显示器用光学片的制备方法

专利名称：显示器用光学片的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种显示器用光学片的制备方法。更具体地，它涉及一种 制造技术，该制造技术使得易于组装和操作用于液晶显示单元等的显示器 元件，并且适于制备便宜的高-性能显示器用光学片。
背景技术：
对于配备有彩色液晶显示单元的便携式笔记本电脑和便携式电话、便
携式液晶电视装置、唱机(player)配备的液晶显示器等，液晶显示单元的高 功率消耗是延长电池时间的障碍之一。这些液晶显示单元主要是包括通过 从后面辐照液晶层而使它发光的背光类型。在这样的背光-类液晶显示单元 中，背光单元被安装在液晶层的下面。
通常，背光单元具有光源例如冷-阴极管和LED源、光波导管，以及 多个光学片。可用的光学片包括全息图片(hologramsheet)、偏振片、抗 反射片、半反半透片、衍射光栅片、干涉滤光片、彩色滤光片、光波长转 换片、光漫射片等。结合到液晶显示单元的背光单元中的光学片包括光漫 射片、透镜片等。
顺便提及，为了清楚地显示静止图像和移动图像，必须提高液晶显示 单元的亮度。实现这点的可能方法包括增大光源的光通量、改善光漫射 片或透镜片的光学特征等。
然而，在使用液晶显示单元的上述产品的情况下，存在着由于需要保 证长期使用而对可用功率的限制，并且可以增加来自光源的光通量只有那 么多。尤其是，用于液晶显示单元的背光占了整个设备的功率消耗的大部 分，从而使得重要任务在于，使背光的功率消耗最小化，目的在于延长用 于设备的可用电池时间，以及增加上述产品的实际价值。
然而，如果降低背光的功率消耗的尝试导致背光的亮度降低，则它是 不希望的，因为于是将变得难以看到液晶显示。为了解决此问题，作为在不提高背光单元的功率消耗的情况下提高液晶显示单元的亮度的方法，己 经提出了意在提高背光的光学效率的显示器用光学片(日本专利申请公布
7-230001、日本专利3123006，以及日本专利申请公布5-341132)。

发明内容
本发明要解决的问题
日本专利申请公布7-230001 、日本专利3123006和日本专利申请公布 5-341132提出了漫射来自光源的光的光漫射片，例如光波导管；将光聚 焦在前方(front direction)的透镜片；和集成光漫射片和透镜片的功能的光 学片。即使前侧或后侧上的轻微的瑕疵也突出并且使得透镜片不稳定；因 而将保护片用于防止这样的瑕疵。
由于保护片粘合步骤的数量和材料的增加，这带来了成本缺点。而且， 不仅存在成本方面的问题，而且存在质量方面的问题，因为当在背光组装 步骤中放置透镜片并且分离保护片时，分离带电会引起环境中的微小灰尘 粘附到透镜片表面，从而导致瑕疵。
本发明是考虑到以上情形而进行的，并且其目的在于，提供一种当将 多个光学片例如光漫射片和透镜片一起粘合成复合片时，改善片材的粘合 工艺的制备方法，其目的在于，减少如果在背光安装步骤等中单独操作则 易于弯曲的光学片的弯曲，使得光学片将更容易操作；并且其目的在于， 通过消除对表面保护片的需要来取消分离过程，从而防止作为分离带电结 果的对光学片表面的灰尘粘附。
解决问题的手段
为了实现以上目的，本发明提供了一种显示器用光学片的制备方法， 该方法包括层压多个光学片的层压步骤；以及粘合步骤用激光束从层 压步骤中所制备的光学片的层压体的一侧辐照层压体上的至少一个以上 的点，从而粘合辐照的点，以得到其中结合有多个光学片的复合光学片。
本发明层压两个以上的光学片，用激光束从前侧、后侧或两侧辐照光 学片的层压体上的至少一个点，从而将片熔接在一起。这制备了其中结合 有多个光学片的复合光学片。"光学片"是具有光学功能的各种片的总称，并且由漫射片、偏振片、透镜片等所代表。
根据本发明的一个方面，制备方法可以包括在通过激光束辐照所粘合 的光学片之间，由光吸收剂形成光热转化层的光热转化层形成步骤。
根据此方面，叠加在光学片之间的光吸收剂通过吸收激光束产生热量， 从而有效地提供了熔接所需的热能。"光吸收剂"是具有比多个光学片的光 吸收效率更高的光吸收效率的材料。可用的光吸收剂包括例如包含炭黑的 黑色颜料以及有机颜料。
根据另一个方面，本发明提供了一种显示器用光学片的制备方法，其 包括层压多个光学片的层压步骤；以及粘合步骤从层压步骤中所制备
的光学片的层压体的一侧将变幅杆(hom)压在所述层压体上的至少一个以
上的点上，从而粘合所述的点，以得到其中结合有多个光学片的复合光学 片。
本发明的此方面层压两个以上的光学片，从前侧、后侧或两侧将超声 熔接机的变幅杆作用在光学片的层压体上的至少一个点上，从而将片熔接 在一起。这制备了其中结合有多个光学片的复合光学片。
优选地，制备方法包括在需要时使用基块(baseblock)上/下机构来升
高和降低以与变幅杆相对的关系放置的基块的步骤。
例如，在借助于超声变幅杆的熔接过程中，升高基块，使之与层压的 片接触，而在片的运输期间，将它降低至离开片的预定的回縮位置待用。
根据本发明的一个方面，"多个光学片"是包括至少一个光漫射片和至 少一个透镜片的两个以上的光学片。
顺便提及，"透镜片"是以双凸透镜和棱镜片为代表的，其中双凸透镜 由在几乎整个表面上、在一个轴向上彼此邻接形成的凸透镜组成。而且， 透镜片包括衍射光栅等。
根据本发明的另一个方面，多个光学片中的每一个具有大于产品尺寸 的平面尺寸，并且制备方法进一步包括将粘合步骤中得到的复合光学片切 割成产品尺寸的切割步骤。
此方面使得可以消除将许多光学片分别切割成产品尺寸的步骤。而且， 它消除通过定位膜(片)来层压它们的多层的步骤。此外，它消除在使用保 护片情况下的上述问题。此外，它在成本和质量方面是有利的。因而，本发明使得可以使用比常规方法更简单的方法、以低的成本制备高质量的显 示器用光学片。
根据本发明的另一个可能的方面，可以想到的是，通过组合根据本发 明的粘合方法-使用激光辐照的粘合方法以及使用超声熔接机的粘合方 法，来粘合多个光学片。
本发明的优点
根据本发明集成为复合光学片的光学片消除了对于透镜片用保护片的 需要，从而导致材料成本降低。而且，这减少了背光组装期间安装元件所 需的操作数量，从而导致劳动力成本降低。此外，它防止了在除去保护片 时发生的由分离带电所引起的灰尘粘附。
而且，本发明消除了分别购买透镜片和光漫射片的需要。这减少了用 于配给和贮存的管理成本。此外，柔软并且不结实的透镜片和光漫射片在 被单独操作时具有差的可操作性能，但是当通过本发明的方法组合它们 时，它们外部边缘的硬度得到增加，从而导致工作效率提高。
附图简述


图1是通过根据本发明的显示器用光学片的制备方法所制备的显示器 用光学片的一个实施方案的截面图2是光学片的另一个实施方案的截面图3是光学片的再一个实施方案的截面图4是光学片的再一个实施方案的截面图5是光学片的再一个实施方案的截面图6是光学片的再一个实施方案的截面图7是示例使用激光熔接的制备方法的侧视图8是激光枪的方块图9是粘合的光学片的顶视图IO是显示激光熔接的实例的透视图11是显示激光熔接的实例的侧视图12是显示冲切的实例的透视图；图13是显示用于显示器用光学片的生产线的第一实例的方块图； 图14是显示用于显示器用光学片的生产线的第二实例的方块图； 图15是显示用于显示器用光学片的生产线的第三实例的方块图16A和16B是示例片的平面布置的图，所述片是图13中所示例的 显示器用光学片的生产线上从层压体中冲切出的；
图17A和17B是示例片的平面布置的图，所述片是在图14至15中所 示例的显示器用光学片的生产线上从层压体中冲切出的；
图18是超声熔接机的方块图19是显示用于显示器用光学片的生产线的第四实例的方块图； 图20是显示图19中所示的超声熔接头和基块(砧台)的布置的侧视图； 图21是显示通过图19中所示的熔接头进行熔接的实例的平面图； 图22是显示用于显示器用光学片的生产线的第五实例的方块图； 图23是显示用于制备棱镜片的树脂溶液的组成的表；和 图24是棱镜片制备设备的方块图。
附图标记的描述
10, 20,30，40...显示器用光学片
12...第一漫射片
14第一棱镜片
16…第二棱镜片
18...第二漫射片
24 ...激光头
48…压机
62, 64， 66 ...超声变幅杆 72, 74, 76， 78 ...激光头 138 ...激光头 220...超声熔接机 228 ...超声变幅杆 230...超声熔接头 232…砧台(基块)实施本发明的最佳方式
以下通过参考附图将描述本发明的实施方案。首先，将给出对用光学 片通过根据本发明的显示器用光学片的制备方法制备的显示器用光学片
的实例(第一至第六实施方案)的组合(compositions)的描述。然后，将给出 对显示器用光学片的制备方法的描述。
图1是示出通过根据本发明的显示器用光学片的制备方法制备的显示 器用光学片的一个实例(第一实施方案)的组合的截面图。
显示器用光学片10是光学片组件，所述光学片组件由以从底部开始的 顺序而层压的第一漫射片12、第一棱镜片14、第二棱镜片16和第二漫射 片18组成。
第一漫射片12和第二漫射片18由具有通过粘合剂粘合到表面(一侧) 上的珠粒的透明膜(背材)组成。它们具有预定的光漫射性能。第一漫射片 12和第二漫射片18在珠粒直径(平均颗粒尺寸)上以及在光漫射性能上不 同。
被用于第一漫射片12和第二漫射片18的透明膜(背材)可以是树脂膜。
已知材料可用于树脂膜，包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏l，l-二
氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚酯、聚烯烃、丙烯酸类树脂(acrylic)、聚苯乙 烯、聚碳酸酯、聚酰胺、PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)、双轴拉伸的聚对 苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、芳 族聚酰胺、酰化纤维素、三乙酸纤维素、乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素和 二乙酸纤维素。这些中，特别优选使用的是聚酯、酰化纤维素、压克力、 聚碳酸酯和聚烯烃。在这些材料中，聚酯、酰化纤维素、丙烯酸类树脂、 聚碳酸酯和聚烯烃是特别优选的。
用于第一漫射片12和第二漫射片18的珠粒直径必须是100 pm以下。 优选地，它是25pm以下。这可以例如通过使用在7至38pm的预定分布 范围内的17 4m的平均颗粒尺寸来实现。
第一棱镜片14和第二棱镜片16由在几乎整个表面上、在一个轴向上 彼此邻接形成的凸透镜组成。可以将透镜之间的间距设置为50jim，可以 将峰-至-谷的高度设置为25 ^im，并且可以将峰的顶角设置为90度(直角)。以第一棱镜片14和第二棱镜片16的凹透镜(棱镜)的轴将彼此垂直的 方式使第一棱镜片14和第二棱镜片16取向。具体地，在图1中，使第一
棱镜片14上的凸透镜的轴在垂直于纸平面的方向上取向，而使第二棱镜 片16上的凸透镜的轴在平行于纸平面的方向上取向。顺便提及，在图1 中，显示了第二棱镜片16在与它们的实际方向不同的方向上被取向，以 显示第二棱镜片16具有像凸透镜一样形状的横截面。
可以将各种已知的材料和制备方法应用于第一棱镜片14和第二棱镜 片16。例如，可以应用的树脂-片制备方法包括从模头挤出片-样树脂材 料，在转移辊(具有形成在表面上的棱镜片的相反图案)和轧辊之间挤压该 树脂材料，从而将转移辊上的凸部和凹部转印到树脂材料，所述转移辊以 与树脂材料的挤出速度几乎相同的速度旋转，而所述轧辊与转移辊相对放 置并且以相同的速度旋转。
还可以适用的是棱镜-片制备方法，该方法包括通过热压来层压图案
板(压模)和树脂板，并且通过热转印来压制形成棱镜片，其中所述图案板 在它的表面上形成有棱镜片的负片图案。
用于这些制备方法的树脂材料包括热塑性树脂，例如聚甲基丙烯酸甲
酯(PMMA树脂)、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、MS树脂、AS树脂、聚 丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚酯对苯二甲酸酯树脂、聚氯乙烯树脂(PVC)， 热塑性弹性体，它们的共聚物，以及环烯烃聚合物。
另一种可用的树脂-片制备方法包括将凹-凸图案从凹-凸辊(具有形成
在表面上的棱镜片的负片图案)的表面转移到与用于第一漫射片12和第二 漫射片18的透明膜相类似的透明膜(聚酯、酰化纤维素、丙烯酸树脂、聚 碳酸酯、聚烯烃等)的表面上。
更具体地，凹-凸片的制备方法是适用的，该方法包括连续供给其表
面上通过顺次涂覆粘合剂和树脂(例如，uv-固化树脂)而形成有两层以上
的粘合剂和树脂层的透明膜，将透明膜缠绕在凹-凸辊上，将凹-凸图案从 凹-凸辊的表面转移到树脂层，并且由此在透明膜缠绕在凹-凸辊上的情况
下，使树脂层硬化(例如，通过UV辐照)。顺便提及，粘合剂不是绝对必 需的。
顺便提及，第一棱镜片14和第二棱镜片16的制备方法不限于上述那些方法，而可以使用任意其它方法，只要它可以在表面上形成需要的凹-凸图案即可。
如图1中所示，显示器用光学片10的层在右和左边缘通过接头10A 结合。接头IOA是在粘合步骤中通过激光加工、超声熔接或它们的组合形 成的。
显示器用光学片10例如被放置在光源单元和液晶元件之间，从而它们
将共同形成液晶显示单元(element)。这具有的优点在于，除了上述各种优 点(能够使用比常规方法更简单的方法以低成本制备高-质量的显示器用光 学片)以外，使得液晶显示单元的组装操作更容易。
接着，将给出对通过根据本发明的显示器用光学片的制备方法制备的 显示器用光学片的另一个实例(第二实施方案)的描述。图2是示出显示器 用光学片20的组合的截面图。随便提及，用与图l(第一实施方案)中相应 的组件相同的附图标记表示与图1中的那些组件相同或相似的组件，并且 将省略对它们的详细描述。
显示器用光学片20由以从底部开始的顺序而层压的第一漫射片12、 第一棱镜片14和第二棱镜片16组成。当不需要像显示器用光学片10的 宽漫射一样的宽漫射时，省略第二漫射片18。
与在第一实施方案的情况相同，显示器用光学片20例如放置在光源单 元和液晶元件之间，从而它们将共同形成液晶显示单元。
接着，将给出对通过根据本发明的显示器用光学片的制备方法制备的 显示器用光学片的另一个实例(第三实施方案)的描述。图3是示出显示器 用光学片30的组成的截面图。随便提及，用与图l(第一实施方案)和图2(第 二实施方案)中相应的组件相同的附图标记表示与图1和2中的那些组件相 同或相似的组件，并且将省略对它们的详细描述。
显示器用光学片30由以从底部开始的顺序而层压的第一漫射片12、 第一棱镜片14和第二漫射片18组成。
在显示器用光学片30中，当在垂直于纸平面的方向上不需要像显示器 用光学片10的漫射性能一样的漫射性能时，省略第二棱镜片16。
与在第一实施方案的情况相同，显示器用光学片30例如放置在光源单 元和液晶元件之间，从而它们将共同形成液晶显示单元。200680041361.4
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接着，将给出对显示器用光学片的另一个实例(第四实施方案)的描述， 所述显示器用光学片是通过根据本发明的显示器用光学片的制备方法制 备的。图4是示出显示器用光学片40的组成的截面图。随便提及，用与 图l(第一实施方案)和图2(第二实施方案)中相应的组件相同的附图标记表 示与图1和2中的那些组件相同或相似的组件，并且将省略对它们的详细 描述。
显示器用光学片40由以从底部开始的顺序而层压的第一漫射片12和 第一棱镜片14组成。当不需要像显示器用光学片10的宽漫射一样的宽漫 射时，省略第二漫射片18，而当在垂直于纸平面的方向上不需要像显示器 用光学片10的漫射性能一样的漫射性能时，省略第二棱镜片16。
与在第一实施方案的情况相同，显示器用光学片40例如放置在光源单 元和液晶元件之间，从而它们将共同形成液晶显示单元。
接着，将给出对通过根据本发明的显示器用光学片的制备方法制备的 显示器用光学片的另一个实例(第五实施方案)的描述。图5是示出显示器 用光学片50的组成的截面图。随便提及，用与图l(第一实施方案)和图2(第 二实施方案)中相应的组件相同的附图标记表示与图1和2中的那些组件相 同或相似的组件，并且将省略对它们的详细描述。
显示器用光学片50由以从底部开始的顺序而层压的第一棱镜片14、 第二棱镜片16和第二漫射片18组成。当不需要像显示器用光学片10的 宽漫射一样的宽漫射时，省略第一漫射片12。
与在第一实施方案的情况相同，显示器用光学片50例如放置在光源单 元和液晶元件之间，从而它们将共同形成液晶显示单元。
接着，将给出对显示器用光学片的另一个实例(第六实施方案)的描述， 所述显示器用光学片是通过根据本发明的显示器用光学片的制备方法制 备的。图6是示出显示器用光学片60的组成的截面图。随便提及，用与 图l(第一实施方案)和图2(第二实施方案)中相应的组件相同的附图标记表 示与图1和2中的那些组件相同或相似的组件，并且将省略对它们的详细 描述。
显示器用光学片60由以从底部开始的顺序而层压的第一棱镜片14和 第二漫射片18组成。当不需要像显示器用光学片10的宽漫射一样的宽漫射时，省略第二漫射片12，而当在垂直于纸平面的方向上不需要像显示器 用光学片10的漫射性能一样的漫射性能时，省略第二棱镜片16。
与在第一实施方案的情况相同，显示器用光学片60例如放置在光源单 元和液晶元件之间，从而它们将共同形成液晶显示单元。
接着，将给出对显示器用光学片的制备方法的描述。该制备方法可以
通用于显示器用光学片10至60。然而，为了解释方便，这里将它应用于
由两个层压的层组成的显示器用光学片。 [制备方法的第一形式]
图7是示例制备方法的第一形式的侧视图。第一制备方法将分别制备 的光漫射片112和透镜片114重叠，用激光束117从一侧(图7中的顶侧) 辐照它们，从而使辐照的部分粘合。
使用了通过己知方法制备的光漫射片112和透镜片114。在图7中， 光漫射片被重叠在透镜片114上，并且使红外激光束117从上指向需要被 粘合的区域。
为了确保可靠的粘合，将红外吸收剂120作为光热转化层涂敷于片之 间的需要被粘合的区域(图7中由符号A所示和椭圆围绕的区域)。这里使 用的红外吸收剂120是具有良好红外吸收性的包含炭黑的黑色颜料(其相 应于"光吸收剂")。
除黑色颜料以外，可以将吸收可见至近-红外区域的基于酞菁、萘酞菁 (naphthalocyanine)或其它大环化合物的颜料用作红外吸收剂120。用于高-密度激光记录介质例如光盘的材料也是可用的，因为它们通常强烈地吸收 半导体激光束。典型实例是有机染料，包括花青染料例如假吲哚染料、 蒽醌-基、奧-基和酞菁-基染料；和基于有机金属化合物的染料，例如二硫 酚镍复合物(dithiol nickel complex)。
在外观方面，光热转化层优选尽可能薄。因而，在辐照光波长具有大 的吸收常数的花青染料和酞菁-基染料是更优选的。最优选地，在形成片时， 将吸收红外射线而透射可见射线的颜料或染料涂覆到每一个片的一侧或 两侧。
图8是半导体激光枪的方块图。半导体激光枪130包括半导体激光振荡器132、控制半导体激光振荡器132的激光控制器134、通过光纤136 连接到半导体激光振荡器132的激光头138，以及支撑作为加工目标(工件) 的层压光学片140的XY工作台142。
激光头138配备有聚光透镜(未示出)，并且由光纤136导引的光由激 光头138中的聚光透镜聚焦，并且将其指向XY工作台142上的层压体140。
作为加工条件的实例，使用振荡波长为808 nm的半导体激光振荡器 132以112 mm/s的扫描速度发射功率为22 W并且直径为0.6 mm的激光 束。结果，在外观、粘合强度或光学性能上没有任何问题的情况下，实现 了粘合。
通过将参考图7所述的光漫射片112和透镜片114的顺序颠倒，使光 漫射片112面朝下放置，并且使透镜片114在光漫射片112的顶部面朝下 放置(即，图8中，将工件颠倒)，并且以与以上所述相同的方式从上面发 射激光束。类似地实现了粘合。
图9是粘合的光学片的顶视图。粘合的区域由符号150指示。在此实
例中，粘合了长方形片的全部边缘。
将红外吸收剂涂覆到片将要被粘合的整个周边，并且通过用激光束辐 照来粘合整个周边。备选地，可以粘合仅一个点或需要的边，或可以将光 学片点-粘合。
无论如何，由于仅粘合了涂覆有红外吸收剂的区域，因此如果以点的 形式涂覆红外吸收剂，则即使用激光束辐照整个周边，也仅以点的形式粘 合片。即，不需要间歇地开或关激光束。
可以使用连续-波激光或脉冲激光。尽管在以上实例中，在固定激光头 138的情况下通过XY工作台142移动将要被粘合的光学片，但是可在固 定光学片的情况下移动激光头，或可以同时移动激光头和光学片。
尽管在以上实例中，将棱镜片与重叠在它上面的光漫射片粘合，但是 可以根据需要通过调节激光输出功率和扫描速度来粘合三个或四个片。
可以从前侧和后侧，通过两次激光辐照使层压的光学片140粘合。
接着，将描述通过激光熔接和冲切的组合的制备方法。尽管这里示例 了两个光学片的粘合，但是可以类似地粘合超过两个的光学片。
如图10中所示，以紧密接触的形式层压其间叠加有光热转化层166的两个光学片162和164。通过激光头138扫描层压体，从而绘制需要的 形状(与图12中所示的冲切形状相同的形状)。
如图11中所示，用激光束辐照在光学片162和164之间的光热转化层 166的该部分E产生热量，从而熔接光学片162和164。这样，通过沿冲 切形状的激光辐照使得光学片162和164之间的光热转化层166产生热量， 从而熔接光学片162和164的内表面，并且产生复合光学片170。由于熔 接发生在内表面上，因此该方法具有的优点在于，提供了对其前侧和后侧 没有损伤以及没有灰尘的产品。
在激光熔接步骤以后，如图12中所示，使用维多利亚(Victoria)模174 冲切需要的形状。维多利亚模174可以例如是，其中根据需要冲切的形状 而设置有约23 mm高的刀刃175的薄板。
以维多利亚模174与图10和11中所示例的复合光学片170的熔接区 域对准的方式将复合光学片170设置在压机上，并且接连地冲切片，以得 产品尺寸的到显示器用光学片178。在此步骤后进行堆集步骤和封装步骤。
接着，将描述显示器用光学片的生产线的实例。以下所述生产线通用 于显示器用光学片10至60。然而，为了解释的方便，这里将它应用于由 四个层压的层组成的显示器用光学片(第一实施方案)。
图13是显示器用光学片的生产线11的方块图。在图13左侧的辊12B、 14B、 16B和18B分别是图1中的第一漫射片12、第一棱镜片14、第二棱 镜片16和第二漫射片18的辊。
辊12B、 14B、 16B和18B被支撑在各自的供给装置(未示出)的旋转轴 周围，使得可以从辊12B、 14B、 16B和18B分别以近似相同的速度供给 第一漫射片12、第一棱镜片14、第二棱镜片16和第二漫射片18。
第一漫射片12、第一棱镜片14、第二棱镜片16和第二漫射片18通过 由各自的导辊G所支撑而被供给，并且最终被层压在以后所述的激光头 24的上游(层压步骤)。
包括激光头24的可用激光枪是波长为355至1064 nm的YAG激光枪、 半导体激光枪、波长为9至11 )im的二氧化碳激光枪等。关于振荡类型，可以使用连续振荡或脉冲振荡，但是当由于良好的成品外观而在切割的几 乎同时进行熔接时，优选脉冲熔接。
关于在切割(切割步骤)的几乎同时进行熔接(粘合步骤)所需的功率和 频率，尽管它们取决于材料的供给速率、激光束的扫描速度、材料的厚度
等，但是通常在2至50W的功率和lOOkHz的功率下得到良好的结果。
将激光头24安装在可以在X方向(片的宽度方向)或X-Y方向上移动 的X机器人(robot辦或XY机器人轴上。可以将它安置在任意需要的位置， 或沿任意需要的路径移动。可以根据激光辐照图案移动激光头24本身， 但是如果在固定激光头的情况下通过光纤导引激光束，则可以使X-Y方向 上的移动机构简化。
顺便提及，可以安装已知机构(抽吸装置等)，以抽吸在通过激光头24 的切割和熔接过程中产生的烟。
通过将激光束从激光头24指向层压体的边缘上的需要位置，并且以恒 定的速度移动激光点，将层压体的边缘切割成产品尺寸、熔融并且粘合。
显示器用光学片IO(参见图l)是通过以上步骤制备的。在切割和粘合 以后，使光学片在运输机26上运送。当运输机26停止时，通过水平转移 机器28将在运输机26上面的光学片10接连层叠在堆集单元32上。
另一方面，通过巻绕机器(未示出其细节)的巻绕辊36将通过激光头24 冲切显示器用光学片10以后剩余的片的层压体34巻绕。
显示器用光学片的制备方法(第一制备方法)提供了下列优点l)至3): 1)瑕疵-诱导的故障的减少
透镜片(第一棱镜片14和第二棱镜片16)的上表面和下表面上的瑕疵 部分地由于透镜效应而趋于显著。另一方面，漫射片(第一漫射片12和第 二漫射片18)的下表面上的瑕疵由于光漫射而不显著。因而，为了减少瑕 疵-诱导的故障，重要的是损伤透镜片。损伤经常在制备以后的操作过程中 发生。通过将透镜片与漫射片组合，就可以减少由瑕疵诱导的故障，因为 漫射片起保护片的作用。尤其是在根据第一实施方案的显示器用光学片 IO(参见图l)和根据第二实施方案的显示器用光学片30(参见图3)的情况 下，此效果巨大的因为透镜片没有暴露。2) 组装步骤数量的减少
例如，在液晶显示单元的组装中，如果使用根据第一实施方案的显示 器用光学片IO(参见图1)，则仅需要一个安装显示器用光学片10的步骤， 然而，如果使用常规光学片，需要8个步骤g卩，(i)第一漫射片的安装， (ii)保护片从第一透镜片的后侧的分离，(iii)保护片从第一透镜片的前侧 的分离，(iv)第一透镜片的安装，(V)保护片从第二透镜片的后侧的分离， (Vi)保护片从第二透镜片的前侧的分离，(vii)第二透镜片的安装，和(viii) 第二漫射片的安装。这样，第一制备方法可以极大地减少组装步骤的数量， 从而导致产品成本的降低。
3) 保护片的数量的减少
经常将保护片粘贴到透镜片，以保护免受损伤。保护片在安装透镜片 以后被丢弃，因此是非常浪费的。通过使漫射片与保护片组合，本发明可 以减少保护片的数量。
具体地，在根据第四实施方案的显示器用光学片40(参见图4)以及根 据第六实施方案的显示器用光学片60(参见图6)中，可以削减1个保护片； 在根据第三实施方案的显示器用光学片30(参见图3)中，可以削减2个保 护片；在根据第二实施方案的显示器用光学片20(参见图2)以及根据第五 实施方案的显示器用光学片50(参见图5)中，可以削减3个保护片;以及 在根据第一实施方案的显示器用光学片IO(参见图l)中，可以削减4个保 护片。
图14是显示根据另一个实施方案的显示器用光学片的生产线51的方 块图。随便提及，用与图13中相应的组件相同的附图标记表示与图13中 的显示器用光学片的生产线11的那些组件相同或相似的组件，并且将省 略对它们的详细描述。
图14中的显示器用光学片的生产线51使用了激光头72、 74和76以 及压机48(压机单元)(参见图14)，以代替图13中的显示器用光学片的生产线11的激光头24。激光头72、 74和76安装在压辊(导辊G)的下游。
激光头72、 74和76被用来将两个以上的层压的片熔合在一起。具体
地，激光头72将第一漫射片12和第一棱镜片14熔合在一起，激光头74
将第一棱镜片14和第二棱镜片16熔合在一起，而激光头76将第二棱镜
片16和第二漫射片18熔合在一起。
顺便提及，与图13中的显示器用光学片的生产线11的激光头24不同，
激光头72、 74和76仅被用于粘合步骤，而切割步骤是通过冲切压机48
进行的。然而，激光头72、 74和76的基本技术规范和周围构造与在图13
中的近似相同。
可以设置激光头72、 74和76的条件，使得熔合的部位将不由于加热 而损坏，并且可以通过从空气-冷却机构吹送空气来冷却粘合(熔合)的部 位。
通过使激光头72、74和76下游的冲切压机48的刀刃穿过熔合和粘合 部位的中心部分，可以粘合在产生的复合光学片中的冲切的片(显示器用光 学片10至60)的全部或任何需要的边上的边缘。
接着，将描述显示器用光学片的生产线的再一个实例。图15是根据另 一个实施方案的显示器用光学片的生产线61的方块图。随便提及，用与 图13和14中相应的组件相同的附图标记表示与图13中的显示器用光学 片的生产线11以及图14中的显示器用光学片的生产线51的那些组件相 同或相似的组件，并且将省略对它们的详细描述。
图15中的显示器用光学片的生产线61使用了一个激光头78，以代替 图14中的显示光学片生产线51的激光头72、 74和76。激光头78安装在 压辊(导辊G)的下游。
激光头78被用来将两个以上的层压的片熔合在一起。具体地，激光头 78将第一漫射片12、第一棱镜片14、第二棱镜片16和第二漫射片18的 层压体熔合在一起。
顺便提及，激光头78仅被用于粘合步骤，而切割步骤是通过冲切压机 48进行的。然而，激光头78的基本技术规范和周围构造与在图13中的近似相同。
可以设置激光头78的条件，使得熔合的部位将不由于加热而损坏，并 且可以通过从空气-冷却机构吹送空气来冷却粘合(熔合)的部位。
通过使激光头78下游的冲切压机48的刀刃穿过熔合和粘合部位的中 心部分，可以粘合在产生的复合光学片中的冲切的片(显示器用光学片10 至60)的全部或任何需要的侧面上的边缘。
接着，将给出对片(显示器用光学片10至60)的平面布置的描述，所述 片是从第一漫射片12、第一棱镜片14、第二棱镜片16和第二漫射片18 的层压体中冲切出的。
图16A和16B是示例在图13中所示例的显示器用光学片的生产线11 上，从层压体中冲切出的片(显示器用光学片10至60)的平面布置的图。 图17A和17B是示例在图14至15中所示例的显示器用光学片的生产线 51和61上，从层压体中冲切出的片(显示器用光学片10至60)的平面布置 的图。
图16A显示了在与层压体的运送方向相平行的方向上的熔合(粘合步 骤)和冲切(切割步骤)，而图16B显示在与层压体的运送方向相倾斜的方向 上的熔合(粘合步骤)和冲切(切割步骤)。在图中，沿从层压体中冲切出的片 的外围边缘的虚线表示熔合的点。
图17A显示了在与层压体的运送方向相平行和垂直的方向上的熔合 (粘合步骤)和冲切(切割步骤)，而图17B显示了在与层压体的运送方向相 倾斜的方向上的熔合或粘合(粘合步骤)。在图中，沿从层压体中冲切出的 片的外围边缘的虚线表示熔合或粘合的点。
接着，将描述制备方法的第二形式。除通过激光辐照的加热和粘合光 热转化材料的方法以外，还可以用这样的方法，所述方法借助于超声熔接 机对需要被粘合的部位施加超声振动，并且使用通过振动产生的摩擦热粘 合该部位。
图18是超声熔接机的方块图。如图中所示例的，超声熔接机200配备 有振荡器202、振动器204、增压器(booster)206、超声变幅杆208和基块210。气缸216被容纳在直立在表面板212上的压柱(presscolumn)214中。 气缸216可以上下移动超声变幅杆208。
采用如上所述所配置的超声熔接机200，熔接是使用1 kW的功率、34 kg的熔接力以及L2秒的熔接时间进行的。结果，在外观、粘合强度或光 学性能上没有任何问题的情况下实现了粘合。
尽管在这里示例的实例中，粘合了放置在棱镜片的顶部上的光漫射片， 但是通过调节超声功率、熔接力以及加压时间，也可以粘合3个或4个片。 此外，还可以通过从前侧和后侧的两次超声熔接来粘合光学片。
由于机械条件，超声熔接包括将需要被粘合的材料放置在超声变幅杆 208和基块210之间。当通过超声熔接机200粘合在运转中的工件(g卩，处 于转送中的光学片材料)时，需要的是，如同在超声变幅杆208的情况一样， 基块210应当安置有上/下机构。
图19显示了使用一种制备方法的显示器用光学片的生产线的实例，在 所述制备方法中，以堆体的形式递送四种类型的巻状光学片，并且在冲切 以前将其通过超声熔接机粘合。
在图19中的显示器用光学片的生产线71中，用与图15中相应的组件 相同的附图标记表示与图15中的显示器用光学片的生产线61的那些组件 相同或相似的组件，并且将省略对它们的详细描述。
图19中的显示器用光学片的生产线71使用了超声熔接机220，以代 替图15中示例的显示器用光学片的生产线61的激光头78。包括超声变幅 杆228的超声熔接头230由垂直的X-Y移动机构支撑。可以将与超声熔接 头230相对安置的砧台(基块)232通过上/下机构(未示出)上下移动(参见图 20)。
为了熔接，通过升高砧台232将工件放置在超声变幅杆228和砧台232 之间。当在不进行熔接的情况下运送片时，砧台232被降低至离开工件的 位置。这防止了对背侧的损伤。
图21是显示通过图19中所示的熔接头230进行熔接的实例的平面图。 图21中由双点划线(two-dot chain line)包围的近似长方形区域240(包括四个凸部)表示要在图19中的压机48上冲切的形状(产品形状)。对于图21 中将要被冲切的区域，仅熔接由实线包围的凸部(四个位置)。在熔接凸部
242以后，在图19中的压机48上将光学片冲切成产品形状。
产品尺寸的显示器用光学片IO是以此方式制备的。在压机48上切割 和粘合以后，将光学片10在运输机26上运送。当运输机26停止时，通 过水平转移机器28将在运输机26上的光学片10接连层叠在堆集单元32 上。
顺便提及，在图19中，附图标记250表示Lumirror输送辊、252表示 夹具滑动器，254表示电离源，256表示巻绕辊，以及258表示控制面板。
接着，将描述显示器用光学片的生产线的再一个实例。图22是显示器 用光学片的生产线41的方块图。随便提及，用与图14和13中相应的组 件相同的附图标记表示与图13中的显示器用光学片的生产线11和图14 中的显示器用光学片的生产线51的那些组件相同或相似的组件，并且将 省略对它们的详细描述。
图22中的显示器用光学片的生产线41使用了超声变幅杆62、 64和 66，以代替图14中的显示光学片生产线51的激光头72、 74和76。超声 变幅杆62、 64和66安装在压辊(导辊G)的下游。
超声变幅杆62、 64和66被用来将两个以上的层压的片熔合在一起。 具体地，超声变幅杆62将第一漫射片12和第一棱镜片14熔合在一起， 超声变幅杆64将第一棱镜片14和第二棱镜片16熔合在一起，而超声变 幅杆66将第二棱镜片16和第二漫射片18熔合在一起。
顺便提及，尽管在图示中没有显示砧台，但是以与超声变幅杆62、 64 和66相对的关系放置各个上-和-下砧台。
关于超声变幅杆62、 64和66(超声熔接机)，使用气缸上下移动变幅杆 的类型(例如以上通过参考图18所述的)以及使用伺服电动机上下移动变 幅杆的类型是已知的，但是可以使用任意类型的超声变幅杆，只要可以用 负荷通过对片施加超声振动而使该片熔合在一起即可。
关于图22中所示的超声变幅杆62、 64和66的位置控制，当冲切的图案与片的供给方向平行时，仅需要在片的宽度方向上转换它们的位置。在 倾斜的冲切图案的情况下，可以使用摆动机构根据移动的量在宽度方向上
移动超声变幅杆62、 64和66，所述摆动机构可以根据需要改变超声变幅 杆62、 64和66的移动方向。
可以设置超声变幅杆62、 64和66的条件，使得熔合的部位将不由于 加热而损坏，并且可以通过从空气-冷却机构吹送空气来冷却粘合(熔合)的 部位。
通过使超声变幅杆62、64和66下游的冲切压机48的刀刃穿过熔合和 粘合部位的中心部分，可以粘合在产生的复合光学片中的冲切的片(显示器 用光学片10至60)的全部或任何需要的侧面上的边缘。
如上所述，本发明的实施方案使得可以使用比常规方法更简单的方法、 以低成本制备高-质量显示器用光学片。
而且，本发明提供了下列优点。
1) 成本和厚度的降低，从而导致增加的产品价值 用于大的液晶电视装置的光学片需要刚性，从而使得必须使用几乎像
常规背材的两倍厚的背材。然而，由根据本发明的光学片是多个片的组合， 因此它可以提供充分的刚性，而不需增加单独层的厚度。这使得可以降低 单独层的厚度。
2) 聚光本领下降的防止，从而导致提高的性能
一些透镜片的背侧经过了无光处理，以防止损伤(以使瑕疵较不显著)。 根据本发明的光学片不需要无光处理。这降低了生产成本，防止了由无光 处理引起的聚光本领的下降，从而提高了性能。
以上己经描述了根据本发明的显示器用光学片的制备方法的实施方 案，但是本发明不限于以上实施方案并且可以采取许多其它的形式。
例如，尽管在全部的以上实施方案中，第一棱镜片14和第二棱镜片 16上的棱镜面朝上，但是可以在棱镜面朝下的情况下层压棱镜片。
而且，层的组合不限于根据以上实施方案的那些层的组合，并且可以 将保护片放置在上面和下面。
这样的层组合将以类似的方式起作用，并且提供与以上实施方案相类 似的效果。此外，在制备方法的第一形式(使用激光)和制备方法的第二形式(使用 超声波)中，可以以以下两个顺序中的任何一个来加工光学片可以在冲切 步骤中将组合步骤以后的光学片冲切成预定的形状，或可以在组合步骤中 将在冲切步骤中冲切成预定形状的片胶粘在一起。
此外，光学片的下列组合(将它们层压的顺序)是可用的。光漫射片+透镜片的组合。光漫射片+第一透镜片+第二透镜片的组合。
在此情形下，优选的是进行粘合使得第一透镜片的脊线(ridge line)
处于直角，但是可以调节该角，以防止波纹干扰等。第一光漫射片+透镜片+第二光漫射片的组合。第一光漫射片+第一透镜片+第二透镜片+第二光漫射片的组合。透镜片+光漫射片的组合。第一透镜片+第二透镜片+光漫射片的组合。
本发明可以应用于上述组合[1]至[6]中的任何一种。 [棱镜片的制备]
制备用作第一棱镜片14和第二棱镜片16的棱镜片。它通用于第一棱 镜片14和第二棱镜片16。
-树脂溶液的制备
将图23的表中的化合物以该表中所示的重量比混合，然后在5(TC加 热并溶解该混合物，以得到树脂溶液。化合物的名称和细节显示如下
EB3700: Ebecryl 3700(双酚-A环氧二丙烯酸酯)，由Died UC股份有 限公司(Dicel-UC，Co,，Ltd.)生产；(粘度2200 mPa.s/65。C)
BPE200: NK Ester BPE-200(环氧乙烷改性的双酚-A甲基丙烯酸酯)， 由 SHIN-NAKAMURA化学股份有限公司(SHIN-NAKAMURA CHEMICAL CO., LTD.)生产；(粘度590 mPa.s/65。C)
BR-31: NEW FRONTIER BR-31(丙烯酸三溴苯氧基乙酯)，由DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU股份有限公司(DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO.,LTD.)生产；(在室温为固体；熔点5(TC以上)
LR8893X: LucirinLR8893X(作为自由基产生剂的乙基-2,4，6-三甲基苯 甲酰苯基氧化膦)，由BASF公司生产。
MEK:甲基乙基酮
使用图24中所示构造的棱镜片制备装置制备棱镜片。
将宽度为500 mm并且厚度为100 的透明PET (聚对苯二甲酸乙二 醇酯)膜用作片W。
使用长度为700 mm (在片W的宽度方向上)并且直径为300 mm的压 花辊83。它由S45C制成，并且镀有镍。用金刚石切割器(单点)，围绕辊 的整个圆周在约500 mm的长度上，沿辊轴切割间距为50pm的凹槽。凹 槽的横截面形状是顶角为90度的三角形。凹槽的底部也是没有平坦部分 并且顶角为90度的三角形。gp，凹槽为50iim宽以及约25 ^tm深。凹槽 是在辊的圆周方向上没有任何缝的环形凹槽。因而，用压花辊83可以形 成双凸透镜(棱镜片)。在凹槽-切割之后，对辊的表面镀镍。
将具有挤压类型涂布头82C的口模涂布机(dye coater)用作涂布装置82。
将图23中的表中所示的组合物的液体用作涂布液F(树脂溶液)。通过 进料器82B，控制供给到涂布头82C的涂布液F的量，使得在干燥有机溶 剂以后，涂布液F(树脂溶液)的膜厚度为20 iam。
将循环热空气干燥机用作干燥装置89。热空气的温度是IO(TC。
将覆盖有橡胶硬度为90的硅橡胶层的200-mm直径辊用作轧辊84。 在压花辊83和轧辊84之间压制片W的轧点压力(有效轧点压力)是0.5 Pa。
将金属卤化物灯用作树脂固化装置85。它以1000 mJ/cm2的能量辐照。
从而，得到具有凹-凸图案的棱镜片。
将底涂层、背涂层和光漫射层以此顺序通过下列方法形成，从而制备 出第一漫射片12(下漫射片)。
-底涂层使用绕线棒(线尺寸#10)，用液体A涂布100^im厚度的聚对苯二甲 酸乙二醇酯膜(背材)的一侧，并且在120。C干燥2分钟以后，得到膜厚度 为1.5 pm的底涂层，所述液体A是下列组成的底涂层液体。
(底涂层液体)
甲醇 4,165 g
JURYMER SP-50T (由Nihon Junyaku股份有限公司生产)1,495 g 环己酮 339g JURYMERMB-1X (由Nihon Junyaku股份有限公司生产) 1.85 g (有机粒子交联的聚甲基丙烯酸甲酯-重均粒子直径为6.2 /im的球形 超细粒子)
-背涂层
使用绕线棒(线尺寸=#10)，用液体B涂布从底涂层中的背材的另一 侧上的表面，并且在12(TC干燥2分钟以后，得到膜厚度为2.0 ,的背涂 层，所述液体B是下列组成的背涂层液体。
(背涂层液体)
甲醇 4,171 g
JURYMER SP-50T (由Nihon Junyaku股份有限公司生产) 1，487 g 环己酮 340 g
JURYMER MB-IX (由Nihon Junyaku股份有限公司生产) 2.68 g (有机粒子交联的聚甲基丙烯酸甲酯-重均粒子直径为6.2 的球形 超细粒子)
-光漫射层
使用绕线棒(线尺寸=#22)，用液体C涂布上面制备的背材的底涂层 表面，并且在120。C干燥2分钟以后，得到光漫射层，所述液体C是具有 下列组成的光漫射液体。顺便提及，如以后所述，光漫射层以两种方法得 到在制备液体C之后立即涂覆；或在将液体C放置2小时以后涂覆。
(光漫射液体)环己酮
DISPARLON PFA-230(具有20质量％的固体浓度)
20.84 g 0.74 g
(防沉降剂脂肪酰胺，由Kusumoto化学有限公司(Kusumoto Chemicals, Ltd.)生产)
丙烯酸树月旨(DIANALBR-117，由Mitsubishi Ray on股份有限公司生产)
JURYMER MB-20X (由NIHON JUNYAKU股份有限公司生产)11.29 g
(有机粒子交联的聚甲基丙烯酸甲酯-重均粒子直径为18 pm的球形
F780F (大日本油墨和化学公司(Dainippon Ink and Chemicals, Inc.))
(30质量％在甲基乙基酮中的溶液) [第二漫射片18的制备]
除加入1.13 g的JURYMER MB-20X代替11.29 g的JURYMER MB-20X以外，使用与第一漫射片12相同的过程和相同条件制备第二漫 射片18(上面的漫射片)。
通过使用以上制备的片，并且以从底部开始的顺序层压第一漫射片 12、第一棱镜片14、第二棱镜片16和第二漫射片18，从而制备图1中所 示的显示器用光学片IO(光学片组件)。
将图13中所示的显示器用光学片的生产线11用作制备设备。将二氧 化碳激光枪作为包括激光头24的激光枪。它的波长是10 pm、功率是25 W 以及频率是50 kHz。
显示器用光学片10(光学片组件)的制备方法包括通过激光辐照来切 割并粘合层压片的四个边缘。
通过下列方法制备显示器用光学片将所述片(第一漫射片12、第一
-20质量％在甲基乙基酮中的溶液
17.85 g
超细粒子)
0.03 g棱镜片14、第二棱镜片16和第二漫射片18)中的每一个分别地切割成产品 尺寸，并且将该片一个接一个地层叠和粘合。
将各自100套的根据实施例和比较例的显示器用光学片安装到液晶显 示单元中，并且检査瑕疵-诱导的故障。如果识别了通过瑕疵引起的亮线， 则确定给定套的光学片是有缺陷的。
实施例的100套中，仅l套是有缺陷的。另一方面，比较例中的100 套中，24套是有缺陷的。这证实，根据本发明的实施例可以极大地减少瑕 疵-诱导的故障。
权利要求
1. 一种显示器用光学片的制备方法，该方法包括层压多个光学片的层压步骤；和粘合步骤用激光束从在层压步骤中所制备的光学片的层压体的一侧辐照所述层压体上的至少一个以上的点，从而粘合辐照的点，以得到其中结合有多个光学片的复合光学片。
2. 根据权利要求l所述的显示器用光学片的制备方法，所述方法进一 步包括在通过用激光束辐照而粘合的光学片之间由激光吸收剂形成光热 转化层的光热转化层形成步骤。
3. —种显示器用光学片的制备方法，该方法包括 层压多个光学片的层压步骤；和粘合步骤从层压步骤中所制备的光学片的层压体的一侧将变幅杆压 在所述层压体上的至少一个以上的点上，从而粘合所述的点，以得到其中 结合有多个光学片的复合光学片。
4. 根据权利要求3所述的显示器用光学片的制备方法，所述方法进一步包括升高和降低以与变幅杆相对的关系放置的基块的基块上/下步骤。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的显示器用光学片的制备方法，其中所述多个光学片是包括至少一个光漫射片和至少一个透镜片的两个 以上的光学片。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的显示器用光学片的制备方法， 其中-所述多个光学片中的每一个具有比产品尺寸大的平面尺寸；和 所述制备方法进一步包括将在粘合步骤中得到的复合光学片切割成 所述产品尺寸的切割步骤。
全文摘要
本发明提供一种在将多个光学片粘合成复合片时促进片材的粘合的制备方法，并且提供一种适于液晶显示单元等的光学片的制备方法。根据本发明的一个方面的制备方法包括层压多个光学片的层压步骤；以及粘合步骤用激光束从在层压步骤中所制备的光学片的一侧辐照所述层压体上的至少一个以上的点，从而粘合辐照的点，以得到其中结合有多个光学片的复合光学片。优选地，该方法进一步包括在将要被熔合的光学片之间由光吸收剂形成光热转化层的步骤。顺便提及，可以用超声熔接代替激光熔接，或与激光熔接组合使用。
文档编号B29L11/00GK101300122SQ20068004136
公开日2008年11月5日 申请日期2006年9月8日 优先权日2005年9月12日
发明者竹田明彦, 远藤惠介 申请人:富士胶片株式会社