专利名称：用于显示器的光学产品的制作方法
背景技术：
本发明涉及光学膜。具体而言，本发明涉及通过将粘合剂和光学膜粘结而形成的光学片。
光学膜用来提高在光学显示器表面的垂直方向(或显示器表面的轴向方向)上从该显示器射出的光的量。提高轴向光量会使产生理想的轴向亮度值所需的能量减少。这对采用电池供电式光源的光学显示器(例如在膝上型计算机、计算器、数字手表、手机和个人数字助理中所用的那些光学显示器)而言是尤其重要的。
3M品牌的增亮膜是用于解决这个问题的。该膜使“偏轴”光集中，并且使所述光改变方向或“再循环”从而沿轴向方向导向观看者。在应用中，该材料以损失偏轴亮度的方式提高轴向亮度。
“转向”膜也用于提高从显示器射出的轴向光的量。转向膜通常与楔形光导管结合使用。以相对于输出表面成掠射角的角度(通常小于30°)从光导管射出的光线被内反射，使得这些光线被基本上导向轴向方向。转向膜的代表性实施方式在美国专利No.RE38,243和No.4,984,144中有所描述。
用以增强从显示器射出的轴向光的另一种膜是多层聚合物膜，例如得自3M公司的DBEF。该膜由大约700至800层聚合物形成，并且在宽的带宽范围内产生高的反射率，所述层中的每一层都具有大约150nm的厚度。其代表性的实施方式在美国专利No.6,613,421中有所描述。
其它膜(例如扩散型膜)和上述膜广泛地应用于光学显示器中。多个膜被布置在液晶显示器(LCD)的光学光导管和液晶面板之间，而单独插入每一个膜是困难而无效的。对小型显示器来说，尤其是如此。
另外，这些膜都具有易碎而且易被损害的结构表面，因此必须保护所述的结构表面，直到这些膜被装配到显示器中为止。为了防止所述的膜在被装配到显示器之前受到刮擦或其它损害，将保护罩或预置掩罩(pre-mask)层叠到所述的膜上，以保护所述的结构表面。放置预置掩罩然后从每个膜上除去预置掩罩，增加了显示器的制造步骤，从而增加了装配操作所需的成本和时间。
发明概述本发明是光学片以及制造该光学片的方法。该光学片包括层叠在粘合剂层上的光学膜。所述粘合剂层的周边在所述光学膜的周边之内，使得没有粘合剂暴露在外而积聚灰尘和颗粒或者转移到光学显示器的其它膜或组件上。
附图的简要说明
图1是根据本发明的用于显示器中的光学片组的代表性实施方式的正视图。
图2是根据本发明的用于显示器中的光学片组的代表性实施方式的剖面侧视图。
图3是光学片的代表性实施方式的顶视图。
图4是光学片的可供选用的其它代表性实施方式的顶视图。
图5A和图5B是示出根据本发明的制造光学片的方法的顶视图，图5C、图5D和图5E是示出根据本发明的制造光学片的方法的剖面侧视图。
图5F是示出根据本发明的制造光学片组的方法的侧视图。
发明详述图1示出根据本发明的光学片组。图1是用于显示器中的光学片组10的正视图。如图所示，光学片组10包括三个光学片12a、12b和12c，并且被衬底14承载。光学片12a包括光学膜16a和粘合剂层18a，光学片12b包括光学膜16b和粘合剂层18b，光学片12c包括光学膜16c和粘合剂层18c。粘合剂层18a层叠在衬底14上，并且光学膜16a、16b和16c与粘合剂层18b和18c以交替的方式层叠。
在应用中，从衬底14上取下光学片组10，并且将该光学片组装配到光学显示器(例如LCD)中的光学光导管和液晶面板之间。在将光学膜安装到光学显示器之前，先将多个光学膜层叠在一起，这样通过避免单独插入每一个膜，使得与装配光学显示器相关的时间和成本减少。将光学片组10安装到光学显示器中的操作也可以使用自动装配线来进行。光学片组10还可以减少膜之间的碎屑的量，从而减少对膜的损害。
尽管图示的光学片组10具有三个光学膜，但是光学膜的数目可以随使用该光学膜的显示器的不同而变化。另外，根据光学显示器，光学膜中的一些或全部可以是相同的类型。可用于本发明的光学膜的形式的例子包括导光膜、转向膜、多层聚合物膜、扩散型膜等等。另外，粘合剂层18a的存在是可任选的。
为了简单起见，图2是具有仅仅两个光学膜的光学片组10的剖面侧视图。光学片组10包括光学片12a和光学片12b，光学片12a具有膜16a和粘合剂层18a，光学片12b具有膜16b和粘合剂层18b。图2包括距离dτ1和dτ2，所述距离dτ1和dτ2被表示为膜16b的边缘和粘合剂层18b的边缘之间的距离。距离dτ1和dτ2是任意一个光学片的相应距离的代表。图中还示出了偏移长度S，该偏移长度是膜16a和16b的边缘之间的距离。此外，偏移长度S是任意一对相邻的膜之间的相应的偏移长度的代表。
首先，按照下面所述的工序单独地制造光学片12a和12b。一旦制成光学片12a和12b，就将光学片12b层叠到光学片12a上，该操作要求将膜16b的边缘和膜16a的边缘对准。如图2所示，对准的方式是不完全地对齐，通常，光学片之间会发生一定距离的位移。所述位移在图中被表示为偏移长度S。但是，即使在光学片之间不存在位移的情况时，本发明也是有利的。
如果将粘合剂层一直施加到光学膜的边缘处，则在堆叠光学片的过程中任何一点位移都会产生沿边缘暴露的粘合剂。暴露的粘合剂会引起两个问题。第一，灰尘和颗粒积聚在暴露的粘合剂上，第二，暴露的粘合剂容易转移到显示器的其它光学膜或部件上，这可能会影响观看。
本发明通过使粘合剂层的外边缘处于光学膜的边缘的内侧来避免这些问题。在图2中，粘合剂层18b的边缘与光学膜16b的边缘的距离为dτ1和dτ2(粘合剂层18b的边缘在光学膜16b的边缘的内侧)。距离dτ1和dτ2优选在大约0.1mm至大约1.0mm之间，更优选在大约0.1mm至大约0.5mm之间。但是，为了有效，距离dτ1和dτ2必须比偏移长度S长。
图3是光学片12a的顶视图。光学片12a包括具有结构表面20和周边22的光学膜16a。光学膜16a还具有纵向边缘24、横向边缘26、纵向边缘28和横向边缘30。光学片12a还包括具有外周边32和内周边34的粘合剂层18a。还示出了粘合剂层18a具有框边36(具有外边缘36o和内边缘36i)、框边38(具有外边缘38o和内边缘38i)、框边40(具有外边缘40o和内边缘40i)和框边42(具有外边缘42o和内边缘42i)。图3还示出距离dτ1、dτ2、dl1和dl2。距离dτ1是外边缘42o与横向边缘30的距离(外边缘42o在横向边缘30的内侧)，距离dτ2是外边缘38o与横向边缘26的距离(外边缘38o在横向边缘26的内侧)。距离dl1是外边缘40o与纵向边缘28的距离(外边缘40o在纵向边缘28的内侧)，距离dl2是外边缘36o与纵向边缘24的距离(外边缘36o在纵向边缘24的内侧)。
粘合剂层18a具有框型的形状，使得它不会影响光学膜16a的观看区域。然而，粘合剂层18a不必具有所有的框边36、38、40和42。粘合剂层18a可包括框边36、38、40和42中的一个或多个的组合、或框边36、38、40和42的一部分，这样都可能是有效的。事实上，对粘合剂层18a没有具体的形状要求。另外，粘合剂层18a被层叠到膜16a的结构表面20上。结构表面20包含用于导光的棱镜元件的阵列。棱镜元件是易碎的，因此在光学膜被装配到光学显示器之前需要对其进行保护，通常通过增加预置掩罩来保护所述的棱镜元件。然而，当光学片12a被层叠到衬底14上或另一个光学片上时，结构表面20得到了保护，这样就避免了对结构表面20施加保护罩或预置掩罩的操作。这样有利于进一步节省制造过程的时间和成本。如果需要，还可以将粘合剂层18a施加到膜16a的光滑表面(其与结构表面20相背)上。
参照图2对距离dτ1和dτ2的限制条件及其优选范围进行描述。这些限制和优选范围也适用于距离dl1和dl2。对于每个光学片而言，距离dτ1、dτ2、dl1和dl2可以相等或不相等。例如，距离dτ1可以等于或不等于距离dτ2，距离dl1也可以等于或不等于距离dl2。因此，虽然距离dτ1、dτ2、dl1和dl2必须比偏移长度S长，但是它们可以互不相同。
还可以用光学膜16a和粘合剂层18a的周边来描述本发明。再次参照图3，粘合剂层18a的外周边32在光学膜16a的周边22之内。粘合剂层18a的内周边34在周边22和32之内。另外，周边22和外周边32之间的距离可以变化，但是该距离必须比偏移长度S长。
图4是光学片44的可供选用的其它实施方式的顶视图。光学片44包括光学膜46和粘合剂层48。另外，图4示出了距离dτ1、dτ2、dl1和dl2，它们的限制条件及其优选范围与上面所述的限制条件和优选范围相同。
这里，粘合剂层48不具有框型的形状。该实施方式只可以与不影响观看光学显示器的粘合剂一起使用。
图5A至图5E示出制造本发明的方法。图5A是示出粘结到衬底上的粘合剂材料50的顶视图。粘合剂材料50优选(但不必定)是塑料粘合剂，其可以是(例如)层叠在衬底上的双面胶带、涂布在衬底上的液体粘合剂、或者是将粘合剂粘结到衬底上的多种形式中的任意一种。
图5B是层叠在衬底14上的粘合剂层18a的形式的顶视图。吻切(kiss-cut)粘合剂材料50，并且剥掉废料。为了形成粘合剂层18a，可以进行多种不同的吻切方法中的任何一种方法。例如，用以形成外周边和内周边的切割操作可以同时进行或者分开地进行。可供选用的其它方式是，可以将粘合剂层18a直接施加到衬底14上。图5B还示出了可以同时制成多个粘合剂层18a。
图5C示出沿图5B的线5C-5C的剖面侧视图。这里，将光学膜材料52层叠到粘合剂层18a上，从而形成中间材料54。可供选用的其它方式是，可以在将粘合剂层18a施加到衬底14之前，先将其施加到光学膜材料52上。
图5D是示出穿过光学膜材料52的冲切切口56的位置的剖面侧视图。如图所示，在在粘合剂层18a的边缘之外的一定距离处形成冲切切口56。
图5E是示出沿着冲切切口56切割光学膜材料52并剥掉废料而形成光学膜16a的结果的另一幅剖面侧视图。光学膜16a被层叠到粘合剂层18a上，从而得到光学片12a。将上述这些依次层叠到衬底14上。可供选用的其它方式是，可以将粘合剂层18a直接施加到光学膜16a上。
随后可以将光学片12a层叠在一起，或者可以将光学片12a层叠到其它光学片(例如光学片12b和12c)上以形成光学片组10。图5F是示出通过堆叠三个光学片来形成光学片组10的侧视图。光学片12a形成底层，并且保持与衬底14接触。将光学片12b从其衬底14上取下，并堆叠在光学片12a的顶面上。然后，将光学片12c从其衬底14上取下，并堆叠在光学片12b的顶面上。
如上所述，本发明的重要优点是避免了对显示器有害的暴露的粘合剂。以下的例子示出了本发明的效果。
实施例用本发明的方法制造由三个光学片形成的光学片组。底部光学片和中间光学片包括由3M公司制造的薄型BEF，顶部光学片包括由3M公司制造的DBEF。用双面胶带(例如住友3M公司的#4040或#4037)形成粘合剂层。每一个膜的尺寸为40mm×50mm。将1mm宽的粘合剂条沿着膜的周边设置，使粘合剂层为框型的形状。每个粘合剂层的外周边与膜的周边的距离为大约0.5mm(所述的粘合剂层的外周边在所述的膜的周边之内)。
将光学片组暴露于室内条件(23℃，50％的相对湿度)下。七天后检查这些边缘的外观。在边缘上没有积累灰尘和颗粒。
接下来，将光学片组置于玻璃板之间，将500g的重物放置在该玻璃板的上面。将样品储存在65℃和95％的相对湿度下。三天后检查玻璃板。没有粘合剂转移到玻璃板上。
比较例按照与上述实施例相似的方式制造第二光学片组，不同之处在于在比较例中，粘合剂层不在膜的边缘内侧。取而代之的是，使粘合剂层的外周边与每个膜的周边对齐。
将该光学片组暴露于与上述实施例相同的条件下。但是，这里，灰尘和颗粒附着在处于边缘处的暴露的粘合剂上，粘合剂转移到玻璃板上，并且该光学片被粘附到玻璃板上。
除了这些例子所示的优点外，本发明还提供了将多个光学膜有效地装配到光学显示器中的方法。该方法不再需要预置掩罩，并且可以同时装配多个膜。这样就减少了与制造光学显示器相关的时间和成本，这是制造商所期望的。
虽然已经参照优选实施方式描述了本发明，但是本领域的技术人员会明白，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可对本发明的形式和细节进行各种修改。
权利要求
1.一种制造光学产品的方法，该方法包括切割粘合剂材料，以形成粘合剂层，所述粘合剂层具有第一长度和第一宽度；将光学膜材料的表面粘结到所述粘合剂层上，以形成中间材料；以及基本上仅切割所述中间材料的所述光学膜材料，以形成光学片，所述光学片包括光学膜和所述的粘合剂层，所述光学片的所述光学膜具有第二长度和第二宽度，所述第二长度比所述第一长度大，所述第二宽度比所述第一宽度大。
2.权利要求1所述的方法，该方法还包括剥掉所述粘合剂层周围的粘合剂材料的废料；以及剥掉所述光学膜周围的光学膜材料的废料。
3.权利要求1所述的方法，其中，同时制造多个光学片。
4.权利要求1所述的方法，该方法还包括将所述粘合剂材料层叠到衬底上。
5.权利要求1所述的方法，其中，所述的粘合剂层具有框型的形状。
6.权利要求1所述的方法，其中，所述的粘合剂层具有框型形状的一部分。
7.权利要求1所述的方法，其中，所述光学膜材料的所述表面是结构表面。
8.权利要求1所述的方法，该方法还包括制造多个光学片；以及堆叠所述的多个光学片，以形成光学片组。
9.权利要求8所述的方法，其中，所述的光学片组是用多种类型的光学膜形成的。
10.一种制造光学产品的方法，该方法包括切割粘合剂材料，以形成粘合剂层，所述的粘合剂层具有框型形状，该框型形状具有第一周边；将光学膜材料层叠到所述的粘合剂层上；以及切割所述的光学膜材料，以形成光学片，所述光学片包括所述粘合剂层和光学膜，所述光学膜具有第二周边，所述粘合剂层的所述第一周边在所述光学膜的所述第二周边之内。
11.权利要求10所述的方法，其中，所述粘合剂材料是双面胶带。
12.权利要求10所述的方法，其中，所述光学膜材料具有结构表面。
13.权利要求10所述的方法，其中，所述粘合剂层的所述第一周边与所述光学膜的所述第二周边的距离在大约0.1mm至大约1.0mm之间。
14.权利要求10所述的方法，其中，所述粘合剂层的所述第一周边与所述光学膜的所述第二周边的距离在大约0.1mm至大约0.5mm之间。
15.权利要求10所述的方法，该方法还包括将所述的粘合剂材料层叠到衬底上。
16.权利要求10所述的方法，该方法还包括制造多个光学片；以及堆叠所述的多个光学片，以形成光学片组。
17.权利要求16所述的方法，其中，所述光学膜选自多种不同类型的光学膜。
18.一种制造光学产品的方法，该方法包括将粘合剂层施加到衬底上；将光学膜材料的表面粘结到所述的粘合剂层上；以及基本上仅切割所述的光学膜材料，以形成光学片，所述光学片包括光学膜和所述的粘合剂层，所述光学膜具有至少一个边缘；并且其中，所述的粘合剂层的边缘在所述光学膜的所述边缘的内侧。
19.权利要求18所述的方法，该方法还包括剥掉所述光学膜周围的光学膜材料的废料。
20.权利要求18所述的方法，该方法还包括制造多个光学片；以及堆叠所述的多个光学片，以形成光学片组。
21.权利要求20所述的方法，其中，所述的粘合剂层的所述边缘与所述光学膜的所述边缘的距离大于相邻的光学片之间的位移的偏移长度。
22.权利要求20所述的方法，其中，所述的粘合剂层的所述边缘与所述光学膜的所述边缘的距离为至少0.1mm。
23.一种制造光学片的方法，该方法包括将粘合剂层施加到具有至少一个边缘的光学膜上；并且其中，所述粘合剂层的边缘在所述光学膜的所述边缘的内侧。
24.权利要求23所述的方法，其中，所述粘合剂层的所述边缘与所述光学膜的所述边缘的距离为至少0.1mm。
25.一种光学片，其包括粘合剂层，其具有第一长度的边缘及第一宽度的边缘；与所述粘合剂层接触的光学膜，所述光学膜具有第二长度的边缘及第二宽度的边缘，所述第二长度大于所述第一长度，所述第二宽度大于所述第一宽度；并且其中，所述粘合剂层的所述边缘在所述光学膜的所述边缘的内侧。
26.权利要求25所述的光学片，其中，所述的粘合剂层具有框型的形状。
27.权利要求25所述的光学片，其中，所述的粘合剂层具有框型形状的一部分。
28.权利要求25所述的光学片，其中，所述的第一长度的边缘与相应的所述的第二长度的边缘之间的距离以及所述第一宽度的边缘与相应的所述第二宽度的边缘之间的距离在大约0.1mm至大约1.0mm之间。
29.权利要求25所述的光学片，其中，所述的第一长度的边缘与相应的所述的第二长度的边缘之间的距离以及所述第一宽度的边缘与相应的所述第二宽度的边缘之间的距离在大约0.1mm至大约0.5mm之间。
30.权利要求25所述的光学片，其中，所述光学膜选自导光膜、转向膜、扩散型膜和多层光学膜。
31.权利要求25所述的光学片，其中，所述的粘合剂层是双面胶带。
32.一种光学片，其包括光学膜，其具有外周边；以及粘合剂层，其堆叠在所述光学膜之下，所述的粘合剂层的外周边在所述光学膜的所述外周边之内。
33.权利要求32所述的光学片，其中，所述光学膜具有结构表面。
34.权利要求33所述的光学片，其中，所述的粘合剂层与所述光学膜的所述结构表面接触。
35.权利要求32所述的光学片，该光学片还包括衬底，其被堆叠在所述的粘合剂层之下。
36.一种光学片组，其包括多个光学膜，该光学膜具有外周边；多个粘合剂层，该粘合剂层的外周边在所述光学膜的所述外周边之内，并且该粘合剂层的内周边在该粘合剂层的所述外周边之内；并且其中，所述光学膜和所述粘合剂层交替地堆叠在一起。
37.权利要求36所述的光学片组，其中，所述光学膜具有结构表面。
38.权利要求37所述的光学片组，其中，各光学膜选自导光膜、转向膜、扩散型膜和多层光学膜。
39.权利要求37所述的光学片组，其中，一个所述粘合剂层与一个所述光学膜的所述结构表面接触。
40.权利要求36所述的光学片组，该光学片组还包括衬底，其被堆叠在所述的多个光学膜和所述的多个粘合剂层之下。
41.一种光学片组，其包括多个堆叠的光学片，每个光学片都具有粘合剂层和光学膜，该光学膜完全覆盖所述的粘合剂层，并且该光学膜具有至少一个边缘，并且，其中所述的粘合剂层的边缘在所述光学膜的所述边缘的内侧。
42.权利要求41所述的光学片组，其中，各光学膜选自导光膜、转向膜、扩散型膜和多层光学膜。
43.权利要求41所述的光学片组，其中，所述的粘合剂层的所述边缘与相应的所述光学膜的所述边缘的距离在大约0.1mm至大约1.0mm之间。
44.权利要求41所述的光学片组，其中，所述的粘合剂层的所述边缘与相应的所述光学膜的所述边缘的距离在大约0.1mm至大约0.5mm之间。
45.权利要求41所述的光学片组，其中，所述的粘合剂层的所述边缘与所述光学膜的所述边缘的距离大于相邻的光学片之间的位移的偏移长度。
46.一种光学片组，由多个光学片形成，所述光学片包括光学膜和粘合剂层，所述光学膜和所述粘合剂层这样堆叠，使得每个粘合剂层的外边缘均在相邻光学膜的外边缘的内侧。
47.权利要求46所述的光学片组，其中，所述的粘合剂层具有框型形状。
48.权利要求46所述的光学片组，其中，所述的粘合剂层具有框型形状的一部分。
49.权利要求46所述的光学片组，其中，每个粘合剂层的所述外边缘在与其相邻的各光学膜的所述外边缘的内侧，该粘合剂层的该外边缘与该相邻光学膜的该外边缘的距离大于相邻的光学片之间的位移的偏移长度。
全文摘要
本发明的光学片由层叠在粘合剂层(18a、18b、18c)上的光学膜(12a、12b、12c)构成。所述粘合剂层的周边在所述光学膜的周边之内。多个光学膜可以相互堆叠以形成可以被有效地装配到光学显示器中的光学片组(10)。所述的光学片组(10)没有暴露的粘合剂，所述暴露的粘合剂往往容易积聚灰尘和颗粒或者转移到显示器的其它部件上。
文档编号G02B1/11GK1946553SQ200580012620
公开日2007年4月11日 申请日期2005年3月7日 优先权日2004年4月23日
发明者中山直树, 今田和义, 安托尼·J·弗雷金 申请人:3M创新有限公司