滤光片的制作方法

专利名称：滤光片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滤光片，它包括一个光学薄膜如光栅薄膜和防反射薄膜；和一个胶粘层，能将薄膜层可剥离地固定于一个表面；还包括一个拉片，可使剥离操作方便。
本发明涉及的滤光片可剥离地固定于一个表面，该表面包括显示装置，如液晶显示器上的屏。例如，如果上述薄膜层是个光栅层，那么该薄膜可用作秘密滤光片或反窥视滤光片，它能防止除了显示器使用者(操作者)以外的其他人观看显示屏。
背景技术：
一个液晶显示器(也称为液晶显示装置或LCD)通常包括一个液晶显示面板(在后文中也称作“液晶面板”)和一个光源(也就是背光源)，从液晶面板的背面(显示面的背面)给予照明。
当使用液晶显示器时，滤光片包括各种各样的光学薄膜，作为薄膜层置于显示屏上。这样一个光学薄膜可以提供一些光学功能，还能够保护屏幕防止损害。光学薄膜可以包括防反射薄膜(具有防反射涂层的光学薄膜)和光栅薄膜(有光栅层的光学薄膜)。
例如，在通常背光照明的情况下，发射的光线通过液晶面板不仅直接到达显示器的使用者，而且当偏离使用者一定角度时，其他人也可以看到显示的信息，保护信息的秘密就很困难了。而且，如果液晶显示器用于车用设备，如汽车导驶系统，显示的图象有时候反射到前窗，阻碍驾驶者的视线。
在这种情况下，内部有大量小的光栅(也称为类光栅单元)的光栅薄膜装入连接于显示屏的滤光片上，能保护隐私并有效地防止显示的图象反射在前窗上。这是通过防止光束在通过显示屏侧向的液晶面板时产生不必要的辐射而取得的。大量的光栅合并成光栅薄膜能将散射角控制在一定的范围内，从而起到控制光束传输过程中散射方向的作用(方向控制效应)。因此它能有效的防止光束在通过显示屏侧向的液晶面板时产生不必要的辐射。这样的光栅薄膜也叫光控制薄膜。
用来生产和使用光栅薄膜的配制方法在以前的文献中有所披露。例如美国专利USP.RE27,617披露了一种生产光栅薄膜的过程，通过刮削分别具有相对低(透明)和高(有色)光密度的交替的两种的塑料层坯料。当坯料被刮削后，有颜色的层提供了类光栅单元，它能使光线准直。根据该专利的描述，该单元能够在垂直于光栅薄膜表面的方向上延伸。
此外，日本公开专利8-224811描述了一个过程，在光栅薄膜的至少一个主表面(前表面或背面)上置有一压敏胶粘剂层，用来防止光栅薄膜在操作过程中被损坏，压敏胶粘剂层的胶粘表面被覆盖上一层透明的塑料保护膜。该透明的塑料膜有一个可剥离表面，当它被剥离后露出粘着表面。然后这个薄膜可以被粘贴到合适的物体上(如一个电器面板等)得到一个最终的目的产品。这里使用的压敏胶层是由包含粘稠聚合物的压敏胶组成的。粘稠的聚合物是指在室温下(25℃)有粘性的聚合物。粘稠聚合物可以由含有单体的组合物通过聚合反应制成，该组合物经过聚合反应后变成胶粘状态(最好是透明的)。
此外由位于St.Paul，Minnesota的3M公司生产“光控制薄膜”也可以作为一个商业可得的光栅薄膜的实例。
除了光栅薄膜，还有一种已知的过程，由一种透明保护膜组成的可剥离地紧密粘附于显示屏上。例如，日本专利公开2000-56694披露了一种用于屏幕保护的薄膜，它是把一个橡胶层放置于一个光透过系数大于80％的透明薄膜层上，然后通过层压，制成的一种层压物，该层压物的光透过系数大于80％。上述橡胶层是由硅橡胶及类似物组成的。因此它能粘贴于显示屏并能从显示屏揭下。因为透明薄膜层是由塑料薄膜如聚酯组成的，所以它与以上所描述的光栅薄膜相比一般有更高的透明性。此外，典型的塑料薄膜则没有抗反射功能。
如上所述，把一个滤光片紧密的粘贴于液晶显示屏就给出所要求的光学功能。例如，如果滤光片包含光栅层，那么它能有效的防止光束在通过显示屏侧向的液晶面板时产生不必要的辐射，用作保护隐私的滤光片(也叫隐私滤光片)。
此外，现在还有一种趋势，不是希望把滤光片永久地粘贴于显示屏上，为的是它能随时从显示屏上揭下，并容易地重复粘贴上去。因此滤光片最好能容易地粘贴于显示屏，而且可以随时从显示屏上揭下，并通过使用可剥离胶粘层把滤光片再固定在粘着表面上，从而实现容易的重复粘贴。尽管这通常可以得到满意的结果，但还有问题有待解决。主要困难是把紧密粘贴于显示屏的滤光片除去。
对于一个用于典型普通笔记本电脑(个人计算机)的液晶显示器，使用一个带边框的监视器，在此边框中液晶显示面板装配到监视器壳盖子中，使得它被盖子的边框包围，然后通过盖子固定在个人电脑主体预定的位置。对于这样一个带有边框的显示器，在显示屏的周边和边框之间形成一个台阶。因此将屏幕置于凹进去的部分，该部分被边框的内周所包绕，使得观察者能观察得到。滤光片的厚度通常等于或小于该台阶。而且，滤光片通常固定于边框内部凹入部位，这样尽可能的覆盖整个屏幕的表面。此外滤光片的整个表面(整个背面)通常紧密地粘贴于显示屏。
在这种情况下，在边框的内周和滤光片之间只有细小的空隙。因此如果使用者要除去滤光片，要在边框的内周和滤光片之间插入一个镊子或一个点状工具，施加一个剥离力，该力大于可剥离胶粘层的剥离强度，从而移开滤光片。也就是说，除去滤光片往往是困难的，因为用插入边框和普通形状的滤光片之间的镊子和其他类似物，产生一个合适的力是很困难的。
发明概述本发明提供一种滤光片，它边框(a)一个由光学薄膜组成的薄膜层，所述光学薄膜具有能被观察者观察到的前表面和与前表面相背的背面，(b)一个可剥离胶粘层，它牢固地位于薄膜层的背面上，能可剥离地粘贴于粘着表面，通过此剥离胶粘层固定在粘着表面上。
在滤光片中进一步包括一个整体连接于上述薄膜层的弹性拉片。
在本发明所述的滤光片中，较好的是上述拉片边框由上述薄膜层的一部分形成的拉片部分。进一步在本发明中，较好的是通过加工滤光片的前体形成滤光片，该滤光片具有可观察的矩形表面，上述拉片是通过切割上述滤光片的前体的一部分，包括其至少四个角中的一个角遗留下来的部分形成的。更进一步，在本发明中，较好的是上述可剥离胶粘层由可剥离胶粘剂组成，它包含交联粘稠聚合物或橡胶基聚合物，且上述光学薄膜是个光栅薄膜。


图1是本发明的滤光片粘附于一个显示设备的一个实例的平面图。
图2是本发明的滤光片的一个实例的截面图。
图3是本发明的滤光片的另一个实例的平面图。
图4是本发明的滤光片粘附于一个显示设备的另一个具体实例的示意图。
图5是本发明所描述的滤光片粘附于一个显示设备的又一个实例的平面图。
发明详细描述本发明的这种滤光片有以下特征，它包括①一个光学薄膜组成的薄膜层，②一个可剥离胶粘层，它位于薄膜层的背面，并可剥离地紧密粘贴于粘着表面(显示屏等)；和③一个弹性拉片，整体连接于上述薄膜层。
可剥离胶粘层使得滤光片能容易地固定于粘着表面，也容易在任何时候揭去该滤光片。而且因为拉片的柔韧性，使得其容易地弯曲，与粘着表面形成一定的角度，从而有效地施加剥离力。也就是说，挑起并拉开(朝离开粘着表面的方向拉)柔性的拉片时，能对滤光片产生足够有效的剥离力，使得它容易地拉开。此外，可剥离胶粘层最好有可剥离性，这样滤光片被除去而不会损坏粘着表面。
因为弹性拉片整体连接于薄膜层，与滤光片形成一个整体，因此用挑起拉片使滤光片重复粘贴和拉开时，也不会把拉片与滤光片分开。整体的拉片要比一个只是将分开的薄膜粘贴于滤光片面形成的拉片好的多。而且由薄膜层的一部分形成的拉片，这个效果更容易提高。
滤光片本发明所述滤光片的一个较好的具体实例描述如下，参见图1和2。
所示的滤光片(1)包括能被观察者观察的前表面(被观察表面301)、有前表面(301)和相背的背面(302)的薄膜层(3)、一个可剥离胶粘层(2)，该胶层牢固地位于薄膜层的背面(302)上，可剥离地紧密粘贴于粘着表面。可剥离胶粘层(2)通常由透明可剥离胶粘剂制成。
在所示的实例中，可剥离胶粘层(2)紧密粘贴在整个薄膜层的背面(302)上。通过可剥离胶粘层(2)，滤光片固定在粘着表面上，也就是，显示设备(4)的显示面板的表面(显示屏40)。而且，在这个所示例中，薄膜层(3)用了一种光学薄膜制成。光栅薄膜及其类似物可以用作该光学薄膜。
在这个实例中，拉片(1010a，10b)由一些拉片部分组成，它们都是薄膜层(3)的部分。拉片(10)从滤光片(1)的外周向外延伸。也就是说，当滤光片固定在粘着表面上时，拉片(10)从薄膜层(3)部分所覆盖的粘着表面区域向外延伸，而不是那些拉片部分大体上平行于粘着表面(40)。这个实例进一步表明，拉片向外伸展的方向大体上平行于约呈矩形的粘着表面(40)的对角线。如果拉片伸展的方向大体上平行于粘着表面的对角线，那么就能减少拉动拉片所需的剥离力。因此，较好的是，滤光片可以容易地从粘着表面上揭开。
拉片的背面(这一面贴在粘着表面上)上可以有可剥离胶粘层。或者，薄膜层(3)的背面而不是拉片部分可以有可剥离胶粘层，拉片的背面可以没有。如果拉片的背面有可剥离胶粘层，首先可在拉片的背面和粘着表面(40)之间插入镊子或其它类似物，(沿着离开粘着表面的方向)把拉片从粘着表面拉开。如图所示，在拉片(10)的周围有一部分没有覆盖滤光片(1)(薄膜层3)，与粘着表面40之间有一空隙暴露出来。把手指伸入该空隙，镊子就很容易插入拉片背面和粘着表面。因为拉片粘贴的面积小于拉片覆盖部分的面积，所以剥离是容易的。此外，如果拉片的背面没有可剥离胶粘层，也可以在拉片的背面和粘着表面之间插入镊子，把拉片从粘着表面挑起。在这种情况下，没有必要把拉片从粘着表面剥开，滤光片更容易被除去。
用这种方式，把手指插入拉片(10)和粘着表面(40)之间，把拉片挑起。进一步，以这种条件挑起，从而对滤光片产生足够的剥离力。
在这个具体实例中，通过切割滤光片前体四个角中的两个角，剩下的部分就是拉片，滤光片前体有大体上呈矩形的被观察表面(前表面)和背面。也就是说，拉片由包括滤片层的滤光片的部分组成。在这种情况下，滤光片本身较好是有弹性的。
在本发明中的滤光片中，其拉片的数量可以多于两个或少于两个，只要它容易被除去。如图3所示，这是一个可能的形式。拉片的数量较好不多于4个，以免在放置滤光片收集，影响显示屏的外观。
此外，拉片的尺寸和形状应使得滤光片的剥片操作方便。例如，在延伸方向拉片的长度(从薄膜层突出部分的长度)通常是2到15mm，较好的是3到10mm。在正交于延伸方向的拉片宽度通常大于1.5mm，较好的是大于2.5mm。在延伸方向细长形状的拉片应是有弹性的，使得它特别容易剥出滤光片。也就是说，在延伸方向上拉片的长度最好大于拉片的宽度。此外，拉片的厚度应等于或大于薄膜层的厚度。
拉片可以采用各式各样的形状。如各种几何形状如三角形，矩形，圆形，扇形和椭圆形和各种模仿形状(如花形，星形，手形，脚形等)，这些形状对观察者而言都是较好的设计外形。而且在这个所示的实例中，圆形是拉片端点较好的形状，这样拉片端点的边缘(端点及其周围部分)的曲线形的。在这种情况下，镊子或手指的感觉变的柔顺，用这种方法向外拉时，不会伤害手指等。
在如图1所示的液晶显示设备(4)中，显示屏(40)被边框(41)所包绕。在显示屏外周边和边框之间存在空隙。显示屏(40)位于边框(41)所包绕的凹进去的部位，使得显示屏能被观察者看到。如图所示，滤光片(1)的固定要使得它覆盖边框内几乎整个显示屏(40)，而拉片通常也位于边框内的屏幕上，不和边框接触。但如图4和图5所示，拉片的一部分(10a，10b)可以接着边框，只要它不会让滤光片(1)从粘着避免(40)脱离。在这种情况下，拉片很容易的挑起，从而使得滤光片很容易地除去。
此外，本发明所述的滤光片也能有效地应用于显示设备，而无需涉及显示屏周边和边框之间什么步骤。
可剥离胶粘层为了在揭开滤光片时不损伤粘着表面，可剥离胶粘层具有预先设定的粘性力(剥离强度)。较好的是，胶粘层是由含有交联粘性聚合物和橡胶基聚合物的可剥离胶粘剂组成的。这种可剥离胶粘层允许接触面板型的显示屏和滤光片紧密粘贴在一起，没有空隙，很容易防止输入字符和按接触面板上的按钮时，产生故障。
粘性聚合物是一种在室温下表现出一定粘性的聚合物。这些粘性聚合物包括丙烯酸类聚合物，乙腈-丁二烯共聚物(NBR等)，苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR等)，无定形聚氨酯，聚硅氧烷等。粘性聚合物由上述物质中的一种或几种组成。粘性聚合物可以由单体混合物，包括预先加入的起始单体，通过聚合反应而制得。通常溶液聚合，嵌段聚合和乳液聚合等聚合过程用于这个目的。
例如，作为用于可剥离胶粘层的橡胶基聚合物是一种混合物，包括一种或几种聚合物选自如下硅橡胶，含氟橡胶，丙烯酸橡胶，乙烯-丙烯橡胶和丙烯腈-丁二烯橡胶。这些橡胶基聚合物最好也是交联的，因此容易控制制得的聚合物的剥离强度在上述范围内。
可剥离胶粘层最好尽可能的透明。光透过系数通常大于80％，较好的是大于85％，最好大于90％。“光透过系数”在本专利中是指全光透过系数，它是通过分光光度计或带有色度功能的光度计在550nm处测量所得。此外，可剥离胶粘层的厚度通常为10到200μm，较好的为20到100μm。
薄膜层薄膜层与本发明中的滤光片合并组成光学薄膜。光学薄膜是一种具有光学功能并能提供有胶粘层的薄膜。这里“光学功能”是指具有控制以下一种或几种性质的功能，这些性质是光透过系数，反射率，折射指数和传输方向。
例如，滤光片是单独一个光栅层或由光栅层组成的光栅薄膜。光栅层是个在层中具有一些小光栅(类光栅元件)的薄膜，能控制传输方向。光栅层通常由光传输部分和细小的具有阻碍光线传输的类光栅元件组成。
较好的是，光传输部分的宽度大于类光栅单元的宽度(指平行于光栅层表面和正交于类光栅单元长度方向上的尺寸)，使得整个滤光片的光透过系数不会减小。光传输部分的宽度较好的是50到200μm，最好是70到200μm。
较好的是，类光栅单元的宽度小于光传输部分，使得整个滤光片的光透过系数不会减小。类光栅单元的宽度是1到100μm，较好是10到50μm。类光栅单元的角度通常在45到90度范围内。类光栅单元的角度是相对于光栅层的表面测量的，将正交于表面定义为90度。
根据应用要求大致决定光栅层的厚度。但是，随着厚度减少，控制光传输方向的效果要减弱。另一方面，当拉片成为薄膜层一部分时，随着厚度的增加，其弹性减少。因此，厚度较好是10到700μm，最好是40到500μm。
较好的是，光栅层的传输部分是由聚合物组成，该聚合物要具有高的透明性和相对高的弹性。热塑性树脂、热固性树脂和经过高能射线如紫外线等处理过的树脂可以用作这种聚合物。其例子包括纤维素树脂如乙酸丁酸纤维素，三乙酰纤维素；聚烯烃树脂如聚乙烯，聚丙烯；聚酯树脂如聚对苯二甲酸乙二酯；聚苯乙烯；聚氨酯；聚氯乙烯；丙烯酸类树脂和聚碳酸酯树脂。
类光栅单元由光屏蔽物质组成，它能吸收或反射光线。其例子包括(1)黑色颜料和染料，如黑色或深灰色的，(2)金属如铝或银，(3)暗色金属氧化物，(4)与上述聚合物合用的暗色颜料和染料。
如本专利所述，在现有技术中已经提到上述光栅层可以按以下方式生产。首先把含光屏蔽物质的层固定在用于传输光线的聚合物薄膜的一个主表面上，形成类光栅单元，如此制得由聚合物薄膜和光屏蔽物质层组成的层压薄膜组合件。制备大量这样的组合件，然后层压在一起形成光栅薄膜的前体，其中由聚合物膜和光屏蔽物质层交替叠压固定在一起。沿着正交于前体主表面(层压表面)的方向(层压方向)，把该前体切割成预定的厚度，从而形成光栅层。
商业可得的光栅薄膜也可以用作包含光栅层的光栅薄膜。而且，光栅薄膜的商业可得的光栅层可以作为光栅层，用作本发明的滤光片的一部分。由3M公司生产的上述“光控制薄膜”被作为一个商业可得光栅薄膜被引用在这里。因为是模塑的聚合物，所以商业可得的光栅薄膜具有足够的弹性。由光栅薄膜一部分形成的拉片具有一定的弹性，使得很容易揭开滤光片。
除光栅薄膜外，防反射薄膜，Fresnel透镜薄膜，电磁性屏蔽薄膜等，可以用作光学薄膜。此外，薄膜层可以有两层或多层光学薄膜，也可以有光学薄膜以外的光传输薄膜。整个薄膜层的厚度通常为20到800μm。
实施例在本实施例中，一个光学薄膜形成时，有一个圆形拉片，在其延伸方向有个大体上呈半圆形的尖端，如图3所示。
本实施例中所用的光学薄膜的前体是一种隐私过滤层(3M公司生产，产品号LC38DS)，它包含带有90度视野，260μm厚的光栅薄膜和可剥离胶粘层。在光栅薄膜中，光传输部分的宽度是100μm，类光栅单元的宽度是10μm。滤光片前体的厚度是380μm。滤光片前体被观察表面是一个长56mm(Y)，宽150mm(X)的矩形。
而且，可剥离胶粘层的剥离强度按以下方法测量。首先把与上述相同的可剥离胶粘层放置于38μm厚PET薄膜基底的表面上。制备一个带有可剥离胶粘层的胶粘薄膜。可剥离胶粘层的厚度是55μm。胶粘薄膜光透过系数是90％。
然后将此胶粘薄膜切割成15cm×25mm的样品。用IPA清洗其胶粘表面，然后根据JISZ0237在20℃，65％湿度的条件下，用一滚筒(2公斤重)把样品滚压在PET薄膜(100μm厚)上，在此条件下保留3小时。在下列条件下，用拉伸测试仪测量剥离强度。用美国Imass公司生产的剥离测试仪(产品号I-mass Test，MODEL SP-102C)在剥离角度为90度，剥离速度为90英寸/分钟(约229厘米/分钟)的条件下进行测量。结果，在本实施例中滤光片对PET的剥离强度为0.65N/25mm。
用如上方法制得的滤光片前体，通过切割被观察的矩形表面的一个角，使留下的部分成为拉片，这样完成了本实施例的滤光片。也就是说，拉片是由层压物的一部分组成，该层压物包括光学过滤片和可剥离胶粘层。此外，此层压物本身是有弹性的，所以拉片也是有弹性的。
在这个实施例的光学过滤片中，拉片和它周围部分的两维尺寸是拉片突出部分长(L)＝10mm，拉片宽(W)＝5mm，通过切割形成的倾斜边的长度(S)＝25mm，从倾斜边的角到拉片固定端的长度(D)＝10mm。
然后通过可剥离胶粘层将本实施例中的滤光片，紧密地粘贴到接触面板型液晶显示屏上，进行实际测试。根据测试结果，发现接触面板的表面和滤光片可以紧密粘贴在一起，相互之间没有空隙，当输入模拟字符和按接触面板按钮时，不发生故障。而且，很容易揭开，固定好的滤光片并再重新固定。重新固定后，接触面板的表面和滤光片之间可以紧密粘贴在一起，操作接触面板时未发生故障。
而且，滤光片很容易固定在显示屏上，产生足够的抗剥离效果，当从前面(约45度角)方向偷窥时，屏幕上显示的信息不会被看到。固定的滤光片容易揭开和重新固定。拉片的挑起和拉开操作容易。而进一步对拉片挑起施加力，则容易把滤光片除去。
权利要求
1.一种滤光片，包括(a)由一光学薄膜组成的薄膜层，所述光学薄膜有能被观察者观察的前表面和与前表面相背的背面；(b)一个可剥离胶粘层，它牢固地位于薄膜层的背面，可剥离地粘贴于粘着表面，其特征在于有个弹性拉片整体相连于滤光片中的薄膜层，该薄膜层并通过可剥离胶粘层固定于所述粘着表面。
2.如权利要求1所述的滤光片，其特征在于所述的拉片包括由所述薄膜层的部分组成拉片部分。
3.如权利要求1所述的滤光片，其特征在于，滤光片是通过加工带有大体上呈矩形的可观察表面的滤光片前体形成的，所述拉片由所述滤光片所述前体的一部分形成，它是将包括滤光片所述前体四个角中的至少一个角切除后切割后遗留下来的部分。
4.如权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述的可剥离胶粘层是由包含交联粘稠聚合物或橡胶基聚合物的可剥离胶粘剂组成。
5.如权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述滤光片是一种光栅薄膜。
全文摘要
一种滤光片(1)，包括由一个光学薄膜组成的薄膜层，该光学薄膜有能被观察者观察的前表面(301)和与前表面(301)相背的背面；一个可剥离胶粘层，它牢固地位于薄膜层的背面，可剥离地粘贴于粘着表面(40)。滤光片(1)进一步提供了一个整体连接于薄膜层(3)的弹性拉片(10a，10b)。
文档编号B32B7/02GK1539087SQ02815358
公开日2004年10月20日 申请日期2002年7月11日 优先权日2001年8月3日
发明者原德太郎, 南和彦, 铃木大辅, 辅 申请人:3M创新有限公司