具有抗干涉条纹结构的辉度增强光学基底的制作方法

专利名称：具有抗干涉条纹结构的辉度增强光学基底的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有结构化表面(structured surface)的光学基底，特别涉及一 种用于增强亮度的光学基底，更特别涉及一种用于具有平面光源的平板显示器的亮度增强基底。
背景技术：
平板显示技术普遍用于电视显示器、计算机显示器、和手持电子设备(例如便携 式电话、个人数字助理(PDA)等)。液晶显示器(IXD)是一种平板显示器，其采用具有像素 阵列的液晶(LC)模块来提供图像。图1示出了一个示例性液晶显示器(其可修正为包括本发明的光学基底)。背光 液晶显示器10包括液晶显示模块12、呈背光模块14形式的平面光源、和介于液晶模块12 与背光模块14之间的多层光学膜。液晶模块12包括被夹持在两个透明基底之间的液晶、 和限定出二维像素阵列的控制电路。背光模块14提供平面光分布，其可为光源沿整个平面 延伸的背面照射型，也可为如图1所示的在光导18的边缘设置线性光源16的边缘照射型。 设置反射器20，以从线性光源16将光通过光导18的边缘导入光导18中。光导被结构化 (例如，做成锥形板并在背离液晶模块12的底面上限定出光反射和/或散射表面)，以分配 和引导光通过面向液晶模块12的顶平面。光学膜可包括上和下漫射膜22和24，其漫射来 自光导18的平面的光。光学膜还包括上下结构化表面，即根据本发明的光学基底26和28， 其重新分配通过的光，以使从膜出射的光的分布更沿膜表面的法线方向取向。光学基底26 和28在本领域中通常称作辉度或亮度增强膜、光重新取向膜、和定向漫射膜。通过这种光 学膜的组合而进入液晶模块12的光在液晶模块12的整个平面区域上是空间地均勻的，并 且具有相对较强的法线强度。液晶显示器10可用于例如电视、笔记本计算机、监视器、以及 诸如移动电话、PDA、照相机等便携式装置的显示器。对于减小液晶显示器的功耗、厚度和重量而不损害液晶显示器的显示质量的需求 一直在增加。因此，有必要减小背光模块的功耗、重量和厚度，以及各光学膜的厚度。为 此，开发了多种光引导技术来减小功耗而不损害显示亮度。一些研发涉及背光模块的设计 (即，设计图1所示背光模块14的部件的结构，包括光源16和反射器20以及光导18)，以 改善整体光输出性能。此外，另一些研发涉及漫射膜22和24，以及辉度/亮度增强膜26和 28。在背光液晶显示器10中，亮度增强膜26和28使用棱柱结构来沿观察轴(即显示 器的法线)引导光，其增强了显示器用户所观察到的光的亮度，并且允许系统使用更少的 电能来生成轴上照明的期望水平。至今，亮度增强膜在膜的光出射面上设有平行的棱柱凹 槽、透镜状凹槽、或棱锥，其改变了从膜出射的光线的膜/空气界面的角度，并使光倾斜地 入射在膜的其它表面，以更沿膜的出射表面的法线方向重新分布。亮度增强膜具有使来自 背光模块的光进入的光滑的光输入面。至今，许多液晶显示器使用两层亮度增强膜层(如 图1中的液晶显示器)，这两层亮度增强膜相对于垂直于膜平面的轴彼此相对旋转，使得各个膜层中的凹槽相对于彼此为90度，由此沿垂直于光输出面的两个平面使光平行。至今，已经着手了许多工作来研发亮度增强膜的结构化表面。图2示出了多个现 有技术亮度增强膜的结构。亮度增强膜的光输出面(如图中所示的顶面)被结构化，光输 入面(如图中所示的底面)是平滑的(例如光滑)。当亮度增强膜用于液晶显示器并使亮 度增强膜的平滑底面位于另一亮度增强膜的结构化表面上时，出现了以下现象上侧亮度 增强膜的平滑表面和下侧亮度增强膜的结构化表面和/或平滑表面之间的光学相互作用 在显示图像中生成了以在显示图像中可见的干涉条纹形式(即明暗重复图案)存在的可见 瑕疵。由干涉条纹、物理缺陷、流动、污点和不均勻性等引起的有害的图像影响效果可被上 漫射膜(例如图1中亮度增强膜26上方的漫射膜22)掩盖。至今，为了减小液晶显示器中光学膜的总厚度，进行了许多工作以减少光学膜的 数量，从四层膜(例如，图1中的光学膜22、24、26和28)减为三层膜。在该方面，一般下漫 射膜24和下亮度增强膜28保持为单独的结构，但是上漫射膜22和上亮度增强膜26的功 能被组合并合并为单个混合膜结构。三膜型显示器已经在手持电子设备和笔记本计算机中 广泛应用，其中特别希望压缩壳体以减小这些装置的总尺寸。已经进行了许多工作来研发混合的亮度增强膜。参考图3，美国专利 No. 5，995，288公开了在光学基底的下侧，即在基底的与顶侧的结构化表面相反的一侧设置 颗粒涂层的情况。参考图4，美国专利No. 5，598，280公开了一种在光学基底的下侧形成小 突起以改善辉度均勻性的方法。其它人探索改变光学基底的结构化表面的棱柱表面的结 构。例如，参考图5B，美国专利No. 6，798，574公开了在光学基底的结构化表面的棱柱表面 上设置细微突起，期望沿较宽角度的某方向漫射光。然而，上述混合亮度增强膜涉及比较复杂的结构、需要相对较高的制造成本。此 外，这些混合亮度增强膜在期望的观察角度内弓I导光也不是很有效。此外，在上侧混合亮度增强膜的结构化表面与液晶模块的下侧之间缺乏单独的上 漫射膜时，可能生成呈现为明暗图案的有害干涉条纹。已知亮度增强膜的顶部结构和液晶 模块中的像素阵列可能生成干涉条纹或莫尔图案(moiWpattern)。无论是否与其它亮度增强膜或液晶模块一起使用，仍然需求一种能够提供增强亮 度并减少干涉条纹的表面结构的成本有效的光学基底。

发明内容
本发明涉及一种具有能在显示图像中增强辉度或亮度并减少干涉条纹的结构化 表面的光学基底。在本发明的一个方面，光学基底的形式为膜、片、板等，其可以是柔性或刚 性的，具有包括多行横向布置的蛇形、波状或弯曲的纵向棱柱结构的结构化光输出面。在一 个实施例中，光输出面的棱柱结构可呈现为包括多行横向弯曲的纵向棱柱、和/或端对端 接合以形成整体弯曲纵向棱柱结构的多个连续曲段部分(即沿特定方向弯曲的部分、或大 致呈C形曲线的部分)。在一个实施例中，纵向棱柱结构的横向弯曲行部布置成沿横向平行 (并排)，限定出平行的峰和谷(在各相邻峰谷之间限定出小平面(facet))。在一个实施例 中，横向波纹是规则的，具有恒定或可变的波长和/或波幅(或横向变形的程度)。横向波 纹可大致呈正弦曲线轮廓，或者其它弯曲轮廓。在另一实施例中，横向波纹可具有任意的波 长和/或波幅。在一个实施例中，在整个基底平面上，峰具有恒定或类似的高度，和/或谷具有恒定或类似的深度。在特定截面中，相邻峰/谷之间的节距可以是恒定的。在一个实 施例中，光学基底包括非结构化的、光滑、平坦、或平滑的光输入面。在一个实施例中，光输 出面与光输入面在整体光学基底结构中大致彼此平行(即不形成大致呈锥形的整体基底 结构)。在另一实施例中，结构化光输出面还包括在结构化表面中沿各波状棱柱结构发生 变化的峰高。在又一实施例中，结构化光输出面还包括分布在结构表面中的预定结构不规则 部，峰高可改变也可不改变。引入的预定不规则部可与预期的结构缺陷同类，例如结构化表 面的棱柱结构中的非小平面平坦部(non-facet flat section)。光学基底可具有基底部分，该基底部分可以是与承载结构化表面的层分离的层， 也可以与结构化表面的棱柱结构一体或整体形成。基底部分提供必要的厚度，以对于最终 的辉度增强膜提供结构完整性。


为了更全面地理解本发明的特征和优点及其优选实施方式，应当参考下面的详细 描述并且结合所附附图来理解。在下面的附图中，以相同的附图标记在整个附图中表示相 同或类似的部分。图1示意性示出了现有技术液晶显示器的结构。图2A-2C示出了具有不同表面结构的现有技术光学基底。图3-5B示出了现有技术的混合亮度增强光学基底。图6a是具有本发明一实施例的结构化表面的光学基底的示意性透视图；图6b_6f 示出了对于不同横向波纹度的、沿光学基底的两个正交垂直平面的光学漫射效果的模拟情 况。图7a是本发明另一实施例的峰高发生变化的结构化表面的示意性透视图；图 7b-7f示出了沿峰高发生变化的光学基底的两个正交垂直平面的光学漫射效果的模拟情 况。图8a是本发明另一实施例的分布有预定不规则部的结构化表面的示意性透视 图；图8b是本发明又一实施例的分布有预定不规则部的结构化表面的示意性透视图；图 8c_8g示出了沿分布有预定不规则部的光学基底的两个正交垂直平面的光学漫射效果的模 拟情况。图9a和9b示出了本发明又一实施例的具有波状棱柱和分布有预定不规则部的原 型光学基底的扫描电镜相片。图10示意性示出了具有光学基底的液晶显示器的结构，其包含本发明一实施例 的光学基底。图11是本发明一实施例的、包括装设有本发明光学基底的液晶显示器的电子设 备的示意图。图12是具有多行均勻正棱柱的光学基底的示意性透视图。图13是本发明一实施例的在结构化表面内具有组合结构特征的光学基底的示意 性透视图。
具体实施例方式本说明书是实现本发明的目前认为的最佳模式。在此参考各实施例和附图来描述 本发明。本说明书是为了说明本发明的一般原理的目的，不应理解为限制意义。所属领域 技术人员应当理解，在不背离本发明的范围和精神的情况下，可根据本文的教导实现各种 变化和改进。本发明的范围参考所附权利要求最佳确定。本发明涉及一种具有能增强辉度或亮度并减少所显示图像中的干涉条纹的结构 化表面的光学基底。在本发明的一个方面，光学基底的形式为膜、片、板等，其可以是柔性或 刚性的，具有包括多行横向布置的蛇形、波状或弯曲的纵向棱柱结构的结构化光输出面。在本发明的内容中，本发明光学基底可应用于具有显示面板的显示装置，该显示 面板可以是平坦的或弯曲的，刚性或柔性的，包括显示像素的阵列。平面光源是指提供照明 以覆盖显示像素阵列区域的光源。因此，对于具有显示像素弯曲像面的显示面板(这种面 板可以是刚性或柔性的)，背光将覆盖曲面中的显示像素阵列，以有效地照射弯曲像面。本发明将在下面结合所示实施例进一步描述。图10示出了平板显示器的一个例子。根据本发明一个实施例，背光液晶显示器 100包括液晶显示模块112、呈背光模块114形式的平面光源、和介于液晶模块112与背光 模块114之间的多个光学膜。液晶模块112包括被夹持在两个透明基底之间的液晶、和限 定二维像素阵列的控制电路。背光模块114提供平面光分布，其可为光源沿整个平面延伸 的背面照射型，也可为如图10所示的在光导118的边缘设置线性光源116的边缘照射型。 反射器120设置成将来自线性光源116的光通过光导118的边缘导入光导118。光导被结 构化(例如，做成锥形板并在背离液晶模块112的底面上限定出光反射和/或散射表面)， 以分配和引导光通过面向液晶模块112的顶平面。光学膜可包括可选的上漫射膜和下漫射 膜122、124，其漫射来自光导118的平面的光。注意，虽然图10示出了两个漫射膜，但是鉴 于下面更详细公开的创造性光学基底的光学漫射特性，在本发明的一个实施例中，至少上 漫射膜122不是必要的。下漫射膜124也可以省略。这将减少液晶显示器100的总厚度。 注意，漫射膜或层与亮度增强用光学基底(即下述亮度或辉度增强膜)的区别在于漫射膜 不具有棱柱结构。漫射膜漫射并扩散光，而不是引导光以沿射出显示器的一个方向增强亮 度。本发明的光学基底具有棱柱结构，其构造成既漫射光又增强辉度。具体地，图6a所示光学膜还包括根据本发明的一个或多个结构化表面光学基底， 其漫射光并重新分配所通过的光，使得从膜射出的光的分布更沿膜表面的法线方向取向。 在所示实施例中，存在根据本发明的两个结构化光学基底126和128(其在结构方面可类 似)，它们布置成使两个基底之间的纵向棱柱结构彼此大致垂直。结构化光学基底126和 128构造成漫射光以及增强辉度或亮度，重新引导射出显示器的光。通过这种光学膜的组 合而进入液晶模块112的光，在液晶模块112的平面区域上空间地分布均勻，并具有相对较 强的法线光强。结构化光学基底126和128避免了在液晶模块112与上侧结构化光学基底 126之间需要单独的漫射片。此外，根据本发明的结构化光学基底126和128将减少在基底 之间、以及在上侧基底与相邻液晶模块112之间生成干涉条纹。或者，光学基底126和128 中只须有一个(例如，仅下侧光学基底128)根据本发明结构化，以提供可接受的干涉条纹 水平和光学漫射效果。
根据本发明的光学基底可用于例如电视、笔记本计算机、监视器、以及诸如移动电 话、数字照相机、PDA等便携式装置的显示部所装设的液晶显示器，以使显示器更亮。虽然背光模块114图示为在光导板118的边缘处设置光源116，但是背光模块也可 具有其它的光源构造，例如位于光导边缘的发光二极管阵列，或代替光导板的发光二极管 平面阵列，而不会背离本发明的范围和精神。图6a示出了本发明一实施例的可用作图10所示结构化光学基底126和/或128 的光学基底50的结构。光学基底50具有光输入面52和包括棱柱结构的结构化光输出面 54，所述棱柱结构可呈现为包括由横向弯曲的连续纵向棱柱58构成的平行行部(row)56。 纵向棱柱58以基本上光滑的曲线横向弯曲。在替换实施例中(未示出)，曲段(即沿特定 方向弯曲的部分，或C形弯曲部分)端对端结合，形成总体弯曲的纵向棱柱结构。在图示实 施例中，光输入面52是非结构化的、平滑的、平坦的、和/或光泽的。应当理解，光输入面52 也可以是粗糙的(例如磨砂或褪光面，或表面散布有颗粒；见于2010年7月7日提交的美 国专利申请No. 12/832，021，其全部内容在此通过引用并入本文)。在所示实施例中，光输 入面和结构化的光输出面在整体光学基底结构中大致彼此平行(即，不形成像背光模块中 光导板一样的大致呈锥形、或者呈凹或凸形状的整体基底结构)。在图6a的实施例中，纵向棱柱58的横向弯曲行部56设置成横向平行(并排)，从 而限定出平行的峰60和谷62。在各相邻的峰60与谷62之间限定出波状小平面。在图6a 所示的实施例中，横向波纹是规则的，具有恒定的波长和/或波幅(即横向变形的程度)，大 致遵循正弦曲线轮廓。横向波纹也可以遵循其它的弯曲轮廓，其波长和/或波幅(或横向 变形)可以是不规则的和/或随机的(见图9所示的实施例)。峰顶角可以是直角，并且在 基底的整个平面上，峰具有恒定的或近似的高度，并且/或者谷具有恒定的或近似的深度。 每个棱柱58在x-z平面中具有恒定的截面轮廓。在其它实施例中，横向波纹可以是不规则 的，具有可变的波长和/或波幅。相邻的峰/谷之间的距离或节距横跨特定的x-z截面是恒定的。在本实施例中， 光输入面和结构化的光输出面在整体光学基底结构中是大致彼此平行的(即，不形成像背 光模块中光导板一样的大致呈锥形的、或者呈凹状或凸状的整体基底结构)。为了便于参考，下面将采用垂直xyz坐标系来描述各个方向。如图6a所示，χ轴是 横跨峰和谷的方向，也称为横向或横断方向。y轴垂直于χ轴，大致沿棱柱58的纵向方向。 棱柱的纵向方向是指峰60从棱柱58的一端向另一端前进的方向，其中棱柱相对于y轴弯 曲。光输入面52处于x-y平面中。对于矩形块的光学基底，χ和y轴将沿着基底的互相垂 直的边缘。ζ轴垂直于χ和y轴。如图6a所示，示出棱柱58的横向布置的弯曲行部56的 端部的边缘位于x-z平面中，其也表示x-z平面中的截面图。棱柱58的截面是指沿x-z平 面在y轴的不同位置处所取的截面。此外，水平方向将指位于x-y平面中，而垂直方向将为 ζ方向。在图示实施例中，基底50包括两个单独的层，其中上部结构化表面层68具有结构 化的光输出面54，而底部基层66具有平面的光输入面52。两层粘结在一起以形成基底50。 可以理解，代替两个单独的物理层，基底也可由单个一体化的材料物理层形成，而不会背离 本发明的范围和精神。光学基底50可以是包括与限定出结构化表面的棱柱结构一体化的 基底部分的单一或整体式结构。
在图示实施例中，结构化表面层68和基层66由不同材料制成。结构化表面层68 可通过光学透明材料形成，优选为可聚合树脂，例如紫外线或可见辐射光固化树脂。通常， 结构化表面54是通过将包含可聚合和可交联树脂的可涂敷组分施加到主模或主筒上并经 历硬化处理而形成的。基层66可由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)材料制成，也可由与结 构化层68相同的透明材料制成。基层66提供必要的厚度，以对最终的光学辉度增强模提 供结构的完整性。例如，结构化表面的尺寸通常如下基层的厚度=几十微米至几毫米峰高(从基层的顶部起测)=几十至几百微米从基层顶部至谷底的距离=大约0. 5至几百微米峰的顶角=大约70至110度相邻峰之间的节距=几十至几百微米横向波状棱柱的波长W =几十微米至几毫米横向变形D(即横向波状棱柱的两倍幅度)=几至几百微米在另一实施例中，除横向波状棱柱结构外，光学基底的结构化光输出面还包括沿 结构化表面中的各波状棱柱结构变化的峰高(见图13 ；也见图7a)。峰高可以以有序的、半 有序的、随机的、和拟随机的方式改变。图7a示出了规则的、有序方式的峰变化，其遵循大 致正弦波形。在又一实施例中，不论有无峰高变化，结构化光输出面还包括分布在结构化表面 中的预定的结构不规则部。引入的预定不规则部可与由制造引起的预期结构缺陷同类，所 述缺陷例如为在结构化表面的棱柱结构中(例如在峰或谷处)的非小平面平坦部(见图9 和图13 ；也见图8a)。结构不规则部以有序、半有序、随机和拟随机方式中的至少一种方式 遍布在结构化光输出面中。引入到结构化光输出面中的预定不规则部能够掩盖在制造过程 中无意加入结构化光输出面中的某些用户可察觉的缺陷。对于预定结构不规则部的缺陷掩 盖效果可进一步参考2007年7月2日提交的美国申请No. 11/825，139，其全部内容在此通 过引用并入本文。光学漫射效果的计算机樽拟计算机模拟模型已经用于光学漫射效果的趋势分析，仅包括根据本发明的两个相 交的亮度增强光学基底。通常，为了趋势分析的目的，如下面更具体描述的，仅基底之一被 结构化为具有波状的棱柱、变化的棱柱峰高或平坦的不规则部。仅利用两个基底之一作为 结构，能够更容易地确定结构化表面的效果。上基底被结构化为在一侧具有直的三棱柱，而 另一侧为平滑或光滑的表面。下基底只通过波状棱柱、变化的棱柱峰高和平坦的不规则部 中的一个进行结构化。下基底的结构化表面邻近上基底的光滑侧，而下基底的另一侧是平 滑或光滑的。光源从下基底的光滑的光输入面输入。模拟模型因此得到简化，并用于取得 来自上基底的输出光的光学漫射分布趋势。没有特别考虑反射器、光导等部件。进行计算机模拟，来调查沿波长W恒定为100 μ m而波度不同(即横向变形D不同) 的光学基底50的x-z平面和y-z平面的光学漫射效果。该模拟是在具有多行直线型均勻正 棱柱71的上光学基底70(见图12)和具有光学基底50的结构的下光学基底的组合下进行 的，其中上基底70和下基底50关于ζ轴旋转90度，使得上基底70的χ轴和下基底50的y轴对齐。上基底70的与下基底50的结构化表面相对的下侧是平滑的。上基底70具有节 距为50 μ m而顶角为90度的峰。下基底具有类似的峰节距和顶角。朗伯光(Lambertian light)被引导至下基底底部的光输入面。通过只使两个光学基底中的一个被结构化为具有 横向波状棱柱结构(或在其它模拟中具有变化的峰高和平坦的不规则部)，更容易确定膜 结构的光学漫射效果。图6b 6f分别表示对具有波长W恒定为100 μ m而变形D = 0、10、20、30和40 μ m
的波状棱柱的下光学基底50的模拟结果。图6b 6f的左侧表示沿具有图6a所示创造性 棱柱结构的下基底50的x-z平面的光学漫射效果；图6b 6f的右侧表示沿具有图6a所 示创造性波状棱柱结构的下基底50的y-z平面的光学漫射效果。基于模拟结果，可以看出 光学漫射效果中明显的趋势，其中来自上基底70的漫射输出光的分布，在具有较高变形D 时均勻性显著提高。模拟结果表明来自输出面的漫射光随着横向变形D的增大而沿χ和y 方向迅速增加。与沿纵向方向(y-z平面)相比，输出光沿横向或横断方向(x-z平面)漫 射更多。在变形D = O时(图6b)，输出光更集中并且漫射显著较低。为了对改变峰高的效果进行模拟趋势分析，图7a示意性示出了只沿各直线纵向 棱柱结构发生峰高变化的光学基底72。棱柱的峰高以变化量V进行变化。进行计算机模拟，来调查沿峰高变化量V不同的光学基底72的x-z平面和y-z平 面的光学漫射效果。与前一实施例相同，模拟是在具有多行直线型均勻正棱柱71的上光学 基底70 (见图12)和具有光学基底72的结构的下光学基底的组合下进行的，其中上基底70 和下基底72关于ζ轴旋转90度，使得上基底70的χ轴和下基底72的y轴对齐。模拟条 件在其它方面类似于图6b 6f中的上一模拟。上基底70的与下基底72的结构化表面相 对的下侧是光滑的。上基底70具有节距为50 μ m而顶角为90度的峰。下基底72具有类 似的峰节距和顶角。朗伯光被引导到下基底的底部的光输入面。图7b至7f分别表示对峰高变化量V = 0、10、20、30和40 μ m的下光学基底72的 模拟结果。图7b至7f的左侧表示沿具有图7a所示创造性棱柱结构的下基底72的χ-z平 面的光学漫射效果；图7b至7f的右侧表示沿具有图7a所示创造性棱柱结构的下基底72 的y-z平面的光学漫射效果。基于模拟结果，可以看出光学漫射效果随着峰高变化量V的 增加没有显著改变，其中来自上基底70的漫射输出光的分布，随着更高的峰高变化量V在 均勻性方面仅轻微增加。模拟结果表明来自输出面的漫射光随着峰高变化量V的增加，沿 χ和y方向都没有显著改变。随着峰高变化量V的改变，输出光保持集中并且较少漫射。然而，为了对平坦不规则部的效果进行模拟趋势分析，图8a示意性示出了仅具有 在光学基底76的棱柱结构中分布的预定不规则部78的光学基底76。为了简化模拟模型， 结构被重新布置成直线型纵向正棱柱84，并在相邻的棱柱84之间具有平坦的间隙82。使 用b/a的比值R(图8b所示)来控制平坦不规则部与整个区域的面积百分比。图8c至8g 显示了比值R分别为0、2. 5、5、10和20%的结构的光学漫射效果的趋势。进行计算机模拟，来调查沿具有不同比值R的光学基底80的x-z平面和y-z平面 的光学漫射效果。与所述实施例一样，模拟是在具有多行直线型均勻正棱柱71的上光学基 底70 (见图12)和具有光学基底80的结构的下光学基底的组合下进行的，其中上基底70 和下基底80关于ζ轴旋转90度，使得上基底70的χ轴和下基底80的y轴对齐。模拟条 件在其它方面类似于上述图6b至6f中的模拟。上基底70的与下基底80的结构化表面相对的下侧是光滑的。上基底70具有节距为50 μ m而顶角为90度的峰。下基底80具有类 似的峰节距和顶角。朗伯光被引导到下基底的底部处的光输入面。图8c至8g分别表示对比值R为0、2. 5、5、10和20%的下光学基底80的模拟结 果。图8c至8g的左侧表示沿具有图8b所示创造性棱柱结构的下基底80的x-z平面的光 学漫射效果；图8c至8g的右侧表示沿具有图8b所示创造性棱柱结构的下基底80的y-z 平面的光学漫射效果。基于模拟结果，可以看出光学漫射效果随着比值R的增加没有可观 的改变，其中来自上基底70的漫射输出光的分布，随着更高的比值R在均勻性方面几乎不 改变。模拟结果表明来自输出面的漫射光随着比值R的增加，沿χ和y方向都没有可观的 改变。随着比值R的改变，输出光保持为相同的集中水平并且漫射较少。基于上述对于波状棱柱、峰高变化和平坦不规则部的不同方法的趋势分析，其中 每种方法被单独考虑，观察到以下光学漫射效果。随着波状棱柱的横向变形D的增加，来自 上光学基底的输出面的总漫射光快速增加。随着峰高变化量V的增加，来自上光学基底的 输出面的总漫射光略微增加。因此，波状棱柱的横向变形D对于漫射光具有更显著的效果。 与横向变形和峰高变化量相比，平坦不规则部的比值R具有最少的影响。根据上述漫射分 析，可以预期组合不同的方法以减少干涉条纹而不会损害漫射的效果。上述模拟没有考虑随机或规则地对不同程度的横向变形D、峰高变化量V和平坦 不规则部的比值R进行组合的效果。所有模拟的结构在棱柱之间是平行的。可以合理预测， 如果横向变形D、峰高变化量V和平坦不规则部的比值R在位置和大小上被适当应用，将会 增强漫射效果。实验结果根据本发明的原型光学基底做成包括横向棱柱变形、峰高变化量和不规则部的组 合，其在位置和大小方面被计算并得到良好分布。图9a是具有不同尺寸的波状棱柱和平坦 不规则部的扫描电镜相片。图％是图9a的放大相片。图13是光学基底77的示意性透视 图，该光学基底具有横向波状棱柱(如图6a所示)，棱柱峰高变化(部分79，如图7a所示) 和平坦不规则部78 (如图8a所示)。当观察到干涉条纹时，采用在一侧具有直线型棱柱结构(没有波状棱柱变形、峰 高变化或平坦不规则部)，而在另一侧(与结构化表面相对的一侧)具有平滑表面的上光学 增强基底。上侧直线型棱柱基底层叠在本发明的原型上。根据本发明的各下侧基底原型与 上侧直棱柱基底相交地层叠，如在计算机模拟中的配置一样。这种层叠的基底被图10所示 背光照射。从上侧直棱柱基底的顶部的光输出面观察到干涉条纹(明暗重复图案)。表1示出了下基底原型的9个实施例的性能。干涉条纹水平是以交叉层叠的两个 直棱柱增强模的基准情况下存在的干涉条纹的水平5 (在0至5的标度上)为基准。增益 是指单个实施例的辉度与光导的辉度的比值。实施例4和8将水平从5减小至1和1. 5。所有其它实施例都消除了干涉条纹。 实施例4表明，与具有25 μ m变形而没有任何不规则部的实施例8相比，12 μ m的变形与 10. 4%平坦不规则部的混合能够对干涉条纹给予显著的改善和更好的性能。这表明不规则 部有利于漫射光，以消除条纹。然而，实施例1至4表明平坦不规则部的面积越大，增益越 低。为了保持增益而没有可接受的损耗，平坦不规则部应当特别地布置，并且平坦不规则部 的范围应当受控于不同应用的不同条件。通常，平坦不规则部对干涉条纹的影响取决于平坦不规则部的总面积，平坦不规则部的数量、形状、尺寸和位置。表 权利要求
一种光学基底，包括基底；位于基底一侧的光输入面；和结构化的光输出面，位于基底另一侧，并包括多行横向布置的纵向棱柱结构，其中，棱柱结构包括横向变形部分。
2.根据权利要求1所述的光学基底，其中，每行纵向棱柱结构横向弯曲，形成横向变形 部分。
3.根据权利要求2所述的光学基底，其中，各行纵向棱柱结构横向布置成使相邻行的 棱柱峰大致平行。
4.根据权利要求2所述的光学基底，其中，在x-z平面中，相邻峰之间的距离是相同的。
5.根据权利要求2所述的光学基底，其中，每行纵向棱柱结构弯曲成正弦曲线轮廓。
6.根据权利要求2所述的光学基底，其中，纵向棱柱结构以恒定的波长发生横向弯曲。
7.根据权利要求2所述的光学基底，其中，每行纵向棱柱结构以随机轮廓发生弯曲。
8.根据权利要求2所述的光学基底，其中，峰高沿每行纵向棱柱结构是恒定的。
9.根据权利要求2所述的光学基底，其中，峰高沿每行纵向棱柱结构是变化的。
10.根据权利要求9所述的光学基底，其中，峰高以有序的、半有序的、随机的、和拟随 机的方式变化。
11.根据权利要求9所述的光学基底，其中，基底包括分布在结构化光输出面中的预定 的结构不规则部。
12.根据权利要求11所述的光学基底，其中，结构化光输出面包括由小平面限定出的 棱柱结构，而结构不规则部包括对应于非小平面平坦部的结构。
13.根据权利要求11所述的光学基底，其中，结构不规则部的结构包括与制造结构化 光输出面时生成的预期结构缺陷同类的结构。
14.根据权利要求11所述的光学基底，其中，结构不规则部以有序、半有序、随机和拟 随机方式中的至少一种方式分布在结构化光输出面中。
15.根据权利要求11所述的光学基底，其中，棱柱结构包括谷和峰，并且结构不规则部 的结构对应于平坦底谷和平坦顶峰中的至少一个。
16.根据权利要求2所述的光学基底，其中，基底包括分布在结构化光输出面中的预定 结构不规则部。
17.根据权利要求2所述的光学基底，其中，基底包括基层和结构化层，其中基层包括 限定出光输入面的平坦下侧、和支撑结构化层的顶侧，而结构化层包括限定出结构化光输 出层的顶侧。
18.一种平板显示器，包括显示模块，根据图像数据显示图像；背光模块，为显示模块提供照明；和辉度增强模块，包括如权利要求1所述的第一光学基底，该第一光学基底位于显示模 块与背光模块之间，增强对显示模块的照明亮度。
19.如权利要求18所述的平板显示器，其中，辉度增强模块还包括具有结构化光输出 面和光输入面的第二光学基底，其中第一光学基底的结构化光输出面定位成邻近第二基底的光输入面，并且两光学基底关于ζ轴交叉排列，使两光学基底的纵向棱柱结构彼此垂直。
20.如权利要求19所述的平板显示器，其中，第二光学基底的结构化光输出面类似于 第一光学基底的结构化光输出面。
21.如权利要求20所述的平板显示器，其中，在第二光学基底的光输入面与背光模块 之间不存在单独的漫射层。
22.如权利要求18所述的平板显示器，其中，在第一光学基底的结构化光输出面与显 示模块之间不存在单独的漫射层。
23.一种电子设备，包括如权利要求18所述的平板显示器；和控制电子元件，将图像数据引导至平板显示器，以根据图像数据呈现图像。
全文摘要
本发明涉及一种具有结构化光输出面的光学基底，该输出面包括多行横向布置的蛇形、波状或弯曲的纵向棱柱结构。光输出面的棱柱结构可呈现为包括多行横向弯曲的纵向棱柱、和/或端对端结合以形成整体弯曲纵向棱柱结构的曲段部分。纵向棱柱结构的横向弯曲行布置成横向平行(并排)，限定出平行的峰谷(在各相邻峰谷之间限定出小平面)。在一个实施例中，横向波纹是规则的，具有恒定或可变的波长和/或波幅(或横向变形程度)。横向波纹可大致呈正弦曲线等弯曲轮廓。结构化光输出面还可包括沿各波状棱柱结构的发生变化的峰高、和/或预定的结构不规则部，例如分布在结构化表面中的非小平面平坦部。
文档编号G02F1/13357GK101995601SQ20101027263
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者叶芳君, 王凯俊, 王康华 申请人:友辉光电股份有限公司