光導及其制造方法
【專利摘要】本發明提供一種用于將點光源或線性光源轉換為平面光源的光導，該光導包括光發射面和反射面，反射面面對光發射面并具有多個反射圖案，其中反射圖案的寬度小于10μm。
【專利說明】光導及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明的示范實施方式涉及一種將點光源或線性光源轉換成平面光源的光導。
【背景技術】
[0002]在液晶顯示器(其是通過控制從單獨的光源發射的光而顯示圖像的無源顯示器件)中，光導被用于將點光源或線性光源轉換為平面光源。
[0003]液晶顯示器現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顯示面板，諸如像素電極和公共電極的場產生電極形成在兩個顯示面板上。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，電壓施加到場產生電極以遍及液晶層產生電場，液晶層的液晶分子的配向由電場確定。因此，從背光模塊提供的發射光的量被控制，由此執行圖像顯示。背光模塊包括用于發射光的光源、用于擴散來自光源的光以轉換為平面光源的光導、以及各種補償膜和漫射膜。
[0004]最近，對于通常看來像透明玻璃并能顯示圖像的透明液晶顯示器的需要大大增加了。當存在諸如日光或照明的外界光源時，透明液晶顯示器通過利用外界光源而顯示圖像，當沒有外界光源時，需要包括透明光導和光源的背光單元以顯示圖像。然而，當利用一般的光導時，沒有實現透明液晶顯示器，或者在圖像中產生莫爾干擾。
[0005]在此【背景技術】部分公開的以上信息僅用于增強對發明的【背景技術】的理解，因此它可以包含不形成已被本國的本領域普通技術人員所知的現有技術的信息。

【發明內容】

[0006]本發明的示范實施方式提供一種能夠被應用于透明液晶顯示器的光導。
[0007]本發明的示范實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，或者可以通過發明的實踐而習知。
[0009]本發明的不范實施方式公開一種光導，該光導包括光發射面和反射面，該反射面面對該光發射面并包括多個反射圖案，其中反射圖案的寬度小于10 μ m。
[0010]本發明的不范實施方式還公開一種光導，該光導包括光發射面和反射面，該反射面面對該光發射面并具有多個反射圖案，其中一個反射圖案的正截面的面積小于100 μ m2。
[0011]本發明的示范實施方式還公開一種制造光導的方法，包括:提供分散有散射粒子的底板材料；提供具有多個突起的硬壓模，每個突起具有小于IOym的寬度；在底板材料上形成壓印對象層；將該硬壓模按壓到壓印對象層以形成壓印形狀并硬化該壓印對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]應該理解，前述的概括描述及其后的詳細描述是示范性和說明性的并且旨在提供對本發明的進一步解釋。【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是根據本發明示范實施方式的透明液晶顯示器的截面圖。
[0014]圖2是根據本發明示范實施方式的光導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的液晶顯示器和使用一般棱鏡型光導的液晶顯示器的圖像顯示屏。
[0016]圖4示出根據本發明示范實施方式的液晶顯示器的圖像顯示屏。
[0017]圖5是根據本發明的另一示范實施方式的光導的截面圖。
[0018]圖6是根據本發明的一示范實施方式的光導的局部正視圖。
[0019]圖7是根據本發明的另一示范實施方式的光導的局部正視圖。
【具體實施方式】
[0020]在下文將參考附圖更充分地描述本發明，在附圖中示出了本發明的實施方式。然而，本發明可以以許多不同的形式實施，不應該理解為限于在此闡述的實施方式。而是，提供這些實施方式使得本公開全面，并將向本領域技術人員充分傳達本發明的范圍。在附圖中，為了清晰可以夸大層、膜、面板、區域等等的尺寸和相對尺寸。附圖中相似的附圖標記表示相似的元件。
[0021]將理解，當諸如層、膜、區域、或基板的元件被稱為“在”另一元件“上”或“連接到”另一元件時，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，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”可以理解為僅X、僅Y、僅Ζ，或者X、Y和Z中的兩個或更多個的任何組合(例如，ΧΥΖ、ΧΥΥ、TL、ΖΖ)。
[0022]將參考圖1、圖6和圖7描述根據本發明的示范實施方式的液晶顯示器。
[0023]圖1是根據本發明示范實施方式的透明液晶顯示器的截面圖。圖6是根據本發明的示范實施方式的光導的局部正視圖。圖7是根據本發明的另一示范實施方式的光導的局部正視圖。
[0024]根據本發明的示范實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包括彼此面對的兩個顯示面板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，可以使用如發光二極管(LED)的點光源或者如冷陰極熒光燈(CCFL)的線性光源。光導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。當散射粒子13的直徑在2-4 μ m范圍內時，散射粒子13可以使來自光源的光均勻地分散同時保持光導10的透明度。當散射粒子13的直徑小于2μπι時，光散射功能不足，當散射粒子13的直徑大于4μπι時，光導10的透明度可變差。當棱鏡圖案11的寬度W小于ΙΟμπι時，在液晶顯示器中不產生莫爾干擾，顯示流暢的圖像。棱鏡圖案11的側截面(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。當棱鏡圖案11的正截面形狀是四邊形時，棱鏡圖案11的寬度W是四邊形的一個邊的長度，而當它是圓形時，棱鏡圖案11的寬度W是圓的直徑。因此，當棱鏡圖案11的尺寸表示為正截面的面積且小于IOOym2時，在液晶顯示器中不產生莫爾干擾并顯示流暢的圖像。當棱鏡圖案11的間隔P在90-110 μ m范圍內時，可以保持發光效率和光導10的透明度。當間隔P小于90 μ m時，透明度變差以至于圖像對于用戶的眼睛顯得模糊，當間隔P大于IlOym時，在來自光源的光之中，沿光導的光發射面方向反射的光的量不足，使得光導10的發光效率降低，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是示出根據本發明的示范實施方式的光導的制造方法的過程圖。
[0028]首先，在將感光膜涂覆在硬壓模基板上且通過利用電子束光刻而圖案化感光膜之后，利用如反應離子刻蝕(RIE)的蝕刻法制造硬壓模41 (步驟(a))。在硬壓模41中，壓印多個突起，該多個突起具有小于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的底板材料60上以形成壓印對象層50，硬壓模41在其上對準(步驟(b))。
[0030]然后，在硬壓模41被壓到壓印對象層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10 (步驟(d))。
[0032]圖3不出利用一般散射粒子型光導的液晶顯不器和利用一般棱鏡型光導的液晶顯示器的圖像顯示屏，圖4示出根據本發明的示范實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的液晶顯示器中的圖像。在右屏幕的情形中，由于光導的棱鏡圖案和液晶面板的像素尺寸的相互關系而產生莫爾干擾，在左屏幕的情形中，雖然不產生莫爾干擾，但是光導的光效率低，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的液晶顯示器中的圖像。在左屏幕中，雖然幾乎不產生莫爾干擾，但是與右屏幕相比，圖像的清晰分辨率降低。
[0035]關于光提取效率，僅包括散射粒子的光導具有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的棱鏡圖案的光導可以獲得超過60%的光提取效率。這是因為棱鏡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，光導具有高的光提取效率，使得光源的數量可以減少且成本可以降低。
[0036]圖5是根據本發明的另一示范實施方式的光導的截面圖。
[0037]圖5示出涉及楔型光導的本發明的示范實施方式。與圖1的示范實施方式相比，光導10的厚度沿遠離光源22的方向減小，棱鏡圖案11的間隔在遠離光源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。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。
[0038]包括散射粒子以及棱鏡圖案的光導如上所述。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。
[0039]對本領域技術人員來說顯然的是，可以在本發明中進行各種修改和變化而不背離本發明的精神或范圍。因此，本發明旨在覆蓋落入所附權利要求及其等同物范圍內的本發明的修改和變化。
【權利要求】
1.一種光導，包括: 光發射面；和 反射面，面對所述光發射面并包括多個反射圖案， 其中多個反射圖案的每個的寬度小于10 μ m。
2.如權利要求1所述的光導，其中 所述反射圖案之間的間隔在90-110 μ m的范圍內。
3.如權利要求2所述的光導，其中 所述反射圖案包括在所述光導的所述反射表面中的形成為三角形形狀的棱鏡圖案。
4.如權利要求3所述的光導，還包括 多個散射粒子，分散在所述光導的底板材料中。
5.如權利要求1所述的光導，還包括: 多個散射粒子，分散在所述光導的底板材料中。
6.如權利要求5所述的光導,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，包括: 光發射面；和 反射面，面對所述光發射面并包括多個反射圖案， 其中一個反射圖案的正截面的面積小于100 μ m2。
8.如權利要求7所述的光導，其中: 所述反射圖案之間的間隔在90-110 μ m的范圍內。
9.如權利要求8所述的光導，其中: 所述反射圖案包括在所述光導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象層； 按壓包括具有小于1Oμm寬度的多個突起的硬壓模到所述壓印對象層以形成壓印形狀，并硬化所述壓印對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】G02B5/04GK103576233SQ201310046235
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年2月5日 優先權日:2012年8月8日
【發明者】梁錫晚, 李鐘瑞 申請人:三星顯示有限公司