TW201037405A - Composite brightness enhancement film having two-phase hazing layer - Google Patents

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201037405 . 六、發明說明： 【發明所屬之技術領蜮】 本發明係關於〜種具有兩相霧化層之複合式聚光 片’特別是關於一種應用於液晶顯示器（liquid crystal display ’LCD)之具有兩相霧化層之複合式聚光片。 【先前技術】 在傳統液晶顯示器（LCD)之背光模組（back light module)中’通常包含數種光學薄板，例如導光板、擴 散片、擴散板及聚光片等，其中該聚光片通常是由一基 板及一稜柱結構層所構成，該基板及棱柱結構層皆由透 明樹脂材質製成，該稜柱結構層形成在該基板之表面 上。當該背光模組之一光源產生一光線時，光線通過該 導光板及擴散片進入該聚光片之基板内，接著再進入該 聚光片之稜柱結構層，使光線射出時產生適當角度折 射，進而達到光線聚集之光學效果。然而，當光線穿透 射出該稜柱結構層時，卻容易產生牛頓環(Newt〇n，s ring) 及疊紋干涉(Moire interference)等負面光學效應，因此 會影響液晶顯示器的顯示品質。再者，請參照第1A圖 所示，其揭示一種習用聚光片50，其係結合一基板51 及一聚光結構層52。請參照第1B圖所示，其揭示一種 邊用複合式聚光片60，其係結合一擴散板61及一聚光 結構層62。在該複合式聚光片60中，由於該擴散板61 上表面結合該聚光結構層62,因此該擴散板61之擴散 201037405 效應會使進入該聚光結構層62的光角度分佈明顯大於 單純聚光片50之聚光結構層52的光角度分佈，致使過 尚比例之光線621因入射角度θι (光線射至該聚光結 構層62的結構面時與法線62〇所夾的角度）相對於該 法線620為負值且小於全内反射之臨界角0。，導致光 線621直接射出且在射出該聚光結構層62的稜柱後光 線621再次侧向進入鄰近的稜柱内，或在射出稜柱後向 四侧散射而造成損失，結果導致該聚光結構層62的聚 光功能降低甚至失效。 為克服上述問題，世界智慧財產權組織(WIp〇)之專 利合作條約(pct)專利公開第2005/00603〇號發明專利 揭示一種背光單元之光學薄膜及使用該光學薄膜之背 光單元，其中光學薄膜包含一基板、一反射圖案及數個 擴散粒子，該基板之一表面具有該反射圖案，用以折射 光線，以便產生聚光現象。該擴散粒子選自氧化鈦、氧 化鋅、氧化鋇、碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁及黏土等， 其散佈於該反射圖案及基板内之各部位，以便使光線形 成擴散及聚光之雙重效果。惟，在製程上，該擴散粒子 是先製成顆粒狀，再混摻於該反射圖案及基板的基材 内。然而，該擴散粒子的粒徑愈細，愈不易均勻的分散 於液態的基材内m結成塊狀，結果造成顆粒散佈 均勻度不佳及製程良品率低落等問題。 再者，美國公開第2005/0257363號發明專利申請案 揭示一種直下式背光模組之光擴散板及其製造方法，其 201037405 中光擴散板包含一基板、一鋸齒結構層及一光學擴散 劑，該基板之一表面具有該鋸齒結構層，該基板及鋸齒 結構層内同時摻雜有該光學擴散劑，以便使光線形成擴 散及聚光之雙重。惟，該光學擴散劑預製成顆粒狀及裸 路於該基板及鋸齒結構層之表面，其同樣存在有顆粒散 佈均勻度不佳及製程良品率低落等技術問題。 另外，曰本特開平第09-304607號發明專利揭示一 〇 種光擴散板，其包含一基板及一光擴散層，該基板之一 表面具有該光擴散層，該光擴散層由一透明樹脂及數個 微粒子組成。該微粒子散佈於該透明樹脂内，且該光擴 散層之表面係形成一微細粗糙面，以便使光線形成擴散 及聚光之雙重。惟，預製成顆粒狀及露出的微粒子同樣 存在有顆粒散佈均勻度不佳及製程良品率低落等技術 問題。 此外’中華民國公告第M277950號新型專利揭示一 Q 種聚光片及採用該聚光片之背光模組，其中聚光片包含 一基體，該基體之下表面為入光面，用以接收光束，該 基體之上表面為與該入光面相對設置之出光面，該基體 内部具有散射粒子。惟，該散射粒子預製成顆粒狀及裸 露於該基體之表面之入光面，其同樣存在有顆粒散佈均 句度不佳及製程良品率低落等技術問題。 除此之外，其他相關專利尚有中華民國公告第 1301548號發明專利揭示之「具有擴散粒子之複合式聚 光片」及中華民國公告第M252937號新型專利揭示之 6 201037405 ' 「具有擴散粒子層之擴散板」，兩者之擴散粒子仍是先 製成顆粒狀，再混摻於該稜柱或基板的基材内，而且擴 散粒子會露出外表面，故同樣存在有顆粒散佈均勻度不 佳及製程良品率低落等技術問題。同時，上述各種聚光 片之改良構造實際上亦無法如預期般顯著改善光線再 次側向進入鄰近稜柱内或在射出稜柱後向四側散射而 造成損失所導致的技術問題，也就是上述各種聚光片之 改良構造的一次穿透效率及光耗損率的增益效果仍過 〇 於低落。 故，有必要提供一種複合式聚光片，以解決習知技 術所存在的問題。 【發明内容】 本發明之主要目的在於提供一種具有兩相霧化層之 複合式聚光片，其中先均勻混合至少二種不完全互溶且 ❹ 折射率不同的樹脂材料，接著再經固化，以在基板及聚 光結構層之間製備具折射率變化的兩相霧化層，進而能 有效抑制牛頓環及疊紋干涉等負面光學效應，並可提升 光線擴散效果、光線霧化程度、輝度及均勻性，且能增 益一次穿透效率及改善光耗損率。 本發明之次要目的在於提供一種具有兩相霧化層之 複合式聚光片，其中藉由先混合再固化之方式製備兩相 霧化層，不會有習用先製粉粒再混摻而導致不易均勻分 散於液態基材内的問題，進而能有效提高顆粒散佈均勻 7 201037405 度及製程良率。 之複為目剌提供—種具有_霧化層 之複口式以片，其包含—基板、 光結構層。該基板具有一入光表面及一=:及-聚 相霧化層形成細基板之出絲 該兩 包含均勻混合之至少 上|該_霧化層 料不完全互溶且折射率Μ :種樹純 Ο Ο 散線。該聚光結構層形成在該兩相霧化声 微凸結構，用”集光線。 一主要樹實施财’該至少二種樹脂材料包含 料之折射至少—次要樹脂材料，該主要樹脂材 抖之折射+係小於該次要_材料之折射率。 關卜料要雜㈣似不規 則微胞狀政佈於該主要樹脂材料内。 材料實㈣巾’—部分微缝的次要樹脂 材枓之内邛包覆含有該主要樹脂材料。 在本發明的-實施例中，該次要樹脂材料係以不規 則波紋狀散佈於該主要樹脂材料内。 在本發明的-實施例中，該㈣目霧化層另包含數個 預製擴散顆粒，其散佈於該主要樹脂材料内。 在本發明的—實施财，該_霧化層之至少二種 樹脂材料選自至少二種之紫外光硬化樹脂，例如環氧樹 脂類、氨基甲㈣類(urethane)、聚乙烯類 (P〇lyethyl㈣’ PE)或聚酯類(polye㈣之紫外光硬化樹 201037405 •脂。 在本發明的一實施例中，該兩相霧化層之霧化程度 介於15%至25%之間。 在本發明的一實施例中，該基板選自高分子聚合物 樹脂，例如聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸醋(polycarbonate，PC)、聚 甲基丙晞酸曱醋(polymethyl methacrylate，PMMA)、聚 乙烯(PE)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)、聚丙烯 ❹ （polypropylene，PP)或其混合物。 在本發明的一實施例中，該聚光結構層選自紫外光 硬化樹脂，例如環氧樹脂類、氨基甲酸酯類、聚乙烯類 或聚酯類之紫外光硬化樹脂。 在本發明的一實施例中，該聚光結構層之聚光微凸 結構係為幾何形狀之凸體。 在本發明的一實施例中，該幾何形狀之凸體選自稜 ❹ 柱、半圓球、圓錐體或角錐體。 在本發明的一實施例中，該聚光結構層之聚光微凸 結構係為不規則形狀之凸體。 在本發明的一實施例中，該不規則形狀之凸體選自 不對稱排列、不等高或不等寬之稜柱、半圓球、圓錐體 或角錐體。 【實施方式】 為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更 9 201037405 明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例’並配合所附 圖式，作詳細說明如下。 請參照第2圖所示，本發明之具有兩相霧化層之複 合式聚光片1主要應用在液晶顯示器（LCD)之背光模組 (back light module)中，以提供光線聚光及擴散的雙重效 果，且能有效增益一次穿透效率及改善光耗損率。惟， 本發明之複合式聚光片1亦可應用於其他種類之顯示 器領域，或是需要對光線進行聚光及擴散之其他光學技 術領域。 請參照第2圖所示，本發明較佳實施例之具有兩相 霧化層之複合式聚光片1係包含一基板11、一兩相霧 化層12及一聚光結構層13。該基板11係由高分子聚 合物樹脂製成之透明膜片，較佳是可撓性透明膜片，上 述高分子聚合物樹脂可選自聚對苯二曱酸乙二酯 (polyethylene terephthalate ’ PET)、聚碳酸酯 (polycarbonate ’ PC)、聚甲基丙烯酸曱酯（pc)1ymethyl methacrylate，PMMA)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(p〇lyvinyl chloride，PVC)、聚丙浠(p〇iypr〇pyiene，pp)或其混合 物，但並不限於此。該基板11具有一入光表面U1及 一出光表面112。該兩相霧化層12係選擇以適當塗佈 方式形成在該基板11之出光表面112上，例如選擇以 旋轉塗佈（spinning⑽妬吨)方式形成在該出光表面U2 上，但並不限於此。該兩相霧化層12的塗佈厚度通常 小於該基板11本身之厚度。 201037405 -义請參照第2、3A&3B圖所示，在進行塗佈製程之 則’本發明較佳實施例之兩相霧化層12係包含均勻混 口之至少一種樹脂材料，其中該至少二種樹脂材料因物 理化予f生質及組成成分不完全相同，因此在液態狀態下 彼此不π王互溶，且折射率彼此不同。此種不完全互溶 的此合狀態類似於—般油與水的麟混合狀態，其中不 言兩疋油或水何者所佔比例較多，油與水在攪拌一段時間 ^，皆會產生許多不規則顆粒狀的懸浮微粒，本發明即 疋藉由類似概念來混合折射率彼此不同的至少二種樹 月曰材料在該至少二種樹脂材料不相溶的混合固化後， 能使光線在穿過該兩相霧化層u時因相互混合的材料 及其折射率差異而產生光線擴散效果，並增益—次穿透 效率及改善光耗損率。本發明將另於下文另對該至少二 種樹脂材料之混合散佈模式加以詳細說明。 在本發明之一實施例中，該兩相霧化層12之至少二 〇 材料較佳選自至少二種之紫外光硬傾脂，例如 環氧樹脂類、氨基曱酸酯類（urethane)、聚乙烯類 (polyethylene ’ PE)或聚醋類(polyester)之紫外光硬化樹 =，但並不限於此，其亦可能選自其他紫外光硬化樹 脂。在本實施例中，該至少二種樹脂材料包含一主要樹 脂材料121及至少一次要樹脂材料122，該主要樹脂材 料121之折射率係小於該次要樹脂材料122之折射率。 值得注意的是’該至少一次要樹脂材料122的數量可選 自一種、二種或以上。在本發明中，藉由適當選擇樹脂 11 201037405 Γ整樹脂之間的折射率差值，進而控制及設定 以兩相霧化層12之光線擴散程度，转霧化程度(haze °再者，該_雜層12的輯厚度、混合散佈 模式等因素亦會影響光線擴散程度。因此，在塗佈製程

中’可依產品需求調整樹脂種類、折射率差值、塗佈厚 度及混合㈣模式，以麟所㈣光線難程度。該混 合散佈模式可藉由在液態狀態下調整混合比例、攪拌速 度、攪拌時間及旋塗速度等因素加以調整。 例如，在第3A圖中，該次要樹脂材料係以各 種不規則的微胞形狀散佈於該主要樹脂材料121内，或 者亦可能以各種不規則的波紋形狀（未繪示）散佈於該 主要樹脂材料121内。該微胞之粒徑（或波紋之曲率盘 寬度）及其不規則程度會影響光線擴散效果，因此亦可 藉由在液態狀態下調整混合比例、授拌速度、擾拌時間 及旋塗速度等因素加以調整。再者，一部分微胞形狀的 次要樹脂材料122之内部可能包覆含有微量的主要樹 脂材料121，因此會使光線通過時產生多重的光線擴散 效果，以增益一次穿透效率及改善光耗損率。另外，該 兩相霧化層12亦可能因攪拌而混摻入微量的數個不規 則微氣泡（未繪示），其散佈於該主要樹脂材料121内。 由於該微氣泡内含的空氣與該主要樹脂材料121具有 不同折射率，故亦有造成光線擴散的辅助擴散效果。另 一方面，如第3B圖所示’該兩相霧化層12更可能進一 步另包含數個預製擴散顆粒123，該預製擴散顆粒123 12 201037405 是先製成齡狀，再混摻於魅要_材料121内，該 預製擴散獅123與該主要樹脂材料⑵具有不同折射 ===，助增加擴散效果，但該預製擴散顆粒 旦诗通令控制為少於該次要樹脂材料122的用 二=預製擴散顆粒123可選自各種現有擴散顆粒，例 m化欽、氧化鋅、氧化鋇、碳酸㉝、碳賴、氫氧 化銘或黏土諸料所製叙難，但料限於此。

Ο 雜參照第3 A及3 B圖所示’本發明可依產品需求 選擇調整上賴胞讀徑（或波紋之㈣與寬度），並不 加以限制。在本發日种，該主要樹脂材料121及該次要 樹脂材料122係在㈣時先相互齡，接著再藉由擾拌 及旋塗形成適當的混合散佈模式。因此，雖然該主要樹 脂材料121及該次要樹脂材料122不完全互溶且折射率 彼此不同’但就整體構造而言，該次要樹脂材料m係 實質均勻的散饰在該主要樹脂材料121内，以構成具折 射率日變化的兩相霧化層2。在本發明中，該兩相霧化層 長1供之霧化程度可依需求控制介於15%至Μ%之 間且較佳控制為20%，以便有效抑制牛頓環及疊紋干 涉等負面光學效應。 °月再參照第2、3A及3B圖所示’本發明較佳實施 例之聚光結構層13可選擇以現#適當塗佈方式形成在 該兩4目霧化層2上’該塗佈方式可選自滚筒式塗佈、乾 膜壓合式㈣或凹模塗柿等，但並不限於此。在本實施 例中，該聚光結構層13較佳選自紫外光硬化樹脂，例 201037405 ’ 如環氧樹脂類、氨基甲酸_、聚乙稀類或聚_之紫 外光硬化樹月曰。在本發明中，該聚光結構層13包含數 個聚光微凸結構m ’其形狀並非用以限制本發明，但 較佳選自幾何形狀之凸體，例如第2圖所示之稜柱，但 並不限於此，其亦可為凸出之半圓球、圓錐體、三角錐 體或四角雜(未㈣）等。另外，姆級凸、结構m 亦可能選自不朗雜之㈣，勤不對獅列、不等 高或不等寬之稜柱、半圓球、圓錐體、三角錐體或四角 u 錐體。 ##照3B及4圖所示，本發明較佳實施例 之複合式聚光片1係可應用於—背光模組中，該背 光模組100包含至少一複合式聚光片i、至少-光源2、 導光板3及-反射板4。該至少一光源2選擇位於該 導光板3之一侧或下方’誘至少一光源2可產生光線， 例如白光。該導光板3用A提供光線折射效果，以導引 〇 光線在數次折射後往該複合式聚光^的方向射出。該 反射板4位於料光板3 <下方，用以將射出該導光板 3之光線再次折射返回該導光板3内，以增加光線利用 率。本發狀至少—複合切光片1位於料光板3之 上方，以藉由該兩相霧化層12内呈隨機分布的不規則 微胞狀之次㈣料122來提供光線舰及霧化效 果(霧化程度可達15%至25%)，以抑制牛頓環及疊紋干 涉等負面光學效應，同時並藉由該聚光結構層13提供 光線聚光效果。特別是，經該兩相霧化層12擴散後的 201037405 光線，月b有效減少光線以負值且小於全内反射臨界角的 角度射出該聚光結構層13，進而避免光線在射出該聚 光結構層13後再次侧向進入鄰近的該聚光結構層13 内’或者避免光線在射出該聚光結構層13後向四侧散 射而造成損失。因此，本發明將可有效的增益一次穿透 效率及降低光耗損率。由於本發明之複合式聚光片1兼 具光線擴散及霧化效果，因此不需額外於該複合式聚光 片1及導光板3之間設置擴散板(未繪示），故可相對簡 化該背光模組100之組裝構造及組裝程序。 如上所述’相較於各種習用複合式聚光片雖在基板 及/或稜柱結構層内混摻有擴散粒子，但預製成顆粒狀 及露出的擴散粒子存在有顆粒散佈均勻度不佳、製程良 品率低落，且其實際的—次穿透效率及光減率的增益 效果仍過於低落等技術問題，第2至4圖之本發明藉由 先均勻混合至少二種不完全互溶且折射率不同的樹脂 〇 材料，接著再經固化，以在該基板11及聚光結構層13 之間製備具折射率變化的兩相霧化層12，其確實有利 於抑制牛頓環及疊紋干涉等負面光學效應，並可提升光 線擴散效果、光線霧化程度、輝度及均勻性，且能增益 一次穿透效率及改善光耗損率。再者，本發明藉由先混 口再固化之方式製備兩相霧化層12，不會有習用先製 ，粒再混摻而導致不易均勻分散於液態基材内的問 題，因而本發明確實能有效提高顆粒散佈均句度及製 良率。 15 201037405 雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用 制本發明，任何熟習此·#之人士，在殘離本义 之精神和範_，當可作各種更動與修飾，因此本發 之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1A圖：習用聚光片之剖視圖。

第1B圖：習用複合式聚光片之剖視圖。 第2圖.本發明較佳實施例之具有兩相霧化層之複合式 聚光片之立體圖。 第3A圖：本發明較佳實施例之具有兩相霧化層之複合 式聚光片之局部放大剖視圖。 第3B圖：本發明較佳實施例之具有兩相霧化層之複合 式聚光片之另一局部放大剖視圖。 第4圖：本發明較佳實施例之具有兩相霧化層之複合式 聚光片應用於背光模組之組合示意圖。 100背光模組 111入光表面 12 兩相霧化層 122次要樹脂材料 13 聚光結構層 2 光源 【主要元件符號說明】 1 複合式聚光片 Π 基板 112出光表面 121主要樹脂材料 123預製擴散顆粒 131聚光微凸結構 16 201037405 3 導光板 50 聚光片 52 聚光結構層 61 擴散板 620法線 (9 1入射角度 4 反射板 51 擴散板 60 複合式聚光片 62 聚光結構層 621光線 臨界角

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Claims (1)

1. 201037405 七、申請專利範圍： 1.種具有兩相霧化層之複合式聚光片，其包含： 基板，其具有一入光表面及一出光表面； 兩相霧化層’其形成在該基板之出光表面上，且該 兩相霧化層包含均勻混合之至少二種樹脂材料，該至 少，種樹脂材料不完全互溶且折射率不同；及 κ结構層’其形成在該兩相霧化層上，並包含數 ❹ 個I光微凸結構。 2· ^中明專利範圍帛1項所述之具有S相霧化層之複 合式聚光片，其中該至少二種樹脂材料包含一主要樹 月曰材料及至少一次要樹脂材料，該主要樹脂材料之折 射率係小於該次要樹脂材料之折射率。 3.如申明專利範圍第2項所述之具有兩相霧化層之複 合式聚光片，其中該次要樹脂材料係以不規則微胞狀 或以不規則波紋狀散佈於該主要樹脂材料内。 〇 4.如申請專利範圍第3項所述之具有兩相霧化層之複 合式聚光片，其中一部分微胞狀的次要樹脂材料之内 部包覆含有該主要樹脂材料。 5. 如申請專利範圍第2項所述之具有兩相霧化層之複 合式聚光片，其中該兩相霧化層另包含數個預製擴散 顆粒，其散佈於該主要樹脂材料内。 6. 如申請專利範圍第1項所述之具有兩相霧化層之複 合式聚光片，其中該兩相霧化層之至少二種樹脂材料 選自至少二種之紫外光硬化樹脂。 18 201037405 7. 如申請專利範圍第6項所述之具有兩相霧化層之複 合式聚光片，其中該紫外光硬化樹脂選自環氧樹脂 類、氨基曱酸酯類、聚乙烯類或聚酯類之紫外光硬化 樹脂。 8. 如申請專利範圍第1項所述之具有兩相霧化層之複 合式聚光片，其中該兩相霧化層之霧化程度介於15% 至25%之間。 9. 如申請專利範圍第1項所述之具有兩相霧化層之複 合式聚光片，其中該基板選自高分子聚合物樹脂。 10. 如申請專利範圍第9項所述之具有兩相霧化層之複 合式聚光片，其中該高分子聚合物樹脂選自聚對苯二 曱酸乙二酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、 聚氯乙烯、聚丙烯或其混合物。 11. 如申請專利範圍第1項所述之具有兩相霧化層之複 合式聚光片，其中該聚光結構層選自紫外光硬化樹 脂。 12. 如申請專利範圍第11項所述之具有兩相霧化層之複 合式聚光片，其中該紫外光硬化樹脂選自環氧樹脂 類、氨基曱酸酯類、聚乙烯類或聚酯類之紫外光硬化 樹脂。 13. 如申請專利範圍第1項所述之具有兩相霧化層之複 合式聚光片，其中該聚光結構層之聚光微凸結構係為 幾何形狀之凸體。 14. 如申請專利範圍第13項所述之具有兩相霧化層之複 19 201037405 * 合式聚光片，其中該幾何形狀之凸體選自稜柱、半圓 球、圓錐體或角錐體。 15. 如申請專利範圍第1項所述之具有兩相霧化層之複 合式聚光片，其中該聚光結構層之聚光微凸結構係為 不規則形狀之凸體。 16. 如申請專利範圍第15項所述之具有兩相霧化層之複 合式聚光片，其中該不規則形狀之凸體選自不對稱排 列、不等高或不等寬之稜柱、半圓球、圓錐體或角錐 Ο _ 20