光学增亮棱镜膜技术综述

应用于背光模块改善整个背光系统发光效率的增亮膜主要有四种类型：一般棱镜片，多功能棱镜片，微透镜膜片与反射型偏光增亮膜，每种光学膜也有着不同的市场特性。

一般棱镜片，棱镜片的主要功能为将灯源发出的光线予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电子，新和，大日本印刷，LGS,台湾嘉威,迎辉,友辉,Suntech，SKC Haas以及LG化学等。

多功能棱镜片多功能棱镜片是一种较高阶的产品，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：新和、迎辉与LG电子。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。

微透镜膜片微透镜膜片是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微透镜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英寸、37英寸与40英寸液晶电视。面板主要的供货商为韩国公司如MNTech、SKC Haas、新和LG化学以及LG Micron。

反射型偏光增亮膜目前只有3M公司一家供货商。据实验结果显示它是目前所有种类光学膜中使发光效率提高的最好产品，发光效率能较其它产品高出至少30%，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,新和的CLC与Woongjin以及日本Zeonor的Zeno等。

LCD增亮膜及幅面薄膜传送工艺的研究]

我们简要介绍下背光模组的组成，背光模组由光源CLight Source)、导光板(Light Guide Plate ）、扩散膜(Diffuser)、增光片(BEF, Prism Sheet)、反射板(Reflector)等组成。冷阴极管的线型光源从侧面进入导光板，经导光板的散射转化为均匀分布的面光源，然后经过扩散片的再次均光作用射入棱镜片，由十棱镜片的集光作用，符合某种角度的光线被射出，即控制了光线的出射角度，又增加了光线的亮度。不符合角度的光线经棱镜片折射返回扩散片，再次被利用。

一般而言，市场的期待方向为不断应用在技术上的优势，推出整合型的光学

膜产品，将单纯BEF功能附加到其它高阶光学膜上，使光学膜产生更高的附加价值，整合式光学膜已成为背光模块增亮技术发展方向。

棱镜膜(BEF, Brightness Enhancement Film)，其利用精密的微复制技术，形成特殊的棱镜结构，可以管理光的角度以达到增亮的效果。

多层膜结构的反射式偏光片(DBEF, Dual Brightness Enhancement Film)，利用多层膜技技术形成一具有特殊性质之薄膜，可以将光线预偏极化，同暗反射本会被下偏光片吸收的偏极光，经背光模组回收再利用，达到全面增光的效果。

增强型镜面反射型膜(ESR, Enhanced Specular Reflector)，其为在可见光区具有高度反射率之多层镜面反射膜，可以大幅提高灯管的发光效率。

由上可知，上述的二大种增亮膜是基十对背光源在角度改进，控制偏振态及减少吸收二方面所做出的努力。

1、BEF棱镜膜的光学原理

棱镜膜的设计思想起源十玻璃二棱镜，与玻璃棱镜不同，棱镜膜是运用树脂材料对光线的角度进行控制，使光源发出的光经棱镜面反射后最终能以预期的固定角度射出。下图3.1我们可以看到棱镜膜的微观结构，固定棱镜顶角和间距的棱镜规律地排成一排，散射过来的不同角度的光在相邻棱镜间进行反射和折射，使更多的光按预期的方向射出。棱镜膜的关键参数是两各棱镜的间距(如图Pitch），及棱镜顶点的角度(如图Apex Angle >，不同的棱镜间距和顶点角度会出现不同的出射光角度。50um的棱镜间距和90度的顶点角度是常用的规格参数，这是在不断实验后得出的最佳参数，这个规格的棱镜膜使只有出射角在(法线方向)士350内的光才能被折射导出，超过此角度范围外的光经反射返回背光系统得以重复利用，直至以理想角度(士350内)导出。

2、BEF棱镜膜的增亮原理

BEF的增亮原理为利用其特殊的棱镜结构管理，当经由扩散片散射的光到达棱镜表面时，小于BEF材料关键角度的光线经棱镜面射出，大于BEF材料关键角度的光线经棱镜面反射回扩散片，约50%的光被再次循环利用。这样出射光线集中在+/-35°(与法线方向)的范围内，提高了中心视角的亮度(如下图 3.6).通常一片BEF约可提高60%的亮度，通常建议搭配2张交叉的BEF可达到最佳的增亮效果(最高可达到120%的增益)，

总言之，对十一束散射光来讲，36.8%的光线会被初次利用，46.3%的光会经该棱镜反射回扩散片，而11.8%的光需经相邻的棱镜片反射回扩散片被再次循环利用。当然，难可避免，会有约5.1%的部分大角度的光线被损失掉。

目前最常使用的光学膜是属于BEF90/50，其中90°为棱镜的角度，50则为棱镜的间隔(um)。由于棱镜片是靠光线在棱镜不断进行全反射.并基由其特殊结构将光做有效的管理及应用，因此若棱镜峰不是90度直角，便会使得发生全反射的机会降低，如此一来的增亮效果将会大大降低。

BEFII系列中，TBEF，可兼顾提高正面亮度和薄型设计;BEF1190/50,着重于亮度的提高，以及BEFII90/24，用十减轻反射摩尔效应;BEFIII系列，采用了无规则棱镜结构，降低了光偶合wet-out现象和摩尔效应，下表面的雾处理使面光源更均匀;RBEF系列和WBEF提供了更宽的视角以及更柔和的显示。此外，BEF 和DBEF或ESR一起使用时，可以进一步增加亮度

3、多层膜结构的反射型偏光片DBEF的工作原理

传统型偏光片是属十吸收型偏光片，主要是以碘系化合物经由拉伸}fU成。光行进时与吸收轴同方向的光，与碘化合物产生共振}fU被吸收，另一方向的光才能穿透。如此一来，最多仅有50%的光会通过下偏，这造成光积大的损耗。DBEF则是利用高分子的特性，使与穿透轴同方向的光能通过，但另一方向的光能被反射回去，这些被反射回去的光，经由各兀件的非极化后，又能再度且不断的被DBEF利用，使其能有更多的光能通过下偏光片.