專利名稱：具有可變結(jié)構(gòu)體間距的轉(zhuǎn)向膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于增強(qiáng)二維表面發(fā)光亮度的顯示照明裝置，更具體涉及 一種二維轉(zhuǎn)向膜(turning film)，它使用光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體使來自光導(dǎo)板的光改變方 向，所述結(jié)構(gòu)體具有可變結(jié)構(gòu)體間距(pitch)。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(LCD)的成本和性能得到持續(xù)改善，從而成為許多計(jì)算機(jī)、儀器 和娛樂設(shè)備的優(yōu)選顯示設(shè)備。常規(guī)便攜式計(jì)算機(jī)顯示器所用的透射型LCD是一種背 光顯示器，在該LCD后面具有發(fā)光表面，對著LCD向外發(fā)光。為了提供亮度足夠均 勻且同時(shí)具有緊湊和低成本特性的合適背光設(shè)備，通常采用下述兩個(gè)基本方法中的 一種。在第一種方法中，使用發(fā)光表面來形成高度散射的、基本上呈朗伯(Lambertian)分布的光分布，其在寬角度范圍內(nèi)具有基本上恒定的亮度。針對所 述第一種方法，為了達(dá)到提高同軸和近軸光亮度的目的，已經(jīng)提出許多增亮膜用于 將一部分具有朗伯分布的光改變方向，以提供更準(zhǔn)直的照明，從而可提供。例如美 國專利5，592, 332 (Nishio等人)、6,111,696 (Allen等人)、6,280,063 (Fong 等人)、5,629,784 (Abileah等人)和美國專利申請2003/0214728己經(jīng)提出了許 多用于增亮膜的技術(shù)方案。上述專利所述的技術(shù)方案(例如增亮膜(BEF))提供 了一些在寬視角范圍內(nèi)提高亮度的方法。但是，即使帶有增亮膜，常規(guī)液晶顯示器(LCD)的總體對比度也相對較差。第二種提供背光照明的方法使用了一種光導(dǎo)板(LGP)，所述光導(dǎo)板接收來自 位于側(cè)面的燈或其它光源的入射光，并通過全內(nèi)反射(TIR)使光在內(nèi)部傳導(dǎo)，這 樣光就能在窄角度范圍內(nèi)從所述光導(dǎo)板出射。該光導(dǎo)板的出射光通常與所述LGP 的法線成非常大的角度，例如80°或更大。對于第二種方法，需使用轉(zhuǎn)向膜(一 種改變光方向的裝置)將光導(dǎo)板出射的光方向改變成與光導(dǎo)板垂直。轉(zhuǎn)向膜(更廣 義上稱為光轉(zhuǎn)向制品或光轉(zhuǎn)向膜，例如裝有HSOT (高散射光學(xué)傳輸)導(dǎo)光板的轉(zhuǎn)向膜，購自位于紐約鮑爾溫的克萊克斯公司(Clarex， Inc.，))提供了一種改進(jìn) 的技術(shù)方案，它能提供這種類型的均勻背光，且在不需要漫射膜，在制造過程中也 不需要點(diǎn)印刷(dot printing) 。 HOST導(dǎo)光板和其它類型的轉(zhuǎn)向膜使用了各種組 合的棱鏡結(jié)構(gòu)體陣列，以將來自導(dǎo)光板的光方向改變到二維表面的法線方向。例如， 美國專利6,746，130 (Ohkawa)公開了一種光控片材，它可用作LGP照明用的轉(zhuǎn)向 膜。所述轉(zhuǎn)向膜的多排凸起相互平行，且該多排凸起具有傾角不同的面。美國專利 6， 874， 902 (Yaraashita等人)公開了一種偏光器件，它具有多個(gè)相互平行排列的 細(xì)長棱鏡，在離主光源的遠(yuǎn)端每個(gè)細(xì)長棱鏡的棱鏡面設(shè)計(jì)成具有凸起的表面形狀。參見

圖1，圖1描述了顯示裝置30中導(dǎo)光板10的總體功能和運(yùn)行情況。來自 光源12的光入射到輸入表面18上，并導(dǎo)入導(dǎo)光板10，如圖所示所述導(dǎo)光板可以 是楔形的。所述光在導(dǎo)光板10中傳播，直到全反射條件失效，然后(可能從反射 表面42上反射)在輸出表面16離開導(dǎo)光板。接著，該光線進(jìn)入轉(zhuǎn)向膜22，并被 導(dǎo)向用來照亮光調(diào)制器件20，例如LCD或其它二維背光組件。盡管使用轉(zhuǎn)向膜22來提高顯示器亮度，但是還存在一些性能缺陷。常規(guī)轉(zhuǎn)向 膜的棱鏡光變向結(jié)構(gòu)以給定周期沿膜隔開。同時(shí)，光調(diào)制器件20本身的像素形成 結(jié)構(gòu)也具有空間周期排列。如顯象領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所熟知的那樣，這兩種周期 性圖案的重疊會產(chǎn)生不需要的波紋(Moir6)圖像。為了使波紋最小，或消除波紋， 需要抑制光轉(zhuǎn)向膜或光調(diào)制層的像素的周期性。授予Gardiner等人的美國專利6, 707， 611 (名稱為"帶有可變角棱鏡的光學(xué) 膜")公開了在轉(zhuǎn)向膜的入射光表面上棱鏡表面的最佳幾何排列，它帶有各種成角 度的表面、間隔和彎曲的構(gòu)造，以降低波紋。但是，Gardiner等人的'611專利中 公開的技術(shù)方案需要復(fù)雜的模具，并且可以證明用該方法制造的轉(zhuǎn)向膜難于控制照 明均勻性。韓國專利20-0364045公開了一種帶有多排棱鏡的增亮膜，該多排棱鏡 是由多個(gè)彎曲的棱鏡單元組成的，每個(gè)棱鏡單元是由至少一個(gè)彎曲的表面組成的。 但是，由于改變了微結(jié)構(gòu)因此該特征會降低光學(xué)亮度。目前還需要一種光轉(zhuǎn)向膜，它能消除波紋或使波紋最小化，同時(shí)仍能保持良 好的光學(xué)亮度。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種具有寬度和長度的光轉(zhuǎn)向制品，它包括.-光改向表面，所述表面包括多個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體，所述結(jié)構(gòu)體沿所述光轉(zhuǎn)向制 品的長度延伸，且并排排列，每個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體包括 (l)第一側(cè)表面，所述第一側(cè)表面與所述光轉(zhuǎn)向制品的法線成第一角度取向； (ii)第二側(cè)表面，所述第二側(cè)表面與所述光轉(zhuǎn)向制品的法線成第二角度取向，每個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的截面形狀具有至少一個(gè)凸起表面； 所述第一側(cè)表面和第二側(cè)表面在頂點(diǎn)相交；對于至少兩個(gè)相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體，在相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的長度范圍內(nèi)， 相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的頂點(diǎn)之間的橫向結(jié)構(gòu)體間距的變化超過±3%。 本發(fā)明還提供了一種光轉(zhuǎn)向制品的制造方法，所述方法包括a) 旋轉(zhuǎn)一個(gè)圓柱體，，b) 用工具在所述旋轉(zhuǎn)的圓柱體上雕刻，以形成具有結(jié)構(gòu)體間距的相鄰的雕刻 軌跡，沿所述圓柱體的一次完整旋轉(zhuǎn)過程，所述相鄰雕刻軌跡的結(jié)構(gòu)體間距變動超 過±3%;c) 用注射輥鑄造方法使用該雕刻的圓柱體形成光轉(zhuǎn)向制品。 本發(fā)明還提供一種顯示設(shè)備，它包括a) 光源；b) 導(dǎo)光板，用于引導(dǎo)來自光源的光線在一定角度范圍內(nèi)向外出射輸出表面；c) 用于接收來自所述導(dǎo)光板光線的光轉(zhuǎn)向制品，所述光轉(zhuǎn)向制品具有寬度和 長度，且包括.-一個(gè)光轉(zhuǎn)向表面，所述光轉(zhuǎn)向表面包括多個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體，所述結(jié)構(gòu)體沿所 述光轉(zhuǎn)向制品的長度延伸，且并排排列， 每個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體包括(i) 第一側(cè)表面，所述第一側(cè)表面與所述光轉(zhuǎn)向制品的法線成第一角度取向；(ii) 第二側(cè)表面，所述第二側(cè)表面與所述光轉(zhuǎn)向制品的法線成第二角度取向，所述第一側(cè)表面和第二側(cè)表面在頂點(diǎn)相交；對于至少兩個(gè)相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體，在相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的長度范圍內(nèi)，相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的頂點(diǎn)之間的橫向結(jié)構(gòu)體間距的變動超過±3%， 所述光轉(zhuǎn)向制品從而提供了照明；以及d)光線調(diào)制裝置(light gating device)，以調(diào)制來自所述光轉(zhuǎn)向制品的 入射光本發(fā)明提供了一種光轉(zhuǎn)向元件，它為顯示器提供入射照明，具有減少的波紋 現(xiàn)象，并提供良好的光學(xué)亮度。所述光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的變動的結(jié)構(gòu)體間距抑制了波紋， 但是該特征可由于微結(jié)構(gòu)的變化而降低光學(xué)亮度。為了進(jìn)行補(bǔ)償，所述光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu) 體的一個(gè)表面設(shè)計(jì)成具有曲率，這樣可更有效地將光轉(zhuǎn)向到接近法向視角方向，防 止光學(xué)亮度降低。附圖簡述雖然說明書和權(quán)利要求書具體指出以及清楚限定了本發(fā)明的主題，但是可以 認(rèn)為結(jié)合下述附圖可更好地理解本發(fā)明，其中圖1是描述轉(zhuǎn)向膜與電子顯示設(shè)備的導(dǎo)光板以及光調(diào)制組件的關(guān)系的側(cè)視圖。圖2是本發(fā)明轉(zhuǎn)向膜的光轉(zhuǎn)向表面的示意圖。圖3是從所述導(dǎo)光板看的本發(fā)明轉(zhuǎn)向膜的光轉(zhuǎn)向表面的示意圖。圖4是本發(fā)明轉(zhuǎn)向膜上光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的無規(guī)路徑的平面圖。圖5A是描述非本發(fā)明實(shí)例的示意圖。圖5B是本發(fā)明光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)體間距和交錯的示意圖。 圖6是一張傅立葉變換特性圖，所述傅立葉變換特性證明使用本發(fā)明轉(zhuǎn)向膜 可降低潛在的波紋效應(yīng)。圖7是描述如何在本發(fā)明轉(zhuǎn)向膜上形成表面結(jié)構(gòu)體的示意圖。 圖8A和8B比較了本發(fā)明不同實(shí)例的相對亮度。 圖9是描述一個(gè)實(shí)例中光變向結(jié)構(gòu)體的截面形狀的放大側(cè)視圖。 圖10是描述本發(fā)明轉(zhuǎn)向膜的示意圖。圖ll是用于形成模具的工具的截面?zhèn)纫晥D，所述模具可用于形成本發(fā)明光變 向裝置。圖12是具有空間特征的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的截面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明具體涉及形成本發(fā)明設(shè)備的一部分或者直接與本發(fā)明設(shè)備的一部分匹 配的元件。可以理解沒有具體顯示或者描述的元件可以是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟 知的各種形式。本發(fā)明提供了一種光改向裝置，例如轉(zhuǎn)向膜，所述裝置例如具有無規(guī)排列的 光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體，以消除波紋或使波紋最小化并且消除相關(guān)的頻率效應(yīng)或使相關(guān)的頻 率效應(yīng)最小化。通常，所述光轉(zhuǎn)向制品具有一個(gè)光轉(zhuǎn)向表面，所述表面包括許多沿 所述光轉(zhuǎn)向制品的長度延伸的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體，并且所述許多光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體沿至少兩 個(gè)相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的長度方向上并排排列。相鄰光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體頂點(diǎn)之間的橫向 結(jié)構(gòu)體間距變化超過±3%。優(yōu)選地，沿所述光轉(zhuǎn)向制品長度方向，相鄰的光轉(zhuǎn)向 結(jié)構(gòu)體頂點(diǎn)之間的橫向結(jié)構(gòu)體間距以隨機(jī)形式提高和降低。更優(yōu)選地，沿光轉(zhuǎn)向制品長度方向，相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體頂點(diǎn)之間的結(jié)構(gòu)體間距以無規(guī)形式提高和降低超 過±3%。在一個(gè)實(shí)例中，沿所述光轉(zhuǎn)向制品長度方向，至少兩個(gè)相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié) 構(gòu)體頂點(diǎn)呈基本正弦變化的路徑。所述光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體不是平行的。但是如后面所述 正是因?yàn)樗鼈儾⒉皇茄刂本€排列的，因此光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體并不相互交叉。參見圖2，圖2描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例，它描述了光轉(zhuǎn)向制品40的光轉(zhuǎn)向 表面14。光轉(zhuǎn)向表面14面對導(dǎo)光板10，且當(dāng)在常規(guī)方式(例如圖l所示的排列) 中通常向下取向。在光轉(zhuǎn)向表面14上，并排排列光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24，且各光轉(zhuǎn)向結(jié) 構(gòu)體24沿長度方向L沿伸。各個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24具有至少兩個(gè)表面34和36，所 述表面34和36在頂點(diǎn)32相交，所述頂點(diǎn)限定了該結(jié)構(gòu)體的最高點(diǎn)和距輸出表面 28最遠(yuǎn)的距離。相鄰光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24之間的結(jié)構(gòu)體間距P是在與長度方向L垂直 的寬度方向W上測量的。圖3描述了光轉(zhuǎn)向制品40對于來自導(dǎo)光板10的入射光線R的影響。以第一角度e l入射的光線通過光轉(zhuǎn)向制品40改變方向到第二角度e 2，所述第二角度e2更接近法線N。該改變方向到e 2的光線然后由輸出面28出射。如附圖2、 3和4所示，光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24盡管沿光轉(zhuǎn)向表面14大致平行排列， 但是它們并不沿直線延伸。相反地，其延伸方式引入了一定的無規(guī)度，從而使各個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24沿這樣一種路徑排列，即沿長度方向L所述路徑有些蜿蜒。對于 這種排列，在長度方向L的某一點(diǎn)上相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24的頂點(diǎn)之間的結(jié)構(gòu)體 間距P不同于該長度方向L的另一點(diǎn)上的結(jié)構(gòu)體間距P。如果平均結(jié)構(gòu)體間距P在 50微米的范圍內(nèi)，則結(jié)構(gòu)體間距P沿該平均值的變動至少約3微米，或者為平均 結(jié)構(gòu)體間距P的約6X (即±3%)。在該范圍或更高范圍內(nèi)的變動值可有效提高 亮度，使波紋最小化，同時(shí)未產(chǎn)生其它不希望的光學(xué)效應(yīng)。也可采用稍微大一點(diǎn)的 變動值，較好沿長度L方向上的變動不超過約12-20%。結(jié)構(gòu)體間距P的變動值上 限更多地是受到制造方法的限制而非出于光學(xué)因素的考慮。結(jié)構(gòu)體間距P的變動可 有效地使光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24的表面34和36發(fā)生相應(yīng)波動，而不是呈直線。需要指出的是，相鄰光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24之間的結(jié)構(gòu)體間距P的變動不僅要求各 個(gè)細(xì)長的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24的路徑由直線發(fā)生變化，而且還要求相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu) 體的路徑不平行。參見圖5A，圖5A顯示光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24沿非線性路徑排列，所 述非線性路徑中每一處的間距基本上相同，且基本上呈正弦分布。在該排列中，結(jié) 構(gòu)體間距值P1、 P2、 P3和P4是相等的，即:P1 = P1=P3 = P4盡管該排列提供了一些無規(guī)度，但是相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24之間沿寬度W方 向的結(jié)構(gòu)體間距P是不變的。相反，圖5B描述了本發(fā)明的排列方式，其中相鄰的 結(jié)構(gòu)體具有相同的波動周期Q，但是波動的相位不同。在該排列中，結(jié)構(gòu)體間距值 Pl、 P2、 P3和P4滿足下述關(guān)系Pl不等于P2P2不等于P3(盡管在不同的位置結(jié)構(gòu)體間距P1可等于結(jié)構(gòu)體間距P4，但是這些值是在長 度L方向上的不同位置測得的)。按照這種方式，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例采用光轉(zhuǎn)向結(jié) 構(gòu)體24的正弦分布來提高無規(guī)度，降低產(chǎn)生波紋的可能性。為了提供這樣的無規(guī) 度，使相鄰光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24的正弦波錯開，從而造成其周期關(guān)系無規(guī)化。還可改 變相鄰光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24之間的行進(jìn)正弦波的振幅。業(yè)已確定，在光轉(zhuǎn)向表面14的長度上當(dāng)相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24之間的結(jié)構(gòu) 體間距P變動至少約6X (即±3%)的閥值時(shí)，可在某種程度上改善波紋圖形。 該結(jié)構(gòu)體間距變動可如下計(jì)算<formula>formula see original document page 12</formula>其中PTO是平均結(jié)構(gòu)體間距，Pi是任一位置處一個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24與鄰近結(jié) 構(gòu)體24之間的間距。圖9是一個(gè)截面圖，它描述了本發(fā)明光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24 —個(gè)實(shí)例的通用結(jié)構(gòu)排 列。本發(fā)明光轉(zhuǎn)向制品40具有光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24，每個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24具有側(cè)表 面34和凸起的彎曲表面44，所述側(cè)表面34和彎曲表面44各自與法線N成夾角或 者相對法線彎曲。在圖9中，第一側(cè)表面34與法線N成e l角，第二側(cè)表面44與 法線N成62角。在一個(gè)實(shí)例中，第二側(cè)表面44是球形表面(即，其形狀猶如球 的一部分，就象光學(xué)領(lǐng)域中通常理解地那樣)，其曲率半徑為100微米到1毫米。 表面彎曲有利于提供改進(jìn)的光線角度，在改變光方向的同時(shí)提供一定程度的準(zhǔn)直。 圖8A和8B比較了具有凸起表面曲率和沒有凸起表面曲率的光改向。圖8A描述了 具有基本平表面的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24的光改向。圖8B描述了具有彎曲表面44的光 轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24改進(jìn)的光轉(zhuǎn)向。圖8A和8B的曲線分別顯示沒有彎曲表面44和具有 彎曲表面44的相對亮度。.在橫截面圖上位于側(cè)表面34和44相交處的頂點(diǎn)32可以是一個(gè)點(diǎn)，或者可以 是一個(gè)表面(如圖9所示在某些或所有光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24上是平的面46)。使用平 的頂點(diǎn)32具有提高制造牢固度和機(jī)械剛性的好處。相鄰光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24的高度h 可以相同，或者在一定范圍內(nèi)變化。相鄰光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體較好具有基本相同的高度， 優(yōu)選所有的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體具有基本相同的高度。圖12描述了光改性結(jié)構(gòu)體24的各種尺寸。結(jié)構(gòu)體間距P (—個(gè)結(jié)構(gòu)體頂點(diǎn) 32到相鄰相鄰結(jié)構(gòu)體頂點(diǎn)32之間測得的間距，或者如圖12所示從相鄰結(jié)構(gòu)體24 之間溝槽底部測得的間距，或從相鄰兩個(gè)結(jié)構(gòu)體24的某共有特征點(diǎn)之間測得的間 距)通常約為20-80微米。如果使用平表面46的話，其寬度f通常為1-IO微米。 側(cè)表面34的傾斜角e 1可以為1-25° 。制造制得的光轉(zhuǎn)向制品可以是一層與膜基材形成整體的層，即該光轉(zhuǎn)向制品可 形成在基材的表面中，或者所述光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體可形成在獨(dú)立材料上，并施加到 基材層上。在一個(gè)實(shí)例中，用注射輥鑄造方法制得轉(zhuǎn)向膜形式的光改向制品40。通常，所述光轉(zhuǎn)向制品用以下方法制造a)旋轉(zhuǎn)一個(gè)圓柱體；b)用工具在旋轉(zhuǎn) 的圓柱體上雕刻，形成具有結(jié)構(gòu)體間距的相鄰雕刻軌跡，沿所述圓柱體的一次完整 的旋轉(zhuǎn)過程，所述相鄰雕刻軌跡之間的結(jié)構(gòu)體間距變動超過±3%; C)用注射輥鑄造方法，使用該雕刻的圓柱體形成光轉(zhuǎn)向制品。圖7描述了一種圓柱體50，它以 極度夸張和放大的形式顯示壓印的加工圖案52。用該方法制備的圓柱體50可隨后 用于制造轉(zhuǎn)向膜。在注射輥鑄造方法中.(例如Bourdelais等人的美國專利申請 2004/0090426 (名稱為"用于保護(hù)觸摸屏的透明撓性片")所述)，在加壓條件下 將烙融聚合物注入由圖案輥和背襯輥形成的縫隙中，形成帶有圖案的膜。在該制造 過程中，圓柱體50 (用圖8所示的雕刻方法制備)可用作圖案輥。例如，圓柱體 50可以具有鍍銅或鍍鎳結(jié)構(gòu)。圖11描述了一種雕刻工具60，在一個(gè)實(shí)例中，它可用于在圓柱體50上形成 加工圖案52。所示尺寸單位為英寸。用于制造本發(fā)明光轉(zhuǎn)向制品40的其它方法包括各種鑄造方法，例如包括擠出 膜流延(casting)。在擠出膜流延方法中，聚合物或聚合物摻混物熔融擠過縫隙 模、T型模、涂覆-懸掛模(coat-hanger die)或其它合適的機(jī)械。然后，將具有 較好幾何形狀的擠出片材在冷凍鑄造(chilled casting)鼓上驟冷到其玻璃固化 溫度以下，這樣所述聚合物保持輥幾何結(jié)構(gòu)的形狀?；蛘?，本發(fā)明光轉(zhuǎn)向制品40 也可通過圍繞一個(gè)圖案真空成形來制造。另外，所述光轉(zhuǎn)向制品也可通過鑄造和固 化方法制造，所述鑄造和固化方法包括使用加熱或輻照(例如UV固化)的工藝。在一個(gè)實(shí)例中，本發(fā)明光轉(zhuǎn)向制品40制成撓性、透明材料的轉(zhuǎn)向膜，最好是 用聚合物材料制得。有許多合適的聚合物可用于該目的，包括聚烯烴、聚酯、聚酰 胺、聚碳酸酯、纖維素酯、聚苯乙烯、聚乙烯基樹脂、聚磺胺、聚醚、聚酰亞胺、 聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚亞苯砜(polyphenylenesulfide)、聚四氟乙烯、聚縮 醛(polyacetal)、聚砜、聚酯離聚物、丙烯酸酯和聚烯烴離聚物。也可使用這些 聚合物的共聚物和/或混合物。無規(guī)化的結(jié)果可容易地使用傅立葉光譜數(shù)據(jù)評價(jià)光轉(zhuǎn)向表面14上的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體24的 無規(guī)化效果。圖6給出傅立葉光譜圖，它描述了本發(fā)明光轉(zhuǎn)向制品40在各種頻率的相對振幅。第一根曲線56描述了轉(zhuǎn)向膜(如圖5A所示其光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體 相互平行)的傅立葉光譜測量值。第二根曲線58描述了轉(zhuǎn)向膜(如圖5B所示 其光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體相互不平行)的傅立葉光譜測量值。光譜值降低表示潛在的波 紋能量更低。由于波紋是兩個(gè)傅立葉光譜(在這種情況下， 一個(gè)傅立葉光譜來 自圖1中光調(diào)制器件20，另一個(gè)傅立葉光譜來自光轉(zhuǎn)向制品40)的巻積 (convolution)，降低任何一個(gè)傅立葉光譜的振幅有助于降低波紋的可感知 性。本發(fā)明的無規(guī)性效果與相對光源旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向膜得到的效果在某種程度上相 類似。但是，本發(fā)明產(chǎn)生的無規(guī)性可提高亮度，且不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生波紋圖案。顯示器設(shè)備圖10描述了使用本發(fā)明光轉(zhuǎn)向制品40的顯示設(shè)備30。光調(diào)制器件20優(yōu) 選是LC裝置，例如透射性薄膜晶體管(TFT)顯示裝置。如圖2所示，如果光 源12是CCFL (冷陰極熒光)的話，CCFL的波長(length)平行于光轉(zhuǎn)向制品40 的長度L。本發(fā)明提供的是一種轉(zhuǎn)向膜，它具有無規(guī)排列的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體，以使來自 導(dǎo)光板的光線改變方向。部件列表10:導(dǎo)光板12:光源14:光轉(zhuǎn)向表面16:輸出表面18:輸入表面20:光調(diào)制裝置22:轉(zhuǎn)向膜24:光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體28:輸出面30:顯示設(shè)備32:頂點(diǎn) 34:表面 36:表面 40:光轉(zhuǎn)向制品 42:反射表面 44:彎曲表面 46:平表面 50:圓柱體 52:加工圖案 56:第一曲線 58:第二曲線 60:劃線工具 f:寬度 h:高度 L:長度P、 Pl、 P2、 P3和P4:結(jié)構(gòu)體間距Q:周期 R:射線 W:寬度 e ,和e 2:角度
權(quán)利要求
1.一種具有寬度和長度的光轉(zhuǎn)向制品，它包括包括多個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的光轉(zhuǎn)向表面，所述光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體沿所述光轉(zhuǎn)向制品的長度延伸，且并排排列，每個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體包括(i)第一側(cè)表面，所述第一側(cè)表面與所述光轉(zhuǎn)向制品的法線成第一角度取向；(ii)第二側(cè)表面，所述第二側(cè)表面與所述光轉(zhuǎn)向制品的法線成第二角度取向；每個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的截面形狀具有至少一個(gè)凸起表面；所述第一側(cè)表面和第二側(cè)表面在頂點(diǎn)相交；對于至少兩個(gè)相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體，在相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的長度范圍內(nèi)，相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的頂點(diǎn)之間的橫向結(jié)構(gòu)體間距的變動超過±3％。
2. 如權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)向制品，其特征在于所述頂點(diǎn)是平表面。
3. 如權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)向制品，其特征在于所述光轉(zhuǎn)向制品包括一 層與膜基材形成整體的層。
4. 如權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)向制品，其特征在于所述光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體施加 到基材層上。
5. 如權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)向制品，其特征在于至少兩個(gè)相鄰的光轉(zhuǎn)向 結(jié)構(gòu)體具有基本上相同的高度。
6. 如權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)向制品，其特征在于所有的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體具 有基本相同的高度。
7. 如權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)向制品，其特征在于在所述光轉(zhuǎn)向表面長度 范圍內(nèi)所述相鄰光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體頂點(diǎn)之間的橫向結(jié)構(gòu)體間距以隨機(jī)形式提高和 降低。
8. 如權(quán)利要求7所述的光轉(zhuǎn)向制品，其特征在于在所述光轉(zhuǎn)向表面長度 范圍內(nèi)所述相鄰光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體頂點(diǎn)之間的橫向結(jié)構(gòu)體間距以無規(guī)形式提高和 降低超過±3%。
9. 如權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)向制品，其特征在于在所述光轉(zhuǎn)向表面長度范圍內(nèi)所述至少兩個(gè)相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體沿大致正弦曲線的路徑延伸。
10. 如權(quán)利要求l所述的光轉(zhuǎn)向制品，其特征在于所述第一角度與法線成1-25° 。
11. 如權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)向制品，其特征在于所述凸起的曲率是球形。
12. —種光轉(zhuǎn)向制品的制造方法，它包括a) 旋轉(zhuǎn)一個(gè)圓柱體；b) 用工具在旋轉(zhuǎn)的圓柱體上雕刻，形成具有結(jié)構(gòu)體間距的相鄰雕刻軌跡，在所述圓柱體的一次完整的旋轉(zhuǎn)過程中，所述結(jié)構(gòu)體間距變化超過±3%;c) 用注射輥鑄造方法，使用雕刻的圓柱體形成光轉(zhuǎn)向制品。
13. 如權(quán)利要求12所述的制造方法，其特征在于所得光轉(zhuǎn)向制品具有寬度和長度，且包括一個(gè)光轉(zhuǎn)向表面，該表面具有多個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體，所述光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體沿所 述光轉(zhuǎn)向制品的長度延伸，且并排排列，每個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體包括(i) 第一側(cè)表面，所述第一側(cè)表面與所述光轉(zhuǎn)向制品的法線成第一角度取向；(ii) 第二側(cè)表面，所述第二側(cè)表面與所述光轉(zhuǎn)向制品的法線成第二角度取向，每個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的截面形狀具有至少一個(gè)凸起表面； 所述第一側(cè)表面和第二側(cè)表面在頂點(diǎn)相交；對于至少兩個(gè)相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體，在該相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的長度范圍內(nèi)， 其頂點(diǎn)之間的橫向結(jié)構(gòu)體間距的變化超過± 3 % 。
14. 如權(quán)利要求12所述的制造方法，其特征在于對所述旋轉(zhuǎn)的圓柱體進(jìn)行雕 刻包括用雕刻工具刻出基本正弦的路徑。
15. —種顯示設(shè)備，它包括a) 光源；b) 導(dǎo)光板，該導(dǎo)光板在一定角度范圍內(nèi)將來自光源的光從一個(gè)輸出表面向外 導(dǎo)出；c) 光轉(zhuǎn)向制品，用于接收來自所述導(dǎo)光板的光線，所述光轉(zhuǎn)向制品具有寬度 和長度，且包括一個(gè)光轉(zhuǎn)向表面，所述表面具有多個(gè)沿所述光轉(zhuǎn)向制品的長度延伸的光轉(zhuǎn)向 結(jié)構(gòu)體，所述結(jié)構(gòu)體并排排列， 每個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體包括(i) 第一側(cè)表面，所述第一側(cè)表面與所述光轉(zhuǎn)向制品的法線成第一角度取向；(ii) 第二側(cè)表面，所述第二側(cè)表面與所述光轉(zhuǎn)向制品的法線成第二角度取向，每個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的截面形狀具有至少一個(gè)凸起表面； 所述第一側(cè)表面和第二側(cè)表面在頂點(diǎn)相交；對于至少兩個(gè)相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體，在相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的長度范圍內(nèi)， 其頂點(diǎn)之間的橫向結(jié)構(gòu)體間距的變化超過土3% ， 所述光轉(zhuǎn)向制品從而提供了照明；以及 d)光調(diào)制裝置，以調(diào)制來自所述光轉(zhuǎn)向制品的入射照明。
16. 如權(quán)利要求15所述的顯示設(shè)備，其特征在于所述光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的頂 點(diǎn)是平表面。
17. 如權(quán)利要求15所述的顯示設(shè)備，其特征在于所述光轉(zhuǎn)向制品與一個(gè) 膜基材形成整體。
18. 如權(quán)利要求15所述的顯示設(shè)備，其特征在于所述光轉(zhuǎn)向制品的光轉(zhuǎn) 向結(jié)構(gòu)體施加到基材層上。
19. 如權(quán)利要求15所述的顯示設(shè)備，其特征在于所述光轉(zhuǎn)向制品的至少 兩個(gè)相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體具有基本相同的高度。
20. 如權(quán)利要求15所述的顯示設(shè)備，其特征在于所述光轉(zhuǎn)向制品的所有 光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體具有基本上相同的高度。
21. 如權(quán)利要求15所述的顯示設(shè)備，其特征在于在所述光轉(zhuǎn)向表面長度 范圍內(nèi)所述相鄰光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體頂點(diǎn)之間的橫向結(jié)構(gòu)體間距以無規(guī)形式提高和 降低。
22. 如權(quán)利要求21所述的顯示設(shè)備，其特征在于在所述光轉(zhuǎn)向表面長度 范圍內(nèi)所述相鄰光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體頂點(diǎn)之間的橫向結(jié)構(gòu)體間距以無規(guī)形式提高和 降低超過±3%。
23. 如權(quán)利要求15所述的顯示設(shè)備，其特征在于在所述光轉(zhuǎn)向表面長度范圍內(nèi)所述光轉(zhuǎn)向制品的至少兩個(gè)相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的頂角沿基本正弦曲 線的路徑延伸。
24. 如權(quán)利要求15所述的顯示設(shè)備，其特征在于所述光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的第 一角度與法線成1-25° 。
25. 如權(quán)利要求15所述的顯示設(shè)備，其特征在于每個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的截 面形狀的凸起曲率是球形。
全文摘要
一種光轉(zhuǎn)向制品，它具有寬度和長度，且具有光轉(zhuǎn)向表面，所述光轉(zhuǎn)向表面具有多個(gè)沿光轉(zhuǎn)向制品長度伸長的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體，且它們并排排列。每個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體包括第一側(cè)表面，所述第一側(cè)表面與所述光轉(zhuǎn)向制品的法線成第一角度取向；第二側(cè)表面，所述第二側(cè)表面與所述光轉(zhuǎn)向制品的法線成第二角度取向。每個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的截面形狀具有至少一個(gè)凸起表面。所述第一側(cè)表面和第二側(cè)表面在頂點(diǎn)相遇。對于至少兩個(gè)相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體，在相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的長度范圍內(nèi)，相鄰的光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)體的頂點(diǎn)之間的橫向結(jié)構(gòu)體間距的變化超過±3％。
文檔編號F21V8/00GK101263339SQ200680033041
公開日2008年9月10日 申請日期2006年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
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