[发明专利]带有受张力作用的透明支持膜的光学元件和显示器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年2月12日提交的第60/900895号美国临时申请的权益。

发明领域

本发明涉及带有受张力作用的透明支持膜的光学元件及其在光学显示器中的应用，尤其涉及可用于LCD监视器和LCD电视中的液晶显示器(LCD)。

发明背景

液晶显示器(LCD)是在诸如便携式计算机、手持计算器、数字手表和电视等装置中使用的光学显示器。一些LCD包括位于显示器侧面的光源，配有光导，其被配置成以将光源发出的光导向LCD面板背面。其他LCD，例如LCD监视器和LCD电视(LCD-TV)，用多个位于LCD面板后面的光源直接照明。这种配置随着较大显示器的发展而与日俱增，因为要达到显示亮度的特定级别，光功率需要按显示尺寸的平方增长。然而，对于沿显示器的侧面定位的光源，可获得的实际状态仅随显示尺寸线性增长。此外，一些LCD应用，如LCD-TV，与其它应用相比，需要显示器足够亮以从较远的距离可被观看，且LCD-TV的视角要求一般与LCD监视器和手持装置的不同。

一些LCD监视器和许多LCD-TV一般由多个冷阴极荧光灯(CCFL)从后面照明。这些光源是线性的，且延伸跨越显示的整个宽度，结果显示的背面被一系列的由较暗区域分隔的光带照明。这种照明轮廓是所不希望的，从而在LCD背面利用漫射板以平滑照明轮廓。

一些LCD监视器和许多LCD-TVs一般在灯的相对侧上邻近漫射板叠加光学管理膜配置。这些光学管理膜一般包括准直漫射板，棱柱形光引导膜(directing film)和反射偏光膜。处理这些个体光学管理膜以制造LCD显示器耗费很多的劳动量，因为每个膜都要被典型地提供保护性盖板，而这必须先除去盖板然后再将每个光学管理膜单独设置到LCD的背光单元中。并且，对每个膜的库存和跟踪计入LCD显示器制造的总成本。而且，由于这些光学管理膜被单独处理，在组装过程中存在毁坏膜的较大危险性。

目前，LCD-TV漫射板典型地使用带有多个分散相的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚合基体，其具有包括玻璃，聚苯乙烯珠和CaCO₃颗粒的多种分散相。这些板又厚又重，而显示器制造试图减薄结构因素和减少显示器的重量。在暴露于高湿和灯引起的高温后漫射板通常会变形或弯曲，这导致显示器中的视觉缺陷。此外，漫射板需要专用的挤压混合以使漫射颗粒在整个聚合基体中分布均匀，这进一步增加了成本。

较早公开，美国专利申请No.2006/0082699描述了一种通过层压自承基片和光学漫射膜的分离层以降低漫射板成本的方法。尽管该解决方法新颖，但需要用粘合剂将这些层压制起来，由于增加了光吸收材料而导致降低系统效率。并且，将层压制起来的附加处理成本是于已无利。并且，该较早公开没有解决漫射板的厚形成因素和重量大的问题。该解决办法也没有销对漫射板变形的问题。

另一个较早公开，美国专利申请No.2006/0171164描述了一种设置在LC面板和照明源之间的光学膜结构或元件。该光学元件使用了连接光学膜的膜固定部分，光学膜进一步连接到连接框架的膜张力控制组件。该公开描述了这种光学元件在通过保持膜上的张力来避免光学膜扭曲方面具有显著的进步。但是，这种方法的一个缺点是一些要用于光学管理配置或叠加的光学膜在收缩、热膨胀或塑性变形方面会具有差的尺寸稳定性。甚至在受张力作用时，尺寸稳定性差或低的薄膜可以稍微弯曲。并且，美国专利申请No.2006/0171164没有教导如何能够通过用具有等效光学特性的漫射膜来代替厚板漫射器，以去除厚板漫射器。

希望用具有更薄形状因素和重量更低的光学漫射膜代替漫射板。在保持高级别的光均匀度的同时，这种漫射膜必须具有尺寸稳定性以及高光学透射率。而且，希望这种漫射膜具有附加的绝热值以减小从光源到漫射器之上的LC层的热增益。空隙化(voiding)为实现漫射膜光学要求和绝缘要求的公知手段。

漫射膜也可以为其自身或选择地为典型地用于光管理配置中的其他光学膜提供结构支持。因为一些光学膜受热会显著收缩或明显膨胀或当持续受张力作用时在变形倾向方面拥有较差的长期尺寸稳定性，可能希望将这些光学膜夹置在两透明层之间，其中一个能够为漫射膜。这些膜受热会收缩很小，具有低的热膨胀系数，包括在张力作用下具有较好长期尺度稳定性(低变形趋势)的材质，如双向拉伸的PET。这种结构支持没有显著的收缩，热膨胀或变形的需要，这正是本发明的实质。