TW200848819A - Optical device with self-supporting film assembly - Google Patents

Description

200848819 ' 九、發明說明： . 【發明所屬之技術領域】 • 本發明關於含有光學元件之光學顯示器，該光學元件 ，包括一個或多個光學膜的排列體，彼等膜係受限於兩個共 —同自撐式之整體性聯結（integrally bound)的光學透射性基 材之間，且特定言之，本發明關於可使用於LCD營幕及 LCD電視的液晶顯示器（LCDs)。 【先前技術】 液晶顯不器（LCDs)為光學顯示器使用於例如膝上型 電腦、手持型計算機、數位鐘錶及電視。有些LCDs包括 位於顯示器側的光源，以及定位以將光源的光導引至LCD 面板背面之光導（light guide)。其他的LCDs，例如有些Lcd 螢幕及LCD電視（LCD_TVs)，使用位於lcd面板;面之 數個光源直接照明。這樣的排列體於較大型的顯示器中漸 η:此乃因達到一定的顯示器亮度所需求的光功率隨 (:顯不器尺寸的平方增加，而沿著顯示器之側設置光源的 I"月況所獲侍的可用真實值係位置隨著顯示器尺寸僅為線 性增加。此外，有些]LCDs應用，例如LCD_TVs，需要足 夠亮度以使其相較於其他應用能從更遠的距離觀看，且 LCD-TVs所需的視角通常不同於Lcd螢幕及手持型襄置 M/U 魏 某些LCD螢幕及多數的lcd_TVs ^

極螢光燈（CCFLS)由後面照明。該等光源為線性， ~申1過該顯示器的全寬，其結果為顯示器的背面藉由J 94227 5 200848819 較暗域所間隔的一系列亮條所照明。該等照明圖 .(illumination profile)非所期望的，因此使用擴散板以均句 • 化LCD裝置背面的照明圖。 有些LCD螢幕及多數的LCD-TVs通常於相反於燈之 侧緊鄰於於擴散板堆積光管理膜的排列體。一般而言，該 等光管理膜包括準直擴散膜（collimating diffuser films)、棱 形光導向膜(prismatic light directing films)及反射偏光膜 (reflective polarizer films)。操作該等個別的光管理膜以窜 1 造LCD顯示器為非常費勞力的，此乃因各膜典型地與保護 遮片一起供應而該保護遮片必須移除然後將各光管理膜個 別地放置於LCD的背光單元。同時，各膜個別地存貨列冊 及追蹤可增加製造LCD顯示器的總成本。再者，由於該等 光管理膜為個別地操作因此於組裝過程中對膜有更多損傷 風險。 目鈾’ LCD-TV擴散板典型地應用聚甲基丙稀酸甲酯 ((PMMA)之聚合物基質及各種分散相包括玻璃、聚苯乙烯 珠粒及CaC〇3顆粒。該等板於暴露於升高的濕度友由燈所 致之高溫後通常變形或捲曲。此外，擴散板需要訂做擠壓 混煉以將擴散顆粒均勻地分布於所有的聚合物基質，此進 一步增加成本。 先前文獻，美國專利申請案第2006/0082699號揭示一 種藉由層合自己支撐基材與光學擴散膜的不同層而降低擴 散板成本的方法。雖然此解決之道為新穎的但必須使用黏 合劑以一起層合（laminate)該等層，其導致添加光吸收材料 6 94227 200848819 • 而降低系統的效果。同時，將該等層層合在一起的額外製 . 造成本反而造成不利。同時，此先前文獻並未教示用於未 . 接合（unattached)的擴散膜的材料與結構。期望有未接合的 擴散膜，其必須具有尺寸安定性以及於維持高程度的光一 磉 致性時具有高透光性。再者，期望該擴散器具有熱絕緣值 以降低從光源至擴散器上之LC層的熱增加（heat gain)。空 孔化（voiding)為達成擴散器之光學所需及絕緣所需兩者的 已知手段。薄的擴散器亦為所期望的，此乃由於製造者經 ’ 常期待使LCD螢幕剖面（profile)薄化的手段。製造薄的、 有空孔的膜且符合該等需求為非常具挑戰性，此乃由於薄 的、有空孔的膜於升高的溫度中為高度地易收縮。 【發明内容】 本發明提供光學元件及裝置，該裝置包括直下式背光 (direct backlight)及光學元件，該光學元件包括一個或多個 光學膜的排列體，彼等膜係受限於兩個共同自撐式之整體 f 性聯結的光學透射性基材之間。此光學元件適用於取代目 \ 前典型地使用於直下式背光LCD顯示器的擴散板（diffuser plates)的光學功能。 本發明之另一具體例為光學元件，包括光學擴散膜（本 文有稱為擴散膜之情形）及放置於兩個共同自撐式之整體 性聯結的光學透射性基材之間之至少一個光管理膜（light management films)。此光學元件適用於取代目前典型地用 於直下式背光LCD顯示器的擴散板及光管理膜的光學功 能0 7 94227 200848819 本發明之另一具體例係關於具有光源及LCD面板的 液晶顯示益（LCD)單元’該LCD面板包括上板（Upper plate)、下板（l〇wer plate)及設置於上板及下板之間的液晶 層。下板為面向光源且包括吸收偏光板（abs〇rbing polarizer)。光學元件包括設置於光源及lcd面板之間的光 管理膜（放置於兩個共同自撐式之整體性聯結的光學透射 性基材之間）的排列體，以使光源透過光管理膜的排列體而 照明LCD面板。 ί 光官理膜的排列體可包括第一聚合物光學擴散膜。光 管理膜的排列體視需要地包括其他光學層。其他光學層可 包括珠粒塗佈之準直擴散膜、光導向膜及反射偏光器。曰 此本鲞明之目的為提供光學元件，該光學元件包 括放置於兩個共同自撐式之整體性聯結的光學透射性基材 二學擴散膜。此光學元件以低成本提供先前擴散板 勺先子勻化（Sm〇othing)功能。此光學擴散膜的獨特性在於 度小：，其於特定熱測試中提供高水平的光學功 ί於：二：寸安定性需求。本發明之其他具體例包括亦放 的盆他1自撐式之整體性聯結的光學透射性基材之間 I他先㈣膜。本發明之另— 之一者為光學供 y J τ兀予牙远暴材 之光學擴1膜二’传無光學擴散膜或是較少擴散性 = 與其他光學膜一起放置於基材之間。 較少材：光自化錄較讀統製程為使用 本發日^;= 步驟而仍然提供改良的品質。 文所“本發明之各種具體例的詳細 94227 200848819 說明及所附圖式而更為清楚了解。 【實施方式】 本發明適用於液晶顯示器（LCDs或LC顯示器），且特 別適用於直接由後方照明的LCDs，例如使用於Lcd螢 及 LCD 電視（LCD-TVs)。 忠 r - 目前使用於LCD-TVS的擴散板主要基於聚合物基 質’例如聚甲基丙烯酸甲醋（PMMA)、聚碳酸醋（pc)或環 稀烴’形成堅硬片。該片含有擴散顆粒，例如有機顆粒、、 無機顆粒或空孔（氣泡）。該等板曝露於照明顯示器所使用 之光源的升高的溫度後通常變形或捲曲。該等板於製造上 及將其組裝於最終顯示器裝置亦為較昂貴的。 本發明關於直下式照明LCD顯示器，其具有於咖 面板本身及光源之間設置光管理層的排列體。光管理層的 排列體包括兩個共同自樓式光學透射性有機或無機基^， 且至少-個具有特定透射度及霧度的聚合物光學擴散膜係 ^於彼等基材之間但不接合至彼等基材。視需要的其他 2膜，例如珠粒塗佈之準直擴散膜、光導向膜及反射偏 1可與聚合物擴散膜一起放置於彼等基材之間。各成分 的透射度及霧度係經設計以提供其亮度相對地均一地遍及 該顯示器之直下式LC顯示器。 古隹本^明之光學透射性有機或無機基材係易於製造且為 制二之吊見之#纟發明較佳的聚合物光學擴散膜係易於 衣w ’且於製造_所借用夕从 ^ ^ 便用之材科及製法上提供高度可變通 各明中’結構及光學需求為不同的··基材提供結構 94227 9 200848819 _性能’以及未接合㈣提供光學性能。#由將料功能分 .開，使用一般透明材料及常見的擴散片可開發成本優勢， .以降低總成本。藉由不使基材與擴散膜接合，則可實現高 ，度的光學性能以及低製造成本。本發明亦允許以低成本導 .入抗捲曲板，例如玻璃板或聚碳酸酯板。此外，當擴散器 :含：膜中而非含於基材時，容易更精確地調控擴；： 貝。藉由使用有空孔的擴散膜可以任何規定厚度的擴散器 ，提供高度的絕緣性。然而因未接合，將期望該擴散器符合 ' $用於現今系統之光管理膜排列體中的其他光學膜的熱收 縮（thermal shrinkage)需求。對於放置於基材之間而符合標 準熱收縮需求的擴散膜或任何其他光學膜，此非為必須 者，此乃因該二基板之支撐本質所致。 、 口直下式（dlrect-lit)LC顯示裝置100之示例性爆炸圖係 呈現於第1圖。該顯示裝置100可使用‘於例如lcd螢幕或 LCD TV頒示I置1〇〇係基於使用前面板組裝件I%，包 括IX面板140，IX面板140典型地包括於面板134之間 汉置的LC 136層。板134通常由玻璃形成，且於其内表 面上可包括電極結構及對準層以調控Lc層136中的液 晶。電極結構係如常設置以使其界定LC面板像素，其中 該液晶的定向可獨立於緊鄰的區域地受調控之Lc層的區 域。色彩過濾器亦可與一個或多個板134 _起被包含以賦 予所顯示影像色彩。 上吸收偏光器138係置於1^：層136之上，而下吸收 偏光器132置於LC層136之下。吸收偏光器138、132及 94227 10 200848819 LC面板140 —起調控由背光11〇通過顯示器ι〇〇到達觀看 者的光透射。有些LC顯示器中，吸收偏光器138、132可 排列為與其透射軸垂直。當Lc I 136的像素不活化時， 其可不改變通過該處的光的偏光。因此，當吸收偏光器138 及132為垂直對準時，通過下吸收偏光器132的光為上吸 收偏光器138所吸收。另一方面，當像素為活化時，通過 該物的光的偏光為經旋轉的，因此至少有些透射過下吸收 偏光器132的光亦透射上吸收偏光器138。藉由例如 器150,選擇性活化LC層136的不同像素，結果使光於某 些期望位置通過顯示器，因而形成可為觀看者看見的影 像。該調控器可包括例如電腦及接收與顯示電視影像的電 視調控器。一個或多個視需要之層139可提供於上吸收偏 光器138上，例如對顯示器表面提供機械保護及/或環境保 濩。於一示範具體例中，層139可包括於吸收偏光器138 外的硬被覆。

應理解有些型的LC顯示器可以不同於上述的方式操 作。例如，當於不活化狀態時吸收偏光器可平行對準且LC 面板可旋轉光的偏光。然而，該等顯示器的基本結構仍然 類似於上述者。 背光110包括數個光源114其產生光以照明LC面板 120。使用於LCD-TV或LCD螢幕之光源114通常為線性、 冷陰極、螢光管，其延伸穿越顯示器裝置1〇〇。然而，亦 可使用其他型的光源，例如燈絲燈或弧光燈、發光二極體 (LEDs)、平板螢光面板或外部螢光燈。此光源清單不意味 94227 11 200848819 限制或排除，而僅為示例。 背光110也可包括反射器m，其用以將來自光源114 且以遠離LC面板140的方向向下傳播之光反射。如下文 所解釋’反射器U2亦適用於顯示器裝置1〇〇内再循環光。 反射盗112可為鏡反射器（specular reflect〇r)或可為擴散反 射器（diffuse reflector)。可使用作為反射器j i 8之鏡反射界

Vikuiti® Enhanced Specular Reflection(ESR)^ , °由3M a司（St. Paul, Minn.)取得。合適的擴散反射器之 例包括聚合物’例如聚對苯二甲酸乙二醋（ρΕτ)、聚碳酸醋 (pc)、聚丙稀及聚苯乙烯等，該聚合物負載擴散反射顆粒， 例如一氧化鈦、硫酸鋇、碳酸舞等。 光管理層之排列體120置於背光11〇與前面板組裝件 ΐβ〇之間。光官理層影響由背光}丨〇的光傳播因而改良顯 示器裝置100的操作。例如，光管理層之排列體120可包 括擴散板122。擴散板122係用於擴散由光源所接收的光， 而導致入設射至LC面板140之光的光照度均一性增加。 後續地，由觀看者所看到於影像之此結果為更均一的亮度。 光管理層之排列體120亦可包括反射偏光器128。光 源114典型地產生未偏光，而下吸收偏光器132僅透射單 一偏光狀態，所以由光源114所產生的光約有一半不透射 過而到達LC層136。然而，反射偏光器128可使用於反射 不然會被吸收於下吸收偏光器的光且光可藉由反射偏光器 128及反射器112之間的反射而再循環。至少有些藉由反 射偏光器128所反射的光可去偏光，且受續以偏光狀態返 94227 12 200848819 回至反射偏光器128,該光經由反射偏光器128及下吸收 .^光器I32而傳送到達1^：層丨36。於此方式中，反射偏光 •器I28可用於增加光源114所發射的光到達層136的 •分率，而使顯示器裝置100所產生的影像更明亮。 • 可使用任何適合型式的反射偏光器，例如，多層光學 膜（MOF)反射偏光器；擴散反射偏光膜（drpf)，例如連續/ 分散相偏光器、線栅式反射偏光器或膽固醇式反射偏光器。 f, “光管理層之排列體wo亦可包括光導向膜126。光導 向膜為包括再導向離軸光（off_axis light)於接近顯示器轴 的方向之表面結構者。此增加傳播於軸向（〇n_axis)傳播通 過LC们36的光的量，因而增加為觀看者所見影像的亮 度。一不例為稜形光導向膜，其具有數個稜形脊而透過折 射及反射再導向照明光。 ^不同於使用於傳統LCD-TVs的擴散板，本發明使用光 管理層之排列體其可具有不同結構與擴散成員。兩個共同 (自撐式光學透射性基材以及未接合之有空孔的聚合物光學 擴散膜可分別地實現該等功能。或者，其中一基材為光學 擴散的兩個共同自擇式光學透射性基材亦可實現該等功 能。本發明之光學元件之數個示範具體例圖示於第2圖。 該圖顯示以五種不同手段將合兩光學透射性基材彼此接之 相同光官理層（標示為a至e)。光管理層2〇〇之排列體包括 第了光學透射基材212及緊鄰但不接合至該基材之聚合物 光學擴散膜214。第二光學透射基材213於第一光學透射 基材212之相反側緊鄰於該聚合物光學擴散膜214。如同 94227 200848819 將於後文圖式中說明者，亦可添加其他光學膜至光管理層 -之排列體於聚合物光學擴散膜214之上且於基材⑴^ .下。第2a圖顯示一種藉以將基材212及213彼此結合之手 段。針217可適合形成於基材212及213兩者的润。針可 •置於光學元件的周邊的附近。針可塵合至基材的洞或使用 黏合劑黏合至基材，或兩者。亦提供於光學擴散膜川的 7或狹缝215，以使針穿糾學擴散膜。洞或狹縫215較 么為過大尺寸，以使光學擴散膜由於基材於各種溫度及渴 度調件下以不同速率延伸或收縮。第2b圖顯示—種藉以將 基材212及213彼此接合之另一手段。所使用的邊緣聯結 夾219類似於具有塑膠聯結夾之塑膠筆記本者。該等夾可 使用黏合劑黏合至基材。聯結夾緊鄰於光學透射基材的邊 緣的内面可為高度反射材料以預防經由於基材中光管道的 光損失。第以圖亦顯示使用邊緣聯結夾219。此情況中， 該夾對於基材發揮擠壓力量而經由間隔器2ιι保持間隔。 該夾於基材及間隔器的擠壓力經由該夾與基材之間的摩擦 力而㈣地聯結基材與間隔器。# 2d圖顯示經由針如 固定於兩光學透射基材212及213各者的邊緣基材221的 使用。針223為遷合至邊緣基材221與基材212及213的 洞或使用黏合劑固定，或使用兩者。緊鄰於光學透射基材 的邊緣基材的内面可為高反射材料以預防經由基材中光管 道的光損失。第圖說明基材212*213與光學擴散膜 叫經由靜電力將他們約束在一起。由於界於層之間的靜 電力使該層約束在-起而不需要另外的夹或基材。此可藉 94227 14 200848819 由使光m之辨列體的—側接受非常高的正 -側施加非常高的負電壓而達成。 而於相對 • 基材212及213為共同自撐式材 王f Μ別骑士人 切式材科片’係用於對光管 .里排歹J體中；丨於它們之間之該 文，「白浐π 寺層挺ί、支撐。如使用於本 .為於其本身重量，甚至與排列體中 其他層的額外重量為f曲不顯 ： 觀)。光學透射基材之一者或兩者其本身可寸 取決於顯示器的尺寸，絲”…/身了為自掠式。 達數毫米—）。血型地可為例如組合厚度 米之間的厚度。較=，=界於。.25毫米及4·。毫 =間的厚度。光學透射基材之—者或兩者其本身可為自 所制:材212及213可由對可見光為實質透明的任何材料 :衣成，例如.，有機或無機材料，包括玻璃 料玻璃包括浮式麵（fl⑽細)（亦即使料式法㈣ k之玻璃），或LCD品質玻璃，摇A 了 所 貝圾喁軛為LCD玻璃，其特徵性 二’ 1 及純度’較浮式玻璃來得容易控制。形成咖 玻璃之-方法為於輥之間形成玻璃。 及213、擴散膜214及可包括於光管理排列 脰之其他光管理層之—者或多者係放置於背光與lcd面 ΠΓ12及213提供安定結構以支撐光管理排列 體於早—光學元件中。相較於傳統擴散板“，基材212 ^ 2U較少傾向於捲曲’特別是當基材212及犯係由例 如玻璃之抗捲曲材料所形成時。 94227 15 200848819 • 用於製造基材212及213之合適的聚合物材料可為不 - 定形或半結晶，且可包括均聚物、共聚物或其摻混物。聚 , 合物材料示例包括但不限於不定形聚合物例如聚（碳酸酯） (PC);聚（苯乙烯）(PS);丙稀酸酯系，例如由Cyro Industries (Rockaway，N. J)所製造之商品名ACRYLITE⑧供應的丙烯 酸系片；丙稀酸系共聚物，例如丙烯酸異辛酯/丙稀酸；聚 (曱基丙烯酸曱酯）(PMMA) ; PMMA共聚物；環烯烴；環烯 烴共聚物；丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS);苯乙烯丙烯腈共 ^ 聚物（SAN);環氧化物；聚（乙烯基環己烷）；ΡΜΜΑ/聚（乙 烯基氟）摻混物；無規聚（丙烯）；聚苯醚混合物 (poly(phenyleneoxide)alloy);苯乙烯系嵌段共聚物；聚醯 亞胺；聚砜；聚（氯乙烯）；聚（二曱基矽氧烷）(PDMS);聚 胺基曱酸酯；聚（碳酸酯）/脂肪族PET摻混物；以及半結晶 聚合物，例如聚（乙烯）；聚（丙烯）；聚（對苯二曱酸乙二 酯）（PET);聚（萘二甲酸乙二酉旨）（PEN);聚醢胺；離子鍵聚 / 合物（ionomers);乙酸乙浠酯/聚乙稀共聚物；乙酸纖維素； 纖維素乙酸酯丁酸酯；氟聚合物；聚（苯乙烯）-聚（乙烯）共 聚物；及PET與PEN共聚物。 聚合物光學擴散膜214之示範具體例包括含有空孔及 空孔起始顆粒之半結晶聚合物基質。半結晶聚合物基質為 較佳的，此乃由於其對可見光可為實質地透明，可容易地 拉伸使其有空孔，且可具有於提升溫度高達85°C之測試後 小於1.0%收縮之尺寸安定性。符合所有要件的較佳聚合物 為聚酯類及其共聚物。更較佳的為聚（對苯二甲酸乙二 16 94227 200848819 酯）(ΡΕΤ);聚（萘二曱酸乙二酯）(pEN)聚酯及其任何共聚 -，。PET為最適合者，此乃由於成本上較pEN更低之故了。 .第7圖顯示數種市售可得pE 丁樹脂之光透射度。透射度藉 .由方法ASTMD-1003須!J量。有些等級具有低於9〇·5%透射 •度。較佳的為使用具有高於90.5❶/。光學透射度之ρΕτ等級 來限制為擴散膜所吸收之光的吸收量。 、、、 空孔起始顆粒可為與基質聚合物不相容的任何型式的 該顆粒可為無機或有機。無機顆粒可包 : 1=二氧化欽或可融溶摻混至聚合物的任何其他二 :物中之任一者。典型的有機空孔起始顆粒 合物不相混的聚合物。較件兔 ^ 粒，可盘m私為不相〜聚合物的樹脂小 出开貝：樹脂小粒簡單地乾式摻混且-起擠 作‘太......機顆粒需要預混或融熔混煉，此舉增加摔 =本庙較佳的有機空孔起始顆粒為㈣烴。更二二;： 烯。應添加空孔起始顆粒以產 = 低。空孔起始顆粒的較：負載的光學照明顯著降 更較負载為〗。至2:f趙的3至25重量。/。。 聚合物光學擴散器214較 不相混聚合物添加物的製程而製造。與 聚合物添加物，且例=為、、、田粒者的基質聚合物與 合而達成。然後將:=字其翻轉以均勾地將其-起混 經過擠製且縮小成例如形成擠愿機。可將已 顆粒队的紐摻混的基質聚合物與不 94227 17 200848819 相混的聚合物添加物再次成功地擦逐為有空孔的聚合物光 -學擴散器。ϋ此其可於製程中再饋入廢料膜⑽叩咖)例 ，如修邊者。或者，摻混可恰於擦屢前藉由合併基質聚合物 .與不相混聚合物添加物而實現。若聚合物添加物添加至製 •造基質聚合物之聚合反應槽，已發現其於拉伸過程不會產 生工孔且因此無法發展擴散性。此咸信於熱製程加工期間 可能產生於添加劑與基質聚合物之間可能產生的某種形式 的化學或物理鍵結。 干裡φ式 Λ ， 有空孔的聚合物光學擴散膜的擠堡、泮火及拉伸 由已知用於製造定向膜領域之任何製法而實現，例如藉由' 平板膜製法或發泡法或管製法。平 夕 板艇製法較佳用於製造 、甬孔的聚合物光學擴散器’且包括擠麼摻混物 ，、、’ *(slit die)且快速地於經冷卻之鑄造鼓上泮火# 3之+網狀物，以使膜之基f聚合物成分淬火為不定“ 产以彼…t 璃-橡膠移轉溫度的溫 度乂彼此垂直的方向進行拉伸而雙軸定向。 =二向拉伸然後於第二方向拉伸，而必要時;： “向同岭進仃拉伸。於典型的製法中，膜首先 、 (=或:兩對夹輕之間以咖拉伸，咖 各7向截方向拉伸。膜可於拉伸的各方向拉伸 :空孔起始:2.1至5.°倍。於拉伸時，空孔起始 、"σ圍。二孔起始顆粒的濃度越高，所產味 '二孔體積越高。膜的最終拉伸厚度為約l _厚度範圍。更較佳厚度範圍為2〇及6〇灿之^爾 94227 18 200848819 的較薄於光學透射自撐式基材且兩者的共同總厚 •朴於目前所使用的擴散板的厚度範圍中。 ， T肤拉伸且形成有空孔的聚合物光學擴散膜後，藉由 '二妹f以使基質聚合物結晶’同時限制有空孔的聚合物 - "散器對抗拉伸兩方向的縮回的溫度下進行埶固定。 $步驟使=合於提升溫度達听之測試後小於、1〇%收 、▲寸安疋i·生。由於熱固定溫度增加使空孔傾向於破碎 (且，碎度隨著溫度增加而增加。因此鏡的光透射度隨著熱 口 t皿度的增加而增加。雖然熱固定溫度可使用高達約 30C而不破壞空孔’ _般而言’介於⑼。c及細。c之間 的溫度導致較大的空孔度及更有效率的擴散性，以及於熱 測試後較小的收縮。 聚合物光學擴散膜214亦可包括增白劑㈣⑽⑻。典 ^•的S白/=)]添加里遠低於空孔起始劑，因此無貢獻於空孔 產生，但改良白度（whiteness)以及某些程度的膜擴散性。 〔增白劑典型的為無機化合物，較佳A Ti〇2。該等光亮劑 (optical bdghteners)於樹脂接混製程中可添加至膜且可以 合適比例經由母料粒（麵ter batch pellet)添加。合適比例 為其餘部分為基質樹醋及空洞引發千生樹酯之主要批式顆母 粒的濃度降低者，較佳為0.25及5.0重量％之間的濃度。 聚合物光學擴散膜214亦可包括光亮劑其將uv光轉 為可見光。該光亮劑必須由熱安定且可於製造有空孔的聚 合物光學擴散膜所使用的擠壓溫度下不會被破壞2。較佳~ 的光免劑包括苯幷。惡嗤-二苯乙烯化合物。更較佳光亮劑包 94227 19 200848819 ，2’2’-(l，2-乙烯二基·二κ伸苯基）雙苯幷喔唾。該等光 -亮劑可於樹脂摻混製程中添加至膜且可以合適比例經由母 .料粒添加。合適比例為其餘部分為基質樹酯及空洞引發性 ，樹醋之主要批式顆母粒的濃度降低者，較佳為g gi及〇 i •重量。/。之間的濃度。於更較佳具體例中，添加該光亮劑以 達到0.02及〇·〇5重量％之間的濃度。 *聚合物光學擴散膜214以可包括抗靜t被覆以預防灰 塵侵入。已知之任何抗靜電被覆皆可使用。 聚合物光學擴散膜214亦可製造為多層膜或共擠壓 膜。如此操作的優勢為能使用非常薄的膜而仍符合光學鱼 熱安定性兩者或收縮要件。薄的膜需要高負載的空孔起始 劑且因此高空孔以達成擴散板的光學擴散性能。在如此高 度的工孔化下’膜於升高的溫度的尺寸安定性較低。藉由 製造於緊鄰有空孔的層的一側或兩側具有無空孔的層之膜 可改良於升高溫度的尺寸安定性。該多層膜係以上述討論 =相同方法製造但使用第二擠壓機祕及栗人純、淨的基質 來σ物此純淨的聚合物擠壓流沿著有空孔的層擠壓流傳 达，如上述討論的，至共擠壓模組裝。然後製造於有空孔 令曰的側或兩側具有清潔的聚合物層的多層鱗膜。然後 冲火此鑄膜且如上述討論的將其拉伸。 可提供光學透射基材212、213或光學擴散膜214防紫 外（UV)光的保護，例如藉由包括υν吸收材料或層之—者 中的材料為阻抗υν光的效果。合適的υν吸收化合物為 市售可得，包括例如Cyasorb®UV-1164，可由Cytec 94227 20 200848819

Technology Corporation of Wilmington(Del·)取得，以及 Tinuvin⑧ 1577，可由 Ciba Specialty Chemicals of Tarrytown(N· Y·)取得。

於光學透射基材212、213或光學擴散膜214可包括其 他材料以降低UV光的不良效果。該材料之一例為阻胺光 安定化合物（HALS)。一般而言，多數有用之HALS為該等 衍生自四曱基六氫吡啶者，且該等可視為聚合物三級胺 類。合適的HALS組成為市售可得，例如，商品名 厂丁 irnivin」，可由 Ciba Specialty Chemicals 〇fTarryt〇wn(N Υ·)取得。一該有用之HALS為丁inuvin 622。 本發明之另一不範具體例圖示說明於第3圖。光管理 層300之排列體包括光學透射基材312及3 ，其共同為 自稽式’以及置於基材之„鄰但不接合至基材ϋ的光 學擴散膜314。珠粒塗佈之準直擴散膜315亦置於光學透 射基材312 * 313之間且緊鄰於光學擴散膜3U。此具體 :中，光學透射基材312及313係藉由邊緣聯結夾319而 整體性聯結。 本發明之另"不範呈择々丨丨闽一 ^、 ，、體例圖不說明於第4圖。光營理 層400之排列體包括光學透 … 予处射基材412及413，豆丘同為 , 1<間緊鄰但不接合至基材412的光 干擴政胺414。珠粒塗佈之準 卡I擴散膜415亦置於弁學读 射基材412及413之間且腎卿 、 ^ , ^ ]且緊砷於光學擴散膜414。稜形光 向膜416亦置於光學透射其 了基材412及4〗3夕PS P软*rr 4 粒塗佈之準直擴散膜415。此且雕 間且緊郴珠 /、肢例中，光學透射基材412 94227 200848819 及413係藉由邊緣聯結夾419而整體性聯結。 • 本發明之另一示範具體例圖示說明於第5圖。光管理 ，層5〇〇之排列體包括光學透射基材512及5 13，其共同為 • ^撐式，以及置於基材之間緊鄰但不接合至基材512的光 ，學擴散膜514。珠粒塗佈之準直擴散膜515亦置於光學透 射基材512及513之間且緊鄰於光學擴散膜514。稜形光 導向膜516亦置於光學透射基材512及513之間且緊鄰珠 ，粒塗佈之準直擴散膜515。反射偏光膜518亦置於光學透 射基材512及513之間且緊鄰稜形光導向膜516。此具體 例中，光學透射基材512及513係藉由邊緣聯結夾519而 整體性聯結。 本發明之另一示範具體例圖示說明於第6圖。光管理 層600之排列體包括光學透射基材612及613，其共同為 自撐式。光學透射基材612將相鄰於LCD顯示器中的光源 且進一步為光擴散性，類似於傳統光管理層排列體之擴散 I板。此具體例中，光學透射基材612及613係藉由邊緣聯 、、、σ火619而正體性聯結。珠粒塗佈之準直擴散膜$ 1 $亦置 於光學透射基材612及613之間且緊鄰光學透射基材 612。稜形光導向膜616亦置於光學透射基材612及 之間且緊鄰珠粒塗佈之準直擴散膜615。反射偏光膜 亦置於光學透射基材612及613之間且緊鄰稜形光導向膜 616〇 Ν 於任何具體例中，其中皆多於一個光學模置於光學透 射基材之間（如示於第3圖至第6圖），且典型地無光學膜 94227 22 200848819 — 彼此黏合。由製造成本的觀點而言，兩光學膜彼此黏合也 • 許有益處，但典型地光學膜之一者或更多者為彼此不黏合。 , 實施例 _ 製備受限於兩個共同自撐式之整體性聯結的光學透射 性基材之間的膜的各種樣品且其性能與使用於市售可得 LCD-TVs之擴散板與類似光學膜的組合相比較。於光學透 射PMMA基材之間的有空孔的聚合物光學膜測試亮度及 光學均一性。亦測試具有額外光學膜的類似光學元件。由 " 此光學膜經層合的比較樣品亦同樣地測試。同樣地亦對該 發明樣品的相對硬度與傳統擴散板的硬度比較。 樣品EX-1 單元的光管理排列體係藉由於兩個共同自撐式之整體 性聯結的光學透射性基材之間放置獨特有空孔的擴散膜與 珠粒塗佈之準直擴散膜、光導向膜及反射偏光膜而製造。 製造有空孔的聚合物擴散膜係將PET(#7352，來自 # Eastman Chemicals)乾摻混22重量％之聚丙稀（’ΤΡΠ， Huntsman P4G2Z-159)以及 1·7 重量 ％之 Ti02 濃縮物（PET 9663 E0002,來自 Eastman Chemicals)(比例為 1 份 PET 對 1份TiO20)。然後摻混物於脫水乾燥器中於6°c乾燥12小 時。 使用2-1/2”擠壓_機來擠壓？£17??/!^02摻混物而擠出 製成模鑄片。275°C的融溶流（meltstream)饋入亦已加熱至 275°C的7英吋模擠壓模。當擠壓片由模伸出時，將其鑄塑 至設於55°C的淬火輥（quenching roll)。於擠壓時將PET基 23 94227 200848819 _ 質中的PP分散為介於10及30微米（// m)的小球。連續鑄 -片的最終尺寸為18公分寬及305微米厚。然後於11〇它拉 ,伸鑄片首先於X-方向為3.2倍然後於Y-方向為3.4倍。然 ， 後經拉伸的片於150 C熱固定（heat set)。 於拉伸時，於分散於鑄片的pp顆粒周圍產生空孔。 空孔於拉伸期間變大且產生顯著的空孔容積。膜的最終厚 度為52微米。 所使用的珠粒塗佈之準直擴散膜型號提供為來自 f' % Sharp Electronics Corporation 之 Aquos 20”DBL TV 中所提 供者。 所使用的光導向膜為市售可得膜，E225 Light Directing Film 來自 Eastman Kodak Company 〇 所使用的反射偏光膜為市售可得膜，DBEF-D Reflective Polarizer 膜來自 3M 公司。 兩個共同自撐式之整體性聯結的光學透射性基材為市 I 售PMMA片材料，1/6”厚Acrylite⑧丙烯酸系塑膠片。 製造單元的光管理排列體首先切割兩個PMMA片為 與來自 sharp Electronics Corporation 之 Aquos 20”DBL TV 中現存擴散板為相同尺寸。沿著片的周邊的附近以等分間 隔鑽8個洞。洞的直徑約1/8”且適用於鋼針的壓合。鋼針 壓入第一 PMMA片而與該片的一側齊平且由另一側穿透 約1/4”。然後上述有空孔之聚合物擴散膜片切割為與 PMMA 相同尺寸。以針的栢同圖案於聚合物擴散膜片鑽 出過大尺寸的洞且將聚合物擴散膜片放置於第一片的沿伸 24 94227 200848819 • ^上。亦相同操作於珠粒㈣之準直擴散^使 -U於該有空孔的聚合物擴散膜。亦相同操作^導= •以使該膜鋪放緊鄰於該珠粒塗佈 蛉向膜 ‘ ：PMMA片壓至沿伸的針以使PMMA片形成環綠光、 膜之堆疊的三明治。 兀光g理 樣品EX-2 另一單元的光管理排列體以類似於Εχ_ 制 造，除了應用邊緣聯結夹取代使用虔合 ^衣 對照樣品C1 ΜΜΑ片。 此比較樣品為蹲自sharpEiectronicsc Aquos 20”DBL TV中所楹徂μ止μ 之 隹TV之2m古止斤棱（、的先管理排列體。由提供於市 " .毛只厚的原本的擴散板所組成之此光管理# 膜以相同次序的排列堆叠於^板㈣有工孔的聚合物擴散 對照樣品C2 此比較樣品為光管理排列體，其中使用單-1/16 ”

Acryllte__系塑膠片作為光學透射的自擇式 及多數的光學膜係層合於 柯u 割為購自SharpElectronk^材。該1/16，，塑勝片首先切 P ieCtr〇mcs c〇rp〇rati〇n 之 Aqu〇s 2〇， TV中的擴放板的尺寸。㈣，使用透明黏合轉 使如同Μ所述之有空孔的聚合物擴散膜層合至該1/16” 片。所使用膠帶為50微米厚膠帶Ν〇·8142來自3mtm。界 帶施用至该片然後該擴散膜施用至該膠帶。然後此相同步 94227 25 200848819 • 驟使用於層合EX-1之珠粒塗佈之準直擴散膜至有空孔的 、 聚合物擴散膜。然後再一次的此相同步驟使用於層合Εχ-1 , 之光導向膜至該珠粒塗佈之準直擴散膜。然後將ΕΧ-1的 ^ 反射偏光膜堆疊於該光導向膜但無層合。 亮度的測量包括在軸亮度（on-axis luminance)測量。用 於樣品Ex-Ι與EX-2以及對照樣品C1與C2的測量係於特 殊設計之LCD-TV實驗測試床進行。測試床裝置700，示 意說明於第7圖，使用市售背光單元710，其係用於安放 Γ及照明樣品。一則將將具光學膜的擴散板702堆疊於頂703 上，或如同上述樣品所述之的光管理排列體702，係放置 於背光上。然後使用測量裝置720光學地測量樣品。背光 單元及測量裝置的說明如下： 背光單元： 來自 Sharp Electronics Corporation 之 Aquos 20”DBL TV(第7圖中的710) t 10CCFL，s 具有擴散板及光學膜（分別為第7圖中的702及703) (當測量本發明或其他比較樣品玻璃（第7圖中的702)時由 樣品所敘述之各種光管理排列體係用於置換該擴散板及光 學膜）。 測量設備： ELDIM 160R EZ 對比圓錐鏡（Contrast conscope)·離 樣本1.2mm距離時有2mm大小的光點（第7圖中的720)。 使用 ELDIM 160R EZ Contrast conscope 測量由擴散 26 94227 200848819 板或由光管理排列體所發出的在軸亮度。在軸亮度垂直於 該擴散板或擴散膜表面所射出之光的強度。數據以單位為 每平方公尺燭光（candela)的亮度（Cd/m2)報告。 對各比較樣品及本發明樣品進行硬度（stiffness)的測 買以評估各者之相對的自撐功能。步驟如ASTM D790所 述，使用 Flexural properties 〇f piastics and mectrical

Insulating Materials，Method I 3 Point Center Loading。 測試速度......每分鐘0.25英吋 後分離......3 · 5英口才 施加荷重（load)使用能測量置換及施加荷重之定速測 试1置。使用該兩者（置換及荷重）測定各封裝結構物（光管 理片的層順序）的硬度（力/置換；圖型斜率）。

^在軸亮度及硬度，以及各光管理排列體所含有之個別 膜或片（組裝）的數目示於表1。

j表1可見Εχ-1及EX·"2兩者具有類似於現今於TV 2疊之用於評估光f理排列體之在軸亮度。稍微較低的 =又值可猎由製造具有稍微較少之擴散性（較薄或較少空 之有空孔的聚合物膜而增加。相較於比較樣品，本 94227 27 200848819 亮度，似乎起因於黏合層 散膜與光導向臈之間的空 發明樣品兩者具有較優異之在軸 之吸收性以及珠粒塗佈之準直擴 氣界面的缺乏。 以及ZfEX_2的硬度兩者皆高於現今光管理—！ 以及層合排列體C2。 卩〜版11 a為單-組裝之本發明樣品相對於多組裝之比較费 預谋優勢為顯著的。因此清楚可 = 且製造容易之優勢的== V S所㊉求在軸亮度與硬度的水平。 雖然本發明可遵從各種修改及變化形式，但立 =藉由圖式顯示且將詳加說明。然而，應了解該意圖不為 侷限本發明為所述之該等特定具體例。相對於此，音 =落入中請專利範圍所界定之本發明的精神與範脅之所 有修改、均等物及變化。 引用於本說明書之專利及其他文獻之全部内容併入本 文作為參考文獻。 【圖式簡單說明】 第1圖為使用擴散板之典型背光液晶顯示裝置的示意圖； 、。第2a至2e圖為根據本發明要旨之包括於兩個共同自 撐式之整體性聯結的光學透射性基材之間放置光學擴散膜 之光孥元件的示意圖。該光學元件可取代第i圖之擴散 的功能； 八 第3圖為根據本發明要旨之包括於兩個共同自撐式之 整體性聯結的光學透射性基材之間放置光學擴散膜及珠粒 94227 28 200848819 塗佈準直擴散膜之光學元件的示意圖； 第4圖為根據本發明要旨之包括於兩個共同自撑式之 整體性聯結的光學透射性基材之間放置光學擴散膜、珠粒 塗佈準直擴散膜及光導向膜之光學元件的示意圖； 广 第5圖為根據本發明要旨之包括於兩個共同自樓式之 整體性聯結的光學透射性基材之間放置光學擴散膜、珠粒 塗佈準直擴散膜、光導向膜及反射偏光膜之光學元件的示 意圖； 弟6圖為根據本發明要旨之包括於兩個共同自撐式之 整體性聯結的光學透射性基材之間放置珠粒塗佈準直擴散 膜、光導向膜及反射偏光膜之光學元件的示意圖，其中該 緊鄰於珠粒塗佈準直擴散膜之基材為光學擴散性者； 第7圖為測試裝置的示意圖。 【主要元件符號說明】 100 直下式光LC顯示裝置 110 背光 112 、 118 反射器 114 光源 120、 200 、 300 、 400 、 500 - 600 光管理層 122 擴散板 124、315、415、515、615 準直擴散膜 126 光導向膜 128 反射偏光器 130 前LC面板組裝件 132 下吸收偏光器 134 面板 136 LC層 138 上吸收偏光器 139 視需要之層 29 94227 200848819 150 調控器 140 LC面板 211 間隔器 212、 312、412、512、612 第一光學透射基材 213、 313、413、513、613 第二光學透射基材 214、 314、414、514 聚合物光學擴散膜 215 珠粒塗佈之光準直膜 217 、 223 針 219、319、419、519、619 邊緣聯結夾

221 邊緣基材 518、 618 反射偏光膜 702 擴散板或膜 710 背光單元 416、516、616稜形光導向膜 700 測試床裝置 703 膜堆疊 720 測量裝置 94227

Claims (1)

1. 200848819 十、申請專利範圍： 1. -種光學裝置，包括直下式背光及光學元件 與_ ;戈多個光學膜的排列體’彼等膜係受限：: 们一同自撐式之整體性聯結的光學透射性基材之 2. 如:請專利範圍第1項之光學裝置，其中，相鄰^該直 下式接背光之該光學透射基材亦為光學擴散。 3. 如申請專利範圍第1項之光學裝置，其中，該基材之至 少一者係藉由其本身而為自撐式。 土 4. 如申請專利範圍第！項之光學裝置，其中，該基材包括 聚合物。 5. 如申請專利範圍帛1項之光學裝置，其+，該基材包括 丙烯酸系、聚碳酸酯、或環烯烴聚合物或共聚物。 6. 如申請專利範圍第丨項之光學裝置，其中了該基材為介 於〇·25毫米及4.0毫米之間的厚。 7. 如申請專利範圍第丨項之光學裝置，其中，該基材為介 於〇·75毫米及L25毫米之間的厚。 8·如申請專利範圍第1項之光學裝置，其中，該一個或多 個光學膜不彼此黏合。 9·如申請專利範圍第1項之光學裝置，其中，無一光學膜 為彼此黏合。 10·如申請專利範圍第i項之光學裝置，其中，該兩基材藉 由使用針而整體性聯結’該針係垂直於該基材及光學膜 之正面而延伸穿過該基材及光學膜，以及該針係經由壓 合（press fit)或黏合而固定至該基材但不固定至光學 94227 31 200848819 膜’且該針係位於該光學元件的外圍附近。 lh如申請專利範圍第1項之光學裝置，其中，該兩基材藉 由使用邊緣聯結夾而整體性聯結。 12. 如申請專利範圍第11項之光學元件，其中，間隔器係 位於兩基材之間且位於光學膜所在區域外的基材的外 周邊的附近。 13. 如申請專利範圍1 i項之光學裝置，其中，該兩基材藉 由使用邊緣基材而整體性聯結，該邊緣基材之面或表面 T係位於相對於該光學透射基材的邊緣且藉由針、黏合 劑或其兩者而固定至該光學透射基材。 14. 如申請專利範圍f u項之光學元件，其中，該邊緣夹 勺内側面包括咼反射層且視需要地偶合至該光學透射 基材的邊緣。 15·如申請專利範圍# 13項之光學元件，其中，該相鄰於 光學透射基材的邊緣之該邊緣基材的面包括高反射層 且視需要地偶合至該光學透射基材的邊緣。 16·如申請專利範圍# i項之光學裝置，其中，聚合物光學 擴散膜係受限於該光學透射基材之間。 17. 如申請專利範圍第16項之光學裝置，其中，該聚合物 光學擴散膜係有空孔的。 18. 如申請專利範圍第16項之光學裝置，其中 光學擴散膜包括光亮劑（opticalbrightenerb ^申請專利_16項之光學裝置，其)中，珠粒塗佈 之準直擴散膜亦受限於該光學透射基材之間且相鄰於 94227 32 200848819 該聚合物光學擴散膜。 20.如申请專利範圍第“ ”'光 亦受限於該光學透射基材之門光導㈣ 之相反側而相鄰該珠粒塗佈之準直擴散膜 A如申請專利範圍第20項之光學裝置，其、中，反 财受限於該光學透射基材之間，且以該珠粒塗佈之擴 散膜之相反侧而緊鄰該光導向膜。、 r 22.:?光學元件，包括一個或多個光學膜的排列體，彼等 膜受限於兩個共同自擇式之整體性聯結的光學透射性 基材之間。 3·，用於光學裝置之管理光的方法，包括提供光且傳輸 該光透過申請專利範圍第1項之光管理層。 24· 一種包括申請專利範圍第1項之裝置之顯示器。 如申μ專利範圍第項之顯示器，其係包含液晶胞元。 33 94227