光学フィルムのプリズムフィルムを明らかにする
Feb 16, 2023
Brightness Enhancement Film (BEF) は新しいタイプの高性能光学フィルムで、外表面の微細なプリズムアレイ構造の特徴からプリズムフィルムとしても広く知られています。 TFT-LCDバックライトモジュールにおけるバックライトシステム全体の発光効率を向上させることができるフィルムまたはシートであり、米国の3M社によって最初に発明され、使用されました。 輝度向上フィルムの特殊なプリズム構造を使用することにより、屈折、全反射、光の蓄積の光学原理により、全方向の光を中心視点に集中させることができ、LCD パネルの輝度を向上させ、視野角を制御します。 、省エネを実現します。
1. 角柱膜の発見に関する逸話
20年以上前、ある冬、カナダのケベック州の地下室で、3Mの研究者が実験を行っていた。 北半球の高緯度に位置し、冬の太陽は一日中地平線上に低く垂れ込めます。そこで彼はプリズムを備えたガラス導管を発明しました。導管の一端に斜光が差し込むと、導管の壁に沿って伝播し、全体に伝わります。ランプのような管が体を通って光るので、地下室が突然とても明るくなります。
その後、3M社は薄膜技術を用いてこのライトチューブを生産しましたが、長年にわたってこの角柱状導管の用途は建物の照明や装飾に限られており、年間の販売数はわずかでした。 1990 年代、ラップトップ コンピューターの普及に伴い、液晶ディスプレイ技術が飛躍的に発展し始めました。 液晶板*の特性や構造上、光の利用効率が非常に低く、液晶ディスプレイの輝度をいかに上げるかが研究者にとっての難しい課題でした。
偶然の気まぐれから、3M の科学者はこの角柱状の導管を切断し、LCD バックライト上に平らに置くことを試みました。 予期せぬことが起こり、プリズムの集光効果により、この新しい試みの方法により、LCD の輝度が大幅に向上しました。 以前、3M の科学者は、光の屈折と反射における鱗の物理的構造による蝶の羽の想像力にインスピレーションを受け、ポリマー業界の高度なコンピューター シミュレーション制御システムを使用して、3M™ マルチレイヤーの発明に成功しました。光学フィルム（多層光学フィルム）の構造を変化させて発光を制御する技術。
この多層フィルムは、それぞれが異なる材料特性を持つ何百ものナノスケールの層で構成されています。 フィルム層間の光学的相互作用により、最終的に光を反射する機能が実現されます。
このことから、3M の科学者は、これら 2 つの特別な発見を 1 つに結合することを考えました。 3Mは研究開発期間を経て、マイクロレプリケーション技術とフィルム技術を組み合わせ、角柱状導管の集光機能をさらに最適化して明るく*し、「ブライトニングフィルムBEF」と名付けました。
この製品を顧客に広く受け入れてもらうために、3M のエンジニアは 2 台の比較テスト用ラップトップを購入し、そのうちの 1 台にプリズムを互いに直角に向けた 2 枚の増光フィルムを追加しました。 この目立たないフィルムでパソコン画面の明るさが2倍以上に！ 2 台のコンピューターをメーカーに提示したところ、メーカーはすぐに納得しました。
その日から、増白フィルムは奇跡の旅を開始し、小型携帯電話や PDA からコンピューターのモニターや液晶テレビに至るまで、さまざまな LCD 製品に広く使用されるようになり、これらの製品のメーカーはもはや、どうやって光輝フィルムを使用するかという問題に悩まされることはなくなりました。電力を節約し、画面の明るさを高めます。
2. プリズムフィルムの増光原理
増白フィルムは通常、UV硬化性接着剤を使用してPET表面にプリズム構造を微細に複製し、光の屈折と反射の現象によって光を補正することによって作成されます。 本来の散乱光を約70度の角度に集中させ、視野角外の未利用光を光の反射を利用して再利用することで、軸中心の輝度を110％向上させ、全体の輝度を向上させることが可能です。損失を減らします。 通常、1 枚の光沢フィルムで輝度を約 40-60% 向上させることができます。 90-度の垂直増光フィルムを2枚使用すると、さらに高い輝度を実現できます。 増白フィルム/プリズムフィルムは、透明な光学フィルム上に形成された微細なストライプを屈折・反射させることで光エネルギーを再分配し、表面を均一に覆うプリズム状と円錐状の構造により透過率・輝度・視野角を向上させます。
3. プリズムシートの製造工程
増白フィルムは主に PET または PC を原料として作られ、射出成形またはアクリル樹脂のペーストを使用し、プレキャスト微細構造ローラー転写を使用して、高エネルギーの UV 光でマイクロプリズム構造を硬化し、鋸歯状の表面を作成します。上下のピースから、2つの拡散ピースの中央に縦に千鳥状に配置することで、元々拡散していた光を再び集中させ、光を減らすことができます。これにより、拡散された光を再び集中させることができ、拡散率を低減します明るさを高めるための光の損失。
光輝フィルムの製造工程には、光学設計、精密金型、薬品配合、コーティングが含まれます。 先進国で採用されている手法は、加工したダイロール上に光硬化型UV接着成形技術を用いて微細光学構造の成形プロセスを実現するものである。
フィルムの光沢を実現する最も重要な技術は、ローラーに角柱状の模様を刻む技術です。 レンズ押出生産において、レンズ押出ローラーの加工技術は製品のプリズムレンズ成形の品質に直接影響します。 現在、加工スチールローラーに銅などの硬度の低い金属をコーティングし、ダイヤモンド工具を用いて必要な微小角柱状構造の表面を加工することが世界的に一般的となっている。
この表面層は押出成形の製造状態に到達することができず、表面層の微細構造に加工し、その後、より硬いニッケルまたはクロムの層でメッキする必要があります。最も先進的なプロセスは、ニッケルの層でメッキされます。ダイヤモンド工具彫刻プリズムレンズプロセス要件を満たすために、リン合金を使用します。 同時に、このロール製造技術は、レンズに非常に高い表面精度と表面仕上げが要求されるため、依然として世界的な課題となっています。
4. プリズムフィルムの開発動向
液晶表示装置の薄型化、高精細化に伴い、将来的には増光フィルムも超薄型化、複合化されることになります。 複合フィルムの利点は、厚みが薄くなり、2枚のフィルムの機能を1枚のフィルムの役割に置き換えることで、1枚のフィルムの販売価格が2枚のフィルムの価格の合計よりも安くなる可能性があり、コスト削減が可能であることです。コストが安くなり、熱安定性も 1 枚のフィルムの方が 2 枚よりも優れています。 現在市場で入手可能な主な光沢ラミネートフィルム技術には次のものがあります。
一体型プリズム
一体成型プリズムは主に原材料の押出成形を経て、ローラー転写技術により上部の特別な角度設計とプリズムの高さの変更を実現し、光視野角と光強度の向上のバランスを実現します。 同時に、底部の増加は耐スクラッチ設計の光特性に影響を与えず、優れた耐スクラッチ性を備えています。
複合ブライトニングフィルム。
複合光沢フィルムは、POP (プリズム オン プリズム) とも呼ばれ、2 つの光沢フィルムを接着によって 1 つの複合光沢フィルムに貼り合わせたものです。 その利点は、複合光沢フィルムが 2 枚の光沢フィルムの厚さより 45% 薄く、輝度が 2 枚の光沢フィルムよりも 6% 低いが、1 枚の光沢フィルムよりも 8% 高く、組み立て効率が向上することです。 欠点は、2 つのフィルムが剥離しやすいことです。 光学的な明るさが低下します。
複合フィルムは、光学フィルムを積層して形成される。
この特許の 1 つは、主にバックライト光源を構成する下部拡散フィルム層、増光フィルム層、および上部拡散フィルム層を 1 つの複合フィルムに結合するもので、バックライト光源を構成する各光学フィルムを積層するのに必要なコストと時間を削減します。異物の付着や静電気の発生による傷などの表面欠陥を防止し、生産性を向上させます。
逆輝度向上フィルム。
日本の会社は反転増白フィルムを製造しており、微細構造は基板内にライト表面に作られていますが、対応するLGPの設計と組み合わせる必要があり、LGPの上面と下面を異なる微細構造にする必要があり、バックライトモジュールの中心輝度を調整できます。 14%増加しました。 この技術は以前から利用可能でしたが、LGP 微細構造製造の歩留まりが低く、組み立て精度に対する要求が高いため、大規模には適用されていませんでした。
一体型複合フィルム。
上面と下面にそれぞれ非球面半柱状微細構造アレイと微細角柱状微細構造アレイを直接融合させた、新しいタイプの一体型導光板です。 この統合導光板は、現在のバックライトモジュールで一般的に使用されている、2つの直交する増光フィルム-拡散フィルム-導光板の4層複合フィルムシステムの機能を実現し、統合導光板設計の実現可能性を検証します。
5. プリズムシートの選定基準
製品を設計する際に選択できるプリズムフィルムは数多くありますが、どのように選択するかはデザイナーとして直面する課題です。 各メーカーのフィルムには一長一短があり、製品の使用シーンやお客様のニーズ、コスト管理に応じて選択する必要があります。 のような。
1. 当社の製品が小型および中型サイズとして位置付けられている場合、ダイヤフラムの厚さは中程度を選択する必要があります。厚すぎると製品スペースを占有します。 大型製品として位置付けられる場合、薄すぎるダイヤフラムは歪みやすく、組み立て不良や環境授業の実験での波打ちの問題を防ぐために、より厚いダイヤフラムを選択する必要があります。
2. 顧客の明るさの要求に応じて、BEF 絞りまたは 2 枚の BEF 絞りを使用するか、LED ライトや消費電力を追加して明るさを向上させます。 まず第一に、2 つのダイヤフラムを置くスペースがあるかどうかを確認し、次にコストを確認し、どのプログラムが優れているかを確認します。 長所と短所を比較検討し、選択をしてください。 主な目的は、顧客を満足させることです。
3. 良好な絞りの増光効果、マスキング効果が悪く、特定の視点で輝線やその他の望ましくないものが見えやすい。 外観に重点を置くか、明るさに重点を置くかですが、実際の状況に応じて選択するか、他のコンポーネントを通じて不足を補います。