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TFT-LCD液晶屏光学薄膜研究与应用

2013-07-25 11:36
seele_jin
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  3.3、增亮膜/棱镜片

  3.3.1、增亮膜的功能

  增亮膜又叫棱镜片(Prism Sheet),常简称BEF(Brightness Enhancement Film),为TFT-LCD背光模组中之关键零组件,占背光模组成本比重最高,亦占到整个面板成本的2-8%。其具有精密微结构的光学薄膜,可将光源散射的光线正面集中,将原本散乱的光线集中至约70度的范围,并且将视角外未被利用的光,利用光的反射再循环利用减少损失,是LCD重要的节能元件。通常一片BEF约可提高40-60%的辉度,若搭配2张摆放位置垂直90度的增亮膜则可达到更高的辉度效果。

  图20 背光模组各光学组件的运作原理示意图(一)

  图21 背光模组各光学组件的运作原理示意图(二)

  3.2.1、增亮膜/棱镜片的分类

  主要有四种类型,一般棱镜片(normal prism sheet)、多功能棱镜片、micro-lens film与反射型偏光片(reflective polarizer)等,每种光学膜也有着不同的市场特性。详见第二章。

  一般棱镜片(Normal Prism Sheet)

  棱镜片的主要功能为将灯源(包括CCFL与LED)发出的光线与以导正,以增加发光效率。目前最主要的供货商为3M公司,其它供货商有Mitsubishi Rayon, LG Electronics,MNTech, Shinwha,DNP,LGS,Gamma(台湾嘉威),E-fun(台湾迎辉)Suntech,SKC Haas以及Samsung Cheil等。

  多功能棱镜片(Multi-Functional Prism Sheet)

  多功能棱镜片是一种较高阶的产品,她整合了棱镜片与扩散片的功能,较一般型棱镜片有更好的发光效率;主要的供货商有3M,Shinwha,MNTech,Samsung Cheil,E-fun 与LG Electronics。同时韩国面板厂商较日本与台湾厂商更快地由一般型棱镜片转换为多功能棱镜片,而台湾面板厂商则是较快地达成降低CCFL灯管的目标。

  Micro-Lens Film

  micro-lens膜藉由mico-lens数组架构同样地将棱镜片与扩散片功能整合到一张膜里,有许多面板采用二张mico-lens膜以取代一张棱镜片加二张上下扩的架构,目前主要应用的产品为32“,37”与40”液晶电视面板,主要的供货商为韩国公司如MNTech,SKC Hass,Shinwha,LG Chemical以及LG Micron。

  反射型偏光片(Reflective Polarizer)

  或DBEF(Dual Brightness Enhancement Film),是3M独有的专利产品,属于反射式偏光板,为最重要之增亮膜,设计原理为利用回收光机制,重复利用背光源输出的光,以高低不同折射率的光学材料层层叠制,让光在800多层的介质中全反射,使之通过二色性吸收型偏光板时不被吸收,工艺多达百层。效能可增亮1.6倍,优于BEF。不过目前有些韩国厂商也开始推出类似功能的产品,如MNTech的NPRF,Shinwha的CLC与Woongjin以及日本Zeonor的Zeno等。

  图22 DBEF的结构

  3.3.2、增亮膜的工艺

  扩散膜是通过在光学膜片材料上的微细颗粒(beads)实现光的扩散,而增亮膜(棱镜片)是通过在透明光学材料上加工成型微细条纹(光栅)结构进行反射和折射,对光能重新分布。由于表面均匀布满棱形尖锥型的微细结构,提高了光线透过率,增大了亮度和视角。

  增光膜(棱镜片)的生产工艺包括光学设计、精密模具、化学配方及涂布。国际先进国家的方法就是在加工完的模辊上通过光固化UV胶成型工艺技术,实现微细光学结构的成型工艺。增光膜最关键的技术是在辊筒上雕刻棱形花纹技术。

  图23 增亮膜的生产工艺

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