TW200807086A - Flexible light guide - Google Patents

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200807086 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體而言係關於光導及併有該等光導之顯示器 洋&之，本發明係關於多層可撓性光導。 【先前技術】

諸如液晶顯示器（LCD)之光學顯示器正變得愈發普'遍， 可在（例如）行動電話、自掌上型個人數位助理（pDA)至膝 上型電腦之攜帶型電腦裝置、攜帶型數位音樂播放器、 LCD桌上型電腦監視器&LCD電視中發現其應用。除變得 愈發風行之外，由於併有LCD之電子裝置之製造商爭取較 小之封裝大小，LCD亦變得較薄。 #許多LCD㈣背光來照明LCD之顯示區域。背光系統^ 常包括藉由(例如)射出成形製造之呈平板或楔狀物形式^ 通常具有光學透明聚合材料的光導。在許多應用中，背4 系統包括將光自光導之—或多個邊緣耦合至光導中的-邊 多個光源。在―板狀波料，輕合光通常藉由自光導之τ| 部表面及底部表面之全内反射而穿過光導，直至遇 使光之一部分離開光導的胜％ J ^ 从』 *的特被。此等特徵經常為由光散射 :料形成之列印點。該等列印點通常藉由絲網印㈣^ 【發明内容】 本發明亦係關於併有光導 本發明大體而言係關於光導 之顯示器。 在本發明之一實施例中 一光導包括一第一 可撓性層及 12i266.doc 200807086 一第二可撓性層。每一可撓性層具有一第一主表面及一第 二主表面。該第一可撓性層之該第二主表面與該第二可撓 性層之該第一主表面相接觸。該第一可撓性層之該第一主 表=具有能夠提取在該光導令傳播之光的複數個離散光提 取器。光在該第一可撓性層之第一主表面上被均勻地提 取。

在本發明之另一實施例中，一可撓性光導包括—安置在 ^第二可撓性層之-整個主表面上且與該主表面相接觸的 弟一可撓性層。該第一可撓性層具有複數個離散光提取 器。藉由全内反射在該等可撓性層中傳播之光係藉由該複 數個離散光提取器提取。所提取之光之強度分布在光導上 係均勻的。 在本發明之另一實施例中 可撓性層且覆蓋該第二可撓性層之第一可撓性層。複數 離散光提取器遍布分散於該第一可撓性層之一主表面上 该等光提取器能夠提取在該光導中傳播之光。 【實施方式】 本發明通常應用於併有-光導之背光系統以用於提供一 顯示^中之所要照明。料言之，本發明應用於可容易 且經濟地製造之薄的可撓性光導。 本發明揭示一在背光系統中使用的多層之薄且可撓的光 導。該光導可使用一連續卷式萝寐γ .. < $養八I % (邊如一連續鑄造及固 化製粒）製造。本發明之^一優K Ά ϊ ΛΑ Θ 又R 1炎點為減小的顯示器厚度。本 發明之另一優點為降低的成本。 121266.doc 200807086 圖1為一背光系統100的示音辆相p 町不思側視圖。背光系統100包括 一光導110、一緊靠光導110之一邊 遠緣1 Π置放之光源15〇及 -有助於來自光源150之光至光導11〇之耦合的光耦合器 ⑽。在圖!所示之例示性實施例中，光耦合器】6〇不同於 光導no。在一些應用t，例如，藉由為光導ιι〇之邊緣 m提供-適當曲率’光搞合器烟可為光導㈣之―組成 部分。

光導110包括一具有一第一主表面121及一第二主表面 =2之第一可撓性層120,及一具有一第一主表面i3i及一 第二主表面132之第二可撓性層13〇。第二主表面122與第 一主表面131相揍觸。在一些實施例中，大體上整個第二 主表面122與大體上整個第一主表面131相接觸。 來自光源150之光藉由被主表面121及132反射而在光導 110中在大體z方向中傳播，其中必要時，反射可主要為全 内反射。舉例而言，光線173在主表面m上於點1?3A處經 文全内反射且在主表面132上於點173B出經受全内反射。 第一主表面121包括能夠提取在光導110中傳播之光的複 數個離散光提取器14〇。舉例而言，光提取器14〇提取在光 導110中傳播且入射於光提取器ι4〇上之光線171的至少一 部分°作為另一實例，光提取器140A提取在光導11〇中傳 播且入射於光提取器14〇a上之光線1 73的至少一小部分。 般而言’相鄰光提取器之間的間距在主表面121之不同 位置處可以不同。此外，對於不同的光提取器，光提取器 之形狀、各別高度及/或大小可以不同。該變化在控制於 121266.doc 200807086 主表面m上之不同位置處提取之光的量上係有用的。 必要時，光提取器！40可沿著第一主表面121設計及配 置，以使得光在大體上整個第一主表面121上被均勾地提 取。 此外’相鄰光提取器可藉由具有__平均厚度，，d”之大體 上平坦之平臺區域18G予以分開。在-些實施例中，平臺 區域刚之平均厚度不大於2G微米、15微米、1G微米、5微

米或2微米。 在圖1所示之例示性實施例中，光提取器U0形成複數個 離散光提取器。在一些應用中，光提取器140可形成一可 沿（例如）y軸及z軸延伸之連續分布’諸如正弦曲線分布。 光提取器140及/或平臺區域180可具有光漫射特徵141， 其用於散射在光導110内傳播之同時可能入射於該等漫射 特徵上的光的-分率（例如’―小分率）。漫射特徵⑷可輔 助自光導提取光。&外’漫射特徵141可藉由（例如）沿痛 橫向地散射光而改良在光導丨丨〇内傳播之光之強度的均勻 性。 漫射特徵H1可為一藉由（例如）塗佈而安置在表面i2i上 之光漫射層。作為另一實例，漫射特徵141可藉由任何適 合之製程（諸如微縮複製、塵印）或可用於同時或連續地形 成光提取器丨40及漫射特徵141之任何其他方法在製造光提 取器140之同時而形成。 可挽性層12〇及U0中之至少一者可因（例如）包括分散在 一主體材料中之-客體材料之小顆粒而為—塊狀漫射體， 121266.doc 200807086 其:該客體材料及該主體材料具有不同的折射率。 第一可撓性層Π0具有一第一把以# n〇. 弟折射率η,且第二可撓性層 4 弟一折射率化，其、及化可為（例如）在電磁波

=見範圍内之折射率'在本發明之一實施例中，J ; 〜在—些應时，對於S偏光及Ρ偏光之入射 光，η 1大於或等於❼。 、些:施例中’第-可撓性層120及第二可撓性層130 乂一者在折射率上係各向同性的。在-些應用中， 兩個層均為各向同性的。 _光源15G可為任何適合類型之光源，諸如螢光㈣發光 極體（LED)。此外’光源15何包括複數個離散光源，諸 如複數個離散LED 〇

在圖1所示之例示性實施例中，光源15〇緊靠光導11〇之 邊緣而疋位。—般而言，—或多個光源可緊靠光導110 之一或多個邊緣定位。舉例而言，在圖:1中，—額外光源 可罪近光導11 0之邊緣112而置放。 /V 可撓性層⑵及⑽較佳係由大體上光學透明之材料带 成。例示性材料包括玻璃或聚合材料，諸如環㈣以物 (COC)、聚S旨（例如’聚萘二曱酸乙二醇醋（咖卜聚對苯 二甲酸乙二醇醋（PET)及其類似物）、聚丙稀酸賴、聚甲基 丙烯酸甲酉旨（PMMA)、聚碳酸醋（pc)或任何其他適人之聚 合材料。 口 人 在-些實施例中，第-可撓性層12〇及/或第二可换性層 130足夠薄以能夠在不損害曲率半徑之倩況下向下^曲二 】21266d〇C -!0> 200807086 =Α例中，该第二可撓性層之平均厚度為該第-…凡性層之最大厚度的至少5倍或10倍或20倍或臀。 在一些實施財，該第二可撓性層之平均厚度不大於 10004t ^ 4 700^^ ^ 500^ ^>14〇〇^^ sl25〇# 5i2〇( 微米。

100微米或50微米或15微米。 在一些實施例中，第二可撓性層130為自承重的，而第 -可撓性層12〇則不是。此處，"自承^ ”係指一膜可以承 受並支撐其自身之重量而不斷開、撕裂或以可能使其不適 於其所欲用途之方式另外損壞。 如圖1所示意性展示的，第二可撓性層13〇可呈一厚产均 句之平板的形式’在此狀況下，第一主表面ΐ3ι及第：主 表面132係大體上平行的。然而，在—些應甩中，第二可 撓性層可呈—楔狀物或具有不均勻厚度之其他層的形式。 圖1之例示性實施例展示作為光提取器14〇之微凸透鏡， 此意謂每一微透鏡形成表面丨2丨上之—凸塊。一般而古， 光提取器刚可具有可導致所要光提取之任意形狀。舉例 而言，光提取器14〇可包括形成表面121中之凹陷之凹面結 構、諸如半球形微凸透鏡之凸面結構、稜柱結構、正弦曲 線結構，或具有可適於提供（例如）一所要光提取圖案之線 性或非線性刻面或側面的任何其他形狀。 光提取器140之分布及密度可經選擇以提供一所要光提 12126 谷.d〇c 200807086 取且可視諸如光源15〇之形狀之許多因素而定。舉例而 言，圖2A展示一背光系統200，其包括一緊靠光導110之整 個邊緣Π1置放之伸長光源250，諸如一線光源。在此實例 中’該複數個離敗光提取器140係沿複數條相互平行之線 (諸如平行線210及平行線211)而配置，其中每一線包括至 少兩個離散光提取器。 一般而言，光提取器140之密度、形狀及大小在沿表面 121之不同位置處可以不同以提供所提取光之一所要光分 布。 光導110可具有用於使光導對準至一併有該光導之系統 中之其他組件的對準特徵。舉例而言，光導11〇可具有用 於將光導11 0對準至一系統中之其他層的至少一對準突出 部及/或對準凹口及/或對準孔。舉例而言，圖2八中之光導 11 0具有：一具有一相應通孔252之圓形對準突出部25 1、 一具有一相應通孔254之方形對準突出部253、一沿該光導 之一邊緣切入光導110中之側面或邊緣凹口 255，及一在該 光導之一隅角處之隅角凹口 25 6及一定位於該光導之一内 部位置處之對準孔257 〇 圖2B展示具有一具有一相應孔259之對準突出部258之光 導ho的三維示意圖，其中該突出部甩於將光導11〇對準至 (例如）板260，板260包括一能夠配合於孔up中之柱 265。板260進一步包括用於將光提供至光導11〇之光源 270。將柱265插入至孔259中可輔助將光源27〇與光導} 1〇 之邊緣111對準。 121266.doc -12- 200807086 一般而言，需要以（例如）非對稱之方式配置光導ιι〇中之 對準特徵，以使得該等對準特徵與板中其相應特徵之 間存在、一唯一匹配。該配置將減小或消除（例如）將光導定 位為光^之錯誤側面向板2 6 〇之可能性。 作為另-實例，圖3展示-包括—本質上為點光源 350(諸如LED)之背終統鳩。在此實例中，該複數個離 散光提取器⑽係沿以該光源為中心之同心孤（諸如弧3 ι〇) • 而配置，其中每一弧包括至少兩個離散光提取器。 一光提取器M0之密度可在第_主表面121上改變。舉例而 二’忒拉度可沿z軸隨距離而增加。該配置可（例如）導致自 光導110提取之光均勻地照射在第一主表面121上。 圖^展示離散光提取器140,其中鄰近光提取器藉由平坦 的平臺區域180分開。在-些應用令，光提取器14〇可在整 個第一主表面121之一部分上形成一連續圖案。在一些狀 況下，光提取器i40可在整個第一主表面121上形成一連續 | .圖案。舉例而言’光提取器140可在表面121上形成一正弦 曲線圖案。 光導110可使用任何適合之製造方法（諸如，uv#造及固 化，諸如擠壓鑄造、共擠壓之擠壓法，或其他已知方法） 製造。作為一貫例，光導110可藉由共擠壓可撓性層及 130、繼之以一壓縮成形步驟（提取器14〇係在該步驟期間 形成於表面121中）而製造。 圖4展示根據本發明之一實施例尤—顯示系統4〇〇的示意 性側視圖。顯示系統4〇〇包拾光導1.1 〇 .、一漫射體Co、一 121266.doc -13- 200807086 第一光重定向層430、一第二光重定向層44〇及一顯示面板 450(諸如一液晶面板）。顯示系統4〇〇進一步包括一反射器 41 〇，該反射器410藉由黏著劑401而附著至光導π 〇。漫射 體420係分別利用黏著劑402及403而附著至光導i 1〇及第一 光重定向層430。此外’第一重定向層430與第二重定向層 440係藉由黏著劑404而彼此附著。 圖4展示沿顯示糸統400之相對邊緣置故之黏著劑1至 404。一般而言，每一黏著劑可置放於一或多個位置以提 供鄰近層之間的充分附著。舉例而言，黏著劑可沿相鄰層 之所有邊緣置放。在一些應用中，黏著劑可沿鄰近層之周 邊置放於離散位置處。在一些其他應用中，黏著劑可覆蓋 鄰近層之整個表面。舉例而言，黏著劑4〇 1可分別覆蓋反 射器410之大體整個表面411及光導11〇之大體整個表面 412 〇 光重定向層430包括一安置在一基板432上之微結構層 43!。類似地，光重定向層440包括一安置在一基板442上 之微結構層441。光重定向層430及440可為先前揭示於（例 如）美國專利第 4,906,07〇 號（Cobb)及第 5,056,892 號（Cobb) 中的習知稜柱形光定向層。舉例而言，微結構層431可包 括沿y軸線性延伸之線性稜柱，且微結構層44 1可包括沿z 軸線性延伸之線性稜柱。 習知光重定向層之操作先前已於（例如）美國專利第 5,〇56,892號（Cobb)中加以描述。總之，以大於臨界角之入 射角照在微結構層43 1及441中之該等結構上的光線被反射 121266.doc -14- 200807086 器140全内反射並再循環。另一方面，以小於臨界角之角 度入射於該等結構上的光線部分被透射且部分被反射。最 終結果為，光重定向層430及44D可藉由再循環被全内反射 之光而導致顯示亮度增強。 圖4所示之例示性實施例包括許多黏接層，諸如黏接層 402及403。在一些應用中，可消除顯示系統4⑽中之黏接 層中之或多者。舉例而言，在一些應用中，可消除黏接 層402、403及404，在此狀況下，剩餘層可藉由其他方法 (諸如藉由對準該等層之邊緣或藉由包括對準突出部）來相 對於彼此對準。 圖5為一背光系統500的示意性侧視圖。背光系統5〇〇包 括.一光導510 ; —光源514，其係緊靠光導51〇之一邊緣 5 11予以置放，·及一光源515，其係緊靠該光導之一不同邊 緣5 12予以置放。 光導510包括：一第一可撓性層52〇，其具有一第一主表 面551及一第二主表面552 ; 一第二可撓性層幻〇，其具有 -第-主表面531及一第二主表面532 ;及一第三可撓性層 540 ’其具有-第-主表面541及-第二主表面542。第二 主表面552與第一主表面531相接觸，且第-主表面541與 第二主表面532相接觸。在一些狀況下，大體上整個第二 主表面552與大體上整個第—主表面531相接觸。在一些狀 况下，大體上整個第—主表面“丨與大體上整個第二主表 面532相接觸。 弟一主表面551包括類似於圖1之光提取器140的能夠提 121266.doc -15- 200807086 取在光導5 1 〇中傳播之光的複數個離散光提取器540。此 外，第一主表面542包括類似於圖1之光提取器140的能夠 提取在光^ 510中傳播之光的複數個離散光提取器560。在 例示性實施例中，整個光導51〇係可撓的。 . 外在一些狀況下，第—可撓性層52〇、第二可撓性層及 第三可撓性層540中之至少一者在折射率上係各向同性 的。在一些狀況下，所有三個層均係各向同性的。 _ 上文所引用之所有專利、專利中請案及其他公開案係以 全文引用的方式併入本文中。雖然本發明之特定實例已於 上文令加以詳細描述以有助於解釋本發明之各種態樣，但 應瞭解’本發明不限於該等實例之細節。實情為’本發明 涵蓋屬於如由附加之申請專利範園界定之本發明之精神及 範疇内的所有修改、實施例及替代實施例V 【圖式簡單說明】 圖1為一背光系統的示意性側視圖，· > 圖2人為-具有離散光提取器之背光系統的示意 圖； 圖2Β為-具有用於與一板對準之對準突出部之背光系統 的二維示意圖； ®3為-具有離散光提取器之背光系統的示意性俯視 圖， 圖4為一顯示系統的示意性側視圖；且 圖5為另一背光系統的示意性側視圖。 【主要元件符號說明】 121266.doc 16 200807086 100 背光系統 110 光導 111 邊緣 112 邊緣 120 第一可撓性層 121 第一主表面 122 第二主表面 130 第二可撓性層 131 第一主表面 132 第二主表面 140 光提取器 140 A 光提取器 141 光漫射特徵 150 光源 160 光耦合器 171 光線 173 光線 173A 點 173B 點 180 平臺區域 200 背光系統 210 線 211 線 250 光源 121266.doc -17- 200807086

251 圓形對準突出部 252 通孔 253 方形對準突出部 254 通孔 255 侧面或邊緣凹口 256 隅角凹口 257 對準孔 258 對準突出部 259 孔 260 板 265 柱 270 光源 300 背光系統 310 弧 350 點光源 400 顯示系統 401 黏著劑 402 黏著劑/黏接層 403 黏著劑/黏接層 404 黏著劑/黏接層 410 反射器 420 漫射體 430 第一光重定向層 431 微結構層 -1S ~ 121266.doc 200807086 432 基板 440 第二光重定向層 441 微結構層 442 基板 450 顯示面板 500 背光系統 5 10 光導 511 邊緣 512 邊緣 514 光源 515 光源

520 530 531 5 32 540 541 542 551 552 560 d 第一可撓性層 第二可撓性層 第一主表面 第二主表面 第三可撓性層/光提取器 第一主表面 第二主表面 第一主表面 第二主表面 光提取器 平均厚度 121266.doc •19-

Claims (1)

1. 200807086 十、申請專利範眉： 1 · 種光導’其包含一第一可撓性層及一第二可撓性層， 母一層具有一第一主表面及一第二主表面，該第一可撓 f生層之邊第二主表面與該第二可撓性層之該第一主表面 2接=忒第一可撓性層之該第一主表面具有複數個離 散光提取器，該複數個離散光提取器能夠提取在該光導 =播之光’使得光在該第—可攙性層之大體上該整個 第一主表面上被均勻地提取。 2.如請求項1之光導，其t該第二可撓性層之一平均厚度 為該第一可撓性層之I大厚度的至少ίο倍。 予又 3·如„月求項!之光導，其中該第二可撓性層之—平 為該第一可撓性層之最大厚度的至少2〇倍。予又 4·如請求項1之光導，Α /、笮該弟一可說性層之一平均厚度 為§亥弟一可撓性層之最大厚度的至少40倍。 5 · 如睛求項1之#道 » ，/、t該第二可撓性層之一平 不大於700微米。 予度 6 · 如晴求項1之本道 之先V，其令該第二可撓性戶危 不大於400微米。 θ之千均厚度 7 ·如請求項1之光暮，甘也》# 不大於250微米。 卞子度 8·如請求項1之光導，1 不大於50微米。 〃 “層之-平均厚度 9·如π求項丨之光導，其中該第—可撓—平 不大於20微来。 十均厚度 121266.doc 200807086 I 〇·如請求項1之# 丄 不大於15微米。’該第—可撓性層之—平均厚度 II ‘ t f未項1之光導，其中該第-可撓性層具有-分開今 複數個離散先提取器之大體上平坦^ 區域之平均厚度不大斜室 於5▲米員U之光導’其中該平臺區域之該平均厚度不大 之光導，其中該第-可撓性層及該第二可撓 下^之至少—者能夠在不損害—曲率半徑之情況下向 下穹曲約15毫米。 14·如請求項 性芦、 V，八中該第一可撓性層及該第二可撓 I之至少一者能夠在不損害一曲率半徑之情況下向 下言曲約5毫米。 二月求項1之光導’其中該第二可撓性層之該第一主表 面與該第二主表面大體上平行。 、月求項1之光導，其中該複數個離散光提取器中之至 少一些包含凹面結構。 士明求項1之光導，其中該複數個離散光提取器中之至 少一些包含凸面結構。 月求項1之光導’其中該複數個離散光提取器中之每 一者大體上為一半球形微凸透鏡。 19·如明求項1之光導，其進一步包含一緊靠該第二可撓性 層之一邊緣而置放之光源。 士明求項19之光導，其中該複數個離散光提取器係沿以 12I266.doc 200807086 该光源為中心之同心弧而 — 散光提取器〆 '’母一弧包括至少兩個離. 21.如咕求項1之光導，其中該複數個籬~ 亙孚弁^ 灵数個離政光提取器係沿相 反卞仃之線而配置，每一绩 器。 V、匕括至少兩個離散光提取 22·如請求項，〗之光導，苴楚 個第_ /、〜弟—可撓性層之大體上該整 表: 該第二可撓性層之大體上該整個第-主 表面相接觸。 23·如喷求項丨之光導，其令該二可 之聚合物。 層包含—UV固化 24. 如請求項1之光導，其係可撓的。 25. 如請求項丨之光導，其進一包 凹口。 …至--對準突出部或 ，卜明求項1之光導’其中該第一可撓性層及該第二可撓 *生層中之至少一者為一塊狀漫射體。 27·如明求項!之光導，其中該第一可撓性層及該第二可撓 性層係各向同性的。 认如請，項!之光導，其進一步包含一具有一第一主表面 第二主表面之第三可撓性層，該第三可撓性層之該 第:主表面與該第二可撓性層之該第二主表面相接觸， Λ第一可撓性層之該第二主表面具有能夠提取在該光導 中傳播之光的複數個離散光提取器。 l如睛求項28之光導，其中該第三可撓性層係各向同性 的〇 I2I266.doc 200807086 3〇. 一種可撓性光導， 晉 筮 ^ 3女置在一弟一可撓性層之大 声乂整個主表面上且與該主表面相接觸的第一可撓性 ‘入亥第彳撓性層具有複數個離散光提取器，其中藉 由全岐射而在該料撓性層巾㈣之錢由該複數^ 離散光提取H來提取.，該所提取之光之強度分布在大體 上該整個光導上係均勻的。 種光ir，其包含一附著至一第二可撓性層且覆蓋該第 一可撓性層之第一可撓性層，複數個離散光提取器遍布 刀政於4第一可撓性層之一主表面上，該等光提取器能 夠提取在該光導中傳播之光。 32.如請求項31之光導，其係可撓的。、

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