CN113950634A - 具有非对称光输出的高透射率光控膜 - Google Patents

具有非对称光输出的高透射率光控膜 Download PDF

Info

Publication number
CN113950634A
CN113950634A CN202080042873.2A CN202080042873A CN113950634A CN 113950634 A CN113950634 A CN 113950634A CN 202080042873 A CN202080042873 A CN 202080042873A CN 113950634 A CN113950634 A CN 113950634A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
control film
degrees
light control
sidewall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080042873.2A
Other languages
English (en)
Inventor
雷蒙德·J·肯尼
欧文·M·安德森
凯文·W·戈特里克
尼古拉斯·A·约翰逊
肯尼斯·A·P·梅耶尔
凯莱布·T·纳尔逊
丹尼尔·J·施密特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of CN113950634A publication Critical patent/CN113950634A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/003—Light absorbing elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
    • G02B5/3041—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks
    • G02B5/305—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks including organic materials, e.g. polymeric layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B2207/00—Coding scheme for general features or characteristics of optical elements and systems of subclass G02B, but not including elements and systems which would be classified in G02B6/00 and subgroups
    • G02B2207/123—Optical louvre elements, e.g. for directional light blocking

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

本发明涉及光控膜，该光控膜包括光输入表面和背对该光输入表面的光输出表面以及交替的透射区域和吸收区域，该交替的透射区域和吸收区域设置在该光输入表面与该光输出表面之间。该吸收区域具有至少30的高宽比并且沿同一方向倾斜。该交替的透射区域和吸收区域在除0度以外的视角处具有最大相对透射率。

Description

具有非对称光输出的高透射率光控膜
技术领域
本发明涉及具有非对称光输出的光控膜及其制备方法。
背景技术
基于百叶窗的光准直膜或光控膜通常提供在中心具有峰值亮度的对称光输出，该光输出以较宽的角度逐渐下降。对于隐私过滤器应用，通常需要将峰值亮度轴向指向观看者的眼睛。
发明内容
对于隐私过滤器之外的应用(诸如例如用于汽车反射管理的光控膜)，可以认识到，可能有利的是将峰值亮度朝向车辆中的其他位置而不是直接轴向偏移。
简而言之，在一个方面，本发明提供光控膜，该光控膜包括光输入表面、背对光输入表面的光输出表面以及交替的透射区域和吸收区域，该透射区域和该吸收区域设置在光输入表面与光输出表面之间。吸收区域具有至少30的高宽比并且沿同一方向倾斜。交替的透射区域和吸收区域在除0度以外的视角处具有最大相对透射率。
在另一方面，本发明提供了一种制备光控膜的方法。该方法包括：(1)提供微结构化膜，该微结构化膜包括底表面和背对底表面的微结构化表面、以及与沟槽交替的多个光透射区域，其中微结构化表面由光透射区域的顶表面、第一侧壁和第二侧壁以及沟槽的底表面限定，其中第一侧壁与垂直于光输出表面的线相对于底表面成+1度至+10度或-1度至-10度的壁角；(2)将有机吸光材料施加到微结构化表面；以及(3)从第一侧壁或第二侧壁移除吸光材料。
本发明的光控膜提供具有经调谐的峰值亮度的高透射率，该经调谐的峰值亮度将光转向至期望的偏轴角度。本发明的方法提供用于制备具有沿同一方向倾斜的百叶窗的光控膜的装置，而先前的方法限于制备具有正交于光输入表面的百叶窗或沿相反方向倾斜的百叶窗的光控膜。
附图说明
图1A为具体体现的光控膜的剖视图。
图1B示出图1A的光控膜的极面截止视角。
图2为微结构化膜的透视图。
图3A至图3D是微结构化膜的剖视图。
图4为光控膜的透视图，该光控膜还包括与粘合剂层粘结的覆盖膜。
图5为包括具体体现的光控膜的背光显示器的透视图。
图6为制备例1的微结构化膜的剖视图。
图7A至图7C为示出制备光控膜的具体体现的方法的剖面示意图。
具体实施方式
在一个实施方案中，描述了光控膜(“LCF”)。参考图1A(具体体现的LCF 100的剖视图)，LCF包括光输出表面120和背对的光输入表面110。光输出表面120通常平行于光输入表面110。LCF 100包括设置在光输出表面120与光输入表面110之间的交替的透射区域130和吸收区域140。吸收区域140沿同一方向倾斜(即，吸收区域沿同一方向偏离垂直于光输出表面的线)。
在一个实施方案中，如图1A所示，透射区域130通常与台面区域“L”成一体，这意味着在台面区域与透射区域130的基底部分131之间不存在界面。另选地，LCF可不含此类台面区域L，或者在台面区域L与透射区域130之间可存在界面。在该实施方案中，台面区域设置在交替的透射区域130和吸收区域140与光输入表面110之间。
另选地，在另一实施方案中，表面120可为光输入表面，并且表面110可为光输出表面。在该实施方案中，台面区域设置在交替的透射区域130和吸收区域140与光输出表面之间。
透射区域130可由宽度“WT”限定。除了台面区域“L”之外，透射区域130通常具有与吸收区域140标称相同的高度。在典型的实施方案中，吸收区的高度HA为至少30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米或100微米。在一些实施方案中，该高度不大于200微米、190微米、180微米、170微米、160微米或150微米。在一些实施方案中，该高度不大于140微米、130微米、120微米、110微米或100微米。LCF通常包括具有标称相同的高度和宽度的多个透射区域。在一些实施方案中，透射区域具有高度“HT”、其最宽部分处的最大宽度“WT”和至少1.75的高宽比HT/WT。在一些实施方案中，HT/WT为至少2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5或5.0。在其它实施方案中，透射区域的高宽比为至少6、7、8、9、10。在其它实施方案中，透射区域的高宽比为至少15、20、25、30、35、40、45或50。
吸收区域140具有由底表面155与顶表面145之间的距离限定的高度“HA”，此类顶表面和底表面通常平行于光输出表面120和光输入表面110。吸收区域140也具有长度“LA”。吸收区域140具有最大宽度WA，并且沿着表面光输出表面120间隔开间距“PA”。
在基部(即，相邻于底表面155)处的吸收区域的宽度“WA”通常与相邻于顶表面145的吸收区域的宽度标称相同。然而，当吸收区域在基部处的宽度不同于与顶表面相邻的宽度时，该宽度由最大宽度限定。多个吸收区域的最大宽度可针对感兴趣的区域诸如测量透射率(例如，亮度)的区域进行平均。LCF通常包括具有标称相同的高度、长度和宽度的多个吸收区域。在典型的实施方案中，吸收区域通常具有不大于10微米、9微米、8微米、7微米、6微米、5微米、4微米、3微米、2微米或1微米的宽度。在一些实施方案中，吸收区域通常具有不大于900纳米、800纳米、700纳米、600纳米或500纳米的宽度。在一些实施方案中，吸收区域具有至少50纳米、60纳米、70纳米、80纳米、90纳米或100纳米的宽度。
吸收区域可由高宽比限定，即，吸收区域的高度除以吸收区域的最大长度(LA/WA)。在一些实施方案中，吸收区域的高宽比为至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。在有利的实施方案中，选择一个或多个吸收区域的高度和宽度，使得一个或多个吸收区域具有甚至更高的高宽比。在一些实施方案中，吸收区域的高宽比为至少15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或100。在其它实施方案中，吸收区域的高宽比为至少200、300、400或500。高宽比的范围可为高达10,000或更大。在一些实施方案中，高宽比不大于9,000、8,000；7,000；6,000、5,000、4,000、3000；2,000或1,000。
如图1B所示，LCF 100包括沿同一方向倾斜的交替的透射区域130和吸收区域140，以及位于透射区域130与吸收区域140之间的界面150。界面150与垂直于光输出表面120的线160形成壁角θ。
较大壁角θ降低了法向入射或换句话讲0度的视角处的透射率。在一些实施方案中，壁角θ小于30度、20度、10度、9度、8度、7度、6度、5度、4度、3度或2度。在一些实施方案中，壁角为+1度至+30度、+1度至+20度、+1度至+10度或+2度至+8度。在一些实施方案中，壁角为-1度至-30度、-1度至-20度、-1度至-10度或-2度至-8度。
当入射光从位于吸收区域与透射区域之间的界面发生全内反射(TIR)时，透射率(例如，可见光亮度)可得以增加。根据光线与界面的入射角以及透射区域和吸收区域的材料的折射率差值，可确定光线是否将发生TIR。
如图1b所示，吸收区域140之间的透射区域130具有由交替的透射区域130和吸收区域的几何形状限定的界面角θI。如图1A和图1B所示，界面角θI可由两条线的交点限定。第一线从由第一吸收区域的底表面和侧壁表面限定的第一点以及由最近的第二吸收区域的顶表面和侧壁表面限定的第二点延伸。第二线从由第一吸收区域的顶表面和侧壁表面限定的第一点以及由第二吸收区域的底表面和侧壁表面限定的第二点延伸。
极面截止视角θP等于极面截止半视角θ1和极面截止半视角θ2之和。在典型的实施方案中，极面截止半视角θ1不等于极面截止半视角θ2。
光亮度可根据实施例中所述的测试方法来测量。可在交替的透射区域和吸收区域(诸如图1a中所示)或还可包括覆盖膜的总光控膜(诸如图4中所示)上测量光亮度。相对透射率(例如，可见光亮度)被定义为在具有包括交替的透射区域和吸收区域以及任选的其它层的光控膜的读数与不具有光控膜的读数(即，基线)之间在指定视角或视角范围下的光亮度百分比。视角可在-90度至90度的范围内。0度的视角正交于光输入表面110；而-90度和+90度的视角平行于光输入表面110。
除非另外指明，否则相对透射率(例如，亮度)是指如通过在实施例中更详细描述的测试方法测量的波长范围为400nm-700nm的可见光的相对透射率。
交替的透射区域和吸收区域或总LCF可在除0度以外的期望视角处表现出最大相对透射率(例如，亮度)。在一些实施方案中，最大相对透射率(例如，亮度)为至少75％、80％、85％或90％。最大相对透射率(例如，亮度)通常小于100％。在一些实施方案中，最大相对透射率(例如，亮度)在-30度与+30度之间、-20度与+20度之间、-10度与+10度之间的视角处。在一些实施方案中，最大相对透射率(例如，亮度)在+1度至+30度、+1度至+20度、+1度至+10度或+2度至+8度的视角处。在一些实施方案中，最大相对透射率(例如，亮度)在-1度至-30度、-1度至-20度、-1度至-10度或-2度至-8度的视角处。
在除0度以外的视角处具有最大相对透射率的LCF尤其适用于观看者不直接坐在显示器前方的应用(视角为0度)以及希望将峰值亮度偏离轴线的应用。例如，对于用于汽车反射管理的LCF，可能期望的是将峰值亮度朝向车辆中的其他位置偏移。
吸收区域可通过涂覆微结构化膜的表面而形成。图2示出了具体体现的微结构化膜制品200，其可被涂覆以制备LCF。所示微结构化膜包括微结构化表面210，该微结构化表面包括位于基底层260上的多个沟槽201a-201d。如图2所示，连续台面层“L”可存在于沟槽205的底部与至基底层260的基底层260的顶表面210之间。另选地，沟槽201可一直延伸穿过微结构化膜制品200。在该实施方案(未示出)中，沟槽的底表面205可与基底层260的顶表面重合。在典型的实施方案中，基底层260为预成形膜，该预成形膜包含与透射区域230不同的有机聚合物材料，如随后将描述的。
突起(例如，透射区域)230的高度和宽度由相邻的沟槽(例如，201a和201b)限定。突起(例如，透射区域)230可由顶表面220、底表面231以及将顶表面接合到底表面的第一侧壁232和第二侧壁233限定。
在一些实施方案中，第一侧壁具有小于30度、20度、10度、9度、8度、7度、6度、5度、4度、3度或2度的壁角。在一些实施方案中，第一侧壁具有+1度至+30度、+1度至+20度、+1度至+10度或+2度至+8度的壁角。在一些实施方案中，第一侧壁具有-1度至-30度、-1度至-20度、-1度至-10度或-2度至-8度的壁角。第一侧壁可彼此平行。
在一些实施方案中，顶表面201可为连接侧壁232、233的顶部的相对平坦表面。在其他实施方案中，顶表面201可为侧壁232、233的顶部相交的点。在一些实施方案中，底表面205可为连接侧壁232、233的底部的相对平坦表面。在其他实施方案中，底表面205可为侧壁232、233的底部相交的点。
第二侧壁的壁角和长度将根据第一侧壁的壁角和长度以及顶表面和底表面的长度而变化。
图3A至图3D示出了可用于制备根据本发明的LCF的微结构化膜。
在一些实施方案中，突起(例如，透射区域)230具有至少10微米的节距“PT”。间距为第一突起(例如，透射区域)的起点与第二突起(例如，透射区域)的起点之间的距离，如图2所示。节距可为至少15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米或50微米。节距通常不大于1mm。节距通常不大于900微米、800微米、700微米、600微米或500微米。在一些实施方案中，节距通常不大于550微米、500微米、450微米、400微米、350微米、300微米、250微米或200微米。在一些实施方案中，节距不大于175微米、150微米、100微米。在典型的实施方案中，突起是均匀间隔的，具有单一节距。另选地，突起可被间隔成使得相邻的突起之间的节距不相同。在该稍后的实施方案中，至少一些且通常大多数(总突起的至少50％、60％、70％、80％、90％或更大)具有刚刚描述的节距。
吸收区域的节距PA在与刚刚针对透光区域描述的相同的范围内。在一些实施方案中，PA介于10微米与50微米之间。
吸收区域通过在微结构化膜的突起(例如，透射区域)的侧壁上提供吸光涂层来形成。吸光涂层的厚度等于吸收区域的宽度WA，如前所述。吸收区域可通过在侧壁(例如，232、233)上提供足够薄、适形的吸光涂层的任何方法形成。
在一些实施方案中，吸收区域包括夹在包层之间的芯。芯具有吸光材料的第一浓度C1，并且包层具有吸光材料的第二浓度C2，其中C2<C1。芯具有第一消光系数k1，并且包层具有第二消光系数k2，其中k2<k1。包层和制备具有芯和包层的吸收区域的方法的示例可见于例如共同未决的申请号62/713,462中。
在一个实施方案中，吸收区域通过增材和减材方法的组合形成。
光控膜可通过提供包括由顶表面和侧壁限定的多个突起(例如，透射区域)的微结构化膜(诸如图2的微结构化膜)来制备。多个突起(例如，透射区域)通过沟槽彼此隔开。突起(例如，透射区域)的侧壁与沟槽的侧壁重合。沟槽还包括与基底层的顶表面平行或重合的底表面。该方法还包括将吸光涂层施加到微结构化膜的(例如，整个)表面，即，突起(例如，透射区域)的顶表面和侧壁以及隔开突起(例如，透射区域)的沟槽的底表面。该方法还包括从第一侧壁或第二侧壁移除涂层。在一些实施方案中，该方法包括从第一侧壁移除涂层的至少一部分，并且从第二侧壁移除基本上整个涂层，或反之亦然。
在一些实施方案中，该方法还包括从突起(例如，透射区域)的顶表面320和沟槽的底表面305移除涂层。
图7A至图7C示出了限定底表面705、顶表面720、第一侧壁732和第二侧壁733的微结构化膜700。微结构化膜700可涂覆有吸光材料741(示于图7B中)，然后可利用RIE蚀刻掉吸收材料741。底表面、顶表面和第二侧壁上的吸收材料蚀刻掉的速度比第一侧壁上的吸收材料蚀刻掉的速度快(例如，快10％、20％、30％或更多)，以提供具有仅在第一侧壁上的吸收材料的光控膜(示于图7C中)。
在一些实施方案中，该方法还包括用有机聚合物材料345诸如与突起(例如，透射区域)(例如，相同的)可聚合树脂填充沟槽，以及固化可聚合树脂。当沟槽未用固化的可聚合树脂填充时，沟槽通常用空气填充。
含微结构的制品(例如，图2中所示的微结构化膜制品200)可通过任何合适的方法制备。在一个实施方案中，含微结构的制品(例如，图2中所示的微结构化膜制品200)可通过方法来制备，该方法包括以下步骤：(a)制备可聚合组合物；(b)以刚刚足以填充母模的腔体的量，将可聚合组合物沉积到母模负微结构化模制表面(例如，工具)上；(c)通过在(例如，预成形膜)基底层与母模之间移动可聚合组合物液滴来填充腔体，该基底层和母模中的至少一者是柔性的；以及(d)固化组合物。沉积温度可在环境温度至约180℉(82℃)的范围内。母模可为金属(诸如镍、镀铬或镀镍的铜或黄铜)材料，或者可为在聚合条件下稳定的热塑性材料，并且具有允许从母模干净地移除聚合材料的表面能。当基底层为预成形膜时，膜的表面中的一个或多个可任选地涂底漆或以其它方式进行处理，以促进与透光区域的有机材料的粘附。
可聚合树脂可包含选自以下物质的第一可聚合组分和第二可聚合组分的组合：(甲基)丙烯酸酯单体、(甲基)丙烯酸酯低聚物以及它们的混合物。如本文所用，“单体”或“低聚物”是可转换成聚合物的任何物质。术语“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯化合物和甲基丙烯酸酯化合物两者。在一些情况下，可聚合组合物可包含(甲基)丙烯酸酯化聚氨酯低聚物、(甲基)丙烯酸酯化环氧低聚物、(甲基)丙烯酸酯化聚酯低聚物、(甲基)丙烯酸酯化酚醛低聚物、(甲基)丙烯酸酯化丙烯酸类低聚物以及它们的混合物。
可聚合树脂可以是可辐射固化的聚合物树脂，诸如可UV固化的树脂。在一些情况下，可用于本发明的LCF的可聚合树脂组合物可包括诸如美国专利8,012,567(Gaides等人)中所述的可聚合树脂组合物，前提是这些组合物满足本文所述的折射率和吸收特征。
基底层的化学组合物和厚度可取决于LCF的最终用途。在典型实施方案中，基底层的厚度可为至少约0.025毫米(mm)，并且可以是约0.05mm至约0.25mm。
可用的基底层材料包括例如苯乙烯-丙烯腈、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、三乙酸纤维素、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、基于萘二甲酸的共聚物或共混物、基于聚烯烃的材料(诸如聚乙烯、聚丙烯和聚环烯烃的浇注或取向膜)、聚酰亚胺和玻璃。任选地，基底层可包含这些材料的混合物或组合。在一个实施方案中，基底层可以是多层的，或者可包含悬浮或分散在连续相中的分散组分。
基底层材料的示例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚碳酸酯(PC)。可用的PET膜的示例包括光学等级的聚对苯二甲酸乙二醇酯，其以商品名“Melinex 618”购自特拉华州威尔明顿的杜邦膜公司(DuPont Films,Wilmington,Del.)。光学等级的聚碳酸酯膜的示例包括购自华盛顿州西雅图的GE Polymershapes公司(GE Polymershapes,SeattleWash.)的LEXAN.RTM.聚碳酸酯膜8010和购自佐治亚州阿法乐特的帝人化成株式会社(Teijin Kasei,Alpharetta Ga)获得的Panlite 1151。
一些基底层可以是光学活性的，并且可充当偏振材料。使透过膜的光的偏振可以(例如)通过在选择性吸收透过光的膜材料中包含二向色性偏振片来实现。光偏振也可以通过包括无机材料(诸如定向的云母晶片)或者通过分散在连续膜内的不连续相(诸如分散在连续膜内的成滴状的光调制液晶)来实现。作为替代方案，可由不同材料的超薄层制备膜。例如，可通过采用诸如拉伸膜、施加电场或磁场以及涂覆技术的方法使膜内的偏振材料沿偏振方向定向。
偏振膜的示例包括以下专利中描述的那些：美国专利5,825,543(Ouderkirk等人)；美国专利5,783,120(Ouderkirk等人)；美国专利5,882,774(Jonza等人)；美国专利5,612,820(Shrenk等人)和5,486,949(Shrenk等人)。结合棱镜增亮膜使用这些偏振膜已经在例如美国专利6,111,696(Allen等人)和美国专利5,828,488(Ouderkirk等人)中有所描述。可商购获得的膜为多层反射偏振膜，诸如购自3M公司(3M Company)的3MTM双倍增亮膜“DBEF”。
在一些实施方案中，基底层是赋予色移效应的多层膜，诸如US8,503,122中所述。合适的色移膜在Weber等人的美国专利号6,531,230中有所描述；该文献以引用方式并入本文。
其它合适的色移膜包括通过旋涂、刮涂、浸涂、蒸镀、溅射、化学气相沉积(CVD)等生成的多层膜。示例性膜包含有机材料和无机材料两者。此类膜在例如美国专利7,140,741；7,486,019；和7,018,713中有所描述。另选地，含微结构的制品(例如，图2中所示的微结构化膜制品200)可通过熔融挤出(即，将流体树脂组合物浇注到母模负微结构化模制表面(例如，工具)上并允许组合物硬化)来制备。在该实施方案中，突起(例如，透光区域)在连续层中互连到基底层260。单个突起(例如，透光区域)以及它们之间的连接部通常包含相同的热塑性材料。台面层的厚度(即，除由复制的微结构产生的部分之外的厚度)通常介于1微米与100微米之间，或介于2微米与25微米之间。
适用于熔融挤出的树脂组合物为尺寸上稳定、耐用、耐候且可容易形成为期望配置的透明材料。合适的材料的示例包括丙烯酸类，其折射率为约1.5，诸如由罗门哈斯公司(Rohm and Haas Company)制造的Plexiglas牌树脂；折射率为约1.59的聚碳酸酯；反应性材料，诸如热固性丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯；基于聚乙烯的离聚物，诸如以商品名SURLYN由杜邦公司(E.I.Dupont de Nemours and Co.,Inc.)销售的那些；乙烯丙烯酸共聚物；聚酯；聚氨酯；以及乙酸丁酸纤维素。聚碳酸酯由于其韧性和相对较高的折射率而特别合适。
在另一实施方案中，母模负微结构化模制表面(例如，工具)可用作压印工具，诸如美国专利4,601,861(Pricone)中所述。
吸收区域通常通过涂覆微结构化膜的表面来形成。可使用各种涂覆方法，包括例如逐层(LbL)涂覆、气相沉积、溅射、反应溅射和原子层沉积(ALD)。
可用于形成吸光区域的吸光材料可为用来吸收或阻挡可见光谱的至少一部分的光的任何合适的材料。优选地，吸光材料可被涂覆或以其它方式提供于透光区域的侧壁上，以在LCF中形成吸光区域。示例性吸光材料包括黑色或其它吸光着色剂(诸如炭黑、或者另一颜料或染料、或者它们的组合)。其它吸光材料可包括可用来阻挡光透射穿过吸光区域的粒子或其它散射元件。
当吸光材料(例如，涂层)包括粒子时，粒子的中值粒度D50等于或小于吸光材料(例如，涂层)的厚度或者换句话讲基本上小于吸收区域的宽度WA。
中值粒度通常小于1微米。在一些实施方案中，中值粒度不大于900nm、800nm、700nm、600nm或500nm。在一些实施方案中，中值粒度不大于450nm、400nm、350nm、300nm、250nm、200nm或100nm。在一些实施方案中，中值粒度不大于90nm、85nm、80nm、75nm、70nm、65nm、60nm、55nm或50nm。在一些实施方案中，中值粒度不大于30nm、25nm、20nm或15nm。中值粒度通常为至少1纳米、2纳米、3纳米、4纳米或5纳米。例如，吸收区域的纳米粒子的粒度可使用透射电子显微镜或扫描电镜来测量。
“初级粒度”是指单个(非聚集、非团聚)粒子的中值直径。“团聚”是指初级粒子之间的弱缔合，该初级粒子可由电荷或极性固持在一起并可被分解成较小的实体。如本文相对于粒子所用的“聚集体”是指强力粘结或熔融的粒子，其中所得外表面积可以显著小于各个组分的计算的表面积之和。将聚集体固持在一起的力是很强的力，例如共价键，或由烧结或复杂的物理缠结产生的力。尽管团聚的纳米粒子可诸如通过施加表面处理来分解成较小的实体诸如离散的初级粒子；但向聚集体施加表面处理只是得到经表面处理的聚集体。在一些实施方案中，大多数纳米粒子(即，至少50％)作为离散的未团聚纳米粒子存在。例如，(例如，涂覆溶液的)至少70％、80％或90％的纳米粒子作为离散的未团聚纳米粒子存在。
吸光纳米粒子的浓度通常为总吸光区域的至少10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％或50重量％。在一些实施方案中，吸光纳米粒子的浓度为总吸光区域的至少55重量％、60重量％、65重量％、70重量％或75重量％。吸光纳米粒子的浓度可通过本领域中已知的方法诸如热重量分析来确定。
在一个实施方案中，该方法包括将逐层吸光涂层施加到微结构化膜的表面，即，突起的顶表面和侧壁以及沟槽的底表面。
在一些实施方案中，设置在微结构化膜的表面上的多个层包括由通常称之为“逐层自组装工艺”而沉积的至少两个层。该工艺通常用于静电地组装带相反电荷的高分子电解质的膜或涂层，但其它功能诸如氢键供体/受体、金属离子/配体以及共价键部分可以是膜组装的驱动力。“高分子电解质”意指带有能够发生静电相互作用的多个离子基团的聚合物或化合物。“强高分子电解质”在宽泛的pH范围内具有持久的电荷(例如，聚合物包含季铵基团或磺酸基团)。“弱高分子电解质”具有pH依赖水平的电荷(例如，聚合物包含伯、仲或叔胺，或者羧酸)。通常，该沉积工艺涉及将具有表面电荷的基板暴露于一系列液体溶液或浴。这可以通过将基板浸入液体浴(也称作浸涂)、喷涂、旋涂、辊涂、喷墨印刷等来实现。暴露于具有与基板相反电荷的第一聚离子(例如，高分子电解质浴)液体溶液，结果是基板表面附近的带电物质快速吸附、建立浓度梯度，以及将更多高分子电解质从本体溶液吸到表面。发生进一步吸附，直到有足够的层已发展到掩蔽下面的电荷并且使基板表面的净电荷反向。为了实现质量传递和发生吸附，该暴露时间通常为分钟级。然后，将基板从第一聚离子(例如，浴)液体溶液中移除，接着将其暴露于一系列水冲洗浴，以移除任何物理缠结的或松散结合的高分子电解质。在这些冲洗(例如，浴)液体溶液之后，接着使基板暴露于第二聚离子(例如，高分子电解质或无机氧化物纳米粒子浴)液体溶液，其具有与第一聚离子(例如，浴)液体溶液相反的电荷。由于基板的表面电荷与第二(例如，浴)液体溶液的电荷相反，因此再次发生吸附。继续暴露于第二聚离子(例如，浴)液体溶液则引起基板的表面电荷的逆转。可执行后续的冲洗以完成循环。这一系列步骤被称为构建一个层对，在本文中也称为沉积的“双层”，并且可根据需要进行重复以进一步将另外的层对添加至基板。
合适的方法的一些示例包括在Krogman等人的US 8,234,998；Hammond-Cunningham等人的US2011/0064936；和Nogueira等人的US8,313,798中描述的那些。逐层浸涂可使用StratoSequence VI(佛罗里达州塔拉哈西的nanoStrata公司(nanoStrata Inc.,Tallahassee,FL))浸涂机器人进行。
在一个实施方案中，通过逐层自组装而沉积的多个层是包含含含有吸光材料(例如，颜料)的有机聚合物聚离子(例如，阳离子)和抗衡离子(例如，阴离子)的聚合电解质叠堆。阳离子层的至少一部分、阴离子层的至少一部分或它们的组合的至少一部分包含离子地粘结到高分子电解质的吸光材料(例如，颜料)。
选择双层的厚度和双层的数目以实现期望的吸光。在一些实施方案中，使用最小总厚度的自组装层和/或最少数目的逐层沉积步骤选择双层的厚度、双层的数目以实现期望的(例如，吸收)光学特性。每个双层的厚度通常在约5nm至350nm的范围内。双层的数目通常为至少5个、6个、7个、8个、9个或10个。在一些实施方案中，每个叠堆的双层的数目为不大于150个或100个。叠堆的厚度等于吸收区域的宽度WA，如前所述。
吸光化合物分散在高分子电解质层的至少一部分内。可利用各种高分子电解质，包括无机化合物诸如二氧化硅或硅酸盐，以及各种膦酰基羧酸及其盐(其中的一些描述于WO2015/095317中；该专利以引用方式并入本文)。
高分子电解质有机聚合物可为优选的，因为与无机材料相比，此类材料可通过反应离子蚀刻更容易地除去。
合适的聚阳离子有机聚合物包括但不限于直链和支链聚(乙烯亚胺)(PEI)、聚(烯丙胺盐酸盐)、聚乙烯胺、脱乙酰壳多糖、聚苯胺、聚酰胺胺、聚(乙烯基苄基三甲基胺)、聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDAC)、聚(甲基丙烯酸二甲氨基乙酯)、聚(甲基丙烯酰氨基)丙基-三甲基氯化铵、以及它们的组合，包括它们的共聚物。
合适的多阳离子有机聚合物的其他示例包括不溶于水的那些，诸如阳离子聚氨酯分散体(例如，来自俄亥俄州克利夫兰的路博润公司(Lubrizol(Cleveland,Ohio))的Sancure 20051和Sancure 20072)。
合适的聚阴离子有机聚合物包括但不限于聚(乙烯基硫酸盐)、聚(乙烯基磺酸盐)、聚(丙烯酸)(PAA)、聚(甲基丙烯酸)、聚(苯乙烯磺酸盐)、硫酸葡聚糖、肝素、透明质酸、角叉菜胶、羧甲基纤维素、藻朊酸盐、基于磺化四氟乙烯的含氟聚合物诸如
Figure BDA0003404635340000131
聚(乙烯基磷酸)、聚(乙烯基膦酸)、以及它们的组合，包括它们的共聚物。合适的多阴离子有机聚合物的其他示例包括不溶于水的那些，诸如阴离子聚氨酯分散体或阴离子丙烯酸类聚合物乳液。
高分子电解质聚合物的分子量可在约1,000克/摩尔至约1,000,000克/摩尔的范围内变化。在一些实施方案中，(例如，聚(丙烯酸))带负电阴离子层的分子量(Mw)在50,000克/摩尔至150,000克/摩尔的范围内。在一些实施方案中，(例如，聚二烯丙基二甲基氯化铵)带正电阳离子层的分子量(Mw)在50,000克/摩尔至300,000克/摩尔的范围内。在一些实施方案中，(例如，聚(乙烯亚胺))带正电阳离子层的分子量(Mw)在10,000克/摩尔至50,000克/摩尔的范围内。
聚离子(例如，聚阴离子或聚阳离子)中的至少一种包含吸光材料。
为了作为胶态分散体在水中稳定并赋予离子基团，吸光(例如，颜料)粒子通常还包括离子表面处理。在一些实施方案中，表面处理化合物为阴离子型的，诸如就磺酸盐或羧酸盐而言。吸光(例如，颜料)粒子还用作交替的高分子电解质层的具有离子粘结基团的聚离子。
合适的颜料可以胶态稳定的水分散体从制造商诸如卡博特(Cabot)、科莱恩(Clariant)、杜邦(DuPont)、大日本(Dainippon)和德固赛(DeGussa)商购获得。尤其合适的颜料包括以商品名
Figure BDA0003404635340000132
购自卡博特公司(Cabot Corporation)的那些，例如250C(青色)、260M(品红色)、270Y(黄色)或352K(黑色)。吸光(例如，颜料)粒子通常经表面处理以赋予可离子化官能度。用于吸光(例如，颜料)粒子的合适的可离子化官能度的示例包括磺酸根官能度、羧酸根官能度以及磷酸根或双膦酸根官能度。在一些实施方案中，具有可离子化官能度的经表面处理的吸光(例如，颜料)粒子可商购获得。例如，可以商品名250C(青色)、260M(品红色)、270Y(黄色)和200(黑色)从卡博特公司(Cabot Corporation)商购获得的
Figure BDA0003404635340000141
颜料包括磺酸根官能度。又如，可以商品名352K(黑色)和300(黑色)从卡博特公司(Cabot Corporation)商购获得的
Figure BDA0003404635340000142
Figure BDA0003404635340000143
颜料包括羧酸根官能度。
当吸光(例如，颜料)粒子未被预处理时，吸光(例如，颜料)粒子可被表面处理以赋予如本领域已知的可离子化官能度。
可使用多种吸光材料(例如，颜料)来实现最终产品中的特定色度或色调或颜色。当使用多种吸光材料(例如，颜料)时，选择材料以确保它们彼此之间以及与光学产品部件之间的相容性和性能两者。
在有利的实施方案中，制备高分子电解质并将其作为水溶液或悬浮液施加到微结构化表面。术语“水性”意指涂层的液体包含至少85重量％的水。其可包含更高量的水，诸如例如至少90重量％、95重量％、或甚至至少99重量％的水或更多。水性液体介质可包含水和一种或多种水溶性有机助溶剂的混合物，它们的量使得水性液体介质形成单相。水溶性有机助溶剂的示例包括甲醇、乙醇、异丙醇、2-甲氧基乙醇、3-甲氧基丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、四氢呋喃、以及酮或酯溶剂。有机助溶剂的量通常不超过涂料组合物的总液体的15重量％。用于逐层自组装的水性高分子电解质组合物通常包含至少0.01重量％、0.05重量％或0.1重量％，并且通常不大于5重量％、4重量％、3重量％、2重量％或1重量％的高分子电解质。
在一些实施方案中，水溶液或悬浮液还包含“掩蔽剂”，即通过增加离子强度和减少粒子间静电排斥而促进均匀且可再现的沉积的添加剂。合适的掩蔽剂包括任何低分子量盐，诸如卤化物盐、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、氟磷酸盐等。卤化物盐的示例包括氯化物盐诸如LiCl、NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2、NH4Cl等，溴化物盐诸如LiBr、NaBr、KBr、CaBr2、MgBr2等，碘化物盐诸如LiI、NaI、KI、CaI2、MgI2等，以及氟化物盐诸如NaF、KF等。硫酸盐的示例包括Li2SO4、Na2SO4、K2SO4、(NH4)2SO4、MgSO4、CoSO4、CuSO4、ZnSO4、SrSO4、Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3。有机盐诸如(CH3)3CCl、(C2H5)3CCl等也是合适的掩蔽剂。
合适的掩蔽剂浓度可随盐的离子强度而变化。在一些实施方案中，水溶液包含浓度在0.01M至0.1M范围内的(例如，NaCl)掩蔽剂。吸收区域可包含痕量的掩蔽剂。
在将吸光涂层施加到微结构化膜的(例如，整个)表面并干燥之后，然后从第一侧壁或第二侧壁移除吸光涂层。在一些实施方案中，基本上或完全从侧壁中的一个侧壁移除涂层。在一些实施方案中，从两个侧壁移除材料，但移除程度不同。也可从透射(例如，突起)区域的顶部部分移除吸光涂层，并且还可从位于透射(例如，突起)区域之间的台面区域移除光涂层。
可使用任何合适的方法从微结构化表面的表面选择性地移除吸光材料。
在一个实施方案中，吸光材料通过反应离子蚀刻来除去。反应离子蚀刻(RIE)是利用离子轰击来除去材料的定向蚀刻工艺。RIE***用于通过蚀刻正交于离子轰击的方向的表面来除去有机或无机材料。反应离子蚀刻与各向同性等离子体蚀刻之间最显著的差异是蚀刻方向。反应离子蚀刻的特征在于竖直蚀刻速率与侧向蚀刻速率的比率大于1。用于反应离子蚀刻的***围绕耐用真空室构建。在开始蚀刻工艺之前，将室抽空至低于1托、100毫托、20毫托、10毫托或1毫托的基础压力。电极固持待处理的材料并与真空室电隔离。电极可为圆柱形状的可旋转电极。反电极也设置在室内，并且可由真空反应器壁构成。包含蚀刻剂的气体通过控制阀进入室。通过真空泵连续抽空室气体来维持工艺压力。所用气体的类型取决于蚀刻工艺。四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、八氟丙烷(C3F8)、三氟甲烷(CHF3)、三氯化硼(BCl3)、溴化氢(HBr)、氯、氩和氧通常用于蚀刻。将RF功率施加到电极以生成等离子体。样品可通过等离子体在电极上输送达受控时间段，以实现指定的蚀刻深度。反应离子蚀刻是本领域已知的并且进一步描述于US 8,460,568中；该文献以引用方式并入本文。
在另一实施方案中，通过激光烧蚀(例如脉冲激光烧蚀)移除吸光材料。脉冲激光烧蚀(PLA)是利用光子通量生成足够光子能量密度以通过氧化和/或溅射移除材料的定向烧蚀工艺。PLA***用于通过蚀刻与光子能量密度方向正交的表面来移除有机或无机材料，该光子能量密度可在生成等离子体羽时蒸发靶。PLA取决于激光的波长，以及在吸光材料中在该波长处存在的吸收量。激光脉冲的吸收生成用于热、化学或机械蒸发、烧蚀和/或等离子体形成的能量。激光脉冲位置中氧化气体的存在可能会改变PLA工艺期间发生的化学氧化的量。吸光材料需要烧蚀临界量的能量密度。可通过光学配置改变能量密度以改变焦点的尺寸和位置，并且可通过激光***的功率设定值改变能量密度。激光能量密度和样品的相对取向可允许本领域技术人员烧蚀以斜角涂覆在结构化表面上的吸光材料。
在移除吸光涂层之后，沟槽可用有机聚合物材料填充。在一些实施方案中，有机聚合物材料为可聚合树脂组合物，并且该方法还包括(例如，辐射)固化可聚合树脂。通常，用于制造微结构化膜的相同的可聚合树脂用于填充沟槽。另选地，使用不同的有机聚合物材料(例如，可聚合树脂组合物)。当使用不同的有机聚合物材料(例如，可聚合树脂组合物)时，通常将组合物选择成与透光区域折射率匹配。所谓“折射率匹配”意指填充材料与透射区域之间的折射率差值通常小于0.1或0.005。另选地，沟槽可用折射率差值大于0.1的不同的有机聚合物材料(例如，可聚合树脂组合物)填充。在另一实施方案中，沟槽不用有机聚合物材料(例如，聚合树脂)填充。在该实施方案中，沟槽通常包括折射率为1.0的空气。
当沟槽用固化可聚合树脂填充时，光控膜可任选地包括用粘合剂410粘结到微结构化膜的覆盖膜470。当沟槽用空气填充时，通常包括粘合剂膜和覆盖膜。
在另一实施方案中，层410可为表涂层而不是粘合剂。在该实施方案中，覆盖膜470可不存在。
图4示出了LCF 400，该LCF 400还包括可与基底层260相同或不同的任选的覆盖膜470。任选的覆盖膜470可用粘合剂410粘结到微结构化表面。粘合剂410可为任何光学透明的粘合剂，诸如可UV固化的丙烯酸酯粘合剂、转移粘合剂等。
LCF还可包括通常设置在暴露表面上的其它涂层。多种硬质涂层、抗眩涂层、抗反射涂层、防静电涂层和防污涂层均是本领域已知的。参见例如美国专利7,267,850；美国专利7,173,778、PCT公布WO2006/102383、WO2006/025992、WO2006/025956、和美国专利7,575,847。
图5示出了根据一个实施方案的背光显示器500的透视示意图。背光显示器500包括如前所述的包括透射区域540和吸收区域550的LCF 530。如前所述，此类LCF具有离开LCF530的输出表面590的光的极面截止视角θP。背光显示器500包括光源510，该光源被配置为使光透射穿过LCF530、透射穿过图像平面520(诸如LCD面板)并到达观察者595。亮度最大时的视角可取决于如前所述的极面截止视角。
背光显示器500还可包括任选的增亮膜560和反射偏振膜570以进一步改善显示器的亮度和均匀度。增亮膜可以是棱镜膜，诸如3MTM。增亮膜“BEF”或薄增亮膜“TBEF”，购自3M公司。反射偏振膜570可以是多层光学膜，诸如3MTM。双增亮膜“DBEF”，购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)。增亮膜560和反射偏振膜570(如果包括的话)可如图5所示定位。
在其它实施方案中，如前所述，包括透射区域和吸收区域的光控膜可粘结到发射(例如，有机发光二极管或OLED)显示器。
在一些实施方案中，本文所述的LCF(即，第一LCF)可与第二LCF组合。在一些实施方案中，第二LCF可为诸如在以下专利中描述的LCF(例如，私密膜)：US 6,398,370；US 8,013,567；US 8,213,082；以及US9,335,449。在其它实施方案中，第二LCF为如本文所述的LCF(例如，其中吸光区域具有至少30的高宽比)。第一LCF和第二LCF可以各种取向堆叠。
还可以想到其它类型的背光显示器成像设备，包括非电子显示器，诸如太阳镜、文档封面、汽车和航空应用中的控制台开关、飞行器驾驶舱控件、直升机驾驶舱控件、窗以及任何数目的其它设备。
在其他实施方案中，本文所述的光控膜能够可用作玻璃的覆层。例如，光控膜可层压到门窗设施上或内。门窗设施可以选自玻璃板、窗、门、壁和天窗装置。门窗设施可以位于建筑物的外部或内部上。这些设施也可以是汽车窗、火车窗、飞机乘客窗等。将这些膜叠堆组装到门窗设施中的优点包括IR透射减少(这可以导致节能增加)、阻挡环境光、私密性和装饰效果。
本说明书不应被认为限于本文所述的具体示例，而是应当理解为本说明书涵盖在所附权利要求中清楚地给出的说明书的所有方面。在审阅本说明书后，可对本说明书适用的各种修改、等同过程以及众多结构对本说明书所涉及领域技术人员将显而易见。通过考虑随后由实验结果和实施例示出的实施方案，可更好地理解上述说明书。
实施例
以下实施例进一步说明了本发明的目的和优点，但这些实施例中列举的具体材料及其量以及其它条件和细节不应被解释为是对本发明的不当限制。
除非另外指明，否则实施例以及本说明书其余部分中的所有份数、百分比、比率等均按重量计。除非另外指明，否则所有化学品均获自或购自化学品供应商诸如密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Co.,St.Louis,Missouri)。
以下是在整个实施例中使用的材料列表，以及它们的简短描述和来源。
用于浇铸和固化微复制工艺(制备例1)中的树脂A以及“用于对微结构化膜的沟槽进行回填的方法”中的折射率匹配的回填材料的组分列于下表1中。用于逐层涂覆的原材料列于下表2中。用于反应离子蚀刻的原材料列于下表3中。
表1：用于树脂A的原材料
Figure BDA0003404635340000181
Figure BDA0003404635340000191
表2：用于逐层涂覆的原材料
Figure BDA0003404635340000192
表3：用于反应离子蚀刻的原材料
Figure BDA0003404635340000193
制备例1(PE1)：“鱼翅”微结构化膜的制备
使用三角形金刚石来切割具有多个近三角形特征的工具，如图6中的尺寸所示。通过混合下表4中的材料来制备树脂A。
表4：用于制备微结构化膜的树脂A的组合物
材料 重量份
Photomer 6010 60
SR602 20
SR601 4.0
TMPTA 8.0
PEA(Etermer 2010) 8.0
Darocur 1173 0.35
TPO 0.10
I1035 0.20
用上述树脂A和工具进行“浇铸和固化”微复制过程。生产线条件为：树脂温度150℉、模具温度150℉、涂布机IR 135℉、工具温度100℉和生产线速度60fpm。使用峰值波长为385nm的Fusion D灯进行固化，并在100％功率下操作。所得微结构化膜包括由沟槽隔开的多个三角形突起(例如，光透射区域)，如图8所示。基底层是厚度为2.93密耳(74.4微米)的PET膜(明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M,St.Paul,MN))。PET膜的接触树脂的一侧用热固性丙烯酸类聚合物(Rhoplex 3208，购自密歇根州米德兰的陶氏化学公司(Dow Chemical,Midland,MI))涂底漆。固化树脂的台面层具有2微米至3微米的厚度。微结构化膜的三角形是工具在沟槽之间的未切割部分的负像复制。
用于在微结构化膜上制备逐层自组装涂层的方法
逐层自组装涂层使用购自加利福尼亚州森尼维耳的Svaya纳米科技公司(SvayaNanotechnologies,Inc.(Sunnyvale,CA))的装置制备，并按照US8,234,998(Krogman等人)以及Krogman等人的用于改善逐层沉积的均匀度和灵活性的自动化工艺，《朗格缪尔》，2007年，第23卷，第3137-3141页(Krogman et al.Automated Process for Improved Uniformity and Versatility of Layer-by-Layer Deposition,Langmuir 2007,23,3137-3141))中所述的***进行建模。
装置包括装载有涂覆溶液的压力容器。安装带有平坦喷雾式样的喷雾嘴(购自伊利诺伊州惠顿的喷雾***公司(Spraying Systems,Inc.,Wheaton,Illinois))，以在由电磁阀控制的指定时间喷涂涂覆溶液和冲洗水。用氮气将容纳涂覆溶液的压力容器(威斯康辛州沃基肖的合金制品公司(Alloy Products Corp.,Waukesha,WI))加压至30psi，同时用空气将容纳去离子(DI)水的压力容器加压至30psi。涂覆溶液喷嘴的流速各自为10加仑/小时，而DI水冲洗喷嘴的流速为40加仑/小时。将待涂覆的基板用环氧树脂(Scotch-Weld环氧树脂粘合剂，DP100 Clear，明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN))在边缘处粘附到玻璃板(12"×12"×1/8"厚)(明尼苏达州明尼阿波利斯的布林西北玻璃公司(Brin Northwestern Glass Co.,Minneapolis,MN))，该玻璃板安装在竖直平移工作台上并且用真空吸盘固持就位。在典型涂覆序列中，在工作台以76mm/s竖直向下移动的同时将聚阳离子(例如，PDAC)溶液喷涂到基板上。接着，在12秒的保压时间之后，在工作台以102mm/s竖直向上移动的同时将DI水溶液喷涂到基板上。然后用气刀以3mm/s的速度对基板进行干燥。接着，在工作台以76mm/s竖直向下移动的同时将聚阴离子(例如，颜料纳米粒子)溶液喷涂到基板上。允许过去12s的另一保压时间段。在工作台以102mm/s竖直向上移动的同时将DI水溶液喷涂到基板上。最后，用气刀以3mm/s的速度对基板进行干燥。重复上述序列以沉积表示为(聚阳离子/聚阴离子)n的多个“双层”，其中n为双层的数目。将涂覆基板(例如，聚合物膜)从玻璃剥离，之后进行后续处理。
制备例2(PE2)：微结构化膜上的逐层自组装涂层
通过首先用DI水将Sancure 20051(俄亥俄州威克利夫的路博润公司)从42重量％稀释至1重量％来制备阳离子涂层溶液。接下来，加入Pluronic PL-92(德国路德维希港的巴斯夫公司)表面活性剂至0.1重量％的浓度。用手摇动混合物以溶解表面活性剂。通过首先用DI水将CAB-O-JET200(马萨诸塞州波士顿的卡博特公司)从20重量％稀释至2.5重量％来制备阴离子涂层溶液。接下来，加入氯化钠(密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma Aldrich Co.,St.Louis,Missouri))至50mM的浓度，并且加入Pluronic PL-92(德国路德维希港的巴斯夫公司)表面活性剂至0.1重量％的浓度。用手摇动混合物以溶解盐和表面活性剂。使用“用于在微结构化膜上制备逐层自组装涂层的方法”将10双层涂层(缩写为(SC20051/COJ200)10)沉积到PE1中所述的微结构化膜上。
用于对微结构化膜的沟槽进行回填的方法
将树脂A在烘箱中加热到165℉。在反应离子蚀刻或激光烧蚀步骤之后，将微结构化膜样品用胶带粘到铝板上，然后置于加热至150℉的热板上。将树脂A移取到微结构化膜表面与置于顶部的一片涂底漆的3密耳厚的PET膜之间；然后，将该构造以5ft/min的速度传送通过加热至135℉的GBC Catena 35热辊层压机。然后，将该构造以50ft/min的输送速度传送通过具有500瓦特功率的“H”灯泡的贺利氏(德国哈瑙)带式输送机UV处理器(型号DRS(6))三次。固化之后，PET顶膜要么留在原处，要么如实施例中指定的那样被剥离。
用于测量来自漫射光源的光亮度分布的方法
将膜样品放置在朗伯光源上。当透光区域为锥形时，膜被定位成使得锥形区域的最宽部分更靠近光源。使用Eldim L80锥光镜(法国埃鲁维尔圣克莱尔的艾尔迪姆公司(Eldim S.A.,HEROUVILLE SAINT CLAIR,France))来以半球方式同时在所有极角和方位角下检测光输出。在检测之后，在与百叶窗的方向正交的方向(表示为0°取向角)上读取透射率(例如，亮度)读数的横截面，除非另外指明。相对透射率(即，可见光亮度)被定义为在具有膜的读数与不具有膜的读数之间在特定视角下的轴向光亮度的百分比。
朗伯光源由来自具有PCT/US18/65381的图6所示基线光亮度分布的光箱的漫透射组成。光箱为六面中空棱镜，尺寸测量为大约12.5cm×12.5cm×11.5cm(L×W×H)，由厚度为约6mm的聚四氟乙烯(PTFE)漫射板制成。箱的一面被选作为样品表面。中空光箱的样品表面处的漫反射率测量为约0.83(例如在400nm-700nm波长范围内平均为约83％)。在测试期间，通过位于箱的底部(与样品表面相背)中的约1cm的圆形孔从光箱内照亮箱(光线从内部照向样品表面)。使用稳定的宽带白炽灯光源提供照明，该光源附接到用于引导光的光纤束(带有1cm直径光纤束延长部的Fostec DCR-II，来自马萨诸塞州马尔堡和纽约州奥本的肖特-福斯特公司(Schott-Fostec LLC,Marlborough Mass.and Auburn,N.Y.))。
实施例1：水平和对角线表面的反应离子蚀刻
对来自PE2的材料样品进行反应离子蚀刻(RIE)。这在自制的平行板电容耦合等离子体反应器中进行。室具有表面积为18.3ft2的中心圆柱形通电电极。在将微结构化膜放置在通电电极上之后，将反应室泵吸降压至小于1.3Pa(2mTorr)的基础压力。使O2(氧气)气体各自以1000SCCM的速率流入室中。使用等离子体增强CVD方法通过以13.56MHz的频率和9000瓦的施加功率将RF功率耦接到反应器中来进行处理。通过将微结构化膜移动通过反应区来施加250s的处理时间。在处理后，停止RF功率和气体供应并且使腔室返回至大气压。关于材料和用于施加圆柱形RIE的工艺以及关于所用反应器的另外细节的附加信息可见于US8460568 B2中。
然后用如上面“用于对微结构化膜的沟槽进行回填的方法”部分所示的可UV固化丙烯酸酯树脂回填蚀刻的材料，并如上面“用于测量来自漫射光源的光亮度分布的方法”部分所示进行测量。通过找到观察到最大亮度的角度从锥光数据获得峰值透射角，并且确定该峰值透射角为-3度。最大相对透射率为90.9％。
实施例2：从近垂直表面激光烧蚀移除LbL材料
使用专利US6285001B1中所述的激光照明***来照明PE2基板的样品。将基板相对于激光照明***的焦平面以10度角倾斜。因此，近垂直壁被暴露，而基板的对角壁处于阴影中。用Coherent LEAP 200K准分子激光器发出的300mJ/cm^2的248nm光对基板照明6次。
然后用如上面“用于对微结构化膜的沟槽进行回填的方法”部分所示的可UV固化丙烯酸酯树脂回填烧蚀的材料，并如上面“用于测量来自漫射光源的光亮度分布的方法”部分所示进行测量。通过找到观察到最大亮度的角度从锥光数据获得峰值透射角，并且确定该峰值透射角为20度。最大相对透射率为25.3％。
本文所引述的专利公开的全部公开内容以引用方式全文并入本文，如同每种专利公开单独并入本文。在不脱离本发明的范围和实质的前提下，本发明的各种变型和更改对本领域的技术人员而言将显而易见。应当理解，本发明并非意图不当地限制于本文所示出的示例性实施方案和实施例，并且上述实施例和实施方案仅以举例的方式提出，而且本发明的范围旨在仅受下面本文所示出的权利要求书的限制。

Claims (35)

1.一种光控膜，包括：
光输入表面和背对所述光输入表面的光输出表面；和
交替的透射区域和吸收区域，所述交替的透射区域和吸收区域设置在所述光输入表面与所述光输出表面之间，其中所述吸收区域具有至少30的高宽比并且沿同一方向倾斜，并且所述交替的透射区域和吸收区域在除0度以外的视角处具有最大相对透射率。
2.根据权利要求1所述的光控膜，其中所述交替的透射区域和吸收区域在除0度以外的视角处具有至少75％的最大相对透射率。
3.根据权利要求1或2所述的光控膜，其中所述最大相对透射率在+30度与-30度之间的视角处。
4.根据权利要求3所述的光控膜，其中所述最大相对透射率在+10度与-10度之间的视角处。
5.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中所述吸收区域与垂直于所述光输出表面的线成+1度至+10度或-1度至-10度的壁角。
6.根据权利要求5所述的光控膜，其中所述吸收区域与垂直于所述光输出表面的线相对于所述光输入表面成+2度至+8度或-2度至-8度的壁角。
7.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中所述吸收区域彼此平行。
8.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中所述吸收区域具有至少50的高宽比。
9.根据权利要求8所述的光控膜，其中所述吸收区域具有至少100的高宽比。
10.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中所述吸收区域具有10微米至100微米的平均节距。
11.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中所述吸收区域包括有机吸光材料。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的光控膜，其中所述吸收区域包括炭黑。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的光控膜，其中所述吸收区域包括高分子电解质。
14.根据权利要求1至10中任一项所述的光控膜，其中所述吸收区域包括非金属吸光材料。
15.根据权利要求1至10中任一项所述的光控膜，其中所述吸收区域包括呈聚合电叠堆形式的双层，所述聚合电叠堆包括有机聚合物聚离子和抗衡离子，所述抗衡离子包括吸光材料。
16.根据权利要求1至10中任一项所述的光控膜，其中所述吸收区域包括逐层吸光涂层。
17.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中所述交替的透射区域与台面区域成一体。
18.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中所述吸收区域包括夹在包层之间的芯。
19.一种制备光控膜的方法，包括：
提供微结构化膜，所述微结构化膜包括底表面和背对所述底表面的微结构化表面、以及与沟槽交替的多个光透射区域，其中所述微结构化表面由所述光透射区域的顶表面、第一侧壁和第二侧壁以及所述沟槽的底表面限定，其中所述第一侧壁与垂直于所述光输出表面的线成+1度至+10度或-1度至-10度的壁角；
将有机吸光材料施加到所述微结构化表面；以及
从所述第一侧壁或所述第二侧壁移除吸光材料。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括从所述顶表面或所述底表面移除有机吸光材料。
21.根据权利要求20所述的方法，其中从所述顶表面或所述底表面移除有机吸光材料包括反应离子蚀刻。
22.根据权利要求20所述的方法，其中从所述顶表面或所述底表面移除有机吸光材料包括激光烧蚀。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的方法，其中所述有机吸光材料包括高分子电解质。
24.根据权利要求19至23中任一项所述的方法，其中所述有机吸光材料包括多个吸光粒子。
25.根据权利要求16至21中任一项所述的方法，其中所述有机吸光材料包括逐层自组装涂层。
26.根据权利要求16至22中任一项所述的方法，其中从所述第一侧壁或所述第二侧壁移除吸光材料包括反应离子蚀刻。
27.根据权利要求16至22中任一项所述的方法，其中从所述第一侧壁或所述第二侧壁移除有机吸光材料包括激光烧蚀。
28.根据权利要求16至24中任一项所述的方法，包括从所述第二侧壁移除有机吸光材料而不从所述第一侧壁移除吸光材料。
29.根据权利要求19至28中任一项所述的方法，还包括用有机聚合物材料填充所述沟槽。
30.一种光控膜，包括：
光输入表面和背对所述光输入表面的光输出表面；和
交替的透射区域和吸收区域，所述交替的透射区域和吸收区域设置在所述光输入表面与所述光输出表面之间，其中所述交替的透射区域和吸收区域在除0度以外的视角处具有最大相对透射率。
31.一种光控膜，所述光控膜包括微结构化膜，所述微结构化膜包括由沟槽隔开的多个突起，所述突起和所述沟槽由底表面、顶表面、第一侧壁和第二侧壁限定，其中所述微结构化膜具有仅在所述第一侧壁上的吸收材料。
32.根据权利要求31所述的光控膜，其中所述第一侧壁上的所述吸收材料具有至少30的高宽比。
33.根据权利要求31或32所述的光控膜，其中所述第一侧壁沿同一方向倾斜。
34.根据权利要求31至33中任一项所述的光控膜，其中所述第一侧壁与垂直于所述底表面的线成+1度至+10度或-1度至-10度的壁角。
35.根据权利要求31至34中任一项所述的光控膜，其中所述第一侧壁与垂直于所述底表面的线成壁角，并且所述第二侧壁与所述线成第二壁角，并且其中所述第一壁角小于所述第二壁角。
CN202080042873.2A 2019-06-12 2020-06-11 具有非对称光输出的高透射率光控膜 Pending CN113950634A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962860350P 2019-06-12 2019-06-12
US62/860,350 2019-06-12
PCT/IB2020/055504 WO2020250180A1 (en) 2019-06-12 2020-06-11 High transmission light control films with asymmetric light output

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113950634A true CN113950634A (zh) 2022-01-18

Family

ID=73782118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080042873.2A Pending CN113950634A (zh) 2019-06-12 2020-06-11 具有非对称光输出的高透射率光控膜

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220221624A1 (zh)
EP (1) EP3983836A4 (zh)
CN (1) CN113950634A (zh)
WO (1) WO2020250180A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4405724A1 (en) 2021-09-24 2024-07-31 3M Innovative Properties Company Coated microstructured films, methods of making same, and methods of making light control films
WO2023105314A1 (en) 2021-12-09 2023-06-15 3M Innovative Properties Company Coated microstructured films and methods of making same
WO2023248159A1 (en) 2022-06-23 2023-12-28 3M Innovative Properties Company Methods and devices for removing particles from fluids
WO2024107373A1 (en) 2022-11-15 2024-05-23 Solventum Intellectual Properties Company Methods and kits for removing particles from fluids

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1627182A (zh) * 2003-11-03 2005-06-15 株式会社有泽制作所 透射式显示屏
US20100051967A1 (en) * 2006-02-14 2010-03-04 Massachusetts Institute Of Technology Absorbing film
US20100214506A1 (en) * 2007-10-16 2010-08-26 Gaides Gary E Higher transmission light control film
US20150109674A1 (en) * 2013-10-23 2015-04-23 Ronald Steven Cok Imprinted micro-louver structure
CN108227314A (zh) * 2016-12-14 2018-06-29 天马日本株式会社 液晶显示设备和控制电路

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4601861A (en) 1982-09-30 1986-07-22 Amerace Corporation Methods and apparatus for embossing a precision optical pattern in a resinous sheet or laminate
US5486949A (en) 1989-06-20 1996-01-23 The Dow Chemical Company Birefringent interference polarizer
US5828488A (en) 1993-12-21 1998-10-27 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Reflective polarizer display
US5882774A (en) 1993-12-21 1999-03-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical film
WO1996033839A1 (en) 1995-04-26 1996-10-31 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method and apparatus for step and repeat exposures
US5825543A (en) 1996-02-29 1998-10-20 Minnesota Mining And Manufacturing Company Diffusely reflecting polarizing element including a first birefringent phase and a second phase
US5783120A (en) 1996-02-29 1998-07-21 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method for making an optical film
US6531230B1 (en) 1998-01-13 2003-03-11 3M Innovative Properties Company Color shifting film
US6398370B1 (en) 2000-11-15 2002-06-04 3M Innovative Properties Company Light control device
JP4303923B2 (ja) 2002-07-31 2009-07-29 大日本印刷株式会社 視認性向上シートおよびこれを用いたディスプレイ
US7018713B2 (en) 2003-04-02 2006-03-28 3M Innovative Properties Company Flexible high-temperature ultrabarrier
US7140741B2 (en) 2003-12-30 2006-11-28 3M Innovative Properties Company Color shifting retroreflector and method of making same
US7101618B2 (en) 2004-05-07 2006-09-05 3M Innovative Properties Company Article comprising fluorochemical surface layer
US7173778B2 (en) 2004-05-07 2007-02-06 3M Innovative Properties Company Stain repellent optical hard coating
US7291386B2 (en) 2004-08-26 2007-11-06 3M Innovative Properties Company Antiglare coating and articles
US7294405B2 (en) 2004-08-26 2007-11-13 3M Innovative Properties Company Antiglare coating and articles
US20060216524A1 (en) 2005-03-23 2006-09-28 3M Innovative Properties Company Perfluoropolyether urethane additives having (meth)acryl groups and hard coats
CN101370857B (zh) 2006-01-12 2012-09-05 3M创新有限公司 光准直薄膜
US7575847B2 (en) 2006-06-13 2009-08-18 3M Innovative Properties Company Low refractive index composition comprising fluoropolyether urethane compound
WO2008030474A2 (en) 2006-09-08 2008-03-13 Krogman Kevin C Automated layer by layer spray technology
US8013567B2 (en) 2007-06-04 2011-09-06 Windsor Michael E Portable power and utility system
US8313798B2 (en) 2009-05-18 2012-11-20 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Structural colors having UV reflectance via spray layer-by-layer processing
WO2009085581A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-09 3M Innovative Properties Company Light control film
US8568714B2 (en) * 2008-05-23 2013-10-29 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Agriculture Lys K endolysin is synergistic with lysostaphin against MRSA
CN102325718B (zh) 2008-12-30 2013-12-18 3M创新有限公司 制备纳米结构化表面的方法
JP6120481B2 (ja) 2009-02-06 2017-04-26 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光制御フィルム及び多層光学フィルムスタック
US20110064936A1 (en) 2009-09-17 2011-03-17 Massachusetts Institute Of Technology Method of Asymmetrically Functionalizing Porous Materials
US9329311B2 (en) * 2011-05-25 2016-05-03 3M Innovative Properties Company Light control film
EP3084483A1 (en) 2013-12-19 2016-10-26 3M Innovative Properties Company Articles comprising self-assembled layers comprising nanoparticles with a phosphorous surface treatment
CN106662743A (zh) * 2014-06-30 2017-05-10 3M创新有限公司 360度保密膜
US20160124126A1 (en) * 2014-10-29 2016-05-05 Sergiy Vasylyev Angular selective light control sheeting and method of making the same
US9740018B1 (en) * 2016-10-28 2017-08-22 3M Innovative Properties Company Light control film with varied viewing angle
CN106444206A (zh) * 2016-10-28 2017-02-22 京东方科技集团股份有限公司 反射式显示器及其制备方法
CN113490867A (zh) * 2018-12-11 2021-10-08 3M创新有限公司 光控膜

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1627182A (zh) * 2003-11-03 2005-06-15 株式会社有泽制作所 透射式显示屏
US20100051967A1 (en) * 2006-02-14 2010-03-04 Massachusetts Institute Of Technology Absorbing film
US20100214506A1 (en) * 2007-10-16 2010-08-26 Gaides Gary E Higher transmission light control film
US20150109674A1 (en) * 2013-10-23 2015-04-23 Ronald Steven Cok Imprinted micro-louver structure
CN108227314A (zh) * 2016-12-14 2018-06-29 天马日本株式会社 液晶显示设备和控制电路

Also Published As

Publication number Publication date
US20220221624A1 (en) 2022-07-14
EP3983836A4 (en) 2023-06-28
WO2020250180A1 (en) 2020-12-17
EP3983836A1 (en) 2022-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112513686B (zh) 高透射率光控膜
US20240118463A1 (en) High transmission light control film
CN113950634A (zh) 具有非对称光输出的高透射率光控膜
JP7358356B2 (ja) 高透過率の光制御フィルム
CN218272766U (zh) 光学膜
CN114846369A (zh) 高透射率光控膜
US20220019007A1 (en) Light control film
US20220252770A1 (en) Coated Substrate Comprising Electrically Conductive Particles and Dried Aqueous Dispersion of Organic Polymer
US20240210600A1 (en) Optical System Including Light Control Film and Fresnel Lens
EP4405724A1 (en) Coated microstructured films, methods of making same, and methods of making light control films
JP2010097130A (ja) 光学部材、製造方法及びグリッド偏光フィルム
WO2023105314A1 (en) Coated microstructured films and methods of making same

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination