膜內印刷技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹

中國觸摸屏網(wǎng)訊， 在汽車(chē)儀表盤(pán)及車(chē)內顯示屏背光照明方面，對顯示亮度、可視度和低能耗的需求越來(lái)越高。在這方面，一般采用光面或磨砂面印刷塑料薄膜來(lái)分散局部的光線(xiàn)，遮蓋掉顯示屏后面的燈管或結構性部件，同時(shí)向需要照明的地方傳遞光線(xiàn)。不過(guò)，這種塑料薄膜在沒(méi)有額外照明或表面處理從而達到足夠亮度和對比度的情況下是無(wú)法滿(mǎn)足功能方面的需求的。

LCD電視機和其他顯示器采用的高級顯示膜所取得的一些新的技術(shù)發(fā)展使得這些膜的光管理特性得以逐漸應用到汽車(chē)顯示屏和儀表盤(pán)領(lǐng)域。來(lái)自沙伯基礎創(chuàng )新塑料以及GE中國技術(shù)中心的研究人員針對將聚碳酸酯（PC）薄膜引入到該領(lǐng)域的可行性進(jìn)行了研究。這種膜具備獨特的工程表面特性，可以提高顯示屏的對比度和亮度。薄膜的光學(xué)功能主要通過(guò)薄膜表面產(chǎn)生的微透鏡陣列、透鏡或棱鏡矩陣來(lái)實(shí)現。這種薄膜尤其適用于采用LED進(jìn)行照明的應用領(lǐng)域。

研究人員對兩種類(lèi)型的薄膜展開(kāi)了評估，一種是表面具有微透鏡陣列的薄膜，還有一種表面為無(wú)規則磨砂紋理的薄膜，作為對比之用。研究人員采用絲網(wǎng)印刷的方式，仿照儀表盤(pán)通常采用的樣式，將其印制到薄膜上，放置在測試用背光模塊上面。顯示屏的亮度和對比度通過(guò)光強測試方法進(jìn)行質(zhì)和量的測試。

顯示屏照明

汽車(chē)顯示屏通常包含一張印刷塑料薄膜，大約100-* 00μm厚，與儀表或指示燈裝配或疊加在一起，提供必要的顯示功能。一般情況下都是采用單張膜，不過(guò)有時(shí)為了顯示美觀(guān)或為了達到* -D效果也會(huì )采用多張膜。汽車(chē)設計師發(fā)現PC薄膜在汽車(chē)顯示屏應用方面是一種理想的材料，這主要得益于聚碳酸酯這種材料固有的機械、熱學(xué)以及光學(xué)特性。

采用印刷塑料薄膜的顯示屏通過(guò)印刷設計來(lái)決定哪些區域需要遮擋光線(xiàn)（實(shí)地印刷），哪些區域需要透光（透明或半透明印刷）。帶有磨砂表面（隨機紋理）的塑料薄膜與光面薄膜不同的是，這種膜完全可以遮擋住結構部件，但是在光線(xiàn)透過(guò)膜的時(shí)候會(huì )導致光的擴散，從而影響顯示屏的亮度。

最理想的薄膜是盡可能地讓光線(xiàn)朝著(zhù)需要的方向發(fā)射（比如對著(zhù)觀(guān)看者），同時(shí)還具有一定的遮蓋能力（光的擴散）。

LCD顯示屏方面的技術(shù)進(jìn)步讓人們更進(jìn)一步地了解了光線(xiàn)穿過(guò)不同類(lèi)型薄膜或膜系時(shí)光線(xiàn)的傳遞情況，以及影響亮度、一致性、觀(guān)察角度和能耗等方面的因素。在LCD顯示屏應用中，可以采用光源或背光模塊（BLM），通過(guò)一些光學(xué)薄膜來(lái)調節透過(guò)LCD屏（顯示圖像的屏幕）的光線(xiàn)，為觀(guān)看者提供一個(gè)明亮、亮度一致的圖像，從各個(gè)角度觀(guān)看都非常舒服、清晰。

目前這種技術(shù)已經(jīng)在汽車(chē)上一些LCD顯示屏（比如導航系統和音/視頻系統控制面板）方面得到了應用。

高級光學(xué)薄膜

根據斯涅爾定律，平行的入射光線(xiàn)透過(guò)光滑的表面折射后方向均相同，也就是說(shuō)，所有入射光線(xiàn)的折射角都是一樣的。但是如果折射表面是磨砂的或帶有紋路的，同樣的入射光線(xiàn)在透過(guò)介質(zhì)后會(huì )朝不同的方向擴散。

要想控制光線(xiàn)穿透表面后的傳遞方式，可以通過(guò)控制表面坡度來(lái)實(shí)現。有些研究已經(jīng)找到理想的表面坡度分布方式，可以讓光線(xiàn)朝著(zhù)需要的方向折射，同時(shí)還不會(huì )影響表面的光擴散特性，這樣在保持遮蓋力的情況下可以使光線(xiàn)更加集中。生產(chǎn)具備這種性能的單片塑料薄膜工藝已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)，在塑料薄膜上做出這種表面效果的設備也已經(jīng)推向市場(chǎng)。

表面帶有微透鏡陣列的塑料薄膜便是這種具有特定坡度分布的單片塑料薄膜的一種。

隨機紋理可以為標準PC擴散膜的表面帶來(lái)磨砂效果——改變紋理的設計可以提高膜的光擴散和遮蓋性能，但是它不能提供像工程光學(xué)表面那樣的光線(xiàn)重新定向性能。

微透鏡膜不管膜的取向如何都具備相同的光學(xué)性能。因此，這種膜具有較高的轉印靈活性，可以印制到不同形狀的物體上，也不需要保留參照框架。與之相比，棱鏡和透鏡膜表面具有非常高的定向性——光線(xiàn)在透過(guò)薄膜后會(huì )沿著(zhù)與表面單元相垂直的方向傳播。

棱鏡膜與微透鏡膜相比可能具有更高的光線(xiàn)轉向能力，但是必須按照與光源及觀(guān)察點(diǎn)相對應的預設取向進(jìn)行轉印或熱印。透鏡膜的定向能力與棱鏡膜相當，但是這種膜的光線(xiàn)轉向程度其實(shí)與微透鏡膜差不多。

定向膜適用于采用線(xiàn)性光源照明的應用中，比如CCFL（冷陰極熒光燈）或LED排燈。定向性方面的不足可以通過(guò)在交叉配置中將兩張膜疊加起來(lái)的方式解決。

微透鏡膜樣品評估

研究人員在汽車(chē)顯示屏模擬環(huán)境中，對采用了工程微透鏡表面結構的單片Lexan PC膜進(jìn)行了評估。將該樣品在較強環(huán)境光線(xiàn)下的可視度與磨砂膜樣品進(jìn)行對比發(fā)現，微透鏡膜明顯可視度更高，更鮮艷；而磨砂膜眩光比較嚴重。

眩光與表面的反射性和光澤度有關(guān)，如果光澤度減少，眩光也會(huì )隨之減少。微透鏡膜樣品的光澤度非常低。這是當前微透鏡膜表面固有的特性，表面形貌單元的形狀和尺寸決定了環(huán)境光線(xiàn)很容易分散在這樣的表面上，從而避免了眩光的出現。

減少標準圖像膜的眩光現象也不是不可能，但是需要對表面進(jìn)行額外的調整，或對隨機紋理進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的設計。

此外，研究人員還對以上兩種膜的遮蓋力進(jìn)行了簡(jiǎn)單的評估——將這兩個(gè)樣品放在木紋表面上。在較強的環(huán)境光照下，對木紋背景穿過(guò)薄膜圓點(diǎn)表面的可視度進(jìn)行評估。磨砂膜樣品表現出的遮蓋力比較強，而透過(guò)微透鏡膜樣品上的圓點(diǎn)依然可以看得到背面的木紋。

肉眼觀(guān)察結果也得到了樣品霧影數值的支持。微透鏡膜的霧影度很明顯，達到100%（磨砂膜為77%），表明這種膜光擴散性能較高。

磨砂擴散膜的霧影度可以通過(guò)在樹(shù)脂基材中添加光擴散顆粒達到較高的水平。微透鏡膜之所以有如此高的擴散性，主要是因為光線(xiàn)在穿過(guò)膜的內部時(shí)進(jìn)行多次反射和折射造成的。微透鏡膜可以將光擴散特性與光定向性能結合起來(lái)，這是微透鏡膜一個(gè)獨特的地方。

為了測量膜的對比度，研究人員在內部光源關(guān)閉的情況下在環(huán)境光下記錄了膜的光強度數值。分別記錄兩種膜圓點(diǎn)中央及周?chē)煌该骱谏∷^域的光強讀數，然后就可以得到圓點(diǎn)與黑色區域的光強度數值的比值（對比度）。結果顯示，微透鏡膜樣品的亮度是磨砂膜樣品的三倍多。

在內部光源打開(kāi)的情況下，整個(gè)測試過(guò)程又做了一次。此次記錄了被照明圓點(diǎn)中心（光線(xiàn)傳輸點(diǎn)放在圓點(diǎn)的下方）和其他相鄰圓點(diǎn)中心的光強。

在這種情況下，微透鏡膜聚集光線(xiàn)并將其穿透過(guò)那些沒(méi)有直接對著(zhù)光源圓點(diǎn)的能力同樣是磨砂膜的三倍多。這也是得益于微透鏡陣列可以將光線(xiàn)折射到觀(guān)看者方向（測試中采用光強計）的特性。這些光線(xiàn)如果穿過(guò)普通的沒(méi)有經(jīng)過(guò)光校準的薄膜時(shí)就會(huì )被浪費掉了。

綜上所述，最大程度地提高光能量的利用率從而提高亮度還是有辦法實(shí)現的。二選一的話(huà)，至少可以降低所需的能量，從而減少總體能量的消耗。

測試結果表明，通過(guò)高級顯示膜在LCD顯示屏方面的應用所獲得的好處同樣可以在汽車(chē)顯示應用中實(shí)現。建議對高級顯示膜在汽車(chē)顯示屏上的實(shí)際照明方案進(jìn)行進(jìn)一步的測試。