TWI833378B - 反射偏光膜、包括該反射偏光膜的光源組件及液晶顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及反射偏光膜，更詳細地涉及亮度及偏光度得到改善的反射偏光膜、包括其的光源組件及液晶顯示裝置。
Description
本發明關於一種反射偏光膜，特別關於一種亮度及偏光度得到改善的反射偏光膜、包括該反射偏光膜的光源組件及液晶顯示裝置。
在平板顯示技術中，已在電視領域擁有市場的液晶顯示器(LCD)、投影顯示器及等離子顯示器(PDP)形成主流，並且，預測隨着相關技術的提高，場發射顯示器(FED)和電致發光顯示器(ELD)等根據各個特性佔據其領域。對於液晶顯示器而言，當前，筆記本電腦、個人電腦顯示器、液晶電視、汽車、飛機等擴大使用範圍，佔據平板市場的80%左右，全球對LCD的需求劇增，至今蓬勃發展。
對於以往的液晶顯示器而言，在一對吸光性光學膜之間配置液晶及電極矩陣。在液晶顯示器中，液晶部分具有藉助對兩個電極施加電壓來生成的電場移動，由此發生變更的光學狀態。在這種處理中，載有信息的“像素”利用特定方向的偏光顯示影像。由於這種原因，液晶顯示器包括誘導偏光的前面光學膜及背面光學膜。
對於這種液晶顯示器中使用的光學膜而言，從背光發射的光的利用效率不一定高。這是因為從背光發射的光中50%以上被背面側光學膜(吸收型偏光膜)吸收。因而為了在液晶顯示器中提高背光的利用效率，在光學腔和液晶組件之間設置反射偏光片。
圖1為表示反射型偏光片的光學原理的圖。具體地，從光學腔朝向液晶組件的光中，使P偏光通過反射偏光片向液晶組件傳遞，使S偏光從反射偏光片反射到光學腔之後，在光學腔的擴散反射面以光的偏光方向被隨機化的狀態反射之後，重新反覆向反射偏光片傳遞的循環，最終使S偏光轉換為可通過液晶組件的偏光器的P偏光，通過反射偏光片之後，向液晶組件傳遞。
對於表達如上所述的功能的反射偏光片而言，其例示有相互交替層疊有具有光學各向異性折射率的平板狀的光學層和具有光學各向同性折射率的平板狀的光學層的多層型反射偏光片、包括特定方向的螺旋型膽甾型液晶的膽甾型液晶型反射偏光片、在具有光學各向同性或光學各向異性折射率的連續相內部包括具有光學各向異性或光學各向同性折射率的不連續相的聚合物分散型反射偏光片、在各向同性基材層內部包括雙折射性海島紗的海島紗分散型反射偏光片、線柵型的反射偏光片等。
作為上述聚合物分散型反射偏光片的一例，提議分散有在基材層內部排列向長度方向拉伸的雙折射性聚合物，可實現反射型偏光片的功能的分散體的反射偏光片，至今為了改善亮度和偏光度而持續努力控制分散的雙折射性聚合物的大小。
但是，至今開發的聚合物分散型反射偏光片存在相比於多層型反射偏光片，亮度差異大，偏光度也差的問題。
本發明用於解決上述問題，其目的在於，提供改善以往的聚合物分散型反射偏光片的亮度呈現接近於多層型反射偏光片的亮度特性的反射偏光膜。
並且，本發明的再一目的在於，提供可改善亮度特性的同時改善偏光度特性的反射偏光膜。
並且，本發明的另一目的在於，提供採用本發明的反射偏光膜改善出射的光的偏光度，亮度得到提高的光源組件及液晶顯示裝置。
為達到上述目的，本發明提供反射偏光膜，其具有：矩陣；以及芯層，相互垂直的x軸、y軸及z軸中x軸方向成為長度方向，向y軸及z軸方向具有隨機排列於上述矩陣的內部的多個聚合物分散體，當將以y-z平面切割上述芯層的一面劃分為5個區域，以使向z軸方向的厚度相同時，上述5個區域中最上部區域或最下部區域的內部的聚合物分散體面積百分比和中央部區域的內部的聚合物分散體面積百分比差異為10%以下。
根據本發明的一實施例，上述矩陣和上述聚合物分散體的相對於y軸及z軸方向的折射率的差異為0.05以下，相對於x軸方向的折射率的差異為0.1以上。
並且，在以y-z平面切割上述芯層的一面，上述多個聚合物分散體的平均厚度為30nm以上，更優選地，可以為50nm以上。
並且，位於上述中央部區域的內部的聚合物分散體的平均厚度可以為110nm以下。
並且，上述最上部區域或最下部區域中所包括的聚合物分散體的平均厚度(dI)和中央部區域中所包括的聚合物分散體的平均厚度(dⅡ)之間平均厚度比(dⅡ/dI)可以為0.8至1.6。
並且，上述最上部區域或最下部區域的內部的矩陣和聚合物分散體的總面積中聚合物分散體面積的百分比及上述中央部區域的內部的矩陣和聚合物分散體的總面積中聚合物分散體面積的百分比可分別獨立為40~55%。
並且，上述反射偏光膜的霧度可以為30%以下，上述芯層的厚度可以為150μm以下。
並且，本發明還可包括一體形成於上述芯層的至少單面的表層。
並且，本發明提供包括本發明的反射偏光膜的光源組件。
並且，本發明提供液晶顯示裝置，其包括：光源部，其是本發明的光源組件；以及顯示部，具有配置於上述光源部的光出射面的上部的液晶單元。
大大改善本發明的反射偏光膜的亮度，且偏光度也得到提高，可廣泛用作光源組件之類的液晶顯示裝置的部件，此外，可應用於玻璃窗、各種偏光照明產業整體。
100:芯層
110:矩陣
120:聚合物分散體
121,125:第二聚合物分散體
122,126:第三聚合物分散體
123,124:第一聚合物分散體
127:第四聚合物分散體
211,212:表層
218:聚合物分散體A
218’:聚合物分散體B
218”:聚合物分散體C
219:聚合物分散體D
219’:聚合物分散體E
1000,2111,3322:反射偏光膜
2400,BLU:背光單元
2410:光源
2415:導光板
2420:反射膜
2440:底架
2500:液晶面板組件
2511:第一顯示板
2512:第二顯示板
2600:頂架
2700:液晶顯示裝置
3270,3300:框架
3280:反射板
3290:冷陰極螢光燈
3310:液晶顯示面板
3320:光學膜
3321:擴散板
3323:吸收偏光膜
a:長軸長度
A,B,C,D,E:區域
b:短軸長度
d,d1,d2,d3,d4:厚度
P,S:偏光
t:間隔
W1,W2,W3,W4:基準寬度
x,y,z,X,Y,Z:軸
圖1為說明反射偏光片的原理的簡圖。
圖2及圖3為本發明一實施例的反射偏光膜的剖視圖及截面放大圖。
圖4為例示形成於本發明一實施例的反射偏光膜內芯層的聚合物分散體的長度方向排列的示意圖。
圖5a至圖5c為為了定義形成於本發明一實施例的反射偏光膜內芯層的聚合物分散體的縱橫比、厚度及寬度而例示的示意圖。
圖6為表示製造反射偏光膜的工序中有可能產生的分散體的融合及分散體-矩陣之間界面破壞的示意圖，是矩陣形成成分內分散體形成成分被分散之後(圖6的(a)部分)，產生分散體形成成分之間融合(圖6的(b)部分)及分散體形成成分融合及分散體形成成分/矩陣形成成分之間界面破壞的圖。
圖7a至圖7c為本發明實施例及比較例的反射偏光膜芯層的截面中中央部一部分的截面示意圖。
圖8為本發明一實施例的液晶顯示裝置的剖視圖。
圖9為本發明一實施例的液晶顯示裝置的分解立體圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明實施例的反射偏光膜、包括該反射偏光膜的光源組件及液晶顯示裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
以下，參考附圖詳細說明本發明的實施例，可使本發明所屬技術領域的普通技術人員容易實施。本發明能夠以多種不同的形態實現，不局限於在此說明的實施例。圖中，為了明確說明本發明，省略與說明無關的部分，在說明書
全文中，對於相同或類似的結構要素，標註相同的附圖標記。並且，本發明不局限於圖中所示的一結構的大小和/或形狀。需要明確的是，作為一例，圖2及圖3所示的多個聚合物分散體數量和各個大小、分散體之間間隔、不同區域分散體的數量及分佈僅為用於說明本發明的例示，未以準確符合本發明的反射偏光膜的方式表示。並且，圖3的一側面所示的虛線僅大致說明聚合物分散體的長度方向，不意味着未圖示的矩陣內部的聚合物分散體長度。
參照圖2至圖3，本發明一實施例的反射偏光膜1000具有：矩陣110；以及芯層100，包括隨機位於上述矩陣110內的多個聚合物分散體120。
根據本發明的一實施例，在上述矩陣110和矩陣內部中所包括的聚合物分散體120之間可形成有雙折射界面。具體地，在矩陣110和聚合物分散體120之間根據空間上的X、Y及Z軸的折射率的實質性一致或不一致的大小對根據其軸偏光的光線的散射程度產生影響。通常，散射能力與折射率不一致的平方成正比地發生變化。因此，根據特定軸的折射率的不一致程度越大，根據其軸偏光的光線更強烈地散射。相反，當根據特定軸的不一致小時，根據其軸偏光的光線以更少的程度散射。當根據一種軸，矩陣110的折射率與聚合物分散體120的折射率實質性地相一致時，以與這種軸平行的電場偏光的入射光與分散體的部分的大小、形狀及密度無關地不被散射，而通過分散體。並且，當根據其軸的折射率實質性地相一致時，光線實質性地不被散射，而通過物體通過。更具體地，第一偏光(P偏光)不受形成於矩陣110和聚合物分散體120的邊界的雙折射界面的影響而透射，但第二偏光(S偏光)受形成於矩陣110和聚合物分散體120之間的邊界的雙折射性界面的影響，發生光的調製。由此P偏光被透射，S偏光發生光的散射、反射等光的調製，最終實現偏光的分離。
因此，上述矩陣110和聚合物分散體120間有形成雙折射界面，才可引起光調製效果，因而當上述矩陣110為光學各向同性時，聚合物分散體120可具有雙折射性，相反，當上述矩陣110在光學上具有雙折射性時，聚合物分散體120可具有光學各向同性。具體地，當上述聚合物分散體120的x軸方向的折射率為nX1，y軸方向的折射率為nY1及z軸方向的折射率為nZ1，矩陣110的折射率為nX2、nY2及nZ2時，可發生nX1和nY1之間的面內雙折射。更優選地，矩陣110和聚合物
分散體120的X、Y、Z軸折射率中至少一種可不同，更優選地，當拉伸軸為X軸時，相對於Y軸及Z軸方向的折射率的差異可以為0.05以下，相對於X軸方向的折射率的差異可以為0.1以上。另一方面，通常，當折射率的差異為0.05以下時，被解釋為匹配。
上述矩陣110當其為通常的聚合物分散型反射偏光片中使用的基材層的材質時，可不受限制地使用，優選地，可使用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、共聚萘二甲酸乙二醇酯(co-PEN)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚碳酸酯(PC)合金、聚苯乙烯(PS)、耐熱聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚氨酯(PU)、聚酰亞胺(PI)、聚氯乙烯(PVC)、苯乙烯丙烯腈混合物(SAN)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚酰胺(PA)、聚縮醛(POM)、苯酚、環氧(EP)、尿素(UF)、黑色素(MF)、不飽和聚酯(UP)、硅(SI)及環烯烴聚合物，作為一例，可以為聚碳酸酯(PC)合金。
並且，上述聚合物分散體120同樣當其為通常的聚合物分散型反射偏光片中使用的分散體材質時，可不受限制地使用，優選地，可單獨或混合使用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、共聚萘二甲酸乙二醇酯(co-PEN)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚碳酸酯(PC)合金、聚苯乙烯(PS)、耐熱聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚氨酯(PU)、聚酰亞胺(PI)、聚氯乙烯(PVC)、苯乙烯丙烯腈混合(SAN)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚酰胺(PA)、聚縮醛(POM)、苯酚、環氧(EP)、尿素(UF)、黑色素(MF)、不飽和聚酯(UP)、硅(SI)及環烯烴聚合物，作為一例，可以為PEN。
並且，上述多個聚合物分散體120可呈向單方向長長的棒狀或纖維狀之類的形狀。由此多個聚合物分散體120的作為分散體120長度方向主軸和與上述主軸垂直的橫截面的橫軸長度之間比率的縱橫比可大於10，作為另一例，可大於100，大於1000，大於10000，大於100000。上述橫軸長度當上述截面的形狀為
圓時，意味着圓的直徑，當截面為非圓時，意味着連接周圍的兩個線段中長度最大的線段的長度。並且，如圖5a所示，在以芯層100的作為y-z平面的切面為基準的聚合物分散體120的截面中，相對於短軸長度b的長軸長度a的比率(a/b)的截面縱橫比同樣大於1，作為另一例，可大於2。其中短軸長度b意味着當垂直平分長軸的軸作為短軸時，上述短軸的長度。並且，上述截面縱橫比可以為10以下，當截面縱橫比大於10時，由於光散射、霧度(Haze)上升等，存在亮度隨着光的直進性下降而下降的擔憂。
並且，上述多個聚合物分散體120排列於上述矩陣110內，以使相互垂直的三個x軸、y軸及z軸中x軸方向成為長度方向。只是，排列成其中x軸方向成為長度方向不意味着排列成如圖2簡要表示，所有聚合物分散體120的長度方向與x軸平行，意味着成為聚合物分散體120的長度方向的主軸的方向相比於y軸、z軸更接近於x軸方向。
對此，若參照圖4具體說明，則在芯層100的x-z平面，第一聚合物分散體123排列成長度方向與x軸方向平行，但第二聚合物分散體121及第三聚合物分散體122能夠以長度方向向z軸方向傾斜規定的角度而排列。並且，雖然未在圖4中圖示，但需要明確的是，聚合物分散體還可向y軸方向傾斜規定的角度而排列。只是，其中規定的角度作為一例可小於(±)45°，小於(±)35°，小於(±)25°，小於(±)15°，小於(±)10°，小於(±)5°，小於(±)3°，小於(±)1°。
並且，多個聚合物分散體120以y軸及z軸方向為基準隨機排列。即，在芯層100的y軸及z軸方向截面，多個聚合物分散體120與聚合物分散體截面大小、形狀無關地隨機排列位置。
並且，在本發明的反射偏光膜1000中，當將上述芯層100劃分為5個區域(A、B、C、D、E)，以便於使以y-z平面切割的一面作為z軸方向的厚度相同時，位於上述5個區域中最上部區域A或最下部區域E的聚合物分散體121面積百分比和中央部區域內聚合物分散體面積百分比差異為10%以下，優選地，可以為5%以下，更優選地，可以為3%以下，進而優選地，可以為2%以下。
本發明的發明人在持續研究聚合物分散型反射偏光片相比於交替層疊有光學各向同性層和光學各向異性層的多層型反射偏光片，其亮度特性差的
原因的過程中發現在實現的聚合物分散型反射偏光片的y-z平面聚合物分散體的大小根據z軸方向的位置而不均勻，尤其，在上述y-z平面以z軸方向為基準位於中央部的聚合物分散體相比於在y-z平面以z軸方向為基準位於側部的聚合物分散體，其厚度更薄，寬度相對大，相反，相鄰的聚合物分散體之間間隔也以窄的方式實現，像這樣，考慮到以y-z平面上的z軸方向為基準，聚合物分散體之間形態的差異、分散體之間間隔的差異根據位置對亮度、偏光度特性產生影響而進行研究，其結果，可知當按芯層的z軸方向不同區域，最上部區域A或最下部區域E內聚合物分散體121的面積百分比和中央部區域C內聚合物分散體122的面積百分比差異滿足10%以下時，相比於以往，大大改善亮度及偏光度，以完成本發明。
具體地，在芯層100的y-z平面以z軸方向為基準根據位置產生聚合物分散體之間形態的差異、分散體之間間隔的差異是因為有可能涉及了多種因子，但作為一例，發現在製造工序中熔融的聚合物分散體形成成分和矩陣形成成分一同擠壓之後冷卻的過程中根據向厚度方向相當於表面部的最上部區域A和/或最下部區域E和中央部區域C之間的冷卻速度、冷卻方法等差異，分佈於中央部區域C內的聚合物分散體的形態、分散體之間間隔相比於最上部區域A和/或最下部區域E內的聚合物分散體，發生大的變化。尤其，如圖6所示，發現擠壓之後與z軸方向的位置無關地，即使聚合物分散體形成成分的分散狀態良好(參照圖6的(a)部分)，中央部區域C也無法正常冷卻，當固化速度慢時，發生相鄰的聚合物分散體形成成分之間的結合(參照圖6的(b)部分)，當更嚴重時，結合而形成一個大塊的聚合物分散體形成成分向與x-y平面平行的方向鋪展，隨着固化，形成反而鋪展成比位於作為表面部的最上部區域A和/或最下部區域E的聚合物分散體121的厚度薄且寬的形狀的聚合物分散體。並且，可知當聚合物分散體形成成分的固化變慢時，隨着通過在聚合物分散體形成成分和矩陣形成成分之間的界面產生的化學反應，矩陣形成成分變成第三物質，完整的矩陣的比率變小。像這樣，當中央部無法正常冷卻時，在芯層截面的中央部，隨着聚合物分散體形成成分之間相結合，矩陣形成成分變成第三物質，矩陣重量比率變小，對此，在最終截面中相對於聚合物分散體和矩陣面積總和的聚合物分散體的面積比率變大，聚合物分散體可呈向側方薄且寬地鋪展的形狀(參照圖6的(c)部分)。
最終，擠壓之後厚度方向的中央部的不適當的冷卻可成為引起分佈於如上所述的中央部的聚合物分散體及矩陣的結構性、化學變形的一種原因，當控制引起結構性、化學變形的因子來實現反射偏光膜時，可將按芯層的z軸方向不同區域位於最上部區域A或最下部區域E的聚合物分散體121的面積百分比和位於中央部區域C內的聚合物分散體122之間面積百分比差異實現為10%以下，這種反射偏光膜可在亮度及偏光度特性上表達優秀的效果。區域之間聚合物分散體的面積百分比差異大於10%，換句話說，可以是區域內矩陣物質改性為第三物質，第三物質識別為聚合物分散體而加在聚合物分散體的面積的結果和/或聚合物分散體之間發生聚結的程度或頻率大的情況，在物性上，反射偏光膜的亮度及偏光度特性有可能明顯下降。
其中位於特定區域內的聚合物分散體的面積百分比是指相對於特定區域內矩陣及聚合物分散體總面積的聚合物分散體面積的百分比，特定區域內矩陣及聚合物分散體總面積和聚合物分散體面積為對於針對特定區域拍攝的掃描電子顯微鏡(SEM)照片利用作為互聯網上開放的程序的Image-J計算聚合物分散體的面積百分比的結果。此時，需要明確的是，在Image-J程序中聚合物分散體的面積百分比以校正對比、倍率等的SEM照片為基準計算，以便於在拍攝的SEM照片中可明確聚合物分散體和矩陣界面。
並且，在上述芯層100的y-z截面，分別在中央部區域C及最上部區域A或最下部區域E中，矩陣和聚合物分散體的總面積中聚合物分散體面積的百分比可以為40~55%，更優選地，可滿足45~50%，由此防止因位於中央部區域的矩陣成分和聚合物分散體之間界面的化學反應而改性為第三物質，隨着以寬的方式實現相鄰的聚合物分散體之間間隔，可有利於實現所目的的亮度及偏光度特性。當矩陣和聚合物分散體的總面積中聚合物分散體面積的百分比小於40%或大於55%時，存在亮度及偏光度特性中一種或這些特性均大幅下降的擔憂。尤其，聚合物分散體面積的百分比大於55%，換句話說，可以是在聚合物分散體和矩陣之間的界面因化學反應而改性為第三物質，第三物質識別為聚合物分散體而加在聚合物分散體的面積的結果和/或聚合物分散體之間發生聚結的情況。
並且，根據本發明的一實施例，按芯層100的z軸方向不同區域，位於最上部區域A或最下部區域E的聚合物分散體的平均厚度可以為100nm以下，更優選地，位於最上部區域A或最下部區域E的聚合物分散體的平均厚度可以為80nm以下。並且，優選地，上述平均厚度可以為30nm以上，更優選地，可以為50nm以上。通過反射偏光膜1000下部透射的光在矩陣110和多個聚合物分散體120之間的界面發生反射、透射等光調製，隨着在具有反射、透射的不同的光學路徑的光之間發生相長干涉、相消干涉，一部分光可透射反射偏光膜1000上部而出射，另一部分通過相消干涉消失，剩餘向反射偏光膜1000的下部面或側面出射。因此從反射偏光膜1000的下方入射的光難以100%向上方出射，由此偏光度及亮度有可能下降，按芯層100的z軸方向不同區域，位於最上部區域A或最下部區域E的聚合物分散體121的平均厚度滿足100nm以下，有利於防止偏光度及亮度下降。當位於最上部區域A或最下部區域E的聚合物分散體的平均厚度大於100nm時，存在偏光度及亮度中的一種以上的物性下降的擔憂，尤其，存在偏光度特性明顯下降的擔憂。其中，聚合物分散體的厚度意味着在作為y-z平面的芯層100切面察看聚合物分散體的截面時，與相當於芯層100厚度方向的z軸方向平行地連接上述聚合物分散體截面的周圍的線段中最長的線段的長度，聚合物分散體平均厚度意味着相對於這些聚合物分散體厚度的平均值。參照圖5b對其進行說明，第一聚合物分散體124的厚度為d1，第二聚合物分散體125的厚度為d2，第三聚合物分散體126的厚度為d3，第四聚合物分散體127的厚度為d4。
並且，位於芯層100內上述中央部區域C的聚合物分散體122的平均厚度可優選為110nm以下，更優選為90nm以下，進而優選為80nm以下。並且，厚度可優選為30nm以上，更優選為50nm以上，可有利於由此以所目的的水平實現亮度及偏光度特性。
另一方面，芯層100的中央部區域C的適當的固化通過適當實現分別位於芯層100的最上部區域A或最下部區域E和中央部區域的聚合物分散體的厚度比率，可有利於表達進一步上升的亮度及偏光度特性。具體地，最上部區域A或最下部區域E中所包括的聚合物分散體的平均厚度(dI)和中央部區域C中所包括的聚合物分散體的平均厚度(dⅡ)之間厚度比(dⅡ/dI)可以為0.8至1.6，更
優選地，厚度比(dⅡ/dI)可滿足0.8~1.1，當厚度比(dⅡ/dI)無法滿足上述範圍時，有可能難以同時實現上升的亮度及偏光度特性，具體地，當聚合物分散體的厚度比(dⅡ/dI)小於0.8時，有可能難以實現上升的亮度特性，尤其，偏光度下降幅度有可能變大。並且，當厚度比(dⅡ/dI)大於1.6時，也存在偏光度及亮度大大下降的擔憂。
並且，根據本發明的一實施例，如圖5c所示，聚合物分散體120以作為y-z平面的芯層100切面為基準寬度(W1、W2、W3、W4)為200nm以下，優選為150nm以下，這在聚合物分散體總數量中作為一例可以為50%以上，作為另一例可以為60%以上、70%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、98%以上、99%以上，由此可將向z軸方向透射芯層100的透射光的光損失最小化來防止亮度下降。其中，聚合物分散體120寬度意味着當從z軸方向察看聚合物分散體120時，投影於二維上的寬度(W1、W2、W3、W4)，需要明確的是，在作為y-z平面的芯層100切面與聚合物分散體的長軸長度是有區別的。聚合物分散體120的寬度越變大和/或寬度大的聚合物分散體的比率越變高，聚合物分散體120的平均厚度變薄或相鄰的聚合物分散體之間的間隔變窄的可能性高，這種情況下存在偏光度及亮度明顯下降的擔憂。
另一方面，如圖2及圖3所示，本發明一實施例的反射偏光膜1000還可包括配置於芯層100的雙面的表層211、212。上述表層211、212負責補充芯層100的機械強度，從外部因子保護芯層100的功能。此時，在上述芯層100和表層211、212之間還可具有單獨的粘結層，但優選地，上述表層211、212可在無單獨的粘結層的情況下與芯層100一同共擠出而形成一體。其結果，可防止粘結層引起的光學物性的下降，還有利於實現更薄型化的光學膜。
進而，與以往拉伸光學層之後與未拉伸表層后粘結的情況不同，本發明一實施例中所包括的表層211、212可與芯層100一同共擠出之後，執行拉伸工序，因而可向至少一個軸方向拉伸。由此相比於未拉伸的表層，可提高表面硬度，改善耐划傷性，提高耐熱性。
上述表層211、212可以為為了執行反射偏光膜的支撐功能而通常使用的表層的材質，優選地，可單獨或混合使用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、共
聚萘二甲酸乙二醇酯(co-PEN)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚碳酸酯(PC)合金、聚苯乙烯(PS)、耐熱聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚氨酯(PU)、聚酰亞胺(PI)、聚氯乙烯(PVC)、苯乙烯丙烯腈混合(SAN)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚酰胺(PA)、聚縮醛(POM)、苯酚、環氧(EP)、尿素(UF)、黑色素(MF)、不飽和聚酯(UP)、硅(SI)及環烯烴聚合物，更優選地，可使用與上述矩陣110的成分相同的材質。
在上述的反射偏光膜1000中，芯層100的厚度可以為20~150μm，更優選地，可以為50~120μm，表層211、212的厚度可以為50~500μm，但不局限於此。並且，在以y-z平面切割上述芯層100的一面，聚合物分散體120的數量在橫向、縱向5μm×5μm的單位區域內可以為100~3000個，但不局限於此。
並且，上述反射偏光膜1000的霧度可以為30%以下。當霧度大於30%時，有可能難以實現亮度下降的本發明的目的。
以下，說明上述的反射偏光膜1000的製造方法。本發明一實施例的反射偏光膜1000可經過如下步驟製造：向擠壓部供給矩陣成分和聚合物分散體成分的步驟；流動控制部中誘導鋪展，以便於使矩陣內部中所包括的聚合物分散體成分可隨機排列的步驟；冷卻及平滑化的步驟；拉伸冷卻及平滑化的膜的步驟；以及熱固定上述拉伸的膜的步驟。
首先，作為步驟(1)，可執行向擠壓部供給矩陣成分和聚合物分散體成分的步驟。這些各個成分可先混合之後，向單一的擠壓部供給，或各個成分向個別獨立的擠壓部供給，這種情況下，擠壓部可由兩個以上構成。只是，優選地，這些各個成分可在向擠壓部供給之前，通過充分的攪拌混合之後，向單一的擠壓部供給，由此可有利於以本發明所目的的水平均勻地實現位於芯層100內上述的最上部區域或最下部區域的聚合物分散體的厚度。此時，上述擠壓部可以為擠出機，其還可包括加熱工具等，以便於可使固相的供給的聚合物成分轉化為液相。
另一方面，為了在矩陣成分的內部排列聚合物分散體成分，優選地，在矩陣成分和聚合物分散體成分之間存在流動性差異，為此設計成兩種成分之
間存在粘度差異，優選地，設計成矩陣成分的流動性好於聚合物分散體成分。隨着矩陣成分和聚合物分散體成分通過混合區和網狀過濾區，聚合物分散體成分可通過粘性差異隨機排列於矩陣成分內。
上述的聚合物分散體的厚度大小調節和均勻分散性可第一次通過步驟(1)的工序調節實現，具體地，可有利於調節在向擠壓部投入各個成分之前是否通過充分的攪拌以混合兩種成分的狀態投入於擠壓部或通過變更擠壓時涉及排出量、剪切應力的擠出機轉速、擠出機的種類(單、同軸對等)調節聚合物分散體厚度大小或分散性。
另一方面，表層通過單獨的擠出機構成上層和下層，可使用各個擠出機，當使用一個擠出機時，可通過流路以芯層M為中央構成上層S和下層S，形成S/M/S的三層結構，在熔融狀態下形成的三層結構可通過T-DIE排出，在冷卻輥中固化，在無單獨的粘結劑的情況下形成表層，表層的材質可相同或不同，但優選地，與用作矩陣的原材料相同，優選地，表層的厚度設計成可將光學特性最大化。
然後，作為本發明的步驟(2)，流動控制部中可誘導鋪展，以便於可使位於矩陣內部的聚合物分散體成分隨機排列。上述流動控制部可利用公知的流動控制部，作為一例，可利用衣架模具。通過利用上述步驟(2)的流動控制部誘導鋪展，可第二次進一步調節聚合物分散體厚度或分散性。
然後，作為本發明的步驟(3)，可執行冷卻及平滑化的步驟。作為冷卻及平滑化從流動控制部移送的膜的步驟，能夠以利用於通常的反射偏光膜的製造的條件冷卻來固化，之後採用平滑化步驟並使其變形來執行，作為一例，鑄軋輥中可執行冷卻及平滑化工序。優選地，使經過流動控制部移送的膜的單面與主冷卻輥相接觸來冷卻，此時，可將主冷卻輥溫度冷卻到40℃以下，更優選為35℃以下，作為一例，冷卻到20℃以下。當主冷卻輥的溫度大於40℃時，在向芯層100的z軸方向等分為5個的區域中上述的中央部區域容易發生以熔融的狀態分散於矩陣成分內的聚合物分散體形成成分之間的結合，由此固化的聚合物分散體的厚度有可能變厚，或結合的塊的聚合物分散體向左右方向鋪展，致使厚度反而有可能變薄，進而在聚合物分散體和矩陣界面通過化學反應改性為第三物
質的矩陣比率變大，聚合物分散體的面積百分比可大大增加。並且，更優選地，使未與冷卻輥相接觸的相反面通過輔助冷卻工具一同冷卻，上述輔助冷卻工具作為一例可以為冷卻空氣，更優選地，上述冷卻空氣的溫度可以為30℃以下，更優選地，可以為20℃以下。
然後，作為本發明的步驟(4)，可執行平滑化及拉伸冷卻的膜的步驟。對於以防止拉伸時厚度偏差引起的斷裂等問題的產生的方式執行平滑化工序的膜，可採用適用於通常的反射偏光膜的拉伸工序並使其變形來執行，由此可引起矩陣成分和聚合物分散體成分之間的折射率差異，在界面引起光調製現象。上述拉伸可執行單軸拉伸或雙軸拉伸，更優選地，可執行單軸拉伸。單軸拉伸的拉伸方向作為一例可以為x軸方向。並且，拉伸比可以為3~12倍。
然後，作為本發明的步驟(5)，可執行熱固定上述拉伸的膜的步驟。上述熱固定可通過通常的方法熱固定，優選地，在180~200℃中通過IR加熱器執行0.1~3分鐘。
另一方面，在上述的反射偏光膜1000的至少單面還可具有結構化的表面層。上述結構化的表面層執行控制通過反射偏光膜1000入射或出射的光的方向的功能。作為上述結構化的表面層，只要是被熟知為具有控制光的方向的功能的具有結構化的表面的公知的結構，就可以不受限制地採用，作為一例，截面可呈透鏡狀、微透鏡、稜鏡形狀或使這些適當變形的形狀。或者，上述結構化的表面還可以為因形成於粘結劑樹脂內的擴散粒子的突出而生成的不規則的凹凸。另一方面，當包括擴散粒子時，可通過擴散粒子控制光的方向，因而不一定伴隨擴散粒子的突出引起的凹凸。
上述結構化的表面層可在反射偏光膜1000中經由表層211、212設置於反射偏光膜1000的上部和/或下部，或設置於省略表層211、212的芯層100的上部和/或下部，此時介入單獨的粘結層一體化或在無粘結層的情況下實現一體化。
以上，滿足上述本發明的物性的反射偏光膜採用於光源組件或其中所包括的液晶顯示裝置等，可用於增進光效率。光源組件分類為燈位於下部的直下型光源組件、燈位於側部的邊緣型光源組件等，本發明實例的反射偏光膜可採用於任何種類的光源組件。並且，還可適用於配置於液晶面板的下側的背光(back
light)組件或配置於液晶面板的上側的前光(front light)組件。以下，作為多種適用例的一例，例示反射偏光膜適用於包括邊緣型光源組件的液晶顯示裝置的情況。
圖8為本發明優選一實例的液晶顯示裝置的剖視圖，液晶顯示裝置2700包括背光單元2400及液晶面板組件2500。
背光單元2400包括調製出射的光的光學特性的反射偏光膜2111，此時上述背光單元中所包括的公知的其他結構的功能、種類及上述其他結構和反射偏光膜2111的位置關係可根據目的而不同，因而本發明中不受特別限制。
只是，根據本發明的優選一實例，如圖8所示，可由光源2410、引導從光源2410出射的光的導光板2415、配置於導光板2415的下側的反射膜2420及配置於導光板2415的上側的反射偏光膜2111構成及配置。
此時，光源2410配置於導光板2415的兩側。光源2410例如可使用發光二極管(LED，Light Eimitting Diode)、冷陰極螢光燈(CCFL，Cold Cathode Fluorescent Lamp)、熱陰極螢光燈(HCFL，Hot Cathode Fluorescent Lamp)、外電極螢光燈(EEFL，External Electrode Fluorescent Lamp)等。在另一實施例中，光源2410還可僅配置於導光板2415的一側。
導光板2415使從光源2410出射的光通過內部全反射移動，再通過形成於導光板2415下部面的散射圖案等向上側出射。在導光板2415的下方配置有反射膜2420，向上部反射從導光板2415向下方出射的光。
在導光板2415的上部配置有反射偏光膜2111。上述中詳細說明反射偏光膜2111，因而省略重複說明。在反射偏光膜2111的上方或下方還可配置有另一光學片。例如，還可設置聚光或使光擴散等可控制光的方向的光學膜或使光的相位變更的相位差膜和/或保護膜。此時，控制上述光的方向的光學膜對反射偏光膜未單獨具有如上所述地結構化的表面層的情況有效。
並且，光源2410、導光板2415、反射膜2420及反射偏光膜2111可利用底架2440收納。
液晶面板組件2500包括第一顯示板2511、第二顯示板2512及介於其之間的液晶層(未圖示)，還可包括分別附着於第一顯示板2511及第二顯示板2512的表面的偏光板(未圖示)。
液晶顯示裝置2700覆蓋液晶面板組件2500的邊緣，還可包括液晶面板組件2500及包圍背光單元2400的側面的頂架2600。
另一方面，具體地，圖9為採用本發明優選一實例的反射偏光膜的液晶顯示裝置的一例，反射板3280插入於框架3270上，冷陰極螢光燈3290位於上述反射板3280的上部面。光學膜3320位於上述冷陰極螢光燈3290的上部面，上述光學膜3320可按擴散板3321、反射偏光膜3322及吸收偏光膜3323的順序層疊，但上述光學膜中所包括的結構及各個結構之間的層疊順序可根據目的而不同，可省略一部分結構要素或具有多個，還可具有控制上述未列舉的光的另一種類的光學膜。另一方面，液晶顯示面板3310可扣入於模具框架3300而位於上述光學膜3320的上部面。
若以光的路徑為中心察看，則從冷陰極螢光燈3290照射的光到達光學膜3320中擴散板3321。為了使光的行進方向相對於光學膜3320垂直，隨着通過上述擴散板3321傳遞的光通過反射偏光膜3322，發生光調製。具體地，P偏光在無損失的情況下透射反射偏光片，但S偏光發生光調製(反射、散射、折射等)，重新利用作為冷陰極螢光燈3290的後面的反射板3280反射，其光的性質隨機變成P偏光或S偏光之後，重新通過反射偏光膜3322。之後經過吸收偏光膜3323之後，到達液晶顯示面板3310。另一方面，上述冷陰極螢光燈3290可代替為LED等另一光設備。
另一方面。在本發明中以液晶顯示器為中心說明反射偏光膜的用途，但不局限於此，可廣泛使用於投影顯示器、等離子顯示器、場發射顯示器及電致發光顯示器等平板顯示技術，不局限於此，可廣泛應用於玻璃窗、需要偏光的工作照明等。
用於實施發明的方式
通過以下的實施例，更具體說明本發明，但本發明的範圍不局限於以下實施例，其應被解釋為有助於理解本發明。
<實施例1>
首先，利用單壓縮機使分散體成分、矩陣成分及表層成分擠壓。具體地，使作為分散體成分的折射率為1.65的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和作為矩陣成分的折射率為1.58的聚碳酸酯合金(包括對苯二甲酸酯和乙二醇與環己烷二甲醇以1：2的摩爾比聚合反應而成的聚環己烯對苯二甲酸二甲酯(poly cyclohexylene dimethylene terephthalate，PCTG)38重量百分比、聚碳酸酯60重量百分比及含有磷酸鹽的熱穩定劑2重量百分比)第一次分散來投入於第一擠壓部，將作為表層成分的包括與矩陣成分相同的成分的原料投入於第二擠壓部，第二擠壓部使用流路以表層按相同的厚度覆蓋矩陣上部及下部的方式製造。
將矩陣成分和分散體成分的擠壓溫度設定為245℃，通過Cap．流變儀(Rheometer)確認來校正聚合物流動，以使兩種成分的I.V.差為0.013，以通過適用過濾混合器(Filteration Mixer)的流路使分散體成分隨機分散於矩陣成分內部的方式誘導，之後在矩陣成分的雙面貼合表層成分。之後在校正流速及壓力梯度的衣架模具中誘導鋪展。
具體地，模具入口的寬度為200mm，厚度為10mm，模具出口的寬度為1260mm，厚度為0.80mm，流速為1.0m/min。之後控制主冷卻，以防止在20℃中分散體發生變形，為了給予不與冷卻輥相接觸的相反面的冷卻效果，通過鼓風機(Air-blower)供給18℃的冷卻空氣，執行平滑化工序，以防止在鑄軋輥中拉伸時存在厚度偏差引起的斷裂等問題，向MD方向拉伸6倍。
接着，在180℃中通過加熱腔熱固定兩分鐘，防止包括表層在內的矩陣厚度大於25μm，防止包括芯層的總厚度大於125μm，製造包括具有如圖2所示的截面結構的聚合物分散體隨機分散於矩陣內部的芯層的如下列表1所示的反射偏光膜。
此時，製造的反射偏光膜中分散體成分的折射率為(nx：1.88，ny：1.58，nz：1.58)，矩陣成分的折射率為1.58。
<實施例2>
與實施例1相同地實施來製造，在單擠出機內T-DIE擠壓均勻分散的矩陣形成成分和聚合物分散體成分之後，將主冷卻輥的溫度變更為38℃，以不使用鼓風機的狀態製造反射偏光膜。
<實施例3>
與實施例1相同地實施來製造，變更為剪切應力高的共轉(Co-rotation)對(同軸對)擠出機來製造反射偏光膜。
<實施例4>
與實施例1相同地實施來製造，為了降低剪切應力，將單擠出機的螺桿轉速降低30%來擠壓，T-DIE擠壓之後，將冷卻時主冷卻輥的溫度變更為34℃，以不使用鼓風機的狀態製造反射偏光膜。
<實施例5>
與實施例3相同地實施來製造，為了提高剪切應力，將螺桿轉速相比於實施例3提高1.5倍來擠壓，T-DIE擠壓之後，將冷卻時主冷卻輥的溫度設定為16℃來製造反射偏光膜。
<實施例6>
與實施例4相同地實施來製造，將主冷卻輥溫度變更為20℃，使用鼓風機製造反射偏光膜。
<實施例7>
與實施例1相同地實施來製造，以使總厚度相同且使芯層厚度成為120μm的方式變更，將冷卻時主冷卻輥溫度變更為15℃來製造反射偏光膜。
<比較例1>
與實施例1相同地實施來製造，在擠出機內均勻分散的聚合物T-DIE擠壓之後，將冷卻時主冷卻輥的溫度設定為82℃，以不使用鼓風機的狀態製造反射偏光膜。
<比較例2>
與實施例1相同地實施來製造，在擠出機內均勻分散的聚合物T-DIE擠壓之後，將冷卻時主冷卻輥的溫度設定為100℃，以不使用鼓風機的狀態製造反射偏光膜。
<實驗例1>
對於在實施例及比較例中製造的反射偏光膜，測定以下物性來將其結果示於下列表1及表2中。
1．霧度
利用霧度及透射度測定儀(日本電色工業株式會社(Nippon Denshoku Kogyo Co.)產品)分析設備測定霧度。
2．聚合物分散體的厚度
當將實施例的光學膜的拉伸方向作為x軸，將厚度方向作為z軸時，以使y-z平面成為切面的方式垂直切割之後，對切面拍攝SEM照片。此時，分別對向芯層的厚度方向以等間隔劃分的5個區域拍攝SEM照片，測定位於5個區域中作為相當於兩側側部的最上部區域A的區域I和作為中央部區域C的區域Ⅱ內的聚合物分散體的厚度，具體地，對於每個拍攝的SEM照片，測定位於5μm×5μm區域內的聚合物分散體的厚度和聚合物分散體之間間隔，計算其的平均值來表示。另一方面，聚合物分散體之間間隔t意味着當在z軸方向使聚合物分散體以二維方式透射時，寬度重複50%以上的相鄰的聚合物分散體之間最短距離，例如，在圖7a中，聚合物分散體A(218)和聚合物分散體B(218’)相當於相鄰的聚合物分散體，聚合物分散體C(218”)透射到聚合物分散體A(218)和聚合物分散體B(218’)中的任何一種，寬度也不重複50%以上，不相當於相鄰的聚合物分散體，當以這三種聚合物為基準計算聚合物分散體之間間隔時，除外。並且，在圖7b中，聚合物分散體之間間隔在相鄰的聚合物分散體D(219)和聚合物分散體E(219’)之間計算。
3．聚合物分散體的面積百分比
為了在按不同區域拍攝的SEM照片中明確聚合物分散體和矩陣界面，以校正對比、倍率等的SEM照片為基準利用作為互聯網上開放的程序的Image-J計算聚合物分散體的面積百分比。
4．相對亮度
為了測定反射偏光膜的亮度，執行如下。製造在依次具有反射膜、導光板、擴散板、反射偏光膜及吸收型偏光膜的32"邊緣型背光單元上組裝面板
的試驗用顯示器之後，利用拓普康(Topcon)公司的BM-7測定儀測定面板上的9個點的亮度，計算平均值，將實施例1的亮度設定為100作為基準，相對錶示剩餘實施例及比較例的亮度。
5．偏光度
利用OTSKA公司的RETS-100分析設備在λ=550nm、λ=650nm中測定偏光度。
可通過表1、表2及圖6a至圖6c確認，實施例的反射偏光膜相比於比較例的反射偏光膜，其偏光度及亮度更優秀。
具體地，相比於實施例1和實施例2，比較例1及比較例2中偏光度和亮度大幅減少，預測這是芯層中央部無法正常冷卻，位於芯層截面的中央部區域的聚合物分散體形成成分之間發生結合，相鄰配置於聚合物分散體的矩陣形成成分變成第三物質，聚合物分散體和矩陣界面無法正常形成的矩陣破壞引起，可知在比較例中以區域Ⅱ及區域I的聚合物分散體面積百分比差(%)(絕對值)的值大於10%的結果反映
以上，說明本發明的一實施例，但本發明的思想不局限於本說明書中提出的實施例，理解本發明的思想的本發明所屬技術領域的普通技術人員可在相同思想的範圍內通過附加、變更、刪除、追加結構要素等容易提議另一實施例，但這同樣屬於本發明的思想範圍內。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明的精神與範疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含於後附的申請專利範圍中。
100:芯層
110:矩陣
120:聚合物分散體
211,212:表層
1000:反射偏光膜
X,Y,Z:軸
Claims (9)
- 一種反射偏光膜，其特徵在於，包括：一矩陣；以及一芯層，相互垂直的x軸、y軸及z軸中x軸方向成為長度方向，向y軸及z軸方向具有隨機排列於該矩陣的內部的多個聚合物分散體，當將以y-z平面切割該芯層的一面劃分為5個區域，以使向z軸方向的厚度相同時，該5個區域中最上部區域或最下部區域的內部的聚合物分散體面積百分比和中央部區域的內部的聚合物分散體面積百分比差異為10%以下，在以y-z平面切割該芯層的一面，該多個聚合物分散體的平均厚度為50nm以上。
- 如請求項1所述的反射偏光膜，其中，該矩陣和該聚合物分散體的相對於y軸及z軸方向的折射率的差異為0.05以下，相對於x軸方向的折射率的差異為0.1以上。
- 如請求項1所述的反射偏光膜，其中，位於中央部區域的內部的聚合物分散體的平均厚度為110nm以下。
- 如請求項1所述的反射偏光膜，其中，該最上部區域或最下部區域中所包括的聚合物分散體的平均厚度(dI)和中央部區域中所包括的聚合物分散體的平均厚度(dⅡ)之間平均厚度比(dⅡ/dI)為0.8至1.6。
- 如請求項1所述的反射偏光膜，其中，該最上部區域或最下部區域的內部的矩陣和聚合物分散體的總面積中聚合物分散體面積的百分比及該中央部區域的內部的矩陣和聚合物分散體的總面積中聚合物分散體面積的百分比分別獨立為40~55%。
- 如請求項1所述的反射偏光膜，其中，該反射偏光膜的霧度為30%以下，該芯層的厚度為150μm以下。
- 如請求項1所述的反射偏光膜，還包括：一體形成於該芯層的至少單面的表層。
- 一種光源組件，其包括如請求項1至7中任一項所述的反射偏光膜。
- 一種液晶顯示裝置，包括：一光源部，其為請求項8所述的光源組件；以及 一顯示部，具有配置於該光源部的光出射面的上部的液晶單元。
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