3M BEF知识介绍

        对平板显示的专业人员来说,3M光学增亮片并不陌生。增亮片分为3大类:棱镜膜(BEF:Brightness Enhancement Film)系列,反射型偏光片(DBEF:Dual-Brightness Enhance Film)系列和增强型镜面反射片(ESR:Enhanced Specular Reflector)。

        棱镜膜(BEF)工作原理棱镜膜(BEF)是利用3M微复制技术制造的光学薄膜,其表面为20微米左右高度的微三棱镜结构。图1为装置BEF前后的对比示意图。从下扩散片出射的光线是各方向均匀的发散光。红箭头表示视角较小的光线(能够进入正视者的眼睛),蓝箭头表示视角较大的光线。加入BEF以后,红箭头部分聚拢在如图所示的70度左右范围内出射,而蓝箭头部分被微三棱镜反射回背光源系统,经过循环,重新加以利用,最终也在70度左右范围出射。所以,棱镜膜(BEF)的增亮原理,是将原先大视角的发散光,聚拢在约70度的范围内出射,从而增加了正视的亮度,减小了可视视角。对于透射式LCD,标准的配置是安装两层棱镜方向相互垂直的BEF。

        反射型偏光片(DBEF)工作原理在以上基础上进一步提高亮度,就要使用第二系列产品――应用多层膜技术生产的多层光学膜(MOF)。多层膜技术是指在不到200微米的厚度中复合1000层左右的光学薄膜。3M多层光学膜(MOF)包括反射型偏光片(DBEF:Dual Brightness Enhancement Film)系列和增强型镜面反射片(ESR:Enhanced Specular Reflector)。背光源出射的全偏振光光矢量分解到P和S这两个相互垂直的振动方向上。对于传统的吸收型偏光片,选择透过一个振动方向的光线(此处假定是P光),而将与其垂直方向的光线(此处假定是S光)全部吸收,所以光能在通过LCD下偏光片时会被吸收而损失50%以上。

        3M 反射型偏光片(DBEF)装置于背光源和LCD下偏光片之间。P光可以直接透过DBEF,但绝大部分S光会被DBEF反射回背光源,经过背光源各层材料后,S光被消偏振,成为全偏振光(P光+S光)后重新出射背光源,被循环加以利用。所以,DBEF是利用原先被传统吸收型偏光片吸收的50%光线来增加亮度的,而且是全视角、全方位的增加。与棱镜膜(BEF)的增亮方式相比,DBEF在增亮的同时,对视角没有影响。因此,反射型偏光片(DBEF)系列很快被广泛应用于LCD TV这类对亮度要求很高的大尺寸产品。

        增强型镜面反射片(ESR)工作原理反射片(ESR)和DBEF一样都是利用了多层膜技术,在100多个微米的厚度内集成了1000多层薄膜。反射片不含一点金属,但是看起来金属反射片一样明可鉴人。作为高效反射片,ESR在整个可见光光谱范围内的反射率都在98%以上,高于目前其他种类的反射片。ESR本身由高分子薄膜层组成,是更加绿色环保的反射片材料。在LCD中,ESR作为背光源的光源反射片和底反射片使用。同时,3M还提供乳白色反射片以提供体积角内更均匀的反射光线。

综合以上3M光学增亮膜特点,透射式LCD标准结构:
        1.增强型镜面反射片(ESR)作为光源反射片和底反射片,高效反射光源光线;
        2.上下两层棱镜膜(BEF)将导光板、扩散片出射的发散光线聚拢于中心正视角度范围;
        3.DBEF对整体亮度作全视角、全方位提高。与未使用3M光学增亮膜的结构比较,此标准结构可以获得约130%的正视亮度增益。这意味着,在同样品质画面时,将大大降低LCD功耗;或者,在不增加LCD功耗的情况下,能够获得更亮、更美、更清晰的画面。

本期专题:Brightness Enhance Film IIIBEF3(Brightness Enhance Film III)是上文我们介绍过的BEF系列产品经过十多年的发展和改进到如今最新的型号。最早的BEF膜表面每个棱镜都是等高的,而后逐渐发展为后来每隔几十个矮棱镜放置一个高的棱镜来避免wet-out现象,接下来3M又推出了棱镜尖端有一定弧度的品种,还有波浪形棱镜的BEF等等。BEF3作为最新的棱镜膜型号,兼具了过去诸多老型号的优点,保持了一贯的光学增亮性能,同时依靠其略不规则的棱镜排列和高度有效避免了棱镜和液晶面板象素间的莫尔效应。BEF3中分成4种不同的规格:5T,5M,7T,10T。下面来看看这些规格的全称以及他们的含义是什么。90/50表示的是棱镜膜的棱镜顶角角度是90度,棱镜的平均间距是50个微米。因为BEF3没有其他的棱镜高度和间距,这个标注有时就被省略掉。后面的5表示的是厚度是5个mil(1mil=25um)。最后面的T表示的棱镜膜下表面的光洁度,如果是T就是完全镜面光洁表面,M表示下表面有像毛玻璃一样的粗糙不平的小颗粒。举一个例子,BEF3-7T就表示7个mil厚的棱镜膜而且下表面是光滑的。

如何选用不同的BEF3棱镜膜呢?不同厚度的棱镜膜的增亮效果没有太大区别,并没有因为膜片变厚而增加对光线的消耗。不同的厚度主要是针对不同的尺寸的模组。对于小于等于17寸的显示器,5mil厚是比较合适的。大于26寸的模组则应该选用10T。中间的尺寸7mil厚的棱镜膜会即合适模组内部空间也具有相应的强度。下表面T和M的区别需要根据不同背光模组的需要,粗糙的表面可以提供一定的雾度,也就是对光有一定的散射作用,同时也可以防止层之间的光学粘连,但是不利的是正视中心亮度会稍低于底面光华的型号。

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