具有光导、全反射特性的有机－无机杂化薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机－无机杂化薄膜。该有机－无机杂化薄膜，包括光反射层、光导层以及设置于所述光导层上的光漫射层或光扩散层；所述光漫射层或光扩散层的折射率＞光导层的折射率＞光反射层的折射率。所述薄膜还包括设置于所述光反射层下的基底；所述光反射层的折射率＞基底的折射率。本发明专利技术的有机－无机杂化薄膜具有光导和全反射、漫散射光学特性，而且机械强度高，厚度为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；将传统背光模组中的导光板和反射板合二为一，实现了薄型化的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光导、全反射特性的有机-无机杂化薄膜及其制备方法。
技术介绍
薄膜产品在工业上有着广泛的应用，特别是在光学和电子工业领域占有极其重 要的地位。可以说，光学薄膜的发展推动了整个光学设备和光学器材的发展。今天， 几乎所有的光学或光电系统都含有各种光学薄膜。如果没有光学薄膜，我们就不会 有高性能照相机和摄影机，就不可能有激光和液晶显示器。经过近十年的发展，以薄膜晶体管液晶显示器件(TFT-LCD)和等离子体显示 器件(PDP)为主的平板显示器件已成为一个高速发展的巨大产业。对所有可携式 产品而言，低耗电、能长时间使用、薄型化是一个永远追求的目标，然而传统导光 板的侧灯式光源，LCD显示从导光板到最终利用率不到5。/。，甚至更低。由此可见， 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业价值。此外， 影响TFT-LCD薄型化的关键因素之一是其平面背光源和背光模组(目前厚度 Mmm)，所以开发超薄型(厚度〈0.1mm)高亮度平面背光源和背光模组，对TFT-LCD 产业具有巨大的推动作用。由LCD工作原理得知，LCD的亮度取决于通过液晶盒 (LCD屏的透过率)和彩膜CF光量(CF的透过率)及背光源的亮度。从背光源 角度增加LCD亮度会导致耗电量大、体积加大，所以应用上常采用通过增加反射 膜的反射率及在导光板与下层偏光片之间加棱镜膜和增亮膜来提高LCD的亮度。背光模组主要由扩散膜/板、增亮膜/片、导光板、反射板、冷阴极管、灯管反 射罩及外框架所组成。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有典型光导、全反射特性的全新的有机-无机杂化薄 膜及其制备方法。本专利技术所提供的有机-无机杂化薄膜，包括光反射层、光导层以及设置于所述 光导层上的光漫射层或光扩散层；所述光漫射层或光扩散层的折射率>光导层的折 射率>光反射层的折射率。当所述光导层上为光漫射层，所述光导层设置于所述光反射层上，所述有机-6无机杂化薄膜，包括光反射层、光导层以及设置于所述光导层上的光漫射层。含有光漫射层的所述有机-无机杂化薄膜还包括设置于所述光反射层下的基底；所述光反射层的折射率>基底的折射率。由光纤导出的第一光束传到光导层，所述光导层传导和扩散由光纤传出的第一光束以形成第二光束，所述光反射层反射第二光束，所述光漫射层将第二光束进行散射以形成第三光束。当然，所述有机-无机杂化薄膜可以只由三层或四层组成。当有机-无机杂化薄膜为三层时，由光反射层、设置于所述光反射层上的光导层以及设置于所述光导层上的光漫射层组成。当有机-无机杂化薄膜为四层时，由基底、设置于所述基底上的光反射层、设置于所述光反射层上的光导层以及设置于所述光导层上的光漫射层组成。其中，所述基底具体由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二醇 酯(PBT)构成。当含有光漫射层的所述有机-无机杂化薄膜含有基底时，所述光反射层由至少 两个亚层组成，所述亚层包括设置于基底上的金属反射亚层和由聚合物组装而成的 聚合物反射亚层。当含有光漫射层的所述有机-无机杂化薄膜不含基底时，所述光反射层由至少 一个亚层组成，所述亚层由聚合物组装而成。其中，所述金属由金属银、铝或者铂构成。组成所述聚合物层的材料具体可为 下述四种物质之一乙烯与醋酸乙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯和硅 树脂。含有光漫射层的有机-无机杂化薄膜中所述光导层由至少一个亚层组成，所述 亚层由聚合物和改性的有机-无机杂化纳米颗粒组装而成。组成光导层的所述聚合 物为下述物质中的任一种聚甲基丙烯酸甲酯、氘代聚甲基丙烯酸甲酯、以甲基丙 烯酸甲酯为主体的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯与苯乙烯的共聚物、以甲基丙 烯酸甲酯为主体的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯与苯乙烯的共聚物、聚苯乙烯 及其氟代或氘代体、聚碳酸酯、聚烷基乙烯基硅烷、聚酯、聚氨酯、甲基丙烯酸丁 酯与偏二氯乙烯的共聚物和聚砜；组成光导层的所述改性的有机-无机杂化纳米颗 粒的粒径具体可为20-600nm。所述光导层中的有机-无机杂化纳米颗粒的粒径在整体上是均匀分布的。如光导层有两个以上的亚层时，各个亚层的颗粒粒径可以根据需要进行任意排列，如各 个亚层间的颗粒粒径从小到大排列、或从大到小排列、或从小到大再到小排列、或 从大到小再到大排列。所述光漫射层由至少一个亚层组成，所述亚层由聚合物组装而成。组成光漫射 层的所述聚合物为下述物质中的任一种聚甲基丙烯酸甲酯、氖代聚甲基丙烯酸甲 酯、以甲基丙烯酸甲酯为主体的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯与苯乙烯的共聚 物、以甲基丙烯酸甲酯为主的和甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯与苯乙烯的共聚 物、聚苯乙烯及其氟代或氘代体、聚碳酸酯、聚垸基乙烯基硅垸、聚酯、聚氨酯、 甲基丙烯酸丁酯与偏二氯乙烯的共聚物和聚砜。当组成光导层的聚合物与组成光漫射层的聚合物相同时，为了调节光漫射层的 折射率，所述光漫射层上设有均匀分布的直径为200nm-10//m的孔洞，孔洞的折射 率等于或接近空气的折射率，每平方厘米光散射层上孔洞的个数为102-106 (由聚合 物和空气孔洞组装成的光漫射层的折射率必定介于两者之间，能够满足折射率的要 求)。本专利技术所提供的制备含光漫射层的四层的有机-无机杂化薄膜的方法，包括以下 步骤1) 通过涂覆法或者真空溅射法在基底上涂覆金属形成金属反射亚层，然后采 用层层组装技术将聚合物组装在所述金属反射亚层上形成聚合物反射亚层，从而形 成光反射层；2) 采用层层组装技术将聚合物和改性的有机-无机杂化纳米颗粒组装在所述光 反射层上形成光导层；3) 采用层层组装技术将聚合物组装在所述光导层上形成光漫射层。 当组成所述光导层与所述漫射层的聚合物相同，所述方法还包括通过水热处理的方法在所述光漫射层上引入直径为200咖-10//附纳米孔洞，每平方厘米光漫射层上孔洞的个数为io2-io6。组成光反射层的所述聚合物具体可为聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯、硅树脂或 乙烯与醋酸乙烯的共聚物。组成光导层的所述聚合物为下述物质中的任一种聚甲基丙烯酸甲酯、氘代聚 甲基丙烯酸甲酯、以甲基丙烯酸甲酯为主体的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯与 苯乙烯的共聚物、以甲基丙烯酸甲酯为主体的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯与8苯乙烯的共聚物、聚苯乙烯及其氟代或氘代体、聚碳酸酯、聚垸基乙烯基硅垸、聚 酯、聚氨酯、甲基丙烯酸丁酯与偏二氯乙烯的共聚物和聚砜；组成光导层的所述有 机-无机杂化纳米颗粒的粒径具体可为20-600nm。组成光漫射层的所述聚合物为下述物质中的任一种聚甲基丙烯酸甲酯、氖代 聚甲基丙烯酸甲酯、以甲基丙烯酸甲酯为主体的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯 与苯乙烯的共聚物、以甲基丙烯酸甲酯为主体的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯 与苯乙烯的共聚物、聚苯乙烯及其氟代或氖代体、聚碳酸酯、聚烷基乙烯基硅烷、 聚酯、聚氨酯、甲基丙烯酸丁酯与偏二氯乙烯的共聚物和聚砜。当所述光导层上为光扩散层，有机-无机杂化薄膜还包括设置于所述光反射层 和所述光导层之间的光纤层，所述有机-无机杂化薄膜，包括光反射层、光纤层、 光导层以及设置于所述光导层上的光扩散层，该薄膜可称为平面背光源。所述有机-无机杂化薄膜还包括设置于所述光反射层下的基底；所述光反射层 的折射率&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机－无机杂化薄膜，包括光反射层、光导层以及设置于所述光导层上的光漫射层或光扩散层；所述光漫射层或光扩散层的折射率＞光导层的折射率＞光反射层的折射率。

【技术特征摘要】
1、一种有机-无机杂化薄膜，包括光反射层、光导层以及设置于所述光导层上的光漫射层或光扩散层；所述光漫射层或光扩散层的折射率＞光导层的折射率＞光反射层的折射率。2、 根据权利要求1所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于所述光导层上为 光漫射层，所述光导层设置于所述光反射层上。3、 根据权利要求2所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于所述光反射层由 至少一个亚层组成，所述亚层由聚合物组装而成。4、 根据权利要求3所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于所述聚合物为下 述四种之一乙烯与醋酸乙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯和硅树脂。5、 根据权利要求l或2所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于所述有机-无机杂化薄膜还包括设置于所述光反射层下的基底；所述光反射层的折射率>基底 的折射率。6、 根据权利要求5所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于所述光反射层由 至少两个亚层组成，所述亚层包括涂覆于基底上的金属反射亚层和由聚合物组装而 成的聚合物反射亚层。7、 根据权利要求6所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于组成所述金属反 射亚层的金属为银、铝或者铂； 组成聚合物反射亚层的所述聚合物为下述四种之一乙烯与醋酸乙烯的共聚 物、聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯和硅树脂。8、 根据权利要求2-7中任一所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于所述光导层由至少一个亚层组成，所述亚层由聚合物和改性的有机-无机杂化纳米颗粒组装而成。9、 根据权利要求8所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于组成光导层的所 述聚合物为下述物质中的任一种聚甲基丙烯酸甲酯、氘代聚甲基丙烯酸甲酯、以 甲基丙烯酸甲酯为主体的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯与苯乙烯的共聚物、以 甲基丙烯酸甲酯为主体的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯与苯乙烯的共聚物、聚 苯乙烯及其氟代或氘代体、聚碳酸酯、聚烷基乙烯基硅垸、聚酯、聚氨酯、甲基丙 烯酸丁酯与偏二氯乙烯的共聚物和聚砜；组成光导层的所述改性的有机-无机杂化纳米颗粒的粒径为20-600nm。10、 根据权利要求2-7中任一所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于所述光 漫射层由至少一个亚层组成，所述亚层由聚合物组装而成。11、 根据权利要求10所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于组成光漫射层 的所述聚合物为下述物质中的任一种聚甲基丙烯酸甲酯、氖代聚甲基丙烯酸甲酯、以甲基丙烯酸甲酯为主体的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯与苯乙烯的共聚物、 以甲基丙烯酸甲酯为主体的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯与苯乙烯的共聚物、聚苯乙烯及其氟代或氘代体、聚碳酸酯、聚烷基乙烯基硅烷、聚酯、聚氨酯、甲基 丙烯酸丁酯与偏二氯乙烯的共聚物和聚砜。12、 根据权利要求8或10所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于组成光导层的所述聚合物与组成光漫射层的所述聚合物相同，所述光漫射层上设有直径为200nm-10//w的孔洞，孔洞在光散射层上均匀排列，每平方厘米光反射层上孔洞的 个数为102-106。13、 根据权利要求1所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于所述光导层上 为光扩散层，所述有机-无机杂化薄膜还包括设置于所述光反射层和所述光导层之 间的光纤层。14、 根据权利要求13所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于所述有机-无 机杂化薄膜还包括设置于所述光反射层下的基底；所述光反射层的折射率>基底的 折射率。15、 根据权利要求5或14所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于所述基底 由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯构成。16、 根据权利要求13或14所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于所述光 反射层由至少一个亚层组成，所述亚层由涂覆于基底上的金属亚层组成。17、 根据权利要求16所述的有机-无机杂化薄膜，其特征在于组成所述金属亚层的金属为银、铝或者铂。18、 根据权利要求11所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宁，杨晓丽，卢晓英，杨曙光，张小莉，卜诗尧，徐坚，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]