CN100580522C - 具有光导板的液晶显示器设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种LCD，包括：LCD面板；光导板，包括位于LCD面板后的光导板主体和形成在光导板主体面对LCD面板的表面上的反射偏振层；光源，位于光导板的至少一侧上。由于在光导板上形成了反射偏振层，该LCD通过使用这种光导板而具有高的光效率。

Description

具有光导板的液晶显示器设备
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器设备，更具体地讲，涉及一种包括具有反射偏振功能并提高光效率的光导板的液晶显示器设备。
背景技术
最近，已经开发了用来取代阴极射线管(CRT)的平板显示器设备，例如液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)或有机发光二极管(OLED)。
LCD包括LCD面板，LCD具有薄膜晶体管(TFT)基板、滤色器基板和位于这两个之间的液晶层。由于LCD面板自身不发光，所以LCD可包括位于TFT后的背光单元。根据液晶层的排列来调整来自背光单元的光的透射。LCD面板和背光单元容纳在支架内。
根据光源的位置，背光单元可分为侧光型背光单元和直下型背光单元。在侧光型背光单元中，像冷阴极荧光灯(CCFL)一样的光源位于光导板的侧面，光学膜位于光导板和LCD面板之间。
同时，偏振板粘附到LCD面板的外表面。由于偏振板仅使非偏振光的P波组份穿过，而使非偏振光的S波组份不能穿过，所以由光源产生的光的预定部分可以不入射到LCD面板上，而是被吸收或反射。
为了减少光的吸收，传统的反射偏振膜已经用于透射P波而再循环S波。传统的反射偏振膜由几百个具有给定偏振的丙烯膜制成。然而，传统的反射偏振膜通过利用丙烯膜的粘附方法来制造，因此，制造成本高，而且当切割丙烯膜时，会产生外来物质。
发明内容
本发明的总体构思提供了一种液晶显示器设备，通过使用在其上形成有反射偏振层的导光板而具有高的光效率。
本发明总体构思的另外的方面和优点，将在以下的描述中部分地进行阐明，另外的部分通过描述是显而易见的，或部分地可以通过实施本发明的总体构思而了解。
本发明总体构思的上述和/或其它方面可通过提供一种LCD来实现，该LCD包括：LCD面板；光导板，包括位于LCD面板一侧上的光导板主体和在光导板主体面对LCD面板的表面上形成的反射偏振层；光源，位于光导板的至少一侧上，从而从光源发射的光经过光导板向LCD面板透射。
根据本发明的一方面，反射偏振层包括具有第一折射率的第一子层和具有第二折射率的第二子层。
根据本发明的一方面，第一子层的第一折射率和第二子层的第二折射率之间的差是0.5或更大。
根据本发明的一方面，第一子层和第二子层交替地设置一次或多次。
根据本发明的一方面，第一子层和第二子层分别交替地设置2～10次。
根据本发明的一方面，第一子层和第二子层中的一个由SiO2或MgF2制成，第一子层和第二子层中的另一个由TiO2制成。
根据本发明的一方面，第一子层的厚度和第二子层的厚度在10nm～1000nm之间。
根据本发明的一方面，反射偏振层通过涂覆法形成。
根据本发明的一方面，涂覆法是CVD、PECVD、溅射法或PVD中的一种。
根据本发明的一方面，LCD还包括散射在光导板主体内部并具有与光导板主体不同的折射率的光散射器。
根据本发明的一方面，光导板主体由丙烯树脂制成，光散射器由聚苯乙烯制成。
根据本发明的一方面，光散射器为球形。
根据本发明的一方面，光导板包括形成在其与光导板主体面对LCD面板的表面相对的第二表面上的棱柱图案和V切口图案之一。
根据本发明的一方面，光导板的至少一侧包括相对的侧面，光源位于光导板的相对的侧面上，棱柱图案和V切口图案之一的延伸方向与光源的延伸方向垂直。
根据本发明的一方面，光导板主体包括相对于光源倾斜且形成在光导板主体上的入射角增大部分。
根据本发明的一方面，入射角增大部分沿着光源的延伸方向延伸。
根据本发明的一方面，入射角增大部分包括彼此平行形成的多个子部分。
根据本发明的一方面，光导板的至少一侧包括相对的侧面，光源包括分别位于光导板的相对的侧面上的第一光源和第二光源，光导板主体包括相对于第一光源倾斜的第一入射角增大部分和相对于第二光源倾斜的第二入射角增大部分。
根据本发明的一方面，第一入射角增大部分和第二入射角增大部分分别与第一光源和第二光源相邻地形成。
根据本发明的一方面，光源包括灯。
根据本发明的一方面，光源包括LED。
根据本发明的一方面，LCD还包括位于LCD面板和光导板之间的棱镜片。
本发明的上述和/或其它方面可通过提供一种具有LCD面板和光源的LCD可使用的背光单元来实现，该背光单元包括：光导板，具有接收光的第一侧和以锯齿形状形成的向LCD面板发射光的第二侧；反射板，位于光导板与第二侧相对的第三侧上，通过第三侧接收来自光导板的光，并通过第三侧和第二侧向LCD面板反射接收的光。
根据本发明的一方面，背光单元还包括形成在光导板的第二侧的锯齿形状上的反射偏振层，用来向LCD面板透射光的第一偏振光和向光导板反射光的第二偏振光。
根据本发明的一方面，第三侧包括形成在其上面对反射板的棱柱图案、槽和突起中的一个。
根据本发明的一方面，第二侧包括入射角增大部分和垂直连接部分以形成锯齿形状。
根据本发明的一方面，光在一个方向上通过第一侧入射到光导板，入射角增大部分与该方向形成的角度小于90°。
根据本发明的一方面，光导板包括：光导板主体，通过第一侧、第二侧和第三侧形成；散射器，包含在光导板主体内，反射从第二侧反射的光。
根据本发明的一方面，光导板包括与第一侧相对的第四侧，光源包括分别沿着光导板的第一侧和第四侧设置的两个光源。
本发明总体构思的上述和/或其它方面可通过提供一种LCD来实现，该LCD包括：LCD面板；光源，发射光；光导板，具有从光源接收光的第一侧和以锯齿形状形成的向LCD面板透射接收的光的第二侧；反射板，位于光导板与第二侧相对的第三侧上，通过第三侧接收来自光导板的光并通过第三侧和第二侧向LCD面板反射接收的光。
附图说明
通过结合附图对实施例进行以下的描述，本发明总体构思的这些和/或其它方面及优点将会变得清楚且更加易于理解，附图中：
图1是根据本发明总体构思的实施例的LCD的分解透视图。
图2是图1的LCD的剖视图。
图3是沿图1的线III-III截取的视图。
图4示出了在图1的光导板中的光的路径。
图5是表示作为用于图1至图4中示出的实施例的LCD的光的波长的函数的光的偏振组份的透射率的曲线。
图6是表示作为用于根据图1至图4中示出的实施例的LCD的光的波长的函数的光的偏振组份的反射率的曲线。
图7是根据本发明总体构思的另一实施例的LCD的主要部分的剖视图。
图8是根据本发明总体构思的另一实施例的LCD的主要部分的透视图。
图9是根据本发明总体构思的另一实施例的LCD的主要部分的透视图。
具体实施方式
现在将对本发明总体构思的实施例进行详细参考，附图中示出了例子，其中，相同的标号始终表示相同的元件。为了解释本发明的总体构思，同时参照图来描述实施例。
图1是根据本发明总体构思的实施例的LCD 1的分解透视图，图2是图1的LCD 1的剖视图，图3是沿图1的线III-III截取的视图。
参照图1至图3，LCD 1包括LCD面板200、位于LCD面板200下的光学膜300和位于光学膜300下的光导板400，光导板将从光源500发射的光导向光学膜300。光源500沿着光导板400的一侧设置，反射板600位于光导板400下。LCD面板200、光学膜300、光导板400、光源500和反射板600位于顶部支架100和底部支架700之间。
LCD面板200包括：TFT基板210，在其上形成有薄膜晶体管(TFT)；滤色器基板220，面对TFT基板210；密封件230，粘附两个基板210和220并形成单元间隙；液晶面板240，被两个基板210和220与密封件230包围。偏振滤光器211和221分别附于TFT基板210和滤色器基板220的外表面上。LCD面板200控制液晶层240的排列，从而在LCD面板200上形成图像。然而，由于CD面板200本身不发光，所以给LCD面板200提供从位于LCD面板200后的光源500发射的光。
在TFT基板210的侧面设置施加驱动信号的驱动部分250。驱动部分250包括柔性印刷电路(FPC)251、位于柔性印刷电路251上的驱动芯片252和与柔性印刷电路251侧面连接的印刷电路板(PCB)253。这里，驱动部分250以膜上芯片(COF)的类型形成，如图1所示。然而，驱动部分250可由任一众所周知的类型形成，例如，载带封装(TCP)、玻璃上芯片(COG)等。此外，驱动部分250可形成在TFT基板210上，同时布线形成在TFT基板210和驱动部分250之间。
位于LCD面板200下的光学膜300可包括棱镜膜310和保护膜320。
三角形的微观棱镜形状可以以预定的排列形成在棱镜膜310上。棱镜膜310将入射光集中在垂直于LCD面板200的表面的方向上。两层棱镜膜可用作棱镜膜310，三角形的微观棱镜形状可形成在每层棱镜膜上并且彼此形成预定的角度。穿过棱镜膜310的光垂直透射，从而形成均匀的亮度分布。
保护膜320可位于光学膜300的顶部来保护棱镜膜310，棱镜膜310易被划伤且会被外部物品损坏。
光学膜300并不限于该实施例，而是可以进行各种修改来执行本发明总体构思的预期目的。例如，为了执行预期的功能，可替代棱镜膜310或可通过调整光导板400的入射角增大部分413和竖直连接部分414的形状来修改棱镜膜310。
光导板400位于光学膜300下。光导板400将来自位于其一侧的光源500的光转换成平面光，并将该平面光提供给LCD面板200。光导板400包括形成在面对光源500的一侧上的入射表面和面对LCD面板200的出射表面。入射到入射表面的光经过出射表面的整个表面出射。
光导板400包括光导板主体410和反射偏振层420。反射偏振层420形成在光导板400的出射表面上，即，光导板主体410面对LCD面板200的表面上。
光导板400以大致矩形的形状形成，并由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成，聚甲基丙烯酸甲酯是一种丙烯酸树脂。在光导板主体410的下部形成棱柱图案411。棱柱图案411的延伸方向与光源500的延伸方向垂直。光源500的延伸方向是光源500沿着光导板400设置的方向。棱柱图案411的延伸方向是棱柱图案411的槽形成的方向。光导板主体410可包含散射在其中的光散射器412。光散射器412散射并反射入射光，并可由具有与光导板主体410不同折射率的聚苯乙烯等制成。在光导板主体410上形成位于多个相邻的入射角增大部分413之间的竖直连接部分414。入射角增大部分413和竖直连接部分414可形成锯齿形状。入射角增大部分413相对于光源500倾斜，并形成为增大经过入射角增大部分413之后的光的传播角度。
如图1中所示，入射角增大部分413平行于光源500的延伸方向设置。入射角增大部分413在与光源的延伸方向垂直的方向上具有宽度L1。此外，由于各入射角增大部分413具有相同的坡度，所以各竖直连接部分414在棱柱图案411的延伸方向上具有相同的高度L2。
反射偏振层420形成在入射角增大部分413和竖直连接部分414上。反射偏振层420包括具有不同折射率且交替设置的第一子层421和第二子层422。在本实施例中，第一子层421和第二子层422分别堆叠成5层，第一子层421由SiO2制成，第二子层422由TiO2制成。第一子层421可由MgF2制成。
第一子层421和第二子层422的折射率分别为大约0.46和大约1.4，它们与光导板主体410的折射率不同，当光导板主体410由PMMA制成时，光导板主体410的折射率为0.49。第一子层421的折射率和第二子层422的折射率之间的差是大约0.94。这里，折射率是折射指数减一。
通过涂覆方法例如化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、溅射、物理气相沉积(PVD)等来形成反射偏振层420。不执行粘附工艺就可形成反射偏振层420，并且反射偏振层420可包括多个层。此外，由于涂覆方法不用切割工艺，所以不会产生外来物质。第一子层421和第二子层422的厚度可在10nm～1000nm之间。当子层为10nm或更小时，相应的反射偏振作用小，因而不容易形成比10nm更薄的层。当子层为1000nm或更大时，形成时间非常长，因而反射偏振作用没有增加而光透射率减小。如果使用涂覆方法，则可较容易地将这两个子层421和422的厚度分别控制在10nm至1000nm的范围内。第一子层421和第二子层422分别堆叠2～10次。
光源500沿着光导板400的一侧设置，并包括灯510、支撑灯510的端部的灯座520和包围灯的灯反射器530。
灯510是荧光灯，可为冷阴极荧光灯(CCFL)或外部电极荧光灯(EEFL)。荧光灯利用等离子体原理，在灯内有密封的放电气体，例如汞(Hg)、氖(Ne)、氩(Ar)等。当向灯的电极施加高电压时，受电场的作用从电极发射电子。发射的电子激发气体例如汞，从而产生紫外线。通过荧光层将产生的紫外线转换成将被发射到灯510外部的可见光。
灯座520包括灯510的电极(未示出)，并保护灯510和逆变器(未示出)之间的连接。灯座520可由树脂例如硅树脂制成。
灯反射器530将从灯510发射的光反射到光导板400。灯反射器530可由具有良好反射能力的铝或适于执行预期目的的其它材料制成，灯反射器530面对灯510的表面可涂覆有银。
位于光导板400下的反射板600将从光导板400透射或反射的光反射回光导板400。反射板600可由聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚碳酸酯(PC)或其它适于执行预期目的的材料制成。
在下文，将参照图4来描述在根据本发明总体构思的实施例的LCD中的光的路径。
由灯510产生的部分光穿过光导板主体410，并入射到反射偏振层420。另一部分光在反射板600上被反射，穿过光导板主体410，然后入射到反射偏振层420。由于形成在光导板主体410下部的棱柱图案411而使入射到反射板600的光具有增大的入射角。入射到反射偏振层420光根据光导板主体410和反射偏振层420之间的折射率差而部分地被透射和部分地被反射，即，透射P偏振光波而反射S偏振光波。由于第一子层421和第二子层422交替地形成在反射偏振层420上，并具有不同的折射率，所以P波的透射和S波的反射包括两个子层421和422之间的界面的累积效应。通过上述过程，大部分P波被提供给LCD面板200，大部分S波被反射回光导板主体410。为了提高在两个子层421和422之间的界面产生的P波的透射和S波的反射的偏振分离的效率，这两个子层421和422之间的折射率差可以是0.5或更大。反射回光导板主体410的S波可被光散射器412反射而且是非偏振的。非偏振光可直接入射到反射偏振层420，或者可在被反射板600反射之后入射到反射偏振层420。入射到反射偏振层420的非偏振光入射到反射偏振层420时变为偏振的。这样，反射偏振层420透射P波并再循环S波，从而提高了光使用效率，有效地将P波提供给LCD面板200。因此，来自光源500的大部分光被偏振为P波并穿过附于TFT基板210的偏振器211，因此，提高了LCD 1的光使用效率。
同时，入射到反射偏振层420的大部分光可通过入射角增大部分413入射。由于入射角增大部分413相对于灯510倾斜，所以入射光的入射角θ变得相对大，因而提高了其偏振分离的效率。控制入射角增大部分413的坡度使得总反射的光不会过多。当光导板主体410由PMMA制成时，临界角为大约42度。
在下文，将参照图5和图6中的曲线来描述根据本发明的偏振分离的效果。
图5是表示作为用于图1的LCD 1的光的波长的函数的偏振组份的透射率的曲线，图6是表示作为用于图1的LCD 1的光的波长的函数的偏振组份的反射率的曲线。
这两条曲线分别表示穿过光导板400的光的透射率和反射率。
如图5中所示，P波的透射率是90％或更大，该透射率在400nm～700nm即可见光的波长的范围内接近于100％。然而，S波的透射率是30％或更小，该透射率接近于20％。图6示出了P波的低反射率和S波的高反射率。
因此，在LCD 1中，无需使用另外的反射偏振膜就可提高光使用效率。
可对上述实施例进行各种修改。反射偏振层420可以以单层形成，或者可以以3个或多个子层形成。当以单层形成时，反射偏振层420可由与光导板主体410的折射率相差较大的TiO2制成。入射角增大部分413的宽度和坡度可以与其它的入射角增大部分不同，而且可基于其位置而变化。
接着，将参照图7至图9来描述根据本发明总体构思的实施例的LCD。
图7是LCD的主要部分的剖视图，示出了光导板400及第一灯510a和第二灯510b。第一灯510a和第二灯510b分别位于光导板400的相对的侧面上。入射角增大部分413a和413b分别形成在光导板主体410的出射表面上。入射角增大部分413a和413b向相对的灯倾斜。例如，入射角增大部分413a包含相对于第一灯510a倾斜的第一入射角，入射角增大部分413b包含相对于第二灯510b倾斜的第二入射角。第一垂直连接部分414a位于相邻的第一入射角增大部分413a之间，第二垂直连接部分414b位于相邻的第二入射角增大部分413b之间。
因为LCD的尺寸变大，所以为了提高亮度，可在光导板400的两个相对的侧面上设置两个光源500。在这种情况下，可根据上述的实施例提高偏振分离的效果。由第一灯510a发射的光主要在相邻的第一入射角增大部分413a内被偏振并分离，由第二灯510b发射的光主要在相邻的第二入射角增大部分413b内被偏振并分离。第一入射角增大部分413a增大了由第一灯510a发射的光的入射角，第二入射角增大部分413b增大了由第二灯510b发射的光的入射角，从而提高了偏振分离的效率。
图8是根据本发明总体构思的另一实施例的LCD的主要部分的透视图，示出了光导板400。光导板400为楔型，光导板400设有光源500的一侧的厚度d1大于光导板400相对的侧面的厚度d2。V切口图案415形成在光导板400的下部。以挤压方法等形成V切口图案415，V切口图案415与先前实施例中的棱柱图案411的作用类似。突出图案、反射图案等可形成在光导板400的下部。
图9是根据本发明总体构思的另一实施例的LCD的主要部分的透视图，示出了光导板400和光源500。光源包括LED电路板540和位于LED电路板540上的LED 550。LED 550具有极高的亮度和良好的彩色再现性。LED 550可包括分别发射红色、绿色和蓝色的LED 550。
尽管已经示出和描述了本发明总体构思的一些实施例，但是本领域的技术人员将会明白，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明总体构思的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变。
本申请要求于2005年4月27日提交的第2005-35047号韩国专利申请的权益，该申请的内容全部公开于此，以资参考。

Claims (25)

1、一种液晶显示器，包括：
液晶显示器面板；
光导板，包括位于所述液晶显示器面板一侧上的光导板主体和在所述光导板主体面对所述液晶显示器面板的光出射表面上形成的反射偏振层；
第一光源和第二光源，分别位于所述光导板的相对的两侧上，从而从所述第一光源和第二光源发射的光经过所述光导板向所述液晶显示器面板透射，
其中，所述光导板主体的出射表面包括：
第一入射角增大部分，向所述第一光源倾斜，所述第一入射角增大部分具有宽度；
第一垂直连接部分，设置在相邻的第一入射角增大部分之间，所述第一垂直连接部分具有小于所述宽度的高度；
第二入射角增大部分，向所述第二光源倾斜，所述第二入射角增大部分具有所述宽度；
第二垂直连接部分，设置在相邻的第二入射角增大部分之间，所述第二垂直连接部分具有所述高度。
2、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述反射偏振层包括具有第一折射率的第一子层和具有第二折射率的第二子层。
3、根据权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述第一子层的第一折射率和所述第二子层的第二折射率之间的差是0.5或更大。
4、根据权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述第一子层和所述第二子层交替地设置一次或多次。
5、根据权利要求4所述的液晶显示器，其中，所述第一子层和所述第二子层分别交替地设置2～10次。
6、根据权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述第一子层和所述第二子层中的一个由SiO2或MgF2制成，所述第一子层和所述第二子层中的另一个由TiO2制成。
7、根据权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述第一子层的厚度和所述第二子层的厚度在10nm～1000nm之间。
8、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述反射偏振层通过涂覆法形成。
9、根据权利要求8所述的液晶显示器，其中，所述涂覆法是化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、溅射法或物理气相沉积中的一种。
10、根据权利要求1所述的液晶显示器，还包括：
光散射器，分散在所述光导板主体内部并具有与所述光导板主体不同的折射率。
11、根据权利要求10所述的液晶显示器，其中，所述光导板主体由丙烯树脂制成，所述光散射器由聚苯乙烯制成。
12、根据权利要求10所述的液晶显示器，其中，所述光散射器为球形。
13、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述光导板包括形成在其与所述光导板主体面对所述液晶显示器面板的出射表面相对的第二表面上的棱柱图案和V切口图案之一。
14、根据权利要求13所述的液晶显示器，其中，所述棱柱图案和所述V切口图案之一的延伸方向与所述第一光源和所述第二光源的延伸方向垂直。
15、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述第一入射角增大部分和所述第二入射角增大部分沿着所述第一光源和第二光源的延伸方向延伸。
16、根据权利要求15所述的液晶显示器，其中，所述第一入射角增大部分和所述第二入射角增大部分包括彼此平行形成的多个子部分。
17、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述第一入射角增大部分和所述第二入射角增大部分分别与所述第一光源和所述第二光源相邻地形成。
18、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述第一光源和所述第二光源包括灯。
19、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述第一光源和所述第二光源包括发光二极管。
20、根据权利要求1所述的液晶显示器，还包括：
棱镜片，位于所述液晶显示器面板和所述光导板之间。
21、一种具有液晶显示器面板和光源的液晶显示器可使用的背光单元，所述背光单元包括：
光导板，具有接收光的第一侧和第二侧以及以锯齿形状形成的向所述液晶显示器面板发射光的第三侧；
反射板，位于所述光导板与所述第三侧相对的第四侧上，通过所述第四侧接收来自所述光导板的光，并通过所述第四侧和所述第三侧向所述液晶显示器面板反射所述接收的光，
其中，所述光导板的第三侧包括：
第一入射角增大部分，向所述第一光源倾斜，所述第一入射角增大部分具有宽度；
第一垂直连接部分，设置在相邻的第一入射角增大部分之间，所述第一垂直连接部分具有小于所述宽度的高度；
第二入射角增大部分，向所述第二光源倾斜，所述第二入射角增大部分具有所述宽度；
第二垂直连接部分，设置在相邻的第二入射角增大部分之间，所述第二垂直连接部分具有所述高度。
22、根据权利要求21所述的背光单元，还包括：
反射偏振层，形成在所述光导板的所述第三侧的所述锯齿形状上，用来向所述液晶显示器面板透射光的第一偏振光，向所述光导板反射光的第二偏振光。
23、根据权利要求22所述的背光单元，其中，所述第四侧包括形成在其上面对所述反射板的棱柱图案、槽和突起中的一个。
24、根据权利要求21所述的背光单元，其中，所述光在第一方向和第二方向上通过所述第一侧和所述第二侧入射到所述光导板，所述第一入射角增大部分与所述第一方向形成的角度小于90°，并且所述第二入射角增大部分与所述第二方向形成的角小于90°。
25、根据权利要求21所述的背光单元，其中，所述光导板包括：
光导板主体，通过所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧形成；
散射器，包含在所述光导板主体内，散射从所述第二侧反射的光。
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