CN101441281B - 光学片、制造该光学片的方法及使用该光学片的液晶显示器 - Google Patents

光学片、制造该光学片的方法及使用该光学片的液晶显示器 Download PDF

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Abstract

一种光学片，包括：基膜；第一底涂层，置于所述基膜的表面上；以及凸起，置于所述第一底涂层上，其中所述第一底涂层的厚度在约5nm至300nm的范围内。

Description

光学片、制造该光学片的方法及使用该光学片的液晶显示器
技术领域
本发明涉及一种光学片，制造该类光学片的方法，以及使用该类光学片的液晶显示器。
背景技术
由于信息技术的发展，显示设备、在用户和信息之间的连接介质的市场逐渐增长。与之相符，平板显示器(FPD)，例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)和等离子体显示面板(PDP)的应用也逐步增加。在这些不同类型的平板显示器中，普遍应用LCD，其能实现高分辨率且可以将其屏幕尺寸制造成很小或很大。
此处，将LCD分类为光接收型显示设备。其可基于从置于液晶显示面板下侧的背光元件接收的光显示图像。
为了将光有效地提供给液晶显示面板，背光元件可包括光源、光学膜层等。此处，光学膜层可包括漫射片、光学片、保护片，等等。
形成为用作光学膜的多个片层的光学特性可根据提供给它们的条件或根据它们的结构条件等彻底改变。该光学膜层的光学特性的改变影响背光元件的光效率，并进而影响LCD的显示质量。
从而，为了提高LCD的显示质量，有必要对与光学膜层相关的领域进行研究。
发明内容
本申请的一方面在于提供一种光学片、用于制造该光学片的方法以及使用该光学片的液晶显示器。
一方面，光学片包括：基膜；置于基膜的表面上的第一底涂层；和置于第一底涂层上的凸起，其中该第一底涂层的厚度在从约5nm至300nm的范围内。
另一方面，液晶显示器包括：液晶面板；光源；和光学片，该光学片包括：基膜，置于基膜表面上的第一底涂层，置于第一底涂层上的凸起，其中该第一底涂层的厚度在从约5nm至300nm的范围内。
附图说明
被包括以提供对本发明的进一步理解且被结合进来并组成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，且与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明的第一实施例的光学片的横截面图。
图2是图1中的光学片的透视图。
图3是根据本发明的第一实施例的光学片的横截面图。
图4至图7是示出棱镜结构的视图。
图8是示出漫射部分的结构的视图。
图9是示出微透镜的结构的视图。
图10是示出双凸透镜的结构的视图。
图11和图12是根据本发明的第一实施例的光学片的横截面图。
图13至图16是根据本发明的第二实施例的光学片的横截面图。
图17是示出珠子的不同结构的视图。
图18是根据本发明的示例性的实施例的液晶显示器的分解透视图。
图19是边缘型光源的示例性的视图。
具体实施方式
现将参考在附图中示出的本发明的示例的详细实施例。
下面将参考附图对本发明的详细的示例性实施例进行描述。
如图1和2所示，根据本发明的第一实施例的光学片可包括基膜110。此外，该光学片可包括从基膜110上向外凸出的凸起120。该光学片还可包括第一底涂层130，置于基膜110和凸起120之间。
基膜110可以是透明的，以允许从较低侧输入的光从其透过。因此，基膜110可由透明材料制成。
基膜110可由选自以下材料组成的组中的一种制成，该组材料由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、和聚环氧类物质组成。
基膜110可具有一定厚度，例如，约10μm至1,000μm。在10μm或更大的厚度下，基膜110可形成为在确保该片的机械强度和热阻的限度内的薄度。在1,000μm或更小的厚度下，基膜110可在确保该片的柔性的限度内最大程度地确保机械强度和热阻。此外，在这样的厚度的范围内，基膜110可具有这样的性能，即它可很容易地像薄膜一样弯曲，同时在加工处理方面也发挥出了良好的性能。
第一底涂层130可用于增强粘附力、外观以及光电特性，且可由压克力、酯、氨基甲酸乙酯等制成，但不局限于这些材料。第一底涂层130可具有一定厚度，例如，5nm至300nm。在5nm或更大的厚度下，第一底涂层130可有效连接基膜110和凸起120。当第一底涂层形成为300nm或更小的厚度时，将不会在底涂层处理过程中产生斑点或分子群。
表1示出了基于底涂层的厚度的粘性和透明度的关系。
[表1]
 
底涂层的厚度 透射 粘附特性
1nm ○ X
3nm ○X X
5nm ○ ○
50nm ◎ ◎
60nm ◎ ◎
100nm ◎ ◎
150nm ◎ ◎
200nm ○ ◎
250nm △ ◎
300nm △ ◎
400nm X ◎
 
500nm X ◎
◎：优异，О：良好，△：普通，X：差
由于第一底涂层130形成为比其它层薄，其折射率和厚度可基于其它层进行精密地调整，以提高亮度和色彩协调性。
从而，在基膜110和凸起120之间进行底涂层处理中，通过调节第一底涂层130的厚度，可提高光透射率且可降低反射性。
不同于仅仅进行物理粘结的粘合剂或粘结剂，第一底涂层130引起化学粘结和物理粘结，以允许基膜110和凸起120紧密连接。
如上所述，可以选择基于聚合物的(poly—based)材料作为基膜110的材料，且可选择基于UV(紫外线)树脂的材料作为凸起120的材料。此处，由于待连接的基膜110和凸起120的界面很平滑，如果在二者之间尝试普通的物理粘结剂，很难获得良好的粘合。从而，在基膜110和凸起120之间形成第一底涂层130以引起除物理粘结以外的化学粘结，从而获得相对于物理粘结很优良的粘合，且保护连接界面。
化学反应式1示出了根据UV固化在被选择来作为凸起120的材料的树脂和作为第一底涂层130的材料的氨甲酸乙酯之间的化学反应，其支持了上面描述的内容。
[化学反应式1]
此外，如图3所示的棱镜结构120可包括多个珠子140。
同时，凸起120可具有如本发明的示例性的实施例中的示例的棱镜结构。此处，如图1至3中所示，该棱镜具有多个峰120a和多个谷120b。该棱镜结构可具有这样的垂直和/或水平摆动的图案，使得峰120a之间的距离(P)和峰之间的角度(A)在特定范围内不同。
此处，峰120a之间的距离(P)可在从约20μm至60μm的范围内，角(A)可在从约70°至110°的范围内，且厚度可在从约50μm至300μm的范围内，但是不限于此。
除如图1至3所示的棱镜结构，凸起120还可具有下面将描述的结构。
可形成如图4所示的棱镜结构121，使得峰121a之间的距离(P)和峰121a的角(A)规则地变化。棱镜结构121可具有这样的漫射效应，即从外部入射的光的折射的变化在特定区域内不同。
可形成如图5所示的棱镜结构122，使得峰122a之间的距离(P)和峰122a的角(A)很小。即，峰122a和谷122b的密度很高。可以提高光的平直度，而不是漫射效应。
可形成如图6所示的棱镜结构123，使得棱镜结构的峰123a和谷123b是随机的。该棱镜结构123可具有这样的漫射效应，即从外部入射的光的折射角是随机的。
可形成图7中的棱镜结构124，使得棱镜结构的峰124a和谷124b是圆的，峰124a和谷124b不是直的但在靠近峰124a处是圆的。该棱镜结构124可具有这样的漫射效应，即从外部入射的光的折射角很宽。
对于上述的凸起120，可选择具有下述外形的漫射部分。
可形成如图8所示的漫射部分125，使得设置有多个珠子140的部分凸起。漫射部分125可具有这样的效应，即从外部入射的光可广泛地漫射。
此外，对于上述的凸起，可选择具有下述外形的微透镜。
如图9所示的微透镜结构126包括所设置的多个微透镜。此处，根据其斜度、高度和密度，微透镜结构126的漫射度、折射度、聚光的特性等可改变。因此，微透镜126的透镜直径可在从约20μm至200
μm的范围内，但不局限于此。此外，微透镜126在整个区域内的分布程度可在从约80％至90％或更大的范围内，但不局限于此。
对于上述的凸起，可选择具有下述结构的双凸透镜。
可以形成如图10所示的双凸透镜结构127，使得半球透镜彼此相邻设置。此处，根据其斜度和密度，双凸透镜结构127的漫射度、折射度、聚光的特性等可改变。
如图11所示的凸起可包括基部128c。该基部128c置于第一底涂层130上，其中基部128c的厚度D的范围为凸起128的峰的高度H的约5％～50％。
如图12所示的凸起可包括多个珠子140和基部129c。该基部129c置于第一底涂层130上，其中基部129c的厚度D的范围为凸起129的峰的高度H的约5％～50％。
如图13至图16所示，根据本发明的第二实施例的光学片可包括基膜210。此外，光学片可包括置于基膜210的一个表面上的凸起220、221、223、224。而且，光学片可包括置于基膜210和凸起220之间的第一底涂层230a。光学片可包括置于基膜210的另一表面上的第二底涂层230b。第一底涂层230a的折射率和第二底涂层230b的折射率可不同。
此处，基膜210可以是透明的，以允许从较低侧出射的光通过其透射。因此，基膜210可由透明材料制成。
基膜210可由从下面的组中选出的一种材料制成，该组由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、和聚环氧类物质组成。
基膜210可具有一定厚度，例如，约10μm至1,000μm的厚度，但不限于此。在10μm或更大的厚度下，基膜210可形成为在确保该片的机械强度和热阻的限度内的薄度。在1,000μm或更小的厚度下，基膜210可在确保该片的柔性的限度内最大程度地确保机械强度和热阻。此外，在这样的厚度的范围内，基膜210可具有这样的性能，即它可很容易地像薄膜一样弯曲，同时在加工处理方面也发挥出了良好的性能。
如图14所示的凸起221可包括基部221c。该基部221c置于第一底涂层230a上，其中基部221c的厚度D的范围为凸起221的峰的高度H的5％～50％。
如图16所示的凸起224可包括多个珠子240和基部224c。该基部224c置于第一底涂层230a上，其中基部224c的厚度D的范围为凸起224的峰的高度H的5％～50％。
可选择性地使用第一和第二底涂层230a和230b以增强粘附力、外观和光电特性，且可由压克力、酯、氨基甲酸乙酯等制成，但不局限于此。
由于第一和第二底涂层230a和230b可形成为比其它层薄，它们的折射率和厚度可基于其它层进行精密地调整，以提高亮度和色彩协调性。
从而，在基膜210和凸起220、221、223、224之间进行底涂层处理中，通过调节第一和第二底涂层230a和230b的厚度，可提高光透射率并降低反射率。
第一底涂层230a的厚度基本在约从5nm至300nm的范围内，而第二底涂层230b的厚度基本在约从5nm至300nm的范围内，但并不局限于此。在这种情况下，优选第二底涂层230b比第一底涂层230a厚。
在第一底涂层230a的厚度为5nm或更大的情况下，它能有效连接基膜210和凸起220、221、223、224。当形成第一底涂层230a以具有300nm或更小的厚度时，在底涂层处理过程中不会产生斑点或分子群。
在第二底涂层230b的厚度为5nm或更大的情况下，其可保护基膜210的另一表面(即，保护基膜不被划伤)并提高外观特性。在厚度为300nm或更小的情况下，第二底涂层230b可保持在使透光率最优化的范围。
第一和第二底涂层230a和230b的厚度可根据折射率进行计算，同时为了优化透光率，可将两层之间的厚度保持一定距离。
在具有这样的结构的光学片中，基膜210的折射率可高于第二底涂层230b的折射率。这是为了通过降低直接与空气接触的第二底涂层230b的折射率而增强从外部入射的光的平直度。即，第一底涂层230a旨在提高基膜210和凸起220之间的粘附特性，而第二底涂层230b旨在增强从外部穿过第二底涂层230b入射到基膜210的光的平直度。
出于此目的，可以形成基膜210和第二底涂层230b，使得它们的折射率之间的差值保持在约0.05至0.3的范围内。例如，基膜210的折射率可以在从约1.55至1.7的范围内，而第二底涂层230b的折射率可以在从约1.4至1.6的范围内，但不局限于此。
此外，为了提高从外部入射的光的输出以及提高光的平直度，可形成基膜210、凸起220和第一和第二底涂层230a和230b，使得它们的反射率中的一个或多个相同或不同。此处，凸起220、221、223、224的折射率可以在从约1.45至1.6的范围内，而第一底涂层230a的折射率可以在从1.5至1.7的范围内，但不局限于此。
从而，优选光学片直接与空气接触并首先从外部接收光的表面具有较低的折射率，而光学片转换首先接收到的光然后将其输出的表面具有较高的折射率。
根据本发明的第二实施例的凸起220、221、223、224具有与本发明的第一实施例中类似的结构，除了底涂层被分成第一和第二底涂层230a和230b，且第二底涂层230b的折射率低于基膜210的折射率。
为了避免重复描述，本发明的第二实施例仅仅示出了具有如图13至16所示的棱镜结构的凸起220、221、223、224，但是凸起220、221、223、224可具有任意结构的漫射部分，如在本发明的第一实施例中所描述的微透镜、双凸透镜。
如图15和16所示的凸起223、224可包括珠子240以增加光效率或在不同的角度处对光进行散射。珠子240可由基于树脂的材料制成，但不限于此。
参考图17(a)，珠子可具有球形。这种珠子240可具有这样的效果，即它将从外部入射的光在其中折射两次并反射一次。
参考图17(b)，珠子240可具有雪人外形或具有两个相连的球的封闭曲线外形。这种珠子240可具有这样的效果，即，其一侧允许光从外部入射以穿过其透射，而其另一侧允许光从外部入射以被散射。
参见图17(c)，珠子240具有任意外形。这种珠子240可具有这样的效果，即其允许光从外部入射以在其中在不同的角度处被折射和反射，且还具有离散反射的效果。
参见图17(d)，珠子240中可包括较小的珠子245。这种珠子240可具有这样的效果，即其允许从外部入射的光在其中在不同的角度处被折射和反射，且还具有离散反射的效果。同时，不像图17(d)所示的珠子，珠子240中所包含的较小的珠子245可以是部分暴露的。此外，可将珠子240的内部分成上部和下部，而较小的珠子245可形成于珠子240中，从而较小的珠子245具有不同的具体的比重。
在本发明的再一方面中可提供使用上述光学片的液晶显示器(LCD)。
如图18所示，LCD可包括发光的光源340。此外，LCD可包括包含基膜的光学片332，置于基膜的一个表面上的凸起；和置于基膜和凸起之间的第一底涂层。同时，LCD可包括通过使用从光源340输出的光显示图像的液晶面板320。在这种情况下，第一底涂层的厚度基本在从约5nm至300nm的范围内。
此处，光学片332还可包括置于基膜的另一个表面上的第二底涂层，且第二底涂层的折射率可低于基膜的折射率。此处，第二底涂层的厚度基本在从约5nm至300nm的范围内。在包括第二底涂层的情况下，在基膜的折射率和第二底涂层的折射率之间的差值基本在从约0.15至0.3的范围内。
同时，可以选择CCFL(冷阴极荧光灯)、HCFL(热阴极荧光灯)、EEFL(外电极荧光灯)以及LED(发光二极管)中的一种作为光源340，但不限于此。
可从以下选择一个作为光源340，即将灯置于一侧的外边缘处的边缘型灯光源、将灯置于两侧的双灯型光源以及将多个灯线性排列的直接型灯光源，但不局限于此。将光源340连接至提供有电源的变换器上并输出光。
如图18所示的光源是作为示例给出的直接型灯光源。同时，图19示出了边缘型灯光源440。如图19所示的边缘型灯光源440可包括形成于一个外侧处的灯441以及光导板442，该光导板442引导光从灯441输出(发出)。
关于光学片332，它的凸起可选择性地具有棱镜、漫射部分、微透镜以及双凸透镜结构中的一种。
更详细地，如果凸起具有棱镜结构，它可具有如图1至图7或图11至图16所示的那些结构中的一个，但不限于此。此外，如果形成该凸起以具有漫射部分，则它可具有如图8所示的结构，但不限于此。如果形成该凸起作为微透镜，则它可具有如图9所示的结构，但不限于此。如果形成该凸起作为双凸透镜，则它可具有如图10所示的结构，但不限于此。
该凸起可具有多个如图3、图12、图15和图16所示的珠子，其可以由如图17(a)至(d)所示的珠子组成的组中选择一个，但不限于此。
此外，如果第二底涂层置于该基膜的另一表面，它可具有如图13至16所示的结构，但不限于此。
LCD可包括上壳310和下壳370，其中接收(容纳)有显示图像的液晶面板320和光源340。
下壳370可接收(容纳或设置)光源340。可将液晶面板320置于光源340上方，二者之间具有一定间隔。可以固定液晶面板320和光源340并由下壳370和紧固在下壳370上的上壳310保护。
可在上壳310的上表面上形成露出液晶面板的图像显示区域的开口。还可提供模架(图中未示出)，在其上安装有置于液晶面板320和光源340之间的多个光学膜层330的***部分。
液晶面板320可具有这样的结构，即具有滤色片形成于其上的上板322和具有薄膜晶体管(TFT)形成于其上的下板321与***在二者之间的液晶相连。在液晶面板320中，子像素以矩阵形式排列且由TFT独立驱动，而液晶校准通过经由各个子像素中的TFT施加到像素电极上的数据信号和施加到公共电极的公共电压之间的差动电压控制，以控制透光率从而显示图像。
可以将驱动单元325连接到液晶面板320的下板321上。驱动单元325可包括多个薄膜电路326和印刷电路板(PCB)328，其中薄膜电路326具有通过安装分别用于驱动液晶面板320的数据线和栅极线的驱动芯片327而与下板321相连的一侧，而印刷电路板(PCB)328与多个薄膜电路326的另一侧相连。
具有安装于其上的驱动芯片327的薄膜电路326可以是COF(薄膜上芯片)或TCP(带载封装)型薄膜电路。可选地，可以将驱动芯片327作为COG(玻璃上芯片)型直接安装在下板321上，或者形成于下板321上从而在TFT形成工艺中安装。
此处，除了上述的光学片332以外，置于液晶面板320和光源340之间的多个光学膜层330还可包括漫射片(或漫射器)331和保护片333。
液晶面板320可根据通过栅极线施加的扫描信号和通过数据线施加的数据电压在每个像素处显示图像。
此处，扫描信号可以是脉冲信号，其中栅极高电压仅仅在一个水平时间周期中施加，而栅极低电压在其它剩余周期内交替施加。
当从栅极线施加栅极高电压时，导通包括于像素中的TFT以将从数据线施加的数据电压提供给液晶单元。
在像素电极和公共电极之间形成液晶单元，其中将从数据线施加的数据电压提供至像素电极，而将公共电压施加到公共电极。
因此，在LCD中，当将数据电压施加到像素电极上时，由于各个像素的TFT导通，将数据电压和公共电压之间的差分电压贮存于液晶单元中，从而显示图像。
相反地，如果从栅极线施加栅极低电压，TFT截止，且通过存储电容可在一帧的过程中保持贮存于液晶单元中的数据电压。
通过这种方式，液晶面板320可根据通过栅极线提供的扫描信号重复执行不同的操作。
如上所述，根据本发明的光学片可有效利用从背光元件输出的光，从而具有这种光学片的LCD可具有这样的优点，即根据电池和光源的使用，可以降低其耗电量，可增加其亮度，且可具有宽的视角。从而，该光学片能提高光学特性，且根据本发明的制造方法可使得LCD的显示质量提高。
前述的实施例和优点仅仅是示例性的，并不解释为限制本发明。本启示可以很容易地用于其它类型的设备。前述实施例的描述意在是示例性的，而不是限制权利要求的范围。对本领域的技术人员来说，显然可进行很多变换、修改和改变。

Claims (21)

1.光学片，包括：
基膜；
第一底涂层，置于所述基膜的表面上；
第二底涂层，置于所述基膜的另一表面上，和，
凸起，置于所述第一底涂层上，
其中，所述第一底涂层的厚度在从5nm至300nm的范围内，
其中，所述基膜的折射率与所述第二底涂层的折射率不同，
所述第二底涂层的厚度在从5nm至300nm的范围内，
其中，所述第一底涂层的折射率和所述第二底涂层的折射率不同，
所述基膜的折射率在从1.55至1.70的范围内，
以及所述第二底涂层的折射率在从1.40至1.60的范围内。
2.如权利要求1的光学片，
其中，所述基膜的折射率大于所述第二底涂层的折射率。
3.如权利要求1的光学片，
其中，所述基膜的折射率和所述第二底涂层的折射率之间的差值在从0.15至0.3的范围内。
4.如权利要求1的光学片，
其中，所述基膜的折射率与所述第一底涂层的折射率不同。
5.如权利要求1的光学片，
其中，所述凸起是棱镜。
6.如权利要求1的光学片，
其中，所述凸起是漫射器。
7.如权利要求1的光学片，
其中，所述凸起是微透镜。
8.如权利要求1的光学片，
其中，所述凸起包括多个珠子。
9.如权利要求8的光学片，其中，所述凸起包括多个珠子，所述多个珠子具有雪人外形或具有带有两个相连的球的封闭曲线外形。
10.如权利要求8的光学片，其中，所述凸起包括多个珠子，所述多个珠子包括其中的较小的珠子。
11.如权利要求8的光学片，其中，所述凸起包括多个珠子，所述多个珠子具有任意外形。
12.如权利要求1的光学片，
其中，所述凸起包括基部。
13.如权利要求12的光学片，
其中，所述基部的厚度的范围为所述凸起的峰的高度的5％～50％。
14.如权利要求8的光学片，
其中，所述凸起包括基部。
15.如权利要求14的光学片，
其中，所述基部的厚度的范围为所述凸起的峰的高度的5％～50％。
16.一种液晶显示设备，包括：
液晶面板；
光源；和
光学片，该光学片包括：基膜，置于所述基膜的表面上的第一底涂层，置于所述基膜的另一表面上的第二底涂层，以及置于所述第一底涂层上的凸起，
其中，所述第一底涂层的厚度的范围为从5nm至300nm，
其中，所述基膜的折射率与所述第二底涂层的折射率不同，
所述第二底涂层的厚度在从5nm至300nm的范围内，
其中，所述第一底涂层的折射率和所述第二底涂层的折射率不同，
所述基膜的折射率在从1.55至1.70的范围内，
以及所述第二底涂层的折射率在从1.40至1.60的范围内。
17.如权利要求16的液晶显示设备，
其中，所述基膜的折射率和所述第二底涂层的折射率之间的差值在从0.15至0.3的范围内。
18.如权利要求16的液晶显示设备，其中，所述凸起是棱镜、漫射器、和微透镜中的至少一个。
19.如权利要求16的液晶显示设备，其中，所述凸起包括多个珠子，所述多个珠子具有雪人外形或具有带有两个相连的球的封闭曲线外形。
20.如权利要求16的液晶显示设备，其中，所述凸起包括多个珠子，所述多个珠子包括其中的较小的珠子。
21.如权利要求16的液晶显示设备，其中，所述凸起包括多个珠子，所述多个珠子具有任意外形。
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