CN101398508A - 降低反射片光学损耗的贴合型导光板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种胶合型导光板以及包括这种导光板的显示器和显示器背光源。所述胶合型导光板包含厚度皆超过衍射条件的导光板、粘合剂层，和干涉型反射片。所述导光板材料折射率在选择波长范围内大于所述粘合剂层的折射率。导光板具有第一和第二主表面，粘合剂层与导光板的第二主表面接触。反射片与粘合剂层的另一面相接触。反射片在选择波长范围内具有高反射率。
Description
技术领域
总体而言，本发明涉及导光板(lightguide)和包括导光板的显示系统。特别是，本发明涉及将反射片贴合在导光板上。
背景技术
光学显示器，如液晶显示器(LCD)正变得日益普遍，其应用于例如移动电话、从手提式个人数字助手(PDA)到膝上型计算机的便携式计算机设备、便携式数字音乐播放器、LCD台式计算机显示器和LCD电视。除应用更加普遍以外，由于包含LCD的电子器件的生产商提出更小的系统尺寸的要求，LCD正在变得更加薄型化。
许多LCD使用背光源来照明LCD的显示区域。典型的背光源包含平板或楔形的导光板，所述导光板通常由光学级的透明聚合物材料通过例如注塑等工艺制成。在许多应用中，背光源包含一个或多个光源，所述光源将发出的光从导光板的一个或多个侧边耦合(couple)到导光板中。在平板或楔形导光板中，耦合进入的光通常通过在导光板的顶表面和底表面全内反射在导光板内传播，直至遇到导致一部分光从导光板出射的一些细微结构(features)。许多背光源包含反射片，所述反射片用于更有效地利用可能从导光板的底表面出射的光。
发明内容
总体而言，本发明涉及贴合型导光板。本发明还涉及包括贴合型导光板的显示器和显示器背光源。
在本发明的一个方面中，贴合型导光板包含厚度大于衍射条件的导光板、厚度大于衍射条件的粘合剂层和干涉型反射片。厚度大于衍射条件的导光板在选择波长范围内具有折射率ng，厚度大于衍射条件的粘合剂层在选择波长范围内具有折射率nadh。在选择波长范围内，粘合剂层的折射率小于导光板的折射率。导光板具有第一和第二主表面，并且粘合剂层与导光板的第二主表面贴合。干涉型反射片与粘合剂层在与导光板的相对面贴合。干涉型反射片充分反射在选择波长范围内的光。
在本发明的另一个方面中，背光组件包含用于使光射入贴合型导光板的入射面的光源，并且还包含起光循环作用的光学膜组合。贴合型导光板包含厚度大于衍射条件的导光板、厚度大于衍射条件的粘合剂层和干涉型反射片。导光板在选择波长范围内具有折射率ng，粘合剂层在选择波长范围内具有折射率nadh。在选择波长范围内，粘合剂层的折射率小于导光板的折射率。导光板具有第一和第二主表面，并且粘合剂层与导光板的第二主表面贴合。干涉型反射片与粘合剂层在与导光板的相对面贴合。干涉型反射片充分反射在选择波长范围内的光。起光循环作用的光学膜组合(stack)放置在导光板的第一主表面上。
在本发明的另一个方面中，液晶显示器包含液晶显示模块和背光组件。背光组件包含用于将光射入贴合型导光板的入射面的光源，并且还包含起光循环作用的光学膜组合。贴合型导光板包含厚度大于衍射条件的导光板、厚度大于衍射条件的粘合剂层和干涉型反射片。导光板在选择波长范围内具有折射率ng，粘合剂层在选择波长范围内具有折射率nadh。在选择波长范围内，粘合剂层的折射率小于导光板的折射率。导光板具有第一和第二主表面，并且粘合剂层与导光板的第二主表面贴合。干涉型反射片与粘合剂层在与导光板的相对面贴合。干涉型反射片充分反射在选择波长范围内的光。起光循环作用的光学膜组合(stack)放置在导光板的第一主表面上。
从下面的详细描述中，本发明的这些和其它方面将是明显的。然而，上面的概述决不能被理解为对权利要求主题的限制，该主题只由后附权利要求书限定，而权利要求书在诉讼中可以修改。
附图说明
在整个说明书中参考附图，在此相同的参考标记表示相同或类似的元件，并且其中：
图1是背光照明的显示器的示意性横截面图；
图2是显示在导光板中的光线的传播路径的示意图；
图3是显示导光板的透射率光谱图；和
图4是显示另一种导光板的透射率光谱图。
没有必要按比例绘制附图。在附图中使用的相同标记指相同或类似的组件。然而，应该理解在给定的附图中使用一个标记表示一个部件不意在限制在另一个图中以相同标记标注的部件。
具体实施方式
许多需要高反射率反射镜的光学产品和器件使用干涉式的多层薄膜结构。这种多层膜结构可以有低成本的生产工艺实现，并且可以设计成在需要的波长范围内具有高反射率，所述波长范围如人眼可见的光谱或特定的光源的输出光谱或特定的探测器的高响应度光谱范围。所述多层膜结构还可以在特定的入射光角度范围内提供所需的反射率。对于垂直入射和适当角度的入射光，通常可以在特定的波长甚至在选定的整个波长范围内获得优异的反射率性能。这种性能通常可以满足特定的终端应用的需求。干涉型反射片，如多层膜干涉型反射片的实例包括在下列专利中描述的那些：美国专利6,208,466(Liu等)；5,825,543(Ouderkirk等)；5,783,120(Ouderkirk等)；5,882,774(Jonza等)；5,612,820(Shrenk等)和5,486,949(Shrenk等)。如在例如美国专利申请序号11/691769中所描述的，在一些情况下，可以使用宽角度反射镜系统提高在宽的波长和角度范围内的反射性。
对于一些应用，如手持式显示器的背光源，可以使用用于反射可见光的双折射多层膜反射和传播进入到导光板的入射面的部分光。一种这样的双折射多层膜是可获自3M Company的商标为Vikuiti ESRTM(增强型镜面反射)膜的多层膜干涉型反射片。通过将ESR膜放置于导光板的下面并被低折射率的介质如空气所包围可以获得最佳性能，从而使得这些背光具有可接受的光学性能。然而，如果破坏了将ESR膜周围的低折射率介质条件，例如ESR膜在上下表面同时与导光板或显示器的其它部分接触，则可能出现光能的损耗。
本说明书公开了一种在显示器，例如手持显示设备中降低来自反射片的光损耗的技术。通过使用光学粘合剂将反射片粘接到导光板上降低光能损耗。通过这种方式，防止导光板和反射片的无意接触，这种接触可能在接触区域中产生由于反射片透光而形成的不必要的光损失(光泄漏)。选择具有适当的折射率的光学粘合剂可以减少或消除这种不必要的在反射片上发生的透射，如干涉型反射片。
对于这种详细描述来说，“厚度大于衍射条件的”材料指材料厚度通常大于光波长，特别是更大的数量级，例如至少1微米，并且可以是几百微米或更大。几何光学可以充分预测或描述厚度大于衍射条件的光学薄膜的光学性能，如它的反射和透射性能。相比之下，干涉光学可以用来充分描述在干涉型光学膜如多层膜干涉型反射片中的薄膜层中光传播的行为。
干涉型反射片，如多层膜干涉型反射片可以由无机材料如金属或氧化物的交替层构成，并且可以是导电或非导电的反射片。在一些情况下，多层膜干涉型反射片可以由有机材料制成。在本发明的一个方面中，可以使用折射率比厚度大于衍射条件的基底材料更低的厚度大于衍射条件的粘合剂，将聚合物多层膜干涉型反射片如ESR膜粘贴到厚度大于衍射条件的基底如导光板上。射入诸如导光板这种基底材料的光由于全反射被限制在导光板内传播，从而将不必要的透射出ESR膜的光损失减到最少。光在导光板内传播，可以通过例如与在本说明书中所描述的微结构(extractionfeatures)的相互作用，在所需要的位置上将光线引出导光板。
根据周围介质的不同，入射到多层膜干涉型反射片如ESR表面的光，可能会发生泄漏。随着入射角从垂直于多层膜干涉型反射片的表面(0°入射角)的方向增大，可以达到“泄漏角”。对于本文的详细描述来说，泄漏角是指在该角度或者大于该角度时大部分入射到多层膜干涉型反射片上的光能发生透射的角度。在小于泄漏角的入射角，大部分光由多层膜干涉型反射片表面反射。泄漏角可以取决于多层膜干涉型反射片中的材料和膜层厚度、反射片周围的介质、和入射光的波长。当多层膜干涉型反射片周围的折射率增加时，泄漏角显著减小(即，多层膜干涉型反射片泄漏更多的入射光)。应当注意到，多层膜干涉型反射片的两个外表面可以处于折射率不同的介质材料中。反射片的泄漏角可能受到每一种不同材料的影响；然而，如果一种材料是空气，则在多层膜干涉型反射片内传播并且入射到空气表面上的光，会在具有较高泄漏角的表面上发生反射。
多层膜干涉型反射片的泄漏角减小(通过浸入在折射率更高的介质中)，会对显示器的亮度和均匀性产生不利的影响。例如，当ESR膜与背光中的导光板发生光学意义上的接触时，在导光板中原本以大的角度正常传播的光无法发生全反射(F-TIR)，因而被耦合到ESR膜中。除非另一种物体也与发生光耦合区域中的ESR膜的另一个表面发生接触，否则这种耦合不会产生很大的影响。另一种物体可以是显示器外框的一部分、一片灰尘、液体或任何其它的碎屑。当发生这种情况时，耦合到ESR膜中的光会透射出ESR，并在显示器的背面损失掉。这种光损耗会产生暗点并且降低显示器的均匀性。
在一些情况下，导光板和ESR膜反射片在显示器背光中是通过空气间隙隔开的，并且可以使用环绕导光板的间隔体(spacer)保持空气间隙。然而，间隔体可能无法一直维持空气间隙，并且一些碎屑也可能进入导光板和反射片之间的间隙。这种碎屑可能导致光耦合和光泄漏，从而导致显示器出现暗点并且破坏均匀性。此外，导光板和反射片可能相互独立地移动，并且可能发生变形或翘曲。由例如温度变化所导致的翘曲可能导致反射片和导光板相互接触，从而引起光泄漏。在一些情况下，湿度和静电的变化也可能导致光耦合和光泄漏。
本发明使用折射率(nadh)小于导光板的折射率(ng)的厚度大于衍射条件的粘合剂层将干涉型反射片如ESR膜粘贴到厚度大于衍射条件的导光板上。可以选择适当折射率差使得基本上全部射入导光板的光保持在导光板中，并且不会以大于泄漏角的入射角进入ESR膜。还可以选择nadh，使得被循环的光(例如，从棱镜膜，如VikuitiTM Brightness Enhancement Film“BEF”或Thin Brightness Enhancement Film“TBEF”，或反射式偏振片如VikuitiTMDual Brightness Enhancement Film“DBEF”，可获自3M Company)通过导光板和粘合剂层以后，可以以小于泄漏角的角度入射到ESR膜上，从而使其被再次朝向显示器反射。
导光板可以具有任何需要的尺寸或形状，并且可以具有均匀的厚度如平板，或可以是具有一定的倾角，如楔形。这种导光板可以应用在例如移动电话、膝上型计算机、电视或其它应用中的液晶显示器(LCD)的背光源中。可以将微结构可以设计在导光板的前表面或其它导光板上或导光板中的位置上，以使光从导光板内向要被照亮的液晶板或其它部件出射。
所述导光板可以在与贴合的反射片相对的一侧上具有微结构，从而使光以预定的角度被导向观察者。可以在例如美国专利6,845,212(Gardiner等)和7,223,005(Lamb等)中找到微结构的实例，并且在美国申请序号11/421,241中也可以找到。微结构可以是被设计成使光从导光板出射的凹槽、小透镜(lenslet)或其它微结构。可以使用几种方法将微结构制作在导光板上，所述方法包括但不限于：铸造、压花、微复制、印刷、烧蚀、蚀刻和本领域中已知的其它方法。
本发明还以单个部件的形式提供导光板和反射片，如贴合型导光板，从而减少背光源部件的数量和背光装配者的成本。将导光板贴合到反射片上可以防止碎屑进入两个表面之间而导致在显示均匀性方面的缺陷。适当地选择导光板和粘合剂折射率可以保持光在导光板内的传播效率，并且防止光以大于泄漏角的角度进入反射片。两个部件的贴合还可以减少每个部件的翘曲，从而提高环境性能和稳定性。
对于该详细描述，选择波长范围可以表示可见光或近可见光(例如，400-700nm波长)、近红外光(例如，700-1000nm、700-1400nm或700-5000nm，波长范围的选择有时取决于使用的检测器或传播介质)、或可见和近红外光组合、或它们的一部分。其它范围也可以是选择的波长范围。例如，如果在具有窄带发射器如LED或激光器的系统中使用贴合型导光板，则选择波长范围可以较窄(例如，100nm、50nm、10nm或更小)。对于在用于液晶显示器(LCD)或其它显示器的照明系统如背光源中使用的贴合型导光板，选择波长范围可以更宽(例如，400-800nm、400-900nm、400-1000nm、400-1200nm、400-1400nm、400-1600nm或400-1700nm)。
多层膜干涉型反射片典型地由数十、数百或数千层微结构组成，这些微层由以光学材料“a”和“b”相交替的形式组成，例如四分之一波长膜堆。光学材料“a，b”可以是已知在干涉膜堆结构中具有应用的任何适合的材料，无论其是无机的(如TiO2、SiO2、CaF或其它适合的材料)，还是有机的，例如聚合物(例如，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯酸类和其它适合的材料)。所述多层膜可以具有全无机材料、全有机材料或无机/有机材料相混合的结构。所述多层膜体可以包含更多的材料，而不仅是材料“a，b”，例如在叠层体中可以包含另外的材料“c”、“d”等。膜层可以是各向同性的，也可以是双折射膜层，或者是各向同性微层和双折射层的组合。具有双折射性质的多层膜可以用于：对称反射系统，能够基本上相同地反射任何偏振态的垂直入射光；或不对称反射系统，对于一种偏振态的垂直入射光具有高反射率而对于正交的偏振态的垂直入射光具有较低的反射率。
每层薄膜的光学厚度(物理厚度乘以折射率)通常小于一个光波长。这些膜层以周期的形式排列，称为光学重复单元(ORU)，例如其中ORU的光学厚度是在选择波长范围内的光的波长的二分之一。这些膜层使光的相长干涉或相消干涉变得可能，所述光的相长或相消干涉是造成多层膜的反射和透射性能随波长改变的原因。ORU可以是两层结构“ab”，但是其它排列也可以，如在美国专利5,103,337(Schrenk等)、3,247,392(Thelen)、5,360,659(Arends等)和7,019,905(Weber)中论述的排列。在需要时，ORU的光学厚度可以沿着多层膜的厚度维度上发生渐变以加宽反射波带。所述多层膜结构在其整个范围内并非一定要是平坦或平面的，如果需要可以将其成形、模制或压花成非平面形状。然而，至少在局部上可以认为膜层结构基本上平行于局部的x-y坐标平面。
在一些情况下，可以通过选择折射率适合的替换材料、每层薄膜的厚度分布和膜层总数，得到具有例如以下特性的多层膜：反射带在整个可见区延伸，并且延伸到近红外区，具有陡峭的左右谱带边沿，并且至少在整个可见光范围内(并且对于一些应用，也在整个近红外区中)具有至少70％、80％、90％或更高平均反射率。可参考例如由3M公司出售的利用双折射多层膜结构的VikuitiTM Enhanced Specular Reflector(ESR)膜。ESR可以在整个可见光范围内具有大于98％的反射率。
多层膜可以完全由聚合物组成，并且可以通过共挤压法和拉伸法制备以在微层中引起适当的双折射，从而提高反射率。在一些情况下，多层膜可以包含或者全部由无机材料组成，并且可以通过真空蒸镀技术制备。对于使用无机材料的双折射多层膜，参考美国专利6,590,707(Weber)。
现在我们转向图1，图1显示了根据本发明的一个方面的具有背光源的显示器200的一个实施方案。具有背光源的显示器200包含背光模块250和LCD模块260。背光模块250包含背光源220和可选的具有光循环作用的数层光学膜组合240，所述具有光循环作用的光学膜组合240被设置在背光源220和LCD模块260之间。
背光220包含贴合型导光板210和光源218。贴合型导光板210包含反射片216，所述反射片216是使用厚度大于衍射条件的粘合剂层214粘合到厚度大于衍射条件的导光板212上的。光源218被置于导光板212的侧边211，使得发出的光能射入到导光板内。光源218可以是任何光源，包括例如冷阴极荧光灯(CCFL)和发光二极管(LED)。在一些情况下，LED光源是优选的光源。
反射片216可以是对于可见光具有例如90％或更高反射率的任何类型反射片。在一些情况下，可以使用金属型反射片和干涉型反射片如多层膜干涉型反射片。在一些情况下，可以使用聚合物多层膜干涉型反射片，如ESR膜。
厚度大于衍射条件的导光板212可以由玻璃或聚合物材料如热塑性或热固性聚合物制成。在一些情况下，适用于厚度大于衍射条件的导光板212的热塑性塑料是聚碳酸酯，但是可以使用任何具有适当的光透射性能的热塑性聚合物。厚度大于衍射条件的导光板212可以是均聚物、共聚物或共混聚合物。共混聚合物的折射率通常称为“有效折射率”，该折射率可以用实验方法测定。对于本公开来说，厚度大于衍射条件的导光板212的折射率是在导光板的表面测量的折射率。在一些情况下，可以将热固性材料，如辐射固化性丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯等用于厚度大于衍射条件的导光板212。厚度大于衍射条件的导光板212可以是柔性导光板或刚性导光板。在例如美国专利申请序号11/421,241中描述了柔性导光板。
进入厚度大于衍射条件的导光板212的侧边211的光以出射光230的形式从背光源220出射，并且被导向具有光循环作用的光学膜组合240。具有光循环作用的光学膜组合240用来进一步调节进入LCD模块260的光，并且更有效地利用光以提高具有背光源的显示器200的亮度和均匀性。出射光230从前表面222离开背光源220并且进入具有光循环作用的光学膜组合240。光学膜组合240可以包含一对相交的BEF棱镜膜244，棱镜膜244的棱镜面朝向LCD模块260。如所显示的，光学膜组合还可以包含可选的散射片242和可选的DBEF反射式偏振片246，它们被置于在相交的BEF棱镜膜244的两侧。可以将可选的散射片242放置在相交的BEF棱镜膜244和背光源220之间。在一些情况下，可选的具有光循环作用的光学膜组合240可以另外包含其它用于进一步调节光的膜片，如散射片、滤光片等。进入具有光循环作用的光学膜组合240的一部分出射光230能够在朝向LCD模块260的方向上透射出该光学膜组合。进入光学膜组合240的另一部分出射光230作为再循环光235穿过前表面222返回到背光源220中。如在别处所描述的，再循环光235进入贴合型导光板210的前表面222，并且通过厚度大于衍射条件的导光板212传播。再循环光235最终由反射片216再次反射向前表面222。
可以使用几种不同类型的厚度大于衍射条件的粘合剂层214，例如干膜热熔性粘合剂、干膜压敏粘合剂、辐射固化性粘合剂或溶剂基粘合剂组装贴合型导光板210。厚度大于衍射条件的粘合剂层214的折射率小于导光板212的折射率。在一些情况下，折射率之差大于0.005，例如大于0.01、0.1、0.2或以上。
所述粘合剂可以在导光板212和反射片216之间形成连续或不连续层。在一些情况下，厚度大于衍射条件的粘合剂214的连续层可以保证显示器的均匀性，并且提高背光的性能。对于这种详细描述来说，“连续层”指该层基本上覆盖厚度大于衍射条件的导光板212和反射片216之间的整个空间，而“不连续层”指在厚度大于衍射条件的导光板212和反射片216之间的空间的至少某些部分没有被该层所覆盖。在一些情况下，例如通过在厚度大于衍射条件的导光板212或反射片216上沉积不连续的粘合剂图案，可以使厚度大于衍射条件的粘合剂214不连续。在一些情况下，可以使用均匀的不连续粘合剂图案，如均匀分布在导光板上的多个粘合剂部分。在一些情况下，不连续涂层在远小于导光板尺寸的范围内是不连续的，而在使用导光板时，粘合剂层的图案是不可见的。
图2显示了光在贴合型导光板210中传播的光路。如在图2中由L0所示，光源218将光以多个角度射入到厚度大于衍射条件的导光板212的侧边211。厚度大于衍射条件的导光板212的侧边211与折射率n＝1的空气形成界面。射入到导光板212中的光线L0在导光板212内以小于侧边211的法线的临界角θcg的角度开始传播。为简单起见，在下面只论述朝厚度大于衍射条件的导光板212和厚度大于衍射条件的粘合剂214之间的界面213传播的那些光线，所述光线在图2中是以光线L显示的。然而，应理解，射入的光线也可以朝导光板212的前表面222传播，在前表面222经过全反射，而在导光板212内继续以小于侧边211的法线的临界角θcg的角度传播。
如在图2中所示，光线L中的一些如光线l1通过TIR反射回到导光板212中。光线L中的一些如光线l2被折射到粘合剂层214中。由θcga＝arcsin(nadh/ng)得到界面213的临界角，并且导光板212的折射率大于粘合剂层214的折射率。光线l1以大于θcga的角度与界面213相交，因此被反射回到厚度大于衍射条件的导光板212中。光线l2以小于θcga的角度与界面213相交，因此被折射到厚度大于衍射条件的粘合剂214中。在前表面222为空气界面的情况下，光线l1在厚度大于衍射条件的导光板212内以大于两个界面的临界角的角度传播，因此在厚度大于衍射条件的导光板212内经历全反射。
在一些情况下，入射到界面如前表面222的光在该界面处或附近与起出光作用的微结构(在图2中没有显示)，从而导致至少一部分光从导光板以图1中所示的出射光230的形式出射。可以引起光出射的微结构可以是在本说明书中别处公开的引出特征中的任何一种。例如，微结构可以位于前表面222、界面213、导光板212的内部或它们的组合。
所述光线可以在厚度大于衍射条件的导光板212内反射数百次。由此，射入导光板中的光L在第一次相交时折射进入粘合剂层214中的那部分(l2)可以是在导光板内传播的全部光中的一小部分。折射到粘合剂层214中的光线l2通过粘合剂层214传播至反射片216，并且通过该反射片向前表面222反射。
如果每一层的相对折射率遵循总的关系：(导光板212的折射率)≥(在反射片216内的最低折射率)≥(粘合剂层214的折射率)，则光线l2可以被反射片216反射。在不满足不等式的情况下，一部分光线l2可以透射穿过反射片216，特别是在与非空气的介质环绕在反射片216两侧时。
与光线L0进入边缘211的方式类似，再循环光235以多个角度进入导光板212的前表面222。导光板212的前表面222与空气也形成界面，因此光线在前表面222的法线的临界角θcg以内在导光板212内传播。一部分再循环光235可以在界面213经历TIR，并且另一部分可以以对光线L所述的方式被折射进入粘合剂层214中。然而，因为θcg<θcga，大部分将被折射到厚度大于衍射条件的粘合剂层214中，然后通过反射片反射向前表面222反射。
现在将在下列说明性实施例中描述示例性实施方案，在所述实施例中，除非另外说明，否则所有部分和百分比是以重量计的。
实施例
实施例1：来自使用和不使用层压的聚碳酸酯导光板的光损耗
使用～3mil(.075mm)厚的光学粘合剂(Opt-1层压粘合剂，也称为Bonding Systems Division 9483粘合剂，可获自3M Company)，将20mil(0.51mm)厚的薄膜型聚碳酸酯导光板(LEXAN
聚碳酸酯膜8010，可获自GE Polymershapes，Seattle WA)粘贴到一片Vikuiti ESRTM薄膜(可获自3MCompany)上。聚碳酸酯导光板的折射率为1.586，而所述光学粘合剂的折射率为1.47。使用台式(benchtop)层压机(Catena35，可获自General BindingCorporation，Northbrook IL)，在室温以1.5英尺/分钟(0.76cm/秒)进行贴合。然后将贴合样品和未贴合的薄膜型聚碳酸酯导光板切割成约6cm宽和30cm长度的样品用于测试。
使用光源和积分球测定贴合样品和未贴合样品的总光损耗(由于泄漏、吸收和散射)。使用扩束器扩展543nm的激光，然后通过柱面透镜将其变为平行光束，然后聚焦在导光板边缘上。通过积分球捕获穿过30cm长导光板并且由其远边出射的光。使用连接到积分球上的光电探测器测量光强度。然后将膜削减5cm，并且重复该过程直至最初的30cm只剩下10cm。使用下列关系计算损耗系数：损耗系数＝(-log10(IX/I0))/(光程长度X)，其中IX是每次切除连续的5cm部分后通过积分球测得的强度，I0是在样品只剩下10cm时通过积分球测得的强度，并且X是在每一次测量时的总长度。对于未贴合和贴合的样品中的任何一个，总光损耗测量重复两次。在未贴合和贴合的样品中测量的损耗基本上相等，从而表明没有由于将ESR膜贴合到聚碳酸酯导光板上而引起的显著的光损耗。
然后重复上述总光损耗实验，不同之处在于使用LED光源代替激光器。LED光源由从Nokia 7270移动电话(可获自Nokia Group，Finland)中取出的四个LED组成。LED在装置中并排排列并且相互间隔几毫米。以13.7V和20mA的条件驱动LED光源。总光损耗测量表明没有由于将ESR膜层压到聚碳酸酯导光板上而引起的显著的光损耗。
实施例2：贴有ESR膜的聚碳酸酯导光板的透射光谱
使用可获自Perkin/Elmer的Lambda 900分光光度计，在不同的入射角测量贴有ESR膜的聚碳酸酯导光板的透射光谱。该实施例证明将ESR膜层压到聚碳酸酯导光板上不会引起ESR膜反射率的显著降低。入射到每一个样品中的光由与ESR膜相对的聚碳酸酯薄板的表面进入。在400nm-700nm的可见光谱区中测量每一个样品的透射率。实施例1的贴合样品在0、15、30、45、60和75°入射角下的光谱示于图3中。实施例1的未贴合样品，ESR膜悬置于样品底面(即，没有贴合，而是代之以空气间隙)，在0、15、30、45、60和75°入射角下的光谱示于图4中。在大入射角下，透射光谱朝蓝-绿光谱一侧略微偏移，但是贴合后的ESR膜的反射率没有显著降低。
实施例3：使用贴合到聚碳酸酯导光板上的ESR的背光系统的亮度和均匀性
利用厚聚碳酸酯膜(Panlite 1151，可获自Teijin Kasei，Alpharetta GA)加工成两个15mil(381微米)厚的导光板。两个导光板在一个表面上具有相同的微结构(extractor)，以使光能够从导光板上的32mm x 40mm区域中出射。根据在实施例1中描述的方法，使用厚度大于衍射条件的OPT-1粘合剂将ESR膜在与微结构相对的一侧贴合到其中一个导光板上。
将每一个导光板放置于铝外壳中，所述铝外壳具有沿着导光板的一个边缘的第一开口，用于接受来自光源的光，并且在导光板微结构一侧所朝向的方向上具有约32mm宽和40mm长的第二开口。光源是在实施例1中描述的4个侧发光LED，所述LED的工作条件是13.7V和20mA，与第一开口对齐。导光板被在铝外壳内侧边固定。
在铝框架中的第二开口上覆盖三张光学薄膜：一个散射片(散射型聚碳酸酯，可获自GE Polymershapes，Seattle WA)和两个相交的棱镜膜(TBEF和BEF-II，均可获自3M Company)。没有与ESR膜贴合的导光板在其下方放置一张可以自由浮动的ESR膜。
用于测量光度的成像系统(PM-1600，可获自Radiant Imaging Inc.，Duvall WA)安置于第二开口上方，测量导光板的空间亮度分布。使用点测型亮度计(PR-650，可获自Photo Research Inc.，Chatsworth CA)校准亮度。
将这些导光板的亮度和均匀性相互比较。贴合ESR膜的导光板的亮度和均匀性比具有未贴合的样品分别大23％和14％。
除非另外说明，否则应该认为在本说明书和权利要求中所用的表示特征尺寸、量和物理性能的所有数字是被词“约”所修饰的。因此，除非有相反说明，否则在上述说明和后附权利要求书中提到的数字参数都是近似值，可以根据使用在此公开的教导的本领域技术人员所寻求获得的需要的性能而改变。
除可能与本发明内容直接抵触的内容以外，在此引用的所有参考文献和出版物的全部内容在此均通过引用清楚地结合到本发明内容中。尽管在此举例并且描述了具体实施方案，但是本领域技术人员应该理解，在不偏离本发明内容的范围的情况下，多种替换和/或等同的实施方案可以代替所显示和描述的具体实施方案。本申请意在覆盖在此论述的具体实施方案的任何修改或变化。因此，意图是本发明只受到权利要求书及其等价物的限制。
Claims (20)
1.一种贴合型导光板，其包含：
具有第一主表面和在第一主表面相对面的第二主表面，厚度大于衍射条件的导光板；
与导光板的第二主表面相贴合，厚度大于衍射条件的粘合剂层，在选择波长范围内，折射率小于导光板的折射率；和
与所述粘合剂层相贴合并且与导光板相对的干涉型反射片，反射片在选择波长范围内具有高反射率。
2.权利要求1所述的贴合型导光板，其中所述干涉型反射片包括多层膜干涉型反射片。
3.权利要求2所述的贴合型导光板，其中所述多层膜干涉型反射片包括聚合物多层膜干涉型反射片。
4.权利要求3所述的贴合型导光板，其中所述聚合物多层膜干涉型反射片包括Enhanced Specular Reflector光学膜。
5.权利要求1所述的贴合型导光板，其中所述厚度大于衍射条件的粘合剂层是连续层。
6.权利要求1所述的贴合型导光板，其中所述厚度大于衍射条件的粘合剂层是非连续层。
7.权利要求6所述的贴合型导光板，其中所述不连续层是均匀的非连续的。
8.一种背光组件，其包含：
具有第一主表面和在第一主表面相对面的第二主表面，厚度大于衍射条件的导光板；
放置在所述导光板的第一主表面上起光循环作用的光学膜组合；
与所述导光板的第二主表面贴合的厚度大于衍射条件的粘合剂层，在选择波长范围内，所述粘合剂的折射率小于所述导光板的折射率；和
与所述粘合剂层贴合并且在所述厚度大于衍射条件的导光板相对侧的干涉型反射片，所述反射片充分反射在所述选择波长范围内的光能；和
将光射入所述厚度大于衍射条件的导光板的入光侧的光源。
9.权利要求8所述的背光组件，其中所述干涉型反射片包括多层膜干涉型反射片。
10.权利要求9所述的背光组件，其中所述多层膜干涉型反射片包括聚合物多层膜干涉型反射片。
11.权利要求10所述的背光组件，其中所述聚合物多层膜干涉型反射片包括Enhanced Specular Reflector光学膜。
12.权利要求8所述的背光组件，其中所述起光循环作用的光学膜组合包含至少一个散射片、一个棱镜膜、一个反射式偏振片和由这些光学膜组成的光学膜组合。
13.权利要求8所述的背光组件，其中所述起光循环作用的光学膜组合依次包含散射片、两张棱镜方向相交的棱镜膜、反射式偏振片，并且其中将散射片紧邻导光板的第一主表面。
14.权利要求8所述的背光组件，其中至少一部分被所述起光循环作用的光学膜组合反射的光能够被所述干涉型反射片再次反射向所述起光循环作用的光学膜组合。
15.权利要求8所述的背光组件，其中所述光源包括至少一个发光二极管。
16.权利要求8所述的背光组件，其中所述光源包括至少一个冷阴极荧光灯。
17.一种液晶显示器，其包含：
液晶显示模块；
与所述液晶显示模块相邻的起光循环作用的光学膜组合；
与所述起光循环作用的光学膜组合相邻的厚度大于衍射条件的导光板，所述厚度大于衍射条件的导光板具有与起光循环作用的光学膜组合相邻的第一主表面和与第一主表面相对的第二主表面；
与所述厚度大于衍射条件的导光板的第二主表面相贴合的厚度大于衍射条件的粘合剂层，在选择波长范围内，所述粘合剂的折射率小于所述导光板的折射率；
与所述粘合剂层贴合的干涉型反射片，所述反射片充分反射在所述选择波长范围内的光；和
用于将光射入所述厚度大于衍射条件的导光板的入光侧的光源。
18.权利要求17所述的液晶显示器，其中所述干涉型反射片包括多层膜干涉型反射片。
19.权利要求18所述的液晶显示器，其中所述多层膜干涉型反射片包括聚合物多层膜干涉型反射片。
20.权利要求19所述的液晶显示器，其中所述聚合物多层膜干涉型反射片包括Enhanced Specular Reflector光学膜。
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