專利名稱：微結構屏幕用組合物的制作方法
背景技術：
本發(fā)明總體上涉及用于制造背投影屏幕的組合物以及所得到的屏幕，更具體地說，本發(fā)明涉及這樣的背投影屏幕，該屏幕包含全內(nèi)反射結構，以散射通過屏幕的光線。
背投影屏幕通常被設計為將投射到屏幕背面的圖像傳送到觀看區(qū)。投影系統(tǒng)的觀看區(qū)可能較大(例如背投影電視機)或較小(例如背投影數(shù)據(jù)監(jiān)視器)。背投影屏幕的性能可以用屏幕的各種特性來進行描述。用于描述屏幕性能的典型屏幕特性包括增益系數(shù)、視角、分辨率、對比度以及所存在的不合需要的人為產(chǎn)物(例如顏色和斑點)等。
通常希望獲得分辨率高、對比度高并且增益系數(shù)大的背投影屏幕。還希望屏幕把光線傳播到廣大的觀看區(qū)。遺憾的是，當一種屏幕特性得到改善的時候，一種或多種其它屏幕特性常常會變差。例如，為了與相對于屏幕處于寬廣范圍位置的觀眾相適應，可以改變水平視角。但是，增大水平視角還會導致垂直視角增大而超出特定用途的需要，因此使整個屏幕的增益系數(shù)減小。結果，在屏幕特性和性能之間進行某些折衷，以制成這樣的屏幕，該屏幕具有可為特定的背投影顯示應用所接受的整體性能。
在美國專利No.6,417,966中，Moshrefzadeh等人公開了具有反射表面的屏幕，該反射表面設置為使通過該表面的光線被反射到至少一個分散平面中。由此該屏幕可以不均勻地分散背投影系統(tǒng)中的圖像光線，并且可以使光線有選擇地指向觀眾。Moshrefzadeh等人還教導了用于制造該屏幕的方法，該方法包括以下步驟的結合使用模制和固化工藝、使用涂覆技術、使用平面化方法以及除去保護涂層材料。
發(fā)明概述本發(fā)明為組合物，該組合物具有至少約為10％的丙烯酸全氟烷基磺酰胺基乙酯、至少約為5％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、至少約為1％的丙烯酸酯單體以及低于約84％的其它反應性組分和非反應性組分。加有光吸收性顏料的該組合物特別可用作光學元件(例如，包含全內(nèi)反射結構以散射通過屏幕的光線的背投影屏幕)中的光吸收性粘合劑。


參照以下附圖對本發(fā)明進行進一步解釋，在所有這幾幅附圖中，相同的結構以相同的附圖標記來表示。
圖1是微肋狀屏幕結構的側面正視圖。
圖2是填充有光吸收性材料的圖1所示結構的側面正視圖。
圖3是用于制造圖1所示結構的方法的一種實施方式的示意圖。
圖4示出具有附加層的圖2所示的結構。
圖5是用于制造圖4所示結構的方法的一種實施方式的示意圖。
圖6是使用本發(fā)明的組合物來制造結構的方法中的一個步驟的側面正視圖。
圖7A是用圖6所示方法而制成的屏幕的一種實施方式的側面正視圖。
圖7B是用圖6所示方法而制成的屏幕的第二實施方式的側面正視圖。
圖8示出基于本發(fā)明的多種黑色粘合劑組合物配方的屏幕性能圖。
圖9示出另一種可用于生產(chǎn)屏幕的方法。
圖10A至10C示出在另一種方法中用于生產(chǎn)屏幕的步驟。
圖10D示出用于制造背投影屏幕元件的方法中的替代步驟。
圖11示出背投影屏幕的第三實施方式。
圖12是背投影屏幕的第四實施方式的側面正視圖。
雖然以上附圖列出了本發(fā)明的幾種實施方式，但是還可以設想其它實施方式。本專利公開以代表性而不是限定性的方式提出了示例性的實施方式。本領域的技術人員可以設計出多種其它改進方式和實施方式，這些改進方式和實施方式都落入本發(fā)明原理的實質(zhì)性范圍中。附圖不是按比例繪制的。
此外，雖然有些實施方式以標號“第一”、“第二”、“第三”等來敘述，但是應該理解，使用這些標號是為了便于敘述，而不是暗示優(yōu)先次序。標號僅僅是為了清晰的目的而對不同的實施方式進行區(qū)別。
發(fā)明詳述圖1是微肋狀屏幕結構的側面正視圖。所示實施方式的變化形式可以用于前投影屏幕和其它屏幕應用，但是為了本專利公開的目的，主要參照背投影屏幕應用對其進行描述。微肋狀結構20包括透光基底22和微結構漫射肋24。術語“微結構”包含這樣的特征物，該特征物具有以微米(μm)或更小單位來計量的特性尺寸。一般來說，微結構特征物可能具有從0.01μm以下到100μm以上的特性尺寸。由什么東西構成特征物的特征尺寸要取決于特征物的類型。例子包括位于表面中的槽形特征物的寬度、位于表面上的桿狀突出物的高度以及位于表面上的尖銳突出物或凹入部分的尖端的曲率半徑。因此，如果特征物的特性尺寸具有亞微米級公差的尺度，則甚至可以把宏觀特征物也稱為微結構。在第一實施方式中，基底22是透光的材料(例如聚合物)膜。
在一種示例性的實施方式中，線性肋或微肋24由光學級宿主材料(例如樹脂，特別是摻有光散射顆粒(例如珠子)的樹脂)形成，因此肋24發(fā)揮體漫射器(bulk diffuser)的作用。為肋形狀選擇足夠大的高寬比，從而在微肋狀結構20中形成全內(nèi)反射(TIR)。在圖1所示的實施方式中，光漫射肋24被V形凹腔或凹槽分開。雖然在示例性的實施例中，把光漫射結構24描述為基本上橫貫基底22的全寬而延伸的肋，但是在替代實施方式中還可以設想結構24形成不連續(xù)的尖頂，該尖頂可以在基底22上排成(例如)交錯圖案或“棋盤”圖案。在示例性的實施方式中，每個結構24都具有底邊23和多個壁25，其中，隨著壁25從底邊23延長，使結構24變窄。
通常選擇具有高折射率(RI)的材料(例如樹脂)用于漫射肋24。在本專利申請中，肋24的RI是指宿主材料的RI。適用于光漫射肋24的宿主材料的例子包括聚合物(例如改性丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酯、聚烯烴、聚丙烯和其它光學聚合物)，優(yōu)選為折射率等于或大于約1.50的聚合物。
圖2是填充有光吸收性材料28的圖1所示結構的側面正視圖。嵌入式微結構膜27包括填充材料28。材料28通常含有黑色顏料或染料以吸收周圍的光線并且提高最終屏幕結構的對比度。光學材料28的折射率低，因此在光吸收性材料28和構成光漫射肋24的材料之間存在著較大的折射率之差。折射率之差至少約為0.06是合乎需要的。這樣的差值會促使產(chǎn)生高效率的內(nèi)反射和優(yōu)良的屏幕性能。內(nèi)反射表面29由光漫射肋24和光吸收性材料28之間的界面形成。在一種示例性實施方式中，嵌入式微結構膜27的前表面30是光滑的或略微粗糙的表面，該表面在肋的頂表面31上具有極小的接觸區(qū)。全內(nèi)反射表面29使光線分散而通過前表面30的光傳播區(qū)31。前表面30優(yōu)選為具有粗糙的表面涂層，該涂層有助于散射其中傳播的光線。
在第一實施方式中，光吸收性材料28包括約為20％到約為50％(優(yōu)選約為39％)的二丙烯酸丙氧基新戊二酯(得自Sartomer公司)、約為50％到約為80％(優(yōu)選約為58％)的專賣的RC-709丙烯酸改性聚硅氧烷(得自Goldschmidt Chemical公司)、約為1％到約為3％(優(yōu)選約為2％)的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑、以及約為1％的燈黑分散物(該燈黑分散物包含約為67.5％的丙烯酸四氫糠酯(得自Sartomer公司)、約為25％的LB 1011燈黑炭黑(得自Elementis Pigments公司)和約為7.5％的EFKA 4046(干燥的，得自Lubrizol公司))。
二丙烯酸丙氧基新戊二酯增強了粘合劑64(參見圖5)的粘合力并具有所需的韌性、撓性和低收縮性；但是，二丙烯酸丙氧基新戊二酯太多會使光吸收性材料28的RI增大，而這是不合需要的。得自Goldschmidt Chemical公司的RC-709丙烯酸改性聚硅氧烷可合乎需要地使RI降低；但是，RC-709丙烯酸改性聚硅氧烷太多會使粘合劑64的粘合力減小。燈黑分散物的比例由整個配方中所需要的炭黑總濃度來決定，在本方案中約為3,000ppm(份/百萬份)。燈黑分散物中所使用的EFKA 4046對于長期維持炭黑組分在材料28配方中的分散是至關重要的。炭黑與丙烯酸改性聚硅氧烷本來是不相容的，當炭黑與丙烯酸改性聚硅氧烷在沒有分散劑的條件下混合時，炭黑將凝聚并沉淀。
為了得到穩(wěn)定的材料28樹脂，混合組分的次序很重要。在一種實施方式中，干燥的EFKA 4046通過以下步驟而得到首先以約為41的比例向EFKA 4046中加入庚烷或己烷(EFKA 4046是溶解在從供應商得到的乙酸乙酯中的)；EFKA 4046從溶液中析出并沉淀到容器底部；將液體倒出并扔掉；將濕潤的固體以低于1.27cm(0.5英寸)的厚度鋪在盤中；將盤放入約為65.6℃(150)的烘箱中停留約24小時或約36小時；然后將干燥的固體粉碎成小塊備用。燈黑分散物通過以下步驟來制備把干燥的EFKA 4046溶解在丙烯酸四氫糠酯中；在球磨機中將炭黑加入上述溶液中并混合約1小時。用高剪切轉(zhuǎn)子-定子混合器使燈黑分散物和二丙烯酸丙氧基新戊二酯混合，以浸濕炭黑顆粒；然后加入丙烯酸改性聚硅氧烷和光引發(fā)劑。
通過(例如)用電暈放電處理(包括氮氣或空氣電暈處理)、等離子體處理、打底漆處理或使用連接層(tie layer)來使前表面30改性，可以增強光吸收性材料28和粘合劑64之間的粘合力。在一種實施方式中，使用透明的非有機硅固化丙烯酸酯連接層為粘合劑64提供粘結表面。
圖3是用于制造圖1所示結構的方法的一種實施方式的示意圖。制造圖2所示的屏幕結構27的過程包括在基底22上制成漫射肋24的微復制步驟32、以及把光吸收性材料28涂覆到微肋狀結構20上的平面化步驟34，從而形成嵌入式微結構膜27。術語“微復制”包括這樣的步驟通過該步驟把微結構特征物從母模或模板傳到制品上。例如通過微加工技術(例如金剛石車削法、激光燒蝕法或照相平版印刷法)使母模具有微結構。具有微結構的母模的一個或多個表面可以用可硬化材料來覆蓋，從而在使材料硬化時，形成這樣的制品，該制品具有所需微結構特征物的復制陰模?？梢允褂幂?、皮帶和本領域已知的其它裝置完成微復制?？梢酝ㄟ^包括但不限于擠壓、壓印、輻射固化和注射成型技術完成微復制。微復制步驟32使用基材解開站36、樹脂涂覆站38、精密壓料輥40、微結構滾筒42、紫外燈44和精密壓料輥46。平面化步驟34使用樹脂涂覆站48、精密壓料輥50、光滑滾筒或粗糙滾筒或微結構滾筒52、紫外燈54、精密壓料輥56和嵌入式微結構膜復繞裝置58。
在一種實施方式中，微復制步驟32和平面化步驟34依次進行?；?2首先從基材解開站36解開。引導基底22通向微復制步驟32的樹脂涂覆站38中，該底材在此被含有光散射顆粒的高折射率樹脂涂覆?；?2和光漫射材料涂層被精密壓料輥40壓到微結構滾筒42上，從而光漫射材料獲得肋結構。然后由紫外燈44發(fā)出的光使模制結構固化，微肋狀結構20從精密壓料輥46出來，制成圖1所示的整體式結構。
微肋狀結構20繼續(xù)前進至樹脂涂覆站48，在此用光吸收性材料28再次涂覆微肋狀結構20。復合結構被精密壓料輥50壓到滾筒52上。滾筒52可能是光滑的、粗糙的或微結構的，從而使所制成的圖2示出的嵌入式平面微結構膜27在前表面30上獲得所需的紋理。在把光吸收性材料28成型到微肋狀結構20上之后，膜繼續(xù)前進，紫外燈54發(fā)出的光使之固化。完成加工的嵌入式微結構膜27從精密壓料輥56出來，被卷繞到嵌入式微結構膜復繞裝置58上。圖4示出具有附加層的圖2所示結構防護屏60包含的嵌入式微結構膜27具有背面62和位于前表面30上的粘合劑64，粘合劑64用于粘結透光防護層66。防護層66是保護層，可以是例如由透明材料(例如丙烯酸樹脂、聚碳酸酯或玻璃)構成的膜或片。防護層66發(fā)揮保護部件的作用，使得所涂覆的微結構膜27不會因接觸而損壞。防護層66是可任選的組件，但是大多數(shù)應用都受益于這種保護。例如通過涂層、表面紋理或其它方式可以將防護層66制成防刺眼的(粗糙的)、防反射的、抗靜電的、抗刮擦的或抗污的。在一種實施方式中，防護層66是3mm厚的丙烯酸樹脂板(購自Cyro Industries公司)，該板具有不刺眼的、粗糙的外表面。
可以選擇底膜22的厚度以滿足每種具體用途的需要。例如，可以選擇厚度約為0.127mm(5密耳)到約為0.254mm(10密耳)的薄型底膜以便于生產(chǎn)；或者，可以選擇厚度約為0.508mm(20密耳)到約為1.016mm(40密耳)的厚膜以提供附加的產(chǎn)品剛性。合適的材料包括(例如)聚碳酸酯膜、聚酯膜、丙烯酸樹脂膜、聚烯烴膜、聚丙烯膜和乙烯基膜。在一種示例性實施方式中，基底22的背面62具有粗糙的面漆，以減少返回到成像系統(tǒng)中的鏡面反射。
可以改變防護層66以提供不同的功能性。防護層66的厚度可以由薄型(小于約0.508mm(20密耳))到半剛性的(約0.508mm(20密耳)到約1.016mm(40密耳))到剛性(大于1.016mm(40密耳))?？梢赃x擇基底22和防護層66的厚度以制成各種各樣的產(chǎn)品，而這些選擇會影響材料的總成本、光學功能性、整體結構的剛性和加工的難易程度。
圖5是用于制造圖4所示結構的方法的一種實施方式的示意圖。在一種實施方式中，在一步組合工藝中，層疊步驟68直接跟在平面化步驟34之后。層疊步驟68使用粘合劑釋放裝置70、層疊壓力組件72和層疊壓力組件74。層疊壓力組件72或74中的任意一個可以是從動輪或單獨的從動輪或其它可以用來推動部件通過步驟68的從動機構。置于粘合劑釋放裝置70上的粘合劑材料通常是夾在兩個襯底層之間的壓敏粘合劑層。當粘合劑材料從粘合劑釋放裝置70釋放出來時，頂襯76與其分開并卷繞到頂襯復繞裝置78上。剩下的粘合劑材料80與由膜解開裝置58解開的嵌入式微結構膜27相接觸。嵌入式微結構膜27和粘合劑材料80通過層疊壓力組件72，在此將其壓到一起。
此后，除去粘合劑復合物80的底襯82并將其卷繞到底襯復繞裝置84上。在橫向移動喂料輸送帶或其它合適的機構上引入防護層66并將其布設到外露的粘合劑64上。然后使結構通過層疊壓力組件74，防護層66在此被壓到微結構膜27上，并且由粘合劑64粘合到微結構膜27上?？梢栽诓贿B續(xù)的防護層66之間切斷嵌入式微結構膜27，以形成單獨的防護屏60。但是，疊層步驟會使整個產(chǎn)品的總成本顯著增加，這是因為線速度慢、生產(chǎn)成本增加以及材料的使用。例如，所使用的光學質(zhì)量的壓敏粘合劑64很昂貴，并且導致頂襯76和底襯82形式的浪費。
圖6示出一種用于形成防護屏60的替代方法，該方法取消了圖3和圖5中所使用的各種步驟和材料。圖6是第二種方法中的一個步驟的側面正視圖。在一種實施方式中，通過以上參照圖3所述的微復制步驟32形成微肋狀結構20，從而使底結構22上獲得具有V形凹槽26的光漫射肋24。通過引入本發(fā)明的光吸收性粘合劑86(該粘合劑同時取代光吸收性材料28和粘合劑64)，圖6所示的替代步驟取消了圖3所示的平面化步驟34和圖5所示的兩步層疊步驟。通過在一種材料中結合光吸收功能和粘合劑功能，達到既節(jié)省材料又減少生產(chǎn)步驟的效果。光吸收性粘合劑86布設在防護層66的背面87上。光吸收性粘合劑86置于其上的防護層66與微肋狀結構20被拉到一起。例如，如箭頭89所示，防護層66和微肋狀結構20被疊加在一起。
通常希望防護屏60較硬(見圖5)。因為通常使用較薄的基材22，所以一般選擇硬質(zhì)防護層66以制成硬質(zhì)防護屏60。但是，如圖5所示，硬質(zhì)材料必須被預制成片狀并且喂入層疊步驟68中，這使步驟68為半連續(xù)的并且導致加工速度較慢。圖6所示的工藝可以使用較厚但為撓性的基材22和防護層66。這種用光吸收性粘合劑86將撓性基材22和撓性防護層66疊加成硬質(zhì)防護屏的方法可以達到在連續(xù)加工過程中超過20英尺/分鐘的速度。在層疊之后，可以使用在線切割器把層疊產(chǎn)品切成單獨的硬質(zhì)防護屏。
作為一個例子，通過圖6所示方法，用0.508mm(20密耳)厚的基材22、0.254mm(10密耳)厚的填充有光吸收性粘合劑86的漫射肋層24和0.508mm(20密耳)厚的防護層66制成1.27mm(50密耳)厚的復合防護屏，該復合防護屏與1.524mm(60密耳)的多層Toppan屏幕一樣硬或者比多層Toppan屏幕更硬一些，并且明顯比1.27mm(50密耳)厚的DNP單層屏幕要硬。增加的剛性歸因于光吸收性粘合劑86的粘合劑本性。
在一種示例性的實施方式中，光吸收性粘合劑86是可光聚合的、低折射率材料，該粘合劑同時與光漫射肋24和防護層66粘合。在示例性實施方式中，光漫射肋24和光吸收性粘合劑86的折射率相差較大，足以在它們之間的界面處產(chǎn)生全反射而不是透射。在示例性實施方式中，光漫射肋24的微肋狀材料的折射率從單一丙烯酸酯材料的1.49到例如芳香族聚碳酸酯材料的1.58或更高。因此，凹槽填充材料86所要求的折射率取決于微肋24所用材料的光學性質(zhì)(例如折射率)。對于高折射率的微肋材料(例如聚碳酸酯)來說，可能市售的光學疊層(photolaminating)粘合劑就合適。示例性的粘合劑86具有低于約1.50的RI。特別適合的粘合劑86具有低于約1.45的RI。
在一些實施方式中，粘合劑86是一種或多種下列組分的有色混合物聚氨酯丙烯酸酯低聚物；被取代的丙烯酸酯、二丙烯酸酯和三丙烯酸酯單體；氟化丙烯酸酯，包括丙烯酸全氟烷基磺酰胺基烷基酯；氟化丙烯酰胺；丙烯酸改性聚硅氧烷；丙烯酸改性的聚硅氧烷聚脲和UV或可見光活化的光引發(fā)劑。丙烯酸全氟烷基磺酰胺基烷基酯特別有用，這是因為它具有低RI和良好的機械性能。Patricia M.Savu等人的美國專利申請公開號為U.S.2003/0139549和U.S.2003/0139550(專利名稱都為“Fluorochemical Sulfonamide Surfactants”，分別于2002年10月4日和2002年12月5日提交，并且都于2003年7月24日公布)的專利文獻描述了合適的組分。
如果凹槽填充物86的粘度太低，則在凹槽填充過程中，填充物將流動。這樣就會浪費材料、得到不均勻的厚度并且會污染加工設備。如果粘度太高，則填充凹槽24的操作可能速度慢、難以操作并且使帶入氣泡(光學缺陷物)的可能性顯著增大。雖然可以用粘度低至約150厘泊的流體完成光學疊層操作，但是聚合前至少約為400厘泊的粘度會使多數(shù)工藝受益。雖然聚合前高達約5,000厘泊的粘度可以使用，但是聚合前不超過約1,500厘泊的粘度特別適合于形成適當?shù)募庸に俣炔⑦M行無氣泡涂覆。
基材和涂層之間粘合力的標準量度是使基材和涂層分開所需要的力(稱為剝離力)的大小。在層與層之間的界面處具有優(yōu)良的界面粘合力的體系，其剝離力較大。雖然在漫射肋24和光吸收性粘合劑86之間具有至少約為35.7kg/m(2磅/英寸)的剝離強度可能就足夠了，但是更合乎需要的是具有至少約為71.4kg/m(4磅/英寸)的剝離力。在高溫和潮濕的環(huán)境試驗條件下，應該保持這種較大的剝離力。通過(例如)用電暈放電處理(包括氮氣或空氣電暈處理)、等離子體處理、打底漆處理或使用連接層可使基材表面改性，以達到足夠大的粘合力。但優(yōu)選的是，如果使用粘合劑86與光漫射肋24和防護層66粘合，則不需要進行表面改性。
一種光吸收性粘合劑86適用的實施方式是這樣構成的把下列樹脂組分加熱到約70℃(158)以使粘度充分降低到可以攪拌的程度，該樹脂組分為16.0g的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、19.0g的丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、5.5g的二丙烯酸己二酯、5.0g的丙烯酸四氫糠酯、44.5g的丙烯酸N-甲基-全氟丁基磺酰胺基乙酯、10.0g的丙烯酰氧基乙氧基全氟丁烷(acryloyloxyethoxyperfluorobutane)和1.0g的苯基二(2，4，6-三甲基苯甲?；?氧化膦這種光引發(fā)劑。
然后搖動該組分直到得到透明的溶液。再向溶液中加入顏料以用于光吸收。一種合適的顏料是炭黑；在一種實施方式中，以約為50ppm到約為20,000ppm的濃度使用該顏料；在一種示例性實施方式中，以大于約1000ppm到小于約9000ppm的濃度使用該顏料。約為3000ppm的濃度(炭黑材料與樹脂材料的質(zhì)量比)是特別合適的。在一種實施方式中，用常規(guī)方法(例如刮涂法)把該配制品布設到防護層66上。然后例如按圖6所示，把帶有涂層的防護層壓到微肋結構20上，以部分或者完全填滿凹槽26。如果有任何過量的粘合劑86，就用橡膠輥在結構體上滾動以將其除去。結構體在11.81W/mm(300瓦特/英寸)的條件下通過。Fusion Systems D以約為6.1m(20英尺)/分鐘的速度照射一次或多次。在替代方法中，可以將配制品直接涂覆到微肋狀結構20上，然后將防護層66與微肋狀結構20(結構20上已布設了粘合劑86)粘合。之后，除去過量粘合劑86和將結構體固化的步驟與上述相同。
圖7A是用圖6所示方法而制成的屏幕的一種實施方式的側面正視圖。圖6所示的步驟可以產(chǎn)生圖7A所示的被完全填滿的結構。在一種示例性實施方式中，光吸收性粘合劑86具有低折射率，從而在肋24中產(chǎn)生高效TIR。配制光吸收性粘合劑86，使漫射肋24和防護層66有效地粘結。光吸收性粘合劑86可具有低收縮性以產(chǎn)生美學可接受的疊層效果。此外，特別合適的是用紫外光固化光吸收性粘合劑86，以便于操作并且快速固化。
在一種實施方式中，如圖3的微復制步驟32所示，使用高折射率的漫射樹脂、從加工模板復制光漫射肋24。在本專利申請中，所有的比例都是用質(zhì)量來計算的，除非另外指明。一種合適的樹脂為約79％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、約19％的丙烯酸2-苯氧基乙酯以及約2％的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑。另一種合適的樹脂為約69％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、約29％的丙烯酸2-(1-萘氧基)-乙酯以及約2％的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑。用于形成肋24的樹脂由樹脂涂覆站38涂覆到基材或底結構22上。其上具有樹脂的底結構22由微結構滾筒42進行成型并且由紫外(UV)燈或電子束44進行固化。典型的UV固化條件使用23.62W/mm(600瓦特/英寸)的Fusion Systems D燈泡系統(tǒng)，在皮帶速度約為3.05m(10英尺)/分鐘到6.10m(20英尺)/分鐘的條件下操作，并且在UV燈泡下通過一次或多次。所形成的微肋狀結構20從微復制步驟32移走，制成了自支撐型結構。
然后，將有色(一般為黑色)光吸收性粘合劑86施加到第二基材(例如防護層66)上。一種合適的光吸收性粘合劑86由這種樹脂制成，該樹脂具有約30％的“Formulation A”(“Formulation A”具有約38.5％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、約26.9％的丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、約28.8％的丙烯酸異冰片酯、約5.8％二丙烯酸己二酯、以及約1％的α，α-二乙氧基苯乙酮(DEAP)這種光引發(fā)劑)、約10％的脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯、約30％的丙烯酸三氟乙酯以及約30％的丙烯酸N-甲基-全氟丁基磺酰胺基乙酯。另一種合適的光吸收性粘合劑86由這種樹脂制成，該樹脂具有約50％的上述“Formulation A”和約50％的丙烯酸N-甲基-全氟丁基磺酰胺基乙酯。在一種示例性實施方式中，光吸收性粘合劑86含有顏料，例如炭黑。在一種實施方式中，以約為50ppm(份/百萬份)到約為20,000ppm的濃度使用該顏料；在一種示例性實施方式中，以大于約1,000ppm到小于約9,000ppm的濃度使用該顏料。約為3,000ppm的濃度(炭黑材料與粘合劑材料的質(zhì)量比)是特別合適的。
在圖6所示的層疊方法中，可以把光吸收性粘合劑86足量施加到第二基材(例如防護層66)上，以完全填滿漫射肋24，允許略微過量以確保完全填滿。在層疊時，過量的粘合劑從完全被填充的結構88中擠出來。然后在與上述微復制步驟32相似的條件下使完全被填充的結構88暴露于輻射中。該暴露操作可以(例如)導致材料部分或完全聚合。在至少部分聚合之后，光吸收性粘合劑86是其組分的共聚物。
圖7B是用圖6所示方法而制成的屏幕的另一種實施方式的側面正視圖。當在圖6所示的步驟中使用厚度較薄或量較少的光吸收性粘合劑86時，制成部分被填充的結構90。在部分被填充的結構90中，V形凹槽26中留有空氣間隙94?？諝忾g隙94的益處是使肋凹槽26被低折射率的空氣填充，并在凹槽26和光漫射肋24之間形成較大的折射率差值，從而進一步增強“TIR效率”。因為空氣的折射率為1.0，所以空氣間隙94和光漫射肋24之間的折射率差值通常大于約0.5。因為空氣間隙94形成漫射肋界面的主要部分，所以光吸收性粘合劑86不必具有與結構88中的肋完全被填充的情況一樣低的折射率。例如，這樣可以選擇粘合劑86以使其它重要性能(例如低收縮性和高剝離強度粘合力)達到最佳。因為光吸收性粘合劑86和漫射肋24之間的粘合劑接觸面積較小，所以部分被填充的結構90中的光吸收性粘合劑86可以具有高于完全被填充的結構88中的粘合劑的粘合性。
在完全被填充的結構88和部分被填充的結構90中，根據(jù)所需要的對比度增大量和周圍光線吸收量來選擇光吸收性粘合劑86中所用的光吸收性材料的含量。在一種示例性實施方式中，光吸收性材料為黑色顏料，例如炭黑。在完全被填充的結構88中，由于光吸收性粘合劑86的層厚較大，所以黑色顏料的濃度可以較低，但仍產(chǎn)生可接受的一定的總吸收性(total fixed absorbance)或光密度值。在一種實施方式中，在完全被填充的結構88中，顏料(例如炭黑)的合適加入濃度為約50ppm(份/百萬份)到約20,000ppm。在一種示例性實施方式中，該濃度大于約1000ppm而小于約9000ppm。約為3000ppm的濃度(炭黑材料與粘合劑材料的質(zhì)量比)是特別合適的。但是，在部分被填充的結構90中，涂層厚度較薄，因此，黑色顏料的濃度必須較大，以產(chǎn)生相同的光密度。后一種情況中的每單位涂層厚度的周圍光線吸收量較前一種情況中的吸收量大。在一種實施方式中，在部分被填充的結構90中，顏料(例如炭黑)的合適加入濃度為約50ppm到約20,000ppm。在一種示例性實施方式中，基于炭黑材料與粘合劑材料的質(zhì)量比，該濃度大于約5,000ppm而小于約10,000ppm。
在完全被填充的結構88和部分被填充的結構90中遇到的問題是在層疊期間從漫射肋24的前表面30除去過量的粘合劑86。如果在層疊期間不從漫射肋24的前表面30除去所有過量的光吸收性粘合劑86，則在TIR傳播期間，部分成像光線被吸收而消失。在用高濃度顏料的粘合劑86部分填充的結構90中，相同層厚的殘留黑色會使更多成像光線消失。
圖8示出多種黑色粘合劑配方的屏幕性能圖。一種測量屏幕性能的方法是把水平增益曲線作為視角的函數(shù)來作圖。所繪曲線描述了觀眾在從屏幕中央向一邊移動時所感受到的屏幕亮度。“TIR效率”涉及產(chǎn)生全內(nèi)反射的光線入射角的范圍；該范圍越大，則效率越高。隨著光吸收性粘合劑86和漫射肋24之間的折射率差值的增大，TIR效率提高。如圖所示，肋24的側面反射可以在增益曲線中產(chǎn)生局部最大值。當TIR效率和RI差值增大時，增益曲線中的第二峰值(在水平視角為30°附近)增大。通過(例如)把光漫射引入投影屏幕中，局部最大值的效果可以減小或消失。例如，肋24可以含有顆粒，通過散射任何入射光線而使局部最大值不太明顯。
曲線96涉及圖4所示結構體的基準標準屏幕?；鶞蕵藴势聊痪哂杏蛇@樣的樹脂制成的光漫射肋24，該樹脂具有約80％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物以及約20％的丙烯酸2-苯氧基乙酯。光漫射肋24的折射率約為1.51。光吸收性材料28由這樣的樹脂制成，該樹脂具有約60％的專賣的聚硅氧烷丙烯酸酯RC-709(得自Goldschmidt公司)、約39％的二丙烯酸丙氧基新戊二酯以及約1％的Darocur 4265(2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和二苯基(2，4，6-三甲基苯甲?；?氧化膦按1∶1混合成的混合物)光引發(fā)劑，該光引發(fā)劑中含有濃度約為3,000ppm的炭黑顏料。光吸收性材料28的折射率約為1.45。光吸收性材料28和光漫射肋24之間的RI差值約為0.06。這種光吸收性材料28的配方具有低收縮性、良好的加工性能、使黑色顏料均勻分散、價格低和廣泛易獲得性。
曲線98涉及由圖6和7A所示方法制成的屏幕，該曲線示出當漫射肋24和光吸收性粘合劑86之間的RI差值小于約0.01時的增益。與曲線98對應的屏幕具有由這樣的樹脂制成的光漫射肋24，該樹脂具有約80％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物以及約20％的丙烯酸2-苯氧基乙酯。光漫射肋24的折射率約為1.51。光吸收性材料28由“Formulation A”樹脂制成，“Formulation A”具有約38.5％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、約26.9％的丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、約28.8％的丙烯酸異冰片酯、約5.8％的二丙烯酸己二酯以及約少于1％的α，α-二乙氧基苯乙酮(DEAP)這種光引發(fā)劑。光吸收性材料28的折射率約為1.50。
曲線100涉及使用RI值較低的光吸收性粘合劑86時、由圖6和7A所示方法制成的屏幕，該屏幕的“TIR效率”得到提高。與曲線100對應的屏幕具有由這樣的樹脂制成的光漫射肋24，該樹脂具有約80％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物以及約20％的丙烯酸2-苯氧基乙酯。光漫射肋24的折射率約為1.51。光吸收性材料28由這樣的樹脂制成，該樹脂具有約30％的如上所述的“Formulation A”、約10％的脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯、約30％的丙烯酸三氟乙酯、約30％的丙烯酸N-甲基-全氟丁基磺酰胺基乙酯以及約1％的α，α-二乙氧基苯乙酮(DEAP)這種光引發(fā)劑。光吸收性材料28的折射率約為1.44。
最后，曲線102涉及由圖6和7A所示方法制成的屏幕，其中“TIR效率”得到提高，而光吸收性粘合劑86和光漫射肋24之間的RI差值約為0.08。與曲線102對應的屏幕具有由這樣的樹脂制成的光漫射肋24，該樹脂具有約70％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物以及約30％的丙烯酸2-(1-萘氧基)-乙酯。光漫射肋24的折射率約為1.53。光吸收性材料28由這樣的樹脂制成，該樹脂具有約50％的如上所述的“Formulation A”、約50％的丙烯酸N-甲基-全氟丁基磺酰胺基乙酯以及約1％的α，α-二乙氧基苯乙酮(DEAP)這種光引發(fā)劑。光吸收性材料28的折射率約為1.45。
如圖8所示，可以對光吸收性粘合劑86的配方相對于光漫射肋24的配方進行選擇，以產(chǎn)生所需的屏幕性能特性。通常，選擇配方使光吸收性粘合劑86和光漫射肋24之間的RI差值達到最大。希望光吸收性粘合劑86達到與光漫射肋24和防護層66強有力地粘合、具有較低的RI、固化后具有高機械強度并具有可加工性(例如合適的粘度和可以被紫外光固化)。光吸收性粘合劑86的合適組分是脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物。在有些實施方式中，光吸收性粘合劑86含有至少約5％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物。在示例性實施方式中，光吸收性粘合劑86含有至少約10％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物。在有些實施方式中，光吸收性粘合劑86含有低于約50％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物。在示例性實施方式中，光吸收性粘合劑86含有低于約40％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物。如果脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物的濃度太低，則光吸收性粘合劑86可能不夠粘；如果其濃度太高，則光吸收性粘合劑86可能會太粘，并且折射率可能會太高。
光吸收性材料86的另一種合適組分是RI低的、相容性的丙烯酸酯單體，其中一個例子是丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯。在有些實施方式中，光吸收性粘合劑86含有至少約1％的丙烯酸酯單體。在示例性實施方式中，光吸收性粘合劑86含有至少約8％的丙烯酸酯單體。在有些實施方式中，光吸收性粘合劑86含有低于約30％的丙烯酸酯單體。在示例性實施方式中，光吸收性粘合劑86含有低于約20％的丙烯酸酯單體。在示例性實施方式中，丙烯酸酯單體具有較低的RI，并起到溶劑的作用以增強光吸收性粘合劑86中其它組分的相容性。其它合適的丙烯酸酯單體包括(例如)氟化丙烯酸酯，例如丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸全氟烷醇酰胺基烷基酯和丙烯酸全氟丁酰胺基乙酯。
光吸收性材料86的另一種合適組分是使強度增大的多官能基丙烯酸酯單體，其中一個例子是二丙烯酸己二酯。在有些實施方式中，光吸收性粘合劑86含有至少約0.1％的多官能基丙烯酸酯單體。在示例性實施方式中，光吸收性粘合劑86含有至少約1.0％的多官能基丙烯酸酯單體。在有些實施方式中，光吸收性粘合劑86含有低于約10％的多官能基丙烯酸酯單體。在示例性實施方式中，光吸收性粘合劑86含有低于約6％的多官能基丙烯酸酯單體。多官能基丙烯酸酯單體的官能度越高，所需要的濃度就越低。
如曲線98所示，具有“Formulation A”的光吸收性粘合劑86的屏幕具有過高的RI以至于不能提供有效的TIR。一種用于降低光吸收性粘合劑86的RI的相容性組分是丙烯酸全氟烷基磺酰胺基乙酯，其中一個例子是丙烯酸N-甲基-全氟丁基磺酰胺基乙酯。在有些實施方式中，光吸收性粘合劑86含有至少約1％的丙烯酸全氟烷基磺酰胺基乙酯。在示例性實施方式中，光吸收性粘合劑86含有至少約10％的丙烯酸全氟烷基磺酰胺基乙酯。在有些實施方式中，光吸收性粘合劑86含有低于約70％的丙烯酸全氟烷基磺酰胺基乙酯。在示例性實施方式中，光吸收性粘合劑86含有低于約50％的丙烯酸全氟烷基磺酰胺基乙酯。
在光吸收性材料86是光聚合的情況中，包括合適的光引發(fā)劑；合適的自由基光引發(fā)劑的例子是苯基二(2，4，6-三甲基苯甲?；?氧化膦這種光引發(fā)劑和α，α-二乙氧基苯乙酮(DEAP)這種光引發(fā)劑。在有些實施方式中，光吸收性粘合劑86含有至少約0.5％的光引發(fā)劑。在示例性實施方式中，光吸收性粘合劑86含有至少約1.0％的光引發(fā)劑。在有些實施方式中，光吸收性粘合劑86含有低于約5％的光引發(fā)劑。在其它實施方式中，選擇熱聚合引發(fā)劑或氧化還原引發(fā)劑。
在又一種實施方式中，光吸收性粘合劑86含有約54.4％的胺基封端的與甲基丙烯酸異氰酸基乙酯反應的聚硅氧烷聚脲(分子量為5,000g/mol)、約44.6％的丙烯酸異冰片酯以及約1.0％的苯基二(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦這種光引發(fā)劑。將具有該配方的粘合劑一方面涂覆到固化的丙烯酸酯漫射肋24上，另一方面與防護層66(Dupont 617底漆聚酯膜)層疊。將該疊層以15.24m/分鐘(50英尺/分鐘)的速度在23.62W/mm(600瓦特/英寸)的Fusion Systems D燈下通過四次。用3M90型滑動/剝離試驗機(由Instrumentors公司制造)以127mm/分鐘(5英寸/分鐘)的剝離速度測量180°剝離力，結果約為73.2kg/m(4.1磅/英寸)。具有該配方的光吸收性粘合劑86在聚合后的折射率約為1.45。
圖9示出可用來制造屏幕的又一種方法。圖9示出共擠出工藝的一個例子，該工藝可代替結合圖3所描述的微復制步驟32而用來制造微肋狀結構20。在圖9所示的一種示例性的實施方式中，共擠出模頭104是用來同時擠出雙層薄膜的高溫高壓模頭。在一種實施方式中，模頭104具有約44.4mm(1.75英寸)到約50.8mm(2英寸)的擠出機?？谥睆?05。雙層薄膜由材料106(形成基底22)和材料108(形成光漫射肋24)構成。在一種實施方式中，將材料106和108加熱到約66℃(150)，并從溫度約為293℃(560)的模頭104擠出。材料106和108彼此分開直到將它們從模頭104擠出。擠出之后，材料106和108彼此接觸，其中至少材料108仍然是熔化狀態(tài)的。
圖9所示的三輥擠壓-壓印技術使用第一輥110、帶圖案的第二輥112和第三輥114。在一種實施方式中，每個輥110、112和114的直徑都約為0.43m(17英寸)。根據(jù)所用材料性質(zhì)的要求可以加熱或冷卻第一輥110和第三輥114，以便于材料從輥表面脫離。材料106和108從模頭104同時擠出到圖案輥112上。在所示的實施方式中，材料106貼近壓料輥110擠出，而材料108貼近圖案成型輥112擠出。在一種實施方式中，使加熱油流動通過輥110的內(nèi)部111，將第一或壓料輥110加熱到高于或等于約52℃(125)的溫度，用外部熱源加熱該油。在一種示例性實施方式中，壓料輥110由材料(例如硅橡膠)制成。成型輥112在外表面117上形成圖案，從而將所需的結構賦予到材料108上，以制成光漫射肋24。在一種示例性實施方式中，成型輥112由金屬(例如鉻、鎳、鈦或其合金)制成。在一種實施方式中，使加熱油流動通過輥112的內(nèi)部113，將成型輥加熱到高于或等于約204℃(400)，更具體的是在約252℃(485)和約282℃(540)之間，用外部熱源加熱該油。一般通過使油或水流動通過輥114的內(nèi)部115，來加熱或冷卻第三輥或承載輥114，以輔助微肋結構20從成型輥112脫離。在一種實施方式中，使加熱油流動通過輥114的內(nèi)部115，將承載輥114加熱到高于或等于約66℃(150)的溫度，用外部熱源加熱該油。在一種示例性實施方式中，承載輥114具有光滑的外表面119，并且該輥是由金屬(例如鉻、鎳、鈦或其合金)制成的。
在一種實施方式中，例如，用于形成底結構22的材料106是透光材料，例如透明的聚合物(例如聚碳酸酯、聚酯、聚烯烴、聚丙烯、丙烯酸樹脂或乙烯基樹脂)。在一種實施方式中，用于形成漫射肋24的材料108是高折射率的聚合物，例如改性丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酯、聚烯烴、聚丙烯或其它光學聚合物。特別適合于材料108的是折射率大于或等于約1.50的材料。RI為1.59的聚碳酸酯特別有用，因為它具有高Tg、優(yōu)良的透明性和機械性能。在一種實施方式中，材料106和材料108是相容性的，所以它們在二者之間的界面處物理粘結，結合成整體式結構。在一種示例性實施方式中，這是通過將相同的聚合物材料用于材料106和108而實現(xiàn)的，區(qū)別在于材料108在聚合物中摻合了光漫射顆粒。在替代實施方式中，材料106和材料108可以具有不同的組分，但是它們具有相似的加工特性，并且在其界面處彼此粘結。
在一種實施方式中，壓料輥110和成型輥112密切接觸，以在緊貼成型輥112的材料106和108上產(chǎn)生高壓。這對于具有高Tg的材料(例如聚碳酸酯)特別重要，因為該材料幾乎一從模頭104出來馬上就會固化。承載輥114與成型輥112不需要密切接觸；承載輥或牽引輥114的目的僅僅是使成型的微肋狀結構20離開成型輥112。在一種實施方式中，各個輥110、112和114都以3.6m(12英尺)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)，但相鄰的輥朝著相反的方向旋轉(zhuǎn)。
在一種實施方式中，排氣輥126促進結構20脫離成型輥112。排氣輥126是帶孔圓柱體，該排氣輥剛好在結構離開成型輥112的位置之前，將冷卻空氣噴到結構20上。在一種實施方式中，提供620kPa(90磅/平方英尺)并且為環(huán)境溫度的空氣。材料106和108固化成結構20。在一種實施方式中，使用張力輥組件128，從而在結構20移動時，在該結構上產(chǎn)生適量的張力。提供切刀130，將結構20切成所需的寬度。卷繞輥132將結構20卷起來，以將其儲存或以后釋放出來。
例如，其它成型壓印和擠出壓印方法也可以使用。然后，可以將制成的微肋狀結構20用在參照圖6、7A和7B所述的方法中。在另一種實施方式中，可以使用單層擠出，將用于形成光漫射肋24的材料108擠出到之前已經(jīng)形成的基材22上。在該實施方式中，從一種輸入裝置喂入基材22，從而將熔化狀態(tài)的材料108擠出到該基材上，并且用壓料輥110將這兩種材料擠壓在一起，從而由成型輥112使材料108形成圖案。在冷卻狀態(tài)下，基材22和材料108保持密切接觸。再參照圖6，還可以使用共擠出方法來擠出由防護層66和光吸收性粘合劑86構成的雙層。例如，光吸收性粘合劑86的合適材料包括參照圖8所描述的那些材料。在另一種示例性實施方式中，微肋狀結構20被加有黑色顏料的熔體流動指數(shù)高的PMMA光吸收性材料28(參見圖2)填充。在一種示例性實施方式中，防護層66是透明的PMMA。這種結構在光吸收性材料28和肋24之間產(chǎn)生約為0.08到0.09的合乎需要的高折射率差值。
圖10A至10C示出以第三種方法生產(chǎn)屏幕的步驟。在該實施方式中，通過微復制步驟或共擠出在防護層66上形成光吸收性肋116。(參見圖3和9以及相關描述)。在一種示例性實施方式中，肋116之間形成多個凹腔。在一種示例性實施方式中，每個肋116都具有底邊121和多個壁123，隨著壁123從底邊121延伸，肋116變窄。然后，可以用高折射率的材料填充肋116之間的結構118的凹腔，以形成漫射肋24。在一種示例性實施方式中，高折射率的材料是參照圖1所描述的那些。然后可以把基底22放置到被填充的結構上，以形成背投影屏幕元件。
圖10D示出用于制造背投影屏幕元件中的一個替代步驟。使用一種方法(例如涂覆法或共擠出法)將高折射率材料層120與基底22鄰接。將所得復合層與圖10A所示的結構體118層疊，從而將層120的高折射率材料填充在光吸收性肋116之間的空間中，以制成光漫射肋24，最終制成圖10C所示的產(chǎn)品。
圖10A至10D所示的方法所具有的一些優(yōu)點包括能使用較薄的基底22，這是因為在該工藝中基底的強度不太重要。更薄的基底22將產(chǎn)生更小的光學影響，并且可以減少材料用量。
圖11示出背投影屏幕的第三實施方式。在一種實施方式中，保護層122由多功能材料構成，以用作低折射率組分和硬質(zhì)涂層。在該方法中，保持了“TIR效率”，但是保護層122的材料由于其固有的硬性而具有耐刮擦性能，所以與防護層層疊這種可能的需求就不再需要了。這種在一種材料中的多種功能的結合進一步減少了材料用量和成本。用作保護層122的合適的材料包括含有顏料(例如炭黑)的硬質(zhì)涂覆材料。在一種實施方式中，以約為50ppm(份/百萬份)到約為20,000ppm的濃度使用該顏料。在一種示例性實施方式中，該濃度大于約1,000ppm到小于約9,000ppm。約為3,000ppm的濃度(炭黑材料與硬質(zhì)涂覆材料的質(zhì)量比)是特別合適的。
Bilkadi的美國專利No.5,104,929中描述了一種合適的硬質(zhì)涂覆材料。Bilkadi教導了這樣的光固化耐磨涂料，該涂料包括膠質(zhì)二氧化硅顆粒，該顆粒分散在被質(zhì)子基團取代的烯屬不飽和脂肪族單體及/或脂環(huán)族單體中。具體地說，可固化成耐磨耐候性涂料的涂料組合物包括膠質(zhì)二氧化硅顆粒的分散體，該顆粒的直徑小于約100納米，該顆粒分散在被質(zhì)子基團取代的丙烯酸或甲基丙烯酸的酯或酰胺中。
Bilkadi的美國專利No.5,633,049中描述了另一種合適的硬質(zhì)涂覆材料。Bilkadi教導了這樣的耐酸耐磨涂料，該涂料由不含二氧化硅的保護涂料前體組合物制成，該組合物包括多官能基丙烯酸烯屬不飽和酯、多官能基甲基丙烯酸烯屬不飽和酯或其組合以及丙烯酰胺。
其它硬質(zhì)涂覆材料包括(例如)由功能性硅烷單體衍生得到的室溫固化的硅樹脂、由可水解的硅烷衍生得到的涂料、由丙烯酰氧基功能性硅烷和多官能基丙烯酸酯單體的組合物衍生得到的聚合物、另一些聚合物(例如具有膠質(zhì)二氧化硅的丙烯酸樹脂)以及在單體、低聚物或樹脂上官能化的聚合丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
圖12是背投影屏幕的另一種實施方式的側面正視圖。嵌入型微結構膜24具有硬質(zhì)涂層124，以免該膜受到刮擦或其它損害。硬質(zhì)涂層124可以通過(例如)噴涂法、浸涂法或輥涂法來實施。該方法不需要單獨的防護層66和圖5所示的層疊步驟。
雖然參照示例性的實施例對本發(fā)明進行描述，但是本領域的技術人員可以認識到在不偏離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的情況下，可以對本發(fā)明的形式和細節(jié)進行改變。例如，雖然本發(fā)明示出了光漫射結構和光吸收性結構的具體形狀，但是可以設想該結構可以形成具有附加的或不同的平面或角、附加的邊緣和曲面的各種形狀。還要指出的是位于特定基材上的光漫射結構不必全部都是相同的(例如)高度或形狀。與此相似，位于特定基材上的光吸收性結構不必全部都是相同的(例如)高度或形狀。此外，在此所述的材料組分和工藝可以結合成多種方式；通過例子僅具體描述了部分這種可能的方式，但是所有可能的方式都應看作是包含在本發(fā)明的范圍中。
例如，在第一實施方式中，光漫射肋24由丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物樹脂制成，該樹脂中加有約0.1pph(份/百份)到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。在第二實施方式中，光漫射肋24由乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯樹脂制成，該樹脂中加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。
在第三實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約90％到約95％的丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物以及約5％到約10％的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。所述丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物具有高強度性能，而乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯具有所需的粘度和RI特性。
在第四實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約20％到約95％(更優(yōu)選為約50％到約90％)的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯以及約5％到約80％(更優(yōu)選為約10％到約50％)的丙烯酸改性的環(huán)氧化物低聚物，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。所述丙烯酸改性的環(huán)氧化物低聚物具有所需的粘度和RI特性。
在第五實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約10％到約90％(更優(yōu)選為約25％到約75％)的丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物以及約10％到約90％(更優(yōu)選為約25％到約75％)的丙烯酸改性的環(huán)氧化物低聚物，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。
在第六實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約10％到約80％(更優(yōu)選為約20％到約70％)的丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物、約10％到約70％(更優(yōu)選為約20％到約60％)的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯以及約5％到約65％(更優(yōu)選為約10％到約50％)的丙烯酸改性的環(huán)氧化物低聚物，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。
在第七實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約30％到約70％(更優(yōu)選為約50％)的丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物以及約30％到約70％(更優(yōu)選為約50％)的丙烯酸改性的芳香族聚氨酯低聚物，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。所述丙烯酸改性的芳香族聚氨酯低聚物具有所需的粘度和RI特性。
在第八實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約30％到約90％(更優(yōu)選為約50％到約75％)的丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物以及約10％到約70％(更優(yōu)選為約25％到約50％)的丙烯酸2-(1-萘氧基)乙酯，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。
在第九實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約40％到約80％(更優(yōu)選為約60％)的丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物、約10％到約30％(更優(yōu)選為約20％)的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯以及約10％到約30％(更優(yōu)選為約20％)的丙烯酸2-(1-萘氧基)乙酯，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。
在第十實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約30％到約70％(更優(yōu)選為約50％)的丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物、約10％到約40％(更優(yōu)選為約25％)的丙烯酸改性的環(huán)氧化物低聚物以及約10％到約40％(更優(yōu)選為約25％)的丙烯酸2-(1-萘氧基)乙酯，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。
在第十一實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約30％到約70％(更優(yōu)選為約50％到約60％)的丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物、約5％到約30％(更優(yōu)選為約6％到約15％)的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、約5％到約40％(更優(yōu)選為約15％到約30％)的丙烯酸改性的環(huán)氧化物低聚物以及約5％到約45％(更優(yōu)選為約15％到約35％)的丙烯酸2-(1-萘氧基)乙酯，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。
在第十二實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約30％到約90％(更優(yōu)選為約50％到約80％)的丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物、約5％到約25％(更優(yōu)選為約6.7％到約16.7％)的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯以及約5％到約45％(更優(yōu)選為約10％到約33.3％)的丙烯酸2-(2，4，6-三溴苯氧基)乙酯，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。丙烯酸2-(2，4，6-三溴苯氧基)乙酯具有所需的粘度和RI特性。
在第十三實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約30％到約90％(更優(yōu)選為約50％到約70％)的丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物、約5％到約20％(更優(yōu)選為約6％到約13.3％)的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、約5％到約35％(更優(yōu)選為約10％到約25％)的丙烯酸2-(1-萘氧基)乙酯以及約5％到約35％(更優(yōu)選為約10％到約26.7％)的丙烯酸2-(2，4，6-三溴苯氧基)乙酯，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。
在第十四實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約30％到約70％(更優(yōu)選為約50％)的丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物、約5％到約35％(更優(yōu)選為約16.7％到約25％)的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯以及約10％到約45％(更優(yōu)選為約25％到約33.3％)的其它RI調(diào)節(jié)材料(例如2，2-二(3，5-二溴-4-(丙烯酰氧基-2-羥基丙氧基)苯基)丙烷、丙烯酸2，4-二溴-6-仲丁基-苯酯、丙烯酸2-(萘-2-基磺?；?乙酯以及聚苯乙烯大分子單體)，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。
在第十五實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約30％到約70％(更優(yōu)選為約40％到約50％)的丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物、約15％到約45％(更優(yōu)選為約25％到約33.3％)的丙烯酸2-(1-萘氧基)乙酯以及約5％到約45％(更優(yōu)選為約16.7％到約30％)的其它RI調(diào)節(jié)材料，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。
在第十六實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約40％到約75％(更優(yōu)選為約60％)的丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物、約5％到約15％(更優(yōu)選為約6.7％)的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、約10％到約30％(更優(yōu)選為約20％)的丙烯酸2-(1-萘氧基)乙酯以及約5％到約30％(更優(yōu)選為約13.3％)的其它RI調(diào)節(jié)材料，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。
在第十七實施方式中，光漫射肋24由這樣的樹脂制成，該樹脂含有約40％到約75％(更優(yōu)選為約60％)的丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯低聚物、約5％到約15％(更優(yōu)選為約5.5％到約6.7％)的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、約5％到約25％(更優(yōu)選為約13.3％到約15％)的丙烯酸2-(2，4，6-三溴苯氧基)乙酯以及約10％到約30％(更優(yōu)選為約20％)的其它RI調(diào)節(jié)材料，并加有約0.1pph到約10pph的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮這種光引發(fā)劑；在示例性實施方式中，使用約2pph的該光引發(fā)劑。
在用于形成光漫射肋24的樹脂中，選擇光散射顆粒的添加量以控制屏幕的光學性能，例如增益和視角。在示例性實施方式中，在樹脂中加入光散射顆粒的加料濃度為約0.5％到約30％、優(yōu)選為約2％到約20％、更優(yōu)選為約4％到約15％。在示例性實施方式中，光散射顆粒優(yōu)選為具有高于樹脂(該顆粒分散于其中)的RI。通常，隨著樹脂的RI的增大，光散射顆粒的添加量必需也增加，以保持規(guī)定的峰增益值。此外，當基底22的背面的表面紋理變得較不粗糙時，通常光散射顆粒的添加量必需也增加，以保持規(guī)定的峰增益值。光散射顆粒的合適材料包括(例如)甲基丙烯酸乙酯和聚苯乙烯的共聚物、甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的共聚物以及聚苯乙烯。
權利要求
1.一種組合物，該組合物包含至少約10％的丙烯酸全氟烷基磺酰胺基乙酯；至少約5％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物；至少約1％的丙烯酸酯單體；以及低于約84％的其它反應性組分和非反應性組分。
2.權利要求1所述的組合物，其中所述的丙烯酸酯單體包括濃度至少約為所述組合物的0.1％的多官能基丙烯酸酯單體。
3.權利要求2所述的組合物，該組合物包含至少約1.0％的多官能基丙烯酸酯單體。
4.權利要求2所述的組合物，該組合物包含低于約10％的多官能基丙烯酸酯單體。
5.權利要求2所述的組合物，該組合物包含低于約6％的多官能基丙烯酸酯單體。
6.權利要求2所述的組合物，其中所述的多官能基丙烯酸酯單體是二丙烯酸己二酯。
7.權利要求1所述的組合物，該組合物還包含至少約0.5％的引發(fā)劑。
8.權利要求7所述的組合物，其中所述的引發(fā)劑是光引發(fā)劑。
9.權利要求8所述的組合物，該組合物包含至少約1.0％的光引發(fā)劑。
10.權利要求8所述的組合物，該組合物包含低于約5％的光引發(fā)劑。
11.權利要求8所述的組合物，其中所述的光引發(fā)劑是自由基光引發(fā)劑。
12.權利要求11所述的組合物，其中所述的光引發(fā)劑是苯基二(2，4，6-三甲基苯甲?；?氧化膦。
13.權利要求11所述的組合物，其中所述的光引發(fā)劑是α，α-二乙氧基苯乙酮。
14.權利要求1所述的組合物，該組合物包含低于約70％的丙烯酸全氟烷基磺酰胺基乙酯。
15.權利要求14所述的組合物，該組合物包含低于約50％的丙烯酸全氟烷基磺酰胺基乙酯。
16.權利要求1所述的組合物，其中所述的丙烯酸全氟烷基磺酰胺基乙酯是丙烯酸N-甲基-全氟丁基磺酰胺基乙酯。
17.權利要求1所述的組合物，該組合物包含至少約10％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物。
18.權利要求1所述的組合物，該組合物包含低于約50％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物。
19.權利要求1所述的組合物，該組合物包含低于約40％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物。
20.權利要求1所述的組合物，該組合物包含至少約8％的丙烯酸酯單體。
21.權利要求1所述的組合物，該組合物包含低于約30％的丙烯酸酯單體。
22.權利要求1所述的組合物，該組合物包含低于約20％的丙烯酸酯單體。
23.權利要求1所述的組合物，其中所述的丙烯酸酯單體是丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯。
24.權利要求1所述的組合物，該組合物在聚合前的粘度至少約為400厘泊。
25.權利要求1所述的組合物，該組合物在聚合前的粘度低于約為1,500厘泊。
26.權利要求1所述的組合物，該組合物還包含光吸收性顏料。
27.權利要求26所述的組合物，其中所述的光吸收性顏料是炭黑。
28.權利要求27所述的組合物，其中炭黑的濃度至少約為1000ppm。
29.權利要求27所述的組合物，其中炭黑的濃度約為3000ppm。
30.權利要求27所述的組合物，其中炭黑的濃度低于約10,000ppm。
31.一種包含權利要求1所述組合物的膜。
32.一種包含共聚物的光學材料，該共聚物至少是由丙烯酸全氟烷基磺酰胺基乙酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物和丙烯酸酯單體共聚成的共聚物。
33.權利要求32所述的光學材料，該光學材料具有低于約1.50的折射率。
34.權利要求33所述的光學材料，該光學材料具有低于約1.45的折射率。
35.權利要求32所述的光學材料，該光學材料與聚碳酸酯具有至少約35.7kg/m(2磅/英寸)的剝離力強度。
36.權利要求32所述的光學材料，該光學材料與聚碳酸酯具有至少約71.4kg/m(4磅/英寸)的剝離力強度。
37.一種用于屏幕的膜，該膜包含透光基材；多個置于所述基材上的結構，所述結構限定多個位于該結構之間的凹腔；以及至少部分填充所述凹腔的粘合劑，所述粘合劑包含由丙烯酸全氟烷基磺酰胺基乙酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物和丙烯酸酯單體共聚成的共聚物。
38.權利要求37所述的膜，其中所述的丙烯酸酯單體多官能基丙烯酸酯單體。
39.權利要求37所述的膜，其中所述的共聚物包含引發(fā)劑。
40.權利要求39所述的膜，其中所述的引發(fā)劑是光引發(fā)劑。
41.權利要求37所述的膜，其中所述的多個結構具有第一折射率，而所述粘合劑具有第二折射率，所述的第二折射率小于所述的第一折射率。
42.權利要求38所述的膜，其中所述第一折射率和所述第二折射率之間的差值至少約為0.06。
43.權利要求37所述的膜，該膜還包含憑借所述粘合劑而與所述結構層疊的防護層。
44.權利要求37所述的膜，其中所述的粘合劑完全填滿所述的凹腔。
45.權利要求37所述的膜，其中所述的每個結構都具有底邊和多個壁，隨著所述的壁從所述底邊延伸，所述結構變窄。
46.權利要求45所述的膜，其中所述的每個結構都是肋。
47.權利要求37所述的膜，其中所述的透光基材包含第一材料，并且所述的多個結構包含該第一材料和多個光散射顆粒。
48.權利要求37所述的膜，其中所述的每個結構都是光散射性的。
49.權利要求37所述的膜，其中所述的粘合劑是光吸收性的。
50.權利要求49所述的膜，其中所述的粘合劑包含黑色顏料。
51.一種制膜的方法，該方法包括提供透光基材，該基材具有多個置于所述基材上的結構，所述結構限定多個位于該結構之間的凹腔；以及用粘合劑至少部分地填充所述凹腔，所述粘合劑包含至少約10％的丙烯酸全氟烷基磺酰胺基乙酯；至少約5％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物；以及至少約1％的丙烯酸酯單體。
52.權利要求51所述的方法，其中所述的丙烯酸酯單體包含濃度至少約為所述粘合劑的0.1％的多官能基丙烯酸酯單體。
53.權利要求52所述的方法，其中所述的粘合劑還包含至少約0.5％的引發(fā)劑。
54.權利要求53所述的方法，其中所述的引發(fā)劑是光引發(fā)劑。
55.權利要求51所述的方法，其中所述的多個結構具有第一折射率，而所述粘合劑具有第二折射率，所述的第二折射率小于所述的第一折射率。
56.權利要求55所述的方法，其中所述第一折射率和所述第二折射率之間的差值至少約為0.06。
57.權利要求51所述的方法，該方法還包括用所述的粘合劑將防護層層疊到所述的結構上。
58.權利要求51所述的方法，其中所述的填充凹腔的步驟包括用所述粘合劑將所述凹腔完全填滿。
59.權利要求51所述的方法，其中所述的每個結構都是光散射性的。
60.權利要求51所述的方法，其中所述的粘合劑是光吸收性的。
61.權利要求60所述的方法，其中所述的粘合劑包含顏料。
62.一種組合物，該組合物包含至少約10％的丙烯酸全氟烷基磺酰胺基烷基酯；至少約5％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物；至少約1％的丙烯酸酯單體；以及低于約84％的其它反應性組分和非反應性組分。
63.權利要求1所述的組合物，其中所述的丙烯酸酯單體是丙烯酸全氟烷醇酰胺基烷基酯。
全文摘要
一種組合物(86)，該組合物具有至少約10％的丙烯酸全氟烷基磺酰胺基乙酯、至少約5％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、至少約1％的丙烯酸酯單體以及低于約84％的其它反應性組分和非反應性組分。加有光吸收性顏料的該組合物(86)特別可用作光學元件中的光吸收性粘合劑(86)，該光學元件例如包含全內(nèi)反射結構(24)以散射通過屏幕(88，90)的光線的背投影屏幕(88，90)。
文檔編號G03B21/62GK1894599SQ200480036997
公開日2007年1月10日 申請日期2004年11月12日 優(yōu)先權日2003年12月11日
發(fā)明者彼得·M·奧洛夫松, 帕特里克·A·托馬斯, 艾米·J·蓋茨, 喬治·G·I·摩爾, 帕特麗夏·M·薩武 申請人:3M創(chuàng)新有限公司