膜內(nèi)印刷技術(shù)的簡單介紹

中國觸摸屏網(wǎng)訊， 在汽車儀表盤及車內(nèi)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越高。在這方面，一般采用光面或磨砂面印刷塑料薄膜來分散局部的光線，遮蓋掉顯示屏后面的燈管或結(jié)構(gòu)性部件，同時向需要照明的地方傳遞光線。不過，這種塑料薄膜在沒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法滿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(yīng)用到汽車顯示屏和儀表盤領(lǐng)域。來自沙伯基礎(chǔ)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。薄膜的光學功能主要通過薄膜表面產(chǎn)生的微透鏡陣列、透鏡或棱鏡矩陣來實現(xiàn)。這種薄膜尤其適用于采用LED進行照明的應(yīng)用領(lǐng)域。

研究人員對兩種類型的薄膜展開了評估，一種是表面具有微透鏡陣列的薄膜，還有一種表面為無規(guī)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光強測試方法進行質(zhì)和量的測試。

顯示屏照明

汽車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，不過有時為了顯示美觀或為了達到* -D效果也會采用多張膜。汽車設(shè)計師發(fā)現(xiàn)PC薄膜在汽車顯示屏應(yīng)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、熱學以及光學特性。

采用印刷塑料薄膜的顯示屏通過印刷設(shè)計來決定哪些區(qū)域需要遮擋光線（實地印刷），哪些區(qū)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(jié)構(gòu)部件，但是在光線透過膜的時候會導(dǎo)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朝著需要的方向發(fā)射（比如對著觀看者），同時還具有一定的遮蓋能力（光的擴散）。

LCD顯示屏方面的技術(shù)進步讓人們更進一步地了解了光線穿過不同類型薄膜或膜系時光線的傳遞情況，以及影響亮度、一致性、觀察角度和能耗等方面的因素。在LCD顯示屏應(yīng)用中，可以采用光源或背光模塊（BLM），通過一些光學薄膜來調(diào)節(jié)透過LCD屏（顯示圖像的屏幕）的光線，為觀看者提供一個明亮、亮度一致的圖像，從各個角度觀看都非常舒服、清晰。

目前這種技術(shù)已經(jīng)在汽車上一些LCD顯示屏（比如導(dǎo)航系統(tǒng)和音/視頻系統(tǒng)控制面板）方面得到了應(yīng)用。

高級光學薄膜

根據(jù)斯涅爾定律，平行的入射光線透過光滑的表面折射后方向均相同，也就是說，所有入射光線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，同樣的入射光線在透過介質(zhì)后會朝不同的方向擴散。

要想控制光線穿透表面后的傳遞方式，可以通過控制表面坡度來實現(xiàn)。有些研究已經(jīng)找到理想的表面坡度分布方式，可以讓光線朝著需要的方向折射，同時還不會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)開發(fā)出來，在塑料薄膜上做出這種表面效果的設(shè)備也已經(jīng)推向市場。

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擴散膜的表面帶來磨砂效果——改變紋理的設(shè)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表面那樣的光線重新定向性能。

微透鏡膜不管膜的取向如何都具備相同的光學性能。因此，這種膜具有較高的轉(zhuǎn)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——光線在透過薄膜后會沿著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轉(zhuǎn)向能力，但是必須按照與光源及觀察點相對應(yīng)的預(yù)設(shè)取向進行轉(zhuǎn)印或熱印。透鏡膜的定向能力與棱鏡膜相當，但是這種膜的光線轉(zhuǎn)向程度其實與微透鏡膜差不多。

定向膜適用于采用線性光源照明的應(yīng)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在交叉配置中將兩張膜疊加起來的方式解決。

微透鏡膜樣品評估

研究人員在汽車顯示屏模擬環(huán)境中，對采用了工程微透鏡表面結(jié)構(gòu)的單片Lexan PC膜進行了評估。將該樣品在較強環(huán)境光線下的可視度與磨砂膜樣品進行對比發(fā)現(xiàn)，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)境光線很容易分散在這樣的表面上，從而避免了眩光的出現(xiàn)。

減少標準圖像膜的眩光現(xiàn)象也不是不可能，但是需要對表面進行額外的調(diào)整，或?qū)﹄S機紋理進行專門的設(shè)計。

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

肉眼觀察結(jié)果也得到了樣品霧影數(shù)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在樹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，主要是因為光線在穿過膜的內(nèi)部時進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(jié)合起來，這是微透鏡膜一個獨特的地方。

為了測量膜的對比度，研究人員在內(nèi)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(shù)值。分別記錄兩種膜圓點中央及周圍不透明黑色印刷區(qū)域的光強讀數(shù)，然后就可以得到圓點與黑色區(qū)域的光強度數(shù)值的比值（對比度）。結(jié)果顯示，微透鏡膜樣品的亮度是磨砂膜樣品的三倍多。

在內(nèi)部光源打開的情況下，整個測試過程又做了一次。此次記錄了被照明圓點中心（光線傳輸點放在圓點的下方）和其他相鄰圓點中心的光強。

在這種情況下，微透鏡膜聚集光線并將其穿透過那些沒有直接對著光源圓點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折射到觀看者方向（測試中采用光強計）的特性。這些光線如果穿過普通的沒有經(jīng)過光校準的薄膜時就會被浪費掉了。

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現(xiàn)的。二選一的話，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(jié)果表明，通過高級顯示膜在LCD顯示屏方面的應(yīng)用所獲得的好處同樣可以在汽車顯示應(yīng)用中實現(xiàn)。建議對高級顯示膜在汽車顯示屏上的實際照明方案進行進一步的測試。