随着人们对汽车仪表盘的照明和显示仪器在亮度、视觉效果和能耗等方面的要求不断提高，鉴于高性能光学薄膜在调整光路方面的显著优势，使得将其替代传统的塑料薄膜用于汽车显示屏和仪表板上成为了可能。本文介绍了具有独特表面微结构的聚碳酸酯(PC)薄膜，并通过实验验证了其对对比度和亮度的改善效果。
图1汽车显示屏示例
概述
目前，市场对于汽车仪表盘照明和显示仪器的亮度、视觉效果和能耗的需求不断提高。普通透明或磨砂的印刷级塑料薄膜已被用来提供必要的局部漫反射效果，以遮蔽显示屏后方的灯泡和结构细节，而在有照明需求时则允许光线透过。但是，足够的亮度和对比度需要依靠增加额外的照明强度和合适的表面纹路处理来实现，这时此类薄膜的应用就可能受到限制。
图2用于仪表板的印刷式PC薄膜
图3折射定律：光线折射(对于空气，n2=1)
本文评估了两种类型的薄膜：一种是表面带有微透镜阵列的薄膜;另一种是带有无规磨砂纹理的薄膜(作为参照)。薄膜表面采用丝网印刷印制了与常用的仪表板类似的图案，放置在用于测试的背光模组中，然后使用光强测量方法对模组的亮度和对比度进行了定性和定量评估。
汽车显示屏
图4PC微透镜薄膜的局部扫描电镜图
一般的汽车显示屏包含100~800μm厚的印刷式塑料薄膜，它与仪表板仪表或指示器装配或堆叠在一起，以提供所需的显示功能(如图2所示)，通常采用单层薄膜，但为了提升美观度或三维效果，也会使用薄膜叠层。汽车设计师已发现，PC薄膜是汽车显示屏的首选材料，因为PC具备固有的力学、热学和光学特性。
显示屏照明
图5PC微透镜薄膜的横截面扫描电镜图
图6磨砂PC薄膜的局部光学视图
在带有印刷式薄膜的显示屏中，印刷设计可确定遮光区域(实地印刷)和透光区域(透明或半透明印刷)，这便是所用薄膜的光学属性对显示屏的总体性能产生影响的地方。透明薄膜可以允许最大数量的光线通过，但透过此类透明薄膜可能会看到本来不希望被看到的显示单元结构。为了遮蔽薄膜后方的结构细节，薄膜需要具备一定的遮蔽能力。采用带有磨砂表面(无规纹理)的薄膜(而不是透明薄膜)，通常足以实现所需的遮蔽要求。但这会使透过薄膜的光线发生漫射(或沿多个方向散射)，从而降低视觉亮度。需要注意的是，从更广泛的意义上说，遮蔽能力是为了解决光照区域中的光线均匀度问题，即在不同的点获得相同的光线密度。通常，使用带有无规磨砂纹理的扩散膜可实现均匀度，但这需要以牺牲亮度为代价。理想的薄膜是，在有效的方向(即朝着观看者的方向)上允许最大数量的光线透过，同时提供足够的遮蔽能力(漫射)。
图7PC棱镜薄膜的局部扫描电镜图
图8PC棱镜薄膜的横截面扫描电镜图
图9PC透镜薄膜的局部扫描电镜图
高性能光学薄膜
光线在穿过透明薄膜时将遵循折射的物理原理。材料的折射率“n”是一个关键属性，它影响到光线离开薄膜表面的方式(如图3所示)。当一束光线离开表面时，其出射角(相对于表面法线)与入射角之间的关系将遵循折射定律：
n1=n2sin2/sin1
图10PC透镜薄膜的横截面扫描电镜图
因此，可以通过控制表面斜率来控制光线离开表面的方式。有文献表明，在另一项研究开发中，研究人员确定了为在不损害表面扩散特性的情况下将光线“扭转”至所要求的方向(即朝着观看者的方向)，表面需要实现什么样的斜率分布，以便能在保持遮蔽能力的情况下将光线集中起来。研究人员还确定了创建拥有此类特性的单片塑料薄膜的方法，并推出了在塑料薄膜上获得此类表面所需的母模。
图11PC微透镜薄膜的印刷能力测试图案(双面)
作为参照，图6显示了一个无规纹理(该纹理使标准PC扩散薄膜的表面具有磨砂效果)的局部视图(光学显微镜图)。可以对此类薄膜进行设计，使其提供足够的漫射和遮蔽能力，但它们无法提供与特制微结构光学表面一样的光学重定向能力。
图12用于执行光强测量的实验设置
各项异性的光学薄膜适用于使用直线式排布光源阵列(CCFL或LED灯组)的应用。通过用交叉配置方式将两块薄膜叠放在一起，可以在一定程度上减弱光学的各项异性。