微结构化导光板和包含其的装置制造方法及图纸

本文揭示的导光板包括：具有边缘表面和发光表面的玻璃基材，和布置在发光表面上的包含多个微结构的聚合物膜。可以将至少一个光源耦合到玻璃基材的边缘表面。本文所揭示的光导可以展现出降低的光衰减和/或色移。还揭示了包括此类导光板的显示器装置和发光装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微结构化导光板和包含其的装置相关申请的交叉参考本申请根据35U.S.C.§119，要求2016年11月18日提交的美国临时申请系列第62/424086号以及2017年01月19日提交的美国临时申请系列第62/447989号的优先权，本文以其作为基础并将其全文分别通过引用结合于此。
本公开一般地涉及导光板以及包含此类导光板的显示器或发光装置，更具体地，涉及包含微结构化聚合物膜的玻璃导光板。
技术介绍
液晶显示器(LCD)常用于各种电子器件，例如，手机、笔记本电脑、电子平板、电视机和电脑监视器。但是，相比于其他显示器装置，LCD会在亮度、对比度、效率和可视角方面受到限制。例如，为了与其他显示技术竞争，对于常规LCD而言，存在对于更高的对比度、色域、和亮度的需求，同时还需要平衡功率要求和装置尺寸(例如，厚度)。LCD可以包括背光单元(BLU)用于产生光，然后可以将其进行转化、滤光、和/或偏振以产生所需图像。BLU可以是边缘发光的(例如，包含耦合到导光板(LGP)的边缘的光源)或者是背发光(直接发光)的(例如，包括布置在LCD面板后面的二维光源阵列)。相比于边缘发光BLU，直接发光BLU可能在改善动态对比度上具有优势。例如，具有直接发光BLU的显示器可以独立地调节每个LED的亮度，以优化图像上的动态亮度范围。这通常被称作局部调光。但是，为了实现所需的光均匀性和/或为了避免直接发光BLU中的热点，光源可能布置在距离LGP一定的距离，从而使得显示器整体厚度大于边缘发光BLU的情况。在传统边缘发光BLU中，来自每个LED的光会在大的LGP区域上铺展开来，从而使得关闭单个LED或LED组可以对于动态对比度仅具有最小化的影响。一维局部调光实现了各种高端LCD属性，例如：高动态范围(对比度)、高刷新率和节能。可以通过例如在LGP表面上提供一个或多个微结构来增强LGP的局部调光效率。例如，塑料LGP(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或甲基丙烯酸甲酯苯乙烯(MS)LGP)可以制造成具有表面微结构，所述表面微结构可以将来自每个LED的光限制在窄带内。以这种方式，可能可以沿着LGP的边缘调节光源的亮度，以增强显示器的动态对比度。如果LED安装在LGP的两个相反侧上，则可以调节LED对的亮度，从而沿着照明带提供亮度梯度，这可以进一步改善动态对比度。在塑料材料上提供微结构的方法可以包括例如：注塑、挤出和/或浮雕。虽然这些技术可以良好地作用于塑料LGP，但是由于它们较高的玻璃转化温度和/或较高的粘度，它们与玻璃LGP会是不兼容的。但是，相比于塑料LGP，玻璃LGP可以在以下方面提供各种改进，例如：它们的低光衰减，低的热膨胀系数，和高的机械强度。由此，可能希望使用玻璃作为LGP的替代性构建材料，以克服与塑料相关的各种缺陷。例如，由于塑料LGP较弱的机械强度和/或较低的刚度，会难以制造同时是足够大且薄的塑料LGP以满足目前的消费者需求。由于高的热膨胀系数，塑料LGP可能还必须在光源与LGP之间存在较大的间隙，这会降低光耦合效率和/或要求较大的显示器边框。此外，相比于玻璃LGP，塑料LGP吸收水分和发生溶胀的倾向性可能更高。但是，在玻璃LGP上提供塑料或聚合物微结构可能具有数种问题。一个问题在于，由于塑料材料较高的光学衰减，塑料微结构可能引入穿过LGP的明显色移。另一个问题在于，塑料与玻璃之间的CTE差异所导致的可靠性。例如，塑料材料的CTE远高于玻璃材料；因而，环境温度和湿度的变化会导致塑料微结构与相邻玻璃LGP之间的脱层。因此，提供具有改进的局部调光效率的玻璃LGP(例如，至少一个表面上具有微结构的玻璃LGP，可以降低色移而且还解决了传统的可靠性问题)会是有利的。提供厚度类似于边缘发光BLU同时还提供了类似于背光BLU的局部调光能力的背光也会是有利的。
技术实现思路
在各种实施方式中，本公开涉及光导装配件，其包括：导光板，所述导光板包括包含边缘表面和发光表面的玻璃基材；布置在玻璃基材的发光表面上的聚合物膜，所述聚合物膜包括多个微结构；和至少一个光源，其光学耦合到玻璃基材的边缘表面。本文还揭示了导光板，其包括：包含边缘表面和发光表面的玻璃基材，和布置在玻璃基材的发光表面上的包含多个微结构的聚合物膜。示例性微结构可以包括高度h和宽度w，它们限定了纵横比，其中，所述纵横比是2-8。在另一个实施方式中，所述多个微结构中的每一个的高度不超过20微米。在其他实施方式中，聚合物平台的厚度不超过15微米。在一些实施方式中，高度h与厚度t之和总计不超过25微米。在非限制性实施方式中，导光板的色移Δy可以小于约0.015。本文还揭示了包括此类光导的显示器装置、发光装置和电子装置。在其他实施方式中，可以以不连续阵列来提供微结构，其中，可以在阵列中的相邻微结构或者双凸透镜之间提供预定间距(例如，一维不连续)。在另一个实施方式中，微结构可以是二维不连续的，其中，可以在阵列中的相邻微结构或双凸透镜之间提供预定间距，以及一个或多个双凸透镜可以是沿着相应的双凸方向是不连续的。因此，在一些实施方式中，提供的光导装配件包括：导光板，所述导光板具有玻璃基材，所述玻璃基材具有边缘表面和发光表面；和布置成与玻璃基材的发光表面相邻的聚合物膜，所述聚合物膜包括多个微结构，每个微结构具有高度d2和宽度w，它们限定了纵横比；以及至少一个光源光学，其光学耦合到玻璃基材的边缘表面，其中，纵横比表示为w/d2并且是0.1至8。在其他实施方式中，提供的光导装配件包括：导光板，所述导光板具有玻璃基材，所述玻璃基材具有边缘表面和发光表面；和布置成与玻璃基材的发光表面相邻的聚合物膜，所述聚合物膜包括多个微结构，每个微结构具有高度d2和宽度w，它们限定了纵横比；以及至少一个光源，其光学耦合到玻璃基材的边缘表面，其中，纵横比表示为w/[d2-t]并且是0.1至8。在其他实施方式中，纵横比是2至5。在一些实施方式中，聚合物膜还包括厚度为t的聚合物平台，以及其中，纵横比表示为(w/[d2-t])。在一些实施方式中，所述多个微结构中的每一个的高度d2不超过20μm。在一些实施方式中，w是约5μm至约500μm。一些实施方式还包括在第一方向上的相邻微结构之间的第一间距，所述第一间距是0.01*w至4*w。在一些实施方式中，在所述多个微结构的各个微结构之间的第一间距是不同的。在一些实施方式中，在垂直于第一方向的第二方向上的两个相邻微结构之间的第二间距是10μm至5000μm。在一些实施方式中，在所述多个微结构的各个微结构之间的第二间距是不同的。在一些实施方式中，所述多个微结构中的每一个还包括长度l，以及其中，在所述多个微结构的各个微结构之间的l是不同的。在一些实施方式中，所述多个微结构中的各个微结构的端表面的倾角小于约15度。在一些实施方式中，所述基材与所述多个微结构包括相同材料。在一些实施方式中，所述基材与所述多个微结构之间的折射率差异小于10％。在一些实施方式中，聚合物平台的厚度t不超过15微米。在一些实施方式中，高度d2与厚度t之和总计不超过25微米。在一些实施方式中，玻璃基材包括色移Δy小于约0.015。在一些实施方式中，以氧化物的摩尔％计，玻璃基材包含：50-90摩尔％SiO2、0-20摩尔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光导装配件，其包括：(a)导光板，所述导光板包括：(i)具有边缘表面和发光表面的玻璃基材；和(ii)布置成与玻璃基材的发光表面相邻的聚合物膜，所述聚合物膜包括多个微结构，每个微结构具有高度d2和宽度w，它们限定了纵横比；以及(b)光学耦合到玻璃基材的边缘表面的至少一个光源，其中，所述纵横比表示为w/d2，并且是0.1至8。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.18 US 62/424,086;2017.01.19 US 62/447,9891.一种光导装配件，其包括：(a)导光板，所述导光板包括：(i)具有边缘表面和发光表面的玻璃基材；和(ii)布置成与玻璃基材的发光表面相邻的聚合物膜，所述聚合物膜包括多个微结构，每个微结构具有高度d2和宽度w，它们限定了纵横比；以及(b)光学耦合到玻璃基材的边缘表面的至少一个光源，其中，所述纵横比表示为w/d2，并且是0.1至8。2.一种光导装配件，其包括：(a)导光板，所述导光板包括：(i)具有边缘表面和发光表面的玻璃基材；和(ii)布置成与玻璃基材的发光表面相邻的聚合物膜，所述聚合物膜包括多个微结构，每个微结构具有高度d2和宽度w，它们限定了纵横比；以及(b)光学耦合到玻璃基材的边缘表面的至少一个光源，其中，所述纵横比表示为w/[d2-t]，并且是0.1至8。3.如权利要求1或2所述的光导装配件，其特征在于，所述纵横比是2至5。4.如权利要求1或2所述的光导装配件，其特征在于，所述多个微结构中的每一个的高度d2不超过20μm。5.如权利要求1或2所述的光导装配件，其特征在于，w是约5μm至约500μm。6.如权利要求1或2所述的光导装配件，其还包括在第一方向上的相邻微结构之间的第一间距，所述第一间距是0.01*w至4*w。7.如权利要求6所述的光导装配件，其特征在于，在所述多个微结构的各个微结构之间的第一间距是不同的。8.如权利要求6所述的光导装配件，其特征在于，在垂直于所述第一方向的第二方向上的两个相邻微结构之间的第二间距是10μm至5000μm。9.如权利要求8所述的光导装配件，其特征在于，在所述多个微结构的各个微结构之间的第二间距是不同的。10.如权利要求8所述的光导装配件，其特征在于，所述多个微结构中的每一个还包括长度l，以及其中，在所述多个微结构的各个微结构之间的l是不同的。11.如权利要求1或2所述的光导装配件，其特征在于，所述多个微结构中的各个微结构的端表面的倾角小于约15度。12.如权利要求1或2所述的光导装配件，其特征在于，所述基材和所述多个微结构包含相同材料。13.如权利要求1或2所述的光导装配件，其特征在于，所述基材与所述多个微结构之间的折射率差异小于10％。14.如权利要求2所述的光导装配件，其特征在于，聚合物平台的厚度t不超过15微米。15.如权利要求2所述的光导装配件，其特征在于，高度d2与厚度t之和总计不超过25微米。16.如权利要求1或2所述的光导装配件，其特征在于，所述玻璃基材包括小于约0.015的色移Δy。17.如权利要求1或2所述的光导装配件，其特征在于，以氧化物的摩尔％计，所述玻璃基材包含：50-90摩尔％SiO2，0-20摩尔％Al2O3，0-20摩尔％B2O3，和0-25摩尔％RxO，其中，x是2且R选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合，或者其中，x是1且R选自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba及其组合。18.如权利要求1或2所述的光导装配件，其特征在于，所述玻璃基材的厚度d1是约0.1mm至约3mm。19.如权利要求1或2所述的光导装配件，其特征在于，聚合物膜包括可UV固化聚合物或者可热固化聚合物。20.如权利要求1或2所述的光导装配件，其特征在于，将聚合物膜微复制、丝网印刷、喷墨印刷、激光粘结、印刷或者生长到玻璃基材的发光表面上。21.如权利要求1或2所述的光导装配件，其特征在于，所述多个微结构包括棱镜、圆角棱镜或双凸透镜的周期性或者非周期性阵列。22.如权利要求1或2所述的光导装配件，其特征在于，玻璃基材还包括在与发光表面相对的主表面上图案化的多个光提取特征。23.如权利要求1或2所述的光导装配件，其还包括光学耦合到玻璃基材的第二边缘表面的至少一个第二光源，以及任选地，布置在与发光表面相对的主表面上的包含多个微结构的第二聚合物膜。24.一种显示器、发光或电子装置，其包括如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱炳润，李沈平，P·马宗达，W·塞纳拉特纳，A·L·特莱佩，N·文卡塔拉曼，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US