TW201537231A - 包括準直反射式偏光器之光學膜 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示光學膜。更具體而言,本發明揭示包括一準直反射式偏光器之光學膜。該等光學膜可實用於背光中,且尤其是在背光再循環腔中。本發明揭示適於側光式背光與直下式背光兩者之構造。

Description

包括準直反射式偏光器之光學膜
反射式偏光器實質上透射具有一偏振狀態之光,同時實質上反射具有一正交偏振狀態之光,且使用於顯示器裝置的背光中。在某些情況中,反射式偏光器與其他反射表面耦接以建立一光再循環腔。具有複數個光引導元件之微複製膜可用來改變光的角分布。
在一態樣中,本揭露係關於一種光學膜。該光學膜包括一準直反射式偏光器及一凹微透鏡陣列,該凹微透鏡陣列設置在該準直反射式偏光器之一主表面上。在某些實施例中,該準直反射式偏光器具有對於p偏振光沿著一通過軸依Tpassnormal的法線入射之一透射,及對於p偏振光沿著一通過軸依Tpass60的60度入射之一透射,且Tpass60對Tpassnormal的比率小於0.75。在某些實施例中,Tpass60對Tpassnormal的比率小於0.60或0.50。在某些實施例中,該凹微透鏡陣列經隨機地配置。在某些實施例中,該凹微透鏡陣列經規律地配置。在某些實施例中,該凹微透鏡陣列中的每一微透鏡具有約0.5之高寬比。在某些實施例中,該凹微透鏡陣列中的每一微透鏡具有約0.3之高寬比。在某些實施例中,該凹微透鏡陣列中的每一微 透鏡具有小於約0.5之高寬比。在某些實施例中,該光學膜進一步包括微特徵,該等微特徵係設置在該準直反射式偏光器之一表面上,該表面非設置在該凹微透鏡陣列上。該等微特徵可包括珠體。在某些實施例中,該等珠體的平均直徑約8μm。在某些實施例中,該等微特徵包括凸透鏡或稜鏡。在某些實施例中,該光學膜的厚度小於420μm。在某些實施例中,一側光式背光總成包括該光學膜與一光導,其中該光導經設置成接近該凹微透鏡陣列。在某些實施例中,一直下式背光總成包括該光學膜與一或多個光源,其中該一或多個光源經設置成接近該凹微透鏡陣列。
在另一態樣中,本揭露係關於一種光學膜,其包括:一光學基材,該光學基材具有一第一與第二主表面;一準直反射式偏光器,其設置在該光學基材的該第一主表面上;及一凹微透鏡陣列,其設置在該光學基材的該第二主表面上。在某些實施例中,該光學膜進一步包括在該光學基材與該準直反射式偏光器之間的黏著劑。在某些實施例中,該準直反射式偏光器具有對於p偏振光沿著一通過軸依Tpassnormal的法線入射之一透射,及對於p偏振光沿著一通過軸依Tpass60的60度入射之一透射,且Tpass60對Tpassnormal的比率小於0.75。在某些實施例中,Tpass60對Tpassnormal的比率小於0.60或0.50。在某些實施例中,該凹微透鏡陣列經隨機地配置。在某些實施例中,該凹微透鏡陣列經規律地配置。在某些實施例中,該凹微透鏡陣列中的每一微透鏡具有約0.5之高寬比。在某些實施例中,該凹微透鏡陣列中的每一微透鏡具有約0.3之高寬比。在某些實施例中, 該凹微透鏡陣列中的每一微透鏡具有小於約0.5之高寬比。在某些實施例中,該光學膜進一步包括微特徵,該等微特徵設置在該準直反射式偏光器之一表面上,該表面非設置在該光學基材上。該等微特徵可包括珠體。在某些實施例中,該等珠體的平均直徑約8μm。在某些實施例中,該等微特徵包括凸透鏡或稜鏡。在某些實施例中,該光學膜的厚度小於420μm。在某些實施例中,一側光式背光總成包括該光學膜與一光導,其中該光導經設置成接近該凹微透鏡陣列。在某些實施例中,一直下式背光總成包括該光學膜與一或多個光源,其中該一或多個光源經設置成接近該凹微透鏡陣列。
10‧‧‧多層光學膜
12‧‧‧第一層、微層
13a‧‧‧層厚度輪廓
13b‧‧‧層厚度輪廓
14‧‧‧第二層、微層
200‧‧‧光學膜
210‧‧‧準直反射式偏光器
220‧‧‧微透鏡陣列
222‧‧‧小透鏡
230‧‧‧光學基材
240‧‧‧黏著劑
300‧‧‧光學膜
310‧‧‧準直反射式偏光器
320‧‧‧微透鏡陣列
322‧‧‧小透鏡
400‧‧‧光學膜
410‧‧‧準直反射式偏光器
412A‧‧‧珠體
412B‧‧‧稜鏡
412C‧‧‧透鏡
420‧‧‧微透鏡陣列
422‧‧‧小透鏡
430‧‧‧光學基材
440‧‧‧黏著劑
500‧‧‧光學堆疊
510‧‧‧準直反射式偏光器
520‧‧‧微透鏡陣列
522‧‧‧小透鏡
530‧‧‧光學基材
540‧‧‧黏著劑
550‧‧‧光源
552‧‧‧反射器
554‧‧‧光導
600‧‧‧光學堆疊
610‧‧‧準直反射式偏光器
620‧‧‧微透鏡陣列
622‧‧‧小透鏡
630‧‧‧光學基材
640‧‧‧黏著劑
650‧‧‧光源
652‧‧‧反射器
圖1為一多層光學膜的俯視透視示意圖。
圖2為包括一準直反射式偏光器之光學膜的側視立面截面圖。
圖3為包括一準直反射式偏光器之另一光學膜的側視立面截面圖。
圖4為包括一準直反射式偏光器之另一光學膜的側視立面截面圖。
圖5為包括圖2之光學膜的側光式背光之一部分的側視立面截面圖。
圖6為包括圖2之光學膜的直下式背光之一部分的側視立面截面圖。
圖7為展示在比較例C-2中的準直反射式偏光器的層厚度輪廓圖。
圖1為一多層光學膜的俯視透視示意圖。多層光學膜10包括第一層12與第二層14
多層光學膜,亦即至少部分藉由配置具有不同折射率的微層來提供所需的透射及/或反射性質的膜,係為已知的。而在真空室中藉由在一基材上沉積一序列無機材料的光學薄層(「微層」)來製造此類多層光學膜的技術亦久為人知。無機多層光學膜的說明可見於例如由H.A.Macleod所著之Thin-Film Optical Filters,第2版。(Macmillan Publishing Co.(1986))及由A.Thelan所著之Design of Optical Interference Filters(McGraw-Hill,Inc.(1989))等校科書中。
多層光學膜也以共擠壓交替之聚合物層的方式呈現。可參見如美國專利案第3,610,729號(Rogers)、第4,446,305號(Rogers等人)、第4,540,623號(Im等人)、第5,448,404號(Schrenk等人)及第5,882,774號(Jonza等人)。在這些聚合多層光學膜中,在構造個別層時主要或唯一使用的是聚合物材料。此類膜適合大量製造之製程而且可被製成大張薄片及卷材。
多層光學膜包括具有不同折射率特性的個別微層以使某些光在相鄰微層間的界面處反射。由於微層相當地薄,以致在複數個界面處反射的光會經歷相長(constructive)或相消(destructive)干涉,以使得多層光學膜獲得所需的反射性質或透射性質。對於設計成反射紫 外線、可見光或近紅外線波長的光的多層光學膜來說,其各微層通常具有一小於約1μm的光學厚度(實際厚度乘上折射率)。可在多層光學膜的外表面上包括較厚的層,例如表層(skin layer),或是設置保護邊界層(PBL)於多層光學膜之內,用以分隔微層的相聯接群組(本文稱為「封包(packet)」)。
對於偏光應用(例如用於反射式偏光器),至少某些光學層是使用雙折射聚合物形成,其中該聚合物的折射率沿該聚合物之正交卡氏座標軸具有不同的數值。一般來說,雙折射聚合物微層的正交卡氏座標軸的定義是垂直該層平面(z軸),而x軸以及y軸位在該層平面內。雙折射聚合物也可用在非偏光應用中。
現請參考圖1,其繪示一多層光學膜的例示性光學重複單元(ORU,Optical Repeat Unit)的示意透視圖。圖1僅描繪一多層光學膜10的兩層,該多層光學膜可包括呈一或多個鄰接的封包或堆疊而配置的數十或數百個此類層。膜10包括個別微層1214,其中「微層」指稱足夠薄的層,以使得在這類層之間的複數個界面處反射的光歷經相長或相消干涉,以給予多層光學膜所需要的反射性質或透射性質。微層1214可一起代表該多層堆疊的一個光學重複單元(ORU),ORU為最小層組,其在整個堆疊厚度中係以重複圖案反覆發生。微層具有不同折射率特性,使得某些光在相鄰微層之間的界面處被反射。對於設計成反射紫外光、可見光或近紅外線波長光的光學膜而言,每一微層通常具有小於約1微米的光學厚度(亦即,實體厚度乘以折射率)。
在某些情況下,微層1214所具有之厚度及折射率值對應於一個¼波堆疊(亦即,以光學重複單元(或單位單元)方式配置,且各單元具有兩個相鄰之相等光學厚度(f-比率=50%)的微層),使得光學重複單元可藉由相長干涉光有效地反射,其中該干涉光波長係為λ,約為光學重複單元的總光學厚度的兩倍。而其他的層配置也係為習知技術,像是具有2個微層光學重複單元且其f-比率不為50%的多層光學膜,或是光學重複單元包括多於兩個微層的膜。這些光學重複單元的設計可經組態用以減少或增加某些更高階的反射。可參見例如美國專利案第5,360,659號(Arends等人)及第5,103,337號(Schrenk等人)。沿著膜厚度軸(如z軸)的厚度梯度可用來提供一加寬的反射頻帶(諸如,延伸於整個人眼可見光區且延伸至近紅外線區之反射頻帶),以使得當頻帶在傾斜入射角度時偏移至較短波長時,微層堆疊仍可繼續在整個可見光譜上反射光。關於厚度梯度經特製以削尖頻帶邊緣(亦即在高反射與高透射之間轉換波長)的討論可見於美國專利案第6,157,490號(Wheatley等人)。
對多層光學膜的進一步細節與其相關設計及構造之討論可參見美國專利案第5,882,774號(Jonza等人)及第6,531,230號(Weber等人)、PCT公開案WO 95/17303(Ouderkirk等人)及WO 99/39224(Ouderkirk等人)以及標題名稱為“Giant Birefringent Optics in Multilayer Polymer Mirrors”,Science,Vol.287,March 2000(Weber等人)的期刊中。多層光學膜及相關物件可包括依其光學、機械及/或化學之特性而選定的額外層及塗層。舉例來說,可將紫 外線吸收層加在膜的入射側以防止組件因紫外光而造成降解。也可使用紫外線固化的壓克力黏合劑或其他適合材料將多層光學膜附著於機械性強化層。此類強化層可包含聚合物(如PET或聚碳酸酯),也可包括提供光學功能的結構表面(如藉由例如使用珠體或稜鏡以造成光擴散或準直)。額外層及塗層也可包括抗刮層、抗撕裂層,以及硬化劑。請參見如美國專利案第6,368,699號(Gilbert等人)。而用以製造多層光學膜的方法及裝置之討論則可參見美國專利案第6,783,349號(Neavin等人)。
多層光學膜的反射及透射特性會隨各別微層的折射率及微層的厚度與厚度分布之不同而改變。各微層至少在膜內的局部位置內之特徵可藉平面內折射率nx、ny及與膜的厚度軸相關聯的折射率nz予以表示。這些率值係分別代表用以使光沿著互為正交的x軸、y軸及z軸偏振的主體材料的折射率。而為了便於說明,除非另有指定,在本專利申請案中,x軸、y軸及z軸係假設為可適用於多層光學膜上任何關注點的局部卡氏座標,其中微層平行於x-y平面延伸,且其中x軸在膜平面內經定向以使Δnx的量值最大化。因此,Δny的量值可等於或小於(但不大於)Δnx的量值。此外,在開始計算Δnx、Δny及Δnz差值時要選擇哪一材料層的前提為Δnx須為一非負數。換句話說,在形成一界面的兩個層之間的折射率差值為Δnj=n1j-n2j,其中j=x、y或z且選定層編號1、2以使得n1x n2x(亦即,Δnx 0)。
在實際應用上,折射率可透過對材料審慎的選擇及製程條件加以控制。多層膜的製造係經由共擠壓大量(如數十或數百)交 替兩種聚合物A、B之層,一般接著使該多層擠壓物(extrudate)通過一或多個倍增模具(multiplicaiton die),且接著以拉伸或以其他方式定向該擠壓物以形成最終膜。所得膜通常係由數百個個別微層組成,該等微層的厚度及折射率經特製以提供在所要的光譜區(例如,可見光或近紅外線)之一或多個反射頻帶。為了在合理的層數下達成高反射率,相鄰微層通常對於沿x軸所偏振之光展現至少0.05之折射率差(Δnx)。在一些實施例中,材料經過選擇,以使得定向後對於沿x軸所偏振之光的折射率差越高越好。若對於兩個正交偏振需要高反射率,則亦可使相鄰微層對於沿y軸所偏振之光展現至少0.05之折射率差(Δny)。
前述參照的‘774號專利(Jonza等人)在其內容中,特別描述了相鄰微層之間對於沿z軸所偏振之光的折射率差(Δnz)如何可經特製以達成傾斜入射光之p偏振分量之所需的反射率特性。為了維持在傾斜入射角下p偏振光之高反射率,微層間的z折射率失配Δnz可經控制成實質上小於最大平面內折射率差Δnx,使得Δnz 0.5*Δnx,或Δnz 0.25*Δnx。零或近零量值之z率值失配在微層間所產生之界面為,其p偏振光之反射率以入射角為函數時係為恆定值或近恆定值。再者,z率值失配Δnz可經控制成相較於平面內折射率差Δnx具有相反極性,亦即Δnz<0。在此條件下產生的界面對於p偏振光之反射率會隨著入射角增加而增大,就與對於s偏振光之情形一樣。
‘774號專利(Jonza等人)中也提到某些關於多層光學膜組態成偏光器(稱為多層反射或反射式偏光器)在設計上的考量。在許多應用中,理想的反射式偏光器應在沿一軸(「消光(extinction)」或「阻斷(block)」軸)具有高反射比,而在沿另一軸(「透射(transmission)」或「通過(pass)」軸)則具有零反射比。對本申請案之目的而言,光的偏振狀態實質上與通過軸或透射軸一致者稱為通過光,而光的偏振狀態實質上與阻斷軸或消光軸一致者稱為阻斷光。除非另有指定,入射角為60°的通過光係以p偏振通過光量測。若沿透射軸出現某一反射率,則偏光器在離法線角(off-normal angle)的效率可能降低,而且若是對於各種波長之反射率不同,則色彩可能被引入透射的光當中。此外,在一些多層系統中,要達到兩個y率值與兩個z率值完全匹配或許是不可能的,且若z軸率值不匹配,或許可對平面內率值n1y及n2y引入輕微的失配。具體來說,藉由將y率值失配調整成與z率值失配具有相同的正負符號,在微層間的界面會產生布魯斯特(Brewster)效應,以沿著多層反射式偏光器的透射軸最小化離軸反射率且因此最小化離軸色彩。
‘774號(Jonza等人)中提及另一設計考量係關於多層反射式偏光器之空氣界面處的表面反射。除非偏光器的兩側被層壓至一現有玻璃組件或被層壓至另一具有透明光學黏著劑之現有膜,否則此類表面反射將會減少光學系統中所期望偏振光之透射程度。因此,在某些情況下,在反射式偏光器上加上抗反射(AR)塗層可能係有幫助。
反射式偏光器通常是用在視覺顯示系統,例如液晶顯示器。這些系統(如今廣泛在多種電子裝置中可見,如行動電話、包括平板電腦、筆記型電腦、以及次筆記型電腦,還有某些平面電視)使用一液晶(LC)面板,以一廣域背光由後方照明。該反射式偏光器係放在該背光上或以其他方式納入該背光中,以從背光將可由該LC面板使用之偏振狀態的光傳送至該LC面板。一正交偏振狀態的光(並不能由該LC面板使用)被反射回背光中,在此其終究可朝LC面板反射回去並至少部分被轉換成可用的偏振狀態,因而「再循環」通常會損失的光,並增加所得亮度以及顯示器的總體效率。
圖2為包括一準直反射式偏光器之光學膜的側視立面截面圖。光學膜200包括準直反射式偏光器210、微透鏡陣列220(其包含小透鏡222)、光學基材230、與黏著劑240
準直反射式偏光器210可為任何適當厚度。在某些實施例中,準直反射式偏光器210可為一多層準直反射式偏光器。對於多層準直反射式偏光器而言,可選定層厚度與折射率,以提供之於傾斜入射光更佳的軸上(on-axis)入射光之透射。結合一背反射器,準直反射式偏光器可使傾斜入射光再循環。在後續遍次,再循環光更可能被軸上透射,進而產生準直效果。如前述,例如,在PCT專利公開案第WO 2013/059225 A1號(Weber等人),對於使用此類膜準直來自再循環背光之光的可能性程度之有用指示可從給定膜的經透射p偏振光之法線入射(Tpassnormal)與60度入射(Tpass60)的比率取得。 有用的準直反射式偏光器可具有小於0.75、0.6、0.5或以下的Tpass60對Tpassnormal的比率。
微透鏡陣列220包括一連串小透鏡222。微透鏡陣列220(不管其標籤)不需包括小透鏡,而是可改為或另外包括任何其他微特徵,諸如稜鏡或球體。在某些實施例中,微透鏡陣列220的微特徵被倒置;亦即,特徵的倒置形狀為一小透鏡(如圖2所示)、球體、或稜鏡。在某些實施例中,微特徵可在一平面內方向上延伸;換言之,微透鏡陣列220可為一維陣列。在某些實施例中,微透鏡陣列220可為二維陣列。微透鏡陣列220可規律地、隨機地、或偽隨機地予以配置且可有任何適當節距。在某些實施例中,小透鏡222被緊密排列;在某些實施例中,小透鏡222彼此相間隔開。小透鏡222甚至可在微透鏡陣列220上彼此部分地重疊。小透鏡222包括兩個特性尺寸:小透鏡的寬度a與高度(或深度)b。小透鏡222的特徵可為其高寬比,其針對本申請案之目的為b/a的計算值。小透鏡222可包括至少一彎曲表面。在某些實施例中,小透鏡222可只包括彎曲表面。如圖2所繪示的小透鏡222至少對本申請案之目的而言,可被視為且被稱為凹微特徵。
在設計具有適當光學性質的堆疊時,小透鏡222的高寬比很重要。在某些情況中,可在準直效果與漫射之間權衡高寬比。例如,對於小透鏡而言,相對較高的高寬比可提供相對較佳的漫射,而提供較少準直效果。在某些實施例中,約0.5的高寬比是適當的。在某些實施例中,小於0.5的高寬比(例如,約0.3)是適當的。在微透 鏡陣列220中的個別小透鏡在高寬比方面的變動可超過正常製造變異性。在此情況,平均的高寬比可小於0.5,或任何其他適當值。
微透鏡陣列220可透過任何適當製程予以形成,包括微複製製程,諸如澆注與固化。用以形成微透鏡陣列220的樹脂可針對其製程能力、其他物理性質(諸如,耐久性、融化和抗彎)及光學性質(諸如,折射率、透明度與漫射品質)而選擇。在某些實施例中,在微透鏡陣列220的小透鏡222之間的區域可成型為圓形、方形、或以其他方式經過修改,以減少相鄰膜的可能刮擦。
光學基材230係設置在準直反射式偏光器210與微透鏡陣列220之間。在某些實施例中,微透鏡陣列220直接微複製在光學基材230上。光學基材230與微透鏡陣列220可為相同材料,且在某些實施例中,其可為部分的相同單塊材料片。在其他實施例中,光學基材230可黏附或層壓至微透鏡陣列220。光學基材可為任何適當材料,包括聚合物材料,諸如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。光學基材230可為任何適當尺寸,包括任何適當厚度。在某些實施例中,可選擇適當厚度以提供適當剛性。在某些實施例中,可選擇光學基材230之厚度,以在微透鏡陣列220與準直反射式偏光器210之間提供適當光學路徑長度。光學基材230可實質上為透明且不具光學活性(optically inert),或其可具有光學功能性(諸如,塊體漫射體),或包括吸收偏振元件或顏料。
黏著劑240係選擇性設置在準直反射式偏光器210與光學基材230之間。黏著劑240可為任何適當黏著劑,包括光學透明黏 著劑(OCA)、壓敏黏著劑(PSA)、或熱或紫外線可固化黏著劑。在某些實施例中,可能希望黏著劑240為不具光學活性,亦即,透明。在其他實施例中,黏著劑240可包括色素、漫射粒子、或其他光學活性組分,其可改變或修改行進通過光學膜200的光。
圖2所描繪的光學膜200的整體組態可為任何適當大小且可有任何適當尺寸。在某些實施例中,光學膜200之數層可為相同大小,且甚至可以卷形式製造或儲存,以轉換成所欲大小的部件。大體上,光學膜200具有兩個外表面:第一外表面相鄰於準直反射式偏光器210,及第二外表面相鄰於微透鏡陣列220。光學膜200可含有附著至相鄰於準直反射式偏光器210之第一外表面的其他膜與光學組件,諸如一轉向膜、吸收偏光器或漫射體。
在再循環背光中,凹微透鏡陣列通常未搭配反射式偏光器使用。尤其是從背光效率的觀點,凹微透鏡陣列被認為具有太強且非所欲的漫射效果。但是,申請人意外發現,凹微透鏡陣列與準直反射式偏光器之組合可針對背光缺陷隱藏提供具適當漫射的所欲整體準直效果。此允許背光設計具有較大彈性,且能夠有較薄構造且具有與標準背光再循環腔相當或更優越之性能。此外,較薄基底構造能有設計彈性以在背光內加入更多光學特徵、組件或層,同時保持可接受的整體厚度。
圖3為包括一準直反射式偏光器之另一光學膜的側視立面截面圖。光學膜300包括準直反射式偏光器310與包括小透鏡322的微透鏡陣列320。圖3繪示光學膜的一替代組態,大致上對應於圖2 的光學膜200,但微透鏡陣列320係被直接微複製或以其他方式形成在準直反射式偏光器310上。
因為光學膜300不包括一光學基材,故自然可為一較薄構造。某些應用可能需要薄度,包括手持與行動顯示器。否則,微透鏡陣列320與準直反射式偏光器310的選擇與設計可考慮與如前述圖2的對應元件210220相同考量與特徵。
圖4為包括一準直反射式偏光器之另一光學膜的側視立面截面圖。光學膜400包括準直反射式偏光器410(包括珠體412A、稜鏡412B與透鏡412C)、微透鏡陣列420(包括小透鏡422)、光學基材430與黏著劑440。圖4的光學膜400大致上對應於圖2的光學膜200,但圖4繪示可提供在特定實施例上的各種頂表面微結構與微特徵。
珠體412A可設置在相鄰於準直反射式偏光器410的表面上,且可執行數項功能。在某些實施例中,珠體412A之作用可為抗濕潤、抗反射或防牛頓環層。所屬技術領域中具有通常知識者應明白,適當的珠體大小與密度是基於所欲的功能性。在某些實施例中,可使用8μm珠體(珠體具有8μm的平均直徑)。在某些實施例中,較小珠體(甚至珠體小到1μm或更小)可為適當。珠體可沉積在黏結劑或溶液或溶劑(在某些情況中,可能蒸發掉)中,而讓珠體設置在光學膜400的表面上或黏附至其表面。珠體412A亦可提供準直反射式偏光器410的刮痕性或保護。珠體412A可為透明或不透明,且可為任何適當材料。
稜鏡412B與透鏡412C係展示在光學膜400上,以示範本文中所述之光學膜的實施例中可能的各種表面結構。例如,稜鏡412B可用於進一步準直光。連同光學膜400一起考量這些微特徵的任何適當節距與配置。雖然圖4為了便於說明而在相同光學膜上展示珠體412A、稜鏡412B與透鏡412C且非意欲必然建議離散地區分不同微特徵,但在某些實施例中,可在光學膜400上設置多於一種類型的微特徵。
圖5為包括圖2之光學膜的側光式背光之一部分的側視立面截面圖。光學堆疊500包括準直反射式偏光器510、微透鏡陣列520(其包括小透鏡522)、光學基材530、黏著劑540、一或多個光源550、反射器552與光導554
光學堆疊500展示一光學膜,其基本上對應於圖2中的光學膜200,其包括準直反射式偏光器510、微透鏡陣列520(其包含小透鏡522)、光學基材530與黏著劑540。此外,光學堆疊500包括一或多個光源550、反射器552與光導554
一或多個光源550、反射器552與光導554是一側光式系統之典型組態。在此一系統,光從一或多個光源550注入且進入光導554。光從一或多個光源550至光導554中之注入可利用注入或準直光學件。光在一或多個界面處透過全內反射而在光導554內傳送。在圖5中,光導554的頂表面繪示為暴露於空氣。以大於臨界角(從眾所周知的斯涅爾定律(Snell’s law)計算)入射在光導/空氣界面上的光被全內反射。反射器552亦用以傳送光且可為鏡面或半鏡面反 射。在某些實施例中,光導554、反射器552或兩者可包括漫射或提取特徵,其有助於從光導554解耦傳送的光,且使光以小於臨界角入射在光導/空氣界面上。以此方式,使來自一或多個光源550的光入射在光學堆疊500之部分上,該部分包括均等於有關圖2所述的光學膜200之膜。可被準直反射式偏光器510反射的光係透過光導554而向下反射返回並入射在反射器552上,之後向上反射回到光學膜。光原本會(從最終背光或觀看裝置)以無法使用或非所欲觀看角度發射或被背光內的其他組件吸收,但以此方式,光會再循環到更可用的偏振狀態或入射角。
一或多個光源550可為任何數量之光源,包括CCFL、LED、白熾燈泡、或其任何組合。在某些實施例中,一或多個光源550可在有限範圍的波長發光;在某些實施例中,一或多個光源的不同光源可在不同波長範圍發光。在某些實施例中,一或多個光源550可實質上發射白光。在一或多個光源550包括LED的實施例中,一或多個光源550可發出實質上為朗伯分佈之光。
光導554可利用任何適當材料予以建構且可為任何適當形狀或大小。例如,光導可利用丙烯酸類樹脂形成且可為平坦、呈錐形、或彎曲。反射器552可為任何適當反射器。在某些實施例中,反射器552可為一多層反射膜,諸如增強型鏡面反射器(ESR,Enhanced Specular Reflector),其可購自3M Company,St.Paul,MN。
光學堆疊500經定向,使得微透鏡陣列520接近光導554。例如,一或多個光源550及小透鏡522或光導554以及準直反射式偏光器510的相對繪示大小是為了易於繪示,且不應視為這類組件的實際相對尺寸建議。
圖6為包括圖2之光學膜的直下式背光之一部分的側視立面截面圖。光學堆疊600包括準直反射式偏光器610、微透鏡陣列620(其包括小透鏡622)、光學基材630、黏著劑640、一或多個光源650與反射器652
光學堆疊600展示一光學膜,其基本上對應於圖2的光學膜200,其包括準直反射式偏光器610、微透鏡陣列620(其包含小透鏡622)、光學基材630與黏著劑640。此外,光學堆疊600包括一或多個光源650與反射器652
一或多個光源650與反射器652是一直下式背光之典型組態。在此一系統中,通常不使用光導,而是使來自一或多個光源的光直接入射(在圖6中,例如)在對應於圖2之光學膜200的光學膜上。在此情況,如果光源未充分漫射,則可能有亮點。光入射在光學膜上。被準直反射式偏光器610反射的光會反射回到反射器652,然後返回朝向光學膜。如在圖6的組態中,使光在此背光腔內再循環。微透鏡陣列620經組態成接近一或多個光源650
實例 比較例C-1
藉由置放一反射式偏光器(DBEF-D2-400)在稜鏡膜(320微米BEF)的頂端,該稜鏡膜置放在具有7%霧度的珠體型PET漫射體膜的頂端,以製備一膜堆疊(全部可購自3M Company,St.Paul,MN)。該膜是當作背光膜而測試,其中漫射體層最為靠近背光。使用SPECTRASCAN PR-650(可購自Photo Reasearch,Inc.,Chatsworth,CA)量測增益。使用HAZE-GARD PLUS 4725霧度量測儀(可購自BYK-Gardiner,Silver Springs,Md)量測霧度。使用ELDIM EZ CONTRAST 160R(可購自ELDIM Corp.,France)量測軸上亮度。結果如表1所示。將該膜堆疊置放在一LED背光上面,其中漫射體層最為靠近背光,並目視評估該膜能夠隱藏LED的程度。結果發現,該膜堆疊提供良好的熱點隱藏。
比較例C-2
如PCT專利申請案第US 2012/060485號的實例3中所述般製備一準直多層光學膜(CMOF,Collimating Multilayer Optical Film),該案以引用方式併入本文中。具體而言,使用在2011年5月6日申請之標題為「Feedblock for Manufacturing Multilayer Polymeric Films」之美國專利申請案第2011/0272849號中說明的進料塊方法,將275層的兩封包(每一封包具有交替的低與高折射率之聚合體層)共擠成一澆注卷材(web),然後於一連續膜製造線上在拉幅機中拉伸。高折射率材料是90/10 coPEN(90%萘二甲酸酯單位與10%對苯二甲酸酯單位)。低折射率材料在微層的封包1與封包2之間不 同。封包1的低折射率材料是PETg(來自Eastman Chemical,Kingsport,TN的EASTAR GN071共聚酯)與非晶質55/45 coPEN(55%萘二甲酸酯單位與45%對苯二甲酸酯單位)的摻合物。摻合比率經調整以獲得1.589之折射率。封包2的低折射率材料是來自Eastman Chemical(Kingsport,TN)之TRITAN FX150共聚酯,且量測折射率為1.554。所有折射率是在633nm處量測。
使用原子力顯微鏡(AFM,Atomic Force Microscopy)量測CMOF膜的層厚度值,且封包1和封包2的層厚度輪廓13a13b分別展示在圖7中。
當膜搭配再循環背光使用時,60度透射的通過軸光對0度透射值的比率是膜之準直性的良好指示。針對0和60度入射角判定p偏振入射光與s偏振入射光的透射光譜。計算介於420nm和680nm之間每個光譜的透射值的平均值以估計每個量測的平均透射值(%T)。不使用適光加權(photopic weighting),雖然可視需要而應用。CMOF膜的平均%T值如下所示:對於p偏振而言,0度時為75%,60度時降到46%;且對於s偏振而言,0度時為75%,60度時降到36%。Tpass60/Tpassnormal比率值對於p偏振和s偏振光分別是0.62和0.48。
如比較例C-1所述般測定增益、霧度與亮度,且在表1中報告。如比較例C-1般評估該膜能夠隱藏LED的程度,且發現其為非常不良。
比較例C-3
如比較例C-2所述般製備一CMOF膜,且利用OCA8171CL(可購自3M Company,St.Paul,MN的光學透明黏著劑)將一珠體型漫射體層(具有7%霧度之一珠體塗覆之188微米厚PET膜,其可購自SKC Haas Display Films(Seoul,Korea)(商標名CH003U0)以珠體側係背離CMOF的方式附著至CMOF。該膜是當作背光膜而測試,其中珠體層最為靠近背光。如比較例C-1所述般測定增益、霧度與亮度,且在表1中報告。如比較例C-1般評估該膜能夠隱藏LED的程度,且發現其為不良。
實例1
如比較例C-1所述般製備一CMOF膜。自MNTch Corporation(South Korea)購得在一表面上具有凹微透鏡的PET膜。微透鏡的節距約30微米且高度約10微米。使用OCA 8171 CL(可購自3M Company,St.Paul,MN),將微透鏡膜以微透鏡側背離CMOF的方式層壓至CMOF膜。該膜是當作背光膜而測試,其中微透鏡層最為靠近背光。如比較例C-1所述般測定增益、霧度與亮度。如比較例C-1般評估該膜能夠隱藏LED的程度,且發現其提供良好的熱點隱藏。
實例2
如實例1般製作一膜,惟微透鏡的節距約50微米且高度約25微米除外。該膜是當作背光膜而測試,其中微透鏡層最為靠近背光。如比較例C-1所述般測定增益、霧度與亮度。如比較例C-1般評估該膜能夠隱藏LED的程度,且發現其提供良好的熱點隱藏。
以下為根據本揭露之例示性實施例:
項目1. 一種光學膜,其包含:一準直反射式偏光器;以及一凹微透鏡陣列,其設置在該準直反射式偏光器之一主表面上。
項目2. 一種光學膜,其包含:一光學基材,其具有一第一與第二主表面;一準直反射式偏光器,其設置在該光學基材的該第一主表面上;以及一凹微透鏡陣列,其設置在該光學基材的該第二主表面上。
項目3. 如項目2之光學膜,其進一步包含在該光學基材與該準直反射式偏光器之間的一黏著劑。
項目4. 如項目1或2之光學膜,其中該準直反射式偏光器具有對於p偏振光沿著一通過軸依Tpassnormal的法線入射之一透射,及對於p偏振光沿著一通過軸依Tpass60的60度入射之一透射,且Tpass60對Tpassnormal的比率小於0.75。
項目5. 如項目4之光學膜,其中Tpass60對Tpassnormal的比率小於0.60。
項目6. 如項目5之光學膜,其中Tpass60對Tpassnormal的比率小於0.50。
項目7. 如項目1或2之光學膜,其中該凹微透鏡陣列經隨機地配置。
項目8. 如項目1或2之光學膜,其中該凹微透鏡陣列經規律地配置。
項目9. 如項目1或2之光學膜,其中該凹微透鏡陣列中的每一微透鏡具有約0.5之高寬比。
項目10. 如項目9之光學膜,其中該凹微透鏡陣列中的每一微透鏡具有約0.3之高寬比。
項目11. 如項目1或2之光學膜,其中該凹微透鏡陣列中的每一微透鏡具有小於約0.5之高寬比。
項目12. 如項目1之光學膜,其進一步包含微特徵,該等微特徵係設置在該準直反射式偏光器之一表面上,該表面非設置在該凹微透鏡陣列上。
項目13. 如項目2之光學膜,其進一步包含微特徵,該等微特徵係設置在該準直反射式偏光器之一表面上,該表面非設置在該光學基材上。
項目14. 如項目12或13之光學膜,其中該等微特徵包括珠體。
項目15. 如項目14之光學膜,其中該等珠體的平均直徑是約8μm。
項目16. 如項目12或13之光學膜,其中該等微特徵包括凸透鏡。
項目17. 如項目12或13之光學膜,其中該等微特徵包括稜鏡。
項目18. 如項目1或2之光學膜,其中該光學膜的厚度小於420μm。
項目19. 一種側光式背光總成,其包含:如項目1或2之光學膜;以及一光導;其中該光導係設置成接近該凹微透鏡陣列。
項目20. 一種直下式背光總成,其包含:如項目1或2之光學膜;以及一或多個光源;其中該一或多個光源係設置成接近該凹微透鏡陣列。
應了解對於圖式中元件之說明係相等地適用於其他圖式中之對應元件,除非另有指示。本發明並不侷限於上述之具體實施例,因為詳細描述這些實施例是為了利於解說本發明的各種態樣。而是,應理解本發明涵蓋本發明的所有態樣,包含屬於如隨附申請專利範圍與均等物界定的本發明的範疇內的所有修改、均等程序和替代裝置。
200‧‧‧光學膜
210‧‧‧準直反射式偏光器
220‧‧‧微透鏡陣列
222‧‧‧小透鏡
230‧‧‧光學基材
240‧‧‧黏著劑

Claims (10)

  1. 一種光學膜,其包含:一準直反射式偏光器;以及一凹微透鏡陣列,其設置在該準直反射式偏光器之一主表面上。
  2. 一種光學膜,其包含:一光學基材,其具有一第一與第二主表面;一準直反射式偏光器,其設置在該光學基材的該第一主表面上;以及一凹微透鏡陣列,其設置在該光學基材的該第二主表面上。
  3. 如請求項1或2之光學膜,其中該準直反射式偏光器具有對於p偏振光沿著一通過軸依Tpassnormal的法線入射之一透射,及對於p偏振光沿著一通過軸依Tpass60的60度入射之一透射,且Tpass60對Tpassnormal的比率小於0.75。
  4. 如請求項1或2之光學膜,其中該凹微透鏡陣列中的每一微透鏡具有約0.5之高寬比。
  5. 如請求項1或2之光學膜,其中該凹微透鏡陣列中的每一微透鏡具有小於約0.5之高寬比。
  6. 如請求項1之光學膜,其進一步包含微特徵,該等微特徵係設置在該準直反射式偏光器之一表面上,該表面非設置在該凹微透鏡陣列上。
  7. 如請求項2之光學膜,其進一步包含微特徵,該等微特徵係設置在該準直反射式偏光器之一表面上,該表面非設置在該光學基材上。
  8. 如請求項6或7之光學膜,其中該等微特徵包括珠體。
  9. 一種側光式背光總成,其包含:如請求項1或2之光學膜;以及 一光導;其中該光導係設置成接近該凹微透鏡陣列。
  10. 一種直下式背光總成,其包含:如請求項1或2之光學膜;以及一或多個光源;其中該一或多個光源係設置成接近該凹微透鏡陣列。
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