[發明專利]結構化光學膜

無效

• 申請號: 200580043264.4
• 申請日: 2005-12-16
• 公開（公告）號: CN101080654A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 戴維·約翰·博頓利
• 申請（專利權）人: 微尖科技有限公司
• 主分類號: G02B5/04
• 分類號: G02B5/04
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 黨曉林;徐敏剛

技術領域

本發明涉及結構化光學膜的領域，以及結合有所述結構化光學膜的光學顯示器。

背景技術

結構化光學膜被用于光學顯示系統以及對被傳導和/或反射的光的方向進行的控制以期望增大亮度、降低閃光等等的其它應用中。結構化光學膜在美國專利No.4,906,070(Cobb)中進行了描述。基本上，所述結構化光學膜包括由可傳導光的材料制成的膜，所述膜上設置有一系列棱鏡，從而所述膜可被用于通過反射和折射對光進行重定向。當被用于諸如便攜式計算機、手表等之類的光學顯示器中時，所述結構化光學膜可以通過將從顯示器逃逸出的光限制于期望的觀察范圍內而增大光學顯示器的亮度，所述觀察范圍例如由設置成與延伸通過光學顯示器的法向軸線成期望角度的一對平面所限定。這樣，否則將要在允許范圍外離開顯示器的光被反射回顯示器中，在顯示器處，一部分光能被“回收”并使所述光以允許其從顯示器逃逸的角度返回至結構化膜。因為這種回收可以減小提供具有期望亮度水平的顯示器所需要的能耗，所以這種回收是有用的。

圖1和圖2大體上示出了結構化光學膜的概念。圖1描繪了一種規則的、簡單的重復圖案的結構化光學膜10的一部分，所述光學膜10包括結構化表面12和平表面14。所述結構化表面包括限定棱鏡20的一系列規則間隔開的谷部16和峰部18。所述棱鏡20由形成在谷部16和峰部18之間的小平面所限定。所述結構化表面12的幾何形狀和用于制造所述膜10的材料促進了進入膜10平面側14的光的全內反射和折射，從而使得通過結構化表面在期望角度范圍外逃逸的光最少。

一些光學顯示器結合有第二結構化光學膜，在該第二結構化光學膜中，棱鏡取向為相對于第一光學膜中的棱鏡成一定角度。所述角度可以是大于零而直到90°的任意值，但所述角度通常為大約90°。圖2示出了一對結構化光學膜22和24，其中棱鏡26和28分別被取向為相對彼此呈大約90°的角。在使用中，優選的是，所述結構化表面28接觸或幾乎接觸上部膜22的平表面27。

在光學顯示器中使用結構化光學膜造成的非期望后果是由兩個疊加的重復圖案的干涉引起的反射莫阿效應的出現。在“The?Theory?of?theMoiréPhenomenon”(by?Isaac?Amidror，Kluwer?Academic?Publishers，Dordrecht，The?Netherlands(2000))中討論了莫阿效應。在結合有單層結構化光學膜的光學顯示器中，引起莫阿效應的重復圖案是膜圖案本身和膜圖案的由光學顯示器中的其它表面反射的反射圖像。

盡管使用兩個結構化光學膜可以在縮小的觀察范圍內增大顯示器的亮度，然而這也會由于設置第二平表面而增加莫阿效應在下部結構化膜上的出現，其中第二平表面將更多的光通過第一或上部結構化膜中的重復圖案反射回去。

美國專利No.5,919,551(Cobb)涉及到亮度增強膜中的莫阿效應，其描述了使用這樣一種結構化光學膜，其中峰部和/或谷部的間距對于連續組的峰部和/或谷部是不同的。但是，盡管這樣的膜明顯降低了莫阿效應的可見性，然而相對使用如現有技術圖2示出的膜的LCD顯示器而言，采用這種膜的LCD顯示器的亮度會降低大約6％或更多。

圖3A示意性地描繪了一個這種結構化光學膜30的與平表面32垂直的橫截面。所述膜30包括由峰部36和谷部38限定的一組棱鏡。限定所述棱鏡的峰部36和谷部38基本彼此平行。光學膜30的相鄰峰部36之間的間距、即峰間距基本上恒定。然而，相鄰谷部38之間的間距在任何成組的三個連續谷部38上改變。谷部38之間的間距還可以稱為谷間距、Pv。通過改變谷間距，當在光學顯示器中使用膜30時，莫阿干涉圖案的可見性會顯著地降低。

在圖3A描繪的膜30中，峰間距保持恒定，而谷間距變化。然而，用于制造膜30的工具可以通過電鑄處理或其它適當的處理而被復制，從而在基礎工具上形成圖案的“負像”。當隨后使用這種復制工具以形成膜時，其結果是產生現有技術圖3B描繪的膜130，所述膜130是圖3A描繪的膜30的“負像”。因此，膜130在谷部136之間具有恒定的谷間距，Pv，而峰部138之間的峰間距，Pp在整個膜130上變化。這恰好是與膜30相反的間距特征。與膜30類似，當圖3B中的膜130用于光學顯示器時，膜130也顯然可以用于降低莫阿干涉圖案的可見性。

然而，即使具有上述‘成組’的結構，也應當理解莫阿干涉效應在某些情況下仍將被觀察到。這是因為上述膜的結構設置仍然保留了產生莫阿干涉效應的能力。