CN102789014A - 一种增光膜和显示装置 - Google Patents

Abstract

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：基材和呈波浪状的棱镜结构层，基材包括第一光学面和位于第一光学面对面的第二光学面，棱镜结构层设置在第一光学面上；所述棱镜结构层由若干个棱镜单元按同一方向排成阵列，所述棱镜单元在长度伸展方向具有相对于第一光学面呈周期性上下起伏状态，置棱镜单元具有平均高度H，波浪状起伏周期长度T，T＞101H。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工艺方面均具有较高优势。

Description

一种增光膜和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一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）来增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%。

在一般液晶显示器（LCD）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，这些棱镜条按照一个方向排列，组成一个棱镜阵列，如图1A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1B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一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一膜片，容易造成视觉感觉明显的漏光现象，影响液晶显示器的光学品质。

为此，现有技术中公开了一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。

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。

（二）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，基材和呈波浪状的棱镜结构层，所述基材包括第一光学面和位于所述第一光学面对面的第二光学面，所述棱镜结构层设置在所述第一光学面上；所述棱镜结构层由若干个棱镜单元按同一方向排成阵列，所述棱镜单元在长度伸展方向具有相对于第一光学面呈周期性上下起伏状态，设置所述棱镜单元具有平均高度H，波浪状起伏周期长度T，T＞101H。

进一步地，所述棱镜结构层中任意两个相邻的棱镜单元波峰棱线间距为11.55μm~207.86μm。

进一步地，所述棱镜单元的横截面为等腰三角形。

进一步地，所述棱镜单元的横截面为顶角为圆弧的等腰三角形。

进一步地，所述圆弧半径为1-20μm。

进一步地，所述棱镜单元的横截面为顶角为任意形状光滑曲线的等腰三角形。

进一步地，所述等腰三角形的顶角角度为60°~120°，平均高度H为10μm~60μm。

进一步地，所述棱镜单元高度h在长度伸展方向上周期性起伏的变化范围为单元平均高度H的2%-20%。

进一步地，所述棱镜单元的材料为紫外线固化树脂；

所述基材的材料为聚对苯二甲酸乙二酯或聚甲基丙烯酸甲酯。

另一方面，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工艺方面均具有较高优势。

附图说明

图1A为现有技术一增光膜结构示意图；

图1B为现有技术一增光膜原理结构示意图；

图2为现有技术二增光膜结构示意图；

图3为本发明实施例一增光膜结构示意图；

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；

图6为本发明实施例增光膜与现有技术二增光膜耐刮性能效果比较示意图；

图7为本发明实施例二增光膜结构示意图；

图8为本发明实施例二增光膜中棱镜单元结构立体图；

图9为本发明实施例二增光膜中棱镜单元结构剖视图；

图10为现有技术二中增光膜耐刮性能表现；

图11为本发明实施例增光膜耐刮性能表现。

具体实施方式

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。下面通过参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，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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1

如图3-5所示，该实施例中增光膜100包含有一基材102，以及一棱镜结构层108。基材102具有一个第一光学面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；棱镜结构层108由若干个棱镜单元按同一方向排成阵列，棱镜单元在长度伸展方向具有相对于第一光学面呈周期性上下起伏状态，设置棱镜单元具有平均高度H，波浪状起伏周期长度T，T＞101H。

该棱镜结构层108包括若干个相对于第一光学面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以相对于第一光学面呈周期性上下起伏状延伸，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46μm，构成棱镜结构层108。

参见图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（x/400）μm确定，并且棱线所在平面与第一光学面106垂直；图5显示棱镜结构单元高度h沿着其长度方向连续变化，其变化规律为h=23+2*sin（x/400）μm，即棱镜结构平均高度H为23μm，棱镜高度起伏周期T为2512μm，三角棱镜顶角为90°。

另外，该等腰三角形的顶角可以具有圆弧或任意光滑曲线，该圆弧的半径为1-20μm,以圆弧或任意光滑曲线为顶部结构代替尖锐顶角在实际使用中更具耐刮擦的优势。

基材102材料是聚对苯二甲酸乙二酯，所述棱镜结构层108的材料是可紫外光固化的聚氨酯丙烯酸脂。

需要说明的是，该基材的材料并不绝限于聚对苯二甲酸乙二酯或聚甲基丙烯酸甲酯，也可以是两者的混合物。该棱镜结构层的材料为紫外光固化树脂，选自环氧丙烯酸树脂、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。

下面具体描述增亮膜的制备方法：

在基材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±2μm，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2512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。其中A是现有技术产品的抗刮能力，而B为本实施例的抗刮能力，C为粗糙物体。

参考图6可得出：相同的长度内，本实施例中的增光膜中棱镜起伏频率明显小于现有技术中的，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。

另外，在使用同一表面粗糙重物在水平推力分别与现有技术二中的增光膜结构和本发明增光膜两种结构进行一次摩擦后，参考图10，现有技术二中的结构棱镜脊部呈现长且深的破坏状态，而本发明实施例中的增光膜结构脊部呈短且浅的破坏状态，可见本实施例中的增光膜被破坏程度相对较低，更具有耐刮性，参考图11。具有较好的耐刮性对增光膜的使用寿命以及对其增光效果将起到非常重要的作用，进而影响到整个显示装置的画面品质。

实施例2

参见图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，以及一棱镜结构层208。基材202具有一个第一光学面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包括若干个相对于第一光学面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以相对于第一光学面呈周期性上下起伏状延伸，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50μm，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（x/600）μm确定，并且棱线所在平面与第一光学面206垂直；图9显示棱镜结构单元高度h沿着其长度方向连续变化，其变化规律为h=33+3*sin（x/600）μm,即棱镜结构平均高度H为33μm，棱镜高度起伏周期T为3768μm；三角棱镜顶角为90°。

另外，该等腰三角形的顶角可以具有圆弧或任意光滑曲线，该圆弧的半径为1-20μm,以圆弧或任意光滑曲线为顶部结构代替尖锐顶角在实际使用中更具耐刮擦的优势。

所述基材202材料是聚甲基丙烯酸甲酯，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±3μm，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3768μm，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。另外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，因而可以进一步提供光学表现。

本发明提供的增光膜，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工艺方面均具有较高优势。

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、液晶显示器、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工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。

Claims (10)

1.一种增光膜，其特征在于，包括：基材和呈波浪状的棱镜结构层，所述基材包括第一光学面和位于所述第一光学面对面的第二光学面，所述棱镜结构层设置在所述第一光学面上；所述棱镜结构层由若干个棱镜单元按同一方向排成阵列，所述棱镜单元在长度伸展方向相对于第一光学面呈周期性上下起伏状态，设置所述棱镜单元具有平均高度H，波浪状起伏周期长度T，T＞101*H。

2.如权利要求1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的棱镜单元波峰棱线间距为11.55μm~207.86μm。

3.如权利要求1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。

4.如权利要求1所述的增光膜，其特征在于，所述棱镜单元的横截面为顶角为圆弧的等腰三角形。

5.如权利要求4所述的增光膜，其特征在于，所述圆弧半径为1-20μm。

6.如权利要求1所述的增光膜，其特征在于，所述棱镜单元的横截面为顶角为任意形状光滑曲线的等腰三角形。

7.如权利要求3所述的增光膜，其特征在于，所述等腰三角形的顶角角度为60°~120°，平均高度H为10μm~60μm。

8.如权利要求1所述的增光膜，其特征在于，所述棱镜单元高度h在长度伸展方向上周期性起伏的变化范围为单元平均高度H的2%-20%。

9.如权利要求1所述的增光膜，其特征在于，所述棱镜单元的材料为紫外线固化树脂；

所述基材的材料为聚对苯二甲酸乙二酯或聚甲基丙烯酸甲酯。

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。

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