CN111522090A - 一种多层偏振光增亮膜及其制备方法、生产装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多层偏振光增亮膜及其制备方法、生产装置，所述方法包括步骤：将两种不同折射率的塑料颗粒原料分别加入到第一挤出主机和第二挤出主机中，经熔融挤出处理后得到不同折射率的流体原料；所述不同折射率的流体原料经过多层分层器和整流道流延至冷却辊形成A/B/A/B……B/A型交替膜层；所述交替膜层经过横向拉伸机组拉伸后，制得所述多层偏振光增亮膜。本发明提供的多层偏振光增亮膜的制造工艺成熟稳定，生产效率高、成本低廉，并可大幅提高背光模组的辉度和色度、均匀性稳定性和一致性，使应用本发明的多层偏振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，节能的应用效果。

Description

一种多层偏振光增亮膜及其制备方法、生产装置
技术领域
本发明涉及液晶显示器领域，尤其涉及一种多层偏振光增亮膜及其制备方法、生产装置。
背景技术
背光模组的功能主要是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。
根据本人专利(CN103364992B)文献阐述，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。由中国台湾中华映管，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。又如中国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。由中国台湾中华映管，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多层偏振光增亮膜及其制备方法、生产装置，旨在解决现有反射偏光增亮膜的制备方法存在生产成本高、良率低、制备工艺复杂的问题。
本发明的技术方案如下：
一种多层偏振光增亮膜生产装置，其中，包括用于将两种不同折射率的塑胶颗粒原料分别进行熔融并挤出流体原料的第一挤出主机和第二挤出主机，与所述第一挤出主机和所述第二挤出主机连接的多层分层器，与所述多层分层器连接的整流道，与所述整流道连接的冷却辊，以及与所述冷却辊并排设置并位于下一工位的横向拉伸机组。
所述的多层偏振光增亮膜生产装置，其中，所述多层分层器用于将所述第一挤出主机和所述第二挤出主机挤出的流体原料进行分流并形成交替熔融流体。
所述的多层偏振光增亮膜生产装置，其中，所述多层分层器为公母凹凸合模结构，所述公母凹凸合模结构合模后可形成200-500层的交替熔融流道。
所述的多层偏振光增亮膜生产装置，其中，所述交替熔融流道的间距为0.5-3mm。
所述的多层偏振光增亮膜生产装置，其中，所述两种不同折射率的塑胶颗粒原料为PET/PCTG、PBT/PEN或PET/LCP中的一种。
所述的多层偏振光增亮膜生产装置，其中，所述横向拉伸机组的拉伸倍率为3.0-5.5倍率。
一种多层偏振光增亮膜的制备方法，其中，包括步骤：
将两种不同折射率的塑料颗粒原料分别加入到第一挤出主机和第二挤出主机中，经熔融挤出处理后得到两种不同折射率的流体原料；
所述两种不同折射率的流体原料经过多层分层器和整流道流延至冷却辊形成A/B/A/B……B/A型交替膜层，其中A为低折射率流体原料形成的膜层，B为高折射率流体原料形成的膜层；
所述交替膜层经过横向拉伸机组拉伸后，制得所述多层偏振光增亮膜。
所述多层偏振光增亮膜的制备方法，其中，通过选择不同MI值的塑料颗粒原料，和/或设计不同层数的多层分层器，和/或对横向拉伸机组的拉伸倍率进行设定来调整制得的多层偏振光增亮膜的性能。
所述多层偏振光增亮膜的制备方法，其中，所述多层偏振光增亮膜的厚度为28-100微米。
一种多层偏振光增亮膜，其中，所述多层偏振光增亮膜采用本发明所述多层偏振光增亮膜的制备方法制得。
有益效果：本发明提出的多层偏振光增亮膜的制备方法，通过所述第一挤出主机和第二挤出主机对两种不同折射率的塑料颗粒原料熔融挤出处理后得到不同折射率的流体原料，所述流体原料经过多层分层器和整流道流延至冷却辊成膜，再经过横向拉伸机组拉伸形成更薄可控的、利用由高低折射交替形成多层偏振光增亮膜。本发明提供的多层偏振光增亮膜的制造工艺成熟稳定，生产效率高、成本低廉，并可大幅提高背光模组的辉度和色度、均匀性稳定性和一致性，使应用本发明的多层偏振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，节能的应用效果。
附图说明
图1为本发明所提供的一种多层偏振光增亮膜生产装置中多层分层器与整流器的组装结构示意图。
图2为本发明提供的一种多层偏振光增亮膜的多层堆叠示意图。
图3为本发明所提供的一种多层偏振光增亮膜的制备方法较佳实施例的流程图。
图4为本发明制备的交替膜层的结构示意图。
图5为本发明提供的多层偏振光增亮膜应用于液晶面板玻璃时的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种多层偏振光增亮膜及其制备方法、生产装置，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。
本发明提供一种多层偏振光增亮膜及其制备方法、生产装置，内容包括同时引用本人发明专利号CN201310285758.X(一种反射偏光增亮膜及其制造方法)和发明专利号201010532461(扩散膜制造方法)结构组合应用相关技术制造方法。
请参阅图1-图2所示，本发明提供了一种多层偏振光增亮膜生产装置，如图所示，其包括用于将两种不同折射率的塑胶颗粒原料分别进行熔融并挤出流体原料的第一挤出主机和第二挤出主机，与所述第一挤出主机和所述第二挤出主机连接的多层分层器10，与所述多层分层器10连接的整流道 20，与所述整流道20连接的冷却辊，以及与所述冷却辊并排设置并位于下一工位的横向拉伸机组。
基于所述多层偏振光增亮膜生产装置，本发明还提供了一种多层偏振光增亮膜的制备方法，如图3所示，其包括步骤：
S10、将两种不同折射率的塑料颗粒原料分别加入到第一挤出主机和第二挤出主机中，经熔融挤出处理后得到两种不同折射率的流体原料；
S20、所述两种不同折射率的流体原料经过多层分层器和整流道流延至冷却辊形成A/B/A/B……B/A型交替膜层，其中A为低折射率流体原料形成的膜层，B为高折射率流体原料形成的膜层；
S30、所述交替膜层经过横向拉伸机组拉伸后，制得所述多层偏振光增亮膜。
本实施例通过所述第一挤出主机和第二挤出主机对两种不同折射率的塑料颗粒原料熔融挤出处理后得到两种不同折射率的流体原料，所述流体原料经过多层分层器和整流道流延至冷却辊成膜，再经过横向拉伸机组拉伸形成更薄可控的、利用由高低折射交替形成多层偏振光增亮膜。本发明提供的多层偏振光增亮膜的制造工艺成熟稳定，生产效率高、成本低廉，并可大幅提高背光模组的辉度和色度、均匀性稳定性和一致性，使应用本发明的多层偏振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，节能的应用效果。
在本实施例中，所述多层分层器10用于将所述第一挤出主机和所述第二挤出主机挤出的流体原料进行分流并形成交替熔融流体。具体来讲，所述多层分层器10为公母凹凸合模结构，所述公母凹凸合模结构合模后可形成200-500层的交替熔融流道。所述分别从所述第一挤出主机和所述第二挤出主机挤出的所述两种不同折射率的流体原料经过所述多层分层器中的交替熔融流道形成两种不同折射率交替分布的流体原料，即所述交替熔融流体。
在本实施例中，所述多层分层器10中交替熔融流道的层数设计直接影响最终制备的多层偏振光增亮膜的亮度，过多或过少层数的设计均匀大幅降低多层偏振光增亮膜的亮度。本实施例通过实验得出，当所述多层分层器30中交替熔融流道的层数为200-500层时，最终制得所述多层偏振光增亮膜的亮度较佳。更优选的，所述多层分层器10中交替熔融流道的层数为 300-350层。
在一些实施方式中，所述交替熔融流道的间距为0.5-3mm。
在一些实施方式中，所述两种不同折射率的塑胶颗粒原料为PET/PCTG、 PBT/PEN或PET/LCP中的一种，其中，PET为聚对苯二甲酸类塑料，PCTG为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯，PBT为聚对苯二甲酸四次甲基酯，PEN为聚萘二甲酸乙二醇酯，LCP为液晶聚合物。作为举例，当选择 PET/PCTG作为原料时，则将PET放入所述第一挤出主机中，将PCTG放入所述第二挤出主机中，此时所述第一挤出主机和所述第二挤出主机通过加热各自料管分别对所述PET和所述PCTG进行熔融，然后通过各自螺杆将熔融的PET/PCTG分别挤出，得到PET流体原料和PCTG流体原料，所述PET流体原料和PCTG流体原料经过所述多层分层器中的交替熔融流道形成两种不同折射率交替分布的流体原料。
在本实施例中，所述两种不同折射率的塑胶颗粒原料应用要匹配MI值并充分干燥于80ppm以下，调整相近的MI值使的塑胶颗粒原料匹配应用。 MI简称「熔融指数」(MeltIndex)，是一种表示塑胶材料加工时流动性的数值，由美国量测标准协会(ASTM)根据美国杜邦公司(Du Pont)惯用鉴定塑胶特性的方法制定而成，测试方法是使塑胶粒在一定时间(10分钟)内，一定温度及压力(各种材料标准不同)下，融化成塑胶流体，通过一直径2.1mm圆管所流出之克数；MI值越大，表示塑胶材料的加工流动性越佳，反之则越差。实验发现，不同塑胶颗粒原料的MI值差异较大，若所述塑胶颗粒原料的MI值超过所述第一挤出主机或第二挤出主机的压力调整范围，则会产生偏振光不均现象。因此，通过选择不同MI值的塑料颗粒原料，可调整制得的多层偏振光增亮膜的性能。进一步地，通过实验发现，若塑胶颗粒原料的色度Y值偏大，则会影响所述多层偏振光增亮膜亮度增益的不均衡和显示色偏现象。
在一些实施方式中，所述多层分层器10、整流道20以及冷却辊依次连接，所述两种不同折射率的流体原料经过多层分层器和整流道流延至冷却辊上形成A/B/A/B……B/A型交替膜层，如图4所示，其中A为低折射率流体原料形成的膜层，B为高折射率流体原料形成的膜层。本实施例中，所述多层分层器10和整流道20，其使用设计目的是将两种不同折射率的流体原料做有效交叉分层和整合流延成膜；所述多层分层器和整流道均设计为加热恒定系统，以确保流体原料的流动性优良。所述整流道为将多层分层器流延成膜后统一均衡调整成膜厚度，以更加充分提升成膜拉伸品质稳定性。
在一些实施方式中，所述交替膜层经过横向拉伸机组拉伸后，制得所述多层偏振光增亮膜。所述横向拉伸机组市场公开有售，于此不做详细阐述。实验发现，在多层偏振光增亮膜的生产制程中，横向(TDO)拉伸机组的拉伸倍率是影响多层偏振光增亮膜的关键技术数值之一，本实施例优选所述横向拉伸机组的拉伸倍率为3.0-5.5倍率。若所述横向拉伸机组的拉伸倍率过小(小于3)，则制得的所述多层偏振光增亮膜显现不出偏振光增亮效果；若所述横向拉伸机组的拉伸倍率过大(大于5.5)，则制得的所述多层偏振光增亮膜的增亮效果非常不均衡，且其色度Y值严重偏离所需设计值。优选地，所述横向拉伸机组的拉伸倍率为4.5-5.5之间，制得所述多层偏振光增亮膜的增亮效果最佳。
在一些实施方式中，所述多层分层器中交替熔融流道的层数设计与横向(TDO)拉伸机组的拉伸倍率设计可相互依赖调整，以求得最适合场景应用厚度的多层偏振光增亮膜。在多层分层器中交替熔融流道的层数设计偏多时，横向(TDO)拉伸机组的拉伸倍率可适当加大而降低多层偏振光增亮膜最终成膜厚度。反之，在多层分层器中交替熔融流道的层数设计偏少时，横向(TDO)拉伸倍率可适当减小以匹配多层分层器流道设计层数成膜，此时成膜厚度则会稍许偏厚才能达到理想增亮效果。
在一些实施方式中，所述多层偏振光增亮膜的厚度为28-100微米。
在一些实施方式中，还提供一种多层偏振光增亮膜，所述多层偏振光增亮膜采用本发明所述多层偏振光增亮膜的制备方法制得。
进一步地，如图5所示，本发明提供的多层偏振光增亮膜可独立应用，所述多层偏振光增亮膜以OCA胶贴合于LCD液晶面板玻璃正面，上偏振光胶贴与所述LCD液晶面板玻璃背面，以减少组合结构应用上的光衰问题，这是一大应用技术上的卓越进步。
本发明完整提供所述多层偏振光增亮膜及其制造方法和不同场景应用，所述多层偏振光增亮膜可替代及优化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 (10)

1.一种多层偏振光增亮膜生产装置，其特征在于，包括用于将两种不同折射率的塑胶颗粒原料分别进行熔融并挤出流体原料的第一挤出主机和第二挤出主机，与所述第一挤出主机和所述第二挤出主机连接的多层分层器，与所述多层分层器连接的整流道，与所述整流道连接的冷却辊，以及与所述冷却辊并排设置并位于下一工位的横向拉伸机组。
2.根据权利要求1所述的多层偏振光增亮膜生产装置，其特征在于，所述多层分层器用于将所述第一挤出主机和所述第二挤出主机挤出的流体原料进行分流并形成交替熔融流体。
3.根据权利要求2所述的多层偏振光增亮膜生产装置，其特征在于，所述多层分层器为公母凹凸合模结构，所述公母凹凸合模结构合模后可形成200-500层的交替熔融流道。
4.根据权利要求3所述的多层偏振光增亮膜生产装置，其特征在于，所述交替熔融流道的间距为0.5-3mm。
5.根据权利要求1所述的多层偏振光增亮膜生产装置，其特征在于，所述两种不同折射率的塑胶颗粒原料为PET/PCTG、PBT/PEN或PET/LCP中的一种。
6.根据权利要求1所述的多层偏振光增亮膜生产装置，其特征在于，所述横向拉伸机组的拉伸倍率为3.0-5.5倍率。
7.一种基于权利要求1-6任一所述多层偏振光增亮膜生产装置的多层偏振光增亮膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将两种不同折射率的塑料颗粒原料分别加入到第一挤出主机和第二挤出主机中，经熔融挤出处理后得到不同折射率的流体原料；
所述不同折射率的流体原料经过多层分层器和整流道流延至冷却辊形成A/B/A/B……B/A型交替膜层，其中A为低折射率流体原料形成的膜层，B为高折射率流体原料形成的膜层；
所述交替膜层经过横向拉伸机组拉伸后，制得所述多层偏振光增亮膜。
8.根据权利要求7所述多层偏振光增亮膜的制备方法，其特征在于，通过选择不同MI值的塑料颗粒原料，和/或设计不同层数的多层分层器，和/或对横向拉伸机组的拉伸倍率进行设定来调整制得的多层偏振光增亮膜的性能。
9.根据权利要求7所述多层偏振光增亮膜的制备方法，其特征在于，所述多层偏振光增亮膜的厚度为28-100微米。
10.一种多层偏振光增亮膜，其特征在于，所述多层偏振光增亮膜采用权利要求7-9任一所述多层偏振光增亮膜的制备方法制得。
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