專利名稱：一種增光膜和使用該種增光膜的顯示裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型公開了一種增光膜和顯示裝置，特別涉及一種增光膜和使用該種增光膜的顯示裝置。
背景技術：
目前,增光膜(BEF, Brightness Enhancement Film)被廣泛用于發(fā)光模組以用來匯聚光源所發(fā)出的光線，尤其是監(jiān)視器等顯示設備中常應用增光膜(BEF)來增加顯示亮度和節(jié)約顯示器電池設備的能量。增光膜的原理是通過折射和反射將射向觀察者視角之外的光線調(diào)整至觀察者視角之內(nèi)，這樣就提高了光源所發(fā)出光能的利用率。增光膜也稱增亮膜，在透明性非常好的底層表面，使用例如丙烯酸樹脂等之內(nèi)的有機材料，精密成型一層棱鏡結構的光學薄膜。將該增光膜結構組裝在背光源前面，可將光源發(fā)出的光向顯示設備使用者方向聚集，單片使用可以將正面亮度提高到60%，如果將兩片增光膜正交地交疊起來配合使用，可將正面亮度提高約110%。在一般液晶顯不器(IXD)的背光模塊(back light module)中，通常包含數(shù)種光學薄板和膜片，例如導光板、擴散片、擴散板及增光膜等，其中該增光膜通常是由一基板及一聚光棱鏡結構層所構成，該基板及聚光棱鏡結構層皆由透明樹脂材質(zhì)制成，該聚光棱鏡結構層形成在該基板的表面上，棱鏡結構層由許多個用以匯聚光線的棱鏡條所構成，這些棱鏡條按照一個方向排列，組成一個棱鏡陣列，如圖1所示。當該背光模塊的光源產(chǎn)生光線時，光線通過該導光板及擴散片進入該增光膜的基板內(nèi)，接著再進入該增光膜之棱柱結構層，使光線射出時產(chǎn)生適當角度折射。如圖1A所示，該棱鏡膜的作用就是讓分散的光集中在例如以法線為中心的70度范圍內(nèi)出光，其原理是利用折射和全反射定律，讓以相對大的入射角入射到棱鏡側(cè)面(例如在沿法線兩側(cè)35度射出的角度范圍之外)的光又反射回來再次被利用，可使在軸中心亮度增加60%，進而達到光線聚集和提高光能利用率的光學效果。然而，一般增光膜在實際中常常與其他膜片搭配使用，例如兩張棱鏡片以棱鏡方向相互正交重疊，其中一張棱鏡片的棱鏡結構與另一種棱鏡片的背面光滑面接觸，例如一張棱鏡片與液晶顯示器的光滑的液晶面板接觸。傳統(tǒng)的棱鏡結構頂峰部為直線形，會與搭配膜片的光滑面長距離緊密貼合，易造成水汽無法及時排出而吸附于光滑面上，由此造成光線進入吸附的水珠進而直接進入下一膜片，容易造成視覺感覺明顯的漏光現(xiàn)象，影響液晶顯示器的光學品質(zhì)。為此，現(xiàn)有技術(US6354709B1)中公開了一種棱鏡結構為上下起伏狀的增光膜，如圖2A所示，該增光膜主要為了起到有效預防水汽吸附的作用。但其結構棱鏡起伏周期T小于40H，導致起伏部分根基較短，使用中容易受到外部作用力而崩裂。而且，一般的增光膜中棱鏡結構都有尖銳的棱角，在使用或傳遞過程中很容易造成刮傷，從而影響了光學品質(zhì)；為了解決尖銳棱角易受刮傷這一問題，美國專利US7142767公開了一種具有抗刮功能的增光膜，其結構為在傳統(tǒng)增光膜棱鏡陣列中增加若干頂部為圓角或平臺的棱鏡柱，這些棱柱高度高于其周邊的普通結構棱鏡柱，從而可以起到抗刮蹭的效果。并且一般增光膜中棱鏡結構單元截面均為等腰三角形，由此將光線匯聚向屏幕正面一個較小的角度內(nèi)，觀察者在垂直于棱鏡伸展方向的平面內(nèi)，從零角度正視移動至較大角度時觀察到的亮度會逐漸降低，一般而言，大約移動到30°到40°的范圍時，亮度降低不明顯，大約在40° 50°范圍內(nèi)，亮度會明顯降低，使觀察者無法看清屏幕顯示內(nèi)容，此現(xiàn)象稱之為“cut-off”現(xiàn)象，如圖2B所示。為此現(xiàn)有技術(US5917664)中公開了一種棱鏡截面底角角度不對稱的增光膜，如圖3所示，該增光膜主要為了起到減輕“cut-off ”現(xiàn)象作用。因此，水汽吸附不良、易刮傷或“cut-off”現(xiàn)象普遍存在于增光膜產(chǎn)品中，現(xiàn)有技術無法同時解決這兩種問題，本實用新型的目的在于，開發(fā)一種新型結構增光膜，可同時解決水汽吸附以及“cut-off”現(xiàn)象。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提出一種新型增光膜，解決了現(xiàn)有增光膜無法同時解決水吸附、易刮傷和cut-off現(xiàn)象的問題。為達此目的，本實用新型采用以下技術方案:一種增光膜，包括基材和棱鏡結構層，所述基材包括第一光學面和位于所述第一光學面對面的第二光學面，所述棱鏡結構層設置在所述第一光學面上；所述棱鏡結構層由若干個呈波浪起伏狀的棱鏡單元按同一方向排成陣列，所述棱鏡結構層中所有棱鏡單元剖面三角形中有兩種以上的不同結構，所述棱鏡單元在長度伸展方向具有相對于第一光學面呈周期性上下起伏狀態(tài)，所述棱鏡單元相對第一光學面具有平均高度H，波浪狀起伏周期長度T，其尺寸比例為TM1H，此結構可以保證凸起結構具有相對現(xiàn)有技術較大根基，不易在與其他物體碰觸時造成崩裂。優(yōu)選的，所述棱鏡結構層中任意兩個相鄰的棱鏡單元波峰棱線間距為3.57ym-164.27 μ m。優(yōu)選的，所述棱鏡單元的橫截面為三角形，底邊長度在10 μ m—100 μ m之間，頂角角度在60° —120°之間，兩底角角度在25° — 65°之間。優(yōu)選的，所述棱鏡單元在長度伸展方向上任意位置相對于第一光學面的高度h周期性起伏的變化范圍為平均高度H的2% — 20%。優(yōu)選的，所述棱鏡單元的材料為紫外線固化樹脂。優(yōu)選的，所述基材的材料為聚對苯二甲酸乙二酯或聚甲基丙烯酸甲酯。一種顯示裝置，包括光源、光傳導組件和增光膜，所述增光膜為具有上述技術特征的增光膜。本實用新型的有益效果是:本實用新型提供的增光膜具有高低起伏棱鏡結構，可以減輕因傳統(tǒng)棱鏡結構長距離貼合而造成水汽吸附漏光現(xiàn)象，而且棱鏡截面呈不對稱狀態(tài)，部分光線匯聚方向偏離正視方向，彌補了在原“cut-off”處光能不足的問題，具有較優(yōu)良的光學品質(zhì)表現(xiàn)，使用該增光膜的顯示器具有更好的視覺效果。
圖1是普通增光膜結構示意圖；圖1A為增光膜棱鏡結構折射原理圖；圖2A所示為棱鏡結構為上下起伏狀的增光膜結構示意圖；圖2B為“ cut-off”現(xiàn)象原理曲線圖；圖3為棱鏡結構層的棱鏡結構底角角度不對稱的增光膜結構示意圖；圖4為實施例1中具有聞低起伏的棱鏡結構增光I旲100的不意圖；圖5為圖4中增光膜100被垂直棱鏡伸展方向IlOB平面所截得的橫截面結構示意圖；圖6為圖4中棱鏡單元118被平行棱鏡伸展方向IlOB且經(jīng)過棱鏡單元118的屋脊棱線114的平面所截得的橫截面結構示意圖；圖7為實施例2中具有高低起伏的棱鏡結構增光膜200的示意圖；圖8為圖7中增光膜200被垂直棱鏡伸展方向210B平面所截得的橫截面結構示意圖；圖9為圖7所示增光膜200的側(cè)視圖；圖10為實施例3中具有高低起伏的棱鏡結構增光膜300的示意圖；圖11為圖10中增光膜300被垂直棱鏡伸展方向310B平面所截得的橫截面結構示意圖；圖12A為圖10中所述棱鏡結構層308中橫截面形狀為三角形A的棱鏡單元318的側(cè)視圖；圖12B為圖10中所述棱鏡結構層308中橫截面形狀為三角形B的棱鏡單元318的側(cè)視圖；圖12C為圖10中所述棱鏡結構層308中橫截面形狀為三角形C的棱鏡單元318的側(cè)視圖；圖12D為圖10中所述棱鏡結構層308中橫截面形狀為三角形D的棱鏡單元318的側(cè)視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。如圖1所示為普通增光膜結構示意圖，如圖所示，增光膜包括基材I和位于基材上的棱鏡結構層2，棱鏡結構層2由許多個用以匯聚光線的棱鏡條構成，這些棱鏡條按照一個方向排列，組成棱鏡陣列。如圖1A所示為增光膜棱鏡結構折射原理圖，該棱鏡結構層的作用就是讓分散的光集中在以法線為中心的70度范圍內(nèi)出光。如圖2A所示棱鏡結構為上下起伏狀的增光膜結構示意圖，圖中棱鏡結構層21為上下起伏變化的結構，能夠有效預防水汽的吸附。如圖2B所示為“cut-off”現(xiàn)象原理曲線圖，一般增光膜中棱鏡結構單元截面均為等腰三角形，由此將光線匯聚向屏幕正面一個較小的角度內(nèi)，觀察者在垂直于棱鏡伸展方向的平面內(nèi)，從零角度正視移動至較大角度時觀察到的亮度會逐漸降低，一般而言，大約移動到30°到40°的范圍時，亮度降低不明顯，大約在40° 50°范圍內(nèi)，亮度會明顯降低，使觀察者無法看清屏幕顯示內(nèi)容，此現(xiàn)象稱之為“ cut-off”現(xiàn)象。如圖3所示，為棱鏡結構層的棱鏡結構底角角度不對稱的增光膜結構示意圖，由于棱鏡結構22不規(guī)則、不對稱，因此能夠有效降低“cut-off”現(xiàn)象。實施例1:圖4為實施例1中具有高低起伏的棱鏡結構增光膜100的示意圖，該實施例中增光膜100包含有基材102。基材102具有一個第一光學面106和一個位于第一光學面對面的第二光學面104。在第一光學面106上設置棱鏡結構層108 ;棱鏡結構層108由若干個脊線呈上下波浪起伏狀的棱鏡單元118按同一方向IlOA排列，該實施例1所述棱鏡結構層108中所有棱鏡單元118剖面三角形有兩種不同的結構，棱鏡單元118在棱鏡伸展方向IlOB上具有相對于第一光學面106呈周期性上下起伏的狀態(tài)，起伏的棱鏡單元118具有屋脊棱線114，該實施例所述屋脊棱線114的起伏周期長度T相同。圖5為圖4中增光膜100被垂直棱鏡伸展方向IlOB平面所截得的橫截面結構示意圖，所述橫截面由頂角為直角的直角三角形A和B交替組成。相鄰兩個三角形A與B頂端間距較小者LI (波峰棱線間距)為28.9 μ m、較大者L2為86.6 μ m ;其中一個三角形底角角度al為30°，a2為60°，另一個三角形底角角度bl為60°，b2為30°。該實施例1所述棱鏡結構層108由若干橫截面為直角三角形A和B的棱鏡單兀118沿同一方向IlOA相間隔排列而成。圖6為圖4中棱鏡單元118被平行棱鏡伸展方向IlOB且經(jīng)過棱鏡單元118的屋脊棱線114的平面所截得的橫截面結構示意圖，所述棱鏡單元118的高度h沿著其伸展方向11( 連續(xù)變化，其變化規(guī)律為11=25+2*8111[(1/250)乂]，屋脊棱線114的起伏周期函數(shù)為y=2*sin[ (1/25 0) X]，高度h的變化范圍為2% — 20%，屋脊棱線114的上下起伏周期T為500 31 μ m，棱鏡單元118的平均高度H為25 μ m，T>41H。所述基材102材料選自聚對苯二甲酸乙二酯,所述棱鏡結構層108材料選自聚乙烯類紫外光固化樹脂。所述增光膜的制備方法為:基材102第一光學面106上涂覆紫外光固化樹脂層，用具有與棱鏡結構層108之微結構互補結構的模具輪對紫外光固化樹脂進行壓膜，可使紫外光固化樹脂層形成所需微結構，隨后再用紫外光照射，使已形成微結構的紫外光固化樹脂層固化，從而將棱鏡結構層108設置于基材102的第一光學面106上。實施例2:圖7為實施例2中具有高低起伏的棱鏡結構增光膜200的示意圖，該實施例中增光膜200包含有基材202。基材202具有一個第一光學面206和一個位于第一光學面對面的第二光學面204。在第一光學面206上設置棱鏡結構層208,棱鏡結構層208由若干個脊線呈上下波浪起伏狀的棱鏡單元218按同一方向210A排列，該實施例2所述棱鏡結構層208中所有棱鏡單元218剖面三角形有兩種不同的結構，棱鏡單元218在棱鏡伸展方向210B上具有相對于第一光學面206呈周期性上下起伏的狀態(tài)，起伏的棱鏡單元218具有屋脊棱線214，該實施例所述屋脊棱線214的起伏周期長度T相同。圖8為圖7中增光膜200被垂直棱鏡伸展方向210B平面所截得的橫截面結構示意圖，所述橫截面由三角形A和B交替組成，所述三角形A的高度hi和所述三角形B的高度h2不相同，相鄰三角形A與B頂端間距較小者LI為46.1 μ m、較大者L2為81.8 μ m。角度al為30°，a2為50°，bl為50°，b2為40°。該實施例2所述棱鏡結構層208由若干橫截面為A、B兩種三角形的棱鏡單元218沿同一方向210A相間隔排列而成。圖9為圖7所示增光膜200的側(cè)視圖，所述橫截面為三角形A的棱鏡單元218的高度hi沿著其伸展方向210B連續(xù)變化，其變化規(guī)律為hl=30+3*sin[ (1/300) X]，所述橫截面為三角形B的棱鏡單元218的高度h2沿著其伸展方向210B連續(xù)變化，其變化規(guī)律為h2=25+3*sin[(l/300)X]，屋脊棱線214的起伏周期函數(shù)為y=3*sin [ (1/300) X]，橫截面不同的棱鏡單元218的屋脊棱線214有固定的相位差π，屋脊棱線214的上下起伏周期T為600 ，橫截面為三角形A的棱鏡單元218的平均高度Hl為30 μ m,橫截面為三角形B的棱鏡單元218的平均高度H2為25 μ m, T>41H，其中H為棱鏡結構層棱鏡的平均高度。實施例3:圖10為實施例3中具有高低起伏的棱鏡結構增光膜300的示意圖，該實施例中增光膜300包含有基材302?；?02具有一個第一光學面306和一個位于第一光學面對面的第二光學面304。在第一光學面306上設置棱鏡結構層308 ;棱鏡結構層308由若干個脊線呈上下波浪起伏狀的棱鏡單元318按同一方向310A排列，該實施例3所述棱鏡結構層308中所有棱鏡單元318剖面三角形有四種不同的結構，棱鏡單元318在棱鏡伸展方向310B上具有相對于第一光學面306呈周期性上下起伏的狀態(tài)，起伏的棱鏡單元318具有屋脊棱線314，該實施例3所述橫截面形狀不同的棱鏡單元318的屋脊棱線314的起伏周期不相同，該實施例3所述橫截面形狀不同的棱鏡單元318的屋脊棱線314的相位差也不相同。圖11為圖10中增光膜300被垂直棱鏡伸展方向310B平面所截得的橫截面結構示意圖，所述橫截面由若干組依次相鄰排列的三角形A、B、C、D構成的三角形群組排列組成。其中三角形A底角角度al為30°，a2為40°，三角形B底角角度bl為40° b2為40°，三角形C底角角度Cl為50°，c2為40°，三角形D底角角度dl為60°，d2為40°。相鄰三角形A與B頂端間距離LI為71.5 μ m、B與C頂端間距L2為60.9 μ m、C與D頂端間距L3為53.1 μ m、D與A頂端間距L4為87.5 μ m。該實施例4所述棱鏡結構層308由若干組橫截面依次為四種不同形狀的三角形A、B、C、D的棱鏡單元318沿同一方向310A相間隔排列而成。圖12A為圖10中所述棱鏡結構層308中橫截面形狀為三角形A的棱鏡單元318的側(cè)視圖，所述橫截面為三角形A的棱鏡單元318的高度hi沿著其伸展方向310B連續(xù)變化，其變化規(guī)律為hl=30+2*sin[(l/250)X]，屋脊棱線314的起伏周期函數(shù)為2*sin[ (1/250)X]，屋脊棱線314的上下起伏周期Tl為500 Ji，橫截面為三角形A的棱鏡單元318的平均高度 Hl 為 30 μ m，T〈41H。圖12B為圖10中所述棱鏡結構層308中橫截面形狀為三角形B的棱鏡單元318的側(cè)視圖，所述橫截面為三角形B的棱鏡單元318的高度h2沿著其伸展方向310B連續(xù)變化，其變化規(guī)律為h2=30+2sin[(l/300)X]，屋脊棱線314的起伏周期函數(shù)為2sin [ (1/300) X]，屋脊棱線314的上下起伏周期T2為600 ，橫截面為三角形B的棱鏡單元318的平均高度H2 為 30μπι，ΤΜ1Η。圖12C為圖10中所述棱鏡結構層308中橫截面形狀為三角形C的棱鏡單元318的側(cè)視圖，所述橫截面為三角形C的棱鏡單元318的高度h3沿著其伸展方向310B連續(xù)變化，其變化規(guī)律為h3=30+sin [ (1/310) X]，屋脊棱線314的起伏周期函數(shù)為sin [ (1/310) X]，屋脊棱線314的上下起伏周期T3為620 ，橫截面為三角形C的棱鏡單元318的平均高度H3 為 30μπι，ΤΜ1Η。圖12D為圖10中所述棱鏡結構層308中橫截面形狀為三角形D的棱鏡單元318的側(cè)視圖，所述橫截面為三角形D的棱鏡單元318的高度h4沿著其伸展方向310B連續(xù)變化，其變化規(guī)律為h4=30+sin[(l/300)X]，屋脊棱線314的起伏周期函數(shù)為4*sin [ (1/220) X]，屋脊棱線314的上下起伏周期T4為440 ，橫截面為三角形D的棱鏡單元318的平均高度H4 為 30 μ m, TM1H。本實施例中，所述基材302材料選自聚對苯二甲酸乙二酯,所述棱鏡結構層308材料選自聚乙烯類紫外光固化樹脂。所述增光膜的制備方法為:基材302第一光學面306上涂覆紫外光固化樹脂層，用具有與棱鏡結構層308之微結構互補結構的模具輪對紫外光固化樹脂進行壓膜，可使紫外光固化樹脂層形成所需微結構，隨后再用紫外光照射，使已形成微結構的紫外光固化樹脂層固化，從而將棱鏡結構層308設置于基材302的第一光學面306上。采用本實用新型所述增光膜的顯示裝置，包括光源、光傳導組件和增光膜，所述增光膜膜片覆在所述光傳導組件上，光源發(fā)出的光穿過光傳導組件透射后，經(jīng)過增光膜射出，由于本實用新型提供的增光膜具有高低起伏棱鏡結構，可以減輕因傳統(tǒng)棱鏡結構長距離貼合而造成水汽吸附漏光現(xiàn)象，而且棱鏡截面呈不對稱狀態(tài)，部分光線匯聚方向偏離正視方向，彌補了在原“cut-off”處光能不足的問題，具有較優(yōu)良的光學品質(zhì)表現(xiàn)，使用該顯示器具有更好的視覺效果。
權利要求1.一種增光膜，包括基材和棱鏡結構層，其特征在于:所述基材包括第一光學面和位于所述第一光學面對面的第二光學面，所述棱鏡結構層設置在所述第一光學面上；所述棱鏡結構層由若干個呈波浪起伏狀的棱鏡單元按同一方向排成陣列，所述棱鏡結構層中所有棱鏡單元剖面三角形中有兩種以上的不同結構，所述棱鏡單元在長度伸展方向具有相對于第一光學面呈周期性上下起伏形態(tài)，所述棱鏡單元相對第一光學面具有平均高度H，波浪狀起伏周期長度T，其尺寸比例為TM1H。
2.如權利要求1所述的一種增光膜，其特征在于:所述棱鏡結構層中任意兩個相鄰的棱鏡單元波峰棱線間距為3.57 μ m—164.27 μ m。
3.如權利要求1所述的一種增光膜，其特征在于:所述棱鏡單元的橫截面為三角形，底邊長度在IOym — IOOym之間，頂角角度在60° —120°之間，兩底角角度在25° — 65°之間。
4.如權利要求1所述的一種增光膜，其特征在于:所述棱鏡單元在長度伸展方向上任意位置相對于第一光學面的高度h周期性起伏的變化范圍為平均高度H的2% — 20%。
5.如權利要求1所述的一種增光膜，其特征在于:所述棱鏡單元的材料為紫外線固化樹脂。
6.如權利要求1所述的一種增光膜，其特征在于:所述基材的材料為聚對苯二甲酸乙二酯或聚甲基丙烯酸甲酯。
7.—種顯示裝置，包括光源、光傳導組件和增光膜，其特征在于:所述增光膜具有上述權利要求1至6任一所述的技術特征。
專利摘要一種增光膜和使用該種增光膜的顯示裝置。所述增光膜，包括基材和棱鏡結構層，所述基材包括第一光學面和位于所述第一光學面對面的第二光學面，所述棱鏡結構層設置在所述第一光學面上；所述棱鏡結構層由若干個呈波浪起伏狀的棱鏡單元按同一方向排成陣列，所述棱鏡結構層中所有棱鏡單元剖面三角形中有兩種以上的不同結構，所述棱鏡單元在長度伸展方向具有相對于第一光學面呈周期性上下起伏狀態(tài)，所述棱鏡單元具有平均高度H，波浪狀起伏周期長度T，其尺寸比例為T>41H；所述顯示裝置包括上述增光膜。
文檔編號G02B5/04GK203164453SQ20122071522
公開日2013年8月28日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2012年12月21日
發(fā)明者鐘玉, 王必昌, 陸國華 申請人:張家港康得新光電材料有限公司