专利名称：薄型可挠式导光组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有硬化涂层的薄型可挠式导光组件，特别涉及一种可应用于液晶显示器的背光模块中的薄型导光组件。
背景技术：
液晶面板本身并不发光，因此作为亮度来源的背光源为LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)显示功能的重要组件，对提高液晶显示亮度而言非常重要。
近年来，背光模块新发展出V-沟(V-Cut)导光板的技术，是现阶段便携式计算机用在面板的背光模块上的相当热门的技术。V-沟导光板主要是将棱镜微加工，直接制作在导光板上，并与一片锯齿状朝下的棱镜片(逆棱镜片)搭配使用在背光模块中，从而取代传统的背光模块中两片朝上的棱镜片。如图1所示，此技术主要采用1片的逆棱镜片3，在下方再加上1片V沟导光板2及反射膜1设计而成，且逆棱镜片上方还包含扩散膜4。与传统的背光模块比较，使用V-沟导光板的技术可让背光模块的亮度提升近30％，因此可让需求功率减少三分之一，对省电的效能提升有相当好的效果。
然而，V-沟结构容易使导光板产生明暗带条纹，如何将这些条纹消除，是目前需要克服的技术障碍。其次，由于目前TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，薄膜电晶体液晶显示器)厂对于品质要求日益升高，因此如何调整导光板一侧的精密棱镜加工面及另一侧的雾化面，作最佳化搭配，是目前光学组件和精密加工技术的开发重点之一。
另外，随着软性电子科技的发展，目前显示器已朝向轻、薄、且可挠曲的方向发展，因此在背光模块灯源部份渐渐以LED(Light Emitting Diode，发光二极管)取代传统的CCFL。另外，传统的V-沟导光板由于材料选用聚甲基丙烯酸甲酯，此种材料刚硬易碎，因此并不适用于可挠式显示器。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种适用于LED光源的薄型可挠式导光组件，包含第一光学层，由可挠性透光材料所构成；第二光学层，形成于所述第一光学层之下，具有可改变光行进路径的调光结构；及第三光学层，形成于所述第一光学层之上，具有可匀化由该第一光学层射出的光线的凹凸结构；其中所述第一及第二光学层具有不同的折射率。
本发明还提供了一种显示器装置，所述显示器装置包含一个上述薄型可挠式导光组件及LED光源的背光模块。
本发明提供的技术方案的有益效果是通过使用可挠式基材，利用卷对卷式(roll to roll)连续生产技术，在基材两侧作双面涂布制备导光组件，可大幅降低导光组件的厚度，而且由于导光组件出光面涂布具有细微凹凸结构的涂层，该涂层固化后可增强导光组件的硬度且可达到光扩散的功效。
图1为现有技术中V-沟型式背光模块的简单示意图；图2至5为本发明薄型可挠式导光组件的具体实施状态图；图6至8为本发明第二光学层的柱状结构的具体实施状态图；图9为本发明薄型可挠式导光组件的较佳实施状态图；图10至14为本发明薄型可挠式导光组件的其它具体实施状态图；图15为本发明薄型可挠式导光组件的一种具体实施状态图；图16为本发明薄型可挠式导光组件的导光原理示意图；图17为使用本发明的薄型可挠式导光组件的LED光模块的示意图；图18为使用本发明的薄型可挠式导光组件的LED光模块的另一示意图。
图中各附图标记的含义如下1 反射膜2 V-沟导光板3 逆棱镜片4 扩散膜10 本发明的薄型可挠式导光组件11 圆锥状结构12 立体角结构13 透镜状结构14 弧形块状结构15 波状结构
20 LED光源30 反射膜40 逆棱镜片50 有机颗粒100 第一光学层200 第二光学层300 第三光学层具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述。
本发明实施例中的可挠式导光组件是指该导光组件可被卷曲，且在卷曲时，其表面没有可辨别的不连续点(例如，扭结、破碎、片段等)。本发明实施例中的可挠式导光组件可卷绕成直径小至1公分的圆柱。
适用于本发明实施例的薄型可挠式导光组件中第一光学层的可挠性透光材料，是现有技术中本发明所属技术领域内的技术人员所熟知的可挠性透光材料，例如塑料基材。上述塑料基材的种类并无特殊限制，例如但不限于聚酯树脂(polyester resin)，如聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)或聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate，PEN)；聚丙烯酸酯树脂(polyacrylate resin)，如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)；聚醯亚胺树脂(polyimide resin)；聚烯烃树脂(polyolefin resin)，如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)；聚环烯烃树脂(polycycloolefin resin)；聚碳酸酯树脂(polycarbonate resin)；聚胺基甲酸酯树脂(polyurethaneresin)；三醋酸纤维素(triacetate cellulose，TAC)；或其中几种的混合物。较佳为聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环烯烃树脂、三醋酸纤维素或其混合物，更佳为聚对苯二甲酸乙二酯。第一光学层的厚度通常取决于对光学产品的需求，其较佳在约16微米(μm)至约300微米之间。
为了改变光的行进路径使光线由导光组件正面射出及使光线聚集，本发明实施例中的薄型可挠式导光组件的第一光学层下表面包含一第二光学层，该光学层具有可改变光行进路径的调光结构。本发明实施例中的导光组件的第二光学层的厚度宜在5微米至100微米之间，较佳在10微米至80微米之间，最佳在20微米至70微米之间。上述调光结构的形式为现有技术中调光结构的形式，例如规则或不规则的柱状结构、连续或非连续变化的柱状结构、圆锥状结构、立体角结构、透镜状结构、波状结构或弧形块状结构等。上述柱状结构的形状较佳为棱镜柱状(即，三角柱状)或弧形柱状(即，柱状结构的峰或谷或其两者呈圆弧形式)，更佳为棱镜柱状。本发明第二光学层的调光结构较佳为规则或不规则棱镜柱状结构，更佳为不规则棱镜柱状结构。
下面以图2至图9进一步说明本发明实施例的第二光学层的柱状结构的具体实施状态，并非用以限制本发明的范围。
图2至图5为本发明实施例薄型可挠式导光组件，包含第一光学层100、第二光学层200及第三光学层300。图2中第二光学层上的调光结构为一种规则且顶角为90°的棱镜柱状结构，各棱镜结构彼此不交错，且具有固定的棱镜宽度(W)及高度(h)。图3中第二光学层上的调光结构为规则弧形柱状结构，此外同一柱状结构在不同长度位置可具有不同高度。图4及5中第二光学层上的调光结构分别为不规则排列的棱镜柱状结构及不规则排列的弧形柱状结构，其中各柱状结构独立具有不同的宽度。此外，图4中同一柱状结构在不同长度位置可具有不同高度，图5中同一柱状结构在不同长度位置可具有不同宽度。
图6至8为本发明实施例的第二光学层的柱状结构的其它实施状态图。如图6和7所示，图中的柱状结构均以折线函数进行排列。如图8所示，图中的柱状结构以曲线函数进行排列。
根据本发明实施例的一较佳实施状态，本发明实施例薄型可挠式导光组件的第二光学层上的调光结构，基本上由相邻且不平行的多个柱状结构所组成，但也可能存在少许平行的柱状结构。在此较佳实施状态中，柱状结构的形状并无特殊限制，较佳为棱镜柱状或弧形柱状，更佳为顶角60°至120°的棱镜柱状。此外，在此较佳实施状态中，柱状结构可彼此交错或不交错，较佳为线性的交错或不交错的棱镜柱状结构，且当两棱镜结构彼此交错时，相邻棱镜的间距(即两棱镜峰与峰间的距离)为0至100微米，当两棱镜结构彼此不交错时，相邻棱镜的间距为1至100微米。图9为上述较佳实施状态的示意图。如图9所示，本发明实施例的薄型可挠式导光组件包含第一光学层100、第二光学层200及第三光学层300，其中第二光学层上的调光结构基本上由相邻且不平行的多个柱状结构所组成，且该柱状柱状结构包含线性的交错及不交错的棱镜柱状结构。
如上所述，除柱状结构外，也可使用其它形式的调光结构构成本发明实施例的导光组件的第二光学层。例如，图10至14中的导光组件，其分别具有由多个圆锥状结构11、立体角结构12、透镜状结构13、弧形块状结构14及波状结构15所构成的第二光学层。
本发明实施例的第二光学层由在第一光学层上涂布一包含至少一种紫外线硬化树脂单体和光引发剂的组合物形成。
上述紫外线硬化树脂单体是现有技术中本发明所属技术领域内的技术人员所熟知的紫外线硬化树脂单体，例如具有一或多个官能基的丙烯酸酯类单体；具有高折射率且含有芳香族基的反应单体，例如苯乙烯、萘乙烯、丙烯酸苯酯或丙烯酸萘酯；或其组合。本发明实施例中的丙烯酸酯类单体，例如但不限于丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、胺基甲酸酯丙烯酸酯(urethane acrylate)、或环氧丙烯酸酯(epoxy acrylate)等，较佳为丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。适用于本发明实施例的丙烯酸酯类单体可以为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯(2-phenoxy ethyl acrylate)、乙氧化2-苯氧基乙基丙烯酸酯(ethoxylated 2-phenoxy ethylacrylate)、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acrylate)、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯(cyclic trimethylolpropane formal acrylate)、β-羧乙基丙烯酸酯(β-carboxyethylacrylate)、月桂酸(甲基)丙烯酸酯(lauryl(meth)acrylate)、异辛基丙烯酸酯(isooctyl acrylate)、硬脂酸(甲基)丙烯酸酯(stearyl(meth)acrylate)、异癸基丙烯酸酯(isodecyl acrylate)、异冰片基(甲基)丙烯酸酯(isoborny(meth)acrylate)、苄基丙烯酸酯(benzyl acrylate)、3-羟-2，2-二甲基丙酸3-羟-2，2-二甲基丙酯二丙烯酸酯(hydroxypivalyl hydroxypivalate diacrylate)、乙氧化1，6-己二醇二丙烯酸酯(ethoxylated 1，6-hexanediol diacrylate)、二丙二醇二丙烯酸酯(dipropylene glycoldiacrylate)、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(Tricyclodecane dimethanol diacrylate)、乙氧化二丙二醇二丙烯酸酯(ethoxylated dipropylene glycol diacrylate)、新戊二醇二丙烯酸酯(neopentyl glycoldiacrylate)、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯(propoxylated neopentyl glycol diacrylate)、乙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯(ethoxylated bisphenol-A di(meth)acrylate)、2-甲基-1，3-丙二醇二丙烯酸酯(2-methyl-1，3-propanediol diacrylate)、乙氧化-2-甲基-1，3-丙二醇二丙烯酸酯(ethoxylated2-methyl-1，3-propanediol diacrylate)、2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇二丙烯酸酯(2-butyl-2-ethyl-1，3-propanediol diacrylate)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycoldimethacrylate)、二乙二醇二甲基丙烯酸酯(diethylene glycol dimethacrylate)、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(2-hydroxyethyl metharcrylate phosphate)、三(2-羟乙基)异氰酸三丙烯酸酯(Tris(2-hydroxy ethyl)isocyanurate triacrylate)、季戊四醇三丙烯酸酯(pentaerythritol triacrylate)、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ethoxylated trimethylolpropane triacrylate)、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(propoxylaed trimethylolpropane triacrylate)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(trimethylolpropane trimethacrylate)、季戊四醇四丙烯酸酯(pentaerythritol tetraacrylate)、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯(ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate)、双-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(ditrimethylolpropane tetraacrylate)、丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯(propoxylated pentaerythritoltetraacrylate)、季戊四醇四丙烯酸酯(pentaerythritol tetraacrylate)、二季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate)、(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯(hydroxyethyl acrylate，HEA)、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(2-hydroxyethyl methacrylate，HEMA)、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(tripropylene glycol di(meth)acrylate)、1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯(1，4-butanedioldi(meth)acrylate)、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯(1，6-hexanediol di(meth)acrylate)、烯丙基化二(甲基)丙烯酸环己酯(allylated cyclohexyl di(meth)acrylate)、二(甲基)丙烯酸异氰酸酯(isocyanurate di(meth)acrylate)、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(ethoxylatedtrimethylol propane tri(meth)acrylate)、丙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯(propoxylated glyceroltri(meth)acrylate)、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(trimethylol propane tri(meth)acrylate)和三(丙烯氧乙基)异氰酸酯(tris(acryloxyethyl)isocyanurate)或其中几种的混合物所组成的群组。较佳地，该丙烯酸酯类单体包含甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和季戊四醇三丙烯酸酯。
上述光引发剂经光照射后会产生自由基，透过自由基的传递可引发聚合反应，光引发剂的种类并无特殊限制，例如但不限于二苯甲酮(benzophenone)、二苯乙醇酮(benzoin)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one)、2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙-1-酮(2，2-dimethoxy-1，2-diphenylethan-1-one)、1-羟基环己基苯基酮(1-hydroxy cyclohexylphenyl ketone)、2，4，6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物(2，4，6-trimethylbenzoyl diphenylphosphine oxide)，或其中几种的混合物。较佳的光引发剂是二苯甲酮或1-羟基环己基苯基酮。
根据需要，本发明实施例的第二光学层的紫外线硬化树脂可以进一步包含分子量在103至104之间的寡聚体，此类寡聚体是现有技术中本发明所属技术领域内的技术人员所熟知的寡聚体，例如丙烯酸酯系寡聚体，其例如但不限于胺基甲酸酯丙烯酸酯，如脂肪族胺基甲酸酯丙烯酸酯(aliphatic urethane acrylate)、脂肪族胺基甲酸酯六丙烯酸酯(aliphatic urethanehexaacrylate)、芳香族胺基甲酸酯六丙烯酸酯(aromatic urethane hexaacrylate)；环氧丙烯酸酯，如双酚A环氧二丙烯酸酯(bisphenol-A epoxy diacrylate)、酚醛环氧丙烯酸酯(novolac epoxyacrylate)；聚酯丙烯酸酯，如聚酯二丙烯酸酯(polyester diacrylate)；或纯丙烯酸酯。
此外，上述用来形成本发明实施例的薄型可挠式导光组件的第二光学层的组合物可根据需要添加任何公知的添加剂，例如无机微粒、流平剂、消泡剂或抗静电剂等。
本发明实施例的薄型可挠式导光组件的第二光学层可用现有技术中本发明所属技术领域内的技术人员所熟知的任何方式来制造，例如，利用卷对卷式连续生产技术，且以涂布方式制造。例如，使用上述一可挠性透光材料作为第一光学层，并通过包含以下步骤的涂布方法来制造该第二光学层
(I)将紫外线硬化树脂单体、光引发剂等组份，根据需要与公知的添加剂混合，形成组合物；(II)将该组合物涂布在该第一光学层的一表面，形成一涂层；(III)用上述实施例所述的任一种调光结构沟槽的模具进行压合，在涂层上产生对应的调光结构，同时对该涂层照射能量射线产生光聚合反应，上述能量射线的强度可为100至1000毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)，较佳为200至800mJ/cm2；(IV)最后将膜片脱模，再成膜。
上述步骤(II)中，将组合物涂布于基材的方法为本发明所属技术领域内的技术人员所熟知的现有技术，例如可使用狭缝式涂布(slit die coating)、微凹版印刷涂布(micro gravure coating)、滚轮涂布(roller coating)等，或上述方法的组合将步骤(I)制得的组合物涂布在第一光学层上。
为了匀化由第一光学层射出的光线，本发明实施例的薄型可挠式导光组件的第一光学层的上表面包含一具有凹凸结构的第三光学层。上述第三光学层是由将一包含抗静电剂、紫外线硬化树脂、有机颗粒和至少一种选自由热固性树脂、热塑性树脂及其混合物所组成的群的树脂的硬罩液涂布在第一光学层上而构成。本发明实施例的第三光学层根据JIS K7136标准方法测量，具有20％至99％的雾度，较佳具有30％至90％的雾度；根据JIS K5400标准方法测量，其铅笔硬度可达3H或以上；且具有在108至1012Ω/Square(Ω/Square代表欧姆/平方)间的表面电阻率。因此，可有效增强导光组件的硬度，避免表面刮伤，且提供良好抗静电性。第三光学层的厚度宜在1微米至30微米之间，较佳在3微米至20微米之间，最佳在5微米至15微米之间。
本发明实施例的硬罩液中的有机颗粒的形状并无特殊限制，例如为球形、椭圆形、菱形或不规则形状等；其种类也无特殊限制，例如可为甲基丙烯酸酯树脂、硅酮树脂或其混合物，较佳为甲基丙烯酸酯树脂。上述有机颗粒的直径可相同或不同，较佳在约0.1微米至约20微米之间。根据本发明实施例，较佳使用直径相同的有机颗粒，更佳使用在约2微米至约15微米之间且直径相同的有机颗粒。上述有机颗粒的量相对于该硬罩液中树脂成分总重量为1～300重量％，较佳为5-30重量％。
本发明实施例的硬罩液中的紫外线硬化树脂包含至少一种具有一或多个官能基的丙烯酸酯类单体的树脂。丙烯酸酯类单体的种类如上所述，较佳为丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。根据本发明实施例的较佳实施状态，该丙烯酸酯类单体包含甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和季戊四醇三丙烯酸酯。
为增加硬罩液的成膜性，本发明实施例的紫外线硬化树脂可根据需要包含分子量在103至104之间的寡聚体，此类寡聚体的种类如上所述。
本发明实施例的硬罩液中的热固性树脂，其平均分子量一般在104至105之间，较佳为2×104至8×104，更佳为3×104至6×104。本发明实施例的热固性树脂可选自聚酯树脂、聚(甲基)丙烯酸酯树脂和其混合物所组成的群组，较佳为聚(甲基)丙烯酸酯树脂，如聚甲基丙烯酸甲酯或聚丙烯酸甲酯。且上述热固性树脂需含有羟基(-OH)、羧基(-COOH)或胺基(-NH2)，较佳为羟基，例如丙烯酸羟乙酯(hydroxyethyl acrylate，HEA)、丙烯酸羟丙酯(hydroxypropylacrylate，HPA)、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(2-hydroxyethyl methacrylate，HEMA)、甲基丙烯酸羟丙酯(hydroxypropyl methacrylate，HPMA)或其中几种的混合物的树脂。
本发明实施例硬罩液中的热塑性树脂可选自聚酯树脂；聚(甲基)丙烯酸酯树脂(poly(meth)acrylate resin)，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；及彼等的混合物。其平均分子量一般在104至2×106之间，较佳为2×104至3×105，更佳为4×104至105。热塑性树脂可增加涂布层与基材的密着性，及防止膜片因高温产生翘曲的现象。
在树脂材料加工或制造过程中，当树脂材料与其自身或其它材料发生磨擦时会产生静电，将空气中的游离尘埃集结在表面上，令昂贵电子组件遭破坏，甚至是点燃易燃的气体或粉末而引起火灾，因此添加抗静电剂是有必要的。
本发明实施例的硬罩液是将抗静电剂直接与树脂掺混，再经混练加工得到的。所述硬罩液中的抗静电剂并无特殊限制，是现有技术中本发明所属技术领域中的技术人员所熟知的抗静电剂，例如乙氧基甘油脂肪酸酯类、四级胺化合物、脂肪胺类衍生物、环氧树脂(如聚环氧乙烷)、硅氧烷(siloxane)或其它醇类衍生物，如聚乙醇酯、聚乙二醇醚等。
本发明实施例的硬罩液可根据需要包含现有技术中本发明所属技术领域中的技术人员所熟知的添加剂，例如但不限于硬化剂(curing agent)、光引发剂(photo initiator)、流平剂、分散剂或安定剂等。
本发明实施例的硬罩液中的硬化剂是现有技术中本发明所属技术领域内的技术人员所熟知的硬化剂，它可使分子与分子间产生化学接合而形成交联(crosslinking)，例如但不限于二异氰酸酯(diisocyanate)或聚异氰酸酯(polyisocyanate)。
本发明实施例的硬罩液中的光引发剂，经光照射后会产生自由基，透过自由基的传递引发的聚合反应，种类如上所述。
本发明实施例的薄型可挠式导光组件的第三光学层可用现有技术中本发明所属技术领域内的技术人员所熟知的技术制造。例如，利用卷对卷式连续生产技术，且用涂布方式制造。此外，第二光学层与第三光学层的涂布顺序并无特别限制，例如，可先在第一光学层上涂布第二光学层再完成第三光学层，也可先在第一光学层上涂布第三光学层再完成第二光学层。下面以一已涂布第二光学层的材料为例，作进一步说明，并非用以限制本发明的范围(I)将紫外线硬化树脂、热固性树脂、热塑性树脂、有机颗粒、溶剂及抗静电剂等组份，根据需要与公知的添加剂混合，形成一胶态硬罩液；(II)将该硬罩液涂布在具有第二光学层的第一光学层另一表面，以形成一涂层；(III)将上述经过涂覆的基材送进烘干机，蒸发溶剂，升温至高于热固性树脂的固化温度后，加热数分钟，进行热固化聚合反应；(IV)然后再对该涂层直接照射能量射线产生光聚合反应形成第三光学层，能量射线的强度可为100至1000毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)，较佳为200至800mJ/cm2。
如果需要，可重复进行上述各步骤，以获得多个第三光学层。
上述步骤(II)中，将硬罩液涂布于基材的涂布方法是本发明所属技术领域内的技术人员所熟知的现有技术，例如可使用狭缝式涂布(slit die coating)、微凹版印刷涂布(micro gravurecoating)、滚轮涂布(roller coating)等方法，或上述方法的组合将硬罩液涂布在基材上。
本发明实施例制得的薄型可挠式导光组件的总厚度为约30微米至约350微米。
图15为本发明实施例薄型可挠式导光组件的一具体实施状态图，其中第一光学层100上方为具有凹凸结构的第三光学层300，该第三光学层包含有机颗粒50，且该第一光学层下方为具有棱镜柱状结构的第二光学层200。较佳地，图15中的第二光学层具有图9所示的调光结构，此类调光结构具有较佳的集光效果，可使显示器具备增强的辉度。
公知的V-沟导光板使用注塑成形(injection molding)技术，因此其棱镜柱状结构与基板的折射率相同，因此必须对棱镜详细设计(例如设计其角度、宽度或深度)以控制光线反射的方向，达到导正光线行进方向的效果，此外如果希望获得良好的扩散效果时，还需对出光面另外进行加工。本发明实施例的薄型可挠式导光组件由于使用涂布(coating)制程在第一光学层上形成该第二光学层，因此可使该第一及第二光学层具有不同的折射率，进而可控制光线的行经路线，达到导正光线的效果。根据本发明实施例，该第一与第二光学层的折射率差的绝对值为0.001至0.6。本发明实施例中还利用涂布(coating)制程在第一光学层上形成具有凹凸微结构的第三光学层，因此可直接利用第三光学层上的微结构提供扩散光线的功效，不需额外加工或设计。根据本发明实施例的一实施状态，该第一及第三光学层具有不同的折射率且折射率差的绝对值为0.001至0.6，然而，具相同折射率的第一及第三光学层也在本发明的范围中。根据本发明实施例的一实施状态，可使用折射率为1.64的聚对苯二甲酸乙二酯或折射率为1.50的聚环烯烃树脂的膜片作为第一光学层，且使用折射率约1.49的紫外线硬化树脂构成第二及第三光学层。根据本发明实施例的另一实施状态，可进一步添加含芳香族基反应单体将第二光学层的折射率提高至1.58，其中芳香族基反应单体如上所述，可为苯乙烯、萘乙烯、丙烯酸苯酯或丙烯酸萘酯。根据本发明实施例的另一实施状态，可添加粒径为10至100纳米的无机微粒将第二光学层的折射率提高至2.1，其中无机微粒可为二氧化钛(折射率为2.72)、氧化锌(折射率为2.32)、氢氧化锆、氢氧化铝、二氧化硅或其混合物。
下面以图16为例，进一步说明本发明实施例薄型可挠式导光组件的导光原理。如图16所示，当LED光源20从第一光学层100入射后，光线从第一光学层进入第二光学层200会产生第一次折射，经由第二光学层的棱镜柱状结构时产生两次全反射，再穿过第一光学层进入第三光学层(图16未显示第三光学层)，最后通过第三光学层的凹凸结构扩散成均匀的面光源。因此，本发明实施例的薄型可挠式导光组件通过第一及第二光学层间的折射率差异及第二光学层的调光结构产生的折射及全反射现象来控制光行进的路线，相对传统V-沟导光板而言，可简化棱镜的设计且对精密加工技术的要求较低，进而可提高效率。
另外，由于本发明实施例导光组件的第三光学层具有根据JIS K5400标准方法测量，3H或以上的铅笔硬度，因此可有效地保护接触构件及避免光学性质受到影响，且由于第三光学层具有细微凹凸结构，因此兼具扩散作用，可进一步改善传统V-沟导光板的明暗带条纹问题。
本发明实施例的薄型可挠式导光组件可使用于可挠式灯源装置中，例如，广告灯箱及显示器等。本发明实施例还提供了一种显示器装置，具体包含一具有薄型可挠式导光组件和LED光源的背光模块。如图17所示，本发明实施例的薄型可挠式导光组件可应用于使用LED光源的可挠式背光模块中，该背光模块包含反射膜30、根据本发明的薄型可挠式导光组件10、逆棱镜片40及LED灯源20。此外，为达到光反射效果，本发明实施例的导光组件可在第二光学层调光结构表面进一步以气相沉积法或蒸镀法涂布具高反射率的金属材料，如银、铝等，其涂膜厚度为0.1至5微米。如图18所示，当第二光学层调光结构表面涂布银或铝等高反射率材料时，可达到光线反射效果，减少膜片使用，例如反射膜。
下面为本发明技术方案的一个具体实施例。
实施例1取一250毫升的玻璃瓶，加入甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及季戊四醇三丙烯酸酯的单体及芳香族胺基甲酸酯六丙烯酸酯[Etercure 6122-f-80，Eternal公司]的混合物共100克，光引发剂二苯甲酮及1-羟基环己基苯基酮混合物共5克，最后泡制成固形份约100％及总重约105克涂料。以滚轮将涂料涂布在透明PET膜上[U34(188μtm)，Toray公司]表面上，经顶角90度的V沟结构滚轮模具压合，同时以UV曝光机台(Fusion UV，F600V，600W/inch，H型灯源)power设定为100％，速度10m/min，能量射线250mJ/cm2，加以固化后脱模制得涂层厚度为25μm的第二光学层。上述制得的薄膜，合计膜厚为213μm，且该第二光学层具有如图9所示的调光结构。
再取一250毫升的玻璃瓶，将溶剂22克甲苯及22克丁酮加入玻璃瓶中。高速搅拌下依序加入5.28克的平均粒径为8μm的甲基丙烯酸酯树脂粒子[MB30X-8，积水公司]，紫外线硬化树脂甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及季戊四醇三丙烯酸酯的单体及脂肪族胺基甲酸酯六丙烯酸酯[Etercure 6149-11，Eternal公司]的混合物共18克，热固性树脂18克丙烯酸酯树脂[Eterac 7363-ts-50，Eternal公司](固形份约50％)，再加入2.0克硬化剂[Desmodur 3390，Bayer公司](固形份约75％)，3.6克抗静电剂[GMB-36M-AS，Marubishioil Chem.Co.，Ltd](固形份约20％)，光引发剂二苯甲酮及1-羟基环己基苯基酮混合物共1克，最后泡制成固形份约40％及总重约91.88克涂料。以滚轮将涂料涂布在上述制得的薄膜另一侧表面上，经100℃干燥1分钟后，再以UV曝光机台(Fusion UV，F600V，600W/inch，H型灯源)power设定为100％，速度15m/min，能量射线200mJ/cm2，加以干燥后制得涂层厚度为约7μm的第三光学层。上述制得的导光膜，合计总膜厚为220μm。此外，根据JIS K7136标准方法测量，该第三光学层的雾度为50％，且所得膜片的全光线穿透度为92％。膜厚、雾度及全光线穿透度的测量方式详述于下面的测试方法中。
比较例1将厚度为2000μm的市售V-cut导光板[Enplas公司]，进行下面所述的特性试验。
测试方法膜厚试验利用膜厚计[PIM-100，TESA公司]，以1N下压接触方式测量待测样品的膜厚。
雾度及全光线穿透度试验利用雾度计[NDH 5000W，日本电色公司]并根据JIS K7136标准方法，测量待测样品的雾度(Hz)及全光线透过率(Tt)。
铅笔硬度试验利用铅笔硬度试验机[Elcometer 3086，SCRATCH BOY]，以Mitsubishi铅笔(2H、3H)用JISK-5400方法测试待测样品表面的铅笔硬度，测试所得结果如表1所示。
表面电阻率试验利用超绝缘计[东亚TOADKK公司，SM8220&SME-8310，500V]，并根据ASTM D257标准方法测量待测样品表面电阻率。测试环境如下23±2℃，55±5％RH，测试所得结果如下列表1所示。
耐刮试验利用线性耐磨试验机[TABER 5750]于600公克的重量平台(面积长宽20mm×20mm)上贴黏置3M BEF-III-10T膜片(长宽20mm×20mm)，以其棱镜微结构层直接测试待测样品抗刮层的重压耐刮能力，以试验行程2inch，10cycle/min的速度进行10cycles耐刮测试，耐刮测试所得结果如表1所示。
高温翘曲试验将待测样品裁成长宽100mm×100mm平整膜片，置于120℃烘箱10分钟后，取出静置于室温，直到膜片回温至室温后，以间隙规测量膜片四角的翘曲程度(记录单位公厘(mm)，记录方式例如，0；0；0；0)，从而评估待测样品的耐热及耐翘曲性能，所得结果如表1所示。
高温高湿试验将待测样品裁成长宽100mm×100mm平整膜片，置于温度60℃、湿度90％RH的烘箱500小时后，取出静置于室温，直到膜片回温至室温后，以间隙规测量膜片四角的翘曲程度(记录单位公厘(mm)，记录方式例如，0；0；0；0)，从而评估待测样品的耐高温高湿性能，所得结果如表1所示。
表1由实施例1与比较例1的结果可知，本发明实施例所制得的导光组件厚度较薄，具有良好抗静电性和高硬度特性，并且表面平整无翘曲，从而可避免光学性质受到影响。
以上仅仅是应用范例，不能理解为对本发明权利要求保护范围的限制。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明的保护范围的内。
权利要求
1.一种薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述薄型可挠式导光组件包括第一光学层，由可挠性透光材料所构成；第二光学层，形成于所述第一光学层之下，具有可改变光行进路径的调光结构；及第三光学层，形成于所述第一光学层之上，具有可匀化由所述第一光学层射出的光线的凹凸结构；其中所述第一光学层和第二光学层具有不同的折射率。
2.根据权利要求1所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述第一光学层与第二光学层的折射率差的绝对值为0.001至0.6。
3.根据权利要求1所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述薄型可挠式导光组件具有30微米至350微米的厚度。
4.根据权利要求1所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述可挠性透光材料为塑料基材。
5.根据权利要求4所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述塑料基材选自聚对苯二甲酸乙二酯、聚环烯烃树脂、三醋酸纤维素及其混合物所组成的群。
6.根据权利要求1所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述调光结构具有选自规则或不规则、连续或非连续变化的柱状结构、圆锥状结构、立体角结构、透镜状结构、波状结构或弧形块状所组成的群的形式。
7.根据权利要求6所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述调光结构为规则或不规则的柱状结构。
8.根据权利要求7所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述柱状结构为棱镜柱状结构或弧形柱状结构。
9.根据权利要求6所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述调光结构为不规则棱镜柱状结构。
10.根据权利要求9所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述调光结构包含多个相邻且不平行的柱状结构。
11.根据权利要求10所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述柱状结构包含线性的交错和/或不交错的棱镜柱状结构。
12.根据权利要求9所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述棱镜顶角为60°至120°。
13.根据权利要求11所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述交错的两棱镜柱状结构的间距在0至100μm之间。
14.根据权利要求11所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述不交错的两棱镜柱状结构的间距在1至100μm之间。
15.根据权利要求1所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述调光结构表面进一步包括高反射率的金属材料。
16.根据权利要求15所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述金属材料为银或铝。
17.根据权利要求1所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述第二光学层由在第一光学层上涂布一包含至少一种紫外线硬化树脂单体和光引发剂的组合物形成。
18.根据权利要求17所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述紫外线硬化树脂单体为具有一或多个官能基的丙烯酸酯类单体、具有芳香族基的反应单体或其组合。
19.根据权利要求18所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯。
20.根据权利要求18所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体包含甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及季戊四醇三丙烯酸酯。
21.根据权利要求18所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述具有芳香族基的反应单体为苯乙烯、萘乙烯、丙烯酸苯酯或丙烯酸萘酯。
22.根据权利要求17所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述组合物进一步包含粒径为10至100纳米的无机微粒，所述无机微粒选自由二氧化钛、二氧化钛、氧化锌、氢氧化锆、氢氧化铝、二氧化硅及其混合物所组成的群。
23.根据权利要求1所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述第三光学层具有在108至1012Ω/Square之间的表面电阻率；根据JIS K7136标准方法测量，具有20至99％的雾度；及根据JIS K5400标准方法测量，具有3H或以上的铅笔硬度。
24.根据权利要求1所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述第一光学层与第三光学层具有不同的折射率且折射率差的绝对值为0.001至0.6。
25.根据权利要求1所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述第三光学层由将一包含抗静电剂、紫外线硬化树脂、有机颗粒和至少一种选自由热固性树脂、热塑性树脂及其混合物所组成的群的树脂的硬罩液涂布在第一光学层上形成。
26.根据权利要求25所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述抗静电剂选自乙氧基甘油脂肪酸酯类、四级胺化合物、脂肪胺类衍生物、环氧树脂、硅氧烷或醇类衍生物。
27.根据权利要求25所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述紫外线硬化树脂包含至少一种具有一或多个官能基的丙烯酸酯类单体的树脂。
28.根据权利要求27所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
29.根据权利要求27所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体包含甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及季戊四醇三丙烯酸酯。
30.根据权利要求27所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述紫外线硬化树脂进一步包含丙烯酸酯系寡聚体的树脂。
31.根据权利要求25所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述有机颗粒选自由甲基丙烯酸酯树脂、硅酮树脂及其混合物所组成的群组。
32.根据权利要求1所述的薄型可挠式导光组件，其特征在于，所述薄型可挠式导光组件用于LED背光模块中。
33.一种显示器装置，其特征在于，所述显示器装置包含一具有如权利要求1所述的薄型可挠式导光组件及LED光源的背光模块。
全文摘要
本发明提供了一种薄型可挠式导光组件，包含第一光学层，由可挠性透光材料所构成；第二光学层，形成于所述第一光学层之下，具有可改变光行进路径的调光结构；及第三光学层，形成于所述第一光学层之上，具有可匀化由所述第一光学层射出的光线的凹凸结构；其中所述第一及第二光学层具有不同的折射率。通过使用可挠式基材，利用卷对卷式连续生产技术，在基材两侧作双面涂布制备导光组件，可大幅降低导光组件的厚度，而且由于导光组件出光面涂布具有细微凹凸结构的涂层，该涂层固化后可增强导光组件的硬度且可达到光扩散的功效。
文档编号G02B5/04GK101042451SQ20071009802
公开日2007年9月26日 申请日期2007年4月25日 优先权日2007年4月25日
发明者许龙麟 申请人:长兴光学材料(苏州)有限公司