具有层压的扩散板的液晶显示器的制作方法

专利名称：具有层压的扩散板的液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学显示器，更具体地说，涉及可用于LCD监视器和LCD电视机的液晶显示器(LCD)。
背景技术：
液晶显示器(LCD)是用于诸如膝上型计算机、手持计算器、数字手表和电视机之类的装置中的光学显示器。一些LCD包括位于显示器侧面上的光源，其中导光片定位成将来自光源的光导向LCD面板的背面。其它的LCD，例如一些LCD监视器和LCD电视机(LCD-TV)，使用位于LCD面板背后的多个光源来直接照明。这种布置在较大的显示器中日益常见，因为要实现一定水平的显示亮度所需的光功率随着显示器尺寸的平方增大，而可获得的沿着显示器的侧面设置光源的实际空间仅仅随着显示器尺寸线性地增大。另外，诸如LCD-TV之类的一些LCD应用要求显示器足够亮，以至于可以从比其它应用更远的距离观看，并且，对LCD-TV的视角要求一般与对LCD监视器和手持装置的视角要求不同。
一些LCD监视器和大多数LCD-TV通常被多个冷阴极荧光灯(CCFL)从背后照明。这些光源是线性的，并且横跨在显示器的整个宽度上，结果是，显示器的背面被由较暗区域分隔开的一系列亮条纹照明。这种照明分布是不理想的，所以使用扩散(散射)板来使LCD装置背面上的照明分布平滑。
目前，LCD-TV扩散板使用具有各种分散相的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚合物基体，其中所述的分散相包含玻璃、聚苯乙烯珠和CaCO3颗粒。这些板在暴露于灯的高温之后常常变形或翘曲。另外，为了试图使LCD面板背面上的照明分布更加均匀，一些扩散板设置有在其整个宽度上空间地变化的扩散特性。这种不均匀的扩散板有时称为印刷图案扩散板。因为在组装时扩散图案必须与照明源对准，所以它们的制造价格昂贵，从而提高了制造成本。另外，这种扩散板需要定制的挤出复合，以使散射颗粒均匀地分布在整个聚合物基体中，这进一步增加成本。

发明内容
本发明的一个实施例涉及一种液晶显示(LCD)单元，该液晶显示单元具有光源和LCD面板，该LCD面板包括上板、下板、以及置于所述上板和所述下板之间的液晶层。所述下板面向所述光源，并且包括吸收偏振片。光控制膜装置设置在所述光源和所述LCD面板之间，使得所述光源穿过所述光控制膜装置照明所述LCD面板。所述光控制膜装置安装在所述LCD面板的下板上，并且，所述光控制膜装置在少包括第一扩散层。
本发明的另一实施例涉及一种液晶显示(LCD)单元，该液晶显示单元包括光源和LCD面板。光控制层装置设置在所述光源和所述LCD面板之间，使得所述光源穿过所述光控制层装置照明所述LCD面板。所述光控制层装置包括扩散板以及增亮层和反射偏振片中的至少一个。所述扩散板具有基本上透明的基片，该基片安装在第一扩散层上，其中该第一扩散层扩散从所述一个或多个光源向所述LCD面板传播的光。
本发明的另一实施例涉及一种光控制光学膜装置，该光控制光学膜装置包括在一侧上具有凹陷区域的第一光学层和设置在所述凹陷区域中的第二光学层。
本发明的另一实施例涉及一种显示单元，该显示单元包括显示面板和设置在所述显示面板背后的光源。一种光控制层装置设置在所述光源和所述显示面板之间。该光控制层装置包括在一侧上具有凹陷区域的第一光学层和设置在所述凹陷区域中的第二光学层。
本发明的以上概述并不意味着描述了本发明的每一个示例实施例或者每一种实施方式。下面的附图和详细描述将更具体地举例说明这些实施例。


结合附图阅读下面对本发明的各种实施例的详细描述，可以更加全面地理解本发明，其中图1示意性地示出能够使用根据本发明原理的扩散板的背面照明式液晶显示器；图2A和图2B示意性地示出根据本发明原理的单面扩散板的实施例；图3A和图3B示意性地示出根据本发明原理的双面扩散板的实施例；图3C和图3D示意性地示出根据本发明原理的具有两个基片的扩散板的实施例；图4A至图4K示意性地示出根据本发明原理的包括附加光控制层的扩散板的附加实施例；图5A至图5C示意性地示出根据本发明原理的安装在液晶面板的下板上的扩散组件的示例性实施例；图6A至图6C示意性地示出根据本发明原理的安装在平面型荧光光源上的扩散组件的实施例；图7示意性地示出用于光学测试样品扩散板的实验装备；图8A示出对照样品以及根据本发明原理制造的实例扩散板的亮度均匀性与总亮度的关系的图；图8B示出对照样品和样品扩散板S1至S4的光亮度与在屏幕上的位置的函数关系的曲线图；图9示出对照样品以及样品扩散板S5、S8和S10的光亮度与在屏幕上的位置的函数关系的曲线图；图10示出样品扩散板S2、S19、S21和S26的光亮度与在屏幕上的位置的函数关系的曲线图；图11示出样品扩散板S8、S20、S22和S27的光亮度与在屏幕上的位置的函数关系的曲线图；图12示出当与增亮层和反射偏振片一起使用时，对照样品以及根据本发明原理制造的实例扩散板的亮度均匀性与总亮度的关系的图；图13示出当与增亮层和反射偏振片一起使用时，两个对照样品以及样品扩散板S2和S8的光亮度与在屏幕上的位置的函数关系的曲线图；图14A和图14B分别是样品S28和对照样品C3的锥光偏振仪图；图15A和图15B示意性地示出用于制造根据本发明的扩散板装置的一个实施例；图16A和图16B示意性地示出用于制造根据本发明的扩散板装置的另一实施例；图17示意性地示出用于制造根据本发明的扩散板装置的另一实施例；图18A和图18B示意性地示出用于制造在本发明的扩散板中使用的层压组件装置的其它实施例；图19示出针对几个样品均匀扩散板和印刷扩散板的亮度均匀性与扩散板的单程透射率的函数关系的图；图20A、图20C和图20E示意性地示出用于制造根据本发明原理的扩散组件装置的实施例；图20B、图20D和图20F示意性地示出分别使用图20A、图20C和图20E中所示的装置制造的扩散组件；图21A和图22A示意性地示出用于制造根据本发明原理的扩散组件装置的另一实施例；以及图21B至图21D和图22B示意性地示出在沿着图21A和图22A所示的装置的不同点上的各个制造阶段的扩散组件。
可以对本发明进行各种各样的修改和替代。在附图中以示例的方式示出本发明的细节，并且将进行详细地描述。但是，应该理解，本发明不局限于所描述的具体实施例。相反，本发明覆盖落入在由所附权利要求限定的本发明的实质和范围内的各种修改、等同形式和替代形式。
具体实施例方式
本发明适用于液晶显示器(LCD或LC显示器)，并且尤其适用于从背后直接照明的LCD，例如用于LCD监视器和LCD电视机(LCD-TV)中的LCD。
当前用于LCD-TV的扩散板是基于形成为刚性片材的聚合物基体，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或环烯烃。该片材包含散射颗粒，例如，有机颗粒、无机颗粒或空隙(气泡)。这些扩散板在暴露于用于照明显示器的光源的高温之后常常变形或翘曲。而且，这些扩散板的制造成本以及在最终显示装置中的组装成本更高。
本发明涉及一种直接照明式LCD装置，该直接照明式LCD装置具有光控制层装置，该光控制层装置设置在LCD面板自身和光源之间。所述光控制层装置包括包括扩散板，该扩散板具有刚性的有机或无机基片以及与该基片的一侧直接相邻的聚合物体扩散片，该聚合物体扩散片具有特定的透射率和雾度水平。另一聚合物体扩散片可以设置在所述基片的另一侧上。每个元件的透射率和雾度水平设计成提供亮度在整个显示器上比较均匀的直接照明式LC显示器。
本发明的扩散板制造简单，并且在制造中所采用的材料和工艺方面提供了高度的灵活性。在根据本发明的扩散板中，结构要求和光学要求是分开的基片提供结构性能，所安装的一个或多个扩散层提供光学性能。通过将这些功能分离，可以利用常见的透明材料和常见的扩散片的成本优势，从而降低总成本。这也允许低成本地引入具有抗翘曲性的板，例如玻璃板。另外，在与板分离的层中包含扩散片时，容易更精确地控制扩散性质。此外，可以使用带图案的扩散膜，这比使用带图案的刚性体扩散板成本低得多。
图1示出直接照明式LC显示器100的示例性实施例的示意分解图。这种显示器100可以用于例如LCD监视器和LCD-TV中。显示器100基于使用LC面板102，该LC面板通常包括设置于面板的板106之间的LC层104。板106通常由玻璃制成，并且在其内表面上可以包括电极结构和配向层，用于控制LC层104中的液晶的取向。电极结构一般布置成限定LC面板像素，以及LC层中液晶的取向可以独立于相邻区域进行控制的区域。滤色片也可以与一个或多个板106一起被包括在内，用于给所显示的图像施加色彩。
上吸收偏振片108设置在LC层104之上，下吸收偏振片110设置在LC层104之下。在所示的实施例中，上吸收偏振片和下吸收偏振片位于LC面板102之外。吸收偏振片108、110和LC面板102相结合，控制从背光源112穿过显示器100到达观看者的光的透射率。在一些LC显示器中，吸收偏振片108、110可以布置成使它们的透射轴线互相垂直。当LC层104的像素没有激活时，它不能改变从其通过光的偏振。因此，当吸收偏振片108、110互相垂直地排列时，通过下吸收偏振片110的光被上吸收偏振片108吸收。另一方面，当该像素激活时，从其通过的光的偏振发生旋转，使得透射通过下吸收偏振片110的光中的至少一些光也透射通过上吸收偏振片108。例如由控制器114选择性地激活LC层104的不同像素，使得光从显示器的某些所需位置上射出，从而形成观看者看到的图像。控制器可以包括，例如，接收和显示电视图像的计算机或电视控制器。一个或多个可任选的层109可以设置在上吸收偏振片108上，例如，给显示表面提供机械保护和/或环境保护。在一个示例性实施例中，层109可以包括位于吸收偏振片108之上的硬涂层。
应该理解，某些类型的LC显示器可以按不同于上述的方式操作。例如，吸收偏振片可以平行地排列，并且LC面板在没有激活的状态下可以使光的偏振发生旋转。无论如何，这种显示器的基本结构保持与上述的基本结构相似。
背光源112包括多个光源116，这些光源产生照明LC面板102的光。用于LCD-TV或LCD监视器中的光源116通常是线性的冷阴极荧光管，这些冷阴极荧光管在整个显示器100上延伸。但是，可以使用其它类型的光源，例如，白炽灯或弧光灯、发光二极管(LED)、平面型荧光面板或外部荧光灯。所列出的这些光源不是限制性的或排他性的，而仅仅是示例性的。
背光源112还可以包括反射器118，用于反射从光源116沿背向LC面板102的方向朝下传播的光。反射器118也可以用来使光在显示器100内循环使用，如下面所述。反射器118可以是镜面反射器，或者可以是漫反射器。可用作反射器118的镜面反射器的一个例子是可得自美国明尼苏达州St.Paul市的3M公司的VikuitiTM增强镜面反射(ESR)膜。合适的漫反射器的例子包括充填有漫反射颗粒(例如，二氧化钛、硫酸钡、碳酸钙等)的聚合物，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯、聚苯乙烯等。漫反射器的其它例子，包括多微孔材料和含小纤维的材料，在共同拥有的美国专利申请公开2003/0118805 A1中有所描述，该专利以引用方式并入本文中。
光控制层装置120设置在背光源112和LC面板102之间。光控制层影响从背光源112传播的光，以改善显示器100的工作。例如，光控制层装置120可以包括扩散板122。扩散板122用来扩散从光源接收的光，从而提高入射在LC面板102上的照明光的均匀性。因此，这产生观看者感觉亮度更加均匀的图像。
光控制层装置120也可以包括反射偏振片124。光源116通常产生非偏振光，但是，下吸收偏振片110仅透射单一偏振态的光，所以光源116所产生的光中的大约一半不能透射到LC层104。然而，反射偏振片124可以用来反射在不设置反射偏振片124的情况下将被吸收在下吸收偏振片中的光，使得该光可以通过在反射偏振片124和反射器118之间的反射而被回收利用。反射偏振片124所反射的光中的至少一些光可以被去偏振，然后以一定的偏振态返回到反射偏振片124，该偏振态的光透射通过反射偏振片124和下吸收偏振片110到达LC层104。以这样的方式，反射偏振片124可以用来增加光源116发出的光中到达LC层104的部分，从而使显示器100产生的图像更亮。
可以使用任何合适类型的反射偏振片，例如，多层光学膜(MOF)型反射偏振片；漫反射型偏振膜(DRPF)，例如连续相/分散相偏振片、线栅式反射偏振片或胆甾型反射偏振片。
MOF反射偏振片和连续相/分散相反射偏振片都取决于至少两种材料(通常为聚合物材料)之间的折射率差异，以选择性地反射一个偏振态的光而透射与此正交的偏振态的光。MOF反射偏振片的一些例子在共同拥有的美国专利No.5,882,774中有所描述，该专利以引用方式并入本文中。商业上可以获得的MOF反射偏振片的例子包括可得自美国明尼苏达州St.Paul市的3M公司的具有漫射表面的VikuitiTMDBEF-D200和DBEF-D440多层反射偏振片。
可与本发明结合使用的DRPF的例子包括如共同拥有的美国专利No.5,825,543中所述的连续相/分散相反射偏振片，该专利以引用方式并入本文中；例如在共同拥有的美国专利No.5,867,316中所述的漫反射型多层偏振片，该专利也以引用方式并入本文中。其它合适类型的DRPF在美国专利No.5,751,388中有所描述。
可与本发明结合使用的线栅偏振片的一些例子包括在美国专利No.6,122,103中所述的那些线栅偏振片。线栅偏振片在商业上可以从位于美国犹他州Orem市的Moxtek公司或其它公司获得。
可与本发明结合使用的胆甾型偏振片的一些例子包括例如在美国专利No.5,793,456和美国专利公开No.2002/0159019中所述的那些胆甾型偏振片。胆甾型偏振片通常在其输出侧上设置有四分之一波延迟层，使得透射通过该胆甾型偏振片的光转换为线性偏振光。
光控制层装置120还包括增亮层128。增亮层是包括如下表面结构的层，该表面结构将离轴的光重新导向更靠近显示器轴线的方向。这增加了沿轴向方向传播通过LC层104的光量，从而提高了观看者所观看到的图像的亮度。一个例子是棱镜增亮层，该棱镜增亮层具有多个棱镜脊，这些棱镜脊通过折射和反射使照明光改变方向。可用于该显示器中的棱镜增亮层的例子包括可得自美国明尼苏达州St.Paul市的3M公司的VikuitiTMBEFII和BEFIII系列的棱镜膜，包括BEFII 90/24、BEFII 90/50、BEFIIIM 90/50和BEFIIIT。
与用于LCD-TV中的传统的扩散板不同，根据本发明的实施例的扩散板具有分开的结构元件和扩散元件。图2A示意性地示出扩散板200的一个示例性实施例。扩散板200包括基片202和安装在该基片上的扩散层204。
基片202是自支撑式的材料片材，并且用来对其所安装的层提供支撑。虽然层压制品中的每层都对层压制品的刚度有贡献，但是基片是对刚度贡献最大的层，即，与层压制品中的任何其它层相比，基片提供更强的抗弯曲性。虽然基片可以有一定程度的下垂，但是在自身的重力下它没有明显的变形。基片202可以具有例如高达几毫米的厚度，这取决于显示器的尺寸。在一个示例性实施例中，30英寸的LCD-TV具有2mm厚的体扩散板。在另一示例性实施例中，40英寸的LCD-TV具有3mm厚的体扩散板。
基片202可以由对可见光基本上透明的任何材料制成例如有机或无机材料(包括玻璃和聚合物)。合适的玻璃包括浮法玻璃(即采用浮法制成的玻璃)，或者LCD质量的玻璃(称为LCD玻璃)，与浮法玻璃相比，LCD玻璃的特性(例如，厚度和纯度)可以更好地控制。形成LCD玻璃的一种方法是在辊之间形成玻璃。
扩散板和一个或多个其它光控制层可以包含在置于背光源和LCD面板之间的光控制单元中。该光控制单元提供稳定的结构，用于保持扩散板和一个或其它光控制层。与传统的扩散板相比，该结构更不容易翘曲，尤其当支撑基片由诸如玻璃之类的抗翘曲材料制成时。此外，如果能够为显示器制造商供应与一个或多个其它光控制层安装在一起的扩散板作为单个集成单元，则可以简化显示器的组装。
合适的聚合物材料可以是无定形的或者半结晶的，并且可以包括均聚物、共聚物，或它们的共混物。也可以使用聚合物泡沫。示例的聚合物材料包括(但不限于)无定形聚合物，例如，聚(碳酸酯)(PC)；聚(苯乙烯)(PS)；聚丙烯酸酯，例如，由位于美国新泽西州Rockaway市的Cyro Industries公司以ACRYLITE商标供应的丙烯酸树脂片；丙烯酸共聚物，例如异辛基丙烯酸酯/丙烯酸；聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)；PMMA共聚物；环烯烃均聚物；环烯烃共聚物；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物；苯乙烯丙烯腈共聚物(SAN)；环氧树脂；聚(乙烯基环己烷)；PMMA/聚(氟乙烯)共混物；无规立构的聚(丙烯)；聚(苯醚)合金；苯乙烯嵌段共聚物；聚酰亚胺；聚砜；聚(氯乙烯)；聚(二甲基硅烷)(PDMS)；聚氨酯；聚(碳酸酯)/脂族PET共混物。示例的聚合物材料还包括(但不限于)以及半结晶聚合物，例如，聚(乙烯)；聚(丙烯)；聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)；聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)；聚酰胺；离聚物；乙酸乙烯酯/聚乙烯共聚物；乙酸纤维素；乙酸丁酸纤维素；含氟聚合物；聚(苯乙烯)-聚(乙烯)共聚物；以及PET和PEN共聚物。
基片202的一侧或两侧可以设置有无光泽层。
扩散层204的示例性实施例包括含有散射颗粒的聚合物基体。聚合物基体可以是对可见光基本上透明的任何合适类型的聚合物，例如，任何上面所列出的聚合物材料。
散射颗粒可以是可用于散射光的任何类型的颗粒，例如其折射率不同于周围聚合物基体的透明颗粒、漫反射颗粒、或者基体中的空隙或气泡。合适的透明颗粒的例子包括实心的或空心的无机颗粒，例如玻璃珠或玻璃壳；实心的或空心的聚合物颗粒，例如，实心的聚合物球或空心的聚合物壳。合适的漫反射颗粒的例子包括二氧化钛(TiO2)颗粒、碳酸钙(CaCO3)颗粒、硫酸钡(BaSO4)颗粒、硫酸镁(MgSO4)颗粒等。另外，聚合物基体中的空隙可以用来散射光。这种空隙可以填充有气体，例如空气或二氧化碳。适用于扩散层中的商业上可以获得的材料包括可得自美国明尼苏达州St.Paul市的3M公司的型号为3635-70和3635-30的3MTMScotchcalTM扩散膜(Diffuser Film)、以及型号为7725-314的3MTMScotchcalTMElectroCutTM图形膜(GraphicFilm)。其它商业上可以获得的扩散片包括丙烯酸泡沫带，例如，型号为4920的3MTMVHBTM丙烯酸泡沫带。
例如，在扩散层204的聚合物基体是粘合剂的情况下，扩散层204可以直接施加到基片202的表面上。在另一示例性实施例中，扩散层204可以使用粘合剂层206安装在基片202的表面上，如图2B所示意性地示出的那样。在一些示例性实施例中，扩散层204具有在整个宽度上均匀的扩散特性，也就是说，对于整个扩散层宽度上的点而言，通过该扩散片的光所经历的扩散量都是相同的。
可任选地，扩散层204可以补充设置有附加的带图案的扩散片204a。带图案的扩散片204a可以包括(例如)带图案的扩散表面或者扩散片的印刷层，例如，二氧化钛(TiO2)颗粒。带图案的扩散片204a可以位于基片202上，位于扩散层204和基片202之间，或者位于扩散层204之上。例如，带图案的层204a可以印刷在扩散层204上，如图2A所示，或者带图案的层204a可以印刷在位于扩散层204之上的片材上。
例如，通过在上述层中的一层中包含能够抵抗UV光影响的一种或多种UV吸收材料，可以使扩散板具备抗紫外(UV)光的能力。具体来说，扩散板中的一层，例如，基片202，可以包含UV吸收材料，或者扩散板可以包含单独的一层UV吸收材料。合适的UV吸收化合物在商业上可以获得，包括，例如，可得自美国特拉华州Wilmington市的Cytec Technology公司的CyasorbTMUV-1164，和可得自美国纽约州Tarrytown市的Ciba Specialty Chemicals公司的TinuvinTM1577。扩散板也可以包括将UV光转换成可见光的增亮荧光粉。
在扩散板的一层或多层中可以包含其它材料，以减少UV光的负面影响。这种材料的一个例子是受阻胺光稳定组合物(HALS)。一般来说，最有用的HALS是自四甲基哌啶衍生的那些HALS和可认为是叔胺聚合物的那些HALS。合适的HALS组合物在商业上可以获得，例如，得自美国纽约州Tarrytown市的Ciba Specialty Chemicals公司的商品名为“Tinuvin”的产品。这样一种可用的HALS组合物是Tinuvin622。在共同拥有的美国专利No.6,613,619中进一步描述了UV吸收材料和HALS，该专利以引用方式并入本文中。
在其它示例性实施例中，扩散板300可以是双面的，在基片302的一侧具有第一扩散层304a，在另一侧具有第二扩散层304b，如图3A所示意性地示出的那样。扩散层304a和304b均可以直接施加到基片302的相应表面上，如图3A所示，或者，可以使用粘合剂层306a、306b安装在基片302的相应表面上，如图3B所示意性地示出的那样。
双面扩散板300可以是对称的，其中两个扩散层304a、304b具有相同的扩散性质，或者可以是不对称的，其中扩散层304a、304b具有不同的扩散性质。例如，扩散层304a可以具有与第二扩散层304b不同的透射率或雾度水平，或者可以具有不同的厚度。
在其它示例性实施例中，扩散板可以包括一个以上的基片。图3C示意性地示出这样一个实施例，该图示出扩散板320，该扩散板320具有第一基片302a和第二基片302b。扩散板320中的其它光学层可以对称地设置，其中其它光学层设置在基片302a、302b之间，或者，扩散板320中的其它光学层可以不对称地设置，其中其它光学层中的一个或多个设置在基片302a、302b中之一的另一侧上。在图3C所示的示例性实施例中，扩散层304位于基片302a、302b之间，并且可以通过粘合剂层306a、306b安装在两个基片302a、302b上。在另一方法中，扩散层304是粘合剂层，可以省略粘合剂层306a、306b。
图3D示意性地示出扩散板340的另一示例性实施例。该扩散板340包括两个基片302a、302b，其中扩散层304和反射偏振片308位于基片302a、302b之间。在该具体实施例中，扩散层304也是粘合剂层，所以可以用扩散层304将反射偏振片308安装在下基片302a上。另一粘合剂层306可以设置在反射偏振片308和上基片302b之间。
也可以使用具有两个基片的扩散板的其它构造。例如，诸如增亮层之类的附加光学层可以放置在这两个基片之间。另外，基片中的一个可以包括显示器的另一元件的板。例如，扩散层的上基片可以包括液晶显示面板的下板，或者，下基片可以包括平面型荧光显示器的板。下面进一步描述这两种构造。
扩散板的其它示例性实施例还可以包含附加的光控制层。例如，扩散板400可以包括安装在扩散层404的一侧上的基片，其中反射偏振片406安装在扩散层404的另一侧上，如图4A所示意性地示出的那样。可以使用可任选的粘合剂层408来安装反射偏振片406，如图示的实施例所示。可任选地，附加的涂层409可以设置在反射偏振片406之上。例如，涂层409可以是保护硬涂层。
在未示出的另一示例性实施例中，扩散层404和反射偏振片406可以作为复合层进行共挤，从而在扩散层404和反射偏振片406之间不需要粘合剂层408。然后，例如，可以用粘合剂层将扩散层404和反射偏振片406的复合层安装在基片402上。
在另一示例性实施例中，扩散层404是粘合剂层，并且可以用来将反射偏振片406安装到基片402上，如图4B所示。
在其它实施例中，扩散层404自身可以包括扩散粘合剂层，在这种情况下，反射偏振片406可以直接安装到扩散层404上。扩散粘合剂层在国际(PCT)专利公开WO99/56158和WO97/01610中有更加详细的描述，这些专利以引用方式并入本文中。扩散粘合剂层可以用于本文所述的扩散板的任何实施例中。
另外，可任选地，例如棱镜增亮层等增亮层410可以与扩散板400一起使用。例如，可以使用粘合剂层412将增亮层410安装在反射偏振片406上，如图4C所示意性地示出的那样。在其它示例性实施例中，增亮层410可以不安装在反射偏振片406上，而是相对于扩散板400独立，并且在反射偏振片406和增亮层410之间存在空气间隙。
在如4D所示意性地示出的另一示例性实施例430中，增亮层432可以安装在扩散层404上。例如，如果扩散层404是粘合剂，则增亮层432可以直接安装在扩散层404上，或者，可以使用中间粘合剂层434将增亮层432安装在扩散层404上。
在一些示例性实施例中，可能希望至少一些光通过空气界面或具有增大的折射率差的界面进入增亮层432中。因此，一层低折射率材料，例如，含氟聚合物，可以放置在增亮层和位于该增亮层之下的下一层之间。
在其它示例性实施例中，可以在增亮层432和位于该增亮层之下的层之间设置空气间隙。设置空气间隙的一种方法是在增亮层432和位于该增亮层之下的层的相对面中的一个或二个面上设置结构。在所示的实施例中，增亮层432的下表面440构造有接触粘合剂层434的突起部442。由此在突起部442之间形成空隙444，结果，在突起部442之间的这些区域上，光通过空气界面进入增亮层432。
可以使用其它方法形成空隙，由此为进入增亮层的光提供空气界面。例如，增亮层432可以具有平坦的下表面440，其中粘合剂434构造有突起部。这些方法和其它方法在共同拥有的美国专利公开No.2003/0223216 A1中有所讨论，该专利以引用方式并入本文中。本文所讨论的扩散板的任何实施例都可以适用于为进入增亮层的光提供空气界面。
可任选地，反射偏振层436可以安装在增亮层432的结构化表面上。在共同拥有的美国专利申请No.10/439,450中进一步描述了将光学膜安装到增亮层的结构化表面上的情况，该专利以引用方式并入本文中。
图4E示意性地示出扩散板450的另一示例性实施例。在该实施例中，在增亮层410和光进入增亮层410所经过的层(在这种情况下为扩散层404)之间形成空气间隙452。通过围绕板450的边缘在扩散层404和增亮层410之间提供粘合剂层454，可以形成空气间隙452。可任选地，反射偏振片406可以设置在增亮层410之上，并且可以安装在增亮层410上。在该实施例的变化形式中，可以用在其上侧具有增亮结构的反射偏振片替代增亮层410。
图4F示意性地示出扩散板460的另一示例性实施例。在该实施例中，在增亮层410和扩散层404之间形成空气间隙462。扩散层404以粘合剂的形式提供，该粘合剂可以在扩散板460的边缘处比中心区域高。粘合剂的边缘部分464安装在增亮层410上。中间层466(例如空白缓冲层或反射偏振片)可以设置在空隙462中。在该具体实施例中，粘合剂的边缘部分464高于中间层466。
在一些实施例中，希望的但非限制性的是，在该实施例和其它实施例中，放置在反射偏振片和LCD面板之间的光学层是保持偏振的。这避免或降低对已由反射偏振片偏振的光的偏振所产生的负面影响。因此，在该实施例中，优选的是，增亮层410显示很小或者不显示双折射性。
在图4G所示意性地示出的扩散板470的另一示例性实施例中，边缘部分464并不高于中间层466。因此，当增亮层410安装在边缘部分464上时，较高的中间层466使增亮层410朝外拱起，以在中间层466和增亮层410之间产生空气间隙472。
合适的扩散层404的一个例子是丙烯酸泡沫带当将中间层466推入泡沫带中时，泡沫带变形，从而形成凹陷区域，该中间层466位于该凹陷区域中。图4H示意性地示出光控制膜装置475的另一示例性实施例。在该实施例中，中间层466设置在扩散层476上。粘合剂带478设置在扩散层476的边缘上，从而形成凹陷区域479，该中间层466位于该凹陷区域479中，并且，增亮层410设置在中间层466之上。
在一些示例性实施例中，扩散膜和其它膜可以安装在一起，从而不必安装在基片上，但它们可以安装在基片上。例如，在图4I中，扩散板480的实施例包括膜组件484，该膜组件484具有反射偏振片406，该反射偏振片406作为上层安装在扩散层404的一侧上。例如，扩散层404可以是扩散粘合剂或丙烯酸酯泡沫带。在其它示例性实施例中，扩散层404可以是非粘合剂层，其中用粘合剂层(未示出)将反射偏振片406安装在扩散层404上。可任选的下层482(例如透明的聚合物层)可以安装在扩散层404的底部的另一侧上。包括反射偏振片406、扩散层404和可任选的下层482(如果包括的话)的组件484可以与基片402一起设置。该组件484可以安装在基片402上，但不必一定安装在基片402上。
在图4J所示意性地示出的另一示例性实施例中，膜组件485包括安装在可任选的透明的下层482上的扩散层404。中间层486安装在扩散层404的上侧上。例如，中间层486可以是透明层或反射偏振膜。该透明层可以在一个或两个表面具有无光泽表面。中间层486可以压入扩散层404中例如，当扩散层404是泡沫带时，可以将中间层486压入泡沫带中，使得泡沫带变形，从而产生凹陷区域，该中间层486位于该凹陷区域中。中间层486的横向宽度可以小于扩散层404的横向宽度，从而扩散层404的未变形部分487充当上层488的支撑。上层488可以是棱镜增亮膜，或者可以是棱镜增亮膜和反射偏振片装置。位于反射偏振片之上的棱镜增亮膜的一个例子是由美国明尼苏达州St.Paul市3M公司制造的BEF-RP膜。可以在中间层486和上层488之间形成间隙。
膜组件485可以安装在基片402上，但不必一定安装在基片402上。
在图4K所示意性地示出的另一示例性实施例中，膜组件490包括扩散层404，该扩散层404安装在可任选的透明的下层482上。中间层486安装在扩散层404的上侧上。中间层486可以是透明层，该透明层在一个或两个表面上可以具有无光泽表面，或者可以没有无光泽表面。棱镜增亮层410位于中间层之上。中间层486和棱镜增亮层410均可以压入扩散层404中，使得扩散层404变形，形成凹陷处，中间层486和棱镜增亮层410位于该凹陷处。
在一些实施例中，可能希望在中间层486和棱镜增亮膜410之间存在间隙494。通过在棱镜增亮膜410和中间层486之间放置隔离片492，可以产生间隙494。例如，隔离片492可以是一段带或者类似的薄材料带。在其它实施例中，没有隔离片，表面486a的某些部分可以接触增亮膜410，而表面486a的其它部分不接触增亮膜410。例如，在表面486a或增亮膜的下表面上的粗糙表面(例如无光泽表面)导致中间层486和增亮层仅在粗糙表面的尖峰处接触，从而在这些尖峰间的区域之间留下空气间隙。
反射偏振层406设置在棱镜增亮层410之上。反射偏振层406可以只安装在扩散层404的未变形部分487上，或者可以按上面关于图4D和图4E所述的方式安装在棱镜增亮层410上。
膜组件490可以安装在基片402上，但不必一定安装在基片402上。
在一些示例性实施例中，LCD面板的下板本身可以用作支撑扩散层和其它光学层的基片。图5A示意性地示出这种显示组件500的一个示例性实施例，其中，LCD面板102包括LC层104以及上板106a和下板106b。板106a、106b通常由玻璃或厚聚合物制成，并且还可以包括吸收偏振片。光控制单元502可以安装在下板106b上。光控制单元502包括扩散层504，并且还可以包括其它光学层。例如，光控制单元502还可以包括增亮层506和反射偏振片508。如果包括增亮层506的话，则可以使用上述方法中的任何一种方法，在其下表面上形成空气间隙510。例如，光控制单元502的边缘周围的粘合剂层512可以用来提供空气间隙510。可以使用另一粘合剂层514将光控制单元502安装在下板106b上。光控制单元502也可以作为不安装在面板102上的单元来提供。
其它层也可以存在于安装在LCD面板102上的光控制单元502中。例如，附加的基片可以放置在光控制单元502中。
在图5B所示意性地示出的显示组件520的另一示例性实施例中，扩散层522(例如，扩散粘合剂层或丙烯酸泡沫带)直接安装在下偏振片106b上，其中反射偏振层508安装在扩散层522的下表面上。在该实施例中，可能希望扩散层是保持偏振的。在图5C所示意性地示出的显示组件530的另一示例性实施例中，反射偏振片508可以设置在扩散层522和显示面板102之间。其它光控制膜可以与反射偏振层508和扩散层522一起设置。
一些荧光光源，本文称为平面型荧光灯(FFL)，提供二维平面或表面，该二维平面或表面可以用于安装扩散层和其它光学层。这些类型的光源也被称为其它名称，例如，平面型放电荧光灯和二维集成荧光灯(TIFL)。一些FFL是基于将汞放电的UV输出转换为荧光形式，而其它FFL利用一些其它材料的放电。例如，可得自德国慕尼黑市Osram有限公司的Planon II灯是基于氙激发放电的二维荧光灯。
图6A示意性地示出光控制单元604的一个示例性实施例，其包括集成在FFL 602上的扩散层606和可任选的其它光学层。在集成光源600的该实施例中，FFL 602具有基本上平坦的上表面603。可任选地，光控制单元604可以包括其它层，例如，反射偏振片608和/或增亮层610，其中的一个或多个安装在扩散层606上。在所示的示例性实施例中，反射偏振片608安装在扩散层606上。扩散层606可以是粘合剂层，或者，可以使用附加的粘合剂层(未示出)将反射偏振片608安装在扩散层606上。
增亮层610可以是独立式的，或者可以使用上述方法中的任何一种方法安装在光控制单元604中的其它层中的一个或两个层上。例如，在图6B所示意性地示出的集成光源620的示例性实施例中，增亮层622设置在反射偏振片608和扩散层606之间，并且具有下表面624，该下表面适于在扩散层606和增亮层622之间提供空气间隙626。
FFL不必一定具有平坦的上表面。例如，在图6C所示意性地示出的集成光源640的实施例中，光控制单元644安装在FFL 642上，该FFL 642具有带肋的上表面646。扩散层606可以安装在这种表面646的肋上。
实例制备根据本发明制造的多个样品扩散板，并且将它们的性能与商业上可以获得的LCD-TV中使用的扩散板的性能比较。就单程透射率和反射率以及亮度和均匀性测试这些扩散板。
使用由美国马里兰州Silver Spring市BYK Gardner公司提供的编号为4723的BYK Gardner Haze-Gard Plus instrument，测量样品S1至S27和对照样品C1及C2的扩散板和基片材料的光透射率和反射率。根据标题为“Standard Test Method for Haze and LuminousTransmittance for Transparent Plastics”的ASTM-D 1003-00收集透射率和雾度水平。在这些测量期间，该仪器以空气作为参照。在测量透射率和雾度的所有测量中，扩散板的D1侧设置在与清晰端相同的一侧上，扩散板的D2侧面向雾度端。
在专门设计的LCD-TV实验测试床上，对样品S1至S27和对照样品C1及C2进行亮度和均匀性的测量。图7所示意性地示出的测试床设备700使用两个功能部件即，i)型号代码为LTN226WX/XAA的LTN226W型22英寸三星LCD-TV，如图7中的元件702所示；以及ii)测角仪704。测角仪704允许TV 702从用于装载膜的水平位置(以虚线示出)移到用于测量的垂直位置。这种布置能方便装载和测试各种不同的扩散板706。LCD-TV 702定位在离Prometric CCD相机(如图7中元件708所示)大约15英尺(大约4.6m)的位置上，该相机是可得自美国华盛顿州DuVall市Radiant Imaging公司的型号为16111的产品。该相机设置有72mm ND 2.0的Radiant Imaging Optical Filter(辐射成像滤光片)。使用Photo Research PR 650(美国加利福尼亚州Chatsworth市，SSN60964502)校准Prometric相机的光亮度。为了下面所报道的测量，LC面板和吸收偏振片已经从LCD-TV移走，并且各种扩散板和LCD-TV的背光源一起使用。LCD-TV的背光源包括八个平行的CCFL灯管装置。
在一个x坐标上对数据求平均值，并且将这些数据记录为以尼特为单位的光亮度，同时基于同一数据对整个扩散板的亮度的标准差σ进行收集，以提供对均匀性的度量。
在下面表I中概要地列出每个样品扩散板和对照样品的结构性质和光学性质，图8A示出亮度均匀性的值和总亮度的关系。在表I中，每一行表示单个样品的数据。首先列出对照样品C1和C2。
“基片”栏列出所使用的基片的类型。“厚度”栏表示基片的厚度。“D1”栏列出用在基片的背向灯的一侧上的扩散层的类型。“D2”栏列出用在基片的面向灯的一侧上的扩散层的类型。当基片设置有单个扩散层时，在扩散层背向灯的情况下测量光学性质。“光亮度”栏表示对透射通过扩散板的光所测量的总光亮度，以尼特为单位。“均匀度”栏列出在整个扩散板上所测量的亮度的标准差，也以尼特为单位。标记为“σ/x”的栏列出均匀度与光亮度的比值，即相对均匀度。“透射率”栏列出通过扩散板的单程透射率。这是在整个扩散板上平均的单程透射率的值。当扩散板具有均匀的扩散特性时，任意一点上的透射率等于空间上平均的透射率。当扩散板具有非均匀的扩散特性时，即例如印刷扩散板，任意一点上的透射率并不一定与空间上平均的透射率相等。“雾度”栏以百分比的形式列出透射通过扩散板的扩散光与透射通过扩散板的总光的比值。
表I扩散板样品和对照例的概况

对照样品C1对照样品1(C1)是在22英寸的三星LCD-TV(型号LTN226W)中带有的带图案的三星扩散板。该扩散板是由PMMA形成的包含CaCO3散射颗粒的2mm厚的板。另外，该板具有与三星LCD-TV的CCFL灯泡对准的印刷图案。对照样品1代表高性能的LCD-TV扩散板。
对照样C2对照样品C2是在型号为LC-30HV2U的30英寸的夏普LCD-TV中所带有的扩散板。该扩散板由2mm厚的含有5μm玻璃球作为散射颗粒的PMMA板形成。该扩散板不具有印刷图案。对照样品C2代表标准的LCD-TV扩散板。
样品S1至S3LCD玻璃上的单面扩散片样品S1至S3是基于1mm厚的LCD玻璃基片(Corning 1737F)和各种扩散膜的单面扩散片层压制品。使该玻璃板的大小适合于配合在22英寸的三星LCD-TV(19.58英寸×11.18英寸，在两个水平边缘的中间具有0.1英寸×1英寸的凹槽)中。这些样品具有与C1和C2一样的尺寸。样品S1至S3的玻璃板分别层压有3M ScotchcalTM扩散膜7725-314、3635-70和3635-30，所有的扩散膜得自美国明尼苏达州St.Paul市3M公司。扩散膜提供在整个样品宽度上均匀的扩散特性。
图8B示出在样品扩散板S1至S3上所测量的亮度与板上的位置的函数关系，其中示出对照样品C1的结果用于比较。样品的单程透射率从S1到S3降低。随着板的透射率降低，亮度值也下降。然而，单程透射率越低，通过板的照明就越均匀(σ减小)。
样品S5至S10LCD玻璃上的双面扩散片以与样品S1至S3相同的方式制备样品S5、S8和S10，不同之处在于，在扩散板的两侧都层压扩散膜。样品S5、S8和S10是对称的，即，在基片的两侧上的扩散层是相同的。扩散膜提供在整个样品宽度上均匀的扩散特性。
样品S6、S7和S9是不对称的，在基片的两侧上使用不同的扩散片。以与S1相同的方式制备样品S6和S7，不同之处在于，在S6中作为第二扩散层D2添加3635-70，在S7中作为第二扩散层D2添加3635-30。以与S2相同的方式制备样品S9，不同之处在于，作为第二扩散层D2添加3635-30。
图9示出通过样品S5、S8和S10的亮度与在板上的位置的函数关系以及C1的测量值。S8的性能与C1的性能最接近S8的光亮度值为5175尼特，相对均匀度为1.7％，与此相比较的是，C1的光亮度值为5422尼特，C1的相对均匀度为1.3％，C2的相对均匀度为4.7％。这些数据表明，通过适当设计扩散板层压制品，根据本发明制造的扩散板可以设计成具有与带图案的扩散板相似的光学性质。
这组实例表明，通过适当设计带增亮层的扩散元件，可以实现优化的光控制组件。重要的是，使层压样品S2和S8的光学性能甚至接近高质量扩散片C1的光学性能。为了实现高均匀度，C1设置有带图案的扩散片，这提高了扩散板的成本。与此不同的是，层压样品S2和S8使用均匀的扩散片。
样品S19、S21和S26不同材料上的单面扩散片以与S2相同的方式制造样品S19、S21和S26，不同之处在于，S19使用2mm厚Lexan聚碳酸酯(PC)的基片，S21使用2mm厚PMMA的基片，S26使用1mm的浮法玻璃片(得自美国加利福尼亚州洛杉矶市Industrial Glass Products公司)。图10示出样品S19、S21和S26在整个板上的亮度测量结果以及S2的相应测量结果。在所有三个样品中，均匀度水平是相似的，但是，PC板的单程透射率相对较低。这些结果说明，在设计扩散板时，板的材料可以是重要的变量。
样品S20、S22和S27PC和PMMA上的双面扩散片以与S8相同的方式制造样品S20、S22和S27，不同之处在于，S20使用2mm厚Lexan PC的基片，S22使用2mm厚PMMA的基片，S26使用1mm的浮法玻璃片(得自美国加利福尼亚州洛杉矶市Industrial Glass Products公司)。图11示出样品S20、S22和S27的整个板上的亮度测量结果以及S8的相应测量结果。在所有三个样品中，均匀度水平是相似的，但是，PC板的单程透射率相对较低。
具有BEF/RP的选择样品通过在扩散板之上放置一层VikuitiTMDBEF-440反射偏振片(RP)和一层VikuitiTMBEF-3T棱镜增亮膜(BEF)，来对样品C1、C2、S1至S10、S19至S22、S26和S27进行修改，其中这两种膜得自美国明尼苏达州St.Paul市3M公司。作为在显示器上的位置的函数测量亮度。这些测量中的一些测量的结果概要地示于表II中，该表II以整个显示器上的光亮度水平的标准偏差σ和相对均匀度σ/x的形式示出光亮度和亮度均匀性。为了比较，在没有增亮膜和反射偏振片的情况下被照明的扩散板的相对均匀性示于最后一栏中，标记为σ/x(D)。图12示出均匀度与光亮度的关系的图。
除了S8之外，在添加增亮膜和反射偏振片的情况下，所有样品的透射光的均匀性都得到提高。但是，一些S样品的均匀度比对照样品的均匀度提高得更多。例如，S2样品的均匀度从286尼特改善到小于100尼特，相对均匀度从5.2％改善到1.5％，这比C2更好。S2的光亮度与C1的光亮度近似一样。
图13示出样品S2、S8、C1和C2的光亮度与显示器上的位置的函数关系。这些样品的轴上增益值分别为1.76、1.70、1.78和1.90。C2表现出比修改的S2更高的总透射率，但是均匀度低于修改的S2。
表II当与增亮膜和反射偏振片一起使用时扩散片性能的概况

对在大约77％-92％的范围内的各种透射率值进行光亮度均匀性的研究。制作与S1类似的各种样品，但这些样品带有ScotchcalTMElectroCutTMGraphic Film的、7725-314型扩散层的附加层。这些样品S1a至S1d的性能列于下面表III中。样品S1a至S1d在基片的每侧上均具有2至5层扩散片(共4至10层)。
表III对高透射率扩散片的均匀性的研究

σ/x的这些结果也作为单程透射率T的函数的示于图19中。7725-314扩散层具有大约2％的吸收率，所以，相对于S1的透射率，样品S1a至S1d的透射率降低了。然而，σ/x的值非常好，在大多数情况下小于1％，这说明，均匀的扩散层可以提供接近带图案的扩散片的均匀度值。
传统的观念认为，使用相对较高水平的扩散(这意味着相对较低的单程透射率，通常大约70％或更低)来实现增大的亮度均匀性。图19所示的结果显示，当扩散片与增亮层结合使用时，这种传统的观念是误导人的，并且，可以使用单程透射率高于70％的均匀扩散片，得到高的亮度均匀性。事实上，在扩散片是均匀的情况下，相对均匀度的最大值在75％-90％的范围内。普遍认为，因为增亮层优选与被扩散片在某些角度扩散的光相互作用，所以采用高的扩散透射性可以实现高水平的均匀性。因此，扩散板中的单程透射率的优选值可以大于75％、80％或85％，并且单程透射率的范围可以在72％-95％的范围内，更优选在75％-90％的范围内。这些单程透射率值对应于在光控制层组中存在的所有扩散层装置的单程透射率，其中，光控制层组设置在光源(一个或多个)和LCD面板之间。
其它的实例PMMA上的单面丙烯酸泡沫带用0.4mm的丙烯酸泡沫带层(VHB 4643带，得自美国明尼苏达州St.Paul市3M公司)作为3mm厚的PMMA基片上的扩散层，来制备样品S28，即附加的实例。丙烯酸泡沫带的扩散特性是均匀的。该样品与附加的对照样品C3相比较的性能示于表IV中。该对照样品是从型号为400W1的40英寸的SEC LCD-TV中取出的扩散板，并且基于含有散射颗粒的3mm厚PMMA基片。
表IVS28与C3的性能比较

使用电视灯对单程透射率和雾度进行单程测量，对放置在SEC电视机上的扩散板进行其余的光亮度测量。对于各种构造的扩散板和其它光控制层测量光亮度。第三行示出扩散板的光亮度。在比较例C3的情况中，扩散板是含有散射颗粒的PMMA片材。在S28的情况下，扩散板是在其一侧上安装有丙烯酸泡沫带扩散片的3mm厚PMMA板。
第四行示出当扩散板与一层增亮膜(BEF)(由美国明尼苏达州St.Paul市3M公司生产的VikuitiTMBEF-3T膜)结合时的光亮度。第五行示出当扩散板与用于LC面板中的吸收偏振片结合时的光亮度。第六行示出当扩散板与BEF和吸收偏振片结合时的光亮度。第七行示出当扩散板与BEF、反射偏振片(VikuitiTMDBEF-440 MOF反射偏振片)和吸收偏振片结合时的光亮度。
S28的单程透射率稍微低于C3的单程透射率，但是具有相似的雾度水平。此外，S28的光亮度性能比C3的光亮度性能仅低几个百分点，这是意义重大的，因为，对于该测试，S28的透射率不是最佳的。图14A和图14B示出的锥光偏振仪图分别示出S28和C3的输出。丙烯酸泡沫带扩散板具有几乎各向同性的分布，与C3的分布相似。因此，可以相信，通过进一步的优化，可以在使用丙烯酸泡沫带作为扩散片的扩散板中实现可接受的光学特性。
可以使用不同的方法制造本发明的扩散板。现在参照图15A和图15B描述一个具体方法。在该方法中，首先将多个挠性膜(例如扩散片、反射偏振片和/或增亮膜)层压在一起。这些膜可以直接层压在一起，或者可以使用一个或多个中间粘合剂层层压在一起。在所示的实施例中，将第一膜1502和第二膜1504分别从辊1506和1508取下，并且在层压辊1510中层压在一起，如图15A所示意性地示出的那样。然后，将层压片1512缠绕在重绕辊1514上。层压片1512可以是由两个以上的膜构成的层压制品。
然后，层压片1512可以从重绕辊1514展开，如图15B所示意性地示出的那样，并且可以通过第二层压辊1518层压到一系列的基片面板1516上。当层压片1512从重绕辊1514展开时，可以使用切刃1520轻触切割层压片1512，以形成适合于层压在基片面板1516上的一定长度的层压片1512。或者，可以使用切刃1520完全切断层压片。
现在参照图16A和图16B讨论制造扩散板的另一方法。在该方法中，首先将多个挠性膜(例如扩散膜、反射偏振片层和/或增亮膜)层压在一起。这些膜可以直接层压在一起，或者可以使用一个或多个中间粘合剂层层压在一起。在所示的实施例中，将第一膜1552和第二膜1554分别从辊1556和1558取下，并且在层压辊1560中层压在一起，如图16A所示意性地示出的那样。然后，用切割工具1564将所得到的层压片1562切割成所需长度的预制层压片1566。可以将预制层压片1566形成堆1568。
然后，可以通过输送系统将堆1568中的各个层压片1566供给到各基片面板1570上。输送系统确保层压片1566与其相应的面板1570正确地对准。然后，例如，使用层压辊1572，将层压片1566层压在基片面板1570上。
现在参照图17描述制造根据本发明扩散板的另一方法。将基片面板1702供给到层压台1704上，在层压台处将多个膜层压到这些基片面板上。在所示的实施例中，将两个膜1706、1708层压到基片面板1702上，其中这两个膜可以分别从辊1706a、1708a上取下来。可任选地，基片面板1702可以具有在层压之前除去的预掩模，例如，通过使用除去辊1710除去该预掩模。同样，膜1706、1708中的至少一个可以具有预掩模，该预掩模例如通过预掩模除去辊1712除去。
可以有一个或多个膜同时层压在面板1702上。层压在面板1702上的膜可以包括扩散层、反射偏振片和/或增亮层。例如，中间层1708可以是扩散层，例如，丙烯酸泡沫带，而上层1706是反射偏振片或增亮层，或者反射偏振片和增亮层的预制组合。
在经过层压台之后，层压面板进入转换步骤1714，例如，在这里修整膜边缘，并且在边缘中切出对准凹口。在转换步骤之后，这些面板进入处理台1716，在这里，这些面板可以例如堆叠在一起，从而便于运输。
现在参照图18A和图18B讨论制造根据本发明扩散板的另一方法。在该方法中，首先将多个挠性膜(例如扩散片、反射偏振片和/或增亮膜)在层压到基片上之前层压在一起。这些膜可以直接层压在一起，或者可以使用一个或多个中间粘合剂层层压在一起。该方法可以用来制造例如图4F和图4G所示的扩散板的实施例。
在图18A所示的方法中，第一膜1802(例如扩散片)和第二膜1804(例如增亮膜)分别从辊1806和1808取下，并且中间层1810以片材的形式放置在这两个膜1802和1804之间。这三层1802、1804和1810在层压辊1812中层压在一起，以形成层压片1814。然后，用切刃1816将层压片1814切成片，以形成一堆层压片材1818。接下来，例如，在与图16B所示过程相似的过程中，可以将层压片材1818施加在相应的基片上。
在图18A所示过程的变化形式中，将层压片1814重新缠绕在辊1820上，而不是切割成分开的片材。然后，例如，使用与图15B所示方法相似的方法，将成卷的层压片1814施加在基片上。
现在参照图20A至图20C讨论制造扩散组件的另一方法。虽然该方法可以用来制造不同构造的扩散组件，但尤其可用于制造具有类似图4H所示的相对较复杂的构造的扩散组件。
按阶段地构造扩散组件。图20A示出第一子组件2000的结构，其包括中间层2002、隔离片2004、棱镜增亮膜2006和该棱镜增亮膜2006之上的预掩模2008。制造第一子组件2000的一个方法如下。将棱镜增亮层膜2010(带有预掩模)、粘结带2012、2014和中间层膜2016从各自的辊上拉下来。中间层膜2016可以是例如透明层或反射偏振片。使用层压辊2018将膜2010、2016和粘结带2012、2014层压在一起，从而形成层压膜2020。连续的层压膜2020在转换台2022中转换成单个的片材，从而形成第一子组件2000的堆。图20B示意性地示出单独的子组件2000。
图20D的第二子组件2030具有扩散带2034，该扩散带2034层压在透明膜2036和扩散带预掩模层2032之间，如图20C所示意性地示出的那样。通过使用层压辊2038将带有预掩模层2032的扩散带2034层压在透明膜2036上，可以形成第二子组件2030。该层压制品可以卷在第二子组件层压辊2040上。
为片材形式且除去预掩模2008的第一子组件2000施加在连续形式的第二子组件2030上，例如，如图20E所示意性地示出的那样。从第二子组件上除去预掩模2032，并且在层压辊2050上将第二子组件层压在第一子组件的中间层2002上。如果扩散层2034是可变形的，例如泡沫带，则该层压步骤使得第一子组件2000被迫进入扩散层2034中。另一层2052，例如，反射偏振片层，也可以层压在棱镜增亮膜2006之上，从而形成层压制品形式的最终扩散组件2054，如图20E所示意性地示出的那样。扩散组件可以收集在组装辊2056上。
参照图21A至图21D以及图22A和图22B描述制造扩散组件的另一方法。在该方法中，首先使用轻触切割技术形成中间层2102，中间层2102要小于扩散组件中的周围层。图21B至图21D示出在图21A中所示的轻触切割过程的每个阶段中层压制品的横截面。例如，中间层2102可以是反射偏振片层或透明层。图21B所示的具有上预掩模2104和下预掩模2106的中间层2102在层压辊2110处层压在下保护层2108例如PET膜上。在切割台2112，穿过图21C的上预掩模2104和中间层2102进行轻触切割。剥掉侧边饰2114，然后，将上保护层2116层压到轻触切割的结构中。所得到的图21D所示的层压子组件2118可以收集在辊2120上。
然后，在图22A所示意性地示出的示例性过程中，层压子组件2118可以用于层压过程中，以形成三层的组件。首先，可以从层压子组件2118上剥掉上保护层2116和上预掩模2104，然后层压到第一层2122上，例如，该第一层2122可以是扩散层，例如扩散带，或者可以是透明层。然后，从中间层2102上剥掉下保护层2108和下预掩模，并且将第三层2124层压到该中间层上。例如，第三层可以是棱镜增亮膜。接下来，图22B所示的三层的层压组件2126可以卷在辊2128上。
不应该认为本发明只局限于上述的具体实例，相反，应该这样理解，即本发明覆盖所附权利要求书中适当陈述的本发明的所有方面。例如，光控制膜装置中的扩散层的单程透射率值可以在40％至95％的范围内，或者可以在该范围外。本发明所属领域的技术人员阅读本说明书之后，对他们来说，本发明的各种修改、等效处理和多种结构将是显而易见的。例如，除了连接其它光学层的扩散板之外，在LCD装置中也可以使用独立式光学膜。本权利要求书覆盖这些修改和设计。
权利要求
1.一种直接照明式液晶显示(LCD)单元，包括光源；LCD面板；以及光控制层装置，其设置在所述光源和所述LCD面板之间，使得所述光源在整个所述光控制层装置上照明所述LCD面板，所述光控制层装置包括扩散板、增亮层和反射偏振片，所述扩散板设置成比所述增亮层和所述反射偏振片更靠近所述一个或多个光源，所述扩散板包括基本上透明的基片，所述基片安装在第一扩散层上，所述第一扩散层扩散从所述光源向所述LCD面板传播的光。
2.如权利要求1所述的单元，其中，所述第一扩散层包括具有散射颗粒分散相的基体。
3.如权利要求2所述的单元，其中，所述第一扩散层直接安装在所述基片上。
4.如权利要求2所述的单元，其中，所述第一扩散层通过设置在所述第一扩散层和所述基片之间的粘合剂层安装在所述基片上。
5.如权利要求1所述的单元，其中，所述光源包括多个光源。
6.如权利要求1所述的单元，其中，所述光控制层装置提供空间上均匀的扩散特性。
7.如权利要求1所述的单元，其中，所述基片包括玻璃片。
8.如权利要求1所述的单元，其中，所述第一扩散层设置在所述基片的面向所述光源阵列的一侧上。
9.如权利要求1所述的单元，其中，所述第一扩散层设置在所述基片的背向所述光源阵列的一侧上。
10.如权利要求1所述的单元，其中，所述第一扩散层设置在所述基片的面向所述光源阵列的一侧上，并且所述扩散板还包括第二扩散层，该第二扩散层设置在所述基片的背向所述光源阵列的一侧上。
11.如权利要求1所述的单元，其中，所述增亮层的第一侧安装在所述扩散层上。
12.如权利要求11所述的单元，其中，所述反射偏振片安装在所述增亮层的第二侧上。
13.如权利要求1所述的单元，其中，所述反射偏振片的第一侧安装在所述扩散板上。
14.如权利要求13所述的单元，其中，所述增亮层安装在所述反射偏振片的第二侧上。
15.如权利要求1所述的单元，其中，所述反射偏振片包括多层光学膜的反射偏振片。
16.如权利要求1所述的单元，其中，所述扩散板的单程光学透射率在大约72％-95％的范围内。
17.如权利要求16所述的单元，其中，所述扩散板的单程光学透射率在大约75％-90％的范围内。
18.如权利要求1所述的单元，其中，σ/x值小于1.5％，其中x是从所述光控制层装置传播到所述LCD面板的照明光在整个所述LCD面板上的平均水平，σ是在整个所述光控制层装置上的照明光水平的均方根差，并且，所述扩散板的单程透射率为至少72％。
19.如权利要求18所述的单元，其中，所述σ/x值小于1.3％，并且，所述扩散板的单程透射率为至少75％。
20.如权利要求1所述的单元，所述单元还包括控制器，该控制器被连接以控制所述LCD面板显示的图像。
21.如权利要求20所述的单元，其中，所述控制器包括计算机。
22.如权利要求20所述的单元，其中，所述控制器包括电视控制器。
23.一种直接照明式液晶显示(LCD)单元，包括光源；LCD面板；以及光控制层装置，其设置在所述光源和所述LCD面板之间，使得所述光源穿过所述光控制层装置照明所述LCD面板，所述光控制层装置包括至少一个扩散层以及增亮层，所述扩散层的单程透射率大于大约75％。
24.如权利要求23所述的单元，其中，所述至少一个扩散层的单程透射率大于大约80％。
25.如权利要求23所述的单元，其中，所述至少一个扩散层的单程透射率大于大约85％。
26.如权利要求23所述的单元，其中，所述单程透射率是在所述扩散层的整个宽度上的平均值。
27.如权利要求23所述的单元，其中，σ/x值小于1.5％，其中x是从所述光控制层装置传播到所述LCD面板的照明光在整个所述LCD面板上的平均水平，σ是在整个所述光控制层装置上的照明光水平的均方根差。
28.如权利要求27所述的单元，其中，σ/x值小于1.3％。
29.如权利要求27所述的单元，其中，σ/x值小于1.0％。
30.如权利要求23所述的单元，其中，所述至少一个扩散层包括具有散射颗粒分散相的基体。
31.如权利要求23所述的单元，其中，所述光控制层装置还包括透明的基片。
32.如权利要求31所述的单元，其中，所述至少一个扩散层包括安装在所述基片上的第一扩散层。
33.如权利要求31所述的单元，其中，所述基片包括玻璃片。
34.如权利要求23所述的单元，其中，所述至少一个扩散层提供空间上均匀的扩散特性。
35.如权利要求23所述的单元，其中，所述至少一个扩散层包括至少两个扩散层。
36.如权利要求23所述的单元，其中，所述增亮层安装在光学层堆上，该光学层堆包括所述至少一个扩散层。
37.如权利要求23所述的单元，其中，所述光控制层装置还包括反射偏振片。
38.如权利要求37所述的单元，其中，所述反射偏振片安装在由安装在一起的光学层构成的光学层堆上，该光学层堆至少包括所述一个或多个扩散层和基片。
39.如权利要求23所述的单元，其中，所述光源包括多个光源。
40.如权利要求23所述的单元，所述单元还包括控制器，该控制器被连接以控制所述LCD面板显示的图像。
41.如权利要求40所述的单元，其中，所述控制器包括计算机。
42.如权利要求40所述的单元，其中，所述控制器包括电视控制器。
43.一种直接照明式液晶显示(LCD)单元，包括平面型荧光光源，其具有上表面，该平面型荧光光源能够通过其上表面发射光；LCD面板；以及光控制层装置，其设置在所述平面型荧光光源和所述LCD面板之间，所述光控制层装置至少包括第一扩散层和增亮层，至少一个所述光控制层安装在所述平面型荧光光源的上表面上。
44.如权利要求43所述的单元，其中，所述第一扩散层安装在所述平面型荧光光源的上表面上。
45.如权利要求44所述的单元，其中，所述第一扩散层直接安装在所述平面型荧光光源的上表面上。
46.如权利要求44所述的单元，其中，所述第一扩散层通过粘合剂层安装在所述平面型荧光光源的上表面上。
47.如权利要求44所述的单元，其中，所述增亮层和反射偏振片中的一者安装在所述第一扩散层上，所述第一扩散层位于所述平面型荧光光源与所述增亮层和反射偏振片中的所述一者之间。
48.如权利要求43所述的单元，其中，所述光控制层装置提供空间上均匀的扩散特性。
49.如权利要求43所述的单元，其中，所述光控制层装置包括堆，该堆包括安装在一起的所述扩散层、所述增亮层和反射偏振片，所述堆安装在所述平面型荧光光源上。
50.如权利要求49所述的单元，其中，所述反射偏振片比所述增亮层更靠近所述LCD面板。
51.如权利要求49所述的单元，其中，所述增亮层比所述反射偏振片更靠近所述LCD面板。
52.如权利要求43所述的单元，其中，所述光控制膜装置中的所述第一扩散层和任何其它扩散层的单程透射率在大约72％-95％的范围内。
53.如权利要求52所述的单元，其中，所述单程透射率在大约75％-90％的范围内。
54.如权利要求43所述的单元，其中，σ/x值小于1.5％，其中x是从所述光控制层装置传播到所述LCD面板的照明光在整个所述LCD面板上的平均水平，σ是在整个所述光控制层装置上的照明光水平的均方根差，并且，所述第一扩散层的单程透射率为至少72％。
55.如权利要求54所述的单元，其中，σ/x值小于1.3％，并且，所述扩散层的单程透射率为至少75％。
56.如权利要求43所述的单元，所述单元还包括控制器，该控制器被连接以控制所述LCD面板显示的图像。
57.如权利要求56所述的单元，其中，所述控制器包括计算机。
58.如权利要求56所述的单元，其中，所述控制器包括电视控制器。
59.一种直接照明式液晶显示(LCD)单元，包括光源；LCD面板，其包括上板、下板以及置于所述上板和所述下板之间的液晶层，所述下板面对所述光源，所述下板包括吸收偏振片；以及光控制膜装置，其设置在所述光源和所述LCD面板之间，使得所述光源穿过所述光控制膜装置照明所述LCD面板，所述光控制膜装置至少包括第一扩散层，至少所述第一扩散层安装在所述LCD面板的下板的下表面上。
60.如权利要求59所述的单元，其中，所述光控制膜装置还包括安装在所述下板上的反射偏振片。
61.如权利要求59所述的单元，其中，所述光控制膜装置还包括安装在所述下板上的增亮层。
62.如权利要求59所述的单元，其中，所述光控制膜装置包括至少由安装在一起的增亮层和反射偏振片构成的堆，该堆安装在所述LCD面板的下板上。
63.如权利要求62所述的单元，其中，所述堆包括所述第一扩散层。
64.如权利要求59所述的单元，其中，所述光控制膜装置提供空间上均匀的扩散特性。
65.如权利要求59所述的单元，其中，所述光控制膜装置中的所述第一扩散层和任何其它扩散层的单程透射率在大约72％-95％的范围内。
66.如权利要求65所述的单元，其中，所述单程透射率在大约85％-90％的范围内。
67.如权利要求59所述的单元，其中，σ/x值小于1.5％，其中x是从所述光控制膜装置传播到所述LCD面板的照明光在整个所述LCD面板上的平均水平，σ是在整个所述光控制膜装置上的照明光水平的均方根差。
68.如权利要求67所述的单元，其中，所述光控制膜装置中的所述第一扩散层和任何其它扩散层的单程透射率在大约72％-95％的范围内。
69.如权利要求67所述的单元，其中，σ/x值小于1.3％，并且，所述扩散板的单程透射率为至少75％。
70.如权利要求59所述的单元，其中，所述光控制膜装置还包括安装在所述LCD面板的下板上的反射偏振片和增亮层，所述反射偏振片设置在所述增亮层和所述下板之间。
71.如权利要求59所述的单元，其中，所述光控制膜装置还包括安装在所述LCD面板的下板上的反射偏振片和增亮层，所述增亮层设置在所述反射偏振片和所述下板之间。
72.如权利要求59所述的单元，所述单元还包括控制器，该控制器被连接以控制所述LCD面板显示的图像。
73.如权利要求72所述的单元，其中，所述控制器包括计算机。
74.如权利要求72所述的单元，其中，所述控制器包括电视控制器。
75.一种直接照明式液晶显示(LCD)单元，包括光源；LCD面板；以及光控制层装置，其设置在所述光源和所述LCD面板之间，使得所述光源穿过所述光控制层装置照明所述LCD面板，所述光控制层装置包括扩散板、以及增亮层和反射偏振片中的至少一者，所述扩散板包括基本上透明的基片，所述基片安装在第一扩散层上，所述第一扩散层扩散从所述一个或多个光源向所述LCD面板传播的光。
76.如权利要求75所述的单元，其中，增亮层和反射偏振片中的所述至少一者安装在所述扩散板上。
77.一种液晶显示(LCD)单元，包括光源；LCD面板，其包括上板、下板、以及置于所述上板和所述下板之间的液晶层，所述下板面对所述光源，所述下板包括吸收偏振片；以及光控制膜装置，其设置在所述光源和所述LCD面板之间，使得所述光源穿过所述光控制膜装置照明所述LCD面板，所述光控制膜装置安装在所述LCD面板的下板上，所述光控制膜装置至少包括第一扩散层。
78.如权利要求77所述的单元，其中，除了所述扩散层之外，所述光控制膜装置还包括至少一个其它层，所述光控制膜装置的膜安装在一起。
79.如权利要求78所述的单元，其中，所述光控制膜装置还包括反射偏振片。
80.如权利要求78所述的单元，其中，所述光控制膜装置还包括棱镜增亮层。
81.如权利要求78所述的单元，其中，所述光控制膜装置还包括至少由棱镜增亮层和反射偏振片构成的堆。
82.如权利要求77所述的单元，其中，所述光控制膜装置提供空间上均匀的扩散特性。
83.如权利要求77所述的单元，其中，对经过所述光控制膜装置的光的扩散将单程透射率限制为大约72％-95％。
84.如权利要求83所述的单元，其中，所述单程透射率在大约85％-90％的范围内。
85.如权利要求77所述的单元，其中，σ/x值小于2.5％，其中x是从所述光控制膜装置传播到所述LCD面板的照明光在整个所述LCD面板上的平均水平，σ是在整个所述光控制膜装置上的照明光水平的均方根差。
86.如权利要求85所述的单元，其中，所述光控制膜装置中的所述第一扩散层和任何其它扩散层的单程透射率在大约72％-95％的范围内。
87.如权利要求85所述的单元，其中，σ/x值小于2％，并且，所述扩散板的单程透射率为至少75％。
88.如权利要求77所述的单元，所述单元还包括控制器，该控制器被连接以控制所述LCD面板显示的图像。
89.如权利要求88所述的单元，其中，所述控制器包括计算机。
90.如权利要求88所述的单元，其中，所述控制器包括电视控制器。
91.如权利要求77所述的单元，其中，所述光源设置成从背后照明所述LCD面板。
92.一种液晶显示(LCD)单元，包括光源；LCD面板；以及光控制层装置，其设置在所述光源和所述LCD面板之间，使得所述光源穿过所述光控制层装置照明所述LCD面板，所述光控制层装置包括安装在一起的扩散板、以及增亮层和反射偏振片中的至少一者，所述扩散板包括基本上透明的基片，该基片安装在第一扩散层上，所述第一扩散层扩散从所述一个或多个光源向所述LCD面板传播的光。
93.如权利要求92所述的单元，其中，增亮层和反射偏振片中的所述至少一者安装在所述扩散板上。
94.一种光控制光学膜装置，包括第一光学层，其在一侧上具有凹陷区域；以及第二光学层，其设置在所述凹陷区域中。
95.如权利要求94所述装置，其中，所述第一光学层是扩散层。
96.如权利要求94所述装置，其中，所述第一光学层包含可变形的材料，并且，所述第二光学层被压入所述可变形材料中。
97.如权利要求94所述装置，其中，所述第一光学层包括第一材料层和外围材料，该外围材料设置在所述第一材料层的外围边缘上，以形成所述凹陷区域。
98.如权利要求94所述装置，其中，所述第二光学层安装在所述第一光学层上。
99.如权利要求94所述装置，其中，所述第二光学层是透明的光学层。
100.如权利要求94所述装置，其中，所述第二光学层是反射偏振片。
101.如权利要求94所述装置，所述装置还包括设置在所述凹陷区域之上的棱镜增亮层。
102.如权利要求101所述装置，其中，所述棱镜增亮层在外围边缘处安装在所述扩散层上。
103.如权利要求101所述装置，其中，所述棱镜增亮层具有面向所述第一光学层的第一表面和背向所述第一光学层的结构化表面，所述装置还包括反射偏振片，该反射偏振片安装在所述棱镜增亮层的结构化表面上。
104.如权利要求101所述装置，其中，所述第二光学层的厚度大于所述凹陷区域的深度。
105.如权利要求101所述装置，其中，所述第二光学层的厚度小于所述凹陷区域的深度。
106.如权利要求94所述装置，所述装置还包括设置在所述凹陷区域中的棱镜增亮层。
107.如权利要求106所述装置，所述装置还包括一个或多个隔离片，所述隔离片将所述棱镜增亮层与所述第二光学层分隔开。
108.如权利要求106所述装置，所述装置还包括反射偏振层，所述棱镜增亮层设置在所述第二光学层和所述反射偏振层之间。
109.如权利要求108所述装置，其中，所述反射偏振层在至少一个外围边缘处安装所述第一光学层上。
110.如权利要求94所述装置，所述装置还包括透明层，该透明层安装在所述第一光学层的第二侧上。
111.如权利要求94所述装置，所述装置还包括刚性基片，该刚性基片安装在所述第一光学层的第二侧上。
112.一种显示单元，包括显示面板；光源，其设置在所述显示面板的背后；以及光控制层装置，其设置在所述光源和所述显示面板之间，所述光控制层装置包括在一侧上具有凹陷区域的第一光学层和设置在所述凹陷区域中的第二光学层。
113.如权利要求112所述的单元，其中，所述光源包括多个光源。
114.如权利要求112所述的单元，其中，所述显示面板包括液晶显示(LCD)面板。
115.如权利要求112所述的单元，所述单元还包括控制器，该控制器被连接以控制所述显示面板显示的图像。
116.如权利要求115所述的单元，其中，所述控制器包括计算机。
117.如权利要求115所述的单元，其中，所述控制器包括电视控制器。
118.如权利要求112所述的单元，其中，所述第一光学层和所述第二光学层安装在所述显示面板上。
119.如权利要求112所述的单元，其中，所述第一光学层和所述第二光学层安装在透明的基片上。
120.如权利要求112所述的单元，其中，所述第一光学层包括扩散层。
全文摘要
在液晶显示器(LCD)例如LCD监视器或LCD－TV中，多个光控制膜(120)位于光源(112)和LCD面板(102)之间，以提供明亮而均匀的照明，其中所述光控制膜包括扩散层(122)。在一些实施例中，所述扩散层安装在LCD面板的下侧上。在其它实施例中，所述扩散层形成为由诸如玻璃等材料制成的基片上的层，或者安装在所述光源的前表面上。所述光控制膜中的全部或者一些可以安装在一起，作为层压的膜堆。在一些实施例中，所述扩散层在一侧上形成有凹陷区域，另一光学膜设置在该凹陷区域中。
文档编号G02F1/1335GK101080661SQ200580043141
公开日2007年11月28日 申请日期2005年10月14日 优先权日2004年10月15日
发明者高秉秀, 马克·D·格尔森, 陈庆文, 罗伯特·M·埃蒙斯, 詹姆斯·W·劳梅尔, 金志衡, 李志骅, 徐康一, 瑞安·T·法比克, 琳达·M·里瓦德, 肯尼斯·A·爱泼斯坦, 金致得, 朴永秀, 金相大 申请人:3M创新有限公司