[發明專利]具有多種斜率的轉向膜

無效

• 申請號: 200810168885.0
• 申請日: 2008-09-27
• 公開（公告）號: CN101419306A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發明（設計）人: 米向東;朱新羽
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯丹麥金融有限公司
• 主分類號: G02B6/00
• 分類號: G02B6/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陳哲鋒

發明領域

本發明一般涉及用來提高來自某個表面的照度的顯示器照明制品，更具體來說涉及具有多種斜率的轉向(turning)膜，用來對來自光導板的光進行重新定向。

背景技術

液晶顯示器(LCD)在成本和性能方面一直在獲得改進，成為許多計算機、儀器和娛樂應用優選的顯示器種類。用于常規的膝上計算機顯示器的透射LCD是一種背光顯示器，具有設置在LCD后面的提供光的表面，用來使光向外投射，射向LCD。如何提供亮度足夠均勻的合適背光設備、同時仍保持緊湊性和低成本的難題，已經通過以下兩種基本方法中的一種得以解決。在第一種方法中，使用提供光的表面在很寬角度范圍內提供照度基本恒定的高度散射的光，光的散射基本上是朗伯光分布。在所述第一種方法之后，為了增大軸上和軸附近的照度，人們提出了許多種增亮膜，用來使得所述具有朗伯光分布的光的一部分重新定向，以提供更加準直的光照。

第二種提供背光光照的方法是使用光導板(light?guarding?plate)(LGP)，所述光導板接收來自設置在側面的燈或其它光源的入射光，通過全內反射(TIR)在內部導引所述的光，使光在狹窄的角度范圍內從LGP射出。從LGP出射的光通常相對于法線具有相當陡的角度，例如等于或大于70度。在第二種方法中，隨后使用轉向膜(一類光重新定向制品)使從LGP射出的出射光朝向法線重新定向。轉向膜泛指光重新定向制品或光重新定向膜，例如為購自美國紐約州寶德溫的克拉瑞科斯有限公司(Clarex，Inc.，Baldwin，NY)的HSOT(高度散射光學透射)光導板，提供了一種用來提供這類均勻的背光的改進的方案，其不需要漫射膜(diffusion?film)或者在制造中進行點打印(dot?printing)。HSOT光導板和其它種類的轉向膜使用各種組合的棱鏡結構陣列，使光從光導板朝向法線重新定向，或者朝向一些其它合適的目標角度重新定向，所述其它合適的目標角度通常接近垂直于二維表面。作為一個例子，美國專利第6,746,130號(Ohkawa)描述了一種光控制片，其作為用于LGP光照的轉向膜。

參見圖1，圖中顯示了顯示器設備100中光導板10的總體功能。來自光源12的光在入射面18入射，進入光導板10，所述光導板10通常如圖所示是楔形的。光在光導板10中傳播，直到不滿足全內反射(TIR)條件，然后可能會經反射面142反射，從出射面16離開光導板。然后該光線射向轉向膜20，被定向而對光選通裝置(light?gating?device)120進行光照，所述光選通裝置120是例如LCD或其它種類的空間光調制器或其它調制光的二維背光部件。為了在大多數條件下獲得最優化的觀察效果，發射的光應當在法線V附近較窄的角度范圍內提供。通常在光照路徑上設置偏振器124以便為光選通裝置120(例如液晶單元)提供適于調制的偏振光。經常在吸收偏振器124和轉向膜20之間提供反射偏振器125。

參見圖2，圖中顯示了用于光導板10的常規轉向膜20a的截面示意圖，圖中顯示了關鍵角(key?angle)和幾何關系。轉向膜20a具有多個向下朝向光導板10的棱柱形結構，每個結構具有近表面24(相對接近光源12，如圖1的實施例所示)和遠表面26，兩個側面都傾斜偏離膜的法線方向V，其傾斜情況由頂角α以及相對于水平面S的底角β1和β2決定。來自光導板10的光在中心入射角θ_in附近的一個小范圍內的角度入射。在轉向膜20a的平坦表面22投射到LC顯示器元件的光的出射角θ_out是由多個因素決定的，這些因素包括中心入射角θ_in，轉向膜20a的折射率n，以及遠表面26的傾斜底角β1。發射光線的出射角θ_out優選垂直于轉向膜20a，但是出射角θ_out可看作是目標角，對于一些應用，其實際上可相對于法線略微傾斜。對于大多數常規的轉向膜，所述目標角是法線方向。在一種常規的設置中，底角β1和β2約為56度，頂角α＝68度。入射角約為θ_in≈70°的原射線50a被重新定向至接近法線方向。但是，一些入射角為θ_in<70°附近的二次射線50c，50c1可以沿圖2所示的路徑傳播。二次射線50c1朝向與法線方向成較大角度的方向重新定向。另外，二次射線50c被光出射表面(light?exitingsurface)92全反射回來。因此，該現有轉向膜的光利用情況無法令人滿意。