CN106908989A - 一种分层叠合反射膜及其制造方法 - Google Patents

一种分层叠合反射膜及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光学薄膜技术领域，具体涉及一种应用于液晶显示背光源系统的反射膜及其制造方法。为了解决现有光学反射膜辉度表现差、挺性差的问题，本发明提供一种分层叠合反射膜及其制造方法。所述反射膜为ABA三层共挤结构，所述B层具有若干个层状结构。所述A层包括基体树脂78％‑98.9％、无机微粒1％‑20％、和抗静电剂0.1％‑2％，所述B层包括基体树脂70％‑90％、不相容树脂5％‑20％、和白色无机填料5％‑10％，所述百分含量为重量百分含量。该分层叠合反射膜具有辉度表现佳，挺性良好的特点，并且，白色无机颜料含量低，降低了生产成本。

Description

一种分层叠合反射膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及光学薄膜技术领域，具体涉及一种应用于液晶显示背光源系统的高效反射膜及其制造方法。
背景技术
反射膜是LCD背光源模组构成材料的一部分，位于背光源模组的最底部，在导光板的下面，其作用是将透过导光板漏到下面的光线再反射回去，重新回到面板侧，达到减少光损失，增加光亮度的作用。
液晶显示技术(LCD)是目前应用最普遍的显示技术之一，并将在一段时期内占据着平板显示领域的主流技术地位。液晶分子本身并不发光，它显示图像或字符是它对背光源发出的光线进行调制的结果，背光源是决定液晶显示性能的重要组件，背光源的亮度直接决定了LCD表面的显示亮度。
液晶背光源体系主要由光源、导光板、各类光学膜片及结构件组成，其发展趋向于尺寸的多元化及轻便化，并对光源的利用效率追求极致，因而组成背光源模组的所有光学组件的性能指标都在不断攀升，以期最大化的利用每个组件的固有性能。
在液晶背光源体系的主要光学膜片包括反射膜、扩散膜和增亮膜中，反射膜的作用就是将光源发出的光线高效而尽量不损耗地反射至背光源的出光方向，从而降低光损耗，达到提高背光亮度，间接节能降耗的目的。
如何提高反射膜的光学性能，提高其反射率，使光源发出的光线能最大程度被利用而减少损耗，是该领域不断追求的重要课题。目前业界所使用的反射膜以聚对苯二甲酸乙二醇酯为主要原料，通过在树脂中添加10％-40％的白色无机颜料粒子如二氧化钛、硫酸钡、氧化锌、碳酸钙等，获得白色反射特性。进一步地，在聚酯基材中进行发泡产生微孔结构，可以适当提高反射率同时减少材质。但是，白色无机颜料粒子添加量需要达到较高水平才能获得优异的反射性能，一方面成本高，另一方面造成薄膜强度、挺性下降；微孔结构会进一步降低薄膜强度和挺性。
发明内容
为了解决现有光学反射膜辉度表现差、挺性差的问题，本发明提供一种分层叠合反射膜及其制造方法。该分层叠合反射膜具有辉度表现佳，挺性良好的特点，并且，白色无机颜料含量低，降低了生产成本。本发明提供的制备方法工艺简单，易于实现。
本发明提供一种分层叠合反射膜，所述反射膜为ABA三层共挤结构，所述B层具有若干个层状结构。
进一步的，在所述的分层叠合反射膜中，所述A层包括基体树脂78％-98.9％、无机微粒1％-20％、和抗静电剂0.1％-2％，所述B层包括基体树脂70％-90％、不相容树脂5％-20％、和白色无机填料5％-10％，所述百分含量为重量百分含量。
A层为表层。A层为反射膜提供需要的表面性能和特定的漫射能力。
B层为主体反射层，具有微孔和白色无机填料，并高度分层叠合，形成多层的微细层状结构，提供高效的反射性能。
所述反射膜总厚度为100-300μm。
所述反射膜中，2个A层(也称为辅层，或表层)的厚度占总厚度的5-15％，B层(也称为主体层，或芯层)的厚度占总厚度的85-95％。
进一步的，在所述的分层叠合反射膜中，所述B层包括基体树脂75％-80％、不相容树脂10％-15％、和白色无机填料5％-10％。
进一步的，所述基体树脂选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
进一步的，在所述的分层叠合反射膜中，所述A层中，所述无机微粒选自二氧化硅、硫酸钡、碳酸钙、或二氧化钛中的一种或两种以上的组合。
在A层中，所述无机微粒的粒径是0.1-10μm。
进一步的，在所述的分层叠合反射膜中，所述A层中，所述抗静电剂选自阳离子型抗静电剂(阳离子表面活性剂)、阴离子型抗静电剂(阴离子表面活性剂)、非离子型抗静电剂(非离子表面活性剂)、或两性离子表面活性剂中的一种或至少两种的组合。
所述抗静电剂优选阳离子抗静电剂。阳离子抗静电剂的抗静电效果好而且有利于无机微粒稳定分散。
进一步的，所述抗静电剂选自季铵盐型阳离子抗静电剂或甜菜碱衍生物抗静电剂。
进一步的，在所述的分层叠合反射膜中，所述B层中，所述不相容树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、环烯烃共聚物、聚苯乙烯、聚甲基苯乙烯、或聚甲基戊烯中的一种或至少两种的组合。
进一步的，所述不相容树脂优选聚甲基戊烯、环烯烃共聚物、或聚丙烯中的一种。并且，不相容树脂的玻璃化转变温度优选在80-180℃。
所述不相容树脂是指与基体树脂不相容的树脂。所述不相容树脂也称为不相容聚合物。
进一步的，在所述的分层叠合反射膜中，所述B层中，所述白色无机填料选自碳酸钙、碳酸钡、硫酸镁、硫酸钡、硫酸钙、氧化锌、氧化镁、二氧化钛、氧化铝、或二氧化硅中的一种或至少两种的组合物。
所述白色无机填料优选氧化锌、硫酸钡、碳酸钙、二氧化钛。
所述白色无机填料特别优选二氧化钛。
在B层中，所述白色无机填料的粒径是0.1-2μm。
进一步的，在所述的分层叠合反射膜中，所述B层中含有5-10％的二氧化钛白色无机填料。
进一步的，在所述的分层叠合反射膜中，所述B层具有26-212个层状结构。
进一步的，在所述的分层叠合反射膜中，所述B层具有210-212个层状结构。
上述反射膜利用熔体分叠技术制造。
本发明还提供一种制备所述的分层叠合反射膜的方法，A层和B层的原料分别混合均匀后分别进入主挤出机和辅挤出机熔融挤出，主挤出机挤出的B层熔体利用熔体分层叠合装置，将熔体逐步分层叠合为若干微细层状结构；具有若干微细层状结构的B层熔体在适配器中与A层熔体汇成ABA三层结构熔体后，经过流延铸片、纵向拉伸、横向拉伸，得到所述反射膜。
进一步的，在所述分层叠合反射膜的制备过程中，所述熔体分层叠合装置包括6-12个分叠器；所述B层熔体经过6-12个分叠器，所述B层具有26-212个层状结构。
进一步的，在所述分层叠合反射膜的制备过程中，所述熔体分层叠合装置包括10-12个分叠器；所述B层熔体经过10-12个分叠器，所述B层具有210-212个层状结构。
专利申请号为200610022348.6(公布号为CN1962235A，公布日为2007年5月16日)的中国专利公开了一种制备交替多层高分子复合材料的挤出口模，其中介绍了分叠器单元的结构及工作原理。本申请中，分叠器单元简称为分叠器，多个分叠器串接后的装置称为熔体分层叠合装置。
所述的熔体分层叠合装置位于B层熔体挤出机的出口和AB层汇合的熔体适配器之间，由多个分叠器串接组成。
所述分叠器的流道呈矩形，流道内有扭曲的挡板，在进口处可将熔体分流为左右两边，经过扭曲挡板的变流，左右两边的熔体展开呈现上下两层并在分叠器出口叠合，将原本单层的熔体分为上下两层。经过n个分叠器之后，熔体形成具有2n层微细层状结构的熔体。
本发明的有益效果在于：通过对反射膜的B层进行分层叠合，形成多层微细层状结构，大大提高了B层在膜平面上的紧致性，并在层间产生足够细密的空隙微孔，一方面提高了反射膜的机械性能和挺性，另一方面又大大提高了材料的反射能力，而且相应降低了白色无机填料的含量，降低了材料密度，大大节省了反射膜的成本，提高了产品的经济效益。本发明提供的制备方法工艺简单，易于实现。
附图说明
图1为本发明提供的分层叠合反射膜的结构示意图。
具体实施方式
为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点，下文将本发明的较佳的实施例，并配合图式做详细说明如下：
如图1所示，本发明提供一种分层叠合反射膜，该反射膜为ABA三层共挤结构，所述B层具有若干个层状结构。所述A层为表层，包括基体树脂、无机微粒3、和抗静电剂。所述B层为主体反射层，包括基体树脂、不相容树脂、和白色无机填料1。B层具有微孔结构2和白色无机填料1，并高度分层叠合，可形成多达千层的微细层状结构，提供高效的反射性能。
本发明通过公知的双向拉伸塑料薄膜制备技术制造反射膜：按配方供应的原料结晶干燥，混合均匀后分别进入主挤出机和辅挤出机熔融挤出，主挤出机的B层熔体经过分叠，与辅挤出机挤出的A层熔体在熔体适配器中汇流后进入模头流延铸片，再经过纵向拉伸和横向拉伸制得分层叠合反射膜。
为了评价反射膜的有益效果，测试反射膜自身的挺性，并将反射膜组装在背光源中后测试辉度表现，测试方法如下：
1、辉度表现
在32寸的侧入式背光模组中组装反射片+导光板+扩散片+2张增亮片+扩散片，进行辉度测试，使用的仪器为日本Topcon公司的BM-7A辉度计，自动测试平台是苏州弗士达科学仪器有限公司生产的FS-5500G型，测试时辉度计距被测背光500mm，测试视角为1°，背光正常点亮情况下测试距边1/10距离内的均匀的9点辉度的平均值，每次测试裁取3张膜片，以3张膜片测试的辉度平均值为依据。辉度表现取相对值，以对比例1中日本东丽公司的市售产品E6SR188的辉度表现为100来比较。
2、挺性
将实施例提供的分层叠合反射膜裁成50mm×400mm的长条状，将一端100mm压放在大理石平台桌面上，其余300mm伸出桌面，自然垂下，量测膜片另一端弯曲后的位置距离桌面边缘的水平距离，以此距离除以膜片原始伸出长度300mm，比值作为挺性的定量表征，数值越大表明膜片挺性越好。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，并验证其有益效果。为了便于进行比较，实施例中所述反射膜的厚度统一制作成188μm。
实施例1
本发明提供一种分层叠合反射膜，包括ABA三层结构，A层包括PET基体树脂97.7％，无机微粒二氧化硅2％，和季铵盐型阳离子抗静电剂0.3％，二氧化硅的粒径为3μm。B层包括PET基体树脂80％，不相容树脂聚甲基戊烯15％，和白色无机填料二氧化钛5％，二氧化钛粒径为0.3μm。B层配方的熔体经过6个分叠器单元，与A层配方熔体在适配器汇合进入模头流延铸片，再经过纵向和横向拉伸，制得反射膜，反射膜厚度控制在188μm，B层占总厚度的90％，两个A层共占10％。所述B层具有26个层状结构。
实施例2
如实施例1提供的分层叠合反射膜，其中，B层配方的熔体经过7个分叠器单元，与A层配方熔体在适配器汇合进入模头流延铸片，再经过纵向和横向拉伸制得反射膜，厚度控制在188μm，B层占总厚度的90％，两个A层共占10％。所述B层具有27个层状结构。
实施例3
如实施例1提供的分层叠合反射膜，其中，B层配方的熔体经过8个分叠器单元，与A层配方熔体在适配器汇合进入模头流延铸片，再经过纵向和横向拉伸制得反射膜，厚度控制在188μm，B层占总厚度的90％，两个A层共占10％。所述B层具有28个层状结构。
实施例4
如实施例1提供的分层叠合反射膜，其中，B层配方的熔体经过9个分叠器单元，与A层配方熔体在适配器汇合进入模头流延铸片，再经过纵向和横向拉伸制得反射膜，厚度控制在188μm，B层占总厚度的90％，两个A层共占10％。所述B层具有29个层状结构。
实施例5
如实施例1提供的分层叠合反射膜，其中，B层配方的熔体经过10个分叠器单元，与A层配方熔体在适配器汇合进入模头流延铸片，再经过纵向和横向拉伸制得反射膜，厚度控制在188μm，B层占总厚度的90％，两个A层共占10％。所述B层具有210个层状结构。
实施例6
如实施例1提供的分层叠合反射膜，其中，B层配方的熔体经过11个分叠器单元，与A层配方熔体在适配器汇合进入模头流延铸片，再经过纵向和横向拉伸制得反射膜，厚度控制在188μm，B层占总厚度的90％，两个A层共占10％。所述B层具有211个层状结构。所述不相容树脂为环烯烃共聚物。
实施例7
如实施例1提供的分层叠合反射膜，其中，B层配方的熔体经过12个分叠器单元，与A层配方熔体在适配器汇合进入模头流延铸片，再经过纵向和横向拉伸制得反射膜，厚度控制在188μm，B层占总厚度的90％，两个A层共占10％。所述B层具有212个层状结构。所述不相容树脂为聚丙烯。
实施例8
参照图1，一种分层叠合反射膜，包括ABA三层结构，A层包括PET基体树脂97.7％，无机微粒二氧化硅2％和季铵盐型阳离子抗静电剂0.3％，二氧化硅的粒径为3μm。B层包括PET基体树脂75％，不相容树脂聚甲基戊烯15％，和白色无机填料二氧化钛10％，二氧化钛粒径为0.3μm。B层配方的熔体经过10个分叠器单元，与A层配方熔体在适配器汇合进入模头流延铸片，再经过纵向和横向拉伸制得反射膜，厚度控制在188μm，B层占总厚度的90％，两个A层共占10％。所述B层具有210个层状结构。
实施例9
如实施例1提供的分层叠合反射膜，其中，所述A层包括PET基体树脂78％、无机微粒碳酸钙20％、和阳离子型抗静电剂2％，所述B层包括PET基体树脂70％、不相容树脂聚丁烯20％、和白色无机填料碳酸钙10％。在A层中，所述无机微粒的粒径是5-6μm。在B层中，所述白色无机填料的粒径是1μm。所述B层具有210个层状结构。B层占总厚度的95％，两个A层共占5％。
实施例10
如实施例1提供的分层叠合反射膜，其中，所述A层包括PET基体树脂98.9％、无机微粒硫酸钡1％、和阴离子型抗静电剂0.1％，所述B层包括PET基体树脂90％、不相容树脂聚乙烯5％、和白色无机填料硫酸钙5％。在A层中，所述无机微粒的粒径是8-10μm。在B层中，所述白色无机填料的粒径是1.5-2μm。所述B层具有211个层状结构。B层占总厚度的85％，两个A层共占15％。
实施例11
如实施例1提供的分层叠合反射膜，其中，所述A层包括PET基体树脂90％、无机微粒二氧化硅9％、和阳离子型抗静电剂1％，所述B层包括PET基体树脂80％、不相容树脂聚甲基戊烯12％、和白色无机填料二氧化钛8％。在A层中，所述无机微粒的粒径是0.1-1μm。在B层中，所述白色无机填料的粒径是0.1-1μm。所述B层具有26个层状结构。
实施例12
如实施例1提供的分层叠合反射膜，其中，所述A层包括PET基体树脂78％、无机微粒二氧化硅20％、和季铵盐型阳离子抗静电剂2％，所述B层包括PET基体树脂75％、不相容树脂聚丙烯15％、和白色无机填料氧化锌10％。在A层中，所述无机微粒的粒径是5-6μm。在B层中，所述白色无机填料的粒径是1μm。所述B层具有210个层状结构。
实施例13
如实施例1提供的分层叠合反射膜，其中，所述A层包括PET基体树脂98.9％、无机微粒二氧化硅1％、和季铵盐型阳离子抗静电剂0.1％，所述B层包括PET基体树脂80％、不相容树脂环烯烃共聚物10％、和白色无机填料硫酸钡10％。在A层中，所述无机微粒的粒径是8-10μm。在B层中，所述白色无机填料的粒径是1.5-2μm。所述B层具有211个层状结构。
实施例14
如实施例1提供的分层叠合反射膜，其中，所述A层包括PET基体树脂90％、无机微粒二氧化硅9％、和季铵盐型阳离子抗静电剂1％，所述B层包括PET基体树脂80％、不相容树脂聚甲基戊烯15％、和白色无机填料氧化锌5％。在A层中，所述无机微粒的粒径是0.1-1μm。在B层中，所述白色无机填料的粒径是0.1-1μm。所述B层具有212个层状结构。
对比例1
市售日本东丽公司的E6SR188反射膜
对比例2
提供一种普通反射膜，包括ABA三层结构，A层包括PET基体树脂97.7％，无机微粒二氧化硅2％和季铵盐型阳离子抗静电剂0.3％，二氧化硅的粒径为3μm。B层包括PET基体树脂80％，不相容树脂聚甲基戊烯15％和白色无机填料二氧化钛5％，二氧化钛粒径为0.3μm。B层配方的熔体没有经过分叠器单元，与A层配方熔体在适配器汇合进入模头流延铸片，再经过纵向和横向拉伸，制得反射膜，厚度控制在188μm，B层占总厚度的90％，两个A层共占10％。
对比例2提供的反射膜的A层和B层的配方与实施例1相同，不同之处在于，B层不具有多个层状结构。
对比例3
提供一种普通反射膜，包括ABA三层结构，A层包括PET基体树脂97.7％，无机微粒二氧化硅2％，和季铵盐型阳离子抗静电剂0.3％，二氧化硅的粒径为3μm。B层包括PET基体树脂75％，不相容树脂聚甲基戊烯15％和白色无机填料二氧化钛10％，二氧化钛粒径为0.3μm。B层配方的熔体没有经过分叠器单元，与A层配方熔体在适配器汇合进入模头流延铸片，再经过纵向和横向拉伸，制得反射膜，厚度控制在188μm，B层占总厚度的90％，两个A层共占10％。
对比例3提供的反射膜的A层和B层的配方与实施例8相同，不同之处在于，B层不具有多个层状结构。
对比例4
提供一种普通反射膜，包括ABA三层结构，A层包括PET基体树脂97.7％，无机微粒二氧化硅2％和季铵盐型阳离子抗静电剂0.3％，二氧化硅的粒径为3μm。B层包括PET基体树脂70％，不相容树脂聚甲基戊烯15％和白色无机填料二氧化钛15％，二氧化钛粒径为0.3μm。B层配方的熔体没有经过分叠器单元，与A层配方熔体在适配器汇合进入模头流延铸片，再经过纵向和横向拉伸，制得反射膜，厚度控制在188μm，B层占总厚度的90％，两个A层共占10％。
对比例5
一种分层叠合反射膜，包括ABA三层结构，A层包括PET基体树脂97.7％，无机微粒二氧化硅2％和季铵盐型阳离子抗静电剂0.3％，二氧化硅的粒径为3μm。B层包括PET基体树脂70％，不相容树脂聚甲基戊烯15％，和白色无机填料二氧化钛15％，二氧化钛粒径为0.3μm。B层配方的熔体经过10个分叠器单元，与A层配方熔体在适配器汇合进入模头流延铸片，再经过纵向和横向拉伸制得反射膜。由于成膜性不好，没有制得相应配方的反射膜。
表1本发明提供的分层叠合反射膜及对比例提供的反射膜的性能测试结果
由表1中的反射膜性能测试结果可以得出，本发明提供的分层叠合反射膜具有辉度表现佳，挺性良好的特点，并且，白色无机颜料含量低。特别的，实施例5-7和实施例12-14所得的反射膜的综合性能更好。其中，实施例5-7和实施例14提供的技术方案中的白色无机颜料含量低、辉度表现高、挺性好，为最优技术方案。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种分层叠合反射膜，其特征在于，所述反射膜为ABA三层共挤结构，所述B层具有若干个层状结构。
2.根据权利要求1所述的分层叠合反射膜，其特征在于，所述A层包括基体树脂78％-98.9％、无机微粒1％-20％、和抗静电剂0.1％-2％，所述B层包括基体树脂70％-90％、不相容树脂5％-20％、和白色无机填料5％-10％，所述百分含量为重量百分含量。
3.根据权利要求2所述的分层叠合反射膜，其特征在于，所述B层包括基体树脂75％-80％、不相容树脂10％-15％、和白色无机填料5％-10％。
4.根据权利要求2所述的分层叠合反射膜，其特征在于，所述A层中，所述无机微粒选自二氧化硅、硫酸钡、碳酸钙、或二氧化钛中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求2所述的分层叠合反射膜，其特征在于，所述A层中，所述抗静电剂选自阳离子型抗静电剂、阴离子型抗静电剂、非离子型抗静电剂、或两性离子表面活性剂中的一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求2所述的分层叠合反射膜，其特征在于，所述B层中，所述不相容树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、环烯烃共聚物、聚苯乙烯、聚甲基苯乙烯、或聚甲基戊烯中的一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求2所述的分层叠合反射膜，其特征在于，所述B层中，所述白色无机填料选自碳酸钙、碳酸钡、硫酸镁、硫酸钡、硫酸钙、氧化锌、氧化镁、二氧化钛、氧化铝、或二氧化硅中的一种或至少两种的组合物。
8.根据权利要求2所述的分层叠合反射膜，其特征在于，所述B层具有26-212个层状结构。
9.根据权利要求2所述的分层叠合反射膜，其特征在于，所述B层具有210-212个层状结构。
10.一种制备根据权利要求1所述的分层叠合反射膜的方法，其特征在于，所述A层和B层的原料分别混合均匀后分别进入主挤出机和辅挤出机熔融挤出，主挤出机挤出的B层熔体利用熔体分层叠合装置，将熔体逐步分层叠合为若干微细层状结构；具有若干微细层状结构的B层熔体在适配器中与A层熔体汇成ABA三层结构熔体后，经过流延铸片、纵向拉伸、横向拉伸，得到所述反射膜。
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