用于透明显示装置如反射ＬＣＤ的光学膜。所述光学膜为三维棱柱形结构，能反射入射光。成形为棱柱形结构是为了使得反射小面能使反射光取向成为合乎需要的反射光的式样。所述反射光式样的形状和强度可以通过不同反射面的形貌和尺寸来控制。作为一个实例，所述棱柱形结构的高度沿着结构的两个尺寸而变化。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学膜及其制造方法。具体地说，本专利技术涉及含微复制结构层的光学膜。
技术介绍
反射成象装置，又名特殊光调制器，通过局部改变光的反射产生可视图象。这种类型一个有用装置是液晶显示屏或者LCD，在LCD中进入显示屏的光通过夹在两个偏振器之间液晶材料电子编址的象素，以成象的方式发生透射、反射或者阻挡，于是在显示屏形成了可视图象。通常照射LCD的光进入LCD的一个主表面，也称为背面，而从另一主表面，即面对观察者的前面离开。也可能通过合适的反射器对LCD从前面也就是观察面给予照明，通过通常称为背面反射器的反射器所反射的周围的光线，而产生发光的图象。以这种方式照明的LCD通常叫做反射LCD或RLCD。使用了反射式和漫射式的背面反射器，但是它们都有不足之处。反射式背面反射器会产生金属质的图象外貌，会反射位于观察者背后或者上面的物体的图象，会提供不可接受的有限视角，而该视角会随着具体环境光线情况的变化而变化。此外，反射式反射器以这样的方式反射入射光，以致观察者的头可能挡住最佳视线的入射光。另一方面，漫射式反射器的缺点在于光的利用率不高，观察者不太可能处在漫射光到达的位置，这样就减少了更为有利的可视位置。这些缺点在美国专利4,298,249号中获得了消除，在这个专利中提供了具有倾斜式反射表面带的背面反射器，还提供了一些漫射表面结构，这样使得入射光的反射角能让观察者从更合适的位置上看到显示屏。类似地，美国专利6,204,903号揭示了具有许多结构形体的反射和部分反射表面，能将反射光投向一些特定方向。为了适应各种各样的照明条件，美国专利5,128,787号揭示了一种有不同角度结构的反射器，可以将光从许多光源反射到合乎需要的一些位置。这些揭示的结构由于使得图象能在从显示屏的不同表面和分界面接收到不需要的反射光的区域之外的位置被看到，所以也具有减弱眩光效应的好处。专利技术概述本专利技术提供能反射预定角度的入射光，并产生反射光的特定方向分布的微结构反射表面，所述微结构表面具有一定总体外形，其表面上有一些小的倾斜的反射微结构。所述倾斜的微结构具有在高度上的纵向变化，它由一预定的周期性高度变化来定义。高度可按一固定周期、可变但可定的周期、随机周期或者上述各周期的组合变化。根据本专利技术，产生微结构表面的合适模具可用金刚石在硬铜等合适的金属制成的圆柱形的坯料上切削成合适的式样，再用所述圆柱体作为注塑模具在背衬膜上涂敷形成可固化液相组合物的微结构层来制造。切削深度作用可通过结合在金刚石刀具支架上的压电装置施加于金刚石切削过程。这种类型的刀具支架通常称为快速刀具伺服器，即FTS，通常也称为快速伺服刀具。用来驱动FTS的信号可能包括单频或多频波、噪声发生器发出的信号以及别的可用的信号。信号宜进行过滤，这样可以限制不同高度的频率范围和谱分布。通常，用来产生切削深度作用的信号仅通过适宜制造有用的微结构特定信号来限制。由于本专利技术中使用的信号发生比较简单，因此也可能通过经验方法找到能产生适宜光学效应的不同高度的信号发生方法。在这里使用的术语反射光学表面，包括高度反射表面如镜子和只部分反射而透过大部分光线的光学表面。这种类型的部分反射层通常称为透射反射光学表面，本专利技术中的反射表面可通过敷银等合适的金属来制造。可能还包括保护性的以及别的表面修饰涂层。本专利技术具有反射表面的光学膜，由于能设计用来在一个有用的方向范围内对光反射，并能产生严格控制的光分布，更有效利用能得到的光，避免眩光效应，因而在LCD的背面反射器中有用。除了倾斜角、深度功能为特征的微结构之外，对模具的化学腐蚀等附加表面处理也可用来对反射光分布产生漫射或其他的方向性成分。对模具的电镀在提高模具的耐久性和微结构产品的表面质量方面都有用。具体地说，本专利技术的一个方面在于具有x-轴、y-轴和z-轴的光指向膜，所述膜具有第一结构表面和一个背面。所述结构表面上具有许多长的棱柱形结构，所述长的棱柱形结构通常沿着x-轴和y-轴延伸，沿着y-轴相邻棱柱形结构之间有一定间距。所述结构沿着z-轴有一定高度棱柱形结构的高度沿着x-轴以一重复周期变化。另一方面，本专利技术涉及含微复制的光指向膜的光学装置，所述膜包含许多具有一定长度的棱柱形结构，这些棱柱形结构的每一个都具有沿着长度以一个重复周期变化的高度。在所述膜上可以有一层金属膜。本专利技术也涉及用程序控制的切削工具制造的制品，所述制品具有x-轴、y-轴和z-轴，这个制品含许多沿着x-轴延伸的结构，这许多结构沿着y-轴在相邻棱柱形结构之间有一定间距，该结构沿着z-轴有一定高度，所述结构的高度沿着x-轴以一重复式样变化。根据本专利技术制造反射结构膜的方法，包括用切削工具由坯料进行切削加工成基础模具，所述切削工具在x-轴、y-轴和z-轴上都可移动。所述切削加工包括使坯料和切削工具接触；在x-轴方向上使坯料和切削工具中的至少一个相互移动用以切削坯料；在y-轴方向上使坯料和切削工具中的至少一个相互移动用以切削坯料；在z-轴方向上使坯料和切削工具中的至少一个相互移动用以切削坯料。在这个加工好的基础模具上形成结构膜；然后在所述结构膜上敷上一层反射涂层。相对于化学蚀刻、喷砂以及别的随机表面加工技术，本专利技术方法能使加工的结构更为精密准确。例如化学腐蚀、喷砂以及其他随机的表面加工方法不能够严格地从一个棱柱结构复制到下一个棱柱结构的，例如精确到0.001微米甚至小于0.0001微米。附图的简单描述本专利技术可以通过许多实例的详细描述而更全面地认识，这些实例与这些附图有关。附图说明图1A是含光指向结构层的显示装置的示意截面图。图1B是图1A的显示装置的光指向结构层一部分的放大示意截面图。图2A是用来定量描述在一光显示装置上看到的光分布的坐标系的示意图。图2B是光指向膜的示意透视图，显示了该结构的相对坐标。图2C是用来制造光指向膜的圆柱形模具的示意平面图。图3是有常规结构层的常规光指向结构的示意截面图。图4是图3显示的对比例1中光指向膜的反射光强度的图解表示，所述光强是用34度入射准直光以反射模式使用的ELDIM EZ对照模型160R测定的。图5是按本专利技术的第一方面的光指向结构层的第一个实例的示意截面图。图6是按本专利技术的光指向结构层的另一个实例的示意截面图。图7是图6显示的实施例3A中光指向膜的反射光强度的图解表示，所述光强是通过34度入射准直光的反射模式中使用的ELDIM EZ对照模型160R测定的。图8是图6显示的实施例3B中光指向膜的反射光强度的图解表示，所述光强是用34度入射准直光以反射模式使用的ELDIM EZ对照模型160R测定的。图9是按本专利技术的光指向结构层的第三个实例的示意截面图。图10A是按本专利技术的光指向结构层的第四个实例的示意截面图。图10B是按本专利技术的光指向结构层的第五个实例的示意截面图。图11是实施例5中光指向膜的反射光强度的图解表示，所述光强是用34度入射准直光以反射模式使用的ELDIM EZ对照模型160R测定的。图12是实施例6中光指向膜的反射光强度的图解表示，所述光强是用34度入射准直光以反射模式使用的ELDIM EZ对照模型160R测定的。图13是实施例7中光指向膜的反射光强度的图解表示，所述光强是用34度入射准直光以反射模式使用的ELDIM EZ对照模型16本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有Ｘ轴、Ｙ轴和Ｚ轴的光指向膜，其特征在于，所述膜包含第一结构表面和背面，所述结构表面包含许多三维棱柱形结构，所述棱柱形结构：沿着Ｚ轴具有高度；沿着Ｚ轴具有重复变化的高度；所述高度变化在Ｚ轴上沿着Ｘ轴和Ｙ轴中的至少一个轴延伸。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：KA艾普斯坦，RF格里非斯，AB坎普贝尔，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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