台湾专利TW201323949A 具有包含微散射特微形成於其上之光導的平面前端照明系統及其製造之方法

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专利摘要:
本發明揭示一種用於從一平面前端裝置照亮一反射型顯示器或其他材料之系統及其製造之方法。該系統包含將光從一邊緣光源跨一反射型顯示器之面傳導的一光導板。微散射特徵形成於該光導離該反射型顯示器或材料最遠之一外表面上。一階變折射率層形成於包含該等微散射特徵之光導板之該表面上。該階變折射率層具有低於該光導板之一折射率的一折射率以協助注入至該光導板中之光的全內反射。該等微散射特徵、光反射區域重新導引光通量朝向該顯示器。在一項實施例中，該等微散射特徵形成為該光導板之白色點。一黑色吸收層可添加至每個白色散射點，以在停用該前端光時改進外觀對比度。
公开号:TW201323949A
申请号:TW101130061
申请日:2012-08-17
公开日:2013-06-16
发明作者:Charles Neugebauer；William Saperstein
申请人:Barnesandnoble Com Llc；
IPC主号:G02B6-00

专利说明:
具有包含微散射特微形成於其上之光導的平面前端照明系統及其製造之方法
本發明通常係關於用於反射材料及顯示器之照明之平面前端照明系統，且更特定言之，係關於將光從邊緣光源跨反射型顯示器之面傳導之光導板。
本申請案主張2011年8月19日申請之美國臨時申請案第61/525,667號的權利，該案以引用方式併入本文中。
相比於光透過一個或多個濾光器或快門投射以產生可觀察影像之背光顯示器(例如，背光透射式液晶顯示器(LCD))，反射型顯示器(例如，電泳顯示器(EPD))依賴於反射表面反射回之光來產生影像。通常，反射型顯示器利用存在於使用顯示器之環境中之環境光。已多年使用平面前端照明系統來增加環境光，使得可在較暗環境中使用反射型顯示器。典型之平面前端光照明系統由清透材料製成且附接至反射型電子顯示器之前端。在反射之環境光不足以產生可觀察影像時，前端光將增補照明提供至顯示器之面。
理想前端光照明系統能夠在不發出雜散光朝向環境或使用者之同時，有效及均勻地導引來自增補光源之光朝向顯示器。此理想前端光照明系統將所有反射光傳遞至使用者而無光學損耗或光學偽影。進一步而言，此理想前端照明系統將在環境照明下低調，即維持底層顯示器之對比度、亮度及影像品質。此外，此理想前端光亦為低成本、薄型、輕量、易於製造、與觸控技術相容以及廣泛可用。
前端光照明系統之一常見類型包含建構有許多顯微光學表面特徵之光導板。此等光學表面特徵之每一者使用反射或折射遞增地重新導引光導板內部之小部分光。理想地，此等光學表面擷取光導板內之光通量且將光通量均勻地分佈於反射型顯示器之表面上。儘管源照明器(例如，LED)之準直(即，光線角之寬分佈)經常較差，但為了在無鏡射表面(此較昂貴)下達成反射或折射，光學工程師仔細地建構微光學表面特徵之臨界特徵及角以可靠及可預測地反射或折射所需量之光。光學界面之折射及反射特徵很大程度上取決於界面之任一側上之材料之相對折射率。為了最大化此等微光學特徵之反射及折射能力，微光學特徵通常直接曝露於空氣以最大化折射率差異。
圖1展示具有顯微光學表面特徵之習知前端照明系統。此系統包括反射型顯示器100、光源101及光導板102。光導板具有形成於前端照明系統之向外表面上的光學特徵103。光源101通常由經適當配置以產生導引至光導板102之光注入表面中之適度準直光104的一個或多個冷陰極螢光燈(CCFL)或一個或多個LED組成。
技術中所知之常見額外特徵(未展示)包含改進耦合效率、一致性、可製造性、光學效能及成本的用於光源101之反射外殼、光源101上之表面處理及光導板102之注入區域以及插入於光源101與光導板102之間的膜或混合板。此等添加亦適用於本發明以達成類似有利效果。
由於熟知的全內反射(TIR)光學效應，注入至光導板102中之光104之實質部分保持於光導板102內。光導板102在其外表面具有複數個微光學特徵103，每一個微光學特徵103向下重新導引引導光線107之一部分。理想地，跨反射型顯示器100之整個表面均勻地重新導引及分佈所注入之光104。為了達成均勻性，跨光導板102之幅度及寬度調變微光學特徵103之密度、高度、角、間距及形狀以及光導板102之厚度或形狀以考量到根據離光源101之距離而減少之光通量。
遞增地重新導引之光107照亮反射型顯示器100而產生可由使用者(未展示之使用者在本文繪示之前端照明系統上方)看見之反射光線109。
通常僅當從外部源落在顯示器上之環境光108不足以使得使用者從反射型顯示器100感知影像時才啟動典型前端照明系統。當環境照明108足夠強且結果不需要前端照明源時，前端照明系統應盡可能低調。明確言之，前端光系統不應產生使底層顯示器100之外觀降級之異常反射、影像偽影或雜散光路徑。
圖2展示包括透射式顯示器200、光源201及光導板202之先前技術的背面照明系統。光導板202具有形成於離顯示器200最遠之外表面上之光擷取點203。光源200將光204注入至光導板202中，接著在光導板202中之橫向方向上實質上由全內反射引導該光。在光導板202之外表面上網印或噴墨印刷蝕刻、鍛壓、燒製或模製(許多習知方法之中，為背光設計技術中熟知)複數個光擷取點203以用作將漫散射圖案207中之引導光204朝向透射式顯示器200且最終朝向觀看者(光線209)重新導引之散射中心。習知地根據位置而改變光擷取點203之密度、色彩及/或大小以考量到光源之不均勻性並且根據離光源201之距離來補償引導之光通量之消耗。如技術中所知，額外膜208(例如，漫射體及光重新導引膜、偏光膜等等)可放置於背光與透射式顯示器之間以改進整個顯示器之光學效率及均勻性。
兩個清透材料(例如，塑膠及空氣)之間之光學界面的折射及反射特徵很大程度上取決於界面之任一側上之材料的相對折射率。為了最佳化光引導(經由全內反射)及光擷取(經由散射、反射或折射)行為，微光學特徵通常直接曝露於空氣以最大化折射率差異。
依賴於空氣界面的先前技術之前端照明系統雖然改進折射及反射效果，但是產生可由本發明解決的許多實質困難。首先，在維持厚度及光學品質之同時，難以在機械上建構寬區域上之光學元件之間的空氣間隙。若前端照明系統與觸控面板功能整合，則前面必需足夠堅硬，使得其可在最差情況使用者手指壓力下維持空氣間隙。由於高相對折射率改變，空氣間隙亦可產生實質非所需之反射，除非在每個界面處使用昂貴的抗反射塗層。
其次，由於層壓黏著劑可放置於空氣間隙或凹槽中而修改光擷取現象之行為及產生均勻性問題，若空氣間隙形成於隨後層壓至光導板之膜上(即，嵌入式空氣間隙)，則在製造中難以控制此等空氣間隙。引入的黏著強度相對於光學品質及特徵大小之固有權衡可能不提供滿意的解決方案。此外，空氣壓力及濕度廣泛變化(有時迅速，例如在飛機上)且凝結、污染及壓力相關影響(若密封)可產生工程、製造及使用者困難。
進一步而言，因為源光之準直通常較差，而雜散光洩漏不利於導引朝向觀看者，此明顯增加黑色位準之亮度且因此使對比度降級。即使光並不導引至觀看者(例如，若以高銳角從顯示系統之前端表面引出)，但雜散光洩漏可仍導致較差的電光效率，而此可對行動裝置之電池壽命產生負面影響。
此外，因為光導板被製成較薄且較輕，所以控制模製程序中產生之微光學特徵之品質成為挑戰。
與先前技術之系統相關聯之另一問題為機械損傷(例如，刮痕)可從光導板擷取光而會在啟動前端光時變得尤其突顯。經常要求光導板與使用者之間之額外機械障壁以防止刮痕突顯而增加前端照明系統之厚度及使顯示系統之光學效能降級。
前端光照明系統設計被迫設想許多以一些其他限制(例如，抗反射塗層及系統厚度之費用)為代價來最佳化光學設計目標(例如，最小化環境反射及影像偽影)的折衷方法。
本發明之前端照明系統解決技術中之許多前述限制及被迫之折衷方法而實現完全層壓、薄、輕、經濟、均勻、機械上堅固、有效率、高度透明、低偽影、低洩漏的前端照明系統。
本發明之系統包含將光從一個或多個邊緣光源跨反射型顯示器之面傳導的一光導板。微散射特徵形成於離反射型顯示器或材料最遠之光導之外表面上。此等微散射特徵將光通量從光導內重新導引朝向顯示器。在一項實施例中，微散射特徵形成為光導板上之白色點。黑色吸收層可添加至每個白色散射點，以在停用前端光時改進外觀對比度。
具有較低折射率之層形成於具有微散射特徵之光導板之表面上。此層亦稱作階變折射率層且藉由全內反射輔助將注入光實質上侷限於光導板中。此結構組態提供具有埋入光導層之完全層壓前端照明系統。此外或在替代例中，光導板可層壓至反射型顯示器或其他材料，或層壓至頂層保護塗層或觸控螢幕而提供具有埋入光導層之完全層壓前端照明系統。
可在無空氣間隙下完全層壓本發明之平面前端照明系統，因此最大化堅固性及最小化可使光學效能降級之內部表面反射。系統簡化反射型顯示器與觸碰感測器之整合且為薄且輕。系統最大化向內導引朝向(例如)顯示器之光，同時最小化所有其他方向上之雜散光。系統在大片區域上產生均勻照明，同時最小化影像與照明相關之偽影(諸如疊紋、重影)及壓敏度。可有效及便宜地製造系統。
為了繪示本發明之目的，圖中展示目前較佳之形式，但是應理解，本發明並不限於由圖所示之精確形式。
在以下描述中使用以下縮寫，該等縮寫意欲具有如下提供之意義：
CCFL-冷陰極螢光燈
EPD-電泳顯示器
LCD-液晶顯示器
LGP-光導板
LED-發光二極體
OCA-光學清透黏著劑
OLED-有機發光二極體
PC-聚碳酸酯
PET-聚對苯二甲酸乙二酯
PMMA-聚甲基丙烯酸甲酯
TIR-全內反射
圖3展示包括反射型顯示器或材料300、光源301及光導板302的本發明之實施例。複數個微散射特徵303形成於光導板302之外表面上。在較佳實施例中，微散射特徵形成為白色點。如技術中所熟知，耦合光源301及光導板302以達成有效、均勻及可再現注入光304至光導板302中。如此圖3中所繪示，部分藉由從界面處光導板302之內表面至階變折射率層310之TIR效應將橫向傳播光線305侷限於光導板302內。階變折射率層具有低於光導板302之折射率的折射率。在較佳實施例中，階變折射率層310係清透黏著層。雖然空氣可用作階變折射率層，但是較佳的是使用一些其他材料，諸如上文描述之清透黏著層。
術語「階變折射率」借用自光纖技術且有別於具有侷限單模以使傳播速度保持非常均勻之平滑折射率峰值的其他折射率，諸如「漸變折射率」之光纖。在光纖結構中，高折射率材料之圓筒形內核心包覆有較低折射率材料以使沿著圓筒之長度向下傳播之光達到TIR。相比於光纖結構中之使用，本發明使用其階變折射率層以僅在一維上侷限光且使光自由地在另兩維中自由傳播。在光纖中，光侷限於兩維中而僅可在一維中自由傳播。
具有面向光導板302之白色或淺色散射側的點303形成於光導板302中或其上。在較佳實施例中，點303形成於光導板302之表面上。點303執行光擷取功能，其中橫向傳播光線305被點303漫散射成為光線307而導引朝向反射型顯示器300。反射型顯示器300將進入光307及入射環境光308反射朝向觀看者成為光線309，穿過光導板302之清透區域且穿過階變折射率層310。
在本發明之實施例中，散射點303之密度較佳地保持足夠低，使得環境光線308及顯示反射309之絕大部分(例如，>95%)無阻礙地橫越穿過光導板302而不會碰到散射點303。以此方式，最小化散射點303對環境光顯示效能之影響。
在本發明之又一實施例中，每一個散射點303之面積保持得實質上小於底層反射型顯示器300之單位像素面積(未展示)，使得散射點303不會令人不愉快地模糊使底層像素。在又一實施例中，使散射點303間隔足夠緊密在一起且足夠提升高於顯示器300之影像面板，使得到達顯示器300之影像平面之散射光307在空間上實質上均勻。
在本發明之又一實施例中，散射點303經建構使得點303之空間密度、大小及/或反射性質跨光導板302變化，使得可控制及最佳化擷取光307之均勻性。此外或在替代例中，改變光導板302之厚度、形狀或組合物以補償此等不均勻性。
在本發明之另一實施例中，散射點303由面向光導板302之白色、淺色或反射型底部材料及面向觀看者之黑色、深色或另外光吸收頂部材料(圖3中未展示)組成。在環境照明308直接落在散射點303上時，此雙色組合物(外部深色，內部淺色)防止該環境照明308直接散射回觀看者。在此實施例中，散射點303之額外深色頂部實質上改進顯示器300之感知的黑色位準，因此提供實質上類似於底層反射型顯示器之原生對比度之高對比率。
大多數材料可由設計工程師用來建構本發明。雖然具有高於周圍材料(例如圖3中光導板302上之階變折射率層310及光導板302下之空氣或真空)之折射率之任何光學清透材料(例如，玻璃)及實質上平坦之表面將用作光導，但是光導通常由PMMA或PC塑膠建構。光源301可採用許多形式。例如，耦合至光棒或混合板之CCEL、OLED或一個或多個LED燈可用作光源301。光導板302之一個或多個側可具有包含一個或多個光源301之注入表面。為簡單起見，僅一個光源301展示於圖中，但是如技術中熟知，鑒於系統對成本、光均勻性、亮度、機械邊界、外觀尺寸等等之限制，可改變光源301之數量及位置(例如，一個或多個邊緣或隅角)。此外，可在不限制本發明下用其他光源301(例如，白熾燈、雷射、真空螢光管)替代。
可藉由專用膜之包含物或應用塗覆、塑形、處理、紋理化或修改本發明之光學界面及組件之表面，以便達成任何數量標準所需之性質改變，例如改進光侷限、改進光導注入均勻性、減少雜散反射、改進光源301至光導板302之耦合效率、改進光導板302至反射型顯示器之界面、減少厚度及重量等等。此等添加及修改為照明設計之技術中所熟知且設計者判斷時可用於達成成本、效能、產率等等之間的所需平衡。
許多選項可用於製造光導板302上之散射點303。在一實施例中，使用(例如)工業噴墨印刷機印刷散射點303。此等印刷機可將小型(例如30至50微米或更小)白色或有色點303精確、快速及廉價地直接塗覆至光導302之表面上。亦可用雷射蝕刻、熱模壓、模製、機械壓製、機械蝕刻或微影而產生此等散射點303。
在本教示內可實質上改變散射點303之確切形狀。反射區域303在形狀上可為圓形、正方形、矩形或橢圓，然而其他形狀係可行。此外或在替代例中，反射區域303可形成為散射線、片段或跡線。
在本發明之一實施例中，光導板302及階變折射率層310(例如，光學清透黏著層)可製造為單元以用於稍後併入於具有光源301及顯示器300之完整裝置的總成中。
在本發明之較佳實施例中，光導板302係由具有約1.585之折射率的聚碳酸酯製造。在又一較佳實施例中，階變層310係由具有1.32與1.50之間之折射率的低折射率光學黏著劑製成。在替代實施例中，光導板302係由具有約1.49之折射率的PMMA製造且階變層310係由具有1.32與1.46之間之折射率的低折射率光學黏著劑製成。熟悉此項技術者將認識到可在本教示之大致框架內代替各種光導材料及黏著層壓材料以為光導板302內藉由TIR之足夠侷限創造條件。
如下文關於圖10所進一步描述，保護層(圖3中未展示)可形成於階變折射率層310之上且可用作基板以將完全層壓之觸碰感測器整合至顯示系統之上。此等層壓觸碰感測器為技術(例如，投射式電容、表面電容、紅外線等等)中所熟知，並且作為頂部保護層或除了頂部保護層之外之此觸碰感測器的層壓並不改變本發明之系統之效能或使效能降級。
圖4A、圖4B及圖4C分別展示本發明之代表性實施例之俯視圖、側視圖及仰視圖。系統包含光源401、光導板402、階變折射率層310及形成於光導板402之表面上的複數個白色或淺色散射點403。在圖4中繪示之實施例中，黑色點404直接形成於白色散射點403上，實質上覆蓋每一個白色點403。如上文描述，黑色覆蓋物404之一個功能係吸收直接環境光(圖3中之308)而防止被白色點403直接反射回使用者。藉由白色點403最大化反射朝向反射顯示器之光導402中之光，而藉由黑色覆蓋物404最小化往回反射朝向使用者之環境光。
圖5展示本發明之代表性製造流程。在圖5中及流程圖6至圖9中，在圖之左側之流程圖中描述程序且在右側繪示結構上之製程之相對應效果。在動作500中，程序開始於裸(空白)光導板基板502。在動作510中，將複數個白色點503印刷於光導板基板502上。在選用之第三動作520中，在實質上在白色點503上對準或與白色點503對準之情況下將複數個黑色點504印刷於光導板502之表面上。
各種印刷方法、機械、墨水組合物、表面製備、黏著促進劑、固化選項及熱分佈等等可由程序工程師用來達成成本、產量、一致性、產率等等之間的所需平衡。此替代印刷或沈積方法適用於本教示之範疇且在本教示之範疇內。
雖然未在圖5中展示，但具有低於光導板502之折射率的折射率之階變折射率層較佳地塗覆於光導板502及點504之上。
圖6繪示本發明之替代製程。在動作600中，程序開始於空白光導板基板602。在動作610中，將複數個白色點603印刷於光導板602上。在動作620中，黑色頂部表面604反應性地產生於先前印刷之白色點603上。此反應性處理可為僅影響白色印刷墨水點603之曝露區域之化學、電、熱或光學活化或媒介之程序。或者，可塗覆黏合至墨滴603之表面之添加劑(例如，顏料粉末或漿液)以達成所需深色頂部604。
雖然未在圖6中展示，但具有低於光導板602之折射率的折射率之階變折射率層較佳地塗覆於光導板602及點604之上。
圖7描繪本發明之替代製程。如同先前程序，動作700開始於裸光導板基板702。在動作710中，使用前述印刷技術及墨水之一者將複數個白色點703印刷於光導702之表面上。在動作720中，將負性光阻705沈積於基板702上。此等光阻705為技術中所熟知，例如光阻AZ5214E。在動作730中，使用印刷點703作為曝光遮罩從光導板702下方使光阻705曝光。在動作740中，使光阻705顯影。在動作750中，將黑色層704沈積於光阻705及印刷點703上。在動作760中，剝離(剝除)光阻705及過量黑色層704而留下白色點703以及其上之自對準黑色沈積物704。
剝離處理為熟知且熟悉此項技術者可替換及插入並不改變本教示之範疇之處理步驟(例如，清潔基板、預烘烤光阻等等)。先前技術未教導或提議使用印刷點703作為光阻曝光之遮罩。其他處理步驟為技術中所熟知且可經調整以在不損失本發明之一般性下達成所需成本/產率最佳化。
雖然未在圖7中展示，但具有低於光導板702之折射率的折射率之階變折射率層較佳地塗覆於光導板702及點704之上。
圖8繪示本發明之進一步替代製程。在動作800中，程序開始於裸光導板基板802。在動作810中，將光阻805沈積於基板802上。在動作820中，使用表示所需點圖案之微影遮罩809使光阻805曝光。在動作830中，使光阻805顯影。在動作840中，將白色層803及黑色層804順次沈積於光阻805及基板802上。在動作850中，剝離及清潔光阻805及非點材料而留下白色點803以及黑色覆蓋物804。如熟悉此項技術者瞭解，黑色層804之塗覆係選用之程序。
雖然未在圖8中展示，但具有低於光導板802之折射率的折射率之階變折射率層較佳地塗佈於光導板802及點804之上。
圖9描繪本發明之替代製程。在動作900中，程序開始於裸光導板基板902。在動作910中，首先將白色層903、接著將黑色層904沈積於基板902上。在動作920中，將光阻905沈積於黑色層904上。在動作930中，使用表示所需點圖案之微影遮罩909使光阻905曝光。在動作940中，使光阻905顯影。在步驟950中，蝕刻黑色層904及白色層903，且在動作960中，剝除剩餘光阻905而留下白色點903以及黑色覆蓋物904。熟悉此項技術者應瞭解，黑色層904之塗覆係選用之程序。
雖然未在圖9中展示，但具有低於光導板902之折射率的折射率之階變折射率層較佳地塗覆於光導板902及點904之上。
如圖7、圖8及圖9中描述之微影技術可經修改以藉由改變或添加處理步驟或材料來針對各種限制最佳化，例如生產線產量、可重複性、成本等等。
圖10展示本發明之進一步實施例。此實施例包含反射型顯示器或材料1050、光源1051及光導板1052。如同先前實施例，複數個散射點1053形成於光導板1052之外表面上。低折射率層壓黏著層1060及1061形成一階變折射率層用於藉由TIR 1056將注入光1054及傳播光1055實質上侷限於光導板1052內。額外保護層1062視需要添加至光學堆疊之上。
如技術中所熟知，耦合光源1051及光導板1052以達成有效率、均勻及可再現光注入1054至光導板1052中。藉由TIR效應1056將橫向傳播光線1055侷限於光導板內。侷限光1055之一部分照射到給定散射點1053，其將光通量之一部分1057重新導引朝向反射型顯示器1050，接著該光通量之部分1057作為光線1059往回反射穿過光學堆疊1060、1052、1061及1062向外朝向觀看者。在環境光可用時，入射於顯示器1050上之環境光1058實質上以最小光學損耗及畸變傳播穿過光學堆疊1060、1052、1061及1062以照亮顯示器1050且產生可觀看光線1059。
在本發明之較佳實施例中，光導板1052係由具有約1.585之折射率之聚碳酸酯製造。在進一步較佳實施例中，光學黏著層1060及1061係由具有1.32與1.50之間之折射率的低折射率光學黏著劑製成。在替代實施例中，光導板1052係由具有約1.49之折射率之PMMA製造且光學黏著層1060及1061係由具有1.32與1.46之間之折射率的低折射率光學黏著劑製成。熟悉此項技術者將認識可在本教示之大致框架內替換各種光導材料及黏著層壓材料以為光導板1052內藉由TIR之足夠侷限創造條件。
保護層1062可用作基板以將完全層壓之觸碰感測器整合至顯示系統之上。此等層壓觸碰感測器為技術中所熟知(例如，投射式電容、表面電容、紅外線等等)，並且作為頂部保護層1062或除了頂部保護層1062之外之此觸碰感測器的層壓並不改變本發明之系統之效能或使效能降級。
相對於已在先前技術中描述之稜鏡、透鏡或TIR鏡，圖10中繪示之系統可藉由使用光導板1052之外表面上之微散射點1053將前端照明系統完全層壓至顯示器1050及外保護片1062二者。藉由消除先前技術中使用的用於自光導板1052之光擷取之微光學特徵，如圖10之系統可在仍可接受地侷限注入光1054之同時，容忍減少之折射率階變(光導核心與光學黏著層之間)。此容許確保的裝置結構中之空氣間隙之消除及厚度、堅固性、均勻性及可重複性之優點。
如上文描述，此外，白色點1053可塗覆有深色或黑色顏料。兩層點(黑色在白色上)之額外優點為從上面進入顯示器(藉由雜散反射或外部源)或在光學黏著劑1060及保護片1062內引導之任何雜散光在從上面橫越至光導板1052中時，將碰到吸收黑色點且因此將不折射或反射回至觀看者，而此經常在基於微光學特徵之光擷取系統中發生。
雖然已關於本發明之特定實施例描述本發明，但是許多其他變動及其他使用將為熟悉此項技術者所瞭解。因此，較佳的是本發明不僅受本文的特定揭示內容所限制，而且受本發明之主旨及範疇所限制。
100‧‧‧反射型顯示器
101‧‧‧光源
102‧‧‧光導板
103‧‧‧光學特徵
104‧‧‧準直光/注入光
107‧‧‧光線/重新導引之光
108‧‧‧環境光
109‧‧‧反射光線
200‧‧‧透射式顯示器
201‧‧‧光源
202‧‧‧光導板
203‧‧‧光擷取點
204‧‧‧引導光
207‧‧‧漫散射圖案
208‧‧‧額外膜
209‧‧‧光線
300‧‧‧反射型顯示器或材料
301‧‧‧光源
302‧‧‧光導板
303‧‧‧微散射特徵
304‧‧‧光
305‧‧‧橫向傳播光線
307‧‧‧進入光
308‧‧‧入射環境光
309‧‧‧光線/顯示反射
310‧‧‧階變折射率層/階變層
401‧‧‧光源
402‧‧‧光導板
403‧‧‧白色或淺色散射點
404‧‧‧黑色點
500‧‧‧動作
502‧‧‧光導板基板
503‧‧‧白色點
504‧‧‧黑色點
510‧‧‧動作
520‧‧‧動作
600‧‧‧動作
602‧‧‧光導板基板
603‧‧‧白色點/白色印刷墨水點/墨滴
604‧‧‧深色頂部/黑色頂部表面
610‧‧‧動作
620‧‧‧動作
700‧‧‧動作
702‧‧‧光導板基板/光導
703‧‧‧白色點/印刷點
704‧‧‧黑色層/黑色沈積物
705‧‧‧負性光阻
710‧‧‧動作
720‧‧‧動作
730‧‧‧動作
740‧‧‧動作
750‧‧‧動作
760‧‧‧動作
800‧‧‧動作
802‧‧‧光導板基板
803‧‧‧白色層/白色點
804‧‧‧黑色層/黑色覆蓋物/點
805‧‧‧光阻
809‧‧‧微影遮罩
810‧‧‧動作
820‧‧‧動作
830‧‧‧動作
840‧‧‧動作
850‧‧‧動作
900‧‧‧動作
902‧‧‧光導板基板
903‧‧‧白色層/白色點
904‧‧‧黑色層/黑色覆蓋物/點
905‧‧‧光阻
909‧‧‧微影遮罩
910‧‧‧動作
920‧‧‧動作
930‧‧‧動作
940‧‧‧動作
950‧‧‧動作
960‧‧‧動作
1050‧‧‧反射型顯示器或材料
1051‧‧‧光源
1052‧‧‧光導板/光學堆疊
1053‧‧‧散射點
1054‧‧‧注入光
1055‧‧‧傳播光/侷限光
1056‧‧‧TIR
1057‧‧‧光通量之部分
1058‧‧‧環境光
1059‧‧‧光線
1060及1061‧‧‧層壓黏著層/光學堆疊
1062‧‧‧保護層/保護片/光學堆疊
圖1描繪用於具有在光導板之前面上之微光學特徵之反射型顯示器的先前技術之前端照明系統；圖2繪示用於使用印刷點圖案光導板之透射式顯示器的先前技術之背面照明系統；圖3繪示具有形成於光導板之外面上之印刷點的本發明之平面前端照明系統；圖4A展示具有形成於光導板之外面上之印刷點的本發明之平面前端照明系統之俯視圖；圖4B展示本發明之平面前端照明系統之側視圖；圖4C展示本發明之平面前端照明系統之仰視圖；圖5描繪使用兩遍印刷的本發明之製程之流程；圖6繪示使用單遍白色點印刷、後續接著反應性添加黑色頂部層的本發明之製程之流程；圖7描繪使用單遍白色點印刷、後續接著自對準剝離程序的本發明之製程之流程；圖8繪示使用光罩及剝離處理的本發明之製程之流程；圖9描繪使用光罩及蝕刻處理的本發明之製程之流程；及圖10繪示具有利用移除所有空氣間隙及空隙之額外層壓層形成於光導板之外面上之印刷點的本發明之平面前端照明系統。
300‧‧‧反射型顯示器或材料
301‧‧‧光源
302‧‧‧光導板
303‧‧‧微散射特徵
304‧‧‧光
305‧‧‧橫向傳播光線
307‧‧‧進入光
308‧‧‧入射環境光
309‧‧‧光線/顯示反射
310‧‧‧階變折射率層/階變層

权利要求:
Claims (24)
[1] 一種前端照明裝置，其包括：一光源；一光導板，其與該光源光學耦合；一反射型顯示器，其經安置鄰近該光導板之一第一表面；複數個光散射區域，其安置於該光導板之一第二表面上，該第二表面與該第一表面相對；一階變折射率層，其安置於該光導板之該第二表面上，該階變折射率層具有低於該光導板之一折射率的一折射率，其中該光導板能夠將由該光源注入之光之至少一部分反射朝向該反射型顯示器。
[2] 如請求項1之前端照明裝置，其中該等光散射區域係淺色，該裝置進一步包括安置於與該第二表面相對之該等光散射區域之至少一部分的一表面上之一深色塗層，其中該深色塗層吸收環境光。
[3] 如請求項1之前端照明裝置，其中該光導板能夠藉由全內反射實質上圈圍該注入光。
[4] 如請求項1之前端照明裝置，其中該等光散射區域佔據該光導板之該第二表面之面積的少於約5%。
[5] 如請求項1之前端照明裝置，其中該光導板具有約1.585之一折射率。
[6] 如請求項1之前端照明裝置，其中該等光散射區域之每一者具有約50微米或更小之一寬度。
[7] 如請求項1之前端照明裝置，其中該等光散射區域之一空間密度、大小及反射性質之至少一者跨該光導板之該第二表面變化以能夠控制該反射光來達成實質上均勻性。
[8] 如請求項1之前端照明裝置，其進一步包括：一第一光學清透黏著層耦合該反射型顯示器及該光導板之該第一表面。
[9] 如請求項8之前端照明裝置，其中該第一光學清透黏著層具有1.32與1.50之間之一折射率。
[10] 如請求項8之前端照明裝置，其中該階變折射率層具有一第二光學清透黏著層。
[11] 如請求項10之前端照明裝置，其中該第一光學清透黏著層及該第二光學清透黏著層之每一者具有1.32與1.50之間之一折射率且用作一階變折射率層以協助藉由全內反射將該注入光實質上侷限於該光導板中。
[12] 如請求項10之前端照明裝置，其進一步包括安置於該第二光學清透黏著層上之一保護層。
[13] 如請求項12之前端照明裝置，其中該保護層係一觸碰感測器。
[14] 如請求項1之前端照明裝置，其中該一階變折射率層安置於該光導板之該第二表面上且無任何實質空氣間隙介於其間。
[15] 一種用於一前端照明裝置之光導總成，該光導總成包括：一光導板；複數個光散射區域，其安置於該光導板之一第一表面上；及一階變折射率層，其安置於該光導板之該第一表面上，該階變折射率層具有低於該光導板之一折射率的一折射率。
[16] 一種用於製造一前端照明裝置之方法，該方法包括：提供一光導板；將複數個光反射區域形成於該光導板之一第一表面上；將一階變折射率層形成於該光導板之該第一表面上，該階變折射率層具有低於該光導板之一折射率的一折射率；及將該空白光導板之一第二表面耦合至一反射型顯示器，該第二表面與該第一表面相對。
[17] 如請求項16之用於製造一前端照明裝置之方法，其中形成該複數個光反射區域之動作進一步包括：將該複數個光反射區域印刷於該光導板之該第一表面上。
[18] 如請求項17之用於製造一前端照明裝置之方法，該方法進一步包括將一深色塗層印刷於該複數個該等光反射區域之至少一個子集之每一者之上。
[19] 如請求項16之用於製造一前端照明裝置之方法，該方法進一步包括將一深色塗層反應性地形成於該複數個該等光反射區域之至少一個子集之每一者之上。
[20] 如請求項16之用於製造一前端照明裝置之方法，該方法進一步包括：將一光阻沈積於該光導板之該第一表面上及該複數個光反射區域上；使用該複數個光反射區域作為一曝光遮罩使該光阻曝光；使該光阻顯影；將一黑色層沈積於該光阻及該複數個光反射區域上；及剝離該光阻，其中該黑色層保持對準在該複數個光反射區域之上。
[21] 一種用於製造一前端照明裝置之一光導的方法，該方法包括：提供一光導板，將一光阻沈積於該光導板之一第一表面上；使用一遮罩使該光阻曝光；使該光阻顯影以使複數個區域在該光導板之該第一表面上曝露；將一層淺色材料沈積於該光阻及該複數個區域上；剝離該光阻，其中該淺色材料在該複數個區域中產生光反射區域；及將一階變折射率層形成於該光導板之該第一表面上，該階變折射率層具有低於該光導板之一折射率的一折射率。
[22] 如請求項21之用於製造一前端照明裝置之一光導的方法，該方法進一步包括：將一層深色材料沈積於該層淺色材料上，其中該層深色材料之一部分保持對準在該等光反射區域之上。
[23] 一種用於製造一前端照明裝置之一光導的方法，該方法包括：提供一光導板，將一層淺色材料沈積於該光導板上；將一光阻沈積於該層淺色材料上；使用一遮罩使該光阻曝光；使該光阻顯影以在該層淺色材料上產生複數個區域；蝕刻該層淺色材料；剝除任何剩餘光阻，其中該淺色材料在該複數個區域中產生光反射區域；及將一階變折射率層形成於該光導板及該等光反射區域上，該階變折射率層具有低於該光導板之一折射率的一折射率。
[24] 如請求項23之用於製造一前端照明裝置之一光導的方法，該方法進一步包括：將一層深色材料沈積於該層淺色材料上，其中該層深色材料之一部分保持對準在該光反射區域之上。

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