專利名稱：一種光學(xué)膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及液晶顯示及LED節(jié)能照明材料，特別是指一種用于手機(jī)，手提式電腦，臺(tái)式電腦、液晶電視機(jī)等液晶顯示器背光源模組和LED節(jié)能照明組件的三維微結(jié)構(gòu)增亮光學(xué)膜。
背景技術(shù)：
在應(yīng)用于液晶顯示和照明的各種光源中，亮度和發(fā)光效率是非常重要的參數(shù)。為了達(dá)到這樣的效果，通常需要用眾多的光學(xué)元件和高成本的工藝。例如，在液晶顯示器的背光源中，從冷陰極燈(CCFL)和發(fā)光二極管(LED)出射的光需經(jīng)過(guò)導(dǎo)光板，擴(kuò)散膜到達(dá)液晶面板。為了增加顯示器的亮度，通常需要用高光通量的導(dǎo)光板和擴(kuò)散膜。為了增加顯示器法線方向的亮度，背光源中通常還包括棱鏡膜或其他增亮膜。再例如，大部分用于液晶顯示和照明的LED (發(fā)光二極管)包括發(fā)射藍(lán)光，紫光，或紫外光的LED芯片并在芯片表面涂布光致發(fā)光材料以達(dá)到所需的亮度和顏色。在芯片的表面涂布光致發(fā)光材料所需的材料和工藝極大地增加了 LED的成本并帶來(lái)許多負(fù)面影響。由于發(fā)光材料直接涂布在芯片表面而增加了芯片散熱的難度，從而降低光轉(zhuǎn)化效率，引起色溫和色度的變化，并加速材料的老化；發(fā)光材料涂布厚度的不勻而產(chǎn)生的光的顏色的不一致性。所以，在液晶顯示和照明的應(yīng)用中， 急需一種有效的光學(xué)元件來(lái)克服目前這些應(yīng)用中的不足。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種光學(xué)膜，表面有凸起的微結(jié)構(gòu)，連接微結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂材料和光致發(fā)光材料。它能改變?nèi)肷涔獾慕嵌确植?、波長(zhǎng)范圍和增加亮度來(lái)降低液晶顯示和照明的光源中所需的光學(xué)元件的數(shù)量并簡(jiǎn)化工藝、降低成本。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的光學(xué)膜，包括表面凸起的微結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光材料，其特征在于表面凸起的微結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光材料通過(guò)樹(shù)脂材料連接。所述的光學(xué)膜包含基膜，基膜材料可為聚酯，聚乙烯，或聚碳酸脂。所述的表面凸起的微結(jié)構(gòu)可以是由樹(shù)脂材料所構(gòu)成。表面凸起的微結(jié)構(gòu)是由樹(shù)脂材料構(gòu)成時(shí)，構(gòu)成表面凸起的微結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂材料和微結(jié)構(gòu)與微結(jié)構(gòu)之間的樹(shù)脂材料可以是相同材料或不同材料，例如丙烯酸樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、聚氨脂、聚氯乙烯或硅樹(shù)脂。所述的表面凸起的微結(jié)構(gòu)的材料還可為混合在樹(shù)脂層中，并有部分突出于樹(shù)脂層的無(wú)機(jī)材料或聚合物顆粒，如，玻璃珠、透明丙烯酸樹(shù)脂粒子、聚苯乙烯粒子、Ti2O3或Si02。所述的光致發(fā)光材料可包含在表面凸起的微結(jié)構(gòu)材料中，或可包含在微結(jié)構(gòu)與微結(jié)構(gòu)之間的樹(shù)脂材料中和構(gòu)成微結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂材料中，或僅包含在微結(jié)構(gòu)與微結(jié)構(gòu)之間的樹(shù)脂中。光致發(fā)光材料可以是硅酸鹽體系，氮氧化物體系，氮化物體系，硫化物，氮化物，或有機(jī)發(fā)光材料。所述的表面凸起的微結(jié)構(gòu)在截面AA’的形狀可以是圓形，橢圓形，方形，矩形，六角形，八角形形狀，微結(jié)構(gòu)的底部尺寸D為5 750微米，高度H為2. 5^500微米。[0010]采用本實(shí)用新型，較好地降低了液晶顯示和照明的光源中所需的光學(xué)元件的數(shù)量和簡(jiǎn)化了工藝成本。改善了現(xiàn)有顯示器用增亮膜工藝復(fù)雜，成本較高的缺陷。與發(fā)光二極管(LED)結(jié)合使用時(shí)，可降低對(duì)LED的要求和成本。

圖1是本實(shí)用新型的光學(xué)膜的結(jié)構(gòu)。圖2是實(shí)施例1的微結(jié)構(gòu)在AA’面上的剖視圖。圖3是實(shí)施例2的微結(jié)構(gòu)在AA’面上的剖視圖。圖4是本實(shí)用新型光學(xué)膜的工作原理圖。圖5是光學(xué)膜的成型過(guò)程。
具體實(shí)施方式
由圖1知，光學(xué)膜100，包括基膜101和表面凸起的微結(jié)構(gòu)102，基膜101和凸起的微結(jié)構(gòu)102通過(guò)樹(shù)脂材料103連接?；?01具有光學(xué)透明特性，作為基膜的材料可為聚酯，聚乙烯，聚碳酸脂，如由日本東洋紡制作的A-4100，或A-4300PET膜。然而，基膜材料不受特別限制。任何具有光學(xué)透明特性的材料都可作為基膜材料。表面凸起的微結(jié)構(gòu)102可以是由樹(shù)脂材料或其他材料所構(gòu)成。如表面凸起的微結(jié)構(gòu)102是由樹(shù)脂材料構(gòu)成時(shí)，構(gòu)成表面凸起的微結(jié)構(gòu)102的樹(shù)脂材料和微結(jié)構(gòu)之間的樹(shù)脂材料103可以是相同材料或不同材料，例如丙烯酸樹(shù)脂，聚酯樹(shù)脂，聚氨脂，聚氯乙烯，或硅樹(shù)脂。表面凸起的微結(jié)構(gòu)102還可為混合在樹(shù)脂層中，并有部分突出于樹(shù)脂層的無(wú)機(jī)材料或聚合物顆粒，例如，玻璃珠，透明丙烯酸樹(shù)脂粒子，聚苯乙烯粒子，Ti2O3，SiO2等。光致發(fā)光材料可包含在微結(jié)構(gòu)與微結(jié)構(gòu)之間的樹(shù)脂和構(gòu)成微結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂材料中，或僅包含在微結(jié)構(gòu)與微結(jié)構(gòu)之間的樹(shù)脂中。光致發(fā)光材料可以是硅酸鹽體系，氮氧化物體系，氮化物體系，硫化物，氮化物，或有機(jī)發(fā)光材料。表面凸起的微結(jié)構(gòu)102形狀和尺寸可由如圖1中所示的底部尺寸D，高度h，和截面AA’的形狀來(lái)描述。微結(jié)構(gòu)在截面AA’的形狀可以是圓形，橢圓形，方形，矩形，六角形， 八角形或其他合適的形狀。底部尺寸D原則上代表這些形狀的唯一或較小的尺寸。如截面形狀為圓形，D則為直徑；如截面形狀為橢圓形，D則為短軸的長(zhǎng)度；如截面形狀為方形，等邊六角形，等邊八角形，D則為邊長(zhǎng)；如截面形狀為矩形，不等邊六角形，不等邊八角形，D則為最短邊的長(zhǎng)度；依次類(lèi)推。當(dāng)微結(jié)構(gòu)在截面AA’上的面積最大時(shí)為該微結(jié)構(gòu)的底部，最小時(shí)為該微結(jié)構(gòu)的頂部。頂部與底部在法線方向上的距離為高度h。值得一提的是，從微結(jié)構(gòu)的底部到頂部，其截面可為不同的形狀。例如，底部或接近底部時(shí)可為橢圓形，頂部或接近頂部時(shí)可為圓形。在整片光學(xué)膜中，微結(jié)構(gòu)可以有不同的截面形狀，底部尺寸和高度。本實(shí)用新型中，微結(jié)構(gòu)的底部尺寸可為5 750微米，微結(jié)構(gòu)的底部尺寸優(yōu)化地可為1(Γ250微米。 高度可為2. 5飛00微米，高度優(yōu)化地可為5 250微米。由圖2知，是本實(shí)施例1的微結(jié)構(gòu)在ΑΑ’面上的剖視圖。其中，201表示微結(jié)構(gòu)在 AA'面上的截面是圓的，202表示在ΑΑ’面上微結(jié)構(gòu)與微結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域。由圖3知，是本實(shí)施例2的微結(jié)構(gòu)在ΑΑ’面上的剖視圖。其中，301表示微結(jié)構(gòu)在 AA'面上的截面是長(zhǎng)方形，302表示在ΑΑ’面上微結(jié)構(gòu)與微結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域。由圖4知，是本實(shí)用新型光學(xué)膜的工作原理圖。本實(shí)用新型光學(xué)膜對(duì)光的作用可闡述如下。表面凸起的微結(jié)構(gòu)102可以改變?nèi)肷涔?01的傳播方向。對(duì)一些微結(jié)構(gòu)的形狀和材料，入射光401在通過(guò)具有表面凸起的微結(jié)構(gòu)102的光學(xué)膜100以后，光可以發(fā)散到比入射光更大的角度范圍，即起到擴(kuò)散的作用。對(duì)還有一些微結(jié)構(gòu)的形狀和材料，入射光401 在通過(guò)具有表面凸起的微結(jié)構(gòu)102的光學(xué)膜100以后，光匯聚到設(shè)計(jì)的角度，例如光學(xué)膜的法線方向，即集光作用。光學(xué)膜中的光致發(fā)光材料將吸收部分入射光而發(fā)出不同波長(zhǎng)的光。 例如，如光學(xué)膜中的光致發(fā)光材料為YAG: Ce3+，而光源為InGaN藍(lán)光LED，YAG: Ce3+將吸收部分藍(lán)光而發(fā)出黃光。YAG:Ce3+所發(fā)出的黃光與LED發(fā)出的藍(lán)光相混合而產(chǎn)生白光，從而使光源的顏色得到了改變，并增加了人眼的可見(jiàn)亮度。401表示入射光，入射光可以是發(fā)散光， 也可為平行光。402表示入射光的波長(zhǎng)分布。通常，入射光為波長(zhǎng)較短的光，如藍(lán)光，紫光， 或紫外光。入射光也可為綠光，黃光或紅光。100表示本實(shí)用新型的光學(xué)膜，包含表面凸起的微結(jié)構(gòu)和混合在光學(xué)膜中的光致發(fā)光材料。403表示出射光。當(dāng)入射光經(jīng)過(guò)本實(shí)用新型的光學(xué)膜100以后，其發(fā)散角度和波長(zhǎng)范圍發(fā)生改變。視表面凸起的微結(jié)構(gòu)的形狀和材料， 光經(jīng)過(guò)本實(shí)用新型光學(xué)膜以后其發(fā)散角可以變寬(擴(kuò)散效果)或變窄(集光效果)。通常，入射光在經(jīng)過(guò)本實(shí)用新型光學(xué)膜以后，波長(zhǎng)范圍變寬，如404所示。其波長(zhǎng)范圍包含了入射光的波長(zhǎng)范圍和光致發(fā)光材料所發(fā)的光的波長(zhǎng)范圍。 如圖5知，是光學(xué)膜的成型過(guò)程。圖5 (a)將基膜101置于光掩模版502上，光掩模502包含透光和阻光部分，透光部分可由反復(fù)，無(wú)規(guī)或合適有序的空隙組成?？障犊蔀橐活?lèi)或多類(lèi)空隙的組合?？障犊梢允菆A形，橢圓形，六邊形，八角形，或其他合適的形狀。在基膜101和光掩模502之間可施加折射率匹配流體，例如異丙醇。圖5(b)表示將材料混合物涂布在基膜101上形成涂布層503。涂布層503的厚度為5微米至500微米。涂布層503 的厚度優(yōu)化地為20微米至200微米，用準(zhǔn)直或幾乎準(zhǔn)直的UV紫外光或可見(jiàn)光504經(jīng)光掩模版502的透光部分通過(guò)，有選擇地聚合涂布層503上的材料混合物。準(zhǔn)直或幾乎準(zhǔn)直的 UV紫外光或可見(jiàn)光504引起混合物層503內(nèi)的光聚合材料在光引發(fā)劑的作用下聚合形成固體，并將光致發(fā)光材料包含其中。光源可以是高壓汞燈或其他合適的光源。用溶劑洗滌選擇聚合后的混合物層503，以便除去混合物層503的未聚合部分，從而形成如圖1所示的具有表面凸起的微結(jié)構(gòu)102的光學(xué)膜100。
權(quán)利要求1.一種光學(xué)膜，包括表面凸起的微結(jié)構(gòu)(102)和光致發(fā)光材料，其特征在于表面凸起的微結(jié)構(gòu)(102)和光致發(fā)光材料通過(guò)樹(shù)脂材料(103)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)膜，包含基膜(101)，基膜材料為聚酯，聚乙烯，或聚碳酸脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)膜，其特征在于所述的表面凸起的微結(jié)構(gòu)(102)可以是由樹(shù)脂材料或光致發(fā)光材料所構(gòu)成，表面凸起的微結(jié)構(gòu)(102)是由樹(shù)脂材料構(gòu)成時(shí)，構(gòu)成表面凸起的微結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂材料和微結(jié)構(gòu)與擴(kuò)散膜之間的樹(shù)脂材料可以是相同材料或不同材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)膜，其特征在于所述的表面凸起的微結(jié)構(gòu)(102)的材料還可為混合在樹(shù)脂層中，并有部分突出于樹(shù)脂層的無(wú)機(jī)材料或聚合物顆粒，所述的無(wú)機(jī)材料或聚合物顆粒為玻璃珠、透明丙烯酸樹(shù)脂粒子、聚苯乙烯粒子、Ti2O3或Si02。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)膜，其特征在于所述的表面凸起的微結(jié)構(gòu)(102)在截面AA’的形狀可以是圓形，橢圓形，方形，矩形，六角形，八角形形狀，微結(jié)構(gòu)的底部尺寸D 為5 750微米，高度H為2. 5 500微米。
專利摘要一種光學(xué)膜，包括表面凸起的微結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光材料，其特征在于表面凸起的微結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光材料通過(guò)樹(shù)脂材料連接。采用本實(shí)用新型，較好地降低了液晶顯示和照明的光源中所需的光學(xué)元件的數(shù)量和簡(jiǎn)化了工藝成本。改善了現(xiàn)有顯示器用增亮膜工藝復(fù)雜，成本較高的缺陷。與發(fā)光二極管(LED)結(jié)合使用時(shí)，可降低對(duì)LED的要求和成本。
文檔編號(hào)C08L69/00GK202025100SQ20102062079
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
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