CN111571980B - 一种多层全反射膜及其制备方法、生产装置 - Google Patents

一种多层全反射膜及其制备方法、生产装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种多层全反射膜及其制备方法、生产装置，所述方法包括步骤：通过所述第一挤出主机和第二挤出主机对两种不同折射率的塑料颗粒原料熔融挤出处理后得到不同折射率的流体原料，所述流体原料经过多层分层器、整流器、叠层器、T带流延至冷却辊成膜，再经过双向拉伸机组的纵向和横向拉伸形成多层全反射膜。本发明提供的多层全反射膜的制造工艺成熟稳定，品质良率高、生产效率高、成本低廉，并且所述多层全反射膜可以达到≥98％的高反射率，与现有市场化白反射膜和银反射膜产品相比亮度提高可达10‑12％，从而减少背光模组的LED光源使用量或同量的LED光源大幅提高亮度。

Description

一种多层全反射膜及其制备方法、生产装置
技术领域
本发明涉及液晶显示器领域，尤其涉及一种多层全反射膜及其制备方法、生产装置。
背景技术
背光模组的功能主要是给液晶面板提供充足的亮度与分布均匀的光源。为了提高背光模组的亮度，当光线导入导光板之后，透过一设置在导光板与液晶面板间的光学薄膜，以提高整体液晶面板的光学表现。前述光学薄膜包含有反射膜、扩散膜、棱镜增亮膜，多层偏振光增亮膜以及偏光膜等。
有关各反射光学膜先前的制造技术可分为：白反射膜、镀银反射膜、多层反射膜；其中，白反射膜(如日本东丽、帝人以及国内长阳等)为PET或PC塑胶粒加入钛白粉(二氧化钛)经过熔融挤出双向拉伸制成，其优点在于产能高成本低，缺点是反射率低且抗压容易出现白点等功能缺陷；镀银反射膜(如日本丽光为代表的)为PET透明基材在磁控溅镀设备真空状态下，磁控溅镀或蒸发镀纯银靶材在透明PET基材上形成具有较高反射率性能的纳米银层，此类制造方法虽然能解决抗压易出现白点的功能缺陷，但制造成本较高，且由于银属导电金属物质，其不符合终端设备有抗静电测试性能要求，应用广泛性受限；以美国3M提出的多层漫反射膜其制备步骤大致包括：(1)提供一基材；(2)采用高低折射率交替涂布于一基材面，(3)重复采用高低折射率交替几百层涂布于基材面形成连续反射作用。其多层漫反射膜虽能有效解决前两者制造方法中的抗压易出现白点和终端设备对于抗静电测试性能的要求，但多层涂布制造工艺存在复杂性较大，成本较高等缺点，导致不利于广泛应用性。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多层全反射膜及其制备方法、生产装置，旨在解决现有反射光学膜生产成本高、性能不足以及制备工艺复杂的问题。
本发明的技术方案如下：
一种多层全反射膜生产装置，其中，包括用于将两种不同折射率的塑胶颗粒原料分别进行熔融并挤出流体原料的第一挤出主机和第二挤出主机，与所述第一挤出主机和所述第二挤出主机连接的多层分层器，与所述多层分层器连接的整流道，与所述整流道连接的叠层器，与所述叠层器连接的T带，位于所述T带下方的冷却辊，以及与所述冷却辊并排设置并位于下一工位的双向拉伸机组。
所述的多层全反射膜生产装置，其中，所述多层分层器用于将所述第一挤出主机和所述第二挤出主机挤出的流体原料进行分流并形成交替熔融流体。
所述的多层全反射膜生产装置，其中，所述多层分层器为公母凹凸合模结构，所述公母凹凸合模结构合模后可形成200-500层的交替熔融流道。
所述的多层全反射膜生产装置，其中，所述两种不同折射率的塑胶颗粒原料为PET/PCTG、PBT/PEN、PET/LCP、PET/PMMA或PEN/PMMA中的任意一种匹配使用。
基于所述多层全反射膜生产装置的多层全反射膜的制备方法，其中，包括步骤：
将两种不同折射率的塑料颗粒原料分别加入到第一挤出主机和第二挤出主机中，经熔融挤出处理后得到不同折射率的流体原料；
所述不同折射率的流体原料经过多层分层器和整流道形成A/B/A/B……B/A型交替流体，其中A为低折射率流体原料，B为高折射率流体原料；
所述交替流体经过所述叠层器处理后，形成由多层所述交替流体堆叠的复合交替流体；
所述复合交替流体经过所述T带流延至冷却辊形成复合交替膜层；
所述复合交替膜层经过双向拉伸机组在纵向和横向的拉伸后，制得所述多层全反射膜。
所述多层全反射膜的制备方法，其中，通过选择不同MI值的塑料颗粒原料；和/或设计不同层数的多层分层器；和/或设计不同比例的叠层器；和/或对双向拉伸机组在纵向和横向的拉伸倍率进行设定来调整制得的多层全反射膜的性能。
所述多层全反射膜的制备方法，其中，所述多层全反射膜的膜层数为650-1000层。
所述多层全反射膜的制备方法，其中，所述多层全反射膜的厚度为38-100微米。
所述多层全反射膜的制备方法，其中，所述双向拉伸机组在纵向和横向的拉伸倍率均为3-5倍率。
一种多层全反射膜，其中，所述多层全反射膜采用本发明所述多层全反射膜的制备方法制得。
有益效果：本发明提出的多层全反射膜的制备方法，通过所述第一挤出主机和第二挤出主机对两种不同折射率的塑料颗粒原料熔融挤出处理后得到不同折射率的流体原料，所述流体原料经过多层分层器、整流器、叠层器、T带流延至冷却辊成膜，再经过双向拉伸机组的纵向(MDO)和横向(TDO)拉伸形成更薄可控的、高低折射率薄膜交替的多层全反射膜产品。本发明提供的多层全反射膜的制造工艺成熟稳定，品质良率高、生产效率高、成本低廉，并可大幅提高背光模组的各项性能要求和高反射率(亮度)的性能满足。本发明制备的多层全反射膜可以达到≥98％的高反射率，与现有市场化白反射膜和银反射膜产品相比亮度提高可达10-12％，从而减少背光模组的LED光源使用量或同量的LED光源大幅提高亮度，为降低终端产品应用成本或延长电池待机时长提供更节能方案措施。
附图说明
图1为本发明所提供的一种多层全反射膜生产装置中多层分层器、整流器、叠层器与T带的组装结构示意图。
图2为本发明所提供的一种多层全反射膜的制备方法较佳实施例的流程图。
图3为本发明制备的多层全反射膜的结构示意图。
图4为本发明提供的多层全反射膜的应用示意图。
具体实施方式
本发明提供一种多层全反射膜及其制备方法、生产装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1所示，本发明提供了一种多层全反射膜生产装置，如图所示，其包括用于将两种不同折射率的塑胶颗粒原料分别进行熔融并挤出流体原料的第一挤出主机和第二挤出主机，与所述第一挤出主机和所述第二挤出主机连接的多层分层器10，与所述多层分层器10连接的整流道20，与所述整流道20连接的叠层器30，与所述叠层器30连接的T带40，位于所述T带40下方的冷却辊，以及与所述冷却辊并排设置并位于下一工位的双向拉伸机组。
基于所述多层全反射膜生产装置，本发明还提供了一种多层全反射膜的制备方法，如图2所示，其包括步骤：
S10、将两种不同折射率的塑料颗粒原料分别加入到第一挤出主机和第二挤出主机中，经熔融挤出处理后得到不同折射率的流体原料；
S20、所述不同折射率的流体原料经过多层分层器和整流道形成A/B/A/B……B/A型交替流体，其中A为低折射率流体原料，B为高折射率流体原料；
S30、所述交替流体经过所述叠层器处理后，形成由多层所述交替流体堆叠的复合交替流体；
S40、所述复合交替流体经过所述T带流延至冷却辊形成复合交替膜层；
S50、所述复合交替膜层经过双向拉伸机组在纵向和横向的拉伸后，制得所述多层全反射膜。
本实施例通过所述第一挤出主机和第二挤出主机对两种不同折射率的塑料颗粒原料熔融挤出处理后得到两种不同折射率的流体原料，所述流体原料经过所述多层分层器和整流道后形成A/B/A/B……B/A型交替流体，其中A为低折射率流体原料，B为高折射率流体原料；所述交替流体经过所述叠层器处理后，形成由多层所述交替流体堆叠的复合交替流体，所述复合交替流体经过所述T带流延至冷却辊形成复合交替膜层，所述复合交替膜层经过双向拉伸机组在横向和纵向的拉伸后形成更薄可控的，由高低折射率膜层交替形成的多层全反射膜。本实施例中，所述多层分层器、整流器、叠层器和T带均设计为加热恒定系统，以确保流体原料的流动性优良。本实施例提供的多层全反射膜的制造工艺成熟稳定，品质良率高、生产效率高、成本低廉，并可大幅提高背光模组的各项性能要求和高反射率(亮度)的性能满足。使用本发明的多层全反射膜可以达到≥98％的高反射率，与现有市场化白反射膜和银反射膜产品相比亮度提高可达10-12％，从而减少背光模组的LED光源使用量或同量的LED光源大幅提高亮度，为降低终端产品应用成本或延长电池待机时长提供更节能方案措施。
在本实施例中，所述多层分层器10用于将所述第一挤出主机和所述第二挤出主机挤出的流体原料进行分流并形成A/B/A/B……B/A型交替流体，其中A为低折射率流体原料，B为高折射率流体原料。具体来讲，所述多层分层器10为公母凹凸合模结构，单面可设计100-250层分流道设计，所述公母凹凸合模结构合模后可形成200-500层的交替流道。从所述第一挤出主机和所述第二挤出主机挤出的所述两种不同折射率的流体原料经过所述多层分层器中的交替流道后可形成两种不同折射率交替分布的流体原料，即所述交替流体。
在本实施例中，所述多层分层器10中交替熔融流道的层数设计直接影响最终制备的多层全反射膜的亮度，过多或过少层数的设计均匀大幅降低多层全反射膜的亮度。本实施例通过实验得出，当所述多层分层器30中交替流道的层数为200-500层时，最终制得所述多层全反射膜的亮度较佳。更优选的，所述多层分层器10中交替流道的层数为300-350层；所述交替流道的间距为0.1-3mm。
在一些实施方式中，所述两种不同折射率的塑胶颗粒原料为PET/PCTG、PBT/PEN、PET/LCP、PET/PMMA、PEN/PMMA等中的任意一种匹配使用，其中，PET为聚对苯二甲酸类塑料，PCTG为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯，PBT为聚对苯二甲酸四次甲基酯，PEN为聚萘二甲酸乙二醇酯，LCP为液晶聚合物。作为举例，当选择PET/PCTG作为原料时，则将PET放入所述第一挤出主机中，将PCTG放入所述第二挤出主机中，此时所述第一挤出主机和所述第二挤出主机通过加热各自料管分别对所述PET和所述PCTG进行熔融，然后通过各自螺杆将熔融的PET/PCTG分别挤出，得到PET流体原料和PCTG流体原料，所述PET流体原料和PCTG流体原料经过所述多层分层器中的交替流道形成两种不同折射率交替分布的交替流体。
在本实施例中，所述两种不同折射率的塑胶颗粒原料应用要匹配MI值并充分干燥于100ppm以下，调整相近的MI值使的塑胶颗粒原料匹配应用。MI简称「熔融指数」(MeltIndex)，是一种表示塑胶材料加工时流动性的数值，由美国量测标准协会(ASTM)根据美国杜邦公司(Du Pont)惯用鉴定塑胶特性的方法制定而成，测试方法是使塑胶粒在一定时间(10分钟)内，一定温度及压力(各种材料标准不同)下，融化成塑胶流体，通过一直径2.1mm圆管所流出之克数；MI值越大，表示塑胶材料的加工流动性越佳，反之则越差。实验发现，不同塑胶颗粒原料的MI值差异较大，若所述塑胶颗粒原料的MI值超过所述第一挤出主机或第二挤出主机的压力调整范围，则会产生漏光现象，从而导致反射率不足的问题出现，影响最终多层全反射膜的性能。因此，通过选择不同MI值的塑料颗粒原料，可调整制得的多层全反射膜的性能。
在一些实施方式中，所述多层分层器10、整流道20依次连接，所述两种不同折射率的流体原料经过多层分层器和整流道形成交替流体。本实施例中，所述多层分层器10和整流道20，其使用设计目的是将两种不同折射率的流体原料做有效交叉分层和整合；所述多层分层器和整流道均设计为加热恒定系统，以确保流体原料的流动性优良。所述整流道为将从所述多层分层器流出的交替流体统一均衡调整成膜厚度，以更加充分提升成膜拉伸品质稳定性。
在一些实施方式中，所述叠层器30用于将若干层所述交替流体进行堆叠形成复合交替流体，所述叠层器30的比例设计也将直接影响反射率高低表现，不合理的叠层设计(比如：均衡层距或厚薄凌乱层距)反射率均会大幅降低。在实验中得出，层距由疏致密排列为反射率最佳设计方式，所述叠层器可根据产品要求设计为20-80％不等比列分割叠层。
在一些实施方式中，所述复合交替流体经过所述T带(流延涂布头)流延至冷却辊形成复合交替膜层，所述T带可将多层分层器、叠层器流延成膜后统一均衡调整成膜厚度，以保证成膜拉伸品质稳定性。所述复合交替膜层的层数设计会直接影响其反射率高低，过低层数的设计(譬如500层)会导致多层全反射膜的反射率大幅降低。在实验中得出，当所述复合交替膜层为650-1000层时，所述多层全发射膜的为反射率最佳。
在一些实施方式中，所述复合交替膜层经过双向拉伸机组在纵向和横向的拉伸后，制得所述多层全反射膜，如图3所示。所述双向拉伸机组市场公开有售，于此不做详细阐述。实验发现，在多层全反射膜的生产制程中，所述复合交替膜层在纵向(MDO)与横向(TDO)的拉伸倍率是影响多层全反射膜的关键技术之一，过少的拉伸倍率(如小于3)和过大拉伸倍率(大于5)均会导致最终所述多层全反射膜显现不出全反射效果；实验中得出，当拉伸倍率在3-5之间，所述纵向(MDO)与横向(TDO)拉伸倍率差不超过1.5倍率时，最终制得的所述多层全反射膜反射效果最佳。
在一些实施方式中，多层分层器层数设计、叠层器的比例设计与所述双向拉伸机在纵向(MDO)和横向(TDO)的拉伸倍率可相互依赖调整，以求得最适合场景应用厚度的多层全反射膜。在多层分层器层数和叠层器层数设计偏多时，纵向(MDO)和横向(TDO)拉伸倍率可适当加大而降低多层全反射膜最终成膜厚度。反之，当多层分层器层数和叠层器层数设计偏少时，纵向(MDO)和横向(TDO)拉伸倍率则偏小以保证层距要求，此时成膜厚度则会稍许偏厚才能达到理想全反射效果。
在一些实施方式中，所述多层全反射膜的厚度为38-100微米。
在一些实施方式中，还提供一种多层全反射膜，所述多层全反射膜采用本发明所述多层全反射膜的制备方法制得。
进一步地，如图4所示，本发明提供的多层全反射膜可独立应用，所述多层全反射膜贴附于导光板底层，所述导光板的上方依次设置有扩散膜、下棱镜增亮膜、上增量膜以及液晶面板玻璃，所述导光板的侧面设置有LED光源。
本发明完整提供所述多层全反射膜的制造方法，并可替代及优化背光模组的镀银反射膜、拉伸白反射膜等应用。与背光模组使用的反射膜相比，本发明更能减少传统反射膜制作工艺和步骤的复杂性，也更加有效提高反射率及光学亮度度，不含重金属从而能大幅降低成本并且能提升产品亮度，色温，节能和环保等应用效果品质。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于多层全反射膜生产装置的多层全反射膜的制备方法，其特征在于，所述多层全反射膜生产装置包括用于将两种不同折射率的塑胶颗粒原料分别进行熔融并挤出流体原料的第一挤出主机和第二挤出主机，与所述第一挤出主机和所述第二挤出主机连接的多层分层器，与所述多层分层器连接的整流道，与所述整流道连接的叠层器，与所述叠层器连接的T带，位于所述T带下方的冷却辊，以及与所述冷却辊并排设置并位于下一工位的双向拉伸机组；所述多层分层器、所述整流道、所述叠层器以及所述T带均设计为加热恒定系统，所述多层分层器为公母凹凸合模结构，单面可计100-250层分流道设计，所述公母凹凸合模结构合模后形成200-500层的交替流道；所述叠层器为20-80％不等比列分割叠层，其层距由疏致密排列；所述制备方法包括步骤：
将两种不同折射率的塑料颗粒原料分别加入到第一挤出主机和第二挤出主机中，经熔融挤出处理后得到不同折射率的流体原料，所述塑胶颗粒原料的MI值不超过所述第一挤出主机或第二挤出主机的压力调整范围；
所述不同折射率的流体原料经过多层分层器和整流道形成A/B/A/B……B/A型交替流体，其中A为低折射率流体原料，B为高折射率流体原料；
所述交替流体经过所述叠层器处理后，形成由多层所述交替流体堆叠的复合交替流体；
所述复合交替流体经过所述T带流延至冷却辊形成复合交替膜层，所述多层全反射膜的膜层数为650-1000层；
所述复合交替膜层经过双向拉伸机组在纵向和横向的拉伸后，制得所述多层全反射膜，所述双向拉伸机组在横向和纵向的拉伸倍率均为3-5倍率，所述纵向拉伸与横向拉伸倍率差不超过1.5倍率；所述多层全反射膜的厚度为38-100微米。
2.根据权利要求1所述多层全反射膜的制备方法，其特征在于，通过选择不同MI值的塑料颗粒原料；和/或设计不同层数的多层分层器；和/或设计不同比例的叠层器；和/或对双向拉伸机组在横向和纵向的拉伸倍率进行设定来调整制得的多层全反射膜的性能。
3.根据权利要求1所述多层全反射膜的制备方法，其特征在于，所述两种不同折射率的塑胶颗粒原料为PET/PCTG、PBT/PEN、PET/LCP、PET/PMMA、PEN/PMMA中的任意一种匹配使用。
4.一种多层全反射膜，其特征在于，所述多层全反射膜采用权利要求1-3任一所述多层全反射膜的制备方法制得。
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