CN101424768A - 导光板、背光源及液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导光板结构，包括导光板本体，其中，在导光板本体上的形成有一系列微反射镜。微反射镜为可控微反射镜，其可围绕导光体本体进行偏转。本发明同时公开一种采用前述导光板的背光源及采用该背光源的液晶显示器，且在液晶显示器的每一个像素覆盖区域之内包含一个或多个微反射镜。本发明通过在导光板本体上形成一系列微反射镜，并通过对微反射镜的控制，来实现背光源出射光的可控性，通过与液晶面板的显示控制相配合，实现TFT－LCD背光系统的二元化控制。

Description

导光板、背光源及液晶显示器
技术领域
本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器(以下称TFT-LCD)，尤其涉及薄膜晶体管液晶显示器的导光板及采用该导光板的背光源和液晶显示器。
背景技术
TFT-LCD因其体积小，功耗低、无辐射等特点，在当前的平板显示器市场占据了主导地位。TFT-LCD器件是由阵列玻璃基板和彩膜玻璃基板对盒而形成的。在阵列基板中相互交叉地配置定义像素区域的栅极线和信号线，在各像素区域中配置像素电极和薄膜晶体管。将驱动信号施加到栅极线上，图像数据通过信号线施加到像素电极。在彩膜基板上配置黑底，使光不能透过除了像素电极以外的区域，在各像素区域配置滤色层，在此基础上在配置公共电极。在阵列基板和彩膜基板中充入液晶，通过上述的加载驱动和信号的像素电极的电压来控制液晶的偏转来控制光线的强弱，配合彩膜基板的功能，在基板上显示出所要表达的图像。
在TFT-LCD系统中，背光源是必备组件之一，为液晶显示器提供所必需的光源。背光源的特性是显示器外在色彩表现的决定性要素之一。背光源的诸多组件之中，导光板的作用显得十分重要，它是背光模块光源的传播媒介，其形成以及材料组成决定了出射光源的辉度以及分布上均一性的表现。以往导光板印刷为将光源均一化分布的常用方式，利用含高发散光源物质(如SiO2及TiO2)的印刷材料，适当的分布于导光板底面，借由印刷材料对光源吸收再扩散放出的性质，破坏全反射效应造成的内部传播，使光由正面射出并均匀分布于发光。
现有技术中的背光源结构如图1所示。光源1(冷阴极管)直接或间接经灯管反射罩2反射进入导光板4传播。导光板4是背光模块光源的传播煤介，其形状及材料组成决定了出射光源的辉度及分布上均一性的表现。经由导光板4下方的光学结构设计面与反射板3对全反射现象的破坏后，光波由导光板4的正面以某一角度扩散射出，均匀分布于发光区域内。而随后的第一扩散板5将从导光板射出的光均一地扩散在画面上，使光能够向棱镜片及面板正面方向传播，起到拓宽视角，使光柔和的作用。放上扩散板后可以同时隐蔽导光板上的光学结构图形。第一棱镜片6、第二棱镜片7是一种在膜表面上形成槽(Wave)的结构，是提升正面辉度的重要组件，具有将扩散的光在一定角度内聚光的作用，以达到提高液晶显示器面板亮度集中的目的。随后第二扩散板8的作用是将出射光均匀化。
上述结构的导光板只是单纯的将入射光反射出去，并不能实现对光的控制。
发明内容
本发明目的就是针对现有技术只能单纯的将入射光反射出去，并不能实现对光的控制缺陷，提供一种导光板结构，实现对面板入射光的二元化调制。
为了实现上述目的，本发明提供一种导光板结构，包括导光板本体，其中，在所述的导光板本体上形成有一系列微反射镜。
上述方案中，所述微反射镜的尺寸在1微米到1毫米，优选10微米左右。所述微反射镜形状为矩形、圆形或菱形等。所述导光板本体的材料为单晶硅、多晶硅、氧化硅、氮氧化硅或氮化硅等。
进一步，所述微反射镜为可控微反射镜，其可围绕导光体本体进行偏转。所述可控微反射镜包括控制电路，并由控制电路控制所述可控微反射镜的偏转。
本发明同时提供一种采用前述导光板的背光源，包括光源与光学膜片，其中，所述光源发射出的光经所述导光板反射后进入所述光学膜片。
本发明同时还提供一种采用前述背光源的液晶显示器，包括多个像素覆盖区域，其中所述导光板在每一个像素覆盖区域之内包含一个或多个微反射镜。
相对于现有技术，本发明通过使用微机电系统(MEMS)技术制作的微反射镜阵列，将导光板表面制作成很多个镀有高反射膜的微反射镜，并附加驱动电极以及控制电路。通过驱动电路的作用，附加在微反射镜周围的驱动电路在镜面以及悬梁壁上施加静电力，使微反射镜旋转相应的角度，将入射的光线反射向液晶面板方向，或者其它指定的方向，使入射光在背光源部分和液晶面板部分可以分别得到调制，实现了更加有效和优秀的色彩解析度。并且本发明相对于TFT-LCD结构而言，本发明只是更改了背光源之中导光板的结构和功能，对于整体的结构并无改动，因此可以适用于透射型和半透过型显示器。
附图说明
图1是现有技术的背光源结构示意图；
图2是本发明带微反射镜的导光板结构平面示意图；
图3是本发明的导光板结构上的微反射镜未偏转时的光线传播示意图；
图4是本发明的导光板结构上的微反射镜偏转一定角度时的光线传播示意图；
图5是本发明的导光板结构上的微反射镜偏转位置与入射光线位置垂直时的光线传播示意图；
图6是采用本发明的导光板的背光源结构示意图。
图中标识：1、光源；2、灯管反射罩；3、反射板；4、导光板；5、第一扩散板；6、第一棱镜片；7、第二棱镜片；8、第二扩散板；9、带微反射镜的导光板本体；10、微反射镜；11、控制电路。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步详细的说明。
本发明提供一种导光板结构，如图2所示，本发明的导光板包含带微反射镜的导光板本体9，形成在带微反射镜导光体本体9上的一系列微反射镜10，每一个镜片的尺寸都在1微米到1毫米左右量级，优选10微米左右。并且其形状可以设计成为矩形、圆形或菱形等多种形状，其中微反射镜10构成阵列结构，并且微反射镜10为可控微反射镜，其由控制电路11进行控制。在初始状态，也就是控制电路11没有向微反射镜施加电压时，所有的微反射镜10保持图3的情况下(图中仅以一个微反射镜10进行示例)，光源入射的光波向导光板本体正面传播，这个时候的输出光能量可以认为是最大的。当控制电路11对微反射镜10施加相应的控制信号的时候，微反射镜就会偏转相应的角度，如图4所示，这时候，一部分的入射光波被反射回光源，另外一部分则继续向带微反射镜的导光板本体正面传播，此时正面接受到的光能量就是一个和微反射镜偏转角度相关的数值，也就是可以通过控制电路对正面出射光波的能量进行控制。当棱镜偏转到如图5所示的角度的时候，所有的光都被反射回光源，正面接受到的能量值最小。也就是说，通过对微反射镜施加不同的驱动信号，在出射光方向上，我们就可以得到不同的光能量。
本发明中带微反射镜的导光板本体9所使用的材料大致有：单晶硅、多晶硅、氧化硅、氮氧化硅或氮化硅等硅基材料，以及其它类型的可以提供足够强度，能够实现上述工艺流程的材料。
另外，本发明的实施列给出的微反射镜可以是一种控制和改变光波方向的微机械执行器，其尺度为微米量级，由微机械加工工艺制作而成，能够以连续变化或者是以离散的方式控制光波的方向和以预设的角度进行偏转，微反射镜通过转动来控制反射光线，也就是绕一个与阵列平面平行的轴倾斜，其通过静电驱动，使微反射镜沿着反射镜阵列倾斜一个角度，从而改变入射到上面的光波的方向。在性能与结构方面，微反射镜的尺寸与TFT-LCD面板的像素处在同一个量级之内，即可以实现由多个微反射镜对应一个像素区域的结构。此外，该反射镜也可采用其它可控结构以及多个方向的倾斜控制。
本发明的微反射镜的制造，可以使用现有技术中的微机电系统(MEMS)相关的加工工艺来完成，下面介绍一种反射镜的制造方法：
用氧化工艺在基底上下表面上沉积一层氧化薄膜；
在氧化薄膜上，利用溅射工艺沉积一层金属膜，并刻蚀出所需要的图形；
利用溅射工艺在上表面镀高反射膜，如A1???膜等，然后利用光刻，刻蚀形成微反射镜、驱动电路和导线等图形；
利用反应离子刻蚀，将背刻蚀图形转移到基底背面的氧化层，形成背刻蚀图形，用于后续的深硅刻蚀；
用反应离子刻蚀在基底的表面形成微反射镜的边界沟槽以及其它图形；
通过背沟道刻蚀以及牺牲层等技术，实现微反射镜图形的形成和释放。
通过以上工艺形成的微反射镜阵列，在周边集成了控制电路以及引线等，并且每一个微反射镜的偏转角度由外围的集成电路板单独控制，将入射光线反射向不同的角度。
上述导光板结构可以应用到各种背光源上。
图6是采用本发明的导光板的背光源结构一具体实施例，如图6所示，光源1(冷阴极管或者其它类型光源)直接或间接经灯管反射罩2反射进入带微反射镜的导光板本体9。经由带微反射镜的导光板本体9上的微反射镜10反射后，通过不同的反射镜控制状态，将光反射到不同的方向。其中向导光板正向入射的光依次进入第一扩散板5、第一棱镜片6、第二棱镜片7和第二扩散板8，最后经过调制的光到达显示画面上。
进一步，可以将此背光源系统应用到液晶显示器等显示器件上，并且，相对于TFT-LCD像素尺寸而言，导光板在对应的每一个像素覆盖区域之内可以包含许多个小的可控微反射镜10。这样对应于每一个像素区域，该区域内的入射光强度也是可以通过输入信号控制的，然后再通过像素区域对光的控制，就可以实现彩色化显示，而这个显示效果是通过背光源和液晶面板双重控制来实现的，而不是一般的液晶显示器所使用的单一的控制方式。也就是说，显示器的灰度显示可以得到更加灵活和自由的控制，实现更优异的色彩显示效果。仅仅就全黑显示而言，相对于通常的255灰阶显示，同时加上对入射光的控制，也就是说通过图5中的微反射镜状态，将入射光全部反射回光源，就可以得到更加有效的黑色灰阶显示效果。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，按照需要可使用不同材料和设备实现之，即可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1、一种导光板，包括导光板本体，其特征在于：在所述的导光板本体上形成有一系列微反射镜。
2、根据权利要求1所述的导光板，其特征在于：所述微反射镜的尺寸在1微米到1毫米。
3、根据权利要求1所述的导光板，其特征在于：所述微反射镜形状为矩形、圆形或菱形。
4、根据权利要求1所述的导光板，其特征在于：所述导光板本体的材料为单晶硅、多晶硅、氧化硅、氮氧化硅或氮化硅。
5、根据权利要求1至4任一所述的导光板，其特征在于：所述微反射镜为可控微反射镜，其可围绕导光体本体进行偏转。
6、根据权利要求5所述的导光板，其特征在于：所述可控微反射镜包括控制电路，并由控制电路控制其偏转。
7、一种采用权利要求1至6任一所述的导光板的背光源，包括光源与光学膜片，其特征在于：所述光源发射出的光经所述导光板反射后进入所述光学膜片。
8、一种采用权利要求7所述的背光源的液晶显示器，其特征在于：包括多个像素覆盖区域，所述导光板在每一个像素覆盖区域之内包含至少一个微反射镜。
9、根据权利要求8所述的背光源的液晶显示器，其特征在于：包括多个像素覆盖区域，所述导光板在每一个像素覆盖区域之内包含一个微反射镜。
10、根据权利要求8所述的背光源的液晶显示器，其特征在于：包括多个像素覆盖区域，所述导光板在每一个像素覆盖区域之内包含多个微反射镜。
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Open date: 20090506