CN201335892Y - 可调整反射波段的多层光学膜片 - Google Patents

Abstract

一种可调整反射波段的多层光学膜片，其由数层彩虹基膜层层叠置结合而成，所述彩虹基膜由至少10层以上的至少两种热塑性树脂基层所相互叠置形成。藉由该多层式组合可针对欲反射波段进行调整，以利于使用在各种反射设备及系统中。

Description

可调整反射波段的多层光学膜片

技术领域：

本实用新型涉及一种由多层彩虹膜片所合成的高反射率光学膜片，主要是由数层彩虹膜片加以组合而成，其可利用彩虹膜片的组合型式及数量来选择制造出各种不同光波波段的光学膜片，例如白光、红光、紫光及青色光等等，可用来反射各式光源。

背景技术：

现今所使用的反光膜片，大多是使用经真空沉积(vacuum deposition)加工而成的塑料膜，其是以具有适当厚度的聚酯或其它相类似材料所形成的塑料薄膜，再经由蒸镀(evoaporation)或溅镀(sputtering)等方式，将金属物质(例如铝、铜或银)薄层覆盖于该塑料薄膜之上，该经过真空沉积加工而镀有金属的塑料薄膜，可用以反射部份的可见光与红外光，但其反射率因加工方式的不同而存在有各不相同的限制，欲制成高反射率的薄膜需进行多次沉积制程，相对花费了较长的时间及较高的成本；此外，此种真空沉积所形成的金属薄膜在曝晒于阳光、湿气或光源下其反射率将会因沉积的金属层逐渐氧化而日益降低，又或有因为金属薄层与塑料薄膜相脱离而使其效率降低者。再者，该真空沉积所形成的金属薄膜，无法选择欲反射光线的波段，因此，当使用于对可见光的反射时，也同时将热线(红外线)反射，造成所利用的反射系统或设备的热负荷增加，相对影响反射系统或设备的反射效能，因此，为提高反射系统或设备的效能，设计出一种可调整反射波长的反射片以供使用，即有其需求性。

为解决上述问题，彩虹反射膜的产生其是由数个且平行的透明热塑性树脂材料层所构成，其中接触的各相邻层分别为不同的树脂材料，使相邻层间具有至少0.03的折射率差值，较佳的为0.06以上。并且，该膜包含至少10层、通常35层，较佳的，约70层。

形成该彩虹反射膜的个别热塑性树脂材料层(以下称个别层)，其厚度通常约在30至500奈米之间，较佳的约在50至400奈米的范围内，其可促成由许多接口所反射的各光波间，产生相长干涉(constructive interference)的现象。依上述照个别层的厚度与聚合物的折射率而定，该彩虹反射膜可反射一主波长带(dominant wavelength)而使其余光线透射。此被反射的主波长带是由一对上述的个别层的光学厚度和所决定。

反射率与颜色强度决定于折射率的差值、各层光学厚度的比例、层的数目及厚度的均一性等因素。若相邻个别层的折射率相同，因此，不会有来自层与层之间的接口反射，亦不会产生相长的干涉，此时，彩虹反射膜就无法显现颜色。反之，若于彩虹反射膜中，相互迭触的相邻层间的折射率相差至少0.03，或较佳的至少0.06或更大，对于一级反射，当个别层的光学厚度相等时，其反射比将达最高；不过在两光学厚度的比例落于5∶95与95∶5之间时，亦可达到相当高的反射比。在此比例时，即使运用少达10层的个别层来形成亦可得到明晰的颜色反射。不过，对于最大反射率和颜色强度而言，构成该彩虹反射膜的个别层的层数，宜具有介于35与1000之间或更多。而高颜色强度是与相当窄且在其诸峰具有高反射比的反射带相关联。

上述的多层式彩虹反射膜的制备方法，可由冷却轮浇铸技术(cast film)予以制造，其中是使用惯用的单歧管平膜片模头进给阻挡器(feedblock)制造，其中可从两台或更多挤压机分别收集熔融体且将此等排列成合意的层形式。进给阻挡器在例如美国专利第3,565,985和3,773,882号中有述及。非常薄的多层流会流过单歧管平膜片模头(T-Die)，于该处各个别层同时展布到模头宽度且薄化到最后模头的出口厚度。层的数目及彼等的厚度分布可经由插置不同的进给阻挡模块予以改变。通常，在该反射膜的每一侧上的最外层或多层，比其它个别层更厚。

此外，在日本特开平9-300540号发明案中，亦揭示使用聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate)、聚对苯二甲酸丁二醇酯弹性体，以及线状低密度聚乙烯(1inear low density polyethylene简称LLDPE)等聚合物的混合体与丙烯酸聚合物做为相邻层的原料，以改善个别层间容易剥离的现象，进而加强膜体强韧特性的彩虹反射膜。

前述的彩虹反射膜虽然拥有主波段高反射率、无金属沉积制程、层间附着力高与膜体强韧等优点，但其反射主波段窄无法反射宽波段的波长，且反射波段选择不易亦为其缺点；因此，仍需再改良上述的彩虹反射膜，以符合各反射系统或设备的使用。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，提供一种可调整反射波段的多层光学膜片，利用三原色加法混色原理(additive colors)所组成的光学反射膜片，其膜片具拥有主波带反射率高、无金属沉积制程、层间附着力高、膜片强韧及反射主波带宽等优点。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种可调整反射波段的多层光学膜片，其由数层彩虹基膜层层叠置结合而成，其特点是：所述彩虹基膜由至少10层以上的至少两种热塑性树脂薄膜型基层所相互叠置形成。

本实用新型可调整波段光学反射膜片实质上可被运用于各类反射系统与设备，例如：反射灯罩、反光饰条、反光板及液晶显示器的背光模块等，而其主要包含一或数个红色反射片、一或数个绿色反射片、一或数个蓝色反射片及一或数层的接着层。于此，红色反射片定义为反射主波带尖峰介于630至780奈米范围、主波带带宽范围介于100至400奈米之间的彩虹反射片；绿色反射片定义为反射主波带尖峰介于490至630奈米范围、主波带带宽范围介于100至400奈米之间之彩虹反射片；蓝色反射片定义为反射主波带尖峰介于380至490奈米范围、主波带带宽范围介于100至400奈米之间的彩虹反射片。

本实用新型的光学反射膜片参考美国专利第3,801,429与本案申请人先前所申请的日本特开平9-300540号发明案所揭示的三种颜色彩虹反射膜为彩虹基膜，并由数层彩虹基膜叠置而组成；又，该彩虹基膜包括数片薄膜型第一基层，以及间隔地位在两两相邻第一基层间的数片薄膜型第二基层，为了具备较佳的反射效果，该第一及第二基层的层数总和为20～500层，较佳为70～500层，且每一薄膜型基层的厚度皆在50奈米至1000奈米范围内。

又本实用新型的第一基层占基膜单元总重量的30～50重量％，其系为丙烯酸系(acryl)树脂制成，具体例如：丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、丙烯酸乙酯(ethyl acrylate)、丙烯酸丁酯(butyl acrylate)、甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)、甲基丙烯酸乙酯(ethyl methacrylate)、甲基丙烯酸丁酯(butyl methacrylate)等等较低分子量的丙烯酸系单体的聚合物，或者以该等单体为主成份，并与其它可共聚合单体混合而成的聚合物。

本实用新型的第二基层占基膜单元总重量的50～70重量％，由聚对苯二甲酸丁醇酯(polybutylene terephthalate、PBT，以下简称A成份)和/或其共聚物(例如聚对苯二甲酸丁二醇酯弹性体，以下简称B成份)，以及线状低密度聚乙烯(LLDPE，以下简称C成份)等聚合物混合而成。在本实用新型中，A成份可由1，4丁二醇(1，4-butanediol)与对苯二甲酸(terephthalic acid)，或者与对苯二甲酸二甲酯(dimethyl terephthalate)之触媒性缩聚反应所得的聚合物，即B成份只要是聚对苯二甲酸丁二醇酯，且具有弹性的聚合物，即可达到本实用新型的目的。此外，本实用新型的B成份亦可采用聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚乙二醇(polyethy lene glycol)的聚合物，较佳是嵌段共聚物(block copolymer)，本实用新型的C成份可为市售的线状低密度聚乙稀，上述聚乙烯的比重为0.85～0.93g/cm³，熔融指数(melt index，简称MI)为1～50。

于此，定义”聚合物”应解读为包括聚合物、共聚物(例如使用两种或以上不同单体形成的聚合物)、寡聚物及其组合，亦包括嵌段共聚物及无规共聚物。

本实用新型的第二基层中该A成份的使用量为80～95重量％，较佳为85～93重量％，而B成份的使用量为3～15重量％，较佳为5～10重量％，C成份的使用量为0.5～5重量％，较佳为1.0～4重量％，前述成分依特定比例熔融混合后，即可制成本实用新型所需的第二基层。

本实用新型的基膜制造时，是分别将形成第一基层及第二基层的材料加入两台押出机，以形成各别的树脂熔融体，然后以冷却轮铸造法让即将形成薄膜的树脂流动体往单歧流管平膜片模具流动，上述树脂流动体会受到模具的作用而被扩张，最终被薄化成模具出口的厚度，而各相隔堆栈的第一及第二基膜的厚度，可以藉由进给阻挡模块的调整来改变，在制造时介于中间的第一及第二基层的厚度相对较薄，但最外层的两层基层的厚度相对较厚。

又本实用新型为了得到具有高反射率的薄膜型彩虹基膜，该第一基层的折射率与合成的第二基层的折射率相差0.03～0.17，较佳是介于0.06～0.17。为了达到以上的目的，本实用新型的第一基层可使用折射率较低(例如n＝1.49)的聚甲基丙烯酸甲酯(poly methylmethacrylate，简称PMMA)，而第二基层可使用85～93重量％且黏度为1.0Pa.a的聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate，简称PBT)、5～10重量％由PBT及聚乙二醇聚合的共聚物(coPBT)，以及1～4重量％的密度为0.92、熔融指数为2的聚乙烯；且该第二基层(即高折射率树脂，例如折射率为1.52～1.66)与第一基层(即低折射率树脂)的比率为2∶1，经由进给阻挡器以交互积叠的方式堆栈140层，藉此材料及各层厚度的控制，可以制得具有高反射率的彩虹基膜；并且，此彩虹基膜可经由单轴向或双轴向的定向(oriented)制程，增加其强度及使晶体定向，如技术中已知的，因饱和性聚酯类如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯、polyethyleneterephthalate)、PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯、polytrimethyleneterephthalate)、PBT及PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯、polyethylene naphthalate)等聚合物经定向制程后其折射率增加的效果，并且，PMMA折射率在定向制程后没有明显变化，故将彩虹反射膜定向拉伸可得到造成第一基层与第二基层的折射率差值变大，进而获得更高的反射率。

在本实用新型中，为了将数个彩虹反射膜(及彩虹基膜)组合在一起，达到可调反射波段的效果，使用三种不同制程将各反射膜结合；其一，使用反射红光、绿光及蓝光三种不同的进给阻挡器组合，以产生至少两种不同厚度的基层，于此，会因应不同反射主波带而更换不同的进给阻挡器组合。其二，将红光、绿光及蓝光反射片组合利用成卷式(rollto roll)涂布法(coating)将其结合。

上述红光、绿光及蓝光反射片的组合变化方式，是利用加法混色原理予以搭配，依照此理论，三原色反射片可搭配出各式颜色例如：红色反射片、绿色反射片及蓝色反射片的组合可反射白色光；红色反射片与绿色反射片组合可反射黄色光；绿色反射片与蓝色反射片组合可反射青色光等；其示意图如图1所示。

附图说明：

图1是加法混色原理的关系示意图。

图2是本实用新型单一彩虹基膜的结构示意图。

图3是本实用新型由两层彩虹基膜所组合成的多层光学膜片结构示意图。

图4是本实用新型由三层彩虹基膜所组合成的多层光学膜片结构示意图。

图5是以光谱仪分别检测两种单层彩虹基膜及组合两种基膜后的光学膜片的反射率。

图6是以光谱仪分别检测三种单层彩虹基膜及组合三种基膜后的光学膜片的反射率。

标号说明：

1彩虹基膜                       111、112基层

113、114外层                    115黏着层

2、3光学膜片

具体实施方式：

有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

参阅图2至图4，本实用新型的多层光学膜片2或3，是由多层薄膜型的彩虹基膜1所叠置形成，其中图2所示的是单一彩虹基膜1的可行实施例，本实施例的彩虹基膜1(即上述的彩虹反射膜)，包含：数个交相间隔叠置的薄膜型第一基层111及第二层112所形成，即数个第一基层111与第二基层112交互相邻堆栈而成，上述第一及第二基层111、112的层数总合为20～140层，在此彩虹基膜1中的上下最外层113、114的厚度大于位在中间的各第一基层111及第二基层112。

图3为本实用新型以二彩虹基膜1组合成的第一种多层光学膜片2的可行实施例，包含两片彩虹基膜1，于两彩虹基膜中间可利用一黏着层115加以黏着结合，亦可在层间来凝结状态即加以贴合加压，使该层间形成表面融合。

为了制造如图3所示的多层光学膜片2，采用聚甲基丙烯酸甲酯(简称PMMA树脂)、黏度为1Pa.a的聚对苯二甲酸丁二醇酯，以及密度0.92、熔融流动指数2的聚乙二醇为原料，即在本实施中采用PMMA树脂(丙烯酸系树脂)来制作第一基层111，而以PBT树脂、coPBT树脂(聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚乙二醇共聚物)，以及聚乙烯来调配形成第二基层112，此调配后的树脂中含有90％(重量)的PBT树脂、7％(重量)的coPBT树脂，以及3％(重量)的密度为0.92、熔融指数为2的线状低密度聚乙烯(简称LLDPE)；又，第一及第二基层111、112的折射率差为0.06。将该等原料分别储存在两台温度分别高低不同的干燥机中，再分别送到两台不同押出量及工作温度的押出机，例如：其中用来押出第二基层112(即由PBT、coPBT及LLDPE混合而成的树脂)的押出机的工作温度可设为240℃～260℃，押出量设为150～200kg/hr，而用来押送第一基层111(即PMMA树脂)的押出机，其工作温度可设为230℃～250℃，押出量设为120～150kg/hr。经前述押出机押出的熔融树脂将传送到一包含二个进给阻挡器组合的系统，经此系统的控制将树脂分成约240层，其中一半数量的第一与第二基层厚度约为另一半数量的第一与第二基层厚度的2倍；经过进给阻挡器组合之后，以PBT、coPBT及LLDPE混合树脂加入一各一半量基层之上最外基层113及下最外基层114，其上并加上黏着层115。然后经由单歧流管平膜片模具押至到温度为30～40℃的高温定型铸片轮，再经由常温定型滚轮组来精确控制膜片厚度及宽度，之后将具有均匀厚度的膜片传送到工作温度150℃～220℃的双轴延伸机，藉该双轴延伸机的拉引，将膜片的纵向(MDO)拉伸至2.5～4.5倍，横向(TDO)亦拉伸至2.5～4.5倍，即由上述两各半基层组合构成两彩虹基层，并进而可制得总膜厚约65μm的多层光学膜片2。最后，利用日立双光束分光光谱仪(U-4100)检测该多层光学膜片2的反射率分布，由图5可见，组合后的多层光学膜片2拥有各彩虹基膜1的加成反射区间。

请参见图4所示，使用与前一实施例相同的原料比例，并将该等原料分别储存在两台温度分别高低不同的干燥机中，再分别送到两台不同押出量及工作温度的押出机，例如：其中用来押出第二基层112(即由PBT、coPBT及LLDPE混合而成之树脂)的押出机的工作温度设为240℃～260℃，押出量设为100～150kg/hr，而用来押送第一基层111(即PMMA树脂)的押出机，其工作温度设为230℃～250℃，押出量设为80～100kg/hr。经前述押出机押出的熔融树脂将传送到进给阻挡器系统，经此系统的控制将树脂分成约140层，并以PBT、coPBT及LLDPE混合树脂加入生成上最外层113及下最外层114及黏着层115。然后经由单歧流管平膜片模具押至到温度为30～40℃的高温定型铸片轮，再经由常温定型滚轮组来精确控制膜片厚度及宽度，之后将具有均匀厚度的膜片传送到工作温度为150℃～200℃的双轴延伸机，藉该双轴延伸机的拉引，将膜片的纵向(MDO)拉伸至2.5～4.5倍，而横向(TDO)拉伸至2.5～4.5倍，即可制得膜厚约25μm的红光彩虹基膜。并依照此相同的制程设备与工作温度，由不同押出机押出量制得膜厚分别约18μm与16μm的绿色及蓝色彩虹基膜；然后，将此三种彩虹基膜经由成卷挤压式涂布机(die coating)，将丙烯酸系黏着剂与甲苯1∶1混合，并储于胶槽中，之后利用计量式帮浦抽至狭缝式模具，并将黏着剂均匀涂布于基膜上，然后，将另外两种基膜黏着于已涂布的基膜上，经由烘箱干燥即可制成总层数约428层、厚度约为70μm并且由红、绿、蓝三色所组成的多层光学膜片3。最后，利用日立双光束分光光谱仪(U-4100)检测该多层光学膜片3的反射率分布，得到图6，由图6可见，组合后的多层光学膜片3拥有各彩虹基膜1的加成反射区间。

因此，由上揭两实施例可以获得证实，将两种或三种以上的彩虹基膜1(彩虹反射膜)予以组合在一起，确实可以达到调节膜片的反射波段的效果，藉此即可针对欲采用设备的需求，而调节反射不同的光波段，以方便于不同场合的使用。

Claims (21)

1.一种可调整反射波段的多层光学膜片，其由数层彩虹基膜层层叠置结合而成，其特征在于：所述彩虹基膜由至少10层以上的至少两种热塑性树脂薄膜型基层所相互叠置形成。

2.如权利要求1所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：所述基膜与基膜之间设置有黏着层。

3.如权利要求1所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：所述彩虹基膜由数个交相间隔叠置的薄膜型第一基层及第二基层所形成，其中的第一基层及第二基层为由各不相同的材料所构成的薄膜层。

4.如权利要求3所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：所述基膜与基膜之间设置有黏着层。

5.如权利要求3或4所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：所述第一基层由丙烯酸系树脂所构成。

6.如权利要求3或4所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：所述第二基层由聚对苯二甲酸丁二醇酯和/或其共聚物，以及线状低密度聚乙烯所构成。

7.如权利要求6所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：所述聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物是聚对苯二甲酸丁二醇酯弹性体。

8.如权利要求3或4所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：所述半数第一基层与第二基层的厚度，与其余半数第一基层与第二基层的厚度不相同。

9.如权利要求3或4所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：所述由第一基层与第二基层层层叠置所构成的彩虹基膜具有上最外层与下最外层，其厚度大于叠置在该两最外层之间的其余基层。

10.如权利要求8所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：所述层层叠置构成彩虹基膜的第一基层与第二基层具有上最外层与下最外层，其厚度大于叠置在该两最外层之间的其余基层。

11.如权利要求1或2或3所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：该光学膜片由两层反射波段各不相同的彩虹基膜所叠置黏着形成。

12.如权利要求5所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：该光学膜片由两层反射率各不相同的彩虹基膜所叠置黏着形成。

13.如权利要求6所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：该光学膜片由两层反射率各不相同的彩虹基膜所叠置黏着形成。

14.如权利要求8所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：该光学膜片由两层反射率各不相同的彩虹基膜所叠置黏着形成。

15.如权利要求9所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：该光学膜片由两层反射率各不相同的彩虹基膜所叠置黏着形成。

16.如权利要求1或2或3所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：各彩虹基膜选自红色反射片、绿色反射片或蓝色反射片中的至少一种。

17.如权利要求5所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：各彩虹基膜选自红色反射片、绿色反射片或蓝色反射片中的至少一种。

18.如权利要求6所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：各彩虹基膜选自红色反射片、绿色反射片或蓝色反射片中的至少一种。

19.如权利要求8所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：各彩虹基膜选自红色反射片、绿色反射片或蓝色反射片中的至少一种。

20.如权利要求9所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：各彩虹基膜选自红色反射片、绿色反射片或蓝色反射片中的至少一种。

21.如权利要求11所述的可调整反射波段的多层光学膜片，其特征在于：各彩虹基膜选自红色反射片、绿色反射片或蓝色反射片中的至少一种。

Images