CN101339261B

CN101339261B - 一种光学扩散薄膜及使用该光学扩散薄膜的液晶显示装置

Info

Publication number: CN101339261B
Application number: CN2008100631465A
Authority: CN
Inventors: 张彦; 金亚东
Original assignee: Ningbo Exciton New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Ningbo Exciton Technology Co Ltd
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2028-07-11
Also published as: CN101339261A

Abstract

本发明公开了一种光学扩散薄膜及使用该光学扩散薄膜的液晶显示装置，该薄膜包括透明基板，透明基板的上表面上设置有包含有上扩散粒子的上扩散涂层，上扩散粒子包括大粒子和小粒子，大小粒子的最大几何尺寸分别为1～100微米和0.1～50微米，大小粒子平行于透明基板表面方向的几何尺寸之比为2∶1～100∶1，大小粒子间隔排列，上扩散涂层的成膜后厚度为大粒子的最大几何尺寸的1/2～7/8，优点是通过控制大小粒子的尺寸和形状，并将大小粒子间隔排列，使得大粒子之间的间隙被小粒子取代，不仅减少了光源的损失，增强了薄膜的聚光能力，且可达到良好的雾化效果；应用了此薄膜的显示装置，它具有较少的组合组件数量，并具有较高的光学均匀度和亮度。

Description

一种光学扩散薄膜及使用该光学扩散薄膜的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种光学薄膜，尤其是涉及一种光学扩散薄膜及使用该光学扩散薄膜的液晶显示装置。

背景技术

现有的光学扩散薄膜被广泛应用于液晶显示装置、广告灯箱、照明灯具、移动通讯设备按键等需要光源的装置上以提供均匀照明。近年来随着液晶显示装置的快速发展和其在移动通讯设备显示、笔记本电脑显示器、台式电脑显示器以及大尺寸液晶电视中的广泛应用，对应用于液晶显示装置的光学扩散薄膜的性能要求也日趋提高，主要集中在提高亮度和照明均匀度上。

现有的应用于液晶显示装置的光学扩散薄膜多为采用压延技术生产的单层带有图案的有机薄膜和采用涂敷方式生产的多层薄膜，其中在采用涂敷方式生产的多层薄膜的涂敷层中含有不同尺寸的散射粒子。图7为传统的采用涂敷方式生产的光学扩散薄膜的结构示意图，此光学扩散薄膜主要包括透明基板10，上涂敷层20以及上散射粒子40和下涂敷层30及下散射粒子50。传统的采用涂敷方式生产的光学扩散薄膜主要依靠涂敷层中随机散布且不同尺寸的散射粒子对进入涂层内的入射光线进行充分散射，以使出射光线的方向随机分布，从而使入射的不均匀光场均匀化，并对薄膜下背光模组元件的瑕疵进行遮盖。同时，由于一些尺寸较大的粒子的顶部突出于涂层表面，形成对光线具有一定聚光作用的曲面21，从而使此种光学扩散薄膜具有一定的聚光能力。然而在此设计中，由于只有少数尺寸较大的粒子突出于涂层，且因为这些较大尺寸的粒子的粒径较大，使得粒子与粒子之间的间隙较大，致使部分光源从间隙中漏掉，造成光源损失，所以这种薄膜的聚光能力十分有限。而且粒子的形状，尺寸分布很广，虽能增加薄膜的光学扩散能力，但同时损失了薄膜的聚光能力，降低了亮度增益，使得直接使用这种薄膜的液晶显示装置的亮度并不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效提高光学均匀度和亮度的光学扩散薄膜及使用该光学扩散薄膜的液晶显示装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种光学扩散薄膜，它包括透明基板，所述的透明基板的上表面上设置有上扩散涂层，所述的上扩散涂层内设置有上扩散粒子，所述的上扩散粒子分布在所述的透明基板的上表面上，所述的上扩散粒子包括大粒子和小粒子，所述的大粒子的最大几何尺寸为1～100微米，所述的小粒子的最大几何尺寸为0.1～50微米，所述的大粒子平行于所述的透明基板表面方向的几何尺寸与所述的小粒子平行于所述的透明基板表面方向的几何尺寸之比为2∶1～100∶1，所述的大粒子与所述的小粒子间隔排列，所述的上扩散涂层的成膜后厚度为所述的大粒子的最大几何尺寸的1/2～7/8；当大粒子平行于透明基板表面方向的几何尺寸与小粒子平行于透明基板表面方向的几何尺寸之比小于2∶1时，大粒子与小粒子之间起不到紧密堆积的效果，而当它们的比例大于100∶1时，在操作工艺上存在较大的困难。

所述的透明基板由折射率为1.4～1.75的光学透明材料制成，所述的光学透明材料为玻璃、PET(Polyethylene Terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)、PMMA(Polymethyl Methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)和PS(Polystyrene，聚苯乙烯)中的任一种；所述的上扩散涂层的折射率为1.4～1.7。

所述的大粒子和所述的小粒子的形状为球形或椭球形，也可以是金字塔型和其他多面体型；所述的大粒子和所述的小粒子的折射率为1.4～2.0。

所述的大粒子和所述的小粒子的形状为球形，所述的大粒子的粒径与所述的小粒子的粒径之比为2∶1～100∶1。

所述的透明基板的下表面上设置有具有花纹结构的防粘接涂层，所述的防粘接涂层内设置有防粘接粒子，所述的防粘接粒子互不接触分散设置在所述的透明基板的下表面上，所述的防粘接粒子所占的面积之和与所述的防粘接涂层的面积之比为1/1000～1/100。

一种液晶显示装置，该装置包括用于发光的光源组件、液晶面板组件和至少一片光学扩散薄膜，所述的光学扩散薄膜包括透明基板，所述的透明基板的上表面上设置有上扩散涂层，所述的上扩散涂层内设置有上扩散粒子，所述的上扩散粒子分布在所述的透明基板的上表面上，所述的上扩散粒子包括大粒子和小粒子，所述的大粒子的最大几何尺寸为1～100微米，所述的小粒子的最大几何尺寸为0.1～50微米，所述的大粒子平行于所述的透明基板表面方向的几何尺寸与所述的小粒子平行于所述的透明基板表面方向的几何尺寸之比为2∶1～100∶1，所述的大粒子与所述的小粒子间隔排列，所述的上扩散涂层的成膜后厚度为所述的大粒子的最大几何尺寸的1/2～7/8。

所述的光源组件包括光源、导光板和反射片，所述的光源设置在所述的导光板的侧面，所述的光源为冷阴极荧光灯、外部电极荧光灯、发光二极管和热阴极荧光灯中的至少一种。

所述的光源组件包括光源、扩散板和反射片，所述的光源设置在所述的扩散板与所述的反射片之间，所述的光源为冷阴极荧光灯、外部电极荧光灯、发光二极管和热阴极荧光灯中的至少一种。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过控制上扩散涂层中的大粒子和小粒子的尺寸大小和形状，并将大粒子和小粒子间隔排列，这样使得大粒子之间的间隙被小粒子取代，不仅使得进入上扩散涂层内的入射光线得到大小粒子的充分散射，有效地减少了光源的损失，增强了薄膜的聚光能力，而且可以达到良好的雾化效果，同时大小粒子间隔排列这种结构有效的减少了粒子的使用量；设置有防粘接粒子的防粘接涂层使光学扩散薄膜在具体应用于显示装置中时和其他元件之间形成一薄空气层；应用了本发明的光学扩散薄膜的液晶显示装置，它具有较少的组合组件数量，并具有较高的光学均匀度和亮度。

附图说明

图1为本发明实施例一的光学扩散薄膜的剖面示意图；

图2为本发明实施例二的光学扩散薄膜的剖面示意图；

图3为本发明实施例三的光学扩散薄膜的剖面示意图；

图4为本发明实施例四的液晶显示装置的结构示意图；

图5为本发明实施例五的液晶显示装置的结构示意图；

图6为本发明实施例六的液晶显示装置的结构示意图；

图7为现有技术的光学扩散薄膜的剖面示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：

如图1所示，一种光学扩散薄膜，该光学扩散薄膜100主要包括一个透明基板110，透明基板110的上表面上设置有一个上扩散涂层120，上扩散涂层120内设置有上扩散粒子，上扩散粒子分布在透明基板110的上表面上，上扩散粒子包括球形结构的大粒子140和球形结构的小粒子150。在此具体实施例中，大粒子140的最大几何尺寸可以在1～100微米范围内，当大粒子140更大，即其最大几何尺寸大于100微米时，涂敷工艺将比较困难，而当大粒子140更小，即其最大几何尺寸小于1微米时，将给上扩散涂层120的配置带来很大的挑战；小粒子150的最大几何尺寸可以在0.1～50微米范围内，大粒子140和小粒子150的具体几何尺寸的取值可以按照大粒子140的粒径与小粒子150的粒径之比为2∶1～100∶1的方式进行选值，并且大粒子140与小粒子150间隔排列在一起，使得大粒子140之间的间隙被小粒子150替代，从而使得从下面传输过来的光线170通过大粒子140和小粒子150进行充分散射，有效的避免了漏光现象，减少了光源的损失。本实施例中大粒子140的粒径为20微米，小粒子150的粒径为5微米。

上扩散涂层120的成膜后厚度被严格控制在其内部的大粒子140的最大几何尺寸的1/2，通过控制上扩散涂层120的成膜后厚度，使光学扩散薄膜100可以控制输出光线的中心视角亮度和视角范围。大粒子140有部分被埋藏在上扩散涂层120中，另一部分裸露在上扩散涂层120之上，形成具有聚光效果的透镜结构，使从下面传输过来的光线170向中心聚集。

在此具体实施例中，透明基板110由PET(Polyethylene Terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)材料制成；上扩散涂层120的折射率为1.4～1.7；大粒子140和小粒子150的折射率为1.4～2.0。

实施例二：

如图2所示，本实施例与实施例一的结构基本相同，不同之处仅在于本实施例的透明基板110的下表面上设置有一个具有花纹结构的防粘接涂层130，防粘接涂层130内设置有球形结构的防粘接粒子160，防粘接粒子160的粒径略大于防粘接涂层130的成膜后厚度。防粘接粒子160的几何尺寸较小，在本实施例中防粘接粒子的粒径约为5微米，它们被互不接触的随机的稀疏分散设置在透明基板110的下表面上，使得光学扩散薄膜100在具体应用于背光模组中时和其他元件之间形成一薄空气层。所有的防粘接粒子160所占的面积之和与防粘接涂层130的面积之比为1/500。

实施例三：

如图3所示，本实施例的光学扩散薄膜200同样包括一个透明基板210，一个包含有球形大粒子240和球形小粒子250的上扩散涂层220以及一个包含有防粘接粒子260且具有花纹结构的防粘接涂层230。与图2所示的实施例二不同之处在于，本实施例中大粒子240的粒径为10微米，小粒子250的粒径为5微米，大粒子240与小粒子250的粒径比为2∶1，这种光学扩散薄膜200(大小粒子混合使用)与全部采用大粒子(粒径为10微米)的光学扩散薄膜作雾度和亮度比较，从表1中可以看出，本实施例的光学扩散薄膜200，可以改变上扩散涂层220的雾化效果，增加光学扩散薄膜200的亮度。

表1本实施例的光学扩散薄膜与全部采用

大粒子的光学扩散薄膜的雾度与亮度比较表

粒子粒径	雾度	亮度
粒子粒径	雾度	亮度	10μm	90.21	1784.7
5μm(小粒子)10μm(大粒子)	91.68	1934.8	10μm	90.21	1784.7

实施例四：

如图4所示，为使用两片上述的光学扩散薄膜应用于膝上型笔记本电脑显示器的示例。该装置包括用于发光的光源组件、液晶面板组件450和两片光学扩散薄膜440。光源组件包括光源410(灯管)、膝上型笔记本电脑显示器中的透明导光板430和高效率的反射片420，光源410(灯管)设置在导光板430的侧面。光源410(灯管)可以是冷阴极荧光灯、外部电极荧光灯、发光二极管和热阴极荧光灯中的至少一种。

在此具体实施例中，光学扩散薄膜440中的大粒子的形状为椭球形。

实施例五：

如图5所示，为使用两片上述光学扩散薄膜应用桌面型电脑显示器的示例。其中，410为光源(灯管)，420为高效率反射片，460为桌面型电脑显示器中的导光板，440为光学扩散薄膜，450为液晶显示面板。

实施例六：

如图6所示，为使用两片上述光学扩散薄膜应用于液晶电视显示器的示例。该装置的光源组件包括光源410(灯管)、液晶电视中的扩散板470和高效率的反射片420，光源410(灯管)设置在扩散板470与反射片420之间。图中，440为光学扩散薄膜，450为液晶显示面板。

需要指出的是，对于各种不同种类的显示装置，可以通过使用单张或多张本发明的光学扩散薄膜来满足对不同的亮度和视角的需求。

Claims

1.一种光学扩散薄膜，它包括透明基板，所述的透明基板的上表面上设置有上扩散涂层，所述的上扩散涂层内设置有上扩散粒子，所述的上扩散粒子分布在所述的透明基板的上表面上，其特征在于所述的上扩散粒子包括大粒子和小粒子，所述的大粒子的最大几何尺寸为1～100微米，所述的小粒子的最大几何尺寸为0.1～50微米，所述的大粒子平行于所述的透明基板表面方向的几何尺寸与所述的小粒子平行于所述的透明基板表面方向的几何尺寸之比为2∶1～100∶1，所述的大粒子与所述的小粒子间隔排列，所述的上扩散涂层的成膜后厚度为所述的大粒子的最大几何尺寸的1/2～7/8。

2.根据权利要求1所述的一种光学扩散薄膜，其特征在于所述的透明基板由折射率为1.4～1.75的光学透明材料制成，所述的光学透明材料为玻璃、PET、PC、PMMA和PS中的任一种；所述的上扩散涂层的折射率为1.4～1.7。

3.根据权利要求1所述的一种光学扩散薄膜，其特征在于所述的大粒子和所述的小粒子的形状为球形或椭球形，所述的大粒子和所述的小粒子的折射率为1.4～2.0。

4.根据权利要求3所述的一种光学扩散薄膜，其特征在于所述的大粒子和所述的小粒子的形状为球形，所述的大粒子的粒径与所述的小粒子的粒径之比为2∶1～100∶1。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种光学扩散薄膜，其特征在于所述的透明基板的下表面上设置有具有花纹结构的防粘接涂层，所述的防粘接涂层内设置有防粘接粒子，所述的防粘接粒子互不接触分散设置在所述的透明基板的下表面上，所述的防粘接粒子所占的面积之和与所述的防粘接涂层的面积之比为1/1000～1/100。

6.一种液晶显示装置，该装置包括用于发光的光源组件、液晶面板组件和至少一片光学扩散薄膜，所述的光学扩散薄膜包括透明基板，所述的透明基板的上表面上设置有上扩散涂层，所述的上扩散涂层内设置有上扩散粒子，所述的上扩散粒子分布在所述的透明基板的上表面上，其特征在于所述的上扩散粒子包括大粒子和小粒子，所述的大粒子的最大几何尺寸为1～100微米，所述的小粒子的最大几何尺寸为0.1～50微米，所述的大粒子平行于所述的透明基板表面方向的几何尺寸与所述的小粒子平行于所述的透明基板表面方向的几何尺寸之比为2∶1～100∶1，所述的大粒子与所述的小粒子间隔排列，所述的上扩散涂层的成膜后厚度为所述的大粒子的最大几何尺寸的1/2～7/8。

7.根据权利要求6所述的一种液晶显示装置，其特征在于所述的光源组件包括光源、导光板和反射片，所述的光源设置在所述的导光板的侧面，所述的光源为冷阴极荧光灯、外部电极荧光灯、发光二极管和热阴极荧光灯中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的一种液晶显示装置，其特征在于所述的光源组件包括光源、扩散板和反射片，所述的光源设置在所述的扩散板与所述的反射片之间，所述的光源为冷阴极荧光灯、外部电极荧光灯、发光二极管和热阴极荧光灯中的至少一种。