光導(dǎo)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于將點(diǎn)光源或線性光源轉(zhuǎn)換為平面光源的光導(dǎo)，該光導(dǎo)包括光發(fā)射面和反射面，反射面面對(duì)光發(fā)射面并具有多個(gè)反射圖案，其中反射圖案的寬度小于10μm。
【專利說明】光導(dǎo)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的示范實(shí)施方式涉及一種將點(diǎn)光源或線性光源轉(zhuǎn)換成平面光源的光導(dǎo)。
【背景技術(shù)】
[0002]在液晶顯示器(其是通過控制從單獨(dú)的光源發(fā)射的光而顯示圖像的無源顯示器件)中，光導(dǎo)被用于將點(diǎn)光源或線性光源轉(zhuǎn)換為平面光源。
[0003]液晶顯示器現(xiàn)在作為一種類型的平板顯示器而廣泛地使用。液晶顯示器具有兩個(gè)顯示面板，諸如像素電極和公共電極的場(chǎng)產(chǎn)生電極形成在兩個(gè)顯示面板上。液晶層插置在面板之間，還包括背光模塊，背光模塊向插入有液晶層的顯示面板提供光。在液晶顯示器中，電壓施加到場(chǎng)產(chǎn)生電極以遍及液晶層產(chǎn)生電場(chǎng)，液晶層的液晶分子的配向由電場(chǎng)確定。因此，從背光模塊提供的發(fā)射光的量被控制，由此執(zhí)行圖像顯示。背光模塊包括用于發(fā)射光的光源、用于擴(kuò)散來自光源的光以轉(zhuǎn)換為平面光源的光導(dǎo)、以及各種補(bǔ)償膜和漫射膜。
[0004]最近，對(duì)于通?？磥硐裢该鞑ＡР⒛茱@示圖像的透明液晶顯示器的需要大大增加了。當(dāng)存在諸如日光或照明的外界光源時(shí)，透明液晶顯示器通過利用外界光源而顯示圖像，當(dāng)沒有外界光源時(shí)，需要包括透明光導(dǎo)和光源的背光單元以顯示圖像。然而，當(dāng)利用一般的光導(dǎo)時(shí)，沒有實(shí)現(xiàn)透明液晶顯示器，或者在圖像中產(chǎn)生莫爾干擾。
[0005]在此【背景技術(shù)】部分公開的以上信息僅用于增強(qiáng)對(duì)發(fā)明的【背景技術(shù)】的理解，因此它可以包含不形成已被本國的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的示范實(shí)施方式提供一種能夠被應(yīng)用于透明液晶顯示器的光導(dǎo)。
[0007]本發(fā)明的示范實(shí)施方式還提供一種透明液晶顯示器，其具有沒有莫爾干擾的背光單元。
[0008]發(fā)明的附加特征將在隨后的描述中闡述，并且將在該描述中而部分地清楚，或者可以通過發(fā)明的實(shí)踐而習(xí)知。
[0009]本發(fā)明的不范實(shí)施方式公開一種光導(dǎo)，該光導(dǎo)包括光發(fā)射面和反射面，該反射面面對(duì)該光發(fā)射面并包括多個(gè)反射圖案，其中反射圖案的寬度小于10 μ m。
[0010]本發(fā)明的不范實(shí)施方式還公開一種光導(dǎo)，該光導(dǎo)包括光發(fā)射面和反射面，該反射面面對(duì)該光發(fā)射面并具有多個(gè)反射圖案，其中一個(gè)反射圖案的正截面的面積小于100 μ m2。
[0011]本發(fā)明的示范實(shí)施方式還公開一種制造光導(dǎo)的方法，包括:提供分散有散射粒子的底板材料；提供具有多個(gè)突起的硬壓模，每個(gè)突起具有小于IOym的寬度；在底板材料上形成壓印對(duì)象層；將該硬壓模按壓到壓印對(duì)象層以形成壓印形狀并硬化該壓印對(duì)象層以形成壓印掩模；以及通過利用壓印掩模蝕刻底板材料以形成棱鏡圖案。
[0012]應(yīng)該理解，前述的概括描述及其后的詳細(xì)描述是示范性和說明性的并且旨在提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步解釋?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施方式的透明液晶顯示器的截面圖。
[0014]圖2是根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施方式的光導(dǎo)的制造方法的過程圖。
[0015]圖3示出使用一般散射粒子型光導(dǎo)的液晶顯示器和使用一般棱鏡型光導(dǎo)的液晶顯示器的圖像顯示屏。
[0016]圖4示出根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施方式的液晶顯示器的圖像顯示屏。
[0017]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一示范實(shí)施方式的光導(dǎo)的截面圖。
[0018]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一示范實(shí)施方式的光導(dǎo)的局部正視圖。
[0019]圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一示范實(shí)施方式的光導(dǎo)的局部正視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在下文將參考附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)施，不應(yīng)該理解為限于在此闡述的實(shí)施方式。而是，提供這些實(shí)施方式使得本公開全面，并將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在附圖中，為了清晰可以夸大層、膜、面板、區(qū)域等等的尺寸和相對(duì)尺寸。附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件。
[0021]將理解，當(dāng)諸如層、膜、區(qū)域、或基板的元件被稱為“在”另一元件“上”或“連接到”另一元件時(shí)，它可以直接在另一元件上或直接連接到另一元件，或者也可以存在插入元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接”在另一元件“上”或者“直接連接到”另一元件時(shí)，沒有插入元件存在。將理解，為了本公開的目的，“X、Y和Z中的至少一個(gè)”可以理解為僅X、僅Y、僅Ζ，或者X、Y和Z中的兩個(gè)或更多個(gè)的任何組合(例如，ΧΥΖ、ΧΥΥ、TL、ΖΖ)。
[0022]將參考圖1、圖6和圖7描述根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施方式的液晶顯示器。
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施方式的透明液晶顯示器的截面圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施方式的光導(dǎo)的局部正視圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一示范實(shí)施方式的光導(dǎo)的局部正視圖。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施方式的液晶顯示器包括顯示面板I和背光模塊，顯示面板I包括彼此面對(duì)的兩個(gè)顯示面板100和200以及插置在其間的液晶層300，背光模塊向顯示面板I提供光。
[0025]背光模塊包括光源單元20和光導(dǎo)10。光源單元20包括光源22和安裝光源22的印刷電路板(PCB)21，作為光源22，可以使用如發(fā)光二極管(LED)的點(diǎn)光源或者如冷陰極熒光燈(CCFL)的線性光源。光導(dǎo)10包括具有板形狀的底板材料14和分散在底板材料14中的散射粒子13。棱鏡圖案11形成在底板材料14的底表面中。底板材料14可以包括不吸收所有可見光線的波長范圍的無色透明材料，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的丙烯酸樹脂。散射粒子13可以是硅珠。當(dāng)散射粒子13的直徑在2-4 μ m范圍內(nèi)時(shí)，散射粒子13可以使來自光源的光均勻地分散同時(shí)保持光導(dǎo)10的透明度。當(dāng)散射粒子13的直徑小于2μπι時(shí)，光散射功能不足，當(dāng)散射粒子13的直徑大于4μπι時(shí)，光導(dǎo)10的透明度可變差。當(dāng)棱鏡圖案11的寬度W小于ΙΟμπι時(shí)，在液晶顯示器中不產(chǎn)生莫爾干擾，顯示流暢的圖像。棱鏡圖案11的側(cè)截面(平行于y-z表面的截面)形狀可以是三角形,如圖1和5所示，正截面(平行于χ-y表面的截面)形狀可以取各種形狀，如四邊形、圓形等。圖6示出具有圓形形狀的正截面的棱鏡圖案11，圖7示出具有矩形形狀的正截面的棱鏡圖案11。當(dāng)棱鏡圖案11的正截面形狀是四邊形時(shí)，棱鏡圖案11的寬度W是四邊形的一個(gè)邊的長度，而當(dāng)它是圓形時(shí)，棱鏡圖案11的寬度W是圓的直徑。因此，當(dāng)棱鏡圖案11的尺寸表示為正截面的面積且小于IOOym2時(shí)，在液晶顯示器中不產(chǎn)生莫爾干擾并顯示流暢的圖像。當(dāng)棱鏡圖案11的間隔P在90-110 μ m范圍內(nèi)時(shí)，可以保持發(fā)光效率和光導(dǎo)10的透明度。當(dāng)間隔P小于90 μ m時(shí)，透明度變差以至于圖像對(duì)于用戶的眼睛顯得模糊，當(dāng)間隔P大于IlOym時(shí)，在來自光源的光之中，沿光導(dǎo)的光發(fā)射面方向反射的光的量不足，使得光導(dǎo)10的發(fā)光效率降低，液晶顯示器的亮度減小。
[0026]具有小于ΙΟμπι的寬度W (正截面的面積小于100 μ m2)的棱鏡圖案11可以通過利用壓印法形成。將參考圖2描述此方法。
[0027]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施方式的光導(dǎo)的制造方法的過程圖。
[0028]首先，在將感光膜涂覆在硬壓?；迳锨彝ㄟ^利用電子束光刻而圖案化感光膜之后，利用如反應(yīng)離子刻蝕(RIE)的蝕刻法制造硬壓模41 (步驟(a))。在硬壓模41中，壓印多個(gè)突起，該多個(gè)突起具有小于ΙΟμπι的寬度且其間具有90-110 μ m的間隔。
[0029]然后，熱硬化樹脂或光硬化樹脂被涂覆在分散有散射粒子的用于光導(dǎo)的底板材料60上以形成壓印對(duì)象層50，硬壓模41在其上對(duì)準(zhǔn)(步驟(b))。
[0030]然后，在硬壓模41被壓到壓印對(duì)象層50以形成壓印形狀之后，施加熱或照射紫外線以硬化壓印形狀，由此形成壓印掩模51 (步驟(C))。
[0031]然后，用于光導(dǎo)的底板材料60利用作為蝕刻掩膜的壓印掩模51被蝕刻以形成棱鏡圖案，壓印掩模51被去除以完成光導(dǎo)10 (步驟(d))。
[0032]圖3不出利用一般散射粒子型光導(dǎo)的液晶顯不器和利用一般棱鏡型光導(dǎo)的液晶顯示器的圖像顯示屏，圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施方式的液晶顯示器的圖像顯示屏。
[0033]圖3的左屏幕顯示在具有僅包括散射粒子的光導(dǎo)的液晶顯示器中的圖像，右屏幕顯示利用具有超過50 μ m的寬度的棱鏡圖案的一般光導(dǎo)的液晶顯示器中的圖像。在右屏幕的情形中，由于光導(dǎo)的棱鏡圖案和液晶面板的像素尺寸的相互關(guān)系而產(chǎn)生莫爾干擾，在左屏幕的情形中，雖然不產(chǎn)生莫爾干擾，但是光導(dǎo)的光效率低，使得液晶顯示器的亮度不足。
[0034]圖4的左屏幕包括散射粒子并顯示在使用包括18 μ m寬度的棱鏡圖案的光導(dǎo)的液晶顯示器中的圖像。右屏幕包括散射粒子并顯示在使用包括6μπι寬度的棱鏡圖案的光導(dǎo)的液晶顯示器中的圖像。在左屏幕中，雖然幾乎不產(chǎn)生莫爾干擾，但是與右屏幕相比，圖像的清晰分辨率降低。
[0035]關(guān)于光提取效率，僅包括散射粒子的光導(dǎo)具有38.4%的光提取效率；僅具有寬度為6 μ m且圖案之間的距離為100 μ m的棱鏡圖案的光導(dǎo)具有65.3%的光提取效率；具有散射粒子以及寬度為6 μ m且圖案之間的距離為IOOym的棱鏡圖案的光導(dǎo)具有70.1%的光提取效率。具有散射粒子以及寬度小于IOym的棱鏡圖案的光導(dǎo)可以獲得超過60%的光提取效率。這是因?yàn)槔忡R圖案反射被散射粒子散射并在除液晶面板的方向之外的方向分散的光，使得反射光在液晶面板的方向上返回，由此減少光損失。如上所述，光導(dǎo)具有高的光提取效率，使得光源的數(shù)量可以減少且成本可以降低。
[0036]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一示范實(shí)施方式的光導(dǎo)的截面圖。
[0037]圖5示出涉及楔型光導(dǎo)的本發(fā)明的示范實(shí)施方式。與圖1的示范實(shí)施方式相比，光導(dǎo)10的厚度沿遠(yuǎn)離光源22的方向減小，棱鏡圖案11的間隔在遠(yuǎn)離光源22的方向變窄。棱鏡圖案11的變化的間隔可以在90-110 μ m的范圍內(nèi)。此外，棱鏡圖案11的寬度W小于IOym (棱鏡圖案11的正截面面積小于100 μ m2)，且散射粒子13的直徑在2-4μπι的范圍內(nèi)。
[0038]包括散射粒子以及棱鏡圖案的光導(dǎo)如上所述。然而，不一定包括散射粒子，且可以使用僅具有寬度小于ΙΟμπι且圖案之間的距離為90-110 μ m的棱鏡圖案的光導(dǎo)。
[0039]對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然的是，可以在本發(fā)明中進(jìn)行各種修改和變化而不背離本發(fā)明的精神或范圍。因此，本發(fā)明旨在覆蓋落入所附權(quán)利要求及其等同物范圍內(nèi)的本發(fā)明的修改和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種光導(dǎo)，包括: 光發(fā)射面；和 反射面，面對(duì)所述光發(fā)射面并包括多個(gè)反射圖案， 其中多個(gè)反射圖案的每個(gè)的寬度小于10 μ m。
2.如權(quán)利要求1所述的光導(dǎo)，其中 所述反射圖案之間的間隔在90-110 μ m的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的光導(dǎo)，其中 所述反射圖案包括在所述光導(dǎo)的所述反射表面中的形成為三角形形狀的棱鏡圖案。
4.如權(quán)利要求3所述的光導(dǎo)，還包括 多個(gè)散射粒子，分散在所述光導(dǎo)的底板材料中。
5.如權(quán)利要求1所述的光導(dǎo)，還包括: 多個(gè)散射粒子，分散在所述光導(dǎo)的底板材料中。
6.如權(quán)利要求5所述的光導(dǎo),其中: 所述散射粒子包括珠形狀且直徑為2-4 μ m。
7.一種光導(dǎo)，包括: 光發(fā)射面；和 反射面，面對(duì)所述光發(fā)射面并包括多個(gè)反射圖案， 其中一個(gè)反射圖案的正截面的面積小于100 μ m2。
8.如權(quán)利要求7所述的光導(dǎo)，其中: 所述反射圖案之間的間隔在90-110 μ m的范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的光導(dǎo)，其中: 所述反射圖案包括在所述光導(dǎo)的所述反射表面中的形成為三角形形狀的棱鏡圖案。
10.一種制造光導(dǎo)的方法,包括: 在具有分散在其中的散射粒子的底板材料上形成壓印對(duì)象層； 按壓包括具有小于1Oμm寬度的多個(gè)突起的硬壓模到所述壓印對(duì)象層以形成壓印形狀，并硬化所述壓印對(duì)象層以形成壓印掩模；和 利用所述壓印掩模蝕刻所述底板材料以形成棱鏡圖案。
【文檔編號(hào)】G02B5/04GK103576233SQ201310046235
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月8日
【發(fā)明者】梁錫晚, 李鐘瑞 申請(qǐng)人:三星顯示有限公司