利用混合區(qū)中的反轉(zhuǎn)微圖案減小導(dǎo)光板中熱點(diǎn)的方法
【專利摘要】利用混合區(qū)中的反轉(zhuǎn)微圖案減小導(dǎo)光板中熱點(diǎn)的方法。提供了一種減小導(dǎo)光板中熱點(diǎn)的方法，該導(dǎo)光板包括：用于從多個(gè)離散的光源接收光的輸入面，用于發(fā)射光的輸出面，與該輸出面相對(duì)的底面，以及與該輸入面相對(duì)的端面，其中，從輸入面到端面的方向定義為Y軸，垂直于Y軸并且平行于離散的光源的方向定義為X軸，該輸出面具有多個(gè)平行于Y軸并且從相當(dāng)于Y＝0的輸入面延伸到端面的細(xì)長(zhǎng)溝槽，該底面具有從相當(dāng)于Y＝Y(jié)1的預(yù)定直線延伸到端面的核心區(qū)，和從Y＝0延伸到Y(jié)＝Y(jié)1的混合區(qū)；以及分布于核心區(qū)中的一組透鏡和分布于Y＝Y(jié)0與Y＝Y(jié)1之間的混合區(qū)中的一組微透鏡。
【專利說明】利用混合區(qū)中的反轉(zhuǎn)微圖案減小導(dǎo)光板中熱點(diǎn)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種導(dǎo)光板，更具體而言，涉及一種在其混合區(qū)中具有反轉(zhuǎn)的一維或二維微圖案的導(dǎo)光板，以便減小離散的光源所導(dǎo)致的不期望的熱點(diǎn)缺陷。
【背景技術(shù)】
[0002]液晶顯示器(LCD)在成本和性能方面不斷地改善，從而成為眾多計(jì)算機(jī)、儀器儀表和娛樂設(shè)備的優(yōu)選顯示器類型。典型的基于LCD的移動(dòng)電話、筆記本和監(jiān)視器包括導(dǎo)光板(LGP)，用于從光源接收光，并使光在LGP的光輸出面上均勻地重新分布。傳統(tǒng)的長(zhǎng)線形冷陰極熒光燈光源，已經(jīng)發(fā)展為多個(gè)離散的光源，諸如發(fā)光二極管(LED)。對(duì)于給定尺寸的IXD來說，為了降低成本而不斷地減少LED的數(shù)量。因而，LED的間距越來越大，導(dǎo)致更為顯著的熱點(diǎn)問題，即，與LED之間的部分相比，在LCD最開始的數(shù)毫米觀察區(qū)域中，在每個(gè)LED附近分布了更多的光。熱點(diǎn)問題的發(fā)生是因?yàn)殡x散的LED發(fā)出的光非均勻地進(jìn)入LGP，也就是說，相比LED之間，有更多的光分布在LED附近。
[0003]為了抑制熱點(diǎn)問題已經(jīng)提出了多種LGP。有些LGP在其邊緣附近具有連續(xù)的溝槽，諸如美國(guó)第7097341號(hào)專利(發(fā)明人為Tsai)所披露的。有些LGP在其光輸出面上具有兩組不同間距的線形溝槽，有些LGP具有兩組或多組不同尺寸的圓點(diǎn)，其他LGP可能同時(shí)具有不同尺寸的溝槽和圓點(diǎn)。
[0004]盡管現(xiàn)有技術(shù)的LGP能夠在一定程度上抑制熱點(diǎn)問題，然而由于這些LGP在大批量生產(chǎn)時(shí)的復(fù)雜性，導(dǎo)致其依然不能令人滿意。因此，需要一種易于制造且能抑制熱點(diǎn)問題的導(dǎo)光板。
[0005]技術(shù)方案
[0006]本發(fā)明提供一種減少導(dǎo)光板中熱點(diǎn)的方法，該導(dǎo)光板包括用于從多個(gè)分離的光源接收光的輸入面，用于發(fā)射光的輸出面，與輸出面相對(duì)的底面，以及與輸入面相對(duì)的端面，其中將從輸入面到端面的方向定義為Y軸，將與Y軸垂直并且與離散的光源平行的方向定義為X軸，該輸出面具有多個(gè)平行于Y軸延伸的細(xì)長(zhǎng)(elongated)溝槽，并且從與Y = O相應(yīng)的輸入面延伸到端面，該底面具有從與Y = Y1相應(yīng)的預(yù)定直線延伸到端面的核心區(qū)，和從Y = O延伸到Y(jié) = Y1的混合區(qū)；在核心區(qū)分布有一組透鏡，在Y = Ytl和Y = Y1之間的混合區(qū)中分布有一組微透鏡，其中在X軸方向，微透鏡組的密度是變化的，在與一個(gè)離散的光源的中心具有相同X值的第一位置處具有最大值，在與兩相鄰分離的光源的中心具有相同X值的第二位置處具有最小值，選擇微透鏡的尺寸和密度，將來自分離的光源的光朝向Y軸重新導(dǎo)向，并且對(duì)于任意的Y<Y1,比率L1Zlci介于0.9和1.1之間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1A示出了包括包含現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)光板的多個(gè)光學(xué)部件的LCD的側(cè)視圖；
[0008]圖1B示出了現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)光板的頂視圖；
[0009]圖1C示出了其光輸出面上具有棱柱溝槽的現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)光板；[0010]圖1D示出了其光輸出面上具有梯形溝槽的現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)光板；
[0011]圖1E示出了其光輸出面上具有微凸透鏡(lenticular lens)的現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)光板；
[0012]圖1F示出了現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)光板引起的反轉(zhuǎn)熱點(diǎn)問題的圖像；
[0013]圖1G示出了由另一種現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)光板引起的常規(guī)熱點(diǎn)問題的圖像；
[0014]圖1H-1到1H-3在反轉(zhuǎn)熱點(diǎn)問題與常規(guī)熱點(diǎn)問題之間進(jìn)行了熱點(diǎn)對(duì)比；
[0015]圖2A示出了包括包含本發(fā)明導(dǎo)光板的多個(gè)光學(xué)部件的LCD的側(cè)視圖；
[0016]圖2B示出了本發(fā)明導(dǎo)光板的底視圖；在一部分混合區(qū)中分布有反轉(zhuǎn)微透鏡圖案；
[0017]圖2C示出了根據(jù)比較例的導(dǎo)光板的底視圖；在一部分混合區(qū)中分布有常規(guī)微透鏡圖案；
[0018]圖2D示出了本發(fā)明導(dǎo)光板的底視圖；在混合區(qū)中分布有反轉(zhuǎn)和常規(guī)微透鏡圖案；
[0019]圖3A示出了本發(fā)明示例和兩個(gè)比較例的模擬熱點(diǎn)率的比較；和
[0020]圖3B示出了本發(fā)明示例和兩個(gè)比較例的模擬光通量的平均值的比較。
【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1A示意出IXD顯示設(shè)備30的側(cè)視圖，該IXD顯示設(shè)備30包括IXD面板25和背光單元28。背光單元28包括多個(gè)光學(xué)部件，該多個(gè)光學(xué)部件包括一個(gè)或兩個(gè)棱鏡膜20，20a，一個(gè)或兩個(gè)擴(kuò)散膜24，24a，底部反射膜22，頂部反射部件26，以及導(dǎo)光板(LGP) 10。LGPlO與其他光學(xué)部件的區(qū)別在于，其通過它的輸入面18接收一個(gè)或多個(gè)光源12發(fā)射出的光，并且通過其底面17、端面14、輸出面16、側(cè)面15a，15b (未示出)和反射膜22重新引導(dǎo)所發(fā)射的光，最終相對(duì)均勻地將光提供給其他光學(xué)部件。輸出面16具有多個(gè)細(xì)長(zhǎng)溝槽36。通過對(duì)底面17上的透鏡100 (有時(shí)稱作離散元件，或者光抽取器(extractor))的密度，尺寸和/或取向進(jìn)行控制，獲得目標(biāo)亮度均勻性。頂部反射部件26通常從光入射面開始覆蓋LGPlO大約2到5毫米，用于改善光的混合。頂部反射部件26具有高反射率的內(nèi)表面26a。頂部反射部件26可以具有黑色的外表面26b，從而稱之為“黑帶”。除黑帶以外，頂部反射部件26還可以是任何其他已知的反射器。通常從處于頂部反射部件26端部的點(diǎn)A，穿過觀察區(qū)直到LGP的相對(duì)端，評(píng)價(jià)背光的亮度。LGPlO具有平行于其長(zhǎng)度方向的第一方向Y，和平行于其寬度方向的第二方向X(圖1B中所示)。在輸出面16和底面17兩者之上，在LGPlO的輸入面(Y = O)與直線Y = YJ通過點(diǎn)A)之間的區(qū)域，通常被稱作混合區(qū)。混合區(qū)由頂部混合區(qū)38a和底部混合區(qū)38b組成。Y = 0和Y = Y1之間的長(zhǎng)度稱作混合區(qū)的長(zhǎng)度。線Y = Y1與端面14之間的觀察區(qū)稱作核心區(qū)。在底面17上的混合區(qū)38b中，現(xiàn)有的LGP通常沒有任何微透鏡。當(dāng)現(xiàn)有的LGP在底部混合區(qū)38b上(凸起)或中(孔)具有微透鏡以便減小熱點(diǎn)問題時(shí)，微透鏡通常具有二維密度分布，并且二維微透鏡在兩相鄰光源之間的中心距離處的密度較之每個(gè)光源中心處更高。
[0022]圖1B示出了輸出面16上的細(xì)長(zhǎng)溝槽36的頂視圖。細(xì)長(zhǎng)溝槽36從LGPlO的始端(Y = 0)延伸到LGPlO的終端(Y = L)，其中L為L(zhǎng)GPlO的長(zhǎng)度。由此，細(xì)長(zhǎng)溝槽36延伸通過頂部或輸出面上的混合區(qū)38a。細(xì)長(zhǎng)溝槽36的間距(pitch)為P，并且與LGPlO的長(zhǎng)度方向的平行度在±5°之內(nèi)。然而，細(xì)長(zhǎng)溝槽36并非必須具有固定的間距。此外，如圖1B中所示，示例出三個(gè)光源12a，12b，12c，與圖1A中所示的光源12相應(yīng)。光源12a，12b，12c的間距為P。。[0023]細(xì)長(zhǎng)溝槽36可以是如圖1C中所示的棱柱狀溝槽36a，如圖1D中所示的梯形溝槽36b，或者如圖1E中所示的微凸(lenticular)透鏡36c。每個(gè)特征具有高度H，寬度D，間距P和間隙G，其中間距P = D+G。間隙G在O到2D之間變化。當(dāng)間隙G = O時(shí)，細(xì)長(zhǎng)溝槽緊密地設(shè)置。細(xì)長(zhǎng)溝槽可以采用其他已知形狀，如圓頭棱柱、沿長(zhǎng)度方向改變高度的棱柱等。
[0024]在其輸出面16上具有細(xì)長(zhǎng)溝槽36的現(xiàn)有技術(shù)LGPlO具有某些優(yōu)點(diǎn)。例如，細(xì)長(zhǎng)溝槽36可能不具有底面17上透鏡100帶來的外觀上的缺陷。然而，現(xiàn)有技術(shù)的LGPlO具有熱點(diǎn)問題。例如，當(dāng)光源12的間距P為6.6毫米(mm)時(shí)，混合區(qū)長(zhǎng)度為4毫米，細(xì)長(zhǎng)溝槽36為高度H=Il微米，寬度D = 50微米，間隙G = O的微凸透鏡36c，熱點(diǎn)正好延伸到觀察區(qū)域中。在Y = 7毫米處熱點(diǎn)依然是可見的。因此，輸出面上具有細(xì)長(zhǎng)溝槽的現(xiàn)有技術(shù)LGPlO在觀察區(qū)中并不能提供均勻的亮度。
[0025]圖1F示出了輸出面16上具有細(xì)長(zhǎng)溝槽36且底部混合區(qū)中不具有微透鏡的現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)光板10產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)熱點(diǎn)問題的圖像。圖1G示出了與導(dǎo)光板10相同但輸出面16上不具有細(xì)長(zhǎng)溝槽36的另一種現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)光板產(chǎn)生的常規(guī)熱點(diǎn)問題的圖像。
[0026]通過比較圖1F與圖1G發(fā)現(xiàn)，輸出面上具有(參見圖1F)和不具有(參見圖1G)細(xì)長(zhǎng)溝槽的導(dǎo)光板，熱點(diǎn)問題明顯不同。當(dāng)導(dǎo)光板在其輸出面上不具有細(xì)長(zhǎng)溝槽(參見圖1G)時(shí)，對(duì)于Y介于Ytl與Y1之間，沿著通過光源中心并且沿Y軸延伸的直線如LINEO的光通量U，總是高于通過兩相鄰光源之間的中心并且沿Y軸延伸的直線如LINEl的光通量U。下面將這第一種熱點(diǎn)稱為“常規(guī)”熱點(diǎn)。常規(guī)熱點(diǎn)一直是現(xiàn)有技術(shù)熱點(diǎn)減小方法的目標(biāo)。
[0027]相比而言，當(dāng)導(dǎo)光板在其輸出面上具有細(xì)長(zhǎng)溝槽(參見圖1F)時(shí)，至少在直線Y =Y。與Y = Y1之間限定的區(qū)域中，沿LINEO的光通量Ltl低于沿LINEl的光通量L115下面將會(huì)將這第二種熱點(diǎn)稱作“反轉(zhuǎn)”熱點(diǎn)。
[0028]圖1H-1進(jìn)一步解釋了當(dāng)導(dǎo)光板的輸出面上增加微凸透鏡時(shí)發(fā)生反轉(zhuǎn)熱點(diǎn)問題的原因。在研究中，導(dǎo)光板均具`有4mm的混合區(qū)；在核心區(qū)分布有寬度為66微米(μ m)的相同尺寸的微透鏡。核心區(qū)從混合區(qū)的端部Y = 4_，延伸到端面。導(dǎo)光板從離散的光源接收光。離散的光源的間距為7.5mm,發(fā)光寬度為大約2.5mm?；旌蠀^(qū)中沒有設(shè)置微透鏡。在輸出面16上頂部混合區(qū)38a中微凸透鏡36c均具有相同的半徑R = 43.0625 μ m,并且間隙G=O (參見圖1E所定義的)。導(dǎo)光板的區(qū)別在于其輸出面16上微凸透鏡36c的高度H是不同的。
[0029]圖1H-1示出了對(duì)于不同H/R比值的熱點(diǎn)率L1Zltl的圖，其中H和R是微凸透鏡36c的高度和半徑。Ltl和L1是在輸出面16處沿離散的光源12的中心線LINEO和沿每個(gè)光源12之間的中心線LINEl分別測(cè)得的發(fā)射光通量。當(dāng)L1Zlc^ I時(shí)常規(guī)熱點(diǎn)很明顯。比率L1Zltl
>I表示反轉(zhuǎn)熱點(diǎn)，比率L1Zltl = I表示沿LINEO和LINEl的光通量相等。實(shí)際上，當(dāng)比率L1Zlci介于大約0.9到1.1之間時(shí)，由于擴(kuò)散膜24和24a的霧化作用，熱點(diǎn)是可接受的。換言之，當(dāng)比率L1Zltl < 0.9時(shí)常規(guī)熱點(diǎn)明顯，當(dāng)比率L1Zltl > 1.1時(shí)反轉(zhuǎn)熱點(diǎn)明顯。下面，當(dāng)比率L1Zltl > 1.1時(shí)，對(duì)于Yc^P 間的至少一些Y認(rèn)為存在反轉(zhuǎn)熱點(diǎn)，而當(dāng)L1Zltl <0.9時(shí)，對(duì)于Ytl和2Yi之間的至少一些Y認(rèn)為存在常規(guī)熱點(diǎn)。
[0030]圖1H-1進(jìn)一步示出了微凸透鏡的高度與微凸透鏡的半徑之比等于0，H/R = O時(shí)，即沒有微凸透鏡時(shí)，在導(dǎo)光板中常規(guī)熱點(diǎn)延伸到大約Y = 7.5mm處。當(dāng)H/R的比值增大到
0.0012(或者H = 0.05ym,H/D = 0.0120)時(shí)，對(duì)于Y。和ZY1之間的至少一些Y，一部分L1/Ltl開始超過I。注意
【權(quán)利要求】
1.一種減小導(dǎo)光板中熱點(diǎn)的方法,該導(dǎo)光板包括: 用于從多個(gè)離散的光源接收光的輸入面，用于發(fā)射光的輸出面，與該輸出面相對(duì)的底面，以及與該輸入面相對(duì)的端面， 其中，從輸入面到端面的方向定義為Y軸，垂直于Y軸并且平行于離散的光源的方向定義為X軸，該輸出面具有多個(gè)平行于Y軸并且從相當(dāng)于Y = O的輸入面延伸到端面的細(xì)長(zhǎng)溝槽，該底面具有從相當(dāng)于Y = Y1的預(yù)定直線延伸到端面的核心區(qū)，和從Y = O延伸到Y(jié) =Y1的混合區(qū)；以及 分布于核心區(qū)中的一組透鏡和分布于Y = Y。與Y = Y1之間的混合區(qū)中的一組微透鏡，其中，在X軸方向微透鏡組的密度改變，在與一個(gè)離散的光源的中心具有相同X值的第一位置處具有最大值，在與兩相鄰離散的光源的中心具有相同X值的第二位置處具有最小值，并且選定尺寸和密度的微透鏡將分離的光源發(fā)出的光朝向Y軸重新引導(dǎo)，并且對(duì)于任意的Y≥Y1,比率Vl0介于0.9和1.1之間。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，在Y= O和Y = Ytl之間的混合區(qū)中分布有另一組微透鏡，該另一組微透鏡的密度沿X軸改變，在第一位置處具有最小值，在第二位置處具有最大值。
3.權(quán)利要求1的方法，其中，該微透鏡組的密度沿Y軸改變。
4.權(quán)利要求1的方法，其中，該微透鏡組的密度沿Y軸保持不變。
5.權(quán)利要求1的方法，其中，該微透鏡組的尺寸小于透鏡組的尺寸。
6.權(quán)利要求1的方法，其中，該細(xì)長(zhǎng)溝槽為線形棱柱，線形梯形或微凸透鏡。
7.權(quán)利要求1的方法，其中，該細(xì)長(zhǎng)溝槽的高度與尺寸的比值介于0.012與0.3298之間。
【文檔編號(hào)】G02F1/13357GK103487872SQ201310343588
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月12日
【發(fā)明者】米向東 申請(qǐng)人:愛思開哈斯顯示用薄膜有限公司