光學元件及其製造方法、使用該光學元件的背光單元及其製造方法
2023-07-10 14:24:26 1
專利名稱：光學元件及其製造方法、使用該光學元件的背光單元及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種光學元件，更具體地說，涉及一種用於背光單元的光學元件。
背景技術：
一般地說，用於顯示裝置(諸如液晶顯示器(IXD))的背光單元是設置在自身沒有發光功能的顯示面板的背面以便均勻投射平面光的部件。根據發射實際光的光源的位置，背光單元可以分為直下式背光單元和側邊式背光單元。在直下式背光單元中，光源設置在顯示面板的下方並且發射的光穿過顯示面板，從而對大尺寸顯示器有利。在側邊式背光單元中，光源設置在顯示面板的邊緣，從而對薄而緊湊的顯示器有利。圖1是剖視圖，示出了現有的直下式背光單元的配置。如圖1所示，現有的直下式背光單元包括多個光源120、反射板110、導光板130、多層漫射膜140和150，集光膜160和保護膜170。
此外，在現有直下式背光單元的情形中，由於光源正上部的亮度和光源之間的亮度不同，因此會發生Mura缺陷。如圖1所示，多層漫射膜140和150用來使光源發射的光在整個平面上漫射，以防止Mura缺陷。然而，由於所述多層漫射膜之故，現有的直下式背光單元的製造成本較高，並且其厚度較大。此外，對於現有的直下式背光單元，由於多層光學膜層疊起來，在其之間有空氣層，因此，在所述光學膜和空氣層之間的界面處，光會發生折射。於是，會使透光率劣化。
發明內容
技術問題本發明的一個方面提供一種光學元件及該光學元件的製造方法，其中，所述光學元件用於改善有光源區域的光漫射，並防止有光源或無光源區域之間的界面處的光反射所導致的亮度變差。本發明的另一方面提供一種背光單元及該背光單元的製造方法，其中，該背光單元用於改善有光源區域的光漫射，並防止有光源或無光源區域之間的界面處的光反射所導致的亮度變差。本發明的再一方面提供一種包含背光單元的顯示裝置。技術方案根據本發明的一個方面，提供一種光學元件，其包括:光入射側；以及光出射側，該光出射側包括與光源對應的區域中的圖形部和所述圖形部區域之外的區域中的粘性部，所述圖形部調節光的強度。根據本發明的另一方面，提供一種背光單元，其包括:光源；所述光學元件；以及層疊在所述光學元件的光出射側的光學膜。根據本發明的再一方面，提供一種光學元件的製造方法，該方法包括下述操作:(a)在光學元件的光出射側形成粘性部；以及(b)在所述光學元件的所述光出射側的與光源對應的區域中形成非粘性圖形部，以調節光的強度。根據本發明的又一方面，提供一種背光單元的製造方法，該方法包括在通過上述方法製造的光學元件上層壓用於漫射的光學膜。有益效果當本發明的實施例所述的光學元件運用到背光單元時，對光源發出的光進行漫射的圖形部形成在與光源對應的區域中，從而將光源發出的光有效地漫射到周圍區域。另外，在與光源對應的區域(形成有所述圖形部的區域)中，漫射膜層疊在所述光學元件上且在其間有空氣層，而在所述對應區域之外的其它區域中，所述光學元件和所述漫射膜相互接觸而沒有空氣層，使得光源和周圍區域之間的透射光強度得以平衡，從而改善了亮度均勻性。
圖1是示意剖視圖，示出了現有技術中的直下式背光單元的配置；圖2是示意圖，示出了本發明的一個實施例所述的光學元件的配置；圖3是示意圖，示出了形成在本發明的一個實施例所述的光學元件的圖形部上的圖形；圖4是示意圖，示出了本發明的另一個實施例所述的光學元件的配置；圖5是示意圖，示出了本發明的一個實施例所述的光學膜層疊在光學元件上的結構；圖6是 示意圖，示出了本發明的另一個實施例所述的光學膜層疊在光學元件上的結構；圖7是在本發明的例子所述的背光單元的上方拍攝的照片，示出了本發明的例子所述的背光單元的亮度均勻程度；圖8是在本發明的對照例I所述的背光單元的上方拍攝的照片，示出了本發明的對照例I所述的背光單元的亮度均勻程度；以及圖9是在本發明的對照例2所述的背光單元的上方拍攝的照片，示出了本發明的對照例2所述的背光單元的亮度均勻程度。[附圖標記]110反射板120 光源130導光板140漫射膜150微透鏡漫射膜160稜鏡片170保護膜200光學元件212光入射側214光出射側220圖形部
230粘性部240隔離件300空氣層400上光學膜A具有反射圖形的區域
具體實施例方式下面將參考附圖詳細描述本發明的示例性實施例。
然而，由於本發明可以有各種變型和不同的實施例，因此，附圖中示例性示出的並且將要詳細描述的只是具體實施例。然而，本發明不應被解釋為局限於這裡所闡述的具體實施例，相反，本發明旨在涵蓋本發明的概念和技術範圍之內的所有變型、等同物和替換。在附圖中，相同的附圖標記指示相同的元件。圖2是示意圖，示出了本發明的一個實施例所述的光學元件的配置。圖2所示的光學元件200包括光入射側212、光出射側214、圖形部220和粘性部230。光學元件200中的光入射側212面對光源120，它是光源120發出的光所入射的一偵牝而光出射側214面對上部膜，它是將光源120發出的光出射到所述上部膜的一側。由於光學元件200用作導光板，傳導光源120發出的光以漫射到前側，因此，它由可以透射光的膜或薄片形成。例如，所述光學元件可以由丙烯酸樹脂(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、纖維素樹脂(例如，三乙醯纖維素)和聚酯樹脂(例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯)形成，但不限於此。此外，光學元件200可以使用粘合樹脂以有效地形成粘性部230。例如，光學元件200可以由丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、乙烯樹脂、或矽樹脂形成，但不限於此。圖形部220形成在與光源120對應的區域中。在與光源對應的預定區域中形成所述圖形部的原因在於，擋住光源發出的、經過光源正上部傳導的光，並且也可有效地將光漫射到周圍區域。更具體地說，圖形部220形成在預定區域，該預定區域基於與所述光學元件的光入射側214的光源120相對應的區域。所述圖形部的尺寸可以根據所述光源的配置或尺寸來確定。具體地說，圖形部220可以基於光源120形成為具有橢圓形輪廓(即，其長軸可以為約6_到約60mm,而其短軸可以為約5_到約45mm),更優選地,可以形成一種橢圓形輪廓(即，其長軸可以為約IOmm到約30臟，而其短軸可以為約7mm到約20mm)。然而，如果使用多個發光二極體(LED)並且這些LED之間的距離小於上述尺寸，則與各個LED相對應的漫射圖形部可以重疊，並且比上面所述形成得更大。另外，圖形部220可以通過噴墨印刷方法來形成。由於噴墨方法可以用來以非接觸方式形成圖形，因此，有利於在所述光學元件的粘性光出射側形成圖形。此外，用於形成圖形部220的油墨可以為非粘性油墨。這是因為，圖形部220不具有粘性，所述圖形部區域之外的其它區域則具有粘性。另外，圖形部220的油墨厚度可以根據油墨中的色素成分的數量而變化，當使用噴墨進行印刷時，通常形成約0.2 μ m到約15 μ m高的圖形。此外，當使用噴墨進行印刷時，通過將油墨中的色素含量調節到上述範圍之內，可以控制希望的光漫射程度。此外，圖形部220具有用於阻擋和漫射光的圖形，並利用該圖形調節穿過光學元件200的光的強度。詳細地說，圖形部220可以包括反射圖形和漫射圖形中的至少一者，其中，反射圖形用於反射光源發出的光以減少光的透過量，而漫射圖形用於將光源發出的光漫射到周圍區域。這裡，所述反射圖形可以由一種油墨形成，該油墨包括從Al、Cr、Ag、Hg、Pt和Mo所構成的組中選出的至少一者。這裡，Al、Cr、Ag、Hg、Pt和Mo可以用來反射光。另外，所述漫射圖形可以由一種油墨形成，該油墨包括從二氧化鈦、聚四氟乙烯、聚苯乙烯和矽石所構成的組中選出的至少一者。這裡，二氧化鈦、聚四氟乙烯、聚苯乙烯和矽石可以用來漫射光。圖3是示意圖，示出了本發明的一個實施例所述的形成在光學元件200的圖形部220上的圖形。更詳細地說，圖3示出了一種既包括反射圖形又包括漫射圖形的圖形。參看圖3，當在圖形部220上既形成反射圖形又形成漫射圖形時，在圖形部220的整個區域上形成漫射圖形，並在所述漫射圖形上的上中部A形成反射圖形，從而形成所述圖形部。粘性部230形成在圖形部220區域之外的區域中。這是因為，具有圖形部220的區域(即，與所述光源對應 的部分)和層疊在所述光學元件上的膜之間具有空氣層，而只有所述圖形部區域之外的區域具有粘性，使得所述光學元件和層疊在其上的膜可以相互接觸而沒有空氣層(參看圖5)。就是說，光學元件200和其上的光學膜400之間在下方有光的區域形成空氣層以漫射光，從而減小光的強度。另外，光學兀件200和其上的光學膜400在下方無光的區域相互接觸而其間沒有空氣層，以使界面處折射的光減至最少，從而使光損失最小化。於是，亮度均勻性就可以得以提高。光源120可以是背光單元中通常使用的任何光源。例如，所述光源可以包括LED、冷陰極螢光燈(CCFL)以及外電極螢光燈(EEFL)。此外，光源120設置在光學元件200的下方，如圖2所示，但不限於此。例如，光源120可以內置在光學元件200中。此外，通過在所述光學元件的粘性光出射側214用非粘性油墨對預定區域圖形化，或者在所述光學元件的非粘性光出射側214上塗布粘合劑之後用非粘性油墨對預定區域圖形化，可以形成粘性部230。圖4是示意圖，示出了本發明的另一個實施例所述的光學元件的配置。如圖4所示，光學元件200可以進一步包括在圖形部220上的隔離件240。隔離件240用於維持圖形部220和層疊其上的光學膜400之間的預定間隔。通過使用油墨形成重疊圖形的方法可以形成隔離件240。形成的該隔離件可以具有柱狀結構。另外，用於形成隔尚件240的油墨可以是紫外固化油墨或相變油墨。原因是，紫外固化油墨或相變油墨可以使基底表面上的擴散現象最小化。當使用紫外固化油墨或相變油墨形成重疊圖形(即，隔離件240)時，該重疊圖形的高度(即，隔離件240的高度)可以為幾十微米。圖5是示意圖，示出了本發明的一個實施例所述的光學膜層疊在光學元件上的結構。當光學膜400層疊在光學元件200上時，如圖5所示，在圖形220和層疊其上的光學膜400之間形成空氣層300，而在粘性部230和層疊其上的光學膜400之間沒有形成空氣層，從而粘性部230粘合到光學膜400上，沒有空氣層。由於圖形部220是非粘性的，因此，圖形部220和層疊其上的光學膜400彼此不粘合，而由於這個緣故，在其之間形成空氣層300。另外，由於粘性部230是粘性的，因此，粘性部230和層疊其上的光學膜400相接觸而沒有空氣層300。此外，如圖5所示，空氣層300隻形成在與光源130對應的區域中。這是因為，圖形部220 (即具有空氣層300的區域)形成在與光源130對應的區域中。就是說，當光學膜400層疊在光學元件200上時，光學元件200中在下方有光源120的區域中，在光學膜400和光學元件200之間形成有空氣層，而在下方沒有光源120的區域中，光學膜400與光學元件200接觸，沒有空氣層。這裡，光學膜400可以是光漫射膜。根據上述結構，光在空氣層和光學膜400之間的界面處發生折射，從而減少從圖形部220透射的光量，而在圖形部220，由於下方光源120之故，有大量的光在透射。由於在下方沒有光源120的區域230中沒有空氣層，因此，光在界面處不發生折射，從而使透射光的損失最小，因此透射光均勻地分布在整個平面上。圖6是示意圖，示出了本發明的另一個實施例所述的光學膜層疊在光學元件上的結構。參看圖6，由於光學元件200的圖形部220包括隔離件240，因此，因隔離件240之故，上光學膜400可以層疊在圖形部220上並且有預定面積的空氣層300。另外，通過控制隔離件240的高度可調節光學元件200和上光學膜400之間的間隔，因此，可以選出最合適的結構，以便在與光源120對應的區域中有效地漫射光源120發出的光，並且在整個平面上均勻地提供亮度。本發明的實施例所述的光學元件可以運用於直下式背光單元，但也可以運用於側邊式背光單元。在側邊式背光單元中，所述光學元件運用到光源和光學元件之間的界面，以增加亮度均勻性。`本發明的一個實施例所述的光學元件的製造方法包括下述操作:(a)在光學元件的光出射側形成粘性部；以及(b)在所述光學元件的所述光出射側的預定區域中形成圖形部。這裡，(b)中的圖形部是與光源對應的區域。這是為了利用與光源對應的預定區域中的光學圖形有效地阻擋並漫射光源發出的光到周圍區域。另外，(b)中的圖形部可以是非粘性的。這是為了通過在所述非粘性圖形部上層疊上部膜並且在其之間只在與光源對應的區域中形成空氣層，有效地漫射光源發出的光到周圍區域。就是說，在所述光學元件的光出射側形成粘合部，然後在所述光出射側的與光源對應的區域進一步形成非粘性圖形部，使得所述粘性部與層疊其上的膜接觸並且在其之間沒有空氣層，而在所述圖形部上層疊所述膜並且在其之間形成空氣層。另外，可以通過噴墨印刷方法執行(b)。由於使用噴墨方法以非接觸方式形成圖形，因此，有利於在所述光學元件的粘性光出射側形成圖形。另外，可以使用非粘性油墨執行(b)。此外，(b)中的圖形部可以包括反射圖形和漫射圖形中的至少一者，其中，反射圖形用於反射光源發出的光，而漫射圖形用於將光源發出的光漫射到周圍區域。所述反射圖形反射光源發出的光，以減少光源正上部的透光量，而所述漫射圖形將光源發出的光漫射到周圍區域，以在整個平面上產生均勻的光分布。這裡，所述反射圖形可以由一種油墨形成，該油墨包括從Al、Cr、Ag、Hg、Pt和Mo所構成的組中選出的至少一者。這裡，Al、Cr、Ag、Hg、Pt和Mo用來反射光。另外，所述漫射圖形可以由一種油墨形成，該油墨包括從二氧化鈦、聚四氟乙烯、聚苯乙烯和矽石所構成的組中選出的至少一者。這裡，二氧化鈦、聚四氟乙烯、聚苯乙烯和矽石用來漫射光。另外，所述光學元件製造方法還可以包括下述操作:(C)在(b)中的圖形部的一部分上形成隔離件，以維持該部分和層疊其上的膜之間的預定間隔。這裡，所述隔離件可以通過重疊用於圖形化的油墨來形成，而且通過重疊油墨可以形成柱狀結構。為了形成所述隔離件，用於圖形化的油墨可以是紫外固化油墨或相變油墨，該油墨使基底表面上的擴散現
象最小化。使用通過上述方法形成的光學元件製造背光單元的方法包括:在所述光學元件上層壓漫射膜。就是說，通過輥壓方法在所述光學元件上層壓所述漫射膜。於是，圖形部之外具有粘性的區域與漫射膜接觸而沒有空氣層，而在圖形部的結構中，漫射膜與圖形部由於隔離件之故不接觸。就是說，漫射膜層疊在圖形部上，在其之間有空氣層。由於圖形部只形成在與光源對應的預定區域中，因此，漫射膜層疊在所述光學元件的與光源對應的區域上，並且在其之間有空氣層，其餘的區域則接觸而無空氣層。由於這種結構之故，在下方有光源的區域中，光在空氣層和漫射膜之間的界面處發生折射，從而減少透光量，而在沒有光源的區域中，光在界面處不發生折射，從而使透射光的損失最小。於是亮度均勻性能夠得以提聞。下文將通過例子更詳細地描述本發明。[例子]1.製造光學元件使用由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)丙烯酸樹脂形成的薄片作為光學元件，並將由丙烯酸粘合樹脂形成的薄片附著 到所述光學元件的表面上。通過噴墨方法，在附有所述粘合樹脂薄片的光學元件的光出射側的與光源對應的預定區域中形成圖形部。所述圖形部具有橢圓形輪廓(即，基於光源，其長軸為約20mm,其短軸為約15mm),並且其內部具有精細光學圖形，該精細光學圖形通過噴墨經調節墨滴密度而獲得。更詳細地說，所述光學圖形包括反射圖形和漫射圖形，其中，反射圖形使用含有Ag納米顆粒的非粘性油墨形成，而漫射圖形使用含有二氧化鈦的非粘性白色紫外固化油墨形成。將白色紫外固化油墨印刷並重疊在所述圖形部的一部分上，以形成隔離件，每個隔離件具有柱狀結構(即，高度約50 μ m，直徑約ΙΟΟμπι)。可以形成數百個隔離件，其外徑可以彼此間隔約0.2_。然後，投射紫外光線來固化圖形部。2.製造背光單元在輥壓期間，將漫射膜層壓在通過上述方法製成的光學元件上。於是，漫射膜與圖形部之外具有粘性的區域接觸，沒有空氣層，而在圖形部的結構中，由於隔離件之故，圖形部與漫射膜不接觸，漫射膜層疊在圖形部上且在其間有空氣層。具有上述結構的背光單元減少了對應光源的區域和該對應區域之外的區域之間的亮度差異，並且也擋住了光源。此夕卜，光在整個區域上均勻分布。[對照例I]
1.製造光學元件由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)丙烯酸樹脂形成的薄片用作光學元件。除了粘合樹脂不附著到所述光學元件的表面上並且不形成光漫射圖形之外，本光學元件與本發明的所述實施例相同。2.製造背光單元在輥壓期間，將漫射膜層壓在通過上述方法製成的光學元件上。於是，所述漫射膜層疊在所述光學元件上且其間有空氣層。[對照例2]1.製造光學元件由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)丙烯酸樹脂形成的薄片用作光學元件，並且在所述光學元件的光出射側的與光源對應的預定區域上形成圖形部。就是說，除了粘合樹脂不附著到所述光學元件的表面上之外，本光學元件與所述實施例相同。2.製造背光單元在輥壓期間，將漫射膜層壓在通過上述方法製成的光學元件上。於是，所述漫射膜層疊在所述光學元件上且其間有空氣層。圖7是在本發明的所述例子所述的背光單元的上方拍攝的照片。圖8是在本發明的對照例I所述的背光單元的上方拍攝的照片。圖9是在本發明的對照例2所述的背光單元的上方拍攝的照片 。圖7到圖9中示出了背光單元的亮度均勻性。當參考圖7到圖9比較所述例子和對照例所述的背光單元的亮度均勻性時，所述實施例所述的背光單元與對照例I和對照例2所述的背光單元相比，在整個面積上具有更好的均勻光分布、更好地擋住了光源、以及具有更好的亮度均勻性。
權利要求
1.一種光學元件，包括: 光入射側；以及 光出射側，該光出射側包括與光源對應的區域中的圖形部和所述圖形部區域之外的區域中的粘性部，所述圖形部調節光的強度。
2.如權利要求1所述的光學元件，其中，所述圖形部由非粘性油墨形成。
3.如權利要求1所述的光學元件，其中，所述圖形部通過噴墨法形成。
4.如權利要求1所述的光學元件，其中，所述圖形部包括反射圖形和漫射圖形中的至少一者，其中，所述反射圖形反射所述光源所發出的光，所述漫射圖形將所述光源所發出的光漫射到周圍區域。
5.如權利要求4所述的光學元件，其中，所述反射圖形由油墨形成，該油墨包含從Al、Cr、Ag、Hg、Pt和Mo所構成的組中選出的至少一者。
6.如權利要求4所述的光學元件，其中，所述漫射圖形由油墨形成，該油墨包含從二氧化鈦、聚四氟乙烯、聚苯乙烯和矽石所構成的組中選出的至少一者。
7.如權利要求1所述的光學元件，其中，所述圖形部還包括隔離件，該隔離件維持所述圖形部和層疊其上的膜之間的預定距離。
8.如權利要求7所述的光學元件，其中，所述隔離件通過重疊並圖形化油墨形成。
9.如權利要求8所述的光學元件，其中，所述隔離件由紫外固化油墨或相變油墨形成。
10.一種背光單兀，包括: 光源； 如權利要求1到9中的任一權利要求所述的光學元件；以及 層疊在所述光學元件的光出射側的光學膜。
11.如權利要求10所述的背光單元，其中，在所述光學元件的圖形部和所述光學膜之間形成空氣層；以及 所述光學元件的粘性部和所述光學膜相互接觸且沒有空氣層。
12.—種顯示裝置，包括權利要求11所述的背光單元。
13.一種光學元件的製造方法，包括下述操作: (a)在光學元件的光出射側形成粘性部；以及 (b)在所述光學元件的所述光出射側的與光源對應的區域中形成非粘性圖形部，以調節光的強度。
14.如權利要求13所述的方法，還包括下述操作: (c)形成隔離件，以維持(b)中的所述圖形部的一部分和層疊其上的膜之間的預定間隔。
15.一種背光單元的製造方法，包括在通過權利要求13或14所述的方法製造的光學元件上層壓用於漫射的光學膜。
全文摘要
本發明涉及一種光學元件，其包括光入射面；以及光發射面，該光發射面包括圖形部和粘性部，其中，圖形部用於調節光強並形成在與光源對應的區域中，粘性部設置在圖形部之外的區域中。當本發明的光學元件運用到背光單元時，對光源發出的光進行漫射的圖形部形成在與光源對應的區域中，以便將光源發出的光有效地漫射到周圍區域。另外，所述光學元件和漫射板在與光源對應的區域(設置有所述圖形部的區域)中通過空氣層層疊起來，而所述光學元件和漫射板在其它區域中相互緊密接觸而沒有空氣層，從而可以調節光源部和周圍部之間的透射光強度且改善亮度和均勻性之間的平衡。
文檔編號G02B5/04GK103250076SQ201180054392
公開日2013年8月14日 申請日期2011年8月30日 優先權日2010年11月10日
發明者金俊衡 申請人:Lg化學株式會社