CN110308581B - 液晶调光膜、背光模块及液晶调光膜的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种液晶调光膜，包括高分子材料基材及多个椭圆形晶胞。高分子材料基材具有相对的入光面与出光面，由入光面至出光面的方向为高分子材料基材的厚度方向。多个椭圆形晶胞配置于高分子材料基材中，各个椭圆形晶胞的长轴方向沿垂直于厚度方向的第一方向排列，且各个椭圆形晶胞包括多个液晶分子。本发明另提供一种液晶调光膜的制造方法以及使用上述的液晶调光膜的背光模块。

Description

液晶调光膜、背光模块及液晶调光膜的制造方法
技术领域
本发明是有关于一种调光膜，特别是有关于一种液晶调光膜及其制造方法，以及使用此液晶调光膜的背光模块。
背景技术
随着用于交通工具的电子零件需求的逐年攀高，各种用于交通工具的显示系统已相继地被研发。在车用显示器的领域上，也已具有相当的发展。然而，由于车用设备有较严谨的法规，如何在遵守规范的同时，还能达到驾驶者的应用需求，会是此领域今后发展的重点。
已知用于车用显示器的扩散板，由于本身厚度较厚，在薄型化及轻量化的机种应用上会不符需求。高分子分散液晶膜(Polymer Dispersed Liquid Crystal,PDLC)切换透明与雾面的效果良好，却无法达到特定方位的散射功能。
本“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”」中所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的已知技术。此外，在“背景技术”中所揭露的内容并不代表所述内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种液晶调光膜，可应用于防倒影或防窥的功能设计需求。
本发明提供一种液晶调光膜的制造方法，所制造出的液晶调光膜可应用于防倒影或防窥的功能设计需求。
本发明提供一种背光模块，可应用于防倒影或防窥的功能设计需求。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明一实施例所提供的液晶调光膜包括高分子材料基材及多个椭圆形晶胞。高分子材料基材具有相对的入光面与出光面，由入光面至出光面的方向为高分子材料基材的厚度方向。多个椭圆形晶胞配置于高分子材料基材中，各个椭圆形晶胞的长轴方向沿垂直于厚度方向的第一方向排列，且各个椭圆形晶胞包括多个液晶分子。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明一实施例所提供的液晶调光膜的制造方法包括：将多个液晶分子混入高分子材料中并添加介面活性剂，以形成高分子材料基材及位于高分子材料基材中的多个晶胞；以及沿垂直高分子材料基材的厚度方向的第一方向拉伸高分子材料基材，使这些晶胞沿第一方向延伸而形成多个椭圆形晶胞。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明一实施例所提供的背光模块包括光学板、光源以及上述的液晶调光膜。光学板配置于液晶调光膜的入光面的一侧，并适于将光线转换为面光源。光源配置于光学板旁，适于发出光线进入所述光学板。
本发明实施例的液晶调光膜及其制造方法，在高分子材料基材于第一方向拉伸时，配置于高分子材料基材内的晶胞会沿第一方向延伸而形成椭圆形晶胞且其长轴方向会沿第一方向排列，当光线入射椭圆形晶胞时，会由于椭圆形晶胞的表面曲率不同造成折射角度不同，使得光线在不同方向上具有不同的散射量，产生非等向性散射的特性，而此特性可应用于防倒影或防窥的功能设计需求。本发明实施例的背光模块因使用此液晶调光膜，所以能达到防倒影或防窥的功能设计需求。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1A及图1B是本发明一实施例的液晶调光膜的制作方法的流程示意图。
图2A是本发明一实施例的椭圆形晶胞的前视示意图。
图2B是本发明一实施例的椭圆形晶胞的侧视示意图。
图3是本发明一实施例中光线通过椭圆形晶胞后于出光面侧的光型示意图。
图4是本发明多个实施例的高分子材料基材的拉伸量与晶胞变形量的关系图。
图5是本发明多个实施例的高分子材料基材的拉伸量与光线通过晶胞后的等向性散射效果的关系图。
图6是本发明多个实施例的高分子材料基材未被拉伸以及拉伸不同程度后，液晶调光膜未被施加电压的状态下光线通过晶胞后的光型图。
图7是本发明另一实施例的高分子材料基材未被拉伸以及拉伸不同程度后，液晶调光膜未被施加电压的状态下光线通过晶胞后的光型图。
图8是本发明一实施例的背光模块的示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1A及图1B是本发明一实施例的液晶调光膜的制作方法的流程示意图。本实施例的液晶调光膜的制造方法包括下列步骤：如图1A所示，将多个液晶分子121混入高分子材料中并添加介面活性剂，待高分子材料固化后，形成高分子材料基材110及位于高分子材料基材110中的多个晶胞120。在本实施例中，所使用的液晶分子例如是E7液晶，所使用的高分子材料例如包括聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)，而所形成的高分子材料基材110即为聚乙烯醇基材。本发明的液晶分子、高分子材料及介面活性剂的种类并不限于在此所列举的。
接着，沿垂直高分子材料基材110的厚度方向A的第一方向B拉伸高分子材料基材110，图1B为拉伸后的示意图，在图1B中以附图标记110a表示经过拉伸后的高分子基材。在拉伸的过程中，会使图1A的这些晶胞120沿第一方向B延伸而形成多个椭圆形晶胞120a。
如此，所制作出的液晶调光膜100包括高分子材料基材110a及多个椭圆形晶胞120a。高分子材料基材110a具有相对的入光面111与出光面112，由入光面111至出光面112的方向为高分子材料基材110a的厚度方向A，而高分子材料基材110a是沿垂直于厚度方向A的第一方向B拉伸。椭圆形晶胞120a配置于高分子材料基材110a中。由于在高分子材料基材110a沿垂直于厚度方向A的第一方向B拉伸的过程中，图1A中的晶胞120也被拉伸，因此本实施例的液晶调光膜100中的各个椭圆形晶胞120a的长轴方向C会沿第一方向B排列，且各个椭圆形晶胞120a包括多个液晶分子121。
此外，高分子材料基材110经过拉伸后，折射率会产生变化。具体而言，经过拉伸后的高分子材料基材110a在第一方向B具有第一折射率N1，高分子材料基材110在同时垂直于第一方向B及厚度方向A的第二方向D具有第二折射率N2，且N1＞N2。此外，第一折射率N1及第二折射率N2例如是小于椭圆形晶胞120a的折射率N3，但不以此为限。
本实施例的液晶调光膜100中包含椭圆形晶胞120a，且椭圆形晶胞120a的长轴方向C沿第一方向B排列，当光线由入光面111进入高分子材料基材110a而传递至椭圆形晶胞120a时，会因椭圆形晶胞120a的表面曲率不同造成折射角度不同，使得光线在不同方向上具有不同的散射量，进而产生非等向性散射的特性，而此特性可应用于防倒影或防窥的功能设计需求。以下，将详细说明椭圆形晶胞120a改变光线折射角度的原理。
图2A是图1B的椭圆形晶胞于平行于长轴方向的剖面折射光线的示意图，而图2B是图1B的椭圆形晶胞于垂直于长轴方向的剖面折射光线的示意图。请参考图2A及图2B，由于椭圆形晶胞120a在图2A中的曲率半径较大，在图2B中的曲率半径较小，所以当光线L穿过椭圆形晶胞120a时，在图2A的剖面中光线L的折射角度较小，而在图2B的剖面中光线L的折射角度较大，因此可以产生上述的非等向性散射的特性。综上可知，当椭圆形晶胞120a的曲率不同时而使得光线的入射角变化，或是高分子材料基材110a与椭圆形晶胞120a之间的折射率差异，根据司乃耳定律(Snell`s Law)得知，皆会使得液晶调光膜100产生非等向性散射的特性。
图3是本发明一实施例中光线通过椭圆形晶胞后于出光面侧的光型示意图，其中X轴是平行于椭圆形晶胞120a的长轴方向。如图3所示，由于上述的非等向性散射的特性，所以光线通过椭圆形晶胞120a后会形成椭圆形光型S。
图4是本发明多个实施例的高分子材料基材的拉伸量与晶胞变形量的关系图，其中横轴为高分子材料基材的拉伸量，EX1表示拉伸量为1倍(7.5cm)，EX1.3表示拉伸量为1.3倍(9.75cm)……依此类推，纵轴为椭圆形晶胞120a的长轴与短轴的比值。此外，在图4中每一种线条表示液晶调光膜100的一种实施态样，举例来说，60：40(sur X1)(1t)的意思是高分子材料基材110a与这些椭圆形晶胞120a的体积比为60：40，sur X1为使用1倍剂量的介面活性剂，1t表示液晶调光膜100的厚度(即高分子材料基材110a的厚度)为1倍。由图4可知，当高分子材料基材110a的拉伸量越高，椭圆形晶胞120a的长轴与短轴的比值也就越高。
图5是本发明多个实施例的高分子材料基材的拉伸量与光线通过晶胞后的等向性散射效果的关系图，其中横轴为高分子材料基材的拉伸量，纵轴为光线通过晶胞后在如图3的Y轴的视角与X轴的视角的比值，即Y轴视角/X轴视角。由图5可知，当高分子材料基材110a的拉伸量越高(由前述图4可知椭圆形晶胞120a的长轴与短轴的比值也越高)，使得在椭圆形晶胞120a的长轴与短轴两者间的表面曲率差异也就越大，因此使得光线通过晶胞后的Y轴的视角与X轴的视角的比值也就越高。图6是本发明多个实施例的高分子材料基材未被拉伸以及拉伸不同程度后，液晶调光膜未被施加电压的状态下光线通过晶胞后的光型图。由图5与图6可看出，高分子材料基材被拉伸后所形成的椭圆形晶胞确实能达到非等向性散射的特性。
在一实施例中，为了使非等向性散射的特性具有理想的效果，高分子材料基材110a与这些椭圆形晶胞120a的体积比例如为85：15，且液晶调光膜100的厚度例如为90微米(μm)。在此体积比下，高分子材料基材未被拉伸以及拉伸不同程度后，液晶调光膜未被施加电压的状态下光线通过晶胞后的光型可参照图7所示。然而，本发明并不以此为限，本领域技术人员可根据以上说明而调配出合适的非等向性散射的特性，其仍属本发明专利涵盖的范围内。
图8是本发明一实施例的背光模块的示意图。请参照图8，本实施例的背光模块200包括光学板210、光源220以及上述的液晶调光膜100。光学板210与液晶调光膜100的入光面111相对设置，而光源220配置于光学板210旁。光源220适于发出光线L1进入光学板210，并经由光学板210传递至液晶调光膜100。在本实施例中，光学板210例如为导光板，并具有相邻的入光面211与出光面212，其中出光面212与液晶调光膜100的入光面111相对，而光源220与光学板210的入光面211相对。光学板210可使光源220提供的光线L1从出光面212出射后形成面光源L2而进入液晶调光膜210。由于本实施例的液晶调光膜100具有非等向性散射的特性，因此本实施例的背光模块200可应用于防倒影或防窥的功能设计需求。
需说明的是，上述的光学板210的种类及其与光源220的相对位置仅为举例，本发明并不以此为限。在另一实施例中，光学板210可以为底面213具有一个或多个容置槽(图未示)的导光板，而光源220设置于容置槽中。在又一实施例中，光学板210可以为扩散板，而光源220配置于扩散板下方。
综上所述，本发明实施例的液晶调光膜及其制造方法，在高分子材料基材于第一方向拉伸时，椭圆形晶胞的长轴方向会沿第一方向排列，当光线入射椭圆形晶胞时，会由于椭圆形晶胞的表面曲率不同造成折射角度不同，使得光线在不同方向上具有不同的散射量，产生非等向性散射的特性，而此特性可应用于防倒影或防窥的功能设计需求。本发明实施例的背光模块因使用此液晶调光膜，所以能达到防倒影或防窥的功能设计需求。
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及发明说明书所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或申请专利范围中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (8)

1.一种液晶调光膜，其特征在于，包括高分子材料基材以及多个椭圆形晶胞，
所述高分子材料基材具有相对的入光面与出光面，由所述入光面至所述出光面的方向为所述高分子材料基材的厚度方向；
所述多个椭圆形晶胞配置于所述高分子材料基材中，各所述多个椭圆形晶胞的长轴方向沿垂直于所述厚度方向的第一方向排列，且各所述多个椭圆形晶胞包括多个液晶分子，
其中，所述高分子材料基材在所述第一方向具有第一折射率N1，所述高分子材料基材在同时垂直于所述第一方向及所述厚度方向的第二方向具有第二折射率N2，且N1＞N2。
2.如权利要求1所述的液晶调光膜，其特征在于，所述高分子材料基材包括聚乙烯醇基材。
3.如权利要求1所述的液晶调光膜，其特征在于，所述高分子材料基材与所述多个椭圆形晶胞的体积比为85：15，且所述液晶调光膜厚度为90μm。
4.一种液晶调光膜的制造方法，其特征在于，包括：
将多个液晶分子混入高分子材料中并添加介面活性剂，以形成高分子材料基材及位于所述高分子材料基材中的多个晶胞；以及
沿垂直所述高分子材料基材的厚度方向的第一方向拉伸所述高分子材料基材，使所述多个晶胞沿所述第一方向延伸而形成多个椭圆形晶胞，并且使得经过拉伸后的所述高分子材料基材在所述第一方向具有第一折射率N1，所述高分子材料基材在同时垂直于所述第一方向及所述厚度方向的第二方向具有第二折射率N2，且N1＞N2。
5.如权利要求4所述的液晶调光膜的制造方法，其特征在于，所述高分子材料包括聚乙烯醇。
6.一种背光模块，其特征在于，包括液晶调光膜、光学板以及光源，
所述液晶调光膜包括高分子材料基材以及多个椭圆形晶胞，
所述高分子材料基材具有相对的入光面与出光面，由所述入光面至所述出光面的方向为所述高分子材料基材的厚度方向；
所述多个椭圆形晶胞配置于所述高分子材料基材中，各所述多个椭圆形晶胞的长轴方向沿垂直于所述厚度方向的第一方向排列，且各所述多个椭圆形晶胞包括多个液晶分子，
其中，所述高分子材料基材在所述第一方向具有第一折射率N1，所述高分子材料基材在同时垂直于所述第一方向及所述厚度方向的第二方向具有第二折射率N2，且N1＞N2；
所述光学板与所述液晶调光膜的所述入光面相对设置；
所述光源配置于所述光学板旁，所述光源适于发出光线进入所述光学板，并经由所述光学板传递至所述液晶调光膜。
7.如权利要求6所述的背光模块，其特征在于，所述高分子材料基材包括聚乙烯醇基材。
8.如权利要求6所述的背光模块，其特征在于，所述高分子材料基材与所述些椭圆形晶胞的体积比为85：15，且所述液晶调光膜厚度为90μm。
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