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CN1881041B - 漫反射制品 - Google Patents

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CN1881041B CN2006100934736A CN200610093473A CN1881041B CN 1881041 B CN1881041 B CN 1881041B CN 2006100934736 A CN2006100934736 A CN 2006100934736A CN 200610093473 A CN200610093473 A CN 200610093473A CN 1881041 B CN1881041 B CN 1881041B
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Abstract

漫反射制品提供了包括位于限定出光学谐振腔的结构内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纤维间和纤维内孔的非织造薄片。还提供了光学显示器，包括：(i)限定出光学谐振腔的结构；(ii)位于光学谐振腔内的光源；(iii)来自光源的光所穿过的显示面板，和(iv)位于光学谐振腔内用于向显示面板反射来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纤维间和纤维内孔的非织造薄片。

Description

漫反射制品
技术领域
本发明涉及一种具有含高光散射效率孔的非织造薄片漫反射器且具有高可见光适光反射力的漫反射制品。
背景技术
特殊光反射表面用于要求可见光几乎完全被反射同时从该表面提供均匀光分布的各种应用中。尽管镜面能提供几乎完美的可见光反射率，但离开这些表面的光能仅在等于入射角的角度能做到这样。可见光按某一分布从表面反射对很多应用是很重要的。这一特性被称为漫射或朗伯特(Lambertian)反射。对于观察者，光的朗伯特反射是光按照朗伯特余弦定律从某一材料没有方向依赖性地向各个方向的均匀的漫反射。漫反射源于来自材料表面构造的光的外散射和来自材料内部构造的光的内散射的结合。内部光散射可由，例如，材料内部的构造如孔、颗粒或不同的晶相而产生。当构造的平均直径略小于入射波长的一半时，单位构造体积的含密布折射率性不均匀性的材料的光散射截面最大。当光在其中分散的散射构造和相的折射率有很大差异时，光散射度也增加。
可见光漫反射率在许多应用中是很关键的。用于电子设备的直视显示器(例如，仪表面板，便携式计算机屏幕，液晶显示器(LCD))，无论依赖辅助光(例如背光)或环境光，都需要漫反射背表面以使图像质量和强度最佳。反射率对电池供电设备中的背亮式直视显示器尤为关键，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电量需求。
便携式计算机LCD是一个重要且需求不断的市场，其需要对来自非常薄材料的可见光的高水平漫反射。对特定市场，背光反射器相对很薄，即小于250μm并经常小于150μm以使最终显示器的厚度减到最小是很关键的。
LCD中背光所用的反射材料对背光单元，并最终对LCD模件的亮度、均匀度、色彩和稳定性有重要影响。对于直视LCD背光，对反射器的要求包括高适光反射力(如＞95％)％和在包括50℃～70℃谐振腔温度的使用条件下的高稳定性，对来自冷阴极荧光灯(CCFL)源的紫外(UV)光、高湿度和温度循环的高稳定性。在直视背光中，反射器是背光单元整体的一部分，因而材料的物理性能也很重要。对边亮背光要求的差异在于工作温度通常较低并且由于光导中的紫外吸收而对UV稳定性的要求较少。然而，对边亮背光反射器的额外要求包括需要均匀接触光导而不损伤它，以及使反射器的厚度最小。
由于针对反射材料存在多种不同应用，所以存在具有诸多漫反射特性的各式各样的商购产品是不足为奇的。直至本发明，具有优异漫反射率的最知名的漫反射材料是记载于美国专利US4,912,720中并由美国新罕布什尔州北萨顿(North Sutton，NH，USA)的Labsphere公司以商标SPECTRALON
Figure 200610093473610000210003_0
销售的。这种材料包含具有约30～50％孔隙体积的略微压实的聚四氟乙烯微粒并烧结成相对坚硬的粘块以保持这样的空隙体积。使用美国专利US4,912,720教导的技术，声称用这种材料可实现异常高的可见光漫反射特性——对可见光波长的光的适光反射率超过99％。虽说SPECTRALON材料有优势，但它通常不能是薄于250μm的非常薄的薄膜，如膝上型LCD市场所需的那些，而且，在这样的厚度水平，也不能获得足够的反射性能。
由美国特拉华州(DE，USA)W.L.Gore & Associates公司制造的GoreTMDRP
Figure 200610093473610000210003_1
是一种含由限定出微孔结构的原纤互相连接的聚合结的发泡聚四氟乙烯(PTFE)反射材料。这种材料高度柔韧并具有优异的漫反射特性。其缺点是较高的成本。而且，在许多光学显示器应用所需的厚度(即小于250μm)下，这种材料在可见光谱的蓝光范围具有降低的反射率(如美国专利US5,976,686比较例4所示)。这种在蓝光范围具有降低的反射率的反射器薄片要求显示器制造商为向朝观察者方向传送更多该区域的光而改变显示器，而这不受欢迎地消耗更多的能量。
美国专利US5,976,686公开了一种含有150μm～250μm厚的非织造聚乙烯织物漫射光反射器的光导管。不过，这种材料据报告在380～720nm波长范围内具有取决于厚度的77％到85％的平均反射率。该专利对此非织物的随机纤维结构及它在这一应用中明显不利的厚度上的变化均无好评并在对比例中公开了这类反射器。
本领域也称为“白PET”的填充的微孔聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜是用于光学显示器应用中的商业漫反射器。这类材料以不同的厚度出售，反射率随厚度变化。厚约190μm的白PET薄膜在笔记本个人电脑(PC)LCD和台式PC LCD中得到应用。这些薄膜一般在可见光波长具有约95％的平均反射力。日本千叶(Chiba，Japan)的Toray Industries公司出售190μm厚的白PET反射器，以“E60L”大批供应。但是，E60L受耐紫外辐射差的困扰并需要UV涂层，这增加了反射器的成本和导致反射率在可见光谱蓝光区域波长(即小于约400nm的波长)下降。
对将允许制备更经济且能效更高的光学显示器的可见光处理应用需要改进且价格低廉的漫反射器。
                            发明内容
现有技术在含具有高可见光适光反射力的非织造漫反射器的漫反射制品方面没有记载。本发明通过提供含具有高可见光适光反射力和高弥漫性，以及提高的白度和提高的光学、紫外和温度稳定性的非织造漫反射器的漫反射制品而满足这种需求。更明确地，开发了一种用于光学显示器背光的新型漫反射器以满足在直视和边亮光学显示器背光应用中的这类需求。
根据本发明提供一种包含位于限定出光学谐振腔的结构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织造薄片，其中通过水银孔率法测定的平均孔径为0.01μm至1.0μm的孔的比孔容为至少约34cm3/m2。
本发明还包括一种光学显示器，包括：(i)限定出光学谐振腔的结构；(ii)位于光学谐振腔内的光源；(iii)来自光源的光穿过其中的显示面板；和(iv)用来向显示面板反射来自光源的光的位于光学谐振腔内的漫反射器，其中漫反射器包含具有大量孔的非织造薄片，其中通过水银孔率法测定的平均孔径为约0.01μm至1.0μm的孔的比孔容为至少约10cm3/m2。
本发明还包括一种提高需要光的漫反射率的设备中的光反射率的方法，包括：(i)提供一个具有大量孔的非织造薄片，其中通过水银孔率法测定的平均孔径为约0.01μm至约1.0μm的孔的比孔容为至少约34cm3/m2；和(ii)将非织造薄片置于设备中以使光能量反射离开非织造薄片。
                            附图说明
图1为应用本发明漫反射器的边亮液晶光学显示器的横截面图。
图2为应用本发明漫反射器的具有冷阴极荧光灯光源的背亮液晶光学显示器的横截面图。
图3为应用本发明漫反射器的具有发光二极管光源的背亮液晶光学显示器的横截面图。
图4为应用于本发明漫反射器的非织造薄片的反射率(％)与波长(nm)的关系图。
图5为应用于本发明漫反射器的非织造薄片和镀铝Mylar
Figure 200610093473610000210003_2
结构的反射率(％)与波长(nm)的关系图。
图6为应用于本发明漫反射器的非织造薄片叠片的反射率(％)与波长(nm)的关系图。
图7为应用于本发明漫反射器的非织造薄片的微分孔容积(δv(cm3/g))与由水银孔率法得到的平均孔径(μm)的关系图。
图8为实施例非织造薄片的平均RVIS(％)与SPV1和SPV2(cm3/m2)的关系图。
图9为含本发明漫反射器的背光单元的亮度(cd/m2)与测量位置的关系图。
图10为含本发明漫反射器的背光单元的亮度(cd/m2)与测量位置的关系图。
图11为本发明漫反射器相对于30°(角度)镜面的标准化亮度与角度的关系图。
                            具体实施方式
本文所用术语“光”意指380nm至780nm波长的光谱可见光部分的电磁辐射。除非另有说明，本文中光的“适光反射力”(RVIS)意指观察者在380nm～780nm的可见光波长范围看到的反射(即，漫反射和镜面反射)。用光源D65和“Billmeyer and Saltzman Principles of Color Technology”第3版记载的CIE标准适光观察器从总反射力光谱数据计算适光反射力(RVIS)。
本发明的漫反射制品或光学显示器包含位于限定出光学谐振腔的结构内的光漫反射器。本文中“光学谐振腔”指设计用来接受来自光源的光，并向得益于照明的物体调节和引导该光的密封区。光学谐振腔包括用于将来自光源的光累积、变向和/或集中到接收器上的结构并可用空气或高折射率成分作为谐振腔介质。对结构的几何形状没有限制。含光学谐振腔的示例结构包括泛光灯、复印机、投影显示器光引擎、整体球形均匀光源、信号箱、光导管及背光部件。在特定实施方案中，如液晶显示器(LCDs)的背光单元，光学谐振腔可包括光导或波导。在漫反射制品是光学显示器的一个组件的情形下，光学谐振腔指设计用来包含光源并将光从光源导向显示面板的密封区。显示面板包括静态和动态(可寻址的)显示器类型。
本发明的漫反射制品或光学显示器包含位于光学谐振腔中的光源。“光源”在本文指可见光发射体并可以是光学谐振腔中的单个光源或光学谐振腔中的多个光源。示例的光源包括白炽、水银、金属卤化物、低压钠、高压钠、弧光、压缩荧光、自稳荧光、冷阴极荧光灯(CCFL)、发光二极管(LED)型的灯泡和管灯以及能够发射可见光的类似装置。
本发明的漫反射制品或光学显示器包含来自光源的光穿过其中的显示面板。“显示面板”在本文指调整来自光源的光的透射，并在特定实施方案中为向观察者传送可见光形式的图像而调整光的透过式设备。在限定光学谐振腔的结构是泛光灯或为向观察者传送静态图像的信号箱系统的实施方案中，示例的显示面板包括在其上含静态图像(例如，文本或绘图图像)或者没有图像(例如，荧光灯漫散器)的聚合物或玻璃面板。在限定光学谐振腔的结构是为向观察者传送静态和/或变化图像的液晶显示器的背光单元的实施方案中，示例的显示面板包括具有响应电信号而变化的图像的液晶。
本发明的漫反射制品或光学显示器包含位于为向得益于照明的物体反射光的光学谐振腔内的漫反射器。该漫反射器位于光学谐振腔内以便其将在光学谐振腔内没有直接照向物体的光反射回该物体。在光学显示器中，漫反射器位于照亮显示面板的光学显示器光源的后面。本发明漫反射器的光散射和漫反射特性提供了更多的总漫射照明，例如更多的总漫射光源并由此提供更均匀点亮或均匀照亮的光学显示器。
图1-3显示了使用本发明漫反射制品的若干光学显示器实施方案的示意图。图1为使用本发明漫反射器的边亮液晶光学显示器的横截面图。图1中，显示了具有一个连接于含塑料光导3的光学谐振腔的荧光灯源2的光学显示器1。将散射器4，任选的亮度增强薄膜5——如美国专利US4,906,070和US5,056,892所记载并可由美国明尼苏达州明尼波丽斯的Minnesota Mining andManufactuing公司(3M)得到的薄膜，和任选的如PCT公布WO 97/32224所记载的反射偏振器薄膜6(也可由3M得到)放置在光导3的顶部，并发挥使发射自光导3的光变向并反射性偏振至液晶显示面板7和观察者的作用。液晶显示面板7放置在反射偏振薄膜6的顶部并通常由包含在两个偏振器9之间的液晶8构成。
光导3将光导向显示面板7并最终导向观察者。一部分光自光导的背表面反射。本发明的漫反射器10放置在光导3的后面并向液晶显示面板7反射光。它也反射并随机化反射自反射偏振薄膜6和亮度增强薄膜5层的光的偏振。漫反射器10是一个提高光学谐振腔光学效率的高反射性、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，并对可见波长范围具有高反射力。
漫反射器10是一个光循环体系元件。该漫反射器(i)反射返自反射偏振薄膜6和/或亮度增强薄膜5的光，并(ii)给这些光到达液晶显示器7和最终到达观察者的另外的机会。这种返回和循环可发生多次，提高了光学显示器的亮度(即，传向观察者的光量)。
漫反射器的这种提高的光效率能够用来反射层5和漫反射器10之间的入射光以通过控制光发射的角度来增加显示器的亮度。举例来说，亮度增强薄膜5在一个特定且窄的角度范围内透射光并在另一个特定且较宽的角度范围反射光。反射的光被漫反射器10散射到所有角度。在亮度增强层5透射角内的光被透向观察者。在第二角度范围内的光被层5反射，用于由漫反射器10的再次散射。
漫反射器10提高的光效率可用来反射反射偏振器薄膜6和漫反射器10之间的入射光以通过控制透过反射偏振器薄膜6的光的偏振状态来提高显示器的亮度。多数显示器在显示面板8的背面装有吸收偏振器9。当显示器被非偏振光照亮时至少一半可利用光被吸收。结果，显示器的亮度降低并且显示偏振器9变热。由于反射偏振器薄膜6透过一种线性偏振态的光而反射另一种线性偏振态，因此通过使用反射偏振薄膜6可克服这两种不利的情形。如果反射偏振器薄膜6的透射轴与吸收偏振器的透射轴对齐，透射的光仅被吸收偏振器微弱地吸收。同时，处于反射偏振态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将光去偏，产生在反射偏振薄膜透射和反射态均等偏振向量的偏振态。一半光透过反射偏振器层6射向观察者。处于反射偏振态，或“不合要求”状态的光，再次被漫反射器10散射，提供了另一次额外偏振转化的机会。
另外，可将本发明的漫反射器11可置于光源2如冷阴极荧光灯(CCFL)后或环绕其周围以提高进入塑料光导3的光偶合效率。漫反射器11可单独使用，或与镜面反射器联合使用以提高构造的总反射力。当使用这样的镜面反射器时，将其置于漫反射器11的后面以便漫反射器保持面对光源2。
本发明漫反射器的提高的光效率可用于提高光学谐振腔的反射效率和/或混合光的离散的波长以生成均匀的彩色或白色光源。图2为应用本发明漫反射器的具有冷阴极荧光灯光源的背亮液晶光学显示器的横截面图。在图2所示的光学显示器1中，光学谐振腔13中显示了三个荧光灯12。可以所有的灯均为白色或可每个灯为一选定的色彩，如红色、绿色和蓝色。图3为应用本发明漫反射器的具有发光二极管光源的另一种构造的背亮液晶光学显示器的横截面图。在图3所示的光学显示器1中，液晶光学显示器设备示为有两个作为向光学谐振腔13提供光的光源的发光二极管(LEDs)14。二极管可为彩色或白色。在图2和3中，光学谐振腔13与漫反射器15排成一行。漫反射器15既提高反射力又充分混合离散光的色彩以形成具有的良好空间发光均匀性的白光源，用于照亮液晶显示面板7。
本发明的漫反射制品或光学显示器包含一个含非织造薄片的漫反射器。如本文所用“非织造薄片”和“非织造织网状物”意指一种包含单个纤维的结构，这些单个纤维被形成并随后以随机方式放置，以形成包含没有可识别图案以及没有编结或编织的纤维的平板材料。如本文所用，术语“纤维”意味着包括所有不同类型的可用于制造非织造薄片的纤维材料。其包括用于梳理、湿捻、气捻和干成型的人造短纤维；通过熔融纺丝、溶液纺丝、熔吹制造的连续或非连续细丝；由急骤抽丝法得到的超细纤维丛丝(plexifilamentary)薄膜-原纤；以及由纤条化工艺制备的纤条体。非织造薄片的例子包括纺粘网状物、熔吹网状物、多向多层梳理网状物，气捻网状物、湿捻网状物、纺边(spunlaced)网状物和包含多于一种非织造薄片的复合网状物。如本文所用，术语“非织造薄片”不包括由纸浆制得的纸或者编织、编结或线束的纤维，也不包括薄膜。  本发明的非织造薄片漫反射器优选包含急骤-抽丝纤维。如本文所用术语“急骤-抽丝纤维”意指通过下述、也被美国专利US3,860,369所公开的通用工艺所制造的纤维。如该专利所记载，急骤抽丝在一个有时被称为抽丝单元的仓室中进行，该仓室有一个除蒸汽口和一个从中移走工艺中制得的非织造薄片材料的开口。在高温和高压下连续或分批制备聚合物溶液(或抽丝液)并供至抽丝单元。溶液的压力高于浊点压力，其为聚合物完全溶解于抽丝剂形成均匀单相混合物的最低压力。单相聚合物溶液通过排出口进入较低压力的(或排出)仓室中。在较低压力的仓室中，溶液分成两相液-液分散体。分散体的一相为主要包含抽丝剂的富抽丝剂相，分散体的另一相为包含大部分聚合物的富聚合物相。加压使此两相液-液分散体通过喷丝头进入压力低很多(优选大气压)的区域，在此抽丝剂迅速蒸发(闪蒸)且聚烯烃从喷丝头出来成为超细纤维丛丝。
如本文所用术语“超细纤维丛状物”或“超细纤维丛丝”意指具有小于约4μm的平均原纤厚度和小于约25μm的平均宽度的大量随机长度的薄的、带状、薄膜一原纤的三维整体网状物。在超细纤维丛丝结构中，薄膜-原纤通常共生地与结构的纵轴对齐，并且它们在遍及整个结构的长、宽和厚的不同地方上以不规则的间隔间断地连结和分离，以形成连续的三维网状物。美国专利US3,081,519和US3,227,794更详细地描述了此类结构。
在一个管道内将超细纤维丛丝拉伸并导向压紧旋转隔板。旋转隔板具有将超细纤维丛丝转变成平板网状物的形状，其约5-15cm宽，并分离原纤以展开网状物。旋转隔板还传递具有足够幅度的往复摆动以产生宽的往复片。网状物放在一个位于喷丝头下的移动钢丝搁置带上，往复摆动通常安排成与带交叉以形成非织造薄片。
织物在去往移动着的带的路上被隔板偏转的同时，其进入在固定多针离子枪和接地旋转靶极间的电晕放电区。多针离子枪由合适的电压源产生的直流充电。带电的网状物由高速抽丝剂气流带过由前部和后部两部分组成的扩散器。扩散器控制网状物的膨胀并使其减慢。在扩散器的后部钻有抽吸孔以确保在移动的网状物与扩散器的后部之间有足够的气流以防止移动的网状物粘在扩散器的后部上。使移动着的带接地以便带电的网状物被静电吸引在带上并保持在适当位置上。
使收集到移动着的带上并通过静电力保持在其上的来自大量超细纤维丛丝的重叠的网状物条形成所需宽度的具有由带速控制的厚度的非织造薄片。然后将薄片固结，这包括在带和固结辊之间将薄片压制成具有足以在该仓室外进行处理的强度的结构。随后在仓室外将薄片收集在卷轴上。可用现有技术的方法，如热粘合，粘合薄片。
热粘合涉及在垂直于薄片平面施力的同时将包含聚合物的固结的非织造薄片加热至略低于聚合物熔点，一般为低3℃～8℃的范围内的常规工艺。在这种条件下，分离纤维表面上接触点处的聚合物混合并形成确保纤维连在一起的粘合点(粘合)。用于非织造物热粘合的已知方法包括在拉幅机上的热气粘合，在热压板间压合，通过重覆盖层限制在热辊上时进行粘合，用热辊延压和用压花辊点粘。
本发明的非织造薄片漫反射器包括含纺粘纤维的那些。本文所用术语“纺粘纤维”意指通过将熔融聚合物从具有许多细的(通常为圆形的)毛细管的喷丝头挤出成为纤维，然后通过拉伸使挤出纤维的直径迅速减小并随后使纤维淬火进行熔纺的纤维。也可用如椭圆、三叶、多叶、扁平、中空等的其它纤维横截面形状。纺粘纤维一般是基本连续的，并且通常具有大于约5μm的平均直径。通过将纺粘纤维随机放置在收集平面如筛网或带上，并用现有技术已知的方法粘合如热粘合，形成纺粘非织造织网状物。
本发明的非织造薄片漫反射器包括含熔吹纤维的那些。本文所用术语“熔吹纤维”意指进行熔纺并随后通过包括以熔融流从大量毛细管挤出可融化处理的聚合物进入高速气流(如空气)中进行熔吹变细的纤维。高速气流使熔融聚合物流变细，以减少其直径并形成直径为约0.5μm至约10μm的熔吹纤维。熔吹纤维通常为不连续纤维但也可以是连续的。由高速气流运载的熔吹纤维通常堆积在收集平面上，以形成随机分散纤维的熔吹网状物。当堆积在收集平面上时，熔吹纤维可能发粘，这通常由于在熔吹网状物中的熔吹纤维之间产生粘合。也可用现有技术的方法如热粘合来粘结熔吹网状物。
本发明的非织造薄片漫反射器包括含短纤维基非织造物的那些。可用现有技术中已知的许多方法，包括纤维的梳理或garneting、气捻或湿捻来制备短纤维基非织造物，并且短纤维基非织造物可以是带针孔的、纺边的(spunlaced)、热粘合及化学粘合的。短纤维优选具有每纤维约0.5至约6.0的但尼尔及约0.25英寸(0.6厘米)至约4英寸(10.1厘米)的纤维长度。
本发明的非织造薄片漫反射器包括含美国专利US2,999,788中记载的湿捻纤条体的那些。
可制造本发明非织造薄片漫反射器的聚合物包括聚烯烃(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)树脂、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-顺丁烯二酸酐、乙烯基塑料(如聚氯乙烯(PVC))、丙烯酸、丙烯腈基树脂、缩醛、全氟聚合物、氢氟聚合物、聚酰胺、聚酰胺-酰亚胺、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。聚合物中优选聚烯烃。
本文所用术语“聚烯烃”意指一系列大部分饱和的由碳和氢组成的开链聚合烃中的任一种。典型的聚烯烃包括但不限于聚乙烯、聚丙烯和聚甲基戊烯。聚乙烯和聚丙烯为优选。
本文所用术语“聚乙烯”不仅包括乙烯的均聚物，还包括其中至少85％的重复单元来自乙烯的共聚物。优选的聚乙烯是熔点上限为约130℃～137℃、密度为0.94～0.98g/cm3且熔融指数(由ASTM D-1238-57T，条件E所定义)为0.1至100，优选为0.1至4的线性高密度聚乙烯。
本文所用术语“聚丙烯”不仅包括丙烯均聚物而且包括其中至少85％的重复单元来自丙烯单元的共聚物。
非织造薄片漫反射器的一个优选实施方案包括固结的急骤抽丝超细纤维丛丝薄膜-原纤薄片，其中原纤包括含孔的聚合物。聚合物优选包括聚烯烃，特别是聚乙烯。
本发明人发现非织造薄片的漫反射力源于来自由纤维间隙产生的孔的光散射和来自纤维内部孔的光散射的结合。非织造薄片含有大量在本文中定义为纤维内孔或纤维间孔的孔。纤维内孔随机分布在整个纤维内部并具有通过水银孔率法测定为约0.02μm至约0.5μm的平均孔径。纤维间孔随机分布在非织造薄片内纤维之间的间隙中并具有通过水银孔率法测定为约0.5μm至约9μm的平均孔径。对于平均孔径为约0.2μm至约0.4μm(略小于可见光波长一半)的孔，单位孔容的可见光散射横截面最大，并因此本发明非织造薄片的反射力最大。发明人发现，非织造薄片的三分之一的光散射来自平均孔径为约1μm和更大的纤维间孔，同时约三分之二的光散射来自平均孔径小于约1μm的纤维内孔和纤维间孔。
本文定义“比孔容”(本文也称“SPV”)为非织造薄片的以g/m2为单位的平均基重乘以cm3/g为单位的指定平均孔径范围内的孔容的数学乘积。SPV的单位为cm3/m2，是一个表征非织造薄片每平方面积存在的指定平均孔径的孔容的单位。通过修正至适合非织造薄片尺寸的ASTM D3776步骤测定平均基重。通过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中记载的已知的水银孔容率法得到指定平均孔径范围的非织造薄片的孔容。“VP1”在本文定义为通过水银孔容率法测定的平均孔径为0.01μm至1.0μm的非织造薄片的孔容。“VP2”在本文定义为通过水银孔容率法测定的平均孔径为0.02μm至0.5μm的非织造薄片的孔容。SPV1在本文定义为与VP1平均孔径范围相关的比孔容，SPV2在本文定义为与VP2平均孔径范围相关的比孔容。
本发明人发现，对非织造薄片，以非织造薄片的可见光(即波长范围为380nm至780nm的光)适光反射力(％)对比孔容(SPV)作图出人意料地产生光滑曲线。图8为实例1-7的非织造薄片(急骤抽丝高密度聚乙烯薄片)的平均RVIS(％)与SPV1和SPV2(cm3/m2)的关系图。对非织造薄片，10cm3/m2左右的SPV1产生至少约85％的可见光适光反射力。20cm3/m2左右的SPV1产生至少约90％的适光反射力。30cm3/m2左右的SPV1产生至少约92％的适光反射力。40cm3/m2左右的SPV1产生至少约94％的适光反射力。50cm3/m2左右的SPV1产生至少约96％的适光反射力。
本发明非织造薄片里纤维内的孔具有高的每单位孔容散射横截面，这是造成本发明反射器高光散射并因此高漫反射的主要原因。图8为实例1-7的非织造薄片(急骤抽丝高密度聚乙烯薄片)的平均RVIS(％)与SPV1和SPV2(cm3/m2)的关系图。非织造薄片出人意料地含有大量的纤维内孔，并且对非织造薄片，7cm3/m2左右的SPV2产生至少约85％的可见光适光反射力。16cm3/m2左右的SPV2产生至少约90％的适光反射力。25cm3/m2左右的SPV2产生至少约92％的适光反射力。30cm3/m2左右的SPV2产生至少约94％的适光反射力。40cm3/m2左右的SPV2产生至少约96％的适光反射力。
用于本发明漫反射制品的漫反射器的非织造薄片包含大量的孔，其中SPV1为至少约34cm3/m2，对非织造薄片产生至少约93％的可见光适光反射力。本实施方案中SPV1优选为至少约40cm3/m2，且更优选为至少约50cm3/m2。本实施方案中与纤维内孔相关的SPV2至少约28cm3/m2，产生至少约93％的适光反射力。SPV2优选为至少约30cm3/m2且更优选为至少约40cm3/m2。
用于本发明光学显示器的漫反射器的非织造薄片包含大量的孔，其中SPV1为至少约10cm3/m2，对非织造薄片产生至少约85％的可见光适光反射力。本实施方案中SPV1优选为至少约20cm3/m2，更优选为至少约30cm3/m2，甚至更优选为至少约40cm3/m2，最优选为至少约50cm3/m2。本实施方案中与纤维内的孔相关的SPV2至少约7cm3/m2，产生至少约85％的适光反射力。SPV2优选为至少约16cm3/m2，更优选为至少约25cm3/m2，甚至更优选为至少约30cm3/m2，最优选为至少约40cm3/m2。
发现本发明非织造薄片漫反射器的适光反射力随热粘合的增加而下降。热粘合不合需要地降低了对反射力作主要贡献的具有高的每单位孔容散射截面的非织造薄片纤维内孔的孔容。热粘合还不合需要地降低了对反射力也有贡献的非织造薄片纤维间孔的孔容。这样一来，本发明的非织造薄片优选不进行热或其它方式的粘合。本发明非织造薄片是固结的，并且可在非织造薄片表面包含在单独采用非织造网状物的固结不足的漫反射制品或光学显示器的装配和使用中保持薄片结构完整所需的最低限度的热或其它方式的粘合。
如果进行了非织造薄片的粘合，使得粘合薄片具有约7.1kg/m(0.4lb/in)或更低、优选约5.3kg/m(0.3lb/in)或更低、更优选约5.0kg/m(0.28lb/in)或更低、最优选约1.8kg/m(0.1lb/in)或更低的层离值，则本发明优选实施方案的超细纤维丛丝薄膜-原纤聚烯烃非织造薄片将具有最大的纤维间和纤维内孔容，及由此产生的高适光反射力，并在漫反射制品或光学显示器的组装和使用中保持足够的结构完整性。层离是以单位“力/长度”(例如，kg/m)报告的由ASTM D2724定义并与特定类型薄片的粘合程度，例如由超细纤维丛丝薄膜-原纤制得的非织造薄片中的粘合相关的测量值。
根据J.AM.Chem.Soc.，v.60，pp.309-319(1938)中S.Brunauer，P.H.Emmett和E.Teller的BET吸附法测量的表面积是另一个有用的表征用于本发明漫反射器的高适光反射力非织造薄片的物理特性。本发明人发现，非织造薄片的BET表面积(m2/g)和薄片基重(g/m2)的数学乘积，本文定义为“面积比”，与非织造薄片的可见光适光反射力相关。本发明的非织造薄片通常会具有至少约1.0m2/g的BET表面积，并能具有通过BET吸附法测得的高达50m2/g及以上的表面积。本发明的非织造薄片通常会具有至少约60的面积比。本发明优选的非粘合(即仅固结的)超细纤维丛丝薄膜-原纤聚烯烃非织造薄片通常会具有至少约600的面积比。不过，在特定情况下，面积比中的BET表面积分量会产生与非织造薄片可见光波长范围内的适光反射力很差的相关性。当存在有效数量的平均孔径在略小于入射光波长一半的最佳可见光散射特征尺寸以下的纤维内孔时出现这样的情况。本发明人发现，比孔容(SPV)与面积比的关系曲线揭示出SPV以对数方式随面积比的增加而增加。SPV1与面积比的关系曲线产生了对应于方程SPV1＝23×(Ln(面积比))-85(R2＝0.92)的曲线。SPV2与面积比的关系曲线产生了对应于方程SPV2＝16×(Ln(面积比))-58(R2＝0.90)的曲线。适光反射力(％)与SPV(cm3/m2)的关系曲线和适光反射力(％)与面积比的关系曲线的比较揭示出，由于适光反射力(％)随SPV的变化比随面积比的变化更平滑且更可预测，SPV是预测用于本发明漫反射制品的非织造薄片的反射率的优选参数。
非织造薄片漫反射器产生的光的散射和漫反射归因于光在纤维间和纤维内孔的空气—聚合物界面上的反射。反射将随孔相(空气，折射率1.0)折射率和纤维聚合物相折射率之间差异的增大而增加。通常当两相间的折射率差大于约0.1时会观察到光散射的增加。构成本发明非织造薄片纤维的聚合物优选具有高折射率(例如聚乙烯，折射率1.51)和低可见光吸收。
本发明非织造薄片漫反射器表现出的漫反射力是其高光散射力的结果。然而，非织造薄片的高适光反射力是通过高光散射力和非常低的可见光吸收结合在一起而实现的。非织造薄片产生的高光吸收的一个主要负面影响在于由较高的薄片基重所提供的反射力收益大幅下降。因此，本发明的非织造薄片具有极低的可见光吸收并优选不吸收可见光。为避免光吸收的负面影响，一般选择可见光吸收系数通常小于约10-4μm-1，特别地通常小于约10-5μm-1的材料作为非织造薄片材料就足够了。优选用于形成非织造薄片漫反射器的聚合物具有约10-4m2/g或更低的，优选约10-5m2/g或更低的，更优选约10-6m2/g或更低的吸收系数。
在LCD背光中实现适当的白点可包括补偿光源中荧光体混合，以适应背光单元谐振腔中与不均匀光谱反射率相关的损耗。包含超细纤维丛丝薄膜-原纤聚烯烃薄片的优选实施方案非织造薄片漫反射器在可见光波长具有出乎意料的平直反射率曲线。含超细纤维丛丝薄膜-原纤聚烯烃的非织造薄片漫反射器的反射率曲线在380nm～780nm波长范围以小于约4％反射率而变化。这样一来，由于其在大约500nm以下的反射率较高，这些非织造薄片反射的色彩比现有的漫反射器倾向于更带蓝色且更接近于中性色彩平衡。这使得减少或消除了光源中通常加进额外蓝色荧光体以弥补商业反射器在500nm以下较低的反射率的需要。因此，本发明非织造薄片漫反射器允许使用具有较低能耗和使得光源使用期限更长的低发热光源。
反射光的扩散率对确定LCD背光的亮度均匀性是很重要的。线光源如冷阴极荧光灯(CCFLs)和点光源如红色、绿色和蓝色发光二极管(RGB LEDs)本质上不是扩散性光源。由于其较宽的散射角产生更好的亮度均匀性，所以高扩散率反射器在直视背光中是合乎需要的。对CCFLs分得更开的背光和需要解决在背光中色彩不均匀的背光，如具有RGB LED光源的背光，更高的扩散率更为关键。此外，许多商业背光反射器具有降低的蓝光反射力，这迫使背光制造商考虑提高蓝光发射的方法，包括荧光添加剂、更高的蓝光发射(LED)和在CCFL设计中增加蓝色荧光。这类解决方法伴有包括反射力稳定性(荧光添加剂)和减少的使用期限(增强蓝光LED和增强蓝光CCFL荧光体)的缺陷。
含超细纤维丛丝薄膜-原纤聚烯烃的优选实施方案非织造薄片漫反射器具有高漫反射力。通常，这相当于在亮度峰值70％处至少约40度的平均近似角带宽。这点在显示本发明反射器的漫反射力高于商业背光反射器所提供的漫反射力的实施例17和图10中说明。本发明非织造薄片漫反射器显示的较宽的扩散锥产生了较宽的扩散角及由此而提供提高的光学显示器均匀性。通过使用较宽的扩散锥以在整个背光单元中在高角度更有效地散射光，较高的漫反射率允许更薄的背光设计。本发明漫反射器的这一特性允许使用更具透射力的扩散器板，导致来自光源的光的更高利用。
非织造薄片漫反射器可进一步包含分散于形成非织造薄片纤维的聚合物相中的粒状填充物。所用粒状填充物将具有大于聚合物的折射率，这样一来，非织造薄片的光散射将随着孔相(空气，折射率1.0)折射率与纤维聚合物相折射率间差异的增大而增加。所用粒状填充物具有高折射率，高散射截面和低可见光吸收。粒状填充物提高光散射，由此，对给定的薄片厚度，粒状填充物的使用能提供更高的适光反射力。粒状填充物可为任意形状并具有约0.01μm至约1μm，优选约0.2μm至0.4μm的平均粒径。含粒状填充物的非织造聚合物薄片包含至少约50重量％的聚合物，且基于聚合物重量，粒状填充物占约0.05重量％至约50重量％，优选0.05重量％～约15重量％。示例的粒状填充物包括硅酸盐、碱金属碳酸盐、碱土金属碳酸盐、碱金属钛酸盐、碱土金属钛酸盐、碱金属硫酸盐、碱土金属硫酸盐、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物、金属氧化物、碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物。具体的例子包括二氧化钛、碳酸钙、粘土、云母、滑石粉、水滑石、氢氧化镁、二氧化硅、硅酸盐、空心硅酸盐球、硅灰石、长石、高岭土、碳酸镁、碳酸钡、硫酸镁、硫酸钡、硫酸钙、氢氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铝、石棉粉、玻璃粉和沸石。用已知方法来制造含粒状填充物的本发明非织造薄片，如美国专利US6,010,970和PCT公布号为WO2005/98,119中记载的那些。
非织造薄片漫反射器可进一步包含紫外(UV)稳定剂，其是涂布于或更优选分散于整个非织造薄片的聚合物相以阻止由紫外光产生的光老化的物质。紫外稳定剂通过吸收紫外辐射而起作用并阻止能导致不合需要的链断裂和聚合物光学性能退化的自由基在纤维聚合物骨架中形成。紫外稳定剂的有效浓度为，基于聚合物重量，约0.01重量％至约5.0重量％。可使用用于塑料中的已知常规紫外稳定剂，如来自二苯甲酮、受阻叔胺、苯并三唑和羟苯基三嗪的那些。所用商业紫外稳定剂包括美国纽约Tarrytown的Ciba Specialty Chemicals出售的CHIMASSORB
Figure 200610093473610000210003_3
和TINUVIN
Figure 200610093473610000210003_4
系列稳定剂。
本发明漫反射器可含单层或多层非织造薄片，如两层或更多层非织造薄片的叠片。此实施方案在获得在可见光波长范围具有高适光反射力，例如约98％的适光反射力的漫反射器方面特别有用。多层非织造薄片实施方案对平均单层非织造薄片中源于不均匀的薄片厚度或薄片纤维方向性的不均匀性也很有用。可将两个或更多个薄片面对面放置并在施压下，如通过在一对或多对轧辊间碾压薄片，轻微的热粘合来制备非织造薄片叠片。非织造薄片叠片优选通过用粘合剂，如压敏粘合剂将两个或多个薄片粘合在一起来制备。所用粘合剂为在正常操作和使用，如液晶显示器的装配和使用中保持足够的叠片结构完整性的粘合剂。粘合剂优选具有与非织造薄片相近的热膨胀特性，以便温度变化不会导致叠片因不同膨胀而分离。所用粘合剂包括可湿固化的聚氨酯、溶剂化聚氨酯粘合剂和含水丙烯酸。优选的是运用轻微压力即可粘住非织造薄片且保持持久粘性的粘弹性材料的已知压敏粘合剂。特别有用的是含添加剂如帮助低表面能材料如聚烯烃粘合的助粘剂的压敏粘合剂。所用粘合剂的具体例子包括由美国新泽西州Bridgewater的National Starch and Chemical公司制造的NACOR
Figure 10003_5
含水丙烯酸压敏粘合剂，该粘合剂具有良好的光学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织造薄片上。
粘合剂有随老化而不合需要地变黄的趋势。减轻粘合剂变黄的一个途径是以较薄的层涂覆粘合剂。但是，这会导致降低的叠片粘合强度。可以以非连续或图案化(如方格)涂布将粘合剂涂覆于非织造薄片，以便相对小部分的非织造薄片表面区域被涂覆。这使得在保持涂覆粘合剂的厚度高到获得高叠片粘合强度的同时减少粘合剂的总量。减轻粘合剂变黄的第二个途径是调配粘合剂使其含常规紫外(UV)屏蔽添加剂和/或紫外稳定剂如本文稍前所记载的那些。
因此，包含于本发明的就为具有含非织造叠片的漫反射器的漫反射制品和光学显示器。总厚度小于约400μm且可见光波长范围适光反射力至少约96％的叠片包括两个在非织造薄片界面上有粘合剂的非织造薄片。总厚度小于约600μm且可见光波长范围适光反射力至少约97％的叠片包括三个在每个非织造薄片界面间有粘合剂的非织造薄片。总厚度小于约900μm且可见光波长范围适光反射力至少约98％的叠片包括四个在每个非织造薄片界面间有粘合剂的非织造薄片。
含单个非织造薄片的非织造薄片漫反射器具有约20μm至约1000μm，通常小于约250μm，优选约70μm至约150μm的非织造薄片厚度。厚度为250μm及以上的非织造薄片仍旧表现出有用且改善的性能如弹性、低成本和高适光反射力，这使得它们用于替代需要可见光漫反射应用中的竞争材料是理想的。在非织造薄片叠片中，叠片厚度及相应的漫反射器可为1000μm或更高。尽管这样的厚度在空间和漫反射器厚度是“珍宝”的特定小型光学显示器(例如，蜂窝电话，手持设备以及优选更薄设备的类似设备)的应用中可能不是首选，但这类漫反射器在较少关心漫反射器厚度的光学显示器应用(例如，较大的平板LCD电视和监视器，照明设备，复印机，投影显示器光引擎，整体球均光源等)中具有确定的应用。
本发明的非织造薄片漫反射器可含单层或多层具有常规漫反射器薄片的非织造薄片，如两或更多层的叠片。常规漫反射器薄片包括白纸和填充的和/或空的薄膜，如日本东京Chuo-ku的Toray Industries公司出售的一种聚酯薄膜Lumirror
Figure 10003_6
E60。常规漫反射薄片还包括空的聚合物薄膜，如美国专利US5,982,548记载的那些。可用前面提到的粘合剂通过常规技术制造叠片。
本发明的非织造薄片漫反射器可进一步包含背面支撑材料，以在漫反射制品组装和使用中保持漫反射器的形状。此类背面支撑材料位于漫反射器背向光源的面上。所用背面支撑材料包括均可由美国特拉华州威尔明顿的E.I.Du Pontde Nemours & Co提供的聚酯薄膜(例如，Mylar
Figure 10003_7
)、芳族聚酰胺纤维(例如，KEVLAR
Figure 10003_8
)，以及纸、纤维或织物、非织造薄片、发泡聚合物、聚合物薄膜、金属箔或薄板和镀金属薄膜。可依提高漫反射器的总反射力来选择背面支撑材料(如，金属箔或薄板和镀金属薄膜)。可用前面提到的粘合剂通过常规技术使背面支撑材料和非织造薄片彼此层叠。另外，为制造复杂形状的漫反射器，可将本发明的漫反射器粘合于刚性支撑材料上并随后将复合材料成型，如抛物线或椭球穹面。
可通过电晕和/或等离子体处理使构成本发明漫反射器的非织造薄片表面粗化，以帮助将非织造薄片粘合在其它材料上。例如，此类处理帮助粘合叠片并产生非织造薄片与其它非织造薄片、背面支撑材料和镜面反射器更好的粘合。
本发明的非织造薄片漫反射器可进一步包含位于非织造薄片远离光源的面上的镜面反射层。如此放置镜面反射器提高了漫反射器的适光反射力。在一个实施方案中，可将非织造薄片的一面镀上金属。代表性的金属包括铝、锡、镍、铁、铬、铜、银或其合金，以铝为优选。金属可通过已知的真空镀金属技术沉积，其中在真空下加热使金属蒸发，然后使金属以约75
Figure 10003_9
至约300
Figure 10003_10
的厚度沉积在非织造薄片的一个表面上。如果非织造薄片欲镀金属的面经过轻微的热粘合至足以提供向其上涂覆金属的较平滑表面，则会提高此类镀金属层的附着力。急骤抽丝聚烯烃薄片的真空镀金属法是已知的，例如在美国专利US4,999,222中。在这一实施方案中，将一个薄镜面反射层基本不改变非织造薄片总体厚度地加在非织造薄片漫反射器的一个表面上。在另一个实施方案中，镜面反射层包含一个镀金属的聚合物薄片，例如镀铝的MYLAR，其中可以使镀金属聚合物薄片的镀金属的面对着非织造薄片的面而叠加在一个非织造薄片上。在另一个实施方案中，镜面反射层包含金属箔，例如铝箔，其可叠加在非织造薄片的面上，得到一个增强的漫反射器。铝具有比非织造物低的热膨胀系数，并且是相当好的热导体。这两个因素均使得温度变化最小并因此减少了本发明漫反射器在具有含一系列管状灯的光源的LCDs中遇不均匀受热发生变形的倾向。可用前面提到的粘合剂将金属箔叠加在非织造薄片上而形成本实施方案的漫反射器。在漫反射器包含镀金属面或与镀金属聚合物薄片或金属箔层叠的实施方案中，非织造薄片剩下的面(不含金属)面对光源置于于光学谐振腔中。
对于小型液晶显示器(LCD)设备如蜂窝电话和手持设备，发光二极管(LEDs)是有用的光源。LEDs提供尺寸小且能耗较低的优势，但它们的亮度相对较低。当非织造薄片漫反射器和前面提到的亮度增强和反射性的偏振薄膜结合用作背反射器时，使用LED照明的设计的光效率得以提高。对于小型LCDs如蜂窝电话、手持设备、医学监视器和车用显示器，LEDs可代替荧光灯作为优选背光源。使用LEDs的优势在于它们的低价位、小尺寸和低能耗。LEDs的劣势为它们相对较低的亮度。将非织造薄片漫反射器与已知的镜面反射层一起用作背反射器，则可提高LED显示器的亮度。
本发明还包括一种在需要光漫反射率的设备中提高光反射率的方法，包括：(i)提供含大量孔的非织造薄片，其中通过水银孔率法测得的平均孔径为约0.01μm至约1.0μm的孔的比孔容为至少约34cm3/m2；和(ii)将非织造薄片放置在设备中以将光能反射离非织造薄片。
                           实施例
测试方法
基重
用ASTM D 3776方法测量基重，修正以适合样品尺寸，并以单位g/m2报告。
水银孔率法
通过如H.M.Rootare在“Advanced Experimental Techniques in PowderMetallurgy”中的“A Review of Mercury Porosimetry”pp.225-252，Plenum出版社，1970记载的已知水银孔率法获得非织造薄片的孔径分布数据。“VP1”是如前文所定义的通过水银孔率法测得的平均孔径为约0.01μm至约1.0μm的非织造薄片孔的孔容。“VP2”是如前文所定义的通过水银孔率法测得的平均孔径为约0.02μm至约0.5μm的非织造薄片孔的孔容。
比孔容 
比孔容(单位cm3/m2，本文也称“SPV”)是如前文所定义的非织造薄片的基重(以g/m2为单位)与薄片指定平均孔径范围内孔的孔容(以cm3/g为单位)的数学乘积。SPV1是如前文所定义的与VP1平均孔径相关的比孔容。SPV2是如前文所定义的与VP2平均孔径相关的比孔容。
厚度
用均由美国伊利诺伊州Addison的Ono Sokki提供的具有0.95cm(3/8英寸)的测量探针固定在Ono Sokki ST-022陶瓷基仪表架上的Ono Sokki EG-225厚度仪测量非织造薄片的厚度。
层离
通过ASTM D2724的方法得到粘合的非织造薄片的层离值，并以单位kg/m报告。
反射光谱
通过ASTM E1164-02(Standard Practice for Obtaining Spectrophotometric Datafor Object-Color Evaluation)的方法得到单非织造薄片和多非织造薄片结构的总反射光谱。将薄片置于具有150mm的积分球附件的Lambda 650紫外/可见/近红外分光计中，两者均由美国马塞诸塞州Wellesley的PerkinElmer提供。输出为每个波长下的百分比反射力并且所测光谱范围为380nm～780nm，间隔为5nm。反射标准为购自美国新罕布什尔州North Sutton的LabSphere的已校SPECTRALON
Figure 10003_12
标准。使用光电倍增器探测。用CIE 10°1964标准观察器和光源D65通过ASTM E308-01方法计算三色激励值。用“Billmeyer and SaltzmanPrinciples of Color Technologh”第3版记载的光源D65和CIE标准适光观察器计算适光反射力RVIS。
实施例1-7，18和比较例1：单层非织造薄片
实施例1-7，18和比较例1的非织造薄片为含大量HDPE超细纤维丛丝薄膜-原纤的急骤抽丝高密度聚乙烯(HDPE)单层薄片。通过美国专利US3,081,519、US3,227,794和US3,860,369公开的通用工艺制备急骤抽丝HDPE薄片。
制备急骤抽丝HDPE薄片的通用工艺可概括为三个步骤。第一步是抽丝。使高密度聚乙烯(HDPE)与CFC-11(氟三氯甲烷)或C-5烃的溶液经历两次降压；第一次产生一两相液体溶液，第二次(降至大气压)导致非聚合物组分的闪蒸，留下固态HDPE的互相连接网状物。在造纸机上收集一系列的网状物并绕成卷。
第2步是热区域粘合。将成卷的网状物散开，在垂直于薄片面施力的同时将网状物的每个表面加热至略低于聚合物熔点的温度，通常低3℃～8℃，产生稳定的薄片表面。这在大直径蒸汽加热转鼓上完成。为防止薄片过分收缩，用覆盖层使薄片紧靠转鼓表面来有效约束薄片。离开蒸汽加热转鼓后，通过立即与冷却转鼓接触使各薄片表面冷却。在热粘合后，可对薄片的一边或两边进行电晕处理或不进行电晕处理，并在一边或两边涂覆抗静电剂或者不涂。然后再将产品绕成卷。
第3步是切割步骤。将产品切割成所需宽度并绕成所需长度的卷。
用于制备实施例1-7、18和比较例1薄片的工艺的主要区别在于：i)基重，其仅取决于抽丝线速度；ii)粘合程度，取决于产品重量、粘合剂速度和粘合转鼓温度，以及iii)薄片是否经过电晕处理和/或涂覆抗静电剂。
表1报告了对本发明漫反射器有用的7个单层急骤抽丝HDPE薄片的薄片平均厚度(μm)、厚度标准偏差(μm)、薄片基重(g/m2)、薄片是否经过热区域粘合、平均RVIS(％)，薄片层离值(kg/m)、VP1(cm3/g)、VP2(cm3/g)、SPV1(cm3/m2)和SPV2(cm3/m2)。表2报告了比较的单层急骤抽丝HDPE薄片的同样的数据。
从一个连续薄片的不同区域上切割下多个(例如，至少12个)34mm×34mm见方的急骤抽丝HDPE薄片样品。用前面提到的方法测量每个薄片样品的厚度，并用薄片样品的数量平均以确定每个非织造薄片的平均厚度。通过前面提到的方法确定每个薄片样品的基重，并用薄片样品的数量平均以确定每个非织造薄片的平均基重。薄片是否经过热区域粘合记录于表1。通过前面提到的方法得到每个薄片样品的总反射光谱并计算RVIS值。得出薄片样品光谱的平均值以确定每个薄片的平均反射光谱和平均RVIS。通过前面提到的方法测量每个急骤抽丝HDPE薄片的层离值。通过前面提到的水银孔率法确定每个薄片的VP1和VP2。如前所述计算比孔容SPV1和SPV2。
 表1报告了结果。
图4为实施例1-7急骤抽丝HDPE薄片和比较例1(C1)急骤抽丝HDPE薄片的总反射光谱(反射率(％)对波长(nm))关系图。图7为微分孔容(δv(cm3/g))与对实施例2、4和比较例1(C1)的急骤抽丝HDPE薄片实行水银孔率法得到的平均孔径(μm)的关系图。图8为实施例1-7急骤抽丝HDPE薄片的平均RVIS与SPV1和SPV2(cm3/m2)的关系图。
实施例8-9：多层非织造薄片
表3报告了构成本发明漫反射器的多层急骤抽丝HDPE薄片实施例的基重(g/m2)和平均RVIS(％)。除非另有说明，这些实施例依照实施例1-7和18所述工艺和使用材料。
从实施例4连续薄片的不同区域切割下34mm×34mm的正方形急骤抽丝HDPE薄片。将这些薄片组合成8个含两个面对面放置的非织造薄片样品的两层结构，和8个含三个面对面放置的非织造薄片样品的三层结构。对于反射率测量，这些多层结构不用粘合剂层叠，而是用保持薄片紧密物理接触的带弹簧的样品夹夹紧。
表3报告了结果。
表3-多层急骤抽丝HDPE薄片
  实施例   薄片标识 基重(g/m<sup>2</sup>) 平均R<sub>VIS</sub>(％)
  8   2层实施例4薄片 140 96.5
  9   3层实施例4薄片 209 97.1
实施例10：用镀铝MYLAR
Figure 10003_13
薄膜背支撑的单层非织造薄片
这里报告了含镀铝薄膜背支撑的单层急骤抽丝HDPE薄片的漫反射器的一个实施例的平均厚度(μm)、厚度标准偏差(μm)和平均RVIS(％)。除非另有说明，本实施例依照实施例1-7和18所述工艺和使用材料。
50μm厚的镀铝MYLAR薄片用作在实施例4单层急骤抽丝HDPE薄片后面的镜面反射器。由弗吉尼亚州Martinsville的Courtalds Performance Films将MYLAR 200D聚酯薄膜(美国弗吉尼亚州Hopewell的DuPont Teijin Films制造)的一面涂覆重(高光学密度/低反射率)蒸铝涂层。从镀铝MYLAR薄膜上切下34mm×34mm的样品并在此样品上测量总反射光谱，结果示于图5。
从实施例4薄片的不同区域切割下15个34mm×34mm的正方形急骤抽丝HDPE薄片样品。单层急骤抽丝HDPE薄片样品与单层镀铝MYLAR薄片面对面地放置以便MYLAR薄片镀的金属面与急骤抽丝HDPE薄片的一面接触，使急骤抽丝HDPE薄片剩余的聚乙烯面在反射力测量中对向光源。对于反射率测量，不用粘合剂层叠此多层结构，而是用保持薄片紧密物理接触的带弹簧的样品夹夹紧。通过前面提到的方法得到每个急骤抽丝HDPE薄片和镀铝MYLAR结构的总反射光谱并计算RVIS值。求光谱的平均值以确定平均反射光谱和95.7％的平均RVIS。通过前面提到的方法在多个点测量了每个急骤抽丝HDPE薄片和镀铝MYLAR结构的厚度并对所有测量值求平均。急骤抽丝HDPE薄片和镀铝MYLAR结构的平均厚度为270μm且厚度标准偏差为19μm。
图5为实施例10的急骤抽丝HDPE薄片和镀铝MYLAR结构和实施例10结构所用镀铝MYLAR薄片的总反射光谱(反射率(％)与波长(nm))的关系图。
实施例11-14：多层非织造薄片叠片
这里报告了含多层急骤抽丝HDPE薄片叠片的示例漫反射器的平均厚度(μm)、厚度标准偏差(μm)和平均RVIS(％)。除非另有说明，这些实施例依照实施例1-7和18所述工艺和使用的材料。
多层急骤抽丝HDPE薄片叠片由在每个急骤抽丝HDPE薄片界面上有Nacor38-033A水基压敏粘合剂(由美国新泽西州Bridgewater的National Starch得到)的两层、三层或四层实施例3和实施例4的薄片制得。每个叠片约30.5cm(12英寸)见方。用由美国佛罗里达州Pompano Beach的Paul N.Gardner公司得到的14#钢丝卷棒涂布粘合剂。对所有叠片，将粘合剂涂覆在一个急骤抽丝HDPE薄片面上并允许薄片在层叠前干燥。
对于两层和三层叠片，从一较大的叠片上切割下14个约34mm×34mm的正方形叠片样品。得到每个样品的总反射光谱并计算RVIS。然后求光谱平均以确定两层和三层叠片的平均反射光谱和平均RVIS。对于四层叠片，从一较大的叠片上切割下6个约34mm×34mm的正方形叠片样品。得到每个样品的总反射光谱并计算RVIS。求光谱平均以确定四层叠片的平均反射光谱和平均RVIS。
表5报告了结果。
表5-急骤抽丝HDPE薄片叠片
  实施例   附图号   叠片   叠片平均厚度(μm)   厚度标准偏差(μm)   平均R<sub>VIS</sub>(％)
  11   6   2层实施例4薄片   385   43   96.2
  12   6   3层实施例4薄片   569   39   97.1
  13   6   4层实施例4薄片   772   39   98.2
  14   6   2层实施例4薄片   568   34   97.5
图6为实施例11-14急骤抽丝HDPE薄片叠片的总反射光谱(反射率(％)与波长(nm)的关系图
实施例15-具有多层非织造薄片反射器的直视背光
在实施例15和16中，用本发明的多层非织造薄片漫反射器制备液晶显示器背光并与含商购漫反射器的相同背光进行比较。非织造薄片漫反射器的使用证明高度提高，这能转化为在原始显示器亮度下显示器电池使用期限更长。
表6报告了含实施例11和13所述的单层急骤抽丝HDPE薄片叠片漫反射器的商业背光单元或商业反射器MCPET和E6SV任何一个的平均亮度(cd/m2)、亮度标准偏差(cd/m2，本文称“sd”)和均匀度(％，定义为sd/平均亮度)。
拆开来自美国新泽西州的Sharp Electronics公司的一台LC-13AV1U型33厘米(13英寸)液晶电视以得到其背光单元，该背光单元包括一个反射器薄片、两个白色注射成型端片、四个U型冷阴极荧光灯和一个漫反射板。背光单元前表面尺寸为220mm×290mm。在本发明非织造反射器的测试中，将一个黑色吸收薄膜置于并完全覆盖已有反射器的底部，以避免来自那一区域的已有反射器对光反射的贡献。通过前面提到的工艺以适合整个背光单元腔底面的尺寸制备实施例11(两层)和实施例13(四层)的多层叠片。然后将单个多层叠片反射器放置在背光单元中在黑色吸收薄膜上。没有修正背光空腔的侧壁。用美国加利福尼亚州Chatsworth的Photo Research
Figure 10003_16
公司的PR
Figure 10003_17
-650SpectraScan
Figure 10003_18
比色计测量含单个多层叠片的背光的性能。在以背光单元左下角为起点，按在水平尺度70、140和210mm和垂直方向67、108、和166mm的与背光单元前表面交叉的9个点，用比色计测量亮度(cd/m2)。测得平均亮度和均匀度并与对如所述放置在背光单元中的单独的商业反射器样品进行的相同测试相比较。检测的商业反射器为“MCPET”，一种由日本东京Chiyoda-ku的Furukawa Electric公司制造的超细泡沫玻璃光反射板，和“E6SV”，一种由日本千叶的TorayIndustries公司出售的255μm厚的白PET反射器。含各单独反射器的背光单元的亮度与测量位置的关系图示于图9。
含实施例11、实施例13的单个非织造反射器、MCPET或E6SV的背光单元的平均亮度和均匀度(sd/svg)概括于表6中。
表6
  反射器   实施例11   实施例13   MCPET   E6SV
  平均亮度(cd/m<sup>2</sup>)   8828   8901   8869   8804
  Sd   221   237   219   218
  Sd/avg   2.6％   2.7％   2.5％   2.5％
实施例16-具有多层非织造薄片反射器的直视背光
表7报告了含如实施例11、12和13所述单个急骤抽丝HDPE薄片叠片漫反射器或单个商业反射器的商业背光单元的平均亮度(cd/m2)、亮度标准偏差(c/m2，本文称“sd”)和均匀度(％，定义为sd/平均亮度)。
拆开来自美国新泽西州Sharp Electronics公司的一台LC-20C7-S型50.8厘米(20英寸)液晶电视以得到其背光单元，该背光单元包括一个反射器薄片、两个白色注射成型端片、四个U型冷阴极荧光灯，和一个扩散器板、扩散器薄片和扩散器反射偏振器(来自美国明尼苏达州3M公司的VikuitiTM DBEF-D薄膜)。背光单元前表面尺寸为330mm×440mm。切割非织造反射器并形成与已有反射器相同的尺寸和形状，通过直接替换进背光单元而无更多改变将其性能与已有反射器进行比较。通过前面提到的工艺以适合背光单元整个面的尺寸制备实施例11(两层)、实施例12(三层)和实施例13(四层)的叠片。不改变背光单元空腔的白色注射成型端片。用美国加利福尼亚州Chatsworth的PhotoResearch
Figure 10003_19
公司的PR
Figure 10003_20
-650SpectraScan
Figure 10003_21
比色计测量背光性能。以背光单元左下角为起点，按水平尺度76、220和365mm和垂直方向58、164、和271mm的位置测量与背光单元前表面交叉的9个点的亮度。测得平均亮度和均匀度并与仅含已有反射器的如从制造商的LCD电视中得到的背光单元相比较。已有反射器是白色填充聚酯薄膜，在测量实施例11-13的叠片反射器前(测量1#，图9上的“M1”)后(测量2#，图9上的“M2”)测量含这种薄膜的背光的性能。含各单独反射器的背光单元的亮度与测量位置的关系图示于图10。
含实施例11、12或13的单个非织造反射器、或已有反射器的背光单元的平均亮度和均匀度(sd/svg)概括于表7。
表7
  反射器   已有反射器测量#1   已有反射器测量#2   实施例11   实施例12   实施例13
  平均亮度(cd/m<sup>2</sup>)   3306   3295   3280   3347   3387
  Sd   177   182   171   166   169
  Sd/avg   5.4％   5.5％   52％   5.0％   5.0％
实施例17-来自多层非织造薄片反射器的漫反射力
表8报告了对实施例11、12和13所述单个急骤抽丝HDPE薄片叠片漫反射器以及商业反射器E60L、E6SV(均是日本千叶Toray Industries公司出售的白PET反射器)和MCPET(日本东京Chiyoda-ku的Furukawa Electric有限公司制造的超细泡沫玻璃光反射板)在70％亮度峰值处的角带宽(ABW)。
用与反射器板法线成30度的固定角度的定向光照亮样品来测量入射在单个急骤抽丝HDPE薄片叠片漫反射器和商业反射器上的光反射。用美国加利福尼亚州Chatsworth的Photo Recearch
Figure 10003_22
公司的PR
Figure 10003_23
-650SpectraScan
Figure 10003_24
比色计测量反射力。由此测量值量化反射器的扩散率。以50mm×50mm的尺寸由前面提到的工艺制备实施例11(两层)、实施例12(三层)和实施例13(四层)的叠片。同时还制备尺寸相同的E60L、E6SV和MCPET样品。将这些样品置于平台上，在与照射角相对侧上反射器平面法线成30°的镜面反射角的-30°～+30°的角度范围内测量亮度。这些反射器的性能示于表8，表中确定了所有反射器在70％亮度峰值处的角带宽(ABW)和标准化的亮度对反射角的依赖性，图11描绘了这些反射器扩散锥面的测量结果。
表8
  反射器   70％亮度峰值处的ABW-度数(°)   70％亮度峰值处的ABW+度数(°)   70％亮度峰值处的平均ABW(°)
  E60L   12   14   13
  E6SV   8   6   7
  MCPET   6   2   4
  实施例11   64   44   54
  实施例12   52   44   48
  实施例13   48   46   47

Claims (77)

1.一种包括位于限定出光学谐振腔的结构内的光漫反射器的漫反射制品，其中所述漫反射器包含包括纤维、纤维内孔和纤维间孔的非织造薄片，其中所述非织造薄片的通过水银孔率法测定的平均孔径范围为0.01μm至1.0μm的比孔容为至少34cm3/m2。
2.权利要求1的制品，还包括：(i)位于所述光学谐振腔内的光源；和(ii)来自所述光源的光所穿过的显示面板，其中所述漫反射器位于所述光学谐振腔内用来将来自所述光源的光反射向所述显示面板。
3.权利要求1的制品，其中所述比孔容为至少40cm3/m2。
4.权利要求1的制品，其中通过水银孔率法测定的平均孔径范围为0.02μm至0.5μm的比孔容为至少28cm3/m2。
5.权利要求4的制品，其中所述通过水银孔率法测定的平均孔径范围为0.02μm至0.5μm的比孔容为至少30cm3/m2。
6.权利要求1的制品，其中所述非织造薄片的平均厚度为20μm至250μm。
7.权利要求1的制品，其中所述非织造薄片包含大量超细丛丝薄膜-原纤，其中所述原纤包含有孔聚合物。
8.权利要求7的制品，其中所述聚合物具有10-4m2/g或更低的吸收系数。
9.权利要求7的制品，其中所述聚合物为选自聚酯、聚烯烃、全氟聚合物、氢氟聚合物、缩醛和聚砜中的至少一种聚合物。
10.权利要求9的制品，其中所述聚合物为聚碳酸酯。
11.权利要求7的制品，其中所述聚合物包含聚烯烃。
12.权利要求11的制品，其中所述聚烯烃包含聚乙烯。
13.权利要求12的制品，其中所述聚乙烯为熔点上限为130℃～137℃、密度为0.94～0.98g/cm3和由ASTM D-1238-57T条件E所定义的熔融指数为0.1至100的线性高密度聚乙烯。
14.权利要求1的制品，其中所述非织造薄片的反射率在380nm～780nm波长范围内以不超过4％反射率变化。
15.权利要求1的制品，其中所述非织造薄片包含聚合物，所述聚合物进一步包含基于所述聚合物重量为0.01至5.0重量百分比的紫外稳定剂。
16.权利要求1的制品，其中所述非织造薄片包含聚合物，所述聚合物进一步包含基于所述聚合物重量为0.05至50重量百分比的粒状填充物。
17.权利要求1的制品，其中所述非织造薄片的至少一面经过选自电晕处理和等离子体处理中的至少一种处理。
18.权利要求1的制品，还包括层叠于所述非织造薄片上的背支撑材料。
19.权利要求1的制品，还包括在所述非织造薄片面上的镜面反射层。
20.权利要求19的制品，其中所述镜面反射层包括镀金属的聚合物薄片或金属箔。
21.权利要求1的制品，其中所述漫反射器包括多层非织造薄片的叠片。
22.权利要求21的制品，其中所述叠片包括两层非织造薄片和粘合剂，所述漫反射器的平均厚度为小于400μm，并且所述漫反射器在380nm～780nm波长范围内的适光反射率为至少96％。
23.权利要求21的制品，其中所述叠片包括三层非织造薄片和粘合剂，所述漫反射器的平均厚度为小于600μm，并且所述漫反射器在380nm～780nm波长范围内的适光反射率为至少97％。
24.权利要求21的制品，其中所述叠片包括四层非织造薄片和粘合剂，所述漫反射器的平均厚度为小于900μm，并且所述漫反射器在380nm～780nm波长范围内的适光反射率为至少98％。
25.权利要求2的制品，其中所述结构为包括壁的信号室，其中所述壁之一的至少一部分与所述漫反射器排成一行。
26.权利要求2的制品，其中所述结构为包括壁的光源，其中所述壁之一的至少一部分与所述漫反射器排成一行。
27.权利要求2的制品，其中所述漫反射器与面对所述光源的所述光学谐振腔的至少一部分排成一行。
28.权利要求2的制品，其中所述显示面板为液晶光学显示器。
29.权利要求2的制品，其中所述漫反射器与所述光学谐振腔的至少一部分排成一行并部分地环绕所述光源以便将来自所述光源的光导进所述光学谐振腔。
30.权利要求29的制品，其中所述光学谐振腔包括光导。
31.权利要求30的制品，其中所述漫反射器将来自所述光源的光反射进所述光导内。
32.权利要求1的制品，其中所述纤维是纺粘纤维或熔吹纤维。
33.权利要求1的制品，其中所述纤维是急骤抽丝纤维。
34.权利要求2的制品，其中所述纤维是纺粘纤维或熔吹纤维。
35.权利要求2的制品，其中所述纤维是急骤抽丝纤维。
36.权利要求7的制品，其中所述纤维是纺粘纤维或熔吹纤维。
37.权利要求7的制品，其中所述纤维是急骤抽丝纤维。
38.权利要求18的制品，其中所述纤维是急骤抽丝纤维。
39.权利要求19的制品，其中所述纤维是急骤抽丝纤维。
40.权利要求21的制品，其中所述纤维是急骤抽丝纤维。
41.权利要求25的制品，其中所述纤维是急骤抽丝纤维。
42.权利要求26的制品，其中所述纤维是急骤抽丝纤维。
43.一种光学显示器，包括：
(i)限定出光学谐振腔的结构；
(ii)位于所述光学谐振腔内的光源；
(iii)来自所述光源的光所穿过的显示面板，和
(iv)位于所述光学谐振腔内用于向所述显示面板反射来自所述光源光的漫反射器，其中所述漫反射器包含包括纤维、纤维内孔和纤维间孔的非织造薄片，其中所述非织造薄片的通过水银孔率法测定的平均孔径范围为0.01μm至1.0μm的比孔容为至少10cm3/m2。
44权利要求43的光学显示器，其中所述比孔容为至少20cm3/m2。
45.权利要求43的光学显示器，其中所述比孔容为至少30cm3/m2。
46.权利要求43的光学显示器，其中所述比孔容为至少40cm3/m2。
47.权利要求43的光学显示器，其中所述比孔容为至少50cm3/m2。
48.权利要求43的光学显示器，其中通过水银孔率法测定的平均孔径范围为0.02μm至0.5μm的比孔容为至少7cm3/m2。
49.权利要求48的光学显示器，其中所述通过水银孔率法测定的平均孔径范围为0.02μm至0.5μm的比孔容为至少25cm3/m2。
50.权利要求48的光学显示器，其中所述通过水银孔率法测定的平均孔径范围为0.02μm至0.5μm的比孔容为至少40cm3/m2。
51.权利要求43的光学显示器，其中所述非织造薄片的平均厚度为20μm至250μm。
52.权利要求43的光学显示器，其中所述非织造薄片包含大量超细丛丝薄膜-原纤，其中所述原纤包含有孔聚合物。
53.权利要求52的光学显示器，其中所述聚合物具有10-4m2/g或更低的吸收系数。
54.权利要求52的光学显示器，其中所述聚合物为选自聚酯、聚烯烃、全氟聚合物、氢氟聚合物、缩醛和聚砜中的至少一种聚合物。
55.权利要求54的光学显示器，其中所述聚合物为聚碳酸酯。
56.权利要求52的光学显示器，其中所述聚合物包含聚烯烃。
57.权利要求56的光学显示器，其中所述聚烯烃包含聚乙烯。
58.权利要求57的光学显示器，其中所述聚乙烯为熔点上限为130℃～137℃、密度为0.94～0.98g/cm3和由ASTM D-1238-57T条件E所定定义的熔融指数为0.1至100的线性高密度聚乙烯。
59.权利要求43的光学显示器，其中所述非织造薄片的反射率在380nm～780nm波长范围内以不超过4％反射率变化。
60.权利要求49的光学显示器，其中所述非织造薄片包含聚合物，所述聚合物进一步包含所述基于聚合物重量为0.01至5.0重量百分比的紫外稳定剂。
61.权利要求43的光学显示器，其中所述非织造薄片包含聚合物，所述聚合物进一步包含基于所述聚合物重量为0.05至50重量百分比的粒状填充物。
62.权利要求43的光学显示器，其中所述非织造薄片的至少一面经过选自电晕处理和等离子体处理中的至少一种处理。
63.权利要求43的光学显示器，还包含括叠在所述非织造薄片上的背支撑材料。
64.权利要求43的光学显示器，还包括位于所述非织造薄片背向所述光源的面上的镜面反射层。
65.权利要求64的光学显示器，其中所述镜面反射层包括镀金属的聚合物薄片或金属箔。
66.权利要求43的光学显示器，其中所述漫反射器包括多层非织造薄片的叠片。
67.权利要求66的光学显示器，其中所述叠片包括两层非织造薄片和粘合剂，所述漫反射器的平均厚度为小于400μm，并且所述漫反射器在380nm～780nm波长范围内的适光反射率为至少96％。
68.权利要求66的光学显示器，其中所述叠片包括三层非织造薄片和粘合剂，所述漫反射器的平均厚度为小于600μm，并且所述漫反射器在380nm～780nm波长范围内的适光反射率为至少97％。
69.权利要求66的光学显示器，其中所述叠片包括四层非织造薄片和粘合剂，所述漫反射器的平均厚度为小于900μm，并且所述漫反射器在380nm～780nm波长范围内的适光反射率为至少98％。
70.权利要求43的光学显示器，其中所述结构为包括壁的信号室，其中所述壁之一的至少一部分与所述漫反射器排成一行。
71.权利要求43的光学显示器，其中所述结构为包括壁的光源，其中所述壁之一的至少一部分与所述漫反射器排成一行。
72.权利要求43的光学显示器，其中所述漫反射器与面对所述光源的所述光学谐振腔的至少一部分排成一行。
73.权利要求43的光学显示器，其中所述显示面板为液晶光学显示器。
74.权利要求43的光学显示器，其中所述漫反射器与所述光学谐振腔的至少一部分排成一行并部分地环绕所述光源以将来自所述光源的光导过所述显示面板。
75.权利要求74的光学显示器，其中所述光学谐振腔包括位于所述光学谐振腔内用来将来自所述光源的光导向所述显示面板的光导。
76.权利要求75的光学显示器，其中所述漫反射器将来自所述光源的光反射向所述光导。
77.权利要求43的光学显示器，其中所述纤维是急骤抽丝纤维。
78.一种漫反射器，所述漫反射器包含包括纤维、纤维内孔和纤维间孔的非织造薄片，其中所述非织造薄片的通过水银孔率法测定的平均孔径范围为0.01μm至1.0μm的比孔容为至少34cm3/m2。
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