CN102466829A - 具有多个曲率的光学片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学片，包括：由透明材料制成的基底层；以及聚光层，所述聚光层置于所述基底层的上表面，并具有在一个方向上排列的多个棱镜图案，其中，所述聚光层的棱镜图案的每一个都具有被倒圆成具有给定曲率的峰部、一对第一倾斜部和一对第二倾斜部，其中第一倾斜部从峰部的两端朝下倾斜延伸为使得被倒圆成具有给定曲率，其中第二倾斜部从所述第一倾斜部朝下倾斜平整延伸。

Description

具有多个曲率的光学片

技术领域

本发明涉及一种光学片，其被应用于提供光到液晶显示器的背光单元，以进行光漫射及聚集，更具体而言，涉及一种具有多个曲率的光学片，该光学片具有倒圆形状的多个棱镜图案的峰部，从而改善耐擦划性以及使亮度的减少最小化。

背景技术

总地来说，液晶显示器(LCD)借助于设置在其背面的背光单元所提供白光来显示图像信息。

对于本领域技术人员而言明显的是，应用于液晶显示器的背光单元的结构包括光源、导光板、反射器和光学片。相应地，现已存在很多与背光单元的结构相关的专利文献。

这种背光单元是一种用于提供光到液晶显示器的装置，因此，背光单元的最重要功能之一是提供具有高亮度并同时具有合适视角的光到液晶显示器。

在这种情况下，作为背光单元的部件之一的光学片具有的功能是，通过漫射和聚集过程，保证从光源射出并经导光板而传导的光具有合适的亮度和视角。光学片一般包括置于导光板上并具有多个类似小珠的漫射颗粒以便执行光漫射的漫射片、置于漫射片上并具有多个形成在该漫射片上表面上的棱镜图案以便执行光聚集的棱镜片、以及置于棱镜片上以便保护棱镜片的保护片。其中，棱镜片具有用于提高光的亮度的直接功能。

如图1A所示，常规的棱镜片的多个棱镜图案中的每一个具有一般为三角的截面以便增强聚集光效率，并且在这种情况中，当采用具有90°角度的峰的直角棱镜图案时，获得最好的亮度。

然而，如果棱镜图案具有三角截面，虽然获得良好的亮度，但是擦划会很严重。

于是为了解决这一问题，如图1B所示，棱镜图案的峰部被倒圆成具有给定的曲率(即，曲率半径R)，从而相比于具有三角截面的棱镜图案，具有被倒圆的峰部的棱镜图案表现出明显更低的擦划发生率，因而保证了产品的可靠性。

然而，当提供具有被倒圆的峰部的棱镜图案时，虽然擦划基本上降低了，但是不幸的是，与具有三角截面的棱镜图案相比，亮度相对更低。

因此，本发明人进行了各种研究，以便提供抗擦划性与具有被倒圆的峰部的棱镜图案相同并且同时亮度比具有被倒圆的峰部的棱镜图案更好的光学片。因此，本发明提出了这种发明。

另外，由于常规棱镜片具有的棱镜图案的峰部被形成为在沿其长度方向是平整的，因此增加了与层压在棱镜片上的另外的膜(例如，棱镜片或偏振膜)的接触面积，从而出现了浸透(wet-out)现象，降低了液晶显示器的图像质量。因此，针对这点需要做出改进。

同时，常规的棱镜片是通过独立的工艺来制造并被送至背光单元的组装地点的，因此，在其上形成有棱镜图案的棱镜片的表面上层压独立的保护膜，以便防止在传送棱镜片的过程中发生擦划。

由于常规的棱镜片本身不具有任何抗擦划性，因此，存在的问题就是，应当施加保护膜来防止在制造之后的传送棱镜片的过程中发生擦划，并且另外，经常由于施加保护膜而导致棱镜片上的缺陷，因此针对这点需要做出改进。

发明内容

因此，针对现有技术中出现的上述问题，提出了本发明。本发明的目的是提供一种具有多个曲率的光学片，所述光学片被提供了具有被倒圆的峰部的棱镜图案，由此改善抗擦划性并使亮度的减少最小化。

本发明的另一个目的是提供一种具有多个曲率的光学片，所述光学片被提供有棱镜图案的峰部，所述棱镜图案沿其长度方向在高度上变化，由此防止浸透现象。

本发明的另一个目的是提供一种具有多个曲率的光学片，其中即使在棱镜片上没有层压独立的保护膜，在处理之后发生的棱镜片的缺陷也可以最少化，并且可以减少制造成本以提供简化的制造过程。

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种具有多个曲率的光学片，包括：由透明材料制成的基底层；以及聚光层，所述聚光层置于所述基底层的上表面，并且具有在一个方向上排列的多个棱镜图案，其中所述聚光层的棱镜图案的每一个都具有被倒圆成具有给定曲率的峰部、一对第一倾斜部和一对第二倾斜部，其中第一倾斜部从峰部的两端朝下倾斜延伸为使得被倒圆成具有给定曲率，其中第二倾斜部从所述第一倾斜部朝下倾斜平整延伸。

根据本发明，优选地，第一倾斜部的给定曲率小于峰部的给定曲率。

根据本发明，优选地，所述聚光层的棱镜图案具有沿着其长度方向以不同高度成形的各个峰部和底部。

根据本发明，优选地，所述基底层具有置于其下侧的防粘层，防粘层具有粘结剂树脂和包含在粘结剂树脂中的多个小珠，并且所述多个小珠从所述粘结剂树脂的下侧表面向下突出。

根据本发明，优选地，通过紫外线照射由重量百分比为40％-50％的丙烯酸酯齐聚物、重量百分比为45％-55％的丙烯酸酯单体、重量百分比为1％-5％的光敏引发剂和重量百分比为0.01％-2％的添加剂组成的组合物，并且进而通过对组合物进行交联，来形成所述聚光层。

根据本发明，优选地，所述丙烯酸酯齐聚物由氨酯丙烯酸酯齐聚物形成。

附图说明

结合附图和以下对本发明的优选实施例的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将是明显的，在附图中：

图1A和1B是示出常规的棱镜片的示意性截面图；

图2是示出根据本发明的具有多个曲率的光学片的示意性截面图；

图3是示出图2的光学片的示意性透视图；

图4A是示出常规的棱镜片的擦划测试结果的照片；

图4B是示出根据本发明的光学片的擦划测试结果的照片；以及

图5是示出通过根据本发明的光学片的自修复特性而进行的擦划修复过程的照片。

具体实施方式

下面将参照附图详细说明根据本发明的一个优选实施例的具有多个曲率的光学片。

图2是示出根据本发明的具有多个曲率的光学片的示意性截面图，图3是示出图2的光学片的示意透视图。如图2和3所示，根据本发明的光学片大体包括基底层100和聚光层200，还具有防粘层300。

基底层100用来将从其下侧入射的光传送至其上侧。基底层100是由透明材料制成的，以便允许光有效地透过，所述基底层100优选地由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制成。

基底层100的形成允许容易地形成构成聚光层200的多个棱镜图案210。

聚光层200用来使从基底层100传送而来的光朝向层压在其上的显示器(未示出)的前表面出射，该聚光层200被放置在基底层100的上表面上，并且具有平整的光入射面和具有图案的光出射面。

更具体地，聚光层200包括在基底层100的上表面上沿一个方向排列的多个棱镜图案210，其中，棱镜图案210的下表面成为光入射面，棱镜图案210的上表面成为光出射面。

聚光层200的每一个棱镜图案210都包括峰部212、一对第一倾斜部214和一对第二倾斜部216，其中峰部212和所述一对第一倾斜部214被倒圆成具有给定的曲率，并且所述一对第二倾斜部216平整地成形。

也就是说，峰部212被倒圆成具有给定的曲率，第一倾斜部214从峰部212的两端朝下倾斜延伸为使得被倒圆成具有给定的曲率。另外，第二倾斜部216从第一倾斜部214朝下倾斜平整延伸。

相比于尖锐的峰部，各棱镜图案210的被倒圆的峰部212的形成使得抗擦划性更好。

分开地形成具有给定曲率的被倒圆的第一倾斜部214，使得亮度得到进一步改善。

因此，第一倾斜部214从峰部212的两端朝下倾斜延伸为使得被倒圆成具有给定的曲率。

另外，第二倾斜部216从第一倾斜部214朝下倾斜平整延伸。

下面将更加详细地说明聚光层200。在峰部212和第一倾斜部214被倒圆之前，棱镜图案210具有三角截面，在该三角截面中，从第二倾斜部216朝上倾斜延伸的侧是斜边，并且峰部是尖锐的。

如果峰部是尖锐的，会发生严重擦划，因此根据本发明，棱镜图案210的峰部212变圆。如上所述，当峰部被倒圆时，棱镜图案相比于具有尖锐峰部的棱镜图案具有较低的亮度，亮度测试数据列出在以下表格中：

从以上表格明显可以看出，如果具有90°顶角的棱镜图案的尖锐峰部具100的亮度，测量具有曲率半径(R＝1～10μm)的被倒圆的峰部的亮度，从而发现，随着曲率半径增加，亮度降低。

本发明最显著的特征在于，相比于具有尖锐峰部的常规光学片，根据本发明的光学片具有更高的抗擦划性，并且相比于具有被倒圆的峰部的现有光学片，其也具有更高的亮度，同时具有与具有被倒圆的峰部的现有光学片相同的抗擦划性。

因此，根据本发明，除了形成峰部212之外，棱镜图案210具有第一倾斜部214，并且尤其是如图2所示，各棱镜图案210的第一倾斜部214具有比峰部212小的曲率。即，第一倾斜部214的曲率半径R2比峰部212的曲率半径R1大。

同样地，由于棱镜图案210的峰部212是被倒圆的，因此相比于具有尖锐峰部的光学片，根据本发明的光学片具有更好的抗擦划性，此外，由于另外还形成了被倒圆的第一倾斜部214，因此相比于仅仅具有被倒圆的峰部的光学片，根据本发明的光学片具有更高的亮度。

示例

<比较例1>

光学片具有棱镜图案，每一个棱镜图案具有尖锐的峰部。

<比较例2>

光学片具有棱镜图案，每一个棱镜图案具有曲率半径为4μm的被倒圆的峰部。

<本实施例>

光学片具有棱镜图案，每一个棱镜图案具有曲率半径为4μm的被倒圆的峰部和曲率半径为6μm的第一倾斜部。

图4A是示出根据比较例1的常规棱镜片的擦划测试结果的照片，图4B是示出根据本发明的实施例的光学片的擦划测试结果的照片。擦划测试如下进行：首先，通过以100g为单位来进行叠加地使用重量为100g至700g的砝码，然后，将橡皮筋捆扎的砝码放置在光学片上，并以均匀的速度拉橡皮筋，由此测试在光学片上擦划的发生。照片4A和4B中显示的数字是供测试用的砝码的重量。

如图4A所示，在比较例1的情形中，当使用重量为200g至1000g的砝码时，发现在其外观中出现严重擦划，并且甚至在使用重量为100g的砝码时，也发现出现了轻微的擦划。

相对地，如图4B所示，在本实施例的情形中，当使用重量为100至600g的砝码时，发现几乎没有出现擦划。这是因为峰部被倒圆成具有4μm的曲率半径。

根据本发明和比较例1及2的光学片的亮度测试结果列出在以下表格中。在该测试中，使用的是由Topcon公司制造的BM-7亮度测试设备，并且在温度为25℃、湿度为35％和电流为5.7mV的条件下测量采用相应光学片的侧光式背光单元的亮度。

	比较例1	比较例2	本实施例
				亮度	100	93.41	95.25
偏差	0	-6.59	-4.75

其中峰部尖锐的比较例1表现出了比比较例2和本实施例更高的亮度，本实施例表现出了比比较例2更高的亮度。如上所述，本实施例之所以表现出比比较例2更少的亮度降低的原因是，本实施例提供有被倒圆的第一倾斜部。

类似地，当与比较例1的光学片相比时，发现根据本实施例的光学片表现出了更好的抗擦划性，并且当与比较例2的光学片相比时表现出了更高的亮度，从而实现了本发明的目的。

另一方面，优选地，沿着棱镜图案210的长度方向，聚光层200的棱镜图案210的峰部212在高度上是变化的，这减少了与层压在棱镜图案210的上表面上的其他片的接触面积，从而防止了浸透现象。

也就是说，如图3所示，沿着棱镜图案210的长度方向，棱镜图案210的峰部212在高度上是变化的，由此具有预定的波纹形状。相比于在高度上具有平整形状的峰部212，如果峰部212具有波纹形状，则使得与层压在棱镜图案210的上表面上的其他片的接触面积进一步减少。

另外，如果棱镜图案210的峰部212具有波纹形状，则光被折射到实质上更大的折射角，从而扩大了视角。

防粘层300用来在光到达基底层100之前执行光漫射，并且如图3所示，防粘层300包括粘结剂树脂310和包含在粘结剂树脂310中的多个小珠320。

在此情况下，防粘层300中的多个小珠320从防粘层300的下侧表面朝下突出预定的高度，优选地为3μm至5μm的高度。如此，如果多个小珠突出预定的高度，则基底层100与置于基底层100下侧的导光板(未示出)之间的接触面积减少，以便防止它们之间的粘连，并且还防止浸透或摩尔纹(moire)现象。

构成防粘层300的粘结剂树脂310由从聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚亚苯基硫化物(PPS)、多烯丙基化物(polyallylate)以及聚酰亚胺中选择出的任何一种形成，尤其地，粘结剂树脂310优选地由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)形成。

此外，包含在防粘层300中的小珠320由丙烯酸纤维(acrylic)、尼龙或者硅酮化合物形成，并且特别地，小珠320是由尼龙粉末(例如，尼龙12)或具有0.36MIU或更小的摩擦系数的聚甲基硅酮粉末形成。在小珠320是由聚甲基硅酮粉末或尼龙粉末制成的情形中，它们具有自身的弹性力，从而防止由于同与其接触的其他片的摩擦而导致在小珠320自身上产生擦划。

而且，由于防粘层300在其中包含小珠320，因此防粘层300起到执行光漫射的作用，此外，小珠300从粘结剂树脂310的下侧表面朝下突出给定的高度，从而防止浸透或摩尔纹现象。

另一方面，根据本发明的光学片的聚光层200具有针对其上出现的擦划的自修复特性，因此，如果发生轻微擦划，它们缓慢修复，并且最终在一段预定的时间之后消失。

聚光层200是由重量百分比为40％-50％的丙烯酸酯齐聚物、重量百分比为45％-55％的丙烯酸酯单体、重量百分比为1％-5％的光敏引发剂和重量百分比为0.01％-2％的添加剂组成的组合物制成，因此，通过紫外线照射此组合物，并进而通过对组合物进行交联，来形成聚光层200。

优选地，聚光层200的组合物由重量百分比为45％的丙烯酸酯齐聚物、重量百分比为52％的丙烯酸酯单体、重量百分比为3％的光敏引发剂和重量百分比为2％的添加剂构成。

在此情况下，丙烯酸酯齐聚物占据了聚光层200的大部分特性，特别地，丙烯酸酯齐聚物优选地由氨酯丙烯酸酯齐聚物形成。

另外，丙烯酸酯单体用作活性稀释剂或交联剂。

光敏引发剂用来吸收光并从中产生和引发自由基，所选择的是具有良好活性特征和大分子量的光敏引发剂。尤其地，由于在硬化期间没有醛结构所以优选使用光敏引发剂。

在此情形中，光敏引发剂是由选自α-羟基酮、乙醛酸苯酯(phenylglyoxylate)、苯基二甲基缩酮(benzyldimethyl-ketal)和α-胺基酮(α-aminoketone)中的一种或两种或更多种形成。

所述添加剂是由用于抑制聚合反应的抑制剂，用于调平表面的调平剂、和用于抑制泡沫产生的消泡剂形成的。

图5示出了具有自修复特性的光学片的擦划测试结果。通过紫外线照射由重量百分比为45％的丙烯酸酯齐聚物、重量百分比为52％的丙烯酸酯单体、重量百分比为3％的光敏引发剂和重量百分比为2％的添加剂组成的组合物，进而通过对组合物执行交联，来形成图5所示的光学片。

如所示的那样，可以看出当擦划施加到光学片时，这些擦划通过自修复特性缓慢修复，并且最终在大约4秒钟之后消失。

由于本发明的光学片具有针对擦划的自修复特性，因此不需要独立的保护膜来防止在制造光学片之后的传送过程中发生擦划。

因此，根据本发明的光学片的棱镜图案的峰部被倒圆，以改善抗擦划性，并且即使发生擦划，通过光学片的自修复特性在预定时间之后这些擦划也被修复，由此提供更好的抗擦划性。

如前文所述，根据本发明的具有多个曲率的光学片具有以下优点：

首先，棱镜图案具有被倒圆的峰部，由此改善抗擦划性，尤其地，这些棱镜图案具有从各峰部延伸并被倒圆成具有给定曲率的第一倾斜部，由此使亮度的减少最小化。

其次，沿着棱镜图案的长度方向，棱镜图案的峰部在高度上是变化的，以便使得其接触面积能够减小，由此防止浸透现象。

最后，由于棱镜图案具有自修复特性，即使在棱镜图案上发生轻微的擦划，这些擦划也会在预定的时间之后自修复，从而不需要独立的保护膜来防止发生擦划，另外，在使用保护膜时所导致的棱镜片的缺陷被最少化，由此降低制造成本并提供简化的制造过程。

虽然已经参照具体的说明性实施例描述了本发明，但是本发明不受这些实施例的限制，而是仅仅受所附权利要求的限制。本领域技术人员可以理解，在不脱离本发明的范围和精神的前提下，可以对实施例进行变化或修改。

Claims (6)

1.一种光学片，包括：

由透明材料制成的基底层；以及

聚光层，所述聚光层置于所述基底层的上表面，并具有在一个方向上排列的多个棱镜图案，

其中，所述聚光层的棱镜图案的每一个都具有被倒圆成具有给定曲率的峰部、一对第一倾斜部和一对第二倾斜部，其中第一倾斜部从峰部的两端朝下倾斜延伸为使得被倒圆成具有给定曲率，其中第二倾斜部从所述第一倾斜部朝下倾斜平整延伸。

2.根据权利要求1所述的光学片，其中所述第一倾斜部的给定曲率小于所述峰部的给定曲率。

3.根据权利要求1或2所述的光学片，其中所述聚光层的棱镜图案具有沿着其长度方向以不同高度成形的各个峰部和底部。

4.根据权利要求1或2所述的光学片，其中所述基底层具有置于其下侧的防粘层，所述防粘层具有粘结剂树脂和包含在所述粘结剂树脂中的多个小珠，并所述多个小珠从所述粘结剂树脂的下侧表面朝下突出。

5.根据权利要求1所述的光学片，其中通过紫外线照射由重量百分比为40％-50％的丙烯酸酯齐聚物、重量百分比为45％-55％的丙烯酸酯单体、重量百分比为1％-5％的光敏引发剂和重量百分比为0.01％-2％的添加剂组成的组合物，并且进而通过对组合物进行交联，来形成所述聚光层。

6.根据权利要求5所述的光学片，其中所述丙烯酸酯齐聚物由氨酯丙烯酸酯齐聚物形成。

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