包括第一微結(jié)構(gòu)化層和涂層的微結(jié)構(gòu)化漫射體、光學(xué)疊堆以及方法
【專利說明】包括第一微結(jié)構(gòu)化層和涂層的微結(jié)構(gòu)化漫射體、光學(xué)疊堆以 及方法
【背景技術(shù)】
[0001]已描述了多種啞光膜(也描述為防眩膜)和微結(jié)構(gòu)化漫射體。
[0002] 例如，W0 2012/138496描述了用于粘合棱鏡膜疊堆的光學(xué)粘合劑組合物。在一個 實施例中，粘合劑組合物包含聚合物珠。粘合劑層中存在此類珠對漫射光的粘合劑層表面 提供紋理。
[0003] 存在若干用于獲得啞光膜的方法。
[0004] 例如，啞光涂層可通過加入啞光粒子而制得，諸如在US 6,778,240中所述。
[0005] 在又一方法中，能夠?qū)⒎姥Ｄさ谋砻孀兇植诨蚣y理化以提供啞光表面。根據(jù)美國 專利5，820，957，"可通過多種紋理化材料、表面或方法的任一種提供抗反射膜的紋理化表 面。紋理化材料或表面的非限制性的例子包括:具有糙面精整層的膜或襯片、微壓紋膜、含 有所需紋理化圖案或模板的微復(fù)制工具、套管或束帶、輥(諸如金屬輥或橡膠輥，或橡膠涂 布輥)"。
[0006] W02010/141345、W02010/141261、和W0 2011/140018描述了防眩膜和抗反射膜，所 述膜通過澆鑄并固化與工具表面接觸的可聚合樹脂使用從工具微復(fù)制而制成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 在一個實施例中，描述了 一種微結(jié)構(gòu)化漫射體，該微結(jié)構(gòu)化漫射體包括透光膜，該 透光膜包括具有多個峰和谷的第一微結(jié)構(gòu)化表面。涂層設(shè)置在第一微結(jié)構(gòu)化表面上。涂層 部分地填充形成第二微結(jié)構(gòu)化表面的谷，該第二微結(jié)構(gòu)化表面與第一微結(jié)構(gòu)化表面顯著不 同。
[0008] 第一微結(jié)構(gòu)化表面和第二微結(jié)構(gòu)化表面各自可通過以下項來表征:至少一種光學(xué) 特性，諸如霧度或清晰度;或至少一種物理特性，諸如補充累積傾斜度大小、表面粗糙度(例 如，Ra、Rz)或平均高度。第一微結(jié)構(gòu)化表面和第二微結(jié)構(gòu)化表面之間的一種或多種光學(xué)和/ 或物理特性的差值具有至少10%的絕對值。
[0009] 在另一個實施例中，描述了 一種微結(jié)構(gòu)化漫射體，該微結(jié)構(gòu)化漫射體包括透光膜， 該透光膜包括具有多個峰和谷的第一微結(jié)構(gòu)化表面。涂層設(shè)置在第一微結(jié)構(gòu)化表面上，其 中涂層部分地填充形成第二微結(jié)構(gòu)化表面的谷，該第二微結(jié)構(gòu)化表面具有在1.5微米至7.5 微米范圍內(nèi)的Rz。峰不含嵌入的啞光粒子。
[0010] 在另一個實施例中，描述了一種微結(jié)構(gòu)化漫射體，該微結(jié)構(gòu)化漫射體包括透光膜， 該透光膜包括具有多個峰和谷的第一微結(jié)構(gòu)化表面。涂層設(shè)置在第一微結(jié)構(gòu)化表面上，其 中涂層部分地填充形成第二微結(jié)構(gòu)化表面的谷。該第二微結(jié)構(gòu)化表面具有在0.75微米至4 微米范圍內(nèi)的平均高度。
[0011] 在另一個實施例中，描述了 一種微結(jié)構(gòu)化漫射體，該微結(jié)構(gòu)化漫射體包括透光膜， 該透光膜包括具有多個峰和谷的第一微結(jié)構(gòu)化表面。涂層設(shè)置在第一微結(jié)構(gòu)化表面上，其 中涂層部分地填充形成第二微結(jié)構(gòu)化表面的谷。涂層具有至少0.5微米的平均厚度。
[0012] 另外描述了包括本文所述微結(jié)構(gòu)化漫射體的光學(xué)膜疊堆以及制備微結(jié)構(gòu)化制品 的方法。
【附圖說明】
[0013] 圖1A為第一微結(jié)構(gòu)化表面的不意性側(cè)視圖；
[0014] 圖1B為第一微結(jié)構(gòu)化表面的不意性側(cè)視圖，該第一微結(jié)構(gòu)化表面還包括形成第二 微結(jié)構(gòu)化表面的涂層；
[0015] 圖2A為微結(jié)構(gòu)凹陷的示意性側(cè)視圖；
[0016]圖2B為微結(jié)構(gòu)凸起的不意性側(cè)視圖；
[0017] 圖3A為規(guī)則設(shè)置的微結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖；
[0018] 圖3B為不規(guī)則設(shè)置的微結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖；
[0019]圖4為微結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)視圖；
[0020]圖5為包括微結(jié)構(gòu)的一部分的光學(xué)膜的不意性側(cè)視圖，該微結(jié)構(gòu)包括嵌入的啞光 粒子；
[0021 ]圖6為切削工具系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；
[0022]圖7A-7D為各種切削器的示意性側(cè)視圖；
[0023]圖8A-8D為各種微結(jié)構(gòu)化表面的光學(xué)顯微圖像，該微結(jié)構(gòu)化表面由所呈現(xiàn)的工具 表面制成；
[0024]圖9A-9D為各種微結(jié)構(gòu)化表面的光學(xué)顯微圖像，該微結(jié)構(gòu)化表面由另一個所呈現(xiàn) 的工具表面制成；
[0025] 圖10為8A-8D的微結(jié)構(gòu)化表面的補足累積傾斜度大小分布的圖；
[0026] 圖11為9A-9D的微結(jié)構(gòu)化表面的補足累積傾斜度大小分布的圖；
[0027] 圖12為包括微結(jié)構(gòu)化漫射體的光重定向膜的示意性側(cè)視圖；
[0028]圖13為另一個光重定向膜的示意性側(cè)視圖；
[0029] 圖14為光學(xué)疊堆的示意性側(cè)視圖；
[0030] 圖15A-15B為各種微結(jié)構(gòu)化表面的光學(xué)顯微圖像，該微結(jié)構(gòu)化表面由另一個所呈 現(xiàn)的工具表面制成；
[0031] 圖16A-16B為各種微結(jié)構(gòu)化表面的光學(xué)顯微圖像，該微結(jié)構(gòu)化表面由另一個所呈 現(xiàn)的工具表面制成；
[0032] 圖17為154、158、164、和168的微結(jié)構(gòu)化表面的補足累積傾斜度大小分布的圖； [0033]圖18為154、158、164、和168的微結(jié)構(gòu)化表面的補足累積1傾斜度大小分布的圖； [0034]圖19為154、158、164、和168的微結(jié)構(gòu)化表面的補足累積 7傾斜度大小分布的圖。
【具體實施方式】
[0035]本發(fā)明描述了微結(jié)構(gòu)化漫射體。在一些實施例中，微結(jié)構(gòu)化漫射體可適于用作防 眩膜(也描述為啞光膜）。參考圖1A，微結(jié)構(gòu)化漫射體100包括通常設(shè)置于透光（即，透明）基 材50上的第一微結(jié)構(gòu)化表面層60。第一微結(jié)構(gòu)化表面包括多個峰（例如，70)和谷。參考圖 1B，涂層80設(shè)置在第一微結(jié)構(gòu)化表面上。涂層部分地填充形成第二微結(jié)構(gòu)化表面的谷。 [0036]基材50以及微結(jié)構(gòu)化漫射體一般具有至少85 %或90 %、并且在一些實施例中至少 91 %、92%、93%或更大的透射率。
[0037] 透明基材可為膜。（例如，膜)基材厚度通常取決于預(yù)期用途。對于多數(shù)應(yīng)用而言， 基材厚度優(yōu)選地小于約〇. 5mm，并且更優(yōu)選地為約0.02mm至約0.2mm。作為另外一種選擇，透 明膜基材可為光學(xué)(例如，照明）顯示器，通過該顯示器可顯示文本、圖形、或其他信息。透明 基材可包含任何下述材料或由其組成:多種非聚合材料，諸如玻璃;或各種熱塑性的和交聯(lián) 的聚合材料，諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、（例如雙酚A)聚碳酸酯、醋酸纖維素、聚（甲 基丙烯酸甲酯)和聚烯烴諸如常用于各種光學(xué)裝置中的雙軸取向的聚丙烯?？扇芜x地對基 材進行處理，例如化學(xué)處理(諸如、底漆）、電暈處理(諸如空氣或氮氣電暈處理）、等離子體 處理、火焰處理、或光化輻射處理，以改善粘附力。
[0038] 微結(jié)構(gòu)化漫射體通常包括相對厚的微結(jié)構(gòu)化表面層。微結(jié)構(gòu)化層通常具有至少 〇. 5微米、優(yōu)選至少1微米、并且更優(yōu)選至少2或3微米的平均厚度（"t"）。微結(jié)構(gòu)化層通常具 有不大于15、14、13、12、11、或10微米的平均厚度。
[0039] 在一些實施例中，微結(jié)構(gòu)可以為凹陷，也稱為谷。例如，圖2A為包括凹陷微結(jié)構(gòu)320 或微結(jié)構(gòu)空穴的微結(jié)構(gòu)化層310的示意性側(cè)視圖。工具表面(微結(jié)構(gòu)化表面自所述工具表面 形成)通常包括多個凹陷。微結(jié)構(gòu)化漫射體的微結(jié)構(gòu)通常為突出部，也稱為峰。例如，圖2B為 包括突起微結(jié)構(gòu)340的微結(jié)構(gòu)化層330的示意性側(cè)視圖。圖8A-9D和圖15A-16B示出了例示性 微結(jié)構(gòu)化表面的各種光學(xué)顯微圖像，該微結(jié)構(gòu)化表面包括多個峰和圍繞峰的多個谷。
[0040]在一些實施例中，微結(jié)構(gòu)可形成規(guī)則圖案。例如，圖3A為在主表面415中形成規(guī)則 圖案的微結(jié)構(gòu)410的示意性俯視圖。然而，微結(jié)構(gòu)通常形成不規(guī)則圖案。例如，圖3B為形成不 規(guī)則圖案的微結(jié)構(gòu)420的示意性俯視圖。在一些情況下，微結(jié)構(gòu)可形成顯得無規(guī)的偽無規(guī)圖 案。
[0041] (例如分立的)微結(jié)構(gòu)可通過傾斜度表征。圖4為微結(jié)構(gòu)化層140的一部分的示意性 側(cè)視圖。具體地講，圖4示出了在主表面120中并且面向主表面142的微結(jié)構(gòu)160。微結(jié)構(gòu)160 在其整個表面上具有傾斜度分布。例如，微結(jié)構(gòu)在位置510處具有傾斜度Θ，其中Θ為法線520 與切線530之間的角度，法線520在位置510垂直于微結(jié)構(gòu)表面(α = 90度），切線530為在相同 位置處的微結(jié)構(gòu)表面的切線。傾斜度Θ也為切線530與微結(jié)構(gòu)化層的主表面142之間的角度。
[0042] 在一些實施例中，峰微結(jié)構(gòu)基本上不含(例如，無機氧化物或聚合物)啞光粒子。然 而，即使不存在啞光粒子，微結(jié)構(gòu)70也可包括(例如，氧化鋯或二氧化硅)納米粒子30,如圖1 中所示。
[0043]選擇納米粒子的尺寸以避免顯著的可見光散射?？赡芟Ｍ褂枚喾N類型的無機氧 化物粒子的混合物，以便使光學(xué)性能或材料性能達(dá)到最優(yōu)，并且降低組合物的總成本。經(jīng)表 面改性的膠體納米粒子可為(例如非締合)原生粒度或締合粒度為至少lnm或5nm的無機氧 化物粒子。原生粒度或締合粒度通常小于l〇〇nm、75nm或50nm。通常，原生粒度或締合粒度小 于40nm、30nm、或20nm。優(yōu)選的是，納米粒子為非締合的?？苫谕干潆娮语@微鏡(TEM)對這 些粒子進行測量。表面改性的膠體納米粒子基本上可以充分凝結(jié)。
[0044]充分凝結(jié)的納米粒子(除二氧化硅之外）的結(jié)晶度（以分離的金屬氧化物粒子的形 式測量)通常大于55%、優(yōu)選地大于60%、并且更優(yōu)選地大于70%。例如，結(jié)晶度可在至多約 86 %或更高的范圍內(nèi)。結(jié)晶度可通過X射線衍射技術(shù)測定。凝結(jié)的晶體(例如，氧化鋯)納米 粒子具有高的折射率，而無定形的納米粒子通常具有低的折射率。
[0045] 由于顯著更小的納米粒子尺寸，這種納米粒子不形成微結(jié)構(gòu)。相反，微結(jié)構(gòu)包括多 個納米粒子。
[0046] 在其他實施例中，一部分微結(jié)構(gòu)可包括嵌入的啞光粒子。
[0047] 啞光粒子通常具有大于約0.25微米(250納米）、或大于約0.5微米、或大于約0.75 微米、或大于約1微米、或大于約1.25微米、或大于約1.5微米、或大于約1.75微米、或大于約 2微米的平均尺寸。更小的啞光粒子為包括相對較薄的微結(jié)構(gòu)化層的啞光膜的典型特點。但 對于其中微結(jié)構(gòu)化層較厚的實施例，啞光粒子的平均尺寸可高至5微米或10微米。啞光粒子 的濃度可為至少1重量％或2重量％至約5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％或10 重量％或更大。
[0048] 圖5為包括設(shè)置于基材850上的微結(jié)構(gòu)化層860的光學(xué)膜800的示意性側(cè)視圖。微結(jié) 構(gòu)化層860包括附著至基材850的第一主表面810以及分散于聚合粘結(jié)劑840中的多個啞光 粒子830和/或啞光粒子聚集體。在一些優(yōu)選的實施例中，相當(dāng)大一部分，諸如至少約50%、 或至少約60 %、或至少約70 %、或至少約80 %、或至少約90 %的微結(jié)構(gòu)870不存在啞光粒子 830或啞光粒子聚集體880。因此，不大于50%、40%、30%、20%、10%的峰包括嵌入的啞光 粒子。據(jù)推測，（例如，二氧化硅或CaC0 3)啞光粒子的存在可提供改進的耐用性，即使當(dāng)這種 啞光粒子的存在不足以提供所需的清晰度和霧度特性時，如隨后所述。然而，由于相對較大 的啞光粒子尺寸，因此難以將啞光粒子保持均勻地分散于涂層組合物中。這可導(dǎo)致施用的 啞光粒子的濃度的變化(特別是就纖維網(wǎng)涂層而言），這進而導(dǎo)致(例如，光學(xué))性質(zhì)的變化。 在一些實施例中，微結(jié)構(gòu)化表面的基本上所有峰均不含(例如，嵌入的)啞光粒子。
[0049] 對于其中微結(jié)構(gòu)的至少一部分包括嵌入的啞光粒子或聚集的啞光粒子的實施例， 啞光粒子的平均尺寸通常足夠小于微結(jié)構(gòu)的平均尺寸（例如，例如至少為約2分之一或更 ?。沟盟鰡」饬Ｗ颖晃⒔Y(jié)構(gòu)化層的可聚合樹脂組合物所圍繞，如圖5所示。
[0050] 當(dāng)微結(jié)構(gòu)化層包括嵌入的啞光粒子時，該微結(jié)構(gòu)化層通常具有比粒子的平均尺寸 大至少約0.5微米、或至少約1微米、或至少約1.5微米、或至少約2微米、或至少約2.5微米、 或至少約3微米的平均厚度"t"。
[0051] 可使用任何合適的制造方法來制備第一微結(jié)構(gòu)化表面。通常通過澆鑄和固化與工 具表面接觸的可聚合樹脂組合物來制造微結(jié)構(gòu)，諸如在美國專利5,175，030(Lu等人)和5， 183,597(Lu)中所述。可使用任何可用的制造方法，諸如通過使用雕刻或金剛石車削而制造 工具。示例性的金剛石車削系統(tǒng)和方法可包括和利用例如P CT已公布的專利申請W0 0