CN102221718A - 高反射率光学膜片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高反射率光学膜片，主要包含有基材，及在基材内部掺杂的复数个第一微粒子与复数个第二微粒子，其中，基材为非结晶性高分子材料，而第一微粒子为结晶性高分子材料，且第一微粒子与基材之间形成有细微的间隙。第二微粒子为无机材料。
Description
技术领域
本发明提出一种光学膜片，特别是一种具有高反射率的光学膜片。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)随着个人行动通讯、个人计算机以及视讯家电市场上的广泛应用，市场需求急速的扩增而受到瞩目，与其它显示系统相比，液晶显示器不但具有体积小、重量轻、工艺成熟等优点外，还具有低耗电力与低操作电压的特征。
在液晶显示器中主要有面板及背光模块两大部分，一般来说，背光模块包含光源以及增亮膜、导光板、扩散膜、反射板、保护膜等光学膜片，而为了使液晶显示器有更好的亮度与更佳的呈现效果，光学膜片在屏幕亮度、均匀度、对比及视角上扮演相当重要的角色，而在光学膜片中，反射板、导光板及扩散膜的主要功能为提供液晶显示器一个均匀的面光源。
在传统公知技术里，一般大都是把无机材料粒子加入单一高分子聚合物中，例如将二氧化钛(TiO2)加入聚丙烯(Polymer)中，使光线进入后不断地在不同折射率的材料中穿梭产生折射、散射及反射的效果，以达到光扩散的功能，然而因为扩散剂会吸收光使得光的反射率降低(约97％左右)，因此对于光源之间相对较暗的区域而言，均匀分布的扩散剂反而可能降低亮度以及照度的均匀性，而使相对较暗的区域变的更暗，也造成许多液晶显示器在显示效能上的问题。
因此，亟需提出一种具有高反射率的光学膜片，特别是一种具有高反射率的扩散膜，以克服扩散膜反射率不佳且因反射率不佳所造成光线分布不均匀以及辉度不足的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种高反射率光学膜片，为克服上述背景技术中存在的缺点。
为实现上述目的，本发明提供的高反射率光学膜片，主要包含一基材，该基材内部掺有复数个第一微粒子与复数个第二微粒子，其中：
该基材为非结晶性高分子材料；
该第一微粒子为结晶性高分子材料，且该第一微粒子与该基材之间形成有细微有间隙；以及
该第二微粒子为无机材料。
所述的高反射率光学膜片，其中，该非结晶性高分子材料选自于由聚苯乙烯(polystyrene)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰亚胺树脂(polyimideresin)、聚碳酸酯树脂(polycarbonate resin)、聚胺基甲酸酯树脂(polyurethaneresin)、三醋酸纤维素(TAC)、聚碳酸酯(polycarbonate)所构成的群组，且该第一微粒子的结晶性高分子材料选自于由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)所构成的群组，以及该第二微粒子的无机材料选自于由二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氧化铝、硫酸钙、硫酸钡及碳酸钙所构成的群组。
所述的高反射率光学膜片，其中，该第二微粒子的粒径介于1至100纳米之间。
所述的高反射率光学膜片，其中，该基材包含复数个气孔，该第一微粒子容置于该气孔内，使该第一微粒子与气孔的孔壁之间形成有细微的间隙。
本发明提供的高反射率光学膜片，还可以包含一基材，该基材内部掺有复数个第一微粒子与复数个第二微粒子，其中：
该基材与该第一微粒子为结晶性高分子材料，且该第一微粒子的结晶速率大于该基材的结晶速率，该第一微粒子与该基材之间形成有细微的间隙；以及
该第二微粒子为无机材料。
所述的高反射率光学膜片，其中，该基材及该第一微粒子的结晶性高分子材料选自于由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)所构成的群组，且该第二微粒子的无机材料选自于由二氧化钛、二氧化硅及、氧化锌、氧化铝、硫酸钙、硫酸钡及碳酸钙所构成的群组。
所述的高反射率光学膜片，其中，该第二微粒子的粒径介于1至100纳米之间。
所述的高反射率光学膜片，其中，该基材包含复数个气孔，该第一微粒子容置于该气孔内，使该第一微粒子与气孔的孔壁之间形成有细微的间隙。
本发明提供的高反射率光学膜片制作方法，包含：
提供一基材，该基材为非结晶性高分子材料；
提供第一微粒子，该第一微粒子为结晶性高分子材料；
提供第二微粒子，该第二微粒子为无机材料；
混合上述基材、第一微粒子与第二微粒子，使成均匀状态的混合物；
以及
提供一适当的温度与压力使该混合物经由一成型方法而形成一高反射率光学膜片，且该第一微粒子与该基材之间形成有细微的间隙。
本发明提供的高反射率光学膜片制作方法，还可以包含
提供一基材，该基材为结晶性高分子材料；
提供第一微粒子，该第一微粒子为结晶性高分子材料，且该第一微粒子的结晶速率大于该基材的结晶速率；
提供第二微粒子，该第二微粒子为无机材料；
混合上述基材、第一微粒子与第二微粒子，使成均匀状态的混合物；
以及
提供一适当的温度与压力使该混合物经由一成型方法而形成一高反射率光学膜片，且该第一微粒子与该基材之间形成有细微的间隙。
本发明的高反射率的光学膜片，特别是用于液晶显示器背光模块中的扩散膜，使光线通过扩散膜时能有较高的反射率。
本发明的高反射率的光学膜片，特别是用于液晶显示器背光模块中的扩散膜，使光线通过时提升照度的均匀性。
附图说明
图1A为本发明第一较佳实施例高反射率光学膜片示意图。
图1B为本发明第一较佳实施例高反射率光学膜片光线折射与反射示意图。
图2为本发明第二较佳实施例高反射率光学膜片示意图。
图3为本发明第三较佳实施例高反射率光学膜片制作方法流程图。
图4为本发明第四较佳实施例高反射率光学膜片制作方法流程图。
附图中主要组件符号说明
光学膜片1、2；基材10、20；第一微粒子11、21；第二微粒子12、22；间隙13、23；气孔14、24；步骤31、32、33、34、35、41、42、43、44、45；入射光线L0；折射光L1、L2；反射光L01、L11。
具体实施方式
本发明的高反射率的光学膜片，主要包含有基材，及在基材内部掺杂的复数个第一微粒子与复数个第二微粒子，其中基材为非结晶性高分子材料，而第一微粒子为结晶性高分子材料，且第一微粒子与基材之间形成有细微的间隙。又，第二微粒子为无机材料。
本发明的还一种高反射率光学膜片，主要包含有基材，及基材内部掺杂的复数个第一微粒子与复数个第二微粒子，其中，基材与第一微粒子为结晶性高分子材料，且第一微粒子的结晶速率大于基材的结晶速率，且第一微粒子与基材之间形成有细微的间隙。又，第二微粒子为无机材料。
本发明提供的高反射率光学膜片制作方法，包含有下列步骤：
(1)提供基材，且基材为非结晶性高分子材料。
(2)提供第一微粒子，第一微粒子为结晶性高分子材料。
(3)提供第二微粒子，第二微粒子为无机材料。
(4)混合上述基材、第一微粒子与第二微粒子，使成均匀状态的混合物。
(5)提供适当的温度与压力使混合物经由成型方法而形成高反射率光学膜片，且第一微粒子与基材之间形成有细微的间隙。
本发明还提出一种高反射率光学膜片制作方法，包含有下列步骤：
(1)提供基材，基材为结晶性高分子材料。
(2)提供第一微粒子，第一微粒子亦为结晶性高分子材料，且第一微粒子的结晶速率大于基材的结晶速率。
(3)提供第二微粒子，第二微粒子为无机材料。
(4)混合上述基材、第一微粒子与第二微粒子，使成均匀状态的混合物。
(5)提供适当的温度与压力使混合物经由一成型方法而形成高反射率光学膜片，且第一微粒子与基材之间形成有细微的间隙。
由于本发明揭示了一种高反射率的光学膜片，其中所利用光学原理及高分子材料压制或射出成型等相关原理与技术，已为相关技术领域的技术人员所能明了，故以下文中的说明，不再作完整描述。同时，以下文中所对照的附图是表达与本发明特征有关的示意，并未亦不需要依据实际情形完整绘制。
在本发明第一较佳实施例中，提出一种具有高反射率的光学膜片，可作为液晶显示器背光模块的扩散膜。请参考图1A，为本发明第一较佳实施例高反射率光学膜片结构示意图。高反射率光学膜片1包含有基材10及掺杂于基材10内部的复数个第一微粒子11与复数个第二微粒子12。基材10的材质为非结晶性的高分子聚合物，而第一微粒子11的材质为结晶性高分子材料，且第一微粒子11与基材10之间形成有细微的间隙13。此外，第二微粒子12为无机材料。
由于基材10与第一微粒子11分别采用不同结晶性的高分子材料，因此在经由发泡、押出或射出成型工艺后，在成形后的光学膜片1上形成一种接近眼睛状的构型，且在第一微粒子11与基材10间具有细微的间隙13。由于眼睛状构型的大小与排列不规则地散布于基材10中，故光线在进入光学膜片1之后，会因为通过许多不同折射率材质所产生的接口(例如：基材10
间隙13，或是基材10
第一微粒子11)，因而导致有较高的光反射，并达到良好的光扩散效果。
举例而言，请参考图1B，为本发明第一较佳实施例高反射率光学膜片光线折射与反射示意图。当入射光线L0由基材10通过与间隙13之间的接口101进入间隙13时，会因为基材10与间隙13两者折射率不同，在接口101处发生折射与反射，产生反射光L01与折射光L1。此时，折射光L1继续前进，当通过间隙13与第一微粒子11两者间的接口111时，会再度因为间隙13与第一微粒子的折射率不同而发生折射与反射，产生折射光L2与反射光L11。亦即，每当光线通过不同折射率材质所产生的接口时即会产生折射与反射。本较佳实施例所提供的光学膜片1由于具有不同折射率的基材10与掺杂于其中的第一微粒子11，相较于公知技术利用单一材质制成的光学膜片，能够提供更多的接口；因此相较公知技术的光学膜片，光学膜片1可使入射光线发生较多的反射，以提供良好的光扩散效果。
基材10所使用的非结晶性高分子聚合物材质，较佳(但不限于)为聚苯乙烯(polystyrene)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰亚胺树脂(polyimideresin)、聚碳酸酯树脂(polycarbonate resin)、聚胺基甲酸酯树脂(polyurethaneresin)、三醋酸纤维素(TAC)、聚碳酸酯(polycarbonate)，或上述非结晶性高分子聚合物的混合物。较佳为聚甲基丙烯酸甲酯，更佳为聚碳酸酯。
另外，第一微粒子11的结晶性高分子材料为聚烯烃树脂(polyolefinresin)，如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)其中之一，或上述结晶性高分子聚合物的混合物。
再者，第二微粒子12则以二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化锌、氧化铝、硫酸钙、硫酸钡及碳酸钙其中之一或是上述无机材料的混合物为佳，且第二微粒子12的粒径一般介于1至100纳米之间，较佳为20至50纳米。
此外，在较佳的实施状态下，基材10进一步包含有复数个气孔14，且第一微粒子是容置于气孔14中，使第一微粒子11与气孔14的孔壁之间形成有细微的间隙13。
请参阅图2，为本发明的第二较佳实施例一种高反射率光学膜片结构示意图，可作为液晶显示器背光模块的扩散膜。高反射率光学膜片2，其组成特征与第一较佳实施例大致相同，包含有基材20，以及掺杂于基材20内部的复数个第一微粒子21与复数个第二微粒子22。值得注意的是，本较佳实施例中的基材20与第一微粒子21材质均为为结晶性高分子材料，而第一微粒子21的结晶速率大于基材20的结晶速率，因此在经由发泡、押出或射出成型制成后，在形成后的光学膜片2上亦会形成类似眼睛形状的构型，且在第一微粒子21与基材20之间具有细微的间隙23。由于眼睛状构型的大小与排列不规则地散布在基材20中，故光线在进入光学膜片2之后，会因为通过许多不同折射率材质所产生的接口(例如：基材20
间隙23，或是基材20
第一微粒子21)，因而导致有较高的光反射，并达到良好的光扩散效果。
基材20及第一微粒子21所使用的结晶性高分子材料为聚烯烃树脂(polyolefin resin)，如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)其中之一，或上述结晶性高分子聚合物的混合物。其中，在材质选择上，第一微粒子21所选用的结晶性高分子材质的结晶速率，需大于基材20的结晶性高分子材质的结晶速率。
再者，第二微粒子22则以二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化锌、氧化铝、硫酸钙、硫酸钡及碳酸钙其中之一或是上述无机材料的混合物为佳且第二微粒子22的粒径一般介于1至100纳米之间，较佳为20至50纳米。
此外，在较佳的实施状态下，基材20进一步包含有复数个气孔24，且第一微粒子是容置于气孔24中，使第一微粒子21与气孔24的孔壁之间形成有细微的间隙23。
请参阅图3，为本发明第三较佳实施例高反射率光学膜片制作方法流程图，包含下列步骤：
步骤31：提供基材，且基材为非结晶性高分子材料。
步骤32：提供第一微粒子，第一微粒子为结晶性高分子材料。
步骤33：提供第二微粒子，第二微粒子为无机材料。
步骤34：混合上述基材、第一微粒子与第二微粒子，使成均匀状态的混合物。
步骤35：提供适当的温度与压力使混合物经由成型方法而形成高反射率光学膜片；且第一微粒子与基材之间形成有细微的间隙。此步骤的适当温度与压力的范围视基板、第一微粒子以及第二微粒子的选用材质而有所变动，且亦因成型方法(例如：押出成型或射出成型)不同而有所不同。而本实施例中所使用的温度的实际详细数值范围、加压方式与成型方法则如后实施例1至3中所述。
在上述制作方法中，光学膜片的结构、基材、第一微粒子、第二微粒子的材料选用，以及第一微粒子、第二微粒子的较佳粒径大小皆与第一较佳实施例中相同，故在此不再加以赘述。
请参阅图4，为本发明第四较佳实施例高反射率光学膜片制作方法流程图，包含下列步骤：
步骤41：提供基材，且基材为结晶性高分子材料。
步骤42：提供第一微粒子，第一微粒子为结晶性高分子材料，且第一微粒子的结晶速率大于基材的结晶速率。
步骤43：提供第二微粒子，第二微粒子为无机材料。
步骤44：混合上述基材、第一微粒子与第二微粒子，使成均匀状态的混合物。
步骤45：提供适当的温度与压力使混合物经由成型方法而形成高反射率光学膜片，且第一微粒子与基材之间形成有细微的间隙。此步骤的适当温度与压力的范围视基板、第一微粒子以及第二微粒子的选用材质而有所变动，且亦因成型方法(例如：押出成型或射出成型)不同而有所不同。而本实施例中所使用的温度的实际详细数值范围、加压方式与成型方法则如后实施例1至3中所述。
在上述制作方法中，光学膜片的结构、基材、第一微粒子、第二微粒子的材料选用，以及第一微粒子、第二微粒子的粒径大小皆与第二较佳实施例中相同，故在此不再加以赘述。
以下实例是对于本发明的实施例提出进一步说明，非用以限定本发明的范围。
实例1：
提供100％的聚碳酸酯(基材)，加入0.1phr的低密度聚乙烯(第一微粒子)及0.1phr的二氧化钛(第二微粒子)，混合上述100％聚碳酸酯、0.1phr低密度聚乙烯与0.1phr二氧化钛，使成均匀状态的混合物。将混合物切粒后进行干燥。干燥温度约120℃并持续4小时。将干燥后的混合物颗粒投入押板机，押制温度约为270℃，以形成高反射率光学膜片。
实例2：
提供100％的聚碳酸酯(基材)，加入0.4phr的低密度聚乙烯(第一微粒子)及0.1phr的二氧化钛(第二微粒子)，混合上述100％聚碳酸酯、0.4phr低密度聚乙烯与0.1phr二氧化钛，使成均匀状态的混合物。将混合物切粒后进行干燥。干燥温度约120℃并持续4小时。将干燥后的混合物颗粒投入押板机，押制温度约为270℃，以形成高反射率光学膜片。
实例3：
提供100％的聚碳酸酯(基材)，加入0.4phr的低密度聚乙烯(第一微粒子)及0.3phr的二氧化钛(第二微粒子)，混合上述100％聚碳酸酯、0.4phr低密度聚乙烯与0.3phr二氧化钛，使成均匀状态的混合物。将混合物切粒后进行干燥。干燥温度约120℃并持续4小时。将干燥后的混合物颗粒投入押板机，押制温度约为270℃，以形成高反射率光学膜片。
对照例：
提供100％的聚碳酸酯(基材)，加入0.4phr的低密度聚乙烯(第一微粒子)，混合上述100％聚碳酸酯与0.4phr低密度聚乙烯，使成均匀状态的混合物。将混合物切粒后进行干燥。干燥温度约120℃并持续4小时。将干燥后的混合物颗粒投入押板机，押制温度约为270℃，以形成高反射率光学膜片。
将上述实例1、2、3所形成的高反射率光学膜片，与对照例未加入二氧化钛所形成的光学膜片测量其光线扩散的均齐度与反射率，所得结果如下表：
| 对照例 | 实例一 | 实例二 | 实例三 | |
| 聚碳酸酯 | 100％ | 100％ | 100％ | 100％ |
| 低密度聚乙烯 | 0.4phr | 0.3phr | 0.4phr | 0.4phr |
| 二氧化钛 | 0 | 0.1phr | 0.1phr | 0.3phr |
| 均齐度 | 61.5％ | 73％ | 74％ | 73.9％ |
| 反射率％@550nm | 40.3％ | 60.77％ | 61.33％ | 71.28％ |
由上表所示，相较于对照例，本发明所提供的实例1、2、3中的光学膜片具有较高的均齐度，同时，实例1、2、3所制作的光学膜片利用波长为550nm的光线照射后，其反射率均较对照例来的高，因此可得到较佳的光扩散效果。
以上所述仅为本发明较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利范围；同时以上的描述对于本领域技术人员应可明了与实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于申请的权利要求范围。
Claims (10)
1.一种高反射率光学膜片，主要包含一基材，该基材内部掺有复数个第一微粒子与复数个第二微粒子，其特征在于：
该基材为非结晶性高分子材料；
该第一微粒子为结晶性高分子材料，且该第一微粒子与该基材之间形成有细微有间隙；以及
该第二微粒子为无机材料。
2.依据权利要求1所述的高反射率光学膜片，其中，该非结晶性高分子材料选自于由聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚胺基甲酸酯树脂、三醋酸纤维素、聚碳酸酯所构成的群组，且该第一微粒子的结晶性高分子材料选自于由聚乙烯或聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯所构成的群组，以及该第二微粒子的无机材料选自于由二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氧化铝、硫酸钙、硫酸钡及碳酸钙所构成的群组。
3.依据权利要求1所述的高反射率光学膜片，其中，该第二微粒子的粒径介于1至100纳米之间。
4.依据权利要求1所述的高反射率光学膜片，其中，该基材包含复数个气孔，该第一微粒子容置于该气孔内，使该第一微粒子与气孔的孔壁之间形成有细微的间隙。
5.一种高反射率光学膜片，主要包含一基材，该基材内部掺有复数个第一微粒子与复数个第二微粒子，其特征在于：
该基材与该第一微粒子为结晶性高分子材料，且该第一微粒子的结晶速率大于该基材的结晶速率，该第一微粒子与该基材之间形成有细微的间隙；以及
该第二微粒子为无机材料。
6.依据权利要求5所述的高反射率光学膜片，其中，该基材及该第一微粒子的结晶性高分子材料选自于由聚乙烯或聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯所构成的群组，且该第二微粒子的无机材料选自于由二氧化钛、二氧化硅及、氧化锌、氧化铝、硫酸钙、硫酸钡及碳酸钙所构成的群组。
7.依据权利要求5所述的高反射率光学膜片，其中，该第二微粒子的粒径介于1至100纳米之间。
8.依据权利要求5所述的高反射率光学膜片，其中，该基材包含复数个气孔，该第一微粒子容置于该气孔内，使该第一微粒子与气孔的孔壁之间形成有细微的间隙。
9.一种高反射率光学膜片制作方法，包含：
提供一基材，该基材为非结晶性高分子材料；
提供第一微粒子，该第一微粒子为结晶性高分子材料；
提供第二微粒子，该第二微粒子为无机材料；
混合上述基材、第一微粒子与第二微粒子，使成均匀状态的混合物；
以及
提供一适当的温度与压力使该混合物经由一成型方法而形成一高反射率光学膜片，且该第一微粒子与该基材之间形成有细微的间隙。
10.一种高反射率光学膜片制作方法，包含
提供一基材，该基材为结晶性高分子材料；
提供第一微粒子，该第一微粒子为结晶性高分子材料，且该第一微粒子的结晶速率大于该基材的结晶速率；
提供第二微粒子，该第二微粒子为无机材料；
混合上述基材、第一微粒子与第二微粒子，使成均匀状态的混合物；
以及
提供一适当的温度与压力使该混合物经由一成型方法而形成一高反射率光学膜片，且该第一微粒子与该基材之间形成有细微的间隙。
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