一种用于背光模块的光学复合片 【技术领域】
本发明涉及液晶显示器领域， 尤其涉及一种用于背光模块的光学复合片。背景技术 一般而言， 为提高不仅包括电子发光板、 笔记本电脑显示器、 文字处理器、 台式计 算机显示器、 电视、 摄像机， 而且还包括汽车及飞机显示器在内的液晶显示装置 (Liquid Crystal Display， LCD) 等背面照明平板显示器的亮度， 采用各种结构的背光模块， 该背光 模块具备光源、 导光板及多个光学片， 来自光源的光通过导光板及多个光学片之后出射至 显示器。
最近， 为了提高 LCD 等图像显示装置的亮度和可视角度的特性， 在背光模块中使
用各种形式的光学片。在上述光学片中， 为提高光的特性需要使用各种形式光学片，而上述光学片分为聚光用光学片和扩散用光学片。 若使用聚光用光学片， 则虽提高亮度， 但 随可视角度的变化亮度特性变化较大， 从而降低可视角度特性， 而若使用扩散用光学片， 则 虽提高可视角度特性， 但会降低亮度。 因此， 对兼备聚光作用和扩散作用的光学复合片， 进行了各种研究和开发。
图 1 为现有背光模块概略示意图。如图 1 所示， 背光模块包括 ： 光源 4 ； 导光板 5， 用于改变从上述光源 4 出射光的路径， 以导引至显示部 ( 未图示 ) ； 多个光学片 6、 7、 8， 设置 于上述导光板 5 和显示部 ( 未图示 ) 之间， 用以提高从上述导光板 5 出射光的效率 ； 反射板 2， 为防止从上述光源 4 产生的光暴露至外部而设置于上述导光板 5 下部 ； 光源反射板 3 ； 模 架1； 而且， 在上述模架 1 上依次层叠反射板 2、 光源反射板 3、 导光板 5 及光学片 6、 7、 8而 成。
在制造过程中， 光学片 6、 7、 8 可由扩散片 6、 棱镜片 7 及保护片 8 构成。为提高聚 光效率， 棱镜片 7 的结构化图形 9 具有三角形剖面， 而对形成顶角的结构化图形 9 的尖端部 形状， 进行各种变化， 而具有 90°顶角的结构化图形 9 公认能够提供最好的亮度。 上述扩散 片 6 的作用在于扩散从上述导光板 5 出射并入射至显示部 ( 未图示 ) 的光， 以使光的亮度 分布变得均匀。
为兼备聚光功能和扩散功能， 背光模块用光学复合片制作成包括形成于单一基材 层上部的微细结构化图形和形成于基材层下部的扩散图形的一体型光学片。
光学复合片根据背光模块所要求的配置， 可设置于导光板 5 上部， 也可附着于棱 镜片 7 上部。
图 2 为现有光学复合片一实施例剖面图， 通常光学复合片 10 包括为聚光而形成于 基材层 11 上部的三角形结构化图形 12 和为光的扩散而形成于基材层 11 下部的珠子 14。
因此， 形成于基材层 11 下部的珠子 14 将从外部入射的光收敛至三角形结构的结 上述光学复合片 10 应用于背光模块时， 构化图形 12 之前， 起到扩散上述光的作用。例如， 从导光板 5 出射的光无需通过另外的扩散片 6， 而是通过珠子 14 进行扩散。
上述珠子 14 可设置于三角形结构化图形 12 和基材层 11 之间， 而除珠子 14 之外，
还可另外使用 2 至 5μm 大小的微粒子， 实现扩散功能。
但是， 由于现有光学复合片粒子相对结构化图形较大 ( 通常结构化图形的预定间 隔 50μm， 高度 25μm)， 在将所述粒子置入结构化图形时难以均匀排列， 而且， 若尝试结构 变形， 则因雾度 (haze) 提高及发生全透射率 (Total Transmission， TT) 损失， 从而整体上 降低通过光学复合片光的亮度。
另外， 结构化图形层或珠子的抗划性能较弱， 因此， 在制造、 层叠组装或运输过程 中， 容易发生表面损伤， 因此， 表面瑕疵及产品不良率高。 即， 因用于基材层下部的珠子及微 粒子以大约 2 至 5μm 的大小形成突出结构， 因此在光学片的组装及制造过程中容易划伤， 而因其大小及突出结构的缺点， 导致约 2％左右的亮度损失。
为解决上述问题， 已公开有几个旨在提高防划性的专利。
美国专利 US7,269,328 公开了用于提高亮度的光学棱镜薄膜， 而此专利为防止划 痕导致的损伤， 在基材层下部形成具有不同硬度系数的加强层。该现有技术只适用于普通 的背光模块， 不适用于光学复合片， 因为光学复合片基材层的两侧都有功能性涂层， 如果增 加了加强层就会破坏原有涂层的功能性。
美 国 专 利 公 告 US2007/0121227A1 所 公 开 的 技 术， 将硅树脂的散射离子 (scattering particles) 用在结构化图形内部， 散射粒子以 0.5-30μm 的大小分布于结构 化图形内部。另外， 韩国专利注册第 10-0636739 号所公开的技术， 为提高硬度， 在形成微细 结构化图形的紫外线硬化型树脂层内， 使用透明的纳米粒子。 但是， 上述两个现有技术只限于光学棱镜片或扩散片， 难应用于兼备聚光功能和 扩散功能的光学复合片， 而且在结构化图形成型过程中可能由于内部的散射粒子的存在， 造成结构化图形表面不平整， 更加容易造成结构化图形另一面的划伤和缺陷。
发明内容 本发明的目的在于克服现有技术之不足， 提供一种用于背光模块的光学复合片， 用于解决现有技术中光学复合片的防划性能不佳， 并且透射光的亮度损失较大的问题。
为了达到上述目的， 本发明提供一种用于背光模块的光学复合片， 该光学复合片 包括 ： 基材层， 由透光性材料构成 ； 多个结构化图形， 形成于上述基材层上部并具有一预定 间隔 ； 聚光层， 包括分布于所述结构化图形表面的纳米粒子的表面涂层 ； 防划层， 在上述基 材层下部， 利用含有纳米粒子的紫外线硬化型胶粘剂涂布而成。
作为本发明实施例的再一个进一步的方面， 所述表面涂层及所述防划层的胶粘剂 中包括以下至少一种纳米粒子 ： 包含 SiO2、 TiO2， Al2O3 或聚甲基丙烯酸甲酯。
作为本发明实施例的另一个进一步的方面， 所述胶黏剂包括包含表面活性剂的分 散稳定剂。
作为本发明实施例的另一个进一步的方面， 所述表面活性剂包括阳离子系、 阴离 子系、 非离子系或氟系。
作为本发明实施例的另一个进一步的方面， 所述纳米粒子的粒径为 10 至 100nm ； 所述表面涂层厚度为 0.01μm 至 1μm ； 所述防划层厚度为 0.1μm 至 3μm。
另外， 所述聚光层为含有丙烯酸酯低聚合物 40-50 重量份、 丙烯酸酯单体 45-55 重 量份、 光聚合引发剂 1-5 重量份及添加剂 0.01-2 重量份的混合物经照射紫外线并交联而
成。 另外， 所述聚光层的结构化图形为以下结构之一， 剖面为重复的三角形的圆筒状， 剖面为重复的三角形的金字塔状， 剖面为重复的半圆形的圆筒状， 剖面为重复的五角星的 圆筒状， 剖面为重复的梯形的圆筒状或透镜状。
本发明具备涂布纳米粒子的多层结构的背光模块用光学复合片， 通过含有纳米粒 子的表面涂层， 提高聚光层结构化图形的表面强度， 与此同时， 通过扩散功能可隐蔽光学片 的瑕疵， 提高基材层下部的扩散性能及抗划性能 ； 并且其利用纳米单位的涂层实现了用于 扩散的突出结构， 降低所透射的光亮度损失， 隐蔽或抵消暴露于结构化图形上部的瑕疵。
另外， 本发明含有纳米粒子的防划层， 无需现有光学复合片中需单独具备的保护 片， 就可以达到提高抗划性能及维持亮度的目的， 而且通过纳米粒子的微细分散涂布， 大大 降低浸湿 (wet-out) 现象及莫尔波纹 (Moire) 现象， 从而兼备聚光及扩散功能的用于背光 模块的光学复合片。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图获得其他的附图。
图 1 为现有技术中背光模块概略示意图 ；
图 2 为现有技术中光学复合片实施例剖面图 ；
图 3 为本发明实施例用于背光模块的涂布了纳米粒子的多层结构的光学复合片 结构图 ；
图 4 为图 3 所示光学复合片的剖面图 ；
图 5 为制造本发明实施例表面涂层及防划层的工艺图 ；
图 6 为设置本发明光学复合片的背光模块概略示意图。
附图符号
1： 模架 4： 光源
3： 光源反射板 5： 导光板
6： 扩散片 20 ： 光学复合片
22 ： 聚光层 25 ： 结构化图形
7： 棱镜片 21 ： 基材层
23 ： 防划层 26 ： 表面涂层 具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。
图 3 为本发明实施例具备纳米粒子涂布的用于背光模块的光学复合片概略示意图； 图 4 为图 3 所示光学复合片的剖面图 ； 图 5 为制造本发明一实施例表面涂层及防划层的 工艺图 ； 图 6 为设置本发明光学复合片的背光模块概略示意图。
如图 3 至图 4 所示， 本发明光学复合片 20， 包括 ： 基材层 21、 聚光层 22、 防划层 23 及上述聚光层 22 的表面涂层 26。
在本发明中， 上述聚光层 22 在结构化图形 25 的表面具备含有纳米粒子的表面涂 层 26， 该表面涂层 26 的厚度为 0.01μm-1μm。
上述表面涂层 26 为胶黏剂树脂， 例如在紫外线硬化型胶黏剂中分散及含有纳米 粒子， 而上述纳米粒子可从包含 SiO2、 TiO2、 Al2O3 等氧化物或 PMMA 中选择一种或多种。上 述胶黏剂为了提高微粒的分散性， 还可包括包含阳离子系、 阴离子系、 非离子系、 氟系等表 面活性剂的分散稳定剂， 较佳地， 包括光聚合引发剂。
上述表面涂层 26 的作用在于， 由于表面涂层 26 的高硬度， 可以降低在结构化图形 25 尖端部 22a 与其它部件发生的划伤。
另外， 通过表面涂层 26 的光遇到纳米粒子而发生散射 (scattering)， 从而可隐蔽 或抵消因表面涂层里面的瑕疵 (defect) 所导致的暗点 (dark spot)。
上述基材层 21 由透光性材料制作而成， 较佳地， 包括由聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、 聚萘二甲酸乙二醇酯 (PEN)、 聚乙烯 (polyethylene)、 聚碳酸酯 (Polycarbonate)、 聚酯 (Polyester) 等制备而成的塑料薄膜， 但非限制。 例如， 日本 TOYOBO 公司销售的 COSMOSHINE 薄膜、 TORAY 公司的 LUMILAR 薄膜等可 用作上述基材层 21。
聚光层 22 的作用在于使通过基材层 21 的光从层叠于其上部的显示部 ( 未图示 ) 的正面出射， 形成于基材层 21 上面， 包括平整的光入射面和形成有图形的光出射面。
聚光层 22 在基材层 21 上面， 包括形成向一个方向排列的多个棱镜的结构化图形 25， 结构化图形 25 的下面成为光入射面， 而结构化图形 25 的上面成为光出射面。
上述聚光层 22 可由聚甲基丙烯酸甲酯 (Poly-methyl methacrylate， PMMA) 等丙 烯酸树脂或聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 树脂构成， 而较佳地， 由丙烯酸酯低聚物 45 至 55 重量份、 丙烯酸酯单体 40 至 55 重量份、 光聚合引发剂 1 至 5 重量份及添加剂 0.01 至 2 重 量份的混合物构成， 并向此混合物照射紫外线并交联固化而成。
较佳地， 构成上述聚光层 22 的混合物， 含有丙烯酸酯低聚物 45 重量份、 丙烯酸酯 单体 52 重量份、 光引发剂 3 重量份及添加剂 2 重量份。丙烯酸酯低聚物选用聚氨酯丙烯酸 酯低聚物为宜。
丙 烯 酸 酯 单 体 起 到 反 应 性 稀 释 剂 或 交 联 剂 的 作 用。 光 聚 合 引 发 剂 作 用 在 于 吸 收 光 生 成 基 团 之 后 引 发， 可 从 α- 醇 酮 (α-Hydroxyketone)、 苯基氧代乙酸 (Phenylglyoxylate) 及 α- 氨基酮 (α-Aminoketone) 中选择一种或多种。
另外， 添加剂可使用抑制聚合反应的抑制剂、 使表面变得均匀的表面平滑剂、 抑制 气泡发生的消泡剂等。
在此， 聚光层 22 的结构化图形 25 具备具有一定顶角 (α) 的尖端部 22a， 而上述尖 端部 22a 可以预先设定的间隔 (w) 排列。
上述光学复合片 20 的结构化图形 25， 所述聚光层的结构化图形为以下结构之一， 剖面为重复的三角形的圆筒状， 剖面为重复的三角形的金字塔状， 剖面为重复的半圆形的
圆筒状， 剖面为重复的五角星的圆筒状， 剖面为重复的梯形的圆筒状或透镜状。 。
本发明防划层 23 形成于上述结构化图形 25 的另外一面即上述基材层 22 下部， 而且利用包含 10 至 100nm 大小纳米粒子 24 的紫外线硬化型胶黏剂涂布成 0.1μm 至 3μm 的厚度。其中， 纳米粒子的粒径若超过上述范围， 则因受短波长的影响而降低光线的遮蔽 性， 从而降低亮度， 而若不足上述范围， 则因纳米粒子 22b 的表面能量的上升， 发生凝聚的 问题。
上述纳米粒子可从包含 SiO2、 TiO2、 Al2O3 等氧化物或 PMMA 中选择。
上述防划层 23 较之现有技术具有更高的硬度， 从而不仅具有防划功能， 而且由于 内部包含的纳米粒子起到散射从外部入射的光的作用。
构 成 上 述 防 划 层 23 的 胶 黏 剂 树 脂 为 从 聚 碳 酸 酯 (Polycarbonate， PC)、 聚 对 苯 二 甲 酸 乙 二 醇 酯 (PET)、 聚 丙 烯 酸 酯 (polyacrylate， PAR)、 聚氨酯丙烯酸 酯 (urethaneacrylate)、 聚 醚 酰 亚 胺 (polyetherimide， PEI)、 聚萘二甲酸乙二醇酯 (polyethyelenennapthalate， PEN)、 聚 苯 硫 醚 (polyphenylenesulfide， PPS)、 聚芳酯 (polyarylate)、 聚酰亚胺 (polyimide) 中选择的一种， 而较佳地， 由聚氨酯丙烯酸酯制备 而成。 另外， 在制造本发明背光模块用光学复合片 20 时， 若在基材层 21 下部形成上述防 划层 23， 较佳地， 含有纳米粒子的防划层 23 可以在棱镜成型过程之前制造， 而且需要对包 含纳米粒子的胶黏剂内的溶剂进行干燥蒸发。
上述表面涂层 26， 在棱镜成型过程之后制造为宜， 而且需要对包含纳米粒子的胶 黏剂内的溶剂进行干燥蒸发。
如图 5 所示， 本发明光学复合片 20 的防划层制造装置， 包括 ： 拉伸辊 30、 缠绕辊 40、 多个移送辊 41、 42、 51、 52、 纳米涂布模块 50、 干燥模块 60 及紫外线硬化模块 70。 上述拉 伸辊 30 拉伸基材层 21， 而上述缠绕辊 40 缠绕涂布有防划层 23 的基材层 21。上述多个移 送辊 41、 42 移送经干燥模块 60 及紫外线硬化模块 70 完成防划层 23 硬化的光学薄膜材料。
上述纳米涂布模块 50 中包括包含 SiO2、 TiO2、 Al2O3 等纳米粒子的混合挥发性溶剂 的胶黏剂， 而上述溶剂包括甲醇、 乙醇、 n- 丙醇、 ISO 丙醇、 n- 丁醇等醇类， 而且还可包括甲 基乙基酮 (Methyl Ethyl Keton)、 甲基异丁酮 (MethylIsobutyl Ketone， MIBK) 等酮类。
另外， 上述胶黏剂为了提高纳米粒子的分散性， 还可包括包含阳离子系、 阴离子 系、 非离子系、 氟系等表面活性剂的分散稳定剂， 较佳地， 所述分散稳定剂包括光聚合引发 剂。
上述防划层 23 经纳米涂布模块 50 涂布之后， 经干燥模块 60 及紫外线硬化模块 70 完成硬化， 被缠绕辊 40 缠绕保管。
上述表面涂层 26 通过上述纳米涂布模块 50、 干燥模块 60 及紫外线硬化模块 70 制 造成光学薄膜材料。
在本发明中， 在上述表面涂层 26 及防划层 23 上涂布所需纳米粒子分散稳定剂的 方法， 只要能够完成均匀涂布的方法即可， 没有特别的限制。可利用包括一般的凹板涂布 法、 拉丝涂布法、 喷涂法、 微凹板涂布法、 狭缝涂布法等在内的各种涂布方法。另外， 可根据 需要采用喷墨法等涂布法、 丝网印刷等涂布方法。
另外， 虽然未图示， 在基材层 21 下部涂布防划层 23 之后， 制造结构化图形 25 及聚
光层 22 的方法与现有技术相同， 因此， 在此不再赘述。
下面， 结合图 6 对设置本发明实施例具备涂布纳米粒子的多层结构的光学复合片 的背光模块进行说明。
本发明一实施例背光模块 80 包括光学复合片 20， 该背光模块包括 ： 光源 84， 该光 源 84 邻近光源反射板 83 设置， 并通过 LED 等提供白色光 ； 导光板 85， 导引从上述光源 84 出 射的光 ； 反射板 82， 为防止从上述光源 84 产生的光暴露至外部而设置于上述导光板 85 下 部； 及光学复合片 20， 扩散及聚光从上述导光板 85 上部出射的光， 该光学复合片 20 包括基 材层 21、 聚光层 22、 防划层 23， 表面涂层 26， 结构化图形 25( 图中未示 )。
上述表面涂层 26 在结构化图形 25 的表面涂布成 0.01μm 至 1μm 的厚度， 而上述 防划层 23 厚度为 0.1μm 至 3μm， 该防划层 23 由包含 10nm 至 100nm 大小纳米粒子的紫外 线硬化型胶黏剂构成。该防划层 23 的厚度若超过上述范围， 则存在亮度降低， 不能满足显 示装置轻薄性的问题， 而若不足上述范围， 则防划层 23 的防划效果较低。
本发明一实施例背光模块 80 中， 通过 LED 灯产生的白色光， 通过导光板 85 入射到 防划层 23， 并通过防划层 23 的纳米粒子扩散之后， 聚光至结构化图形 25， 然后被结构化图 形的表面涂敷层 26 再次扩散而同时实现聚光及扩散效果。 根据本发明一实施例， 因形成于基材层 21 下部的防划层 23， 可去除原来为防止异 物的混入及防划需单独具备的保护片。
综上而论， 本发明通过含有纳米粒子的表面涂层， 提高聚光层结构化图形的表面 强度， 与此同时， 通过纳米粒子的扩散功能可隐蔽光学片的瑕疵 ； 在结构化图形表面具有表 面涂层， 可以避免现有技术中将微粒子加入结构化图形内部影响结构化图形本身的透光率 的不足。
另外， 本发明含有纳米粒子的防划层， 无需现有光学复合片中需单独具备的保护 片， 即可达到提高抗划性能及维持亮度的目的， 而且通过纳米粒子的微细分散涂布， 大大降 低浸湿 (wet-out) 现象及莫尔波纹 (Moire) 现象。
以上所述的具体实施方式， 对本发明的目的、 技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明， 所应理解的是， 以上所述仅为本发明的具体实施方式而已， 并不用于限定本发明 的保护范围， 凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含 在本发明的保护范围之内。