CN103513303A

CN103513303A - 具有倒圆顶端的转向膜的显示器

Info

Publication number: CN103513303A
Application number: CN201310230840.2A
Authority: CN
Inventors: D·A·多伊勒; J·G·沃泽尔
Original assignee: Apple Computer Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2013-06-09
Publication date: 2014-01-15
Also published as: US20130335999A1; KR20130140567A; KR101518119B1; TW201403140A; US8727593B2; TWI512339B

Abstract

本发明公开了具有倒圆顶端的转向膜的显示器。本发明可以提供一种设置有带背光结构的显示器的电子装置。该背光结构可以包括光源。来自光源的光可以被耦合到导光板的边缘中。该背光结构可以包括多个层如漫射层和一层或多层增亮膜。增亮膜层可以用于准直从导光板散射的光从而增强背光效率。增亮膜可以由透明基板如聚酯层形成。图案化聚合物层如图案化固化树脂层可以形成在背光增强膜的透明基板上。可以使用基于辊的制造工艺在基板上形成图案化聚合物层。图案化聚合物层可以包括一系列具有倒圆峰的平行脊。

Description

具有倒圆顶端的转向膜的显示器

技术领域

本公开涉及电子装置，更具体地讲，涉及具有显示器的电子装置。

背景技术

电子装置如蜂窝电话和计算机通常设置有显示器。为了确保在各式各样的照明条件下显示器是可见的，显示器通常设置有背光单元。光源如发光二极管阵列可以为背光单元提供光。可以使用透明的导光板将来自发光二极管的光横向分布在显示器上。

为了增强背光效率从而确保显示器表现出令人满意的背光亮度水平，通常在显示器背光单元中装配增亮膜。有时被称作棱镜膜或转向膜的这些膜有助于将从导光板逸出的光朝向用户向上引导，穿过显示器的各层。

如果不小心的话，显示器中的各层如棱镜或转向膜层可能易受损。例如，在冲击事件期间，传统的棱镜或转向膜表面特征件会被压坏，从而导致在显示器上出现不期望的暗点和白点。

因此，将理想的是，能够提供改进的显示器背光结构。

发明内容

可以提供一种设置有带背光结构的显示器的电子装置。背光结构可以包括光源。来自光源的光可以被耦合到导光板的边缘中。

背光结构可以包括多个层如漫射层和一层或多层增亮膜。漫射层和增亮膜结构可以覆盖导光板。在装置使用期间，增亮膜层可以用于准直从导光板散射的光从而增强背光效率。

增亮膜可以由透明基板如聚酯层形成。图案化聚合物层如图案化固化树脂层可以形成在背光增强膜的透明基板上。可以使用基于辊的制造工艺在基板上形成图案化聚合物层。图案化聚合物层可以包括一系列具有倒圆峰的平行脊。脊可以具有三角形的横截面形状。

根据附图和下面对优选实施例的详细描述，本发明的其它特征、其特性和各种优点将更清楚。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的可以设置有增亮膜的那种类型的示例性电子装置的正视图。

图2是根据本发明的实施例的具有背光结构的显示器的剖面侧视图。

图3是示出根据本发明的实施例的背光单元的一部分的剖面侧视图，示出了可以如何使用多层增亮膜结构来将背光向上引导。

图4是根据本发明的实施例的示例性增亮膜的一部分的立体图。

图5是根据本发明的实施例的在形成增亮膜的过程中可以使用的那种类型的设备的侧视图。

图6是根据本发明的实施例的带可以用于为增亮膜提供提高的机械强度的那种类型的倒圆顶端的三角形脊的一部分的侧视图。

具体实施方式

电子装置的显示器可以包括具有一个或多个增亮膜（有时被称为转向膜）的背光结构。增亮膜可以具有一系列平行脊，有助于准直显示器的背光。脊可以具有带顶端的三角形横截面，这些顶端被倒圆以增强机械强度。

图1是可以设置有具有坚固增亮膜的显示器的那种类型的电子装置的图示。装置10可以是手持装置如蜂窝电话或媒体播放器、平板电脑、笔记本电脑、其它便携式计算设备、可配戴或小型装置如腕表或悬吊装置、电视、计算机监视器或其它电子设备。

如图1中所示，电子装置10可以包括显示器如显示器14。显示器14可以是装配了导电电容性触摸传感器电极或其它触摸传感器组件的层的触摸屏，或者可以是非触摸敏感的显示器。显示器14可以包括由液晶显示器（LCD）组件形成的显示像素阵列、电泳显示像素阵列、电润湿显示像素阵列或基于其它显示技术的显示像素。其中显示器14包括形成液晶显示器（LCD）像素的显示层的构造在本文中有时可以被描述为例子。然而，这只是示例性的。显示器14可以包括使用任何合适类型的显示技术形成的显示像素。

可以使用显示器覆盖层如透明玻璃或透明塑料的层保护显示器14。可以在显示器覆盖层中形成开口。例如，开口可以形成在显示器覆盖层中用于容纳按钮如按钮16，并且可以使用开口如开口18来形成扬声器端口。装置10还可以使用在显示器14中没有开口的装置构造。

装置10可以具有外壳如外壳12。有时可以被称为机壳或壳体的外壳12可以由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合物、金属（例如，不锈钢、铝等）、其它合适材料或者这些材料中的任何两种或更多种的组合形成。

可以使用其中外壳12中的部分或全部被加工或模制为单个结构的单片式构造形成外壳12，或者可以使用多个结构（例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一个或多个结构等）形成外壳12。

在图2中示出显示器14的剖面侧视图。如图2的显示器14的示例性构造中所示，显示器14可以包括显示模块如显示模块32和相关的背光单元如背光单元30。背光单元30可以提供背光28，背光28在方向Z上垂直向上穿过显示模块32的各层行进。

显示模块32可以是液晶显示模块或者使用其它显示技术形成的显示结构。在图2的例子中，已使用液晶显示器技术实现显示模块32。如图2中所示，这种类型的构造下的显示模块32可以包括夹在显示层44和42之间的液晶材料层如液晶层50。显示层42可以是具有透明基板如玻璃层的薄膜晶体管层。层42上的薄膜晶体管和电极可以用于向液晶层50施加电场，以向用户呈现图像。显示层42可以是在透明玻璃或塑料基板上具有滤色器元件阵列的滤色器层，用于为显示器14提供显示彩色图像的能力。显示层44和40可以被***偏光层如下偏光器40和上偏光器46之间。

背光单元30可以具有产生光26的光源如光源24。光源24可以包括发光二极管或其它发光器件的阵列。来自光源24的光26可以被耦合到导光板22的相邻边缘中。导光板22可以由透明材料片材如透明塑料层形成。在操作期间，光26可能由于全内反射的原理而被横向（在图2的维度X和Y上）分布。可以使用反射器20在向上方向Z上反射已经被向下散射回的光，从而增强背光效率。

正在导光板22中行进的光中的一些可以穿过导光板的上表面逸出，以形成背光28。背光单元30可以包括用于增强背光28质量的背光膜如层34、36和38。用一种合适的布置，层34可以是用于使热点降到最低的漫射层并且层36和38可以是用于准直背光28的增亮膜。如果需要的话，可以在背光单元中装配额外层（例如，另一个漫射层等）。其中在背光结构30中使用单个漫射器如漫射层34和两个增亮膜如层36和38的图2的构造只是示例性的。

图3是背光结构30的一部分的剖面侧视图。导光板22可以是具有相对的上表面和下表面的平面构件。如图3中所示，正在导光板22中传播的光26可以散射到上表面52之外。可以在导光板22的上表面和/或下表面上设置凹陷和/或凸起的图案，以增强光散射。

光26通常以相对于上表面52的平面（即，图3的X-Y平面）的相对小角度A1散射到上表面52之外。增亮膜如膜36和38可以用于准直通过结构30产生的背光。在图3的例子中，背光结构30包括下增亮膜如膜36和上增亮膜如膜38。如果需要，可以使用更少或更多层的增亮膜。图3的例子只是示例性的。

射出导光板22的表面52的被散射光线28A的特征可以在于相对于表面52的相对小角度A1（例如，A1可以小于45°）。如果不正确，则光线28A的小角度将致使光线28A对于为显示模块32提供背光是无效的。因此，增亮膜36和38可以用于将光线28A朝向用户向上引导。具体地讲，增亮膜36可以以较大角度如角度A2将光线28A向上引导，并且增亮膜38可以以更大角度如角度A3将光线28B向上引导。角度A2可以介于30°和90°之间（举例来说）。角度A3可以接近90°（即，使光28B经过上增亮膜38而产生的光28可以平行于垂直维度Z传播，以相对温和的角度扩张以提供离轴观看时的照明）。以此方式准直来自导光板22的光确保：背光28将充当显示层如显示模块32的合适照明。

在图4中示出实现层36和38的过程中可以使用的那种类型的增亮膜结构的一部分表面的立体图。如图4中所示，增亮膜54（即，可以用于实现层36和/层38的那种类型的透明膜）可以具有一系列彼此平行延伸的细长突出部，如脊56。每个脊56可以具有56三角形的横截面或者其它合适的横截面形状。脊56可以平行于脊轴62延伸。每个脊的特征可以在于峰部分58。相邻的脊可以通过***其间的谷60而分离开。峰58可以彼此分离开大约24微米的节距P（例如，5微米至50微米的节距或其它合适的节距尺寸）。谷60可以同样地彼此分离开大约24微米的节距P（例如，5微米至50微米的节距或其它横向间隔）。

峰58和谷60可以具有沿着轴62延伸的细长形状。在组装的背光单元中，一个增亮膜（例如，膜36）可以具有脊轴，如以相对于射出光源24的光26的一个角度定向的轴62，并且另一个增亮膜（例如，膜38）可以具有脊轴，如以相对于射出光源24的光26的另一个角度定向的轴。使用每个膜的脊轴的不同定向角度，可能有助于降低不期望的莫尔效应，莫尔效应原本会起因于膜36和38的脊彼此平行对准。

在图4的例子中，脊58具有带倒圆峰的三角形横截面。这只是示例性的。例如，脊58可以被构造用于形成具有其它横截面形状的正弦波浪形状或一系列平行的细长突出部。

增亮膜54可以通过压印或者以其它方式处理聚合物膜层来形成，或者可以通过在固体聚合物基板（例如，聚酯膜如聚对苯二甲酸乙二醇酯膜）上形成液体聚合物（例如，可紫外光固化树脂）的图案来形成。举例来说，增亮膜54的部分66可以由固体聚合物基板层如聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的柔性片材形成，并且增亮膜64的部分64可以由紫外光固化树脂形成。

图5是在形成图4的增亮膜54的过程中可以使用的那种类型的***的剖面侧视图。如图5中所示，***68可以包括辊如辊74和辊82。辊74可以绕旋转轴80在方向78上旋转。辊82可以绕旋转轴84在方向86上旋转。树脂分配工具70可以在柔性聚合物基板66的表面上分配未固化液体树脂（例如，液体可紫外光固化聚合物树脂）。辊74可以具有带突出特征件76的图案化表面。当层66在方向92上经过辊74和82时，可以用特征件76将树脂72图案化。来自光源88的光90（例如，紫外光）可以固化层66的表面上的树脂，从而形成图案化脊结构64。

如图6的剖面图示中所示的，脊56的峰（顶端）58可以具有倒圆形状。这样可以有助于使增亮膜54坚固并且有助于抵抗在显示器14的表面上产生力的冲击事件期间的损害。

传统的增亮膜可以具有带三角形横截面和尖锐顶端（即，特征在于曲率半径为大约0.5微米或更小的顶端形状）的脊。这样使得在外部物体撞击显示器14时传统增亮膜的顶端易被压坏。传统膜的被压坏部分会引起显示器上不均匀的背光和不期望的白斑或暗斑。

相比之下，脊56可以具有倒圆形状，该倒圆形状的曲率半径R大于0.5微米，优选地大于1微米，大于2微米、2-4微米、1-5微米，大于3微米或大于4微米。通过提供三角形脊56或具有足够倒圆形状的其它合适脊56的峰58，在显示器14上出现冲击事件期间脊56易受损的现象可以显著减少。例如，与传统的带尖锐顶端膜相比，落球测试中的抗破坏性可以增加两倍或三倍。脊56使用倒圆峰58因此可以使显示器在用户使用装置10期间不太容易受损。

根据一个实施例，提供了一种增亮膜，所述增亮膜包括具有一系列平行脊的透明层，每个脊具有带倒圆峰的三角形横截面，倒圆峰的曲率半径为至少1微米。

根据另一个实施例，每个脊被构造用于呈现出曲率半径为至少2微米的倒圆峰。

根据另一个实施例，透明材料层包括柔性基板上的图案化材料层。

根据另一个实施例，图案化材料层包括图案化的可紫外光固化树脂。

根据另一个实施例，柔性基板包括透明聚合物片材。

根据另一个实施例，透明聚合物片材包括聚酯层。

根据另一个实施例，每个脊的倒圆峰的曲率半径为至少3微米。

根据实施例，提供一种显示器，所述显示器包括被构造用于产生图像的显示层和被构造用于为显示层提供背光的背光单元，所述背光单元包括至少一个具有一系列平行脊的增亮膜，每个脊具有曲率半径为至少1微米的倒圆峰。

根据另一个实施例，脊具有三角形横截面形状。

根据另一个实施例，背光单元包括导光板和光源，所述光源被构造用于将光发射到导光板的边缘中，其中，增亮膜覆盖导光板并且被构造用于准直从导光板散射的光。

根据另一个实施例，显示层包括薄膜晶体管层和滤色器层。

根据另一个实施例，至少一个增亮膜包括至少两个增亮膜，其中，两个增亮膜中的每个具有一系列平行脊，每个脊具有曲率半径为至少1微米的倒圆峰。

根据另一个实施例，增亮膜包括透明柔性基板上的图案化材料层。

根据另一个实施例，图案化材料层包括被固化的可紫外光固化树脂的层。

根据另一个实施例，透明柔性基板包括聚酯。

根据另一个实施例，显示层包括滤色器层和薄膜晶体管层。

根据一个实施例，提供一种形成显示器背光增亮膜的方法，所述方法包括：在透明柔性基板上沉积液体树脂；用辊在液体树脂中压出脊，每个脊具有带曲率半径为至少1微米的峰的三角形横截面；以及固化液体树脂。

根据另一个实施例，固化液体树脂的步骤包括向液体树脂施用紫外光。

根据另一个实施例，透明柔性基板包括透明聚合物层，并且其中沉积液体树脂的步骤包括向透明聚合物层施用液体树脂。

根据另一个实施例，透明柔性基板包括透明聚酯层，并且其中沉积液体树脂的步骤包括向透明聚酯层施用液体树脂。

根据一个实施例，提供一种电子设备，包括如上所述的显示器。

以上只是本发明原理的示例并且在不脱离本发明的范围和精神的情况下本领域的技术人员可以进行各种修改。以上的实施例可以单独地或者以任何组合实现。

Claims

1.一种增亮膜，包括：

透明层，其具有一系列平行脊，每个脊具有带倒圆峰的三角形横截面，所述倒圆峰的曲率半径为至少1微米。

2.根据权利要求1所述的增亮膜，其中每个脊被构造用于呈现出曲率半径为至少2微米的倒圆峰。

3.根据权利要求2所述的增亮膜，其中所述透明层包括柔性基板上的图案化材料层。

4.根据权利要求3所述的增亮膜，其中所述图案化材料层包括图案化的可紫外光固化树脂。

5.根据权利要求4所述的增亮膜，其中所述柔性基板包括透明聚合物片材。

6.根据权利要求5所述的增亮膜，其中所述透明聚合物片材包括聚酯层。

7.根据权利要求1所述的增亮膜，其中每个脊的倒圆峰的曲率半径为至少3微米。

8.一种显示器，包括：

显示层，其被构造用于产生图像；以及

背光单元，其被构造用于为所述显示层提供背光，所述背光单元包括至少一个具有一系列平行脊的增亮膜，每个脊具有曲率半径为至少1微米的倒圆峰。

9.根据权利要求8所述的显示器，其中所述脊具有三角形横截面形状。

10.根据权利要求9所述的显示器，其中所述背光单元包括：

导光板；以及

光源，其被构造用于将光发射到所述导光板的边缘中，其中，所述增亮膜覆盖所述导光板并且被构造用于准直从所述导光板散射的光。

11.根据权利要求10所述的显示器，其中所述显示层包括薄膜晶体管层和滤色器层。

12.根据权利要求11所述的显示器，其中所述至少一个增亮膜包括至少两个增亮膜，其中，所述两个增亮膜中的每个具有一系列平行脊，每个脊具有曲率半径为至少1微米的倒圆峰。

13.根据权利要求8所述的显示器，其中所述增亮膜包括透明柔性基板上的图案化材料层。

14.根据权利要求13所述的显示器，其中所述图案化材料层包括被固化的可紫外光固化树脂层。

15.根据权利要求14所述的显示器，其中所述透明柔性基板包括聚酯。

16.根据权利要求15所述的显示器，其中所述显示层包括：

滤色器层；以及

薄膜晶体管层。

17.一种形成显示器背光增亮膜的方法，包括：

在透明柔性基板上沉积液体树脂；

用辊在所述液体树脂中压出脊，每个脊具有带曲率半径为至少1微米的峰的三角形横截面；以及

固化所述液体树脂。

18.根据权利要求17所述的方法，其中固化所述液体树脂的步骤包括向所述液体树脂施用紫外光。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述透明柔性基板包括透明聚合物层，并且其中沉积所述液体树脂的步骤包括向所述透明聚合物层施用所述液体树脂。

20.根据权利要求18所述的方法，其中所述透明柔性基板包括透明聚酯层，并且其中沉积所述液体树脂的步骤包括向所述透明聚酯层施用所述液体树脂。

21.一种电子设备，包括如权利要求8-16中任一项所述的显示器。