CN102866441A - 光学膜及其制造方法、使用该光学膜的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学膜及其制造方法、使用该光学膜的液晶显示装置。本发明涉及背光单元的光学片、制造该光学片的方法和使用该光学片的液晶显示装置，更具体地讲，涉及使用无印刷式导光板的边光式背光单元的具有单片结构的光学片、制造该光学片的方法和使用该光学片的液晶显示装置。具有单片结构的光学片包括：第一棱镜片，在其上表面上形成有棱镜图案；以及第二棱镜片，在其上表面上形成有棱镜图案，其中，通过粘合剂，将第一棱镜片的棱镜脊附接到第二棱镜片的底表面，使得第一棱镜片的棱镜图案和第二棱镜片的棱镜图案沿着相同方向取向。

Description

光学膜及其制造方法、使用该光学膜的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置的背光单元（BLU）的光学片及其制造方法以及使用该光学片的液晶显示装置。更具体地讲，本发明涉及液晶显示装置中使用非印刷式导光板的边光式背光单元的具有单片结构的光学片，并且涉及制造该光学片的方法以及使用该光学片的液晶显示装置。
背景技术
可用于LCD的边光式背光单元中的导光板通常分成两种种类，即，只利用光折射的棱镜导光板和使用光的散射和聚集的非印刷式导光板。图1示意性示出使用棱镜导光板的背光单元。如图1中所示，背光单元包括：棱镜导光板11，在其底表面上形成有棱镜图案10；和反向棱镜片（reverse prism sheet）13，其置于棱镜导光板11上并且在该反向棱镜片底表面上形成有棱镜图案12。虽然可以使用图1中所示的棱镜导光板实现棱镜导光板上的单个片，但视角太窄并且难以制造棱镜导光板，并且使用得并没有更多反而使用得更少。图2示意性示出使用无印刷式导光板的背光单元。如图2中所示，这个单元包括：无印刷式导光板20；扩散片21，其结合到无印刷式导光板20的上表面；棱镜片22，其结合到扩散片21的上表面并且在棱镜片的上表面上形成有棱镜图案23；以及保护片24，其结合到棱镜片22的上表面。另外，使用无印刷式导光板的背光单元可以被构造成没有保护片24。就比棱镜导光板更容易制造的利用光的散射和聚集的无印刷式导光板而言，提供了一种如图2中所示的包括扩散片/棱镜片或扩散片/棱镜片/保护片的两个或三个片之组合的光学片。图3示出由使用两个片（上棱镜片和下棱镜片）的背光单元造成的光的行进方向。如图3中所示，扩散片31用于筛选导光板30的图案，散射光并且还使从导光板30发射的斜向的光能够在垂直方向上行进一定程度。棱镜片32用于聚焦已通过扩散片31在垂直方向上行进一定程度的光，使得光在垂直方向上发送。如图3中所示，笔记本PC的背光单元使用包括下垂直棱镜片32和上水平棱镜片33的两个片，在完全垂直的方向上聚集光。然而，LCD-TV的背光单元使用单个水平棱镜片，因为使用两个棱镜片会增加亮度，但会减小从两侧观看的视角。棱镜片是存在问题的，因为棱镜形状的脊暴露于表面并且因此在操纵时或者在组装后可能容易产生刮擦。为了解决这个问题或者增大视角，可以在棱镜面上设置保护片。
然而，在LCD-TV的背光单元中采用无印刷式导光板的情况是存在问题的，因为使用了多个光学片，所以使得不可能实现薄型，从而降低了组装产率并且增加了背光单元的成本，这是不期望发生的。
因此，为了实现薄型，提高组装产率并且降低制造成本，LCD-TV中使用无印刷式导光板的背光单元需要单个片。
发明内容
技术问题
因此，本发明致力于相关技术中出现的以上问题，并且本发明的目的在于提供光学片，该光学片可以设置成LCD-TV中的使用无印刷式导光板的背光单元的单片形式，由此实现薄型，提高组装产率并且降低制造成本，并且本发明的目的还在于提供制造该光学片的方法以及使用该光学片的液晶显示装置。
技术解决方法
为了实现以上目的，本发明的第一方面提供了一种具有单片结构的光学片，该光学片包括：第一基底层，其包括第一聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜；第一功能层，其具有在第一基底层的上表面上沿着第一方向形成的棱镜图案；第二基底层，其包括第二PET膜；粘合剂层，其用于将第一功能层的棱镜图案粘附于第二基底层的底表面；以及第二功能层，其具有在第二基底层的上表面上沿着第一方向形成的棱镜图案。
另外，本发明的第二方面提供了一种具有单片结构的光学片，该光学片包括：第一基底层，其包括第一PET膜；第一功能层，其具有在第一基底层的上表面上沿着第一方向形成的棱镜图案；第二基底层，其包括第二PET膜；粘合剂层，其用于将第一功能层的棱镜图案粘附于第二基底层的底表面；第二功能层，其具有在第二基底层的上表面上沿着第一方向形成的棱镜图案；第三基底层，其包括第三PET膜；第二粘合剂层，其用于将第二功能层的棱镜图案粘附于第三基底层的底表面；以及第三功能层，其具有在第三基底层的上表面上的微透镜图案或扩散图案。
另外，本发明的第三方面提供了一种液晶显示装置，在该液晶显示装置中，根据本发明的第一方面和第二方面的具有单片结构的光学片可以应用于背光单元。
另外，本发明的第四方面提供了一种制造具有单片结构的光学片的方法，该方法包括：将UV树脂涂布在第一PET膜的上表面上以沿着第一方向形成棱镜图案，并使用UV光执行固化，由此形成下棱镜片；将UV树脂薄薄地涂布在第二PET膜的下表面上，由此形成粘合剂层；在使该棱镜片的棱镜图案的脊紧密接触粘合剂层的同时使用UV光执行固化，由此形成平板棱镜片；以及将UV树脂涂布在该平板棱镜片的上表面上以沿着第一方向形成棱镜图案，并使用UV光执行固化，由此形成上棱镜片。
另外，本发明的第五方面提供了一种制造具有单片结构的光学片的方法，该方法包括：将UV树脂涂布在第一PET膜的上表面上以沿着第一方向形成棱镜图案，并使用UV光执行固化，由此形成下棱镜片；将UV树脂薄薄地涂布在第二PET膜的下表面上，由此形成第一粘合剂层；在使该棱镜片的棱镜图案的脊紧密接触第一粘合剂层的同时使用UV光执行固化，由此形成第一平板棱镜片；将UV树脂涂布在第一平板棱镜片的上表面上以沿着第一方向形成棱镜图案并使用UV光执行固化，由此形成上棱镜片；将UV树脂薄薄地涂布在第三PET膜的下表面上，由此形成第二粘合剂层；在使上棱镜片的棱镜图案的脊紧密接触第二粘合剂层的同时使用UV光执行固化，由此形成第二平板棱镜片；以及使用UV树脂，在第二平板棱镜片的上表面上形成微透镜图案或扩散图案，并使用UV光将其固化，由此形成透镜片。
有益效果
根据本发明，光学片可以设置成LCD-TV中使用无印刷式导光板的背光单元的单片形式，由此实现薄型，提高组装产率并且降低制造成本。
附图说明
图1是示出使用棱镜导光板的传统背光单元的示意图；
图2是示出使用无印刷式导光板的传统背光单元的示意图；
图3是示出由背光单元造成的光的行进方向的示意图；
图4是示出根据本发明的一个实施方式的背光单元的具有单片结构的光学片的示意图；
图5是示出根据本发明的另一个实施方式的背光单元的具有单片结构的光学片的示意图；
图6是示出常规复合光学片的示意图；
图7是示出根据本发明的一个实施方式的制造背光单元的具有单片结构的光学片的过程的流程图；以及
图8是示出根据本发明的另一个实施方式的制造背光单元的具有单片结构的光学片的过程的流程图。
附图中附图标记说明
100、200：第一基底层
110、210：第一功能层
120、220：第二基底层
130、230：第二功能层
140：粘合剂层
240：第一粘合剂层
250：第三基底层
260：第三功能层
270：第二粘合剂层
具体实施方式
下文中，将参照附图更清楚地理解本发明的实施方式。
图4是示出根据本发明的一个实施方式的背光单元的具有单片结构的光学片的示意图。如图4中所示，根据本发明的具有单片结构的光学片包括：第一基底层100，其包括作为聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate:PET）膜的第一PET膜；第一功能层110，其具有在第一基底层100的上表面上沿着第一方向形成的棱镜图案；第二基底层120，其包括第二PET膜；粘合剂层140，其将第一功能层110的棱镜图案粘附于第二基底层120的底部；以及第二功能层130，其具有在第二基底层120的上表面上沿着第一方向形成的棱镜图案。
根据本发明的具有单片结构的光学片还可以包括在第一基底层100的底表面上形成的背涂层。
根据本发明的实施方式的具有单片结构的光学膜被构造成使得：在包括薄得达到30μm至60μm水平的第一PET膜的第一基底层100的上表面上，沿着第一方向形成具有20μm至50μm的小节距的下棱镜图案，以形成第一功能层110，同时，在薄得达到30μm至60μm水平的第二PET膜的下表面上薄薄地涂布UV树脂，以形成粘合剂层140，并且当使第一功能层110的棱镜图案的脊接触粘合剂层140时，使用UV光将它们固化，由此制造出具有平板棱镜片形状的第二基底层120。在具有平板棱镜片形状的第二基底层120的上表面上，沿着与第一功能层110的方向相同的方向，形成具有51μm至100μm的节距的上棱镜图案，以形成第二功能层130。优选地，第一基底层100包括厚度为50μm的PET膜，并且对于第一功能层110还优选地具有在第一基底层100的上表面上包括高度为10μm至20μm且节距为20μm至50μm的棱镜脊的棱镜图案。第二基底层120包括厚度为50μm的PET膜，并且在第二基底层120的上表面上设置有第二功能层130，第二功能层130具有包括高度为21μm至40μm且节距为51μm至100μm的棱镜脊的棱镜图案。附接这些层，以形成总厚度为140μm至180μm的单片结构。
将第一功能层110的棱镜图案的脊的高度和节距形成为小于第二功能层130的棱镜图案的脊的高度和节距的原因在于，当通过粘合剂层140将第一功能层110的棱镜图案的脊和第二基底层120的底表面彼此粘附时，形成更小的棱镜脊的节距，从而容易控制粘合力。另外，将第一功能层110的棱镜图案的节距设置成不同于第二功能层130的棱镜图案的节距的原因在于，减小单片的总厚度并且防止由于光干涉导致出现莫尔条纹现象（Moire phenomenon）。
如以上所提及的，通过将包括第一基底层100和第一功能层110的第一棱镜片与PET膜层合，根据本发明的具有单片结构的光学膜被设置成单片形式。因为棱镜片不能附接到扩散片，所以第二棱镜片附接到具有沿着第一方向形成的棱镜图案的第一棱镜片上，第二棱镜片包括第二基底层120和第二功能层130并且具有沿着与第一棱镜片相同的方向形成的棱镜图案。位于靠下位置的第一棱镜片使从导光板发射的斜向的光能够如同在扩散片中一样在垂直方向上行进一定程度，并且第二棱镜片用于聚集光，使得该光在更接近垂直方向的方向上行进。此外，第一棱镜片和第二棱镜片可以按一定方式附接，使得第一棱镜片的棱镜脊的峰被埋入粘合剂中。
图5示意性示出根据本发明的另一个实施方式的背光单元的具有单片结构的光学片。如图5中所示，根据本发明的具有单片结构的光学片包括：第一基底层200，其包括第一PET膜；第一功能层210，其具有在第一基底层200的上表面上沿着第一方向形成的棱镜图案；第二基底层220，其包括第二PET膜；第一粘合剂层240，其将第一功能层210的棱镜图案粘附于第二基底层220的底表面；第二功能层230，其具有在第二基底层220的上表面上沿着第一方向形成的棱镜图案；第三基底层250，其包括第三PET膜；第二粘合剂层270，其将第二功能层230的棱镜图案粘附于第三基底层250的底表面；以及第三功能层260，其在第三基底层250的上表面上具有微透镜图案或扩散图案。
根据本发明的具有单片结构的光学片还可以包括在第一基底层200的底表面上形成的背涂层。另外，根据本发明的实施方式的具有单片结构的光学膜被构造成使得，包括第一基底层200和第一功能层210并且具有沿着第一方向形成的棱镜图案的第一棱镜片附接到包括第二基底层220和第二功能层230并且具有沿着与第一棱镜片的方向相同的方向形成的棱镜图案的第二棱镜片，使得第二棱镜片位于第一棱镜片上，并且通过粘合剂层将第二功能层230的棱镜图案的脊粘附于上面具有微透镜图案的透镜片或者上面具有扩散图案的扩散片的第三基底层250的底表面，使得它们彼此附接。第一棱镜片与第二棱镜片、以及第二棱镜片与透镜片或扩散片可以按使得棱镜片的棱镜脊的峰被埋入粘合剂中的方式附接。
图5示出具有单片结构的光学片，该单片结构是通过当在图4的实施方式中使用保护片时将透镜片层合在第二棱镜片上而形成的。在这种情况下，透镜片或扩散片的厚度可以是160μm至170μm。
透镜片具有相当于棱镜片的约80%的聚光功能以及如同扩散片的扩散功能。图6示意性示出通常的复合光学片。如图6中所示，通过将透镜片层合在棱镜片上，得到复合光学片。以下的表1示出测量32寸2H LED背光单元中的光学片特性的结果。图6的复合光学片具有低亮度，这种低亮度不足以取代如表1中看到的透镜片/棱镜片/保护片，并且具有可以只取代两个透镜片而没有实际被视为单片的单片结构。常规复合光学片具有低亮度的原因在于，虽然下棱镜片使斜向的光能够如同在扩散片中一样向上行进一定程度，但上透镜片聚集光的能力比棱镜片弱。
[表1]
Figure BDA00001860144200071
在本发明中，为了减小具有单片结构的光学片的厚度，使用薄PET膜执行层合，从而解决由于复合结构而在使用厚PET膜的光学片中出现的热变形和片起皱这些问题。另外，在本发明中，为了解决使用薄PET膜进行层合时出现的困难，形成较小的棱镜图案的节距，由此有助于控制粘合力。
根据以上实施方式的具有单片结构的光学片可以应用于液晶显示装置的背光单元。
图7是示出根据本发明的一个实施方式的制造背光单元的具有单片结构的光学片的过程的流程图。如图7中所示，制造具有单片结构的光学片的方法包括：将UV树脂涂布在第一PET膜的上表面上以沿着第一方向形成棱镜图案，并且使用UV光执行固化，由此制成下棱镜片（S100）；将UV树脂薄薄地涂布在第二PET膜的下表面上，由此形成粘合剂层（S110）；在使下棱镜片的棱镜图案的脊紧密接触粘合剂层的同时使用UV光执行固化，因此制成平板棱镜片（S120）；将UV树脂涂布在平板棱镜片的上表面上以沿着第一方向形成棱镜图案，并且使用UV光执行固化，由此制成上棱镜片（S130）。
图8是示出根据本发明的另一个实施方式的制造背光单元的具有单片结构的光学片的过程的流程图。如图8中所示，制造具有单片结构的光学片的方法包括：将UV树脂涂布在第一PET膜的上表面上以沿着第一方向形成棱镜图案，并且使用UV光执行固化，由此制成下棱镜片（S200）；将UV树脂薄薄地涂布在第二PET膜的下表面上，由此形成第一粘合剂层（S210）；在使下棱镜片的棱镜图案的脊紧密接触第一粘合剂层的同时使用UV光执行固化，由此形成第一平板棱镜片（S220）；将UV树脂涂布在第一平板棱镜片的上表面上以沿着第一方向形成棱镜图案，并且使用UV光执行固化，由此形成上棱镜片（S230）；将UV树脂薄薄涂布在第三PET膜的下表面上，由此形成第二粘合剂层（S240）；在使上棱镜片的棱镜图案的脊紧密接触第二粘合剂层的同时使用UV光执行固化，由此形成第二平板棱镜片（S250）；以及使用UV树脂，在第二平板棱镜片的上表面上形成微透镜图案或扩散图案并且使用UV光将其固化，由此制成透镜片（S260）。
如上描述的实施方式对应于并入本发明精神内的各种实施方式中的一些实施方式。本发明的范围还并入通过将下棱镜片与上棱镜片层合而形成具有单片结构的光学片的各种实施方式，其中该上棱镜片具有沿着与下棱镜片相同的方向形成的棱镜图案。

Claims (20)

1.一种具有单片结构的光学片，所述光学片包括：
第一棱镜片，在其上表面上形成有棱镜图案；
第二棱镜片，在其上表面上形成有棱镜图案，
其中，通过粘合剂，将所述第一棱镜片的棱镜脊附接到所述第二棱镜片的底表面，使得所述第一棱镜片的棱镜图案和所述第二棱镜片的棱镜图案沿着相同方向取向。
2.一种具有单片结构的光学片，所述光学片包括：
第一棱镜片，在其上表面上形成有棱镜图案；
第二棱镜片，在其上表面上形成有棱镜图案；以及
透镜片，在其上表面上形成有微透镜图案，
其中，通过粘合剂，将所述第一棱镜片的棱镜脊附接到所述第二棱镜片的底表面，使得所述第一棱镜片的棱镜图案和所述第二棱镜片的棱镜图案沿着相同方向取向，并且
通过粘合剂，将所述第二棱镜片的棱镜脊附接到所述透镜片的底表面。
3.一种具有单片结构的光学片，所述光学片包括：
第一棱镜片，在其上表面上形成有棱镜图案；
第二棱镜片，在其上表面上形成有棱镜图案；以及
扩散片，在其上表面上形成有扩散图案，
其中，通过粘合剂，将所述第一棱镜片的棱镜脊附接到所述第二棱镜片的底表面，使得所述第一棱镜片的棱镜图案和所述第二棱镜片的棱镜图案沿着相同方向取向，并且
通过粘合剂，将所述第二棱镜片的棱镜脊附接到所述扩散片的底表面。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学片，其中，所述第一棱镜片和所述第二棱镜片均包括聚对苯二甲酸乙二醇酯PET膜和形成在所述PET膜的上表面上的棱镜图案层。
5.根据权利要求4所述的光学片，其中，使用UV树脂形成所述棱镜图案层。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学片，其中，所述第一棱镜片和所述第二棱镜片按使得所述第一棱镜片的所述棱镜脊的峰被埋入所述粘合剂中的方式附接。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学片，其中，所述粘合剂由UV树脂组成。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学片，其中，所述第一棱镜片的与具有棱镜图案的表面相反的表面被背涂。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学片，其中，所述第一棱镜片的棱镜图案的脊的高度不同于所述第二棱镜片的棱镜图案的脊的高度。
10.根据权利要求9所述的光学片，其中，所述第一棱镜片的棱镜图案的脊的高度小于所述第二棱镜片的棱镜图案的脊的高度。
11.根据权利要求9所述的光学片，其中，所述第一棱镜片的棱镜图案的脊的高度是10μm至20μm，并且所述第二棱镜片的棱镜图案的脊的高度是21μm至40μm。
12.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学片，其中，所述第一棱镜片的棱镜图案的节距不同于所述第二棱镜片的棱镜图案的节距。
13.根据权利要求12所述的光学片，其中，所述第一棱镜片的棱镜图案的节距小于所述第二棱镜片的棱镜图案的节距。
14.根据权利要求12所述的光学片，其中，所述第一棱镜片的棱镜图案的节距是20μm至50μm，所述第二棱镜片的棱镜图案的节距是51μm至100μm。
15.一种具有单片结构的光学片，所述光学片包括：
第一基底层，其包括第一PET膜；
第一功能层，其具有在所述第一基底层的上表面上沿着第一方向形成的棱镜图案；
第二基底层，其包括第二PET膜；
粘合剂层，其用于将所述第一功能层的棱镜图案粘附于所述第二基底层的底表面；以及
第二功能层，其具有在所述第二基底层的上表面上沿着所述第一方向形成的棱镜图案。
16.一种具有单片结构的光学片，所述光学片包括：
第一基底层，其包括第一PET膜；
第一功能层，其具有在所述第一基底层的上表面上沿着第一方向形成的棱镜图案；
第二基底层，其包括第二PET膜；
第一粘合剂层，其用于将所述第一功能层的棱镜图案粘附于所述第二基底层的底表面；
第二功能层，其具有在所述第二基底层的上表面上沿着第一方向形成的棱镜图案；
第三基底层，其包括第三PET膜；
第二粘合剂层，其用于将所述第二功能层的棱镜图案粘附于所述第三基底层的底表面；以及
第三功能层，其具有在所述第三基底层的上表面上的微透镜图案或扩散图案。
17.一种液晶显示装置，所述液晶显示装置包括权利要求1至3、15和16中的任一项所述的具有单片结构的光学片。
18.一种制造具有单片结构的光学片的方法，所述方法包括以下步骤：
将UV树脂涂布在第一PET膜的上表面上以沿着第一方向形成棱镜图案，并使用UV光执行固化，由此形成下棱镜片；
将UV树脂薄薄地涂布在第二PET膜的下表面上，由此形成粘合剂层；
在使所述下棱镜片的棱镜图案的脊紧密接触所述粘合剂层的同时使用UV光执行固化，由此形成平板棱镜片；以及
将UV树脂涂布在所述平板棱镜片的上表面上以沿着所述第一方向形成棱镜图案，并使用UV光执行固化，由此形成上棱镜片。
19.一种制造具有单片结构的光学片的方法，所述方法包括以下步骤：
将UV树脂涂布在第一PET膜的上表面上以沿着第一方向形成棱镜图案，并使用UV光执行固化，由此形成下棱镜片；
将UV树脂薄薄地涂布在第二PET膜的下表面上，由此形成第一粘合剂层；
在使所述下棱镜片的棱镜图案的脊紧密接触所述第一粘合剂层的同时使用UV光执行固化，由此形成第一平板棱镜片；
将UV树脂涂布在所述第一平板棱镜片的上表面上以沿着所述第一方向形成棱镜图案，并使用UV光执行固化，由此形成上棱镜片；
将UV树脂薄薄地涂布在第三PET膜的下表面上，由此形成第二粘合剂层；
在使所述上棱镜片的棱镜图案的脊紧密接触所述第二粘合剂层的同时使用UV光执行固化，由此形成第二平板棱镜片；以及
使用UV树脂，在所述第二平板棱镜片的上表面上形成微透镜图案，并使用UV光将其固化，由此形成透镜片。
20.一种制造具有单片结构的光学片的方法，所述方法包括以下步骤：
将UV树脂涂布在第一PET膜的上表面上以沿着第一方向形成棱镜图案，并使用UV光执行固化，由此形成下棱镜片；
将UV树脂薄薄地涂布在第二PET膜的下表面上，由此形成第一粘合剂层；
在使所述下棱镜片的棱镜图案的脊紧密接触所述第一粘合剂层的同时使用UV光执行固化，由此形成第一平板棱镜片；
将UV树脂涂布在所述第一平板棱镜片的上表面上以沿着所述第一方向形成棱镜图案，并使用UV光执行固化，由此形成上棱镜片；
将UV树脂薄薄地涂布在第三PET膜的下表面上，由此形成第二粘合剂层；
在使所述上棱镜片的棱镜图案的脊紧密接触所述第二粘合剂层的同时使用UV光执行固化，由此形成第二平板棱镜片；以及
使用UV树脂，在所述第二平板棱镜片的上表面上形成扩散图案并使用UV光将其固化，由此形成扩散片。
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