200907501 六、發明說明： ‘ 【發明所屬之技術領域】 本發明大體有關於一種光抽出膜系統及製程，其係強 調如何使用光抽出結構的配置來產生光抽出膜和用以調理 照明的光學#合供使用於顯示及照明應^。 【先前技術】 儘管液晶顯示器（LCD)體型小、重量輕而可替代陰極射 線官(CRT)監視器'然而仍有許多應用不滿意LCD的亮度 之低位準，或更確切而言，發光強度（luminance)。習知用 於膝上電腦顯示H的透射型LCD為—種背光顯示器，其係 具有女置在液晶（LC)陣列後面用以引導光線向外至lcd的 光供給面。光供給面本身提供實質為朗伯（Lainbertian)的照 明，它在寬廣的角度範圍内有實質不變的發光強度。 為了增加同軸及近軸的發光強度，已有人提出多種亮 度增強膜用來抽出此具有朗伯分布(Lambertian distribution) 之光中與顯示器表面垂直的部份。已有人提出多種用於增 強亮度或發光強度的解決方案供使用於LCD顯示器和其他 類型的背光顯示器。 美國專利第6,111，696號(Allen等人)描述一種用於顯 示或照明固定物的亮度增強膜。該光學膜面向照明光源的 表面呈平滑’且反面有一序列的結構（例如，三角稜鏡）用 來重定向照明角度。美國專利第5,629,784號(Abileah等人） 描述各種具體實施例是用稜鏡片來增強反射型LCD顯示器 的亮度、對比及色彩均勻度。該亮度增強膜係經安排成它 3 94322 200907501 的結構化表面是面向反射光的來源用來提供改良的發光強 度以及減少背景光的效應。美國專利第6,356,391號 (Gardiner等人)描述一對用來使LCD顯示器内之光線重定 向的光學轉向膜(optical turning film)，其係使用一陣列的 稜鏡，而該等稜鏡可具有不同的尺寸。 美國專利第6,280,063號(Fong等人)描述一種亮度增強 膜’該膜有一面具有純化或圓形尖峰的稜鏡結構。美國專 利第6,277,471號(Tang)描述一種亮度增強膜，其係具有多 個有彎曲刻面（curved facet)、大體呈三角的稜鏡結構。美 國專利第5,917,664號(O'Neill等人)描述一種亮度增強膜， 其係具有比其他類型之膜還“柔和，’的截光角（cut〇ff angle) ’藉此減少發光強度因視角增加而改變的程度。 儘管如上述的習知方法提供增強低視角之亮度的措 施，然而這些方法仍有某些缺點。有些上述解決方案用來 重分配光線於較佳角度範圍的效率優於用來抽出垂直光線 供最佳同軸觀看用的效率。該等亮度增強膜的解決方案常 發生偏離光線的最佳抽出方向。例如’亮度增強膜可能使 垂直方向的光線重定向成為有相對高離軸的角度而超出想 要的觀看圓錐(cone)。在另一方法中，是將多個對角交叉的 片體重豐成以重定向不同方向的光線，通常是相對於顯示 器表面的水平及垂直方向。顯然’這只是折衷辦法；此方 法對於在對角方向（相對於正交軸）的光線並非最優。此 外’此類習知膜通常是用“回收法(reCycling)，，，其係企圖以 多次通過背光模組反射回來的光線來增加亮度。不過，在 94322 4 200907501 回收期間，有些反射光會被材料吸收而無法反射。 如上述，已有人提出數種有各種折射表面結構形成於 基板材料上的亮度增強層，這包括利用多個突出稜鏡形狀 的配置，其係排列成個別稜鏡結構的矩陣與長形稜鏡結構 的矩陣，其中稜鏡的頂點都朝向和朝離光源。該等膜大部 份會有方向偏差’而且有些光線的定向很差。 有些類型的光抽出層是依靠全内反射（TIR)效應來抽 出光線。這些包含用TIR來重定向光線的稜鏡、拋物面或 非球面結構。例如’美國專利第5,396,35〇號(3比§〇11等人） 為述種月光裝置’其係包含平板式波導(slab waveguide) 與微稜鏡陣列’該微稜鏡陣列是藉由使用膠黏劑黏著於該 平板式波導之一面上以使微稜鏡與平板式波導直接耦合以 及藉由第二層膠黏劑使該等稜鏡進一步固定於一支持層。 世界專利第WO 98/22749號揭示一種用於耦合離開導光裝 置之光線的方法’然而它不使用膠黏劑。美國專利第 5,739,931號與第5,598,281號(Zimmerman等人)描述用於 背光照明的照明裝置，共係使用微稜鏡陣列及錐形光學結 構。美國專利第5,761，355號(Kuper等人)描述用於區域照 明應用系統的陣列，其中，導引光學結構是用TIR來重定 向光線至較佳方向。美國專利第6，129,439號(Hou等人)描 述一種照明裝置，其中有數個微稜鏡用TIR來重定向光 線。日本早期公開專利公開案第8-221013號(標題為“平面 顯示裝置與用於該平面顯示裝置的背光裝置”，屬Yano Tomoya，於1996年公開）描述一種照明裝置，其係具有用 5 94322 200907501 TIR來重定向光線的準直彎曲刻面突出物（collimating curved facet projection)。美國專利第 6,425,675 號（Onishi 等人），係使用與最初描述於Tomoya之第8-221013號揭示 内容類似的彎曲刻面而描述一種照明裝置，其中的光輸出 板也有多個尖端各與光導構件之出光面保持緊密接觸的彎 曲刻面突出物。 由上述可知，用於光學顯示器的習知光抽出層大部份 是用來改善顯示器的亮度，這通常是針對以正常觀看軸線 為中心的狹窄角度範圍。不過，光在顯示器表面上的空間 均勻度(spatial uniformity)也很重要，這有助於確保均勻的 顯示亮度。現有光抽出層為了實現較高同軸亮度而常常損 及顯示均勻度，以致於，例如，LC顯示器在法線方向看起 來會很亮’然而從偏離法線的角度觀看時是朦朧暗淡的。 除了改善顯示器光線的空間均勻度以外，光抽出層也 不應產生顯著的干涉效應，例如莫爾效應(Μ〇ή·έ effect)。 眾所周知，亮度增強膜的間隔或間距幾乎可是與LC面板 的元件不相上下的。這會產生影像的莫爾條紋(M〇ir0 fringe) 而不合乎需要。 特別是’就顯示器應用而言，常需要光抽出物件能夠 重刀配一視角乾圍的光線。有些解決方案（例如，_上文描述 於Tomoya之第8-221013號以及後續〇nishi等人之第 6,425,675號的光輸出板）是要最大化同軸照明，而不是提供 有較寬之角度範圍的照明。該等解決方案的具體實施例（例 如，描述於Onishi等人之第6,425,675號的其中一些）可提 6 94322 200907501 供猶微寬的視角，然而代價是同軸光（〇n-axis light)，以致 於離轴光位準實際超過同軸位準。在顯示器有此分布時， 斜角看到的亮度會高於同軸位置的，這種情形會產生熱點 (hot spot)和其他的不均勻照明而不合乎需要。 有許多專利文獻(例如，上述的Tomoya之第8-221013 號與Onishi等人之第6,425,675號）是使用有突出結構的膜 以及規定該等結構要有一或更多曲面。儘管使用TIR曲面 有利於提供同軸光的重定向，然而設計彎曲的突出物用來 得到有較寬之角度範圍的光線則更為困難。此外，曲面本 身能證明是難以製造的，特別是在光重定向膜之結構的尺 寸比例方面。 光的重定向必須以某種方式與對應的導光組件光學耦 合。如果接觸可保持的話，使用有平坦光輸入面之結構的 具體實施例可僅僅藉由與光導物理接觸來實現光學搞合。 在美國專利第5,949,933號(Steiner等人)描述一種含有波導 以及與其光學耦合之微稜鏡的光學照明系統。 上述Onishi等人之第6,425,675號的揭示内容係描述 使用兩層在中間膜之兩面上的膠黏劑層。該等平坦輸入面 係通過這兩層膠黏劑與中間膜來與光導光學接觸，而且不 埋入第一膠黏劑層。Ohishi等人所描述的方法是教導：為 了防止光輸出板的突出物尖端喪入接合層（b〇nding layer)，預先使接合劑(bonding agent)呈半硬化，而且在使 接合層與突出物的尖端緊密地相互接觸後，使接合劑完全 硬化。如上述，使用兩步驟的硬化製程會增加製造的成本 94322 7 200907501 及複雜度。 美國專利第6’846’，號_國審查中之專 安 第2005/額963 A1_彻等人)係描述_種用於 表面結構化光學膜的料，其中係使用膠黏劑層來使^ 膜的結構化表面來接合至第二光學膜的表面，此係藉由； 該結構化表面穿人膠黏劑層有小，結構 度的深度。輯疊光學膜的方法勉含：把有稜形: 第-光學膜的稜形肋條壓人在第二光學膜之表面上的膠 劑層。不過，Stevenson等人並没有預見需要用承載膜二膠 黏劑使膜堆豐附著於用於光學輕合的光導板。 因而，亟須-種背光源與-種用於使光抽出膜光學轉 合至光導的低成本簡化製程。 【發明内容】 本發明k供一種背光源，其係依序包括有一側照型光 源（sidelit light source)的光導板以及與其接合的先抽出單 元，從該光導板開始，該光抽出單元依序包含第一聚合層、 膠黏劑層、帶有至少部份嵌入該膠黏劑層之特徵的第一肀 合層，其中，該第一聚合層、該膠黏劑層、以及該第二聚 合層的材料之折射率相差不到〇·〇5，在該等特徵之未於入 部份之間的間隙區（interstitial region)係包含折射率至少比 該等特徵之材料小0.1的材料。 一種用於製造該背光源的製程，其係包括： (a)塗佈接合材料至用於接受自至少一光源之光的光 導； 94322 8 200907501 (b):上膠黏剩於第一聚合膜的表面上； ⑷美供有輪人表㈣光 面包括多個藉由折射率弟一聚口臊，該輪入表 特徵； 料比該轉徵奴區域關的光插出 ⑷使步驟(c)之光抽出第二聚合膜 有-部份嵌入步驟(b)的膠黏劑；、 出将徵至少 ⑷使步驟(a)_合材祕貼 的無膠黏劑面。 ）之第—聚合膜 的低源錢賴供祕使絲㈣光學#合至光導 的低成本簡化之製程。 王尤導 【實施方式】 在以/的詳細朗中，揭示用來解釋而不是限定本發 明之不範具體實施㈣特定細節供徹底認識本發明。不 過，本技藝-般技術人員會明白，.仍有其他脫離揭示於本 文之特定細節的具體實施例。此外，本文省略習知裝置、 方法及材料的描述以免混淆該等示範具體實施例的說明。 然而，該等示範具體實施例仍可使用本技藝一般技術人員 所習知的裝置、方法及材料。 本發明提供一種簡化及整合的光抽出膜系統，它可產 生多個簡單的製造製程以及成本較低的成品。本發明也最 大化光學效率以便提高亮度及視角。 第1圖係圖示具有搞合至膠黏劑層140之光抽出膜20 與第一聚合膜130的照明裝置10之橫截面圖。第一聚合膜 130可由任何厚度在2〇至25〇微米之間的細薄透明聚合材 94322 9 200907501 料製成ι 3繞性聚乙烯對苯二曱酸酉旨(PET)、聚破酸i旨、 PMMA、聚石風、十* a 一 x人 或其他透明材料。在一示範具體實施例中， 一、為片125微米厚的熱定型(heat Set)聚酉旨膜 基。熱旨有相對低賴致尺寸變化是合乎需要的。 在二體只靶例中，此組件（assembly)是用接合構件％以 接合或其他方式來光科合至光導板12 _面16。料 劑的材料不需與接合構件的材料相同而且可由任何材料製 成例如可藉壞力、熱、或輕射而固化以及藉由溶劑焊接 而接合的膠黏劑。輕射固化膠黏劑可包 劑。通常為冷陰極螢紐(CCFL)或發光：極體(LEd= 些其他發射源(例如，oled、pled及雷射)的光源14係提 供照明源給用丁1R來引導光線的光導12。其中之特徵只部 伤欲入膠黏劑層的光抽出膜2()(也被稱作第二聚合層）會在 光:輸入表Φ 22得爿此一光線並且以適當的角度重定向 此光線jlttH表面24給各種照明及顯示應用。其中之特徵 ^伤肷^膠點劑層的光抽出膜20(也被稱作第二聚合層） 有夕個由膜基板38突出以形成輸人表面22的光抽出特徵 26(也被稱作特徵），其係與光導12光學搞合以得到及重定 6來自光導12的光線。光導板i2(LGP)的底面18可為平 滑面或者棱形面。在本發明的其他具體實施例中，該聚合 膜的折射率係與LGP及/或塗佈於該LGP以固定該聚合膜 之膠黏劑的折射率匹配。在該等具體實施例中’除擠壓製 程以外’該等膜通常用澆鑄法無定向地形成。因此，很少 或沒有向雙折射率(birefringence)而可減少任何光學像差用 10 94322 200907501 於改善光學性能。澆鑄膜（cast film)不是熱定型，因此與 LGP有相似的尺寸變化。在該等具體實施例中，在聚人物 特徵與嵌入彼等的膠黏劑層之間的應力會較少。在此等& 體實施例，分層的傾向會較低。 ' 為了製成第1圖的組件，在光導12上面施加接合構# 36。在組裝照明裝置1〇的製程期間，以離線的個別塗佈势 程或者線内程序（inline procedure)使聚合膜13〇覆上一層光 學膠黏劑(optical adhesive) 140。然後，藉由接觸方法(⑶μ method，例如直接層壓）使光抽出特徵26與膠黏劑wo 學耦合。 光 熟諳此藝者應瞭解，在光學設計技藝中，光抽出特徵 26、接合層36、光學膠黏劑層14〇、聚合膜13〇及光導板 12都由折射率„實質相同的材料製成為較佳。如此改昱光 由光導12的抽出以及實質防止光在界面被反射回 12内。 帛2圖係圖示藉由使用光抽出膜20、光學膠黏劑140 及聚〇膜I30可侍到的光學耦合之放大圖。接合層36係經 施加或塗佈於光導板12上面。聚合膜⑽的底部與接合層 6光：耦σ如第2圖所不，頂點（叩邱4可以此方式直 接頂著聚。膜13〇的表面面與光導對齊，勝黏劑層⑽ 用來抽出&徵％就定位以及提供用於光抽出特徵 6 田大小的輸入孔。在—較佳的具體實施例中，光 ^出徵26都甘欠入膠黏劑層14〇有約7至u微米的深度。 實際的轉可隨著絲&的相欺相财不同。 94322 11 200907501 聚合膜130、接合層36及光學膠黏劑層140都有與光 導12及光抽出特徵26之折射率π很匹配的折射率。聚酯 層130可為下列各種透明材料中之任一，包含（但不受限 於）：聚碳酸酯、聚乙烯對苯二曱酸酯（PET)、聚萘二甲酸 乙二醇酯（PEN)、或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)。較佳具體 實施例為所有的折射率η都與光抽出特徵26的匹配。在一 特定的具體實施例中，光抽出膜20可由下列各種透明材料 中之任一形成，包含（但不受限於）：聚碳酸酯、聚乙烯對 苯二曱酸酯（PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)、或聚甲基 丙烯酸曱酯（PMMA)、以及丙烯酸膜。使用這層的第二光學 膠黏劑140對光學耦合有利，這在製造光抽出特徵26時有 助於補償尺寸容許誤差以及提供一些裕度（allowance)供改 變由聚合膜130得到之入射光的表面積。 光學膠黏劑已用於先前技術的光重定位物件，例如描 述Onishi等人之第6,425,675號的。不過，如Onishi等人 之第6,425,675號所述，習知方法所教導的是儘量避免光抽 ' 出結構嵌入光學膠黏劑。在習知的實行中，光學膠黏劑只 用作接合劑，而不是主動地用膠黏劑材料來產生光學界 面。因此，例如，有一類表面層壓物已用來使各類微結構 接合至導光板，而不用使結構嵌入膠黏劑層。另一方面， 本發明是用嵌入光學膠黏劑層的可控制量來作為用於實現 有要求水準之光學耦合的機構。用於實現有要求水準之嵌 入的較佳具體實施例是讓第二光學膠黏劑140有均勻的厚 度，然後使用聚合膜130作為光抽出特徵26的擋板(hard 12 94322 200907501 stop)。這也有助於增加在膠黏劑與微結構之間的接觸面 積，從而改善與光導的接合。 第3圖係以不同的角度圖示用作照明裝置1〇之一部份 的光抽出膜20之透視圖。第3圖係圖示有兩個光源14的 具體貫施例°為了控制與輸出表面24垂直之光束的發散度 (divergence)，可使用一微結構化底層42。在描述於本文之 一特定具體實施例中，微結構化底層42包含多個稜形元 件，彼等係藉由全内反射(TIR)來減少與輸出表面24垂直 =光束角度(beam angle)，從而更有效地增強預定視角内的 焭度。微結構化底層42可形成光導12的底面18，如第3 圖所不。取決於視角要求，稜形結構在微結構化底層C上 的頂點角度是在大約20.〇度至大約17〇 &的範圍内。例 $，稜形結構的間距是在大約動微米至大約1()毫米的 乾圍内。在特定的具體實施例中，該間距是在大約25.0微 米至大約200微米的範圍内。 應注意，微結構化觸4 2可包含除卿以外的特徵。 例如，微結構化層可具有横截面為尖銳、半圓形、錐形、 非球，、梯形、或至少兩種形狀之組合的特徵。各形狀的 間距是在大約10.0微米至大約1〇毫米的範圍内，·以及， 在特定的具體實施例中，該間距是在大約㈣微米至大 2〇〇.〇微米的範圍内。 、 一般而言，微結構化層42的特徵在與光導12光接居 =44垂直的方向中是長形。特徵的大小及形狀可沿著此^ °改變’以及在-具體實施例中’該#微結構中之至少一 94322 13 200907501 具有小於光導在縱向之長度的有限長度。例如，棱形靠近 光接受面44的頂點角度可大約為9〇.〇度，而遠離光源（亦 即，至光導12的中央部份）的角度可大約為140.0度。微結 構化層42的特徵可為連續或離散式，而且彼等可隨機排 列、父錯、或相互重疊。最後，在光導12或微結構化層 42下面可配置平面型或有帶圖樣浮雕(patterned代丨丨的的底 邙反射體（bottom reflector)以便藉由把從顯示器或背光源 結構反射或回收的光線反射回到顯示器來進一步增強亮 度。 曰儿 如本文所詳述的，光抽出膜20的光抽出特徵％係經 配置成增加顯示及發光表面的發光強度。此外，提供給顯 示及發光表面的光線在表面上有更加均勻的分布。组^的 效果是顯示及照明應用的發光強度增加以及有更、= 線。圖中就定位的接合層36、聚合膜13〇、以及二二央興 膠黏劑H0顯示光學輕合是發生在光抽 二：
12之間。 功興无V 第4圖的透視圖係圖示顯示裝詈 4 其係於一呈_ 貫施例中使用光抽出膜20。照明穿詈·J Λ 士 、八 机呈川有與—j, 源^光學輕合的光導12。依照本發明形成的先抽J 是藉由使用接合層36、聚合膜13〇、第二取 、 以及喪入第二光學膠黏劑140的光抽出特：膠黏劑140 至光導12。可提供其他的組件用來進—步調j光學编合 20的光線，例如擴散片（diffuser)114與反自光抽出膜 (reflective polarizer) 116。反射式偏光片射式偏光片 b係傳輪一部份 94322 14 200907501 具有與穿透轴（transmission axis)平行之偏振態（p〇iarizati〇n state)的重定向光線。光選通裝置（Hght gating device) 112調 變自光抽出膜20以及任何其他干涉光調理組件的入射光 以便形成影像。光選通裝置112可為多種空間光調變器 (spatial light modulator)中之任何一個，例如液晶（LC)空間 光調變器。 第5圖圖示用於光抽出膜之製造製程的流程圖，其中 係將第二膠黏劑施加於聚合膜捲筒且保持捲筒狀。此一配 置對製造有利，因為製造光抽出系統的製程可用數個個別 離散的步驟來完成。步驟100圖示在包含聚合膜的聚酯上 面塗上第二膠黏劑。該塗佈可用各種方法來完成，包含塗 層法（coating)或塗敷法（applying)。在此較佳具體實施例 中，第二膠黏劑是用狹縫塗層法(sl〇tc〇ating)塗上。在步驟 101 ’使聚合膜牙經乾燥機或固化單元以.及在適當的位置乾 燥或固化第二勝黏劑。此步驟可在數秒的曝光内經受完全 固化或部份固化反應。在步驟102，將已乾燥/固化的膜捲 成捲筒狀並置於-旁。步驟103是提供有微棱鏡的光定向 膜(light directing film)，如先前所示的光抽出膜2〇。此膜 可處於捲筒狀或者片狀。步驟1〇4是使步驟3及4之成品 光學麵合的製程。這可用多種方法來完成。在一方法中， 該光抽出膜係經安置使得該等光定向特徵與第二膠黏劑有 適當的關係，然後結合溫度及壓力的製程條件使兩膜通過 報隙層壓機㈣laminator)。另一使步驟1〇2及ι〇3之成品 光學麵合的方法是要施加足夠的高錢膠黏劑材料軟化， 94322 200907501 缺後刮塗# k …Λ 4_壓至步驟103的背面。步驟104的較佳方法 疋用親隙層壓機使整片有均勻的光學耦合。步驟105是使 用用於光插出膜系統的光導。步驟106是塗佈接合層於光 ‘板的頁面。該接合構件可為任何一種可固化的膠黏劑， 例如可藉熱、壓力或輻射而固化者。塗佈可用各種方法來 元成 包含任何一種塗層法或施加塗敷法（application applying)。視需要，防黏膜(releaseliner)可設置有膠黏劑而 且隨後可剝離。在步驟1〇7，該系統與步驟104及1〇6的 成品光學耦合以製成照明組件。此一較佳的具體實施例是 在步驟106塗佈壓敏膠黏劑(pressure_sensitiVe adhesive)至 光導的頂面。隨後，使步驟1〇4及1〇6的成品以不同的溫 度、輥隙壓力（nip pressure)、間隙高度、和速度通過輥隙層 壓機以實現想要的結果。此方法使得製造者可分開評估個 別組件以及藉由剔除不符合個別規·格的部件來最小化最終 成品的廢料。 在形成有用於本發明之照明裝置的具體實施例中，該 製程包含： (a) 塗佈接合層至用於接受自至少一光源之光的光 導； (b) 塗上膠黏劑於第一聚合膜上； (c) 提供有輸入表面的光抽出第二聚合膜，該輸入表 面包含多個藉由折射率較小之區域隔開的光抽出特徵； (d) 藉由使步驟(c)之光抽出特徵至少有一部份嵌入步 驟(b)之膠黏劑來形成嵌入光抽出膜；以及 16 94322 200907501 面 (e)使步驟(a)之接合層黏貼於第一聚合膜的無膠黏劑 此製私疋有用的’因為它允許光抽出膜以正確的深 度般入第—勝黏劑層。光插出物(iightextraetQr)的喪入通常 而要在照明裝置的長寬方向都有很高的均勻度。均勻的深 f有助於，保照明|置中任_區域都有實質均勻的照明均 二度該等抽出物特徵可具有任何不論是在光源附近或是 離進入=的點有-段長距離處都可提供均勾照明的設計、 二狀或密，1¾等先抽出特徵可為稜形成形溝槽(ρΗ_ forming channel)，彼笙可达， 谈4了為個別元件，特徵的密度、大 及形狀也顿㈣以柄的鄉❿ ^ 同光學耦合程度的區域，接^ 稚戟有不 時使光均勻化。該等結構可罝 向 徵可在頂端呈平坦。使抽出或更夕刻面，或者該特 徵之間捕教氣或其他氣體 符 射率的區域。有高、低 ^ «而I成有同、低折 、，甘从mm 化域可用來使光線轉向或 W線至想要的方向供餘顯示ϋ。有低及/ 或高折射率之區域的形肤> + 韦低及/ 也有助於控制光管理（light management) 〇 & 在本發明的具體實施例中 製程與照日綠置係包含至少1有用於接合層及膠黏劑的 的材料：熱活化、壓力活化、化!7列各物組成之群中選出 匕+活化或紫外光固化材料。 有些壓敏雜_SA)在树^料實 為彼等優異的光學及_‘_料於顯μ制。通常’ 94322 17 200907501 壓敏膠黏劑的具體實施例會有州 90%以上。壓敏膠黏劑容 的透先率’更佳為 上。彼等也可做成在不同==或有機溶劑塗 數量。在塗層或層表面之1有不同的接合力0^ 間容易濕透。這有助於最通吊在塗佈於表面期 易在有外加熱時流動而且 合 件的最佳材料。在處理時可;=泛範圍之環境條 彼等在室溫有黏性，而且…他的問題’因為 PSA η 后粒子可黏附於表面。應注意， 及的、、一㈤'的膠黏劑可做成有導電性以便處理靜電以 垢吸附。諸如熱活化膠黏劑（tsa)之類的其他材 描發明的具體實施例中是有用的，因為可配製彼等以 "供優異的接合力（b〇ndingf〇rce)至各種表面。彼等需要加 熱以活化它們的膠黏特性，因此在黏著於表面之前比較容 易處理及清洗。TSA在塗佈於表面時可能沒有黏性或很小 而在暴露於升高溫度時會活化它們的膠黏特性，以及在冷 卻到至溫時在表面之間可提供強力的黏結。可配製TSA以 在較向的溫度下提供比大部份之PSA還佳的環境效能。在 軺·子層壓機或任何輻射構件中時可藉由熱傳遞來施加熱。 可用附加物來修改膠黏特性以使它相對於其他層（例如，聚 n膜或光導)對熱有更高敏感性。其他有用於本發明具體實 靶例的膠黏劑包含：化學活化膠黏劑（例如，環氧樹脂）與 光固化膠黏劑（例如，紫外光可固化的膠黏劑）。不論是化 予居化或是光活化，已固化的膠黏劑是有用的，因為對於 各種材料彼等形成很強的接合而且接合對於環境變化（例 18 94322 200907501 如’溫度、財聽學暴露）有極㈣抗力。料膠 常會經受化學交聯（ehemieal⑽sslinkingHx便修改已 膠黏劑的特性。不同種類或類型的膠黏劑在製備、冷佈及 固化期間會有不同的物理特性。為了確保膠黏劑能二 的方式塗上或轉移以確保有均勻的厚度控制和沒有塗岸 層屢缺陷，該等特性的控制是重要的。當使光抽出特^ 份後入膠黏劑層時，最好控卿㈣丨層的厚度在數微: 内。在塗佈細薄膠黏劑至基板時，溶液或分散液之流變^ 及黏性的控制是必要的。在嵌入光抽出特徵時，有 上數微米厚__，以及錢人該特徵時，包含薄勝黏 ㈣層的基板疋用作物理播板以防止特徵被過度地推入該 層。在此製程期間，熱及壓力的數量是重要的，因為膠= ，會被光抽出特徵的相對容積排擠，而且在嵌入製程之 前三膠黏劑容易在距離大於膠黏嶋之平均厚度處濕透或 黏者於特徵的側m製程(層壓）的控制可包含加熱於 ^被層m之捲筒的—或兩面。在層壓步驟之前，可預熱該 膠黏取決於含有膠黏劑層之基板的厚度(例如，數^ 厚=導），加熱於光抽出膜以便用作類似奶油之中的熱^ 〇月b；^有里的。另一控制濕透於光抽出特徵侧壁之數量的 方法疋用以第二膠黏劑塗上的似流體單體卬uimke monomer) 、 / I聚物或化學交聯膠黏劑（例如，環氧樹脂） 並且施加可啟動反應的外力（暴露於某—波長的光線及/ 熱）以便交聯或以其他方式活化材料以形成抽出特徵與: -膠黏劑之間的接合以及第二膠黏劑與聚合膜之間… 94322 19 200907501 合。 在上述製程中，第一膠黏劑在光導與聚合膜有至少200 牛頓/米的接合力。此一製程是將兩個平坦表面接合在一 起，而且通常在光導與膠黏劑之間以及在膠黏劑與第一聚 合膜之間有優異的接合力。在一些具體實施例中，光導板 與聚合膜的材料可相同，例如聚碳酸酯或PMMA，或在其 他具體實施例中，光導板可為PMMA或聚碳酸酯而聚合膜 可為澆鑄型聚合物(cast polymer)或者熱穩定型聚合物。第 一聚合膜之有用的聚合膜可包含（但不受限於）：聚g旨、 PEN、醋酸鹽、聚亞醮胺、聚烯煙(p〇iy〇iefin)、聚礙、環 烯烴(cyclolefin)、聚碳酸酯、PMMA以及彼等的共聚物。 此類材料可在空氣或在受控氣氛中藉由電暈放電（coronea discharge)預處理以便功能化表面，及/或以化學方式引物 (chemically primed)以改善黏著性及潤濕性。該等表面及/ 或膠黏劑也可做成有導電性以便較佳地處理靜電的累積。 也最好在光導板的一或更多面上提供硬質塗層以防止刮 痕。如上述的製程以及在本發明中有用的所得具體實施例 在光導與聚合膜之間提供至少2〇〇牛頓/米的接合力。較高 的接合力疋有用的，因為不同的材料在溫度及濕度有大幅 變化的環境條件下膨脹及收縮時，會在光導、第二膠黏劑 及聚合膜的各種界面產生應力。膠黏劑接合力需要承受_4〇 至90 C的溫度以及在各種溫度承受〇至1〇〇%的濕度。暴 露於這些情況也許會持續-段長相，而且溫度及濕度會 有比較快速地循環的情形。 94322 20 200907501 在此製程的具體實施例中， 二膠黏劑層’膠黏劑與光抽出特徵的平=:::嵌入第 ™。應注意’某些光抽二== 積供嵌入(光學耦合用)。應瞭解 ：：门的表面 的不同區域著轉合力會Μ 出解膜 特徵中有的區域會嵌人膠㈣，而在 ::、解’ 空氣（無抽出物特徵），因此有的# / β 、區域含有 本發明中一些有用的具因體不黏著的。在 都嵌入第二膠黏劑至少有出膜的抽出物特徵 . ； 在本發明中有用的复他 具體貝_中，光抽出膜的抽出物特徵都谈入 :、他 深。在所有該等具體實施例中，嵌人深 15微米 特徵的相對大小’以及在所有情形下，二=於抽出 後入深度均勻度是在1至4微米内 ^裝置觀看區的 例中，光抽出膜的光抽出特徵嵌;具體實施 高度的15至深。在本發州用 於顯示器平均照度之1〇%的照明均勾度_點差=供小 本發明的這些具體實施例在光抽出特徵、 或氣體。在以上的製程具體實施例中，夯 而要空氣 面包含多個藉由折射率較低之區域隔開的光抽=輪入表 在該光抽出特徵與該分隔區之間提供〇 8 寺徵，這 差ΐ。此—具體實施例提供照明裝置之二==射率 注意’在本發明中有用的光導有兩個 2佳插出。應 對照明裝置或顯示器的觀看面，而另一北'4個是面 抽出特徵㈣著於料的觀看 面。光 在先導背對觀看面的另 9切2 21 200907501 一面上，有抽光至觀看面的構件。此構件可包含稜形結構、 粗糙表面、一序列印上的反射面特徵(例如，小點或其他的 形狀）以便輔助照明裝置的發光強度均勻度° 有用於第一及/或第二膠黏劑的膠黏劑可包含各種的 膠黏劑。該膠黏劑層可包含至少一由下列各物組成之群中 選出的材料：石臘、聚酯、矽膠、椽膠、苯乙烯、苯乙烯 丁二烯、以及苯乙烯嵌段共聚物與聚異丁烯、聚氨酯、醋 酸乙烯醋（vinyl acetate)、聚乙稀醚(P〇lyvinyl ethyl ether)、 丙烯酸酯、丙烯酸曱酯、丙烯醢胺、丙烯腈（acrylonitrile) 及其共聚物，包含丁基、乙基己基、甲基丙烯酸曱酯（methyl methacrylate)、苯乙烯，乙基丙攝酸酉曰° 光敏感型膠黏劑開始是單體或寡聚物’然後經受交聯 或其他方式的化學反應以形成固化膠黏劑。會影響膠黏特 性的單體包含：丙烯酸 '曱基丙烯酸·、丙烯醯胺（acylic amide)、羥乙基丙烯酸酯（hydroxethyle acrylate)、經丙基丙 烯酸酯（hydropropyl acrylate)、丁二醇單丙烯酸酯 (butanediol momoacrylate)、乙烯基0比略燒酉同（vinyl pyrrolidone)、乙烯口米峻（vinyl imidazole)。 光引發劑(photoinitiator)可包含（但不受限於）：安息香 醚(benzoin ether)、苯甲基二烧基(benzyl dialkyl)、二苯甲 酮（benzophenone)、苯乙酮（acetophenone)及其衍生物與共 聚物。交聯或固化常用於膠黏劑的製造以增加剪切黏著性 (shear adhesion) ’ 結合強度（cohesive strength)以及對升高溫 度及環境條件的抵抗力。 94322 22 200907501 增黏劑(tackify)與增加黏度劑，例如包含芳香、脂肪族 及二烯（環二烯）單體的烴類樹脂。硫或硫化促進劑（sulfur donor)，龄酸·樹脂(phenolformaldehyde resin)、過氧化物、 以及異氰酸酯（isocyanate)可用於一些膠黏劑系統以輔助膠 黏劑的交聯或固化。 在第一膠黏劑及/或第二膠黏劑包含可交聯膠黏劑的 具體實施例中，該膠黏劑可進一步包含至少一光引發劑。 此類光引發劑對暴露於紫外線有敏感性。該紫外線暴露可 用有特定波長的紫外線或波長分布在200-390奈米之間的 紫外線。此類材料是有用的，因為膠黏劑一開始就可作為 在光抽出膜、光導或其他聚合膜之間可提供若干接合力的 壓敏膠黏劑。在處理或輸送聚合膜及/或光導期間，提供初 始接合力是有用的。該膠黏劑在某—時刻可加以交聯以提 供更持久的接合而能夠提供改善的.環境效能。此類膠黏劑 開始可具有壓敏性或暴露於—波長使彼等部份固化，然後 第二次暴露於不同波長的光線而完全固化(交聯)。此：膠 黏劑可稱駿固化膠_。其他在本具體實施财有用的 膠黏劑類型可包含化學交聯材料，例如環氧樹脂 脂作為膠黏劑是有用的’因為彼等可在各種材料 接合’而且接合對於範圍廣泛的溫度及環境 在本發明的較佳具體實施例中，顯示器包含 丄其係包含至少一光源、光導板、第一膠黏劑層、第 ^膜、第二膠黏劑層、有特徵部純人聚合物特徵之 94322 23 200907501 二膠黏劑形成區的光抽出膜、以及空氣。此顯示器是有用 的，因為可在光導板之一邊提供光線以及抽出到顯示器的 觀看面。上述製程是一種提供顯示器的方法。另外，顯示 器可進一步包含至少一由下列各項組成之群中選出的功 能··光擴散、光準直、光回收、偏振、光調變、以及彩色 滤波。 在本發明中有用的具體實施例中，該光導可包含兩個 主要表面，一個是有特徵的底面以協助引導光至光抽出表 面，而一個為面對顯示器觀看面的頂面，其中該頂面可進 一步協助光由光導抽出。 此一及其他具體實施例的照明裝置係包含由下列各物 組成之群中選出之至少一產生的光源：LED、CCFL、雷射、 以及OLED(有機發光二極體）、PLED(聚合物發光二極體）。 光抽出均勻度最好提供最具觀賞吸引力的顯示器及其 顯示内容。本發明的照明裝置有小於裝置平均照度之10% 的照明均勻度（點對點差異）。 第一及/或第二膠黏劑的有用膠黏劑可包含各種膠黏 劑。該膠黏劑層可包含至少一由下列各物組成之群中選出 的材料：石臘、聚酯、矽膠、橡膠、苯乙烯、苯乙烯丁二 烯、以及苯乙烯嵌段共聚物與聚異丁烯、聚氨酯、醋酸乙 烯酉旨、聚乙稀醚、丙烯酸醋、丙烯酸甲醋、丙烯醯胺、丙 烯腈及其共聚物，包含丁基、乙基己基、甲基丙烯酸甲酯、 苯乙烯、乙基丙烯酸酯。 光敏感型膠黏劑開始是單體或寡聚物，然後經受交聯 24 94322 200907501 或其他方式的化學反應以形成固化膠黏劑。會影響膠黏特 性的單體包含：丙烯酸、曱基丙烯酸、丙烯醯胺、羥乙基 丙烯酸酯、羥丙基丙烯酸酯、丁二醇單丙烯酸酯、乙烯基 叶匕p各院酮、乙稀°米σ坐。 光引發劑可包含（但不受限於）：安息香醚、苯曱基二 烷基、二苯曱酮、苯乙酮及其衍生物與共聚物。 交聯或固化常用於膠黏劑的製造以增加剪切黏著性、 結合強度、以及對升高温度及環境條件的抵抗力。 增黏劑與增加黏度劑，例如包含芳香、脂肪族及二烯 (環二烯）單體的烴類樹脂。硫或硫化促進劑、酚醛樹脂、 過氧化物、以及異氰酸酯可用於一些膠黏劑系統以輔助膠 黏劑的交聯或固化。 在本發明之一較佳具體實施例中，用於形成照明裝置 的製程係包含：塗佈膠黏劑於光導的頂面以及使光抽出膜 的光抽出特徵部份嵌入膠黏劑。通常處於乾燥狀態的膠黏 劑有5至50微米的厚度，較佳為有6至20微米。應注意， 在塗佈於光導期間，溶劑（包含水）可用來稀釋膠黏劑。這 提供了一種在除去溶劑後可得到薄又均勻之膠黏劑層的方 法。在一較佳的具體實施例中，膠黏劑在光抽出特徵嵌入 之前的厚度至少有光抽出特徵之想要嵌入深度的60%。藉 由此製程形成的照明裝置為顯示器之部份。該顯示器可進 一步包含至少一由下列各項組成之群中選出的功能：光擴 散、光準直、光回收、偏振、光調變、彩色濾波。 本發明的顯示器更包含照明裝置，其係包含至少一光 25 94322 200907501 源、光導板、膠黏劑層、具有部份嵌入聚合物特徵之第二 膠黏劑形成區之特徵的光抽出膜、以及空氣。本發明的顯 示器均為LCD。 此一及其他具體實施例的照明裝置係包含由下列各物 組成之群中選出之至少一產生的光源：LED、CCFL、雷射 及OLED(有機發光二極體）、PLED(聚合物發光二極體）。光 抽出均勻度最好提供最具觀賞吸引力的顯示器及其顯示内 容。本發明的照明裝置有小於裝置平均照度之10%的照明 均勻度（點對點差異）。種類與上述類似的膠黏劑可用來直 接塗佈於光導。該膠黏劑係以流體或液體形式塗佈，且若 有任何溶劑的話，在使光抽出膜與膠黏劑接觸之前需要去 除該溶劑，否則溶劑陷在兩個表面之間而會出問題。應注 意，只有一些溶劑可使用。不與光導或光抽出膜或特徵反 應的溶劑是合乎需要的。否則，表面需要加以處理以便使 表面在塗上膠黏劑時對溶劑有抗性。此具體實施例的較佳 膠黏劑為紫外線可固化(UV curable)。 第6圖圖示用於光抽出系統之製造製程的流程圖，其 中膜呈片狀。此一配置有利於製造，因為製造光抽出系統 的製程可用個別離散的步驟來完成，這使得製造者可客製 最終格式的大小而不用大幅修改現有的設施。步驟100係 塗佈第二膠黏劑於聚合膜的頂面。此塗佈可用各種方法完 成，包含塗層法與塗敷法。在此較佳具體實施例中，第二 膠黏劑是用狹缝塗層法塗上。在步驟101，使聚合膜穿經 乾燥機或固化單元以及在適當的位置乾燥或固化第二膠黏 26 94322 200907501 劑。此步驟可在數秒的曝光内經受完全固化或部份固化反 應。在步驟102，將已乾燥/固化的膜捲成捲筒狀並置於一 旁。在步驟110，將步驟102的成品修整成對後續步驟有 特定的大小。這使得製造者滿足會隨著時間改變的客戶規 格或者在製成最終成品之前去除膜的作廢區。步驟103是 提供有微稜鏡的光定向膜，如先前所示的光抽出膜20。步 驟104是使步驟3及4之成品光學耦合的製程。這可用多 種方法來完成。在一方法中，該光抽出膜係經安置使得該 等光定向特徵與第二膠黏劑有適當的關係，然後結合溫度 及壓力的製程條件使兩膜通過輥隙層壓機。另一使步驟102 及103之成品光學耦合的方法是要施加足夠的高溫使膠黏 劑材料軟化，然後刮塗或擠壓至步驟103的背面。步驟104 的較佳方法是用輥隙層壓機使整片有均勻的光學耦合。步 驟105是使用用於光抽出膜系統的光導。步驟10·6是塗佈 第一膠黏劑於光導板的頂面。該第一膠黏劑可為任何一種 可固化的膠黏劑，例如可藉熱、壓力或輻射而固化者。塗 佈可用各種方法來完成，包含任何一種塗層法或施加塗敷 法。視需要，防黏膜可具有膠黏劑而且隨後可剝離。在步 驟107，該系統與步驟104及106的成品光學耦合以製成 照明組件。此較佳的具體實施例是在步驟106塗佈壓敏膠 黏劑至光導的頂面。隨後，使步驟104及106的成品以不 同的溫度、輥隙壓力、間隙高度、和速度通過輥隙層壓機 以實現想要的結果。此方法使得製造者分開評估個別組件 以及藉由剔除不符合個別規格的部件來最小化最終成品的 27 94322 200907501 廢料。就本發明而言，較佳的具體實施例是通過塗佈壓敏 膠黏劑至光導的頂面，以及步驟5及7是通過輥隙層壓機 以及改變溫度、輥隙壓力、間隙和速度以實現想要的結果。 第7圖圖示用於組合光抽出之兩路徑製造製程的流程 圖。此配置有利於製造，因為它主要是單次通過操作，這 可藉由挪出整個製造步驟來最小化產品成本。在此本發明 具體實施例中，以一個製程步驟，第二膠黏劑塗佈於聚合 膜，乾燥，以及光學耦合至微結構化光抽出膜。步驟100 是將第二膠黏劑塗佈於聚合膜上面。該塗佈可用各種方法 完成，包含塗層法或塗敷法。此較佳的具體實施例是用狹 缝塗層法塗佈第二膠黏劑。在步驟101，使聚合膜穿經乾 燥機或固化單元以及在適當的位置乾燥或固化第二膠黏 劑。此步驟可在數秒的曝光内經受完全固化或部份固化反 應。步驟103是提供有微稜鏡的光定向膜，如先前所示的 光抽出膜20。此膜在後續步驟會處於捲筒狀。步驟115是 在製造製程期間使步驟2及3之成品光學耦合的製程。可 完成步驟115的較佳方法是用有熱及壓力控制裝置以使該 等光學耦合在一起的在線輥隙層壓機。在步驟121，包含 步驟101及103的乾膜是捲成捲筒狀並置於一旁。步驟125 為最後的步驟，允許製造者可把膜切成適合後續步驟的特 定尺寸。這使得製造者滿足會隨著時間改變的客戶規格。 步驟105是使用用於光抽出膜系統的光導。步驟106是將 第一膠黏劑塗佈於光導板上面。第一膠黏劑可為任一類型 的可固化膠黏劑，例如可藉熱、壓力、或輻射而固化的。 28 94322 200907501 步驟105也可具有視需要的步驟用來得到已塗上適當膠黏 劑的光導板。該膠黏劑可藉由例如熱、壓力或紫外光等方 法固化。在步驟107，該系統係使步驟125及105/106的成 品光學耦合以製成照明組件。該較佳具體實施例是預先在 步驟105塗佈壓敏膠黏劑於光導上面，然後使步驟105及 125的成品以不同的溫度、輥隙壓力、間隙高度、和速度 通過輥隙層壓機以實現想要的結果。此方法使得製造者分 開評估個別組件以及藉由剔除不符合個別規格的部件來最 小化最終成品的廢料。 第8圖的照明裝置10包含有表面特徵26和間質氣隙 41的聚合膜38。特徵26均部份嵌入位於聚合膜130之上 的膠黏劑層140。此外該照明裝置的增強版本可進一步包 含接合中間層36與視需要的防黏膜141。膠黏劑層140的 厚度通常是在6至16微米之間。該膠黏劑層需要有透光 性，較佳為有大體等於聚合展130及特徵26的折射率。稜 鏡的最高點或頂點係部份嵌入膠黏劑層。特徵的嵌入提供 光學耦合。圖示於此圖的特徵都有雙刻面，其中形成特徵 之尖端的第一刻面係嵌入第二刻面的位置。在形成照明裝 置的製程期間，可能形成稍微呈新月形。這是因為在層壓 製程期間膠黏劑有相對位移。新月形的控制與膠黏劑在嵌 入特徵於膠黏劑層時的相對黏性及模數有關。加熱至膠黏 劑層及/或特徵中之任一或兩者有助於嵌入製程以及控制 特徵之兩面的濕潤。為了幫助確保照明裝置以及使用它的 顯示器有優良的亮度均勻度，照明裝置觀賞部份中任何一 29 94322 200907501 點的嵌入均勻度最好控制在±1至3微米内。=< 中，其 同 對大小、密度及形狀可隨著照明裝置的邊緣^等特徵的相 不同。在一些用於形成照明裝置的製程具體中央而有所 中的特徵密度是隨著照明裝置的邊緣到中♦1施例中 會遭遇的其他問題是要控制嵌入深度與、=有所不同， 量。膠黏劑的位移會改變，因為位移容穑:的側邊濕潤 ι:χ令償有變 生由位移造成的流動形態（flow pattern)。在一此 且曰 中，由邊緣到中央最好施加不同的壓力或不了具體實施例 使得膠黏劑流動或以其他方式產生以調節容=的加熱製知 特徵密度不同而引起的形態密度。層壓差領以及因 也可能影響嵌入的均勻度。可能需要足夠的力目=子賴 合膜上之特徵的巾㈣與聚合膜13()接觸的地迫在聚 的製程具體實施例中，在膠黏劑冷卻時，山 在/、他 保持在壓力下。這有助於防止該等特徵由膜層入== 回或上舉。其他實現均勻喪入的方法可在層壓機中使用桶 形滾柱(crowned roller)以便改變由中央到邊緣的相對力盆 他的方法要提供有不同之硬度分布的輥子，或使用囊^ (bladder style)層壓機使得軟囊的彈性可產生共形壓力 (conformal pressure)。施加壓力的帶狀區也可使用在不同區 域有不同壓力的軟囊。這可藉由個別控制施壓區或藉由軟 嚢中有施壓方式不同的區域來達成。較硬的軟囊材^的回 應方式會與較軟的材料不同。上述方法是固態至半固，能、膠 黏劑（例如，PSA與TSA)的特徵。施加熱及壓力會使它^ 流動，而且在熱移除後，它們會實質地回到原始二態。如 94322 30 200907501 果以液心、膠黏劑塗成層14G ’則黏性會低於固態膠黏劑以 致液態膠黏劑在喪人製程期間在被排擠後流動。由於膠黏 劑層的厚度小於—微米，@此在第—次塗上後最好覆蓋或 以其他方式稀_賴。在層壓有舰之膜至膠黏劑層内 之前’必須乾燥任何溶劑（包含水）。如果使用可藉紫外線 或其他輻射固化或交聯的膠黏劑，則不需要預先乾燥。在 液態膠^交料，可將該轉絲人翻定。在紫外線 口化的h形下，可施加輻射通過聚合膜13〇及/或膜與 特欲26。在此情形下’最好最小化光被聚合層或特徵吸收 的波長。如果使用會吸收若干固化波長的膜，則f要用曝 先量或時間補償損失。膠黏劑可添加附加物以加速交聯速 率。 由於該’’、、a月裝置可用於光導板，最好接合它以形成光 予輕合。接合可為任何本技藝f知缺_材_著於另一 材料的方纟4 了用於顯示器或其他的光學應甩，接合層 應透光’即透射率大於85%，且較佳為大於冒。。該接合 構件可為[敏、熱敏或紫外線固化型或基於環氧樹脂的朦 黏劑。該接合構件也可藉由部份溶人聚合膜層及/或光導板 的溶劑焊接構件來達成。當溶劑焊接時，需要小心地最小 化任何可能形成於兩個材料之接合區的霧霾（haze)。如第8 圖的具體實施例所示，該接合層可塗在特徵的反面。此接 合構件的塗佈可在特徵嵌入反面之前或之後進行。也應注 忍’膠黏劑層140與接合構件36中之任一或兩者可暫時塗 上視需要的防黏膜（蓋片）。若是溶劑焊接，層壓至L(jp或 94322 31 200907501 =】::::實質地，即進行’而不需使用_膜。使 130的接合構件2m蓋^㈣的構件或至膜層 _於光導板。= = 特徵層壓 可用作可防止熟諳此藝者也知道，防黏臈也 另一具體實施例於膠黏劑層上的保護層。在 在本發明的复他面可用作叫 光導板，然後可將：明f:例中，該接合構件可施加於 接合構件層36= 輯於接合構件36。如上述， 在本發明中有用二f導板後可塗上視需要的_臈。 的光導板以及歲其人月先源係依序包含有一側照型光源 該光抽出單元依絲出單元，從該光導板開始， 部份嵌入該膠黏‘：：一聚合層、膠黏劑層、帶有只有 合層、該膠黏劑居、以…“層其中該第-聚. 差不到0.05,在今茸胜"弟一聚合層的材料之折射率相 含折射率至少比;^⑽之未嵌人部份之_間隙區係包 是有用的，二料小Μ的材料。此背光源 它提供开由邊緣到中央提供均勻的光線，以及 光、易應用於光導板之光抽出構件的方法。使得 明裝置然後應用於光導板的方式提;吏： 對便㈣製程。藉由形成與光導板分開的 使=至捲製程(roll t〇 _ manufacture pr〇cess)用於：光抽 出知·破以及將特徵嵌入膠黏劑層（其係光學耦合部份 P以及提供藉由形絲合物鄰近空氣區之區域的光抽出 94322 32 200907501 )者 w光線移動通過聚合物而遭遇低折射率的空氣 層時’光線路徑會改變以及允許它在背光源的上面或觀賞 面射出。由你# & ^ %孩等特徵是用紫外線固化材料或者熱熔解聚 ^ 輥成形製程（extrusion roll molding process)中形 成’想要特徵的複製提供改善的複製精度，因此提供改善 的光學性能。可用接合層來使光導板黏著及光學耦合至照 明裝置的第—聚合層。該接合層可為膠黏劑或是它可為使 光導板融合於照明裝置的。該接合層應透光，而且有足夠 的黏性以在高溫及高濕度測試環境期間仍可提供黏性。在 形成顯示器及照明裝置時，在該等特徵的未嵌入部份之間 有間隙區。在本發明有用的具體實施例中，該間隙區為空 氣或折射率低於聚合物特徵的其他氣體。特徵與在特徵之 間的間隙區有愈大的折射率差異，則顯示器抽出光線至觀 賞者的效率愈高。大部份的聚合物有1.49至16之間的折 射率，而空氣的折射率等於1.0。 在本發明之一較佳具體實施例中，顯示器係包含背光 源，該背光源依序包含有一側照塑光源的光導板以及與其 接合的光抽出單元，從該光導板開始，該光抽出單元依序 包含第一聚合層、膠黏劑層、帶有只有部份嵌入該膠黏劑 層之特徵的第二聚合層，其中該第一聚合層、該膠黏劑層、 以及該第二聚合層的材料之折射率相差不到0〇5，在該等 特徵之未嵌入部份之間的間隙區係包含折射率至少比該等 特徵之材料小0.1的材料。 此顯示器可進一步包含至少一由下列各項組成之群中 33 94322 200907501 選出的功能：光擴散、 光謂變、以及光源，直、光增強、光回收、光偏振、 定形及控制光線以最二^他的功能提供另—方法用來 微偏離軸線以便使顯_ b的同軸党度及/或引導光線稍 發明顯示器的光他的著眼點觀看。用於本 源。此類光線可包人“疋叹在月光源旁邊而且為固態光 及/或雷射。 一 f):咖、贴d、pled、 用來形成在本發明 黏劑層可具有至少一 用之背光源的接合層及/或膠 丙烯酸醋、聚酉旨^笨Γ列各物組成之群中選出的材料·· 聚物及共聚物或環氧樹：:=旨_丙:酸醋之單體、寡 該等層中之一些。、t 也有了此糟由溶劑焊接來接合 或聚合膜層，以^接合方法是輯—部份的光導板及/ 用這兩個表面。最吸回到聚合_ 姆程度。當嵌入第 用取少置的溶劑以便減少霧霾的相 黏割層至少有抽出二，好使它們後入膠 端形成頂點。在本蘇又、 30%。該等特徵在嵌入 遠近而改變形狀、:有用的特徵可隨著與光源的距離 常因為光在首次、隹λ t及/或堆積密度—density)。通 出特徵會較小。、"導時較強’因此在中央或末端的抽 帶有3=出=依序包含第-聚合層、谬黏劑層、 層，其中，H物劑層之光抽出特徵的第二聚合 層的材料之折射率t層、該軸劑層、以及該第二聚合 斤射革相差不到0.05,在該等特徵之未後入部 94322 34 200907501 * 份之間的間隙區係包含折射率至少比該等特徵之材料小 0.1的材料。該光抽出單元是有用的，因為它允許兩個薄膜 結合在-起’藉此有聚合物以及形成於未喪入區的間隙* 氣。由於形成部份破入勝黏劑層不到一微米厚的特徵需: 嵌入均勻度在1至3微米之間，因此在與光導板結合之 最好執行合成薄膜。這提供捲至捲或者捲至片的製造f 程，這需要極精確的層壓控制以得到形成光抽出單元' 要的想要公差⑽erance)。為了使光抽出單元可適當 行，在未彼入特徵之間的間隙區含有空氣。此區域盘 ^物特徵可形成高折射率差異使得抽出料極高的^ 率。該等特徵絲人高度的7至遍以最大化光抽出量。 在本發明中有用的膠黏劑層可包含至少一由 组成之群中選出的材料··丙烯酸酉旨、聚顆、苯乙歸、聚f :、丙烯酸醋單體、寡聚物及共聚物或環氧.樹脂。該膠： 層應絲。透射程度愈高愈好。㈣劑的折射率與聚八 、臈及特徵形成材料的折射率實質匹配也有益。光抽出單: ，徵:隨=與光源的距離遠近而改變大小、形狀及堆積; 種變化是有用的，因為從光導的光進 末端提供均勻光抽出。 j干間或 在本發明中另—有用的具體實施例提供 先抽出單元的制和廿y二 ^里用於形成 提供有輸人^ 包含：塗__至第—聚合層，· 、1表面、帶有數個特徵的第二聚合層，該輸入 面^含多個藉由折射率較低之區域隔開的光抽出特徵: 成敗入光抽出單元，此係藉由使至少一部份該等光抽出特 94322 35 200907501 徵部純入該勝黏劍，然後使該光 元 輸出面接合。藉由在與光導板接 朵、該光導板的 可:善製造’因為在與昂貴的光導板接c元， 抽出單元。 σ之則就可洌試光
用於形成照明梦罢u A 一聚合層的第一面，、接徂2程包3.塗佈第—膠黏劑至第 二聚合層，該輪人表面包含多個 2數個特徵的第 開的光抽出特徵；形成鼓入光^折射丰較低之區域隔 一部份該等光抽出特徵 70，此係藉由使至少 層至該第-聚合層的第=…該第-祕劑，塗佈接合 輸出面接合。此製程允 吏〜光抽出單π與光導板的 膜，然後-面嵌入帶二:==劑或接合層至聚合 或接合層使它與光導板結合。、偉 ，然後用另一谬黏劑 然而光抽出單元的形 文列出特定的順序， 與光導板結合的那佈合層於要 後反面塗上有受控制之厚度的膠黏劑。缺後接上’然 =徵的聚合膜至該膠黏劑層。在本發;的另θ::!該 例中，可將視需要的防黏 :月的另一具體貫施 聚合膜與帶有特徵的第二聚:膜接c使第-:及f視需要的防黏__，：==’ 早元與該光導板接合之前去除該防黎膜在使該光抽出 含^塗佈_^=/^^照明裝置的製程係包 帶有數個特徵的第二聚合面表::有輸入表面、 勒入表面包含多個藉由折 94322 36 200907501 射率較低之區域隔開的光抽出特徵；形 元，此係藉由使至少-部份該等光抽出特 j抽出單 一膠黏劑；塗佈接合層至該 α伤耿入該第 單元與該第-聚合層的第=的輸出面；使該光抽出 中，上述製程更包含：塗佈視。在另-具體實施例 劑，然後在使第-聚合膜與帶:的防黏騰至該第—膠勘 前去除該防黏膜，以及塗2 =徵的第二聚合臈接合之 輸出面，然後在使該光插出單 二先v板的 該防黏膜。 尤導板接合之前去除 項組成之群中選出的功能：屢力、教及固由下列各 低膠黏劑的相對黏性以 j口化。熱可用來降 膜或該等特徵。良好的表二件'黏劍層濕潤該聚合 性，而使得在㈣製程於得到良好均勾的黏 陷。需要施[" 會現氣泡以及其他的缺 =基?接觸的地步。在有些具體實施 =父聯提供接合之膝黏劑層是有利的。已予::及 之曰通常在環境條件(例如，熱 該膠黏劑及接人, 又’广胃文德疋 、登ψ㈣.接口層可為至少一由下列各物組成之群中 :料壓敏微熱活化、壓力活化、化學活化或紫外光固化 :巍：：劑是有用的’因為彼等容易塗佈又相對便 苴 有用，而且品要加熱以活化膠黏劑的特 :。：：有多種具有高於PSA類膠黏劑的聰璃轉化溫 "切於某些環境條件的變化更有抵抗力。其他黎 94322 37 200907501 著及接合聚合層的方法包含：使用化學交嗯、紫外先固 材料。得到在光導、接合層之間以及在接合>、 化 θ、弟一聚么 膜第二面之間的接合力的製程最好有至少1〇〇牛頓/米、Q 合力。此接合力可用來使該等層在環境範圍内保持在=接 以及在操作及測試範圍内對於尺寸變化有抗力。 起 該膠黏劑與該接合層可為至少一由下歹彳各物纟且成^ 中選出的材料：丙烯酸酯、聚酯、苯乙烯、助& 鮮 灰氰酯、内嫌 酸酯之單體、寡聚物及共聚物或環氧樹脂。 ^ 歸I s旨為有 用的材料’因為彼等可形成各種膠黏劑，而單體 〆、吞^ t物
可用於交聯應用（crosslinking application)。此類膠黏劑常A
报硬而且對於物理及化學應力有抵抗力。在使用紫外線I 黏劑的本發明有用的具體實施例中，該材料可進一井'' 二 至少一光引發劑。使用一或更多光引發劑是有用的^ ^ 3 能夠更完整地固化或交聯該等單體。提供初始固化= 線配方(form*)可提供某一程度的黏性，然後 一 整地予以固化。 又加元 元有至少一部份 。儘管特徵的全 膠黏劑至少有抽 '形成光抽出單元的製程是該光抽出單 光抽出特徵嵌入該膠黏劑層至少有一微米 间可改變’然而該等光抽出特徵可嵌入該 出特徵高度的7至30%。 劑層的厚度是在6至18微米之間於 孚先抽出特徵的製程需瓜入 保照明裝置有小㈣亍Μ工度很尚的嵌入均勻度以· 百j於,，、員不盜平均照度之1〇% 用於形成光抽出單元的製程可包含多個籍二Γ; 94322 38 200907501 L t區域關的光抽出特徵錢得該等光抽出特徵與該等 =有0.8至0·05的折射率差異。特徵聚合物邀在：門 域有〶度的折射率差異有助於提供高度的效率/、 在本發明的另—有用的具體實施例中，顯 =置，賴料置依序包含料板、接合界面、光= 熟諳此藝者明白，此方法也可用來實現不均句的相要 光分布。在此情形下，增加想要有較高平均亮度之區ς的 光學接觸面積，以及減少想要有較低平均亮度之區 學接觸面積。 實施例1 此實施例是要描述用於光抽出系統的製造製程，而臈 是處於片狀。所有的工作是在等級10,000的無塵室中完成。 由外包商得到ΡΜΜΑ光導板(LGP)且切成127毫米 x247毫米的尺寸。光導板的厚度為6毫米。切出一片尺寸 與光導板相同的3Μ™透光膠黏劑8141。3Μ™透光膠黏劑 8141為壓敏膠黏劑。在徹底清潔光導板的表面後，去除— 3ΜΤΜ8141的防黏膜以及使黏著樣本於LGP。 用於此實施例的層壓機為有兩個101.6毫米順應式滚 子（compliant roller)的SealTM400。此一勝黏劑在層壓機上 的製程條件是設定在21°C，速度為0.45米/分鐘，以及壓 力是設定在137.9千巴。實驗時，這些製程條件保持不變。 當光導板及3MTM8141移進層壓機的輥隙時，去除 3M™8141上的底部防黏膜。這使得光導板與3MTM8141黏 39 94322 200907501 著。在此完成光抽出系統的此組件並置於—旁供 學耦合用。 員7九 製備用於下一個製程步驟的第二膠黏劑。 劑的製傷係藉由添加258公克的MEK(U乙基 ^ 公克的Es_e 57·’其係購自在美國俄亥俄州克利夫 的Neveon公司。將此材料塗到一捲i27毫朱寬的啦夫: 缝料斗以74.27立方公分/平方米舖放各 經二列在W.rc範圍内的乾燥機來乾燥 度叹疋在3.048米/分鐘。讓溶液乾燥，然後在機 ^ =狀。樣本乾燥後的塗層厚度為6微米 ： 於-旁供用於後續的光學輪合製程步驟。 糸置 的尺^有微稜鏡結構的光抽出膜切成與前述光導板相同 它不=_〇的無塵室中完成下一個製程步驟，然而 鏡之：抽出二黏劑切成與帶有微棱 Ξι:稜鏡_膜。這兩個臈係== 緊壓著ΡΕ膠黏劑有大約6微米的深度使得微特徵都緊 ^ 支撐物。用於此實施例的層壓機是Seal™400。 二熱敏入第—膠黏劑的物理外觀與大約深度，決定 〇 J米劑在層壓機的製程條件設定* 121〇C、速度為
Ural、刀鐘以及壓力是設定在中等。實驗時，層壓機的 各個製程條件保持不變。 取終製程步驟係使有3Mtm8141的光導板與含有第二 40 94322 200907501 膠黏劑、PET及嵌入微稜鏡的薄膜光學耦合。用於此實施 例的層壓機是Seal™400。用於此光學耦合的製程條件是將 層壓機設定在12PC、速度為0.45米/分鐘、以及壓力設定 在中等。實驗時’層壓機的各個製程條件保持不變。 為了 δ平估用於呈片狀之光抽出系統的製程，用尼康4〇 毫米測量顯微鏡測量嵌入微稜鏡的寬度。用備有 Technoquip DCG-100A數位十字產生器的 2 〇 〇 〇儀器以利精確地測量該等尺寸。嵌入微稜鏡的想要寬 度為17微米，公差為±2微米。 使用描述於此實施例的製程沿著光導板的整個表面積 產生均勻的嵌入微稜鏡。寬度測量的增量大約為1〇毫米。
結果顯示該系統的微稜鏡的平均嵌入寬度都在可接受的公 差内。 A 實施例2 5英吋寬的PET及PMMA聚合膜塗上各種膠黏劑材料 用來了解膠黏劑厚度與層壓機製程條件之間的相互作用。 此相互作用的特徵化係藉由：測量光抽出膜系統的稜鏡嵌 入深度與剝離強度(peel strength)。用於各膠黏劑材料的溶 劑固著劑（solvent binder)圖示於表丨。如圖示，在熱台（匕故⑵ platen)上以55 C塗上不同濕厚度(wet Sickness)的材料以 產生已知的乾塗層厚度。該等材料係以空氣乾燥。 一柯達P_17〇TM用來作為評估各種膠黏劑材料之效能的 光抽出膜。！>_17〇材料係光學轉合至各種塗覆於四丁聚人 膜的膠黏劑材料。 α 94322 41 200907501 254亳米（長）、127毫米（寬)、6毫米（厚）的PJVIMA光 導板有第一光學膠黏劑層。該第一光學膠黏劑層為壓敏膠 黏劑，其係3M™公司有品牌為8142之脫模層（release layer)。此第一光學膠黏劑層是用SeaFM4〇〇層壓機以設定 在137.9千巴、速度為0.45米/分鐘、4.76毫米的間隙塗上。 在聚合膜另外加上嵌入膠黏劑層的微稜鏡之前，剝離第一 光學膠黏劑層的脫模層。 然後’製備此實驗的熱敏及壓敏膠黏劑。各材料做成 有300公克的重量。狹缝料斗3次以74.27、123.79、174.38 立方公分/平方米舖放各溶液以及以55〇C在熱台上加熱。 讓該等溶液在適當的位置乾燥。樣本的乾塗層厚度為6、 10、及14微米。所有材料都塗在pet及PMMA的片體上。 該熱敏膠黏劑含有258公克的MEK(曱基乙基嗣)與42 公克的Estane 5703P，其係購自在美國俄亥俄州克利夫蘭 的Nevecm公司。該壓敏膠黏劑含有124公克的乙酸乙酯、 82公克的3A乙醇、以及94公克的GeWa 2953，其係講自 在美國維吉尼亞州中洛錫安的Cytec Industries。 所有的工作都在等級10,000的無塵室中完成。用於此 實施例的層壓機是SealTM400。在基於微特徵嵌入膠黏劑的 物理外觀與大約深度來決定製程條件的一些初步〒驗之 後，決定把熱敏膠黏劑在層壓機的製程條件設定在=丨。c、 速度為0.45米/分鐘、以及壓力是設定在中等^敏=1 黏細 的製程條件設定在21°C、速度為0.45半/八拉 " 不/刀鐘、以及壓力 是設定在中等。實驗時’層壓機的各個製程條件保持不變。 94322 42 200907501 平均厚度列於表1。這是在Ρ·170微稜鏡嵌入膠黏劑層 後讀出9個測量值的平均值。剝離強度的數值是使用 InstronModeMSOl取得。列於表（的數值為18〇度剝離的 平均剝離強度值。 部件 膠黏劑 乾厚度 平均厚度[微 剝離強度 [微米] ------ _ 米] [牛頓/米] Estane 5703P 6 11.3 18.2 Estane 5703P 10 ----~~~> 24.0 39.0 Estane 5703P 14 ------- 36.7 60.8 Gelva 2953 6 . --— 22.7 10.7 Gelva 2953 10 ------ 25.1 42.1 Gelva 2953 14 27.9 106.3 表1 2 7 7 7 表1的關鍵結果為不同膠黏劑的平均厚度與剝離強 度。此表顯示任-膠黏劑材料都可用來製造光定向導引系 、洗不過材料的選擇及其乾塗層厚度會影響產品的效能。 表1顯示最佳的材料與厚度為6微米的Estane 57〇3p，因 為运產生大致平均的厚度（這對光學設計是必要的）而且也 有適當的剝離強度值。 土於本揭不内谷，應注意，描述於本文的各種方法及 裝置y實作於各式各樣的翻。此外，各㈣料、元件及 麥數疋权本文作為例子而沒有任何限定意思。基於本揭 43 94322 200907501 示内容，熟諳此藝者可實作取決於熟諳此藝者之技術以及 會影響技術之必要設備的教導，然而這些仍在隨附申請專 利範圍的範脅内。 【圖式簡單說明】 閱讀以下說明及附圖可瞭解本發明。請注意，各種特 徵在圖式中不一定是按照尺寸繪製。事實上，該等尺寸是 任意地加以增減以利說明。如果可行，類似的元件都用類 似的元件符號表示。 第1圖係圖示根據本發明使用光抽出膜的照明裝置的 橫截面圖。 第2圖係光抽出特徵的橫截面圖，其係插入膠黏劑層 以及與光導對齊。 第3圖係圖示使用本發明之光抽出膜的照明裝置的透 •視圖。 第4圖係根據示範具體實施例圖示顯示裝置的透視 圖。 第5圖圖示用於光抽出膜之製造製程的製程流程圖， 其中膜係呈捲筒狀(wound roll form)。 第6圖圖示用於光抽出膜之製造製程的製程流程圖， 其中膜係呈片狀(sheet form)。 第7圖圖示用於光抽出膜之兩路徑製造製程的製程流 程圖。 第8圖為照明裝置。 【主要元件符號說明】 44 94322 200907501 10 照明裝置 12 光導 14 光源 16 頂面 18 底面 20 光抽出膜 22 輸入表面 24 輸出表面 26 光抽出特徵 34 頂點 36 接合層 38 膜基板 42 微結構化層 43 光學膠黏劑 44 光接受面 100 膠黏劑塗佈步驟 101 乾燥/固化步驟 102 捲膜步驟 103 提供有微稜鏡的膜 104 使微稜鏡與膠黏劑光學耦合的步驟 105 得到光導板 106 膠黏劑塗佈於光導板的步驟 107 使微稜鏡/膠黏劑與光導板/膠黏劑光學耦合的步驟 110 修整步驟 112 光選通裝置 114 擴散片 115 使微稜鏡與膠黏劑在線光學耦合的步驟 116 反射式偏光片 120 顯示裝置 121 在線捲繞微稜鏡與膠黏劑的步驟 125 在線捲繞步驟的修整步驟 130 聚合膜 140 光學膠黏劑 141 防黏膜 45 94322