CN101059620A - 背光单元和采用该背光单元的显示装置 - Google Patents

背光单元和采用该背光单元的显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101059620A
CN101059620A CNA2006101416857A CN200610141685A CN101059620A CN 101059620 A CN101059620 A CN 101059620A CN A2006101416857 A CNA2006101416857 A CN A2006101416857A CN 200610141685 A CN200610141685 A CN 200610141685A CN 101059620 A CN101059620 A CN 101059620A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
emitting face
unit
guide plate
face
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2006101416857A
Other languages
English (en)
Inventor
李文圭
闵池泓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN101059620A publication Critical patent/CN101059620A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0025—Diffusing sheet or layer; Prismatic sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0028—Light guide, e.g. taper
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0045—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide
    • G02B6/0046—Tapered light guide, e.g. wedge-shaped light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0051—Diffusing sheet or layer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

本发明提供一种增加垂直输出光量的背光单元和采用该背光单元的显示装置。背光单元包括：光源；第一准直单元，将从光源入射的光准直到第一方向，并且输出所准直的光；第二准直单元，将从第一准直单元输出的光准直到不同于第一方向的第二方向，并且输出所准直的光，其中将来自于光源的光顺序地准直到第一和第二方向，并且输出所准直的光。

Description

背光单元和采用该背光单元的显示装置
技术领域
本发明涉及增加垂直输出光量的背光单元和采用该背光单元的显示装置。
背景技术
平板显示器之一的液晶显示(LCD)装置通过设置两个衬底来制造，在每个衬底上形成电场生成电极，使得形成两个电极的表面能够相互面对面，并且在两个衬底之间注射液晶材料。当电压施加到两个电极时产生的电场使液晶分子改变。因此，通过随着设置在两个衬底的偏振片之间的光的偏振方向变化而变化的光透射率(the transmissivity of the light)来显示图像。
因为LCD装置自身不能发光，仅仅能够控制光的透射率，需要另外的光源。因此，背光单元设置在LCD面板的背面。从背光单元发射的光入射到LCD面板上，从而通过根据液晶的排列控制光量来显示图像。
放置背光单元的方法包括直接光型和边缘光型，直接光型是光源放在LCD装置下面，以直接照射衬底的整个面积，边缘光型是光源放在衬底两个侧面之一，以利用导光板和反射板来反射和散射光。直接光型主要用于大显示器，诸如LCD TV，因为光源能够在大面积自由和有效地设置。边缘光型主要用于中等尺寸和小尺寸显示器，诸如显示器、改变电话、和笔记本，因为光源在有限的位置设置，即，导光板的侧面。
同时，因为从背光单元发射的光是散射光，LCD面板起光闸作用，通过改变通过LCD面板的线性偏振的偏振方向通过或阻挡光，沿偏振方向变化的程度根据光入射的方向改变，从而对比率根据观看的方向改变。即使当利用相位差膜减小对比率的修正量时，当视角为170°时，在显示装置前面观看时的对比率是几千比一，而在显示装置的左侧和右侧的85°的度数观看时变成10∶1。因此，显示器的质量在大视角处更差。
图1是图示传统背光单元结构的横截面图。参照图1，在传统的背光单元中，灯11是线性光源，包围灯11的灯罩12设置在导光板13的一侧面。导光板13将从灯11发射的光改变成面光源。通常，通过蚀刻或印刷制成的凹凸或扩散图案(未示出)形成于导光板13的下表面，以通过扩散光形成均匀的面光源。反射板14设置在导光板13的下表面，以防止光的泄漏。第一散射膜15、两层棱镜膜16和17、和第二散射膜18相继设置在导光板13的上部，以保证理想的视角。两层棱镜膜16和17包括多个线性棱镜16a和17a，每个棱镜在其上部具有三角形横截面。两层棱镜膜16和17设置成线性棱镜16a和17a垂直设置。
两层棱镜膜的使用是保证理想的视角。然而，随着棱镜膜数量的增加，成本增加，由于全反射，光损失更容易产生。同样，因为在最大半亮度(FWHM)的全宽一般是55°，准直不足是一个问题。
为了保证视角，使用视角补偿膜，或利用各种方法，诸如在平面转换(IPS)模式、垂直对准(VA)模式、和光学补偿弯曲(OCB)模式，使用根据角度补偿液晶性能劣化的液晶模式。然而，由于NA的增加和加工步骤的增加，成本提高。
发明内容
本发明提供一种增加垂直输出光量的背光单元和采用该背光单元的显示装置。
根据本发明的一方面，提供一种背光单元，包括：光源；第一准直单元，其将从光源入射的光准直到第一方向，并且输出所准直的光；和第二准直单元，其将从第一准直单元输出的光准直到不同于第一方向的第二方向，并且输出所准直的光；其中将来自于光源的光顺序地准直到第一和第二方向，并且输出所准直的光。
根据本发明的另一方面，提供一种背光单元，包括：光源；第一导光板，其具有来自于第一光源的光入射的第一光入射面，并且沿入射光水平角分布范围减少的方向准直入射光；第二导光板，其具有从第一光出射面输出的光入射的第二光入射面，入射光输出的第二光出射面，和相对于第二光出射面倾斜的倾斜表面与平行于第二光入射面的副光入射面交替地设置的下表面，并且沿入射光垂直角分布范围减小的方向准直入射光；第一棱镜片，其设置在第一光出射面和第二光入射面之间，并且改变从第一光出射面输出、要入射到第二光入射面的光的水平角分布；副导光板，其具有设置成面对副光入射面的副光出射面；副光源，其发射光到副导光板；副棱镜片，其设置在副导光板和副光入射面之间，并且改变从副导光板输出、要入射到副光入射面的光的水平角分布；第二棱镜片，其设置在第二导光板的第二光出射面的上部，并且改变从第二光出射面输出的光的垂直角分布。
附图说明
参照附图，通过详细描述本发明的优选实施例，本发明的上述和其它特征以及优点将更加清楚，其中：
图1是传统背光单元的横截面图；
图2是根据本发明实施例的背光单元的分解透视图；
图3A-3D是表示在图2的背光单元中引导光的每一步的光分布；
图4是根据本发明另一实施例的背光单元的分解透视图；
图5是根据本发明又一实施例的背光单元的分解透视图；
图6A-6B是表示图图5的背光单元沿不同方向的横截面图；和
图7是根据本发明实施例的显示装置的分解透视图。
具体实施方式
在下文中，参照表示本发明的示例性实施例的附图更全面地描述本发明。然而，本发明可以以不同形式体现，不应该解释为限制在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例，使得该公开完全和彻底，并且将本发明的概念完全传递给本领域的普通技术人员。在附图中，相同的附图标记表示相同的部分，为了清楚起见，可以放大每个元件的尺寸。
图2是根据本发明实施例的背光单元100的分解透视图。参照图2，背光单元100包括光源110、第一准直单元146、和第二准直单元157。
第一和第二准直单元146和157分别包括第一导光板140和第一棱镜片160，第二导光板150和第二棱镜片170。第一和第二准直单元146和157通过沿第一和第二方向按顺序准直来自于光源110的光而发射光。第一和第二方向例如可以是水平角和垂直角恒定的方向。
光出射的方向可以用水平角和垂直角表示。水平角表示在投射到第二光出射面150b的出射光和第一光出射面140b的法线之间形成的夹角。垂直角表示在出射光和第二光出射面150b的法向之间形成的夹角。在图2中，水平角是投射到X-Y平面的出射光和Y轴之间形成的夹角，而垂直角是出射光和Z轴之间的夹角。
包括第一导光板140和第一棱镜片160的第一准直单元146沿水平角恒定的方向准直从光源110发射的光。第一导光板140包括光源110的光入射的第一光入射面140a和入射光出射的第一光出射面140b。第一导光板140沿水平角分布减小的方向准直光源110的光，并且输出所准直的光。所以，第一导光板140能够形成楔形，使得随着离光源110的距离增加，第一光出射面140b和面向第一光出射面140b的表面140c之间的距离减小。
第一棱镜片160设置在第一光出射面140b和第二光入射面150a之间。第一棱镜片160改变通过第一光出射面140b输出的光的水平角分布。即，从第一光出射面140b输出的光的水平角分布变成接近0°的角，光入射到第二光入射表面150a上。例如，第一棱镜片160能够由形成朝第一光出射面140b突起的棱镜图案160a的薄片形成。
第二准直单元157包括第二导光板150和第二棱镜片170，并且沿垂直角恒定的方向准直由第一准直单元146沿一定方向准直水平角的光。
第二导光板150包括从第一准直单元146输出的光入射的第二光入射面150a，和入射光输出的第二光出射面150b。第二导光板150沿垂直角分布减小的方向准直入射光。所以，第二导光板150形成楔形，使得随着离第二光入射面150a的距离增加，第二光出射面150b和面对第二光出射面150b的表面150c之间的距离减小。
第二棱镜片170设置在平行于第二光出射面150b的第二导光板150的上部。第二棱镜片170改变通过第二光出射面150b输出的光的垂直角分布。即，为了将从第二光出射面150b输出的光的垂直角分布变成接近0°的角度，例如，第二棱镜片170能够由形成朝第二光出射面150b突起的棱镜图案170a的薄片形成。
第一和第二导光板140和150由能够透射入射光的透明材料形成，例如，具有优良的高透光性和耐候性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。同样，第一棱镜片160能够与第二导光板150整体形成或分开形成。
第一反射板180还可以设置在面对第一导光板140的第一光出射面140b的表面140c上。第一反射板180朝第一光出射面140b反射通过第一光入射面140a输入并且到达的第一反射板180的光。同样，第二反射板190也可以设置在第二导光板150的下表面上。第二反射板190朝第二光出射面150b反射通过第二光入射面150a入射并且到达第二反射板190的光。
图3A-3D是表示在图2的光源中引导光的每一步的光分布。用于测试的第一导光板140是楔型的，其中第一光出射面140b和面对第一光出射面140b的表面140c形成的夹角是1°。用于测试的第二导光板160是楔型的，其中第二光出射面150b和面对第二光出射面150b的表面150c形成的夹角是1°。分别在第一和第二棱镜片160和170上形成的每个棱镜图案160a和170a的顶角是70°。
图3A表示从第一光出射面140b输出的光分布。图3B表示在通过第一棱镜片160之后入射到第二光入射面150a的光分布。参照图3A，在通过第一导光板140之后的光分布表示垂直角宽在-90°和+90°之间的范围，而水平角的分布沿接近大约90°的方向准直。参照图3B，在通过第一棱镜片160之后，光的分布沿水平角接近0°的方向改变。在水平角为0°的位置光量最大，最大半全宽是大约±7°。
图3C和3D分别表示从第二光出射面150b输出的光分布，和从第二光出射面150b输出的光、然后从第二棱镜片170的光出射面170b输出的光的分布。参照图3C，在通过第二导光板150之后的光的分布中，尽管水平角的分布难以改变，垂直角的分布沿接近90°的方向准直。参照图3D，在通过第二棱镜片170之后，光的分布沿垂直角为0°的方向改变，即，垂直于光出射面170b。
根据本发明的背光单元，通过利用第一准直单元146和第二准直单元157按顺序准直来自于光源110的光的水平角成分和垂直角成分，提供沿垂直于光出射面170b方向发射的光。
图4是根据本发明另一实施例的背光单元200的分解透视图。参照图4，背光单元200包括第一光源210和副光源211，第一导光板240和副导光板241，来自于第一光源210和副光源211的光入射到第一导光板240和副导光板241上，第一导光板240和副导光板241沿入射光水平角分布较小的方向准直入射光，并且输出所准直的光，第二导光板250，其沿垂直角减小的分布方向准直来自于第一导光板240和副导光板241的光，并且向上输出所准直的光，改变光的水平角分布的第一棱镜片260和副棱镜片261，和改变光的垂直角分布的第二棱镜片270。
水平角表示投射到第二光出射面250b的出射光与第一光出射面240b的法线之间形成的夹角。垂直角表示出射光和第二光出射面250b的法线之间形成的夹角。在图4中，水平角是投射到X-Y平面的出射光与Y轴之间形成的夹角，而垂直角是出射光与Z轴之间的夹角。
第一导光板240具有来自于第一光源210的光入射的第一光入射面240a和入射光出射的第一光出射面240b。同样，第一导光板240是楔型的，其中随着离第一光入射面240a的距离的增加，第一光出射面240b和面对第一光出射面240b的表面(未示出)之间的距离减小。
第二导光板250具有面对第一光出射面240b的第二光入射面250a，从第一光出射面240b输出的光入射到第二光入射面250a上。同样，入射光通过第二光出射面250b输出。倾斜于第二光出射面250b的倾斜表面250c和平行于第二光入射面250a的第二副光入射面250d交替地设置在第二导光板250的下表面。例如，下表面可以有锯齿形的截面。
副导光板241包括来自于副光源211的光入射的第一副光入射面241a，和光出射的第一副光出射面241b。副导光板241平行于第二副光入射面250d设置。同样，副导光板241是楔型的，其中随着离第一副光入射面241a的距离的增加，第一副光出射面241b和面对第一光出射面241b的表面(未示出)之间的距离减小。副光源211设置成发射光到第一副光入射面241a上。
第一棱镜片260设置在第一光出射面240b和平行于第一光出射面240b的第二光入射面250a之间。第一棱镜片260改变从第一光出射面240b输出的光的水平角分布，并且是形成朝第一光出射面240b突出的棱镜图案的薄片。第一棱镜片260能够与第二导光板250整体形成或分开形成。同样，副棱镜片261平行于第二副光入射面250d设置在副导光板241和第二副光入射面250d之间。与第一棱镜片260一样，副棱镜片261改变从第一副光出射面241b输出的光的水平角分布，并且是形成朝第一光出射面241b突起的棱镜图案的薄片。
第二棱镜片270平行于第二光出射面250b设置在第二光出射面250b上面。第二棱镜片270改变从第二光出射面250b输出的光的垂直角分布，并且朝光出射面270b输出。例如，第二棱镜片270可以是形成朝第二光出射面250b突出的棱镜图案的薄片。
第一副光出射面241b和朝第一光出射面240b反射光的第一反射板280可以另外分别设置在第一导光板240和副导光板241的侧面。朝第二光出射面250b反射光的第二反射板290可以另外设置在倾斜表面250c上。
因为背光单元200沿水平角方向和垂直角方向准直光，垂直输出光的量有效地增加。同样，背光单元200适于大屏幕显示器，可以适当地选择副导光板241、副光源211和副棱镜片261的数量来制造。
图5是根据本发明另一实施例的背光单元300的分解透视图。参照图5，背光单元300包括光源310、第一和第二准直单元346和357。第一准直单元346包括：第一导光板340，其具有来自于光源310的光入射的第一光入射面340a和入射光出射的第一光出射面340b；和第一细微结构层360，其形成于第一光出射面340b上，沿光的水平角减小的方向准直从第一光出射面340b输出的光，和输出所准直的光。
第二准直单元357包括：第二导光板350，其具有来自于第一细微结构层360的光入射的第二光入射面350a和入射光出射的第二光出射面350b；和第二细微结构层370，其形成于第二光出射面350b上，沿光的垂直角减小的方向准直从第二光出射面350b输出的光，并且输出所准直的光。
水平角表示投射到第二光出射面350b的出射光与第一光出射面340b的法线之间形成的夹角。垂直角表示出射光与第二光出射面350b的法线之间形成的夹角。在图5中，水平角是透射到X-Y平面的出射光与Y轴之间形成的夹角，而垂直角是出射光与Z轴之间形成的夹角。
第一导光板340是平板型的，其中在第一光出射面340b与面对第一光出射面340b的表面之间的距离是恒定的。第二导光板350也是平板型的，其中在第二光出射面350b与面对第二光出射面350b的表面之间的距离是恒定的。第一细微结构层360平行于第一光出射面340b设置在第一光出射面340b的侧面。第二细微结构层370平行于第二光出射面350b设置在第二光出射面350b的上表面。分别朝第一光出射面340b和第二光出射面350b反射光的第一和第二反射板380和390可以另外设置在第一导光板的侧面和第二导光板350的下表面。
图6A和6B是分别表示图5的背光单元沿X-Y平面和Y-Z平面的横截面图。首先参照图6A，第一细微结构360包括通过重复设置第一输出单元365形成的第一图案层367、和在第一图案层367上由折射率高于第一图案层367的材料形成的第一高折射率层369。第一输出单元365由形成凹入的第一凹入部分362和形成突出的第一突出部分363形成。第一凹入部分362和第一突出部分363连续形成，并且第一平面部分366在相邻的第一输出单元之间形成。第一凹入部分362能够由弯曲表面和平面或至少两个平面形成。
从光源310发射的光通过第一光入射表面340a入射到第一导光板340，并且沿四面八方辐射。朝下辐射的光被第一反射板380反射，并且朝第一光出射面340b传播。朝第一光出射面340b传播的光第一图案层367被折射和透射，并入射到第一高折射率层369。第一导光板340和第一图案层367由相同折射率的材料形成，而第一高折射率层369由折射率高于第一图案层367的材料形成。因此，大多数光以大于临界角的角度入射到第一图案层367的上部并且全被反射，以接近直角的角度从第一高折射率层369输出。即，光入射到第二光入射面350a，通过准直使得光的水平角成分接近0°。第一高折射率层369可以由各向异性材料形成。例如，第一高折射率层369对于第一偏振光11具有与第一图案层367和第一导光板340相同的折射率，对于第二偏振光12具有高于第一图案层367和第一导光板340的折射率。在这种情况下，第一偏振光11通过第一图案层367，然后，实际上被第一高折射率层369的上部全反射，从而仅仅准直第二偏振光12。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)能够用作各向异性材料。
接下来，参照图6B，与第一细微结构层360一样，第二细微结构层370包括：通过重复第二输出单元375形成的第二图案层377，其中第二输出单元375由第二凹入部分372和第二突出部分373形成；和在第二图案层377上形成、具有高于第二图案层377的折射率的第二高折射率层379。第二平面部分376在相邻的第二输出单元之间形成。在被第一细微结构层360准直之后、使得其水平角成分减小的入射到第二光入射表面350a的光被准直，从而由于相同的原理垂直角成分(即，与Z轴形成的夹角)减小，并且输出到输出面370b。同样，当第二高折射率层379由各向异性材料形成时，其中各向异性材料对于第一偏振光11具有与第二图案层377和第二导光板350相同的折射率，对于第二偏振光12具有高于第二图案层377和第二导光板350的折射率，仅仅能够准直特殊偏振的光。
当通过第一细微结构层360和第二细微结构层370时，从光源310发射的光按顺序沿水平角成分和垂直角成分分别减小的方向准直，并且输出几乎垂直于输出面370b。同样，当第一和第二高折射率层369和379由各向异性材料形成时，因为光被分成第一偏振光和第二偏振光，通过在LCD装置中采用背光单元，LCD装置的整体结构能够简化。即，LCD面板是取决于入射光的偏振特性的装置，并且需要偏振膜来处理不同偏振方向的光，仅仅使用特殊偏振方向的光。因为特殊偏振方向的光被选择性地准直和输出，不需要使用特殊偏振方向的光的另外的偏振膜。
图7是具有根据本发明实施例的导光板模块的显示装置的分解透视图。根据本发明的LCD装置包括背光单元400、散射从背光单元400发射的光的散射板510、和利用散射板510散射的光形成图像的显示面板520。显示面板520例如可以是LCD面板。虽然示出图2的背光单元100，背光单元400可以采用图4的背光单元200和图5的背光单元300。因为背光单元400的结构和操作与上述的背光单元相同，在此省略其详细描述。从背光单元400垂直发射的光被散射板510散射并且通过显示面板520，从而形成图像。因为光垂直入射到显示面板520上，显示装置能够提高显示特性，诸如对比率。
如上所述，根据本发明的背光单元和采用该背光单元的LCD装置，来自于光源的光能够沿水平角和垂直角方向按顺序准直，使得垂直于显示面板的光能够更有效地提高。同样，当使用各向异性薄膜时，因为仅仅能够准直垂直偏振，LCD面板不需要另外的偏振膜。此外，因为不需要光学装置诸如透镜，不需要部件的对准，从而提高生产率。
尽管参照本发明的示例性实施例具体示出和描述本发明，本领域的普通技术人员应该理解，不脱离下列权利要求限定的本发明的精神和范围，可以就形式和内容做出各种变化。

Claims (28)

1.一种背光单元，包括
光源；
第一准直单元，其将从所述光源入射的光准直到第一方向，并且输出所准直的光；和
第二准直单元，其将从所述第一准直单元输出的光准直到不同于所述第一方向的第二方向，并且输出所准直的光，
其中将来自于所述光源的光顺序地准直到所述第一和第二方向，并且输出所准直的光。
2.如权利要求1所述的背光单元，其中，所述第一准直单元包括：
第一导光板，其包括来自于所述光源的光入射的第一光入射面和入射光出射的第一光出射面，并沿入射光水平角分布范围减小的方向准直入射光，和
第一棱镜片，其改变从所述第一光出射面输出的光的水平角分布，
所述第二准直单元包括：
第二导光板，其包括从所述第一光出射面输出的光入射的第二光入射面和入射光输出的第二光出射面，并沿入射光垂直角分布范围减小的方向准直入射光，和
第二棱镜片，其改变从所述第二光出射面输出的光的垂直角分布。
3.如权利要求2所述的背光单元，其中所述第一导光板是楔型的，其中随着离所述光源的距离增加，所述第一光出射面和面对所述第一光出射面的表面之间的距离减小。
4.如权利要求3所述的背光单元，其中所述第一棱镜片是形成朝所述第一光出射面突出的棱镜图案的薄片。
5.如权利要求4所述的背光单元，其中所述第二导光板和所述第一棱镜片整体地形成。
6.如权利要求2所述的背光单元，其中所述的第二导光板是楔型的，其中随着离所述第二光入射面的距离增加，所述第二光出射面和面对多束第二光出射面的表面之间的距离减小。
7.如权利要求4所述的背光单元，其中所述第二导光板是楔型的，其中随着离所述第二光入射面的距离增加，所述第二光出射面和面对多束第二光出射面的表面之间的距离减小。
8.如权利要求7所述的背光单元，其中所述第二棱镜片是形成朝所述第二光出射面突出的棱镜图案的薄片。
9.如权利要求1所述的背光单元，其中，所述第一准直单元包括：
第一导光板，其包括来自于所述光源的光入射的第一光入射面和入射光出射的第一光出射面，和
第一细微结构层，其形成于所述第一光出射面上，并且将从所述第一光出射面输出的光准直到水平角减小的方向，
所述第二准直单元包括：
第二导光板，其包括从所述第一光出射面输出的光入射的第二光入射面和入射光输出的第二光出射面，和
第二细微结构层，其形成于所述第二光出射面上，并且将从所述第二光出射面输出的光准直到垂直角减小的方向。
10.如权利要求9所述的背光单元，其中所述第一导光板是平板型的，其中所述第一光出射面和面对所述第一光出射面的表面之间的距离是恒定的。
11.如权利要求10所述的背光单元，其中所述第一细微结构层包括：
第一图案层，其形成于所述第一光出射面上，其中由形成凹入的第一凹入部分和形成突出的第一突出部分形成的第一输出单元被重复地设置，和
第一高折射率层，其形成于所述第一图案层上，并且由高于第一图案层的折射率的材料形成。
12.如权利要求11所述的背光单元，其中平面部分设置在相邻的第一输出单元之间。
13.如权利要求11所述的背光单元，其中所述第一高折射率层由折射率根据入射光的偏振改变的各向异性材料形成。
14.如权利要求9所述的背光单元，其中所述第二导光板是平板型的，其中所述第二光出射面和面对所述第二光出射面的表面之间的距离是恒定的。
15.如权利要求14所述的背光单元，其中所述第二细微结构层包括：
第二图案层，其形成于所述第二光出射面上，其中由形成凹入的凹入部分和形成突出的突出部分的第二输出单元被重复设置，和
第二高折射率层，其形成于所述第二图案层上，并且由高于所述第二图案层的折射率的材料形成。
16.如权利要求15所述的背光单元，其中平面部分设置在相邻的第二输出单元之间。
17.如权利要求15所述的背光单元，其中所述第二高折射率层由折射率根据入射光的偏振改变的各向异性材料形成。
18.一种背光单元，包括：
第一光源；
第一导光板，其具有来自于所述第一光源的光入射的第一光入射面，并沿入射光水平角分布范围减小的方向准直入射光；
第二导光板，其具有从所述第一光出射面输出的光入射的第二光入射面，入射光输出的第二光出射面，以及相对于所述第二光出射面倾斜的倾斜表面和平行于所述第二光入射面的副光入射面交替设置的下表面，并且沿入射光垂直角分布范围减小的方向准直入射光；
第一棱镜片，其设置在所述第一光出射面和所述第二光入射面之间，并且改变从所述第一光出射面输出、要入射到所述第二光入射面的光的水平角分布；
副导光板，其具有设置成面对所述副光入射面的副光出射面；
副光源，其发射光到所述副导光板；
副棱镜片，其设置在所述副导光板和所述副光入射面之间，并且改变从所述副导光板输出、要入射到所述副光入射面的光的水平角分布；和
第二棱镜片，其设置在所述第二导光板的所述第二光出射面的上部，并且改变从所述第二光出射面输出的光的垂直角分布。
19.如权利要求18所述的背光单元，其中所述第二棱镜片是形成朝所述第二光出射面突出的棱镜图案的薄片。
20.如权利要求18所述的背光单元，其中所述下表面具有锯齿形截面。
21.如权利要求18所述的背光单元，其中所述第一导光板是楔型的，其中随着离所述光源的距离增加，所述第一光出射面和面对所述第一光出射面的表面之间的距离减小。
22.如权利要求21所述的背光单元，其中所述第一棱镜片是形成朝所述第一光出射面突出的棱镜图案的薄片。
23.如权利要求18所述的背光单元，其中所述副导光板是楔形的，其中随着离所述光源的距离增加，所述副光出射面和面对所述副光出射面的表面之间的距离减小。
24.如权利要求22所述的背光单元，其中所述副导光板是楔型的，其中随着离所述光源的距离增加，所述副光出射面和面对所述副光出射面的表面之间的距离减小。
25.如权利要求24所述的背光单元，其中所述副棱镜片是形成朝所述副光出射面突出的棱镜图案的薄片。
26.如权利要求25所述的背光单元，其中所述第一棱镜片和所述副棱镜片由所述第二导光板整体地形成。
27.一种显示装置，包括：
如权利要求1所述的背光单元；
散射板，其散射从所述背光单元发射的光，并输出所散射的光；和
显示面板，其利用从所述散射板输出的光形成图像。
28.一种显示装置，包括：
如权利要求18所述的背光单元；
散射板，其散射从所述背光单元发射的光，并输出所散射的光；和
显示面板，其利用从所述散射板输出的光形成图像。
CNA2006101416857A 2006-04-21 2006-10-09 背光单元和采用该背光单元的显示装置 Pending CN101059620A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR36406/06 2006-04-21
KR1020060036406A KR100754400B1 (ko) 2006-04-21 2006-04-21 백라이트 유닛 및 이를 채용한 디스플레이 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101059620A true CN101059620A (zh) 2007-10-24

Family

ID=37733755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006101416857A Pending CN101059620A (zh) 2006-04-21 2006-10-09 背光单元和采用该背光单元的显示装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20070247872A1 (zh)
EP (1) EP1847858A1 (zh)
JP (1) JP2007294458A (zh)
KR (1) KR100754400B1 (zh)
CN (1) CN101059620A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101986003A (zh) * 2009-07-28 2011-03-16 Lg伊诺特有限公司 照明单元及具有该照明单元的显示装置
CN102809105A (zh) * 2012-08-22 2012-12-05 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及显示装置
CN103765080A (zh) * 2011-08-31 2014-04-30 Lg伊诺特有限公司 照明模块
CN107065063A (zh) * 2017-06-15 2017-08-18 青岛海信电器股份有限公司 一种液晶显示装置
CN107924063A (zh) * 2015-09-05 2018-04-17 镭亚股份有限公司 双向准直器
CN108121115A (zh) * 2012-04-11 2018-06-05 索尼公司 发光单元、显示器和照明设备

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100861982B1 (ko) * 2006-05-11 2008-10-07 삼성전자주식회사 편광된 컬러 광을 제공하는 조명장치 및 이를 채용한디스플레이 장치
TWI330240B (en) * 2006-11-03 2010-09-11 Chimei Innolux Corp Light emitting diode and backlight module using the same
US7855763B2 (en) * 2007-02-19 2010-12-21 Mitsubishi Electric Corporation Backlight device and transmission type display apparatus
KR101353396B1 (ko) * 2007-04-12 2014-01-20 삼성디스플레이 주식회사 시야각 및 휘도 특성이 개선된 액정 표시 장치
US7872705B2 (en) * 2007-07-29 2011-01-18 Cree, Inc. LED backlight system for LCD displays
US8721149B2 (en) 2008-01-30 2014-05-13 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Illumination device having a tapered light guide
EP2247978A4 (en) 2008-01-30 2012-12-26 Qualcomm Mems Technologies Inc THIN LIGHTING SYSTEM
KR101542915B1 (ko) 2008-10-10 2015-08-07 퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크. 분산 조명 시스템
KR101493706B1 (ko) * 2008-12-24 2015-02-16 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치용 백라이트 유닛
KR20110104090A (ko) 2009-01-13 2011-09-21 퀄컴 엠이엠스 테크놀로지스, 인크. 대면적 광 패널 및 스크린
KR20110113746A (ko) 2009-01-23 2011-10-18 퀄컴 엠이엠스 테크놀로지스, 인크. 일체형 발광 및 광검출장치
KR101038111B1 (ko) * 2009-03-02 2011-06-01 고려대학교 산학협력단 고효율 도광판
US9121979B2 (en) 2009-05-29 2015-09-01 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Illumination devices and methods of fabrication thereof
US8251561B2 (en) * 2009-06-05 2012-08-28 Sharp Kabushiki Kaisha Light collimating lightguide
TWI438531B (zh) * 2009-12-15 2014-05-21 Ind Tech Res Inst 面型光源模組以及光學膜片
KR101147108B1 (ko) * 2010-01-15 2012-05-17 황장환 세레이션 필름을 포함하는 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
US8402647B2 (en) 2010-08-25 2013-03-26 Qualcomm Mems Technologies Inc. Methods of manufacturing illumination systems
TWI448737B (zh) * 2011-09-14 2014-08-11 Entire Technology Co Ltd 光學貼膜及具有該光學貼膜之背光模組與液晶顯示器
KR101803979B1 (ko) * 2011-09-19 2017-12-05 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치
US8585228B2 (en) * 2011-11-21 2013-11-19 Cisco Technology, Inc. Viewing angle system for backlighted displays
WO2013084880A1 (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 シャープ株式会社 面光源装置、調光装置およびそれを用いた表示装置、照明装置
CN102588835B (zh) * 2012-02-08 2016-01-13 苏州晶智科技有限公司 一种用于液晶显示器的新型背光模组
US8926158B2 (en) 2012-04-30 2015-01-06 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Array illumination system
KR101408688B1 (ko) * 2012-12-05 2014-06-17 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
KR101524479B1 (ko) * 2013-11-01 2015-06-02 신화인터텍 주식회사 디스플레이용 광학 시트, 이를 포함하는 광원 어셈블리 및 액정 표시 장치
KR102173116B1 (ko) * 2014-01-21 2020-11-03 엘지이노텍 주식회사 발광 모듈, 및 백라이트 유닛
KR20170064631A (ko) * 2015-12-01 2017-06-12 삼성디스플레이 주식회사 광학부품 및 이를 포함하는 표시장치
CN106842698A (zh) * 2016-12-28 2017-06-13 安徽连达光电科技有限公司 一种侧入式灯条背光结构
TWI668500B (zh) * 2018-03-27 2019-08-11 National Taiwan Normal University 光調節裝置及具有該光調節裝置的背光模組

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2088113C (en) * 1992-01-27 1999-03-30 Tomohiro Yokota Light adjusting sheet for a planar lighting device and a planar lighting device and a liquid crystal display using the sheet
US5359691A (en) * 1992-10-08 1994-10-25 Briteview Technologies Backlighting system with a multi-reflection light injection system and using microprisms
JPH11185515A (ja) 1997-12-24 1999-07-09 Seiko Instruments Inc フロントライト型照明装置およびフロントライト型照明装置付き反射型液晶表示装置
JP2000315413A (ja) 1999-04-30 2000-11-14 Hitachi Ltd 照明装置及びそれを用いた液晶表示装置
JP2001312916A (ja) * 2000-02-24 2001-11-09 Sony Corp 面光源装置
JP4006918B2 (ja) * 2000-02-28 2007-11-14 オムロン株式会社 面光源装置及びその製造方法
JP3932407B2 (ja) * 2000-07-03 2007-06-20 ミネベア株式会社 面状照明装置
KR100807296B1 (ko) * 2001-07-19 2008-02-28 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정 표시 장치용 백라이트
JP2003150073A (ja) * 2001-08-27 2003-05-21 Omron Corp 画像表示装置及びフロントライト
JP4524491B2 (ja) * 2001-08-28 2010-08-18 ミネベア株式会社 面状照明装置
KR100712766B1 (ko) * 2002-01-31 2007-05-02 미츠비시 레이온 가부시키가이샤 광원 장치
JP4442767B2 (ja) * 2005-02-28 2010-03-31 株式会社エンプラス 導光板、該導光板を備えた面光源装置、及び該面光源装置を備えた表示装置

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101986003A (zh) * 2009-07-28 2011-03-16 Lg伊诺特有限公司 照明单元及具有该照明单元的显示装置
CN101986003B (zh) * 2009-07-28 2014-09-03 Lg伊诺特有限公司 照明单元及具有该照明单元的显示装置
CN103765080A (zh) * 2011-08-31 2014-04-30 Lg伊诺特有限公司 照明模块
CN103765080B (zh) * 2011-08-31 2016-10-12 Lg伊诺特有限公司 照明模块
US9488771B2 (en) 2011-08-31 2016-11-08 Lg Innotek Co., Ltd. Lighting module
US11921312B2 (en) 2012-04-11 2024-03-05 Saturn Licensing Llc Light emitting unit, display, and lighting apparatus
CN108121115B (zh) * 2012-04-11 2022-01-25 索尼公司 发光单元、显示器和照明设备
CN108121115A (zh) * 2012-04-11 2018-06-05 索尼公司 发光单元、显示器和照明设备
US11086064B2 (en) 2012-04-11 2021-08-10 Saturn Licensing Llc Light emitting unit, display, and lighting apparatus
CN102809105A (zh) * 2012-08-22 2012-12-05 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及显示装置
US9039268B2 (en) 2012-08-22 2015-05-26 Boe Technology Group Co., Ltd. Backlight unit with reflection structure formed on light guide plate and display device thereof
CN102809105B (zh) * 2012-08-22 2015-08-19 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及显示装置
CN107924063B (zh) * 2015-09-05 2021-01-15 镭亚股份有限公司 双向准直器
CN107924063A (zh) * 2015-09-05 2018-04-17 镭亚股份有限公司 双向准直器
WO2018227936A1 (zh) * 2017-06-15 2018-12-20 青岛海信电器股份有限公司 一种液晶显示装置
CN107065063A (zh) * 2017-06-15 2017-08-18 青岛海信电器股份有限公司 一种液晶显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP1847858A1 (en) 2007-10-24
KR100754400B1 (ko) 2007-08-31
US20070247872A1 (en) 2007-10-25
JP2007294458A (ja) 2007-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101059620A (zh) 背光单元和采用该背光单元的显示装置
CN1038879C (zh) 具有多次反射光注入系统并采用微棱镜的背照光照明系统
US8206020B2 (en) Planar illuminating device and liquid crystal display device using the same
CN100495133C (zh) 背光单元和包括该背光单元的液晶显示器
KR101372849B1 (ko) 콜리메이팅 도광판, 확산 유닛 및 이를 채용한 디스플레이장치
US7796212B2 (en) Liquid crystal display device having improved viewing angle and brightness
US8011802B2 (en) Optical film, lighting device and display unit
US10663797B2 (en) Composite optical sheet, liquid crystal display device using same, and method for manufacturing same
US20150260903A1 (en) Backlight unit, liquid-crystal display apparatus, and stacked structure
US20120201045A1 (en) Light guide plate, surface light source device and transmissive display apparatus
CN101063767A (zh) 偏振光导板单元和使用其的背光单元及显示装置
JP2015195181A (ja) 面光源装置および表示装置
CN1866106A (zh) 背光单元以及液晶显示装置
JP2010510545A (ja) 照度の均一性を高めたバックライトディスプレイ
CN1467787A (zh) 具有光路改变装置的多重显示设备
US11209694B2 (en) Polarizing structure and display device
KR20080090298A (ko) 광학 시트 및 디스플레이 장치
TWI388883B (zh) 具有傾斜脊部之稜形片以及使用該稜形片之液晶顯示裝置
US10928578B2 (en) Lighting device and display device
CN1482502A (zh) 液晶显示装置
US10310162B2 (en) Optical component and display device having the same
WO2020062603A1 (zh) 偏光结构及显示装置
TW594253B (en) Liquid crystal display device
WO2020062600A1 (zh) 偏光结构及显示装置
JP2009059498A (ja) 照明装置および液晶表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20071024