CN101743508A - 用于lcd背光单元的包括对称前棱柱和不对称前棱柱的光导面板 - Google Patents

用于lcd背光单元的包括对称前棱柱和不对称前棱柱的光导面板 Download PDF

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Abstract

此处公开的是一种用于液晶显示器(LCD)背光单元的光导面板。所述光导面板能够通过控制所述光导面板的前棱柱的横截面形状调整在特定位置和角度的视角和亮度。

Description

用于LCD背光单元的包括对称前棱柱和不对称前棱柱的光导面板
技术领域
本发明涉及一种用于液晶显示器(LCD)背光单元的光导面板，更具体地说，涉及一种用于LCD背光单元的、通过控制光导面板的前棱柱的横截面形状能够调整视角和特定位置处的亮度的光导面板。
背景技术
通常，液晶显示器(LCD)是指通过向液晶施加电场来显示数字或者图像的装置，液晶是一种具有介于液体和固体之间的中间相的物质，并且排列在两个玻璃基板之间作为电极。
因为LCD不是发射性装置，所以它必须被具有背光单元作为发光的光源。然后，通过调整背光单元发出的光的透射量，图像等被显示在具有按预定图案排列的液晶的液晶面板上。
图1是传统LCD背光单元的分解透视图。
根据发光的光源的位置，液晶显示器的背光单元10可分成直接型背光单元和边缘型背光单元，在直接型背光单元中，光源直接位于LCD面板100的后面，而在边缘型背光单元中，光源位于LCD面板100的侧面。图1示出边缘型背光单元10。
参见图1，传统的LCD背光单元包括光源105、光导面板110、反射板115、扩散片120、棱柱片125以及保护器片130。
光源105用于最初向液晶显示器发光。尽管可以使用各种类型的光源，但LCD通常使用需要很低的功耗但能够发出非常亮的白光的冷阴极荧光灯(CCFL)。
光导面板110位于LCD面板100下面的光源105的一侧，用于在将光源105的聚光转换成平面光之后将光投射在光导面板的前面。
反射板115位于光导面板110的后面，用于在反射板的前面朝着LCD面板100反射光源105发出的光。
扩散片120位于光导面板110的上侧，用于均匀化已穿过光导面板110的光。
棱柱片125用于通过折射和会聚在穿过扩散片120时由于在水平和垂直两个方向上的扩散而具有亮度被快速降低的趋势的光来提高亮度。
保护器片130被布置在棱柱片上，用于保护棱柱片125不受诸如刮伤之类的损坏，并且防止波纹(Moire)现象，该波纹现象在使用在水平和垂直方向上堆叠成两层的棱柱片125时发生。
尽管在图1中未示出，但背光单元10进一步包括：模制框架或壳体，用于保护背光单元10的各个部件以便允许背光单元10被制备成整体部件；以及后盖或者灯盖，用于在维持背光单元10的强度的同时保护并支撑背光单元10。
LCD根据液晶的排列可分为扭曲向列(TN)型和平板开关型(IPS)型。TN型LCD相对于IPS型LCD具有较差的视角。然而，因为TN型LCD具有极好的透射性，所以适合于需要前可视性的LCD。另一方面，尽管IPS型LCD与TN型LCD相比具有极好的视角，但它具有较低的透射性，会使整体亮度恶化。
因此，需要根据操作环境、与液晶排列方式相关的LCD面板类型以及其它外在因素，提高特定角度的LCD亮度或者补偿特定位置的亮度。
传统地，反射式偏光增亮膜(DBEF)和扩散反射式偏光膜(DRPF)已被用于补偿亮度或者改进视角。然而，这些膜会导致背光单元的整体厚度增加和制造成本增加，进而降低采用这些膜的LCD产品的竞争力。
TCO’03标准中对亮度均匀性与视角之间的相关性的条款规定，应当对一般可视显示单元的水平视角和垂直视角的亮度均匀度进行管理以使其落入特定范围内。
图2示出在TCO’03标准中定义的用于一般可视显示单元的特性评估的测量位置。图2和图3示出TCO’03标准中的亮度均匀性与视角之间的相关性。
在TCO’03标准中，针对水平视角和垂直视角的亮度均匀度分别被定义为LH和LV，并且被规定为等于或小于1.7。TCO’03标准是在显示器的视角方面具有相对大的限制的TN模式液晶显示器(LCD)的发展中的严重障碍之一。因此，在LCD背光单元中需要控制在特定角度的视角和特定位置的亮度的部件或者技术。
发明内容
考虑到上述问题，做出本发明，并且本发明的一个方面在于提供一种用于LCD背光单元的光导面板，该光导面板能调整在特定位置的可视性和在特定角度的视角，以便不仅在从前面观看显示屏时，而且在从显示屏的右侧或者左侧观看显示屏时，在显示屏的整个表面上都提供均匀亮度的图像。
根据本发明的一个方面，一种用于LCD背光单元的光导面板包括：主体，具有后端、用于接收入射光的侧端以及用于发射光的前端；主棱柱部，包括多个对称棱柱，所述多个对称棱柱被布置在所述前端上，以便在所述对称棱柱之间具有分隔平面；以及副棱柱部，包括不对称前棱柱，其中每个不对称前棱柱被布置在所述分隔平面上。
根据本发明，用于LCD背光单元的光导面板对应于显示器的需求优化水平视角的分布，进而使背光单元的光源能够被有效使用。
另外，光导面板具有极好的视角特性，以便不仅在从前面观看显示屏时，而且在从显示屏的右面或左面观看显示屏时，在显示屏的整个表面上都提供均匀亮度的图像。具体地说，根据本发明的光导面板能够满足TCO’03标准规定的光学特性。
附图说明
图1是传统LCD背光单元的分解透视图；
图2示出在TCO’03标准中定义的用于一般可视显示单元的特性评估的测量位置；
图3和4示出TCO’03标准中的亮度均匀性与视角之间的相关性；
图5是根据本发明第一实施例的用于LCD背光单元的光导面板的透视图；
图6是根据本发明第一实施例的具有主棱柱部的光导面板的横截面图；
图7是根据本发明第一实施例的具有主棱柱部和副棱柱部的光导面板的横截面图；
图8是根据本发明第二实施例的用于LCD背光单元的光导面板的横截面图；及
图9是根据本发明第一实施例的光导面板的改进的横截面图。
具体实施方式
图5是根据本发明第一实施例的用于LCD背光单元的光导面板的透视图。
参见图5，根据第一实施例的用于LCD背光单元的光导面板30具有主体300，该主体300包括用于接收入射光的侧端301、与侧端301相连并面向LCD面板(未示出)的前端303、以及与侧端301相连并面向前端303的后端305。
术语“侧端301”词典上指物体的一侧，但在此处被定义为光源306发出的光进入光导面板时所通过的表面。图5中，侧端301指与光源306相邻的两个相对侧。
前端303由主棱柱部320和副棱柱部340形成，主棱柱部320和副棱柱部340都具有预定的横截面形状，并且用于使通过主体300发出的光均匀地衍射、折射和扩散。
后端305由后棱柱360形成。后棱柱360被形成为垂直于在前端上形成的主棱柱部320的对称棱柱322。后棱柱360能以如图中所示的点状图案，或者能以条状图案被形成。由于本发明涉及前端的主棱柱部320和副棱柱部340的结构，因此后棱柱360的详细描述在此将被省略。
主棱柱部320包括多个对称棱柱322，被布置成具有在对称棱柱322之间限定的分隔平面325，副棱柱部340包括在分隔平面325上布置的不对称棱柱342。
主棱柱部320具有关于光导面板的中心线(CL)左右对称的横截面形状。
对称棱柱322和不对称棱柱342具有平行于Q方向，即平行于来自图5中的光源的光的入射方向的纵向。
对称棱柱322之间的分隔平面325用于提高光的均匀性和可视性。也就是说，当对称棱柱333使主体300发出的光沿倾斜于面向光导面板30的LCD面板(未示出)的方向衍射、折射和扩散时，布置在对称棱柱322之间的分隔平面325用于允许光垂直于LCD面板(未示出)传播，从而进一步提高到达LCD面板(未示出)的光的均匀性。
分隔平面325上的不对称棱柱342用于提高水平和垂直视角的光的均匀性。由于对称棱柱322和分隔平面325能够调整前视角的光的均匀性，因此左右不对称棱柱342被形成以便提高水平和垂直视角的光的均匀性，从而满足TCO’03标准规定的视角特性。
图6是根据本发明第一实施例的仅具有主棱柱部的光导面板的横截面图。
参见图6，主棱柱部320包括多个对称棱柱322，这多个对称棱柱322以固定间隔彼此隔开，从而使其间具有分隔平面325。对称棱柱322中的每一个被形成为具有被雕刻成平面的对称倾斜面，并且具有顶点朝下的三角形的横截面。
分隔平面325被限定在对称棱柱322之间，并且将通过雕刻在分隔平面325上形成不对称棱柱342(参见图7)。
此时，单个对称棱柱322的节距(P)与单个分隔平面325的距离(D)之比优选在4∶6至6∶4的范围内。单个对称棱柱的节距(P)与单个分隔平面的距离(D)之比可以是光导面板的前端303的总表面面积中总对称棱柱322与总分隔平面的面积比。
如果分隔平面325的面积比高，那么中心亮度会增加；反之，如果对称棱柱322的面积比高，那么边缘亮度会增加。因此，可通过调整该比值控制亮度均匀性。
同时，尽管可通过主棱柱部320和分隔平面325控制亮度均匀性，但若要满足TCO’03标准规定的视角特性，仍然有限制。因此，根据本发明，不对称棱柱342(见图7)被形成在分隔平面325上以便调整在特定位置和角度的视角。
图7是根据本发明第一实施例的具有主棱柱部和副棱柱部的光导面板的横截面图。
构成副棱柱部340的不对称棱柱342通过雕刻被形成在分隔平面325上。如图7所示，单个不对称棱柱342可形成在单个分隔平面325上，或者如图8所示，多个不对称棱柱342可形成在单个分隔平面325上。不对称棱柱342中的每一个被形成为使得面向光导面板的中心线(CL)的内侧342a的内角不同于面向光导面板的边缘的外侧342b的内角。
当排列在分隔平面上时，多个不对称棱柱342以关于中心线(CL)左右对称排列的方式被布置。利用多个不对称棱柱342的这种排列，在显示器的右侧和左侧保持均匀的亮度是可能的。
如图7所示，对于位于中心线(CL)左侧处的不对称棱柱342，每个不对称棱柱342的右侧为内侧342a，每个不对称棱柱342的左侧为外侧342b。并且，对于位于中心线(CL)右侧处的不对称棱柱342，每个不对称棱柱342的左侧变为内侧342a，每个不对称棱柱342的右侧变为外侧342b。
内侧342a和外侧342b都优选具有等于或者小于90度的内角。进一步，优选地，面向中心线(CL)的内侧342a的内角(θ2)小于面向边缘的外侧342b的内角(θ1)(θ1＞θ2)。
优选地，内侧342a的内角(θ2)在35度≤θ2≤55度的范围内，外侧342b的内角(θ1)在70度≤θ1≤90度的范围内。
不对称棱柱342的这种结构是为了满足TCO’03标准，并且即使从一个侧面观看屏幕也提供在显示屏的整个表面上具有均匀亮度的图像。
进一步，不对称棱柱342优选被形成为其深度随着离中心线(CL)的距离的增加而增加(h1＜h2)。通过不对称棱柱342的这种结构，分隔平面325的数目随着分隔平面325接近中心线(CL)而增加，并且随着他们接近边缘而减少。如果不对称棱柱342被形成为在接近中心线(CL)处具有大的深度，那么干涉图案可通过由于不对称棱柱342的左右对称排列而出现的在中心线(CL)处的光干涉而形成。
图8是根据本发明第二实施例的用于LCD背光单元的光导面板的横截面图。
参见图8，多个不对称棱柱342可被形成在单个分隔平面上。如上述实施例所述，每个不对称棱柱342的面向中心线(CL)的内侧342a的内角(θ1)大于外侧342b的内角(θ2)(θ1＞θ2)。进一步，不对称棱柱342被形成为随着他们接近中心线CL具有不断减少的深度(h1＜h2)。
图9是根据本发明第一实施例的光导面板的改进的横截面图。
参见图9，对称棱柱322和不对称棱柱342可具有球形的下端。该改进能够应用于多个不对称棱柱342被形成在单个分隔平面342上的第二实施例。该改进能够通过在不同平面彼此相交的地方形成球形面来防止产生干涉图案。

Claims (10)

1.一种用于LCD背光单元的光导面板，包括：
主体，包括后端、用于接收入射光的侧端以及用于发射光的前端；
主棱柱部，包括多个对称棱柱，所述多个对称棱柱布置在所述前端上，以在所述对称棱柱之间具有至少一个分隔平面；以及
副棱柱部，包括不对称棱柱，每个不对称棱柱都布置在所述分隔平面上。
2.根据权利要求1所述的光导面板，其中单个对称棱柱的节距与单个分隔平面的距离之比在4∶6～6∶4的范围内。
3.根据权利要求1所述的光导面板，其中所述分隔平面中的每一个上都布置有多个不对称棱柱。
4.根据权利要求1所述的光导面板，其中所述分隔平面中的每一个上都布置有单个不对称棱柱。
5.根据权利要求1所述的光导面板，其中所述不对称棱柱在任一侧都具有等于或者小于90度的内角。
6.根据权利要求1所述的光导面板，其中所述不对称棱柱以关于所述光导面板的中心线(CL)左右对称排列的方式布置。
7.根据权利要求6所述的光导面板，其中所述不对称棱柱中的每一个的内侧的内角小于所述不对称棱柱中的每一个的外侧的内角，所述内侧面向所述主体的纵向中心线，所述外侧面向所述主体的边缘。
8.根据权利要求7所述的光导面板，其中所述内侧的内角在35～55度的范围内，而所述外侧的内角在70～90度的范围内。
9.根据权利要求1所述的光导面板，其中所述副棱柱部包括形成为深度随着离所述光导面板的中心线的距离的增加而增加的不对称棱柱。
10.根据权利要求1所述的光导面板，其中所述对称棱柱和所述不对称棱柱具有球形的下端。
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