[发明专利]一种用于光散射膜的组合物及包括其的光散射膜

说明书

技术领域

本发明涉及光学材料领域，更具体地涉及一种用于显示终端的光散射膜。

背景技术

大屏幕背投显示技术正在迅速扩展，应用领域主要包括：学术交流、远程教育、工业、交通、铁路、航运、航空、公安的监控和指挥、影视放映、实况转播、广告、科技、文化信息发布和接收，各种大小型军事演习模拟现场训练等。大屏幕、屏幕拼接墙及超大背投显示屏幕具有很大的应用空间。投影屏幕分为正投式显示屏幕和背投式显示屏幕。正投式显示屏幕(简称正投屏幕)是观众和投影机处于同侧的屏幕，其利用屏幕表面的散射物质将光线向四周散射。正投屏幕亮度低，对比度小，且易受环境光线的影响，只适合在黑暗的室内观看，而且由于观众和投影机处于屏幕的同侧，如果有人在屏幕前面进行讲解的话，将妨碍投影效果。

背投影屏幕分为光学结构型背投影屏幕和散射型背投影屏幕两大类。光学型背投影屏幕又称为专业型背投影屏幕或微结构光学型背投影屏幕。光学型背投影屏幕指的是利用微细光学结构来完成光能分布、实现屏幕功能的这一类屏幕。而散射型背投影屏幕指的是利用微细粒子对光的散射作用来完成光能分布、实现屏幕功能的这一类屏幕。光学型背投影屏幕通常包括：菲涅尔透镜、柱面镜、黑条纹(光散射层)。菲涅尔透镜是所有光学型背投幕都有的单元，其作用是将投影光变成平行光。柱面镜完成投影光在水平方向和垂直方向上的光能分布。黑条纹(光散射层)提高屏幕显示的对比度。从理论上讲，投影光能在通过光学型背投影屏幕时，光能的损失仅仅是投影光能在入射面的反射，这就是光学型背投影屏幕能够提高增益的根本原因。

对于散射型背投影屏幕，光线通过和绕过粒子时，粒子对光线的折射和绕射造成光线的散射。散射幕表面没有微细光学结构，通过光散射膜中的粒子散射能力来完成对光能的分布。一般认为，随着散射粒子体积的减小和浓度的增加，散射能力增强，投影光能分布更加均匀。但更多的光线发生后向散射，被多次折射后返回了入射表面，当散射粒子的体积减小、浓度增加到一定程度时，投影光被全部挡回入射面，这时的屏幕就完全丧失背投影屏幕功能了。从以上的分析可知，散射型屏幕中的散射粒子对光线在2π立体空间内均等散射，因此在有效区间内的光能分布减弱，在相同视角内，屏幕增益降低；另外，由于投影光进入散射屏幕的主方向不一致，造成屏幕中间亮、边缘暗，形成中心亮斑(太阳效应)。因此，人们倾向性地认为这些粒子材料的粒径不能过小，优选在80纳米以上。另外现有技术中对这些所谓纳米材料的添加量很有限，通常小于成膜树脂重量的20％，请参见CN1641478A。

近年来，为了解决传统的结构屏幕(例如菲涅耳透镜幕)存在的技术复杂和高成本问题，尤其为了克服因此造成的对成像装置大尺寸化的限制，人们越来越多地将超细粉体乃至纳米颗粒材料运用于光学成像装置的制造。例如，披露于US52,378,252、CN 1428649A、和CN 1428649A中的微珠型屏幕，包括透光基板、涂布在基板上的树脂膜、以及散布在该膜中的多个折光小球体。该折光小球体可以是玻璃小球体、天然树脂小球体或合成树脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯)小球体，小球体的直径因屏幕本身的大小而异，一般在3μm至若干mm范围之间。

披露于公开号为CN1641478A的中国专利申请中的光成像功能膜(光散射膜)，由重量比65-98％的主体材料、1-20％的纳米微粒和1-30％的助剂制成，所述主体材料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺和聚氨酯，纳米微粒为TiO2、TiO2/SiO2、氧化铁、云母、TiO2/云母、铝银粉等。公开号为CN1392163A的中国专利申请披露了一种纳米型投影显示屏材料，其中纳米粉体的含量在10％以下。但是，这些屏幕皆不能做到对比度、亮度和清晰度的良好统一或者平衡，在显示效果上尚不及菲涅耳透镜型屏幕。

由于现有的背投屏幕存在着上述诸如亮度、视角、清晰度以及价格方面的诸多缺陷，现在的家用背投正在被液晶电视所替代。但是，在诸多的要求大尺寸化屏幕的领域，例如学术交流、学校教学、公共信息发布、户外广告等，是液晶技术所不能替代的。因为，随着尺寸的增大，液晶屏的造价将猛烈提升。因此，仍然需要对背投屏幕显示技术进行改进，尤其是需要探索适于大尺寸化背投屏幕的生产技术。并且需要一种新的用于背投屏幕的光散射膜以及制造该光散射膜的组合物。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于光散射膜的组合物，以及用于制造背投屏幕的光散射膜，以促进包括该光散射膜的背投屏幕在亮度、对比度和清晰度之间的平衡。