专利名称：棱镜片和包括棱镜片的背光单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种棱镜片、一种包括棱镜片的背光单兀以及一种包括背光单兀的光学显示装置。更具体而言，本发明涉及一种棱镜片、一种包括棱镜片的背光单元以及一种包括背光单元的光学显示装置，该棱镜片能够使亮度减少最小化，提高抗划伤性并且消除光学片上的保护膜以减小制造成本。
背景技术：
目前，液晶显示器(IXD)是最广泛使用的平板显示器之一。IXD具有液晶层被封装在薄膜晶体管(TFT)阵列基底与滤色基底之间的结构。LCD通过在阵列基底和滤色基底上的电极上施加电压时在液晶层中重新排列液晶分子来显示图像。由于LCD自身不能发光，因而需要背光单元。背光单元可包括诸如发光二极管、荧光灯等等的光源、导光板、棱镜片、扩散片、保护片等等。棱镜片具有为三角形剖面的规则图样并聚光以提高亮度。通常，背光单元包括一个棱镜片或堆叠在彼此之上的多个棱镜片，每个棱镜片具有位于其上部的规定图样和位于其下部的不规则图样。当诸如保护片的光学片被进一步堆叠在这种棱镜片上时，会形成划伤。划伤会降低产品的外观和亮度，由此造成产品缺陷。
发明内容
本发明的一个方面提供一种棱镜片，其包括:具有一个平坦表面的基膜；以及具有多个棱镜并与所述基膜的与所述基膜的所述平坦表面相反的另一表面整体形成的光学折射区段，该多个棱镜沿一个方向布置，以构成第一棱镜部分和第二棱镜部分。在此，每个棱镜具有预定的剖面形状。所述第一棱镜部分的棱镜沿所述棱镜的设置方向具有恒定高度，所述第二棱镜部分的棱镜沿所述棱镜的设置方向具有可变高度。所述第二棱镜部分的所述可变高度的最大值大于所述第一棱镜部分的所述恒定高度。本发明的另一方面提供一种包括棱镜片的背光单元。本发明的进一步方面提供一种包括背光单元的光学显示装置。
图1为根据本发明一个实施例的棱镜片的透视图；图2至图4为显示第一棱镜部分和第二棱镜部分的示意性组合的视图；图5例不出根据一个实施例的棱镜片的俯视图；图6例示出根据实施例的棱镜片的仰视图；图7例示出根据实施例的棱镜片的剖视图；图8例不出根据一个实施例的一组棱镜片；图9例示出根据一个实施例的背光单元。
具体实施例方式根据一个方面,本发明提供一种棱镜片，该棱镜片包括:具有一个平坦表面的基膜；以及具有多个棱镜并与基膜的与基膜的平坦表面相反的另一表面整体形成的光学折射区段，多个棱镜沿一个方向布置以构成第一棱镜部分和第二棱镜部分成。在此，每个棱镜具有预定的剖面形状。第一棱镜部分的棱镜沿棱镜的设置方向具有恒定的高度，第二棱镜部分的棱镜沿棱镜的设置方向具有可变的高度。第二棱镜部分的可变高度的最大值大于第一棱镜部分的恒定高度。现在将参照附图详细描述本发明的各实施例。图1为根据本发明一个实施例的棱镜片的透视图。参照图1，根据一个实施例的棱镜片10可包括:具有一个平坦表面101的基膜100 ;以及具有多个棱镜121、131并与基膜100的与基膜100的平坦表面101相反的另一表面整体形成的光学折射区段110，多个棱镜121、131沿一个方向(例如第一方向)布置。在此，每个棱镜具有确定的剖面形状。棱镜片可用作聚光的聚光片。基膜和构成光学折射区段的棱镜可由相同或不同的材料形成。基膜和构成光学折射区段的棱镜可由诸如热塑树脂或包括热塑树脂的合成物组成，热塑树脂在可见光范围内是透明的。热塑树脂的示例可包括聚甲醛树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚酯树脂、乙烯树脂、聚苯醚树脂、聚烯烃树脂、环烯烃树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚芳基砜树脂、聚醚砜树脂、聚苯硫醚树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯树脂、聚乙烯树脂和氟树脂。基膜可具有从大约50 μ m变化到大约300 μ m的厚度,但不限于此。光学折射区段可被形成在基膜的另一表面上，以折射穿过基膜的光，从而具有确定定向。光学折射区段可通过将用于基膜的膜挤压在基膜的另一表面上而与基膜整体形成。光学折射区段可具有沿一个方向布置的多个棱镜。光学折射区段可包括第一棱镜部分120和第二棱镜部分130,第一棱镜部分120包括至少一个棱镜,该至少一个棱镜沿棱镜的设置方向(例如第二方向)具有恒定的高度，第二棱镜部分130包括至少一个棱镜，该至少一个棱镜沿棱镜的设置方向(例如第二方向)具有可变的高度。第二方向与第一方向相交。每个棱镜的高度可沿从棱镜的最低区域例如垂直地延伸到棱镜的最高区域的第三方向而被测量，参见图2至图4。参见图l，x方向对应于第一方向，y方向对应于第二方向，并且z方向对应于第三方向。在图1中，光学折射区段可包括两个第一棱镜部分120和位于第一棱镜部分之间的一个第二棱镜部分130。然而,第一棱镜部分和第二棱镜部分的排列次序和数量可根据棱镜片的应用或目的而变化。第一棱镜部分可包括大约1-30个棱镜，优选大约4-19个棱镜，第二棱镜部分可包括至少一个棱镜，优选大约1-3个棱镜。在光学折射区段中，当第一棱镜部分和第二棱镜部分分别由Al和A2表不时,第一棱镜部分和第二棱镜部分可以A1A1...A2...AlAl的阵列设置，也就是，第二棱镜部分可位于光学折射区段的中心，第一棱镜部分可位于第二棱镜部分的两侧。第一棱镜部分和第二棱镜部分的排列次序不受特别限制。优选地，第一棱镜部分和第二棱镜部分可以A1A2A1A2A1A2...A1A2A1A2A1A2的阵列交替布置。构成第一棱镜部分和第二棱镜部分的棱镜可具有相同或不同的剖面，并可不限于特定剖面。在图1中，构成第一棱镜部分和第二棱镜部分的棱镜具有三角形剖面。然而，应理解，构成第一棱镜部分和第二棱镜部分的棱镜不限于三角形剖面，而是可具有包括至少两个光学平面的任意剖面形状，例如透镜形状、梯形形状等，该形状能够折射光。在此，棱镜中的至少一对光学平面能够折射不平行的光。当第一棱镜部分和第二棱镜部分具有三角形剖面时，第一棱镜部分和第二棱镜部分的棱镜可具有从大约30°变化到大约150°的竖直角(Θ 1、Θ 2)。在此，竖直角指的是由棱镜的相对表面限定的角度，如图1所示。构成第一棱镜部分和第二棱镜部分的棱镜的各自的曲率半径可为棱镜的节距(P1、P2)的大约50%或更小、优选大约2%至大约10%。构成第一棱镜部分的棱镜沿其设置方向可具有恒定的高度H1。高度Hl可从大约
5μ m变化至大约250 μ m,优选从大约5 μ m变化至100 μ m。第一棱镜部分的棱镜可具有从大约10 μ m变化至大约500 μ m的节距P1。在此范围内，第一棱镜部分可提高聚光能力和亮度。优选地，第一棱镜部分的棱镜可具有从大约10 μ m变化至大约200 μ m的节距。在第一棱镜部分中，沿棱镜的设置方向的每单位长度上连接构成第一棱镜部分的棱镜的最高高度的线可为直线，该直线可与棱镜的中心线对称、不对称、或等同。棱镜的中心线可为沿棱镜的设置方向的每单位长度上连接棱镜的节距的中点的线。例如，参照图1，连接第一棱镜部分的棱镜的最高高度的线122可为平行于棱镜的设置方向并与棱镜的中心线重叠的线。图5例示出根据一个实施例的棱镜片的俯视图。参见图5，连接第一棱镜121的最高高度的线122可为与棱镜121的设置方向平行并且可与棱镜121的中心线重合的线。构成第二棱镜部分的棱镜沿棱镜的设置方向可具有可变的高度H2。第二棱镜部分的可变高度H2可与第一棱镜部分的恒定高度Hl共同提供防止莫尔条纹现象的效果。高度H2可规则地或不规则地，或者以其他方式周期性变化。第二棱镜部分的高度H2可从大约5 μ m变化至大约300 μ m，但不限于此。优选地，高度H2可从大约10 μ m变化至150 μ m。可变高度H2的最大值可从大约5 μ m变化至大约150 μ m。在第二棱镜部分中，沿棱镜的设置方向的每单位长度上连接构成第二棱镜部分的棱镜的最高高度的线相对于棱镜的中心线为对称或不对称的线。例如，参照图1，连接第二棱镜部分的棱镜的最高高度的线132可具有波形，该线132沿棱镜的设置方向相对于棱镜的中心线不对称。参见图5，连接第二棱镜部分130的第二棱镜131的最高高度的线132可具有在设置方向上相对于第二棱镜131的中心线不对称的波形。沿棱镜的设置方向的每单位长度上连接第二棱镜部分的棱镜的最高高度的线可与棱镜的中心线相交。沿棱镜的设置方向的每单位长度上连接第二棱镜部分的棱镜的最高高度的线132可位于距离棱镜的中心线为棱镜的高度H2的大约50%或更小的位置。在此范围内，可获得波形曲线。优选地，线132可位于距离棱镜的中心线为棱镜的高度可的大约2%至大约10%的位置。沿棱镜的设置方向的每单位长度上连接第二棱镜部分的棱镜的最高高度的线132可具有至少一个最闻点。最闻点可表不沿着棱镜的长度的最闻的点。第二棱镜部分的棱镜可具有从大约10 μ m变化至大约500 μ m的节距P2。在此范围内，第二棱镜部分可具有提高聚光能力和亮度的效果。优选地，第二棱镜部分的棱镜可具有从大约10 μ m变化至大约100 μ m的节距P2。第二棱镜部分可占据光学折射区段的总面积的大约1%至大约90%的面积。在光学折射区段中，构成第二棱镜部分的棱镜的数量可从构成光学折射区段的棱镜的总数量(即第一棱镜部分和第二棱镜部分的棱镜的总数量)的大约1%变化至大约50%。在此范围内，棱镜片可具有提高的抗划伤性。第二棱镜部分的棱镜的高度H2的最大值可大于第一棱镜部分的高度H1。如果高度H2大于高度Hl，则当光学片堆叠在棱镜片上时，在棱镜片上不会形成划伤，并且能够防止棱镜图样的损坏。高度H2的最大值与高度Hl的比率可大于I且小于等于2，优选从大约1.05至大约1.5。在此范围内，在棱镜片上不会形成划伤，并且能够防止棱镜图样的损坏。高度H2的最大值与高度Hl之间的高度差(“H2的最大值_H1”)可为高度Hl的大约50%或更小。优选地，高度差从大约2 μ m变化至高度Hl的大约50%。在此范围内，棱镜片能够被附接到背光单元，而不会在棱镜片上产生划伤。如果高度差(“H2的最大值-H1”)小于2 μ m,则在棱镜片上会产生划伤，从而损坏棱镜图样。优选地，高度差具有高度Hl的大约8%至大约40%的高度。节距P2与节距Pl的比例可从大约0.5变化至大约1.5。图2至图4显示第一棱镜部分和第二棱镜部分的棱镜的示例性组合，其中一个第一棱镜和一个第二棱镜被组合。然而，棱镜的排列次序或数量可变化。在图2中，构成第一棱镜部分的棱镜121a具有高度Hl和位于第一棱镜部分的一端处的高度hi，构成第二棱镜部分的棱镜131a具有最大高度H2和位于第二棱镜部分的一端处的高度h2。H2/H1的比率超过l，hl/h2的比率也超过I。最大高度H2与高度Hl的高度差可为高度Hl的大约50%或更小。参照图3，构成第一棱镜部分的棱镜121b具有高度Hl和位于第一棱镜部分的一端处的高度hi，构成第二棱镜部分的棱镜131b具有最大高度H2和位于第二棱镜部分的一端处的高度h2。H2/H1的比率超过I，最大高度H2与高度Hl的高度差可为高度Hl的大约50%或更小。h2/hl的比率也超过I。在图4中，构成第一棱镜部分的棱镜121c具有高度Hl和剖面高度hl，构成第二棱镜部分的棱镜131c具有最大高度H2和剖面高度h2。H2/H1的比率超过l，h2/hl的比率也超过I。第二棱镜部分的棱镜可形成曲面，并其曲率半径可为其节距的50%或更小。最大高度H2与高度Hl的高度差可为高度Hl的大约50%或更小。
基膜的平坦表面为下述表面:光从光源入射在该表面上，并且光穿过该表面到达光学折射区段。基膜的平坦表面可被进一步提供有浮雕图样。浮雕图样可为凸起或凹入地浮雕的不规则图样，该不规则图样可通过利用大约1-200 μ m直径的串珠打击平坦表面而形成。浮雕图样，特别是凸起或凹入地浮雕的不规则图样，可散射光，防止产生划伤并增加硬度。图6例示出根据实施例的棱镜片的仰视图。图7例示出根据实施例的棱镜片的剖视图。参见图6和图7，基膜100的平坦表面101可被进一步提供具有浮雕图案140。在本发明的另一方面中，一组棱镜片可包括在上文中描述的一个或多个棱镜片。优选地，该组棱镜片可包括至少两个棱镜片。图8为根据本发明一个实施例的一组棱镜片的截面图。参见图8，一组棱镜片可包括例如彼此堆叠的两个棱镜片IOa和10b，棱镜片IOa包括第一棱镜部分120和第二棱镜部分130，并且棱镜片IOb包括第一棱镜部分120和第二棱镜部分130。在本发明的进一步方面中，光学显不装置可包括具有棱镜片或一组棱镜片的背光单元。图9示例出根据本发明一个实施例的背光单元的截面图。参见图9，背光单元200可包括光源205、导光板210、反射板215、扩散片220和棱镜片230。光源205可设置在导光板210的侧表面或后表面处。光源205可为冷阴极突光灯(CCFL)或发光二级管(LED)。导光板210可设置在IXD面板300下方并且靠近光源205的一侧。反射板215可设置在导光板210下方。扩散片220可设置在导光板210上方。棱镜片230可设置在扩散片220上方。棱镜片230可包括基膜100和形成在基膜100上的第一棱镜部分320和第二棱镜部分330。接下来，将参照一些示例更详细说明本发明。应理解，这些示例被提供用于仅为例示，并不应以任何方式理解成限制本发明。在此将省略对本领域技术人员明显的细节的描述。示例示例 I制作包括基膜和形成在该基膜上的光学折射区段的棱镜片。光学折射区段包括具有19个棱镜的第一棱镜部分(Al)和具有单个棱镜的第二棱镜部分(A2),第一棱镜部分(Al)和第二棱镜部分(A2)按照A1A1...A2...AlAl的次序布置。第一棱镜部分的棱镜具有三角形剖面、25 μ m的高度和50 μ m的节距。第二棱镜部分的棱镜具有三角形剖面、23-27 μ m的高度、27 μ m的最大高度和50 μ m的节距。连接第二棱镜部分的棱镜的高度的线具有波形。示例 2制作包括基膜和形成在该基膜上的光学折射区段的棱镜片。光学折射区段包括具有10个棱镜的第一棱镜部分(Al)和具有单个棱镜的第二棱镜部分(A2),第一棱镜部分(Al)和第二棱镜部分(A2)按照A1A1...A2...AlAl的次序布置。第一棱镜部分的棱镜具有三角形剖面、25 μ m的高度和50 μ m的节距。第二棱镜部分的棱镜具有三角形剖面、31-35 μ m的高度、35 μ m的最大高度和66 μ m的节距。第一棱镜部分的棱镜与第二棱镜部分的棱镜之间的高度差为6-10 μ m。连接第二棱镜部分的棱镜的高度的线具有波形。示例 3制作包括基膜和形成在该基膜上的光学折射区段的棱镜片。光学折射区段包括具有19个棱镜的第一棱镜部分(Al)和具有单个棱镜的第二棱镜部分(A2),第一棱镜部分(Al)和第二棱镜部分(A2)按照A1A1...A2...AlAl的次序布置。第一棱镜部分的棱镜具有三角形剖面、25 μ m的高度和50 μ m的节距。第二棱镜部分的棱镜具有三角形剖面、31-35 μ m的高度、35 μ m的最大高度和66 μ m的节距。第二棱镜具有2 μ m的曲率半径。第一棱镜部分的棱镜与第二棱镜部分的棱镜之间的高度差为6-10 μ m。连接第二棱镜部分的棱镜的高度的线具有波形。比较例I以与不例I中相同的方式制作棱镜片，但在基膜上形成仅包括第一棱镜部分的光学折射区段。比较例2以与示例I中相同的方式制作棱镜片，但在基膜上形成仅包括第二棱镜部分的光学折射区段。比较例3制作包括基膜和形成在该基膜上的光学折射区段的棱镜片。光学折射区段包括具有19个棱镜的第一棱镜部分(Al)和具有单个棱镜的第二棱镜部分(A2),第一棱镜部分(Al)和第二棱镜部分(A2)按照A1A1...A2...AlAl的次序布置。第一棱镜部分的棱镜具有三角形剖面、25 μ m的高度和50 μ m的节距。第二棱镜部分的棱镜具有三角形剖面、26 μ m的高度、52 μ m的节距和26 μ m的最大高度。第二棱镜部分具有2 μ m的曲率半径。第一棱镜部分的棱镜与第二棱镜部分的棱镜之间的高度差为I μ m。连接第二棱镜部分的棱镜的高度的线具有波形。试验示例针对亮度和抗划伤性对制作的棱镜片进行测试。(I)亮度增益:扩散片和棱镜片首先与用于32英寸IXD的边缘型背光单元接合。利用从TOPCON C0.，Ltd获得的SR3光谱辐射计测量亮度。亮度增益是接合棱镜片之前的亮度值与接合棱镜片之后的亮度值的比率。通过计算接合棱镜片之后的亮度值与接合棱镜片之前的亮度值的比率获得亮度增益。三个棱镜片样品被制备用于每个测试，并且在每个片的中心点处测量亮度。首先测量扩散片的亮度值(A)，然后是在棱镜片与扩散片接合之后的亮度值(B)。通过计算B/A的比率获得亮度增益。(2)相对亮度:计算示例2和比较例I至3的棱镜片的各个亮度增益(G2)与示例I的棱镜片的亮度增益(Gl)的百分数(G2/G1*100)。(3)抗划伤性:低反射的偏光板被叠放在制作的棱镜片中的每一个上。20g、40g、60g、100g、200g和300g的重量连续加载到棱镜片上。各个重量来回移动三次3cm的距离，然后通过检查在棱镜片上产生划伤时的重量来估计抗划伤性。在此，更高的产生划伤的重量表示更高的抗划伤性。表I
权利要求
1.一种棱镜片,包括: 具有一个平坦表面的基膜；以及 具有多个棱镜并与所述基膜的与所述基膜的所述平坦表面相反的另一表面整体形成的光学折射区段，所述多个棱镜沿一个方向布置以构成第一棱镜部分和第二棱镜部分，每个棱镜具有预定的剖面形状； 其中所述第一棱镜部分的所述棱镜沿所述棱镜的设置方向具有恒定高度，所述第二棱镜部分的所述棱镜沿所述棱镜的设置方向具有可变高度，所述第二棱镜部分的所述棱镜的可变高度(H2)的最大值大于所述第一棱镜部分的所述棱镜的所述恒定高度(H1)。
2.如权利要求1所述的棱镜片，其中沿所述棱镜的设置方向在每单位长度上连接所述第二棱镜部分的所述棱镜的最高高度的线相对于所述棱镜的中心线对称或不对称。
3.如权利要求1所述的棱镜片，其中沿所述棱镜的设置方向在每单位长度上连接所述第二棱镜部分的所述棱镜的最高高度的线具有波形。
4.如权利要求1所述的棱镜片，其中沿所述棱镜的设置方向在每单位长度上连接所述第二棱镜部分的所述棱镜的最高高度的线与所述棱镜的中心线相交。
5.如权利要求1所述的棱镜片，其中沿所述棱镜的设置方向在每单位长度上连接所述第二棱镜部分的所述棱镜的最高高度的线位于距离所述棱镜的中心线为所述棱镜的所述可变高度(H2)的所述最大值的50%或更小的 位置。
6.如权利要求1所述的棱镜片，其中所述第二棱镜部分的所述棱镜的所述可变高度(H2)周期性地变化。
7.如权利要求1所述的棱镜片，其中沿所述棱镜的设置方向在每单位长度上连接所述第一棱镜部分的所述棱镜的最高高度的线是平行于所述棱镜的所述设置方向的直线。
8.如权利要求1所述的棱镜片，其中所述第一棱镜部分和所述第二棱镜部分交替布置。
9.如权利要求1所述的棱镜片，其中所述第一棱镜部分包括I至30个棱镜，所述第二棱镜部分包括至少一个棱镜。
10.如权利要求1所述的棱镜片，其中所述可变高度(H2)的所述最大值与所述恒定高度(Hl)的比例大于I且小于等于2。
11.如权利要求1所述的棱镜片，其中所述可变高度(H2)的所述最大值与所述恒定高度(Hl)之间的高度差从2 μ m变化至所述恒定高度(Hl)的50%或更小。
12.如权利要求1所述的棱镜片，其中构成所述第一棱镜部分或所述第二棱镜部分的所述棱镜的曲率半径为该棱镜的节距的50%或更小。
13.如权利要求1所述的棱镜片，其中构成所述第一棱镜部分或所述第二棱镜部分的所述棱镜具有三角形剖面，该三角形剖面具有30°至150°的顶角。
14.如权利要求1所述的棱镜片，其中所述第一棱镜部分的所述棱镜的节距(Pl)与所述第二棱镜部分的所述棱镜的节距(P2)的比率从0.5变化至1.5。
15.如权利要求1所述的棱镜片，其中所述第二棱镜部分的所述棱镜占据所述光学折射区段的总面积的1%-90%的面积。
16.如权利要求1所述的棱镜片，其中构成所述第二棱镜部分的所述棱镜的数量从构成所述光学折射区段的棱镜的总数量的1%变化至50%。
17.如权利要求1所述的棱镜片，其中所述平坦表面被进一步提供有浮雕图样。
18.—组棱镜片，包括一个或多个如权利要求1所述的棱镜片。
19.一种背光单兀,包括如 权利要求1所述的棱镜片。
全文摘要
本公开内容提供一种棱镜片和一种具有棱镜片的背光单元。棱镜片包括具有一个平坦表面的基膜；以及具有多个棱镜并与所述基膜的与所述基膜的所述平坦表面相反的另一表面整体形成的光学折射区段，该多个棱镜沿一个方向布置，以构成第一棱镜部分和第二棱镜部分。在此，每个棱镜具有预定的剖面形状。所述第一棱镜部分的棱镜沿所述棱镜的设置方向具有恒定的高度，所述第二棱镜部分的棱镜沿所述棱镜的设置方向具有可变的高度。所述第二棱镜部分的所述可变高度的最大值大于所述第一棱镜部分的所述恒定高度。棱镜片可使亮度的减少最小化、提高抗划伤性并消除光学片上的保护膜，从而减小制造成本。
文档编号F21S8/00GK103185287SQ201210584749
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2011年12月29日
发明者崔美贞, 朴庆坤, 李秀敬 申请人:第一毛织株式会社