CN104216037A - 多功能复合型光学膜、平面显示器及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多功能复合型光学膜、平面显示器及电子装置，其中，多功能复合型光学膜包含：结构化基材，其包含结构化光入射表面，该结构化光入射表面的相反侧具有光射出表面，该结构化光入射表面包含横向安排的多列的纵向棱镜结构或透镜结构其中之一；支撑基板材，和该结构化基材的光射出表面相邻接，其一侧具有光入射表面，该光入射表面的相反侧具有光射出表面，其中该光入射表面和该光射出表面的至少一个包含多个内埋式粒子，这些内埋式粒子的至少一部分突出于该支撑基板材的该光射出表面。本发明的多功能复合型光学膜具有增强亮度、自扩散与遮瑕的功能。

Description

多功能复合型光学膜、平面显示器及电子装置

技术领域

本发明关于一种具有结构化基材的复合型光学膜，特别是具有增强亮度、自扩散与遮瑕功能的光学膜；更特别关于一种用于平面显示器的复合型光学膜。

背景技术

平面显示器技术被普遍地应用于电视显示器、电脑显示器、以及手持电子装置，例如移动电话、移动上网装置（MID，Mobile Internet Device）等的显示器上。液晶显示器（LCD）为一种平面显示器，其运用具有像素阵列的液晶模块来产生画面。

图1示为传统的LCD显示器。背光液晶显示器10包含液晶显示模块12，以背光模块14形成的平面光源，以及上扩散片22、下扩散片24及亮度增强片26和28等数个光学膜插入于液晶模块12与背光模块14之间。液晶模块12包含被夹于两透明基板之间的液晶，以及控制电路，用来定义二维像素阵列。背光模块14提供平面的光线分布，一种为光源延伸于一平面上的背光或为如图1所示的边缘式背光，其在导光板18的边缘上提供线性的光源16。反射片20用来引导光线自线性光源16进入导光板18，使光线经过面对液晶模块12最顶端的平面。上扩散片22、下扩散片24及亮度增强片26和28这些数个光学膜将通过的光线重新分布或集中，以使离开这些数个光学膜的光线能被引导而更靠近液晶显示模块12表面的法线行进，使光线均匀地分布于液晶模块12的平面区域，且具有相对高的法线光强度。

减少液晶屏幕的耗电、厚度和重量且能保持品质的需求逐渐增加。因此，希望能减少背光模块的耗电、重量及厚度，还有希望减少光学膜片的厚度。以往，许多液晶显示器使用两层亮度增强片（如图1所示的液晶显示器），其绕着垂直于膜片平面的轴旋转，如此个别的膜片层的沟槽相对于彼此呈九十度，如此使光线对齐于垂直于光输出表面的两个平面，两个亮度增强片中的一个光亮表面以及另一光亮或结构表面之间可能会产生光学扰动，造成显示画面中有如干扰波纹等不欲求的视觉产物（即亮暗交错重复的图形）。来自于干扰波纹、物理缺陷、污点及不均匀等不欲产生且影响视觉的效果，可通过使用上扩散片而被遮罩（例如在亮度增强片26上方的扩散片22）。

迄今，为了减少液晶显示器中整体光学膜片的厚度，许多技术都着力于减少光学膜片的数量，自四片（例如图1的光学膜片22、24、26与28）减少到三片。一般而言是将上扩散片22和亮度增强片26结合成为单一的混合型膜片结构，再与下扩散片24及亮度增强片28组合而成三片式结构。这种三片式结构的显示器被广泛使用于手持式电子装置以及笔记本电脑中。

然而，为缩小这些产品的尺寸及降低成本，显示器产业仍然需求一种尺寸较三件式显示器更轻薄且具成本效益的光学结构，其可提供能增强亮度、自扩散与遮瑕功能的光学结构。

发明内容

本发明提供一种具有增强亮度、自扩散与遮瑕功能的复合型光学膜，其包含：结构化基材，其包含结构化光入射表面，该结构化光入射表面的相反侧具有光射出表面，该结构化光入射表面包含横向安排的多列的纵向棱镜结构或透镜结构其中之一；支撑基板材，和该结构化基材的光射出表面相邻接，其一侧具有光入射表面，该光入射表面的相反侧具有光射出表面，其中该光入射表面和该光射出表面的至少一个包含多个内埋式粒子，其中这些内埋式粒子的至少一部分突出于该支撑基板材的该光射出表面。本发明一实施例中，该多列的纵向棱镜结构或透镜结构是被横向地排列的，其中相邻列的棱镜或透镜波峰实质上互相平行，相邻波峰之间的距离相同。一实施例中，该多列的纵向棱镜结构或透镜结构的波峰高度为固定。一实施例中，该多列的纵向棱镜结构或透镜结构的波峰沿着纵向的高度具有高低差。

一进一步实施例中，通过该支撑基板材的该光入射表面和该光射出表面的至少一个所包含的多个内埋式粒子的数量及突出于该支撑基板材的该光射出表面的数量控制雾度表现。另一实施例中，通过突出于该支撑基板材的该光射出表面的内埋式粒子数量控制该支撑基板材的表面粗糙度、耐刮性及透光性。另一实施例中，这些纵向棱镜结构或透镜结构为UV树脂材料所制得，使该结构化基材具耐刮伤与自愈合的功能。

附图说明

为了充分了解本发明的本质与优点，以及较佳实施方式，应结合附图以了解以下详细的说明。

图1为背景技术的LCD的架构的示意图；

图2为本发明中具有结构化光入射表面的复合型光学膜的立体示意图；

图3a为本发明中包含纵向安排的多列的纵向棱镜结构的复合型光学膜的立体示意图；

图3b为本发明中包含纵向安排的多列的纵向透镜结构的复合型光学膜的立体示意图；

图3c为本发明中包含纵向安排的多列的纵向具有高低差棱镜结构的复合型光学膜的立体示意图；

图3d为图3c的BB断面剖视图；

图3e为图3c翻转180度的剖视立体图；

图4a为本发明中的平板面板显示器的一实施例；

图4b为本发明中的平板面板显示器的另一实施例；

图5a为本发明中包含横向安排的多列的横向棱镜结构的光导板的立体示意图；

图5b为本发明中包含横向安排的多列的横向透镜结构的光导板的立体示意图；

图5c为本发明中包含横向安排的多列的横向具有高低差棱镜结构的光导板的立体示意图；

图5d为图5c的CC断面剖视图；

图6为包含多个内埋式粒子的光射出表面的 SEM照片。

图7-图12为表3中“横切面积表面对于6道平行切割的剥落现象发生及附着力范围%”示意图。

主要部件附图标记：

10                          液晶显示器

12                          液晶显示模块

14                          背光模块

16                          线光源

18                          光导板

20                          反射片

22                          上扩散片

24                          下扩散片

26                          亮度增强片

28                          亮度增强片

100                         液晶显示器

112                         液晶显示模块

114                         背光模块

116                         线光源

118                         光导板

118a                        光射出表面

120                         反射片

124                         复合型光学膜

125                         结构化基材

125a                        光入射表面

125b                        光射出表面

126                         支撑基板材

126a                        光入射表面

126b                        光射出表面

127                         内埋式粒子

p1                          相邻波峰的间距

p2                          相邻波峰的间距

H1                          波峰高

H2                          波峰高

H3                          波峰高

H4                          波峰高

h1                          高低差

h2                          高低差

具体实施方式

本揭露内容为目前实施本发明的最佳方式。本发明参照各种实施例以及附图而描述于此。这些揭露供做描绘本发明的主要原理而不应被限制。本领域技术人员应了解各种变化与改良可依照本发明精神所属的范畴下的启示而达成。本发明的范畴应由权利要求书定义。

本发明针对可增强亮度、自扩散与遮瑕功能的复合型光学膜。本发明的复合型光学膜以膜片、板片或类似的形式呈现，其可为具弹性或为硬性，具有具结构的光入射表面，其包含纵向安排的多列的纵向棱镜结构或透镜结构其中之一。本发明的复合型光学膜可应用于具有显示面板的显示装置，其显示面板可为平坦或弯曲的、硬性或软性的。

本发明将通过各实施例进一步于以下被描述。

图2示为一平板面板显示器的实施例。有关于本发明一实施例的背光液晶显示器100包括液晶显示模块112，作为背光模块114的平板光源，以及一复合型光学膜124穿插于液晶模块112以及背光模块114之间。液晶模块112包括被夹于两个透明基板间的液晶，以及控制电路用以定义二维的像素阵列。背光模块114提供平板光线分布，不论是背光式（backlit type）光源，其光源于一平面延伸，或是侧光式（edge-lit type）光源，如图2所示线光源116被提供于光导板118的边缘，反射片120被用于将来自线光源116的光线引导穿过该光导板118边缘并进入。该光导板118是具有结构的（例如，锥形板以及光反射及/或光散射表面，被定义于面对液晶模块112的底部表面），用来分布以及导引光线穿过面朝液晶模块112的顶部表面。

图3a为复合型光学膜124的AA断面的剖视立体图，又图3b、3c为复合型光学膜124b及124c的剖视立体图，其分别表示复合型光学膜的三种实施例。然本发明不受这些实施例所示的尺寸比例及微结构排列与组合方式所限制，可以任意改变图中尺寸比例及微结构排列方式与组合的方式。如图3a所示，复合型光学膜124包含结构化基材125及支撑基板材126。该结构化基材125包含结构化光入射表面125a，又该结构化光入射表面125a的相反侧具有光射出表面125b。该结构化光入射表面125a包含纵向安排的多列的纵向棱镜结构（图3a所示）（或可采用如图3b中纵向透镜结构，其所示结构化基材125’的结构化光入射表面125a’呈圆弧波浪状），其中相邻列的棱镜或透镜波峰实质上互相平行，相邻波峰之间的间距p1相同，该结构化基材125可由光学上透明的材料所构成，例如为UV聚合树脂或UV弹性胶。该支撑基板材126和该结构化基材125的该光射出表面125b相邻接，其一侧具有光入射表面126a，该光入射表面126a的相反侧具有光射出表面126b，其中该支撑基板材126为聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、压克力、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）或其他本领域技术人员所知的聚合物或以上聚合物的组合或其共聚合物。该光入射表面126a、该光射出表面126b和该支撑基板材126中央层的至少一个包含多个内埋式粒子127，其中这些多个内埋式粒子127为有机或无机粒子，内埋式粒子127选自于由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氧化硅(silica)、硅氧烷(silicone)、聚苯乙烯(polystyrene,PS)、三聚氰胺(melamine)、硫酸钡、碳酸钙、氧化钛、氧化锆、氧化铝、硅胶及其组合所组成的群组，且其形状可为圆球状、葡萄串状、中空球状或多角形状等。这些多个内埋式粒子127可扩散光线以及将穿越的光线重新分布，如此射出该复合型光学膜124的光线分布可被引导以沿着该光射出表面126b的法线行进。内埋式粒子127的添加量及突出于该光射出表面126b的数量也会影响其表面粗糙度、耐刮性及透光性，其中该光射出表面126b的内埋式粒子添加量依复合型光学膜124的雾度需求（3-85%），调整内埋式粒子添加量（约2～50％不等），而粒子突出高度约为粒子直径的1/5～2/5左右。图3a、3b所示的实施例为该光射出表面126b包含多个内埋式粒子127。图6为该光射出表面126b包含多个内埋式粒子127的SEM照片。

这些实施例中，该复合型光学膜124的该多列的纵向棱镜结构及该复合型光学膜124b的纵向透镜结构的波峰高度为固定（分别如图3a、3b所示），又棱镜结构的波峰沿着纵向的高度可有高低差h1（如图3c所示）或高度变化。图3d为图3c的BB断面剖视图，棱镜结构沿着纵向的较高波峰高为H1，较低波峰高为H2，该二者高低差为h1（H1-H2=h1）。图3e为图3c翻转180度的剖视立体图，可看出棱镜结构的波峰沿着纵向的高度可有高低差或高度变化。

另一实施例中，如图4a、4b所示的平板面板显示器100a及100b。该光导板118’具有结构化光射出表面118a，该结构化光射出表面118a包含横向安排的多列的纵向棱镜结构（图4a所示）。或光导板118”具有结构化光射出表面118a’，该结构化光射出表面118a’包含横向安排的多列的纵向透镜结构（图4b所示）。这些结构化光射出表面118a及118a’被分别用来扩散光线以及增强照明亮度，重新引导光线射出该光导板118’及118”，该复合型光学膜124及124b的该结构化光入射表面125a及125a’分别接收经由该结构化光射出表面118a及118a’所射出的光线。

前述实施例中，如图5a所示的光导板118’具有结构化光射出表面118a，该结构化光射出表面118a包含横向安排的多列的横向棱镜结构（图5a所示）。或如图5b所示的光导板118”具有结构化光射出表面118a’，该结构化光射出表面118a’包含横向安排的多列的透镜结构。这些相邻列的棱镜或透镜波峰实质上互相平行，相邻波峰之间的间距p2相同，且该多列的纵向棱镜结构或透镜结构的波峰高度为固定（如图5a、5b所示）。或棱镜结构的波峰沿着横向的高度具有高低差h2的变化（如图5c所示），又图5d为图5c的CC断面剖视图，棱镜结构沿着纵向的较高波峰为H3，较低波峰高为H4，该二者高低差为h2（H3-H4=h2）。

另一实施例中，该复合型光学膜124的纵向安排的多列的纵向棱镜结构或透镜结构与该光导板118的横向安排的多列的纵向棱镜结构的堆叠角度约为90度时，其整体辉度（亮度）为最佳。然而，为克服多个光学膜、板的表面结构和液晶模块中的像素阵列可能造成干扰波纹或莫尔纹(moirépattern)，另一实施例中，可将堆叠角度调整小于90度，如此辉度将随之下降。具纵向棱镜结构的该复合型光学膜与具纵向棱镜结构的该光导板的堆叠角度对整体辉度的影响关系如表1-1所示。另一实施例中，不同雾度会使辉度产生变化，提高雾度会使复合型光学膜的辉度随之下降，但雾度增加将可有效提供模块更佳的遮瑕与光学均匀性的效果，其中该复合型光学膜与平面的光导板组装时并无抗吸附的效果，其关系如表1-2所示。另一实施例中，棱镜结构的波峰沿着横向的高度具有高低差的复合型光学膜的雾度与整体辉度的关系，其中该复合型光学膜与平面的光导板组装时具有抗吸附的效果，其关系如表1-3所示。

堆叠角度	棱镜间距(μm)	棱镜角度	雾度(%)	辉度增益
					90	24	68	5	9.01
86	24	68	5	8.97
					82	24	68	5	8.53
78	24	68	5	8.26
					74	24	68	5	7.86

70

24

68

5

6.75

表1-1：复合型光学膜与导光板间的堆叠角度与整体辉度的关系

表1-2：复合型光学膜的雾度与整体辉度的关系

表1-3：具抗吸附的复合型光学膜的雾度与整体辉度的关系

其他实施例中，可由该支撑基板材126厚度、棱镜结构或透镜结构的波峰角度、高度、间距及内埋式粒子数量、突出数量等来控制该复合型光学膜124的雾度为3-85%。

其他实施例中，该支撑基板材126厚度可以有25μm、38μm、50μm、75μm、100μm、125μm、188μm、250μm或300μm等不同厚度；由紫外线聚合树脂的结构化基材125的厚度可以为10-100μm，最佳是12-40μm。

表2显示不同厚度的支撑基板材厚度与棱镜结构厚度的辉度增益、高抗刮性等特性，其中粘附性是依据ASTM D3359-95a测试标准，此测试是用已了解棱镜结构层与支撑基板材间的粘附性程度。其经百格刀以相互垂直在棱镜上等分成100格，再以3M＃600进行黏贴后，以放大镜观察此100格边侧的粘附程度，判定标准如表3所示。

表2不同厚度的支撑基板材厚度与棱镜厚度的辉度增益、高抗刮性等特性

表3依据ASTM D3359-95a判断粘附性的标准

其他实施例中，该结构化基材125为横向安排的多列的纵向棱镜结构，其棱镜间距可以为20-100μm，较佳为20-60μm，更佳为20-40μm，最佳为20-30μm；其棱镜可以为锐角，角度为40-120度，较佳为50-100度，更佳为60-90度，最佳为60-75度；其棱镜可以为圆角，圆角半径为0.1-5μm，较佳为0.3-1μm。

其他实施例中，该结构化基材125为横向安排的多列的纵向透镜结构，其透镜间距可以为20-100μm，较佳为20-70μm，最佳为20-50μm。

有关于本发明的复合型光学膜可用于液晶显示屏幕，例如，电视、笔记本电脑、屏幕、手持装置如移动电话、数码相机、个人数字助理或类似的装置，以使显示更加明亮。

电子装置（其可为PDA、手机、电视、显示屏幕、可携式电脑、冰箱等）包含根据本发明的复合型光学膜的平面显示器，该平面显示器包含：显示模块，根据影像资料以供显示影像；背光模块，提供照明至该显示模块；上述实施例的复合型光学膜，位于该显示模块和该背光模块之间；扩散片，位于该显示模块和该复合型光学膜之间；以及控制电路其引导该影像资料至该平面显示器以产生有关于该影像资料的影像。

本领域技术人员应可知各种调整和改变可被应用于本发明所揭露的结构以及流程，而不会脱离本发明的范畴和精神。通过先前所述内容，可知本发明可涵盖有关本发明的调整和变化，若其落于权利要求书范围以及其均等之内。

Claims (13)

1.一种多功能复合型光学膜，其特征在于，包含:

结构化基材，其包含结构化光入射表面，该结构化光入射表面的相反侧具有光射出表面，该结构化光入射表面包含纵向安排的多列的纵向棱镜结构或透镜结构其中之一；

支撑基板材，和该结构化基材的光射出表面相邻接，其一侧具有光入射表面，该光入射表面的相反侧具有光射出表面，其中该光入射表面和该光射出表面的至少一个包含多个内埋式粒子。

2.如权利要求1所述的多功能复合型光学膜，其特征在于，这些内埋式粒子的至少一部分突出于该支撑基板材的该光射出表面。

3.如权利要求2所述的多功能复合型光学膜，其特征在于，该多列的纵向棱镜结构或透镜结构是被横向地排列的，其中相邻列的棱镜或透镜波峰实质上互相平行，相邻波峰之间的距离相同。

4.如权利要求3所述的多功能复合型光学膜，其特征在于，该多列的纵向棱镜结构或透镜结构为UV聚合树脂或UV弹性胶构成。

5.如权利要求3所述的多功能复合型光学膜，其特征在于，该多列的纵向棱镜结构或透镜结构的波峰高度为固定。

6.如权利要求3所述的多功能复合型光学膜，其特征在于，该多列的纵向棱镜结构或透镜结构的波峰沿着纵向的高度具有高低差。

7.如权利要求1至6任一项所述的多功能复合型光学膜，其特征在于，该多列的纵向棱镜结构的棱镜角度为40-120°。

8.如权利要求1至6任一项所述的多功能复合型光学膜，其特征在于，该多列的纵向棱镜结构的棱镜角度为60-75°。

9.如权利要求1至6任一项所述的多功能复合型光学膜，其特征在于，该多列的纵向透镜结构的圆角半径为0.1-5μm。

10.如权利要求1至6任一项所述的多功能复合型光学膜，其特征在于，该多列的纵向棱镜结构或透镜结构的间距为20-100μm。

11.如权利要求1至6任一项所述的多功能复合型光学膜，其特征在于，这些多列的纵向棱镜结构或透镜结构的间距为24-60μm。

12.一种平面显示器，其特征在于，包含:

显示模块，根据影像资料以供显示影像；

背光模块，提供照明至该显示模块；以及

如权利要求1所述的多功能复合型光学膜，位于该显示模块和该背光模块之间。

13.电子装置，其特征在于，包括:

如权利要求12所述的平面显示器；以及

控制电路，其引导该影像资料至该平面显示器以产生有关于该影像资料的影像。