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對平板顯示的專業人員來說,3M光學增亮片并不陌生。增亮片分為3大類:棱鏡膜(BEF:Brightness Enhancement Film)系列,反射型偏光片(DBEF:Dual-Brightness Enhance Film)系列和增強型鏡面反射片(ESR:Enhanced Specular Reflector)。
棱鏡膜(BEF)工作原理棱鏡膜(BEF)是利用3M微復制技術制造的光學薄膜,其表面為20微米左右高度的微三棱鏡結構。圖1為裝置BEF前后的對比示意圖。從下擴散片出射的光線是各方向均勻的發散光。紅箭頭表示視角較小的光線(能夠進入正視者的眼睛),藍箭頭表示視角較大的光線。加入BEF以后,紅箭頭部分聚攏在如圖所示的70度左右范圍內出射,而藍箭頭部分被微三棱鏡反射回背光源系統,經過循環,重新加以利用,最終也在70度左右范圍出射。所以,棱鏡膜(BEF)的增亮原理,是將原先大視角的發散光,聚攏在約70度的范圍內出射,從而增加了正視的亮度,減小了可視視角。對于透射式LCD,標準的配置是安裝兩層棱鏡方向相互垂直的BEF。
反射型偏光片(DBEF)工作原理在以上基礎上進一步提高亮度,就要使用第二系列產品――應用多層膜技術生產的多層光學膜(MOF)。多層膜技術是指在不到200微米的厚度中復合1000層左右的光學薄膜。3M多層光學膜(MOF)包括反射型偏光片(DBEF:Dual Brightness Enhancement Film)系列和增強型鏡面反射片(ESR:Enhanced Specular Reflector)。背光源出射的全偏振光光矢量分解到P和S這兩個相互垂直的振動方向上。對于傳統的吸收型偏光片,選擇透過一個振動方向的光線(此處假定是P光),而將與其垂直方向的光線(此處假定是S光)全部吸收,所以光能在通過LCD下偏光片時會被吸收而損失50%以上。
3M 反射型偏光片(DBEF)裝置于背光源和LCD下偏光片之間。P光可以直接透過DBEF,但絕大部分S光會被DBEF反射回背光源,經過背光源各層材料后,S光被消偏振,成為全偏振光(P光+S光)后重新出射背光源,被循環加以利用。所以,DBEF是利用原先被傳統吸收型偏光片吸收的50%光線來增加亮度的,而且是全視角、全方位的增加。與棱鏡膜(BEF)的增亮方式相比,DBEF在增亮的同時,對視角沒有影響。因此,反射型偏光片(DBEF)系列很快被廣泛應用于LCD TV這類對亮度要求很高的大尺寸產品。
增強型鏡面反射片(ESR)工作原理反射片(ESR)和DBEF一樣都是利用了多層膜技術,在100多個微米的厚度內集成了1000多層薄膜。反射片不含一點金屬,但是看起來金屬反射片一樣明可鑒人。作為高效反射片,ESR在整個可見光光譜范圍內的反射率都在98%以上,高于目前其他種類的反射片。ESR本身由高分子薄膜層組成,是更加綠色環保的反射片材料。在LCD中,ESR作為背光源的光源反射片和底反射片使用。同時,3M還提供乳白色反射片以提供體積角內更均勻的反射光線。
綜合以上3M光學增亮膜特點,透射式LCD標準結構:
1.增強型鏡面反射片(ESR)作為光源反射片和底反射片,高效反射光源光線;
2.上下兩層棱鏡膜(BEF)將導光板、擴散片出射的發散光線聚攏于中心正視角度范圍;
3.DBEF對整體亮度作全視角、全方位提高。與未使用3M光學增亮膜的結構比較,此標準結構可以獲得約130%的正視亮度增益。這意味著,在同樣品質畫面時,將大大降低LCD功耗;或者,在不增加LCD功耗的情況下,能夠獲得更亮、更美、更清晰的畫面。
本期專題:Brightness Enhance Film IIIBEF3(Brightness Enhance Film III)是上文我們介紹過的BEF系列產品經過十多年的發展和改進到如今最新的型號。最早的BEF膜表面每個棱鏡都是等高的,而后逐漸發展為后來每隔幾十個矮棱鏡放置一個高的棱鏡來避免wet-out現象,接下來3M又推出了棱鏡尖端有一定弧度的品種,還有波浪形棱鏡的BEF等等。BEF3作為最新的棱鏡膜型號,兼具了過去諸多老型號的優點,保持了一貫的光學增亮性能,同時依靠其略不規則的棱鏡排列和高度有效避免了棱鏡和液晶面板象素間的莫爾效應。BEF3中分成4種不同的規格:5T,5M,7T,10T。下面來看看這些規格的全稱以及他們的含義是什么。90/50表示的是棱鏡膜的棱鏡頂角角度是90度,棱鏡的平均間距是50個微米。因為BEF3沒有其他的棱鏡高度和間距,這個標注有時就被省略掉。后面的5表示的是厚度是5個mil(1mil=25um)。最后面的T表示的棱鏡膜下表面的光潔度,如果是T就是完全鏡面光潔表面,M表示下表面有像毛玻璃一樣的粗糙不平的小顆粒。舉一個例子,BEF3-7T就表示7個mil厚的棱鏡膜而且下表面是光滑的。
如何選用不同的BEF3棱鏡膜呢?不同厚度的棱鏡膜的增亮效果沒有太大區別,并沒有因為膜片變厚而增加對光線的消耗。不同的厚度主要是針對不同的尺寸的模組。對于小于等于17寸的顯示器,5mil厚是比較合適的。大于26寸的模組則應該選用10T。中間的尺寸7mil厚的棱鏡膜會即合適模組內部空間也具有相應的強度。下表面T和M的區別需要根據不同背光模組的需要,粗糙的表面可以提供一定的霧度,也就是對光有一定的散射作用,同時也可以防止層之間的光學粘連,但是不利的是正視中心亮度會稍低于底面光華的型號。