[发明专利]具有可变厚度的光再定向膜

说明书

技术领域

本发明涉及包括多个的含有聚合物涂层的表面结构的光再定向(lightredirecting)聚合物膜的形成。尤其，适合于在LCD显示设备中引导光能的具有宽的、均匀的光线输出的光再定向膜。

背景技术

光再定向膜典型地是薄的透明光学薄膜或基材，它将通过该膜的光再分配，使得离开该膜的光的分配更垂直地指向膜的表面。典型地，光再定向膜在该膜的光离开表面上具有有序化的棱形凹槽、透镜状凹槽或锥体，它们为离开该膜的光线改变膜/空气界面的角度并引起在与凹槽的折射面垂直的平面上穿行的入射光分配的各组分在更垂直于膜表面的方向上再分配。这一光再定向膜例如能够用于改进液晶显示器(LCD)，膝上型计算机，文字处理器，航空电子显示器，移动电话机，PDA和类似设备中的光亮以使得显示器变得更亮。先前的光再定向膜产生可见的莫尔(Moiré)干涉条纹图案，当光再定向膜与液晶或其它显示器一起使用时。光再定向膜的表面元件与在背光组装件中使用的其它光学薄膜，在光导板的背面上印刷点或三维单元的图案，或在显示器的液晶部分内部的像素图案相互作用，产生莫尔干涉条纹图案—不希望有的作用。现有技术中用于减少莫尔干涉条纹图案的方法是模切该光再定向膜，使得透镜状阵列不垂直于片材的任何一侧。这使透镜状阵列与另一个光再定向膜之间或与显示器电子元件之间有角度。还使用的方法包括利用线性阵列元件的宽度使线性阵列不规则化，周期性地沿着线性排列改变高度，在膜上的线性阵列的相对侧上增加扩散层，或修圆该线性阵列的脊。减少莫尔干涉条纹图案的以上技术还会引起轴向光亮度的减少或无法足够地解决莫尔干涉条纹图案问题。莫尔干涉作用和轴向光亮度倾向于是相关的，意思指具有高的轴向增益的膜将在系统中具有高的莫尔干涉作用。因此在保持足够的轴向增益的同时，能够减少莫尔干涉作用是有益的。

另外，与液晶显示器构型的数量相比，有相对更少数量的光再定向膜。各显示器构型经过选择以填充所希望的输出量。轴向增益的量，视角，莫尔干涉减少，和总光输出全部通过结合不同构型的不同膜来确定。用于该系统中的光再定向膜是有限制的，因为只有少数不同的光再定向表面结构可用。因此希望有一种光再定向膜，它可定制到显示设备的期望输出值。

典型的光引导膜在照射的情况下在相对于法向的40-90度之间的角度提供高的轴向照射。这些高的，轴向的光引导膜可用于便携式的显示设备如便携式计算机和游戏机，高的轴向光亮度减少电池的功率消耗和保证一定水平的观察私密性。对于希望用于公众观看的一些TV和监测器应用，在宽范围视角中的高亮度允许图像和视频的一致性观看。因此希望有一种光引导膜，它能够在宽范围的视角度提供高亮度。

US专利5,919,551(小库博(Cobb，Jr.)等人)要求保护具有可变节距峰和/或凹槽以减少莫尔干涉条纹图案可视性的线性阵列膜。该节距变化能够在一组组的相邻峰和/或谷之间或在相邻一对的峰和/或谷之间。尽管线性阵列元件的节距的这一改变减少了莫尔干涉，但是膜的线性元件仍然与背光光导管上的光点图形和在显示器的液晶部分内部的电子设备发生相互作用。

US专利6,354,709公开具有线性阵列的膜，该线性阵列沿着其脊线在高度上发生变化并且该脊线从一侧移动到另一侧。尽管膜可以再定向光并且它沿着脊线改变高度稍微减少莫尔干涉，但仍然希望有一种膜，该膜当用于系统中时显著地减少莫尔干涉，同时维持较高的轴向增益。

US申请2001/0053075(帕克(Parker)等人)公开了各表面结构用于光的再定向以便在LCD设备中产生高的轴向增益。

US 6,721,102(博得莱斯(Bourdelais)等人)公开用多元聚合物透镜形成的可见光扩散器。公开在US 6,721,102中的多元透镜是通过将微米尺寸的聚合物透镜贴合在低展弦比聚合物基透镜的表面上来形成的。小透镜与大透镜的比率在2∶1到30∶1之间。在US 6,721,102中公开的扩散器用于散射光源，尤其，LCD背光源。

美国6,583,936(凯明斯凯(Kaminsky)等人)公开用于聚合物光散射透镜的微复制的图案化辊。该图案化辊是通过首先用多种尺寸的颗粒物砂磨该辊，然后进行镀铬过程产生微小不规则球粒来形成的。该辊的制造方法最适合用于希望散射入射光能的光散射透镜。

US申请2005/00247554(伊普斯顿(Epstein)等人)公开涂有基体聚合物的表面结构，该基体聚合物含有优选具有2-5微米直径的聚合物珠粒以产生无规散射。