專利名稱：具有可控的散射/透射特性的光學(xué)層壓制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有可控的光散射和透射性能的光學(xué)層壓制品。
背景技術(shù)：
反射式液晶顯示裝置和透反式液晶顯示裝置(其中將穿過液晶層的入射光在反射層反射、然后再次穿過液晶層以傳輸所顯示的圖像到達(dá)觀察者的眼睛)一般通過將光學(xué)膜放置在液晶層表面和/或液晶層與反射層之間而實(shí)現(xiàn)光的散射，從而提高寬視角的圖像的可見度。光的散射也被認(rèn)為是光的漫射。
用于得到散射光的常規(guī)方法包括將透明的細(xì)顆粒分散于塑料膜中以散射光的方法，以及將塑料膜的表面變粗糙以散射光的方法。
還提出了其中通過利用細(xì)分區(qū)域的折射率不同于雙折射膜(由其中分散有雙折射性能不同的細(xì)分區(qū)域的雙折射膜的層壓制品構(gòu)成)的折射率來實(shí)現(xiàn)光的散射的方法(參見日本未審專利申請(qǐng)公開第11-174211號(hào))。
還提出了其中分散有細(xì)密結(jié)晶區(qū)域的聚合物膜，其中細(xì)分區(qū)域與其它部分的折射率不同，從而具有光的散射性能(參見，例如日本未審專利申請(qǐng)第11-326610號(hào)，2000-266936號(hào)和2000-275437號(hào))。
此外，還提出了通過利用壓敏粘合劑來層壓上述薄膜的方法，其中壓敏粘合劑含有折射率不同于壓敏粘合劑的折射率的填料(參見日本未審專利公開第11-223712號(hào))。
然而，由于所有上述的光散射方法基本上各向同性地散射光，所以這些方法是不利的，因?yàn)槲词褂帽彻獾姆瓷湫鸵壕習(xí)a(chǎn)生較暗的圖像。
為了克服該問題，已在銷售光漫射膜，其中在聚合物膜內(nèi)在膜的厚度方向上以柱形形式形成多個(gè)高折射率的區(qū)域。據(jù)說該光漫射膜可以根據(jù)光的入射角而實(shí)現(xiàn)選擇性視角/漫射性能。
與常規(guī)的各向同性散射型膜相比，該漫射膜在特定的視角內(nèi)事實(shí)上可以產(chǎn)生相對(duì)明亮的圖像。
然而，甚至在入射光少的位置使用的液晶顯示裝置、諸如蜂窩電話的情況下，也需要亮度高的圖像，因?yàn)樵趯捯暯欠秶鷥?nèi)正面亮度和可見度均有所提高。
本發(fā)明的目的是解決常規(guī)技術(shù)的這些問題，并且提供具有選擇性光漫射性能、能夠在比常規(guī)技術(shù)更寬的視角內(nèi)產(chǎn)生更明亮的圖像、而且還具有光會(huì)聚性能的光學(xué)層壓制品。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下內(nèi)容。
(1)一種光學(xué)層壓制品，其特征在于它包含光漫射膜和光散射層，光漫射膜包含用于透射并散射光的折射率不同的兩相，其中折射率較大的一相包括許多具有在膜的厚度方向上延伸的圓柱形結(jié)構(gòu)的區(qū)域，光散射層用于透射并散射光。
(2)根據(jù)(1)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于在膜的厚度方向延伸的各柱狀結(jié)構(gòu)的軸在光漫射膜內(nèi)彼此平行，并且所述的軸與膜垂直。
(3)根據(jù)(1)或(2)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于光漫射膜的兩相的折射率至少相差0.005至0.2。
(4)根據(jù)(1)至(3)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于光漫射膜由輻射敏感性的聚合物材料制得。
(5)根據(jù)(1)至(4)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于光散射層包含基體樹脂和填料。
(6)根據(jù)(5)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于光散射膜中的基體樹脂與填料之間的折射率相差0.05至0.5。
(7)根據(jù)(5)或(6)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于光散射層的填料是球形的。
(8)根據(jù)(5)至(7)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于光散射層的基體樹脂是一種壓敏粘合劑。
(9)根據(jù)(8)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于光散射層包含壓敏粘合劑作為基體樹脂，光散射層與光漫射膜疊層并接觸。
(10)根據(jù)(1)至(7)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于利用壓敏粘合劑將光漫射膜粘合到光散射層上。
(11)根據(jù)(1)至(10)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于光學(xué)層壓制品是將光漫射膜和光散射層一體化的光學(xué)膜。
(12)根據(jù)(1)至(8)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于一種或多種其它的層和/或膜設(shè)置于光漫射膜與光散射層之間。


圖1A和1B是光漫射膜的截面圖以及垂直入射光的透射和散射性能圖，所述的光漫射膜包含其中具有圓柱形結(jié)構(gòu)的高折射率區(qū)域的聚合物膜。
圖2A和2B是光散射層的截面圖以及垂直入射光的透射和散射性能圖，所述的光散射層包含其中填有填料的聚合物膜。
圖3A-3C是光學(xué)膜的截面圖以及垂直入射光的透射和散射性能圖，所述的光學(xué)膜是通過層壓光漫射膜(它包含其中具有圓柱形結(jié)構(gòu)的高折射率區(qū)域的聚合物膜)、光散射層(它包含其中引入填料的聚合物膜)和光散射性壓敏粘合劑層(它包含其中引入填料的壓敏粘合劑)得到的。
圖4是液晶顯示裝置的示意性截面圖。
圖5是另一種液晶顯示裝置的示意性截面圖。
圖6A和6B是表示在蜂窩電話中使用光學(xué)膜的一個(gè)例子的正視圖和部分側(cè)視圖。
圖7是用于解釋實(shí)施例中的光敏聚合物的曝光方法的圖形。
圖8是用于解釋實(shí)施例中評(píng)價(jià)光學(xué)膜的反射散射性能的方法的圖形。
圖9是表示實(shí)施例中的光學(xué)膜的反射散射性能的圖形。
圖10A和10B是表示對(duì)比例中的漫射膜的反射散射性能的圖形。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的光學(xué)層壓制品的特征在于它是包含光漫射膜和光散射層的光學(xué)層壓制品。特別優(yōu)選的實(shí)施方案是包含光漫射膜和光散射層的光學(xué)膜，因此，下面主要通過參照這樣的光學(xué)膜來描述本發(fā)明。然而，從下面的描述可明顯看出，甚至當(dāng)許多其它的膜和/或?qū)哟嬖谟诠饴淠づc光散射層之間或者外側(cè)時(shí)，也可以得到相同的作用效果。
(光漫射膜)本發(fā)明所用的光漫射膜包含用于透射并散射光的折射率不同的兩相，其中折射率較大的一相包括許多具有在膜的厚度方向上延伸的圓柱形結(jié)構(gòu)的區(qū)域。
通過參照附圖來描述該光漫射膜中的光漫射現(xiàn)象。
圖1A是具有以圓柱形形成的高折射率區(qū)域的光漫射膜1的截面圖。按照與膜表面垂直定向的方式在聚合物膜2內(nèi)形成其直徑接近于光的波長(zhǎng)的圓柱形高折射率區(qū)域3。圓柱形高折射率區(qū)域3起到圓柱形透鏡的作用，從而使得垂直于膜、即平行于圓柱體的縱軸的入射光按照高斯分布進(jìn)行散射，其半寬度例如約為10至20°。在圖1A的光漫射膜1中，當(dāng)相對(duì)于膜1的入射角很大、以至于光線以較大的傾斜角相對(duì)于圓柱體的縱軸進(jìn)入時(shí)，光的散射性能消失并且表現(xiàn)出高透射性。例如，以相對(duì)于膜表面45至60°的角入射的光以實(shí)質(zhì)上無散射的形式透射。
圖1B表示在入射光與膜表面垂直的角度(入射角為0°)的出射角為θ的并且穿過膜的透射光的強(qiáng)度。透射光的強(qiáng)度是高斯分布，散射范圍和選擇性可以用該半寬度表示。在圖1B中，半寬度為10°。
由于該選擇性光散射和透射性能，當(dāng)將膜用于反射或透反液晶顯示屏等時(shí)，顯示屏可以在觀察者前面的視野內(nèi)具有選擇性高亮度的反射性能。
本發(fā)明所用的光漫射膜中的圓柱形結(jié)構(gòu)的截面尺寸不受限制，但是優(yōu)選10nm至100μm。
用于形成本發(fā)明所用的光漫射膜中的圓柱形結(jié)構(gòu)的方法沒有具體的限制，可選自所有的常規(guī)已知方法，然而，優(yōu)選的是選擇性照射具有輻射敏感性的聚合物膜并由此形成高折射率的圓柱形結(jié)構(gòu)的方法。聚合物在照射前可以是預(yù)聚物或單體，如果需要的話，可以通過諸如照射之后的加熱之類的方法進(jìn)行聚合。輻射敏感性聚合物膜中的圓柱形結(jié)構(gòu)可通過照射輻射敏感性聚合物膜、通過在輻射敏感性聚合物膜的表面上形成所需圖案的掩膜來形成。掩膜可利用公知的如光刻法的方法來形成。另外，還可以將輻射源在輻射敏感性聚合物膜上掃描以直接形成輻射敏感性區(qū)域。還可以使用通過激光束或其它方法在聚合物膜內(nèi)形成孔的方法以及將高折射率的物質(zhì)填入孔內(nèi)的方法。
具有圓柱形結(jié)構(gòu)的區(qū)域的形成和定向不限于圓形面以及與膜垂直的方向，但是圓柱形結(jié)構(gòu)可以具有橢圓形或其它截面形狀，形狀和尺寸可以不是固定的，或者可以通過形成與膜之間的傾斜角而變平行。另外，如果它們基本上平行的話也是足夠的。
用于在其中通過輻射曝光形成高折射率區(qū)域的輻射敏感性聚合物膜的材料沒有具體的限制，但是，例如可以使用購買自DuPont的OMNIDEX(注冊(cè)商標(biāo))、HRF 150和HRF600。
聚合物膜基體和高折射率區(qū)域的折射率在本發(fā)明中沒有具體的限制，可以通過考慮與其它元件諸如所用的光學(xué)元件相匹配而進(jìn)行選擇，但是，折射率優(yōu)選為1.2至1.8，更優(yōu)選1.35至1.8，并且更優(yōu)選接近1.48。雙折射因存在著色作用而不是優(yōu)選的，但是，雙折射可存在于可以允許雙折射的應(yīng)用中。聚合物膜基體和高折射率區(qū)域本身均優(yōu)選由透光率高的材料制成。聚合物膜基體與高折射率區(qū)域之間的折射率差值優(yōu)選盡可能地大，但是將折射率的差值設(shè)定在0.005至0.2。如果折射率的差值小于0.005，則很難得到滿意的散射性能。
聚合物膜原料與高折射率區(qū)域的折射率在這兩相的界面處可以有很大的變化，但是，由于可以得到優(yōu)選的散射性能而優(yōu)選漸進(jìn)的變化。
本發(fā)明所用的光漫射膜的厚度沒有限制，但是通常為約2μm至100μm。根據(jù)使用目的適當(dāng)?shù)赜稍摲秶x定厚度。
(光散射層)下面以相同的方式描述本發(fā)明所用的光散射層。
在本發(fā)明中，光散射層通常是指基本上具有各向同性光散射性能的透光層。這樣的光散射層可通過背景技術(shù)中所述的各種方法來產(chǎn)生，但是，光散射層一般通過將填料引入透光樹脂基體來構(gòu)成。尤其是，使用壓敏粘合劑作為基體樹脂的層易于粘合并層壓到光漫射膜上，而且是優(yōu)選的。然而，在本發(fā)明中，光散射層自身的粘性不是實(shí)質(zhì)性的需要。將光漫射膜和光散射層(即，光散射膜)分別使用壓敏粘合劑(如果需要的話，可以使用不同于壓敏粘合劑的粘合劑)進(jìn)行粘合并層壓，樹脂組合物在光漫射膜上形成光散射層(例如通過擠塑或涂布)，或者只是將光漫射膜和光散射層(即，光散射膜)堆積在一起而沒有使用壓敏粘合劑層。
本發(fā)明的光學(xué)層壓制品不限于將光散射層進(jìn)行層壓以與光漫射膜直接接觸的實(shí)施方案，但是，如上所述，一種或多種層和/或膜可以存在于光漫射膜與光散射層之間或外側(cè)。
圖2A表示光散射層的示意性截面圖，所述的光散射層在壓敏粘合劑或基體樹脂中含有填料，圖2B按照與圖1B相同的方式表示透射光的散射強(qiáng)度。當(dāng)將圖2B與圖1B相比較時(shí)，可以看出其不同于圖1A的光漫射膜的選擇性散射性能(以具體寬度表示的散射)，幾乎全部的入射角內(nèi)都表現(xiàn)出溫和的散射性能。
本發(fā)明所用的光散射層沒有具體的限制，只要所述層的透光強(qiáng)度具有如圖2B所示的性能。例如，可以使用其中引入并分散有透明細(xì)顆粒的塑料膜、其中引入并分散有具有不同的雙折射性能的細(xì)分區(qū)域的雙折射膜或雙折射膜的層壓制品，或者其中分散并分布有由同一聚合物構(gòu)成的微細(xì)結(jié)晶區(qū)域的聚合物膜，然而優(yōu)選通過將填料填入壓敏粘合劑所構(gòu)成的層。壓敏粘合劑層也是有利的，這是由于利用壓敏粘合劑將所述的層、所述的膜或其它光學(xué)元件層壓以與光散射層接觸，所以能夠很容易地防止所述的層、所述的膜或光學(xué)元件與光散射層之間(除了發(fā)生在光散射層和光漫射膜之間以外，還包括發(fā)生在光散射層與不同于光漫射膜的膜或?qū)?、例如反射板之間)產(chǎn)生的減少光的透射效率的空間，并且可以提高液晶顯示裝置的圖像對(duì)比度和可見度。
在該類型的光散射層中，可以將寬角度形式的入射光在寬角度范圍內(nèi)散射，這樣提供了能夠使用寬范圍內(nèi)的各個(gè)方向光的效果并且提高了寬視野面的可見度。
用于構(gòu)成光散射層的壓敏粘合劑的例子包括樹脂諸如聚酯基樹脂、環(huán)氧基樹脂、聚氨酯基樹脂、硅基樹脂和丙烯?；鶚渲?。這些樹脂可以單獨(dú)使用或者以其中的兩種或多種的組合形式使用。在這些樹脂中，丙烯?；鶚渲莾?yōu)選的，因?yàn)樗浪?、耐熱、耐光等的可靠性?yōu)良，粘著力和透明性良好，并且制備以獲得適宜于液晶顯示裝置的折射率是容易的。丙烯?；鶋好粽澈蟿┑睦影ū；鶈误w諸如丙烯酸及其酯、甲基丙烯酸及其酯、丙烯酰胺和丙烯腈的均聚物和共聚物，以及這些丙烯?；鶈误w中的至少一種與乙酸乙烯酯、馬來酸酐和芳香族的乙烯基單體諸如苯乙烯的共聚物。尤其是優(yōu)選一種聚合物，其包含產(chǎn)生粘性的主要單體，諸如丙烯酸亞乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸2-乙基己基酯，作為粘合成分的單體，諸如乙酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯酰胺、苯乙烯、甲基丙烯酸酯和丙烯酸甲酯，以及用于提高粘合力或者賦與交聯(lián)起始點(diǎn)的含官能團(tuán)的單體，諸如甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸、甲基丙烯酸羥基乙酯、甲基丙烯酸羥基丙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯和馬來酸酐，且該聚合物具有-60攝氏度至-15攝氏度的Tg(玻璃轉(zhuǎn)變溫度)以及200,000至1,000,000的重均分子量。
作為壓敏粘合劑的硬化劑，例如可以使用金屬螯合物基、異氰酸酯基和環(huán)氧基交聯(lián)劑，如果需要的話，可以單獨(dú)使用或者以其中的兩種或多種的組合形式使用。優(yōu)選將丙烯?；鶋好粽澈蟿┗旌?，從而在含有以下所述的填料的情況下粘合力為100至2,000g/25mm。如果粘合力小于100g/25mm，則耐候性差，尤其是在高溫和高濕度下會(huì)發(fā)生分離，然而，如果粘合力超過2000g/25mm，則重新涂覆是不可能的，或者即使能夠重復(fù)涂覆，也會(huì)不利地留下壓敏粘合劑的殘余物。丙烯?；鶋好粽澈蟿┑恼凵渎蕛?yōu)選為1.45至1.70，更優(yōu)選1.5至1.65。
通常用于散射光、構(gòu)成光散射層的填料的例子包括無機(jī)白色顏料諸如二氧化硅、碳酸鈣、氫氧化鋁、氫氧化鎂、粘土、滑石和二氧化鈦、以及有機(jī)透明的或白色顏料諸如丙烯酸樹脂、聚苯乙烯樹脂、環(huán)氧樹脂和硅樹脂。當(dāng)選擇丙烯?；鶋好粽澈蟿r(shí)，具有本發(fā)明所規(guī)定的折射率差值的硅珠粒和環(huán)氧樹脂珠粒是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈冊(cè)诒┧峄鶋好粽澈蟿┲芯哂袃?yōu)良的分散性，由此可以得到均勻、良好的光散射。至于填料的形狀，優(yōu)選能夠給出均勻的光散射的球形填料。
填料的粒度適宜為0.1至20.0μm，優(yōu)選0.5至10.0μm，更優(yōu)選1.0至10.0μm。如果粒度小于0.1μm，則很難顯示出通過含有填料所得到的效果，并且光散射性能下降，從而在圖像的背景上很容易產(chǎn)生鋁顏色。另一方面，盡管必須將光線進(jìn)行精細(xì)分散以得到白紙性能(paper white property)，但是如果粒度超過20.0μm，則圖像元素的背景因過度粗糙的粒子、白紙性能的降低以及圖像結(jié)果的對(duì)比度差而易于表現(xiàn)為皺片狀態(tài)。
本發(fā)明所用的填料的折射率必須與壓敏粘合劑的折射率相差0.05至0.5。這些折射率之間的差值優(yōu)選為0.05至0.3。如果折射率的差值小于0.05，則不可能得到光散射性能以及良好的白紙性能，然而，如果折射率的差值超過0.5，則會(huì)發(fā)生太強(qiáng)的內(nèi)部散射以引起所有光線的透射性減小并且不可能得到白紙性能。由于調(diào)節(jié)的容易性以及良好的生產(chǎn)率，所以填料的折射率優(yōu)選低于壓敏粘合劑的折射率。
在本發(fā)明的光散射層中，填料的含量?jī)?yōu)選為1.0至40.0wt％，更優(yōu)選為3.0至20.0wt％，按照壓敏粘合劑計(jì)。如果填料的含量小于1.0wt％，則不容易顯示出通過含有填料所得到的光散射效果，光散射性能下降，并且很難得到本發(fā)明的效果、也就是寬視角范圍內(nèi)的正面亮度和可見度提高。另一方面，如果填料的含量超過40.0wt％，則光散射層的粘合力下降，從而容易引起分離并損害耐用性，并且很難發(fā)揮出作為光散射層的功能。
通過將填料引入本發(fā)明的樹脂基體所構(gòu)成的光散射層(光散射膜)的適宜例子包括將填料(其包含與樹脂的折射率相差0.05至0.5、優(yōu)選0.05至0.3、粒度為5nm至50μm的無機(jī)或有機(jī)細(xì)顆粒)引入纖維素基樹脂所制成的光散射性平板膜。將纖維素基樹脂用于透光性樹脂是因?yàn)殡p折射較小以及為了提高粘合性，將所述的膜與極化板一起進(jìn)行氧化處理。折射率的差值為0.05或更大，原因是，如果差值小于0.05，則不可能得到實(shí)質(zhì)性的散射效果，為了達(dá)到散射，必須以非常大的量加入填料。折射率的差值為0.5或更小，優(yōu)選0.3或更小，原因是，如果折射率的差值超過0.5，則必須減小透光樹脂中填料的含量并且不可能得到均勻的光散射層。粒度為5nm或更大，原因是，如果粒度小于5nm，則在樹脂層內(nèi)的分散變得困難，并且可得到的均勻細(xì)顆粒物質(zhì)的限度為5nm。另外，粒度為50μm或更小，原因是，如果粒度超過50μm，則填料從樹脂層表面伸出以形成粗糙表面，結(jié)果，將表面變白以降低圖像元素的可見度，同時(shí)增加了膜的厚度以限制可模壓的填料或樹脂。
引入光散射膜的填料適宜為塑料珠粒，更優(yōu)選透明度高、與基體樹脂的折射率差值在上述范圍內(nèi)的塑料珠粒。這樣的塑料珠粒的例子包括三聚氰胺珠粒(折射率1.57)、丙烯?；榱?折射率1.49)、丙烯?；?苯乙烯珠粒(折射率1.54)、聚碳酸酯珠粒、聚乙烯珠粒和乙烯基氯珠粒。另外，還可以使用無機(jī)填料諸如二氧化鈰(CeO2，折射率1.63)。在二氧化鈰的情況下，可利用小至約5nm的細(xì)顆粒。從這些填料中，可以適當(dāng)?shù)剡x擇并使用如上所述的粒度為5nm至50μm的填料。
在加入以上所述的有機(jī)填料形式的透明填料的情況下，有機(jī)填料很容易在樹脂組合物中產(chǎn)生沉淀，因此可以加入諸如二氧化硅之類的無機(jī)填料以防止沉淀。當(dāng)加入的無機(jī)填料的量加大時(shí)，防止有機(jī)填料沉淀的效果變大，但是，這樣會(huì)不利地影響涂層的透明性。例如，通過以0.1wt％至小于10wt％的量引入其粒度優(yōu)選為0.5μm或更低的無機(jī)填料可以防止沉淀作用。
纖維素基樹脂的折射率通常為1.46至1.54，但是，當(dāng)樹脂的折射率與填料的折射率相比而較低時(shí)，通過將折射率高的無機(jī)細(xì)顆粒、諸如TiO2(折射率2.3-2.7)、Y2O3(折射率1.87)、La2O3(折射率1.95)和ZrO2(折射率2.05)加入到光散射膜中至可以保持散射性能的程度來提高折射率。
(包含光漫射膜和光散射層的光學(xué)膜和層壓制品)下面描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案光學(xué)膜。
圖3A表示本發(fā)明的光學(xué)膜13的示意性截面圖，其中具有上述的光漫射性能的光漫射膜11包含用于透射并散射光的折射率不同的兩相，折射率較大的一相包括許多具有在膜的厚度方向上延伸的圓柱形結(jié)構(gòu)的區(qū)域，并且層壓了具有上述散射性能的光散射性壓敏粘合劑層12。圖3B表示光學(xué)膜16的示意性截面圖，其中用壓敏粘合劑(優(yōu)選一種粘合劑)15將與圖3A相同的光漫射膜11和非粘性的光散射膜14相粘合。圖3C按照與圖1B和圖2B相同的方式表示圖3A和3B的光學(xué)膜的透射光強(qiáng)度。通過本發(fā)明的光學(xué)膜13或16所得到的圖3B的透射光強(qiáng)度是通過光漫射膜11所得到的圖1B的透射光強(qiáng)度與通過光散射性壓敏粘合劑12或光散射膜14所得到的圖2B的透射光強(qiáng)度的總和。由于該原因，可以提高通過選擇性散射性能所得到的正面亮度以及通過溫和的散射性能所得到的寬視角范圍內(nèi)的可見度。
在本發(fā)明的光學(xué)層壓制品中，正如以上所描述的那樣，不需要將光漫射膜與光散射層總是以彼此直接接觸的形式進(jìn)行層壓，一種或多種其它的構(gòu)成層或膜可以存在于光漫射膜與光散射層之間或外側(cè)。中間層或外層可以是例如極化膜、抗反射膜、相位差膜、λ/2膜、λ/4膜、濾光片、保護(hù)層、液晶層、發(fā)光層、電極層或其它透光層，或者是具有或不具有光學(xué)功能的膜。在光漫射膜和光散射層的外側(cè)，還可以具有不透光或光反射性層或膜。光漫射膜與光散射層均不需要是單層，可以含有兩種或多種光漫射膜或光散射層。
此外，不需要將這些多個(gè)層或膜彼此粘合，但是，如果在光學(xué)器件中將這些層或膜進(jìn)行層壓也是足夠的。
然而，本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施方案是將光漫射膜與光散射層層壓并一體化的光學(xué)膜。
通過將離型膜層壓到光散射性壓敏粘合劑層上可以將光漫射膜與光散射層層壓并一體化的光學(xué)膜制成產(chǎn)品，然后通過剝離離型膜而用于光學(xué)器件。
本發(fā)明的光學(xué)膜或?qū)訅褐破房勺鳛橐壕э@示裝置、尤其是反射或透反液晶顯示裝置的光學(xué)膜或?qū)訅褐破范褂谩?br> 圖4和5均表示液晶顯示裝置的一個(gè)例子。液晶層23位于在其上形成電極(未示出)的玻璃基片21和22之間，通常將光學(xué)膜24以光漫射膜和光散射層的層壓制品形式放置在光的入射側(cè)的玻璃基片22上(圖4)，或者將其放置在光的入射側(cè)的玻璃基片22下面的反射膜25表面上(圖5)。在使用相位差板26和極化膜27的情況下，這些通常位于光學(xué)膜24的外側(cè)?？梢詫⒐鈱W(xué)膜24置于兩側(cè)。液晶顯示裝置的構(gòu)造不限于本文所示的構(gòu)造。很明顯，甚至是光漫射膜和光散射層以任意順序與這些構(gòu)成液晶顯示裝置的抗流板26、極化膜27、電極層和液晶層相組合的層壓制品也具有本發(fā)明提供的光漫射膜的正面選擇性光漫射性能和光散射層的透射性能。
在作為液晶顯示裝置的一個(gè)例子的蜂窩電話中，優(yōu)選使用圖3所示的光學(xué)膜并且將光學(xué)膜33置于蜂窩電話31的顯示屏32上，如圖6A和6B所示，因?yàn)榭梢缘玫阶罴训纳⑸湫阅堋Ｔ谶@樣的蜂窩電話中，當(dāng)觀察者34觀看蜂窩電話31時(shí)，可以利用從觀察者的后面和上面到前面和上面的入射光35，并且當(dāng)被液晶顯示元件反射時(shí)，光線主要在觀察者34的方向上可選擇性地散射，會(huì)聚并反射。在觀看蜂窩電話等的顯示屏?xí)r的通常條件下，這樣的散射和反射性能提高了圖像的亮度。
實(shí)施例實(shí)施例1通過參照?qǐng)D7來描述該實(shí)施例。將在其上涂有OMNIDEX HRF6042(由DuPont生產(chǎn))的50μm厚的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜41用作光敏聚合物，然后在該光敏聚合物層42的表面上通過硬接觸法粘合具有圓孔圖案的掩膜43。掩膜的圓孔圖案的大小為500nm至30μm，平均為2μm。
將從水銀燈得到的紫外線44通過透鏡系統(tǒng)會(huì)聚成平行光束并從掩膜43的上面以垂直于掩膜的90°照射角選擇性地照射。照射時(shí)間為幾秒鐘至幾分鐘。將所述的膜在120攝氏度下熱處理1小時(shí)。
結(jié)果，可以得到具有如下特征的光漫射膜根據(jù)掩膜的孔形圖案得到的截面結(jié)構(gòu)以及在膜的法線方向上形成的圓柱形結(jié)構(gòu)的高折射率區(qū)域。光散射膜的聚合物基體的折射率是1.47，高折射率區(qū)域的折射率為1.52。
將填料加入到底涂層材料(其通過將1.5份異氰酸酯基硬化劑(D-90，由Soken Kagaku生產(chǎn))加入到折射率為1.50的100份丙烯?；鶋好粽澈蟿┲衼碇频?中并通過攪拌器攪拌1小時(shí)。將所制備的壓敏粘合劑涂覆到38μm厚的離型片(PET3801，由Lintec生產(chǎn))上至干厚度為25μm，然后干燥以形成光散射層。在該光散射層上，附加38μm厚的離型片(K-14，由Teijin Limited生產(chǎn))以得到光散射性壓敏粘合劑片。在本文中，所用的填料是折射率為1.43、平均粒度為1.0μm的硅樹脂珠粒，填料的含量為3％，光散射層的光霧值為25。將該光散射性壓敏粘合劑與以上所制備的光漫射膜相粘接以得到本發(fā)明的光學(xué)膜。
按照如下方法測(cè)定所得到的光學(xué)膜的透射和散射性能。如圖8所示，來自光源53的光線進(jìn)入其上具有反射板52的光學(xué)膜51，然后通過改變光線檢測(cè)器54的位置來測(cè)定從膜51反射并出射的光線，從而確定反射光(發(fā)出的光)的方向和角度(相對(duì)于入射光的傳播方向的方向和角度)與散射、反射的光強(qiáng)度之間的相互關(guān)系。另外，通過改變光學(xué)膜51相對(duì)于光源53的角度并且由此改變?nèi)肷涔獾姆较蚝徒嵌?，可以確定反射光(發(fā)出的光)的方向和角度(相對(duì)于入射光的傳播方向的方向和角度)與散射、反射的光強(qiáng)度之間的相互關(guān)系。通過參照?qǐng)D1至3可以看出入射光與反射光的方向和角度遵循以上所述的定義。在反射角為0時(shí)的反射光的強(qiáng)度變成進(jìn)入觀察者的眼睛內(nèi)的光強(qiáng)度，并且是重要的。
圖9A表示當(dāng)光線相對(duì)于光學(xué)膜51的垂直方向以小角度入射時(shí)所得到的散射、反射光的強(qiáng)度，圖9B表示當(dāng)光線相對(duì)于光學(xué)膜51的垂直方向以大角度入射時(shí)所得到的散射、反射光的強(qiáng)度?？梢钥闯?，在兩者中的任一情況下，在膜的前面散射、反射光的強(qiáng)度較高并且在相對(duì)寬角度范圍內(nèi)的性能優(yōu)良，并且在膜的正面?zhèn)瓤梢匀坑^察到散射、反射光的強(qiáng)度高。因此，不僅將反射光有效地在前面會(huì)聚以給出提高的正面亮度，而且甚至在與膜的法線方向形成一個(gè)角度的部分內(nèi)也可以得到適宜的亮度，也就是可以得到在寬視角范圍內(nèi)的可見度。
實(shí)施例2按照與實(shí)施例1相同的方式得到光霧值為15的光散射性壓敏粘合劑，所不同的是作為填料的硅樹脂珠粒的含量改變至2％。利用離型片將該光散射性壓敏粘合劑粘附到以上制備的光漫射膜上以得到本發(fā)明的光學(xué)膜。
按照與實(shí)施例1相同的方式評(píng)價(jià)反射散射性能。
與實(shí)施例1相類似的是，不僅將反射光有效地在前面會(huì)聚以給出提高的正面亮度，而且甚至在與膜的法線方向形成一個(gè)角度的部分內(nèi)也可以得到適宜的亮度，也就是可以得到在寬視角范圍內(nèi)的可見度。
實(shí)施例3將填料加入到通過將1.5份異氰酸酯基硬化劑(D-90，由SokenKagaku生產(chǎn))加入到折射率為1.50的100份丙烯酰基壓敏粘合劑中所制備的底涂層材料中并通過攪拌器攪拌1小時(shí)。通過comma涂布機(jī)將所制備的涂料涂覆到38μm厚的離型片(PET3801，由Lintec生產(chǎn))上至干厚度為25μm，然后干燥以形成光散射層。在該光散射層上，附加38μm厚的離型片(K-14，由Teijin Limited生產(chǎn))以得到光散射性壓敏粘合劑片。在本文中，所用的填料是折射率為1.59、平均粒度為5.5μm的環(huán)氧樹脂填料，填料的含量為3％，光散射層的光霧值為30。將該板與以上所制備的光漫射膜相粘接以得到本發(fā)明的光學(xué)膜。
按照與實(shí)施例1相同的方式評(píng)價(jià)反射散射性能。
與實(shí)施例1相類似的是，不僅將反射光有效地在前面會(huì)聚以給出提高的正面亮度，而且甚至在與膜的法線方向形成一個(gè)角度的部分內(nèi)也可以得到適宜的亮度，也就是可以得到在寬視角范圍內(nèi)的可見度。
實(shí)施例4按照與實(shí)施例3相同的方式得到光霧值為19的光散射性壓敏粘合劑，所不同的是作為填料的環(huán)氧樹脂珠粒的含量改變至2％。利用離型片將該光散射性壓敏粘合劑粘附到以上制備的光漫射膜上以得到本發(fā)明的光學(xué)膜。
按照與實(shí)施例1相同的方式評(píng)價(jià)反射散射性能。
與實(shí)施例1相類似的是，不僅將反射光有效地在前面會(huì)聚以給出提高的正面亮度，而且甚至在與膜的法線方向形成一個(gè)角度的部分內(nèi)也可以得到適宜的亮度，也就是可以得到在寬視角范圍內(nèi)的可見度。
對(duì)比例按照與實(shí)施例相同的方式對(duì)常規(guī)的單一光散射膜(未與本發(fā)明的光漫射膜相層壓)的反射散射性能進(jìn)行研究。
結(jié)果表示在圖10A和10B中。圖10A表示小角度入射光的散射、反射光的強(qiáng)度，圖10B表示大角度入射光的散射、反射光的強(qiáng)度。從與圖9進(jìn)行的對(duì)比可以看出，在小角度入射光的散射、反射光強(qiáng)度的情況下，光線在非常窄的角度內(nèi)反射，反射角為0°時(shí)的強(qiáng)度、也就是在觀察者的方向上的強(qiáng)度與實(shí)施例相比顯得較低，并且大角度入射光的散射、反射光強(qiáng)度在全部方向上都較低。
根據(jù)本發(fā)明，將包含聚合物膜(其具有形成在膜的厚度方向上延伸的圓柱形結(jié)構(gòu)的高折射率區(qū)域)的光漫射膜與用于透射并散射光的光散射層相層壓，由此可以實(shí)現(xiàn)通過選擇性散射性能所得到的正面亮度以及通過溫和的散射性能所得到的寬視角范圍內(nèi)的可見度的提高。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)層壓制品，其特征在于它包含光漫射膜和光散射層，所述光漫射膜包含用于透射并散射光的折射率不同的兩相，其中折射率較大的一相包括許多具有在膜的厚度方向上延伸的圓柱形結(jié)構(gòu)的區(qū)域，所述光散射層用于透射并散射光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于在膜的厚度方向上延伸的所述各柱狀結(jié)構(gòu)的軸在所述光漫射膜內(nèi)彼此平行，并且所述軸與膜垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于所述光漫射膜的所述兩相的折射率相差0.005至0.2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于至少所述光漫射膜由輻射敏感性的聚合物材料制得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于所述光散射層包含基體樹脂和填料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于所述光散射膜中的所述基體樹脂與所述填料之間的折射率相差0.05至0.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于所述光散射層的所述填料是球形的。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于所述光散射層的所述基體樹脂是一種壓敏粘合劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于所述光散射層包含壓敏粘合劑作為所述基體樹脂，所述光散射層與所述光漫射膜疊層并接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于利用壓敏粘合劑將所述光漫射膜粘合到所述光散射層上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于所述光學(xué)層壓制品是將所述光漫射膜和所述光散射層一體化所得到的光學(xué)膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的光學(xué)層壓制品，其特征在于一種或多種其它的層和/或膜設(shè)置于所述光漫射膜與所述光散射層之間。
全文摘要
一種光學(xué)層壓制品，其包含用于散射/透射光的、折射率不同的兩相以及用于散射/透射光的光散射層，其特征在于包括一光漫射膜的折射率較大的一相包括許多均具有在膜的厚度方向上延伸的圓柱形結(jié)構(gòu)的區(qū)域，所述的光學(xué)層壓制品可以是將作為粘合劑層的光散射層層壓到光漫射膜上所形成的光學(xué)膜。所述的光學(xué)層壓制品具有選擇性光漫射性能和聚光性能，從而在視角范圍內(nèi)提供了比常規(guī)方式更明亮的圖像。
文檔編號(hào)G02B1/11GK1555498SQ0281799
公開日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2002年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月17日
發(fā)明者原田隆正 申請(qǐng)人:克拉瑞特國際有限公司