CN107111184A - 反射器层合体 - Google Patents

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Abstract

一种反射器层合体包括反射器和不透射可见光的粘合带，该反射器具有第一主表面和与第一主表面相背对的第二主表面，该粘合带具有主粘合表面和第二主表面。主粘合表面与反射器的第一主表面接触并且粘合带的至少一部分延伸超出反射器的边缘。

Description

反射器层合体
技术领域
本发明涉及使用于液晶显示器(LCD)的背光源模块中的漏光最小化的反射器和包含该反射器层合体的背光源模块。
背景技术
LCD使用背光源模块来产生均匀光源以照明图像生成面板。背光源模块通常包括反射器、导光板、各种增强膜、发光二极管(LED)和框架。
图1示出典型背光源模块100。在背光源模块100中，通常为白色的框架102支撑光源104。通常为LED的光源104定位成与光导场所106的入射表面相邻。框架102通过它们的边缘支撑导光板106和光循环层叠件108。反射器110位于导光板106的下方并通过通常被称为“周边粘合带”的多件粘合带112附接到框架102的底部。反射器110将光反射到导光板106中。一些设计(未示出)使用其中放置框架的金属托盘，使得反射器在托盘和框架之间自由浮动。
通常，如图1所示，间隙114存在于反射器110和框架102之间(即，间隙在反射器的周边上存在)。光可从间隙114逃逸。该逃逸的光可妨碍其中结合背光源模块的设备中的其他部件。例如，光可妨碍移动电话或其他手持设备中的相机传感器。逃逸的光还可导致美观缺陷诸如来自装置中的按钮或端口(例如，耳机接口等)的不期望漏光。此外，光可通过周边粘合带112逃逸(通过透光粘合剂或者薄型稀松布逃逸或通过框架逃逸)，该框架通常由薄型白色材料构造。
发明内容
根据上述内容，我们认识到漏光是LCD模块中的问题。此外，我们认识到，当反射器为多层干涉反射器时，可加剧漏光的问题。即使多层干涉反射器有时具有在背侧上的黑色涂层，光也可耦合到反射器中。然后该光可被引导通过反射器并最终从反射器的边缘逃逸，从而导致另外的漏光。
我们已经发现，通过用延伸超过反射器的边缘的不透射可见光的粘合带代替反射器的背侧上的黑色涂层，可以最小化或消除LCD模块中的漏光。不透射可见光的粘合带用于管理杂散光线并将反射器附接到LCD模块框架，从而消除对周边粘合带的需要。
在一些应用中，通过将粘合带的仅一部分延伸超出反射器的边缘(例如在其中存在端口的区域中)，可以充分地最小化漏光。在其他应用中，特别是当利用多层干涉反射器时，可为优选的是完全密封反射器的所有边缘，使得几乎完全消除漏光。完全密封反射器边缘的附加有益效果为粉尘和碎屑不能进入反射器和光导之间。
简而言之，在一个方面，本发明提供一种反射器层合体，该反射器层合体包括反射器和不透射可见光的粘合带，该反射器具有第一主表面和与第一主表面相背对的第二主表面，该粘合带具有主粘合表面和第二主表面。主粘合表面与反射器的第一主表面接触并且粘合带的至少一部分延伸超出反射器的边缘。
在另一个方面，本发明提供背光源模块，该背光源模块包括框架；反射器，其具有第一主表面和与第一主表面相背对的第二主表面；不透射可见光的粘合带，其具有主粘合表面和第二主表面；光导，其定位为靠近所述反射器的所述第二主表面；和光源，其用于使光注入光导的边缘中。不透射可见光的粘合带的粘合表面与反射器的第一主表面接触，并且粘合带的至少一部分延伸超出反射器的边缘以将反射器附接到框架。
如本文所用，术语“可见光”包括可见和近可见的波长范围，诸如，例如400nm-700nm，并且术语“不透射”意指小于约0.1％的透射率。
附图说明
图1是现有技术的背光源模块的示意性剖视图。
图2是本发明的反射器层合体的示意性剖视图。
图3是本发明的反射器层合体的示意性剖视图。
图4是本发明的反射器层合体的示意性剖视图。
图5是本发明的背光源模块的示意性剖视图。
图6是本发明的背光源模块的示意性剖视图。
具体实施方式
在下面的具体实施方式中，参考了形成具体实施方式一部分的附图，并且在附图中通过举例说明的方式示出了若干具体实施方案。应当理解，在不脱离本公开的范围或实质的情况下，设想并可形成其他实施方案。因此，以下的详细说明不应被视为具有限制意义。
除非另外指明，否则本文中使用的所有科学和技术术语具有在本领域中所普遍使用的含义。本文提供的定义旨在有利于理解本文频繁使用的某些术语，并无限制本公开范围之意。
除非另外指明，否则说明书和权利要求书中使用的表示特征大小、量和物理特性的所有数字应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在前述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望属性而变化。
除非本文内容以其他方式明确指定，否则本说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”涵盖了具有复数指代对象的实施方案。除非本文内容另外明确指明，否则本说明书和所附权利要求书中使用的术语“或”一般以包括“和/或”的意义使用。
若在本文使用空间相关的术语，包括但不限于“下部”、“上部”、“下方”、“下面”、“上面”、和“在顶部上”，则用于方便描述一个或多个元件相对于另一个元件的空间关系。除了图中示出的或本文描述的具体取向外，此类空间相关术语还涵盖装置在使用或操作时的不同取向。例如，如果附图中所描绘的对象翻转或倒转，那么先前描述为在其他元件下面或下方的部分应在那些其他元件上面。
如本文所用，“具有”、“包含”、“包括”等均以其开放式含义使用，并且通常指“包括，但不限于”。应当理解，术语“由……组成”和“基本上由……组成”被归入术语“包括”等中。
本发明的反射器层合体包括反射器。反射器用于背光源模块的背侧，以将以其他方式浪费的光朝向LCD面板重定向。反射器可包括铝箔、白色表面(例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET))、银膜或任何高反射率镜面。优选的高反射率镜面为薄膜干涉层叠件。这些层叠件能够经济地制成，并且能够被设计为在所需波段上提供高反射率，诸如人类可见的波长谱或特定光源的输出光谱或特定检测器的灵敏度光谱。所述层叠件也能够对一定角度范围内的入射光提供反射。在具体波长或者甚至在感兴趣的整个波长范围内，对于垂直入射光和对于中等入射角，通常可实现极好的反射率。这一性能通常适合预期的最终用途的应用。干涉反射器诸如多层干涉反射器的示例包括在美国专利6,208,466(Liu等人)；5,825,543(Ouderkirk等人)、5,783,120(Ouderkirk等人)、5,882,774(Jonza等人)、5,612,820(Schrenk等人)和5,486,949(Schrenk等人)中描述的那些。在一些情况下，例如在美国专利申请公布号2008-0037127(Weber)中所描述的，可使用广角镜系统来改善宽范围波长和角度上的反射率。
对于某些应用(诸如手持式显示器背光源)而言，可使用适于反射可见光的双折射多层层叠件来反射和分布注入光导的边缘中的某些光。一种此类双折射多层层叠件为可购自3M公司(3M Company)的多层干涉反射器ESR(增强型镜面反射膜)。在一些背光源中，ESR膜悬浮在光导下方，使得ESR膜浸入在极低折射率的介质诸如空气中，用于最佳性能。在其他背光源中，反射器用光学粘合剂层合至光导。
干涉反射器(诸如多层干涉反射器)可由无机材料(诸如金属或者氧化物的交替层)制成，并且可以是导电或非导电的反射器。在一些情况下，多层干涉反射器可由有机材料制成。在本发明的一个方面，反射器为聚合物多层干涉反射器。
多层干涉反射器层叠件通常包括数十、数百或者数千微层，这些微层由布置在干涉层叠件(例如，四分之一波长层叠件)中的光学材料“a”和“b”构成。光学材料“a、b”可为已知的在干涉层叠件中具有实用性的任何合适的材料，既可以是无机材料(诸如TiO2、SiO2、CaF或其他合适的材料)，也可以是有机材料，例如聚合物(例如，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯酸类树脂和其他合适的材料)。该层叠件可以为全无机、全有机或混合的无机/有机构造。层叠件可以包括不仅仅材料“a、b”，其他材料，例如，附加材料“c”、“d”等还可包括在层叠件中。微层可为各向同性微层，或其可以是双折射微层，或其可以是各向同性微层和双折射微层的组合。双折射微层可以利用于如下的对称反射系统：基本上同等地反射垂直入射的任何偏振光；或者利用于如下的不对称系统：对垂直入射的一个偏振光具有高反射率，而对垂直入射的正交偏振状态的光具有较低的反射率。
微层具有通常为光的波长的一小部分的光学厚度(物理厚度乘以折射率)。该微层被布置为重复的图案，称为光学重复单元(ORU)，例如其中ORU的光学厚度为感兴趣的波长范围内的光的波长的一半。此类薄层使光的建设性或破坏性干涉成为可能，以便层叠件获得依赖于波长的反射和透射特性。ORU可为一对“ab”层，但也可以为其他布置方式，诸如在美国专利5,103,337(Schrenk等人)、3,247,392(Thelen)、5,360,659(Arends等人)和7,019,905(Weber)中讨论的布置方式。如果需要，可以将厚度梯度并入层叠件，以拓宽反射带，在所述厚度梯度中，ORU的光学厚度沿着层叠件的厚度尺寸变化。层叠件不需要在其整个长度上为平坦的或平面的，而是能够被成形、模制或压印为所需的非平面形状。然而，微层至少局部地可以被描述为基本上平行于局部x-y坐标平面展开或延伸。
在一些情况下，可对具有合适折射率的替代材料、跨层叠件的微层厚度分布和微层的总数加以选择，以提供具有如下特性的层叠件，诸如：在整个可见区域延伸和延伸入近红外区域、具有明显的左、右谱带边缘以及至少在整个可见区域内(对于某些应用也可为在整个近红外区域内)具有至少为70％、80％、90％或更高的高平均反射率的反射谱带。由3M公司(3M Company)销售的ESR膜(其利用双折射多层层叠件)可以在整个可见区域具有大于98％的平均反射率。
膜层叠件可以完全为聚合物，并且可以通过共挤出工艺和拉伸工艺制造，以在微层中引起适量的双折射以提高反射率。在一些情况下，膜层叠件能够包括或限于无机材料，并且可以通过真空蒸镀技术制造。参考了用于利用无机材料的双折射薄膜层叠件的美国专利6,590,707(Weber)。
通常，在用于LCD的背光源模块中，反射器具有在其背侧(即，与光导板相背对的一侧)上的黑色涂层。在本发明的反射器层合体中，该常规黑色涂层由不透射可见光的粘合带替换。粘合带可层合至反射器的背侧。该粘合带优选地覆盖反射器的整个背侧并且该粘合带的至少一部分延伸超出反射器的边缘。延伸超出反射器的边缘的粘合带的一部分可用于将反射器粘附到背光源模块框架。延伸超出反射器的边缘的粘合带的一部分可以位于易于漏光的区域中(例如，在其中存在端口的区域中)。在一些实施方案中，粘合带的多个翼片延伸超出反射器的边缘。例如，图2示出反射器层合体250，其中不透射可见光的粘合带216延伸超出反射器210的边缘。在一些实施方案中，粘合带可以在所有四个侧面上延伸超出反射器的整个周边，从而有效地密封所有间隙并防止几乎所有漏光。当反射器是多层干涉反射器时，该实施方案可为特别有用的。在另一个实施方案中，如图3所示，在反射器层合体350中，不透射可见光的粘合带316的边缘折叠在反射器310的边缘上。图4示出其中不透射可见光的粘合带416的边缘折叠在反射器410的边缘上并且包在在其相背对侧上的实施方案。反射器层合体450可以使用一件附加粘合带粘附到背光源模块框架，或者不透射可见光的粘合带416可为双面粘合带。
不透射可见光的粘合带透射小于约0.01％、小于约0.001％或小于约0.0001％的可见光。不透射可见光的粘合带可以反射或吸收可见光。在一些实施方案中，粘合带为黑色的。例如，粘合带可包括黑色粘合剂和/或黑色背衬。在一些实施方案中，粘合带具有至少约2、至少约3、至少约4、至少约5或至少约6的光密度。例如，光密度可以用密度计诸如GretagMacBeth D200-II密度计测量。本领域技术人员将会知道，粘合带的所需光密度将取决于反射器层合体的其他部件。例如，具有非常小光密度的反射器将需要具有较高光密度的粘合带。在一些应用中，反射器层合体具有约4至约6的光密度。
可商购获得的不透射可见光的粘合带的示例为可购自3M公司(3M Company)的3MTM87502B，20μm厚，具有黑色背衬的单侧粘合剂。
对于一些应用，应选择不透射可见光的粘合带以防止包裹和卷曲。优选地，粘合带以与反射器材料类似的速率收缩和伸展。因此，在一些实施方案中，粘合带和反射器由具有类似热机械性能(诸如，例如热膨胀系数(CTE)、吸水膨胀系数(CGE)和收缩率)的材料制成。
例如，当反射器为ESR时，可以期望使用在纵向方向和横向方向上具有约23μm/(m*℃)的CTE(0℃至85℃)的粘合带(热机械分析(TMA)：5℃/min，120℃至-40℃，25℃参考，初始RH<20％，24mm长度)；使用在纵向方向上具有约15μm/(m*％RH)和在横向方向上具有约16μm/(m*％RH)的CGE的粘合带(动态力学分析(DMA)：25℃，20％RH至80％RH稳态)；和/或使用在纵向方向上具有约-0.01％并且在横向方向上具有约-0.05％的收缩率(85℃下30分钟)的粘合带(TMA：5℃/分钟，保持85℃达30分钟，25℃参考，初始RH<20％，24mm长度)。
在一些应用中，将不透射光的粘合带作为双面粘合带(即，粘合带的背侧也包括粘合剂)可为有用的。然后可以使用粘合剂背侧将反射器层合体粘附到另一个表面。
反射器层合体还可以任选地包括在与反射器相背对的不透射可见光的粘合带上的保护膜。保护膜可使用光压敏粘合剂、双面粘合带或静电能量附接。可用的保护膜的一个示例是约50微米-100微米厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。
反射器层合体可以以卷形式提供给背光源模块制造商，其中多个反射器层合体在衬件片材上。它们也可以z折叠或扇折叠的片材提供。另选地，反射器层合体可以提供为转换片材。
结合本发明的反射器层合体的背光源模块包括框架、层合至不透射可见光的粘合带的反射器、光导和光源。
图5示出了根据本发明的一个方面的背光源模块的实施方案。背光源模块500包括框架502、光源504、反射器层合体550和光导506。反射器层合体550包括层合至不透射可见光的粘合带516的反射器510。框架502通过它们的边缘支撑光源504和光导506。框架502还可支撑任选的光循环层叠件和/或任何其他光学膜。
光源504被定位成将光注入光导506的边缘中。光源504可为任何光源，包括例如冷阴极荧光灯(CCFL)和LED。在一些情况下，LED光源为优选的。
光导可为任何所需的大小或者形状，并且可具有均一的厚度，诸如平板或锥形(诸如楔形)。可在前表面上或光导之上或之中的其他位置设置提取特征部，以将光从光导定向朝向液晶面板或其他待照明的部件。
光导可以包括在反射器的相背对的侧面上的提取特征部，从而致使待定向的光以预定角度朝向观察者。提取特征部的示例可例如在美国专利6,845,212(Gardiner等人)和7,223,005(Lamb等人)中找到；并且还可以在美国专利申请公布号2007-0279935(Gardiner等人)中找到。提取特征部可为凹槽、小透镜或者其他设计为将光从光导提取出来的微结构化特征部。可使用若干方法将提取特征部赋予至光导，这些方法包括但不限于：浇铸、压印、微复制、印刷、烧蚀、蚀刻和本领域中已知的其他方法。
光导可由玻璃或聚合物材料(诸如，热塑性或热固性聚合物)制成。在一些情况下，适用于光导的热塑性聚合物为聚碳酸酯，但也可使用任何合适的光学透射热塑性聚合物。光导可为均聚物、共聚物或聚合物共混物。在一些情况下，热固性材料，诸如辐射固化性丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯等可用于光导。光导可以是柔性光导或刚性光导。柔性光导例如在美国专利申请公布号2007-0279935(Gardiner等人)中有所描述。
在一些情况下，光导和反射器为单个层合单元。适当选择光导和粘合剂的折射率可保持光导性并防止光以大于漏角的角度进入反射器。层合至反射器的光导例如在WO2009/045750(Kinder等人)中有所描述。可使用若干不同类型的光学厚度粘合剂来装配此类层合体，诸如，例如干膜热熔粘合剂、干膜压敏粘合剂、辐射固化性粘合剂或者溶剂基粘合剂。光学厚度粘合剂的折射率通常小于光导的折射率。在一些情况下，在折射率之间的差值大于0.005，例如大于0.01、0.1、0.2或更大。粘合剂可以形成在光导和反射器之间的连续或不连续的层。
注入到光导506的边缘中的光作为提取的光离开背光源500并定向朝向任选光循环膜层叠件508。任选光循环膜层叠件508用于进一步调节进入LCD模块的光并且更有效地使用光来改善显示器的亮度和均匀度。提取的光从前表面离开背光源500并且进入任选光循环膜层叠件508。
光循环膜层叠件508可包括例如可购自3M公司(3M Company)的一对交叉的亮度增强膜“BEF”棱镜膜，其取向成棱镜面向LCD模块。光循环膜层叠件508还可包括可购自3M公司(3M Company)的任选漫射器和任选双亮度增强膜“DBEF”反射偏振器，其定位在交叉BEF棱镜膜的相背对侧上。任选漫射器可以定位在交叉BEF棱镜膜和背光源之间。在一些情况下，任选光循环膜层叠件508可附加包括用于进一步调节光的其他膜，诸如扩散器、滤光器等。
进入光循环膜层叠件508的提取的光的一部分通过朝向LCD模块的层叠件。进入光循环膜层叠件508的提取的光的另一部分通过光导506的前表面作为循环光被定向回到背光源500中。循环光进入光导506的前表面并且通过光导506传播。最终，循环光从反射器层合体550反射并被定向回朝向前表面。
在传统背光源模块中，一些光可从反射器和框架之间的间隙泄漏。此外，特别是当反射器为多层干涉反射器时，一些光可从反射器的边缘泄漏。本发明提供可最小化或消除漏光的反射器层合体。反射器层合体的不透射可见光的粘合带可密封在反射器和框架之间的间隙。粘合带还可用于密封反射器的边缘，这当反射器为多层干涉反射器时尤为有用。如图6所示，在一些实施方案中，不透射可见光的粘合带616可以粘附到框架602的侧面。在该实施方案中的附加有益效果是防止粉尘和碎屑进入背光源中。
实施例：
下面的实施例对本发明的目的和优点作出更进一步的解释，但这些实施例中列举的具体材料和其用量以及其他条件和细节不应解释为是对本发明不当的限制。
使用压料辊层压机将增强型镜面反射器(ESR，可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St Paul,MN))层合至低粘性粘合剂膜。转动模具切割器用于将矩形部分(大小约55mmx95mm)切割成ESR层。在围绕矩形的区域中的ESR材料被移除到退绕辊上。然后，将ESR矩形部分层合至由在两个侧面上均有黑色压敏粘合剂的聚酯芯组成的60微米厚粘合剂幅材，其中ESR的暴露表面面向粘合剂的暴露表面。在粘合剂幅材的相背对侧面上存在衬件。在该层合步骤期间，从ESR移除低粘性粘合剂膜并将硅树脂剥离衬件引入在ESR的适当位置中。单独的转动模具切割步骤用于切割通过粘合剂幅材的矩形部分。通过粘合剂幅材的矩形部分以ESR中的矩形区域为中心并且大小使得粘合剂幅材在所有侧面上延伸超出ESR的边缘约0.8mm。结果是在硅树脂剥离衬件上ESR矩形的阵列，其中黑色矩形粘合剂层附接至每个ESR矩形，从而完全覆盖ESR矩形的一侧并延伸超出ESR矩形的边缘。
本文所引用的出版物的完整的公开内容全文以引用方式并入，如同每种出版物单独地并入。在不脱离本发明的范围和实质的前提下，对本发明的各种修改和改变对本领域的技术人员将显而易见。应当理解，本发明并非旨在不当地限制于本文所示出的示例性实施方案和示例，并且上述此类示例和实施方案仅以举例的方式提出，而且本发明的范围旨在仅受下面本文所示出的权利要求书的限制。

Claims (22)

1.一种反射器层合体，所述反射器层合体包括：
(a)反射器，所述反射器具有第一主表面和与所述第一主表面相背对的第二主表面；和
(b)不透射可见光的粘合带，所述粘合带具有主粘合表面和第二主表面；其中所述主粘合表面与所述反射器的所述第一主表面接触，并且所述粘合带的至少一部分延伸超出所述反射器的边缘。
2.根据权利要求1所述的反射器层合体，其中所述反射器包括多层干涉反射器。
3.根据权利要求2所述的反射器层合体，其中所述反射器包括聚合物多层干涉反射器。
4.根据权利要求3所述的反射器层合体，其中所述反射器包括增强型镜面反射器膜。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的反射器层合体，其中多个翼片延伸超出所述反射器的边缘。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的反射器层合体，其中所述粘合带延伸超出所述反射器的整个周边。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的反射器层合体，其中所述粘合带的至少一部分包在所述反射器的边缘的至少一部分上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的反射器层合体，其中所述粘合带反射可见光。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的反射器层合体，其中所述粘合带吸收可见光。
10.根据权利要求9所述的反射器层合体，其中所述粘合带为黑色。
11.根据权利要求10所述的反射器层合体，其中所述粘合带包括黑色粘合剂。
12.根据权利要求10所述的反射器层合体，其中所述粘合带包括黑色背衬。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的反射器层合体，其中所述粘合带的所述第二主表面包括粘合剂。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的反射器层合体，还包括与所述粘合带的所述第二主表面相邻的保护膜。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的反射器层合体，其中所述反射器层合体通过延伸超出所述反射器的周边的所述粘合带粘附到背光源框架。
16.根据权利要求15所述的反射器层合体，其中所述粘合带包在所述背光源框架和所述反射器的至少一部分上。
17.根据权利要求1至14中任一项所述的反射器层合体，其中延伸超出所述反射器的边缘的所述粘合带包在所述反射器的边缘上，并且折叠回到所述反射器的所述第二主表面的一部分上。
18.一种背光源模块，所述背光源模块包括：
框架；
反射器，所述反射器具有第一主表面和与所述第一主表面相背对的第二主表面；
不透射可见光的粘合带，所述粘合带具有主粘合表面和第二主表面；其中所述主粘合表面与所述反射器的所述第一主表面接触，并且所述粘合带的至少一部分延伸超出所述反射器的边缘以将所述反射器附接到所述框架；
光导，所述光导定位为靠近所述反射器的所述第二主表面；和
光源，所述光源用于使光注入所述光导的边缘中。
19.根据权利要求18所述的背光源模块，还包括定位为靠近所述光导且位于所述光导的与所述反射器相反的一侧的光循环层叠件。
20.根据权利要求19所述的背光源模块，其中所述光循环层叠件包括选自漫射器、棱镜膜、反射偏振膜和它们的组合的至少一个光学膜。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的背光源模块，其中所述反射器包括多层干涉反射器。
22.根据权利要求18至20中任一项所述的背光源模块，其中所述粘合带将所述反射器完全密封到所述框架。
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