具有光学缺陷掩盖结构的亮度增强光学基材制造技术

一种光学基材，具有结构性表面，该表面增强亮度或辉度，并降低结 构缺陷对感知到的图像质量的影响。通过在光学基材中引入可能是非小平 面平坦部或与缺陷同类的结构不规则部(40、42)能掩盖由制造或处理所 引起的用户可感知的图像美观性缺陷(106、108、109)。由光学基材的棱 柱结构(35)中的非小平面平坦部(如，在基层上方具有一定谷底厚度的 平底谷、和/或平顶峰、和/或光学基材中的暴露下方基层的平坦部分的开口) 所引起的光学缺陷能通过以下方式被掩盖：分散设置同类非小平面平坦部 (如，平底谷、和/或平顶峰、和/或暴露下方基层的部分的开口)，以用这 些引入的不规则部来减弱原始缺陷的显著度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有结构性(structured)表面的光学基材，具体地涉及用 于增强辉度的光学基材，更具体地涉及用于具有平面光源的平板显示器的辉度增强基材。
技术介绍
平板显示器技术通常用于电视显示器、计算机显示器和手持电子仪器 (如，便携式电话、个人数字助理(PDA)等)。液晶显示器(LCD)是一 种平板显示器，它釆用具有像素阵列的液晶(LC)模块来表示图像。在背 光LCD中，辉度增强膜使用棱柱结构来沿观察轴(即显示器的法向)引导 光，这增强显示器的用户观察到的光的辉度，并允许系统使用更低的能量 来生成所需程度的轴上照明(on-axis illumination)。以前，辉度增强膜主要是在膜的光出射面上设置平行的棱柱沟、双面 凸透镜(lenticular lenses )或锥体(pyramid )，这改变从膜射出的光线的膜/ 空气界面的角度，并使斜射到膜的其它表面的光的方向重新分布，以更接 近膜的出射表面的法向。辉度增强膜具有光滑的光输入表面，光从背光模 块经由该光输入表面进入。以前，辉度增强膜由两个层组成，包括支承性基层和结构性层。图1 示出表示现有技术的辉度增强膜的截面结构。辉度增强膜100包括由聚 对苯二曱酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate， PET)制成的基层102; 和由丙烯酸制成的棱柱结构的结构性层104，其功能是使光重新定向。将一材料层(如丙烯酸或聚碳酸酯层)结合到基层102,然后在丙烯酸层中形成棱柱结构以形成结构性层104，从而形成辉度增强膜100的结构性 表面。可以使用多种加工技术来形成结构性层104中的棱柱结构，包括 显微机械加工，它使用硬质刀具(tool)来形成用于形成棱柱结构的母模等。 硬质刀具可以是极小的金刚石刀具，所述金刚石刀具安装在CNC (计算机 数控)机床(如车床、铣床和刻线/成形机)上，例如已知的STS (慢速刀 具伺服机构)和FTS (快速刀具伺服机构)。例如，美国专利No.6581286 公开了FTS的一种应用，它使用螺紋切制方法在光学膜上制作沟。刀具被 安装到机器上，以在一平面中生成纵向棱柱。可以使用模型通过对基材进 行热式压花(hot embossing)和/或通过添加其中形成有结构的紫外线固化 或热定形材料来形成结构性层。如图1所示，结构性层104中的棱柱的谷底106不在基层102的表面 上，而是通过丙烯酸材料以距离d从基层的接触面分开。总的来说，谷底 厚度d的范围在0.3到3|im之间。为了获得底部厚度，在形成结构性表面 的固化工艺期间必须控制若干参数。已经发现，由于制造工艺(包括制才莫 工艺和形成结构性表面的工艺)期间的固有限制，因此难以控制一致的谷 底厚度d。如先前提交的美国专利申请No.11/635802 (它通过引用被并入此 处)中所表明的，由于结构性层中的谷底厚度的不均匀性，因此引入了例 如抖动(chatter)等不想要的光学美观性(cosmetic)缺陷和/或辉度增 强膜的不均匀性。这导致 一 种能在目前的辉度增强膜中轻易看到的现象 从穿过辉度增强膜而传播的平面光源看到重复的黑影/线。制造工艺受诸如制造条件、环境规格和处理工艺等的影响而引入缺陷， 其结果是在结构性层中的某些位置可能完全没有谷底厚度(即，基层上方 没有树脂，暴露出基层)。没有谷底厚度的位置在显示的图象中生成肉眼可 感知的光学美观性假象(artifacts),例如显示图象中的白斑和白线等。因为 暴露的基层和周围未暴露的区域之间的高对比度，因此假象能被感知。例 如，白线缺陷(见图1中的108)是两个棱柱之间的无谷底厚度的间隙(如 5pm宽x620nm长)的结果，它可能是通过使用模型的复制工艺引起。斑点 缺陷(见图1中的109)是谷的一个没有谷底厚度的点(如8lamx20nm到 15pmx40iim的孔，甚至更大的20(imx7(Vm的孔)的结果，它可能是在结 构性膜层从模型释放期间由于树脂(如丙烯酸)残留在模型的表面上而引 起的。其它缺陷可以包括一排排列起来的孔，导致肉眼观察到的显示图象6中的白线缺陷。另一方面，粗心的处理可能损坏棱柱的峰、谷和/或小平面(facet),例 如通过擦伤或切痕。其它物理条件和结构的欠缺也可能暴露出基层和/或损 坏棱柱的峰、谷和/或小平面，例如结构性层中的裂紋和凹痕以及模制工艺 期间引入但随后从结构性层释放的外来微粒或材料。对改善图像质量的驱策使对亮度增强光学基材的美观性要求提高。观 察者可以轻易感知即使很细小的孤立缺陷。为克服上述光学美观性缺陷， 已经尝试了多种途径。 一个解决方案是提供非常干净的房间，并在制造工 艺中极其小心，并且使用非常苛刻的质量控制程序。这显著降低产量，而 且大大增加制造成本。另一解决方案是为显示器提供漫射体(diffuser)。具 有粗糙(matte)结构的漫射体可以掩盖多种缺陷并增加产品产出率。然而， 该解决方案增加使用的部件，并扩大显示器的体积和重量。所需的是一种光学基材结构，它既能增强辉度又能降低结构缺陷对感 知到的图像质量的影响。
技术实现思路
本专利技术涉及包括光学基材(它能被基层支承)的亮度增强膜，该光学 基材具有结构性表面，该表面增强亮度或辉度，并降低结构缺陷对感知到 的图像质量的影响。根据本专利技术，由制造或处理所引起的用户可感知的光 学美观性缺陷能通过在光学基材中引入所定结构不规则部来掩盖。光学美 观性缺陷将与通过这种结构不规则部所引入的光学效果混合，使美观性缺 陷在显示图象中的显著度降低，以有效地隐藏、掩盖或大大降低某些美观 性缺陷。在本专利技术的一方面，引入的预定不规则部可以与预期缺陷同类。在本 专利技术的一实施方式中，那些包括在光学基材的棱柱结构中的非小平面平坦 部(如，在基层上方具有一定谷底厚度的平底谷(flat-bottom valley)、和/ 或平顶峰(flat-top peak )、和/或光学基材中的暴露下方基层的平坦部分的开 口)这种类型的光学缺陷能通过以下方式被掩盖分散设置具有所定非小 平面平坦部(如，平底谷、和/或平顶峰、和/或暴露下方基层的部分的开口 ) 的同类不规则部，以用这些引入的不规则部来减弱原始缺陷的显著度。引 入的同类不规则部不必具有与原始缺陷完全相同的类型、数量、形状和尺寸。例如，光学基材中的暴露下方基层的平坦部分的开口 (如，孔或间隙)、 平底谷或平顶峰可以通过平底谷和/或平顶峰和/或暴露下方基层的平坦部 分的开口中至少一个掩盖。如果缺陷是除上述非小平面平坦部以外的缺陷， 则故意引入光学基材中的同类不规则部将同样地釆用除非小平面平坦部以 外的同类属性。在本专利技术的另一方面，不管预期缺陷如何，引入的不规则部可以仅仅 是所定非小平面平坦部(如，平底谷、和/或平顶峰、和/或暴露下方基层的 部分的开口 )。不规则部的非小平面平坦部仍然可以掩盖在光学基材的棱柱结构上发现的其它类型的缺陷，例如由如下因素生成的缺陷例如棱柱结 构中的擦伤、切痕、裂紋、凹痕和/或其它非故意的结构缺陷；和/或模制工 艺期间引入的外来微粒或材料，它们随后可能从棱柱结构释放，也可能不 从棱柱结构释放。缺陷可以在棱柱结构上的任何地方发现(如，棱柱峰、 谷和/或小平面；和/或支承光学基材的位于下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亮度增强基材，包括光学基材，所述光学基材包括在所述光学基材的一侧的平面性光输入表面以及在所述光学基材的相对侧的结构性光输出表面，其中所述光学基材包括分布在所述结构性光输出表面中的预定的结构不规则部，因此某些用户可感知的由无意地包括在所述光学基材中的结构缺陷所引起的光学美观性缺陷能被所述结构不规则部掩盖。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.6.30 US 60/818,0441、一种亮度增强基材，包括光学基材，所述光学基材包括在所述光学基材的一侧的平面性光输入表面以及在所述光学基材的相对侧的结构性光输出表面，其中所述光学基材包括分布在所述结构性光输出表面中的预定的结构不规则部，因此某些用户可感知的由无意地包括在所述光学基材中的结构缺陷所引起的光学美观性缺陷能被所述结构不规则部掩盖。2、 如权利要求1所述的亮度增强基材，其中，所述结构性光输出表面包括由小平面限定出的棱柱结构，所述结构不规则部包括对应于非小平面 平坦部的结构。3、 如权利要求2所述的亮度增强基材，其中，结构缺陷包括所述结构 性光输出表面中的非小平面平坦部，所述结构不规则部的结构包括与所述 结构缺陷同类的结构。4、 如权利要求2所述的亮度增强基材，其中，所述棱柱结构包括谷和 峰，所述结构不规则部的结构相应于平底谷和平顶峰中的至少一个。5、 如权利要求4所述的亮度增强基材，其中，还包括支承所述光学基 材的光输入表面的基层，其中，对应于平底谷的所述结构不规则部的结构 由(a)和(b)中的至少一个限定出，所述(a)是所述光输入表面中的暴 露出所述基层的开口 ，所述(b)是所述基层上方的具有谷底厚度的平底谷。6、 如权利要求4所述的亮度增强基材，其中，结构缺陷包括对应于平 底谷和平顶峰中的至少 一 个的结构。7、 如权利要求6所述的亮度增强基材，其中，还包括支承所述光学基 材的光输入表面的基层，其中，对应于平底谷的所述结构不规则部的结构 由(a)和(b)的中至少一个限定出，所述(a)是所述光输入表面中的暴 露出所述基层的开口，所述(b)是所述基层上方的具有谷底厚度的平底谷。8、 如权利要求1所述的亮度增强基材，其中，所述结构不规则部包括 与所述结构缺陷同类的结构。9、 如权利要求8所述的亮度增强基材，其中，所述结构性光输出表面 包括由小平面限定出的棱柱结构，所述结构不规则部包括对应于非小平面 平坦部的结构。10、 如权利要求1所述的亮度增强基材，其中，所述结构不规则部以整齐、半整齐、随机和拟随机方式中的至少一种方式分布在整个所述光学 基材中。11、 如权利要求1所述的亮度增强基材，其中，所述结构不规则部包括以下结构中的至少一种与所述结构缺陷同类的结构、包括非小平面平 坦部的结构及其组合。12、 如...

【专利技术属性】
技术研发人员：王康华，林怡璋，柯耀宗，
申请(专利权)人：友辉光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71