光学片材学习报告

光學片材學習報告

報告人：黑中小鱼

主題：介紹FILM材的相關知識及其在實際中的應用

關鍵詞：反射片、擴散片、稜鏡片

第一部分：反射片（Reflection film）

一、反射片的作用

反射片可以將折射與散射出導光板的光線反射回導光板，使其能夠再利用以減少光線的損失。

二、反射片的材料及分類

反射片是以PET為基材，用高反射率做顏料，分散與其中，以達到不透光且有效反射光線的目的。

反射片一般分為：金屬反射片和白色塑膠反射片

金屬反射：導體材料中的外殼層電子（自由電子）並沒有被原子核束縛，當被光波照射時，光波的電場使自由電子吸收了光的能量，而產生與光相同頻率的振盪，此振盪又放出與原來光線相同頻率的光，稱為光的反射（如圖一所示）。

金屬的導電係數愈高，穿透深度愈淺，反射率(Reflectivity)愈高。因此金屬反射膜材料大都使用高導電度的金(Gold, Au)、銀(Silver,Ag)、鋁(Aluminum, Al)與銅(Copper, Cu)等。

白色塑膠反射：一般是PET+TiO2。

TiO2等折射率很高（n=2.62）高發散光源，其與光學上透明度高的PET，經過微細發泡而成反射片。泡的直徑有數微米左右，泡越微細、密度越高，反射率就越高。泡是折射率約1.00的素材，與透明樹脂之間，形成良好的屈折率界面（如圖二所示）。

。

三、常用材料

公司所用的反射片是3M的ESR (Enhanced Specular Reflector ) ，是在可見光波長范圍內有非常高的反射率，反射率高達98.5%的鏡面反射片。其不含金屬成分，使用PET系樹脂為原材料制成的多層膜結構，利用高分子雙折射特性並精密控制薄膜厚度，可以將可見光波長內的光線均勻的反射，使ESR除了有高反射率外也不至於有明顯的色偏。

圖四所示，在沒有加ESR的情況下，其正面的輝度約為T-BEF/ESR的1/4 ；而T-BEF/White reflector的正面輝度為T-BEF/ESR的1/2。可知ESR的反射再利用光的效果明顯。

ESR的各項參數如表二所示：

產品尺寸：

可根據客戶要求定制尺寸。

環境測試：1.測試條件。如圖六所示

圖六、測試條件

2.測試結果。如圖七所示

圖七、測試結果

第二部分：擴散片(Diffuser film)

一、功能

擴散片主要有兩種功能：一是改變導光板射出的光能分布，二是藉由擴散物質的折射與反射將光霧化，從而使印刷點模糊化。

側邊光源由導光板擴散點折射及反射出導光板后，光能分布會有一定角度上的偏移，擴散片將偏置的光線導向正面視角且由於擴散片的擴散點非常細密，讓光線的分布更加均勻，使得正面看不到導光板底面擴散點。

二、材料

擴散片的基材為PET。（耐磨，尺寸穩定性好，熱膨脹係數小，具有良好的強度，透明度，其透光率為90%）

擴散片基材上面涂上一層含有擴散粒子的填料；在下層使其加工成霧面，擴散粒子有結合了一層密著防止層（有做抗靜電涂布），防止膜片發生靜電變形，擴散粒子還可以將光線打散，使其霧化。擴散粒子的種類：無機(TiO2、SiO2) 、有機(PMMA、PS) 、有機/無機複合粒子等，一般擴散粒子為圓球狀。

三、參數

全光線透過率（%）=平行透過率+

擴散透過率

霧化度（%）=擴散透過率/全光線透

過率

四、常用材料

KIMOTO 50LSE 擴散片之基材厚度50μm，總厚度65μm，顏色霧且亮，其光透率為98%，霧化度為84%。用為下擴散片，適合于中小尺寸背光模組。AUO036E用的是Keiwa HBS107，其光透率為73.67%，霧化度為88.1%。

第三部分：稜鏡片 一、功能：

是將經過擴散片后較為擴張的光能往中心角度集中，以提高面板正面的光線輝度，但是由於光能集中相對的使得視角變狹窄。 二、原理： 1、光學原理

折射定律： niSin θi=ntSin θt ；

全反射：入射介質的折射率較大時,即入射角大於等於臨界角時。

光藉由折射與內部全反射將自導光板發出至四面八方之散亂光線集中至約±35度的正視角方向，並藉由峰頂高度的微小差異來消除wet-out 現象，以求得最佳之集光效果。

圖二.稜鏡片集光原理圖

四個部分：

a. 內全反射，當入射的光線方向滿足全反射的條件時，光線無法跑出正面。約50%的光線

會因雙重反射回去再利用。

b. 折射出正面的光線。直接折射出去的光線和反射后再利用的光線由於不滿足全反射的原

因主要會被集中再正面視角70度的範圍內，從而提高正面的輝度。

c. 少部分光線射出棱鏡后會進入臨近的棱鏡一部分折射進去一部分反射，未進入臨近棱鏡

的光線會從旁邊損失。

d. 極少部分在傳播過程中損失。 2、其他

稜鏡片是背光模組中關鍵的零件，標準的稜鏡片具有規則的周期性結構，所以會和面板的像素產生影響缺陷—干涉疊紋（Moire ）。干涉疊紋的產生來自於多個具有近似相同頻率的重複性結構，常見干涉疊紋有兩種：反射式干涉疊（Reflective Moire ）與像素干涉疊紋（Pixel Moire ）。

因稜鏡片的結構具有非常高的規則性，因此搭配使用時會因為直接折射的光線與二次折射的光線產生干涉而造成所謂的 " Reflective Moire "，避免的方法可以用有Matted Coating 的材料( 如： DBEF-II)，光線透過matte 層後會被diffuse ，形成較無規則方向的光，可降低干涉的程度；加上上擴散片也可以大幅降低Moire 的產生(一般是在大尺寸)，采用Random Prism Structure 可以減少Reflective MoirePixel Moire 的產生是因為稜鏡片與面板上的pixel 皆為規則性的排列，在重疊後會在視覺上會產生所謂的moire 現象，其產生的moire 條紋皆

折射

圖一. 折射光路圖