TWI566929B

TWI566929B - Integrated optical film and its diffuser

Info

Publication number: TWI566929B
Application number: TW105100762A
Authority: TW
Inventors: Kuang-Lin Yuan; Tsung-Hsien Wu; Li-Jen Hsu; Ming-Cheng Shih; Pei-Heng Lee
Original assignee: Optivision Tech Inc
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2017-01-21
Also published as: TW201725115A

Description

整合型光學薄膜及其擴散片

本發明是有關於一種整合型光學薄膜及其擴散片，特別是指一種用於平面顯示器之背光模組的整合型光學薄膜及其擴散片。

在平面顯示器中，背光模組的作用為提供平面顯示器一個具有高亮度以及高均勻度的面光源。現有的側光式背光模組包括一反射遮罩、一設置於該反射遮罩內的光源、一連接該反射遮罩且設置於該光源一側的導光板、一設置於該導光板底部的反射片，以及自該導光板依序堆疊設置的一擴散片、一聚光片，以及一上聚光片。

自該光源發出的光經由該導光板照射至該擴散片時，該擴散片會將光均勻擴散後，再透過該聚光片與該上聚光片修正光線的方向，以達成聚光及提高亮度的目的。然而，此背光模組的聚光片因入光面未作硬化或是霧化處理，在組裝過程中易與擴散片摩擦而導致刮傷，影響其光學特性。此外，背光模組的光學薄膜，例如聚光片，通常會朝薄型化的方向作設計以達到輕量化以及提高產品適用性。然而，較薄的聚光片因結構強度不佳，容易因受到外力作用而產生薄膜形變，導致聚光片的聚光效果大打折扣。

因此，本發明之目的即在提供一種在背光模組的組裝過程中，能避免因摩擦而導致聚光片刮傷的整合型光學薄膜。

本發明之另一目的即在提供一種在背光模組的組裝過程中，能避免因摩擦而導致聚光片刮傷且配合一聚光片使用時能使聚光片較不容易因受到外力而產生薄膜形變的擴散片。

本發明整合型光學薄膜包含一擴散片以及一聚光片。該擴散片包括一具黏性並具有一第一擴散微結構的出光面，以及一相反於該出光面的入光面。該聚光片包括一黏附於該出光面的基板以及一設置於該基板上並且具有多個稜柱的聚光層。

在一些實施態樣中，該入光面具有一第二擴散微結構。

在一些實施態樣中，該第一擴散微結構具有多個朝該聚光片凸起形成的第一峰部，及多個朝該入光面凹陷形成的第一谷部，該聚光片的基板黏附於部分之該等第一峰部並且未接觸該等第一谷部，而與該等第一峰部及該等第一谷部共同界定出多個漫射空間。

在一些實施態樣中，該擴散片是由一紫外線硬化樹脂所構成。

在一些實施態樣中，該第一擴散微結構的表面粗糙度是介於0.5微米與2.0微米之間，該第二擴散微結構的表面粗糙度是介於0.3微米與1.5微米之間。

在一些實施態樣中，該擴散片的折射率是介於1.4與1.6之間。

在一些實施態樣中，該擴散片的鉛筆硬度是介於2B與2H之間。

在一些實施態樣中，該入光面及該出光面的表面電阻值是介於1.0×10 ¹¹歐姆與1.0×10 ¹⁶歐姆之間。

在一些實施態樣中，該擴散片的厚度是介於11微米與25微米之間。

在一些實施態樣中，自該聚光片撕除該擴散片所需的拉力值大於200gf/25mm。

在一些實施態樣中，該基板的材質是聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯兩者其中之一。

本發明擴散片是配合一聚光片使用，該擴散片包括一具黏性以供該聚光片黏附並具有一第一擴散微結構的出光面，以及一相反於該出光面的入光面。

在一些實施態樣中，該入光面具有一第二擴散微結構。

在一些實施態樣中，該第一擴散微結構具有多個朝該聚光片凸起形成的第一峰部，以及多個朝該入光面凹陷形成的第一谷部，該聚光片黏附於部分之該等第一峰部並且未接觸該等第一谷部。

本發明之功效在於：擴散片是透過本身的黏性與聚光片相互緊密黏附，在背光模組的組裝過程中，兩者不會因彼此之間的相對位移、相互摩擦而導致聚光片因刮傷使得其光學特性受到影響。

本發明之另一功效在於：擴散片以及聚光片貼合成單一整合型光學薄膜因厚度增加，使得整體結構強度相對地提高，故較不容易因受到外力而產生薄膜形變。

參閱圖1，本發明整合型光學薄膜之一實施例包含一擴散片1以及一黏附於該擴散片1的聚光片2。該擴散片1由具有黏性的紫外線硬化樹脂所構成，本身既是光學結構也是黏貼結構，其折射率是介於1.4與1.6之間，較佳為介於1.45與1.55之間。該擴散片1包括一具黏性以供該聚光片2黏附並且具有一第一擴散微結構111的出光面11，以及一相反於該出光面11並且具有一第二擴散微結構121的入光面12。該第一擴散微結構111具有多個朝該聚光片2凸起形成的第一峰部112，以及多個朝該入光面12凹陷形成的第一谷部113。該等第一峰部112以及該等第一谷部113是在紫外線硬化樹脂的加工過程中所形成，能讓該擴散片1提供光線漫射之功效。以下將配合圖式說明該擴散片1的製程步驟。

參閱圖3，首先進行準備步驟3，製備一基材31，該基材31具有一表面形狀與該第二擴散微結構121形狀互補的塗佈面32，該塗佈面32的表面粗糙度較佳為控制在0.3微米與1.5微米之間。

參閱圖4，接著進行塗佈步驟4，將一具有黏性的紫外線硬化樹脂41塗佈於該基材31的塗佈面32，使得該紫外線硬化樹脂41與該基材31接觸的一面形成該第二擴散微結構121。

參閱圖5，再執行轉寫步驟5，準備一具有該第一擴散微結構111形狀互補且材質為金屬的模具51，該模具51的轉寫面52其表面粗糙度較佳為控制在0.5微米與2.0微米之間。使用該模具51於該紫外線硬化樹脂41進行轉寫，且隨後以紫外光燈源照射，進行紫外線硬化樹脂41的固化以及乾燥處理。

參閱圖6，最後進行離型步驟6，除去該模具51並撕除該基材31即可製得該擴散片1。在本實施例中，該紫外線硬化樹脂41為一次性黏膠，在撕除該基材31後，該紫外線硬化樹脂41具有該第二擴散微結構121的一面即不具黏性，不會在一背光模組(圖未示)的組裝過程中與一導光板沾黏。另外，可以選擇不撕除該基材31而將該基材31做為該擴散片1之入光面12的保護膜，以節省保護膜的使用。需特別注意的是，在轉寫步驟5時所使用的模具51材質為金屬，除去模具51後該紫外線硬化樹脂41雖無法黏附於金屬物體，但能保持與其他膜材黏附之黏性。

續參閱圖1，該聚光片2包括一黏附於該擴散片1的出光面11的基板21，以及一設置於該基板21並且具有多個稜柱221的聚光層22。該基板21黏附於部分之該等第一峰部112並且未接觸該等第一谷部113，因而與該等第一峰部112、該等第一谷部113共同界定出多個漫射空間114。如此一來，該基板21與該擴散片1之間保有該等漫射空間114形成的間隙而未完全緊密貼合，能確保光線從該擴散片1透出時會先改變行進路徑再入射至該基板21，以實現該擴散片1的光線漫射功能。

參閱圖7，為經由掃描式電子顯微鏡(SEM)所拍攝而得出之由該模具51轉寫出的該等第一峰部112以及該等第一谷部113所構成的粗糙表面，其表面粗糙度較佳為控制在0.5微米與2.0微米之間。若表面粗糙度小於0.5微米，容易使該擴散片1與該聚光片2貼合後所形成的該等漫射空間114數量不足，導致該擴散片1的擴散效果降低；而表面粗糙度若是大於2.0微米則會降低將該擴散片1自該聚光片2撕除所需的拉力值，導致貼合後的穩定性下降。此外，該擴散片1的厚度較佳為不小於11微米且不大於25微米，若厚度小於11微米容易因受到外力使得該擴散片1破裂；若厚度大於25微米，該擴散片1與該聚光片2貼合後容易因應力不均而導致整體貼合結構產生翹曲，影響其產品品質。該第二擴散微結構121之作用在於，進入該擴散片1的光會先經由該第二擴散微結構121進行第一次漫射，再經由該第一擴散微結構111進行第二次漫射，以增加漫射次數的方式來增進該擴散片1的光漫射效果。另外，經離型步驟6所得出的該第二擴散微結構121除不具黏性外，其表面粗糙度也有要求，較佳為控制在0.3微米與1.5微米之間。若表面粗糙度小於0.3微米較易在背光模組的組裝過程中與導光板吸附，影響光學品質；假若表面粗糙度大於1.5微米，則會影響該擴散片1的進光效率，影響其光學品質。

另外，為防止該擴散片1與該聚光片2貼合後輕易剝落或者兩者之間會產生相對移動、摩擦，製作該擴散片1之紫外線硬化樹脂41必須選用黏性較強的類型，較佳地是要讓自該聚光片2撕除該擴散片1所需的拉力值是控制在大於200gf/25mm。該基板21可使用聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，簡稱為PET)或是聚碳酸酯(polycarbonate，簡稱為PC)製備而成。但是不以上述所提及之材料為限制，也可在不影響該聚光片2的進光效率下，選用其他可撓性透明材料，而在本實施例中的基板21是採用PET所製備。因該擴散片1以及該聚光片2是藉由擴散片1本身的黏性相互緊密黏附，故兩者不會因相互摩擦而導致該聚光片2刮傷，使得其光學特性受到影響。需要特別說明的是，該擴散片1是由一具有黏性的紫外線硬化樹脂41所構成，故不需另外使用貼合膠，即可直接黏附於該基板21，並不會有因貼合膠填滿該等漫射空間114而影響該擴散片1的漫射效果之情形產生。

在本實施例中，該擴散片1以及該聚光片2是從二張膜片貼合形成一張整合型光學薄膜，於出貨裝運前僅需在聚光片2之聚光層22的該等稜柱221表面設置保護膜，而在該塗佈步驟4所使用的基材31在撕除前可以作為該擴散片1的保護膜。比起一般未貼合的薄膜除了節省了貼合面的二張保護膜外，更節省了需貼附於擴散片1的保護膜。此外，這種貼合成單一光學薄膜的形式因厚度增加，整體結構強度相對地提高，故較不容易因受到外力而產生薄膜形變。而且，在使用時該基材31因被撕除，使得該擴散片1的厚度相較於一般擴散片來得薄，可達到較佳的進光效率。再者，就組裝上的工序數來考量，未貼合的擴散片1以及聚光片2在平面顯示器的組裝過程中需經兩道工序，使用本發明整合型光學薄膜可省略擴散片1及聚光片2的貼合工序，能減少組裝工時，節省時間成本。

參閱圖8、9，以下透過一側光式背光模組7來說明本實施例之整合型光學薄膜的具體應用。需特別注意的是，在組裝於該側光式背光模組7時，在出貨裝運時設置在該聚光片2的保護膜是已被撕除的。該側光式背光模組7包含一反射遮罩71、一設置於該反射遮罩71內的光源72、一連接該反射遮罩71且設置於該光源72一側的導光板73、一設置於該導光板73底部的反射片74，以及自該導光板73依序堆疊設置的該擴散片1、該聚光片2，以及一上聚光片75。自該光源72發出的光藉由該導光板73導出後進入該擴散片1的第二擴散微結構121進行第一次漫射，該擴散片1的折射率是介於1.4與1.6之間，較佳為介於1.45與1.55之間；光接著自該等第一峰部112以及該等第一谷部113折射而出，並且在由該等第一峰部112、該等第一谷部113，以及該基板21共同界定出的多個漫射空間114內進行第二次漫射，達到霧化的效果；最後，該聚光片2以及該上聚光片75修正光的行進方向，達到聚光增亮之效果。值得一提的是，本實施例中的該基板21鄰近該擴散片1的一面是不具擴散結構的平整表面，但在其他實施態樣中，基板21鄰近擴散片1的一面可以塗佈擴散結構層，以使光在漫射空間114漫射後，藉由塗佈於基板21鄰近擴散片1的一面之擴散結構層，再進行一次漫射以增加光漫射效果。

在本實施例中，藉由選擇適當的紫外線硬化樹脂，可控制該擴散片1的硬度以及表面電阻值。該擴散片1的硬度較佳為限制在2B與2H之間，更佳為2B至H之間。該擴散片1的硬度若是小於2B，較易因結構強度較低而產生破碎；而硬度若是大於2H，在背光模組的組裝過程中容易與導光板摩擦而刮傷導光板，上述提及之H、2H、2B是以鉛筆硬度規範(Wolff Wilborn硬度規範)為標準。此外，為防止在該離型步驟6中因撕除該基材31導致靜電聚集於該入光面12進而在平面顯示器的組裝過程中與其他膜材吸附，影響光學品質，該擴散片1的入光面12以及出光面11的表面電阻值較佳為限制在1.0×10 ¹¹歐姆與1.0×10 ¹⁶歐姆之間，更佳為1.0×10 ¹¹歐姆與1.0×10 ¹⁴歐姆之間。

綜上所述，本發明整合型光學薄膜的擴散片1以及聚光片2是藉由相互黏附的方式連接在一起，兩者不會因相互摩擦而導致該聚光片2刮傷，使得其光學特性受到影響，故確實能達成本發明之目的。此外，擴散片1以及聚光片2彼此貼合後使得整體結構強度相對地提高，較不容易因受到外力而產生薄膜形變。另外就組裝上的工序數來考量，未貼合的擴散片1以及聚光片2在背光模組的組裝過程中需經兩道工序，貼合成一張整合型薄膜後，可省略擴散片1及聚光片2的貼合工序，能減少組裝工時，儉省時間成本。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧擴散片
11‧‧‧出光面
111‧‧‧第一擴散微結構
112‧‧‧第一峰部
113‧‧‧第一谷部
114‧‧‧漫射空間
12‧‧‧入光面
121‧‧‧第二擴散微結構
122‧‧‧第二峰部
123‧‧‧第二谷部
2‧‧‧聚光片
21‧‧‧基板
22‧‧‧聚光層
221‧‧‧稜柱
3‧‧‧準備步驟
31‧‧‧基材
32‧‧‧塗佈面
4‧‧‧塗佈步驟
41‧‧‧紫外線硬化樹脂
5‧‧‧轉寫步驟
51‧‧‧模具
52‧‧‧轉寫面
6‧‧‧離型步驟
7‧‧‧側光式背光模組
71‧‧‧反射遮罩
72‧‧‧光源
73‧‧‧導光板
74‧‧‧反射片
75‧‧‧上聚光片

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明整合型光學薄膜之一實施例的一局部側視示意圖；圖2是該實施例的一製作流程說明圖；圖3是一製程示意圖，輔助說明準備步驟3；圖4是一製程示意圖，輔助說明塗佈步驟4；圖5是一製程示意圖，輔助說明轉寫步驟5；圖6是一製程示意圖，輔助說明離型步驟6；圖7是該實施例之第一擴散微結構的多個第一峰部以及多個第一谷部經由掃描式電子顯微鏡(SEM)所拍攝而得出之影像；圖8是一側視示意圖，說明包含部分該實施例的一側光式背光模組；及圖9是一局部側視示意圖，說明光線進入一擴散片之入光面後的路徑。

1‧‧‧擴散片

11‧‧‧出光面

111‧‧‧第一擴散微結構

112‧‧‧第一峰部

113‧‧‧第一谷部

114‧‧‧漫射空間

12‧‧‧入光面

121‧‧‧第二擴散微結構

122‧‧‧第二峰部

123‧‧‧第二谷部

2‧‧‧聚光片

21‧‧‧基板

22‧‧‧聚光層

221‧‧‧稜柱

Claims

一種整合型光學薄膜，包含：一擴散片，包括一具黏性並具有一第一擴散微結構的出光面，及一相反於該出光面的入光面；及一聚光片，包括一黏附於該出光面的基板及一設置於該基板上並具有多個稜柱的聚光層。
如請求項1所述的整合型光學薄膜，其中，該入光面具有一第二擴散微結構。
如請求項2所述的整合型光學薄膜，其中，該第一擴散微結構具有多個朝該聚光片凸起形成的第一峰部，及多個朝該入光面凹陷形成的第一谷部，該聚光片的基板黏附於部分之該等第一峰部並且未接觸該等第一谷部，而與該等第一峰部及該等第一谷部共同界定出多個漫射空間。
如請求項3所述的整合型光學薄膜，其中，該擴散片是由一紫外線硬化樹脂所構成。
如請求項4所述的整合型光學薄膜，其中，該第一擴散微結構的表面粗糙度是介於0.5微米與2.0微米之間，該第二擴散微結構的表面粗糙度是介於0.3微米與1.5微米之間。
如請求項5所述的整合型光學薄膜，其中，該擴散片的折射率是介於1.4與1.6之間。
如請求項6所述的整合型光學薄膜，其中，該擴散片的鉛筆硬度是介於2B與2H之間。
如請求項7所述的整合型光學薄膜，其中，該入光面及該出光面的表面電阻值是介於1.0×10 ¹¹歐姆與1.0×10 ¹⁶歐姆之間。
如請求項8所述的整合型光學薄膜，其中，該擴散片的厚度是介於11微米與25微米之間。
如請求項9所述的整合型光學薄膜，其中，自該聚光片撕除該擴散片所需的拉力值大於200gf/25mm。
如請求項10所述的整合型光學薄膜，其中，該基板的材質是聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯兩者其中之一。
一種擴散片，配合一聚光片使用，該擴散片包括：一出光面，具黏性以供該聚光片黏附並具有一第一擴散微結構；及一入光面，相反於該出光面。
如請求項12所述的擴散片，其中，該入光面具有一第二擴散微結構。
如請求項13所述的擴散片，其中，該第一擴散微結構具有多個朝該聚光片凸起形成的第一峰部，及多個朝該入光面凹陷形成的第一谷部，該聚光片黏附於部分之該等第一峰部並且未接觸該等第一谷部。
如請求項14所述的擴散片，其中，該第一擴散微結構的表面粗糙度是介於0.5微米與2.0微米之間，該第二擴散微結構的表面粗糙度是介於0.3微米與1.5微米之間。