專利名稱：：部分嵌入的珠粒單層的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種光改向薄膜、一種背光元件及其制備方法，它們可以用于例如與液晶顯示(LCD)器件中的背光單，接。
背景技術：
：圖1為LCD裝置中的背光單元io的示意圖，戶;M背光單元10包括一個或多個諸如冷陰極熒光燈(CCFL)或發(fā)光二極管(LED)的光源12、反射板ll、魏體13和光改向薄膜14，該劍寸體13用以提供光的翻寸或朗伯分布(以使自表面的亮度輸出在所有視角方向上基本一致)，該光改向薄膜14用以提供作為視角函數的擇性再分布。光改向薄膜14與劍寸板11共同作用來使光改向，從而使得翻寸分布的光線穿過光改向薄膜后，同軸亮度增加，而離軸強度降低。在理想情況下，可以在不改變總的光輸出的情況下獲得這一結果。制備光改向薄膜的方法在本領域是公知的。這些薄膜例如棱鏡薄膜也被稱為Vikuiti薄膜，產自3M，St，Paul,Minnesota。這些薄膜的結構和形鵬美國專利6,581,286中有很充分的描述。薄膜包含一個光滑側面和一M有三角形棱鏡的結構化側面。薄膜由具有折射指數比空氣大的透明物質構成。雖然這些薄膜在光改向方面是有效的，但薄膜的形成很煩瑣。此工藝涉及通過輥上的金剛石車削產生微刻圖案，然后將圖案轉移到通過擠出或澆鑄再固化方法得到的塑料薄片上。這些薄膜的光改向能力密切依賴于諸如棱鏡角度等微結構。這些薄膜的亮度輸出分布(亮度對視角)的任意變化就需要通過不普通且昂貴的金剛石車削形成完全新的圖案。國際申請WO2005/109085描述了另一種類型的適用于背光LCD中的光改向薄膜。該薄膜也包含一個光滑側面和一個結構化側面。不過，在這種情況下結構化側面包含一個微半球(micro-hemisphere)密排單層。該申請?zhí)岬竭@些薄膜的光改向能力在亮度同軸增益方面比得上美國專利6,581^86描述的棱鏡薄膜，但沒有給出ill莫的形成方法。國際申請WO03/075085提出WO2005/109085所描述類型的薄膜可以S3！將^f立擠壓到粘彈性基片的表面中制成。不過，沒有跡録明產生^^立取向類型或所得到的光改向性能可以滿足顯示器商業(yè)不斷增長的需求。美國申請2005/0002204描述了一種與WO2005/109085相類似的光改向薄膜。但形成薄膜需要的工藝相當煩瑣，涉及到非常多的步驟以形成圖案并將該圖案轉移到塑料薄片上。該圖案^il過以下步驟產生在基片上旋涂緩沖層，在緩沖層上涂光致抗蝕劑層，通過光刻技術在光致抗蝕劑層上形成圖案，加熱光致抗蝕劑材料以形成半球結構，最后在半球上濺lt凃覆金屬層。然后通過顯微ai付支術將圖案轉移到塑料上。諸如這樣的多步工藝成本高并且不適合于大規(guī)模批量生產。此外，薄膜光改向性能的改變是困難的。任意改變將需要通過多個步驟形成新的圖案。美國專利6,852,396描述了一種適合用作背光LCD中的，穀寸體13或纟穀寸體片的薄膜。該薄膜由分散在非水丙烯酸樹脂粘合劑中并涂覆在透明基層上的樹脂珠粒和細無機填料材料組成。該^f立沒有被組裝成任何特定的圖案并且沒有湖糧到該薄膜有亮度同軸增益的跡象。國際申請WO2005/052677也描述了一種適合作為背光LCD的f魏體13或^魏體片的薄膜。該薄膜由分散在諸如丙烯酸樹脂的非7Kf占合劑柳旨中并涂覆在高度透明塑料上的透明球形有機^*立和組成。該申請公開了單分散珠?；蚓哂械投喾稚⑿缘闹榱Ｊ瞧谕?，并公開了如果出現^f立堆積將會產生光^l寸效率損失。雖然由于翻寸的降低(更少的散i^haze))，總的，亮度超過了參比涂層，但該申請沒有提出使用特定類型的珠粒以獲得薄膜的任意光改向能力(例如輸出亮度作為視角函數的變化)。在干燥程度中經液體蒸發(fā)后，涂覆合表面上的非常均勻(單一分散)的微球液態(tài)懸浮4桐每自組裝成一個密瓶close-packed)單層。千劇腿的自組裝源自存在于部分浸沒在液層中微球之間的毛細引力。毛細引力是在千燥過程中當膜內的液體高度降低時，通過液體表面的變形和微球表面接觸線的誘導偏位產生的。毛細弓l力與在液一空氣或更通常為液一氣界面的表面張力成正比。關于千燥艦的微球自組裝的其它詳細內容可以在Aizenbe堪等人，PhysicalReviewLetters,第84巻,2997頁,2000年3月找到，在此弓l入以作參考。不過，雖然3131千燥促進的自組裝在塑料薄片上相對容易獲得密排微球單層，但這種薄膜并沒有顯示出光改向性能。如在國際申請WO2005/109085所敘述的，需要以一種由微半球代替微球的均勻密排單層。產生微半球密排單層的自組裝途徑已經被Yabu和Shimomura概述過(Langmuir，第12巻，1709頁，2005年，在此引入以供參考)。在該工藝中首先在濕^#下鑄塑聚合物溶液。然后壓縮的水滴在聚合物溶液表面進行自組裝。溶劑和7K全部蒸發(fā)后就得到一個球L密集排列。通過錄搞掉帶有球L膜的上層，就會生成一個臺柱結構的密集排列。通過使用臺柱結構的密集排列作為負禾敦negativemold)以形成一個微半球密排單層。將一種聚合材料涂覆其上并固化(cure)形成正面(positive)。雖然沒有給出關于薄膜光改向能力的信息，可以想象出這種薄膜具有適用于LCD背光單元的光改向性能。不過，膜的形成仍舊煩瑣需要多個步驟。后者對于低駄大批量妒是不希望的。本發(fā)明目的是在塑料薄片上形成微球密排單層的一種簡單低成本的方法，該密排單層適用于LCD背光單元中作為光改向薄膜。本發(fā)明人已經確定通過在折射指數匹配的含水聚合物粘合劑中具有低多分散性的高折射指數微球自組裝，可以非常簡單地帝恪這種具有優(yōu)良光改向能力的高折射指數微半球的密排單層。使用7X介質代替非7K介質作為微球載體保證了足以允許通過毛細引力自組裝的高表面張力。另外，通過簡單調整指數匹配的聚合物粘合劑相對微球的比例形成用于光線的微半,面。通過簡單改變指數匹配的粘合劑相對微球的比例也可以形成具有不同光改向能力的薄膜。在本發(fā)明的第二個實施方式中，用在聚合物溶液上冷凝水滴的自組裝形成聚合物薄膜中的微半球孔的密集排列，然后將該聚合物薄膜用作負模以制備微球結構的密排單層。與Yabu和Shimomum的估好去不同，該微半球密排單層^I過少數步驟獲得。
發(fā)明內容本發(fā)明提供了一種特定類型的光學薄膜、制備該薄膜的方法和一種包含該薄膜的背光裝置。該薄膜包括一個部分嵌入在粘合劑中的基本上單層的珠粒排列。附圖簡述圖1是現有技術中典型背光裝置的示意圖。圖2是根據本發(fā)明方法的光改向薄膜的示意圖。圖3是根據本發(fā)明第二種方法的光改向薄膜和工藝的示意圖。具體實施方法本文使用的"低多分散性"是指變異系數(cv)小于0.35。"單層"尉旨的理論密排最大^|立量的至少80%包含在第一層，不艦第一層珠粒量5%的存在于第二層。"匹配的"折射指數是指在0,2之內。"部分駄"是指珠粒表面的25-75%嵌入。"微珠"、"微球"和"珠粒"全部指具有1-20um相當球體直徑(correspondingcirculardiameter)的聚合物橢圓體。"微半球"是指部分嵌入的球體而非剛好數學意Xh的半球體。"重量％粘合劑"或"wt%粘合劑"是指粘合劑重量除以粘合劑重量與珠粒重量之和x1oo。珠粒表面嵌入的比例或百分比，根據對測定的薄膜中粘合劑厚度和薄膜中給定面積內珠粒的平均尺寸和平均數量的了解，基于薄膜中粘合劑的重量％來確定。本發(fā)明這些有用的珠?？梢砸匀我膺m合的方式制備以獲得所需要的珠粒形狀。適合的方法有懸浮和孚L液聚合方法，如ThomasH.Whitesides和DavidSRoss在"J.ColloidInterfaceScience"169.48-59(1995)中描述的限制聚結技術(limitedcoalescenetechnique)。限制聚結方法包括"懸浮聚合"技術和"聚合物懸浮"技術。根據本發(fā)明制備聚合物顆粒的優(yōu)選方法是通過限制聚結技術，其中將聚合加成可聚合的一種單體或多種單術忝力倒含有粒子懸浮劑的液體介質中以在連續(xù)(水)相形成非連續(xù)(液滴)相。M攪拌、均質等使混合物經受剪切力以降低液滴尺寸。停止剪切后，由于粒浮劑在涂覆液滴表面中的穩(wěn)定作用，液滴尺寸達到平衡，之后聚合作用完成以形成聚合物顆粒的懸浮液。該工藝在美國專利2,932,629、5,279,934和,5,378,577中有所描述，在此引入以供參考。在"聚合物懸浮"技術中，將適合的聚合物溶解在溶劑中，并將該溶液在包含作為穩(wěn)定劑的膠態(tài)二氧化硅的水溶液中分散成細小的水不混溶液滴。達到平衡并且液滴尺寸Mil涂覆在液滴表面的膠態(tài)二氧化硅的作用而穩(wěn)定。通過蒸發(fā)或其它適合的技術將溶劑從液滴中除去從而使得聚合顆粒具有在其上面的均勻膠態(tài)二氧化硅涂層。該工藝在1989年5月23日公布的美國專利4,833,060中有所描述，在此引入以供參考。在使用懸浮聚合技術實施本發(fā)明時，可以選用任意適合的一種或多種單體例如，苯乙烯、乙烯基甲苯、對氯苯乙烯、乙烯基萘、烯鍵式不飽和的單烯烴如乙烯，丙烯，丁烯和異丁烯、乙烯基卣化物如乙烯基氯、乙烯基溴、乙烯基氟、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯和丁酸乙烯酯；a—亞甲基脂肪單羧酸的酯如丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸2—氯乙基酯、丙烯酸苯酯、a—氯代丙烯酸甲基酯、異丁烯酸甲酯、異丁烯酸乙酯和異丁烯酸丁酯；丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯翻安、乙烯基醚如乙烯基甲基醚、乙烯基異丁基醚和乙烯基乙基醚；乙烯基酮如乙烯基甲基酮、乙烯基己基酮和甲基異丙基酮；亞乙烯劍七物如l，l一二氯乙烯和l，l一二氟乙烯；和N乙烯基化合物如N—乙烯基吡咯、N—乙烯基咔唑、N—乙烯掛引哚、N—乙烯基卩比咯烷酮二乙烯基苯、乙二醇二異丁烯酸酯、其混合物，及類似物。在懸浮聚合技術中，將其它附加物添加到單,滴和^液相中以產生所需要的結果，包括引發(fā)劑、促進劑等類似物，這些更具體地公開在美國專利2,932,629和4,148,741中，兩者在此引入以供參考。對聚合懸浮工藝有用的溶劑是溶解聚合物、與水不相混溶并易于從聚合物液滴中除去的那些，例如氯代甲烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙烯基氯、甲基乙基酮、三氯甲烷、四氯化碳、二氯化乙烯、三氯乙垸、甲苯、二甲苯、環(huán)己酮、2-硝基丙戯類似物。特別有用的溶劑是二氯甲烷，因為它對許多聚合物是良好的溶劑，同時與水不相混溶。另夕卜它的揮發(fā)性使其艦蒸發(fā)就能夠容易地從不連續(xù)相液滴中除去。各種組分的量及其在聚合懸浮工藝中彼此之間的關系可以在較寬范圍內變化，不過普遍發(fā)現聚合物相對溶劑的比例應在聚合物和溶劑總重量的約1—80%重量的范圍內變化，該聚合物和溶劑總重量相對水用量應在約25-50%重量范圍內變化。膠態(tài)二氧化硅穩(wěn)定劑的尺寸和用量既依賴于膠態(tài)二氧化石微粒的尺寸也1繊于所需要的聚合物液滴的尺寸。因此，當聚合物/溶劑液滴尺寸通過高剪切攪拌變小時，就要改變固態(tài)膠體穩(wěn)定劑的用量以防止液滴的非受控聚結，以使形成的聚合物顆粒獲得均勻的尺寸和狹窄的尺寸分布。這些技術提供了具有預定平均直徑都在0.5微米一約150微米范圍內并具有非常窄尺寸分布的顆粒。變異系數(標準偏差與平均直徑的比率，如美國專利2,932,629戶腿)通常低于約0.35。用于制備珠拉的特定聚合物是與7K不相混溶的合成聚合物，該聚合物可被上色的。優(yōu)選的聚合物是任意無定形的與水不相混溶的合成聚合物。有用聚合物類型的實例為聚苯乙烯、聚(異丁烯酸甲酯)或聚(丙烯酸丁酯)。也可4頓如苯乙烯和丙烯酸丁酯的共聚物。，乙烯聚合物^ffl方便。高折射指數微球尺寸這樣分布，使得被定義為分布的標準偏差除以算術平均值的變異系數(cv)小于035，優(yōu)選小于0.2，最,小于0.15。微球直徑適合在1-20微米范圍內，，合在4一20微米范圍內，；tjg合在6—15微沐范圍內。高折射指數聚合物微球典型地分布在連續(xù)粘合劑中。適合的親水性粘合劑既包括天然形成的物質如蛋白質、蛋白質衍生物、纖維素衍生物(如纖維素酯)、明膠和明膠衍生物、多糖、酪蛋白，又包括合成的水可透過性膠體如聚(乙烯基內酰胺)、丙烯翻安聚合物、膠乳、聚(乙烯醇)及其衍生物、水解的聚醋酸乙烯酯、^S和磺縫丙烯酸酯與異丁烯酸酯的聚合物、聚醐安、聚乙烯吡啶、丙烯酸聚合物、馬來酸酐共聚物、聚環(huán)氧烷、異丁烯翻安共聚物、聚乙烯噁唑烷酮(polyvinyloxazolidinones)、馬來酸共聚物、乙烯基胺共聚物、異丁烯酸共聚物、丙烯酰氧烷基丙烯酸酯和異丁烯酸酯(acrybyloxyalkylaoylateandmethaoylate)、乙烯基咪唑共聚物、乙烯S^化物共聚物、和含有苯乙烯磺酸的均聚物或共聚物。具有高折射指數的水溶性粘合劑，如明膠。珠粒和粘合劑的折射指數應大于1.2，更適合大于13的，最適合大于1.4的。明膠衍生自被稱為膠原的材料。膠原具有高含量的甘氨酸、亞氨基翻甫氨酸和羥基脯氨酸。其具有由三個平行鏈構成的三鏈螺旋結構。當水中的膠原被加熱超過一定纟鵬，就會變性形成明膠。7賴卩后繊的明膠溶液形成硬的湊搬。這種m^被稱為溶膠一》MI^變或熱膠凝化(thermalgelation),是溶液中明膠分子之間的二次鍵合(如氫鍵鍵合)的結果。應注意到這種性能不僅僅限于明膠；例如瓊脂的水溶液、來自海藻的多糖等經冷卻也會形成硬的凝膠。經冷卻也會產生明膠的部分復性。后者是指形成三鏈螺旋的類似膠原的結構。如果凝膠在干燥前沒有冷卻定型就不會形成這種結構。換句話說，如果)t凃層在高于溶膠一ii凝膠轉變溫度的溫度下進行干燥，明膠分子就會保持其無規(guī)巻曲結構。通過X一光衍射可檢測該螺旋結構的存在。本文通常使用的術語有用的"明膠"，包括堿處理的明膠(家畜骨或獸皮明膠)、酸處理的明膠(豬皮明膠)、魚皮明膠、和明膠衍生物如乙?；髂z、和鄰苯二甲酸化明膠(phthalatedgelatin)?？梢詊頓任意類型的明膠，只要明膠具有足夠的分子量以允許交聯劑進行交聯或固定劑(fixative)謝亍固定或定型。與哺乳動物相比，魚明膠具有較低的亞氨基酸含量。如果亞氨基酸含量較低，則溶膠一凝皿變皿或熱膠凝化^g或冷卻定型M^(cMlsettemperature)較低。例如，由深水魚如鱈魚、黑斑魚或青鱈(pollock)得到的明膠冷卻定型溫度比牛明膠的低得多。這些明膠的水溶液直到約10℃保持為流體，而牛明膠的溶液在室溫就進行凝膠。其它可以單獨或與明膠混合使用的親水性膠體包括葡聚糖、阿拉伯樹膠、就膠蛋白、酪蛋白、果膠、膠原衍生物、火棉膠、瓊脂、竹芋、清蛋白等等。還有其它有用的親水'〖ffi體為7K溶性聚乙烯基化合物如聚乙烯醇、聚丙烯翻安、聚(乙烯吡咯烷酮)等等。其它水溶性粘合劑如聚乙烯醇(PVA)或聚環(huán)氧乙烷(PEO)可以用作粘合劑中除明膠外的次要組分。這種化合物im在與光學膜相關的裝置上可機械涂膜。可以在配方中添加常規(guī)表面活性劑以改善層的涂覆。表面活性劑可為常規(guī)類型，所提供的表面活性劑的濃度對應于溶液的臨界膠束濃度(CMC)。優(yōu)選的表面活性劑為Cyteclndustries,lnc出售的AerosolOT。在優(yōu)選實施方式中，涂覆并千燥聚合物微辦,膠粘合劑以優(yōu)化光改向薄膜的光學性能。在一個實施方式中，將層涂覆以提供包含基本上單層的微半球區(qū)域的最終涂層。術語"基本上單層"是由申請人定義的，是指垂直于光改向薄膜層平面的方向，超過光改向薄膜片80%的面積不多于一個單層區(qū)域。單層需要的辦立材料的用量可以通過基于單個微球尺寸的計算進行確定。可對粘合劑的重量％進行調節(jié)以提供所期望的光學響應。微球嵌入到粘合劑中的比例或百分比與薄膜中粘合劑的重量％相關。薄膜中粘合劑的重量％適合在15-80%范圍內，，合在20-70%范圍內，皿合在25-60%范圍內。交聯劑或硬化劑可用于保持自組裝形成后光改向薄膜的結構。雖然交聯是優(yōu)選的，也可以使用其它的方法來固定區(qū)域的密排單層結構。交聯劑的效果可以基于明膠中某些ES酸歹M的反^iS行表征。例如，經交聯后，組氨酸的量典型地從每1000約4個離斷氏至晦1000小于2.5個歹錢。，5#、氨酸的量也從每1000約6.9個歹tt降低到每1000小于5.1個殘基。許多常規(guī)的硬化齊,于交聯明膠是已知的?；谑褂玫墓虘B(tài)千燥明膠材料(干燥明膠是指與溶漲明膠相比，在環(huán)境條件下基本上干燥的明膠，例如來自EastmanGelCo.的明膠)重量，明M聯劑(即硬化劑)含量為至少約0.0lwt%,皿約0.1-10^%，更i)跑約l-5wt。丄如果需要，可以^ffi多于一禾中的明膠交聯劑。適合的硬化劑可包括無機、有機氧化劑，如醛硬化劑和烯烴硬化劑。無機硬化劑包括諸如鋁鹽，特別是硫酸鹽，鉀和銨明砜、碳酸銨鋯、鉻鹽如硫酸鉻和鉻明礬、和二氧化鈦的鹽、和二氧化鋯的化合物。有代表性的有機硬化劑或明膠交聯劑包括醛和相關化合物，吡啶鏡類、烯烴、碳二亞胺、和環(huán)氧化物。由此，適合的醛硬化齊抱括甲醛和包含兩種或多個醛官能團的化合物，如乙二醛、戊二醛等等。其它雌的硬化劑包括含有嵌段的醛官能團的化合物，如四氫-4-羥基-5-甲基-2(1H)-嘧啶酮聚合物(SequaSUNREZ700),類型的醛，具有由1個葡糖酐單元2個乙二醛單元組成的乙二醛多元醇反應產物類型的聚合物(SequaChemicals,Inc的SEQUARZE755),DME—蜜胺非甲醛樹脂如SequaChemicals,Inc的SequaCPD3046-76，和2，3-二羥基-l，4-二噁烷(DHD)。因此，包含活'附希經官能團的硬化劑包括如，雙-(乙烯基磺鵬)-甲烷(BVSM)，二-(乙烯基磺SfcS-甲基)醚(BVSME)，1，3，5-三丙烯ES7^-s-三嗪等等。在本發(fā)明的上下文中，將活性烯烴化合物定義為具有兩個或多個烯鍵，特別是被相鄰的吸電子基團活化的無取代乙烯基的化合物，(讓eTheoryofPhotographicProcess第四版，T.HJames,1977年，MacmillanPublishingCo.,第82頁)。硬化劑的其它實例可以在如TheTheoiyofPhotographicProcess第四版，T,HJames,1977年,MacmillanPublishingCo,，Inc(紐約1977)或在ResearchDiscbsure,1996年9月，第389巻，HB部分(硬化劑)皿ResearchDisclosure,1994年9月，第365巻，36544項，OB部分(硬化劑)的標準參考中找到。ResearchDisclosure是英國的DudleyHouse,12NorthSt^Emsworth^HampshireP0107DQ,KennethMasonPublications，Ltd.,出版的。如美國專利3,689,274、2,994,611、3,642,486、3,490,911、3,635,718、3,640,720、2,992,109、3,232,763和3,360,372所公開的烯烴硬化劑最。在活鵬殘硬化劑中，雌的一類硬化劑具體地是包含兩個或多個乙烯基磺銑基的化合物。本文將這些化合物稱為"乙烯砜"。該類化合物在許多專利中有所公開，包括如美國專利3,490,911、3,642,486、3,841,872和4,171，976。由于它們能交聯構賺體的聚合物，乙烯砜硬化劑被認為是有效的硬化劑。在特定條件下，單分散微球將在表面上自發(fā)地自組裝成密排單層結構。Denkov等A^寸該過禾MiS行了詳細描述(Naturc第361巻，26頁，1993年)。當微球的懸浮體涂覆在一個表面上時，微球最初呈現為無規(guī)、無序或不相關(uncoirelated)的分布。不過，作為千燥的函數，當懸浮液中的液體駄至微球的頂部時，被稱為毛細力的強弓l力驅使微球成為密集排列的規(guī)則結構或相關結構。毛細力的弓(力能(attractiveforce)比熱能大得多。毛細力的值與千燥薄膜的氣一液或氣一涂層界面的表面張力成正比。表麗長力大于25達因/驟是期望的，魏合大于35達因/厘米，；l^合大于40達因/厘米。微球的側向運動既不是被指向表面的強引力也不是使微球懸浮于其中的介質粘度的增加而推動的，這一點也很重要。如果粘合劑為明膠并且液滴的涂層是在干燥前冷卻定型的，后者將會發(fā)生。如圖3所示，當聚合物溶液的涂層在潮濕氣氛中千燥時，聚合物溶液32的表面上的冷銜JC滴31自組裝成密集排歹吔是可能的。在這種情況下，自組裝也是被液氣界面的表面張力所驅動。蒸發(fā)完成后，就形成了包含密集排列的微孔或微半球孔的聚^勿薄膜，其中聚合物薄膜中的孔具有直徑在1-50微米范圍內、深度在0.5-25范圍內的微半球形狀。然后將該微孔化聚合物薄膜33用作模板，通過在它的上面澆鑄可經加熱或輻射固化的組合物34以形成微半，一列。固化后的組，35艦如洗滌或錄U離方式從微孔化聚合物薄膜分離以用作光學或光改向薄膜。該固化組合物35具有大于1.2的折射指數，，合為大于1.3，皿合為大于1.4。用于制備微孔化聚合物薄膜的聚合物為基于聚碳酸酯、聚苯乙烯、纖維素三醋酸酯、纖維素醋酸酯丁酸酯和聚異丁烯酸甲酯的聚合物。聚碳酸酯和聚苯乙烯是最適合的。用于澆鑄在微L化聚合物薄膜上的適合的組合物為DowingCorningCorporation的Sylgard184。從液滴或微球的無規(guī)分布開始的兩維密排結構的形成，有時被稱為兩維結晶并應具有單分散液滴群體或低多分散性的微球群體(population)(Kumacheva等人的PhysicalReviewLetters第91巻，1283010-1頁，2003年)。具有足夠低的多分散性以形成密排結構的高折射指數材料聚合物微離體可以通過限制聚結工藝獲得。在光學顯微鏡下可以很容易地觀察密排結構。另外，該密排結構具有重復圖案或周期性，其中重復距離約等于可見光的波長。具有這種圖案的涂層膜在被置于如可見光激光器的可見光源前顯示出夫瑯和費衍射。夫瑯和費衍射現象在JournalofChemicalEducation的第68巻，1991年2月由Lisensky等AiS行了充分描述。對于理想的單分散液滴(cv小于O.l)，將獲得六角形密排(HCP)結構。這種結構的衍射圖案呈點狀形式。如果只有人低程度多分散性(cv在0.1和0.2之間)，密排結構的衍射圖案呈，或一組同心環(huán)形式。該涂覆有微球的密排單層結構可以通過固化或交聯粘合劑而被保持。最簡單的形式的典型光改向薄膜包含一個支撐密排單層結構的層。該層包括基片?；梢杂删酆喜臉淙缬删埘ニ芰现瞥傻腒odakEstar薄膜基底(filmbase))制成并具有20-200微米之間的厚度。例如，基片可以是80微米厚的透明聚酯片。也可使用如透明聚碳酸酯的其它聚合物。塑性軟基片可以是任何可撓性自支撐塑料膜。塑性軟基片必須具有足夠的厚度和機械整體性從而成為自支撐性的，但不應過厚以致于堅硬。典型地，塑性軟基片在厚度上為復合膜的最厚層。因此，該基片很大程度地決定了充分結構化的復合膜的機械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。塑性軟基片材料的另一個重要的特征是其玻璃化轉變溫度(Tg)。Tg定義為玻璃化轉變溫度，在該溫度下，塑性材料從玻璃態(tài)轉變?yōu)橄鹉z態(tài)。其可以包含材料可實際流動前的范圍。用作塑性軟基片的適合材料包括具有相對低的玻璃化轉變溫度(如最高達150。C)的熱塑性材料，也可以是具有較高玻璃化轉變溫激如超過150℃的材料。作為塑性軟基片材料的選擇依賴于多種因素，例如沉積溫度、退火溫度等加工工藝條件，以及如顯示器生產廠生產線的后加工條件。下面討論的某些塑性基片在沒有損傷的情況下，可以承受高達至少約200℃，一些高達300-350。C的較高加工溫度。典型地，塑性軟基片為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚砜、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯、聚酰亞胺、聚醚酯、聚醚翻安、纖維素醋酸酯、脂肪族聚氨酯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚(甲基(x—異丁烯酸酯)(poly(methyl(x-methaciylate))、脂肪族或環(huán)狀聚烯烴、多芳基化合物(polyaiylate，PAR)、聚醚胺(PEI)、聚醚砜(PES)、聚胺(PI)、特氟隆聚(全氟一alboxy)氟代聚合物(PFA)、聚(醚醚酮)(PEEK)、聚(醚酮)(PEK)、聚(乙烯四氟乙烯)氟代聚合物(PETFE)、和聚(異丁烯酸甲酯)和各種丙烯酸酯/異丁烯酸酯共聚物(PMMA)。脂肪族聚烯烴包括高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、和包括取向聚丙烯(OPP)的聚丙烯。環(huán)狀聚烯烴包括聚(二(環(huán)戊二烯))。j雌的塑性軟基片為環(huán)狀聚烯烴或聚酯。各種環(huán)狀聚烯烴適合作為塑性軟基片。實例包括日本東京的JapanSyntheticRubberCo.制造的Alton、日本東京的ZeonChemicalsL.P.制造的ZeanorT、德國Kronbe堪的CelaneseA.G制造的Topas。Arton是一種聚(二(環(huán)戊二烯))縮合物，其為聚合物薄膜?；蛘?，塑性軟基片可以是聚酯。聚酯為芳族聚酯，如Arylite。實施例實施例l(發(fā)明)該實施例顯示了根據本發(fā)明方法形就改向薄膜。按如下方式制皿于苯乙烯和二乙烯基苯的混合物的聚合物微球。將聚-2-甲基氨基乙醇己二酸酯(0.225克)、蒸餾TR(70.5克)和二鉻酸鉀(0.028克)在大燒杯中進行混合并攪拌直至所有的固體全部溶解。在該溶液中加入2.025克二氧化石飄粒(LudoxTMfromDupont)的水性分散液并Xt混合液進行攪袢。將苯乙烯(57克)、3克二乙烯基苯(55%活性)和2.025克Dupont的Vazo52引發(fā)齊咖入到第二個大燒杯荊覺拌直至所有的固體全部溶解。有機相與7K相進行混合并攪拌15射中。然后將混合物艦乳化器，以審恪乳液。然后將戶皿乳液置于燒瓶中，并將燒瓶中的溫度調整到5(TC以進行聚合反應。16小時后，將溫度升高到85t:，燒瓶在該^再保持4小時。然后將燒瓶冷卻到室溫。聚^J微球的懸浮體倒在濾布上，先用200克蒸餾7jC接著再用50克乙醇進行清洗。然后糊敫^^在托盤上于6(rc真空下TM31夜。然后將干燥器的溫變升高到85'C并)1織斂球再另外^R燥48小時。之后將聚合物微,新分散在包含lwt%AerosolOT的水中以形成含25wt%微球的懸浮液。使用庫爾特粒度儀測定微球的顆粒尺寸和尺寸分布。平均尺寸為10.8微沐，標準偏差為1.2。定義為標準偏差與算術平均值的比率的z變異系數(CV)為O.ll?；谶@些微球的光改向薄膜(折射指數約1.59)按如下制備。將含有AerosolOT(0.4wt%，基于明膠的重量)的魚皮明膠(來自NorlandProuctsIncorporated)7jC溶液在室溫下涂覆在底部的(subbed)，苯二甲酸乙二酯(PET)薄層(折射指數-1.61)的表面上以在塑料薄片區(qū)域上提供厚度均勻的干燥明膠(折射指數-1.52)。涂層在54"干燥106H中。然后將聚合物微球的懸浮液涂覆在TM的明膠粘合劑薄膜之上。對聚合物微球的濃度進行調節(jié)，以通過千燥促進自組裝在干燥后形成部分浸沒在明膠粘合劑中的密排微球單層。聚合物微球的懸浮體在22。C涂覆并且涂層在相同溫度下干燥。經千燥涂層的試樣^M在面向氦一氖激光器(SpectraPhysics型號155A)的位置。將屏幕置Ti辦之后。該涂層在屏幕上顯示了光的夫瑯和費衍射產生的衍射環(huán)，表明涂層中有序密排微球單層。圖2顯示了光改向薄膜20的示意圖。該圖顯示了^A在折射指數n2的粘合劑22中的折射指數nl的密排微糊咧21。ffijl簡單改變復合薄膜(包含微球和粘合劑)中粘合劑的重量百分比制備具有不同光改向性能的薄膜。使用ELDIMEZContrast160R，對作為相對夏普液晶電視(SharpAquosTV)背光單元中平船IM體視角的函數的亮度進行測定。亮度一相對平板翻體的視角<table>complextableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>很清楚有的薄膜顯示了光改向能力，相對平板漫射體同軸視角(o度)時光的亮度較大，相對平板漫射體較大的離軸角時光的亮度較小。很明顯可以基于組成對薄膜光改向會g力進行調整。例如，在25重量％的粘合劑下，同軸亮度為只具有平銜1#體時的119%，而60度角離軸的為平板漫射體的85%。在33重量％的粘合劑下，相對應的值分別為122%和78%。實施例2(發(fā)明)該實施例顯示了根據本發(fā)明第二種方法形成光改向薄膜。在該實例中，M與實施例1描述相似的過程制備的純聚苯乙烯微球(平均尺寸為12微米，折射指數約1.59)懸浮液，與含有Olinl0G(1.7%，基于明膠的重量)的魚i^K溶液進行混和，并以單層涂覆在底部PET上以形^lil干燥輔助的自組裝于千燥后在聚，(明膠)粘合劑中形成微球密排結構。在涂層中粘合劑的重量百分比為33%。魚皮明膠和Olin10G的水介質具有約43達因/厘米的表面張力。相對夏普液晶電視背光單元中平板漫射體的同軸亮度為1.21，表現出顯著的薄膜光改向能力。實施例3(參比)在該實施例中，使用與實施例1和2中所描述的相似的工藝制備光改向薄膜，只是^ffi在非水介質中的分散液代替在水介質中的微球分散液。與實施例1相同方法制皿于苯乙烯和二乙烯基苯混合物的聚合物微球。然后將它們與聚苯乙烯(DowComingCorporation的弁675W;折射指數約1.59)和涂層助劑(FC431)—起分散在甲苯中。聚苯乙烯(DowComingCorporation的#675W;折射指數約1.59)和FC431的非水介質具有約19.5達因/厘米的表面張力。之后將混合物涂覆在底部PET上并進行千燥。涂層中粘合齊啲龍百分比為25X，對微球濃度進行計算以于涂覆和干燥后在塑料薄層區(qū)域之上JI^排單層。不過，在這種情況下，當涂層置于激光束前面時沒有觀察到密排序列的衍射圖案牛鞭?！筋D實施例1和2描述的裝置測定該薄膜的同軸離增益為U5;比含相同重量百分比粘合劑的含7K涂層得到的要低，表明該薄膜的光改向能力低。實施例4(發(fā)明)該實施例顯示了根據本發(fā)明第三種方法形成光改向薄膜。將含有23.8wt^聚碳酸酯(BayerDPI1265)和0.1%FC431表面活性劑(基于聚碳酸酯的重量)的二氯甲烷溶液以452cm3/m2的覆蓋度涂覆在PET薄層表面。然后將該濕涂層立即插入封閉室中，其內的溫度和濕度控制在22"和60%RH，并再保持5併中。待有機溶劑蒸發(fā)后，薄層在封閉室中再保持5俗中，并用氮氣吹掃封閉室以除去殘留7K。然后將所得到的微孔聚合物薄膜從PET基片剝離下來。Sylgard184硅酮彈性體基底(base)(來自DowComingCorporation)(折射指數約1.41)與Sylgard固化劑(也來自DowCorningCorporation)以10:1重量比進行混和。將混合物以151cm3/m2的覆蓋度在22℃涂覆在微孔聚合物薄膜表面。然后對與模具接觸的彈性體在100℃加熱1小時進行固化。固化后的帶有模具痕跡的彈性體薄膜通過剝離從模具上剝離下來，對光改向性能進行評估。相對夏普液晶電視背光單元中平板激射本的同軸亮度為1.16，再一次顯示了顯著的薄膜光改向能力。組成列表10背光單元11反射板12光源13翻體14光改向薄膜20本發(fā)明薄膜21部分嵌入的珠粒22粘合劑30本發(fā)明方法和薄膜31冷凝水滴32聚合物溶液涂層33微孔化聚合物薄膜34澆鑄可固化組合物35經固化的組合物權利要求1、一種形成光學薄膜的方法，包含以下步驟(a)在透明基片上涂覆涂層，該涂層包含(1)載體(2)水可分散或水可溶的聚合物粘合劑和(3)具有期望的折射指數和低多分散性的珠粒群，其中選擇在除去載體后折射指數與珠粒的折射指數基本上匹配的粘合劑，其中涂層組分的相對比例足以在除去載體后，提供部分嵌入在粘合劑中的基本上單層排列的珠粒；和(b)除去涂層中的載體以得到基片，所述基片涂有部分嵌入在粘合劑中的基本上單層排列的珠粒。2、如權利要求1戶腿的方法，其特征在于，對戶腿粘合劑的重量百分t琎行選擇從而獲得所期望的^Af號，由此可獲得期望角度的光分布。3、如權利要求i所述的方法，其特征在于，對所述比例謝m擇以提供部分駄到粘合齊仲的基本上單層排歹啲辦立，從而使得粘合劑的重量％為15-80%。4、如權利要求1戶，的方法，其特征在于，對阮逸比例進1^擇以掛共部分駄到粘合劑中的基本上單層排歹啲辦立，從而使得粘合齊啲重量％為20-70%。5、如權利要求l戶，的方法，^ft征在于，對戶，比例進fi^擇以掛共部分嵌入到粘合劑中的基本上單層排列的珠粒，從而使得粘合劑的重量％為25-60%6、如權利要求1戶，的方法，其f寺征在于，對戶/M粘合劑進fi^擇以掛共低于3(TC的溶膠一W^變溫度。7、如權利要求1戶，的方法，其特征在于，對戶，粘合齊腿《m擇以劍共低于20°C的溶膠一凝月皿變溫度。8、如權利要求1戶腿的方法，^#征在于，對戶脫粘合齊腿fi^擇以樹共低于1(TC的溶膠一MI^變溫度。9、如權利要求1戶脫的方法，其特征在于，戶做粘合劑包括明膠。10、如權利要求l戶脫的方法，其特征在于，戶脫粘合劑包括來自海洋物種的明膠。200710182123.1權利要求書第2/4頁11、如權利要求l戶服的方法，其特征在于，戶誠粘合齊咆括魚明膠。12、如權利要求1所述的方法，其特征在于，載體除去后，所述珠粒的折射指數在粘合劑折射指數的0.2之內。13、如權利要求l戶腿的方法，其特征在于，戶腿S^立具有小于0.2的變異系數。14、如權利要求l所述的方法，其特征在于，戶;M^^立具有小于0.15的變異系數。15、如權利要求1臓的方法，其特征在于，臓載體就。16、如權利要求1臓的方法，其艦在于，對臓占合劑進行交聯步驟。17、如權禾腰求l戶腿的方法，其特征在于，艦在空氣中千燥除去載體，在空，涂層界面的表面張力至少為25達因/厘米。18、如權利要求1戶腿的方法，其特征在于，^l立和粘合劑的折射指輕少為1.2。19、一種光改向裝置，按順,包括(a)光源(b)光學薄膜，包含在光行進方向的透明基片，該基片支撐著包含具有期望的折射指數和低多分散性的排列在水可分散或水可溶的聚合粘合劑中的珠粒群的層，其中珠拉的折射指數與粘合劑相匹配，*^立群以部分駄在粘合劑中的^^立基林層排歹啲方式存在；和(c)透明介質，該介質顯示出的折射指數比所述^f立群的小至少0.2。20、如權利要求19的裝置，其特征在于，粘合劑包括明膠。21、如權利要求19的裝置，其特征在于，粘合劑包括溶膠一M^變M低于3CTC的明膠。22、如權利要求19的驢，其特征在于，粘合齊抱括溶膠一^!^f變鵬低于2(TC的明膠。23、如權利要求19的體，其特征在于，粘合劑包括溶膠一MI^變驗低于1(TC的明膠。24、如權利要求19的裝置，其特征在于，粘合劑包括魚明膠。25、如權利要求19的體，^JT征在于，粘合劑題氨基含量低于20重量％的明膠。26、如權利要求19的體，^m正在于，戶脫^l立的平均直徑為1-20ym。27、如權利要求19的體，其特征在于，對^lt和粘合劑的比例進行選擇以提供部分駄到粘合劑中的基本上單層排歹啲^t，從而使得粘合劑的重量%為15-80%。28、如權利要求19的裝置，其特征在于，對^f立和粘合劑的比例進行選擇以提供部分駄到粘合劑中的基本上單層排列的^f立，從而使得粘合劑的重量%為20-70%。29、如權利要求19的裝置，其特征在于，對^f立和粘合劑的比例進行選擇以提供部分嵌入到粘合劑中的基本上單層排列的珠粒，從而使得粘合劑的重量%為25-60%30、如豐又利要求19的驢，^f寺征在于，戶腿^f立為橢球形。31、如權利要求19的裝置，其特征在于，所述珠粒為球體。32、如權利要求19的驢，其特征在于，ft^立包含基于選自苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和l，1—二氯乙烯的聚合物^聚物。33、如權利要求19的驢，其特征在于，^立由"限制聚結"工藝制成。34、如權利要求19的CT，其特征在于，提供均勻亮度并遮蓋光源外形的MI寸元fH立于光源(a)和光學薄膜(b)之間。35、如權利要求34的體，還包含&l寸起偏器。36、如權利要求19的裝置，其特征在于，元^(d)包括形成圖像的成像(pixelated)光閘^g。37、一種光學薄膜，包含透明基片，所述透明基片支撐著包含具有期望的折射指數和低多分散性的排列在7K可分散或水可溶的聚合粘合劑中的5m群的層，其中^^立的折射指數與粘合劑相匹配，gm群以部5^KA在粘合齊忡的^^立基林層排歹啲方式存在。38、一種形成光學薄膜的方法，包括如下步驟(a)在基片上涂覆包含在1」中的聚合物的涂層；(b)在濕氣氛下T^麟層以形成微孔化聚合物薄膜；(c)在微孔化聚合物薄膜上涂覆可固化組合物；(d)S31熱^fflil輻射固化可固4^且合物；和(e)將經固化的光學薄膜組合物從微L化聚^4勿薄膜上分離。全文摘要本發(fā)明涉及一種特定類型的光學薄膜、制備該薄膜的方法和一種包含該薄膜的背光裝置。該薄膜包括一個部分嵌入在粘合劑中基本上單層排列的珠粒。文檔編號G02B6/00GK101201428SQ20071018212公開日2008年6月18日申請日期2007年8月10日優(yōu)先權日2006年8月10日發(fā)明者C·W·蘭德,J·-S·王,J·李,K·查里申請人:羅門哈斯丹麥金融有限公司