一种多功能反射增光型复合低通光过滤膜结构与制程方式的制作方法

1.本发明属于显示器与照明光学材料技术领域，具体为一种多功能反射增光型复合低通光过滤膜结构与制程方式。

背景技术：

2.目前显示器背光模块所使用的光学膜片都有独立功能性，例如：增光片/狂三片/云光膜/扩散板/dbef等等，同时会因为特殊功能要求，采用多张相同膜片进行堆叠使用，这不仅增加组装成本，同时，还会因为重复性的组装过程，提高不良率的风险，更重要是无法完成工业4.0的全面自动化生产。
3.另外为了提升显示器与背光模块的良率/亮度/饱和度，就需要从光学膜片着手开发，因此，各种光学膜片就不断创新与研发，基本光学膜片都有一定的基本功能与被需求。
4.首先：
5.1。)扩散片：有高雾化效果，用于遮瑕，就是遮挡组装异物与个膜片堆栈时产生的干涉条纹，其基本结构就是pet乘载体两侧涂上一层光扩散粒子或者进行表面光学为透镜结构设设计(俗称micro-lens)，也可以一边较厚(加强雾化)，一边较薄(减少干涉纹)；
6.2。)增光膜：简称bef，表面prism结构设计，具有提高亮度功能，结构为pet乘载体上涂布uv胶后进行光学结构固化；
7.光学一般为prism结构，能将大角度光源会聚集中，以提高led的透光率，因为一般led发散角为110度，增光膜能收敛发散角度，所以具有聚光提高亮度效果；
8.3。)量子点膜或荧光转换膜：用于提高显示器彩饱和度，当利用单波长led照射量子点膜或荧光转换膜后，激发出rgb三原的波长，这三原半波宽相对较窄，能与lcd匹配出更高的彩饱合度，结构为上下各一层具高阻隔膜的pet乘载体，包裹量子点胶或荧光胶，乘载体的表面上需要镀上一层无机阻隔材料，一般是al2o3与sio2，以提高量子点膜或荧光转换膜的阻水阻气性能；
9.4。)低通光过滤膜(光过滤膜)：用于通过低波段光源，反射其他波段光源，一般装配于量子点膜或荧光转换膜底部，也就是将量子点膜或荧光转换膜反射光源再反射回出光方向，以增加三原光能量的输出，属于提升效率的功能膜，结构大致为将多层掺有高低折射率的光学薄膜进行堆栈(一般至少要16层)，形成一个具有特定光波段的过滤膜或者分光膜，俗称彩虹膜或低通膜或分光膜或光过滤膜；
10.5。)云光膜：属于将led光源雾化与分散的一种特殊功能膜片，主要用于miniled背光类型较多，能将led正上方(俗称法线)上的光能量进行折光分散到四周，使led从较窄的发光角度经过云光膜后，能形成更大发散角或接近水平角度，当众多led排列后能得到一个接近于面光源。因此能做到超薄的背光模块，云光膜结构为pet乘载体上涂布uv胶后进行光学结构固化，制程与bef相似，但表面结构较多复杂，考量重点在较多反射光以降低法线光能量，形成均匀的面光源，
11.现有技术都是以45
°
与90
°
矩阵排列，将光源进行收敛，但也因为着角度问题容易
与增光膜或显示器像素的水平线与垂直线产生干涉条纹，如果膜片堆栈过程中，组装公差或角度偏移，则更容易产生干涉条纹，
12.避开习现有技术中，单一云光膜专利中的45度/90度的排列结构，
13.6。)反射型偏振膜：简称dbef。属于光效率提升的功能膜，用于将液晶玻璃下层偏光片反射回来的s线偏振光，将其改变偏振方向，再反射回液晶玻璃，其结构为掺有高低折射率的光学薄膜进行交叉堆栈形成一个偏振型的薄膜堆也称为核心层(一般至少要300层)，能将反射s线偏振光转换成具有同时存在的p偏振光与s偏振光，再反射回液晶玻璃，让p偏振光再经过液晶玻璃，以提高光能量的利用率。
14.优化光学膜片与简化生产制程成本一直是显示器与背光模组的最大课题，但是未从光学理论基础进行突破与制程整合及优化，是无法达到降本提效的预期。
15.因此，本专利是将所有光学膜片进行材料简化与功能整合，通过简单贴合技术，就能达到光学功能膜片一体化，以降低成本，提高良率及显示器薄型化的目标。

技术实现要素：

16.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种多功能反射增光型复合低通光过滤膜结构与制程方式，有效的解决了背景技术中的问题。
17.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多功能反射增光型复合低通光过滤膜结构，使用环形砍断共聚物cbc与荧光粉及量子点混合成共聚物材料为主体，经过双向拉伸形成共聚物薄膜，以形成包括兼具内部的荧光粉与量子点材料作为光致发光核心材料，同时添加二氧化钛(tio2)与乙烯-乙醇共聚物(evoh)做为添加剂，其中一个表面上是由高低折射材料交叉堆栈所构成500nm波长以下可穿透过及500nm以上可反射的可见光低通分光薄膜堆，与薄膜堆相对的另一表面贴有反射型单向拉伸偏振膜。
18.进一步的，可见光低通分光薄膜堆的外部结构层是由uv固化型丙烯酸树脂在薄膜堆的表面进行结构转写而成，其结构可以为双方向波浪凌镜结构，此方向与led排列为非45
°
与非90
°
，丙烯酸树脂中可以将互补染料添加入uv固化型丙烯酸树脂，并均匀分散与搅拌，使形成整个显示器白坐标为一指定坐标，也就是利用具有染料的uv胶，进行坐标调整，染料包含荧光粉或染料或量子点胶，也可以是tio2或增白剂等有机或无机添加剂。
19.一种多功能反射增光型复合低通光过滤膜的制程方式，主要包括以下制备步骤：
20.使用环形砍断共聚物cbc与荧光粉及量子点与二氧化钛与添加剂所形成的共聚物，经过双向拉伸后形成一具cbc聚合物的薄膜，厚度在25um～100um之间，薄膜透明度要求大于75％～85％之间，可以适当添加高分子的扩散粒子，以控制膜片的透光率、雾度与均匀性，在此膜片的一面上镀上高低折射率的薄膜堆，高折射率材料分别为n＝2.352的al2o3与低折射率材料为n＝1.46的nb2o5，形成一个具有低通光过滤膜的功能结构，
21.第一工序，将低通光过滤膜进行表面涂上透明uv固化型丙烯酸树酯当黏着剂，
22.第二工序，再与cbc及荧光粉及量子点构成的光波长转移膜(＝》cbc+荧光粉+量子点材料,属于光波长转移,能对光波长进行转移；＝》低通光过滤膜是具有可见光特定波段的光通过与反射)进行第一次贴合与uv固化，采用365nm与395nm双波段uv led固化得到一级光学膜片，
23.第三工序，将一级光学膜片的低通光过滤膜一侧，进行表面清洁与uv固化型丙烯
酸树酯涂布，此处uv胶中可以适当添加sio2/pmma扩散粉，充分搅拌均匀进行膜片贴合涂布，得到二级光学膜片，
24.第四工序，二级光学膜片经过具有表面单向波浪结构的成形轮与相对应成形轮底部有一个365nm与395nm双波段uv led固化装置，进行低通光过滤膜表面结构成形与转写，得到三级光学膜片，
25.第五工序，三级光学膜片再经过上下保护膜贴合即得到成品光学膜片。
26.进一步的，将垂直偏振光穿透光的互补染料添加入uv固化型丙烯酸树脂，并均匀分散与搅拌，使形成整个显示器白坐标为一指定坐标，也就是利用具有染料的uv胶，进行坐标调整，染料包含荧光粉或染料或量子点胶，也可以是tio2或增白剂等有机或无机添加剂。
27.进一步的，为优化与对应不同的背光模块与显示器光学材料的多种组合搭配，可以在第三工序中的uv胶添加染剂，作为调整led光源照射本专利功能膜片下产生白光的互补染料包括一层反射偏振层/光波长转移层/低通光过滤层/透明光增亮层.在本发明实施过程中,能够将显示器背光模组的各独立功能膜片利用贴合卷对卷膜片方式,整合成单一张功能光学膜片,以简化显示器背光模组组装工艺与提升生产良率及增加产能,同时,将这些光学功能膜片整合后,能减少个别功能膜片pet基膜的用量及成本,还能提高透光率.为了提高整个背光led的光利用率,在底部设计一透明增亮层,来收敛led发散光,使提高led背光亮度光的利。多功能定义：同时具有多层单向拉伸偏振层/光波长转换层/低通光过滤层/收敛增光结构层,采用多层贴合制程方式。
28.单向拉伸偏振膜(层)：具有将液晶显示器下偏光片的反射光进行会旋转180
°
,再反射回液晶显示器,此方式能有效提升背光模块的光效率。属于液晶显示器偏振片的反射光再利用功能。
29.光波长转换层：具有将光波长进行转移的特性,一般采用uv led或者蓝光led或蓝光led配红荧光粉做为激发光源,来激发荧光粉或着量子点材料等,被激发出不同于激发光源的波段,这些波段再与液晶显示器的彩滤光片进行匹配,则能提高显示器的彩饱和度。(属于颜效率提升功能。)(这里提到光源都是短波长光源,因为短波常光源能激发长波长荧光粉或量子点等光致发光材料,长波长光源因原子能阶问题无法激发短波长光致发光材料)
30.可见光低通分光膜：具有多层高低折射率的薄膜堆组成,能通过激发光源波段,且反射被激发光源波段。(属于颜的分光与光效率提升功能。)
31.收敛增光结构层：具有表面波浪凌镜结构,能将发散光源收敛到垂直法线方向,原理为折射定律。(属于收敛发散光到法线方向,增强垂直法线方向的光能量输出)。
32.将原本做为液晶显示器模块中的各种独立性的光学膜片进行功能整合,形成复合型功能材料,再藉由贴合工艺制程,将所有复合光学膜片整合成仅一张的具多功能性膜片。并再功能膜表面增加收敛光的微结构。此方式优点为减少液晶显示器背光模块的组装工时，提升组装良率，成本，实施工业4.0的自动化组装目标。
33.显示器中常用的扩散片(pet上涂布扩散粒子),在本专利中则由丙烯酸树脂与扩散粒子支撑uv黏着胶,藉由控制胶层厚度与扩散粒子浓度所形成的光控制层来取代。以实现扩散片的功能。
34.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
35.1)减少阻隔膜能降低材料成本与减少背光膜组与显示器厚度；
36.2)避免环境温度造成膜片翘曲产生光经过时的路径不同的光程差问题，光程差会造成背光与显示器的均匀度不良；
37.3)利用染料互补调整方式，可以更精准控制背光模块与显示器的坐标；
38.4)收件入光源的发散角度，以提升出光能量。
附图说明
39.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
40.图1习知技术
41.图2为本专利多功能反射增光型复合低通光过滤膜结构侧视图；
42.图3为本专利透明结构与收敛入射光说明图；
43.图4为本专利中波浪结构正视图；
44.图5为本专利中波浪结构二等角侧视图；
45.图6为本专利中波浪结构的压合轮结构图；
46.图7为本专利中多功能反射增光型复合低通光过滤膜的光线透过示意图；
47.图8为本专利中多功能反射增光型复合低通光过滤膜的光线透过示意图；
48.图9为本专利中双波浪棱镜的结构示意图；
49.图10为本专利中双波浪棱镜的结构立体示意图；
50.图11为本专利中图10的剖面图.具有二维方向的光收敛结构；
51.图12为本专利中双波浪结构的压合轮结构图；
52.图13本专利的工序示意图；
53.图14为本专利产品未添加染料互补坐标说明；
54.图15为本专利产品添加染料互补坐标修正说明；
55.图16为本专利的环形砍断共聚物cbc光谱构成的光谱源与被激发的波长的图谱；
56.图17为本专利与光源及显示器的结合示意图。
具体实施方式
57.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.由图1-17给出，本发明使用环形砍断共聚物cbc为主体，与荧光粉及量子点混合成共聚物材料，经过双向拉伸行形成共聚物薄膜，主要包括兼具内部的荧光粉与量子点材料作为光致发光核心材料，同时添加二氧化钛(tio2)与乙烯-乙醇共聚物(evoh)做为添加剂。另一表面上具由低通光过滤成的可见光低通分光薄膜堆，与薄膜堆相对的另一表面贴有反射型单向拉伸偏振膜。(本专利基础为四层功能结构)。可见光低通波段是指400nm～500nm,可见光反射波段:》500nm以上。
59.使用方式：
60.本专利之最终形成的多功能反射增光型复合低通光过滤膜置于相对于显示器下方，其使用的入射光源可以是单波长led光源，将单波长光源可视为一个非偏振激发入射光源，单光源led的波段属于低通波段，并进入al2o3/nb2o5所构成的低通道的薄膜堆层，且继续进入cbc光致转换基材层，并撞击荧光粉或量子点，产生相对独立的可见光波长，被激发的光波不具备偏振特性，此处光致发光层的出光方向与入光方向相同，部分反射光则回到低通光过滤膜，被激发光波段包含低通波段与非低通波段，低通波段可以穿过回到低通过滤膜回到led光源界面，而非低通光波段，则会再反射回到光致转换基材层，形成与入射光法线相同进入反射偏振层。
61.现有技术中单一云光膜专利中45度/90度的排列结构图1；
62.现有技术多为45度与90度设计，在涂布成型滚轮结构雕刻方向就是简单纵向90度雕刻及斜向45度，对于收敛光的作用面来自于雕刀的角度,也就是斜边的角度与led的发散角度关系满足snell’s定律,形成光折射与光收敛.但直线结构设计容易与lcd的像素形成干涉纹影响观看效果.。
63.所以本专利使用波浪雕刻曲线设计,除了保留斜边角度与收敛光功能,同时避免显示器搭配过程中造成干涉纹产生。
64.当非偏振出射光通过反射型偏振层后，会射向显示器下偏振片，偏振片会通过垂直偏振光与反射水平偏振光，垂直光穿透液晶玻璃，而水平偏振光反射光，则反射回到反射型偏振层，经过反射型偏振层的相位变化与多层结构反射，使水平偏振光反射并重回非偏振反射光输出状态，此光再度射向显示器下偏振片，偏振片会通过垂直二次偏振光与反射水平二次偏振光，垂直二次光穿透液晶玻璃，而水平二次偏振光反射光，则反射回到反射型偏振层，依此循环，直到光能量小到忽略不计。因此，多功能反射型复合低通光过滤膜除了有效利用垂直的光能之外，还充分利用薄膜堆与反射型偏振片对光的相位换与滤光与反射功能，以提高整体显示器模块的亮度与独立光源的能量。
65.根据格拉斯曼(h。grassman)互补定律：是指认一颜均存在另一个颜与其已是当比例混合后产生白或灰,定义二者为互为补。红的补为青,绿的补为紫,蓝补为黄。弧形轨迹代表380nm～780nm单可见光坐标。
66.由格拉斯曼(h。grassman)中间率定律可以推理，其围成弧形轨迹的中间部分,可以通过匹配不同单光来实现。所以系统中包含了所有能获得的彩与坐标，图x中p3点表示等能的白光点,或者为客户指定显示器的白坐标点，图中p4坐标为本专利未添加染料的第一坐标点,将p3与p4划一条直线至弧形轨迹,出两个单坐标p1与p2,经过格拉斯曼互补原理,可以进行两坐标相对应的荧光粉或量子点/染料/tio2/增白剂等高分子材料进行p4坐标调整，使p4坐标趋近于p3的白光点坐标。
67.当未添加染料的第一坐标点p6不在原始单光源p1与p2直线上,则可以透过单坐标微调方式进行修正。适当添加单一荧光粉或量子点或染料来改变p6坐标,使p6坐标趋近于p3的白光点坐标。
68.表1为一般荧光或量子点光至发光膜的光学数据：
[0069][0070]
表2为本专利低通光过滤结构光学数据：
[0071][0072]
表3为本专利增加波浪结构光学数据：
[0073][0074]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0075]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种多功能反射增光型复合低通光过滤膜结构，其特征在于：所述使用环形砍断共聚物cbc与荧光粉及量子点混合成共聚物材料为主体，经过双向拉伸形成共聚物薄膜，以形成包括兼具内部的荧光粉与量子点材料作为光致发光核心材料，同时添加二氧化钛(tio2)与乙烯-乙醇共聚物(evoh)做为添加剂，其中一个表面上是由高低折射材料交叉堆栈所构成500nm波长以下可穿透过及500nm以上可反射的可见光低通分光薄膜堆，与薄膜堆相对的另一表面贴有反射型单向拉伸偏振膜。2.根据权利要求1所述的一种多功能反射增光型复合低通光过滤膜结构，其特征在于，可见光低通分光薄膜堆的外部结构层是由uv固化型丙烯酸树脂在薄膜堆的表面进行结构转写而成，其结构可以为双方向波浪凌镜结构，此方向与led排列为非45
°
与非90
°
，丙烯酸树脂中可以将互补染料添加入uv固化型丙烯酸树脂，并均匀分散与搅拌，使形成整个显示器白坐标为一指定坐标，也就是利用具有染料的uv胶，进行坐标调整，染料包含荧光粉或染料或量子点胶，也可以是tio2或增白剂等有机或无机添加剂。3.一种多功能反射增光型复合低通光过滤膜的制程方式，其特征在于，主要包括以下制备步骤：使用环形砍断共聚物cbc与荧光粉及量子点与二氧化钛与添加剂所形成的共聚物，经过双向拉伸后形成一具cbc聚合物的薄膜，厚度在25um～100um之间，薄膜透明度要求大于75％～85％之间，可以适当添加高分子的扩散粒子，以控制膜片的透光率、雾度与均匀性，在此膜片的一面上镀上高低折射率的薄膜堆，高折射率材料分别为n＝2.352的al2o3与低折射率材料为n＝1.46的nb2o5，形成一个具有低通光过滤膜的功能结构，第一工序，将低通光过滤膜进行表面涂上透明uv固化型丙烯酸树酯当黏着剂，第二工序，再与cbc及荧光粉及量子点构成的光波长转移膜进行第一次贴合与uv固化，采用365nm与395nm双波段uv led固化得到一级光学膜片，第三工序，将一级光学膜片的低通光过滤膜一侧，进行表面清洁与uv固化型丙烯酸树酯涂布，此处uv胶中可以适当添加sio2/pmma扩散粉，充分搅拌均匀进行膜片贴合涂布，得到二级光学膜片，第四工序，二级光学膜片经过具有表面单向波浪结构的成形轮与相对应成形轮底部有一个365nm与395nm双波段uv led固化装置，进行低通光过滤膜表面结构成形与转写，得到三级光学膜片，第五工序，三级光学膜片再经过上下保护膜贴合即得到成品光学膜片。4.一种多功能反射增光型复合低通光过滤膜的制程方式，其特征在于，将垂直偏振光穿透光的互补染料添加入uv固化型丙烯酸树脂，并均匀分散与搅拌，使形成整个显示器白坐标为一指定坐标，也就是利用具有染料的uv胶，进行坐标调整，染料包含荧光粉或染料或量子点胶，也可以是tio2或增白剂等有机或无机添加剂。5.一种多功能反射增光型复合低通光过滤膜的制程方式，其特征在于，为优化与对应不同的背光模块与显示器光学材料的多种组合搭配，可以在第三工序中的uv胶添加染剂，作为调整led光源照射本专利功能膜片下产生白光的互补染料。

技术总结

本发明公开了一种多功能反射增光型复合低通光过滤膜结构与制程方式(D1).包括一层反射偏振层/光波长转移层/低通光过滤层/透明光增亮层.在本发明实施过程中,能够将显示器背光模组的各独立功能膜片利用贴合卷对卷膜片方式,整合成单一张功能光学膜片,以简化显示器背光模组组装工艺与提升生产良率及增加产能,同时,将这些光学功能膜片整合后,能减少个别功能膜片PET基膜的用量及成本,还能提高透光率.为了提高整个背光LED的光利用率,在底部设计一透明增亮层,来收敛LED发散光,使提高LED背光亮度光的利用率。LED背光亮度光的利用率。LED背光亮度光的利用率。