CN101329418A - 散射棱镜片、使用其的背光单元、模具及相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种散射棱镜片,包括:具有第一表面和第二表面的透明基础膜;在基础膜的第一表面处的光折射器,所述光折射器包括多个单元棱镜,单元棱镜具有在第一方向延伸的主轴并且具有限定相邻单元棱镜之间的谷的预定横截面形状;和在相邻单元棱镜之间的谷中包括不定形多边形突起的光散射器。

Description

散射棱镜片、使用其的背光单元、模具及相关方法
技术领域
本发明的实施方案涉及散射棱镜片、使用其的背光单元、模具及相关方法。
背景技术
通常,不发光的显示装置例如液晶显示装置(以下简称为“LCD”)包括背光单元作为光源来发光。尤其在大型显示装置中,可能难以在大面积上提供均匀的照明。对于低功率光源,这样的困难可变得更加显著,这可使得难以提供具有大显示区的节能器件。因此,在显示装置领域中需要提供均匀照明和能够使用小功率背光单元的进展。
发明内容
因此,本发明的实施方案涉及散射棱镜片、使用其的背光单元、模具和相关方法,这基本上克服了由于相关技术的限制和缺点导致的一个或更多个所述问题。
因此本发明一个实施方案的一个特征是提供在棱镜的谷中具有不定形光散射器的散射棱镜片、使用其的背光单元、模具和相关方法。
通过提供一种散射棱镜片可实现本发明的至少一个上述及其它特征和优点,所述散射棱镜片包括具有第一表面和第二表面的透明基础膜、在所述基础膜的所述第一表面的光折射器,所述光折射器包括多个单元棱镜,该单元棱镜具有在第一方向延伸的主轴并且具有限定相邻单元棱镜之间的谷的预定横截面形状,并且光散射器包括在相邻单元棱镜之间的谷中的不定形多边形突起。
所述光散射器和光折射器可以是整体式结构。至少50%的光散射器可以以低于相应单元棱镜高度一半的高度分布在谷中,垂直于第二表面测定单元棱镜的高度。
透明基础膜可包括玻璃、合成树脂、或金属材料中的一种或更多种。单元棱镜可具有三角形、半圆形或梯形的横截面形状。单元棱镜可以彼此紧密相邻。单元棱镜可以以恒定间距间隔开,使得与基础膜的主表面平行的平面存在于相邻单元棱镜之间的谷中。
单元棱镜的高度可以是单元棱镜的节距(pitch)的约1/2~约2/3。单元棱镜可具有三角形横截面形状,并且所述单元棱镜的顶角可以是约30°~约120°。光散射器的尺寸可以是单元棱镜的节距的约0.01~约0.9倍。
液晶显示背光单元可包括散射棱镜片和光导板,所述散射棱镜片设置在光导板的发光表面。液晶显示器可包括背光单元。
通过提供一种模具也可实现本发明的上述及其它特征和优点中的至少一个,所述模具包括第一表面和第二表面、在所述第一表面中的多个凹雕单元棱柱,所述凹雕单元棱柱具有在第一方向延伸的主轴并且具有限定相邻凹雕单元棱柱之间的脊的预定横截面形状,并且凹雕光散射器包括在相邻凹雕单元棱柱之间的脊中的不定形凹雕多边形形状。
至少50%的凹雕光散射器可以以相应凹雕单元棱柱高度的一半或大于相应凹雕单元棱柱高度的一半的高度分布在模具的脊中,垂直于第二表面测定单元凹雕棱柱的高度。制造散射棱镜片的方法可包括:提供透明膜,和在所述透明膜中压印预定图案,所述压印包括将模具挤压在透明膜上。
附图说明
通过参考附图对示例性实施方案的详细描述,本发明的上述及其它特征和优点对本领域技术人员而言,将变得更加明显,附图中:
图1说明根据一个实施方案的散射棱镜片的示意立体图;
图2说明图1的散射棱镜片的实际模型的电子显微照片;
图3说明图1所示的部分“A”的放大立体图以及相应模具的放大局部图;
图4说明图2所示的电子显微照片的放大部分;
图5说明一个对比例的实验结果的图像;
图6说明根据本发明的一个实施方案制造的实施例的实验结果的图像;和
图7说明根据本发明一个实施方案的显示器的立体示意图。
具体实施方式
通过引用,将2007年6月19日提交给韩国知识产权局的名为“DiffuserPrism Sheet Comprising Amorphous Light Diffuser on Prism Valley andLCD Backlight Unit Using the Same”的韩国专利申请No.10-2007-0059751的全部内容并入本文。
以下将参考附图将更全面地描述示例性实施方案;然而,它们可以以不同的形式实施,并且不应该解释为限于本发明中阐述的实施方案。相反地,提供这些实施方案是为了使得本公开是彻底和完整的,并且使得本领域技术人员全面地理解本发明的范围。
在图中,为了清楚地说明,可能放大了层和区域的尺度。也应理解,当层或元件称为在其它层或基底“上”时,其可以直接在该其它层或基底上,或也可存在中间层。此外,应理解当层称为在其它层“下”的时候,其可以直接在该其它层下,但也可存在一个或更多个中间层。另外,也应理解当层称为在两层“之间”时,其可以是在该两层之间仅有的层,或也可存在一个或更多个中间层。全文中相同的附图标记表示相同的元件。
如本文所用的,表述“至少一个”、“一个或更多个”和“和/或”是开放式表述,其在操作中同时是结合的和可分的。例如,“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或更多个”、“A、B或C中的一个或更多个”和“A、B和/或C”包括下列含义:只有A;只有B;只有C;同时具有A和B;同时具有A和C;同时具有B和C;以及具有全部的A、B和C。此外,除非与表述“由......组成”结合而明确相反地指明,这些表述是开放式的。例如,表述“A、B和C中的至少一个”也可包括第n个要素,其中n大于3,而表述“选自由A、B和C组成的组的至少一个”则不包括。
如在本发明中所用的,表述“或”除非用于“或......或......之一”时,否则不是“排他性的或”。例如,表述“A、B或C”包括只有A;只有B;只有C;同时具有A和B;同时具有A和C;同时具有B和C;具有全部A、B和C三者,而表述“或者A、B或C之一”表示以下之一:只有A、只有B、和只有C,而不表示以下中的任意一种:同时具有A和B;同时具有A和C;同时具有B和C;具有全部A、B和C三者。
图1说明根据本发明一个实施方案的散射棱镜片的示意立体图,图3说明图1所示的部分“A”的放大立体图以及相应模具的放大局部图;
参考图1和3,根据一个实施方案的散射棱镜片20包括基础膜200、具有多个棱镜211的光折射器210、和在所述光折射器210上的光散射器220。
基础膜200可以是散射棱镜片20的基底层。该基底层可以是单独形成的层,或所述散射棱镜片可以由单片材料整体式形成。基础膜200可以是透明材料,诸如透明合成树脂例如聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。在另一个实施方案中,基础膜200可以是玻璃。在另一个实施方案中,基础膜200可以是金属薄膜。基础膜200的厚度没有特别的限制。在一个实施方案中,所述厚度可以是1微米至很多微米。
在一个实施方案中,可以配置散射棱镜片使得光进入对应于基础膜200的侧面。光折射器210可折射已经穿过基础膜200的光,并且可提供具有预定方向的光。光折射器210可以形成在基础膜200的表面。
在一个实施方案中,优选光折射器210具有棱柱形状。具体地,光折射器210可包括布置在基础膜200的表面上的多个单元棱镜211从而以预定方向折射来自基础膜200的光。
图1和3说明其中光折射器210的单元棱镜211均具有三角形横截面形状并且整体上为三角形棱镜形式的实施例。然而,构成光折射器210的单元棱镜211的横截面形状不限于三角形形状。例如,其它透明的对象适用于本实施方案,诸如包括至少两个光学光折射平面(所述两个光学光折射平面的至少一个成形为折射非平行光)的透明对象。这样的实施方案可具有半圆形形状(也称为半圆柱形的或透镜状的)、或梯形形状。单元棱镜211的横截面形状可根据特定器件的特性、期望的视角、屏幕尺寸及其它因素确定。
优选地,布置构成光折射器210的多个单元棱镜211,使得单元棱镜具有在第一方向延伸的主轴并且在垂直于第一方向的第二方向上彼此紧密接触而在相邻单元棱镜之间没有任何分离。在另一个实施方案中,例如其中期望的是定向光(directional light)来代替折射光或者除折射光之外还期望定向光,则可在各个相邻单元棱镜211之间提供间隔平面。因此,单元棱镜211可在垂直于主轴的方向上彼此间隔开预定距离,而不是彼此接触的密集布置。
单元棱镜211的高度h优选为约5~约500μm,并且优选为单元棱镜211的节距p的约1/2~约2/3。可作为平均高度测定单元棱镜211的高度h,例如其中难以将单元棱镜211限定为具有相同的高度。而且,当单元棱镜211具有三角形横截面形状时,顶角η优选为约30°~约120°。
参考图3中的详细说明,光散射器220的形状可以是不规则的或不定形的多边形突起。在一个实施方案中,光散射220可分布在光折射器210的下部末端区域,即在各个相邻单元棱镜211之间限定的谷的下部末端。优选地,50%或以上的光散射器220分布在光折射器210的各个相邻单元棱镜211之间的谷中,并且分布在低于单元棱镜211的高度h的一半处。
光散射器220可包括多个不规则的突起并且可提供在单元棱镜211的下部末端,以如下方式覆盖光折射器210的表面使得某些突起彼此紧密接触并且剩余的突起互相间隔不同的距离,即朝向谷的底部光散射器220的区域密度可以提高。
优选地,所述光散射器220的尺寸(此处,术语″尺寸″指最长区域的长度)小于所述光折射器210的尺寸。更具体地,光扩散器220的半-主半径对棱镜节距p的比率优选为约0.01~约0.9,并且所述光扩散器220的高度对光折射器210的高度h的比率为约0.1~约0.9。
光散射器220可在光折射器210的表面处轻微散射已经穿过基础膜200和光折射器210的光。具体地,“轻微散射”表示在维持折射光亮度的降低在约5~约10%的范围内的同时,最大程度地散射光至周围环境。
优选地,在上述散射棱镜片20的制造中,使用凹雕棱镜形状的模具,即具有与散射棱镜片表面20相反的表面的模具。再次参考图3,根据一个实施方案,所述模具可具有凹雕棱柱m220或凹陷的棱柱。模具可在第一表面具有多个凹雕单元棱柱,凹雕单元棱柱具有在第一方向延伸的主轴并且具有限定相邻凹雕单元棱柱之间的脊的预定横截面形状。包括不定形凹雕多边形形状的凹雕光散射器可限定在相邻凹雕单元棱柱之间的脊中。
通过将模具挤压到具有恒定厚度的透明膜上可制造光折射器210,以在透明膜的表面处留下对应于凹雕棱柱的压印的棱镜。透明膜的上表面可限定包括单元棱镜211的光折射器210,透明膜的下表面可变成基础膜200,即光折射器210和基础膜200可以是整体式的。基于模具的工艺可同时形成光折射器210和光散射器220。在压制操作中使用上述模具可使得其中光折射器210和光散射器220彼此集成形成的散射棱镜片20的制造成为可能。
图2说明图1的散射棱镜片的实际模型的电子显微照片;并且图4说明图2中所示的电子显微照片的放大部分。在图2和4中所示的模型中,在具有恒定厚度的膜上形成具有连续单元棱镜的光折射器。形状为不定形多边形突起的光散射器形成在光折射器的各个相邻单元棱镜之间的谷中的光折射器的下部。
散射棱镜片20可设置在光导板的发光表面上。使用散射棱镜片20作为散射膜可消除待与光导板一起使用的单独散射片的需要。
根据一个实施方案的散射棱镜片20可应用于各种用于LCD的光导板,例如具有设置在光导板侧面的光源的边缘型光源,或具有设置在光导板下的光源的直接型光源。此外,根据一个实施方案的散射棱镜片20可与各种光源联合使用,所述各种光源包括例如冷阴极荧光(CCFL)光源、发光二极管(LED)光源等。
图7说明根据一个实施方案的显示装置的立体示意图。
参考图7,显示装置可包括显示板700(例如LCD板)、以及散射棱镜片20和背光单元710。在一个实施方案中,可定向棱镜片20使得基础膜200邻近于背光单元710,并且在光折射器210和背光单元710之间。
提供以下实施例和对比例以阐述一个或更多个实施方案的具体细节。然而,应理解所述实施方案不局限于描述的具体细节。
实施例
制造具有三角形横横截面光折射器的样品,该光折射器具有顶角为90°、高度和节距为约50μm的棱镜。在光折射器的下部末端处提供为不规则不定形多边形突起形式的光散射器。所述突起直径等于棱镜节距的10~80%,并且光散射器区域的高度是棱镜高度的80%,如从光折射器的下部末端测量的。
对比例
制造仅包括顶角为90°并且高度和间距为约50μm的折射器的样品作为对比例。使用和上述实施例使用的初始基础膜具有相同的初始物理值诸如透明度、雾度、厚度等的相同种类的初始基础膜进行所述对比例。
分析
使用如上所述在实施例和对比例中制造的样品,测量其表面亮度、雾度和透光度。图5说明对比例样品的实验结果的图像;图6说明根据实施方案制造的实施例样品的实验结果的图像;另外,表1说明在实施例和对比例中制造的样品的亮度、雾度和透光度。
表1
  实施例   对比例
  亮度   6378   6550
  雾度(%)   89.51   87.52
  透光度(%)   25.06   6.17
参考图5和表1,对比例样品显示出高的中央亮度,但是没有实现有效的光散射。更具体地,如表1所述,对比例样品的中央亮度值为6550cd/m2、雾度为87.52%、透光度为6.17%。
参考图6和表1,实施例样品和对比例样品保持基本上相同水平的中央亮度,虽然中央亮度略微降低。而且,与对比例样品相比,实施例样品显示出优良的光散射。更具体地,如在表1中所述的,实施例样品的中央亮度值为6378cd/m2、雾度为89.51%、透光度为25.06%。因此,使用根据实施方案的散射棱镜片20制造的光导板可实现适当的雾度,即适度的光散射度和极好的透光度而没有显著的亮度降低。
如上所述,实施方案可提供具有光折射和光散射功能的散射棱镜片。散射片可在折射光以提供具有预定方向的光的同时有效地散射光,并且可限制中心亮度降低至2~3%或更小。散射棱镜片可助于能够使得制造的例如用于LCD背光单元的光导板显示出极好的亮度、光散射和透光度。
而且,使用根据实施方案的散射棱镜片可使得当制造光导板时省略单独的散射片,这可降低光导板的生产成本并且使得光导板的厚度降低。此外,根据实施方案的散射棱镜片可在实现均匀光分布的同时,有效地将光散射至大尺寸面板的整个区域上。
本发明中已经公开了示例性实施方案,虽然使用了具体的术语,但是它们仅用于并解释为一般性的和描述性的意义,而不是为了限制。因此,本领域技术人员应理解可作出形式和细节的各种变化,而不脱离如以下权利要求所阐述的本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种散射棱镜片,包括:
具有第一表面和第二表面的透明基础膜;
在所述基础膜的所述第一表面处的光折射器,所述光折射器包括多个单元棱镜,所述单元棱镜具有在第一方向延伸的主轴并且具有限定相邻单元棱镜之间的谷的预定横截面形状;和
在相邻单元棱镜之间的所述谷中的包括不定形多边形突起的光散射器。
2.根据权利要求1所述的散射棱镜片,其中所述光散射器和所述光折射器是整体式结构。
3.根据权利要求1所述的散射棱镜片,其中至少50%的所述光散射器以低于所述相应单元棱镜的高度的一半的高度分布在所述谷中,垂直于所述第二表面测定所述单元棱镜的高度。
4.根据权利要求1所述的散射棱镜片,其中所述透明基础膜包括玻璃、合成树脂、或金属材料中的一种或更多种。
5.根据权利要求1所述的散射棱镜片,其中所述单元棱镜的横截面形状为三角形、半圆形形状、或梯形。
6.根据权利要求1所述的散射棱镜片,其中所述单元棱镜彼此紧密相邻。
7.根据权利要求1所述的散射棱镜片,其中所述单元棱镜以恒定间距间隔开,使得在相邻单元棱镜之间的谷中存在与所述基础膜的主表面平行的平面。
8.根据权利要求1所述的散射棱镜片,其中所述单元棱镜的高度是所述单元棱镜的节距的约1/2~约2/3。
9.根据权利要求8所述的散射棱镜片,其中所述单元棱镜具有三角形横截面形状,所述单元棱镜的顶角是约30°~约120°。
10.根据权利要求8所述的散射棱镜片,其中所述光散射器的尺寸是所述单元棱镜的节距的约0.01~约0.9倍。
11.根据权利要求1所述的散射棱镜片,其中所述光散射器的尺寸是所述单元棱镜的节距的约0.01~约0.9倍。
12.根据权利要求11所述的散射棱镜片,其中朝向所述谷的底部,所述光散射器的区域密度增加。
13.一种液晶显示器背光单元,包括:
根据权利要求1所述的散射棱镜片;和
光导板,其中:
所述散射棱镜片设置在所述光导板的发光表面处。
14.一种液晶显示装置,包括根据权利要求13所述的背光单元。
15.一种模具,包括:
第一表面和第二表面;
在所述第一表面中的多个凹雕单元棱柱,所述凹雕单元棱柱具有在第一方向延伸的主轴并且具有限定相邻凹雕单元棱柱之间的脊的预定横截面形状;和
在相邻凹雕单元棱柱之间的所述脊中包括不定形凹雕多边形形状的凹雕光散射器。
16.根据权利要求15所述的模具,其中至少50%的所述凹雕光散射器以相应凹雕单元棱柱的高度的一半的高度或者高于所述相应凹雕单元棱柱的高度的一半的高度分布在所述脊中,垂直于所述第二表面测定所述单元凹雕棱柱的高度。
17.根据权利要求15所述的模具,其中朝向所述脊的顶部,所述凹雕光散射器的区域密度增加。
18.一种制造散射棱镜片的方法,包括:
提供透明膜;
和在所述透明膜中压印预定的图案,所述压印包括将根据权利要求15所述的模具挤压在所述透明膜上。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20081224