具有基本上非成像嵌入擴散片的增亮膜的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明整體涉及可在顯示器中用于增亮目的的微復制型光學膜以及對此類膜的 特定應用。
【背景技術】
[0002] 顯示系統（例如液晶顯示（LCD)系統）用于多種應用和商購裝置，例如為計算機 監視器、個人數字助理（PDA)、移動電話、微型音樂播放器、和薄型LCD電視。多數LCD包括 液晶面板和用于照亮液晶面板的擴展區域光源，通常稱為背光源。背光源通常包括一個或 多個燈和多個光管理膜，例如為光導、反射鏡膜、光重定向膜（包括增亮膜）、延遲膜、光偏 振膜、和擴散片膜。通常包括擴散片膜，以隱藏光學缺陷并提高背光源發射的光的亮度均勻 性。
【發明內容】
[0003] 用于增亮目的的微復制型光學膜通常包括由基板承載的棱鏡層。當這樣一種膜用 于光學顯示器、背光源或類似系統時，其可與其它部件組合，使得光學膜定位在擴展光源和 偏振器之間。在這種情況下，如果基板具有可測量的雙折射，則稱為基板顏色色差（SCM)的 微妙但特有的彩色圖案可由系統的用戶檢測到。為降低或消除SCM對光學膜的增亮能力產 生很少或沒有不利影響，光學膜可在基板和棱鏡層之間包括嵌入結構化表面。此外，為了避 免稱為閃耀的另一種光學偽影，嵌入結構化表面的至少80%優選由例如散焦小透鏡或隨機 取向的平坦的小平面的特征占據。
[0004] 我們已開發出一系列被構造為呈現顯著降低的SCM和很少或沒有閃耀的微復制 型光學膜。此類降低可通過為光學膜提供合適設計的嵌入結構化表面而對光學膜的增亮能 力產生很少或不產生不利影響。在一些情況下，嵌入結構化表面的顯著多數（如至少80%) 由例如散焦小透鏡或隨機取向的平坦的小平面的非成像特征占據。
[0005] 本專利申請尤其公開了光學膜，光學膜包括雙折射基板、由基板承載的棱鏡層、和 設置在基板和棱鏡層之間的嵌入結構化表面。棱鏡層具有主表面，主表面包括沿相同的第 一方向延伸的多個并排的線性棱鏡。嵌入結構化表面可包括多個散焦小透鏡，散焦小透鏡 覆蓋嵌入結構化表面的至少80%。
[0006] 棱鏡可具有相同的橫截面取向。棱鏡可具有間距P，并且每個小透鏡可具有等效圓 直徑ECD，多個小透鏡具有平均等效圓直徑ECD平均，并且ECD平均可為大于P。嵌入結構 化表面可分隔折射率相差至少〇. 05的兩種光學介質。嵌入結構化表面可為棱鏡層和嵌入 層之間的界面，嵌入層設置在基板與棱鏡層之間。棱鏡層的折射率可為大于嵌入層的折射 率至少0. 05,并且多個散焦小透鏡中的每一個散焦小透鏡可彎曲遠離棱鏡層。
[0007] 嵌入結構化表面可為第一嵌入層和第二嵌入層之間的界面，并且第一嵌入層和第 二嵌入層可設置在基板和棱鏡層之間。第一嵌入層的折射率可為與第二嵌入層的折射率相 差至少0. 05。
[0008] 嵌入結構化表面可被構造成使得光學膜呈現不小于I. 5或不小于I. 6的有效透射 率（ET)。基板可為聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)膜。基板可包括暴露在空氣中的主表面， 并且基板的主表面可為非光滑的。
[0009] 本專利申請還公開了光學膜，該光學膜包括雙折射基板、由基板承載的棱鏡層、和 設置在基板和棱鏡層之間的嵌入結構化表面。棱鏡層具有主表面，主表面包括沿相同的第 一方向延伸的多個并排的線性棱鏡。嵌入結構化表面可包括多個隨機取向的基本上平坦的 小平面，小平面覆蓋嵌入結構化表面的至少80%。棱鏡可具有相同的橫截面取向。
[0010] 嵌入結構化表面可分隔折射率相差至少〇. 05的兩種光學介質。嵌入結構化表面 可為棱鏡層和嵌入層之間的界面，嵌入層設置在基板與棱鏡層之間。棱鏡層的折射率可為 大于嵌入層的折射率至少0. 05。嵌入結構化表面可為第一嵌入層和第二嵌入層之間的界 面，第一嵌入層和第二嵌入層設置在基板和棱鏡層之間。第一嵌入層的折射率可為與第二 嵌入層的折射率相差至少0. 05。
[0011] 嵌入結構化表面可被構造成使得光學膜呈現不小于1. 5或不小于1. 6的有效透射 率。基板可為聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)膜。基板可包括暴露在空氣中的主表面，并且 基板的主表面可為非光滑的。
[0012] 還討論了相關的方法、系統、和制品。例如，還公開了結合本發明所公開的光學膜 的背光源和顯示器。
[0013] 本專利申請的這些和其它方面從下文的【具體實施方式】中將顯而易見。然而，在任 何情況下，上述
【發明內容】
均不應理解為是對要求保護的主題的限制，該主題僅受所附權利 要求書限定，并且在審查期間可以進行修改。
【附圖說明】
[0014] 圖1為包括具有雙折射基板的微復制型光學膜的光學系統的示意性側視圖或剖 視圖，該光學系統產生稱為基板顏色色差（SCM)的彩色定向圖案或偽影；
[0015] 圖2為具有線性棱鏡陣列的微復制型光學膜的示意性透視圖，該圖展示了可使用 的各種棱鏡構形；
[0016] 圖3為可類似于圖1所示的光學系統的示意性側視圖或剖視圖，但其中添加后偏 振器以顯著增加基板顏色色差的可見度；
[0017] 圖3a為以俯視圖或平面圖示出圖3的光學系統中的光學膜和部件的相關軸的示 意圖；
[0018] 圖4為以灰度顯示的增強的SCM圖案的錐光圖像；
[0019] 圖5為以灰度顯示的另一個增強的SCM圖案的錐光圖像；
[0020] 圖5a和圖5b為構成模擬增強的SCM圖案的CIE顏色分量的模擬錐光圖像，其中 圖5a示出CIE X顏色分量且圖5b示出CIE y顏色分量；
[0021] 圖6為類似于圖3所示的光學系統的示意性側視圖或剖視圖，但其中棱鏡層和雙 折射基板被顯示成彼此間隔開，并且基板的上主表面被構造成提供表面擴散或霧度；
[0022] 圖6a為更詳細顯示圖6的雙折射基板的示意性側視圖或剖視圖；
[0023] 圖6b為示出高斯表面角分布的曲線圖，該分布假設為針對模擬圖6的光學系統的 雙折射基板的結構化表面；
[0024] 圖7a到圖7e為針對結構化表面的不同表面波動量和因此不同霧度量由圖6的光 學系統產生的增強的SCM圖案的CIE X顏色分量的模擬錐光圖像，其中圖7a對應于零霧 度，圖7b對應于1 %霧度，圖7c對應于1. 8 %霧度，圖7d對應于2. 7 %霧度，且圖7e對應于 6. 2%霧度；
[0025] 圖8為針對棱鏡陣列的兩個不同取向的圖6所示光學系統的隨霧度而變化的計算 的SCM可見度的曲線圖；
[0026] 圖9為類似于圖6所示的光學系統的示意性側視圖或剖視圖，但其中光學膜的部 件不再由空氣間隙分隔，而是使用附加層一起接合成單個膜，且結構化表面嵌入在光學膜 內；
[0027] 圖9a為更詳細顯示圖9的光學膜的示意性側視圖或剖視圖；
[0028] 圖10為圖9的光學系統的隨霧度而變化的計算的SCM可見度的曲線圖；
[0029] 圖11為基于圖10的結果的曲線圖，其標繪需要多少表面波動以顯著降低隨在整 個嵌入結構化表面上的折射率差而變化的以空氣霧度閾值表示的SCM圖案；
[0030] 圖12為光學系統的意性側視圖或剖視圖，該系統用于測量例如圖9a所7]^的微 復制型光學膜的同軸亮度；
[0031] 圖13為以空氣霧度閾值表不的隨嵌入結構化表面的表面波動而變化的例如圖9a 所示的光學膜的計算增益或有效透射率的基于模擬結果的曲線圖；
[0032] 圖14為基于類似于圖13所示的模擬結果的曲線圖，但其中暴露于光學膜的背部 或后部的主表面假設具有糙面精整層而不是光滑的和平面的；
[0033] 圖15為膜疊堆的示意性側視圖或剖視圖，該膜疊堆包括微復制型光學膜，光學膜 設置在具有圖案化主表面的第二膜、層或對象頂上或鄰近其設置，此布置容易呈現稱為"閃 耀"的光學現象或偽影；
[0034] 圖16a、圖16b為圖15的微復制型光學膜中的嵌入起伏結構化表面的一部分的不 意性側視圖或剖視圖，其顯示了結構化表面的不同部分如何具有聚焦或成像特性，具體取 決于毗鄰結構化表面的哪個光學介質具有更大折射率；
[0035] 圖17為具有嵌入結構化表面的微復制型光學膜的示意性側視圖或剖視圖，其中 結構化表面被構造成具有很少或沒有聚焦和成像特性以避免閃耀偽影，同時仍充分地散射 或擴散光以顯著降低SCM可見度；
[0036] 圖18為具有多個密集堆積的小透鏡的結構化表面的示意性俯視或平面圖；
[0037] 圖19為具有多個密集堆積的小透鏡的結構化表面的顯微照片；
[0038] 圖20為具有多個密集堆積的小透鏡的另一個結構化表面的顯微照片；
[0039] 圖21為具有多個隨機取向的平坦的小平面的結構化表面的顯微照片，且圖21a為 此結構化表面的放大視圖；
[0040] 圖22a和圖22b為曲線圖，其分別顯示了圖19、圖20和圖21所示結構化表面沿著 平面內X軸和沿著平面內y軸的測量的表面角分布；以及
[0041] 圖23為顯示制作并測試的實例性微復制型光學膜的結果的表。
[0042] 在這些附圖中，類似的參考標號指示類似的元件。
【具體實施方式】
[0043] 在圖1中，光學系統110包括微復制型光學膜119,光學膜119設置在例如平坦光 導的擴展光源102與偏振器104之間，光源102具有發射白色光的擴展輸出表面。光學系 統110可為光學顯示器、背光源或類似系統，且其可包括圖中未示出的其它部件，例如液晶 面板和附加偏振器、擴散片、延遲片、和/或其它光學膜或部件。為了本說明的目的，我們略 去此類其它部件以便進行解釋。具有前部主表面119a和背部或后部主表面119b的光學膜 119顯示由承載棱鏡層150的基板120構造而成，但也可使用其它層構形。基板120可以被 認為承載棱鏡層150,甚至在其中一個或多個中間層將基板物理連接到棱鏡層的情況下亦 是如此。棱鏡層150可通過使用微圖