具有抗刮特性的棱镜结构增光膜 【技术领域】
本发明公开了一种增光膜， 特别是关于一种应用于液晶显示器 (liquid crystal display， LCD) 的具有抗刮特性的棱镜结构增光膜。背景技术
目前， 增光膜 (BEF， Brightness Enhancement Film) 被广泛用于发光模组以用来 汇聚光源所发出的光线， 尤其是监视器等显示设备中常应用增光膜 (BEF) 来增加显示亮度 和节约显示器电池设备的能量。 增光膜的原理是通过折射和反射将射向观察者视角之外的 光线调整至观察者视角之内， 这样就提高了光源所发出光能的利用率。
常见增光膜 (BEF) 是由许多个用以汇聚光线的棱镜条所构成， 这些棱镜条按照一 个方向排列， 组成一个棱镜阵列， 如图 1A 所示。在实际应用中传统棱镜结构增光膜由于会 与其他光学膜配合使用， 容易对棱镜结构的尖锐棱角造成刮伤， 从而影响光学品质。 为了解 决这一问题， 美国专利 US7142767 公开了一种具有抗刮功能的增亮膜， 如图 1B 所示， 该增亮 膜包括基材 1’ 和棱镜结构层 2’ ， 棱镜结构层 2’ 位于基材 1’ 上， 其结构为在传统增亮膜棱 镜阵列中增加若干顶部为圆角或平台的棱镜柱， 这些棱柱高度高于其周边的普通结构棱镜 柱， 从而可以起到抗刮蹭的效果。 然而此种结构由于整个棱镜柱顶部取消尖角， 换成圆角或 平台结构， 会导致光学增益值的下降。 因此， 为了解决上述问题必须对现有棱镜结构增光膜 进行改进。 发明内容 ( 一 ) 要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种具有抗刮特性的棱镜结构增光膜， 用以汇聚从光源发出 的光线， 以调整从光源所发出光线穿过该增光膜后的发散角度， 以及提高发光模组生产良 率。
( 二 ) 技术方案
为了实现上述目的， 本发明提供一种包括基材和棱镜结构层， 所述棱镜结构层位 于所述基材上 ； 该棱镜结构层由若干个按同一方向排列的第一棱镜单元结构和第二棱镜单 元结构组成， 所述第一棱镜单元结构的横截面为等腰三角形， 所述第二棱镜单元结构在棱 镜单元的伸展方向上有若干不连续的凸起结构 ； 所述第二棱镜单元上的每个凸起结构的长 度相等 ； 每个第二棱镜单元上相邻的凸起结构的间隔相等 ； 至少两个相邻的第二棱镜单元 之间的间距不相等。
进一步地， 所述第一棱镜单元结构横截面的顶角角度为 60° -120°， 高度为 H1， H1 在 10μm-100μm 之间。
进一步地， 所述的第二棱镜单元的非凸起部分横截面为与所述第一棱镜单元横截 面相同的等腰三角形， 其凸起部分高度为 H2， H2 为所述第一棱镜横截面高度 H1 的 1.05-1.5 倍。
进一步地， 所述的第二棱镜单元的非凸起部分横截面为与所述第一棱镜单元横截 面相同的等腰三角形， 凸起部分处横截面为顶角为圆角的等腰三角形， 所述顶角圆角半径 在 0.5-2μm 之间。
进一步地， 所述的第二棱镜单元的非凸起部分横截面为与所述第一棱镜单元横 截面相同的等腰三角形， 凸起部分处横截面为等腰梯形， 其上底边长度为下底边长度的 0.03-0.2 倍。
进一步地， 所述基材选自聚对苯二甲酸乙二酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种， 所 述棱镜结构层的材料为紫外光固化树脂。
进一步地， 所述紫外光固化树脂包括环氧丙烯酸树脂、 氨基丙烯酸树脂、 聚乙烯树 脂、 聚氨酯丙烯酸树脂、 聚酯丙烯酸树脂中的一种。
( 三 ) 有益效果
本发明的有益效果在于， 由于第二棱镜单元的凸起结构， 可在实际应用中避免膜 片装配时对尖锐棱角的刮蹭， 起到抗刮的功能。 另外， 由于凸起结构仅占第二棱镜单元部分 比例， 其余部分仍为尖锐的棱角结构， 相对于现有技术， 本发明具有更高的光学增益表现。 附图说明
图 1A 是传统棱镜结构增光膜的立体结构示意图 ；
图 1B 是传统抗刮棱镜结构增光膜的立体结构示意图 ；
其中， 1’ 是基材， 2’ 是棱镜结构层 ；
图 2 是本发明实施例 1 中棱镜结构增光膜立体结构示意图 ； 图 3A 是本发明实施例 1 中棱镜结构增光膜主视图 ；
其中， 112A 是第一棱镜结构单元， 112B 是第二棱镜结构单元， H1 是第一棱镜结构 单元的高度， H2 是第二棱镜结构单元的凸起部分的高度， R 是第二棱镜结构单元的凸起部 分横截面为等腰直角三角形的圆角顶角的半径 ；
图 3B 是本发明实施例 1 中棱镜结构增光膜俯视图 ；
其中， L1 是第二棱镜结构单元上凸起部分的长度， L2 是第二棱镜结构单元两个相 邻的凸起部分的间隔 ；
图 4A 是现有技术中未增加膜材的普通棱镜竖直方向的视角分布曲线图 ；
图 4B 是现有技术中未增加膜材的普通棱镜水平方向的视角分布曲线图 ；
图 4C 是现有技术中传统棱镜结构增亮膜竖直方向的视角分布曲线图 ；
图 4D 是现有技术中传统棱镜结构增亮膜水平方向的视角分布曲线图 ；
图 4E 是增亮膜本发明实施例一棱镜结构垂直方向的视角分布曲线图 ；
图 4F 是增亮膜本发明实施例一棱镜结构水平方向的视角分布曲线图 ；
图 5 是本发明实施例二中棱镜结构增光膜立体结构示意图 ；
其中， 100 是抗刮结构增光膜， 102 是基材， 108 是棱镜结构层， 106 是第一光学面， 104 是第二光学面， 110B 是棱镜结构单元的伸展方向， 110A 是棱镜结构单元的排列方向， 112A 是第一棱镜结构单元， 112B 是第二棱镜结构单元 ；
图 6 是本发明实施例二中棱镜结构增光膜前视图 ；
其中， H1 是第一棱镜结构单元的高度， H3 是第二棱镜结构单元的凸起部分的高
度， d 是第二棱镜结构单元的凸起部分横截面为等腰梯形的上底长度 ；
图 7 是本发明实施例二中棱镜结构增光膜俯视图 ；
其中， L1 是第二棱镜结构单元上凸起部分的长度， L2 是第二棱镜结构单元两个相 邻的凸起部分的间隔 ；
图 8A 是增亮膜本发明实施例二棱镜结构垂直方向的视角分布曲线图 ；
图 8B 是增亮膜本发明实施例二棱镜结构水平方向的视角分布曲线图。 具体实施方式
实施例 1
如图 2、 3B 所示， 本发明实施例具有抗刮特性的棱镜结构增光膜 100 包含基材 102 和棱镜结构层 108。该基材 102 具有第一光学面 106 和位于第一光学面对面的第二光学面 104。棱镜结构层 108 设置在第一光学面 106 上， 该棱镜结构层 108 由若干个第一棱镜单元 结构 112A 和第二棱镜结构单元 112B 按方向 110A 排成阵列所构成， 棱镜伸展方向为 110B。 第二棱镜单元结构 112B 在棱镜单元的伸展方向上有若干不连续的凸起结构 ； 第二棱镜单 元 112B 上的每个凸起结构的长度 L1 相等， L1 在 50μm-500mm 之间， 每个第二棱镜单元 112B 上相邻的凸起结构的间隔 L2 相等， L2 在 100μm ～ 500mm 之间 ； 至少两个相邻的第二棱镜 单元 112B 之间的间距 L3 不相等。在棱镜排列方向上， 可以每隔 1 ～ 100 个第一棱镜单元 112A 设置一个第二棱镜单元 112B。 基材 102 材料是聚对苯二甲酸乙二酯， 棱镜结构层 108 的材料是可紫外光固化的 聚氨酯丙烯酸脂。
增亮膜的制备方法为 ： 基材 102 第一光学面 106 上涂覆聚乙烯树脂层， 用具有与棱 镜结构层 108 之微结构互补结构的模具轮对可紫外光固化的聚乙烯树脂进行压膜， 可使聚 乙烯树脂层形成所需微结构， 随后再用紫外光照射， 使已形成微结构的紫外光固化树脂层 固化， 从而将棱镜结构层 108 设置于基材 102 的第一光学面 106 上。
如图 3A 所示， 该棱镜结构层 108 中第一棱镜单元结构 112A 其横截面为等腰直角 三角形， 高度 H1 为 25μm。第二棱镜单元 112B 的伸展方向上具有若干凸起结构， 第二棱镜 单元 112B 横截面在非凸起部分为与第一棱镜单元 112A 横截面相同的等腰直角三角形， 高 度亦为 H1， 凸起部分高度 H2 为 27μm， 并且凸起部分处横截面为顶角为圆角的等腰直角三 角形， 圆角半径 R 为 1μm。
第二棱镜结构 112B 中的若干凸起结构可以有效防止在发光模组生产过程中与其 他膜片因摩擦刮蹭而对第一棱镜结构尖锐顶角造成的伤害， 从而保障发光模组的生产良 率。另外， 第二棱镜结构 112B 中仍包含部分非干凸起结构， 此部分为与第一棱镜结构 112A 相同的尖锐结构， 可以避免光学增益的降低。
如图 4A-4F 所示， 为实施例 1 中增亮膜的光学增益与无膜材和传统结构增亮膜的 比较表现。其中 ： 辉度分布曲线的测量方式为 ： 以一均匀发光的平面光源作为测量光源， 将 测试膜片覆盖于光源之上， 应用辉度计垂直对准膜片中央， 此时定义测试角度为 0°， 而后 以膜片中央为圆心， 将辉度计分布在水平和垂直方向旋转若干个角度， 测得一系列数据构 成辉度分布曲线图。其沿棱镜单元伸展方向定义为水平方向， 沿棱镜排列方向定义为垂直 方向 ； 无膜片时辉度增益定义为 1。
由图 4E-4F 可知， 传统结构增亮膜辉度增益为 1.59， 而本实施例 1 中的辉度增益为 1.52， 并无明显下降， 且可视角度无明显变化， 再综合考虑本发明所述增亮膜的抗刮特性， 可知本发明之增亮膜在光学表现和装配工艺方面均具有较高优势。
实施例 2
如图 5-7 所示， 本实施例中的第一棱镜单元结构 112A 的横截面为等腰直角三角 形， 高度 H1 为 25μm。第二棱镜结构凸起部分横截面为底角为 45 度的等腰梯形， 梯形高度 H3 为 28μm， 上底长度 d 为 2μm， 如图 6 所示。基材 102 的材料是聚甲基丙烯酸甲酯， 棱镜 结构层 108 的材料是可紫外光固化的聚氨酯丙烯酸脂。
增亮膜的制备方法为 ： 基材 102 第一光学面 106 上涂覆紫外光固化树脂环氧丙 烯酸树脂， 用具有与棱镜结构层 108 之微结构互补结构的模具轮对紫外光固化树脂进行压 膜， 可使紫外光固化树脂层形成所需微结构， 随后再用紫外光照射， 使已形成微结构的紫外 光固化树脂层固化， 从而将棱镜结构层 108 设置于基材 102 的第一光学面 106 上， 其第二棱 镜结构单元的凸起部分的截面形状为等腰梯形。凸起部分在棱镜伸展方向具有相等的长 度 L1， L1 为 50μm ； 在棱镜伸展方向上任两个相邻的凸起部分具有全相等的间隔 L2， L2 在 200μm 之间 ； 在棱镜排列方向上， 每隔 1 ～ 100 个第一棱镜单元 112A 设置一个第二棱镜单 元 112B。
由图 8A-8B 可知， 与传统结构传统结构增亮膜辉度增益相比， 本实施例 2 中的辉度 增益并无明显下降， 且可视角度无明显变化， 再综合考虑本发明所述增亮膜的抗刮特性， 可 知本发明之增亮膜在光学表现和装配工艺方面均具有较高优势。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的， 而并不是无遗漏的或者将本发明 限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描 述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用， 并且使本领域的普通技术人员能够理 解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。