TW200912406A - Methods of forming composite optical film - Google Patents

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TW200912406A
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film
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cured
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TW097124920A
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Mikhail Leonidovich Pekurovsky
Noreen Gail Detwiler
Kristin Lavelle Thunhorst
Olester Benson Jr
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3M Innovative Properties Co
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Description

200912406 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭示案係關於形成複合光學膜元件之方法。 【先前技術】 、光學膜、薄聚合物膜(其光學性質對於其功能為重要的) 通吊用於顯不器中，例如，用於管理光自光源至顯示器面 板的傳播。光管理功能包括增加影像之亮度且增加遍布影 像之照明的均勻性。 ( 此等膜為溥的’且因此通常具有小之結構集束性。隨著 顯:器系統大小増加，膜之面積亦變得較大。除非將其製 ^付較厚’㈣膜可達到其巾謎非足夠硬韓持其形狀 2大’:、。此情形產生對顯示器組裝期間之生產過程以及在 …… 用膜的挑⑦ϋ，使得膜較厚増加顯示 裔早儿之厚度’且亦導致重量及光學吸收的增加。較厚之 ❹增加熱絕緣，從而減小使熱轉移㈣示 :由：㈣示器而言，存在增加之亮度的持續需求，其： '‘”’頁不㈣統產生更多熱量。此導致與較高熱量相關聯 之失真效應（例如，膜超曲）的增加。 " $厂」夕對適應心大顯不器大小之解決方案為層·光學膜 旱得多之基板。此解決方案增加設備 、 備較厚並較重。然而， 使传权 學功能的顯著改良。成本並不導致顯示器之光 【發明内容】 本揭示案係關於形成複合光學膜元件之方法。 132702.doc 200912406 在第—實施例中，揭示形成複合光學膜之方法。方法包 括形成i合膜，包括將複合膜暴露至第一能量源以將複 合膜固/ff* i & c马第—固化狀態，複合膜包括安置於可固化樹脂 内的增強纖維。方法進一步包括：自第一固化狀態複合膜 移示第把量源，將第一固化狀態複合膜暴露至第二能量 源以進一步將複合膜固化為第二固化狀態，及接著組合複 合膜與光學元件以形成複合光學膜。 在另實施例中，方法包括將複合膜暴露至第一能量源 以將複合膜固化為第一固化狀態。複合膜包括分散於可固 化樹知内的增強纖維。增強纖維具有第一折射率，且樹脂 具有第-固化狀態折射率，且第一固化狀態折射率為與第 -折射率相差至少0 004之值。方法進一步包括自第一固 化狀態複合膜移除第—能量源，且將第—固化狀態複合膜 暴硌至第一能量源以進一步將複合膜固化為一第二固化狀 態，其中樹脂具有第二固化狀態折射率值，該值與第一折 射率值相差小於0 004。 【實施方式】 結合隨附圖式考慮本發明之各種實施例之以下詳細描述 可更完全理解本發明。 圖未必按比例繪製。圖t使用之類似數字指代類似組 件。然而，應輯，在給定圖巾使用數字指代組件並非意 欲限制在另一圖中由相同數字標記之組件。 在以下描述中，參看隨附圖式，該等隨附圖式形成本文 之部分且其中借助於說明展示若干特定實施例。應理解， 132702.doc 200912406 其他實施例被預_且可在不背離本發明之料或精神情 況下進行n並非在限制意義上理解以下詳細描述。 除非另外規定，否則本文φ蚀田々^丄 中使用之所有科學及技術術語 具有通常在此項技術中使用之含義。本文中提供之定義有 助於理解在本文中頻繁使用之某些術語，且並非意謂限制 本揭示案的範疇。
除非另外指示’否則本說明書及申請專利範圍中所使用 之表達特徵大小、量及物理性f之所有數字欲被理解為在 所有情況下由術語”約，，進行修飾。因此，除非相反地指 不，否則在前述說日月書及附加巾請專利範圍中閣述之數值 參數為近似值，其可視熟習此項技術者利用本文中揭示之 教示欲設法獲得之所要性質而變化。 以端點敍述之數值範圍包括包含於彼範圍内之所有數值 (例如’⑴包括 圍内的任何範圍。 除非内容另外明確指示’否則如本說明書及附加申請專 利範圍中所使用之單數形式"一"及"該”涵蓋具有複數個指 示物的實施例。除非内容另外明確指*，否則如本說明書 及附加申請專利範圍中所使用之術語"或"通常以其包括,, 及/或之意義使用。 本揭不案係關於複合光學骐之滾筒至滾筒製造。複合光 學臈之可固化樹脂部分經部分固化從而導致本質上不剝落 之膜，該本質上不剝落之臈可經纏繞以用於隨後處理或按 需要更元全固化且視需要與諸如光量管理光學膜之光學元 132702.doc 200912406 件組合。在許多實施例中，此等複合光學膜對於可見光波 長之至少-偏光為透明的。儘管未如此限制本發明，但經 由以下所提供之對實例的論述將得到對本發明之各種態樣 的瞭解。 … 圖1為相對於任意指派之座標系統展示複合膜謂之說明 性複合膜100的示意性透視側視圖。複合膜⑽在Z方向具 有厚度。複合膜m包括分散於聚合物或可固化樹脂104内 之S強纖維102。複合媒100被形成為體元件，且可 ，用薄月或膜、圓筒、管或類似形式。複合膜1〇〇可具有) ^截面尺寸’其足以使得複合膜100在至少-尺寸中實質 上自承。 諸如聚合材料之有機纖維或玻璃、玻璃 機纖維之增強纖堆尤之無 纖_二：固化樹脂104内。個別增強 m可貫穿複合膜1〇〇之長度而延伸，雖然此並非為一 〆在所說明實施例中，纖維1〇2平行於X方向而縱 向，雖然並不需要為此狀 基質⑽内組織化為增強纖維腹板:所^’纖維1〇2可在 =可固化樹脂基質104之材料的"及2方向之折射率 斤，"冉為〜、〜及〜。在樹脂材料為各向同性之 之虛 實貝上匹配。在基質材料為雙折射 、⑷折射率中至少一者不同於其他。在竿此狀 :兄下，僅-折射率不同於其他，在 稱广 軸材料；且在其他狀、况下，糾士 _ 1'何科被稱為早 节&、、兄, 有二個折射率為不同的，在 兄下材科被稱為雙轴材料。在許多實施例中，纖維 132702.doc 200912406 形成纖維之材料之折射率 ’増強纖維102為雙折射 102之材料為各向同性。因此， 被給定為112。在某些實施例中 的0 ,、在某些實施例中，可能需要樹脂基質104為各向同性， '' X ly〜niz。為了被認為是各向同性，折射率之間 的差應小於〇.05，或小於〇.02 ’或小於0.01。此外，在某
些實施例+ ’需要基質1〇4與纖維1〇2之折射率實質上匹 配。因此’ &質104與纖維102之間的折射率差應為小的， 至少小於G.G2,或小於讀5,或小於G.GG2。在其他實施 例中，可能需要樹脂基質1〇4為雙折射，在該狀況下，基 質折射率中之至少—者不同於纖維1G2的折射率。 用於可□化;fsf月日基質之合適材料包括熱固性聚合物，該 等熱固性聚合物在所要範圍之光波長上為透明的。在某些 實施例中，在水中為不可溶之聚合物可能為尤其可用的， 該等聚合物可能為疏水性的或可能具有低吸水性傾向。另 外，合適聚合物材料可為非晶形或半晶質，且可包括均聚 物、共聚物或其摻合物◊實例聚合物材料包括㈠旦不限 於）：烷基、芳族 '脂族及含環之（甲基）丙烯酸酯；乙氧基 化及丙氧基化（甲基）丙烯酸酯；多官能基（甲基）丙烯酸 酉曰，胺基甲酸酯（甲基）丙烯酸酯；丙烯酸酯化環氧樹脂； 壞氧樹脂；降冰片烯；乙烯醚及其他烯性不飽和材料；含 硫烯系統；混合自由基及陽離子可聚合系統，諸如環氧及 (甲基）丙烯酸酯’及此等各物的組合。術語（甲基）丙烯酸 酯被定義為相應甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯化合物。 132702.doc -10- 200912406 在某些實施例中，有利地利用聚合物材料作為增強纖 維。實例聚合物材料包括（但不限於）：聚（碳酸酯）(PC); 間規及等規聚（苯乙烯）(PS) ; (Cl-c：8)烷基苯乙烯；烷基、 芳族、脂族及含環之（曱基）丙烯酸酯，包括聚（甲基丙烯酸 曱酯）(PMMA)及PMMA共聚物；乙氧基化及丙氧基化（甲 基）丙烯酸酯；多官能基（〒基）丙烯酸酯；丙烯酸酯化環氧 樹脂，環氧樹脂；及其他稀系不飽和材料；環稀烴及環稀 烴共聚物；丙烯腈-丁二烯_苯乙烯（ABS);苯乙烯丙烯腈 共聚物（SAN);環氧樹脂；聚（乙烯基環已烷）；pMMA/聚 (氟乙烯）摻合物；聚（苯醚）合金；苯乙稀類嵌段共聚物； 聚醯亞胺；聚砜；聚（氣乙烯）；聚（二曱基矽氧 烷）(PDMS);聚胺基曱酸酯；飽和聚酯；聚（乙烯），包括 低雙折射聚乙烯；聚（丙烯）(PP);聚（烷對苯二甲酸 酉曰）（poly(alkane terephthalates))，諸如聚（對苯二曱酸乙二 (醇）酯）(PET);聚（烷萘二曱酸酯）(p〇ly(alkane napthalates))，諸如聚（萘二曱酸乙二酯）(pEN);聚醯胺； 離聚物，乙酸乙烯酯/聚乙烯共聚物：醋酸纖維素；乙酸 丁酸纖維素；氟聚合物；聚（苯乙烯）_聚（乙烯）共聚物； PET與PEN共聚物，包括聚稀烴pET及pEN;及聚（碳酸醋）/ 脂族PET換合物。 在某些產品應用中’所得產品及組份顯現低位準易揮發 物質（小分子量、未反應或未轉換之分子，溶解之水分子 或反應副產品易揮發物質可自產品（例如，水分子）之終 端使用環境進行吸收’可存在於來自初始產品製造之產品 132702.doc -11- 200912406 (例如’水）中’或可作為化學反應（例如，縮合聚合反應） 之結果而產生。自縮合聚合反應之小分子析出之實例為在 自二胺與二酸之反應形成聚醯胺期間水的釋放。易揮發物 質亦可包括小分子量有機材料’諸如，單分子物、增塑劑 等。易揮發物質之分子量通常小於形成官能產品之豆餘部 分之多數材料的分子4。產品使用條件可能（例如）在產品 或膜之一側上導致相差較大的熱應力。在此等狀況下，易 f 揮發物質可遷移通過產品或自膜或產品之—表面揮發，從 而導致濃度梯度、總體機械變形、表面變更且有時非所要 的渗氣。滲氣可導致產品、膜或基質中之空隙或氣泡，或 至其他膜的黏著問題。易揮發物質亦可潛在使產品應用中 之其他組份成為溶劑化物、蝕刻或非所要地影響產品應用 中的其他組份》 以上聚合物或樹脂中之若干者妓向時可能變為雙折射 的。詳言f、PEN及其共聚物，及液晶聚合物在定 向時顯露相對較大之雙折射率值。可使用包括擠壓及拉伸 之不同方法使樹脂定向。拉伸為尤其可用於使聚合物定向 之方法’此係因為其准許高度定向且可藉由^干易於控制 之外部參數（諸如，溫度及拉伸比）來控制。 合適固化樹脂或聚合物包_性不飽和樹脂及光引發劑 及/或熱引發劑及/或陽離子引發劑。若由電子束或由含硫 烯類型反應系統完成固化，則不需要獨立引發劑。 基質104可具備各種添加劑以向複合膜1〇〇提供所要性 質。舉例而言，添加劑可包括以下各物中之一或多者：防 132702.doc •12- 200912406 風化劑、uv吸收劑、受阻胺光穩定劑、抗氧化劑、分散 劑、潤滑劑、抗靜電劑、顏料或染料、晶核生成劑、2燃 劑及發泡劑。 ’' 某些例示性實施例可使用聚合物基質材料，該材料抵广 因年久之黃化及雲斑。舉例而言，諸如芳族胺基节醆酯2 某些材料在長期暴露至uv*時變得不穩定，且隨著時間 改變顏色。當長期維持同—顏色為重要的日夺，可能需要避 免此等材料。可向基質提供其他添加劑，從而變更聚 合物之折㈣或增加材料的強度。此等添加劑可包括（例 如）有機添加劑，諸如，聚合物珠粒或顆粒及聚合物夺 顆粒。 不〆、 在其他實施例中’可向基質1()4添加無機添加劑以調整 f質之折射率，或增加材料的強度及/或硬度。舉例而 a ’無機材料可為玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷或金屬氧化物。 可使用以下關於無機纖維論述之任何合適類型的玻璃、陶 :光或玻璃陶竟。合適類型金屬氧化物包括（例如）二氧化 鈦、氧化铭、氧化锡、氧化錄、氧化錐、二氧化石夕、其混 口物或/“昆σ氧化物。此等無機材料可被提供為(例如)研 磨形式&末形式、珠粒形式、碎片形式或微粒形式的奈 来顆粒’且分布於基質1〇4内。顆粒之大小可小於謂， 或J於100 nm ’或小於5〇 nm以減小光通過最終膜產品之 散射。 此專無機添加劑之矣而·目 表面了具備用於將纖維黏結至聚合物 的偶。劑舉例而§ ’錢偶合劑可與無機添加劑一起使 132702.doc -13- 200912406 用以將無機添加劑黏結至聚合物。雖然、可使用缺少可聚人 表面修饰之無機奈米顆粒’但無機奈米顆粒表面可心 飾，使得奈米顆粒與基質之有機組份可聚合。舉例而、= 反應基團可附著至偶合劑的另—端。基團可（例如）㈣雙 鍵透過化學聚合而與反應聚合物基f化學反應。 圖2為形成纖維腹板200之說明性增強纖維的示意性俯視 圖。任何合適類型有機或無機材料可用於形成纖維腹板 200之增強纖維⑷。說明性纖維形成材料包括玻璃纖維、 碳及/或石墨纖維、聚合物纖維、㈣m纖維、玻 璃陶究纖維及二氧切纖維。在許多實施射，纖維被形 成為如圖2中所說明的纖維腹板2〇〇。 纖維⑽可由無機材料μ，諸如，對於通過膜之光為 實質上透明的玻璃。合適玻璃之實例包括通f用於纖維玻 璃複合物中之玻璃，諸如，E、C、A、S、MD玻璃。亦 可使用較冋σσ質玻璃纖維’其包括(例如)熔化矽石及 玻璃的纖維。合適之較高品質玻場可靖自若干供應商，諸 士 Elmsford，Ν.γ.之 Schott North America Inc.。可能需要 使用由此等較兩品質玻璃製成之纖維’此係因為其為較純 的，且因此具有更均勻之折射率且具有較少内含物，其導 致較；的散射及增加的透射。又，纖維之機械性質更可能 為均勻的。較高品質的玻璃纖維較不可能吸收水份，且因 此所產生的膜變得更穩定以便長期使用。此外，可能需要 使用低鹼玻璃，此係由於玻璃中之鹼含量會增加對水之吸 收。此等無機纖維之表面可具備用於將纖維黏結至聚合物 132702.doc -14- 200912406 的偶合劑。舉例而言，石夕院偶合劑可與無機纖維一起使用 以將無機物黏結至聚合物β 可用於纖維102之另一類型無機材料為玻璃陶瓷材料。 玻璃陶究材料通常包括95%至98%體積之極小晶體，該等 aa體具有小於1微米之大小。某些玻璃陶瓷材料具有小達 5〇 nm之晶Μ大小，從而使得其在可見光波長處為有效透 明的，此係由於晶體大小遠小於可見光之波長，以使得事 實上無散射發生。此等玻璃陶瓷亦可具有玻璃狀區域與結 晶區域之折射率之間的極小有效差或無有效差，從而使其 視覺上為透明的。除透明度之外，玻璃陶瓷材料可具有超 出玻璃之斷裂強度的斷裂強度，且已知具有為零甚至值為 負數之熱膨脹係數。感興趣之玻璃陶瓷具有包括（但不限 於）以下之組成：Li2〇--Al2〇3--Si〇2、Ca0--Al203--Si02、 Li20-Mg0-Zn0-Al203-Si02 > Al203-Si02^ ΖηΟ-Α12〇3--Zr02--Si02、Li2〇--Al2〇3--Si02及 Mg〇--Al2〇3--Si02。 某些陶瓷亦具有晶體大小，該等晶體大小足夠小，以使 得若該等陶瓷嵌埋於具有適當匹配之折射率的基質樹脂 中，則其可表現為透明的。以商標NEXTEL購自St. paul， Mirrn，，3M公司之陶瓷纖維為此類型材料的實例，且可以 線、紗及編織墊形式獲得。 在基質内之纖維的某些例示性排列包括紗、在聚合物基 質内之一方向排列的纖維束或紗束 '纖維織物、非織物、 短切纖維、（具有隨機或有序格式之）短切纖維墊，或此等 格式的組合。短切纖維墊或非織物可經拉伸、受麼或經定 132702.doc -15- 200912406 向以在非織物或短切纖維墊内提供纖維之某對準，而非具 有纖維的隨機排列。此外，基質可含有多層纖維：例如， 基質可包括不同束、織物或類似物中的多個纖維層。 有機纖維亦可獨自或與無機纖維一起嵌埋於基質104 内。可包括於基質_之某些合適有機纖維包括聚合物纖 維’例如’由以上列出之聚合材料中的—或多者形成之纖 維。聚合物纖維可由與基質104之材料相同之材料形成， 或可由不同聚合材料形成。其他合適有機纖維可由天然材 料（例如棉、絲或麻）形成。諸如聚合物之某些有機材料 可為光學各向同性，或可為光學雙折射的。 在某些實施例中，有機纖維可形成含有僅聚合物纖維之 y束織物及類似物的部分，例如，聚合物纖維織物。 ，其他實施例中，有機纖維可形成包含有機纖維及無機纖 維兩者之紗、I、織物及類似物的部分。舉例而言，紗或 =物可包括無機纖維及聚合物纖維兩者。纖維織物2〇〇之 實施例示忍性說明於圖2中。織物藉由經纖維M2及緯纖 維204形成。經纖維2〇2可為無機纖維或有機纖維，且緯纖 ’、亦可為無機纖維或有機纖維。此外，經纖維202及緯 纖維204可各自包括有機纖維及無機纖維兩者。織物2⑽可 為個別纖維、束之織物，或可為紗之織物或此等的任何组 合。 在許夕實施例中，編織纖維腹板2〇〇由玻璃纖維形成。 在許多實施例中’此玻璃纖維織品2〇〇沿乂軸及_兩者具 有在每英时25至_根紗之範圍内的紗計數，且織品重量 132702.doc 200912406 一 00 g/m之範圍内，且織品厚度（Z軸）在1 5至100微 米之範圍内。在許多實施例中，形成破璃纖維織品200中 之每一紗的玻璃纖維具有在5至20微米範圍内的直徑。 紗包括彼此缚紮或撚在一起之若干纖維。纖維可貫及紗 之整個長度，或紗可包括切段纖維，#中個別纖維之長度 短於紗的整個長度。可使用任何合適類型紗，包括由圍繞 彼此相撚之纖維形成的習知撚紗。紗之另一實施例藉由圍 繞一令心纖維包覆之若干纖維而特徵化。中心纖維可為無 機纖維或有機纖維。 在許多實施例中，用以形成纖維腹板200之纖維直徑在 約250微米以下，且可具有向下至約5微米或更小的直徑。 個別處置小聚合物纖維可能為困難的。然而，在含有聚合 物纖維及無機纖維兩者之混合紗中使用聚合物纖維提供聚 合物纖維的較易處置，此係由於紗較不傾向於藉由處置而 損壞。 圖3為用於形成複合膜322之說明性裝置300的示意性側 視圖。裝置300包括如上所述之液體固化樹脂之容器31〇及 如上所述之纖維腹板的滚筒320，從而向樹脂之容器31〇提 供纖維腹板層、形成樹脂浸潰之纖維腹板或複合膜321。 樹脂浸潰之纖維腹板或複合膜321行進通過軋輥3〇3且接著 被暴露至第一能量源或固化台340以將複合膜固化為第— 固化狀態複合膜322。一旦複合膜達成第一固化狀態，就 自部分固化之複合膜移除第一能量源。 在許多實施例中’一或多個膜331、333隨著複合膜322 132702.doc •17- 200912406 行進通過軋輥303而被層壓於複合膜322之一或兩個主要表 面上，且接著被暴露至第一能量源或固化台34〇以將複合 臈固化為第一固化狀態複合膜322。一旦複合膜達成第一 固化狀態，就自部分固化之複合膜移除第一能量源。膜 331、333可為任何可用膜，諸如聚合物襯背膜或光學膜 (亦即，光學元件）。膜331、333可藉由膜滾筒33〇、332來 提供。在某些實施例中，如下所述，膜331、333為用於眩 光及反射管理之光量控制膜β 增強纖維具有第一折射率且樹脂具有第一固化狀態折射 率，且第一固化狀態折射率為與第一折射率相差至少 0.004之值，或與第一折射率相差至少〇 〇1之值。在許多實 施例中，實質上垂直通過第—固化狀態複合膜傳播之光經 受5%或更大或10%或更大的體霧度。然而，在許多實施例 中第一固化狀態複合臈322並非被完全固化，第一固化狀 態複合膜322並不發黏且可纏繞於滾筒上以用於隨後處理 或藉由後續暴露至第二輻射源（參見圖4及圖5)而更完全固 化。在進一步固化為第二固化狀態（以下進行描述）之後， 第二固化狀態複合臈345之第二固化狀態折射率即為與第 一折射率相差小於0.004或甚至小於〇 〇〇2的值。在許多實 施例中’ f質上垂直通過第二固化狀態複合膜傳播之光經 受4%或更小或甚至2%或更小的體霧度(某種程度上視所選 擇之纖維腹板而定）。第二能量源或固化台341可為任何可 用固化能量源、’諸如’紫外光（uv)、可見光、紅外光 (IR)、電子束或熱。在許多實施例中，第二能量源或固化 132702.doc •18· 200912406 台341為諸如非單色uv源的輻射源。 一對於某些經表面結構化之膜而言，尤其對於增亮膜而 言，通常需要限制在膜内發生之體擴散（有時被稱為體霧 度）。體擴散被定義為在光學體内部發生之光散射（與在本 體之表面處發生的光散射相對）。經結構化表面之材料之 體擴散可藉由使用折射率匹配油浸濕結構表面(若膜具有 經結構化表面）且制標準霧度計㈣霧度而進行量判。 霧度可藉由許多市售霧度計來進行量測，且可根據咖 mo〇3來定義。限制體霧度通常允許經結構化表面在重導 向光、亮度增強料最有效地操作。對於本發明之某些實 施例，需要體霧度為低的。詳言之，在某些實施例中二 因於體擴散之體霧度（體霧度）可小於5%，在其他實施例中 小於3%且在其他實施例中小於2%。 實例之體霧度藉由將（未經表面結構化之膜）樣本置放於 BYK Gardner Haze-Gard Plus(目錄第4725號）之光徑中而量 測’且記錄霧度。在此狀況下，體霧度被定義為在8_。圓錐 P散射之透射光除以所透射總光量的分率。光法線入射 於膜上。包括於本文申之代表實例在其上並不具有表面結 構，因此在將樣本置放於Haze_Gard plus中之前不需要塗 覆折射率匹配油。 在表4中展不體霧度（亦即，由聚合物基質之體内的傳播 引起而非由在膜表面處發生之任何擴散引起的霧度）之所 量測值。 單色UV源被理解為包括（例如）具有主要在365 ηπι與41〇 132702.doc .19· 200912406 nm之間的發射光譜之Nichia UVLED。此等系統中之光強 度的光譜分布在比藉由微波驅動之基於汞的燈（諸如，購 自 Gaithersburg, MD之 Fusion UV Systems Inc•的 Fusion Η及 D燈）及水弧光燈糸統（諸如’藉由Fusion Aetek，Romeoville, IL出售的彼等燈）產生之波帶窄得多的波帶中發生。 上述樹脂可被部分固化為如上所述之第一固化狀態且具 有第一固化狀態玻璃態化溫度，該第一固化狀態玻璃態化 溫度低於更完全固化狀態或第二固化狀態的玻璃態化溫 度。在許多實施例中，第一固化狀態玻璃態化溫度在最終 固化狀態或第二固化狀態玻璃態化溫度之丨5〇/。至75%的範 圍内。在某些實施例中，第一固化狀態玻璃態化溫度在最 終固化狀態或第二固化狀態玻璃態化溫度之丨5%至5〇%的 範圍内。在某些實施例中，第一固化狀態玻璃態化溫度在 最終固化狀態或第二固化狀態玻璃態化溫度之25%至7〇% 的範圍内。在某些實施例中，第一固化狀態玻璃態化溫度 在最終固化狀態或第二固化狀態玻璃態化溫度之3〇%至 65 /〇的範圍内。若聚合系統能夠聚合達可能之反應的最充 分程度（不受溫度限制等），則玻璃態化溫度之此等範圍（及 百分數）視（例如）在聚合系統中可達成的最終玻璃態化溫度 而定。應理解，此等範圍係為了說明性㈣，且並非意欲 為限制性的。 圖4及圖5說明第—固化狀態複合膜322之進一步處理以 產生第一固化狀態複合膜34卜圖4說明藉由安置或層壓一 或夕個膜337、339於第-固化狀態複合膜322之一或兩個 132702.doc 200912406 主要表面上而形成複合膜33s，且接著固化複合膜335以產 生第一固化狀態複合膜345。第一固化狀態複合膜322與一 或兩個主要表面上之一或多個膜337、339一起行進通過軋 輕304且接著被暴露至第二能量源或固化台341以將複合 膜335固化為第二固化狀態複合膜34s。 圖5說明藉由安置或層壓一或多個膜337於第一固化狀態 複合膜322之一或兩個主要表面上而形成複合膜335，在複 合膜335上形成經結構化表面，且接著固化複合膜335以產 生第二固化狀態複合膜345。 在某些實施例中，塗層施配器36〇將液體塗層361提供於 第一固化狀態複合膜322上。此液體塗層361可由任何可用 材料形成，諸如，本文中描述之黏著材料或樹脂材料。樹 脂材料可相同於或不同於形成複合膜321的樹脂材料。 在圖5之某些實施例中，纖維腹板之滾筒32〇可替代322 被插入，且可從液體塗層源36〇塗覆液體塗層361。在彼狀 況下，固化台341可為用以將樹脂固化為第一固化狀態的 第一能量源，同時在複合膜上產生表面結構。液體塗層 361可為與圖3中之310相同（或不同）之液體固化樹脂。 膜331、333、337、339可為任何可用膜，諸如聚合物襯 背膜或光學膜（亦即，光學元件）。膜331、333、337、339 可藉由膜滚筒330、332、336、338來提供。在某些實施例 中，膜331、333、337、339為用於眩光及反射管理的光量 控制膜。此等膜331、333、337、339包括偏光器膜、光重 導向膜、多層反射偏光膜、吸收偏光器膜、稜鏡増亮膜、 132702.doc -21- 200912406 漫射體膜、反光膜、反射偏光器增亮臈及轉向膜。此等膜 331、333、337、339可為經表面結構化之膜，諸如，提供 增亮之亮度增強膜（BEF)，或包括反射偏光器之其他膜， 該等反射偏光器包括干涉類型混合偏光器、線栅偏光器、 膽固醇液晶偏光器’包括以下各物之其他經結構化表面： 轉向膜，復歸反射立體角膜；漫射體，諸如，表面漫射 體、增盈沒射體經結構化表面或經結構化塊體漫射體；抗 反射層，硬塗層，抗污硬塗層，百葉窗式膜，吸收性偏光 器，部分反射器，透射反射膜，非對稱反射器或偏光器， 波長選擇性濾光器’包括打孔之鏡的具有區域化光學或實 體光透射區域的膜；補償膜，雙折射或各向同性單層或混 合物，以及珠粒塗層。舉例而言，額外塗層或層之清單在 美國專利第6,459,5 14號及第6,827,886號中更詳細地進行論 述’該等專利之内容全文皆以引用方式併入本文中。 接著經由將第一固化狀態複合膜322或335暴露至第二能 量源341而進一步固化複合膜335。如圖5中所說明，複合 膜322或335及/或可選液體塗層361在進一步固化之前或在 被固化時可經模製或成形。舉例而言，膜322或335及/或 可選液體塗層361可經模製以提供經結構化表面或光重導 向表面。膜322可與上述襯背層或光學膜元件337進行組合 以形成複合膜335且接著藉由導向滾筒352導向至模製滾筒 350，且可藉由可選壓力滾筒354抵靠模製滾筒35〇進行衝 壓。模製滚筒350具有壓印至複合膜322或335及/或可選液 體塗層361中的成形表面356。模製滾筒35〇與壓力滾筒354 132702.doc -22- 200912406 之間的間距可被調整為控制成形表面356穿透至複合膜322 或335及/或可選液體塗層361中之深度的設定距離。在某 些實施例中’複合膜322或335及/或可選液體塗層361在仍 與模製滚筒350接觸同時藉由來自能量源341之UV光或熱 的輻射而被固化以形成第二狀態固化複合膜345。 第一狀態固化複合膜3 4 5可健存於另一滾筒上或被切割 為薄片以供儲存。視需要，第二狀態固化複合膜345可（例 如）經由添加一或多個層而進一步進行處理。 實例 可聚合或可固化樹脂之製備 可I合私丨月曰之混合物的產生包括：構自Sartomer公司 (Exton，PA)之74.81重量百分比的SR601，購自BASF公司 (Charlotte，NC)之0_25重量百分比的TPO，購自Sartomer公 司之12.47重量百分比的SR247，及購自Toagosei
America(West Jefferson，OH)之 12.47 重量百分比的 TO- 1463。樹脂被置放於一開放的盤中且被加熱至大約攝氏41 度°樹脂之盤經由水浴熱交換器加熱以使盤中之可聚合樹 脂維持於攝氏41度。相同樹脂係用於實例1至8。 飽和玻璃纖維之製備 玻璃纖維織品（購自（Anders〇n，S〇Hexcel Reinforcements 公司之具有CS-767表面光製（surface finish)的式樣ι〇8〇)之 大約75線性碼被纏繞於紙板芯上。上面纏繞有玻璃纖維織 品之芯經連續旋轉，且大約1/6直徑的滚筒被浸入於可聚 合樹脂浴中並旋轉歷時大約6〇分鐘。在此時間期間，織品 I32702.doc -23- 200912406 由暖之可聚合樹脂變飽和’且玻璃纖維織品中之大多數氣 泡由暖之可聚合樹脂取代，及/或溶解至暖的可聚合樹脂 中。飽和玻璃纖維之相同滾筒係用以產生實例1至8。 可t合樹脂之計量 將纏繞有由可聚合樹脂飽和之玻璃纖維的滾筒置放於塗 佈機的解開軸上。玻璃被解開且導向通過（處於周圍溫度 及壓力之）額外可聚合樹脂的槽。飽和玻璃纖維以垂直方 式脫離槽且通過由一橡膠滾筒（85硬度之橡膠）及一平滑鋼 滾筒組成的夾。將兩層0,005英吋厚之PET((H〇peweU，va 之）Dupont Teijin Films US Limited Partnership 的 Dupont
Melinex® 618 PET 膜）添加至夾中。Melinex(g) 618 在一側上 已進行處理以促進黏著，因此使未經處理側與飽和玻璃纖 維接觸。因此，當膜通過夾時，排列係如下：橡膠滾筒、 PET、飽和玻璃纖維、PET及最後鋼滚筒。將每⑽2大約 1 kg之力施加至夾以將可聚合樹脂計量為所要厚度。額外 樹脂自夹向下排出回含有額外可聚合樹脂的槽中。垂直地 離開夾之物為以此次序含有以下層的膜構造：pET、飽和 玻璃纖維及PET。飽和玻璃纖維前進通過塗佈機所處之速 度為每分鐘2公尺。 將可聚合樹脂聚合為第一固化狀態及第二固化狀態 將含有飽和玻璃纖維之膜構造暴露至發出uv光之LED陣 列。UVLED購自Nichia(曰本東京）且安裝至4列乘4〇行之 LED陣列中。此等LED之光譜輪出在自大約365 11111至41〇 nm 之狹窄光譜分布情況下在385 nm周圍達到峰值^ [ED陣列 132702.doc -24- 200912406 由34.6至39伏特之電源供應以供應通過LED之在2.5與7.34 安培之間的電流。可變電流提供在表1中列舉之各種UV劑 量量測。UV光穿透PET膜且固化玻璃纖維織品内的可聚合 樹脂。在固化可聚合樹脂之後，樣本自至UVLED之暴露中 被移除或在賭自Fusion Aetek(零件號碼19031D， Romeoville，IL)之UV弧光燈系統下進行傳遞。無關於 UVLED獨自還是UVLED及Fusion Aetek弧光燈用以誘發樹 脂的聚合，使膜前進通過UV源之速度為每分鐘2公尺。在 使用Fusion Aetek弧光燈之狀況下，僅低功率上之一弧光 燈用以固化樣本。表1及表2中包括UVLED及Fusion Aetek 弧光燈兩者的放射量測。以6.096公尺/分鐘之線速度 (linespeed)及隨後針對每分鐘2公尺之處理速度計算（且在 表2中進行報導）的劑量，使用最近已經校準之Power Puck(Sterling，VA之EIT公司）完成對狐光燈的放射量測。 在380 nm校準因數情況下，使用IL 1700 Research Radiometer (International Light, Peabody, MA)與 SED005 偵 測器及nW"擴散器來完成UVLED的放射量測。 表1 · Nichia UVLED陣列之UV劑量量測及實例清單，對 於所計算劑量而言，線速度=2公尺/分鐘 UVLED電源之電壓 通過LED的安培數 UVA劑量(mJ/cmA2) 34.6 2.5 34.6 36 3.5 45.7 37.4 5 54.9 39 7.34 87.2 表2. Fusion Aetek弧光燈（一燈，低功率設定）之UV劑量 132702.doc -25- 200912406 量測，對於所計算劑量而言，線速度=2公尺/分鐘 UV 通道 劑量(mJ/cmA2) 強度(mW/cmA2) UVA 959 561 UVB 807 470 UVC 110 68 UW 543 532 在使樣本聚合之後，移除PET襯墊，且量測樣本性質。 樣本特性記述： 在Metricon上量測經固化樣本的折射率。（Pennington之 Metricon公司，在633 nm處量測的NJ型號# 2010)。對每一 樣本進行三次量測，且報導平均值。 由 Mitutoyo 卡規（日本 Mitutoyo 公司，型號 # ID-C 112EB 代號# 543-252B)量測樣本的厚度。越過樣本進行三次厚 度量測，且報導平均值。 藉由以下程序推斷玻璃纖維織品的第一折射率： 具有在1.546與1.559之間的個別固化折射率值之十七種 獨特可聚合樹脂經製備，飽和為Hexcel 1080玻璃纖維織 品，且經固化。使用 BYK Gardner HazeGard Plus(Columbia， MD)量測所得複合膜的霧度值。霧度對固化折射率之圖形 中之最小值點被選擇為玻璃纖維織品的第一折射率。藉由 此方法，Hexcel 1080玻璃織品之第一折射率被判定為 1.5575 ° 使用 BYK Gardner HazeGard Plus(目錄第 4725號）量測樣 本之體霧度及透射。對每一樣本進行三次個別量測，且報 導平均值。 132702.doc 26- 200912406 使用ΤΑ儀器Q800系列之動態機械分析器⑴MAMNew Castle，DE)量測膜樣本之儲存模數及玻璃態化溫度與膜張 力幾何形狀。以2°C/分鐘在-40°C直至100°C之範圍上以動 態應變模式執行溫度掃描實驗。儲存模數及放電係數（tan delta)(損耗因數）被報導為溫度的函數。放電係數對溫度之 曲線之峰值用以識別膜的玻璃態化溫度（Tg)。在複合樣本 之加工方向（經纖維方向）完成量測。對每一樣本完成兩次 量測，且報導平均值。 表3·實例之來自UVLED及弧光燈的暴露劑量 實例 編號 UVLED 剤量 (mJ/cmA2) 弧光燈UVA 劑量 (mJ/cmA2) 弧光燈UVB 剤量 (mJ/cmA2) 弧光燈uvc 劑量 fmJ/cmA2) 弧光燈UW 剤量 (mJ/cmA2) 1 34.6 0 0 0 0 2 45.7 0 0 0 0 3 54.9 0 0 0 一 0 4 87.2 0 0 0 一 0 5 34.6 959 807 110 ___ 543 6 45.7 959 807 110 543 7 54.9 959 807 110 - 543 8 87.2 959 807 110 --一-- 543
表4.實例之結果及特性記述 實例 編號 平均厚度 (密耳> 25C處的 平均棋數 (MPa) 平均Tg (攝氏度) 玻璃纖維 RI減去平 均之固化
平均固化 RI 平均霧度 (%) 丄 y j ±I1 2 2.10 15914 [93 14298 1.90 16941 1.90 16796 1.95 1855Γ 2.07 19514 2.10 18924 T93 18314 1± JT 26 32 48 50 48 47 樹脂RI 0.0087 0.0069 0.0058 0.0046 0.0018 0.0014" 0.0014" 0.0017" 斗·均透射 (%) 1.5488 1.5506 1.5517 1.5529 1.5557 1.556Γ 1.5561 1.5558
9.54 Ϊ62 325" Ϊ3Β 150 Ϊ80 177 Jj7 表4中之資料說明UVLED固化樣本（實例1炱4)之破·璃態 化溫度隨著光劑量增加而增加之趨勢。當來自办光燈之光 132702.doc • 11 · 200912406 劑量（及熱）添加至此等樣本（實例5至8)時，經聚合樣本之 玻璃態化溫度增加至大約5〇攝氏度。在（由UVLED建立之） 第一固化狀態中達成之最大玻璃態化溫度視所選擇之樹脂 及在聚合期間藉由樹脂達成的溫度而定。在實例1至4中， 在第一固化狀態中達到之玻璃態化溫度係在第二固化狀態 中達到之最終玻璃態化溫度的29%與64%之間。在此處未 具體展示之其他說明性實例中，達到低達最終玻璃態化溫 度之1 5 %的玻璃態化溫度。 當暴露至弧光燈之額外光時，由來自UVLED之同一光劑 量照射之樣本顯現在1 5〇〇至5250 Mpa之間變動的模數之增 加。 又自表4中之資料顯見’固化折射率隨著樣本自uvleD 接收到增加的光劑量而增加。由UVLED照射且接著隨後由 弧光燈照射之樣本說明，（在大約1.5560處）達到固化折射 率之平穩段而無關於在固化過程之UVLED部分中最初接收 到之光的量。隨著折射率在UVLED之固化期間增加，樹脂 折射率變得更接近玻璃纖維織品之第一折射率的值（玻璃 纖維RI與固化樹脂RI之間的差減小）。UVLED固化樣本（實 例1至4)說明，部分聚合樹脂之折射率與玻璃纖維織品之 折射率之間的差在所有狀況下大於0.004。對於由uvled 且隨後由弧光燈兩者固化之樣本（實例5至8)而言，玻璃纖 維織品之折射率與完全聚合樹脂之折射率之間的最大差在 所有狀況下小於0.002。 部分聚合樣本之平均霧度值說明在玻璃纖維之折射率與 132702.doc -28- 200912406
部分聚合樹脂之折射率之間的差超⑼撕時霧度的顯著 增加(實例υ。在此狀況下’樣本之體霧度值超出5%。此 觀測與在此處未具體展示之其他說明性實例—致，在此> 其他說明性實例中，在玻璃纖維之折射率與部分聚合= 之折射率之間的差超出0.007情況下，報導部分聚合樣本 之為14。/。的霧度值。隨著部分聚合樹脂之折射率變：盘玻 璃纖維之折射率更緊密地匹配，體霧度減小。對於經由在 UVLED之後暴露至弧光燈而完全聚合的所有樣本（實例巧 8)而言’體霧度值小於4。/”在複合膜中達成之最小體霧度 之值為所選擇增強纖維腹板（及塗覆至彼纖維腹板的任何 塗層/整飾劑/黏纟劑）之函數。纟此處未展示之其他說明性 實例中，在充分固化之複合物品中達成小於2%的體霧度 值0 因此，揭示形成複合光學膜之方法的實施例。熟習此項 技術者將瞭解，可由除所揭示彼等實施例外之實施例實踐 本發明。為了說明且並非限制而呈現所揭示實施例，且本 發明僅藉由以下申請專利範圍來限制。 【圖式簡單說明】 圖1為說明性複合膜元件之示意性透視側視圖； 圖2為說明性纖維腹板的示意性俯視圖； 圖3為用於形成第一固化狀態複合膜之說明性裝置的示 意性側視圖； 圖4及圖5說明進一步處理第一固化狀態複合膜以產生第 二固化狀態複合膜的裝置。 132702.doc -29- 200912406 【主要元件符號說明】 100 複合膜 102 增強纖維 104 聚合物/可固化樹脂 200 纖維腹板 202 經纖維 204 緯纖維 303 軋輥 304 軋輥 310 液體固化樹脂之容器 320 纖維腹板的滾筒 321 纖維腹板/複合膜 322 複合膜/第一固化狀態複合膜 330 膜滾筒 331 膜 332 膜滾筒 333 膜 335 複合膜 336 膜滚筒 337 膜 338 膜滾筒 339 膜 340 第一能量源或固化台 341 第二能量源或固化台 132702.doc -30- 200912406 345 第二固化狀態複合膜 350 模製滾筒 352 導向滚筒 354 壓力滾筒 356 成形表面 3 60 塗層施配器 361 液體塗層 132702.doc •31 -

Claims (1)

  1. 200912406 十、申請專利範圍： 1. 一種形成一複合光學膜之方法’其包含： 將一複合膜暴露至一第一能量源以將該複合膜固化為 一第—固化狀態，該複合膜包含分散於一可固化樹脂内 的增強纖維； 自該第一固化狀態複合膜移除該第一能量源； 將該第一固化狀態複合膜暴露至一第二能量源以進一 步將該複合膜固化為一第二固化狀態；及 ί 組合該複合膜與一光學元件以形成一複合光學膜。 2 ·如請求項1之方法，其中該組合步驟發生在將一複合膜 暴露至一第一能量源之該步驟之前。 3. 如請求項1之方法’其中該組合步驟發生在將該第一固 化狀態複合膜暴露至一第二能量源之該步驟之前且在將 複合膜暴露至一第—能量源的該步驟之後。 4. 如吻求項ί之方法，其中該組合步驟發生在將該第一固
    6.如請求項1至4中任— 重導向膜。 員之方法，其中該光學元件為一光 7.如凊求項1至5中任— 層反射偏光膜。 貝之方法，其中該光學元件為一多 8.如請求項ί至5中任— 光偏光臈。 項之方法，其中該光學元件為一吸 132702.doc 200912406 如明求項1至8中任一項之方法，其進一步包含藉由使該 複a膜之一表面接觸於三維結構形成工具而在該複合膜 之該表面上形成三維結構。 ^ °月求項9之方法，其中該複合膜之該表面上之該結構 包含複數個光重導向結構。 U.如請求項1至1〇中任一項之方法，其中該等增強纖維形 成一纖維織物層。 12·如請求項liU中任一項之方法，其中實質上垂直通過 該第—固化狀態複合膜傳播之光經受5%或大於5%之一 體霧度，且實質上垂直通過該第二固化狀態複合膜傳播 之光經受小於5%的一體霧度。 13.如叫求項1至丨2中任一項之方法，其中該固化樹脂具有 一第一固化狀態玻璃態化溫度及一第二固化狀態玻璃態 化度’且該第一固化狀態玻璃態化溫度在該第二固化 狀癌、破螭態化之15%至75%的一範圍内。 14·如叫求項1至丨3中任一項之方法，其中該等增強纖維具 有—第一折射率且該第一固化狀態之一折射率係與該第 折射率相差至少〇 〇〇4的一值，且該第二固化狀態之一 折射率係與該第一折射率值相差小於〇 〇〇4的一值。 l5'如請求項1至14中任一項之方法，其中該第一能量源為 一單色能量源。 16. 如叫求項1至丨5中任一項之方法，其中該第二能量源為 一紫外光能量源。 17. 如％求項1至16中任一項之方法，其中該第一能量源發 132702.doc 200912406 出一第一光譜，且該第二光源發出一第二光譜，且該第 一光譜不同於該第二光譜。 18.如請求項1至17中任一項之方法，其進一步包含將該第 一固化狀態複合膜纏繞於一滚筒上，及在將該第一固化 狀態複合膜暴露於一第二能量源以將該複合膜進一步固 化為一第二固化狀態之前自該滾筒解開該第一固化狀態 複合膜。
    132702.doc
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