具有基本上非成像嵌入扩散片的增亮膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明整体涉及可在显示器中用于增亮目的的微复制型光学膜以及对此类膜的 特定应用。
【背景技术】
[0002] 显示系统（例如液晶显示（LCD)系统）用于多种应用和商购装置，例如为计算机 监视器、个人数字助理（PDA)、移动电话、微型音乐播放器、和薄型LCD电视。多数LCD包括 液晶面板和用于照亮液晶面板的扩展区域光源，通常称为背光源。背光源通常包括一个或 多个灯和多个光管理膜，例如为光导、反射镜膜、光重定向膜（包括增亮膜）、延迟膜、光偏 振膜、和扩散片膜。通常包括扩散片膜，以隐藏光学缺陷并提高背光源发射的光的亮度均匀 性。
【发明内容】
[0003] 用于增亮目的的微复制型光学膜通常包括由基板承载的棱镜层。当这样一种膜用 于光学显示器、背光源或类似系统时，其可与其它部件组合，使得光学膜定位在扩展光源和 偏振器之间。在这种情况下，如果基板具有可测量的双折射，则称为基板颜色色差（SCM)的 微妙但特有的彩色图案可由系统的用户检测到。为降低或消除SCM对光学膜的增亮能力产 生很少或没有不利影响，光学膜可在基板和棱镜层之间包括嵌入结构化表面。此外，为了避 免称为闪耀的另一种光学伪影，嵌入结构化表面的至少80%优选由例如散焦小透镜或随机 取向的平坦的小平面的特征占据。
[0004] 我们已开发出一系列被构造为呈现显著降低的SCM和很少或没有闪耀的微复制 型光学膜。此类降低可通过为光学膜提供合适设计的嵌入结构化表面而对光学膜的增亮能 力产生很少或不产生不利影响。在一些情况下，嵌入结构化表面的显著多数（如至少80%) 由例如散焦小透镜或随机取向的平坦的小平面的非成像特征占据。
[0005] 本专利申请尤其公开了光学膜，光学膜包括双折射基板、由基板承载的棱镜层、和 设置在基板和棱镜层之间的嵌入结构化表面。棱镜层具有主表面，主表面包括沿相同的第 一方向延伸的多个并排的线性棱镜。嵌入结构化表面可包括多个散焦小透镜，散焦小透镜 覆盖嵌入结构化表面的至少80%。
[0006] 棱镜可具有相同的横截面取向。棱镜可具有间距P，并且每个小透镜可具有等效圆 直径ECD，多个小透镜具有平均等效圆直径ECD平均，并且ECD平均可为大于P。嵌入结构 化表面可分隔折射率相差至少〇. 05的两种光学介质。嵌入结构化表面可为棱镜层和嵌入 层之间的界面，嵌入层设置在基板与棱镜层之间。棱镜层的折射率可为大于嵌入层的折射 率至少0. 05,并且多个散焦小透镜中的每一个散焦小透镜可弯曲远离棱镜层。
[0007] 嵌入结构化表面可为第一嵌入层和第二嵌入层之间的界面，并且第一嵌入层和第 二嵌入层可设置在基板和棱镜层之间。第一嵌入层的折射率可为与第二嵌入层的折射率相 差至少0. 05。
[0008] 嵌入结构化表面可被构造成使得光学膜呈现不小于I. 5或不小于I. 6的有效透射 率（ET)。基板可为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)膜。基板可包括暴露在空气中的主表面， 并且基板的主表面可为非光滑的。
[0009] 本专利申请还公开了光学膜，该光学膜包括双折射基板、由基板承载的棱镜层、和 设置在基板和棱镜层之间的嵌入结构化表面。棱镜层具有主表面，主表面包括沿相同的第 一方向延伸的多个并排的线性棱镜。嵌入结构化表面可包括多个随机取向的基本上平坦的 小平面，小平面覆盖嵌入结构化表面的至少80%。棱镜可具有相同的横截面取向。
[0010] 嵌入结构化表面可分隔折射率相差至少〇. 05的两种光学介质。嵌入结构化表面 可为棱镜层和嵌入层之间的界面，嵌入层设置在基板与棱镜层之间。棱镜层的折射率可为 大于嵌入层的折射率至少0. 05。嵌入结构化表面可为第一嵌入层和第二嵌入层之间的界 面，第一嵌入层和第二嵌入层设置在基板和棱镜层之间。第一嵌入层的折射率可为与第二 嵌入层的折射率相差至少0. 05。
[0011] 嵌入结构化表面可被构造成使得光学膜呈现不小于1. 5或不小于1. 6的有效透射 率。基板可为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)膜。基板可包括暴露在空气中的主表面，并且 基板的主表面可为非光滑的。
[0012] 还讨论了相关的方法、系统、和制品。例如，还公开了结合本发明所公开的光学膜 的背光源和显示器。
[0013] 本专利申请的这些和其它方面从下文的【具体实施方式】中将显而易见。然而，在任 何情况下，上述
【发明内容】
均不应理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅受所附权利 要求书限定，并且在审查期间可以进行修改。
【附图说明】
[0014] 图1为包括具有双折射基板的微复制型光学膜的光学系统的示意性侧视图或剖 视图，该光学系统产生称为基板颜色色差（SCM)的彩色定向图案或伪影；
[0015] 图2为具有线性棱镜阵列的微复制型光学膜的示意性透视图，该图展示了可使用 的各种棱镜构形；
[0016] 图3为可类似于图1所示的光学系统的示意性侧视图或剖视图，但其中添加后偏 振器以显著增加基板颜色色差的可见度；
[0017] 图3a为以俯视图或平面图示出图3的光学系统中的光学膜和部件的相关轴的示 意图；
[0018] 图4为以灰度显示的增强的SCM图案的锥光图像；
[0019] 图5为以灰度显示的另一个增强的SCM图案的锥光图像；
[0020] 图5a和图5b为构成模拟增强的SCM图案的CIE颜色分量的模拟锥光图像，其中 图5a示出CIE X颜色分量且图5b示出CIE y颜色分量；
[0021] 图6为类似于图3所示的光学系统的示意性侧视图或剖视图，但其中棱镜层和双 折射基板被显示成彼此间隔开，并且基板的上主表面被构造成提供表面扩散或雾度；
[0022] 图6a为更详细显示图6的双折射基板的示意性侧视图或剖视图；
[0023] 图6b为示出高斯表面角分布的曲线图，该分布假设为针对模拟图6的光学系统的 双折射基板的结构化表面；
[0024] 图7a到图7e为针对结构化表面的不同表面波动量和因此不同雾度量由图6的光 学系统产生的增强的SCM图案的CIE X颜色分量的模拟锥光图像，其中图7a对应于零雾 度，图7b对应于1 %雾度，图7c对应于1. 8 %雾度，图7d对应于2. 7 %雾度，且图7e对应于 6. 2%雾度；
[0025] 图8为针对棱镜阵列的两个不同取向的图6所示光学系统的随雾度而变化的计算 的SCM可见度的曲线图；
[0026] 图9为类似于图6所示的光学系统的示意性侧视图或剖视图，但其中光学膜的部 件不再由空气间隙分隔，而是使用附加层一起接合成单个膜，且结构化表面嵌入在光学膜 内；
[0027] 图9a为更详细显示图9的光学膜的示意性侧视图或剖视图；
[0028] 图10为图9的光学系统的随雾度而变化的计算的SCM可见度的曲线图；
[0029] 图11为基于图10的结果的曲线图，其标绘需要多少表面波动以显著降低随在整 个嵌入结构化表面上的折射率差而变化的以空气雾度阈值表示的SCM图案；
[0030] 图12为光学系统的意性侧视图或剖视图，该系统用于测量例如图9a所7]^的微 复制型光学膜的同轴亮度；
[0031] 图13为以空气雾度阈值表不的随嵌入结构化表面的表面波动而变化的例如图9a 所示的光学膜的计算增益或有效透射率的基于模拟结果的曲线图；
[0032] 图14为基于类似于图13所示的模拟结果的曲线图，但其中暴露于光学膜的背部 或后部的主表面假设具有糙面精整层而不是光滑的和平面的；
[0033] 图15为膜叠堆的示意性侧视图或剖视图，该膜叠堆包括微复制型光学膜，光学膜 设置在具有图案化主表面的第二膜、层或对象顶上或邻近其设置，此布置容易呈现称为"闪 耀"的光学现象或伪影；
[0034] 图16a、图16b为图15的微复制型光学膜中的嵌入起伏结构化表面的一部分的不 意性侧视图或剖视图，其显示了结构化表面的不同部分如何具有聚焦或成像特性，具体取 决于毗邻结构化表面的哪个光学介质具有更大折射率；
[0035] 图17为具有嵌入结构化表面的微复制型光学膜的示意性侧视图或剖视图，其中 结构化表面被构造成具有很少或没有聚焦和成像特性以避免闪耀伪影，同时仍充分地散射 或扩散光以显著降低SCM可见度；
[0036] 图18为具有多个密集堆积的小透镜的结构化表面的示意性俯视或平面图；
[0037] 图19为具有多个密集堆积的小透镜的结构化表面的显微照片；
[0038] 图20为具有多个密集堆积的小透镜的另一个结构化表面的显微照片；
[0039] 图21为具有多个随机取向的平坦的小平面的结构化表面的显微照片，且图21a为 此结构化表面的放大视图；
[0040] 图22a和图22b为曲线图，其分别显示了图19、图20和图21所示结构化表面沿着 平面内X轴和沿着平面内y轴的测量的表面角分布；以及
[0041] 图23为显示制作并测试的实例性微复制型光学膜的结果的表。
[0042] 在这些附图中，类似的参考标号指示类似的元件。
【具体实施方式】
[0043] 在图1中，光学系统110包括微复制型光学膜119,光学膜119设置在例如平坦光 导的扩展光源102与偏振器104之间，光源102具有发射白色光的扩展输出表面。光学系 统110可为光学显示器、背光源或类似系统，且其可包括图中未示出的其它部件，例如液晶 面板和附加偏振器、扩散片、延迟片、和/或其它光学膜或部件。为了本说明的目的，我们略 去此类其它部件以便进行解释。具有前部主表面119a和背部或后部主表面119b的光学膜 119显示由承载棱镜层150的基板120构造而成，但也可使用其它层构形。基板120可以被 认为承载棱镜层150,甚至在其中一个或多个中间层将基板物理连接到棱镜层的情况下亦 是如此。棱镜层150可通过使用微图