微结构屏幕和使用共挤出的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种形成光学膜（２０）的方法，该方法包括以下步骤：提供由第一种材料（３２）制成的第一膜（２２），挤出第二种材料（３４）以形成熔融状态的第二膜；保持第二膜处于熔融状态；使第一膜（２２）接近熔融的第二膜；在熔融状态的第二膜上形成图案以形成多个结构（２４），结构（２４）在其间限定多个凹腔（２６）；以及固化熔融状态的第二膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微结构屏幕和使用共挤出的制造方法
本专利技术整体涉及制造背投影屏幕的方法和由该方法制造得到的屏幕。更具体地，本专利技术涉及背投影屏幕，该屏幕结合完全内反射结构以散射通过屏幕的光。
技术介绍
背投影屏幕通常被设计用来将投射到屏幕背面的图像传递到观看区。投射系统的观看区可以较大(例如，背投电视)，或可以较小(例如，背投数据监控器)。可以用屏幕的各种特性来描述背投影屏幕的性能。用来描述屏幕性能的典型屏幕特性包括：增益、可视角度、分辨率、对比度、不合乎要求的人为产物(例如颜色、斑点)的存在，等等。通常希望背投影屏幕具有高分辨率、高对比度和大增益。也希望屏幕将光分散到大的观看区。不幸地的是，当屏幕的一个特性被提高时，屏幕的一个或多个其它特性通常会降低。例如，可以改变水平可视角度以容纳相对于屏幕的处于较宽位置范围的观察者。然而，提高水平可视角度也会导致将垂直可视角度提高到超出特定应用所需要的角度，因此整个屏幕的增益减少。结果，在屏幕特性和性能上做一定的折中，以产生一种整体性能符合特定的背投影显示应用的屏幕。在美国专利NO.6,417,966中，Moshrefzadeh等人公开了一种具有反射表面的屏幕，反射表面将通过该反射表面的光反射到至少一个散射平面内。该屏幕因此允许图像光在背投影系统中不对称散射，并且允许光被有选择的导向观察者。Moshrefzadeh等人也教授了制造该屏幕的方法，包括使用模制和固化工艺、涂层技术、平面化方法和去除保护涂层材料等步骤的组合。-->
技术实现思路
本专利技术提供一种形成光学膜的方法，该方法包括以下步骤：提供由第一种材料制成的第一膜，挤出第二种材料以形成熔融状态的第二膜；保持第二膜处于熔融状态；使第一膜接近熔融的第二膜；使熔融状态的第二膜形成图案以形成多个结构，所述结构在其间限定了多个凹腔；以及固化熔融状态的第二膜。附图说明参考下面附图将进一步解释本专利技术，在几个视图中相同的结构将用相同的附图标记表示。图1是微肋屏幕结构的侧视图。图2示出权利要求1中的屏幕结构的一种制造方法。图3是填充了光吸收材料的图1中的结构的侧视图。图4是填充图1所示的结构以产生图3所示的结构的方法的一种实施例的示意图。图5是填充图1所示的结构以产生图3所示的结构的第二种方法的一个步骤的侧视图。图6A是使用图5的方法生产的屏幕的一个实施例的侧视图。图6B是使用图5的方法生产的屏幕的第二个实施例的侧视图。图7示出本专利技术涉及的屏幕的第二个实施例。图8是本专利技术涉及的屏幕的第三个实施例的侧视图。图9示出具有附加层的图3的结构。图10是一个示意图，示出用于生产图9的结构的本专利技术的方法的一个实施例。虽然上述附图示出了本专利技术的几个实施例，但是其它的实施例也是可想到的。本公开通过代表的方式而非限制的方式提出本专利技术的说明性实施例。本领域的技术人员能够作出在本专利技术原则的实质的范围内的多种修改和实施例。附图没有按照比例绘制。此外，尽管通过标识“一”、“二”、“三”等来参考实施例，-->但应理解，这些描述只是为了参考方便而不表示优选顺序。这些标识仅仅是为了清楚地区分不同的实施例。具体实施方式图1是微肋屏幕结构的侧视图。所示实施例的变型可以用于前投式和其它的屏幕应用，但是为本公开的目的，主要关于背投影屏幕应用对其进行描述。微肋结构20包括透光底部基材22和微结构的光散射肋(微肋)24。术语“微结构的”包括具有以微米(μm)或更小的单位测量的特性尺寸的特征物。通常，微结构的特征物的特性尺寸范围从小于0.01微米到大于100微米。特征物的特性尺寸的构成取决于特征物的类型。实例包括表面中的槽状特征物的宽度、表面上的杆状突起的高度、表面上的尖的突出部分或凹入部分的尖端处的曲率半径。因此，只要特征物的特性尺寸具有亚微米公差的尺寸，则即使肉眼可见的特征物也可以被说成是微结构的。在一个示例实施例中，线性肋或光散射肋24由光度基质材料制成，例如树脂如聚碳酸酯；尤其是，该基质树脂结合光散射粒子例如珠子，以使光散射肋24用作体散射器。为肋的几何形状选择足够高的高宽比，以在微肋结构20内产生全内反射(TIR)。选择树脂中的光散射粒子的加入来控制光学特性，例如屏幕的增益和可视角度。通常为散射肋24选择例如具有高折射率(IR)的树脂等材料。在本应用中，光散射肋24的折射率指基质材料的折射率。适合制造光散射肋24的材料包括聚合物，例如改性丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酯、聚烯烃、聚丙烯，和其它折射率最好等于或大于约1.50的光学聚合物。折射率为1.59的聚碳酸酯由于它的高玻璃化温度Tg、透明和机械特性而尤其有用。在图1所示的实施例中，光散射肋24被V型凹槽(凹腔)26分隔。虽然在示例实施例中，光散射结构24被以扩展到几乎整个底部基材(底部膜)22宽度的肋进行描述，但是可以设想：在替代实施例中，光散射结构例如形成在底部基材22上以交错的或“棋盘”形图案布置的离散的尖端。在一个示例实施例中，每个结构24有底部23和多个壁25，随着壁25从底部23延伸，-->使结构24变窄。图2示出可以形成权利要求1中的屏幕结构的方法。图2示出微复制共挤出工艺的一个实例，该工艺可以被用来生产由底部基材22上的光散射肋24组成的微肋结构20。术语“微复制”包括将微结构的特征物从母模或铸模传到制品上的工艺。例如通过微加工技术例如金刚石车削、激光烧蚀或光刻法使母模具有微结构。具有微结构的母模的一个表面或者多个表面可以用可硬化的材料覆盖，使得当材料硬化时，形成具有期望的微结构的特征物的复制阴模的制品。微复制可以使用轧辊、皮带和本领域已知的其它设备来完成。微复制可以使用包括但不限于挤出、压印、辐射固化和喷射模塑法等技术来完成。在图2所示的示例实施例中，共挤出模28是高温、高压的模，用于同时挤出双层膜。在一个实施例中，模28有直径为大约44.4毫米(1.75英寸)到大约50.8毫米(2英寸)的挤出孔30。双层膜由制成底部基材22的材料32和制成光散射肋24的材料34组成。在一个实施例中，材料32和34被加热到约66摄氏度(150华氏度)，并同时从温度为约293摄氏度(560华氏度)的模28挤出。材料32和34在被从模28中挤出之前是彼此隔离的。挤出后，材料32和34互相接触，其中至少材料34还处于熔融状态。图2所示的三轧辊挤出-压印(three-roll extrude emboss)技术使用了第一轧辊(压送辊)36，带图案的第二轧辊(模制辊)40和第三轧辊(托辊)44。在一个实施例中，辊36、40和44中的每一个的直径大约是0.43米(17英寸)。第一轧辊36和第三轧辊44可以根据所用材料的特性的需要而被加热或冷却，以辅助将材料从轧辊表面释放。材料32和34被同时从模28中挤出到图案模制辊40上。在所示实施例中，材料32被挤出到压送辊36附近，材料34被挤出到图案模制辊40附近。在一个实施例中，通过使得被外部热源加热的油通过在压送辊36的内部38，以使第一辊或压送辊36被加热到超过或大约52摄氏度(125华氏度)。在一个示例实施例中，压送辊36由例如硅树脂橡胶等材料制成。模制辊40的外表面48被制出图案以在材料34上形成期望的结-->构，以形成光散射肋24。在一个示例实施例中，模制辊40由金属制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成光学膜（２０）的方法，包括：提供由第一种材料（３２）制成的第一膜（２２），挤出第二种材料（３４）以形成熔融状态的第二膜；保持所述第二膜处于熔融状态；　使所述第一膜（２２）接近所述熔融的第二膜；使所述熔融状态的第二膜形成图案以形成多个结构（２４），所述结构（２４）在其间限定多个凹腔（２６）；以及固化所述熔融状态的第二膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-12-11 10/732,9931.一种形成光学膜(20)的方法，包括：提供由第一种材料(32)制成的第一膜(22)，挤出第二种材料(34)以形成熔融状态的第二膜；保持所述第二膜处于熔融状态；使所述第一膜(22)接近所述熔融的第二膜；使所述熔融状态的第二膜形成图案以形成多个结构(24)，所述结构(24)在其间限定多个凹腔(26)；以及固化所述熔融状态的第二膜。2.如权利要求1所述的方法，还包括用光学材料(62)至少部分地填充所述多个凹腔(26)。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述的光学材料(62)是吸收光的。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述的第一种材料(32)和第二种材料(34)具有相同的聚合物组分。5.如权利要求2所述的方法，其中所述的光学材料(62)包括黑色颜料。6.如权利要求2所述的方法，还包括将防护层(86)层压到多个结构(24)和光学材料(62)上。7.如权利要求2所述的方法，还包括在多个结构(24)附近和光学材料(62)附近布置硬质涂层(94)。8.如权利要求1所述的方法，其中，每一个结构(24)包括肋(24)。9.如权利要求1所述的方法，其中，第一种材料(32)包括透光材料，第二种材料(34)包括透光材料和多个光散射粒子。10.如权利要求1所述的方法，其中：提供第一膜(22)的步骤包括在压送辊(36)附近挤出第一种材料(32)；挤出第二种材料(34)的步骤包括在模制辊(40)附近挤出第二种材料(34)；挤出第一种材料(32)的步骤与挤出第二种材料(34)的步骤同时进行；以及使第二膜形成图案以形成多个结构(24)的步骤包括：将第二种材料(34)压到模制辊(40)上，以将模制辊(40)上的图案传递到第二种材料(34)上。11.如权利要求10所述的方法，其中，模制辊(40)由选自下述群组的金属制成，所述群组包括铬、镍、钛或其合金。12.如权利要求10所述的方法，其中，压送辊(36)沿第一方向旋转，而模制辊沿与第一方向相反的第二方向旋转。13.如权利要求12所...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯瑟琳M斯珀吉翁，彼得F卡伦，帕特里克A托马斯，查利T索博特卡，兰斯S布里奇斯，罗伯特S莫什雷弗扎德，
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]