[发明专利]有可变角棱镜的光学薄膜

说明书

技术领域

本发明一般涉及透光光学薄膜，更为具体地说，本发明涉及一种有一可变角棱镜阵列的光学薄膜。

技术背景

背投显示设备，比如液晶显示(LCD)装置，通常使用楔型光导向装置将基本线性的光源，如冷阴极荧光灯(CCFL)，联接到基本平面的输出。该平面的输出然后联接到LCD。

判断显示设备的性能通常是它的亮度。从主观上来讲，总体亮度的相当小的增加不易被显示设备的最终用户所察觉，但有可能客观地测量这种亮度的相当小的增加。尽管不直接受到最终用户的评判，但是，客观测量的仅很小百分比的总体亮度增加的显示，例如，也许小如1％，使用这种显示的产品设计师已感到十分明显的良好。这是因为，设计师只需配置较小的能量给显示设备，就仍然能达到一可接受的亮度水平。对电池供电的便携式装置，这就转变成较长的供电时间。

增加显示亮度的可供选择的方案包括采用更多或更亮的光源。与能降低对显示设备能量配置的能力相反，附加的光源和/或更亮的光源会消耗更多的能量，对便携式设备来讲，这关联到减少电池的寿命。增加设备的光源还会增加产品的成本，导致设备可靠性的降低。

提高亮度还可通过更有效地利用显示设备内可供的光来实现，即引导显示器内更多的可利用光沿优选的观看轴线。许多原理被应用在显示设备中以改进显示设备的效率。例如，具有棱镜结构的亮度加强膜常常用来引导那些否则沿观察轴线不被看见的光。一典型的平面显示设备可利用不同的薄膜来提供总亮度，高对比度的显示，这种显示沿优选的观察方向有基本均匀的输出。表面漫射体或主体漫射体有时用来遮掩光导向装置输出的缺陷，但是大部分漫射体使光从观察轴线上扩散，因而减小了轴线上的亮度。

光导向装置的改进也对改善显示设备的亮度作出了贡献。典型的光导向装置通过漫射抽取光，并通过几何再循环得以提高。进入光导向装置的光线遇到漫射元件，通常有一种白点图形施加在光导向装置的表面，通过从光导向装置扩散而被漫射地抽取。其它光线在光导向装置内全部内反射，直到遇见一漫射元件。在这些过程中，遭到衰减，因为光是漫射地被抽取，未经任何平行(于轴线)的校正，因而轴线上亮度较低。通过加强，在一准平行性过程中，漫射光线更多地被导向轴线上，结果提高了轴线上亮度。

另一种从光导向装置抽取光的方法是应用受抑全内反射(TIR)。在受抑TIR的一种型式中，光导向装置有一楔形，光导向装置厚边缘上的光线入射是全内反射，直至达到相对于光导向装置顶面和底面而言的临界角。这些次临界角光线然后被抽取，或更紧贴地以相对于输出表面的掠射角从光导向装置折射。为了有益于照亮一显示设备，这些光线然后必须转向基本平行于显示设备的观察轴线或输出轴线。通常利用一转向镜或一转向薄膜来实现这种转向。

一转向镜或转向薄膜通常包括形成于输入表面上的棱镜结构，输入表面布置成邻近光导向装置。光线以一掠射角(通常与输出表面交角小于30°)从光导向装置发出，并与棱镜结构相遇。光线在棱镜结构的第一表面折射，在棱镜结构的第二表面折射，这样光线经转向镜或转向薄膜导向到所要的方向，例如，基本平行于显示器的观察轴线。

起因于受抑TIR的光导在目前所知的显示设备中尚未得到足够补偿的光学效果可被看作是波纹(ripple)。波纹是楔形光输出亮度的周期性波动。波纹的幅值、空间频率和相位主要由楔角、输入口和灯与输入口的联接来确定。出射角和离开楔的出射位置直接映射到输入口的一位置上和一离开输入口的发射角上。因此，从输入口发出的空间分量和角度分量的不均匀性映入楔形输出亮度的对应变化上。结果造成这样一种效应，其中，显示屏具有平行于光源的亮带和暗带的出现。这种效应最明显的是在靠近光导向装置的入口处，但可在整个输出表面上被观察到。

纠正波纹或主要遮掩波纹出现的种种努力包括：添加某种形式的光能或扩散到楔结构以努力提供更多的均匀光的抽取。然而，这些努力被证明未达到让人完全满意的程度。

发明内容

按照本发明，一种有益于减少或消除波纹(亮度的不均匀性)的光学薄膜形成有一形成于输入表面上的转向棱镜阵列。阵列中的棱镜是组群的棱镜，其包括两个或多于两个的棱镜结构的棱镜。