高透射率光控膜制造技术

一种光控膜包括：光输入表面和光输出表面；交替的透射区域和吸收区域，所述交替的透射区域和吸收区域设置在所述光输入表面与所述光输出表面之间；以及TIR包覆层。该TIR包覆层具有折射率n

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高透射率光控膜


[0001]本专利技术涉及光控膜以及制备这些光控膜的方法。

技术介绍

[0002]传统上已通过刮削工艺、微复制或浇铸和固化工艺来制备基于天窗的光控膜，用于诸如私密滤光器和汽车显示器滤光器的应用。传统的基于天窗的光控膜的缺陷在于，由于天窗的高宽比，同轴透光率是有限的，该高宽比通常为约10:1至约15:1。
[0003]最近，例如在WO 2019/118685中已经开发出用于制备高高宽比光控膜的方法。所得的光控膜可以获得高得多的轴向透光率。
附图说明
[0004]图1为现有技术的光控膜的剖视图。
[0005]图2为现有技术的光控膜的剖视图。
[0006]图3A为具体体现的光控膜的剖视图。
[0007]图3B示出图3A的光控膜的极面截止视角。
[0008]图4为微结构化膜制品的透视示意图。
[0009]图5A至图5F为制备光控膜的具体体现的方法的剖面示意图。
[0010]图6为包括具体体现的光控膜的背光显示器的透视示意图。

技术实现思路

[0011]我们已经认识到，在本领域中对高高宽比、高透射率百叶窗膜(也具有经改善的“顶帽”性能(即，穿过膜的光的轴向亮度))的需求增加，并且亮度在视角内更均匀，并且截止视角为锐化的。顶帽性能对于汽车应用中的显示器特别关键。
[0012]我们已经识别出对基于百叶窗的光控膜中的顶帽性能而言很重要的因素。例如，在包括透射区域30和深色树脂百叶窗40的传统百叶窗膜(诸如图1所示的膜10)中，透射区域30与深色百叶窗40之间的折射率/消光系数的Δ，以及百叶窗壁的角度对于增强通过全内反射(TIR)进行的光反射很重要。如图1所示，左侧成角度的百叶窗壁和右侧成角度的百叶窗壁两者均使光准直并增强TIR。
[0013]相比之下，用例如通过WO 2019/118685中所述的工艺进行制备的对称高高宽比百叶窗膜难以实现TIR。图2示出了在高高宽比百叶窗41之间具有透射区域31的膜11。非常薄的百叶窗需要非常高的吸光材料(例如，炭黑)填充以吸收高角度光。因此，折射率/消光系数显著增加，从而使得难以在透射区域/黑色百叶窗界面处实现TIR。此外，虽然高高宽比百叶窗能够实现优异的轴向透射率，但是难以使用百叶窗角度来使光准直以实现顶帽性能。如图2所示，百叶窗壁的一侧使光准直，但是另一侧使光去准直。
[0014]在一个方面，本专利技术提供了光控膜，该光控膜包括：
[0015]光输入表面和与所述光输入表面相反的光输出表面；
[0016]交替的透射区域和吸收区域，所述交替的透射区域和吸收区域设置在所述光输入表面与所述光输出表面之间；和
[0017]TIR包覆层，所述TIR包覆层具有折射率n
TIR
和消光系数k
TIR
；
[0018]其中所述透射区域在具有折射率n2的高折射率透射区域与具有折射率n1的低折射率透射区域之间交替，
[0019]其中所述吸收区域包括具有折射率n
芯
和消光系数k
芯
的芯部，所述芯部与AR包覆层相邻，所述AR包覆层具有折射率n
AR
和消光系数k
AR
；
[0020]其中n1<n2；
[0021]其中n
TIR
<n2；
[0022]其中所述TIR包覆层与所述高折射率透射区域相邻；
[0023]其中所述芯部具有至少20的高宽比；和
[0024]其中所述高折射率透射区域具有6度或更小的壁角。
[0025]在另一方面，本专利技术提供了光控膜，该光控膜包括：
[0026]光输入表面和与所述光输入表面相反的光输出表面；
[0027]交替的透射区域和吸收区域，所述交替的透射区域和吸收区域设置在所述光输入表面与所述光输出表面之间；和
[0028]TIR包覆层，所述TIR包覆层具有折射率n
TIR
和吸光材料浓度C
TIR
；
[0029]其中所述透射区域在具有折射率n2的高折射率透射区域与具有折射率n1的低折射率透射区域之间交替，
[0030]其中所述吸收区域包括具有折射率n
芯
和吸光材料浓度C
芯
的芯部，所述芯部与AR包覆层相邻，所述AR包覆层具有折射率n
AR
和吸光材料浓度C
AR
；
[0031]其中n1<n2；
[0032]其中n
TIR
<n2；
[0033]其中所述TIR包覆层与所述高折射率透射区域相邻；
[0034]其中所述芯部具有至少20的高宽比；和
[0035]其中所述高折射率透射区域具有6度或更小的壁角。
[0036]本专利技术的光控膜提供了高透射率以及经改善的顶帽性能。百叶窗的一侧具有TIR界面，该TIR界面提供具有准直的增强的TIR。百叶窗的另一侧具有抗反射(AR)界面，该抗反射界面由于去准直而具有非常低的反射并且不显著增加高角度光。在一些实施方案中，例如，本专利技术的光控膜具有在20度的视角下的45％或更多的平均相对透射率。
[0037]本专利技术还提供了用于制备具有高透射率和经改善的顶帽性能的光控膜的方法。
[0038]在一个方面，本专利技术提供了一种制备光控膜的方法，该方法包括：
[0039]提供微结构化膜，所述微结构化膜包括与沟槽交替的具有折射率n2的多个高折射率透射区域，其中所述微结构化膜具有由所述透射区域的顶表面和侧壁以及所述沟槽的底表面限定的表面，其中所述侧壁具有6度或更小的壁角；
[0040]将具有折射率n
TIR
和消光系数k
TIR
的吸光或透光包覆材料的TIR层施加到所述表面；
[0041]将具有折射率n
芯
和消光系数k
芯
的吸光芯材料层施加在所述TIR层上；
[0042]将具有折射率n
AR
和消光系数k
AR
的吸光包覆材料的AR层施加在所述吸光芯材料层
上；
[0043]从所述透射区域的所述顶表面和所述沟槽的所述底表面去除所述TIR层、所述吸光芯材料层和所述AR层的至少一部分；以及
[0044]用具有折射率n1的透光有机聚合物材料填充所述沟槽；
[0045]其中n1<n2并且n
TIR
<n2。
[0046]在另一方面，本专利技术提供了制备光控膜的方法，该方法包括：
[0047]提供微结构化膜，所述微结构化膜包括与沟槽交替的具有折射率n2的多个高折射率透射区域，其中所述微结构化膜具有由所述透射区域的顶表面和侧壁以及所述沟槽的底表面限定的表面，其中所述侧壁具有6度或更小的壁角；
[0048]将具有折射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光控膜，包括：光输入表面和与所述光输入表面相反的光输出表面；交替的透射区域和吸收区域，所述交替的透射区域和吸收区域设置在所述光输入表面与所述光输出表面之间；和TIR包覆层，所述TIR包覆层具有折射率n
TIR
和消光系数k
TIR
；其中所述透射区域在具有折射率n2的高折射率透射区域与具有折射率n1的低折射率透射区域之间交替，其中所述吸收区域包括具有折射率n
芯
和消光系数k
芯
的芯部，所述芯部与AR包覆层相邻，所述AR包覆层具有折射率n
AR
和消光系数k
AR
；其中n1<n2；其中n
TIR
<n2；其中所述TIR包覆层与所述高折射率透射区域相邻；其中所述芯部具有至少20的高宽比；并且其中所述高折射率透射区域具有6度或更小的壁角。2.根据权利要求1所述的光控膜，其中k
TIR
<k
芯
并且k
AR
<k
芯
。3.根据权利要求2所述的光控膜，其中k
TIR
<k
AR
。4.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中所述芯部、所述TIR包覆层和所述AR包覆层包括光吸收颗粒。5.根据权利要求4所述的光控膜，其中所述光吸收颗粒包括炭黑。6.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中k
TIR
为0至0.1。7.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中k
AR
为0.005至0.15。8.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中k
芯
为0.1至0.5。9.一种光控膜，包括：光输入表面和与所述光输入表面相反的光输出表面；交替的透射区域和吸收区域，所述交替的透射区域和吸收区域设置在所述光输入表面与所述光输出表面之间；和TIR包覆层，所述TIR包覆层具有折射率n
TIR
和吸光材料浓度C
TIR
；其中所述透射区域在具有折射率n2的高折射率透射区域与具有折射率n1的低折射率透射区域之间交替，其中所述吸收区域包括具有折射率n
芯
和吸光材料浓度C
芯
的芯部，所述芯部与AR包覆层相邻，所述AR包覆层具有折射率n
AR
和吸光材料浓度C
AR
；其中n1<n2；其中n
TIR
<n2；其中所述TIR包覆层与所述高折射率透射区域相邻；其中所述芯部具有至少20的高宽比；并且其中所述高折射率透射区域具有6度或更小的壁角。10.根据权利要求9所述的光控膜，其中C
TIR
<C
芯
并且C
AR
<C
芯
。11.根据权利要求10所述的光控膜，其中C
TIR
<C
AR
。12.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中所述芯部、所述TIR包覆层和所述
AR包覆层包括光吸收颗粒。13.根据权利要求12所述的光控膜，其中所述光吸收颗粒包括炭黑。14.根据权利要求9至13中任一项所述的光控膜，其中所述TIR包覆层包含0重量％至40重量％的吸光材料。15.根据权利要求9至14中任一项所述的光控膜，其中所述AR包覆层包含25重量％至45重量％的吸光材料。16.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，所述芯部包含30重量％至100重量％的吸光材料。17.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中n1为1.47至1.55。18.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中n2为1.6至1.7。19.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中n
芯
为1.7至2.0。20.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中n
TIR
为1.40至1.65。21.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中n
AR
为4.40至1.65。22.根据上述权利要求中任一项所述的光控膜，其中所述透射区域和所述吸收区域具有在从40微米至400微米的范围内的高度。23.根据上述权利要求所述的光控膜，其中所述芯部具有不大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，尼古拉斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：