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VeitchTech的液晶显示光学薄膜是一种通过微结构产生光线多次折射及聚焦原理形成的光学膜，其独特的技术和工艺而减少光线吸收，保证了光线穿透而亮度更高。除可以提高亮度收益之外，还可以通过光的折射及散射而起到光扩散，雾化功能效果。
增光膜
增光膜（BEF）是在透明性非常好的PET表面，使用丙烯酸树脂，精密成型一层分散一致的棱镜结构及背面光扩散层组合的光学薄膜，运用在液晶显示的上层增光，使光线经由增光之微结构进行光的回收与聚光，产生增亮的效果，高亮度设计，带扩散功能，由於扩散层的基理，从而消除光耦合（Wetout）现象，光显示更加均匀，柔和。
扩散膜
扩散片（DL系列）是在透明性非常好的PET表面，使用丙烯酸树脂，精密涂布一层随机分散的微米结构的扩散粒子，在PET的相对面再精密涂布一层随机分散的微米结构的抗静电粒子，运用在液晶显示器中，使光线经由扩散层产生多次折射及绕射，从而起到均光作用，让光显示更加均匀柔和。
反射膜
反射片为在流延法制造时，在PET树脂中掺杂HR高分子光学剂及增塑剂，以达到遮光和高反射效果之膜片，由於在膜片的中间层具有一定的吸收光线，而降低了反射效果。故此，在表面增加一层HR介质膜层，达到更佳的反射效果并具有抗紫外线黄变功能。
光学薄膜的简单模型可以用来研究其反射、透射、位相变化和偏振等一般性质。如果要研究光学薄膜的损耗、损伤以及稳定性等特殊性质，简单模型便无能为力了，这时必须考虑薄膜的结晶构造、体内结构和表面状态，薄膜的各向异性和不均匀性，薄膜的化学成分、表面污染和界面扩散等等。考虑到这些因素后，那就不仅要考虑它的光学性质，还要研究它的物理性质、化学性质、力学性质和表面性质，以及各种性质之间的渗透和影响。因此光学薄膜的研究就跃出光学范畴而成为物理、化学、固体和表面物理的边缘学科。
虽然薄膜的光学现象早在17世纪就为人们所注意，但是把光学薄膜作为一个课题进行专门研究却开始于20世纪30年代以后，这主要因为真空技术的发展给各种光学薄膜的制备提供了先决条件。时至今日，光学薄膜已得到很大发展，光学薄膜的生产已逐步走向系列化、程序化和专业化，但是，在光学薄膜的研究中还有不少问题有待进一步解决，光学薄膜现有的水平在不少工作中还不能满足要求，需要提高。在理论上，不但薄膜的生长机理需要搞清，而且薄膜的光学理论，特别是应用于极短波段的光学理论也有待进一步完善和改进。在工艺上，人们还缺乏有效的手段实现对薄膜淀积参量的精确控制，这样，薄膜的生长就具有一定程度的随机性，薄膜的光学常数、薄膜的厚度以及薄膜的性能也就具有一定程度的不稳定性和盲目性，这一切都限制了光学薄膜质量的提高。就光学薄膜本身来说，除了光学性能需要提高，吸收、散射等光损耗需要减少之外，它的机械强度、化学稳定性和物理性质都需要进一步改进。在激光系统中，光学薄膜的抗激光强度较低，这是光学薄膜研究中最重要的问题之一。下面介绍几种常用的光学薄膜元件。又称增透膜，它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量，减少或消除系统的杂散光。
最简单的增透膜是单层膜，它是镀在光学零件光学表面上的一层折射率较低的薄膜。当薄膜的折射率低于基体材料的折射率时，两个界面的反射系数r1和r2具有相同的位相变化。如果膜层的光学厚度是某一波长的四分之一，相邻两束光的光程差恰好为π，即振动方向相反，叠加的结果使光学表面对该波长的反射光减少。适当选择膜层的折射率，使得r1和r2相等，这时光学表面的反射光可以完全消除。
一般情况下，采用单层增透膜很难达到理想的增透效果，为了在单波长实现零反射，或在较宽的光谱区达到好的增透效果，往往采用双层、三层甚至更多层数的减反射膜。图1的a、b、c分别绘出Kg玻璃表面的单层、双层和三层增透膜的剩余反射曲线。它的功能是增加光学表面的反射率。反射膜一般可分为两大类，一类是金属反射膜，一类是全电介质反射膜。此外，还有把两者结合起来的金属电介质反射膜。一般金属都具有较大的消光系数，当光束由空气入射到金属表面时，进入金属内部的光振幅迅速衰减，使得进入金属内部的光能相应减少，而反射光能增加。消光系数越大，光振幅衰减越迅速，进入金属内部的光能越少，反射率越高。人们总是选择消光系数较大，光学性质较稳定的那些金属作为金属膜材料。在紫外区常用的金属薄膜材料是铝，在可见光区常用铝和银，在红外区常用金、银和铜，此外，铬和铂也常用作一些特种薄膜的膜料。由于铝、银、铜等材料在空气中很容易氧化而降低性能，所以必须用电介质膜加以保护。常用的保护膜材料有一氧化硅、氟化镁、二氧化硅、三氧化二铝等。金属反射膜的优点是制备工艺简单，工作的波长范围宽；缺点是光损耗大，反射率不可能很高。为了使金属反射膜的反射率进一步提高，可以在膜的外侧加镀几层一定厚度的电介质层，组成金属电介质反射膜。需要指出的是，金属电介质反射膜增加了某一波长（或者某一波区）的反射率，却破坏了金属膜中性反射的特点。全电介质反射膜是建立在多光束干涉基础上的。与增透膜相反，在光学表面上镀一层折射率高于基体材料的薄膜，就可以增加光学表面的反射率。最简单的多层反射膜是由高、低折射率的二种材料交替蒸镀而成的，每层膜的光学厚度为某一波长的四分之一。在这种条件下，参加叠加的各界面上的反射光矢量，振动方向相同。合成振幅随着薄膜层数的增加而增加。图2给出这种反射膜的反射率随着层数而变化的情形。
原则上说，全电介质反射膜的反射率可以无限接近于1，但是薄膜的散射、吸收损耗，限制了薄膜反射率的提高。迄今为止，优质激光反射膜的反射率虽然已超过99.9%，但有一些工作还要求它的反射率继续提高。应用于强激光系统的反射膜，则更强调它的抗激光强度，围绕提高这类薄膜的抗激光强度所开展的工作，使这类薄膜的研究更加深入。是种类最多、结构复杂的一类光学薄膜。它的主要功能是分割光谱带。最常见的干涉滤光片是截止滤光片和带通滤光片。截止滤光片可以把所考虑的光谱区分成两部分，一部分不允许光通过（称为截止区），另一部分要求光充分通过（称为带通区）。按照通带在光谱区的位置又可分为长波通和短波通二种，它们最简单的结构分别为，这里H、L分别表示厚的高、低折射率层，m为周期数。具有以上结构的膜系称为对称周期膜系。如果所考虑的光谱区很宽或通带透过率的波纹要求很高，膜系结构会更加复杂。
带通滤光片只允许光谱带中的一段通过，而其他部分全部被滤掉，按照它们结构的不同可分为法布里-珀罗型滤光片、多腔滤光片和诱增透滤光片。法布里－珀罗型滤光片的结构与法－珀标准具（见法布里－珀罗干涉仪）相同，因为由它获得的透过光谱带都比较窄，所以又叫窄带干涉滤光片。这种滤光片的透过率对薄膜的损耗非常敏感，所以制备透过率很高、半宽度又很窄的滤光片是很困难的。多腔滤光片又叫矩形滤光片，它可以做窄带带通滤光片，又可以做宽带带通滤光片，制备波区较宽，透过率高，波纹小的多腔滤光片同样是困难的。
诱增透滤光片是在金属膜两边匹配以适当的电介质膜系，以增加势透过率，减少反射，使通带透过率增加的一类滤光片。虽然它的通带性能不如全电介质法－珀滤光片，却有着很宽的截止特性，所以还是有很大的应用价值。特别在紫外区，一般电介质材料吸收都比较大的情况下，它的优越性就更明显了。图3的a、b、c分别给出法布里-珀罗型滤光片、多腔滤光片和诱增透滤光片的典型曲线。根据一定的要求和一定的方式把光束分成两部分的薄膜。分光膜主要包括波长分光膜、光强分光膜和偏振分光膜等几类。
波长分光膜又叫双色分光膜，顾名思义它是按波长区域把光束分成两部分的薄膜。这种膜可以是一种截止滤光片或带通滤光片，所不同的是，波长分光膜不仅要考虑透过光而且要考虑反射光，二者都要求有一定形状的光谱曲线。波长分光膜通常在一定入射角下使用，在这种情况下，由于偏振的影响，光谱曲线会发生畸变，为了克服这种影响，必须考虑薄膜的消偏振问题。
光强分光膜是按照一定的光强比把光束分成两部分的薄膜，这种薄膜有时仅考虑某一波长，叫做单色分光膜；有时需要考虑一个光谱区域叫做宽带分光膜；用于可见光的宽带分光膜，又叫做中性分光膜。这种膜也常在斜入射下应用，由于偏振的影响，二束光的偏振状态可以相差很多，在有些工作中，可以不考虑这种差别，但在另一些工作中（例如某些干涉仪），则要求两束光都是消偏振的，这就需要设计和制备消偏振膜。
偏振分光膜是利用光斜入射时薄膜的偏振效应制成的。偏振分光膜可以分成棱镜型和平板型两种。棱镜型偏振膜利用布儒斯特角入射时界面的偏振效应（见光在分界面上的折射和反射）。当光束总是以布儒斯特角入射到两种材料界面时，则不论薄膜层数有多少，其水平方向振动的反射光总为零，而垂直分量振动的光则随薄膜层数的增加而增加，只要层数足够多，就可以实现透过光束基本是平行方向振动的光，而反射光束基本上是垂直方向振动的光，从而达到偏振分光的目的，由于由空气入射不可能达到两种薄膜材料界面上的布儒斯特角，所以薄膜必须镀在棱镜上，这时入射介质不是空气而是玻璃。平板型偏振膜主要是利用在斜入射时由电介质反射膜两个偏振分量的反射带带宽的不同而制成的。一般高反射膜，随着入射角的增大，垂直分量的反射带宽逐渐增大，而平行分量的带宽逐渐减少。选择垂直分量的高反射区、平行分量的高透过区为工作区则可构成透过平行分量反射垂直分量的偏振膜，这种偏振膜的入射角一般选择在基体的布儒斯特角附近。棱镜型偏振膜工作的波长范围比较宽，偏振度也可以做得比较高，但它制备较麻烦，不易做得大，抗激光强度也比较低。平板型偏振片工作的波长区域比较窄，但它可以做得很大，抗激光强度也比较高，所以经常用在强激光系统中。
图4和图5分别给出中性光强分光膜和平板型偏振分光膜的反射光谱曲线。
增光膜，又称为BEF，是一种特殊的光学薄膜，它在PET这种透明材质的表面，采用了丙烯酸树脂进行精密制作。其工艺是将一层均匀的棱镜图案覆盖在PET上，形成一层光学薄膜。当这种薄膜被安装在背光源的前方时，能够有效地将光源发出的光线聚焦到显示设备使用者的方向，从而实现正面亮度的显著提升，大约可以提升100%（在两片正交使用的情况下，能够实现更佳的增光效果，即模竖BEF）。
LCD增亮膜专利技术分析
本文作者王凤岐，中国乐凯胶片集团公司研究院
1.引言
参与增亮膜竞争的企业除了3M和通用电器等公司以外，新加入的企业还有Kodak、Reflexite、LGS、LGE、MitsubishiRayon，还有台湾地区岛内的迎辉、嘉威、长兴等。市场将会出现激烈竞争的局面。
过去增亮膜(本文中反射式偏光增亮膜和微结构集光棱镜膜统称为增亮膜)均为美国公司3M所垄断。据报道，全球约80%增亮膜曾市场为3M所占有。有人认为，3M所面临的竞争将发生在2009年。到2011年，3M将失去相当一部分棱镜膜市场。2007年它的监视器用棱镜膜份额已经降到了50%以下，而3M的竞争对手们的棱镜膜的销售则将快速的增长。按面积计算，年增长率超过40%，按金额计算超过30%。
2.增亮膜技术
未来3~5年内在技术上的重大变化就是膜的组合、复合技术的出现。
3M目前是全球棱镜片(BEF)与反射式偏光增亮膜(DBEF)的主要供货商，目前已经推出棱镜片与扩散功能相结合的产品，在传统棱镜片的基材下侧涂布含有扩散材料，使光学膜同时具有扩散膜与棱镜片的效果，也可以避免棱镜片磨损。
最新的产品BEFRP90/24(见图1)结合原本棱镜片与增亮膜的功能，节省光学膜的数量，减少组装成本，复合式增光片(Multi-FunctionOpticalFilm)是在DBEF为基材，上方则为BEF的棱镜结构，使其同时具有棱镜片与DBEF的性质，可以减少使用一片BEF，同时可以减少背光模块的厚度(见图1)。
图13M结合DBEF与BEF功能的新光学膜
增亮膜专利技术主要特征：
增亮片主要分为2大类：棱镜膜(BEF：BrightnessEnhancementFilm)系列和反射型偏光增亮膜(DBEF：Dual-BrightnessEnhanceFilm)。
棱镜膜(BEF)是利用3M微棱镜技术制造的光学薄膜，其表面为20μm左右高度的微棱镜结构。棱镜膜(BEF)的增亮原理，是将原先大视角的发散光，聚拢在较小的角度范围内出射，从而增加了正视的亮度。
反射型偏光增亮膜(DualBrightnessEnhancementFilm;DBEF)的原理主亲是利用两种不同高低折射率的材料组成多层膜。白光透过多层膜时，未偏极化的白光被分成平行于入射面的P光与垂直于入射面的S光两种，P波穿透而S波反射。经界面再次反射的S波将转变为P波后穿透，经过多次反射，最终多数光源将穿透偏光膜，起到增亮效应。
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)，很快被广泛应用于LCDTV这类对亮度要求很高的大尺寸产品。
3.专利检索与分析
借助大为软件公司的专利下载与分析软件——“PatentEX专利信息创新平台”，对本课题的专利进行了检索与分析。
3.1专利检索
在中国专利网、欧洲专利网和美国专利网的检索及命中情况如表1所示(注：检索式的的引号是不能省略的，否则检索结果将会大不一样)。
表1专利检索及命中结果
3.2专利分析
从表2和以下的图2、图3可以看出，这些专利大部分是2004~2005年间申请的，2005年为申请高峰年，27篇中国专利中2005年一年申请了13篇，占了总数的近一半。2004~2005年2年申请20篇，占总数的约3/4。这或许可以说明，现在这一技术已经基本上趋于成熟，技术开发的高峰期趋于结束，当前更多的主要表现于技术上的不断优化和市场的激烈竞争。国际上，是从1991年开始申请，国内从1997年开始，相差6年时间。可以看出，中国市场受到了国外公司的重视，加大了中国市场上的产权保护。
表2检索到的专利列表
图2增亮膜美欧中专利申请趋势
图3增亮膜中国专利申请趋势
本文对中国专利中的27篇文献进行了详细的阅读。这些专利基本涉及到以下4个方面(图4)。
申请专利的主要公司包括3M创新公司、台湾地区长兴化学、力特光电、友达光电及通用电气公司(图5)。深圳的三家公司中，鸿富锦精密工业、群康科技各有一篇增亮膜相关内容的专利，中电淼浩固体光源公司(简称深圳中电)有2篇关于背光源的专利申请。
(1)反射式偏光增亮膜(DBEF)和微结构集光棱镜膜(BEF)构成的复合膜;
(2)对各种光学膜进行整合优化提高增亮效果;
(3)反射式偏光增亮膜(DBEF)的改进及替代技术;
(4)微结构集光棱镜膜(BEF)改进技术及相关技术。
图4中国专利增亮膜技术分类
图5增亮膜中国专利主要申请公司及技术特点
4.增亮膜专利技术分析
4.1BEF和DBEF复合技术
如前所述，将2种膜组合在一起，是当前增亮膜技术的一个主要特征。可起到简化工艺，改善性能之目的。如后文所述，不光是棱镜膜与增亮膜组合，所有的光学膜都可以优化组合，以便发挥更佳的性能，充分利用光能，提高背光模组的总体亮度性能。
在BEF/DBEF组合膜方面主要以3M创新公司为主申请了多篇专利，较为详细的介绍了这种复合膜的制备过程和解决的主要问题。
3M创新有限公司的戴维?B?奥尔森;布兰登?T?伯格;兰迪?A?拉森等人在微棱镜结构的可聚合组分含有第一单体，它是聚合组分中的主要部分，含量要在60%~70%左右，这一组分的商品名为RDX-51027，具体结构为2-丙烯酸(1-甲基亚乙基)双((2，6-二溴-4，1-亚苯基)氧基(2-羟基-3，1-丙二基酯。此外，在可聚合组分中还有稀释剂PEA(丙烯酸苯氧乙酯)20%~25%;交联剂PETA(季戊四醇丙烯酸酯)10%~15%;商品光引发剂。获得的垂直增益(SS)为1.6以上，横向增益(XS)为2.5以上。底层用的是PET膜。底层可以是光学活性的偏振材料。
制备时，用母模工具制备增亮膜，控制相邻顶点间的距离和棱柱顶角的形状。制备过程：加热可聚合树脂到一定温度，将足量的可聚合树脂组合物倒在母模工具上，形成连续膜。牵引母模工具并使可聚合组分通过一个涂敷刮条，以使可聚合树脂的厚度符合不同的要求。涂敷后，将PET薄膜层压到可聚合树脂上。然后将母模工具、可聚合树脂和PET薄膜置于UV固化机下，固化后，将合树脂和PET从母模工具上剥下来。
以下是组合膜结构图及显示设备示意图(图6、7)。
图7中，121为显示设备;120白光反射器;116光源;118导光片;111增亮膜;112光学膜;114液晶显示板;110背光液晶显示器。
图63M创新公司的组合膜示意图
图73M创新公司中的显示设备示意图
如图7所示，在增亮膜和液晶显示板114之间设置了另一个光学膜112。其它光学膜可包括漫射膜、反射性偏振片或第二增亮膜。
克林顿?L?琼斯;布兰特?U?科尔布(3M创新有限公司)在CN101120269(申请号200680005260.1)中提出的技术增加了第二单体。
第二单体为2，4，6-三溴苯氧乙酯。第一单体和第二单体的总量为70%左右。
美国3M公司的R?C?艾伦等人提出的组合膜中的底层膜可以为PET偏振材料，可以使用3M公司生产的DBEF多层膜。可聚合组分中含有：
聚胺酯甲基丙烯酸酯低聚物，如Cognis公司的Photomer6210及Sartomer公司的CN966J75，其玻璃化转变温度底于35%。
将两个同样的微结构化的光学膜相重叠，即一个膜的顶部与另一膜的底部相接，形成交叉膜。同时测定其增益性能。
本专利的增益效果：
台湾地区长兴化学工业股份有限公司的庄士亿;吴督宜;蔡兆益等人提出的可聚合组合物组分内(CN1844986200510063286.9)含第一单体(如QEM2108，2-丙烯酸2-(4-(1-甲基-1-苯乙基)苯基)乙酯);第二单体如MPSMA(4'4-双(甲基丙烯酸硫代)二苯硫));交联剂624-100(环氧丙烯酸酯);二苯甲酮引发剂，涂布于PET基材上，不同配方表现出的亮度增益率都在1.5至1.6之间。
4.2包括BEF和DBEF在内的光学膜组合技术
现在市场的增亮膜的增亮效果约为60%左右，分析整体显示器的光穿透效应发现，2层以上偏光膜不经光学匹配堆栈虽可增加些许的偏光度却大幅度降低透光度。比如，DBEF的穿透效率约为44%，与碘系偏光膜本身为44%到46%进行组合后，整体穿透度将降为40%~41%左右。同时，所有光学膜相互之间都有个互相匹配的问题，如何对所有光学膜进行整体优化，实现最佳的增亮效果也是当前光学膜技术研究的一个主要方向。
由多家公司组成的台湾地区薄膜电晶体液晶显示器产业协会的郑岳世，陈育翔等人认为当光线透过两个叠加的偏光膜层时，穿透厚度的增加虽然可以增加偏光度，但却同时损失透光度。况且还存在两个膜层之间的光轴对位问题，当第一层偏光膜所产生的偏振光进入第二层偏光膜时，轴对位的偏差会导致部分光强被吸收，造成透光度下降。
因此，有人将偏光膜/光学膜结构进行增亮整合，在不损失透光度的情况下，提高偏光度。台湾地区的奇菱科技股份有限公司在CN1928657提出由于扩散膜与棱镜膜之间不直接接触中间是空气。这样，为了确保光线在投向过程中不受干扰，要求组装过程在无尘状态下进行。这样就造成了组装成本的升高。另外，空气和扩散膜的折射率是不一样的，空气的折射率大约是1，而扩散膜是1.6。两者的折射率之差会造成扩散率的降低。本专利提出在扩散板和棱镜膜之间填充一个介质层。介质层中所含物质可以是水、甘油、光学粘胶等。
力特光电科技股份有限公司李东龙、张珍永、吴龙海等人提出一种去掉一层TAC膜的光学膜及增亮膜的整合技术。目的是减少整个结构的厚度，同时也提高光的透过率。办法有两个，一个办法是将位相差膜做成浸水性的，以适应偏光膜本身的浸水性;第2个办法是在位相差膜上涂一层浸水性的粘胶层，再将偏光膜与位相差膜相帖合。
与此专利相同，力特光电公司申请的内容基本相同的专利还有CN1815326(200510007263.6)。
所不同的是，位相差膜由一层变成2层，即正A型位相差膜和正C型位相差膜。2层位相差膜除具有不同的位相差调变性能外，正A型位相差膜还同时具有支撑体的作用。
4.3光线的反射回收(DBEF)及其改进技术
由于DBEF膜的主要作用是通过多次反射来对导光板的光线进行回收与利用，而实现这种效果的技术除了3M公司的多层堆栈技术以外，近年还有一些其他的替代及改进技术，所以，本文将凡是涉及光线的回收和利用的各种技术都列在此。
力特公司在CN1786791(200410098400.7)中，提出已知的由胆固醇液晶态增亮膜(Choles-tericLiquidCrystal-basedBrightnessEnhancementFilm，CBEF)和位相差板组成的增亮膜组合。当光线以一定角度射入液晶层时，受到该液晶层本身液晶分子间螺距与分子长短轴折射率的影响，会使得反射光线的波长向短波长的方向偏移，造成较长波长的光线(如红光)无法被该增亮膜反射而穿透增亮膜。因此造成DBEF液晶在大视角情况下有偏红的状况产生。
为了解决这个问题，力特公司提出将胆固醇液晶膜层一分为二，分成第一胆固醇液晶层(下图中的202层，反射可见光以外的波长光)和第二胆固醇液晶层(下图中的222层，反射可见光线)。如图8所示。
图8力特光电的双层反射式偏光增亮膜
当光线由背光模块10射过来时，长于可见光波长的光会被202层所反射，可见光范围内的光由222层反射。而当光线以一定角度射入时，两个液晶层都会因入射角度的影响而使反射光向短波移动，在这种情况下，仅靠第二液晶层，就无法反射那些长波长的光，这时，由于有了第一胆固醇液晶层，光反射时，它能将长于可见光范围的光向可见光范围偏移，等于在反射光的波长方面，对第二胆固醇液晶层进行了补偿，达到在提高装置亮度的同时，解决了显示器的色偏问题。
美国3M公司R?C?艾伦等人在中国专利CN1216114(申请号97193770.2)中介绍将一种具有双折射的聚合物，作为连续相，另一种聚合物作为分散相。连续相和分散相的折射率在一轴向上是相互匹配的，而在另一个轴向上基是不匹配的。在匹配方向上的折射率之差最好小于0.01，在不匹配方向上的折射率之差应在0.2以上。也就是说在匹配方向上的折射率之差是越小越好，而在不匹配方向上则是越大越好。
在实施例中，连续相材料聚萘二甲酸丁二醇酯(PEN)占75%，分散相材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)占25%。在160%下横向拉伸。结果，平行反射率75%，正交反射率为52%。
在此基础上，增加上下2个全PEN的表层，构成三层膜。芯层用75%PEN和25%的含有4%摩尔对甲基苯乙烯的间同聚苯乙烯共聚物。其中芯层厚度为415μm，表层厚度分别是110μm。三层膜平行反射率为80.1%，正交反射率为15%(图9)。
图93M公司改进的反射式偏光增亮膜结构图
进而还可以做成多层膜。因为多层膜与单一的片材相比，如果多层膜中彼此的厚度相同的话，它会更有效的反射相同波段范围内的光线，如果厚度不一样的话，则能反射更宽波段范围内的光线。
多层膜制备时，在209层的进料斗中加入两种材料，特性粘度为0.48的PEN和coPEN/sPS的混合物。sPS为间同聚苯乙烯。2种物料各自以不同的进料速度进料。多层膜中，2种膜层交替变化，层厚度呈线性梯度变化，最薄层与最厚层比例为1.3。最后施加coPEN表层。通过2次使用倍增器，使总的多层膜层数在到841层的多层膜。
最后，对多层膜在149%下进行横向拉伸，拉伸比例为61，得到的拉伸膜为5密耳厚。
图中10代表一漫反射光学膜，12是连续相，14是非连续相。
以前3M公司的反射式偏光片光学增亮膜，是由600~800层经薄膜拉伸而产生的双折射薄膜(bi-refringentfilm)所组成的，其目的是将S偏振光反射回到导光板，进行重复利用。而台湾地区友达光电股份有限公司在CN1601347(200410085921.9)中提出不用制作800层的膜，而是通过制作一个偏振化的光学增亮膜，通过薄膜干涉法，将S偏振光和P偏振光分开，经过对微棱镜顶角、不同折射率的折射层的设置，使光线以布鲁斯特角射入，让P型偏振光通过，S型偏振光反射回导光板进行重新利用。具体如图所示。
图10友达光电的改进型反射式偏光增亮膜结构
将此增亮膜置于导光板与显示面板之间，由导光板来的光线经过第一棱镜膜411时，由于布鲁斯特角的关系，被分成S偏振光L1和P偏振光L2，L1被反射回去，而L2通过第一折射层(411a)后，以布鲁斯特角入射第二折射层(412b)，到达第二棱镜膜后，被第二棱镜膜以与铅垂线平等的方向出射。
第一棱镜膜的折射率为1.62，第一折射层的折射率为2.2，第二折射层为1.38，第一和第二折射层各分3层。交替排布。由布鲁斯特角计算公式算出，第一棱镜膜的顶角为56°。
图11是本专利偏振化光学增亮膜的光谱模拟结果，虚线代表P偏振光，实线代表S偏振光，可以看出，P偏振光被几乎100%透过，而S偏振光被差不多100%反射。这就是本发明的效果。
图11新型增亮膜的改进效果
根据麦克斯威尔理论，液晶材料可反射光线的波长跟材料的折射率和螺距相关。考虑到液晶材料的双折射性质，通过计算，一般液晶材料的反射波的频宽为50~100nm，而实际上，可见光的频宽约为250nm，可见它远远小于可见光的频宽。为了覆盖整个可见光范围，不得不使用多层堆栈的方式，同时也使制作工艺复杂化。所以，如何相对简便的办法获得此问题的解决成了显示器行业一个重要的问题。
长兴化学工业股份有限公司在CN1707330(200410042962.X)中提出反射式偏光膜中包含向列型液晶堆积，其中加入手性化合物，使向列性液晶的长轴方向渐次相差一个角度，从而形成螺旋状。同时，通过控制胆固醇聚合物配方中单体的不同比例来实现反射波波长的全覆盖(图12)。
图12长兴化学的反射式偏光增亮膜改进技术
长兴化学提出一种在液晶聚合物的聚合配方中，通过控制不同的单体的比例来达到控制反射波的目的，再通过多层堆栈(3~4层)的办法，使其能涵盖可见光的全部频宽。
本发明的胆固醇液晶聚合物的配方中含有(表3)：
(1)单官能基向列型液晶单体(a);
(2)双官能基向列型液晶单体(b)，(c);
(3)手性化合物(d);
(4)聚合引发剂。
其基本结构如下：
制备时，将聚合组分涂布于PET等透明基体上，再用射线进行照射，引发聚合。结果表明，决定反射光线波长的主要条件在于手性单体的掺混的比例，在单功能基和双功能基向列型液晶单体的比例保持一样的情况下，通过改变手性单体的比例(从8%，10%和12%)制作3个样品(Ⅰ)，(Ⅱ)和(Ⅲ)，得到了分别反射红(576~694nm)、绿(492~586nm)和蓝光(400~492nm)色光的胆固醇型液晶层。将它进位叠加后，便得到了胆固醇型液晶增亮膜。其有效波长的范围为426~686nm。
图13长兴化学的胆固醇液晶增亮膜的反射波长
表3长兴化学的胆固醇液晶配方
鸿富锦精密工业(深圳)有限公司和鸿海精密工业股份有限公司在CN1504804(02152179.4)中所描述的技术与深圳的群康科技(深圳)和群创光电股份有限公司的专利CN1982918(200510120720.2)基本相一致。均为棱镜膜上下相对设置，所不同的是本专利技术包括了反射式偏振光增亮膜及1/4波片的使用，是关于对DBEF膜的改进技术(图14)。
图14深圳鸿富锦公司的增亮膜结构图
图14中263和283即为上下相对的微棱镜结构，紧挨上微棱镜结构的284是一层反射式偏光增亮膜以及自增亮膜一体延伸的向下微棱镜膜282。
在上下微棱镜结构的中间存在一个空间29，要求262和282与空气间隔29的折射率差在0.001~0.2之间。在微棱镜结构下边的是背光模组部分，其中22为导光板，23为1/4波片。
由光学的折射与反射定律得知，当自然光以一定的入射角从一种介质入射到另一介质时，S方向的偏振光大部分被反射而P方向的偏振光被折射。通过导光板的光线经过上下两层的微棱镜的反射与折射后，当到达反射式偏光增亮膜28时，已有相当部分的S型偏振光被经反射穿过导光板，再穿过1/4波片，最后由1/4波片底面反射再次穿过1/4波片。这时，两次通过1/4波片的S型偏振光发生90度的偏转，变成P方向上的完全偏振光，最后两组P方向的完全线偏振光汇合经过增亮膜284出射，提高了背光模组与液晶显示装置的出射亮度。
本专利中，向上向下微棱镜结构的顶角最好为135°。
4.4光线的集光出射(BEF)及其改进技术
棱镜膜的集光原理如图15所示。
当入射的a光线射入到棱镜结构231的底面232后，由于空气的折射率小于该棱镜部分231的折射率，依据折射定律，其折射角将小于入射角。
当折射光线经过斜面233出射时，由于该棱镜结构231的折射率大于空气折射率，因而再依据折射定律，出射光线b的出射角将大于折射角。经过此光路，使原本斜射入该底面的光线a的行进方向改变成为基本垂直于该底面233，从而使更多的光线射入该液晶面板，提高光的利用率。
图15棱镜膜的集光原理
群创光电股份有限公司(深圳)和台湾地区群康科技有限公司在CN1982918(200510120720.2)中为解决背光模组中，两层棱镜膜直接暴露在外，导致在组装过程中受到损伤和导致集光效果差等问题，提出将2层棱镜膜做成一体，其棱柱方向相互垂直，如图16所示。
图16深圳群康科技的双层棱镜膜技术
图16中，332为主体，330为第一棱镜结构，334为第二棱镜结构，336和338分别是第一保护膜层和第二保护膜层。棱镜结构用的材料是聚丙烯酸树脂材料。
主要技术特点是控制各层的折射率。按此图的结构，折射率从下到上依次减小，当第二保护层338的折射率为n2，第二棱镜结构334和第一棱镜结构330的折射率均为n0，第一保护层336的折射率为n1的情况下，各层折射率的控制按n2>no，n0>n1。
如此控制的结果是能够使原本以大角度射入338的光线能变成基本垂直于保护层336的方向出射，从而能够达到与普通两层棱镜膜相同的偏光效果。
与此相同的控制上下折射率的技术还有三星电子公司的崔震成等人在CN1967342中提出改进技术。
主要技术内容：在主体材料(PET)上，通过层压和压延处理，制作成一包含有不同掺杂剂和不同掺杂剂浓度的两种固定材料(fixedmaterials)。制成聚合物薄膜(BEF)。其中，掺杂剂可能用1种、2种或多种。其折射率的控制是专利的关键技术。
主体材料的折射率是1.49~1.66，掺杂剂的折射率比主体材料要低0.001~0.1，且在主体膜上，使掺杂剂的浓度从上至下，逐渐减小，即靠近上表面的地方浓度是最高的。例如可以让最上层含20%重量的掺杂剂，中间层含10%重量的掺杂剂，而下层不含掺杂剂。又由于掺杂剂的折射率比主体材料小，所以，浓度越大的上边其对对折射率的降低明明显。
即上边折射率小，下边折射率大。如此，通过对掺杂剂浓度的优化，所制备出的改进后的BEF增亮膜具有与常规的BEF增亮膜所相当的各项技术性能，而其制造成本却远远低于常规产品。
光线在通过棱镜膜后由于其具有的聚光作用，大部分以0~45°角度出射，但是也有部分光线会以60°~75°大角度出射，这部分区域的光线是无效的光线，因而形成了漏光的现象。
友达光电股份有限公司提出一种新的微棱镜结构，可以改进漏光现象。微棱镜结构如图17、18所示。
图17友达光电的微棱镜结构图
图18友达光电的三位一体型棱镜结构单元图
棱镜膜包括一主体结构(220)和一微棱镜结构(图中230a，230b等为其结构单元)，单元结构为三位一体式，每单元共三个棱镜结构，中间一个为等腰的直角三角形，顶角为90°。相邻的2个棱镜结构也是等腰三角形，只是其直角与中间的等腰三角形的2个锐角相邻。这种多个向上垂直面的结构据称能有效地减少背光模块的漏光现象。
通过使用本专利的特殊的微棱镜结构的改进，可以使通过棱镜膜的光线以55~65°的角度出射，缩小了光线的出射角度提高了光的利用率。
通用电气公司CN1720469(200380104836.6)提出了一种利用曲面的微棱镜结构来改善大视角漏光的现象(图19)。
图19曲面的棱镜结构
5.结语
增亮膜专利以台湾地区及美国的公司为主要申请者，中国大陆也有少量申请;专利申请的年限以2005年前后为高峰期，之后开始减少，表明技术开发的活跃期已经过去，进入了技术开发的成熟期;在技术方面，较多的专利涉及的是对原有技术的改进和替代以及如何进行整体优化，增加背光源系统的亮度。
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