CN101231349A - 含聚砜聚合物的微结构化的膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在其至少一个表面上含微结构的膜，所述膜包含聚砜聚合物；这种膜显示出改进的热稳定性、光循环能力和可靠的复制性。本发明还提供形成所述膜的方法，该方法包括将聚砜聚合物连续熔融浇铸到有图案的加热辊上，和冷却所述聚砜聚合物，同时使所述聚砜聚合物与所述加热辊接触，所述加热辊具有与所需图案的底片相对应的图案。本发明还提供一种液晶器件，它包括光源和在其至少一个表面上含多个表面结构体的聚砜聚合物膜，其中聚砜聚合物膜位于光源和偏振膜之间。

Description

含聚砜聚合物的微结构化的膜
技术领域
本发明涉及在至少一侧上含聚砜微结构的聚合物膜。特别地，一种光改向聚合物膜，所述光改向聚合物膜包括适合于例如在LCD显示器中导引光能的多个微米尺寸的一体的(integral)聚砜部件(feature)。
背景技术
通常借助热熔挤出和溶液浇铸成膜(solution casting)方法制造聚砜树脂膜。已知这些膜的光学性能、机械强度性能、电性能、透明度、耐热性、阻燃性等优异。举例说，由于这些优异性能，所以该膜被拉伸而用作诸如液晶显示器的相位延迟器之类的滤光器。US5611985(Kobayashi等人)公开了通过使用溶液浇铸成膜方法制造具有优异透明度的高质量聚砜树脂膜和具有优异光学性能的高质量延迟膜的高产方法。
芳族聚砜树脂还用作各种涂料物质、粘合剂和复合材料的构成材料，这是因为它们不仅耐热性、阻燃性、耐化学性等优良，而且对诸如金属、玻璃、陶瓷、各种树脂和碳化合物的粘合性良好。在利用该树脂中，例如将树脂的有机溶剂溶液涂覆到基材上，然后对所述基材进行热处理以使分子量增加，即进一步聚合，随后失活。
芳族聚碳酸酯是在广泛的工业应用中公知的工程热塑性塑料。在专利文献中公开了芳族聚砜碳酸酯且常常将它们与芳族聚碳酸酯结合使用。在美国专利No.3737409中，组合物包括(a)双(3，5-二甲基-4-羟苯基)砜，(b)2，2-双(4-羟苯基丙烷)和(c)碳酸酯前体的反应产物的共聚物。这些组合物拟用于模塑应用、挤出应用和用于制造膜与纤维。
建议在液晶显示器中使用聚砜聚合物。玻璃基底用作液晶显示器的透明的电极基底，这是因为在打磨后，玻璃基底具有优良的光学特征和非常高的表面光滑度。然而，玻璃板密度高，且由于其易碎性，所以其本身应当足够厚。因此，难以使玻璃基底上的液晶显示器紧凑、轻质并抗冲击。已经提议使用高分子量的聚合物膜作为解决含玻璃基底器件的缺点的方法。
US6433071(Arai等人)公开了一种芳族聚砜树脂组合物，它包括基于100重量份在340℃和剪切速度为1000/s下测量的熔体粘度小于500Pa.s的芳族聚砜树脂，5-50重量份流动温度为250℃-320℃的液晶聚酯树脂，及该组合物的模塑制品。该组合物在模塑中显示出优良的流动能力，且不会损失其模塑制品的优良的机械性能和耐热性。
US6013716(Nomura等人)公开了一种芳族聚砜树脂组合物，它包括与5-240重量份其表面用聚氨酯树脂处理过的玻璃纤维配混的100重量份芳族聚砜树脂。该芳族聚砜树脂组合物作为耐热用途的材料(包括电子和电学部件)极其有用，这是因为在模塑加工过程中它具有优良的耐热性、优良的机械性能、高的热稳定性，且在所得模塑制品内夹带的气体含量少。
美国专利申请2005/0212989(Kashiwagi等人)公开了在透明膜的表面上具有多个锥形凸块或凹部的透镜阵列片，它适合于用作有机电致发光元件的聚光板。美国专利申请号2005/0167863公开了对片材进行压花的方法，该方法包括用辐射能源直接或间接加热片材的至少一部分，对着片材的加热部分挤压工具(tool)，从而使片材表面形成图案。
常常溶剂浇铸聚砜聚合物以形成光滑的连续片材。通常以有机溶剂的溶液形式使用热塑性芳族聚砜树脂。尽管没有特别限制制备该溶液所使用的有机溶剂，只要该溶剂溶解树脂即可，通常二氯甲烷、1，1，2-三氯乙烷、N，N-二甲基甲酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、吡啶、喹啉、苯胺、邻氯苯酚、二甲基乙酰胺、二乙基乙酰胺、茴香醚、γ-丁内酯、二氧戊环等用作有机溶剂。
由于芳族聚砜树脂为无定形，因此它具有各向同性且具有低的模塑收缩率。此外，由于它的玻璃转变点比高耐热树脂，例如聚苯硫醚和聚醚-酮高，因此与这些树脂相比，直到较高的温度下，它还保持强度、弹性模量、抗蠕变性等的较小程度劣化。因此，芳族聚砜树脂成功地用作电子组件用材料。
由于芳族聚砜树脂具有相对高的熔体粘度，因此当它们用于注塑尺寸小和形状复杂的电子部件或者具有薄壁区域的电子部件时，它们需要较高的模塑温度、注射压力和模塑速度。公知在聚合物片材上形成小而精密的光学结构可用于在诸如OLED、电子发光和液晶显示器之类的电子显示器体系中使光能改向。采用可商购的高分子量聚砜难以连续形成在US6721102、美国申请2001/0053075和US6027220中建议的小而精密的光学结构。已发现，在连续的聚砜熔体挤出模塑工艺中难以维持形成连续光学结构所要求的压力和温度。理想的是可在聚合物片材表面上使用聚砜聚合物形成小而精密的光学结构。
需要提供透明的微结构化的(micro-structured)聚合物膜，所述膜将提供改进的热稳定性、光循环能力和重现精度(replication fidelity)。
发明内容
本发明提供在其至少一个表面上含微结构的膜，所述膜包括聚砜聚合物。这种膜显示出改进的热稳定性和光循环能力。
附图说明
当与所附的附图一起阅读时，根据下述详细说明，将最好地理解本发明。需要强调的是，各种部件不一定按比例画出。
图1是根据实施例的实施方案，用于制造光学膜的装置的简化示意图。
图2是根据实施例的实施方案，微结构的放大顶视图。
图3是根据实施例的实施方案，微结构的放大顶视图。
图4是根据实施例的实施方案，微结构的放大顶视图。
具体实施方式
本发明的目的是提供含聚砜聚合物的微结构化的膜。本发明另一目的是提供微结构化的导光膜(light directing film)。本发明进一步的目的是提供重现精度高的微结构化的导光膜。
通过在其至少一个表面上含微结构的膜来实现本发明的这些和其它目的，其中所述膜包括聚砜。
本发明提供用于液晶显示器背面照明组件的光改向膜，所述液晶显示器背面照明组件常用于诸如液晶显示器件之类的后部投影显示器内。此外，本发明在提供用于背面照明光源的光改向的同时，具有高的透光率。对于液晶显示器件来说，用于光改向膜的高透光率尤其重要，因为高的透光率值使得液晶显示器更亮或者保持相同的亮度水平，使得背面照明功耗降低，从而延长笔记本电脑常用的电池驱动的液晶器件的寿命。光改向膜所使用的聚合物材料是无定形的且通常比本质上主要是晶体的聚合物材料更加光学透明。本发明的构造化的光改向部件可以容易地改变，以满足许多液晶显示器件所需的光改向要求，从而使得本发明的材料能对于液晶显示器市场中快速变化的产品要求作出响应。
与通常包括UV浇铸和固化的聚合物体系的现有技术的光改向膜相比，本发明中所使用的聚合物材料在显示器件中提供改进的热稳定性。热诱导的波纹是在操作过程中在显示器件内存在的热梯度的直接结果。由于现有技术的导光膜通常由聚合物材料制造，因此，热梯度引起热膨胀，从而导致不希望的聚合物膜波纹。本发明的聚合物材料具有相对低的热膨胀系数，于是减少在后部的照明显示体系内光改向膜的波纹。
本发明中所使用的聚合物材料具有与现有技术的材料，例如聚碳酸酯相当的Tg。较高的Tg产生的光学膜更好地适合于后部照明的LCD TV的苛刻度(rigor)。后部照明的LCD TV体系倾向于在背面照明单元内利用10至30个冷阴极荧光灯，从而导致比一般含有一个或两个冷阴极荧光灯的膝上型计算机的弯曲(bight)光组件更高的操作温度。在本发明中所使用的聚合物材料相对较高的Tg为在后部照明的LCD TV中所使用的光学膜提供了改进的机械和热稳定性。已经观察到在温度循环(LCD TV的开关状态之间的温差)、振动、光学膜之间的磨蚀和膜的下垂方面相对于现有技术的材料的改进。
相对于现有技术的浇铸涂布的聚合物光改向膜，本发明的光改向膜的弹性模量和抗划性得到改进，从而在液晶器件的组装和操作过程中，得到更加坚固的光改向膜。本发明的无定形材料通常硬且抗划，因此使得该材料可与具有硬表面的其它光改向膜结合使用。
微结构化的膜重现精度高。重现精度高是当用在在显示器件中时对微部件化的(micro-featured)光改向膜的必需要求。现有技术的聚砜聚合物具有相对高的分子量，从而导致重现精度低，结果产生与具有高重现精度的聚合物膜相比，具有更低光学效率的光改向膜。本发明提供具有较低分子量的聚合物，以改进在连续构图工艺中的重现精度，同时提供光改向膜所要求的机械、光学和热性能。由于该膜是聚合物的一体结构，因此卷曲倾向更小且折射指数不同的各层之间的损失更小。当由两层制造膜时，它倾向于卷曲，这是因为两层典型地对环境条件的变化(例如，热或高湿度)反应不同。在LCD中，对于光改向膜来说，卷曲是不希望的，因为它引起显示器内膜的翘曲，这种翘曲可通过显示器看到，且卷曲倾向于降低聚合物膜的光学性能。根据以下的详细说明，本发明的这些和其它优点将变得显而易见。
此处所使用的术语“透明”是指在没有显著偏移或吸收的情况下，使辐射线通过的能力。对于本发明来说，“透明”材料定义为光谱透光率大于90％的材料。术语“光”是指可见光能。术语“聚合物膜”是指含聚合物的膜。术语“聚合物”是指均聚物、共聚物和聚合物共混物(blend)。术语“微结构”是指在聚砜膜表面上聚砜的物理凸块或凹部。微结构的平均粗糙度为1至100微米。微结构可以在聚砜膜表面上对称或不对称，无规地分布或者是界限分明的图案。
在光学膜情况中，单独的光学元件是指形状界限分明的元件，它可以是在光学膜内的凸块或凹部。单独的光学元件相对于光学膜的长度与宽度来说较小。使用术语“曲面”表示在至少一个平面上具有曲率的膜上的三维元件。使用“楔形元件”表示含一个或更多个倾斜表面的元件，且这些表面可以是平面和曲面的结合。使用术语“光学膜”表示改变所透射的入射光性质的聚合物薄膜。例如，改向光学膜提供大于1.0的光增益(输出/输入)。“光增益”定义为在所需的方向上，通常与膜平面垂直的方向上的输出光强度除以输入光强度。“同轴增益”定义为与膜平面垂直的输出光强度除以输入光强度。“光改向”定义为光学膜改变入射光能方向的光学性能。
本文所用的术语“重现精度％”用来量化微结构的重现质量。重现精度％将在标准工具内包含的二维测量结果与在复制材料内的相同尺寸进行比较。可通过下式计算重现精度％。
重现精度％＝(复制材料的尺寸D1/工具尺寸D1)×100
典型微结构关键尺寸包括微结构宽度、高度、长度、顶点宽度、曲率半径和表面粗糙度。为了连续熔融复制聚砜聚合物，使用构图的金属辊作为标准工具。
例举实施方案的光改向层典型地为基本上透明的光学膜或者基材，它使通过膜的光再分布，以便从膜中射出的光的角度分布不同于入射在膜上的光的角度分布。典型地，提供这样一种光改向膜在膜，它在光射出表面上具有棱镜沟槽、透镜状沟槽或锥体，它们将改变射出膜的光线的膜/空气界面的角度，并引起在与沟槽折射表面垂直的平面内行进的入射光分布的部分相对于进入膜的光进行再分布。例如，可在膝上型计算机、文字处理器、航空电子显示器、移动电话、PDA、直接照明的LCD TV等中，将这种光改向层与液晶显示器一起使用，使得图像更亮和对比度更高。光改向膜的实例包括，但不限于，转向膜、光漫射器(diffuser)、折射偏振器、光准直膜和光提取膜。
无定形聚合物是在通过差示扫描量热法(DSC)中生成的标准差示热分析图中没有显示出熔融转变的聚合物。根据这一方法(这是本领域技术人员公知的)，在小的铝盘内密封小的聚合物样品(5-20mg)。然后将该盘放置在DSC装置(例如，PerkinElmer7 Series Thermal Analysis System)内，并通过以10-20℃/分钟的速度从室温升高到300℃下扫描，记录其热应答。明显的吸热峰表示熔融。不存在这种峰表示试验聚合物在功能上是无定形的。差示热分析图中逐步的变化表示聚合物的玻璃化转变温度。
通过尺寸排阻色谱法(SEC)分析聚砜聚合物材料的分子量和在不受禁止的THF内使用三个Polymer Laboratories Plgel混合-C柱检测粘度。根据粘度数据和由介于580(LogM＝2.76)至2,3,00,000(LogM＝6.36)的窄分子量分布的聚苯乙烯标准物构建的万用校正曲线来计算绝对分子量。在斜列排列(column set)的校正范围以外出现的任何部分的聚合物分布不应当用于定量目的。纵坐标“Wn(logM)”与给定的分子量的聚合物重量分数的对数成正比。在SECSummary Report中给出了数均(Mn)、重均(Mw)、z-均(Mz)分子量和在30℃下在THF内的单位为dL/g的特性粘数。采用高斯谱带-增宽函数的轴向偏移(axialdispersion)来校正分布和分子量平均值。对于宽的聚苯乙烯标准物来说，使用上述方法得到的Mw精度为±5％。
为了生产热诱导的波纹低和重现精度高的微结构膜，优选在其至少一个表面上含微结构的膜，其中该膜包括聚砜。已发现，与现有技术的光改向聚合物相比，聚砜聚合物具有相对低的热膨胀系数(CTE)。此外，与聚碳酸酯聚合物(它典型地用于形成光改向膜)相比，聚砜具有更高的耐磨性、更高的机械模量、更高的Tg和更低的吸水率，从而产生可更好地耐受显示器背面照明组件，尤其是液晶背面照明组件苛刻度的光学膜。
聚砜或PSU是1965年由Union Carbide介绍的一种热塑性材料。它坚韧、硬质、高强度和透明，在-100℃至+150℃之间保持其性能。它具有非常高的尺寸稳定性；当暴露于沸水或+150℃的空气或蒸汽时，尺寸改变通常低于0.1％。其玻璃转变温度为185℃。在化学上，聚砜由C27H22O4S重复单元组成。它通过双酚A与双(4-氯苯基)砜的逐步聚合，通过消除氯化氢形成聚醚而产生。
在范围为2-13的pH内，聚砜高度耐无机酸、碱和电解质。它对氧化剂具有抗性，因此它可通过漂白剂清洗。它还对表面活性剂和烃油具有抗性。它对低极性有机溶剂(例如，酮和氯化烃)，和芳烃不具有抗性。在机械性能方面，与聚碳酸酯相比，聚砜具有较高的抗压缩性，从而允许在高压下使用。可用玻璃纤维增强聚砜。所得复合材料具有两倍的拉伸强度并且模量增加三倍。
可在FDA认可的装置内使用聚砜。它目前常用于医疗器件、食品加工、供料体系和机动车与电子工业上。在所有可熔融加工的热塑性塑料中聚砜具有最高的使用温度。其耐高温性赋予其阻燃剂的作用，进而没有因通常添加阻燃剂而使其强度损失。它的高水解稳定性使得它可用于要求高压蒸煮和蒸汽灭菌的医疗应用和要求高使用温度的显示器应用上。
优选地，微结构化的聚砜光学膜包括光改向膜。使用光改向膜来改变入射光的方向和角展度，且光改向膜被广泛地用于后部照明的显示器体系，例如LCD和投影显示器中。与现有技术的聚碳酸酯聚合物相比，聚砜聚合物具有较低的CTE、较高的机械模量和较高的耐磨性，从而提供比聚碳酸酯更坚固的光改向膜。此外，聚砜聚合物在550nm下测量的折射指数为1.63至1.66。与折射指数通常为1.59的聚碳酸酯和丙烯酸酯聚合物相比，1.63至1.66的折射指数提供典型的光改向膜的改进的同轴增益。优选的光改向膜选自漫射膜、光准直膜、光转向膜、回射(retro-reflective)膜和反转反射(trans-reflective)膜。
本发明可用的聚砜的特征在于具有用下式(I)表示的重复基团，和由起始材料决定的端基。
Figure S2007101821886D00071
其中各R和R’是H或烷基，例如甲基或乙基，或苯基；和
各R1-R4独立地代表氢或一个或更多个独立选择的环取代基团。
合适地，R和R’是甲基，和各R1-R4代表氢。端基取决于反应物且公开于背景技术的参考文献中，制造方法公开于US5611985中。
除非另有说明，使用术语“取代”或“取代基”是指除了氢以外的任何基团或原子。除非另有说明，当提到含有可取代的氢的基团、化合物或化学式时，它还打算不仅包括未取代形式，而且包括被本申请提及的任何一个或多个取代基进一步取代的形式，只要该取代基没有破坏应用所需的性能即可。合适地，取代基可以是卤素或者可以通过碳、硅、氧、氮、磷或硫的原子键合到分子的其余部分上。取代基可以是例如卤素，例如氯、溴或氟；硝基；羟基；氰基；羧基；或可进一步被取代的基团，例如烷基，其中包括直链或支链或环状烷基，例如甲基、三氟甲基、乙基、叔丁基、3-(2，4-二叔戊基苯氧基)丙基、环己基和十四烷基；链烯基，例如乙烯、2-丁烯；烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、2-甲氧基乙氧基、仲丁氧基、己氧基、2-乙基己氧基、十四烷基氧基、2-(2，4-二叔戊基苯氧基)乙氧基和2-十二烷基氧基乙氧基；芳基，例如苯基、4-叔丁基苯基、2，4，6-三甲基苯基、萘基；芳氧基，例如苯氧基、2-甲基苯氧基、α-或β-萘基氧基，和4-甲苯基氧基；碳酰胺基，例如乙酰胺基、苯甲酰胺基、丁酰胺基、十四烷酰胺基、α-(2，4-二叔戊基苯氧基)乙酰胺基、α-(2，4-二叔戊基苯氧基)丁酰胺基、α-(3-十五烷基苯氧基)己酰胺基、α-(4-羟基-3-叔丁基苯氧基)十四烷酰胺基、2-氧代-吡咯烷-1-基、2-氧代-5-十四烷基吡咯烷-1-基、N-甲基十四烷酰胺基、N-琥珀酰亚胺基、N-苯甲酰亚胺基、2，5-二氧代-1-噁唑烷基、3-十二烷基-2，5-二氧代-1-咪唑基和N-乙酰基-N-十二烷基氨基、乙氧基羰基氨基、苯氧基羰基氨基、苄氧基羰基氨基、十六烷基氧基羰基氨基、2，4-二叔丁基苯氧基羰基氨基、苯基羰基氨基、2，5-(二叔戊基苯基)羰基氨基、对-十二烷基苯基羰基氨基、对-甲苯基羰基氨基、N-甲基脲基、N，N-二甲基脲基、N-甲基-N-十二烷基脲基、N-十六烷基脲基、N，N-双十八烷基脲基、N，N-二辛基-N`-乙基脲基、N-苯基脲基、N，N-二苯基脲基、N-苯基-N-对甲苯基脲基、N-(间十六烷基苯基)脲基、N，N-(2，5-二叔戊基苯基-N`-乙基脲基和叔丁基碳酰胺基；磺酰胺基，例如甲磺酰胺基、苯磺酰胺基、对甲苯磺酰胺基、对十二烷基苯磺酰胺基、N-甲基十四烷基磺酰胺基、N，N-二丙基-氨磺酰基氨基和十六烷基磺酰胺基；氨磺酰基，例如N-甲基氨磺酰基、N-乙基氨磺酰基、N，N-二丙基氨磺酰基、N-十六烷基氨磺酰基、N，N-二甲基氨磺酰基；N-[3-(十二烷基氧基)丙基]氨磺酰基、N-[4-(2，4-二叔戊基苯氧基)丁基]氨磺酰基、N-甲基-N-十四烷基氨磺酰基和N-十二烷基氨磺酰基；氨基甲酰基，例如N-甲基氨基甲酰基、N，N-二丁基氨基甲酰基、N-十八烷基氨基甲酰基、N-[(2，4-二叔戊基苯氧基)丁基]氨基甲酰基、N-甲基-N-十四烷基氨基甲酰基和N，N-二辛基氨基甲酰基；酰基，例如乙酰基、(2，4-二叔戊基苯氧基)乙酰基、苯氧基羰基、对十二烷基氧基苯氧基羰基甲氧基羰基、丁氧基羰基、十四烷基氧基羰基、乙氧基羰基、苄氧基羰基、3-十五烷基氧基羰基和十二烷基氧基羰基；磺酰基，例如甲氧基磺酰基、辛氧基磺酰基、十四烷基氧基磺酰基、2-乙基己氧基磺酰基、苯氧基磺酰基、2，4-二叔戊基苯氧基磺酰基、甲基磺酰基、辛基磺酰基、2-乙基己基磺酰基、十二烷基磺酰基、十六烷基磺酰基、苯基磺酰基、4-壬基苯基磺酰基和对甲苯基磺酰基；磺酰基氧基，例如十二烷基磺酰基氧基和十六烷基磺酰基氧基；亚磺酰基，例如甲基亚磺酰基、辛基亚磺酰基、2-乙基己基亚磺酰基、十二烷基亚磺酰基、十六烷基亚磺酰基、苯基亚磺酰基、4-壬基苯基亚磺酰基和对甲苯基亚磺酰基；硫基(thio)，例如乙硫基、辛硫基、苄硫基、十四烷基硫基、2-(2，4-二叔戊基苯氧基)乙硫基、苯硫基、2-丁氧基-5-叔辛基苯硫基和对甲苯硫基；酰氧基，例如乙酰氧基、苯甲酰氧基、十八烷酰氧基、对十二烷基酰胺基苯甲酰氧基、N-苯基氨基甲酰氧基、N-乙基氨基甲酰氧基和环己基羰基氧基；胺，例如苯基苯胺基、2-氯苯胺基、二乙基胺、十二烷基胺；亚氨基，例如1(N-苯基酰亚胺基)乙基、N-琥珀酰亚胺基或3-苄基乙内酰脲基；磷酸酯基，例如磷酸二甲酯和磷酸乙基丁基酯；亚磷酸酯，例如亚磷酸的二乙酯和二己酯；杂环基团、杂环氧基或杂环硫基，其中各自可被取代且含有由碳原子和选自氧、氮和硫中的至少一个杂原子组成的3-7元杂环，例如吡啶基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、噻唑基、噁唑基、咪唑基、吡唑基、吡嗪基、嘧啶基、吡咯烷酮基(pyrolidinonyl)、喹啉基、异喹啉基、2-呋喃基、2-噻吩基、2-苯并咪唑基氧基或2-苯并噻唑基；季铵，例如三乙铵；和甲硅烷氧基，例如三甲基甲硅烷氧基。
视需要，取代基本身可进一步被所述的取代基取代一次或更多次。
本发明的聚砜聚合物优选包括重均分子量小于27,000，更优选重均分子量5000至21,000的聚砜聚合物。已发现，通过利用显著较低的分子量形式的聚砜来改进聚合物的重现精度。典型的商购聚砜的重均分子量为40,000至100,000。与重均分子量为63,000的可商购形式的聚砜相比，通过利用重均分子量小于27,000的聚砜形式，在熔体浇铸复制工艺中获得高的重现精度。此外，与可商购的聚砜形式相比，较低分子量的聚砜显著降低了获得高重现精度所要求的温度和压力。已表明复制工艺的温度和压力的降低将显著改进微结构构图工具的寿命。另外，已发现，由高分子量聚砜形成部件(feature)所使用的高的复制压力常常导致聚合物不想要的双折射和不希望的机械不稳定性，例如残留应力，或在压花的情况下，可出现引起膜卷曲的不希望的应力梯度。重均分子量小于4000的聚砜导致不希望的机械性能损失和脆度。
优选地，本发明的膜的重现精度百分数大于80％，更优选大于90％，最优选大于95％。对于在LCD显示器件中使用的光改向微结构来说，常常要求高的重现精度。较高的重现精度通常产生较高性能的膜，且在使用低分子量聚砜聚合物的情况下，重现精度获得显著改进。例如，在80％至90％复制(微结构高度)的90度棱镜光改向膜的轴向(on-axis)增益之差可多达15％。轴向(on-axis)亮度增加15％在增加LCD显示器的亮度方面是非常显著的。
在本发明的一个实施方案中，光学膜是光改向膜。与含聚碳酸酯或丙烯酸酯聚合物的现有技术的光改向膜相比，含聚砜的光改向膜在光学效率、机械模量、CTE(热膨胀系数)和耐磨性方面具有优势。在本发明的一个实施方案中，光改向结构与光学膜一体化。优选一体化的(integral)光学结构，这是因为与没有与膜一体化的光改向结构相比，它们光学有效。此外，一体化的结构倾向于坚固地固定到膜上，因此不可能容易地从膜中错位。本发明的一体化的结构还有效地使透射光准直。在本发明的一个实施方案中，优选的微结构具有形成脊线(ridgeline)的两个侧面或多个侧面，其中表明通过使相对于准直膜底部以浅的角度进入该部件的光循环，所述脊线提供有效的光准直。
一体化的部件(integral feature)的深度优选10至50微米。从弯曲的一体化部件的脊线到弯曲的一体化部件底部测量弯曲的一体化部件的深度。小于8微米的深度产生亮度低的准直膜，因为与大于8微米的一体化部件相比，具体地涉及该部件顶点面积(apex area)的未构图面积量大。难以制造深度大于55微米的部件，因为通常要求较高的压力形成较大的部件。
一体化部件的宽度优选20至100微米。当元件具有大于130微米的宽度时，它们变得足够大，以致于观察者可透过液晶显示器看到它们，从而有损于显示器的质量。当元件的宽度小于12微米时，部件的脊线宽度占该部件宽度的比例较大。这一脊线典型地变平，且不具有与元件其余部分相同的光整形(shaping)特征。相对于元件的宽度，脊线宽度量的增加将降低膜的性能。更优选地，弯曲的一体化部件的宽度为15至60微米。已表明这一范围提供良好的光整形特征且观察者不可能透过显示器看到。在显示器件设计中所使用的具体宽度部分地取决于液晶显示器的像素间距。应当选择元件的宽度以有助于波纹图案最小化。
沿着突出的脊线测量的一体化部件的长度优选800至3000微米。当长度尺寸变长时，图案变为一维的且可形成波纹图案(moiré pattern)。当图案缩小时，屏幕增益(screen gain)下降，因此不是令人感兴趣的。已发现弯曲的一体化部件的这一长度范围将降低不想要的波纹图案，并同时提供高轴向亮度。
在另一优选的实施方案中，沿着突出的脊线测量的一体化部件优选100至600微米。当一体化部件的长度尺寸下降时，形成波纹图案的倾向也下降。已表明这一范围的一体化部件长度将显著地降低在显示器件中遇到的不想要的波纹图案，同时提供同轴亮度。
本发明的一体化部件优选重叠。通过重叠弯曲的一体化部件，观察到波纹图案的有利减少。优选地，本发明的弯曲的一体化部件随机放置且彼此平行。这引起脊线通常在相同方向上校准。优选具有通常取向的脊线，以便当在液晶背面照明体系中使用时，膜在一个方向上比在其它方向上更加准直，这将产生更高的轴向增益。优选随机分布弯曲的一体化部件，以消除与液晶显示器的像素间距的任何干扰。这一随机化可包括光学元件的尺寸、形状、位置、深度、取向、角度或密度。这使得不需要漫射器层来消除网纹和类似的影响。
至少一些一体化部件可横跨膜的出射表面成组排列，且在每一组中的至少一些光学元件具有不同的尺寸或形状特征，对于跨膜变化的每一组来说，所述不同的尺寸或形状特征将共同产生平均的尺寸或形状特征，以得到在任何单一的光学元件的加工误差以外的平均特征值，并消除网纹和与液晶显示器的像素间距的干涉影响。另外，可使至少一些一体化部件相对于彼此按不同角度取向，以对膜沿着两个不同轴再取向/改向光的能力加以定制。对于膜的增益性能来说，重要的是当使部件随机化时，避免平面的、非刻面(unfaceted)表面区域。对于假随机放置的这些部件来说，存在避免非刻面或平面区域的算法。
优选地，该一体化部件具有在该部件的最高点处表示90度夹角的截面。已表明对于光准直膜来说，90度峰值角度产生最高的轴向亮度(on-axis brightness)。90度角度具有一定的范围，已发现，88-92度产生类似的结果，且可以使用，轴向亮度损失很少到没有损失。当峰值角度小于85度或大于95度时，光准直膜的轴向亮度下降。由于夹角优选90度，和宽度优选15-30微米，因此弯曲的楔形部件优选具有7至30微米的最大部件脊线高度。已表明这一楔形元件的高度范围提供高的轴向增益(on-axis gain)和网纹降低。
一体化部件具有10至55微米的平均间距。平均间距是在两个相邻部件的最高点之间的平均距离。平均间距不同于该部件宽度，这是因为该部件的尺寸可以变化且它们重叠、交叉且随机布置在膜表面上，以降低网纹并确保在膜上不存在未构图的区域。优选在膜上具有小于0.1％未构图的区域，这是因为未构图的区域不具有与楔形元件相同的光学性能，从而导致性能下降。
图2、3和4是根据实施例的实施方案，优选的微结构的放大顶视图。图2示出了一种微结构，它包括具有一个曲面和具有界限分明的脊线的一个平坦表面的单独的光学元件。图3示出了具有周期性的线性微结构。图4示出了兼有重叠和交叉的单独的光学元件。
优选地，本发明的聚合物膜具有介于1.3至2.0的轴向增益。本发明的光准直膜使高的轴向增益与降低的网纹相平衡。已表明LCD制造者优选至少1.3的轴向增益来显著增加显示器的亮度。大于2.2的轴向增益，虽然提供高的轴向增益，但具有非常有限的视角。此外，通过一体化部件提供的大于2.2的轴向增益引起在典型的LCD背面照明中高的循环度，从而导致输出光的全面损失，这是因为在LCD背面照明中循环的光因吸收、不想要的反射和光从典型的LCD背面照明单元的表面泄漏出导致损失。
含有一体化部件的光改向膜优选具有10至60度的半角。半角定义为与膜垂直的线和通过照明度为膜的轴向亮度50％时的点所画的线的交叉所产生的角度。半角描述了亮度的径向分布，从而定义了亮度下降50％时的点。已表明利用一体化部件来提高入射光亮度的大于70的半角没有提供足够的轴向亮度。小于8度的半角尽管提供较高的轴向亮度，但缺点是循环不充分，且没有提供足够宽的照明以供宽视角应用，例如电视。
优选地，一体化部件的粗糙度Ra小于30纳米。表面粗糙度是峰部与凹部平均距离用于表面粗糙量度。膜的表面粗糙度与形成精确的一体化部件所使用的工具的表面粗糙度直接相关。磨损的工具、高的工具供料速度或精密仪器表面的损坏可能造成表面粗糙。已表明大于35纳米的表面粗糙度将降低一体化部件的准直效率。与光输出的递增式增加相比，小于5纳米的一体化部件的表面粗糙度在成本上不合理。
与一体化部件相对的一侧的表面粗糙度优选具有小于30纳米的表面粗糙度。与一体化部件相对的一侧的表面粗糙度可来自于聚合物浇铸表面的粗糙度、不想要的聚合物收缩率或在运输膜的过程中表面的划痕。已表明大于35纳米的表面粗糙度将通过产生入射光的不想要的漫反射，降低光改向膜总的输出。与光输出的相对小的增加相比，小于5纳米的表面粗糙度在成本上不合理。
在本发明另一实施方案中，膜优选包括基层和在其至少一个表面上含微结构的微结构化的层，其中仅仅微结构化的层包括聚砜。如前所述，当显示器继续增加视野区域时，光改向层的尺寸也将增加。随着尺寸增加，在光学结构体上产生的压力增加且该结构体可弯曲或变弯。这可改变光学结构体的光学性能且可有害地影响图像的光学质量或光源的性能。因此，选择基层具有某一厚度且由为光学结构体的其它层提供刚度的材料制造基层。在实施例的实施方案中，基层的厚度为约250微米，弹性模量为约2GPa。基层优选包括Tg大于120℃的聚合物。Tg大于120℃的聚合物基片提供对热梯度的抗性，所述热梯度典型地存在于后部照明的显示器体系中并且由此提供优异的热稳定性。
除了所需的机械和热性能以外，基层可相对无色且基本上透明。在实施例的实施方案中，基层的透射率大于约0.85。在具体的实施方案中，基层的透射率大于约0.88，且可以大于约0.95。此外，在实施例的实施方案中，基层的b*值(在Commission on Illumination(CIE)标尺上测量)为约-2.0到约+2.0。可使用蓝色的着色剂，例如染料和颜料，沿着蓝-黄轴调节光学元件的颜色。消费者在感性上偏好具有微蓝色的光学元件而不是黄色的光学元件，因为若在LCD显示器件中所使用的光学膜具有蓝色色调，则在LCD显示的图像中“白色”倾向于具有蓝色色调。
透明基层可用于在透光模式中使用的光学结构体上。在其它实施例实施方案中，有益的是基层基本上不透明。在基础材料具有高重量百分数的白色颜料，例如TiO2或BaSO4，基层含有空气孔隙或者基层含有或者具有含反射金属(例如铝或银)的层的情况下，不透明层提供高的反射率。对于LCD显示器、漫射镜或反转反射元件(transflective element)的背面反射器来说，可使用不透明的基层。
在实施例的实施方案中，基层是一种热塑性材料。在具体的实施方案中，基层可以是聚碳酸酯、聚苯乙烯、取向聚酯或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。这些材料仅仅是例举性的。基础材料可以是提供如前所述的材料性能的其它材料。这些材料包括，但不限于，三乙酸纤维素、聚丙烯、PEN或PMMA。
以上使用的聚砜聚合物典型地对预浇铸的聚合物片材，特别是取向的半晶体聚合物片材的粘合性差。优选地，提供粘合层粘合聚砜微结构和基层，从而允许两种不类似的聚合物材料连接成一个结构体。使用不类似的材料允许例如光学结构在宽的操作温度范围内机械稳定并且一直具有所需的光学性能，例如高的透光率、低的变色(coloration)和高的表面光滑度。本发明的粘合层提供预成形的聚合物片材和熔融浇铸的聚合物之间的优良粘合性。现有技术的粘合层典型地促进室温涂布的聚合物和取向片材之间的粘合，本发明的粘合层提供温度显著高于聚合物Tg的熔融浇铸的聚合物，例如聚碳酸酯与取向的预成形的聚合物片材之间优良的粘合性。本发明的粘合层提供在聚合物浇铸时刻，熔融浇铸的聚合物层的粘合性，从而允许熔融浇铸的聚合物有效地通过基于织物的制造工艺传输，并提供足够的粘合性，使得能应用于苛刻的电子显示器，例如LCD、有机发光二极管(OLED)和柔性电-润湿(elctro-wetting)显示器中使用。
另外，可利用本发明的粘合层提供抗静电层，所述抗静电层将降低在具有两种不同材料的聚合物膜上静电荷的累积。已表明在光学膜上静电荷的累积将吸引不想要的气载粒状物，所述粒状物可在显示器件中产生缺陷。此外，可利用本发明的粘合层，提供光漫射(light diffusion)装置，从而便于可见光漫射进入聚合物光学元件内。通过在粘合层内添加光漫射装置，膜可具有双重功能，从而不需要单独的光漫射膜。
作为例举，粘合层可以是丙烯酸类树脂、聚氨酯、聚醚酰亚胺(PEI)或聚(乙烯醇)PVA。更优选，当基层包括取向PET和光学层包括聚碳酸酯时，粘合层是聚乙酸乙烯酯-乙烯共聚物或单体比为15/79/6的聚丙烯腈-偏氯乙烯-丙烯酸共聚物。
在本发明另一实施方案中，膜优选包括至少两层聚砜层。通过具有至少两层聚砜层，可针对特定的光学或物理特征来单独地优化每一层。例如，可通过加入添加剂，例如抗静电材料、光学增亮剂或聚砜的共聚物，来改变每一层。特别地，已发现，聚砜微结构常常需要有特定的性能，例如不同于片材本体的折射指数或硬度。通过提供两层或更多层，微结构层的性能可以不同于可不具有相同要求的其余层。
在另一优选的实施方案中，膜优选包括两层，其中第一层的重均分子量小于21,000和第二层的重均分子量大于35,000。通过两层膜，重均分子量小于21,000的层可具有高的热流性能，进而具有高的重现精度，而重均分子量大于35,000的第二层可具有较低的机械本体变形性能，从而提供高的重现精度。此外，大于35,000的重均分子量倾向于具有较好的机械性能，从而导致与由重均分子量小于21,000的聚砜制造的单层膜相比，更为刚性的膜。实例如下所述：
                                     
重均分子量为20,500的构图聚砜层
                                     
重均分子量为49,300的聚砜层
                                     
在本发明另一优选的实施方案中，膜包括在一个表面上的导光部件(lightdirecting feature)和在与导光部件相对的表面上的光漫射部件。已发现，若导光膜结合光漫射膜一起使用的话，则导光膜常常具有改进的性能。通过在膜的一侧上提供漫射结构和在与光漫射结构相对的一侧上提供光改向部件，膜可受益于漫射元件且不需要额外的膜，从而减少重量并消除由包括单独的扩散膜导致的反射和吸收损失。在一个特别的实施方案中，光改向微结构包括具有脊线和约90度的夹角的单独的微结构和含平均粗糙度为0.4至1.0微米的基本上不对称微结构的漫射元件。
已表明添加添加剂到本发明的膜，膜的微结构，或者膜的非结构部分，或者这两个位置将进一步改进聚砜聚合物的性能。优选的添加剂选自着色化合物、剥离化合物、UV吸收剂、增塑剂、光学增亮剂、纳米尺寸的无机材料和耐火材料。
在优选的实施方案中，将微细的无机颗粒加入到聚砜聚合物中，以改变聚砜聚合物的光学或机械特征。微细的无机颗粒优选包括无机氧化物，和更优选金属氧化物。本发明的无机氧化物颗粒所需地形状基本上为球形，尺寸相对均匀(具有基本上单分散的尺寸分布)或通过共混两种或更多种基本上单分散分布的物质获得的多态分布(polymodal distribution)。进一步优选无机氧化物颗粒是且维持基本上未聚集状态(基本上离散)，因为聚集可导致散射光的大颗粒，从而降低光学质量。
可在本发明的光学元件中使用宽范围的胶态无机氧化物颗粒。代表性实例包括二氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化钒、氧化铬、氧化铁、氧化锑、氧化锡及其混合物。无机氧化物颗粒可包括基本上单一的氧化物，例如二氧化硅，氧化物的混合物，例如二氧化硅和氧化铝，或者另一类氧化物沉积在其上的一类氧化物的芯(或除了金属氧化物以外的材料芯)。
光学增亮剂是基本上无色、荧光的无机氧化物，它吸收紫外光且作为可见蓝光反射。实例包括，但不限于，4，4’-二氨基芪-2，2’-二磺酸的衍生物，香豆素的衍生物，例如4-甲基-7-二乙基氨基香豆素、1，4-双(邻氰基苯乙烯基)苯和2-氨基-4-甲基苯酚。在显示器中，后部紫外光源常常是UV光能源。通过在聚砜聚合物内掺入光学增亮剂，入射在聚砜膜上的透射的UV光能转化成有用的蓝光。
可在之前或之后用任何数量的涂层热塑性涂布或处理微结构或者微结构的相对侧，所述涂层可用于改进片材的性能，其中包括可印刷性，以提供蒸汽阻挡，使它们可热密封或改进粘合性。其实例是可印刷性用的丙烯酸涂层，热密封性能用的聚偏氯乙烯涂层。进一步的实例包括火焰、等离子体或电晕放电处理以改进可印刷性或粘合性。
聚砜聚合物可例如掺有添加剂或润滑剂，例如二氧化硅，以便在没有劣化光学特征的范围内改进膜的表面黏滑性(surface-slipperiness)，以随着入射角改变光的散射性能。这种添加剂的实例是有机溶剂，例如二甲苯、醇类或酮类，丙烯酸树脂的微粒，有机硅树脂或金属氧化物或填料。
聚砜聚合物可以是均聚物或共聚物。还可允许向本发明的组合物内添加至少一种选自热塑性树脂，例如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、改性聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚醚酮、甲酰胺-酰亚胺和类似物，和热固性树脂，例如酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺和类似物中的成员，除非其添加将对本发明目的引起负面影响。要理解上述材料中的一些可能与聚砜不相容，从而导致可见光透射率小于90％的光学膜。
图1是用来制造光学膜的装置的简化示意图。该装置包括挤出聚砜聚合物103的挤出机101。该装置还包括含有微结构的有图案的辊(patterned roller)105，所述微结构将在光学层113内形成光学部件。另外，该装置包括提供压力迫使材料103进入有图案的辊105内的压力辊107，和辅助从有图案的辊105中除去材料113的剥离辊(stripping roller)111。
在操作中，迫使基层109和熔融挤出材料103一起在压力辊107和有图案的辊105之间。在实施例的实施方案中，基层109是取向的聚合物片材。此外，聚砜103形成光学层113，所述光学层113在通过有图案的辊105和压力辊107之间之后包含光学部件。或者可在挤出机101中共挤出粘合层与聚砜103。共挤出提供两层或更多层的优势。可选择共挤出的粘合层，以提供对基层109和光学层103最佳的粘合，从而产生比单层更高的粘合性。因此，迫使共挤出的粘合层和光学层与基层一起在压力辊107和有图案的辊105之间。在通过压力辊107和有图案的辊105之间之后，层113沿着辊111前进。在具体的实施方案中，层113是详细地描述的实施方案中的光学微结构。
在另一优选的实施方案中，聚砜103包括具有接触有图案的辊105的表层的共挤出的聚合物层，所述表层的熔体指数比共挤出的结构体中的其余层大50％。已发现，高流动性的表层有助于聚合物的重现精度。除了表层以外的层可具有低得多的熔体指数，从而形成机械硬度更大的光学膜，它较好地适合于耐受显示器件的苛刻度。
有图案的辊105优选包括含有所需微结构的金属辊。该微结构可以机械或者随机地沉积在辊的表面上。已经表明已知技术，例如金刚石车削、珠粒喷砂(bead blasting)、压花、微型压印或电机械镂刻产生可接受的宏观结构。另外，可在微结构上电镀薄的致密铬，从而得到与不使用电的情况下涂覆的镀层或涂层(即，无电镀镍等)相比，更优越的粘结。0.25微米的最小沉积厚度防止常常困扰于电化学镀覆的氢气累积。薄的致密铬是硬质铬，它如此薄，以致于它尚未累积足以引起龟裂的应力，因此具有良好的耐腐蚀性。它在金属微结构表面上均匀地沉积致密的高铬、非磁性合金。另外，表明与没有添加薄的致密铬的金属微结构相比，薄的铬增加润滑度，防止磨损，改进耐磨性，具有低的摩擦系数，提供优良的耐擦(anti-seizure)特征并具有较低的耐腐蚀性，从而允许有图案的辊耐受聚砜聚合物所要求的加工温度。
优选地，聚砜聚合物熔体103的重均分子量小于27,000。与重均分子量大于50,000的聚砜聚合物相比，通过提供重均分子量小于27,000的聚砜聚合物，有图案的辊105内的部件的重现精度得到显著改进。较低的分子量允许聚砜聚合物在小于0.25秒的停留时间下较好地流动到在辊105上存在的微结构内。采用小于0.25秒的停留时间熔融挤出构图聚砜聚合物材料便于在卷装进出(roll toroll)结构内有效和低成本地生产微结构化的聚砜材料，从而使得微结构化的聚砜能在成本敏感的液晶显示器的背面照明组件内使用。
优选地，加热辊105到大于200℃的温度。高于200℃和小于400℃的温度使得聚砜聚合物保持在聚合物的Tg以上，从而进一步提高聚砜聚合物的重现精度。重均分子量小于27,000和辊105的温度高于200℃的结合为高宽比(微结构的高度与微结构的宽度之比)大于0.5和最多5.0的微结构提供高的重现精度，而这被认为是使用聚砜不可能获得的。
本发明可结合任何液晶显示器件使用，以下公开了所述液晶显示器件的典型布局。液晶(LC)广泛地用于电子显示器中。在这些显示器体系中，LC层位于偏振器(polarizer)层和检偏器(analyzer)层之间，且具有导向器，透过该液晶层后相对于法向轴发生方位角扭转。使检偏器这样取向，以使其吸收轴垂直于偏振器的吸收轴。通过偏振器偏振的入射光通过液晶池受到液晶内分子取向的影响，而所述分子取向可通过在液晶池上施加电压而改变，通过利用这一原理，可控制从外部源透射的光，其中包括环境光。实现这一控制所要求的能量通常比在其它显示器类型，例如阴极射线管中所使用的发光材料所要求的能量少得多。因此，LC技术用于许多应用，其中包括，但不限于其中重量轻、能耗低和操作寿命长是重要特征的数字式手表、计算器、便携式计算机、电子游戏机。
有源基质的液晶显示器(LCD)利用薄膜晶体管(TFT)作为驱动每一液晶像素的开关器件。这些LCD可无串扰地显示较高清晰度的图像，这是因为可选择性地驱动单独的液晶像素。光学干扰模(ptical mode interference，OMI)显示器是液晶显示器，它“通常为白色”，亦即，在关闭状态下，光透过显示器层。使用扭转向列型液晶的LCD的操作模式大致分成双折射模式和光学旋转模式。“膜补偿的超级扭转向列型”(FSTN)LCD通常为黑色，亦即当没有施加电压时，在关闭状态下，光的透射被抑制。据报道，OMI显示器具有较快速的应答时间和较宽的操作温度范围。
来自白炽灯或者太阳的普通光被随机偏振，亦即它包括在所有可能的方向上取向的波。偏振器是二色材料，它通过从入射光束中选择性地除去两个垂直平面的偏振组分之一，起到将随机偏振(“未偏振”)的光束转化成偏振光束的作用。线性偏振器是液晶显示器(LCD)器件的一个关键组件。
液晶显示器器件包括具有选自例如有源基质驱动和简单基质驱动中的驱动方法和选自例如扭转向列型、超级扭转向列型、铁电液晶和抗铁电液晶模式中的液晶模式的结合的显示器器件，然而，本发明不限于上述结合。在一个液晶显示器器件中，本发明的取向膜需要布置在背面照明的前面。本发明的小透镜漫射膜可在整个显示器上均分液晶显示器件的光，这是因为膜具有优良的光散射性能来扩散光，在所有方向上得到优良的可视性。尽管可甚至通过单一使用这种小透镜漫射膜来实现上述效果，但可组合使用多个膜。可按照透射模式在LCD材料之前放置均质化(homogenenizing)的小透镜漫射膜，以分配光和使之更加均匀。本发明作为光源变性(de-structuring)器件具有重要的用途。在许多应用中，希望从光源本身的输出中消除在一些应用中可能具有问题的灯丝(filament)结构，这是因为在整个样品上分配的光将会变化且这不是所需的。此外，在替换光源之后，光源灯丝或电弧的取向变化可产生错误和易误解的读数。在光源和检测器之间放置的本发明的膜可从光源的输出中消除任何痕量的灯丝结构，因此引起从光源到光源均相同的均匀输出。
可使用聚砜微结构化的膜，通过提供视需要导引的令人愉悦的均质化的光来控制舞台灯光。在舞台和电视制作中，必需使用宽范围的各种舞台灯光，以实现合适的灯光所需的所有不同的效果。这将要求使用许多不同的灯，这是不方便且昂贵的。在灯上放置的本发明的膜可在需要的地方得到无限灵活的分散光。结果，可准确地照明几乎任何目标(移动与否和任何形状)。
可使用通过将由金属膜等组成的反射层施加到本发明的聚砜结构化膜上形成的反射膜例如作为交通信号灯的回射元件。它可在应用到汽车、自行车、个人等情形中使用。
本发明的聚砜结构化的膜也可在法律强制和安全体系的领域中使用，以便在整个安全区域上均化来自激光二极管(LD)或发光二极管(LED)的输出，为红外(IR)检测器提供更高的对比度。也可使用本发明的膜，从利用LED或LD源的器件，例如钞票读取器或皮肤处理器件中除去结构。这得到更大的精确性。
如果光纤元件中的一个在外科手术过程中受损，那么固定在外科医生帽子上的光纤照明组件会在外科手术区域产生扰乱的强度变化。在纤维束末端处放置的本发明的聚砜结构化的膜使从来自其余纤维中的光均匀化并从投射在患者身上的光中消除任何痕量的破碎纤维。标准的毛玻璃漫射体在该应用中不太有效，由于明显的背散射而导致的透光率损失。
也可使用本发明的聚砜结构化的膜，通过破坏光源的灯丝或电弧，均匀地照亮显微镜下的样品，从而得到被均匀照亮的视野。也可使用该膜，使通过纤维扩散的各种模式，例如来自螺旋模式纤维的光输出均匀化。
本发明的聚砜结构化的膜也具有重要的建筑用途，例如为工作和生活空间提供充足的光。在典型的商业应用中，使用便宜的透明聚合物漫射膜以帮助将光漫射到整个空间内。替代这些常规漫射器之一的本发明的均化膜提供更加均匀的光输出，结果光在整个空间内均匀地漫射到所有角度上且没有热斑，同时对商业灯光中遇到的高温具有抗性。
也可使用本发明的聚砜结构化的膜漫射光线来照亮工艺品。透明的聚合物膜漫射体提供合适尺寸和导向的孔隙以最理想的方式来描绘工艺品。
此外，本发明的聚砜结构化的膜可广泛地用作光学设备(例如显示器件)的部件。除了液晶显示器件的背面照明体系的前述光散射板以外，例如，本发明光学薄膜可在反射液晶显示器件中用作与反射薄膜(例如金属薄膜)层压的光反射板；或者在将所述金属薄膜放置到液晶显示器件背面(与观察者相反一面)时，本发明光学薄膜可置于液晶显示器件的前面(观察者这一边)作为前漫射膜。。通过层压由以ITO膜为代表的氧化铟组成的透明导电层，本发明的聚砜结构膜可用作电极。若该材料用于形成反射屏，例如正面投影屏，则将光反射层施加到透明的聚合物膜漫射体上。
透明的聚合物漫射膜的另一应用是背面投影屏，它通常理想地以大面积将图像从光源投影到屏幕上。电视在垂直方向上的视角通常小于在水平方向上的视角。漫射膜起到漫射光，增加视角的作用。
本发明的实施方案可提供微结构化的聚合物膜，它更加容易精确地复制，抗划，不容易熔融且比较容易切割。
下述实施例阐述本发明的实施。它们不打算作为本发明所有可能变化的穷举。除非另有说明，份数和百分数以重量计。
实施例
实施例1
在这一实施例中，通过利用图1所示的方法，在构图的金属辊和压力辊之间熔融挤出聚砜聚合物，使分子量不同的数种等级的聚砜聚合物形成图案。这一实施例表明当聚砜聚合物的分子量下降时，光改向微结构高度的重现精度增加。
通过包括在铜辊表面上电镀光亮的镍层这一步骤的方法，制造有图案的辊。使用金刚石工具，在镍的表面内电-机械地雕刻单独的透镜。透镜的高度为35微米、宽度为32微米和长度为1200微米。透镜具有脊线且顶角为约90度。顶点具有0.78微米的平面(flat)。图2示出了在辊内电-机械地雕刻的微结构的一般形状。
使用上述有图案的辊，通过利用图1所示的方法，从熔体挤出狭缝模中熔融挤出下述聚砜聚合物，产生125微米厚的有图案的聚合物膜。
聚合物A：重均分子量为48,400的聚砜聚合物
聚合物B：重均分子量为37,700的聚砜聚合物
聚合物C：重均分子量为22,300的聚砜聚合物
使用上述聚砜聚合物，形成三种微结构化的膜(对应于以上使用的聚砜聚合物)。有图案的辊的温度为210℃，并以8延米(linear meter)/分钟的速度连续形成微结构化的膜。在高的放大倍数下使上述微结构化的膜形成图像，并且光学测量透镜的顶点宽度和透镜的高度。重现精度是聚合物充分地复制标准工具(在该实施例中，为有图案的金属辊内的电-机械雕刻的透镜)能力的量度。由于在辊内的雕刻透镜包含0.78微米的平面，因此100％的重现将导致具有0.78微米平面的聚砜透镜。大于0.78微米的平面表示小于100％的重现率。该实施例中聚砜微结构膜的层结构是：
                             
微结构的聚砜透镜
                                 
聚砜
                                   
下表1中列出了形成实施例的光改向膜所使用的每一聚砜聚合物的以微米为单位测量的平面宽度、透镜高度和所计算的透镜高度的重现精度％：
表1：
聚合物  重均分子量  平面宽度(微米)  透镜高度(微米)  ％透镜高度的重现精度
聚合物A  48,400  16.3  17.9  51％
聚合物B  37,700  8.7  29.4  84％
聚合物C  22,300  1.21  34.3  98％
表#1所列结果清楚地证明对于图1所示的熔融挤出构图工艺来说，较低平均分子量的聚砜聚合物对透镜高度和平面宽度均具有较高的重现精度(高的重现率％)。对于以上所述的精确的光学透镜来说常常要求高的重现精度。透镜的功能取决于待复制的透镜的能力。较低重均分子量的聚砜聚合物，特别是聚合物C，提供优良的熔体流动特征，且在8延米/分钟的构图线速度下，能流动到98％的透镜几何形状内，从而使得能制造有效和低成本的膜。此外，重均分子量为22,300的聚砜聚合物在机械或光透射性方面不具有任何可测量的损失。
尽管上述实施例涉及特定的光改向微结构，但其它聚砜微结构，例如光漫射微结构，光转向微结构，回射微结构和反转反射微结构可用于诸如液晶器件之类的显示器件。此外，高重现精度的微结构聚砜聚合物也可用于磨蚀应用、防滑应用、微流体通道、成像载体、包装材料等。
在本说明书中提到的专利和其它出版物的全部内容在此通过参考引入。特别参考一些优选的实施方案，详细地描述了本发明，但要理解，可在本发明的精神和范围内进行各种变化和改性。
部件列表
101挤出机
103熔融挤出的聚砜
105有图案的辊
107压力辊
109基层
111辊
113微结构

Claims (20)

1.一种膜，它包括在其至少一个表面上的微结构，其中所述膜包含聚砜聚合物。
2.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述膜是光学膜，该光学膜在其至少一个表面上包含一体的光改向微结构。
3.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述聚砜的特征在于具有下式(I)表示的重复基团：
Figure S2007101821886C00011
其中各R和R’是H或烷基，例如甲基或乙基，或苯基；和
各R1-R4独立地代表氢或一个或多个独立选择的环取代基团。
4.如权利要求3所述的膜。其特征在于，R和R’是甲基，各R1-R4代表氢。
5.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述聚砜的重均分子量小于27,000。
6.如权利要求5所述的膜，其特征在于，所述聚砜的重均分子量为5,000-21,000。
7.如权利要求2所述的膜，其特征在于，所述光改向微结构包括具有脊线的单独元件。
8.如权利要求2所述的膜，其特征在于，所述光改向微结构是线性棱镜结构体。
9.如权利要求1所述的膜，其特征在于，它包括基层和在其至少一个表面上包含微结构的微结构化的层，其中仅仅微结构化的层包含聚砜聚合物。
10.如权利要求2所述的膜，其特征在于，它包括基层和在其至少一个表面上包含光改向微结构的光改向层，其中仅仅光改向层包含聚砜聚合物。
11.如权利要求10所述的膜，其特征在于，所述基层包含Tg大于120℃的聚合物。
12.如权利要求1所述的膜，其特征在于，它还包含选自着色化合物、剥离化合物、UV吸收剂、增塑剂、光学增亮剂、纳米尺寸的无机材料和耐火材料的添加剂。
13.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述微结构的高度为5至100微米。
14.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述膜包括两层，其中第一层的重均分子量小于21,000，和第二层的重均分子量大于35,000。
15.一种形成权利要求1所述的膜的方法，该方法包括将聚砜聚合物连续熔融浇铸到有图案的加热辊上，和冷却所述聚砜聚合物，同时使所述聚砜聚合物与所述加热辊接触，所述加热辊具有与所需图案的底片相对应的图案。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述聚砜聚合物的平均分子量小于27,000。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，将所述加热辊加热到大于200℃的温度。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述有图案的加热辊含有单独的元件。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述有图案的加热辊包括最外表面，所述最外表面包含硬度大于80洛氏硬度C的铬。
20.一种液晶器件，它包括光源和在其至少一个表面上含多个表面结构体的聚砜聚合物膜，其中聚砜聚合物膜位于光源和偏振膜之间。
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