專(zhuān)利名稱(chēng)：漫反射制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有含高光散射效率孔的非織造薄片漫反射器且具有高可見(jiàn)光適光反射力的漫反射制品。
背景技術(shù)：
特殊光反射表面用于要求可見(jiàn)光幾乎完全被反射同時(shí)從該表面提供均勻光分布的各種應(yīng)用中。盡管鏡面能提供幾乎完美的可見(jiàn)光反射率，但離開(kāi)這些表面的光能僅在等于入射角的角度能做到這樣?？梢?jiàn)光按某一分布從表面反射對(duì)很多應(yīng)用是很重要的。這一特性被稱(chēng)為漫射或朗伯特(Lambertian)反射。對(duì)于觀察者，光的朗伯特反射是光按照朗伯特余弦定律從某一材料沒(méi)有方向依賴(lài)性地向各個(gè)方向的均勻的漫反射。漫反射源于來(lái)自材料表面構(gòu)造的光的外散射和來(lái)自材料內(nèi)部構(gòu)造的光的內(nèi)散射的結(jié)合。內(nèi)部光散射可由，例如，材料內(nèi)部的構(gòu)造如孔、顆粒或不同的晶相而產(chǎn)生。當(dāng)構(gòu)造的平均直徑略小于入射波長(zhǎng)的一半時(shí)，單位構(gòu)造體積的含密布折射率性不均勻性的材料的光散射截面最大。當(dāng)光在其中分散的散射構(gòu)造和相的折射率有很大差異時(shí)，光散射度也增加。
可見(jiàn)光漫反射率在許多應(yīng)用中是很關(guān)鍵的。用于電子設(shè)備的直視顯示器(例如，儀表面板，便攜式計(jì)算機(jī)屏幕，液晶顯示器(LCD))，無(wú)論依賴(lài)輔助光(例如背光)或環(huán)境光，都需要漫反射背表面以使圖像質(zhì)量和強(qiáng)度最佳。反射率對(duì)電池供電設(shè)備中的背亮式直視顯示器尤為關(guān)鍵，其中反射率的提高直接涉及更小的所需光源及因此更低的電量需求。
便攜式計(jì)算機(jī)LCD是一個(gè)重要且需求不斷的市場(chǎng)，其需要對(duì)來(lái)自非常薄材料的可見(jiàn)光的高水平漫反射。對(duì)特定市場(chǎng)，背光反射器相對(duì)很薄，即小于250μm并經(jīng)常小于150μm以使最終顯示器的厚度減到最小是很關(guān)鍵的。
LCD中背光所用的反射材料對(duì)背光單元，并最終對(duì)LCD模件的亮度、均勻度、色彩和穩(wěn)定性有重要影響。對(duì)于直視LCD背光，對(duì)反射器的要求包括高適光反射力(如＞95％)％和在包括50℃～70℃諧振腔溫度的使用條件下的高穩(wěn)定性，對(duì)來(lái)自冷陰極熒光燈(CCFL)源的紫外(UV)光、高濕度和溫度循環(huán)的高穩(wěn)定性。在直視背光中，反射器是背光單元整體的一部分，因而材料的物理性能也很重要。對(duì)邊亮背光要求的差異在于工作溫度通常較低并且由于光導(dǎo)中的紫外吸收而對(duì)UV穩(wěn)定性的要求較少。然而，對(duì)邊亮背光反射器的額外要求包括需要均勻接觸光導(dǎo)而不損傷它，以及使反射器的厚度最小。
由于針對(duì)反射材料存在多種不同應(yīng)用，所以存在具有諸多漫反射特性的各式各樣的商購(gòu)產(chǎn)品是不足為奇的。直至本發(fā)明，具有優(yōu)異漫反射率的最知名的漫反射材料是記載于美國(guó)專(zhuān)利US4,912,720中并由美國(guó)新罕布什爾州北薩頓(North Sutton，NH，USA)的Labsphere公司以商標(biāo)SPECTRALON銷(xiāo)售的。這種材料包含具有約30～50％孔隙體積的略微壓實(shí)的聚四氟乙烯微粒并燒結(jié)成相對(duì)堅(jiān)硬的粘塊以保持這樣的空隙體積。使用美國(guó)專(zhuān)利US4,912,720教導(dǎo)的技術(shù)，聲稱(chēng)用這種材料可實(shí)現(xiàn)異常高的可見(jiàn)光漫反射特性——對(duì)可見(jiàn)光波長(zhǎng)的光的適光反射率超過(guò)99％。雖說(shuō)SPECTRALON材料有優(yōu)勢(shì)，但它通常不能是薄于250μm的非常薄的薄膜，如膝上型LCD市場(chǎng)所需的那些，而且，在這樣的厚度水平，也不能獲得足夠的反射性能。
由美國(guó)特拉華州(DE，USA)W.L.Gore & Associates公司制造的GoreTMDRP是一種含由限定出微孔結(jié)構(gòu)的原纖互相連接的聚合結(jié)的發(fā)泡聚四氟乙烯(PTFE)反射材料。這種材料高度柔韌并具有優(yōu)異的漫反射特性。其缺點(diǎn)是較高的成本。而且，在許多光學(xué)顯示器應(yīng)用所需的厚度(即小于250μm)下，這種材料在可見(jiàn)光譜的藍(lán)光范圍具有降低的反射率(如美國(guó)專(zhuān)利US5,976,686比較例4所示)。這種在藍(lán)光范圍具有降低的反射率的反射器薄片要求顯示器制造商為向朝觀察者方向傳送更多該區(qū)域的光而改變顯示器，而這不受歡迎地消耗更多的能量。
美國(guó)專(zhuān)利US5,976,686公開(kāi)了一種含有150μm～250μm厚的非織造聚乙烯織物漫射光反射器的光導(dǎo)管。不過(guò)，這種材料據(jù)報(bào)告在380～720nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有取決于厚度的77％到85％的平均反射率。該專(zhuān)利對(duì)此非織物的隨機(jī)纖維結(jié)構(gòu)及它在這一應(yīng)用中明顯不利的厚度上的變化均無(wú)好評(píng)并在對(duì)比例中公開(kāi)了這類(lèi)反射器。
本領(lǐng)域也稱(chēng)為“白PET”的填充的微孔聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜是用于光學(xué)顯示器應(yīng)用中的商業(yè)漫反射器。這類(lèi)材料以不同的厚度出售，反射率隨厚度變化。厚約190μm的白PET薄膜在筆記本個(gè)人電腦(PC)LCD和臺(tái)式PC LCD中得到應(yīng)用。這些薄膜一般在可見(jiàn)光波長(zhǎng)具有約95％的平均反射力。日本千葉(Chiba，Japan)的Toray Industries公司出售190μm厚的白PET反射器，以“E60L”大批供應(yīng)。但是，E60L受耐紫外輻射差的困擾并需要UV涂層，這增加了反射器的成本和導(dǎo)致反射率在可見(jiàn)光譜藍(lán)光區(qū)域波長(zhǎng)(即小于約400nm的波長(zhǎng))下降。
對(duì)將允許制備更經(jīng)濟(jì)且能效更高的光學(xué)顯示器的可見(jiàn)光處理應(yīng)用需要改進(jìn)且價(jià)格低廉的漫反射器。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)在含具有高可見(jiàn)光適光反射力的非織造漫反射器的漫反射制品方面沒(méi)有記載。本發(fā)明通過(guò)提供含具有高可見(jiàn)光適光反射力和高彌漫性，以及提高的白度和提高的光學(xué)、紫外和溫度穩(wěn)定性的非織造漫反射器的漫反射制品而滿(mǎn)足這種需求。更明確地，開(kāi)發(fā)了一種用于光學(xué)顯示器背光的新型漫反射器以滿(mǎn)足在直視和邊亮光學(xué)顯示器背光應(yīng)用中的這類(lèi)需求。
根據(jù)本發(fā)明提供一種包含位于限定出光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)中的光漫反射器的漫反射制品，其中漫反射器含具有大量孔的非織造薄片，其中通過(guò)水銀孔率法測(cè)定的平均孔徑為0.01μm至1.0μm的孔的比孔容為至少約34cm3/m2。
本發(fā)明還包括一種光學(xué)顯示器，包括(i)限定出光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)；(ii)位于光學(xué)諧振腔內(nèi)的光源；(iii)來(lái)自光源的光穿過(guò)其中的顯示面板；和(iv)用來(lái)向顯示面板反射來(lái)自光源的光的位于光學(xué)諧振腔內(nèi)的漫反射器，其中漫反射器包含具有大量孔的非織造薄片，其中通過(guò)水銀孔率法測(cè)定的平均孔徑為約0.01μm至1.0μm的孔的比孔容為至少約10cm3/m2。
本發(fā)明還包括一種提高需要光的漫反射率的設(shè)備中的光反射率的方法，包括(i)提供一個(gè)具有大量孔的非織造薄片，其中通過(guò)水銀孔率法測(cè)定的平均孔徑為約0.01μm至約1.0μm的孔的比孔容為至少約34cm3/m2；和(ii)將非織造薄片置于設(shè)備中以使光能量反射離開(kāi)非織造薄片。


圖1為應(yīng)用本發(fā)明漫反射器的邊亮液晶光學(xué)顯示器的橫截面圖。
圖2為應(yīng)用本發(fā)明漫反射器的具有冷陰極熒光燈光源的背亮液晶光學(xué)顯示器的橫截面圖。
圖3為應(yīng)用本發(fā)明漫反射器的具有發(fā)光二極管光源的背亮液晶光學(xué)顯示器的橫截面圖。
圖4為應(yīng)用于本發(fā)明漫反射器的非織造薄片的反射率(％)與波長(zhǎng)(nm)的關(guān)系圖。
圖5為應(yīng)用于本發(fā)明漫反射器的非織造薄片和鍍鋁Mylar結(jié)構(gòu)的反射率(％)與波長(zhǎng)(nm)的關(guān)系圖。
圖6為應(yīng)用于本發(fā)明漫反射器的非織造薄片疊片的反射率(％)與波長(zhǎng)(nm)的關(guān)系圖。
圖7為應(yīng)用于本發(fā)明漫反射器的非織造薄片的微分孔容積(δv(cm3/g))與由水銀孔率法得到的平均孔徑(μm)的關(guān)系圖。
圖8為實(shí)施例非織造薄片的平均RVIS(％)與SPV1和SPV2(cm3/m2)的關(guān)系圖。
圖9為含本發(fā)明漫反射器的背光單元的亮度(cd/m2)與測(cè)量位置的關(guān)系圖。
圖10為含本發(fā)明漫反射器的背光單元的亮度(cd/m2)與測(cè)量位置的關(guān)系圖。
圖11為本發(fā)明漫反射器相對(duì)于30°(角度)鏡面的標(biāo)準(zhǔn)化亮度與角度的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
本文所用術(shù)語(yǔ)“光”意指380nm至780nm波長(zhǎng)的光譜可見(jiàn)光部分的電磁輻射。除非另有說(shuō)明，本文中光的“適光反射力”(RVIS)意指觀察者在380nm～780nm的可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍看到的反射(即，漫反射和鏡面反射)。用光源D65和“Billmeyer and Saltzman Principles of Color Technology”第3版記載的CIE標(biāo)準(zhǔn)適光觀察器從總反射力光譜數(shù)據(jù)計(jì)算適光反射力(RVIS)。
本發(fā)明的漫反射制品或光學(xué)顯示器包含位于限定出光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)內(nèi)的光漫反射器。本文中“光學(xué)諧振腔”指設(shè)計(jì)用來(lái)接受來(lái)自光源的光，并向得益于照明的物體調(diào)節(jié)和引導(dǎo)該光的密封區(qū)。光學(xué)諧振腔包括用于將來(lái)自光源的光累積、變向和/或集中到接收器上的結(jié)構(gòu)并可用空氣或高折射率成分作為諧振腔介質(zhì)。對(duì)結(jié)構(gòu)的幾何形狀沒(méi)有限制。含光學(xué)諧振腔的示例結(jié)構(gòu)包括泛光燈、復(fù)印機(jī)、投影顯示器光引擎、整體球形均勻光源、信號(hào)箱、光導(dǎo)管及背光部件。在特定實(shí)施方案中，如液晶顯示器(LCDs)的背光單元，光學(xué)諧振腔可包括光導(dǎo)或波導(dǎo)。在漫反射制品是光學(xué)顯示器的一個(gè)組件的情形下，光學(xué)諧振腔指設(shè)計(jì)用來(lái)包含光源并將光從光源導(dǎo)向顯示面板的密封區(qū)。顯示面板包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)(可尋址的)顯示器類(lèi)型。
本發(fā)明的漫反射制品或光學(xué)顯示器包含位于光學(xué)諧振腔中的光源?！肮庠础痹诒疚闹缚梢?jiàn)光發(fā)射體并可以是光學(xué)諧振腔中的單個(gè)光源或光學(xué)諧振腔中的多個(gè)光源。示例的光源包括白熾、水銀、金屬鹵化物、低壓鈉、高壓鈉、弧光、壓縮熒光、自穩(wěn)熒光、冷陰極熒光燈(CCFL)、發(fā)光二極管(LED)型的燈泡和管燈以及能夠發(fā)射可見(jiàn)光的類(lèi)似裝置。
本發(fā)明的漫反射制品或光學(xué)顯示器包含來(lái)自光源的光穿過(guò)其中的顯示面板?！帮@示面板”在本文指調(diào)整來(lái)自光源的光的透射，并在特定實(shí)施方案中為向觀察者傳送可見(jiàn)光形式的圖像而調(diào)整光的透過(guò)式設(shè)備。在限定光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)是泛光燈或?yàn)橄蛴^察者傳送靜態(tài)圖像的信號(hào)箱系統(tǒng)的實(shí)施方案中，示例的顯示面板包括在其上含靜態(tài)圖像(例如，文本或繪像)或者沒(méi)有圖像(例如，熒光燈漫散器)的聚合物或玻璃面板。在限定光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)是為向觀察者傳送靜態(tài)和/或變化圖像的液晶顯示器的背光單元的實(shí)施方案中，示例的顯示面板包括具有響應(yīng)電信號(hào)而變化的圖像的液晶。
本發(fā)明的漫反射制品或光學(xué)顯示器包含位于為向得益于照明的物體反射光的光學(xué)諧振腔內(nèi)的漫反射器。該漫反射器位于光學(xué)諧振腔內(nèi)以便其將在光學(xué)諧振腔內(nèi)沒(méi)有直接照向物體的光反射回該物體。在光學(xué)顯示器中，漫反射器位于照亮顯示面板的光學(xué)顯示器光源的后面。本發(fā)明漫反射器的光散射和漫反射特性提供了更多的總漫射照明，例如更多的總漫射光源并由此提供更均勻點(diǎn)亮或均勻照亮的光學(xué)顯示器。
圖1-3顯示了使用本發(fā)明漫反射制品的若干光學(xué)顯示器實(shí)施方案的示意圖。圖1為使用本發(fā)明漫反射器的邊亮液晶光學(xué)顯示器的橫截面圖。圖1中，顯示了具有一個(gè)連接于含塑料光導(dǎo)3的光學(xué)諧振腔的熒光燈源2的光學(xué)顯示器1。將散射器4，任選的亮度增強(qiáng)薄膜5——如美國(guó)專(zhuān)利US4,906,070和US5,056,892所記載并可由美國(guó)明尼蘇達(dá)州明尼波麗斯的Minnesota Mining andManufactuing公司(3M)得到的薄膜，和任選的如PCT公布WO 97/32224所記載的反射偏振器薄膜6(也可由3M得到)放置在光導(dǎo)3的頂部，并發(fā)揮使發(fā)射自光導(dǎo)3的光變向并反射性偏振至液晶顯示面板7和觀察者的作用。液晶顯示面板7放置在反射偏振薄膜6的頂部并通常由包含在兩個(gè)偏振器9之間的液晶8構(gòu)成。
光導(dǎo)3將光導(dǎo)向顯示面板7并最終導(dǎo)向觀察者。一部分光自光導(dǎo)的背表面反射。本發(fā)明的漫反射器10放置在光導(dǎo)3的后面并向液晶顯示面板7反射光。它也反射并隨機(jī)化反射自反射偏振薄膜6和亮度增強(qiáng)薄膜5層的光的偏振。漫反射器10是一個(gè)提高光學(xué)諧振腔光學(xué)效率的高反射性、高散射性的表面。漫反射器10漫射性地散射和反射光，使光消偏，并對(duì)可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍具有高反射力。
漫反射器10是一個(gè)光循環(huán)體系元件。該漫反射器(i)反射返自反射偏振薄膜6和/或亮度增強(qiáng)薄膜5的光，并(ii)給這些光到達(dá)液晶顯示器7和最終到達(dá)觀察者的另外的機(jī)會(huì)。這種返回和循環(huán)可發(fā)生多次，提高了光學(xué)顯示器的亮度(即，傳向觀察者的光量)。
漫反射器的這種提高的光效率能夠用來(lái)反射層5和漫反射器10之間的入射光以通過(guò)控制光發(fā)射的角度來(lái)增加顯示器的亮度。舉例來(lái)說(shuō)，亮度增強(qiáng)薄膜5在一個(gè)特定且窄的角度范圍內(nèi)透射光并在另一個(gè)特定且較寬的角度范圍反射光。反射的光被漫反射器10散射到所有角度。在亮度增強(qiáng)層5透射角內(nèi)的光被透向觀察者。在第二角度范圍內(nèi)的光被層5反射，用于由漫反射器10的再次散射。
漫反射器10提高的光效率可用來(lái)反射反射偏振器薄膜6和漫反射器10之間的入射光以通過(guò)控制透過(guò)反射偏振器薄膜6的光的偏振狀態(tài)來(lái)提高顯示器的亮度。多數(shù)顯示器在顯示面板8的背面裝有吸收偏振器9。當(dāng)顯示器被非偏振光照亮?xí)r至少一半可利用光被吸收。結(jié)果，顯示器的亮度降低并且顯示偏振器9變熱。由于反射偏振器薄膜6透過(guò)一種線(xiàn)性偏振態(tài)的光而反射另一種線(xiàn)性偏振態(tài)，因此通過(guò)使用反射偏振薄膜6可克服這兩種不利的情形。如果反射偏振器薄膜6的透射軸與吸收偏振器的透射軸對(duì)齊，透射的光僅被吸收偏振器微弱地吸收。同時(shí)，處于反射偏振態(tài)的光根本不被吸收偏振器吸收。相反，它被反射向漫反射器10。漫反射器10將光去偏，產(chǎn)生在反射偏振薄膜透射和反射態(tài)均等偏振向量的偏振態(tài)。一半光透過(guò)反射偏振器層6射向觀察者。處于反射偏振態(tài)，或“不合要求”狀態(tài)的光，再次被漫反射器10散射，提供了另一次額外偏振轉(zhuǎn)化的機(jī)會(huì)。
另外，可將本發(fā)明的漫反射器11可置于光源2如冷陰極熒光燈(CCFL)后或環(huán)繞其周?chē)蕴岣哌M(jìn)入塑料光導(dǎo)3的光偶合效率。漫反射器11可單獨(dú)使用，或與鏡面反射器聯(lián)合使用以提高構(gòu)造的總反射力。當(dāng)使用這樣的鏡面反射器時(shí)，將其置于漫反射器11的后面以便漫反射器保持面對(duì)光源2。
本發(fā)明漫反射器的提高的光效率可用于提高光學(xué)諧振腔的反射效率和/或混合光的離散的波長(zhǎng)以生成均勻的彩色或白色光源。圖2為應(yīng)用本發(fā)明漫反射器的具有冷陰極熒光燈光源的背亮液晶光學(xué)顯示器的橫截面圖。在圖2所示的光學(xué)顯示器1中，光學(xué)諧振腔13中顯示了三個(gè)熒光燈12?？梢运械臒艟鶠榘咨蚩擅總€(gè)燈為一選定的色彩，如紅色、綠色和藍(lán)色。圖3為應(yīng)用本發(fā)明漫反射器的具有發(fā)光二極管光源的另一種構(gòu)造的背亮液晶光學(xué)顯示器的橫截面圖。在圖3所示的光學(xué)顯示器1中，液晶光學(xué)顯示器設(shè)備示為有兩個(gè)作為向光學(xué)諧振腔13提供光的光源的發(fā)光二極管(LEDs)14。二極管可為彩色或白色。在圖2和3中，光學(xué)諧振腔13與漫反射器15排成一行。漫反射器15既提高反射力又充分混合離散光的色彩以形成具有的良好空間發(fā)光均勻性的白光源，用于照亮液晶顯示面板7。
本發(fā)明的漫反射制品或光學(xué)顯示器包含一個(gè)含非織造薄片的漫反射器。如本文所用“非織造薄片”和“非織造織網(wǎng)狀物”意指一種包含單個(gè)纖維的結(jié)構(gòu)，這些單個(gè)纖維被形成并隨后以隨機(jī)方式放置，以形成包含沒(méi)有可識(shí)別圖案以及沒(méi)有編結(jié)或編織的纖維的平板材料。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“纖維”意味著包括所有不同類(lèi)型的可用于制造非織造薄片的纖維材料。其包括用于梳理、濕捻、氣捻和干成型的人造短纖維；通過(guò)熔融紡絲、溶液紡絲、熔吹制造的連續(xù)或非連續(xù)細(xì)絲；由急驟抽絲法得到的超細(xì)纖維叢絲(plexifilamentary)薄膜-原纖；以及由纖條化工藝制備的纖條體。非織造薄片的例子包括紡粘網(wǎng)狀物、熔吹網(wǎng)狀物、多向多層梳理網(wǎng)狀物，氣捻網(wǎng)狀物、濕捻網(wǎng)狀物、紡邊(spunlaced)網(wǎng)狀物和包含多于一種非織造薄片的復(fù)合網(wǎng)狀物。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“非織造薄片”不包括由紙漿制得的紙或者編織、編結(jié)或線(xiàn)束的纖維，也不包括薄膜。本發(fā)明的非織造薄片漫反射器優(yōu)選包含急驟-抽絲纖維。如本文所用術(shù)語(yǔ)“急驟-抽絲纖維”意指通過(guò)下述、也被美國(guó)專(zhuān)利US3,860,369所公開(kāi)的通用工藝所制造的纖維。如該專(zhuān)利所記載，急驟抽絲在一個(gè)有時(shí)被稱(chēng)為抽絲單元的倉(cāng)室中進(jìn)行，該倉(cāng)室有一個(gè)除蒸汽口和一個(gè)從中移走工藝中制得的非織造薄片材料的開(kāi)口。在高溫和高壓下連續(xù)或分批制備聚合物溶液(或抽絲液)并供至抽絲單元。溶液的壓力高于濁點(diǎn)壓力，其為聚合物完全溶解于抽絲劑形成均勻單相混合物的最低壓力。單相聚合物溶液通過(guò)排出口進(jìn)入較低壓力的(或排出)倉(cāng)室中。在較低壓力的倉(cāng)室中，溶液分成兩相液-液分散體。分散體的一相為主要包含抽絲劑的富抽絲劑相，分散體的另一相為包含大部分聚合物的富聚合物相。加壓使此兩相液-液分散體通過(guò)噴絲頭進(jìn)入壓力低很多(優(yōu)選大氣壓)的區(qū)域，在此抽絲劑迅速蒸發(fā)(閃蒸)且聚烯烴從噴絲頭出來(lái)成為超細(xì)纖維叢絲。
如本文所用術(shù)語(yǔ)“超細(xì)纖維叢狀物”或“超細(xì)纖維叢絲”意指具有小于約4μm的平均原纖厚度和小于約25μm的平均寬度的大量隨機(jī)長(zhǎng)度的薄的、帶狀、薄膜一原纖的三維整體網(wǎng)狀物。在超細(xì)纖維叢絲結(jié)構(gòu)中，薄膜-原纖通常共生地與結(jié)構(gòu)的縱軸對(duì)齊，并且它們?cè)诒榧罢麄€(gè)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)、寬和厚的不同地方上以不規(guī)則的間隔間斷地連結(jié)和分離，以形成連續(xù)的三維網(wǎng)狀物。美國(guó)專(zhuān)利US3,081,519和US3,227,794更詳細(xì)地描述了此類(lèi)結(jié)構(gòu)。
在一個(gè)管道內(nèi)將超細(xì)纖維叢絲拉伸并導(dǎo)向壓緊旋轉(zhuǎn)隔板。旋轉(zhuǎn)隔板具有將超細(xì)纖維叢絲轉(zhuǎn)變成平板網(wǎng)狀物的形狀，其約5-15cm寬，并分離原纖以展開(kāi)網(wǎng)狀物。旋轉(zhuǎn)隔板還傳遞具有足夠幅度的往復(fù)擺動(dòng)以產(chǎn)生寬的往復(fù)片。網(wǎng)狀物放在一個(gè)位于噴絲頭下的移動(dòng)鋼絲擱置帶上，往復(fù)擺動(dòng)通常安排成與帶交叉以形成非織造薄片。
織物在去往移動(dòng)著的帶的路上被隔板偏轉(zhuǎn)的同時(shí)，其進(jìn)入在固定多針離子槍和接地旋轉(zhuǎn)靶極間的電暈放電區(qū)。多針離子槍由合適的電壓源產(chǎn)生的直流充電。帶電的網(wǎng)狀物由高速抽絲劑氣流帶過(guò)由前部和后部?jī)刹糠纸M成的擴(kuò)散器。擴(kuò)散器控制網(wǎng)狀物的膨脹并使其減慢。在擴(kuò)散器的后部鉆有抽吸孔以確保在移動(dòng)的網(wǎng)狀物與擴(kuò)散器的后部之間有足夠的氣流以防止移動(dòng)的網(wǎng)狀物粘在擴(kuò)散器的后部上。使移動(dòng)著的帶接地以便帶電的網(wǎng)狀物被靜電吸引在帶上并保持在適當(dāng)位置上。
使收集到移動(dòng)著的帶上并通過(guò)靜電力保持在其上的來(lái)自大量超細(xì)纖維叢絲的重疊的網(wǎng)狀物條形成所需寬度的具有由帶速控制的厚度的非織造薄片。然后將薄片固結(jié)，這包括在帶和固結(jié)輥之間將薄片壓制成具有足以在該倉(cāng)室外進(jìn)行處理的強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)。隨后在倉(cāng)室外將薄片收集在卷軸上?？捎矛F(xiàn)有技術(shù)的方法，如熱粘合，粘合薄片。
熱粘合涉及在垂直于薄片平面施力的同時(shí)將包含聚合物的固結(jié)的非織造薄片加熱至略低于聚合物熔點(diǎn)，一般為低3℃～8℃的范圍內(nèi)的常規(guī)工藝。在這種條件下，分離纖維表面上接觸點(diǎn)處的聚合物混合并形成確保纖維連在一起的粘合點(diǎn)(粘合)。用于非織造物熱粘合的已知方法包括在拉幅機(jī)上的熱氣粘合，在熱壓板間壓合，通過(guò)重覆蓋層限制在熱輥上時(shí)進(jìn)行粘合，用熱輥延壓和用壓花輥點(diǎn)粘。
本發(fā)明的非織造薄片漫反射器包括含紡粘纖維的那些。本文所用術(shù)語(yǔ)“紡粘纖維”意指通過(guò)將熔融聚合物從具有許多細(xì)的(通常為圓形的)毛細(xì)管的噴絲頭擠出成為纖維，然后通過(guò)拉伸使擠出纖維的直徑迅速減小并隨后使纖維淬火進(jìn)行熔紡的纖維。也可用如橢圓、三葉、多葉、扁平、中空等的其它纖維橫截面形狀。紡粘纖維一般是基本連續(xù)的，并且通常具有大于約5μm的平均直徑。通過(guò)將紡粘纖維隨機(jī)放置在收集平面如篩網(wǎng)或帶上，并用現(xiàn)有技術(shù)已知的方法粘合如熱粘合，形成紡粘非織造織網(wǎng)狀物。
本發(fā)明的非織造薄片漫反射器包括含熔吹纖維的那些。本文所用術(shù)語(yǔ)“熔吹纖維”意指進(jìn)行熔紡并隨后通過(guò)包括以熔融流從大量毛細(xì)管擠出可融化處理的聚合物進(jìn)入高速氣流(如空氣)中進(jìn)行熔吹變細(xì)的纖維。高速氣流使熔融聚合物流變細(xì)，以減少其直徑并形成直徑為約0.5μm至約10μm的熔吹纖維。熔吹纖維通常為不連續(xù)纖維但也可以是連續(xù)的。由高速氣流運(yùn)載的熔吹纖維通常堆積在收集平面上，以形成隨機(jī)分散纖維的熔吹網(wǎng)狀物。當(dāng)堆積在收集平面上時(shí)，熔吹纖維可能發(fā)粘，這通常由于在熔吹網(wǎng)狀物中的熔吹纖維之間產(chǎn)生粘合。也可用現(xiàn)有技術(shù)的方法如熱粘合來(lái)粘結(jié)熔吹網(wǎng)狀物。
本發(fā)明的非織造薄片漫反射器包括含短纖維基非織造物的那些?？捎矛F(xiàn)有技術(shù)中已知的許多方法，包括纖維的梳理或garneting、氣捻或濕捻來(lái)制備短纖維基非織造物，并且短纖維基非織造物可以是帶針孔的、紡邊的(spunlaced)、熱粘合及化學(xué)粘合的。短纖維優(yōu)選具有每纖維約0.5至約6.0的但尼爾及約0.25英寸(0.6厘米)至約4英寸(10.1厘米)的纖維長(zhǎng)度。
本發(fā)明的非織造薄片漫反射器包括含美國(guó)專(zhuān)利US2,999,788中記載的濕捻纖條體的那些。
可制造本發(fā)明非織造薄片漫反射器的聚合物包括聚烯烴(如聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和聚丁烯)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)樹(shù)脂、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-順丁烯二酸酐、乙烯基塑料(如聚氯乙烯(PVC))、丙烯酸、丙烯腈基樹(shù)脂、縮醛、全氟聚合物、氫氟聚合物、聚酰胺、聚酰胺-酰亞胺、聚芳族酰胺、多芳基化合物、聚碳酸酯、聚酯(如聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene napthalate)(PEN))、聚酮、聚苯醚、聚苯硫和聚砜。聚合物中優(yōu)選聚烯烴。
本文所用術(shù)語(yǔ)“聚烯烴”意指一系列大部分飽和的由碳和氫組成的開(kāi)鏈聚合烴中的任一種。典型的聚烯烴包括但不限于聚乙烯、聚丙烯和聚甲基戊烯。聚乙烯和聚丙烯為優(yōu)選。
本文所用術(shù)語(yǔ)“聚乙烯”不僅包括乙烯的均聚物，還包括其中至少85％的重復(fù)單元來(lái)自乙烯的共聚物。優(yōu)選的聚乙烯是熔點(diǎn)上限為約130℃～137℃、密度為0.94～0.98g/cm3且熔融指數(shù)(由ASTM D-1238-57T，條件E所定義)為0.1至100，優(yōu)選為0.1至4的線(xiàn)性高密度聚乙烯。
本文所用術(shù)語(yǔ)“聚丙烯”不僅包括丙烯均聚物而且包括其中至少85％的重復(fù)單元來(lái)自丙烯單元的共聚物。
非織造薄片漫反射器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案包括固結(jié)的急驟抽絲超細(xì)纖維叢絲薄膜-原纖薄片，其中原纖包括含孔的聚合物。聚合物優(yōu)選包括聚烯烴，特別是聚乙烯。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)非織造薄片的漫反射力源于來(lái)自由纖維間隙產(chǎn)生的孔的光散射和來(lái)自纖維內(nèi)部孔的光散射的結(jié)合。非織造薄片含有大量在本文中定義為纖維內(nèi)孔或纖維間孔的孔。纖維內(nèi)孔隨機(jī)分布在整個(gè)纖維內(nèi)部并具有通過(guò)水銀孔率法測(cè)定為約0.02μm至約0.5μm的平均孔徑。纖維間孔隨機(jī)分布在非織造薄片內(nèi)纖維之間的間隙中并具有通過(guò)水銀孔率法測(cè)定為約0.5μm至約9μm的平均孔徑。對(duì)于平均孔徑為約0.2μm至約0.4μm(略小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)一半)的孔，單位孔容的可見(jiàn)光散射橫截面最大，并因此本發(fā)明非織造薄片的反射力最大。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，非織造薄片的三分之一的光散射來(lái)自平均孔徑為約1μm和更大的纖維間孔，同時(shí)約三分之二的光散射來(lái)自平均孔徑小于約1μm的纖維內(nèi)孔和纖維間孔。
本文定義“比孔容”(本文也稱(chēng)“SPV”)為非織造薄片的以g/m2為單位的平均基重乘以cm3/g為單位的指定平均孔徑范圍內(nèi)的孔容的數(shù)學(xué)乘積。SPV的單位為cm3/m2，是一個(gè)表征非織造薄片每平方面積存在的指定平均孔徑的孔容的單位。通過(guò)修正至適合非織造薄片尺寸的ASTM D3776步驟測(cè)定平均基重。通過(guò)H.M.Rootare在“Advanced Experimental Techniques in Powder Metallurgy”中的“A Review of Mercury Porosimetry”pp.225-252，Plenum出版社，1970中記載的已知的水銀孔容率法得到指定平均孔徑范圍的非織造薄片的孔容?！癡P1”在本文定義為通過(guò)水銀孔容率法測(cè)定的平均孔徑為0.01μm至1.0μm的非織造薄片的孔容。“VP2”在本文定義為通過(guò)水銀孔容率法測(cè)定的平均孔徑為0.02μm至0.5μm的非織造薄片的孔容。SPV1在本文定義為與VP1平均孔徑范圍相關(guān)的比孔容，SPV2在本文定義為與VP2平均孔徑范圍相關(guān)的比孔容。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對(duì)非織造薄片，以非織造薄片的可見(jiàn)光(即波長(zhǎng)范圍為380nm至780nm的光)適光反射力(％)對(duì)比孔容(SPV)作圖出人意料地產(chǎn)生光滑曲線(xiàn)。圖8為實(shí)例1-7的非織造薄片(急驟抽絲高密度聚乙烯薄片)的平均RVIS(％)與SPV1和SPV2(cm3/m2)的關(guān)系圖。對(duì)非織造薄片，10cm3/m2左右的SPV1產(chǎn)生至少約85％的可見(jiàn)光適光反射力。20cm3/m2左右的SPV1產(chǎn)生至少約90％的適光反射力。30cm3/m2左右的SPV1產(chǎn)生至少約92％的適光反射力。40cm3/m2左右的SPV1產(chǎn)生至少約94％的適光反射力。50cm3/m2左右的SPV1產(chǎn)生至少約96％的適光反射力。
本發(fā)明非織造薄片里纖維內(nèi)的孔具有高的每單位孔容散射橫截面，這是造成本發(fā)明反射器高光散射并因此高漫反射的主要原因。圖8為實(shí)例1-7的非織造薄片(急驟抽絲高密度聚乙烯薄片)的平均RVIS(％)與SPV1和SPV2(cm3/m2)的關(guān)系圖。非織造薄片出人意料地含有大量的纖維內(nèi)孔，并且對(duì)非織造薄片，7cm3/m2左右的SPV2產(chǎn)生至少約85％的可見(jiàn)光適光反射力。16cm3/m2左右的SPV2產(chǎn)生至少約90％的適光反射力。25cm3/m2左右的SPV2產(chǎn)生至少約92％的適光反射力。30cm3/m2左右的SPV2產(chǎn)生至少約94％的適光反射力。40cm3/m2左右的SPV2產(chǎn)生至少約96％的適光反射力。
用于本發(fā)明漫反射制品的漫反射器的非織造薄片包含大量的孔，其中SPV1為至少約34cm3/m2，對(duì)非織造薄片產(chǎn)生至少約93％的可見(jiàn)光適光反射力。本實(shí)施方案中SPV1優(yōu)選為至少約40cm3/m2，且更優(yōu)選為至少約50cm3/m2。本實(shí)施方案中與纖維內(nèi)孔相關(guān)的SPV2至少約28cm3/m2，產(chǎn)生至少約93％的適光反射力。SPV2優(yōu)選為至少約30cm3/m2且更優(yōu)選為至少約40cm3/m2。
用于本發(fā)明光學(xué)顯示器的漫反射器的非織造薄片包含大量的孔，其中SPV1為至少約10cm3/m2，對(duì)非織造薄片產(chǎn)生至少約85％的可見(jiàn)光適光反射力。本實(shí)施方案中SPV1優(yōu)選為至少約20cm3/m2，更優(yōu)選為至少約30cm3/m2，甚至更優(yōu)選為至少約40cm3/m2，最優(yōu)選為至少約50cm3/m2。本實(shí)施方案中與纖維內(nèi)的孔相關(guān)的SPV2至少約7cm3/m2，產(chǎn)生至少約85％的適光反射力。SPV2優(yōu)選為至少約16cm3/m2，更優(yōu)選為至少約25cm3/m2，甚至更優(yōu)選為至少約30cm3/m2，最優(yōu)選為至少約40cm3/m2。
發(fā)現(xiàn)本發(fā)明非織造薄片漫反射器的適光反射力隨熱粘合的增加而下降。熱粘合不合需要地降低了對(duì)反射力作主要貢獻(xiàn)的具有高的每單位孔容散射截面的非織造薄片纖維內(nèi)孔的孔容。熱粘合還不合需要地降低了對(duì)反射力也有貢獻(xiàn)的非織造薄片纖維間孔的孔容。這樣一來(lái)，本發(fā)明的非織造薄片優(yōu)選不進(jìn)行熱或其它方式的粘合。本發(fā)明非織造薄片是固結(jié)的，并且可在非織造薄片表面包含在單獨(dú)采用非織造網(wǎng)狀物的固結(jié)不足的漫反射制品或光學(xué)顯示器的裝配和使用中保持薄片結(jié)構(gòu)完整所需的最低限度的熱或其它方式的粘合。
如果進(jìn)行了非織造薄片的粘合，使得粘合薄片具有約7.1kg/m(0.4lb/in)或更低、優(yōu)選約5.3kg/m(0.3lb/in)或更低、更優(yōu)選約5.0kg/m(0.28lb/in)或更低、最優(yōu)選約1.8kg/m(0.1lb/in)或更低的層離值，則本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的超細(xì)纖維叢絲薄膜-原纖聚烯烴非織造薄片將具有最大的纖維間和纖維內(nèi)孔容，及由此產(chǎn)生的高適光反射力，并在漫反射制品或光學(xué)顯示器的組裝和使用中保持足夠的結(jié)構(gòu)完整性。層離是以單位“力/長(zhǎng)度”(例如，kg/m)報(bào)告的由ASTM D2724定義并與特定類(lèi)型薄片的粘合程度，例如由超細(xì)纖維叢絲薄膜-原纖制得的非織造薄片中的粘合相關(guān)的測(cè)量值。
根據(jù)J.AM.Chem.Soc.，v.60，pp.309-319(1938)中S.Brunauer，P.H.Emmett和E.Teller的BET吸附法測(cè)量的表面積是另一個(gè)有用的表征用于本發(fā)明漫反射器的高適光反射力非織造薄片的物理特性。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，非織造薄片的BET表面積(m2/g)和薄片基重(g/m2)的數(shù)學(xué)乘積，本文定義為“面積比”，與非織造薄片的可見(jiàn)光適光反射力相關(guān)。本發(fā)明的非織造薄片通常會(huì)具有至少約1.0m2/g的BET表面積，并能具有通過(guò)BET吸附法測(cè)得的高達(dá)50m2/g及以上的表面積。本發(fā)明的非織造薄片通常會(huì)具有至少約60的面積比。本發(fā)明優(yōu)選的非粘合(即僅固結(jié)的)超細(xì)纖維叢絲薄膜-原纖聚烯烴非織造薄片通常會(huì)具有至少約600的面積比。不過(guò)，在特定情況下，面積比中的BET表面積分量會(huì)產(chǎn)生與非織造薄片可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的適光反射力很差的相關(guān)性。當(dāng)存在有效數(shù)量的平均孔徑在略小于入射光波長(zhǎng)一半的最佳可見(jiàn)光散射特征尺寸以下的纖維內(nèi)孔時(shí)出現(xiàn)這樣的情況。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，比孔容(SPV)與面積比的關(guān)系曲線(xiàn)揭示出SPV以對(duì)數(shù)方式隨面積比的增加而增加。SPV1與面積比的關(guān)系曲線(xiàn)產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)于方程SPV1＝23×(Ln(面積比))-85(R2＝0.92)的曲線(xiàn)。SPV2與面積比的關(guān)系曲線(xiàn)產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)于方程SPV2＝16×(Ln(面積比))-58(R2＝0.90)的曲線(xiàn)。適光反射力(％)與SPV(cm3/m2)的關(guān)系曲線(xiàn)和適光反射力(％)與面積比的關(guān)系曲線(xiàn)的比較揭示出，由于適光反射力(％)隨SPV的變化比隨面積比的變化更平滑且更可預(yù)測(cè)，SPV是預(yù)測(cè)用于本發(fā)明漫反射制品的非織造薄片的反射率的優(yōu)選參數(shù)。
非織造薄片漫反射器產(chǎn)生的光的散射和漫反射歸因于光在纖維間和纖維內(nèi)孔的空氣—聚合物界面上的反射。反射將隨孔相(空氣，折射率1.0)折射率和纖維聚合物相折射率之間差異的增大而增加。通常當(dāng)兩相間的折射率差大于約0.1時(shí)會(huì)觀察到光散射的增加。構(gòu)成本發(fā)明非織造薄片纖維的聚合物優(yōu)選具有高折射率(例如聚乙烯，折射率1.51)和低可見(jiàn)光吸收。
本發(fā)明非織造薄片漫反射器表現(xiàn)出的漫反射力是其高光散射力的結(jié)果。然而，非織造薄片的高適光反射力是通過(guò)高光散射力和非常低的可見(jiàn)光吸收結(jié)合在一起而實(shí)現(xiàn)的。非織造薄片產(chǎn)生的高光吸收的一個(gè)主要負(fù)面影響在于由較高的薄片基重所提供的反射力收益大幅下降。因此，本發(fā)明的非織造薄片具有極低的可見(jiàn)光吸收并優(yōu)選不吸收可見(jiàn)光。為避免光吸收的負(fù)面影響，一般選擇可見(jiàn)光吸收系數(shù)通常小于約10-4μm-1，特別地通常小于約10-5μm-1的材料作為非織造薄片材料就足夠了。優(yōu)選用于形成非織造薄片漫反射器的聚合物具有約10-4m2/g或更低的，優(yōu)選約10-5m2/g或更低的，更優(yōu)選約10-6m2/g或更低的吸收系數(shù)。
在LCD背光中實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)陌c(diǎn)可包括補(bǔ)償光源中熒光體混合，以適應(yīng)背光單元諧振腔中與不均勻光譜反射率相關(guān)的損耗。包含超細(xì)纖維叢絲薄膜-原纖聚烯烴薄片的優(yōu)選實(shí)施方案非織造薄片漫反射器在可見(jiàn)光波長(zhǎng)具有出乎意料的平直反射率曲線(xiàn)。含超細(xì)纖維叢絲薄膜-原纖聚烯烴的非織造薄片漫反射器的反射率曲線(xiàn)在380nm～780nm波長(zhǎng)范圍以小于約4％反射率而變化。這樣一來(lái)，由于其在大約500nm以下的反射率較高，這些非織造薄片反射的色彩比現(xiàn)有的漫反射器傾向于更帶藍(lán)色且更接近于中性色彩平衡。這使得減少或消除了光源中通常加進(jìn)額外藍(lán)色熒光體以彌補(bǔ)商業(yè)反射器在500nm以下較低的反射率的需要。因此，本發(fā)明非織造薄片漫反射器允許使用具有較低能耗和使得光源使用期限更長(zhǎng)的低發(fā)熱光源。
反射光的擴(kuò)散率對(duì)確定LCD背光的亮度均勻性是很重要的。線(xiàn)光源如冷陰極熒光燈(CCFLs)和點(diǎn)光源如紅色、綠色和藍(lán)色發(fā)光二極管(RGB LEDs)本質(zhì)上不是擴(kuò)散性光源。由于其較寬的散射角產(chǎn)生更好的亮度均勻性，所以高擴(kuò)散率反射器在直視背光中是合乎需要的。對(duì)CCFLs分得更開(kāi)的背光和需要解決在背光中色彩不均勻的背光，如具有RGB LED光源的背光，更高的擴(kuò)散率更為關(guān)鍵。此外，許多商業(yè)背光反射器具有降低的藍(lán)光反射力，這迫使背光制造商考慮提高藍(lán)光發(fā)射的方法，包括熒光添加劑、更高的藍(lán)光發(fā)射(LED)和在CCFL設(shè)計(jì)中增加藍(lán)色熒光。這類(lèi)解決方法伴有包括反射力穩(wěn)定性(熒光添加劑)和減少的使用期限(增強(qiáng)藍(lán)光LED和增強(qiáng)藍(lán)光CCFL熒光體)的缺陷。
含超細(xì)纖維叢絲薄膜-原纖聚烯烴的優(yōu)選實(shí)施方案非織造薄片漫反射器具有高漫反射力。通常，這相當(dāng)于在亮度峰值70％處至少約40度的平均近似角帶寬。這點(diǎn)在顯示本發(fā)明反射器的漫反射力高于商業(yè)背光反射器所提供的漫反射力的實(shí)施例17和圖10中說(shuō)明。本發(fā)明非織造薄片漫反射器顯示的較寬的擴(kuò)散錐產(chǎn)生了較寬的擴(kuò)散角及由此而提供提高的光學(xué)顯示器均勻性。通過(guò)使用較寬的擴(kuò)散錐以在整個(gè)背光單元中在高角度更有效地散射光，較高的漫反射率允許更薄的背光設(shè)計(jì)。本發(fā)明漫反射器的這一特性允許使用更具透射力的擴(kuò)散器板，導(dǎo)致來(lái)自光源的光的更高利用。
非織造薄片漫反射器可進(jìn)一步包含分散于形成非織造薄片纖維的聚合物相中的粒狀填充物。所用粒狀填充物將具有大于聚合物的折射率，這樣一來(lái)，非織造薄片的光散射將隨著孔相(空氣，折射率1.0)折射率與纖維聚合物相折射率間差異的增大而增加。所用粒狀填充物具有高折射率，高散射截面和低可見(jiàn)光吸收。粒狀填充物提高光散射，由此，對(duì)給定的薄片厚度，粒狀填充物的使用能提供更高的適光反射力。粒狀填充物可為任意形狀并具有約0.01μm至約1μm，優(yōu)選約0.2μm至0.4μm的平均粒徑。含粒狀填充物的非織造聚合物薄片包含至少約50重量％的聚合物，且基于聚合物重量，粒狀填充物占約0.05重量％至約50重量％，優(yōu)選0.05重量％～約15重量％。示例的粒狀填充物包括硅酸鹽、堿金屬碳酸鹽、堿土金屬碳酸鹽、堿金屬鈦酸鹽、堿土金屬鈦酸鹽、堿金屬硫酸鹽、堿土金屬硫酸鹽、堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、過(guò)渡金屬氧化物、金屬氧化物、堿金屬氫氧化物和堿土金屬氫氧化物。具體的例子包括二氧化鈦、碳酸鈣、粘土、云母、滑石粉、水滑石、氫氧化鎂、二氧化硅、硅酸鹽、空心硅酸鹽球、硅灰石、長(zhǎng)石、高嶺土、碳酸鎂、碳酸鋇、硫酸鎂、硫酸鋇、硫酸鈣、氫氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、石棉粉、玻璃粉和沸石。用已知方法來(lái)制造含粒狀填充物的本發(fā)明非織造薄片，如美國(guó)專(zhuān)利US6,010,970和PCT公布號(hào)為WO2005/98,119中記載的那些。
非織造薄片漫反射器可進(jìn)一步包含紫外(UV)穩(wěn)定劑，其是涂布于或更優(yōu)選分散于整個(gè)非織造薄片的聚合物相以阻止由紫外光產(chǎn)生的光老化的物質(zhì)。紫外穩(wěn)定劑通過(guò)吸收紫外輻射而起作用并阻止能導(dǎo)致不合需要的鏈斷裂和聚合物光學(xué)性能退化的自由基在纖維聚合物骨架中形成。紫外穩(wěn)定劑的有效濃度為，基于聚合物重量，約0.01重量％至約5.0重量％?？墒褂糜糜谒芰现械囊阎Ｒ?guī)紫外穩(wěn)定劑，如來(lái)自二苯甲酮、受阻叔胺、苯并三唑和羥苯基三嗪的那些。所用商業(yè)紫外穩(wěn)定劑包括美國(guó)紐約Tarrytown的Ciba Specialty Chemicals出售的CHIMASSORB和TINUVIN系列穩(wěn)定劑。
本發(fā)明漫反射器可含單層或多層非織造薄片，如兩層或更多層非織造薄片的疊片。此實(shí)施方案在獲得在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍具有高適光反射力，例如約98％的適光反射力的漫反射器方面特別有用。多層非織造薄片實(shí)施方案對(duì)平均單層非織造薄片中源于不均勻的薄片厚度或薄片纖維方向性的不均勻性也很有用?？蓪蓚€(gè)或更多個(gè)薄片面對(duì)面放置并在施壓下，如通過(guò)在一對(duì)或多對(duì)軋輥間碾壓薄片，輕微的熱粘合來(lái)制備非織造薄片疊片。非織造薄片疊片優(yōu)選通過(guò)用粘合劑，如壓敏粘合劑將兩個(gè)或多個(gè)薄片粘合在一起來(lái)制備。所用粘合劑為在正常操作和使用，如液晶顯示器的裝配和使用中保持足夠的疊片結(jié)構(gòu)完整性的粘合劑。粘合劑優(yōu)選具有與非織造薄片相近的熱膨脹特性，以便溫度變化不會(huì)導(dǎo)致疊片因不同膨脹而分離。所用粘合劑包括可濕固化的聚氨酯、溶劑化聚氨酯粘合劑和含水丙烯酸。優(yōu)選的是運(yùn)用輕微壓力即可粘住非織造薄片且保持持久粘性的粘彈性材料的已知壓敏粘合劑。特別有用的是含添加劑如幫助低表面能材料如聚烯烴粘合的助粘劑的壓敏粘合劑。所用粘合劑的具體例子包括由美國(guó)新澤西州Bridgewater的National Starch and Chemical公司制造的NACOR含水丙烯酸壓敏粘合劑，該粘合劑具有良好的光學(xué)透明度并可用已知涂布方法如橡皮凸版印刷和凹版涂布方便地涂覆于非織造薄片上。
粘合劑有隨老化而不合需要地變黃的趨勢(shì)。減輕粘合劑變黃的一個(gè)途徑是以較薄的層涂覆粘合劑。但是，這會(huì)導(dǎo)致降低的疊片粘合強(qiáng)度?？梢砸苑沁B續(xù)或圖案化(如方格)涂布將粘合劑涂覆于非織造薄片，以便相對(duì)小部分的非織造薄片表面區(qū)域被涂覆。這使得在保持涂覆粘合劑的厚度高到獲得高疊片粘合強(qiáng)度的同時(shí)減少粘合劑的總量。減輕粘合劑變黃的第二個(gè)途徑是調(diào)配粘合劑使其含常規(guī)紫外(UV)屏蔽添加劑和/或紫外穩(wěn)定劑如本文稍前所記載的那些。
因此，包含于本發(fā)明的就為具有含非織造疊片的漫反射器的漫反射制品和光學(xué)顯示器?？偤穸刃∮诩s400μm且可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍適光反射力至少約96％的疊片包括兩個(gè)在非織造薄片界面上有粘合劑的非織造薄片?？偤穸刃∮诩s600μm且可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍適光反射力至少約97％的疊片包括三個(gè)在每個(gè)非織造薄片界面間有粘合劑的非織造薄片。總厚度小于約900μm且可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍適光反射力至少約98％的疊片包括四個(gè)在每個(gè)非織造薄片界面間有粘合劑的非織造薄片。
含單個(gè)非織造薄片的非織造薄片漫反射器具有約20μm至約1000μm，通常小于約250μm，優(yōu)選約70μm至約150μm的非織造薄片厚度。厚度為250μm及以上的非織造薄片仍舊表現(xiàn)出有用且改善的性能如彈性、低成本和高適光反射力，這使得它們用于替代需要可見(jiàn)光漫反射應(yīng)用中的競(jìng)爭(zhēng)材料是理想的。在非織造薄片疊片中，疊片厚度及相應(yīng)的漫反射器可為1000μm或更高。盡管這樣的厚度在空間和漫反射器厚度是“珍寶”的特定小型光學(xué)顯示器(例如，蜂窩電話(huà)，手持設(shè)備以及優(yōu)選更薄設(shè)備的類(lèi)似設(shè)備)的應(yīng)用中可能不是首選，但這類(lèi)漫反射器在較少關(guān)心漫反射器厚度的光學(xué)顯示器應(yīng)用(例如，較大的平板LCD電視和監(jiān)視器，照明設(shè)備，復(fù)印機(jī)，投影顯示器光引擎，整體球均光源等)中具有確定的應(yīng)用。
本發(fā)明的非織造薄片漫反射器可含單層或多層具有常規(guī)漫反射器薄片的非織造薄片，如兩或更多層的疊片。常規(guī)漫反射器薄片包括白紙和填充的和/或空的薄膜，如日本東京Chuo-ku的Toray Industries公司出售的一種聚酯薄膜LumirrorE60。常規(guī)漫反射薄片還包括空的聚合物薄膜，如美國(guó)專(zhuān)利US5,982,548記載的那些?？捎们懊嫣岬降恼澈蟿┩ㄟ^(guò)常規(guī)技術(shù)制造疊片。
本發(fā)明的非織造薄片漫反射器可進(jìn)一步包含背面支撐材料，以在漫反射制品組裝和使用中保持漫反射器的形狀。此類(lèi)背面支撐材料位于漫反射器背向光源的面上。所用背面支撐材料包括均可由美國(guó)特拉華州威爾明頓的E.I.Du Pontde Nemours & Co提供的聚酯薄膜(例如，Mylar)、芳族聚酰胺纖維(例如，KEVLAR)，以及紙、纖維或織物、非織造薄片、發(fā)泡聚合物、聚合物薄膜、金屬箔或薄板和鍍金屬薄膜?？梢捞岣呗瓷淦鞯目偡瓷淞?lái)選擇背面支撐材料(如，金屬箔或薄板和鍍金屬薄膜)。可用前面提到的粘合劑通過(guò)常規(guī)技術(shù)使背面支撐材料和非織造薄片彼此層疊。另外，為制造復(fù)雜形狀的漫反射器，可將本發(fā)明的漫反射器粘合于剛性支撐材料上并隨后將復(fù)合材料成型，如拋物線(xiàn)或橢球穹面。
可通過(guò)電暈和/或等離子體處理使構(gòu)成本發(fā)明漫反射器的非織造薄片表面粗化，以幫助將非織造薄片粘合在其它材料上。例如，此類(lèi)處理幫助粘合疊片并產(chǎn)生非織造薄片與其它非織造薄片、背面支撐材料和鏡面反射器更好的粘合。
本發(fā)明的非織造薄片漫反射器可進(jìn)一步包含位于非織造薄片遠(yuǎn)離光源的面上的鏡面反射層。如此放置鏡面反射器提高了漫反射器的適光反射力。在一個(gè)實(shí)施方案中，可將非織造薄片的一面鍍上金屬。代表性的金屬包括鋁、錫、鎳、鐵、鉻、銅、銀或其合金，以鋁為優(yōu)選。金屬可通過(guò)已知的真空鍍金屬技術(shù)沉積，其中在真空下加熱使金屬蒸發(fā)，然后使金屬以約75至約300的厚度沉積在非織造薄片的一個(gè)表面上。如果非織造薄片欲鍍金屬的面經(jīng)過(guò)輕微的熱粘合至足以提供向其上涂覆金屬的較平滑表面，則會(huì)提高此類(lèi)鍍金屬層的附著力。急驟抽絲聚烯烴薄片的真空鍍金屬法是已知的，例如在美國(guó)專(zhuān)利US4,999,222中。在這一實(shí)施方案中，將一個(gè)薄鏡面反射層基本不改變非織造薄片總體厚度地加在非織造薄片漫反射器的一個(gè)表面上。在另一個(gè)實(shí)施方案中，鏡面反射層包含一個(gè)鍍金屬的聚合物薄片，例如鍍鋁的MYLAR，其中可以使鍍金屬聚合物薄片的鍍金屬的面對(duì)著非織造薄片的面而疊加在一個(gè)非織造薄片上。在另一個(gè)實(shí)施方案中，鏡面反射層包含金屬箔，例如鋁箔，其可疊加在非織造薄片的面上，得到一個(gè)增強(qiáng)的漫反射器。鋁具有比非織造物低的熱膨脹系數(shù)，并且是相當(dāng)好的熱導(dǎo)體。這兩個(gè)因素均使得溫度變化最小并因此減少了本發(fā)明漫反射器在具有含一系列管狀燈的光源的LCDs中遇不均勻受熱發(fā)生變形的傾向。可用前面提到的粘合劑將金屬箔疊加在非織造薄片上而形成本實(shí)施方案的漫反射器。在漫反射器包含鍍金屬面或與鍍金屬聚合物薄片或金屬箔層疊的實(shí)施方案中，非織造薄片剩下的面(不含金屬)面對(duì)光源置于于光學(xué)諧振腔中。
對(duì)于小型液晶顯示器(LCD)設(shè)備如蜂窩電話(huà)和手持設(shè)備，發(fā)光二極管(LEDs)是有用的光源。LEDs提供尺寸小且能耗較低的優(yōu)勢(shì)，但它們的亮度相對(duì)較低。當(dāng)非織造薄片漫反射器和前面提到的亮度增強(qiáng)和反射性的偏振薄膜結(jié)合用作背反射器時(shí)，使用LED照明的設(shè)計(jì)的光效率得以提高。對(duì)于小型LCDs如蜂窩電話(huà)、手持設(shè)備、醫(yī)學(xué)監(jiān)視器和車(chē)用顯示器，LEDs可代替熒光燈作為優(yōu)選背光源。使用LEDs的優(yōu)勢(shì)在于它們的低價(jià)位、小尺寸和低能耗。LEDs的劣勢(shì)為它們相對(duì)較低的亮度。將非織造薄片漫反射器與已知的鏡面反射層一起用作背反射器，則可提高LED顯示器的亮度。
本發(fā)明還包括一種在需要光漫反射率的設(shè)備中提高光反射率的方法，包括(i)提供含大量孔的非織造薄片，其中通過(guò)水銀孔率法測(cè)得的平均孔徑為約0.01μm至約1.0μm的孔的比孔容為至少約34cm3/m2；和(ii)將非織造薄片放置在設(shè)備中以將光能反射離非織造薄片。
實(shí)施例測(cè)試方法基重用ASTM D 3776方法測(cè)量基重，修正以適合樣品尺寸，并以單位g/m2報(bào)告。
水銀孔率法通過(guò)如H.M.Rootare在“Advanced Experimental Techniques in PowderMetallurgy”中的“A Review of Mercury Porosimetry”pp.225-252，Plenum出版社，1970記載的已知水銀孔率法獲得非織造薄片的孔徑分布數(shù)據(jù)?！癡P1”是如前文所定義的通過(guò)水銀孔率法測(cè)得的平均孔徑為約0.01μm至約1.0μm的非織造薄片孔的孔容?！癡P2”是如前文所定義的通過(guò)水銀孔率法測(cè)得的平均孔徑為約0.02μm至約0.5μm的非織造薄片孔的孔容。
比孔容比孔容(單位cm3/m2，本文也稱(chēng)“SPV”)是如前文所定義的非織造薄片的基重(以g/m2為單位)與薄片指定平均孔徑范圍內(nèi)孔的孔容(以cm3/g為單位)的數(shù)學(xué)乘積。SPV1是如前文所定義的與VP1平均孔徑相關(guān)的比孔容。SPV2是如前文所定義的與VP2平均孔徑相關(guān)的比孔容。
厚度用均由美國(guó)伊利諾伊州Addison的Ono Sokki提供的具有0.95cm(3/8英寸)的測(cè)量探針固定在Ono Sokki ST-022陶瓷基儀表架上的Ono Sokki EG-225厚度儀測(cè)量非織造薄片的厚度。
層離通過(guò)ASTM D2724的方法得到粘合的非織造薄片的層離值，并以單位kg/m報(bào)告。
反射光譜通過(guò)ASTM E1164-02(Standard Practice for Obtaining Spectrophotometric Datafor Object-Color Evaluation)的方法得到單非織造薄片和多非織造薄片結(jié)構(gòu)的總反射光譜。將薄片置于具有150mm的積分球附件的Lambda 650紫外/可見(jiàn)/近紅外分光計(jì)中，兩者均由美國(guó)馬塞諸塞州Wellesley的PerkinElmer提供。輸出為每個(gè)波長(zhǎng)下的百分比反射力并且所測(cè)光譜范圍為380nm～780nm，間隔為5nm。反射標(biāo)準(zhǔn)為購(gòu)自美國(guó)新罕布什爾州North Sutton的LabSphere的已校SPECTRALON標(biāo)準(zhǔn)。使用光電倍增器探測(cè)。用CIE 10°1964標(biāo)準(zhǔn)觀察器和光源D65通過(guò)ASTM E308-01方法計(jì)算三色激勵(lì)值。用“Billmeyer and SaltzmanPrinciples of Color Technologh”第3版記載的光源D65和CIE標(biāo)準(zhǔn)適光觀察器計(jì)算適光反射力RVIS。
實(shí)施例1-7，18和比較例1單層非織造薄片實(shí)施例1-7，18和比較例1的非織造薄片為含大量HDPE超細(xì)纖維叢絲薄膜-原纖的急驟抽絲高密度聚乙烯(HDPE)單層薄片。通過(guò)美國(guó)專(zhuān)利US3,081,519、US3,227,794和US3,860,369公開(kāi)的通用工藝制備急驟抽絲HDPE薄片。
制備急驟抽絲HDPE薄片的通用工藝可概括為三個(gè)步驟。第一步是抽絲。使高密度聚乙烯(HDPE)與CFC-11(氟三氯甲烷)或C-5烴的溶液經(jīng)歷兩次降壓；第一次產(chǎn)生一兩相液體溶液，第二次(降至大氣壓)導(dǎo)致非聚合物組分的閃蒸，留下固態(tài)HDPE的互相連接網(wǎng)狀物。在造紙機(jī)上收集一系列的網(wǎng)狀物并繞成卷。
第2步是熱區(qū)域粘合。將成卷的網(wǎng)狀物散開(kāi)，在垂直于薄片面施力的同時(shí)將網(wǎng)狀物的每個(gè)表面加熱至略低于聚合物熔點(diǎn)的溫度，通常低3℃～8℃，產(chǎn)生穩(wěn)定的薄片表面。這在大直徑蒸汽加熱轉(zhuǎn)鼓上完成。為防止薄片過(guò)分收縮，用覆蓋層使薄片緊靠轉(zhuǎn)鼓表面來(lái)有效約束薄片。離開(kāi)蒸汽加熱轉(zhuǎn)鼓后，通過(guò)立即與冷卻轉(zhuǎn)鼓接觸使各薄片表面冷卻。在熱粘合后，可對(duì)薄片的一邊或兩邊進(jìn)行電暈處理或不進(jìn)行電暈處理，并在一邊或兩邊涂覆抗靜電劑或者不涂。然后再將產(chǎn)品繞成卷。
第3步是切割步驟。將產(chǎn)品切割成所需寬度并繞成所需長(zhǎng)度的卷。
用于制備實(shí)施例1-7、18和比較例1薄片的工藝的主要區(qū)別在于i)基重，其僅取決于抽絲線(xiàn)速度；ii)粘合程度，取決于產(chǎn)品重量、粘合劑速度和粘合轉(zhuǎn)鼓溫度，以及iii)薄片是否經(jīng)過(guò)電暈處理和/或涂覆抗靜電劑。
表1報(bào)告了對(duì)本發(fā)明漫反射器有用的7個(gè)單層急驟抽絲HDPE薄片的薄片平均厚度(μm)、厚度標(biāo)準(zhǔn)偏差(μm)、薄片基重(g/m2)、薄片是否經(jīng)過(guò)熱區(qū)域粘合、平均RVIS(％)，薄片層離值(kg/m)、VP1(cm3/g)、VP2(cm3/g)、SPV1(cm3/m2)和SPV2(cm3/m2)。表2報(bào)告了比較的單層急驟抽絲HDPE薄片的同樣的數(shù)據(jù)。
從一個(gè)連續(xù)薄片的不同區(qū)域上切割下多個(gè)(例如，至少12個(gè))34mm×34mm見(jiàn)方的急驟抽絲HDPE薄片樣品。用前面提到的方法測(cè)量每個(gè)薄片樣品的厚度，并用薄片樣品的數(shù)量平均以確定每個(gè)非織造薄片的平均厚度。通過(guò)前面提到的方法確定每個(gè)薄片樣品的基重，并用薄片樣品的數(shù)量平均以確定每個(gè)非織造薄片的平均基重。薄片是否經(jīng)過(guò)熱區(qū)域粘合記錄于表1。通過(guò)前面提到的方法得到每個(gè)薄片樣品的總反射光譜并計(jì)算RVIS值。得出薄片樣品光譜的平均值以確定每個(gè)薄片的平均反射光譜和平均RVIS。通過(guò)前面提到的方法測(cè)量每個(gè)急驟抽絲HDPE薄片的層離值。通過(guò)前面提到的水銀孔率法確定每個(gè)薄片的VP1和VP2。如前所述計(jì)算比孔容SPV1和SPV2。
表1報(bào)告了結(jié)果。
表1-實(shí)施例—單層急驟抽絲聚乙烯薄片

表2-比較例—單層急驟抽絲聚乙烯薄片

圖4為實(shí)施例1-7急驟抽絲HDPE薄片和比較例1(C1)急驟抽絲HDPE薄片的總反射光譜(反射率(％)對(duì)波長(zhǎng)(nm))關(guān)系圖。圖7為微分孔容(δv(cm3/g))與對(duì)實(shí)施例2、4和比較例1(C1)的急驟抽絲HDPE薄片實(shí)行水銀孔率法得到的平均孔徑(μm)的關(guān)系圖。圖8為實(shí)施例1-7急驟抽絲HDPE薄片的平均RVIS與SPV1和SPV2(cm3/m2)的關(guān)系圖。
實(shí)施例8-9多層非織造薄片表3報(bào)告了構(gòu)成本發(fā)明漫反射器的多層急驟抽絲HDPE薄片實(shí)施例的基重(g/m2)和平均RVIS(％)。除非另有說(shuō)明，這些實(shí)施例依照實(shí)施例1-7和18所述工藝和使用材料。
從實(shí)施例4連續(xù)薄片的不同區(qū)域切割下34mm×34mm的正方形急驟抽絲HDPE薄片。將這些薄片組合成8個(gè)含兩個(gè)面對(duì)面放置的非織造薄片樣品的兩層結(jié)構(gòu)，和8個(gè)含三個(gè)面對(duì)面放置的非織造薄片樣品的三層結(jié)構(gòu)。對(duì)于反射率測(cè)量，這些多層結(jié)構(gòu)不用粘合劑層疊，而是用保持薄片緊密物理接觸的帶彈簧的樣品夾夾緊。
表3報(bào)告了結(jié)果。
表3-多層急驟抽絲HDPE薄片

實(shí)施例10用鍍鋁MYLAR薄膜背支撐的單層非織造薄片這里報(bào)告了含鍍鋁薄膜背支撐的單層急驟抽絲HDPE薄片的漫反射器的一個(gè)實(shí)施例的平均厚度(μm)、厚度標(biāo)準(zhǔn)偏差(μm)和平均RVIS(％)。除非另有說(shuō)明，本實(shí)施例依照實(shí)施例1-7和18所述工藝和使用材料。
50μm厚的鍍鋁MYLAR薄片用作在實(shí)施例4單層急驟抽絲HDPE薄片后面的鏡面反射器。由弗吉尼亞州Martinsville的Courtalds Performance Films將MYLAR 200D聚酯薄膜(美國(guó)弗吉尼亞州Hopewell的DuPont Teijin Films制造)的一面涂覆重(高光學(xué)密度/低反射率)蒸鋁涂層。從鍍鋁MYLAR薄膜上切下34mm×34mm的樣品并在此樣品上測(cè)量總反射光譜，結(jié)果示于圖5。
從實(shí)施例4薄片的不同區(qū)域切割下15個(gè)34mm×34mm的正方形急驟抽絲HDPE薄片樣品。單層急驟抽絲HDPE薄片樣品與單層鍍鋁MYLAR薄片面對(duì)面地放置以便MYLAR薄片鍍的金屬面與急驟抽絲HDPE薄片的一面接觸，使急驟抽絲HDPE薄片剩余的聚乙烯面在反射力測(cè)量中對(duì)向光源。對(duì)于反射率測(cè)量，不用粘合劑層疊此多層結(jié)構(gòu)，而是用保持薄片緊密物理接觸的帶彈簧的樣品夾夾緊。通過(guò)前面提到的方法得到每個(gè)急驟抽絲HDPE薄片和鍍鋁MYLAR結(jié)構(gòu)的總反射光譜并計(jì)算RVIS值。求光譜的平均值以確定平均反射光譜和95.7％的平均RVIS。通過(guò)前面提到的方法在多個(gè)點(diǎn)測(cè)量了每個(gè)急驟抽絲HDPE薄片和鍍鋁MYLAR結(jié)構(gòu)的厚度并對(duì)所有測(cè)量值求平均。急驟抽絲HDPE薄片和鍍鋁MYLAR結(jié)構(gòu)的平均厚度為270μm且厚度標(biāo)準(zhǔn)偏差為19μm。
圖5為實(shí)施例10的急驟抽絲HDPE薄片和鍍鋁MYLAR結(jié)構(gòu)和實(shí)施例10結(jié)構(gòu)所用鍍鋁MYLAR薄片的總反射光譜(反射率(％)與波長(zhǎng)(nm))的關(guān)系圖。
實(shí)施例11-14多層非織造薄片疊片這里報(bào)告了含多層急驟抽絲HDPE薄片疊片的示例漫反射器的平均厚度(μm)、厚度標(biāo)準(zhǔn)偏差(μm)和平均RVIS(％)。除非另有說(shuō)明，這些實(shí)施例依照實(shí)施例1-7和18所述工藝和使用的材料。
多層急驟抽絲HDPE薄片疊片由在每個(gè)急驟抽絲HDPE薄片界面上有Nacor38-033A水基壓敏粘合劑(由美國(guó)新澤西州Bridgewater的National Starch得到)的兩層、三層或四層實(shí)施例3和實(shí)施例4的薄片制得。每個(gè)疊片約30.5cm(12英寸)見(jiàn)方。用由美國(guó)佛羅里達(dá)州Pompano Beach的Paul N.Gardner公司得到的14#鋼絲卷棒涂布粘合劑。對(duì)所有疊片，將粘合劑涂覆在一個(gè)急驟抽絲HDPE薄片面上并允許薄片在層疊前干燥。
對(duì)于兩層和三層疊片，從一較大的疊片上切割下14個(gè)約34mm×34mm的正方形疊片樣品。得到每個(gè)樣品的總反射光譜并計(jì)算RVIS。然后求光譜平均以確定兩層和三層疊片的平均反射光譜和平均RVIS。對(duì)于四層疊片，從一較大的疊片上切割下6個(gè)約34mm×34mm的正方形疊片樣品。得到每個(gè)樣品的總反射光譜并計(jì)算RVIS。求光譜平均以確定四層疊片的平均反射光譜和平均RVIS。
表5報(bào)告了結(jié)果。
表5-急驟抽絲HDPE薄片疊片

圖6為實(shí)施例11-14急驟抽絲HDPE薄片疊片的總反射光譜(反射率(％)與波長(zhǎng)(nm)的關(guān)系圖實(shí)施例15-具有多層非織造薄片反射器的直視背光在實(shí)施例15和16中，用本發(fā)明的多層非織造薄片漫反射器制備液晶顯示器背光并與含商購(gòu)漫反射器的相同背光進(jìn)行比較。非織造薄片漫反射器的使用證明高度提高，這能轉(zhuǎn)化為在原始顯示器亮度下顯示器電池使用期限更長(zhǎng)。
表6報(bào)告了含實(shí)施例11和13所述的單層急驟抽絲HDPE薄片疊片漫反射器的商業(yè)背光單元或商業(yè)反射器MCPET和E6SV任何一個(gè)的平均亮度(cd/m2)、亮度標(biāo)準(zhǔn)偏差(cd/m2，本文稱(chēng)“sd”)和均勻度(％，定義為sd/平均亮度)。
拆開(kāi)來(lái)自美國(guó)新澤西州的Sharp Electronics公司的一臺(tái)LC-13AV1U型33厘米(13英寸)液晶電視以得到其背光單元，該背光單元包括一個(gè)反射器薄片、兩個(gè)白色注射成型端片、四個(gè)U型冷陰極熒光燈和一個(gè)漫反射板。背光單元前表面尺寸為220mm×290mm。在本發(fā)明非織造反射器的測(cè)試中，將一個(gè)黑色吸收薄膜置于并完全覆蓋已有反射器的底部，以避免來(lái)自那一區(qū)域的已有反射器對(duì)光反射的貢獻(xiàn)。通過(guò)前面提到的工藝以適合整個(gè)背光單元腔底面的尺寸制備實(shí)施例11(兩層)和實(shí)施例13(四層)的多層疊片。然后將單個(gè)多層疊片反射器放置在背光單元中在黑色吸收薄膜上。沒(méi)有修正背光空腔的側(cè)壁。用美國(guó)加利福尼亞州Chatsworth的Photo Research公司的PR-650SpectraScan比色計(jì)測(cè)量含單個(gè)多層疊片的背光的性能。在以背光單元左下角為起點(diǎn)，按在水平尺度70、140和210mm和垂直方向67、108、和166mm的與背光單元前表面交叉的9個(gè)點(diǎn)，用比色計(jì)測(cè)量亮度(cd/m2)。測(cè)得平均亮度和均勻度并與對(duì)如所述放置在背光單元中的單獨(dú)的商業(yè)反射器樣品進(jìn)行的相同測(cè)試相比較。檢測(cè)的商業(yè)反射器為“MCPET”，一種由日本東京Chiyoda-ku的Furukawa Electric公司制造的超細(xì)泡沫玻璃光反射板，和“E6SV”，一種由日本千葉的TorayIndustries公司出售的255μm厚的白PET反射器。含各單獨(dú)反射器的背光單元的亮度與測(cè)量位置的關(guān)系圖示于圖9。
含實(shí)施例11、實(shí)施例13的單個(gè)非織造反射器、MCPET或E6SV的背光單元的平均亮度和均勻度(sd/svg)概括于表6中。
表6

實(shí)施例16-具有多層非織造薄片反射器的直視背光表7報(bào)告了含如實(shí)施例11、12和13所述單個(gè)急驟抽絲HDPE薄片疊片漫反射器或單個(gè)商業(yè)反射器的商業(yè)背光單元的平均亮度(cd/m2)、亮度標(biāo)準(zhǔn)偏差(c/m2，本文稱(chēng)“sd”)和均勻度(％，定義為sd/平均亮度)。
拆開(kāi)來(lái)自美國(guó)新澤西州Sharp Electronics公司的一臺(tái)LC-20C7-S型50.8厘米(20英寸)液晶電視以得到其背光單元，該背光單元包括一個(gè)反射器薄片、兩個(gè)白色注射成型端片、四個(gè)U型冷陰極熒光燈，和一個(gè)擴(kuò)散器板、擴(kuò)散器薄片和擴(kuò)散器反射偏振器(來(lái)自美國(guó)明尼蘇達(dá)州3M公司的VikuitiTMDBEF-D薄膜)。背光單元前表面尺寸為330mm×440mm。切割非織造反射器并形成與已有反射器相同的尺寸和形狀，通過(guò)直接替換進(jìn)背光單元而無(wú)更多改變將其性能與已有反射器進(jìn)行比較。通過(guò)前面提到的工藝以適合背光單元整個(gè)面的尺寸制備實(shí)施例11(兩層)、實(shí)施例12(三層)和實(shí)施例13(四層)的疊片。不改變背光單元空腔的白色注射成型端片。用美國(guó)加利福尼亞州Chatsworth的PhotoResearch公司的PR-650SpectraScan比色計(jì)測(cè)量背光性能。以背光單元左下角為起點(diǎn)，按水平尺度76、220和365mm和垂直方向58、164、和271mm的位置測(cè)量與背光單元前表面交叉的9個(gè)點(diǎn)的亮度。測(cè)得平均亮度和均勻度并與僅含已有反射器的如從制造商的LCD電視中得到的背光單元相比較。已有反射器是白色填充聚酯薄膜，在測(cè)量實(shí)施例11-13的疊片反射器前(測(cè)量1#，圖9上的“M1”)后(測(cè)量2#，圖9上的“M2”)測(cè)量含這種薄膜的背光的性能。含各單獨(dú)反射器的背光單元的亮度與測(cè)量位置的關(guān)系圖示于圖10。
含實(shí)施例11、12或13的單個(gè)非織造反射器、或已有反射器的背光單元的平均亮度和均勻度(sd/svg)概括于表7。
表7

實(shí)施例17-來(lái)自多層非織造薄片反射器的漫反射力表8報(bào)告了對(duì)實(shí)施例11、12和13所述單個(gè)急驟抽絲HDPE薄片疊片漫反射器以及商業(yè)反射器E60L、E6SV(均是日本千葉Toray Industries公司出售的白PET反射器)和MCPET(日本東京Chiyoda-ku的Furukawa Electric有限公司制造的超細(xì)泡沫玻璃光反射板)在70％亮度峰值處的角帶寬(ABW)。
用與反射器板法線(xiàn)成30度的固定角度的定向光照亮樣品來(lái)測(cè)量入射在單個(gè)急驟抽絲HDPE薄片疊片漫反射器和商業(yè)反射器上的光反射。用美國(guó)加利福尼亞州Chatsworth的Photo Recearch公司的PR-650SpectraScan比色計(jì)測(cè)量反射力。由此測(cè)量值量化反射器的擴(kuò)散率。以50mm×50mm的尺寸由前面提到的工藝制備實(shí)施例11(兩層)、實(shí)施例12(三層)和實(shí)施例13(四層)的疊片。同時(shí)還制備尺寸相同的E60L、E6SV和MCPET樣品。將這些樣品置于平臺(tái)上，在與照射角相對(duì)側(cè)上反射器平面法線(xiàn)成30°的鏡面反射角的-30°～+30°的角度范圍內(nèi)測(cè)量亮度。這些反射器的性能示于表8，表中確定了所有反射器在70％亮度峰值處的角帶寬(ABW)和標(biāo)準(zhǔn)化的亮度對(duì)反射角的依賴(lài)性，圖11描繪了這些反射器擴(kuò)散錐面的測(cè)量結(jié)果。
表8

權(quán)利要求
1.一種包括位于限定出光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)內(nèi)的光漫反射器的漫反射制品，其中所述漫反射器包含具有大量孔的非織造薄片，其中通過(guò)水銀孔率法測(cè)定的平均孔徑為0.01μm至1.0μm的孔的比孔容為至少約34cm3/m2。
2.權(quán)利要求1的制品，還包括(i)位于所述光學(xué)諧振腔內(nèi)的光源；和(ii)來(lái)自所述光源的光所穿過(guò)的顯示面板，其中所述漫反射器位于所述光學(xué)諧振腔內(nèi)用來(lái)將來(lái)自所述光源的光反射向所述顯示面板。
3.權(quán)利要求1的制品，其中所述比孔容為至少約40cm3/m2。
4.權(quán)利要求1的制品，其中通過(guò)水銀孔率法測(cè)定的平均孔徑為0.02μm至0.5μm的孔的比孔容為至少約28cm3/m2。
5.權(quán)利要求4的制品，其中所述比孔容為至少約30cm3/m2。
6.權(quán)利要求1的制品，其中所述非織造薄片的平均厚度為約20μm至約250μm。
7.權(quán)利要求1的制品，其中所述非織造薄片包含大量超細(xì)叢絲薄膜-原纖，其中所述原纖包含有孔聚合物。
8.權(quán)利要求7的制品，其中所述聚合物具有約10-4m2/g或更低的吸收系數(shù)。
9.權(quán)利要求7的制品，其中所述聚合物為選自聚酯、聚烯烴、全氟聚合物、氫氟聚合物、縮醛、聚碳酸酯和聚砜中的至少一種聚合物。
10.權(quán)利要求7的制品，其中所述聚合物包含聚烯烴。
11.權(quán)利要求10的制品，其中所述聚烯烴包含聚乙烯。
12.權(quán)利要求11的制品，其中所述聚乙烯為熔點(diǎn)上限為約130℃～137℃、密度為0.94～0.98g/cm3和由ASTM D-1238-57T條件E所定義的熔融指數(shù)為0.1至100的線(xiàn)性高密度聚乙烯。
13.權(quán)利要求1的制品，其中所述非織造薄片的反射率在380nm～780nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)以不超過(guò)4％反射率變化。
14.權(quán)利要求1的制品，其中所述非織造薄片包含聚合物，所述聚合物進(jìn)一步包含基于所述聚合物重量為約0.01至約5.0重量百分比的紫外穩(wěn)定劑。
15.權(quán)利要求1的制品，其中所述非織造薄片包含聚合物，所述聚合物進(jìn)一步包含基于所述聚合物重量為約0.05至約50重量百分比的粒狀填充物。
16.權(quán)利要求1的制品，其中所述非織造薄片的至少一面經(jīng)過(guò)選自電暈處理和等離子體處理中的至少一種處理。
17.權(quán)利要求1的制品，還包括層疊于所述非織造薄片上的背支撐材料。
18.權(quán)利要求1的制品，還包括在所述非織造薄片面上的鏡面反射層。
19.權(quán)利要求18的制品，其中所述鏡面反射層包括鍍金屬的聚合物薄片或金屬箔。
20.權(quán)利要求1的制品，其中所述漫反射器包括多層非織造薄片的疊片。
21.權(quán)利要求20的制品，其中所述疊片包括兩層非織造薄片和粘合劑，所述漫反射器的平均厚度為小于約400μm，并且所述漫反射器在380nm～780nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的適光反射率為至少約96％。
22.權(quán)利要求20的制品，其中所述疊片包括三層非織造薄片和粘合劑，所述漫反射器的平均厚度為小于約600μm，并且所述漫反射器在380nm～780nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的適光反射率為至少約97％。
23.權(quán)利要求20的制品，其中所述疊片包括四層非織造薄片和粘合劑，所述漫反射器的平均厚度為小于約900μm，并且所述漫反射器在380nm～780nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的適光反射率為至少約98％。
24.權(quán)利要求2的制品，其中所述結(jié)構(gòu)為包括壁的信號(hào)室，其中所述壁之一的至少一部分與所述漫反射器排成一行。
25.權(quán)利要求2的制品，其中所述結(jié)構(gòu)為包括壁的光源，其中所述壁之一的至少一部分與所述漫反射器排成一行。
26.權(quán)利要求2的制品，其中所述漫反射器與面對(duì)所述光源的所述光學(xué)諧振腔的至少一部分排成一行。
27.權(quán)利要求2的制品，其中所述顯示面板為液晶。
28.權(quán)利要求2的制品，其中所述漫反射器與所述光學(xué)諧振腔的至少一部分排成一行并部分地環(huán)繞所述光源以便將來(lái)自所述光源的光導(dǎo)進(jìn)所述光學(xué)諧振腔。
29.權(quán)利要求28的制品，其中所述光學(xué)諧振腔包括光導(dǎo)。
30.權(quán)利要求29的制品，其中所述漫反射器將來(lái)自所述光源的光反射進(jìn)所述光導(dǎo)內(nèi)。
31.一種光學(xué)顯示器，包括(i)限定出光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)；(ii)位于所述光學(xué)諧振腔內(nèi)的光源；(iii)來(lái)自所述光源的光所穿過(guò)的顯示面板，和(iv)位于所述光學(xué)諧振腔內(nèi)用于向所述顯示面板反射來(lái)自所述光源光的漫反射器，其中所述漫反射器包含具有大量孔的非織造薄片，其中通過(guò)水銀孔率法測(cè)定的平均孔徑為約0.01μm至約1.0μm的孔的比孔容為至少約10cm3/m2。
32.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述比孔容為至少約20cm3/m2。
33.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述比孔容為至少約30cm3/m2。
34.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述比孔容為至少約40cm3/m2。
35.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述比孔容為至少約50cm3/m2。
36.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中通過(guò)水銀孔率法測(cè)定的平均孔徑為約0.02μm至約0.5μm的孔的比孔容為至少約7cm3/m2。
37.權(quán)利要求36的光學(xué)顯示器，其中所述比孔容為至少約25cm3/m2。
38.權(quán)利要求36的光學(xué)顯示器，其中所述比孔容為至少約40cm3/m2。
39.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述非織造薄片的平均厚度為約20μm至約250μm。
40.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述非織造薄片包含大量超細(xì)叢絲薄膜-原纖，其中所述原纖包含有孔聚合物。
41.權(quán)利要求40的光學(xué)顯示器，其中所述聚合物具有約10-4m2/g或更低的吸收系數(shù)。
42.權(quán)利要求40的光學(xué)顯示器，其中所述聚合物為選自聚酯、聚烯烴、全氟聚合物、氫氟聚合物、縮醛、聚碳酸酯和聚砜中的至少一種聚合物。
43.權(quán)利要求40的光學(xué)顯示器，其中所述聚合物包含聚烯烴。
44.權(quán)利要求43的光學(xué)顯示器，其中所述聚烯烴包含聚乙烯。
45.權(quán)利要求44的光學(xué)顯示器，其中所述聚乙烯為熔點(diǎn)上限為約130℃～137℃、密度為0.94～0.98g/cm3和由ASTM D-1238-57T條件E所定定義的熔融指數(shù)為0.1至100的線(xiàn)性高密度聚乙烯。
46.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述非織造薄片的反射率在380nm～780nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)以不超過(guò)4％反射率變化。
47.權(quán)利要求37的光學(xué)顯示器，其中所述非織造薄片包含聚合物，所述聚合物進(jìn)一步包含所述基于聚合物重量為約0.01至約5.0重量百分比的紫外穩(wěn)定劑。
48.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述非織造薄片包含聚合物，所述聚合物進(jìn)一步包含基于所述聚合物重量為約0.05至約50重量百分比的粒狀填充物。
49.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述非織造薄片的至少一面經(jīng)過(guò)選自電暈處理和等離子體處理中的至少一種處理。
50.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，還包含括疊在所述非織造薄片上的背支撐材料。
51.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，還包括位于所述非織造薄片背向所述光源的面上的鏡面反射層。
52.權(quán)利要求51的光學(xué)顯示器，其中所述鏡面反射層包括鍍金屬的聚合物薄片或金屬箔。
53.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述漫反射器包括多層非織造薄片的疊片。
54.權(quán)利要求53的光學(xué)顯示器，其中所述疊片包括兩層非織造薄片和粘合劑，所述漫反射器的平均厚度為小于約400μm，并且所述漫反射器在380nm～780nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的適光反射率為至少約96％。
55.權(quán)利要求53的光學(xué)顯示器，其中所述疊片包括三層非織造薄片和粘合劑，所述漫反射器的平均厚度為小于約600μm，并且所述漫反射器在380nm～780nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的適光反射率為至少約97％。
56.權(quán)利要求53的光學(xué)顯示器，其中所述疊片包括四層非織造薄片和粘合劑，所述漫反射器的平均厚度為小于約900μm，并且所述漫反射器在380nm～780nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的適光反射率為至少約98％。
57.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述結(jié)構(gòu)為包括壁的信號(hào)室，其中所述壁之一的至少一部分與所述漫反射器排成一行。
58.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述結(jié)構(gòu)為包括壁的光源，其中所述壁之一的至少一部分與所述漫反射器排成一行。
59.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述漫反射器與面對(duì)所述光源的所述光學(xué)諧振腔的至少一部分排成一行。
60.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述顯示面板為液晶。
61.權(quán)利要求31的光學(xué)顯示器，其中所述漫反射器與所述光學(xué)諧振腔的至少一部分排成一行并部分地環(huán)繞所述光源以將來(lái)自所述光源的光導(dǎo)過(guò)所述顯示面板。
62.權(quán)利要求61的光學(xué)顯示器，其中所述光學(xué)諧振腔包括位于所述光學(xué)諧振腔內(nèi)用來(lái)將來(lái)自所述光源的光導(dǎo)向所述顯示面板的光導(dǎo)。
63.權(quán)利要求62的光學(xué)顯示器，其中所述漫反射器將來(lái)自所述光源的光反射向所述光導(dǎo)。
64.一種提高需要光漫反射率的設(shè)備中光的反射率的方法，包括(i)提供含大量孔的非織造薄片，其中通過(guò)水銀孔率法測(cè)定的平均孔徑為約0.01μm至約1.0μm的孔的比孔容為至少約34cm3/m2；和(ii)將所述非織造薄片置于所述設(shè)備內(nèi)以將光能量反射離所述非織造薄片。
全文摘要
提供了包括位于限定出光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)內(nèi)的光漫反射器的漫反射制品。漫反射器是含大量最佳光散射尺寸的纖維間和纖維內(nèi)孔的非織造薄片。還提供了光學(xué)顯示器，包括(i)限定出光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)；(ii)位于光學(xué)諧振腔內(nèi)的光源；(iii)來(lái)自光源的光所穿過(guò)的顯示面板，和(iv)位于光學(xué)諧振腔內(nèi)用于向顯示面板反射來(lái)自光源的光的漫反射器，其中漫反射器是含大量最佳光散射尺寸的纖維間和纖維內(nèi)孔的非織造薄片。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1881041SQ20061009347
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2006年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月17日
發(fā)明者A·B·斯塔里, W·J·小加姆博吉, R·W·約翰遜, E·J·萊特福特, H·辛, R·D·史密斯-吉爾斯皮, T·J·小特勞特 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司