结构化光学膜制造技术

本发明专利技术公开了结构化光学膜和结合有所述膜的光学显示器。所述膜具有结构化表面，所述结构化表面包括多个基本平行而且细长的光导向元件。各元件具有相应的峰部并在与相邻元件的接合处限定相应的谷部。各所述峰部和谷部限定了基本相同的二面角并基本不间断地在所述结构化表面上延伸。由相邻峰部之间的连续横向距离限定的第一序列是第一非周期性序列。由相邻谷部之间的连续横向距离限定的第二序列是第二非周期性序列。所述第二序列是基于所述第一序列构造的，从而所述峰部设置为基本共面的形式。可选的是，所述第一序列是基于所述第二序列构造的，从而所述谷部设置为基本共面的形式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及结构化光学膜的领域，以及结合有所述结构化光学膜的光学显示器。
技术介绍
结构化光学膜被用于光学显示系统以及对被传导和/或反射的光的方向进行的控制以期望增大亮度、降低闪光等等的其它应用中。结构化光学膜在美国专利No.4,906,070(Cobb)中进行了描述。基本上，所述结构化光学膜包括由可传导光的材料制成的膜，所述膜上设置有一系列棱镜，从而所述膜可被用于通过反射和折射对光进行重定向。当被用于诸如便携式计算机、手表等之类的光学显示器中时，所述结构化光学膜可以通过将从显示器逃逸出的光限制于期望的观察范围内而增大光学显示器的亮度，所述观察范围例如由设置成与延伸通过光学显示器的法向轴线成期望角度的一对平面所限定。这样，否则将要在允许范围外离开显示器的光被反射回显示器中，在显示器处，一部分光能被“回收”并使所述光以允许其从显示器逃逸的角度返回至结构化膜。因为这种回收可以减小提供具有期望亮度水平的显示器所需要的能耗，所以这种回收是有用的。图1和图2大体上示出了结构化光学膜的概念。图1描绘了一种规则的、简单的重复图案的结构化光学膜10的一部分，所述光学膜10包括结构化表面12和平表面14。所述结构化表面包括限定棱镜20的一系列规则间隔开的谷部16和峰部18。所述棱镜20由形成在谷部16和峰部18之间的小平面所限定。所述结构化表面12的几何形状和用于制造所述膜10的材料促进了进入膜10平面侧14的光的全内反射和折射，从而使得通过结构化表面在期望角度范围外逃逸的光最少。一些光学显示器结合有第二结构化光学膜，在该第二结构化光学膜中，棱镜取向为相对于第一光学膜中的棱镜成一定角度。所述角度可以是大于零而直到90°的任意值，但所述角度通常为大约90°。图2示出了一对结构化光学膜22和24，其中棱镜26和28分别被取向为相对彼此呈大约90°的角。在使用中，优选的是，所述结构化表面28接触或几乎接触上部膜22的平表面27。在光学显示器中使用结构化光学膜造成的非期望后果是由两个叠加的重复图案的干涉引起的反射莫阿效应的出现。在“The Theory of theMoiréPhenomenon”(by Isaac Amidror，Kluwer Academic Publishers，Dordrecht，The Netherlands(2000))中讨论了莫阿效应。在结合有单层结构化光学膜的光学显示器中，引起莫阿效应的重复图案是膜图案本身和膜图案的由光学显示器中的其它表面反射的反射图像。尽管使用两个结构化光学膜可以在缩小的观察范围内增大显示器的亮度，然而这也会由于设置第二平表面而增加莫阿效应在下部结构化膜上的出现，其中第二平表面将更多的光通过第一或上部结构化膜中的重复图案反射回去。美国专利No.5,919,551(Cobb)涉及到亮度增强膜中的莫阿效应，其描述了使用这样一种结构化光学膜，其中峰部和/或谷部的间距对于连续组的峰部和/或谷部是不同的。但是，尽管这样的膜明显降低了莫阿效应的可见性，然而相对使用如现有技术图2示出的膜的LCD显示器而言，采用这种膜的LCD显示器的亮度会降低大约6％或更多。图3A示意性地描绘了一个这种结构化光学膜30的与平表面32垂直的横截面。所述膜30包括由峰部36和谷部38限定的一组棱镜。限定所述棱镜的峰部36和谷部38基本彼此平行。光学膜30的相邻峰部36之间的间距、即峰间距基本上恒定。然而，相邻谷部38之间的间距在任何成组的三个连续谷部38上改变。谷部38之间的间距还可以称为谷间距、Pv。通过改变谷间距，当在光学显示器中使用膜30时，莫阿干涉图案的可见性会显著地降低。在图3A描绘的膜30中，峰间距保持恒定，而谷间距变化。然而，用于制造膜30的工具可以通过电铸处理或其它适当的处理而被复制，从而在基础工具上形成图案的“负像”。当随后使用这种复制工具以形成膜时，其结果是产生现有技术图3B描绘的膜130，所述膜130是图3A描绘的膜30的“负像”。因此，膜130在谷部136之间具有恒定的谷间距，Pv，而峰部138之间的峰间距，Pp在整个膜130上变化。这恰好是与膜30相反的间距特征。与膜30类似，当图3B中的膜130用于光学显示器时，膜130也显然可以用于降低莫阿干涉图案的可见性。然而，即使具有上述‘成组’的结构，也应当理解莫阿干涉效应在某些情况下仍将被观察到。这是因为上述膜的结构设置仍然保留了产生莫阿干涉效应的能力。另外，第二结构化光学膜的使用还会导致两个膜之间的光耦合。这将导致从显示器不均匀地传导光，即，导致在所述显示器中出现可见亮点、条纹、和/或线条。光耦合是由于结构化光学膜的结构化表面和设置在所述膜上的平表面之间的接触或非常接近而引起的。美国专利No.5,771,328(Wortman)描述了使用具有可变高度的结构化光学膜以减小诸如亮点、条纹和线条之类的光学缺陷在显示应用中的影响。图4-图6示出了用于这种光导向膜的代表性现有技术的构造。应当注意这些附图并不是按比例的，具体而言，为了示例性目的，表面的尺寸进行了极大的放大。然而，应当理解的是，在美国专利5,771,328中公开的膜由于其结构设置而同样经受上述莫阿干涉效应。从WO 1997/28468公知其中谷部的二面角在谷部和谷部之间变化的膜。从WO 2002/23258和WO 2001/27663公知其中峰部的二面角和谷部的二面角在峰部和峰部之间与谷部和谷部之间变化的膜。然而，由于可能会降低膜中光重定向的均匀性和可控性，因此棱镜角和取向中的这一变化是非期望的。在JP06-082635中公开了包括具有不规则间距的峰部的线性棱柱表面。然而，所述表面的结构复杂，不易于制造。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，在此提供了一种具有至少一个结构化表面的结构化光学膜，所述结构化表面包括多个基本平行而且细长的光导向元件，其中各元件具有相应的峰部并在与相邻元件的接合处限定相应的谷部，各峰部和各谷部限定了基本相同的二面角并基本不间断地在所述结构化表面上延伸，其中，由相邻峰部之间的连续横向距离限定的第一序列和由相邻谷部之间的连续横向距离限定的第二序列均为相应的非周期性序列，其中所述峰部基本上共面，其特征在于给定所述第一非周期性序列，所述第二序列是唯一能使所述峰部具有基本共面性质的非周期性序列。根据本专利技术的另一方面，在此提供了一种具有至少一个结构化表面的结构化光学膜，所述结构化表面包括多个基本平行而且细长的光导向元件，其中各元件具有相应的峰部并在与相邻元件的接合处限定相应的谷部，各峰部和各谷部限定了基本相同的二面角并基本不间断地在所述结构化表面上延伸，其中，由相邻谷部之间的连续横向距离限定的第一序列和由相邻峰部之间的连续横向距离限定的第二序列均为相应的非周期性序列，其中所述谷部基本上共面，其特征在于给定所述第一非周期性序列，所述第二序列是唯一能使所述谷部具有基本共面性质的非周期性序列。本专利技术提供一种结构化光学膜，在该结构化光学膜中，相邻峰部之间距离的序列和所述结构的相邻凹槽之间距离的序列均分别为非周期性的。这种膜可以降低结合有一层或多层所述膜的光学显示器的莫阿干涉图案的可见性。在一个实施例中，本专利技术包括一种具有结构化表面的结构化光学膜，所述结构化表面包括多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有结构化表面的结构化光学膜，所述结构化表面包括多个基本平行而且细长的光导向元件，各元件具有相应的峰部并在与相邻元件的接合处限定相应的谷部，各所述峰部和谷部限定了基本相同的二面角并基本不间断地在所述结构化表面上延伸，其中，由相邻峰部之间的连续横向距离限定的第一序列是第一非周期性序列，而由相邻谷部之间的连续横向距离限定的第二序列是第二非周期性序列，所述第二序列是基于所述第一序列构造的，从而所述峰部设置为基本共面的形式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维约翰博顿利，
申请(专利权)人：微尖科技有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]