TW200949369A - Brightness enhancing film and film based diffuser for improved illumination uniformity of displays - Google Patents

Brightness enhancing film and film based diffuser for improved illumination uniformity of displays Download PDF

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TW200949369A TW098104760A TW98104760A TW200949369A TW 200949369 A TW200949369 A TW 200949369A TW 098104760 A TW098104760 A TW 098104760A TW 98104760 A TW98104760 A TW 98104760A TW 200949369 A TW200949369 A TW 200949369A
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Kenneth Alan Epstein
Eric Wayne Nelson
Stephen Joseph Etzkorn
Mark David Gehlsen
Brian G Koethe
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3M Innovative Properties Co
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Description

200949369 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於光學顯不器,且更特定而言係關於例如可 用於LCD監控器及LCD電視中之由光源自後面直接照明之 液晶顯示器(LCD)。 此申請案主張於2008年2月15曰申請之美國臨時專利申 請案第61/〇29〇71號之權利,該案之全部揭示内容以引用 方式倂入本文中。 〇 【先前技術】 某些顯示系統(例如,液晶顯示器(LCD))係自後面照 明。此等顯不器在許多裝置(例&,膝上型電腦、手持式 計算器、數位手錶、電視及類似裝置)中得到廣泛應用。 某些背光顯示器包含設置於該顯示器之側之一光源,其中 一光導經定位以將來自該光源之光弓丨導至顯示器面板的背 面。其他背光顯示器(例如,某些LCD監控器及LCD電視 (LCD-TV))係使用許多定位於顯示器面板後面的光源自後 面直接照明。此後一配置對於較大顯示器日益常見,此乃 因達成某一顯示器亮度位準所需之光功率要求隨顯示器大 J之平方而增加,而用於沿顯示器之側設置光源之可用佔 用面積僅隨顯示器大小而線性增加。另外,某些顯示器應 用(例如,LCD_TV)要求顯示器^夠亮以自比其他應用遠 '離觀看。另外,LCD-TV之視角要求通常不同於LCD 監控器及手持式裝置之彼等視角要求。 許夕LCD監控器及LCD_TV係藉助許多冷陰極榮光燈 138594.doc 200949369 (CCFL)自後面照明。該等光源呈線性且跨越顯示器之整個 寬度延伸,從而顯示器的背面係由一系列由較暗區域分開 的明亮條來照明。此一照明曲線並不期望,且因此通常使 用一擴散器板來使LCD裝置的背面處之照明曲線平滑。與 該等燈與該LCD面板之間的其他光管理元件相比較,該擴 散器板一般而言相對頗厚且重。 在燈後面使用漫反射器以將光引向觀看者,其中該等燈 定位於反射器與擴散器之間。漫反射器與擴散器之間的間 隔受到自該擴散器發射之光之所期望亮度均勻度的限制。 若該間隔太小,則照明度變得較不均勻,因此破壞觀看者 所觀看到的影像。此係因燈之間沒有足夠空間來使光均勾 擴展而發生。 仍需要減小對置於燈與LCD面板之間的一重擴散器板的 依賴。 【發明内容】 本發明之一個實施例係貫注於一種光學裝置其具有帶 有第-側及第二側之第一膜。在該第一側處由光照明時, 該第一膜係由第一部分之經寬廣擴散之透射光及第二部分 之經狹窄擴散之透射光來表徵。第二膜安置於該第一膜之 該第二側。該第二臈具有使光轉向之至少一個自由表面。 本發明之另一實施例係貫注於一種光學裝置,其具有帶 有第-侧及第二側之第—膜。該第一膜亦具有介於〇 5與3 之間的-漫散射光學密度。接近於該第一膜之該第一側安 置第二膜,其具有使透射穿過該第一膜之光轉向之至少— 138594.doc -4 200949369 個自由光轉向表面。 本發明之另一實施例係貫注於一種光學裝置,其包含: 一光擴散構件,其用於藉由在由輸入光照明時形成第一寬 廣擴散邛:及第一狹窄擴散部分來擴散光。第一光轉向構 件’其使透射穿過該光擴散構件之光的至少一部分轉向。 以上發明内容並不意欲描述本發明之每一個所圖解說明 之實施例或每一實施方案。以下圖及實施方式更特定地例 示該等實施例。 © 【實施方式】 本發明可應用於顯示面板(例如,液晶顯示器(LCD或lc 顯示器),且特定而言可應用於例如如LCD監控器及LCD電 視(LCD-TV)中所使用的自背面直接照明之[CD。更具體而 言,本發明係貫注於對由用於照明一 顯示器之一直接發 光背光產生之光之管理。一光管理膜配置通常定位於背光 與顯不面板自身之間。該光管理臈配置(其可層壓在一起 或可係獨立)包含一擴散器層及具有使光轉向之一自由表 面之至少一個其他臈。 圖1中呈現一直接發光顯示裝置1〇〇之一例示性實施例之 示意性分解圖。此一顯示裝置100可(例如)用於LCD監控 器或LCD-TV中。顯示裝置100可係基於使用一 lc面板 102 ’ LC面板1〇2通常包括一安置於面板板1〇6之間的層 104。板1〇6通常係由玻璃形成,且可在其内表面上包含電 極結構及對準層以控制LC層104中之液晶之定向。該等電 極結構通常經配置以界定LC面板像素_其係該LC層之液晶 138594.doc 200949369 定向可與毗鄰區獨立地控制之區。亦可包含一慮色片,其 具有一個或多個用於對所顯示之影像施加色彩之板丨〇6。 一上部吸收偏光器108定位於LC層104上方且一下部吸 收偏光器110定位於LC層104下方。在所圖解說明之實施例 中’該上部及下部吸收偏光器皆設置於LC面板1〇2外部》 吸收偏光器108、110及LC面板102以組合控制光自背光Π2 透過顯示器100到達觀看者之透射。舉例而言,吸收偏光 器108、110可配置成其透射軸垂直。在一未啟動狀態,LC 層104之一像素可不改變通過其之光的偏振。因此,通過 下部吸收偏光器110的光係由上部吸收偏光器吸收。另 一方面,在像素被啟動時,通過其之光的偏振旋轉,以使 得至少某些透射穿過下部吸收偏光器11〇之光亦透射穿過 上部吸收偏光器108。LC層104之不同像素例如藉助一控制 器114之選擇性啟動導致光在某些所期望之位置穿出顯示 器,從而形成觀看者看到之一影像.該控制器可包含(例 如)一接收並顯示電視影像之電腦或電視控制器。可在上 部吸收偏光器108上方提供一個或多個可選層1〇9,例如以 向顯示器表面提供機械及/或環境保護。在一個例示性實 施例中’層109可在吸收偏光器108上方包含一硬塗層。 應瞭解,某一類型之LC顯示器可按一不同於上文所述 之方式運作。舉例而言,該等吸收偏光器可平行對準且該 LC面板可在處於未啟動狀態時旋轉光之偏振。無論如何, 此4顯示器之基本結構仍類似於上文所述之結構。 背光112包含許多產生照明LC面板1〇2之光之光源丨16。 138594.doc 200949369 在一 LCD-TV或LCD監控器中所使用的光源n6通常係沿顯 示裝置100之高度延伸之線性冷陰極螢光管。然而,亦可 使用其他類型之光源,例如,白熾燈或弧光燈、發光二極 體(LED)、扁平螢光面板或外部螢光燈。此光源列表並不 意欲作為限制性或詳盡列表,而僅係例示性。 背光112亦可包含一反射器118,其用於反射沿一離開 LC面板102之方向自光源116向下傳播之光。反射器118亦 可用於使光在顯示裝置100内再循環,如下文所解釋。反 射器118可係一鏡面反射器或可係一漫反射器。可用作反 射盗118之一鏡面反射器之一個實例係Vikuit.iTM增強型鏡 面反射(ESR)膜’其可自位於Minnesota、St. Paul之3M公 司購得。適宜之漫反射器之實例包含加載有漫反射性粒子 (例如,二氧化鈦、硫酸鋇、碳酸妈或類似物)之聚合物(例 如,PET、PC、PP、PS)。在共同擁有之美國專利申請公 開案2003/01 18805 A1中討論漫反射器之其他實例(包含微 孔材料及含原纖維材料)’該案以引用方式倂入本文中。 一光管理膜配置120(其亦可稱為一光管理單元)定位於 背光112與LC面板102之間。該等光管理膜影響自背光n2 傳播之光從而改善顯示裝置100之運作。光管理單元120包 含一下文進一步描述之穿通式擴散器層122。 光管理單元120亦可包含一反射式偏光器124。光源116 通常產生非偏振光但下部吸收偏光器110僅透射一單一偏 振狀態’且因此約一半的由光源116產生之光未透射到達 LC層104。然而,反射偏光器124可用於反射將以其他方式 138594.doc 200949369 吸收於該下部吸收偏光器中之光,且因此此光可由反射偏 光器124與反射器118之間的反射再循環。至少某些由反射 偏光器124反射之光可被去偏振,並隨後以一透射穿過反 射偏光器124及下部吸收偏光器110到達lc層1〇4之偏振狀 態返回至反射偏光器124。以此方式,反射偏光器124可用 於增加由光源116發射之光到達LC層104之部分,且因此由 顯示裝置100產生之影像更亮。 可使用任一適宜類型之反射式偏光器’例如,多層光學 膜(MOF)反射式偏光器、諸如連績/分散相位偏光器等漫反 射式偏振膜(DRPF)、線柵反射式偏光器或膽固醇反射式偏 光器。 MOF與連續/分散相位反射式偏光器二者皆依賴於至少 兩種材料(通常聚合材料)之間的折射率差,以選擇性地反 射一種偏振狀態之光、同時透射處於一正交偏振狀態之 光。在共同擁有之美國專利第5,882,774號中描述m〇F反射 式偏光器之某些實例,該專利以引用方式倂入本文中。 MOF反射式偏光器之市售實例包含VikuiUTM dbef d2〇〇及 DBEF-D440多層反射式偏光器(其包含擴散式表面),其可 自位於Minnesota、St. Paul之3M&司購得。 與本發明結合使用之DRPF之實例包含如在共同擁有之 美國專利第5,825,543號(其以引用方式倂入本文中)中所述 之連續/分散相位反射式偏光器、及如在例如共同擁有之 美國專利第5,867,316號(其亦以引用方式倂入本文中)令所 述之漫反射多層偏光器。在美國專利第5,751,388號中描述 138594.doc 200949369 其他適宜類型之DRPF。 與本發明結合使用之線柵偏光器之某些實例包含在美國 專利第6,122,103號中所述之彼等偏光器。線柵偏光器可自 (其中)位於Utah、Orem之Moxtek有限公司講得。 與本發明結合使用之膽固醇偏光器之某些實例包括在 (例如)美國專利第5,793,456號及美國專利公開案第 ‘ 2002/0159019號中描述之彼等偏光器。膽固醇偏光器通常 連同一 1/4波延遲層一起提供於輸出側上,以便將透射穿 © 過該膽固醇偏光器之光轉換成線性偏振》 在某些實施例中,反射式偏光器124可例如藉助面向背 光112之一擴散表面提供擴散。在其他實施例中,反射式 偏光器124可具有一增亮表面,該增亮表面增加通過反射 式偏光器124之光的增益。舉例而言,反射式偏光器124之 上表面可具有一稜柱狀增亮表面或具有一準直珠狀擴散器 表面。增亮表面在下文予以更詳細地討論。在其他實施例 φ 中,反射式偏光器可在面向背光112之侧上具有一擴散特 徵(例如,一擴散表面或體積)或在面向面板丨〇2之侧上 具有一增亮特徵(例如,一稜柱狀表面或經準直之珠狀擴 散器表面)。 在某些例示性實施例中,可(例如)在穿通式擴散器層 122與反射式偏光器124之間提供一偏振控制層126。偏振 控制層126之實例包含一四分之一波延遲層及一偏振旋轉 層(例如,一液晶偏振旋轉層)(> 可使用一偏振控制層126來 改變自反射式偏光器124反射之光的偏振,從而再循環光 138594.doc 200949369 之增加部分透射穿過反射式偏光 器 124。 x理單元120亦可包含一增亮層128a。一增亮層可包 含一沿接近顯示器之軸132的方向重新定向離軸光之表面 結構。此增加軸上傳播通過[(^層i〇4之光的量,因此增加 觀看者看到之影像之亮度。一個實例係一棱柱狀增亮層, 其具有許多透過折射及反射來重新定向照明光之稜柱狀 脊。可用於顯示裝置中之稜柱狀增亮層之實例包含可自位 於Minnesota、st Pauli3M公司購得之…“出心ΒΕριι& BEFI11系列的稜柱狀膜,其包含BEFII90/24、 BEFII90/50、BEFIIIM90/50及 BEFIIIT。 一棱柱狀增亮層通常係藉由沿一維度壓縮該光之角範圍 來提供光學增益《第二增亮層12gb亦可包含於光管理層配 置120中,其中一稜柱狀增亮層係配置成其稜柱狀結構定 向正交於第一增亮層128a之稜柱狀結構。此一組態藉由沿 兩維度壓縮光之角範圍來提供顯示單元之光學增益的增 加。在所圖解說明之實施例中,增亮層i28a、12朴係定位 於背光112與反射式偏光器124之間。在其他實施例中增 亮層可安置於反射式偏光器124與^面板ι〇2之 間。 言亥光管理單元中之不同層可係獨立的。在其他實施例 t ’該光管理單元中之該等層中之兩者或多者可層塵在一 起,例如,如共同擁有之美國專利申請案第1〇/966,㈣號 中所討論般,該案以引用方式倂人本文中。在其他例示性 實施例中,該光管理單元可包含兩個由—_㈣之组 138594.doc •10- 200949369 2 ’例如’如共同擁有之美國專利中請案第lG/965,937號 中:述般,該案以引用方式倂入本文中。 鲁 習用地’光源116與擴散器層122之間的間隔、毗鄰光源 "6與擴散器透射之間的間隔係設計一既定照明亮度及均 勻度,值的顯示器時所考量之重要因素。-般而言,一強 擴散器(亦即擴散較高部分之入射光之擴散器)將改善 均勻度但亦將導致亮度減小,此乃因高擴散程度係藉由強 的反向擴散及伴隨損失之增加所達成。 在正常擴散條件下’跨越一螢幕所看到之亮度變化係由 «又置於光源上方之亮度最大值及設置於光源之間的亮度最 小值來表徵° 一增強之均勻度膜(EUF) 130可定位於光源 116與擴散器層122之間以減小顯示面板i 〇2之照明不均勻 度。EUF 130之任一面(亦即,面朝向光源116之側及面朝 向顯示面板102之側)可係一光轉向表面。該等光轉向表面 係由許多光轉向元件所形成,該等光轉向元件以一減小照 明不均勻度之方式將自EUF 130之一側之光以折射方式轉 向另一側。該等光轉向元件包括EUF表面之一不平行於 EUF 130平面之部分。在美國專利申請案第1 1/129,942號、 第 1 1/560,260號、第 11/560,234號、第 1 1/560,271 號及第 1 1/560,250號以及PCT申請案第US2007/084645號中進一步 描述EUF之不同實施例,該等申請案以引用方式倂入本文 中。 圖2A中連同一具有一使光轉向之自由表面210之第二膜 202 —起示意性地圖解說明一穿通式擴散器200之一個例示 138594.doc 200949369 性實施例。一穿通式擴散器係一藉助一寬廣擴散特性擴散 入射光之第一部分之擴散元件。剩餘部分不經擴散或僅經 狹窄擴散。此示意性地表示於圖2A中,其顯示於穿通式擴 散器200上入射之一光射線204。該透射光經寬廣擴散(實 射線206)或經狹窄擴散(虛射線208)。 ❹ 〇 圖2B中呈現一示意性極座標圖,其顯示透射光依擄極角 Θ之照明度。該照明度圖係由兩個部分形成。第一部分22〇 係一寬廣擴散圖案。第一部分220之峰高度為11〇。該第— 部分之半高度、全寬度(亦即,最大高度一半處之兩個點 之間的寬度)為81。第二部分222係一狹窄擴散圖案。該第 一部分之峰尚度為120。該第一部分之半高度、全寬度(亦 即,最大高度一半處兩個點之間的寬度)為&。注意,第二 部分222之高度12〇係缺少第一部分22〇時該第二部分之高 度。此穿通式擴散器之行為與顯示器中所使用的習用擴散 器(其僅透射一個經擴散之部分)形成對比。比率s】⑷可大 於二’可大於五,且在某些實施例中可大於十。雖然並不 意欲作為-限制,但在某些實施财,該第—部分中之光 功率部分(例如,如按瓦特量測)可介於該第二部分中之光 功率的倍之間’雖然不同部分中之相對功率亦可在 ^範圍外部。在其他實施例中,該第一部分中之光功率部 刀可介於該第二部分中之光功率的1與3倍之間。 顯不對於擴散器之不同實施例所量測之發光度對極 -經;驗量測、。果。在每一個情形下,一擴散器膜係藉助 、!準直之白色光光束來照明。使用一錐光鏡來量測發光 138594.doc -12- 200949369 度之極角相依性。應注意,發光度係按一對數標度呈現。 實驗中所使用的不同擴散器下面列於表I中。 表I :擴散器特性 曲線號 描述 230 商業擴散器 232 高斯擴散器 234 85%透射擴散器板 236 穿通式擴散器1 238 穿通式擴散器2 商業擴散器係自Sony KDL-40XBR4 TV購得之一 2.0 mm 擴散板。85%透射擴散器板係自位於Baldwin NY、Astra Products有限公司購得之一2 mm厚DR-85C CLAREX® DR-IIIC光擴散濾光器板。 穿通式擴散器1及2(曲線236及238)係藉由以一含有不同 濾光器之25 μπι厚UV可固化聚合物調配物塗佈0.005" (125 μιη) mil PET製成。該等穿通式擴散器包含6 μιη聚苯乙烯 珠與二氧化鈦粒子之一組合。此調配物提供具有所期望之 直接光透射量之一前向與反向散射組合。二氧化鈦粒子與 UV可固化聚合物之間的折射率差顯著大於UV可固化聚合 物與聚苯乙烯珠之間的折射率差。因此,二氧化鈦珠導致 寬廣擴散,而聚苯乙烯珠導致狹窄擴散。若欲使用較高含 量之二氧化鈦,則透射下降且較高部分之光係後向擴散。 若使用較高含量之聚苯乙烯珠,則所透射之擴散圖案改變 為高斯分佈。然而,該兩個不同部分之組合可經修整以提 138594.doc 13 200949369 供所期望之兩部分擴散特性。 高斯擴散器(曲線232)係使用與穿通式擴散器相同的製 程製成,但二氧化鈦粒子被省略且聚苯乙烯珠的量比穿通 式擴散器之聚苯乙烯珠量高。表II中概括穿通式擴散器 PTD1(曲線23 6)及PTD2(曲線23 8)及高斯擴散器之聚合物調 配物。該表列舉該調配物之每一個組份之重量°/〇。 表II :擴散器調配物 材料 PTD1 PTD2 局斯 PH 6010 22 19 10 SR9003 11.05 9.05 4.5 SR833 5 5 5 SBX-6 10 15 30 9W162 White 1.45 1.45 - Dowanol PM 50.0 50.0 50 Darcure 4265 0.5 0.5 0.5 PH 6010係一由 Ohio、Cincinnati之 Cognis 公司供應之脂 肪族胺基丙烯酸酯募聚體。SR9003係一由Exton PA之 Sartomer有限公司供應之乙二醇丙烯酸酯單體。SR833係 一由Sartomer有限公司供應之二甲醇二丙烯酸醋。SBX-6 係一由Japan、Tokyo之Sekisui Plastics股份有限公司供應 之聚苯乙烯珠。9W1 62 White係分散於新戊二醇二丙烯酸 酯中之70%二氧化鈦,其可自位於Pennsylvania、 Doylestown之 Penn color購得。Dowanol PM係一用作一溶 劑之二醇醚,其由Midland MI之Dow Chemical製造。 Darcure 4265 係一由 NY ' Tarrytown 之 Ciba Specialty 138594.doc -14. 200949369
Chemicals製造之光引發劑。 圖2C中清晰可見該等穿通式擴散器之兩部分行為,其中 一寬廣擴散部分由一狹窄擴散部分覆蓋。 通至第二膜202擴散光可藉由第二膜202之自由表面210 轉向°術語「轉向」意指一光射線剛進入該膜之前的傳播 方向不同於光射線剛退出該膜之方向。該光中之某些光 (像射線212)以例如藉由一非平坦表面處之折射而發生透射 方式轉向。射線212可轉過為20。或更多之一角度。該光之 更接近於轴上之其他部分(像光線214)可由表面210内部全 反射。一具有一使光轉向之自由表面之膜之一個實例係一 增亮膜,例如由Minnesota、St. Paul之3M公司出售之 BEF、BEFII及BEF III。在某些實施例中,表面21〇可反射 超過50%之透射穿過穿通式擴散器2〇〇之光,該光沿一反 向朝向穿通式擴散器2〇〇之方向大致入射在軸上。在某些 實施例中,光轉向表面21〇反射超過5〇%之光,該光入射 在集中於軸上之幅度s2之角錐内。 圖3A中示意性地圖解說明一穿通式擴散器3〇〇之一個實 施例穿通式擴散器3〇〇之此實施例如在以上樣本中參照 圖2C所述’其中第一組粒子3〇2及第二組粒子3〇4彼入一透 明層3〇6内。第-組粒子迎寬廣擴散第—部分之光,而第 二組粒子304狹窄擴散第二部分之光。通常,第一組粒子 3〇2與透明層3G6之間的折射率差高於第二組粒子綱與透 明層306之間的折射率差。該等第一組粒子之適宜材料之 實例包含例如高錯玻璃等高折射率玻璃、二氧化鈦、氧化 138594.doc -15- 200949369 銅錫及其他金屬氧化物。粒子302之密度及大小係針對所 期望之寬廣擴散特性來選擇。粒子3 02在擴散器膜3 〇〇中亦 可包含空穴,此亦提供一相對強的折射率差。第二組教子 304之適宜材料之實例包含例如聚苯乙烯、聚酯、丙婦酸 樹脂、氟化聚合物等聚合及例如矽石等低折射率玻璃。 圖3B中示意性地圖解說明一穿通式擴散器310之另一實 施例,其中第一組擴散粒子312包含於一透明層316内。透 明層316之表面314中之一者或多者頗為粗糙以擴散通過表 面314之光。擴散表面314係與一狹窄擴散特性相關聯,而 第一組粒子312係與一寬廣擴散特性相關聯。該擴散表面 可例如經由磨^貝被糖化,或可藉由一其折射率接近於聚合 物膜之折射率之粒子之珠塗佈而形成。 圖3C中示意性地圖解說明一穿通式擴散器32〇之另一實 施例,其中第一組擴散粒子322包含於一透明層326内。在 此情形下,第一組擴散粒子322係與一寬廣擴散特性相關 聯,而同時准許第二部分之入射光大致不擴散地通過。在 此情形下,該第二部分中之光的擴散角度等於在擴散器 320上入射之光的角擴展。 在一經準直之入射光光束之情形下,可根據擴散器之散 射光學密度(OD)來界定光束衰減。光束衰減a係入射光束 強度I。之通過擴散器而不散射之部分,亦即,限於入射光 束準直圓錐之剩餘光。因此,透射光光束之強度j係由以 下公式提供: 1 = A 1〇,及 138594.doc -16- 200949369 OD = Log (l/A)。 衰減A可表示為 A = e -X/L, 其中x係擴散器之厚度且L係散射點之間的光平均自由程。 因此’光學密度OD係與擴散器厚度及散射媒介中之光學 平均自由程有關: OD = 0.434 (x/L) 在下文使用之Henyey Greenstein體積擴散模型中,係數 u=l/L·及G係確定散射長度之概率分佈及散射角度相對於入 射方向之概率分佈之參數。射線追蹤軟體藉由根據該等概 率分佈在三維虛擬空間中傳播射線來仿真該擴散模型。在 某些實施例中,該穿通式擴散器具有介於〇.5與3之間的一 散射光學密度。 增凴膜係包含一使通過該膜之光轉向之自由表面之膜之 實例。一適於連同一穿通式擴散器一起使用之增亮膜之一 實例係一有肋稜柱狀膜400,圖4A中以橫截面示意性地圖 解說明其第一實施例。在此實施例中,肋4〇2具有相同高 度’該高度沿該等肋之長度亦恆定。 圖4B中示意性地圖解說明增亮膜410之第二實施例。在 此實施例中,膜410之肋412不全部具有相同高度,某些肋 412’高於其他肋412,^此種類型膜之一實例係可自位於
Minnesota、St. Paul之3M公司購得之befii系列的增亮 媒。 圖4C中示意性地圖解說明一增亮膜420之第三實施例。 138594.doc • 17- 200949369 在此實施例中,肋422之高度沿該等肋之長度變化。此種 類型之膜之一實例係可自位於Minnesota、St. Paul之3M公 司購得之BEFIII系列的增亮膜。 圖4D中示意性地圖解說明一增亮膜430之第四實施例。 在此實施例中,該等肋432之一個側或兩個側有小平面。 在所圖解說明之實施例中,肋432之每一個側皆包含兩個 小平面434。一肋側可包含一不同數目之小平面434且一肋 432之一個侧上之小平面434數目可不同於肋432之另一個 側上之小平面數目。 圖4E中示意性地圖解說明一增亮臈44〇之第五實施例。 在此實施例中’肋442之一個側或兩個側彎曲。在所圖解 說明之實施例中’肋442之兩個側皆彎曲且該等臀曲側形 成一頂點444。 來自該等實施例之不同特徵可混合於一增亮膜中。舉例 而言,一膜可含有具有一個彎曲側及一有小平面的侧之至 少一個肋。同樣’有小面的或彎曲肋可沿其長度具有恒定 高度或可沿其長度在高度上變化,且毗鄰肋可具有不同高 度。此外,頂點及穀可係尖銳或彎曲。 光轉向膜包含一自由光轉向表面,其無須呈一有肋表面 形式’但亦可呈其他形式。舉例而言,一光轉向膜可包含 一具有兩維圖案之非平坦表面,例如許多金字塔形結構可 安置於表面上,如圖5中示意性地圖解說明般。在此特定 實例中,膜500包含一由許多正方形金字塔5〇2形成之表 面。該金字塔表面上之頂角α可係90°,雖然無須如此 138594.doc -18- 200949369 的值可小於或大於90。。 在其他實施例中,該等金字塔可具有另—數目之側邊。 例如’該等金字塔可具有三或五侧。在該等金 側且頂角為90。之特定情形下 〇有一 幻腰表面上之形狀像立方 體的隅角’且可充當隅角-立方體復歸射器。當然,該等 頂角亦可採用不同值。在其他實施例中,在—單個膜上可 使用不同類型之金字塔(例如,具有不同數目之側邊的金
字塔)及/或相同膜上可存在不同頂角。在其他實施例中, 該等金字塔可經截平。 應瞭解,除此處詳細討論之彼等表面之外,具有其他形 狀之非乎坦表面亦可用於光轉向膜上。形狀之說明性實例 於光轉向膜上之使用並不意欲將本發明僅限於本文中所 圖解說明之彼等實例。 光源116與穿通式擴散器122之間可使用許多不同形狀及 類型之增強之均勻度膜(EUF) 130。下文呈現幾個實例, 但並不意欲限制本發明。圖6A中示意性地圖解說明EUF 600之第一實施例。此euf 600在其表面上包含許多肋 602 ’在肋602之間具有扁平區域604 ^肋602無須全部具有 相同大小且可在寬度、間距、高度及頂角上變化。另外, 扁平區域604之大小可變化。 圖6Β中示意性地圖解說明EUF 610之另一實施例。此 EUF 610在其表面上包含許多肋612。在此情形下,肋612 係經戴平並具有一扁平區域614而非一頂點。 圖6C中示意性地圖解說明EUF 620之另一實施例。此 138594.doc •19· 200949369 EUF 020包含許多經戴平並具有扁平區域624之肋622。另 外’該等肋之側包含許多小平面626。所圖解說明之實施 例在肋622之任側上包含兩個小平面,但小平面之數目 亦可不同。該等小平面可係扁平或彎曲的。 其他形狀組合可用於EUF中。舉例而言,-EUF可在經 截平之肋之間組合扁平區域。另外,EUF可使用一兩維光 轉向結構’例如’―金字塔或其他類型之突出形狀或某一 類型之凹口而非肋。 數值模型化實例 數個不同#光組態已經數值模型化以分析__穿通式擴散 器改善照明均句度同時維持高光通量之能力。 使用Henyey-Greenstein體積散射模型包含擴散式散射。 此模型係視兩個參數而定:散射參數及散射各向異性係 數。散射參數U係按距離的倒數為單位(1/mm)提供且表示 散射中心之密度或每單位傳播距離之散射概率。在以下數 值模型巾,用於二氧化鈦珠之典型值gutitania=33,雖然此 值可端視二氧化欽之假定負載而改變。聚苯乙稀珠之散射 參數up()ly通常作為該等模型參數中之一者而變化。 第二參數係散射各向異性係數(},其沿—單個散射事件 方向建立概率分佈。在G接近於丨時,散射分佈沿正向方 向集中。在G=0時,該分佈呈球對稱,且在G=_,散射 向係大致後向。G-G.5之-值係—沿正向方向稍微偏移 之寬廣角分佈。上文所討論之主體丙稀酸聚合物中二氧化 欽與聚苯乙烯之最佳配合為: 138594.doc -20- 200949369
GtitanU = 0.5 且 Gpoly = 0.93。 该等值至少部分地相依於粒子大小及粒子與主體之間的折 射率差。除非另外說明,否則該模型假定上文提供之G 值。 在所有情形下,假定燈在直徑上為3 mm且配置於一平 面中,且假定較低反射器低於該等燈中心之平面5 5 模擬之一個目標係探究什麼元件組合在背光薄之情形下 ⑩ I生高發光度均勾度,此乃因此仍係背光之—個重要技術 挑戰。在習用背光中,背光越薄(亦即,反向反射器與燈 上方之第一層之間的間隔D之值越低),則不均勻度越高。 此因較深腔提供更多空間來使光自燈橫向擴展出而發生。 在腔較薄時’光更集中於燈上方之區上,從而導致不均勻 度增加。 實例1:穿通式擴散器及反射式偏光器 φ 參照圖8A_8C討論第一模擬之實例。模型背光800係基於 在該擴散器上方具有一反射式偏光器804之一擴散器8〇2。 燈806具有一為s = 35 mm之中心到中心間距且後部反射 器808與擴散器802之間的間隔為20 mm。圖8B顯示對於 增加之Up—值依據跨越背光8〇〇之定位所計算之發光度, 其與增加擴散器800中聚苯乙烯珠之濃度有關。所假定之 Utitania值為33 mm·1。不同曲線之Upoly值列於表III中。曲線 832顯示一具有為65%之單通透射之標準擴散板之發光 度0 138594.doc •21· 200949369 表III :實例1之111><^值 U〇〇lv 圖8B-曲線號 圖8C-曲線號 840 0 820 10 842 20 822 844 30 846 40 824 848 50 850 60 826 852 80 828 854 100 830 856 圖8C顯示對於表III中所列舉之不同Uptjiy值依據D (mm) 之發光度均勻度。曲線858表示習用65〇/〇透射擴散器板之 發光度。 在此模型中,穿通式擴散器之發光度均勻度等於或標準 擴散器之發光度均勻度或在聚苯乙烯珠濃度頗高且腔深度 D相對高時改善標準擴散器之發光度均勻度。 實例2:具有亮度增強及反射式偏光器之穿通式擴散器 參照圖9A及9B討論第二模擬之實例。模型背光9〇〇係具 有一穿通式擴散器902、一反射式偏光器904及一亮度增強 膜910之背光《亮度增強膜91〇被模型為一具有一 9〇。頂角 以一 50 μηι間距具有均高稜柱狀肋之稜柱狀膜。燈9〇6置於 一後部反射器908上方。燈906具有一為S=35 mm之中心到 中心間距且後部反射器908與擴散器902之間的間隔為20 mm 〇 圖9B顯示對於各種Up(>iy值依據腔深度〇之所計算之發光 138594.doc 200949369 度均勻度’其與增加擴散器902中聚笨乙烯珠之濃度有 關。所假定之Uutanu值為33 mm 1。不同曲線之值列於 表VI中》 表IV :實例2之〜。卜值 U〇〇lv 圖9B 0 920 10 922 20 924 30 926 40 928 50 930 60 932 80 934 100 936
另外,曲線938、940及942分別表示一具有為6〇%、65〇/〇 及70%之單通透射之習用擴散器之結果。如同先前實例, 在腔深度D頗大(>20 mm)且Up()ly的值頗高時,使用穿通式 擴散器獲仟之照明度均勻度在效能上係與習用擴散器之照 明度均勻度效能幾乎相同。 實例3:具有反射式偏光器、亮度增強及EUF之穿通式擴 散器 參照圖10A-10C討論第三模擬之實例。圖1〇A中示意性 地圖解說明之模型背光1000係基於一具有一穿通式擴散器 1〇〇2、一反射式偏光器1004及一亮度增強膜1〇1〇之背光。 燈1006置於一後部反射器丨〇〇8上方。燈1〇〇6具有一為§=35 mm之中心到中心間距且後部反射器1〇〇8與擴散器1〇〇2 138594.doc -23- 200949369 之間的間隔為20 _。一羅薄層1〇12置於穿通式擴散器 〇〇2下方’且一 2mm厚清晰板1014置於EUF 1012下方。 EUF 1〇12成形為以一5〇 μιη間距具有肋在該等肋之間 無任何空間。使用不同肋設計,如圖10Β中所示。該等肋 係經截平之稜鏡,在形狀上類似於請中所圖解說明之彼 等形狀。肖等肋之侧以不同角度傾斜(由該兩個側之間的 Λ表示)亦即’若該等肋不經截平,則該角度將係 頂角。表V中顯示ω的不同值。 :實 r,、值 r^—- ^ ^ ^ τ ω ff ω (度) 圖10Β 104 1020 100 1022 98 1024 95 1026 93 1028 90 1030 104* 1032 90* 1034 1
有平之棱鏡, 圖1〇C顯示對於Upoly= 〇.48之 r。 但儿蚵於谷種形狀的£ 依據腔深度D之所計算之發光度均勾度。所假定之Utit ^為33 iW。用於產生不同曲線之Ευρ的形狀列於表 中。角度CO係未經截平 戰十之稜鏡之頂角及經截平之稜鏡之 鏡側之間的角度 硬较1之 表VI:貧例3之EUF形狀 I38594.doc -24· 200949369 曲線 EUF形狀 1040 經截平,ω= 104。 1042 經截平,ω= 100。 1044 經截平,ω=98。 1046 未經截平,ω=95° 1048 未經截平,ω==100° 1050 未經截平,ω=105° 如此實例可見’對於低至13 mm之腔深度D之數個不同 EUF形狀而言’發光度不均勻度極小,小於1%。此比在其 φ 中藉助約20 mm及更厚的較深腔獲得亞ι〇/0不均勻度之實例 1及2中具有顯著更好效能。 實例4:具有反射式偏光器、菱面體亮度增強及euf之穿 通式擴散器 參照圖11A及11B討論第四模擬之實例。圖丨丨A中示意性 地圖解說明之模型背光11〇〇係基於一具有一穿通式擴散器 1102、一反射式偏光器1104及一菱面體亮度增強骐111〇之 背光。燈1106置於一後部反射器11〇8上方。燈ι1〇6具有一 ® 為S = 35 mm之中心到中心間距且後部反射器1108與擴散器 1102之間的間隔為20 mm 〇 菱面體亮度增強膜1110如同圖5中所示,除了金字试 1112具有一三角形底面之外’如圖11B中所示。該金字炫 底面為0·1 mm且金字塔高度h為0.055 mm,且因此角度 78°。因此’該金字塔不形成一隅角立方體,但係比一隅 角立方體更銳利成峰。 圖11C中顯示各種up()ly值的發光度均勻度:0 mnr1(曲線 138594.doc -25- 200949369 1120)、20 mm-1(曲線 1122)、50 mnT1(曲線 1124)及100 mm·1 (曲線1126)。如圖可見,對於所有該等不同%叫值,該均 勻度達到低於1 %。有趣地,該均勻度對於較薄腔深度處 之低^。卜值(低聚酯珠濃度)比對於較高聚苯乙烯珠濃度下 降低於1 %。同樣,注意,在不使用_ EUF之情形下,在一 為Π mm之腔深度處獲得一小於1〇/〇之均勻度。 實驗實例 實例5 量測一如同圖10A中所示之膜組件之發光度及發光度均 勻度,其中一 EUF在擴散器下方且一稜柱狀增亮膜及反射 式偏光器膜在擴散器上方。在所有情形下,該稜柱狀增亮 膜係BEFIII-10T且該反射式偏光器膜係一多層光學膜偏光 器(型號DBEF-D400),兩者皆自位於St paul之3河公司購 得。測試台以一 35 mm中心到中心間距使用使用3 mm直徑 冷陰極螢光燈。該等燈中心係在一自一 s〇ny KDL4〇XBR4 型電視提取之擴散式反射器上方5 5 mm。D的值(自反射器 至該等燈上方之最低膜的距離)為13 mm。 使用一 CCD成像光度計、輻射計及色度計(購自、 Duvall之Radiant Imaging有限公司之pM-1613Fs )收集對 應於此膜堆疊之光學資料。CCD相機提供亮度對膜堆疊上 之定位之資料。自原始資料如下計算均勻度值。首先,沿 -垂直於該等燈之長軸之方向均分定位f料以提供測試床 之可用區之-均句橫截面。接著,自原始橫斷面資料減去 此橫斷面資料之滚動平均值以顯示跨越測試夾具之資料振 138594.doc -26 - 200949369 盪。接著,將作為一相對發光度值之均勻度計算為一振盪 標準偏差除以平均亮度振盪且將其報告為百分數。 該相對發光度振盪係依據跨越圖7中之背光組件中之兩 個燈之定位來顯示。水平軸係跨越膜堆疊之面之相對定位 之一量度,且縱軸係上述相對發光度值之所計算之振盪。 該等發光度曲線對應於下文在表VII中所述之各種膜組 合0 表VII :實驗實例中之膜組合(圖7)。 曲線號 EUF 擴散器 均勻度(%) 700 無 65%擴散器板 3.26 702 EUF8 65%擴散器板 2.05 704 EUF8 PTD1-21 μιη 1.32 706 EUF8 PTD1-25 μιη 1.31 708 EUF8 PTD1- 33 μιη 1.7 710 100-BEF 65%擴散器板 1.46 712 100-BEF PTD1-25 μιη 0.87 標注為「EUF」之行描述圖10A中所示之EUF 1012之定 位中所使用的膜。曲線700係在彼定位處無任一膜之情形 下獲得。「EUF8」係指一具有一為104°之ω值如同圊10B 中之曲線1020所描述之EUF膜。100-BEF係一成形為如同 圖3Α中所示之膜之稜鏡膜,其具有為100°之一頂角。 標注為「擴散器」之行描述圖10Α中所示之擴散器1002 之定位中所使用的擴散器。「65%擴散器板」係一自電視 獲得之2 mm厚習用擴散器板,其類似於在一 Sony KDL-40XBR4型中找到之擴散器板。PTD1係指其調配物列於上 138594.doc -27- 200949369 表ιι中之穿通式擴散器。維度係SPTD1擴散器之厚度。在 使用PTD1擴散器之彼等配置中,—2 mm清晰丙婦酸樹月旨 板置於讓膜上方以供支撐。量測自此板之較低表面之D 值。 如由圖7令之曲線圖及表v„可見,其中1〇〇。棱鏡膜用作 EUF之25 μπι厚PTD1擴散器獲得最佳均勻度。在僅13 mm 之一腔深度之情形下,均勻度超過1%。因此,穿通式擴 散器在擴展—背光中之光以使— LCD面板之照明均句方面 有效。 不應將本發明視為限於上文所述之特定實例,而是應理 解為涵蓋如隨附申請專利範圍中所明確闡明之本發明之所 有態樣。熟習比項技術者在閱讀本說明書時,將易於明瞭 本發明可適用之各種修改、等效過程以及眾多結構。該申 請專利範圍意欲涵蓋此等修改及裝置。舉例而言,應理 解,光轉向表面可採用未在此詳細討論之許多不同類型之 形狀,包含具有在定位、形狀及/或大小上隨機之光轉向 兀件之表面。另外,雖然上文討論之例示性實施例係貫注 於以折射方式轉向照明光之光轉向表面,但其可實施例亦 可衍射照明光,或可透過折射與衍射之一組合使照明光轉 向0 【圖式簡單說明】 結合隨附圖式考量本發明之各種實施例之以上實施方式 可更完全地理解本發明,其中: 圖1示意性地圖解說明使用根據本發明之原理之一穿通 138594.doc -28· 200949369 式擴散器之一背光液晶顯示器裝置; 圖2A示意性地圖解說明一穿通式擴散器及一光轉向膜之 運作; 圖2B不意性地圖解說明光在通過一穿通式擴散器之後之 角度相依發光度曲線; 圖2C顯示光在通過數種不同類型之擴散器之後之所量測 之角度相依發光度曲線; 圖3 A-3C示意性地圖解說明根據本發明之原理之穿通式 擴散器之不同實施例; 圖4A_4E示意性地圖解說明可用於本發明之實施例中之 光轉向層之不同實施例; 圖5示意性地圖解說明可用於本發明之實施例中之一兩 維光轉向層之一實施例; 圖6A-6C示意性地圖解說明可用於本發明之實施例中之 經增強之均勻度膜之不同實施例; 圖7顯示兩個燈上方對於不同光管理膜組合之所量測之 發光度; 圖8A示意性地圖解說明數字實例號1中所使用的模型; 圖8B呈現數字實例對於各種散射參數…。卜值之發光 度對定位之一曲線圖; 圖8C呈現數字實例號1對於各種散射參數…叫值之發光 度均勻度對背光腔深度之一曲線圖; 圖9A示意性地圖解說明數字實例號2中所使用的模型; 圖9B呈現數字實例號2對於各種散射參數1;1>卟值之發光 138594.doc •29- 200949369 度均勻度對背光腔深度之一曲線圖; 圖10A示意性地圖解說明數字實例號3中所使用的模型; 圖10B呈現一顯示數字實例號3中所使用的各種形狀的 EUF之曲線圖; 圖10C呈現數字實例號3對於各種形狀的EUF之發光度均 勻度對背光腔深度之一曲線圖; 圊11A示意性地圊解說明數字實例號4中所使用的模型; 圖11B示意性地圖解說明數字實例號4中所使用的一 2-D 光轉向膜之一實施例; 圖11C呈現數字實例號4對於各種散射參數Up—值之發光 度均勻度對背光腔深度之一曲線圖; 雖然本發明適於各種修改及替代形式,其具體細節已藉 由該等圖式中之實例顯示,並已予以詳細描述。然而,應 理解,本發明並不將本發明限於所描述之特定實施例《正 相反,本發明涵蓋歸屬於如由隨附申請專利範圍所界定之 本發明之精神及範疇内的之所有修改、等效物及替代物。 【主要元件符號說明】 100 顯示裝置 102 LC面板 104 LC層 106 板 108 上部吸收偏光器 109 可選層 110 下部吸收偏光器 138594.doc -30- 200949369
112 背光 114 控制器 116 光源 118 反射器 120 光管理膜配置 122 穿通式擴散器層 124 反射式偏光器 126 偏振控制層 128a 增亮層 128b 第二增亮層 130 增強之均勻度膜 200 穿通式擴散器 202 第二膜 204 光射線 210 自由表面 220 第一部分 222 第二部分 300 穿通式擴散器 302 第一組粒子 304 第二組粒子 306 透明層 310 穿通式擴散器 312 第一組擴散粒子 314 擴散表面 138594.doc -31 200949369 316 透明層 320 穿通式擴散器 322 第一組擴散粒子 326 透明層 400 有肋棱柱狀膜 402 肋 410 增亮膜 412 肋 412' 肋 420 增亮膜 422 肋 430 增亮膜 432 肋 434 小平面 440 增亮膜 442 肋 444 頂點 500 膜 502 正方形金字塔 600 EUF 602 肋 604 扁平區域 610 EUF 612 肋 138594.doc -32- 200949369 614 扁平區域 620 EUF 622 肋 624 扁平區域 626 小平面 800 模型背光 802 擴散器 804 反射式偏光器 _ 806 燈 808 後部反射器 900 模型背光 902 穿通式擴散器 904 反射式偏光器 906 燈 908 後部反射器 910 亮度增強膜 1000 模型背光 1002 穿通式擴散器 1004 反射式偏光器 1006 燈 1008 後部反射器 1010 亮度增強膜 1012 EUF 1014 清晰板 138594.doc -33- 200949369 1100 模型背光 1102 穿通式擴散器 1104 反射式偏光器 1106 燈 1108 後部反射器 1110 菱面體亮度增強膜 1112 金字塔 138594.doc ·34·

Claims (1)

  1. 200949369 七、申請專利範圍: 1. 一種光學裝置,其包括: f一膜’其具有第-側及第二侧,該第-膜在該第一 ㈣時係以第-部分之經寬廣擴散之透射光及 帛-部分之經狹窄擴散之透射光來表徵;及 第膜,其安置於該第一膜之該第二側,該第二膜具 有至少一個自由光轉向表面。 ,月求項1之裝置,其中該第—部分係由—擴散半角s】表 Φ 徵且該第二部分係由一擴散半角S2表徵比率^大於 3 〇 3.如請求項2之裝置,其中比率Si/S2大於5。 4·如請求項2之裝置,其中比率s】/s2大於1〇。 求項1之裝置,其中該第一部分中之光功率除以該 第一部分中之光功率之比率係介於1與10之間。 如明求項1之裝置,其進一步包括第三膜,其係安置於 該第一臈之該第一側,該第三膜具有使光轉向之至少一 - 個自由表面。 二月求項1之裝置,其中該光轉向表面反射超過50%之透 射穿過該第一膜之光,該光係反朝向該第一膜大致入射 在軸上。 月求項1之裝置,其中該光轉向表面反射超過5〇%之 光’該光係入射在集中於轴上之幅度S2之角錐内。 9.如請求項1之裝置’其中該光轉向表面使至少某些該透 射光轉向超過20。。 138594.doc 200949369 10.如請求们之裝置’其中該第一膜包括嵌入一透明材料 中之第-組擴散粒子’該第一組擴散粒子係與擴散該第 一部分相關聯。 η.如請求㈣之裝置,其中該第—膜進—步包括嵌入該透 明材料内之第二組擴散粒子,該第二組擴散粒子係與該 第二部分相關聯。 12.如請求们之裝置’其中該第一膜進—步包括一與該第 一部分相關聯之擴散表面。 13·如請求们之裝置’其中該第二膜於―背向該第一膜之 表面上包括複數個肋。 14. 如凊求項13之裝置,其中該等肋中之至少—者係一具有 形成一頂點之兩個扁平側之稜柱狀肋。 15. 如請求項13之裝置,其中第一肋具有第一高度且第二肋 具有—不同於該第一高度之第二高度。 16·如哨求項13之裝置’其中該等肋中之至少-者具有一沿 該肋之長度變化之高度。 17·如凊求項13之裝置,其中該等肋中之至少一者具有若干 有小平面之側。 八 其中該等肋中之至少一者具有若干 18. 如請求項13之裝置 彎曲側。 19. 如吻求項1之裝置,其進一步包括一接近於該第一膜之 該第二侧安置之反射式偏光器。 20. 如請求項 ^ 之裝置,其進一步包括一安置於該第一膜之 側之反射器及安置於該反射器與該第一膜之間的 138594.doc 200949369 至少一個光源。 21. 如請求項1之裝置,其進一步包括一接近於該第一膜之 該第二側安置之液晶顯示器(LCD)面板及一柄合至該 LCD面板以控制由該lcd面板顯示之影像之控制器。 22. —種光學裝置,其包括: 第—膜,其具有第一側及第二側及一介於0.5與3之間 的漫散射光學密度;及 第二膜’其接近於該第一膜之該第一側安置,具有使 透射穿過該第一膜之光轉向之至少一個自由光轉向表 面。 23.如請求項22之裝置,其進一步包括第三膜,其安置於該 第膜之該第二侧’該第三膜具有使光轉向之至少一個 自由表面。 24. 如請求項22之裝置,其中該光轉向表面反射超過5〇%之 透射穿過該第一臈之光,該光係反向朝向該第一膜大致 入射在軸上。 25. 如請求項22之裝置,其中該光轉向表面使至少某些該透 射光轉向超過20。。 一膜包括嵌入一透明材料 組擴散粒子係與擴散透射 26.如請求項22之裝置,其令該第 中之第'一組擴散粒子,該第一 光之第一部分相關聯。 27.如請求項26之裝置,其十該笛 勝 碭第膜進一步包括嵌入該透 明材料内之第二組擴散粒子,呤楚-,μ 于該第一組擴散粒子係與透 射光之第二部分相關聯,該锈射也今欲 邊透射光之第二部分具有一比 138594.doc 200949369 該第一部分之擴散半角小的擴散半角。 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 如請求項26之裝置,其中該第-膜進-步包括-與透射 光之第二部分相關聯之擴散表面,該透射光之第二部分 具有-比該第一部分之擴散半角小的擴散半角。 如請求項22之裝置’其中該第二膜於—背向該第一膜之 表面上包括複數個肋。 如請求項29之裝置’其中該等肋中之至少-者係一具有 形成一頂點之兩個扁平側之稜柱狀肋。 如請求項29之裝置,其中第-肋具有第-高度且第二肋 具有一不同於該第一高度之第二高度。 如請求項29之裝置,其中該等肋中之至少一者具有一沿 該肋之長度變化之高度。 如請求項29之裝置,其中該等肋中之至少一者具有若干 有小平面之側。 如請求項29之震置’其中該等肋中之至少—者具有若干 彎曲側。 如請求項22之裝置,其進—步包括—接近於該第一膜之 該第二侧安置之反射式偏光器。 如請求項22之裝置,其進一步包括一接近於該第一膜之 該第一側女置之液晶顯示器(LCD)面板及一耗合至該 LCD面板以控制由該LCD面板顯示之影像之控制器。 一種光學裝置,其包括: 一光擴散構件,其用於藉由在由輸入光照明時形成第 一寬廣擴散部分及第二狹窄擴散部分來擴散光;及 138594.doc •4· 200949369 第-光轉向構件,其用於使至少一部分透射穿過該光 擴散構件之光轉向。 38. 如請求項37之裝置,其中該第一光轉向構件亦反射一部 分透射穿過該光擴散構件之光。 39. 如請求項37之裝置,其進一步包括第二光轉向構件其 用於使至少一部分光在入射於該光擴散構件上之前轉 向。 φ
    138594.doc
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI551844B (zh) * 2015-06-26 2016-10-01 創意電子股份有限公司 亮度校正方法及光學檢測系統

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8142041B2 (en) * 2009-08-27 2012-03-27 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Lenticular film and backlight modules for use therewith
TWI408331B (zh) * 2009-12-17 2013-09-11 Ind Tech Res Inst 雙面光學膜片量測裝置與方法
CN103154777B (zh) * 2010-10-20 2015-11-25 3M创新有限公司 具有互连空隙的低折射率漫射体元件
JP5652192B2 (ja) * 2010-12-20 2015-01-14 セイコーエプソン株式会社 時計用文字板および時計
JP5741114B2 (ja) * 2010-12-27 2015-07-01 セイコーエプソン株式会社 時計用文字板および時計
CN102955420B (zh) * 2011-08-18 2015-08-26 精工爱普生株式会社 钟表用表盘的制造方法、钟表用表盘以及钟表
EP2562608A3 (en) * 2011-08-25 2016-12-28 Seiko Epson Corporation Timepiece dial and timepiece
JP2013061190A (ja) * 2011-09-12 2013-04-04 Seiko Epson Corp 時計用文字板および時計
EP2570872A3 (en) * 2011-09-15 2017-02-01 Seiko Epson Corporation Timepiece rotating display member, and timepiece
US9235057B2 (en) * 2012-05-18 2016-01-12 Reald Inc. Polarization recovery in a directional display device
KR102182015B1 (ko) 2013-02-28 2020-11-23 엘지이노텍 주식회사 광원의 휘도 평가 방법 및 조명 장치
KR102175308B1 (ko) * 2013-06-17 2020-11-06 엘지이노텍 주식회사 광원의 휘도 평가 방법 및 조명 장치
JP6153895B2 (ja) * 2013-07-22 2017-06-28 富士フイルム株式会社 液晶表示装置
CN104125451B (zh) * 2014-07-08 2015-12-30 四川大学 一种高亮度的集成成像3d显示装置
CN108626621B (zh) * 2017-03-24 2022-05-06 松下知识产权经营株式会社 照明系统和照明方法
WO2019211752A1 (en) * 2018-05-03 2019-11-07 3M Innovative Properties Company Light redirecting film, backlight, and display system
CN110658650A (zh) * 2018-06-28 2020-01-07 群创光电股份有限公司 显示装置
EP3894915A4 (en) * 2018-12-14 2022-08-17 3M Innovative Properties Company LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING A FRONT FACE LIGHT CONTROL FILM
KR102209846B1 (ko) * 2019-03-04 2021-01-29 주식회사 첨단랩 경화기용 광 추출 구조체 및 조명 장치
CN109902649A (zh) * 2019-03-11 2019-06-18 深圳阜时科技有限公司 生物特征检测模组和背光模组、显示器及电子装置
JP7160863B2 (ja) * 2020-06-26 2022-10-25 日亜化学工業株式会社 表示装置及び光拡散シート積層体

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05302006A (ja) * 1991-07-04 1993-11-16 Mitsubishi Rayon Co Ltd 光拡散性メタクリル樹脂
TW289095B (zh) 1993-01-11 1996-10-21
US5882774A (en) 1993-12-21 1999-03-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical film
CA2199722C (en) * 1994-09-27 2006-01-31 Mark E. Gardiner Luminance control film
AU694619B2 (en) * 1995-03-03 1998-07-23 Minnesota Mining And Manufacturing Company Light directing film having variable height structured surface and light directing article constructed therefrom
US5751388A (en) 1995-04-07 1998-05-12 Honeywell Inc. High efficiency polarized display
US5867316A (en) 1996-02-29 1999-02-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Multilayer film having a continuous and disperse phase
US5825543A (en) 1996-02-29 1998-10-20 Minnesota Mining And Manufacturing Company Diffusely reflecting polarizing element including a first birefringent phase and a second phase
JPH10293203A (ja) * 1997-04-17 1998-11-04 Asahi Glass Co Ltd 光制御層、その形成方法、および応用装置
US6497946B1 (en) 1997-10-24 2002-12-24 3M Innovative Properties Company Diffuse reflective articles
EP1975649A1 (en) * 1998-02-18 2008-10-01 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical film
US6122103A (en) 1999-06-22 2000-09-19 Moxtech Broadband wire grid polarizer for the visible spectrum
JP2002098810A (ja) * 2000-09-21 2002-04-05 Keiwa Inc 異方性拡散シート、この異方性拡散シートの製造方法及びこの異方性拡散シートを用いたバックライトユニット
JP3544349B2 (ja) * 2000-09-27 2004-07-21 シャープ株式会社 液晶表示装置
US6917399B2 (en) 2001-02-22 2005-07-12 3M Innovative Properties Company Optical bodies containing cholesteric liquid crystal material and methods of manufacture
KR20040004671A (ko) * 2001-05-28 2004-01-13 클라리언트 인터내셔널 리미티드 제어된 산란 특성을 갖는 광확산 필름 및 이를 사용하는광학 소자 및 액정 표시 장치
JP4928693B2 (ja) * 2001-09-17 2012-05-09 株式会社巴川製紙所 制御された散乱・透過特性を有する光学積層体
JP4297696B2 (ja) 2003-02-24 2009-07-15 株式会社巴川製紙所 異方性光拡散粘着積層体、多層シート、光学積層体並びに照明装置
JP4401681B2 (ja) * 2003-05-19 2010-01-20 日東樹脂工業株式会社 光拡散体及びそれを用いた光学部材乃至光学デバイス
KR100432347B1 (ko) 2003-07-01 2004-05-20 주식회사 엘지에스 백라이트 유닛의 집광시트
US7245074B2 (en) * 2003-07-24 2007-07-17 General Electric Company Organic electroluminescent devices having improved light extraction
TWI364600B (en) * 2004-04-12 2012-05-21 Kuraray Co An illumination device an image display device using the illumination device and a light diffusing board used by the devices
US7408708B2 (en) 2004-04-16 2008-08-05 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Diffusing sheet, surface light source unit, and transmission type display
US7436469B2 (en) 2004-10-15 2008-10-14 3M Innovative Properties Company Composite diffuser plates and direct-lit liquid crystal displays using same
US7446827B2 (en) 2004-10-15 2008-11-04 3M Innovative Properties Company Direct-lit liquid crystal displays with laminated diffuser plates
JP4604823B2 (ja) * 2005-05-10 2011-01-05 ソニー株式会社 面状照明装置及び液晶表示装置
US20070030415A1 (en) 2005-05-16 2007-02-08 Epstein Kenneth A Back-lit displays with high illumination uniformity
US20060290253A1 (en) * 2005-06-23 2006-12-28 Fusion Optix, Inc. Enhanced Diffusing Plates, Films and Backlights
JP2007003852A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Sony Corp 拡散シート、拡散シートの製造方法、バックライト装置および液晶表示装置
KR101245128B1 (ko) * 2005-07-25 2013-03-25 삼성디스플레이 주식회사 광학 유닛, 이의 제조 방법, 이를 갖는 백라이트 어셈블리및 표시 장치
JP5052797B2 (ja) 2006-02-14 2012-10-17 古河電気工業株式会社 光学機能シート
JP2007241191A (ja) * 2006-03-13 2007-09-20 Toppan Printing Co Ltd 拡散性光学素子及びそれを用いた偏光素子及び液晶表示装置
JP2007265783A (ja) 2006-03-28 2007-10-11 Nippon Zeon Co Ltd 直下型バックライト装置
JP2007293172A (ja) 2006-04-27 2007-11-08 Toppan Printing Co Ltd フレネルレンズシートおよび透過型プロジェクションテレビ
US7670726B2 (en) 2006-07-20 2010-03-02 Zhijian Lu Optical diffusers, photomasks and their methods of fabrication
KR100775850B1 (ko) * 2006-07-24 2007-11-12 도레이새한 주식회사 백라이트유니트용 광확산 시트
JP2008032849A (ja) 2006-07-26 2008-02-14 Dainippon Printing Co Ltd 光学シート、透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置
US20080111947A1 (en) 2006-11-15 2008-05-15 3M Innovative Properties Company Back-lit displays with high illumination uniformity
US7766528B2 (en) 2006-11-15 2010-08-03 3M Innovative Properties Company Back-lit displays with high illumination uniformity
US8690373B2 (en) 2006-11-15 2014-04-08 3M Innovative Properties Company Back-lit displays with high illumination uniformity
US7789538B2 (en) 2006-11-15 2010-09-07 3M Innovative Properties Company Back-lit displays with high illumination uniformity
US7478913B2 (en) 2006-11-15 2009-01-20 3M Innovative Properties Back-lit displays with high illumination uniformity
EP2128520A1 (en) 2007-02-20 2009-12-02 Nobuo Oyama Light source apparatus, lighting apparatus using the light source apparatus, and plant growing apparatus using lighting apparatus
JP2007294465A (ja) 2007-05-17 2007-11-08 Epson Imaging Devices Corp 照明装置、電気光学装置及び電子機器
US7679805B2 (en) 2007-07-11 2010-03-16 Cubic Corporation Flip chip quantum well modulator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI551844B (zh) * 2015-06-26 2016-10-01 創意電子股份有限公司 亮度校正方法及光學檢測系統

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009102951A2 (en) 2009-08-20
JP2011512561A (ja) 2011-04-21
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