專(zhuān)利名稱(chēng)：具有光導(dǎo)、全反射特性的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光導(dǎo)、全反射特性的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
薄膜產(chǎn)品在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用，特別是在光學(xué)和電子工業(yè)領(lǐng)域占有極其重 要的地位?？梢哉f(shuō)，光學(xué)薄膜的發(fā)展推動(dòng)了整個(gè)光學(xué)設(shè)備和光學(xué)器材的發(fā)展。今天， 幾乎所有的光學(xué)或光電系統(tǒng)都含有各種光學(xué)薄膜。如果沒(méi)有光學(xué)薄膜，我們就不會(huì) 有高性能照相機(jī)和攝影機(jī)，就不可能有激光和液晶顯示器。
經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展，以薄膜晶體管液晶顯示器件(TFT-LCD)和等離子體顯示 器件(PDP)為主的平板顯示器件已成為一個(gè)高速發(fā)展的巨大產(chǎn)業(yè)。對(duì)所有可攜式 產(chǎn)品而言，低耗電、能長(zhǎng)時(shí)間使用、薄型化是一個(gè)永遠(yuǎn)追求的目標(biāo)，然而傳統(tǒng)導(dǎo)光 板的側(cè)燈式光源，LCD顯示從導(dǎo)光板到最終利用率不到5。/。，甚至更低。由此可見(jiàn)， 如何提高光效率，在同等背光源下提高LCD的亮度具有重要的商業(yè)價(jià)值。此外， 影響TFT-LCD薄型化的關(guān)鍵因素之一是其平面背光源和背光模組(目前厚度 Mmm)，所以開(kāi)發(fā)超薄型(厚度〈0.1mm)高亮度平面背光源和背光模組，對(duì)TFT-LCD 產(chǎn)業(yè)具有巨大的推動(dòng)作用。由LCD工作原理得知，LCD的亮度取決于通過(guò)液晶盒 (LCD屏的透過(guò)率)和彩膜CF光量(CF的透過(guò)率)及背光源的亮度。從背光源 角度增加LCD亮度會(huì)導(dǎo)致耗電量大、體積加大，所以應(yīng)用上常采用通過(guò)增加反射 膜的反射率及在導(dǎo)光板與下層偏光片之間加棱鏡膜和增亮膜來(lái)提高LCD的亮度。
背光模組主要由擴(kuò)散膜/板、增亮膜/片、導(dǎo)光板、反射板、冷陰極管、燈管反 射罩及外框架所組成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有典型光導(dǎo)、全反射特性的全新的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄 膜及其制備方法。
本發(fā)明所提供的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，包括光反射層、光導(dǎo)層以及設(shè)置于所述 光導(dǎo)層上的光漫射層或光擴(kuò)散層；所述光漫射層或光擴(kuò)散層的折射率>光導(dǎo)層的折 射率>光反射層的折射率。
當(dāng)所述光導(dǎo)層上為光漫射層，所述光導(dǎo)層設(shè)置于所述光反射層上，所述有機(jī)-
6無(wú)機(jī)雜化薄膜，包括光反射層、光導(dǎo)層以及設(shè)置于所述光導(dǎo)層上的光漫射層。
含有光漫射層的所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜還包括設(shè)置于所述光反射層下的基
底；所述光反射層的折射率>基底的折射率。
由光纖導(dǎo)出的第一光束傳到光導(dǎo)層，所述光導(dǎo)層傳導(dǎo)和擴(kuò)散由光纖傳出的第一
光束以形成第二光束，所述光反射層反射第二光束，所述光漫射層將第二光束進(jìn)行
散射以形成第三光束。
當(dāng)然，所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜可以只由三層或四層組成。當(dāng)有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄
膜為三層時(shí)，由光反射層、設(shè)置于所述光反射層上的光導(dǎo)層以及設(shè)置于所述光導(dǎo)層
上的光漫射層組成。當(dāng)有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜為四層時(shí)，由基底、設(shè)置于所述基底上
的光反射層、設(shè)置于所述光反射層上的光導(dǎo)層以及設(shè)置于所述光導(dǎo)層上的光漫射層組成。
其中，所述基底具體由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇 酯(PBT)構(gòu)成。
當(dāng)含有光漫射層的所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜含有基底時(shí)，所述光反射層由至少 兩個(gè)亞層組成，所述亞層包括設(shè)置于基底上的金屬反射亞層和由聚合物組裝而成的 聚合物反射亞層。
當(dāng)含有光漫射層的所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜不含基底時(shí)，所述光反射層由至少 一個(gè)亞層組成，所述亞層由聚合物組裝而成。
其中，所述金屬由金屬銀、鋁或者鉑構(gòu)成。組成所述聚合物層的材料具體可為 下述四種物質(zhì)之一乙烯與醋酸乙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯和硅 樹(shù)脂。
含有光漫射層的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜中所述光導(dǎo)層由至少一個(gè)亞層組成，所述 亞層由聚合物和改性的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒組裝而成。組成光導(dǎo)層的所述聚合 物為下述物質(zhì)中的任一種聚甲基丙烯酸甲酯、氘代聚甲基丙烯酸甲酯、以甲基丙 烯酸甲酯為主體的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯與苯乙烯的共聚物、以甲基丙 烯酸甲酯為主體的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯與苯乙烯的共聚物、聚苯乙烯 及其氟代或氘代體、聚碳酸酯、聚烷基乙烯基硅烷、聚酯、聚氨酯、甲基丙烯酸丁 酯與偏二氯乙烯的共聚物和聚砜；組成光導(dǎo)層的所述改性的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆 粒的粒徑具體可為20-600nm。
所述光導(dǎo)層中的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒的粒徑在整體上是均勻分布的。如光導(dǎo)層有兩個(gè)以上的亞層時(shí)，各個(gè)亞層的顆粒粒徑可以根據(jù)需要進(jìn)行任意排列，如各 個(gè)亞層間的顆粒粒徑從小到大排列、或從大到小排列、或從小到大再到小排列、或 從大到小再到大排列。
所述光漫射層由至少一個(gè)亞層組成，所述亞層由聚合物組裝而成。組成光漫射 層的所述聚合物為下述物質(zhì)中的任一種聚甲基丙烯酸甲酯、氖代聚甲基丙烯酸甲 酯、以甲基丙烯酸甲酯為主體的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯與苯乙烯的共聚 物、以甲基丙烯酸甲酯為主的和甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯與苯乙烯的共聚 物、聚苯乙烯及其氟代或氘代體、聚碳酸酯、聚垸基乙烯基硅垸、聚酯、聚氨酯、 甲基丙烯酸丁酯與偏二氯乙烯的共聚物和聚砜。
當(dāng)組成光導(dǎo)層的聚合物與組成光漫射層的聚合物相同時(shí)，為了調(diào)節(jié)光漫射層的 折射率，所述光漫射層上設(shè)有均勻分布的直徑為200nm-10//m的孔洞，孔洞的折射 率等于或接近空氣的折射率，每平方厘米光散射層上孔洞的個(gè)數(shù)為102-106 (由聚合 物和空氣孔洞組裝成的光漫射層的折射率必定介于兩者之間，能夠滿足折射率的要 求)。
本發(fā)明所提供的制備含光漫射層的四層的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的方法，包括以下 步驟
1) 通過(guò)涂覆法或者真空濺射法在基底上涂覆金屬形成金屬反射亞層，然后采 用層層組裝技術(shù)將聚合物組裝在所述金屬反射亞層上形成聚合物反射亞層，從而形 成光反射層；
2) 采用層層組裝技術(shù)將聚合物和改性的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒組裝在所述光 反射層上形成光導(dǎo)層；
3) 采用層層組裝技術(shù)將聚合物組裝在所述光導(dǎo)層上形成光漫射層。 當(dāng)組成所述光導(dǎo)層與所述漫射層的聚合物相同，所述方法還包括通過(guò)水熱處理
的方法在所述光漫射層上引入直徑為200咖-10//附納米孔洞，每平方厘米光漫射層
上孔洞的個(gè)數(shù)為io2-io6。
組成光反射層的所述聚合物具體可為聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯、硅樹(shù)脂或 乙烯與醋酸乙烯的共聚物。
組成光導(dǎo)層的所述聚合物為下述物質(zhì)中的任一種聚甲基丙烯酸甲酯、氘代聚 甲基丙烯酸甲酯、以甲基丙烯酸甲酯為主體的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯與 苯乙烯的共聚物、以甲基丙烯酸甲酯為主體的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯與
8苯乙烯的共聚物、聚苯乙烯及其氟代或氘代體、聚碳酸酯、聚垸基乙烯基硅垸、聚 酯、聚氨酯、甲基丙烯酸丁酯與偏二氯乙烯的共聚物和聚砜；組成光導(dǎo)層的所述有 機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒的粒徑具體可為20-600nm。
組成光漫射層的所述聚合物為下述物質(zhì)中的任一種聚甲基丙烯酸甲酯、氖代 聚甲基丙烯酸甲酯、以甲基丙烯酸甲酯為主體的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯 與苯乙烯的共聚物、以甲基丙烯酸甲酯為主體的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯 與苯乙烯的共聚物、聚苯乙烯及其氟代或氖代體、聚碳酸酯、聚烷基乙烯基硅烷、 聚酯、聚氨酯、甲基丙烯酸丁酯與偏二氯乙烯的共聚物和聚砜。
當(dāng)所述光導(dǎo)層上為光擴(kuò)散層，有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜還包括設(shè)置于所述光反射層 和所述光導(dǎo)層之間的光纖層，所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，包括光反射層、光纖層、 光導(dǎo)層以及設(shè)置于所述光導(dǎo)層上的光擴(kuò)散層，該薄膜可稱(chēng)為平面背光源。
所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜還包括設(shè)置于所述光反射層下的基底；所述光反射層 的折射率>基底的折射率。
所述基底由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯構(gòu)成。
含光擴(kuò)散層的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜中所述光反射層由至少一個(gè)亞層組成，所述 亞層由涂覆于基底上的金屬亞層組成。所述金屬為金屬銀或者鋁或者鉑。
所述光纖層由兩個(gè)亞層組成，其中第一個(gè)亞層和第二個(gè)亞層中光纖的排列方向 垂直，所述亞層由經(jīng)單側(cè)處理過(guò)的玻璃光纖和/或塑料光纖通過(guò)粘結(jié)劑粘結(jié)而成。 所述粘合劑具體可為以下三種之一環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)粘合劑、氰基丙烯酸酯類(lèi)粘合劑和 有機(jī)硅粘合劑，所述光纖的直徑具體可為5-20um，所述光纖之間的距離為40-120um。
所述光導(dǎo)層由至少一個(gè)亞層組成，所述亞層由聚合物和有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆 粒組裝而成；所述聚合物為硅橡膠或者聚碳酸酯；所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒的 粒徑為20-400nm
光導(dǎo)層的厚度以填滿光纖之間的空隙為佳。通過(guò)光纖漫射出來(lái)的光纖經(jīng)過(guò)光導(dǎo) 層的增透作用及光反射層的發(fā)射作用成為平面光到達(dá)光擴(kuò)散層。
所述光擴(kuò)散層由至少一個(gè)亞層組成，所述亞層由含氟樹(shù)脂和有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納 米顆粒組裝而成。所述含氟樹(shù)脂為含氟聚氨酯、含氟丙烯酸酯或聚四氟乙烯；組成 光擴(kuò)散層的所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒的粒徑為200-1000nm。
由光導(dǎo)層傳出的光線經(jīng)過(guò)光擴(kuò)散層成為亮度均勻的平面光。
本發(fā)明所提供的制備含光擴(kuò)散層的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的方法，包括以下步驟:
91) 通過(guò)濺射法或者真空濺射法在基底上涂覆金屬形成光反射層；
2) 將光纖通過(guò)粘合劑粘結(jié)在所述光反射層上形成光纖層；
3) 采用層層組裝技術(shù)將有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒組裝在所述光纖層上形成光導(dǎo) 層，所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒通過(guò)粘合劑粘結(jié)在一起；
4) 采用層層組裝技術(shù)將含氟樹(shù)脂和有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒組裝在所述光導(dǎo)層 上形成光擴(kuò)散層。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新型的背光組件。
本發(fā)明所提供的背光組件，是將本發(fā)明所提供的含有光漫射層的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化 薄膜應(yīng)用于背光組件，代替?zhèn)鹘y(tǒng)背光組件中的導(dǎo)光板和反射板，從而設(shè)計(jì)出一種新 型的超薄型高亮度背光模組。
該背光組件，包括框架、設(shè)置在所述框架中的光纖以及設(shè)置在所述框架中的本 發(fā)明所提供的含有光漫射層的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜；所述玻璃光纖設(shè)置在所述有機(jī) 無(wú)機(jī)雜化薄膜中的光導(dǎo)層的兩側(cè)。
所述背光組件還包括光學(xué)片，所述光學(xué)片設(shè)置在所述框架中的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化 薄膜中光漫射層的上方。
所述光纖作為有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜中光來(lái)源，傳出具有第一光分布的第一光束；
所述薄膜中的光導(dǎo)層將所述第一光束轉(zhuǎn)變成具有第二光分布的第二光束；所述 薄膜中的光反射層把泄露的第三光束反射向光導(dǎo)層，光束經(jīng)漫射層射向光學(xué)片。
所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜中的光導(dǎo)層包括多個(gè)側(cè)面，由光纖傳出的第一光束經(jīng) 與光纖平行的光導(dǎo)層側(cè)面進(jìn)入光導(dǎo)層。
所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜中的光反射層包裹著光導(dǎo)層除與光纖平行的光導(dǎo)層側(cè) 面的其它側(cè)面。
所述光纖為玻璃光纖或塑料光纖；所述塑料光纖是由以甲基丙烯酸甲酯為主體 的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯與苯乙烯的共聚物、以甲基丙烯酸甲酯為主體 的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯與苯乙烯的共聚物、聚碳酸酯、聚垸基乙烯基 硅垸、聚氨酯、聚酯、聚砜、聚四氟乙烯、乙烯與醋酸乙烯的共聚物或含氟聚合物 制備的。
本發(fā)明的再一目的是提供一種基于上述平面背光源的新型超薄背光組件。 本發(fā)明所提供的背光組件，是將本發(fā)明所提供的平面背光源應(yīng)用于背光組件， 代替?zhèn)鹘y(tǒng)背光組件中的背光源、導(dǎo)光板和反射板，從而設(shè)計(jì)出一種新型的超薄型高
10亮度背光模組。
該背光組件包括框架、設(shè)置在所述框架中的本發(fā)明所提供的平面背光源。所述背光組件還包括光學(xué)片，所述光學(xué)片設(shè)置在所述框架中的平面背光源的上方。
所述處理過(guò)的光纖作為背光模組的光來(lái)源，傳出具有漫射特性的光團(tuán)；所述光反射層將光纖射出的光線和由光導(dǎo)層漏出的光線發(fā)射到光導(dǎo)層中，光線經(jīng)光導(dǎo)層和擴(kuò)散層射向光學(xué)片；
所述光導(dǎo)層將光纖發(fā)出的光進(jìn)行增透，使光線更加均勻；
所述光散射中的納米粒子與聚合物之間折射率不同，將光導(dǎo)層射出的光線進(jìn)行散射，以形成均勻的平面光，射向光學(xué)片。
本發(fā)明采用經(jīng)典的溶膠-凝膠法制備不同粒徑的有機(jī)-無(wú)機(jī)粒子溶膠，引入有機(jī)硅預(yù)聚體并使之聚合，生成有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化顆粒。在制備的膠體粒子的表面引入功能性基團(tuán)，使之可與其它基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)或弓I發(fā)其它高分子單體聚合。
應(yīng)用層層組裝技術(shù)(LBL)方法制備具有光導(dǎo)、反射、漫射性質(zhì)的納米級(jí)或者微米級(jí)高分子薄膜，將有機(jī)-無(wú)機(jī)納米顆粒和高分子層層組裝，得到具有光導(dǎo)特性且光線可選擇性射出、反射的復(fù)合功能薄膜。在該薄膜的設(shè)計(jì)中，薄膜的折射率、厚度和膜的結(jié)構(gòu)形態(tài)可以通過(guò)無(wú)機(jī)納米粒子的粒徑大小、組裝次數(shù)、組裝溫度、pH值等進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外薄膜的折光指數(shù)、厚度和結(jié)構(gòu)形態(tài)還可以通過(guò)對(duì)聚合物進(jìn)行篩選實(shí)行調(diào)控。
最后，還可利用表面疏水改性、防霧改性以及其他表面改性方法賦予薄膜抗污、防霧、防霉功能。
本發(fā)明的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜具有光導(dǎo)和全反射、漫散射或光擴(kuò)散的光學(xué)特性，而且機(jī)械強(qiáng)度高，厚度為0.01-0.08mm，通過(guò)掃描電鏡可以觀察到薄膜由粒徑為20 600nm的粒子組成。薄膜的全反射特性可以有效地提高背光源的利用率；將傳統(tǒng)背光模組中的導(dǎo)光板和反射板合二為一，實(shí)現(xiàn)了薄型化的目的。
如附圖1所示，由光纖(GOF)導(dǎo)出的光，經(jīng)過(guò)凝膠-溶膠制得的顆粒中傳播后，在LBL法制備的高分子膜B中發(fā)生全反射，經(jīng)由高分子膜A漫散射，代替了傳統(tǒng)的導(dǎo)光板和反射板的作用，提高了背光源的光線利用率，滿足了高亮度超薄背光模組的要求。
本發(fā)明基于薄膜光學(xué)理論，所制備的薄膜涉及了功能化、界面化、低維化，涉
11及了化學(xué)、物理、材料、光學(xué)等諸多的學(xué)科，具有交叉特色。為高亮度平面背光源
和背光模組的開(kāi)發(fā)提供新的途徑。


圖1為本發(fā)明的對(duì)光可選擇性透出的光導(dǎo)功能復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)示意圖2為實(shí)施例1的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的局部剖視透視圖3為圖2中"A"部分的放大圖4為實(shí)施例1的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的橫截面示意圖5為實(shí)施例4的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的橫截面示意圖6為實(shí)施例5的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的橫截面示意圖7為實(shí)施例6的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的橫截面示意圖8為實(shí)施例7的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的橫截面示意圖9為實(shí)施例8的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的橫截面示意圖10為實(shí)施例9的平面背光源的橫截面示意圖11為實(shí)施例10的平面背光源的橫截面示意圖12為實(shí)施例11的背光組件的示意圖13為實(shí)施例11背光組件的分解透視圖14為圖13所示"C"部分的放大圖15為圖13中玻璃光纖的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明制備有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的方法
1) 利用凝膠-溶膠法制備有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化顆粒首先得到氟硅垸、垸氧基硅垸或氯硅烷等的預(yù)聚體，然后將預(yù)聚體引入硅酸酯無(wú)機(jī)粒子中，經(jīng)過(guò)固化，得到分布均
勻、粒徑在20 600nm尺寸范圍的一系列有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化顆粒；
2) 在制備的膠體粒子表面引入功能性基團(tuán)，如雙鍵、氨基等，對(duì)粒子表面進(jìn)行改性，使之可與其它基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)或引發(fā)其它高分子單體聚合；
3) 應(yīng)用LBL自組裝方法，將粒徑在20 600nm范圍之間的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化顆粒
與高分子進(jìn)行組裝成膜；
4) 通過(guò)對(duì)高分子薄膜A (光漫射層)表面進(jìn)行水熱處理，在薄膜A上引入尺寸在20 600nm范圍之間的孔隙，調(diào)節(jié)薄膜的折射率；
5) 利用表面疏水性改性、防霧改性以及其它表面改性的方法賦予薄膜抗污、防
12霧、防霉功能。
在用該方法制備有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜時(shí)，可選擇用來(lái)組裝具有全反射光學(xué)特性的高分子膜B的材料有聚甲基丙烯酸酯類(lèi)、聚四氟乙烯、硅樹(shù)脂、乙烯與醋酸乙烯的共聚物等；可選擇用來(lái)組裝具有漫散射光學(xué)特性的高分子膜A及與有機(jī)-無(wú)機(jī)納米顆粒組裝的材料有聚甲基丙烯酸甲酯及氘代聚甲基丙烯酸甲酯，以甲基丙烯酸甲酯為主體的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯與苯乙烯的共聚物、以甲基丙烯酸甲酯為主體的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯與苯乙烯的共聚物，聚苯乙烯及其氟代或氘代體，聚碳酸酯，聚烷基乙烯基硅垸，聚酯，聚氨酯，甲基丙烯酸丁酯與偏二氯乙烯的共聚物，聚砜等。
實(shí)施例l、
圖2是實(shí)施例l制備的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的局部剖視透視圖，圖3是圖2中"A"部分的放大圖，圖4是圖2所示的薄膜的橫截面示意圖。
參見(jiàn)圖2 圖4，有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜100由基底110，光反射層120、光導(dǎo)層130和光漫射層140組成，所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的厚度為0.05mm。
基底110為片狀。厚度為約0.04mm，包括側(cè)面111、上表面112和下表面113?；卓梢赃x擇聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜構(gòu)成，其折射率為1.65，也可以選擇對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，其折射率為1.45。
先通過(guò)涂覆法或者真空濺射法在PET基底上均勻涂覆一層厚度為50nm的金屬膜，作為基底反射膜。再在此基礎(chǔ)上通過(guò)層層組裝的方法將重均分子量為2000的硅樹(shù)脂組裝到覆有金屬膜的基底上形成光反射層。通過(guò)組裝次數(shù)來(lái)具體控制光反射層的厚度。本實(shí)施例中光反射層120由金屬膜和LB L法組裝的聚合物膜2個(gè)亞層構(gòu)成，其中組裝次數(shù)為10次，厚度約為200nm，光反射層120總厚度為250nm左右。其中聚合物膜層的折射率為1.37。另外光反射層120也可以由聚甲基丙烯酸酯類(lèi)、聚四氟乙烯、乙烯與醋酸乙烯的共聚物等構(gòu)成。但是光反射層120的材料選擇必須滿足光反射層120的折射率大于基底110。
用經(jīng)典的StOber法制備來(lái)制備粒徑均一的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒。具體操作為正硅酸酯0.01 5份，無(wú)水乙醇20 53份，氨水2 11份，水2 11份(均為重量份數(shù))，將上述混合物在一定溫度(0-10(TC)下劇烈攪拌0.1-5h使之充分混合，即可得到溶膠。將溶膠在130-300'C下將溶劑除去，得到二氧化硅納米顆粒。將上述顆粒置于氯硅垸、烷氧基硅垸或氟硅垸的預(yù)聚體中(聚合度10-40)中攪拌0.5 20h，在100-150'C下固化，得到粒徑均一的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒。
在光反射層120上將有機(jī)-無(wú)機(jī)納米顆粒和高分子通過(guò)LBL層層組裝得到光導(dǎo)層130。
光導(dǎo)層130是在光反射層120上利用層層組裝儀上組裝20次得到的亞膜，其厚度為3;/m左右。光導(dǎo)層130中除了雜化顆粒131和高分子132外，還存在空隙133。光導(dǎo)層130中的高分子為重均分子量在25000的聚碳酸酯層層組裝而成，該層折射率為1.43。另外用于組裝光導(dǎo)層的材料也可以從聚甲基丙烯酸甲酯及氖代聚甲基丙烯酸甲酯，以甲基丙烯酸甲酯為主體的(甲基)丙烯酸酯類(lèi)或苯乙烯共聚物，聚苯乙烯及其氟代體或聚苯乙烯及其氘代體，聚垸基乙烯基硅垸，聚酯，聚氨酯，甲基丙烯酸丁酯與偏二氯乙烯的共聚物，聚砜等材料中選擇。光導(dǎo)層I30的折射率必須保證大于光反射層120的折射率。通過(guò)玻璃光纖傳出的第一束光線10傳到光導(dǎo)層130，光導(dǎo)層130中雜化納米顆粒131可以使光進(jìn)一步擴(kuò)散傳到反射層120和漫散射層140上。
在光導(dǎo)層130上設(shè)置漫散射層140。漫射層140由LBL技術(shù)將重均分子量為25000的聚碳酸酯在光導(dǎo)層130上利用層層自組裝技術(shù)組裝10次成膜，然后將制得有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜浸入到pH-2的溫度為90'C酸性水溶液中120min進(jìn)行水熱處理，引入直徑為200nm的納米孔洞而形成。漫散射層140的厚度約為250nm，包含了l個(gè)亞層。漫射層140中納米孔洞的大小可以通過(guò)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)電子顯微鏡表征每平方厘米漫射層上孔洞的數(shù)量為106，漫射層的折射率為1.47。從光導(dǎo)層130擴(kuò)散的第一束光線10經(jīng)光導(dǎo)層130和漫射層140而成為第二束光線20。漫射層140中高分子的選擇同光導(dǎo)層130中材料的選擇一樣也可從聚甲基丙烯酸甲酯及氘代聚甲基丙烯酸甲酯，聚苯乙烯及其氟代體或聚苯乙烯及其氘代體，聚烷基乙烯基硅垸，聚酯，聚氨酯，甲基丙烯酸丁酯與偏二氯乙烯的共聚物，聚砜等材料中選擇。漫射層的折射率也可以通過(guò)膜上的孔洞進(jìn)行控制。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1 ，在基底1 IO上利用LBL技術(shù)將高分子成膜形成光反射層120。在光反射層120上將納米顆粒和高分子組裝進(jìn)一步層層組裝形成光導(dǎo)層130，光導(dǎo)層130除了具有良好的導(dǎo)光性以外還包括了大量的納米顆粒131。光導(dǎo)層130上設(shè)置了光漫射層140。從光反射層120到光導(dǎo)層130到光漫射層140，折射率依次增加。因而，有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜兼具了導(dǎo)光板、反射板和散射板的作用。
當(dāng)有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜完全硬化以后，將其固定在紫外-紅外-近紅外儀中，利用固定波長(zhǎng)的光源(450nm、 550nm、 650nm)進(jìn)行光學(xué)測(cè)試，透光率均達(dá)到80%，超過(guò)了傳統(tǒng)的60% 。實(shí)施例2、
除了光導(dǎo)層134外本有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜與實(shí)施例l所示的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜都相同。因此省去了對(duì)基底IIO、光反射層120和光漫射層140的進(jìn)一步說(shuō)明。該有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的厚度為0.06mm。
光導(dǎo)層134是在光反射層120上將經(jīng)過(guò)表面活化改性的粒徑為300nm左右的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化硅納米顆粒和重均分子量在25000的聚碳酸酯層層組裝20次得到的，光導(dǎo)層134的厚度約為3;/m，折射率為1.40。
在紫外-紅外-近紅外儀中，利用固定波長(zhǎng)的光源(450nm、 550nm、 650nm)對(duì)有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜進(jìn)行光學(xué)測(cè)試，透光率均超過(guò)85%。
實(shí)施例3、
除了光導(dǎo)層135外本有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜與實(shí)施方式2所示的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜都相同。因此省去了對(duì)基底IIO、光反射層120和光漫射層140的進(jìn)一步說(shuō)明。該有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的厚度為0.07 mm。
光導(dǎo)層135是在光反射層120上將經(jīng)過(guò)表面活化改性的粒徑為500nm左右的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化顆粒和重均分子量在30000的聚碳酸酯層層組裝20次得到的，光導(dǎo)層B5的厚度約為3/zm。光導(dǎo)層135的折射率為1.42。
在紫外-紅外-近紅外儀中，利用固定波長(zhǎng)的光源(450nm、 550nm、 650nm)對(duì)有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜進(jìn)行光學(xué)測(cè)試，透光率均超過(guò)80%。
實(shí)施例4、
除了光導(dǎo)層136外本有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜與實(shí)施例3所示的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜都相同。因此省去了對(duì)基底IIO、光反射層120和光漫射層140的進(jìn)一步說(shuō)明。該有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的厚度為0.07mm。
參考圖5a和圖5b，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例4做進(jìn)一步的描述，其中，圖5a中光導(dǎo)層136中有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化顆粒的粒徑是按照從光反射層120到光漫射層140之間從大到小的順序變化，圖5b中光導(dǎo)層136中有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化顆粒粒徑是按照從小到大的順序變化。
光導(dǎo)層136是在光反射層120上將經(jīng)過(guò)表面活化改性的粒徑為20nm、 80nm、
15140nm、 200nm、 260nm、 320nm、 380nm、 440nm、 500腿、600nm的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化顆粒和重均分子量在30000的聚碳酸酯層層組裝20次得到的，共有10個(gè)亞層。在組裝過(guò)程中，光導(dǎo)層136中納米顆粒的粒徑順序變化。光導(dǎo)層136的厚度約為3pm。光導(dǎo)層135的折射率為1.39。
第一種方式組裝的第一亞層，納米顆粒粒徑為600nm，第二亞層粒徑為500nm，第三亞層為4400nm，逐層變??；
第二種方式組裝的第一亞層納米顆粒粒徑為20nm，第二亞層粒徑為80nm，第三亞層為140nm，逐層變大。
該實(shí)施方法并不限制每一亞層組裝的納米顆粒粒徑的嚴(yán)格大小，但必須保證光導(dǎo)層136中的納米顆粒是按照一定順序組裝的。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4，在基底110上利用LBL技術(shù)將高分子成膜形成光反射層120。在光反射層120上將納米顆粒和高分子組裝進(jìn)一步層層組裝形成光導(dǎo)層136，光導(dǎo)層136中納米顆粒的粒徑從光反射層120到光漫射層140逐層變化。光導(dǎo)層136的折射率從接近光反射層端到接近漫射層端逐漸變大。光導(dǎo)層136上設(shè)置了光漫射層140。從光反射層120到光導(dǎo)層130到光漫射層140，折射率依次增加。
通過(guò)玻璃光纖或塑料光纖傳出的第一束光線40傳到光導(dǎo)層136，光導(dǎo)層136中雜化顆粒131可以使光進(jìn)一步擴(kuò)散成第二束光線50，光線50中向上傳播部分直接通過(guò)漫射層140傳出，向下部分發(fā)生反射，進(jìn)一步經(jīng)光導(dǎo)層136中雜化顆粒131散射，到漫射層140。
在紫外-紅外-近紅外儀中，利用固定波長(zhǎng)的光源(450nm、 550nm、 650nm)對(duì)兩種粒徑排列方式的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜進(jìn)行光學(xué)測(cè)試，透光率分別為80%、 82%、75%和67%、 70%、 68%。
實(shí)施例5、
除了光導(dǎo)層137外本有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜與實(shí)施方式4所示的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜都相同。因此省去了對(duì)基底IIO、光反射層120和光漫射層140的進(jìn)一步說(shuō)明。該有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的厚度為0.06mm。參考圖6，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式5進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
光導(dǎo)層137是在光反射層120上將經(jīng)過(guò)表面活化改性的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化顆粒和重均分子量為28000的聚碳酸脂通過(guò)層層組裝的方法組裝20層得到的，有20個(gè)亞層，其中有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化顆粒的粒徑按20nm-80nm-140nm -…500nm-600nm-500nm-
16-140nm-80nm-20nm的小-大-小的順序變化。該層的折射率為1.44左右，厚度為3;/m 左右。該實(shí)施方法并不限制每一層組裝的納米顆粒粒徑的嚴(yán)格大小和光導(dǎo)層137中 亞層的數(shù)量，但必須保證光導(dǎo)層137中的納米顆粒是按照從下到上粒徑由小-大-小的 順序逐層組裝的。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5，在基底110上利用LBL技術(shù)將高分子成膜形成光反射層 120。在光反射層120上將納米顆粒和高分子組裝進(jìn)一步層層組裝形成光導(dǎo)層137， 光導(dǎo)層137中納米顆粒的粒徑從光反射層120到光漫射層140逐層變小。光導(dǎo)層137的 折射率從下到上逐漸變大。光導(dǎo)層137上設(shè)置了光漫射層140。從光反射層120到光 導(dǎo)層130到光漫射層140，折射率依次增加。
通過(guò)GOF或POF光纖傳出的第一束光線40傳到光導(dǎo)層137，光導(dǎo)層137中雜化顆 粒131可以使光進(jìn)一步擴(kuò)散成第二束光線50，光線50中向上傳播部分直接通過(guò)漫射 層140傳出，向下部分發(fā)生反射，進(jìn)一步經(jīng)光導(dǎo)層137中雜化顆粒131散射，到漫射 層140。
在紫外-紅外-近紅外儀中，利用固定波長(zhǎng)的光源(450nm、 550nm、 650nm)對(duì) 有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜進(jìn)行光學(xué)測(cè)試，透光率分別為80%、 85%、 75%。 實(shí)施例6、
除了光導(dǎo)層138外本有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜與實(shí)施方式5所示的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜都 相同。因此省去了對(duì)基底IIO、光反射層120和光漫射層140的進(jìn)一步說(shuō)明。 該有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的厚度為0.06m。 參考圖7，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例6進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
光導(dǎo)層138是在光反射層120上將經(jīng)過(guò)表面活化改性的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化顆粒和重 均分子量為33000的聚碳酸脂通過(guò)層層組裝的方法組裝20層得到的，有20個(gè)亞層， 其中有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化顆粒的粒徑按600nm-500nm-440nm -…80nm-20nm-80nm- -44011111-50011111-60011111的小-大-小的順序變化。
該實(shí)施方法并不限制每一層組裝的納米顆粒粒徑的嚴(yán)格大小，但必須保證光導(dǎo) 層138中的納米顆粒是按照從下到上粒徑由大-小-大的順序逐層組裝的。
根據(jù)本發(fā)明的第6實(shí)施例，在基底l IO上利用LBL技術(shù)將高分子成膜形成光反射 層120。在光反射層120上將納米顆粒和高分子組裝進(jìn)一步層層組裝形成光導(dǎo)層138， 光導(dǎo)層138中納米顆粒的粒徑從光反射層120到光漫射層140逐層變小。光導(dǎo)層138的 折射率從下到上逐漸變大。光導(dǎo)層138上設(shè)置了光漫散層140。從光反射層120到光導(dǎo)層130到光漫射層140，折射率依次增加。
通過(guò)玻璃光纖傳出的第一束光線40傳到光導(dǎo)層138，光導(dǎo)層138中雜化顆粒131 可以使光進(jìn)一步擴(kuò)散成第二束光線50，光線50中向上傳播部分直接通過(guò)漫散射層 140傳出，向下部分發(fā)生反射，進(jìn)一步經(jīng)光導(dǎo)層138中雜化顆粒131散射，到漫散層 140。
在紫外-紅外-近紅外儀中，利用固定波長(zhǎng)的光源(450nm、 550nm、 650nm)對(duì) 有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜進(jìn)行光學(xué)測(cè)試，透光率分別為卯％、 85%、 80%。 實(shí)施例7、
除了光導(dǎo)層139外本有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜與實(shí)施方式6所示的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜 都相同。因此省去了對(duì)基底IIO、光反射層120和光漫射層140的進(jìn)一步說(shuō)明。 參考圖8，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例7進(jìn)行進(jìn)一步的描述。 該有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的厚度為0.07mm。
光導(dǎo)層139是在光反射層120上將經(jīng)過(guò)表面活化改性的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化顆粒和重 均分子量為35000的聚碳酸脂通過(guò)層層自組裝的方法組裝20層得到的，光導(dǎo)層139中 納米顆粒的粒徑大小不同，且不同粒徑大小的納米顆粒在光導(dǎo)層139中均勻分布。 光導(dǎo)層139的厚度約為3^m。光導(dǎo)層139的折射率必須大于光反射層120的折射率。
在紫外-紅外-近紅外儀中，利用固定波長(zhǎng)的光源(450nm、 550nm、 650nm)對(duì) 有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜進(jìn)行光學(xué)測(cè)試，透光率為90%、 80%、 85%。
實(shí)施例8、
圖9是本發(fā)明實(shí)施例8得到的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的橫截面示意圖。
參見(jiàn)圖9，有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜200包括光反射層210、光導(dǎo)層220和光漫射層230二層。
該有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的厚度為0.03mm。
光反射層210為片狀，厚度為0.02mm左右，包括側(cè)面211、上表面212和下表面 213。光反射層210由重均分子量為30000的硅樹(shù)脂或者聚碳酸酯通過(guò)涂膜法制備。 光反射層210的折射率為1.37左右。
在光反射層210的下表面213上涂過(guò)真空濺射法涂覆一層厚度為50-200nm厚的 金屬鋁層或者鉑層。
在光反射層210上，將重均分子量為30000的聚碳酸脂與粒徑在20-600nm之間的 有機(jī)-無(wú)機(jī)納米顆粒通過(guò)LBL技術(shù)組裝20層成膜，得到光導(dǎo)層220。光導(dǎo)層220厚度為
183;/m左右，具體厚度可通過(guò)組裝次數(shù)調(diào)節(jié)。光導(dǎo)層220中除了雜化顆粒231和高分子 232外，還存在空隙233。組裝光導(dǎo)層220的高分子可以從聚甲基丙烯酸甲酯及気代 聚甲基丙烯酸甲酯,聚苯乙烯及其氟代或氘代體，聚垸基乙烯基硅垸，聚酯，聚氨酯， 甲基丙烯酸丁酯與偏二氯乙烯的共聚物，聚砜等材料中選擇。光導(dǎo)層220的折射率 可通過(guò)雜化顆粒231的粒徑、高分子232的種類(lèi)及薄膜中顆粒和聚合物之間的空隙率 進(jìn)行調(diào)節(jié)。本實(shí)施例中光導(dǎo)層220的折射率為1.40。通過(guò)玻璃光纖發(fā)出的第一束光線 60傳到光導(dǎo)層220，光導(dǎo)層220中雜化納米顆粒231可以使光進(jìn)一步擴(kuò)散傳到反射層 210和漫散射層230上。
在光導(dǎo)層220上設(shè)置漫散射層230。漫射層230的厚度約為200nm。漫射層230由 LBL技術(shù)將高分子組裝成膜后經(jīng)過(guò)水熱化處理，引入納米孔洞而形成。漫射層230 中高分子的選擇同光導(dǎo)層220，折射率可以通過(guò)層層組裝膜上的孔洞的大小進(jìn)行控 制，每平方厘米漫射層上設(shè)置10e個(gè)，直徑為200nm的孔洞，使漫射層的折射率為1.42。 漫射層230的折射率必須保證小于光導(dǎo)層220的折射率。從光導(dǎo)層220擴(kuò)散的第一束 光線60經(jīng)漫射層140而成為第二束光線70。
在紫外-紅外-近紅外儀中，利用固定波長(zhǎng)的光源(450nm、 550nm、 650nm)對(duì) 有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜進(jìn)行光學(xué)測(cè)試，透光率分別為卯％、 85%、 80%。
實(shí)施例9、
圖1 O是本發(fā)明實(shí)施例9得到的平面背光源的截面示意圖。
參見(jiàn)圖IO，平面背光源300包括基底310、光反射層320、光纖層330、光導(dǎo)層340 和光擴(kuò)射層350五層。
該平面背光源的厚度為0.025mm。
基底310為片狀，厚度為0.02mm左右，包括上表面301、下表面302和側(cè)面303。 基底由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等組成。
光反射層320為一層金屬膜。通過(guò)磁流控制濺射法在基底310的上表面301上形 成一層均勻的厚度為150nm的金屬涂層。所選金屬可以為金屬銀、金屬鋁或金屬箔 等。
在光反射層320上設(shè)置光纖(光源)層330。所選光纖為用氫氟酸進(jìn)行表面處理 的直徑為8/zm的玻璃光纖。所述光纖的排列方向與基底側(cè)面303的法線方向垂直， 兩根光纖之間的距離為80;/m。光纖在粘結(jié)到光反射層320上以前先用99%異丙醇清 洗，然后浸入到粘合劑AB202中迅速取出將其固定在光反射層320上30秒固化即可。本實(shí)施例中所使用的粘和劑也可以為以下中的任意一種環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑、氰基丙 烯酸酯類(lèi)粘合劑、有機(jī)硅粘合劑等。
在光纖層330上設(shè)置光導(dǎo)層340。光導(dǎo)層340是將粒徑為20-300nm的有機(jī)-無(wú)機(jī)納 米雜化顆粒和重均分子量為1000的硅橡膠利用層層組裝的方法組裝在光纖之間的。 光導(dǎo)層340的厚度為8;/m。所述有機(jī)-無(wú)機(jī)納米雜化顆粒的制備方法和實(shí)施例l中相 同。光導(dǎo)層340的折射率為1.33-1.35之間。
在光導(dǎo)層340上設(shè)置光擴(kuò)散層350。光擴(kuò)散層350是將粒徑為200-100011111的有機(jī)-無(wú)機(jī)納米雜化顆粒和重均分子量為10000的氟樹(shù)脂利用層層組裝的方法組裝在光導(dǎo) 層上340。光擴(kuò)散層350的厚度為0.1;/m。光擴(kuò)散層350的折射率為1.45左右。
經(jīng)光纖射出的光束在光纖表面發(fā)生漫射到光導(dǎo)層340上，其中漏射的光經(jīng)光反 射層320到光導(dǎo)層340中，光線經(jīng)過(guò)光導(dǎo)層340的增透到達(dá)光擴(kuò)散層350，光擴(kuò)散層350 中的納米顆粒和聚合物之間由于折射率的不同將光線變成均勻的平面光。
在紫外-紅外-近紅外儀中，利用固定波長(zhǎng)的光源(450nm、 550nm、 650nm)對(duì) 有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜進(jìn)行光學(xué)測(cè)試，透光率為95%、 96%、 93%。
實(shí)施例IO、
圖11是本發(fā)明實(shí)施例10得到的平面背光源的截面示意圖。 除光纖層330中光纖的排列外其余均與實(shí)施例9相同，因此本實(shí)施例省略了對(duì)基 底310、光反射層320、光導(dǎo)層340、光擴(kuò)散層350的進(jìn)一步說(shuō)明。 參考圖ll，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例10進(jìn)行進(jìn)一步的描述。 該平面光源的厚度為0.03mm。
本實(shí)施例中所述光纖的排列分為上下兩個(gè)亞層，分別為光纖亞層331和光纖亞 層332，其中亞層331的排列方向與基底側(cè)面303的法線方向垂直，兩根光纖之間的 距離為80;/m，亞層332的排列方向與基底側(cè)面303的法線方向平行，兩根光纖之間 的距離為80/zm。
光纖與光纖之間的粘合劑為以下中的任意一種環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑、氰基丙烯酸 酯類(lèi)粘合劑、有機(jī)硅粘合劑等。光纖層330的厚度為15-20//m。 光導(dǎo)層340的厚度為20/zm。
在紫外-紅外-近紅外儀中，利用固定波長(zhǎng)的光源(450nm、 550nm、 650nm)對(duì) 有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜進(jìn)行光學(xué)測(cè)試，透光率為94%、 97%、 95%。 實(shí)施例ll、背光組件的制備
20圖12是本發(fā)明實(shí)施例11的背光組件示意圖，圖13是圖10所示背光組件的分解透 視圖，圖14是圖13中所示"C"部分的放大圖。
參見(jiàn)圖12至14，背光組件500包括框架400，玻璃光纖300，本發(fā)明所提供的有 機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜)200。背光組件500還可以包括光學(xué)片510。
框架400包括上框架410和下框架420 。
上框架410具有包括一開(kāi)口405的矩形框架形狀，該框架可以由塑料構(gòu)成。上 框架410容納玻璃光纖300、漫射光導(dǎo)反射膜200，并將它們固定。
下框架420與上框架410合并支撐玻璃光纖300、漫射光導(dǎo)反射膜200。下框架420 可以由金屬構(gòu)成。
玻璃光纖300的結(jié)構(gòu)如圖15所示，玻璃光纖300分為310， 320和330三個(gè)側(cè)面， 側(cè)面310和側(cè)面320為圓型，其中側(cè)面320設(shè)置一反射面，光源發(fā)出的光線由側(cè)面310 進(jìn)入，側(cè)面330與光導(dǎo)層相連的一側(cè)經(jīng)打磨可以將光透出，另一側(cè)則對(duì)光線具有全 反射作用。經(jīng)玻璃光纖300傳出第一光束40，第一光束40具有第一種光分布。玻璃 光纖300設(shè)置在有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的兩側(cè)，玻璃光纖300的打磨側(cè)與有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化 薄膜中的光導(dǎo)層相對(duì)。
參見(jiàn)圖12，漫射光導(dǎo)反射膜200包括基片210、光反射層220、光導(dǎo)層230和漫散 射層240。光反射層220的折射率<光導(dǎo)層230的折射率<漫射層240的折射率。
基片210為片狀?；梢杂删蹖?duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)構(gòu)成。
在基片上設(shè)置光反射層220。光反射層220由金屬亞層，如銀等，和聚合物層， 如硅樹(shù)脂等構(gòu)成，聚合物層在金屬層上經(jīng)層層組裝技術(shù)而成。
光導(dǎo)層230是由無(wú)機(jī)-有機(jī)納米顆粒231和聚合物232在光反射層220上層層組裝 而成。光導(dǎo)層230中還包含著細(xì)小空隙233。納米顆粒231和聚合物232的折射率不同 于空氣的折射率。納米顆粒231的粒徑可以彼此相同或不同。光導(dǎo)層230的折射率通 過(guò)納米顆粒231粒徑的大小、聚合物232的種類(lèi)和空隙233調(diào)節(jié)。光導(dǎo)層220把具有第 一光分布的第一光束40轉(zhuǎn)變成具有第二光分布的第二光束50。第二光分布的均勻性 高于第一光分布的均勻性。例如，光導(dǎo)層230把具有零維光的第一光束40轉(zhuǎn)變成具 有二維光的第二光束50。光導(dǎo)層230中聚合物具有特殊的光學(xué)特性，如光導(dǎo)層230可 以由聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯等。
光導(dǎo)層230包括多個(gè)側(cè)面235，側(cè)面235包括第一側(cè)面236和第二側(cè)面237。第一 光束40經(jīng)第一側(cè)面236進(jìn)入光導(dǎo)層230。漫射層240是在光導(dǎo)層230上由LBL技術(shù)將高分子組裝成膜后經(jīng)過(guò)水熱化處理， 引入納米孔洞而形成。漫射層240中高分子的選擇同光導(dǎo)層320，折射率可以通過(guò)層 層組裝膜上的孔洞的大小進(jìn)行控制。
經(jīng)玻璃光纖300傳出的第一束光束40經(jīng)過(guò)第一側(cè)面231進(jìn)入光導(dǎo)層230。光導(dǎo)層 230把第一光束40變成了第二光束50和第三光束60。第二光束50從漫射層240出射。 光反射層220把從光導(dǎo)層230泄露的第三光束60反射向光導(dǎo)層230以形成第四光束70 從漫射層240出射。
再參看圖13，在漫散射層240上設(shè)置光學(xué)片510。光學(xué)片510擴(kuò)散從漫射層240出 射的第二光束50，以形成第五光束520。光學(xué)片510可以包括擴(kuò)散片、棱鏡片、保護(hù) 片等。
雖然以上示例性的描述了本發(fā)明實(shí)施方式及其優(yōu)點(diǎn)，但值得提出的是，在不超 出本發(fā)明由所附的權(quán)利要求限定的構(gòu)思和保護(hù)范圍的前提下可以做出各種改型、替 換和更改。
權(quán)利要求
1、一種有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，包括光反射層、光導(dǎo)層以及設(shè)置于所述光導(dǎo)層上的光漫射層或光擴(kuò)散層；所述光漫射層或光擴(kuò)散層的折射率＞光導(dǎo)層的折射率＞光反射層的折射率。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述光導(dǎo)層上為 光漫射層，所述光導(dǎo)層設(shè)置于所述光反射層上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述光反射層由 至少一個(gè)亞層組成，所述亞層由聚合物組裝而成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述聚合物為下 述四種之一乙烯與醋酸乙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯和硅樹(shù)脂。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜還包括設(shè)置于所述光反射層下的基底；所述光反射層的折射率>基底 的折射率。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述光反射層由 至少兩個(gè)亞層組成，所述亞層包括涂覆于基底上的金屬反射亞層和由聚合物組裝而 成的聚合物反射亞層。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于組成所述金屬反 射亞層的金屬為銀、鋁或者鉑； 組成聚合物反射亞層的所述聚合物為下述四種之一乙烯與醋酸乙烯的共聚 物、聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯和硅樹(shù)脂。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2-7中任一所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述光導(dǎo)層由至少一個(gè)亞層組成，所述亞層由聚合物和改性的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒組裝而成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于組成光導(dǎo)層的所 述聚合物為下述物質(zhì)中的任一種聚甲基丙烯酸甲酯、氘代聚甲基丙烯酸甲酯、以 甲基丙烯酸甲酯為主體的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯與苯乙烯的共聚物、以 甲基丙烯酸甲酯為主體的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯與苯乙烯的共聚物、聚 苯乙烯及其氟代或氘代體、聚碳酸酯、聚烷基乙烯基硅垸、聚酯、聚氨酯、甲基丙 烯酸丁酯與偏二氯乙烯的共聚物和聚砜；組成光導(dǎo)層的所述改性的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒的粒徑為20-600nm。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2-7中任一所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述光 漫射層由至少一個(gè)亞層組成，所述亞層由聚合物組裝而成。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于組成光漫射層 的所述聚合物為下述物質(zhì)中的任一種聚甲基丙烯酸甲酯、氖代聚甲基丙烯酸甲酯、以甲基丙烯酸甲酯為主體的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯與苯乙烯的共聚物、 以甲基丙烯酸甲酯為主體的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯與苯乙烯的共聚物、聚苯乙烯及其氟代或氘代體、聚碳酸酯、聚烷基乙烯基硅烷、聚酯、聚氨酯、甲基 丙烯酸丁酯與偏二氯乙烯的共聚物和聚砜。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8或10所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于組成光導(dǎo)層的所述聚合物與組成光漫射層的所述聚合物相同，所述光漫射層上設(shè)有直徑為200nm-10//w的孔洞，孔洞在光散射層上均勻排列，每平方厘米光反射層上孔洞的 個(gè)數(shù)為102-106。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述光導(dǎo)層上 為光擴(kuò)散層，所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜還包括設(shè)置于所述光反射層和所述光導(dǎo)層之 間的光纖層。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述有機(jī)-無(wú) 機(jī)雜化薄膜還包括設(shè)置于所述光反射層下的基底；所述光反射層的折射率>基底的 折射率。
15、 根據(jù)權(quán)利要求5或14所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述基底 由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯構(gòu)成。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述光 反射層由至少一個(gè)亞層組成，所述亞層由涂覆于基底上的金屬亞層組成。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于組成所述金屬亞層的金屬為銀、鋁或者鉑。
18、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述光纖層由 兩個(gè)亞層組成，其中第一個(gè)亞層和第二個(gè)亞層中光纖的排列方向互相垂直，所述亞 層由玻璃光纖和/或塑料光纖通過(guò)粘結(jié)劑粘結(jié)而成，所述光纖的直徑為5-20um，所 述光纖之間的距離為40-120um。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述粘合劑為以下三種之一環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)粘合劑、氰基丙烯酸酯類(lèi)粘合劑和有機(jī)硅粘合劑。
20、 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述光 導(dǎo)層由至少一個(gè)亞層組成，所述亞層由聚合物和有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒組裝而成； 所述聚合物為硅橡膠或者聚碳酸酯；所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒的粒徑為20-400nm。
21、 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述光 擴(kuò)散層由至少一個(gè)亞層組成，所述亞層由含氟樹(shù)脂和有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒組裝而成o
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，其特征在于所述含氟樹(shù)脂 為含氟聚氨酯、含氟丙烯酸酯或聚四氟乙烯；組成光擴(kuò)散層的所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化 納米顆粒的粒徑為200-1000nm。
23、 一種制備權(quán)利要求4-12中任一所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的方法，包括以 下步驟1) 通過(guò)涂覆法或者真空濺射法在基底上涂覆權(quán)利要求6或7所述的金屬形成 金屬反射亞層，然后采用層層組裝技術(shù)將權(quán)利要求6或7所述的聚合物組裝在所述 金屬反射亞層上形成聚合物反射亞層，從而形成光反射層；2) 采用層層組裝技術(shù)將權(quán)利要求8或9所述的聚合物和改性的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化 納米顆粒組裝在所述光反射層上形成光導(dǎo)層；3) 采用層層組裝技術(shù)將權(quán)利要求10或11所述的聚合物組裝在所述光導(dǎo)層上 形成光漫射層，得到所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于組成所述光導(dǎo)層與所述漫反 射層的聚合物相同，所述方法還包括在通過(guò)水熱處理的方法在所述光漫射層上引入 尺寸為200nm-10um的步驟。
25、 一種制備權(quán)利要求14-22中任一所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜的方法，包括 以下步驟1) 通過(guò)濺射法或者真空濺射法在基底上涂覆權(quán)利要求16或17所述的金屬形 成光反射層；2) 將權(quán)利要求18所述的光纖通過(guò)權(quán)利要求19所述的粘合劑粘結(jié)在所述光反射 層上形成光纖層；3) 采用層層組裝技術(shù)將權(quán)利要求20所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒組裝在所述光纖層上形成光導(dǎo)層，所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米顆粒通過(guò)粘合劑粘結(jié)在一起；4)采用層層組裝技術(shù)將權(quán)利要求21或22所述的含氟樹(shù)脂和有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納 米顆粒組裝在所述光導(dǎo)層上形成光擴(kuò)散層，得到所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜。
26、 一種背光組件，包括框架、設(shè)置在所述框架中的光纖以及設(shè)置在所述框架 中的權(quán)利要求2-12中任一所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜；所述光纖設(shè)置在所述有機(jī)無(wú) 機(jī)雜化薄膜中的光導(dǎo)層的兩側(cè)。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的背光組件，其特征在于所述背光組件還包括光 學(xué)片，所述光學(xué)片設(shè)置在所述框架中的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜中光漫射層的上方。
28、 根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的背光組件，其特征在于所述有機(jī)-無(wú)機(jī)雜 化薄膜中的光反射層包裹著光導(dǎo)層除與光纖平行的光導(dǎo)層側(cè)面的其它側(cè)面。
29、 根據(jù)權(quán)利要求26-28中任一所述的背光組件，其特征在于所述光纖為玻 璃光纖或塑料光纖；所述塑料光纖是由以聚甲基丙烯酸甲酯為主的甲基丙烯酸乙酯 或甲基丙烯酸丁酯與苯乙烯的共聚物、聚碳酸酯、聚垸基乙烯基硅烷、聚氨酯、聚 酯、聚砜、聚四氟乙烯、乙烯與醋酸乙烯的共聚物或含氟聚合物制備的。
30、 一種背光組件，包括框架和設(shè)置在所述框架中的權(quán)利要求13-22中任一所 述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜。
31、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的背光組件，其特征在于所述背光組件還包括光 學(xué)片，所述光學(xué)片設(shè)置在所述框架中的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜中光漫射層的上方。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜。該有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜，包括光反射層、光導(dǎo)層以及設(shè)置于所述光導(dǎo)層上的光漫射層或光擴(kuò)散層；所述光漫射層或光擴(kuò)散層的折射率＞光導(dǎo)層的折射率＞光反射層的折射率。所述薄膜還包括設(shè)置于所述光反射層下的基底；所述光反射層的折射率＞基底的折射率。本發(fā)明的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化薄膜具有光導(dǎo)和全反射、漫散射光學(xué)特性，而且機(jī)械強(qiáng)度高，厚度為0.01-0.08mm。薄膜的全反射特性可以有效地提高背光源的利用率；將傳統(tǒng)背光模組中的導(dǎo)光板和反射板合二為一，實(shí)現(xiàn)了薄型化的目的。
文檔編號(hào)B32B5/16GK101672949SQ200810222279
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者卜詩(shī)堯, 盧曉英, 張小莉, 堅(jiān) 徐, 楊曉麗, 楊曙光, 寧 趙 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所