利用定向背光的显示设备的制造方法
【专利说明】利用定向背光的显示设备
[0001]本申请根据35 U.S.C.§ 119要求2012年3月9日提交的美国临时申请N0.61/608960的优先权，且其内容作为基础并通过引用整体援引于此。
技术领域
[0002]本公开涉及无边框(bezel-free)显示器，尤其涉及包含定向背光的无边框液晶显示器。
【背景技术】
[0003]本文使用的术语显示设备用于涵盖能够显示视觉内容的所有设备，包括但不限于计算机，包括膝上计算机、笔记本、平板计算机以及台式计算机；移动电话以及电视机(TV)。每个前述设备包括多个组件部分，包括各个组件可位于其中的物理外壳或机壳、电路板、诸如集成电子组件的电路元件，当然还包括显示面板本身。目前，这些显示面板是平板显示面板，包括液晶显示元件、有机发光二极管(OLED)显示元件或等离子显示元件，当然还包括这些元件中的多个元件可设置在其上和/或由其封装的玻璃或塑料基板。通常，这些平板显示面板和显示设备本身的边缘部分用于电引线和与显示面板的操作相关的各种其它电子组件，诸如在LCD显示面板的情况下驱动面板像素以及LED照明器的电路。这就造成了平板显示面板制造商将边缘部分封装在边框内和/或边框后，边框用于隐藏上述组件，但也掩盖显示面板的边缘部分，由此减小图像总尺寸。
[0004]出于美观原因，平板面板显示器制造商努力使图像观看区域最大化，并提供更赏心悦目的外观，且因而使围绕图像的边框的尺寸最小化。但是，对于最小化有实践上的限制，且目前边框尺寸的宽度为3mm至1mm的量级。因此，为了实现完全无边框的终极目标，提出了光学方案，该方案给观察者的印象是图像占据整个面板表面，而同时减小图像形成显示面板与显示器盖板之间的气隙。
【发明内容】
[0005]根据本文所描述的实施例，通过利用例如漫射构件和定向背光，向显示设备提供无边框外观。
[0006]在一个示例性实施例中公开了一种显示设备，包括定向背光；漫射构件；位于定向背光和漫射构件之间的显示面板，显示面板配置成显示图像；边框，围绕显示面板设置；图像扩展器，配置成扩展显示面板图像并且隐藏边框；其中由定向背光发射的光相对于显示面板平面的法向的半角发散不超过15°。LCD显示面板情况下，显示面板包括，例如，第一基板、密封至第一基板的第二基板，其中IXD材料位于第一和第二基板之间。基板通常由玻璃形成。显示面板可进一步包括沉积在一个或两个基板上的各种薄膜材料，包括但不限于薄膜晶体管、偏振膜、滤色膜、透明导电膜(诸如ITO(氧化铟锡))、防反射膜、间隔元件、取向膜。
[0007]漫射构件可包括，例如，位于显示面板和显示面板形成图像的观察者之间的显示器盖板。漫射构件可包括分布在基板内(诸如在基板主体内，在其表面下)的漫射颗粒。在一些示例中，漫射颗粒的平均颗粒尺寸在10nm和300nm之间。在其它示例中，漫射颗粒的平均颗粒尺寸是在从约150nm到约250nm的范围中。在一些示例中，显示器盖板包括玻璃。该玻璃可以是化学强化玻璃，如离子交换玻璃。显示器盖板可包括包含透明区域阵列的光吸收层。定向背光可包括漫射屏，其中该漫射屏未在显示面板的相对边缘部分延伸。分束膜可位于显示面板的边缘部分上。
【附图说明】
[0008]参照附图阅读以下详细描述，可更好地理解这些以及其它方面，在附图中:
[0009]图1A是包括显示面板和边框的显示设备的正视图；
[0010]图1B是显示设备的平铺阵列的正视图；
[0011]图2是显示器盖的正视图，包括用于隐藏边框的棱镜区域；
[0012]图3A是定位在显示器盖板16的外表面(面向观察者)上的棱镜区域的一部分的示意图，示出单独的棱镜；
[0013]图3B是示出作为显示器设备上位置的函数的棱镜角Θ的曲线图；
[0014]图4示意性地示出远离用边框隐藏显示器盖覆盖的显示设备的显示面板的观察者；
[0015]图5是气隙距离D与边框宽度W的比值作为棱镜角Θ的函数的曲线图；
[0016]图6是包含相对于显示面板的观察者位于边框和显示面板前方的棱镜阵列的显示器盖板边缘部分的截面图，示出观察者看到的显示面板的视图；
[0017]图7是显示面板和边框的一部分以及图6的棱镜阵列中单个棱镜的截面图；
[0018]图8是包含位于显示面板和观察者之间的漫射构件的显示设备的截面图；
[0019]图9是显示设备边缘部分的一部分的近视图，该显示设备包含位于显示面板和观察者之间的漫射构件；
[0020]图10是位于显示面板和观察者之间的漫射构件的一部分的截面图，其中该漫射构件包括棱镜阵列和包含吸收层的基板，该吸收层包括允许光传输通过的开口 ；
[0021]图11是包含导光板的定向背光的截面图；
[0022]图12是导光板以及转光膜的一部分的截面图；
[0023]图13是其中漫射构件与背光结合使用的显示设备的一部分的截面图，其中从背光去除部分漫射屏以产生发射光的方向性；
[0024]图14是图13的显示设备的边缘部分的近视图，其中转光膜被配置在漫射构件上;
[0025]图15是漫射构件的一部分的截面图，其中漫射元(例如颗粒)分散在位于漫射构件内的漫射层中。
[0026]图16是对于颗粒尺寸约为25μπι的归一化散射截面作为散射角的函数的曲线图；
[0027]图17是对于颗粒尺寸约为200μm的归一化散射截面作为散射角的函数的曲线图；
[0028]图18是对于颗粒尺寸约为500μm的归一化散射截面作为散射角的函数的曲线图；
[0029]详细描述
[0030]此后将参照示出示例实施例的附图更完整地描述各实例。在可能时，将在所有附图中使用相同的附图标记来指示相同或类似的部分。然而，各个方面可以以许多不同形式实施，而不应理解成仅限于本文所述的实施例。
[0031]显示设备(诸如电视显示面板、计算机监视器和膝上计算机显示面板)的美观性受到围绕在这些显示设备周边的边框的尺寸和外观的影响。可使用显示设备的边框以例如容纳用于驱动显示面板的像素的电子器件以及在某些情况下为显示设备提供背光。例如，LCD电视显示面板可包括保持在显示设备的边框区域内的多个背光发光二极管(LED)。
[0032]过去几年的趋势是边框越来越小。目前的边框宽度为3至1mm量级。但是，具有非常大显示面板的电视型号已经获得在至少两个边界上小至2mm的宽度和在另两个边界上小至4_的宽度的边框区域。但是，即使很小，但是边框的存在仍然分散注意力，尤其是显示设备以平铺布置组装以形成非常大的显示图像时。这些平铺显示设备的边框给出了不希望的图像“网格”外观而不是无缝的衔接大图像。肉眼对于将平铺显示设备分开的黑线的存在非常敏感，这使得图像不美观。
[0033]本公开的实施例包括边框隐藏显示器盖板，该显示器盖板隐藏边框使得在可预测视角内对观察者来说边框的存在不可见或者至少不可察觉。这种显示器盖板可由例如玻璃形成。在某些实施例中，玻璃可以是化学强化玻璃。
[0034]现参见图1A，示出配置成平板显示面板电视的显示设备10。尽管以下描述主要是关于电视，但应指出，本文描述的各实施例可适用于其它显示设备，且因此所描述的各实施例并不限于电视。显示设备10包括具有围绕其周边定位的边框14的显示面板12。边框14包括边框部分14a-14d。边框部分14a_14d可封围显示驱动电子器件以及为显示面板12提供背光的背光硬件，诸如边缘发光二极管(LEDs)。边框部分14a-14d可具有特定宽度，例如3mm至1mm之间。边框部分14a_14d可能会分散观众的注意力，尤其是在若干显示设备布置成矩阵来观看整个图像的情况下，如图1B所示。
[0035]获得这种边框隐藏特性的一种方式包含将光学放大器件(如菲涅尔(Fresnel)透镜)设置在距显示面板预定距离处，例如如图2所示。菲涅尔透镜包括光学结构，诸如微棱镜。该透镜结构可，例如，在附加于显示器盖板16的塑料膜中。为了最小化显示面板和透镜(例如显示器盖板)间的气隙距离，棱镜需要引入非常高的光束偏转。然而，在棱镜上非常陡峭的光束入射角下，在棱镜面可能发生全内反射。为避免这种情况，应限制由棱镜引入的偏转角。这导致需要非常大的气隙(通常，边框宽度的4到5倍)。然而，通过利用定向背光以及显示器盖板上的漫射面，气隙的大小可被减小到小于约边框宽度的4倍。
[0036]边框隐藏显示器盖板16可例如包括棱镜区域，