TWI399404B

TWI399404B - 高反射率光學膜片及其製作方法

Info

Publication number: TWI399404B
Application number: TW98138467A
Authority: TW
Inventors: Hsin Shih Hsi; Kuo Lung Wu; Po Tsun Chen
Original assignee: Chi Lin Technology Co Ltd
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2013-06-21
Also published as: TW201116578A

Description

高反射率光學膜片及其製作方法

本發明提出一種光學膜片，特別是一種具有高反射率的光學膜片。

液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)隨著個人行動通訊、個人電腦以及視訊家電市場上的廣泛應用，市場需求急速的擴增而受到矚目，與其他顯示系統相比，液晶顯示器不但具有體積小、重量輕、製程成熟等優點外，還具有低耗電力與低操作電壓的特徵。

在液晶顯示器中主要有面板及背光模組兩大部分，一般來說，背光模組包含光源以及增亮膜、導光板、擴散膜、反射板、保護膜等光學膜片，而為了使液晶顯示器有更好的亮度與更佳的呈現效果，光學膜片在螢幕亮度、均勻度、對比及視角上扮演相當重要的角色，而在光學膜片中，反射板、導光板及擴散膜的主要功能為提供液晶顯示器一個均勻的面光源。

在傳統習知技術裡，一般大都是把無機材料粒子加入單一高分子聚合物中，例如將二氧化鈦(TiO₂ )加入聚丙烯(Polymer)中，使光線進入後不斷地在不同折射率的材料中穿梭產生折射、散射及反射的效果，以達到光擴散的功能，然而因為擴散劑會吸收光使得光的反射率降低(約97%左右)，因此對於光源之間相對較暗的區域而言，均勻分佈之擴散劑反而可能降低亮度以及照度的均勻性，而使相對較暗的區域變的更暗，也造成許多液晶顯示器在顯示效能上的問題。

因此，亟需提出一種具有高反射率的光學膜片，特別是一種具有高反射率的擴散膜，以克服擴散膜反射率不佳且因反射率不佳所造成光線分佈不均勻以及輝度不足的問題。

為克服上述缺點，本發明提出一種高反射率光學膜片，主要包含有基材，及在基材內部摻雜的複數個第一微粒子與複數個第二微粒子，其中基材係為非結晶性高分子材料，而第一微粒子為結晶性高分子材料，且第一微粒子與基材之間形成有細微之間隙。又，第二微粒子為無機材料。

因此，本發明之主要目的，係提出一種高反射率的光學膜片，特別是一種用於液晶顯示器背光模組中的擴散膜，使光線通過擴散膜時能有較高的反射率。

本發明之另一目的，係提出一種高反射率的光學膜片，特別是一種用於液晶顯示器背光模組中的擴散膜，使光線通過時提升照度的均勻性。

本發明亦提出一種高反射率光學膜片，主要包含有基材，及基材內部摻雜的複數個第一微粒子與複數個第二微粒子，其中，基材與第一微粒子係為結晶性高分子材料，且第一微粒子的結晶速率大於基材的結晶速率，且第一微粒子與基材之間形成有細微之間隙。又，第二微粒子為無機材料。

本發明亦提出一種高反射率光學膜片製作方法，包含有下列步驟：(1)提供基材，且基材係為非結晶性高分子材料。(2)提供第一微粒子，第一微粒子係為結晶性高分子材料。(3)提供第二微粒子，第二微粒子係為無機材料。(4)混合上述基材、第一微粒子與第二微粒子，使成均勻狀態之混合物。(5)提供適當的溫度與壓力使混合物經由成型方法而形成高反射率光學膜片，且第一微粒子與基材之間形成有細微之間隙。

因此，本發明之主要目的，係提出一種高反射率光學膜片的製作方法，特別是一種用於液晶顯示器背光模組中擴散膜的製作方法，使光線通過擴散膜時產生的反射率。

本發明之另一目的，係提出一種高反射率光學膜片的製作方法，特別是一種用於液晶顯示器背光模組中擴散膜的製作方法，使光線通過時提升照度的均勻性。

本發明亦提出一種高反射率光學膜片製作方法，包含有下列步驟：(1)提供基材，基材係為結晶性高分子材料。(2)提供第一微粒子，第一微粒子係亦為結晶性高分子材料，且第一微粒子的結晶速率大於基材的結晶速率。(3)提供第二微粒子，第二微粒子係為無機材料。(4)混合上述基材、第一微粒子與第二微粒子，使成均勻狀態之混合物。(5)提供適當的溫度與壓力使混合物經由一成型方法而形成高反射率光學膜片，且第一微粒子與基材之間形成有細微之間隙。

由於本發明係揭露一種高反射率之光學膜片，其中所利用光學原理及高分子材料壓製或射出成型等相關原理與技術，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，不再作完整描述。同時，以下文中所對照之圖式，係表達與本發明特徵有關之示意，並未亦不需要依據實際情形完整繪製，合先敘明。

在本發明第一較佳實施例中，係提出一種具有高反射率的光學膜片，可作為液晶顯示器背光模組的擴散膜。請參考第1A圖，為本發明第一較佳實施例高反射率光學膜片結構示意圖。高反射率光學膜片1包含有基材10及摻雜於基材10內部的複數個第一微粒子11與複數個第二微粒子12。基材10的材質為非結晶性的高分子聚合物，而第一微粒子11的材質為結晶性高分子材料，且第一微粒子11與基材10之間形成有細微之間隙13。此外，第二微粒子12為無機材料。

由於基材10與第一微粒子11分別採用不同結晶性的高分子材料，因此在經由發泡、押出或射出成型製程後，在成形後的光學膜片1上形成一種接近眼睛狀的構型，且在第一微粒子11與基材10間具有細微的間隙13。由於眼睛狀構型之大小與排列不規則地散布於基材10中，故光線在進入光學膜片1之後，會因為通過許多不同折射率材質所產生的介面(例如：基材10間隙13，或是基材10第一微粒子11)，因而導致有較高的光反射，並達到良好的光擴散效果。

舉例而言，請參考第1B圖，為本發明第一較佳實施例高反射率光學膜片光線折射與反射示意圖。當入射光線L₀ 由基材10通過與間隙13之間的介面101進入間隙13時，會因為基材10與間隙13兩者折射率不同，在介面101處發生折射與反射，產生反射光L₀₁ 與折射光L₁ 。此時，折射光L₁ 繼續前進，當通過間隙13與第一微粒子11兩者間的介面111時，會再度因為間隙13與第一微粒子的折射率不同而發生折射與反射，產生折射光L₂ 與反射光L₁₁ 。亦即，每當光線通過不同折射率材質所產生的介面時即會產生折射與反射。本較佳實施例所提供的光學膜片1由於具有不同折射率的基材10與摻雜於其中的第一微粒子11，相較於習知技術利用單一材質製成的光學膜片，能夠提供更多的介面；因此相較習知技術的光學膜片，光學膜片1可使入射光線發生較多的反射，藉以提供良好的光擴散效果。

基材10所使用的非結晶性高分子聚合物材質，較佳(但不限於)為聚苯乙烯(polystyrene)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醯亞胺樹脂(polyimide resin)、聚碳酸酯樹脂(polycarbonate resin)、聚胺基甲酸酯樹脂(polyurethane resin)、三醋酸纖維素(TAC)、聚碳酸酯(polycarbonate)，或上述非結晶性高分子聚合物之混合物。較佳為聚甲基丙烯酸甲酯，更佳為聚碳酸酯。

另外，第一微粒子11之結晶性高分子材料係為聚烯烴樹脂(polyolefin resin)，如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)其中之一，或上述結晶性高分子聚合物之混合物。

再者，第二微粒子12則以二氧化鈦(TiO₂ )、二氧化矽(SiO₂ )、氧化鋅、氧化鋁、硫酸鈣、硫酸鋇及碳酸鈣其中之一或是上述無機材料的混合物為佳，且第二微粒子12之粒徑一般介於1至100奈米之間，較佳為20至50奈米。

此外，在較佳的實施狀態下，基材10進一步包含有複數個氣孔14，且第一微粒子係容置於氣孔14中，使第一微粒子11與氣孔14的孔壁之間形成有細微之間隙13。

請參閱第2圖，為本發明之第二較佳實施例一種高反射率光學膜片結構示意圖，可作為液晶顯示器背光模組的擴散膜。高反射率光學膜片2，其組成特徵與第一較佳實施例大致相同，包含有基材20，以及摻雜於基材20內部的複數個第一微粒子21與複數個第二微粒子22，惟值得注意的是，本較佳實施例中的基材20與第一微粒子21材質均為為結晶性高分子材料，而第一微粒子21的結晶速率大於基材20的結晶速率，因此在經由發泡、押出或射出成型製成後，在形成後的光學膜片2上亦會形成類似眼睛形狀的構型，且在第一微粒子21與基材20之間具有細微之間隙23。由於眼睛狀構型之大小與排列不規則地散布在基材20之中，故光線在進入光學膜片2之後，會因為通過許多不同折射率材質所產生的介面(例如：基材20間隙23，或是基材20第一微粒子21)，因而導致有較高的光反射，並達到良好的光擴散效果。

基材20及第一微粒子21所使用的結晶性高分子材料係為聚烯烴樹脂(polyolefin resin)，如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)其中之一，或上述結晶性高分子聚合物之混合物。其中，在材質選擇上，第一微粒子21所選用的結晶性高分子材質之結晶速率，需大於基材20之結晶性高分子材質之結晶速率。

再者，第二微粒子22則以二氧化鈦(TiO₂ )、二氧化矽(SiO₂ )、氧化鋅、氧化鋁、硫酸鈣、硫酸鋇及碳酸鈣其中之一或是上述無機材料的混合物為佳且第二微粒子22之粒徑一般介於1至100奈米之間，較佳為20至50奈米。

此外，在較佳的實施狀態下，基材20進一步包含有複數個氣孔24，且第一微粒子係容置於氣孔24中，使第一微粒子21與氣孔24的孔壁之間形成有細微之間隙23。

請參閱第3圖，為本發明第三較佳實施例高反射率光學膜片製作方法流程圖，包含下列步驟：

步驟31：提供基材，且基材係為非結晶性高分子材料。

步驟32：提供第一微粒子，第一微粒子係為結晶性高分子材料。

步驟33：提供第二微粒子，第二微粒子係為無機材料。

步驟34：混合上述基材、第一微粒子與第二微粒子，使成均勻狀態之混合物。

步驟35：提供適當的溫度與壓力使混合物經由成型方法而形成高反射率光學膜片；且第一微粒子與基材之間形成有細微之間隙。此步驟之適當溫度與壓力之範圍視基板、第一微粒子以及第二微粒子之選用材質而有所變動，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。而本實施例中所使用之溫度之實際詳細數值範圍、加壓方式與成型方法則如後實例一至三中所述。

在上述製作方法中，光學膜片之結構、基材、第一微粒子、第二微粒子之材料選用，以及第一微粒子、第二微粒子之較佳粒徑大小皆與第一較佳實施例中相同，故在此不再加以贅述。

請參閱第4圖，為本發明第四較佳實施例高反射率光學膜片製作方法流程圖，包含下列步驟：

步驟41：提供基材，且基材係為結晶性高分子材料。

步驟42：提供第一微粒子，第一微粒子係亦為結晶性高分子材料，且第一微粒子的結晶速率大於基材的結晶速率。

步驟43：提供第二微粒子，第二微粒子係為無機材料。

步驟44：混合上述基材、第一微粒子與第二微粒子，使成均勻狀態之混合物。

步驟45：提供適當的溫度與壓力使混合物經由成型方法而形成高反射率光學膜片，且第一微粒子與基材之間形成有細微之間隙。此步驟之適當溫度與壓力之範圍視基板、第一微粒子以及第二微粒子之選用材質而有所變動，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。而本實施例中所使用之溫度之實際詳細數值範圍、加壓方式與成型方法則如後實例一至三中所述。

在上述製作方法中，光學膜片之結構、基材、第一微粒子、第二微粒子之材料選用，以及第一微粒子、第二微粒子之粒徑大小皆與第二較佳實施例中相同，故在此不再加以贅述。

以下實驗例係對於本發明之實施例提出進一步說明，非用以限定本發明之範圍。

實例一：

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的二氧化鈦(第二微粒子)，混合上述100%聚碳酸酯、0.1phr低密度聚乙烯與0.1phr二氧化鈦，使成均勻狀態之混合物。將混合物切粒後進行乾燥。乾燥溫度約120℃並持續4小時。將乾燥後之混合物顆粒投入押板機，押製溫度約為270℃，以形成高反射率光學膜片。

實例二：

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的二氧化鈦(第二微粒子)，混合上述100%聚碳酸酯、0.4phr低密度聚乙烯與0.1phr二氧化鈦，使成均勻狀態之混合物。將混合物切粒後進行乾燥。乾燥溫度約120℃並持續4小時。將乾燥後之混合物顆粒投入押板機，押製溫度約為270℃，以形成高反射率光學膜片。

實例三：

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的二氧化鈦(第二微粒子)，混合上述100%聚碳酸酯、0.4phr低密度聚乙烯與0.3phr二氧化鈦，使成均勻狀態之混合物。將混合物切粒後進行乾燥。乾燥溫度約120℃並持續4小時。將乾燥後之混合物顆粒投入押板機，押製溫度約為270℃，以形成高反射率光學膜片。

對照例：

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%聚碳酸酯與0.4phr低密度聚乙烯，使成均勻狀態之混合物。將混合物切粒後進行乾燥。乾燥溫度約120℃並持續4小時。將乾燥後之混合物顆粒投入押板機，押製溫度約為270℃，以形成高反射率光學膜片。

將上述實例一、二、三所形成之高反射率光學膜片，與對照例未加入二氧化鈦所形成之光學膜片測量其光線擴散之均齊度與反射率，所得結果如下表：

由上表所示，相較於對照例，本發明所提供之實例一、二、三中的光學膜片具有較高的均齊度，同時，實例一、二、三所製作的光學膜片利用波長為550nm的光線照射後，其反射率均較對照例來的高，因此可得到較佳的光擴散效果。

以上所述僅為本發明較佳實施例而已，並非用以限定本發明申請專利權利；同時以上的描述對於熟之本技術領域之專門人士應可明瞭與實施，因此其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含於下述之申請專利範圍。

1、2．．．光學膜片

10、20．．．基材

11、21．．．第一微粒子

12、22．．．第二微粒子

13、23．．．間隙

14、24．．．氣孔

31、32、33、34、35、41、42、43、44、45．．．步驟

L₀ ．．．入射光線

L₁ 、L₂ ．．．折射光

L₀₁ 、L₁₁ ．．．反射光

第1A圖，為本發明第一較佳實施例高反射率光學膜片示意圖。

第1B圖，為本發明第一較佳實施例高反射率光學膜片光線折射與反射示意圖。

第2圖，為本發明第二較佳實施例高反射率光學膜片示意圖。

第3圖，為本發明第三較佳實施例高反射率光學膜片製作方法流程圖。

第4圖，為本發明第四較佳實施例高反射率光學膜片製作方法流程圖。

1．．．光學膜片

10．．．基材

11．．．第一微粒子

12．．．第二微粒子

13．．．間隙

14．．．氣孔

Claims

一種高反射率光學膜片，主要包含一基材，該基材內部摻有複數個第一微粒子與複數個第二微粒子，其特徵在於：該基材係為非結晶性高分子材料且形成複數氣孔，該非結晶性高分子材料係選自於由聚苯乙烯(polystyrene)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醯亞胺樹脂(polyimide resin)、聚碳酸酯樹脂(polycarbonate resin)、聚胺基甲酸酯樹脂(polyurethane resin)、三醋酸纖維素(TAC)、聚碳酸酯(polycarbonate)所構成之群組；該些第一微粒子為結晶性高分子材料對應地容置於該些氣孔內而形成複數個不規則散布於該基材內之眼睛狀構型，各該些第一微粒子與其對應氣孔的孔壁之間形成有細微的間隙，該些第一微粒子之結晶性高分子材料係為聚烯烴樹脂(polyolefin resin)；以及該第二微粒子為無機材料。
依據申請專利範圍第1項之高反射率光學膜片，該第一微粒子之結晶性高分子材料係選自於由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)所構成之群組。
依據申請專利範圍第1項之高反射率光學膜片，該第二微粒子之無機材料係選自於由二氧化鈦、二氧化矽、氧化鋅、氧化鋁、硫酸鈣、硫酸鋇及碳酸鈣所構成之群組。
依據申請專利範圍第1項之高反射率光學膜片，該第二微粒子之粒徑係介於1至100奈米之間。
一種高反射率光學膜片，主要包含一基材，該基材內部摻有複數個第一微粒子與複數個第二微粒子，其特徵在於：該基材與該第一微粒子係為結晶性高分子材料，該基材及該第一微粒子之結晶性高分子材料係為聚烯烴樹脂(polyolefin resin)，且該第一微粒子的結晶速率大於該基材的結晶速率，該基材形成複數氣孔，該些第一微粒子對應地容置於該些氣孔內而形成複數個不規則散布於該基材內之眼睛狀構型，各該些第一微粒子與其對應氣孔的孔壁之間形成有細微的間隙；以及該第二微粒子為無機材料。
依據申請專利範圍第5項之高反射率光學膜片，該基材及該第一微粒子之結晶性高分子材料係選自於由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)所構成之群組。
依據申請專利範圍第5項之高反射率光學膜片，該第二微粒子之無機材料係選自於由二氧化鈦、二氧化矽及、氧化鋅、氧化鋁、硫酸鈣、硫酸鋇及碳酸鈣所構成之群組。
依據申請專利範圍第5項之高反射率光學膜片，該第二微粒子之粒徑係介於1至100奈米之間。
一種高反射率光學膜片製作方法，包含提供一基材，該基材係為非結晶性高分子材料，該非結晶性高分子材料係選自於由聚苯乙烯(polystyrene)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醯亞胺樹脂(polyimide resin)、聚碳酸酯樹脂(polycarbonate resin)、聚胺基甲酸酯樹脂(polyurethane resin)、三醋酸纖維素(TAC)、聚碳酸酯(polycarbonate)所構成之群組；提供複數個第一微粒子，該些第一微粒子係為結晶性高分子材料，該些第一微粒子之結晶性高分子材料係為聚烯烴樹脂(polyolefin resin)；提供複數個第二微粒子，該些第二微粒子係為無機材料；混合上述基材、第一微粒子與第二微粒子，使成均勻狀態之混合物；以及提供一適當的溫度與壓力使該混合物經由一成型方法而形成一高反射率光學膜片，該高反射率光學膜片之該基材形成複數氣孔，該些第一微粒子對應地容置於該些氣孔內而形成複數個不規則散布於該基材內之眼睛狀構型，各該些第一微粒子與其對應氣孔的孔壁之間形成有細微的間隙。
依據申請專利範圍第9項之高反射率光學膜片製作方法，其中該成型方法係選自於由發泡、押出及射出所構成之群組。
依據申請專利範圍第9項之高反射率光學膜片製作方法，該第一微粒子之結晶性高分子材料係選自於由由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)所構成之群組。
依據申請專利範圍第9項之高反射率光學膜片製作方法，該第二微粒子之無機材料係選自於由二氧化鈦、二氧化矽、氧化鋅、氧化鋁、硫酸鈣、硫酸鋇及碳酸鈣所構成之群組。
依據申請專利範圍第9項之高反射率光學膜片製作方法，該第二微粒子之粒徑係介於1至100奈米之間。
一種高反射率光學膜片製作方法，包含提供一基材，該基材係為結晶性高分子材料；提供複數個第一微粒子，該些第一微粒子亦為結晶性高分子材料，該基材及該些第一微粒子之結晶性高分子材料係為聚烯烴樹脂(polyolefin resin)，且該第一微粒子的結晶速率大於該基材的結晶速率；提供複數個第二微粒子，該些第二微粒子係為無機材料；混合上述基材、第一微粒子與第二微粒子，使成均勻狀態之混合物；以及提供一適當的溫度與壓力使該混合物經由一成型方法而形成一高反射率光學膜片，該高反射率光學膜片之該基材形成複數氣孔，該些第一微粒子對應地容置於該些氣孔內而形成複數個不規則散布於該基材內之眼睛狀構型，各該些第一微粒子與其對應氣孔的孔壁之間形成有細微的間隙。
依據申請專利範圍第14項之高反射率光學膜片製作方法，其中該成型方法係選自於由發泡、押出及射出所構成之群組。
依據申請專利範圍第14項之高反射率光學膜片製作方法，該基材及該第一微粒子之結晶性高分子材料係選自於由由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)所構成之群組。
依據申請專利範圍第14項之高反射率光學膜片製作方法，該第二微粒子之無機材料係選自於由二氧化鈦、二氧化矽、氧化鋅、氧化鋁、硫酸鈣、硫酸鋇及碳酸鈣所構成之群組。
依據申請專利範圍第14項之高反射率光學膜片製作方法，該第二微粒子之粒徑係介於1至100奈米之間。