CN103163571A - 光学膜及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种光学膜，所述光学膜包含基膜、形成在所述基膜的一侧的脉动光传播图案和形成在所述基膜的另一侧的光收集图案，其中，所述光学膜不包含光传播颗粒。本公开还提供一种制造光学膜的方法。

Description

光学膜及其制造方法

技术领域

本发明涉及光学膜及其制造方法。

背景技术

偏振板包含能够在特定的方向偏振光的偏振器用于支持和保护偏振器的保护层。通常，通过用二色性碘染色聚乙烯醇膜，然后用硼酸或类似物交联所述聚乙烯醇膜而制造偏振器。

为提供光传播效应给光学膜，通过湿涂法，例如凹版印刷工艺、狭缝涂布工艺等，用包含光传播颗粒的树脂涂布基膜的一侧，然后，UV处理或热处理所述涂层，而形成光传播层。

这里，通过在膜表面的光传播颗粒的光散射以及由光传播颗粒和树脂之间的折射率的差异引起的内部折射获得光传播效应。根据光学膜的应用，使用至少一类光传播颗粒，并且所述光传播颗粒具有几到几十微米的大小，并且基于树脂的重量，含量为几到几十重量份。

此外，为达到在湿涂中粘度调节和外观的改善，基于树脂的重量，使用几到几十重量份的至少一种具有相对低的沸点的挥发性有机溶剂。这里，光传播颗粒分散于树脂和有机溶剂的混合物中。因此，由于根据涂布条件，光传播颗粒随时间的稳定性的劣化，光传播层的外观和特性劣化。

此外，在光学膜的制造中，光传播颗粒和有机溶剂可引起环境污染和健康问题。

发明内容

因此，本发明的一个方面提供了光学膜及其制造方法，其可克服例如由在光传播颗粒的分散状态中的稳定性的退化引起的光传播表面的外观和特性中的劣化的问题，允许容易地调节具有在其上形成有光传播图案的光学膜的表面的表面粗糙度、雾度值等，并可使用半-永久性的模子代替光传播颗粒和有机溶剂形成，从而确保环境友好、安全性和经济上的可行性。

本发明的一个方面提供一种光学膜，所述光学膜包含基膜，形成在所述基膜的一侧的脉动光传播图案，和形成在所述基膜的另一侧的光收集图案，其中，所述光学膜不包含光传播颗粒。

在一个实施方式中，所述光传播图案可具有1%至99%的平均雾度值。

在一个实施方式中，所述光传播图案可具有1.5%以内的雾度值的标准偏差。

在一个实施方式中，所述光传播图案可具有0.01μm至2μm的表面粗糙度Ra。

在一个实施方式中，所述光收集图案可具有80%或更高的亮度均匀性。

本发明的另一个方面提供一种制造光学膜的方法。所述方法包含：在模子上形成波状图案，将所述波状图案从所述模子转移到基膜的一侧以形成光传播图案，和在基膜的另一侧形成光收集图案。

在一个实施方式中，所述模子可为包括钢、铝和它们的合金中的至少一种的金属辊，或为包含第一涂层的金属辊，所述第一涂层包括镍、铜、铬、铝、它们的合金、陶瓷和DLC中的至少一种。

所述模子可进一步包括在所述第一涂层上的第二涂层。

所述第二涂层可包括镍、铜、铬、铝、它们的合金和陶瓷中的至少一种。

在一个实施方式中，通过喷砂、刻蚀、激光加工或钻所述模子形成所述模子的波状图案。

可用珠子进行所述喷砂1～50次。

通过混合一种或至少两种具有0.1μm至1,000μm的平均粒径的颗粒制备所述珠子。

所述珠子可选自有机珠子、无机珠子和包括所述有机珠子和所述无机珠子的复合珠子，所述有机珠子包括聚酯树脂、烯烃树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、丙烯醛-聚氨酯树脂、环氧树脂和硅树脂中的至少一种，所述无机珠子包括玻璃和陶瓷中的至少一种。

在一个实施方式中，所述基膜可包含聚酯树脂、烯烃树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、丙烯醛-聚氨酯树脂、环氧树脂和硅树脂中的至少一种。

在一个实施方式中，所述基膜可具有10μm至1000μm的厚度。

在一个实施方式中，所述光传播图案可具有1%至99%的平均雾度值和1.5%以内的雾度值的标准偏差。

在一个实施方式中，所述光传播图案可具有0.01μm至2μm的表面粗糙度Ra。

在一个实施方式中，所述光收集图案具有80%或更高的亮度均匀性。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施方式的光学膜的横截面视图；

图2为根据本发明的一个实施方式的在光学膜的制造中形成光传播图案的方法的流程图；和

图3根据本发明的一个实施方式的制造光学膜的方法的方案视图。

具体实施方式

现将详细说明本发明的实施方式如下。

现在，将参照图1，说明根据本发明一个实施方式的光学膜。图1为根据本发明的一个实施方式的光学膜的横截面视图。参照图1，光学膜100可包含基膜101，形成在基膜101的一侧的脉动光传播图案111和形成在基膜另一侧的光收集图案121。

基膜101可为单层或通过堆叠两个或更多层形成的多层。基膜101可由选自聚酯树脂、烯烃树脂、丙烯醛树脂、聚氨酯树脂、丙烯醛-聚氨酯树脂、环氧树脂、硅树脂等的单组分树脂或组合组分树脂组成。具体地，基膜可形成为一种树脂（单组分树脂）的单层，或为由两个或更多个种类的树脂形成的多层。然而，本发明不限于此，应用于光学膜的任何典型的膜可无限制地用作基膜。具体地，基膜可为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的单层。

根据应用的环境，基膜101可具有10μm to 1,000μm的厚度，但不限于此。

光传播图案111可形成在基膜101的一侧。在一些实施方式中，光传播图案111可形成在光传播层110的一侧上，光传播层110形成在基膜101的一侧。不考虑雾度值，光传播图案111可具有等于可见光波长或更大的表面粗糙度(Ra)，1%至90%、优选5%至85%的平均雾度值，和1.5%或更小、优选0.5%至1.5%的位置标准偏差。在常规的光传播图案中，随雾度值的增加分散度减小，从而引起标准偏差的增加。然而，在本发明的光传播图案中，不考虑雾度值的增加，标准偏差保持在基本上恒定的水平。这里，位置标准偏差可为在纵向或横向上离光学膜的起点0m、200m、400m、600m、800m和1,000m的点处测量的雾度值的标准偏差。

通过3D检测仪测量，光传播图案111可具有表面粗糙度0.01μm～2μm的Ra、0.1μm～5μm的Rz和1μm～10μm的Ry。在这个范围内，通过表面散射的扩散效率增加，从而改善屏蔽能力。光传播层110和光传播图案111可由UV固化树脂形成，例如包含具有丙烯醛基的低聚物、单体、光引发剂和添加剂的UV固化树脂。低聚物可包含聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸丙烯酸酯等，但不限于此。

光收集图案121可形成在基膜101的另一侧。在一些实施方式中，光收集图案121可形成在光收集层的120的一侧，光收集层的120形成在基板101的另一侧。光收集图案121在垂直于基膜101的方向上可具有三角形截面，但不限于此。即，只要其提供光收集功能，光收集图案121可具有任何截面形状，例如圆形、椭圆形、平截头体等。用BM-7亮度检测仪（Topcon有限公司）测量，光收集图案121可具有80%或更高的亮度均匀性。

光收集图案121可由UV固化树脂形成，例如包含具有丙烯醛基的低聚物、单体、光引发剂和添加剂的UV固化树脂。低聚物可包含聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸丙烯酸酯等，但不限于此。

现将参照图1～3，说明根据本发明的一个实施方式的制造光学膜的方法。

图2为根据本发明的一个实施方式的制造光学膜的方法的流程图。参照图2，制造光学膜的方法包含：在模子上形成波状图案(S1)、将波状图案从模子上转移到基膜的一侧以形成光传播图案(S2)，和在与形成光传播图案的一侧相对的基膜的另一侧上形成光收集图案(S3)。

在用湿涂法形成光传播图案的过程中，由于用包含光传播颗粒的聚合物树脂溶液在基膜上涂布光学膜（形成光传播图案），所以根据聚合物中光传播颗粒的分散状态涂布的光传播颗粒的分散可变得不稳定，从而引起光传播性能的劣化。相反，在根据本发明的方法中，当形成光传播图案时，未使用光传播颗粒以及用于分散光传播颗粒的聚合物树脂和挥发性有机溶剂，因此光学膜的光传播性能未受光传播颗粒分散状态的影响，从而改善了亮度均匀性。

参照图2，波状图案首先形成在模子上(S1)。模子可为包括钢、铝或它们的合金中的至少一种的金属辊。金属辊可包含第一涂层（例如镀层），该第一涂层（例如镀层）包括镍、铜、铬、铝、它们的合金、陶瓷、类金刚石碳(diamond-like carbon，DLC)等中至少一种的。由于具有第一涂层的辊具有比不含第一涂层的辊相对低的硬度，通过喷砂等可容易在其上面形成波状图案，并且雾度值可根据光学膜的应用容易地调节。这里，金属可指单元素金属或包括两种或更多种元素的合金。由于金属辊或具有第一涂层的辊必须通过喷砂、刻蚀、激光加工、钻等有效地形成图案，并且根据其应用必须被再次使用，所以优选使用可重复使用的金属材料，其具有相对软的表面，并可保持其最初形状。更优选地，模子由具有其上形成（或镀）有第一涂层的金属形成。金属辊可进一步包含形成在第一涂层上的第二涂层。第二涂层可包含镍、铜、铬、铝、它们的合金、陶瓷和它们的混合物中的至少一种。第二涂层可具有0.1μm至1,000μm的厚度。第二涂层可由单层或由单一或不同金属材料形成的多层组成。通过形成第二涂层，模子可具有改善的耐久性和表面粗糙度。例如，在模子上通过镀铜形成第一涂层以改善粘附性，并且在第一涂层上通过镀镍形成第二涂层以改善表面粗糙度。

在一些实施方式中，可用珠子进行喷砂1～50次。

珠子可为单一种类的颗粒，或具有0.1μm至1,000μm平均粒径的两种或更多种颗粒。此处，术语“单一种类”意指材料和粒径相同。

珠子可为包含聚酯树脂、烯烃树脂、丙烯醛树脂、聚氨酯树脂、丙烯醛-聚氨酯树脂、环氧树脂和硅树脂中至少一种的有机珠子，包含玻璃和陶瓷中至少一种的无机珠子，和包括有机珠子和无机珠子的复合珠子。

光传播图案的表面粗糙度随珠子的强度和爆破压力的增加而增加。因此，需要考虑期望的光传播图案的雾度值和在模子上形成图案后第二涂层的形成条件而设定喷砂条件，例如珠子强度、爆破压力等。

通过调节例如类型、尺寸和爆破压力的喷砂条件以及调节珠子的次数，可容易地调节光传播图案的表面粗糙度和雾度值。具体地，在本领域中，当通过湿涂法形成光传播图案时，高雾度值导致分散于聚合物树脂溶液中的光传播颗粒的分散稳定性的劣化，从而引起标准偏差的增加。相反地，在形成根据本发明的光传播图案的过程中，不考虑雾度值的增加，标准偏差可保持在基本恒定的水平。例如，即使在65%或更高的平均雾度值，标准偏差可保持在1或更小。

接下来，参照图1和图2，将波状图案从模子转移到基膜101的一侧以形成光传播图案111(S2)。

具体地，固化树脂可注入基膜和具有波状图案的模子之间，以便具有波状图案的模子在基膜上移动的同时接触固化树脂。这里，可通过固化固化树脂将波状图案转移到固化树脂。因此，由固化树脂形成的光传播层110可形成在基膜101的一侧，并且光传播图案111可形成在光传播层110的另一侧。

此外，在基膜的一侧上形成光传播图案之前、之后或同时，光收集图案可形成在与其上具有光传播图案的膜的一侧相对的基膜的另一侧(S3)。

例如，在S2操作后，光收集图案可形成在基膜的另一侧，或相反，在进行S2操作时，光收集图案可形成在基膜的另一侧。这里，当同时使用用于形成光传播图案的金属辊和用于形成光收集图案（棱柱层）的雕刻辊时，可提高加工效率。然而，本发明不限于此。

具体地，固化树脂可注入基膜和具有光收集图案的雕刻辊之间，以便当雕刻辊经过固化树脂同时接触固化树脂时，固化固化树脂，从而允许光收集图案转移到固化树脂。因此，由固化树脂形成的光收集层120可形成在基膜101的另一侧，并且光收集图案（例如棱柱层）121可形成在光收集层120的另一侧。可通过任何典型的方法形成光收集图案121，本发明不限于此。

此外，当基膜具有包含光传播层和光收集层的多层结构时，可在S2和S3操作后，进行UV固化和热固化。

图3根据本发明的一个实施方式的制造光学膜的方法的方案视图。如图3所示，当基膜1被带入与具有波状图案的辊（金属辊2）的接触时，模子2的波状图案转移到基膜1的一侧。然后，当基膜1的另一侧被带入与用于形成光收集图案（棱柱层）的雕刻辊3的接触时，光收集图案形成在基膜的另一侧，从而形成根据本发明的一个实施方式的光学膜。形成光传播图案和光收集图案的次序可改变。这里，用于形成光传播图案的模子2和用于形成光收集图案的雕刻辊3不一定在连续的阶段使用以分别形成光传播图案和光收集图案。如需要，用于形成光传播图案的模子2和用于形成棱柱层的雕刻辊3可被同时带入在相同点的相对侧与基膜1接触。

根据本发明的方法制造的光学膜可具有所期望分散特性的光传播图案，而不具有例如光传播颗粒的不均匀分散的问题。

接下来，将参照以下实施例更详细地说明本发明。提供这些实施例仅用于说明的目的，而不应以任何方式解释为限制本发明。

实施例1

在500MPa的注入压力，用具有1～45μm粒径的多分散玻璃珠，通过相互喷砂10次，在镀镍钢辊上形成波状图案。然后，具有波状图案的镀镍钢辊在100mA经后镀镍10分钟，以形成1μm厚度的镍涂层，从而制备具有在其上形成波状图案的模子。

然后，在UV固化树脂注入250μm厚的PET膜的一侧和具有波状图案的辊之间的空间时，辊在PET膜的另一侧上移动同时接触UV固化树脂。同时，通过UV照射固化UV固化树脂，然后将波状图案转移到PET膜的另一侧以形成光传播图案。除了使用具有其上形成有棱柱图案的辊之外，以与形成光传播图案相同的方法，通过将棱柱图案转移到PET膜的另一侧，在PET膜的另一侧上形成光收集图案。UV固化树脂由每100树脂中的50份(phr)的丙烯酸低聚物（Kuremul BSA,Hannong Chemicals股份有限公司）、45phr的丙烯酸单体（OPGE-001,Hannong Chemicals股份有限公司）和5phr的光引发剂（Additol TPO,SK Cytec有限公司）组成。

实施例2

除了在400MPa的注入压力，用多分散玻璃珠，通过相互喷砂5次形成波状图案以外，以与实施例1相同的方法制备光学膜。

对比例1

通过用分散装置充分地分散，将40phr的多分散PS（HR59-80,Sunjin Chemical有限公司）、30phr的聚氨酯丙烯酸酯（Ebecryl 1290,SK Cytec有限公司）、15phr的丙烯酸单体（TPGDA,SK Cytec有限公司）、10phr的丙烯酸单体（TMPTA,SKCytec有限公司）、3phr的丙烯酸单体（DPHA,SK Cytec有限公司）、1phr的光引发剂（Irgacure 184,Ciba有限公司）和1phr的硅酮添加剂（HS-300,SK Cytec有限公司）以40%的固含量与有机溶剂（60％，MEK∶甲苯=1∶1)混合以制备用于涂布的聚合物树脂溶液。制备在其一侧具有棱柱图案（光收集图案）的250μm厚的PET膜，然后用微型凹版涂布器在PET膜的另一侧涂布聚合物树脂溶液，接着通过UV固化以形成光传播层。

对比例2

除了通过充分地分散，将2phr的单分散PMMA（MX500,Soken有限公司）、50phr的聚氨酯丙烯酸酯（Ebecryl 1290,SK Cytec有限公司）、15phr的丙烯酸单体（HDDA,SK Cytec有限公司）、18phr的丙烯酸单体（TETIA,SK Cytec有限公司）、11p hr的丙烯酸单体（DPHA,SK Cytec有限公司）、1p hr的光引发剂（Irgacure 184,Ciba有限公司）和3p hr的硅酮添加剂（HS-300,SK Cytec有限公司）以35%固含量与有机溶剂(65%,MEK∶甲苯=1∶1)混合以制备用于涂布的聚合物树脂溶液以外，以与对比例1相同的方法形成光传播层。

下表1显示了实施例1和2及对比例1和2的条件。

表1

通过从光学膜的中心部分获得的样品在由光学膜的起点至0m、200m、400m、600m、800m和1,000m的点处，根据ASTM D1003用雾度检测仪NDH5000W（Nippon Denshoku有限公司）测量实施例和对比例中制备的每个光学膜的光传播图案的雾度值，同时记录平均值及其标准偏差。

实施例1和2及对比例1和2的雾度值的测量结果显示于表2中。

表2

在对比例1和2中，用微型凹版涂布器在膜上进行湿涂，当辊的数目增加时，雾度值明显增加。相反地，在实施例1和2中，雾度值相对均匀（小的标准偏差）。

具体地，在65%或更高的高雾度值时，对比例和本发明的实施例在雾度均匀性的变化方面有显著的差别。

实施例2的光学膜呈现0.1%（平均雾度值：3.0%）低的标准偏差，而对比例2的光学膜呈现0.8%（2.9%的平均雾度值）的低的标准偏差。即，如在实施例2和对比例2中，当光学膜具有3%的低的平均雾度值时，实施例和对比例之间没有显著的差别。

另一方面，实施例1的光学膜呈现0.4%（平均雾度值：70.2%）的标准偏差，而对比例1的光学膜呈现比实施例1的光学膜高很多的4.3%(68.8%的平均雾度值)的标准偏差。即，如在实施例1和对比例1中，当光学膜具有70%的高的平均雾度值时，实施例和对比例之间有显著的差别。因此，可看到，当雾度值增加时，本发明实施例的光学膜未呈现雾度均匀性的显著变化，而对比例的光学膜呈现雾度均匀性的显著劣化。

因此，可看到根据本发明的方法制造的光学膜具有比现有技术的方法制造的光学膜更好的均匀性。

表3显示实施例1和对比例1中制备的光学膜的特性的评价结果。

物理性状的评价方法：

(1)粘附强度：交叉切割涂布膜成10×10网格的形状，根据ASTM D3002用带分离以测量涂布膜的粘附强度。

(2)表面硬度：用具有根据ASTM D3363的不同硬度的铅笔观测涂布膜的擦伤。

(3)中心亮度：用亮度检测仪BM-7（Topcon有限公司）测量中心亮度。

(4)亮度均匀性：用亮度检测仪BM-7（Topcon有限公司）测量根据位置的亮度以测量亮度均匀性。

表3

表3中，可看到，在本发明的方法制造的光学膜中，与具有包括光传播颗粒的光传播层的光学膜相比，具有高雾度值的光传播图案具有改善的雾度均匀性，并在光收集图案（棱柱层）形成后，可改善亮度均匀性。

尽管文中已公开了一些实施方式，但是应理解这些实施方式仅以说明的方式提供，并能进行各种修改、变更和替换而不背离本发明的精神和范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求和和其等价形式所限定。

Claims (18)

1.一种光学膜，所述光学膜包括：

基膜，

形成在所述基膜一侧的脉动光传播图案，和

形成在所述基膜另一侧的光收集图案，

其中，所述光学膜不包含光传播颗粒。

2.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述光传播图案具有1%至99%的平均雾度值。

3.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述光传播图案具有1.5%以内的雾度值的标准偏差。

4.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述光传播图案具有0.01μm至2μm的表面粗糙度Ra。

5.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述光收集图案具有80%或更高的亮度均匀性。

6.一种制造光学膜的方法，所述方法包括：

在模子上形成波状图案，

将所述波状图案从所述模子转移到基膜的一侧以形成光传播图案，和

在基膜的另一侧形成光收集图案。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述模子为包含钢、铝和它们的合金中至少一种的金属辊，或为包含第一涂层的金属辊，所述第一涂层包括镍、铜、铬、铝、它们的合金、陶瓷和类金刚石碳中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述模子进一步包括在所述第一涂层上的第二涂层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二涂层包括镍、铜、铬、铝、它们的合金和陶瓷中的至少一种。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，通过喷砂、刻蚀、激光加工或钻所述模子形成所述模子的所述波状图案。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述喷砂用珠子进行1～50次。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，通过混合一种或至少两种具有0.1μm至1,000μm的平均粒径的颗粒制备所述珠子。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述珠子选自有机珠子、无机珠子和包括所述有机珠子和所述无机珠子的复合珠子，所述有机珠子包括聚酯树脂、烯烃树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、丙烯醛-聚氨酯树脂、环氧树脂和硅树脂中的至少一种，所述无机珠子包括玻璃和陶瓷中的至少一种。

14.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基膜包括聚酯树脂、烯烃树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、丙烯醛-聚氨酯树脂、环氧树脂和硅树脂中的至少一种。

15.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基膜具有10μm至1000μm的厚度。

16.根据权利要求6所述的方法，其中，所述光传播图案具有1%至99%的平均雾度值和1.5%以内的雾度值的标准偏差。

17.根据权利要求6所述的方法，其中，所述光传播图案具有0.01μm至2μm的表面粗糙度Ra。

18.根据权利要求6所述的方法，其中，所述光收集图案具有80%或更高的亮度均匀性。

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