具有输出耦合元件的导光板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于显示屏的平面光分布模块，包括光导板，可经由至少一个侧 面被禪合的光能够通过所述光导板借助全反射进行传播，并且包括至少一个平面的输出禪 合装置，所述输出禪合装置安装在所述光导板的主面的一个或者两个上、与所述光导板处 于光学接触并且包括多个在其内所构造的全息光学元件，所述全息光学元件被该样设计， 使得其能够将光从所述光导板输出禪合。本发明另外还设及一种光学显示器，尤其是一种 具有光分布模块的光电显示器。
【背景技术】
[0002] 液晶显示器已经获得了广泛的应用。其有各种大小尺寸。由移动电话、游戏机里 的小型LC显示器，到用于笔记本电脑、平板电脑、桌面监视器的中型显示器，再到例如用于 电视机、广告牌、建筑安装中的大型应用。
[0003] 通常在背光模组炬ackli曲t化it,简称BLU)中使用冷阴极光源和发光二极管 (LED)来产生光。该些光源的发光特性是该样的，使得其发出相对无定向的光。基本上使用 两种结构：直接照明和侧边照明。
[0004] 在直接照明（直接BLU)中，发光体被安装到显示器的背面。该样的优点在于，光 非常均匀地分布在显示器面板的表面上，该对于电视机是非常重要的。另外，如果在直接照 明中使用LED,L邸也会变暗，该就能够使显示器的对比值变得更高。其不足是高成本，因为 需要大量光源。
[0005] 由于该个原因，侧边照明在市场上越来越普遍。其中的光源仅被安装在光导板的 边缘上。边缘上的光在该光导板内被禪合并且通过全反射被传播到光导板内。通过安装在 所述光导板的表平面上的光输出禪合元件，光由此就被向前转向至LC面板的方向。典型 的光输出禪合元件是由白色构成的印刷图样、光导板表面的粗化处理或者是压印的屈光结 构。该些结构的数量和密度可自由选择，并允许正好均匀地照亮显示器。
[0006] 在高分辨率LC显示器的进一步发展中，要试图找到显示器可能实现更加节能并 且具有更高成像质量的途径。其中的一个重要方面是扩大色空间（Gamut)和均匀的照亮 (亮度分布）。
[0007] 色空间的扩大是通过提高各个像素的颜色保真度来实现的。随之而来的就是要利 用红、绿、藍像素的频谱分布越来越窄。也可设想让滤色器的频谱分布变得更加受限，但就 设及到光输出的成本，提高了耗电。因此有利的是，使用发光光谱受限的光源，例如发光二 极管或激光二极管。
[000引在现有技术中所使用的光输出禪合元件，例如白反射色或者表面粗化，显示出朗 伯福射体的无向的色散特性。该一方面导致有多个光程，该些光程必须通过位于光导板与 LC面板之间的扩散器-薄膜和棱镜-薄膜重新被均匀化，然后再次被定向，W便形成适合 LC面板的光分布。
[0009] 除了该些反射或者说折射的输出禪合元件之外，还对光导板上起衍射作用的表面 结构加w说明：
[0010] 在US2006/0285185中说明了一种光导板，在所述光导板中，所成型的衍射表面 结构的密度是符合输出禪合效率的。但有效效率仅取决于栅格结构内的频率，被看作是低 效。
[0011] US2006/0187677说明了一种光导板，在所述光导板内，需要通过不同的容积效率 和不同的定向为所成型的衍射表面结构调节出均匀的亮度分布。
[001引 由US2010/0302798已知，要利用通过向衍射的表面结构压印上层结构所带来的 两种空间频率。US2011/0051035说明了通过在表面结构内更进一步的切割（"切口"）进 行类似的调整，W便能够将输出禪合特性与输出禪合效率单独地加W优化。
[0013] Park等（OpticsExpressl5 化），2888-2899(2007))报告了关于点阵的衍射点式 表面结构，但由此仅达到62%的光强均匀性。
[0014]US5, 650, 865说明了双重全息图的使用，该种双重全息图是由反射-和透射-体 积全息图构成的。两种全息图均挑选窄频谱宽度的光并且将光由一个特定的角度从光导板 中垂直地导出。其中，S原色的双重全息图在几何结构上与LC面板的像素相匹配。两个像 素画全息图相互之间的定位及其与LC面板的像素的校准，需要的投入极大且非常困难。
[0015]US2010/0220261说明了用于液晶显示器的照明装置包括光导板，所述光导板包 含体积全息图，W便使激光灯转向。其中，体积全息图被定位为相互之间具有特殊的间隔并 且斜插入光导板。但在光导板内制造体积全息图的成本非常高。
[0016] 由GB2260203已知使用体积全息图作为光导板上的颜色选择栅格，其中，各体积 全息图均具有沿着入射方向递增的输出禪合效率。其中，颜色选择栅格在空间上与透光的 数字化光调制器的像素相配合，该对于分辨率越来越高的显示器面板而言就需要过高的成 本，因而十分昂贵。
[0017] 此外，在分辨率不断增加的显示器中使用上述方法，也增加了生产成本。因此，格 点与显示器上越来越小的像素之间的精确定向也尤其带来了难题。
【发明内容】
[0018] 因此，本发明的目的在于，提供一种更好的显示器设计，其尤其是具有非常平面且 密集的光分布模块，能够将光有效均匀地透射到透光的数字化光调制器上。此外，所述光分 布模块还需要能够减少光源的数量并且由此使得生产光学显示器的成本更低。另外，所述 光分布模块还需要适用于高分辨率显示器。
[0019] 所述目的是在一种如开头所述类型的光分布模块中通过该样一种显示器来实现 的，所述显示器包括光导板，可经由至少一个侧面被禪合的光能够通过所述光导板借助全 反射进行传播，并且包括至少一个平面的输出禪合装置，所述输出禪合装置安装在所述光 导板的主面的一个或者两个上、与该光导板处于光学接触并且包括多个在其内所构造的全 息光学元件，所述全息光学元件被该样设计，使得其能够将光从所述光导板输出禪合，其 中，所述光分布模块的特征在于，所述全息光学元件相互独立地在至少一个平行于所述输 出禪合装置表面的空间轴上具有至少300 ym的延伸并且具有至少1. 5倍于所述显示器的 像素大小的面积。
[0020] 其中，本发明的根本认知是，区别于目前常见的设计，所述全息光学元件与显示器 的各个像素之间不需要任何离散的分配，因此，各个全息光学元件能够具有要比显示器像 素明显更大的面积的延伸。该样一种光分布模块就能够更简单地进行生产，并且具有更低 的结构高度，即便是在高分辨率显示器中-也就是说像素相当小的显示器中，也能够实现 各像素的均匀照亮。因此，根据本发明的光分布模块的全息光学元件例如具有至少1. 5倍 于显示器的像素大小的面积，尤其是至少为2倍或3倍的面积。
[0021] 换句话说，据此，在使用根据本发明的光分布模块时，也不需要全息光学元件照亮 显示器的离散像素。取而代之的是，通过使用该种更大的全息光学元件，就能够散射且均匀 地照亮显示器的背景。