专利名称：上面具有一定粗糙度的光学棱镜片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学片和使用该光学片的液晶显示器(LCD )背光单元。 更具体地，本发明涉及一种光学棱镜片及使用该光学棱镜片的LCD背光单 元，在所述光学棱镜片上形成具有预定粗糙度的光学折射部分以在预定方向 上折射导光板发射的光，同时使该光扩散。
背景技术：
通常，液晶显示器(LCD)是指通过向布置在用作电极的两块玻璃基板 之间的液晶施加电场而显示数字或图像的装置，其中液晶为液体和固体之间 的中间相材料。
因为LCD装置不是发光装置，必须装配有作为光源的背光单元以发光。 然后，图像显示在具有以预定图案排列的液晶并调节从背光单元发出光的透 光率的液晶面4反上。
图1是表示常规LCD装置的背光单元的分解透视图。
参照图1,常规LCD背光单元包括光源105、导光板110、反射板115、 扩散片120、棱镜片125和保护片130。
光源105用于在液晶显示器中初始发光。尽管可使用多种光源，但LCD 装置通常使用功耗非常低且发出非常亮的白光的冷阴极荧光灯(CCFL)。
导光板110位于LCD面板100下方的光源105的一侧，并用于在将光 源105的点状光转变成平面光后，在导光板的前面投射光的作用。
反射板115位于导光板110的后方，并用于将光源105发出的光反射到 位于在反射板前面的LCD面板100上。
扩散片120位于导光板110的上侧，并用于提供已透过导光板110的均匀光。
棱镜片125用于通过折射并聚集光来改善亮度，所述光在通过扩散片 120时，因光在水平方向和垂直方向扩散而在亮度上易经受快速降低。
保护片130布置在棱镜片上，用于防止棱镜片125受到诸如划伤等损害， 并防止在^f吏用两个层堆叠的棱4t片125时在垂直方向和水平方向出现波紋现象。
常规LCD背光单元通常配置如上。相比之下，本发明将对棱镜片125 使用不同的技术构思。
在棱镜片125中，在透明膜的一侧上以特定方向紧密地布置多个单元棱柱。
棱镜片125用于折射导光板110发出的光以及通过扩散片120扩散的光 以具有特定方向。
通常，如果光从窄区域透过并反射，则该窄区域比其它部分显得更亮。 另一方面，如果相同的光从宽区域透过并反射，该宽区域在占用更大区域的 同时，比窄区域显得更暗。
近来，17英寸或19英寸显示器的LCD技术已用于40英寸或更大尺寸 的大尺寸面板。对于这种大尺寸面板，使背光单元发出的光具有预定强度或 更高强度，并在整个区域具有均匀扩散是重要技术。
同时，光强度通常具有临界值，在该临界值处只要保持预定亮度水平， 则不需要增加光强度。特别是因为最近开发出光源以发射更高强度的光，从 而保证某一水平或更高的光强度已变得相对容易。但仍需要对在大尺寸面板 的整个区域内有效并均匀地扩散光进行进一步的大量研究。
发明内容
因此，鉴于以上问题进行本发明，且本发明的一个方案是提供一种光学 棱镜片，所述光学棱镜片能够在折射光以具有特定方向的同时有效地扩散光。本发明的另一个方案是提供一种使用所述光学棱镜片的LCD背光单元。
本领域技术人员应理解的是，本发明的技术方案不限于上述问题，且在 以下描述中，未提及的其它方案将是显而易见的。
根据本发明的一个方案，所述光学棱镜片包括光学折射部分，包括在 所述光学棱镜片的一侧具有预定横截面的多个单元棱柱；光学扩散部分，在
有所述细微不规则部的光学折射部分的单位表面积为仅具有所述单元棱柱 而无所述细孩i不规则部的光学折射部分的单位表面积的1.1-100倍，更优 选1.5-20倍。
根据本发明的又一个方案，液晶显示器背光单元包括导光板；位于导 光板横侧或后侧的光源；以及布置在导光板的光出口侧并具有光折射和光扩 散两种功能的光学棱镜片。
根据本发明的示例性实施方式，所述光学棱镜片具有光折射和光扩散两 种功能，使得LCD背光单元的导光板能呈现优异的扩散性和透光性。此外， 由于本发明的光学棱镜片可省略常规扩散片，所以可节约生产成本，且可降 低导光板厚度。
图1是常规LCD背光单元的分解透视图； 图2是根据本发明示例性实施方式的光学片的透视示意图； 图3是表示根据本发明示例性实施方式的光学片一个实例的电子显微 镜照片；
图4和5是图3中显微镜照片的放大图6是表示来自基于对比例的样品的实验结果照片；和
图7是表示来自基于光学片实施例的样品的实验结果照片。
具体实施例方式
根据本发明的方案，光学棱镜片包括光学折射部分，包括在光学棱镜 片的一侧具有预定橫截面的多个单元棱柱；细微不规则部，在光学折射部分 表面上具有预定粗糙度并起扩散光的作用，其中，具有细微不规则部的光学
折射部分的单位表面积为仅具有单元棱柱而没有细微不规则部的光学折射 部分的单位表面积的i.i ~ 100倍。
根据本发明的另一个方案，液晶显示器背光单元包括导光板；位于导 光板横侧或后侧的光源；以及布置在导光板的光出口侧并具有光折射和光扩 散两种功能的光学棱镜片。
图2是根据本发明示例性实施方式的光学片的透视示意图，图3是表示 根据本发明示例性实施方式的 一 个光学片实例的电子显微镜照片。
图4和5是图3中显微镜照片的放大图。
参照图2，根据本发明该实施方式的光学棱镜片20包括基膜200、光学 折射部分210和具有微细凹凸结构的光学扩散部分。
基膜200构成光学棱镜片的基层，而且通常包括透明材料，例如透明合 成树脂、玻璃和其它金属板，透明合成树脂例如为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸 酯、聚甲基丙烯酸曱酯(PMMA)等。
基膜200的厚度通常为微米级，但不限于此。
光学折射部分210形成在基膜200的一侧上，用于折射已透过基膜200 的光，并对光提供特定方向。
根据本发明，光学折射部分210为棱柱形。
换句话说，光学折射部分210以多个单元棱柱211提供在基膜200的一 侧上，使得从基膜200发出的光能够经折射并以特定方向导向。
图2示出了各个单元棱柱211具有三角形横截面且整体具有类似三角柱 状的光学折射部分210。然而，构成光学折射部分210的单元棱柱211的各 横截面不限于三角形，并可具有诸如半圆形(即半圆柱形或双凸镜形)、梯形或圆楔形等各种形状，只要这种形状有效地折射光。
在本文中，根据本发明用于扩散棱镜片20的单元棱柱211的横截面取 决于实际装置性能、所需视角、屏幕尺寸等而确定。
构成光学折射部分210的多个单元棱柱211紧密排列而其间不留间隙是 理想的。但是，如果更需要平行光而不是折射光时，单元棱柱211可以存在 于它们之间的平面彼此隔开。
在单元棱柱211中，高度(h)与间距(p)之比范围可为1:2- 1:100。 例如，高度(h,为平均值，因为所有高度不全相同)可为2~ 100pm,且间 距可为5-30(Him，更优选为2~ 100|im。当单元棱柱211具有三角形;横截面 时，顶角(e)可在30。 120。的范围内。
此外，当另一层膜堆叠在单元棱柱211上并与其接触时，优选环绕单元 棱柱211顶角周围的外表面为圆形以防止擦伤。
光学扩散部分规则或不规则地以微细凹凸结构的形式提供在光学折射 部分210的表面上。
在紧密排列或部分彼此隔开预定距离排列的同时，具有细微不规则部的 光学扩散部分包括覆盖光学折射部分210表面的多个各自具有圓形表面的 透镜状凹凸图形。此时，光学扩散部分的表面粗糙度(Ra)必须小于构成光 学折射部分210的单元棱柱211的高度。具体地，光学扩散部分可具有0.05 ~ 30pm的Ra,更优选具有0.1 ~ 10jim的Ra。
光学扩散部分必须具有这一范围的原因在于如果Ra小于0.05pm,改善 折射以增加正面亮度，但扩散减少，而如果Ra大于30(im,扩散增强但正面 亮度降低。
此外，与〗又具有单元棱柱211而不具有细^f效不^L则部的光学扩散部分 210相比，细微不规则部使光学扩散部分210的单位表面积增大了 1.1-100 倍，更优选1.5~20倍。
形成光学扩散部分以轻微散射已透过基膜200和光学折射部分210到达 光学折射部分210表面的光。在本文中，"轻微散射"是指光尽可能地散射
8同时保持折射光的亮度降低约5 ~ 10%。
光学扩散部分可用与光学扩散部分210不同的部件通过单独工艺形成。 然而，根据本发明的实施方式，光学扩散部分与光学折射部分210—起形成， 即光学扩散部分和光学折射部分210形成为一体。
通常，光学折射部分210通过用棱柱凹槽模具压制具有预定厚度的透明 膜来制造，使得该透明膜能具有对应于棱柱凹槽模具的棱柱凸出图形。在此， 透明膜的顶部成为具有棱柱形的光学折射部分，而底部成为基膜。
如上所述，为了在棱镜片的制造工艺中同时形成光学折射部分210和光 学扩散部分，在棱柱凹槽模具上形成凹凸图形，并用这种模具进行压制，由 此可制造光学折射部分210和光学扩散部分互相整体形成的棱镜片。
使用此制造工艺，制造光学片并用电子显微镜照相。照片示于图3、 4 和5中。参照图3、 4和5,棱柱形光学扩散部分形成在具有预定厚度的膜 上，而且光学扩散部分的表面不光滑且具有粗糙的凹凸结构。此凹凸结构与 光学扩散部分对应。
光学片20堆叠在导光板的光出口表面上。由于使用了本发明的光学片 20,所以不再需要常规的扩散片。
在上述说明中，光学折射部分和光学扩散部分形成在基膜上。但本发明 的技术构思的特征在于，为了促进在具有诸如三棱柱等多边形横截面的棱柱 状光学折射部分的表面上的光扩散，增加光学扩散部分或相似的微细凹凸结 构，且细微不规则部的高度、间距、平均粗糙度被限制为特定值。
因此，在实际制造工艺中无需使用基膜或相似层，且这些结构可合并为 单一层。
根据本发明的实施方式，光学片20不仅可用于光源位于导光板横侧的 侧边式，还可用于光源直接位于导光板后面的直下式。而且，无论何种类型 的光源，例如冷阴极荧光灯(CCFL)和发光二极管(LED)等，都可使用 光学片20。
下文中将说明示例性实施例以表明在用根据本发 的光学片制造导光板时，表示光扩散程度的透光率和混浊度值优异而无明显的亮度降低。在此 将省略对本领域技术人员来说是显而易见的内容。 <发明实施例>
制备具有顶角为90°且高度或间距约为约50pm的光学折射部分的样， 该样品
<对比例>
制备具有顶角为90°且高度或间距约为约50|im的光学折射部分的样品。 在诸如例如种类、透光率、混浊度值和厚度等基膜物理数值相同的条件
下比较发明实施例和对比例。
另夕卜，使用根据上述发明实施例和对比例制造的样品测定表面亮度、混
浊度和透光率。
图6是表示来自基于对比例的样品的实验结果照片；而图7是表示来自 基于光学片实施例的样品的实验结果照片。
以下表1示出了由上述发明实施例和对比例制造的样品的亮度、混浊度 和透光率。
表1
对比例发明实施例
亮度(cd/m2)65576066
混浊度(％)85.8792.70
透光率(％)6.2433.99
参照图6可知，根据对比例的样品中心亮度高而光扩散差。具体地，如 表1所示，基于对比例的样品显示出6557cd/m2的中心亮度，85.87%的混浊 度和6.24%的透光率。
参照图7可知，基于发明实施例的样品具有与对比例相似的中心亮度， 但相比基于对比例的样品呈现出优异的光扩散。具体地，如表1所示，基于 对比例的样品显示出6066cd/m2的中心亮度，92.70。/。的混浊度和33.99%的透 光率。如上所述，根据本发明的光学片即使在中心亮度减少低于约5~ 10%时，
仍能得到优异的光扩散和透光率。
尽管已参照附图或表示出并说明了本发明的若干实施方式，但对本领域技术人员显而易见的是，可进行多种修改和变更而不背离本发明的精神或本质特征。由此，应理解的是，提供上述实施方式不是为了限制，而是仅仅用
于说明。
权利要求
1、一种光学棱镜片，包括光学折射部分，包括在所述光学棱镜片的一侧的具有预定横截面的多个单元棱柱；细微不规则部，在所述光学折射部分的表面上具有预定的粗糙度并具有扩散光的功能，其中，具有所述细微不规则部的光学折射部分的单位表面积是具有所述单元棱柱而不具有所述细微不规则部的光学折射部分的单位表面积的1.1～100倍。
2、 根据权利要求1所述的光学棱镜片，其中具有所述细微不规则部的 光学折射部分的单位表面积是只具有所述单元棱柱的光学折射部分的单位表面积的1.5-20倍。
3、 根据权利要求1所述的光学棱镜片，其中所述光学折射部分具有 0.05 ~ 30pm的平均粗4造度。
4、 根据权利要求1所述的光学棱镜片，其中所述光学折射部分具有O.l ~ 10pm的平均粗糙度。
5、 根据权利要求1所述的光学棱镜片，其中所述单元棱柱的横截面为 三角形、半圓形、梯形或圆楔形。
6、 根据权利要求1所述的光学棱镜片，其中所述单元棱柱具有三角形 横截面，所述三角形横截面的顶角范围为30~ 120°。
7、 根据权利要求1所述的光学棱镜片，其中所述单元棱柱具有2~ 100|xm的高度。
8、 根据权利要求1所述的光学棱镜片，其中所述单元棱柱具有5~ 300pm的间3巨。
9、 根据权利要求1所述的光学棱镜片，其中所述单元棱柱具有10~ 200nm的间距。
10、 根据权利要求1所述的光学棱镜片，其中所述单元棱柱顶角周围的 外表面为圆形。
11、 根据权利要求1所述的光学棱镜片，其中所述光学片包括基膜，所述基膜包括选自诸如聚曱基丙烯酸曱酯(PMMA)和聚苯乙烯(PS)等透明 合成树脂、玻璃和金属板中的一种。
12、 根据权利要求1所述的光学棱镜片，其中所述光学折射部分由与所 述基膜相同的材料制成。
13、 一种液晶显示器背光单元，包括 导光板；位于所述导光板横侧或后侧的光源；和权利要求1所述的光学棱镜片，布置在所述导光板的光射出侧并具有折 射和扩散光两种功能。
全文摘要
本发明公开了一种具有折射和扩散光两种功能的光学棱镜片。所述光学棱镜片包括光学折射部分，包括在所述光学棱镜片的一侧的具有预定横截面的多个单元棱柱；和光学扩散部分，在所述光学折射部分的表面上包括细微不规则部并具有预定粗糙度。具有所述细微不规则部的光学折射部分的单位表面积为仅具有所述单元棱柱而无所述细微不规则部的光学折射部分的单位表面积的1.1～100倍，更优选为1.5～20倍。此外，提供了一种使用所述光学片的液晶显示器背光单元。
文档编号G02B5/02GK101675361SQ200880010446
公开日2010年3月17日 申请日期2008年3月27日 优先权日2007年3月28日
发明者崔埈赫, 崔柱烈, 张锡勋, 赵显柱, 金万硕 申请人:第一毛织株式会社