具有内适形层的光学膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种用于制备复制膜的共挤出方法。所述方法包括提供至少三种材料并且将它们在压料辊和结构化辊之间共挤出的步骤。所述材料包括背面层材料、芯层材料和复制层材料。结构化辊具有被复制到复制层上的表面结构，并且芯层为与复制层适形的内适形层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
聚合物共挤出是一种通用技术并且用于多种聚合物膜应用中，例如用于有源显示装置、静态显示装置如图形标志、固态照明等等的光学膜。共挤出工艺使用结构化辊，以在共挤出工艺过程中将结构赋予膜的一个表面中。然而，可能难以获得所需的复制保真性，意味着膜上的结构并非充分地对应于辊上的结构。另外，制备光学膜的共挤出工艺通常使用昂贵的聚合物材料，提高了所得膜的成本。因此，存在对制备膜的改进的共挤出工艺和对改进的复制膜如光学膜的需求。
技术实现思路
根据本专利技术的用于制备光学膜的共挤出方法包括提供至少两种材料并且将它们在压料辊和结构化辊之间共挤出的步骤。光学膜包含芯层材料和复制层材料。结构化辊具有被复制到复制层上的表面结构，并且芯层为与复制层适形的内适形层。膜可任选包括在与复制层相对侧上邻近芯层的背面层材料。背面层可任选具有经复制的表面结构。附图说明附图包含在本说明书中并构成本说明书的一部分，并且它们结合具体实施方式阐明本专利技术的优点和原理。附图中，图1为用于共挤出产生内适形层的系统的图；图2为复制膜构造的侧视图；图3为在复制层上具有圆形峰和在芯层上具有尖峰的复制膜构造的侧视图；图4为在复制层和芯层上均具有圆形峰的复制膜构造的侧视图；和图5为具有偏移的模具图案的顶视图。具体实施例方式本专利技术的实施例涉及一种膜制品和一种相关的制备膜的共挤出工艺，其中膜的内层或芯层适形于膜的一个或两个外表面上的复制结构。内部结构自动地与外部复制结构一致并且与其中内层基本上平行于膜的平面的膜相比，可影响膜的光学或其他特性。通过改变材料、处理参数和复制结构，共挤出工艺可用来产生一系列膜的可调光学性质并且改善膜的性能。例如，可以改变芯层聚合物的折射率或者芯层向外部结构的渗透深度。图1为用于共挤出产生内适形层的系统10的图。系统10包括用于接纳背面层材料14、芯层材料16和复制层材料18的挤出模头12。挤出模头12在压料辊20和结构化辊 22之间共挤出这三种材料，产生膜M。可以采用任意数目的共挤出层，这可以在膜内提供某些优点，如分级的光学或物理性质。在美国专利号6，767，492中描述了一种用于进行共挤出的设备，该专利以引用的方式并入本文，正如对其完全阐述那样。图2是由共挤出工艺形成的复制膜M的构造的侧视图。膜M包括背面层30、复制层沈和内适形芯层28。复制层沈由结构化辊22产生并且具有复制自辊22上的结构的内部和外部结构化表面。产生复制层沈的工艺还产生了内适形层28，内适形层观适形于复制层沈的背面。因此，压料辊20和结构化辊22布置为使得结构均被复制在复制层 26中，并且产生用于芯层的内适形层观。内适形层的使用导致复制层沈的更佳复制保真性，并且还导致芯层的体积更大及复制层的体积更小，这通常给出更低的成本，因为用于复制层的材料会比用于芯层的材料成本更高。通过使用适当的树脂，内适形层还通过形成复制层的更为刚性的内支撑结构而为膜提供改进的热稳定性，并且可以为复制层提供更好的耐损性。图3和4分别为其他复制膜32和36的实例的侧视图。膜32包括背面层35、具有尖峰的芯层34和在其外表面上具有圆形峰的复制层33。膜36包括背面层39、具有圆形峰的芯层38和在其外表面上具有圆形峰的复制层37。除了膜32和36中所示的结构的组合之外，芯层和复制层可以各自独立地具有尖峰或圆形峰。膜32和36可以使用上述工艺制得。取决于模具结构，背面层、复制层和芯层可包含多种复制图案或结构。例如，层可包含棱镜、凹槽、交叉棱镜或凹槽、光学微型透镜，或其他分立的微结构。这些特征在本质上可以是有序的、无规的或者伪无规的。层中的任一个可具有一个或多个额外的涂层或者一种或多种额外的添加剂，例如以下的uv吸收剂；UV稳定剂；静电耗散添加剂；或者光学增强剂。另外，膜的外表面可具有由施用于模具辊的减除、添加或位移工艺所产生的 光表面。固定的研磨介质加工、表面形貌的电沉积或者疏松的介质冲击(喷丸)是这三种工艺各自的实例。复制层的厚度与复制结构的高度之比决定了内适形芯层与复制层的适形程度。具有使得膜的结构化部分几乎完全由复制层组成的厚度的复制层将产生具有基本上平坦的内适形层的膜。薄的复制层将产生充分延伸进入膜结构中并且与所述结构更加紧密适形的内芯层。通常有利的是，共挤出膜沿着其中间面(mid-plane)对称，使得背面层和复制层具有相同的材料和大约相同的厚度。这种对称性均衡了最终膜中的内应力，或者降低了不均衡的应力，从而减少卷曲，并且对由模头中挤出膜也有帮助。在要加入诸如UV吸收剂、抗静电剂、着色剂和其他添加剂等的添加剂时，或者当要施用后续工艺如向背面层增加粘合剂涂层时，具有不同材料的背面层和复制层的膜可能是有利的。膜M的不同层可以是参数匹配的。通过选择可以向哪一层中加入性能增强添加剂，可以实现特制的性质。另外，背面层30可以包含UV吸收剂，并且复制层沈可以包含抗静电材料或涂层。或者，其他层可以包含UV吸收剂或者抗静电材料或涂层。也可以将其他涂层施涂于膜。或者，背面层可以设计为起到哑光扩散体的作用。背面层也可以形成为可剥离表层。也可以向膜的任一面或两个外表面均添加前掩模。用于不同层的材料对于复制膜用作显示装置的光学膜而言优选是透明或基本透明的。可以用作复制层的聚合物包括以下的苯乙烯-丙烯腈共聚物；苯乙烯_(甲基) 丙烯酸酯共聚物；聚甲基丙烯酸甲酯；聚碳酸酯；苯乙烯马来酸酐共聚物；成核的半结晶聚酯；聚萘二甲酸乙二醇酯的共聚物；聚酰亚胺；聚酰亚胺共聚物；聚醚酰亚胺；聚苯乙烯； 间规的聚苯乙烯；聚苯醚；环状烯烃聚合物；以及丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共聚物。一种优选的聚合物为可得自 heos ABS(USA)Corporation 的 Lustran SAN Sparkle 材料。用于芯层的聚合物包括但不限于聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚-丙烯腈-丁二烯苯乙烯。选择这些聚合物主要是为了它们相比于一些聚合物的高挠曲模量、热稳定性和相对较低的成本。一种优选的聚合物为可得自Bayer Corporation的Makrolon聚碳酸酯材料。可以用于背面层的聚合物包括以下的聚碳酸酯；聚酯；聚碳酸酯和聚酯的共混物；苯乙烯的共聚物；丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共聚物；苯乙烯与烯烃聚合的中间嵌段的嵌段共聚物；酸和/或酸酐官能化的聚烯烃；以及聚乙烯和聚丙烯的共聚物；图5为具有偏移的模具图案的顶视图。辊40包含表面结构，例如线性棱镜、交叉棱镜、小透镜、微型透镜和分立或互连结构。辊40与结构化辊22对应，并且在该实例中包含两个方向上的结构。特别地，辊40包括在幅材纵向位置中的第一结构42和在幅材横向位置中的第二结构44。结构42和44可包括例如凹槽，或者从辊40的表面突出或缩进辊 40的表面的任何其他表面结构。幅材横向结构44在该实例中包括以角度46从辊40的轴线的偏移。偏移角优选为自辊轴线约10°以及更优选约15°。偏移使得共挤出材料更易于填充共挤出工艺中的结构化辊图案，从而在膜中产生更好的复制保真性。在该实例中，幅材纵向上的结构42在辊40中使用快刀伺服(fast tool servo)制得，而幅材横向上的结构44在辊40中使用同步快速切削制得。用于制备在两个方向上具有结构的模具的方法描述于 D. Ehnes 等人的标题为 本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于制备膜的共挤出方法，其包括：向挤出模头提供背面层材料、芯层材料和复制层材料；和在压料辊和结构化辊之间共挤出所述背面层材料、所述芯层材料和所述复制层材料，以产生具有背面层、芯层和复制层的膜，其中所述结构化辊具有被复制到所述复制层上的表面结构，并且其中所述芯层为与所述复制层适形的内适形层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷厄姆·M·克拉克，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US