TW201407201A - 光學片及含有此光學片的顯示裝置 - Google Patents

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Su-Kyong Lee
Kyoung-Gon Park
Mi-Jeong Choi
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Abstract

所揭露的是一種光學片及含有該光學片的顯示裝置。光學片包含：基底層；第一光集中層，形成於基底層的一側；擴散層，形成於基底層的另一側；以及第二光集中層，形成在擴散層上，其中，第一光集中層及第二光集中層的每一個具有：較擴散層高的折射係數，且第一光學圖案是形成於擴散層及第二光集中層之間的介面。

Description

光學片及含有其的顯示裝置
本發明是有關於一種光學片及含有該光學片的顯示裝置。
液晶顯示裝置(Liquid crystal display)被廣泛地應用於電視、監視器、筆記型電腦、行動電話等等。液晶顯示裝置不具有自發光(Self-luminance)性能，從而包含背光單元，背光單元包括光源。並且，液晶顯示裝置為了有效率地傳遞自背光單元發出的光，而需要多個光學片，光學片包含：擴散片、稜鏡片(Prism film)、保護片等等。然而，近來由於液晶顯示裝置的輕薄化及較低功率消耗的趨勢，而存在以下需要：光學片能實現所需的性能如關於亮度、遮蔽性能(Shielding property)等等，同時要減少光學片的數量。
在本發明的一實施例中，光學片可包含：基底層；第一光集中層，形成於基底層的一側；擴散層，形成於基底層的另一側；以及第二光集中層，形成於擴散層上，其中所述第一光集中層及所述第二光集中層的每一個具有：較所述擴散層高的折射係數，且第一光學圖案是形成於擴散層及第二光集中層之間的介面。
所述第一光集中層及所述第二光集中層的每一個可具有：約1.5或更高的折射係數(Refractive index)，且所述擴散層可具有小於約1.5的折射係數。
所述第一光學圖案可包括：稜鏡(Prism)、透鏡(Lenticular)、微透鏡(Micro-lens)及壓花(Embossed)圖案的至少其中之一。
所述第二光學集中層可更包括：第二光學圖案，形成於第二光學集中層的下表面。
所述第二光學圖案可包括：稜鏡、透鏡、微透鏡及壓花圖案的至少其中之一。
所述第一光集中層可包括：第四光學圖案，所述第四光學圖案包括稜鏡、透鏡、微透鏡及壓花圖案的至少其中之一。
所述擴散層及所述第二光集中層的至少其中之一可更包括：有機粒子或無機粒子。
所述有機粒子或無機粒子可包含：矽酮(Silicon)、尼龍(Nylon)、(甲基)丙烯酸酯化合物((Meth)acrylic compound)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、二氧化矽(Silica)及聚甲基丙烯酸甲脂(Polymethyl methacrylate,PMMA)的至少其中之一。
在本發明的另一實施例中，顯示裝置可包括：所述光學片。
1‧‧‧基底層
2‧‧‧第一光集中層
3‧‧‧擴散層
4‧‧‧第二光集中層
5‧‧‧有機粒子或無機粒子
10‧‧‧介面
20‧‧‧下表面
100、200‧‧‧光學片
本發明的上述及其他方面、特徵及優點，可由結合了伴隨圖 式的實施例的詳細敘述而變得清楚，其中：圖1是根據本發明的一實施例的光學片的剖面圖。
圖2是根據本發明的實施例而說明光學片的作用的示意圖。
圖3是根據本發明的另一實施例的光學片的剖面圖。
將參照伴隨的圖式詳細敘述本發明的實施例，以便使所屬技術領域中具有通常知識者輕易地據以實施。應理解本發明並不限制於下述實施例，且可用不同方式實施。在所述圖式中，為了清楚起見，省略與敘述無關的部份。全說明書中，類似的元件是以類似的參照數字來代表。
這裡所用的「上表面」及「下表面」之用詞是基於圖式所定義，也因此「上表面」及「下表面」可根據方向而互換使用。並且，這裡所用的「(甲基)丙烯酸酯((meth)acrylic)」用詞可表示「丙烯酸酯(acrylic)」或「甲基丙烯酸酯(methacrylic)」。
在下文中，將參照圖1，詳細敘述根據本發明的一實施例的光學片。圖1是根據本發明的一實施例的光學片的剖面圖。請參考圖1，根據本發明的一實施例的光學片100可包含：基底層1、第一光集中層2、擴散層3及第二光集中層4。
擴散層3可形成在基底層1的一表面上，且擴散層3的下表面可適合藉由對光進行散射、而擴散所述光。擴散層3可具有：較第一光集中層2及第二光集中層4還低的折射係數。擴散層3可具有：小於約1.5的折射係數，例如，從約1.0到約1.49。隨著擴散層3的折射係數接近約1.0，光學片可展示更加改進的亮 度。擴散層3可由硬化型(甲基)丙烯酸酯樹脂(Curable(meth)acrylate resin)所形成，例如，硬化型胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯樹脂(Curable urethane(meth)acrylate resin)，但不限於此。
第二光集中層4可形成在擴散層3的一表面上，且當所述光學片堆疊在背光單元的上表面時，第二光集中層4可適合集中光至接近所述光學片最外層的光射出表面之法線方向。
第一光學圖案可形成在：第二光集中層4及擴散層3之間的介面10，且第二光學圖案可形成在第二光集中層4的下表面20。藉由第一光學圖案及第二光學圖案，光可被第二光集中層4的下表面20上的第二光學圖案所擴散，且也可在第二光集中層4及擴散層3之間的介面被集中，以致於第二光集中層4可同時執行擴散所述光且集中所述光。
第一光學圖案及第二光學圖案可具有：相同形狀或不同形狀。例如，第一光學圖案可包含：稜鏡、透鏡、微透鏡及壓花圖案的至少其中之一；且第二光學圖案可包含：稜鏡、透鏡、微透鏡及壓花圖案的至少其中之一。
在第一光學圖案及第二光學圖案中，分隔平面可形成於所述光學圖案之間，且鄰近光學圖案可具有相同或不同的高度、寬度、直徑等等。稜鏡圖案可具有：半圓形狀、半橢圓形狀、及多邊形形狀像是三角形狀、梯形形狀等等的截面形狀。稜鏡可具有：從約1微米(μm)到約100微米的高度、以及從約1微米到約200微米的寬度。透鏡、微透鏡及壓花圖案的每一個可具有：從約1微米到約200微米的直徑、及從約1微米到約120微米的高度。壓花圖案可具有：從約0.1微米到約10微米的平均表面粗 糙度(Ra)、及從約0.2微米到約20微米的最大表面粗糙度(Rmax)。儘管第一光學圖案及第二光學圖案的高度及寬度並沒有特別限制，在考慮到光集中效率時，第一光學圖案及第二光學圖案可分別具有：從約1微米到約100微米的高度、及從約1微米到約200微米的寬度。
第二光集中層4可具有：較擴散層3還高的折射係數。結果是，所述光學片可以改進亮度。第二光集中層4的折射係數對擴散層3的折射係數的比值可大於約1，例如大於約1.01，且例如從約1.05到約1.5。第二光集中層4可具有約1.5或更高的折射係數，例如從約1.5到約1.7。在這個範圍之中，所述光學片可以展示改進的亮度。
現在，將參照圖2，更詳細地敘述根據本發明的一實施例中的光學片的作用。圖2是根據本發明的實施例而說明光學片的作用的示意圖。如圖2所示，當具有低折射係數的擴散層3配置於基底層1的下表面、且具有高折射係數的第二光集中層4配置於擴散層3的下表面的時候，入射光是相對地在擴散層3被擴散、且同時藉由第一光集中層2而朝向光入射表面的法線方向射出，以致於所述光學片可展示改進的亮度。此處，與擴散層3相比，第二光集中層4適合集中光。並且，儘管沒有表示在圖2中，當有機粒子或無機粒子被散佈在擴散層3時，光擴散的效果可更進一步被改進。如此一來，當具有低折射係數的擴散層3被放置在基底層1的下表面時，第一光集中層2的光集中效率可進一步被改進。
第二光集中層4可具有範圍從約1微米至約150微米的 厚度或高度(包含所述第二光學圖案)。在此範圍內，所述光學片可以展示改進的亮度。
在擴散層3及基底層1之間的介面，可以沒有圖案形成、或是形成第三光學圖案。所述第三光學圖案可以相同於或不同於第一光學圖案或是第二光學圖案，且第三光學圖案可包含：稜鏡、透鏡、微透鏡及壓花圖案的至少其中之一。
擴散層3及第二光集中層4可以由相同或不同樹脂所形成。例如，擴散層3及第二光集中層4可以由紫外光硬化型胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯樹脂(UV curable urethane(meth)acrylic resin)、聚碳酸酯樹脂(Polycarbonate resin)、聚酯樹脂(Polyester resin)像是聚萘二甲酸乙二醇酯樹脂(Polyethylene naphthalate resin)等等，但不限於此。擴散層3可具有範圍從約1微米到約150微米的厚度或高度(包含所述第一光學圖案)。
基底層1可物理性地且結構性地支撐所述光學片。然而，如果在沒有基底層1的情況下，僅擴散層3及第一光集中層2能確保光學片有足夠的剛性，則基底層1可以被省略。基底層1可由所屬技術領域中已知的任何材料來製造。例如，基底層1可由透明材料來製造。更詳細地說，基底層1可由聚碳酸酯樹脂、聚碸樹脂(Polysulfone resin)、聚(甲基)丙烯酸酯樹脂(Poly(meth)acrylate resin)、聚苯乙烯樹脂(Polystyrene resin)、聚氯乙烯樹脂(Polyvinyl chloride resin)、聚乙烯醇樹脂(Polyvinyl alcohol resin)、聚降冰片烯樹脂(Polynorbornene resin)、包含聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate)的聚酯樹脂等等，且所述基底層1並不限於此。基底層1可具有從約25微米到約300 微米的厚度。在此範圍內，當第一光集中層及擴散層堆疊時，能夠確保所述光學片的可靠性、且同時提供好的穩定性。
第一光集中層2可意指：形成在基底層1的上表面的第四光學圖案。第一光集中層2可以對於已經穿透第二光集中層4、擴散層3及基底層1的光進行集中。第一光集中層2可具有約1.5或更高的折射係數，例如，從約1.5到約1.7。在這個範圍內，所述光學片可展示好的光集中效率。
形成第一光集中層2的第四光學圖案可以與形成在擴散層3及/或第二光集中層4上的光學圖案相同或不同。只要第四光學圖案從基底層1突出且能適於集中光，第四光學圖案並沒有被特別地限制。例如，第四光學圖案可以是稜鏡、透鏡、微透鏡、壓花圖案等等，而且稜鏡圖案可具有半圓形狀、半橢圓形狀、及多邊形形狀像是三角形狀、梯形形狀等等的截面形狀。分隔平面可以形成在第四光學圖案之間。所述稜鏡圖案可具有三角形狀、半圓形狀及梯形形狀的截面形狀。所述稜鏡圖案可具有從約1微米到約100微米的高度、及從約1微米到約200微米的寬度。所述透鏡、微透鏡及壓花圖案可具有從約1微米到約200微米的直徑、及從約1微米到約120微米的高度。所述壓花圖案可具有從約0.1微米到約10微米的平均表面粗糙度(Ra)、及從約0.2微米到約20微米的最大表面粗糙度(Rmax)。儘管第一光集中層的光學圖案的高度及寬度並沒有特別限制，考慮到光集中效率，第一光集中層的光學圖案可具有從約1微米到約100微米的高度、及從約1微米到約200微米的寬度。第一光集中層2可由相同或不同於所述擴散層3或所述第二光集中層4的樹脂所製造。例如， 第一光集中層2可由(甲基)丙烯酸酯樹脂、紫外線硬化型胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、像是聚萘二甲酸乙二醇酯樹脂的聚酯樹脂，或上述的混合物所製造。
為了獲得更加改進的效率，第二光集中層4及光擴散層3的至少其中之一可更包含：有機粒子或無機粒子。有機粒子或無機粒子可被隨機地包含在擴散層3內、或在第二光集中層4內。
在下文中，將參照圖3，詳細敘述根據本發明的另一實施例的光學片。圖3是根據本發明的另一實施例的光學片的剖面圖。請參考圖3，光學片200可包含：基底層1；第一光集中層2，形成在基底層1的上表面；擴散層3，形成在基底層1的下表面；以及第二光集中層4，形成在擴散層3的下表面，其中，擴散層3可包含有機粒子或無機粒子5。
所述有機粒子或無機粒子5可具有：與形成第二光集中層4或擴散層3的樹脂不同的折射係數，且從而由於所述折射係數之間的不同，而可散射光，以致於所述光被散佈遍及擴散層3的全部區域，因而改進遮蔽性能。
所述有機粒子或無機粒子5可具有：從約1.46到約1.55的折射係數。所述有機或無機粒子5可以是可擴散粒子，且可以由矽酮、尼龍、(甲基)丙烯酸酯化合物、聚苯乙烯、二氧化矽、聚甲基丙烯酸甲脂等等所構成。所述有機粒子或無機粒子5可以具有球形珠粒(spherical bead)形狀，但並不限於此。所述有機粒子或無機粒子5可具有：從約1微米到約15微米的尺寸或直徑，但並不限於此。在此範圍內，所述光學片可以實現光擴散性能。
藉由調整擴散層3中的有機或無機粒子5的數量，而可 調整光的擴散率。例如，為了使亮度的衰退最小化，擴散層3可包含約1重量百分比(% by weight,wt%)到約30重量百分比的有機或無機粒子5，例如，約1重量百分比到約10重量百分比。在這個範圍內，所述光學片可以實現光擴散性能。
為了實現光擴散性能，儘管沒有表示於圖3中，第二光學集中層4也可以包含：約1重量百分比到約30重量百分比的有機粒子或無機粒子，例如，約1重量百分比到約10重量百分比。在這個範圍內，所述光學片可以實現光擴散性能。
根據本發明的實施例的多個光學片可以是藉由在基底層進行表面塗裝及圖案成形而製造，來取代典型的多層結構所使用的積層法。根據一實施例，可以利用用於第一光集中層、擴散層或第二光集中層的樹脂以及光起始劑(photoinitiator)的混合物，來使圖案被形成在基底層上，並且在紫外光照射下，使用其上形成有所述圖案的刻印滾輪(engraving roll)。所述第一光集中層及第二光集中層的圖案成型的順序，沒有被特別地限制。如此一來，所述光集中層及所述擴散層同時藉由表面塗裝而堆疊到單一基底層的兩側，而取代將擴散層形成其上的基底層結合到光集中層形成其上的另一基底層，以致於在減少光學片中的層數的同時，光集中及擴散的多個功能可以被實現。所述光學片可以被用作複合片，此複合片同時實現稜鏡片及擴散片的功能。
根據本發明的另一方面，顯示裝置可包含所述光學片。所述顯示裝置可包含液晶顯示裝置，但不限於此。所述液晶顯示裝置可包含：導光板(Light guide plate)、所述光學片及液晶面板(Liquid crystal panel)，其中所述光學片可以配置在導光板的上表 面。
根據實施例，本發明可以提供複合光學片，來展示沒有亮度衰退的高遮蔽性能。並且，所述光學片可以實現光集中及擴散功能兩者。進而，所述光學片能夠使顯示裝置的多層結構的膜片(像是擴散片、稜鏡片、防護片等等)的數量減少，且不管膜片的數量減少，也同時能提供相同水準的亮度且確保廣視角。根據實施例，藉由減少多層結構中的膜片的數量，本發明可以提供輕薄的顯示裝置。
現在，將會參考一些實例，來敘述本發明的更多細節。然而，應該注意到這些實例僅提供作為說明，而不是以任何方式被解釋來限制本發明。
第一實例
聚對苯二甲酸乙二酯膜(厚度：250微米)被用作基底層，且具有1.55折射係數的硬化型丙烯酸酯樹脂被塗裝於所述基底層的上表面。然後，所述基底層被放置在具有稜鏡圖案的模具裡面，並在捲撓式製程方法中被暴露於紫外光，以致於帶著具有三角形截面的稜鏡圖案的第一光集中層被形成在基底層的上表面。在具有1.47折射係數的紫外光硬化型胺基甲酸酯丙烯酸酯樹脂被塗裝在基底層的下表面之後，所述基底層被放置到具有壓花圖案的模具裡面，並在捲撓式製程方法中被暴露於紫外光，以致於具有壓花圖案在其下表面的擴散層被形成在基底層的下表面。在具有1.59折射係數的紫外光硬化型胺基甲酸酯丙烯酸酯樹脂被塗裝在有壓花圖案的所述擴散層的下表面後，所述產物(resultant)被放置到壓花圖案成形模的裡面，並在捲撓式製程方法中被暴露於紫 外光，以致於具有壓花圖案在其下表面的第二光集中層被形成在所述擴散層的下表面。
第二到八實例
用和第一實例中相同的方式來製造光學片，除了第一光集中層、擴散層及第二光集中層的光學圖案被更換為如表1所列示。此處，丙烯酸酯材質的珠粒(5重量百分比，在所述擴散層中)被用作有機粒子或無機粒子。
第一到三比較例
用和第一實例中相同的方式來製造光學片，除了沒有形成擴散層及第二光集中層(第一比較例)、沒有形成第二光集中層(第二比較例)，或者，即使形成擴散層及第二光集中層，第一光學圖案並沒有被形成在擴散層及第二光集中層之間的介面，且從而所述介面是平的(第三比較例)。
在實例及比較例中所製造的光學片，是由下列性能所評估。將結果表示在表1。
性能評估
(1)亮度：在光學片被組裝，以形成包含直下式或側光式發光二極體(Light emitting diode,LED)式光源的背光單元之後，對亮度進行量測。使用BM-7光譜輻射儀(Spectroradiometer)(拓普康有限公司，TOPCON Co.,Ltd.)來量測亮度。亮度值以對於第一比較例的亮度的百分比(%)來表達。
(2)遮蔽性能：遮蔽性能表示，當光學片堆疊在背光單元的導光板上時，導光板的上表面的圖案對肉眼而言是否為可看見的。在光學片被放置在導光板上之後、且同時讓使用側光式發光 二極體光源的32吋液晶顯示模組被驅動時，觀察導光板的上表面的圖案對肉眼而言是否為可看見的。觀察結果被評等為從等級0到等級10，「0」意謂：因為沒有遮蔽性能，導光板的圖案對肉眼而言為可看見的；且「10」意謂：因為良好的遮蔽性能，導光板的圖案對肉眼而言為不可看見的。所述評等和遮蔽性能是成比例的。
如表1中所示，根據所述發明的實例的光學片，在確保適當亮度的同時、還展示了高遮蔽性能。相反地，在第一到第二比較例中，沒有擴散層及第二光集中層、或沒有第二光集中層的光學片；以及在第三比較例中，即使包含擴散層及第二光集中層，卻沒有光學圖案位在介面的光學片，展示了壞的遮蔽性能。
儘管參照一些實施例來敘述本發明，應理解這些實施例僅提供作為說明，而不是以任何方式被解釋來限制本發明，且在沒有從本發明的精神及範圍背離時，那些所屬領域中具有通常知識者可以製做各式各樣的修改、更換、替代及等效的實施例。因此，本發明的範圍應只被伴隨的申請專利範圍及其等效物所限制。
1‧‧‧基底層
2‧‧‧第一光集中層
3‧‧‧擴散層
4‧‧‧第二光集中層
10‧‧‧介面
20‧‧‧表面
100‧‧‧光學片

Claims (9)

  1. 一種光學片，包括：基底層；第一光集中層，形成於所述基底層的一側；擴散層，形成於所述基底層的另一側；以及第二光集中層，形成在所述擴散層上，其中所述第一光集中層及所述第二光集中層的每一個具有較所述擴散層高的折射係數，且所述第一光學圖案是形成於所述擴散層及所述第二光集中層之間的介面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光學片，其中，所述第一光集中層及所述第二光集中層的每一個具有：約1.5或更高的折射係數，且所述擴散層具有小於約1.5的折射係數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光學片，其中，所述第一光學圖案包括：稜鏡、透鏡、微透鏡及壓花圖案的至少其中之一。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光學片，其中，所述第二光集中層更包括：第二光學圖案，形成於所述第二光集中層的下表面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的光學片，其中， 所述第二光學圖案包括：稜鏡、透鏡、微透鏡及壓花圖案的至少其中之一。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的光學片，其中，所述第一光集中層包括：第四光學圖案，所述第四光學圖案包括：稜鏡、透鏡、微透鏡及壓花圖案的至少其中之一，且形成於所述第一光集中層上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的光學片，其中，所述擴散層及所述第二光集中層的至少其中之一更包括：有機粒子或無機粒子。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的光學片，其中，所述有機粒子或無機粒子包括：矽酮、尼龍、(甲基)丙烯酸酯化合物、聚苯乙烯、二氧化矽及聚甲基丙烯酸甲脂的至少其中之一。
  9. 一種顯示裝置，包括：根據申請專利範圍第1項到第8項中任一項所述的光學片。
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