CN101216639A - 整合型光学膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整合型光学膜,属于光学膜领域。所述光学膜,包含一基材及位于该基材的一表面上的微结构层,其中,该微结构层包含一或多个第一区域,该第一区域各包含至少一种多峰柱状结构,该多峰柱状结构由至少两个柱状结构彼此重叠所形成的联集结构且该多峰柱状结构中最大高度处为弧形柱状结构所构成;及该微结构层可选的包含一或多个第二区域,该第二区域各包含至少一种单峰棱镜柱状结构。本发明的光学膜可减少光学干涉现象,可避免光学膜与其它光学膜或面板间相互接触所造成的刮伤,进而可省去使用上扩散膜或贴附保护膜的成本,具有良好耐刮与高辉度增益的特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学膜,特别涉及一种应用于液晶显示器的整合型光学膜。
背景技术
液晶面板本身并不发光,因此作为亮度来源的背光模块为LCD显示功能的重要组件,且对提高液晶显示器亮度而言非常重要。目前,在背光模块中利用各式各样的光学膜,提供一种能提高LCD面板亮度以使光源做最有效率的应用,而不需更动任何组件设计或消耗额外能源的做法,已成为最经济与简便的解决方案。图1为背光模块所含各种光学膜的简单示意图。如图1所示,一般背光模块所含光学膜包含配置于导光板(light guide)(2)下方的反射膜(1);及配置于导光板(2)上方的其它光学膜,其由下至上依序为:扩散膜(3)、聚光膜(4)和(5)以及保护性扩散膜(6)。
扩散膜主要功能为提供液晶显示器均匀的面光源。聚光膜业界通常称为增亮膜(BrightnessEnhancement Film)或棱镜片(prism film),聚光膜主要功能为通过折射与内部全反射将散乱的光线收集,并集中至约±35度的正视角(On-axis)方向,以提高LCD的辉度。一般常用的聚光膜利用规则排列的线性棱镜柱状结构来达到聚光效果。
公知聚光膜如图2所示,其包含一基材21及位于基材21上方的多个棱镜结构22,该多个棱镜结构彼此互相平行,其中各棱镜结构由二个倾斜表面所构成,此二倾斜表面于棱镜顶部相交形成峰23,且各自与相邻棱镜的另一倾斜表面于棱镜底部相交形成谷24。由于公知聚光膜为固定宽度的规则条状结构,所以容易与来自显示器中其它膜片的反射或折射光线或该聚光片本身的其它反射或折射光线产生光学干涉现象,导致在外观上出现moire或者牛顿环。此外,如图3所示,公知聚光膜各自独立的棱镜柱状结构,在此构造下仍有大部分的光线无法集中至约±35度的正视角射出,例如,光线31及32的出光即无法集中至约±35度的正视角的范围内,无法被有效利用。因此,如何使通过聚光膜的光线作更有效的利用已为相关产业亟待解决的课题。
已知可于聚光膜上配置保护性扩散膜(或称为上扩散膜),以改善上述光学干涉现象,且防止聚光膜与面板或其它膜片在输送时产生振动而引起互相损伤。但是此方法的缺点为成本增加,且将使背光模块变复杂。此外,除需利用保护性扩散膜防止聚光膜与面板接触造成刮伤之外,在组装之前,还需贴附保护膜以避免聚光膜在储存和/或运送期间可能造成的损伤。使用保护性扩散膜和保护膜,都相对提高所需成本。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种光学膜以克服上述缺点,该光学膜可减少光学干涉现象,兼顾辉度,且可避免光学膜与其它光学膜或面板间相互接触所造成的刮伤,进而可省去使用上扩散膜或贴附保护膜的成本。
本发明提供一种光学膜,包含一基材及位于该基材的一表面上的微结构层,其中,
该微结构层包含一或多个第一区域,该第一区域各包含至少一种多峰柱状结构,该多峰柱状结构由至少两个柱状结构彼此重叠所形成的联集结构且该多峰柱状结构中最大高度处为弧形柱状结构所构成;及
该微结构层可选的包含一或多个第二区域,该第二区域各包含至少一种单峰棱镜柱状结构。
本发明还提供了一种光学膜,包含一基材、位于该基材的一表面上的微结构层及位于该基材的另一表面上的抗刮层,该微结构层包含由第一区域与第二区域所构成的重复结构,其中,
该第一区域包含至少一种多峰柱状结构,该多峰柱状结构由至少两个弧形柱状结构彼此重叠所形成的联集结构所构成,其中相邻两柱状结构的相邻侧面相接形成一谷线,谷线的高度为相邻两柱状结构中高度较低者的高度的45%至80%;及
该第二区域包含至少一种单峰棱镜柱状结构;
其中该第一区域的多峰柱状结构的最大高度大于该第二区域的单峰棱镜柱状结构的最大高度。
本发明的光学膜具有良好耐刮与高辉度增益的特性。
附图说明
图1为现有的背光模块所含各种光学膜的简单示意图。
图2为公知聚光膜的示意图。
图3为公知棱镜柱状结构的出光示意图。
图4和图5为本发明实施例多峰柱状结构的出光示意图。
图6a至图12为本发明实施例的光学膜实施状态的示意图。
图13和图14为本发明实施例的光学膜实施状态的俯视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在本发明实施例中,多峰柱状结构是指由至少两个柱状结构彼此重叠所形成的联集结构,且任何两相邻柱状结构间的谷线的高度为此二相邻柱状结构中高度较低者的高度的30%至95%。
在本发明实施例中,单峰棱镜柱状结构是指由单一个棱镜柱状结构所构成且仅具有单一的峰的结构,该单峰棱镜柱状结构与其所相邻柱状结构间的谷线的高度为构成该单峰棱镜柱状结构与其所相邻柱状结构中高度较低者的高度的0%至29.9%。当相邻两棱镜柱状结构间的谷线的高度落于上述范围时,在本发明实施例中,此二棱镜柱状结构各自被视为单峰棱镜柱状结构。
在本发明实施例中,谷线是指由相邻两柱状结构的相邻侧面相接所形成的线。
在本发明实施例中,柱状结构的高度是指该柱状结构的峰相对该柱状结构底部的垂直距离。
在本发明实施例中,谷线的高度是指该谷线相对其所相邻的两柱状结构底部的垂直距离。
在本发明实施例中,柱状结构的宽度是指与该柱状结构两侧面相邻的两谷间的距离。
本发明实施例所使用的棱镜柱状结构为本发明所属技术领域中具有通常知识的人员所熟知,由两个倾斜平面所构成,此二倾斜平面于棱镜顶部相交形成峰,且可各自与相邻柱状结构的另一倾斜表面于底部相交形成谷。
本发明实施例所使用的弧形柱状结构为本发明所属技术领域中具有通常知识的人员所熟知,由两个倾斜平面所构成,此二倾斜平面顶部相交处钝化形成一曲面,且此二倾斜平面可各自与相邻柱状结构的另一倾斜表面于底部相交形成谷。
在本发明实施例中,弧形柱状结构顶部曲面的最高处定义为该弧形柱状结构的峰,弧形柱状结构的高度是指弧形柱状结构的峰相对其底部的垂直距离。
在本发明实施例中,弧形柱状结构二倾斜平面延伸相交的角度定义为该弧形柱状结构的顶角角度。
本发明实施例中的光学膜所使用的基材,可为任何本发明所属技术领域具有通常知识的人员所已知,例如玻璃或塑料。上述塑料基材并无特殊限制,其例如但不限于聚酯树脂(polyester resin),如聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)或聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate,PEN);聚丙烯酸酯树脂(polyacrylate resin),如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA);聚烯烃树脂(polyolefin resin),如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP);聚苯乙烯树脂(polystyrene resin);聚环烯烃树脂(polycycloolefin resin);聚醯亚胺树脂(polyimideresin);聚碳酸酯树脂(polycarbonate resin);聚胺基甲酸酯树脂(polyurethane resin);三醋酸纤维素(triacetate cellulose,TAC);聚乳酸(Polylactic acid);或它们的混合物。较佳为聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环烯烃树脂、三醋酸纤维素、聚乳酸或其混合物,更佳为聚对苯二甲酸乙二酯。基材的厚度通常取决于所欲得光学产品的需求,其较佳介于约50微米至约300微米之间。
本发明实施例的光学膜的微结构层可由任何折射率大于空气折射率的树脂所构成。一般而言,折射率越高,效果越好。用以形成该微结构层的树脂为本发明所属技术领域中具有通常知识的人员所熟知,例如,热硬化树脂或紫外线硬化树脂,较佳为紫外线硬化树脂。可用以构成上述紫外线硬化树脂的单体例如但不限于丙烯酸酯类单体。上述丙烯酸酯类单体的种类例如但不限于丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、胺基甲酸酯丙烯酸酯(urethane acrylate)、聚酯丙烯酸酯(polyester acrylate)、环氧丙烯酸酯(epoxy acrylate)或其混合,较佳为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。此外,上述丙烯酸酯类单体可具有一或多个官能基,较佳具有多官能基。
适用于本发明实施例的丙烯酸酯类单体的实例例如选自包括(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(tripropylene glycol di(meth)acrylate)、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯(1,4-butanediol di(meth)acrylate)、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯(1,6-hexanediol di(meth)acrylate)、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(polyethyleneglycol di(meth)acrylate)、烯丙基化二(甲基)丙烯酸环己酯(allylated cyclohexyl di(meth)acrylate)、二(甲基)丙烯酸异氰酸酯(isocyanuratedi(meth)acrylate)、2-苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯(2-phenoxyl ethyl(meth)acrylate)、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(ethoxylated trimethylol propane tri(meth)acrylate)、丙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯(propoxylated glycerol tri(meth)acrylate)、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(trimethylol propane tri(meth)acrylate)、2-(对-异丙苯基-苯氧基)-乙基丙烯酸酯(Cumyl PhenoxylEthyl Acrylate,CPEA)及它们的混合物所组成的群组。
市售丙烯酸酯类单体的实例包括:由Sartomer公司生产,商品名为SR454、SR494、SR9020、SR9021或SR9041等;由Eternal公司生产,商品名为624-100、EM210或EM2108等;及由UCB公司生产,商品名为Ebecryl600、Ebecryl830、Ebecryl3605或Ebecryl6700等。
上述形成微结构层的树脂可根据需要添加任何公知的添加剂,例如光引发剂、交联剂、无机微粒、流平剂、消泡剂或抗静电剂等,其种类为本发明所属技术领域中具有通常知识的人员所熟知。
可根据需要在用以形成微结构层的树脂中添加抗静电剂,以使所制得的光学膜具有抗静电的效果,进而提高作业的效率。可使用于本发明实施例的抗静电剂为本发明所属技术领域中具有通常知识的人员所熟知,其例如但不限于乙氧基甘油脂肪酸酯类、四级胺化合物、脂肪胺类衍生物、环氧树脂(如聚环氧乙烷)、硅氧烷(siloxane)或其它醇类衍生物(如聚乙醇酯或聚乙二醇醚)等。
可使用于本发明实施例的光引发剂,经光照射后会产生自由基,而透过自由基的传递引发聚合反应者。适用于本发明实施例的光引发剂为本发明所属技术领域中具有通常知识的人员所熟知,其例如但不限于二苯甲酮(benzophenone)、二苯乙醇酮(benzoin)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one)、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮(2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one)、1-羟基环己基苯基酮(1-hydroxy cyclohexyl phenylketone)、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物(2,4,6-trimethylbenzoyl diphenyl phosphineoxide),或它们的混合物。较佳的光引发剂为二苯甲酮或1-羟基环己基苯基酮。
为增进微结构层的硬度,可根据需要于树脂中添加无机微粒。可使用于本发明实施例的无机微粒为本发明所属技术领域中具有通常知识的人员所熟知,其例如但不限于氧化锌、二氧化硅、钛酸锶、氧化锆、氧化铝、二氧化钛、硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙或其混合物,较佳为二氧化钛、二氧化硅、氧化锌或其混合物。上述无机微粒具有约0.01微米至约100微米的粒径大小。
本发明实施例的微结构层包含一或多个第一区域,该第一区域各包含至少一种多峰柱状结构,该多峰柱状结构由至少两个柱状结构彼此重叠所形成的联集结构且该多峰柱状结构中最大高度处为弧形柱状结构所构成。当本发明实施例的微结构层包含多个第一区域,该多个第一区域可相同或不相同。上述多峰柱状结构中相邻两柱状结构的相邻侧面相接形成一谷线,且谷线的高度为该相邻两柱状结构中高度较低者的高度的30%至95%,较佳为30%至85%,更佳为45%至80%。上述多峰柱状结构较佳由选自弧形柱状结构、棱镜柱状结构及其混合的群组的柱状结构所构成,且该多个柱状结构可等高或不等高、等宽或不等宽。上述多峰柱状结构更佳由两个或两个以上的弧形柱状结构所构成,特佳由两个具有相同高度、宽度、顶角角度及曲率半径的弧形柱状结构所构成。
本发明实施例通过使用第一区域的多峰柱状结构,可将公知技术使用单一棱镜柱状结构或单一弧形柱状结构时,两侧原本无法有效利用的光加以有效利用。如图4或5所示,使用单一棱镜柱状结构或单一弧形柱状结构时,光线31的出光无法被有效利用;若将其改为如本发明实施例的多峰柱状结构,则可将原光线31的出光位置调整至如光线41或51的出光位置,从而可有效利用光线。此外,本发明所属技术领域中具有通常知识的人员,一般预期弧形柱状结构的抗刮性佳,但集光效果较差,本发明实施例通过设计一最大高度处为弧形柱状结构所构成的多峰柱状结构中,可提升光学膜的抗刮性,且由于该多峰柱状结构在一固定距离(10μm至200μm)内具有两个以上的峰,可提升集光效果,改善仅使用弧形柱状结构时集光效果不佳的缺点。
为进一步提升光学膜整体的辉度,本发明实施例的微结构层可根据需要包含一或多个第二区域,该第二区域各包含至少一种单峰棱镜柱状结构。当本发明的微结构层包含多个第二区域时,该多个第二区域可相同或不相同;此外,若该第二区域包含两个以上的单峰棱镜柱状结构时,该多个单峰棱镜柱状结构可等高或不等高、等宽或不等宽。该第二区域较佳包含两个或两个以上的单峰棱镜柱状结构,更佳包含两个以上具有相同高度、宽度及顶角角度的单峰棱镜柱状结构。
当本发明实施例的微结构层同时包含第一区域及第二区域时,第一区域的多峰柱状结构的最大高度处为弧形柱状结构所构成,且第一区域的多峰柱状结构的最大高度且大于第二区域的单峰棱镜柱状结构的最大高度。因此,可有效避免微结构层第一区域及第二区域中的棱镜柱状结构的尖角因与其它光学膜或面板接触造成的刮伤。
根据本发明实施例,用以构成第一区域的多峰柱状结构及该第二区域的单峰棱镜柱状结构的棱镜柱状结构及弧形柱状结构较佳为对称柱状结构。使用对称柱状结构不但可简化加工方法且较易控制集光效果。
本发明实施例所使用的棱镜柱状结构或弧形柱状结构的高度取决于所欲得光学产品的需求,一般介于5微米至100微米的范围,较佳介于10微米至50微米的范围,更佳介于20微米至40微米的范围。本发明实施例所使用的弧形柱状顶部曲面最高处的曲率半径介于2微米至50微米之间,较佳介于5微米至35微米之间,更佳介于5微米至20微米之间。本发明实施例所使用的棱镜柱状结构或弧形柱状结构的顶角角度可彼此相同或不相同,其介于40°至120°,较佳介于60°至95°。为能兼顾抗刮和高辉度特性,棱镜柱状结构的顶角角度较佳为80°至95°,弧形柱状结构的顶角角度介于60°至95°。
根据本发明实施例的一较佳实施状态,本发明实施例的微结构层包含第一区域,该第一区域包含至少一种多峰柱状结构,该多峰柱状结构由两个弧形柱状结构彼此重叠所形成的联集结构;且该微结构层包含第二区域,该第二区域包含至少一种单峰棱镜柱状结构。
当本发明实施例的微结构层包含两个以上的不同的第一区域(x:x1,x2,x3,...)时,该多个第一区域可以任何适当的顺序排列,即可以为一随机结构,其排列方式例如但不限于:x1x1x2x1x2x1、x1x2x1x1x2等;也可以为一重复结构,其排列方式例如但不限于:x1x2x1x2x1x2、x1x1x2x1x1x2等。当本发明实施例的微结构层同时包含一或多个相同或不同的第一区域及一或多个相同或不同的第二区域时,微结构层中的第一区域(x)与第二区域(y)可以以任何适当的顺序排列,即可以为一随机结构,其排列方式例如但不限于:xxyxyx、xyxxy等;也可以为一重复结构,其排列方式例如但不限于:xyxyxy,xxyxxy等。本发明实施例的微结构层较佳包含由第一区域与第二区域所构成的重复结构,更佳为由多个相同的第一区域与多个相同的第二区域所构成的重复结构。上述第一区域的宽度与第二区域的宽度的比例介于0.1至10,较佳介于0.5至3,更佳介于1至1.3。一般而言,若第一区域的宽度与第二区域的宽度的比例若低于0.1,则光学膜整体的防刮性相对不佳。
下面以图式配合说明,举例说明本发明实施例光学膜的微结构层的构造,并非用以限制本发明的范围。
如图6a至图12所示,本发明实施例的光学膜于基材300的上表面形成微结构层310、410、510、610、710、810及910,微结构层的形成方式可为:与基材一起以一体成形方式制备;或以任何公知的加工方式制备,例如以涂布方式及压花方式于基材上形成微结构层,或先涂布再雕刻所需的结构。
图6a和图6b的实施状态中,第一区域包含多峰柱状结构320,其由两个等高的弧形柱状结构320a及320b彼此重叠所形成的联集结构所构成,其中弧形柱状结构320a及320b间的谷线的高度h1为弧形柱状结构320a及320b的高度H1的60%;第二区域可如图6a所示包含一个等高且等宽的单峰棱镜柱状结构340,或如图6b所示包含两个等高且等宽的单峰棱镜柱状结构340。
图7的实施状态中,第一区域包含多峰柱状结构420,其由三个等高(高度为H2)的弧形柱状结构420a、420b及420c彼此重叠所形成的联集结构所构成,其中弧形柱状结构420a及420b间的谷线的高度h2为H2的50%,弧形柱状结构420b及420c间的谷线的高度h3也为H2的50%;第二区域包含一个单峰棱镜柱状结构440或包含两个以上的单峰棱镜柱状结构(如图7右方所示,第二区域可包含三个单峰棱镜柱状结构),该多个单峰棱镜柱状结构为不等高但等宽的棱镜柱状结构。
图8的实施状态中,第一区域包含多峰柱状结构520或包含多峰柱状结构521,其中多峰柱状结构520由两个不等高的弧形柱状结构520a及520b彼此重叠所形成的联集结构所构成,弧形柱状结构520a及520b中高度较低者为520a,其高度为H4,弧形柱状结构520a及520b间的谷线的高度h4为H4的55%,多峰柱状结构521由两个不等高的弧形柱状结构521a及521b彼此重叠所形成的联集结构所构成,弧形柱状结构521a及521b中高度较低者为521b,其高度为H5,弧形柱状结构521a及521b间的谷线的高度h5为H5的65%;第二区域包含一个单峰棱镜柱状结构或包含两个以上的单峰棱镜柱状结构。
图9的实施状态中,第一区域包含多峰柱状结构620,其由两个等高(高度为H6)的棱镜柱状结构620a与620c及一个高度大于该棱镜柱状结构的弧形柱状结构620b彼此重叠所形成的联集结构所构成,棱镜柱状结构620a与弧形柱状结构620b间的谷线的高度h6为H6的62%,棱镜柱状结构620c与弧形柱状结构620b间的谷线的高度h7也为H6的62%;第二区域包含多个等高但不等宽的单峰棱镜柱状结构640。
图10的实施状态中,第一区域包含多峰柱状结构720,其由一个弧形柱状结构720a和一个棱镜柱状结构720b彼此重叠所形成的联集结构所构成,弧形柱状结构720a的高度大于棱镜柱状结构720b的高度,棱镜柱状结构720b的高度H8,弧形柱状结构720a与棱镜柱状结构720b间的谷线的高度h8为H8的45%;第二区域包含不等高且不等宽的单峰棱镜柱状结构740及741。
图11的实施状态中,第一区域包含多峰柱状结构820或包含多峰柱状结构821,多峰柱状结构820由两个不等高的棱镜柱状结构820a与820c及一个高度大于该棱镜柱状结构的弧形柱状结构820b彼此重叠所形成的联集结构所构成,其中棱镜柱状结构820a与弧形柱状结构820b间的谷线的高度h9为棱镜柱状结构820a的高度H9的67%,棱镜柱状结构820c与弧形柱状结构820b间的谷线的高度h10为棱镜柱状结构820c的高度H10的58%,多峰柱状结构821由两个等高(高度为H11)弧形柱状结构821a及821b彼此重叠所形成的联集结构所构成,其中弧形柱状结构821a及821b间的谷线的高度h11为H11的60%;第二区域包含至少一个单峰棱镜柱状结构840,且两个棱镜柱状结构840彼此可等高或不等高、等宽或不等宽。
图12的实施状态中,第一区域包含多峰柱状结构920,其由两个等高的弧形柱状结构920a及920b彼此重叠所形成的联集结构所构成,其中弧形柱状结构920a及920b间的谷线的高度h12为弧形柱状结构920a及920b的高度H12的58%;第二区域包含两个等高且等宽的单峰棱镜柱状结构940及941,其中单峰棱镜柱状结构940及941间的谷线的高度高度h13为单峰棱镜柱状结构940及941的高度H13的22%。
图13为本发明实施例光学膜的一实施状态的俯视图,其中第一区域的多峰柱状结构与第二区域的单峰棱镜柱状结构为直线延伸的柱状结构。本发明实施例的柱状结构不限于呈直线延伸的柱状结构,也可为呈曲线(如图14所示)或折线延伸的柱状结构。此外,该柱状结构的峰高度可不沿延伸方向变化、沿延伸方向呈规则变化或不规则变化。若柱状结构的峰高度欲沿延伸方向呈规则变化或不规则变化时,可经设计后以一体成型方式制造,或先行制造具有不沿延伸方向变化的峰高度的柱状结构,再对其进行二次加工,使该柱状结构的峰高度沿延伸方向呈规则变化或不规则变化。此外,除如本文先前所述可使用二个倾斜平面构成用于本发明的棱镜柱状结构或弧形柱状结构之外,还可使用二个沿着延伸方向弯曲的倾斜曲面构成该棱镜柱状结构或该弧形柱状结构,且该倾斜曲面的曲率半径可各自沿其延伸方向呈规则变化或不规则变化。
根据本发明实施例,用以构成该第一区域的多峰柱状结构及该第二区域的单峰棱镜柱状结构的柱状结构可彼此平行或互不平行,且互不平行的两柱状结构可呈已相交或未相交的形式。
为增强硬度及避免基材表面刮伤而影响膜片的光学性质,可视需要在基材相对于微结构层的另一表面上形成一抗刮层。上述抗刮层可为平滑状或非平滑状,例如具有微细凹凸结构。可使用任何公知方法形成本发明实施例的抗刮层,其例如但不限于网版印刷、喷涂、压花加工或于基材表面涂覆含扩散颗粒的抗刮层等,其中涂覆含扩散颗粒的抗刮层可使抗刮层具有某些程度的光扩散作用。上述抗刮层的厚度较佳介于1~50微米之间,更佳介于1~10微米之间。
根据本发明实施例,较佳可通过在基材上涂布包含扩散颗粒和至少一种选自由紫外线硬化树脂、热固性树脂、热塑性树脂及其混合物所构成群组的树脂的硬罩液,并根据需要以热固化、紫外线固化、或加热和紫外线双固化(dual curing)方式以形成抗刮层,并因此使该抗刮层具有凹凸结构。上述扩散颗粒的量相对于该硬罩液中树脂成分总重量,为该总重量的0.1~10%。
可用于本发明实施例的抗刮层的紫外线硬化树脂如本文先前所述,其可根据需要另包含分子量介于约103至约104的寡聚体,此类寡聚体为熟悉此项技术的人士所熟知,例如丙烯酸酯系寡聚体,其例如但不限于:胺基甲酸酯丙烯酸酯,如脂肪族胺基甲酸酯丙烯酸酯(aliphaticurethane acrylate)、脂肪族胺基甲酸酯六丙烯酸酯(aliphatic urethane hexaacrylate)及芳香族胺基甲酸酯六丙烯酸酯(aromatic urethane hexaacrylate);环氧丙烯酸酯,如双酚A环氧二丙烯酸酯(bisphenol-A epoxy diacrylate)及酚醛环氧丙烯酸酯(novolac epoxy acrylate);聚酯丙烯酸酯,如聚酯二丙烯酸酯(polyester diacrylate);或纯丙烯酸酯。
可用于本发明实施例的热固性树脂,其平均分子量一般介于约104至约2×106之间,较佳介于约2×104至约3×105之间,更佳介于约4×104至约105之间。本发明实施例的热固性树脂可选自含有羟基(-OH)和/或羧基(-COOH)的聚酯树脂、环氧树脂、聚甲基丙烯酸酯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚醯胺树脂、氟素树脂、聚醯亚胺树脂、聚胺基甲酸酯树脂、醇酸树脂(alkyd resin)及其混合物所组成的群组,较佳为含有羟基(-OH)和/或羧基(-COOH)的聚甲基丙烯酸酯树脂或聚丙烯酸酯树脂,如聚甲基丙烯酸多元醇树脂。
可用于本发明实施例的抗刮层的热塑性树脂可选自聚酯树脂;聚甲基丙烯酸酯树脂,如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA);及它们的混合物所组成的群组。
可用于本发明实施例的抗刮层的扩散颗粒并无特殊限制,为本发明所属技术领域中具有通常知识的人员所熟知,可为有机颗粒,例如(甲基)丙烯酸酯树脂、胺基甲酸酯树脂、硅酮树脂或其混合物;或无机颗粒,例如氧化锌、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、硫化锌、硫酸钡或其混合物;或上述两者的组合。较佳的颗粒为有机颗粒。上述扩散颗粒的形状并无特殊限制,例如可为球形、菱形等,其粒径大小较佳介于1~30微米。
本发明实施例的抗刮层可根据需要包含任何本发明所属技术领域中具有通常知识的人员已知的添加剂,其例如但不限于抗静电剂、光引发剂、整平剂、湿润剂、分散剂或无机微粒。适用于本发明实施例的抗静电剂、光引发剂及无机微粒的实例如本文先前所述。
本发明实施例的光学膜的抗刮层具有良好抗静电性和高硬度特性,其表面电阻率介于108至1013Ω/square2,(Ω/square2代表欧姆/米平方),且根据JIS K5400标准方法测量,其铅笔硬度可达3H或以上,且根据JIS K7136标准方法测量,具有10%至98%的雾度。
可使用任何公知的方法制备本发明实施例光学膜的微结构层及抗刮层,且制备微结构层及抗刮层的先后顺序并无特殊限制。
本发明实施例的光学膜的微结构层可根据本发明所属技术领域中具有通常知识的人员所已知的任何方式制造,例如,可经由包含以下步骤的方法制造:
(a)将对脂及适当的添加剂混合以形成一胶态涂料组合物;
(b)在一圆柱形毛胚(或称滚筒)上,以钻石工具在转动的滚筒上以与滚筒横交的方向移动,通过控制钻石工具的移动速度和/或滚筒的转速使钻石工具在滚筒上雕刻出特定沟槽;
(c)将该胶态涂料组合物涂布于基材或滚轮上,然后利用步骤(b)所雕刻完成的滚筒进行滚轮压花、热转印或热挤压方式使该涂层形成一结构化表面;及
(d)对该涂层照射能量射线或加热或两者并用以使该涂层固化。
本发明实施例的光学膜的抗刮层可根据本发明所属技术领域中具有通常知识的人员所已知的任何方式制造,例如:将包含颗粒、树脂及根据需要还包含添加剂的涂料组合物涂覆于基材上形成涂层,再对该涂层照射能量射线或加热或两者并用以使该涂层固化。
以下实施例用于对本发明作进一步说明,并非用以限制本发明的范围。
胶液A的制备
将60克EM210(2-苯氧基乙基丙烯酸酯,由Eternal公司所贩售)和60克624-100(环氧丙烯酸酯,由Eternal公司所贩售)混合,然后加入5克ChivacureBP作为光引发剂(二苯甲酮(benzophenone),双键化工提供)于50℃及转速1,000rpm下搅拌,形成一胶液A。
胶液B的制备
将溶剂(40克甲苯)、丙烯酸酯类单体(10克二季戊四醇六丙烯酸酯、2克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、14克季戊四醇三丙烯酸酯)、寡聚体(28克脂肪族胺基甲酸酯六丙烯酸酯[Etercure6145-100,Eternal公司])和光引发剂(6克1-羟基环己基苯基酮)混合,高速搅拌,制成固形份约60%及总重约100克的树脂配方B′。
将溶剂(27克甲苯、13.5克丁酮)、0.5克压克力微粒子[SSX-108,日本积水化成公司;平均粒径为8μm]、40克树脂配方B′、热固性树脂(20克丙烯酸酯树脂[Eterac 7365-S-30,Eternal公司](固形份约30%))和2克抗静电剂[GMB-36M-AS,Marubishi oil Chem.Co.Ltd](固形份约20%),形成一胶液B(固形份约30%)。
模具滚轮雕刻C
将精密滚轮表面电镀无电解镍或无氧铜,以CNC超精密精密车床搭配刀具定位仪,以及不同R值及角度的单晶钻石刀,车床转速500rpm以下,进给量上限值0.015毫米,依据设定的图样撰写数值控制(NC)程序,采用需要的钻石刀,在刀具定位仪的辅助下,在适当时机更换刀具,于滚轮表面加工制备所要的微结构凹槽,作为后续加工制程所用的模具。
如本文先前所述,制备微结构层及抗刮层的先后顺序并无特殊限制,制备方法详述如下。
微结构层的制备
将胶液A涂布于一聚苯二甲酸乙二酯(PET)基材上[A4300,TOYOBO公司;厚度为188μm],以形成涂层,然后利用由模具滚轮雕刻C的方法所得的具微结构凹槽的滚轮,以压花方式于涂层上形成一结构化表面。再于常温下,以能量射线(200~400nm的UV灯,强度:150~300mJ/cm2,时间:2~15秒)照射该涂层,使其固化。
抗刮层的制备
以RDS涂抹棒#3将胶液B涂布在基材表面上,经100℃干燥1分钟后,再以UV曝光机台(Fusion UV,F600V,600W/inch,H型灯源),能量射线200mJ/cm2,时间:2~15秒,使其固化,制得厚度约为5μm的抗刮层。
实施例1
以上述方法制备的光学膜,其微结构包含由第一区域与第二区域所构成的重复结构,其中第一区域包含由两个弧形柱状结构所构成的多峰柱状结构,该多峰弧形柱状结构中两柱状结构相接谷线的高度为相邻两柱状结构具有较低高度者的高度的约58%;且其中第二区域包含两个单峰棱镜柱状结构。进行各项特性试验,试验所得结果如表1、2、3和4所示。
比较例1
以上述制备方法制备比较例1的光学膜,其中模具滚轮雕刻C的滚轮经设计,以使所制得的光学膜的微结构具有多个不平行且可相交或未相交的棱镜柱状结构,其微结构为如市售聚光膜96SM(Eternal公司)。进行各项特性试验,试验所得结果如表1所示。
比较例2
市售聚光膜PTR733(新禾公司),其微结构为为透镜状结构。
测试方法A:
分别将实施例1、比较例1及比较例2的膜片进行下述测试,并记录于表1及表2。
透明材料亮度的测试:利用NDH 5000W雾度计[日本电色公司],根据JIS K7136标准方法,测量待测样品的雾度(Hz)及全光线透过率(Tt)。
铅笔硬度试验:利用铅笔硬度试验机[Elcometer 3086,SCRATCH BOY],以Mitsubishi铅笔(2H,3H)用JISK-5400方法测试待测样品微结构层表面的铅笔硬度。
钟摆硬度:利用钟摆硬度试验机[Braive Instruments,型号Pendulum Hardness Konigtype],以其棱镜微结构层直接测试待测样品微结构层的硬度耐磨能力,测试行程为60°至30°间,纪录摆荡次数。当待测样品表面硬度越硬时,摆捶可摆动的次数较待测样品表面硬度软时多。
耐刮试验:利用线性耐磨试验机[TABER 5750]于600公克的重量平台(面积长宽20mm×20mm)上贴黏置3M BEF-III-10T膜片(长宽20mm×20mm),以其棱镜微结构层直接测试待测样品微结构层的重压耐刮能力,以试验行程2inch,10cycle/min的速度进行10cycles耐刮测试。
表1
雾度Hz(%) | 全光线透过率Tt(%) | 铅笔硬度 | 耐刮试验 | 钟摆硬度(摆荡次数) | |
实施例1 | 94.57 | 24.56 | 3H | 无刮伤 | 71 |
比较例1 | 96.75 | 5.56 | H | 严重刮伤 | 48 |
由实施例1与比较例1的结果可知,利用相同胶液,但雕刻不同微结构,光学膜的硬度和耐刮能力皆会产生改变,本发明实施例的光学膜具有较佳的硬度及重压耐刮能力,其可有效避免微结构层的损伤,进而可节省使用上扩散膜及保护膜的成本。
表2
雾度Hz(%) | 全光线透过率Tt(%) | 铅笔硬度 | 耐刮试验 | 钟摆硬度(摆荡次数) | |
实施例1 | 94.57 | 24.56 | 3H | 无刮伤 | 71 |
比较例2 | 92.86 | 59.92 | 3H | 无刮伤 | 103 |
由表2可知,实施例1与比较例2的硬度和耐刮能力相仿。再将实施例1与比较例2的光学膜进行下述测试,来比较其辉度增益效果。
测试方法B:
辉度测试:
分别将实施例1及比较例2的膜片及Eternal公司所生产的扩散膜[DI-780A及DI-600A]搭配背光源组合成各种模块,进行辉度分析。
背光源1:以尺寸10公分见方的直下式背光源为基准,其结构为抗UV反射膜上配置4支直管型冷阴极管(CCFL),再放置2mm扩散板来匀化光源。
背光源2:以17″侧边式背光源为基准,其结构为反射膜上置导光板及导光板两侧边各放置反射灯罩及冷阴极灯管(CCFL)。
用辉度计[Topcon公司,SC-777]于背光源正上方(0°角)距离背光源50公分处,以辉度计2°角测量背光源及待测模块的辉度值(Brightness;单位:cd/m2)。以背光源的中心辉度值作为基值,将待测模块的中心辉度值与基值的差值除以基值再乘以100%,即可得知待测模块相较于背光源的辉度增益值。结果记录于表3及表4中。
表3
10cm×10cm直下式背光源 | 正向辉度值(cd/m2) | 辉度增益(%) |
背光源1 | 3915.35 | 0 |
背光源1加一片下扩散膜(DI-780A)及一片比较例2膜片 | 5408.23 | +38 |
背光源1加一片下扩散膜(DI-780A)及一片实施例1膜片 | 5665.76 | +45 |
背光源1加两片比较例2膜片 | 5599 | +43 |
背光源1加两片实施例1膜片 | 6561.08 | +68 |
表4
17″侧边式背光源 | 正向辉度值(cd/m2) | 辉度增益(%) |
背光源2 | 180.7 | 0 |
背光源2加一片下扩散膜(DI-780A)及一片比较例2膜片 | 456.1 | +152 |
背光源2加一片下扩散膜(DI-780A)及一片实施例1膜片 | 609 | +237 |
由表3和表4的实施例1与比较例2的比较结果可知:
(1)原10cm×10cm直下式背光源1的正向辉度值为3915.35cd/m2,加上一片下扩散膜(DI-780A)及一片实施例1膜片可提供45%的辉度增益值,使辉度达到5665.76cd/m2;然而,背光源1加上一片下扩散膜(DI-780A)及一片比较例2膜片仅可提供38%的辉度增益值,辉度达到5408.23cd/m2。因此,本发明的实施例1膜片可兼顾耐刮与辉度。比较背光源1加上两片聚光膜的模块,本发明实施例1的辉度增益值(实施例1:68%)明显优于比较例2的辉度增益值(43%)。
(2)原17″侧边式背光源2的正向辉度值为180.7cd/m2,加上一片下扩散膜(DI-780A)及一片实施例1膜片可提供237%的辉度增益值,使辉度达到609cd/m2;然而,背光源2加上一片下扩散膜(DI-780A)及一片比较例2膜片仅可提供152%的辉度增益值,辉度达到456.1cd/m2。相较于背光源2加上一片下扩散膜(DI-780A)及一片比较例2膜片的模块,本发明实施例1的膜片可提供较佳的辉度增益值。
由实施例与比较例的结果可知,本发明的光学膜具有良好耐刮与高辉度增益的特性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (28)
1.一种光学膜,其特征在于,包含一基材及位于该基材的一表面上的微结构层,其中,
该微结构层包含一或多个第一区域,该第一区域各包含至少一种多峰柱状结构,该多峰柱状结构由至少两个柱状结构彼此重叠所形成的联集结构且该多峰柱状结构中最大高度处为弧形柱状结构所构成;及
该微结构层可选的包含一或多个第二区域,该第二区域各包含至少一种单峰棱镜柱状结构。
2.根据权利要求1所述的光学膜,其特征在于,用以形成该第一区域的多峰柱状结构的柱状结构选自弧形柱状结构、棱镜柱状结构及其混合所组成的群组。
3.根据权利要求1所述的光学膜,其特征在于,该第一区域的多峰柱状结构由两个或两个以上的弧形柱状结构所构成。
4.根据权利要求1所述的光学膜,其特征在于,该微结构层包含第一区域及第二区域,该第一区域的多峰柱状结构的最大高度大于该第二区域的单峰棱镜柱状结构的最大高度。
5.根据权利要求1所述的光学膜,其特征在于,该第一区域的多峰柱状结构中相邻两柱状结构的相邻侧面相接形成一谷线,且该谷线的高度为相邻两柱状结构中高度较低者的高度的30%至95%。
6.根据权利要求5所述的光学膜,其特征在于,该谷线的高度为相邻两柱状结构中高度较低者的高度的45%至80%。
7.根据权利要求1或2所述的光学膜,其特征在于,棱镜柱状结构和/或弧形柱状结构的高度介于5微米至100微米的范围。
8.根据权利要求2所述的光学膜,其特征在于,弧形柱状结构顶部的曲率半径介于2微米至50微米之间。
9.根据权利要求1或2所述的光学膜,其特征在于,棱镜柱状结构和/或弧形柱状结构的顶角角度介于40°至120°。
10.根据权利要求9所述的光学膜,其特征在于,棱镜柱状结构和/或弧形柱状结构的顶角角度介于60°至95°。
11.根据权利要求1或2所述的光学膜,其特征在于,该弧形柱状结构和/或该棱镜柱状结构为对称柱状结构。
12.根据权利要求1所述的光学膜,其特征在于,该多峰柱状结构和/或单峰柱状结构为呈直线延伸的柱状结构。
13.根据权利要求1所述的光学膜,其特征在于,该多峰柱状结构和/或单峰柱状结构为呈曲线或折线延伸的柱状结构。
14.根据权利要求1所述的光学膜,其特征在于,该多峰柱状结构和/或单峰柱状结构的峰高度不沿延伸方向变化。
15.根据权利要求1所述的光学膜,其特征在于,该多峰柱状结构和/或单峰柱状结构的峰高度沿延伸方向呈规则变化。
16.根据权利要求1所述的光学膜,其特征在于,该多峰柱状结构和/或单峰柱状结构的峰高度沿延伸方向呈不规则变化。
17.根据权利要求1所述的光学膜,其特征在于,该基材选自由聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环烯烃树脂、三醋酸纤维素、聚乳酸及其混合物所组成的群组。
18.一种光学膜,其特征在于,包含一基材、位于该基材的一表面上的微结构层及位于该基材的另一表面上的抗刮层,该微结构层包含由第一区域与第二区域所构成的重复结构,其中,
该第一区域包含至少一种多峰柱状结构,该多峰柱状结构由至少两个弧形柱状结构彼此重叠所形成的联集结构所构成,其中相邻两柱状结构的相邻侧面相接形成一谷线,该谷线的高度为相邻两柱状结构中高度较低者的高度的45%至80%;及
该第二区域包含至少一种单峰棱镜柱状结构;
其中该第一区域的多峰柱状结构的最大高度大于该第二区域的单峰棱镜柱状结构的最大高度。
19.根据权利要求18所述的光学膜,其特征在于,该抗刮层为平滑状。
20.根据权利要求18所述的光学膜,其特征在于,该抗刮层为非平滑状。
21.根据权利要求20所述的光学膜,其特征在于,该抗刮层具有凹凸结构,且包含扩散颗粒和至少一种选自由紫外线硬化树脂、热固性树脂、热塑性树脂及其混合物所构成群组的树脂。
22.根据权利要求18所述的光学膜,其特征在于,棱镜柱状结构和弧形柱状结构的高度介于5微米至100微米的范围。
23.根据权利要求18所述的光学膜,其特征在于,弧形柱状结构顶部的曲率半径介于2微米至50微米之间。
24.根据权利要求18所述的光学膜,其特征在于,棱镜柱状结构和弧形柱状结构的顶角角度介于60°至95°。
25.根据权利要求18所述的光学膜,其特征在于,该弧形柱状结构和该棱镜柱状结构为对称柱状结构。
26.根据权利要求18所述的光学膜,其特征在于,该多个弧形柱状结构具有相同高度、宽度、顶角角度及曲率半径。
27.根据权利要求18所述的光学膜,其特征在于,该重复结构由所述第一区域和第二区域交错排列而成。
28.根据权利要求18所述的光学膜,其特征在于,该基材选自由聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环烯烃树脂、三醋酸纤维素、聚乳酸及其混合物所组成的群组。
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20100512 Termination date: 20180118 |