CN101583889A - 用于tft-lcd背光单元的包括楔形后棱镜的导光面板 - Google Patents

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Abstract

在此公开一种用于LCD背光单元的导光面板。该导光面板包括主体，该主体具有用于接收入射光的侧面、用于发射光的前面以及后面。所述后面形成有具有预定的曲率半径的楔型后棱镜。所述后棱镜形成在以预定平面形状在后面上构成图样的内部表面上。所述导光面板具有改善的亮度和视角特性，并满足符合TCO′03标准的光学特性。

Description

用于TFT-LCD背光单元的包括楔型后棱镜的导光面板
技术领域
本发明涉及用于液晶显示器的背光单元的导光面板。
背景技术
由于液晶显示器(LCD)不是发射装置，因而其必须设置有背光单元作为发光光源。这样，通过调节从背光单元发射的光的透射量，影像等被显示在具有以预定图样布置的液晶的液晶面板上。
LCD根据液晶的布置可被分为扭曲向列(TN)型和平面转换(IPS)型。TN型LCD的视角比IPS类LCD差。不过，TN型LCD由于具有优良的透射率而适用于需要前向可见度的LCD。另一方面，虽然IPS型LCD与TN型LCD相比具有优良的视角，但具有较低的透射率，这使整体亮度降低。
因此，需要根据操作环境、与液晶布置方式相关的LCD面板种类和其它外部因素增强LCD在特定角度的亮度或补偿特定位置的亮度。
传统上，反射式偏光增亮膜(DBEF)和扩散反射偏光膜(DRPF)已用于补偿亮度或改善视角。然而，这些膜导致背光单元的整体厚度增加以及制造成本增加，由此使采用这种膜的LCD产品的竞争力下降。
因此，需要一种在不使用这些膜的情况下改善LCD亮度和视角的技术。
发明内容
技术问题
本发明针对上述问题，且本发明的一方面提供一种用于LCD背光单元的导光面板，该导光面板能调节特定位置的可见度和特定角度的视角。
技术方案
根据本发明的第一方面，一种用于LCD背光单元的导光面板包括主体，该主体包括用于接收入射光的侧面、用于发射光的前面以及后面，其中，所述后面形成有几何图样，该几何图样具有设置在其中的楔型后棱镜，所述楔型后棱镜中的每一个具有预定的曲率半径。
根据本发明的第二方面，一种用于LCD背光单元的导光面板包括主体，该主体包括用于接收入射光的侧面、用于发射光的前面以及后面，其中，所述后面形成有几何图样，该几何图样具有设置在其中的楔型后棱镜，所述楔型后棱镜中的每一个具有多边形形状的竖直截面。
有益效果
根据本发明，所述用于LCD背光单元的导光面板使对应于显示器需求的视角的分布优化，由此能够有效使用背光单元的光源。此外，根据本发明，所述导光面板可形成有具有低制造成本的细薄厚度，并且尤其是满足符合TCO′03标准的光学特性，同时在去除用于传统导光面板的DBEF和DRPF的情况下确保高亮度和良好的视角特性。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的用于LCD背光单元的导光面板的透视图；
图2至5是点棱镜320的实例的俯视图；
图6是根据本发明另一实施例的用于LCD背光单元的导光面板的透视图；
图7和8是(图1中)导光面板的主体300的仰视图，其中例示出条状图样520的示例性布置；和
图9至12是图1的点棱镜320和图6的条状棱镜520的放大竖直截面图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的用于LCD背光单元的导光面板的透视图。
参见图1，根据本发明一个实施例的用于LCD背光单元导光面板30总体上由透明丙烯酸材料制成，这种材料具有高强度、不易破裂或变形、轻质以及对可见光呈现高透射率。导光面板30包括主体300、前棱镜210和点棱镜320。
主体300包括用于接收入射光的侧面301、连接到侧面301并面对LCD面板(未示出)的前面303以及连接到侧面301并面对前面303的后面305。
术语“侧面301”在词汇上是指物体的侧部，但在此被限定为从光源306发射的光进入导光面板所通过的表面。在图1中，侧面301是指邻近光源306的两个相反侧。
前面303和后面305是来自光源306经由侧面301进入导光面板的光发出的侧面。前面303和后面305均被连接到侧面301，并由设置在主体300内的内部表面和对于主体300外表面的外部表面构成。
前面303形成有前棱镜210，每个前棱镜210具有预定的截面形状，并用于使通过主体300发射的光均匀衍射、折射和漫射。
前棱镜210在前面303上以规则间隔形成，并具有被设置为平行于来自光源的光的入射方向，即图1中的Q方向的纵向
为了改善光的均匀度和可见度，前棱镜210不是紧密布置，而是以规则间隔布置。
换句话说，当以规则间隔相互分开的前棱镜210使从主体300发射的光沿倾斜于面向导光面板30的LCD面板(未示出)衍射、折射和漫射时，光通过由这种规则间隔限定的分离面(即各前棱镜之间的间隙)被垂直于LCD面板(未示出)引导，由此进一步改善到达LCD面板的光的均匀度。
将相应的前棱镜210的纵向设置为与Q方向重合的原因在于将前棱镜210设置成垂直于将在后面305上形成的棱镜，如下所述。
作为示例性实施例，前棱镜210具有三角形竖直截面，并在图1中被设置成相互之间设置有分离面。不过，应注意的是，所述分离面被提供用于改善从主体300发射的光的方向性，并因而可在必要时省略。
而且，虽然前棱镜210在图1中具有三角形截面，不过应注意的是，前棱镜210可具有各种形状，而不限于三角形截面。例如，前棱镜210可具有梯形形状或倒槽形状，其具有尖形顶点(pointed vertex)并在每一侧上具有预定的曲率半径。
前棱镜210可形成在前面303的靠近LCD面板(未示出)的内部表面或外部表面上。
在主体300的前面303上，前棱镜210与设置在前棱镜210之间的分离面的面积比优选在1∶0.5至1∶10之间。如果该面积比超过1，则光的衍射和漫射被破坏而导致亮度降低。
而且，前棱镜210的高宽比优选在0.3至0.6的范围内。
返回图1，后面305形成有以规则间隔竖直和水平设置的几何图样。在此，其中形成有棱镜的点将被称为点棱镜320。虽然在图1中显示圆形的点棱镜320，不过应注意的是，本发明不限于这种结构。
图2至5是例示点棱镜320的实例的俯视图。如图2至5所示，构成几何图样的点棱镜320可具有圆形(图2)、椭圆形(图3)、菱形(图4)和矩形(图5)的形状或其组合。几何图样320具有随其距侧面的距离增大而增大的尺寸和密度，并包括形成在其中的后棱镜322。
虽然点棱镜320的形状可修改为各种形式，不过点棱镜320在此优选具有如图3所示的椭圆形形状。
当点棱镜320具有如图3所示的椭圆形形状时，短半径(b)与长半径(a)的比优选在0.5到0.9的范围内。
特别地，椭圆形点棱镜320的短半径(b)与长半径(a)的比优选在0.5至0.9的范围内可归因于以下事实：光学特性优良，且在0.5至0.9的范围内能解决与可见度相关的问题。
图6是根据本发明另一实施例的用于LCD背光单元的导光面板的透视图。
参见图6，主体300的后面305形成有条状图样，该条状图样以规则间隔设置并由包括后棱镜322的条状棱镜520构成。
该条状图样的宽长比优选在1∶1000至1∶50000的范围内，条状图样520的高度(h2)与宽度(w2)比优选在0.3～0.9的范围内。
多个条状棱镜520形成在后面305上并被设计具有随条状棱镜到接收入射光的侧面的距离增大而增大的宽度。条状棱镜520包括形成在其中的后棱镜322。
不过，所希望的是，条状棱镜520形成为不接近侧面。也就是说，如果条状棱镜520形成为接近侧面，则光通过条状棱镜520散射并由此形成亮线。
进一步地，后棱镜322形成在条状棱镜520的表面上，从而具有垂直于光入射方向的纵向。
图7和8是(图1中)导光面板的主体300的仰视图，其中例示条状图样520的示例性布置。
图7是例示在来自光源306(见图1)的光通过相反的侧面进入主体300的情况下条状棱镜520的布置的仰视图。在这种情况下，条状棱镜520的条状图样具有的宽度随相反的侧面301到其中心的距离增大而增大。
所述宽度随距接收入射光的侧面301的距离增大而增大的这种结构是基于以下事实：距侧面301的距离越远，则光达到的量越少。因此，用于折射和反射光的条状图样520具有增大的尺寸，由此改善光的折射率和反射率，而无论到达光的量是否较少。
图8是例示在来自光源306(见图1)的光通过一个侧面进入主体300的情况下条状棱镜520的布置的仰视图。
如图8所示，在光通过一个侧面301进入主体300的情况下，条状棱镜520的图样具有的宽度随该侧面到另一侧的距离增大而增大。
即使对于图7和8中的结构，希望条状棱镜520形成为不接近该侧面，如前所述。
图9至12是图1的点棱镜320和图6的条状棱镜520的放大竖直截面图。
参见图9至12，点棱镜320和条状棱镜520分别形成有具有预定竖直截面的后棱镜322。
在此，形成在点棱镜320和条状棱镜520的表面上的后棱镜322优选具有垂直于从光源的发光方向(Q方向)的纵向，从而用于实现正确的光衍射、折射、和漫射。
进一步地，如前所述，后棱镜322优选被设置为垂直于前棱镜210的纵向(Q方向)。也就是说，当后棱镜322使光衍射、折射和漫射时，光的均匀折射和衍射通过使后棱镜322垂直于前棱镜210的纵向的这种布置可更有利地实现。
参见图9和10，后棱镜322具有楔型竖直截面，该楔型竖直截面在每一侧具有预定的曲率半径。
也就是说，后棱镜322的竖直截面包括尖形顶点和具有预定的曲率半径(r1和r2)的凹形(图9)或凸形(图10)侧面。
在此，如图9和10所示的凹形侧面和凸形侧面的情况下，曲率半径(r1和r2)均优选比间距(P)，即各后棱镜322之间的距离大。
间距(P)与曲率半径(r1和r2)之比优选地在1∶1至1∶10的范围内。
参见图11和12，后棱镜322具有多边形形状的楔型竖直截面。
在此，多边形侧面可以是对称的或非对称的。
图11和12例示一个具有四个角的对称的多边形后棱镜322，其中图11显示向内弯曲的多边形棱镜322，而图12显示向外弯曲的多边形棱镜322。
多边形后棱镜322具有的拐角和内角(θ1、θ2、θ3和θ4)优选在60至120度的范围内。
通过这种结构，即后棱镜322的截面在每一侧面具有预定的曲率半径或为凹形或凸形多边形截面，如图9至12所示，可以优化对应于显示装置目的的背光单元的光学特性，例如，通过收集来自背光单元的光提高LCD的亮度、通过来自背光单元的光的散射扩大视角。
进一步地，如图9和10所示的曲率半径和如图11和12所示的多边形截面的角度(θ1、θ2、θ3和θ4)可被调节，以对应于显示装置的应用适当调节从背光单元发射的光的散射角。
根据本发明，用于LCD背光单元的导光面板使对应于显示器需求的视角的分布优化，由此能够有效使用背光单元的光源。此外，根据本发明，导光面板可形成有具有低制造成本的细薄厚度，并且尤其满足符合TCO′03标准的光学特性，同时在去除用于传统导光面板的DBEF和DRPF的情况下确保高亮度和良好的视角特性。

Claims (14)

1、一种用于液晶显示器的导光面板，包括用于接收入射光的侧面、用于反射光的后面和用于发射光的前面，
其中，所述后面形成有几何图样，所述几何图样具有设置在其中的楔型后棱镜，所述楔型后棱镜中的每一个具有预定的曲率半径。
2、一种用于液晶显示器的导光面板，包括用于接收入射光的侧面、用于反射光的后面和用于发射光的前面，
其中，所述后面形成有几何图样，所述几何图样具有设置在其中的楔型后棱镜，所述楔型后棱镜中的每一个具有多边形形状的竖直截面。
3、根据权利要求1或2所述的导光面板，其中，所述几何图样具有选自圆形、椭圆形、菱形、矩形及其组合的形状，并具有随所述几何图样到所述侧面的距离增大而增大的尺寸或密度。
4、根据权利要求1或2所述的导光面板，其中，所述几何图样具有条形形状，所述条形形状具有随所述几何图样到所述侧面的距离增大而增大的宽度。
5、根据权利要求1所述的导光面板，其中，所述后棱镜具有凸形或凹形的楔形形状的竖直截面。
6、根据权利要求2所述的导光面板，其中，所述后棱镜具有凸形或凹形的多边形形状的竖直截面。
7、根据权利要求1所述的导光面板，其中，所述后棱镜之间的距离与所述曲率半径的比在1∶1～1∶10的范围内。
8、根据权利要求2所述的导光面板，其中，所述多边形形状具有60～120度的内角。
9、根据权利要求1或2所述的导光面板，其中，所述后棱镜具有垂直于朝向所述侧面的光的入射方向设置的纵向。
10、根据权利要求1或2所述的导光面板，其中，所述前面形成有具有预定截面的前棱镜。
11、根据权利要求10所述的导光面板，其中，所述前棱镜在纵向上垂直于所述后棱镜。
12、根据权利要求10所述的导光面板，其中，所述前棱镜被设置成相互之间限定有分离面。
13、根据权利要求10所述的导光面板，其中，所述前棱镜与分离面的面积比在1∶0.5～1∶10的范围内。
14、根据权利要求10所述的导光面板，其中，所述前棱镜的高度(h2)与宽度(w2)的比在0.3～0.6的范围内。
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