本公开涉及显示技术领域，更具体地涉及导光模组、全反射式显示装置和制造导光模组的方法。
背景技术
随着诸如智能电话、平板电脑之类的便携式电子设备的普及，对其上采用的显示模组在低功耗、超长待机时间等方面的要求越来越高。为此，提出了一种全反射式显示器，其可以通过在外界环境光充足时采用反射环境光的方式来提供图像显示，从而可以大幅降低功耗、延长待机时间。
然而，全反射式显示装置在外界环境光很弱时(例如，夜晚、室内等)会出现显示效果差的问题。为了解决这一问题，全反射式显示装置通常会添加有前置光学系统。该前置光学系统可以在环境光线弱的时候启动光源以达到提升显示效果的目的。
常规的全反射式显示装置的设计通常使用将前置的导光板(lightguidepanel，下文中有时简称为lgp)借助光学透明胶(下文中有时简称为oca)与反射式显示模组贴合的设计方式。然而，在此种设计中，oca贴合会严重影响lgp中的网点对光线角度的调节作用，降低入射到显示模组内的光线的量，进而影响显示效果。此外，此种设计也导致光源发出的光的混光距离短，同样导致进入显示模组的光线数量少，整体显示效果差。
技术实现要素：
为了至少部分解决或减轻上述问题，提供了根据本公开实施例的导光模组、全反射式显示装置和制造导光模组的方法。
根据一个方面，本公开的实施例提供了一种导光模组。该导光模组包括：第一透明粘合层，其上形成有第一微结构；第二透明粘合层，与所述第一透明粘合层粘合，且其上形成有与所述第一微结构相对应的第二微结构，所述第一微结构和所述第二微结构被形成为使得从所述第二透明粘合层向所述第一透明粘合层入射的光线的入射角变小；以及导光板，布置在所述第二透明粘合层的与所述第一透明粘合层相反的一侧。
在一些实施例中，所述导光模组还包括：第三透明粘合层，布置在所述第二透明粘合层与所述导光板之间，以将所述第二透明粘合层相对于所述导光板固定。在一些实施例中，所述第一微结构和/或所述第二微结构的布置图案包括以下至少一种：蜂窝状布置图案、柱状布置图案以及鱼骨状布置图案。在一些实施例中，所述第一微结构和/或所述第二微结构的布置图案中的图形包括以下至少一项：所述蜂窝状布置图案中的每个图形为圆形，其直径为10～30μm，深度为3～10μm；所述柱状布置图案中的每个图形为矩形，其长度为10～30μm，宽度为3～5μm，以及深度为3～10μm；以及所述鱼骨状布置图案中的每个图形为矩形，其长度为10～30μm，宽度为3～5μm，倾斜角度为15°～60°，以及深度为3～10μm。在一些实施例中，在所述第一微结构和/或所述第二微结构的布置图案中，随着与光入射侧的距离变大，布置图案中的图形密度变高。在一些实施例中，所述第一透明粘合层的折射率低于所述第二透明粘合层的折射率。在一些实施例中，所述第一透明粘合层的折射率的范围是1.4～1.54，以及所述第二透明粘合层的折射率的范围是1.58～1.8。在一些实施例中，所述第三透明粘合层的折射率的范围是1.58～1.8。
根据另一个方面，本公开的实施例提供了一种全反射式显示装置。该全反射式显示装置包括：根据上文所述的导光模组；全反射式显示模组，设置于所述导光模组的远离显示面一侧；以及光源，设置于所述导光模组的侧面，被配置为能够选择性地向所述导光模组中的导光板的侧面发光。
根据一个方面，本公开的实施例提供了一种制造导光模组的方法。该方法包括：在衬底上形成第一透明粘合层；通过使用模具在所述第一透明粘合层上形成第一微结构；在形成有所述第一微结构的所述第一透明粘合层上形成具有相应的第二微结构的第二透明粘合层，所述第一微结构和所述第二微结构被形成为使得从所述第二透明粘合层向所述第一透明粘合层入射的光线的入射角变小；以及在所述第二透明粘合层的与所述第一透明粘合层相反的一侧布置导光板。
在一些实施例中，所述方法还包括：在所述第二透明粘合层与所述导光板之间形成第三透明粘合层，以将所述第二透明粘合层相对于所述导光板固定。在一些实施例中，在所述第二透明粘合层的与所述第一透明粘合层相反的一侧布置导光板之后，所述方法还包括：从所述导光模组中移除所述衬底；以及将移除了所述衬底的所述导光模组与全反射式显示模组粘合，以形成全反射式显示装置。在一些实施例中，所述方法还包括：将光源设置于所述导光模组的侧面，以使得所述光源能够选择性地向所述导光模组中的导光板的侧面发光。在一些实施例中，在形成所述第一透明粘合层、所述第二透明粘合层和所述第三透明粘合层中的一个或多个之后，所述方法还包括：对所述第一透明粘合层、所述第二透明粘合层和所述第三透明粘合层中的所述一个或多个进行预固化，以固定各层的相对位置。在一些实施例中，通过使用模具在所述第一透明粘合层上形成第一微结构的步骤包括：使用模具按压经过预固化的所述第一透明粘合层，以在所述第一透明粘合层上形成凹陷的第一微结构。在一些实施例中，在形成有所述第一微结构的所述第一透明粘合层上形成具有相应的第二微结构的第二透明粘合层的步骤包括：在形成有凹陷的第一微结构的所述第一透明粘合层上涂覆液体透明粘合材料，以在所述第一透明粘合层上形成具有相应突起的第二微结构的第二透明粘合层。
通过使用根据本公开实施例的导光模组、全反射式显示装置和制造导光模组的方法，由光源发出的光线可经过导光板以及三层透明粘合层后再进入全反射显示模组。这样，通过调节微结构的形状和密度来增加全反射显示模组的整体亮度和光线的均一性，达到使得全反射显示装置的显示效果提升的效果。
附图说明
通过下面结合附图说明本公开的优选实施例，将使本公开的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中：
图1是示意性示出了根据相关技术的前置导光模组的简化剖面图。
图2a～2f是示意性示出了根据本公开实施例的制造导光模组的各个阶段的简化剖面图。
图3a～3b是示意性示出了在采用图2所示的导光模组的全反射式显示装置中的简化剖面图以及分别在关闭和打开光源情况下的部分光路。
图4a～4c是示意性示出了根据本公开不同实施例的导光模组中采用的微结构的布置图案。
图5是示出了根据本公开实施例的用于制造导光模组的示例方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图对本公开的部分实施例进行详细说明，在描述过程中省略了对于本公开来说是不必要的细节和功能，以防止对本公开的理解造成混淆。在本说明书中，下述用于描述本公开原理的各种实施例只是说明，不应该以任何方式解释为限制公开的范围。参照附图的下述描述用于帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开的示例性实施例。下述描述包括多种具体细节来帮助理解，但这些细节应认为仅仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员应认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可以对本文中描述的实施例进行多种改变和修改。此外，为了清楚和简洁起见，省略了公知功能和结构的描述。此外，贯穿附图，相同的附图标记用于相同或相似的功能、器件和/或操作。此外，在附图中，各部分并不一定按比例来绘制。换言之，附图中的各部分的相对大小、长度等并不一定与实际比例相对应。
在本公开中，术语“包括”和“含有”及其派生词意为包括而非限制；术语“或”是包含性的，意为和/或。此外，在本公开的以下描述中，所使用的方位术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”等均用于指示相对位置关系，以辅助本领域技术人员理解本公开实施例，且因此本领域技术人员应当理解：在一个方向上的“上”/“下”，在相反方向上可变为“下”/“上”，且在另一方向上，可能变为其他位置关系，例如“左”/“右”等。
以下，以本公开应用于全反射式显示装置为例来详细说明。然而本领域技术人员应当理解本公开的应用领域不限于此。事实上，根据本公开实施例的导光模组及其制造方法等可以应用于其它采用导光模组的领域中，例如，用作背光导光模组。
图1是示意性示出了根据相关技术的前置导光模组10的简化剖面图。如图1所示，前置导光模组10可以包括导光板120和透明粘合层(例如，oca)110。前置导光模组10可以借助其中的透明粘合层110与全反射式显示模组105相固定。此外，在前置导光模组10中的导光板120的侧面还设置有光源150(例如，在一些实施例中，发光二极管(led)光源)，以在外界环境光不足时能够打开光源150为全反射式显示模组105提供光源。
当外界环境光充足时，例如在白天日照充分时，可以不打开光源150。在该情况下，外界环境光可穿过导光板120和透明粘合层110入射到全反射式显示模组105中，从而使得全反射式显示模组105能够正常工作。当外界环境光不足时，例如在夜晚光线昏暗时，可以打开光源150。在该情况下，来自光源150的光线可从导光板120的侧面入射到导光板120中，并可在导光板120中的网点125的作用下发生散射。从而，光线可从导光板120的下表面经由透明粘合层110入射到全反射式显示模组105中，同样使得全反射式显示模组105能够工作。
然而，如前文所述，透明粘合层110的贴合会严重影响导光板120中的网点125对光线角度的调节作用，降低入射到全反射式显示模组105内的光线的量，进而影响显示效果。此外，此种设计也导致光源150发出的光的混光距离短，使得显示模组105在led侧出现亮度不均匀的明暗效果，从而导致整体显示效果差。
为了至少解决或减轻上述问题，提出了根据本公开实施例的导光模组设计。大体上，该导光模组可采用导光板+两到三层光学胶(或更一般地，透明粘合层)的构造。在一些实施例中，第一层光学胶和第二层光学胶可负责形成用于改变入射光线角度、增加入射光量的微结构，而可选的第三层光学胶可负责确保与导光板的接触面无气泡，从而使得光学特性更好。
接下来，将结合图2a～2f来详细描述如何制造这样一种导光模组。
图2a～2f是示意性示出了根据本公开实施例的制造导光模组20的各个阶段的简化剖面图。导光模组20的制备过程可开始于图2a。如图2a所示，在正式制造导光模组20之前，可对作为制备导光模组20的工作面或支撑面的衬底200进行准备，例如对其进行平整、清洗、烘干等过程，以保证后续工艺的顺利进行。
例如，在导光模组20可能是单独生产的模组(例如由单独的第三方厂家为全反射式显示装置的生产厂家所生产的导光模组20、或者导光模组20的生产过程可能对预先生产好的全反射式显示模组205产生不良影响(例如，高温、高压等))的情况下，需要先在不同于全反射式显示模组205的衬底200上制备好导光模组20，然后在后续生产过程中再将其与全反射式显示模组205加以绑定。然而，本公开不限于此，事实上，在另一些实施例中，也可以将该导光模组20直接制备在全反射式显示模组205上。在该情况下，全反射式显示模组205就可被视为衬底200。
此外，在一些实施例中，衬底200可以是刚性衬底。在一些实施例中，衬底200的材料可以为透光性好、平坦度高的聚碳酸酯(pc)、亚克力(pmma)等。
接下来，如图2b所示，可在衬底200上形成第一透明粘合层210。在一些实施例中，第一透明粘合层210可以是由光学透明胶(oca)形成的。该第一透明粘合层210可以具有相对于其它透明粘合层(例如，第二透明粘合层220和/或第三透明粘合层230等)较低的折射率。在第一透明粘合层210是oca的实施例中，可以采用液态的oca，并以例如真空贴合、旋涂或任何其他恰当方式将其涂覆在衬底200上。当涂覆好液态的oca之后，可以对其进行预固化(precure)。该预固化可以是例如短时间(例如若干秒)的紫外线照射。通过预固化，该第一透明粘合层210的液态oca材料可以大体上相对于衬底200固定，并依然保留了充足粘性且可在被施加一定压力的情况下发生形变，从而能够形成各种所需的结构。
接下来，如图2c所示，可以使用模具213来按压第一透明粘合层210，以在第一透明粘合层210上形成所需的第一微结构215。更具体地，在一些实施例中，可在经过预固化的第一透明粘合层210上使用刚性模具213对其进行按压，从而在第一透明粘合层210上形成第一微结构215。例如，如图2c所示，可以形成凹陷的第一微结构215。然而本公开不限于此，第一微结构215可具有其它分布密度、形状和/或尺寸。例如，如图4a～4c所示，还可以将第一微结构215形成为例如柱状、鱼骨状等等形式。此外，在一些实施例中，模具213可以是由金属制成的，例如铜或镍。
接下来，如图2d所示，可在具有第一微结构215的第一透明粘合层210上形成第二透明粘合层220，使得第二透明粘合层220具有与第一微结构215相对应的第二微结构225。更具体地，在一些实施例中，可在经过预固化的第一透明粘合层210上涂覆液态的光学透明胶，从而可在第一透明粘合层210上形成具有第二微结构225的第二透明粘合层220。该第二透明粘合层220可以具有比第一透明粘合层210高的折射率。在一些实施例中，第一透明粘合层210的折射率的范围可以是1.4～1.54，而第二透明粘合层220的折射率的范围可以是1.58～1.8，然而本公开不限于此。此外，当第二透明粘合层220是使用液态oca形成的时，同样可以对其进行预固化，以将其相对于第一透明粘合层210大体固定并依然保持粘性。
接下来，如图2e所示，可以在第二透明粘合层220的不具有第二微结构225的一侧上形成第三透明粘合层230。在一些实施例中，该第三透明粘合层230可以是可选的，其主要用于使得第二透明粘合层220能够与后续粘合的导光板240之间能够完美贴合，尽量少或没有气泡，从而提升显示质量。同样地，可以对第三透明粘合层230的材料进行预固化。此外，在一些实施例中，第三透明粘合层230可以具有与第一透明粘合层相比较高的折射率。例如，在一些实施例中，第三透明粘合层230可以类似于第二透明粘合层220，其折射率的范围可以是1.58～1.8。
接下来，如图2f所示，可以将导光板240与第三透明粘合层230相贴合或直接与第二透明粘合层220相贴合(例如，在没有第三透明粘合层230的情况下)，以使得导光板240相对于其它各层相对固定。此外，在一些实施例中，例如在分别生产导光模组20和全反射式显示模组205的情况下，可以将衬底200从导光模组20的底部剥离，并将其与全反射式显示模组205相贴合。在与导光板240和全反射式显示模组205贴合之后，可以对各个透明粘合层进行固化(例如，通过长时间(例如，若干分钟)照射紫外线)，以完成全反射式显示装置的生产。
需要注意的是：上述制备导光模组20的过程中的具体贴合工艺可以采用本领域中现有的或将来开发出来的任何恰当贴合工艺，且因此本公开中将不再对此加以详细描述。
在通过图2a～2f所示的制造过程后，可以得到如图3a和3b所示的全反射式显示装置。接下来，将结合图3a和3b来详细描述根据本公开实施例所示的导光模组20是如何在全反射式显示装置中工作的。
图3a～3b是示意性示出了在采用图2所示的导光模组20的全反射式显示装置中的简化剖面图以及分别在关闭和打开光源250的情况下的部分光路。如图3a和3b所示，光源250可以设置在导光模组20中的导光板240的侧面，以使得光源250发出的光束可以从侧面进入导光板240。
图3a示出了在关闭光源250的情况下全反射式显示装置的工作示意图。如图3a所示，当外界环境光充足时，无需开启光源250。在该情况下，外界环境光经过导光板240、可选的第三透明粘合层230、第二透明粘合层220以及第一透明粘合层210照射到全反射式显示模组205上。从而，全反射式显示模组205可以在外界环境光的作用下正常工作。
图3b示出了在打开光源250的情况下全反射式显示装置的工作示意图。如图3b所示，当外界环境光不足时，可以开启光源250。光源250的开启/关闭可以是自动的或者是手动触发的。例如，可以根据亮度传感器来检测周围环境光的亮度，从而在亮度低于预定阈值的情况下，自动开启光源250。又例如，可以根据例如用户是否按动全反射式显示装置的特定按钮来确定是否手动打开光源250。不管怎样，在开启光源250的情况下，其发出的光可从侧面进入导光板240。
在一些实施例中，入射的光束可以具有相对于导光板240的上表面和/或下表面的特定的入射角范围，该入射角范围可以大于上表面的全反射角，从而使得在导光板240的上表面处可以发生全反射(例如，由于导光板240的折射率大于其上方介质(例如，空气或其它透明介质))，从而使得光线只能从其下表面出射。此外，在一些实施例中，可以在导光板240的上表面处设置一些微结构(例如，微透镜、网点等)，从而可以改变光源250发出的光在导光板240的上表面处的反射光路，以例如形成图3b所示的效果。此外，在一些实施例中，导光板240本身中可以具有类似于图1所示网点125之类的网点，从而可以帮助光线从导光板240下表面均匀出射。这样，从光源250发出的光在导光板240中的网点(例如，类似于图1所示的网点125)的作用下，可以与类似于外界环境光一样的方式从导光板240的下表面出射。
此外，如图3b所示，当光线经过第二透明粘合层220的第二微结构225和第一透明粘合层210的第一微结构215之间的界面时，光线可被折射，使得其照射到全反射式显示模组205上的入射角变小(由于折射率的不同以及微结构的存在)，从而可以获得在全反射式显示模组205的反射层处的更高反射光量，进而提升其显示质量。从而，全反射式显示模组205也可以在外界环境光不足的情况下正常工作。
图4a～4c是示意性示出了根据本公开不同实施例的导光模组20中采用的第一/第二微结构215/225的布置图案。由于第一微结构215和第二微结构225是对应设置的，因此附图4a～4c仅示出了第二微结构225作为示例说明，然而本领域技术人员可以根据第二微结构225的布置图案来给出第一微结构215的相应图案布置。总体来说，为了使得光线能够更均匀地照射在全反射式显示模组205上，在第一微结构215和/或第二微结构225的布置图案中，随着与光入射侧(例如，光源250)的距离变大，布置图案中的图形密度可以变高。
例如，如图4a所示的第二微结构225-1可具有蜂窝状布置图案。该蜂窝状布置图案中的每个图形可为圆形或近似圆形(例如，椭圆形)，其直径可为10～30μm且深度可为3～10μm。此外，如图4a所示，随着与光源250的距离越远，布置图案中的图形密度变大；而随着与光源250的距离越远，布置图案中的图形密度变大。例如，在最接近光源250的一行中，具有9个圆形的第二微结构225-1(即，具有9个圆形的第一微结构215)；而在最远离光源250的一行中，具有14个圆形的第二微结构225-1(即，具有14个圆形的第一微结构215)。当然，这一图案布置仅用于示例说明，且本公开不限于此。
又例如，如图4b所示的第二微结构225-2可具有柱状布置图案。该柱状布置图案中的每个图形可为矩形或近似矩形(例如，平行四边形、梯形等)，其长度可为10～30μm，宽度可为3～5μm，以及深度可为3～10μm。此外，如图4b所示，随着与光源250的距离越远，布置图案中的图形密度变大；而随着与光源250的距离越远，布置图案中的图形密度变大。例如，在最接近光源250的一行中，具有12个矩形的第二微结构225-2(即，具有12个矩形的第一微结构215)；而在最远离光源250的一行中，具有14个矩形的第二微结构225-2(即，具有14个矩形的第一微结构215)。当然，这一图案布置仅用于示例说明，且本公开不限于此。
再例如，如图4c所示的第二微结构225-3可具有鱼骨状布置图案。该鱼骨状布置图案中的每个图形可为矩形或近似矩形(例如，平行四边形、梯形等)，其长度可为10～30μm，宽度可为3～5μm，倾斜角度可为15°～60°以及深度可为3～10μm。此外，如图4c所示，随着与光源250的距离越远，布置图案中的图形密度变大；而随着与光源250的距离越远，布置图案中的图形密度变大。例如，在最接近光源250的一行中，具有21个矩形的第二微结构225-3(即，具有21个矩形的第一微结构215)；而在最远离光源250的一行中，具有26个矩形的第二微结构225-3(即，具有26个矩形的第一微结构215)。当然，这一图案布置仅用于示例说明，且本公开不限于此。
当然，可适用于本公开实施例的第一/第二微结构215/225的布置图案不限于上述几种布置图案及其大小、密度等，上述具体设计仅用于例示说明，而非限制。换言之，可以采用实现相同或相似功能的其它恰当布置图案。
接下来，将结合图5来详细描述根据本公开实施例的制造前述导光模组的方法。图5是示出了根据本公开实施例的用于制造导光模组的示例方法500的流程图。如图5所示，方法500可以包括步骤s510、s520、s530和s540。根据本公开的一些实施例，方法500的一些步骤可以单独执行或组合执行，以及可以并行执行或顺序执行，并不局限于图5所示的具体操作顺序。
方法500开始于步骤s510，在步骤s510中，可在衬底200上形成第一透明粘合层210。
接下来，在步骤s520中，可通过使用模具213在第一透明粘合层210上形成第一微结构215。
然后在步骤s530中，可在形成有第一微结构215的第一透明粘合层210上形成具有相应的第二微结构225的第二透明粘合层220，第一微结构215和第二微结构225被形成为使得从第二透明粘合层220向第一透明粘合层210入射的光线的入射角变小。
之后，在步骤s540中，可在第二透明粘合层220的与第一透明粘合层210相反的一侧布置导光板240。
在一些实施例中，方法500还可包括：在第二透明粘合层220与导光板240之间形成第三透明粘合层230，以将第二透明粘合层220相对于导光板240固定。从而可以使得各个透明粘合层能够与导光板240完美贴合，尽量少或没有气泡，从而提升显示质量。
在一些实施例中，步骤s540之后，方法500还可包括：从导光模组20中移除衬底200；以及将移除了衬底200的导光模组20与全反射式显示模组205粘合，以形成全反射式显示装置。从而，可以生产具有导光模组20的全反射式显示装置，并提升该全反射式显示装置的显示效果。
在一些实施例中，方法500还可包括：将光源250设置于导光模组20的侧面，以使得光源250能够选择性地向导光模组20中的导光板240的侧面发光。从而使得在环境光不足时，能够使用光源250来增强显示效果。
在一些实施例中，在形成第一透明粘合层210、第二透明粘合层220和第三透明粘合层230中的一个或多个之后，方法500还可包括：对第一透明粘合层210、第二透明粘合层220和第三透明粘合层230中的一个或多个进行预固化，以固定各层的相对位置。这样，避免了各层之后可能出现的对位不齐，同时还保留了各层的粘性，以方便后续的生产步骤。
在一些实施例中，步骤s520可包括：使用模具213按压经过预固化的第一透明粘合层210，以在第一透明粘合层210上形成凹陷的第一微结构215。在一些实施例中，步骤s530可包括：在形成有凹陷的第一微结构215的第一透明粘合层210上涂覆液体透明粘合材料，以在第一透明粘合层210上形成具有相应突起的第二微结构225的第二透明粘合层220。通过形成第一微结构215和第二微结构225，可以使得光线可在二者界面处被折射，使得其照射到全反射式显示模组205上的入射角变小，从而可以获得在全反射式显示模组205的反射层处的更高反射光量，进而提升其显示质量。
至此已经结合优选实施例对本公开进行了描述。应该理解，本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。因此，本公开的范围不局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。
此外，在本文中被描述为通过纯硬件、纯软件和/或固件来实现的功能，也可以通过专用硬件、通用硬件与软件的结合等方式来实现。例如，被描述为通过专用硬件(例如，现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)等)来实现的功能，可以由通用硬件(例如，中央处理单元(cpu)、数字信号处理器(dsp))与软件的结合的方式来实现，反之亦然。