TW201814340A - 邊緣光照導光板以及包含彼之裝置 - Google Patents

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Abstract

本文揭示導光組件，包括導光板及以下至少一者：鄰近於導光板的光入射邊緣之光吸收區或藉由光學接合層而接合於導光板的主表面的至少一部分之光漫反射層。進一步揭示包括此種導光板的顯示與照明裝置。

Description

邊緣光照導光板以及包含彼之裝置
本申請案依據專利法主張2016年9月21日提出申請之美國臨時專利申請案第62/397441號之優先權權益，其全部內容在此以引用之方式併入本文。
本發明大體上關於邊緣光照導光板與包含此導光板的顯示或照明裝置，及更特定而言關於包含光學接合層、光漫反射層、與可選光吸收區的玻璃導光板。
液晶顯示器(LCD)普遍地使用在各種電子設備中，諸如行動電話、筆記型電腦、電子平板、電視、及電腦螢幕。然而，與其他顯示裝置相比較，LCD會受限於亮度、對比率、效率、及視角。例如，為了與其他顯示技術競爭，對於習知LCD中的更高對比率、色域、及亮度有著持續要求，同時亦均衡功率需求與裝置尺寸(例如厚度)。
LCD可包含產生光之背光單元(BLU)，光接著會被轉換、過濾、及/或極化以產生期望影像。BLU可為邊緣光照的，例如包含耦接於導光板(LGP)的邊緣的光源，或背部光照的，例如包含安置在LCD面板之下的二維陣列光源。邊緣光照BLU相較於背光光照BLU可具有減少顯示器厚度的優點。例如，為了達成期望光均勻性及/或為了避免直接光照BLU中的熱點，光源可定位在離LGP一距離處，因而使得整體顯示器厚度大於邊緣光照BLU的顯示器厚度。
對於電子裝置的現存消費者要求包括更薄的顯示器及/或圍繞顯示區之更窄的邊框。然而，當LGP變得越來越薄以適合此類顯示器，LGP會具有降低的剛性，使得生產足夠大且薄的LGP以符合消費者要求是困難的。尤其是在塑膠LGP的情況下，相較於其之玻璃對應物，塑膠LGP具有較低的機械強度及/或韌性。
在某些實例中，藉由將後反射器層疊於LGP的主表面可改善LGP的剛性。然而，此LGP-反射器層疊組件亦會呈現某些缺點於邊緣光照LGP的情況中，諸如接近於光源耦接之LGP的邊緣之亮帶的產生。此亮帶現象的潛在解法可包括例如增加LGP與光源之間的間隙。然而，增加光源與LGP之間的間隙會增加顯示器邊框的尺寸及/或降低光耦合效率。將LGP的光入射邊緣進行倒角亦可降低亮帶效應，但倒角LGP的額外步驟會增加整體組件的製造成本及/或整合成本，且倒角長度亦會需要較厚邊框。
因此，提供具有減少厚度及/或改善剛性的LGP組件會是有優勢的，同時亦避免或降低亮帶效應。在遍及觀察表面之色彩及/或亮度方面，提供能夠產生光的均勻分佈的邊緣光照BLU亦會是有優勢的。
本發明在各種實施例中關於包含導光板及光漫反射層的導光組件，此導光板具有光發射主表面、相反主表面、與至少一光入射邊緣，而此光漫反射層藉由光學接合層而接合於此導光板的相反主表面的至少一部分，此光學接合層具有的折射率低於此導光板的折射率。本文亦揭示包含導光板、光反射層、及光吸收區的導光組件，此導光板具有光發射主表面、相反主表面、與至少一光入射邊緣，此光反射層藉由光學接合層而接合於此導光板的相反主表面的至少一部分，而此光吸收區鄰近於此導光板的至少一光入射邊緣。本文亦揭示包含此種光導的顯示、照明、及電子裝置。
在非限制性實施例中，光漫反射層可接合於實質上LGP的相反主表面的全部。在其他實施例中，光漫反射層可接合於鄰近於LGP的至少一光入射邊緣的相反主表面的一部分，且第二光反射層可接合於相反主表面的剩餘部分，第二光反射層可為鏡射的或漫射的。光漫反射帶可具有從約2 mm至約15 mm的範圍的寬度。在各種實施例中，光漫反射層可具有以下至少一者：大於或等於約80度的3-dB散射角或大於或等於約1的Sigma散射參數。根據額外實施例，光漫反射層可具有在可見光波長至少約90%的反射率。
光吸收區可包含光吸收層，此光吸收層接合於導光板的光發射主表面或相反主表面的至少一者。在各種實施例中，光反射層可接合於導光板的相反主表面的第一區，而光吸收層接合於以下至少一者：(i)鄰近於至少一光入射邊緣的導光板之相反主表面的第二區或(ii)鄰近於至少一光入射邊緣的導光板之光發射主表面的第三區。光吸收區可例如具有從約2 mm至約15 mm範圍的寬度及/或在可見光波長至少約80%的吸收率。
在各種實施例中，導光板的至少一光入射邊緣可包含至少一倒角。光學接合層的折射率可為例如小於導光板的折射率至少約7%。在特定非限制性實施例中，光學接合層可具有在可見光波長越過約500 mm或更長的長度下至少約30%的光學透射率。
本發明的額外特徵與優點將在隨後的詳細說明中說明，且部分地由說明書或藉由實行本文所述的方法，包括隨後的詳細說明、申請專利範圍、及隨附圖式而認知的，對於本領域的熟習技藝者會是顯而易見的。
將理解到前述概略說明與隨後詳細說明兩者呈現本發明的各種實施例，且意於提供理解申請專利範圍的本質與特性的概觀與架構。包括隨附圖式以提供進一步理解本發明，且其被併入並構成本說明書的一部分。圖式繪示本發明的各種實施例且與說明書一同做為闡明本發明的原理與操作。
本文揭示包含導光板與光漫反射層的導光組件，此導光板包括光發射主表面、相反主表面、及至少一光入射邊緣，此光漫反射層藉由光學接合層而接合於導光板的相反主表面，此光學接合層具有的折射率低於導光板的折射率。
本文亦揭示包含導光板、光反射層、及光吸收區的導光組件，此導光板具有光發射主表面、相反主表面、與至少一光入射邊緣，此光反射層藉由光學接合層而接合於導光板的相反主表面，此光吸收區鄰近於導光板的至少一光入射邊緣。
本文亦揭示包含此種光導的裝置，如顯示、照明、及電子裝置，例如電視、電腦、電話、平板、與其他顯示面板、發光體、固態照明、告示板、及其他建築元件，僅以該等為例。
現在將參照圖1-3論述本發明的各種實施例，該等圖式繪示導光組件的範例實施例。隨後的一般描述是意於提供所請求裝置的概述，且將透過說明書參照非限制性描述的實施例而更明確地論述各種態樣，該等實施例與說明書的內文中的其他實施例是可互換的。
圖1A-B繪示導光組件100、100’的各種範例實施例，分別包含導光板(LGP)110或倒角LGP 110’。LGP 110、110’可包含光發射主表面115與相反主表面120。LGP 110、110’可進一步包含至少一光入射邊緣125，在某些實施例中光源105可光學地耦接於此至少一光入射邊緣125。光源105可具有高度h，高度h可隨著例如LGP 110、110’的厚度而變化。儘管在圖1-3中繪示僅有一個光入射邊緣125，將理解到LGP可包含多於一個光入射邊緣，諸如兩個、三個、四個、或更多個光入射邊緣。在某些實施例中，至少一光源可耦接於LGP的每個邊緣，以形成圍繞LGP的光入射周圍。此外，如圖1B所示，光入射邊緣125可包含倒角表面145，倒角表面145可具有高度H且可與倒角LGP 110’的主表面形成角度Θ。導光組件100、100’可進一步包含光漫反射層130，其藉由光學接合層135而接合於主表面120。
在本文使用時，用語「光學地耦接」意於表示光源定位在LGP的邊緣處，以便將光導入LGP。光源可光學地耦接於LGP，即使其並未與LGP實體接觸，例如如圖1-3所繪示，兩個部件可相隔間隙G，然而在某些實施例中亦可不存在間隙。額外光源(未示出)可光學地耦接於LGP的其他邊緣表面，諸如相鄰或相反的邊緣表面。
如圖1A-B所示，光漫反射層130可覆蓋主表面120的全部或實質上全部。或者，如圖2A-B所示，光漫反射層130可僅覆蓋主表面120的一部分。例如，不受限可為鏡射或漫射的光反射層140可覆蓋主表面120的第一區，而光漫反射層130可覆蓋鄰近或鄰接於光入射邊緣125的區，例如形成光漫反射帶。此光漫反射帶可具有從光入射邊緣沿LGP延伸朝向相反邊緣至預定位置的寬度WD 。儘管圖2A-B僅描繪一個光源105光學地耦接於LGP的一邊緣，將理解到多個光源可耦接於LGP的一個邊緣或超過一個邊緣。在此實例中，光漫反射帶可定位鄰近於光學地耦接於光源的任何邊緣。例如，LGP可包含兩個或兩個以上光入射邊緣，且光漫反射帶可定位鄰近於此等光入射邊緣的每一者。
在進一步實施例中，參照圖3A-B，導光組件100、100’可包含光吸收區，諸如光吸收層150，其可定位鄰近或鄰接於光入射邊緣125，例如形成光吸收帶。此光吸收帶可具有從光入射邊緣沿LGP延伸朝向相反邊緣至預定位置的寬度WA 。吸收層150可接合於主表面120(如繪示)、光發射表面115(未示出)、或主表面120與光發射表面115兩者(未示出)。儘管圖3A-B描繪光吸收區為分隔層，處理LGP以創造整合光吸收區亦是有可能的，如在之後更詳細論述的。此外，儘管圖3A-B描繪僅有一個光源105光學地耦接於LGP的一個邊緣，將理解到多個光源可耦接於LGP的一個邊緣或超過一個邊緣。在此實例中，光吸收帶可定位鄰近於光學地耦接於光源的任何邊緣。例如，LGP可包含兩個或兩個以上光入射邊緣，且光漫反射帶可定位鄰近於此等光入射邊緣的每一者。
LGP 110、110’可包含本領域中已知用於顯示裝置中的任何材料。例如，LGP可包含塑膠，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，或玻璃，諸如鋁矽酸鹽玻璃、鹼鋁矽酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃、鹼硼矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃、鹼鋁硼矽酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃、或其他合適玻璃。適用於LGP的商業上可獲得玻璃的非限制性實例包括，例如來自康寧公司的EAGLE XG® 、LotusTM 、Willow® 、IrisTM 、及Gorilla® 玻璃。
某些非限制性玻璃組成物可包含約50 mol %至約90 mol%之間SiO2 、0 mol%至約20 mol%之間Al2 O3 、0 mol%至約20 mol%之間B2 O3 、及0 mol%至約25 mol%之間Rx O，其中R是Li、Na、K、Rb、Cs的任一者或多者且x是2，或R是Zn、Mg、Ca、Sr或Ba的任一者或多者且x是1。在某些實施例中，Rx O – Al2 O3 ＞ 0；0 ＜ Rx O – Al2 O3 ＜ 15；x = 2與R2 O – Al2 O3 ＜ 15；R2 O – Al2 O3 ＜ 2；x=2與R2 O – Al2 O3 – MgO ＞ -15；0 ＜ (Rx O – Al2 O3 ) ＜ 25、 -11 ＜ (R2 O – Al2 O3 ) ＜ 11、與-15 ＜ (R2 O – Al2 O3 – MgO) ＜ 11；及/或-1 ＜ (R2 O – Al2 O3 ) ＜ 2與-6 ＜ (R2 O – Al2 O3 – MgO) ＜ 1，所有的值以莫耳%給定。在某些實施例中，玻璃包含小於約1 ppm的Co、Ni、及Cr的每一者。在某些實施例中，Fe的濃度小於約50 ppm、小於約20 ppm、或小於約10 ppm。在其他實施例中，Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約60 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni ＜約40 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni ＜約20 ppm、或Fe + 30Cr + 35Ni ＜約10 ppm。在其他實施例中，玻璃包含約60 mol %至約80 mol%之間SiO2 、約0.1 mol%至約15 mol%之間Al2 O3 、0 mol%至約12 mol%B2 O3 、及約0.1 mol%至約15 mol%R2 O及約0.1 mol%至約15 mol% RO，其中R是Li、Na、K、Rb、Cs的任一者或多者且x是2，或R是Zn、Mg、Ca、Sr或Ba的任一者或多者且x是1。
在其他實施例中，玻璃組成物可包含約65.79 mol %至約78.17 mol%之間SiO2 、約2.94 mol%至約12.12 mol%之間Al2 O3 、約0 mol%至約11.16 mol%之間B2 O3 、約0 mol%至約2.06 mol%之間Li2 O、約3.52 mol%至約13.25 mol%之間Na2 O、約0 mol%至約4.83 mol%之間K2 O、約0 mol%至約3.01 mol%之間ZnO、約0 mol%至約8.72 mol%之間MgO、約0 mol%至約4.24 mol%之間CaO、約0 mol%至約6.17 mol%之間SrO、約0 mol%至約4.3 mol%之間BaO、及約0.07 mol%至約0.11 mol%之間SnO2 。
在額外實施例中，玻璃組成物可包含0.95與3.23之間的Rx O/Al2 O3 比率，其中R是Li、 Na、K、Rb、Cs的任一者或多者且x是2。在進一步實施例中，玻璃組成物可包含1.18與5.68之間的Rx O/Al2 O3 比率，其中R是Li、Na、K、Rb、Cs的任一者或多者且x是2，或R是Zn、Mg、Ca、Sr或Ba的任一者或多者且x是1。在又進一步實施例中，玻璃組成物可包含 Rx O、Al2 O3 、及MgO於總量(以mol%表示)為使得Rx O – Al2 O3 – MgO在-4.25與4.0之間，其中R是Li、Na、K、Rb、Cs的任一者或多者且x是2。在更進一步實施例中，玻璃組成物可包含約66 mol %至約78 mol%之間SiO2 、約4 mol%至約11 mol%之間Al2 O3 、約4 mol%至約11 mol%之間B2 O3 、約0 mol%至約2 mol%之間Li2 O、約4 mol%至約12 mol%之間Na2 O、約0 mol%至約2 mol%之間K2 O、約0 mol%至約2 mol%之間ZnO、約0 mol%至約5 mol%之間MgO、約0 mol%至約2 mol%之間CaO、約0 mol%至約5 mol%之間SrO、約0 mol%至約2 mol%之間BaO、及約0 mol%至約2 mol%之間SnO2 。
在額外實施例中，玻璃組成物可包含約72 mol %至約80 mol%之間SiO2 、約3 mol%至約7 mol%之間Al2 O3 、約0 mol%至約2 mol%之間B2 O3 、約0 mol%至約2 mol%之間Li2 O、約6 mol%至約15 mol%之間Na2 O、約0 mol%至約2 mol%之間K2 O、約0 mol%至約2 mol%之間ZnO、約2 mol%至約10 mol%之間MgO、約0 mol%至約2 mol%之間CaO、約0 mol%至約2 mol%之間SrO、約0 mol%至約2 mol%之間BaO、及約0 mol%至約2 mol%之間SnO2 。在特定實施例中，玻璃組成物可包含約60 mol %至約80 mol%之間SiO2 、約0 mol%至約15 mol%之間Al2 O3 、約0 mol%至約15 mol%之間B2 O3 、及約2 mol%至約50 mol% Rx O，其中R是Li、Na、K、Rb、Cs的任一者或多者且x是2，或R是Zn、Mg、Ca、Sr或Ba的任一者或多者且x是1，及其中Fe + 30Cr + 35Ni ＜約60 ppm。
在某些實施例中，LGP 110、110’可包含小於0.030的色偏∆y，諸如從約0.005至約0.03範圍(例如約0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.011、0.012、0.013、0.014、0.015、0.020、0.025、或0.030)。在其他實施例中，LGP可包含小於0.015的色偏，諸如小於0.008。根據特定實施例，LGP可具有小於約4 dB/m的光衰減α1 (例如由於吸收及/或散射損失)，諸如小於約3 dB/m、小於約2 dB/m、小於約1 dB/m、小於約0.5 dB/m、小於約0.2 dB/m、或更小，例如從約0.2 dB/m至約4 dB/m的範圍，對於波長從約420-750 nm範圍。LGP的折射率在各種實施例中可從約1.3至約1.8的範圍，諸如從約1.35至約1.7、從約1.4至約1.65、從約1.45至約1.6、或從約1.5至約1.55，包括其中的所有範圍與次範圍。
LGP 110、110’在某些實施例中可被化學強化，例如藉由離子交換。在離子交換處理期間，在玻璃片內位於玻璃片的表面或接近於玻璃片的表面之離子可被交換為例如來自鹽浴之更大的金屬離子。將較大離子併入玻璃可藉由在此薄片的接近表面區中創造壓縮應力而強化此薄片。對應的伸張應力會被誘發在此玻璃片的中央區內以均衡壓縮應力。
可執行離子交換，例如藉由將玻璃浸入熔融鹽浴中持續預定時間期間。範例鹽浴包括但不限於KNO3 、LiNO3 、NaNO3 、RbNO3 、及其組合。取決於壓縮應力層期望深度與大小，可改變熔融鹽浴的溫度與處理時間期間。根據期望應用而判別時間與溫度是在本領域的熟習技藝者的能力範圍內。作為非限制性實例，熔融鹽浴的溫度可從約400ºC至約800o C的範圍，諸如從約400o C至約500o C，而預定時間期間可從約4至約24小時的範圍，諸如從約4小時至約10小時，然而可料想到其他溫度與時間組合。作為非限制性實例，玻璃可浸沒在KNO3 浴中，例如於約450o C下持續約6小時，以獲得富含K層，其賦予表面壓縮應力。
在特定實施例中，LGP 110、110’可具有小於或等於約3 mm的厚度，例如從約0.1 mm至約2.5 mm、從約0.3 mm至約2 mm、從約0.5 mm至約1.5 mm、或從約0.7 mm至約1 mm的範圍，包括其中的所有範圍與次範圍。LGP 110、110’的長度亦可取決於應用而改變，例如適用於小型手持裝置或諸如告示板的大型顯示器。例如，LGP的長度可小如1 mm，或可大如10 m，或甚至更大。在某些實施例中，LGP長度可從約10 mm至約1 m的範圍，諸如從約50 mm至約500 mm、從約100 mm至約400 mm、或從約200 mm至約300 mm，包括其中的所有範圍與次範圍。
LGP 110、110’可具有任何期望尺寸及/或形狀，適以產生期望光分佈。主表面115、120在特定實施例中可為平面的或實質上平面的及/或可為平行的或實質上平行的。LGP 110、110’可包含四個邊緣或可包含超過四個邊緣，例如多個側邊的多邊形。在其他實施例中，LGP 110、110’可包含少於四個邊緣，例如三角形。作為非限制性實例，LGP可包含具有四個邊緣的矩形、方形、或菱形片，然而其他形狀與組態是意於落在本發明的範疇內，包括具有一個或更多個曲線部分或邊緣之彼等形狀。
在倒角LGP 110’的情況中，可選定適合之倒角尺寸以達成期望耦合效率、顯示組態、及/或照明分佈。在特定實施例中，倒角高度H可從約0.01 mm至約1 mm的範圍，諸如從約0.05 mm至約0.9 mm、從約0.1 mm至約0.8 mm、從約0.2 mm至約0.7 mm、從約0.3 mm至約0.6 mm、或從約0.4 mm至約0.5 mm，包括其中的所有範圍與次範圍。倒角角度Θ可類似地取決於LGP組態而改變，例如從約5o 至約60o 、從約8o 至約50o 、從約10o 至約45o 、從約15o 至約40o 、從約20o 至約30o ，包括其中的所有範圍與次範圍。
LGP及/或光學接合層在特定實施例中可為透明的或實質上透明的。在本文使用時，用語「透明的」意於表示LGP及/或光學接合層在1 mm的厚度具有在光譜的可見光區(約420-750 nm)中大於約80%的光學透射率。例如，範例透明材料可具有在可見光範圍中大於約85%的透射率，諸如大於約90%、大於約95%、或大於約99%的透射率，包括其中的所有範圍與次範圍。在特定實施例中，範例透明材料可具有在可見光波長範圍中越過約500 mm或更長的長度之大於約30%的光學透射率，諸如大於約50%、大於約60%、或大於約70%的光學透射率，包括其中的所有範圍與次範圍。
在某些實施例中，範例透明材料可包含小於約1 ppm的Co、Ni、及Cr的每一者。在某些實施例中，Fe的濃度小於約50 ppm、小於約20 ppm、或小於約10 ppm。在其他實施例中，Fe + 30Cr + 35Ni ＜約60 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni ＜約40 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni ＜約20 ppm、或Fe + 30Cr + 35Ni ＜約10 ppm。根據額外實施例，範例透明材料可包含色偏∆y ＜ 0.015或在某些實施例中，色偏∆y ＜ 0.008。
藉由使用用於色彩量測的CIE 1931標準量測沿著長度L在色度座標x及y中的變化可特徵化色偏。針對玻璃導光板，色偏Δy可記述為Δy=y(L2 )-y(L1 )，其中L2 及L1 是沿著面板或基板方向遠離發射來源的Z位置，且其中L2 -L1 =0.5公尺。範例LGP或光學接合層可具有Δy ＜ 0.01、Δy ＜ 0.005、Δy ＜ 0.003、或Δy ＜ 0.001。
儘管未繪示於圖1-3中，LGP 110、110’的光發射表面115及/或相反主表面120可利用複數個光萃取特徵而被圖案化萃取。在本文使用時，用語「圖案化」意於表示複數個光萃取特徵以任何給定圖案或設計呈現在LGP的表面之上或之中，其可例如為隨意的或佈置好的、重覆的或非重覆的、均勻的或非均勻的。在其他實施例中，光萃取特徵可位於LGP的基質之內鄰接於表面，例如表面下方。例如，光萃取特徵可分佈遍及表面，例如組成粗糙化或凸起表面的組織特徵，或可分佈在基板或基板的多個部分之內及遍佈於基板或基板的多個部分，例如雷射誘導特徵。
在各種實施例中，可選地呈現在LGP的表面上之光萃取特徵可包含光散射場所。在其他實施例中，可選地呈現在LGP的表面上之光萃取特徵可包含折射結構，此折射結構破壞LGP的全內反射條件。該等折射特徵的形狀的非限制性實例可包括半球狀的、環狀的、或橢圓形狀的。根據各種實施例，萃取特徵可圖案化為合適密度，以便產生實質上均勻光輸出強度遍佈LGP的光發射表面。在特定實施例中，鄰近於光源的光萃取特徵的密度會低於在更加遠離光源的一點處的光萃取特徵的密度，或反之亦然，諸如從LGP的一端至另一端的梯度，適以創造期望光輸出分佈遍佈LGP。
創造此光萃取特徵的合適方法可包括印刷，諸如噴墨印刷、網印、微印刷(microprinting)、及類似物、紋理化、機械粗糙化、蝕刻、射出成型(injection molding)、塗佈、雷射損傷、或前述方法的任何結合。此等方法的非限制性實例包括，例如酸蝕表面、以TiO2 塗佈表面、及藉由將雷射聚焦在表面上或在LGP基質內而雷射損傷基板。亦可生產光萃取特徵藉由使用揭示在共同請求及共同持有的國際專利申請第PCT/US2013/063622與PCT/US2014/070771號中的任何方法，其各自的內容在此以引用方式併入本文。
光學接合層135可包含在本領域中已知適用於層疊反射器及玻璃或塑膠LGP的任何材料。例如，在某些實施例中，光學接合層可包含選自環氧樹脂、光聚合物、胺甲酸乙酯、矽酮、氰基丙烯酸酯、聚酯樹脂系材料、及類似物中至少一材料。光學接合層的範例厚度可在例如從約10 μm至約500 μm範圍，諸如從約20 μm至約400 μm、從約30 μm至約300 μm、從約40 μm至約200 μm、或從約50 μm至約100 μm，包括其中的所有範圍與次範圍。
根據各種實施例，光學接合層135可具有小於LGP的折射率(nLGP )至少7%的折射率(nOB )。在額外實施例中，nOB 可小於nLGP 至少10%，諸如小於nLGP 至少13%或至少15%，包括其中的所有範圍與次範圍。例如，在LGP具有1.7的折射率的情況中，光學接合層可具有小於約1.6的折射率，諸如從約1.55至約1.45的範圍，或甚至更低。作為非限制性實例，光學接合層的折射率可小於1.7，諸如從約1.3至約1.65、從約1.35至約1.6、從約1.4至約1.55、或從約1.45至約1.5的範圍，包括其中的所有範圍與次範圍。如上所論述，光學接合層在可見光波長可為透明的。例如，光學接合層可具有在可見光波長範圍中大於或等於500 mm的長度(例如穿透距離)上大於約30%的光學透射率，諸如大於約50%、大於約60%、或大於約70%，包括其中的所有範圍與次範圍。
如圖1-3所示，導光組件100、100’可包括至少一光反射層，諸如光漫反射層130及/或光反射層140。反射層140可為鏡射反射器或漫射反射器。根據各種實施例，光漫反射層130可包括選自聚四氟乙烯(PTFE)光學漫射膜、聚苯乙烯漫射膜、丙烯酸聚合物漫射膜、及白紙層的材料，僅以該等為例。光反射層140可包括例如諸如有機或無機多層光學膜、金屬箔、及類似材料的材料。光漫反射層130及/或光反射層140可具有在可見光波長大於或等於約90%的反射率，諸如大於或等於約92%、95%、96%、97%、98%、99%、或100%，包括其中的所有範圍與次範圍，例如從90%至100%的反射率範圍。
鏡射反射器，例如光反射層140，可具有相對光滑表面，然而諸如光反射層130的漫射反射器可具有粗糙化表面或被處理以提供粗糙化表面。根據各種實施例，光漫反射層130可為朗伯(Lambertian)反射器。在額外實施例中，光漫反射層130可具有大於或等於約80度的3-dB散射角特徵，諸如大於或等於85度、90度、95度、100度、105度、110度、115度、120度、或其中的所有範圍或次範圍，例如從約80度至約120度的範圍。光漫反射層130亦可具有高斯散射函數特徵，具有大於或等於約1的Sigma散射參數，諸如從約2至約5或從約3至約4的範圍，包括其中的所有範圍與次範圍。
如圖1A-B所繪示，光漫反射層130可覆蓋主表面120的全部或實質上全部。或者，如圖2A-B所繪示，光反射層140(例如鏡射的或漫射的)可覆蓋主表面120的第一區，而光漫反射層130可覆蓋鄰近於光入射邊緣125的第二區。在某些實施例中，光漫反射層130可從光入射邊緣延伸朝向相反邊緣持續一預定距離，例如以形成具有寬度WD 的漫射帶。此帶在特定實施例中可具有從約2 mm至約15 mm範圍的寬度WD ，諸如從約3 mm至約12 mm、從約4 mm至約10 mm、從約5 mm至約8 mm、或從約6 mm至約7 mm，包括其中的所有範圍與次範圍。若以鄰近於光入射邊緣125的帶之形式呈現，光漫反射層130可具有適於提供期望光分佈的任何形狀，包括但不限於矩形、方形、及不受限之任何其他規則或不規則形狀，諸如具有曲線邊緣的形狀。
參照圖3A-B，導光組件100、100’亦可包含鄰近於光入射邊緣125的光吸收區。此光吸收區可呈現為光吸收層150，其可呈現於光發射主表面115之上(未示出)或在相反主表面120之上(如描繪的)。此光吸收層150的合適材料可包括但不限於碳、奈米碳管、碳黑、碳黑填充聚合物(例如丙烯酸酯、聚丙烯、環氧樹脂，等等)、黑色顏料(black pigment)、及前述物的結合。或者或另外地，LGP 110、110’可被處理以創造整合光吸收區，例如藉由將LGP的一部分暴露於具有在約193 nm至約250 nm範圍中波長的短波長UV光。LGP可暴露於選定波長持續一時間期間，足以誘發在LGP的表面之上或接近LGP的表面之色彩中心的形成。LGP與光源可接著相對彼此而定位，使得經處理的光吸收區鄰近於光源。反射層140可為鏡射反射器或漫射反射器。
吸收區，例如光吸收層150及/或整合吸收區，可具有在可見光波長大於或等於約80%的吸收率，諸如大於或等於約85%、90%、95%、99%、或100%，包括其中的所有範圍與次範圍，例如從80%至100%的吸收率範圍。在某些實施例中，光吸收區可從光入射邊緣延伸朝向相反邊緣持續一預定距離，例如以形成具有寬度WA 的吸收帶。此帶在特定實施例中可具有從約2 mm至約15 mm範圍的寬度WA ，諸如從約3 mm至約12 mm、從約4 mm至約10 mm、從約5 mm至約8 mm、或從約6 mm至約7 mm，包括其中的所有範圍與次範圍。光吸收區可具有適以提供期望光分佈的任何形狀，包括但不限於矩形、方形、及不受限之任何其他規則或不規則形狀，諸如具有曲線邊緣的形狀。
本文揭示的LGP可用於各種顯示裝置中，包括但不限於LCD。包含此LGP的範例裝置包括電視、電腦、電話、平板、及其他顯示面板。根據本發明的各種實施例，顯示裝置可包含耦接於至少一光源105之所揭示的LGP 110、110’的至少一者，光源105可發射藍光、UV光、或近UV光(例如大約100-500 nm)。在某些實施例中，光源105可為朗伯光源，諸如發光二極體(LED)。
光源105的高度h可如期望的改變，例如取決於LGP的厚度。根據非限制性實施例，光源可具有小於5 mm的高度，諸如從約0.5 mm至約5 mm、從約1 mm至約4 mm、或從約2 mm至約3 mm的範圍，包括其中的所有範圍與次範圍。在特定實施例中，光源105可相對於LGP 110、110’而定位，使得兩部件之間存在間隙G。此間隙的距離可例如從約0.01 mm至約1 mm的範圍，諸如從約0.05 mm至約0.9 mm、從約0.1 mm至約0.8 mm、從約0.2 mm至約0.7 mm、從約0.3 mm至約0.6 mm、或從約0.4 mm至約0.5 mm，包括其中的所有範圍。
範例LCD的光學部件可進一步包含反射器、漫射器、一個或更多個稜鏡膜(prism film)、一個或更多個線偏光片(linear polarizer)或反射偏光鏡、薄膜電晶體(TFT)陣列、液晶層、及一個或更多個濾色器，僅以該等部件為例。本文揭示的LGP亦可用在各種發光裝置，諸如發光體或固態照明裝置，及諸如告示板的建築部件。
將領會到所揭示的各種實施例會涉及關於特定實施例描述的特定特徵、元件或步驟。亦將領會到儘管被敘述為關於一特定實施例，其中的特定特徵、元件或步驟可與替代實施例以各種未闡明的結合或組合方式相互交換或結合。
亦將理解到在本文使用時，除非明確指示為相反意思，用語「該」、「一(a)」、或「一(an)」意指「至少一個」，且不應被侷限為「僅一個」。因此，例如參照「一光源」包括具有兩個或兩個以上此光源的實例，除非內文清楚指出並非如此。同樣地，「複數個」或「陣列」意於表示「超過一個」。如此，「複數個光萃取特徵」或「光萃取特徵的陣列」包括兩個或兩個以上此特徵，諸如三個或更多個此特徵，諸如此類。
本文中的範圍可表示為從「約」一特定值，及/或至「約」另一特定值及/或在多個值「之間」。當範圍以此方式表示時，實例包括從此一特定值及/或至此另一特定值。類似地，當值藉由使用先行詞「約」表示為大略值時，將理解到此特定值形成另一態樣。將更進一步理解到每一個範圍的端點在關於其他端點及獨立於其他端點兩者上是顯著的。
在本文中使用用語「實質」、「實質上」及其變化詞意於指明所敘述的特徵是同等或大略同等於一值或所敘述的內容。例如，「實質上平面的」表面意於指明一表面是平面的或大略平面的。再者，如上所定義的，「實質上類似的」意於表示兩個值是相等的或大略相等的。在某些實施例中，「實質上類似的」可表示多個值彼此在約10%之內，諸如彼此在約5%之內、或彼此在約2%之內。
除非另外明確地說明，否則本文所述的任何方法不意於被推斷為要求其步驟以特定順序而執行。因此，於方法請求項並未確切敘述其步驟將隨著一順序或並未另外在申請專利範圍或說明書中明確地說明步驟將侷限於特定順序，決不意於暗示任何特定順序。
儘管特定實施例的各種特徵、元件或步驟可使用連接詞「包含」而揭示，將理解到隱含包括彼等使用連接詞「由…構成」或「基本上由…構成」所敘述的替代實施例。因此，例如隱含包含A+B+C的裝置的替代實施例包括由A+B+C構成的裝置之實施例及基本上由A+B+C構成的裝置之實施例。
在不悖離本發明的精神與範疇下，可實行本發明的各種修改與變化對於本領域的熟習技藝者是顯而易見的。由於併入本發明的精神與本質之所揭示的實施例的修改組合、次組合及變化會被本領域的熟習技藝者所料想，本發明應被解釋為包括在隨附申請專利範圍及其等效物的範疇內的所有事物。
下列實例僅意為非限制性的且示例性的，由於本發明的範疇被申請專利範圍所界定。實例 實例 1 ：光漫反射層
圖4A描繪沿著沒有倒角的LGP(厚度=2 mm；寬度=10 mm；長度=502 mm；nLGP =1.5)的光分佈，此LGP藉由光學接合層(厚度=40 μm；nOB =1.35)而層疊於鏡射後反射器(96%反射率)。光源(LED；高度=1 mm)如所繪示的定位在LGP的底邊緣的中心並與此LGP相隔0.1 mm間隙。圖4B類似地描繪沿著沒有倒角的LGP的光分佈，此LGP層疊於漫射後反射器，除此之外為相同參數。可在圖4A中看到接近於層疊於鏡射反射器的LGP的光入射邊緣(底邊緣)的亮帶。相反地，圖4B顯示對於層疊於漫射反射器的LGP，在底邊緣的亮帶已經被消除。亦可在圖5中看見圖4A-B之間的對比，圖5圖解描繪亮度隨著與鏡射反射器(A)與漫射反射器(B)的LGP光入射邊緣的距離而變化。可從圖5中的繪圖進一步領會到層疊於鏡射反射器的LGP產生從LGP的光入射邊緣延伸大約100 mm的亮帶(相較於LGP的剩餘部分，在接近LED的區中的增加亮度)。
鏡射與漫射反射器之間的額外比較呈現在圖6A-B與圖7A-B中，其描繪沿著LGP的兩個位置(距離光入射邊緣10 mm與500 mm)之間的亮度差異隨著LGP與LED之間的距離而變化，其中當LED與LGP之間的間隙被消除時，G=0。當亮度差異接近於0時，來自LGP的光輸出變得更加均勻，例如亮帶效應被降低或消除。圖6A顯示藉由光學接合層而層疊於鏡射反射器的沒有倒角的LGP的亮度比較曲線，光學接合層具有變化的折射率(nOB =1.35 (C)、nOB =1.30 (D)、nOB =1.25 (E))。此LGP在G=0的亮度差異分別為nOB =1.35、1.30、與1.25的23%、16%、與8%。圖6B顯示藉由光學接合層而層疊於漫射反射器的沒有倒角的LGP的亮度比較曲線，光學接合層具有變化的折射率(nOB =1.35 (F)、nOB =1.30 (G)、nOB =1.25 (H))。藉由將鏡射反射器以漫射反射器取代，在G=0的亮度差異下降至分別為nOB =1.35、1.30、與1.25的4.3%、2.7%、與0.9%。對於層疊於鏡射反射器的倒角LGP(倒角高度=0.2 mm；倒角角度=45o )與層疊於漫射反射器的倒角LGP可描繪類似比較，如圖7A-B所示(nOB =1.35(I、L)、nOB =1.30(J、M)、nOB =1.25(K、N))。
對於繪示在圖6A-B與圖7A-B中的兩個情況，亮度差異隨著LED與LGP之間的間隙增加而減少。相較於沒有倒角的LGP(圖6A-B)，倒角LGP的亮度差異(圖7A-B)隨著間隙增加稍微較快地減少。然而，增加光源與LED之間的間隙會需要較寬的邊框以將顯示部件從使用者視角遮蔽。再者，如圖8所示，對於具有及沒有倒角的兩個LGP(H=0 mm(O)、H=0.3 mm(P)、H=0.5 mm(Q))，增加LED與LGP之間的間隙亦會造成降低光耦合效率。
圖9顯示具有不同Sigma散射參數的漫射反射器的散射功率，使用高斯函數以特徵化反射器的散射效能。Sigma參數為0代表鏡射反射的角度分佈，而Sigma參數為5代表近朗伯(near-Lambertian)角度分佈。轉至圖10，沿著LGP的兩個位置(距離光入射邊緣10 mm及500 mm)之間的亮度差異被繪示為針對以光學接合層(nOB =1.35)而層疊於漫射反射器的沒有倒角的LGP而言，隨著LGP與LED之間的距離而變化。從此繪圖可領會到當反射器的Sigma參數從0(鏡射的)增加至1時，亮度差異從28%減少至6.4%，且當Sigma參數增加至2及更大時(接近朗伯)，亮度差異進一步減少至小於5%。實例 2 ：光漫反射帶
圖11描繪沿著LGP的兩個位置(距離光入射邊緣10 mm及500 mm)之間的亮度差異隨著層疊於鏡射反射器的沒有倒角的LGP的漫射反射器帶寬而變化，鏡射反射器帶有或沒有鄰近於光入射邊緣的漫射反射器帶。反射器藉由光學接合層而層疊於LGP，光學接合層具有變化的折射率(nOB =1.35(R)、nOB =1.30(S)、nOB =1.25(T))。對於全部三種情況，亮度差異隨著漫射反射器帶的寬度增加而減少。對於沒有漫射反射器帶的LGP，亮度差異分別是nOB =1.35、1.30、與1.25的22.8%、14.8%、與7.8%。當漫射反射器帶寬分別是nOB =1.35、1.30、與1.25的大於8 mm、5.8 mm、與2.4 mm時，亮度差異下降至低於5%。實例 3 ：光吸收帶
圖12A描繪沿著LGP的兩個位置(距離光入射邊緣10 mm及500 mm)之間的亮度差異隨著層疊於鏡射反射器的沒有倒角的LGP的光吸收帶寬而變化，鏡射反射器帶有或沒有施加於鄰近於光入射邊緣的LGP的光吸收帶。反射器藉由光學接合層而層疊於LGP，光學接合層具有變化的折射率(nOB =1.35(U)、nOB =1.30(V)、nOB =1.25(W))。對於全部三種情況，亮度差異隨著光吸收帶的寬度增加而減少。對於沒有光吸收帶的LGP，亮度差異分別是nOB =1.35、1.30、與1.25的22.8%、14.8%、與7.8%。接著當漫射反射器帶寬分別是nOB =1.35、1.30、與1.25的大於5 mm、4 mm、與1.7 mm時，亮度差異下降至低於5%。
圖12B描繪沿著LGP的兩個位置(距離光入射邊緣10 mm及500 mm)之間的亮度差異隨著藉由光學接合層而層疊於鏡射反射器的沒有倒角的LGP的光吸收帶寬而變化，鏡射反射器帶有變化的吸收率(a=50%(X)、a=95%(Y)、a=100%(Z))，光學接合層帶有1.35的折射率。可從繪圖而領會到，當此帶的吸收率減少，在降低亮帶的此帶的效率會降級。例如，在8 mm的帶寬，50%吸收率的帶具有11%的亮度差異，而100%吸收率的帶具有2%的亮度差異。然而，在95%與100%吸收率之間的亮度差異上的影響是相對極小的。
圖12C描繪沿著LGP的兩個位置(距離光入射邊緣10 mm及500 mm)之間的亮度差異隨著層疊於漫射反射器之沒有倒角的LGP的光吸收帶寬而變化。反射器藉由光學接合層而層疊於LGP，光學接合層具有變化折射率(nOB =1.35(AA)、nOB =1.30(BB)、nOB =1.25(CC))。對於沒有光吸收帶的LGP，亮度差異分別為nOB =1.35、1.30、與1.25的4%、2.7%、與0.9%。當漫射反射器帶寬分別為nOB =1.35、1.30、與1.25的大於5 mm、4 mm、與1.7 mm時，亮度差異下降至低於5%。藉由包括6 mm的光吸收帶，亮度差異下降至分別為nOB =1.35、1.30、與1.25的2.5%、1.9%、與0.7%。對於全部三種情況，亮度差異隨著吸收帶的寬度增加而減少。然而，與圖12A(鏡射反射器)相比較，此差異較不明顯，因為已經藉由漫射反射器改善亮度均勻性。
100、100’‧‧‧導光組件
105‧‧‧光源
110、110’‧‧‧導光板(LGP)
115‧‧‧光發射主表面
120‧‧‧相反主表面
125‧‧‧光入射邊緣
130‧‧‧光漫反射層
135‧‧‧光學接合層
140‧‧‧光反射層
145‧‧‧倒角表面
150‧‧‧光吸收層
當與隨後圖式一同閱讀時，可進一步理解隨後的詳細說明。
圖1A-B繪示根據本發明的各種實施例的範例導光組件；
圖2A-B繪示根據本發明的額外實施例的範例導光組件；
圖3A-B繪示根據本發明的其他實施例的範例導光組件；
圖4A-B分別是整個與鏡射及漫射反射器層疊之LGP的光分佈的圖解描述；
圖5是針對與鏡射及漫射反射器層疊之LGP而言，亮度隨著與光入射邊緣的距離而變化之圖解描述；
圖6A-B分別是針對與鏡射及漫射反射器層疊之多個LGP而言，兩個位置(距離光入射邊緣10 mm與500 mm)之間的亮度差異隨著LGP與光源之間的距離而變化之圖解描述；
圖7A-B分別是針對與鏡射及漫射反射器層疊之多個倒角LGP而言，兩個位置(距離光入射邊緣10 mm與500 mm)之間的亮度差異隨著LGP與光源之間的距離而變化之圖解描述；
圖8是針對具有變化倒角高度的多個LGP而言，耦合效率隨著光源與LGP之間的距離而變化之圖解描述；
圖9是散射功率隨著具有變化Sigma散射參數之漫射反射器的極角變化之圖解描述；
圖10是針對層疊於具有變化Sigma散射參數的反射器的多個LGP而言，兩個位置(距離光入射邊緣10 mm與500 mm)之間的亮度差異隨著光源與LGP之間的距離而變化之圖解描述；
圖11是針對與鏡射反射器及漫射反射器帶層疊之LGP而言，兩個位置(距離光入射邊緣10 mm與500 mm)之間的亮度差異隨著漫射帶寬而變化之圖解描述；
圖12A-B是針對與鏡射反射器層疊的LGP而言，兩個位置(距離光入射邊緣10 mm與500 mm)之間的亮度差異隨吸收帶寬而變化之圖解描述；以及
圖12C是針對與漫射反射器層疊的LGP而言，兩個位置(距離光入射邊緣10 mm與500 mm)之間的亮度差異隨著吸收帶寬變化之圖解描述。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (21)

  1. 一種導光組件，包含： (a)一導光板，包含一光發射主表面、一相反主表面、與至少一光入射邊緣；以及(b)一光漫反射層，藉由一光學接合層而接合於該導光板的該相反主表面的至少一部分，該光學接合層包含一折射率，該光學接合層的該折射率低於該導光板的一折射率。
  2. 如請求項1所述之導光組件，其中該光漫反射層接合於該導光板之實質上全部的該相反主表面。
  3. 如請求項1所述之導光組件，進一步包含一光反射層，該光反射層接合於該導光板的該相反主表面的一第一區，其中該光漫反射層接合於鄰近於該至少一光入射邊緣的該相反主表面的一第二區。
  4. 如請求項1所述之導光組件，包含兩個或兩個以上光入射邊緣及至少一光漫反射層，該光漫反射層接合於鄰近於該兩個或兩個以上光入射邊緣之該相反主表面的多個區。
  5. 如請求項3或4所述之導光組件，其中該光漫反射層的一寬度在約2 mm至約15 mm的範圍中。
  6. 如請求項3所述之導光組件，其中該光反射層是鏡射的或漫射的。
  7. 如請求項1所述之導光組件，其中該光漫反射層包含以下至少一者：大於或等於約80度的一3-dB散射角或大於或等於約1的一Sigma散射參數。
  8. 如請求項1所述之導光組件，其中該光漫反射層的一反射率在可見光波長為至少約95%。
  9. 如請求項1所述之導光組件，其中該光學接合層的該折射率小於該導光板的該折射率至少約7%。
  10. 如請求項1所述之導光組件，其中該光學接合層的一光學透射率在可見光波長在約500 mm或更長的一長度上為至少約30%。
  11. 如請求項1所述之導光組件，其中該導光板的至少一光入射邊緣包含至少一倒角。
  12. 一種導光組件，包含： (a)一導光板，包含一光發射主表面、一相反主表面、與至少一光入射邊緣； (b)一光反射層，藉由一光學接合層而接合於該導光板的該相反主表面的至少一部分，該光學接合層包含一折射率，該光學接合層的該折射率低於該導光板的一折射率；以及 (c)一光吸收區，鄰近於該導光板的該至少一光入射邊緣。
  13. 如請求項12所述之導光組件，包含兩個或兩個以上光入射邊緣及鄰近於該兩個或兩個以上光入射邊緣的至少一光吸收區。
  14. 如請求項12所述之導光組件，其中該光吸收區包含一光吸收層，該光吸收層接合於該導光板之該光發射主表面或該相反主表面的至少一者。
  15. 如請求項14所述之導光組件，其中該光反射層接合於該導光板之該相反主表面的一第一區，及該光吸收層接合於以下至少一者：(i)鄰近於該至少一光入射邊緣之該導光板的該相反主表面之一第二區或(ii)鄰近於該至少一光入射邊緣之該導光板的該光發射主表面之一第三區。
  16. 如請求項12所述之導光組件，其中該光吸收區的一寬度在約2 mm至約15 mm的範圍中。
  17. 如請求項12所述之導光組件，其中該光吸收區的一吸收率在可見光波長是至少約80%。
  18. 如請求項12所述之導光組件，其中該光反射層是鏡射的或漫射的。
  19. 如請求項12所述之導光組件，其中該光學接合層的該折射率小於該導光板的該折射率至少約7%。
  20. 如請求項12所述之導光組件，其中該光學接合層的一光學透射率在可見光波長越過約500 mm或更長的一長度為至少約30%。
  21. 如請求項12所述之導光組件，其中該導光板的該至少一光入射邊緣包含至少一倒角。
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