TWI449942B - 具不連續塗層的光重定向膜 - Google Patents

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Description

具不連續塗層的光重定向膜
本發明係有關於光重定向(light redirecting)聚合物膜的形成，其中，該膜包括複數含有聚合物塗層的表面結構。特別地關於具有適合於LCD顯示器裝置中導引光能之寬廣、均勻的光輸出之光重定向膜。
光重定向膜典型地為薄而透明的光學膜或基質，其重新分佈通過該膜之光，以使離開該膜的光之分佈被導引成更垂直該膜的表面。光重定向膜典型地於該膜的光出口表面(light exit surface)上提供有次序的稜鏡槽(prismatic grooves)、雙凸透鏡槽(lenticular groove)或椎體，其改變光離開該膜之膜/空氣介面的角度，並使於與槽的折射表面垂直的平面中行進之入射光分佈的成分以更垂直於該膜表面的方向重新分佈。此類光重定向膜係用於例如改善液晶顯示器(liquid crystal display，簡稱LCD)、膝上型電腦、文字處理器、航空電子顯示器、行動電話、PDA及其類似物的亮度，而使顯示器更加明亮。
先前的光重定向膜當與液晶或其他顯示器一起使用時，受可見的雲紋圖樣(Moire pattern)所苦。該光重定向膜的表面元件與其他用於背光組合件的光學膜、導光板背面上之印刷點或三維元件的圖樣，或顯示器液晶區域內的像素圖樣相互作用，因而產生非所期望的雲紋效果。模切(die cut)該光重定向模為技術領域中已知減少雲紋的方法，其 使雙凸透鏡陣列不與該薄片的任何一側垂直，並使得該雙凸透鏡陣列相對於另一個光重定向膜或該顯示器的電子零件呈一角度。也使用其他的方法，包含將線性陣列元件的寬度隨機化、周期性地變化沿著該線性陣列之高度、於該膜線性陣列的相對側上添加擴散層，或使該線性陣列的脊部變圓。前述減少雲紋的技術也造成軸上(on-axis)亮度的下降或無法達到適當地解決雲紋的問題。雲紋和軸上亮度傾向於相關，意指在系統中具有高軸上增益的膜會具有高的雲紋。在維持足夠軸上增益的情況下減少雲紋是有助益的。
此外，相較於液晶顯示器組態(configuration)的數量，則僅有相對較少數量的光重定向膜。每一個顯示器組態係經選擇以滿足所欲的輸出。軸上增益的量、視角、雲紋的減少和光的總輸出，全係藉由組合不同組態中的不同膜來進行裁製。由於僅有少數可取得之不同的光重定向表面構造(texture)，因此在系統中所使用的光重定向膜受到限制。能依所欲的顯示器裝置輸出定作光重定向膜是令人嚮往的。
典型的導光膜(light directing film)以犧牲離法線40至90度間的角度之照度(illumination)來提供高的軸上亮度。這些高度軸上的導光膜適用於可攜式的顯示器裝置，例如膝上型電腦和遊戲機，其高的軸上亮度減少電池的電力消耗，並且提供某種程度的觀看隱私。對一些預期供公共觀看的電視和顯示器的應用而言，於寬廣視角範圍的高亮度 允許影像和視訊之觀看一致性。可提供寬廣視角範圍之高亮度的導光膜是令人嚮往的。
美國第5,919,551號專利(Cobb, Jr. et al)主張具有可變間距峰(pitch peak)和/或槽(groove)的線性陣列膜，以降低雲紋干擾圖樣的可見性。該間距變化可於鄰近之複數峰和/或複數谷(valley)的群組間或介於鄰近之峰對和/或谷對間。儘管該線性陣列元件的間距變化確實降低了雲紋，該膜的線性元件仍與位在背光光導上之的點圖樣以及顯示器液晶區域內的電子元件相互作用。
美國第6,354,709號專利揭示具有線性陣列的膜，該線性陣列沿著脊線變化高度，且該脊線亦左右移動。儘管該膜確實重定向光，且其沿著脊線變化高度些許地減少雲紋，然而，在維持相對高的軸上增益時，具有於系統中使用時，明顯減少該膜之雲紋的薄膜是令人嚮往的。
美國第2001/0053075號專利申請案(Parker et al.)揭露使用個別表面結構重定向光，以於LCD裝置中產生高的軸上增益。
美國第6,721,102號專利(Bourdelais et al.)揭露與複合式聚合物透鏡共同形成的可見光擴散板。該揭露於美國第6,721,102號專利的複合式聚合物透鏡係藉由在低長寬比的聚合物基質透鏡的表面上加上微米尺寸的聚合物透鏡。較小透鏡與較大透鏡的比例係介於2:1至30:1之間。揭露於美國第6,721,102號專利的擴散板適用於擴散光源，特別是LCD背光源。
美國第6,583,936號專利(Kaminsky et al)揭露用於微量複製(micro-replication)光聚合物擴散透鏡的圖樣輥。該圖樣輥之產生係藉由先以多樣尺寸的顆粒珠式噴塗該輥，緊接著進行產生微結(micro-nodule)的鍍鉻程序(chroming process)。該輥的製造方法非常適合預期擴散入射光能的光擴散透鏡。
美國第2005/00247554號專利申請案(Epstein et al.)揭露塗佈有矩陣式聚合物的表面結構，矩陣式聚合物包含較佳係具有半徑為介於2至5微米間的聚合物珠，以產生隨機的散射。
美國第2005/0047112號專利申請案(Chen et al.)揭露具有稜鏡形成於導光板表面上的導光板。該稜鏡的表面包含經塗佈的無機奈米顆粒層，其係由二氧化鈦、二氧化矽或氧化鋁所組成，藉以散射透射的光。
美國第2005/0140860號專利申請案(Olczak)揭露藉由第二表面結構調節的第一表面結構之功能所定義的光學膜，藉此使該第一表面擴散入射於該膜上之光，且該第二表面亦產生擴散入射光的功能。
美國第2005/0174646號專利申請案(Cowan et al.)揭露反射入射光進入特定角度範圍的反射擴散板。
美國第2002/0044351號專利申請案(Nilsen)揭露包括次波長微結構的偏振片(polarizer)，其係以光透射抑制表面部份地覆蓋而偏振光。該抑制表面亦可包括如金屬化塗層的反射表面。
美國第6,077,560號專利(Moshrefzadeh et al)揭露無需使用光罩而選擇性地印刷結構化基質的方法。該方法包含以填充材料塗佈該結構化表面，以使該結構化表面被覆蓋。
美國第2004/0012570號專利申請案(Cross et al)揭露包括微結構化表面的電阻式觸控面板(resistive touch screen)，其係均勻地塗佈著導電層。
第WO 98/50806號專利揭露亮度提升物件，其包括磨圓的稜鏡結構和光散射突出物，以增加入射光的光學增益。已發現該描述於第WO 98/50806號專利的散射突出物傾向於導致鄰近表面非所欲的磨損，且該磨圓的稜鏡傾向於刮損而導致非所欲的外觀缺陷。
(本發明所欲解決的問題)
有需要提供可於寬廣視角範圍提供高亮度的光重定向膜。此外，有需要對位於該光重定向膜表面上的精密光重定向元件提供保護。
本發明提供包括光源和光重定向聚合物膜的顯示器，該光重定向聚合物膜至少於其一側上含有結構化表面，並且該光重定向聚合物膜載有結合於該結構化表面之附著珠之不連續群體。
(本發明的有利效果)
本發明提供了一種包括光重定向膜的光學裝置，該光重定向膜在保護精密光重定向元件的同時於寬廣視角範圍具有高亮度。
搭配圖式閱讀以下的詳細說明可更加瞭解本發明。必須強調的是，不同的特徵非必然依比例繪製。
本發明相較於現今的光重定向膜具有許多優點。本發明於寬廣的視角範圍提供高亮度。高亮度和寬廣視角的組合非常適合LCD電視和顯示器的市場。高亮度允許有效利用LCD背光光能，而寬廣的視角確保LCD影像於寬廣視角範圍之均勻一致的亮度，典型地為顯示器和電視的應用。此外，該膜提供相較於先前技術的導光膜較為柔和的角截止(angular cut-off)。先前技術的導光膜具有生硬的角截止，導致照度歷經很小的角度就會劇烈地改變。儘管此生硬的角截止對於諸如膝上型電腦之供個人觀看的裝置為可接受的或甚至為適合的，但生硬的角截止會造成如電視和公共觀看的顯示器等之於較大角度觀看的LCD裝置的影像品質下降。
相較於先前技術的導光膜，塗佈於表面結構的表面之附著珠允許更多的入射光通過光重定向膜。已發現該塗佈於表面結構之表面的附著珠「阻撓」或減少於該光重定向膜中總內反射的量。相較於無聚合物塗層的相同光重定向膜，該光重定向膜總內反射的阻撓導致5至14%更高的光輸出。
於該膜上的膜個別表面結構或配置平衡了雲紋減少和軸上增益間的交換，亦即，於產生相對高的軸上增益的同時明顯地減少雲紋。當兩個或兩個以上的線或點的正常組 重疊時產生雲紋圖樣的結果，其導致重複的線或形狀的圖樣，並且該線的尺寸和頻率依據兩種圖樣的相互作用而定。在如LCD顯示器的顯示器裝置中，會被LCD裝置的觀看者察覺的雲紋圖樣使人不悅，因其會干擾顯示資訊或影像的品質。相較於先前技術的光重定向膜，本發明的光重定向膜在維持軸上增益的量的同時減少雲紋。該個別元件和聚合物塗層的尺寸和形狀分佈，可依每一個顯示器或觀看的應用來定作。
此外，本發明的光重定向膜可依擴散板或導光板的光源和光輸出定作，以期更有效地重定向光。該個別表面結構使該膜的設計參數非常有彈性，允許於遍佈該膜的表面使用不同尺寸、形狀或方向的不同個別表面結構，以使光以最有效的方式進入該膜。舉例來說，若對於該導光板上全部的點作為角度的函數的光輸出為已知，則使用具有不同形狀、尺寸或方向之個別表面結構的光重定向膜可被設計成有效地處理離開該導光板之光。
當兩個反射表面(如液晶顯示器中的光重定向膜或其他光學膜)彼此間足夠靠近至開始接近光波長的距離時產生牛頓環(Newton ring)。光子在兩個表面間反射並且穿透，因而產生干擾效應(interference effect)。牛頓環並非液晶顯示器的觀看者所歡迎的。本發明的膜係藉由使一個比例的個別元件延伸於該光重定向膜上的其他元件之上而減少牛頓環。
相較於僅具有單一尺寸元件的光重定向膜，本發明之 具有多樣尺寸的元件之膜具有較大的有效間距。具有較大的有效間距意指相較於具有相同尺寸底層(land)且更為重疊的膜，將具有更高的軸上增益，或是製造公差(tolerance)可變小，以使該規模可變得更大，且具有與更為重疊的膜相同的軸上性能。減少該製造公差可增加製造該膜的生產量。
本發明利用聚合物作為抗刮損和磨損的附著珠，且相較於其他先前技術經由UV硬化的聚丙烯酸酯建構易碎的光重定向膜，已顯示較佳的機械韌性。本發明使用聚合物塗層修飾重定向表面結構的光學輸出，並且保護在下面的表面結構，以避免對昂貴和有問題的以壓力敏感為基礎之覆蓋薄層的需求。
本發明利用塗佈技術和聚合物配方的組合提供強健的光學輸出信號。當該塗佈程序和聚合物材料經歷自然、統計上正常的變化，本發明輸出光學信號的變化相對較小。這允許本發明的材料與控制許多和精密聚合物光重定向透鏡相關之程序變數的困難程序相較，係更容易被製造。此外，該較低的光學輸出信號的變化導致與高畫質電視信號、藍光輸入或遊戲製圖一致之高品質、精確的顯示器裝置。
本發明的具體實施例亦可提供低表面摩擦係數、降低的介電常數、耐磨性(abrasion resistance)、增加的剛性(stiffness)、較低的散射、改善的雲紋、較高的光輸出、改善的機械韌性和改善的顯色。這些和其他優點將經由以下 的詳細說明而變得顯而易見。
在此所使用的「透明」係指輻射穿透而無顯著偏差或吸收的能力。對本發明而言，「透明」材料定義為具有大於90%光譜透射的材料。「光」一詞係指可見光。「聚合物膜」一詞係指包括聚合物的膜。「聚合物」一詞係指均聚物(homo-polymer)、嵌段共聚物(block co-polymer)、共聚物和聚合物的混合。在此所使用的微珠一詞係指橫斷面呈圓形至橢圓形，具有直徑或長軸從0.1至30微米的珠。
在光學膜的內容中，個別表面結構係指明確定義可為在光學膜中之突出物或凹入的元件。個別表面結構相對於光學膜的長度和寬度係為小的。「彎曲表面」一詞用於表示在至少一個平面中具有曲率(curvature)之膜上的三維元件。「楔形元件」用於表示包含一種或一種以上傾斜表面的元件，這些表面可為平坦和彎曲表面的組合。「表面結構」一詞用於表示在聚合物膜表面上呈現明確定義且有目的之結構。「表面結構」具有可測量的尺寸，並且用於修改進入和/或離開聚合物膜表面光能。「光入口表面」一詞用於表示光能進入光學膜的表面。在液晶顯示器裝置中，該光入口表面為面向照射光源的一側。「光出口表面」一詞用於表示光離開該光學膜的表面。在液晶顯示器裝置中，該光出口表面為面向該液晶單元的一側。「軸上光學增益的損失」係指相較於已知的參考材料所觀察到光學增益的減少。當以分數表示時，其係為所感興趣樣品的光學增益除以該參考材料的光學增益。當以百分比表示時，其係為相對於參 考材料所損失光學增益的百分比。「重定向」一詞定義為光學膜改變入射光能方向的光學性質。
「光學膜」一詞用於表示改變透射入射光之本質的薄聚合物膜。舉例來說，重定向光學膜提供大於1.0的光學增益(輸出/輸入)。該光處理材料的光學增益(Optical Gain，簡稱OG)定義為該光學處理材料的亮度除以參考的輸入照度。考量到光分佈很少為同向，此比例通常以特定的角座標(θ或φ)計算。技術領域習慣藉由繪製兩個截面圖表示這些比例的子集(subset)：其中一個為φ=0，另一個為φ=90，而θ則自-80至+80度連續變化。「軸上增益」定義為垂直於膜平面的輸出光強度除以輸入光強度。「重定向」定義為光學膜改變入射光能之方向的光學性質。
平均粗糙度(roughness average)一詞或Ra 係指在聚合物塗層中的珠之間從峰至谷的平均高度，且藉由輪廓計(profilometer)測量，其結果並以微米表示。Ra 一詞用於描繪光學元件的給定區域或表面區域上的平均粗糙度特性。
光學膜一詞係指在具有正輪廓(positive profile)之基質表面上的表面結構。該表面結構係表現如入射光的重定向或擴散或轉向等指定之光學的元件。光重定向膜一詞係指執行重定向入射光至所要求輸出之功能的薄膜。重定向可為鏡反射或擴散。重定向膜的實例包括但不限於轉向膜、擴散膜和反光(retro-reflective)膜。附著珠一詞係指附著至表面結構之表面區域的聚合物珠。該附著珠為不規則形。不連續群體(discontinuous population)一詞係指在表面 結構之平面中介於附著珠間係存在有空間。該介於附著珠間的空間為不規則形，且尺寸和位置呈多樣化。附著珠的群組共同叢聚(clump)以形成附著珠的群體，且該群體藉由其他實質上無附著珠區域的群體分隔。
為提供如LCD電視或LCD顯示器等具有高亮度和寬廣視角的顯示器，較佳為包括光源和光重定向聚合物膜的顯示器，其中，該膜包含至少在該膜一側上的結構化表面，並且載有結合於該結構化表面之附著珠之不連續群體。藉由組合顯示器與包含結構化表面且載有附著珠之不連續群體的光重定向膜，使該光學膜不但增加背光源的軸上亮度，同時提供寬廣的視角，而其中該結構化表面係載有結合於該結構化表面以不連續群體的附著珠。先前技術的光重定向膜提供高的軸上亮度，但具有非常局限的視角，並不適合用於顯示如航線啟航時間、銷售點資訊或體育項目的資訊等公共資訊，如LCD電視或LCD顯示器等公共觀看的顯示器。本發明的結構化表面提供準直光的方法，而附著珠的不連續群體提供擴散該準直光進入寬廣視角的方法。藉由組合前述的這兩個功能，本發明的光學膜提供顯示器系統高的軸上亮度和寬廣的視角。此外，已發現聚合物塗層提供位於下面的表面結構重要的保護，而提供相較於未具有聚合物塗層的光學結構更為強健、耐刮損和磨損的表面。
軸上亮度和照射角度為決定目前LCD電視型態和LCD電視觀看品質之對比比率(contrast ratio)的重要因 素。儘管增加軸上亮度已顯示改善對比比率，角亮度的截止卻是生硬的。本發明提供獨特的高的軸上亮度的組合，同時提供柔和的角截止和更為改善的光的角分佈，以提供如LCD顯示器和電視等公共顯示器裝置出色的影像品質。
對多媒體顯示器而言，尤其是如電視等預期由群體觀看者，在離軸觀看的位置具有足夠的照度和最理想的軸上亮度是重要的。儘管目前TC06標準狀態可低至300尼特(nit)(最亮組的50%)，現今的LCD電視典型地為具有介於400至600尼特(燭光/平方公尺)之間的軸上峰亮度。考量這樣的資訊，本發明較佳為具有不超過20%的軸上增益減少，或大約具有至少參考材料(未經塗佈的稜鏡或光重定向膜)80%的軸上增益值。
儘管許多如對比比率的度量引述90度的離軸，最近的研究已顯示目前當考慮影像的品質時，離軸60度的水平掃描方向為顯示器觀看較相關的限制條件。垂直視角範圍由於顯示器觀看習慣的結果，較水平視角範圍來得不重要。在60度的水平掃描方向提供不超過20%的軸上增益減少，相對應改善至少30%(或大約為參考材料數值的130%)的離軸增益是令人滿意的。同樣希望在40度垂直掃描方向上有改良。
此外，較佳為避免照度的快速改變，尤其是在水平掃描的方向，使觀看的體驗不會在稍微改變觀看位置時而劇烈地改變。因此，在水平掃描方向往外至60度的最大角，該增益曲線的第一微分較佳應不超過0.06燭光/平方公尺/ 度。垂直掃描方向往外至40度的最大角，該增益曲線較佳的第一微分應不超過0.08燭光/平方公尺/度。
第5圖的曲線501顯示目前使用於LCD產業之準直膜(稜鏡結構)的光學增益相對於視角的關係。曲線502為本發明實施例的代表。此類型光學膜之水平方向(-80<θ<80，φ=0)和垂直方向(-80<θ<80，φ=90)的曲線典型地對稱於中心點(θ=0，φ=0, 90)。藉此限制重複資訊的數量。如第5圖中使用於光學增益曲線的習慣為x軸上從-80至0度表示水平掃描資訊；x軸上從0至80度表示垂直掃描資訊。
曲線501具有獨特的高的軸上增益，其令人滿意地應用於軸上觀看係屬主要的觀看者形式，但在水平和垂直掃描方向承受非常陡峭(高的第一微分值)的照度增益下降。在+/-60度的水平掃描方向和+/-40度的垂直掃描方向具有非所預期的低離軸增益值。曲線502為本發明的實施例，具有較低的軸上增益位置，但向離軸移動則下降會慢很多(低的第一微分值)，並且在+/-60度的水平掃描方向和+/-40度的垂直掃描方向具有改善的離軸增益值。此特性有利於如電視等預期由群體觀看的多媒體顯示器。
顯示於第6圖中，曲線501和502的第一微分分別為曲線601和602，並使用如第5圖所述相同的x軸習慣。第6圖說明相較於典型的稜鏡準直膜，不論水平(+/-60度)和垂直(+/-40度)皆具有隨視角遠較緩慢地改變的照度增益。
光學增益相對於視角曲線較佳的特性可以下述的參數表示：1)為最小化軸上影像品質的損失，相對於未塗佈的參考膜，光學增益較佳為至少80%(第5圖中的點504)。
2)為明顯改善離軸的照度，在60度水平掃描方向和40度垂直掃描方向的離軸增益的改善較佳為參考膜的至少130%(分別為點503和點505)。
3)為最小化因角度位置微小改變所導致之感知的亮度損失，作為角度的函數之照度增益變化較佳為在水平和垂直掃描方向往外至在離軸+/-60度的水平掃描方向和+/-40度的垂直掃描方向，分別不超過0.06燭光/平方公尺/度和0.08燭光/平方公尺/度。
已顯示附著珠提供較佳適合於LCD電視寬廣視角膜的光學特性。在本發明較佳的具體實施例中，該附著珠具有介於0.70至5.0微米的高度。珠高小於0.50微米已發現在增加LCD電視的視角上具有微小的影響。珠高大於6.0已發現擴散過多的準直光，降低現今如橫向電場效應(In Plane Switching，簡稱IPS)和垂直配向(Vertical alignment，簡稱VA)等之LCD模式的對比比率。
在本發明另一個較佳的具體實施例中，該附著珠的不連續群體遍佈結構化表面的表面，並顯示可變的厚度。更佳地，該附著珠的不連續群體顯示遍佈結構化表面之可變的厚度，其中，該附著珠的厚度相較於該結構化表面的峰區域在該結構化表面的傾斜側上為較大。可變的厚度提供 有效自該表面結構擴散光能的方法。更均勻的塗層相較於可變的厚度對視角具有較小的影響。藉由在該表面結構的傾斜側上放置更多附著珠的不連續群體，而防止該附著珠在裝載和消費者使用的過程中裝卸的損害和震動的損害。
在本發明較佳的具體實施例中，該結構化的表面包括聚碳酸酯，而該附著珠包括聚胺酯。聚胺酯塗佈於該結構表面之表面意外地形成附著珠的不連續塗層，而無需常見於不連續塗層的昂貴聚合物微珠。塗佈於聚碳酸酯表面結構之表面的聚胺酯於聚碳酸酯的表面「凝聚」或「形成似珠的結構」，提供與塗佈於基質中的聚合物微珠相似的輪廓。該聚胺酯聚合物良好地附著於聚碳酸酯表面結構之表面，並且適合使用於如LCD電視的顯示器系統中。
其他用於附著珠的較佳聚合物為可塗佈於表面結構上並形成似珠結構的聚合物。此外，較佳的聚合物為具有大於80%之%透明度、具有相對低的介電常數，並且良好地吸附於該表面結構的聚合物。其他較佳的聚合物包含PVP、聚酯和丙烯酸類。
在本發明的再一個具體實施例中，該附著珠的不連續群體係呈圖樣的形式。一種圖樣方式的附著珠不連續群體提供光學區分聚合物區域彼此間的方法。理想圖樣的實施例包含改變跨過膜對角線、寬度或長度之膜之光學輸出的梯度、與LCD像素對準的點圖樣、或足夠小的圖樣以阻撓雲紋圖樣或減少膜失真輸出(wet-out)。圖樣方式的塗層較佳可藉由直接凹版印刷(direct gravure)、間接凹版印刷或 噴墨塗佈技術塗佈於該光學膜的表面。
在另一個較佳的具體實施例中，該聚合物塗層以圖樣呈現於該表面結構。藉由圖樣化表面結構之表面上可變的聚合物塗層，每一個個別表面結構的輸出允許非常小或細微的光學修飾調整。理想圖樣的實施例包含條狀、點狀和擺動的線。
在本發明另一個較佳的具體實施例中，該附著珠為不規則形。已發現不規則形的附著珠有效增加該顯示器的水平和垂直視角。形容詞水平和垂直當與顯示器和顯示器測量一起使用時，係相對於預期的顯示器-觀看者配對。此外，不規則形的附著珠足夠擴散光能，以隱藏聚合物膜中微小的外觀缺陷，藉此增加該聚合物膜的品質。該不規則形可為長度、寬度或高度的維度。該不規則形可在一種或一種以上的維度中變化。該附著珠的形狀可與在表面結構上或位於該聚合物膜上不同點之珠的群體間之的珠不同。
在本發明較佳的具體實施例中，該聚合物膜較佳為於聚合物膜的兩側具有表面結構。以改善顯示器裝置的效能為目的，呈現於兩側的表面結構提供額外的機會修改輸入的光能。此外，於該聚合物膜的兩側具有表面結構的聚合物膜已顯示降低非所預期的膜至膜的失真輸出、減少磨損和牛頓環。表面結構配對的實施例包含在相對於光重定向特徵的一側上的擴散結構或相對於光擴散結構的光轉向特徵。
第2圖顯示載有結合於該在下層的結構化表面之附著 珠之不連續群體的較佳微結構放大俯視示意圖。該附著珠沿該在下層的表面結構側呈現，係為不連續，並且具有期望的表面輪廓以提供較佳的光學輸出。
第3圖顯示載有結合於該在下層的結構化表面之附著珠之不連續群體的較佳微結構放大俯視示意圖。該附著珠沿該在下層的表面結構側呈現，係為不連續，並且具有期望的表面輪廓以提供較佳的光學輸出。第3圖中的附著珠與第2圖中的珠相較係為較圓，而第3圖中的附著珠相較於第2圖中的珠分佈係較集中於谷區。
第4圖顯示載有結合於該在下層的結構化表面之附著珠之不連續群體的較佳微結構放大俯視示意圖。該附著珠沿著該在下層的表面結構側和谷區域中呈現，係為不連續，並且具有期望的表面輪廓以提供較佳的光學輸出。該附著珠以足夠的量呈現於該在下層結構的兩側以及介於該在下層的結構間之谷區域。
第7圖顯示經塗佈在下層微結構的放大俯視示意圖。該在第7圖中的附著珠未以能提供期望的光學特性之足夠的量呈現。儘管在第7圖中經塗佈之結構的軸上增益足夠高，然而最大的第一微分值卻無法令人滿意。
第8圖顯示經塗佈在下層微結構的放大俯視示意圖。第8圖的塗佈不具有能提供期望的光學性能之足夠的粗糙度及足夠的塗佈不連續性。
在較佳的具體實施例中，該可變的厚度具有的範圍係至少為最大厚度的50%。舉例來說，若最大厚度為4.0微 米，則該可變的厚度較佳將具有的範圍係至少為2.0微米。已顯示藉由覆蓋可變厚度層於光重定向表面結構，相較於無可變聚合物塗層的相同重定向巨觀結構，該入射光能在較寬廣的角度被重定向。此外，相較於無可變聚合物塗層的相同重定向巨觀結構，該角亮度截止較為柔和且較不唐突。並且，相較於無可變聚合塗層的光重定向表面結構，該可變聚合塗層已顯示隱藏在該光學膜中的微小外觀缺陷，提供減少的雲紋，並且相較於無可變聚合物塗層的光重定向表面結構，更佳地自觀看者的眼睛隱藏該背光圖樣。
在另一個較佳的具體實施例中，該附著的不規則形聚合物珠進一步包括在該聚合物塗層和聚合物珠間具有介於0.02至0.05折射率差異的聚合物珠。藉由在該表面結構之表面上提供微小的珠，使包含於結合劑基質中的珠在無非期望的散射下減少角照度曲線的斜率。此外，藉由提供不規則形的附著珠和橢圓形或球形的珠，該聚合物珠可對該附著珠提供保護，以及提供位於顯示器中介於該聚合物膜和其他表面間之光學間距(stand-off)，以避免位於顯示器中於該附著珠和其他表面間發生介面問題。在較佳的具體實施例中，該微珠包括聚合物。聚合物珠傾向於較有機珠不昂貴，且典型地具有高的光穿透，並已顯示良好附著於具有如聚胺酯之物結合劑的表面結構。較佳的珠材料包含但不限於聚苯乙烯、PMMA、甲基丙烯酸甲酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯。
在較佳的具體實施例中，該微珠大體上為圓形。圓形的微珠已發現提供出色的入射光擴散，可輕易地被塗佈，並且不具有會導致其他鄰近光學元件磨損的鋒利角輪廓。在另一個較佳的具體實施例中，該微珠為橢圓形。橢圓形的微珠已顯示在塗佈的過程中定向，並朝一些表面結構的方向進行定向。橢圓形的珠亦已顯示提供可有利於該橢圓形珠之長軸的光輸出，其允許獨立控制垂直和水平亮度。
在本發明的另一個具體實施例中，該附著珠較佳為覆蓋介於10至80%的結構化表面區域。藉由部分覆蓋該表面結構的表面，可得到介於光重定向和視角間的折衷位置。藉由僅覆蓋表面結構的一部分，光重定向的幾何可大部分被維持，並提供改善的視角。一個實施例為主要存在於鄰近表面特徵的傾斜側上的附著珠。該特徵的頂角區域可為光重定向而保留，且該經塗佈的傾斜側可修改離開的光以提供較為寬廣的視角。
在本發明的一個具體實施例中，該表面結構為具有至少25微米之長度、直徑或其他主要維度，並準直入射光能的結構。在本發明的一個具體實施例中，該巨觀結構較佳包括稜鏡。稜鏡結構已顯示為有效率的光準質器(collimator)，並且一般具有兩個傾斜的表面。光的準直一般當該稜鏡的夾角介於88至92度時最大化。在本發明另一個較佳的具體實施例中，該表面結構包括具有脊線的個別表面結構。個別表面結構已顯示相較於正規的稜鏡結構減少雲紋並改善亮度的一致性。
該表面結構的深度較佳為介於10至50微米之間。該彎曲表面結構的深度從該彎曲表面結構的脊部測量到該彎曲表面結構的底部。小於8微米深度的表面結構導致光重定向膜具有低軸上亮度。大於55微米的深度則難以製造，並且包含大到足夠產生雲紋圖樣的特徵。
在較佳的具體實施例中，該表面結構較佳為具有介於20至100微米之間的寬度。當該表面結構具有大於130微米寬的表面結構時，其變得足夠大，使觀看者可經由液晶顯示器察覺，因而減損該顯示器的品質。當表面結構具有小於12微米的寬度時，該特徵的脊線寬度佔去該特徵寬度的大部分。該脊線典型地為平坦，並且不具有與其餘表面結構相同的光成形特性。該脊線寬度對該表面結構寬度的量的增加降低該光學膜的性能。更佳地，該彎曲表面結構具有介於15至60微米的寬度。已顯示此範圍提供好的光成形特性，並且不會被觀看者經由顯示器察覺。使用於顯示器裝置之設計的特定寬度將部分取決於該液晶顯示器的像素間距。該元件的寬度應以協助最小化非所期望的雲紋干擾而進行選擇。
該表面結構的長度當沿著突出脊測量時，較佳係介於800至3000微米之間。當長度增長時，該圖樣變成一維，且雲紋圖樣會逐漸產生。當圖樣縮短時，該螢幕增益減少，因此，並不符合喜好。該彎曲表面結構的長度範圍已發現減少非所期望的雲紋圖樣，並且同時提供高的軸上亮度。
在另一個較佳的具體實施例中，該表面結構的長度當 沿著突出脊測量時，較佳係介於100至600微米之間。當該表面結構的長度縮短時，形成雲紋圖樣的趨勢亦減少。該表面結構的長度範圍已顯示明顯地減少在顯示器裝置中所遇見的非所期望的雲紋圖樣，並且提供軸上亮度。
本發明的表面結構較佳為重疊的。藉由重疊該彎曲的表面結構，觀察到雲紋有益地減少。本發明的彎曲表面結構較佳係隨機設置，並且相互平行。這造成該脊通常以相同的方向排列。較佳為具有一般定向的脊線，使該膜在用於液晶背光系統中時於一方向上比其他方向更準直，這將產生更高的軸上增益。該彎曲的表面結構較佳以這樣的方式隨機化以消除任何與液晶顯示器像素間距的干擾。此隨機化可包含該表面結構的尺寸、形狀、位置、深度、方向、角度或密度。此排除以擴散層解決雲紋和類似作用的需求。
至少一些表面結構可橫越該膜的出口表面以群組的方式排列，以至少在每一個群組中的一些表面結構具有不同的尺寸或形狀特性(共同地產生每個群組的平均尺寸或形狀特性，且差異地橫越該膜)，來得到超越任何單一光學元件的機械公差之平均的特性值，並解決液晶顯示器像素間距的雲紋和干擾作用。此外，至少一些表面結構可相對於彼此以不同角度定向，以定作該膜沿著兩個不同的軸重定向(reorient/redirect)光的能力。當隨機化特徵時，對該膜的增益性能而言，避免平面、非琢面之表面區域是重要的。存在有避免這些特徵之未琢面或平面的區域之偽隨機(pseudo-random)設置的演算。
在本發明的一個具體實施例中，該表面結構較佳為在該特徵的最高點具有表示90度夾角的橫斷面。已顯示90度峰角產生對該光重定向膜而言最高的軸上亮度。該90度角具有一些轉圜空間，已發現介於88至92度的角度產生相似的結果，可以微量到不損失同軸亮度的情況被使用。當該峰的角度小於85度或大於94度時，該光重定向膜的軸上亮度下降。由於該夾角較佳為90度，並且該寬度較佳為15至30微米，因此該彎曲的楔形特徵較佳為具有介於7至30微米之間的最大脊高特徵。已顯示該楔形元件的高度範圍提供高的軸上增益和減少的雲紋。
在本發明的另一個具體實施例中，該頂點的寬度較佳為大於90度和小於130度。已發現頂點寬度大於90度和小於130度較頂角介於88至92度提供較為柔和的截止。
該表面結構具有介於10至55微米間的平均間距。該平均間距為兩個相鄰特徵的最高點間的平均距離。該平均間距與該特徵的寬度不同，因為該特徵的尺寸不同，並重疊、交叉且隨機地設置於該膜的表面，藉以減少雲紋並確保在該膜上無未圖樣的區域。較佳為於該膜上具有小於0.1%的未圖樣區域，因為未圖樣的區域不具有與楔行元件相同的光學性能，導致性能的下降。
在另一個較佳的具體實施例中，該聚合物塗層具有介於0.7至4.0微米的表面粗糙度(Ra )。在該聚合物塗層中的表面粗糙度已發現對透射光添加擴散的成分。該表面粗糙度已發現隱藏會使LCD裝置的使用者不滿意的微小外觀 缺陷。粗糙度平均小於0.50微米無法增加足夠的粗糙度以達成期望的結果。粗糙度平均大於4.0提供高程度的擴散，導致光重定向表面結構軸上增益的損失。可清楚的理解，在表面Ra 、覆蓋的表面區域%，以及軸上亮度和視角的作用間存在有關係。
在本發明的較佳具體實施例中，該附著珠較佳為在該附著珠與該聚合物之結構化表面間具有至少0.05的折射率異。藉由提供至少0.05的折射率差異，該附著珠可為了視覺決定塗佈一致性的目的而被視覺觀察，且該一致性在本發明材料的製造過程中是重要的。
形成該表面結構的較佳聚合物包含聚烯、聚酯、聚醯胺、聚碳酸酯、纖維素酯、聚苯乙烯、聚乙烯樹脂、聚磺醯胺、聚醚、聚醯亞胺、聚偏氟乙烯、聚胺酯、聚苯硫、聚四氟乙烯、聚縮醛、聚磺酸酯、聚酯離子聚合物和聚烯離子聚合物。可使用這些為增進機械或光學特性之聚合物的共聚物和/或混合物。較佳用於透明複合透鏡的聚醯胺包含尼龍6、尼龍66及其混合物。聚醯胺的共聚物亦適於連續相的聚合物。有用的聚碳酸酯實施例為雙酚-A聚碳酸酯。適用於該複合透鏡之連續相聚合物的纖維素酯包含硝酸鹽纖維素、三乙酸纖維素、二乙酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素及其混合物或共聚物。聚乙烯樹脂較佳係包含聚氯乙烯、聚(乙烯縮醛)及其混合物。亦可利用乙烯樹脂的共聚物。本發明較佳的聚酯包含由4至20個碳原子的芳香族、脂肪族或環脂肪族的二羧酸，以及具 有2至24個碳原子的脂肪族或脂環族二醇。適合的二羧酸實施例包含對苯二甲酸、間苯二甲酸、苯二甲酸、萘二羧酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸、伊康酸、1，4-環己烷二羧酸、磺酸鈉間苯二甲酸及其混合物。適合的二醇類實施例包含乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、1，4-環己烷二甲醇、二乙二醇、其他聚乙二醇類及其混合物。
在本發明較佳的具體實施例中，該表面結構較佳係包括聚碸。聚碸為透明的聚合物，具有相對高的折射率，並具有相對高的Tg，其皆使聚碸成為理想用於如LCD電視或LCD顯示器等常規地自背光源產生熱能的LCD裝置。
在另一個較佳的具體實施例中，該表面結構較佳係具有經ASTM D133測量介於32至55達因(dyne)/公分的表面張力。表面張力介於32至55達因/公分之間已顯示提供該聚合物塗層和該表面結構間從很好到出色的附著。30達因/平方公分以下則難以達到附著。介於該表面結構和該附著珠間較佳的表面能量差異為至少5達因/平方公分。該差異在乾燥前為允許在該結構之表面上形成似珠之結構的重要因素。若該表面結構之表面能量與該附著珠聚合物近乎相等，則該珠之聚合物傾向於形成膜而非該期望的似珠型態。
該表面結構的尺寸、形狀和分佈於決定離開該表面結構之光分佈時是重要的。表面結構較佳為具有介於0.5至6.0之間的縱橫比。具有縱橫比小於0.2的表面結構對增加 軸上增益有些微的影響。具有縱橫比大於6.0的表面結構難以利用熔化的聚合物鑄型以圖樣化的金屬輥來形成，因聚合物傾向附著於具高縱橫比特徵之表面。此外，需要高壓以完全形成高的縱橫比之特徵明顯地減少工具的壽命。
在本發明的一個具體實施例中，該表面結構具有重複的圖樣。重複的圖樣一般提供少量非所期望的未圖樣區域，因重複的圖樣相對於隨機的表面結構具有相對高的堆積密度(packing density)。在本發明的另一個具體實施例中，該表面結構具有隨機的圖樣。儘管該隨機的圖樣相較於重複的圖樣，由於低堆積密度的原因確實通常導致一些未圖樣化的光學膜，然而隨機的圖樣相較於重複的圖樣確實通常導致較低程度的雲紋。隨機的圖樣亦已顯示隱藏或遮掩自觀看者的眼睛之微小的膜缺失。
在本發明的另一個具體實施例中，該表面結構具有至少100微米的長度、直徑或其他維度。具有尺寸大於100微米的微結構提供所期望準直的入射光，而該入射光必須提供大於1.0的軸上增益。此外，不具有尺寸大於100微米的微結構較難以製造，因其尺寸會導致於該光學膜上非所期望的未圖樣化區域。
具有接近90度頂角的光重定向表面結構通常拒絕離軸角度的入射光，並允許於軸上或近軸上之入射光被透射。用於準直巨觀結構之角度相對於照度的圖典型地顯示於0度或近0度的峰亮度，隨後照度在角度接近90度時下降。該照度下降的斜率係巨觀結構幾何的函數。已發現藉 由於該表面結構之表面上提供可劇烈改變斜率變化的粗糙度，以在更寬廣角度範圍上提供增加之亮度。
第1圖為製造如所述與第2至5和7至8圖相關聯光學膜之設備的簡化示意圖。該設備包含用以擠壓材料103的擠壓機101，該裝置亦包含圖樣輥105，其包含形成於該光學層113中之光學特徵的表面結構。此外，該設備包含提供壓力迫使材料103至圖樣輥105的壓力輥107，以及協助材料103自圖樣輥105移除的剝膜輥111。
在操作時，基層109與被擠壓的材料103於該壓力輥107和該圖樣輥105間受壓迫。在一個具體實施例中，該基層109為定向的聚合物薄片。此外，該材料103自該圖樣輥105和該壓力輥107間通過後，形成包含光學特徵的光學層113。或者，附著層可於擠壓機101與該材料103被共擠壓。共擠壓提供兩個或兩個以上的層之優勢。該共擠壓附著層可經選擇以提供該基層109和該光學層113最理想的附著，以較單層產生更高的附著。因此，該共擠壓之附著和光學層與該壓力輥107和該圖樣輥105間的基層被壓迫。在通過該壓力輥107和該圖樣輥105之間後，光學層113沿著剝膜輥111通過。
在另一個較佳的具體實施例中，該材料113包括聚合物的共擠壓層，其具有與該圖樣輥105接觸的表皮層(skin layer)，並在共擠壓結構中具有比剩餘層大50%的熔態指數(melt index)。已發現高流動的表皮層協助該聚合物的複製保真度(fidelity)。表皮層以外的層可具有較低的熔態指 數，其導致更有機械韌性的光學膜，更禁得起顯示器裝置的嚴苛環境。
在較佳的具體實施例中，光重定向聚合物膜藉由簾塗佈(curtain coating)、x-進料漏斗塗佈(x-hopper coating)或噴塗(spray coating)以聚合物塗層進行塗佈。如凹版印刷塗佈或輥塗佈的表面接觸塗佈技術，已發現適於塗佈主要在該光重定向特徵之頂點區域的塗層。聚合物膜的結構和後續之表面結構的塗層之形成較佳在線上或連續地完成，以減少製造的成本，並減少與網狀材料的解繞(unwinding)和捲繞(winding)相關的製造缺失。
本發明可用於與任何的液晶顯示器裝置結合，其典型的配置描述於下。液晶(liquid crystal，簡稱LC)廣泛地使用於電子顯示器。在這些顯示器系統中，LC層位於偏光器層(polarizer layer)和分析器層(analyzer layer)之間，並具有導向器(director)，表現通過該層與垂直軸相關的方位角扭轉。該分析器被定向，使其吸收軸與偏光器的吸收軸垂直。經偏光器偏振的入射光穿透液晶單元，並受到液晶中的分子定向影響，而該液晶可藉由施以橫越該單元的電壓而改變。藉由利用此原理，可控制包含來自周圍光之外部來源光的透射。達成此控制所需的能量一般較使用於如陰極射線管之其他顯示器類型的發光材料少甚多。因此，LC技術被使用於一些應用，包含但不限於數位手錶、計算機、可攜式電腦、照相機、電子遊戲，其以輕量、低電力消耗和長操作壽命為重要特徵。此外，LCD顯示器適用於電視、 電腦顯示器、遊戲顯示器、汽車顯示器、相框、電器顯示器、賣點顯示器及其類似物。
在較佳的具體實施例中，該顯示器相對於具有狹窄視角的顯示器裝置，典型地包括得利於改善視角的LCD。LCD裝置的較佳實施例包含電視、電腦顯示器、相框、公共資訊顯示器、賣點顯示器和遊戲顯示器等，典型地得利於寬廣視角的LCD裝置。相對於先前技術準直的顯示器，該較為寬廣之視角允許於較為寬廣視角的均勻照度。在這些顯示器中，本發明的膜位於該液晶單元和該背光源間。該膜擴展光至寬廣的圓錐體以提供均勻的照度。已確認該視角為液晶單元的孔徑幾何、補償膜技術和背光源的類型所限制。
主動矩陣式液晶顯示器(liquid crystal display，簡稱LCD)使用薄膜電晶體(thin film transistor，簡稱TFT)作為驅動每一個液晶像素的交換裝置(switching device)。這些LCD可顯示高畫質的影像而無串擾(cross talk)，因可選擇性地驅動該個別液晶像素。光學模態干擾(optical mode interference，簡稱OMI)顯示器為「正常為白」液晶顯示器，亦即光在關閉狀態透射該顯示器層。使用扭轉向列型(twisted nematic)液晶的LCD作業模式，粗略地區分為雙折射模式(birefringence mode)和旋光色散模式(optical rotatory mode)。「補償膜超扭轉向列」(film-compensated super twisted nematic，簡稱FSTN)的LCD正常為黑，亦即當未施加電壓時，在關閉狀態抑制光的透射。OMI顯示器 據報導具有較快的反應時間以及較寬的作業溫度範圍。
本發明的光學膜當在背光系統中作為光散射膜使用時，可使亮度一致化。使用於如可攜式電腦的背光LCD顯示器螢幕可具有相對局部的光源(例如螢光)或設置於相對接近該LCD螢幕之相對局部光源的陣列，因此，對應於該光源的個別「熱點」可被偵測。該擴散膜用於使橫越該顯示器的發光一致。該液晶顯示器裝置包含具有驅動方法和液晶模式之組合的顯示器裝置，其中，該驅動方法係選自如主動矩陣驅動和單純矩陣驅動，而該液晶模式係選自如扭轉向列、超扭轉向列、鐵電(ferroelectric)液晶和反鐵電(anti-ferroelectric)液晶模式。然而，本發明並不限於上述的組合。在液晶顯示器裝置中，本發明的定向膜係必須置於該背光的前面。本發明的光學膜可橫越該顯示器使液晶顯示器裝置的明度(lightness)一致，因該膜具有出色的光散射特性以漫射光並提供極佳的全方位可見度。儘管上述的效果甚至可藉由單獨使用該膜而達到，複數膜可組合使用。該均勻化的膜可在透射的模式中置於LCD材料的前面，以輸出光並使其更為均勻。
本發明具有作為光源破壞(destructing)裝置之值得注意之應用。在許多應用中，其被預期自光源的輸出本身中消除絲狀結構，在某些應用中，該絲狀的結構因跨過樣品後之光散佈將改變而會有問題，此並非所期望的。此外，在光源被替換後，光源絲或弧方向的變化會產生錯誤和使人誤解的解讀。本發明的均勻化膜置於該光源和該偵檢器 之間，可消除自光源輸出任何絲狀結構的遺跡，因此，造成從光源至光源相同的均勻化輸出。
該光學膜可藉由提供被定向至期望位置之令人滿意的均勻化光而用於控制舞台的照明。在舞台和電視製作中，寬廣多樣的舞台光必須被使用，以達到全部適當照明所需的不同效果。這需要使用許多不同的燈，既不方便又昂貴。本發明的膜置於燈上，可提供幾乎無限制的靈活性，以散佈光至需要的位置。其結果是幾乎任何物體，不論移動與否，或任何形狀，皆可被正確地照射。
反射膜可藉由在本發明光學膜之光出口表面塗佈由金屬膜等所組成之反射層而形成，並且可作為如反光元件(retro-reflective member)用於交通號誌。其可被使用於如應用在汽車、腳踏車或個人等。
本發明的光學膜亦可遍及整個安全區均勻化自雷射二極體(laser diode，簡稱LD)或發光二極體(light emitting diode，簡稱，LED)的輸出，以提供紅外線(infrared，簡稱IR)偵檢器較高的對比。本發明的膜亦可用於移除來自如紙幣讀取機(bank note reader)或表皮處理裝置等使用LED或LD源之裝置的結構。此導致更好的準確度。
光纖(fiber-optic)的光組件設置於外科醫生的頭帽，若光纖元件於手術的過程中損壞，可於手術的視野投射分散的強度變化。本發明的光學膜置於纖維束的端點，均勻化來自其餘纖維的光，並消除任何投射於病人之光的該毀損纖維的遺跡。標準研磨的玻璃擴散板由於明顯的回散射 (back-scatter)造成通量的減損，因而無法有效地在此使用。
本發明的光學膜亦可藉由破壞來源的絲或弧以均勻地在顯微鏡下照射樣品，並產生均勻照射的視野。該膜亦可用於均勻化不同種透過纖維傳播的模式，例如來自螺旋式纖維的光輸出。
本發明的光學膜亦具有值得注意的建築使用，例如提供工作和生活空間適當的光。在典型的商業應用中，價格低廉的透明聚合物擴散膜用於協助擴散光至整個空間。本發明取代傳統擴散板的均勻器提供較為一致的光輸出，因此，光被擴散至所有的角度，均勻且無熱點地遍及整個空間。
本發明的光學膜亦可擴散照射藝術品之光。該透明聚合物膜擴散板提供適當合適尺寸和導引的孔徑，以最令人滿意的方式描繪該藝術品。
此外，本發明的光學膜可被廣泛地使用作為如顯示器裝置等光學設備的零件。舉例來說，除先前所述液晶顯示器裝置背光系統的光散射板外，其可與反射膜共同被使用作為光反射板，其中，該反射膜例如在反射液晶顯示器裝置中的金屬膜，或在放置金屬膜於該裝置後側(相對於觀看者側)的情況下引導該膜至前側(觀看者側)的前散射膜。本發明的光學膜可藉由照射以ITO膜為代表，並由氧化銦所組成之透明導電層而用作為電極。若該材料被用於形成如前投影螢幕(front projection screen)的反射螢幕，則光反射層被塗佈於透明聚合物膜擴散板。
該光學膜的另一個應用為後投影螢幕(rear projection screen)，其通常期望自光源投影影像至大區域的螢幕上。電視的視角典型地為垂直方向小於水平方向。該光學膜散佈光以增加視角。
本發明的具體實施例不僅可提供改善的光擴散和準直，並且提供減小厚度的光學膜，其在LCD顯示器系統中具有減少光吸收的傾向，並且表現柔和的角截止或表面減少的雲紋或牛頓環。本發明亦提供耐刮損的表面、隱藏微小外觀缺陷的擴散表面，以及可被修改為有期望色點的聚合物層。
本發明的特殊參考已被詳細描述於其某些較佳的具體實施例，但將可以被理解的是，變化和修改可在本發明的精神和範圍內達成。
以下的實施例描述本發明的實施。其並未試圖詳盡本發明所有可能的變化。除非有其他指示，份數和百分比係指重量而言。
實施例
在本實施例中，聚碳酸酯基片含有個別整體的光學元件，各光學元件長度為1200微米、寬度為35微米，以及高度為27微米，具有近乎90度的頂角，並塗佈有數個不連續的光學修飾層。13英吋寬的微複製聚碳酸酯支座係由Eastman Kodak Company, Rochester, New York所製造，相較於無光學修飾層的相同光學元件，經塗佈以產生增大的 廣角外觀，並具有較柔和的角截止。此實施例將說明光學修飾層具優勢的光學特性。
為製造使用於實施例1至4中塗佈於該微型複製聚碳酸酯支座的1公斤分散液，同時加入885.4公克的蒸餾水和114.6公克得自Chemtura Corporation,Middlebury Connecticut的WitcoBond® W-320 Latex。該WitcoBond® W-320 Latex為水性的聚胺酯分散液，具有-15℃的玻璃轉移溫度(glass transition temperature)和720%的斷裂伸長率(elongation at break)。該全部的分散液放置於室溫，並於塗佈前進行攪拌約一個小時。
為製造使用於實施例5和6中塗佈於該微型複製聚碳酸酯支座的1公斤分散液，同時加入935.4公克的蒸餾水和64.6公克得自Chemtura Corporation,Middlebury Connecticut的WitcoBond® W-507 Latex。該WitcoBond® W-507 Latex為水性的聚胺酯分散液，具有-25℃的玻璃轉移溫度和800%的斷裂伸長率。該全部的分散液放置於室溫，並於塗佈前進行攪拌約一個小時。
為製造使用於實施例7和8中塗佈於該微型複製聚碳酸酯支座的1公斤分散液，同時加入866.3公克的蒸餾水和133.7公克得自Chemtura Corporation,Middlebury Connecticut的WitcoBond® W-232 Latex。該WitcoBond® W-232 Latex為水性的聚胺酯分散液，具有-15℃的玻璃轉移溫度和175%的斷裂伸長率。該全部的分散液放置於室溫，並於塗佈前進行攪拌約一個小時。
前述的乳膠分散液利用狹縫塗佈機(slot coater)以及加熱至100℃之20公尺的水平乾燥區域塗佈於含有個別光學元件的聚碳酸酯複製支座上。實施例1至8以每分鐘10公尺進行塗佈。經塗佈與乾燥的樣品隨後使用EZ Contrast 160 ELDIM描述其光學性能。軸上光學增益的損失、H/V(水平/垂直)離軸增益的改善，以及最大第一微分值係藉由ELDIM所產生的水平和垂直掃描曲線計算而得。下面的表1包含結合劑的類型、結合劑的覆蓋範圍以及光學的結果和外觀。
對表1的測量而言，該軸上的相對增益變化為+/-5度θ(φ=0)變化的平均(n=5)。離軸的相對增益變化為在+/- θ(例如在@+60/-60H，+40/-40V)，+/-1度θ結果的平均(n=5)。最大第一微分(以絕對值表示)為於+/-θ的微分平均(n=5)。
表1所顯示的外觀為當其離開該機械乾燥機時以目視決定該塗佈層。可接受的等級表示可能存在一些條紋或其他相同的塗佈缺失，但整體的外觀為均勻的，並足以測量軸上光學增益的損失和離軸光學增益的改善。不可接受的等級表示整體外觀由於條紋、斑點的外觀或其他塗佈的缺失而不可接受。若外觀的等級為不可接受，則無照度增益值被測量，因其無均勻的外觀會使數據失真。此外，該不可接受的外觀會導致LCD電視中非所期望的不均勻性，明顯地降低該光學膜的商業價值。基於這樣的準則，WitcoBond W-232部分未測試軸上光學增益的損失和離軸光學增益的改善。
實施例1並不符合所期望光學性能的特性，因其於水平60度的離軸增益改善相較於較佳的1.30最小值為1.26。實施例2至4全部符合軸上光學增益的損失、H/V離軸增益的改善和最大第一微分值的較佳目標，並且足以柔和角截止點，為典型的光重定向膜。實施例5並不符合所期望光學性能的特性，因其於水平60度的離軸增益改善相較於較佳的1.30最小值為1.20、於0至60H掃描方向的最大第一微分相較於較佳的0.06最大值為0.10，以及於0至40V掃描方向的最大第一微分相較於較佳的0.08最大值為0.13。實施例6並不符合所期望光學性能的特性，因 其於水平60度的離軸增益改善相較於較佳的1.30最小值為1.26，且於0至40V掃描方向的最大第一微分相較於較佳的0.08最大值為0.09。
101‧‧‧擠壓機
103‧‧‧材料
105‧‧‧圖樣輥
107‧‧‧壓力輥
109‧‧‧基層
111‧‧‧剝膜輥
113‧‧‧光學層
501‧‧‧傳統稜鏡膜的增益曲線
502‧‧‧發明材料的增益曲線
503‧‧‧水平參考點(-60∘)
504‧‧‧傳統在0∘的增益
505‧‧‧垂直參考點(+40∘)
601‧‧‧曲線501的一次微分(傳統)
602‧‧‧曲線502的一次微分(本發明)
第1圖為依照具體實施例之用於製造光學膜之裝置的簡化示意圖。
第2圖為依照具體實施例之微結構的放大俯視示意圖。
第3圖為依照具體實施例之微結構的放大俯視示意圖。
第4圖為依照具體實施例之微結構的放大俯視示意圖。
第5圖為發明和比較材料的光學增益相對於視角的圖表。
第6圖為第5圖中曲線之一次微分(first derivative)相對於視角曲線的圖表。
第7圖為經塗佈之微結構的放大俯視示意圖。
第8圖為經塗佈之微結構的放大俯視示意圖。
101‧‧‧擠壓機
103‧‧‧材料
105‧‧‧圖樣輥
107‧‧‧壓力輥
109‧‧‧基層
111‧‧‧剝膜輥
113‧‧‧光學層

Claims (10)

  1. 一種包括光源和光重定向聚合物膜的顯示器，該光重定向聚合物膜於至少該膜的一側上含有結構化表面以準直來自該光源的光，並且載有結合於該結構化表面之附著珠的不連續群體。
  2. 如申請專利範圍第1項之顯示器，其中，該附著珠具有介於0.70至5.0微米的高度。
  3. 如申請專利範圍第1項之顯示器，其中，該附著珠的不連續群體於該結構化表面之表面上呈現可變的厚度。
  4. 如申請專利範圍第1項之顯示器，其中，該結構化表面包括聚碳酸酯而該附著珠包括聚胺酯。
  5. 如申請專利範圍第1項之顯示器，其中，該附著珠的不連續群體於該結構化表面上係以圖樣呈現。
  6. 如申請專利範圍第1項之顯示器，其中，該聚合物膜於該膜的對側上具有結構化表面。
  7. 如申請專利範圍第1項之顯示器，其中，附著珠為不規則形。
  8. 如申請專利範圍第1項之顯示器，其中，該附著珠進一步包括至少部分浸入其中之不同折射率的聚合物珠。
  9. 如申請專利範圍第1項之顯示器，其中，該附著珠具有於該結構化表面和該附著珠間之介於0.02至0.5之間的折射差異。
  10. 如申請專利範圍第1項之顯示器，其中，該聚合物膜具有介於0.02至0.05之間的水平光學增益的最大一次微分和介於0.03至0.07之間的垂直光學增益的最大一次微分。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070108794A (ko) * 2006-05-08 2007-11-13 미래나노텍(주) 광학 시트 및 상기 광학 시트가 구비된 액정표시장치의백라이트 어셈블리
EP2166304A1 (de) * 2008-09-23 2010-03-24 Sick Ag Beleuchtungseinheit und Verfahren zur Erzeugung eines selbstunähnlichen Musters
CN102024524B (zh) * 2009-09-11 2012-08-29 群康科技(深圳)有限公司 透光薄膜的制造方法及透光薄膜
WO2014055330A2 (en) * 2012-10-01 2014-04-10 Arkema France Optical light diffuser and method for measurement thereof
TWI489179B (zh) * 2012-12-14 2015-06-21 Wistron Corp 製造導光板的方法、治具以及相關的導光板
TWI491837B (zh) * 2013-05-08 2015-07-11 Chi Mei Corp 照明用導光板及照明燈具
US10585230B2 (en) 2016-03-23 2020-03-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Light-steering layer for electronic display
US20190064595A1 (en) * 2017-08-28 2019-02-28 Radiant Choice Limited Display system
US11226548B2 (en) * 2019-05-20 2022-01-18 Reald Polarizing preserving front projection screen with protrusions

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW419599B (en) * 1998-02-18 2001-01-21 Minnesota Mining & Mfg Optical film
TW200304018A (en) * 2002-03-11 2003-09-16 Eastman Kodak Co Surface formed complex polymer lenses for visible light diffusion
US20040233526A1 (en) * 2003-05-22 2004-11-25 Eastman Kodak Company Optical element with nanoparticles

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW446843B (en) * 1996-01-10 2001-07-21 Sumitomo Chemical Co A microlens-array, production method thereof, and liquid crystal display device using the same
JPH09211227A (ja) * 1996-02-01 1997-08-15 Hitachi Ltd 液晶表示モジュール
US5919551A (en) * 1996-04-12 1999-07-06 3M Innovative Properties Company Variable pitch structured optical film
US6280063B1 (en) 1997-05-09 2001-08-28 3M Innovative Properties Company Brightness enhancement article
US6077560A (en) * 1997-12-29 2000-06-20 3M Innovative Properties Company Method for continuous and maskless patterning of structured substrates
US6132942A (en) * 1998-10-30 2000-10-17 Eastman Kodak Company Imaging base with backside roughness at two frequencies
US6752505B2 (en) * 1999-02-23 2004-06-22 Solid State Opto Limited Light redirecting films and film systems
TW571121B (en) * 2000-08-01 2004-01-11 James Cowan Directional reflector, method for making directional reflector and method for obtaining white light using directional reflector having a reflective surface
WO2002014909A2 (en) * 2000-08-15 2002-02-21 Reflexite Corporation A light polarizer
US20030035231A1 (en) * 2001-08-03 2003-02-20 Epstein Kenneth A. Optical film having microreplicated structures; and methods
US6906761B2 (en) * 2001-09-19 2005-06-14 Keiwa Inc. Reflection sheet and backlight unit using the same
JPWO2003032073A1 (ja) * 2001-09-27 2005-01-27 株式会社ツジデン 反射フイルム
US6583936B1 (en) * 2002-03-11 2003-06-24 Eastman Kodak Company Patterned roller for the micro-replication of complex lenses
CN1384391A (zh) * 2002-05-27 2002-12-11 胜华科技股份有限公司 背光模块之结构
US7019734B2 (en) * 2002-07-17 2006-03-28 3M Innovative Properties Company Resistive touch sensor having microstructured conductive layer
US7138170B2 (en) * 2003-04-28 2006-11-21 Eastman Kodak Company Terminated conductive patterned sheet utilizing conductive conduits
TWI328702B (en) * 2003-11-04 2010-08-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Backlight system
JP3753326B2 (ja) * 2003-12-15 2006-03-08 セイコーエプソン株式会社 直進光制御部付きレンズ基板の製造方法、直進光制御部付きレンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタ
US7106517B2 (en) * 2003-12-31 2006-09-12 General Electric Company Display optical films
JP2005300576A (ja) * 2004-04-06 2005-10-27 Konica Minolta Opto Inc 防眩性反射防止フィルム、偏光板及び表示装置
US20050276949A1 (en) * 2004-06-15 2005-12-15 Eastman Kodak Company Optical film and method of manufacture
WO2006052755A2 (en) * 2004-11-04 2006-05-18 Solid State Opto Limited Long curved wedges in an optical film
KR101095631B1 (ko) * 2004-11-06 2011-12-19 삼성전자주식회사 광 확산부재, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는표시장치
JP2006184559A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Toppan Printing Co Ltd 透過型スクリーンおよび背面投射型ディスプレイ装置
US20080081132A1 (en) * 2006-03-30 2008-04-03 Bourdelais Robert P Light redirecting film having surface nano-nodules

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW419599B (en) * 1998-02-18 2001-01-21 Minnesota Mining & Mfg Optical film
TW200304018A (en) * 2002-03-11 2003-09-16 Eastman Kodak Co Surface formed complex polymer lenses for visible light diffusion
US20040233526A1 (en) * 2003-05-22 2004-11-25 Eastman Kodak Company Optical element with nanoparticles

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Publication number Publication date
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EP1967788A2 (en) 2008-09-10
EP1967788A3 (en) 2011-03-16
JP2008287221A (ja) 2008-11-27
US7530726B2 (en) 2009-05-12
US20080219028A1 (en) 2008-09-11
TW200900724A (en) 2009-01-01
KR20080081866A (ko) 2008-09-10

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