具有输出耦合元件的导光板制造技术

本发明专利技术涉及一种用于显示屏的平面光分布模块，包括光导板，可经由至少一个侧面耦合的光能够通过该光导板借助全反射进行传播，并且包括至少一个平面的输出耦合装置(2)，所述输出耦合装置被安装在所述光导板(1)的一个或者两个主面上、与所述光导板处于光学接触并且包括多个在其内所构造的全息光学元件(13)，所述全息光学元件被这样设计，使得其能够将光从所述光导板(1)输出耦合，其中，所述光分布模块的特征在于，所述全息光学元件(13)相互独立地在至少一个与所述输出耦合装置(2)的表面平行的空间轴上具有至少300μm的延伸。本发明专利技术另外还涉及一种光学显示器，尤其是一种光电显示器，其中，所述全息光学元件(13)相互独立地具有至少1.5倍于液晶模组像素大小的面积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于显示屏的平面光分布模块，包括光导板，可经由至少一个侧面被耦合的光能够通过所述光导板借助全反射进行传播，并且包括至少一个平面的输出耦合装置，所述输出耦合装置安装在所述光导板的主面的一个或者两个上、与所述光导板处于光学接触并且包括多个在其内所构造的全息光学元件，所述全息光学元件被这样设计，使得其能够将光从所述光导板输出耦合。本专利技术另外还涉及一种光学显示器，尤其是一种具有光分布模块的光电显示器。
技术介绍
液晶显示器已经获得了广泛的应用。其有各种大小尺寸。由移动电话、游戏机里的小型LC显示器，到用于笔记本电脑、平板电脑、桌面监视器的中型显示器，再到例如用于电视机、广告牌、建筑安装中的大型应用。通常在背光模组(Backlight Unit，简称BLU)中使用冷阴极光源和发光二极管(LED)来产生光。这些光源的发光特性是这样的，使得其发出相对无定向的光。基本上使用两种结构：直接照明和侧边照明。在直接照明(直接BLU)中，发光体被安装到显示器的背面。这样的优点在于，光非常均匀地分布在显示器面板的表面上，这对于电视机是非常重要的。另外，如果在直接照明中使用LED，LED也会变暗，这就能够使显示器的对比值变得更高。其不足是高成本，因为需要大量光源。由于这个原因，侧边照明在市场上越来越普遍。其中的光源仅被安装在光导板的边缘上。边缘上的光在该光导板内被耦合并且通过全反射被传播到光导板内。通过安装在所述光导板的表平面上的光输出耦合元件，光由此就被向前转向至LC面板的方向。典型的光输出耦合元件是由白色构成的印刷图样、光导板表面的粗化处理或者是压印的屈光结构。这些结构的数量和密度可自由选择，并允许正好均匀地照亮显示器。在高分辨率LC显示器的进一步发展中，要试图找到显示器可能实现更加节能并且具有更高成像质量的途径。其中的一个重要方面是扩大色空间(Gamut)和均匀的照亮(亮度分布)。色空间的扩大是通过提高各个像素的颜色保真度来实现的。随之而来的就是要利用红、绿、蓝像素的频谱分布越来越窄。也可设想让滤色器的频谱分布变得更加受限，但就涉及到光输出的成本，提高了耗电。因此有利的是，使用发光光谱受限的光源，例如发光二极管或激光二极管。在现有技术中所使用的光输出耦合元件，例如白反射色或者表面粗化，显示出朗伯辐射体的无向的色散特性。这一方面导致有多个光程，这些光程必须通过位于光导板与LC面板之间的扩散器-薄膜和棱镜-薄膜重新被均匀化，然后再次被定向，以便形成适合LC面板的光分布。除了这些反射或者说折射的输出耦合元件之外，还对光导板上起衍射作用的表面结构加以说明：在US 2006/0285185中说明了一种光导板，在所述光导板中，所成型的衍射表面结构的密度是符合输出耦合效率的。但有效效率仅取决于栅格结构内的频率，被看作是低效。US 2006/0187677说明了一种光导板，在所述光导板内，需要通过不同的容积效率和不同的定向为所成型的衍射表面结构调节出均匀的亮度分布。由US 2010/0302798已知，要利用通过向衍射的表面结构压印上层结构所带来的两种空间频率。US 2011/0051035说明了通过在表面结构内更进一步的切割(“切口”)进行类似的调整，以便能够将输出耦合特性与输出耦合效率单独地加以优化。Park等(Optics Express15(6)，2888-2899(2007))报告了关于点阵的衍射点式表面结构，但由此仅达到62％的光强均匀性。US 5,650,865说明了双重全息图的使用，这种双重全息图是由反射-和透射-体积全息图构成的。两种全息图均挑选窄频谱宽度的光并且将光由一个特定的角度从光导板中垂直地导出。其中，三原色的双重全息图在几何结构上与LC面板的像素相匹配。两个像素画全息图相互之间的定位及其与LC面板的像素的校准，需要的投入极大且非常困难。US 2010/0220261说明了用于液晶显示器的照明装置包括光导板，所述光导板包含体积全息图，以便使激光灯转向。其中，体积全息图被定位为相互之间具有特殊的间隔并且斜插入光导板。但在光导板内制造体积全息图的成本非常高。由GB 2260203已知使用体积全息图作为光导板上的颜色选择栅格，其中，各体积全息图均具有沿着入射方向递增的输出耦合效率。其中，颜色选择栅格在空间上与透光的数字化光调制器的像素相配合，这对于分辨率越来越高的显示器面板而言就需要过高的成本，因而十分昂贵。此外，在分辨率不断增加的显示器中使用上述方法，也增加了生产成本。因此，格点与显示器上越来越小的像素之间的精确定向也尤其带来了难题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种更好的显示器设计，其尤其是具有非常平面且密集的光分布模块，能够将光有效均匀地透射到透光的数字化光调制器上。此外，所述光分布模块还需要能够减少光源的数量并且由此使得生产光学显示器的成本更低。另外，所述光分布模块还需要适用于高分辨率显示器。所述目的是在一种如开头所述类型的光分布模块中通过这样一种显示器来实现的，所述显示器包括光导板，可经由至少一个侧面被耦合的光能够通过所述光导板借助全反射进行传播，并且包括至少一个平面的输出耦合装置，所述输出耦合装置安装在所述光导板的主面的一个或者两个上、与该光导板处于光学接触并且包括多个在其内所构造的全息光学元件，所述全息光学元件被这样设计，使得其能够将光从所述光导板输出耦合，其中，所述光分布模块的特征在于，所述全息光学元件相互独立地在至少一个平行于所述输出耦合装置表面的空间轴上具有至少300μm的延伸并且具有至少1.5倍于所述显示器的像素大小的面积。其中，本专利技术的根本认知是，区别于目前常见的设计，所述全息光学元件与显示器的各个像素之间不需要任何离散的分配，因此，各个全息光学元件能够具有要比显示器像素明显更大的面积的延伸。这样一种光分布模块就能够更简单地进行生产，并且具有更低的结构高度，即便是在高分辨率显示器中-也就是说像素相当小的显示器中，也能够实现各像素的均匀照亮。因此，根据本专利技术的光分布模块的全息光学元件例如具有至少1.5倍于显示器的像素大小的面积，尤其是至少为2倍或3倍的面积。换句话说，据此，在使用根据本专利技术的光分布模块时，也不需要全息光学元件照亮显示器的离散像素。取而代之的是，通过使用这种更大的全息光学元件，就能够散射且均匀地照亮显示器的背景。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于显示器的平面光分布模块，包括光导板，可经由至少一个侧面耦合的光能够通过所述光导板借助全反射进行传播，并且包括至少一个平面输出耦合装置(2)，所述输出耦合装置安装在所述光导板(1)的主面的一个或者两个上、与所述光导板处于光学接触并且具有多个在其中构造的全息光学元件(13)，所述全息光学元件这样设计，使得其能够将光从所述光导板(1)输出耦合，其特征在于，所述全息光学元件(13)相互独立地在与所述输出耦合装置(2)的表面平行伸展的至少一个空间轴上具有至少300μm的延伸，并且具有至少1.5倍于所述显示器的像素的大小的面积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.13 EP 12180247.41.一种用于显示器的平面光分布模块，包括光导板，可经由至少一个
侧面耦合的光能够通过所述光导板借助全反射进行传播，并且包括至少一个
平面输出耦合装置(2)，所述输出耦合装置安装在所述光导板(1)的主面
的一个或者两个上、与所述光导板处于光学接触并且具有多个在其中构造的
全息光学元件(13)，所述全息光学元件这样设计，使得其能够将光从所述
光导板(1)输出耦合，其特征在于，所述全息光学元件(13)相互独立地
在与所述输出耦合装置(2)的表面平行伸展的至少一个空间轴上具有至少
300μm的延伸，并且具有至少1.5倍于所述显示器的像素的大小的面积。
2.根据权利要求1所述的光分布模块，其特征在于，所述全息光学元
件(13)彼此独立地在至少一个与输出耦合装置(2)的表面平行伸展的空
间轴上具有至少为400μm的延伸，尤其是至少500μm，优选至少800μm
或者甚至至少1000μm。
3.根据权利要求1或2所述的光分布模块，其特征在于，在所述输出
耦合装置(2)内，布置至少30个全息光学元件(13)，尤其是至少50个。
4.根据上述权利要求中任一项所述的光分布模块，其特征在于，所述
全息光学元件(13)相互独立地在所述输出耦合装置(2)的表面上具有圆
形、椭圆形或多边形、尤其是三角形、四角形、五角星或六角形、梯形或者
平行四边形的截面，和/或，输出耦合装置(2)的各个全息光学元件(13)
部分地重叠，其中，尤其是所述输出耦合装置(2)的表面基本完全由所述
全息光学元件占满。
5.根据上述权利要求中任一项所述的光分布模块，其特征在于，所述
全息光学元件(13)不规则地布置在所述输出耦合装置(2)中。
6.根据权利要求5所述的光分布模块，其特征在于，对于所述全息光
学元件(13)在所述输出耦合装置(2)中的布置，不存在二维的重复序列，
和/或，每个面上的全息光学元件(13)的数量由所述输出耦合装置(2)的
至少一个边缘向着中心递增。
7.根据上述权利要求中任一项所述的光分布模块，其特征在于，所述
全息光学元件(13)构造在所述输出耦合装置(2)中，并且自所述输出耦
合装置(2)的面侧之一起向所述输出耦合装置延展和/或完全穿过所述输出
耦合装置，其中，所述输出耦合装置(2)尤其是以所述全息光学元件(13)
位于其上的那些面侧与所述光导板(1)处于接触。
8.根据上述权利要求中任一项所述的光分布模块，其特征在于，所述
输出耦合装置(2)或者所述光导板(1)设有反射层7，所述反射层安装在
与光的输出耦合方向相对的面侧上。
9.根据上述权利要求中任一项所述的光分布模块，其特征在于，所述
全息光学元件(13)的衍射效率不同，其中，所述全息光学元件(13)的衍
射效率尤其是沿着光到所述光导板(1)中的入射方向递增。
10.根据上述权利要求中任一项所述的光分布模块，其特征在于，所述
全息光学元件(13)至少可在400至800nm的波长范围内将光从所述光导
板(1)输出耦合，和/或，所述全息光学元件(13)可以波长选择性的方式
输出耦合光，其中，尤其存在至少三组全息光学元件(13)，其分别针对红
光、绿光和蓝光是波长选择性的。
11.根据上述权利要求中任一项所述的光分布模块，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·费克，FK·布鲁德，R·哈根，G·瓦尔策，T·罗勒，H·贝内特，D·赫内尔，MS·魏泽，W·霍海泽尔，
申请(专利权)人：拜耳材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE