光導膜的製作方法

2023-05-30 13:33:01 2

專利名稱：光導膜的製作方法
技術領域：
本發明涉及光導，具體地，涉及在平板顯示器中使用的光導，更具體地，涉及液晶顯示面板中使用的光導。
背景技術：
相比於例如等離子體顯示面板中的電致發光材料層，在液晶顯示(LCD)面板中， 液晶(LC)層本身不發光。LC層或者面板用作傳輸通過LC層的光的調製器。在背光LCD面板中，背光模塊作為面光源，是LCD面板的重要部件，而且是提高LCD面板亮度的關鍵。背光模塊包括光導板，其用於引導來自光源的平面陣列(例如，LED的平面陣列)或線光源(例如，冷陰極螢光(CCF)管或LED行)的光。具有在後的線光源的背光模塊在本領域指邊緣發光背光模塊。迄今為止，結合在邊緣發光背光模塊中的傳統的光導板利用全內反射以引導光從位於光導板的邊緣表面的光源到面向LC面板的光發射主平面。從光源發出的光被引導以傳播穿過光導板到光導板的相反邊緣表面，使得光能夠從整個平坦面向LC面板出射。過去，光導板的與光發射平面相反的其他主平面(例如，底表面)提供有幫助光向頂平面反射的結構。例如，在一些現有技術的光導板中，反射層可以提供在底表面，以將光反射回去而進入光導板。在其他的現有技術的光導板中，光導板的與光出射表面相反的底表面被紋理化(texture)而具有光反射或光散射表面點。遇到這些點的光束向光導的光發射表面散射和/或反射。更具體地，形成於或嵌入在前述傳統的光導板的底表面的光反射或光散射點能夠改變光束的傳播方向，以便將來自線光源的光傳播橫過平坦的光發射表面，從而形成從平面發射光的面光源。光反射或光散射點的散射和反射表面因製造工藝而通常是粗糙的 (matte)。因而，點或線光源需要大量的能量，以產生具有可接受亮度的平面光輸出，這導致電功耗的浪費。在背光模塊領域裡已經開發了另一種使用V-切口(V-cut)光導板的技術。V-切口光導板主要通過在光導板上的直接微加工稜鏡來形成，而且通常與反向稜鏡片結合而用於背光模塊中。如圖1所示，現有技術的背光模塊主要包括反向稜鏡片3、具有錐形厚度的 V-切口光導板2、在反向稜鏡片下方的反射膜1以及在反向稜鏡片上方的散射膜4。LC面板 (未示出)設置於散射膜4的頂部。線光源/反射器5設置於光導板2的較厚邊緣。相比於早期的傳統背光模塊，具有V-切口光導板的背光模塊的亮度能夠提高接近30%。因而， 使用這樣改善的背光模塊，對於特定輸出亮度，整體功耗能夠節約大約三分之一，其在節能性能上有相當大的改善。在背光模塊中使用的光導板典型地通過注塑成型製造。通常，熔融的聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate (PMMA))材料填入具有所需模具結構的模腔中且維持保持壓力(holding pressure)。在容許材料冷卻後，材料硬化而符合模腔的構造。然而，對於 V-切口光導板，因為與模腔製造相關的困難以及前述注塑成型工藝的特性而導致存在高的故障率。由CNC精密機械加工製造的具有V-切口結構的母模(mold master)的複製品經常被失當製造和/或導致缺陷。因而，V-切口光導板的製造變得越來越難，從而導致更低的成本效益。此外，現有技術的光導板存在的問題對LCD裝置而言因嚴格要求更輕的重量、更薄的輪廓和更柔軟的結構而被加劇了，LCD裝置在近年逐漸變成主流。由於注塑成型的局限性，所以不容易通過該方法獲得薄且柔性的光導板。具體地，對於大的IXD面板尺寸，故
障率甚至更高。仍需求具有薄且柔性的結構、具有高效的平面光輸出且易於製造的背光板。

發明內容
本發明提供薄的光導膜，其具有相對容易地以高的成品率製造的結構。在本發明的一個方面，光導膜是柔性的。更具體地，本發明提供柔性的光導膜，其在光導膜的底面 (即，背對液晶面板的面)上具有透鏡狀微結構形式的光調整結構。在一個實施例中，光導膜包括支持光調整結構層的基板層。在另一實施例中，光調整結構包括橫向平行排列的縱向柱狀透鏡(lenticular lense)陣列。光導膜還可以包括在光導膜的頂部光發射面(即，面對液晶顯示面板的面)上的稜鏡狀(prismatic-like)微結構。光導膜能夠通過包括片材(基於光導膜的雙面是否都要被結構化而是單面的或雙面的)卷的塗敷/壓紋(embossing)的工藝以卷對卷(roll-to-roll)連續工藝來製作。片材可以是清澈的(clear)或透明的，可以塗敷有嵌入在光發射表面上的珠子和/或粒子。根據本發明，光導的厚度可以明顯降低。另外，卷對卷工藝提供在母模或鼓上的微結構到光導膜的表面上的更精確的複製，這繼而降低了故障率和製造成本。


圖1示意性顯示現有技術的背光模塊的結構；圖2示意性顯示IXD的結構，該IXD包括根據本發明一個實施例的光導板；圖3是比較稜鏡和柱狀透鏡(lenticular lens)的表面輪廓的示意性剖面圖；圖4是示出根據本發明另一實施例的光導膜的透視圖；圖5是示出根據本發明再一個實施例的光導膜的透視圖；圖6A是根據本發明再一個實施例的光導膜的仰視圖；圖6B是示出圖6A的光導膜的透視圖；圖7是光導膜的示意性剖面圖以顯示結構參數；圖8顯示根據本發明一個實施例的包括併入本發明的發明性光導膜的LCD面板的電子裝置。
具體實施例方式本說明是目前考慮的實施發明的最佳模式。已經在這裡參考各種實施例和附圖描述了本發明。本說明的目的是為了顯示本發明的大概原理，而不應理解為限制性的含義。本領域的技術人員應該理解的是，根據這些教導可以完成變型和改進，而不偏離本發明的範圍和精神。本發明的範圍參考權利要求而被最優地確定。圖2示意性地顯示背光IXD裝置的結構，其包括根據本發明一個實施例的光導板。根據本發明的一個實施例，背光LCD 10包括液晶(LC)顯示模塊12、背光模塊14形式的面光源和插設於LC模塊12和背光模塊14之間的數個光學膜。LC模塊12包括夾置在兩個透明基板之間的液晶以及定義像素的二維陣列的控制電路。背光模塊14提供平面光分布，其是邊緣發光類型，其中線光源16(例如，一排分離的LED或者縱向的冷陰極螢光燈管)提供在根據本發明的光導膜18的邊緣。提供反射器17以引導來自線光源16的光穿過光導膜 18的邊緣進入光導膜18。LC模塊12根據圖像數據調製通過模塊的入射背光。雖然參考 LC模塊作為光調製器來描述本發明，但本發明的光導膜可以很好地應用於調製通過裝置的入射光的其他類型的調製裝置。具體地，本發明針對於薄且柔性的光導膜的新型結構，該新型結構的光導膜具有改變光路的光調整結構。在一個實施例中，由柔性透明材料構成的第一光學層支持形成在第一光學層下側並具有光調整結構的第二光學層，其中第一和第二光學層具有相同或不同的折射係數。根據圖2所示的本發明的實施例，薄且柔性的光導膜18具有清澈或透明且柔性的基板層19，該基板層19支持光調整結構20的清澈或透明層，光調整層20通常包括橫向排列的多排柱狀透鏡21的陣列。光導膜18結構化為帶有定義在背對LC模塊12的底部主平面的光調整結構20，以分配和引導光穿過面對LC模塊12的平且光滑的頂部主平面。 可以提供反射片22以助於捕獲任何從光導膜18的下側逃離的光並將該光重定向而向光導膜18返回。在顯示的實施例中，具有兩個結構化的微稜鏡基板沈和28，這兩個基板被布置有在兩個基板之間大體正交或者角度稍微小於正交角度的縱向稜鏡結構。微稜鏡基板26 和觀被結構化以增強照度或亮度，而且使光重定向為接近於垂直視軸(perpendicular viewing axis)。散射片(diffuser sheet) 27提供在光導膜18和下微稜鏡基板觀之間。備選地或附加地，微稜鏡基板26和觀之一或二者可以包括散射結構於面對光導膜18的相應底表面，以既提供光準直又提供光散射功能，這可以避免需要獨立的散射片，因而進一步減小IXD 10的總厚度。參考2011年3月觀日提交的共同待決的美國專利申請第13/073，859 號，其已經被公開，而且其整體被包括進來而作為此處的參考，如同在此處充分闡述一樣。穿過如圖2所示的光學膜組合而進入LC模塊12的光在LC模塊12的整個面區域是空間均勻的並且具有相對強的法向光強度。在本發明的上下文裡，創造性的光學基板可以在具有平面或彎曲的、剛性或柔性的並且包括顯示像素陣列的顯示面板的顯示裝置中被採用。面光源指提供照明以覆蓋顯示像素陣列區域的光源。因而，對於具有顯示像素的彎曲圖像面的顯示面板(這種面板可以是剛性的或柔性的)，背光需要覆蓋曲面中的顯示像素陣列，以有效提供對彎曲圖像面的照
明覆蓋。透鏡結構化表面的結構在下面以更多細節被描述。為方便參考，下述正交的x、y、 Z坐標系將被採用以解釋各種方向。對於圖2所示的實施例，X軸在橫跨柱狀透鏡21的方向，也指柱狀透鏡21的側向或橫向方向。y軸正交於χ軸，大體在光導膜18的面內，且在柱狀透鏡21的縱軸或縱向方向上。柱狀透鏡21的縱向方向是從柱狀透鏡21的一端到另一端。柱狀透鏡21大體位於x-y平面內。對於矩形的光導膜18，χ和y軸沿著光導膜18的正交邊緣。ζ軸正交於χ和y軸。顯示橫向排列的多排柱狀透鏡21的端部的邊緣在x-z平面內，如圖2所示，其也表示x-z平面的截面圖。所參考的柱狀透鏡21的截面是在x-z平面獲得的截面，位於沿著ι軸的多個位置處。進一步，所參考的水平方向處於χ-y平面中， 而所參考的垂直方向沿著ζ方向。在圖示的實施例中，透鏡結構化表面包括淺彎曲透鏡結構(例如，凸或凹的透鏡結構，或凸和凹的組合)。在圖2所示的實施例中，透鏡結構化表面包括凸柱狀透鏡21的平行排，每排在y方向上連續延伸在光導膜18的兩個相對邊緣之間。柱狀透鏡在未示出的另一個實施例中可以是凹透鏡。在這個示出的實施例中，相鄰的柱狀透鏡21的曲表面是分開的(即，不是相交的)，且定義了在柱狀透鏡21之間具有縱向平坦底部的平行空間或槽24。 在未示出的其他實施例中，相鄰的柱狀透鏡的曲表面可以相交。對於柱狀透鏡21，x軸處在橫跨谷M和透鏡21的方向，也指透鏡結構化表面的側向或橫向方向。y軸表示柱狀透鏡 21和槽M的縱軸或縱向方向。柱狀透鏡21的縱向方向是凸透鏡截面從柱狀透鏡21的一端行進到另一端的大體方向。圖2所示的邊緣顯示位於x-y面內的橫向排列的多排柱狀透鏡21的端部，其也表示x-z面內的剖面圖。參考圖7，其示意性顯示x-z平面的截面圖，以顯示光導膜的大體結構參數。參考圖7，光導膜500包括基板層510和大量的柱狀透鏡520，該柱狀透鏡520具有形成在基板層510的底表面上的凸曲表面524。柱狀透鏡520的每個的表面5M實質對應於在截面中中心為「0」且半徑為「r」的圓柱體522的表面的一部分，且表面部分對應於截面內的對向角(subtended angle) θ及在點「a」和「b」之間的對向弧(subtended arc)。在圖7所示的截面圖中，透鏡520對應於圓522的一段，且被弦a-b和弧a_b圍繞。如圖7所示，柱狀透鏡520的相鄰的弓形表面5M不相互接觸以形成不間斷或連續的透鏡表面。(如將在下面進一步討論的，在圖6A和6B顯示的實施例中，一些柱狀透鏡的弓形表面可以相互相交)。 每個透鏡520的表面524 「底接」到基板層510的頂部，並在相鄰透鏡520之間具有平坦的間隔。在顯示的這個實施例中，透鏡寬度dl對不連續的透鏡520而言是相同的。間隔節距 d2在一定區域內是恆定的，但對不同區域是不同的。在優選實施例中，透鏡結構的角θ在5度到90度的範圍內，更優選在10度到45 度的範圍內。柱狀透鏡結構的高度d3(從基底層510的頂部開始測量，或如果基底層與柱狀透鏡結構是一體的，從相鄰的非相交或非重疊的柱狀透鏡之間的谷測量)是相同的(或者可以在未示出的實施例中是變化的)，優選在0. 5 μ m到100 μ m的範圍內，再優選在1 μ m 到60μπι的範圍內，更優選在Ιμπι到45μπι的範圍內。柱狀透鏡的曲率是相同的。相鄰透鏡的中心0之間的距離(即，dl+d2) = 5 μ m至Ij 1000 μ m。在圖2所示的實施例中，柱狀透鏡21的每個在y-ζ平面內具有相同的截面輪廓。 所指的柱狀透鏡21的截面是在沿著χ軸的不同位置處且在y-ζ平面中獲取的截面。進一步，所指的水平方向處於x-y平面，而所指的垂直方向沿著ζ方向。在這個實施例中，柱狀透鏡21的曲率和高度對於所有的柱狀透鏡分別是相等的，且結構化透鏡表面的兩個不連續柱狀透鏡21之間的距離節距是相同的。在這個實施例中，每個透鏡21的表面底接基板層19的頂部。雖然圖2顯示附接到基板層19的孤立的或分離的柱狀透鏡21，但需要理解的是，柱狀透鏡21的層可以包括分離但(例如，通過相同材料的薄網；參見例如圖4)橫向互接的柱狀透鏡21。柱狀透鏡21的這種層的整體結構類似支持在期望高度的薄基底層上的柱狀透鏡21的層，以維持附接到基板層19的整體性。在這個實施例中，柱狀透鏡21的截面輪廓符合圓的一段(即，柱狀透鏡21符合圓柱體的部分表面)。採取符合除了圓以外的不同截面(例如，橢圓或者規則或不規則幾何體的其他截面)的柱體的透鏡表面也在本發明的範圍內。在圖2所示的實施例中，光導膜18包括兩個分離的層，這兩個分離的層包括柔性基板層19和光調整結構20的層。結構化層20粘附到基板層19，以形成整個光導膜18。可以預期，光導膜18可以由材料的單個一體化物理層而不是由兩個分開的物理層形成，這不背離本發明的範圍和精神。光導膜18可以是單一或單片體，其包括承載柱狀透鏡21的表面結構的基底部分。透鏡結構改善將光向光導膜18的頂部光輸出表面的引導，從而提高LC模塊12的亮度。對於圖2所示的下述光路L，當從光源16射出的光被投射進基板層19時，光從基板層19進入柱狀透鏡21層，從而發生第一折射。當光通過柱狀透鏡21的層時，柱狀透鏡21 改變了光路。接著，光穿過基板層19朝向基板層19的上表面(其也是光導膜18的上表面)。最後，光穿過光導膜18的上表面而出射。從整體上而言，均勻的平面表面光源由光導膜18定義。可以理解的是，在本發明的薄且柔性的光導膜18中，光行進路徑L可以通過控制基板層19與柱狀透鏡21的層之間的折射率差以及通過控制由柱狀透鏡21的層的光調整結構導致的折射和全反射而被控制。對比在前述背景部分描述的那些傳統V-切口光導板， 本發明簡化了光調整結構化表面的設計，由於柱狀透鏡對於精密加工技術具有相對低的要求，因而光導膜18的產出率可以提高。光導膜18的光調整結構的形狀可以是規則的或不規則的透鏡狀結構。光導膜18 的光調整結構相對於傳統光導板2(圖1)的稜鏡結構的改善效果可以參考圖3被更好地解釋。如圖3所示，上方反轉的三角形表示圖1所示的光導板2的傳統的稜鏡結構的截面輪廓。下方透鏡表示光導膜18的柱狀透鏡21的截面輪廓。虛線段TP和TL表示在各自截面輪廓的下表面的不同表面段處的斜率。如圖3可以看出，因為稜鏡結構2的斜率TP是恆定的，所以斷開(breaking)TIR(全內反射)的水平和重定向光對於設計和製造是困難的。相反，對於柱狀透鏡21，切線的斜率TL在橫跨透鏡21的凸透鏡表面的不同位置處改變。斷開 (breaking) TIR的水平使得設計和製造容易多了。設計的自由通過考慮在斷開TIR的切線變化效果能夠很大地提高，切線變化可以通過改變柱狀透鏡的形狀和/或尺寸而調整。例如，全內反射的斷開水平可以通過(a)兩個相鄰透鏡21之間的距離；和/或(b)透鏡21 的曲率半徑被調製。在本發明中使用透鏡狀結構作為光調整結構，設計上可實現更高的靈活性。在顯示的實施例中，柱狀透鏡21的層和基板層19可以由相同或不同材料製成。柱狀透鏡21的層和基板層19可以使用光學透明材料來形成，優選使用可聚合樹脂形成，這種紫外或可見光輻射-固化樹脂，例如UV可固化粘合劑。光導膜18能夠通過包括片材(單面或雙面的，取決於是否光導膜的兩面都要被結構化)卷的塗敷/壓紋的工藝在卷對卷連續工藝中被製作。通常，結構化透鏡表面通過施加包括可聚合和可交聯樹脂的可塗敷組合物到母模或母鼓上且經歷硬化工藝而形成。透鏡結構可以通過模具組件(die assembly), 壓滾機器(press rolling machine)、模壓組件或其他同類設備形成在分開的基底膜層上。 柱狀透鏡21的基底膜層20與柔性的基板層19通過簡單堆疊或施加例如壓敏粘合劑(PSA) 的粘合劑到各層而結合，以形成光導膜18的結構。很明顯，可以使用很多技術和製造方法的組合以獲得結構化透鏡表面和基板層的組合，或其等同物。也可以考慮，光導膜18能夠首先以薄規格形成，然後(例如，使用前述裝配工藝)進一步與另外明顯更厚的基板結合， 以獲得較厚規格的光導板，而不背離本發明的範圍和精神。如以上所指出的，多數傳統的V-切口光導板通過注塑成型形成，因而在背對LC模塊的下方的稜鏡結構的折射率與基底基板的折射率相同，且稜鏡應進一步(例如，在角度、 寬度或深度方面)被設計以便於控制光的反射方向，從而實現引導光路方向的效果。相反， 對於本發明的薄且柔性的光導膜，光調整結構20的層通過塗敷方法形成在基板層19上， 從而各層能夠具有不同的折射率，因而光路能夠被控制以實現將光引導向光導膜的朝向LC 模塊12的光發射表面的期望效果。根據本發明的一個實施例，兩層折射率之差的絕對值在從0. 001到0. 6的範圍內。在另一個實施例，基板層19和柱狀透鏡21的層能夠通過模製、按壓、壓紋、壓延 (calendering)或擠出到較厚的透明膜基板上而一體形成。具有結構化表面的基板的形成工藝的進一步討論可以參考美國專利第7，618，164號，其包括在此處作為參考。適於薄且柔性的光導膜18的基板層19的柔性透明材料可以由本領域普通技術人員已知的各種類型的材料，例如，塑料形成，這些材料可以包括例如但不限於聚酯 (polyester)樹脂，例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate (PET))和聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate(PEN))；聚丙烯酸酯(polyacrylate)樹脂，例如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl me thacry late (PMMA))；聚醯亞胺(polyimide) 樹脂；聚烯烴(polyolefin)樹脂，例如聚乙烯(P0Iyethylene(PE))和聚丙烯 (polypropylene (PP))；聚環烯烴(polycycloolef in)樹脂；聚碳酸酯(polycarbonate)樹脂；聚氨酯(polyurethane)樹脂；聚乙烯(polyvinyl)樹脂，例如聚乙烯醇(polyvinyl alcohol (PVA))、或聚氯乙烯(polyvinyl chloride (PVC))；三醋酸纖維素(triacetate cellulose (TAC))；或上述的混合物。在一個實施例中，優選的基板是聚甲基丙烯酸甲酯 (polymethyl me thacry late (PMMA))。而且，柱狀透鏡21的層能夠由與基板層19類似的材料製成，例如丙烯酸(acrylic)樹脂或本領域的技術人員已知的任何其他透明材料，其是適於粘附到基板層19的。基板層19的厚度到處是恆定的(即，基板層19的相反表面是平行的)，該厚度可以在ΙΟΟμ 到800μπι的範圍內，更優選在125μπι到600μπι的範圍內。在未示出的另外實施例中，基板層19可以是錐形的，例如，具有從光輸入邊緣到相反邊緣變薄的厚度。光導膜18的柱狀透鏡21的層的厚度(或者柱狀透鏡21的高度)可以在0. 5 μ m到100 μ m之間，優選在Iym禾口 60μπι之間，更優選在Iym禾口 45μπι之間。在圖2 (也參考圖7)的實施例中，柱狀透鏡21的垂直高度d3 (從基板層19的頂部測量的透鏡的冠高，或者如果基板層19與柱狀透鏡21為一體，從非相交的相鄰柱狀透鏡 21之間的谷測量)是相同的，優選在0.5μπι到ΙΟΟμπι的範圍內，再優選在Ιμπι到60μπι 的範圍內，更優選在Ιμπι到45μπι的範圍內。柱狀透鏡的曲率是相同的。間距dl(在相鄰柱狀透鏡的邊緣之間)是相同的且為O μ m到1000 μ m ；寬度d2 (在凸表面的側邊處的邊緣之間的距離)對所有的柱狀透鏡是相同的且為O μ m到1000 μ m。相鄰柱狀透鏡之間的中心間距(SP，dl+d2) =3μπι到1200μπι。如果薄的基底膜(網)與層20中的柱狀透鏡21成一體以有助於維持粘附的整體性(見圖4的基底膜42)，則膜的厚度(或底厚度)可以在5到800微米的範圍內。本發明的概念可以擴展到包括包含塗敷有嵌在柱狀透鏡表面的珠子和/或粒子的柱狀透鏡的光調整結構。圖4和圖5是本發明的光導膜的其他實施例，其在基板的兩面上結合稜鏡和透鏡狀結構。在圖4的實施例中，光導膜48具有在基板層49的相反兩面上結合稜鏡化和透鏡結構的結構。具體地，光導膜48具有結構化透鏡表面40和結構化稜鏡表面44。柱狀透鏡 41在結構上類似於前面實施例的柱狀透鏡21，除了柱狀透鏡41的層40包括與凸透鏡成一體的薄基底膜42之外。柱狀透鏡41的間距dl、寬度d2和冠高d3能夠保留恆定，或者通過橫跨光導膜地保持參數(dl、d2、d3)中的兩個恆定而改變一個參數或橫跨光導膜地保持一個參數恆定而改變其他兩個參數來改變。在這個顯示的實施例中，結構化稜鏡表面44是光輸出表面，其增強沿正交視軸 (orthogonal view axis)的亮度(即，提高光準直)，而結構化透鏡表面40是光導膜48的光調整表面用於如前實施例中的內反射(internal reflection)。如圖4所示，稜鏡表面 44包括不間斷或連續的縱向稜鏡45的平行排，在基板層49的兩個相反邊緣之間延伸。縱向稜鏡45的排是橫向平行(並排)排列的，定義了平行的峰46和谷47。峰46的截面輪廓是關於垂直對稱的(在y_z平面內看)。橫跨稜鏡表面44的平面，峰頂角可以被直角化，峰具有恆定或類似的高度和/或谷具有恆定或類似的深度。在圖4所示的實施例中，相鄰峰 /谷之間的距離或節距是恆定的。在顯示的實施例中，結構化稜鏡表面44和結構化透鏡表面40在整個光導膜結構上是相互大體平行的(S卩，不形成像在背光模塊中的光導板的大體錐形的整體基板結構)。在另外的實施例中，橫跨光導膜的平面，高度或稜鏡可以在縱向和 /或橫向方向上改變。橫向相鄰的稜鏡可以是分離的(即，在相鄰稜鏡之間存在間距)。在圖4中，柱狀透鏡41的縱軸(在y方向)正交於稜鏡45的縱軸(在χ方向)。圖4的雙面光導膜48能夠通過包括前面實施例中描述的類似的工藝製造。光導膜48能夠通過包括塗敷/壓紋片材卷的雙面的工藝、以卷對卷連續工序而製作。透鏡結構表面40和稜鏡表面44之一或兩者能夠形成為與基板層49分離的層，或與基板層49形成一體。在圖4所示的實施例中，光導膜48包括三個分離層，這三個分離層包括稜鏡表面層 44、柔性基板層49和結構化透鏡表面40的層。稜鏡表面層44和結構化透鏡層40粘附於基板層49，以形成整個光導膜48。可以理解的是，光導膜48可以由材料的單個一體物理層形成，而不是由三個分離的物理層形成，這不背離本發明的範圍和精神。光導膜48可以是單一或單片體，包括承載稜鏡45和柱狀透鏡41的表面結構的基底部分。在圖5的實施例中，類似於圖4的實施例，光導膜58具有結合在基板層59的相反面上的稜鏡和透鏡結構的結構。具體地，光導膜58具有結構化透鏡表面50和結構化稜鏡表面Μ。在該實施例中，柱狀透鏡51的層50包括與凸透鏡51成一體的薄基底膜52。柱狀透鏡的結構類似於之前的實施例，除了結構化透鏡層50的兩個不連續的相鄰柱狀透鏡 51的邊緣之間的間距d2在橫跨χ方向上的截面是可變的或是不同的之外。柱狀透鏡的寬度d2是相同且恆定的。柱狀透鏡51的高度(從基底膜52的頂部測量)是相同的。稜鏡表面M包括不間斷或連續的縱向稜鏡55的平行排，類似於稜鏡表面45的結構。圖5的雙面光導膜58能夠通過以上所描述的之前實施例的類似工藝來製造。在圖5中，柱狀透鏡51的縱軸(在y方向)正交於稜鏡55的縱軸(在χ方向)。在未示出的其他實施例中，代替具有稜鏡表面或者除了具有稜鏡表面外(在之前實施例中的44、54)，光導膜的光發射表面可以被塗敷嵌入在例如基板層上或者如果有的話在稜鏡表面上的珠子和/或粒子。在未示出的其他實施例中，柱狀透鏡結構的垂直高度是可變的。進一步，不同柱狀透鏡的曲率半徑也可以變化和/或不同透鏡表面可以符合除了圓之外不同截面(例如，橢圓或者其他規則或不規則的幾何體的截面)的柱體，進一步地可以符合變化尺寸的柱體。 也可以考慮具有定義不同的凸曲表面輪廓的均勻截面的縱向透鏡結構(例如，對於不同的柱狀透鏡具有相同輪廓或不同的輪廓)。實驗結果進行實驗以確定柱狀透鏡尺寸的改變對本發明光導膜的光亮度分布的均勻性所起的效果。參考圖6A和6B的進一步實施例，被研究的光導膜180具有大約10. 1英寸的對角線尺寸，並且通過使用透明材料例如丙烯酸(acrylic)樹脂來形成。圖6A是光導膜180的底表面的示意性平面圖。圖6B是光導膜180的圓圈區域6B的示意性透視圖。光源150靠近光導膜180的一側。在本實施例中，光導膜180的底表面具有從區域A到區域N的14個定義區域，其具有例如大約IOcm的寬度。許多柱狀透鏡圖案205設置在光導膜180(不面對LC模塊)的底表面190上，使得透鏡圖案205與光源150大致平行，並且設置為在區域A 到N的每個中具有恆定的間距dl (即，對於每個區域，相鄰柱狀透鏡之間的間距是相同且恆定的，但對於不同的區域間距是不同的)。在這個實施例中，柱狀透鏡的寬度d2和高度d3 是相同且恆定的，而至少一些柱狀透鏡(例如，在接近區域A的區域中)不相互相交。在圖 6A和6B所示的實施例，一些柱狀透鏡的弓形表面可以(例如，在接近區域N的區域中)彼此覆蓋或相接。表1顯示光導膜180的初始設計尺寸。如表1所示，變量d2、d3和R保持恆定，而 dl在不同區域A到N變化。來自這樣的光導膜設計的光輸出的均勻性是不理想的；例如， 基於工業採用的「13-點」測試，亮度分布的均勻性僅僅是大約30%。表 權利要求
1.一種光導，包括主體，該主體包括第一主表面、與所述第一主表面相反的第二主表面和光輸入表面，其中所述第一主表面主要輸出傳播通過所述主體的光，所述第二主表面結構化為具有透鏡狀圖案陣列，所述光輸入表面延伸在所述第一主表面的邊緣與所述第二主表面的邊緣之間。
2.如權利要求1所述的光導，其中所述主體是膜的形式。
3.如權利要求2所述的光導，其中所述膜是柔性的。
4.如權利要求3所述的光導，其中所述膜包括支持定義所述透鏡狀圖案的透鏡結構的分離層的基板層。
5.如權利要求4所述的光導，其中所述透鏡結構包括橫向平行排列的縱向柱狀透鏡的陣列。
6.如權利要求5所述的光導，其中所述柱狀透鏡具有相同的高度。
7.如權利要求5所述的光導，其中所述柱狀透鏡具有相同的寬度。
8.如權利要求5所述的光導，其中至少一些所述柱狀透鏡在相鄰的柱狀透鏡之間具有相同的間距。
9.如權利要求5所述的光導，其中至少一些所述柱狀透鏡在相鄰的柱狀透鏡之間具有不同的間距。
10.如權利要求5所述的光導，其中所述柱狀透鏡具有從所述主體延伸的凸表面。
11.如權利要求10所述的光導，其中所述凸表面實質上符合圓柱表面的一段。
12.如權利要求5所述的光導，其中所述第二主表面包括多個區域，該多個區域中的每個由柱狀透鏡組定義，而且其中每個柱狀透鏡組的柱狀透鏡的構造不同於相鄰柱狀透鏡組中的柱狀透鏡的構造。
13.如權利要求12所述的光導，其中所述多個區域從所述主體的鄰近所述光輸入表面的第一邊緣跨越到所述主體的相對的第二邊緣，而且其中所述柱狀透鏡組內的相鄰柱狀透鏡之間的間距從所述主體的所述第一邊緣到所述第二邊緣逐漸減小。
14.如權利要求5所述的光導，其中所述第一主表面包括微結構。
15.如權利要求14所述的光導，其中所述微結構包括稜鏡結構。
16.一種背光模塊，包括如權利要求1所述的光導；以及光源，布置為鄰近所述光導的所述光輸入表面。
17.一種顯示裝置，包括如權利要求16所述的背光模塊；以及光調製裝置，接收和調製從所述光導的所述第一主表面發射的光，以根據圖像數據由所述光調製模塊輸出該光。
18.如權利要求17所述的顯示裝置，其中所述光調製模塊包括平板光調製模塊。
19.如權利要求18所述的顯示裝置，其中所述光調製模塊包括液晶模塊。
20.一種電子裝置，包括如權利要求17所述的顯示裝置；以及控制電子裝置，將圖像數據引導到所述顯示裝置，以根據所述圖像數據產生圖像。
21.一種製造光導的方法，包括提供具有第一主表面和與所述第一主表面相反的第二主表面的膜； 於所述第二主表面提供透鏡狀圖案陣列；以及提供在所述第一主表面的邊緣與所述第二主表面的邊緣之間延伸的光輸入表面。
22.如權利要求21所述的方法，其中所述膜包括支持定義所述透鏡狀圖案的透鏡結構的分離層的膜基板層，而且其中所述方法包括形成所述透鏡結構層且將所述透鏡結構層的層接合到所述膜基板，以於所述第二主表面提供所述透鏡狀圖案陣列。
全文摘要
本發明提供一種柔性的光導膜，在該光導膜的底面上具有透鏡狀微結構形式的光調整結構。該光導膜具有支持光調整結構的層的基板層，該光調整結構為橫向平行排列的縱向柱狀透鏡陣列的形式。稜鏡狀微結構可以提供在光導膜的頂部光出射面。光導膜利用包括片材卷的塗敷/壓紋的工藝且以卷對卷連續工藝而製作。優勢包括顯著減小光導膜的厚度，而且卷對卷製作工藝提供母模或鼓上的微結構到光導膜的表面的更精確的複製，這繼而降低了故障率和製造成本。
文檔編號F21S8/00GK102269840SQ20111024347
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月7日 優先權日2010年6月7日
發明者葉芳君, 楊景安, 王凱俊, 王康華, 黃怡君 申請人:友輝光電股份有限公司