專利名稱：光學膜復合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光學膜復合物，特別涉及應用于直下式背光模塊，特別是直下式LED背光模塊的光學膜復合物。

背景技術：
液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)因其具有高畫質、低輻射、低消耗功率、較佳空間利用性等優(yōu)越性，逐漸取代原有的陰極射線管(Cathode-Ray Tube，CRT)顯示器而成為市場主流。液晶顯示器的主要結構包含液晶面板與背光模塊兩大部分，由于液晶面板本身不發(fā)光，因此需要背光模塊(Back light module)提供液晶顯示器顯示影像所需的光源，以使其能夠正常顯示影像。
背光模塊常用的光源之一為冷陰極燈管(Cold Cathode FluorescentLamp，CCFL)。在直下式背光模塊中，燈管是以并排方式配置于液晶面板下方，若未適當將光線擴散及勻化，極易因光強度分布不均，導致顯示器屏幕上出現(xiàn)明顯的燈管輪廓，降低顯像品質。再者，當亮度需求越高或是顯示器尺寸越大時，所需燈管數(shù)愈多，則所出現(xiàn)的明暗條紋現(xiàn)象愈嚴重。因此，成為LCD領域的一大發(fā)展瓶頸。
另一種可用于背光模塊的光源為發(fā)光二極管(Light EmittingDiode，LED)。由于發(fā)光二極管具有低耗電量、高亮度及無污染等優(yōu)點，因此，使用發(fā)光二極管作為光源的背光模塊，已成為目前重要的研究發(fā)展方向之一。然而，由于發(fā)光二極管為點光源且指向性高，容易產(chǎn)生螢火蟲效應(hot spot)，因此，采用發(fā)光二極管做為光源的背光模塊若未適當將光線擴散及勻化，容易產(chǎn)生亮度不均勻(Mura)的現(xiàn)象。針對此問題的解決方式之一是增加LED數(shù)量使LED的間距降低，這種方式會因LED數(shù)量大幅增加，使得整體成本增加且容易產(chǎn)生過多熱量，進而影響其它部材的壽命與品質，同時電力消耗過大，無法滿足許多可攜式裝置需仰賴電池來提供電力的要求。
一般來說，背光模塊分成直下式背光模塊(direct type back lightmodule)與側面入光式背光模塊(side type back light module)。相較于側面入光式背光模塊，直下式背光模塊能提供較高的亮度，因此當對光源的亮度需求高或是應用于大尺寸顯示器裝置時，通常采用直下式背光模塊。另外，直下式LED背光模塊使用區(qū)域點亮(local dimming)技術，可以更加省電，達到環(huán)保需求，但是為解決螢火蟲現(xiàn)象，往往需要增加光源與其它膜片的距離以提供足夠的混光距離，但卻會增加背光模塊的厚度，不利于目前顯示器輕、薄的需求。


發(fā)明內容
有鑒于此，本申請發(fā)明人經(jīng)廣泛研究和反復實驗后發(fā)現(xiàn)，一種包含高擴散的擴散元件和增亮元件的光學膜復合物，可讓大尺寸顯示器的直下式LED背光模塊，不須增加混光距離，即可達到光均勻化的目的，又可維持輝度，且制程簡單，良率高，使用方便，能有效解決上述的缺點。
本發(fā)明的主要目的乃提供一種光學膜復合物，其包含一增亮元件；和一擴散元件，其中該擴散元件包含一基材且該基材至少一側包含一光擴散層，該擴散元件具有根據(jù)JIS K7136標準方法測得不低于98％的霧度。
本發(fā)明的光學膜復合物具有勻光的效果，可有效擴散光線，解決亮度不均勻(Mura)的現(xiàn)象，從而可提供較佳的顯影品質。



圖1為顯示自動變角光度計測得本發(fā)明的擴散元件2的光度圖(圖1a入射角0-40°，圖1b入射角50-80°) 圖2至圖20為本發(fā)明光學膜復合物的較佳實施方式的示意圖。
主要元件符號說明 10集光膜 11基材 12光學結構層 121 棱鏡柱狀結構 122 弧形柱狀結構 123 透鏡狀結構 20擴散元件 21基材 22凹凸微結構層 30中間構件 50多層式反射偏光回收膜
具體實施例方式 在本文中所使用的用語僅為描述所述的實施方式，并非用以限制本發(fā)明保護范圍。舉例言之，說明書中所使用的用語「一」，除非文中另有明確的解釋，否則用語「一」是涵蓋單數(shù)及多數(shù)形式。
本發(fā)明所用的增亮組件并無特殊限制，主要是用以提升光利用率以達增亮的效果，其可為任何本發(fā)明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的增亮組件。一般而言，增亮元件可區(qū)分為四大類。第一類是集光膜，其原理乃是利用一光學結構層，藉由特殊光學結構將入射光經(jīng)折射及/或經(jīng)內部全反射控制其出光角度，讓原本朝向四面八方的散亂的光線集中、減少光耗損率，而達到增加亮度的目的。市售集光膜的實例包含3M，型號BEF(Brightness Enhancement Film)；新和(SHINWHA)公司，型號PTR-763；嘉威，型號HGP210；LG化學(LG Chemical)，型號LSF-451B或是三菱人造絲(Mitsubishi Rayon)，型號M268Y。第二類是多層式反射偏光回收膜，其原理是利用兩種不同折射率的高分子材料以共壓出技術形成多層膜結構，再經(jīng)由延伸產(chǎn)生雙折射率的特性。當光源通過時，垂直方向的偏光可直接穿透，而平行方向的偏光將被反射回背光模塊，再經(jīng)反射后重新形成垂直方向的偏光以穿透該多層式反射偏光回收膜，而達到提升光利用率藉此提供增亮的效果，市售多層式反射偏光回收膜的實例包含3M，型號DBEF-D2-280。第三類是旋光性向列型液晶增亮膜，其原理是一種反射式增亮技術，主要是當背光模塊的光源通過該旋光性向列型液晶(Chiral-Nematic)層時，只有與液晶分子螺旋結構相反的圓偏光可以通過，相對的與液晶分子螺旋結構相同的圓偏光則將被反射回背光模塊，再經(jīng)反射后重新形成與液晶分子螺旋結構相反的圓偏光以穿透該旋光性向列型液晶層，而達到提升光利用率的方法藉此提供增亮的效果，其實例包含膽固醇液晶增亮膜。第四類是金屬線柵偏振片(Wire-grid Polarizer，WGP)，利用寬度小于光波波長的納米微結構，使光線進入后產(chǎn)生偏極化現(xiàn)象，再搭配適當光學元件后，可用以回收再利用(recycling)偏振光，而達到提升光利用率的方法藉此提供增亮的效果。本發(fā)明所使用的增亮元件較佳為集光膜或多層式反射偏光回收膜；更佳為集光膜。
本發(fā)明的集光膜，包含一基材及一位于該基材上的光學結構層。上述基材的種類可為任何本發(fā)明所屬技術領域具有普通知識者所熟知者，例如玻璃或塑料。上述塑料基材可由一或多個高分子樹脂層所構成。用以構成上述高分子樹脂層的樹脂的種類并無特殊限制，其例如但不限于聚酯樹脂(polyester resin)，如聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate，PEN)、聚丙烯酸酯樹脂(polyacrylate resin)，如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、聚烯烴樹脂(polyolefin resin)，如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚環(huán)烯烴樹脂(polycycloolefin resin)、聚酰亞胺樹脂(polyimide resin)、聚碳酸酯樹脂(polycarbonate resin)、聚氨酯樹脂(polyurethane resin)、三醋酸纖維素(triacetyl cellulose，TAC)、聚乳酸(polylactic acid)及其組合。較佳是選自聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂及其組合；更佳是聚對苯二甲酸乙二醇酯。上述基材的厚度通常取決于所欲制得的光學產(chǎn)品的需求，一般為約15微米至約300微米。
一般而言，集光膜的折射率越高，集光效果越佳，輝度增益效果越好。本發(fā)明所用的集光膜的折射率并無特殊限制，通常為約1.49至約1.65。本發(fā)明集光膜的光學結構層包含復數(shù)個可提供集光效果的微結構。上述微結構的形式并無特殊限制且是本發(fā)明所屬技術領域中具有普通知識者所熟知者，其例如但不限于柱狀結構、圓錐狀結構、立體角結構、橘瓣形塊狀結構、透鏡狀結構及膠囊狀結構、或其組合等。較佳為柱狀結構，該等柱狀結構可為線性(linear)、曲線(serpentine)或折線(zigzag)，且相鄰的兩柱狀結構可平行或不平行，該等柱狀結構的峰高度可不沿延伸方向變化或沿延伸方向變化。上述柱狀結構的峰高度沿延伸方向變化是指該柱狀結構中至少有部分位置的高度是隨機或規(guī)則性沿結構主軸位置變化，其變化幅度至少為標稱高度(或平均高度)的百分之三，較佳其變化幅度為該標稱高度的百分之五至百分之五十。
本發(fā)明所使用的柱狀結構可等高或不等高、等寬或不等寬，上述柱狀結構可為單峰柱狀結構、多峰柱狀結構或其組合。上述單峰柱狀結構及多峰柱狀結構較佳為對稱柱狀結構，使用對稱柱狀結構不但可簡化加工方法且較易控制集光效果。
本發(fā)明所使用的柱狀結構可為棱鏡柱狀結構或弧形柱狀結構或其組合，較佳為棱鏡柱狀結構。當柱狀結構為弧形時，弧形柱狀頂部曲面最高處的曲率半徑為約2微米至約50微米，較佳為約3微米至約35微米，為能兼顧抗刮和高輝度特性，更佳為約5微米至約12微米。本發(fā)明所使用的棱鏡柱狀結構或弧形柱狀結構的頂角角度可彼此相同或不相同。棱鏡柱狀結構的頂角角度為約40°至約120°，較佳為約80°至約120°，弧形柱狀結構的頂角為約40°至約120°，較佳為約60°至約110°。
為減少光學干涉現(xiàn)象，本發(fā)明集光膜的光學結構層較佳包含至少兩個彼此不平行的柱狀結構。根據(jù)本發(fā)明，該光學結構層包含至少一組已相交的不平行的二柱狀結構及/或至少一組未相交的不平行的二柱狀結構。
本發(fā)明集光膜的光學結構層可使用本發(fā)明所屬技術領域中具有普通知識者所熟知的任何方式制備，例如可與基材一起以一體成形方式制備，例如以壓印(embossing)、射出(injection)等方式制得；或以卷對卷式(roll to roll)連續(xù)生產(chǎn)技術于基材上涂布涂料，固化形成具有復數(shù)個可提供集光效果的微結構的光學結構層，上述光學結構層的厚度并無特殊限制，通常具有約1微米至約50微米的厚度，較佳為約5微米至約35微米，最佳為約15微米至約25微米。
根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施方式，本發(fā)明集光膜的形成方法是以卷對卷式連續(xù)生產(chǎn)技術，于基材一側涂布涂料，經(jīng)滾輪雕刻后固化而形成該具有復數(shù)個可提供集光效果的微結構的光學結構層。上述涂料并無特殊限制，可為任何是本發(fā)明所屬技術領域中具有普通知識者所熟知者，例如但不限于紫外線固化型樹脂。上述紫外線硬化樹脂的種類亦為本發(fā)明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者，例如但不限于，丙烯酸酯樹脂(acrylate resin)、甲基丙烯酸酯樹脂(methyl acrylate resin)、氨基甲酸酯丙烯酸酯(urethane acrylate)樹脂、或環(huán)氧丙烯酸酯(epoxy acrylate)樹脂。
本發(fā)明所使用的擴散元件為一高擴散性的擴散膜，根據(jù)JIS K7136標準方法測得不低于98％的霧度(haze)，根據(jù)JIS K7136標準方法測得不低于60％的全光線透過率包含一基材且該基材至少一側包含一光擴散層，為獲得較高霧度，視需要，該基材兩側各包含一光擴散層，上述基材的種類是如本文先前所述，較佳者為透明基材，且擴散元件整體厚度約為50微米～400微米，較佳為200微米～300微米。本發(fā)明的擴散組件具有高擴散的光學特性，因此，當光線通過擴散組件時，可將光源近似完美散射，擴散成均勻的面光源，藉此消除燈源明暗紋(lampmura)的情況產(chǎn)生。
另一方面，本發(fā)明的擴散元件因具備類似朗伯特(Lambertian)擴散的功效，所以具有高均齊度的光學特性，使用變角光度計檢測本發(fā)明的擴散元件，以-90°至90°入射角投射時，測得出光強度最強的角度為±10°以內(參見圖1a及1b所示)。因此，本發(fā)明的擴散元件可將各個角度入射的光線絕大部份導正成垂直擴散元件方向的光線而射出。換言之，不論任何角度的入光，皆可藉由本發(fā)明的擴散元件控制其出光強度最強的角度在±10°以內，故本發(fā)明的擴散元件具有光線均齊性功效，更易消除燈源明暗紋現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明的一具體實施方式
，該擴散元件包含一基材且該基材的一側(入光面或出光面)包含一光擴散層。根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施方式
，該擴散元件包含一基材且該基材的兩側(入光面及出光面)均包含光擴散層。
本發(fā)明的光擴散層是藉由在基材的入光面、出光面或兩面形成凹凸微結構層而制得。上述凹凸微結構層的形成方法并無特殊限制，是熟悉此項技術者所熟知，其例如但不限于網(wǎng)版印刷、噴涂或壓花加工。較佳的方式是在基材表面涂覆具凹凸微結構的樹脂涂層。
上述具凹凸微結構的樹脂涂層包含顆粒和接合劑。為達高擴散效果，該顆粒的直徑宜介于約1微米至約20微米，較佳介于約1.5微米至約10微米，當顆粒的直徑低于1微米時，難產(chǎn)生擴散效果，高于20微米時，易產(chǎn)生涂布缺陷。樹脂涂層中顆粒相對于接合劑的量，以固體成分計算，宜為約200重量％至約600重量％，若顆粒相對于接合劑的量低于200重量％，會發(fā)生光擴散性不足；但若高于600重量％，顆粒難以固定于涂層中，會發(fā)生脫落的現(xiàn)象，為能兼顧涂層高擴散性和穩(wěn)定性，更佳為約280重量％至約400重量％，特佳為約305重量％至約350重量％。
上述具凹凸微結構的樹脂涂層的厚度，對擴散元件的霧化效果會產(chǎn)生影響，因此，樹脂涂層的厚度取決于所欲得擴散元件的霧度需求，一般具有介于約5至約20微米的厚度，較佳具有約10至約15微米的厚度，更佳具有約8至約13微米的厚度。當涂層低于5微米，則霧化效果不佳，當涂層超過20微米，則涂層的密著性下降，不利于涂布。此外，樹脂涂層于基材上的「積層量」可藉由將每單位面積已單面涂布樹脂涂層的基材的總重量減去未涂布前的基材重量而得。根據(jù)本發(fā)明，上述具凹凸微結構的樹脂涂層的積層量約6.5g/m2至約26g/m2，較佳約10.5g/m2至約19.5g/m2。
可使用于本發(fā)明中的顆粒種類，并無特殊限制，其可為有機顆粒、無機顆粒或兩者的混合物。所使用顆粒的形狀亦無特殊限制，例如球形、菱形等。
可用于本發(fā)明中的有機顆粒，選自由丙烯酸樹脂、苯乙烯樹脂、氨基甲酸酯樹脂、硅酮(silicone)樹脂及其混合物所組成的群組。
可用于本發(fā)明中的無機顆粒，選自由氧化鋅、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、氧化硅、氧化鉍、硫化鋅、硫酸鋇及其混合物所組成的群組。
可用于本發(fā)明中的粘合劑并無特殊限制，其例如選自丙烯酸樹脂、聚酰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、含氟樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚氨酯樹脂、醇酸樹脂(alkyd resin)、聚酯樹脂及其混合物所組成的群組，較佳為丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂或其混合物，更佳為丙烯酸樹脂。使用于本發(fā)明中的粘合劑，由于必須讓光線透過，其較佳為無色透明者。
為避免因擴散元件黃化，導致顯示器產(chǎn)生色差，可選的于上述樹脂涂層中添加具吸收紫外線能力的無機物。適用于本發(fā)明的無機物種類，并無特殊限制，其例如但不限于氧化鋅、氧化鉛、氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、硫酸鈣、硫酸鋇、碳酸鈣或其混合物。上述無機物的粒徑一般為約1至500納米(nanometer，nm)，較佳為1至100納米，特佳為20nm至50nm。除此之外，本發(fā)明所使用的樹脂涂層亦可視需要包含任何本發(fā)明所屬技術領域中具有普通知識者已知的添加劑，其例如但不限于引發(fā)劑(initiator)、溶劑(solvent)、抗靜電劑(antistaticagent)、固化劑(curing agent)、改質劑(modifying agent)、整平劑(levelling agent)、穩(wěn)定劑(stabilizing agent)、熒光增白劑(fluorescentbrightener)或紫外線吸收劑(ultraviolet absorber)等。
根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例，本發(fā)明的光學膜復合物，由入光面起依序包含一擴散元件及一增亮元件，本發(fā)明的擴散元件包含一基材且該基材二側各包含一光擴散層，該光擴散層為一具有凹凸微結構的樹脂涂層，該樹脂涂層包含顆粒及粘合劑，且顆粒相對于粘合劑的量為約280～約400重量％，上述擴散元件具有根據(jù)JIS K7136標準方法測得不低于98％的霧度，較佳為不低于99％霧度；且其中該增亮元件為一集光膜，該集光膜包含一基材及一位于該基材上的光學結構層，其中該光學結構層包含復數(shù)個弧形柱狀結構，且該弧形柱狀結構頂部曲面最高處的曲率半徑為5微米至12微米，可選的，該光學結構層包含至少兩個彼此不平行的弧形柱狀結構。上述顆粒較佳為直徑1微米至10微米的有機顆粒，該等有機顆粒較佳為硅酮樹脂。
為達到使用方便性，本發(fā)明的光學膜復合物可視需要包含一中間構件，該中間構件位于該增亮元件及該擴散元件之間且其厚度范圍為0.5μm至250μm，較佳為1μm至100μm，特佳為1μm至50μm。本發(fā)明的中間構件可用以連結或支撐聚光元件與擴散元件，并將兩元件彼此固定，增進其定位效果。此外，該中間構件可提供一緩沖區(qū)域以釋放光學膜復合物因變形或受外力時所產(chǎn)生的應力，有效解決增亮元件及/或該擴散元件因受熱不均、濕度或材料本身重力等因素而產(chǎn)生的翹曲(waving)現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實施例，本發(fā)明的中間構件為一粘著層，該粘著層是由一透明光學膠粘劑層所構成。上述中間構件的制備方法并無特殊限制，其例如但不限于藉由涂布或網(wǎng)印印刷將光學膠粘劑施加至增亮元件或擴散元件的一側上，藉此粘合該增亮元件與該擴散元件。
本發(fā)明所用的光學膠粘劑具有大于90％的透光率及具有1.4至1.6的折射率。本發(fā)明所用的光學膠粘劑是為熱固型(thermal curing)樹脂或紫外光固化型(UV curing)樹脂或其混合物，其種類并無特殊限制，例如可選自由硅酮樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂(polyester resin)、聚醚樹脂(polyether resin)、聚氨基甲酸酯樹脂(PU)、環(huán)氧樹脂(Epoxy resin)及其混合物所組成的群組。
根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例，本發(fā)明使用的光學膠粘劑為感壓膠粘劑，僅需施以輕微壓力便能夠在短時間內達到良好接著效果，適合卷對卷式(roll to roll)連續(xù)生產(chǎn)技術。上述可作為感壓膠粘劑的光學膠粘劑并無特殊限制，其市售商品例如長興化學工業(yè)公司生產(chǎn)的AO-802或AO-805；由3M公司生產(chǎn)的8171、8141、8142或8212；或由日東電工(NittoDenko)公司生產(chǎn)的CS9621。
圖2至圖20為本發(fā)明光學膜復合物的具體實施方式
的示意圖。
圖2為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。如圖2所示，本發(fā)明的光學膜復合物包含一集光膜10及一擴散元件20。該集光膜10包含基材11及位于基材11上的光學結構層12，該光學結構層包含復數(shù)個棱鏡柱狀結構121。該擴散元件20包含基材21及位于基材21出光面上的凹凸微結構層22。在此實施方式中，該擴散元件20是位于本發(fā)明光學膜復合物的入光面。
圖3為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式，凹凸微結構層22位于基材21入光面，其余結構與配置與圖2所示者同。
圖4為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式，擴散元件20包含基材21及位于基材21入光面與出光面的凹凸微結構層22，其于結構與配置與圖2所示者同。
圖5為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式，圖5所示光學膜復合物除以弧形柱狀結構122取代棱鏡柱狀結構121外，其余結構及配置是與圖4所示者同。
圖6(a)為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式，圖6(a)所示光學膜復合物除以透鏡狀結構123取代棱鏡柱狀結構121外，其余結構及配置是與圖4所示者同。圖6(b)是圖6(a)的光學膜復合物中的集光膜的立體視圖。
圖7為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。圖7所示光學膜復合物除在集光膜10及擴散元件20之間包含一中間構件30以作為粘著層外，其余結構及配置是與圖3所示者同。
圖8為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。圖8所示光學膜復合物除在集光膜10及擴散元件20之間包含一中間構件30以作為粘著層外，其余結構及配置是與圖4所示者同。
圖9為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。圖9所示光學膜復合物除在集光膜10及擴散元件20之間包含一中間構件30以作為粘著層外，其余結構及配置是與圖5所示者同。
圖10為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。圖10所示光學膜復合物除在集光膜10及擴散元件20之間包含一中間構件30以作為粘著層外，其余結構及配置是與圖6所示者同。此外，集光膜10的立體結構可參考圖6(b)。
圖11為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。圖11所示的光學膜復合物包含一集光膜10及一擴散元件20。該集光膜10包含基材11及位于基材11上的光學結構層12，該光學結構層包含復數(shù)個棱鏡柱狀結構121。該擴散元件20的結構是與圖4所示者同。在此實施方式中，該集光膜10是位于本發(fā)明光學膜復合物的入光面，且以該光學結構層朝向光源。
圖12為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。圖12所示光學膜復合物除以弧形狀結構122取代棱鏡柱狀結構121外，其余結構及配置是與圖11所示者同。
圖13為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。圖13所示光學膜復合物除以透鏡狀結構123取代棱鏡柱狀結構121外，其余結構及配置是與圖11所示者同。此外，集光膜10的立體結構可參考圖6(b)。
圖14為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。圖14所示光學膜復合物除在集光膜10及擴散元件20之間包含一中間構件30以作為粘著層外，其余結構及配置是與圖11所示者同。
圖15為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。圖15所示光學膜復合物除在集光膜10及擴散元件20之間包含一中間構件30以作為粘著層外，其余結構及配置是與圖12所示者同。
圖16為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。圖16所示光學膜復合物除在集光膜10及擴散元件20之間包含一中間構件30以作為粘著層外，其余結構及配置是與圖13所示者同。
圖17為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。圖17所示光學膜復合物包含一多層式反射偏光回收膜50及一擴散元件20。該擴散元件20包含基材21及位于基材21出光面上的凹凸微結構層22。在此實施方式中，該擴散元件20是位于本發(fā)明光學膜復合物的入光面。
圖18為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。圖18所示光學膜復合物包含一多層式反射偏光回收膜50及一擴散元件20。該擴散元件20包含基材21及位于基材21出光面與入光面上均具有凹凸微結構層22。在此實施方式中，該擴散元件20是位于本發(fā)明光學膜復合物的入光面。
圖19為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。圖19所示光學膜復合物除在多層式反射偏光回收膜50及擴散元件20之間包含一中間構件30以作為粘著層外，其余結構及配置是與圖17所示者同。
圖20為本發(fā)明光學膜復合物的一實施方式。圖20所示光學膜復合物除以反射偏光回收膜50取代集光膜10，其余結構及配置是與圖7所示者同。
由于LED為點光源，光指向性高，且水平方向與垂直方向的明暗程度不相同，所以除了要調整水平方向與垂直方向的輝度均勻值外，還需要調整整體輝度均勻值，才能完全消除LED背光模塊的MURA現(xiàn)象。本發(fā)明的光學膜復合物，包含一增亮元件和一擴散元件，透過利用擴散元件不低于98％霧度的高擴散性，將光線霧化，再反復利用增亮元件將部份光線反射至擴散元件再霧化，可達到整體光線勻化效果，且增亮元件具有輝度增益效果，所以本發(fā)明的光學膜復合物可以勻化光線且又維持良好的輝度。鑒于此，本發(fā)明的光學膜復合物可有效解決亮度不均問題且不需額外增加混光距離，因此適用于直下式背光模塊，特別是直下式LED背光模塊，可符合顯示器領域發(fā)展的趨勢，并可節(jié)省直下式背光模塊整體的成本。
實施例 以下列舉實施例對本發(fā)明光學元件以及其制備方法提供進一步的說明。這些實施例僅用于例示本發(fā)明，無論如何不用于限制本發(fā)明的范圍。在不偏離本發(fā)明的主旨的情況下，可以對本發(fā)明進行各種變化、變形或變更，這些變化、變形或變更也包含在本發(fā)明范圍內。
<抗Mura測試> 直下式LED背光模塊包含數(shù)個位于背光模塊正下方的LED光源。直下式LED背光模塊所提供的光源為點光源，若搭配使用的光學元件勻光效果不足，將產(chǎn)生視覺上可見的亮度不均勻的現(xiàn)象，此情形稱為「Mura」，嚴重影響顯影品質。
傳統(tǒng)技術領域中對Mura并無量化的表示方式，僅靠肉眼判斷來作分辨，無法具體評估Mura現(xiàn)象。本發(fā)明提供一種將LED背光模塊光線均勻度量化的方法，藉由輝度均勻值的大小評估Mura的消除程度。
本發(fā)明的方法如下 一、評估背光模塊的縱向輝度均勻性 1.取背光模塊的中心縱向軸，測量軸上多個測試點的輝度值(L)。
2.將該中心縱向軸上各點的輝度值(L)對該點的位置作圖，輝度值隨各點的位置呈波狀分布。
3.排除該中心縱向軸兩端點差異性較大的數(shù)據(jù)后，取出該中心縱向軸所得輝度值中最大者(LVmax)，并于同一波中取出輝度值最小者(LVmin)。
4.藉由下式計算該中心縱向軸的輝度均勻值RV RV＝LVmin/LVmax。
RV越接近1，表示該背光模塊的縱向輝度均勻性愈高，因此，縱向上的Mura現(xiàn)象越不明顯。一般而言，RV高于0.983時，表示該背光模塊的縱向輝度趨近均勻，不易目視出縱向上的Mura現(xiàn)象。
二、評估背光模塊的橫向輝度均勻性 1.取背光模塊的中心橫向軸，測量軸上多個測試點的輝度值(Λ)。
2.將該中心橫向軸上各點的輝度值(Λ)對該點的位置作圖，輝度值隨各點的位置呈波狀分布。
3.排除該中心橫向軸兩端點差異性較大的數(shù)據(jù)后，取出該中心橫向軸所得輝度值中最大者(ΛHμαξ)，并于同一波中取出輝度值最小者(AHμιν)。
4.藉由下式計算該中心橫向軸的輝度均勻值PH PH＝AHμιν/ΛHμαξ。
PH越接近1，表示該背光模塊的橫向輝度均勻性愈高，因此，橫向上的Mυρα現(xiàn)象越不明顯。一般而言，PH高于0.983時，表示該背光模塊的橫向輝度趨近均勻，不易目視出橫向上的Mυρα現(xiàn)象。
三、當RV及RH均高于0.983時，雖然根據(jù)上述步驟一及二的評估，其縱向及橫向上的Mura現(xiàn)象不明顯，但若RV與RH差異過大，視覺效果不佳，仍可察見背光模塊上發(fā)生Mura現(xiàn)象。因此，當RV及RH均高于0.983時，可再使用下式評估背光模塊整體的輝度均勻度 M.I.(mura index)＝|(RH/RV)-1|。
M.I.越接近0，表示橫向軸與橫向軸的輝度值差異小。一般而言，當M.I.高于0.002時，會目檢出有Mura現(xiàn)象。
膜片準備 增亮元件1 市售光學元件型號HGP210；嘉威光學(Gamma Optical)公司(具棱鏡柱狀結構的集光膜) 增亮元件2 市售光學元件型號LSF-451B；LG化學(LG Chemical)公司(具弧形柱狀結構的集光膜) 增亮元件3 市售光學元件型號PTR-763，新和(SHINWHA)公司(具透鏡狀結構的集光膜)。
增亮元件4 市售光學元件型號DBEF-D2-280；3M公司(多層式反射偏光回收膜) 擴散元件1 將24.0克丙烯酸樹脂[型號Eterac 7363-ts-50，長興化學工業(yè)公司](固形份約50重量％)，加入塑料瓶中，再于高速攪拌下依序加入乙酸丁酯33克、丙二醇甲基醚乙酸酯24克、平均粒徑為2μm的硅酮樹脂珠粉40克[型號Tospearl 120E，GE東芝硅酮(GE Toshiba silicones)公司]、納米級二氧化鈦(80％)、氧化鋅(20％)溶液共56克(固形份約50重量％)，最后加入固化劑[型號Desmodur 3390，拜耳(Bayer)公司]2.4克(固形份約75重量％)，制成固形份約44重量％，總重約179.4克的涂料。將上述涂料分別涂布在PET[型號O330E250，三菱(Mitsubishi)公司]基材兩側表面上，各經(jīng)120℃干燥1分鐘后各可得10μm的涂膜(積層量為13g/m2)，經(jīng)JIS K7136標準方法測得99.15％的霧度。
擴散元件2 制法如擴散元件1，但涂料僅涂布在基材一側表面上。經(jīng)JIS K7136標準方法測得98％的霧度。
擴散元件3 市售光學元件型號Etertec DI500C；長興化學。經(jīng)JIS K7136標準方法測得94％的霧度。
擴散元件4 市售光學元件型號Etertec DI700C；長興化學。經(jīng)JIS K7136標準方法測得96％的霧度。
光學膠粘劑準備 光學膠粘劑1 市售光學膠粘劑型號AO-802；長興化學，由Index Instruments公司提供的AUTOMATIC REFRACTOMETER GPR11-

儀器量測其折射率為1.5 背光模塊準備 準備一20cm×20cm直下式LED背光模塊使用的燈箱，該燈箱厚度為24mm，此燈箱最下層為一支撐性鋼板，鋼板上貼附反射片，64個LED燈源平均配置且固定于反射片上方，LED燈源上層放置一具有支撐性的擴散板。
再將下述實施例/比較例的光學膜組合物置于擴散板上方，以上述方法計算RV及RH評估背光模塊的縱向及橫向輝度均勻性，再選擇RV及RH均高于0.983的樣品，計算M.I.值以評估其整體輝度均勻度。
實施例1(E1) 將增亮元件1放置于擴散元件1的上方，且使增亮元件1的光學結構層朝向背對燈源的方向。
實施例2(E2) 將增亮元件2放置于擴散元件1的上方，且使增亮元件2的光學結構層朝向背對燈源的方向。
實施例3(E3) 將增亮元件3放置于擴散元件1的上方，且使增亮元件3的光學結構層朝向背對燈源的方向。
實施例4(E4) 將增亮元件4放置于擴散元件1的上方。
比較例1(C1) 空白實驗未放置膜片 比較例2(C2) 僅放置擴散元件1 比較例3(C3) 將增亮元件1放置于擴散元件3的上方，且使增亮元件1的光學結構層朝向背對燈源的方向。
比較例4(C4) 將增亮元件1放置于擴散元件4的上方，且使增亮元件1的光學結構層朝向背對燈源的方向。
表1 由實施例1至4的結果可知，本發(fā)明光學膜復合物包含具有不低于98％的霧度的擴散元件和增亮元件，縱向軸的輝度均勻值RV和橫向軸的輝度均勻值RH均高于0.983，且M.I.低于0.002時，所以背光模塊整體的輝度均勻好，沒有mura現(xiàn)象。
比較例1未放置任何膜片，比較例3及4使用霧度小于98％的擴散組件。比較例1、3及4所得RH及/或RV值低于0.983，無法有效消除mura現(xiàn)象。
比較例2所得RH和RV值高于0.983，但由于M.I.高于0.002，RH和RV差異大，仍會產(chǎn)生mura現(xiàn)象。
<抗刮&耐磨測試> 一般而言，弧形柱狀頂部曲面最高處的曲率半徑(R)越大，抗刮性越好。
測試方法 頂部的曲率半徑(R)的量測以尼康(NIKON)公司提供的MM400-Lu金相顯微鏡RLM615儀器量測弧形柱狀結構頂部的曲率半徑，所得結果記錄于表2。
抗刮試驗利用線性耐磨試驗機[美國TABER 型號5750]于350公克的重量平臺(面積長寬20mm×20mm)上貼粘待測光學膜復合物(長寬20mm×20mm)，使其光學結構層朝上，使用另一同種膜片的另一表面(不具光學結構層的一側)，以試驗行程0.5inch(英寸)，10cycle/min(循環(huán)/分鐘)的速度進行10個循環(huán)的抗刮測試，觀察該光學結構層與另一同種膜片的另一表面是否有被刮傷，若兩者均無刮傷，則可通過測試。測試所得結果如下列表2所示。
耐磨試驗 取一待測膜片(長寬100mm×100mm)，以ASTM D4060(CS-10輪，1,000g，1,000回轉)測試該光學結構層的磨耗性，若重量損耗小于100mg，則可通過測試。
實施例2-1～2-5 實施例2-1(E2-1) 制備增亮元件5將市售膠液(型號

長興化學公司)涂布于PET基材(型號

TORAY公司)上形成涂層，然后利用滾輪壓花方式于該涂層上形成復數(shù)個弧形柱狀結構，再以UV能量(350mJ/cm2)射線照射該涂層，使之固化，制得一微結構層。所制得微結構層具有30微米的厚度，該等弧形柱狀結構頂部的曲率半徑(R)為10微米，棱柱的寬度為60微米。
將增亮組件5配置于擴散組件1的上方，且使增亮組件5的光學結構層朝向背對燈源的方向。
實施例2-2至2-5(E2-2～E2-5) 重復實施例2-1方法，改變弧形柱狀結構頂部的曲率半徑(R)分別為5、3、2及0微米。
表2 ○通過測試 ×未通過測試 由實施例2-1至2-5的結果可知，光學膜復合物使用弧形柱狀頂部曲面最高處的曲率半徑至少5微米的增亮元件，可以消除mura，且兼顧抗刮特性。
<翹曲試驗> 將待測膜片裁成長寬100mm×100mm平整光學膜復合物，置于120℃烘箱10分鐘后，取出靜置于室溫，直到膜片回溫至室溫后，以間隙規(guī)量測膜片四角的翹曲程度(記錄單位毫米(mm)，記錄方式例如，0；0；0；0)，藉以評估待測樣品的耐熱及耐翹曲性能，翹曲試驗所得結果如下列表3所示。
實施例5至8(E5至E8) 使用光學膠粘劑1作為中間構件(厚度25μm)分別將實施例1至4的光學膜復合物的增亮元件及擴散元件粘結在一起。除加入中間構件以外，所得光學光學膜復合物于背光模塊中的配置方式是與實施例1至4相同。
表3 由實施例5至實施例8的結果可知，本發(fā)明的光學膜復合物，若增亮元件及該擴散元件之間包含一中間構件，該中間構件可提供一緩沖區(qū)域以釋放光學膜復合物的應力，所以可避免光學膜復合物的翹曲現(xiàn)象。此外，實施例5至8的光學膜復合物雖另包含一中間構件，但所得RH和RV值均高于0.983且M.I.低于0.002，亦可有效消除mura現(xiàn)象。
實施例5-1(E5-1) 使用光學膠粘劑1作為中間構件(厚度1μm)，其余如同實施例5，所得結果記錄于表4。
表4 由實施例5與實施例5-1的結果可知，利用光學膠粘劑將增亮元件與擴散元件結合起來，即使光學膠粘劑的厚度僅有1微米，光學膜復合物仍然不會發(fā)生翹曲現(xiàn)象，又可達到消除mura的效果。
實施例9(E9) 將增亮元件2放置于擴散元件2的上方，擴散元件2的凹凸微結構層朝向增亮元件2，且增亮元件2的光學結構層朝向背對燈源的方向。
實施例10(E10) 使用光學膠粘劑1作為中間構件(厚度25μm)將增亮組件2不具光學結構層的一側與擴散組件2未涂布樹脂涂層的一側粘結在一起，且使增亮組件2的光學結構層朝向背對燈源的方向。
計算模塊整體的縱向軸的輝度均勻值RV、橫向軸的輝度均勻值RH、輝度均勻值M.I.，所得結果如表5。
表5 由實施例9至實施例10的結果可知，本發(fā)明的光學膜復合物包含一擴散組件，無論擴散組件包含一光擴散層或二光擴散層，只要擴散組件具有不低于98％的霧度，即可達到消除mura的效果。
實施例1-1至1-2 實施例1-1(E1-1) 將擴散元件1的硅酮樹脂珠粉，改為平均粒徑5微米，33.7克，泡制成固形份約42.5％，總重約173克涂料。將涂料分別涂布在PET基材兩側表面上，厚度13微米(積層量為11.2g/m2)，經(jīng)JIS K7136標準方法測得98.7％的霧度，其余如同上述實施例1。
實施例1-2(E1-2) 將擴散元件1的硅酮樹脂珠粉，改為平均粒徑3微米，45.8克，泡制成固形份約46％，總重約185克涂料。將涂料分別涂布在PET基材兩側表面上，厚度8微米(積層量為12g/m2)，經(jīng)JIS K7136標準方法測得99.35％的霧度，其余如同上述實施例1。
計算模塊整體的縱向軸的輝度均勻值RV、橫向軸的輝度均勻值RH、輝度均勻值M.I.，所得結果如表6所示。
表6 由實施例1-1至實施例1-2的結果可知，本發(fā)明的擴散組件可根據(jù)不同產(chǎn)品需求去作調整，當擴散組件具有不低于98％的霧度時，皆可達到消除mura的效果，且霧度越高，效果越好。
權利要求
1.一種光學膜復合物，其包含
一增亮元件；及
一擴散元件，其中該擴散元件包含一基材，且該基材至少一側包含一光擴散層，該擴散元件具有根據(jù)JIS K7136標準方法測得不低于98％的霧度。
2.如權利要求1所述的光學膜復合物，其中所述擴散元件的基材的兩側均包含光擴散層。
3.如權利要求1所述的光學膜復合物，其中所述擴散元件以變角光度計檢測，于-90°至90°入射角投射時，測得的出光強度最強的角度為±10以內。
4.如權利要求1所述的光學膜復合物，其中所述光擴散層為一具有凹凸微結構的樹脂涂層，該樹脂涂層包含顆粒和粘合劑，且顆粒相對于該粘合劑的量為200～600重量％。
5.如權利要求4所述的光學膜復合物，其中所述顆粒相對于該粘合劑的量為280～400重量％。
6.如權利要求4所述的光學膜復合物，其中所述樹脂涂層具有5μm至20μm的厚度。
7.如權利要求4所述的光學膜復合物，其中所述樹脂涂層具有8μm至13μm的厚度。
8.如權利要求4所述的光學膜復合物，其中所述粘合劑選自由丙烯酸樹脂、聚酰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、含氟樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚氨酯樹脂、醇酸樹脂、聚酯樹脂及其混合物所組成的群組。
9.如權利要求4所述的光學膜復合物，其中所述顆粒為選自由丙烯酸樹脂、苯乙烯樹脂、氨基甲酸酯樹脂、硅酮樹脂及其混合物所組成的群組的有機顆粒，或選自由氧化鋅、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、氧化硅、氧化鉍、硫化鋅、硫酸鋇及其混合物所組成的群組的無機顆粒，或所述有機顆粒與所述無機顆粒的混合物。
10.如權利要求4所述的光學膜復合物，其中所述顆粒具有1μm至10μm的直徑。
11.如權利要求1所述的光學膜復合物，進一步包含位于該增亮元件及該擴散元件間的中間構件，其中該中間構件具有0.5μm至250μm的厚度。
12.如權利要求11所述的光學膜復合物，其中所述中間構件為粘著層，用以粘接該增亮元件及該擴散元件。
13.如權利要求12所述的光學膜復合物，其中所述粘著層為一光學膠粘劑層，且該光學膠粘劑具有大于90％的透光率及具有1.4至1.6的折射率。
14.如權利要求13所述的光學膜復合物，其中所述光學膠粘劑選自由硅酮樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚醚樹脂、聚氨基甲酸酯樹脂、環(huán)氧樹脂及其混合物所組成的群組。
15.如權利要求13所述的光學膜復合物，其中所述光學膠粘劑是為感壓膠粘劑(PSA)。
16.如權利要求1所述的光學膜復合物，其中所述增亮元件為一集光膜、多層式反射偏光回收膜、旋光性向列型液晶增亮膜或金屬線柵偏振片。
17.如權利要求16所述的光學膜復合物，其中所述集光膜包含一基材及一位于該基材上的光學結構層。
18.如權利要求17所述的光學膜復合物，其中所述光學結構層包含復數(shù)個微結構，該微結構選自由柱狀結構、圓錐狀結構、立體角結構、橘瓣形塊狀結構、透鏡狀結構及膠囊狀結構及其組合所組成的群組。
19.如權利要求18所述的光學膜復合物，其中所述微結構包含柱狀結構，且至少兩個柱狀結構彼此不平行。
20.如權利要求19所述的光學膜復合物，其中所述柱狀結構包含棱鏡柱狀結構、弧形柱狀結構、或其組合。
21.如權利要求20所述的光學膜復合物，其中所述弧形柱狀結構頂部曲面最高處的曲率半徑為2微米至50微米。
22.一種光學膜復合物，其由入光面起依序包含一擴散元件及一增亮元件，
其中該擴散元件包含一基材且該基材兩側包含一光擴散層，該光擴散層為一具有凹凸微結構的樹脂涂層，該樹脂涂層包含顆粒和粘合劑，且顆粒相對于該粘合劑的量為280～400重量％，該擴散元件具有根據(jù)JIS K7136標準方法測得不低于98％的霧度；該增亮元件為一集光膜，該集光膜包含一基材及一位于該基材上的光學結構層，其中該光學結構層包含復數(shù)個弧形柱狀結構。
23.如權利要求22所述的光學膜復合物，其中該等弧形柱狀結構頂部曲面最高處的曲率半徑為5微米至12微米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學膜復合物，其包含一增亮元件；及一擴散元件，其中該擴散元件包含一基材且該基材至少一側包含一光擴散層，該擴散元件具有根據(jù)JIS K7136標準方法測得不低于98％的霧度。
文檔編號G02F1/1335GK101762904SQ20091020688
公開日2010年6月30日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權日2009年10月27日
發(fā)明者孫郁明, 陳士榮, 廖欽義, 陳培欣 申請人:長興化學工業(yè)股份有限公司