具有更高亮度的光學層合膜的製作方法

2023-08-11 10:15:31 1

專利名稱：具有更高亮度的光學層合膜的製作方法
技術領域：
本發明涉及可顯著地改進光利用效率以得到更高亮度的光學層合膜和包括此光 學層合膜的液晶顯示器，更具體地，涉及在其相對的表面上包括具有不同光學功能的膜 的光學層合膜，以提供更高的亮度。
背景技術：
通常，液晶顯示器(LCD)用作諸如行動電話、PDA、計算機、TV和其它信息 顯示裝置用的平板顯示器，且具有諸如體積小、重量輕、低能耗等優點。
雖然液晶顯示器根據其應用必需具有不同特性，但通常要求其具有高亮度、廣 視角、低能耗、小體積、輕重量等。特別地，LCD必需具有高亮度。
LCD的高亮度可通過增加光源本身亮度的方法，或增加光利用效率的方法來實 現。增加光源亮度的方法會增加能耗，但是增加光利用效率的方法可實現高亮度且並不 增加能耗。
為了增加光利用效率，通常將背光單元(BLU)發出的光再利用為不被LCD元件 吸收的可用的偏振光，以此增加亮度。
圖1為常規背光單元的截面圖。
在圖1中，常規背光單元包括光源11、漫射器片12、漫射膜13、稜鏡膜14和光 學層合膜15(DBEF_D，購自3M)，它們依次層疊以彼此重疊。
當光從光源11發出時，光通過漫射膜13和稜鏡膜14漫射或聚集，並隨後通過 光學層合膜15再利用為偏振光。此時，偏振光不被LCD元件吸收，也就是說引起亮度提尚。
圖2為常規光學層合膜的截面圖。
參照圖2，光學層合膜15以重疊結構包括在光學層合膜15中間的多層膜27、在 光入射面(光源側)上的第一光漫射膜，和在光出射面(與光源側相對)上的第二光漫射膜。
第一和第二漫射膜沈和觀由相同材料製成，且不具有不同的表面形狀。 發明內容
技術問題
本發明的一個方面提供了光學層合膜，該光學層合膜包括分別在光入射面和光 出射面上的膜以提供不同的光學功能，因此通過最小化光損失來改進前部亮度。
本發明的另一個方面提供了光學層合膜，與常規光學層合膜相比，所述光學層 合膜可用於背光單元以改進前部亮度，因此減少光源數量和能耗。
技術方案
根據本發明的一個方面，光學層合膜包括多層膜，所述多層膜由包括具有不 同折射率的兩種聚合物的多層組成，且僅透射在與一個透光軸平行方向上振動的光分量而反射其它光分量；壓紋漫射膜，所述壓紋漫射膜層疊在所述多層膜的一側，且在其表 面上具有粗糙度；和微透鏡膜，所述微透鏡膜層疊在所述多層膜的另一側，且在其表面 上布置有微透鏡。
有益效果
根據本發明的一個實施方式，該光學層合膜具有光入射面和光出射面的改進表 面，因此增加從光源發出光的利用。
此外，根據本發明的一個實施方式，可減少背光單元中所用光學膜的數量。
此外，根據本發明的一個實施方式，通過增加從光源發出光的利用效率，該光 學層合膜使用相同光源提供高亮度，因此降低了能耗。


圖1為常規背光單元的截面圖2為常規光學層合膜的截面圖3為根據本發明一個實施方式的光學層合膜的截面圖4為根據本發明一個實施方式的包括光學層合膜的背光單元的截面圖5為用於定義HDI的樣品表面高度單個分布的圖6為根據本發明一個實施方式的微透鏡膜的俯視圖；和
圖7為根據本發明一個實施方式的微透鏡膜的截面圖。
具體實施方式
下文中，將參照附圖來描述本發明的示例性實施方式。
圖3為根據本發明一個實施方式的光學層合膜的截面圖。
在圖3中，根據此實施方式的光學層合膜包括分別層疊在多層膜27的相反側上 的壓紋漫射膜38和微透鏡膜39。
多層膜27由具有不同折射率的兩種聚合物的多層組成，且可僅透射在與一個透 光軸平行方向上振動的光分量而反射其它光分量。多層膜27反射的光指向光源11 (參見 圖1)，並通過反射器如在光源附近布置的反射器片返回至多層膜27。換句話說，通過重 復上述透射和反射來增加穿過多層膜27的偏振光的強度。
回到圖2，在常規光學層合膜15中，在多層膜27上表面和下表面上的第一和第 二漫射膜26和觀具有相同的光學特性。對第一和第二漫射膜沈和觀進行磨砂或壓紋 以提供用於光漫射的表面。第一漫射膜26的主要漫射面形成在第一漫射膜沈的光入射 面，且第二漫射膜觀的主要漫射面形成在第二漫射膜觀的光出射面。
參照圖3，根據本發明的實施方式，光學層合膜通過在多層膜27相對表面上的 具有不同光學特性的膜來增加光利用效率。
如上所述，根據此實施方式的光學層合膜31包括分別層疊在多層膜27的相反側 上的壓紋漫射膜38和微透鏡膜39。
壓紋漫射膜38為光入射面，且微透鏡膜39為光出射面。
圖4為根據本發明一個實施方式的包括光學層合膜的背光單元的截面圖。
在圖4中，根據本發明的實施方式，在光源11發出的光穿過漫射器片12、漫射膜13和稜鏡膜14後，穿過根據本發明實施方式的光學層合膜31。在光學層合膜31中， 光依次穿過壓紋漫射膜38、多層膜27和微透鏡膜39。
也就是說，在根據此實施方式的光學層合膜31中，光射入壓紋漫射膜38並從微 透鏡膜39射出。
用於將多層膜27、壓紋漫射膜38和微透鏡膜39彼此重疊的粘結材料不限於具體 材料。粘結材料的實例包括壓敏粘合劑、熱敏粘合劑、揮發性溶劑粘合劑等。為此，可 固化的粘合劑可用作實現此目的的粘結材料。
壓紋漫射膜38具有壓紋圖案，此壓紋圖案在漫射膜38的表面上形成粗糙度以 實現優異的光學漫射性和光學透射率，從而使漫射膜38以較高效率漫射入射到它上面的光。
具有壓紋圖案的漫射膜38的主要漫射面提供為光學層合膜31的光入射面31-1。
壓紋漫射膜38通過使熔融樹脂穿過橡膠輥和經過噴砂的壓花輥之間的輥隙形 成，以具有0.5 3 μ m的表面粗糙度Ra和3 8 μ m的高度分布係數HDI。
如果Ra和HDI小於這些值，很難實現所需的濁度性質，如果Ra和HDI大於這 些值，總光透射率降低以引起漫射膜上透光率的變化，使得漫射膜在實踐中無法使用。 換句話說，當壓紋漫射膜具有0.5 3ym的Ra和3 8ym的HDI時，可以實現70% 或更高的濁度和88%或更高的優異總光透射率。
此外，根據此實施方式的壓紋漫射膜38可具有1 25nm的低延遲值。如果延 遲值大於25nm，漫射膜38在可見區經歷嚴重的透射率損失，因此使液晶顯示器單元的亮度變差。
壓紋漫射膜38可由熱塑性樹脂形成。
熱塑性樹脂可為可通過擠壓成形加工的任何熱塑性樹脂。熱塑性樹脂的實例包 括聚縮醛樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、苯乙烯樹脂、聚酯樹脂、乙烯基樹脂、聚 苯醚樹脂、聚烯烴樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、聚醚碸樹脂、苯硫醚樹 脂、氟樹脂等。
當考慮熱塑性樹脂組合物的性質和應用時，透明聚合物樹脂，如甲基丙烯酸酯 樹脂、苯乙烯樹脂、環烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂等可用於壓紋漫射膜。此外，壓紋漫射 膜可由共聚物或其組合形成。
圖5為用於定義HDI的樣品表面高度單獨分布的圖。
HDI由所獲得的表面高度分布中主分布寬度的長度來定義，用於分析樣品的表 面粗糙度。在圖5中，χ-軸表示樣品的單個表面高度，y_軸表示對應於單個表面高度 的數據點的數量。此處，HDI由對應於600X80 μ m單位面積內在最大分布中佔20%的 高度的高度寬度分布的長度來定義，HDI可表示為表面高度的主分布寬度且可通過Wyko profiler等獲得。
圖6為根據本發明一個實施方式的微透鏡膜的俯視圖，且圖7為根據本發明一個 實施方式的微透鏡膜的截面圖。
在圖6和7中，微透鏡膜39位於根據此實施方式的漫射膜的一側，且在光射出 的漫射膜的光出射面31-2的表面上具有多個微透鏡41。
微透鏡41具有半球形透鏡形狀，且密集地布置在微透鏡膜39的表面上。
圖6顯示以構成等邊三角形點陣圖案方式布置的微透鏡41。當微透鏡以構成等 邊三角形點陣圖案方式布置時，每個單位面積可獲得最密集的微透鏡41布置。
此外，微透鏡可具有不均勻的尺寸，同時被不規則地布置以防止莫爾現象，所 述莫爾現象可在本發明的光學膜重疊其它光學膜時發生。
微透鏡41可具有20至200 μ m的直徑。小於20 μ m的微透鏡的直徑引起單個微 透鏡的影響過大，這是大面積實施中不希望的情況，和在技術和成本方面的其它缺點。 另一方面，大於200 μ m的微透鏡13的直徑可引起微透鏡膜39厚度的增加，導致質量變 差的亮度改變，以及微透鏡膜和液晶單元之間的莫爾現象。
微透鏡41可具有在0.5至1.2範圍內的高度H與曲率半徑R的比率，即H/R比。 如果H/R比小於0.5或大於1.2，微透鏡膜將在最佳光聚集範圍外聚光，因此引起亮度變 差。此外，微透鏡41之間的間隙G可在0.1至20μιη的範圍內。小於1 μ m的微透鏡 之間的間隙G可引起膜製備期間微透鏡之間的擴散(spreading)缺陷，這導致亮度變差， 如果間隙G大於20 μ m，微透鏡41佔據的面積減少，使得亮度變差。
微透鏡膜39可通過擠壓成形方法形成，在所述擠壓成形方法中，熔融樹脂穿過 在微透鏡膜39上具有微透鏡逆象的輥和另一輥之間的輥隙，使得此輥的逆象可轉移至微 透鏡膜39。具有微透鏡逆象的輥可通過常規蝕刻方法製備。
類似於壓紋漫射膜38，微透鏡膜39可由熱塑性樹脂形成。
熱塑性樹脂可為可通過擠壓成形加工的任何熱塑性樹脂。熱塑性樹脂的實例包 括聚縮醛樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、苯乙烯樹脂、聚酯樹脂、乙烯基樹脂、聚 苯醚樹脂、聚烯烴樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、聚醚碸樹脂、苯硫醚樹 脂、氟樹脂等。
考慮到熱塑性樹脂組合物的性質和應用，透明聚合物樹脂如甲基丙烯酸酯樹 脂、苯乙烯樹脂、環烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂等可用於壓紋漫射膜。此外，壓紋漫射膜 可由共聚物或其組合形成。
實施例1
對於實施例1，將購自3M的DBEF-P2用作多層膜，且將上述具有IOnm延遲值 的膜用作壓紋漫射膜。微透鏡膜具有直徑50 μ m、H/R比0.7和間隙10 μ m的微透鏡。
將壓紋漫射膜和微透鏡膜通過可固化的粘合劑疊加到多層膜的相反側，因此提 供如圖3所示的實施例1的光學層合膜。
隨後，如圖4所示，從光源側起，按照漫射器片、漫射膜和稜鏡膜的順序，在 層疊實施例1中製備的光學層合膜後，使用Eldim有限公司的EZ-Contrast測定光學層合 膜的亮度。
此處，漫射器片為購自Cheil bidustries，bic.的DRE361，漫射膜為購自Mirae Nanotech Co., Ltd.的 UTE II，且稜鏡膜為購自 3M 的 BEF II。
實施例2
對於實施例2，將購自3M的DBEF-P2用作多層膜，且將上述具有8nm延遲值 的膜用作壓紋漫射膜。微透鏡膜具有100 μ m的直徑、0.9的H/R比和間隙5 μ m的微透鏡。
在通過與實施例1相同的方法製備實施例2的光學層合膜後，通過與實施例1相同的方法測定實施例2的亮度。
實施例3
對於實施例3，多層膜和壓紋漫射膜具有與實施例1的多層膜和壓紋漫射膜相同 的結構，且微透鏡膜具有180 μ m的直徑、1.0的H/R比和間隙10 μ m的微透鏡。
在通過與實施例1相同的方法製備實施例3的光學層合膜後，通過與實施例1相 同的方法測定實施例3的亮度。
比較例1
為了與實施例1對比，比較例1的光學層合膜使用與實施例1相同的多層膜制 備，且包括在多層膜的相反側上不具有不同光學形狀的漫射膜。比較例1的亮度通過與 實施例1相同的方法測定。
比較例2至6
在製備這些比較例的光學層合膜後，它們的亮度通過與實施例1相同的方法測 定，所述比較例的光學層合膜具有不同H/R比的微透鏡膜、微透鏡之間的不同間隙和光 學層合膜的壓紋漫射膜的不同延遲。
[結果分析]
實施例1至3和比較例1至5的亮度測定結果顯示在表1中。
微透鏡膜壓紋漫射膜組裝的 BLUD μπιH/R間隙 μπι延 遲 nmRa μπιHDI μπι濁 度 %總光透射 率 %亮度 Cd/m2實施例 1500.710101.85849310,620實施例 21000.9581.27819111,100實施例 31801.010101.85849311,900比較例 1--------8,610比較例 21000.310121.8783938,890比較例 31000.32131.9884928,990比較例 41001.510111.8684939,520比較例 51000.930101.8584939,100比較例 61000.82321.0780918,530
根據本發明，微透鏡具有20 200 μ m的直徑、0.5 1.2的H/R比和0.1 20 μ m的微透鏡間隙，且壓紋漫射膜具有0.5 3 μ m的Ra、3 8 μ m的HDI和1 25nm的延遲值。
實施例1至3滿足本發明的這些條件，且分別具有10,620Cd/m2、ll,100Cd/m2 和ll,900Cd/m2的亮度。
比較例1通過層疊常規漫射膜來製備，且具有8610Cd/m2的亮度。因此，可看 出本發明實施例的光學層合膜在相同條件下為背光單元提供更高的亮度。
比較例2至4具有在0.5 1.2範圍外的H/R比，且具有比實施例1至3更低的亮度。
比較例5具有在微透鏡之間30 μ m的過寬間隙，且具有比實施例1至3更低的亮度。
比較例6具有大於本發明延遲值的32nm延遲值，且具有更低的亮度。
如上所述，根據本發明，光學層合膜具有光入射面和光出射面的改進表面，因 此增加了從光源發出光的利用。此外，本發明可減少背光單元中所用光學膜的數量。而 且，根據本發明，光學層合膜通過增加從光源發出的光的利用，使用相同光源提供更高 的亮度，因此降低了能耗。
權利要求
1.一種光學層合膜，包括多層膜，所述多層膜由包括具有不同折射率的兩種聚合物的多層組成，且所述多層 膜僅透射在與一個透光軸平行方向上振動的光分量而反射其它光分量；壓紋漫射膜，所述壓紋漫射膜層疊在所述多層膜的一側，且在其表面上具有粗糙 度；和微透鏡膜，所述微透鏡膜層疊在所述多層膜的另一側，且在表面上布置有微透鏡。
2.如權利要求1所述的光學層合膜，其中所述壓紋漫射膜具有0.5 3μ m的表面粗 糙度Ra和3 8 μ m的高度分布係數HDI。
3.如權利要求1所述的光學層合膜，其中從光源側起依次布置所述壓紋漫射膜、所述 多層膜和所述微透鏡膜。
4.如權利要求1所述的光學層合膜，其中光射入所述壓紋漫射膜，並穿過所述多層膜 從所述微透鏡膜射出。
5.如權利要求1所述的光學層合膜，其中所述壓紋漫射膜具有70%或更高的濁度和 88%或更高的總光透射率。
6.如權利要求1所述的光學層合膜，其中所述壓紋漫射膜具有1 25nm的延遲值。
7.如權利要求1所述的光學層合膜，其中所述微透鏡膜包括布置在其表面上且具有 20 200 μ m直徑的微透鏡。
8.如權利要求1所述的光學層合膜，其中所述微透鏡膜包括在所述纖維透鏡膜上以構 成等邊三角形點陣圖案方式布置的微透鏡。
9.如權利要求1所述的光學層合膜，其中所述微透鏡膜包括具有0.5 1.2的H/R比 的微透鏡。
10.如權利要求1所述的光學層合膜，其中所述微透鏡膜包括以0.1 20μ m間隙布 置的微透鏡。
11.如權利要求1所述的光學層合膜，其中所述微透鏡膜包括具有在20 200μ m範 圍內不均勻直徑且以0.1 20 μ m不規則間隙布置的微透鏡。
12.如權利要求1所述的光學層合膜，其中所述壓紋漫射膜和所述微透鏡包括選自由 甲基丙烯酸酯樹脂、苯乙烯樹脂、環烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂和它們的組合組成的組中 的熱塑性樹脂。
13.—種背光單元，包括如權利要求1所述的光學層合膜，所述光學層合膜以這樣的 方式布置，使得所述壓紋漫射膜的表面作為光入射面提供，且所述微透鏡膜的表面作為 光出射面提供。
14.一種液晶顯示器模塊，包括如權利要求13所述的背光單元。
全文摘要
本發明開了一種光學層合膜，所述光學層合膜可將背光單元發出的光再利用為不被LCD元件吸收的可用的偏振光，且在其表面上包括微透鏡結構，因此顯著提高亮度。該光學層合膜包括多層膜、壓紋漫射膜和微透鏡膜，所述多層膜由包括具有不同折射率的兩種聚合物的多層組成，以僅透射在與一個透光軸平行方向上振動的光分量而反射其它光分量，所述壓紋漫射膜層疊在所述多層膜的一側，且在其表面上具有粗糙度，以具有0.5～3μm的表面粗糙度Ra和3～8μm的高度分布係數HDI，且所述微透鏡膜層疊在所述多層膜的另一側，且具有布置在其表面上的微透鏡。
文檔編號G02B5/02GK102027392SQ200880129219
公開日2011年4月20日 申請日期2008年12月30日 優先權日2008年5月15日
發明者吳世真, 曹圭燦, 樸善弘, 李辰雨 申請人:第一毛織株式會社