一種用於背光模塊的光學稜鏡片的製作方法
2023-05-27 04:18:46
專利名稱：一種用於背光模塊的光學稜鏡片的製作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示器領域，尤其涉及一種用於背光模塊的光學稜鏡片。
背景技術：
一般而言，為提高不僅包括電子發光板、筆記本電腦顯示器、文字處理器、臺式計 算機顯示器、電視、攝像機，而且還包括汽車及飛機顯示器在內的液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display, IXD)等背面照明平板顯示器的亮度，採用各種結構的背光模塊，該背光 模塊具備光源、導光板及多個光學片，來自光源的光通過導光板及多個光學片之後出射至
顯不器。圖1為現有背光模塊概略示意圖。如圖1所示，背光模塊包括光源4 ；導光板5， 用於改變從上述光源4出射光的路徑，以導引至顯示部(未圖示)；多個光學片6、7、8，設置 於上述導光板5和顯示部(未圖示)之間，用以提高從上述導光板5出射光的效率；反射板 2，為防止從上述光源4產生的光暴露至外部而設置於上述導光板5下部；光源反射板3 ；模 架1 ；而且，在上述模架1上依次層疊反射板2、光源反射板3、導光板5及光學片6、7、8而 成。在製造過程中，光學片6、7、8可由擴散片6、稜鏡片7及保護片8構成。而上述擴 散片6的作用在於擴散從上述導光板5出射併入射至顯示部(未圖示)的光，以使光的亮 度分布變得均勻。上述稜鏡片7的上側重複形成剖面形狀為三角形的稜鏡，從而將經上述擴散片6 擴散的光聚光至垂直於顯示部(未圖示)平面的方向，以提高亮度。因此，通過上述稜鏡片 7的光，大部分相對於顯示部(未圖示)的平面垂直前進，從而具有均勻的亮度分布。另外， 上述保護片8層疊於上述稜鏡片7上側，從而在保護上述稜鏡片7表面的同時，擴散通過上 述稜鏡片7入射的光，以使光的分布變得均勻。此時，稜鏡片7在基材層上側聚光，具有微細的結構化圖形9，而結構化圖形9通常利用輥式(roll type)圖形成形裝置10製造。例如，如圖2所示，包括稜鏡片7在內的光 學片圖形成形裝置10，包括拉伸輥11、纏繞輥12、多個移送輥13a、13b、擠壓輥14a、14b、 圖形輥15、樹脂注入構件16及硬化構件17。上述拉伸輥11拉伸用於稜鏡片7的薄膜材料 20，而上述纏繞輥12用於纏繞已形成結構化圖形9的薄膜材料20。上述多個移送輥13a、 13b用於移送經上述拉神棍11拉伸並通過上述纏繞輥12纏繞的薄膜材料20。上述擠壓輥14a、14b及圖形輥15通過旋轉向薄膜材料20的表面施加一定的壓力，從而在薄膜材料20的表面形成結構化圖形9。此時，通過上述樹脂注入構件16注入經 上述圖形輥15在薄膜材料20上形成圖形的熱固型或紫外線硬化型樹脂30。上述硬化構件17硬化經上述圖形輥15在薄膜材料20上形成結構化圖形的熱固型或紫外線硬化型樹脂30。S卩，纏繞於拉伸輥11的薄膜材料20通過上述多個移送輥13a、 13b移送並纏繞於纏繞輥12，而在此過程中，熱固型或紫外線硬化型樹脂30注入上述擠壓 輥14a及圖形輥15之間。
因在上述圖形輥15的外周表面形成有微米大小的微細圖形，從而通過相互緊貼 的擠壓輥14a、14b及圖形輥15的相互作用及擠壓力，在熱固型或紫外線硬化型樹脂30上 形成結構化圖形9並粘貼於薄膜材料20，之後上述熱固型或紫外線硬化型樹脂30通過上述 硬化構件17硬化，從而在薄膜材料20上形成微細的結構化圖形9。上述薄膜材料20根據 不同的圖形結構用作各種稜鏡片7，而且還可用作粘貼有結構化圖形9的基材層下側附著 保護層的稜鏡片7。為提高聚光效率，稜鏡片7的結構化圖形9具有三角形剖面，而對形成頂角的結構 化圖形9的尖端部形狀，進行各種變化。通常具有90°頂角的結構化圖形9公認提供最好 的亮度。 因結構化圖形具有三角形剖面，可獲得很好的亮度，但在層疊組裝為光學片時，往 往產生嚴重的劃痕。即，在層疊背光模塊的光學片過程中，可將多個稜鏡片7層疊於導光板 5之上，而在此時，因與擴散片粗糙的擴散層表面摩擦或組裝上的不注意，在稜鏡片上形成 劃痕，從而不僅降低通過稜鏡片7的光的亮度，而且因劃痕產生瑕疵。為解決上述問題，已 公開有幾個旨在提高防劃性的專利。美國專利US7，269，328公開了用於提高亮度的光學稜鏡薄膜，而此專利為防止劃 痕導致的損傷，在基材層下部形成具有不同硬度係數的加強層。但是該技術使用的是普通 透明的具有一般硬度係數樹脂塗層，防滑性不是很理想，並且會影響稜鏡的透光性。美國專利公告US2007/0121227A1所公開的技術，將矽樹脂的散射離子 (scattering particles)用在結構化圖形內部，散射粒子以0. 5_30 μ m的大小分布於結構 化圖形內部。另外，韓國專利註冊第10-0636739號所公開的技術，為提高硬度，在形成微細 結構化圖形的紫外線硬化型樹脂層內，使用透明的納米粒子。但是，通常在背光系統中，起到提高亮度的作用的光學用稜鏡片，在其製造工藝 中，在稜鏡的結構化圖形表面和基材層下側暴露於嚴重的劃傷及靜電環境，因此，在稜鏡片 的基材層下側，多發生異物混入所導致的損傷，降低生產收益率。另外，因在稜鏡片的上側形成結構化圖形，而且基材層的厚度變薄，在稜鏡片7的 生產過程中，需要在稜鏡片7的下側加入保護膜或保護層用於防止稜鏡片7在生產運輸和 組裝時的劃傷，而在組裝之後需要去除保護層或保護膜，去除保護膜或保護層後將導致稜 鏡片的扭曲或捲曲(curl)現象，增加組裝時的劃痕及作業量，並且頻頻發生因去除保護膜 及稜鏡片的組裝錯誤的發生，亟待需要改善的對策。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術之不足，而提供一種用於背光模塊的光學稜鏡 片，其通過在稜鏡片的基材層下側形成含有納米粒子的紫外線硬化型防劃層，從而提高防 劃性。同時該防劃層的應用還可提高稜鏡片的剛性，防止稜鏡片的扭曲或彎曲。尤其是通過在結構化圖形的基材層下側，利用含有納米粒子的硬化膠黏劑形成防 劃層，從而提高稜鏡片下側防劃性的改進型用於背光模塊的光學稜鏡片。本發明實施例提供一種用於背光模塊的光學稜鏡片，其通過分布於防劃層內部的 納米粒子的擴散性能，降低所透射的光亮度損失，隱蔽或抵消暴露於稜鏡片上部的瑕疵。本發明的又一目的在於，提供一種背光模塊用光學稜鏡片，因具有防劃性的塗層，無需現有稜鏡片所需的保護膜，從而節省光學片製造成本。本發明實施例提供一種用於背光模塊的光學稜鏡片，其包括基材層，由透光性材 料構成聚光層，形成於上述基材層上側並包括具有預定間隔的多個結構化圖形；防劃層， 在上述基材層下側，利用含有納米粒子的紫外線硬化型膠黏劑塗布成1 μ m至3 μ m的厚度。
上述稜鏡片的結構化圖形，具有以下結構之一，剖面為重複的三角形的圓筒狀，剖 面為重複的三角形的金字塔狀，剖面為重複的半圓形的圓筒狀，剖面為重複的五角星的圓 筒狀，剖面為重複的梯形的圓筒狀或透鏡狀。另外，上述多個結構化圖形的預定間隔為ΙΟμπι至60μπι。較佳地，上述多個結構化圖形具有頂角為85°至95°的三角形剖面。另外，上述防劃層在上述膠黏劑中至少包括以下納米粒子之一，SiO2, TiO2, Al2O3 等氧化物，或PMMA。另外，上述聚光層向含有丙烯酸酯低聚物40至50重量份、丙烯酸酯單體45至55 重量份、光聚合引發劑1至5重量份及添加劑0. 01至2重量份的混合物照射紫外線並交聯 而成。在此，上述丙烯酸酯低聚物為聚氨酯丙烯酸酯低聚物為宜。本發明實施例用於背光模塊的光學稜鏡片，在基材層下側製造含有納米粒子的防 劃層時，使用硬化膠黏劑，從而提高稜鏡片的硬度，降低劃痕的產生，無需使用現有技術中 單獨具備的基材層下側的保護膜，可消除組裝不良問題。另外，通過在基材層下側形成0. 1 μ m至3 μ m的高硬度納米粒子防劃層，從而防止 向聚光層表面扭曲或捲曲的現象，而且還具有防靜電效果，避免靜電帶來的異物混入的問題。另外，在塗布納米粒子的過程中，防劃層可在稜鏡成型過程之前製造，而且可通過 納米粒子的擴散性降低光亮度損失，並可隱藏或抵消可能暴露於稜鏡片上部的瑕疵。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有技術背光模塊概略示意圖；圖2為現有技術中製造聚光層的概略工藝圖；圖3為本發明實施例用於背光模塊光學稜鏡片概略示意圖；圖4為圖3所示稜鏡片的剖面圖；圖5為製造本發明實施例防劃層的概略工藝圖；圖6為設置本發明實施例稜鏡片的背光模塊概略示意圖。附圖符號1 模架4 光源6:擴散片10:圖形成形裝置22 聚光層25 結構化圖形
3:光源反射板 5:導光板7,20 稜鏡片 21 基材層23:防劃層
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬於本發明保護的範圍。下面，結合附圖對本發明較佳實施例進行詳細說明。但是，以下說明的實施例旨在 為向本發明所述技術領域的不同技術人員詳細說明本發明的實施，而非限制本發明的保護 範圍。圖3為本發明實施例用於背光模塊光學稜鏡片概略示意圖；圖4為圖3所示稜鏡 片的剖面圖；圖5為製造本發明實施例防劃層的概略工藝圖；圖6為設置本發明稜鏡片的 背光模塊概略示意圖。如圖3至圖4所示，本發明稜鏡片20，包括基材層21、聚光層22及防劃層23。基 材層21的作用在於將從下部入射的光傳遞至上部。為光的有效透射，這些基材層21由透 光性材料製作而成，較佳地，基材層可以包括由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸 乙二醇酯(PEN)、聚乙烯(polyethylene)、聚碳酸酯(Polycarbonate)、聚酯(Polyester)等 製備而成的塑料薄膜，但非限制。例如，日本Τ0Υ0Β0公司銷售的C0SM0SHINE薄膜、TORAY公司的LUMILAR薄膜等可 用作上述基材層21。聚光層22的作用在於使通過基材層21傳遞的光從層疊於其上側的顯示部(未圖 示)的正面出射，形成於基材層21上面，包括平整的光入射面和形成有圖形的光出射面。具體而言，聚光層22在基材層21上側，包括形成向一個方向排列的多個稜鏡的結 構化圖形25，結構化圖形25的下側成為光入射面，而結構化圖形25的上側成為光出射面。在此，聚光層22的結構化圖形25具備具有一定頂角(α)的尖端部22a，，而上述 尖端部22a以預先設定的間隔(w)排列。上述稜鏡片20的結構化圖形25，具有重複從剖面為以下結構之一，剖面為重複的 三角形的圓筒狀，剖面為重複的三角形的金字塔狀，剖面為重複的半圓形的圓筒狀，剖面為 重複的五角星的圓筒狀，剖面為重複的梯形的圓筒狀或透鏡狀。較佳地，上述稜鏡片20的結構化圖形25，具有其頂角(α)為85°至95°的三角 形剖面。上述多個結構化圖形25的節寬(w)為ΙΟμπι至60μπι的範圍。上述聚光層22由丙烯酸酯低聚物45至55重量份、丙烯酸酯單體40至55重量份、 光聚合引發劑1至5重量份及添加劑0. 01至2重量份的混合物構成，並向此混合物照射紫 外線並交聯形成聚光層22。較佳地，構成聚光層22的混合物，含有丙烯酸酯低聚物45重量份、丙烯酸酯單體 52重量份、光聚合引發劑3重量份及添加劑2重量份。丙烯酸酯低聚物選用聚氨酯丙烯酸 酯低聚物為宜。
丙烯酸酯單體起到反應性稀釋劑或交聯劑的作用。光聚合引發劑作用在於吸收光生成基團之後引發，可從α -醇酮(a -Hydroxyketone)、苯基氧代乙 酸(Phenylglyoxylate)、苄基甲基酮(Benzyldimethyl-ketal)及 α -氨基酮 (α-Aminoketone)中選擇一種或多種。另外，添加劑可使用抑制聚合反應的抑制劑、使表面變得均勻的表面平滑劑、抑制 氣泡發生的消泡劑等。在本發明實施例中，防劃層23包括膠黏劑樹脂和分散包含於上述膠黏劑樹脂的 納米粒子，而上述納米粒子可包括以下物質的一種或者多種，Si02、TiO2, Al2O3等氧化物或 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。上述防劃層23利用包含IOnm至IOOnm大小的納米二氧化矽粒子的紫外線硬化型 膠黏劑，塗布成0. 1 μ m至3 μ m厚度，因此，較之現有技術，因具有高硬度(hardness)而具 備防劃功能的同時，對入射光起到散射(scattering)作用。即，達到通過防劃層23的光遇到納米粒子而發生散射，從而可隱蔽或抵消稜鏡 片20上存在瑕疵(defect)使所能觀察到的暗點(dark spot)。構成上述防劃層23的膠黏劑樹脂為從聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、 聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯酸酯(polyacrylate，PAR)、聚氨酯丙烯酸 酯(urethaneacrylate)、聚醚醯亞胺(polyetherimide，PEI)、聚萘二 甲酸乙二醇酯 (polyethyelenennapthalate, PEN)、聚苯 謎(polyphenylenesulfide, PPS)、聚芳酯 (polyarylate)、聚醯亞胺(polyimide)中選擇的一種，而較佳地，由聚對苯二甲酸乙二醇 酯(PET)製備而成。另外，在製造本發明實施例用於背光模塊光學稜鏡片20時，若在基材層21下側形 成上述防劃層23，較佳地，含有納米粒子的防劃層在稜鏡成型過程之前製造，而且需要對包 含納米粒子的膠黏劑內的溶劑進行乾燥蒸發。如圖5所示，本發明稜鏡片20的防劃層製造裝置，包括拉伸輥30、纏繞輥40、多 個移送輥41、42、51、52、納米塗布模塊50、乾燥模塊60及紫外線硬化模塊70。上述拉伸輥30拉伸基材層21，而上述纏繞輥40纏繞塗布有防劃層23的基材層 21。上述多個移送輥41、42移送經乾燥模塊60及紫外線硬化模塊70完成防劃層23硬化 的薄膜材料。上述納米塗布模塊50中包括包含Si02、Ti02、Al203等納米粒子的混合揮發性溶劑 的膠黏劑，而上述溶劑包括甲醇、乙醇、η-丙醇、ISO丙醇、η- 丁醇等醇類，而且還可包括甲 基乙基酮(Methyl Ethyl Keton)、甲基異丁酮(Methyllsobutyl Ketone, MIBK)等酮類。另外，上述膠黏劑為了提高納米粒子的分散性，還可包括包含陽離子系、陰離子 系、非離子系、氟系等表面活性劑的分散穩定劑，較佳地，所述分散穩定劑包括光聚合引發 劑。在本發明中，在上述防劃層23上塗布所需納米粒子分散液的方法，只要能夠完成 均勻塗布的方法即可，沒有特別的限制。可利用包括一般的凹板塗布法、拉絲塗布法、噴塗 法、微凹板塗布法、狹縫塗布法等在內的各種塗布方法。另外，可根據需要採用噴墨法等吐 出法、絲網印刷等塗布方法。上述防劃層23經納米塗布模塊50塗布之後，經乾燥模塊60及紫外線硬化模塊70完成硬化，並被纏繞輥40纏繞保管。另外，雖然未圖示，在基材層21下側塗布防劃層23之後，製造結構化圖形25及聚光層22的方法與現有技術相同，因此，在此不再贅述。下面，結合圖6對設置本發明實施例用於背光模塊光學稜鏡片的背光模塊進行說 明。本發明實施例背光模塊80包括稜鏡片20，該背光模塊包括光源84，該光源84鄰近光 源反射板83設置，並通過LED等提供白色光；導光板85，導引從上述光源84出射的光；反 射板82，為防止從上述光源84產生的光暴露至外部而設置於上述導光板85下側；擴散片 86，擴散從上述導光板85上側出射的光；防劃層23，利用包含粒徑為IOnm至IOOnm的納米 粒子的紫外線硬化型膠黏劑，塗布成0. 1 μ m至3 μ m厚度。上述納米粒子可包括SiO2、TiO2、Al2O3或PMMA中的至少一種。本發明實施例背光模塊80中，通過LED燈產生的白色光，通過導光板85及擴散片 86入射，並通過防劃層23的納米粒子再次擴散之後，聚光至結構化圖形25。上述防劃層23因較之現有技術具有更高的硬度(hardness)，從而具備防劃功 能的同時，又因為光經過納米粒子的散射，可隱蔽或抵消可能存在於稜鏡片20上的瑕疵 (defect)ο根據本發明的實施例，因形成於基材層22下側的防劃層23具有高硬度，從而可去 除原來為防止異物混入而附著於基材層22下側的保護片。另外，因防劃層23的高硬度，具有可使基材層22維持平整的剛性，從而防止現有 向結構化圖形25 —側扭曲或捲曲的現象。以上所述的具體實施方式
，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步 詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式
而已，並不用於限定本發明 的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含 在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種用於背光模塊的光學稜鏡片，其特徵在於，包括基材層，由透光性材料構成；聚光層，形成於所述基材層上側，並包括具有預定間隔的多個結構化圖形；防劃層，在所述基材層下側，利用含有納米粒子的紫外線硬化性膠黏劑塗布成0.1μm至3μm的厚度。
2.根據權利要求1所述的一種用於背光模塊的光學稜鏡片，其特徵在於所述聚光層 為含有丙烯酸酯低聚物40至50重量份、丙烯酸酯單體45至55重量份、光聚合引發劑1至 5重量份及添加劑0. 01至2重量份的混合物照射紫外線並交聯而成，而所述防劃層的所述 膠黏劑中的納米粒子包括Si02、TiO2、Al2O3或PMMA中的至少一種。
3.根據權利要求1或2所述的一種用於背光模塊的光學稜鏡片，其特徵在於所述稜 鏡片的結構化圖形為以下結構之一，剖面為重複的三角形的圓筒狀，剖面為重複的三角形 的金字塔狀，剖面為重複的半圓形的圓筒狀，剖面為重複的五角星的圓筒狀，剖面為重複的 梯形的圓筒狀或透鏡狀。
4.根據權利要求3所述的一種用於背光模塊的光學稜鏡片，其特徵在於所述結構化 圖形具有頂角為85°至95°的三角形剖面。
5.根據權利要求3所述的一種用於背光模塊的光學稜鏡片，其特徵在於所述結構化 圖形之間預定間隔為10 μ m至60 μ m。
6.根據權利要求2所述的背光模塊用光學稜鏡片，其特徵在於上述丙烯酸酯低聚物 為聚氨酯丙烯酸酯低聚物。
全文摘要
本發明涉及液晶顯示器領域，提供了一種用於背光模塊的光學稜鏡片，其包括基材層，由透光性材料構成；聚光層，形成於所述基材層上側並包括具有預定間隔的多個結構化圖形；防劃層，在所述基材層下側，利用含有納米粒子的紫外線硬化型膠黏劑形成0.1μm至3μm的厚度。通過在結構化圖形的基材層下側塗布含有納米粒子的硬化膠黏劑的塗層，從而提高稜鏡片下側防劃性，並提高稜鏡片的剛性防扭曲或彎曲的改進型背光模塊用光學稜鏡片。
文檔編號F21V5/02GK101839441SQ20101016064
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月23日 優先權日2010年4月23日
發明者金長松, 金青松 申請人:上海凱鑫森產業投資控股有限公司