具有抗干涉條紋結(jié)構(gòu)的輝度增強光學基底的制作方法
【專利說明】具有抗干涉條紋結(jié)構(gòu)的輝度増強光學基底
[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)的輝度增強光 學基底的分案申請。
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)的光學基底，特別涉及一 種用于增強亮度的光學基底，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 基底。
【背景技術(shù)】
[0003] 平板顯示技術(shù)普遍用于電視顯示器、計算機顯示器、和手持電子設(shè)備（例如便攜 式電話、個人數(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示出了一個示例性液晶顯示器（其可修正為包括本發(fā)明的光學基底）。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之間的多層光學膜。液晶模塊12包括被夾持在兩個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，其可為光源沿整個平面 延伸的背面照射型，也可為如圖1所示的在光導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18的邊緣導入光導18中。光導被結(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 和引導光通過面向液晶模塊12的頂平面。光學膜可包括上和下漫射膜22和24,其漫射來 自光導18的平面的光。光學膜還包括上下結(jié)構(gòu)化表面，即根據(jù)本發(fā)明的光學基底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。光學基底26 和28在本領(lǐng)域中通常稱作輝度或亮度增強膜、光重新取向膜、和定向漫射膜。通過這種光 學膜的組合而進入液晶模塊12的光在液晶模塊12的整個平面區(qū)域上是空間地均勻的，并 且具有相對較強的法線強度。液晶顯示器10可用于例如電視、筆記本計算機、監(jiān)視器、以及 諸如移動電話、PDA、照相機等便攜式裝置的顯示器。
[0005] 對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，以及各光學膜的厚度。為 此，開發(fā)了多種光引導技術(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 (即，設(shè)計圖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/亮度增強膜26和 28 〇
[0006] 在背光液晶顯示器10中，亮度增強膜26和28使用棱柱結(jié)構(gòu)來沿觀察軸（即顯示 器的法線）引導光，其增強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。亮度增強膜具有使來自 背光模塊的光進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膜層（如 圖1中的液晶顯示器），這兩層亮度增強膜相對于垂直于膜平面的軸彼此相對旋轉(zhuǎn)，使得各 個膜層中的凹槽相對于彼此為90度，由此沿垂直于光輸出面的兩個平面使光平行。
[0007] 至今，已經(jīng)著手了許多工作來研發(fā)亮度增強膜的結(jié)構(gòu)化表面。圖2示出了多個現(xiàn) 有技術(shù)亮度增強膜的結(jié)構(gòu)。亮度增強膜的光輸出面（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）。當亮度增強膜用于液晶顯示器并使亮 度增強膜的平滑底面位于另一亮度增強膜的結(jié)構(gòu)化表面上時，出現(xiàn)了以下現(xiàn)象：上側(cè)亮度 增強膜的平滑表面和下側(cè)亮度增強膜的結(jié)構(gòu)化表面和/或平滑表面之間的光學相互作用 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（即明暗重復圖案）存在的可見 瑕疵。由干涉條紋、物理缺陷、流動、污點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膜的總厚度，進行了許多工作以減少光學膜的 數(shù)量，從四層膜（例如，圖1中的光學膜22、24、26和28)減為三層膜。在該方面，一般下漫 射膜24和下亮度增強膜28保持為單獨的結(jié)構(gòu)，但是上漫射膜22和上亮度增強膜26的功 能被組合并合并為單個混合膜結(jié)構(gòu)。三膜型顯示器已經(jīng)在手持電子設(shè)備和筆記本計算機中 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)進行了許多工作來研發(fā)混合的亮度增強膜。參考圖3,美國專利 No. 5, 995, 288公開了在光學基底的下側(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公開了在光學基底的結(jié)構(gòu)化表面的棱柱表面 上設(shè)置細微突起，期望沿較寬角度的某方向漫射光。
[0010] 然而，上述混合亮度增強膜涉及比較復雜的結(jié)構(gòu)、需要相對較高的制造成本。此 外，這些混合亮度增強膜在期望的觀察角度內(nèi)引導光也不是很有效。
[0011] 此外，在上側(cè)混合亮度增強膜的結(jié)構(gòu)化表面與液晶模塊的下側(cè)之間缺乏單獨的上 漫射膜時，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膜或液晶模塊一起使用，仍然需求一種能夠提供增強亮 度并減少干涉條紋的表面結(jié)構(gòu)的成本有效的光學基底。

【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輝度或亮度并減少干涉條紋的結(jié)構(gòu)化 表面的光學基底。在本發(fā)明的一個方面，光學基底的形式為膜、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 個實施例中，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/或端對端 接合以形成整體彎曲縱向棱柱結(jié)構(gòu)的多個連續(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）。在一個實施例中，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))。在一個實施例 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。在另一實施例中，橫向波紋可具有任意的波 長和/或波幅。在一個實施例中，在整個基底平面上，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。在一個實 施例中，光學基底包括非結(jié)構(gòu)化的、光滑、平坦、或平滑的光輸入面。在一個實施例中，光輸 出面與光輸入面在整體光學基底結(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?；撞糠痔峁┍匾暮穸?，以對于最終 的輝度增強膜提供結(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)點及其優(yōu)選實施方式，應(yīng)當參考下面的詳細 描述并且結(jié)合所附附圖來理解。在下面的附圖中，以相同的附圖標記在整個附圖中表示相 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)光學基底。
[0020] 圖3-5B示出了現(xiàn)有技術(shù)的混合亮度增強光學基底。
[0021] 圖6a是具有本發(fā)明一實施例的結(jié)構(gòu)化表面的光學基底的不意性透視圖；圖6b_6f 示出了對于不同橫向波紋度的、沿光學基底的兩個正交垂直平面的光學漫射效果的模擬情 況。
[0022] 圖7a是本發(fā)明另一實施例的峰高發(fā)生變化的結(jié)構(gòu)化表面