CN101295101A - 利用微图案化的多功能光学多层膜 - Google Patents

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Abstract

公开了一种利用微图案化的多功能光学多层膜，其可以通过同时进行光的集中和扩散来补偿视角。该多功能光学多层膜包括基材层、棱镜片、图案层和光扩散层，所述棱镜片布置在所述基材层的上表面上并且在其一个表面上形成有多个棱镜单元，所述图案层布置在所述基材层的下表面上并且在其一个表面上具有微图案化的第一粘合剂树脂，所述光扩散层布置在所述基材层和所述棱镜片之间并且提供有第二粘合剂树脂，在所述第二粘合剂树脂中含有多个光扩散器。

Description

利用微图案化的多功能光学多层膜
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求享有于2007年4月23日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2007-0039168的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器(LCD)背光装置中的光学多层膜。更具体而言，本发明涉及一种利用微图案化的多功能光学多层膜，其可以通过同时进行光的集中和扩散来补偿视角。
背景技术
背光装置是从LCD背面发光的器件，使用从背光装置发射的白光将图像信息显示在LCD上。
图1图示了一般的背光装置的结构。如图1所示，背光装置包括光源4、导光板5、光学片6、7和8、反射板2、光源反射板3和模架(mold frame)1，所述导光板5用于通过改变光的路径将从光源4发射的光导向显示单元(未图示)，所述光学片6、7和8布置在导光板5和显示单元之间，用于改善由导光板5发射的光的效率，所述反射板2布置在导光板下部，用于防止从光源发射的光暴露到外部。反射板2、光源反射板3、导光板5以及光学片6、7和8相继层叠在模架1上。
更具体而言，通过按顺序相继层叠基材层6、棱镜片7和保护片8形成光学片6、7和8。基材层6用以通过光的散射使由导光板5发射并入射到显示单元(未图示)的光的亮度分布均匀。棱镜片7具有重复形成有三角棱镜的上表面，该棱镜片7用于在垂直于显示单元的方向上集中由基材层6扩散的光以提高亮度。因此，通过棱镜片7的大多数光垂直传播到显示单元的屏幕以形成均匀的亮度分布。同样，保护片8布置在棱镜片7的上部，用于保护棱镜片7的表面并使通过棱镜片7的入射光扩散以使光均匀分布。
然而，光学片6、7和8应该使用在基材层6中包含的光扩散器(diffuser)来扩散光，但是它的光扩散效率不高。尽管通过棱镜片7集中的光具有高亮度，但是它的视角变窄。此外，各光学片6、7和8应该具有它们独立的功能。
发明内容
因此，提出本发明以解决现有技术中存在的上述问题，本发明的一个目的是提供一种利用微图案化的多功能光学多层膜，其使用一个片可同时得到光扩散效果和集中效果。
本发明的另一目的是提供一种利用微图案化的多功能光学多层膜，其能够通过增加光扩散器提高亮度并通过棱镜片同时进行光的集中和扩散来补偿视角。
为了实现这些目的，本发明提供一种利用微图案化的多功能光学多层膜，根据本发明，该多功能光学多层膜包括基材层、棱镜片和图案层，所述棱镜片布置在所述基材层的上表面上，并且具有形成在其一个表面上的多个棱镜单元；所述图案层布置在所述基材层的下表面上，并且在其一个表面上具有微图案化的第一粘合剂树脂。
所述图案层还可包括包含在第一粘合剂树脂中的多个珠。
所述棱镜片中可包含有多个珠。
所述棱镜片的棱镜单元可涂覆多个珠。
第一粘合剂树脂可由可UV固化聚氨酯丙烯酸酯(urethane acrylate)粘合剂、可UV固化环氧树脂粘合剂以及包含硅的可UV固化粘合剂中的任何一种制成。
多功能光学多层膜还包括设置在基材层和棱镜片之间的光扩散层，所述光扩散层具有第二粘合剂树脂和包含在第二粘合剂树脂中的多个光扩散器。
附图说明
通过下面结合附图的详细说明，本发明的上述和其它的目的以及特点和优点将更加显而易见，在附图中：
图1是普通背光装置的分解透视图；
图2A和2B是根据本发明的实施方案利用微图案化的多功能光学多层膜的示意性局部截面图；
图3A～3D是根据本发明的另一个实施方案利用微图案化的多功能光学多层膜的示意性局部截面图；
图4是根据本发明的又一个实施方案利用微图案化的多功能光学多层膜的示意性局部截面图。
具体实施方案
在下文中，将参考附图描述本发明的优选实施方案。本说明书中给出的内容如详细的结构和元件仅仅是为了有助于本领域技术人员全面理解本发明而提供的具体细节，因此本发明不局限于此。在本发明的说明书中，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同的元件。
图2A和2B是根据本发明的实施方案利用微图案化的多功能光学多层膜的示意性局部截面图。
如图2A和2B所示，根据本发明实施方案的利用微图案化的多功能光学多层膜包括基材层100、棱镜片200和图案层300.
基材层100是能够透光的透明膜，一般包括聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚烯丙酸酯(polyallylate)、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、三乙酸纤维素(TAC)以及醋酸丙酸纤维素(CAP)中的至少一种。具体地，优选由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成基材层。基材层100应该对棱镜片200或图案层300的第一粘合剂树脂310具有优异的粘附力、相对于从背面发射的光具有超过90％的透射率并且具有均匀的平坦性，以消除亮度的偏差。此外，优选基材层100具有50～250μm的厚度。如果基材层100的厚度小于50μm，那么在其制造过程中的操作会变得很糟，如果基材层100的厚度大于250μm，那么其结构会变得与LCD模件的最近薄膜化趋势相背离。
棱镜片200布置在基材层100的上表面上，用以集中透过基材层100的光以提高光的亮度。在棱镜片200的一个表面上突出地形成多个棱镜单元210，并通过这些棱镜单元210，能够在垂直于LCD屏幕的方向上发射光。如图2A和2B所示，作为示例性实例，棱镜单元210是三角形。然而，棱镜单元210的形状不限于此，棱镜单元可以形成为包括球形和透镜形的多种形状。
图案层300布置在基材层的下表面上，并且由第一粘合剂树脂310组成，所述第一粘合剂树脂310的一个表面被微图案化。图案化第一粘合剂树脂310微的原因主要是散射来自导光板(未图示)的入射光以有助于隐蔽(concealment)。也就是说，如果通过微图案化在导光板和第一粘合剂树脂310的接触面上形成的规则的或非规则的图案，那么来自导光板的入射光可被折射、散射或扩散反射，并因此引起光的扩散。此外，图案层300布置在基材层100和导光板之间用于防止产生划痕。使用喷砂或光刻法可以实施微图案化，通过微图案化形成的第一粘合剂树脂310的图案可以是包括凹或凸形等多种形状。此外，第一粘合剂树脂310可形成为规则的图案，但优选形成为图2A和2B所示的不规则图案。由于该不规则图案，雾度(haze)得以控制，并且这导致亮度、扩散、视角或隐蔽也得以控制。此外，第一粘合剂树脂310可由可UV固化聚氨酯丙烯酸树脂、环氧树脂或包含硅的丙烯酸树脂制成，并具有自愈功能以吸收冲击。
由于第一粘合剂树脂310被微图案化，因此图案层300具有防粘连性质。一般地，“粘连”是膜的内表面易于彼此粘附的一种现象，粘连可发生在导光板(未图示)和布置在导光板的上表面上的图案层300之间。这种粘连可在工作中引起问题，并由于图案层300和导光板之间的粘附，可产生干涉图案。因此，如果与导光板接触的第一粘合剂树脂310的一个表面微图案化，则第一粘合剂树脂310和导光板之间的接触面积被减小以使第一粘合剂树脂和导光板之间的接触最小化，从而可防止粘连。因此，通过图案层300可得到防止粘连的效果和光扩散效果。
优选第一粘合剂树脂310的弹性模量不大于300Mpa，以防止由于第一粘合剂树脂310和导光板(未图示)之间摩擦而产生划痕。如果第一粘合剂树脂310的弹性模量不大于300Mpa，其低于布置在导光板上的丙烯酸树脂的弹性，即低于900～1000Mpa，则可防止产生划痕。因此可防止在图案层和导光板上发生划痕。另一方面，可在第一粘合剂树脂310中加入防静电剂以防止产生静电，或可加入防粘连剂以防止粘连。可使用作为无机矿物精细颗粒的二氧化硅(SiO2)、硅藻土、高岭土、滑石等作为防粘连剂。
尽管可使用具有300Mpa或更小弹性模量的任何材料作为第一粘合剂树脂310，但优选第一粘合剂树脂310由可UV固化聚氨酯丙烯酸酯、可UV固化环氧树脂粘合剂以及包含硅的可UV固化粘合剂中的任何一种构成。更优选第一粘合剂树脂310由三(2-丙烯酰氧乙基)异氰尿酸酯-2-丙烯酸，(1-甲基亚乙基)双(4，1-亚苯基氧-2，1乙二基氧-2，1乙二基)酯以及1-羟基-环己基-苯基酮的三元共聚物(tert-copolymer)组成。该三元共聚物可以是嵌段共聚物或无规共聚物，玻璃化转变温度(Tg)大约是52℃，数均分子量大约是4500。
如图2B所示，优选图案层300还包括第一粘合剂树脂310中包含的多个珠312，所述珠312由丙烯酸树脂、尼龙或含硅化合物制成。因此，光首先通过由微图案化形成的第一粘合剂树脂310的图案来扩散，然后通过珠312再扩散，从而得到双重光扩散效果以使光扩散效果最大化。此外，由于可通过图案层300获得光扩散效果，因此不需要在基材层100的上表面上提供单独的光扩散层，并因此能够使光学多层膜变薄，从而能够得到薄背光装置。
现在将描述通过如图2A和2B所示的利用微图案化的多功能光学多层膜传输光的过程。
首先，由光源(未图示)发射和通过导光板(未图示)传导的光入射到图案层300，然后最先通过第一粘合剂树脂310的微图案化图案来扩散。在第一粘合剂树脂包含珠312的情况下，光被珠312再扩散，因此该均匀分布的光入射到基材层100。然后，光通过透明基材板100，并在棱镜片200上集中，从而使高亮度的光入射到LCD屏幕上以照亮屏幕。
图3A～3D是根据本发明的另一个实施方案利用微图案化的多功能光学多层膜的示意性局部截面图。
如图3A～3D所示，根据本发明的另一个实施方案利用微图案化的多功能光学多层膜包括基材层100、棱镜片200和图案层300。
基材层100和图案层300的技术特征和上述根据本发明的实施方案的那些是相同的，在此将省略其详细的描述。棱镜片200的技术特征和上述根据本发明的实施方案的那些是相同的，但是它们之间的差异在于根据本发明的另一个实施方案棱镜片200具有单独的棱镜片212和214。
尽管棱镜片200通过将经过基材层100的光集中以提高亮度，但是存在由棱镜片200集中的光的视角可能会变窄的问题。为了解决这个问题，优选棱镜片200包含有多个珠212，如图3A和3B所示。棱镜片200中提供的珠212用以通过再扩散光来补偿光的视角，所述光通过图案层300扩散，然后在穿过基材层100之后集中在棱镜片200上。珠212可包含在每个棱镜单元210的下部，或是几个珠212可规则或不规则地包含在每个棱镜单元210的下部。可适当地调节珠212的数量以调整亮度和视角。由于棱镜片200中包含珠212导致耐摩擦性的增加，因此不必提供单独的保护片以保护棱镜片200。
此外，如图3C和3D所示，优选棱镜片200的表面上涂覆多个珠214。珠214也用以再扩散通过棱镜片200的光，从而能够保证光的视角。由于珠涂覆在棱镜单元210的整个表面上，因此不必提供单独保护片以保护棱镜片200。
，现将描述通过如图3A～3D所示的利用微图案化的多功能光学多层膜传输光的过程。
首先，由光源(未图示)发射并通过导光板(未图示)传导的光入射到图案层300，然后最先通过第一粘合剂树脂310的微图案化图案扩散。在粘合剂树脂包含珠312的情况下，光通过珠312再扩散，因此该均匀分布的光入射至基材层100。然后光通过透明基材层板100，集中在棱镜片200上，并通过珠212和214同时扩散，使得具有高亮度和宽视角的光入射至LCD屏幕以照亮屏幕。
图4是根据本发明又一个实施方案的利用微图案化的多功能光学多层膜的示意局部截面图。
如图4所示，根据本发明又一个实施方案的利用微图案化的多功能光学多层膜包括基材层100、棱镜片200、图案层300和光扩散层400。
基材层100、棱镜片200和图案层300的技术特征和上述根据本发明实施方案的那些相同，在此将省略其详细的描述。
光扩散层400布置在基材层100的上表面上，用以通过使光散射或折射从而在LCD表面上均匀地扩散入射光。光扩散层400提供有第二粘合剂树脂410和包含在第二粘合剂树脂410中的光扩散器412。
光扩散器412用以扩散性地反射光，从而能够扩散光。如图4所示，光扩散器412可规则地布置或随机地包含在光扩散层400中。可通过形成下述颗粒提供光扩散器412：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸共聚物或三元共聚物、聚乙烯、聚苯乙烯的颗粒、烯烃颗粒如聚丙烯、丙烯酸和烯烃三元共聚物和均聚物，以及有涂层的有机颗粒，例如涂有不同单体的多层多组分颗粒。优选使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
此外，优选光扩散器412的比重为1.0～1.2g/cm3，并且为了使光扩散效果最大化，颗粒尺寸的变化系数不大于15％。在此，变化系数定义为“变化系数＝(标准偏差÷平均数)×100”。一般地，随平均值而变化的标准偏差用于作为指示离散度的方法。然而，在本发明中，使用变化系数以管理光扩散颗粒的分布而与平均值无关并将该分布应用于所述过程。根据定义，当变化系数接近“0”，颗粒间的偏差减小。如果光扩散器412的变化系数超过15％，那么由于在光扩散器412中的宽粒度分布而导致光扩散器412的颗粒被层叠为多层，即使在光扩散层400的最初涂覆过程中光扩散层400涂覆为具有与光扩散器412相同的厚度，并且这可引起光扩散效果变差。此外，应该相对于溶剂的比重来考虑光扩散器412的比重。如果光扩散器412的比重小于1.0g/cm3，其可能会低于使用的溶剂的比重，这可能会由于在制造过程中难于控制的层的厚度分布而导致分散变差。如果光扩散器的比重大于1.2g/cm3，那么光扩散器在溶剂中的沉降速率变大，并因此溶剂在涂覆的过程中应该经常地再搅拌，引起工艺损失(process loss)。在光扩散器412的比重为1.0～1.2g/cm3的情况下，可解决上述问题。
在这种情况下，第二粘合剂树脂410的光透射和光扩散可以根据包含在第二粘合剂树脂410中的光扩散器412的含量而不同。为了得到高的光透射和光扩散，与重量计为100的第二粘合剂树脂410相比，优选包含在树脂中的光扩散器412的含量以重量计为40～140。如果光扩散器412的含量小于40(以重量计)，那么通过散射带来的光扩散效果变得不足，而当其含量大于140(以重量计)，那么光透射变低。另一方面，第二粘合剂树脂410应该对基材层100具有良好的粘附，并且为了提高物理体能如耐热性、耐磨性和粘附性，可将硬化剂加入到第二粘合剂树脂410中。
现在将描述通过如图4所示的利用微图案化的多功能光学多层膜传输光的过程。
首先，由光源(未图示)发射和通过导光板(未图示)传导的光入射到图案层300，然后最先通过第一粘合剂树脂310的微图案化图案扩散。如果在第一粘合剂树脂中包含珠312，光通过珠312再扩散，因此该均匀分布的光入射到基材层100。然后，在通过透明基材层100之后光入射到光扩散层400上，然后通过光扩散层400中包含的光扩散器412再次扩散，然后集中在棱镜片200上，这样具有高亮度和宽视角的光入射到LCD屏幕上以照亮屏幕。
如上所述，根据利用微图案化的多功能光学多层膜，由于布置在膜的基材层下表面上的图案层的一个表面被微图案化，因此能够得到光扩散效果，而不需要包含光扩散器的任何单独的光扩散层，并因此利用薄的光学多层膜减少元件的数量。
此外，由于棱镜片中包含珠或在棱镜片的表面上涂覆珠，因此光同时集中和扩散通过棱镜片，因此通过棱镜片的光能保证充分的视角。
此外，由于棱镜片中包含珠或在棱镜片的表面上涂覆珠，因此能够保护棱镜片而不需要单独的保护片，并因此能够减少元件的数量。
尽管为了示例性说明的目的描述了本发明的优选实施方案，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下，可进行各种修改、添加和替代。

Claims (6)

1.一种利用微图案化的多功能光学多层膜，包括：
基材层；
棱镜片，所述棱镜片布置在所述基材层上表面上并且在它的一个表面上形成有多个棱镜单元；和
图案层，所述图案层布置在所述基材层下表面上并且在它的一个表面上具有微图案化的第一粘合剂树脂。
2.根据权利要求1所述的多功能光学多层膜，其中所述图案层还包括多个包含在所述第一粘合剂树脂中的珠。
3.根据权利要求1或2所述的多功能光学多层膜，其中所述棱镜片具有多个包含在其中的珠。
4.根据权利要求1或2所述的多功能光学多层膜，其中所述棱镜片的棱镜单元涂覆有多个珠。
5.根据权利要求1或2所述的多功能光学多层膜，其中所述第一粘合剂树脂由可UV固化聚氨酯丙烯酸酯、可UV固化环氧树脂粘合剂以及包含硅的可UV固化粘合剂中的任何一种制成。
6.根据权利要求1或2所述的多功能光学多层膜，还包括布置在所述基材层和所述棱镜片之间的光扩散层，所述光扩散层具有第二粘合剂树脂和包含在所述第二粘合剂树脂中的多个光扩散器。
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