用于转向膜系统的光导板技术方案

技术编号:4052827 阅读:259 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术提供一种光导板,包括:(a)输入面,用于接收来自光源的光进入光导板;(b)输出面,用于出射光;(c)与输出面相对的底面,其中分立元件设置在输出面或底面的至少之一上,分立元件的密度函数D(X)对于0.0≤x≤0.25具有最小值Dmin(xmin),以及当x0<xmin时,其具有值D0(x0),并且满足:D0/Dmin-1>20%。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及通过使用具有分立元件和出射一定方向的光的光导板以增强亮 度均勻性的显示照明系统。
技术介绍
液晶显示器(LCD)在成本和性能上持续改进,正在成为用于许多计算机、仪表、以 及娱乐应用优选的显示器形式。用于传统膝上型计算机显示器的透射型LCD是一种背光型 显示器,具有置于IXD背部的供光面以向外朝向IXD引导光。挑战是提供一种适合的背光 装置,该背光装置具有足够均勻的亮度同时仍然是紧凑和低成本的,通常按照以下两种基 本方法之一解决。在第一种方法中,供光面用于提供高散射性或漫射性的光分布,具有在大 角度范围的亮度。按照此第一种方法,带有增加同轴和近轴亮度的目的,为了提供更加准直 的照明,设置多个亮度增强膜以重定向散射分布光的一部分。第二种提供背光照明的方法使用一光导板(LGP),该光导板接受来自设置于侧部 的灯或其它光源的入射光,并且使用全内反射(TIR)在内部引导该光以使光从LGP以小角 度范围出射。LGP的输出光相对于法线通常处于大倾角,例如70度或更大。在第二种方 法的情况下,转向膜(TF)即一种类型的光重定向制品,用于向法线重定向LGP输出的出射 光。方向转向膜被广泛称作光重定向制品或光重定向膜,例如设置于可向美国纽约州鲍德 温Clarex公司购买的HS0T(高散射光学透射)光导面板。方向转向膜提供了一种改进的 解决方案来提供该类型的均勻背光,该方法在生产中不需要散射膜或者点打印。HS0T光导 面板和其它类型的方向转向膜使用各种组合的棱镜阵列结构,以向法线或者向其它适当的 目标角度,即通常接近垂直于二维表面重定向来自光导板的光。参见图1,示出了显示装置100的光导板10的总体功能。来自于光源12的光入射 到输入面18并且通过光导板10的内部朝向端面14,如图所示光导板10通常为楔形。通 过被输出面16和底面17反射,光在光导板10的内部传播,直到不满足全内反射(TIR)条 件,然后被反射膜142反射,从输出面16离开光导板。然后光去向转向膜20并且被引导以 照射光闸器件120,如LCD或其它类型的空间光调制器或其它调制光的二维背光元件。多数 情况下为了最佳观测,出射光应当在围绕法线V的相对窄角度范围内提供。吸收型偏振片 124通常设置在照明路径上以便于向光闸器件120如液晶单元提供适合偏振光用于调制。 反射偏振片125经常设置在吸收型偏振片124与转向膜20之间。许多采用第二种方法的光导板在输出面16或底面17具有包含大量分立元件的图 案,以沿着长度方向L均勻地提取光。现有的分立元件的密度函数除了较小的波动以外,一 般随着所测量的距光源的距离增加而增加。具有这样密度函数的光导板一般有利于作为关 于第一种方法中所讨论的散射型背光单元(BLU)。该类型的视角通常为20-40度。由于基 于转向膜的背光单元(BLU)不依赖于光的再循环,现有的密度函数不提供均勻的光输出, 特别是接近光源处。采用现有密度函数的典型转向膜背光单元(BLU)需要在接近光导板10 的输入面18、输出面16或底面17的附加特征。LGP上附加特征的复杂性造成生产中的挑 战、增加了成本、并且因此阻碍其用于转向膜背光。美国专利No. 5863113公开了一种光导板,其与转向膜组合使用。该光导板具有分 立元件如其底面上的凸透镜,并且凸透镜的平面面积相对于总面积的比率随着距光入射面 的距离的增加而增大。也就是说,该凸透镜的密度函数随着距光源的距离的增加而增大,如 图5(a)_5(e)所示。该密度函数的增大通过增加该分立元件的尺寸来实现。因此,虽然在此已有为转向膜背光单元提出的解决方案,但仍然需要一种改进的 用于转向膜背光单元的光导板。
技术实现思路
本专利技术提供了一种光导板,包括(a)输入面,用于接收来自光源的光进入光导 板;(b)输出面,用于出射光;(c)与该输出面相对的底面,其中分立元件设置在该底面上, 该分立元件的密度函数D(x)对于0. 0 < xmin < 0. 25具有最小值Dmin(xmin),以及对于x。<xmin 其具有值 D0 (x。),并且满足:D0/Dmin-1 > 20%o本专利技术还提供了一种光导板,包括(a)输入面,用于接收来自光源的光进入光 导板;(b)输出面,用于出射光;(c)与该输出面相对的底面,其中分立元件设置在该输出面 上,该分立元件的密度函数D (x)对于0. 0 < xmin < 0. 25具有最小值Dmin(xmin),以及对于xQ<xmin 其具有值 D0 (x。),并且满足:D0/Dmin-1 > 20%o本专利技术还提供了一种背光单元,包括光源;光导板,包括(a)输入面,用于接收 来自光源的光进入光导板;(b)输出面,用于出射光;(c)与该输出面相对的底面,其中分 立元件设置在输出面或底面的至少之一上,该分立元件的密度函数D(x)对于0.0 <xmin<0. 25具有最小值Dmin(xmin),以及对于x0 < xmin其具有值D0(x0),并且满足:D0/Dmin-1 > 20% ;以及转向膜,用于重定向接收自光导板输出面的光。附图说明图1为示出常规显示装置的组件的横截面视图;图2A和图2B示出本专利技术光导板200的仰视图和侧视图;图2C和图2D示出本专利技术光导板210的俯视图和侧视图;图2E示出分立元件的密度函数的定义;图3A示出光导板200、转向膜22以及反射膜142在与宽度方向平行的方向上的分 解侧视图;图3B示出光导板200在与长度方向平行的方向上的分解侧视图;图3C示出棱镜216的俯视图; 图3D示出了波纹状的棱镜216 ;图4A-1、图4A-2、以及图4A_3示出根据本专利技术的第一种分立元件227a的透视图、 俯视图以及侧视图;图4B-1、图4B-2、以及图4B_3示出根据本专利技术的第二种分立元件227b的透视图、 俯视图以及侧视图;图4C-1、图4C-2、以及图4C-3示出根据本专利技术的第三种分立元件227c的透视图、 俯视图以及侧视图;图5A示出本专利技术密度函数Dn(x)与比较例密度函数Da(x)之间的对比;图5B示出光通过具有图5A所示密度函数的光导板以及转向膜后所测得的同轴亮 度;图5C示出本专利技术密度函数Dn_i (x),其为图5A所示Dn (x)的平滑形式;图5D示出本专利技术密度函数D^OO,其仅在接近x = 1处不同于仏^);图6A-图6H示出多种本专利技术的密度函数;图7A与图7B示出本专利技术光导板212的仰视图及侧视图;以及图7C与图7D示出本专利技术光导板214的俯视图和侧视图;图7E示出本专利技术光导板212或光导板214的密度函数。专利技术详述本专利技术的装置采用通常为棱镜状的光重定向结构。实际上棱镜至少具有两个平坦 表面。然而,由于在所有的实施方式中,光重定向结构的一个或更多表面不需要为平面,而 可以为曲面状或具有复合剖面,因此更广义的术语“光重定向结构”被用于本说明书。图2A和图2B分别示出本专利技术光导板200的仰视图和侧视图。光导板200具有长 度L、宽度W以及厚度T。尽管光导板200能够为图1所示的楔形,在靠近光源处具有大厚 度而在远离光源处具有小厚度,但该光导板200通常为一平板状光导板,也就是说其本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种光导板,包括:(a)输入面,用于接收来自光源的光进入所述光导板;(b)输出面,用于出射光;(c)与所述输出面相对的底面;其中分立元件设置在所述底面上,所述分立元件的密度函数D(x)对于0.0<x↓[min]<0.25具有最小值D↓[min](x↓[min]),以及对于x0<x↓[min]其具有值D↓[0](x↓[0]),并且满足:D↓[0]/D↓[min]-1>20%。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:XD米
申请(专利权)人:SKC哈斯显示器薄膜有限公司
类型:发明
国别省市:KR[韩国]

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