TWI382205B - 散射稜鏡片、使用其的背光單元、模具及相關方法 - Google Patents

Description

散射稜鏡片、使用其的背光單元、模具及相關方法

本發明的實施方案涉及散射稜鏡片、使用其的背光單元、模具及相關方法。

通常，不發光的顯示裝置例如液晶顯示裝置(以下簡稱為“LCD”)包括背光單元作為光源來發光。尤其在大型顯示裝置中，可能難以在大面積上提供均勻的照明。對於低功率光源，這樣的困難可變得更加顯著，這可使得難以提供具有大顯示區的節能器件。因此，在顯示裝置領域中需要提供均勻照明和能夠使用小功率背光單元的進展。

因此，本發明的實施方案涉及散射稜鏡片、使用其的背光單元、模具和相關方法，這基本上克服了由於相關技術的限制和缺點導致的一個或更多個所述問題。

因此本發明一個實施方案的一個特徵是提供在稜鏡的谷中具有不定形光散射器的散射稜鏡片、使用其的背光單元、模具和相關方法。

通過提供一種散射稜鏡片可實現本發明的至少一個上述及其它特徵和優點，所述散射稜鏡片包括具有第一表面和第二表面的透明基礎膜、在所述基礎膜的所述第一表面的光折射器，所述光折射器包括多個單元稜鏡，該單元 稜鏡具有在第一方向延伸的主軸並且具有限定相鄰單元稜鏡之間的谷的預定橫截面形狀，並且光散射器包括在相鄰單元稜鏡之間的谷中的不定形多邊形突起。

所述光散射器和光折射器可以是整體式結構。至少50%的光散射器可以以低於相應單元稜鏡高度一半的高度分佈在谷中，垂直於第二表面測定單元稜鏡的高度。

透明基礎膜可包括玻璃、合成樹脂、或金屬材料中的一種或更多種。單元稜鏡可具有三角形、半圓形或梯形的橫截面形狀。單元稜鏡可以彼此緊密相鄰。單元稜鏡可以以恒定間距間隔開，使得與基礎膜的主表面平行的平面存在於相鄰單元稜鏡之間的谷中。

單元稜鏡的高度可以是單元稜鏡的節距(pitch)的約1/2~約2/3。單元稜鏡可具有三角形橫截面形狀，並且所述單元稜鏡的頂角可以是約30°~約120°。光散射器的尺寸可以是單元稜鏡的節距的約0.01~約0.9倍。

液晶顯示背光單元可包括散射稜鏡片和光導板，所述散射稜鏡片設置在光導板的發光表面。液晶顯示器可包括背光單元。

通過提供一種模具也可實現本發明的上述及其它特徵和優點中的至少一個，所述模具包括第一表面和第二表面、在所述第一表面中的多個凹雕單元稜柱，所述凹雕單元稜柱具有在第一方向延伸的主軸並且具有限定相鄰凹雕單元稜柱之間的脊的預定橫截面形狀，並且凹雕光散射器包括在相鄰凹雕單元稜柱之間的脊中的不定形凹雕多 邊形形狀。

至少50%的凹雕光散射器可以以相應凹雕單元稜柱高度的一半或大於相應凹雕單元稜柱高度的一半的高度分佈在模具的脊中，垂直於第二表面測定單元凹雕稜柱的高度。製造散射稜鏡片的方法可包括：提供透明膜，和在所述透明膜中壓印預定圖案，所述壓印包括將模具擠壓在透明膜上。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

通過引用，將2007年6月19日提交給韓國知識產權局的名為“Diffuser Prism Sheet Comprising Amorphous Light Diffuser on Prism Valley and LCD Backlight Unit Using the Same”的韓國專利申請No.10-2007-0059751的全部內容併入本文。

以下將參考附圖將更全面地描述示例性實施方案；然而，它們可以以不同的形式實施，並且不應該解釋為限於本發明中闡述的實施方案。相反地，提供這些實施方案是為了使得本公開是徹底和完整的，並且使得本領域技術人員全面地理解本發明的範圍。

在圖中，為了清楚地說明，可能放大了層和區域的尺度。也應理解，當層或元件稱為在其他層或基底“上”時，其可以直接在該其他層或基底上，或也可存在中間 層。此外，應理解當層稱為在其他層“下”的時候，其可以直接在該其他層下，但也可存在一個或更多個中間層。另外，也應理解當層稱為在兩層“之間”時，其可以是在該兩層之間僅有的層，或也可存在一個或更多個中間層。全文中相同的附圖標記表示相同的元件。

如本文所用的，表述“至少一個”、“一個或更多個”和“和/或”是開放式表述，其在操作中同時是結合的和可分的。例如，“A、B和C中的至少一個”、“A、B或C中的至少一個”、“A、B和C中的一個或更多個”、“A、B或C中的一個或更多個”和“A、B和/或C”包括下列含義：只有A；只有B；只有C；同時具有A和B；同時具有A和C；同時具有B和C；以及具有全部的A、B和C。此外，除非與表述“由......組成”結合而明確相反地指明，這些表述是開放式的。例如，表述“A、B和C中的至少一個”也可包括第n個要素，其中n大於3，而表述“選自由A、B和C組成的組的至少一個”則不包括。

如在本發明中所用的，表述“或”除非用於“或……或……之一”時，否則不是“排他性的或”。例如，表述“A、B或C”包括只有A；只有B；只有C；同時具有A和B；同時具有A和C；同時具有B和C；具有全部A、B和C三者，而表述“或者A、B或C之一”表示以下之一：只有A、只有B、和只有C，而不表示以下中的任意一種：同時具有A和B；同時具有A和C；同時具有B和C；具有全部A、B和C三者。

第1圖說明根據本發明一個實施方案的散射稜鏡片的示意立體圖，第3圖說明第1圖所示的部分“A”的放大立體圖以及相應模具的放大局部圖。

參考第1及3圖，根據一個實施方案的散射稜鏡片20包括基礎膜200、具有多個稜鏡211的光折射器210、和在所述光折射器210上的光散射器220。

基礎膜200可以是散射稜鏡片20的基底層。該基底層可以是單獨形成的層，或所述散射稜鏡片可以由單片材料整體式形成。基礎膜200可以是透明材料，諸如透明合成樹脂例如聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。在另一個實施方案中，基礎膜200可以是玻璃。在另一個實施方案中，基礎膜200可以是金屬薄膜。基礎膜200的厚度沒有特別的限制。在一個實施方案中，所述厚度可以是1微米至很多微米。

在一個實施方案中，可以配置散射稜鏡片使得光進入對應於基礎膜200的側面。光折射器210可折射已經穿過基礎膜200的光，並且可提供具有預定方向的光。光折射器210可以形成在基礎膜200的表面。

在一個實施方案中，優選光折射器210具有稜柱形狀。具體地，光折射器210可包括佈置在基礎膜200的表面上的多個單元稜鏡211從而以預定方向折射來自基礎膜200的光。

第1及3圖說明其中光折射器210的單元稜鏡211均具有三角形橫截面形狀並且整體上為三角形稜鏡形式的 實施例。然而，構成光折射器210的單元稜鏡211的橫截面形狀不限於三角形形狀。例如，其他透明的物件適用於本實施方案，諸如包括至少兩個光學光折射平面(所述兩個光學光折射平面的至少一個成形為折射非平行光)的透明對象。這樣的實施方案可具有半圓形形狀(也稱為半圓柱形的或透鏡狀的)，如第1圖中之散射稜鏡片20-1所繪示、或梯形形狀，如第1圖中之散射稜鏡片20-2所繪示。單元稜鏡211的橫截面形狀可根據特定器件的特性、期望的視角、螢幕尺寸及其它因素確定。

優選地，佈置構成光折射器210的多個單元稜鏡211，使得單元稜鏡具有在第一方向延伸的主軸並且在垂直於第一方向的第二方向上彼此緊密接觸而在相鄰單元稜鏡之間沒有任何分離。在另一個實施方案中，例如其中期望的是定向光(directional light)來代替折射光或者除折射光之外還期望定向光，則可在各個相鄰單元稜鏡211之間提供間隔平面，如第1圖中之散射稜鏡片20-3所繪示。因此，單元稜鏡211可在垂直於主軸的方向上彼此間隔開預定距離，而不是彼此接觸的密集佈置。

單元稜鏡211的高度h優選為約5~約500μm，並且優選為單元稜鏡211的節距p的約1/2~約2/3。可作為平均高度測定單元稜鏡211的高度h，例如其中難以將單元稜鏡211限定為具有相同的高度。而且，當單元稜鏡211具有三角形橫截面形狀時，頂角η優選為約30°~約120°。

參考第3圖中的詳細說明，光散射器220的形狀可以 是不規則的或不定形的多邊形突起。在一個實施方案中，光散射220可分佈在光折射器210的下部末端區域，即在各個相鄰單元稜鏡211之間限定的谷的下部末端。優選地，50%或以上的光散射器220分佈在光折射器210的各個相鄰單元稜鏡211之間的谷中，並且分佈在低於單元稜鏡211的高度h的一半處。

光散射器220可包括多個不規則的突起並且可提供在單元稜鏡211的下部末端，以如下方式覆蓋光折射器210的表面使得某些突起彼此緊密接觸並且剩餘的突起互相間隔不同的距離，即朝向谷的底部光散射器220的區域密度可以提高。

優選地，所述光散射器220的尺寸(此處，術語"尺寸"指最長區域的長度)小於所述光折射器210的尺寸。更具體地，光散射器220的半-主半徑對稜鏡節距p的比率優選為約0.01~約0.9，並且所述光散射器220的高度對光折射器210的高度h的比率為約0.1~約0.9。

光散射器220可在光折射器210的表面處輕微散射已經穿過基礎膜200和光折射器210的光。具體地，“輕微散射”表示在維持折射光亮度的降低在約5~約10%的範圍內的同時，最大程度地散射光至周圍環境。

優選地，在上述散射稜鏡片20的製造中，使用凹雕稜鏡形狀的模具，即具有與散射稜鏡片表面20相反的表面的模具。再次參考第3圖，根據一個實施方案，所述模具可具有凹雕稜柱m220或凹陷的稜柱。模具可在第一表 面具有多個凹雕單元稜柱，凹雕單元稜柱具有在第一方向延伸的主軸並且具有限定相鄰凹雕單元稜柱之間的脊RIDGE的預定橫截面形狀。包括不定形凹雕多邊形形狀的凹雕光散射器可限定在相鄰凹雕單元稜柱之間的脊RIDGE中。

通過將模具擠壓到具有恒定厚度的透明膜上可製造光折射器210，以在透明膜的表面處留下對應於凹雕稜柱的壓印的稜鏡。透明膜的上表面可限定包括單元稜鏡211的光折射器210，透明膜的下表面可變成基礎膜200，即光折射器210和基礎膜200可以是整體式的。基於模具的工藝可同時形成光折射器210和光散射器220。在壓制操作中使用上述模具可使得其中光折射器210和光散射器220彼此集成形成的散射稜鏡片20的製造成為可能。

第2圖說明第1圖的散射稜鏡片的實際模型的電子顯微照片；並且第4圖說明第2圖中所示的電子顯微照片的放大部分。在第2圖及第4圖中所示的模型中，在具有恒定厚度的膜上形成具有連續單元稜鏡的光折射器。形狀為不定形多邊形突起的光散射器形成在光折射器的各個相鄰單元稜鏡之間的谷中的光折射器的下部。

散射稜鏡片20作為散射膜可消除待與光導板一起使用的單獨散射片的需要。

根據一個實施方案的散射稜鏡片20可應用於各種用於LCD的光導板，例如具有設置在光導板側面的光源的邊緣型光源，或具有設置在光導板下的光源的直接型光源。 此外，根據一個實施方案的散射稜鏡片20可與各種光源聯合使用，所述各種光源包括例如冷陰極螢光(CCFL)光源、發光二極體(LED)光源等。

第7圖說明根據一個實施方案的顯示裝置的立體示意圖。

參考第7圖，顯示裝置可包括顯示板700(例如LCD板)、以及散射稜鏡片20和背光單元710。在一個實施方案中，可定向稜鏡片20使得基礎膜200鄰近於背光單元710，並且在光折射器210和背光單元710之間。

提供以下實施例和對比例以闡述一個或更多個實施方案的具體細節。然而，應理解所述實施方案不局限於描述的具體細節。

實施例

製造具有三角形橫橫截面光折射器的樣品，該光折射器具有頂角為90°、高度和節距為約50μm的稜鏡。在光折射器的下部末端處提供為不規則不定形多邊形突起形式的光散射器。所述突起直徑等於稜鏡節距的10~80%，並且光散射器區域的高度是稜鏡高度的80%，如從光折射器的下部末端測量的。

對比例

製造僅包括頂角為90°並且高度和間距為約50μm的折射器的樣品作為對比例。使用和上述實施例使用的初始基礎膜具有相同的初始物理值諸如透明度、霧度、厚度等的相同種類的初始基礎膜進行所述對比例。

分析

使用如上所述在實施例和對比例中製造的樣品，測量其表面亮度、霧度和透光度。第5圖說明對比例樣品的實驗結果的圖像；第6圖說明根據實施方案製造的實施例樣品的實驗結果的圖像；另外，表1說明在實施例和對比例中製造的樣品的亮度、霧度和透光度。

參考第5圖和表1，對比例樣品顯示出高的中央亮度，但是沒有實現有效的光散射。更具體地，如表1所述，對比例樣品的中央亮度值為6550 cd/m²、霧度為87.52%、透光度為6.17%。

參考第6圖和表1，實施例樣品和對比例樣品保持基本上相同水準的中央亮度，雖然中央亮度略微降低。而且，與對比例樣品相比，實施例樣品顯示出優良的光散射。更具體地，如在表1中所述的，實施例樣品的中央亮度值為6378 cd/m²、霧度為89.51%、透光度為25.06%。因此，使用根據實施方案的散射稜鏡片20製造的光導板可實現適當的霧度，即適度的光散射度和極好的透光度而沒有顯著的亮度降低。

如上所述，實施方案可提供具有光折射和光散射功能 的散射稜鏡片。散射片可在折射光以提供具有預定方向的光的同時有效地散射光，並且可限制中心亮度降低至2~3%或更小。散射稜鏡片可助於能夠使得製造的例如用於LCD背光單元的光導板顯示出極好的亮度、光散射和透光度。

而且，使用根據實施方案的散射稜鏡片可使得當製造光導板時省略單獨的散射片，這可降低光導板的生產成本並且使得光導板的厚度降低。此外，根據實施方案的散射稜鏡片可在實現均勻光分佈的同時，有效地將光散射至大尺寸面板的整個區域上。

綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

20‧‧‧散射稜鏡片

200‧‧‧基礎膜

210‧‧‧光折射器

211‧‧‧稜鏡

220‧‧‧光散射器

700‧‧‧顯示板

710‧‧‧背光單元

RIDGE‧‧‧脊

m220‧‧‧凹雕稜柱

第1圖說明根據一個實施方案的散射稜鏡片的示意立體圖；第2圖說明第1圖的散射稜鏡片的實際模型的電子顯微照片；第3圖說明第1圖所示的部分“A”的放大立體圖以及相應模具的放大局部圖；第4圖說明第2圖所示的電子顯微照片的放大部分；第5圖說明一個對比例的實驗結果的圖像；第6圖說明根據本發明的一個實施方案製造的實施例的實驗結果的圖像；及第7圖說明根據本發明一個實施方案的顯示器的立體示意圖。

20‧‧‧散射稜鏡片

200‧‧‧基礎膜

210‧‧‧光折射器

211‧‧‧稜鏡

220‧‧‧光散射器

Claims (16)

1. 一種散射稜鏡片，包括：具有第一表面和第二表面的透明基礎膜；在所述基礎膜的所述第一表面處的光折射器，所述光折射器包括多個單元稜鏡，所述單元稜鏡具有在第一方向延伸的主軸並且具有限定相鄰單元稜鏡之間的谷的預定橫截面形狀；和在相鄰單元稜鏡之間的所述谷中的包括不定形多邊形突起的光散射器；其中至少50%的所述光散射器以低於所述相應單元稜鏡的高度的一半的高度分佈在所述谷中，垂直於所述第二表面測定所述單元稜鏡的高度。
2. 根據權利要求1所述的散射稜鏡片，其中所述光散射器和所述光折射器是整體式結構。
3. 根據權利要求1所述的散射稜鏡片，其中所述透明基礎膜包括玻璃、合成樹脂、或金屬材料中的一種或更多種。
4. 根據權利要求1所述的散射稜鏡片，其中所述單元稜鏡的橫截面形狀為三角形、半圓形形狀、或梯形。
5. 根據權利要求1所述的散射稜鏡片，其中所述單元稜鏡彼此緊密相鄰。
6. 根據權利要求1所述的散射稜鏡片，其中所述單元稜鏡以恒定間距間隔開，使得在相鄰單元稜鏡之間的谷中存在與所述基礎膜的主表面平行的平面。
7. 根據權利要求1所述的散射稜鏡片，其中所述單元稜鏡的高度是所述單元稜鏡的節距的約1/2~約2/3。
8. 根據權利要求7所述的散射稜鏡片，其中所述單元稜鏡具有三角形橫截面形狀，所述單元稜鏡的頂角是約30°~約120°。
9. 根據權利要求7所述的散射稜鏡片，其中所述光散射器的尺寸是所述單元稜鏡的節距的約0.01~約0.9倍。
10. 根據權利要求1所述的散射稜鏡片，其中所述光散射器的尺寸是所述單元稜鏡的節距的約0.01~約0.9倍。
11. 根據權利要求10所述的散射稜鏡片，其中朝向所述谷的底部，所述光散射器的區域密度增加。
12. 一種液晶顯示器背光單元，包括：根據權利要求1所述的散射稜鏡片；和光導板，其中：所述散射稜鏡片設置在所述光導板的發光表面處。
13. 一種液晶顯示裝置，包括根據權利要求12所述的背光單元。
14. 一種模具，包括：第一表面和第二表面；在所述第一表面中的多個凹雕單元稜柱，所述凹雕單元稜柱具有在第一方向延伸的主軸並且具有限定相鄰凹雕單元稜柱之間的脊的預定橫截面形狀；和 在相鄰凹雕單元稜柱之間的所述脊中包括不定形凹雕多邊形形狀的凹雕光散射器；其中至少50%的所述凹雕光散射器以相應凹雕單元稜柱的高度的一半的高度或者高於所述相應凹雕單元稜柱的高度的一半的高度分佈在所述脊中，垂直於所述第二表面測定所述單元凹雕稜柱的高度。
15. 根據權利要求14所述的模具，其中朝向所述脊的頂部，所述凹雕光散射器的區域密度增加。
16. 一種製造散射稜鏡片的方法，包括：提供透明膜；和在所述透明膜中壓印預定的圖案，所述壓印包括將根據權利要求14所述的模具擠壓在所述透明膜上。