CN114924338B - 一种扩散膜及背光模组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种扩散膜及背光模组，该扩散膜包括基材层、气囊结构层以及防粘结层，气囊结构层其设置在基材层内，次波长结构设置在空气囊的圆周面上，空气囊与次波长结构相互配合实现均匀、高效的出光。相比传统扩散膜需要在顶部涂布扩散层才能对光达到扩散的效果，本发明中的扩散膜通过内部的气囊结构层实现光扩散效果，不仅避免了扩散涂布层擦伤液晶面板，而且基材层中的空气囊及表面的次波长结构可以实现均匀、高效的出光效果，相比而言传统扩散膜需要搭配高成本的增光膜才能实现该效果，因此本发明的成本更低且出光效果更加高效均匀，更具技术先进性。
Description
技术领域
本发明涉及光学膜片技术领域，特别涉及一种扩散膜及背光模组。
背景技术
扩散膜是基础的光学膜材，具有一定的遮蔽性和光学增益效果，是背光模组中不可缺少的光学组件，随着行业的快速发展，当前液晶显示行业的发展趋势为超薄化、降本化，传统扩散膜技术的局限性也逐渐显露。
现有技术当中，传统扩散膜只能依靠顶部扩散层进行面扩散，扩散层较薄致散射效果不足，往往还需要搭配高成本的增光膜、扩散板才可以实现均匀的出光效果。如图1所示为传统扩散膜的结构示意图，涂布在传统扩散膜上端表面的扩散层极易刮擦液晶面板，形成划痕、片状擦伤等不良，使得扩散膜的扩散层也易脱落形成异物颗粒。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种扩散膜及背光模组，其用于解决现有技术中的扩散膜需要贴附扩散层，以及扩散层容易擦伤液晶面板的问题。
本发明提供以下技术方案，一种扩散膜及背光模组，包括；
基材层；
气囊结构层，其设置在所述基材层内；
空气囊，所述空气囊设有若干个，若干个所述空气囊组成所述气囊结构层；
次波长结构，所述次波长结构设置在所述空气囊的外圆周面上，所述空气囊与所述次波长结构相互配合用于均匀的折射光能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在基材层内部设置若干组气囊结构层，替代传统的扩散层，避免了基材层擦伤液晶面板，并且通过气囊结构层内的若干个空气囊与空气囊圆周面上的次波长结构能够使得基材层出光更为的均匀。
进一步的，所述空气囊内设置有载子，所述载子的外圆周面上设有与所述次波长结构相对应凸起结构。
进一步的，所述次波长结构为若干个外凸状的圆锥面组成。
进一步的，所述次波长结构为若干个外凸状的抛物面组成。
进一步的，所述次波长结构为若干个外凸状的高斯面组成。
进一步的，所述次波长结构为若干个外凸状的台阶面组成。
进一步的，所述基材层为PET。
进一步的，所述基材层的下端面设有防粘结层。
进一步的，所述基材层的上端面为出光面，所述防粘结层的下端面为入光面。
本发明还提出一种背光模组，包括上述的扩散膜。
附图说明
图1为现有技术中传统扩散膜的结构示意图；
图2为本发明的整体结构示意图；
图3为图2中A处局部放大图；
图4为本发明中空气囊的结构示意图；
图5为本发明第二实施例的次波长结构的结构示意图；
图6为本发明第三实施例的次波长结构的结构示意图；
图7为本发明第四实施例的次波长结构的结构示意图；
图8为本发明第五实施例的次波长结构的结构示意图；
图9为本发明的空气囊进光与出光的流程示意图；
图10为本发明的基材层内空气囊在电子显微镜下的分布图。
主要元件符号说明：
| 基材层 | 10 | 气囊结构层 | 11 |
| 空气囊 | 101 | 载子 | 102 |
| 次波长结构 | 103 | 凸起结构 | 104 |
| 防粘结层 | 20 | 入光面 | 30 |
| 出光面 | 31 | 传统扩散膜 | 40 |
| 扩散层 | 41 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图2至图4，所示为本发明第一实施例中的扩散膜，包括基材层10、气囊结构层11、空气囊101以及次波长结构103。
所述气囊结构层11其设置在所述基材层10内，所述空气囊101设置有若干个，若干个所述空气囊101组成了所述气囊结构层11，在所述空气囊101的外圆周面上设置有次波长结构103，所述空气囊101与次波长结构103相互配合用于均匀、高效的折射光能。基材层10设置在扩散板上表面，并位于液晶面板的下方，扩散板下方通常设有用于发光的LED，LED产生的光能从扩散板的下方射入，然后从扩散板上方的液晶面板射出，此时通过设置在扩散板上的基材层10能够使得光能能够从扩散板上均匀的射出，从而使得液晶面板的出光达到体扩散的效果。在光能从基材层10射入时，首先射入的光能会进入气囊结构层 11中的空气囊101，其中空气囊101中内部空气的光疏介质约等于1，基材层 10的光密介质约等于1.6，二者之间折射率差异较大，这就导致光能在空气囊 101/基材层10介质界面存在折射现象。可以参阅图10，若干个空气囊101是杂乱无章的设置在气囊结构层11内的，使得光能在经过若干个空气囊101的多重折射，从而改变原有的光路，使得光能从入射到出射时能够更加的均匀，进而使得该扩散膜可以更加充分地对入射光进行扩散，进而表现出更好的遮蔽特性，均匀的光能从液晶面板射出时达到高雾的效果。在光能通过空气囊101时，此时光能在空气囊101与基材层10的介质界面发生折射的同时，还会同时伴随这反射以及反射光能的损耗，其中空气的光疏介质n1约等于1，基材层10的光密介质n2约等于1.6。
光能从基材层10入射气囊，介质界面的反射率
光能从空气囊101射出基材层10时，介质界面的反射率
由此可见，在空气囊101和基材层10的介质界面，光能存在反射损耗，单次反射约折损5.3％，而系统光能从射入扩散膜到射出扩散膜，需要经历若干层的气囊结构，使得反射损耗愈发的严重。而由于空气囊101的外圆周面上具有纳米级、连续的，外凸状的次波长结构103，依据等效介质理论，外凸状的次波长结构103的折射率，等效与折射率渐变的多层薄膜，可以有效降低介质界面的反射率，避免反射光能的损耗，大幅提升光能的利用率，从而使得该扩散膜呈现高透性，进而使得液晶面板的发光效果更为的均匀和出色。
请参阅图1，一般的液晶面板下偏光片的铅笔硬度区间为[6B，2B]，扩散层 41的铅笔硬度为[6B，2B]，液晶面板的下偏光片的硬度远低于扩散层41，在机械试验和运输过程中，液晶面板和传统扩散膜40都处于随机振动状态，从而会导致扩散层41与液晶面板的下偏光片的刮擦会导致液晶面板上形成划痕或片状擦伤等不良情况，并且刮擦过程中扩散层41也易受力脱落形成异物颗粒。相比于传统扩散膜40需要涂布扩散层41来散射光能，该扩散膜通过基材层10内的气囊结构层11来散射光能，使得基材层10的上端表面无需贴附扩散层，使得基材层10的表面无需涂布扩散层，更加的平整、更加的光滑，如此就可以避免扩散层刮擦液晶面板，大幅提升液晶模组机械测试运输的可靠性。
传统扩散膜40为面扩散模式，且仅有其上端面涂布的扩散层41具有扩散作用，而扩散层41的厚度仅有15微米左右，其扩散性能远远不足，往往还需要搭配高成本的增光膜、扩散板才可以实现均匀的出光效果。而该扩散膜通过在基材层10内设置气囊结构层11，气囊结构层11内设置有若干个空气囊101，空气囊101的外圆周面上设置有次波长结构103，通过空气囊101内的空气与次波长结构103能够使得该扩散膜出光更加的均匀且高效，可以使液晶面板的出光呈现体扩散的效果，相比于传统的扩散光能的方式，该扩散的成本低，易于该扩散膜的推广使用，更适用于当前的显示产品发展趋势。
其中在基材层10内的气囊结构层11中的空气囊101的浓度可以进行变化，可以根据光学需求，应用场景等设计要素进行灵活的调整。
请参阅图4，在本实施例中，所述空气囊101内设置有载子102，所述载子 102的外圆周面上设有与所述次波长结构103相对应的凸起结构104。在加工制作该扩散膜时，将PET粒子、载子102清洗后倒入混料桶内，然后通过螺杆升温至280摄氏度左右致PET熔融，再然后T型的模头挤出熔融的PET和载子102 的混合物至铸压辊形成片状材料，再经纵向拉伸与横向拉伸得到特定厚度的基材层10，在纵向拉伸与横向拉伸的过程中，载子102所占据的空间被扩大，填入空气形成空气囊101，而由于载子的外圆周面上设有与次波长结构103相对应的凸起结构104，在横向拉伸与纵向拉伸的过程中，使得空气囊101的外圆周面上形成相对应的次波长结构103。并由于载子102设置在空气囊101内偏中央位置，在空气囊101的外圆周面通过载子102上的凸起结构104形成次波长结构 103时，会更加的均匀。
其中载子102由碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛以及硫酸钡等中的至少一种制成，并与光学胶水按照一定的比例混合、搅拌均匀后再由精密模具成型。载子优选球体或者椭球体，但不仅限于此类，其线性尺寸为5微米左右。载子102 外表面的凸起结构相对于可见光波段[390nm-780nm]，其外凸状的结构的分布间距W≤200nm，次波长结构的高宽比H/W≥2。
在本实施例中，其中所述基材层10优选PET但不仅限于PET，基材层10 的厚度为100微米、188微米或250微米等。
请参阅图2，在本实施例中，所述基材层10的下端面设有防粘结层20，防粘结层20涂布在基材层10的地面，其中防粘结层20的主要成分为OCA光学胶、抗静电剂以及抗UV剂等，使得防粘结层20能够起到吸附微小颗粒，以及防静电的作用。
请参阅图2和图9，在本实施例中，所述基材层10的上端面为出光面31，所述防粘结层20的下端面为入光面30，当基材层10设置在扩散板上时，此时光能从防粘结层20的入光面射入光线，然后从基材层10的出光面31射出光线，再然后通过液晶面板，使得液晶面板呈现均匀状态的发光面，也就是体扩散的效果，且由于基材层10的上端面也就是出光面31较为的平整与光滑，避免了基材层10擦伤液晶面板的下偏光片。图9中的箭头指示方向为光能折射图，光能在经过空气囊101的多重折射，相比于传统扩散膜40的面扩散，该扩散膜能够达到更充分的体扩散，大幅提升了光能的散射度。
请参阅图5，所示为本发明第二实施例中的扩散膜，本实施例当中的扩散膜与第一实施例当中的扩散膜的不同之处在于：所述次波长结构103由若干个外凸状的圆锥面组成，如此设置的次波长结构103能够避免光能在空气囊101中折射时减少损耗，大幅提升光能利用率。
请参阅图6，所示为本发明第三实施例中的扩散膜，本实施例当中的扩散膜与前两个实施例当中的扩散膜的不同之处在于：所述次波长结构103由若干个外凸状的抛物面组成，如此设置的次波长结构103能够避免光能在空气囊101 中折射时减少损耗，大幅提升光能利用率。
请参阅图7，所述为本发明第四实施例中的扩散膜，本实施例当中的扩散膜与前三个实施例当中的扩散膜的不同之处在于：所述次波长结构103由若干个外凸状的高斯面组成，如此设置的次波长结构103能够避免光能在空气囊101 中折射时减少损耗，大幅提升光能利用率。
请参阅图8，所述为本发明第五实施例中的扩散膜，本实施例当中的扩散膜与前四个实施例当中的扩散膜的不同之处在于：所述次波长结构103由若干个外凸状的台阶面组成，如此设置的次波长结构103能够避免光能在空气囊101 中折射时减少损耗，大幅提升光能利用率。
本发明还提出一种背光模组，包括上述的扩散膜。
综上，本发明上述实施例当中的扩散膜及背光模组，通过在基材层10内设置气囊结构层11，气囊结构层11由若干个空气囊101组成，光能在经过多层空气囊101的多重折射，改变了原有的光路，使得出光时光能更为的散射和均匀，通过空气囊101外圆周面上的次波长结构103，降低光能折射的损耗，提升出光效率，达到高效出光的目的，并且该扩散膜无需在上端面涂布扩散层41，从而避免了传统扩散膜40顶部的扩散层41擦伤液晶面板，导致的不可逆的损伤。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种扩散膜，其特征在于，包括；
基材层；
气囊结构层，其设置在所述基材层内；
空气囊，所述空气囊设有若干个，若干个所述空气囊组成所述气囊结构层；
次波长结构，所述次波长结构设置在所述空气囊的外圆周面上，所述空气囊与所述次波长结构相互配合用于均匀的折射光能；
所述空气囊内设置有载子，所述载子的外圆周面上设有与所述次波长结构相对应的凸起结构，所述载子设置在所述空气囊内偏中央处，以使所述空气囊的外圆周面通过所述凸起结构形成的所述次波长结构均匀设置；
所述载子外表面的所述凸起结构相对于可见光波段[390nm-780nm]，所述凸起结构的分布间距W≤200nm，所述次波长结构的高宽比H/W≥2。
2.根据权利要求1所述的扩散膜，其特征在于，所述次波长结构由若干个外凸状的圆锥面组成。
3.根据权利要求1所述的扩散膜，其特征在于，所述次波长结构由若干个外凸状的抛物面组成。
4.根据权利要求1所述的扩散膜，其特征在于，所述次波长结构由若干个外凸状的高斯面组成。
5.根据权利要求1所述的扩散膜，其特征在于，所述次波长结构由若干个外凸状的台阶面组成。
6.根据权利要求1所述的扩散膜，其特征在于，所述基材层的材质为PET。
7.根据权利要求1所述的扩散膜，其特征在于，所述基材层的下端面设有防粘结层。
8.根据权利要求7所述的扩散膜，其特征在于，所述基材层的上端面为出光面，所述防粘结层的下端面为入光面。
9.一种背光模组，其特征在于，包括上述权利要求1至8任一项所述的扩散膜。
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