專利名稱：含有納米復(fù)合顆粒的光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物光漫射體，它含有層狀小顆粒材料在粘結(jié)劑中的分散體。在優(yōu)選的形式中，本發(fā)明涉及用于背面投影液晶顯示器的背光漫射體。
前一類型的漫射體通常利用了它的暴露在空氣中的粗糙表面，在漫射體的材料和包圍介質(zhì)之間獲得了折射指數(shù)的最大可能差異，和因此獲得入射光的最大角分散。然而，這一類型的一些現(xiàn)有技術(shù)的光漫射體存在兩個(gè)主要缺點(diǎn)高度的反向散射和需要空氣接觸。反向散射引起較大部分的光反射回到起始光源，當(dāng)光適當(dāng)?shù)卮┻^(guò)漫射體時(shí)，降低了光學(xué)系統(tǒng)的效率。第二缺點(diǎn)，粗糙表面必須與空氣接觸以便適當(dāng)?shù)毓ぷ鞯囊?，也?huì)導(dǎo)致較低的效率。如果漫射體的輸入和輸出表面都包埋在另一種材料，如粘合劑內(nèi)部，則漫射體的光分散能力降低至所不希望的水平。
在第二類型漫射體的一個(gè)變型中，該本體漫射體-即第二種折射指數(shù)的小顆?；蚯?被包埋在該漫射體的原材料(primary material)中。在本體漫射體的另一個(gè)變型中，該漫射體材料跨越漫射體主體的折射指數(shù)會(huì)發(fā)生變化，因此引起光穿過(guò)該材料而在不同的點(diǎn)折射或散射。本體漫射體也存在一些實(shí)際問(wèn)題。如果尋求高角度輸出分布，該漫射體通常比具有相同的光學(xué)散射能力的表面漫射體更厚。然而，如果本體漫射體造得較薄，對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用的所希望的性質(zhì)，漫射體的散射能力可能太低。
盡管有前面的困難，仍然有很多應(yīng)用，其中需要包埋的漫射體，而第一類型的漫射體則是不適合的。例如，漫射體層能夠被包埋在液晶顯示器系統(tǒng)的輸出偏振器層和外部硬涂層之間以保護(hù)該漫射體防止它受損害。另外，具有薄造型的漫射體，它在包埋在其它材料中時(shí)保持寬的光散射能力并具有低的光學(xué)反向散射，因此比普通漫射體具有更高的光學(xué)效率，將是非常需要的。
美國(guó)專利No.6,093,521描述了照相元件，它包括在該元件的外層上的至少一種光敏鹵化銀層和在該構(gòu)件的底部上的至少一種光敏鹵化銀層，聚合物片，其包括有空隙的聚酯聚合物的至少一層和包括無(wú)空隙的聚酯聚合物的至少一層，其中該成像元件具有在38和42％之間的透光百分率。盡管在美國(guó)6,093,521中描述的有空隙的層會(huì)漫射背面照射光(它用于照亮靜態(tài)圖象的現(xiàn)有技術(shù)的光箱中使用)，在38％和42％之間的透光百分率將不能使足夠的光到達(dá)液晶顯示器的觀察者眼睛。典型地，對(duì)于液晶顯示器，背光漫射體必須能夠傳輸至少65％和優(yōu)選至少80％的入射在漫射體上的光。
在美國(guó)專利No.6,030,756(Bourdelais等人)中，照相元件包括透明聚合物片，至少一層的雙軸取向聚烯烴片和至少一個(gè)圖象層，其中聚合物片具有在20和100毫牛頓之間的勁度，雙軸取向聚烯烴片具有在35％和90％之間的光譜透射，并且該雙軸取向聚烯烴片具有低于65％的光反射密度。盡管在美國(guó)6,030,756中的照相元件會(huì)將正面鹵化銀與背面鹵化銀圖像分開，但是有空隙的聚烯烴層將漫射太多的光而產(chǎn)生黑暗的液晶顯示圖象。此外，白色顏料在該片中的添加會(huì)引起背面光的不可接受的散射。
在US 4,912,333中，X-射線增感屏利用微孔聚合物層來(lái)產(chǎn)生反射性微透鏡以獲得在圖像速度和清晰度上的改進(jìn)。盡管公開在US4,912,333中的材料可以傳輸X射線能量，該材料具有極低可見(jiàn)光能量傳輸，這對(duì)于LC設(shè)備是不可接受的。
在US 6,177,153中，公開了含有孔以擴(kuò)展液晶設(shè)備中光的視角的取向聚合物膜。在US6,177,153中的孔是在二次取向過(guò)程中由應(yīng)力破裂溶劑澆鑄聚合物所產(chǎn)生。這些材料的長(zhǎng)寬比(aspect ratio)，盡管定型了入射光，擴(kuò)展了視角，但不會(huì)提供光的均勻漫射和因此將引起液晶形成圖像的不均勻的亮度。此外，所公開的產(chǎn)生空隙的方法會(huì)導(dǎo)致空隙尺寸和空隙分布，使得無(wú)法實(shí)現(xiàn)光漫射和光透射的優(yōu)化。在該專利的實(shí)施例1中，所報(bào)導(dǎo)的90％透射率包括在400和1500nm之間的波長(zhǎng)，綜合了可見(jiàn)和不可見(jiàn)的波長(zhǎng)，但是在500nm下的透射率是低于入射光的30％。該值對(duì)于用于圖像顯示如液晶顯示器的任何漫射膜是不可接受的。
對(duì)于成像產(chǎn)品具有更薄和更硬的基板(base)的需要已經(jīng)被充分認(rèn)可。除提供成本優(yōu)點(diǎn)之外，更薄的支持體能夠?qū)崿F(xiàn)許多其它標(biāo)準(zhǔn)。例如，在動(dòng)畫和相關(guān)娛樂(lè)業(yè)中，更薄的照相基片允許同樣尺寸的卷軸有更長(zhǎng)的總長(zhǎng)度。然而，減少基片的厚度通常導(dǎo)致勁度的下降，這對(duì)卷曲、運(yùn)輸和耐久性而言具有有害影響。對(duì)于電子顯示材料，如液晶顯示器，優(yōu)選的是該組件是重量輕的和具有柔性。
最近，使用蒙脫石(smectite)粘土制備的納米復(fù)合材料已經(jīng)因?yàn)樗鼈兊莫?dú)特物理性能而在工業(yè)領(lǐng)域如汽車工業(yè)和包裝工業(yè)中受到顯著的關(guān)注。這些性能包括改進(jìn)的熱變形特性，阻隔性能，和機(jī)械性能。相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)已在美國(guó)專利4,739,007；4,810,734；4,894,411；5,102,948；5,164,440；5,164,460；5,248,720，5,854,326，6,034,163中進(jìn)行說(shuō)明。然而，這些納米復(fù)合材料作為具有特定光學(xué)性質(zhì)的更薄和更硬的顯示組件的使用還沒(méi)有被認(rèn)識(shí)到。
為了使用蒙脫石粘土獲得更硬的聚合物支持體，該粘土需要在聚合物基質(zhì)中插層或片狀剝離。人們已經(jīng)付出相當(dāng)?shù)呐σ蚤_發(fā)將蒙脫石粘土插層和然后與熱塑性聚合物基質(zhì)相容化的方法。這是因?yàn)樵撜惩辆Ц袷亲匀挥H水性的，和它必須經(jīng)過(guò)化學(xué)改性變得親有機(jī)性，為的是讓它引入聚合物基質(zhì)中。為了獲得需要的聚合物性能增強(qiáng)，迄今開發(fā)的大部分插層技術(shù)是間歇法，費(fèi)時(shí)，導(dǎo)致增加整個(gè)產(chǎn)品成本。
現(xiàn)有兩個(gè)主要的通常使用的插層方法-合適單體的插層，接著從溶液進(jìn)行聚合(已知為原地聚合，參見(jiàn)A.Okada等人，Polym Prep.第28卷，447，1987)或單體/聚合物插層。聚乙烯醇(PVA)，聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和聚氧化乙烯(PEO)已經(jīng)比較成功地將該粘土小薄片插層。正如由Levy等人在“Interlayer adsorption of polyvinylpyrrolidoneon montmorillornte”，Journal of Colloid and Interface Science，50卷(3)，442，1975中所述，通過(guò)連續(xù)用無(wú)水乙醇洗滌，然后嘗試讓它與具有不同量的水的1％PVP/乙醇/水溶液接觸以吸收PVP，來(lái)試圖在單離子蒙脫土小片狀體之間吸收PVP。在與PVP/乙醇/水溶液接觸后，只有鈉-蒙脫土膨脹超過(guò)20埃基面間距。Greenland的著作，“Adsorption of polyvinyl alcohol by montmorrilonite”，Journal of Colloid Science，第18卷，647-664頁(yè)(1963)公開了PVA在蒙脫土上的吸收將取決于PVA在溶液中的濃度。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，吸附作用僅僅在大約1wt％的聚合物的聚合物濃度下是有效的。對(duì)于工業(yè)化還沒(méi)有其它效果，因?yàn)樗艿较〔鍖硬牧系母稍锏南拗啤Ｔ赗ichardVaia等人的近作，“New Polymer Electrolyte NanocompositesMelt intercalation of polyethyleneoxide in mica typesilicates”，Adv.Materials，7(2)，154-156，1995中，通過(guò)加熱至80℃保持2-6小時(shí)以實(shí)現(xiàn)17.7埃的d-間距來(lái)將PEO插層到Na-蒙脫土和Li-蒙脫土中。所觀察到的插層的程度等于從溶液獲得的程度(V.Mehrotra，E.P.Giannelis，SolidState Commun.，77，155，1991)。其它，最近的工作(US 5,804,613)解決了具有至少一個(gè)羰基官能團(tuán)的單體有機(jī)化合物的吸附，它們選自羧酸類和它的鹽，多羧酸和它的鹽，醛，酮和它們的混合物。類似地，US 5,880,197討論了含有胺或酰胺官能團(tuán)或它們的混合官能團(tuán)的插層單體的使用。在兩專利和授權(quán)于同一集團(tuán)的其它專利中，在插層載體如水中在非常稀的粘土濃度下進(jìn)行插層。這在插層物被分散于聚合物中之前會(huì)導(dǎo)致需要費(fèi)用大的干燥步驟。在WO 93/04118中公開的是以硅烷偶聯(lián)劑或鎓陽(yáng)離子如具有與基體聚合物相容的反應(yīng)性基團(tuán)的季銨化合物的吸附為基礎(chǔ)的插層工藝。
在熱塑性聚合物中插層和分散蒙脫石粘土?xí)r遇到很多困難。本發(fā)明提供克服這一問(wèn)題的技術(shù)。還提供了蒙脫石粘土在其中有改進(jìn)的分散的制品，能夠引入到織網(wǎng)中。需要由本發(fā)明解決的問(wèn)題仍然需要圖像照射光源的改進(jìn)光漫射以提供改進(jìn)的漫射光透射效率，同時(shí)提供會(huì)漫射鏡面(specular)光源。
本發(fā)明提供改進(jìn)的光透射，并同時(shí)提供會(huì)漫射鏡面光源。
本發(fā)明提供一種光學(xué)組件，它包括層狀微細(xì)顆粒材料在粘結(jié)劑中的分散體，該層狀材料所具有的層厚、顆粒在粘結(jié)劑中的濃度和基面間距足以提供具有至少50％的光透射率的組件。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中的層狀材料具有在10∶1和250∶1之間的長(zhǎng)寬比。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中的層狀材料以相當(dāng)于粘結(jié)劑的1-10wt％之間的量存在。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中的層狀材料以相當(dāng)于粘結(jié)劑的1.5％-5wt％之間的量存在。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中光學(xué)組件的光透射率是至少85％。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中的光學(xué)組件漫射可見(jiàn)透射光能量，在一個(gè)具體實(shí)施方案中，光學(xué)組件的霧度大于80％，在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，光學(xué)組件的霧度是在20-60％之間，在又一個(gè)具體實(shí)施方案中，光學(xué)組件的霧度是低于10％。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中的層狀材料包括蒙脫石粘土。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中的層狀材料包括層狀雙氫氧化物。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中的層狀材料包括被插層到蒙脫石粘土中的烴氧基化醇，在一個(gè)具體實(shí)施方案中，該烴氧基化醇包括乙氧基化醇，優(yōu)選該乙氧基化醇具有在12-106個(gè)碳之間的烴鏈長(zhǎng)度，本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選其中乙氧基化醇具有在26-50個(gè)碳之間的烴鏈長(zhǎng)度。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，插層到蒙脫石粘土中的乙氧基化醇被分散在聚烯烴聚合物中，不含插層蒙脫石的聚合物的至少一層在同時(shí)擠出過(guò)程中被整體地連接。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，其中插層到蒙脫石粘土中的乙氧基化醇被分散到聚烯烴聚合物中。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中的層狀材料是合成粘土。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中的層狀材料是經(jīng)過(guò)有機(jī)改性的。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，粘結(jié)劑包括至少一層的聚酯。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中的粘結(jié)劑包括至少一層的聚烯烴。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，在層狀材料和粘結(jié)劑之間的折射指數(shù)的差異是大于0.08。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，該光學(xué)組件的彈性模量是大于500MPa。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，該光學(xué)組件的抗沖擊性是大于0.6GPa。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，該層狀顆粒以相當(dāng)于粘結(jié)劑的0.1-1wt％之間的量存在。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，該光學(xué)組件包括兩個(gè)或更多個(gè)層，在一個(gè)具體實(shí)施方案中，優(yōu)選其中該微細(xì)層狀顆粒存在于至少一個(gè)層中。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，該層狀材料包括被插層到蒙脫石粘土中的嵌段共聚物。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，進(jìn)一步包括將粘土插層的親水性嵌段，優(yōu)選的是，其中的親水性嵌段包括至少一種物質(zhì)，后者選自聚(烯化氧)，聚6，(2-乙基唑啉)，聚(亞乙基亞胺)，聚(乙烯基吡硌烷酮)，聚(乙烯醇)，聚丙烯酰胺，聚丙烯腈，多糖，和葡聚糖。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，其中的親水性嵌段包括聚(環(huán)氧乙烷)。在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，其中的親水性嵌段包括多糖。在又一個(gè)具體實(shí)施方案中，其中的親水性嵌段包括聚乙烯基吡咯烷酮。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中的嵌段共聚物進(jìn)一步包括親脂性嵌段。優(yōu)選該親脂性嵌段包括至少一種物質(zhì)，后者選自聚己酸內(nèi)酯，聚丙內(nèi)酯，聚β-丁內(nèi)酯，聚δ-戊內(nèi)酯；聚ε-己內(nèi)酰胺；聚乳酸；聚乙醇酸；聚羥基丁酸；聚賴氨酸的衍生物；和聚谷氨酸的衍生物，α，β-烯屬不飽和單體的聚合物。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，該親脂性嵌段包括聚酯。在又一個(gè)具體實(shí)施方案中，其中的親脂性嵌段包括聚己酸內(nèi)酯。在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，其中的親脂性嵌段包括聚酰胺。在再一個(gè)具體實(shí)施方案中，其中的親脂性嵌段包括聚苯乙烯。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中的微細(xì)顆粒材料具有0.01到5μm的橫向尺寸和0.5到10nm的厚度。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中層狀微細(xì)顆粒材料具有1到9nm的基面間距。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中微細(xì)層狀材料具有0.01到5μm的橫向尺寸和0.5到10nm的厚度。
優(yōu)選在本發(fā)明的光學(xué)組件中，其中層狀微細(xì)層材料具有1到9nm的基面間距。
本發(fā)明還提供了一種包括光學(xué)組件的背光成像介質(zhì)，它包括層狀微細(xì)顆粒材料在粘結(jié)劑中的分散體，該顆粒所具有的層厚、顆粒在粘結(jié)劑中的濃度和顆粒基面間距足以提供具有至少50％的光透射率的組件。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種包括光學(xué)組件的液晶設(shè)備，它包括微細(xì)層狀顆粒材料在粘結(jié)劑中的分散體，該顆粒所具有的層厚、顆粒在粘結(jié)劑中的濃度和顆?；骈g距足以提供位于光源和偏振膜片之間具有至少50％的光透射率的組件。
本發(fā)明使得不需要在含有粗糙表面的現(xiàn)有技術(shù)的光漫射體和用于液晶顯示器中的亮度增強(qiáng)膜之間的氣隙。該氣隙的消去使得該漫射體材料能被粘附于液晶顯示器中的其它膜組件上，使得該設(shè)備在重量上更輕和在成本上更低。
本發(fā)明材料不含有現(xiàn)有技術(shù)的有空隙的聚合物膜所通常含有的無(wú)機(jī)顆粒，它引起背光源的所不希望有的散射并降低液晶顯示器的透射效率。此外，該漫射體的彈性模量和抗劃傷性與現(xiàn)有技術(shù)的澆鑄涂敷的聚合物漫射體相比得到改進(jìn)，使得在液晶設(shè)備的組裝操作過(guò)程中具有更堅(jiān)固耐用的漫射體。
本發(fā)明是一種制品，使用了層狀材料如蒙脫石粘土，優(yōu)選用具有親水性組分和更優(yōu)選附加的親脂性組分的有機(jī)材料進(jìn)行插層。上述的有機(jī)材料能夠包括表面活性劑，乙氧基化醇和/或嵌段共聚物。插層的粘土產(chǎn)生幾個(gè)折射指數(shù)變化，這會(huì)使可見(jiàn)光漫射。插層的粘土材料在本體聚合物層中的添加可改進(jìn)聚合物片的機(jī)械強(qiáng)度，由此提高該片的抗劃傷性和改進(jìn)片的勁度，因此使得可以使用更薄、更低重量的材料。更薄、更低重量的材料會(huì)降低顯示設(shè)備的重量和尺寸，可使設(shè)備造得更小和重量更輕。用于本發(fā)明中的插層粘土材料也會(huì)改進(jìn)基礎(chǔ)聚合物的熱性質(zhì)，使得本發(fā)明的材料在熱的小汽車或在軍用車輛如坦克中遇到的溫度下是更加熱穩(wěn)定和光學(xué)穩(wěn)定的。熱和光學(xué)穩(wěn)定性會(huì)增大使用該顯示設(shè)備的環(huán)境范圍。
此外，用于本發(fā)明中的層狀材料或顆粒物的添加也會(huì)改進(jìn)光學(xué)組件的油墨可印刷性，使得可以打印出油墨基光學(xué)圖案，如在傳輸光學(xué)應(yīng)用中有價(jià)值的反射點(diǎn)、文本或圖形。該層狀顆粒物用作油墨化學(xué)的鍵接位置，產(chǎn)生了高質(zhì)量打印圖象，它們具有突出的油墨保留性能。這些和其它優(yōu)點(diǎn)將從下面的詳細(xì)說(shuō)明中看出。
“微細(xì)的”顆粒材料是指無(wú)機(jī)相，如蒙脫石粘土，其中顆粒的至少一種尺寸，典型地該層厚度，是在0.1-100nm范圍內(nèi)，按數(shù)值平均基礎(chǔ)計(jì)?！盎妗笔侵冈赬-射線晶體衍射分析中通常所定義的層狀材料的(001)平面和“基面間距”是指在最近等同基面之間的層間距，按數(shù)值平均基計(jì)算，需要的是在0.5至10nm之間。
術(shù)語(yǔ)“液晶顯示器”是指利用液晶形成圖像的任何背面投影顯示設(shè)備。術(shù)語(yǔ)“漫射體”是指能夠?qū)㈢R面光(有主要方向的光)漫射成漫射光(有無(wú)規(guī)光方向的光)的任何材料。術(shù)語(yǔ)“光”是指可見(jiàn)光。術(shù)語(yǔ)“漫射光透射效率”是指在500nm處％漫射透射光與在500nm處的％總透射光的比率乘以系數(shù)100。術(shù)語(yǔ)“聚合物膜”是指包括聚合物的膜。術(shù)語(yǔ)“聚合物”是指均聚物和共聚物。
“納米復(fù)合材料”是指一種復(fù)合材料，其中至少一種組分包括無(wú)機(jī)相，如蒙脫石粘土，而至少一個(gè)尺寸是在0.1到100納米范圍內(nèi)?！捌?Plate)”是指一種顆粒，其中兩維具有相同尺寸并顯著大于第三維。在這里，顆粒的長(zhǎng)度和寬度具有可比的尺寸，但是數(shù)量級(jí)大于顆粒的厚度。
“層狀材料”是指呈現(xiàn)多個(gè)相鄰的束縛層形式的無(wú)機(jī)材料如蒙脫石粘土?！靶∑瑺铙w”是指層狀材料的各個(gè)層?！安鍖印笔侵敢粋€(gè)或多個(gè)外來(lái)分子或外來(lái)分子的一部分在層狀材料的小片狀體之間的插入，通常由X射線衍射技術(shù)檢測(cè)，如在美國(guó)專利No.5,891,611中所述(5欄10行-7欄23行)。
“插層劑”是指插入到上述層狀材料的小片狀體之間的上述外來(lái)分子?！皠兟洹被颉皩与x”是指各個(gè)小片狀體分離成無(wú)序結(jié)構(gòu)，而沒(méi)有任何堆疊次序?！安鍖拥摹笔侵钢辽俨糠值匕l(fā)生插層和/或?qū)訝顒冸x的層狀材料?！坝袡C(jī)粘土”是指由有機(jī)分子改性的粘土材料。
背光的更佳控制和管理推動(dòng)著液晶顯示器(LCD)的技術(shù)進(jìn)步。LCD屏幕和其它電子軟顯示介質(zhì)主要地用鏡面(高度方向性)熒光管來(lái)背射光。漫射膜用于將光均勻地分布到整個(gè)顯示面積上并改變從鏡面到漫射體的光。離開顯示堆疊體(stack)的液晶部分的光可作為窄的光束離開并必須再分散。用于顯示器的這一部分中的漫射體有選擇地將光沿著水平方向展開以獲得增大的視角。
當(dāng)光通過(guò)具有不同折射指數(shù)的材料時(shí)，漫射可通過(guò)光散射來(lái)實(shí)現(xiàn)。這一散射產(chǎn)生光能的漫射介質(zhì)。在透光度和漫射之間有反比關(guān)系，對(duì)于各應(yīng)用來(lái)說(shuō)必須找到這兩個(gè)參數(shù)的最優(yōu)組合。
背漫射體直接放置在光源的前面并用于通過(guò)將鏡面光改變?yōu)槁涔鈦?lái)整勻穿過(guò)顯示器的光。該漫射膜是由簡(jiǎn)單的光學(xué)結(jié)構(gòu)組成以使光在全部方向上變寬。用于漫射LCD背光的現(xiàn)有技術(shù)方法包括將具有不同折射指數(shù)的聚合物膜進(jìn)行層疊，將圖案壓花到膜上，或用無(wú)光澤樹脂或珠粒來(lái)涂敷該膜。正面漫射體的作用是有方向選擇性地增寬來(lái)自液晶(LC)的光。該光被壓縮成窄光束而進(jìn)入到LC中獲得最高效率，和當(dāng)它離開時(shí)，它作為窄的光柱射出。該漫射體使用光學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)有選擇地?cái)U(kuò)展該光。大部分公司形成橢圓形的微透鏡，以選擇性地沿著一個(gè)軸方向上拉伸該光。在聚合物基質(zhì)中的橢圓形聚合物和由化學(xué)或物理方式形成的表面微透鏡可實(shí)現(xiàn)這一方向性。這一專利僅僅致力于光漫射應(yīng)用以便均勻地分散光。
本發(fā)明提供了均勻地散射入射光的膜。這樣的光學(xué)組件是優(yōu)選的它包括層狀微細(xì)顆粒材料在粘結(jié)劑中的分散體，該顆粒所具有的層厚、在粘結(jié)劑中的濃度和基面間距足以提供優(yōu)選具有至少50％的光透射率的組件。在粘結(jié)劑中的顆粒層狀材料已經(jīng)顯示提供優(yōu)異的可見(jiàn)光漫射。層狀材料產(chǎn)生幾個(gè)折射指數(shù)變化，它漫射所透過(guò)的可見(jiàn)光能量。與依賴于聚合物片上的表面粗糙度來(lái)產(chǎn)生LCD設(shè)備的光漫射的現(xiàn)有技術(shù)漫射體材料相比，在粘結(jié)劑中的層狀材料是優(yōu)選的和已經(jīng)顯示是光的非常高效的漫射體。在層狀材料和粘合劑之間存在折射指數(shù)差異。在優(yōu)選的實(shí)施方案中折射指數(shù)的差異是至少0.01，更優(yōu)選0.1和最優(yōu)選0.2。這一折射指數(shù)差異提供了優(yōu)良的漫射和高的光透射率，使得LCD圖像更亮和/或光的能量需要量降低，因此延長(zhǎng)了電池組的壽命。
層狀材料的濃度和它們的基面間距控制了光漫射的量。本發(fā)明具有能夠增大光漫射的量而沒(méi)有透射率的重大變化的出乎意外的性能?，F(xiàn)有技術(shù)可見(jiàn)光漫射體片通常顯示出光透射率的下降，增大了光漫射的量。
用于本發(fā)明中的微細(xì)顆粒或?qū)雍穸染哂性?.1至100nm之間的尺寸，典型是0.5-10nm。平均基面分離需要地是在0.5-10nm之間，優(yōu)選在1-9nm之間，和典型地在2-5nm之間。
本發(fā)明的光學(xué)組件優(yōu)選具有顆粒層狀材料，它的長(zhǎng)寬比是在10∶1和1000∶1之間。層狀材料的長(zhǎng)寬比，定義為在顆粒的橫向尺寸(即，長(zhǎng)度或?qū)挾?和厚度之間的比率，是光漫射量的一個(gè)重要因素。低于8∶1的長(zhǎng)寬比不會(huì)提供足夠的光漫射。大于1000∶1的長(zhǎng)寬比難以加工。
層狀材料優(yōu)選以相當(dāng)于粘結(jié)劑的1-10wt％之間的量存在。以相當(dāng)于粘結(jié)劑的低于0.9wt％的量存在的層狀材料已經(jīng)顯示提供非常低的光漫射量。以超過(guò)11％的量存在的層狀材料已經(jīng)顯示提供很少的光漫射增加，而為粘結(jié)劑添加了所不希望有的顏色，使透射光著色。以相當(dāng)于粘結(jié)劑的2-5wt％的量存在的層狀材料是最優(yōu)選的，因?yàn)榭梢?jiàn)光漫射高，而同時(shí)避免了所不希望有的著色和附加材料的附加費(fèi)用。此外，以2-5％的量存在的層狀材料已經(jīng)顯示為鏡面的背光組件如在液晶顯示器中見(jiàn)到的那些組件提供優(yōu)良的光漫射。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，該層狀材料以相當(dāng)于粘結(jié)劑的0.1-1wt％之間的量存在。通過(guò)提供在0.1和1wt％之間的層狀材料，具有高的光透射率(大于90％)和低霧度(低于10％)的光學(xué)元件可使光學(xué)元件用作具有防眩性能的外界光漫射體。防眩光學(xué)元件可降低由環(huán)境光如太陽(yáng)光產(chǎn)生的眩目，引起透射像的質(zhì)量下降。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，該光學(xué)組件包括兩個(gè)或更多個(gè)層。通過(guò)向光學(xué)元件中提供附加層，對(duì)于光學(xué)元件的改進(jìn)如抗靜電性能和光過(guò)濾性能能夠在該附加層中實(shí)現(xiàn)。通過(guò)提供多層光學(xué)元件，用于本發(fā)明中的層狀材料被增加到特定位置以控制漫射光的焦距。已經(jīng)顯示，通過(guò)將可用于本發(fā)明中的層狀材料添加到光學(xué)組件中的不同層中，作為視角的函數(shù)的光強(qiáng)度能夠改變，由此可使本發(fā)明的材料專門設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)。例如，可用于本發(fā)明中的層狀材料的2wt％添加量能夠加入到125微米光學(xué)元件的最外層中。如果含有層狀材料的最外層向著光源取向，與最外層遠(yuǎn)離光源取向的情況相比，則作為角度的函數(shù)的漫射光強(qiáng)度將比正常的小。該光學(xué)元件優(yōu)選能夠具有幾個(gè)層，它含有不同wt％添加量的可用于本發(fā)明中的層狀材料，以便在光傳播方向上產(chǎn)生光漫射梯度。
本發(fā)明的光學(xué)元件的優(yōu)選的光透射率是至少85％。高的光透射率為背光顯示提供改進(jìn)的亮度，而同時(shí)漫射背光源。至少85％的光透射率使得背光源被漫射和使LC設(shè)備的亮度最大化，顯著改進(jìn)LC設(shè)備的圖像質(zhì)量以供戶外使用，其中LC屏幕必須與自然太陽(yáng)光競(jìng)爭(zhēng)。
本發(fā)明的光學(xué)組件的優(yōu)選霧度大于80％。大于80％的霧度提供了鏡面光源如在液晶顯示器中見(jiàn)到的那些光源的優(yōu)異光漫射。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案中，光學(xué)組件的霧度是在20-60％之間。具有在20和60％之間的霧度的光漫射體提供高的光透射和低的光漫射，對(duì)于減少當(dāng)兩個(gè)規(guī)則組的線重疊時(shí)所引起的所不需要的莫爾條紋是優(yōu)異的。在LCD中，當(dāng)兩片的棱鏡膜重疊來(lái)準(zhǔn)直剛好在偏振片之前的光時(shí)，產(chǎn)生了莫爾圖案。在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的光學(xué)組件的霧度是低于10％。低于10％的霧值是可見(jiàn)光的外部漫射體所需要的，這是目前在許多便攜式顯示設(shè)備的外部見(jiàn)到的防護(hù)光漫射體片所要求的。光漫射體的要求是低的霧度值以消除圖像的任何所不需要的像素化(pixilization)并保護(hù)精細(xì)光學(xué)膜避免指印和劃痕。
適于本發(fā)明的層狀材料能夠包括任何無(wú)機(jī)相，需要地包括有較高的長(zhǎng)寬比的片形的層狀材料。然而，根據(jù)本發(fā)明，具有高的長(zhǎng)寬比的其它形狀也是理想的。適合于本發(fā)明的層狀材料包括頁(yè)硅酸鹽類，例如，蒙脫土，特別是鈉蒙脫土，鎂蒙脫土，和/或鈣蒙脫土，囊脫石，貝得石，富鉻綠脫石，鋰蒙脫石，皂石，鋅蒙脫石，sobockite，硅鎂石，svinfordite，蛭石，magadiite，kenyaite，滑石，云母，高嶺石，和它們的混合物。其它有用的層狀材料包括依利石(illite)，混合層狀伊利石/蒙脫石礦物，如伊利石(ledikite)，以及依利石與以上命名的粘土礦物的摻合物。其它有用的層狀材料，尤其對(duì)于陰離子基質(zhì)聚合物有用的，是層狀雙氫氧化物或水滑石，如Mg6Al3.4(OH)18.8(CO3)1.7H2O，它們?cè)谥虚g層空間中具有正電性的層和可交換的陰離子。在層上有很少或沒(méi)有電荷的其它層狀材料是有用的，只要它們用可以膨脹它們的層間距的溶脹劑來(lái)插層。此類材料包括氯化物如FeCl3，F(xiàn)eOCl，硫族化物如TiS2，MoS2和MoS3，氰化物如Ni(CN)2和氧化物如H2Si2O5，V6O13，HTiNbO5，Cr0.5V0.5S2，V2O5，Ag摻雜的V2O5，W0.2V2.8O7，Cr3O8，MoO3(OH)2，VOPO4-2H2O，CaPO4CH3-H2O，MnHAsO4-H2O，和Ag6Mo10O33。優(yōu)選的層狀材料是可溶脹的，這樣其它試劑，通常有機(jī)離子或分子，能夠?qū)訝畈牧喜鍖雍?或片狀剝離，導(dǎo)致無(wú)機(jī)相的需要的分散。這些可溶脹的層狀材料包括2∶1型的頁(yè)硅酸鹽類，如在粘土文獻(xiàn)中所定義(參閱，例如，“An introduction to clay colloidchemistry”，H.van Olphen，John Wiley & Sons Publishers)。具有50-300毫克當(dāng)量/每100克的離子交換能力的典型頁(yè)硅酸鹽是優(yōu)選的。本發(fā)明的優(yōu)選的層狀材料包括蒙脫石粘土如蒙脫土，囊脫石，貝得石，富鉻綠脫石，鋰蒙脫石，皂石，鋅蒙脫石，sobockite，硅鎂石，svinfordite，敘永石，magadiite，kenyaite和蛭石以及層狀雙氫氧化物或水滑石。最優(yōu)選的蒙脫石粘土包括蒙脫土，鋰蒙脫石和水滑石，因?yàn)檫@些材料在市場(chǎng)上有供應(yīng)。
該上述的顆粒能夠是天然的或合成的，如蒙脫石(smectite)粘土。這一區(qū)別能夠影響所結(jié)合的雜質(zhì)的粒度和/或量。典型地，合成粘土具有較小的橫向尺寸，和具有較小的長(zhǎng)寬比。然而，與天然粘土相比，合成粘土是較純的和具有窄的粒度分布，和不需要更進(jìn)一步提純或分離。對(duì)于本發(fā)明，顆粒應(yīng)該具有在0.01μm和5μm之間，優(yōu)選在0.05μm和2μm之間，更優(yōu)選在0.1μm和1μm之間的橫向尺寸。顆粒物的厚度或垂直尺寸能夠在0.5nm和10nm之間，和優(yōu)選在1nm和5nm之間變化。該長(zhǎng)寬比，它是顆粒的最大和最小尺寸的比率，對(duì)于本發(fā)明應(yīng)該是在10∶1和1000∶1之間。有關(guān)顆粒的尺寸和形狀的上述限制可以確保在納米復(fù)合材料的一些性能上的足夠改進(jìn)，而不會(huì)損害其它性能。例如，大的橫向尺寸可以導(dǎo)致長(zhǎng)寬比的增加，機(jī)械和阻隔性能的改進(jìn)的理想標(biāo)準(zhǔn)。然而，非常大的顆粒能夠因?yàn)橛泻Φ墓馍⑸涠鸸鈱W(xué)缺陷，并且磨損加工、運(yùn)輸和精整設(shè)備以及其它組件。
顆粒在本發(fā)明的光學(xué)組件中的濃度能夠根據(jù)需要來(lái)變化；然而，它優(yōu)選是粘結(jié)劑的＜10wt％。顯著較高量的粘土能夠通過(guò)賦予它以脆性而損害光學(xué)組件的物理性能，而且難于加工。另一方面，太低濃度的粘土無(wú)法實(shí)現(xiàn)所希望的光學(xué)效果。優(yōu)選的是，粘土濃度被保持在1和10％之間，更優(yōu)選是在1.5和5％之間，以獲得最佳效果。
該顆粒材料，通常需要由一種或多種插層劑的處理，以提供所需要的層間溶脹和/或與基質(zhì)聚合物的相容性。所獲得的層間距對(duì)于在本發(fā)明的實(shí)施中的已插層的層狀材料的性能是關(guān)鍵的。這里使用的“層間距”是指在層的表面之間的距離，當(dāng)它們?cè)谌魏螌与x(或?qū)觿冸x)發(fā)生之前組合到插層材料中時(shí)。優(yōu)選的粘土材料通常包括中間層或可交換的陽(yáng)離子如Na+，Ca+2，K+，和Mg+2。在這些狀態(tài)下，這些材料在主體聚合物熔體中不發(fā)生層離，與混合無(wú)關(guān)系，因?yàn)樗鼈兊膶娱g距通常是非常小的(通常等于或低于約0.4nm)，因此層間的內(nèi)聚能是比較強(qiáng)烈的。而且，該金屬陽(yáng)離子沒(méi)有協(xié)助在層和聚合物熔體之間的相容性。
在本發(fā)明中，顆粒優(yōu)選被溶脹劑或插層劑所插層，以增大層間距到所需的值。通常，層間距應(yīng)該是至少0.5nm，優(yōu)選至少2nm，根據(jù)X射線衍射法所測(cè)定。該粘土與溶脹劑或插層劑重量比可以在0.1∶99.9和99.9∶01之間變化，但優(yōu)選在1∶99和90∶10之間和更優(yōu)選在20∶80和80∶20之間。
該溶脹劑或插層劑能夠是有機(jī)材料，優(yōu)選包括親水性的組分，和更優(yōu)選也包括親脂性組分?？梢韵嘈旁撚H水性組分參與了插層而親脂性組分參與了蒙脫石(smectite)粘土的相容化。上述的有機(jī)材料能夠包括表面活性劑，嵌段共聚物和/或乙氧基化醇。在大多數(shù)優(yōu)選的實(shí)施方案中，上述的有機(jī)材料是嵌段共聚物或乙氧基化醇，類似于在案卷(dockets)82,859；82,857；和82,056中公開的那些。
可用于本發(fā)明中的優(yōu)選的嵌段共聚物是兩親性的和具有親水性和親脂性組分。此外，可用于本發(fā)明中的嵌段共聚物能夠?qū)儆陔p嵌段或“A-B”型，其中A表示親水性的組分和B表示親脂性的組分或三嵌段或“A-B-A”型。例如，該嵌段共聚物可以包括三個(gè)嵌段和該基質(zhì)可以包括共聚物或與共聚物的至少一個(gè)嵌段相容的聚合物的共混物。同時(shí)，當(dāng)該基質(zhì)是聚合物的共混物時(shí)，在共混物中的各聚合物與共聚物的單獨(dú)嵌段相容。在本發(fā)明中可用于親水性組分的一種目前優(yōu)選類型的聚合物組分是聚(烯化氧)如聚(環(huán)氧乙烷)。這里使用的術(shù)語(yǔ)聚(烯化氧)包括從烯化氧衍生的聚合物，如包括環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的混合物的聚(環(huán)氧乙烷)。最優(yōu)選的是聚(環(huán)氧乙烷)，歸因于它在本發(fā)明中的有效性，其通過(guò)氫鍵和離子相互作用插層粘土晶格的公知能力，以及它的熱加工性能和潤(rùn)滑性。這里使用的術(shù)語(yǔ)聚(烯化氧)包括從烯化氧衍生的聚合物，如包括環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的混合物的聚(環(huán)氧乙烷)。最優(yōu)選的是聚(環(huán)氧乙烷)，主要?dú)w因于它在本發(fā)明中的有效性，它在一定范圍的分子量和化學(xué)參數(shù)內(nèi)可從市場(chǎng)上商購(gòu)，從而在嵌段共聚物的合成中獲得寬的選擇余地。
聚(環(huán)氧乙烷)在本領(lǐng)域中為大家所熟知并描述在例如美國(guó)專利3,312,753的第4欄中。有用的(烯化氧)嵌段含有一系列互聯(lián)的亞乙基氧基單元和能夠由下式表示[CH2-CH2-O]n其中一個(gè)單元的氧基連接于該系列的相鄰亞乙基氧基單元的相鄰氧亞乙基基團(tuán)的亞乙基基團(tuán)上。
其它有用的親水性組分包括聚6，(2-乙基噁唑啉)，聚(亞乙基亞胺)，聚(乙烯基吡硌烷酮)，聚(乙烯醇)，聚丙烯酰胺，聚丙烯腈，多糖和葡聚糖。
可用于本發(fā)明中的聚合物的嵌段的親脂性組分也能夠選自許多通常的組分。該親脂性組分體現(xiàn)特征在于它在用于本發(fā)明中的粘結(jié)劑聚合物中是至少部分溶混的，和/或與粘結(jié)劑聚合物相互作用，例如，通過(guò)酯基轉(zhuǎn)移作用。對(duì)于聚酯粘結(jié)劑而言，該親脂性嵌段包括聚酯。舉例性質(zhì)的親脂性組分能夠從例如下面單體衍生而來(lái)己內(nèi)酯；丙內(nèi)酯；β-丁內(nèi)酯；δ-戊內(nèi)酯；ε-己內(nèi)酰胺；乳酸；乙醇酸；羥丁酸；賴氨酸的衍生物；和谷氨酸的衍生物。
其它有用的親脂性組分能夠從α，β-烯屬不飽和單體，如烯烴，苯乙烯類和丙烯酸酯類衍生。聚合物形式包括聚己酸內(nèi)酯，聚丙內(nèi)酯，聚β-丁內(nèi)酯，聚δ-戊內(nèi)酯；聚ε-己內(nèi)酰胺；聚乳酸；聚乙醇酸；聚羥基丁酸；聚賴氨酸的衍生物；和聚谷氨酸的衍生物，聚烯烴類，聚苯乙烯，聚丙烯酸酯類，以及α，β-烯屬不飽和單體如烯烴、苯乙烯和丙烯酸酯類的聚合物。優(yōu)選的組分包括聚酯，聚己酸內(nèi)酯，聚酰胺，和聚苯乙烯，歸因于它們?cè)诒景l(fā)明中的有效性和與寬范圍的工程熱塑性塑料的相容性。
親水性組分和親脂性組分的分子量不是關(guān)鍵的。親水性組分的分子量的有用范圍是在300和50,000之間和優(yōu)選在1,000和25,000之間。親脂性組分的分子量是在1,000和100,000之間和優(yōu)選在2,000和50,000之間。對(duì)于聚酯的基質(zhì)聚合物，優(yōu)選的基質(zhì)相容性嵌段包括50-500個(gè)己內(nèi)酯的單體重復(fù)單元。對(duì)于聚乙烯的基質(zhì)聚合物，另一種優(yōu)選的基質(zhì)相容性嵌段包括25-100個(gè)乙烯的單體重復(fù)單元。優(yōu)選的分子量范圍經(jīng)過(guò)選擇以確保在各種條件下的合成和加工的容易性。
乙氧基化醇是從非常長(zhǎng)的鏈的、線性的合成醇類衍生的一類非離子型表面活性劑。這些醇是作為低分子量乙烯均聚物的官能化衍生物來(lái)生產(chǎn)。這些在與環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷反應(yīng)時(shí)得到已知為烴氧基化(oxylated)醇類的縮合產(chǎn)物。烴部分的平均鏈長(zhǎng)度能夠在12和106個(gè)碳之間，但不局限于這。它優(yōu)選是在26-50個(gè)碳范圍中。
乙氧基化醇分子的親水性和親脂性部分的相對(duì)效率可通過(guò)改變起始醇，改變環(huán)氧乙烷的量，或通過(guò)使用環(huán)氧丙烷來(lái)控制。該環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷含量能夠在1-99wt％，優(yōu)選10-90wt％范圍。因此該表面活性劑化學(xué)能夠在寬范圍內(nèi)專門設(shè)計(jì)，以用于各種各樣的應(yīng)用中。典型地，它們已經(jīng)用作在油漆，涂料和油墨中的顏料的分散助劑。它們已經(jīng)用作塑料的脫模劑組分，非離子乳化劑，紡織加工和整理的乳化劑/潤(rùn)滑劑。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)烴氧基化(oxylated)醇，特別是乙氧基化醇，可以被用于蒙脫石(smectite)粘土的插層。這些插層的粘土容易地被分散在商購(gòu)的聚烯烴聚合物中并且由乙氧基化醇產(chǎn)生的插層的程度在分散之后沒(méi)有降低。
用于本發(fā)明中的蒙脫石(smectite)粘土和插層劑(優(yōu)選嵌段共聚物和/或乙氧基化醇)能夠相互作用，以便利用現(xiàn)有技術(shù)的制造納米復(fù)合材料的任何合適方式來(lái)插層。例如，該粘土能夠分散在合適的單體或低聚物中，隨后進(jìn)行聚合。另外地，該粘土能夠與嵌段共聚物，低聚物或它們的混合物在一定溫度下，優(yōu)選與它們的熔點(diǎn)相當(dāng)或更高的溫度下進(jìn)行熔融共混，然后剪切。在另一個(gè)方法中，該粘土和該嵌段共聚物能夠在溶劑相中相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)插層，隨后通過(guò)干燥而除去溶劑。在上述方法中，涉及到熔融共混的一種方法是優(yōu)選的，以便于加工。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中該粘土，與任何任選的附加物一起，與本發(fā)明可用的插層劑一起在合適的雙螺桿配混機(jī)中進(jìn)行熔融共混，以確保適當(dāng)?shù)幕旌?。用于下面詳?xì)描述的實(shí)驗(yàn)中的雙螺桿配混機(jī)的例子是Leistritz Micro 27。雙螺桿擠出機(jī)是根據(jù)積木式結(jié)構(gòu)原理來(lái)建造。因此，添加劑的混合，樹脂的停留時(shí)間，以及添加劑的添加點(diǎn)能夠通過(guò)改變螺桿設(shè)計(jì)，機(jī)筒設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)來(lái)容易地改變。該Leistritz機(jī)器就是此類多用途的機(jī)器。類似的機(jī)器也能夠由其它雙螺桿配混機(jī)制造商象Werner and Pfleiderrer和Berstorff來(lái)提供，它們以順轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)模式來(lái)操作。該Leistritz Micro 27配混機(jī)也能夠在順轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)模式下操作。
Leistritz配混機(jī)的螺桿具有27mm直徑，它們具有40倍直徑的功能長(zhǎng)度。這一配混機(jī)的機(jī)筒段的最大數(shù)目是10。這一配混機(jī)的最大螺桿旋轉(zhuǎn)速度是500rpm。這一雙螺桿配混機(jī)被提供了主進(jìn)料器(經(jīng)由它進(jìn)給樹脂)，而添加劑可以使用主進(jìn)料器中的一個(gè)或使用兩側(cè)柱塞式注壓機(jī)來(lái)進(jìn)料。如果側(cè)邊柱塞式注壓機(jī)用于進(jìn)給添加劑，則螺桿設(shè)計(jì)需要適當(dāng)?shù)貥?gòu)型設(shè)計(jì)。粘土在嵌段共聚物中添加的優(yōu)選模式是通過(guò)使用側(cè)邊柱塞式注壓機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以通過(guò)適當(dāng)?shù)恼承曰旌蟻?lái)確保粘土的插層和通過(guò)聚合物基質(zhì)來(lái)確保填料的分散以及控制添加劑的熱歷史。按照這一模式，插層劑通過(guò)使用主樹脂進(jìn)給器來(lái)進(jìn)料，接著通過(guò)下游側(cè)柱塞式注壓機(jī)來(lái)添加粘土。另外地，該粘土和插層劑能夠在相同位置通過(guò)使用主進(jìn)料器來(lái)進(jìn)料。
在本發(fā)明的再一實(shí)施方案中，該粘土，插層劑和粘結(jié)劑聚合物與任何任選的附加物一起，在合適的雙螺桿配混機(jī)中進(jìn)行熔融共混。粘土和插層劑在基質(zhì)聚合物中添加的優(yōu)選模式的一種是使用側(cè)邊柱塞式注壓機(jī)來(lái)確保通過(guò)適當(dāng)?shù)恼承曰旌蟻?lái)實(shí)現(xiàn)粘土的插層；利用下游側(cè)柱塞式注壓機(jī)首先添加插層劑，接著添加粘土，或反之亦然。添加的模式將由插層劑的特性決定。另外地，該粘土和插層劑進(jìn)行預(yù)先混合和經(jīng)由單個(gè)側(cè)邊柱塞式注壓機(jī)來(lái)進(jìn)料。這一方法是特別合適的，如果僅僅有一個(gè)側(cè)邊柱塞式注壓機(jī)進(jìn)口可供使用的話，并且還對(duì)螺桿設(shè)計(jì)有限制。也優(yōu)選的是這樣一些方法，其中該粘土和插層劑在與粘結(jié)劑樹脂相同的位置上通過(guò)使用主進(jìn)料器來(lái)進(jìn)料。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，該粘土，與任何任選的附加物一起，通過(guò)使用任何合適的混合設(shè)備如單螺桿配混機(jī)，摻混機(jī)，混合器，刮勺，壓機(jī)，擠出機(jī)，或模塑機(jī)，與本發(fā)明可用的插層劑進(jìn)行熔融共混。
在包括合適的粘結(jié)劑聚合物和可用于本發(fā)明的已插層的粘土兩者的制品的形成中，本領(lǐng)域中已知的任何方法，包括以上提及的那些方法，都能夠使用。
本發(fā)明的最終產(chǎn)品，包括該粘土，插層劑和粘結(jié)劑聚合物與任何任選的附加物一起，能夠由任何合適的方法來(lái)形成，例如，擠出，有或者沒(méi)有單軸或雙軸取向的共擠出，同時(shí)或連續(xù)的拉伸，吹塑，注塑，層壓，溶劑澆鑄，涂敷，拉伸，紡絲，或壓延。
由于本發(fā)明的光學(xué)組件典型地與其它光學(xué)網(wǎng)片材料相結(jié)合使用，具有大于500MPa的彈性模量的光漫射體是優(yōu)選的。大于500MPa的彈性模量可使光漫射體與壓敏粘合劑一起層壓，以便與其它光學(xué)網(wǎng)片材料相結(jié)合。此外，因?yàn)樵摴饴潴w是在機(jī)械意義上的韌性，該光漫射體更能夠承受裝配工藝的嚴(yán)酷條件，與顯得精細(xì)和難于組裝的現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域的澆鑄型漫射膜相比。具有大于0.6GPa的抗沖擊性的光漫射體是優(yōu)選的。大于0.6GPa達(dá)到抗沖擊性使得光漫射體能夠耐劃痕和機(jī)械變形，這些劃痕和機(jī)械變形能夠引起光的所不希望有的不均勻的漫射，導(dǎo)致在LC設(shè)備中的“熱”斑。
光學(xué)組件的厚度優(yōu)選是低于250微米或更優(yōu)選在12.5和50微米之間。LC設(shè)備的現(xiàn)代設(shè)計(jì)趨勢(shì)是向著更輕和更薄的設(shè)備來(lái)努力。通過(guò)將光漫射體的厚度降低到低于250微米，該LC設(shè)備被制得更輕和更薄。此外，通過(guò)降低光漫射體的厚度，該LC設(shè)備的亮度可通過(guò)降低光透射率來(lái)改進(jìn)。光漫射體的更優(yōu)選的厚度是在12.5和50微米之間，這進(jìn)一步允許光漫射體方便地與LC設(shè)備中的其它光學(xué)材料如亮度增強(qiáng)膜相結(jié)合。此外，通過(guò)降低光漫射體的厚度，漫射體的材料含量減少。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案中，光學(xué)組件的厚度度是在0.5-5微米之間。這一厚度允許本發(fā)明可用的在粘結(jié)劑中的層狀顆粒物被涂敷在輔助網(wǎng)片材料或附加的光學(xué)組件如蓋板或亮度增強(qiáng)膜上以減少因?yàn)橛行虻睦忡R圖案所引起的莫里埃(morie)圖案。
跨越該漫射體的光學(xué)組件的該厚度均勻性優(yōu)選是低于0.10微米。厚度均勻性被定義為在最大漫射體厚度和最小漫射體厚度之間的漫射體厚度差異。通過(guò)將本發(fā)明的光漫射體取向，漫射體的厚度均勻性低于0.10微米，使得與澆鑄涂層的漫射體相比，跨越LC設(shè)備有更均勻漫射。隨著LC市場(chǎng)朝著更大尺寸(40厘米對(duì)角或更大)發(fā)展，該光漫射的均勻性變成了重要的圖像質(zhì)量參數(shù)。通過(guò)提供在跨越該漫射網(wǎng)片具有低于0.10微米的厚度均勻性的光學(xué)元件，保持了圖像的質(zhì)量。
對(duì)于本發(fā)明的光學(xué)組件，復(fù)合雙軸取向聚合物片是優(yōu)選的，并通過(guò)芯和表層的共擠壓，隨后雙軸取向來(lái)制造。對(duì)于雙軸取向的層，雙軸取向片的合適類型的熱塑性聚合物和優(yōu)選的復(fù)合片的芯基質(zhì)聚合物包括聚烯烴。合適的聚烯烴包括聚丙烯，聚乙烯，聚甲基戊烯，聚苯乙烯，聚丁烯和它們的混合物。聚烯烴共聚物，包括丙烯和乙烯如己烯，丁烯，和辛烯的共聚物，也是有用的。本發(fā)明的光學(xué)組件優(yōu)選提供了一個(gè)或多個(gè)無(wú)空隙的表層。該復(fù)合片是用與芯基質(zhì)相同的聚合物材料制備了表層，或它被制備了具有與芯基質(zhì)不同的聚合物組成的表層。為了相容性，使用輔助層來(lái)促進(jìn)該表層與芯的粘結(jié)。任何合適的聚酯片可以用于這一部件，只要它是取向的。該取向?yàn)槎鄬咏Y(jié)構(gòu)提供附加的強(qiáng)度，當(dāng)顯示器組裝時(shí)提供了增強(qiáng)的裝卸性能。
包括聚酯的光學(xué)組件也是優(yōu)選的，因?yàn)槿∠蚓埘ゾ哂袃?yōu)良的強(qiáng)度，抗沖擊性和耐化學(xué)性。用于本發(fā)明中的聚酯應(yīng)該具有在50℃-150℃之間，優(yōu)選在60℃-100℃之間的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，應(yīng)該是可取向的，并具有至少0.50，優(yōu)選0.6到0.9的特性粘度。合適的聚酯包括從具有4-20個(gè)碳原子的芳族，脂肪族，或環(huán)脂族二羧酸和具有2-24個(gè)碳原子的脂肪族或脂環(huán)族二醇生產(chǎn)。合適的二羧酸的例子包括對(duì)苯二甲酸，間苯二甲酸，鄰苯二甲酸，萘二甲酸，琥珀酸，戊二酸，己二酸，壬二酸，癸二酸，富馬酸，馬來(lái)酸，衣康酸，1，4-環(huán)己烷二羧酸，磺酸鈉基間苯二甲酸，和它們的混合物。合適二醇的例子包括乙二醇，丙二醇，丁二醇，戊二醇，己二醇，1，4-環(huán)己烷-二甲醇，二甘醇，其它聚乙二醇和它們的混合物。此類聚酯是在本領(lǐng)域中為大家所熟知的并可通過(guò)公知的技術(shù)，例如在美國(guó)專利No2,465,319和2,901,466中描述的那些技術(shù)來(lái)生產(chǎn)。優(yōu)選的連續(xù)基質(zhì)聚合物是這樣一些聚合物，它具有從對(duì)苯二甲酸或萘二甲酸和選自乙二醇、1，4-丁二醇和1，4-環(huán)己烷二甲醇中的至少一種二醇形成的重復(fù)單元。聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)，它可通過(guò)少量的其它單體來(lái)改性，是特別優(yōu)選的。聚丙烯也是有用的。其它合適的聚酯包括通過(guò)包含合適量的輔助酸組分如均二苯乙烯二羧酸所形成的液晶共聚酯。此類液晶共聚酯的例子是公開在美國(guó)專利No 4,420,607；4,459,402；和4,468,510中的那些。
聚酯漫射體片的共擠出，淬火，取向，和熱定形可通過(guò)在生產(chǎn)取向聚酯片的現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中已知的任何工藝，如通過(guò)平片材工藝或吹泡或管膜工藝來(lái)進(jìn)行。該平片材工藝包括將該共混物擠出穿過(guò)縫模和在冷卻鑄塑轉(zhuǎn)鼓上快速地驟冷所擠出的網(wǎng)片，以使得片的芯基質(zhì)聚合物組分和表層組分被驟冷到它們的玻璃固化溫度之下。驟冷的片然后通過(guò)在高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、低于基質(zhì)聚合物的熔化溫度的溫度下，沿著互相垂直方向拉伸，進(jìn)行雙軸取向。該片可以在一個(gè)方向上和然后在第二方向上拉伸或在兩方向上同時(shí)拉伸。在片已經(jīng)拉伸之后，通過(guò)加熱至足以使聚合物結(jié)晶或退火的溫度，同時(shí)在一定程度上限制在兩拉伸方向上該片的回縮，來(lái)將該片熱定形。
以上提到的任選的附加物能夠包括成核劑，填料，增塑劑，耐沖擊性改進(jìn)劑，鏈增長(zhǎng)劑，著色劑，潤(rùn)滑劑，抗靜電劑，顏料如二氧化鈦，氧化鋅，滑石，和碳酸鈣，分散劑如脂肪酰胺，(例如，硬脂酰胺)，金屬脂肪酸鹽，例如，硬脂酸鋅，和硬脂酸鎂，著色劑或染料如群青或鈷紫，抗氧化劑，熒光增白劑，紫外線吸收劑，阻燃劑，增韌劑，和交聯(lián)劑。這些任選的附加物和它們的相應(yīng)量能夠根據(jù)需要來(lái)選擇。
用于將光學(xué)組件的聚酯表層改變顏色的優(yōu)選的附加物包括能夠耐受大于320℃的擠出溫度的著色顏料。這允許聚酯的高溫共擠出，而沒(méi)有著色劑的任何降解。
能夠添加的本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的附加物是熒光增白劑。熒光增白劑大體上是無(wú)色的，熒光的有機(jī)化合物，它吸收紫外光和將它作為可見(jiàn)藍(lán)光來(lái)發(fā)射。例子包括但不限于4，4’-二胺基茋-2，2’-二磺酸的衍生物，香豆素衍生物如4-甲基-7-二乙基氨基香豆素，1-4-雙(鄰-氰基苯乙烯基)安息油和2-氨基-4-甲酚。熒光增白劑的這一高效使用有出乎意外的需要的特征。因?yàn)橥干滹@示材料的紫外光源處于圖像的相對(duì)側(cè)上，紫外光強(qiáng)度不會(huì)被成像層所常用的紫外線濾光鏡所減少。結(jié)果是，為了達(dá)到所希望的背景顏色而需要較少的熒光增白劑。
本發(fā)明的取向熱塑性漫射體片可與選自光學(xué)補(bǔ)償膜，偏振膜和基材構(gòu)成，液晶層組合使用。本發(fā)明的取向膜優(yōu)選通過(guò)取向膜/偏振膜/光學(xué)補(bǔ)償膜的按順序組合來(lái)使用。對(duì)于將上述膜與液晶顯示器組合使用的情況，膜優(yōu)選彼此通過(guò)例如粘性粘合劑來(lái)粘結(jié)，以最大程度減少反射損失。該粘性粘合劑優(yōu)選是折射指數(shù)接近取向膜的那些，以便抑制光的界面反射損失。
本發(fā)明的取向熱塑性漫射片與由透明聚合物制成的膜或片組合使用。此類聚合物的例子是聚酯，如聚碳酸酯，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯，丙烯酸類聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯，和聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚醚砜，聚砜，聚芳酯和三乙?；w維素。
本發(fā)明的取向熱塑性漫射體片可以與例如添加劑或潤(rùn)滑劑如硅石相結(jié)合以改進(jìn)膜的可拉伸性和表面滑溜度，在不損害光學(xué)特性而改變對(duì)于入射角的光散射特性的范圍內(nèi)。此類添加劑的例子是有機(jī)溶劑如二甲苯，醇或酮，丙烯酸樹脂，硅酮樹脂或金屬氧化物或填料的微粒。
本發(fā)明的光學(xué)組件通常具有光學(xué)各向異性。熱塑性聚合物的雙軸拉伸膜一般是光學(xué)各向異性材料，它顯示出了在拉伸方向上具有光軸的光學(xué)各向異性。該光學(xué)各向異性由膜厚度d和雙折射率Δn的乘積來(lái)表達(dá)，雙折射率Δn是在膜的平面上在慢光軸方向上的折射指數(shù)和在快光軸方向上的折射指數(shù)之間的差值，即Δn*d(遲滯)。取向方向與本發(fā)明的膜中的拉伸軸一致。該拉伸軸是對(duì)于具有正的特性雙折射的熱塑性聚合物而言的慢光軸的方向和是具有負(fù)的雙折射的熱塑性聚合物的快光軸的方向。對(duì)于Δn.*d的值的所需水平?jīng)]有明確的要求，因?yàn)樵撍饺Q于膜的應(yīng)用，然而，它優(yōu)選是50納米或更多。
本發(fā)明可以與任何液晶顯示器相結(jié)合使用，它們的典型排列在下文中進(jìn)行描述。液晶(LC)廣泛用于電子顯示。在這些顯示系統(tǒng)中，LC層位于偏振層和分析器層之間和具有引導(dǎo)器(director)，后者顯示了通過(guò)該層的角向(azimuthal)扭曲，相對(duì)于法線軸。該分析器經(jīng)過(guò)取向，使得它的吸收軸垂直于偏振器的軸。被偏振器偏振極化的入射光穿過(guò)液晶元件，受到在液晶中的分子取向的影響，它能夠通過(guò)在元件兩端上施加電壓來(lái)改變。通過(guò)使用這一原理，光從外光源的透射，包括環(huán)境光在內(nèi)，能夠加以控制。實(shí)現(xiàn)這一控制所需要的能量一般低于在其它顯示類型如陰極射線管中使用的發(fā)光材料所需要的能量。因此，LC技術(shù)用于許多應(yīng)用中，其中包括但不限于數(shù)字鐘，計(jì)算器，便攜式計(jì)算機(jī)，電子游戲機(jī)，其中輕重量，低電耗和長(zhǎng)的使用壽命是重要的特征。
有源矩陣液晶顯示器(LCD)使用薄膜晶體管(TFT)作為驅(qū)動(dòng)各液晶像素的轉(zhuǎn)換裝置。這些LCD能夠無(wú)交擾地顯示較高明晰度的圖像，這是由于各液晶像素能夠有選擇地驅(qū)動(dòng)。光模干涉(OMI)顯示是液晶顯示器，它們是“正常白色”，即光傳輸穿過(guò)斷路狀態(tài)的顯示層。使用扭轉(zhuǎn)向列液晶的LCD的操作模式粗略地分成雙折射模式和光學(xué)旋轉(zhuǎn)模式?！澳?補(bǔ)償超扭轉(zhuǎn)向列”(FSTN)LCD通常是黑色的，當(dāng)在不施加電壓時(shí)光透射在斷路狀態(tài)下受到抑制。OMI顯示器據(jù)報(bào)道具有更快的響應(yīng)時(shí)間和寬的操作溫度范圍。
來(lái)自白熾燈泡或來(lái)自太陽(yáng)的普通光是無(wú)規(guī)地極化的，即，它包括在全部可能方向上取向的波。偏振器是一種二色性材料，其用于將光的無(wú)規(guī)極化(“未極化”)光束轉(zhuǎn)變成極化光束，通過(guò)從入射光束中選擇性除去兩個(gè)垂直面-極化分量中的一個(gè)。線性偏光鏡是液晶顯示器(LCD)設(shè)備的關(guān)鍵組件。
現(xiàn)有幾種類型的高二色性比偏振器，它具有足夠的光學(xué)性能以用于LCD設(shè)備中。這些偏振器由材料的薄片制成，它傳輸一個(gè)偏振分量和吸收另一相互正交分量(這一效果已知為二色性)。最常用的塑料片偏振器是由薄的、單軸拉伸的聚乙烯醇(PVA)膜組成，它以或多或少的平行方式排列PVA聚合物鏈。該排列的PVA然后用碘分子或著色的二色性染料的結(jié)合物來(lái)?yè)诫s(參見(jiàn)，例如，EP 0 182 632 A2，Sumitomo ChemicalCompany，Limited)，它吸收和由PVA單軸取向而產(chǎn)生了具有中性灰色顏色的高度各向異性基質(zhì)。為了以機(jī)械地方式支持脆的PVA膜，它然后在兩面上層壓了三乙?；w維素(TAC)的剛性層，或類似的支持體。
對(duì)比度，彩色復(fù)制，和穩(wěn)定的灰度標(biāo)強(qiáng)度是使用液晶技術(shù)的電子顯示器的重要的質(zhì)量屬性。限制液晶顯示器的對(duì)比度的主要因素是光通過(guò)液晶元件或池“漏光”的傾向，它們處于黑暗或“黑色“像素狀態(tài)。此外，液晶顯示器的漏光和因此對(duì)比度也取決于顯示屏觀察的角度。典型地，該最佳對(duì)比度僅僅在以顯示器的法向入射為中心的窄觀察角度內(nèi)可以觀察到，并且當(dāng)觀察角度增大時(shí)將快速地減少。在彩色顯示器中，該漏光問(wèn)題不僅降低對(duì)比度，而且引起顏色或色調(diào)偏移，還有彩色復(fù)制的相關(guān)退化。除黑色狀態(tài)漏光之外，在典型的扭轉(zhuǎn)向列液晶顯示器中的窄視角問(wèn)題通過(guò)作為視角的函數(shù)的在亮度-電壓曲線中的偏移而加劇，歸因于液晶材料的光學(xué)各向異性。
當(dāng)膜用作背光系統(tǒng)中的光散射膜時(shí)，本發(fā)明的光學(xué)元件膜能夠均勻化該照度。背光LCD顯示屏，如用于便攜式計(jì)算機(jī)中，可具有相對(duì)固定的光源(例如熒光燈)或比較靠近LCD屏幕所設(shè)置的一排相對(duì)固定的光源，這樣對(duì)應(yīng)于光源的各“熱點(diǎn)”可以檢測(cè)到。該光學(xué)元件用于將整個(gè)顯示器的照度整理均勻。液晶顯示器包括具有驅(qū)動(dòng)方法(選自例如有源矩陣驅(qū)動(dòng)和簡(jiǎn)單的矩陣驅(qū)動(dòng))和液晶模式(選自例如扭轉(zhuǎn)向列型，超扭轉(zhuǎn)向列型，鐵電液晶和反鐵電液晶模式)的組合的顯示設(shè)備，然而，本發(fā)明不受上述組合的限制。在液晶顯示器中，本發(fā)明的取向膜對(duì)于放置在背光的前面是必要的。本發(fā)明的光學(xué)元件能夠整理均勻了跨越該顯示器的液晶顯示器的光亮度，這是因?yàn)槟ぞ哂袃?yōu)良的光散射特性，以便將光膨脹而在所有方向上得到優(yōu)異能見(jiàn)度。雖然上述效果甚至通過(guò)此類取向膜的單次使用來(lái)實(shí)現(xiàn)均勻，很多數(shù)量的膜可以結(jié)合使用。該均化光學(xué)元件能夠以透射模式放置在LCD材料的前面，以便分配該光和使之更加均勻。本發(fā)明可用作光源變性(destru1cturing)設(shè)備。在許多應(yīng)用中，希望從光源本身的輸出端中除去細(xì)絲(filament)的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)會(huì)在某些應(yīng)用中成為問(wèn)題，因?yàn)榭缭皆摌悠匪峙涞墓鈱l(fā)生變化和因此是不需要的。在光源被取代之后光源細(xì)絲(filament)或弧光(arc)的取向的變化也能夠產(chǎn)生錯(cuò)誤的和似是而非的讀數(shù)。放置在光源和檢測(cè)器之間的本發(fā)明的均化光學(xué)元件能夠從光源的輸出額中消去任何痕量的細(xì)絲結(jié)構(gòu)，因此引起從光源到光源的，等同的均化輸出額。
該光學(xué)元件通過(guò)提供令人滿意的均化光(如果需要，可以檢測(cè))來(lái)控制各階段的光亮度。在舞臺(tái)和電視制作中，各種各樣的舞臺(tái)燈光必須用來(lái)達(dá)到為適當(dāng)?shù)恼彰魉枰娜坎煌男Ч?。這要求使用許多不同的燈，這是麻煩的和花費(fèi)大的。當(dāng)需要時(shí)，放置在燈上的本發(fā)明的膜能夠得到幾乎無(wú)限制的柔性分散光。結(jié)果，幾乎任意對(duì)象，移動(dòng)的或不是，并且具有任何形狀，能夠正確地被照亮。
通過(guò)在本發(fā)明的取向膜上施加由例如金屬薄膜組成的反射層所形成的反射膜，例如，能夠用作交通標(biāo)志的向后反射構(gòu)件。它能夠以施加于汽車，自行車，或人上的狀態(tài)使用。
本發(fā)明的光學(xué)元件也可用于法律實(shí)施和安全防范系統(tǒng)的區(qū)域中，以便在整個(gè)確保區(qū)域之上將來(lái)自激光二極管(LD)或發(fā)光二極管(LED)的輸出進(jìn)行均化，為紅外(IR)檢測(cè)器提供更高的對(duì)比度。本發(fā)明的膜也用于從使用LED或LD源的設(shè)備(如在銀行筆記讀出器或表皮處理設(shè)備)中除去結(jié)構(gòu)。這導(dǎo)致更大的精確性。
如果光學(xué)纖維元件的一個(gè)在外科手術(shù)過(guò)程中發(fā)生斷裂的話，安裝在外科醫(yī)生頭盔上的光學(xué)纖維燈組裝體能夠擾亂在外科現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)度變化。放置在纖維束末端上的本發(fā)明的光學(xué)元件會(huì)使來(lái)自剩余纖維的光發(fā)生均化并消除來(lái)自落在病人身上的光的任何痕量的斷裂纖維。標(biāo)準(zhǔn)磨砂玻璃漫射體在這一應(yīng)用中不是有效的，歸因于顯著的反向散射引起光通量的損失。
本發(fā)明的光學(xué)元件也能夠通過(guò)將光源的細(xì)絲或弧光加以變性(destructuring)來(lái)均勻地照亮在顯微鏡下方的樣品，得到均勻地照亮的視野。膜也能夠用于將通過(guò)纖維傳播的各種模式，例如來(lái)自螺旋模式纖維的光輸出，加以均化。
本發(fā)明的光學(xué)元件也具有重要的建筑用途，如為工作和生活空間提供合適的光。在典型的工業(yè)應(yīng)用中，廉價(jià)的光學(xué)元件用于將光漫射在房間中。取代這些普通的漫射體的本發(fā)明的均化器提供了更均勻的光輸出，因此光線在所有角度被均勻地漫射到房間的各個(gè)地方而且沒(méi)有熱點(diǎn)。
本發(fā)明的光學(xué)元件也可用于漫射照亮藝術(shù)作品的光線。該光學(xué)元件提供合適的有適當(dāng)尺寸的和被引導(dǎo)的孔以便按照最需要的方式來(lái)描繪該藝術(shù)作品。
此外，本發(fā)明的取向膜能夠廣泛地用作光學(xué)設(shè)備如顯示設(shè)備的部件。例如，它能夠用作與反射膜如在反射式液晶顯示器中的金屬膜層壓在一起的光反射板或，對(duì)于將金屬薄膜設(shè)置到該設(shè)備的后側(cè)(與觀察者相反)上的情況，與液晶顯示器的背光系統(tǒng)的上述光散射板一起，引導(dǎo)膜到正面?zhèn)?觀察者那一側(cè))的正面散射膜。本發(fā)明的光學(xué)元件通過(guò)層壓由ITO膜表示的氧化銦組成的透明導(dǎo)電層來(lái)用作電極。如果該材料用于形成反射式屏幕，例如正面投影幕，則光反射性層施加于該光學(xué)元件聚合物表面上。
下列材料用于制造本發(fā)明的實(shí)施例微細(xì)的層狀顆粒物鈉Cloisite粘土，它是天然蒙脫土，由Southern Clay Products提供。該顆粒具有1-5nm的微細(xì)尺寸或厚度數(shù)值平均值以及在1-5nm范圍內(nèi)的平均基面間距。
聚酯粘結(jié)劑兩種類型的聚酯樹脂的共混物用作供微細(xì)層狀顆粒物的分散用的粘結(jié)劑，它以平均1-3wt％的量存在于粘結(jié)劑中(i)PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)7352(ii)PETG(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-乙醇酸酯)完全無(wú)定形的聚酯，兩者由Eastman Chemicals提供。
插層劑所使用的插層劑是已知用于插層粘土的下面兩種共聚物中的任何一種(i)PEO-b-PCL，嵌段共聚物聚(環(huán)氧乙烷-b-己內(nèi)酯)，PEO∶PCL分子量比率為5000∶20000。
(ii)Pebax 1074，嵌段共聚物聚(醚-b-酰胺)，以前由Elf Atochem提供。
樣品制備和試驗(yàn)聚酯、粘土和插層劑按照不同的比率，在具有40倍直徑的功能長(zhǎng)度的27mm直徑雙螺桿Leistritz配混機(jī)中進(jìn)行配混。這一配混是在400rpm下和在260℃下進(jìn)行。配混之后的材料進(jìn)一步與更多聚酯共混，在～270℃下擠出成鑄塑片。鑄塑的片隨后被雙軸拉伸了3.3×3.3以形成本發(fā)明的實(shí)施例。
漫射膜樣品是用裝有積分球的Hitachi U4001 UV/Vis/NIR分光光度計(jì)來(lái)測(cè)量的。通過(guò)將樣品放置在光束出口向著積分球來(lái)測(cè)量總透射光譜。將已校準(zhǔn)的99％漫射性地反射標(biāo)準(zhǔn)物(NIST-可追蹤的)放置在正規(guī)樣品口上。按類似方式測(cè)量該漫射透光譜，但99％瓦片(tile)被除去。通過(guò)將樣品放置在樣品口，讓涂層側(cè)邊向著積分球，來(lái)測(cè)量漫反射譜。為了的樣品背光中排除反射，在樣品之后不放置任何東西。全部的譜是在350和800nm之間獲得。因?yàn)槁瓷渎式Y(jié)果是相對(duì)于99％瓦片來(lái)引用，該值不是絕對(duì)的，但需要由99％瓦片的校正報(bào)告來(lái)校正。
百分總透射光是指在所有角度透過(guò)樣品的光的百分比。漫射透光率被定義為穿過(guò)樣品的光的百分比，從入射光角度中排除2度角度。該漫射光傳輸效率是通過(guò)漫射透射穿過(guò)樣品的光的百分比。漫反射率被定義為由樣品反射的光的百分比。在實(shí)施例中引用的百分比是在500納米下測(cè)量的。這些值不必累加到100％，歸因于樣品的吸收性或在所測(cè)量的樣品中的輕微的變化。樣品被測(cè)量％光透射和霧度，結(jié)果列于下表1中。
表1

如以上數(shù)據(jù)清楚地顯示，微細(xì)層狀材料(鈉Cloisite粘土)在聚合物粘合劑(聚酯)中的少量添加可提供可見(jiàn)光能量的優(yōu)良的光漫射。NaCloisite粘土的小重量添加使得在霧度上有較大提高，而沒(méi)有顯著地改變％透射率。這允許霧度的單獨(dú)控制，沒(méi)有在％透射率上的顯著變化，可使光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者通過(guò)增大或減少霧度來(lái)優(yōu)化顯示系統(tǒng)的輸出而沒(méi)有在亮度上的損失。此外，41的霧度值(樣品K02-6-7)可用作LCD光學(xué)疊置體中的頂部漫射體，其中需要高的透射率和低的霧度來(lái)干擾由按順序的亮度增加膜產(chǎn)生的任何莫里埃圖案。此外，79的霧度值(樣品K02-6-13b)可用作LCD光學(xué)疊置體中的底部漫射體，其中需要高的透射率和高的霧度來(lái)漫射來(lái)自LCD光導(dǎo)管的任何鏡面光。通過(guò)提供大于50％的霧度而同時(shí)維持高的透射率，顯示設(shè)備的亮度能夠改進(jìn)。高亮度的顯示設(shè)備具有顯著的商業(yè)價(jià)值的原因在于高亮度的圖像使得電池電源的消耗減少和更好地讓顯示設(shè)備用于需要戶外陽(yáng)光的條件。
另外，在聚酯片的本體中出現(xiàn)的光漫射使得本發(fā)明的材料可以與其它光學(xué)組件實(shí)現(xiàn)光學(xué)接觸，因?yàn)楸景l(fā)明材料不需要?dú)庀叮摎庀妒鞘褂帽砻娲植诙犬a(chǎn)生光漫射的其它現(xiàn)有技術(shù)光漫射材料所需要的。本發(fā)明材料是薄的(低于40微米)，使得本發(fā)明材料可用于其中重量和空間顯得很重要的顯示應(yīng)用中，如蜂窩電話機(jī)和手表。
盡管這一實(shí)施例主要集中到熱塑性材料在LC設(shè)備中的使用，但是本發(fā)明的材料可用于其它漫射應(yīng)用中，如背光顯示，含有漫散層的成像元件，鏡面式家庭照明用的漫射體，背光符號(hào)和秘密屏幕。
在本說(shuō)明書中引用的該專利和其它出版物的全部?jī)?nèi)容被引入本文供參考。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)組件，它包括層狀微細(xì)顆粒材料在粘結(jié)劑中的分散體，該層狀材料所具有的層厚、顆粒在粘結(jié)劑中的濃度和基面間距足以提供具有至少50％的光透射率的組件。
2.權(quán)利要求1的光學(xué)組件，其中的層狀材料具有在10∶1和250∶1之間的長(zhǎng)寬比。
3.權(quán)利要求1的光學(xué)組件，其中的層狀材料以相當(dāng)于粘結(jié)劑的1-10wt％之間的量存在。
4.權(quán)利要求1的光學(xué)組件，其中的光透射率是至少85％。
5.權(quán)利要求1的光學(xué)組件，其中的層狀材料包括蒙脫石粘土。
6.權(quán)利要求1的光學(xué)組件，其中的層狀材料包括層狀雙氫氧化物。
7.權(quán)利要求1的光學(xué)組件，其中的層狀材料包括被插層到蒙脫石粘土中的烴氧基化醇。
8.權(quán)利要求1的光學(xué)組件，其中的微細(xì)層狀材料具有0.01到5μm的橫向尺寸和0.5到10nm的厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學(xué)組件，它包括在層狀微細(xì)顆粒材料粘結(jié)劑中的分散體，該層狀材料所具有的層厚、顆粒在粘結(jié)劑中的濃度和基面間距足以提供具有至少50％的光透射率的組件。
文檔編號(hào)G02B5/22GK1474201SQ0312756
公開日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2003年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月9日
發(fā)明者P·T·艾爾瓦德, D·馬朱姆達(dá), A·M·米勒, N·敦圖拉, R·O·詹姆斯, R·P·布爾德萊斯, C·J·卡明斯基, P T 艾爾瓦德, 卡明斯基, 布爾德萊斯, 炷反, 祭, 米勒, 詹姆斯 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司