具有衍射光混合的顯示背光的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及具有衍射光混合的顯示背光。具體而言，電子裝置顯示器可具有向用戶(hù)提供圖像的顯示層。背光結(jié)構(gòu)可提供用于顯示層的背光。背光結(jié)構(gòu)可包含諸如發(fā)光二極管的陣列的光源。背光結(jié)構(gòu)中的光引導(dǎo)板可被用于在整個(gè)顯示器上分布來(lái)自發(fā)光二極管的光。光引導(dǎo)板可具有與顯示器重疊的主矩形區(qū)域。主矩形區(qū)域可具有諸如包含透明的珠子的層的折射光散射結(jié)構(gòu)。折射光散射結(jié)構(gòu)可散射來(lái)自光引導(dǎo)板的光以將其用作背光。諸如全息結(jié)構(gòu)或光柵結(jié)構(gòu)的光衍射結(jié)構(gòu)的條帶可被用于沿光引導(dǎo)板的邊界混合來(lái)自發(fā)光二極管的光。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有衍射光混合的顯示背光
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)要求在2012年8月15日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.13/586，573作為優(yōu)先權(quán)，在這里加入其全部?jī)?nèi)容作為參考。
【背景技術(shù)】
[0002]本申請(qǐng)一般涉及電子裝置，更特別地，涉及具有顯示器的電子裝置。
[0003]電子裝置常包括顯示器。例如，蜂窩電話和便攜式計(jì)算機(jī)常包含用于向用戶(hù)呈現(xiàn)信息的顯示器。電子裝置可具有諸如由塑料或金屬形成的外殼的外殼。諸如顯示器部件的用于電子裝置的部件被安裝于外殼中。
[0004]將顯示器加入電子裝置的外殼中具有挑戰(zhàn)性。在設(shè)計(jì)電子裝置時(shí)，尺寸和重量常常是重要的考慮方面。如果不注意，顯示器會(huì)變得笨重或者會(huì)被過(guò)大的邊界包圍。電子裝置的外殼可被調(diào)整，以容納具有大的邊界的笨重的顯示器，但這會(huì)導(dǎo)致外殼的尺寸和重量的不希望的放大和裝置的不美觀。
[0005]因此，希望能夠提供改進(jìn)的用于電子裝置的顯示器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]可以提供具有顯示器的電子裝置。該顯示器可具有用于向電子裝置的用戶(hù)呈現(xiàn)圖像的顯示層。顯示器可具有利用背光結(jié)構(gòu)的背光。背光結(jié)構(gòu)可包含諸如發(fā)光二極管的陣列的光源和光引導(dǎo)板。
[0007]顯示器可以是液晶顯示器或通過(guò)使用其它類(lèi)型的顯示技術(shù)形成的顯示器。液晶顯示器可包含諸如偏振器層、濾色片層、薄膜晶體管層和液晶層的顯示層。
[0008]背光結(jié)構(gòu)可使用光引導(dǎo)板以在整個(gè)顯不器上分布來(lái)自發(fā)光二極管的光。背光結(jié)構(gòu)可由透明塑料或其它的透明材料的片材形成。
[0009]光引導(dǎo)板可具有與顯示器重疊的主矩形區(qū)域。主矩形區(qū)域可具有諸如包含透明的珠子的聚合物層的折射光散射結(jié)構(gòu)。折射光散射結(jié)構(gòu)可散射來(lái)自光引導(dǎo)板的光以將其用作背光。諸如全息結(jié)構(gòu)或光柵結(jié)構(gòu)的衍射光散射結(jié)構(gòu)可被用于在光入射到主矩形區(qū)域之前散射來(lái)自發(fā)光二極管的光。衍射光散射結(jié)構(gòu)可沿著發(fā)光二極管與光引導(dǎo)板的主矩形部分之間的光引導(dǎo)板的邊界區(qū)域被定位。衍射區(qū)域可混合來(lái)自發(fā)光二極管的光，使得從光引導(dǎo)板散射的背光不表現(xiàn)熱斑。
[0010]從優(yōu)選實(shí)施例的附圖和以下的詳細(xì)的描述來(lái)看，本發(fā)明的其它特征、其本質(zhì)和各種優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有顯示器的諸如膝上型計(jì)算機(jī)的示例性的電子裝置的透視圖。
[0012]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有顯示器的諸如手持電子裝置的示例性的電子裝置的透視圖。
[0013]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有顯示器的諸如平板計(jì)算機(jī)的示例性的電子裝置的透視圖。
[0014]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有顯示器的示例性的電子裝置的示意圖。
[0015]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性的顯示器的斷面?zhèn)纫晥D。
[0016]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光從發(fā)光二極管的陣列發(fā)射到的光引導(dǎo)板的邊緣部分的頂視圖。
[0017]圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有衍射光散射區(qū)域和折射光散射區(qū)域的光引導(dǎo)板的邊緣部分的透視圖。
[0018]圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于提供具有衍射元件的光引導(dǎo)板的示例性的設(shè)備的斷面?zhèn)纫晥D。
[0019]圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有用于散射光的衍射和折射光散射區(qū)域的光引導(dǎo)板的斷面?zhèn)纫晥D。
[0020]圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在形成和使用具有帶有衍射和折射光散射區(qū)域的光引導(dǎo)板的背光時(shí)包括的示例性的步驟的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]電子裝置可包含顯示器。顯示器可被用于向用戶(hù)顯示圖像。在圖1、圖2和圖3中表示可具有顯示器的示例性的電子裝置。
[0022]圖1表示電子裝置10可如何具有膝上型計(jì)算機(jī)的形狀，該膝上型計(jì)算機(jī)具有上外殼12A和具有諸如鍵盤(pán)16和觸摸板18的部件的下外殼12B。裝置10可具有鉸鏈結(jié)構(gòu)20，該鉸鏈結(jié)構(gòu)20允許上外殼12A相對(duì)于下外殼12B關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸24沿方向22旋轉(zhuǎn)。顯不器14可安裝于上外殼12A上。通過(guò)圍繞旋轉(zhuǎn)軸24向著下外殼12B旋轉(zhuǎn)上外殼12A,有時(shí)可稱(chēng)為顯示器外殼或蓋子的上外殼12A可被置于閉合位置。
[0023]圖2表示電子裝置10可如何是諸如蜂窩電話、音樂(lè)播放器、游戲裝置、導(dǎo)航單元或其它的小型裝置的手持裝置。在這種類(lèi)型的用于裝置10的配置中，外殼12可具有相對(duì)的前表面和后表面。顯示器14可安裝于外殼12的前面上。如果希望的話，顯示器14可具有包含用于諸如按鈕26的部件的開(kāi)口的顯示蓋子層或其它的外部層。開(kāi)口還可在顯示蓋子層或其它的顯示層中形成，以容納揚(yáng)聲器端口(參見(jiàn)例如圖2的揚(yáng)聲器端口 28)。
[0024]圖3表示電子裝置10可如何是平板計(jì)算機(jī)。在圖3的電子裝置10中，外殼12可具有相對(duì)的平坦的前表面和后表面。顯示器14可安裝于外殼12的前表面上。如圖3所示，顯示器14可具有帶有用于容納按鈕26 (作為例子)的開(kāi)口的蓋子層或其它外部層。
[0025]在圖1、圖2和圖3中表示的用于裝置10的示例性的配置僅是示例性的。一般地，電子裝置10可以是膝上型計(jì)算機(jī)、包含嵌入的計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、平板計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、媒體播放器或其它手持或便攜式電子裝置、諸如腕表裝置、垂飾裝置、耳機(jī)或聽(tīng)筒裝置或其它可配戴或小型化的裝置的更小的裝置、電視、不包含嵌入的計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)顯示器、游戲裝置、導(dǎo)航裝置、諸如在售貨亭或汽車(chē)中安裝有顯示器的電子設(shè)備的系統(tǒng)的嵌入系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)這些裝置中的兩個(gè)或更多個(gè)的功能的設(shè)備或其它的電子設(shè)備。
[0026]有時(shí)稱(chēng)為殼體的裝置10的外殼12可由諸如塑料、玻璃、陶瓷、碳纖維復(fù)合物和其它纖維基復(fù)合物、金屬(例如，加工的鋁、不銹鋼或其它金屬)的材料、其它材料或這些材料的組合形成。可通過(guò)使用外殼12的大部分或全部由單一結(jié)構(gòu)元件形成的一體構(gòu)成(例如，一件加工的金屬或一件模制的塑料)形成裝置10，或者，可由多個(gè)外殼結(jié)構(gòu)(例如，安裝于內(nèi)部框架元件或其它內(nèi)部外殼結(jié)構(gòu)上的外殼結(jié)構(gòu))形成裝置10。
[0027]顯示器14可以是包含觸摸傳感器的觸摸敏感顯示器，或者可對(duì)于觸摸不敏感。用于顯示器14的觸摸傳感器可由電容觸摸傳感器電極的陣列、電阻觸摸陣列、基于聲音觸摸、光學(xué)觸摸或基于力的觸摸技術(shù)的觸摸傳感器結(jié)構(gòu)或其它適當(dāng)?shù)挠|摸傳感器部件形成。
[0028]一般地，用于裝置10的顯示器可包含由發(fā)光二極管(LED)、有機(jī)LED (0LED)、等離子單元、電濕像素、電泳像素、液晶顯示器(LCD)部件或其它適當(dāng)?shù)膱D像像素結(jié)構(gòu)形成的圖像像素。在一些情況下，可能希望使用IXD部件以形成顯示器14，因此，有時(shí)在這里作為例子描述顯示器14是液晶顯示器的用于顯示器14的配置。可能還希望提供諸如具有背光結(jié)構(gòu)的顯示器14的顯示器，因此，有時(shí)在這里作為例子描述包含背光單元的用于顯示器14的配置。如果希望的話，可在裝置10中使用其它類(lèi)型的顯示技術(shù)。在裝置10中使用液晶顯示器結(jié)構(gòu)和背光結(jié)構(gòu)僅是示例性的。
[0029]顯示蓋子層可覆蓋顯示器14的表面，或諸如濾色片層或顯示器的其它部分的顯示層可被用作顯示器14中的最外(或大致最外)層。顯示蓋子層或其它的外部顯示層可由透明玻璃板、透明塑料層或其它的透明構(gòu)件形成。
[0030]由諸如氧化銦錫的透明材料形成的諸如電容觸摸傳感器電極的陣列的觸摸傳感器部件可在顯示蓋子層的下側(cè)形成，可在諸如玻璃或聚合物觸摸傳感器基板的單獨(dú)的顯示層上形成，或者可一體化于其它的顯示層(例如，諸如薄膜晶體管層的基板層)中。
[0031]在圖4中表示可用于電子裝置10的示例性的配置的示意圖。如圖4所示，電子裝置10可包含控制電路29。控制電路29可包含用于控制裝置10的操作的存儲(chǔ)和處理電路。控制電路29可例如包含諸如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)、非易失性存儲(chǔ)器(例如，快擦寫(xiě)存儲(chǔ)器或被配置為形成固態(tài)驅(qū)動(dòng)的其它電可編程只讀存儲(chǔ)器)、易失性存儲(chǔ)器(例如，靜態(tài)或動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)等的存儲(chǔ)。控制電路29可包含基于一個(gè)或更多個(gè)微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器、基帶處理器、電力管理單元、音頻編碼解碼器芯片、應(yīng)用特定集成電路等的處理電路。
[0032]控制電路29可被用于在裝置10上運(yùn)行諸如操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的軟件。通過(guò)使用該軟件，控制電路29可在顯示器14上向電子裝置10的用戶(hù)呈現(xiàn)信息。當(dāng)在顯示器14上向用戶(hù)呈現(xiàn)信息時(shí)，可在調(diào)整用于顯示器14的背光照射的強(qiáng)度時(shí)由控制電路29使用傳感器信號(hào)和其它信息。
[0033]輸入輸出電路30可被用于允許向裝置10供給數(shù)據(jù)并允許從裝置10向外部裝置提供數(shù)據(jù)。輸入輸出電路30可包含通信電路32。通信電路32可包含用于通過(guò)使用裝置10中的數(shù)據(jù)端口支持通信的有線通信電路。通信電路32還可包含無(wú)線通信電路(例如，用于通過(guò)使用天線傳送和接收無(wú)線射頻信號(hào)的電路)。
[0034]輸入輸出電路30還可包含輸入輸出裝置34。用戶(hù)可通過(guò)用輸入輸出裝置34供給命令來(lái)控制裝置10的操作，并且可通過(guò)使用輸入輸出裝置34的輸出資源從裝置10接收狀態(tài)信息和其它的輸出。
[0035]輸入輸出裝置34可包含諸如環(huán)境光傳感器、接近度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、磁傳感器、加速計(jì)和發(fā)光二極管的傳感器和狀態(tài)指示器36和用于收集關(guān)于裝置10的操作環(huán)境的信息并向裝置10的用戶(hù)提供關(guān)于裝置10的狀態(tài)的信息的其它部件。
[0036]音頻部件38可包含用于向裝置10的用戶(hù)呈現(xiàn)聲音的揚(yáng)聲器和音調(diào)產(chǎn)生器和用于收集用戶(hù)音頻輸入的麥克風(fēng)。
[0037]顯示器14可被用于向用戶(hù)呈現(xiàn)諸如文本、視頻和圖片的圖像。傳感器36可包含形成為顯不器14中的一個(gè)層的觸摸傳感器陣列。
[0038]可通過(guò)使用諸如觸摸板傳感器、按鈕、操作桿、點(diǎn)擊輪、滾動(dòng)輪、諸如顯示器14中的傳感器36的觸摸傳感器、小鍵盤(pán)、鍵盤(pán)、振動(dòng)器、照相機(jī)和其它輸入輸出部件的按鈕和其它輸入輸出部件40收集用戶(hù)輸入。
[0039]在圖5中表示可用于裝置10的顯示器14 (例如，用于圖1、圖2或圖3的裝置或者其它適當(dāng)?shù)碾娮友b置的顯示器14)的示例性的配置的斷面?zhèn)纫晥D。如圖5所示，顯示器14可包含諸如用于產(chǎn)生背光44的背光單元42的背光結(jié)構(gòu)。在操作期間，背光44向外(在圖5中的取向中沿維度Z垂直向上)行進(jìn)，并且穿過(guò)顯示層46中的顯示像素結(jié)構(gòu)。這照射由顯示像素產(chǎn)生的供用戶(hù)觀察的任何圖像。例如，背光44可沿方向50照射顯示層46上的被觀察者48觀察的圖像。
[0040]顯示層46可被安裝于諸如塑料機(jī)架結(jié)構(gòu)和/或金屬機(jī)架結(jié)構(gòu)的機(jī)架結(jié)構(gòu)中，以形成用于安裝于外殼12中的顯示模塊，或者，顯示層46可被直接安裝于外殼12中(例如，通過(guò)將顯示層46層疊于外殼12中的凹陷部分中)。顯示層46可形成液晶顯示器，或者可被用于形成其它類(lèi)型的顯示器。
[0041]在顯示層46被用于形成液晶顯示器的配置中，顯示層46可包含諸如液晶層52的液晶層。液晶層52可夾在諸如顯不層58和56的顯不層之間。層56和58可被置于下偏振器層60和上偏振器層54之間。
[0042]層58和56可由諸如透明的玻璃或塑料層的透明基板層形成。層56和58可以是諸如薄膜晶體管層和/或?yàn)V色片層的層。可在層58和56的基板上形成導(dǎo)電印跡、濾色片元件、晶體管和其它的電路和結(jié)構(gòu)(例如，以形成薄膜晶體管層和/或?yàn)V色片層)。觸摸傳感器電極也可被加入諸如層58和56的層中，并且/或者，可在其它的基板上形成觸摸傳感器電極。
[0043]在一個(gè)示例性的配置中，層58可以是包含用于向液晶層52施加電場(chǎng)并由此在顯示器14上顯示圖像的薄膜晶體管的陣列和相關(guān)的電極(顯示像素電極)的薄膜晶體管層。層56可以是包含用于向顯示器14提供顯示彩色圖像的能力的濾色片元件的陣列的濾色片層。如果希望的話，層58可以是濾色片層，并且，層56可以是薄膜晶體管層。
[0044]在裝置10中的顯示器14的操作期間，控制電路29 (例如，一個(gè)或更多個(gè)諸如圖5的印刷電路66上的部件68的集成電路)可被用于產(chǎn)生要在顯示器14上顯示的信息(例如，顯示數(shù)據(jù))。要顯示的信息可通過(guò)使用諸如由柔性印刷電路64中的導(dǎo)電金屬印跡形成的信號(hào)路徑的信號(hào)路徑從電路68被傳送到顯示驅(qū)動(dòng)器集成電路62 (作為例子)。
[0045]顯示驅(qū)動(dòng)器集成電路62可被安裝于薄膜晶體管層驅(qū)動(dòng)器壁架82或裝置10中的其它位置上。可在于印刷電路66與薄膜晶體管層60之間路由信號(hào)時(shí)使用諸如柔性印刷電路64的柔性印刷電路電纜。如果希望的話，顯示驅(qū)動(dòng)器集成電路62可被安裝于印刷電路66或柔性印刷電路64上。印刷電路66可由剛性印刷電路板(例如，填充纖維玻璃的環(huán)氧樹(shù)脂的層)或柔性印刷電路(例如，聚酰亞胺或其它的柔性聚合物層的柔性片材)形成。
[0046]背光結(jié)構(gòu)42可包含諸如光引導(dǎo)板78的光引導(dǎo)板。光引導(dǎo)板78可由諸如透明玻璃或塑料的透明材料形成。在背光結(jié)構(gòu)42的操作期間，諸如光源72的光源可產(chǎn)生光74。光源72可以是例如發(fā)光二極管的陣列。
[0047]來(lái)自光源72的光74可耦合到光引導(dǎo)板78的邊緣表面76中，并且，由于全內(nèi)反射的原理，可在整個(gè)光引導(dǎo)板78上沿維度X和Y分布。光引導(dǎo)板78可包含諸如凹坑或凸塊的光散射特征。光散射特征可位于光引導(dǎo)板78的上表面和/或相對(duì)的下表面上。
[0048]從光引導(dǎo)板78沿方向Z向上散射的光74可用作用于顯不器14的背光44。向下散射的光74可通過(guò)反射器80沿向上的方向回反射。反射器80可由諸如白色塑料、其它閃光的材料的層的反射材料形成。
[0049]為了提高背光結(jié)構(gòu)42的背光性能，背光結(jié)構(gòu)42可包含光學(xué)膜70。光學(xué)膜70可包含有助于背光44的均勻化并由此減少熱斑的擴(kuò)散層、用于提高軸外觀察的補(bǔ)償膜和用于使背光44準(zhǔn)直化的亮度增強(qiáng)膜(有時(shí)也稱(chēng)為轉(zhuǎn)向膜)。光學(xué)膜70可與諸如光引導(dǎo)板78和反射器80的背光單元42中的其它結(jié)構(gòu)重疊。例如，如果光引導(dǎo)板78在圖5的X-Y面中具有矩形印跡，那么光學(xué)膜70和反射器80可具有匹配的矩形印跡。
[0050]在圖6中表示光引導(dǎo)板78的邊緣部分的頂視圖。如圖6所示，發(fā)光二極管72可被安裝于諸如柔性印刷電路基板88的基板上。柔性印刷電路基板88可由聚酰亞胺的層或其它柔性聚合物的片材形成。柔性印刷電路88上的導(dǎo)電印跡可被用于向發(fā)光二極管72傳送電力。柔性印刷電路88可具有諸如尾部84的尾部部分。用于向發(fā)光二極管72傳送電力的印跡可沿尾部84延伸，并且可與諸如圖5的印刷電路板66的印刷電路板上的發(fā)光二極管電力電路耦合。
[0051]在操作期間，發(fā)光二極管72可產(chǎn)生光74。來(lái)自各發(fā)光二極管的光74可耦合到光引導(dǎo)板78的邊緣76中。在顯示器14中可存在單行的發(fā)光二極管72，或者，在顯示器14中可存在多行的發(fā)光二極管72。例如,諸如圖6的陣列的第一發(fā)光二極管陣列可被用于將光發(fā)射到光引導(dǎo)板78的第一邊緣(例如，左邊緣或下邊緣)中，并且，第二發(fā)光二極管陣列可被用于將光發(fā)射到光引導(dǎo)板78的相對(duì)的第二邊緣(例如，右邊緣或上邊緣)中。
[0052]發(fā)光二極管72可由寬度XD (例如，約1mm?10mm的寬度)表征，并且可按中心到中心間隔SP (例如，約1mm?20mm)相互分開(kāi)。如圖6所示，光74首先集中于各發(fā)光二極管的出口附近的光引導(dǎo)板78中。
[0053]常規(guī)的光引導(dǎo)板具有透明珠子的表面層以促進(jìn)光散射。這些珠子依賴(lài)于光折射的原理。基于珠子的光散射結(jié)構(gòu)的有效性存在限制，因此，在光被視為被充分散射以沒(méi)有熱斑之前，光一般必須行進(jìn)至少一個(gè)中心到中心間隔以進(jìn)入光引導(dǎo)板中。為了隱藏各發(fā)光二極管的出口附近的光的難看的集中，使用不透明的結(jié)構(gòu)以覆蓋光引導(dǎo)板的邊緣。這可導(dǎo)致顯示邊界不合意地較大。
[0054]在圖6的顯示器14和光引導(dǎo)板78中，光在被充分混合之前(在圖6的虛線86上)從邊緣76行進(jìn)距離W進(jìn)入光引導(dǎo)板74中。可通過(guò)沿光引導(dǎo)板78的邊緣加入寬度D的衍射光散射區(qū)域(衍射區(qū)域90)，使距離W的大小最小化。衍射區(qū)域90可由沿光引導(dǎo)板78的主矩形部分的邊界延伸的衍射結(jié)構(gòu)的條帶形成。衍射區(qū)域90的寬度(即，維度D)可小于W、等于W或者大于W。衍射區(qū)域90的衍射結(jié)構(gòu)可基于全息圖、計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的全息圖、一系列的平行線(例如，光柵)、其它的重復(fù)結(jié)構(gòu)或用于散射光74的其它衍射特征。
[0055]衍射結(jié)構(gòu)可分別為光的波長(zhǎng)的尺寸的約二到四倍(例如，在用于照射背光結(jié)構(gòu)的可見(jiàn)光波長(zhǎng)上)，或者可具有其它適當(dāng)?shù)男螤詈统叽纭Ｔ谘苌鋮^(qū)域90中，可數(shù)次重復(fù)衍射結(jié)構(gòu)(例如，在光柵圖案或全息圖中)。光柵或全息圖中的衍射結(jié)構(gòu)的重復(fù)次數(shù)可足夠多，以確保衍射結(jié)構(gòu)表現(xiàn)高的空間相干性，并且在衍射進(jìn)入光74上是有效的(例如，通過(guò)利用衍射關(guān)于維度X混合光74)。區(qū)域90的衍射結(jié)構(gòu)可被加入構(gòu)成光引導(dǎo)板78的塊體材料中，可在光引導(dǎo)板78的上表面上形成,可在光引導(dǎo)板78的下表面上形成,或者可以其他方式加入光引導(dǎo)板78中。
[0056]如圖7所示，光引導(dǎo)板78可包含邊界區(qū)域90和主區(qū)域94。邊界區(qū)域90可包含衍射結(jié)構(gòu)98。衍射結(jié)構(gòu)98可以是凸塊、凹陷、具有與構(gòu)成光引導(dǎo)板78的塊體材料不同的折射率的結(jié)構(gòu)或用于衍射來(lái)自發(fā)光二極管72的光的其它結(jié)構(gòu)。主部分94可具有帶有四個(gè)邊緣的矩形形狀，并且可包含折射光散射結(jié)構(gòu)96。
[0057]光散射結(jié)構(gòu)96可能在尺寸、形狀和/或位置上不夠規(guī)則，并且/或者可具有防止光散射結(jié)構(gòu)96明顯衍射光74的其它特性。盡管如此，當(dāng)與衍射結(jié)構(gòu)區(qū)域90中的衍射結(jié)構(gòu)98相比時(shí)，光散射結(jié)構(gòu)96可具有諸如高背光效率的希望的特性。因此，可能希望通過(guò)使用圖7所示的折射結(jié)構(gòu)96覆蓋光引導(dǎo)板78的大部分(例如，諸如區(qū)域94的具有四個(gè)邊緣的主矩形部分)的類(lèi)型的配置來(lái)實(shí)現(xiàn)光引導(dǎo)板78，而衍射結(jié)構(gòu)90填充置于主部分94與沿光弓丨導(dǎo)板78的邊緣76延伸的發(fā)光二極管72的陣列之間的光引導(dǎo)板78的較窄的邊界區(qū)域。
[0058]在圖8和圖9中表不用于形成用于光引導(dǎo)板78的光衍射結(jié)構(gòu)和光折射結(jié)構(gòu)的不例性的配置。
[0059]如圖8所示，諸如工具100的工具可被用于按壓區(qū)域90中的紫外線固化樹(shù)脂(粘接齊U) 98上的圖案，而紫外線(UV)光源104通過(guò)透明光引導(dǎo)板78向樹(shù)脂98施加紫外線102。光引導(dǎo)板78可由透明的玻璃或塑料(作為例子)形成。紫外線102可穿過(guò)光引導(dǎo)板78以使樹(shù)脂98固化，而工具100壓在板78的下表面上的樹(shù)脂98上，以形成衍射結(jié)構(gòu)98 (例如，全息圖的形狀中的脊、計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的全息圖、光柵中的一系列的平行線或衍射結(jié)構(gòu)的其它圖案)。
[0060]工具100可具有用于在沉積于衍射區(qū)域90中的樹(shù)脂中形成特征98的紋理表面。一旦樹(shù)脂98固化，工具100就可被去除。如果希望的話，可對(duì)于在區(qū)域90中形成衍射結(jié)構(gòu)使用其它的技術(shù)(例如，光刻、壓印、激光構(gòu)圖、利用構(gòu)圖的紫外線的光可成像樹(shù)脂的曝光或其它的制造技術(shù))。圖8所示的布置僅是示例性的。
[0061]一旦沿光引導(dǎo)板78的周邊邊緣在衍射區(qū)域90中形成衍射結(jié)構(gòu)98，就可在主(折射)區(qū)域94中形成折射結(jié)構(gòu)。折射結(jié)構(gòu)可由光引導(dǎo)板78的前表面或后表面上的升高的凸塊、由光引導(dǎo)板78的前表面或后表面上的凹坑或由其它的折射結(jié)構(gòu)形成。通過(guò)圖9所示的一種適當(dāng)?shù)牟贾茫凵涔馍⑸浣Y(jié)構(gòu)96可由透明的珠子形成(例如，珠子具有約8微米?10微米、4微米?12微米或其它適當(dāng)?shù)某叽绲闹睆?。
[0062]諸如樹(shù)脂106的透明的聚合物樹(shù)脂可被用于將珠子96固定于光引導(dǎo)板78的上表面上。珠子96的折射率可與層106的折射率不同，并且/或者，珠子96可從樹(shù)脂106的表面突出，由此導(dǎo)致珠子96折射和散射在光引導(dǎo)板內(nèi)引導(dǎo)的光74。
[0063]衍射區(qū)域90可沒(méi)有珠子96或其它折射結(jié)構(gòu)，或者，珠子96可包含于區(qū)域90中(例如，光引導(dǎo)板78的上表面上)。可在形成衍射結(jié)構(gòu)98、光引導(dǎo)板78、層106和珠子96時(shí)使用的聚合物的例子包含聚酯(例如，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、丙烯酸(例如，聚甲基丙烯酸甲酯)和聚苯乙烯(作為例子)。
[0064]由于圖9所示的配置中的光引導(dǎo)板中的衍射結(jié)構(gòu)98的存在，因此，光74將比其它方式強(qiáng)烈地混合(例如，沿與初始傳播方向Y和垂直維度垂直的橫向維度X)。由于光混合效率在區(qū)域90中得到增強(qiáng)，因此，區(qū)域90的寬度D(和有效混合所需要的總寬度)可相對(duì)較小，由此在不對(duì)沿其邊緣由光引導(dǎo)板78執(zhí)行的光混合的質(zhì)量造成不利影響的情況下減小光引導(dǎo)板78的尺寸。在主區(qū)域94中，折射光散射結(jié)構(gòu)96可被用于提供用于光引導(dǎo)板78的有效的光散射。
[0065]在圖10中表示在形成和使用具有諸如區(qū)域90的衍射光散射區(qū)域和諸如區(qū)域94的折射光散射區(qū)域的顯示器時(shí)包括的示例性的步驟。
[0066]在步驟108中，可在光引導(dǎo)板78上沉積用于形成衍射光散射結(jié)構(gòu)98的液體聚合物或其它材料。作為例子，液晶聚合物可以是紫外線固化聚合物。沿與發(fā)光二極管72相鄰的光引導(dǎo)板78的邊緣延伸的光引導(dǎo)板78的條帶狀邊界區(qū)域可被液體聚合物涂敷。通過(guò)使用諸如工具100的設(shè)備或其它的制造設(shè)備，聚合物可固化并且通過(guò)衍射結(jié)構(gòu)98被構(gòu)圖。可通過(guò)壓印、通過(guò)在光刻和蝕刻之后固化、通過(guò)將光可成像聚合物曝光于全息或光柵圖案、通過(guò)使用激光構(gòu)圖、或者通過(guò)以其他方式在光引導(dǎo)板78中或上形成衍射結(jié)構(gòu)98，創(chuàng)建衍射結(jié)構(gòu)98。
[0067]在步驟110中，可在光引導(dǎo)板78的主部分94中形成折射光散射結(jié)構(gòu)96。作為例子，包含透明的聚合物珠子的液體聚合物可旋涂或噴射于光引導(dǎo)板78的表面上，并且通過(guò)使用熱或紫外線曝光固化。
[0068]在步驟112中，光引導(dǎo)板78可被組裝到顯示器14和裝置10中，并被用于向顯示器14提供背光。在操作期間，光74可從發(fā)光二極管72被發(fā)射，并且可耦合到光引導(dǎo)板78的邊緣76 (例如，平坦的垂直邊緣表面)中。區(qū)域90中的衍射光散射結(jié)構(gòu)98可有效地混合從發(fā)光二極管72發(fā)射的光，使得光引導(dǎo)板78的混合區(qū)域部分可在尺寸被最小化。折射光散射結(jié)構(gòu)96可有效地在主區(qū)域94中散射光，由此增強(qiáng)背光效率。
[0069]根據(jù)實(shí)施例，提供一種顯示器，該顯示器包括:顯示圖像的顯示層；和提供用于顯示層的背光的背光結(jié)構(gòu)，其中，背光結(jié)構(gòu)包含發(fā)射光的光源和接收來(lái)自光源的光的光引導(dǎo)板，其中，光引導(dǎo)板具有帶有散射來(lái)自光源的光以用作背光的折射光散射結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域，并具有置于第一區(qū)域與光源之間的第二區(qū)域，并且，第二區(qū)域具有在光被折射光散射結(jié)構(gòu)散射之前混合光的衍射光散射結(jié)構(gòu)。
[0070]根據(jù)另一實(shí)施例，折射光散射結(jié)構(gòu)包含透明的珠子。
[0071]根據(jù)另一實(shí)施例，衍射光散射結(jié)構(gòu)包含全息結(jié)構(gòu)。
[0072]根據(jù)另一實(shí)施例，顯示層與第一區(qū)域重疊，并且，第二區(qū)域形成沿第一區(qū)域的周邊邊緣延伸的條帶。
[0073]根據(jù)另一實(shí)施例，光引導(dǎo)板具有相對(duì)的第一表面和第二表面，其中，折射光散射結(jié)構(gòu)在第一表面上形成，并且，衍射光散射結(jié)構(gòu)在第二表面上形成。
[0074]根據(jù)另一實(shí)施例，衍射光引導(dǎo)結(jié)構(gòu)包含在沿光引導(dǎo)板的邊界延伸的條帶中形成的樹(shù)脂的構(gòu)圖層。[0075]根據(jù)另一實(shí)施例，樹(shù)脂包含紫外線固化樹(shù)脂。
[0076]根據(jù)另一實(shí)施例，折射光散射結(jié)構(gòu)包含透明的珠子。
[0077]根據(jù)另一實(shí)施例，光引導(dǎo)板具有相對(duì)的第一表面和第二表面，其中，樹(shù)脂的構(gòu)圖層在第一表面上形成，并且，透明的珠子在第二表面上形成。
[0078]根據(jù)另一實(shí)施例，光源包含發(fā)光二極管。
[0079]根據(jù)另一實(shí)施例，顯示層包含液晶層。
[0080]根據(jù)另一實(shí)施例，顯示層包含濾色片層和薄膜晶體管層，并且，液晶層被置于濾色片層與薄膜晶體管層之間。
[0081]根據(jù)另一實(shí)施例，發(fā)光二極管被配置為沿第一維度向光引導(dǎo)板發(fā)射光，其中，背光沿與第一維度垂直的第二維度穿過(guò)顯示層，并且，衍射光散射結(jié)構(gòu)關(guān)于與第一維度和第二維度垂直的第三維度混合來(lái)自光源的光。
[0082]根據(jù)實(shí)施例，提供一種顯示器，該顯示器包括:至少一個(gè)顯示層；提供用于顯示層的背光的光引導(dǎo)板，其中，光引導(dǎo)板具有帶有四個(gè)邊緣的矩形周邊；和沿四個(gè)邊緣中的給定的一個(gè)配置以將光發(fā)射到光引導(dǎo)板中的發(fā)光二極管，其中，光引導(dǎo)板具有包含散射光使得光用作用于顯示層的背光的光散射結(jié)構(gòu)的矩形區(qū)域，其中，光引導(dǎo)板在矩形區(qū)域與給定邊緣之間具有邊界區(qū)域，并且，光引導(dǎo)板在邊界區(qū)域中包含通過(guò)衍射混合光的衍射光引導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
[0083]根據(jù)另一實(shí)施例，衍射光引導(dǎo)結(jié)構(gòu)在光引導(dǎo)板的表面上包含樹(shù)脂層。
[0084]根據(jù)另一實(shí)施例，樹(shù)脂層包含具有全息圖案的紫外線固化樹(shù)脂層。
[0085]根據(jù)另一實(shí)施例，樹(shù)脂層包含具有光柵圖案的紫外線固化樹(shù)脂層。
[0086]根據(jù)另一實(shí)施例，矩形區(qū)域中的光散射結(jié)構(gòu)包含聚合物珠子。
[0087]根據(jù)另一實(shí)施例，矩形區(qū)域中的光散射結(jié)構(gòu)包含在不衍射光的情況下折射光的折射光散射結(jié)構(gòu)。
[0088]根據(jù)實(shí)施例，提供一種顯示器，該顯示器包括:上偏振器；下偏振器；上偏振器與下偏振器之間的薄膜晶體管層；上偏振器與下偏振器之間的濾色片層；薄膜晶體管層與濾色片層之間的液晶層；具有邊緣和沿邊緣中的一個(gè)延伸的衍射光散射結(jié)構(gòu)的邊界條帶的光引導(dǎo)板；和將光發(fā)射到光引導(dǎo)板中的發(fā)光二極管的陣列，其中，衍射光散射結(jié)構(gòu)混合光。
[0089]根據(jù)另一實(shí)施例，光引導(dǎo)板具有包含散射由衍射光散射結(jié)構(gòu)混合的光使得光穿過(guò)液晶層的折射光散射結(jié)構(gòu)的主區(qū)域，并且，邊界條帶位于發(fā)光二極管的陣列與主區(qū)域之間。
[0090]以上僅解釋本發(fā)明的原理，并且，在不背離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可提出各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種顯不器，包括:顯示圖像的顯示層；和提供用于顯示層的背光的背光結(jié)構(gòu)，其中，背光結(jié)構(gòu)包含發(fā)射光的光源和接收來(lái)自光源的光的光引導(dǎo)板，其中，光引導(dǎo)板具有帶有散射來(lái)自光源的光以用作背光的折射光散射結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域和置于第一區(qū)域與光源之間的第二區(qū)域，并且其中，第二區(qū)域具有在光被折射光散射結(jié)構(gòu)散射之前混合光的衍射光散射結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中，折射光散射結(jié)構(gòu)包含透明的珠子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中，衍射光散射結(jié)構(gòu)包含全息結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中，顯示層與第一區(qū)域重疊，并且其中，第二區(qū)域形成沿第一區(qū)域的周邊邊緣延伸的條帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中，光引導(dǎo)板具有相對(duì)的第一表面和第二表面，其中，折射光散射結(jié)構(gòu)在第一表面上形成，并且其中，衍射光散射結(jié)構(gòu)在第二表面上形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中，衍射光引導(dǎo)結(jié)構(gòu)包含在沿光引導(dǎo)板的邊界延伸的條帶中形成的樹(shù)脂的構(gòu)圖層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示器，其中，樹(shù)脂包含紫外線固化樹(shù)脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示器，其中，折射光引導(dǎo)結(jié)構(gòu)包含透明的珠子。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示器，其中，光引導(dǎo)板具有相對(duì)的第一表面和第二表面，其中，樹(shù)脂的構(gòu)圖層在第一表面上形成，并且其中，透明的珠子在第二表面上形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述 的顯示器，其中，光源包含發(fā)光二極管，并且其中，顯示層包含液晶層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示器，其中，顯示層包含濾色片層和薄膜晶體管層，并且其中，液晶層被置于濾色片層與薄膜晶體管層之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的顯示器，其中，發(fā)光二極管被配置為沿第一維度向光引導(dǎo)板發(fā)射光，其中，背光沿與第一維度垂直的第二維度穿過(guò)顯示層，并且其中，衍射光散射結(jié)構(gòu)關(guān)于與第一維度和第二維度垂直的第三維度混合來(lái)自光源的光。
13.一種顯不器，包括:至少一個(gè)顯示層；提供用于顯示層的背光的光引導(dǎo)板，其中，光引導(dǎo)板具有帶有四個(gè)邊緣的矩形周邊；和沿四個(gè)邊緣中的給定邊緣布置以將光發(fā)射到光引導(dǎo)板中的發(fā)光二極管，其中，光引導(dǎo)板具有包含散射光使得光用作用于顯示層的背光的光散射結(jié)構(gòu)的矩形區(qū)域，其中，光引導(dǎo)板在矩形區(qū)域與給定邊緣之間具有邊界區(qū)域，并且其中，光引導(dǎo)板在邊界區(qū)域中包含通過(guò)衍射混合光的衍射光引導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示器，其中，衍射光引導(dǎo)結(jié)構(gòu)包含在光引導(dǎo)板的表面上的樹(shù)脂層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示器，其中，樹(shù)脂層包含具有全息圖案的紫外線固化樹(shù)脂層。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示器，其中，樹(shù)脂層包含具有光柵圖案的紫外線固化樹(shù)脂層。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示器，其中，矩形區(qū)域中的光散射結(jié)構(gòu)包含聚合物珠子。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示器，其中，矩形區(qū)域中的光散射結(jié)構(gòu)包含在不衍射光的情況下折射光的折射光散射結(jié)構(gòu)。
19.一種顯不器，包括:上偏振器；下偏振器；上偏振器與下偏振器之間的薄膜晶體管層；上偏振器與下偏振器之間的濾色片層； 薄膜晶體管層與濾色片層之間的液晶層；具有邊緣和沿邊緣中的一個(gè)邊緣延伸的衍射光散射結(jié)構(gòu)的邊界條帶的光引導(dǎo)板；和將光發(fā)射到光引導(dǎo)板中的發(fā)光二極管的陣列，其中，衍射光散射結(jié)構(gòu)混合光。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的顯示器，其中，光引導(dǎo)板具有包含散射由衍射光散射結(jié)構(gòu)混合的光使得光穿過(guò)液晶層的折射光散射結(jié)構(gòu)的主區(qū)域，并且其中，邊界條帶位于發(fā)光二極管的陣列與主區(qū)域之間。
【文檔編號(hào)】G02F1/13357GK103632612SQ201310345443
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月15日
【發(fā)明者】齊軍, V·H·因, 陳偉 申請(qǐng)人:蘋(píng)果公司