擴散片(diffuser)的主要功能就是將來自導光板的光加以擴散,讓光線透過擴散涂層產生散射,在遮蔽導光板網點的同時,使光的分布均勻化,提升背光模組的面均勻性。為了不過多損失背光的亮度,此膜片的基材需要選擇透光率高的材料,如PET,PC,PMMA。其在背光中的位置如下圖所示:
擴散片分為上擴散片和下擴散片兩種,兩者的功用有所不同,對于上擴散片它的主要作用是防止Lens的刮傷和膜片的浮曲及防止形成彩影。下擴散片的主要作用是使光源均勻擴散,并使之折射成一定角度,同時它也有遮蓋導光板的pattern點及背光表面的缺點的作用。相對于上擴而言,下擴白且比較薄,而上擴較透明,透光率高。目前背光使用下擴散片的情況較多一點。
01
擴散片微結構
擴散片的結構從下至上通常是抗靜電涂布層,PET基材,以及擴散層. 作用: ①起到修正擴散角度的作用,會使光輻射面積增大,但是輝度降低了。 ②有擴散光線的作用,光線在其表面會發生散射,將光線柔和均勻得散播出來。
02
擴散片物理性能
衡量擴散片的光學特性主要有霧度(HAZE),光透過率,及視角。當然透過率越高越好,對于霧度的要求則分為上擴及下擴。一般而言,下擴的霧度高,一般產家可以達到90%多,而上擴的霧度則在30%-40%多。而對于擴散片的測試,參數一般為:
●全光透過率(Tt)
●霧度(Hz)
●耐候性(高溫、低溫、高濕、老化)
●耐光性(抗UV)及抗黃化
●耐刮及耐磨性(加工作業方便性)
日本惠和光擴散膜產品類別如下圖:
03
擴散片原理
01.
光學原理
擴散片基材需選擇光透過率高的材料如PET/PC/PMMA。一般傳統的擴散膜主要是在擴散膜基材中,加入一顆顆的化學顆粒,作為散射粒子,而現有之擴散片其微粒子分散在樹脂層之間,所以光線在經過擴散層時會不斷的在兩個折射率相異的介質中穿過,在此同時光線就會發生許多折射、反射與散射的現象,如此便造成了光學擴散的效果。
02.
背光模組的材料的組成從下至上為反射片,導光板,下擴散片,棱鏡片,上擴散片.擴散片工作原理是借有擴散物質的折射和反射將光源霧化,并將光由小角度出光集中到正面以提高正面輝度.下擴散片主要是將從導光板發出的光集中起來均勻投射到棱鏡片上,而上擴散片的主要作用是將棱鏡片射出的光霧化,并將光均勻透出.同時上擴也能起到保護棱鏡片的作用.
04
擴散片生產技術
擴散片所需的制作材料:PC或者PET的基材,保證正面光滑,反面粗糙。 制作擴散片的方法:首先在PET的基板上均勻的涂布擴散層(擴散層的材料是由透明的樹脂混合光擴散材料制成),然后以PC為基材,依靠滾軸的熱壓而形成凹凸的粗糙面。 區分擴散片的方法:當光線透過PET材料時,顏色會稍微偏黃;當光線透過PC材質時,顏色會略微偏藍色。
擴散膜依據光學設計概念、制造方式可以分為三種形式:
散射粒子(Scattering Beads)、表面微結構(Microstructure)及全像技術(Hologram)。
1.散射粒子型擴散膜(常用擴散膜) 散射粒子型擴散膜的結構是在透明光學級PET膜的一面涂抗靜電層,其主要作用在于降低靜電量、防止吸附異物造成光學膜的損傷;PET膜的另一面涂布一層添加散射粒子的壓克力樹脂涂料,散射粒子可以是無機粒子或合成的高分子粒子,涂層經高溫烘烤去除溶劑、硬化。散射粒子型擴散膜的霧度可分為內部霧度(Internal Haze)和外部霧度(Exterior Haze),內部霧度系光通過不同折射率的介質(散射粒子和涂料)時會產生折射、反射、散射等現象,改變行進方向,而造成霧化效果;而外部霧度則是因為擴散膜表面凹凸不平所造成的霧化效果。 此類擴散膜的優點為生產技術成熟、廣為市場接受、樹脂材料容易取得。 缺點為涂料含有溶劑,溶劑揮發度不同,易造成涂層不均勻;含溶劑之廢氣處理問題;烘干溶劑需消耗能源且制程時間長;散射粒子和溶劑、樹脂接著力不佳;粒子分布均勻度難以控制;干燥過程易受溫濕度影響。 2.表面微結構擴散膜 表面微結構擴散膜是在PET膜上涂布一層UV感光材料,經刻有微結構的鋼輪(結構輪)壓印,將微結構轉印到感光材料上,再經紫外線硬化即可。 韓國廠商MNtech 研究開發不等邊、稜鏡、金字塔等各種不同型式(Pattern)的表面微結構擴散膜,微結構的型式會影響垂直及水平的可視角與Gain值,其產品UTE I與UTE II具有集光和擴散的作用,可應用于電視及監視器面板,如3張UTE I或2張UTE II即可取代擴散膜+保護膜+稜鏡片,具有簡化組裝程序、降低成本,同時達到產品薄型化趨勢的要求。 3.全像技術 全像技術其原理主要是記錄兩道同調性(Coherent)很高的光干涉條紋于感光底片上,此底片不僅記錄光強度,同時也載有相位的資訊,所以全像技術是以平面材料記錄含三度空間的影像資訊。
05
超高隱蔽性擴散片:Hot spot 對策
雖然解決了Hot spot 的問題,相應的背光的亮度也會下降,如何取舍還要根據自己項目的情況及客戶的需求去設計。
06
總結
在導光板的出光還不夠均勻的情況下,背光對擴散的依賴性估計還要持續很長的一段時間,之前大都進口日本惠和(Keiwa)的擴散片,其也是全世界最先進的擴散片制造商。隨著現在產品對降低成本的渴求,膜片也越來越趨于國產化,低成本化。
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原文標題:淺談光學膜片之擴散膜
文章出處:【微信號:心植桂冠,微信公眾號:心植桂冠】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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