CN102289022A

CN102289022A - 一种增亮膜、其制备方法及其应用

Info

Publication number: CN102289022A
Application number: CN2011102605081A
Authority: CN
Inventors: 宋志成; 曹建伟; 刘卫东
Original assignee: Qingdao Hisense Electronics Co Ltd
Current assignee: Qingdao Hisense Electronics Co Ltd
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2011-12-21

Abstract

本发明提供了一种增亮膜，其依次包括支撑膜层、液晶材料核心层和四分之一波片。本发明所述增亮膜中支撑膜层主要起支撑保护作用，液晶混合物核心层实现对自然光进行偏振，主要是允许右旋偏振光透过、左旋偏振光反射，以达到光能增大一倍的作用，四分之一波片主要是将通过的右旋的椭圆偏振光转变成可利用的线性偏振光。本发明的增亮膜可提高光线的利用率，提高显示器的亮度，并且工艺简单、成本低、易于产业化。

Description

一种增亮膜、其制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种光增亮膜，具体地说，涉及一种用于背光模组的增亮膜、其制备方法。

背景技术

增亮膜多应用于TFT LCD背光模块中以改善整个背光系统发光效率，是TFT-LCD背光源系统中最重要的光学薄膜。增亮膜的光增亮作用基于增亮膜与偏振片一起构成非吸收型偏振片，这种非吸收型偏振片允许某一方向(垂直于传播方向)振动的光通过，而振动方向与之垂直的偏振光被反射回来，而不是被吸收掉。被反射的偏振光通过处理，偏振方向发生改变并再次导向偏振片，于是又有一部分光线通过偏振片。如此循环，就能够有效利用入射光线，从而增加液晶屏的亮度。

目前市场上最具竞争力的增亮膜主要有3M公司的周期双层膜增亮膜。作为3M公司重大发明技术之一的周期双层膜增亮膜(3M VIKUITI膜)，制作过程非常复杂。首先是将两种高分子薄膜交替挤压成数百层、而厚度仅有400-550um的薄膜。然后通过3M的单轴拉伸技术沿膜面内某一方向进行拉伸，使其中一种膜在拉伸方向的折射率发生变化，从而形成该方向折射率交替变化而其垂直方向折射率基本不变的薄膜材料。为使其作用范围覆盖整个可见光波段，高分子薄膜各层的厚度还要随着其厚度方向而逐渐改变。当一束非偏振光入射时，一种线性偏振光透过，另一种线性偏振光被反射回来。被反射回来的线性偏振光遇到导光板以后，被去偏振后又被反射回来。通过光线在偏振片上循环往复的入射，同时与棱镜膜结合使用，这种增亮膜可以使光线利用率达到75％左右，从而液晶显示器的最终的亮度可以增加大约60％左右。

另外，在专利文献中也公开了一些增亮膜结构，比如专利申请CN 200410080871.5公开了一种增亮膜结构，其包括反射膜、位相差膜以及偏光膜。其中，反射膜具有第一面以及第二面，此反射膜可反射部分入射光源。位相差膜同样具有第一面以及第二面，此位相差膜具有亲水性且可调变入射光源位相差，此位相差膜面的第一面与反射膜的第二面贴合。偏光膜亦同样具有第一面以及第二面，且偏光膜可调变入射光源的极性，此偏光膜的第一面与位相差膜的第二面贴合。该增亮膜结构没有作为支撑材的透明塑料膜。

专利申请CN 200680019180.1公开了一种光学各向异性膜、增亮膜、层合光学膜和使用它们的图像显示装置。其中，该光学各向异性膜包含形成向列相或近晶A相的液晶化合物。增亮膜包括液晶系混合物、四分之一波片和PET或PC薄膜基材，各层之间通过粘结剂粘附而成。

增亮膜在液晶电视中推广使用，对于降低能源损耗和保护环境具有非常重大的意义。由于背光系统是液晶电视主要的耗电部件，使用增亮膜可以提高光源利用率，从而降低液晶电视整机的耗电量。

但是，增亮膜的价格居高不下。根据市场调查公司iSupply的数据，32英寸液晶模组中背光模组部分占整个液晶模组成本的1/4左右，是液晶模组的重要组成部分，仅增亮膜一项就占背光模组成本的1/3。如果能够自主开发低成本的增亮膜，将能够控制整个模组成本至9％，从而大大提高整机的竞争力。

因此，需要对增亮膜结构进行进一步改进，不仅使其具有突出的增亮效果，而且还能有效降低成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种新型结构简单、增亮效果明显、成本低的增亮膜。

本发明的另一目的是提供该增亮膜的制备方法。

本发明的再一目的是提供该增亮膜在用于制备液晶模组光学膜片中的应用。

为了实现本发明目的，本发明提供一种增亮膜，其依次包括支撑膜层、液晶材料核心层和四分之一波片。

其中，所述液晶材料核心层包含手征性向列相液晶，可作为反射型圆偏振片。

具体地说，所述液晶材料核心层采用将以下原料混合形成胆甾相液晶复合体系，并经紫外线固化制成，所述原料包括向列相液晶、光聚合单体、手性化合物和光引发剂，其重量比为(70-85)∶(1-10)∶(1-10)∶(1-5)。

上述原料均可选用本领域技术人员熟知的物质。比如所述向列相液晶可以采用SLC-1717、SLC-6104、SLC-5100。

所述光聚合单体为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、C6M等。

所述手性化合物为S811、CN、CB15、ZLI-4571、ZLI-4572、联二萘酚及其衍生物。

所述光引发剂为安息香双甲醚(IRG 651)、过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二碳酸二异丙酯或过氧二碳酸二环己酯等。

所述紫外线固化处理可采用紫外光(紫外光波长为365nm)辐射强度在30-100mW/cm²，辐射时间为1-10分钟。

所述液晶材料核心层的厚度10-50μm。

所述四分之一波片可以由聚乙烯醇(PVA)制成。

所述支撑膜层为PET层或PC层。所述支撑膜层可以根据应用场合的不同，选择不同厚度，以能起到支撑作用为准；比如125μm、188μm、225μm或250μm等厚度。

本发明所述支撑膜层和四分之一波片均经表面取向处理，以沿水平取向处理为佳，经取向处理可以提高支撑膜层和四分之一波片之间的液晶材料核心层中液晶的取向能力。

为了实现本发明的另一目的，本发明所述增亮膜的制备方法，包括如下步骤：

1)先对支撑膜层和四分之一波片进行表面取向；

2)然后将按配比混合均匀的胆甾相液晶复合体系涂覆在支撑膜层和四分之一波片中间；

3)再采用紫外线进行固化处理，形成依次包括支撑膜层、液晶材料核心层和四分之一波片的增亮膜。

其中，所述胆甾相液晶复合体系包括向列相液晶、光聚合单体、手性化合物和光引发剂，其重量比为(70-85)∶(1-10)∶(1-10)∶(1-5)。

所述表面取向为水平表面取向。

表面取向处理的方式可以采用本领域技术人员熟知的手段，比如采用表面摩擦取向法、光控取向法、倾斜蒸镀法或LB膜法，优选为表面摩擦取向法。

所述表面摩擦取向法采用在支撑膜层或四分之一波片表面涂覆取向材料，然后摩擦其表面，最后在70-80℃下进行固化。

所述取向材料为聚乙烯醇、聚酯、环氧树脂、聚氨酯、聚硅烷、聚酰亚胺或聚苯乙烯。

步骤2)中涂覆采用复膜机进行，涂覆的厚度控制在10-50μm。

步骤3)中所述固化处理可采用将紫外光(紫外光波长为365nm)辐射强度控制在30-100mW/cm²，辐射1-10分钟，紫外灯辐射可使光聚合单体形成高分子网络，获得手征性向列相液晶结构稳定下来，经固化处理形成的液晶材料核心层可作为反射型圆偏振片。

本发明所述增亮膜可以用作液晶显示器的光增亮膜，用于制备液晶模组的光学膜片。

本发明所述增亮膜中支撑膜层主要起支撑保护作用，液晶混合物核心层实现对自然光进行偏振，主要是允许右旋偏振光透过、左旋偏振光反射，以达到光能增大一倍的作用，四分之一波片主要是将通过的右旋的椭圆偏振光转变成可利用的线性偏振光，因为液晶屏面板仅允许与之相对应的线性偏振光通过，因此光线经本发明所述增亮膜处理，已变成可利用的线性偏振光，完全可以通过液晶屏面板，达到提高光线利用率的目的。

本发明所述增亮膜利用现有材料，大大降低了成本，而且工艺简单、易于产业化，本发明所述增亮膜理论上可以使光线利用率达100％，使液晶显示器最终亮度提高60％以上。

附图说明

图1为本发明所述增亮膜结构示意图；

图2为本发明包含所述增亮膜的液晶模组结构示意图。

其中，1四分之一波片，2液晶材料核心层，3支撑膜层，4LED灯条，5反射片，6反射点，7导光板，8光学膜片组，9液晶面板，10铝合金型材，11背板，12增亮膜，13棱镜片，14扩散片。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1为本发明所述增亮膜结构示意图；如图1所示，本发明的增亮膜依次包括支撑膜层3、液晶材料核心层2和四分之一波片1。

其中，液晶材料核心层2采用向列相液晶、光聚合单体、手性化合物和光引发剂，以重量比为(70-85)∶(1-10)∶(1-10)∶(1-5)进行混合均匀，经辐射强度30-100mW/cm²的紫外光(紫外光波长为365nm)照射1-10分钟，固化而成。厚度一般在10-50μm。

向列相液晶可以采用SLC-1717、SLC-6104或SLC-5100，优选为SLC-1717。

光聚合单体为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或C6M等。

手性化合物为S811、CN、CB15、ZLI-4571、ZLI-4572、联二萘酚及其衍生物。

光引发剂为过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二碳酸二异丙酯或过氧二碳酸二环己酯等。

支撑膜层3可以选择PET层或PC层，其厚度选择125μm、188μm、225μm或250μm等厚度规格的。

四分之一波片1采用PVA制成。

支撑膜层3、四分之一波片1均经表面水平取向处理，可采用表面摩擦取向法、光控取向法、倾斜蒸镀法或LB膜法，优选为表面摩擦取向法。

本发明所述增亮膜采用如下步骤制备：

1)表面取向处理

先对支撑膜层3、四分之一波片1采用表面摩擦取向法、光控取向法、倾斜蒸镀法或LB膜法，进行表面水平取向处理；

2)配制胆甾相液晶复合体系

将向列相液晶、光可聚合单体、手性化合物、光引发剂按配比进行混合，搅拌均匀，备用；

3)制备增亮膜

将搅拌均匀的胆甾相液晶复合体系通过复膜机涂覆到支撑膜层3和四分之一波片1中间，复膜之后的增亮膜通过紫外线固化，紫外光(紫外光波长为365nm)辐射强度30-100mW/cm²，辐射1-10分钟，最后进行清洗。

实施例1

如图1所示，本实施例的增亮膜依次包括支撑膜层(PET层)3、液晶材料核心层2和四分之一波片1，PET层3的厚度为125μm、液晶材料核心层2的厚度为30μm。四分之一波片1采用PVA制成。

其制备过程为：

1)表面水平取向处理

先采用薄膜表面取向设备分别对PET层3和四分之一波片1进行表面取向，即采用在PET层3和四分之一波片1表面分别旋涂聚乙烯醇，然后采用摩擦机用尼龙摩擦其表面，最后在70℃下进行固化。

2)配制胆甾相液晶复合体系

将向列相液晶SLC-1717、光可聚合单体C6M、手性化合物S811、光引发剂IRG 651以质量比为80∶3∶6∶1进行混合，搅拌均匀，备用；

3)制备增亮膜

将搅拌均匀的胆甾相液晶复合体系通过复膜机涂覆到PET层3和四分之一波片1中间，复膜之后的增亮膜通过紫外线固化，紫外光(紫外光波长为365nm)辐射强度50mW/cm²，辐射3分钟，最后进行清洗卷膜。

所得增亮膜的液晶材料核心层2的厚度为30μm。

经测试，本实施例的增亮膜可以是背光亮度提高60％以上。

本实施例的增亮膜可以作为液晶模组的部件，与棱镜片、扩散片一起组成液晶模组光学膜片。

实施例2

如图1所示，本实施例的增亮膜依次包括支撑膜层(PC层)3、液晶材料核心层2和四分之一波片1，PC层3的厚度为225μm、液晶材料核心层2的厚度为40μm。四分之一波片采用PVA制成。

其制备过程为：

1)表面水平取向处理

在PC层3和四分之一波片1表面分别旋涂聚酰亚胺，然后采用摩擦机用尼龙摩擦其表面，最后在80℃下进行固化。

2)配制胆甾相液晶复合体系

将向列相液晶SLC-1717、光可聚合单体甲基丙烯酸酯、手性化合物CB15、光引发剂BPO以质量比为85∶5∶4∶1进行混合，搅拌均匀，备用；

3)制备增亮膜

将搅拌均匀的胆甾相液晶复合体系通过复膜机涂覆到PC层3和四分之一波片1中间，复膜之后的增亮膜通过紫外线固化，紫外光(紫外光波长为365nm)辐射强度30mW/cm²，辐射6分钟，最后进行清洗卷膜。所得增亮膜的液晶材料核心层2的厚度为40μm。

经测试，本实施例的增亮膜可以是背光亮度提高60％以上。

实施例3

图2为本发明包含所述增亮膜的液晶模组结构示意图。如图2所示，该液晶模组包括光学膜片组8，该光学膜片组8由增亮膜12、棱镜片13和扩散片14组成。

该液晶模组的其他部件与现有的液晶模组中通常设有的部件相同，包括背板5，背板5的一侧固定连接铝合金型材10和LED灯条4；背板11底部上依次设有反射片5、导光板7、光学膜片组8和液晶面板9，导光板7上设有用于光反射的反射点6。

由本发明所述增亮膜构成的液晶模组，背光亮度高，可提高背光亮度60％以上，由此可提高光源的利用率，降低液晶电视整机的耗电量，节约成本。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但本领域技术人员应当理解，在不违背本发明的精神及原则下，可以对本发明作出不同的修改和润饰，例如，选择其他的向列相液晶、光聚合单体、手性化合物、光引发剂，适当调整彼此之间配比，选择调整紫外光固化的条件，以及采用其他取向方法处理来支撑膜层、四分之一波片，表面取向处理所用其他的取向材料，获得的增亮膜均可提高光线的利用率，液晶显示器最终亮度提高60％以上，并且工艺简单、成本低、易于产业化。这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，这些修改或润饰均应涵盖于本发明权利要求书所界定的专利保护范畴之内。

Claims

1.一种增亮膜，其特征在于，其依次包括支撑膜层、液晶材料核心层和四分之一波片。

2.根据权利要求1所述的增亮膜，其特征在于，所述液晶材料核心层包含手征性向列相液晶。

3.根据权利要求1或2所述的增亮膜，其特征在于，所述液晶材料核心层采用将以下原料混合形成胆甾相液晶复合体系，并经紫外线固化制成，所述原料包括向列相液晶、光聚合单体、手性化合物和光引发剂，其重量比为(70-85)∶(1-10)∶(1-10)∶(1-5)。

4.根据权利要求3所述的增亮膜，其特征在于，所述向列相液晶采用SLC-1717、SLC-6104或SLC-5100。

5.根据权利要求3所述的增亮膜，其特征在于，所述光聚合单体为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或C6M。

6.根据权利要求3所述的增亮膜，其特征在于，所述手性化合物为S811、CN、CB15、ZLI-4571、ZLI-4572、联二萘酚及其衍生物。

7.根据权利要求3所述的增亮膜，其特征在于，所述光引发剂为安息香双甲醚、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二碳酸二异丙酯或过氧二碳酸二环己酯。

8.根据权利要求1所述增亮膜，其特征在于，所述液晶材料核心层的厚度10-50μm。

9.根据权利要求1所述增亮膜，其特征在于，所述支撑膜层为PET层或PC层。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述增亮膜，其特征在于，所述支撑膜层和四分之一波片均经表面取向处理。

11.制备权利要求1-10任意一项所述增亮膜的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

1)先对支撑膜层和四分之一波片进行表面取向；

12.根据权利要求11所述增亮膜的制备方法，其特征在于，所述胆甾相液晶复合体系包括向列相液晶、光聚合单体、手性化合物和光引发剂，其重量比为(70-85)∶(1-10)∶(1-10)∶(1-5)。

13.根据权利要求11或12所述增亮膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述固化处理采用将紫外光辐射强度控制在30-100mW/cm²，辐射1-10分钟。

14.一种液晶模组光学膜片，其特征在于，含有权利要求1-10中任意一项所述增亮膜。

15.一种液晶模组，其特征在于，含有权利要求1-10中任意一项所述增亮膜。