[發明專利]校準顯微透鏡陣列

無效

• 申請號: 200680026911.5
• 申請日: 2006-06-29
• 公開（公告）號: CN101405637A
• 公開（公告）日: 2009-04-08
• 發明（設計）人: 詹姆斯·F·蒙羅
• 申請（專利權）人: 瑞弗萊克塞特公司
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 過曉東

相關申請

本申請要求申請于2005年6月29日，申請號為60/694,838 的美國臨時申請的利益。以上申請的全部內容在此作為參考被并 入本文。

背景技術

平板顯示器在從桌上和膝上電腦，到電視屏幕等廣泛的各類 應用中，通常被作為陰極射線管的優選。通過比如液晶顯示器 (LCD)重顯的圖象所感知到的質量，主要取決于它提供高亮度 和高對比度的能力。這類顯示器通常使用背光照明陣列，其中一 個光擴散板，被放置在光源和液晶面板之間。通常會在光擴散板 上或附近，放置一個或多個校準薄膜片。校準薄膜起到提高顯示 器最重要的性能——亮度的作用。

一種類型的校準薄膜結合了在薄膜底片的一個面上塑造的 或澆鑄的棱鏡的線性陣列。通常所述的棱鏡包含90°的內角，通 過折射和TIR(全內反射)的過程，重復使用軸上的光，改變不 在軸上的或者傾斜的光的傳播方向，使之沿軸方向發射。此外， 由于成型過程和鑄造生產(即加工)過程都相對簡單，這種校準 薄膜相對容易制造。最后，由于TIR和折射過程都是無損的(即 無吸收)，這種校準薄膜具有高流明效率。然而，這種基于棱鏡 的校準薄膜具有兩個顯著的缺點。第一，被校準的光的發射剖面 相當寬，發射包絡半角達到±30°，通常比大多數應用的理想包 絡寬度要寬。第二，發射包絡的形狀，無法被制作或定形以適應 已有背光應用所期望的形狀。這是由于，90°棱鏡在幾何學上已 經固定，以達到最大化的校準。沒有多余的幾何參數可以用來調 整，以更改包絡的形狀。

另一種校準薄膜，包括一個在感光底片一面上的顯微透鏡陣 列，感光底片的另一面有一個反射表面，其上有置于顯微透鏡相 應位置的洞或者孔。反射表面朝向背光或者光源，光源來的光或 者被反射表面反射，或者通過孔。通常，當光通過一個孔后，它 會通過相應的透鏡折射進入被校準后的方向。相比于基于棱鏡的 校準薄膜，這種校準薄膜有一些優點。特別是，發射包絡的寬度 可以遠遠小于±30°，下降到±5°或者更小。此外，由于發射 角度的減小，光濃縮現象加劇，使得使用基于顯微透鏡的校準元 件的背光照明的亮度顯著改善。

然而事實證明，盡管有這些優點，基于顯微透鏡的校準薄膜 難以制造。通常，顯微透鏡的傾斜度是50μm量級，孔的寬度是 15μm量級，并且為了起到作用，孔必須很好的與透鏡的光軸較 直或者呈圓心對稱。已經發現在反射層制造一個直徑幾微米的孔 是有困難的，而與此同時，還要與透鏡陣列對齊則極其困難，特 別是面積較大的時候。

能夠克服至少部分困難的方法，是使用照相平板印刷技術。 根據這一多步驟技術，如美國專利6,633,351所述，普通的照相 平板印刷包括如下步驟：1)提供保護層在顯微透鏡的對面)，2) 暴光(通過顯微透鏡)，3)發展暴光過的保護層，4)蝕刻，5) 移除保護層，最后6)反射薄膜形成。此外，步驟3，4和5包括 浸濕過程，需要消耗時間和材料才能完成。因此，所得到的校準 薄膜制造成本很高，最終的生產將因為昂貴而無法適用于任何對 稱本敏感的背光照明設備。

更多關于這些類型薄膜以及背光顯示系統的信息，請參見美 國專利5,453,876，5,598,281，5,870,224，6,327,091，6,421,103， 6,633,351，6,697,042以及6,876,408。

發明內容

本發明的目標是提供一種具有高輸出亮度的校準薄膜，其輸 出校準包絡很小，可達±5°，其輸出發射剖面可調節，并且具 有高流明效率，具有最少的制造步驟，易于制造且成本低。

本發明的另一個目標是創造一個有效的，低成本的校準薄 膜，其輸出光分開小于±30°，可與大多數現有的背光源兼容。

另一個目標是提供一個具有相對薄的反射層的校準薄膜，使 得以傾斜角度進入的光，更有可能無衰減地通過。

此外另一個目標是提供一個光循環使用性得到改進的校準 薄膜。

進一步的目標是提供一個易于制造，比現有薄膜成本低的薄 膜。

另一個目標是提供一個能夠被調整形成所期望的光剖面的 薄膜。

根據本發明的一個方面，校準薄膜包括感光底片，多個位于 感光底片輸出面的顯微透鏡，位于感光底片顯微棱鏡相反面的鏡 面反射層，以及多個位于反射層上的、與透鏡陣列中的顯微透鏡 直接對應的孔。鏡面反射層會比漫反射層薄很多，使得光能夠更 容易地通過。