CN101646961A - 光学膜和具有该光学膜的背光单元 - Google Patents

光学膜和具有该光学膜的背光单元 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光学膜和具有该光学膜的背光单元。所述光学膜包括：基膜；设置在所述基膜上的第一棱镜，该第一棱镜具有第一峰高；以及设置在所述基膜上的第二棱镜，该第二棱镜具有第二峰高。所述第一峰高与所述第二峰高之间的差值大致是1μm到10μm。

Description

光学膜和具有该光学膜的背光单元
技术领域
本发明涉及光学膜和具有该光学膜的背光单元。
背景技术
液晶显示器(LCD)是一种利用液晶透射的变化来将各种元件所生成的各种电信息转变成视觉信息并传递该信息的电子设备。
一般的LCD包括液晶面板和背光单元，液晶面板根据从外部源施加的驱动信号及数据信号来显示图像，而背光单元设置在液晶面板的背面以照亮液晶面板。
背光单元包括光源单元、反射片以及光学膜。
光源生成特定波长的光。
反射片对光源所产生的光中没有入射在光学膜上的光进行反射，以使得光在液晶面板的方向上前进。
光学膜包括漫射片、棱镜片以及保护片。
从光源产生后向液晶面板输出的光穿过漫射片。此时，漫射片使得入射光分散，防止光局部集中并使得亮度均匀。
随着光穿过漫射片，其亮度急剧降低，因此，为了防止亮度降低，使用了棱镜片。
发明内容
图1是根据现有技术的棱镜片的立体图，而图2是示出了当使用图1中的棱镜片时液晶面板的显示状态的截面图。
参照图1，棱镜片10包括棱镜支撑单元20以及多个棱镜构造部分30，棱镜构造部分30并排形成在棱镜支撑单元20的整个表面上。
棱镜构造部分30包括分别具有第一面32和第二面34的多个侧面部分，并且从正面观察该侧面部分时，该侧面部分大体具有等腰三角形的形状。第一面32与第二面34之间的角度通常是90，并且可以根据选择而变化。
随着在棱镜支撑单元20上连续地形成多个棱镜构造部分30，交替地形成谷38和峰36。如果光入射在这样构成的棱镜片10的棱镜支撑单元20上，则当光穿过棱镜构造部分30时光被折射。因此，以小角度入射的光朝着正面方向集中，提高了有效视角范围内的亮度。
然而，当根据现有技术的棱镜片10的棱镜构造部分30与不同的光学膜的光滑表面相接触时，根据棱镜构造部分30的峰36的构造而在该光学膜的一个表面上留下痕迹，这造成会损坏光学膜的浸润现象(wet-outphenomenon)，导致出现亮线40a，其中，当从液晶面板40的外侧观察时，相应的部分看起来比外缘部分更亮。
此外，当随着棱镜构造部分30与不同的光学膜相接触而出现浸润现象时，由于峰36与该光学膜接触，所以峰36的构造可能会变形。
此外，由于棱镜片10的棱镜构造部分30与构成液晶面板40的像素之间的周期性图案干涉而出现的莫尔现象(moir phenomenon)，并且由于牛顿环现象(Newton′s ring phenomenon)，所以屏幕显示性能会劣化。
本发明的一个方面提供了一种光学膜以及具有该光学膜的背光单元，该光学膜能够减小或消除浸润现象、减小棱镜构造部分变形的可能性、并且减小或消除莫尔现象和牛顿环现象。
在一个方面中，提供了一种光学膜，该光学膜包括：基膜；设置在所述基膜上的第一棱镜，该第一棱镜具有第一峰高；以及设置在所述基膜上的第二棱镜，该第二棱镜具有第二峰高。所述第一峰高与所述第二峰高之间的差值大致是1μm到10μm。
在另一方面中，提供了一种光学膜，该光学膜包括：基膜；以及设置在所述基膜上的多个棱镜。并且，所述棱镜的峰的平均水平幅度大致是1μm到10μm。
在另一方面中，提供了一种光学膜，该光学膜包括：基膜；以及设置在所述基膜上的多个棱镜。并且，所述棱镜的谷的平均水平波长大致是100μm到500μm。
在另一方面中，提供了一种背光单元，该背光单元包括：光源；以及光学膜，从所述光源发出的光入射到该光学膜上。并且，所述光学膜包括：基膜；设置在所述基膜上的第一棱镜，该第一棱镜具有第一峰高；以及设置在所述基膜上的第二棱镜，该第二棱镜具有第二峰高。并且，所述第一棱镜的第一峰高与所述第二棱镜的第二峰高之间的差值大致是1m到10m。
因此，由于根据本发明的该示例性实施方式的光学膜具有随机图案，所以能够减小或消除莫尔现象或牛顿环现象，并且能够减小所述多个棱镜变形的可能性。
此外，由于所述多个棱镜的峰具有彼此不同的高度，因此可以减小所述光学膜与其它光学片之间的接触面积，因此，从外部很难看到缺陷，并且可以减小或消除浸润现象。
附图说明
图1是根据现有技术的棱镜片的立体图。
图2是示出了当使用图1中的棱镜片时液晶显示面板的显示状态的截面图。
图3是示出了根据应用了本发明的一个示例性实施方式的液晶显示器(LCD)的立体图。
图4是示出了图3中的液晶面板的截面图。
图5是示出了根据应用了本发明的另一示例性实施方式的背光单元的截面图。
图6是示出了根据应用了本发明的一个示例性实施方式的光学膜的棱镜的立体图。
图7是图6中的光学膜的正视图。
图8是图6中的光学膜的平面图。
图9是图8中的部分“B”的侧视图。
图10是图6中的光学膜的部分“A”的正视图。
图11是图6中的光学膜的另一正视图。
图12是图8中的部分“B”的侧视图。
图9是示出了根据本发明的一个示例性实施方式的、用在背光单元中的光学膜的设置状态的立体图。
具体实施方式
图3是示出了根据应用了本发明的一个示例性实施方式的液晶显示器(LCD)的立体图，而图4是示出了图3中的液晶面板的截面图。
参照图3和图4，液晶显示器(LCD)100包括液晶面板110及背光单元120，液晶面板110根据从外部源施加的驱动信号及数据信号来显示图像，而背光单元120设置在液晶面板100的背面以照亮液晶面板110。
液晶面板110包括上基板111b、下基板111a、滤色器112、黑底(blackmatrix)117、像素电极114、公共电极115、液晶层116及TFT阵列113。在液晶面板110的两侧设置有一对偏振器118a和118b。
滤色器112包括多个像素，各个像素都包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素，并且当向滤色器112照射光时，这些滤色器生成与红色、绿色或蓝色相对应的图像。
通常，这些像素分别包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素，但并不限于此，可以由红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素组成一个像素，而且可存在多种组合。
TFT阵列113(开关元件)对像素电极114进行开关。
公共电极115与像素电极114根据从外部施加的特定电压来改变液晶层116的分子排列。
液晶层116包括多个液晶分子，而液晶分子的排列根据像素电极114与公共电极115之间所产生的电压差而变化。根据液晶层116的分子排列的变化而使得从背光单元120提供的光入射到滤色器112上。
背光单元120设置在液晶面板110的背面，并且向液晶面板110提供光线(例如，白光)。
根据光学灯(例如，CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp，冷阴极荧光灯))安装方法，可以将背光单元120划分成直下式背光单元和边缘式背光单元，在直下式背光单元中，灯设置在液晶面板的下方，而在边缘式背光单元中，灯设置在导光板的侧面。
参照图3，根据边缘光方法驱动背光单元120，并且背光单元120包括光源单元122、导光板124、反射片126及光学膜128。
光源单元122设置在背光单元120的侧面，并且包括光源122a和灯箱122b。
能够提供非常亮的白光的CCFL可以用作光源122a。
除了CCFL以外，发光二极管(LED)或外部电极荧光灯(EEFL)可以用作光源122a。
可以将LED形成为红色、绿色或蓝色，或者可以将LED形成为单一的白色。如果背光单元120使用LED作为光源，则背光单元120可以更加紧凑，可以提高光的效率，而且可以保持光的均匀性。
与CCFL相比EEFL具有优异的亮度，并且其优点在于，由于EEFL的电极存在于外部，因此可以并联地工作。具体地说，与现有技术的光源所需要的逆变器的数量相比，EEFL可以减小逆变器的数量，因此可以减小基于部件的单位成本和LCD模块的重量。
灯箱122b使得光源122a能够安装于其上，并且使得从光源122a发出的光能够入射到导光板124的侧面上，从而提高光的效率。为此，由具有高反射率的材料制成灯箱122b，并且可以将银(Ag)涂覆在灯箱122b的表面上。
反射片126位于导光板124的下方，并且用于将从光源122a发出的光反射到导光板124的整个表面上。
导光板124被设计为使得在光入射到其侧面上后，在小于阈值角的情况下连续地进行全反射。由于光源122a位于背光单元120的侧面，所以从光源122a产生的光并不均匀地分布在背光单元120的整个表面上，而是集中在边部。
因此，为了将光均匀地传送到整个表面上，需要导光板124。导光板124通常由诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，poly methyl meta acrylate)的透明丙烯酸树脂(acrylic resin)制成。PMMA具有高强度(这使其不容易折断或变形)，重量轻，并且具有较高的可见光透射率。
导光板124使得光朝向液晶面板110前进。
光学膜128例如可以包括漫射片128a、棱镜片128b及保护片128c。
从导光板124朝向液晶面板110输出的光穿过漫射片128a。漫射片128a分散了从导光板124入射的光，这防止光局部集中，使得亮度均匀并且拓宽了视角。
随着光穿过漫射片128a，其亮度急剧降低。因此，为了防止亮度降低，使用了棱镜片128b。棱镜片128b将由漫射片128a所散射或集中的光的一部分朝向保护片128c集中，并且将光的其余部分反射回漫射片128a。稍后将描述棱镜片128b的详细构造。
保护片128c位于棱镜片128b上，其防止在棱镜片128b上产生划痕，并且拓宽被棱镜片128b减小的视角。
同时，除了上述边缘式背光单元之外，也可以使用直下式背光单元来向液晶面板提供光。
图5是示出了根据应用了本发明的另一示例性实施方式的背光单元的截面图。
参照图5，根据直接光方法驱动背光单元320，并且背光单元320包括光源322、漫射板324、反射片326及光学膜328。
光源322形成为多个CCFL的集合。CCFL提供非常亮的白光。
除了CCFL以外，LCD或EEFL可以用作光源322。
反射片326位于漫射板324的下侧，并且用于将从光源322发出的光反射到漫射板324的正面。
同时，可以取代反射片326，而将光源反射板(未图示)设置在光源322的下侧，光源322可以安装在该光源反射板上，并且使得从光源322发出的光入射到漫射片328a上，由此提高光的效率。由具有高反射率的材料制成光源反射板，并且可以将银(Ag)涂覆在该光源反射板上。
漫射板324使得从光源322入射的光能够从中穿过。优选地，漫射板324由PMMA制成。
光学膜328例如可以包括漫射片328a、棱镜片328b及保护片328c。
从漫射板324朝向液晶面板110输出的光穿过漫射片328a。漫射片328a分散从漫射板324入射的光，这防止光局部集中并且使得亮度均匀。
随着光穿过漫射片328a，其亮度急剧降低。因此，为了防止亮度降低，使用了棱镜片328b。棱镜片328b将漫射片328a所散射或集中的光的一部分朝向保护片328c集中，并且将光的其余部分朝向漫射片328a反射。稍后将描述棱镜片328b的详细构造。
保护片328c位于棱镜片328b上，其防止在棱镜片328b上产生划痕，并且拓宽被棱镜片328b减小的视角。
现在将描述LCD 100的照明操作。
参照图4，背光单元120和320向液晶面板110提供平面光(白光)。
随后，TFT阵列113对像素电极114进行开关。
然后，在像素电极114与公共电极115之间施加特定的电压差，因此，液晶层116对应于红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素而排列。
在这种情况下，当从背光单元120和320提供的光穿过液晶层116时，控制了光量，并且将光量受控的光提供给滤色器112。
结果，滤色器112实现了具有特定灰度级的图像。
详细地说，这些像素(包括红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素)根据穿过红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素的光的组合而实现特定的图像。
下面将描述光学膜128和328，具体地说是棱镜片128b和328b的棱镜。
图6是示出了根据应用了本发明的一个示例性实施方式的光学膜的棱镜的立体图。
图7和图11是图6中的光学膜的正视图，图8是图6中的光学膜的平面图，图9和图12是图8中部分“B”的侧视图，而图10是图6中的光学膜的部分“A”的正视图。
参照图6，根据本发明的该示例性实施方式的光学膜200(例如，棱镜片128b和328b)包括基膜210和形成在基膜210上的多个棱镜220。该多个棱镜220包括单棱镜230，而单棱镜230形成为一排以组成该多个棱镜220。
光学膜200的一面被构造为该多个棱镜220，而光学膜200的相对面是平滑形成的基膜210。
基膜210优选地由透明、柔性并具有良好的可加工性的热塑聚合物膜制成。
该多个棱镜220并排地设置在基膜210的整个表面上，而单棱镜230的峰232与谷234形成连续的弯曲表面。由单棱镜230的峰232与谷234所形成的连续弯曲表面是随机形成的。
单棱镜230的侧面部分236和238也是弯曲的。
详细地说，参照图7，单棱镜230的谷234的高度d1是一致的，而峰232的高度h1可以随机地变化。
相反，参照图12，单棱镜230的谷234的高度d1与峰232的高度h1均可随机地变化。
也就是说，该多个棱镜220中的一个棱镜230的峰232的高度h1与另一棱镜的峰的高度h1之间的差值可以在大约1μm到10μm的范围内，并且优选地，该差值可以在大约1μm到3μm的范围内。
此处，峰高表示峰的高度。
参照图8，该多个棱镜220的峰232之间的距离P1随机地变化。此外，单棱镜230的峰232的左侧和右侧具有特定的变动，而单棱镜230的峰232的水平平均幅度A1在大约1μm到10μm的范围内变动。
谷234的左侧和右侧变动是随机的，波长(T)大致为100μm到500μm。
参照图9，当从侧面对该多个棱镜220中的一条处形成的单棱镜230的峰232进行观察时，从底面开始的峰232的高度h1随机地变化。也就是说，单棱镜230的峰232的高度h1可随机地变化。
相反，参照图12，当从侧面对该多个棱镜220中的一条处形成的单棱镜230的峰232进行观察时，从底部开始的峰232的高度h1与谷234的高度d1随机地变化。
也就是说，单棱镜230内的峰232的高度h1之间的差值可在大约1μm到10μm的范围内，并且优选地，该差值在大约1μm到3μm的范围内。
与峰232的高度不同，可以一致地形成谷234的高度。
参照图10，棱镜230的一个截面可具有大致三角形的形状。棱镜230底面的长度(W)在大约20μm到300μm的范围内，而棱镜230的顶角(q)的值可在大约60度到120度的范围内。优选地，棱镜230的一个截面具有等腰直角三角形的形状。对于棱镜230，可以将除了底面以外的两个面形成为弯曲表面。
本发明的实施方式
图13是示出了根据本发明的一个示例性实施方式的、用在背光单元中的光学膜的配置状态的立体图。
按照这种方式，光学膜200的多个棱镜220的峰232的高度随机地变化，而且峰232的水平幅度也随机地变化。
因此，如图9所示，虽然光学膜200与不同的上光学片(例如，保护片128c和328c)物理接触，也可以防止该多个棱镜220的峰232完全地变形，因此，当将光学膜200用于背光时，LCD的图像质量不受影响。
此外，由于光学膜200的多个棱镜220的峰232的高度随机地变化，如图13中区域“C”与区域“D”的接触状态所示，减小了光学膜200与不同的上光学片(例如，保护片128c和328c)之间的物理接触面积，这可以减小或消除浸润现象，因此不容易看到缺陷。
因此，由于根据本发明的一个示例性实施方式的光学膜200具有随机图案，所以可以减小或消除莫尔现象或牛顿环现象。
现在将详细地描述根据本发明的该示例性实施方式的光学膜200的特征。
表1
  水平平均幅度  平均波长(T)   峰的高度差
 实施方式1   2μm   150μm   1.5μm
 实施方式2   4μm   200μm   2μm
 实施方式3   1μm   120μm   1μm
 实施方式4   5μm   300μm   3μm
参照图1，在实施方式1中，棱镜的峰的水平平均幅度A1是2μm，谷的平均波长(T)是150μm，而峰的高度差h1是1.5μm。
在实施方式2中，棱镜的峰的水平平均幅度A1是4μm，谷的平均波长(T)是200μm，而峰的高度差h1是2μm。
在实施方式3中，棱镜的峰的水平平均幅度A1是1μm，谷的平均波长(T)是120μm，而峰的高度差h1是1μm。
在实施方式4中，棱镜的峰的水平平均幅度A1是5μm，谷的平均波长(T)是300μm，而峰的高度差h1是3μm。
实施方式1到实施方式4的所有棱镜都具有长度平均为50μm的底面，并且都具有顶角为90度的等腰直角三角形的形状。
使用根据实施方式1到实施方式4的光学膜来制造背光单元，并且对采用该背光单元的LCD中产生的莫尔现象与浸润现象进行了检查。结果显示如下。
表2
  莫尔现象的产生   浸润现象的产生
 实施方式1   无   容限内
 实施方式2   无   容限内
 实施方式3   无   容限内
 实施方式4   无   容限内
对浸润现象和莫尔现象进行检查，使得基于普通人的平均视力来对是否会从LCD的屏幕看到光学膜的缺陷、是否产生了浸润现象和莫尔现象、以及是否存在缺陷进行检查。
根据该测定结果，如表2所示，根据实施方式1到实施方式4的光学膜表现出了容限范围内的浸润现象，因此，没有检测到任何可见的外部缺陷。此外，没有发生莫尔现象。
因此，由于根据本发明的该示例性实施方式的光学膜具有随机图案，所以可以减小或消除莫尔现象或牛顿环现象，并且可以减小多个棱镜的变形的可能性。
此外，由于该多个棱镜的峰分别具有不同的高度，因此可以减小光学膜与其它光学片之间的接触面积，因此，从外部很难看到缺陷，并且可以减小或消除浸润现象。
前述各个实施方式和优点仅是示例性的，而不应将其理解为对本发明的限制。可以容易地将本教导应用于其它类型的设备。对前述实施方式的描述旨在说明的目的，而不是对权利要求的范围的限制。对于本领域的技术人员而言，各种替换、修改和变型都是显而易见的。

Claims (20)

1、一种光学膜，该光学膜包括：
基膜；
设置在所述基膜上的第一棱镜，该第一棱镜具有第一峰高；以及
设置在所述基膜上的第二棱镜，该第二棱镜具有第二峰高；
其中，所述第一峰高与所述第二峰高之间的差值大致上是1μm到10μm。
2、根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述棱镜中的至少一个棱镜包括沿该棱镜的纵向方向形成的连续弯曲表面。
3、根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述第一峰高与所述第二峰高之间的差值大致是1μm到3μm。
4、根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述棱镜的峰高沿该棱镜的纵向方向变化。
5、根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述棱镜包括底面、第一面以及第二面，
其中，所述底面的长度大致是20μm到300μm，而所述第一面与所述第二面之间的顶角大致是60度到120度。
6、根据权利要求5所述的光学膜，其中，所述第一面与所述第二面是大体上弯曲的表面。
7、根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述第一棱镜与所述第二棱镜之间具有谷，所述谷具有沿所述棱镜的纵向方向变化的深度。
8、一种光学膜，该光学膜包括：
基膜；以及
设置在所述基膜上的多个棱镜，
其中，所述多个棱镜的峰的平均水平幅度大致是1μm到10μm。
9、根据权利要求8所述的光学膜，其中，所述棱镜中的至少一个包括沿该棱镜的纵向方向的连续弯曲表面。
10、根据权利要求8所述的光学膜，其中，所述多个棱镜包括第一棱镜与第二棱镜，并且所述第一棱镜的峰高与所述第二棱镜的峰高之间的差值大致是1μm到10μm。
11、根据权利要求8所述的光学膜，其中，所述棱镜的峰高沿所述棱镜的纵向方向变化。
12、根据权利要求8所述的光学膜，其中，所述多个棱镜包括第一棱镜和第二棱镜，并且从所述第一棱镜的峰到所述第二棱镜的相邻峰的距离是变化的。
13、一种光学膜，该光学膜包括：
基膜；以及
设置在所述基膜上的多个棱镜，
其中，所述多个棱镜的谷的平均水平波长大致是100μm到500μm。
14、根据权利要求13所述的光学膜，其中，所述棱镜中的至少一个包括沿该棱镜的纵向方向的连续弯曲表面。
15、根据权利要求13所述的光学膜，其中，所述多个棱镜包括第一棱镜与第二棱镜，并且所述第一棱镜的峰高与所述第二棱镜的峰高之间的差值大致是1μm到10μm。
16、根据权利要求13所述的光学膜，其中，所述棱镜的峰的平均水平幅度大致是1μm到10μm。
17、根据权利要求13所述的光学膜，其中，所述棱镜的峰高沿所述棱镜的纵向方向变化。
18、根据权利要求13所述的光学膜，其中，所述多个棱镜之间的谷设置在同一面上。
19、一种背光单元，该背光单元包括：
光源；以及
光学膜，从所述光源发出的光入射到该光学膜上，
该光学膜包括：
基膜；
设置在所述基膜上的第一棱镜，该第一棱镜具有第一高；以及
设置在所述基膜上的第二棱镜，该第二棱镜具有第二高，
其中，所述第一棱镜的第一峰高与所述第二棱镜的第二峰高之间的差值大致是1μm到10μm。
20、根据权利要求19所述的背光单元，其中，所述棱镜的峰高沿所述棱镜的纵向方向变化。
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