CN103364992B - 一种反射偏光增亮膜及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种反射偏光增亮膜及其制造方法，所述反射偏光增亮膜包括1/4波长位相差基材，液晶层，抗静电层，聚光层或扩散层，其制造方法具体包括以下步骤：按比例混合向列相液晶、手性剂、聚合物单体和光引发剂，得到向列相液晶混合体，将所述向列相液晶混合体涂布于所述1/4波长位相差基材的一面上，UV固化形成所述液晶层；在所述液晶层上涂布并UV固化形成所述抗静电层；在所述1/4波长位相差基材的另一面上涂布并UV固化形成所述聚光层或扩散层。采用UV固化方式生产工艺所得到品质更有保障，效率更高，成本更低。且所述反射偏光增亮膜可大幅提高背光模组的辉度，色度，均匀性稳定性和一致性。

Description

一种反射偏光增亮膜及其制造方法

技术领域

本发明涉及液晶显示器领域，尤其涉及一种反射偏光增亮膜及其制造方法。

背景技术

背光模组之功能主要系提供液晶面板一充足的亮度与分布均匀的光源。为了提高背光模组的亮度，当光线导入导光板之后，透过一设置于导光板与液晶面板间之光学薄膜，以提高整体液晶面板的光学表现。前述光学薄膜包含有反射膜、扩散膜、棱镜增亮膜，反射式偏光膜以及反射偏光增亮膜等。

有关各增亮之光学膜先前的制造技术可分为：棱镜结构增亮膜，多层漫反射式增亮膜，胆固醇液晶反射式偏光膜。其中，棱镜结构增亮膜由于功能上只是提供产生聚光作用而不能更大发挥光重复利用，不能有效用于高辉度的背光模组应用。由美国3M提出的多层漫反射式增亮膜（DBEF）其步骤大致包括：(1)提供一基材；(2)采用高低折射率交替涂布于一基材面，(3)重复采用高低折射率交替几百层涂布于基材面形成连续相的漫反射增亮作用。其多层漫反射式增亮膜的涂布制造工艺存在复杂性，高成本性及功能应用的欠缺性等缺点。由台湾中华映管，友达，奇美等公司共同提出的胆固醇液晶反射式偏光膜其步骤大致包括：(1) 提供一基材；(2)然后以涂布的方式在基材的至少一面形成一层补偿膜；(3)再然后以涂布的方式在补偿膜上形成一层胆固醇液晶层形成反射偏光作用。又如台湾力特光电提出的利用贴合技术将一反射膜，1/4位差膜，PVA偏光膜和胆固醇液晶膜相互贴合产生形成反射偏光增亮作用。采用上述技术同样存在高成本性、功能应用的欠缺性和应用材料狭窄问题等问题。

以上所列举的背景技术目前由美国3M提出的多层漫反射式增亮（DBEF）形成了市场化产品，但最终以制造良率不高而成本高昂，市场售价高，致使用者望而生畏。由台湾中华映管，友达，奇美等公司共同提出的胆固醇液晶反射式偏光膜以及力特光电提出的利用贴合技术将一反射膜，1/4位差膜，PVA偏光膜和胆固醇液晶膜相互贴合产生形成反射偏光增亮膜均不见产品市场化，个中原因根据专利技术方法及形成技术材料都会以良率低下，制造工艺复杂，成本高而搁置市场化进展。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种反射偏光增亮膜及其制造方法，旨在解决现有反射偏光增亮膜生产成本高、良率低、制备工艺复杂等问题。

本发明的技术方案如下：

一种反射偏光增亮膜，其中，包括一体设置的1/4波长位相差基材，抗静电层，液晶层，以及聚光层或扩散层；所述1/4波长位相差基材的一面从里向外依次设置所述液晶层和抗静电层，所述1/4波长位相差基材的另一面设置所述聚光层或扩散层。

所述抗静电层为雾化层或透明层；所述雾化层包括多个表面粗糙度Ra值为0.10至0.5具有雾化效果的凸半球形珠体结构。所述雾化层包括多个均匀排列大小相同的微透镜列阵的凸半球形珠体结构，或是，多个大小不一的微透镜列阵的凸半球形珠体结构；所述微透镜列阵的凸半球形珠体结构的直径为3~50微米。

所述的反射偏光增亮膜，其中，所述液晶层的原料是由向列相液晶、手性剂、聚合物单体、光引发剂混合而成。其液晶层的原料组成按重量百分比计包括40-60% 向列相液晶 、35-50%聚合物单体、3-8%手性剂及2-6%光引发剂。

所述的反射偏光增亮膜，其中，所述向列相液晶为扭曲向列相液晶、高扭曲向列相液晶或超扭曲向列相液晶；所述手性剂采用扭曲力大于20以上的手性剂化合物材料；所述聚合物单体采用折射率为1.5至1.73的丙烯酸酯单体或者丙烯酸酯低聚物。

所述的反射偏光增亮膜，其中，所述液晶层采用UV固化方式，形成旋光螺距为Pitch 15-30um且具有反射偏光作用的液晶光学薄膜。

所述聚光层或扩散层，其中，所述聚光层为V-cut聚光结构，包括多个均匀排列的锯齿状的折射面或多个高低不等排列的锯齿状的折射面，锯齿状的折射面产生折射聚光，可以产生更均匀明亮的透光效果，达到聚焦光线、增加亮度的功能；相邻锯齿状的折射面的间距是24至50微米，锯齿状的折射面的高度是12至25微米。

所述扩散层为多个表面粗糙度Ra值为0.10至0.5具有雾化效果的凸半球形珠体结构；或是包括多个均匀排列大小相同的微透镜列阵的凸半球形珠体结构，或是，多个大小不一的微透镜列阵的凸半球形珠体结构；所述微透镜列阵的凸半球形珠体结构的直径为3~50微米，凸半球形珠体可以产生光绕射及聚光作用，从而达到扩散及聚焦光线、增加亮度的功能。

所述的反射偏光增亮膜，其中，所述抗静电层、聚光层和扩散层所采用材料为UV聚合物，所述UV聚合物采用折射率为1.5至1.73的丙烯酸酯单体或丙烯酸酯低聚物或丙烯酸酯单体或丙烯酸酯低聚物共混物；所述抗静电层、液晶层和聚光层或扩散层均采用UV固化方式制成。

所述的反射偏光增亮膜，其中，所述1/4波长位相差基材的厚度为30至200um，所述液晶层的厚度为10um以下，所述抗静电层的厚度为3-10um。

一种反射偏光增亮膜的制造方法，其中，所述反射偏光增亮膜包括1/4波长位相差基材，抗静电层，液晶层，以及聚光层或扩散层，其制造方法具体包括以下步骤：

按需求比例混合向列相液晶、手性剂、聚合物单体和光引发剂，得到向列相液晶混合体，将所述向列相液晶混合体涂布于所述1/4波长位相差基材的一面上，以UV固化方式形成所述液晶层；

在所述液晶层上涂布并UV固化形成所述抗静电层；

在所述1/4波长位相差基材的另一面上涂布并UV固化形成所述聚光层，也可以是扩散层。

有益效果：本发明采用单一多层的结构设计，利用向列相液晶混合体涂布于1/4波长位相差功能基材上产生反射偏光作用；在液晶层上涂布抗静电层，所述抗静电层可以为雾化层或透明层，其中雾化层为表面粗糙度Ra值为0.10至0.5具有雾化扩散效果的凸半球形珠体结构，以达到雾化及抗静电效果；再于液晶层及抗静电层的1/4波长位相差透明基材的相对面涂布一层聚光层或扩散层，聚光层为V-cut聚光结构，包括多个均匀排列或高低不等排列的锯齿状的折射面，锯齿状的折射面产生折射聚光，可以产生更均匀明亮的透光效果，达到聚焦光线、增加亮度的功能；扩散层为表面粗糙度Ra值为0.10至0.5具有扩散效果的凸半球形珠体结构，凸半球形珠体使光产生绕射和聚光，达到扩散和增加亮度的效果。采用此种结构的反射偏光增亮膜可大幅提高背光模组的辉度，保持色度，均匀性稳定性和一致性，同时使背光模组减少LED光源使用量，降低了应用成本。与传统的背光模组使用的光学膜相比，更能减少传统反射式偏光膜制作工艺和步骤的复杂性，也更加有效提高辉度，从而能大幅降低成本并且能提升产品辉度，色温，节能等应用效果品质。

附图说明

图1为本发明所提供的反射偏光增亮膜的结构示意图。

图2为本发明所提供另一实施例的反射偏光增亮膜的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种反射偏光增亮膜及其制造方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种反射偏光增亮膜及其制造方法，内容包括同时引用本人发明专利号201010532465（复合增光膜制造方法）和发明专利号201010532461（扩散膜制造方法）相关技术制造方法。 

本发明所提供的反射偏光增亮膜，可大幅提高背光模组的辉度，保持色度，均匀性稳定性和一致性，使应用本发明的反射偏光增亮膜的背光模组减少了LED光源使用量，从而降低应用成本，且提升了背光模组的辉度，色度，节能之目的应用效果。

具体如图1及图2所示，所述反射偏光增亮膜包括1/4波长位相差基材（透明）10，抗静电层13，液晶层12，以及聚光层或扩散层11；所述1/4波长位相差基材10，液晶层12，抗静电层13，聚光或扩散层11是一体设置的；所述1/4波长位相差基材10的一面从里向外依次设置有所述液晶层12和抗静电层13，所述1/4波长位相差基材10的另一面设置有所述聚光层或扩散层11。

其中，所述1/4波长位相差基材10的厚度为30至200um，基材之材料可以选自聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚磺酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚酯、聚萘二甲酸乙二酯任一种或多种，经过任意拉伸、流延等工艺组合，形成具有1/4波长位相差功能的透明基材。所述1/4波长位相差基材10也可在市场上向日本帝人，积水公司或美国杜邦公司直接购买。

所述液晶层12的厚度为10um以下，所述液晶层12是由向列相液晶、手性剂、聚合物单体、光引发剂按比例混合成向列相液晶混合体。向列相液晶混合体所采用材料的混合比例是根据不同使用需求进行调整的，向列相液晶混合体配方原料组成按照重量包分比计包括40-60% 向列相液晶 、35-50%聚合物单体、3-8%手性剂及2-6%光引发剂。将所述向列相液晶混合体涂布在所述1/4波长位相差基材10上UV固化形成旋光螺距为Pitch 15-30um 且具有反射偏光作用的液晶光学膜层。

所述向列相液晶可以为扭曲向列相液晶（TN）、高扭曲向列相液晶（HTN）或超扭曲向列相液晶（STN）；所述向列相液晶可以是以联苯类、酯类、环己基（联）苯类、含氧杂环苯类、嘧啶环类、二苯乙炔类、乙基桥键类和烯端基类以及各种含氟苯环类等化合物开发出的向列相液晶材料（TN或HTN或STN液晶）。本发明中采用的向列相液晶材料是一种常规多见的材料，澄清点温度可以是45-95度之间任一规格选择。

所述手性剂可选择合适使用需求的具有螺旋距的手性材料，为维持向列相液晶的光稳定性和化学稳定性，优选为选取扭曲力（HTP）大于20以上的手性剂化合物材料。

由于液晶光学膜必须具备的高洁净要求，对于生产制成提出了更高的要求，在研究试验中得出，用UV固化生产工艺比热固化液晶工艺生产液晶光学膜所得的产品良率效率明显要高于到15%-20%（热固化液晶光学膜生产的产品良率最高只能达到80%，而UV固化生产工艺所得产品良率可达到95%以上）。因此，采用UV固化方式生产工艺所得到品质更有保障，效率更高，成本更低。本发明中所述液晶层12优选为采用UV固化方式涂布于所述1/4波长位相差基材10上。

而，液晶单体用于UV固化生产工艺所得液晶光学膜，对于紫外线（UV光线）照射液晶的光量和照射时间要求甚高，光量过大及照射时间过长均会严重损耗液晶单体功能，光量及照射时间不足又会产生达不到使用功能。比如，不完全干燥，附著力不佳等现象出现。故此，在所述液晶层12的组成成分中加入了具有UV固化功能的高分子聚合物单体，成为UV 固化生产液晶光学膜的重要环节。高分子聚合物单体品种繁多，可以选择：以高纯化的丙烯酸酯为主体的单官能基单体、双官能基单体或多官能基单体，或是环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或带有特殊官能基丙烯酸酯低聚物，或是引入含芴、苯、萘、硫、醚等有机物化合物的丙烯酸酯低聚物。并且，所述聚合物单体选为具有高折射率（例如：大于1.5至1.73）的单体或者低聚物，前述单体或低聚物可采用低能量UV固化进行聚合，固化速度快和优良的脱膜性及成膜性。

研究实验证明：利用扭曲向列相液晶的扭曲特性混入手性剂，可以诱导产生具有旋光螺距的手性向列相液晶（或胆固醇液晶），在实验中不断增加改变手性剂的扭曲力（HTP），手性向列相液晶扭曲螺距间距不断增大，从而形成较宽间距的旋光螺距特征的手性向列相液晶。加入所述聚合物单体及光引发剂涂布固化形成一层液晶薄膜，光线射入时，当旋光螺距与入射光波长一致时，手性向列相液晶的双折射性会对入射光形成透射和反射现象，再则，由于手性向列相液晶具有旋光螺距形状，入射光会不断产生重复的透射和反射，使入射光可以无限延伸，从而增加入射光的通过，如图2所示。

所述抗静电层13的厚度为3-10um，其厚度可以为3um、5um 或10um不等，优选为采用UV固化方式涂布在所述液晶层12上。所述抗静电层13可以为雾化层或透明层。其中，所述雾化层包括多个表面粗糙度Ra值为0.10至0.5具有雾化效果的凸半球形珠体结构。具体地，所述雾化层可以包括多个均匀排列大小相同的微透镜列阵的凸半球形珠体结构，或是，多个大小不一的微透镜列阵的凸半球形珠体结构，所述微透镜列阵的凸半球形珠体结构的直径为3~50微米。凸半球形珠体使光产生绕射，达到扩散雾化效果。

所述聚光层或扩散层11，其中，聚光层为V-cut聚光结构，如图1所示，包括多个均匀排列的锯齿状的折射面或多个高低不等排列的锯齿状的折射面，锯齿状的折射面产生折射聚光，可以产生更均匀明亮的透光效果，达到聚焦光线、增加亮度的功能；相邻的锯齿状折射面的间距是24至50微米，锯齿状的折射面的高度是12至25微米。所述扩散层，如图2所示，包括多个表面粗糙度Ra值为0.10至0.5具有雾化效果的凸半球形珠体结构。具体地，所述雾化层可以包括多个均匀排列大小相同的微透镜列阵的凸半球形珠体结构，或是，多个大小不一的微透镜列阵的凸半球形珠体结构，所述微透镜列阵的凸半球形珠体结构的直径为3~50微米。凸半球形珠体使光产生绕射和聚光，达到扩散和增加亮度的效果。所述聚光层或扩散层11所使用材料为UV聚合物，选自：以丙烯酸酯为主体的单官能基单体、双官能基单体或多官能基单体，或是环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或带有特殊官能基丙烯酸酯低聚物，或是引入含芴、苯、萘、硫、醚等有机物化合物的丙烯酸酯低聚物，并且优选具有高折射率1.5至1.73 的丙烯酸酯单体或者丙烯酸酯低聚物，提升及保证成膜后的高亮度需求，该单体或低聚物可采用低能量的UV固化进行聚合形成所述锯齿状的折射面薄膜。

所述液晶层12是由向列相液晶、手性剂、聚合物单体、光引发剂按比例混合成向列相液晶混合体，其中，光引发剂可选择市面常见的裂解型规格使用，如PI 184、PI 907、PI TPO、PI BDK等。

本发明中还提供所述反射偏光增亮膜的制造方法，具体包括以下步骤：

第一步骤：准备所述1/4波长位相差基材；

第二步骤：按比例混合向列相液晶、手性剂、聚合物单体和光引发剂，得到向列相液晶混合体，将所述向列相液晶混合体涂布于所述1/4波长位相差基材的一面上，UV固化形成所述液晶层；

第三步骤：在所述液晶层上再涂布并UV固化形成所述抗静电层；

第四步骤：在所述1/4波长位相差基材的另一面上涂布并UV固化形成所述聚光层或扩散层。

本发明采用单一多层的结构设计，利用向列相液晶混合体涂布于1/4波长位相差功能基材上产生反射偏光作用；在液晶层上涂布具有抗静电层，所述抗静电层为雾化层或透明层；所述雾化层包括多个表面粗糙度Ra值为0.10至0.5具有雾化效果的凸半球形珠体结构。所述雾化层包括多个均匀排列大小相同的微透镜列阵的凸半球形珠体结构，或是，多个大小不一的微透镜列阵的凸半球形珠体结构；所述微透镜列阵的凸半球形珠体结构的直径为3~50微米。凸半球形珠体使光产生绕射，达到扩散雾化的效果。再于液晶层及抗静电层的1/4波长位相差透明基材的相对面涂布一层聚光层或扩散层，其中，所述聚光层为V-cut聚光结构，包括多个均匀排列的锯齿状的折射面或多个高低不等排列的锯齿状的折射面，锯齿状的折射面产生折射聚光，可以产生更均匀明亮的透光效果，达到聚焦光线、增加亮度的功能；所述扩散层为多个表面粗糙度Ra值为0.10至0.5具有雾化效果的凸半球形珠体结构，或是，以多个大小不一或多个均匀排列大小相同的微透镜列阵的凸半球形珠体结构，凸半球形珠体可以产生光绕射及聚光作用，从而达到扩散及聚焦光线、增加亮度的功能。

在使用本发明的反射偏光增亮膜时，只需将其设置在导光板的出光面即可，抗静电层与导光板的出光面方向放置。本发明的反射偏光增亮膜可替代传统的背光模组的棱镜增亮膜和多层（几百层）漫反射式偏光膜及胆固醇液晶偏光膜。

与传统的背光模组使用的光学膜相比，本发明更能减少传统反射式偏光膜制作工艺和步骤的复杂性，也更加有效提高光学膜辉度， 从而能大幅降低成本并且能提升产品辉度，色温，节能等应用效果品质。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种反射偏光增亮膜，其结构特征在于，包括一体设置的1/4波长位相差基材，液晶层，抗静电层，以及聚光层或扩散层；所述1/4波长位相差基材的一面从里向外依次设置所述液晶层和抗静电层，所述1/4波长位相差基材的另一面设置所述聚光层或扩散层；

所述液晶层的原料是由向列相液晶、手性剂、聚合物单体、光引发剂混合而成；

所述反射偏光增亮膜的液晶层的原料组成按重量百分比计包括40-60% 向列相液晶 、35-50%聚合物单体、3-8%手性剂及2-6%光引发剂；

所述向列相液晶为扭曲向列相液晶、高扭曲向列相液晶或超扭曲向列相液晶；所述手性剂采用扭曲力20以上的手性剂化合物材料；所述聚合物单体采用高纯化且折射率为1.5至1.73的丙烯酸酯单体或者丙烯酸酯低聚物；

所述液晶层采用UV固化方式，形成旋光螺距为Pitch 15-30um且具有反射偏光作用的液晶光学薄膜；

所述抗静电层、聚光层和扩散层所采用材料为UV聚合物，所述UV聚合物采用折射率为1.5至1.73的丙烯酸酯单体或丙烯酸酯低聚物或丙烯酸酯单体或丙烯酸酯低聚物共混物；所述抗静电层、液晶层和聚光层或扩散层均采用UV固化方式制成。

2.根据权利要求1所述的反射偏光增亮膜，其特征在于，所述抗静电层为雾化层或透明层；

所述雾化层包括多个表面粗糙度Ra值为0.10至0.5具有雾化效果的凸半球形珠体结构。

3.根据权利要求2所述的反射偏光增亮膜，其特征在于，所述雾化层包括多个均匀排列大小相同的微透镜列阵的凸半球形珠体结构，或是，多个大小不一的微透镜列阵的凸半球形珠体结构；所述微透镜列阵的凸半球形珠体结构的直径为3~50微米。

4.根据权利要求1所述的反射偏光增亮膜，其特征在于，所述聚光层为V-cut聚光结构，包括多个均匀排列的锯齿状的折射面或多个高低不等排列的锯齿状的折射面；相邻锯齿状的折射面的间距是24至50微米，锯齿状的折射面的高度是12至25微米；

所述扩散层包括多个表面粗糙度Ra值为0.10至0.5具有雾化效果的凸半球形珠体结构。

5.根据权利要求1所述的反射偏光增亮膜，其特征在于，所述1/4波长位相差基材的厚度为30至200um，所述液晶层的厚度为10um以下，所述抗静电层的厚度为3-10um。

6.一种反射偏光增亮膜的制造方法，其特征在于，所述反射偏光增亮膜包括1/4波长位相差基材，抗静电层，液晶层，以及聚光层或扩散层，其制造方法具体包括以下步骤：

按比例混合向列相液晶、手性剂、聚合物单体和光引发剂，得到向列相液晶混合体，将所述向列相液晶混合体涂布于所述1/4波长位相差基材的一面上，UV固化形成所述液晶层；

在所述液晶层上涂布并UV固化形成所述抗静电层；

在所述1/4波长位相差基材的另一面上涂布并UV固化形成所述聚光层或扩散层；

所述反射偏光增亮膜的液晶层的原料组成按重量百分比计包括40-60% 向列相液晶、35-50%聚合物单体、3-8%手性剂及2-6%光引发剂；

所述向列相液晶为扭曲向列相液晶、高扭曲向列相液晶或超扭曲向列相液晶；所述手性剂采用扭曲力20以上的手性剂化合物材料；所述聚合物单体采用高纯化且折射率为1.5至1.73的丙烯酸酯单体或者丙烯酸酯低聚物；

所述液晶层采用UV固化方式，形成旋光螺距为Pitch 15-30um且具有反射偏光作用的液晶光学薄膜；

所述抗静电层、聚光层和扩散层所采用材料为UV聚合物，所述UV聚合物采用折射率为1.5至1.73的丙烯酸酯单体或丙烯酸酯低聚物或丙烯酸酯单体或丙烯酸酯低聚物共混物；所述抗静电层、液晶层和聚光层或扩散层均采用UV固化方式制成。