率“f”的曲线图；图15为计算的光学清晰度对表面分率“f”的曲线图；图16为微结构化表面的AFM表面轮廓；图17A-17B为图16的微结构化表面沿两个相互正交方向的横截面轮廓；图18为图16的微结构化表面的倾斜度分布百分比图；图19为图16的微结构化表面的高度分布图；图20为图16的微结构化表面的倾斜度大小分布百分比图；图21为图16的微结构化表面的累计倾斜度分布百分比图；图22为多个微结构化表面的累计倾斜度分布百分比图；图23为用于测定有效透射率的光学系统的示意性侧视图；图M为用于视觉翘曲测试的测试装置的示意性侧视图；图25A-25B分别为用于测定翘曲云纹(Mura)得分的测试构造的侧视图和俯视图；图沈为视觉翘曲得分对COF的曲线图；图27为翘曲“云纹得分”对COF的曲线4
图观-四为多个光学膜的翘曲“云纹得分”的统计图；图30示出了表1中所列的选择的样品的微复制型糙面表面的表面特性；图31示出了从表4中所选择的样品的用正面辊法制备的糙面表面的表面特性。图32为显示系统的示意图。
具体实施例方式光学膜用于(例如)通过使光偏振和/或对光进行重定向并且同时遮蔽和/或消除物理缺陷和/或光学缺陷来调节从光源发出的光。物理缺陷可以包括翘曲和刮伤，光学缺陷可以包括(例如)光耦合、波纹和彩色云纹。然而，通常需要较薄的显示器，特别是当薄膜布置成光学膜叠堆时，膜和/或膜叠堆容易翘曲。已发现，相邻薄膜之间的糙面表面可降低膜之间的摩擦系数(COF)并可减轻翘曲。本文所述的糙面表面还提供用以保持亮度的足够低的光学雾度和用以实现缺陷遮蔽的足够低的光学清晰度。本文所述的糙面表面可以结合偏振层、棱柱层、漫射体和/或其他光学结构或层使用。图1为包括具有糙面表面121的光学膜120的光学膜叠堆100的示意性侧视图。光学膜叠堆100中的光学膜110、120被布置成使得糙面表面121介于叠堆100中的两个光学膜110、120之间。糙面表面121具有以下详述的多个微结构160。光学膜110包括第一主表面111和与第一主表面111相对的第二主表面112。光学膜120包括作为糙面表面的第一主表面121和与第一主表面121相对的第二主表面122。糙面表面121与光学膜叠堆100中的光学膜110的第二主表面112相邻。糙面表面121的微结构160可以被构造用于获得本文所述的摩擦系数(COF)、抗翘曲性质、倾斜度分布、倾斜度大小、雾度和/或清晰度性质。图1中只有光学膜120显示有糙面表面121，但在某些实施方式中，光学膜110也可以包括糙面底面。光学膜110、120可以是多层膜。图2A为包括光重定向膜220的光学膜叠堆200的示意性侧视图。光重定向膜220包括第一主表面221和相对的第二主表面222，其中第一主表面221为具有微结构160的糙面表面。第二主表面222包括多个光定向微结构沈0，例如图2A中所示的线性棱柱。光学膜叠堆包括光学膜110，如结合图1所述。光学叠堆200被布置为使得光重定向膜220的糙面表面(即第一主表面221)位置邻近光学膜叠堆200中的光学膜110的第二主表面112。糙面表面221的微结构160可以被构造用于获得本文所述的摩擦系数(COF)、抗翘曲性质、倾斜度分布、倾斜度大小、雾度和/或清晰度性质。在一些应用中，可以将光学膜220、110制成多层结构。例如，可以将光学膜220制成棱柱层和/或设置在基层上的糙面层。这些层中的一者或多者(如基层)可以包括多个层。在一些应用中，有利的是光学叠堆中包括两个光重定向膜。每个光重定向膜可以包括线性棱柱，其中膜被布置成使得其中一个膜的棱柱的方向相对于另一个膜的线性棱柱的方向成一角度。在图2B中示出了这种布置方式。图2B示出了正交的棱柱膜230J40。膜230的线性棱柱270的方向相对于膜240的线性棱柱280的方向成90度或其他角度。膜230包括第一主表面231和相对的第二主表面232，第二主表面232包括微结构，例如图2B中所示的线性棱柱270。膜230的底部主表面231也可以具有包括与表面241相似的微结构的糙面表面。光重定向膜240与图2A中所示的膜220相似。膜240包括第一主表面Ml。表面241包括微结构160。相对的第二主表面242包括如图2B中所示的线性棱柱280的微结构。作为糙面表面的第一主表面241被布置成与光学膜叠堆201中的光学膜230的第二主表面232相邻。糙面表面Ml的微结构160可以被构造用于获得本文所述的摩擦系数(COF)、抗翘曲性质、倾斜度分布、倾斜度大小、雾度和/或清晰度性质。在一些应用中，可以将光学膜230,240制成多层结构。例如，可以将光学膜230、230中的任一者或两者制成棱柱层和/或设置在基层上的糙面层。这些层中的一者或多者(如基层)可以包括多个层。在一些情况下，例如当光学叠堆201包括在液晶显示器的背光源中时，线性微结构280和/或270可产生波纹。在一些情况下，两个光重定向膜并且具体地讲顶部光重定向膜可产生彩色云纹。彩色云纹起因于光重定向膜的折射率色散。第一级彩色云纹通常在靠近光重定向膜的视角极限处可见，而较高级的彩色云纹通常在较大角处可见。在一些情况下，例如当主表面241和231具有足够低的光学雾度和清晰度时，光学叠堆可在未显著降低显示器亮度的情况下有效地遮蔽或消除波纹和彩色云纹。在这种情况下，主表面Ml、231中的每一者均具有不大于约5%、或不大于约4.5%、或不大于约4%、或不大于约3.5%、或不大于约3 %、或不大于约2. 5 %、或不大于约2 %、或不大于约1. 5 %、或不大于约的光学雾度；并且主表面对1、231中的每一者均具有不大于约85%、或不大于约80%、或不大于约75%、或不大于约70%、或不大于约65%、或不大于约60%的光学清晰度。在一些情况下，例如当光学叠堆201用于显示系统中以增加亮度时，光学叠堆的平均有效透射率(ETA)不小于约2. 4、或不小于约2. 45、或不小于约2. 5、或不小于约2. 55、或不小于约2. 6、或不小于约2. 65、或不小于约2. 7、或不小于约2. 75、或不小于约2. 8。在一些情况下，表面231和241都是糙面表面，光学叠堆201的平均有效透射率比具有相同构造(包括材料组成)但包括平滑的底部主表面的光学叠堆低不到约1%、或约0. 75%、或约0. 5%、或约0. 25%、或约0. 1%。在一些情况下，底部主表面231和241都具有糙面表面，光学叠堆201的平均有效透射率不比具有相同构造但包括平滑的底部主表面的光学叠堆低。在一些情况下，底部主表面241和231都具有糙面表面，光学叠堆201的平均有效透射率比具有相同构造但包括平滑的底部主表面的光学叠堆高至少约0. 1%、或约0. 2%、或约0. 3%。例如，制备与具有表面Ml、231的光学叠堆201类似的光学叠堆，其中表面Ml、231包括具有微结构的糙面表面，该光学叠堆具有约2. 773的平均有效透射率。各个主表面231、241中的每一者具有约1.5%的光学雾度和约83%的光学清晰度。线性棱柱具有约1. 65的折射率。相比之下，具有相同构造但包括平滑主表面的类似光学叠堆具有约2. 763的平均有效透射率。因此，结构化的底部主表面231、241通过将平均有效透射率提高约0. 36%来提供额外增益。又如，制备与具有糙面底部主表面241、231的光学叠堆201类似的光学叠堆，它具有约2. 556的平均有效透射率。各个主表面241、231中的每一者具有约1.的光学雾度和约86. 4%的光学清晰度。线性棱柱具有约M微米的间距、约90度的顶角和约1.567的折射率。相比之下，具有相同构造但包括平滑底部主表面的类似光学叠堆具有约2. 552的平均有效透射率。因此，结构化的底部主表面241、231通过将平均有效透射率提高约0. 16%来提供额外增益。再如，制备与具有糙面底部主表面Ml、231的光学叠堆201类似的光学叠堆，它具有约2. 415的平均有效透射率。各个底部主表面Ml、231中的每一者具有约1. 32%的光学雾度和约84. 8%的光学清晰度。线性棱柱具有约M微米的间距、约90度的顶角和约1.567的折射率。相比之下，具有相同构造但包括平滑底部主表面的类似光学叠堆具有约2. 404的平均有效透射率。因此，结构化的底部主表面241、231通过将平均有效透射率提高约0. 46%来提供额外增益。图3为光学膜300的示意性侧视图。示例性的光学膜300包括三个层330、370和340。通常，光学膜300可以具有一个或多个层。例如，在一些情况下，光学膜可具有包括相应的第一主表面310和第二主表面320的单个层。又如，在一些情况下，光学膜可具有多个层。例如，在这种情况下，基层370可具有多个层。光学膜300的总厚度可以低至约40微米或35微米，或甚至低至30微米，其中棱柱层330的厚度低至12微米或8微米，基层370的厚度低至30微米或25微米或20微米，糙面层的厚度低至5微米或3微米或小于约2微米。膜300包括第一主表面310，所述第一主表面310包括沿y方向延伸的多个微结构350。膜300还包括第二主表面320，所述第二主表面320与第一主表面310相对并包括多个微结构360。膜300还包括基层370，所述基层370设置在相应的第一主表面310和第二主表面320之间并且包括第一主表面372和相对的第二主表面374。膜300还包括棱柱层330和糙面层340，所述棱柱层330设置在基层370的第一主表面372上并包括膜的第一主表面310，所述糙面层340设置在基层370的第二主表面374上并包括膜300的第二主表面320。糙面层340具有与主表面320相对的主表面342。微结构350主要被设计为沿所需方向(例如沿正ζ方向)来重定向入射到光学膜300的主表面320上的光。在示例性的光学膜300中，微结构350为棱柱线性结构。一般来讲，微结构350可以是能够通过(例如)折射入射光的一部分并循环利用入射光的不同部分来重定向光的任何类型的微结构。例如，微结构350的横截面轮廓可为或可包括弯曲和/或分段的线性部分。例如，在一些情况下，微结构350可为沿y方向延伸的线性圆柱透镜。每个线性棱柱微结构350均包括顶角152和从公共基准面372测得的高度154。在一些情况下，例如当希望减少光学耦合或光耦合并且/或者改善光重定向膜的耐久性时，棱柱微结构150的高度可沿y方向变化。例如，棱柱线性微结构151的棱柱高度沿y方向变化。在这种情况下，棱柱微结构151具有沿y方向变化的局部高度、最大高度155、和平均高度。在一些情况下，棱柱线性微结构(例如线性微结构153)沿y方向具有恒定的高度。在这种情况下，微结构具有等于最大高度和平均高度的恒定局部高度。在一些情况下，例如当希望减少光学耦合或光耦合时，线性微结构中的一些为较短的并且线性微结构中的一些为较高的。例如，线性微结构153的高度156低于线性微结构157的高度158。顶角或二面角152可具有可在应用中需要的任何值。例如，在一些情况下，顶角152可在约70度至约110度、或约80度至约100度、或约85度至约95度的范围内。在一些情况下，微结构150具有可(例如)在约88或89度至约92或91度范围内(例如90度)的相等顶角。棱柱层330可具有可在应用中需要的任何折射率。例如，在一些情况下，棱柱层的折射率在约1.4至约1.8、或者约1.5至约1.8、或者约1.5至约1.7的范围内。在一些情况下，棱柱层的折射率不小于约1. 5、或不小于约1. 55、或不小于约1. 6、或不小于约1. 65、或不小于约1. 7。基层370可为或包括可适于应用的任何材料，例如电介质、半导体、或金属。例如，基层370可包括玻璃和聚合物(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯和丙烯酸类树脂)，或由其制成。基层370可以是刚性或柔性的。基层370可具有应用中需要的任何厚度和/或折射率。例如，在一些情况下，基层370可为PET并且具有约23微米或约50微米或约175微米的厚度。基层370可以包括光偏振层，例如反射型偏振器。显示光源通常产生非偏振光，该非偏振光在被导向液晶(LC)矩阵之前被偏振。吸收型偏振器通过只传输一种偏振态并吸收另一种偏振态的光使导向LC矩阵的光偏振。然而，可以用反射型偏振器反射会以其他方式吸收的光，所以这种光可以循环使用。反射型偏振器所反射的光中的至少一部分可以被消偏振，并且随后以通过反射型偏振器传输至LC层的偏振态返回至反射型偏振器。这样，反射偏振器可用于增加光源发出的光中到达LC矩阵的部分。可以使用任何合适类型的反射偏振器，例如，多层光学薄膜(MOF)反射偏振器；漫反射偏振膜(DRPF)，如连续相/分散相偏振器或胆留型反射偏振器。MOF反射型偏振器、胆留型反射偏振器以及连续相/分散相反射型偏振器均依靠改变薄膜(通常为聚合物薄膜)内的折射率分布来选择性反射一种偏振状态的光，而透射正交偏振状态内的光。MOF反射型偏振器的一些例子在美国专利No. 5，882，774中有所描述，该专利以引用的方式并入本文。市售的MOF反射型偏振器的例子包括具有漫射表面的Vikuiti DBEF-II和DBEF-D400、BEF-RP多层反射偏振器，它们均可得自3M公司(St. Paul,Minn.)。美国专利No. 5，882，774中所述的循环反射型偏振器为多层光学偏振膜，其中组成膜的交替的层具有基本匹配的沿着垂直于膜方向的折射率，以使得对于P偏振光在膜中任何给定界面的反射率基本上是取决于入射角的常数。在一些情况下，例如当光重定向膜300用于液晶显示系统中时，光学膜300的棱柱层330可提高或改善显示器的亮度。在这种情况下，膜300具有大于1的有效透射率或相对增益。如本文所用，有效透射率为其中存在就位膜的显示系统的亮度与其中不存在就位膜的显示器的亮度的比率。下文结合图23描述了平均有效透射率(ETA)的测量。当膜300作为可提高亮度的增亮薄膜用于显示系统中并且线性棱柱具有大于约1.6的折射率时，膜的ETA不小于约1. 5、或不小于约1. 55、或不小于约1. 6、或不小于约1. 65、或不小于约1. 7、或不小于约1. 75、或不小于约1. 8、或不小于约1. 85。当膜用作反射型偏振器并用于增强亮度时，膜的ETA不小于2，或不小于2. 2，或不小于2. 5。层340包括提供糙面表面的微结构360。糙面层340可降低光学膜叠堆中的光学膜300与相邻层之间的摩擦系数(COF)。降低薄层之间的COF可允许两个相邻的层相对于彼此移动，而不会(例如)在由于温度和/或湿度变化而使层膨胀和/或收缩时发生粘结。根据本文所公开的实施例的糙面层可被设计为通过将相邻层之间的COF降至小于约1、或小于约0. 8、或小于约0. 6提供增大的翘曲特性，同时还提供所需的雾度、清晰度和/或ETA特性。当在平滑表面上测试本文所述的糙面表面时，与两个平滑表面之间的COF相比，该COF有所降低。
糙面层340中的微结构360还可以隐藏不良的物理缺陷(例如刮痕)和/或光学缺陷(例如，显示器或照射系统中的灯发出的不良亮点或“热”点)，同时对光重定向膜重定向光和增强亮度的能力没有或只有极小的不利影响。在这种情况下，第二主表面320具有不大于约5%、或不大于约4.5%、或不大于约4%、或不大于约3.5%、或不大于约3%、或不大于约2.5%、或不大于约2%、或不大于约1.5%、或不大于约的光学雾度；以及不大于约85%、或不大于约80%、或不大于约75%、或不大于约70%、或不大于约65%、或不大于约60%的光学清晰度。如本文所用，光学雾度被定义为偏离法向大于4度的透射光与总透射光的比率。本文所公开的雾度值是使用Haze-Gard Plus雾度计(得自BKardiner (SilverSpringS，Md.))，按照ASTM D1003中所述的工序测定的。如本文所用，光学清晰度是指比率(T1-T2) / (T^T2)，其中Tl为偏离法向1. 6至2度的透射光，T2为与法向为0至0. 7度的透射光。本文所公开的清晰度值是使用得自BI-Gardiner的Haze-Gard Plus雾度计测得的。微结构360可以是应用中需要的任何类型的微结构。例如，微结构360可以形成规则图案、不规则图案、随机图案或看起来为随机的伪随机图案。微结构360可以用任何合适的制造方法制备。例如，可以通过在基层370上涂布物质形成具有微结构360的糙面层340。涂层物质可以包括可形成微结构的颗粒。涂布方法包括模具涂布法、浸涂、辊涂、挤压涂布、挤压复制和/或其他涂布方法。可以使用得自工具的微复制来制备微结构360，其中所述工具可利用任何可用的制备方法(例如通过使用雕刻或金刚石车削)进行制备。示例性的金刚石车削系统和方法可包括并且利用描述于(例如)PCT已公布的专利申请号WO 00/48037以及美国专利No. 7，350，442和No. 7，328，638中的快速刀具伺服机构(FST)，上述专利的公开内容以全文引用的方式并入本文。糙面表面的COF可取决于形成糙面表面的结构的几何形状并可取决于玻璃化转变温度Tg。要获得小于1的COF值，所选择的用于形成糙面表面的材料可以具有小于约100°C、或小于约90°C、或小于约80°C、或小于约70°C的Tg。可以用本文所述的正面辊方法形成糙面表面，如以引用方式并入本文中的2009/00290M进一步描述的。如此前所述，糙面表面的COF取决于形成糙面表面的结构的几何形状和转变温度Tg。在基部涂料树脂中添加表面活性剂可以对涂层的表面化学进行改性，并且还可以提高用正面辊法制备的膜的C0F。图4为切削工具系统400的示意性侧视图，该工具系统可用于制造具有可通过微复制形成微结构360的图案的工具。切削工具系统400采用螺纹切削车床车削工艺，并包括可通过驱动器430围绕中心轴420旋转和/或沿中心轴420移动的辊410，以及用于切削辊材料的切削器440。切削器安装在伺服机构450上，并且可通过驱动器460沿χ方向移动至辊内和/或沿辊移动。通常，切削器440垂直于辊和中心轴420安装，并且在辊围绕中心轴旋转的同时被驱动到辊410的可雕刻材料内。然后平行于中心轴驱动切削器以产生螺纹切削。可同时以高频率和低位移来致动切削器440以在辊中产生复制时得到微结构360的特征。伺服机构450为快速刀具伺服机构(FTS)，并且包括可快速调节切削器440位置的固态压电(PZT)装置(通常称为PZT叠堆)。FTS 450允许切削器440在x、y和/或ζ方向上，或在偏轴方向上的高精度和高速移动。伺服机构450可以是能够相对静止位置产生受控移动的任何高品质位移伺服机构。在一些情况下，伺服机构450可牢靠地且可重复地提供分辨率为约0. 1微米或更好的0至约20微米范围内的位移。驱动器460可沿平行于中心轴420的χ方向移动切削器440。在一些情况下，驱动器1060的位移分辨率优于约0. 1微米，或优于约0. 01微米。驱动器430产生的旋转移动与驱动器460产生的平移移动同步进行，以便精确地控制微结构360的所得形状。辊410的可雕刻材料可以是能够通过切削器440进行雕刻的任何材料。示例性的辊材料包括金属(如铜)、各种聚合物和各种玻璃材料。切削器440可为任何类型的切削器，并且可具有可在应用中需要的任何形状。例如，图5Α为切削器510的示意性侧视图，所述切削器510具有半径为“R”的弧形切削刀头515。在一些情况下，切削刀头515的半径R为至少约100微米、或至少约150微米、或至少约200微米、或至少约300微米、或至少约400微米、或至少约500微米、或至少约1000微米、或至少约1500微米、或至少约2000微米、或至少约2500微米、或至少约3000微米。又如，图5Β为切削器520的示意性侧视图，所述切削器520具有顶角β的V形切削刀头525。在一些情况下，切削刀头525的顶角β为至少约100度、或至少约110度、或至少约120度、或至少约130度、或至少约140度、或至少约150度、或至少约160度、或至少约170度。作为其他例子，图5C为具有分段线性切削刀头535的切削器530的示意性侧视图，并且图5D为具有弯曲切削刀头Μ5的切削器MO的示意性侧视图。重新参考图4，当切削辊材料时，辊410沿中心轴420的旋转以及切削器440沿χ方向的移动限定围绕辊的沿中心轴具有间距P1的螺纹路径。当切削器沿垂直于辊表面的方向移动以切削辊材料时，由切削器切削的材料的宽度随切削器移入和移出或者切入和切出而变化。参见(例如)图5Α，切削器的最大穿透深度对应于切削器切削的最大宽度Ρ2。可以用与结合图4所述的方法相似的方法制备光学膜300的棱柱层330。可以制备单独的工具，即糙面工具和棱柱工具，以便分别制备糙面层340和棱柱层330。工具制好之后，可以用糙面工具和棱柱工具形成用基层370做基底的光学膜。在第一回程，可以通过用糙面工具形成糙面层340来形成基层370的主表面374。在第二回程，可以用棱柱工具形成基层370的相对的主表面342。图6-8为可用结合图4所述的方法制成的糙面表面图案的显微图。图6A-6C为样品在三个不同放大率下的俯视扫描电子显微图(SEM)。图6A-6C的样品是用类似于切削器520的切削器制成的，其中切削刀头525的顶角为约176度。样品为几何对称的。利用共焦显微镜法测定微结构的平均高度为约2. 67微米。图7A-7C为样品在三个不同放大率下的俯视SEM。样品是用类似于切削器510的切削器制成的，其中切削刀头515的半径为约480微米。样品为几何对称的。利用共焦显微镜法测定微结构的平均高度为约2. 56微米。图8A-8C为样品在三个不同放大率下的俯视SEM。样品是用类似于切削器510的切削器制成的，其中切削刀头515的半径为约3300微米。样品为几何不对称的。利用共焦显微镜法测定微结构的平均高度为约1. 46微米。用于形成糙面层340的可供选择的方法不涉及图案化工具。一种此类方法的例子在共同拥有的美国专利公布2009/00290Μ中有所描述，该专利此前以引用方式并入本文中。在该方法中，通过处理涂覆在基底上的材料使可涂覆型材料的粘度从第一或初始粘度变为第二粘度。可涂覆型材料的粘度变为第二粘度后，对材料施加正面压力，以便在其上形成糙面精整层。通过糙面精整，可以任选地使可涂覆型材料进一步硬化、固化或凝固。图9A为能够制备糙面层340的系统的示意图。将未涂布的基底922 (如基层370)在未涂布状态下输送至第一工位924，但至少一个表面上可以涂覆底漆。用支撑辊拟6和空转辊932将基底移至第一工位924。在工位拟4处，用涂布机构拟8将可涂覆型材料沉积到未涂布基底922上，形成被涂覆基底930。在图9A所示的实施例中，示出的基底922为连续或未切材料。在其他实施例中，提供的基底可以是不连续的形式或单个的小片(如进行预切或预制，以适合具体的应用)。用涂布机构拟6进行沉积时，可涂覆型材料可以具有低于第二粘度的初始粘度。或者，可涂覆型材料可以具有高于第二粘度的初始粘度。在本发明的实施例中，在最初涂覆到基底上时，可涂覆型材料通常是液体或凝胶状的，并可流动或可散开，以便在基底922的主表面上形成液体或凝胶状膜材料。可涂覆型材料可以包含至少一种固化性组分。在一些实施例中，可涂覆型材料包括至少一种溶剂，并且可涂覆型材料可直接施加到基底922上。在其他实施例中，可涂覆型材料可以是无溶剂的(如100%固体)，可以将可涂覆型材料施加到辊上，然后转移到基底922上。第二工位934提供用于改变可涂覆型材料粘度的装置。在所述的实施例中，第二工位934可提高可涂覆型材料的粘度。在可涂覆型材料包含至少一种溶剂的实施例中，可以将可涂覆型材料暴露于热源(如烘箱)、加热元件等，使可涂覆型材料经受足够的高温，以蒸发溶剂和/或部分固化可涂覆型材料中的至少一种组分。在第二工位934时，可涂覆型材料的粘度升至第二粘度或更高的粘度，以便使可涂覆型材料充分硬化、干燥和/或固化，从而使其可耐受如本文所述的进一步加工。第二工位934的精确温度将部分地取决于可涂覆型材料的组成、可涂覆型材料离开第二工位934后的所需粘度，以及被涂覆基底在工位934的停留时间。或者，在工位934处，可以(例如)通过施加热量以软化可涂覆型材料使可涂覆型材料的粘度从初始粘度降低，或者可以(例如)通过冷却可涂覆型材料和/或通过部分固化可涂覆型材料使可涂覆型材料的粘度从初始粘度提高。在一些实施方式中，可涂覆型材料无需加热或冷却就可以获得合格的第二粘度。对于某些可涂覆型材料而言，在环境条件下将被涂覆基底930暴露于空气中就足以使可涂覆型材料固化或软化，以便进行如本文所述的进一步加工。将基底930从第二工位9；34输送至第三工位936，在这里基底930上的可涂覆型材料直接接触一个或多个正面辊938。在图9A所示的实施例中，正面辊包括三个辊938a、938b、938c。可以使用更多或更少的正面辊。使被涂覆基底930以足够的张力保持在正面辊938周围，以便在基底930上产生糙面精整层。糙面表面不是通过将正面辊表面上的图案印刷到可涂覆型材料上形成的。相反，据信糙面表面是通过可涂覆型材料与正面辊的不显眼表面的相互作用形成的。该方法示于图9B中。可涂覆型材料980具有足够的粘性，可使可涂覆型材料的一部分粘附到正面辊938的表面上。在该方法中，此时可涂覆型材料980已经受了第二工位934处的条件，这使得可涂覆型材料980具有粘性和流动阻力，不会过度转移至正面辊938的表面或在压贴正面辊938时变形。然而，可涂覆型材料的最外层粘附到正面辊938上，然后将其从辊上释放，从而在基底930上形成可通过放大观察到细节的糙面表面982。不希望受任何理论的约束，在一些实施例中，最初可以将少量可涂覆型材料附着到正面辊938上。当以与用正面辊拾取可涂覆型材料几乎相同的速率将可涂覆型材料从正面辊938上连续释放时，通常可获得稳态条件。换句话讲，被涂覆基底930的进入段包括接触正面辊的可涂覆型材料，其中正面辊已用来自被涂覆基底上游段的相同可涂覆型材料预湿。当可涂覆型材料的所述段接触正面辊时，它会拾取一些已沉积在辊上的可涂覆型材料。当被涂覆基底的同一段脱离正面辊时，被涂覆基底上的可涂覆型材料的表面层的一部分分离，从而使一些可涂覆型材料保留在正面辊上，同时保留在基底上的可涂覆型材料的净量平均等于进入正面辊的可涂覆型材料的量。被涂覆基底930离开第三工位936，其表面具有由正面辊938提供的糙面表面精整层。可以用任选的第四工位940进一步硬化或固化可涂覆型材料。第四工位940是任选的，因为可涂覆型材料可无需进行此类处理。可以在形成糙面表面之前或之后在基层上微复制棱柱膜。图IOA和IOB为用结合图9所述的正面辊方法制成的糙面表面的一部分的显微图。在该具体的膜中，糙面层在基底顶部具有约2微米的厚度。图IOA的放大率为50X，图IOB是放大率为125X的同一表面。图11为可以(例如)用上文所述的方法形成的糙面层340(图3)的一部分的示意性侧视图。具体地讲，图11示出了位于主表面320中并且面向主表面342的微结构360。微结构360具有在整个微结构表面上的倾斜度分布。例如，微结构在位置1110处具有倾斜度Θ，其中θ为在位置1110处垂直于微结构表面的法线1120 (α =90度)与在相同位置处相切于微结构表面的切线1530之间的角度。倾斜度θ也为切线1130和糙面层的主表面342之间的角度。利用类似于市售光线跟踪程序(例如(如)TracePro (得自LambdaResearchCorp. (Littleton, MA)))的程序来计算糙面层340的光学雾度和清晰度。在实施计算中，假定各个微结构均具有半峰半宽(HWHM)等于σ的高斯倾斜度分布。另外还假定糙面层具有等于1.5的折射率。计算结果示于图14和15中。图14为针对九种不同的ο值而言相对表面分率“f”的计算的光学雾度，其中f为主表面320中由微结构360覆盖的面积百分比。图15为相对f的计算的光学清晰度。在一些情况下，例如当微结构360在未降低或极少降低亮度的情况下能有效隐藏物理和/或光学缺陷时，多个微结构360覆盖第二主表面320的至少约70%、或至少约75%、或至少约80%、或至少约85%、或至少约90%、或至少约95%。在一些情况下，例如当微结构具有高斯或正态倾斜度分布时，该分布的HWHMo不大于约4. 5度、或不大于约4度、或不大于约3. 5度、或不大于约3度、或不大于约2. 5度、或不大于约2度。在上文所公开的示例性计算中，假定微结构360具有HWHM等于ο的高斯倾斜度分布。一般来讲，微结构可具有在应用中需要的任何分布。例如，在一些情况下，例如当微结构为球形部分时，微结构可具有介于两个临界角之间的均勻分布。其他示例性的倾斜度分布包括洛伦兹分布、抛物线分布，以及不同分布(例如高斯分布)的组合。例如，在一些情况下，微结构可具有结合或合并第二高斯分布的第一高斯分布，其中第一高斯分布具有较小的HWHM Q1，第二高斯分布具有较大的HWHM σ 2。在一些情况下，微结构可具有不对称的倾斜度分布。在一些情况下，微结构可具有对称的分布。图12为光学膜1200的示意性侧视图，所述光学膜1200包括设置在类似于基层370的基底1250上的糙面层1260。糙面层1260包括附接至基底1250的第一主表面1210、背对第一主表面的第二主表面1220、和分散于粘结剂1240中的多个颗粒1230。第二主表面1220包括多个微结构1270。微结构1270的相当大一部分(例如至少约50%、或至少约60%、或至少约70%、或至少约80%、或至少约90% )设置在颗粒1230上并且主要因颗粒1230而形成。换句话讲，颗粒1230为微结构1270形成的主要原因。在这种情况下，颗粒1230具有大于约0. 25微米、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微米的平均粒度。在一些情况下，糙面层340可类似于糙面层1260并且可包括多个颗粒，所述多个颗粒为第二主表面320中形成微结构360的主要原因。颗粒1230可为可在应用中需要的任何类型的颗粒。例如，颗粒1230可由聚甲基丙烯酸甲酯(ΡΜΜΑ)、聚苯乙烯(PS)、或可在应用中需要的任何其他材料构成。一般来讲，颗粒1230的折射率不同于粘结剂1240的折射率，但在一些情况下，它们可具有相同的折射率。例如，颗粒1230的折射率可为约1. 35、或约1. 48、或约1. 49、或约1. 50，并且粘结剂1240的折射率可为约1. 48、或约1. 49、或约1. 50。在一些情况下，糙面层340不包括颗粒。在一些情况下，糙面层340包括颗粒，但颗粒并非为微结构360形成的主要原因。例如，图13为光学膜1300的示意性侧视图，所述光学膜1300包括设置在类似于基底370的基底1350上的类似于糙面层340的糙面层1360。糙面层1360包括附接至基底1350的第一主表面1310、背对第一主表面的第二主表面1320、和分散于粘结剂1340中的多个颗粒1330。第二主表面1370包括多个微结构1370。尽管糙面层1360包括颗粒1330，但颗粒并非为微结构1370形成的主要原因。例如，在一些情况下，颗粒远小于微结构的平均尺寸。在这种情况下，可以通过(例如)微复制结构化的工具或正面辊形成微结构。在这种情况下，颗粒1330的平均粒度小于约0. 5微米、或小于约0. 4微米、或小于约0. 3微米、或小于约0. 2微米、或小于约0. 1微米。在这种情况下，微结构970的相当大一部分(例如至少约50%、或至少约60%、或至少约70%、或至少约80%、或至少约90% )未设置在平均粒度大于约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微米的颗粒上。在一些情况下，微结构1330的平均尺寸是颗粒1330的平均粒度的至少约2倍、或至少约3倍、或至少约4倍、或至少约5倍、或至少约6倍、或至少约7倍、或至少约8倍、或至少约9倍、或至少约10倍。在一些情况下，如果糙面层1360包括颗粒1330，则糙面层1360的平均厚度“t”比颗粒的平均粒度大至少约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。在一些情况下，如果糙面层包括多个颗粒，则糙面层的平均厚度是颗粒的平均厚度的至少约2倍、或至少约3倍、或至少约4倍、或至少约5倍、或至少约6倍、或至少约7倍、或至少约8倍、或至少约9倍、或至少约10倍。再次参考图3，在一些情况下，光重定向膜300在层的至少一些(例如棱柱层330、
13基层370或糙面层340)中具有小颗粒以用于提高层的折射率。例如，光重定向膜300中的一个或多个层可包括(例如)美国专利No. 7，074，463 (Jones等人)和美国专利公布No. 2006/02107 中的所述的无机纳米粒子，例如二氧化硅或氧化锆纳米粒子。在一些情况下，光重定向膜300不包括平均粒度大于约2微米、或约1. 5微米、或约1微米、或约0. 75微米、或约0. 5微米、或约0. 25微米、或约0. 2微米、或约0. 15微米、或约0. 1微米的任何颗粒。用原子力显微镜(AFM)在约200微米X约200微米的区域上对多个样品的表面进行表征。图16为一个此类样品(标记为样品A)的示例性AFM表面轮廓。样品具有约94. 9%的光学透射率、约1. 73%的光学雾度和约79. 5%的光学清晰度。图17A和17B分别为样品A沿着χ和y方向的示例性截面图。图18示出了样品A沿χ和y方向的倾斜度分布百分比。沿相应χ和y方向的倾斜度Sx和Sy是利用下述两个表达式计算的Sx-^yysx⑴^=⑵其中H(x，y)为表面轮廓。倾斜度SjJPSy是利用0.5度的倾斜度面元(bin size)来计算的。如从图18显而易见的是，样品A沿χ和y方向具有对称的倾斜度分布。样品A沿χ方向具有较宽的倾斜度分布并且沿y方向具有较窄的倾斜度分布。图19示出了样品A的整个分析表面上的高度分布百分比。如从图19显而易见的是，样品相对于其峰值高度(为约4. 7微米)具有基本上对称的高度分布。图20示出了样品A的倾斜度大小百分比，其中倾斜度大小Sm是利用下述表达式计算的
权利要求
1.一种光学膜叠堆，其包括第一光学膜，所述第一光学膜具有第一主表面和第二主表面，所述第二主表面具有包括多个微结构的糙面表面；以及第二光学膜，所述第二光学膜具有第三主表面和第四主表面，所述第二光学膜的所述第三主表面与所述第一光学膜的所述糙面表面相邻，其中所述第一光学膜与所述第二光学膜之间的摩擦系数小于约1。
2.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其中所述第一光学膜的厚度小于约30微米。
3.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其中所述第一光学膜的所述第一主表面具有沿着第一方向延伸的微结构；以及所述第二光学膜的所述第三主表面具有沿着第二方向延伸的微结构，所述第二方向与所述第一方向不同。
4.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其中所述光学膜叠堆的平均有效透射率与具有相同构造但没有所述多个微结构的光学膜叠堆相比不小于约5%。
5.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其中所述微结构具有倾斜度分布，以及所述倾斜度分布的HWHM不大于约6至约4度。
6.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其中所述第三主表面具有线性棱柱。
7.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其中所述糙面表面具有不大于约2.5%的光学雾度。
8.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其中所述糙面表面具有不大于约70%的光学清晰度。
9.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其中所述微结构的大部分不是设置在平均粒度大于约0.5微米的颗粒上。
10.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其中所述光学膜叠堆显示的翘曲量小于没有所述微结构的相同光学膜叠堆显示的翘曲量。
全文摘要
本发明公开了一种光学膜叠堆，所述光学膜叠堆包括具有第一主表面和第二主表面的第一光学膜(220)。所述第二主表面(160)为具有多个微结构(241)的糙面表面。所述光学膜叠堆包括具有第三主表面和第四主表面的第二光学膜(230)。所述第二光学膜的所述第三主表面与所述第一光学膜的所述糙面表面相邻。所述第一光学膜的所述糙面表面与所述第二光学膜的所述第三主表面之间的摩擦系数小于约1。所述糙面表面提供的所述小于约1的摩擦系数可提高所述光学膜叠堆的所述翘曲性能。
文档编号B32B33/00GK102596571SQ201080046770
公开日2012年7月18日 申请日期2010年10月22日 优先权日2009年10月27日
发明者安东尼·H·巴尔比耶 申请人:3M创新有限公司