TWI446019B - 雙重波長反射多層薄膜 - Google Patents

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Description

雙重波長反射多層薄膜 發明領域
本發明係有關於一種能以一堆疊物型式反射二可見光波長區域之多層薄膜。
 發明背景
具有一多層結構之反射薄膜可反應一特定波長之光線、全可見光區域，或紅外射線，或產生一極化光線，且其等已廣泛用於包裝、工業，及顯示應用。
此等反射多層薄膜利用每一組成層之反射及干涉特徵。以此原理為基礎，為反射一特定波長(λ)之光線，數個具有彼此不同之折射率之樹脂層一般係堆疊成λ/4之總厚度。
此外，為反射至少二光線波長，已使用一種組合至少二滿足個別反射特徵之堆疊物之方法。例如，參考第1圖，一種傳統雙重波長反射多層薄膜(1)係藉由個別製造一用以反射波長(λ1 )之第一光線之第一λ1 /4厚之堆疊物(“堆疊物1”，11)及一用以反射波長(λ2 )之第二光線之第二λ2 /4厚之堆疊物(“堆疊物2”，12)，及組合此二堆疊物而獲得。
但是，此依據波長數量而結合數種堆疊物之傳統方法具有需要複雜設計及方法之問題。
 發明概要
因此，本發明之一目的係提供一種能以一堆疊物型式反射二可見光波長區域之多層薄膜。
依據本發明，係提供一種雙重波長反射多層薄膜，包含一由交替堆疊之至少一樹脂層A及至少一樹脂層B所組成之反射層部，樹脂層A及B具有彼此不同之折射率，且具有標準偏差範圍個別係從6至30nm之厚度，其中：此多層薄膜具有0.01至0.99之f比率，此f比率係藉由方程式(I)計算：
d1 /(d1 +d2 )　(I)
其中，d1 及d2 個別係樹脂層A及B之光學厚度。
圖式簡單說明
本發明之如上及其它之目的及特徵由下列本發明說明於結合所附圖式時會變明顯，此等圖式個別顯示：第1圖：依據傳統技術之一實施例之一種雙重波長反射多層薄膜之截面圖；第2圖：依據本發明之一實施例之一種雙重波長反射多層薄膜之截面圖；第3至6圖：個別係於實施例1至4製備之多層薄膜之反射光譜；及第7至10：個別係於比較例1至4製備之多層薄膜之反射光譜。
 發明詳細說明
於此使用之“厚度”一辭係指一樹脂層之實際及物質之厚度；且“光學厚度”一辭，係藉由通過一樹脂層之光線檢測之厚度，其中，光學厚度係約等於藉由樹脂層厚度乘以其折射率而獲得之值。
本發明係以一分振幅干涉系統之原理為基礎。使藉由樹脂層A及B間之折射率差異產生之光線干涉呈最大之條件(光學厚度d1 及d2 )可以方程式(II)表示：
d1 =(2m+1)×λf /4,d2 =(2m’+1)×λf ’ /4　(II)
其中，d1 及d2 個別係樹脂層A及B之光學厚度(nm)；m及m’每一者獨立地係0或更大之整數；且λf 及λf ’ 每一者獨立地係欲被反射之光線波長。
如可於方程式(II)中瞭解般，雖然樹脂層厚度係固定，反射率波峰依據m或m’值之增加而持續發生。其中，傳統上，二反射率波峰，一第一波峰(最高波峰)及一第二波峰(除第一波峰外之最高波峰)，二者由於其間之寬間隙而非同時位於一可見光區域內。因此，本發明使第一及第二波峰二者接近一可見光區域，藉此，當此薄膜於前面觀察時，使此二波峰或其部份光譜位於可見射線區域內。
因此，本發明之多層薄膜可選擇性地反射範圍從400至700 nm之可見光波長。例如，當於以前面為基準呈約15%內之角度觀察時，其可同時反射紅色(600至700 nm波長區域)及藍色(400至470 nm波長區域)，反射此二光線之混合顏色，即，粉紅色。再者，當觀察角度以前面為基準超過15°時，藍色波長範圍(400至470 nm)內之波峰逐漸消失，且紅色波長範圍(600至700 nm)內之波峰逐漸遷移至較低波長區域(500至600 nm)，此造成反射於黃色與綠色間之顏色。
較佳地，本發明之多層薄膜可藉由包含第一波峰或其一部份光譜而於600至700 nm波長區域具有50%或更高之最大反射率，及藉由包含第二波峰或其一部份光譜而於400至470 nm波長區域具有30%或更高之最大反射率。
此外，當於以前面為基準呈約15°內之角度觀察時，本發明之多層薄膜於反射光譜上一CIE色度系統中可具有至少10之“a*”值及至多-6之“b*”值。
一依據本發明之一實施例之多層薄膜係於第2圖顯示。本發明之雙重波長反射多層薄膜(2)包含一由交替堆疊之至少一樹脂層A(23)及至少一樹脂層B(24)所組成之反射層部(21)，且其可進一步包含於反射層部(21)之一或二表面上之一保護層(22)。
本發明之多層薄膜特徵在於樹脂層A及B之每一者之厚度係於一適當分佈內變化，而非維持固定。當個別樹脂層之厚度係固定時，不可能使第一波峰與第二波峰間之距離變窄。因此，於本發明，樹脂層A及B需具有標準偏差範圍係從6至30 nm，較佳係10至20 nm，更佳係約15 nm之厚度。當標準偏差少於6 nm，反射光譜之邊緣尾(edge tail)太短，即，波峰及其邊緣間之衰減太急劇，此不能將第一波峰或其一部份及第二波峰或其一部份導引於可見光區域內。當標準偏差多於30 nm，反射光譜之邊緣尾太長，即，波峰與其邊緣間之衰減太溫和，此不能提供明亮顏色。
本發明之多層薄膜特徵在於具有0.01至0.99，較佳係0.33至0.66之f比率，其中，f比率係藉由方程式(I)計算。
樹脂層A對樹脂層B之厚度比率可為1:0.01~99，較佳係1:0.1~10，更佳係1:0.5~2。
樹脂層A及B之每一者之厚度可為30至500 nm，較佳係50至250 nm之範圍。於前述厚度範圍內，第一波峰可位於約700 nm波長。
本發明之多層薄膜之總厚度可於10至100μm，較佳係10至30μm之範圍。較佳係無論其寬度及長度，此薄膜之總厚度係維持固定。例如，當此薄膜具有5 m或更低之寬度或長度，總厚度之標準偏差較佳係低於1.5μm，更佳係低於0.7μm。
本發明之多層薄膜可進一步包含層合於反射層部之一或二表面上之一保護層。此保護層可為樹脂層A或B。較佳地，於反射層部之露出表面係樹脂層A之情況，樹脂層B可層合於其上作為一保護層，且於露出表面係樹脂層B之情況，樹脂層A可被層合於其上作為一保護層。
適當地係保護層之厚度係於此薄膜之總厚度之約10至30%之範圍。於本發明，保護層之厚度可為0.1至15μm，較佳係1至5μm之範圍。使用具有此一厚度之保護層引起改良之反射層部之層均一性。當保護層與反射層部相比變得過度厚時，反射層部之層均一性由於保護層之黏彈性變形而變差。
樹脂層A與B間之折射率差異可為至少0.01，較佳係至少0.03，更佳係至少0.13。此一折射率差異可源自使用樹脂本身之折射率，或源自藉由定向方法放大者。較佳地，於折射率差異係於0.03至0.13範圍之情況，反射層部可由250至350層所組成，於折射率差異多於0.13之情況，反射層部係100至250層；且於折射率差異係至少0.01且低於0.03之情況，反射層部係500至1,000層。
樹脂層A及B每一者可由選自聚(對苯二甲酸乙二酯)(PET)、聚(對苯二甲酸丁二酯)(PBT)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乳酸(PLA)、聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN)，及其摻合物所組成族群之聚合物樹脂所製成，但不限於此。
本發明之薄膜藉由雙軸地延伸一層合物型式之經初步拉開之片材而獲得，其於縱方向較佳係2.0至5.0，更佳係3.0至3.7之延伸率，且於橫方向較佳係2.0至5.0，更佳係3.0至4.5之延伸率。
本發明之雙重波長反射多層薄膜可以一堆疊物型式反射二可見光波長區域。例如，當接近前面觀察時，可反射紅色及藍色之混合顏色，即，粉紅色。同時，當觀察角度更大時，藍色逐漸消失且紅色逐漸變成於黃色與綠色間之顏色。因此，本發明之薄膜可有利地用於包裝、工業，及顯示應用。
本發明於實施例進一步說明及例示，但是，此等實施例非意欲用以限制本發明之範圍。
實施例1
聚(對苯二甲酸乙二酯)(PET)及聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)個別作為樹脂層A及B之組成樹脂。PET及PMMA每一者係經由一擠塑機熔融擠塑。一具有樹脂層A作為最外層之145層之層合物係藉由將經擠塑之樹脂引至一裝設多個供料管線之多層分流器內而個別產生73層之樹脂層A及72層之樹脂層B，且使其等交替地堆疊而製備。於此操作，使每一樹脂層係於預先設計之供料管線內通過一具有不同體積之分割區域。形成之樹脂層A及B個別具有136 nm(標準偏差：15 nm)及91 nm(標準偏差：15 nm)之平均厚度。
因此獲得之層合物經雙軸地延伸獲得一具有0.619之平均f比率之多層薄膜。f比率係使用方程式(I)樹脂層A及B之光學厚度為基礎而計算，此光學厚度係藉由使層厚度乘以折射率而獲得。
實施例2
除交替地堆疊樹脂層A及B製備一99層之層合物外，重複實施例1之程序，以獲得一具有0.602之平均f比率之多層薄膜。形成之樹脂層A及B個別具有148 nm(標準偏差：14 nm)及92 nm(標準偏差：14 nm)之平均厚度。
實施例3
除交替地堆疊樹脂層A及B製備一289層之層合物外，重複實施例1之程序，以獲得一具有0.641之平均f比率之多層薄膜。形成之樹脂層A及B個別具有144 nm(標準偏差：15 nm)及89 nm(標準偏差：18 nm)之平均厚度。
實施例4
除交替地堆疊樹脂層A及B製備一145層之層合物外，重複實施例1之程序，以獲得一具有0.680之平均f比率之多層薄膜。形成之樹脂層A及B個別具有136 nm(標準偏差：20 nm)及71 nm(標準偏差：18 nm)之平均厚度。
比較例1-4
除將樹脂層A及B之厚度標準偏差個別調整為5 nm外，重複實施例1至4之程序，獲得個別之多層薄膜。
實施例1至4及比較例1至4獲得之多層薄膜之組成係顯示於第1表。折射率係使用一Abbe折射計於藉由以一單擠塑機之熔融擠塑及延伸而形成之個別樹脂層上測量。
測試例
實施例1至4及比較例1至4獲得之多層薄膜之每一者切成30 mm(長度) x 30 mm(寬度)之片材，且接受清理以移除其二表面上之污染物。因而獲得之薄膜樣品被施加於一光譜儀(Hunter Associates Laboratory,UltraScan PRO)以測量其於CIE色度系統之“L*”、“a*”及“b*”值(光源：C，觀察角度：10°，測量面積：19mm2 ，及包含鏡面之模式)。
因而獲得之反射色調值及以裸眼於前面觀察之顏色係顯示於第2表，個別之反射光譜係於第3至10圖描述。
如第2表所見，當於接近前面觀察時，實施例獲得之本發明多層薄膜同時反射紅色(600至700 nm之波長區域)及藍色(400至470 nm之波長區域)，反射此二光線之混合顏色，即，粉紅色，係不同於比較例獲得者，此暗示本發明之薄膜具有優異視覺效果。
雖然本發明已關於如上之特別實施例作說明，但需瞭解落於所附申請專利範圍界定之本發明範圍內之各種修改及改變可由熟習此項技藝者對本發明為之。
1．．．雙重波長反射多層薄膜
11．．．堆疊物
12．．．堆疊物
2．．．雙重波長反射多層薄膜
21．．．反射層部
22．．．保護層
23．．．樹脂層A
24．．．樹脂層B
第1圖：依據傳統技術之一實施例之一種雙重波長反射多層薄膜之截面圖；
第2圖：依據本發明之一實施例之一種雙重波長反射多層薄膜之截面圖；
第3至6圖：個別係於實施例1至4製備之多層薄膜之反射光譜；及
第7至10：個別係於比較例1至4製備之多層薄膜之反射光譜。
2．．．雙重波長反射多層薄膜
21．．．反射層部
22．．．保護層
23．．．樹脂層A
24．．．樹脂層B

Claims (7)

  1. 一種雙重波長反射多層薄膜，包含一由交替堆疊之至少一樹脂層A及至少一樹脂層B所組成之反射層部，該等樹脂層A及B具有彼此不同之折射率，且具有標準偏差範圍個別係從6至30nm之厚度，其中：該多層薄膜具有0.33至0.66之f比率，該f比率係藉由方程式(I)計算：d1 /(d1 +d2 ) (I)其中，d1 及d2 個別係該等樹脂層A及B之光學厚度；其中，該雙重波長反射多層薄膜於600至700nm波長區域具有50%或更高之最大反射率，及於400至470nm波長區域具有30%或更高之最大反射率；其中，該雙重波長反射多層薄膜於以前面為基準呈15°內之角度觀察時，於一反射光譜上一CIE色度系統中具有至少10之“a*”值及至多-6之“b*”值；其中，該等樹脂層A及B之每一者之厚度係50至250nm之範圍；其中，該雙重波長反射多層薄膜係藉由於縱方向係以3.0至3.7之一延伸率，且於橫方向係以3.0至4.5之延伸率，雙軸地延伸一經初步拉開之片材而獲得；以及其中，該反射層部係由100至250層組成且該等樹脂層A及B間之折射率差異係為0.13或更多。
  2. 如申請專利範圍第1項之雙重波長反射多層薄膜，其中，該樹脂層A對該樹脂層B之厚度比率係1：0.01~99。
  3. 如申請專利範圍第1項之雙重波長反射多層薄膜，其具有範圍從10至100μm之一總厚度。
  4. 如申請專利範圍第1項之雙重波長反射多層薄膜，其中，當該總厚度寬度或長度低於5m時，該總厚度之該標準偏差係低於1.5μm。
  5. 如申請專利範圍第1項之雙重波長反射多層薄膜，其進一步包含一層合於該反射層部之一或二表面上之保護層，該保護層之厚度係於0.1至15μm之範圍。
  6. 如申請專利範圍第8項之雙重波長反射多層薄膜，其中，該保護層係該樹脂層A或B。
  7. 如申請專利範圍第1項之雙重波長反射多層薄膜，其中，該等樹脂層A及B每一者係由一選自聚(對苯二甲酸乙二酯)(PET)、聚(對苯二甲酸丁二酯)(PBT)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乳酸(PLA)、聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN)，及其摻合物所組成族群之聚合物樹脂所製成。
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