一种增亮膜及其制作方法以及包含该增亮膜的背光模组

摘要

本发明公开了一种增亮膜及其制作方法，该增亮膜包括基材层，基材层的出光面上包含有微结构层，微结构层由具有增亮效果的微结构单元组成，微结构单元在出光面上以其中心为起点呈涡状线向外逐渐延伸。通过将微结构设计成涡状线结构，可以将各个方向的光线往中心会聚，能够同时将纵横2个方向的光线进行收敛，可以达到更好的增亮效果，增亮效果明显优于普通的增亮膜；同时，微结构单元类型可为非对称类型而不会导致增亮中心的偏移，扩大了加工误差容忍度。增亮膜的成型模具只需沿一个时针方向旋转即可成型，加工过程方便，相比菲涅尔式的加工，涡状结构节省时间，效率较高。而且增亮膜在设计过程中可以修改光学角度，而不影响其加工方式。

说明书

技术领域

本发明属于光学膜生产制造技术领域，具体涉及一种增亮膜及其制作方 法以及包含该增亮膜的背光模组。

背景技术

增亮膜指的是应用于TFT(薄膜场效应晶体管)LCD背光模块中以改善 整个背光系统发光效率为宗旨的薄膜或薄片，常见的增亮膜是由一平板状基 板和多个用以汇聚光线的棱镜所构成，随着背光亮度要求的不断提高，对背 光模组内部各个部件的要求也越来越高，增亮膜尤为关键，近年来本领域技 术人员不断的尝试采用新的结构方式以提高增亮膜的增量效果。

图1为现有技术中的一种增亮膜，目前的增亮膜包含一层透光基材层以 及一层增亮微结构层。用于增亮的微结构设计在入射光线的另一侧，入射光 线首先通过基材层，之后进入增亮棱镜微结构，根据斯涅耳定律只有某些入 射角度范围的光线才能产生折射而通过增亮膜，其余光线则会产生全反射可 继续回收直到其入射角度可通过增亮膜为止，而使增亮膜可收敛或缩小光线 的发散程度，进而使增亮膜可达到集中光线的增亮效果。

该增亮膜微结构只向一个方向延伸，所以只能将一个方向的光进行会聚， 另一个方向的光没有改变。所以只能纵向或者横向增亮，受此限制，增亮效 果有限。同时，如果棱镜的2个底角角度不相等且整体结构不对称，则增亮 的中心点会出现偏移，导致观察者不适。

图2为一种创新的导光板，包括一入光面100和一相邻该入光面的出光面 101。出光面设置有间距变化的V形、梯形或者其他形式的同心沟槽。出光面 上设置沟槽结构可以起到增亮作用从而省略棱镜片以及棱镜片和导光板的黏 胶过程。由于该沟槽是同心圆结构，可以增强各个方向的聚光效果提高出光 亮度。

菲涅尔形式的增亮结构在实际加工过程中需要首先将该类型的同心沟槽 雕刻到一模具上从而进行生产。在雕刻模具时菲涅尔形式的同心沟槽需要逐 一雕刻，一个同心圆环需要一次起刀和一次落刀，而对于一个菲涅尔结构可 能需要上万次的起落刀，雕刻过程费时费力，效率不高。

因此，鉴于以上问题，有必要提出一种新型加工方便快捷，生产效率较 高的增亮膜，以实现2个方向同时进行增亮，达到更佳的增亮效果，且增亮 膜的微结构层可以为非对称形式而不导致增亮中心的偏移，有效提高误差的 容忍度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种增亮膜及其制作方法，通过将微结构单元 设计成涡状线结构，可以将各个方向的光线往中心会聚，能够同时将纵横2 个方向的光线进行收敛，可以达到更好的增亮效果，同时允许微结构单元类 型为非对称类型而不影响增亮中心的位置，扩大了加工误差容忍度。且涡状 结构增亮膜的成型模具只需沿一个时针方向旋转即可加工成型，加工过程方 便，相比菲涅尔式的加工，涡状结构节省时间，效率较高。

根据本发明的目的提出的一种增亮膜，包括基材层，所述基材层包括入 光面与出光面，所述出光面上包含有微结构层，所述微结构层由至少一微结 构单元组成，所述微结构单元呈涡状线向外逐渐延伸。

优选的，所述涡状线的中心与该出光面的中心重合，且该微结构单元具 有增亮效果。

优选的，所述微结构单元为棱镜单元或柱镜单元或多边形结构单元。

优选的，所述微结构单元靠近涡状线的中心的内侧面为第一光学面，所 述第一光学面与底面的夹角为第一光学角；所述第一光学角范围为45°±15°。

优选的，所述微结构单元远离涡状线的中心的外侧面为第二光学面，所 述第二光学面与底面的夹角为第二光学角；所述第二光学角范围为45°±15°。

优选的，所述微结构单元上所对应的波峰与波谷处均成型有圆角。

优选的，所述微结构单元包括多段涡状线结构，多段所述涡状线结构首 尾相接组成一条涡状线。

优选的，所述微结构单元包括多条涡状线结构，多条所述涡状线结构的 起点相同，每一圈增量不等。

优选的，所述微结构单元的顶部为不连续的上下、左右起伏形态，或为 连续的上下、左右起伏形态；或为随机上下、左右起伏形态。

优选的，所述基材层材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、 聚碳酸酯或玻璃。

一种背光模组，包括增亮膜。

一种制作所述的增亮膜的方法，具体步骤如下：

步骤1：将成型模具用的工件放置于数控机床的加工平台上；

步骤2：向该数控机床内设置加工参数，设定数控机床刻刀的运行轨迹、 背吃刀量、进给量及进给速度；

步骤3：刻刀在工件表面沿一个时针方向旋转，一次雕刻成型出微结构， 模具加工成型；该微结构呈涡状线形状；

步骤4：然后把加工好的模具放入UV固化成型机，UV固化成型机在基 材层的出光面上涂布上一层均匀的UV胶；

步骤5：采用模具在UV胶上压制成型，并通过UV灯照射，在UV灯的 照射下，经过压制的UV胶固化，形成微结构层，完成增亮膜的制作；微结 构层的形状与模具上的结构相反。

与现有技术相比，本发明公开的增亮膜及其制作方法的优点是：

1、通过将微结构单元设计成涡状线结构，可以将各个方向的光线往中心 会聚，能够同时将纵横2个方向的光线进行收敛，可以达到更好的增亮效果， 增亮效果会优于普通的增亮膜；同时，允许微结构单元类型为非对称类型而 不会导致增亮中心的偏移，扩大了加工误差容忍度。

2、涡状结构增亮膜的成型模具只需沿一个时针方向旋转即可加工成型， 加工过程方便，相比菲涅尔式的加工，涡状结构节省时间，效率较高。

3、涡状结构的增亮膜在设计过程中可以方便的修改光学角度，而不影响 其加工方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种增亮膜的结构示意图。

图2为现有技术中一种创新的导光板的结构示意图。

图3为本发明公开的一种增亮膜的结构示意图。

图4为沿增亮膜中心线的截面图。

图5为实施例1中增亮膜的截面图。

图6为实施例1中增亮效果对比图。

图7为实施例2中增亮膜的截面图。

图8为实施例2中增亮效果对比图。

图9为实施例3中增亮膜的截面图。

图10为实施例3中增亮效果对比图。

图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：

1、基材层2、微结构层3、第一光学面4、第二光学面

具体实施方式

普通线性增亮膜只向一个方向延伸，所以只能将一个方向的光进行会聚， 另一个方向的光没有改变，所以只能纵向或者横向增亮，受此限制，增亮效 果有限。同时，如果棱镜的2个底角角度不相等且整体结构不对称，则增亮 的中心点会出现偏移，导致观察者不适。菲涅尔形式的增亮结构在实际加工 过程中需要首先将该类型的同心沟槽雕刻到一模具上进行生产，在雕刻模具 时菲涅尔形式的同心沟槽需要逐一雕刻，而对于一个菲涅尔结构可能需要上 万次的起落刀，雕刻过程费时费力，效率不高。

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种增亮膜及其制作方法，通过 将微结构设计成涡状线结构，可以将各个方向的光线往中心会聚，能够同时 将纵横2个方向的光线进行收敛，可以达到更好的增亮效果，同时允许微结 构单元类型为非对称类型而不影响增亮中心的位置，扩大了加工误差容忍度。 且涡状结构增亮膜的成型模具只需沿一个时针方向旋转即可加工成型，加工 过程方便，相比菲涅尔式的加工，涡状结构节省时间，效率较高。

请一并参见图3与图4，一种增亮膜，包括基材层1，基材层1包括入光 面与出光面，出光面上包含有微结构层2，微结构层2由至少一微结构单元组 成，微结构单元呈涡状线向外逐渐延伸。涡状线的中心与该出光面的中心重 合，且该微结构单元具有增亮效果。

微结构单元为棱镜单元或柱镜单元或多边形结构单元或者是其他具有增 量效果的微结构。基材层1的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸 甲酯、聚碳酸酯或玻璃，或其他透明材料或透明材料的复合体。

该增亮微结构层整体呈现涡状，涡状结构增亮膜的成型模具只需沿一个 时针方向旋转即可成型，加工过程方便，相比菲涅尔式的加工，涡状结构节 省时间，效率较高。

也可以将微结构根据设计要求进行有规律或者无规律的组合。如：微结 构单元可包括多段涡状线结构，多段涡状线结构首尾相接组成一条涡状线。 或微结构单元包括多条涡状线结构，多条涡状线结构的起点相同，每一圈增 量不等。

通过该涡状结构可以将各个方向的光线往中心会聚，能够同时将纵横2 个方向的光线进行收敛，相比传统背光模组中使用的增亮膜，使用本专利结 构可以达到更好的增亮效果，同时允许微结构单元类型为非对称类型而不影 响增亮中心的位置，扩大了加工误差容忍度。而且涡状结构的增亮膜在设计 过程中可以方便的修改光学角度，而不影响其加工方式。

微结构单元涡状结构，其平面涡状线的方程为：

r＝A*t+B；

θ＝2*π*t*C；

z＝0；

其中A*t为每一圈半径的增量，B为初始半径，C为圈数，整体涡状结构 可以由多段涡状线首尾相接组合而成。

对于同一个微结构单元，靠近涡状线中心的内侧面为第一光学面3，第一 光学面3与底面的夹角为第一光学角a；第一光学角范围为45°±15°。微结构 单元远离涡状线中心的外侧面为第二光学面4，第二光学面4与底面的夹角为 第二光学角b；第二光学角b的范围为45°±15°。微结构单元上所对应的波峰 与波谷处均成型有圆角，分别为R1和R2，微结构间距为P，微结构高度为H。 第一光学面和第二光学面可以是按设计要求的任意面型。光学角a和b可以 根据设计需要相等或不等。

微结构单元的顶部为不连续的上下、左右起伏形态，或为连续的上下、 左右起伏形态；或为随机上下、左右起伏形态，具体结构根据需要而定，在 此不做限制。

增亮膜的制作方法如下：

步骤1：将成型模具用的工件放置于数控机床的加工平台上；

步骤2：向该数控机床内设置加工参数，设定数控机床刻刀的运行轨迹、 背吃刀量、进给量及进给速度；

步骤3：刻刀在工件表面沿一个时针方向旋转，一次雕刻成型出微结构， 模具加工成型；该微结构呈涡状线形状；

步骤4：然后把加工好的模具放入UV固化成型机，UV固化成型机在基 材层的出光面上涂布上一层均匀的UV胶；

步骤5：采用模具在UV胶上压制成型，并通过UV灯照射，在UV灯的 照射下，经过压制的UV胶固化，形成微结构层，完成增亮膜的制作；微结 构层的形状与模具上的结构相反。

涡状结构增亮膜的成型模具只需沿一个时针方向旋转即可成型，加工过 程方便，相比菲涅尔式的加工，涡状结构节省时间，效率较高。

一种背光模组，包括该增亮膜。其中增亮膜还可应用于显示装置中。

下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请一并参见图5与图6，如图所示，增亮膜由一层基材层与一层微结构层 组成，基材层为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)材质，折射率为1.65，微结 构层通过紫外固化的方式成型在PET基材的一侧，微结构层材质的折射率为 1.56，微结构层由涡状的形式扫描组合在一起，棱镜单元的间距P为0.05mm， 棱镜单元的第一光学角a为45°；第二光学角b为45°，结构如图5所示。现 将涡状结构增亮膜与传统增亮膜应用到背光模组进行增亮效果对比，传统增 亮膜选取参数如下：PET基材折射率位1.65，微结构层材质折射率为1.56， 棱镜间距为0.05mm，第一光学角和第二光学角都为45°。经过光学软件的模 拟可以得出曲线图，图表横坐标表示发光角度，纵坐标表示发光强度。

图中A为未增亮，B为普通增亮，C为涡状增亮，由图可以看出相比未 使用增亮膜的背光模组，使用传统增亮膜后背光模组的光强有了27.9％的增 益。而使用涡状结构增亮膜后背光模组的光强有了39％的增益。由此得出， 涡状结构的增亮膜相比传统的线性增亮膜有更好的增亮效果，增亮效果提升 8.7％。

实施例2

请一并参见图7与图8，为了能充分发挥涡状结构的优势，现改变棱镜结 构第一光学角和第二光学角的角度，使得第一光学角度a为55°；第二光学角 度b为42°；重新建模之后进行模拟。图中A为未增亮，B为普通增亮，C为 涡状增亮，由图8可以看出改进光学角角度之后的涡状结构提供的增亮效果 更佳，相比普通双45°的涡状结构增亮膜光强曲线，修改角度之后光强增益增 加了7.6％，相比于未使用增亮膜的模组，增益效果达到了49.1％。

同时，对于普通的线性增亮膜，设置底角分别为55度和42度，经过模 拟得出，当棱镜的2个底角不相等的时候，普通的线性增亮膜会出现增亮中 心点的偏移，在实际应用时就会导致观察者正面观察的位置不是最佳位置。 而涡状增亮膜相比于普通线性增亮膜其增亮中心点未发生任何变化，并且相 比得出，对于同样的棱镜底角，涡状增亮结构增益效果比普通线性更好；对 于棱镜角度的改变或者加工误差，涡状增亮结构受其影响远小于普通线性结 构。

实施例3

除了与棱镜结构相配合，该涡状结构还可以与其他具有聚光或者增亮效 果的微结构类型搭配，比如柱镜或者其他经过变形的多边形或者形状结合体。 请一并参见图9与图10，该结构是将原棱镜结构变为组合形结构进行模拟， 模拟结果如图10所示，其中，A为未增亮，D为组合形结构增亮，可以看出 使用具有聚光效果的组合结构也可以达到一定的增亮效果，相对于未使用增 亮膜，使用该结构进行增亮其增益有32.6％。

本发明公开了一种增亮膜及其制作方法，包括基材层，基材层包括入光 面与出光面，出光面上包含有微结构层，微结构层由至少一微结构单元组成， 微结构单元呈涡状线向外逐渐延伸。涡状线的中心与该出光面的中心重合， 且该微结构单元具有增亮效果。通过将微结构单元设计成涡状线结构，可以 将各个方向的光线往中心会聚，能够同时将纵横2个方向的光线进行收敛， 可以达到更好的增亮效果，增亮效果会优于普通的增亮膜；同时，允许微结 构单元类型为非对称类型而不会导致增亮中心的偏移，扩大了加工误差容忍 度。

涡状结构增亮膜的成型模具只需沿一个时针方向旋转即可加工成型，加 工过程方便，相比菲涅尔式的加工，涡状结构节省时间，效率较高。

涡状结构的增亮膜在设计过程中可以方便的修改光学角度，而不影响其 加工方式。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。