CN101398495A - 复合式光学膜片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合式光学膜片及其制造方法。复合式光学膜片包含可挠性基材、多个突出的集光棱柱与多个透明胶团。集光棱柱设置于可挠性基材上，用以进行集光。透明胶团分别配置于对应的集光棱柱之间，且各透明胶团与集光棱柱之间存在一空隙区域。透明胶团用以进行光扩散，并保护集光棱柱。透明胶团用以进行光扩散，并保护集光棱柱。复合式光学膜片以单一膜片取代多个光学膜片的结合，简化了背光模块的结构，并降低背光模块的制作成本。

Description

复合式光学膜片及其制造方法

技术领域

本发明涉及应用于背光模块的光学膜片，特别涉及一种复合式光学膜片及其制造方法。

背景技术

液晶显示器必须依靠光线穿透液晶层，人眼才能观察到液晶层变化构成的影响。除了传统的小型单色液晶显示模块采用反射外部光线之外，现有的液晶显示器都采用背光模块由液晶层背侧投射光线。背光模块提供的光线必须均匀地穿透液晶层，且投射至液晶层的光线必须具备均一的辉度。

参阅图1，其为现有技术的显示装置的剖面示意图。现有技术中的显示装置，主要包含背光模块90与显示面板94等元件。背光模块90，包含背光源91、导光板92、反射片93、增亮膜片95、与扩散片96。背光源91提供的光线进入导光板92后，通过反射片93的反射及导光板92的引导，使得光线改变方向，并均匀地往增亮膜片95的方向投射。增亮膜片95通过集光结构进一步聚光，使得光线集中朝向显示面板94的方向，以使背光模块90正面的亮度增强。然而，规则排列的集光结构与显示面板94容易产生干涉条纹(moiré)或彩虹纹(rainbow mura)，使得显示面板94所显示的影像出现瑕疵。因此，增亮膜片95之上，通常必须再加上具有雾化结构的扩散片96，通过其雾化结构可消除前述的干涉条纹或彩虹纹，并使背光模块90亮度分布更为均匀，且亦可作为保护增亮膜片95的集光结构的保护结构。

然而前述的背光模块需要多个光学膜片结合，才能达到理想的背光效果，多个光学膜片的结合，不但会使光学元件的数量增加、提升制造成本以外，也会增加组装所需要的工序与时间。因此，如何改良背光模块的光学架构，减少光学元件数量，成为重要的技术课题。

发明内容

现有技术中的显示装置，其背光模块必须以多个光学元件组合，才能达到增亮、扩散及增光功能，结构相对复杂，也增加制造成本。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提出一种应用于一背光模块的复合式光学膜片及其制造方法，以单一光学元件同时达到增亮及扩散功能。

为了达到上述目的，本发明提出一种复合式光学膜片，包含可挠性基材、多个突出的集光棱柱与多个透明胶团。集光棱柱设置于可挠性基材上，用以进行集光。透明胶团分别配置于对应的集光棱柱之间，且各透明胶团与集光棱柱之间存在一空隙区域。透明胶团用以进行光扩散，并保护集光棱柱。复合式光学膜片以单一膜片取代多个光学膜片的结合，简化了背光模块的结构，并降低背光模块的制作成本。

为了制作前述的复合式光学膜片，本发明进一步提出一种光学膜片制作方法，包含下列步骤。连续地传送可挠性基材，并于可挠性基材上连续地涂布第一胶体。接着以压制模具对第一胶体进行压制，以形成多个集光胶体，并硬化集光胶体，以形成多个集光棱柱。其次于集光棱柱之间配置第二胶体，并硬化第二胶体，以形成多个透明胶团，同时于各透明胶团与集光棱柱之间形成一空隙区域，。

本发明的有益技术效果在于将现有技术中多个光学膜片所达到的功能结合为单一膜片，减少背光模块中的光学元件数目，进而降低生产成本。复合式光学膜片可快速地于单一产在线制作，进一步降低了复合式光学膜片本身的制作成本。

附图说明

图1为现有技术的显示装置的剖面示意图。

图2为本发明显示装置的剖面示意图。

图3为图2复合式光学膜片的局部剖面示意图。

图4至图6为本发明复合式光学膜片的外观立体示意图。

图7与图8为本发明复合式光学膜片的局部剖面示意图。

图9为本发明复合式光学膜片的生产机台的立体示意图。

图10为图9中复合式光学膜片的生产机台的立侧面示意图。

图11为图10中压制模具的前视示意图。

图12为本发明复合式光学膜片的生产机台的立体示意图。

图13为图12中复合式光学膜片的生产机台的立侧面示意图。

图14为本发明复合式光学膜片的生产机台的立侧面示意图。

图15为本发明复合式光学膜片的生产机台的立体示意图。

图16为图15中复合式光学膜片的生产机台的立侧面示意图。

其中，附图标记说明如下：

90 背光模块                       20a，20b 滚轮组

91 光源                           20c，20d，20e，20f 滚轮组

92 导光板                         21  第一涂布工具

93 反射片                         211 容置槽

94 显示面板                       212 喷嘴

95 增亮膜片                       22 压制模具

96 扩散片                         221 凹凸结构

10 复合式光学膜片                 23 硬化装置

11 可挠性基材                     24 离型膜

111 入光面                        25 第二涂布工具

112 出光面                        251 容置槽

12 集光棱柱                       252 喷嘴

12a 第一胶体                       253 容置槽

12b 集光胶体                      254 滚轮

13 透明胶团                       255 刮刀

13a 第二胶体                      26 热源

14 空隙区域                       27 紫外光源

15 扩散粒子

具体实施方式

请参阅图2与图3，其为本发明显示装置与复合式光学膜片的一实施例，披露一种背光模块90及应用于该背光模块90的复合式光学膜片10。背光模块90包含一背光源91、一导光板92、一反射片93、与复合式光学膜片10。背光模块90用以提供背光至一显示面板94，其中复合式光学膜片10用以达到扩散与集光效果，以增强背光的正面强度。复合式光学膜片10包含一可挠性基材11、多个突出的集光棱柱12与多个透明胶团13。

可挠性基材11以透光材料所制成，例如：聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，用以供光线通过且可被弯折、变形。该可挠性基材11具有相对的入光面111与出光面112，其中入光面111用以供通过导光板92而来的光线入射，经过可挠性基材11的本体后，该光线会由出光面112离开，而穿透至集光棱柱12、多个透明胶团13与显示面板94。

集光棱柱12设置于可挠性基材11的出光面112上，各集光棱柱12突出于出光面112的高度H，其范围可介于20毫米(mm)与25毫米(mm)之间。集光棱柱12用以折射并聚焦该光线，使光线行进方向集中出光面112的法线方向，达到增亮的效果。

请参阅图3与图4，透明胶团13分别配置于对应的集光棱柱12之间。隔着同一集光棱柱12的相邻两个透明胶团13之间，可为点接触、局部接触或不接触。透明胶团13的顶部与对应的所述多个集光棱柱12的尖端部分之间存在一高度差h，其范围可介于1毫米(mm)与5毫米(mm)之间。此外，各透明胶团13的底部与对应的所述多个集光棱柱12的山谷之间存在一空隙区域14，所述多个集光棱柱12的山谷指两相邻的集光棱柱12之间所形成的凹陷区域，透明胶团13的底部指透明胶团13面向所述多个集光棱柱12的山谷的一侧，空隙区域14的高度D范围介于1毫米(mm)与20毫米(mm)之间。其中，集光棱柱12与空隙区域14的折射率差异范围可介于1.35与1.65之间，且透明胶团与该空隙区域14的折射率差异范围亦可介于1.35与1.65之间，以此使光线顺利地由集光棱柱12行进至空隙区域14，再由空隙区域14进入透明胶团13中。透明胶团13可另包含多个扩散粒子15，均匀地分布于透明胶团13中，扩散粒子15的材料可包含二氧化钛或二氧化硅，用以打散光线并产生雾化作用，避免光线集中于集光棱柱12的尖端部分离开，以消除或减少规则排列的集光棱柱12与显示面板94所产生的干涉条纹或彩虹纹。此外，突出于集光棱柱12的透明胶团13同时可作为保护结构，避免集光棱柱12受损，故不需外加保护片于该复合式光学膜片10之上。因此，复合式光学膜片10取代多个光学膜片的结合，简化了背光模块90的结构，并降低背光模块90的制作成本。

透明胶团13的形成，为先以涂布工具将胶体涂布于相邻的集光棱柱12之间后，再进行硬化程序，使胶体硬化为透明胶团。透明胶团13可采用具有不同硬化机制的材料，例如：光硬化材料或热硬化材料。

光硬化材料可指包含光起始剂的光感应胶，其被紫外光照射后，便会开始聚合胶体其它成分并硬化，光起始剂可包含异丙塞吨酮(Isopropylthioxanthone)或2-羟基-(2甲基苯基)丙酮(2-Hydroxy-2methylphenylpropanone)等材料，混合于氨基甲酸酯(urethane)中，本发明并不以此为限。

热硬化材料或前述胶体的其余聚合成分可为热固化型树脂，由热硬化聚合物及有机溶剂组成，热固化型树脂于受热后，有机溶剂会先挥发，热固化聚合物的单体才会开始聚合、硬化，其可包含热固化型树脂环氧丙烯酸酯(Epoxy-Acrylate)、丙烯酸异辛酯(Isooctyl Acrylate)、聚丙烯酸(Poly acrylicacid)或丙烯酸甲酯(Methyl Acrylate)等材料，本发明并不以此为限。

请参阅图5，并非每一对相邻的集光棱柱12之间都需要配置透明胶团13，各透明胶团13可不连续地配置于各对相邻集光棱柱12之间，即部分的相邻集光棱柱12之间不配置透明胶团。

再参阅图6，透明胶团13的立体型态为不规则块状，然而透明胶团13的立体型态会随着涂布工具而变化，故其可为椭圆条状、不规则条状或椭圆球状，本发明并不以此为限。

再参阅图3、图7与图8，依据涂布工具的差异，透明胶团13的剖面形状可为椭圆形、一侧具有凸起的椭圆形或不规则的云形，以加强扩散效果。

请参阅图9与图10，其为本发明复合式光学膜片的生产机台的示意图，用以说明本发明光学膜片制作方法的一实施例，以制作本发明复合式光学膜片。此方法为以滚轮组20a，20b连续地传送可挠性基材11，接着以第一涂布工具21连续地涂布第一胶体12a于可挠性基材11上，第一胶体12a为形成集光棱柱12的材料。其中，第一涂布工具21主要包含容置槽211及喷嘴212，容置槽211用以容置第一胶体12a，喷嘴212则具有一狭槽，且狭槽的延伸方向与可挠性基材11被传送的方向垂直，用以供第一胶体12a通过，而到达持续移动的可挠性基材11上，使可挠性基材11表面涂布一层第一胶体12a。

接着以压制模具22对第一胶体12a进行压制，以形成多个集光胶体12b。请参阅图11，压制模具22为持续转动的柱状结构，且其外周面上具有凹凸结构221，当压制模具22接触并施压于第一胶体12a后，通过凹凸结构221的下凹处与上凸处，使得第一胶体12a塑型为集光棱柱12的型态，构成前述的集光胶体12b。接着，以硬化装置23硬化集光胶体12b，形成多个集光棱柱12。硬化装置23的型态视第一胶体材料的硬化机制而定，若成分以热硬化型树脂为主，则硬化装置23为热源；若成分包含光起始剂，硬化装置23则为紫外光源，并加上热源以加速有机溶剂挥发。

再参阅图9与图10，接着以滚轮组20a，20b翻转可挠性基材11与集光棱柱12，并持续传送。同时，以另一组滚轮组20c，20d，20e，20f连续地传送一离型膜24，以第二涂布工具25连续地涂布第二胶体13a于离型膜24上，第二胶体13a为形成透明胶团13的材料。其中，第二涂布工具25主要包含容置槽251及喷嘴252，容置槽251用以容置第二胶体13a，喷嘴252则具有一狭槽，且狭槽的延伸方向与离型膜24被传送的方向垂直。接着使翻转后的可挠性基材11与离型膜24互相接近，且使可挠性基材11与离型膜24被传送的方向与速度相同。可挠性基材11与离型膜24的距离，应大于或等于集光棱柱12的高度，同时，集光棱柱12仅尖端部分接触第二胶体13a，以此配置第二胶体13a于集光棱柱12之间，且使相邻集光棱柱12的山谷与第二胶体13a相隔不填胶的空隙区域14，如图3、图7或图8所示。最后，以硬化装置26、27硬化第二胶体13a，以形成多个透明胶团13，同时形成空隙区域14于各透明胶团13与集光棱柱12之间，于第二胶体13a硬化为透明胶团13后，撕除离型膜24即可完成本发明光学膜片10。硬化装置的型态视第二胶体13a材料的硬化机制而定，若成分以热硬化型树脂为主，则硬化装置仅需要一热源26；若成分包含光起始剂，硬化装置需要热源26及紫外光源27，其中第二胶体13a先被热源26加热，以加速有机溶剂挥发并缩小体积，再以紫外光源27照射以完成硬化。此外，第二胶体13a并不需要持续地被第二涂布工具25挤出，第二涂布工具25可断续地挤出第二胶体13a，使第二胶体13a不连续地沾黏于集光棱柱12之间，以形成不连续的条状、块状或不规则的条状、块状的透明胶团13。

由于可挠性基材11被翻转后，才令第二胶体13a配置于集光棱柱12之间，为了避免第二胶体13a受到重力牵引下落，又可被第二涂布工具25挤出，故第二胶体13a的黏滞系数范围介于200cps与800cps之间为最佳，其可使第二胶体13a在被硬化之前附着于集光棱柱12，不会受重力牵引而滴下，且可顺利地被第二涂布工具25挤出。

请参阅图12与图13，其为本发明复合式光学膜片的生产机台的示意图，用以说明本发明光学膜片的制作方法，以制作本发明复合式光学膜片。在本实施例中，制作集光棱柱12的步骤大致与图9、图10所述的实施例相同，先以滚轮组20a，20b连续地传送可挠性基材11，接着以第一涂布工具21连续地涂布第一胶体12a于可挠性基材11上。接着以压制模具22对第一胶体12a进行压制，以形成多个集光胶体12b。最后，以硬化装置23硬化集光胶体12b，形成多个集光棱柱12。

接着以滚轮组20a，20b翻转可挠性基材11与集光棱柱12，并持续传送。以第二涂布工具25由下往上直接植入第二胶体13a于翻转后的所述多个集光棱柱12之间，第二涂布工具25包含容置槽251及喷嘴252，第二胶体13a容置于容置槽251中，并经由喷嘴252植入集光棱柱12之间，并使翻转后的集光棱柱12的山谷与第二胶体13a相隔一空隙区域14，如图3、图7或图8所示。其中，喷嘴252可包含多个喷孔，对应相邻集光棱柱12之间的凹陷区域，使第二胶体13a直接植入。喷嘴252亦可包含单一狭缝，将第二胶体13a涂布于集光棱柱12的尖端部分。第二胶体13a的黏滞系数范围以介于200cps与800cps之间为最佳，使第二胶体13a能在被硬化之前附着于集光棱柱12上，且可顺利被第二涂布工具25挤出。最后，以硬化装置硬化第二胶体13a，以形成多个透明胶团13，同时形成空隙区域14于各透明胶团13与集光棱柱12之间。其中，第二胶体13a先用紫外光源27照射以进行硬化，避免第二胶体13a持续向下滑落、滴下，接着再被热源26加热，以加速有机溶剂挥发并缩小体积，最后完成硬化。

请参阅图14，其为本发明复合式光学膜片的生产机台的示意图，用以说明本发明光学膜片制作方法的一实施例，以制作本发明复合式光学膜片。在本实施例中，制作集光棱柱12及透明胶团13的步骤大致与图12、图13所述的实施例相同。

于本实施例中，用于涂布第二胶体13a的第二涂布工具25包含开放的容置槽253、滚轮254与刮刀255。容置槽253用以容置第二胶体13a，而滚轮254则部分浸泡于第二胶体13a中，并持续转动以沾黏第二胶体13a于其表面。刮刀255用以刮刷沾黏于滚轮254上多余的第二胶体13a，以控制第二胶体13a的厚度。滚轮254持续转动，且其切线速度应等于可挠性基材11被传送的速度。翻转后的集光棱柱12接触沾黏于滚轮254的第二胶体13a，以此使第二胶体13a被滚轮254植入翻转后的集光棱柱12之间，使翻转后的集光棱柱12的尖端部分接触第二胶体13a，并使翻转后的集光棱柱12的山谷与第二胶体13a相隔一空隙区域14，如图3、图7或图8所示。

再参阅图15与图16，为本发明复合式光学膜片的生产机台的示意图，用以说明本发明光学膜片制作方法的一实施例，以制作本发明复合式光学膜片。在本实施例中，制作集光棱柱12的步骤大致与前述实施例相同，先以滚轮组20a，20b连续地传送可挠性基材11，接着以第一涂布工具21连续地涂布第一胶体12a于可挠性基材11上。接着以压制模具22对第一胶体12a进行压制，以形成多个集光胶体12b。最后，硬化集光胶体12b，形成多个集光棱柱12。

接着以第二涂布工具25滴入第二胶体13a于翻转前的集光棱柱12之间，然后随同可挠性基材11与所述多个集光棱柱12，一并翻转第二胶体13a，使第二胶体13a流向翻转后的些集光棱柱12的尖端部分，并使翻转后的所述多个集光棱柱12的山谷与翻转后的第二胶体13a相隔空隙区域14。为了使第二胶体13a可顺利流动且不会快速地自集光棱柱12滴落，第二胶体13a的黏滞系数范围以介于100cps与200cps之间为最佳。此外，第二胶体13a另包含有机溶剂，因此硬化装置的配置上，以热源26先对第二胶体13a加热，以挥发有机溶剂，使有机溶剂气体推挤第二胶体13a，扩大空隙区域14并缩小第二胶体13a的体积，最后才以紫外光源27照射第二胶体13a，使其硬化为透明胶团13。

Claims (12)

1.一种复合式光学膜片，包含：

一可挠性基材；

多个突出的集光棱柱，设置于该可挠性基材上；以及

多个透明胶团，分别配置于对应的集光棱柱之间，且各透明胶团与所述多个集光棱柱之间存在一空隙区域。

2.如权利要求1所述的复合式光学膜片，其中所述多个集光棱柱的高度范围介于20毫米与25毫米之间，各透明胶团突出所述多个集光棱柱一高度差，其范围介于1毫米与5毫米之间，且该空隙区域的高度范围介于1毫米与20毫米之间。

3.如权利要求1所述的复合式光学膜片，其中所述多个集光棱柱与该空隙区域的折射率差异范围介于1.35与1.65之间，且所述多个透明胶团与该空隙区域的折射率差异范围亦介于1.35与1.65之间。

4.如权利要求1所述的复合式光学膜片，其中所述多个透明胶团还包含多个扩散粒子，其材料包含二氧化钛或二氧化硅。

5.如权利要求1所述的复合式光学膜片，其中所述多个透明胶团的材料包含环氧丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯、聚丙烯酸或丙烯酸甲酯等热硬化材料。

6.如权利要求1所述的复合式光学膜片，其中所述多个透明胶团的材料包含异丙塞吨酮或2-羟基-(2甲基苯基)丙酮等光硬化材料。

7.一种光学膜片制造方法，包含下列步骤：

连续地传送一可挠性基材；

于该可挠性基材上连续地涂布一第一胶体；

以一压制模具对该第一胶体进行压制，以形成多个集光胶体；

硬化所述多个集光胶体，以形成多个集光棱柱；

于所述多个集光棱柱之间配置一第二胶体；以及

硬化该第二胶体，以于所述多个集光棱柱之间形成多个透明胶团；

其中，各透明胶团与所述多个集光棱柱之间具有一空隙区域。

8.如权利要求7所述的光学膜片制造方法，其中该第二胶体的黏滞系数范围界于200cps与800cps之间，且该方法另包含：

翻转该可挠性基材与所述多个集光棱柱；

连续地传送一离型膜；

其中，于所述多个集光棱柱之间配置该第二胶体的步骤为：

于该离型膜上涂布该第二胶体；

使翻转后的该可挠性基材与该离型膜互相接近；以及

使翻转后的所述多个集光棱柱的尖端部分接触该第二胶体，并使翻转后的所述多个集光棱柱的山谷与该第二胶体相隔该空隙区域；以及

撕除该离型膜。

9.如权利要求7所述的光学膜片制造方法，其中该第二胶体的黏滞系数范围界于200cps与800cps之间，且该方法另包含：

翻转该可挠性基材与所述多个集光棱柱；

其中，于所述多个集光棱柱之间配置该第二胶体的步骤，为以喷嘴或滚轮植入该第二胶体于翻转后的所述多个集光棱柱之间。

10.如权利要求7所述的光学膜片制造方法，其中该第二胶体的黏滞系数范围界于200cps与800cps之间，且该方法另包含：

翻转该可挠性基材与所述多个集光棱柱；

其中，于所述多个集光棱柱之间配置该第二胶体的步骤，为使翻转后的所述多个集光棱柱的尖端部分接触该第二胶体，并使翻转后的所述多个集光棱柱的山谷与该第二胶体相隔该空隙区域。

11.如权利要求7所述的光学膜片制造方法，其中该第二胶体的黏滞系数范围界于100cps与200cps，且该方法另包含：

以喷嘴于翻转前的所述多个集光棱柱之间滴入该第二胶体；

随同该可挠性基材与所述多个集光棱柱，一并翻转该第二胶体；以及

使该第二胶体流向翻转后的所述多个集光棱柱的尖端部分，并使翻转后的所述多个集光棱柱的山谷与翻转后的该第二胶体相隔该空隙区域。

12.如权利要求7所述的光学膜片制造方法，其中该第二胶体另包含有机溶剂，且该方法于配置该第二胶体之后另包含：

加热该第二胶体，以挥发有机溶剂，并缩小该第二胶体的体积。

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