CN113589412A - 带小面的微结构化表面、光学膜和方法 - Google Patents

带小面的微结构化表面、光学膜和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微结构化表面、光学膜和方法,包括:基本上随机布置的多个小面,每个小面相对于微结构化表面的平面限定至少一个倾斜度,多个小面的至少一个倾斜度限定倾斜度大小累积分布,倾斜度大小累积分布在20度附近的变化率基本上小于在60度附近的变化率,其中倾斜度大小分布在10度附近的变化率小于约0.5%/度,并且所述倾斜度大小分布在20度附近的变化率小于约1%/度。

Description

带小面的微结构化表面、光学膜和方法
本申请是2019年7月12日(国际申请日:2018年1月8日)提交、 发明名称为“带小面的微结构化表面”、申请号为201880006793.4(国际 申请号:PCT/IB2018/050104)的发明专利申请的分案申请。
背景技术
显示系统、诸如液晶显示(LCD)系统用于多种应用和可商购获得的 装置,诸如例如计算机监视器、个人数字助理(PDA)、移动电话、微型 音乐播放器和薄LCD电视。许多LCD包括液晶面板和用于照亮液晶面板 的扩展面积光源(通常称为背光源)。背光源通常包括一个或多个灯和多 个光控制膜,诸如例如光导、镜膜、光重定向膜(包括增亮膜)、延迟膜、光偏振膜和扩散膜。扩散膜通常被包括以隐藏光学缺陷并改善背光源所发 射光的亮度均匀性。扩散膜还可用于除显示系统之外的应用。
发明内容
根据本公开的实施方案,一种光学制品可包括光学膜,该光学膜具有 微结构化表面,该微结构化表面具有跨基准平面随机分布的棱柱结构。这 些不规则棱柱结构可包括与该基准平面成极角并且沿该基准平面成方位角 的平坦小面。这些棱柱结构可分布并取向成使得该微结构化表面的准直光 光学透射特性近似聚合锥体棱柱结构的准直光光学透射特性。
在另一个实施方案中,光学膜可包括微结构化表面,该微结构化表面 包括多个棱柱结构,该微结构化表面限定基准平面以及垂直于该基准平面 的厚度方向;其中该多个棱柱结构包括多个小面,每个小面具有小面法向 方向,该小面法向方向相对于该厚度方向形成极角并且沿着该基准平面形 成方位角,并且其中该微结构化表面具有基本上一致的该多个小面的表面 方位角分布,并且其中该微结构化表面具有离轴峰极角分布的该多个小面 的表面极角分布。
本发明的一个或多个实施方案的细节在以下附图和具体实施方式中示 出。从说明书和附图以及从权利要求中可显而易见本发明的其它特征、目 的和优点。
附图说明
在这些附图中,类似的符号表示类似的元件。点线表示可选或功能部 件,而虚线表示视图外的部件。
图1为在基材上包括光学膜的光学制品的图解。
图2A为包括具有微结构化表面的光学膜的光学制品的图解。
图2B为棱柱结构的小面的顶视图的图解。
图2C为棱柱结构的平坦小面的侧视图的图解。
图3示出了用于形成光学膜的示例性过程。
图4为用于通过准直光透射产生光学膜的光透射信息的示例性方法。
图5A、图6A和图7A分别为本文所公开的光学膜的样品1、2和3在 极角和方位角处的光强度的锥光图。
图5B、图6B和图7B为归一化极角透射分布(y轴)的平均极角倾斜 度(x轴)的曲线图。
图8A为具有锥体六边形堆积阵列的样品光学膜在极角和方位角处的 光强度的锥光图。
图8B为归一化极角透射分布(y轴)的平均极角倾斜度(x轴)的曲 线图。
图9A为具有棱柱华夫状网格的样品光学膜在极角和方位角处的光强 度的锥光图。
图9B为归一化极角透射分布(y轴)的平均极角倾斜度(x轴)的曲 线图。
图10A为具有部分球体阵列的样品光学膜在极角和方位角处的光强度 的锥光图。
图10B为归一化极角透射分布(y轴)的平均极角倾斜度(x轴)的曲 线图。
图11A为具有带圆峰的不规则棱柱的样品光学膜在极角和方位角处的 光强度的锥光图。
图11B为归一化极角透射分布(y轴)的平均极角倾斜度(x轴)的曲 线图。
图12A为样品光学膜的极角和方位角的共焦倾斜度数据的锥光表示。
图12B为倾斜度频率(y轴)对比极角(x轴)的曲线图。
图13为建模锥体增益对比各种锥体结构参数的表。
图14A为示出倒置锥体结构在相对于锥体结构的平坦主表面的极角和 沿着锥体结构的主表面的方位角处的光强度的图表。
图14B为样品5和模拟锥体结构的表面极角范围的归一化亮度的曲线 图。
图15A和图15B分别为包括上述小平面分析的样品6A和6B的复合 AFM图像。
图16A和图16B分别为包括上述小平面分析的样品7A和7B的复合 AFM图像。
图17A为包括上述小面分析的样品8的复合AFM图像。
图17B为包括上述小面分析的样品9的复合AFM图像。
图18A和图18B是包括上述小面分析的具有带圆峰的不规则棱柱的光 学膜的复合AFM图像。
图19为包括上述小面分析的具有锥体六边形堆积阵列的光学膜的复合 AFM图像。
图20为包括上述小面分析的具有部分球体堆积阵列的光学膜的复合 AFM图像。
图21为包括上述小面分析的具有金字塔形棱柱阵列的光学膜的复合 AFM图像。
图22为六个光学膜示例的平坦小面核心区域作为总表面积的百分比的 覆盖面积的图表。与不规则棱柱、部分球体和六边形锥体光学膜相比,样 品6-9表现出显著较高的表面积覆盖率。
图23A和图23B为功率谱密度对比沿着两个正交面内方向(分别为y 和x)的空间频率的曲线图。
图24A为光学膜的小面方位角分布的曲线图,该小面方位角分布表示 小面部分在各种方位角处的表面积覆盖率。
图24B为带平坦小面的光学膜的梯度方位角分布的曲线图,该梯度方 位角分布表示梯度部分在各种方位角处的表面积覆盖率。
图25A-25B为基于来自本公开光学膜的AFM数据的梯度/小面分布的 二维分布图。
图26A-26D为基于具有不规则棱柱(26D)、部分球体(26A)、六 边形锥体(26B)和金字塔形棱柱(26C)的光学膜的AFM数据的梯度/小 面分布的二维分布图。
图27A为样品10所公开光学膜、样品11所公开光学膜和不规则棱柱 光学膜的梯度大小累积分布曲线图。
图27B为样品10、样品11和不规则棱柱光学膜的梯度大小分布曲线 图。
图27C为上述光学膜的累积小面倾斜度大小分布曲线图。
图27D为样品6、样品7和不规则棱柱的倾斜角对比归一化频率的小 面倾斜角分布曲线图。
图27E为上述光学膜的梯度大小累积分布曲线图。
图27F为倾斜度大于20度的平坦小面核心区域的覆盖率的图表。
图27G为没有任何倾斜度限制的平坦小面核心区域的覆盖率的图表。
图27H和图27I为小面方位角分布和梯度方位角分布的曲线图。
图27J为上述光学膜的累积小面倾斜角分布曲线图。
图27K和图27L为按%/以平方度为单位的立体角计的归一化频率的梯 度大小的曲线图。
图28-36涉及与针对以上图15-22所讨论相同的分析,但具有更宽的曲 率约束。
图37为如本文所述的示例性光学膜的显微图。
具体实施方式
微结构化膜可包括微结构,这些微结构具有成角度侧面从而通过以特 定入射角折射光并以其他入射角反射光回到膜中以进行进一步处理来使光 准直。为了促进在微结构化膜的表面上一致的亮度,可将这些微结构图案 化成具有以多种角度取向的表面。在一些情况下,这些微结构可为具有在 相反方向上成角度的平坦侧面的长形棱柱微结构。例如,长形棱柱微结构 的两个膜可以垂直角度堆叠,以沿着各自的单轴使光准直。具有这些微结 构的膜的表面可由成角度侧面覆盖。然而,由于侧面角度的有限方位角分 布,这些膜的图案化结构可能并不将光在空间上均匀地分布在整个表面上。 在其他情况下,微结构可具有圆形或椭圆形的基础轮廓,其具有在所有方 向上分布光的径向表面。例如,微结构可为球体透镜或锥体。然而,这些 圆形基础微结构的圆形轮廓可能不是基本上覆盖使用这些微结构的膜的表 面,从而在圆形基础微结构之间留下平坦的或非结构化的区域。此外,具有规则微结构图案的微结构化膜可能存在负面效应,诸如摩尔纹效应。
本公开包括用于使光准直的具有微结化表面的光学膜。该微结构化表 面包括不规则分布的多个棱柱结构,该多个棱柱结构包括与该微结构化表 面的基准平面成角度的多个小面。虽然棱柱结构可单独为不规则的或随机 的,但棱柱结构的小面可被设定大小、角度和分布,使得小面的表面方位 角分布沿基准平面可为基本上一致的,而小面的表面极角分布可基本上落 在与垂直入射到基准平面的光的峰透射相关的极角范围内。这种小面分布 可导致与锥体光学分布特性近似的微结构化表面光学分布特性,诸如具有 等效基角分布的锥体棱柱结构的集合的光学分布特性,同时以棱柱结构基 本上覆盖整个主表面。互连小面表面的使用可使得光学膜的基本上整个表 面由微结构化表面覆盖。棱柱结构的不规则分布可减少在图案化或规则膜 中出现的摩尔纹效应。
图1为在基材120上包括光学膜110的光学制品100的图解。光学膜 110包括微结构化表面111和联接到基材120的平坦主表面112。基材120 包括底部主表面121。由光源130产生的光131可在底部主表面121处折射 穿过基材120并在微结构化表面111处离开。离开光学制品100的光131可 为基本上准直的(即,在基本上垂直于底部主表面121的方向上离开微结 构化表面111)。
微结构化表面111可被构造成用于从由光源130产生且通过光学制品 100处理的非准直光生成准直光。影响微结构化表面111处的光的准直的因 素可包括例如:光学膜110的折射率、接触微结构化表面111的介质的折 射率、以及微结构化表面111上的入射光的角度。影响微结构化表面111 上的入射光的角度的因素可包括例如:基材120的折射率、基材120的底 部主表面121和光源130之间的介质折射率、以及从光源130发射的入射 光的角度。
在一些示例中,光学制品100可使来自光源130的光偏振并准直。如 下文可进一步详细描述的,光学膜110可为准直膜,并且基材120可为反 射型偏振片。通过将本文所述的准直光学膜与反射型偏振片组合起来,光 学制品可操作来增加单个背光膜中的准直度和亮度。
图2A为光学制品200(诸如上述光学制品100)的图解,光学制品 200包括具有微结构化表面211的光学膜210。光学制品200可用于还包括 光源(诸如光源130)和光选通装置(诸如液晶显示装置)的光学装置。光 学制品200可用于将光从光源引导至光选通装置。光源的示例包括电致发 光面板、光导组件、以及荧光或LED背光源。光源可产生非准直光。根据 微结构化表面211的构型,光学制品200可用作增亮膜、均匀性膜、转向 膜或图像定向膜(折射光束重定向产品)。使用光学制品200的光学系统 可为光学显示器、背光源或类似系统,并且可包括其他部件,诸如液晶面 板和另外的偏振片和/或其他光学膜或部件。
光学膜210可在平坦主表面212处附接到基材220。在此实施方案中, 光学制品200包括两个层:基材220和光学膜210。然而,光学膜210可具 有一个或多个层。例如,在一些情况下,光学制品200可仅具有单层光学 膜210,该光学膜210包括微结构化表面211和底部主表面212。在一些情 况下,光学膜200可具有许多层。例如,在一些情况下,基材220可由多个不同层构成。当光学制品200包括多个层时,组成层可为彼此共延的, 并且每对相邻组成层包括有形光学材料并且具有以下主表面,这些主表面 彼此完全重合、或彼此在其相应表面积的至少80%或至少90%上进行物理 接触。
基材220可具有适于在设计用于控制光流的光学产品中使用的组成。 用作基材材料的因素和特性可包括足够的光学透明度和结构强度、使得例 如基材220可组装到特定的光学产品中或在其内使用,并且可具有足够的 耐温性和抗老化性、使得光学产品的性能不随时间推移而受影响。用于任 何光学产品的基材220的特定化学组成和厚度可取决于所构造的特定光学 产品的要求,例如,平衡对强度、透明度、耐温性、表面能、到微结构化 表面的附着性、形成微结构化表面的能力等的需要。基材220可为单轴或 双轴取向的。
可用于基材220的基材材料包括但不限于:苯乙烯-丙烯腈、乙酸丁酸 纤维素、乙酸丙酸纤维素、三乙酸纤维素、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、 聚氨酯、聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、 基于萘二羧酸的共聚物或共混物、聚环烯烃、聚酰亚胺和玻璃。任选地, 基底材料可含有这些材料的混合物或组合。在一个实施方案中,基材220 可以是多层的,或者可含有悬浮或分散在连续相中的分散相。对于一些光 学产品、诸如增亮膜,所期望基材材料的示例可包括但不限于聚对苯二甲 酸乙二醇酯(PET)和聚碳酸酯。
一些基材材料可以是光学活性的并可用作偏振材料。穿过膜的光的偏 振可例如通过在选择性吸收通过光的膜材料中包括二向色性偏振片、或者 通过在选择性反射通过光的膜材料中包括反射型偏振片来实现。光偏振也 可以通过包括无机材料(诸如定向的云母晶片)或者通过分散在连续膜中 的不连续相(诸如分散在连续膜中成滴状的光调制液晶)来实现。作为替 代方案,可由不同材料的超薄层制备膜。可例如通过采用诸如拉伸膜、施 加电场或磁场以及涂覆技术的方法使膜中的偏振材料沿偏振取向定向。
偏振膜的示例包括美国专利5,825,543和5,783,120中所述的那些,这 些专利中的每个以引用方式并入本文。这些偏振膜与增亮膜的组合使用已 在美国专利6,111,696中有所描述,该专利以引用方式并入本文。可用作基 材的偏振膜的第二示例为美国专利5,882,774中所述的那些膜,该专利也以 引用方式并入本文。可商购获得的膜为以商品名DBEF(反射型偏光增亮 膜)从3M公司出售的多层膜。这种多层偏振光学膜在增亮膜中的使用已 在美国专利5,828,488中有所描述,该专利以引用方式并入本文。在此罗列 出的这些基材并不是排他性的,并且如本领域的技术人员所了解的那样, 其他的偏振膜和非偏振膜也能够用作用于本发明光学产品的基底。这些基 材材料可与任何数量的其他膜(包括例如偏振膜)组合以形成多层结构。 另外的基材材料的短列表可包括美国专利5,612,820和5,486,949等中所述 的那些膜。特定基底的厚度也可取决于上述光学产品要求。
在一些示例中,光学制品200可以是自由浮动膜或背光膜,并且基材 220可以是反射型偏振片。光学膜210可在底部主表面212处附接到基材220,其中微结构化表面211面向显示部件,诸如液晶显示器。相对于光行 进穿过使用光学制品200的系统的路径,光学膜210在此系统的膜叠堆中 可位于基材220“上方”。具有反射型偏振片和准直光学膜的光学制品200 可在同一膜中同时提供准直特性和增亮特性。
光学膜210可在底部主表面212处直接接触基材220或与基材220光 学对准,并且可具有允许微结构化表面211引导或集中光流的大小、形状 和厚度。光学膜210可与基材220一体形成,或者可由一种材料形成并附 着或层压到基材220。
光学膜210可具有任何合适的折射率。用于选择折射率的因素可包括 但不限于入射到光学膜210中的光的方向、微结构化表面211的表面特性、 以及从微结构化表面211出射的光的期望方向。例如,在一些情况下,光 学膜210可具有在约1.4至约1.8、或约1.5至约1.8、或约1.5至约1.7的范 围内的折射率。在一些情况下,光学膜210可具有不小于约1.5、或不小于 约1.55、或不小于约1.6、或不小于约1.65、或不小于约1.7的折射率。
光学膜210可具有适于在设计用于控制光流的光学产品中使用的组成。 可用于光学膜10的材料包括但不限于:聚(碳酸酯)(PC);间同立构聚苯 乙烯和全同立构聚苯乙烯(PS);C1-C8烷基苯乙烯;含烷基、含芳族环 和含脂族环的(甲基)丙烯酸酯,包括聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)和 PMMA共聚物;乙氧基化的和丙氧基化的(甲基)丙烯酸酯;多功能(甲基)丙 烯酸酯;丙烯酸改性环氧树脂;环氧树脂;和其他的烯键式不饱和材料; 环状烯烃和环状烯属共聚物;丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS);苯乙烯-丙烯 腈共聚物(SAN);环氧树脂;聚(乙烯基环己烷);PMMA/聚(氟乙烯)共混 物;聚(苯醚)合金;苯乙烯嵌段共聚物;聚酰亚胺;聚砜;聚(氯乙烯);聚 (二甲基硅氧烷)(PDMS);聚氨酯;不饱和聚酯;聚(乙烯),包括低双折射聚乙烯;聚(丙烯)(PP);聚(对苯二甲酸烷基酯),诸如聚(对苯二甲酸乙 二醇酯)(PET);聚(萘二甲酸烷基酯),诸如聚(萘二甲酸乙二醇酯) (PEN);聚酰胺;离聚物;乙酸乙烯酯/聚乙烯共聚物;乙酸纤维素;乙 酸丁酸纤维素;含氟聚合物;聚(苯乙烯)-聚(乙烯)共聚物;PET和PEN共 聚物,包括多烯键属PET和PEN;以及聚(碳酸酯)/脂族PET共混物。
光学膜210可包括微结构化表面211。微结构化表面211可表示用于从 光学制品200透射基本上准直的光的结构化表面。微结构化表面211可被 构造成用于折射以一个或多个特定入射角范围接触微结构化表面211的光 并反射在这些一个或多个范围之外的光。这一个或多个范围可取决于例如 光学膜210和接触微结构化表面211的任何物质(诸如空气)的折射率。 图4为具有微结构化表面(诸如微结构化表面211)的示例性光学膜(诸如 光学膜210)的SEM图像。出于参考目的,微结构化表面211可限定具有 x轴241和垂直于x轴241的y轴242的基准平面,并且可限定沿着垂直于 基准平面的z轴243的厚度方向。
微结构化表面211可包括多个棱柱结构230。棱柱结构230可表示表征 具有棱柱结构230的光学膜210的期望功能(诸如使光准直)的微结构化 表面211的构型。大体上,棱柱结构230能够通过例如折射入射光的一部 分并且再循环入射光的不同部分来重定向光。棱柱结构230可被设计来沿 着期望方向(诸如沿着正z方向)重定向入射至棱柱结构230的小面231上 的光。在一些示例中,棱柱结构230可在基本上平行于z轴243并垂直于由 x轴和y轴形成的基准平面的方向上重定向光。棱柱结构230可覆盖光学膜 210的基本上全部的微结构化表面211,诸如大于微结构化表面211的表面 积的90%。
微结构化表面211的棱柱结构230可跨微结构化表面211基本上不规 则地或随机地布置。基本上不规则或随机的布置可包括棱柱结构230跨微 结构化表面211的空间分布,该空间分布在局部上未图案化或不规则地图 案化,但可在聚合体中表现出特定的特性、特性范围、或特性的可能性。 例如,当多个棱柱结构230增加时,多个棱柱结构230的平均特性可表现 出更小的偏差;然而,棱柱结构230的第一空间区域和棱柱结构230的第 二空间区域可不具有类似的特性分布。
光学制品200的微结构化表面211上例如突出部的中断部分在轮廓上 可偏离穿过棱柱结构230的平均中心线,使得中心线以上的表面轮廓所涵 盖的面积之和等于该线以下的面积之和,所述线与该制品的(带有微结构 的)准直表面基本上平行。在该表面的代表性特征长度(例如,1cm-30cm) 上,由光学或电子显微镜测得的棱柱结构230的高度可为约0.2微米至100 微米。所述平均中心线可为平面的、凹面的、凸面的、非球体的或它们的 组合。棱柱结构230可具有限定为两个相交小面之间的最远距离的间距。 棱柱结构230的间距可不超过250微米,并且可在0微米(相交)至250微 米之间变化。该间距可与诸如棱柱结构230上的小面231的基角233和棱 柱结构230的高度的因素有关。在一些示例中,高度和间距可被选择以减 轻闪耀。闪耀是指表现为粒状纹理(纹理不均匀)的光学伪影,该粒状纹 理由表现为随机图案的明亮度和暗亮度的小区域组成。明区域和暗区域的 位置可随着视角的改变而变化,使得纹理特别明显并且令观察者反感。为 了最小化闪耀,棱柱结构230可具有小于约100微米并且优选地小于20微 米-30微米的高度,可具有极小的周期性,可不形成邻近结构的微图像,或 这些属性的任何组合。
多个棱柱结构230可包括多个小面231。每个棱柱结构230可包括在峰 237处相交的多个小面231。每个小面231可表示棱柱结构230和微结构化 表面211的相对于由x轴241和y轴242形成的基准平面限定至少一个倾斜 度的表面,每个小面231和对应的倾斜度形成非零基角233。
多个小面231的至少一个倾斜度可限定倾斜度大小分布和倾斜度大小 累积分布。倾斜度大小分布可表示倾斜角(诸如基角233)的归一化频率。 倾斜度大小累积分布可表示倾斜角(诸如基角233)在微结构化表面211上 针对每一度的累积归一化频率。累积倾斜度大小分布可包括表示倾斜角的 累积归一化频率的变化的变化率。在一些示例中,小于约10度的倾斜度的 倾斜度大小累积分布的变化率可小于约1%/度,而小于约30度的倾斜度的倾斜度大小累积分布的变化率可小于约2%/度。参见例如图27A。在一些 示例中,在20%处的倾斜度大小累积分布的变化率可基本上小于倾斜度大 小累积分布在60度附近的变化率。参见例如图27D。在一些示例中,在10 度附近的倾斜度大小累积分布的变化率可小于约0.5%/度,而在20度附近 的倾斜度大小累积分布的变化率可小于约1%/度。参见例如图27B。
微结构化表面211可相对于基准平面限定多个倾斜度。在一些示例中, 微结构化表面的约10%具有小于约10度的倾斜度,并且微结构化表面的约 15%具有大于约60度的倾斜度。参见例如图27A。在一些示例中,结构化 表面的约80%具有约30度至约60度之间的倾斜度。参见例如图27A。
每个小面231可具有表面区域和表示小面231的平均表面方向的小面 法向方向。每个小面231的表面区域可表示区域,穿过光学膜210的光可 通过该区域接触该小面并以较低的入射角折射或以较高的入射角反射。在 小面231弯曲的示例中,小面法向方向可为平均度数的曲面、曲面的切线、 跨小面231的峰的平面、或表示小面231的平均折射表面的其他功能表面 的法向方向。
小面231可覆盖微结构化表面211的基本上全部。在一些示例中,小 面231可覆盖微结构化表面211的大于90%。微结构化表面211的表面覆 盖率针对特定梯度大小范围或限制可表示为微结构化表面百分比/以平方度 为单位的立体角。在一些示例中,微结构化表面211的小于0.010%/以平方 度为单位的立体角具有约10度的梯度大小,而微结构化表面211的小于 0.008%/以平方度为单位的立体角具有约30度的梯度大小。参见例如图27K。在一些示例中,微结构化表面211的小于约0.008%/以平方度为单位的立体 角具有约10度的梯度大小,而微结构化表面的小于0.007%/以平方度为单 位的立体角具有约30度的梯度大小。在一些示例中,梯度大小为约零的微 结构化表面211/以平方度为单位的立体角是约0.0005%至约0.01%。在一些 示例中,梯度大小为约零的微结构化表面211/以平方度为单位的立体角是 约0.001%至约0.006%。在一些示例中,微结构化表面211的小于约0.010%/以平方度为单位的立体角具有小于约10度的梯度大小,并且微结 构化表面211的大于约0.008%/以平方度为单位的立体角具有约50度的梯 度大小。参见例如图27L。在一些示例中,诸如其中微结构化表面的平面 部分百分比大于约10%的示例中,结构化表面的小于0.010%/以平方度为单 位的立体角具有约10度的梯度大小。
多个棱柱结构230中的子多个(sub-plurality)可包括具有由基本上弯 曲的周边部分围绕的基本上平面的中心部分的小面231。在一些示例中,小 面的平面中心部分的小于约20%具有小于约40度的倾斜度,结构化表面 211的小于约10%具有小于约20度的倾斜度。
小面231可为基本上平坦的。基本平坦度可通过例如平坦小面231的 曲率半径或平均曲率(诸如为棱柱结构230的平均高度的十倍大的曲率半 径)来表示或确定。在一些示例中,微结构化表面211的小面231的特定 部分(诸如大于30%)可为基本上平坦的。
多个棱柱结构230可包括在两个小面231的相交处形成的多个峰237。 形成峰237的两个小面231可具有相关联的顶角232。每个峰237可具有表 示峰的角锐度的相关联的曲率半径。例如,峰237可具有小于棱柱结构230 平均高度的十分之一的曲率半径。峰237可为基本上限定的或锐利的,使 得峰237的表面积对微结构化表面211无显著贡献。在一些示例中,多个 峰237的表面积小于微结构化表面211的总表面积的1%。具有限定的峰 237的微结构化表面211可增加小面231的表面积,增加从光学膜210透射 的期望透射范围的光学增益,并减小因浸湿引起的近轴上透射角。
图2B为棱柱结构230的小面231的顶视图的图解。小面法向方向234 可与x轴241(如图所示)或y轴242形成方位角235。方位角235可表示 小面231沿着由x轴241和y轴242形成的基准平面的取向。小面231可在 方位角235的基本上全方位角范围内(诸如0至2π弧度)取向。
图2C为棱柱结构230的平坦面231的侧视图的图解。小面法向方向 234可与z轴243形成极角236。方位角236可表示平坦小面231相对于由 x轴241和y轴242形成的基准平面的法向的取向。面231可在极角236的 基本上全极角象限(诸如0至π/2弧度)内取向。
微结构化表面211可具有小面231的表面正态分布。小面的表面正态 分布可表示小面231的正态分布,诸如具有特定极角235或方位角236的 小面231的概率或集中度。小面231的表面正态分布包括小面231的表面 极角分布和小面231的表面方位角分布。
表面极角分布表示在特定极角236处的小面231的正态分布。在一些 示例中,表面极角分布可表示为在极角范围内的小面的百分比。例如,基 本上所有(诸如大于90%)的小面231可具有在特定极角范围内的极角。 特定极角范围可包括产生基本上准直的光的极角范围,诸如在z轴243的 五度之内。在一些示例中,基本上所有的小面231都可具有大约45度的极 角236,诸如90%的小面231具有40度与50度之间的极角236。在一些示 例中,表面极角分布可表示为具有特定极角236的平坦小面231的概率。
多个小面231的表面极角分布可包括与表示多个小面231的峰分布的 极角或极角范围相关联的峰极角分布。峰极极分布可为偏轴的;即,峰极 角分布可基本上不垂直于微结构化表面211的基准平面。在一些示例中, 表面极角分布具有是轴上极角分布的至少两倍高的偏轴峰极角分布。
棱柱结构230可跨光学膜210分布,并且它们的小面跨微结构化表面 211取向成使得小面的表面极角分布针对特定极角范围增加光学膜210的光 学增益。在一些示例中,表面极角分布可被配置为用于形成极角透射分布, 其中极角透射分布将轴向准直光穿过微结构化表面211的透射表达为在0 至π/2的极角内的强度分布。极角透射分布可与聚合锥体微结构的准直光透 射特性相关联。例如,在特定折射率下,锥体微结构可在特定极角下分布 具有峰亮度的光,并且峰亮度可为比轴上极角透射高(诸如两倍高)的特 定比率。微结构化表面211的表面极角分布可包括在从以与峰亮度相关联 的特定入射角的光生成准直光的极角范围内的基本上所有小面。在一些示 例中,针对入射角在32度与38度之间的光的峰亮度来选择极角范围。小 面231可在极角236范围内(诸如30度至60度)取向,使得从微结构化表 面211透射的光是基本上准直的。
小面231的表面极角分布可具有峰
表面方位角分布表示处于特定极角的小面231的分布。例如,在高样 品容量下,基本上所有平坦小面的1/360,诸如在0.1%与0.5%之间,或 0.25%与0.3%之间,可具有在特定角度之间的方位角。棱柱结构230可跨 光学膜210分布,并且它们的平坦小面跨微结构化表面211取向成使得小 面231的表面方位角分布可产生一致的方位角透射分布,其中方位角透射 分布表示以方位角穿过微结构化表面211的光的透射。光的方位角透射可 与聚合锥体微结构的准直光透射特性相关联。例如,锥体微结构可跨全方 位角范围均匀分布光。小面231的表面方位角分布跨全360度在特定角分 辨率内可为一致的。在一些示例中,角分辨率是基于制造精度选择的。小 面231的聚合表面积或数量对于每个方位角235可为基本上相同的,并且 方位角235一般可为旋转对称的。在一些示例中,在特定小面231样品容 量或分辨率(诸如大于10,000个平坦小面)下,小面231的聚合表面积和 数量可被评估为是基本上相同的,因为方位角235中可存在局部变化。
虽然棱柱结构230可跨光学膜210不规则地分布和取向,但棱柱结构 230的平坦小面231的聚合结果为以下微结构化表面211,该微结构化表面 211具有在基准平面上在全方位角范围内均匀地分布的表面积以均匀地分布 光并且具有有限的极角范围以使光基本上准直。
图3示出了用于形成光学膜(诸如光学膜210)的示例性过程300。在 制造光学膜之前,可制造具有对应于光学膜的微结构化表面(诸如微结构 化表面211)的结构化表面特性的微复制工具。另选地,可基于光学膜的期 望微结构化表面提供或选择具有对应于光学膜的微结构化表面的结构化表 面特性的微复制工具。
在步骤310中,可提供基底以用作可在其上电镀金属层的基础。基底 可采用多种形式(例如片材、板材或圆柱体)中的一种。例如,可使用圆 筒来生产连续卷产品。基底可由金属制成,并且示例性金属包括镍、铜和 黄铜;然而,也可以使用其他金属。基底可具有暴露的表面(“基材表 面”),在随后的步骤中可在该暴露的表面上形成一个或多个电沉积层。基底表面可为平滑且平坦的、或基本上平坦的。平滑抛光圆柱体的弯曲外 表面可被认为是基本上平坦的,特别是在考虑到圆柱体表面上的任何给定 点附近的小局部区域时。
在步骤320中,可选择用于电镀基底表面的电镀条件。电镀溶液的组 成(诸如溶液中使用的金属盐的类型)以及其他过程参数(诸如电流密度、 镀敷时间和基材移动速度)可被选择成使得电镀层不形成为平滑且平坦的、 而是具有主表面,该主表面是结构化的且特征在于不规则的平坦的带小面 特征,诸如对应于期望棱柱结构230的特征。电流密度的选择、镀敷时间 的选择以及基底曝光率(诸如基材移动速度)的选择可确定不规则特征的 大小和密度。金属模板(metal template)(诸如电镀溶液中使用的金属盐 的类型)的选择可确定特征的几何形状。例如,电镀过程中使用的金属盐 的类型可确定沉积金属结构的几何形状,并且因此,可确定在微结构化表 面上(诸如微结构化表面211)上的棱柱结构(诸如棱柱结构230)的形状。
在步骤330中,可使用电镀过程在基材的基底表面上形成金属层。在 此步骤开始之前,可对基材的基底表面涂底漆或以其他方式进行处理以提 升粘附性。要电镀的金属可与构成基底表面的金属基本上相同。例如,如 果基底表面包含铜,在步骤330中形成的电镀层也可由铜制成。为了形成 金属层,电镀过程可使用电镀溶液。可进行电镀过程,使得电镀层的表面 具有对应于微结构化表面211的具有不规则面的微结构化表面。金属可不 均匀地依附在辊的微结构化表面上,从而形成隆起。光学膜的微结构化表 面相对于辊的微结构化表面复制峰或谷等。微结构化辊上的沉积金属结构 的位置和布置是随机的。代表性的第一主表面的结构化特点和粗糙度可见 于图36的光学膜的SEM图像,该膜是从根据步骤330制成的电镀层的表 面微复制的。
在完成步骤330之后,可将具有一个或多个电镀层的基材用作用以形 成光学扩散膜的原始工具。在一些情况下,可用第二金属或其他合适的材 料使工具的结构化表面(可包括在步骤330中产生的一个或多个电镀层的 结构化表面)钝化或以其他方式进行保护。例如,如果一个或多个电镀层 由铜组成,则可用铬的薄涂层对该结构化表面进行电镀。铬或其他合适材 料的薄涂层优选地足够薄以基本上保留结构化表面的形貌。
可以通过微复制原始工具的结构化表面来制成一个或多个复制品工具, 然后可使用一个或多个复制品工具来制造光学膜,而不是使用原始工具本 身来制造光学扩散膜。由原始工具制成的第一复制品将具有对应于结构化 表面但为该结构化表面的倒置形式的第一复制品结构化表面。例如,结构 化表面中的突出部对应于第一复制品结构化表面中的腔体。第二复制品可 从第一复制品制成。第二复制品将具有对应于原始工具的结构化表面且为 该结构化表面的非倒置形式的第二复制品结构化表面。
在例如步骤330中制成结构化表面工具之后,可在步骤340中通过从 原始工具或复制品工具进行微复制来制成具有相同的结构化表面(无论相 对于原始工具是倒置的还是非倒置的)的光学膜(例如光学膜210)。光学 膜可使用任何合适的过程从工具形成,该过程包括例如对预成形膜进行压 印,或在载体膜上浇注可固化层并使其固化。例如,可通过以下方式制备 具有微结构化表面211的光学膜210:(a)制备可聚合组合物;(b)以一定量将可聚合组合物沉积到在步骤330中形成的结构化表面工具的母版负结构 化表面上,该量足以填充母板的腔体;(c)通过在基材(诸如基材220)和 母版之间移动可聚合组合物的珠粒来填充腔体;以及(d)使可聚合组合物固 化。在上述实施方案中,光学膜210和基材220可以是结合在一起的单独 层。另一种方法可包括直接将模具复制到挤出或浇铸的基材材料上,从而 得到整体式的基材220和光学膜210。
实施例
光透射表征
根据本文(包括上述图3)所述的技术制造根据本公开的光学膜的样 品(样品1、样品2和样品3)。使用与名称为“光学制品(Optical Article)”的美国专利申请2010/0302479所公开类似的方法制造工具。使 用工具通过诸如美国专利5,175,030所描述的浇铸和固化过程来制成光学膜。 浇铸和固化过程中使用的树脂是适用于光学用途的树脂。还提供了具有(1) 锥体六边形堆积阵列、(2)棱柱华夫格栅、(3)部分球体堆积阵列、以及(4)带 圆峰的不规则棱柱的光学膜的比较例。
用准直光透射探针测试光学膜以确定光学膜的光学特性,诸如极角透 射分布和方位角透射分布。图4为用于通过准直光透射产生光学膜的光透 射信息的示例性方法。将具有轴向准直LED光的光探针放置在光学膜的微 结构化表面前面,并将其对准至0度的极角和方位角。将检测器放置在光 学膜的平坦主表面后面。通过光学膜处理来自光探针的轴向准直光,并且 在检测器上测量由于光学膜的结构化表面对源光造成的角散射。可使用准直光透射来确定微结构化表面的小面的基角,基角对应于微结构化表面的 表面极角分布的极角范围。
表面表征
根据本文(包括上述图3和实施例1-3)所述的技术制造根据本公开的 光学膜的四个样品(样品6A/B,样品7A/B、样品8和样品9)。本发明还 提供了以下比较例:(1)具有带圆峰的不规则棱柱的光学膜、(2)具有锥体六 边形堆积阵列的光学膜、(3)具有部分球体堆积阵列的光学膜、以及(4)具有 金字塔棱柱阵列的光学膜。取得样品的AFM图像并用其进行图像分析,如 下文将描述的。
针对平坦度和角取向对AFM图像进行分析。编写代码以向倾斜度分析 工具添加小面分析功能。小面分析功能被配置为用于识别小面的核心区域 以用于分析样品的小面的平坦度和取向。选择预过滤器高度图以最小化噪 声(例如,对应于AFM的介质3和对应于共焦显微镜的傅立叶低通),并 且使高度图移位以使得零高度为平均高度。
计算每个像素处的gcurvature和tcurvature。像素处的gcurvature为使 用以下三个点:Z(x,y)、Z(x-dx,y-dy)、和Z(x+dx,y+dy)的高度在梯度方向 上计算的表面曲率,其中(dx,dy)与梯度向量平行并且(dx,dy)的大小 =Sk/Skdivosor,其中Sk为核心粗糙度深度并且Skdivosor为用户设定的无 单位参数。可将(dx,dy)的大小四舍五入到最接近的像素并将其设定为最小 值,诸如3个像素。tcurvature与gcurvature相同,不同的是使用横向于梯 度而不是平行于梯度的方向来计算曲率。
使用每个像素的阈值来获得平坦小面的二进制图。这些阈值包括:(1) max(gcurvature,tcurvature)<rel_curvecutoff/R,其中R=min (xcrossing_period,ycrossing_period)/2,并且xcrossing_period和 ycrossing_period分别是x、y方向上的过零点之间的平均距离;以及(2) gslope<facetslope_cutoff。
可应用图像处理步骤来清理二进制图像。图像处理步骤可包括:腐蚀、 移除小于N个像素的小面、膨胀两次、腐蚀,其中N=ceil(r*r*minfacetcoeff) 个像素,r为以像素为单位的(dx,dy)的大小,并且ceil为取整到最接近的整 数的函数。然后生成图像,并计算小面区域的统计和分布。
实施例1、2、3
图5A、6A和7A分别为本文所公开的光学膜的样品1、2和3在极角 和方位角处的光强度的锥光图。每个样品显示出偏轴并集中在极角范围内 的极角透射分布,以及在整个范围内基本上一致的方位角透射分布。
图5B、6B和7B为归一化极角透射分布(y轴)的平均极角倾斜度(x 轴)的曲线图。如在图5B、6B和7B中所观察到的,对于三个样品,每个 样品具有峰极角透射角和极角的集中极角范围。还记录为峰极角透射角与 轴上(0度)极角的比率。显著的峰极角透射角和峰极角透射与轴上极角透 射的高比率可指示锥体透射分布,并且可与小面的基本上一致的表面方位 角分布和小面的集中离轴表面极角分布相关。
比较例1—锥体六边形堆积阵列
图8A为具有锥体六边形堆积阵列的样品光学膜在极角和方位角处的 光强度的锥光图。每个锥体可具有弯曲侧面与六边形基部,并且可布置成 图案化阵列,诸如图19的图案化阵列。在某些方位角下的高相对亮度指示 与不一致表面方位角分布(诸如锥体的图案化六边形峰)相关的不一致方 位角透射分布。图8B为归一化极角透射分布(y轴)的平均极角倾斜度 (x轴)的曲线图。样品具有高度集中的极角透射分布以及相对于轴上极角 的非常高的峰极透角射角。
比较例2—棱柱网格
图9A为具有棱柱华夫状网格的样品光学膜在极角和方位角处的光强 度的锥光图。每个平坦棱柱面可取向成处于四个直角中的一个。在某些方 位角下的高相对亮度指示与不一致方位角分布(诸如棱柱的四个直角)相 关的不一致方位角透射分布。图9B为归一化极角透射分布(y轴)的平均 极角倾斜度(x轴)的曲线图。多个峰极角透射角指示不均匀的棱柱表面, 而高轴上极角指示在棱柱顶点处相当平坦或倒圆的表面。
比较例3—部分球体
图10A为具有部分球体阵列的样品光学膜在极角和方位角处的光强度 的锥光图。每个部分球体可包括具有高轴上极角分量的倒圆侧面。图10B 为归一化极角透射分布(y轴)的平均极角倾斜度(x轴)的曲线图。样品 具有高轴上极角透射分布。
比较例4—倒圆的不规则棱柱
图11A为具有带圆峰的不规则棱柱的样品光学膜在极角和方位角处的 光强度的锥光图。不规则棱柱可具有在倒圆峰处相交的弯曲侧面,诸如在 图18A和图18B中。图11B为归一化极角透射分布(y轴)的平均极角倾 斜度(x轴)的曲线图。样品的峰极角透射角接近轴上透射角,并且峰极角 透射与轴上极角透射的低比率可指示棱柱表面之间的倒圆峰。
实施例4
根据图3和上述方法制备如本文所公开的第四样品膜(样品4)。图 12A为样品光学膜的极角和方位角的共焦倾斜度数据的锥光表示。在此实 施例中,极角和方位角可分别与光学膜的平坦小面的极角和方位角相关。 如在图12A中所见,倾斜度分布在特定极角范围处最高,并且跨方位角范 围基本上均匀地分布。峰极角分布角跨方位角是基本上恒定的。图12B为 倾斜度频率(y轴)对比极角(x轴)的曲线图。相应的相反方位角的极角 分布基本上相关,从而指示基本上一致的方位角分布。
实施例5
对光学锥体结构进行建模以用于确定光学锥体结构的光学特性。光学 锥体结构模拟例如在光学锥体结构的表面处的折射和菲涅耳反射。图13为 建模锥体增益对比各种锥体结构参数的表。对多个锥体进行建模以用于相 对于光学膜中获得的增益评估锥体增益对比锥体结构参数。跨锥体变化的 因素包括例如结构指数(折射率)、突出部表面分数、突出部纵横比(高 度对半径)以及表面粗糙度,该表面粗糙度由表面法向相对于几何锥体表 面法向的高斯分布宽度表征。图14A为示出倒置锥体结构在相对于锥体结 构的平坦主表面的极角和沿着锥体结构的主表面的方位角处的光强度的图 表。
将光学膜的样品(样品5)的光学特性与锥体结构模型的光学特性进 行比较。图14B为样品5和模拟锥体结构的表面极角范围的归一化亮度的 曲线图。如在图14A中所见,光学膜的亮度的极角图具有在方位角上平滑 的外观。如另外在图13和图14B中所见,光学膜的准直光光学透射特性 (诸如测量光学增益)基本上与模拟锥体结构的准直光光学透射特性(诸 如模拟光学增益)相当。
实施例6-9和比较例5-8
图15A和图15B分别为包括上述小平面分析的样品6A和6B的复合 AFM图像。图16A和图16B分别为包括上述小平面分析的样品7A和7B 的复合AFM图像。图17A为包括上述小面分析的样品8的复合AFM图像。 图17B为包括上述小面分析的样品9的复合AFM图像。图18A和图18B 是包括上述小面分析的具有带圆峰的不规则棱柱的光学膜的复合AFM图像。 图19为包括上述小面分析的具有锥体六边形堆积阵列的光学膜的复合 AFM图像。图20为包括上述小面分析的具有部分球体堆积阵列的光学膜 的复合AFM图像。轮廓可表示曲率参数内的小面表面。图21为包括上述 小面分析的具有金字塔形棱柱阵列的光学膜的复合AFM图像。轮廓可表示 曲率参数内的小面表面。
图22为六个光学膜示例的平坦小面核心区域作为总表面积的百分比的 覆盖面积的图表。与不规则棱柱、部分球体和六边形锥体光学膜相比,样 品6-9表现出显著较高的表面积覆盖率。
图23A和图23B为功率谱密度对比沿着两个正交面内方向(分别为y 和x)的空间频率的曲线图。膜的形貌可相对于每个光学膜沿着其延伸的基 准平面限定。使用x,y平面作为基准平面,每个结构化表面的形貌可被描述 为相对于x和y分量的基准平面的高度。图23A和图23B表示每个光学膜 的表面上的棱柱结构的空间不规则性或随机性的程度。如在图23A和图 23B中所见,x平均和y平均功率谱密度两者分别随着本公开的样品6A/B 和7A/B的x方向和y方向空间频率的减小而稳定地减小。相比之下,具有 金字塔形棱柱的光学膜显示出高周期性和图案化,如具有六边形堆积阵列 锥体的光学膜一样,如通过功率谱密度中的多个且高的峰所观察到的。
图24A为光学膜的小面方位角分布的曲线图,该小面方位角分布表示 小面部分在各种方位角处的表面积覆盖率。图24B为带平坦小面的光学膜 的梯度方位角分布的曲线图,该梯度方位角分布表示梯度部分在各种方位 角处的表面积覆盖率。每个曲线图绘出了膜在周期性方位角处的覆盖百分 比。如在图24A中所见,金字塔形棱柱和六边形锥体均表现出小面部分的 不均匀方位角分布,而本公开的光学膜表现出在较窄范围内的覆盖率。如在图24A和图24B两者中所见,本公开的两个光学膜表现出在整个方位角 范围内基本上一致的小面表面方位角分布,且表面覆盖率上的局部变化很 小。
图25A-25B为基于来自本公开光学膜的AFM数据的梯度/小面分布的 二维分布图。图26D和图26A-26C为基于具有不规则棱柱(26D)、部分 球体(26A)、六边形锥体(26B)和金字塔形棱柱(26C)的光学膜的 AFM数据的梯度/小面分布的二维分布图。对于每个图,x轴为x方向倾斜 度,并且y轴为y方向倾斜度。取倾斜度的反正切以得到以度为单位的倾 斜角。每个同心环表示10度。如在图25A和图25B中所见,本公开的光学 膜表现出一致的表面方位角分布和离轴的、集中的表面极角分布,这与上 述实施例1-3的锥光图中所示类似并且通常与方位角和极角透射分布相关。 相比之下,图26D示出了更靠近轴上极角的表面极角分布。图26A示出了 具有高轴上集中度的扩散表面极角分布。图26B示出了高度集中的表面极角分布。图26C示出了不一致的表面方位角分布。
图27C为上述光学膜的累积小面倾斜度大小分布曲线图。与其他光学 膜相比,样品6-9具有更紧凑的梯度大小分布。
图27D为样品6、样品7和不规则棱柱的倾斜角对比归一化频率的小 面倾斜角分布曲线图。不规则棱柱具有双峰倾斜角分布,而样品6和7具 有显著的峰分布。
图27E为上述光学膜的梯度大小累积分布曲线图。样品6-9具有比部 分球体和不规则棱柱高的梯度大小。
图27F为倾斜度大于20度的平坦小面核心区域的覆盖率的图表。与六 边形锥体、部分球体和不规则棱柱相比,样品6-9具有显著较高的倾斜度大 于20度的平坦小面的覆盖率。
图27G为没有任何倾斜度限制的平坦小面核心区域的覆盖率的图表。 与六边形锥体、部分球体和不规则棱柱相比,样品6-9具有显著较高的倾斜 度大于20度的平坦小面的覆盖率。
图27H和图27I为小面方位角分布和梯度方位角分布的曲线图。样品 6和7显示出在整个方位角范围内基本上一致的方位角倾斜度分布。
图27J为上述光学膜的累积小面倾斜角分布曲线图。样品6和7具有 比不规则棱柱更紧凑的倾斜角(或梯度大小)分布。
图27K和图27L为按%/以平方度为单位的立体角计的归一化频率的梯 度大小的曲线图。针对35和65之间的梯度大小,样品6-9具有高表面覆盖 率,如由高%/以平方度为单位的立体角所指示。
图28-36涉及与以上针对图15-22所讨论相同的分析,但具有更宽的曲 率约束。
实施例10和11
图27A为样品10所公开光学膜、样品11所公开光学膜和不规则棱柱 光学膜的梯度大小累积分布曲线图。在此实施例中,不规则棱柱光学件可 具有比样品10和11中任一者低的倾斜度。图27B为样品10、样品11和不 规则棱柱光学膜的梯度大小分布曲线图。峰梯度归一化频率处于较低的梯 度大小。
本发明的各种实施方案已进行描述。这些实施方案以及其它实施方案 均在以下权利要求书的范围内。

Claims (8)

1.一种微结构化表面,包括:
基本上随机布置的多个小面,每个小面相对于所述微结构化表面的平面限定至少一个倾斜度,所述多个小面的所述至少一个倾斜度限定倾斜度大小累积分布,所述倾斜度大小累积分布在20度附近的变化率基本上小于在60度附近的变化率,其中所述倾斜度大小分布在10度附近的变化率小于约0.5%/度,并且所述倾斜度大小分布在20度附近的变化率小于约1%/度。
2.一种微结构化表面,包括:
基本上随机布置的多个小面,每个小面包括基本上平坦的中心部分,所述平坦的中心部分相对于所述微结构化表面的平面限定倾斜度,所述多个小面的所述倾斜度限定倾斜度大小累积分布,小于约10度的倾斜度的所述倾斜度大小累积分布的变化率小于约1%/度,小于约30度的倾斜度的所述倾斜度大小累积分布的变化率小于约2%/度。
3.一种微结构化表面,所述微结构化表面包括基本上随机布置的多个棱柱结构,每个棱柱结构包括在峰处相交的多个小面,每个小面的中心部分相对于所述微结构化表面的平面的法向方向限定方位角并且相对于所述微结构化表面的所述平面的法向方向限定极角,0度至360度之间的所述方位角的分布差异小于约20%,所述多个棱柱结构的所述小面的极角中的少于约5%小于约10度,并且所述极角的分布的最大值在约10度至60度之间,使得对于沿着所述法向方向入射的基本上准直的光,所述微结构化表面具有针对从所述微结构化表面的峰侧入射的准直光而言的第一总光学透射率以及针对入射在所述微结构化表面的相反侧的准直光而言的基本上较低的第二总光学透射率,并且使得对于沿着与所述法向方向倾斜的方向从所述微结构化表面的所述相反侧入射的基本上准直的光,所述微结构化表面具有大于所述第二总光学透射率的第三总光学透射率。
4.一种微结构化表面,包括:
基本上随机布置的多个小面,并且所述多个小面相对于所述微结构化表面的平面限定多个倾斜度,使得梯度大小约为零的表面百分比/以平方度为单位的立体角为约0.0005%至约0.01%,其中梯度大小约为零的所述表面百分比/以平方度为单位的立体角为约0.001%至约0.006%。
5.一种微结构化表面,包括:
基本上随机布置的多个小面,并且所述多个小面相对于所述微结构化表面的平面限定多个倾斜度,所述微结构化表面的小于约0.010%/以平方度为单位的立体角具有小于约10度的梯度大小,并且所述微结构化表面的大于约0.008%/以平方度为单位的立体角具有约50度的梯度大小。
6.一种光学膜,包括:
微结构化表面,所述微结构化表面包括多个棱柱结构,所述微结构化表面限定基准平面以及垂直于所述基准平面的厚度方向;
其中所述多个棱柱结构包括多个小面,每个小面具有小面法向方向,所述小面法向方向相对于所述厚度方向形成极角并且沿着所述基准平面形成方位角,
其中所述微结构化表面具有所述多个小面的基本上一致的表面方位角分布,并且
其中所述微结构化表面具有所述多个小面的具有离轴峰极角分布的表面极角分布,其中所述离轴峰极角分布为轴上极角分布的至少两倍高,其中所述多个棱柱结构跨所述微结构化表面不规则地分布,其中所述微结构化表面具有在包括至少10,000个小面的分辨率下基本上一致的小面表面方位角分布。
7.一种光学膜,包括:
微结构化表面,所述微结构化表面包括多个棱柱结构,所述微结构化表面限定基准平面以及垂直于所述基准平面的厚度方向;
其中所述多个棱柱结构包括多个小面,每个小面具有小面法向方向,所述小面法向方向相对于所述厚度方向形成极角并且沿着所述基准平面形成方位角,
其中所述微结构化表面的特征在于对于准直光而言基本上一致的方位角透射,并且
其中所述微结构化表面的特征在于对于准直光而言具有离轴峰极角透射的极角透射,其中所述离轴峰极角透射为轴上极角透射的至少两倍高,并且其中所述多个棱柱结构跨所述微结构化表面不规则地分布。
8.一种方法,包括:
制备包含金属模板的电镀溶液,其中所述金属模板具有对应于不规则棱柱结构的晶体几何形状;以及
从所述电镀溶液将金属层电镀到基底上,其中所述金属层包括与具有不规则棱柱结构的微结构化表面对应的不规则隆起,所述微结构化表面限定基准平面和垂直于所述基准平面的厚度方向,其中所述不规则棱柱结构包括平坦小面,每个平坦小面具有小面法向方向,所述小面法向方向相对于所述基准平面形成极角并且沿着所述基准平面形成方位角,并且其中所述不规则棱柱结构跨光学膜分布,使得所述微结构化表面的准直光光学透射特性近似于锥体棱柱结构的聚合表面的准直光光学透射特性。
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