使用光扩散剂的多功能光学多层膜.pdf

提供一种使用光扩散剂的多功能光学多层膜，其中通过棱镜片同时实施光的集中和扩散，从而增强在扩散膜、棱镜膜和棱镜保护膜的多层膜结构中的亮度，并补偿其视角。所述多功能光学多层膜包括扩散片和棱镜片，其中所述扩散片具有基材层、布置在基材层的上表面上并且具有第一粘合剂树脂和包含在第一粘合剂树脂中的多个光扩散剂的光扩散层、和布置在基材层的下表面上并且具有第二粘合剂树脂和包含在第二粘合剂树脂中的珠的涂层；所述棱镜片布置在扩散片的上部上并且具有在其一个表面上突出地形成的多个棱镜单元和涂覆在所述棱镜单元的表面上的多个珠。根据本发明的多功能光学多层膜，可以防止在光学片和导光板的接触面上产生划痕，并同时防止发生粘连。

1.  一种使用光扩散剂的多功能光学多层膜，包括：
扩散片，所述扩散片具有基材层、光扩散层和涂层，其中所述光扩散层布置在所述基材层的上表面上并且具有第一粘合剂树脂和包含在所述第一粘合剂树脂中的多个光扩散剂，所述涂层布置在所述基材层的下表面上并且具有第二粘合剂树脂和包含在所述第二粘合剂树脂中的珠；和
棱镜片，所述棱镜片布置在所述扩散片的上部上并且具有在其一个表面上突出地形成的多个棱镜单元和涂覆在所述棱镜单元的表面上的多个珠；
其中通过所述棱镜片实施光的集中和扩散。

2.  一种使用光扩散剂的多功能光学多层膜，包括：
扩散片，所述扩散片具有基材层、光扩散层和涂层，其中所述光扩散层布置在所述基材层的上表面上并且具有第一粘合剂树脂和包含在所述第一粘合剂树脂中的多个光扩散剂，所述涂层布置在所述基材层的下表面上并且具有第二粘合剂树脂和包含在所述第二粘合剂树脂中的珠；和
棱镜片，所述棱镜片布置在所述扩散片的上部上并且具有在其一个表面上突出地形成的多个棱镜单元和包含在其中的多个珠；
其中通过所述棱镜片实施光的集中和扩散。

3.  根据权利要求2所述的多功能光学多层膜，其中所述棱镜片的棱镜单元涂覆有多个珠。

4.  根据权利要求1～3中任一项所述的多功能光学多层膜，其中所述光扩散剂的比重为1.0～1.2g/cm³，并且其粒径变化系数为15％以下。

5.  根据权利要求4所述的多功能光学多层膜，其中所述光扩散剂的含量为40～140重量份，基于100重量份的所述第一粘合剂树脂。

6.  根据权利要求1～3中任一项所述的多功能光学多层膜，其中所述第二粘合剂树脂具有300MPa以下的拉伸模量，并且所述珠具有0.36MIU以下的磨擦系数。

7.  根据权利要求6所述的多功能光学多层膜，其中所述珠由丙烯酸、尼龙或硅氧烷化合物制成。

8.  根据权利要求6所述的多功能光学多层膜，其中所述第二粘合剂树脂由可UV固化氨酯丙烯酸酯粘合剂、可UV固化环氧树脂粘合剂、和包含硅氧烷的可UV固化粘合剂树脂中的任意一种制成。

9.  一种使用光扩散剂的多功能光学多层膜，包括：
基材层；
棱镜片，所述棱镜片布置在所述基材层的上表面上并且具有在其一个表面上突出地形成的多个棱镜单元和涂覆在所述棱镜单元的表面上的多个珠；和
涂层，所述涂层布置在所述基材层的下表面上并且具有粘合剂树脂和包含在所述粘合剂树脂中的珠；
其中通过所述棱镜片实施光的集中和扩散。

10.  一种使用光扩散剂的多功能光学多层膜，包括：
基材层；
棱镜片，所述棱镜片布置在所述基材层的上表面上并且具有在其一个表面上突出地形成的多个棱镜单元和包含在其中的多个珠；和
涂层，所述涂层布置在所述基材层的下表面上并且具有粘合剂树脂和包含在所述粘合剂树脂中的珠；
其中通过所述棱镜片实施光的集中和扩散。

11.  根据权利要求10所述的多功能光学多层膜，其中所述棱镜片的棱镜单元涂覆有多个珠。

12.  根据权利要求9～11中任一项所述的多功能光学多层膜，其中在所述粘合剂树脂中加入抗静电剂以防止静电。

13.  根据权利要求12所述的多功能光学多层膜，其中所述粘合剂树脂具有300MPa以下的拉伸模量，并且所述珠具有0.36MIU以下的磨擦系数。

14.  根据权利要求12所述的多功能光学多层膜，其中所述珠由丙烯酸、尼龙或硅氧烷化合物制成。

15.  根据权利要求12所述的多功能光学多层膜，其中所述粘合剂树脂由可UV固化氨酯丙烯酸酯粘合剂、可UV固化环氧树脂粘合剂、和包含硅氧烷的可UV固化粘合剂树脂中的任意一种制成。

使用光扩散剂的多功能光学多层膜
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2007年4月13日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2007-36480号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及液晶显示器(LCD)背光单元中的光学多层膜。更具体而言，本发明涉及一种使用光扩散剂(light diffuser)的多功能光学多层膜，其中通过棱镜片同时进行光的集中和扩散，从而增强在扩散膜、棱镜膜和棱镜保护膜的多层膜结构中的亮度，并且补偿其视角。本发明还涉及一种使用光扩散剂的多功能光学多层膜，其可以防止在光学片和导光板的接触面上产生划痕，并同时防止发生粘连(blocking)。
背景技术
背光单元是从LCD背面发光的装置，并且利用从背光单元发射的白光在LCD上显示图像信息。
图1示出一般的背光单元的结构。如图1所示，背光单元包括光源4、导光板5、光学片6、7和8、反射板2、光源反射板3和模架(mold frame)1，其中所述导光板5用于通过改变光的路径将从光源4发射的光导向显示单元(未图示)；所述光学片6、7和8布置在导光板5和显示单元之间，用于改善从导光板5发光的效率；所述反射板2布置在导光板下部，用于防止从光源发射的光暴露到外部。反射板2、光源反射板3、导光板5以及光学片6、7和8相继层叠在模架1上。
更具体而言，通过按顺序相继层叠扩散片6、棱镜片7和保护片8形成光学片6、7和8。扩散片6用以通过光的散射使从导光板5发射并入射到显示单元(未图示)的光的亮度分布均匀。棱镜片7具有其上重复形成有三角棱镜的上表面，该棱镜片7用于在垂直于显示单元的屏幕的方向上集中由扩散片6扩散的光以提高亮度。因此，通过棱镜片7的大部分光垂直传播到显示单元的屏幕以形成均匀的亮度分布。同样，保护片8布置在棱镜片7的上部，并用于保护棱镜片7的表面并使通过棱镜片7入射的光扩散以使光分布均匀。
然而，光学片6、7和8应该使用在扩散片6中包含的光扩散剂来扩散光，但是它的光扩散效率不高。尽管通过棱镜片7集中的光具有高亮度，但是它的视角变窄。此外，扩散片6和导光板5的接触面之间由于磨擦可产生划痕。
发明内容
因此，提出本发明以解决现有技术中存在的上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种使用光扩散剂的多功能光学多层膜，其中通过棱镜片同时进行光的集中和扩散，从而增强在扩散膜、棱镜膜和棱镜保护膜的多层膜结构中的亮度，并且补偿其视角。
本发明的另一个目的是提供一种使用光扩散剂的多功能光学多层膜，其可以防止在光学片和导光板的接触面上产生划痕，并同时防止发生粘连。
为了实现这些目的，根据本发明提供一种使用光扩散剂的多功能光学多层膜，其包括扩散片和棱镜片，其中所述扩散片具有基材层、布置在基材层的上表面上并且具有第一粘合剂树脂和包含在第一粘合剂树脂中的多个光扩散剂的光扩散层、和布置在基材层的下表面上并且具有第二粘合剂树脂和包含在第二粘合剂树脂中的珠的涂层；所述棱镜片布置在扩散片的上部上并且具有在其一个表面上突出地形成的多个棱镜单元和涂覆在棱镜单元表面上的多个珠；其中通过棱镜片实施光的集中和扩散。
根据本发明的另一个方面，提供一种使用光扩散剂的多功能光学多层膜，其包括扩散片和棱镜片，其中所述扩散片具有基材层、布置在基材层的上表面上并且具有第一粘合剂树脂和包含在第一粘合剂树脂中的多个光扩散剂的光扩散层、和布置在基材层的下表面上并且具有第二粘合剂树脂和包含在第二粘合剂树脂中的珠的涂层；所述棱镜片布置在扩散片的上部上并且具有在其一个表面上突出地形成的多个棱镜单元和包含在其中的多个珠；其中通过棱镜片实施光的集中和扩散。
所述光扩散剂可具有1.0～1.2g/cm³的比重，并且其粒径变化系数可以是15％以下。光扩散剂的含量可为40～140重量份，基于100重量份的第一粘合剂树脂。
所述第二粘合剂树脂可具有300MPa以下的拉伸模量，并且所述珠可具有0.36MIU以下的磨擦系数。
所述珠可由丙烯酸、尼龙或硅氧烷化合物制成。
第二粘合剂树脂可由可UV固化氨酯丙烯酸酯粘合剂、可UV固化环氧树脂粘合剂和包含硅氧烷的可UV固化粘合剂树脂中的任意一种制成。
根据本发明的又一方面，提供一种使用光扩散剂的多功能光学多层膜，其包括基材层、棱镜片和涂层，其中所述棱镜片布置在基材层的上表面上并且具有在其一个表面上突出地形成的多个棱镜单元以及涂覆在棱镜单元表面上的多个珠；所述涂层布置在基材层的下表面上并且具有粘合剂树脂和包含在粘合剂树脂中的珠；其中通过棱镜片实施光的集中和散射。
可在粘合剂树脂中加入抗静电剂以防止静电。
根据本发明的又一方面，提供一种使用光扩散剂的多功能光学多层膜，其包括基材层、棱镜片和涂层，其中所述棱镜片布置在基材层的上表面上并且具有在其一个表面上突出地形成的多个棱镜单元和包含在其中的多个珠；所述涂层布置在基材层的下表面上并且具有粘合剂树脂和包含在粘合剂树脂中的珠；其中通过棱镜片实施光的集中和散射。
可在棱镜片的棱镜单元中涂覆多个珠，并可在粘合剂树脂中加入抗静电剂以防止静电。
粘合剂树脂可具有300MPa以下的拉伸模量，并且所述珠可具有0.36MIU以下的磨擦系数。
所述珠可由丙烯酸、尼龙或硅氧烷化合物制成。
粘合剂树脂可由可UV固化氨酯丙烯酸酯粘合剂、可UV固化环氧树脂粘合剂和包含硅氧烷的可UV固化粘合剂树脂中的任意一种制成。
附图说明
通过下面结合附图的详细说明，本发明的上述和其它的目的、特征和优点将更加显而易见，在附图中：
图1是一般背光单元的分解透视图；
图2A～2C是根据本发明一个实施方案的使用光扩散剂的多功能光学多层膜的示意性局部截面图；
图3A～3C是根据本发明另一个实施方案的使用光扩散剂的多功能光学多层膜的示意性局部截面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的优选实施方案。本说明书中给出的内容如具体的结构和元件仅仅是为了帮助本领域普通技术人员全面理解本发明而提供的具体细节，因此本发明不局限于此。在本发明的说明书中，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同的元件。
图2A～2C是根据本发明一个实施方案的使用光扩散剂的多功能光学多层膜的示意性局部截面图。
如图2A～2C所示，根据本发明实施方案的使用光扩散剂的多功能光学多层膜包括扩散片100和棱镜片200。
扩散片100布置在背光单元的导光板(未图示)的上部上，并用于通过散射或折射来自导光板的入射光而在LCD的整个屏幕上均匀地扩散光。如图2A～2C所示，扩散片100包括基材层110、布置在基材层110的上表面上的光扩散层120、和布置在基材层110的下表面上的涂层130。
基材层110是能够透射光的透明膜，并且其通常包括聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚烯丙酸酯(polyallylate)、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、三乙酸纤维素(TAC)和乙酸丙酸纤维素(CAP)中的至少一种。具体地，优选基材层110由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。基材层110应该对后面描述的第一粘合剂树脂122具有优异的粘附力、相对于从背面发射的光具有大于90％的透射率、和均匀的平坦性，以消除亮度的偏差。此外，优选基材层110具有50～250μm的厚度。如果基材层110的厚度小于50μm，那么在其制造过程中其控制(management)会劣化，如果基材层110的厚度大于250μm，那么其结构会变得与LCD模块的最近薄膜化趋势相背离。
光扩散层120布置在基材层110的上表面上，并包括第一粘合剂树脂122和包含在第一粘合剂树脂122中的光扩散剂124。
光扩散剂124通过光散射来扩散穿过基材层110的光，并且通过形成下述物质的颗粒来提供：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸共聚物或三元共聚物、聚乙烯、聚苯乙烯、烯烃颗粒如聚丙烯、丙烯酸和烯烃三元共聚物以及均聚物，并且在其上涂覆有机颗粒，例如在其上涂覆不同单体的多层多组分颗粒。优选可以使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。如上所述，在第一粘合剂树脂122中提供多个光扩散剂124，并因此使光能够在光扩散层120的整个表面上均匀散布。
优选光扩散剂124的比重为1.0～1.2g/cm³，并且粒径变化系数不大于15％，以使光扩散效果最大化。在此，变化系数定义为“变化系数＝(标准偏差÷平均值)×100”。一般地，随平均值而变化的标准偏差用作指示离散度的方法。然而，在本发明中，使用变化系数来处理光扩散颗粒的分布而与平均值无关并将该分布应用于所述过程。根据定义，当变化系数接近“0”时，颗粒间的偏差减小。即使在光扩散层120的最初涂覆过程中光扩散层120涂覆为具有与光扩散剂124相同的厚度，如果光扩散剂124的变化系数超过15％，那么也会由于在光扩散剂124中的宽粒度分布而导致光扩散剂124的颗粒被层叠成多层，并且这可引起光扩散效果变差。
如图2A～2C所示，例示出在第一粘合剂树脂122中将具有相同尺寸的光扩散剂124涂覆为单层。然而，可形成具有不同尺寸的光扩散剂124，使得大尺寸光扩散剂124涂覆为单层并且小尺寸光扩散剂124位于大尺寸光扩散剂124之间。在这种情况下，光扩散效果变得最大。
此外，应该与可用溶剂的比重联系起来考虑光扩散剂124的比重。如果光扩散剂124的比重小于1.0g/cm³，则可能会低于可用溶剂的比重，并且这可能会由于在制造过程中难于控制层的厚度分布而导致分散变差。如果光扩散剂的比重大于1.2g/cm³，那么光扩散剂在溶剂中的沉降速率变大，并因此溶剂在涂覆的过程中应该频繁地再搅拌，从而引起加工损失(processloss)。在光扩散剂124的比重为1.0～1.2g/cm³的情况下，可解决上述问题。
第一粘合剂树脂122的光透射和光扩散可以根据包含在第一粘合剂树脂122中的光扩散剂124的含量而不同。为了得到高的光透射和光扩散，优选包含在树脂中的光扩散剂124的含量为40～140重量份，基于100重量份的第一粘合剂树脂122。如果光扩散剂124的含量小于40重量份，那么通过散射带来的光扩散效果变得不足，而如果其含量大于140重量份，那么光透射变低。另一方面，优选第一粘合剂树脂122对扩散片100的基材层110具有良好的粘附并可与光扩散剂124共用。为了提高物理性能如耐热性、耐磨性和粘附性，可在第一粘合剂树脂122中加入硬化剂。
涂层130布置在基材层110的下表面上以防止产生划痕，并且涂层130包括第二粘合剂树脂132和包含在第二粘合剂树脂132中的珠134。
优选第二粘合剂树脂132的弹性模量不大于300MPa，并且这是用以防止由于第二粘合剂树脂132和导光板(未图示)之间摩擦而产生划痕。如果第二粘合剂树脂132的弹性模量不大于300MPa，其低于布置在导光板上的丙烯酸树脂的弹性，即低于900～1000MPa，则可防止产生划痕。
尽管可使用具有300MPa以下的弹性模量的任意材料作为第二粘合剂树脂132，但优选第二粘合剂树脂132由可UV固化氨酯丙烯酸粘合剂、可UV固化环氧树脂粘合剂、和包含硅氧烷的可UV固化粘合剂中的任意一种组成。更优选第二粘合剂树脂132由三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯-2-丙烯酸、(1-甲基亚乙基)双(4，1-亚苯基氧-2，1-乙二基氧-2，1-乙二基)酯、和1-羟基-环己基-苯基酮的三元共聚物制成。该三元共聚物可以是嵌段共聚物或无规共聚物，玻璃化转变温度(Tg)为约52℃，并且数均分子量为约4500。
珠134包含在第二粘合剂树脂132中，并用于扩散穿过涂层130的光。优选从第二粘合剂树脂132中暴露地突出部分相应的珠134，以赋予涂层130以防粘连性质。在此，“粘连”是膜的内表面易于彼此粘附的一种现象，粘连可发生在导光板(未图示)和布置在导光板的上表面上的扩散片110的涂层130之间。这种粘连可在工作中引起问题，并由于扩散片100的涂层130和导光板之间的粘附，可产生干涉图案。因此，如果从涂层130的表面上暴露地突出部分相应的珠134，则可防止粘连。优选珠134从涂层130的表面上突出3～5μm。当珠134从涂层130中暴露地突出时，扩散片100和导光板之间的接触面积减少。这导致扩散片和导光板之间的接触最小化，从而可防止粘连。因此，通过珠134可得到防粘连效果和光扩散效果。
珠134要求具有小的磨擦系数，并优选珠134具有0.36MIU以下的磨擦系数。术语“MIU”的意义是通过KES测量的磨擦系数的平均值，它没有单位。这是为了防止珠134和导光板之间由于磨擦而产生划痕。通常用于导光板的丙烯酸树脂的磨擦系数为0.37～0.38，如果珠134的磨擦系数为0.36MIU以下，则可防止在导光板上产生划痕。
优选珠134由丙烯酸、尼龙或硅氧烷化合物制成，并且磨擦系数为0.37～0.38的材料可以是但不限于甲基硅氧烷粉末或尼龙粉末(如尼龙-12)。由于甲基硅氧烷粉末或尼龙粉末本身具有弹性，因此可防止由于和导光板之间的磨擦而产生在珠134上的划痕。
棱镜片200布置在扩散片100的上表面上，用以使透过扩散片100的光集中以提高光的亮度。在棱镜片200的一个表面上突出地形成多个棱镜单元210，并通过这些棱镜单元210能够在垂直于LCD屏幕的方向上集中和发射由扩散片100扩散的光。如图2A～2C所示，作为示例性实例，棱镜单元210是三角形形式的。然而，棱镜单元210的形状不限于此，棱镜单元可以形成为包括球形和透镜形的多种形状。
如图2A所示，棱镜片200的棱镜单元210的表面上可涂覆有多个珠212。珠212用于在棱镜单元210的表面上扩散地反射通过棱镜片200集中的光，并因此实施光的集中和扩散，从而可补偿光的视角。由于珠212涂覆在棱镜片200的整个表面上，因此可以保护棱镜单元210，而不必提供通常用于保护棱镜单元的单独的保护片。
此外，如图2B所示，在棱镜片200中可含有多个珠214。珠214通过扩散光而使集中在棱镜片200的棱镜单元210上的光分布得更加均匀。由于在棱镜片200上集中的光被珠214扩散反射，因此同时发生光的集中和扩散。如图2B所示，珠214包含在每个棱镜单元210的下部。但是，几个珠214可规则地或不规则地包含在每个棱镜单元210的下部。可适当地调节珠214的数量，以调节亮度和视角。
此外，如图2C所示，由于珠214包含在棱镜片200中，并且在棱镜单元210的表面上涂覆有珠212，因而光通过棱镜片200被同时集中和扩散，从而能够保证充分的视角。
现在将描述通过如图2A～2C所示的使用光扩散剂的多功能光学多层膜透射光的过程。
首先，由光源(未图示)发射和通过导光板(未图示)传导的光在经过涂层130时，被珠134扩散反射。然后，扩散的光穿过透明基材层110。穿过基材层110的光穿过光扩散层120，并被光扩散剂124均匀地扩散。然后，在棱镜片200上集中已扩散的光。集中在棱镜片200上的光具有高亮度，并通过包含在棱镜片200中的珠214或棱镜片200表面上的珠212再扩散。因此，具有高亮度和宽视角的光入射到LCD(未图示)的整个屏幕上以照亮屏幕。
图3A～3C是根据本发明另一个实施方案的使用光扩散剂的多功能光学多层膜的示意性局部截面图。
如图3A～3C所示，根据本发明另一个实施方案的使用光扩散剂的多功能光学多层膜包括基材层110、棱镜片200和涂层130。
如图3A～3C所示，包含在多功能光学多层膜中的基材层110、棱镜片200和涂层130的技术特征和上述根据本发明一个实施方案的那些是相同的。然而，如图3A～3C所示的多功能光学多层膜不包括含有光扩散剂122并包括在如图2A～2C所示的多功能光学多层膜中的光扩散层120。排除所述光扩散层120是为了获得薄背光单元。即使去除光扩散层120，也能够通过布置在基材层110下表面上的涂层130的珠134、包含在棱镜片200中的珠214、或涂覆在棱镜单元210上的珠212而获得足够的光扩散效果。
另一方面，优选在涂层130的上表面和基材层110的下表面之间形成空气层以有效地折射和透射光。典型地，均为膜的基材层110和涂层130易于彼此粘附，并优选在涂层130的粘合剂树脂132中加入抗静电剂以防止静电。抗静电剂常用于此领域中，并防止在制造背光单元的过程中可能产生的灰尘或杂质的污染。
由于粘合剂树脂132和珠134的其它技术特征与根据本发明一个实施方案的多功能光学多层膜的那些是相同的，因而在此将省略其详细的描述。
现在将描述如图3A～3C所示的通过光学片透射光的过程。
由光源(未图示)发射并通过导光板(未图示)传导的光在经过涂层130时，被涂层130中的珠134扩散反射。接着，该扩散光入射至基材层110并均匀分布。然后，已穿过基材层110的光被直接集中在棱镜片200上。集中在棱镜片200上的光具有高亮度，并通过包含在棱镜片200中的珠214或棱镜片200表面上的珠再扩散。因此，具有高亮度和宽视角的光入射到LCD(未图示)的整个屏幕上以照亮屏幕。
如上所述，根据本发明的使用光扩散剂的多功能光学多层膜，由于在棱镜片中包含珠或棱镜片表面涂覆有珠以便扩散光，因此光通过棱镜片被同时集中和扩散，因而已穿过棱镜片的光能够保证足够的视角。
此外，由于在棱镜片中包含珠或棱镜片表面涂覆有珠，因此能够保护棱镜片而不需要单独的棱镜保护片，并因此可减少其数量或组分。而且，使光学片变薄以获得薄背光单元。
此外，由于能够通过包含在棱镜片中或涂覆在棱镜片表面上的珠而得到足够的光扩散效果，因此可以去除现有的光扩散层以获得薄背光单元。
尽管已经为了示例性说明的目的描述了本发明的优选实施方案，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下，可进行各种修改、添加和替代。