专利名称：一种增光膜和显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及ー种可应用于液晶显示器的具有棱镜结构的增光膜。
背景技术：
目前,增光膜(BEF, Brightness Enhancement Film)被广泛用于发光模组以用来汇聚光源所发出的光线，尤其是监视器等显示设备中常应用增光膜(BEF)来増加显示亮度和节约显示器电池设备的能量。增光膜的原理是通过折射和反射将射向观察者视角之外的光线调整至观察者视角之内，这样就提高了光源所发出光能的利用率。增光膜也称增亮膜，在透明性非常好的底层表面，使用例如丙烯酸树脂等之内的有机材料，精密成型一层棱镜结构的光学薄膜。将该增光膜结构组装在背光源前面，可将光源发出的光向显示设备使用者方向聚集，单片使用可以将正面亮度提高到60%，如果将两片增光膜正交地交叠起来配合使用，可将正面亮度提高约110%。在一般液晶显不器(IXD)的背光模块(back light module)中，通常包含数种光学薄板和膜片，例如导光板、扩散片、扩散板及增亮膜等，其中该增亮膜通常是由一基板及一聚光棱镜结构层所构成，该基板及聚光棱镜结构层皆由透明树脂材质制成，该聚光棱镜结构层形成在该基板的表面上，棱镜结构层由许多个用以汇聚光线的棱镜条所构成，这些棱镜条按照ー个方向排列，组成ー个棱镜阵列，如图IA所示。当该背光模块的光源产生光线时，光线通过该导光板及扩散片进入该增亮膜的基板内，接着再进入该增亮膜之棱柱结构层，使光线射出时产生适当角度折射。如图IB所示，该棱镜膜的作用就是让分散的光集中在例如以法线为中心的70度范围内出光，其原理是利用折射和全反射定律，让以相对大的入射角入射到棱镜侧面(例如在沿法线两侧35度射出的角度范围之外)的光又反射回来再次被利用，可使在轴中心亮度增加60%，进而达到光线聚集和提高光能利用率的光学效果。然而，一般增亮膜在实际中常常与其他膜片搭配使用，例如两张棱镜片以棱镜方向相互正交重叠，其中一张棱镜片的棱镜结构与另ー种棱镜片的背面光滑面接触，例如一张棱镜片与液晶显示器的光滑的液晶面板接触。传统的棱镜结构顶峰部为直线形，会与搭配膜片的光滑面长距离紧密贴合，易造成水汽无法及时排出而吸附与光滑面上，由此造成进入吸附的水珠进而直接进入下ー膜片，容易造成视觉感觉明显的漏光现象，影响液晶显不器的光学品质。为此，现有技术中公开了ー种棱镜结构为上下起伏状的增亮膜，如图2所示，该增亮膜主要为了起到有效预防水汽吸附的作用。但是，该增亮膜在实际液晶显示器装配过程中常会因为刮擦而破坏棱镜结构，其原因是该起伏棱镜结构具有较小的周期，致使每个凸起部分较短，在受到外力作用时容易崩裂而形成漏光区域，从而形成亮点而使液晶显示器光学品质下降。且由于该棱镜起伏周期较小，起伏周期小于平均高度的40倍，导致在加工此种结构模具时加工刀具需以较高频率上下震动，易对加工品质造成不良或延长加工时间。另外，在增亮膜产品中常会因生产、运输、装配使用过程发生意外而是棱镜结构出现局部瑕疵现象，导致背光模组产品不良；以及增亮膜所具有的规律性棱镜结构，在于其他规律性结构膜片或液晶面板搭配使用时极易产生摩尔纹现象(Moire interference),美国专利US7859611B2公开了ー种具有扩散功能的增亮膜，其结构是在棱镜结构层的棱镜槽底部设置若干随机分布的凸起结构，使光线经过这些随机凸起结构表面时发生折射，因此折射光线亦为随机分布，从而实现对光线的扩散，可以将一定程度内的瑕疵掩盖，但其顶部具有直线型棱线，同样容易产生wet-out光学不良现象。为了解决上述问题必须设计新型棱镜结构增光膜来进行改迸。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种增光膜，以克服现有技术中的增光膜增光效果有限且耐刮性能较差进而影响整个显示装置画面显示品质的缺陷。(ニ)技术方案为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种增光膜，包括基材和棱镜结构层，所述基材具有相対的第一光学面和第二光学面，所述棱镜结构层位于第一光学面上且底面与第二光学面相对；所述棱镜结构层由若干个棱镜单元按同一方向排成阵列，所述棱镜单元长度伸展方向相对于第一光学面呈周期性上下起伏状态，所述棱镜単元高度h沿着其长度方向连续变化，平均高度为H，棱镜脊部由于棱镜高度的变化而在垂直于基材的平面内形成一周期性曲线，该曲线的周期T > 40*H。进ー步地，所述棱镜结构层中任意两个相邻棱镜単元的棱镜面所构成的槽部具有若干个凸起散射结构。进ー步地，所述凸起散射结构为圆形和/或椭圆形凸起物；所述圆形凸起物半径！·和/或椭圆形凸起物长轴长度I为所述镜单元平均高度H的O. OOfO. 4倍。进ー步地，所述棱镜単元上至少70%的凸起物位于棱镜単元平均高度H的1/3以下。进ー步地，所述棱镜単元的横截面为等腰三角形，其顶角角度为60° 120°，平均高度H为10 μ m 60 μ m。进ー步地，所述棱镜单元高度h的变化范围在平均高度H的2°/Γ20%之间。进ー步地，所述基材为聚对苯ニ甲酸こニ酯或聚甲基丙烯酸甲酯或其混合物。进ー步地，所述棱镜结构层的材料为紫外光固化树脂。进ー步地，所述棱镜结构层的材料为环氧丙烯酸树脂、氨基丙烯酸树脂、聚こ烯树月旨、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂中的一种或至少两种以上的混合物。另ー方面，本发明还提供一种显示装置，包括上述的增光膜。(三)有益效果本发明技术方案具有如下优点本发明提供的增光膜和显示装置，具有高低起伏棱镜结构，可以减轻因传统棱镜结构长距离贴合而造成的漏光现象，而且起伏结构周期较长，在使用时与坚硬物体刮擦不易崩裂，可提高发光模组生产良率。因此，该增亮膜在光学表现和装配エ艺方面均具有较高优势。
图IA为现有技术ー增光膜结构示意图；图IB为现有技术ー增光膜原理示意图；图2为现有技术ニ增光膜结构示意图；图3为本发明实施例ー增光膜结构示意图；图4为本发明实施例一增光膜中棱镜单元结构立体图；图5为本发明实施例一增光膜中棱镜单元结构剖视
图6为本发明实施例增光膜与现有技术ニ增光膜耐刮性能效果比较示意图；图7为本发明实施例ニ增光膜结构示意图；图8为本发明实施例ニ增光膜中棱镜单元结构立体图；图9为本发明实施例ニ增光膜中棱镜单元结构剖视图；图IOa为本发明实施例中圆形凸起物结构示意图；图IOb为本发明实施例中椭圆形凸起物结构示意图；图IOc为本发明实施例中圆形或椭圆形凸起物平均高度示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过參考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。实施例I參见图3，该实施例中增光膜100包含有一基材102，以及ー棱镜结构层108。基材102具有ー个第一光学面106和一个位于第一光学面对面的第二光学面104。在第一光学面106上设置棱镜结构层108，该棱镜结构层108包括若干个在垂直于第一光学面的平面内上下起伏状的等腰三角棱镜结构单元110，棱镜结构单元110沿着第一方向120直线延伸，棱镜结构单元110高度h随着沿第一方向120延伸而连续变化，并且若干个棱镜结构单元110沿着第二方向122两两相邻接排列，任意两个相邻棱镜的屋脊棱线具有四分之一周期的固定相位差，屋脊棱线具有固定间隔P为46 μ m，构成棱镜结构层108。參见图4、图5,图4显示上下起伏状的等腰三角棱镜结构单元110,起伏状棱镜具有屋脊棱线114，屋脊棱线114由方程y=2*sin (χ/165) μ m确定，并且棱线所在平面与第一光学面106垂直；图5显示棱镜结构単元高度h沿着其长度方向连续变化，其变化规律为h=23+2*sin (χ/165) μ m,即棱镜结构平均平均高度H为23 μ m，棱镜高度起伏周期T为1035 μ m;三角棱镜顶角为90°。在所述棱镜结构层108中两个相邻棱镜所构成的槽部具有若干凸起散射単元130，优选的，该凸起散射单元130为若干圆形和椭圆形凸起物，在任一棱镜单元的棱镜面上有70%以上凸起物位于棱镜平均高度Hl的1/3以下，上述凸起物对出射光线具有扩散作用。图IOa-IOc显示散射单元130中的圆形凸起物具有半径r，r在O. 025 7. 5 μ m之间；椭圆形凸起物具有长轴1，1在O. 025 7. 5μπι之间；圆形或椭圆形凸起物具有平均高度h，h 在 O. 025 7·5μπι之间。由于本发明聚光棱镜层的凹槽部分具有凸起的散射结构130，该部分凸起物对光线具有散射作用，可以减轻摩尔纹(Moire interference)等负面光学效应。所述基材为聚对苯ニ甲酸こニ酯或聚甲基丙烯酸甲酯或其混合物。棱镜结构层的材料为紫外光固化树脂，优选环氧丙烯酸树脂、氨基丙烯酸树脂、聚こ烯树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂中的一种或至少两种以上的混合物。所述增亮膜的制备方法为基材102第一光学面106上涂覆紫外光固化树脂层，用具有与棱镜结构层108之微结构互补结构的模具轮对紫外光固化树脂进行压膜，使之形成所需微结构，随后再用紫外光照射，使已形成微结构的紫外光固化树脂层固化，从而将棱镜结构层108设置于基材102的第一光学面106上。此实施例中，棱镜高度起伏变化为±2 μ m，变化范围为8. 7%，由此造成与光滑膜片接触时具有足够到的空隙让水汽排除，可以有效防止水汽吸附，另外，由于棱镜变化周期长达1035微米，若在装配时遇到粗糙物体刮擦，本实施例较原有技术更具有耐刮能力，如图6所示。并且在相同的长度内，本发明中棱镜起伏频率明显小于先前技术，在模具加工时刀具可以平缓运动，从而可以提供加工质量或缩短加工时间。实施例2參见图7，第二实施例与第一实施例类似，该实施例中增光膜200包含有一基材202，以及ー棱镜结构层208。基材202具有ー个第一光学面206和一个位于第一光学面对面的第二光学面204。在第一光学面206上设置棱镜结构层208,该棱镜结构层208包括若干个上下起伏状的等腰三角棱镜结构单元210，棱镜结构单元210沿着第一方向220直线延伸，且相邻棱镜结构单元沿着第二方向222两两相邻接排列，第二实施例与第一实施例所不同的是任意两个相邻棱镜的屋脊棱线具有随机相位差，屋脊棱线具有固定间隔P为50 μ m,构成棱镜结构层208。图8显示上下起伏状的等腰三角棱镜结构单元210，起伏状棱镜具有屋脊棱线214，屋脊棱线214由方程y=3*sin (χ/250) μ m确定，并且棱线所在平面与第一光学面206垂直；图9显示棱镜结构単元高度h沿着其长度方向(第一方向)连续变化，其变化规律为h=25+3*sin (χ/250) μ m,即棱镜结构平均平均高度H为25 μ m，棱镜高度起伏周期T为1570 μ m;三角棱镜顶角为90°。在聚光棱镜层的凹槽部分具有凸起的散射结构230，该部分凸起物对光线具有散射作用，可以减轻摩尔纹(Moire interference)等负面光学效应。所述基材202材料是聚对苯ニ甲酸こニ酷，所述棱镜结构层208的材料是可紫外光固化的聚氨酯丙烯酸脂。
所述增亮膜的制备方法为基材202第一光学面206上涂覆紫外光固化树脂层，用具有与棱镜结构层208之微结构互补结构的模具轮对紫外光固化树脂进行压膜，使之形成所需微结构，随后再用紫外光照射，使已形成微结构的紫外光固化树脂层固化，从而将棱镜结构层208设置于基材202的第一光学面206上。此实施例中，棱镜高度起伏变化为±3 μ m，变化范围为12%，由此造成与光滑膜片接触时具有足够到的空隙让水汽排除，可以有效防止水汽吸附，另外，由于棱镜变化周期长达1570 μ m，若在装配时遇到粗糙物体刮擦，本实施例较原有技术更具有耐刮能力，如图6所示，其中C为粗糙物体，A为现有技术中产品，B为本专利产品。相比于第一实施例中相邻棱镜的屋脊棱线具有固定相位差，棱镜起伏在宏观上易形成周期性条纹，在与其他具有周期性结构的膜片搭配使用时易形成摩尔干涉条纹，影响光学表现，因此第二实施例中相邻棱镜的屋脊棱线具有随机相位差可以避免在宏观上易形成周期性条纹，因而可以进ー步提供光学表现。另外，本发明还提供一种显示装置，包括上述实施例中的增光膜结构。该显示装置 包括液晶电脑、液晶电视、平板电脑、手机或其他电子产品。本发明提供的显示装置，采用的增光膜具有高低起伏棱镜结构，可以减轻因传统棱镜结构长距离贴合而造成的漏光现象，而且起伏结构周期较长，在使用时与坚硬物体刮擦不易崩裂，可提高发光模组生产良率。因此，该增亮膜在光学表现和装配エ艺方面均具有较高优势。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种增光膜，其特征在于，包括基材和棱镜结构层，所述基材具有相对的第一光学面和第二光学面，所述棱镜结构层位于第一光学面上且底面与第二光学面相对；所述棱镜结构层由若干个棱镜单元按同一方向排成阵列，所述棱镜单元在棱镜长度伸展方向相对于第一光学面呈周期性上下起伏状态，所述棱镜单元高度h沿着其长度伸展方向连续变化，平均高度为H，棱镜脊部由于棱镜高度的变化而在垂直于基材的平面内形成一周期性曲线，该曲线的周期T > 40*H。
2.如权利要求I所述的增光膜，其特征在于，所述棱镜结构层中任意两个相邻棱镜单元的棱镜面所构成的槽部具有若干个凸起散射结构。
3.如权利要求2所述的增光膜，其特征在于，所述凸起散射结构为圆形和/或椭圆形凸起物；所述圆形凸起物半径r和/或椭圆形凸起物长轴长度I为所述镜单元平均高度H的0.001 0. 4 倍。
4.如权利要求3所述的增光膜，其特征在于，所述棱镜单元上至少70%的凸起物位于棱镜单元平均高度H的1/3以下。
5.如权利要求I所述的增光膜，其特征在于，所述棱镜单元的横截面为等腰三角形，其顶角角度为60° 120°，平均高度H为10iinT60iim。
6.如权利要求I所述的增光膜，其特征在于，所述棱镜单元高度h的变化范围在平均高度H的2% 20%之间。
7.如权利要求I所述的增光膜，其特征在于，所述基材为聚对苯二甲酸乙二酯或聚甲基丙烯酸甲酯或其混合物。
8.如权利要求I所述的增光膜，其特征在于，所述棱镜结构层的材料为紫外光固化树脂。
9.如权利要求8所述的增光膜，其特征在于，所述棱镜结构层的材料为环氧丙烯酸树月旨、氨基丙烯酸树脂、聚乙烯树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂中的一种或至少两种以上的混合物。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的增光膜。
全文摘要
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种增光膜和显示装置。该增光膜包括基材和棱镜结构层，基材具有相对的第一光学面和第二光学面，棱镜结构层位于第一光学面上且底面与第二光学面相对；棱镜结构层由若干个棱镜单元按同一方向排成阵列，棱镜单元长度伸展方向相对于第一光学面呈周期性上下起伏状态，棱镜单元高度h沿着其长度方向连续变化，平均高度为H，棱镜脊部由于棱镜高度的变化而在垂直于基材的平面内形成一周期性曲线，曲线的周期T＞40*H。本发明提供的增光膜和显示装置可以减轻因传统棱镜结构长距离贴合而造成的漏光现象，而且起伏结构周期较长，在使用时与坚硬物体刮擦不易崩裂，可提高发光模组生产良率。
文档编号G02F1/1335GK102819054SQ20121028525
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者钟玉 申请人:北京康得新复合材料股份有限公司