[发明专利]具有微结构化低折射率纳米空隙层的光学膜及其方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求以下待审的美国临时申请的权益，所有这些临时申请均提交于2010年1月13日，并且它们的公开内容均以引用方式并入本文：61/294,577“Microstructured Low Refractive Index Article Process”（微结构化低折射率制品工艺），61/294,600“Microstructured Low Refractive Index Articles”（微结构化低折射率制品）和61/294,610“Microstructured Low Refractive Index Viscoelastic Articles”（微结构化低折射率粘弹性制品）。本申请还要求提交于2010年10月20日的美国临时申请No.61/405,128“Optical Films with Microstructured Low Refractive Index Nanovoided Layers and Methods Therefor”（具有微结构化低折射率纳米空隙层的光学膜及其方法）的权益，该临时申请的公开内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及微结构化光学膜，掺入此类膜的制品和系统，以及与此类膜有关的方法。

背景技术

具有纳米级孔或空隙结构的制品可用于多种应用，这些应用基于由其纳米空隙组合物提供的光学、物理或机械性能。例如，纳米空隙制品包含至少部分地围绕孔或空隙的聚合物固体网络或基质。孔或空隙通常被气体（例如空气）填充。纳米空隙制品中孔或空隙的尺寸通常可被描述为具有可在约1纳米至约1000纳米范围内的平均有效直径。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)提供了纳米多孔材料的三种尺寸类别：空隙小于2nm的微孔，空隙介于2nm和5nm之间的中孔，以及空隙大于50nm的大孔。上述不同尺寸类别的每一种都可为纳米空隙制品提供独特的性质。

数种技术已用于产生多孔或有空隙的制品，包括例如聚合诱导相分离(PIPS)、热致相分离(TIPS)、溶剂诱导相分离(SIPS)、乳液聚合以及使用起泡剂/发泡剂的聚合技术。通常，由这些方法制得的多孔或有空隙的制品需要洗涤步骤，以移除用于形成该结构的材料，例如表面活性剂、油或化学残留物。洗涤步骤会限制产生的孔或空隙的尺寸范围和均匀度。这些技术还受到可用材料类型的限制。

发明内容

本文尤其描述了包括纳米空隙层和聚合树脂层的微结构化制品。纳米空隙层具有微结构化第一主表面和与第一主表面相背的第二主表面。纳米空隙层还包含聚合物粘合剂和多个互连的空隙。聚合树脂层设置于微结构化第一主表面上或第二主表面上。

在一些情况下，纳米空隙层还可以包含纳米粒子。在一些情况下，纳米粒子可以包括表面改性纳米粒子。在一些情况下，纳米空隙层的折射率可以在1.15至1.35的范围内。在一些情况下，聚合物粘合剂可以由多官能丙烯酸酯和聚氨酯低聚物形成。在一些情况下，微结构化第一主表面可以包括立体角结构、透镜结构或棱镜结构。在一些情况下，制品可以包括互相平行的外主表面。在一些情况下，聚合树脂层可以透射可见光。在一些情况下，聚合树脂层可以设置于微结构化第一主表面上，并且可以包含渗入纳米空隙层的聚合物材料。在一些情况下，聚合树脂层可以是粘弹性层。在一些情况下，粘弹性层可以包含压敏粘合剂。

在一些情况下，制品也可以包括设置于聚合树脂层或纳米空隙层上的光学元件。在一些情况下，聚合树脂层可以设置于微结构化第一主表面上，并且可以与微结构化第一主表面形成一致的界面。在一些情况下，制品还可以包括设置于第二主表面上的光学元件，并且该光学元件可以包括逆向反射、折射或衍射元件，和/或该光学元件包括多层光学膜、偏振层、反射层、散射层、延迟器、液晶显示面板或光导。在一些情况下，光学元件是光学树脂。在一些情况下，第二主表面可以是基本上平的。在一些情况下，第二主表面可以是微结构化的。微结构化第一主表面具有与之相关的至少15微米的结构体高度和大于0.3的纵横比，并且纳米空隙层的空隙体积分数可以在30至55%的范围内。在一些情况下，微结构化第一主表面具有与之相关的至少15微米的结构体高度和大于0.3的纵横比，并且纳米空隙层的折射率可以在1.21至1.35的范围内。

本文还描述了包括纳米空隙层和聚合树脂层的微结构化制品，所述聚合树脂层设置于纳米空隙层的微结构化第一主表面上。纳米空隙层包含聚合物粘合剂和多个互连的空隙。聚合树脂层包含渗入纳米空隙层的聚合物材料。