CN101738675B

CN101738675B - 扩散夹层光学膜

Info

Publication number: CN101738675B
Application number: CN2008101807099A
Authority: CN
Inventors: 伍清钦; 吴宗勋; 林钰闳
Original assignee: YINGHUI SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Jinhui Optoelectronic Material Co ltd
Priority date: 2008-11-24
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2028-11-24
Also published as: CN101738675A

Abstract

一种扩散夹层光学膜，包含：一基材、一设置在该基材的表面的扩散层，及一设置在该扩散层表面的集光层。该扩散层包括一个本体，以及多个分布于该本体的扩散微粒，扩散微粒分布于该扩散层中的面积遮蔽率大于25％。本发明通过适当面积遮蔽率的扩散微粒，以提供兼具良好扩散效果与集光效果的光学膜。

Description

扩散夹层光学膜

技术领域

本发明涉及一种光学膜，特别涉及一种应用于显示器中，并且兼具光扩散雾化以及集光功能的扩散夹层光学膜。

背景技术

随着液晶显示器(LCD)的广泛使用，应用于液晶显示器中的各种功能性膜层的改良与开发日益重要，为了达到液晶显示器(LCD)轻薄化、降低成本等目的，目前有许多将LCD模块中的扩散膜的扩散效果，以及增亮膜的集光效果整合成一光学膜的开发研究。

所述结合扩散与集光作用的光学膜，依其扩散层的设置位置，通常分为两大类，一种为背涂式扩散层的光学膜、一种为夹层式扩散层的光学膜。第一种是于一基材的两个相反表面，分别形成一扩散层以及一集光层，所述扩散层朝向LCD的光源，该集光层朝向LCD的液晶板，由于该扩散层设置于基材的背面，所以称为背涂式扩散层。利用其表面粗糙结构，或者是于涂层中添加具有光扩散作用的扩散微粒来达到光扩散雾化的效果。另外有许多专利案，也揭示背涂层或背面雾化技术来提供光扩散效果，例如US5600462、US6280063、US6880946、US6356389、US2006-0290253、US2007-0126074等专利案。

另一种具有夹层式扩散层的光学膜，是于一基材表面设置一层扩散层，再于该扩散层表面设置集光层。此种光学膜的扩散层是夹设于基材与集光层之间，而且该扩散层中混有树脂微粒或是金属氧化物微粒，以达到光扩散效果。由于扩散层表面涂布集光层时，扩散层与集光层的折射率相近而将原本的扩散层雾化效果大为降低，因此扩散层内部必需填充折射率不同于集光层的扩散微粒，以提高光扩散效果。揭示夹层式扩散层的专利案，例如US2007-0115407、US2007-0128413、KR10-2005-0114685，以及KR10-2006-0032898等专利案。

由于扩散层的光扩散效果具有雾化遮瑕功能，借此消除前述光学膜膜层间干涉作用产生的牛顿环(Newton-ring)，以及光学膜上的彩虹纹，进而提供良好的LCD屏幕画质以及视感。此外，还有一种光学膜为逆棱镜的应用，其集光层朝向光源，此种逆棱镜应用的光学膜，由于其使用方法与上述集光层朝向LCD液晶板的光学膜不同，因此比较不会有牛顿环与彩虹纹的问题，但是仍然会产生其它光学瑕疵，例如集光层的突出部位与光源上方的导光板摩擦，进而使集光层突出部位被磨耗而漏光，产生白点、亮点或膜面刮伤等问题，因此逆棱镜光学膜也必需通过扩散层来遮瑕。

而扩散微粒对于光扩散雾化功能扮演着极重要的角色，本案发明人研究发现，单纯地添加扩散微粒并不能达到足够的雾化效果，扩散微粒的添加比例也要加以控制才行，但是目前尚没有任何关于扩散微粒的适当用量对应于扩散效果的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有适当比例的扩散微粒，以提供良好光扩散雾化效果并兼具集光功能的扩散夹层光学膜。

本发明扩散夹层光学膜，包含：一基材单元，以及一集光层。该基材单元包括一基材，以及一设置在该基材的表面的扩散层，该扩散层包括一个本体，以及多个分布于该本体的扩散微粒，扩散微粒分布于该扩散层中的面积遮蔽率大于25％。该集光层设置在该扩散层的表面。

本发明所述的扩散夹层光学膜，扩散微粒的面积遮蔽率大于或等于30％。

本发明所述的扩散夹层光学膜，所述扩散微粒的折射率为n1，集光层的折射率为n2，且n2-n1>0.01。

本发明所述的扩散夹层光学膜，至少一个扩散微粒具有一个位于扩散层的本体中的第一粒部，以及一个位于集光层中的第二粒部。

本发明所述的扩散夹层光学膜，该扩散夹层光学膜的透光度大于80％，而该基材单元的雾度大于40％。

本发明所述的扩散夹层光学膜，该集光层具有多个相邻的集光结构，所述集光结构为棱柱镜结构。

本发明所述的扩散夹层光学膜，该集光层具有多个相邻的集光结构，所述集光结构为表面突起或凹陷的柱状镜结构。

本发明所述的扩散夹层光学膜，所述集光结构呈直线延伸状。

本发明所述的扩散夹层光学膜，所述集光结构呈非直线延伸状。

本发明的有益效果在于：通过提供适当数量与投影面积比例的扩散微粒，使扩散层具有良好的光扩散雾化效果，配合该集光层的集光作用，使本发明光学膜兼具良好的光扩散与集光功能。

附图说明

图1是一侧视剖视图，显示本发明扩散夹层光学膜的一第一最佳实施例；

图2是一俯视图，显示该第一最佳实施例省略一集光层的俯视状态；

图3是一面积示意图，显示该第一最佳实施例的多个扩散微粒的投影面积在整个光学膜的投影面积上所占的比例；

图4是本发明扩散夹层光学膜的一第三最佳实施例的侧视剖视图；

图5是本发明扩散夹层光学膜的一第四最佳实施例的侧视剖视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的组件以相同的编号来表示。

参阅图1、2、3，本发明扩散夹层光学膜的第一最佳实施例包含：一基材单元4，以及一设置在该基材单元4的表面的集光层3。所述基材单元4包括：一基材1，以及一设置在该基材1的上表面的扩散层2。该基材1朝向一图未示出的光源，光源发射的光线依序通过基材1、扩散层2以及集光层3。

该基材1的厚度约为50μm～250μm，本发明所选用的基材1的材质除了需要具有透光性之外，并无其它特殊限制，其材料例如下列树脂：聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)、聚氨酯(polyurethane，PU)，或上述材料的任一组合，但不限于上述材质。本实施例的基材1是使用PET制成。

该扩散层2包括一个本体21，以及多个分布于该本体21的扩散微粒22。本体21的厚度约为10μm～15μm，其材质没有特殊限制，使用可透光的树脂制成即可，本实施例的本体21使用丙烯酸树脂(acryl resin)制成。该本体21具有一个连接该集光层3的连接面211，本实施例的连接面211呈平面状，实施时该连接面211也可以为具有高低起伏的弧曲表面。

而扩散微粒22可以采用例如PMMA、PC、PE、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和苯乙烯(SM)为主要原料所组成的共聚合物(也就是MS树脂)等材料制成的有机粒子，或者是二氧化钛(TiO₂)、二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化硼(B₂O₃)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)等材料制成的无机粒子。本实施例的扩散微粒22由PMMA所制成，其折射率为n1。扩散微粒22可以为球状或不规则状，其形状不须加以限定。而其粒径约为3～16μm。本实施例的扩散微粒22呈多排且上下排列于本体21中，实施时也可以为单排排列，而且有些扩散微粒22同时位于本体21与集光层3中，因此其中几个扩散微粒22具有位于本体21中的第一粒部221，以及位于集光层3中的第二粒部222。

本实施例的扩散微粒22分布于该扩散层2中的面积遮蔽率为30％，此面积遮蔽率的计算方式，先求出该光学膜投影于平面上的面积A1，再求出所有扩散微粒22投影于平面上的投影面积A2(所述面积A2为图3所有黑色区块面积的总和)，当上下排的扩散微粒22的位置重迭时，其投影面积也会重迭，而面积遮蔽率＝(A2/A1)×100％。由于显示器屏幕所显示的画面为平面，消费者所看到与重视的是整个显示器平面的视感，因此在探讨光学膜的应用时，以其平面上的投影面积作为主要探讨，所以本发明于扩散微粒22的定量探讨上，通过在投影面积上所占有的比例来表示。

该集光层3设置在该本体21的连接面211上，集光层3具有多个呈类棱柱镜的集光结构31，实施时所述集光结构31也可以为其它具有集光作用的形状，集光层3的材质也没有任何特殊限制，例如：丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯(urethane acrylate)、聚酯丙烯酸酯(polyester acrylate)等材料都可以。而且集光层3也可以选用与该扩散层2的本体21相同的材料，但是异于扩散微粒22的材料。本实施例的集光层3采用压克力系材料，该集光层3的折射率为n2，厚度约为25μm～30μm。

由于扩散层2与集光层3的折射率较为接近，或者使用相同材质时为折射率相同，因而影响扩散层2本身的雾化扩散效果，所以需要添加折射率不同于集光层3的扩散微粒22，而且扩散微粒22的面积遮蔽率不可太小，否则其扩散效果仍不佳，而本案发明人发现扩散微粒22的面积遮蔽率在25％以上，就可以使光线经由多重反射与折射而达到良好的光扩散雾化效果。此外，集光层3的折射率n2与该扩散微粒22的折射率n1的差值恒大于0.01，也就是n2-n1>0.01时，才可以达到足够的光扩散雾化效果。而本实施例的n2-n1＝0.05，可以提供良好光扩散功能。

本发明扩散夹层光学膜的第二最佳实施例，与该第一最佳实施例大致相同，不同的地方在于，本实施例的扩散微粒22的面积遮蔽率为75％。

表1为本发明实施例一、二与比较例一～三的各项测试结果。其中，雾度测试是以NIPPON DENSHOKU公司所生产，型号为NDH-5000的雾度计，进行JIS K 7136标准方法的测试，雾度测试只针对该基材单元4，也就是在该集光层3未涂布形成之前就进行，而实务上其中一种作法是使基材单元4的扩散层2的表面愈粗糙不平整，借以提升其雾度值，由于通常本发明光学膜与显示器模块的其它组件组装时，经常会因为碰撞、擦撞而产生其它非光学瑕疵造成的外观瑕疵，因此本发明限定该基材单元4的雾度在40％以上，具有较佳的光雾化效果，以遮蔽上述组装过程或碰撞产生的瑕疵，同时更可以增加透射之后光线的均匀度。

透光度测试是以上述公司与型号的雾度计，进行JIS K 7361的测试。比较例一～三的膜层结构与本发明相同，只是掺杂较少的扩散微粒22，因此面积遮蔽率较低，其中，比较例一的面积遮蔽率只有8％，经由实验发现，其扩散微粒22含量太少，因此几乎没有光线扩散效果。

表1

样品	扩散微粒的面积遮蔽率	n2-n1	扩散微粒粒径	基材单元的雾度	透光度
						实施例一	30％	0.05	3～16μm	50％	90％
实施例二	75％	0.05	3～16μm	85％	89％
						比较例一	8％	0.05	3～16μm	15％	91.5％
比较例二	18％	0.05	3～16μm	25％	90.4％
						比较例三	25％	0.05	3～16μm	40％	90％

表2是将本发明实施例一、二，以及各比较例应用于NB模块以及MNT模块中的各项测试结果。所述NB模块为笔记型面板(单侧灯管)的背光模块，MNT模块为桌上型面板(双侧灯管)的背光模块。其中，牛顿环现象与彩虹纹都是直接由表面观察得到。

表2

由表2结果可知，比较例一、二的扩散微粒22面积遮蔽率分别为8％与18％，由于遮蔽率太低而遮瑕效果不佳，致使牛顿环与彩虹纹现象都很明显，而比较例三的遮蔽率提高至25％，虽然略微改善上述光学瑕疵，但效果仍不够理想，但由此可知只要遮蔽率大于25％时，就可达到一定程度的遮瑕效果。反观本发明，实施例一的面积遮蔽率为30％，在具有足够中心辉度比的情况下，同时改善牛顿环与彩虹纹现象，尤其是盖上液晶面板后，已观察不到彩虹纹。而实施例二将扩散微粒22面积遮蔽率提高至75％，其扩散雾化效果更好，无论应用于NB模块或MNT模块，几乎完全观察不到牛顿环或彩虹纹现象，而且在此同时，还是维持显示器足够的辉度。由此可知，通过提供适当排列分布与面积比例的扩散微粒22，使本发明达到良好的光扩散雾化与遮瑕效果，结合该集光层3的集光作用，让显示器呈现均匀且高亮度的屏幕视感。

参阅图4，本发明扩散夹层光学膜的第三最佳实施例的扩散层2设置在该基材1的下表面，该集光层3设置在该扩散层2的下表面并朝向光源，因此光线会先通过集光层3再朝该扩散层2、基材1射入。由于本实施的集光层3朝向光源，此相当于逆棱镜的应用。本实施例的扩散微粒22的面积遮蔽率为30％，基材单元4的雾度为50％，光学膜的透光度为90％。

另外，请参考表3，为本发明实施例三与比较例四的各项测试结果，所述比较例四的各项参数与前述比较例一相同，只是比较例四也是逆棱镜的应用。表3显示实施例三应用于NB模块中，仍可在提供足够辉度的情况下，达到良好的光扩散雾化效果，因此具有良好的瑕疵遮蔽性。需要说明的是，逆棱镜的应用比较不会有牛顿环或彩虹纹的问题，此处的瑕疵是例如白点、亮点、刮伤等。

表3

参阅图5，本发明扩散夹层光学膜的第四最佳实施例与该第一最佳实施例的结构大致相同，不同的地方在于：本实施例的扩散微粒22只分布于扩散层2的本体21中，并没有往上埋入该集光层3内。而该集光层3的集光结构31为规则排列且表面弧曲突起的柱状镜结构，其截面类似半球状，如此也可以达到集光效果，因此本发明不需要限定集光结构31的型态，例如也可以为多个表面弧度大小都不同的集光结构31相邻排列，或者是表面凹陷的柱状镜结构、金字塔状、呈直线排列的类棱柱镜结构、或者弯曲排列的类棱柱镜结构等具有集光作用的微透镜构造都可以。当然，本实施例同样通过控制该等扩散微粒22的面积遮蔽率在25％以上，以达到良好的光扩散雾化遮瑕效果。

Claims

1.一种扩散夹层光学膜，包含：一个基材单元，以及一层集光层，该基材单元包括一个基材，以及一层设置在该基材的表面的扩散层，该集光层设置在该扩散层的表面，其特征在于，

该扩散层包括一个本体，以及多个分布于该本体的扩散微粒，扩散微粒分布于该扩散层中的面积遮蔽率大于25％，该扩散夹层光学膜的透光度大于80％，而该基材单元的雾度大于40％。

2.根据权利要求1所述的扩散夹层光学膜，其特征在于，扩散微粒的面积遮蔽率大于或等于30％。

3.根据权利要求1所述的扩散夹层光学膜，其特征在于，所述扩散微粒的折射率为n 1，集光层的折射率为n2，且n2-n1＞0.01。

4.根据权利要求1所述的扩散夹层光学膜，其特征在于，至少一个扩散微粒具有一个位于扩散层的本体中的第一粒部，以及一个位于集光层中的第二粒部。

5.根据权利要求1至4任一项所述的扩散夹层光学膜，其特征在于，该集光层具有多个相邻的集光结构，所述集光结构为棱柱镜结构。

6.根据权利要求1至4任一项所述的扩散夹层光学膜，其特征在于，该集光层具有多个相邻的集光结构，所述集光结构为表面突起或凹陷的柱状镜结构。

7.根据权利要求5所述的扩散夹层光学膜，其特征在于，所述集光结构呈直线延伸状。

8.根据权利要求5所述的扩散夹层光学膜，其特征在于，所述集光结构呈非直线延伸状。