CN101034227B

CN101034227B - 液晶显示器

Info

Publication number: CN101034227B
Application number: CN2007100840644A
Authority: CN
Inventors: 吴佩勋; 蓝英哲; 王自豪; 李思汉; 刘耕儒
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2027-02-14
Also published as: CN101034227A

Abstract

一种高亮度的液晶显示器，依序包含背光模块、高分子膜层以及液晶显示面板。其中，高分子膜层具有多个高折射率区与多个低折射率区，且高折射率区与低折射率区交错设置。液晶显示面板具有多个可透光区，且可透光区位于高分子膜层中的高折射率区之上方。其中，当光线穿过高分子膜层中的高折射率区且到达高折射率与低折射率区的介面上时，高折射率与低折射率区的介面上会形成反射现象，而将光线反射至可透光区中。

Description

液晶显示器

【技术领域】

本发明是有关于一种液晶显示器，且特别是有关于一种高亮度的液晶显示器。

【背景技术】

近年来光电相关技术不断推陈出新，加上数字化时代的到来，进而推动了液晶显示器市场的蓬勃发展。液晶显示器(Liquid Crystal Displayer；LCD)具有高画质、体积小、重量轻、低电压驱动、低消耗功率及应用范围广等优点，因此被广泛地应用于可携式电视、移动电话、笔记型电脑以及桌上型显示器等消费性电子或电脑产品，并逐渐取代阴极射线管(Cathode Ray Tube；CRT)成为显示器的主流。

有鉴于液晶本身并不会发光，因此需要使用背光模块来供应光源，才能达到显示效果。传统的液晶显示器大部分为背光(Back-light)型液晶显示器，主要包括前端的液晶显示面板以及后端的背光模块。

液晶显示器的亮度是设计上重要的考量项目之一，传统上，提高液晶显示器的亮度的方法不外乎是增加开口率或是在背光模块中使用增亮膜。然而，若利用增加开口率的方式来提高液晶显示器的亮度时，不仅会提高工艺的难度，同时也会有增加成本负担的问题。但是，若在背光模块中使用多张光学膜片来提高亮度时，又会衍生出其他的问题。例如，当光线在传递的过程中，光线不仅会被这些光学膜片部分吸收而降低了光线的使用率的外，更会因使用多张光学膜片而造成材料与组装成本的负担。再者，这些光学膜片更可能会在进行信赖性测试时，造成光学膜片之间的括擦毁损，进而增加成本的负担。此外，倘若这些光学膜片配置不当时，则容易产生干涉条纹，发生叠纹效应(moire effect)，而造成视觉上的缺陷。

有鉴于此，美国专利第6,421,105号提出一种改善上述缺点的方法，其是于液晶显示面板中之上玻璃基板的表面上制作微透镜(micro lens)阵列，利用微透镜的曲面结构来提高液晶显示器的亮度。然而，此方法的最大难处在于，由于微透镜的尺寸大小是微米级以下的尺寸，且其表面结构为曲面结构，所以在制作上不容易控制。再者，因受限于微透镜的尺寸大小与结构，所以无法再通过增加微透镜的曲面结构的曲度来更加增强液晶显示器的亮度。

因此，如何在降低成本负担的情况下，且能同时不增加工艺控制的难度，进而提高液晶显示器的亮度，为目前研发的重点之一。

【发明内容】

因此本发明的目的就是在提供一种液晶显示器，足以产生下述目的其中至少其

本发明的目的就是在提供一种液晶显示器，可用以减少因遮光区而产生的光损耗，进而提高液晶显示器的亮度。

本发明的另一目的是在提供一种液晶显示器，可有效地降低暗态漏光的现象，以增加液晶显示器的对比。

本发明的又一目的是在提供一种液晶显示器，可以减少增亮膜的使用数量，进而降低成本负担。

根据本发明之上述目的的中至少其一，提出一种液晶显示器。上述的液晶显示器包含具有光出射面的背光模块、高分子膜层以及液晶显示面板。其中，高分子膜层设置于背光模块的光出射面的一侧。高分子膜层具有多个高折射率区与多个低折射率区，且高折射率区与低折射率区可以交错设置。液晶显示面板设置于高分子膜层之上，且具有多个可透光区与多个遮光区，高折射率区搭配可透光区而设置，可透光区位于高分子膜层中的高折射率区之上方。其中，当光线穿过高分子膜层中的高折射率区且到达高折射率与低折射率区的介面上时，高折射率与低折射率区的介面上会形成反射现象，而将光线反射至该液晶显示面板中的可透光区，进而提高液晶显示器的亮度。因此，高分子膜层是一具有聚光效果的聚光膜层。

依照本发明一较佳实施例，上述的高分子膜层的高折射率区的折射率介于1.45至1.80之间。

依照本发明一较佳实施例，上述的高分子膜层的低折射率区的折射率介于1.25至1.60之间。

依照本发明一较佳实施例，高分子膜层的厚度介于5μm至300μm之间，更佳介于100μm至200μm之间。

因此，本发明是用光线在不同折射率的介质的介面上需满足折射定律(Snell’s Law)，让入射光通过不同折射率的介质的介面上时，产生反射现象而将光线反射至液晶显示面板的可透光区中，以减少因经过遮光区的光线损耗，进而增加光线的使用率，且同时提高液晶显示器的亮度。再者，应用本发明的方法可以有效地降低暗态漏光的现象，以增加液晶显示器的对比。且本发明的方法不仅可以减少增亮膜的使用数量，更可以降低成本负担。

除此之外，更可选择性地搭配遮光区而设置低折射率区，让穿过低折射率区的光线，在不同折射率的介质的介面上产生折射的效果，使得光线能更有效地集中于可透光区，以进一步地提高液晶显示器的亮度。其中，遮光区位于高分子膜层中的低折射率区之上方。

【附图说明】

为让本发明之上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的详细说明如下：

图1与图1A，其绘示依照本发明较佳实施例的一种液晶显示器的剖面结构示意图。

图2，其绘示依照本发明另一较佳实施例的一种液晶显示器的剖面结构示意图。

图3，其绘示依照本发明再一较佳实施例的一种液晶显示器的剖面结构示意图。

图4与图5，为图1中第一透明基板的局部放大示意图。

图6A至图6E，绘示依据本发明的一较佳实施例的于透明基板上制作高折射率区的工艺步骤的结构示意图。

图7A至图7D，绘示依据本发明的另一较佳实施例的于透明基板上制作高折射率区的工艺步骤的结构示意图。

图8A至图8D，绘示依据本发明的再一较佳实施例的于透明基板上制作高分子膜层的工艺步骤的结构示意图。

【具体实施方式】

请参照图1，其绘示依照本发明一较佳实施例的一种液晶显示器的剖面结构示意图。在图1中，液晶显示器100依序包含背光模块102、第一偏光板104、第一透明基板106、液晶层110、第二基板114以及第二偏光板116。背光模块102包含一光出射面101。第一偏光板104设置于背光模块102的光出射面101的一侧。第一透明基板106的一表面内且邻近第一偏光板104的一面具有多个高折射率区108。第二基板114为一彩色滤光基板，且第一透明基板106与第二基板114之间夹置液晶层110。上述的第二基板114更包含可透光区112a与遮光区112b，高折射率区108搭配可透光区112a而设置，且可透光区112a位于高折射率区108之上方。上述的可透光区112a所发射出的至少三种不同色光包含红绿蓝三色光。可透光区112a占据第二基板114的表面积较佳等于高折射率区108占据第一透明基板106的表面积。

其中，高折射率区108的较佳为一高分子材料。且高折射率区108的折射率大于第一透明基板106的折射率，高折射率区108的折射率较佳约介于1.45~1.80之间，第一透明基板106的折射率较佳约介于1.25~1.60之间。上述的高折射率区108的厚度较佳介于5μm~300μm之间，更佳介于100μm~200μm之间，但并不用以限定本发明的范围。

或者，如图1A所示，更可以选择性地搭配遮光区112b设置低折射率区109，但并不用以限定本发明的范围。其中，遮光区112b位于低折射率区109之上方。

请参照图2，其绘示依照本发明另一较佳实施例的一种液晶显示器的剖面结构示意图。在图2中，液晶显示器200依序包含背光模块202、高分子膜层208、第一偏光板204、第一透明基板206、液晶层210、第二基板214以及第二偏光板216。背光模块202包含一光出射面201。第二基板214为一彩色滤光基板，且第一透明基板206与第二基板214之间夹置液晶层210。其中，高分子膜层208具有高折射率区208a与低折射率区208b，且高折射率区208a与低折射率区208b交错设置。上述的第二基板214更包含可透光区212a与遮光区212b，高折射率区208a搭配可透光区212a而设置，且可透光区212a位于高分子膜层208中的高折射率区208a之上方。低折射率区208b搭配遮光212b区而设置，且遮光区212b位于高分子膜层208中的低折射率区208b之上方。可透光区212a占据第二基板214的表面积较佳等于高折射率区208a占据高分子膜层208的表面积。

高分子膜层208的较佳材质为一高分子材料，且其较佳厚度介于5μm~300μm之间，更佳介于100μm~200μm之间。高折射率区208a的较佳折射率介于1.45~1.80之间，低折射率区208b的折射率较佳约介于1.25~1.60之间。在本发明的另一较佳实施例中，第一偏光板204的折射率较佳大于高折射率区208a的折射率，以更进一步提高光线的利用率，但并不用以限定本发明的范围。

在本发明的再一较佳实施例中，如图3所示，也可以将高分子膜层208设置于第一透明基板206之下、第一偏光板204之上，但并不用以限定本发明的范围。

本发明利用光线在不同折射率的介质的介面上需满足折射定律(Snell’s Law)，让入射光通过不同折射率的介质的介面上时，产生反射现象而将光线反射至液晶显示面板的可透光区中，进而提高光线的使用率。请参照图4与5，为图1中第一透明基板上的高折射率区108的局部放大示意图。在图4中，高折射率区108的折射率为n₁，第一透明基板106的折射率为n₂，高折射率区108与第一透明基板106的接触介面为接触面107，且入射角为θ₁，折射角为θ₂。其中，高折射率区108的折射率n₁大于第一透明基板106的折射率n₂。因此，根据折射定律(Snell’s Law)(1)：

n₁×sinθ₁＝n₂×sinθ₂ (1)

当入射光103由高折射率区108(密介质)进入第一透明基板106(疏介质)时，折射角θ₂会大于入射角θ₁。若当折射角θ₂等于90°时，折射后的光线105会在接触面107上行进。此时，入射角θ₁则称为全反射的临界角θ_c。所以折射定律公式(1)可改写成：

θ_c＝sin^-1(n₂/n₁) (2)

所以由第(2)可知，当入射角θ₁大于全反射的临界角θ_c时，则会发生全反射的现象，如图5所示，于接触面107上产生反射的光线105a。

请再参照图1，并同时参照第4与5图。首先，背光模块102投射出的光线会进入第一偏光板104。接着，入射光103经过高折射率区108之后，会在接触面107上产生反射的光线105。随后，光线105沿着高折射率区108与第一透明基板106的介面前进，在穿过第一透明基板106的后，依序进入液晶层110与第二基板114中的可透光区112a、第二基板114以及第二偏光板116。此为前述的全反射临界角θ_c的状况。而入射光线103a则为全反射的状况，全反射后的光线105a亦是穿越过第二基板114的可透光区112a，以提高液晶显示器的亮度。

更具体地说，本发明用光线在不同折射率的介质的介面上需满足折射定律(Snell’s Law)，让入射光通过不同折射率的介质的介面上时，产生反射现象而将光线反射至液晶显示面板的可透光区112a中，以减少因经过第二基板114遮光区112b的光线损耗，进而增加光线的使用率，且同时提高液晶显示器的亮度。

除此之外，本发明的方法更可以让穿过折射率较低的第一透明基板106的入射光103b，在不同折射率的介质的介面(如高折射率区108与第一透明基板106的介面)上产生折射的效果，使得光线105b能更有效地集中于第二基板114的可透光区112a 以更进一步地提高液晶显示器的亮度。

以下将针对本发明较佳实施例中的高折射率区的制造方法做一详细说明，但此制造方法并不用以限定本发明的范围。

制作方法一

请参照图6A至图6E，绘示依据本发明的一较佳实施例的于透明基板上制作高折射率区的工艺步骤的结构示意图。在图6A中，提供一透明基板402，并于透明基板402上形成一光阻层404。接着，在图6B中，对光阻层404进行一光刻工艺，以形成图案化光阻406。在图6C中，蚀刻未为图案化光阻406覆盖的透明基板402，以于透明基板402上形成凹槽408。其中，凹槽408搭配第二基板的可透光区(未绘示)而设置。随后，移除图案化光阻406。

在图6D中，利用旋涂法形成一高分子材料410于凹槽408的内与透明基板402之上。其中，高分子材料410的折射率大于透明基板402的折射率。接着，再利用紫外光线照射高分材料410，以硬化高分子材料410。在图6E中，进行一蚀刻工艺与研磨工艺，以于透明基板402的表面上形成一平整的表面，同时形成多个高折射率区412。如此一来，即可于透明基板上完成高折射率区412的制作。

或者，更可以依需求于透明基板上形成多个低折射率区，但并不用以限定本发明的范围。其中，低折射率区搭配第二基板的遮光区而设置。

制作方法二

请参照图7A至图7D，绘示依据本发明的另一较佳实施例的于透明基板上制作高折射率区的工艺步骤的结构示意图。在图7A中，于透明基板502上形成一光阻层(未绘示)，接着对光阻层进行一光刻工艺，以形成图案化光阻504。在图7B中，蚀刻未为图案化光阻504覆盖的透明基板502，以于透明基板502上形成凹槽506。其中，凹槽506搭配第二基板的可透光区(未绘示)而设置。随后，移除图案化光阻504。

在图7C中，于偏光板508上涂布一层黏着层510。其中，上述的黏着层510的材料较佳为一高分子材料，黏着层510的厚度较佳介于5μm至300μm之间，更佳介于100μm至200μm之间。且上述的黏着层510的折射率大于透明基板502的折射率。然后，如图7D所示，透过黏着层510将偏光板508与透明基板502黏贴在一起。如此一来，即可于透明基板上完成高折射率区512的制作。

制作方法三

请参照图8A至图8D，绘示依据本发明的再一较佳实施例的于透明基板上制作高分子膜层的工艺步骤的结构示意图。在图8A中，提供一透明基板602。接着，在图8B中，形成一高分子膜层604于透明基板602之上。上述形成高分子膜层604的方法较佳为旋涂法，但并不用以限定本发明的范围。

随后，于图8C中，利用光罩606与紫外光608对高分子膜层604进行曝光，以形成如图8D所示的高折射率区604a与低折射率区604b。其中，上述的高分子膜层604通过控制曝光时间与曝光强度而得到不同折射率的高折射率区604a与低折射率区604b。如此一来，即可于透明基板上完成高折射率区与低分子折射率区的制作。或者，在本发明的另一较佳实施例中，更可以于偏光板上形成高分子膜层，使得偏光板上具有高折射率区与低折射率区，但并不用以限定本发明的范围。

由上述本发明的较佳实施例可知，应用本发明具有下列优点。本发明的液晶显示器不仅可以减少因经过遮光区而产生的的光损耗，更可以集中光场分布，进而提高液晶显示器的亮度。再者，应用本发明的方法可以有效地降低暗态漏光的现象，以增加液晶显示器的对比。且本发明的方法不仅可以减少增亮膜的使用数量，更可以降低成本。除此之外，本发明的方法更可以让穿过低折射率区的光线，在不同折射率的介质的介面上产生折射的效果，使得光线更有效地集中于可透光区，以更进一步地提高液晶显示器的亮度。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种高亮度的液晶显示器，该液晶显示器包含：

一背光模块，具有一光出射面；

一高分子膜层，设置于该背光模块的该光出射面的一侧，该高分子膜层具有多个高折射率区与多个低折射率区，其中高折射率区与所述低折射率区交错设置；以及

一液晶显示面板，设置于该高分子膜层之上，所述液晶显示面板包括：

一第一透明基板；以及

一第二基板，设置于该第一透明基板之上，具有多个可透光区，所述高折射率区搭配所述可透光区设置，且所述可透光区位于该高分子膜层中的所述高折射率区之上方。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述高折射率区的折射率介于1.45至1.80之间。

3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述低折射率区的折射率介于1.25至1.60之间。

4.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，该高分子膜层的厚度介于5μm至300μm之间。

5.根据权利要求4所述的液晶显示器，其特征在于，该高分子膜层的厚度介于100μm至200μm之间。

6.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，该液晶显示面板包含：

一第一偏光板，设置于所述第一透明基板之下；

一液晶层，设置于该第一透明基板与第二基板之间；以及

一第二偏光板，设置于该第二基板之上。

7.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，该液晶显示面板包含：

所述可透光区占据该第二基板的表面积等于所述高折射率区占据该高分子膜层的表面积。

8.一种液晶显示器，该液晶显示器包含一背光模块、一液晶显示面板以及一高分子膜层，该高分子膜层具有多个高折射率区与多个低折射率区且设置于该背光模块的该光出射面的一侧，其特征在于：该高分子膜层位于该背光模块与该液晶显示面板之间，所述液晶显示面板包括：

一第一透明基板；以及

一第二基板，设置于该第一透明基板之上，具有多个可透光区和遮光区，所述高折射率区搭配所述可透光区设置，且所述可透光区位于该高分子膜层中的所述高折射率区之上方，所述低折射率区搭配多个遮光区设置，且所述遮光区位于所述低折射率区上方。

9.根据权利要求8所述的液晶显示器，其特征在于，所述高折射率区与所述低折射率区交错设置。

10.根据权利要求8所述的液晶显示器，其特征在于，所述高折射率区的折射率介于1.45.至1.80之间。

11.根据权利要求8所述的液晶显示器，其特征在于，所述低折射率区的折射率介于1.25至1.60之间。

12.根据权利要求8所述的液晶显示器，其特征在于，该高分子膜层的厚度介于5μm至300μm之间。

13.根据权利要求12所述的液晶显示器，其特征在于，该高分子膜层的厚度介于100μm至200μm之间。

14.根据权利要求8所述的液晶显示器，其特征在于，所述可透光区占据该第二基板的表面积等于所述高折射率区占据该高分子膜层的表面积。