專利名稱：一種增光膜和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及ー種可應(yīng)用于液晶顯示器的具有棱鏡結(jié)構(gòu)的增光膜。
背景技術(shù)：
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(shè)備中常應(yīng)用增光膜(BEF)來増加顯示亮度和節(jié)約顯示器電池設(shè)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(jié)構(gòu)的光學(xué)薄膜。將該增光膜結(jié)構(gòu)組裝在背光源前面，可將光源發(fā)出的光向顯示設(shè)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(xué)薄板和膜片，例如導(dǎo)光板、擴散片、擴散板及增亮膜等，其中該增亮膜通常是由一基板及一聚光棱鏡結(jié)構(gòu)層所構(gòu)成，該基板及聚光棱鏡結(jié)構(gòu)層皆由透明樹脂材質(zhì)制成，該聚光棱鏡結(jié)構(gòu)層形成在該基板的表面上，棱鏡結(jié)構(gòu)層由許多個用以匯聚光線的棱鏡條所構(gòu)成，這些棱鏡條按照ー個方向排列，組成ー個棱鏡陣列，如圖IA所示。當(dāng)該背光模塊的光源產(chǎn)生光線時，光線通過該導(dǎo)光板及擴散片進入該增亮膜的基板內(nèi)，接著再進入該增亮膜之棱柱結(jié)構(gòu)層，使光線射出時產(chǎn)生適當(dāng)角度折射。如圖IB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(xué)效果。然而，一般增亮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(jié)構(gòu)與另ー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(jié)構(gòu)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與光滑面上，由此造成進入吸附的水珠進而直接進入下ー膜片，容易造成視覺感覺明顯的漏光現(xiàn)象，影響液晶顯不器的光學(xué)品質(zhì)。為此，現(xiàn)有技術(shù)中公開了ー種棱鏡結(jié)構(gòu)為上下起伏狀的增亮膜，如圖2所示，該增亮膜主要為了起到有效預(yù)防水汽吸附的作用。但是，該增亮膜在實際液晶顯示器裝配過程中常會因為刮擦而破壞棱鏡結(jié)構(gòu)，其原因是該起伏棱鏡結(jié)構(gòu)具有較小的周期，致使每個凸起部分較短，在受到外力作用時容易崩裂而形成漏光區(qū)域，從而形成亮點而使液晶顯示器光學(xué)品質(zhì)下降。且由于該棱鏡起伏周期較小，起伏周期小于平均高度的40倍，導(dǎo)致在加工此種結(jié)構(gòu)模具時加工刀具需以較高頻率上下震動，易對加工品質(zhì)造成不良或延長加工時間。另外，在增亮膜產(chǎn)品中常會因生產(chǎn)、運輸、裝配使用過程發(fā)生意外而是棱鏡結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部瑕疵現(xiàn)象，導(dǎo)致背光模組產(chǎn)品不良；以及增亮膜所具有的規(guī)律性棱鏡結(jié)構(gòu)，在于其他規(guī)律性結(jié)構(gòu)膜片或液晶面板搭配使用時極易產(chǎn)生摩爾紋現(xiàn)象(Moire interference),美國專利US7859611B2公開了ー種具有擴散功能的增亮膜，其結(jié)構(gòu)是在棱鏡結(jié)構(gòu)層的棱鏡槽底部設(shè)置若干隨機分布的凸起結(jié)構(gòu)，使光線經(jīng)過這些隨機凸起結(jié)構(gòu)表面時發(fā)生折射，因此折射光線亦為隨機分布，從而實現(xiàn)對光線的擴散，可以將一定程度內(nèi)的瑕疵掩蓋，但其頂部具有直線型棱線，同樣容易產(chǎn)生wet-out光學(xué)不良現(xiàn)象。為了解決上述問題必須設(shè)計新型棱鏡結(jié)構(gòu)增光膜來進行改迸。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種增光膜，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的增光膜增光效果有限且耐刮性能較差進而影響整個顯示裝置畫面顯示品質(zhì)的缺陷。(ニ)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一方面提供一種增光膜，包括基材和棱鏡結(jié)構(gòu)層，所述基材具有相対的第一光學(xué)面和第二光學(xué)面，所述棱鏡結(jié)構(gòu)層位于第一光學(xué)面上且底面與第二光學(xué)面相對；所述棱鏡結(jié)構(gòu)層由若干個棱鏡單元按同一方向排成陣列，所述棱鏡單元長度伸展方向相對于第一光學(xué)面呈周期性上下起伏狀態(tài)，所述棱鏡単元高度h沿著其長度方向連續(xù)變化，平均高度為H，棱鏡脊部由于棱鏡高度的變化而在垂直于基材的平面內(nèi)形成一周期性曲線，該曲線的周期T > 40*H。進ー步地，所述棱鏡結(jié)構(gòu)層中任意兩個相鄰棱鏡単元的棱鏡面所構(gòu)成的槽部具有若干個凸起散射結(jié)構(gòu)。進ー步地，所述凸起散射結(jié)構(gòu)為圓形和/或橢圓形凸起物；所述圓形凸起物半徑！·和/或橢圓形凸起物長軸長度I為所述鏡單元平均高度H的O. OOfO. 4倍。進ー步地，所述棱鏡単元上至少70%的凸起物位于棱鏡単元平均高度H的1/3以下。進ー步地，所述棱鏡単元的橫截面為等腰三角形，其頂角角度為60° 120°，平均高度H為10 μ m 60 μ m。進ー步地，所述棱鏡單元高度h的變化范圍在平均高度H的2°/Γ20%之間。進ー步地，所述基材為聚對苯ニ甲酸こニ酯或聚甲基丙烯酸甲酯或其混合物。進ー步地，所述棱鏡結(jié)構(gòu)層的材料為紫外光固化樹脂。進ー步地，所述棱鏡結(jié)構(gòu)層的材料為環(huán)氧丙烯酸樹脂、氨基丙烯酸樹脂、聚こ烯樹月旨、聚氨酯丙烯酸樹脂、聚酯丙烯酸樹脂中的一種或至少兩種以上的混合物。另ー方面，本發(fā)明還提供一種顯示裝置，包括上述的增光膜。(三)有益效果本發(fā)明技術(shù)方案具有如下優(yōu)點本發(fā)明提供的增光膜和顯示裝置，具有高低起伏棱鏡結(jié)構(gòu)，可以減輕因傳統(tǒng)棱鏡結(jié)構(gòu)長距離貼合而造成的漏光現(xiàn)象，而且起伏結(jié)構(gòu)周期較長，在使用時與堅硬物體刮擦不易崩裂，可提高發(fā)光模組生產(chǎn)良率。因此，該增亮膜在光學(xué)表現(xiàn)和裝配エ藝方面均具有較高優(yōu)勢。


圖IA為現(xiàn)有技術(shù)ー增光膜結(jié)構(gòu)示意圖；圖IB為現(xiàn)有技術(shù)ー增光膜原理示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)ニ增光膜結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例ー增光膜結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例一增光膜中棱鏡單元結(jié)構(gòu)立體圖；圖5為本發(fā)明實施例一增光膜中棱鏡單元結(jié)構(gòu)剖視
圖6為本發(fā)明實施例增光膜與現(xiàn)有技術(shù)ニ增光膜耐刮性能效果比較示意圖；圖7為本發(fā)明實施例ニ增光膜結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明實施例ニ增光膜中棱鏡單元結(jié)構(gòu)立體圖；圖9為本發(fā)明實施例ニ增光膜中棱鏡單元結(jié)構(gòu)剖視圖；圖IOa為本發(fā)明實施例中圓形凸起物結(jié)構(gòu)示意圖；圖IOb為本發(fā)明實施例中橢圓形凸起物結(jié)構(gòu)示意圖；圖IOc為本發(fā)明實施例中圓形或橢圓形凸起物平均高度示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。實施例I參見圖3，該實施例中增光膜100包含有一基材102，以及ー棱鏡結(jié)構(gòu)層108?；?02具有ー個第一光學(xué)面106和一個位于第一光學(xué)面對面的第二光學(xué)面104。在第一光學(xué)面106上設(shè)置棱鏡結(jié)構(gòu)層108，該棱鏡結(jié)構(gòu)層108包括若干個在垂直于第一光學(xué)面的平面內(nèi)上下起伏狀的等腰三角棱鏡結(jié)構(gòu)單元110，棱鏡結(jié)構(gòu)單元110沿著第一方向120直線延伸，棱鏡結(jié)構(gòu)單元110高度h隨著沿第一方向120延伸而連續(xù)變化，并且若干個棱鏡結(jié)構(gòu)單元110沿著第二方向122兩兩相鄰接排列，任意兩個相鄰棱鏡的屋脊棱線具有四分之一周期的固定相位差，屋脊棱線具有固定間隔P為46 μ m，構(gòu)成棱鏡結(jié)構(gòu)層108。參見圖4、圖5,圖4顯示上下起伏狀的等腰三角棱鏡結(jié)構(gòu)單元110,起伏狀棱鏡具有屋脊棱線114，屋脊棱線114由方程y=2*sin (χ/165) μ m確定，并且棱線所在平面與第一光學(xué)面106垂直；圖5顯示棱鏡結(jié)構(gòu)単元高度h沿著其長度方向連續(xù)變化，其變化規(guī)律為h=23+2*sin (χ/165) μ m,即棱鏡結(jié)構(gòu)平均平均高度H為23 μ m，棱鏡高度起伏周期T為1035 μ m;三角棱鏡頂角為90°。在所述棱鏡結(jié)構(gòu)層108中兩個相鄰棱鏡所構(gòu)成的槽部具有若干凸起散射単元130，優(yōu)選的，該凸起散射單元130為若干圓形和橢圓形凸起物，在任一棱鏡單元的棱鏡面上有70%以上凸起物位于棱鏡平均高度Hl的1/3以下，上述凸起物對出射光線具有擴散作用。圖IOa-IOc顯示散射單元130中的圓形凸起物具有半徑r，r在O. 025 7. 5 μ m之間；橢圓形凸起物具有長軸1，1在O. 025 7. 5μπι之間；圓形或橢圓形凸起物具有平均高度h，h 在 O. 025 7·5μπι之間。由于本發(fā)明聚光棱鏡層的凹槽部分具有凸起的散射結(jié)構(gòu)130，該部分凸起物對光線具有散射作用，可以減輕摩爾紋(Moire interference)等負面光學(xué)效應(yīng)。所述基材為聚對苯ニ甲酸こニ酯或聚甲基丙烯酸甲酯或其混合物。棱鏡結(jié)構(gòu)層的材料為紫外光固化樹脂，優(yōu)選環(huán)氧丙烯酸樹脂、氨基丙烯酸樹脂、聚こ烯樹脂、聚氨酯丙烯酸樹脂、聚酯丙烯酸樹脂中的一種或至少兩種以上的混合物。所述增亮膜的制備方法為基材102第一光學(xué)面106上涂覆紫外光固化樹脂層，用具有與棱鏡結(jié)構(gòu)層108之微結(jié)構(gòu)互補結(jié)構(gòu)的模具輪對紫外光固化樹脂進行壓膜，使之形成所需微結(jié)構(gòu)，隨后再用紫外光照射，使已形成微結(jié)構(gòu)的紫外光固化樹脂層固化，從而將棱鏡結(jié)構(gòu)層108設(shè)置于基材102的第一光學(xué)面106上。此實施例中，棱鏡高度起伏變化為±2 μ m，變化范圍為8. 7%，由此造成與光滑膜片接觸時具有足夠到的空隙讓水汽排除，可以有效防止水汽吸附，另外，由于棱鏡變化周期長達1035微米，若在裝配時遇到粗糙物體刮擦，本實施例較原有技術(shù)更具有耐刮能力，如圖6所示。并且在相同的長度內(nèi)，本發(fā)明中棱鏡起伏頻率明顯小于先前技術(shù)，在模具加工時刀具可以平緩運動，從而可以提供加工質(zhì)量或縮短加工時間。實施例2參見圖7，第二實施例與第一實施例類似，該實施例中增光膜200包含有一基材202，以及ー棱鏡結(jié)構(gòu)層208?；?02具有ー個第一光學(xué)面206和一個位于第一光學(xué)面對面的第二光學(xué)面204。在第一光學(xué)面206上設(shè)置棱鏡結(jié)構(gòu)層208,該棱鏡結(jié)構(gòu)層208包括若干個上下起伏狀的等腰三角棱鏡結(jié)構(gòu)單元210，棱鏡結(jié)構(gòu)單元210沿著第一方向220直線延伸，且相鄰棱鏡結(jié)構(gòu)單元沿著第二方向222兩兩相鄰接排列，第二實施例與第一實施例所不同的是任意兩個相鄰棱鏡的屋脊棱線具有隨機相位差，屋脊棱線具有固定間隔P為50 μ m,構(gòu)成棱鏡結(jié)構(gòu)層208。圖8顯示上下起伏狀的等腰三角棱鏡結(jié)構(gòu)單元210，起伏狀棱鏡具有屋脊棱線214，屋脊棱線214由方程y=3*sin (χ/250) μ m確定，并且棱線所在平面與第一光學(xué)面206垂直；圖9顯示棱鏡結(jié)構(gòu)単元高度h沿著其長度方向(第一方向)連續(xù)變化，其變化規(guī)律為h=25+3*sin (χ/250) μ m,即棱鏡結(jié)構(gòu)平均平均高度H為25 μ m，棱鏡高度起伏周期T為1570 μ m;三角棱鏡頂角為90°。在聚光棱鏡層的凹槽部分具有凸起的散射結(jié)構(gòu)230，該部分凸起物對光線具有散射作用，可以減輕摩爾紋(Moire interference)等負面光學(xué)效應(yīng)。所述基材202材料是聚對苯ニ甲酸こニ酷，所述棱鏡結(jié)構(gòu)層208的材料是可紫外光固化的聚氨酯丙烯酸脂。
所述增亮膜的制備方法為基材202第一光學(xué)面206上涂覆紫外光固化樹脂層，用具有與棱鏡結(jié)構(gòu)層208之微結(jié)構(gòu)互補結(jié)構(gòu)的模具輪對紫外光固化樹脂進行壓膜，使之形成所需微結(jié)構(gòu)，隨后再用紫外光照射，使已形成微結(jié)構(gòu)的紫外光固化樹脂層固化，從而將棱鏡結(jié)構(gòu)層208設(shè)置于基材202的第一光學(xué)面206上。此實施例中，棱鏡高度起伏變化為±3 μ m，變化范圍為12%，由此造成與光滑膜片接觸時具有足夠到的空隙讓水汽排除，可以有效防止水汽吸附，另外，由于棱鏡變化周期長達1570 μ m，若在裝配時遇到粗糙物體刮擦，本實施例較原有技術(shù)更具有耐刮能力，如圖6所示，其中C為粗糙物體，A為現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)品，B為本專利產(chǎn)品。相比于第一實施例中相鄰棱鏡的屋脊棱線具有固定相位差，棱鏡起伏在宏觀上易形成周期性條紋，在與其他具有周期性結(jié)構(gòu)的膜片搭配使用時易形成摩爾干涉條紋，影響光學(xué)表現(xiàn)，因此第二實施例中相鄰棱鏡的屋脊棱線具有隨機相位差可以避免在宏觀上易形成周期性條紋，因而可以進ー步提供光學(xué)表現(xiàn)。另外，本發(fā)明還提供一種顯示裝置，包括上述實施例中的增光膜結(jié)構(gòu)。該顯示裝置 包括液晶電腦、液晶電視、平板電腦、手機或其他電子產(chǎn)品。本發(fā)明提供的顯示裝置，采用的增光膜具有高低起伏棱鏡結(jié)構(gòu)，可以減輕因傳統(tǒng)棱鏡結(jié)構(gòu)長距離貼合而造成的漏光現(xiàn)象，而且起伏結(jié)構(gòu)周期較長，在使用時與堅硬物體刮擦不易崩裂，可提高發(fā)光模組生產(chǎn)良率。因此，該增亮膜在光學(xué)表現(xiàn)和裝配エ藝方面均具有較高優(yōu)勢。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種增光膜，其特征在于，包括基材和棱鏡結(jié)構(gòu)層，所述基材具有相對的第一光學(xué)面和第二光學(xué)面，所述棱鏡結(jié)構(gòu)層位于第一光學(xué)面上且底面與第二光學(xué)面相對；所述棱鏡結(jié)構(gòu)層由若干個棱鏡單元按同一方向排成陣列，所述棱鏡單元在棱鏡長度伸展方向相對于第一光學(xué)面呈周期性上下起伏狀態(tài)，所述棱鏡單元高度h沿著其長度伸展方向連續(xù)變化，平均高度為H，棱鏡脊部由于棱鏡高度的變化而在垂直于基材的平面內(nèi)形成一周期性曲線，該曲線的周期T > 40*H。
2.如權(quán)利要求I所述的增光膜，其特征在于，所述棱鏡結(jié)構(gòu)層中任意兩個相鄰棱鏡單元的棱鏡面所構(gòu)成的槽部具有若干個凸起散射結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的增光膜，其特征在于，所述凸起散射結(jié)構(gòu)為圓形和/或橢圓形凸起物；所述圓形凸起物半徑r和/或橢圓形凸起物長軸長度I為所述鏡單元平均高度H的0.001 0. 4 倍。
4.如權(quán)利要求3所述的增光膜，其特征在于，所述棱鏡單元上至少70%的凸起物位于棱鏡單元平均高度H的1/3以下。
5.如權(quán)利要求I所述的增光膜，其特征在于，所述棱鏡單元的橫截面為等腰三角形，其頂角角度為60° 120°，平均高度H為10iinT60iim。
6.如權(quán)利要求I所述的增光膜，其特征在于，所述棱鏡單元高度h的變化范圍在平均高度H的2% 20%之間。
7.如權(quán)利要求I所述的增光膜，其特征在于，所述基材為聚對苯二甲酸乙二酯或聚甲基丙烯酸甲酯或其混合物。
8.如權(quán)利要求I所述的增光膜，其特征在于，所述棱鏡結(jié)構(gòu)層的材料為紫外光固化樹脂。
9.如權(quán)利要求8所述的增光膜，其特征在于，所述棱鏡結(jié)構(gòu)層的材料為環(huán)氧丙烯酸樹月旨、氨基丙烯酸樹脂、聚乙烯樹脂、聚氨酯丙烯酸樹脂、聚酯丙烯酸樹脂中的一種或至少兩種以上的混合物。
10.一種顯示裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9任一項所述的增光膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種增光膜和顯示裝置。該增光膜包括基材和棱鏡結(jié)構(gòu)層，基材具有相對的第一光學(xué)面和第二光學(xué)面，棱鏡結(jié)構(gòu)層位于第一光學(xué)面上且底面與第二光學(xué)面相對；棱鏡結(jié)構(gòu)層由若干個棱鏡單元按同一方向排成陣列，棱鏡單元長度伸展方向相對于第一光學(xué)面呈周期性上下起伏狀態(tài)，棱鏡單元高度h沿著其長度方向連續(xù)變化，平均高度為H，棱鏡脊部由于棱鏡高度的變化而在垂直于基材的平面內(nèi)形成一周期性曲線，曲線的周期T＞40*H。本發(fā)明提供的增光膜和顯示裝置可以減輕因傳統(tǒng)棱鏡結(jié)構(gòu)長距離貼合而造成的漏光現(xiàn)象，而且起伏結(jié)構(gòu)周期較長，在使用時與堅硬物體刮擦不易崩裂，可提高發(fā)光模組生產(chǎn)良率。
文檔編號G02F1/1335GK102819054SQ20121028525
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者鐘玉 申請人:北京康得新復(fù)合材料股份有限公司