CN102540307B - 光学过滤器和包括该光学过滤器的液晶显示器 - Google Patents

光学过滤器和包括该光学过滤器的液晶显示器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光学过滤器和包括该光学过滤器的液晶显示器。所述光学过滤器包括非结晶膜、形成在所述非结晶膜一面上的保护涂层，和形成在所述非结晶膜另一面上的印刷层，其中所述印刷层固定于基板上。所述光学过滤器可消除因LCD偏振膜的光干涉产生的彩虹现象。

Description

光学过滤器和包括该光学过滤器的液晶显示器
技术领域
本发明涉及光学过滤器和包括该光学过滤器的液晶显示器(LCD)。更具体地，本发明涉及用作3D LCD的功能性光学涂膜并形成在构成LCD屏幕部分的偏振膜的前侧面上的光学过滤器。
背景技术
玻璃基板、基膜和功能性涂层如硬涂层、抗反射涂层等堆叠在构成液晶显示器(LCD)屏幕部分的偏振膜的前侧面上。然而，当涂有功能性涂层的基膜具有双折射性能时，由于受LCD的偏振膜的光干涉而在屏幕部分上形成彩虹图案。
用作偏振膜的TAC膜使得光线以直线前进，即它不具有双折射性能，从而将它用于利用光的偏振性能的LCD膜。当通过偏振膜的光遇到具有双折射性能的基板时，光速随不同方向而改变，从而视觉上产生彩虹。代表性双折射膜包括PET膜，当该膜以长度或宽度方向拉伸时，其具有随高分子量分子在拉伸方向排列的方向改变的折射率
在大的LCD TV中彩虹现象更严重。具体地，该彩虹现象能使3D LCD TV的产品质量变差，从而使得3D LCD TV难以实现清晰的画面。
因此，需要开发出不会呈现出彩虹现象并可用于LCD的产品的需要。
发明内容
本发明的各方面提供一种光学过滤器和包括所述光学过滤器的LCD，所述光学过滤器不会呈现彩虹现象，适于LCD，特别是3D LCD，并包括形成在边框(bezel)上的印刷层以省略框架(frame)。
本发明的一个方面提供一种光学过滤器。所述光学过滤器包括非结晶膜、形成在所述非结晶膜一面上的保护涂层，和形成在所述非结晶膜另一面上的印刷层，其中所述印刷层固定(secured to)于基板。
所述非晶体膜可为透明的非取向膜。
所述非结晶膜可包括纤维素树脂、聚碳酸酯树脂、(甲基)丙烯酸酯树脂、环烯烃树脂、非晶聚酯树脂或它们的组合。
所述保护涂层可包括抗反射涂层、硬涂层或它们的组合。
所述光学过滤器可具有依次堆叠有所述基板、粘合剂层、所述印刷层、所述非结晶膜、所述硬涂层和所述抗反射涂层的结构。
所述印刷层可连续或不连续地形成。
所述印刷层可用粘合剂固定于所述基板上。
所述基板可为玻璃基板或非取向塑料基板。所述非取向塑料基板可为包括玻璃纤维或非取向的铸造聚碳酸酯树脂的聚合物片。
所述光学过滤器可形成在偏振膜上。
本发明的另一方面提供一种包括所述光学过滤器的LCD。所述LCD可实现清晰的图像而不产生彩虹现象。
附图说明
由以下结合附图的详细说明，本发明的以上和其它方面、特征和优点将变得明显，其中：
图1是根据本发明一个实施方式的光学过滤器的截面示意图；
图2(a)和2(b)是根据本发明其它实施方式的光学过滤器的截面示意图；
图3(a)是根据本发明一个实施方式的只印刷边框的光学过滤器的截面图；
图3(b)是只印刷边框的印刷层的前视图；且
图4示出了实施例1的光学过滤器结构和对比例1的光学过滤器结构。
具体实施方式
以下将参照附图更完整地说明根据示例性实施方式的光学过滤器。应注意的是这些附图不是精确尺寸，且为了方便和清楚性目的，可放大线条厚度或元件尺寸。此外，文中所用术语考虑到本发明中的作用来定义，并能根据使用者或操作者的习惯或意图改变。因此，这些术语的定义应根据本说明书阐述的整个公开决定。
图1是根据本发明一个实施方式的光学过滤器的截面示意图。参照图1，该光学过滤器包括非结晶膜20、形成在非结晶膜20一面上的保护涂层10和形成在非结晶膜20另一面上的印刷层30，其中印刷层30固定于基板50。
非结晶膜20是透明的非取向膜并在可见光范围内具有80％或更高的平均总透光率，优选90％或更高，且更优选93％或更高。
非结晶膜20可包括，但不限于纤维素、聚碳酸酯、(甲基)丙烯酸酯、环烯烃和非晶聚酯树脂，它们可单独使用或以混合物使用。例如，可共混至少两种树脂以形成单层膜，或者可堆叠由单种树脂形成的两个或更多个层。
非结晶膜20可具有1至200μm的厚度，优选5至180μm。
非结晶膜20可具有10％或更小的结晶度，优选3％或更小，且更优选0.1％或更小。当使用具有低结晶度的膜时，不会出现双折射和LCD偏振膜引起的光干涉，从而防止彩虹图像形成。
在一个实施方式中，非结晶膜20可具有1.45至1.8的折射率。在此范围内，不会出现彩虹现象，使得能实现清晰图像。具体地，非结晶膜20可具有1.50至1.75的折射率。
保护涂层10形成在非结晶膜20的一面上。图2(a)是根据一个实施方式的光学过滤器的截面示意图。保护涂层10可为抗反射涂层、硬涂层、抗静电涂层或它们的组合。保护涂层10可为单层。在一个实施方式中，保护涂层10可为具有多种功能的单层，诸如抗反射、耐划擦、抗静电性能等。
在另一个实施方式中，保护涂层10可包括多层。例如，保护涂层10可包括分别形成的抗反射层、硬涂层和抗静电涂层。图2(b)为根据另一个实施方式的光学过滤器的截面示意图。如图2(b)所示，保护涂层10可包括抗反射涂层11和硬涂层12，其中硬涂层12形成在非结晶膜20上。或者，可单独形成抗反射涂层和硬涂层，它们中至少一个具有抗静电功能。
硬涂层12防止非结晶膜20被划伤。具体地，硬涂层12可具有3H铅笔或更高的硬度。
硬涂层12可包括，但不限于硅氧烷树脂、丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂和环氧树脂，它们可以单独使用或以混合物使用。在一个实施方式中，硬涂层12可包括含有分散的二氧化硅颗粒的热固化或UV固化树脂，该热固化或UV固化树脂通过烷基烷氧基硅烷和胶态二氧化硅在亲水溶剂中反应获得，以具有高硬度并改善耐磨性。在另一个实施方式中，硬涂层12可包括含有聚氨酯丙烯酸酯和多官能团丙烯酸酯作为主要成分的UV固化硬涂层材料。用于形成硬涂层12的热和辐射固化树脂可包括由具有至少两个官能团的化合物形成的树脂。该树脂的可用实例可包括具有不饱和双键的化合物，如(甲基)丙烯酸酯；和反应性取代基，如环氧基或硅烷醇基。此外，硬涂层12可包括含氟的环氧丙烯酸酯、含氟的烷氧基硅烷等。
抗反射涂层11防止闪光。抗反射涂层11可以单层或多层形成。
当抗反射涂层11为单层时，它可具有1.30至1.50的折射率。
当抗反射涂层11由多层组成时，它可包括具有不同折射率的至少两个层。在一个实施方式中，抗反射涂层11可包括具有1.55至2.4的折射率的高折射层和具有1.30至1.50折射率的低折射层，其中高折射层作为临近非结晶膜20的第一层布置，且低折射层布置在第一层上。
上述涂层可通过旋涂、棒涂、浸涂、辊涂、丝网印刷等形成，但不限于此。
印刷层30形成在非结晶膜20的另一面上。印刷层30可用其中分散有黑色、灰色、白色或银色染料或颜料的油墨形成。染料或颜料的颜色可根据需要改变。
印刷层30可连续或不连续地形成。
例如，印刷层30可只印刷屏幕部分以外的边框或以各种图案形成。图3(a)是其中只印刷边框的光学过滤器的截面示意图，且图3(b)是其中只印刷边框部分的印刷层的前视图。印刷可通过用以边框形状加工的凹版辊辊涂或者用以边框形状图案化的丝网丝网印刷进行，但不限于此。当只印刷边框时，看不到堆叠的膜的构造，从而可不需要另外的框架，由此提供优异的外观，降低产品重量，并降低产品价格。
印刷层30固定于基板50。印刷层30可用压敏粘合剂或利用其自身的压敏粘附性能固定于基板50。图2和图3示出了其中压敏粘合剂层40形成在印刷层30和基板50之间的实例。
压敏粘合剂层40由透明压敏粘合剂或透明压敏粘合剂膜形成，且该透明压敏粘合剂或透明压敏粘合剂膜可包括本领域已知的用于光学膜的任何粘合剂组分。例如，可使用UV固化粘合剂和热固化粘合剂。粘合剂的种类没有特别限制，并可由本领域技术人员选择。
基板50可为玻璃基板或非取向塑料基板。例如，基板50可为形成在偏振膜上的玻璃光学过滤器。
基板50可具有0.5至10mm的厚度。
此外，基板50既可包括玻璃也可包括非取向塑料。非取向塑料的实例可包括含有玻璃纤维或非取向的铸造聚碳酸酯树脂等的聚合物片。
光学过滤器形成在偏振膜上。使用该光学过滤器的LCD可实现清晰的图像而不出现彩虹图案。
以下将参照以下实施例更详细地解释本发明的构成和功能。提供这些实施例仅用于说明的目的并不以任何方式理解成限制本发明。在此省略了那些对本领域技术人员是明显的细节说明。
实施例
实施例1
通过棒涂依次用具有30％固含量的抗静电硬涂层溶液(EC190-10，KriyaMaterials)和具有10％固含量的低折射率溶液(TU2157，JSR Co.)涂布作为结晶膜的80μm三乙酰基纤维素膜(TAC，Fujifilm Holdings Corp.)。对于抗静电硬涂层，用#12棒用该溶液涂布上述膜，随后干燥并固化，从而形成具有5至10μm厚的硬涂层。用与形成硬涂层相同的方式进行低折射率涂布，不同之处在于用#4棒形成具有100nm厚的低折射率层，从而形成抗反射涂层。在以下条件下进行干燥和固化。干燥在80℃下进行2分钟，且固化在UV固化装置中用80W/cm2高压汞灯以300至1000mJ/cm2UV固化来进行。
用含有被分散的颜料的黑色油墨只对未形成涂层的非结晶膜一面上除TV屏幕部分以外的边框凹版印刷。将透明粘合剂膜(TG-6213，Sumiron Co.，Ltd.)贴附到该膜的黑色油墨印刷过的面上，且非结晶膜用粘合剂膜贴附并固定于透明玻璃(钠-钙玻璃)。
对比例1
以与实施例1相同的方法制作光学过滤器，不同之处在于用100μm PET膜(Toyobo Co.Ltd.)代替上述非结晶膜。
根据实施例1和对比例1的堆叠结构示于图4中。对这些制得的光学过滤器评价透过率、反射率和彩虹性能。
(1)透过率
用浑浊度计测定总的透光率。
(2)反射率(％)
各个制得的膜的背面用砂纸打磨(sanded)，并用无光泽的黑色油漆涂布，随后用紫外-可见光分光光度计(Perkin Elmer)测定反射率，从而得到最小反射率。
(3)彩虹图案
将贴附到玻璃基板上的样品以10mm的距离布置于LCD屏幕的前面，并用裸眼观察，以判定彩虹现象的程度。将彩虹现象的程度分成5级，从1级(适当)至5级(不合格)。
*彩虹现象的级别
1级：没有彩虹图案。
2级：50cm内观察到彩虹图案。
3级：50cm内观察到明显彩虹图案。
4级：1m或更大范围观察到彩虹图案。
5级：1m或更大范围观察到明显彩虹图案。
表1
  透过率   反射率(％)   彩虹图案
 实施例1   93.9％   0.93％   1
 对比例1   94.6％   0.95％   4
如表1所示，根据实施例1的光学膜没有彩虹图案，然而根据对比例1的光学膜具有隔一段距离观察到的彩虹图案。
尽管文中已公开了一些实施方式，本领域技术人员应理解的是仅以说明的方式提供这些实施方式，并能进行各种修改、变更和置换而不背离本发明的精神和范围。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求及其等价物限定。

Claims (11)

1.一种光学过滤器，包括：
非结晶膜；
形成在所述非结晶膜一面上的保护涂层；和
形成在所述非结晶膜另一面上的印刷层，
其中所述印刷层固定于基板；
其中所述非结晶膜具有1至200μm的厚度，且所述基板具有0.5至10mm的厚度；
所述非结晶膜具有10％或更小的结晶度并具有1.45至1.8的折射率。
2.根据权利要求1所述的光学过滤器，其中所述非结晶膜为透明的非取向膜。
3.根据权利要求1所述的光学过滤器，其中所述非结晶膜包括纤维素树脂、聚碳酸酯树脂、(甲基)丙烯酸酯树脂、环烯烃树脂、非晶聚酯树脂或它们的组合。
4.根据权利要求1所述的光学过滤器，其中所述保护涂层包括抗反射涂层、硬涂层或它们的组合。
5.根据权利要求4所述的光学过滤器，其中所述光学过滤器具有依次堆叠有所述基板、粘合剂层、所述印刷层、所述非结晶膜、所述硬涂层和所述抗反射涂层的结构。
6.根据权利要求1所述的光学过滤器，其中所述印刷层连续或不连续地形成。
7.根据权利要求1所述的光学过滤器，其中所述印刷层用粘合剂固定于所述基板。
8.根据权利要求1所述的光学过滤器，其中所述基板为玻璃基板或非取向的塑料基板。
9.根据权利要求8所述的光学过滤器，其中所述非取向的塑料基板为含有玻璃纤维或非取向的铸造型聚碳酸酯树脂的聚合物片。
10.根据权利要求1所述的光学过滤器，其中所述光学过滤器形成在偏振膜上。
11.一种液晶显示器，包括权利要求1至10中任意一项的光学过滤器。
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