CN104914489A - 用于面光源装置的光学片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光学片，包括透镜层，所述透镜层为，包括微透镜沿着行和列有规则地排列的透镜图案的多个阵列区域彼此相邻并连续，从而形成平面。本发明的光学片，在光学片内包括微透镜沿着行和列有规则地排列的阵列区域，因此不仅亮度高，而且整体考虑光学片时，避免透镜正排列，从而能够抑制莫尔条纹，与此同时包括附加的超微透镜，避免透镜的规律性排列，从而提供优异的隐蔽力，因此该光学片适合作为面光源装置的光学片使用。

Description

用于面光源装置的光学片
技术领域
本发明涉及一种在面光源装置中提高光亮度的光学片，尤其涉及使用在液晶显示器用背光单元的光学片。
背景技术
作为平板显示器而被广泛利用的液晶显示器(liquid crystaldisplay；LCD)是通过调节从外部进入的光的量来显示影像的受光型装置，因此需要能够在整个画面维持均匀的亮度的背面光源形态的背光单元(back lighr unit；BLU)。
背光单元是向无法自行发光的LCD供给灯光并使其能够显示信息的装置，其位于LCD的背面，因此称之为背光单元。
作为背光单元的光源，主要使用小型荧光灯或发光二极管(LED)，由于所述小型荧光灯为LED线光源或点光源，因此在BLU中通过导光板、反射板、扩散片、棱镜片等光学片转换成面光源的形态并利用，其中，所述导光板，将所述线光源或点光源转换成均匀的面光源，所述反射板，其反射从导光板的下侧泄漏的光，从而减小光损失，所述扩散片，其散射向导光板的上侧发射的光，从而掩盖缺陷(defect)并扩散光；棱镜片，根据LCD大小，聚光均匀扩散的光，从而形成高强度的光。除此之外，为了将从光源发射的光最大限度地照向LCD板的方向而使用各种板片(plate)和薄膜。
作为所述板片和薄膜的一种有微透镜阵列(MLA)片，其将显微透镜形状单层排列，以便使其同时发挥聚光和隐蔽扩散功能。
由于所述显微透镜阵列片与一般的扩散片相比亮度高，且与棱镜片相比具有扩散和隐蔽功能，因此其为能够起到修正视角的复合功能的薄膜。但是，现有的显微透镜随机排列的片，其亮度与棱镜片相比明显低，且排列了单一形状的显微透镜，因此其密度低，从而具有其隐蔽或扩散功能与一般的扩散片相比会降低的问题。并且，如图1所示的现有的包括随机排列的显微透镜的光学片的例子，为了补偿显微透镜的低密度(约75％左右)的亮度的降低，在包括相对大的直径的透镜的情况下，具有产生因闪烁(sparkling)导致的不良的问题。
由此，为了提高亮度，开发了如图2所示的将显微透镜正排列，并将显微透镜的密度提高为约85％左右的产品。然而，在将显微透镜正排列使图案的均匀度上升的情况下，具有通过显微透镜的正排列产生莫尔条纹和基于透镜间的空间以及均匀的透镜大小的隐蔽力降低等的缺点。
因而，迫切需要开发一种能够解决上述问题的新的光学片。
发明内容
因而，本发明的目的在于提供一种用于面光源装置的光学片，所述光学片包括像显微透镜一样的微小的透镜，且所述光学片的光亮度高且抑制莫尔条纹的产生，能够发挥突出的隐蔽力。
为了实现上述目的，本发明提供一种光学片，所述光学片包括透镜层，所述透镜层为，包括微透镜沿着行和列有规则地排列的透镜图案的多个阵列区域彼此相邻并连续，从而形成平面。
本发明的光学片，在光学片内包括微透镜沿着行和列有规则地排列的阵列区域，因此不仅亮度高，而且在整体考虑光学片时，避免微透镜正排列，从而能够抑制莫尔条纹，与此同时，由于包括附加的超微透镜，避免透镜的规律性排列，从而能够提供优异的隐蔽力，因此该光学片适合作为面光源装置的光学片使用。
附图说明
本发明的上述及其他的目的和特征，和通过附图和下述的本发明的说明来明确地表示。
图1示出了显示现有的包括随机排列的显微透镜的光学片的表面的3D显微镜照片。
图2示出了显示现有的包括整齐排列的显微透镜的光学片的表面的3D显微镜照片。
图3是表示本发明的一例的光学片的表面的图。
图4是表示本发明的一例的光学片的表面的3D显微镜照片。
图5是将阵列区域调小的本发明的一个例子的光学片的3D显微镜照片。
图6是将阵列区域调大的本发明的一个例子的光学片的3D显微镜照片。
图7是表示LED光源和在LED光源上叠层各种光学片的结果的照片，图7(a)为用于背光单元的LED光源，图7(b)为实施例1的光学片，图7(c)为实施例2的光学片，图7(d)为一枚现有的扩散片，图7(e)为比较例1的光学片，图7(f)为比较例2的光学片，图7(g)为比较例3的光学片。
附图说明标记
10、20、30、40：阵列区域
50：相邻的阵列区域间的界线
100：微透镜
200、210：超微透镜
具体实施方式
本发明的光学片包括透镜层，所述透镜层为，包括微透镜沿着行和列有规则地排列的透镜图案的多个阵列区域(array region)彼此相邻并连续，从而形成平面。
所述阵列区域包括微透镜沿着行和列有规则地排列的，即所述微透镜正排列的透镜图案。
包括在所述阵列区域的透镜图案，由于微透镜沿着行和列有规则地排列，因此微透镜对阵列区域的密度高，从而本发明的光学片能够体现高的亮度。
所述阵列区域可以是碎片形状，所述碎片形状不会特别地限定，因而所述阵列区域的形状不是以特定的形状形成的，可以为非定型的平面形状。
所述阵列区域彼此相邻并连续，从而形成平面，例如像拼图块或马赛克块一样聚集，从而能够形成平面上的透镜层。
所述阵列区域彼此相邻并连续而形成平面时，包括在各个阵列区域的透镜图案具有与相邻的阵列区域的透镜图案不同的排列方向，从而最终包括在所述光学片的微图案可以在整体上不正排列。即，包括在所述单位阵列区域的微透镜沿着行和列有规则地排列，但是所述单位阵列区域彼此相邻并连续，从而形成平面时并不是按照特定方向来配置的，因此整体考虑所述微透镜的情况下，只在光学片的一部分区域部分地正排列。
因而，本发明的光学片，因部分正排列的微透镜，能够发挥高的光亮度，且微透镜并不是在光学片所包括的整个透镜层上正排列，因此不会出现莫尔条纹。
所述阵列区域彼此相邻并连续时，在所述阵列区域相邻的界线上可以包括直径小于所述微透镜的超微透镜，以便完善因相邻的阵列区域间的形状的不一致而导致的微透镜的密度低下的区域。
所述超微透镜的直径可以互不相同，其直径可以为所述微透镜的直径的5％至70％，优选为10％至60％，更优选为15％至50％。
由于包括所述超微透镜，从而光学片的透镜的密度能够更加提高，并且尽量避免透镜的规律性的排列，并打破透镜的大小的均匀性，从而形成多种焦点距离，由此能够提高隐蔽力。
所述各个阵列区域的面积可以相同，也可以不同，将所述阵列区域的最长幅度和最短幅度的和除以2的平均可以为30至1000μm，优选为40至800μm，更优选为50至500μm。
所述阵列区域的面积可以在所述范围内决定，在单位阵列区域的面积相对小的情况下，整体考虑光学片时，正排列的微透镜的比率会减小，能够使包括在各单位阵列区域与相邻的单位阵列区域所形成的界限上的超微透镜的数量增大，因此能够相对地增大光学片的隐蔽力。另一方面，在单位阵列区域的面积相对大的情况下，整体考虑光学片时，正排列的微透镜的比率会增大，因此能够相对地增大光学片的亮度。因而，根据用途来调节单位阵列区域的面积，从而能够将光学片的亮度和隐蔽力按照所需的水平适当调节，并且能够适当谐调亮度和隐蔽力。
本发明中所述微透镜可以为显微透镜或双凸(lenticular)透镜，优选为显微透镜。
所述透镜的直径可以为5至50μm，优选为7至40μm，更优选为10至30μm。所述透镜的直径比高度可以为0.3至0.7，优选为0.4至0.6，更优选为0.43至0.53。
本发明的光学片，所述多个阵列区域彼此相邻并连续，从而形成平面的透镜层可以形成在透明支持膜的一面上。
所述透镜层可由通常使用的热固化树脂或UV固化树脂组成，例如可以是丙烯酸类、聚氨酯类、环氧类、乙烯基类、聚酯类、聚酰胺类树脂或这些树脂的混合物。作为具体的例子，可以是(甲基)丙烯酸酯类树脂、不饱和聚酯树脂、聚酯(甲基)丙烯酸酯树脂、硅聚氨酯(甲基)丙烯酸酯树脂、硅聚酯(甲基)丙烯酸酯树脂、氟聚氨酯(甲基)丙烯酸酯树脂以及这些树脂的混合物。优选地，能够利用可以体现优异的涂布性、机械物性、黏着力、耐久性等的丙烯酸类树脂，具体地，能够利用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丁基丙烯酸、芳基丙烯酸、己基丙烯酸、异丙基甲基丙烯酸、苯甲基丙烯酸、乙烯基丙烯酸、2-甲氧乙基丙烯酸或具有重复的苯乙烯的单一的聚合物或者共聚所述的两种以上的成分的共聚物。
所述透明支持膜主要是透明塑料，应与粘合剂树脂的粘贴性优异，从背面入射的光的透射度为90％以上，表面的平滑度均匀，从而不造成亮度的偏差。
适合作为透明支持膜的材料的具体的例子有，聚醚砜(polyethersulfone，PES)、聚丙烯酸酯(polyacrylate，PAR)、聚醚酰亚胺(polyetherimide，PEI)、聚奈二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyehtylene terephthalate，PET)、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，PPS)、聚丙烯酸酯(polyallylate)、聚酰亚胺(polyimide)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、三乙酸纤维素(cellulose triacetate，CTA)、乙酸丙酸纤维素(cellulose acetatepropionate，CAP)以及这些材料的混合物，尤其优选为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。
透明支持膜的厚度可以为50至300μm，优选为75至270μm，更有选为100至250μm。
本发明的光学片，在形成有所述透明支持膜的透镜层的面的另一个面上能够附加的形成涂层。所述涂层能够防止浸湿(wet-out)和划痕，且可以增加光学片的扩散和/或隐蔽性。
所述涂层可以由热固化树脂和UV固化树脂组成，作为具体例子，能够使用前述的作为透镜层的材料例示的树脂。
另一方面，为了扩散和/或隐蔽功能，所述涂层可以包括颗粒。所述颗粒可以是有机高分子颗粒，所述有机高分子颗粒的材料选自硬质丙烯酸酯、聚苯乙烯、尼龙、软质丙烯酸酯以及硅，在这些材料中优选为耐溶剂性优异而容易分散的硬质丙烯酸酯。所述颗粒的形状优选为球状，平均粒径可以为0.5至10μm，优选为0.8至6μm。
本发明的光学片，在所述透明支持膜上形成的透镜层的另一面叠层棱镜片，或者在所述透明支持膜的另一面赋予棱镜形状，从而能够使用为复合光学片的形状。
所述棱镜片没有特别限定，现有的周知的棱镜片均可以使用。
本发明的光学片，在由能够填埋的材料组成的平板状的器材上从尺寸大的颗粒(珠子)开始排列，并依次按顺序排列尺寸小的珠子并进行填埋，以便使其具有适当的深度，从而制造主模具之后，利用该模具进行复制工艺来制造。具体地能够通过以下步骤来制造：
(1)准备能够填埋珠子的，由软性材料组成的平板状的器材；
(2)在所述平板状的器材上面排列具有能够体现微透镜的形状的大小的颗粒并进行填埋；
(3)在所述排列的珠子之间进一步排列能够体现比所述微透镜小的超微透镜的形状的颗粒并进行填埋；
(4)在排列所述颗粒的平板状的器材上涂布能够热固化或UV固化的液态树脂组合物并硬化，复制所述微透镜和超微透镜的形状，从而制造一次阴刻复制片；
(5)在所述制造的一次阴刻复制片上涂布能够热固化或UV固化的液态树脂组合物并硬化，制造在一个面上包括透镜层的二次阳刻片，从而制造本发明的光学片。
此时，在形成有所述二次阳刻片的所述透镜层的面的另一面上能够形成用于防止浸湿或者划痕的涂层。
并且，制造所述二次阳刻片时，也可以通过以下方法来制造所述二次阳刻片，在一次阴刻复制片上没有直接涂布液态树脂组合物，而是在另外的透明支持膜上涂布所述液态树脂组合物，并将此与所述一次阴刻复制片合并之后，固化所述树脂组合物，然后将在透明支持膜上固化的所述树脂组合物从所述一次阴刻复制片分离，由此制造所述二次阴刻片。
另一方面，通过所述步骤(2)的，在所述平板状的器材上面排列具有能够体现微透镜的形状的大小的颗粒并进行填埋的步骤能够调节正排列的阵列区域，当调节密度来以高密度排列的情况下，能够构成大面积的阵列区域，当以更低的密度排列时，能够构成小面积的阵列区域。
以下，参照附图对本发明的光学片进行更详细的说明，但是该附图只是用来例示本发明的，本发明的范畴不会限定于此。
图3是表示本发明的一例的光学片的表面的图。
参照图3，包括在本发明的一例的光学片的透镜层，包括微透镜100沿着行和列有规则地排列的透镜图案的多个阵列区域10、20、30以及40彼此相邻并连续，从而形成平面。此时，阵列区域10、20、30以及40的形状不是特定的形状，而是非定型的平面形状，当阵列区域10、20、30以及40彼此相邻并连续而形成平面时，包括在各个阵列区域10、20、30以及40的透镜图案与相邻的阵列区域10、20、30以及40的透镜图案的排列方向不同，从而整体上考虑包括在光学片的透镜层时，避免微透镜的正排列，从而能够防止莫尔条纹。
在阵列区域10、20、30以及40彼此相邻的界线50上，可以包括直径小于所述微透镜100的超微透镜200和210。
此时，各超微透镜的大小可以不同，可以是相对小的超微透镜200，也可以是相对大的超微透镜210。
图4中示出了表示本发明的一例的光学片的表面的3D显微镜照片。
参照图4能够确认，具有包括微透镜有规则地排列的透镜图案的阵列区域，在所述阵列区域相邻的界面上包括比所述微透镜小的超微透镜。
本发明的光学片调节各单位阵列区域的面积，从而整体上考虑光学片时，能够调节透镜图案一致的程度。
图5和图6示出了将摄影调小的阵列区域的本发明的一个例子的光学片的外观的照片和将摄影调大的阵列区域的本发明的一个例子的光学片的外观的照片。
如图5所示，当所需要的光学片比起高亮度更需要具有高隐蔽力时，在调小各单位阵列区域的面积来减小图案一致的程度的同时，在随着所述各单位阵列区域的数量的增加而相对增加的所述各单位阵列区域的相邻的界线上包括多个超微透镜，从而能够使隐蔽力最大化。
与之相反，如图6所示，当所需要的光学片比起高隐蔽力更加注重具有高亮度时，在调大各单位阵列区域的面积来增加图案一致的程度的同时，减小包括在随着所述各单位阵列区域的数量的减小而相对减小的所述各单位阵列区域的相邻的界线上的超微透镜的数量，从而能够使亮度最大化。
下面，通过以下的实施例更加详细地说明本发明。但是，以下的实施例只是用来例示本发明的，本发明的范围并不限定于此。
实施例1
在由聚乙烯材料组成的平板状的器材上，为了用于体现微透镜沿着行和列有规则地排列的阵列区域的形状，排列粒径为20μm的颗粒之后，用90℃进行加热的同时施加约0.5MPa的压力来进行填埋。此时，所述颗粒，几个至十多个颗粒形成行，几个至十多个所述行排列而形成列，从而形成微透镜沿着行和列有规则地排列的图案，并排列成其能够体现阵列区域。
在所述图案的境界进一步排列用于体现比所述微透镜小的超微透镜的颗粒(粒径：3μm至5μm)并填埋。
在填埋所述颗粒的平板状的器材上涂布能够UV固化的树脂组合物之后，对此进行固化后进行异形，从而利用填埋颗粒的平板并通过复制来制造阴刻第一次复制片。
在所述第一次复制片上重新涂布能够UV固化的树脂组合物之后，对此进行固化后进行异形，并制造阳刻第二次复制片，从而制造包括形成平面的透镜层的光学片。
实施例2
通过以下方法制造光学片，该方法与所述实施例1相比，除了在排列微透镜时，有更多的微透镜形成行，并且更多的所述行排列并形成列之外其他与实施例1相同。
比较例1至3
为了比较光学特性，将现有的扩散片(CH273，SKC-Haas)、包括随机排列的显微透镜的光学片(ML13XM，SKC-Haas)以及包括整齐排列的显微透镜的光学片(UTE23，MNtech)分别作为比较例1至3。
光学特性的比较
在实施例1和2中所制造的光学片和比较例1至3的光学片上分别重叠棱镜片后，将这些分别应用在背光单元(用于32英寸的LG TV的BLU)来测量对背光的亮度和视场角。在所述BLU的单一的LED上放置在实施例1和2中所制造的光学片和比较例1至3的各个光学片，并通过照相来评价了隐蔽力。
<光亮度的测量>
在实施例1和2中所制造的光学片和比较例1至3的光学片上分别重叠棱镜片后，使这些分别位于背光单元(用于32英寸的LG TV的BLU)的导光板(light guide panel)上后，利用分光辉度计(Topcon公司的SR-3)，将受光部与背光单元垂直的情况下的测量值作为亮度值来测量。此时，将比较例1的利用光学片的情况下的光亮度设为100.0％来计算出相对的亮度值。并将其值表现在表1中。
<视场角的测量>
在实施例1和2中所制造的光学片和比较例1至3的光学片上分别重叠棱镜片后，使这些分别位于背光单元(用于32英寸的LG TV的BLU)的导光板(light guide panel)上后，利用分光辉度计(Topcon公司的SR-3)，将受光部向背光单元的左右/上下方向以1°间隔倾斜(受光部与背光单元的测量位置的距离固定为500mm)来测量亮度值。将所测量的亮度值和受光部与背光单元垂直的情况下的测量值进行相对的比较，并计算出测量到1/2亮度值的角度和测量到1/3亮度值的角度。并将其值表现在表1中。
<隐蔽力的评价>
将所述实施例1和2中所制造的光学片、比较例1至3的光学片以及现有的扩散片分别在LED光源的上面距离25mm的地方利用透明丙烯板来固定，观察对所述LED光源的隐蔽力程度，并将其表示在图7中。
图7是表示LED光源和在LED光源上叠层多种光学片的结果的照片，图7(a)为用于背光单元的LED光源，图7(b)为实施例1的光学片，图7(c)为实施例2的光学片，图7(d)为现有的扩散片，图7(e)为比较例1的光学片，图7(f)为比较例2的光学片，图7(g)为比较例3的光学片。
[表1]
参照上述表1，本发明的光学片与现有的利用两枚扩散片的情况相比，其亮度突出，尤其，将阵列区域的面积增大的实施例2的光学片的情况，能够确认其具有接近于现有的包括整齐排列的显微透镜的光学片的亮度。
另一方面，参照图7，本法明的实施例1和2的光学片(图7(b)和图7(c))与现有的使用一枚扩散片的情况(图2(d))相比，其隐蔽力优异，并且，与现有的包括随机排列的显微透镜的光学片或整齐排列的显微透镜的光学片相比，能够知道其对LED光源的隐蔽力突出，如能够从图7(b)确认，在减小阵列区域的情况下，能够确认可以更加提高隐蔽力。
本发明并不限定于前述的实施例，可以在本发明的技术思想允许的范围内可以进行多种变形并实施。

Claims (8)

1.一种光学片，包括透镜层，所述透镜层为，包括微透镜沿着行和列有规则地排列的透镜图案的多个阵列区域彼此相邻并连续，从而形成平面。
2.根据权利要求1所述的光学片，所述阵列区域的形状是非定型的。
3.根据权利要求1所述的光学片，所述阵列区域彼此相邻并连续时，包括在各个阵列区域的透镜图案具有与相邻的阵列区域的透镜图案不同的排列方向。
4.根据权利要求1所述的光学片，在所述阵列区域的彼此相邻的界线上包括直径小于所述微透镜的超微透镜。
5.根据权利要求1所述的光学片，所述微透镜为显微透镜或双凸透镜，透镜的直径为5至50μm。
6.根据权利要求1所述的光学片，所述透镜的直径比高度为0.43至0.53。
7.根据权利要求1所述的光学片，所述光学片进一步包括透明支持膜，所述透镜层形成在所述支持膜的一个面上，在所述透明支持膜的另一个面上进一步形成涂层。
8.根据权利要求4所述的光学片，所述超微透镜的直径为所述微透镜的直径的15％至50％。
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