具有抗干涉條紋結(jié)構(gòu)的輝度增強(qiáng)光學(xué)基底的制作方法
【專利說明】具有抗干涉條紋結(jié)構(gòu)的輝度増強(qiáng)光學(xué)基底
[0001] 本申請是申請?zhí)?01010272634. 4、發(fā)明名稱為具有抗干涉條紋結(jié)構(gòu)的輝度增強(qiáng)光 學(xué)基底的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種具有結(jié)構(gòu)化表面（structured surface)的光學(xué)基底，特別涉及一 種用于增強(qiáng)亮度的光學(xué)基底，更特別涉及一種用于具有平面光源的平板顯示器的亮度增強(qiáng) 基底。
【背景技術(shù)】
[0003] 平板顯示技術(shù)普遍用于電視顯示器、計(jì)算機(jī)顯示器、和手持電子設(shè)備（例如便攜 式電話、個(gè)人數(shù)字助理（PDA)等）。液晶顯示器（LCD)是一種平板顯示器，其采用具有像素 陣列的液晶（LC)模塊來提供圖像。
[0004] 圖1示出了一個(gè)示例性液晶顯示器（其可修正為包括本發(fā)明的光學(xué)基底）。背光 液晶顯示器10包括液晶顯示模塊12、呈背光模塊14形式的平面光源、和介于液晶模塊12 與背光模塊14之間的多層光學(xué)膜。液晶模塊12包括被夾持在兩個(gè)透明基底之間的液晶、 和限定出二維像素陣列的控制電路。背光模塊14提供平面光分布，其可為光源沿整個(gè)平面 延伸的背面照射型，也可為如圖1所示的在光導(dǎo)18的邊緣設(shè)置線性光源16的邊緣照射型。 設(shè)置反射器20,以從線性光源16將光通過光導(dǎo)18的邊緣導(dǎo)入光導(dǎo)18中。光導(dǎo)被結(jié)構(gòu)化 (例如，做成錐形板并在背離液晶模塊12的底面上限定出光反射和/或散射表面），以分配 和引導(dǎo)光通過面向液晶模塊12的頂平面。光學(xué)膜可包括上和下漫射膜22和24,其漫射來 自光導(dǎo)18的平面的光。光學(xué)膜還包括上下結(jié)構(gòu)化表面，即根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)基底26和28， 其重新分配通過的光，以使從膜出射的光的分布更沿膜表面的法線方向取向。光學(xué)基底26 和28在本領(lǐng)域中通常稱作輝度或亮度增強(qiáng)膜、光重新取向膜、和定向漫射膜。通過這種光 學(xué)膜的組合而進(jìn)入液晶模塊12的光在液晶模塊12的整個(gè)平面區(qū)域上是空間地均勻的，并 且具有相對(duì)較強(qiáng)的法線強(qiáng)度。液晶顯示器10可用于例如電視、筆記本計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器、以及 諸如移動(dòng)電話、PDA、照相機(jī)等便攜式裝置的顯示器。
[0005] 對(duì)于減小液晶顯示器的功耗、厚度和重量而不損害液晶顯示器的顯示質(zhì)量的需求 一直在增加。因此，有必要減小背光模塊的功耗、重量和厚度，以及各光學(xué)膜的厚度。為 此，開發(fā)了多種光引導(dǎo)技術(shù)來減小功耗而不損害顯示亮度。一些研發(fā)涉及背光模塊的設(shè)計(jì) (即，設(shè)計(jì)圖1所示背光模塊14的部件的結(jié)構(gòu)，包括光源16和反射器20以及光導(dǎo)18)，以 改善整體光輸出性能。此外，另一些研發(fā)涉及漫射膜22和24,以及輝度/亮度增強(qiáng)膜26和 28 〇
[0006] 在背光液晶顯示器10中，亮度增強(qiáng)膜26和28使用棱柱結(jié)構(gòu)來沿觀察軸（即顯示 器的法線）引導(dǎo)光，其增強(qiáng)了顯示器用戶所觀察到的光的亮度，并且允許系統(tǒng)使用更少的 電能來生成軸上照明的期望水平。至今，亮度增強(qiáng)膜在膜的光出射面上設(shè)有平行的棱柱凹 槽、透鏡狀凹槽、或棱錐，其改變了從膜出射的光線的膜/空氣界面的角度，并使光傾斜地 入射在膜的其它表面，以更沿膜的出射表面的法線方向重新分布。亮度增強(qiáng)膜具有使來自 背光模塊的光進(jìn)入的光滑的光輸入面。至今，許多液晶顯示器使用兩層亮度增強(qiáng)膜層（如 圖1中的液晶顯示器），這兩層亮度增強(qiáng)膜相對(duì)于垂直于膜平面的軸彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)，使得各 個(gè)膜層中的凹槽相對(duì)于彼此為90度，由此沿垂直于光輸出面的兩個(gè)平面使光平行。
[0007] 至今，已經(jīng)著手了許多工作來研發(fā)亮度增強(qiáng)膜的結(jié)構(gòu)化表面。圖2示出了多個(gè)現(xiàn) 有技術(shù)亮度增強(qiáng)膜的結(jié)構(gòu)。亮度增強(qiáng)膜的光輸出面（如圖中所示的頂面）被結(jié)構(gòu)化，光輸 入面（如圖中所示的底面）是平滑的（例如光滑）。當(dāng)亮度增強(qiáng)膜用于液晶顯示器并使亮 度增強(qiáng)膜的平滑底面位于另一亮度增強(qiáng)膜的結(jié)構(gòu)化表面上時(shí)，出現(xiàn)了以下現(xiàn)象：上側(cè)亮度 增強(qiáng)膜的平滑表面和下側(cè)亮度增強(qiáng)膜的結(jié)構(gòu)化表面和/或平滑表面之間的光學(xué)相互作用 在顯示圖像中生成了以在顯示圖像中可見的干涉條紋形式（即明暗重復(fù)圖案）存在的可見 瑕疵。由干涉條紋、物理缺陷、流動(dòng)、污點(diǎn)和不均勻性等引起的有害的圖像影響效果可被上 漫射膜（例如圖1中亮度增強(qiáng)膜26上方的漫射膜22)掩蓋。
[0008] 至今，為了減小液晶顯示器中光學(xué)膜的總厚度，進(jìn)行了許多工作以減少光學(xué)膜的 數(shù)量，從四層膜（例如，圖1中的光學(xué)膜22、24、26和28)減為三層膜。在該方面，一般下漫 射膜24和下亮度增強(qiáng)膜28保持為單獨(dú)的結(jié)構(gòu)，但是上漫射膜22和上亮度增強(qiáng)膜26的功 能被組合并合并為單個(gè)混合膜結(jié)構(gòu)。三膜型顯示器已經(jīng)在手持電子設(shè)備和筆記本計(jì)算機(jī)中 廣泛應(yīng)用，其中特別希望壓縮殼體以減小這些裝置的總尺寸。
[0009] 已經(jīng)進(jìn)行了許多工作來研發(fā)混合的亮度增強(qiáng)膜。參考圖3,美國專利 No. 5, 995, 288公開了在光學(xué)基底的下側(cè)，即在基底的與頂側(cè)的結(jié)構(gòu)化表面相反的一側(cè)設(shè)置 顆粒涂層的情況。參考圖4,美國專利No. 5, 598, 280公開了一種在光學(xué)基底的下側(cè)形成小 突起以改善輝度均勻性的方法。其它人探索改變光學(xué)基底的結(jié)構(gòu)化表面的棱柱表面的結(jié) 構(gòu)。例如，參考圖5B，美國專利No. 6, 798, 574公開了在光學(xué)基底的結(jié)構(gòu)化表面的棱柱表面 上設(shè)置細(xì)微突起，期望沿較寬角度的某方向漫射光。
[0010] 然而，上述混合亮度增強(qiáng)膜涉及比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、需要相對(duì)較高的制造成本。此 外，這些混合亮度增強(qiáng)膜在期望的觀察角度內(nèi)引導(dǎo)光也不是很有效。
[0011] 此外，在上側(cè)混合亮度增強(qiáng)膜的結(jié)構(gòu)化表面與液晶模塊的下側(cè)之間缺乏單獨(dú)的上 漫射膜時(shí)，可能生成呈現(xiàn)為明暗圖案的有害干涉條紋。已知亮度增強(qiáng)膜的頂部結(jié)構(gòu)和液晶 模塊中的像素陣列可能生成干涉條紋或莫爾圖案（moir6 pattern)。
[0012] 無論是否與其它亮度增強(qiáng)膜或液晶模塊一起使用，仍然需求一種能夠提供增強(qiáng)亮 度并減少干涉條紋的表面結(jié)構(gòu)的成本有效的光學(xué)基底。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明涉及一種具有能在顯示圖像中增強(qiáng)輝度或亮度并減少干涉條紋的結(jié)構(gòu)化 表面的光學(xué)基底。在本發(fā)明的一個(gè)方面，光學(xué)基底的形式為膜、片、板等，其可以是柔性或剛 性的，具有包括多行橫向布置的蛇形、波狀或彎曲的縱向棱柱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化光輸出面。在一 個(gè)實(shí)施例中，光輸出面的棱柱結(jié)構(gòu)可呈現(xiàn)為包括多行橫向彎曲的縱向棱柱、和/或端對(duì)端 接合以形成整體彎曲縱向棱柱結(jié)構(gòu)的多個(gè)連續(xù)曲段部分（即沿特定方向彎曲的部分、或大 致呈C形曲線的部分）。在一個(gè)實(shí)施例中，縱向棱柱結(jié)構(gòu)的橫向彎曲行部布置成沿橫向平行 (并排），限定出平行的峰和谷（在各相鄰峰谷之間限定出小平面（facet))。在一個(gè)實(shí)施例 中，橫向波紋是規(guī)則的，具有恒定或可變的波長和/或波幅（或橫向變形的程度）。橫向波 紋可大致呈正弦曲線輪廓，或者其它彎曲輪廓。在另一實(shí)施例中，橫向波紋可具有任意的波 長和/或波幅。在一個(gè)實(shí)施例中，在整個(gè)基底平面上，峰具有恒定或類似的高度，和/或谷 具有恒定或類似的深度。在特定截面中，相鄰峰/谷之間的節(jié)距可以是恒定的。在一個(gè)實(shí) 施例中，光學(xué)基底包括非結(jié)構(gòu)化的、光滑、平坦、或平滑的光輸入面。在一個(gè)實(shí)施例中，光輸 出面與光輸入面在整體光學(xué)基底結(jié)構(gòu)中大致彼此平行（即不形成大致呈錐形的整體基底 結(jié)構(gòu)）。
[0014] 在另一實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)化光輸出面還包括在結(jié)構(gòu)化表面中沿各波狀棱柱結(jié)構(gòu)發(fā)生 變化的峰高。
[0015] 在又一實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)化光輸出面還包括分布在結(jié)構(gòu)表面中的預(yù)定結(jié)構(gòu)不規(guī)則 部，峰高可改變也可不改變。引入的預(yù)定不規(guī)則部可與預(yù)期的結(jié)構(gòu)缺陷同類，例如結(jié)構(gòu)化表 面的棱柱結(jié)構(gòu)中的非小平面平坦部（non-facet flat section)。
[0016] 光學(xué)基底可具有基底部分，該基底部分可以是與承載結(jié)構(gòu)化表面的層分離的層， 也可以與結(jié)構(gòu)化表面的棱柱結(jié)構(gòu)一體或整體形成。基底部分提供必要的厚度，以對(duì)于最終 的輝度增強(qiáng)膜提供結(jié)構(gòu)完整性。
【附圖說明】
[0017] 為了更全面地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)及其優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)參考下面的詳細(xì) 描述并且結(jié)合所附附圖來理解。在下面的附圖中，以相同的附圖標(biāo)記在整個(gè)附圖中表示相 同或類似的部分。
[0018] 圖1示意性示出了現(xiàn)有技術(shù)液晶顯示器的結(jié)構(gòu)。
[0019] 圖2A-2C示出了具有不同表面結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)基底。
[0020] 圖3-5B示出了現(xiàn)有技術(shù)的混合亮度增強(qiáng)光學(xué)基底。
[0021] 圖6a是具有本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)化表面的光學(xué)基底的不意性透視圖；圖6b_6f 示出了對(duì)于不同橫向波紋度的、沿光學(xué)基底的兩個(gè)正交垂直平面的光學(xué)漫射效果的模擬情 況。
[0022] 圖7a是本發(fā)明另一實(shí)施例的峰高發(fā)生變化的結(jié)構(gòu)化表面