TWI444649B - 光學膜及其製造方法 - Google Patents

Description

光學膜及其製造方法

本發明係關於一種顯示裝置，尤其係關於一種顯示裝置之光學膜及其製造方法。雖然本發明實施例適合廣泛範圍的應用，但是尤其適用於改善抗刮、防污(anti－fouling)以及抗反射特性。

顯示裝置例如電漿顯示面板(plasma display panel；PDP)、電場發光顯示器(electroluminescent display；ELD)以及液晶顯示器(liquid crystal display；LCD)等由於具有響應速度快、功率消耗低以及色彩再現率高的特點已經受到眾多關注。這種顯示裝置用於多種家庭應用，包含電視、電腦監視器、筆記型電腦、行動電話、冰箱之顯示器等。尤其近年來，例如允許透過使用觸控螢幕而輸入資訊之個人數位助理(personal digital assistant；PDA)、自動櫃員機(automated teller machine：ATM)等顯示裝置現在正被普遍使用。

顯示裝置中，抗眩(anti－glare)膜、偏光器、稜鏡片等光學膜接合至背光單元或顯示面板，以防止外部光線的傳輸和反射所帶來的對比度下降，防止影像反射，並且保護螢幕。尤其地，在顯示裝置的表面上透過直接地接觸使用者的手或者針筆而輸入資訊，對於具有此種功能的顯示裝置來說，因為使用者的手或者針筆的觸壓，光學膜需要具有很高的抗指紋或者抗模糊能力，或者 需要具有能夠清除指紋或消除模糊的能力，即具有防污特性。

習知技術中，具有相對高表面能(surface energy)(大約40毫牛頓/米~50毫牛頓/米)之丙烯酸聚合體(acrylic polymer)材料置於顯示裝置之螢幕之上。因此，丙烯酸聚合體與污染物強烈地交互作用(即，強烈地吸引污染物)，從而很容易黏著污染物於螢幕之上。當污染物黏著至螢幕上的丙烯酸聚合體材料時，很難從螢幕上擦除污染物，並且當嘗試擦拭螢幕時，螢幕可能被污染物刮划。此外，因為背光單元中使用的稜鏡片具有尖端部和底部之形狀，所以尖端部容易被外力損壞或磨損。

因此，本發明實施例之目的在於提供一種顯示裝置之光學膜及其製造方法，實質上避免習知技術之限制和缺點所造成的一或多個問題。

本發明實施例之目的在於提供一種顯示裝置之光學膜，可簡單地被製造並且具有防污特性。

本發明實施例之目的在於提供一種顯示裝置之光學膜，可簡單地被製造並且具有抗刮和防污特性。

本發明實施例之目的在於提供一種顯示裝置之光學膜，可簡單地被製造並且具有防污和抗反射特性。

本發明實施例之目的在於提供一種顯示裝置之光學膜，可簡單地被製造並且具有抗刮、防污和抗反射特性。

本發明實施例之目的在於提供一種顯示裝置之光學膜，可簡單地被製造並且具有防污、抗靜電和抗反射特性。

本發明實施例之其它特徵和優點將在如下的說明書中加以闡述，將透過如下的說明得以部分地理解或者可以從本發明實施例的實踐中得出。本發明實施例之目的和其它優點將透過本發明所記載的說明書和申請專利範圍中特別指明的結構並結合圖式部份，得以實現和獲得。

為了獲得本發明實施例的這些目的和其他特徵，現對本發明作具體化和概括性的描述，一種顯示裝置之光學膜包含：基板；以及塗佈層，其中第一材料具有第一範圍之表面能值，第二材料具有第二範圍之表面能值，第二範圍之表面能值小於第一範圍之表面能值，這樣第一材料主要分佈於接觸基板之塗佈層之第一側面上，第二材料主要分佈於與第一側面相對的塗佈層之第二側面之上。

另一方面，一種顯示裝置之光學膜包含：基板；以及塗佈層，偏光性材料和非偏光性材料於其中被組合，這樣偏光性材料主要分佈於接觸基板之塗佈層之第一側面之上，非偏光性材料主要分佈於與第一側面相對的塗佈層之第二側面之上。

另一方面，一種光學膜之製造方法包含：增加一聚合初始劑至單體(monomer)或低聚體(oligomer)其中之一，以形成聚合樹脂；混合聚合樹脂與包含氟和矽至少其一之化合物，以獲得塗 佈溶液；以及提供塗佈溶液至基板之上，這樣聚合樹脂向基板方向移動，而包含氟和矽至少其一之化合物遠離基板，以形成相分離。

可以理解的是，如上所述的本發明之概括說明和隨後所述的本發明之詳細說明均是具有代表性和解釋性的說明，並且是為了進一步揭示本發明之申請專利範圍。

本發明實施例係基於識別出光學膜的接觸角和表面能保持足夠的光學膜防污和抗反射特性。尤其地，因為光學膜接合於顯示螢幕的最上部，光學膜的接合面應該具有高表面能，從而在使用時不會從顯示螢幕上脫落，而光學膜的暴露面則應該具有低的表面能，從而防止污染物接合至其表面上。就是說，如果某種材料的表面能高，則它的吸引力增加，從而加強對不同材料的的吸收特性，如果表面能低，則它的吸引力降低，從而減弱對不同材料的吸收。因此，光學膜的暴露面被設定為具有低表面能，而接合面被設定為具有高表面能。由此目的，習知技術之光學膜包含雙層結構供使用，其中具有高表面能的材料接合至一側，具有低表面能的材料接合至另一側。

相比之下，本發明實施例提供一種單層光學膜，可透過混合兩種材料一次形成，兩種材料各自包含不同的表面能於固體狀態接觸角或者液相偏光性中，並且塗佈產生的材料於目標材料之 上，而無須經歷接合兩種薄膜的額外製程，從而製造製程可被簡化並且光學膜可具有良好的抗刮、防污和污染物清除特性。即，依據表面能值之間的差別、固體狀態中接觸角之間的差別或者組成光學膜的兩種材料之間的偏光性差別，本發明實施例識別出相分離(phase-separation)效應以及抗刮、防污和污染物清除特性不同。本發明實施例中有效相分離所使用的因數如下所述。本發明實施例之光學膜可被應用或尤其部分應用至顯示裝置中的顯示螢幕、抗眩膜、抗反射膜、偏光器或稜鏡片。下面詳細描述本發明實施例之光學膜之特徵。

1.兩種材料之表面能值之間的差別

如果各自包含不同表面能值的兩種材料被混合，具有較高表面能的材料趨向於朝光學膜的接觸面方向移動，而具有較低表面能的材料趨向於朝接觸空氣的暴露面方向移動。本發明實施例之發明人員，發現當兩種材料的表面能值之間的差別處於5毫牛頓/米至35毫牛頓/米的範圍時可得到最高的相分離效果。表格1所示為丙烯酸材料俾被用作具有相對較高表面能的第一材料並且含氟(fluorine-based)材料被用作相對較低表面能的第二材料的情況下的表面能值。

[表格1]

2.固體狀態下兩種材料的接觸角值之間的差別

當固體狀態下組成光學膜的兩種材料的接觸角之間差值處於 約10°至80°時，可得到最有效的防污和污染物清除特性。尤其地，當丙烯酸材料的接觸角處於50°至90°的範圍並且含氟材料的接觸角處於100°至130°的範圍時，可能獲得具有改善的抗刮、防污和污染物清除特性的光學膜。

3.兩種材料的偏光性之間的差別

當各自包含不同偏光性的兩種材料被混合時，因為它們在熱力學上係為不穩定的，所以兩種材料的介面處出現相分離。本發明實施例中，透過混合具有高偏光性的第一材料和具有高非偏光性(non－polarity)的第二材料而形成具有混合層的光學膜，其中第一材料主要分佈至接觸面，而第二材料主要分佈至暴露面之上。

本發明實施例中，具有高偏光性的第一材料可包含容納氫氧基(hydroxyl；－OH)的材料，具有高非偏光性的第二材料可包含容納碳氟基(fluorocarbon；－CF)的材料。

本發明實施例上述及其他目的、特徵、方面和優點將接合附圖從本發明實施例之以下詳細描述中體現得更加明顯。本發明之說明書中，類似標號代表類似元件。

現在將參考附圖描述本發明之實施例。

「第1圖」所示為本發明實施例之光學膜之剖視圖。請參考「第1圖」，光學膜150被形成用作混合層，其中第一材料110具有第一範圍的表面能值，第二材料130具有比第一範圍的表面能值小的第二範圍的表面能值。混合層中，第一材料110主要被分 佈至混合層與顯示裝置的螢幕接觸的一側，第二材料130主要被分佈至暴露面的一側之上。

本發明實施例中，第一材料110和第二材料130的表面能值之間的差值的範圍可從約5毫牛頓/米至35毫牛頓/米。尤其地，第一材料110可包含表面能值處於30毫牛頓/米至45毫牛頓/米範圍的聚合樹脂，第二材料130可包含表面能值處於10毫牛頓/米至25毫牛頓/米範圍的含氟聚合體、含矽聚合體(silicon-based polymer)以及含氟-矽聚合體(fluorine-silicon-based polymer)。氟矽成分與其他材料混合以增加化合物的硬度並且降低化合物的表面能。因此，本發明實施例之光學膜可具有改進的抗刮、防污和抗反射性能，足以容忍外部壓力所產生的刮擦。「第2a圖」、「第2b圖」、「第2c圖」、「第2d圖」以及「第2e圖」所示係為本發明實施例之光學膜之製造製程之示意圖。

首先，如「第2a圖」所示，為了製造光學膜150，聚合初始劑(B)被增加至單體(monomer)或低聚物(oligomer)(A)以形成聚合樹脂110。

單體或低聚物(A)可為光聚合(photopolymerizable)的單體或低聚物或者熱聚合(thermopolymerizable)的單體或低聚物，或者可為用於形成三醋酸纖維素(tri-acetyl-celluose；TAC)、聚酯(polyester；PE)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate； PEN)、排列的聚丙烯(aligned polypropylene；PP)、聚碳酸酯(polycarbonate；PC)、丙烯酸樹脂(acrylic resin)、胺甲酸乙酯樹脂(urethane-based resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、三聚氰胺樹脂(melamine resin)或矽樹脂(silicon resin)的單體或低聚物。例如，可使用苯乙烯單體(stylene-based monomer)例如苯乙烯(stylene)或α-甲基苯乙烯(α-methylstylene)、丙烯酸酯單體(acrylate monomers)以及丙烯酸酯低聚物。尤其地，丙烯酸酯單體可包含各種類型的(間位)丙烯酸酯單體((meta)acrylate monomers)，例如聚酯(間位)丙烯酸酯(apolyestere(meta)acrylate)、環氧(間位)丙烯酸酯(epoxy(meta)acrylate)、胺甲酸乙酯(間位)丙烯酸酯(urethane(meta)acrylate)、聚醚(間位)丙烯酸酯(polyether(meta)acrylate)、聚醇(間位)丙烯酸酯(polyol(meta)acrylate)以及三聚氫胺(meta)丙烯酸酯(melamine(meta)acrylate)。丙烯酸酯低聚物可包含聚胺酯丙烯酸酯低聚物(urethane acrylate oligomers)以及環氧丙烯酸酯低聚物(epoxy acrylate oligomers)。但是單體和低聚物並非限制於以上所述。聚合樹脂110可為光硬化樹脂(photocurable resin)或熱固性樹脂(thermosetting resin)，例如三醋酸纖維素(TAC)、聚酯(PE)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、排列的聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、丙烯酸樹脂、胺甲酸乙酯樹脂、，環氧樹脂、三聚氰胺樹脂或矽樹脂，但並非限制於此。

聚合初始劑(B)可包含光基(radical)聚合初始劑，例如苯乙 酮種(aceto phenone species)、二苯基酮種(benzo phenone species)、安息香(benzoin)、苯甲基縮酮(benzyl methyl ketal)、四甲基二胺基二苯甲酮(Michler’s ketone)、苯甲酰苯甲酸(benzoil benzoate)、塞吨酮種(thioxanthone species)或α -醯氧酯(α-acyloxymester)，或者光陽離子(photocatonic)聚合初始劑，例如鎓鹽(onium salt)、磺酸脂(sulfonic acid ester)或有機金屬黏合劑(organic metal adhesive)。但是，聚合初始劑並非限制於此，還可使用各種其他類型的聚合初始劑。

接下來，聚合樹脂110以及第二材料130被混合以得到塗佈溶液。這裡，第二材料130可包含：含氟化合物、含矽化合物以及含氟-矽的化合物其中之一。第二材料130可包含具有全氟聚醚基(perfluoro polyether groups)或矽氧烷基(alcoxy silane groups)的化合物，但是並非限制於此。

雖然圖中未表示，各種用途之塗佈溶液可包含無機微粒，例如矽微粒、奈米矽微粒(nano-silica particles)、導體微粒(conductor particle)或奈米導體微粒(nano-conductor particles)。

請參考「第2b圖」和「第2c圖」，依照上述方法獲得的塗佈溶液被塗佈於基板200之上。然後，具有較高表面能的聚合樹脂110向與基板200接觸的接觸面方向移動，而具有較低表面能的第二材料130向暴露面方向移動，從而產生相分離，其中暴露面不接觸基板200而是接觸空氣。即，當處於表面層時，塗佈溶液的 第二材料130具有較低的表面能並且變得更加穩定，比單體或低聚物(A)相對要高。因此，當單體或低聚物(A)被聚合初始劑(B)聚合時，具有較低表面能的第二材料130主動向上表面層(即，表面)方向移動，產生相分離。

本發明實施例中，聚合樹脂110可具有範圍從30毫牛頓/米至45毫牛頓/米的表面能值，第二材料130可具有範圍從10毫牛頓/米至25毫牛頓/米的表面能值。較低的表面層(即，內部表面或本體層(bulk layer))可包含相對少的第二材料130以及相對多的聚合樹脂110，較低的表面層可具有大於‘H’的尖筆硬度特性，2H較佳，從而足以忍受使用者的手或尖筆的觸壓。

此後，請參考「第2d圖」以及「第2e圖」，熱或光被應用至基板200上塗佈的塗佈溶液以硬化塗佈溶液，從而得到包含塗佈層150和基板200的光學膜，如「第2e圖」所示。

雖然圖中未表示，包含凹凸(下陷和突出)表面的本發明實施例之光學膜之製造製程可額外地被完成。

依照上述之本發明實施例，因為光學膜係透過簡單地混合各自包含不同表面能的兩種材料並且硬化它們而製造，無須完成兩種材料的接合製程，所以此製造製程可被簡化。此外，位於塗佈層150的暴露面的第二材料130可具有較小的表面能和低折射係數。因此，本發明實施例之塗佈層150可具有改進的抗刮、防污和抗反射特性，足以忍受外力產生的刮擦。

「第3圖」所示係為本發明第一實施例之光學膜之剖視圖。請參考「第3圖」，本發明第一實施例之光學膜包含形成於基層300之上的塗佈層250。基層300具有較高的透射率，相對低的雙折射率，並且可由透過表面修正而容易被親水性(hydrophilized)的材料製造。例如，基層300可包含三醋酸纖維素(TAC)或聚酯(PE)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、排列的聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)等，但並非限制於此。基層300可具有約30微米至300微米的厚度以具有足夠的強度。

塗佈層250置於基層300之上。這裡，塗佈層250可為抗眩(Anti－Glare；AG)膜。塗佈層250可包含聚合樹脂210、矽微粒220、含氟和/或矽的化合物230，並且可包含凹凸(不規則，不均勻)的表面。此實例中，例如奈米矽微粒等無機微粒可代替矽微粒被使用。接觸基層300的塗佈層250的上表面層(即，表面)之含氟和/或矽的化合物230的密度比塗佈層250的下表面層(即內表面層或本體層(bulk layer))之含氟和/或矽的化合物230的密度高。因此，本發明第一實施例之光學膜可具有極好的抗刮、防污和抗反射特性。

「第4圖」所示係為本發明第二實施例之光學膜之剖視圖。請參考「第4圖」，本發明第二實施例之光學膜包含形成於基層400之上的塗佈層350。塗佈層350可為抗眩/抗靜電(Anti－Glare/Anti－Static；AG/AS)膜，包含聚合樹脂310、矽微粒 320、導體微粒325以及含氟和/或矽的化合物330，並且可包含凹凸表面。此實例中，例如奈米矽微粒等無機微粒可代替矽微粒被使用，例如奈米導體微粒等無機微粒可代替導體微粒被使用。接觸基層400的塗佈層350的上表面層中含氟和/或矽的化合物330的密度比塗佈層350之下表面層之含氟和/或矽的化合物330的密度高。因此，本發明第二實施例之光學膜可具有極好的抗刮、防污、抗靜電和抗反射特性。

「第5圖」所示係為本發明第三實施例之光學膜之剖視圖。請參考「第5圖」，本發明第三實施例之光學膜包含形成於基層500之上的塗佈層450。塗佈層450可為耐磨/抗靜電(Hard－Coating/Anti－Static；HC/AS)膜，包含聚合樹脂410、導體微粒425以及含氟和/或矽的化合物430。接觸基層500的塗佈層450的上表面層中含氟和/或矽的化合物430的密度比塗佈層450之下表面層中含氟和/或矽的化合物430的密度高。因此，本發明第三實施例之光學膜可具有極好的抗刮、防污和抗靜電特性。

「第6圖」所示係為本發明第四實施例之光學膜之剖視圖。請參考「第6圖」，本發明第四實施例之光學膜包含形成於基層600之上的第一塗佈層525和第二塗佈層550。第一塗佈層525可包含矽微粒520和聚合樹脂523，並且可為具有凹凸表面的抗眩膜。第二塗佈層550可為具有高折射率的高反射(High Reflective；HR)膜。

第二塗佈層550可包含聚合樹脂510以及含氟和/或矽的化合物530。聚合樹脂510可透過聚合高折射率的單體被形成以具有高折射率，高折射率單體的例子為双(4－甲基丙烯醯基苯硫基)硫化物(bis(4－metacrylo il thiophenyl)sulfide)、乙烯基萘(vinyl naphthalene)、乙烯基苯基硫化物(vinyl phenyl sulfide)、及4－甲基丙烯基羥苯基－4’－甲氧基苯基硫醚(4－metacryl oxyphenyl－4’－methoxy phenyl thioether)。高折射率層可包含無機微粒，例如二氧化鋯(ZrO2)或二氧化鈦(TiO2)。

第二塗佈層550包含具有高折射率的聚合樹脂510，以及具有低折射率的含氟和/或矽的化合物530。接觸第一塗佈層525的第二塗佈層550的上表面中層含氟和/或矽的化合物530的密度比第二塗佈層550的下表面層中含氟和/或矽的化合物530的密度高。這裡，高折射率和低折射率係在基層500的基礎上被判定。因此，本發明第四實施例之光學膜可具有極好的抗刮、抗反射和防污特性。

「第7圖」所示係為本發明第五實施例之光學膜之剖視圖。請參考「第7圖」，本發明第五實施例之光學膜包含形成於基層700之上的第一塗佈層625以及第二塗佈層650，其中第一塗佈層625作為耐磨膜(hard coating；HC)，第二塗佈層650作為高反射(high reflection；HR)膜。第一塗佈層625可包含聚合樹脂623，第二塗佈層650可包含具有高折射率的聚合樹脂61o以及具有低折射 率的含氟和/或矽的化合物630。

接觸第一塗佈層625的第二塗佈層650的上表面層中含氟和/或矽的化合物630的密度比第二塗佈層650的下表面層中含氟和/或矽的化合物630的密度高。這裡，高折射率和低折射率係在基層600的基礎上被判定。因此，本發明第五實施例之光學膜可具有極好的抗刮、防污和抗反射特性。

「第8圖」所示係為本發明第六實施例之光學膜之剖視圖。請參考「第8圖」，本發明第六實施例之光學膜包含形成於基層800之上的塗佈層750。塗佈層750可為高反射膜，包含聚合樹脂710以及含氟和/或矽的化合物730，並且包含凹凸表面。接觸基層800的塗佈層750的上表面層中含氟和/或矽的化合物730的密度比塗佈層750的下表面層中含氟和/或矽的化合物730的密度高。因此，本發明第六實施例之光學膜可具有極好的抗刮、防污和抗反射特性。

上述實施例中使用的基層可為擴散板(diffusion sheet)、偏光器、顯示螢幕以及稜鏡片層其中之一。

除了上述實施例之外，偏光器可包含基膜、偏光膜以及第二基膜。這裡，第一基膜可為三醋酸纖維素薄膜，偏光膜可包含聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)。第二基膜可包含三醋酸纖維素薄膜以及含氟和/或矽的化合物。接觸偏光膜的第二基膜的上表面層中含氟和/或矽的化合物的密度比第二基膜的下表面層中含氟和/或 矽的化合物的密度高。因此，具有這種配置的偏光器可具有極好的抗刮、防污和抗反射特性。

本發明實施例之偏光器和光學膜可接合至顯示裝置之面板，顯示裝置之例子為電漿顯示面板、電場發光顯示器或液晶顯示裝置。使用這種偏光器和光學膜的顯示裝置具有改進的抗刮、抗靜電、防污和抗反射特性。

「第9a圖」以及「第9b圖」所示係為本發明實施例之稜鏡片之剖視圖。請參考「第9a圖」，稜鏡片包含基底920和形成於基底920之上的稜鏡部910。基底920包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，但並非限制於此。聚對苯二甲酸乙二酯(PET)屬於塑性樹脂中最結實的薄膜，具有卓越的電特性，並且可用作非常薄的膜。此外，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)非常適合被用作稜鏡片，因為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)具有非常卓越的熱耐性(heat－resistance)以及透明特性。基底920的厚度範圍可從120微米分佈至140微米。基底920可支撐稜鏡部910。

稜鏡部910置於基底920之上，透過與「第2a圖」、「第2b圖」、「第2c圖」、「第2d圖」以及「第2e圖」所示之塗佈層150之相同方法被準備。因此，省略其詳細描述以避免重複說明。

「第9b圖」所示係為包含置於基底920和稜鏡部910之間的支撐部930之稜鏡片之剖視圖。支撐部930支撐稜鏡部。上述稜鏡片900可被應用至顯示裝置之背光單元。

「第10圖」所示本發明實施例之具有稜鏡片之背光單元之剖視圖。通常，背光單元依照螢光燈的位置被分離為側光型(edge type)和直射型(direct type)背光單元。雖然「第10圖」所示為側光型背光單元，但是本發明實施例可被應用至直射型背光單元。

如「第10圖」所示，側光型背光單元1000包含反射片1010、光源部、導光板1040、擴散片1020、稜鏡片900以及保護片1030。發射光線的光源部包含至少一個螢光燈1060以及用於接收螢光燈1060的外罩1050。光源可包含冷陰極螢光燈(cold cathode fluorescent lamp)或代替螢光燈的發光二極體。

外罩1050接收螢光燈1060，並且反射來自螢光燈1060的光線。導光板1040控制來自光源部的光線，均勻地擴散此光線，並且引導擴散光線至顯示面板。反射片1010反射來自導光板1040的光線至導光板1040。擴散片1020擴散或者聚合來自導光板1040和反射片1010的光線。稜鏡片900聚合擴散片1020所聚合或擴散的部分光線至保護片1030，並且反射殘留的光線至導光板1040。稜鏡片900形成於基底920或者支撐部930之上，如「第9a圖」和「第9b圖」所示。

保護片1030擴散稜鏡片900所聚合的光線，並且提供此光線至顯示面板以擴大顯示面板之視角。

直射型背光單元(圖中未表示)與側光型背光單元不同，因為螢光燈置於擴散片和反射片之間。因此，直射型背光單元無須 包含導光板。

「第11圖」所示係為包含背光單元1000和液晶顯示面板之液晶顯示裝置1100之剖視圖。請參考「第11圖」，液晶顯示面板包含下偏光膜1120a、上偏光膜1120b、下玻璃基板1130a、上玻璃基板1130b、彩色濾光片1190、黑色矩陣1180、畫素電極1150、共同電極1160、液晶層1170以及薄膜電晶體1140。

彩色濾光片包含紅色濾光片R、綠色濾光片G以及藍色濾光片B，當光線被應用至其上時，每一彩色濾光片產生對應的顏色。

共同電極1160和畫素電極1150依照應用自外部的電壓排列液晶分子於液晶層1170中。畫素電極1150透過薄膜電晶體1140被開關。

液晶層1170包含很多液晶分子，液晶分子的軸線透過畫素電極1150和共同電極1160之間的電壓差沿一個方向排列。因此，來自背光單元1000的光線可能被輸入至與液晶的分子排列對應的彩色濾光片。背光單元1000被置於液晶顯示面板之下，並且提供光線至液晶顯示面板。

使用本發明實施例光學膜之液晶顯示裝置包含偏光器、稜鏡偏和背光單元，但是本發明並非限制於液晶顯示裝置。本發明實施例之範圍覆蓋多種顯示裝置，包含筆記型電腦、行動電話、冰箱之顯示螢幕、個人數位助理、自動櫃員機等。

「第12圖」所示係為透過分析本發明實施例之光學膜之表面 而得到的結果圖形。特別地，「第12圖」所示係為基於蝕刻深度的碳、氧和氟含量之圖形。使用單X射線槍發射X射線至光學膜表面之上以完成實驗。表格2所示係為依照發射X射線至光學膜表面之上得到的光學膜深度之碳、氧和氟含量之相關實驗結果。

表格2中，相對光學膜之垂直方向依照23°角發射x射線而得到的分析資料表示相對底層(內層)的碳、氟和氧的原子百分比，以及相對光學膜之垂直方向依照83°角發射x射線而得到的分析資料表示相對的碳、氟和氧的原子百分比。

標記(如「第12圖」所示)表示從光學膜的下表面層(內層、底層)向上表面層(表面)之氟濃度分佈，注意密度隨著超向光學膜的表面方向而增加。請參考「第13圖」，隨著蝕刻時間延長，碳(F)和氧(G)的原子百分比逐步地增加，而如果蝕刻時間短則氟(E)的原子百分比較高。因此，參考表格2、「第12圖」和「第13圖」，可注意到本發明實施例之光學膜的氟含量向光學膜表面的方向增加。

「第14圖」所示係為透過完成光學膜之污染物清除特性而獲得的結果圖形，從而光學膜上附著的污染物可很容易地被清除。 「第14圖」中，水平軸表示表面能(毫牛頓/米)，垂直軸表示污染物的清除次數。區域A和B表示使用本發明實施例之光學膜之例子，區域C和D表示使用習知技術光學膜之例子。污染物清除測試透過使用衛生紙而完成。如「第14圖」所示，使用本發明實施例之光學膜用於測試的情況下(即，區域A和B)，當表面能小於15毫牛頓/米時，污染物在兩次擦拭內被清除，當表面能處於約15毫牛頓/米至28毫牛頓/米的範圍時，污染物透過兩或三次擦拭被清除。相比之下，使用習知光學膜用於測試的情況下(即，區域C和D)，當表面能處於29毫牛頓/米至42毫牛頓/米的範圍時，至少四次擦拭才能清除污染物，當表面能為43毫牛頓/米或更高時，至少四次或五次擦拭才能清除污染物。因此，可意識到與習知技術之光學膜相比，本發明實施例之光學膜表現出非常優良的污染物清除特性。

「第15圖」所示係為有意在光學膜之上附著污染物之後為光學膜完成防污特性測試而得到的結果圖形。「第15圖」中，水平軸表示表面能(毫牛頓/米)，垂直軸表示光透射率之變化，標記■表示污染物被附著之後的透射率變化，而標記○表示污染物被清除之後的透射率變化。區域A和B表示使用本發明實施例之光學膜之例子，區域C和D表示習知技術之光學膜之例子。在防污特性測試中，用油性筆畫出四條1.5公分的線，然後用聚脂纖維布擦拭五次。這裡，透過以下數學方程式得到用油性筆畫線後的透 射率變化以及線被擦拭後的透射率變化。

[方程式1]畫線後的透射率變化＝(畫線前的透射率－畫線後的透射率)/(畫線前的透射率－)

[方程式2]線被消除後的透射率變化＝(線被消除前的透射率－線被消除後的透射率)/(線被消除後的透射率)

如「第15圖」所示，使用本發明實施例之光學膜用於測試的情況下(即，區域A和B)，當表面能小於15毫牛頓/米時，畫線後的透射率變化和線被擦拭後的透射率變化快速降低。

「第16圖」所示為本發明實施例和習知技術光取樣之之光學膜完成防污測試而獲得的測試結果之表格。「第16圖」中，組成之本發明實施例光學膜之兩種材料之接觸角之間的差值在固體狀態為30°並且表面能之間的差值為16毫牛頓/米的條件下，取樣‘A’用於測試其防污特性。其等級測試結果為如「第16圖」所示之好(LV1)。組成之本發明另一實施例光學膜之兩種材料之接觸角之間的差值在固體狀態為25°並且表面能之間的差值為12毫牛頓/米的條件下，取樣‘B’用於測試其防污特性。其等級測試結果為如「第16圖」所示之好(LV1)。組成之本發明再一實施例光學膜之兩種材料之接觸角之間的差值在固體狀態為20°並且表面能之間的差值為8毫牛頓/米的條件下，取樣‘C’用於測試其 防污特性。其等級測試結果為如「第16圖」所示之好(LV2)。取樣‘D’表示使用習知技術之光學膜在組成光學膜之兩種材料之接觸角之間的差值以及表面能之間的差值為0的條件下被測試之例子。取樣‘D’的測試結果表示防污特性較低(LV3)，如「第16圖」所示。

依照本發明實施例之配置，具有較高表面能的材料主要分佈在混合層之待接合面，而具有相對低表面能的材料主要分佈在相對的側面上，並且觸壓操作完成於此側面之上。因此，與習知技術比較，完成觸壓的光學膜一側的表面能值可降低，光學膜的接合側的表面能值可保持相對高的值，這樣污染物不容易透過接觸等附著於顯示裝置的表面上，即使污染物附著也可很容易被清除。因此，光學膜、偏光器、稜鏡片、背光單元以及顯示裝置可依照簡單的方式被製造，並且具有改進的抗刮、防污以及抗反射特性。

本發明實施例之光學膜可直接地接合至待使用之顯示裝置之螢幕，或者在製造製程期間整體地接合至顯示裝置之螢幕。因此，本發明實施例之光學膜可用作顯示螢幕之保護膜或者用作觸控面板之透明膜等。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍之內。關於本發明所界定之保護範圍請 參照所附之申請專利範圍。

110‧‧‧第一材料

130‧‧‧第二材料

150‧‧‧光學膜

200‧‧‧基板

210‧‧‧聚合樹脂

220‧‧‧矽微粒

230‧‧‧含氟和/或矽的化合物

250‧‧‧塗佈層

300‧‧‧基層

310‧‧‧聚合樹脂

320‧‧‧矽微粒

325‧‧‧導體微粒

330‧‧‧含氟和/或矽的化合物

350‧‧‧塗佈層

400‧‧‧基層

410‧‧‧聚合樹脂

425‧‧‧導體微粒

430‧‧‧含氟和/或矽的化合物

450‧‧‧塗佈層

500‧‧‧基層

510‧‧‧聚合樹脂

520‧‧‧矽微粒

523‧‧‧聚合樹脂

525‧‧‧第一塗佈層

530‧‧‧含氟和/或矽的化合物

550‧‧‧第二塗佈層

600‧‧‧基層

610‧‧‧聚合樹脂

623‧‧‧聚合樹脂

625‧‧‧第一塗佈層

630‧‧‧含氟和/或矽的化合物

650‧‧‧第二塗佈層

700‧‧‧基層

710‧‧‧聚合樹脂

730‧‧‧含氟和/或矽的化合物

750‧‧‧塗佈層

800‧‧‧基層

900‧‧‧稜鏡片

910‧‧‧稜鏡部

920‧‧‧基底

930‧‧‧支撐部

1000‧‧‧背光單元

1010‧‧‧反射片

1020‧‧‧擴散片

1030‧‧‧保護片

1040‧‧‧導光板

1050‧‧‧外罩

1060‧‧‧螢光燈

1100‧‧‧液晶顯示裝置

1120a‧‧‧下偏光膜

1120b‧‧‧上偏光膜

1130a‧‧‧下玻璃基板

1130b‧‧‧上玻璃基板

1140‧‧‧薄膜電晶體

1150‧‧‧畫素電極

1160‧‧‧共同電極

1170‧‧‧液晶層

1180‧‧‧黑色矩陣

1190‧‧‧彩色濾光片

第1圖所示為本發明實施例之光學膜之剖視圖；第2a圖至第2e圖所示為本發明實施例之光學膜之製造製程之示意圖；第3圖所示為本發明第一實施例之光學膜之剖視圖；第4圖所示為本發明第二實施例之光學膜之剖視圖；第5圖所示為本發明第三實施例之光學膜之剖視圖；第6圖所示為本發明第四實施例之光學膜之剖視圖；第7圖所示為本發明第五實施例之光學膜之剖視圖；第8圖所示為本發明第六實施例之光學膜之剖視圖；第9a圖和第9b圖所示為本發明實施例之稜鏡片之剖視圖；第10圖所示為包含第9a圖和第9b圖所示之稜鏡片之背光單元之剖視圖；第11圖所示為本發明實施例之包含偏光器和稜鏡片之顯示裝置之剖視圖；第12圖所示為透過分析本發明實施例之光學膜之表面而得到的結果圖形；第13圖所示為本發明實施例之根據蝕刻深度之光學膜之碳、氧和氟之含量圖形；第14圖所示為本發明實施例之透過為光學膜完成污染物清除 測試而得到的結果圖形；第15圖所示為有意在光學膜之上附著污染物後為光學膜完成防污測試而得到的結果圖形；以及第16圖所示為依照本發明實施例和習知技術之光取樣之光學膜之完成防污測試而獲得的測試結果之表格。

210‧‧‧聚合樹脂

220‧‧‧矽微粒

230‧‧‧含氟和/或矽的化合物

250‧‧‧塗佈層

300‧‧‧基層

Claims (20)

1. 一種顯示裝置之光學膜，包含有：一基板；以及一單層塗佈層，其中一第一材料具有一第一範圍之表面能值，一第二材料具有一第二範圍之表面能值，該第二範圍之表面能值小於該第一範圍之表面能值，這樣該第一材料主要分佈於接觸該基板之該塗佈層之一第一側面上，該第二材料主要分佈於與該第一側面相對的該塗佈層之一第二側面之上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置之光學膜，其中該第一範圍之表面能值和該第二範圍之表面能值之間的一差值係處於5毫牛頓/米至35毫牛頓/米之範圍內。
3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置之光學膜，其中該第一材料包含處於30毫牛頓/米至45毫牛頓/米範圍內的一表面能值，該第二材料包含處於10毫牛頓/米至25毫牛頓/米範圍內的一表面能值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置之光學膜，其中該基板係為一擴散片、偏光器、顯示螢幕和一層稜鏡片其中之一。
5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置之光學膜，其中該第一材料之一第一接觸角在固定狀態處於約50°至90°之範圍，該第二材料之一第二接觸角在固定狀態處於約100°至130°之範圍。
6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置之光學膜，其中該第一 材料包含一聚合樹脂，該第二材料包含：含氟聚合體、含矽聚合體以及含氟-矽聚合體其中之一。
7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置之光學膜，其中該塗佈層包含矽微粒、奈米矽微粒、導體微粒以及奈米導體微粒至少其中之一。
8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置之光學膜，更包含位於該塗佈層之上的一另一塗佈層，其中該另一塗佈層包含一聚合樹脂。
9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置之光學膜，其中該另一塗佈層更包含矽微粒、奈米矽微粒、導體微粒以及奈米導體微粒至少其中之一。
10. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置之光學膜，其中該第一材料包含一羥基(hydroxyl；-OH)，該第二材料包含一氟碳基(fluorocarbon；-CF)。
11. 一種顯示裝置之光學膜，包含：一基板；以及一單層塗佈層，其中一偏光性材料和一非偏光性材料被組合，這樣該偏光性材料主要分佈於接觸該基板之該塗佈層之一第一側面之上，該非偏光性材料主要分佈於與該第一側面相對的該塗佈層之一第二側面之上。
12. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置之光學膜，其中該基 板係為一擴散片、偏光器、顯示螢幕和一層稜鏡片其中之一。
13. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置之光學膜，其中該偏光性材料包含一羥基(hydroxyl；-OH)，該非偏光性材料包含一氟碳基(fluorocarbon；-CF)。
14. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置之光學膜，其中該偏光性材料之一第一接觸角在固體狀態處於約50°至90°之範圍，該非偏光性材料之一第二接觸角在固體狀態處於約100°至130°之範圍。
15. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置之光學膜，其中該塗佈層包含矽微粒、奈米矽微粒、導體微粒以及奈米導體微粒至少其中之一。
16. 一種光學膜之製造方法，包含：增加一聚合初始劑至單體或低聚體之一，以形成一聚合樹脂；混合該聚合樹脂與含氟和矽至少其一之化合物以形成一塗佈溶液；以及提供該塗佈溶液至一基板之上，這樣該聚合樹脂向該基板方向移動，而該含氟和矽至少其一之化合物遠離該基板，以透過一相分離形成一單層塗佈層。
17. 如申請專利範圍第16項所述之光學膜之製造方法，更包含使用熱和光至少其一之硬化製程。
18. 如申請專利範圍第16項所述之光學膜之製造方法，更包含增加矽微粒、奈米矽微粒、導體微粒以及奈米導體微粒至少其一至該塗佈溶液。
19. 如申請專利範圍第16項所述之光學膜之製造方法，其中該基板係為一擴散片、偏光器、顯示螢幕和一層稜鏡片其中之一。
20. 如申請專利範圍第16項所述之光學膜之製造方法，其中該聚合樹脂具有比該含氟和矽至少其一之化合物更高的表面能。