專利名稱：具有包括基本上相同的微透鏡的二維圖案的導(dǎo)光板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種導(dǎo)光板，尤其涉及一種具有由基本上相同的微透鏡組成的二維微圖案的導(dǎo)光板，以減少由離散光源引起的不希望有的熱斑缺陷。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(LCD)持續(xù)在成本和性能方面不斷改進(jìn)，正在變?yōu)樵S多電腦、儀器和娛樂應(yīng)用的一種優(yōu)選的顯示類型。典型的LCD移動電話、筆記本和監(jiān)視器包括導(dǎo)光板，其用于接收來自光源的光且使光橫跨導(dǎo)光板近乎均勻地再分布。光源，傳統(tǒng)上是長直線型冷陰極熒光燈，已經(jīng)演化為多個離散光源，例如發(fā)光二極管(LED)。在一給定尺寸的LCD中，LED的數(shù)目已經(jīng)被持續(xù)地減少以降低成本。因此，LED的節(jié)距變得更大，這導(dǎo)致更明顯的熱斑問題(S卩，在LCD的可視區(qū)域的頭幾個毫米內(nèi)，LED附近的光比LED之間的光多)。熱斑問題發(fā)生是由于來自離散LED的光非均勻地進(jìn)入導(dǎo)光板，也就是說，在LED附近比LED之間分配了更多的光。許多導(dǎo)光板(LGP)已經(jīng)打算抑制熱斑問題。一些LGP在它們的邊緣具有連續(xù)的凹槽，例如在美國專利號7，097，341 (Tsai)中公開的那些。一些LGP在它們的光輸出表面上具有兩組不同節(jié)距的直線型凹槽。一些LGP具有兩組或更多組不同的尺寸的點(diǎn)。另外的LGP可以組合不同尺寸的凹槽和點(diǎn)。雖然現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)光板能夠在一定程度上抑制熱斑問題，但是由于那些LGP的批量生產(chǎn)過程中的復(fù)雜性，它們?nèi)匀徊涣钊藵M意。因此，還需要可以易于制造且能夠抑制熱斑問題的導(dǎo)光板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種導(dǎo)光板，包括:輸入表面，其用于接收來自多個離散光源的光；輸出表面，用于發(fā)射光；以及與輸出表面相對的底面，其中輸出表面和底面的至少一個具有微圖案，微圖案包括多個基本上相同的微透鏡，每個微透鏡具有一寬度、一長度和一方向角；并且其中，微透鏡的面密度D(x，y)在第一方向即平行于長度方向的y軸方向和第二方向即平行于寬度方向的X軸方向相對于在起始線y0和終止線之間的I而變化，在起始線y0處的面密度D (X, y = y0)在最小值Dmin和最大值Dmax之間變化，以使得Dmin≥I %以及100≥Dmax/Dmin≥2,以及其中面密度D(x, y)在x軸方向上按節(jié)距P重復(fù)，以使得D(x,y) = D(x+P, y)。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種包括多個LED和導(dǎo)光板的背光單元，其中導(dǎo)光板包括:輸入表面,用于接收來自多個離散光源的光；輸出表面，用于發(fā)射光；以及與輸出表面相對的底面，其中輸出表面和底面的至少一個具有微圖案，微圖案包括多個基本上相同的微透鏡，每個微透鏡具有一寬度、一長度和一方向角；并且其中，微透鏡的面密度D(x，y)在第一方向即平行于長度方向的y軸方向和第二方向即平行于寬度方向的X軸方向相對于在起始線y0和終止線之間的y而變化，在起始線y0處的面密度D(x,y = y0)在最小值Dmin和最大值Dmax之間變化，以使得Dmin ≥ 1%以及100≥Dmax/Dmin≥2,以及其中面密度D (x,y)在X軸方向上按節(jié)距P重復(fù)，以使得D (x，y) =D(x+P，y)。


圖1示出了包括包含本發(fā)明的導(dǎo)光板的多個光學(xué)元件的典型的LCD的側(cè)視圖；圖2A示出了多個微透鏡，它們中的一些基本上相同且有益于本發(fā)明；圖2B示出了多個微透鏡，說明了面密度；圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)光板的頂視圖；及圖4示意性示出了根據(jù)比較實(shí)施例的導(dǎo)光板的頂視圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性示出了包括IXD面板25和背光單元28的IXD顯示裝置30的側(cè)視圖。背光單元28包括多個光學(xué)元件，所述多個光學(xué)元件包括一個或兩個棱鏡膜20、20a、一個或兩個漫射膜24、24a、底部反射膜22、頂部反射膜26和導(dǎo)光板(LGP) 10。導(dǎo)光板10不同于其它光學(xué)元件，是由于它通過其入射表面18接收一個或多個光源12發(fā)射的光，通過其底面
17、端面14、輸出表面16、側(cè)面15a、15b(未示出)以及反射膜22改變光的方向，且最終向其它光學(xué)元件提供相對均勻的光。目標(biāo)亮度均勻性是通過控制底面17和/或輸出表面16上的微透鏡100 (有時被稱為離散元件或者光提取器)的密度、尺寸、和/或方向來實(shí)現(xiàn)的。頂部反射膜26典型地覆蓋LGPlO大約2到5毫米以允許改進(jìn)光的混合。它具有高反射內(nèi)表面26a。頂部反射膜26有時候可以具有黑色外表面26b，因此其被稱為黑膠帶。典型地，從A點(diǎn)評估熱斑，A點(diǎn)位于反射膜26的端部。從A點(diǎn)向右就是可視區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)光板10具有二維微圖案，其包括多個基本上相同的微透鏡，微透鏡的密度在二維方向上變化。下文描述了 “基本上相同的微透鏡”和微透鏡的密度。雖然沒有兩個微透鏡是完全相同的，但是如果微透鏡具有相同的形狀和相同的方向，則它們被認(rèn)為是“基本上相同的”。更具體地，它們的長度、寬度和深度的變化最好在+/-3 μ m(或?qū)τ?6 μ m尺寸的微透鏡來說5.4% )以內(nèi)，更優(yōu)選的是在+/_1 μ m(或?qū)τ?6 μ m尺寸的微透鏡來說1.8%)以內(nèi)；它們的方向角的變化最好在+/-5度以內(nèi)，更優(yōu)選的在+/_2度以內(nèi)?，F(xiàn)在參考圖2A，微透鏡100a、100b、100c、100d被認(rèn)為是基本上相同的，因為它們都具有相同的形狀和相同的方向。它們具有相同的形狀是因為它們具有相同的寬度《、長度I和深度(未示出)。微透鏡100e、100f、100g與微透鏡IOOa不是基本上相同的，這是因為它們與微透鏡IOOa相比具有不同的方向，雖然它們與微透鏡IOOa具有相同的形狀。微透鏡IOOh并非與微透鏡IOOa基本上相同，這是因為它是圓形的而微透鏡IOOa是橢圓形的。微透鏡IOOi并非與微透鏡IOOa基本上相同，這是因為它比微透鏡IOOa大不少，雖然它們都是捕圓形的?！盎旧舷嗤摹蔽⑼哥R通過基本上相同的工具而由相同的工藝制作而成。如果工具通過相同的工藝制造具有相同的目標(biāo)，或者它們僅僅因為可接受的正常磨損而彼此不同，則工具被認(rèn)為是基本上相同的。使用基本上相同的微透鏡的優(yōu)勢在于它們易于制造，因為只需要一個工具或者多個相同的工具。作為比較，當(dāng)目標(biāo)是兩套或多套具有不同尺寸的微透鏡時，需要兩套或者多套工具，或者需要不同的工藝。數(shù)量密度ND被定義為每單位面積的微透鏡數(shù)量，面密度D被定義為每單位面積的微透鏡的總面積，其中單位面積在實(shí)際使用中典型地選擇為0.5-1.5mm2的數(shù)量級。參考圖2B，單位面積60被定義為具有寬度AWtl和長度Λ Ltl，包括六個微透鏡IOla-1Olf，每個微透鏡具有寬度Wtl和長度Itlt5數(shù)量密度ND = 6/ ( Λ Wtl Λ L0)，而面密度D = 6 (WtlItl) / ( Λ Wtl Λ Ltl)。當(dāng)一個或多個透鏡跨過所選擇的單位面積的邊界時，數(shù)量密度可以是分?jǐn)?shù)。在下文中，二維或者一維密度是指微透鏡的面密度。圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)光板10隨同多個具有節(jié)距P的離散光源12a、12b、12c的頂視圖。在實(shí)際中，離散光源的數(shù)量可以是40或更多。節(jié)距P可以從4mm到IOmm變化。導(dǎo)光板10，其具有寬度Wot和長度Lot，在其底面17和輸出表面16中的一個或兩個上具有微圖案50。在一個例子中，微圖案50在底面17上，包括具有二維密度D (X，y)的微透鏡和具有一維密度Dl (y)的微透鏡，其中X軸平行于寬度方向以及y軸平行于長度方向。二維密度D(x，y)在X軸方向和y軸方向兩個方向上變化，而一維密度Dl (y)僅在Y軸方向變化。二維密度D(x，y)在y = y0處的起始線31和y = yO+L2D處的終止線32之間延伸，其中長度L2d表示二維密度D (x，y)在y軸方向上的長度。在起始線31處y = y0，密度D (X，y0)在最小值Dmin和最大值Dmax之間變化，其中Dmin出現(xiàn)在Xl處，對應(yīng)于光源(例如光源12a)的中心位置，而Dmax出現(xiàn)在X2或X3處，對應(yīng)于離開光源中心半個P處。對于一個典型的起始線，y0從O變到大約2.5mm。當(dāng)y0 = O時，二維密度D (x，y)開始于導(dǎo)光板10的開始處,與輸入表面18對準(zhǔn)。
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根據(jù)本發(fā)明的二維密度D (X，y)的一個獨(dú)特特點(diǎn)是Dmin彡I %以及定義為Dmax/Dmin的密度對比度在2和100之間，也就是說100彡Dmax/Dmin彡2。根據(jù)本發(fā)明的二維密度D(x，y)的另一個獨(dú)特特點(diǎn)是比值L2D/P優(yōu)選小于1，最好小于或等于0.75。這兩個獨(dú)特特點(diǎn)使得基本上相同的微透鏡的使用抑制了熱斑問題而沒有引起其它不利效果。根據(jù)一個實(shí)施例，二維密度D (X，y)在x軸方向上不斷重復(fù)自己，即，對于在y0和yO+L2D 之間的 y, D (X, y) = D (x+P, y)。圖4示意性示出了根據(jù)比較實(shí)施例的導(dǎo)光板IOa的頂視圖，其中與根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)光板10上的Dmin彡1%相比，Dmin = 0%。在該例子中，在LED前面，有巨大的空的空間，在接近頂部反射膜26的端部、區(qū)域35附近觀察到了外觀缺陷。這些外觀缺陷相信是由O%區(qū)域周圍的密度突變而導(dǎo)致的。實(shí)施例在下文中，實(shí)施例被總結(jié)于表I中，各種LGP由聚碳酸酯制造，每個LGP具有尺寸大約為78 μ mX78 μ m的基本上相同的微透鏡。面密度D(x，y)在x軸方向以節(jié)距P重復(fù)，也就是說D(x，y) = D(x+P，y)，其中P是密度圖案的節(jié)距，也是背光單元中LED的節(jié)距。具體地，節(jié)距P = 6.3mm。LGP的厚度大約為600 μ m。起始線y0距離導(dǎo)光板的開始端大約
1.2mm。表1:發(fā)明實(shí)施例和對比實(shí)施例的總結(jié)
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)光板，包括: 輸入表面，用于接收來自多個離散光源的光， 輸出表面，用于發(fā)射光，和 與輸出表面相對的底面， 其中，輸出表面和底面的至少一個具有微圖案，所述微圖案包括多個基本上相同的微透鏡，每個微透鏡具有一寬度、一長度和一方向角；以及 其中，微透鏡的面密度D(X，y)在第一方向即平行于長度方向的y軸方向和第二方向即平行于寬度方向的X軸方向相對于在起始線yO和終止線之間的I而變化，在起始線yO處的面密度D(x, J = yO)在最小值Dmin和最大值Dmax之間變化，以使得Dmin彡I %且100彡Dmax/Dmin彡2,以及其中，面密度D(x,y)在x軸方向上按節(jié)距P重復(fù)，以使得D(x,y) = D(x+P, y)。
2.如權(quán)利要求1的導(dǎo)光板，其中，多個微透鏡的寬度、長度和深度的變化是在1.8%以內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1的導(dǎo)光板，其中，多個微透鏡的方向角的變化是在2度以內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1的導(dǎo)光板，其中，在終止線處，面密度D(x，y)收斂成一僅在y軸方向上變化的密度函數(shù)。
5.如權(quán)利要求1的導(dǎo)光板，其中，終止線和起始線之間的長度是L2D，比值L2D/P小于等于 0.75。
6.—種包括多個LED和導(dǎo)光板的背光單兀,其中，所述導(dǎo)光板包括: 輸入表面，用于接收來自多個離散光源的光， 輸出表面，用于發(fā)射光，和 與輸出表面相對的底面， 其中，輸出表面和底面的至少一個具有微圖案，所述微圖案包括多個基本上相同的微透鏡，每個微透鏡具有一寬度、一長度和一方向角；以及 其中，微透鏡的面密度D(X，y)在第一方向即平行于長度方向的y軸方向和第二方向即平行于寬度方向的X軸方向相對于在起始線yO和終止線之間的I而變化，在起始線yO處的面密度D (X, y = yO)在最小值Dmin和最大值Dmax之間變化，以使得Dmin彡I %以及100彡Dmax/Dmin彡2,以及其中面密度D(x, y)在x軸方向上按節(jié)距P重復(fù)，以使得D(x,y) = D(x+P, y)。
7.如權(quán)利要求6的背光單元，進(jìn)一步包括:覆蓋所述面密度D(x，y)的起始線的頂部反射膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有包括基本上相同的微透鏡的二維圖案的導(dǎo)光板，其包括輸入表面，用于接收來自多個離散光源的光；輸出表面，用于發(fā)射光；和與輸出表面相對的底面，其中輸出表面和底面的至少一個具有微圖案，該微圖案包括多個基本上相同的微透鏡，每個微透鏡具有一寬度、一長度和一方向角。該導(dǎo)光板進(jìn)一步提供微透鏡的面密度D(x，y)，該面密度在第一方向即平行于長度方向的y軸和第二方向即平行于寬度方向的x軸方向相對于在起始線y0和終止線之間的y而變化。
文檔編號G02B3/00GK103176239SQ201210598298
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者X-D·米, 李柱賢 申請人:愛思開哈斯顯示用薄膜有限公司