CN101163999A - 光导薄膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光导薄膜以及结合该光导薄膜的光学系统。光导薄膜包括第一主表面以及微结构化的第二主表面。微结构化的第二主表面具有周期性微结构化图案。多个延伸微结构形成每个周期。所述周期在约200微米至约400微米的范围内。形成每个周期的多个延伸微结构中约15％至25％的延伸微结构形成第一组。邻近第二主表面放置的平面薄膜与第一组中的基本上所有延伸微结构接触，但不与第一组以外的基本上所有延伸微结构接触。

Description

光导薄膜
技术领域
本发明整体涉及光导薄膜和结合该光导薄膜的显示器。具体地讲，本发明涉及具有周期性微结构化图案的光导薄膜，其中，对于每一周期，一些微结构的峰要高于其它一些微结构的峰。
背景技术
背光平板显示器经常结合一张或多张微结构化薄膜以增强沿预定方向的显示器亮度，所述预定方向通常是朝向预期的用户位置。此类微结构化薄膜通常具有棱柱形横截面并沿着与横截面垂直的方向线性延伸。
在某些应用中仅使用单张棱柱薄膜，而在另一些应用中则会使用两张交叉的棱柱薄膜，在后者情况下，两张交叉的棱柱薄膜经常相互正交。
发明内容
本发明整体涉及光导薄膜。本发明还涉及结合光导薄膜的显示器。
在本发明的一个实施例中，光导薄膜包括第一主表面和微结构化的第二主表面。微结构化的第二主表面具有周期性微结构化图案。多个延伸棱柱形成周期性微结构化图案的每个周期。所述周期在约200微米至约400微米的范围内。每个延伸棱柱都有峰。每个延伸棱柱都有峰高，该峰高为从峰顶到公共基准面的距离。所述多个延伸棱柱包括第一组延伸棱柱。第一组延伸棱柱中的延伸棱柱的峰处于第一高度。第一高度大于所述多个延伸棱柱中的除第一组延伸棱柱以外的任何延伸棱柱的峰高。
在本发明的另一个实施例中，光导薄膜包括第一主表面和微结构化的第二主表面。微结构化的第二主表面具有周期性微结构化图案。多个延伸的微结构形成周期性微结构化图案的每个周期。所述周期在约200微米至约400微米的范围内。形成每个周期的所述多个延伸微结构中约15％至25％的延伸微结构形成第一组。邻近第二主表面放置的平面薄膜与第一组中基本上所有的延伸微结构接触。平面薄膜不与第一组以外的基本上所有延伸微结构接触。
附图说明
结合附图对本发明的各种实施例所做的以下详细描述将有利于更完整地理解和体会本发明，其中：
图1为常规光导薄膜的三维视图；
图2为根据本发明的一个实施例的光导薄膜的示意性侧视图；
图3为根据本发明的一个实施例的延伸棱柱；
图4示出光学耦合(wet out光耦合)的概念；
图5A-5E为本发明的棱柱的示例性横截面轮廓图；
图6为图2中所示光导薄膜的放大部分；
图7为根据本发明的一个实施例的光导薄膜的示意性侧视图；
图8为几种光导薄膜的光学耦合与单位单元宽度的函数关系图；
图9为根据本发明的一个实施例的导光组件的示意性侧视图；和
图10为根据本发明的另一个实施例的照明组件的示意性侧视图。
具体实施方式
本发明整体适用于在制造、处理和使用过程中能够基本上保持其预期横截面轮廓的棱柱光导薄膜。本发明进一步适用于采用至少一张棱柱光导薄膜的背光液晶显示器。在这些显示器中，希望最大程度地减少棱柱薄膜和与其紧邻的平面光学薄膜之间的光学耦合。在说明书中，在多个附图中使用的相同附图标记表示具有相同或相近特性和功能的相同元件或相近元件。
图1为常规棱柱光导薄膜300的三维视图。与薄膜300相似的薄膜此前已在例如美国专利No.4,906,070和5,056,892中公开。薄膜300具有第一主表面310和微结构化的第二主表面320。薄膜300还包括多个线性棱柱315，其中每个棱柱具有两个侧表面(例如表面321和322)，并沿着z轴线性延伸。薄膜300在x-y平面内具有棱柱形横截面。薄膜300还具有多个峰301和凹槽302。从置于第一主表面310和第二主表面320之间的任意位置的公共基准面325测量，各个峰301具有相同的高度。对于高度相等的棱柱结构，所有线性棱柱的峰均位于同一平面中，这意味着与光导薄膜300接触的平面薄膜330会接触薄膜300的线性棱柱的所有峰。
常规光导薄膜300的操作此前例如在美国专利No.5,056,892中已有描述。概括地说，当光线(例如光线331)以大于临界角的入射角入射到结构化表面321或322上时，会通过全内反射反射回去。而当光线(例如光线332)以小于临界角的入射角入射到结构化表面321或322上时，则被部分透射(例如光线332a)和部分反射(例如光线332b)。一个最终结果是，当在显示器例如(液晶显示器中)使用时，光导薄膜300可通过回收利用被全内反射的光线来增强显示器亮度。
图2为根据本发明的一个具体实施例的光导薄膜100的示意性侧视图(x-y平面中的横截面)。光导薄膜100具有第一主表面110和微结构化的第二主表面120。主表面120具有周期性微结构化图案。一个此类周期为限定在两根虚线边界130A和130B之间的区域130。在本发明的一个方面中，多个延伸棱柱形成主表面120的每个周期(例如周期130)，其中棱柱可例如大致沿z轴延伸，而图2中的z轴与纸面垂直。图2显示形成周期130的10个延伸棱柱，但形成周期130的棱柱数目通常可能大于或小于10。在某些应用中，周期130除了包括延伸棱柱之外，还可包括其它元件。此类元件可包括相邻延伸棱柱之间的间隙或间隔，或者其主要设计目的不是导光或增强亮度的任何元件。每个延伸棱柱可以是线性棱柱，其中线性方向可以例如为沿z轴的方向。
对于光导薄膜100的任意横截面(例如图2所示的横截面)，周期130中的每个线性棱柱都具有顶点。例如，棱柱2具有顶点2A，棱柱3具有顶点3A，并且棱柱8具有顶点8A。此外，每个顶点具有顶点高度，其中顶点高度为从顶点到公共基准面140的距离，该公共基准面140位于第一主表面110和第二主表面120之间的某个位置。例如，顶点2A具有顶点高度d2(其与顶点1A的高度相同)，顶点3A具有顶点高度d3，并且顶点8A具有顶点高度d8。
每个线性棱柱的顶点高度可以保持不变或沿着线性棱柱的线性长度变化。例如，图3显示了延伸棱柱350，其中棱柱的顶点高度370沿z轴变化。每个具有最大顶点高度的棱柱顶点限定棱柱峰，其中最大顶点高度称为峰高。因此，每个延伸棱柱具有一个峰高，该峰高对应于棱柱延伸方向上的一个或多个棱柱峰。例如，参见图3，线性棱柱350包括三个峰391、392和393，它们都有相同的峰高“k”。
为了在不丧失一般性的同时便于描述，在图2中，假定每个线性棱柱的顶点高度在棱柱的线性方向上保持恒定，在这种情况下，顶点高度与峰高相等。
光导薄膜的每个线性棱柱的每个顶点具有顶角，即由棱柱的两个侧面形成的角。例如，参见图2，棱柱6具有由棱柱6的侧面6’和6”形成的顶角α6。与此类似，棱柱1具有顶角α1、棱柱2具有顶角α2，并且棱柱3具有顶角α3。在本发明中，棱柱峰的顶角被称为峰角。一般来讲，周期130中的棱柱不必具有相同的顶点高度和/或顶角，但在某些应用中棱柱可具有相同的顶点高度和/或顶角。
当用于显示器中时，光导薄膜100的棱柱既可朝上(例如，如图9所示)使用，也可朝下使用。一般来讲，峰角可以为适于导光的任意角度。根据本发明，特别是在棱柱向上的构造中(例如，如图9所示的布置方式)，峰角优选地在约70至120度的范围内，更优选在约80至110度的范围内，甚至更优选在约85至105度的范围内。
根据本发明的一个具体实施例，周期130包括第一组线性棱柱，其中，第一组中的线性棱柱具有基本相同的峰高，该峰高大于周期130中任何其它线性棱柱的峰高。例如，周期130中的棱柱1和2具有相同的峰高d2并形成第一组线性棱柱。此外，峰高d2大于周期130中的任何其它峰高，例如峰高d3和d8。
棱柱高度不相等的一个优点是可以减少当平面薄膜和微结构化表面120相互紧靠放置时两者之间发生的光学耦合(有时称为光耦合)。参考图4描述了光学耦合的一个例子，其中，平面薄膜150与光导薄膜100的微结构化的第二主表面120紧靠放置。在图4中，在薄膜100和150彼此距离足够接近的位置会发生薄膜100和150之间的光学耦合，这通常意味着在这些位置，两张薄膜彼此直接接触或几乎直接接触。例如，在峰1A和2A(分别对应于线性棱柱1和2)处，平面薄膜150可能与薄膜100足够接近，以允许在两个峰处或其附近发生两张薄膜之间的光学耦合或光耦合。通常，发生光学耦合是因为在接触点或近似接触点处，由于光在这些点反射减少或发生受抑内全反射而在两张薄膜之间发生漏光。也可由于其它原因而发生光耦合，例如由于在薄膜150和100彼此足够靠近的区域中两个薄膜之间发生短暂光学耦合。
光学耦合可使薄膜100和150之间的光传输不均匀或不一致，导致不均匀的外观。例如，光导薄膜100可用于液晶显示器(LCD)中以增强朝向给定方向的光亮度。薄膜150可以是用于显示器中的另一张薄膜。例如，薄膜150可以是光学扩散片、偏光器、延迟器或类似于薄膜100但是取向不同的光导薄膜。显示器中的薄膜150和100之间的光学耦合可造成显示器中的光传输不均匀，从而导致用户看到不希望有的亮点或者条痕。例如，如果只是将薄膜150放置于薄膜100上，即用薄膜100支撑薄膜150，从而导致两张薄膜之间出现接触区域(例如在薄膜100的最高峰处或附近)，就可发生光学耦合。又如，当薄膜150弯曲或卷曲，使其与薄膜100的距离近到足以允许光学耦合时，将会发生光学耦合。
通常，期望通过减少两张薄膜150和100之间的接触区域或近似接触区域，来减少或消除两张薄膜之间的光学耦合。减少光学耦合或光耦合的方法此前已有公开。例如美国专利No.5,771,328公开了用于减少光学耦合的可变高度结构化表面。薄膜100中的棱柱优选地在高度上应足够悬殊，以便在给定的周期(例如周期130)中，除棱柱1和2之外的棱柱离薄膜150足够远，从而避免光学耦合。例如，峰6A、7A、8A和9A(分别对应线性棱柱6、7、8和9)与薄膜150的距离足够远，以致它们均不会导致薄膜150和100之间发生光耦合或光学耦合。在周期130中，第一组中的线性棱柱和所有其它棱柱的峰高差异优选为至少0.25微米，更优选为至少0.5微米，甚至更优选为至少0.75微米。
棱柱高度不相等的潜在后果是可视觉感知的人工痕迹，如薄膜100自身中的线条或颗粒度。事实上，即使光导薄膜100已嵌入显示器(例如液晶显示器)中，观看者仍有可能察觉到这种人工痕迹。在使用内部驱动电路技术的液晶显示器中，这些不希望有的人工痕迹尤为明显。所述内部驱动电路技术例如是LTPS(低温多晶硅)或CGS(连续微粒硅)，这些技术可以生成高孔径比的像素。在显示器中可以察觉到棱柱高度的差异，使显示器的外观效果令人无法接受。
重新参考图2，薄膜100在周期130中还具有多个凹槽，例如凹槽11至20。每个凹槽由相邻线性棱柱的两个侧面形成，具体地讲，由彼此相对的两个侧面形成。例如，凹槽16由相邻的棱柱6和7形成。具体地讲，由棱柱6的侧面6”和棱柱7的侧面7’形成，其中侧面6”和7’彼此相对。因此，每个线性棱柱可以具有一个峰和两个关联的凹槽，两个凹槽分别位于峰的两侧。例如，棱柱8具有峰8A以及两个关联的凹槽17和18。
在本发明中，相邻峰之间的横向距离称为节距。例如，沿x轴从棱柱2的峰到棱柱3的峰所测量到的距离P2(图2)即为一个节距。又如，沿x轴从棱柱4的峰到棱柱5的峰测得的距离P4为另一个节距。与此类似，沿x轴从棱柱9的峰到棱柱10的峰测得的距离P9也是一个节距。一般来讲，在周期130内，薄膜100中的节距不相等。例如，P2可能与P4不同，而后者又与P9不同。在本发明的一些实施例中，薄膜100具有恒定的节距，即，例如，距离P1、P2、P4和P9相等。此外，根据本发明的一个优选实施例，节距沿薄膜100的线性维度保持恒定。即，对于与薄膜100的与薄膜线性方向垂直的不同横截面，同样的两个相邻线性棱柱之间的横向距离保持不变。例如，节距P2沿薄膜100的线性方向可保持不变。
周期130中每个线性棱柱的节距优选在约5至500微米的范围内，更优选在约10至200微米的范围内，甚至更优选在约10至100微米的范围内。
图2中的示例性光导薄膜100显示了分别具有三角形轮廓的线性棱柱。一般来讲，可以采用能够导光的任何延伸微结构。例如，图2中的延伸棱柱可以具有适于导光的任何轮廓。图5A-5E显示了具有不同轮廓的延伸棱柱的实例。在图5A中，与图2中的延伸棱柱相似，延伸棱柱800A具有直的侧面810A、尖顶端820A、尖凹槽以及顶角αA。图5B中的延伸棱柱800B具有直的侧面810B、圆顶820B、圆凹槽以及顶角αB。顶端或凹槽的曲率半径可在例如约1至100微米的范围内。在图5C中，延伸棱柱800C具有直的侧面810C、平坦顶端820C、尖凹槽以及顶角αC。又如，图5D中的延伸棱柱800D具有弯曲侧面810D、尖顶端820D、圆凹槽以及顶角αD。又如，图5E中的延伸棱柱800E具有分段线性侧面810E、尖顶端820E、尖凹槽以及顶角αE。
参考图6描述光导薄膜100的其它特性，该图显示薄膜100的放大部分。具体地讲，图6示出棱柱1到5的某些部分。薄膜100中每个凹槽的凹槽高度为从凹槽到公共基准面140的距离。例如，凹槽11具有凹槽高度d11，而凹槽12具有凹槽高度d12。又如，凹槽13和14均具有等于零的凹槽高度，这是由于随意选择的示例性公共基准面140恰好与薄膜100的最低凹槽重合。
此外，参考图2和6，周期130中的每个线性棱柱具有棱柱宽度，该宽度为沿如下方向所测得的棱柱的两侧面之间的最小横向距离，所述方向包含与棱柱相连的两个凹槽中的至少一个凹槽。例如，棱柱2具有棱柱宽度W2、棱柱3具有棱柱宽度W3(侧面3’和3”之间)，而棱柱4具有棱柱宽度W4。根据本发明的一个实施例，线性棱柱的棱柱宽度沿着薄膜100的线性方向变化。例如，棱柱宽度W2可沿薄膜100的线性方向变化。
再参考图2，周期130中的十个线性棱柱中的两个线性棱柱形成第一组线性棱柱。因此，周期130中有20％的线性棱柱位于第一组中。一般来讲，第一组线性棱柱可以具有多于或少于两个棱柱。周期130中属于第一组的线性棱柱百分数(称为T)可以小于或大于20。一般来讲，第一组线性棱柱中的线性棱柱数目可以为周期130中线性棱柱总数的任意百分数。第一组线性棱柱中的线性棱柱的数目优选为周期130中线性棱柱总数的约5％至50％，更优选在约5％至40％，甚至更优选约5％至30％，甚至更优选约5％至25％的范围内。根据本发明的一个实施例，第一组线性棱柱中线性棱柱的数目优选在周期130中线性棱柱总数的约10％至40％的范围内，更优选在约15％至30％，甚至更优选在约15％至25％的范围内。
如前文所讨论，用于显示器中的光导薄膜100中的棱柱高度不相等可导致不希望有的显示器外观效果。减小薄膜100中棱柱的高度差异可以使不希望有的颗粒状外观变得不那么明显。然而，与此同时，棱柱高度差异的减少却会导致光学耦合增加。
当受到外部施加的压力(例如源自织物处理、转换或使用的压力)时，高度不等的棱柱还会使薄膜100更容易发生峰(或顶端)变形。通常，周期130中更高的棱柱更容易发生峰变形，这是因为它们更容易接触外部物体。例如，在图4中，如果通过把平面薄膜150按压到薄膜100上来向薄膜100施加外力，那么与较短的峰例如峰3A相比，所施加的力更可能使峰1A和2A变形，而与更短的峰例如8A相比，使峰1A和2A变形的可能性更大。一般来讲，当给定的外力施加到薄膜100时，随着周期130中的最高峰的数目增加，峰变形会降低。这是因为随着最高棱柱数量的增加，所施加的外力分布到更多峰上，从而降低施加到每个峰上的压力。因此，一般来讲，为了降低生产或使用过程中发生峰变形的可能性，期望降低光导薄膜100中线性棱柱的棱柱高度差异。
光导薄膜100可为图2中所示的单层薄膜。光导薄膜100也可以是多层的，例如光导薄膜700，图7示意性显示了其侧视图。光导薄膜700包括设置在基底705上的微结构化薄膜760。光导薄膜700还包括第一主表面710和微结构化的第二主表面720，其中表面720可与图2的微结构化表面120相似。例如，可将微结构化薄膜760涂覆在基底705的表面740上。表面740可作为一个公共基准面，与图2的公共基准面140相似。微结构化薄膜760的线性棱柱的高度就可从这个平面开始进行测量。基底705可为刚性或柔性的。基底705可为单层薄膜，或可为多层薄膜。基底705可通过例如吸收、反射或散射光而具有光偏振特性。例如，基底705可为多层光学薄膜，如美国专利No.5,882,774中公开的那些多层光学薄膜。基底705、微结构化薄膜760以及光导薄膜100可由任何适用的、优选透射光的材料制成。这些材料的例子包括聚碳酸酯、丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚砜、2，6-聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或衍生自乙二醇的共聚物、萘二甲酸的共聚物以及其它酸(如对苯二甲酸的共聚物(co-PEN))、等等。
为了分析光学耦合与微结构化表面120的相关特性的函数关系，准备了四份不同样本(分别标为AA、BB、CC和DD)，每个都与薄膜100相似。下面的表I中给出了每份样本的相关特性：
表I
  样本     周期(微米)     节距(微米)     峰角(度)     T
    AA     50     50     90     100
    BB     264     24     90     24
    CC     475.2     24     90     11.1
    DD     792     24     90     6.7
在表I中，周期指的是周期130，有时称为单位单元宽度。节距指的是棱柱节距，每个样本的节距都是恒定的。峰角指的是棱柱峰处的角度。T为周期130中形成第一组线性棱柱的线性棱柱的百分数。对于每个样本，光学耦合的测量方法是：首先将测试样本置于光照均匀的市售光盒上，让样本的结构化表面朝上(背离光盒)。接着将与测试样本相似的第二个微结构化样本置于测试样本上，使第二个样本的结构化表面朝上。然后，将重500克的透光砝码置于第二个样本上，使测试样本与第二个样本足够接近。接着，使用数码相机来捕捉和记录测试样本和第二样本之间光学耦合的图像。已发现第二个微结构化样本可以改善光学耦合图像的对比度。图8中绘制了意外的结果，其中横轴为以微米为单位的样本周期宽度或单位单元宽度，而纵轴为采用任意单位的光耦合度。从图8中的曲线图可以看出，随着微结构化表面120的周期(即周期130)增加，光耦合将会降低。与此同时，从表I中可以看到，周期越小，T就越大。因此，一个总体上期望的或最佳的操作点位于表示样本BB的点的周围，该点限定图8中图的一个拐点。
换句话讲，样本BB表示在如下两方面之间的最佳平衡或接近最佳的平衡，即：一方面增加周期中高棱柱数目以减少光学耦合的需要，另一方面降低周期130中棱柱高度差异性以减少峰变形和颗粒度的需要。
根据本发明，薄膜100的周期130优选在约200至约400微米的范围内，更优选在约200至约350微米的范围内，更优选在约200至约300微米的范围内，更优选在约200至约280微米的范围内，甚至更优选在约220至约280微米的范围内。
图9显示了根据本发明的一个具体实施例的导光组件600的示意性侧视图。可在用于显示信息的任何液晶设备中使用导光组件600。导光组件600包括光源610、导光板620和光导薄膜100。尽管图9中所示的薄膜100的微结构化表面120背向导光板620，但在某些应用中，微结构化表面120可面向导光板620。导光组件600还可包括可选的薄膜630，该薄膜与薄膜100相似，但取向不同。例如，薄膜100和630中的延伸棱柱的方向可彼此正交。导光组件600还可包括没有在图9中明确显示的附加薄膜或部件，例如反射器、扩散片(如扩散板)、反射偏振器、保护膜、安装机架或遮光架(例如遮罩)。
图10显示了根据本发明另一个实施例的照明组件900的示意性侧视图。照明组件900可以例如用于显示信息用的任何液晶设备(如液晶电视)中。照明组件900包括背部反射器905、扩散片或扩散板915，以及位于背部反射器905和扩散片915之间的多个光源910。背部反射器905可为漫反射器。
以上引用的所有专利、专利申请以及其它出版物均以如同全文复制的方式引入本文以供参考。虽然为了有助于说明本发明的各个方面，上文详细描述了本发明的具体实例，但是应当理解，这并不旨在将本发明限于实例中所给出的具体内容。相反，这旨在涵盖属于附带的权利要求中限定的本发明的精神和范围内的所有修改形式、实施例和替代方案。

Claims (28)

1.一种光导薄膜，包括：
第一主表面；和
微结构化的第二主表面，其具有周期性微结构化图案，多个延伸棱柱形成所述周期性微结构化图案的每个周期，所述周期在约200微米至约400微米的范围内，所述多个延伸棱柱中的每个延伸棱柱都有峰和峰高，所述峰高为从峰顶到公共基准面的距离，所述公共基准面置于所述第一主表面和所述第二主表面之间，所述多个延伸棱柱包括第一组延伸棱柱，所述第一组延伸棱柱中的延伸棱柱的峰处于第一高度，所述第一高度大于所述多个延伸棱柱中的除第一组延伸棱柱以外的任何延伸棱柱的峰高。
2.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述周期在从约200微米到约350微米的范围内。
3.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述周期在从约200微米到约300微米的范围内。
4.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述周期在从约200微米到约280微米的范围内。
5.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述周期在从约220微米到约280微米的范围内。
6.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述第一组延伸棱柱中的延伸棱柱的数目为形成每个周期的所述多个延伸棱柱中的延伸棱柱总数的约5％至50％。
7.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述第一组延伸棱柱中的延伸棱柱的数目为形成每个周期的所述多个延伸棱柱中的延伸棱柱总数的约10％至40％。
8.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述第一组延伸棱柱中的延伸棱柱的数目为形成每个周期的所述多个延伸棱柱中的延伸棱柱总数的约15％至30％。
9.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述第一组延伸棱柱中的延伸棱柱的数目为形成每个周期的所述多个延伸棱柱中的延伸棱柱总数的约15％至25％。
10.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述多个延伸棱柱中的每个延伸棱柱都具有峰角，所述峰角在从70到120度的范围内。
11.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述多个延伸棱柱中的每个延伸棱柱都具有峰角，所述峰角在从80到110度的范围内。
12.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述多个延伸棱柱中的每个延伸棱柱都具有峰角，所述峰角在从85到105度的范围内。
13.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述第一组延伸棱柱中的至少一个延伸棱柱具有多个峰，每个所述峰处于所述第一高度。
14.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
在所述多个延伸棱柱的不属于第一组延伸棱柱的延伸棱柱中，至少一个延伸棱柱具有多个峰，每个所述峰处于第二高度，所述第二高度不同于所述第一高度。
15.根据权利要求14中所述的光导薄膜，其中，
在所述多个延伸棱柱的不属于第一组延伸棱柱的延伸棱柱中，至少一个延伸棱柱具有处于第三高度的峰，所述第三高度不同于所述第一高度和所述第二高度。
16.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
至少两个不属于所述第一组延伸棱柱的相邻的延伸棱柱具有相同的峰高。
17.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
形成每个周期的所述多个延伸棱柱中有约5％到50％的延伸棱柱形成所述第一组延伸棱柱。
18.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
形成每个周期的所述多个延伸棱柱中有约10％到40％的延伸棱柱形成所述第一组延伸棱柱。
19.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
形成每个周期的所述多个延伸棱柱中有约15％到30％的延伸棱柱形成所述第一组延伸棱柱。
20.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
形成每个周期的所述多个延伸棱柱中有约15％到25％的延伸棱柱形成所述第一组延伸棱柱。
21.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述第一高度比所述多个延伸棱柱中不属于所述第一组延伸棱柱的任何延伸棱柱的峰高大至少0.25微米。
22.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述第一高度比所述多个延伸棱柱中不属于所述第一组延伸棱柱的任何延伸棱柱的峰高大至少0.5微米。
23.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
所述第一高度比所述多个延伸棱柱中不属于所述第一组延伸棱柱的任何延伸棱柱的峰高大至少0.75微米。
24.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
在形成每个周期的所述多个延伸棱柱中，至少一个延伸棱柱的宽度沿棱柱的延伸方向改变。
25.根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，
在形成每个周期的所述多个延伸棱柱中，至少一个延伸棱柱具有圆顶。
26.一种用于液晶显示器中的导光组件，所述导光组件包括至少一个根据权利要求1中所述的光导薄膜。
27.一种用于液晶显示器中的导光组件，所述导光组件包括两个根据权利要求1中所述的光导薄膜，其中，第一光导薄膜的延伸棱柱的取向不同于第二光导薄膜的延伸棱柱的取向。
28.一种光导薄膜，包括：
第一主表面；和
微结构化的第二主表面，其具有周期性微结构化图案，多个延伸微结构形成周期性微结构化图案的每个周期，所述周期在约200微米至约400微米的范围内，形成每个周期的所述多个延伸微结构中有约15％到25％的延伸微结构形成第一组，其中，邻近所述第二主表面放置的平面薄膜与所述第一组中的基本上所有延伸微结构接触，但不与所述第一组以外的任何延伸微结构接触。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102590905A (zh) * 2011-01-05 2012-07-18 迎辉科技股份有限公司 具有高低起伏结构的光学膜
CN103026275A (zh) * 2010-08-02 2013-04-03 3M创新有限公司 均匀导光膜及其制备方法

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7859759B2 (en) * 2002-05-20 2010-12-28 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Film, backlight displays, and methods for making the same
US20090185278A1 (en) * 2002-05-20 2009-07-23 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Film, backlight displays, and methods for making the same
US7074463B2 (en) * 2003-09-12 2006-07-11 3M Innovative Properties Company Durable optical element
US7282272B2 (en) 2003-09-12 2007-10-16 3M Innovative Properties Company Polymerizable compositions comprising nanoparticles
US20070065636A1 (en) * 2005-08-04 2007-03-22 Merrill William W Article having a birefringent surface and microstructured features having a variable pitch or angles and process for making the article
US9134471B2 (en) 2006-06-28 2015-09-15 3M Innovative Properties Company Oriented polymeric articles and method
US20080049330A1 (en) * 2006-08-25 2008-02-28 3M Innovative Properties Company Light directing laminate
JP2010510546A (ja) * 2006-11-15 2010-04-02 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 高い照明均一性を有するバックライトディスプレイ
KR100905241B1 (ko) * 2007-04-13 2009-07-01 엘지전자 주식회사 복수의 구조체를 포함하는 광학 필름 및 이를 포함하는백라이트 유닛
US8938135B2 (en) * 2007-09-19 2015-01-20 Hitachi Chemical Company, Ltd. Method for manufacturing optical waveguide and optical waveguide manufactured by the method
KR20150076260A (ko) * 2007-09-21 2015-07-06 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광학 필름
KR100916304B1 (ko) * 2007-11-26 2009-09-10 엘지전자 주식회사 광학 시트
JP2009158135A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Sumitomo Chemical Co Ltd 面光源装置及び液晶表示装置
KR101483625B1 (ko) * 2007-12-31 2015-01-19 삼성디스플레이 주식회사 광학플레이트, 이를 포함한 백라이트 어셈블리 및 표시장치
US20090214828A1 (en) * 2008-02-26 2009-08-27 Vicki Herzl Watkins Blunt tip prism film and methods for making the same
CN101981474A (zh) 2008-04-02 2011-02-23 3M创新有限公司 光导薄膜及其制备方法
TWI470314B (zh) * 2008-06-25 2015-01-21 Eternal Materials Co Ltd 光學膜
CN102162867A (zh) * 2008-06-27 2011-08-24 长兴化学工业股份有限公司 光学膜
EP2500629B1 (de) * 2011-03-15 2017-09-06 SMR Patents S.à.r.l. Aussenspiegel eines Fahrzeugs mit Beleuchtungseinheit samt Mikrooptiken
TWI536049B (zh) * 2012-08-22 2016-06-01 友輝光電股份有限公司 光學膜
JP6209763B2 (ja) * 2013-02-20 2017-10-11 サンテックオプト株式会社 自己治癒型高輝度プリズムシートおよび面光源ユニット
KR101551843B1 (ko) 2014-01-10 2015-09-09 주식회사 엘엠에스 적층형 광학시트모듈
CN103744136B (zh) * 2014-01-28 2016-09-28 张家港康得新光电材料有限公司 一种防刮增亮膜
JP2018504631A (ja) * 2014-12-19 2018-02-15 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 日光を方向転換するための光学構造体
CN104698518A (zh) * 2015-04-02 2015-06-10 江苏双星彩塑新材料股份有限公司 棱镜片、采用该棱镜片的背光模组及液晶显示器
KR101728678B1 (ko) * 2015-05-18 2017-05-02 주식회사 엘엠에스 파티클이 구비된 반사편광모듈 및 이를 구비한 백라이트 유닛
CN104991296A (zh) * 2015-07-16 2015-10-21 宁波东旭成新材料科技有限公司 一种波浪型自修复增亮膜
JP7462555B2 (ja) * 2017-10-10 2024-04-05 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 湾曲した反射型偏光子フィルム及び成形方法
CN112711172B (zh) * 2019-10-24 2023-07-07 深圳光峰科技股份有限公司 一种投影屏幕
WO2023105372A1 (en) * 2021-12-07 2023-06-15 3M Innovative Properties Company Microstructured surface and articles with lower visibilty of scratches and methods
WO2024047419A1 (en) * 2022-08-31 2024-03-07 Solventum Intellectual Properties Company Articles including a microstructured curved surface, tooling articles, and methods

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1279783C (en) * 1985-11-21 1991-02-05 Minnesota Mining And Manufacturing Company Totally internally reflecting thin, flexible film
US5056892A (en) * 1985-11-21 1991-10-15 Minnesota Mining And Manufacturing Company Totally internally reflecting thin, flexible film
US5247390A (en) * 1991-11-05 1993-09-21 Aharon Zeev Hed Lightweight low-loss refractive light diffusion system
US5882774A (en) * 1993-12-21 1999-03-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical film
US5575549A (en) * 1994-08-12 1996-11-19 Enplas Corporation Surface light source device
WO1996027757A1 (en) * 1995-03-03 1996-09-12 Minnesota Mining And Manufacturing Company Light directing film having variable height structured surface and light directing article constructed therefrom
JP3502474B2 (ja) * 1995-05-12 2004-03-02 三菱レイヨン株式会社 プリズムシートおよびバックライト
JP3473882B2 (ja) * 1996-02-20 2003-12-08 株式会社エンプラス 導光板及びサイドライト型面光源装置
US5919551A (en) * 1996-04-12 1999-07-06 3M Innovative Properties Company Variable pitch structured optical film
US6280063B1 (en) * 1997-05-09 2001-08-28 3M Innovative Properties Company Brightness enhancement article
EP1975649A1 (en) * 1998-02-18 2008-10-01 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical film
US6322236B1 (en) * 1999-02-09 2001-11-27 3M Innovative Properties Company Optical film with defect-reducing surface and method for making same
US7074463B2 (en) * 2003-09-12 2006-07-11 3M Innovative Properties Company Durable optical element
JP2005265894A (ja) * 2004-03-16 2005-09-29 Fuji Photo Film Co Ltd 集光フィルタ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103026275A (zh) * 2010-08-02 2013-04-03 3M创新有限公司 均匀导光膜及其制备方法
CN102590905A (zh) * 2011-01-05 2012-07-18 迎辉科技股份有限公司 具有高低起伏结构的光学膜
CN102590905B (zh) * 2011-01-05 2016-05-18 迎辉科技股份有限公司 具有高低起伏结构的光学膜

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