TW200817778A

TW200817778A - Partially submerged bead monolayer

Info

Publication number: TW200817778A
Application number: TW096129344A
Authority: TW
Inventors: Krishnan Chari; Charles W Lander; Jin-Shan Wang; Junwon Lee
Original assignee: Rohm & Haas Denmark Finance As
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2008-04-16
Also published as: KR20080014710A; TWI371622B; JP2008052273A; EP1887388A3; EP1887388A2; US20080037261A1; CN101201428A

Description

200817778 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係有關光改向膜（light re-directing film)、背光及用於製造可，舉例來說，與液晶顯示器（LCD)裝置中的背光單元一起使用之光改向膜及背光之方法。【先前技術】狀第1圖為LCD裝置中的背光單元1〇之概要圖，該ICD 裝置包含一個或多個例如冷陰極螢光燈（c c F L)或發光二極體（LED)等的光源12、反射板u、提供光的擴散或朗伯分布（lambertian distribnti〇n)(以使表面的高度輸出 (luminance output)在所有的視角大約相同）的擴散膜 (diffuSer)13及光改向膜14以提供呈視角函數的光選擇性再分布。該光改向膜14與該反射板U組合產生光改向功能以致藉由使擴散分布的光通過該光改向膜，而使該同麵的發光強度提高但離軸強度降低。在理想情形中，這不需總光輪出量的任何改變就能達到。而用於製造光改向膜的方法為此技藝中習知者 _子為稜鏡膜’亦已知為購自明尼蘇達州，保羅街，施 :Vikuiti膜。美國專利編號6风寫中更完全地說明這 ί 及製造。該等膜包含平滑侧及含有複數個三稜 tr 係由具有比空氣折射率更大的折射率之透明材料構成。儘管這些膜能有效將紐向，但是膜的製造很麻煩。此方法涉及經由在輕上鑽石車削建心型圖案然後再經由擠壓或經由鑄造成型及因化方法= 94076 5 200817778 圖案轉移至塑膠片上。這些膜的光改向能力係決定性地取決於微結構如該等稜鏡的角度。就發光強度相對於視角的觀點來看，這些膜的亮度輸出外廓（profile)的任何變更都需要經由非凡且昂貴的鑽石車削來建立全新的圖案。 WO 2005/109085說明適用於背景光（backlit)LCD的另一類型光改向膜。再一次地’該等膜包含平滑側及結構側。然而，在此情形中該結構侧包含微半球的緊密堆積單層。其暗示就發光強度的同軸增益觀點來看，這些膜的光改向能力與美國專利編號6,581,286中所述的稜鏡膜相當，但是該等膜的製造方法並未概述。 W0 03/075085暗示W0 2005/109085所述之該類型的膜可經由將珠粒壓入黏性彈力基材表面而製成。但是，沒有實證顯示所產生之珠粒取向（orientation)類型或所得的光改向性質符合顯示器行業漸增的需求。 US 2005/0002204 說明類似於 WO 2005/109085 的光改向膜。但是要形成此膜所需的方法很冗長，其涉及非常大量的步驟來建立圖案並且將該圖案轉移至塑膠片。該圖案經由在基材上旋塗緩衝層，在該緩衝層上塗佈光阻層，經由光微影術使該光阻層圖案化，加熱該光阻材料以形成半球結構，以及最終在該等半球上濺鍍金屬層而建立。接著經由微射出技術將該圖案轉移至塑膠上。如此這般的多步驟方法昂貴而且不適於大規模大量製造。再者，不容易改變該膜的光改向性質。任何變更都需要經由大量步驟來進行以建立新圖案。 6 94076 200817778 US 6,852,396說明適合當作擴散膜13或背景光lcd 中的擴散片之膜。該膜由分散於非水性丙烯酸系樹脂黏合劑中而且塗在透明基底片上的樹脂珠粒及微細無機填料組成。該等珠粒並未被配置成任何特定圖案而且沒有實證顯示该膜將提供發光強度的可量測同軸增益。 WO 2005/052677亦說明適合當作擴散膜13或背景光 LCD中的擴政片之膜。該膜由分散在例如丙烯酸系樹月旨等的非水性黏合劑樹脂中而且塗佈在高透明度塑膠上的透明球形有機珠粒所組成。據陳述單分散珠粒或低的多分散度 (polydispersity)的珠粒係合宜的而且若有珠粒堆疊的話將會使光擴散效率衰退。儘管全體統合發光強度由於降低散射（較小的濁度）而透過控制塗層予以改善，但是並沒有暗不使用珠粒的特定圖案來達到該膜的任何光改向能力（亦即呈視角函數的輸出發光強度變化）。塗在適當表面上之非常均勻（單分散）的微球之液態分政液將藉由乾燥期間的液體蒸發而自組裝成緊雄、填充的單層（cl〇se-packed m〇n〇layer)。該乾燥輔助的自組裝起於出現在部分浸沒於液層的微球之間的毛細管吸引力。在乾燥期間由於該膜中的液體高度降低使該液體表面變形及微球表面的接觸線所引起的不對稱造成該毛細官吸引。毛細管吸引力直接正比於液體-空氣或更籠統地液體-氣體界面處的表面張力。在液體中的微球乾燥輔助自組裝的額外細節可見於Aizenberg等人之物理文獻回顧，第 84卷’第2997頁，2000年3月，在此以引用的方式併入 7 94076 200817778 瓜在』勝片上的緊密堆積的微球單層較谷易經由乾燥辅助自組步 .H L _ ^ ^ ^ ^ ㈢、、且衣獲侍，但是此膜並未顯示光改向性質。如WO 2005/109Πβς &丄所述的，係需要均勻緊密填充的试半球單層而非微球。

Yabu 及 sinmomura (Langmuir，第 21 卷，第 17〇9 頁，年在此以引用的方式併入本文）已經概述過用於掣造緊密填充的微半球單層之自組裝法。在此方法中，先^ 潮濕的條件下絲合物溶㈣造成型。凝結的水滴接著在該聚^物料表面上進行自崎。藉由溶劑及水的完全蒸 fx獲仵球形細孔的緊密填充陣列。然後經由剝離該球形細 =膜的頂層而產生柱狀結構的緊密填充陣列。微半球的緊密填充單層係經由使錄狀結構的緊密填充㈣t作負像模（negative mold)而形成。在彼上面塗佈聚合物材料並且固化而產生正像物。儘管該膜的光改向能力的資訊還沒有人發表，但是可想像此膜可能具有適用於lcd背光單元的光改向性質。然而，此膜的製造仍然冗長而需要多重步驟。就低成本的大量製造而言後者並不適宜。本發明的目的為製造適合用在LCD背光單元中當作光改向膜的位於塑膠片上之緊密填充微半球單層之簡單低成本法。發明人判定此具有良好光改向能力的高折射率緊畨填充的微半球單層可經由將低多分散度的高折射率微球自、、且裝至折射率匹配的水性聚合物黏合劑中而非常簡單地製備。使用水性介質而不使用非水性介質當作該等微球的載劑將確保表面張力高到足以經由毛細管吸引而允許自組 94076 8 200817778 衣再者Μ於光放射的微半球表面係經由簡單調整折射率匹配的聚合物黏合劑相對於該等微球的比例而警造。也可經由簡單地改變折射率匹配的聚合物黏合劑對微球的比例而製造不同光向性質的膜。在本發明的第二具體例中，係使用聚合物溶液凝結水滴的自組裝在聚合㈣半球孔隙的緊密填充陣列，接著再以該聚合物臈當作負像模而製備緊密填充的微半球結構單層。不I他及

Shimomura的研究’微半球的緊密填充單層是利用極少數目的步驟就達到了。【發明内容】本發明提供特定類型的光學膜、用製造該膜的方法及含有該膜的背光裝置。該膜包括部分浸沒於黏合劑中之實質上單層排列的珠粒。、【實施方式】用於本文中時：「低多分散度」意指變異係數（cv)小於〇35。曰單層」意指第一層中包括至少80%的理論緊密填充的最大珠粒含量而且存在於第二層中的第一層珠粒數目不大於5% 〇「匹配的」折射率意指在〇·2範圍以内。 4分浸沒」意指該珠粒表面的25至75%被浸沒。 μ 一/微珠粒」、「微球」及「珠粒」全都意指具有1至2〇微米等效圓形直徑的聚合物橢球。微半球」意指部分浸沒之珠粒而非只有數理意義上 94076 9 200817778 的半球。「重量％黏合劑或「，重量除以黏合劑加球粒的重二:」意指該黏合劑的 =:=膜指定面積中的珠粒平均數目之知識，浸沒 =的部分或百分比可以該膜中的重量%黏合劑為的方明的珠粒可依任何適於獲得所欲珠粒形狀 D ^ ^適合的方法為例如Th〇mas H. Whitesides及 =.R〇SS在「膠體界面科學期刊」第i69卷，“至、年)所°兄明的極限聚結(limited coalescence)技術 •莩的懸洋及乳化聚合法。枯C艮“法包括「懸浮聚合」技術及「聚合物懸浮」 '莆梗據本么明之聚合物粒子的較佳方法為經由極限=技術，其中將聚加成的可聚合單體加至含有微粒懸 I劑的水性介質而在連續（水）相中形成不連續（油滴）相。經、攪，j均質化等對該混合物施行剪切力以降低液滴的尺寸。等男切停止之後，由於該微粒懸浮劑塗佈該等液滴表面的女疋化作用使該等液滴的尺寸方面達到平衡，然後完成艰合㈣成聚合物粒子的水性懸浮液。美國專利編號 2’932’629 ’ 5’279,934 ;及 5,378,577 中有說明此方法，在此以引用的方式將彼等併入本文。、在此「聚合物懸浮液」技術中，將適合的聚合物溶在 >谷劑中亚且將此溶液以微細之水難混溶的液滴形式分散在含有充當安定劑的膠體氧切之水溶液中。經由膠體氧化 94076 10 200817778 矽”該等液滴表面的作用達到平衡並且使該等滴液的尺寸女疋化。經由蒸發或其他適合技術從該等液滴移除溶劑而產生其上面具有膠體氧化矽的均句塗層之聚合物粒子。後文在1989年’ 5 j 23日獲准的美國專利編號4,833,〇6〇中有說明此方法，在此以引用的方式併人本文。在使用該懸洋液聚合技術來實行本發明時，任何適合的單體都可使用^例如一，舉例來說，苯乙烯、乙稀基甲苯、對氯苯乙稀；乙烯基萘’·烯系（ethyieniaUy)不飽和單烯烴類，例如乙烯、丙稀：丁稀及異丁蝉；乙烯基函化物，例如氯乙烯、 ^乙烯乙烯、醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酉曰及丁酉夂乙烯酉曰，α _亞甲基脂肪族單羧酸的酯類，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、 =酸十:醋、丙烯酸正辛醋、丙烯酸氯乙酯、丙婦酸苯酉曰α -氯丙稀酸甲酉旨、甲基丙稀酸甲酉旨、甲基丙稀酸乙醋及甲基丙職丁§旨；丙浠腈、甲基丙烯腈、丙烯醯胺、乙烯基_類例如乙烯基甲_、乙稀基異丁醚及乙稀基乙起乙烯基酮類，例如乙稀基甲基酮、乙稀基己基酉同及甲基異丙基_，Φ乙烯基_化物，例如偏氯乙烯及偏氯氣乙烯’及Ν-乙稀基化合物，例如Ν_乙稀基吼咯、乙稀基啼峻、Ν_乙烯基D引哚及Ν-乙晞基吡咯酮二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯及其混合物等。在該懸浮液聚合技術中H泰加至該等單體液滴及正^匕Jc相以得到預期結果的該等添加物包括起始劑及促進 d等彼等在美國專利編號2,932,629及4，⑷中有更 94076 11 200817778 詳細地揭示，在此以引用的方式將該二者併入本文。用於 •該聚合物懸浮液方法的溶劑為溶解該聚合物者，該等溶劑 .難以與纟混溶而且可輕易地從該.等聚合物液滴移除，例如’舉例來說，氯甲烷、二氯甲烷、醋酸乙酯、氯乙烯、曱，乙基酮、三氯甲烧、四氯化碳、氯乙婦、三氯乙院、 I苯、二甲苯、環⑽及2_硝基丙料。特別有用的溶劑為一亂甲燒，因為就許多聚合物而言其為良好的溶劑，同難以與水混溶。再者，其黏度使其可經由蒸發而輕易地從不連續相液滴移除。 . 纟該聚合物懸浮液法中’各種不同成分的量及彼此相 1 關係可在廣大範圍中變動’然而，大體上發現該聚合物對溶劑的比例應在該聚合物與溶劑的合併重量之約^至約80重量％的量中變化而該聚合物與溶劑的合併重量應所用=置在約25至約5〇重量%的量中變化。 r乳化梦安定劑的尺寸及量取決於該膠體氧切粒子的尺寸且亦取決於所欲的聚合物液滴粒子的尺寸。由此，當，聚合物:溶劑液滴的尺寸經由高剪切攪動而製成更： ^ ’將改變固態谬體安定劑的量以防止該等液滴末經控制 ^ 聚結並且達到所產生的聚合物粒子之均勻尺寸及狹窄尺 2布。這些技術提供具有無論何處都在^微米至約… =之，圍以内的預定平均直徑及非常狹窄的尺寸分布之 ^。變異係數（標準❹對平均直徑的比例，編號2,932,629中說明的）正常係在約⑼以下。θ專利製造該等珠粒所用的特定聚合物為水難混溶性合成 94076 12 200817778 聚合物，其可為有色的。較佳的聚合物為任何不定形 (amorphous)水難混溶性合成聚合物。有用的聚合物類型例子為聚苯乙烯、聚（甲基丙烯酸甲酯）或聚（丙埽酸丁輯也可使用共聚物，例如苯乙烯及丙烯酸丁酯的共聚物。方便的是使用聚苯乙烯聚合物。兩折射率微球尺寸的分布使定義為分布的標準偏差除以异術平均值的變異係數（cv)小於〇·35，較佳地小於〇 2 而且最佳地小於0.15。該等微球的直徑適合在1至20微米的範圍内，更適地在4至20微米的範圍内而且最適地在$至15微米。高折射率聚合物微球通常分散在連續的黏合劑中。適合的親水性黏合劑包括自然界存在的物質，例如蛋白質、蛋白質衍生物、纖維素衍生物（舉例來說，纖維素酯類')、動物膠及動物膠衍生物；多醣；酪蛋白；及合成的水可滲透性膠體，例如聚（乙烯基内醯胺）、丙烯醯胺聚合物、= 膠、聚（乙烯醇）及其衍生物、水解聚醋酸乙烯酯、丙烯酸與甲基丙烯酸烷酯及磺基烷酯的聚合物、聚醯胺類、聚乙，基吡啶、丙烯酸聚合物、順丁烯二酸酐共聚物、聚氧化 t (P〇lyalkylene oxide)、甲基丙烯酸胺共聚物、聚乙稀基口y坐义酮、順丁烯二酸共聚物、乙烯基胺共聚物、甲基丙稀酸共聚物、丙烯酸和甲基丙烯酸丙烯醯氧基烧醋、乙烯基味唾共聚物、乙烯基硫化物共聚物及含有苯乙烯石黃酸的均聚物或共聚物。較佳為具有高折射率的水溶性黏合劑，例如動物膠。 94076 13 200817778 於丨的㈣钱纽丨.2’更適地大動物膠衍生自稱為膠原的材料。膠原具有高含量甘胺酸及亞胺酸類脯胺酸和經基脯胺酸。其具有由三平行成的三螺旋結構。當水中的膠原在特定溫度以上加敎時，其將變性而形成動物膠。當冷卻時濃縮的動物膠溶液將形成堅硬的凝膠。此現象已知為溶勝_凝膠轉移或熱凝膠化而且為溶液中的動物膠分子之間的次鍵結（secondary bonding)，例如氫鍵結，的結果。要注意此性質並不限於動物膠；舉例來說，洋菜，來自海蒸的多釀，的水溶液也能在冷卻時形成堅硬的凝勝。冷料也會發生動物膠的局部復性（renaturation)。後者表示形成類三螺旋膠原的結構。若動物膠在乾燥之前未經冷卻凝固，則該等結構並不會形成。換句話說，若該塗層在高於該溶膠_凝膠轉移溫度的溫度下乾燥時，則動物膠分子將保持不規則的盤繞結構。螺旋結構的存在可經由x_射線繞射偵測到。有用的「動物膠」，當該術語一般用於本文時，包括經鹼處理的動物膠（家畜骨頭或獸皮動物膠）、經酸處理的動物膠（豬皮動物膠）、魚皮膠及例如乙醯基化動物膠等的動物膠衍生物以及苯二甲酸化的動物膠。任何類型的動物膠都可使用，限制條件為該動物膠具有足夠的分子量以使該交聯劑能交聯或該固著劑能固定或凝固。魚膠比起哺乳動物動物膠具有較低的亞胺基酸含量。若該亞胺基酸含量較小，則該溶膠-凝膠轉移溫度或熱膠體化溫度或冷卻凝固 94076 14 200817778 = 說’衍生自例如鳕魚、黑線一 =固!、Γ 卻凝固溫度明顯低於家畜動物谬的㈣動物膠的水溶液維持流動至約抓，液在室溫將會膠化。其他可單獨使用或取Γ十蛋5白親水性勝體包括聚葡萄糖、阿拉伯心，萬Lr蛋白、果膠、膠原衍生物、火棉膠、年米、愚私及白蛋白等。還有其他有用的親水性膠體為水溶性聚乙稀基化合物，例如 ""時體為水 (乙稀基料㈣）等。㈣_、聚丙職胺及聚决其:例如聚乙稀醇（PVA)或聚氧化乙稀_)等的水八 J田作除了動物恥以外之該黏合劑的次要成刀。此專化合物較佳為可機械塗佈在攝影膠片相關的設備上。、傳統界面活性劑可加至該配方以改善該層的塗佈。界面活性劑可為傳統的設計，而且以對應該溶液的臨界微胞濃度(CMC)的濃度提供。較佳的界面活性劑為— 〇τ，商業上可購自Cytec Industdes股份有限公司。在較佳的具體例中，該聚合物微球及踢體化黏合劑係經塗佈而且經乾燥而使該光改向膜的光學性質最適化。在 :具，例中’係、塗佈該層以提供含有微半球域⑽咖⑷的貫質單層之最終塗層。申請人將此術語「實質單層」定義成w‘，依垂直該光改向膜片平面的方向，域的單層不超過該光改向片面積的80%。單層所需的珠粒材料量可以個別微球尺寸為基準而 94076 15 200817778 汁/則得。該重量％黏合劑可經調整以提供所欲的光學反 2。次沒於該黏合劑中的微球比例或百分比與該膜中的重 ’ Ιϋ/◦黏合劑有關。該膜中的重量％黏合劑係適當地在15至的範圍’更適地2〇至7〇%而且最適地25至60%。 /父聯劑或硬化劑可用於經由自組裝形成該光改向膜之後維持該光改向膜的結構。固定該緊密填充的域單層之、、、口構的其他方法也可使用，但是較佳為交聯。該交聯劑的作用了以動物膠中的特定胺基酸殘基的反應為基礎描述其特彳政。舉例來說，組胺酸的量通常由於交聯而從每1 〇的個約4個殘基降至小於每1〇〇〇個2·5個殘基。還有羥基離 fee酉夂的里攸母1〇〇〇個約6·9個殘基降至小於每iqoq個5.1 個殘基。已知有許多傳統硬化劑用於使動物膠交聯。動物膠交聯劑（亦即，硬化劑）係包括以所用的固態乾燥動物膠材料 (乾燥動物膠意指與膨潤的動物膠相比在周遭條件下實質上乾燥的動物膠’舉例來說如由Eastman Gel公司獲得者）的重量為基準至少約〇·01重量％的量而且較佳地約〇1至約1〇重量。/◦，而且更佳地約i至約5重量百分比的量。必要的話可使用多於一種的動物膠交聯劑。適合的硬化劑可包括無機、有機硬化劑，例如醛硬化劑及烯烴硬化劑。無機硬化劑包括下列化合物，例如鋁鹽，特別是硫酸鹽、鉀明礬及銨明礬、碳酸銨锆、鉻鹽例如硫酸鉻及鉻明礬、及一氧化鈦鹽、及一氧化錯鹽。代表性有機硬化劑或動物膠父聯劑可包括及相關化合物，π比錠、稀烴、碳二醯亞胺 16 94076 200817778 及環氧化物。由此，適合的醛硬化劑包括甲醛及含有二個 _ 或多個醛官能基的化合物，例如乙二醛及戊二醛等。其他 • 較佳的硬化劑包括含有嵌段醛官能基的化合物，例如四氫 -4-羥基-5-甲基-2(1H)-嘧啶酮聚合物類型的醛（Sequa SUNREZ⑧70)、具有由1無水葡萄糖單元：2乙二醛單元組成的乙二醒1多元醇反應產物類型的聚合物（Sequa Chemicals股份有限公司獲得的SEQUAREX⑧755)、例如由 Sequa Chemicals股份有限公司獲得的 Sequa CPD3046-76等的DME-三聚氰胺非甲醛樹脂，及2,3-二羥基-1，4-二氧雜環己烷（DHD)。由此，含有活性烯烴官能基的硬化劑包括，舉例來說，雙-(乙烯基磺醯基）-甲烷 (BVSM)、雙-(乙烯基磺醯基-曱基）醚（BVSME)及1，3,5-三丙烯醯基六氫-對稱-三畊等。在本發明的本文中，將活性烯烴化合物定義成具有二個或多個烯烴鍵（尤其是未經取代的乙烯基）之化合物，其藉由相鄰電子拉引基來活化（攝影法理論，第 4 版，Τ·Η· James，1977 年，Macmillan Publishing公司，第82頁）。其他硬化劑的例子可在下列標準參考資料中見到，例如攝影法理論，T.H. James， Macmillan Publishing股份有限公司（紐約1977年）或在研究揭示，1996年9月，第389卷，IIB部分（硬化劑）或在研究揭示，1994年9月，第365卷，第36544項，IIB部分（硬化劑）。研究揭示係由英國，漢普邵P010 7DQ，恩斯渥斯，北 12 街，達德里屋的 Kenneth Mason Publications 有限公司出版。最佳為烯烴硬化劑，如美國專利編號 17 94076 200817778 3,689,274、2,994,611、3,642,486、3,490,911、3,635,718、 3’640,720、2,992，109、3,232,763 及 3,360,372 中所揭示的。該活性烯烴型的硬化劑當中，較佳的硬化劑類型特別是包含二個或多個乙烯基磺醯基的化合物。這些化合物在後文中稱為「乙稀基颯」。此類型的化合物在許多專利中有說明，舉例來說，美國專利編號3,49〇,911、3,642,486、 3,841，872及4，171，976。由於具有使構成該膠體的聚合物又如的此力，所以咸相信乙烯基颯硬化劑能有效當作硬化劑。在特定的條件下，單分散微球將自發性地在表面上自、、且衣而曼成緊禮、填充的單層結構。Denk〇v等人已有詳細1 明=方法（自然，第361卷，第26頁，年）。當微球的慼浮液塗在表面上時，該等微球起始假設是不規則的、混亂的或非關聯的（uncorrelated)分布。然而，因為乾燥的作用，當該懸浮液中的液體高度達到該等微球頂端時，會有白知稱為毛細作用力的強大吸引力，其驅使該等微球變成緊么填充的整齊的或相關聯的結構。該毛細作用力的吸引能比熱能大报多。該毛細作用力的大小直接正比於該空氣_ 液體或該乾膜的空氣-塗層界面處的表面張力。理想的是該表面張力大於25達因/公分，更適地大於35達因/公分而且举適地大於40達因/公分。另外重要的是微球的側向移動並不會受到對表面的強大吸引力或受到懸浮彼等的介質黏度提高所阻礙。若該黏合劑係動物膠而且在乾燥之前;人卻凝固液滴的塗層的話後者將會發生。 v 94076 18 200817778 士圖所示，當該聚合物溶液的塗層在潮濕環境中 l秌=，聚合物溶液32表面上凝結的水滴3丨也可自組裝 j ^填充的陣列。在此情形中該自組裝也會受到該水_ ^界面處的表面張力驅動。藉由蒸發的完成，製造含有 =在填充的破孔隙陣列或微半球孔隙的聚合物膜，其中該聚口物膜中的孔隙具有直徑在i至5〇微米的範圍及深度在至 + 25微米的範圍之半球形。該等微孔隙聚合物膜33 可接著當作模子而經由在該微孔隙聚合物膜上鑄造可經由「或絰由輻射固化的組成物34製造微半球陣列。該固化的、、且成物35係藉由例如清洗或剝離從該微孔隙聚合物膜分

離以供§作光學或光改向膜。該固化的組成物具有大於U 的折射率，更適地大於13及最適地大於1.4。用於製備該微孔隙，合物膜的適當聚合物為以下列各者為主之聚合 :·聚石反酸酯、聚苯乙烯、纖維素三醋酸酯、纖維素醋酸 -曰丁 I酉曰及來甲基丙烯酸曱酯。最適合為聚碳酸酯及聚苯乙烯。用於在該微孔隙聚合物膜上鑄造的適當組成物為 Dow Coming 有限公司的 Sylgard i 84。、二維的緊密填充結構之形成，由液滴或微球的不規則刀布開始，有時候稱為二維結晶化而且應該具有單分散的液滴群體（population)或具有低多分散度之微球群體 (Kumacheva等人，物理文獻回顧，第91卷，第頁，2003年）。具有夠低的多分散度以製造緊密填充結構的高折射率材料之聚合物微球群體可經由極限聚結法達成該緊雄、填充結構在光學顯微鏡下可輕易地觀察到。再 94076 19 200817778 者，該緊密填充結構具有重複圖案或周期性，其中重複距離為可見光波長的等級。置於例如可見光雷射等的可見光源前面時，具有此圖案的塗層將顯示夫朗和斐繞射 (Fraunhofer diffraction)。該夫朗和斐繞射現象由 Usensky 等人在化學教育期刊，第68卷，1991年2月，有更完整地說明。就元美單分散液滴（cv小於〇·ι)而言，將獲得六方緊密填充（hexagonal cl〇se-packed;Hcp)結構。此結構的繞射圖案呈點的形式。若有較小等級的多分散度（介於〇1與〇·2 之間的cv)時，則該緊密填充結構的繞射圖案係呈單環形式或同心環組合的形式。經塗佈的微球之緊密填充的單層結構可經由使該黏合劑固定或交聯而維持。 …王取簡單形式的典型光改向膜包含支撐緊密填充的 U半球單層之片。該片包括基材。基材可由聚合物材料势成，例如由聚醋塑膠構成的Kodak Estar膜基底，而且具有介於20與200微米的厚度的聚合物材料。舉例來說，基材可為透明聚酯的80微米厚片。其他聚合物，例如透明^ 碳酸酯，也可使用。 Λ ^該可撓性塑膠基材可為任何可撓性自我支撐型塑膠該可撓性《基材必須具有足㈣厚度及機械整合度以便成為自我支撐，但應不得厚到變堅硬。經常地，該可挽性塑絲材在厚度上為該複合膜最厚的層。因此，; 94076 20 200817778 臂基材決定該完全結構化的複合膜之大部分機械安定性及埶安定性。 ^ • 該可撓性塑膠基材的另一顯著特徵為其玻璃轉移溫度（Tg)。Tg定義為塑膠材料將從玻璃態變成橡膠態時的溫度。其可包含該材料可實際上流動之前的範圍。用作可撓性塑膠基材的適當材料包括較低玻璃轉移溫度，舉例來說達150°c，的熱塑性塑膠及較高玻璃轉移溫度，舉例來說咼於150 c，的材料。用作該可撓性塑膠基材的材料選擇將取決於例如製程條件，例如沈積溫度及退火溫度，以及例如在顯示器製造廠商的加工生產線中等之後段製造條件等的因素。下文討論的某些塑膠基材可忍受達至少約2〇〇 C，有些達300至350°C，的較高加工溫度而沒有損傷。該可撓性塑膠基材經常為聚對苯二甲酸乙二酯（PET)、聚萘甲酸乙二酯（PEN)、聚醚颯（PES)、聚碳酸酯（pc)、聚颯、紛樹脂、環氧樹脂、聚酯、聚醯亞胺、聚醚酯、聚醚醯胺、纖維素醋酸酯、脂肪族聚胺基曱.酸酯、聚丙烯腈、聚四敦乙浠、聚偏氟乙烯、聚（X-甲基丙烯酸）甲酯、脂肪族或環狀聚烯烴、聚丙烯酸酯（PAR)、聚醚醯亞胺（PEI)、聚醚石風 (PES)、聚醯亞胺（PI)、鐵氟龍聚（全氟烷氧基）氟聚合物 (PFA)、聚（醚醚酮）(PEEK)、聚（醚酮）(PEK)、聚（乙烯四氟乙烯）氟聚合物（PETFE)及聚（甲基丙烯酸甲酯）及各種不同的丙烯酸酯/曱基丙烯酸酯共聚物（PMMA)。脂肪族聚烯烴可包括高密度聚乙烯（HDPE)、低密度聚乙烯（LDPE)及聚丙浠，包括取向的（oriented)聚丙烯（opp)。環狀聚烯烴可包 21 94076 200817778 括聚（雙（環戊二烯））。較佳的可撓性塑膠基材為環狀聚烯烴或聚酯。各種不同的環狀聚烯烴適用於該可撓性塑膠基材。例子包括由日本，東京，Japan Synthetic Rubber公司所製造的Arton⑧、日本，東京，Zeon Chemicals L.P.所製造的Zeanor T及德國，克朗博，Celanese A· G.製成的 Topas⑧。Arton為聚（雙（環戊二烯））縮合物，其為聚合物膜。或者，該可撓性塑膠基材可為聚酯。較佳的聚酯為例如Arylite等的芳香族聚酯。實施例實施例1 (發明）本實施例舉例說明根據本發明方法之光改向膜的製造。依下列方式製備以苯乙烯及二乙烯基苯的混合物為主的聚合物微球。聚-2-甲基胺基乙醇己二酸酯（0.225公克）、蒸餾水 (70.5公克）及二鉻酸鉀（0.028公克）係於燒杯中合併並且攪拌直到所有固體完全溶解為止。對此混合物添加2.025公克的氧化石夕粒子水性分散液（來自Dupont的Ludox TM)並且攪拌該混合物。將苯乙烯(57公克）、3公克二乙烯基苯（55%活性）及 2.025公克來自Dupont的Vazo 52起始劑加至第二個燒杯並且攪拌直到所有固體完全溶解為止。使該有機相與該水相合併並且攪拌約15分鐘。使該混合物通過均質機以製備乳化物。接著將該乳化物置於燒 22 94076 200817778 摩瓶中並且將該燒瓶的溫度調整至5〇t：令該聚合反應 •行。經it 16 λ!、時之後，溫度提升纟⑽並且將該燒瓶維 •持在此溫度下另外的4小時。然後將該燒瓶冷卻至室溫。將該聚合物微球的懸浮液倒在過濾布上並且利用2⑻公克的条餾水接著50公克的甲醇沖洗。然後將該等微球置於托盤上亚且在60 C於真空下乾燥過夜。接著將該乾燥器的溫度提高至85°C並且乾燥該等微球另外的48小時。然後在含有1重量％ Aerosol OT的水中再分散該等聚合物微球以製造含有25重量％微球的懸浮液。該等微球的粒子尺寸及尺寸分布使用庫爾特顆粒計數器（c〇uiter

Counter)來測定。平均尺寸為1〇·8微米，而標準偏差為 1.2。以該標準偏差對該算術平均值的比值所定義之變異係數（CV)為 0.11。 ” 以這些微球為主的光改向膜（折射率〜丨·59)係製備如下。在室溫度將含有Aerosol οτ (以該動物膠的重量為基準计為4重里％)的魚皮膠（來自Norland Products股份有限公司）的水性溶液塗在聚對苯二甲酸乙二酯（pET)(折射率〜1.61)子床片的表面上以在該塑膠片整個區域上提供均勻厚度的乾燥動物膠（折射率〜152)。在54t下乾燥該塗層 10分鐘。接著將該聚合物微球的懸浮液塗在該經乾燥的動 ^膠黏合劑膜上。調整聚合物微球的濃度在乾燥之後經由部分浸沒於該動物膠黏合劑中的乾燥輔助自組裝製造緊密填充的微球單層。在22°C下塗佈聚合物微球的懸浮液並I 在相同溫度下乾燥該塗層。將乾燥塗層的樣品面向氦氖雷 94076 23 200817778 射伽咖❿咖⑼从型）放置。螢幕置於該樣品後面。該塗層顯示經由指示該塗層中整齊的緊密填充微球單層之光的夫朗和斐繞射而在該螢幕上引起的繞射環。曰第2圖顯示光改向膜2〇的概要圖。該圖顯示埋射率n2的黏合劑22中之折射率nl的微球21之緊密填充 P車列。經由簡單地改變該複合膜（包含微球及黏合劑^的重量％黏合劑而製備具有不同光改向性質的膜。呈現與 Sharp Aquos t視背光單元的厚片擴散膜有關的視角函數的亮度係使用ELDIMEZ Contrast 160R裝置來測定。

很顯然所有膜都顯示具有將光改向之能力而使得哀度相對於同軸觀看（〇度）的厚片擴散膜為較大而且相對ς 大角度離軸的厚片擴散膜為較小。很顯然該等膜的光改向能力可根據組成而調變。舉例來說，25重量％黏合劑，具，單獨厚片擴散膜者的_亮度為119%，而具有該厚片擴散臈者在60度離軸的亮度為85%。在％重量％黏合劑時則對應值分別為122%及78%。 94076 24 200817778 實施例2 (發明） ’ 本實施例舉例說明根據本發 -向膜的製造。左 < 尤改 ίΐ!形中藉由類似實施例1所說明的方法製備純聚、如v(平均尺寸12微米而且折射15 =含有〇nnlGG (以該動物膠的重量為基準言^ = 里/。）的魚皮膠的水性溶液合併並且以單層形式塗在ρΕτ 子床片上以藉由乾燥辅助自植裝的摩乞燥製造在該聚合物 (動物膠)黏合劑中之微球的緊密填充結構。該塗層合劑重量百分比為33%。魚皮膠及〇linl〇G的水性介㈣ f約達因/公分的表面張力。相對於⑼叫—刪電視为光單元的厚片擴散膜的同軸亮度為12卜表示該膜具有光改向之顯著能力。實施例3 (對照）在此貝轭例中係藉由使用類似實施例丨及2所說明的方法製備光改向膜，惟使用該等微球在非水性介質而不是 =性中的分散液。依實施例1的方式製備以苯乙稀乙稀基苯的混合物為主之聚合物微球。接著將這些分放在與聚苯乙稀（來自Dowcorning有限公司的;折射率〜1.59)及塗佈助劑的431)在一起的甲苯中。聚苯乙烯 D〇w Corning有限公司的#675W)及fc43i的非水性 1貝具有約19.5達因/公分的表面張力。然後令該混合物塗在PET子床片上並且令其乾燥。該塗層中的黏合劑重量 94076 25 200817778 I刀比為25%亚且計算該等微球的濃度以藉由塗佈及乾燥 .主該塑膠片整個區域上提供緊密填充的單層。然而，在此該塗層固定在雷射束前方時並未觀察到緊密填充順序的繞射圖案特徵。使用實施例】及2所說明的設定測付此膜的同軸亮度增益為115;比具有指示此膜降低的光改向能力之相當黏合劑重量百分比的水性塗層中獲得的亮度增益更低。實施例4 (發明）本實施例舉例說明根據本發明的第三種方法之光改向膜的製造。將一氯甲烷中含有23.8重量％聚碳酸酯（BayerDpi 1265)及〇·ι/。FC431界面活性劑（以聚碳酸酯的重量為基準计）的/合液以452立方公分/平方米的覆蓋率施塗於pET 片表面上。然後立即將此濕潤塗層插入緊閉腔室内，其中將月工至的/^度及濕度控制在22^及6〇。/〇 rh並且保持那樣 5分鐘。等有機溶劑蒸發之後，使該片保持在該腔室中另外的5分鐘並且利用氮氣洗淨該腔室以移除殘餘的水。所得的微孔隙聚合物膜接著剝離該PET基材。將Sylgard 184聚矽氧烷彈性體基底（來自Dow Corning有限公司）(折射率〜141)與固化劑（亦來自 Dow Corning有限公司）以丨〇 ··丨重量比合併。將該混合物以151立方公分/平方米的覆蓋率施塗於在2〕艺下之微孔隙聚合物膜的表面上。然後與加熱至1〇〇。〇的模子接觸工 94076 26 200817778 小時而使該彈性體固化。接著經由固化彈性體從該模子脫下並且評、^模子座印之

Sharp Aquos電視背光單元的厚片擴散膜：質。㈣於 1.16,再-次表示該膜具有導：、々同軸壳度為【圖式簡單說明】 ”纽向之顯著能力。第1圖為此技藝典型背光裝置的概要圖。 ―第2圖為根據本發明的方法之光改向膜的概要圖。第3圖為根據本發明的第二種方法之製程及光改向膜的概要圖。【主要元件符號說明】 10 背光單元 11 反射板 12 光源 13 擴散膜 14 光改向膜 20 本發明的膜 21 部分浸沒之珠粒 22 黏合劑 30 本發明的製程及膜 31 凝結的水滴 32 聚合物溶液的塗層 33 微孔隙聚合物膜 34 每造可固化的組成物 35 固化的組成物 27 94076

Claims

200817778 十、申請專利範圍： • 1· -種用於形成光學膜之方法，包含下列步驟·· ()對透明基材施塗塗層，該塗層包含（1)載劑（2) f可刀政或可 >谷的聚合黏合劑及（3)具有所欲折射率低二刀政度的珠粒群體，其中，該黏合劑係經選擇以 ^藉由該載制的移除而實質上匹配該等珠粒的折射 1折射率’且其中該等塗層成分的相對比例係足以提 Λ貝上早層排列的珠粒’該等珠粒係經由該載劑的移除而部分浸沒於該黏合劑中；以及 (b)從該塗層移除該载劑以提供塗佈有部分浸沒於該黏合劑之實質上單層排列的珠粒之基材。 2·=請專利範圍第μ之方法，其中，該重量％黏合劑 '、經選擇轉得所㈣度的肢，藉以可獲得所欲的光分佈。 3·如申請專利範圍第i項之方万忐具中，該比例係經選擇、，H供部分浸沒於該黏合劑之實質上單層排列的珠粒，使得該重量％黏合劑為15至8〇%。 •如申晴專利範圍第1項之方法，盆中次/、甲該比例係經選擇提供部分浸沒於該黏合劑之實質上單層排列的 ;立，使得該重量％黏合劑為2〇至7〇〇/0。 •如申請專利範圍第1項之方法直中女，、甲，該比例係經選擇知1供部分浸沒於該黏合劑之實皙諼貝買上早層排列的珠技’使得該重量％黏合劑為25至60%。 6·如申請專利範圍第1項之方法豆中兮古具干，該黏合劑係經選 94076 28 200817778 ‘ 擇以提供低於赃的 .7.如中請專利範圍第1項之方法，其中，該黏合劑係經選 '擇以提供低於2G。⑽轉，膠轉移溫度。、、 =申請專利制第丨項之方法，其中，轉擇以提供低於nrc的ί 9·如申請專利範圍第1項之物膠。去，其中，該黏合劑包含動 10.如申請專利範圍第丨項之生自海洋物種的動物膠。 /、’該黏合劑包含衍 U.如申請專利範圍第丨膠。万去，其中，該黏合劑包含魚 12. 如申請專利範圍第丨為裁劑移除之後的該黏合::折=該珠粒的折射率 13. 如申請專利範圍第丨項之==的0:2範圍以内。於0.2的變異係數。〃中，該等珠粒具有小該等珠粒具有小該载劑為水。係對該黏合劑進該载劑係經由在 14. 如申請專利範圍第1項之方法，其中於0·15的變異係數。 ’、如申請專·圍第1項之方法，其中 ::::利範圍第1項之方法，其中仃父聯步驟。 7.如申凊專利範圍第空氣，乾燥而移除，以及二，經由力為至少25達因/公分。^風/塗層界面處的表面張如申凊專利範圍第1 員之方法，其中，該等珠粒及該黏 94076 29 200817778 $ 合劑的折射率為至少！ 2 19. 種光改向裝置，依序包含·· (a) 光源及 (b) 光學膜，其依明基材帶有含珠粒群體tr:!包含透明基材’該透率及低多分散度且係配置：了珠粒群體具有所欲折射黏合劑中，其中：在水性可分散或可溶的聚合該珠粒折射率與該黏合劑匹配，該珠粒群體係呈實晳μ 粒係部分浸沒於該霉占合劑中^歹’J的珠粒，且該等珠 0.2==介質’其顯現小於該珠粒族群折射率至少 20.如申請專利範圍第19項梦動物膠。、、置、、巾’該黏合劑包含 A:申請專利範圍第19項之裝置，其中，該黏合，、有低於3(TC的溶膠·凝膠溫度之動物勝。 =申請專利第19項之㈣，其中，該黏合劑包含 /、有低於20 C的溶膠-凝膠溫度之動物膠。專利範圍第19項之裝置，其中1黏合劑包含 /、有低於lot的溶膠-凝膠溫度之動物膠。 24=請專利範圍第19項之裝置，其卜該黏合劑包含 ^中請專利範圍第19項之裝置’其中，該黏合劑為包含J、於20重畺〇/〇之亞胺基含量的動物膠。 94076 30 200817778 条 26·如申請專利範圍第ι9項之裝置，其中，該等珠粒具有 • 1至20微米的平均直徑。 • 27·如申請專利範圍第19項之裝置，其中，該珠粒與魏合劑之比例係經選擇以提供部分浸沒於該黏合劑之實質上單層排列的珠粒，使得該重量％黏合劑為15至8〇%'。 28·如申請專利範圍第19項之裝置，其中，該珠粒與黏合劑之比例係經選擇以提供部分浸沒於該黏合劑之實質上單層排列的珠粒，使得重量％黏合劑為2〇至7〇%。 29·如申請專利範圍第19項之裝置，其中，該珠粒與黏合劑之比例係經選擇以提供部分浸沒於該黏合劑之實質上單層排列的珠粒，使得重量％黏合劑為25至6〇〇/Q。 30.如申請專利範圍第19項之裝置，其中，該等珠粒^橢球形。 ' 31·如申請專利範圍第19項之裝置，其中，該等珠粒為形。 … 32·如申請專利範圍第19項之裝置，其中，該等珠粒含有以選自苯乙烯、丙烯酸酯、曱基丙烯酸酯及偏氯乙烯中之一者為主的聚合物或共聚物。 33. 如申請專利範圍第19項之裝置，其中，該等珠粒係經由極限聚結（limited coalescence)」方法製成。 34. 如申請專利範圍第19項之裝置，其中，提供均勻照明並且fe藏光源外觀的擴散性零件係位於該光源（a)與該光學膜（b)之間。 N 35·如申請專利範圍帛34項之装i，係額外包含反射偏光 94076 31 200817778 磬板0 36·如申請專利範圍第生衫像的像素化光 19項之裝置，其中，零件（d)包含產閘裝置。 37.-種光學獏，包含透明基材，該透明基材帶有含珠粒群體之層，該珠粒群體具有所欲折射率及低多分散度且係配置在水性可分散或可溶的聚合黏合劑中，其中·· 該珠粒折射率與該黏合劑匹配，該珠粒群體係呈實質上單層排列的珠粒，且該等珠粒係部分浸沒於該黏合劑中。 38·—種用於形成光學膜之方法，包含下列步驟： (a) 對基材施塗塗層’該塗層於溶劑中包含聚合物； (b) 在潮濕環境中乾燥該塗層以產生微孔隙聚合物 (c) 在該微孔隙聚合物膜上塗佈可固化的組成物； (d) 藉由熱或藉由輻射固化該可固化的組成物；及 (e) 將該固化之光學膜組成物自該微孔隙聚合物膜分離。 32 94076