具有輸出耦合元件的導(dǎo)光板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于顯示屏的平面光分布模塊，包括光導(dǎo)板，可經(jīng)由至少一個(gè)側(cè) 面被禪合的光能夠通過(guò)所述光導(dǎo)板借助全反射進(jìn)行傳播，并且包括至少一個(gè)平面的輸出禪 合裝置，所述輸出禪合裝置安裝在所述光導(dǎo)板的主面的一個(gè)或者兩個(gè)上、與所述光導(dǎo)板處 于光學(xué)接觸并且包括多個(gè)在其內(nèi)所構(gòu)造的全息光學(xué)元件，所述全息光學(xué)元件被該樣設(shè)計(jì)， 使得其能夠?qū)⒐鈴乃龉鈱?dǎo)板輸出禪合。本發(fā)明另外還設(shè)及一種光學(xué)顯示器，尤其是一種 具有光分布模塊的光電顯示器。
【背景技術(shù)】
[0002] 液晶顯示器已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。其有各種大小尺寸。由移動(dòng)電話、游戲機(jī)里 的小型LC顯示器，到用于筆記本電腦、平板電腦、桌面監(jiān)視器的中型顯示器，再到例如用于 電視機(jī)、廣告牌、建筑安裝中的大型應(yīng)用。
[0003] 通常在背光模組炬ackli曲t化it,簡(jiǎn)稱BLU)中使用冷陰極光源和發(fā)光二極管 (LED)來(lái)產(chǎn)生光。該些光源的發(fā)光特性是該樣的，使得其發(fā)出相對(duì)無(wú)定向的光?；旧鲜褂?兩種結(jié)構(gòu)：直接照明和側(cè)邊照明。
[0004] 在直接照明（直接BLU)中，發(fā)光體被安裝到顯示器的背面。該樣的優(yōu)點(diǎn)在于，光 非常均勻地分布在顯示器面板的表面上，該對(duì)于電視機(jī)是非常重要的。另外，如果在直接照 明中使用LED,L邸也會(huì)變暗，該就能夠使顯示器的對(duì)比值變得更高。其不足是高成本，因?yàn)?需要大量光源。
[0005] 由于該個(gè)原因，側(cè)邊照明在市場(chǎng)上越來(lái)越普遍。其中的光源僅被安裝在光導(dǎo)板的 邊緣上。邊緣上的光在該光導(dǎo)板內(nèi)被禪合并且通過(guò)全反射被傳播到光導(dǎo)板內(nèi)。通過(guò)安裝在 所述光導(dǎo)板的表平面上的光輸出禪合元件，光由此就被向前轉(zhuǎn)向至LC面板的方向。典型 的光輸出禪合元件是由白色構(gòu)成的印刷圖樣、光導(dǎo)板表面的粗化處理或者是壓印的屈光結(jié) 構(gòu)。該些結(jié)構(gòu)的數(shù)量和密度可自由選擇，并允許正好均勻地照亮顯示器。
[0006] 在高分辨率LC顯示器的進(jìn)一步發(fā)展中，要試圖找到顯示器可能實(shí)現(xiàn)更加節(jié)能并 且具有更高成像質(zhì)量的途徑。其中的一個(gè)重要方面是擴(kuò)大色空間（Gamut)和均勻的照亮 (亮度分布）。
[0007] 色空間的擴(kuò)大是通過(guò)提高各個(gè)像素的顏色保真度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。隨之而來(lái)的就是要利 用紅、綠、藍(lán)像素的頻譜分布越來(lái)越窄。也可設(shè)想讓濾色器的頻譜分布變得更加受限，但就 設(shè)及到光輸出的成本，提高了耗電。因此有利的是，使用發(fā)光光譜受限的光源，例如發(fā)光二 極管或激光二極管。
[000引在現(xiàn)有技術(shù)中所使用的光輸出禪合元件，例如白反射色或者表面粗化，顯示出朗 伯福射體的無(wú)向的色散特性。該一方面導(dǎo)致有多個(gè)光程，該些光程必須通過(guò)位于光導(dǎo)板與 LC面板之間的擴(kuò)散器-薄膜和棱鏡-薄膜重新被均勻化，然后再次被定向，W便形成適合 LC面板的光分布。
[0009] 除了該些反射或者說(shuō)折射的輸出禪合元件之外，還對(duì)光導(dǎo)板上起衍射作用的表面 結(jié)構(gòu)加w說(shuō)明：
[0010] 在US2006/0285185中說(shuō)明了一種光導(dǎo)板，在所述光導(dǎo)板中，所成型的衍射表面 結(jié)構(gòu)的密度是符合輸出禪合效率的。但有效效率僅取決于柵格結(jié)構(gòu)內(nèi)的頻率，被看作是低 效。
[0011] US2006/0187677說(shuō)明了一種光導(dǎo)板，在所述光導(dǎo)板內(nèi)，需要通過(guò)不同的容積效率 和不同的定向?yàn)樗尚偷难苌浔砻娼Y(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)出均勻的亮度分布。
[001引 由US2010/0302798已知，要利用通過(guò)向衍射的表面結(jié)構(gòu)壓印上層結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的 兩種空間頻率。US2011/0051035說(shuō)明了通過(guò)在表面結(jié)構(gòu)內(nèi)更進(jìn)一步的切割（"切口"）進(jìn) 行類似的調(diào)整，W便能夠?qū)⑤敵龆U合特性與輸出禪合效率單獨(dú)地加W優(yōu)化。
[0013] Park等（OpticsExpressl5 化），2888-2899(2007))報(bào)告了關(guān)于點(diǎn)陣的衍射點(diǎn)式 表面結(jié)構(gòu)，但由此僅達(dá)到62%的光強(qiáng)均勻性。
[0014]US5, 650, 865說(shuō)明了雙重全息圖的使用，該種雙重全息圖是由反射-和透射-體 積全息圖構(gòu)成的。兩種全息圖均挑選窄頻譜寬度的光并且將光由一個(gè)特定的角度從光導(dǎo)板 中垂直地導(dǎo)出。其中，S原色的雙重全息圖在幾何結(jié)構(gòu)上與LC面板的像素相匹配。兩個(gè)像 素畫(huà)全息圖相互之間的定位及其與LC面板的像素的校準(zhǔn)，需要的投入極大且非常困難。
[0015]US2010/0220261說(shuō)明了用于液晶顯示器的照明裝置包括光導(dǎo)板，所述光導(dǎo)板包 含體積全息圖，W便使激光燈轉(zhuǎn)向。其中，體積全息圖被定位為相互之間具有特殊的間隔并 且斜插入光導(dǎo)板。但在光導(dǎo)板內(nèi)制造體積全息圖的成本非常高。
[0016] 由GB2260203已知使用體積全息圖作為光導(dǎo)板上的顏色選擇柵格，其中，各體積 全息圖均具有沿著入射方向遞增的輸出禪合效率。其中，顏色選擇柵格在空間上與透光的 數(shù)字化光調(diào)制器的像素相配合，該對(duì)于分辨率越來(lái)越高的顯示器面板而言就需要過(guò)高的成 本，因而十分昂貴。
[0017] 此外，在分辨率不斷增加的顯示器中使用上述方法，也增加了生產(chǎn)成本。因此，格 點(diǎn)與顯示器上越來(lái)越小的像素之間的精確定向也尤其帶來(lái)了難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種更好的顯示器設(shè)計(jì)，其尤其是具有非常平面且 密集的光分布模塊，能夠?qū)⒐庥行Ь鶆虻赝干涞酵腹獾臄?shù)字化光調(diào)制器上。此外，所述光分 布模塊還需要能夠減少光源的數(shù)量并且由此使得生產(chǎn)光學(xué)顯示器的成本更低。另外，所述 光分布模塊還需要適用于高分辨率顯示器。
[0019] 所述目的是在一種如開(kāi)頭所述類型的光分布模塊中通過(guò)該樣一種顯示器來(lái)實(shí)現(xiàn) 的，所述顯示器包括光導(dǎo)板，可經(jīng)由至少一個(gè)側(cè)面被禪合的光能夠通過(guò)所述光導(dǎo)板借助全 反射進(jìn)行傳播，并且包括至少一個(gè)平面的輸出禪合裝置，所述輸出禪合裝置安裝在所述光 導(dǎo)板的主面的一個(gè)或者兩個(gè)上、與該光導(dǎo)板處于光學(xué)接觸并且包括多個(gè)在其內(nèi)所構(gòu)造的全 息光學(xué)元件，所述全息光學(xué)元件被該樣設(shè)計(jì)，使得其能夠?qū)⒐鈴乃龉鈱?dǎo)板輸出禪合，其 中，所述光分布模塊的特征在于，所述全息光學(xué)元件相互獨(dú)立地在至少一個(gè)平行于所述輸 出禪合裝置表面的空間軸上具有至少300 ym的延伸并且具有至少1. 5倍于所述顯示器的 像素大小的面積。
[0020] 其中，本發(fā)明的根本認(rèn)知是，區(qū)別于目前常見(jiàn)的設(shè)計(jì)，所述全息光學(xué)元件與顯示器 的各個(gè)像素之間不需要任何離散的分配，因此，各個(gè)全息光學(xué)元件能夠具有要比顯示器像 素明顯更大的面積的延伸。該樣一種光分布模塊就能夠更簡(jiǎn)單地進(jìn)行生產(chǎn)，并且具有更低 的結(jié)構(gòu)高度，即便是在高分辨率顯示器中-也就是說(shuō)像素相當(dāng)小的顯示器中，也能夠?qū)崿F(xiàn) 各像素的均勻照亮。因此，根據(jù)本發(fā)明的光分布模塊的全息光學(xué)元件例如具有至少1. 5倍 于顯示器的像素大小的面積，尤其是至少為2倍或3倍的面積。
[0021] 換句話說(shuō)，據(jù)此，在使用根據(jù)本發(fā)明的光分布模塊時(shí)，也不需要全息光學(xué)元件照亮 顯示器的離散像素。取而代之的是，通過(guò)使用該種更大的全息光學(xué)元件，就能夠散射且均勻 地照亮顯示器的背景。