带小面的微结构化表面制造技术

本发明专利技术公开了一种光学膜(210)，该光学膜包括微结构化表面(211)，微结构化表面包括多个棱柱结构(230)，微结构化表面(211)限定基准平面(241‑242)以及垂直于基准平面的厚度方向(243)；其中多个棱柱结构包括多个小面(231)，每个小面具有小面法向方向，小面法向方向相对于厚度方向形成极角并且沿着基准平面形成方位角，并且其中微结构化表面具有基本上一致的多个小面的表面方位角分布，并且其中微结构化表面具有离轴峰极角分布的多个小面的表面极角分布。

Microstructured Surface with Small Faces

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带小面的微结构化表面
技术介绍
显示系统、诸如液晶显示(LCD)系统用于多种应用和可商购获得的装置，诸如例如计算机监视器、个人数字助理(PDA)、移动电话、微型音乐播放器和薄LCD电视。许多LCD包括液晶面板和用于照亮液晶面板的扩展面积光源(通常称为背光源)。背光源通常包括一个或多个灯和多个光控制膜，诸如例如光导、镜膜、光重定向膜(包括增亮膜)、延迟膜、光偏振膜和扩散膜。扩散膜通常被包括以隐藏光学缺陷并改善背光源所发射光的亮度均匀性。扩散膜还可用于除显示系统之外的应用。
技术实现思路
根据本公开的实施方案，一种光学制品可包括光学膜，该光学膜具有微结构化表面，该微结构化表面具有跨基准平面随机分布的棱柱结构。这些不规则棱柱结构可包括与该基准平面成极角并且沿该基准平面成方位角的平坦小面。这些棱柱结构可分布并取向成使得该微结构化表面的准直光光学透射特性近似聚合锥体棱柱结构的准直光光学透射特性。在另一个实施方案中，光学膜可包括微结构化表面，该微结构化表面包括多个棱柱结构，该微结构化表面限定基准平面以及垂直于该基准平面的厚度方向；其中该多个棱柱结构包括多个小面，每个小面具有小面法向方向，该小面法向方向相对于该厚度方向形成极角并且沿着该基准平面形成方位角，并且其中该微结构化表面具有基本上一致的该多个小面的表面方位角分布，并且其中该微结构化表面具有离轴峰极角分布的该多个小面的表面极角分布。本专利技术的一个或多个实施方案的细节在以下附图和具体实施方式中示出。从说明书和附图以及从权利要求中可显而易见本专利技术的其它特征、目的和优点。附图说明在这些附图中，类似的符号表示类似的元件。点线表示可选或功能部件，而虚线表示视图外的部件。图1为在基材上包括光学膜的光学制品的图解。图2A为包括具有微结构化表面的光学膜的光学制品的图解。图2B为棱柱结构的小面的顶视图的图解。图2C为棱柱结构的平坦小面的侧视图的图解。图3示出了用于形成光学膜的示例性过程。图4为用于通过准直光透射产生光学膜的光透射信息的示例性方法。图5A、图6A和图7A分别为本文所公开的光学膜的样品1、2和3在极角和方位角处的光强度的锥光图。图5B、图6B和图7B为归一化极角透射分布(y轴)的平均极角倾斜度(x轴)的曲线图。图8A为具有锥体六边形堆积阵列的样品光学膜在极角和方位角处的光强度的锥光图。图8B为归一化极角透射分布(y轴)的平均极角倾斜度(x轴)的曲线图。图9A为具有棱柱华夫状网格的样品光学膜在极角和方位角处的光强度的锥光图。图9B为归一化极角透射分布(y轴)的平均极角倾斜度(x轴)的曲线图。图10A为具有部分球体阵列的样品光学膜在极角和方位角处的光强度的锥光图。图10B为归一化极角透射分布(y轴)的平均极角倾斜度(x轴)的曲线图。图11A为具有带圆峰的不规则棱柱的样品光学膜在极角和方位角处的光强度的锥光图。图11B为归一化极角透射分布(y轴)的平均极角倾斜度(x轴)的曲线图。图12A为样品光学膜的极角和方位角的共焦倾斜度数据的锥光表示。图12B为倾斜度频率(y轴)对比极角(x轴)的曲线图。图13为建模锥体增益对比各种锥体结构参数的表。图14A为示出倒置锥体结构在相对于锥体结构的平坦主表面的极角和沿着锥体结构的主表面的方位角处的光强度的图表。图14B为样品5和模拟锥体结构的表面极角范围的归一化亮度的曲线图。图15A和图15B分别为包括上述小平面分析的样品6A和6B的复合AFM图像。图16A和图16B分别为包括上述小平面分析的样品7A和7B的复合AFM图像。图17A为包括上述小面分析的样品8的复合AFM图像。图17B为包括上述小面分析的样品9的复合AFM图像。图18A和图18B是包括上述小面分析的具有带圆峰的不规则棱柱的光学膜的复合AFM图像。图19为包括上述小面分析的具有锥体六边形堆积阵列的光学膜的复合AFM图像。图20为包括上述小面分析的具有部分球体堆积阵列的光学膜的复合AFM图像。图21为包括上述小面分析的具有金字塔形棱柱阵列的光学膜的复合AFM图像。图22为六个光学膜示例的平坦小面核心区域作为总表面积的百分比的覆盖面积的图表。与不规则棱柱、部分球体和六边形锥体光学膜相比，样品6-9表现出显著较高的表面积覆盖率。图23A和图23B为功率谱密度对比沿着两个正交面内方向(分别为y和x)的空间频率的曲线图。图24A为光学膜的小面方位角分布的曲线图，该小面方位角分布表示小面部分在各种方位角处的表面积覆盖率。图24B为带平坦小面的光学膜的梯度方位角分布的曲线图，该梯度方位角分布表示梯度部分在各种方位角处的表面积覆盖率。图25A-25B为基于来自本公开光学膜的AFM数据的梯度/小面分布的二维分布图。图26A-26D为基于具有不规则棱柱(26D)、部分球体(26A)、六边形锥体(26B)和金字塔形棱柱(26C)的光学膜的AFM数据的梯度/小面分布的二维分布图。图27A为样品10所公开光学膜、样品11所公开光学膜和不规则棱柱光学膜的梯度大小累积分布曲线图。图27B为样品10、样品11和不规则棱柱光学膜的梯度大小分布曲线图。图27C为上述光学膜的累积小面倾斜度大小分布曲线图。图27D为样品6、样品7和不规则棱柱的倾斜角对比归一化频率的小面倾斜角分布曲线图。图27E为上述光学膜的梯度大小累积分布曲线图。图27F为倾斜度大于20度的平坦小面核心区域的覆盖率的图表。图27G为没有任何倾斜度限制的平坦小面核心区域的覆盖率的图表。图27H和图27I为小面方位角分布和梯度方位角分布的曲线图。图27J为上述光学膜的累积小面倾斜角分布曲线图。图27K和图27L为按％/以平方度为单位的立体角计的归一化频率的梯度大小的曲线图。图28-36涉及与针对以上图15-22所讨论相同的分析，但具有更宽的曲率约束。图37为如本文所述的示例性光学膜的显微图。具体实施方式微结构化膜可包括微结构，这些微结构具有成角度侧面从而通过以特定入射角折射光并以其他入射角反射光回到膜中以进行进一步处理来使光准直。为了促进在微结构化膜的表面上一致的亮度，可将这些微结构图案化成具有以多种角度取向的表面。在一些情况下，这些微结构可为具有在相反方向上成角度的平坦侧面的长形棱柱微结构。例如，长形棱柱微结构的两个膜可以垂直角度堆叠，以沿着各自的单轴使光准直。具有这些微结构的膜的表面可由成角度侧面覆盖。然而，由于侧面角度的有限方位角分布，这些膜的图案化结构可能并不将光在空间上均匀地分布在整个表面上。在其他情况下，微结构可具有圆形或椭圆形的基础轮廓，其具有在所有方向上分布光的径向表面。例如，微结构可为球体透镜或锥体。然而，这些圆形基础微结构的圆形轮廓可能不是基本上覆盖使用这些微结构的膜的表面，从而在圆形基础微结构之间留下平坦的或非结构化的区域。此外，具有规则微结构图案的微结构化膜可能存在负面效应，诸如摩尔纹效应。本公开包括用于使光准直的具有微结化表面的光学膜。该微结构化表面包括不规则分布的多个棱柱结构，该多个棱柱结构包括与该微结构化表面的基准平面成角度的多个小面。虽然棱柱结构可单独为不规则的或随机的，但棱柱结构的小面可被设定大小、角度和分布，使得小面的表面方位角分布沿基准平面可为基本上一致的，而小面的表面极角分布可基本上落在与垂直入射到基准平面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微结构化表面，包括：相对于所述微结构化表面的平面的多个倾斜度，所述微结构化表面的约10％具有小于约10度的倾斜度，所述微结构化表面的约15％具有大于约60度的倾斜度，其中所述微结构化表面的约80％具有小于约30度至约60度的倾斜度，其中所述微结构化表面包括基本上随机布置的多个棱柱结构，每个棱柱结构包括在峰处相交的多个小面，并且其中对于所述多个棱柱结构的至少子多个中的每个，每个小面包括由基本上弯曲的周边部分包围的基本上平坦的中心部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.16 US 62/446,8211.一种微结构化表面，包括：相对于所述微结构化表面的平面的多个倾斜度，所述微结构化表面的约10％具有小于约10度的倾斜度，所述微结构化表面的约15％具有大于约60度的倾斜度，其中所述微结构化表面的约80％具有小于约30度至约60度的倾斜度，其中所述微结构化表面包括基本上随机布置的多个棱柱结构，每个棱柱结构包括在峰处相交的多个小面，并且其中对于所述多个棱柱结构的至少子多个中的每个，每个小面包括由基本上弯曲的周边部分包围的基本上平坦的中心部分。2.一种微结构化表面，包括：基本上随机布置的多个小面，每个小面相对于所述微结构化表面的平面限定至少一个倾斜度，所述多个小面的所述至少一个倾斜度限定倾斜度大小累积分布，所述倾斜度大小累积分布在20度附近的变化率基本上小于在60度附近的变化率，其中所述倾斜度大小分布在10度附近的变化率小于约0.5％/度，并且所述倾斜度大小分布在20度附近的变化率小于约1％/度。3.一种微结构化表面，包括：基本上随机布置的多个小面，每个小面包括基本上平坦的中心部分，所述平坦的中心部分相对于所述微结构化表面的平面限定倾斜度，所述小面的所述平坦的中心部分的小于约20％具有小于约40度的倾斜度，所述微结构化表面的小于约10％具有小于约20度的倾斜度。4.一种微结构化表面，包括：基本上随机布置的多个小面，每个小面包括基本上平坦的中心部分，所述平坦的中心部分相对于所述微结构化表面的平面限定倾斜度，所述多个小面的所述倾斜度限定倾斜度大小累积分布，小于约10度的倾斜度的所述倾斜度大小累积分布的变化率小于约1％/度，小于约30度的倾斜度的所述倾斜度大小累积分布的变化率小于约2％/度。5.一种微结构化表面，所述微结构化表面包括基本上随机布置的多个棱柱结构，每个棱柱结构包括在峰处相交的多个小面，每个小面的中心部分相对于所述微结构化表面的平面的法向方向限定方位角并且相对于所述微结构化表面的所述平面的法向方向限定极角，0度至360度之间的所述方位角的分布差异小于约20％，所述多个棱柱结构的所述小面的极角中的少于约5％小于约10度，并且所述极角的分布的最大值在约10度至60度之间，使得对于沿着所述法向方向入射的基本上准直的光，所述微结构化表面具有针对从所述微结构化表面的峰侧入射的准直光而言的第一总光学透射率以及针对入射在所述微结构化表面的相反侧的准直光而言的基本上较低的第二总光学透射率，并且使得对于沿着与所述法向方向倾斜的方向从所述微结构化表面的所述相反侧入射的基本上准直的光，所述微结构化表面具有大于所述第二总光学透射率的第三总光学透...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·J·德克斯，特里·D·彭，肯尼斯·A·爱泼斯坦，戴维·J·兰姆，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US