增亮型光学膜及其制造方法 【技术领域】
本发明是有关于一种光学膜及其制造方法，且特别是有关于一种增亮型光学膜及其制造方法。
【背景技术】
在平面显示器中，液晶显示器是利用线偏振光来造成亮、暗及灰阶的效果。由背光模块来的光线经过偏光片处理后产生了线偏振光，接着随液晶分子的排列扭转，产生亮暗变化而显示内容。
然而，目前液晶显示器的总亮度大约仅为其背光源所提供的4～6％，其中，吸收一半入射光的二色性偏光片是造成损失的主因之一。有些研究是让背光模块直接产生线偏振光，可惜的是目前尚无法具体化，使大部分研究仍着重于光学膜的改良。因此，如何制作出合适的光学膜以妥善使用背光源，进而改善液晶显示器亮度欠佳的问题，实为亟待解决的课题之一。
【发明内容】
本发明有关于一种增亮型光学膜及其制造方法，此增亮型光学膜直接利用连续卷对卷的方式制造，不仅具有较高光穿透度，且生产成本低。
根据本发明的一方面，提出一种增亮型光学膜，其包括偏光层、保护层、一个四分之一波长片与胆固醇液晶层。偏光层具有相对的第一表面与第二表面。保护层设置在第一表面。四分之一波长片设置在第二表面，且四分之一波长片的光轴与卷出方向夹45度角。胆固醇液晶层设置在四分之一波长片上，且位于相对偏光层的另一侧。
根据本发明的另一方面，提出一种增亮型光学膜的制造方法，其包括步骤：提供偏光层；使保护层与一个四分之一波长片分别对应偏光层的第一表面与第二表面，其中，四分之一波长片的光轴与卷出方向夹45度角；以及，以卷对卷的方式使保护层与四分之一波长片分别贴合于第一表面与第二表面。
本发明的好处在于，由于四分之一波长片的光轴与卷出方向已呈45度角，在制造过程中可省去对位的步骤，直接与偏光层、保护层通过卷对卷的连续生产方式制作出增亮型光学膜，可以降低制造过程步骤，加速增亮型光学膜的制造过程，使产量大增。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文通过具体实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
【附图说明】
图1是依照本发明较佳实施例的一种增亮型光学膜的制造方法的流程图。
图2是制作增亮型光学膜的装置示意图。
图3A至图3C是制造过程中形成增亮型光学膜各层的示意图。
图4是偏光层与四分之一波长片的配置关系的示意图。
图5是依照本发明较佳实施例的一种增亮型光学膜的制造方法的另一流程图。
图6是增亮型光学膜的另一示意图。
【具体实施方式】
在此揭露一种增亮型光学膜及其制造方法，由于本实施例的四分之一波长片的光轴与卷出方向(machine direction，MD)夹45度角，因此可以直接将保护层与四分之一波长片分别对应偏光层的二个相对表面，使保护层与四分之一波长片以卷对卷的方式，经滚压后与偏光层一并贴合。胆固醇液晶层可于四分之一波长片贴合至偏光层前或贴合至偏光层后，形成于四分之一波长片上。
以下附图式举例说明，需注意的是，为清楚说明各组件的关系，所附图式中的各组件并非按照实物的比例绘制。
请同时参照第1、2图，图1是依照本发明较佳实施例的一种增亮型光学膜的制造方法的流程图，图2是制作增亮型光学膜的装置示意图。增亮型光学膜100(见图3C)的制造方法包括步骤S11至S14。首先，如步骤S11所示，提供偏光层110。此偏光层110可由亲水性高分子膜制作，例如为一聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)膜。于进行后续制造过程前(例如是对应区域I)，此聚乙烯醇膜可先经过膨胀、染色、延伸及干燥等步骤，以形成含碘或染料的偏光层110。较佳地，偏光层110的厚度约20至35μm，偏光度约99.9％以上，且单体穿透率在41％以上。
举例说明上述染色的步骤，膨胀后的聚乙烯醇膜于含碘与硼酸水溶液中进行染色，使形成含碘的聚乙烯醇膜。另外，亦可将膨胀后的聚乙烯醇膜浸泡于含有染料与硼酸等药剂的水溶液中，以形成含染料的聚乙烯醇膜。
接着，如步骤S12所示，于偏光层110相对的第一表面110A与第二表面110B各形成一接着层。并请参照图3A至3C图，其是制造过程中形成增亮型光学膜各层的示意图。此步骤中，可调配一聚乙烯醇水溶液作为接着层的材料。聚乙烯醇水溶液中具有占聚乙烯醇水溶液总重量约1～10％地聚乙烯醇树脂，或较佳地占总重量约4～8％，且聚乙烯醇树脂的聚合度介于约1000与2000之间。
如图2所示，聚乙烯醇水溶液W1供应至第一表面110A与第二表面110B。于偏光层110移动的过程中，聚乙烯醇水溶液W1会于第一表面110A与第二表面110B均匀地形成接着层120、130，如图3A所示。
然后，如步骤S13与图3B所示，使一保护层140与一个四分之一波长片150分别对应偏光层110的第一表面110A与第二表面110B，四分之一波长片150上设置有一胆固醇液晶层160，其位在四分之一波长片150相对偏光层110的另一侧。
制作胆固醇液晶层160至四分之一波长片150的表面前，可先以绒布进行表面配向(rubbing)处理，或是不作表面配向，直接涂布胆固醇液晶材料至四分之一波长片150上。例如，可以狭缝挤压式模具(slot die)或线棒(wire bar)将胆固醇液晶材料涂布于四分之一波长片150的表面。并接着以80℃烘箱将此胆固醇液晶材料的溶剂烘干约2分钟之后，再以100W/cm2的紫外光灯照射约1分钟后，即可形成胆固醇液晶层160。
接着，如步骤S14所示，以卷对卷的方式使保护层140与四分之一波长片150分别贴合于第一表面110A与第二表面110B。并请参照图4，其是偏光层110与四分之一波长片150的配置关系的示意图。如图4所示，四分之一波长片150的光轴A1与卷出方向MD夹有角度，其为45度角，而卷出方向MD与偏光层110的光轴A2方向一致。由于四分之一波长片150的光轴A1已与卷出方向MD成45度角，因而四分之一波长片150与保护层140在制造过程中可直接一并制作到偏光层110上。如图2所示，滚轮201、203分别于偏光层110上下二侧以滚压的方式，并通过接着层120、130的作用，将保护层140与四分之一波长片150紧密地贴合到偏光层110上。
如图3C所示，增亮型光学膜100包括层迭设置(由上至下)的保护层140、接着层120、偏光层110、接着层130、四分之一波长片150与胆固醇液晶层160。接着，可在增亮型光学膜100始贴合完成时(例如是对应区域II)，以60～80℃的温度条件下干燥3～6分钟，以使增亮型光学膜100的结构定型。其它干燥技术，例如：红外线烘烤或是热风干燥等，亦可应用于本实施例增亮型光学膜100的干燥步骤。
请参照图5，其是依照本发明较佳实施例的一种增亮型光学膜的制造方法的另一流程图。此制造方法与前述图1所示的制造方法的不同在于胆固醇液晶层160的制作顺序。如图5所示，制造方法包括S51至S55，其中步骤S51、S52与步骤S11、S12相同，故在此不重复说明。然于步骤S53中，仅单纯提供一个四分之一波长片150(尚未设置任何胆固醇液晶层160)，并于步骤S54中，与保护层140通过卷对卷的方式分别贴合至偏光层110上。之后，如步骤S55所示，最后再形成胆固醇液晶层160至四分之一波长片150相对偏光层110的另一侧。
上述的保护层140可为三醋酸纤维膜(TAC)，用以提供保护并使偏光层110定型，而与胆固醇液晶层160结合的四分之一波长片150可作为另一保护层使用。
增亮型光学膜100可具有其它结构设计。请参照图6，其是增亮型光学膜的另一示意图。增亮型光学膜100’的保护层140’具有一基材141’与一光学涂层143’。基材141’可为三醋酸纤维膜(TAC)。光学涂层143’可为硬镀膜(hard-coating film)、抗反射膜(anti-reflection film)、低反射膜(low reflectionfilm)、抗眩膜(anti-glare film)或抗静电膜(anti-static film)。
光学涂层143’较佳的厚度为3～8μm，其可通过涂布的方式形成于基材141’上，用以作为一般光学膜的表面处理，以加强光学膜硬度、防止日常生活无意的刮伤或避免光线被过度集中让使用者观看时感觉不适。
另外，如图6所示，于保护层140’上更可依序形成一感压胶层170与一离型层180。感压胶层170用以在撕除离型层180后，使光学膜100’具有黏着性，而可贴于其它组件(例如是液晶面板)上。感压胶层170与离型层180亦可制作于图3C的增亮型光学膜100上。
就本实施例的增亮型光学膜100、101’而言，其可作为下偏光板使用。当光源从胆固醇液晶层160侧入光时，由于胆固醇液晶为一种具有旋光性的向列液晶，分子会随着光轴作螺旋结构排列，将入射未偏极化光源分离出左右旋圆偏振光，其中与胆固醇液晶相反旋光性的圆偏振光可被穿透，而相同旋光性的圆偏振光则被反射。仅需再额外使用一简单反射面即可轻易将原本被胆固醇液晶反射的圆偏振光反转成可穿透的圆偏振光，此时即可通过胆固醇液晶层160，以产生接近两倍单一旋光性的圆偏振光。
而搭配使用的四分之一波长片150其光轴A1与偏光层110夹45度角，其可将圆偏振光转成线偏振光后，再导入偏光层110。亦即，所有光源可以被完全地转换成可全数通过偏光层110的偏光态，有效达到增亮的效果。
举例说明说明本实施例的胆固醇液晶层160的制作方式。首先取BASF的液晶材料LC1057与LC756调配成LC756占LC1057重量百分比5％、6％、7％的胆固醇液晶配比，与溶剂环戊酮(cyclopentanone)调成重量百分比30％的溶液，再加入2％的BYK-361与2％的光起始剂IRGACURE184。之后，涂布在已配向或未配向的表面。每涂布完一层胆固醇液晶材料，便以80℃烘箱将溶剂烘干约2分钟之后，再以100W/cm2的紫外光灯照射约1分钟以干燥聚合。此制造过程可重复三次，使三层涂料的总厚度约3～10μm。将具有胆固醇液晶的增亮型光学膜与未涂布胆固醇液晶的非增亮型光学膜(对照组)放置于背光板上，以KONICA-MINOLTA CA-210量测比较两片样品的亮度。量测出的结果为，增亮型光学膜的亮度约为705nit，而非增亮型光学膜的亮度约为585nit，是以，通过本实施例所揭露的制作方法所生产的增亮型光学膜是可以达到使亮度提升18.5％的效果。
本发明上述实施例所揭露的增亮型光学膜及其制造方法，在偏光层的上下表面设置保护层与四分之一波长片，并在四分之一波长片上设置胆固醇液晶。由于四分之一波长片的光轴与卷出方向已呈45度角，在制造过程中可省去对位的步骤，直接与偏光层、保护层通过卷对卷的连续生产方式制作出增亮型光学膜，如此不仅可降低制造过程步骤，加速增亮型光学膜的制造过程，使量产大增。此外，涂布胆固醇液晶的增亮型光学膜的光源利用率高，可更为广泛地应用在市售商品中。