[发明专利]低卷曲或无卷曲的光学膜/纸层压材料

说明书

相关申请

本申请要求2011年6月28日提交的美国临时专利申请系列号61/501,993的优先权，其内容经此引用全文并入本文。

技术领域

本发明通常涉及一种光学膜/纸层压材料（optical film-to-paper laminate），更特别涉及表现出卷曲降低（或消除）的微型光学膜/安全纸（例如护照纸）层压材料。

发明背景及概述

在现有技术中，呈现合成图像的微型光学膜已被追捧用作保护护照纸数据页用的热层压材料。但是，由于所得结构极易卷曲，试图将标准微型光学膜材料与热活化粘合剂一起层压到数据页上是有问题的。在这种情况下，当接合的膜材料与纸张冷却时，边缘开始升高并朝着具有膜材料的一侧卷曲。

本发明人长期研究卷曲行为的原因表明，在层压后既非粘合剂也非流延微型光学膜组件显著导致卷曲。但是发现，微型光学膜材料中的光学间隔材料（optical spacer material）（即传统的双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)）与观察到的卷曲效果有很大关系。

通过使用在下面规定的层压温度下具有降低的线性尺寸变化和/或为吸湿性的膜材料取代该光学间隔材料，可以大幅度降低或消除微型光学层压材料结构的净卷曲。

本发明因此提供了一种适用于低卷曲或无卷曲光学膜/纸层压材料的光学膜材料，该光学膜材料包括在大约70至大约160℃的温度范围内具有低于大约25×10^-6毫米(mm)/mm-℃的线性热膨胀系数（CTE）和/或为吸湿性（例如具有类似于纸张的以百分比水分含量测得的环境水分吸收）的透光性聚合物光学间隔物或载体膜，该光学膜材料任选表现出大于每厘米（cm）约7牛顿（N）、优选大于大约15 N/cm的拉拔强度。

在一个示例性实施方案中，本发明的光学膜材料的透光性聚合物光学间隔物或载体膜在大约70至大约160℃的温度范围内具有低于大约25×10^-6 mm/mm-℃的线性热膨胀系数，并由双轴取向聚萘二甲酸乙二醇酯（polyethylene napthalate）（PEN）制备。在另一示例性实施方案中，该透光性聚合物光学间隔物或载体膜是吸湿性的并由双轴取向聚酰胺（BOPA）或尼龙6制备。

本发明进一步提供一种低卷曲或无卷曲光学膜/纸层压材料，其包含借助于位于膜材料与纸张表面的一种或多种粘合剂（例如可热活化性和/或可热封性粘合剂）层压到纸张表面上的上述光学膜材料。

本文中所用术语“低卷曲”意在指低于大约10%的最大离面变形（例如对于10.2厘米×10.2厘米片材低于大约10毫米(mm)）。本文中所用术语“吸湿性的”意在指在二十四（24）小时时间内大于1%的水分吸收率（ASTM D570）。本文中所用术语“拉拔强度”意在指拉开该光学膜材料的粘接表面所需的强度（ASTM # D903-98，有改动）。ASTM # D903-98改动至以下程度：在（设备的）第4段中，使用手动曲柄取代电力驱动机械；在第5段（试片）中，使用实测为25毫米×75毫米的未调整样品取代实测为25毫米×308毫米的调整样品。作为样品中最大强度值的平均值计算报道值。

本发明的光学膜材料基本上包含（a）上述透光性聚合物光学间隔物或载体膜，（b）一个或多个位于聚合物膜上或聚合物膜中的图像标记（例如微小尺寸的图像标记）的排列，和（c）一个或多个聚焦元件（例如微透镜）的排列。配置该图像标记和聚焦元件排列以使得当通过聚焦元件排列观察图像标记排列时，投射一个或多个合成图像。这些投射的图像可以显示多种不同的光学效果。

如下文更详细描述的那样，为了改善聚焦元件与图像标记的排列对聚合物光学间隔物或载体膜的粘合，可以在将这些排列施加到该膜之前将一种或多种粘合底物（adhesion primers）施加到该载体膜。

在大约70至大约160℃的温度范围内具有低于大约25×10^-6 mm/mm-℃的CTE和/或为吸湿性的透光性聚合物光学间隔物或载体膜由包括但不限于PEN、BOPA或尼龙6及其组合的材料制备。PEN膜具有大约21.6×10^-6 mm/mm-℃的相对低的CTE，而BOPA或尼龙6膜具有吸湿性质，具有类似于纸张（例如安全纸）的所得尺寸增加。

预期用于本发明的层压材料的纸张可以由纤维素-基纸张、棉纸、混合纸、布纹纸、其它类型的安全纸及其混合物构成，并采用安全纸的形式，如护照纸、纸币、身份证、资金单据、通行证、所有权证、签证、出生和死亡证明书，以及任何其它安全或身份证明相关的纸质文件。