CN1871531A - 耐用光学元件 - Google Patents

Abstract

一种耐用的光学薄膜(11)包含聚合成的光学薄膜结构，该聚合成的光学薄膜结构具有微结构化表面和1.0到1.65或者1.0到1.15范围内的划痕对比率值。这些耐用的光学薄膜可以包含多个纳米级微粒和具有圆形顶端的棱柱形微结构。

Description

耐用光学元件

背景技术

本发明总的来说涉及耐用光学元件。更具体地说，本发明涉及具有微结构的制品，例如增亮膜、光学照明薄膜(optical lighting film)或反射元件。

具有微结构的制品(例如增亮膜、光学转向薄膜(optical turning film)或反射元件)被制备成许多形式。一种这样的形式包括一系列交替的尖端和沟槽，这种形式的一个例子是增亮膜，该增亮膜具有由对称的尖端和沟槽构成的有规则的重复图案。其它例子包括其中尖端和沟槽是不对称的并且尺寸、方向或者尖端和沟槽之间的距离不均匀的图案。

目前的增亮膜和光学照明薄膜等类似物的一个缺点是微结构的尖端易受机械损伤。例如，用指甲或用硬的相对尖锐的边缘轻刮能够导致微结构尖端折断或断裂。在正常处理增亮膜的过程中(例如在生产用于膝上型计算机的液晶显示器中)，会发生足以使现有技术的微结构的尖端折断的各种情况。

当微结构的顶端断裂时，受影响的顶端的反射性质和折射性质降低，并且被透射的光几乎都正向散射。因此，当增亮膜存在于显示器中，并且平视观看该显示器时，增亮膜上的划痕要比它周围未被损坏的区域暗。然而，当以接近或大于“截止”角(即，以这个角度观看时，显示器上的图像不再能被看得见)的角度观看显示器时，划痕要比它周围未被损坏的区域亮得多。从外观角度来看，划痕是非常令人讨厌的，并且对于用于液晶显示器中的增亮膜，区区几个微小的划痕都是不可接受的，就更不用说有更多划痕的情形了。

耐用性一直是很难被量化的性质。过去，一直通过在微结构化表面形成划痕并且测量划痕的宽度或深度，或者测量与已划痕的微结构化表面相关的增益来测定具有微结构的制品的耐用性。现有的耐用性测试无法总是对光学显示器中的微结构化表面上的划痕怎样作为缺陷出现作出可靠的定量分析或真实的解释。

发明概述

总的来说，本发明涉及用于各种应用(包括(例如)光学元件，例如微结构化薄膜以及包含所述微结构化薄膜的显示器和其它装置)的耐用光学元件。

在一个实施方案中，耐用光学元件包含聚合成的光学薄膜结构，该聚合成的光学薄膜结构具有微结构化表面和1.0到1.15的范围内的划痕对比率。

在另一个实施方案中，耐用光学元件包含聚合成的光学薄膜结构，该聚合成的光学薄膜结构具有微结构化表面和1.0到1.65的范围内的划痕对比率值，所述微结构化表面包含多个沿第一表面延伸的棱柱的圆形顶端(rounded prism apex)。

在另一个实施方案中，耐用光学元件包含聚合成的光学薄膜结构，该聚合成的光学薄膜结构具有微结构化表面和1.0到1.65的范围内的划痕对比率，所述微结构化表面包含多个经表面改性的二氧化硅、氧化锆及其混合物的胶质纳米级微粒。

本发明的以上概述并不意味着描述了本发明的每一个所披露的实施方案或每一种实施方式。随后的附图、详细说明和实例更具体地举

例说明了这些实施方案。

附图的简要说明

结合附图，并参考下文对本发明的各种实施方案的详细描述，可更加全面地理解本发明，其中：

图1为本发明的背光液晶显示器中的示例性微结构化制品的示意图。

图2显示的是聚合成的示例性结构的透视图，该结构具有微结构化表面。

图3为具有不同高度的棱柱单元的示例性微结构化制品的剖视图。

图4为具有不同高度的棱柱单元的示例性微结构化制品的剖视图。

图5为示例性微结构化制品的剖视图。

图6为示例性微结构化制品的剖视图，在该微结构化制品中，棱柱单元的高度不同，并且其底边在不同平面上。

图7为示例性微结构化制品的剖视图。

图8为示例性微结构化制品的剖视图。

图9为示例性微结构化制品的剖视图。

图10为包含转向薄膜的照明装置的示意图。

图11为转向薄膜的剖视图。

图12为另一个转向薄膜的剖视图。

图13为示出一种测定划痕对比率的方法的示意流程图。

图14为用于测定划痕对比率值的示例性设备的示意图。

虽然对本发明容易进行各种修改和形式替换，但是其细节已经通过附图显示的例子被示出并将被详细地加以描述。然而，应该明白，本发明并不局限于所述的这些具体实施例。相反，本发明覆盖落入在本发明的实质和范围内的所有的修改、等同形式及变换形式。

详细描述

本发明的耐用制品被认为适用于各种需要微结构化耐用薄膜的各种应用(包括(例如)增亮膜、光学转向薄膜及包含该耐用微结构的显示器和其它装置)。然而本发明并不局限于此，但是通过对下文给出的例子的讨论，将获得对本发明各个方面的了解。

通常，增亮膜能增强照明装置的轴向光亮度(本文称为“亮度”)。增亮膜可以是透光的微结构化薄膜。微结构的形貌可以是薄膜表面上的多个棱柱，从而可以使该薄膜通过反射和折射来使光改变方向。当微结构化光学薄膜用于光学显示器(例如，那些存在于膝上型计算机、手表等中的光学显示器)中，微结构化光学薄膜可通过如下方式来增强光学显示器的亮度：从显示器逃离出来的光被限制在与其法向轴成所需角度的一对平面之内通过该光学显示器。所以，超出该容许范围从显示器射出的光被反射回显示器中，这些光中的一部分可以被“再循环使用”，并且以一定的角度返回到微结构化薄膜，该角度允许光逃离显示器。这种循环使用是有用的，因为该光的循环使用能够使显示器所需亮度级别所需的功耗降低。

逆向反射性薄膜能够使相当大量的以相对较高的入射角入射的光返回，而不管该片材绕垂直于其主表面的轴的旋转方向如何。立体角逆向反射性薄膜可以包括主体部分，该主体部分通常具有基本上平的基面和与该基面相对的结构化表面，该结构化表面包含多个立体角单元。每个立体角单元可以包括三个相互基本垂直的光学面，这三个光学面通常相交于一个基准点或顶点。该立体角单元的底边充当光从其透过进入该立体角单元的孔径(aperture)。在应用中，如美国专利No.5,898,523(该专利文献以引用的方式并入本文)所述，入射到片材的基面上的光，在该片材的基面发生折射，透射通过设置在片材上的立体角单元的相应底边，被三个垂直的立体角光学面中的每一个反射，从而被重新导向光源。

对于以下给出的术语定义，其目的在于以这些定义为准，除非在权利要求中或在本说明书中另外给出了不同的定义。术语“聚合物”可理解为包括聚合物、共聚物(例如用两种或多种不同单体形成的聚合物)、低聚物和它们的组合，以及可用(例如)共挤压或者反应(包括酯交换反应)形成为可掺混的掺合物的聚合物、低聚物或共聚物。除非另有指出，嵌段共聚物和无规共聚物都包括在内。

本文中的术语“折射率”定义为材料的绝对折射率，即，应当理解为电磁辐射在自由空间中的速度与其在此材料中的速度的比值。该折射率可以用已知的方法测量，并且通常用阿贝折射计在可见光范围内测量。

本文中的术语“胶质”定义为平均粒径小于约100nm的微粒(原始微粒(primary particle)或缔合的原始微粒(associated primary particle))。本文所用的术语“缔合的微粒”是指聚集(aggrgate)和/或聚结(agglomerate)在一起的两种或多种原始微粒的组合。

本文所用的术语“聚集”是描述可相互化学结合的原始微粒之间的强缔合。很难实现将聚集体分解成较小的微粒。

本发明所用的术语“聚结”是描述可以通过电荷或极性结合在一起的原始微粒之间的弱缔合，并且这些微粒可以分解成较小的个体。

本文中的术语“原始微粒的大小”定义为未缔合的单个微粒的尺寸。

本文中的术语“溶胶”定义为胶质微粒分散在液相中而成的分散液或悬浮液。

术语“经表面改性的胶质纳米级微粒”指的是纳米级微粒，每个纳米级微粒都具有经改性的表面，从而这些纳米级微粒可形成稳定的分散体。

本文中的术语“稳定的分散体”定义为一种分散体，在该分散体中纳米级微粒在环境条件(例如室温(大约20-22℃)、大气压力及没有极度的电磁力)下静置一段时间后(例如大约24小时)不会聚结。

本文中的术语“增益”定义为由于增亮膜而导致显示器亮度得以改善的量度标准，是光学材料的特性，也是增亮膜的几何特性。通常，随着增益的增加，视角降低。由于提高增益会有效地增大背光显示器的亮度，所以高增益是增亮膜所需要的。

由端点表述的数值范围包括包含在该范围内的所有数值(例如，1-5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)。

如本说明书以及附加的权利要求中所使用的那样，“一种”和“该”是指一类物质，不分单复数，除非内容另有清楚声明。因此，例如，包含“一种化合物”的组合物这一表达方式包括包含两个或多个这种化合物的混合物。如本说明书以及附加的权利要求中所使用的那样，术语“或”一般地以其原意使用，包括“和/或”，除非内容另有清楚声明。

除非另有说明，在本说明书和权利要求中所用的表达成分数量、诸如对比率等性质的量度的所有数字应该理解为均用“大约”这个词来修饰。因此，除非有相反的说明外，在上述说明书和附属权利要求中所阐述的数值参数是近似值，这些近似值可以随本领域的技术人员使用本发明的教导来寻求获得的所需特性而变化。丝毫没有限制等同原则应用于解释权利要求保护的范围的意思，最起码应该根据所报告的有效数字的数并通过惯常的舍入技术来解释每一个数值参数。虽然阐述本发明广义范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体实施例中所列出的数值尽可能被精确报告。然而，任何数值必然包含一定的误差，这些误差必定是由于各自测试测量中所存在的标准偏差而引起的。

微结构化的耐用制品(例如光学棱镜薄膜)通过从突出的棱柱结构的折射和全内反射(TIR)提供增亮功能。这些结构由于压缩或断裂而容易被损坏，这造成了一定量的产率损失。目前，在很多情况下，将盖片放置在位于顶部的棱镜薄膜上，以保护棱镜表面免受损害。棱柱结构的耐用性是棱镜薄膜的重要属性，因此，非常希望能够精确地测量这个量。以前用于测量棱柱“抗擦伤性”的方法能够探测不同棱镜薄膜之间的差别，但是它还不足以敏感到处理非常轻微的划痕或者压缩。这里给出的本发明的方法和设备提高了灵敏度，并且其结果与背光板上的划痕的可见性十分一致。在下面及实施方案部分中描述该测量方法和分析技术。

耐用的微结构化制品能够通过可聚合的组合物形成。可聚合的组合物可以是基本上为无溶剂的、可辐射固化的无机填充的有机复合物。该组合物中的有机相可以由活性稀释剂、低聚物、交联的单体组成，并且可任选地包含光引发剂。该有机组分对于大多数产品应用可能具有至少1.50的折射率，并且以固化的形式展示出显著的耐用性。一般来说，基于折射率从市售的大量材料中，很容易选择获得较低折射率的组合物(那些折射率小于1.50的组合物)。本领域的技术人员会认识到，在一些应用中较低折射率的树脂是有用的。可能还希望可见光谱中的高透光率。理想的是，该组合物使由任何划痕所产生的影响最小，使所需的光学特性最优化，并且维持明显足够高的Tg(玻璃化转变温度)以避免引起其它增亮产品的失效模式，例如美国专利No.5,626,800中所述的那些失效模式。

可聚合的组合物中还包含无机氧化物微粒，选择这些无机氧化微粒的尺寸以避免明显的可见光散射。被选择的无机氧化物微粒使得折射率增大和/或抗擦伤性增强。使用无机氧化物微粒类型的混合物可能更有利些，以便优化光学性质或者材料特性并降低总组合物成本。无机氧化物微粒、有机单体和低聚物的总组合物优选具有大于1.49或者大于1.56的折射率。使用无机氧化物填充的聚合物可使产品获得仅使用未填充的树脂所不能获得的耐用性。该已固化的复合物组成(compositecomposition)应该满足产品的任何性质，即耐用性、高可见光透光率、光学透明度、高折射率、环境稳定性和光稳定性，并具有未固化组合物的要求：低粘度、储存稳定性(化学组成不应该随时间而变化，微粒不应该沉淀或者发生相分离)并且在优选少于5分钟的时间内是可能量固化的，所述组合物基本上是不含溶剂的。具有反应性功能化的无机氧化物微粒和高含量的多功能单体的组合物保持原始标准(originalmaster)形式以及可从3M公司得到的现有增亮膜的形式。

耐用制品可以包含聚合成的结构，所述聚合成的结构包含多个经表面改性的胶质纳米级微粒。所述的耐用制品可以是由基层和光学层构成的光学元件或者光学产品。基层和光学层可以由相同的聚合物材料或者不同的聚合物材料形成。具有多个经表面改性的胶质纳米级微粒的聚合成的结构具有这样的优点，即该结构可以在无溶剂的体系中形成。

表面改性的胶质纳米级微粒在聚合成的结构中的含量可以有效地提高制品或光学元件的耐用性和/或折射率。本文所述的表面改性的胶质纳米级微粒具有所需的多种属性，包括(例如)：纳米级微粒与树脂体系的相容性，从而纳米级微粒在树脂体系中形成稳定的分散体；表面改性能够使纳米级微粒和树脂体系反应，使得该组合物更耐用；将适当表面改性的纳米级微粒加入到树脂体系中，使得对未固化的组合物的粘度的影响低。可使用表面改性剂的组合来控制该组合物的固化特性和未固化特性。适当表面改性的纳米级微粒能够改善光学元件的光学性质和物理性质，例如，改善树脂的机械强度，在增加树脂体系中的固体体积含量的同时使粘度变化最小，以及在增加树脂体系中的固体体积含量的同时保持光学透明度。在一些实施方案中，具体而言，本文所述的含有纳米级微粒的无溶剂的体系在85摄氏度具有1cps到1000cps范围内的粘度。

表面改性的胶质纳米级微粒可以是粒径或缔合的粒径大于1nm且小于100nm的氧化物微粒。对这些微粒的测量可依赖于透射电子显微镜(TEM)。所述纳米级微粒可以包含金属氧化物，例如氧化铝、氧化锡、氧化锑、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛及其混合物或者其混合的氧化物。表面改性的胶质纳米级微粒可以是基本上完全凝聚的或结晶的。

二氧化硅纳米级微粒的粒径可以是5nm到75nm或者10nm到30nm或者20nm。二氧化硅纳米级微粒在耐用制品或光学元件中的含量可以是10重量％到60重量％，或者10重量％到40重量％。用于本发明材料中的二氧化硅是可从Nalco Chemical公司(位于美国伊利诺伊州内珀维尔市)购得的商品名为“NALCO COLLOIDAL SILICAS”的产品。例如，二氧化硅包括Nalco产品1040、1042、1050、1060、2327和2329。合适的蒸气沉积二氧化硅包括(例如)可从DeGussa AG公司(位于德国哈瑙市)获得的商品名为“AEROSIL”系列OX-50、OX-130、OX-150和OX-200的产品以及可从Cabot公司(位于美国伊利诺伊州Tuscola)获得的商品名为CAB-O-SPERSE 2095、CAB-O-SPERSE A105、CAB-O-SIL M5的产品。

氧化锆纳米级微粒的粒径可以为5nm到50nm，或者5nm到15nm或者10nm。氧化锆微粒在耐用制品或光学元件中的含量可以是10重量％到70重量％，或者30重量％到55重量％。用于本发明材料中的氧化锆是可从Nalco Chemical公司(位于美国伊利诺伊州内珀维尔市)获得的商品名为“NALCO OOSS008”的产品。

二氧化钛、氧化锑、氧化铝、氧化锡和/或混合的金属氧化物的纳米级微粒或缔合的微粒的粒径可以为5nm到50nm，或者5nm到15nm或者10nm。二氧化钛、氧化锑、氧化铝、氧化锡和/或混合的金属氧化物的纳米级微粒在耐用制品或光学元件中的含量可以是10重量％到70重量％，或者30重量％到50重量％。用于本发明材料中的混合的金属氧化物可以是可从触媒化成工业株式会社(位于日本川崎市)购得的商品名为“Optolake 3”的产品。

经表面处理的纳米级微粒可以在聚合性树脂中形成稳定的分散体。优选地，表面处理使纳米级微粒稳定，使得这些微粒将很好地分散在可聚合的树脂中，从而得到基本上均质的组合物。另外，纳米级微粒表面的至少一部分可以通过表面处理剂进行改性，使得稳定的微粒在固化期间可以与可聚合的树脂共聚或反应。在一些实施方案中，选用第二表面改性剂可以改变流变特性(即增加或降低粘度)，以使得在相应较低粘度下含有更多的纳米级微粒。在一些实施方案中，第二表面改性剂与第一表面改性剂不同。

纳米级微粒可以用表面处理剂处理。一般来说，表面处理剂具有第一末端和第二末端，该第一末端与微粒表面相连接(共价地、离子作用地或者通过强烈的物理吸附)，该第二末端使得微粒与树脂具有相容性和/或在固化期间与树脂反应。表面处理剂的例子包括醇、胺、羧酸、磺酸、膦酸、硅烷和钛酸盐。优选类型的处理剂在一定程度上由金属氧化物表面的化学性质决定。硅烷对于二氧化硅和其它硅质填料是优选的。硅烷和羧酸对于金属氧化物(例如氧化锆)是优选的。可以在与单体混合之前进行表面改性或者在混合完成后进行表面改性。就硅烷而言，在硅烷被合并到树脂中之前与微粒或与纳米级微粒表面发生反应是优选的。所需的表面改性剂的量取决于几个因素，(例如)粒径、微粒类型、改性剂的分子量及改性剂的类型。一般来说，优选的是，使大约单一一层(monolayer)改性剂附着到微粒表面。附着过程或者所需的反应条件也取决于所使用的表面改性剂。对于硅烷，优选的是，在酸性或碱性的条件下，在高温时表面处理大约1-24小时。表面处理剂(例如羧酸)不需要高温或较长时间。

适用于耐用组合物的表面处理剂的代表性例子包括化合物，例如异辛基三甲氧基硅烷、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)甲氧基乙氧基乙氧基乙基氨基甲酸酯(PEG3TES)、Silquest A1230、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)甲氧基乙氧基乙氧基乙基氨基甲酸酯(PEG2TES)、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(丙烯酰氧丙基)甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基二甲基乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙酸基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙酸基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三苯氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、乙烯基三异丁氧基硅烷、乙烯基三异丙烯氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、苯乙烯基乙基三甲氧基硅烷、巯基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯酸、甲基丙烯酸、油酸、硬脂酸、十二酸、2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸(MEEAA)、β-羧基乙基丙烯酸酯、2-(2-甲氧基乙氧基)乙酸、甲氧基苯基乙酸及它们的混合物。

胶质分散体中的微粒的表面改性可通过各种方法来实现。该过程包括将无机被分散物与表面改性剂混合。可任选的是，在此时可以加入助溶剂，例如1-甲氧基-2-丙醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、N，N-二甲基乙酰胺和1-甲基-2-吡咯烷酮。所述助溶剂能够提高表面改性剂及经表面改性的微粒的溶解度。含有无机溶胶和表面改性剂的混合物随后在室温或升温的条件下通过混合来反应或者无需混合而反应。在一个方法中，混合物在大约85摄氏度下反应大约24小时而得到表面改性的溶胶。在将金属氧化物表面改性的另一个方法中，所述金属氧化物的表面处理可以优选包括将酸分子吸附到微粒表面。重金属氧化物的表面改性优选在室温下进行。

可以在酸性或碱性的条件下用硅烷对ZrO₂进行表面改性。一种情况是将硅烷在酸性条件下加热一段合适的时间。在这段时间，将被分散物与氨水(或者其它碱)组合。这种方法允许从ZrO₂表面上除去与酸抗衡的离子，或者允许与硅烷反应。在一个方法中，使微粒从分散体中沉淀并与液相分离。

然后，表面改性的微粒可以以各种方法合并到可固化的树脂中。在一个优选的方面，利用溶剂交换程序，由此，将树脂加入到所述表面改性的溶胶中，随后通过蒸发除去水和助溶剂(如果使用的话)，因此将微粒分散在可聚合的树脂中。所述蒸发步骤可以通过(例如)蒸馏、旋转蒸发或者烘干完成。如果需要，还可将所述表面改性的微粒提取到与水不互溶的溶剂中，然后再进行溶剂交换。

此外，将表面改性的纳米级微粒合并到可聚合的树脂中的另一个方法包括先将经表面改性的微粒干燥成粉末，随后在加入到树脂材料中，使得微粒分散于树脂材料中。在这个方法中的干燥步骤可以通过适合该体系的常规方法(例如烘干或者喷雾干燥)来完成。

表面改性剂的组合可能是有用的，其中所述改性剂中的至少一种具有与可固化树脂共聚的官能团。例如，所述可聚合基团可以是烯键式不饱和的官能团或者易受开环聚合的环状官能团。烯键式不饱和的可聚合基团可以是(例如)丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯或者乙烯基基团。易受开环聚合的环状官能团一般来说包含杂原子，例如氧、硫或氮，并且优选为含氧的三元环，例如环氧基。

光学层或者微结构层可以由广泛的各种聚合性材料形成，所述聚合性材料包括本文所列明的那一部分的聚合性材料。该层可以由高折射率的材料形成，这些材料包括单体，例如高折射率的(甲基)丙烯酸酯单体、卤化单体和本领域已知的其它高折射率单体。例如，参见美国专利No.4,568,445、No.4,721,377、No.4,812,032和No.5,424,339，所有这些专利都以引用的方式并入本文。该光学层或者微结构层的厚度可以在约10微米到约200微米的范围内。

适合形成光学层或者微结构层的聚合物树脂包括由丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体经紫外聚合生成的产品。合适的树脂是由溴化的烷基取代苯基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯(例如4，6-二溴-2-仲丁基苯基丙烯酸酯)、甲基苯乙烯单体、溴化的环氧二丙烯酸酯、2-苯氧乙基丙烯酸酯和六官能团的芳香族丙烯酸氨基酯低聚物经紫外聚合生成的产品，如美国专利No.6,355,754所述，该专利以引用的方式并入本文。

虽然大多数类型的可能量聚合的遥爪单体或低聚物对本发明是有用的，但是由于丙烯酸酯的高反应性，丙烯酸酯是优选的。可聚合的组合物可以具有能流动的粘度，这个粘度足够低以使气泡不可能被捕入组合物中并且可以获得全微结构的几何形状。活性稀释剂通常为单官能团或双官能团的单体，例如可从位于美国宾夕法尼亚州Exton市的Sartomer公司获得的SR-339、SR-256、SR-379、SR-395、SR-440、SR-506、CD-611、SR-212、SR-230、SR-238和SR-247。折射率大于1.50的活性稀释剂(例如SR-339)可能是优选的。低聚材料(尤其那些高折射率的低聚材料)也是有用的。所述低聚材料有助于固化组合物的本体光学性质和耐用性质。通常有用的低聚物和低聚混合物包括可从位于美国宾夕法尼亚州Exton市的Sartomer公司获得的CN-120、CN-104、CN-115、CN-116、CN-117、CN-118、CN-119、CN-970A60、CN-972，CN-973A80、CN-975和可从位于美国佐治亚州Smyrna市的SurfaceSpecialties公司获得的Ebecryl 1608、3200、3201、3302、3605、3700、3701、608、RDX-51027、220、9220、4827、4849、6602、6700-20T。另外，可以使用多功能的交联剂获得耐用的具有高交联密度的复合基质。多官能团的单体的例子包括可从位于美国宾夕法尼亚州Exton市的Sartomer公司获得的SR-295，SR-444，SR-351，SR-399，SR-355和SR-368和可从位于美国佐治亚州Smyrna市的Surface Specialties公司获得的PETA-K，PETIA和TMPTA-N。

多官能团的单体可以用作交联剂以提高由可聚合组合物聚合得到的聚合物的玻璃化转变温度。玻璃化转变温度可以用本领域已知的方法测量，例如差示扫描量热法(DSC)、调制DSC或动态力学分析法。该聚合性组合物可以充分地被交联以提供大于45℃的玻璃化转变温度。

单体组合物的熔点可以低于大约50℃。所述单体组合物在室温下可以为液体。单体组合物可以通过常规的自由基聚合方法聚合。

引发剂的例子包括有机过氧化物、偶氮化合物、奎宁、硝基化合物、卤酰、腙、巯基化合物、吡喃化合物、咪唑、氯三嗪(chlorotriazine)、二苯乙醇酮、二苯乙醇酮烷基醚、二酮、苯酮(phenone)等。可市购到的光引发剂包括(但不限于)那些可从Ciba Geigy公司获得的以下商品：DARACUR 1173、DAROCUR 4265、IRGACURE 651、IRGACURE 1800、IRGACURE 369、IRGACURE 1700、IRGACURE 907、IRGACURE 819。氧化膦衍生物包括可从位于美国北卡罗来纳州Charlotte市BASF公司获得的LUCIRIN TPO，其为2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦。可以以大约0.1重量％到10重量％，或者大约0.1重量％到5重量％的浓度使用光引发剂。

本文所述的可聚合的组合物还可以包含一种或多种可用于这种可聚合的组合物中的其它有用的组分，这些有用的组分是本领域技术人员所了解的。例如，可聚合的组合物可以包含表面活性剂、颜料、填料、聚合抑制剂、抗氧化剂、抗静电剂和其它可能的成分中的一种或多种。这些组分可以按已知有效的含量使用。表面活性剂(例如含氟表面活性剂)可以被包含在可聚合的组合物中以减少表面张力、改善浸润、允许涂层表面更为光滑并使涂层缺陷更少。

可聚合的组合物可以由硬树脂形成。术语“硬树脂”是指当根据ASTM D-882-91规程进行评估时所得到的聚合物在断裂时所表现出的伸长率小于50％或40％或30％或20％或10％或5％。当根据ASTMD-882-91规程进行评估时硬树脂聚合物还可以表现出大于100kpsi(6.89×108帕斯卡)的拉伸模量。

光学层可以直接与基层接触或者与基层光学地对准，光学层的尺寸、形状和厚度可以允许光学层引导或者会聚光线流。光学层可以具有结构化表面或微结构化表面，该表面可以具有如下所述或在附图和例子中所示的许多可用图案中的任何图案。微结构的表面可以是多个沿着薄膜的长度或宽度延伸的平行纵向脊。这些脊可以由多个棱柱端形成。这些顶端可以是尖的、圆的、或者平整的或者截平的。这些规则或不规则的棱柱图案可以是棱柱的环形图案、立体角棱柱图案或者任何其它的柱镜状的微结构。一种有用的微结构是规则的棱柱图案，其可以起到用作增亮膜的全内反射薄膜的作用。另一种有用的微结构是立体角棱柱图案，其可以起到用作反射膜的逆向反射性薄膜或者元件的作用。又一种有用的微结构是可起到用于光学显示器的光学元件作用的棱柱图案。再一种有用的微结构是可起到用于光学显示器的光学转向薄膜或者元件作用的棱柱图案。

基层可以具有适用于光学产品(即，设计用来控制光线流的产品)的性质和组成。只要在光学上足够透明并且在结构上坚固得足以安装到或应用于具体的光学产品中，任何材料几乎都可用作基材。可以选择具有足够耐温和抗老化性能的基材，从而使得光学产品的性能不会随着时间而下降。

用于任一光学产品的基材的具体化学组成和厚度取决于对将要构造的具体光学产品的要求。也就是说，对强度、透明度、耐温性、表面能、对光学层的粘附性等进行权衡。

有用的基材包括(例如)苯乙烯-丙烯腈、乙酸丁酸纤维、乙酸丙酸酯纤维素、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、聚萘二甲酸乙二酯、萘二甲酸的共聚物或者混合物、聚环烯烃、聚酰亚胺和玻璃。可任选地，所述基材可以包含这些材料的混合物或组合。在一个实施方案中，所述基材可以是多层状的，或者可以包含悬浮或分散在连续相中的被分散相。

对于一些光学产品(例如具有微结构的产品(例如增亮膜)，优选的基材的例子包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚碳酸酯。有用的PET薄膜的例子包括光学级别的聚对苯二甲酸乙二酯和可从位于美国特拉华州威尔明顿市的DuPont Film公司获得的MELINEX^TMPET。

一些基材可以是旋光的，并且能作为偏振材料。已知在光学产品领域中许多基材(在本文中也称作薄膜或基底)可以用作偏振材料。例如，通过在薄膜材料中引入二向色性偏振成分(dichroic polarizer)来选择性地吸收通过的光，从而可以使通过薄膜的光发生偏振。也可以通过引入无机材料(例如取向的云母晶片)或者通过在连续薄膜中分散不连续相(例如分散在连续薄膜中的光调制液晶的微滴)来实现光偏振。作为一种选择，可以由不同材料的超精细层制备薄膜。例如，通过使用例如拉伸薄膜、施加电场或磁场和涂敷技术等之类的方法，可以将所述薄膜中的偏振材料调到偏振方向。

偏振膜的例子包括那些在美国专利No.5,825,543和No.5,783,120中描述的偏振膜，这两个专利中的每一个都以引用的方式并入本文中。这些偏振膜与增亮膜的结合使用已经在美国专利No.6,111,696中被描述，该专利以引用的方式并入本文中。

可以用作基材的偏振膜的第二个例子是那些在美国专利No.5,882,774中描述的薄膜，该专利也以引用的方式并入本文中。可市购到的薄膜是由3M公司以商品名为“DBEF”(反射式偏光增亮膜(DualBrightness Enhancement Film))销售的多层薄膜。在增亮膜中使用这种多层偏振膜已经在美国专利No.5,828,488中描述，该专利以引用的方式并入本文中。

在此罗列出的这些基材并不全面，如本领域的技术人员所了解的那样，其它的偏振膜和非偏振膜也可以用作用于本发明光学产品的基材。这些基材可以与很多其它薄膜(包括(例如)用以形成多层结构的偏振膜)组合。在其它薄膜之中，其它基材可简列地罗列出那些在美国专利No.5,612,820和No.5,486,949中描述的薄膜。具体基材的厚度还可取决于对光学产品的上述要求。

具有微结构的耐用制品可以以各种形式构造，包括那些具有一系列交替的尖端和沟槽，足以生产全内反射薄膜。这种薄膜的例子是具有由对称的尖端和沟槽构成的有规则的重复图案的增亮膜，而在其它的例子的图案中尖端和沟槽是不对称的。可用作增亮膜的具有微结构的制品的例子在美国专利No.5,175,030和No.5,183,597中描述，这两个专利都以引用的方式并入本文中。

根据这些专利，可以制备具有微结构的制品的方法包括以下步骤：(a)制备可聚合的组合物；(b)将该可聚合的组合物按一定的量沉积于母模(阴模)的微结构化表面上，该可聚合的组合物的量仅仅可以填充母模的空腔；(c)通过在预制的基板和母模之间(它们中的至少一个为挠性的)移动可聚合的组合物的珠子来填充所述的空腔；以及(d)固化所述组合物。所述母模可以是金属制的，例如镍、镀镍的铜或者黄铜制的，或者可以为一种热塑性材料，该热塑性材料在聚合条件下是稳定的并且优选具有允许从母模上清除聚合材料的表面能。本文所述的用以构建微结构形貌的具体方法可以与美国专利No.5,691,846中所述的模制方法相似，该专利以引用的方式并入本文中。本发明的微结构化制品可以按所需的长度(例如5米、10米、100米、1000米或者更长)通过连续的工艺形成。

所述的耐用制品可以用在需要耐用微结构化薄膜的应用中，包括(例如)增亮膜。这些耐用增亮膜的结构可以包括广泛的各种微结构化薄膜，例如，美国专利No.5,771,328、No.5,917,664、No.5,919,551、No.6,280,063和No.6,356,391，所有这些专利都以引用的方式并入本文中。

背光液晶显示器通常以图1中的10表示，该背光液晶显示器包括本发明的增亮膜11，该增亮膜可以设置在漫射片12和液晶显示面板14之间。背光液晶显示器还可以包括：光源16，例如荧光灯；导光板18，用于传输光以使光向液晶显示面板14反射；以及白反射器20(whitereflector)，用于使光也向液晶显示面板14反射。所述增亮膜11使从导光板18发出的光准直，从而提高液晶显示面板14的亮度。提高的亮度可以使液晶显示面板产生更清晰的图像，并且可使光源16用以产生所选亮度所耗的功率降低。背光液晶显示器中的增亮膜11可用于诸如计算机显示器(膝上型计算机和计算机监视器)、电视机、录像机、移动通信装置、手持装置(即手机、PDA)、汽车、航空仪器显示器等设备)中，所述设备由标号21表示。虽然图1示出的是侧边照明系统(edgelit system)，但是应该这样理解，照明系统可以直接照射薄膜11(例如用于透射式LCD电视机)。

所述增亮膜11包括由棱柱22、24、26和28所表示的棱柱阵列，如图2中所示。例如，每个棱柱(例如棱柱22)都具有第一面30和第二面32。棱柱22、24、26和28可以在主体部分34上形成，该主体部分具有第一表面36和第二表面38，在第一表面36上形成有棱柱，第二表面38是基本平坦的或平面的，并且与第一表面相背对。

线性排列的规则的直棱柱可以既提供光学性能又易于生产。就直棱柱来说，它的意思是顶角θ近似为90°，但是顶角θ也可以在大约70°到大约120°的范围内，或者在大约80°到大约100°的范围内。棱柱面不必相同，并且棱柱可以彼此相对倾斜。另外，薄膜的厚度40和棱柱的高度42不是决定性的，但是希望在棱柱面被准确地限定的情况下使用更薄的薄膜。如果棱柱面是突出的话，那么棱柱面与表面38所形成的角度可以为45°。然而，这个角度将随棱柱面的节距或者顶点的角度θ而变化。

图3-9示出用于光学元件的结构的代表性实施方案。应该注意，这些图没有按比例绘制，尤其结构化表面的尺寸是为了说明的目的而被大大放大。光学元件的结构可以包括下述实施方案中的两个或多个的组合。

参照图3，示出光学元件或光导向薄膜(light directing film)的一个实施方案的一部分的代表性横截面。薄膜130包括第一表面132和结构化表面134，第一表面132和结构化表面134是相背对的，该结构化表面134包括多个基本线性延伸的棱柱形元件136。每个棱柱形元件136都具有第一侧表面138和第二侧表面138′，这两个侧表面的顶部边缘相交以限定棱柱形元件136的顶端或顶点142。相邻棱柱形元件136的侧表面138，138′的底部边缘相交以在棱柱形元件之间形成线性延伸的沟槽144。在图3所示的实施方案中，测量由棱柱顶点142限定的二面角大约为90度，然而，应当明白，在这个实施方案或其它的实施方案中对二面角的精确测量可能随所需光学参数而变化。

薄膜130的结构化表面134可以描述为具有由棱柱形元件构成的多个交替区域，所述棱柱形元件的顶端与公共的参比平面相隔不同的距离。该公共的参比平面可以是随意选定的。公共参比平面的一个方便的例子是含有第一表面132的平面；公共参比平面的另一个例子是由结构化表面中大多数较低沟槽的底部所限定的平面，其用虚线139表示。在图3所示的实施方案中，较矮的棱柱形元件的宽度测得为大约50微米，高度(从虚线139起测量)为大约25微米，而较高的棱柱形元件的宽度测得为大约50微米，高度为大约26微米。包括较高棱柱形元件的区域的宽度可测得为大约1微米到300微米。包括较矮棱柱形元件的区域的宽度不是决定性的，并且可测得为200微米到4000微米。在任何给定的实施方案中，较矮棱柱形元件的区域至少可以与较高棱柱形元件的区域一样宽。本领域的普通技术人员将会明白，图3所示的制品仅仅是示例性的而且并不应当限制本发明的范围。例如，在可行的限度内可以改变棱柱的高度或宽度，在大约1微米到大约200微米的范围内精确加工棱柱是可行的。另外，可以改变二面角或者可以使棱柱轴倾斜以达到所需的光学效果。

第一区域的宽度可以小于大约200微米到300微米。在正常的观察条件下，人眼很难分辨在小于大约200微米到300微米宽度的范围内的光强的细微变化。因此，当第一区域宽度减少到小于大约200微米到300微米的时候，在正常的观察条件下，人眼不可能察觉到发生在这个区域内的任何光耦合。

还可以通过如下方式来实施高度可变的结构化表面：改变一个或多个棱柱形元件沿着其线性长度的高度以产生交替的区域，所述交替的区域包括：相对于公共的参比平面，棱柱形元件的顶端设置在不同高度上的部分。

除了薄膜150包括结构化表面152外，图4示出的光学元件的另一个实施方案与图3所示的相似，所述结构化表面152具有被包括一个较高的棱柱形元件156的区域分开的相对较矮的棱柱形元件154的区域。与图3中所示的实施方案非常相似，较高的棱柱形元件限制了薄膜的第二片材与结构化表面152的物理接近，因此降低了出现可见的浸湿情况的可能性。已经确定人眼对光导向薄膜中面高度的改变敏感，并且较高棱柱形元件的相对较宽的区域将在薄膜表面上显现为可见的线条。虽然这实质上没有影响薄膜的光学性能，但是在某些商业的环境下这些线条可能是不期望的。减少较高棱柱形元件区域的宽度相应地减少人眼察觉薄膜上的由较高的棱柱形元件引起的线条的觉察能力。

图5是光学元件的另一个实施方案的代表性例子，在该光学元件中棱柱形元件的尺寸近似相同，但是以重复的梯阶或斜坡图案排列。图5中所示的薄膜160包括第一表面162和与第一表面相背对的结构化表面164，该结构化表面164包括多个基本线性的棱柱形元件166。每个结构元件具有相反的侧表面168，168′，这两个侧面在它们的顶部边缘相交以限定棱柱顶端170。由相反的侧表面168，168′所限定的二面角测得为大约90度。在这个实施方案中，最高的棱柱可以视为第一区域，其相邻的棱柱可以视为第二区域。另外，第一区域的值可测得为小于大约200微米到300微米。

图6示出了光学元件的另一实施方案。在图6中公开的薄膜180包括第一表面182和与第一表面相背对的结构化表面184。这个薄膜的特征在于，包括相对较矮的棱柱形元件的第二区域含有不同高度的棱柱形元件。图6中所示的结构化表面具有另一个优点，即减少人眼对薄膜表面上的由棱柱形元件高度变化引起的线条的可见度。

图7示出用于提供软截止(soft cutoff)的光学元件的另一个实施方案。图7表示本发明的增亮膜，其通常用240表示。增亮膜包括基底242和结构化表面材料244。基底242通常可以为聚酯材料，结构化表面材料244可以是本文所讨论的紫外固化丙烯酸类材料或者其它聚合性材料。基底242的外表面优选为平的，但是也可以具有结构。另外，可以使用其它可替换的基底。

结构化表面材料244在其上形成有多个棱柱，例如棱柱246、248和250。棱柱246、248和250的顶端分别为252、254和256。所有的顶端252、254和256都具有优选为90度的顶角或棱柱角(但是包括60度到120度范围内的角)。在棱柱246和248之间是凹谷258。在棱柱248和250之间是凹谷260。凹谷258可以被认为与棱柱246相连并且具有70°的谷角(valley angle)，凹谷260可以被认为与棱柱248相连并且具有110°的谷角，但是可以使用其它的角度值。与现有技术的增亮膜一样，增亮膜240通过使一些光反射和循环使用并使其它光折射来有效提高背光的表观轴向亮度，但是本发明增亮膜上的棱柱在交替的方向上倾斜。使棱柱倾斜的效果是增大输出光锥的尺寸。

图8示出了光学元件的另一个实施方案，其上的棱柱具有圆形顶端。增亮制品330的特征在于挠性的基层332，该基层332具有一对相反的表面334，336，这两个表面与基层332一体地形成。表面334的特征在于一系列凸起的光漫射元件338。这些元件可以以“凸起”的形式存在于表面上，其由与层332相同的材料形成。表面336的特征在于线性棱柱阵列，这些线性棱柱具有钝的或圆形的顶端340，并且与基层332一体地形成。这些顶端的特征在于弦宽342、横截面节宽344、曲率半径346和齿根锥角348，其中，弦宽等于横截面节宽的大约20-40％，曲率半径等于横截面节宽的大约20-50％。齿根锥角在大约70-110度的范围内，或者在大约85-95度的范围内，其中大约90度的齿根锥角是优选的。选择棱柱在该阵列中的位置，以使所需的光学性能最佳。

具有其顶端为圆形的棱镜的增亮制品通常会遇到增益降低的问题。然而，添加高折射率的表面改性的胶质纳米级微粒能够补偿由于该具有圆形顶端的棱柱的增亮制品所引起的增益损失。

图9示出了具有平坦的或平面的棱柱顶端的光学元件的另一个实施方案。增亮制品430的特征在于挠性的基层432，该基层432具有一对相反的表面434，436，这两个表面与基层432一体地形成。表面434的特征在于一系列凸起的光漫射元件438。这些元件可以以“凸起”的形式存在于表面上，其由与层432相同的材料形成。表面436的特征在于线性棱柱阵列，这些线性棱柱具有平坦的或平面的顶端440，并且与基层432一体地形成。这些顶端的特征在于平整部分的宽度442和横截面节宽444，其中，平整部分的宽度可以等于横截面节宽的大约0-30％。

从导光板中提取光的另一个方法是使用受抑全内反射(TIR)。在一种类型的受抑TIR中，导光板为楔形，并且入射到导光板厚边缘上的光线被全内反射，直到达到相对于导光板上表面和下表面的临界角。然后这些亚临界角光线以与输出面成掠射角的角度被提取，或者以与输出面成掠射角的角度更简便地从导光板折射。为了用于照明显示装置，随后这些光线必须被转向成与显示装置的观察轴或输出轴基本平行。这种转向通常使用转向透镜或转向薄膜来完成。

图10-12示出包括转向薄膜的照明装置。所述转向薄膜可以包含本发明公开的用于形成耐用转向薄膜的本发明材料。转向透镜和转向薄膜通常包括形成在输入面上的棱柱结构，并且将输入面与导光板相邻地设置。光线以与输出面成掠射角(通常小于30度)的角度从导光板射出，然后遇到棱柱结构。光线被棱柱结构的第一表面折射并被棱柱结构的第二表面反射，使得这些光线通过转向透镜或转向薄膜被导向所需的方向，例如与显示器的观察轴基本平行。

参照图10，照明系统510包括光学耦合的以下元件：光源512；光源反射器514；具有输出面518、背面520、输入面521和端面522的导光板516；与背面520相邻的反射器524；具有输入面528和输出面530的第一光导向元件526；第二光导向元件532；和反射偏振器534。所述导光板516可以为楔形或者它的变形。众所周知，导光板的目的是将来自光源512的光在比光源512更大的区域内提供均匀分布，更具体地说，基本在由输出面518形成的整个区域上提供均匀分布。所述导光板516还优选地以紧密而薄的组件形式完成这些任务。

光源512可以是与导光板516的输入面521边缘耦合的CCFL，并且灯光反射器514可以是反射薄膜，该薄膜包围光源512形成灯腔。反射器524位于导光板516的背面的下面并且可以为有效的背反射器，例如朗伯薄膜或镜面薄膜或者其组合。

边缘耦合的光通过TIR限制从输入面521向端面522传播。由TIR局限的光从导光板516中被提取。由于楔角，被限制在导光板516中的光线，每经过一次TIR反射就增大其相对于顶壁和底壁平面的入射角。因此，由于光不再受TIR限制，光最终从输出面518和背面520中的每一个中折射出去。从背面520折射出来的光被反射器524镜面反射或者漫反射，并且大部分通过导光板516。设置第一光导向元件526以使从输出面518射出的光线的方向改变成沿着与优选观察方向基本平行的方向。所述优选观察方向可以垂直于输出面518，但是更通常是与输出面518成一定的角度。

如图11所示，第一光导向元件526是透光式光学薄膜，其中输出面530基本上为平面的，输入面528由棱柱538、540和542构成的棱柱阵列536形成。第二光导向元件532也可以为透光薄膜，例如增亮膜(例如可从位于美国明尼苏达州圣保罗市的3M公司获得的“3M增亮膜”产品(所售的商品名“BEFIII”))。反射偏振器534可以是无机、聚合的、胆甾醇型液晶反射偏振器或薄膜。合适的薄膜是“3M漫反射偏振器”薄膜产品(所售的商品名“DRPF”)或者“镜面反射偏振器”薄膜产品(所售的商品名“DBEF”)，这两种薄膜都可以从3M公司获得。

在阵列536中，每一个棱柱538、540和542与其各自相邻的棱柱相比都可以按不同的侧角形成。也就是说，棱柱540可以按与棱柱538(角A和角B)和棱柱542(角E和F)不同的侧角(角C和角D)形成。如图所示，棱柱538的棱柱角(即内角)等于角A和角B的和。类似地，棱柱540的棱柱角等于角C和角D的和，棱柱542的棱柱角等于角E和角F的和。虽然所示的阵列536包含基于不同棱柱角的三个不同的棱柱结构，但是应当明白，实际上可以使用任何数量的不同棱柱。

棱柱538、540和542也可以按相同的棱柱角而按不同的棱柱方向形成。在图11中示出了棱柱538的棱柱轴“l”。棱柱轴l可以被设置成垂直于输出面530(如棱柱538所示)，或者与输出面成一定角度，要么向光源的方向，要么远离光源的方向，对于棱柱540和棱柱542，其分别由虚轴l⁺和l^-示出。

如图11所示，阵列536中的棱柱538、540和542可以按有规则的重复图案或者棱柱簇(cluster of prisms)543的形式设置，虽然阵列536没有示出相同棱柱与相同棱柱相邻，但是也可以使用这样的构型。而且，在阵列536中，棱柱538、540和542可以从第一棱柱构型(例如棱柱构型538)连续地变化到第二棱柱构型(例如棱柱构型540等)。例如棱柱构型可以以梯阶的形式从第一棱柱构型变化到第二棱柱构型。或者，与图11所示的构型相似，棱柱可以以逐步的方式改变。在每一簇543中，棱柱具有棱柱节距，选择棱柱节距以使其小于空间波动频率。同样地，这些簇可以具有规则的簇节距。棱柱阵列可以是对称的(如图11所示)，或者棱柱阵列可以是非对称的。

虽然图11中所示的阵列536具有对称构型的棱柱，但是可以使用诸如图12所示的形成在光导向元件526′中的阵列536′之类的棱柱阵列。参照图12，例如，阵列536′中棱柱538′的角A′不等于角B′。类似地，对于棱柱540′和542′，角C′不等于角A′和角D′，角E′不等于角A′、角C′或角F′。使用预定角度的单一一个金刚石切削工具，并每次切削时倾斜该工具以产生不同棱柱角和对称性的棱柱，这样可方便地形成所述阵列536′。然而，应当明白，使用单一一个切削工具，棱柱角将是相同的，即A+B＝C+D＝E+F。

虽然可以看出，在阵列536中可以仅使用两个不同的棱柱构型并按簇设置，但是可以使用实现改变导光板516的输出外形所需的很多棱柱尺寸。改变棱柱侧面角的一个目的是将可变量的光功率扩展或增加到第一光导向元件526中。不同构型的棱柱538、540和542起到这样的作用，即对导光板的输入孔径提供基本均匀的取样，这就使从导光板516提取的光的不均匀性最小。最终结果是使波动效应(特别是在导光板516的入口端521附近)有效地最小化。

图13为示出用以确定划痕对比率的一个方法600的示意流程图。这个方法通常包括：提供微结构的制品610；在微结构化制品上形成划痕620；照射已划痕的光学薄膜630；测量多个划痕的对比率640；然后确定最大划痕对比率650。

所述微结构化制品可以是本文所述的任何微结构化制品。可以通过任何种方式来形成划痕620。一般来说，为了评估微结构化制品的耐用性，使用一组恒定的参数来形成划痕。用于形成划痕的一组示例性的参数包括使用半径为0.002mm的探针头(probe tip)。可以在固定负荷50克下以10fpm的速度在与棱柱沟槽方向垂直的方向上拖动探针头横过微结构化表面。改变速度、探针式样或探针重量，将形成不同宽度和深度的划痕，从而改变光学检测结果。因此，为了评估微结构化制品的耐用性，对形成划痕的唯一要求是对每一次形成划痕使用一组恒定的参数。

可以用任意数量的光源(例如背光)照明已划痕的光学薄膜630。所述光源可以是提供近朗伯光的漫射光源。探测器(例如照相机)能够拍摄已划痕的微结构化表面的光学图像，从而可沿着划痕的长度测量划痕对比率640。为了获得最大的对比率值，可以将探测器和/或已划痕的薄膜旋转，使得探测器与已划痕的薄膜偏离轴。然后，基于探测器所提供的对比率数据，可以对这些对比率数据进行处理(即积分、归一化等)，以确定已划痕的薄膜的最大对比率650。

一旦获得划痕样品的图片，就可以将数据作为一系列亮度值输出。计算划痕的光学对比度的一种简单方法是提取横过每个划痕的亮度谱线轮廓。在一些测量中，在数据中存在足够的噪声，使得在任何一个给定的谱线轮廓中，由于非常模糊的划痕引起的亮度峰值可能不及由于随机的嘈声特征引起的亮度峰值大。因此可能必须对这些数据应用某种减噪声的方案，理想的一种方案是，使由于局部点缺陷所产生的噪音极大地减小而不使划痕的亮度峰值减小。这可以使用一维平均计算方法来实现。

因为划痕具有一维特征，所以沿着划痕方向求平均值不会减少划痕的亮度尖峰。然而，这个方法有效地减弱任何二维特征，这是因为这些二维特征沿着求平均值的方向具有仅仅有限的范围的缘故。这种平均计算方法提高了对空间延伸特征的敏感度，所述空间延伸特征具有非常低的对比度，但是它们很容易被人类图像处理机构探测到。

为了用一维求平均值方法来获得真实数据，求平均值方向与划痕相同是重要的。否则，划痕亮度峰由于在整个亮度轮廓中扩展得更宽而被减弱。如果样品中含有几个角度不同的划痕，那么仅仅使用一个求平均值方向，就不可能对每个独立的划痕获得精确的平均亮度峰值。因此，平均计算法是沿着不同方向进行多次一维求平均值，并且每一次记录所得的谱线轮廓。然后记录针对每一个划痕计算所得的最高划痕对比率。通过沿着多个方向进行一维求平均值并且记录每个划痕的对比率峰值，我们确信获得了每一个划痕的正确值，而不管划痕的方向如何。将用该算法计算所得的这些对比率值与复合的、最好一维的平均轮廓一起绘图。如果背景有噪声的话，该算法可能将数据中的一些尖峰或凸起视为划痕(即使它们不是划痕)，因此，有用的是将CR值和复合亮度轮廓都绘图。通过观看该复合轮廓，人们就很容易确定哪些计算所得的对比率来自于真实的划痕，哪些对比率值来自于其它的人工噪声。

耐用光学薄膜的一个实施方案包含聚合成的光学薄膜结构，该聚合成的光学薄膜结构具有微结构化表面以及在1.0到1.15、或1.0到1.12、或1.0到1.10、或1.0到1.05范围内的划痕对比率值。光学薄膜可以由本文所述的任何材料形成。光学薄膜可以包含多个经表面改性的二氧化硅、氧化锆及其混合物的胶质纳米级微粒，如本文所述的。光学薄膜可以具有本文所述的任何微结构。在一个示例性的实施方案中，微结构包含多个沿第一表面延伸的脊。这些脊可以是圆形的，其半径在4到7微米的范围内。

耐用光学薄膜的另一个实施方案包含聚合成的光学薄膜结构，该聚合成的光学薄膜结构具有微结构化表面以及在1.0到1.65、或1.0到1.4、或1.0到1.10范围内的划痕对比率值，所述微结构化表面包含多个沿第一表面延伸的具有圆形顶端的棱镜。光学薄膜可以包含多个经表面改性的二氧化硅、氧化锆及其混合物的胶质纳米级微粒，如本文所述的那样。光学薄膜可以具有本文所述的任何微结构。在一个示例性的实施方案中，微结构包含多个沿第一表面延伸的脊。这些脊可以是圆形的，其半径在4到7微米的范围内。

在另一个示例性的实施方案中，耐用光学薄膜包含聚合成的光学薄膜结构，该聚合成的光学薄膜结构具有微结构化表面以及在1.0到1.65、或1.0到1.4、或1.0到1.10的范围内的划痕对比率值，所述微结构化表面包含多个经表面改性的二氧化硅、氧化锆及其混合物的胶质纳米级微粒。如本文所述，所需的纳米级微粒(例如二氧化硅)的粒径可以为5纳米到75纳米。耐用光学薄膜可以包含纳米级微粒(例如二氧化硅)，所述纳米级微粒占微结构化表面的10重量％到60重量％。光学薄膜可以具有本文所述的任何微结构。在一个示例性的实施方案中，微结构包含多个沿第一表面延伸的脊。这些脊可以是圆形的，其半径在4到7微米的范围内。

图14为用于测定划痕对比率值的示例性装置700的示意图。装置700通常包括：光源或背光710；聚合成的光学薄膜720，该聚合成的光学薄膜设置在背光710上，并且具有微结构化表面以及微结构化表面720上的划痕；探测器730，该探测器被设置用来从划痕中获取图像数据。探测器730被设置在光学薄膜720之上，探测器730和计算机740被设置用来处理图像数据并计算已划痕的光学薄膜720的最大对比率。

光源710可以是漫射光源或者近朗伯光源，例如特氟隆灯箱。探测器730可以是能够拍摄已划痕的微结构化表面的光学图像并将该光学图像以数据的形式提供给计算机740以便数据处理的任何装置。探测器730可以与已划痕的微结构化表面相隔任何有用的距离，例如5cm到40cm或者10cm到20cm。

光学薄膜720具有a-a轴，该a-a轴与光学薄膜720的微结构化表面正交。探测器730能够以任何角θ偏离所述轴拍摄图像数据。在一些实施方案中，从偏离轴的角度来看，多数情况下划痕是可见的或者可探测的。这个角度可以是1度到89度、或者20度到70度、或者35度到60度、或者40度到50度。探测器730和/或光源720(与相连的平台一起)可以旋转或移动以达到所述角θ。

本发明不应当被认为限于本文所述的具体例子，相反，应当这样应该，本发明应当覆盖附属权利要求书中所正好阐述的本发明的各个方面。一旦本发明所属领域的技术人员对本说明书进行阅读后，对他们来说显而易见的是，可对本发明进行各种变形、等效处理，可应用本发明的各种结构是显而易见的。

实施例

光学元件的制备

在以下所述的实施例中描述用于制备本发明示例性的光学元件的组合物。在以下所陈列的表1中描述光学元件的划痕对比率。制备具有棱柱形微结构的示例性光学元件与那些在美国专利No.5,175,030和No.5,183,597或者共同受让的美国专利申请No.10/436377(2003年5月12日提交)和美国专利申请No.10/662,085(2003年9月12日提交)中所述的相似，这些专利文献都以引用的方式并入本文中。

除非另有说明，微小棱柱形结构具有90°的顶角，该顶角由棱柱的侧面倾斜度限定，并且相邻顶点之间的平均距离为大约50微米。所述棱柱的最高点或顶端被制成圆形，其半径为7微米。

除非另有说明，在这些实施中所有比例都为重量百分数。

划痕对比率(CR)测试方法

形成划痕

这个测试方法描述了用于刮划多种棱柱结构的工序。这个测试被认为是破坏性的测试。除非另有说明，如下的材料和设备通常是可市购到的。

·“ANORAD”智能轴控制系统(得自位于美国纽约州Shirley的Anorad公司)

·VIA控制器

·索尼监视器

·50克的砝码

·5.5英寸×7英寸棱镜薄膜样品(样品尺寸可以变化)

·Scotch Magic 810胶带(Scotch Magic Tape 810)

·TX309擦布9英寸×9英寸

·具有黑色边缘并经糙面精整的“Plexiglas”样品支架3英寸×3英寸

·“Plexiglas”定位框架6.5英寸×4英寸

·乙醇

·金刚石触针

工艺条件是半径为0.002mm的探针头，其中内角为160度。在固定负荷50克下以10英尺每分钟的速度在与棱柱沟槽方向或脊长度垂直的方向上拖动探针头横过棱镜薄膜样品。

将棱镜薄膜样品放置在“Plexiglas”样品支架上，确保沟槽放置成与触针移动方向垂直，并用“Scotch Magic810”胶带固定。然后将样品支架放置在定位框架中，并随后放到用于形成划痕的台架上。调平探针夹持器。在触针上缚上50克的砝码并将该金刚石触针放置在探针夹持器上。打开“ANORAD”智能轴控制系统软件，输入控制速度(10英尺/分钟)和划痕长度(0.25英寸)。可使“ANORAD”系统形成第一个划痕。然后用乙醇擦探针头。将装有已划痕的样品的“Plexiglas”样品支架移动到下一个位置以便划痕。继续上述步骤，在距第一个划痕1/8英寸的地方形成另一个划痕，从而形成具有两条划痕线的已划痕的样品。对每一个样品重复这些步骤。

光学划痕测量

这个测试方法描述用于评估用触针在棱镜薄膜上形成的划痕的光学测量工序。除非另有说明，如下的材料和设备通常是可市购到的。

·光学台

·白炽灯光源(得自Dolan-Jenner工业公司，商品名为“Fiber-Lite”，型号No.180)，其具有调节器盒(0.5英寸厚的6英寸×6英寸特氟隆立方盒光源)，功率设定为最高档(10)

·ESP-300运动控制器(得自Newport工业公司)

·ESP-300实用软件(得自Newport工业公司)

·测角载物台和工作台(Goniometry Stage and Table)(得自Newport工业公司)

·Radiant成像照相机(得自Prometric CCD公司)

·Radiant成像软件8.0(得自Radient Imaging公司)

·圆反射镜

·光点图刻度尺规(Dot Pattern Scale Gauge)

·“Plexiglas”样品支架

将特氟隆立方体安装到测角计上并使它固定在光学台上。特氟隆立方盒光源与照相机镜头之间的距离为61/4英寸。如上所述，将“Plexiglas”样品支架放置在特氟隆立方盒上。将圆反射镜缚在样品支架上并激活光源。将Sigma 105mm透镜放置在Prometrics照相机上，并将光圈值设定为f22。打开ESP-300运动控制器并启动ESP-300实用软件。

将背光板上的反射镜对准照相机镜头。在Radiant成像软件打开时，将照相机设置到聚焦模式并且采集反射镜的图像。用RI8.0软件提高测角计的X轴或Y轴，使得反射镜与镜头的中心对准。这确保测角计角度在35度到55度范围内时样品与镜头的中心是对准的。一旦这个过程完成，就将反射镜从立方盒上移开，用光点图刻度尺规替换反射镜。使用裁切技术选择一系列按尺度分级的光点图。聚焦镜头使得光点图清晰和明显。失真将提供不稳定的数据。使用ESP软件，将显示在控制器位置窗口框中的所有值按零输出。在位置窗口框中选择慢进(jog)特征，输入值40.000。这将移动测角计载物台到偏离轴40度的角上。用待分析的样品替换光点图刻度尺规。在Radiant成像软件中选择照相机校准特征并点击自动校准。校准应该在每完成五个测量后进行。使用Radiant软件，在软件程序中选择裁切特征并裁切划痕线条。

通过点击拍照测量标记(take measure tab)来拍摄图像。图像将储存在Radiant软件数据库中。在图像已储存在数据库后，通过在位置框中输入值1.000使测角计载物台旋转，从而拍摄另一个图像。持续使测角计载物台旋转，直到在40度到50度的角度范围内以每递增一度拍摄一次图像。对于其余的样品，重复这些步骤。

通过将存储在Radiant软件数据库中的每一个图像的数据文件转换成亮度类型的文件来输出这些数据文件，并且输出每一个图像的亮度文件，以便进一步进行数据处理。

划痕对比率测定

一旦获得划痕样品的图像，数据就可以作为一组亮度值输出。计算划痕的光学对比度的一种简单方法是提取横过每个划痕的亮度谱线轮廓。在一些测量中，在数据中存在足够的噪声，使得在任何一个给定的谱线轮廓中，由于非常模糊的划痕引起的亮度尖峰可能不及由于随机的嘈声特征引起的亮度尖峰大。因此可能必须对这些数据应用某种减噪声的方案，理想的一种方案是，使由于局部点缺陷所产生的噪音极大地减小但却不使划痕的亮度峰值减小。这可以使用一维平均计算方法来实现。

对比率(CR)指的是对背光源上的棱镜薄膜上划痕的可见性的量度。在偏离轴的角度上划痕可以更加显而易见。对比率是从已划痕的区域发出光的亮度与背景或未划痕的区域发出的光的亮度相比较的量度。对于人眼，对比率为1.00是看不见的。对比率的值越大，在视觉上划痕就越容易被察觉。由于对比率值可以作为视角的函数变化，因此，在所有视角中选择最大对比率值作为每个样品的对比率。

因为划痕具有一维的特征，所以沿着划痕方向求平均值不会减少划痕的亮度峰。然而，这个方法有效地减弱任何二维特征，这是因为这些二维特征沿着求平均值的方向具有仅仅有限的范围的缘故。这种平均计算方法提高了对空间延伸特征的敏感度，所述空间延伸特征具有非常低的对比度，但是它们很容易被人类图像处理机构探测到。

为了用一维求平均值方法来获得真实数据，求平均值方向与划痕相同是重要的。否则，划痕亮度峰由于在整个亮度轮廓中扩展得更宽而被减弱。如果样品中含有几个角度不同的划痕，那么仅仅使用一个求平均值方向，就不可能对所有各个独立的划痕获得精确的平均亮度峰值。因此，平均计算法是沿着不同方向进行多次一维求平均值，并且每一次记录所得的谱线轮廓。然后记录针对每一个划痕计算所得的最高划痕对比率值。通过沿着多个方向进行一维求平均值并且记录每个划痕的对比率峰值，我们确信获得了每一个划痕的正确值，而不管划痕的方向如何。

用于从输出的亮度数据计算对比率的示例性的算法包括以下步骤：

1)将亮度文件数据装入存储器中。

2)修剪文件以排除任何超出划痕线末端的数据。

3)以照相机/亮度文件的x轴和y轴来确定划痕在样品上移动的角度。

4)对平行于划痕的每条像素线的亮度值进行求和(积分)并记录各个值。当在已划痕的薄膜的区域上进行求和的时候，总和值为相对较大的数。对于未划痕的薄膜的区域，总和值为相对较小的数。

5)为了确定是否存在划痕，给划痕对比率设定阈值。

6)对于平行于划痕的每条像素线，计算这些线的积分值(来自步骤4)与周围线的平均积分值之间的比值。当这个比值大于步骤5中确定的阈值时，存在划痕。

7)为每条划痕，记录步骤6中的对比率。

                             用于下面实施例的材料的列表

材料	来源	描述
			1-甲氧基-2-丙醇	商品	溶剂
(硅烷A174)3-(三甲氧基甲硅烷基丙基)甲基丙烯酸酯	得自位于美国威斯康星州密尔沃基市的Sigma-Aldrich公司	Aldrich产品目录#44015-9硅烷表面改性剂
			CN120	得自位于美国宾夕法尼亚州Exton市的Sartomer公司	双酚A环氧二丙烯酸酯低聚物
Darocure 1173	得自位于美国纽约州塔利顿村的CibaSpecialty Chemical公司	光引发剂
			Nalco 2327	得自位于美国伊利诺斯州内珀维尔市的Ondeo-Nalco公司	胶质二氧化硅分散体
SR 295	得自位于美国宾夕法尼亚州Exton市的Sartomer公司	四丙烯酸季戊四醇酯单体
			SR 339	得自位于美国宾夕法尼亚州Exton市的Sartomer公司	2-苯氧基乙基丙烯酸酯单体
SR 351	得自位于美国宾夕法尼亚州Exton市的Sartomer公司	三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
			RDX-51027	得自位于美国佐治亚州Smyrna市的UCB公司	2-丙烯酸(1-甲基亚乙基)二[(2，6-二溴-4，1-亚苯基)氧基(2-羟基-3，1-亚丙基)]酯单体
Prostab 5128	得自位于美国纽约	受阻胺硝基氧抑

	州塔利顿村的CibaSpecial Chemical公司	制剂
			Silquest A1230	得自位于美国西弗吉尼亚州查尔斯顿市的OSISpecialties-CromptonSouth公司	硅烷表面改性剂
Lucirin TPO	得自位于美国新泽西州Mount Olive市的BASF公司	光引发剂
			光学树脂C		48份Sartomer SR295(重量份数)35份Sartomer CN120(重量份数)17份Sartomer SR339(重量份数)

实施例1

在2升Ehrlenmeyer烧瓶中加入Nalco 2327(1200.00克)。将1-甲氧基-2-丙醇(1350.3克)、硅烷A174(57.09克)和PEG2TES(28.19克)一起混合并在搅拌下加入到胶质分散体中。将烧瓶中的内含物灌注到三个32盎司的密封的大口瓶中。将这些大口瓶在80℃下加热16小时。这就制备了清澈的、低粘度的经表面改性的胶质二氧化硅纳米级微粒的分散体。

“PEG2TES”指的是氨基甲酸N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)甲氧基乙氧基乙酯。其通过如下方法制备：在配备有磁力搅拌棒的250ml圆底烧瓶中加入35克二甘醇甲醚和77克甲乙酮，然后通过旋转蒸发该溶剂混合物的基本部分以去除水。向该烧瓶中加入3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基异氰酸酯(68.60克)。加入二月桂酸二丁基锡(大约3毫克)并搅拌该混合物。反应过程伴随温和的放热。反应进行了大约16个小时，此时红外光谱检测显示没有异氰酸酯。溶剂和醇的残余物在90℃下通过旋转蒸发去除，从而获得104.46克的PEG2TES，其为稍微粘稠的液体。

将这三个大口瓶中的内含物(2638克)、743.00克光学树脂C和8.0克Prostab 5128的2％水溶液加入到10升的圆底烧瓶(大瓶颈)中。通过旋转蒸发去除水和醇。因此获得清澈的、低粘度的、含有经表面改性的胶质二氧化硅纳米级微粒的树脂分散体。通过气相色谱法测得该树脂分散体含有大约38.5％的SiO₂和大约2％的1-甲氧基-2-丙醇。将1重量％的Darocure 1173加入到该树脂分散体中。这个实施例是在2J/cm²下进行光固化。

实施例2

在较大的釜中加入Nalco 2327(224.17磅)。制备1-甲氧基-2-丙醇(252.19磅)、硅烷A174(9.98磅)、Silquest A1230(8.62磅)和Prostab 5198(1.81克)并在搅拌下将它们加入到Nalco 2327中。该釜被密封并加热到90℃，持续16个小时。这就制备了清澈的、低粘度的改性的二氧化硅分散体。

然后，通过蒸发从釜中去除230磅的水和醇，随后向该釜中加入201.71磅的1-甲氧基-2-丙醇。接下来，将按20/60/20重量％的SR339/RDX-51027/SR351(126.53磅)构成的混合物和Prostab 5198(23克)加入到该釜中。通过蒸发再次去除水和醇。通过TGA测量，该制剂含有38.9重量％的SiO₂。折射率为1.517。

实施例3

根据有机组分，将1％Lucirin TPO-L加入到实施例2的等分试样中。这个实施例是在2J/cm²下进行光固化。

实施例4

根据有机组分，将0.5％Lucirin TPO-L加入到实施例2的等分试样中。这个实施例是在1J/cm²下进行光固化。

实施例5

根据有机组分，将0.5％Lucirin TPO-L加入到实施例2的等分试样中。这个实施例是在2J/cm²下进行光固化。

实施例6

根据有机组分，将0.5％Lucirin TPO-L加入到实施例2的等分试样中。这个实施例是在0.64J/cm²下进行光固化。

实施例7

根据有机组分，将0.5％Lucirin TPO-L加入到实施例2的等分试样中。这个实施例是在1.28J/cm²下进行光固化。

实施例8

用SR 339稀释实施例3，直到SiO₂的含量降到33重量％。根据有机组分，将1％Lucirin TPO-L加入到该稀释物中。这个实施例是在2J/cm²下进行光固化。

实施例9

将1％Lucirin TPO-L加入到按20/60/20重量％的R339/RDX-51027/SR351混合物中。这个实施例是在2J/cm²下进行光固化。

比较例A

由位于美国明尼苏达州圣保罗市的3M公司销售的Vikuiti^TM BEFII 90/50薄膜(BEF II)是微观复制的棱镜结构增亮膜，该增亮膜具有90度的棱柱角和50微米的节距(棱柱顶端之间的距离)。比较例A中的棱柱顶端是尖的。

比较例B

由位于美国明尼苏达州圣保罗市的3M公司销售的Vikuiti^TM圆顶增亮膜(RBEF)是微观复制的棱镜结构增亮膜，该增亮膜具有90度的棱柱角和50微米的节距。比较例B中的棱柱顶端是圆形的，并且顶端半径为8微米。

                          结果

如“方法”部分中所述，对以上实施例测试划痕对比率。这些结果列于下面表1中。

         表1

实施例	对比率
		1	1.00
3	1.10
		4	1.32
5	1.21
		6	1.43
7	1.39
		8	1.22
9	1.31
		A	4.79
B	3.35

实施例1至实施例9说明具有抗擦伤性的制品。如上所述，对于人眼，对比率值为1.0的划痕是看不见的。比较例A具有适度的抗擦伤性，而比较例B表现较差的抗擦伤性。

Claims (74)

1.一种耐用光学薄膜，该耐用光学薄膜包含：

聚合成的光学薄膜结构，该聚合成的光学薄膜结构具有微结构化表面和多个经表面改性的胶质纳米级二氧化硅微粒、经表面改性的胶质纳米级氧化锆微粒或其混合物。

2.根据权利要求1所述的耐用光学薄膜，其中，所述聚合成的光学薄膜结构具有多个沿第一表面延伸的脊。

3.根据权利要求1所述的耐用光学薄膜，其中，所述多个经表面改性的胶质纳米级微粒包含粒径大于1nm且小于100nm的微粒。

4.根据权利要求1所述的耐用光学薄膜，其中，所述纳米级微粒还包含二氧化钛、氧化锑、氧化铝、氧化锡、混合的金属氧化物或者它们的混合物。

5.根据权利要求1所述的耐用光学薄膜，其中，所述二氧化硅的粒径为5nm到75nm。

6.根据权利要求1所述的耐用光学薄膜，其中，所述二氧化硅的粒径为10nm到30nm。

7.根据权利要求1所述的耐用光学薄膜，其中，所述氧化锆的粒径为5nm到50nm。

8.根据权利要求1所述的耐用光学薄膜，其中，所述氧化锆的粒径为5nm到15nm。

9.根据权利要求4所述的耐用光学薄膜，其中，所述混有二氧化钛的金属氧化物的粒径为5nm到50nm。

10.根据权利要求4所述的耐用光学薄膜，其中，所述混有二氧化钛的金属氧化物的粒径为5nm到15nm。

11.根据权利要求1所述的耐用光学薄膜，其中，所述二氧化硅占所述微结构化表面的10重量％到60重量％。

12.根据权利要求1所述的耐用光学薄膜，其中，所述二氧化硅占所述微结构化表面的10重量％到40重量％。

13.根据权利要求1所述的耐用光学薄膜，其中，所述氧化锆占所述微结构化表面的10重量％到70重量％。

14.根据权利要求1所述的耐用光学薄膜，其中，所述氧化锆占所述微结构化表面的30重量％到50重量％。

15.根据权利要求4所述的耐用光学薄膜，其中，所述混有二氧化钛的金属氧化物占所述微结构化表面的10重量％到70重量％。

16.根据权利要求4所述的耐用光学薄膜，其中，所述混有二氧化钛的金属氧化物占所述微结构化表面的30重量％到50重量％。

17.根据权利要求1所述的耐用光学薄膜，其中，所述经表面改性的胶质纳米级微粒表面是用一种表面改性处理剂改性过的，该表面改性处理剂能够与所述聚合成的光学薄膜结构聚合。

18.一种增亮膜，该增亮膜包含：

聚合成的增亮结构，该聚合成的增亮结构具有多个经表面改性的胶质纳米级微粒。

19.根据权利要求18所述的增亮膜，其中，所述聚合成的增亮结构具有微结构化的表面。

20.根据权利要求18所述的增亮膜，其中，所述聚合成的增亮结构具有多个沿第一表面延伸的脊。

21.根据权利要求18所述的增亮膜，其中，所述聚合成的增亮结构具有棱柱形微结构化的表面。

22.根据权利要求18所述的增亮膜，其中，所述多个经表面改性的胶质纳米级微粒包含粒径大于1nm且小于100nm的氧化物微粒。

23.根据权利要求18所述的增亮膜，其中，所述纳米级微粒是二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、氧化锑、氧化铝、氧化锡或者它们的混合物。

24.根据权利要求20所述的增亮膜，其中，所述多个脊是棱柱顶端。

25.根据权利要求24所述的增亮膜，其中，所述棱柱顶端是圆形的。

26.根据权利要求24所述的增亮膜，其中，所述棱柱顶端是平坦的。

27.根据权利要求18所述的增亮膜，所述增亮膜还包含与所述聚合成的结构光学耦合的基层。

28.根据权利要求27所述的增亮膜，其中，所述基层包含苯乙烯-丙烯腈、三乙酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二酯、萘二甲酸的共聚物或者它们的混合物。

29.一种装置，该装置包括：

(a)发光装置，所述发光装置具有发光表面；以及

(b)增亮膜，所述增亮膜与所述发光表面基本平行地设置，所述的增亮膜包含聚合成的结构，所述聚合成的结构具有多个经表面改性的胶质纳米级微粒。

30.根据权利要求29所述的装置，其中，所述发光装置是背光显示装置。

31.根据权利要求29所述的装置，其中，所述发光装置是背光液晶显示装置。

32.根据权利要求29所述的装置，其中，所述装置是手持式装置。

33.根据权利要求29所述的装置，其中，所述装置是计算机显示装置。

34.根据权利要求29所述的装置，其中，所述装置是电视机。

35.一种耐用光学转向薄膜，该耐用光学转向薄膜包括：

第一表面；

棱柱阵列，其形成在所述第一表面上，其中，所述棱柱阵列具有：

多个第一棱柱，相对于所述第一表面的法线，所述第一棱柱中的每一个都具有第一棱柱角取向；

多个第二棱柱，相对于所述法线，所述第二棱柱中的每一个都具有第二棱柱角取向，所述第二棱柱角取向与所述第一棱柱角取向不同；以及

第二表面，所述第二表面与所述第一表面相背对；

其中，所述棱柱阵列具有多个经表面改性的胶质纳米级微粒。

36.一种照明装置，该照明装置包括：

(a)光源，所述光源具有导光板，所述导光板具有发光表面；以及

(b)光学转向薄膜，所述光学转向薄膜与所述导光板基本平行地设置，所述的转向薄膜具有第一表面和第二表面以及形成在所述第一表面上的棱柱阵列，设置有所述第一表面的所述转向薄膜相对于所述发光表面被设置成：从所述导光板的发光表面发出的光线与所述棱柱阵列相遇并被所述棱柱阵列反射和折射，从而所述光线经由所述第二表面并基本上沿着所需的角度方向而从所述转向薄膜中射出；

其中，所述棱柱阵列包括多个第一棱柱和多个第二棱柱，所述多个第一棱柱中的每一个都具有第一棱柱构型，所述多个第二棱柱中的每一个都具有第二棱柱构型，所述第二棱柱构型与所述第一棱柱构型不同，所述第一棱柱构型和所述第二棱柱构型使得从所述第二表面射出的光线与进入所述导光板的基本均匀取样的光线一致，并且所述的光学转向薄膜包含多个经表面改性的胶质纳米级微粒。

37.一种逆向反射性薄膜，该逆向反射性薄膜包含：

聚合成的逆向反射性结构，该聚合成的逆向反射性结构具有多个经表面改性的胶质纳米级微粒。

38.根据权利要求37所述的逆向反射性薄膜，其中，所述聚合成的逆向反射性结构具有微结构化表面。

39.根据权利要求37所述的逆向反射性薄膜，其中，所述聚合成的逆向反射性结构具有多个沿第一表面延伸的脊。

40.根据权利要求37所述的逆向反射性薄膜，其中，所述聚合成的逆向反射性结构具有棱柱形微结构化的表面。

41.根据权利要求37所述的逆向反射性薄膜，其中，所述多个经表面改性的胶质纳米级微粒包含粒径大于1nm且小于100nm的氧化物微粒。

42.根据权利要求37所述的逆向反射性薄膜，其中，所述纳米级微粒是二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、氧化锑、氧化铝、氧化锡或者它们的混合物。

43.根据权利要求39所述的逆向反射性薄膜，其中，所述多个脊是棱柱顶端。

44.根据权利要求38所述的逆向反射性薄膜，其中，所述微结构化表面是微结构化的立体角阵列。

45.一种耐用光学元件，该耐用光学元件包含：

聚合成的光学元件结构，该聚合成的光学元件结构具有微结构化表面，并具有多个经表面改性的胶质纳米级二氧化硅微粒、经表面改性的胶质纳米级氧化锆微粒及其混合物。

46.根据权利要求45所述的耐用光学元件，其中，所述纳米级微粒还包含二氧化钛、氧化锑、氧化铝、氧化锡、混合的金属氧化物或者它们的混合物。

47.根据权利要求45所述的耐用光学元件，其中，所述经表面改性的胶质纳米级微粒表面是用一种表面改性处理剂改性过的，所述表面改性处理剂能够与所述聚合成的光学元件结构聚合。

48.根据权利要求45所述的耐用光学元件，其中，所述聚合成的光学元件结构具有棱柱形微结构化的表面。

49.根据权利要求45所述的耐用光学元件，其中，所述棱柱形微结构化的表面具有圆形的顶端。

50.根据权利要求49所述的耐用光学元件，其中，所述棱柱形微结构化的表面具有平整的顶端。

51.一种耐用光学薄膜，该耐用光学薄膜包含：

聚合成的光学薄膜结构，该聚合成的光学薄膜结构具有微结构化表面和1.0到1.15的范围内的划痕对比率。

52.根据权利要求51所述的耐用光学薄膜，其中，所述聚合成的光学薄膜结构的划痕对比率在1.0到1.12的范围内。

53.根据权利要求51所述的耐用光学薄膜，其中，所述聚合成的光学薄膜结构的划痕对比率在1.0到1.10的范围内。

54.根据权利要求51所述的耐用光学薄膜，其中，所述聚合成的光学薄膜结构的划痕对比率在1.0到1.05的范围内。

55.根据权利要求51所述的耐用光学薄膜，其中，所述聚合成的光学薄膜结构包含多个沿着第一面延伸的脊。

56.根据权利要求51所述的耐用光学薄膜，其中，所述聚合成的光学薄膜结构包含多个经表面改性的胶质纳米级二氧化硅微粒、经表面改性的胶质纳米级氧化锆微粒及其混合物。

57.根据权利要求55所述的耐用光学薄膜，其中，所述多个沿着第一面延伸的脊为圆形的。

58.根据权利要求57所述的耐用光学薄膜，其中，所述圆形脊的半径在4微米到7微米的范围内。

59.根据权利要求56所述的耐用光学薄膜，其中，所述多个经表面改性的胶质纳米级微粒是用第一表面改性剂和第二表面改性剂改性过的，所述第二表面改性剂与所述第一表面改性剂不同。

60.一种耐用光学薄膜，该耐用光学薄膜包含：

聚合成的光学薄膜结构，该聚合成的光学薄膜结构具有微结构化表面和1.0到1.65的范围内的划痕对比率，所述微结构化表面包含多个沿第一表面延伸的棱柱的圆形顶端。

61.根据权利要求60所述的耐用光学薄膜，其中，所述聚合成的光学薄膜结构的划痕对比率在1.0到1.4的范围内。

62.根据权利要求60所述的耐用光学薄膜，其中，所述聚合成的光学薄膜结构的划痕对比率在1.0到1.10的范围内。

63.根据权利要求60所述的耐用光学薄膜，其中，所述聚合成的光学薄膜结构包括多个经表面改性的胶质纳米级二氧化硅微粒、经表面改性的胶质纳米级氧化锆微粒及其混合物。

64.根据权利要求60所述的耐用光学薄膜，其中，所述棱柱的圆形顶端的半径在4微米到7微米的范围内。

65.根据权利要求63所述的耐用光学薄膜，其中，所述多个经表面改性的胶质纳米级微粒是用第一表面改性剂和第二表面改性剂改性过的，所述第二表面改性剂与所述第一表面改性剂不同。

66.一种耐用光学薄膜，该耐用光学薄膜包含：

聚合成的光学薄膜结构，该聚合成的光学薄膜结构具有微结构化表面和1.0到1.65的范围内的划痕对比率，所述微结构化表面包含多个经表面改性的胶质纳米级二氧化硅微粒、经表面改性的胶质纳米级氧化锆微粒及其混合物。

67.根据权利要求66所述的耐用光学薄膜，其中，所述聚合成的光学薄膜结构的划痕对比率在1.0到1.4的范围内。

68.根据权利要求66所述的耐用光学薄膜，其中，所述聚合成的光学薄膜结构的划痕对比率在1.0到1.10的范围内。

69.根据权利要求66所述的耐用光学薄膜，其中，所述二氧化硅的粒径为5纳米到75纳米。

70.根据权利要求66所述的耐用光学薄膜，其中，所述二氧化硅占所述微结构化表面的10重量％到60重量％。

71.根据权利要求66所述的耐用光学薄膜，其中，所述聚合成的光学薄膜结构包含多个沿第一表面延伸的棱柱顶端。

72.根据权利要求71所述的耐用光学薄膜，其中，所述聚合成的光学薄膜结构包含多个沿第一表面延伸的棱柱的圆形顶端。

73.根据权利要求72所述的耐用光学薄膜，其中，所述棱柱的圆形顶端的半径在4微米到7微米的范围内。

74.根据权利要求66所述的耐用光学薄膜，其中，所述多个经表面改性的胶质纳米级微粒是用第一表面改性剂和第二表面改性剂改性过的，所述第二表面改性剂与所述第一表面改性剂不同。

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