專利名稱：聚光型光學片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于液晶顯示裝置的聚光型光學片。
背景技術：
隨著工業(yè)社會發(fā)展成高度的信息化時代，作為顯示以及傳達各種信息的媒介的電子顯示裝置變得越來越重要。以前廣泛使用陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)，但是由于安裝所需的空間大，因而其使用受到限制，難以制造大尺寸的CRT，所以CRT被包括液晶顯示器(Liquid Crystal Device，LCD)、等離子顯示器(Plasma Display Panel，PDP)、場發(fā)射顯示器(Field Emission Display，FED)、以及有機電致發(fā)光(electroluminescent，EL) 顯示器在內的各種平板顯示器取代。在這樣的平板顯示器中，特別是IXD (Liquid Crystal Device，液晶顯示器)為結合了液晶和半導體技術的技術密集型產品，具有薄、輕且耗電低的優(yōu)點。因此，對LCD的結構和制造技術的研究和開發(fā)不斷進行?，F在，已經應用于諸如筆記本電腦、臺式計算機的顯示器、便攜式個人通信裝置(包括個人數字助理(PDA)和手機) 等領域的IXD，被制造成更大的尺寸，從而可以將IXD應用到諸如HD (High Definition，高清)電視的大型電視中。因此，LCD作為可代替CRT(曾經是顯示器的代名詞)的新型顯示器而引人注目。在LCD中，由于液晶本身無法發(fā)光，因此，在液晶的背面另外設置光源，以便控制透過各個像素(Pixel)中的液晶的光的強度，從而獲得對比度。更具體地，作為利用液晶物質的電特性而調節(jié)光的透射率的裝置，LCD從安裝在其背面的光源燈發(fā)光，這樣發(fā)出的光通過各種功能性棱鏡膜或棱鏡片，從而傳播具有均勻性和方向性的光，之后這種受控制的光還通過彩色濾光片，由此獲得紅、綠和藍(R、G、B)的顏色。此外，IXD使用間接發(fā)光方式，其中，通過用電的方法控制各像素的對比度來呈現圖像。這樣，提供光源的發(fā)光裝置是決定包括亮度和均勻性在內的IXD的畫質的重要部件。這種發(fā)光裝置廣泛使用背光模塊(BLU)。通常，從包括冷陰極熒光燈管(CCFL)的多個光源發(fā)射的光順序地通過擴散板、擴散片以及棱鏡片，然后到達液晶面板。擴散板對于在屏幕的整個前表面上得到均勻的光強度起到重要作用，并且同時起隱蔽作用，以便從前表面看不見諸如安裝在擴散片下方的光源等裝置。棱鏡片用于控制光通路，將穿過擴散片的各個方向的光線變換到適合觀看者觀看圖像的視角q的范圍內。但是，在從光源發(fā)射的光通過擴散片擴散后通過棱鏡片聚光的過程中，只能對以預定角度范圍入射的光進行聚光，因此，沒有被聚光的其它光被消除或者再聚光。這樣，在棱鏡片上的聚光區(qū)域和消除區(qū)域之間的交叉點處會產生黃帶(yellow band)，另外，在棱鏡片上的消除區(qū)域和再聚光區(qū)域處會發(fā)生呈現彩虹顏色的波動的彩虹(rainbow)現象，不期望地導致缺陷的問題。為了解決這樣的問題，傳統地在棱鏡片上層疊保護片，但由于最近的減少疊片的數量以制造薄型的顯示器且使制造流程變得簡單的趨勢使得保護片的使用受到限制。因此，需要不使用保護片而能夠防止黃帶或彩虹現象的方法。

發(fā)明內容
技術問題因此，本發(fā)明旨在提供一種不使用保護片而能夠防止發(fā)生黃帶或者彩虹現象的聚光型光學片。技術方案本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例提供一種聚光型光學片，包括基底層；以及結構層，形成在該基底層的一個表面或者兩個表面上，并且具有多個三維(3D)結構的陣列，其中，所述結構層的每一個3D結構包括從一個峰頂點向相反方向延伸的傾斜部，當在縱剖面看時， 該傾斜部為流線型，并且所述傾斜部相對于所述峰頂點對稱或者不對稱，并且包括第一假設圓的圓周的一部分以及第二假設圓的圓周的一部分，第一假設圓和第二假設圓彼此重疊。本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例提供一種聚光型光學片，包括基底層；以及結構層，形成在該基底層的一個表面或者兩個表面上，并且具有多個3D結構的陣列，其中，所述結構層的每一個3D結構包括具有一個峰頂點的和從所述峰頂點向相反方向延伸的傾斜部，其中當在縱剖面看時，所述峰頂部和所述傾斜部為流線型，并且所述傾斜部相對于所述峰頂點對稱或者不對稱，并且包括第一假設圓的圓周的一部分以及第二假設圓的圓周的一部分，第一假設圓和第二假設圓彼此重疊，并且所述峰頂部包括與所述第一假設圓的圓周以及所述第二假設圓的圓周相鄰的第三假設圓的圓周的一部分，同時該第三假設圓被包含在所述第一假設圓與所述第二假設圓的重疊區(qū)域中。在所述第一實施例以及第二實施例中，在與連接所述第一假設圓和所述第二假設圓的兩個交叉點的假設線垂直的方向看時，所述結構層的所述3D結構的寬度可以對應于該第一假設圓和該第二假設圓的重疊區(qū)域處的圓周之間的最大長度的1/10至1倍。在所述第一實施例以及第二實施例中，在與連接所述第一假設圓和所述第二假設圓的兩個交叉點的假設線垂直的方向看時，該第一假設圓和該第二假設圓的重疊區(qū)域處的圓周之間的最大長度可以是50至1000 μ m。在所述第一實施例以及第二實施例中，所述結構層的所述3D結構的高度可以對應于連接所述第一假設圓和所述第二假設圓的兩個交叉點的所述假設線的長度的1/20至 1/2。在所述第一實施例以及第二實施例中，連接所述第一假設圓和所述第二假設圓的兩個交叉點的所述假設線的長度可以是1至1000 μ m。在所述第二實施例中，所述峰頂部可以與所述傾斜部連接，并且所述第三假設圓的直徑可以是50 μ m或更小。在所述第一實施例以及第二實施例中，所述結構層的所述3D結構可以具有線性陣列或非線性陣列。在所述第一實施例以及第二實施例中，所述基底層可以使用選自聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚丙烯樹脂、聚乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂以及苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂中的樹脂形成。在所述第一實施例以及第二實施例中，所述結構層使用選自包含紫外光固化樹脂和包含熱固性樹脂的聚合物樹脂中的樹脂形成。本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例提供一種背光模塊(BLU)組件，包括擴散板；以及根據所述第一實施例和第二實施例所述的聚光型光學片。


圖1是示出根據本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的聚光型光學片的3D結構的形狀的示意圖；圖2是示出包含具有圖1的形狀的3D結構的聚光型光學片的剖視圖；圖3是示出根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的聚光型光學片的3D結構的形狀的示意圖；圖4是示出包含具有圖3的形狀的3D結構的聚光型光學片的剖視圖；圖5是示出根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的聚光型光學片的3D結構的形狀的示意圖；圖6是示出包括具有圖5的形狀的3D結構的聚光型光學片的剖視圖；圖7是示出根據本發(fā)明又一優(yōu)選實施例的聚光型光學片的3D結構的形狀的示意圖；圖8是示出包括具有圖7的形狀的3D結構的聚光型光學片的剖視圖；圖9是示出當使用實例1的聚光型光學片時觀察到的黃帶以及彩虹的照片；圖10是示出當使用實例3的聚光型光學片時觀察到的黃帶以及彩虹的照片；圖11是示出當使用比較例1的聚光型光學片時觀察到的黃帶以及彩虹的照片；圖12是示出當使用比較例2的聚光型光學片時觀察到的黃帶以及彩虹的照片；圖13是示出當在比較例2的聚光型光學片上還層疊保護片時觀察到的黃帶以及彩虹的照片；以及圖14是示出當使用參考例的光柵片(lenticular sheet)時觀察到的黃帶以及彩虹的圖片。
具體實施例方式以下，參照附圖更詳細地說明本發(fā)明。圖1是示出根據本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的聚光型光學片的3D結構的形狀的示意圖，圖2是示出包含具有圖1的形狀的3D結構的聚光型光學片的剖視圖。另外，圖3是示出根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的聚光型光學片的3D結構的形狀的示意圖，圖4是示出包含具有圖3的形狀的3D結構的聚光型光學片的剖視圖。另外，圖5是示出根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的聚光型光學片的3D結構的形狀的示意圖，圖6是示出包括具有圖5的形狀的3D 結構的聚光型光學片的剖視圖。此外，圖7是示出根據本發(fā)明又一優(yōu)選實施例的聚光型光學片的3D結構的形狀的示意圖，圖8是示出包括具有圖7的形狀的3D結構的聚光型光學片的剖視圖。為了描述方便，對全部附圖中的相同結構使用相同的附圖標記，但并不是表示其組成以及形狀也一定相同。根據本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例，聚光型光學片包括基底層10以及形成在基底層10的一個表面或兩個表面上并且具有多個3D結構的陣列的結構層20，其中，結構層20的每個3D結構25包括從一個峰頂點向相反方向延伸的傾斜部21，其中，當在縱剖面觀看時， 該傾斜部是流線形，傾斜部21相對于峰頂點對稱或者不對稱，并且傾斜部21包括第一假設圓100的圓周的一部分以及第二假設圓200的圓周的一部分，該第一假設圓和該第二假設圓彼此重疊(參照圖1到圖4)。根據本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例，聚光型光學片包括基底層10以及形成在基底層 10的一個表面或兩個表面上并且具有多個3D結構的陣列的結構層20，其中，結構層20的每個3D結構25包括具有一個峰點的峰頂部22和從峰頂部22向相反方向延伸的傾斜部 21，其中，當在縱剖面觀看時，該峰頂部和該傾斜部是流線形，傾斜部21相對于峰頂點對稱或者不對稱，并且傾斜部21包括第一假設圓100的圓周的一部分以及第二假設圓200的圓周的一部分，該第一假設圓和該第二假設圓彼此重疊，峰頂部22包括與第一假設圓100的圓周以及第二假設圓200的圓周相鄰的第三假設圓300的圓周的一部分，同時第三假設圓 300被包含在第一假設圓100與第二假設圓200的重疊區(qū)域中(參照圖5 圖8)。根據本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例以及第二優(yōu)選實施例，根據彼此重疊的第一假設圓 100和第二假設圓200的大小和重疊區(qū)域有多大可以確定3D結構25的大小以及傾斜程度。具體地，在與連接彼此重疊的第一假設圓和第二假設圓的兩個交叉點的假設線L 垂直的方向看時，結構層20的3D結構25的寬度w對應于第一假設圓100和第二假設圓 200的重疊區(qū)域處的圓周之間的最大長度d的1/10至1。這樣，考慮光的折射以便不發(fā)生彩虹現象和黃帶同時考慮光的路徑以聚光，在與連接第一假設圓100和第二假設圓200的兩個交叉點的假設線L垂直的方向看時，第一假設圓100和第二假設圓200的重疊區(qū)域處的圓周之間的最大長度d可以是50至1000 μ m。在結構層20的3D結構25中，當如上所述地首先確定了寬度w后，通過它可以得出高度h。這樣，考慮光的折射以便不發(fā)生彩虹現象和黃帶同時考慮光的路徑以聚光，高度h 可以是連接第一假設圓100以及第二假設圓200的兩個交叉點的假設線L的長度的1/20 1/2。此時，連接第一假設圓100以及第二假設圓200的兩個交叉點的假設線L的長度可以是1 1000 μ m長。盡管在上面描述了首先確定3D結構25的寬度的情形，但首先確定3D結構25的高度h，然后通過它得出3D結構25的寬度w的情形也是可以的。此外，根據本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的聚光型光學片可以包括圓形的峰頂部22，其中該峰頂部可以包括被包含在組成傾斜部21的所述兩個假設圓的重疊區(qū)域中同時與該兩個圓相鄰的第三假設圓300的一部分。根據上述第三假設圓300的大小以及位置，確定峰頂部22的彎曲程度以及大小。 當第三假設圓300位于第一假設圓100和第二假設圓200的重疊區(qū)域內時，第三假設圓300 的圓周與第一假設圓100和第二假設圓200的圓周相鄰。因此，考慮峰頂部22的形成位置以及聚光效率，第三假設圓300的直徑可以是50 μ m或小于50 μ m。第一假設圓100和第二假設圓200可以是如圖1以及圖5所示那樣具有相同的直徑，也可以是如圖3以及圖7那樣具有相互不同的直徑。因此，當從縱剖面看時，3D結構25 可以相對峰頂對稱或者不對稱。結構層20的3D結構25可以線性排列或非線性排列。
具有這樣的形狀的3D結構25由于光線的入射、折射和出射的角度不同，因此可以防止發(fā)生彩虹現象以及黃帶現象。另外在雙凸透鏡的情況下，不發(fā)生彩虹現象以及黃帶現象，但不能實現聚光功能，因此亮度顯著下降。然而，具有上述形狀的3D結構25，雖然沒有傳統的棱鏡結構提供的亮度那么高，但可以充分提供所需要的亮度或更高的亮度。根據本發(fā)明的聚光型光學片可以用一般的公知方法來制造。具體地，可以在基底層10的一個表面上涂上包含紫外光固化樹脂或熱固性樹脂的溶液，然后進行固化，由此形成結構層20。基底層10可以由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚丙烯樹脂、聚乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂或者苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂形成。結構層20的樹脂材料只要是固化型樹脂并且透光，則沒有特別限定。具體地，可以使用包含紫外光固化樹脂或者熱固性樹脂的任何聚合物樹脂，而沒有限制，結構層20的樹脂材料可以包括不飽和脂肪酸氰酸酯樹脂、芳香族乙烯基化合物、不飽和脂肪酸及其衍生物、不飽和二元酸(unsaturated dibasic acid)及其衍生物、以及諸如甲基丙烯腈的乙烯基氰(vinyl cyanide)化合物?？紤]與基底層10的折射率，可以確定聚合物樹脂的種類。鑒于要達到優(yōu)異的機械強度、熱穩(wěn)定性和柔韌性，并且防止透過光的損失，基底層 10的厚度可以是10 1000 μ m，更優(yōu)選的是15 400 μ m。雖然未圖示，但在基底層10的一個表面上形成結構層20的情形中，在基底層10 的另一個表面上可以固化地形成底層，可以使用作為公知的光擴散粒子的有機粒子以及無機粒子。另外，本發(fā)明可以提供包含如上所述的聚光型光學片的BLU(Back Light Unit，背光模塊)組件，其中，該聚光型光學片形成在BLU組件的最頂層，因而不需要額外的保護片。通過下面的實例可以更好地理解本發(fā)明，所述實例是為了示例給出，而不應當認為限制本發(fā)明。實例1使用包含188 μ m厚的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(T600，可從Mizubisi公司購買) (折射率1. 49)的基底層。為了設計如圖1所示的結構層的3D結構，制造模具使得第一假設圓和第二假設圓的每一個的直徑是250 μ m，連接第一假設圓和第二假設圓的交叉點的假設線L的長度是 200 μ m，當在與連接兩個交叉點的假設線L垂直的方向看時，第一假設圓和第二假設圓的重疊區(qū)域的圓周之間的最大長度d是100 μ m,并且3D結構的寬度w為50 μ m(d的1/2)和高度w為25 μ m(L的1/8)。然后，向該模具中加入丙烯酸基紫外光固化樹脂組合物(折射率為1. 58)，并且使用紫外光進行固化，從而形成結構層(折射率為1. 60)，由此制造聚光型光學片。實例2除了連接第一假設圓和第二假設圓的兩個交叉點的假設線L的長度是225 μ m，當在與連接兩個交叉點的假設線L垂直的方向看時，第一假設圓和第二假設圓的重疊區(qū)域的圓周之間的最大長度d是150 μ m，以及3D結構的寬度w為50 μ m (d的1/3)和高度h為 12.5um(L的1/18)之外，以與實例1相同的方式制造聚光型光學片。實例3
除了第一假設圓和第二假設圓的每一個的直徑是500 μ m，連接第一假設圓和第二假設圓的兩個交叉點的假設線L的長度是350 μ m,當在與連接兩個交叉點的假設線L垂直的方向看時，第一假設圓和第二假設圓的重疊區(qū)域的圓周之間的最大長度d是150 μ m，以及3D結構的寬度w為50 μ m(d的1/3)和高度h為25 μ m(L的1/14)之外，以與實例1相同的方式制造聚光型光學片。實例 4除了如圖5所示，結構層的3D結構被設計為使得位于第一假設圓和第二假設圓的重疊區(qū)域內同時與第一假設圓和第二假設圓的圓周相鄰的第三假設圓的直徑為ΙΟμπι，以及3D結構的高度h為23 μ m之外，以與實例1相同的方式制造聚光型光學片。實例 5除了第三假設圓的直徑為20 μ m以及3D結構的高度h為21 μ m之夕卜，以與實例4 相同的方式制造聚光型光學片。實例6除了下述內容之外，以與實例1相同的方式制造聚光型光學片為了設計如圖3 所示的結構層的3D結構，制造模具使得第一假設圓和第二假設圓的直徑分別為150 μ m和 250 μ m，連接第一假設圓和第二假設圓的交叉點的假設線L的長度是145 μ m，當在與連接兩個交叉點的假設線L垂直的方向看時，第一假設圓和第二假設圓的重疊區(qū)域的圓周之間的最大長度d是80 μ m，并且3D結構的寬度w為50 μ m和高度w為23 μ m，之后，向該模具中加入丙烯酸基紫外光固化樹脂組合物(折射率為1.58)，并且使用紫外光進行固化，從而形成結構層(折射率為1. 60)。實例7除了如圖7所示，結構層的3D結構被設計為使得位于第一假設圓和第二假設圓的重疊區(qū)域內同時與第一假設圓和第二假設圓的圓周相鄰的第三假設圓的直徑為ΙΟμπι，以及3D結構的高度h為21 μ m之外，以與實例6相同的方式制造聚光型光學片。比較例1準備了包含LC213(當從縱剖面看時，頂角為90°，峰頂部分(R= 1)圓形形狀、 間距50 μ m、高度25 μ m,可從Kolon公司購買)的聚光型光學片。比較例2準備了包含LC213 (當從縱剖面看時，直角三角形的頂角為90°，間距50 μ m,高度 25 μ m，可從Kolon公司購買)的聚光型光學片。將上述各個實例以及比較例的聚光型光學片層疊到擴散板(LX210，可從Kolon公司購買)上，并如下地評估其物理性質。結果顯示于下面的表1及圖9到圖14中。在比較例2的聚光型光學片上額外層疊了保護片(LDM3，可從Kolon公司購買) 的情況下，也以同樣的方法對所述屬性進行評估。作為參考例，使用代替上述實例和比較例的聚光型光學片的光柵(L-Grade，可從 Kolon公司購買)，并且評估了其物理性質。(1)亮度評估將實例1 7以及比較例1和2的各個聚光型光學片、比較例2的聚光型光學片加保護片、以及參考例的光柵片，按照上述方式安裝到用于17寸LCD面板的BLU上，使用亮度計(BM-7、可從日本T0PC0N公司購買)來測量13個隨機點的亮度值并求出其平均值。(2)黃帶現象觀察在觀察上下視角時，大概在40度附近，在觀察左右視角時，大概在50度附近，通過數字相機進行拍攝并觀察。(3)彩虹現象觀察在觀察上下視角時，從大概在40度到旁瓣(Side-Lobe)發(fā)生位置之前的區(qū)域里， 通過數字相機進行拍攝并觀察。表 權利要求
1.一種聚光型光學片，包括基底層；以及結構層，形成在該基底層的一個表面或者兩個表面上，并且具有多個三維結構的陣列，其中，所述結構層的每一個三維結構包括從一個峰頂點向相反方向延伸的各個傾斜部，當在縱剖面看時，該各個傾斜部為流線型，并且所述傾斜部相對于所述峰頂點對稱或者不對稱，并且包括第一假設圓的圓周的一部分以及第二假設圓的圓周的一部分，第一假設圓和第二假設圓彼此重疊。
2.一種聚光型光學片，包括基底層；以及結構層，形成在該基底層的一個表面或者兩個表面上，并且具有多個三維結構的陣列，其中，所述結構層的每一個三維結構包括具有一個峰頂點的峰頂部和從所述峰頂部向相反方向延伸的各個傾斜部，其中當在縱剖面看時，所述峰頂部和所述各個傾斜部為流線型，所述傾斜部相對于所述峰頂點對稱或者不對稱，并且包括第一假設圓的圓周的一部分以及第二假設圓的圓周的一部分，第一假設圓和第二假設圓彼此重疊，并且所述峰頂部包括與所述第一假設圓的圓周以及所述第二假設圓的圓周相鄰的第三假設圓的圓周的一部分，同時該第三假設圓被包含在所述第一假設圓與所述第二假設圓的重疊區(qū)域中。
3.根據權利要求1或2所述的聚光型光學片，其中，在與連接所述第一假設圓和所述第二假設圓的兩個交叉點的假設線垂直的方向看時，所述結構層的所述三維結構的寬度對應于該第一假設圓和該第二假設圓的重疊區(qū)域處的圓周之間的最大長度的1/10至1倍。
4.根據權利要求3所述的聚光型光學片，其中，在與連接所述第一假設圓和所述第二假設圓的兩個交叉點的假設線垂直的方向看時，該第一假設圓和該第二假設圓的重疊區(qū)域處的圓周之間的最大長度是50至1000 μ m。
5.根據權利要求1或2所述的聚光型光學片，其中，所述結構層的所述三維結構的高度對應于連接所述第一假設圓和所述第二假設圓的兩個交叉點的所述假設線的長度的1/20 至 1/2。
6.根據權利要求5所述的聚光型光學片，其中，連接所述第一假設圓和所述第二假設圓的兩個交叉點的所述假設線的長度是1至1000 μ m。
7.根據權利要求2所述的聚光型光學片，其中，所述峰頂部與所述傾斜部連接，并且所述第三假設圓的直徑是50 μ m或更小。
8.根據權利要求1或2所述的聚光型光學片，其中，所述結構層的所述三維結構具有線性陣列或非線性陣列。
9.根據權利要求1或2所述的聚光型光學片，其中，所述基底層使用選自聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚丙烯樹脂、聚乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂以及苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂中的樹脂形成。
10.根據權利要求1或2所述的聚光型光學片，其中，所述結構層使用選自包括紫外光固化樹脂和包含熱固性樹脂的聚合物樹脂中的樹脂形成。
11.一種背光模塊組件，包括擴散板；以及根據權利要求1或2所述的聚光型光學片。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于液晶顯示器的聚光型光學片，該聚光型光學片防止發(fā)生黃帶或彩虹現象而無需使用保護片。
文檔編號G02B5/04GK102472845SQ201080033533
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權日2009年7月29日
發(fā)明者姜忠錫, 李炫樹, 洪彰杓 申請人:可隆工業(yè)株式會社