CN1967342A - 增亮膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种增亮膜(BEF)，该BEF包含含有掺杂剂的聚合物薄膜，其中所述掺杂剂的浓度随着BEF的深度逐渐变化。

Description

增亮膜及其制备方法
相关申请的交叉参者
本申请要求于2004年12月27日提交的韩国专利申请10-200400113307的优先权和利益，因此为了所有目的将其引入作为参考，如同在本文中充分阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种改善的增亮膜(brightness enhancement film)及其制备方法。
背景技术
液晶显示器(LCD)包含晶体管面板，该晶体管面板具有栅极线，数据线，开关元件如薄膜晶体管(TFT)，及象素电极；与该晶体管面板相对的滤色片面板，该滤色片面板具有滤色片和公共电极；及位于其间的液晶(LC)层。
象素电极与TFT连接并通过数据线被供以数据电压。公共电极覆盖滤色片面板的整个表面并被供以公共电压。一对象素电极和公共电极彼此合作产生电场，将液晶置于其间形成液晶电容器。
LCD将电压施加给象素电极和公共电极，为LC层产生电场。电场强度可以通过调整LC电容器两端的电压来控制。因为电场决定了LC分子的取向，而分子取向决定了光通过LC层的透光率，所以透光率通过控制所施加的电压来调整，从而得到所需的图像。
LCD需要光源，例如人工光源或自然光。因为仅有少量来自光源的光进入LCD中，所以损失了大量光且LCD的亮度低。
为了增加亮度，LCD可以包含各种光学膜如增亮膜(BEF)。
BEF分为棱镜-型BEF和反射性偏光膜(polarization film)。
反射性偏光膜透射具有预定偏光方向透射(polarization direction transmit)的光，并反射偏光方向基本上垂直于该预定偏光方向的光。所反射的光被光学膜如背光单元的反射膜再次反射向所述反射性偏光膜。此时，某些反射向反射性偏光膜的光的偏光方向被改变，以致它被透射通过反射性偏光膜，因而改善了LCD的亮度。
然而，反射性偏光膜被形成为具有不同折射率的两层，该两层分别被重叠多次，例如数百次以上，这增加了制造成本并使得制造过程复杂。
发明内容
本发明提供一种改善的增亮膜及其制备方法。
本发明的附加特征将在下面的说明中加以阐述，并且从说明中将部分地显而易见，或者可以通过本发明的实施来了解。
本发明公开了一种增亮膜(BEF)，该增亮膜包含含有掺杂剂的聚合物薄膜，其中所述掺杂剂的浓度随着BEF的深度逐渐变化。
本发明还公开了一种制备增亮膜(BEF)的方法，该方法包括：形成BEF的至少两种固定材料(fixed material)，该两种固定材料包含用BEF的聚合物基本均匀地固定的掺杂剂，并具有不同的掺杂剂浓度；顺序层压所述固定材料；及冷却并压延(drawing)所层压的固定材料。
应该理解，前面的概述和下面的详述都是示例性的和解释性的，并且意在提供如所要求权利的本发明的进一步解释。
附图说明
包含在说明书中以提供本发明的进一步理解，且被并入说明书中而构成说明书的一部分的附图，举例说明了本发明的实施方案，与说明部分一起用来解释本发明的原理。
图1为根据本发明实施方案的增亮膜(BEF)的剖视图。
图2为表示包含在根据本发明实施方案的BEF中的掺杂剂浓度的剖视图。
图3为利用根据本发明实施方案的BEF的LCD的剖视图。
图4为示出掺杂剂浓度随着根据本发明实施方案的BEF内深度变化的曲线图。
图5为示出折射率差随着根据本发明实施方案的BEF内深度变化的曲线图。
图6为比较根据本发明实施方案的BEF与常规BEF特性的表。
图7为示出用于根据本发明实施方案的BEF中的掺杂剂类型的表。
图8为根据本发明实施方案的制备BEF的方法流程图。
图9为用于根据本发明实施方案制备BEF的T-模具(T-die)的侧视图。
图10为图9中所示的T-模具的正视图。
                    具体实施方式
现在将在下文中参考附图更充分地描述本发明，其中给出了本发明优选实施方案。然而，本发明可以以许多不同的形式实施并且不应意味着限制于在本文中所列出的实施方案。
附图中，为了清楚起见，放大了各层和区域的厚度。在整个说明书中，相同的数字是指相同的元件。将会理解，当元件如层、膜、区域、基底或面板被称作“在...(另一个元件)上”时，它可以是直接在另一个元件上或者插入元件也可以存在。相反，当元件被称作“直接在...(另一个元件)上”时，就没有插入元件存在。
下面参考附图描述根据本发明实施方案的BEF和制备BEF的方法。
图1为根据本发明实施方案的BEF的剖视图。图2为表示包含在根据本发明实施方案的BEF中的掺杂剂浓度的剖视图。
参考图1，BEF 100包含主体10和包含在该主体10中的掺杂剂20。如图1和图2所示，BEF 100的掺杂剂浓度朝其下部的方向减少。在图2中，随着颜色密度加深，掺杂剂浓度增加。
掺杂剂20没有与主体10聚合，并且可以由高度透明的添加剂制成。掺杂剂20的折射率可以比主体10的折射率小约0.001～0.1。
BEF 100的总折射率比主体10的折射率小约0.001～0.2。不含掺杂剂20的主体10的折射率为约1.4～1.7，优选为约1.49～1.66。
因而，BEF 100将外部入射光导向或聚在其中部。
BEF 100的上部包含约20重量％的掺杂剂20，BEF 100的中部包含约10重量％的掺杂剂，BEF 100的下部不含掺杂剂。另外，BEF 100的上部和中部之间的区域包含约10～20重量％的掺杂剂20，BEF 100的中部和下部之间的区域包含约0～10重量％的掺杂剂20。BEF 100的掺杂剂浓度随着BEF100的深度逐渐变化，如图4中的曲线图所示。
BEF 100的主体10可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成。
如图7所示，可以用于BEF 100的典型掺杂剂的类型包括磷酸三苯酯(TPP)，苯硫醚(DPS)，二苯亚砜(DPSO)，苯甲酸苄酯(BEN)，及磷酸三甲苯酯(TCP)。上述类型掺杂剂的化学结构，分子量，分子体积，溶解度参数，及折射率如图7所示。
BEF 100可以包含一种类型掺杂剂20，或者两种或多种类型掺杂剂20。
下面的物质可以用作掺杂剂20：己二酸二异丁酯，三乙酸甘油酯，2，2，4-三甲基-1，3-二异丁酸戊二酯，月桂酸甲酯，癸二酸二甲酯，肉豆蔻酸异丙酯，丁二酸二乙酯，邻苯二甲酸二乙酯，磷酸三丁酯，邻苯二甲酸二环己酯，癸二酸二丁酯，邻苯二甲酸二异辛酯，邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二异癸酯，邻苯二甲酸丁酯，邻苯二甲酸辛酯，己二酸二辛酯，全氟萘，全氟芳族化合物如全氟醚和全氟聚醚，二苄醚，苯氧基甲苯，1，1-二-(3，4-二甲苯基)乙烷，二苯醚，联苯，苯硫醚，二苯甲烷，n-丁基-邻苯二甲酸苄酯，1-甲氧苯基-1-苯乙烷，苯甲酸苄酯，溴苯，o-二氯苯，m-m-二氯苯，1，2-二溴甲烷，3-苯基-1-丙醇，邻苯二甲酸二辛酯，及全氟聚醚。
下面的聚合物可以包含在BEF 100中：聚对苯二甲酸乙二醇酯-基化合物或它们的共聚物，聚碳酸酯-基化合物或它们的共聚物，聚偏二乙烯-基化合物或它们的共聚物，聚乙烯醇-基化合物或它们的共聚物，聚乙酸乙烯酯-基化合物或它们的共聚物，磺酸酯-基化合物或它们的共聚物，聚甲基丙烯酸甲酯-基化合物或它们的共聚物，聚苯乙烯-基化合物或它们的共聚物，聚氯乙烯-基化合物或它们的共聚物，聚降冰片烯-基化合物或它们的共聚物，环烯烃-基化合物或它们的共聚物，及它们的衍生物。
下面参考图3描述了利用BEF 100的LCD。
图3为利用根据本发明实施方案的BEF的LCD的剖视图。
LCD 500包含具有多个灯250的背光单元200，布置在该背光单元200上的扩散板(spread plate)300，布置在该扩散板300上的扩散片(spreadsheet)350，及布置在该扩散片上的BEF 100。BEF 100可以位于所述背光单元和显示面板(未示出)之间。
如图3所示，因为BEF 100上部的掺杂剂20的折射率比BEF 100下部的掺杂剂20低，所以随着从灯250发出的光通过BEF 100，光被沿着基本上垂直于显示面板表面的方向折射，而不偏离到显示面板的侧面，从而防止光损失。
如上所述，BEF 100的掺杂剂浓度随着BEF 100的深度变化。下面参考图4、图5和图6，描述根据掺杂剂浓度随着BEF深度的变化的BEF 100特性。
图4为示出掺杂剂浓度随着根据本发明实施方案的BEF 100的深度而变化的曲线图。图5为示出折射率差随着根据本发明实施方案的BEF 100的深度变化的曲线图。图6为比较根据本发明实施方案的BEF与常规BEF的特性的表。
图4表示掺杂剂浓度沿着BEF 100的垂直方向的变化。在图4中，X-轴表示BEF 100的归一化厚度，Y-轴表示BEF 100的归一化掺杂剂浓度。在X-轴，“0”是指BEF 100的上表面，“1”是指BEF 100的下表面。
如图4所示，掺杂剂浓度朝着BEF 100的下表面方向逐渐减少。
图5表示BEF 100的折射率沿着其垂直方向的变化。在图5中，X-轴表示BEF 100的归一化厚度，Y-轴表示BEF 100的折射率差。折射率差为BEF100的总折射率“n”和在BEF 100的预定位置的折射率“n0”之间的差。因而，折射率差在BEF 100的上表面为“0”，在BEF 100的下表面为约0.008。
图6图示了BEF 100和常规BEF的特性。
常规BEF为反射偏光膜，其被形成为具有不同折射率的两层，并且各层彼此重叠多次，例如，数百次以上。
“点”表示由亮度检测装置检测的很多检测位置。例如，13点平均亮度是指由亮度检测装置检测到的LCD的13个点的平均亮度值，5点平均亮度是指由亮度检测装置检测到的LCD的5个点的平均亮度值。亮度均匀性为检测到的亮度值的最小值相对于最大值的比例。
当假定从背光单元200的灯250发出的光的亮度为“100”时，亮度比较值表示通过BEF的光的亮度。亮度效率表示分别通过根据本发明实施方案的BEF和常规BEF的光的亮度，其为百分率。
如图6所示，至少由于亮度比较值，根据本发明实施方案的BEF的特性不同于常规BEF。
常规BEF的亮度比较值大于本发明的BEF。然而，当使掺杂剂浓度最优化时，亮度比较值的差可以被克服。因此，根据本发明实施方案的BEF的特性与现有技术的常规BEF相似，然而，根据本发明实施方案的BEF的制造成本远低于常规BEF。
BEF 100的总掺杂剂浓度为约0.1～50重量％，优选为约1～35重量％。BEF 100的掺杂剂浓度与BEF 100的热特性成反比。随着BEF 100的掺杂剂浓度增加，BEF 100的热特性减少，相反，随着BEF 100的掺杂剂浓度减少，折射率分布不变。
下面参考图8、图9和图10，描述根据本发明实施方案的制备BEF 100的方法。
图8为根据本发明实施方案制备BEF的方法流程图。图9为用于根据本发明实施方案制备BEF的T-模具的侧视图。图10为图9中所示的T-模具的正视图。
如图8所示，在操作S1中，形成至少两种固定材料，该固定材料包含被用于薄膜的聚合物基本均匀地固定的掺杂剂。该两种固定材料可能具有彼此不同的掺杂剂浓度。
如图9和图10所示，在操作S2中，将固定材料注入到T-模具900的各自入口910和920中，并在该入口910和920被连接在一起的空间沿基本上横向将其层压。层压的固定材料通过出口930输出。固定材料的层压顺序根据掺杂剂浓度界定。例如，将具有最低掺杂剂浓度的固定材料层压或形成为最下层，将具有最大掺杂剂浓度的固定材料层压或形成为最上层。
在操作S3中，然后冷却，例如通过加热来压延所层压的固定材料，从而制得具有预定厚度、预定宽度和预定特性的BEF。
通过加热进行的压延可以利用辊和热处理装置实现，而且可以完成两次，例如，一次沿横向压延，另一次沿机器方向压延。
例如，在压延过程中，因为层压的固定材料处于熔化或加热的状态，所以可能使得掺杂剂向下移动。因而，在各层边界区域，包含在上部固定材料层中的掺杂剂可能往下部固定材料层中移动，以致在边界附近的掺杂剂浓度基本上为上部固定材料层和下部固定材料层之间的中间值。因此，掺杂剂浓度随着BEF 100的深度逐渐变化。
BEF 100的上部包含约20重量％的掺杂剂20，BEF的中部包含约10重量％的掺杂剂，而在BEF的下部基本上不含掺杂剂。
通过该制备方法形成的层压的固定材料可以包含分别具有约20重量％、约10重量％和约0重量％的掺杂剂的三种固定材料。可以将包含约20重量％的固定材料层压为最上层，可以将包含约10重量％的固定材料层压为中间层，可以将包含约0重量％的固定材料层压为最下层。
可以形成具有不同于上述的掺杂剂浓度的BEF。例如，最下层可以包含若干掺杂剂，和/或固定材料数可以改变。
根据至少本发明的上述实施方案，掺杂剂浓度随着BEF的深度逐渐变化。因而，使得BEF制备方法更简单，并且BEF的制造成本减少。对本领域的技术人员来说，显而易见可以在本发明中进行各种修改和变更，而不脱离本发明的构思或范围。因而，假如对本发明的修改和变更在所附权利要求书和它们的等价物的范围内，本发明意在覆盖它们。

Claims (14)

1.一种增亮膜(BEF)，包含：
含有掺杂剂的聚合物薄膜，
其中所述掺杂剂的浓度随着BEF的深度逐渐变化。
2.根据权利要求1的BEF，其中所述掺杂剂的折射率比聚合物的折射率低约0.001～0.1。
3.根据权利要求1的BEF，其中所述BEF的折射率比仅由聚合物构成的薄膜的折射率低约0.001～0.2。
4.根据权利要求1的BEF，其中所述掺杂剂包含至少两种类型的掺杂剂。
5.根据权利要求1的BEF，其中所述掺杂剂为选自下列中的至少一种化合物：己二酸二异丁酯，三乙酸甘油酯，2，2，4-三甲基-1，3-二异丁酸戊二酯，月桂酸甲酯，癸二酸二甲酯，肉豆蔻酸异丙酯，丁二酸二乙酯，邻苯二甲酸二乙酯，磷酸三丁酯，邻苯二甲酸二环己酯，癸二酸二丁酯，邻苯二甲酸二异辛酯，邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二异癸酯，邻苯二甲酸丁酯，邻苯二甲酸辛酯，己二酸二辛酯，全氟萘，全氟芳族化合物如全氟醚和全氟聚醚，二苄醚，苯氧基甲苯，1，1-二-(3，4-二甲苯基)乙烷，二苯醚，联苯，苯硫醚，二苯甲烷，n-丁基-邻苯二甲酸苄酯，1-甲氧苯基-1-苯乙烷，苯甲酸苄酯，溴苯，o-二氯苯，m-m-二氯苯，1，2-二溴甲烷，3-苯基-1-丙醇，及邻苯二甲酸二辛酯。
6.根据权利要求1的BEF，其中所述聚合物薄膜的聚合物选自：聚对苯二甲酸乙二醇酯-基化合物或它们的共聚物，聚碳酸酯-基化合物或它们的共聚物，聚偏二乙烯-基化合物或它们的共聚物，聚乙烯醇-基化合物或它们的共聚物，聚乙酸乙烯酯-基化合物或它们的共聚物，磺酸酯-基化合物或它们的共聚物，聚甲基丙烯酸甲酯-基化合物或它们的共聚物，聚苯乙烯-基化合物或它们的共聚物，聚氯乙烯-基化合物或它们的共聚物，聚降冰片烯-基化合物或它们的共聚物，环烯烃-基化合物或它们的共聚物，及它们的衍生物。
7.根据权利要求1的BEF，其中所述掺杂剂的浓度为约0.1～50重量％。
8.根据权利要求7的BEF，其中所述掺杂剂的浓度为约1～35重量％。
9.一种制备增亮膜(BEF)的方法，包括：
形成BEF的至少两种固定材料，该两种固定材料包含用BEF的聚合物基本均匀地固定的掺杂剂，并具有不同掺杂剂浓度；
顺序层压该固定材料；及
冷却并压延层压的固定材料。
10.根据权利要求9的方法，其中所述固定材料之一的掺杂剂浓度为“0”。
11.根据权利要求9的方法，其中所述固定材料被按照基于固定材料的掺杂剂浓度的顺序层压。
12.根据权利要求11的方法，其中具有最小掺杂剂浓度的固定材料分层为最下层。
13.根据权利要求9的方法，其中所述层压的固定材料被沿着横向和机器方向压延。
14.根据权利要求9的方法，其中，当所述层压的固定材料被压延时，包含在上层的固定材料中的掺杂剂向邻近上层的下层固定材料中移动。
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