TWI553360B - 包含黏著劑之光學堆疊 - Google Patents

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TWI553360B TW101111938A TW101111938A TWI553360B TW I553360 B TWI553360 B TW I553360B TW 101111938 A TW101111938 A TW 101111938A TW 101111938 A TW101111938 A TW 101111938A TW I553360 B TWI553360 B TW I553360B
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Description

包含黏著劑之光學堆疊
已經敘述適用於黏合光學物件或組件之各種光學黏著劑。亦已經敘述利用光學黏著劑黏合之光學膜堆疊。具有改良性質之光學堆疊及黏合方法在工業中可見其優勢。
在一項實施例中，敘述尤其在老化後具有高剝離強度及高保留亮度之組合的光學堆疊。
光學堆疊包括具有複數個結構之第一光學膜，該複數個結構包括配置在第一表面上之主要設計為提供光增益之光學活性部分及視需要之光學非活性黏合部分。該第一光學膜係利用光透射黏著劑層與第二光學膜黏合，使得該等結構之一部分穿入黏著劑層及在黏著劑層與第一表面之間提供分隔。光學堆疊之剝離強度至少為50克力/英寸。當在65℃及95%相對濕度調節光學堆疊達200小時之時，光學堆疊顯示光增益之減少不超過5%。
據測，老化後光增益之低減少量係歸因於老化後進入黏著劑層之結構穿入很少或無變化。該特徵有利於黏合各種結構，不論該等結構是否主要設計為提供光增益。
在另一實施例中，光學堆疊包括具有配置在第一表面上之複數個結構之第一光學膜，其係利用光透射黏著劑層與第二光學膜黏合，使得該等結構之一部分穿入黏著劑層以界定平均穿入及在黏著劑層與第一表面之間提供分隔。光學堆疊之剝離強度至少為50克力/英寸。當在65℃及95%相 對濕度調節光學堆疊達200小時之時，穿入增加不超過50%。
保留亮度及穿入之很少或無變化較佳係由某些固化之黏著劑層提供。
在另一實施例中，該光學堆疊包括具有配置在第一表面上之複數個結構之第一光學膜，其係利用光透射黏著劑層與第二光學膜黏合，使得該等結構之一部分穿入黏著劑層以在黏著劑層與第一表面之間提供分隔，其中該黏著劑層包括聚丙烯酸酯組份與可聚合單體之反應產物之互穿型網絡及該黏著劑層在25℃具有100至2000 MPa範圍內之彈性模量。
亦敘述一種製造光學構建物(諸如光學膜之黏性黏合堆疊)之方法。在一項實施例中，該方法包括：在第一表面上提供突出結構，將黏著劑組合物層應用至基材，使突出結構與基材接觸以使該結構部分穿入黏著劑，以在黏著劑層與第一表面之間形成分隔；及固化該黏著劑組合物。該黏著劑組合物較佳包括聚丙烯酸酯及具有官能團之單體，其中該單體之分子量為每官能團大於100 g/mol。
亦敘述一種光學組合件，諸如光學堆疊之中間構建物。光學組合件包括在第一表面上之突出結構，其中該結構之一部分包括黏著劑組合物，其包含聚丙烯酸酯及具有官能團之單體，其中該單體之分子量為每官能團小於150 g/mol。
在各項該等實施例中，至少一部分該第一光學膜或結構較佳地包括穿入該黏著劑層之光學非活性黏合部分。在此等實施例中，光學活性結構或其部分不穿入該黏著劑層。
在各項該等實施例中，黏著劑可由文中所述之各種屬性之任一者或組合來表徵。在一項實施例中，黏著劑包括約35重量%至約75重量%聚丙烯酸酯。在另一實施例中，聚丙烯酸酯為壓感黏著劑。在另一實施例中，聚丙烯酸酯包括含有支鏈C4-C12烷基(如異辛基)之單體重複單元。在一項實施例中，聚丙烯酸酯包括衍生自丙烯酸之重複單元。在一項實施例中，可聚合單體為環氧組份及該黏著劑組合物進一步包括光活化性陽離子引發劑。在另一實施例中，該可聚合單體包括至少三個(甲基)丙烯酸酯基團及該黏著劑組合物進一步包括自由基光引發劑。在又一實施例中，該黏著劑包括(例如光透射)填料以使該黏著劑具有約2%至30%範圍內之濁度。
參考以下本發明之各種實施例之詳述及附圖，可更充分地理解本發明。
本發明大體上係關於一種包括具有用於引導光及/或循環光之複數個單元離散結構之突出部分(諸如導光膜之光學活性結構)的光學組件。該導光膜可經由光學黏著劑層黏合至表面，諸如光學膜或玻璃之主表面，其中該等單元離散結構部分穿入具有高剝離強度之光學黏著劑層。該等結構顯示在老化之初及之後，進入光學黏著劑之穿入無或 極少變化，其可導致光學性質(諸如光增益或有效光透射)之損失。
該等結構包括主要設計為提供光增益之光學活性部分。包括多種結構之各種光學膜為人知曉。一種有利類型的結構為棱柱微結構。
在一些實施例中，整體結構(例如微結構化表面)具有光學活性。在有利的實施例中，至少一部分該第一光學膜或結構包括黏合部分。該黏合部分穿入該黏著劑層。在有利的實施例中，該等結構之光學活性部分不穿入該黏著劑層。
一種包括光學非活性黏合部分之有利類別之說明性光學膜敘述於WO 2011/130155、WO 2011/130144及WO 2011/130151中；其係以引用之方式併入本文。
圖1為包括第一結構化主表面110及相對之第二主表面120之導光膜100之示意性側視圖。該第一結構化主表面110包括複數個單元離散結構150。各單元離散結構150包括上部分或黏合部分170及下部分或導光部分160。文中所用之單元結構係指一種為單一單元之結構，其在結構之不同部分或區段之間無內室或內部物理或可檢測界面。換言之，單元結構在結構內部不包括任何界面，諸如陡峭界面、梯度界面或分佈式界面。在一些情形下，單元結構係由相同材料組合物組成，表示結構內之不同位置或部分具有相同材料組成及相同折射率。在一些情形下，單元結構可具有非均一的材料組成或折射率分佈。例如，在一些情 形下，單元結構沿例如單元結構之厚度方向可具有梯度折射率分佈。
例如，各單元離散結構150包括上部分170及下部分160，其形成在上部分及下部分之間無物理或可檢測界面之單一單元。在一些情形中，上部分170及下部分160可具有相同材料組成。在此等情形中，若可在兩部分之間檢測到界面，則該結構仍被視為非單元結構。單元結構一般以單一步驟製成或製造，表示製造單元結構之方法不可能被合理地分成多步或分開步驟。然而，在一些情形中，單元結構可以兩或更多步驟製成或製造。非單元或複合結構一般以多步驟製成。
單元離散結構150可具有應用中所需的任何形狀，諸如任何規則或不規則形狀。例如，在一些情形中，單元離散結構150可為或包括三維直線體，諸如四面體、棱柱或錐體、或該等直線體之一部分或組合，諸如錐台。在一些情形中，單元離散結構150可為或包括三維曲線體，諸如球體片段、球體、橢圓體、橢球體、抛物面、圓錐體、圓柱體。在一些情形中，至少一些單元離散結構150具有棱柱剖面。
單元結構150為離散的，表示各單元結構可單個及與配置在基材130上之其他相似單元結構分隔而加以識別。各單元離散結構150包括主要設計為引導光之導光部分160。導光部分160亦可經設計以執行其他功能，但導光部分之主要功能在於藉由例如折射或反射(如完全內部反射)光重 引導光。
總之，導光部分160可具有應用中所需的任何形狀，諸如任何規則或不規則形狀。例如，在一些情形中，導光部分160可為或包括三維直線體，諸如四面體、棱柱或錐體、或該等直線體之部分或組合，諸如錐台。在一些情形中，導光部分160可為或包括三維曲線體，諸如球體片段、球體、橢圓體、橢球體、抛物面、圓錐體、圓柱體。在一些情形中，導光部分160可具有旋轉對稱性子彈形結構。
導光部分160包括複數個第一側面162。例如，在示例性導光膜100中，導光部分160A包括第一側面162A及相對之第一側面162B。一般而言，導光部分160可具有兩或多個側面。
文中揭示之單元離散結構之導光部分主要設計為藉由例如折射或反射重引導光。
例如，圖2為單元離散結構500之示意性側視圖，其包括上部分或黏合部分570及包括第一側面562A及562B及主要設計為導光之下部分或導光部分560。例如，藉由首先在側面562B將光線540完全內部反射成光線541及接著在側面562A將光線541完全內部反射成光線542，導光部分560將光線540引導成光線542。再如，導光部分560藉由在側面562A折射光線545，將光線545引導成光線546。
回至圖1，導光膜100之單元離散結構150之各導光部分160具有基部，其具有導光部分之最大橫截面，該基部平 行於導光膜平面及係以導光部分之側面為界。例如，導光部分160具有基部164，其具有導光部分之最大橫截面，該基部位於平行於導光膜平面105之方向及係以側面162C及162D為界。示例性導光膜100界定位於xy平面之導光膜的平面105。
基部164包括最小尺寸d1，其在示例性導光膜100中係沿x方向。一般而言，導光部分之基部之最小尺寸可為應用中所需之任何數值或大小。例如，在一些情形中，最小尺寸d1可小於約500微米、或小於約400微米、或小於約350微米、或小於約300微米、或小於約250微米、或小於約200微米、或小於約150微米、或小於約100微米、或小於約90微米、或小於約80微米、或小於約70微米、或小於約60微米、或小於約50微米、或小於約40微米、或小於約30微米、或小於約20微米。
一般而言，導光部分之基部可具有應用中所需之任何形狀，諸如任何規則或不規則形狀，及任何最小尺寸。
一般而言，導光部分之基部可為線性的，表示沿基部之線性方向之基部之尺寸(諸如平均尺寸)實質上大於沿垂直方向之基部之尺寸(諸如平均尺寸)。例如，在該等情形下，沿線性方向之基部之平均尺寸與沿垂直方向之基部之平均尺寸之比為至少約10、或至少約50、或至少約100、或至少約500、或至少約1000。在一些情形中，如沿線性方向之基部之平均尺寸與沿垂直方向之基部之平均尺寸之比為至少約10,000時，該基部及與該基部相關之導光部分 及單元離散結構可視為沿線性方向具有無窮或無限範圍或尺寸及沿垂直方向具有有限或限定範圍或尺寸。在一些情形中，導光部分之基部可為直線型之形狀，諸如多邊形。在一些情形中，多邊形可為不規則多邊形(諸如矩形)或規則多邊形(諸如等邊三角形、正方形、正六邊形或正八邊形)。在一些情形中，基部可為不規則四邊形、梯形、平行四邊形、菱形或三角形。在一些情形中，基部可為曲線型之形狀，諸如圓、橢圓或拋物面。
導光部分160具有最大高度h1，其為基部164與黏合部分170在垂直於基部164或平面105之方向之最大尺寸或距離。
在一些情形中，導光部分之各第一側面與導光膜之平面構成約30度至約60度範圍內之角度。例如，在導光膜100中，側面162C與導光膜之平面105構成角度α1，側面162D與導光膜之平面105構成角度α2，其中α1及α2分別在約30度至約60度之範圍內。在一些情形中，導光部分之各第一側面與導光膜之平面構成約35度至約55度、或約40度至約50度、或約41度至約49度、或約42度至約48度、或約43度至約47度、或約44度至約46度範圍內之角度。在一些情形中，導光部分之各第一側面與導光膜之平面構成約45度之角度。例如，在一些情形中，角度α1及α2分別可為約45度。
如在圖1中所描繪，在有利實施例中，單元離散結構150可包括主要設計為將導光膜黏合至表面之黏合部分170。 在一些情形中，黏合部分170亦可執行或經設計以執行其他功能，但導光部分之主要功能在於經由例如黏著劑層將導光膜黏合至相鄰表面。參考圖2，黏合部分570可為光學非活性或較之導光部分560實質上較不具有光學活性。黏合部分170配置在導光部分160之上。黏合部分170亦配置在側面162之上及之間。例如，黏合部分170A配置在側面162C與162D之上及之間。
一般而言，黏合部分170可具有應用中所需的任何形狀，諸如任何規則或不規則形狀。例如，在一些情形中，黏合部分170可為或包括三維直線體，諸如四面體、棱柱或錐體、或該等直線體之部分或組合，諸如錐台。在一些情形中，黏合部分170可為或包括三維曲線體，諸如球體片段、球體、橢圓體、橢球體、抛物線體、圓錐體、圓柱體。
黏合部分170包括複數個側面172。例如，在示例性導光膜100中，黏合部分170A包括側面172A及相對之側面172B。一般而言，黏合部分170可具有兩或多個側面。
文中揭示之單元離散結構之黏合部分主要設計為將導光部分黏合至相鄰表面。
文中揭示之單元離散結構之黏合部分主要設計為將導光部分黏合至相鄰表面。例如，參考圖2，單元離散結構500包括具有側面572A及572B及經由光學黏著劑層580將導光部分560黏合或接著至相鄰表面595之黏合部分570。黏合部分570之主要功能在於將單元離散結構500或導光部分 560黏合至表面595。在一些情形或應用中，黏合部分570亦可引導光。例如，黏合部分570可將光線550引導成光線551，但是該導光功能不是黏合部分之主要功能。導光功能相當於是黏合部分之第二功能。
文中揭示之單元離散結構之黏合部分及導光部分具有多個或複數個側面。一般而言，文中揭示之側面可具有應用中所需的任何形狀，諸如任何規則或不規則形狀。例如，在一些情形中，側面可為或包括平面部分。
導光膜100之單元離散結構150之各黏合部分170具有為黏合部分之最大橫截面之基部，其平行於導光膜及以黏合部分之側面為界。基部174係以側面172為界。例如，黏合部分170具有為黏合部分之最大橫截面之基部174，其平行於導光膜之平面105及以黏合部分之側面172A及172B為界。
黏合部分174之基部具有最小尺寸d2，其在示例性導光膜100中沿x方向。一般而言，黏合部分之基部可具有應用中所需的任何形狀(諸如任何規則或不規則形狀)，及任何最小尺寸。一般而言，黏合部分之基部可為線性的，表示沿基部之線性方向之基部之尺寸(諸如平均尺寸)實質上大於沿垂直方向之基部之尺寸(諸如平均尺寸)。例如，在該等情形下，沿線性方向之基部之平均尺寸與沿垂直方向之基部之平均尺寸之比為至少約10、或至少約50、或至少約100、或至少約500、或至少約1000。在一些情形中，諸如沿線性方向之基部之平均尺寸與沿垂直方向之基部之平均 尺寸之比為至少約10,000時，該基部及與該基部相關之導光部分及單元離散結構可視為沿線性方向具有無窮或無限範圍或尺寸及沿垂直方向具有有限或限定範圍或尺寸。在一些情形中，黏合部分之基部可為直線型之形狀，諸如多邊形。在一些情形中，多邊形可為不規則多邊形(諸如矩形)或規則多邊形(諸如等邊三角形、正方形、正六邊形或正八邊形)。在一些情形中，基部可為不規則四邊形、梯形、平行四邊形、菱形或三角形。在一些情形中，基部可為曲線型之形狀，諸如圓、橢圓或拋物面。
回至圖1，黏合部分170具有最大高度h2，其為基部174與黏合部分之頂端在垂直於基部174或導光膜之平面105之方向之最大尺寸或距離。一般而言，文中揭示之黏合部分之高度可沿一或多個方向變化。一般而言，所揭示之線性單元離散結構之高度可保持恆定或沿單元離散結構之長度而變化。在一些情形中，黏合部分之各側面與導光膜之平面構成大於約60度之角度。在一些情形中，黏合部分之各側面與導光膜之平面構成大於約65度、或大於約70度、或大於約75度、或大於約80度、或大於約85度之角度。
在一些情形中，文中揭示之導光膜中之各單元離散結構包括複數個側面，其中與導光膜之平面構成約35度至約55度、或約40度至約50度、或約41度至約49度、或約42度至約48度、或約43度至約47度、或約44度至約46度範圍內之角度之側面形成或界定單元離散結構之導光部分，及與導光膜之平面組成大於約60度、或大於約65度、或大於約70 度、或大於約75度、或大於約80度、或大於約85度之角度之側面形成或界定單元離散結構之黏合部分。
在一些情形中，單元離散結構之黏合部分之基部之最小尺寸實質上小於單元離散結構之導光部分之基部之最小尺寸。例如，參考圖1，在一些情形中，最小尺寸d2實質上小於最小尺寸d1。例如，在一些情形中，最小尺寸d2比最小尺寸d1小約20%、或小約18%、或小約16%、或小約14%、或小約12%、或小約10%、或小約9%、或小約8%、或小約7%、或小約6%、或小約5%、或小約4%、或小約3%、或小約2%、或小約1%。
在一些情形中，黏合部分170具有大於1之寬高比。例如，在一些情形中，黏合部分170之最大高度h2與黏合部分之第二最小尺寸d2之比大於1。例如，在此等情形中，h2/d2之比為至少約1.2、或至少約1.4、或至少約1.5、或至少約1.6、或至少約1.8、或至少約2、或至少約2.5、或至少約3、或至少約3.5、或至少約4、或至少約4.5、或至少約5、或至少約5.5、或至少約6、或至少約6.5、或至少約7、或至少約8、或至少約9、或至少約10、或至少約15、或至少約20。
在其他實施例中，第一光學膜包括缺少黏合部分之複數個結構。在此實施例中，大體上整個結構具有光學活性。
例如，圖3為導光膜2100之示意性三維圖，其包括配置在基材2120上及沿y方向線性延伸之複數個線性棱柱結構2110。
在包括缺少黏合部分之複數個結構之第一光學膜之另一實例中，圖4為包括複數個線性棱柱結構(例如4320、4330、4340)之導光膜4300之另一示意性三維圖。圖4與圖3之區別之處在於棱柱結構不具有相同高度。相當一部分棱柱具有比相鄰棱柱更高的高度。在此實施例中，棱柱結構之頂端為非共面，諸如在圖4中。
單元離散結構(例如150、500、4320)可具有應用中所需之任何折射率。例如，在一些情形中，單元離散結構之折射率可在約1.4至約1.8、或約1.5至約1.8、或約1.5至約1.7之範圍內。在一些情形中，單元離散結構之折射率不小於約1.5、或不小於約1.55、或不小於約1.6、或不小於約1.65、或不小於約1.7。
一般而言，導光部分可具有多個側面。在一些情形中，如在線性單元離散結構之情形下，各導光部分可包括兩個相對的側面。
回至圖1，導光部分160之相對之側面162界定內角θ1，其為兩個相對側面之間的角度。在一些情形中，內角θ1在約60度至約120度、或約65度至約115度、或約70度至約110度、或約75度至約105度、或約80度至約100度、或約85度至約95度之範圍內。在一些情形中，內角θ1為約88度、或約89度、或約90度、或約91度、或約92度。
導光部分160A之側面162A與垂直於導光膜100或導光膜之平面105的垂線180構成角度θ3。在一些情形中，介於導光部分之側面與導光膜之垂線之間的角度θ3在約30度至約 60度、或約35度至約55度、或約40度至約50度、或約42度至約48度、或約43度至約47度、或約44度至約46度之範圍內。
緊跟以上所述之各角度亦適用於包括缺少黏合部分之單元結構的導光膜，諸如圖3至4。
黏合部分170之相對側面172界定內角θ2，其為兩個相對側面之間的角度。在一些情形中，黏合部分之兩個相對側面之間的內角θ2為小於約40度、或小於約35度、或小於約30度、或小於約25度、或小於約20度、或小於約15度、或小於約12度、或小於約10度、或小於約9度、或小於約8度、或小於約7度、或小於約6度、或小於約5度、或小於約4度、或小於約3度、或小於約2度、或小於約1度。在一些情形中，黏合部分170之相對側面172彼此平行。在此等情形下，介於兩個相對側面之間的內角為0。
黏合部分170之側面172與垂直於導光膜100或導光膜之平面105的垂線181構成角度θ4。在一些情形中，介於黏合部分170之側面172與導光膜100之垂線181之間的角度θ4在約0度至約40度、或約0度至約35度、或約0度至約30度、或約0度至約25度、或約0度至約20度、或約0度至約15度、或約0度至約10度、或約0度至約5度之範圍內。
在一些情形中，單元離散結構150之導光部分之一側面與導光膜100之垂線(如垂線180)構成角度θ3，及相同單元離散結構之黏合部分之一側面與導光膜100之垂線(如垂線180)構成角度θ4。在一些情形中，θ4小於θ3。在一些情形 中，θ4比θ3小至少約5度、或約10度、或約15度、或約20度、或約25度、或約30度、或約35度、或約40度。
在一些情形中，導光膜之導光部分可具有實質上相等之最大高度。例如，導光部分160可具有實質上相等之最大高度h1。在一些情形中，至少兩個導光部分可具有不等的最大高度。
在一些情形中，所揭示之導光部分之最大高度為小於約500微米、或小於約400微米、或小於約300微米、或小於約200微米、或小於約100微米、或小於約90微米、或小於約80微米、或小於約70微米、或小於約60微米、或小於約50微米、或小於約40微米、或小於約30微米、或小於約20微米、或小於約10微米。
回至圖1，各黏合部分170包括連接黏合部分之複數個側面172之頂表面190。在一些情形中，頂表面190可實質上為平面。一般而言，黏合部分之頂表面可具有應用中所需的任何形狀，諸如任何規則或不規則形狀，或剖面。例如，在一些情形中，黏合部分之頂表面實質上為分片平面。
在一些情形中，如當面為平面時，與導光膜之平面構成大於約60度、或約65度、或約70度、或約75度、或約80度、或約85度之角度之導光膜之黏合部分之面形成黏合部分之側面及與導光膜之平面構成小於約60度、或約55度、或約50度、或約45度、或約40度、或約35度、或約30度、或約25度、或約20度、或約15度、或約10度之角度之導光 膜之黏合部分之面形成黏合部分之頂面。
一般而言，導光膜中之單元離散結構可具有或可不具有岸臺部分。在一些情形中，導光膜中之複數個單元離散結構之至少一些單元離散結構在垂直於導光膜之方向具有對稱橫截面剖面，其中對稱單元離散結構表示單元離散結構之導光部分及黏合部分具有對稱剖面。例如，若單元離散結構之導光部分及黏合部分具有對稱剖面，即使單元離散結構之其他部件(諸如岸臺部分)具有不對稱剖面，單元離散結構亦被視為具有對稱剖面。在一些情形中，導光膜中之複數個單元離散結構之至少一些單元離散結構在垂直於導光膜之方向具有不對稱橫截面剖面。
第一光學膜利用光透射性黏著劑層黏合至基材(例如第二光學膜)，形成光學堆疊。
圖5為光學堆疊2000之示意性側視圖，其包括配置在導光膜2010上之光學膜2090，其中導光膜2010可為文中揭示之任何導光膜。導光膜2010包括第一結構化主表面2020及相對之第二主表面2025。第一結構化主表面2020包括配置在基材2005上之複數個單元離散結構2030。至少一些單元離散結構各包括主要用於引導光之導光部分2040及主要用於將導光膜黏合至光學膜2090之黏合部分2050。在一些情形中，諸如在示例性光學堆疊2000之情形下，導光膜2010之至少一些黏合部分2050之至少一部分穿入光學膜2090及導光膜2010之至少一些導光部分2040之至少一部分不穿入光學膜2090。在此等情形中，光學堆疊2000包括介於導光 膜2010與光學膜2090之間之複數個未填充的空隙2015，其中未填充的空隙可包含空氣及/或氣體。在一些情形中，複數個未填充的空隙2015中之至少一些各實質上覆蓋由光學膜2090及未穿入光學膜之兩或多個相鄰單元離散結構2030之部分所界定的區域及直接包圍該區域。例如，在此等情形中，未填充的空隙覆蓋至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%之由光學膜2090及未穿入光學膜之兩或多個相鄰單元離散結構2030之部分所界定的區域。例如，在線性單元離散結構2030之情形下，未填充的空隙2015實質上覆蓋由光學膜2090在頂部、由未穿入光學膜之線性單元離散結構2030A之部分2021在右側及由未穿入光學膜之線性單元離散結構2030B之部分2022在左側所界定之區域。
光學膜2090包括配置在光學黏著劑層2060上之光學層2070。穿入光學膜之導光膜2010之黏合部分2050之部分穿入光學黏著劑層。光學黏著劑層2060將導光膜2010接著或黏合至光學層2070或光學層2070之主表面2071，同時實質上維持導光部分2040之空氣環境或周圍。在一些情形中，黏合部分2050具有可導致光學膜2090與導光膜2010之間之強力黏合之高寬高比。
穿入光學黏著劑層之黏合部分2050具有平均最大高度h2,avg，其為已經穿入光學黏著劑層之個別黏合部分之最大高度h2之平均值。在一些情形中，h2,avg大於光學黏著劑層2060之平均厚度h3。例如，在此等情形中，h2,avg比h3大至 少0.2微米、或至少0.3微米、或至少0.4微米、或至少0.5微米、或至少0.7微米、或至少1微米、或至少1.2微米、或至少1.5微米、或至少1.7微米、或至少2微米。
當個別黏合部分之平均高度大於光學黏著劑層之平均厚度h3時，黏合部分之高度可在結構之光學活性部分與黏著劑層之間產生物理分隔。若黏著劑組合物在堆疊之正常使用期間不流動或「蠕變」，則該分隔或空氣界面可經維持或實質上不改變。可藉由利用在高溫及視需要結合增加濕度下之老化測試來模擬此使用。
或者，當個別黏合部分之平均高度小於光學黏著劑層之平均厚度h3時，穿入深度及在堆疊之正常使用期間維持該穿入可提供介於結構之光學活性部分與黏著劑層之間之分隔。
在一項實施例中，光學黏著劑層具有約3至6微米之平均厚度h3；及黏合部分具有約4微米之平均最大高度h2,avg。
一般而言，基材(例如130、2005、2120、4310)，如光學膜基材2070，可包括任何光學層及提供應用中所需之任何功能。例如，在一些情形中，基材主要可為其他層提供支撐。另如，所揭示之基材可藉由包括例如反射或吸收偏光器偏振光，藉由包括光學分散器分散光，藉由包括導光膜引導光或重引導光。
例如，在一些情形中，光學層2070可為或包括吸收偏光器。另如，在一些情形中，光學膜2090或光學層2070可包括反射偏光器。在一些情形中，反射偏光器可包括多層光 學膜，其中至少一些該層為雙折射。在一些情形中，反射偏光器可包括交替層，其中至少一層交替層包括雙折射材料。在一些情形中，反射偏光器可包括線柵反射偏光器或膽固醇型反射偏光器。在一些情形中，反射偏光器可為或包括纖維偏光器。在此等情形下，反射偏光器包括複數條實質上平行的纖維，其形成在黏合劑中嵌入之一或多個纖維層，其中黏合劑及纖維之至少一者包括雙折射材料。實質上平行的纖維界定透射軸及反射軸。纖維偏光器實質上透射平行於透射軸偏振之入射光及實質上反射平行於反射軸偏振之入射光。纖維偏光器之實例敘述於例如美國專利案7,599,592及7,526,164中，其全文係以引用之方式併入本文。
另如，光學層2070可為或包括例如提供給光學膜2090之支撐之基材。例如，基材2070可包括由玻璃及/或聚合物(諸如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯及丙烯酸酯)製成之光透射性基材。在一些情形中，該基材可具有多層。在一些情形中，光學層2070可為液晶面板中之玻璃層。
黏著劑層之較佳厚度可依據基材2070之組成而變化。例如，當基材包括外層諸如聚碳酸酯，黏著劑層之厚度較佳地比黏合部分之平均高度大2至4微米。
在有利實施例中，光學層2070可為或包括具有複數個線性棱柱結構之(例如第二)導光膜2100(諸如圖3至4)。在此等情形下，導光膜2010之單元離散結構2030亦可為在垂直於線性棱柱結構2110之線性方向之方向延伸的線性結構。 對於其中光學層2070可為或包括具有複數個線性棱柱結構之第二導光膜的實施例而言，棱柱結構一般存在於表面2072上，即對黏著劑層2060之光學層2070之相對表面。棱柱一般係定位為近似垂直於第一光學膜之棱柱結構。有時需要棱柱的其他相對定向。
在有利實施例中，黏合部分2050容許在老化之初及之後將導光膜2010牢固黏附至光學膜2090或表面2071而光學性質(如亮度)無或極少損失。特定言之，黏合部分具有足夠大的寬高比以提供充足的外表面，從而提高導光膜與光學膜之間之黏著性。黏合部分相對導光部分之寬度亦足夠窄，以使導光膜及/或光學堆疊之有效透射無或極少損失。文中所用之有效透射(ET)或光增益為膜在光學系統中的適當位置之光學系統(諸如顯示器系統)之亮度與無在適當位置的膜之光學系統之亮度的比。儘管圖5描繪包括黏合部分2050(如從(例如棱柱)結構之頂端延伸之柱)之各離散(例如棱柱)結構，在其他實施例中，導光膜中之一些離散結構可具有黏合部分及導光部分及一些其他離散結構可不具有黏合部分及可僅具有導光部分。例如，圖6為導光膜3300之示意性側視圖，其包括配置在基材3310上之複數個第一單元離散結構3320及複數個第二離散結構3330。單元離散結構3320包括主要設計用於將導光膜黏合至表面之黏合部分3340及主要設計用於引導光之導光部分3350及具有內角3355。離散結構3330不包括黏合部分及僅包括導光部分3360，其為棱柱及具有頂角3365。在一些情形中，頂 角3365及內角3355實質上可相等及可為例如約90度。一般而言，單元離散結構可為文中揭示之任何單元離散結構及離散結構3330可為可引導光之任何離散結構。在一些情形中，單元離散結構3320及離散結構3330可為沿相同方向(如y方向)延伸之線性結構。在示例性導光膜3300中，離散結構之列在單元離散結構3320與離散結構3330之間交替。一般而言，單元離散結構3320及離散結構3330之每一者可形成應用中所需的任何圖案或配置。例如，離散結構3320及3330可形成規則(諸如週期性)或不規則(諸如隨機)圖案。
圖7為光學堆疊3400之示意性側視圖，其包括經由光學黏著劑層3420層壓至表面3410之導光膜3300。單元離散結構3320之黏合部分3340至少部分穿入光學黏著劑層3420，從而提供導光膜3300與表面3410之間之牢固黏附。在示例性光學堆疊3400中，離散結構3330不穿入光學黏著劑層，惟在一些情形中，至少一些離散結構3330之部分可穿入光學黏著劑層。導光膜3300包括足夠數量之黏合部分3340以提供導光膜3300與表面3410之間之充分黏著性。同時，黏合部分3340之數量或密度為足夠低以使光學堆疊3400之光增益或有效透射無或極少損失。
其中僅一部分包括黏合部分之離散(例如棱柱)結構在老化之前及之後一般有利於獲得最大剝離強度以及最大亮度。
黏合部分2050主要設計為藉由充分地穿入光學膜而在導 光膜2010及光學膜2090之間提供充分的黏著性。在該兩種膜之間提供充分的黏著性的同時，黏合部分為足夠窄以使對導光膜2010或光學堆疊2000之有效透射無或極少有影響。例如，在一些情形中，除黏合部分2050或單元離散結構2030未穿入光學黏著劑層2060或光學膜2090外，與光學堆疊2000相似之光學堆疊具有相同有效透射或僅略大於光學堆疊2000之有效透射之有效透射。在一些情形中，與缺少黏著劑及黏合部分之相同光學堆疊比較，光學堆疊2000在老化前之有效透射不小於或小於不超過約20%、或約15%、或約10%、或約9%、或約8%、或約7%、或約6%、或約5%、或約4%、或約3%、或約2%、或約1%。
然而在其他實施例中，離散(例如棱柱)結構缺少黏合部分2050(如從(例如棱柱)結構之頂端延伸之柱)。例如，重導光膜可僅包括如先前在圖3及4中所描繪之光學活性結構。儘管該等光學活性堆疊構建物因光學活性結構(之頂端)之部分被黏著劑覆蓋使得變為光學非活性而具有較低增益，但是該等構建物因改良剝離強度及高保留亮度或黏著劑層之結構穿入在老化後很少或無變化而仍得以改良。
一般而言，將包括光學黏著劑層2060之重導光膜2010從其黏合之基材(諸如光學膜2090)分離的剝離強度為足夠大以提供牢固黏著，以使光學堆疊2000可作為單一膜或單元處理而不會使黏合部分2050從光學膜2090脫層或分離。在一些情形中，重導光膜2010與光黏著劑層2060之初始剝離強度(即未在高溫及高濕度之條件下老化)為至少30 g/英 寸。
選擇(例如黏著劑層2060之)黏著劑組合物以使光學堆疊具有改良黏著性，如由剝離強度所衡量。初始剝離強度為至少50克/英寸、或約75克/英寸、或約100克/英寸，及在一些實施例中，至少約150克/英寸、或約175克/英寸、或約200克/英寸。在一些實施例中，剝離強度不大於600、700或800克/英寸。接近1000克/英寸之剝離強度一般導致光學膜或黏合基材之撕裂。
此外，光學堆疊之剝離強度在老化後落於剛才所述之標準內。儘管在一些實施例中，剝離強度會隨老化而降低；光學堆疊具有改良的剝離強度，即使部分因為更高的初始剝離強度而降低。
在一些情形中，所揭示之單元離散結構之導光部分經設計以循環光，以使例如觀察者觀察到的圖像亮度增加或改進。例如，圖8為顯示器系統1900之示意性側視圖，其包括可形成圖像及給觀察者1990顯示該圖像及經配置以從照明系統1905接收光之圖像形成面板1950。照明系統1905包括配置在光源1915上的光學堆疊2000，該光源1915包括光導1920；用於發射光線1936之燈1930，光線1936進入光導，藉由完全內部反射在光導內部傳播，及作為朝向圖像形成面板之光線1940從光導射出；及用於重引導在背反射器上入射及射向圖像形成面板之光線的背反射器1910。導光部分2040主要設計為重引導從光導1920射出及朝向圖像形成面板1950之光線、或反射從光導射出的光線以進行循 環。例如，導光部分2040重引導作為光線1942從光導1920射出及朝向圖像形成面板或觀察者之光線1941。另如，導光部分2040接收射出光導之光線1943及作為光線1944完全內部反射接收之光線以進行循環。
一般而言，圖像形成面板1950可為可形成圖像及給觀察者1990顯示該圖像的任何類型的面板。在一些情形中，圖像形成面板1950可為或包括液晶面板。在此等情形中，液晶圖像形成面板1950可包括配置在兩層面板諸如玻璃板之間的液晶層、配置在液晶層上方之光吸收偏光器上層及配置在液晶層下方之吸收偏光器下層。光吸收偏光器上層及下層及液晶層組合控制向觀察者1990之光的透射。在一些情形中，圖像形成面板1950可為單片圖像形成面板或包括複數個圖像形成磚之平鋪圖像形成面板。在一些情形中，光源1915可為單片光源或包括複數個光源磚之平鋪光源。在一些情形中，顯示系統1900包括單片圖像形成面板1950及平鋪光源1915。平鋪光源1915可包括複數個獨立控制之平鋪光導1920，其中各光導可照亮所顯示圖像之不同區域。
在一些情形中，顯示系統1900或照明系統1905可包括配置在光學堆疊2000與光導1920之間之一或多個可選層1935。示例性可選層1935包括光漫射層及偏振阻滯層。
一般而言，所揭示之導光膜包括具有複數個單元離散結構之第一結構化主表面及相對該第一結構化主表面之第二主表面。在一些情形中，所揭示之導光膜主要設計為從導 光膜之第二主表面接收光。例如，在圖8中之導光膜2010主要設計為從第二主表面2025接收光及從第一結構化主表面2020發射或透射光。
或者，所揭示之單元離散結構之導光部分主要設計為重引導光而非循環光。一般而言，所揭示之導光膜包括具有複數個單元離散結構之第一結構化主表面及相對該第一結構化主表面之第二主表面。在一些情形中，所揭示之導光膜主要設計為從導光膜之第一結構化主表面側面接收光。
在一些情形中，第二主表面(例如，圖1之120)包括複數個結構以助於例如漫射光、隱藏或遮蔽缺陷(諸如塵埃顆粒或光斑)及/或減少非所需之光學效應(如莫耳(moiré)干擾)之明顯性。
圖9為光學堆疊3000之示意性側視圖，其包括具有配置在第一基材3010上之複數個單元離散結構3030之導光膜3020，具有面向導光膜之主表面3018及背離導光膜之相對主表面3019之第二基材3015，及配置在導光膜3020與第二基材3015之間用於將導光膜黏合或黏附至第二基材之表面3018之光學黏著劑層3025。
各單元離散結構3030之部分3040穿入光學黏著劑層3025及可被稱為單元離散結構之穿入部分3040。各單元離散結構3030之部分3045未穿入光學黏著劑層3025及可被稱為單元離散結構之非穿入部分3045。各穿入單元離散結構界定穿入深度3050，其為垂直於光學堆疊(z方向)之最長穿入距離。例如，單元離散結構3030A具有穿入深度PD1及單元 離散結構3030B具有穿入深度PD2。各單元離散結構亦界定在單元離散結構之穿入部分3040與非穿入部分3045之間之界面處3056的穿入基部3054。穿入基部3054具有最小穿入基部尺寸3058，其在一些情形中可為沿x軸之穿入基部的寬度。例如，單元離散結構3030A具有最小穿入基部尺寸MD1及單元離散結構3030B具有最小穿入基部尺寸MD2。 複數個單元離散結構3030具有平均穿入深度及平均最小穿入基部尺寸。例如，單元離散結構3030A及3030B具有等於(PD1+PD2)/2之平均穿入深度PDavg及等於(MD1+MD2)/2之平均最小穿入基部尺寸MDavg。平均穿入深度與平均最小穿入基部尺寸之比為足夠大以在導光膜3020與表面3018之間提供充分的黏著性。在一些情形中，平均穿入深度與平均最小穿入基部尺寸之比(即老化之初及之後)為至少約1.2、或至少約1.4、或至少約1.5、或至少約1.6、或至少約1.8、或至少約2、或至少約2.5、或至少約3、或至少約3.5、或至少約4、或至少約4.5、或至少約5、或至少約5.5、或至少約6、或至少約6.5、或至少約7、或至少約8、或至少約9、或至少約10、或至少約15、或至少約20。
各單元離散結構3030包括具有最小基部尺寸3032之基部3031，其中基部3031亦為導光部分3070之基部。例如，單元離散結構3030A之基部具有最小基部尺寸BMD1及單元離散結構3030B之基部具有最小基部尺寸BMD2。複數個單元離散結構3030具有平均最小基部尺寸。例如，單元離散結構3030A及3030B具有等於(BMD1+BMD2)/2之平均最小基 部尺寸BMDavg。平均最小穿入基部尺寸MDavg足夠小於平均最小基部尺寸BMDavg以使光學堆疊3000之有效透射無或極少損失。例如，在一些情形中，該平均最小穿入基部尺寸比平均最小基部尺寸小約20%、或約15%、或約10%、或約9%、或約8%、或約7%、或約6%、或約5%、或約4%、或約3%、或約2%、或約1%。
光學堆疊3000包括介於光學黏著劑層3025與導光膜3020之間之複數個空隙3060。在一些情形中，空隙為離散的，表示各空隙可單個識別及與其他空隙分離。在一些情形中，離散空隙係在由黏著劑層3025在頂端、由導光膜3020在底端、由單元離散結構之非穿入部分在一側及由相鄰單元離散結構之非穿入部分在相對側黏合。空隙一般填充空氣，因而與光學活性結構(例如3030)產生空氣界面。
進入光學黏著劑層3025之穿入部分3040或單元離散結構3030之穿入導致光學堆疊3000之有效透射無或極少損失。例如，在一些情形中，與具有相同構建物(除無單元離散結構穿入光學黏著劑層3025外)之光學堆疊比較，光學堆疊3000之初始平均有效透射(即未在高溫及高濕度下老化)降低不超過10%、或約9%、或約8%、或約7%、或約6%、或約5%、或約4%、或約3%、或約2%、或約1%。
各單元離散結構3030包括設計主要為引導光之導光部分3070及設計主要為將導光膜3020黏合至表面3018或第二基材3015之黏合部分3080。在一些情形中，各單元離散結構之黏合部分之至少一部分穿入光學黏著劑層3025及各單元 離散結構之導光部分之至少一部分未穿入光學黏著劑層。在一些情形中，如當需要有效地引導光以提高亮度時，僅黏合部分3080之至少一部分穿入光學黏著劑層3025及導光部分3070之部分無或極少穿入光學黏著劑層3025。
在複數個第一單元離散結構中之各單元離散結構3030之部分穿入光學層3025。在複數個第一單元離散結構中之各單元離散結構3030之部分未穿入光學層3025。在複數個第一單元離散結構中之各單元離散結構(例如單元離散結構3030A)界定穿入深度(例如PD1)及在單元離散結構之穿入及非穿入部分之間之界面(例如界面3056)處的穿入基部(例如穿入基部3054)。穿入基部具有最小穿入基部尺寸(例如MD1)。複數個第一單元離散結構3030具有平均穿入深度及平均最小最小穿入基部尺寸。平均穿入深度與平均最小穿入基部尺寸之比至少為1.5及導光膜3020與光學層3025之間之剝離強度大於約50克/英寸。
在複數個第一單元離散結構中之所有結構為單元結構。而且，僅各結構之一部分穿入光學層3025，產生平均穿入深度及平均最小穿入基部尺寸。此外，平均穿入深度與平均最小穿入基部尺寸之比為至少約1.2、或至少約1.4、或至少約1.5、或至少約1.6、或至少約1.8、或至少約2、或至少約2.5、或至少約3、或至少約3.5、或至少約4、或至少約4.5、或至少約5、或至少約5.5、或至少約6、或至少約6.5、或至少約7、或至少約8、或至少約9、或至少約10、或至少約15、或至少約20。
在一些情形中，導光膜3020可包括複數個第二單元離散結構，其中該複數個第二單元離散結構中之至少一個單元離散結構不穿入光學層3025。例如，複數個第二結構中之一些單元離散結構可足夠短於結構3030，使得其不會穿入光學層3025。例如，參考圖7，複數個第一單元離散結構可包括結構3320及複數個第二單元離散結構可包括未穿入光學層3420之結構3330，因為其短於結構3320。在一些情形中，導光膜3020可包括複合及非單元之複數個第二結構。
可以利用光學系統3700測量有效透射(ET)，其示意性側視圖顯示於圖10中。光學系統3700係以光學軸3750為中心及包括經由發射或射出表面3712發射朗伯光3715之中空朗伯燈箱3710、用於偏振光3715之線性光吸收偏光器3720及光檢測器3730。燈箱3710係藉由經由光纖3770連接至燈箱之內部3780之穩定化寬帶光源3760照射。藉由光學系統測量其ET之測試樣本3705被置於燈箱與吸收線性偏光器之間的位置3740處。
測試樣本3705可為文中揭示之任何導光膜或光學堆疊。例如，測試樣本3705可為具有複數個沿y方向延伸之線性單元離散結構150之導光膜100。可藉由將重導光膜置於位置3740處，其中單元離散結構150面向光檢測器及第二主表面120面向燈箱，測量導光膜100之ET。接著，光譜加權轴向光度I1(沿光學軸3750之光度)係透過線性吸收偏光器藉由光檢測器而測量。然後，移除導光膜100及在無導光 膜置於位置3740下而測量譜加權光度I2。ET為I1/I2之比。ET0為當線性單元離散結構150沿平行於線性吸收偏光器3720之偏光軸之方向延伸時的有效透射，及ET90為當線性單元離散結構150沿垂直於線性吸收偏光器之偏光軸之方向延伸時的有效透射。平均有效透射(ETA)為ET0及ET90的平均值。在一些實施例中，文中敘述之光學膜中間物或光學膜堆疊之平均有效透射(ETA)至少為1.2、1.4或1.6。當光學堆疊包括第一及第二光學膜(各包括主要設計為提供光增益之光學活性微結構)時，光學膜堆疊之平均有效透射(ETA)可至少為2.10、或2.15、或2.20、或2.25、或2.35。
需注意，選擇黏著劑組合物以使穿入以及平均有效透射(即增益)不會在老化後實質上改變。老化條件可變。除非另外說明，否則文中所用之「老化」係指在維持在65℃及95%相對濕度之測試室中進行至少200小時及在一些實施例中至少500小時之時期的加速環境老化。
在有利實施例中，當在65℃、95%相對濕度下調節光學堆疊200小時之時，平均有效透射(即增益)顯示不超過5%之光增益之減少。在一些實施例中，光增益之減少不超過4%、3.5%、3%、2.5%、2%或1.5%。
增益之減少至少部分係與隨老化引起之穿入(PD)的改變相關。已經發現，當穿入改變小至1.8微米時，可發生約8%之光增益之減少。對於文中所述之具體化微結構而言，該等變化可係穿入增加62%。在一些實施例中，穿入 不會隨老化而改變。在其他實施例中，穿入改變可為5%或10%；但不大於50%。在一些實施例中，穿入改變不大於45%、40%、35%、30%、或25%。
增益之減少亦可由隨老化發生之黏著劑變型(例如蠕變)及因而覆蓋更大比例之光學活性部分而引起。
黏著劑可以光學黏著劑表徵，意指其在未固化及固化態之一種或兩種下具有光學透射性(例如光學透明)。光學透明度容許黏著劑用於製造光學元件。黏著劑亦可在正常使用條件下及如加速老化測試所顯示維持光學透明度(例如透射率)一段適用的時期。
根據本發明之較佳未固化之黏著劑可顯示至少約90%之光透射。經固化後，按照ASTM-D 1003-95測量之固化之黏著劑的光學透明度可在相同範圍內。
不含填料之黏著劑一般具有小於約2%之濁度及小於約1%之不透明度。然而，可添加填料以增加濁度至至少2%、5%、或10%。對大多數應用而言，濁度一般小於30%。
文中所述之各類物件(例如光學堆疊及其中間光學組合件)包括含有固化之黏著劑組合物之黏著劑層。已經發現，包括互穿型聚合物網絡(IPN)之固化之黏著劑層為獲得文中所述之性質組合的有利組合物。
一種有利的黏著劑組合物包括聚丙烯酸酯及可聚合單體，其中經固化後，黏著劑形成互穿型聚合物網絡。
存在至少兩類互穿型聚合物網絡，組分之間不反應之彼 等及反應以在不同組分之間形成化學鍵之彼等(內反應之IPN)。具體言之，一種IPN形式包括聚丙烯酸酯聚合物及可聚合單體(例如環氧或多(丙烯酸甲酯))，其扭結聚合物鏈成為以機械方式扭捻交織之網絡。IPN之機械扭結可增加至黏著劑的強度及完整性及可避免相分離及透明度之損失。根據本發明之IPN之第二形式包括內反應之互穿型聚合物網絡，其中環氧組分直接或間接地化學鍵連至聚丙烯酸酯組分。此處之可聚合單體包含可與聚丙烯酸酯直接或間接反應之反應性官能團。例如，環氧基可直接與聚丙烯酸酯組分之羥基或酸官能團反應。或者，聚丙烯酸酯及環氧組分可化學鍵連至中間化學組分(諸如含二或多官能基之聚合物、交聯劑、大分子單體或寡聚物)。中間化學組分化學連接環氧組分與聚丙烯酸酯，產生IPN。
用作組分之聚丙烯酸酯為一般藉由聚合(甲基)丙烯酸酯單體而製備之聚合組分。丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯單體在此合稱為「(甲基)丙烯酸酯」單體。由一或多種此等(甲基)丙烯酸酯單體，視需要與一或多種各種其他有用單體製備之聚合物將合稱為「聚丙烯酸酯」。聚合物可為均聚物或共聚物，視需要與其他非(甲基)丙烯酸酯(例如乙烯基不飽和)單體組合。因此，聚丙烯酸酯在與具有可與聚丙烯酸酯組分共聚合之官能團之單體組合之前已經聚合。
根據本發明之適用聚丙烯酸酯聚合物之具體實例包括可由如在美國專利號5,252,694在第5欄、第35至68行所述之自由基可聚合丙烯酸酯單體或寡聚物製成之彼等。儘管可 利用任何種類之不同(甲基)丙烯酸酯單體及聚丙烯酸酯完成本發明，但是在有利實施例中，聚丙烯酸酯包括一或多種可經反應以直接或間接地連接聚丙烯酸酯與環氧組分(即用於連接聚丙烯酸酯與環氧組分以產生互穿型聚合物網絡)之反應性官能團。此等反應性官能團可為任何已知的反應性基團，諸如羥基(--OH)或酸(例如羧酸根--COOH)反應性基團。該等基團可在製備聚丙烯酸酯時藉由併入適宜的單體(諸如丙烯酸單體)而併入聚丙烯酸酯中。或者，聚丙烯酸酯與環氧組分之間之該相互作用可經由使用含二或多官能基之單體(諸如環氧丙烯酸酯)聯合可與聚丙烯酸酯反應之接枝基團而實現。適用單體之實例具體而非排他性地包括下列者：(i)烷基醇(較佳而言非三級醇)(該醇包含1至14個、較佳言之4至14個碳原子)之丙烯酸酯及包括例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸第三丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸異壬酯、丙烯酸異龍腦酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸癸酯及丙烯酸十二烷酯；(ii)烷基醇(較佳而言非三級醇)(該醇包含1至14個、較佳言之4至14個碳原子)之甲基丙烯酸酯及包括例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯及甲基丙烯酸第三丁酯；(iii)多羥基烷基醇(諸如1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、各種丁二醇、各種己二醇、甘油)之(甲基)丙烯酸單 酯，如此所產生酯類稱為羥基烷基(甲基)丙烯酸酯。
一般選擇聚丙烯酸酯組分之單體重複單元以使聚丙烯酸酯組分為壓感黏著劑。
壓感黏著劑(PSA)組合物為一般技術者熟知，其具有包括以下之性質：(1)侵蝕性及恆久黏性，(2)不超過指壓即可黏附，(3)充分保持在黏合體上之能力，及(4)充分的黏附強度。已經發現作為PSA較佳地起作用之材料包括經設計及調配以展示產生黏性、剝離黏附及剪切保持力之所需平衡之必要黏彈性的聚合物。
聚丙烯酸酯之PSA性質一般藉由併入足夠的包括C4-C12烷基之單體重複單元而提供。該等烷基一般為支鏈。在一些實施例中，聚丙烯酸酯包括異辛基重複單元。在其他實施例中，聚丙烯酸酯包括丁基及/或己基重複單元。在其他實施例中，聚丙烯酸酯包括C4-C12烷基(諸如己基及丁基)之組合。C4-C12烷基單體重複單元之含量(重量百分比)可依據聚丙烯酸酯中存在之C4-C12烷基之鏈長而變。在異辛基之情形下，濃度一般至少為50至60重量%之聚丙烯酸酯。然而，當C4-C12烷基具有長於辛基之鏈長時，濃度可以更低。而且，當C4-C12烷基具有比辛基短許多的鏈長時，濃度可以更高。因此，C4-C12烷基重複單元之濃度可在約40至約70重量%之聚丙烯酸酯之範圍內。
就進一步包括可共聚合單體之整體黏著劑組合物或固化之黏著劑層而言，C4-C12烷基重複單元(諸如異辛基)之濃度一般在約15至50重量%之範圍內。
聚丙烯酸酯亦一般包括衍生自丙烯酸之重複單元。衍生自丙烯酸之重複單元之濃度一般在0至15重量%之範圍內。在一項實施例中，環氧單體之環氧乙烷部分與聚丙烯酸酯之丙烯酸部分共聚合，形成相互作用之互穿型聚合物網絡。
藉由併入足夠的聚丙烯酸酯，未固化之黏著劑一般具有充分的壓感性。此容許未固化之黏著劑便利地及精確地加以應用及定位於例如基材與待黏合至該基材之材料之間。隨後，該可固化黏著劑可經固化以在材料之間產生結構性結合。
黏著劑組合物或固化之黏著劑層一般包括至少35或40重量%之聚丙烯酸酯。而且，聚丙烯酸酯之濃度一般不大於70重量%或75重量%。
黏著劑組合物包括至少一種可聚合單體。在一些實施例中，使用單一單體。在其他實施例中，使用單體之混合物。單體或單體混合物一般在環境溫度(例如25℃)下為液體；而聚丙烯酸酯組分在環境溫度下為固體。選擇單體以使聚丙烯酸酯溶於單體中。可聚合單體之該功能係用作聚丙烯酸酯的反應性稀釋劑。未受限於理論，固化前之聚丙烯酸酯之稀釋(暫時性)降低聚丙烯酸酯之模量，其有利於單元結構部分穿入入黏著劑層。
未固化之黏著劑中之可聚合單體(或固化之黏著劑之經聚合單體)之濃度一般至少為20重量%或25重量%。而且，可聚合單體之濃度一般不大於60重量%或65重量%。
可聚合單體包括官能團(諸如環氧基或甲基丙烯酸酯基)。可聚合單體之分子量一般為小於每官能團150 g/mol，及較佳言之小於每官能團145 g/mol或140 g/mol。在一些實施例中，諸如當可聚合單體為(甲基)丙烯酸酯單體時，可聚合單體之分子量除以官能團數目至少為95 g/mol、或約100 g/mol。在其他實施例中，如當可聚合單體為環氧單體時，可聚合單體之分子量除以官能團數目至少為110 g/mol，115 g/mol、或120 g/mol。每官能團之可聚合單體之分子量一般至少為90 g/mol。
在一些有利實施例中，可聚合單體包括可與聚丙烯酸酯組分共聚合之官能團。
在一些實施例中，黏著劑組合物包括聚丙烯酸酯及環氧組分。在此實施例中，黏著劑組合物一般包括用於固化環氧組分之陽離子引發劑。
擅長化學及黏著劑及結構黏著劑技術者亦會辨識適合用於本發明之適當環氧材料。該等環氧材料包括陽離子可聚合單體，其較多種類在化學及黏著劑技術中為人熟知。適用環氧組分之一般實例包括環氧單體及大分子單體，以及含多官能基之環氧交聯劑。在一些實施例中，環氧單體或大分子單體為脂肪族及可包括環脂族基團。在其他實施例中，環氧單體或大分子單體包括芳族基團。雙酚F及尤其係雙酚A環氧物質可購自若干供應商。
在一項實施例中，黏著劑之可聚合單體為環脂族環氧單體，如可從Cytec Industries(Woodland Park NJ)以商標名 「Uvacure 1500」購得。
在另一實施例中，黏著劑之可聚合單體為二醇環氧單體，如可從Dow Chemical以商標名「D.E.R.736」購得。
在其他實施例中，黏著劑組合物包括聚丙烯酸酯(例如PSA聚合物)及多(甲基)丙烯酸酯可聚合單體。在此實施例中，黏著劑組合物一般包括用於固化多(甲基)丙烯酸酯之自由基引發劑。
多(甲基)丙烯酸酯包括至少兩個可聚合(甲基)丙烯酸酯基團，其包括含兩、三個等官能基之(甲基)丙烯酸酯化合物。然而，具有至少三個(甲基)丙烯酸酯基團之(甲基)丙烯酸酯單體(通常稱為交聯劑)較佳，以獲得如前所述之每((甲基)丙烯酸酯)官能團小於150 g/mol之有利分子量。較佳交聯劑之實例包括三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、異戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸甘油酯、丙氧基化異戊四醇三(甲基)丙烯酸酯及二羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯。可使用交聯劑中之任一者或組合。
在黏著劑中包括至少一種引發劑以固化黏著劑。引發劑(例如光引發劑)之典型含量可在佔總黏著劑組合物的約0.1至約5重量份之範圍內，較佳係約0.5至約3重量份。
適用的陽離子光引發劑包括已知用於固化環氧物質的多種物質中之任一者，其包括實例諸如鎓鹽及某些有機金屬 錯合物。示例性有機金屬錯合物之敘述以及與大量環氧物質及丙烯酸酯之應用可見於例如美國專利號5,252,694、5,897,727及6,180,200，其全部揭示內容係以引用之方式併入本文。
示例性鎓鹽已被描述為具有結構AX，其中：A可為有機陽離子，例如選自重氮、碘鎓及鋶陽離子，較佳地選自二苯基碘鎓、三苯基鋶及苯基硫代苯基二苯基鋶；及X為陰離子，即鎓鹽之抗衡離子包括X為有機磺酸根或鹵化金屬或類金屬之彼等。
尤其適用之鎓鹽包括但不限於芳基重氮鹽、二芳基碘鎓鹽及三芳基鋶鹽。鎓鹽之其他實例敘述於美國專利5,086,086，第4欄，第29至61行，其全部揭示內容以引用之方式併入本文。
與接枝試劑及或環氧丙烯酸酯或含多官能基之丙烯酸酯交聯劑組合用於聚合聚丙烯酸酯之自由基光引發劑包括安息香醚(諸如安息香甲醚或安息香異丙醚)、經取代安息香醚(如茴香偶姻甲醚)、經取代苯乙酮(諸如2,2-二乙氧基苯乙酮及2,2-二甲氧基-2-苯乙酮)、經取代α酮醇(諸如2-甲基-2-羥基苯丙酮)、芳族磺醯氯(如2-萘磺醯氯)及光活性肟(如1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-乙氧羰基)-肟)。在一些實施例中，自由基光引發劑為膦氧化物，諸如2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物及雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基膦氧化物。
光敏劑可用於可固化黏著劑組合物中。光敏劑可用於改 變光引發劑之波長敏感性。光敏劑之代表性實例包括蒽、苯甲酮、茈、吩噻嗪、氧雜蒽酮、噻噸酮、苯乙酮、芴酮、蒽醌、9-甲基蒽、2-乙基-9,10-二甲氧基蒽、9,10-二乙氧基蒽、莰醌及1,3-二苯基異苯并呋喃。
可併入可固化黏著劑中之其他物質包括單或多元醇、增黏劑、增強劑及其他改質劑，其中一些可與自由基或陽離子可聚合單體、寡聚物或聚合物共聚合或獨立地聚合。當存在時，該等可選物質一般以不超過5重量%或10重量%使用。在有利實施例中，黏著劑不含在環境溫度下為液體的增黏劑及增塑劑，因為在老化時，該併入可降低模量及/或增加蠕變。
固化之黏著劑組合物可藉由使用動態機械分析而表徵(如在實例中進一步所述)。
在25℃下之彈性模量(E')據測係至少部分與隨老化之保留亮度及/或穿入有關。彈性模量一般至少為100 MPa。在一些實施例中，彈性模量至少為200 MPa、或300 MPa、或400 MPa、或500 MPa。彈性模量一般不大於2000 MPa。
在25℃及3%/min之應變速率下之平均韌性一般至少為1 MJ/m3。在一些實施例中，平均韌性至少為2、或3、或4、或5 MJ/m3。平均韌性一般不大於15 MJ/m3。
固化之黏著劑組合物之延伸率據測係至少部分與剝離強度有關。在一些實施例中，在25℃及3%/min之應變速率下之斷裂延伸率至少為15%或20%，及在一些實施例中至少25%、50%或至少約100%。平均斷裂延伸率一般不大於 300%。
為獲得薄黏著劑層，黏著劑塗佈組合物一般包括含量為85%至97%範圍內之溶劑(即非反應性稀釋劑)。較佳係有機溶劑之代表性溶劑包括丙酮、甲基乙基酮、乙酸乙酯、庚烷、甲苯、環戊酮、甲基溶纖劑乙酸酯、二氯甲烷、硝基甲烷、甲酸甲酯、γ-丁內酯、碳酸丙二酯及1,2-二甲氧基乙烷(甘醇二甲醚)。在一種典型方法中，溶劑係經由乾燥除去以產生薄黏著劑。
可固化黏著劑組合物可藉由組合及視需要反應(甲基)丙烯酸酯物質、聚丙烯酸酯物質、環氧物質、光引發劑及任何佐劑之習知方法而製備。參見例如美國專利號5,252,694、5,897,727及6,180,200。一般而言，聚丙烯酸酯物質諸如上述之彼等可直接與所述之環氧物質及可固化黏著劑組合物之其他組分(包括交聯劑、引發劑等)以有用之含量及文中所述之方式組合。
在製造光學構建物之一種方法中，該方法包括將一層黏著劑組合物塗覆至基材；使突出結構與基材接觸以使結構部分穿入該黏著劑層，形成在黏著劑層與第一表面之間之分隔；及固化該黏著劑。
在一些實施例中，將黏著劑塗覆至第二光學膜之(例如未結構化)表面。或者，可將黏著劑首先塗覆至釋離襯墊，其接著與突出結構接觸，以使該結構部分穿入該黏著劑層，從而提供(中間)光學組合件。釋離襯墊可隨後剝離以暴露光學黏著劑層2060之主表面(例如圖5之2061)，其可 例如黏合至另一(例如光學膜)基材或表面。從釋離襯墊釋離光學黏著劑層之釋離力一般小於約50克力/英寸。
一旦已經組配光學堆疊，則一般藉由光固化來固化黏著劑。提供200至800 nm之區域中之光的輻射源可有效固化根據本發明之黏著劑。較佳區域係介於250至700 nm之間。適當輻射源包括汞汽放電燈、碳弧燈、石英鹵素燈、鎢絲燈、氙氣燈、日光燈、鐳射、日光等。達成聚合所需之暴露時間可取決於諸如特定自由基及陽離子可聚合單體之同一性及濃度、暴露物質之厚度、基材類型、輻射源之強度及與輻射有關之熱量之因素。
可固化黏著劑組合物可藉由任何常規應用方法應用，包括但不限於凹版塗佈、幕塗、條塗、旋塗、絲網塗佈、轉移塗佈、刷塗或輥塗等。在固化之前一般呈液態之塗佈黏著劑層之厚度部分取決於所用材料的性質及所需特定性質，但是該等性質及厚度與性質的關繫在技術中為人所理解。未固化之可固化黏著劑層之示例性厚度可在約0.05至約20微米之範圍內。
文中揭示之導光膜及光學堆疊可應用於要求增加亮度、減少單獨組分或層之數目及減少總厚度之任何應用中。示例性應用包括電視、電腦顯示器、投影儀、便攜式顯示設備諸如便攜式放影機及手持裝置諸如手機。其他示例性應用包括大型顯示器(如大面積電視)及小型顯示器(如手機顯示器)。其他示例性應用包括用於顯示圖像或資訊之顯示器或一般照明光學系統。
揭示之導光膜、光學堆疊及光學系統之一些優勢係藉由下列實例進一步說明。該實例中引用之特定材料、含量及尺寸以及其他條件及細節不應視為不合理地限制本發明。
實例
該等實例僅為說明性目的而不表示對所附申請專利範圍之限制。除非另有說明，否則實例及餘下說明書中之所有部分、百分比、比等係按重量計算。
在所有實例中，參考下列材料列表。
實例中所用之光學膜：
膜A係根據US 5175030及US 5183597中所述之方法，利用按照US 2009/0041553中所述之方法製造之標準工具而製造之棱柱膜。用於該膜之棱柱係以十字網排列。聚酯基材之平面具有底漆以促進黏附。
膜B係根據US 5175030及US5183597中所述之方法製造之棱柱膜。具體言之，膜B為敘述於WO 2011/130155中之棱柱膜類別中之一個實例。膜B之一種代表性示意性側視圖說明於圖1中。單元離散結構150沿y方向延伸及配置在基材130上。基材130係由PET製成，具有約29微米之厚度及約1.65之折射率。結構110之固化折射率為約1.56。各單元離散結構包括主要設計用於將導光膜黏合至表面之黏合部分170及配置在主要設計為引導光及循環光之導光部分160上。
各黏合部分170包括兩個相對側面172，其與xy平面(導光膜平面)構成約80至85度的角度。各黏合部分具有基部174，約1.5(±0.5)微米之最小基部尺寸d2及約4(±0.5)微米之最大高度h2。各導光部分160包括兩個相對側面162，其與xy平面(導光膜平面)構成約45度的角度α。各導光部分具有約24微米之最小基部尺寸d1，約12微米之最大高度h1。導光膜100具有約1.56之平均有效透射ETA。
膜C係根據敘述於US 5,175,030及US 5,183,597中之方法製造之棱柱膜。具體言之，膜C為敘述於WO 2011/130155中之棱柱膜類別之一個實例。膜C之一代表性示意性側視 圖說明於圖11中。導光膜4400類似於導光膜3300及包括複數個第一線性對稱單元離散結構4420及複數個第二線性對稱離散結構4460。結構4420及4460沿y方向延伸及配置在基材4410上。基材4410係由PET製成，具有約29微米之厚度及約1.65之折射率。結構4420及4460之固化折射率為約1.56。各單元離散結構包括主要設計用於將導光膜黏合至表面之黏合部分4430及配置在主要設計為引導光及循環光之導光部分4440上。離散結構4460不包括任何黏合部分及主要設計為引導光及循環光。單元離散結構4420係與離散結構4460交替。
各黏合部分4430包括兩個相對側面4432，其與xy平面(導光膜平面)構成約80至85度的角度ω1。各黏合部分具有基部4434，約1.5(±0.5)微米之最小基部尺寸t2及約4(±0.5)微米之最大高度t1。各黏合部分亦包括具有約0.2(±0.2)微米之最小頂表面尺寸t3之曲線或圓形頂表面。各導光部分4420包括兩個相對側面4442，其與xy平面(導光膜平面)構成約45度的角度ω2。各導光部分具有基部4444，具有約24微米之最小基部尺寸t5，約12微米之最大高度t4。單元離散結構4420之黏合部分4430之頂點與離散結構4460之頂點之間之z軸方向高度差為2.6微米。導光膜4400具有約1.63之平均有效透射ETA。
膜D係根據敘述於US 5,175,030及US 5,183,597中之方法製造之棱柱膜。具體言之，膜E為敘述於WO 2011/130144中之棱柱膜類別中之一個實例。膜D之代表性示意性側視 圖說明於圖11中。導光膜4400類似於導光膜3300及包括複數個第一線性對稱單元離散結構4420及複數個第二線性對稱離散結構4460。結構4420及4460沿y方向延伸及配置在基材4410上。基材4410係由PET製成，具有約29微米之厚度及約1.65之折射率。結構4420及4460之固化折射率為約1.56。各單元離散結構包括主要設計用於將導光膜黏合至表面之黏合部分4430及配置在主要設計為引導光及循環光之導光部分4440上。離散結構4460不包括任何黏合部分及主要設計為引導光及循環光。單元離散結構4420係與離散結構4460交替。
各黏合部分4430包括兩個相對側面4432，其與xy平面(導光膜平面)構成約80至85度的角度ω1。各黏合部分具有基部4434，約1.5(±0.5)微米之最小基部尺寸t2及約4(±0.5)微米之最大高度t1。各黏合部分亦包括具有約0.2(±0.2)微米之最小頂表面尺寸t3之曲線或圓形頂表面。各導光部分4420包括兩個相對側面4422，其與xy平面(導光膜平面)構成約45度的角度ω2。各導光部分具有基部4444，具有約24微米之最小基部尺寸t5，約12微米之最大高度t4。單元離散結構4420之黏合部分4430之頂點與離散結構4460之頂點之間之z軸方向高度差為7微米。導光膜4400具有約1.66之平均有效透射ETA。
製造光學堆疊之方法： 製造光學堆疊之塗佈及層壓方法：
利用槽形模具，以8英寸(20.32 cm)寬及25 ft/min(7.62 m/min)之腹板速度，將溶液塗佈於膜A之平面上。利用以指定流率之齒輪驅動泵遞送溶液。在維持於150℉(65.6℃)之溫度及25℉之露點之對流烘箱中乾燥經塗佈之膜；爐長為30英尺(9.14 m)。
經黏著劑塗佈之膜A被傳送至層壓站及層壓至膜B之結構化側面。層壓機配置有相對鋼輥夾壓之橡膠輥(Shore A Durometer of 68)；軋製壓力維持在約1.3 lbf/in(2.3 N/cm)。
層壓件被傳送至UV固化站。使經層壓之堆疊暴露於光化輻射；定位輻射源以使黏著劑透過膜B固化。固化站由Fusion F600(Fusion UV Systems,Gaithersburg MD)及溫控鋼支持輥組成。Fusion UV源配置有D燈及鋁反射器。UV輸出係利用UV PowerPuck(EIT Inc.,Sterling NY)表徵。測量之UV劑量為1.749 J/cm2(UV-A)、0.497 J/cm2(UV-B)、0.066 J/cm2(UV-C)及0.925 J/cm2(UV-V)。UV支持輥維持在70℉(21.1℃)之溫度下。
濁度/透明度光學對照之製造： 製造濁度/透明度光學對照之塗佈方法：
利用以8英寸(20.32 cm)寬度及25 ft/min(7.62 m/min)之腹板速度之槽型模具，將溶液塗佈於2 mil PET膜之底漆面上。利用指定流率之齒輪驅動泵遞送溶液。在維持於150℉(65.6℃)之溫度及25℉之露點之對流烘箱中乾燥經塗佈之膜；爐長為30英尺(9.14 m)。
乾燥之黏著劑塗層被傳送至UV固化站。使黏著劑塗層暴露於光化輻射，及利用氮氣淨化UV固化站以維持小於 200 ppm之含氧量。固化站由Fusion F600(Fusion UV Systems,Gaithersburg MD)及冷卻板組成。Fusion UV源配置有H燈及鋁反射器。UV輸出係利用UV PowerPuck(EIT Inc.,Sterling NY)表徵。在25 fpm下測量之UV劑量為0.45 J/cm2(UV-A)、0.4 J/cm2(UV-B)、0.05 J/cm2(UV-C)及0.3 J/cm2(UV-V)。
光學堆疊之測試及老化： 光增益之測量：
各膜或膜層壓件被置於漫透射中空燈箱之頂端。燈箱之漫透射及反射近似朗伯。燈箱為由約0.6 mm厚之漫射PTFE板製成之具有12.5 cm×12.5 cm×11.5 cm尺寸之六面中空矩形實體。箱子一面指定為樣本表面。中空燈箱具有在平均400至700 nm波長範圍內，在樣本表面測量之約0.83%之漫反射率。在增益測試期間，在與樣本表面相對之箱子表面內，透過約1 cm直徑圓孔從內部照射箱子，其中引導光線朝向樣本表面。藉由黏附至用於引導光之光纖維束(可以具有1 cm直徑纖維束延伸之Fostec DCR-III從Schott North America,Southbridge MA獲得)之穩定寬帶白熾光源提供照明。將線性吸收偏光器(可以Melles Griot 03 FPG 007從CVI Melles Griot,Albuquerque NM獲得)安裝於旋轉檯(可以ART310-UA-G54-BMS-9DU-HC從Aerotech,Pittsburgh,PA獲得)並置於樣本及照相機之間。照相機聚焦於在0.28 m距離之燈箱之樣本表面及將吸收偏光器置於離照相機透鏡約1.3 cm處。在偏光器處於適當位置及無樣本膜在適當 位置下測量之照明燈箱之光度大於150 cd/m2。利用經由Vis-NIR光纖電纜(可以F1000-Vis-NIR獲自StellarNet Inc,Tampa,FL)連接至準直透鏡之EPP2000光譜分析儀(可獲自StellarNet Inc,Tampa,FL)測量樣本光度；當樣本膜置於樣本表面上時，光譜分析儀係在入射垂直於箱子樣本表面之平面而定向。準直透鏡係由透鏡管(可以SM1L30獲自Thorlabs,Newton,NJ)及平凸透鏡(可以LA1131獲自Thorlabs,Newton,NJ)組成；組配該裝置以在檢測器中實現5 mm之焦斑大小。光增益測量為樣本膜在適當位置之光度與無樣本存在下之燈箱之光度的比。對於所有膜而言，在相對樣本定向之0、45及90度之偏光器角度下測定光增益。記錄在0及90度下測得之數值之平均光增益。
光學堆疊之剝離強度之測量：
利用IMASS SP-2000測試器(可獲自IMASS Inc.,Accord MA)，測量剝離力。以平行於底部棱柱膜之棱柱定向切割1英寸(2.54 cm)寬及約10英寸(25.4 cm)長之測試條。利用1英寸(2.54 cm)寬的Scotch雙面膠帶(可以Scotch 665從3M Company,St.Paul MN獲得)，將層壓條黏附至測試器平臺。測試器經配置以測量180度的剝離力。定向樣本以使底部棱柱膜之平面黏附至測試器平臺及頂部膜黏附至力平衡。荷重單位能力為10 lbf(44.5 N)。在12 in/min(30.5 cm/min)之速率下測量剝離力。在2秒之初始延遲後收集數據。隨後，在20秒之測試期內對測量值取平均值。對於各條樣本，至少收集兩組連續20秒的測量值。對於各測量2 次、共6個測量值之3個條對數據取平均值。
濁度及透明度之測量：
按照ASTM D1003中敘述之步驟，利用Haze-Gard Plus濁度儀(BYK-Gardiner,Silver Springs,Md.)測量文中揭示之濁度及透明度數值。文中所用之光學濁度定義為偏離法線方向超過4度之透射光與總透射光之比。光學透明度定義為(T1-T2)/(T1+T2)，其中T1為偏離法線方向0度至0.7度之透射光，及T2為偏離法線方向1.6度至2度之透射光。在所有情形中，在塗層面向光源下測量光學膜。
光學堆疊之環境老化：
在一般顯示應用中，不論環境條件及熱史，光學膜必須可保持性能。因此，層壓光學堆疊必須符合或超過由鬆散、未層壓光學膜堆疊所定義之性能。為測試光學堆疊之環境性能，切割8.5英寸×9英寸樣本(21.6 cm x 22.9 cm)及置於環境室(Envirotronics,Grand Rapids MI)中。保持樣本在65℃及95% RH下；該室係按照ISO A2LA進行常規校正及檢驗合格。將樣本片懸掛在室中以使底部棱柱膜之棱柱方向垂直定向。一般老化樣本達200 h及500 h之時期。未老化及老化光學堆疊係根據此前所定義之測試步驟進行表徵。
固化之黏著劑膜之製造及測試： 塊狀黏著劑樣本之製法：
利用缺口棒塗佈儀，將含於乙酸乙酯中之以30%固體之黏著劑調配物塗佈於聚矽氧釋離襯墊Flexvue T50(Solutia, St.Louis MS)之處理側面上。將缺口棒至膜之間隙設定在6 mil。於強力對流烘箱中在150℉(65.6℃)下乾燥塗佈之黏著劑膜5分鐘。在環境溫度下，將乾燥黏著劑膜粘貼至薄鋼板，然後利用Fusion UV帶式處理器在25 fpm下固化。帶式處理器裝配有配置D燈及二向色反射器之F600。UV輸出係利用UV PowerPuck(EIT Inc.,Sterling NY)進行表徵。所測UV劑量為1.287 J/cm2(UV-A)、0.348 J/cm2(UV-B)、0.041 J/cm2(UV-C)及0.625 J/cm2(UV-V)。帶式處理器之固化單元係利用氮氣淨化以維持低於200 ppm之含氧量。固化膜正常狀態具有30微米之厚度。在輻射後，在任何塊狀表徵之前在環境溫度下儲存樣本至少24小時。
塊狀黏著劑樣本之表徵：
將固化之黏著劑膜樣本從聚矽氧釋離襯墊中除去及利用Q800 DMA(TA Instruments,New Castle DE)進行表徵。典型的樣本尺寸為5.9 mm寬×30微米厚。DMA配置有膜/纖維表徵夾。
藉由以2℃/min之速率進行溫度掃描(-20℃至85℃)，表徵黏著劑樣本之塊狀彈性模量及Tg。使樣本在1 Hz之頻率及0.1%應變幅度下振動。記錄之數據代表如上所述製備之3個樣本的性質的平均值。記錄下列性質：在25℃下測量之塊狀儲存模量(E')及如在損失模量(E")中之峰值所定義之玻璃化轉變溫度(Tg)。
亦表徵塊狀樣本之拉伸韌性。利用Q800 DMA，針對各黏著劑調配物繪製應力應變曲線。在3%/min之應變速率及 25℃之溫度下，測試樣本。對至少5個測試樣本取數據平均值。與材料韌性一起記錄斷裂延伸率(εf)。藉由對0至斷裂應變(εf)之應力應變曲線進行積分，測定材料韌性。
比較： 塗佈溶液之製法：
藉由混合320.2 g聚丙烯酸酯PSA A、39.0 g SR306、19.3 g CN964、653.2 g乙酸乙酯、189.3 g甲醇、264.6 g甲苯、6.0 g Lucirin TPO及5.2 g Luviskol Plus，製備塗佈溶液。該塗佈溶液代表基於溶劑之黏著劑，其經乾燥可藉由曝露至光化輻射而固化以形成互穿型網絡(IPN)。乾燥黏著劑之組成係概括如下。
比較黏著劑組合物
利用比較黏著劑組合物製造光學堆疊：
按前述方式以80 g/min流率遞送塗佈溶液。乾燥黏著劑塗層之標稱厚度為4.5微米。
按上述方式，在無變動下，將經黏著劑塗佈之膜A層壓至膜B之結構化側面。
比較光學堆疊之初始及老化光學及機械性質概括於表1 中。
對照： 塗佈溶液之製法：
藉由混合375.5 g聚丙烯酸酯PSA A、46.5 g SR306、632.1 g乙酸乙酯、183.71 g甲醇、257.22 g甲苯、6.02 g Lucirin TPO，製備塗佈溶液。該塗佈溶液代表基於溶劑之黏著劑，其經乾燥可藉由曝露至光化輻射而固化以形成互穿型網絡(IPN)。反應性稀釋劑(SR306)每分子具有兩個不飽和丙烯酸酯部分。這對應於每單位官能團150之標稱分子量。乾燥黏著劑之組成概括如下。
對照黏著劑組合物
利用對照黏著劑組合物製造光學堆疊：
按前述方式以75 g/min流率，遞送塗佈溶液。乾燥黏著劑塗層之標稱厚度為4.5微米。
按前述方式及在下列變動下，將經黏著劑塗佈之膜A層壓至膜B之結構化側面。密封層壓機及利用氮氣鼓吹以使在膜B之結構化側面與膜A之經黏著劑塗佈之平面之間捕集的氣體具有惰性。利用Series 3000 Trace氧氣分析儀(Alpha Omega Instruments,Cumberland RI)，監測在壓隙中之氧氣濃度。供應氮氣以保持殘留氧氣濃度小於250 ppm。氧氣為自由基反應的已知抑制劑及較佳降低含量以在所有黏著劑厚度中實現均一固化。
對照之初始及老化光學及機械性質概括於表1中。
顯示低蠕變之自由基固化之黏著劑 塗佈溶液之製備：
藉由混合376.4 g聚丙烯酸酯PSA A、47.46 g SR351、632.4 g乙酸乙酯、184.64 g甲醇、256.26 g甲苯、6.02 g Lucirin TPO，製備塗佈溶液。該塗佈溶液代表基於溶劑之黏著劑，其經乾燥可藉由曝露至光化輻射而固化以形成互穿型網絡(IPN)。反應性稀釋劑(SR351)每分子具有3個不飽和丙烯酸酯部分。這對應於每單位官能團99之標稱分子量。乾燥黏著劑之組成概括如下。
黏著劑組合物1
利用黏著劑組合物1製造光學堆疊：
按前述方式以84 g/min流率遞送塗佈溶液。乾燥黏著劑塗層之標稱厚度為5微米。
按前述方式及在下列變動下，將經黏著劑塗佈之膜A層壓至膜B之結構化側面。密封層壓機及利用氮氣鼓吹以使在膜B之結構化側面與膜A之經黏著劑塗佈之平面之間捕集的氣體具有惰性。利用Series 3000 Trace氧分析儀(Alpha Omega Instruments,Cumberland RI)，監測壓隙中之氧氣濃度。供應氮氣以保持殘留氧氣濃度小於250 ppm。氧氣為自由基反應的已知抑制劑及較佳降低含量以在所有黏著劑厚度中實現均一固化。
初始及老化光學及機械性質概括於表1中。
顯示低蠕變之陽離子固化之黏著劑 塗佈溶液之製法：
藉由混合375.6 g聚丙烯酸酯PSA A、50.07 g Uvacure 1500、633.0 g乙酸乙酯、184.05 g甲醇、256.3 g甲苯、2.248 g Uvacure 1600、及0.190 g Additol ITX，製備塗佈溶液。該塗佈溶液代表基於溶劑之黏著劑，其經乾燥可藉由曝露至光化輻射而固化以形成互穿型網絡(IPN)。反應性稀釋劑(Uvacure 1500)每分子具有兩個環氧乙烷部分。這對應於每單位官能團125之標稱分子量。乾燥黏著劑之組成概括如下。
黏著劑組合物2
利用黏著劑組合物2製造光學堆疊：
按前述方式以84 g/min流率遞送塗佈溶液。乾燥黏著劑塗層之標稱厚度為5微米。
按前述方式及在無變動下，將經黏著劑塗佈之膜A層壓至膜B之結構化側面。
初始及老化光學及機械性質概括於表1中。
按照以上詳述之測試方法測量層壓光學堆疊之初始光增益及剝離力。按照上述方案，在65℃及95% RH下老化光學堆疊500 h。測量老化之光學堆疊之光增益及剝離力。
表1概括利用比較黏著劑、對照黏著劑及黏著劑組合物1至2製造之光學堆疊之初始及老化性能。
製備及表徵一些其他黏著劑調配物；此等調配物概括如下。
黏著劑組合物3至6
固化之對照黏著劑及黏著劑組合物1至4之塊體性質係利用動態機械光譜進行表徵。如上所述製備及測試樣本。測 量之黏著劑性質如下。
塊體黏著劑材料性質
根據在顯示低蠕變之陽離子固化之黏著劑實例中所述之方案，製造及測試其他光學堆疊。利用黏著劑組合物5及6製造此等其他光學堆疊。此等實例之標稱乾燥黏著劑厚度為4.5微米。測量層壓光學堆疊之初始光增益及剝離力並概括於下表中。在65℃及95% RH下老化層壓光學堆疊500 h。測量老化之層壓光學堆疊之光增益及亦概括如下。
光學堆疊之測試
初始及在65℃及95% RH下老化達200 h之後，測量利用黏著劑組合物5及對照黏著劑組合物製造之光學堆疊之黏合部分之穿入距離PD。藉由利用刮鬍刀片、用於夾持刮鬍刀片之夾持器及小型手扳壓床，十字分割層壓光學堆疊，製備樣本。利用導電材料薄層濺鍍塗佈橫截面及利用掃描電子顯微鏡在8,000 x放大倍數下成像。測得之PD變化概 括如下。
光學堆疊之黏合部分之穿入
按照在顯示低蠕變之陽離子固化之黏著劑實例中所述之方案製造及測試其他光學堆疊。將聚合、球形珠粒添加至黏著劑組合物中以產生濁度及減少透明度。已知此等漫射光學黏著劑可用於減緩光學假影諸如反射干擾並隱藏外觀缺陷。下表概括用於製造漫射層壓光學堆疊之乾燥黏著劑組合物及標稱黏著劑厚度。
黏著劑組合物7至11
測量利用黏著劑組合物7至11製造之層壓光學堆疊之初始光增益及剝離力並概括如下。在65℃及95% RH下老化光學堆疊500 h。測量老化之層壓光學堆疊之光增益及亦概括如下：
光學堆疊之測試
利用光學膜C及D製造之實例
在具有黏合部分之棱柱結構之間的交錯棱柱結構代表一種改良軸線亮度之方法。在該等情形中，要求交錯棱柱結構不穿入黏著劑層。為保持層壓件之光學亮度，介於黏合部分之頂點與交錯棱柱結構之頂點之間之峰對峰偏移高度可經設計以使棱柱結構不穿入黏著劑層。膜C代表偏移高度不足夠大以預防棱柱結構穿入黏著劑及因而光增益較低之一例。膜D代表偏移高度足夠大以預防棱柱結構穿入黏著劑及因而維持光增益之一例。較佳偏移將為層壓處理條件之函數，及此等實例不欲限制較佳範圍。
塗佈溶液之製法：
藉由混合679.42 g聚丙烯酸酯PSA B、94.26 g Uvacure 1500、959.50 g乙酸乙酯、277.20 g甲醇、388.28 g甲苯、3.61 g Uvacure 1600及0.307 g Additol ITX，製備塗佈溶液。該塗佈溶液代表基於溶劑之黏著劑，其經乾燥可藉由曝露至光化輻射而固化以形成互穿型網絡(IPN)。反應性稀釋劑(Uvacure 1500)每分子具有兩個環氧乙烷部分。這 對應於每單位官能團125之標稱分子量。
藉由將20.67 g MX300聚合物珠粒分散在187.35 g乙酸乙酯中，製備漿液。將該漿液添加至塗佈調配物中以製備漫射黏著劑塗佈調配物。乾燥黏著劑之組成概括如下。
黏著劑組合物12
利用黏著劑組合物12及膜C製造光學堆疊：
按前述方式以59 g/min流率遞送塗佈溶液。乾燥黏著劑塗層之標稱厚度為3.5微米。
按前述方式及在無變動下，將經黏著劑塗佈之膜A層壓至膜C之結構化側面。
濁度/透明度之製造及測試
按照前述方法，將黏著劑組合物12塗佈於PET上。以59 g/min流率遞送溶液。乾燥黏著劑塗層之標稱厚度為3.5微米。
測定固化之漫射黏著劑濁度及透明度；測得之濁度為22.5及測得之透明度為63。
利用黏著劑組合物12及膜D製造光學堆疊：
按前述方式以67 g/min流率遞送塗佈溶液。乾燥黏著劑 塗層之標稱厚度為4微米。
按前述方式及在無變動下，將經黏著劑塗佈之膜A層壓至膜D之結構化側面。
光學濁度/透明度之製造及測試：
按照前述方法，將黏著劑組合物12塗佈於PET上。以67 g/min流率遞送溶液。乾燥黏著劑塗層之標稱厚度為4.0微米。
測定固化之漫射黏著劑之濁度及透明度；測得之濁度為18.9及測得之透明度為64。
利用黏著劑組合物12及膜C或D製造之光學堆疊之初始光學及機械性質概括如下。按照以上詳述之測試方法，測量層壓光學堆疊之初始光增益及剝離力。
光學堆疊之測試
由於用於利用膜C及D製造光學堆疊之黏著劑組合物12極其類似於黏著劑組合物8，故老化之光增益會極其類似於針對利用組合物8製造之光學堆疊所概括之結果。
黏著劑組合物9及11分別類似於4及3，及因此預期會具有相似的塊體材料性質。
展示高初始剝離之實例
替代性環氧化物單體可用於改良固化之黏著劑之材料性 質及因而增加光學堆疊之初始剝離。一種示例性單體為D.E.R.736，可從Dow Chemical購得之二醇環氧化物物質。乾燥黏著劑之組成概括如下。
黏著劑組合物13
利用黏著劑組合物13及膜B製造光學堆疊：
按前述方式以59 g/min流率遞送含有10%固體之塗佈溶液。乾燥黏著劑塗層之標稱厚度為3.5微米。
按前述方式及在無變動下，將經黏著劑塗佈之膜A層壓至膜B之結構化側面。
濁度/透明度之製造及測試
按照前述方法，將黏著劑組合物13塗佈於PET上。以59 g/min流率遞送溶液。乾燥黏著劑塗層之標稱厚度為3.5微米。
測定固化之漫射黏著劑之濁度及透明度；測得之濁度為24及測得之透明度為61。
利用黏著劑組合物13及膜B製造之光學堆疊之初始光學及機械性質概括如下。按照以上詳述之測試方法，測量層壓光學堆疊之初始光增益及剝離力。
光學堆疊之測試
100‧‧‧導光膜
105‧‧‧導光膜平面
110‧‧‧第一結構化主表面
120‧‧‧第二主表面
130‧‧‧基材
150‧‧‧單元離散結構
160‧‧‧導光部分
160A‧‧‧導光部分
162‧‧‧側面
162A‧‧‧第一側面
162B‧‧‧相對之第一側面
162C‧‧‧側面
162D‧‧‧側面
164‧‧‧基部
170‧‧‧黏合部分
170A‧‧‧黏合部分
172‧‧‧側面
172A‧‧‧側面
172B‧‧‧相對之側面
174‧‧‧基部
180‧‧‧垂線
181‧‧‧垂線
190‧‧‧頂表面
500‧‧‧單元離散結構
540‧‧‧光線
541‧‧‧光線
542‧‧‧光線
545‧‧‧光線
546‧‧‧光線
550‧‧‧光線
551‧‧‧光線
560‧‧‧導光部分
562A‧‧‧第一側面
562B‧‧‧第一側面
570‧‧‧黏合部分
572A‧‧‧第一側面
572B‧‧‧第一側面
580‧‧‧光學黏著劑層
595‧‧‧相鄰表面
1900‧‧‧顯示系統
1905‧‧‧照明系統
1910‧‧‧背反射器
1915‧‧‧光源
1920‧‧‧光導
1930‧‧‧燈
1935‧‧‧光線
1936‧‧‧光線
1940‧‧‧光線
1941‧‧‧光線
1942‧‧‧光線
1943‧‧‧光線
1944‧‧‧光線
1950‧‧‧圖像形成面板
1990‧‧‧觀察者
2000‧‧‧光學堆疊
2005‧‧‧基材
2010‧‧‧導光膜
2015‧‧‧空隙
2020‧‧‧第一結構化主表面
2021‧‧‧單元離散結構之部分
2022‧‧‧單元離散結構之部分
2025‧‧‧相對之第二主表面
2030‧‧‧單元離散結構
2030A‧‧‧線性單元離散結構
2030B‧‧‧線性單元離散結構
2040‧‧‧導光部分
2050‧‧‧黏合部分
2060‧‧‧光學黏著劑層
2061‧‧‧光學黏著劑層之主表面
2070‧‧‧光學層
2071‧‧‧主表面
2090‧‧‧光學膜
2100‧‧‧導光膜
2110‧‧‧線性棱柱結構
2120‧‧‧基材
3000‧‧‧光學堆疊
3010‧‧‧第一基材
3015‧‧‧第二基材
3018‧‧‧導光膜之主表面
3019‧‧‧相對之主表面
3020‧‧‧導光膜
3025‧‧‧光學黏著劑層
3030‧‧‧單元離散結構
3030A‧‧‧單元離散結構
3030B‧‧‧單元離散結構
3031‧‧‧基部
3032‧‧‧最小基部尺寸
3040‧‧‧單元離散結構之部分
3045‧‧‧未穿入部分
3050‧‧‧穿入深度
3054‧‧‧穿入基部
3056‧‧‧界面
3058‧‧‧最小穿入基部尺寸
3060‧‧‧空隙
3070‧‧‧導光部分
3080‧‧‧黏合部分
3300‧‧‧導光膜
3310‧‧‧基材
3320‧‧‧單元離散結構
3330‧‧‧第二複數個離散結構
3340‧‧‧黏合部分
3350‧‧‧導光部分
3355‧‧‧內角
3360‧‧‧導光部分
3365‧‧‧頂角
3400‧‧‧光學堆疊
3410‧‧‧表面
3420‧‧‧光學黏著劑層
3700‧‧‧光學系統
3705‧‧‧測試樣本
3710‧‧‧中空朗伯燈箱
3712‧‧‧發射表面
3715‧‧‧朗伯光
3720‧‧‧線性光吸收偏光器
3730‧‧‧光檢測器
3740‧‧‧燈箱及吸收線性偏光器之間的位置
3750‧‧‧光學軸
3760‧‧‧穩定化寬帶光源
3770‧‧‧光纖
3780‧‧‧燈箱之內部
4300‧‧‧導光膜
4310‧‧‧基材
4320‧‧‧線性棱柱結構
4330‧‧‧線性棱柱結構
4340‧‧‧線性棱柱結構
4400‧‧‧導光膜
4410‧‧‧基材
4420‧‧‧線性對稱單元離散結構
4430‧‧‧黏合部分
4432‧‧‧相對側面
4434‧‧‧基部
4440‧‧‧導光部分
4442‧‧‧相對側面
4444‧‧‧基部
4460‧‧‧固化之結構
圖1為導光膜之示意性側視圖；圖2為部分穿入光學層之單元離散結構之示意性側視圖；圖3為導光膜之示意性三維圖；圖4為導光膜之示意性側視圖；圖5為光學堆疊之示意性側視圖；圖6為導光膜之示意性側視圖；圖7為光學堆疊之示意性側視圖；圖8為顯示系統之示意性側視圖；圖9為另一光學堆疊之示意性側視圖；圖10為適合測量光增益之光學系統之示意性側視圖；圖11為另一光學堆疊之示意性側視圖。
500‧‧‧單元離散結構
540‧‧‧光線
541‧‧‧光線
542‧‧‧光線
545‧‧‧光線
546‧‧‧光線
550‧‧‧光線
551‧‧‧光線
560‧‧‧導光部分
562A‧‧‧第一側面
562B‧‧‧第一側面
570‧‧‧黏合部分
572A‧‧‧第一側面
572B‧‧‧第一側面
580‧‧‧光學黏著劑層
595‧‧‧相鄰表面

Claims (21)

  1. 一種光學堆疊，其包括具有複數個結構之第一光學膜，該複數個結構包括配置在第一表面上之主要設計為提供光增益之光學活性部分及視需要之光學非活性黏合部分，該第一光學膜係利用光透射黏著劑層與第二光學膜黏合，使得該等結構之一部分穿入該黏著劑層及在該黏著劑層與該第一表面之間提供分隔，其中該黏著劑層包括聚丙烯酸酯組分及可聚合單體之反應產物之互穿型網絡，該可聚合單體具有官能團及每官能團小於150g/mol之分子量，該光學堆疊之剝離強度為至少50克力/英寸，及當在65℃及95%相對濕度下調節該光學堆疊達200小時之時，該堆疊展示光增益之減少不超過5%。
  2. 如請求項1之光學堆疊，其中當在65℃及95%相對濕度下，穿入該黏著劑層之該等結構所界定之平均穿入增加不超過50%。
  3. 如請求項1之光學堆疊，其中該黏著劑層在25℃下具有100至2000MPa範圍內之彈性模量。
  4. 如請求項1之光學堆疊，其中該第一光學膜或該等結構之至少一部分包括穿入該黏著劑層之黏合部分。
  5. 如請求項1之光學堆疊，其中該等結構之光學活性部分不穿入該黏著劑層。
  6. 如請求項1之光學堆疊，其中該等結構包括棱柱微結構。
  7. 如請求項6之光學堆疊，其中該等棱柱之至少一部分包 括自棱柱之頂點延伸之作為光學非活性黏合部分之柱。
  8. 如請求項1之光學堆疊，其中該光學堆疊具有至少2.1之光增益。
  9. 如請求項1之光學堆疊，其中介於該黏著劑層與該第一表面之間之該分隔提供空氣界面。
  10. 如請求項1之光學堆疊，其中該黏著劑包括約35重量%至約75重量%之聚丙烯酸酯。
  11. 如請求項1之光學堆疊，其中該聚丙烯酸酯為壓感黏著劑，其包括具有支鏈C4-C12烷基之單體重複單元。
  12. 如請求項1之光學堆疊，其中該可聚合單體為環氧組分及該黏著劑組合物進一步包括光活化陽離子引發劑。
  13. 如請求項1之光學堆疊，其中該可聚合單體包括至少3個(甲基)丙烯酸酯基及該黏著劑組合物進一步包括自由基光引發劑。
  14. 如請求項1之光學堆疊，其中該黏著劑進一步包括光透射填料。
  15. 一種製造光學構建物之方法，其包括：在第一光透射表面上提供突出結構；將黏著劑組合物層塗覆至基材，其中該黏著劑組合物包括聚丙烯酸酯及具有官能團及每官能團小於150g/mol之分子量之可聚合單體；使該突出結構與該基材接觸，以使該結構部分穿入該黏著劑，而在該黏著劑層與該第一光透射表面之間形成分隔；及 固化該黏著劑組合物，因而形成互穿型聚合物網絡。
  16. 如請求項15之方法，其中該基材為光學膜或釋離襯墊。
  17. 如請求項15之方法，其中該黏著劑包括約35重量%至約75重量%之聚丙烯酸酯。
  18. 如請求項15之方法，其中該聚丙烯酸酯為壓感黏著劑，其包括具有支鏈C4-C12烷基之單體重複單元。
  19. 如請求項15之方法，其中該可聚合單體為環氧組分及該黏著劑組合物進一步包括光活化陽離子引發劑。
  20. 如請求項15之方法，其中該可聚合單體包括至少3個(甲基)丙烯酸酯基及該黏著劑組合物進一步包括自由基光引發劑。
  21. 如請求項15之方法，其中該黏著劑進一步包括光透射填料。
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