CN102003658A - 光学片及其制造方法和具有其的背光单元和液晶显示设备 - Google Patents

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CN102003658A CN2010102664954A CN201010266495A CN102003658A CN 102003658 A CN102003658 A CN 102003658A CN 2010102664954 A CN2010102664954 A CN 2010102664954A CN 201010266495 A CN201010266495 A CN 201010266495A CN 102003658 A CN102003658 A CN 102003658A
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Abstract

本发明涉及光学片及其制造方法和具有其的背光单元和液晶显示设备。公开了通过利用单个光学片处理透射过导光板的光来降低液晶显示设备的制造成本并减少液晶显示设备的厚度，该光学片包括基膜、从基膜的一侧延伸到另一侧的多个棱镜图案、以及位于棱镜图案之间的折射层，由此对从导光板入射的光进行全反射以向液晶显示板提供光。

Description

光学片及其制造方法和具有其的背光单元和液晶显示设备
技术领域
本发明涉及光学片、具有该光学片的背光单元和液晶显示设备。
背景技术
本申请要求2009年8月28日提交的韩国专利申请No.10-2009-0080644的在先申请日的权益和优先权，此处以引证的方式并入其全部内容。
近来，诸如移动电话、个人数字助理(PDA)、和笔记本型计算机的各种类型的便携式电子设备的发展增大了对适用于这些设备并且尺寸小、重量轻且功率高效的平板显示设备的需求。平板显示设备的例子是液晶显示(LCD)设备、等离子体显示板(PDP)设备、场发射显示(FED)设备、真空荧光显示(VFD)设备等。正在积极地对这些设备进行研究。其中，LCD设备由于其大规模生产技术、简单的驱动方案和能够实现高色彩表现特性而正在受到关注。
LCD设备是透明显示设备，其通过利用液晶分子的折射率各向异性来调整透射过液晶(LC)层的光以在画面上实现期望的图像。因此，为了实现图像，LCD设备设置有背光单元作为用于产生透射过LC层的光的光源。总体上，存在两种类型的背光单元。
第一种类型的背光单元是安装在液晶(LC)板的侧表面处以向LC层发光的侧光式背光单元，而第二种类型的背光单元是直接在LC板的下方发光的直下式背光单元。
侧光式背光单元可以安装在LC板的侧表面处以通过反射器和导光板向LC层提供光，使得可以将LC板的厚度制作得薄，由此通常将侧光式背光单元用于需要薄的显示设备的膝上型计算机等。
直下式背光单元可以被配置成将从灯发出的光直接地提供给LC层，因此其适于较大的LC板。另外，这种类型的背光单元可以提供高亮度，因此，近来经常将其用于制造LCD TV的LC板。
图1是简要示出了具有侧光式背光单元的LCD设备的结构的图。
如图1所示，LCD设备1包括液晶(LC)板3、和安装在LC板3的后表面以向LC板3提供光的背光单元10。LC板3用于在其上实际地显示图像，并且包括第一和第二基板3a和3b(如玻璃)、和夹在第一和第二基板3a和3b之间的液晶(LC)层(未示出)。具体地，虽然没有示出，但是第一基板3a是用于形成诸如TFT的开关器件和像素电极的薄膜晶体管(TFT)基板，而第二基板3b是用于在其上形成滤色层的滤色基板。另外，驱动电路单元5设置在第一基板3a的各个侧表面处，以向形成在第一基板3a上的TFT和像素电极中的每一个施加信号。
背光单元10包括用于实际发光的灯11、用于将从灯11发出的光导向LCD板3的导光板13、用于将从灯11发出的光向导光板13反射以提高光效率的反射器17、以及设置在导光板13上方以散射并会聚由导光板13引导的光以提高光学效率的光学片20。
根据背光单元10的结构，从安装在导光板13的两个侧表面处的灯11发出的光经由导光板13的侧表面入射在导光板13上，入射光接着在通过设置在导光板13上方的光学片20提高了光的光学效率的状态下入射到LC板3上。
光学片20设置有散射片和棱镜片，并且被这样配置，即，由散射片散射入射的光，接着通过棱镜片将光转向前表面以供输出。
图2是详细示出了具有散射片和棱镜片的光学片16的立体图。
如图2所示，LCD设备1包括LC板40和背光单元10。背光单元10位于LC板40下方以向LC板40提供光。
背光单元10包括被实现为灯的光源11、用于光源11的壳体12、设置在LC板40下方以使LC板的侧表面与光源11接触的导光板13、设置在导光板13的下方以向着LC板40反射入射在导光板13的下侧的光的反射器17、设置在LC板40与导光板13之间以散射由导光板13引导的光的第一散射片22、设置在第一散射片22与LC板40之间并具有在一个方向上排列的多个棱镜以向着其前表面折射由散射片22散射的光的第一棱镜片26、设置在第一棱镜片26上并且具有与第一棱镜片26的棱镜垂直排列的棱镜以进一步折射由第一棱镜片26折射的光的第二棱镜片28、以及用于进一步散射从第二棱镜片28输出的光以向LC板40提供均匀的光的第二散射片24。
第一散射片22与第二散射片24对输入光进行散射以获得均匀的光。第一棱镜片26与第二棱镜片28分别具有相互垂直设置的棱镜，以使入射光在x轴和y轴的方向上向前表面折射，由此使光在与LC板40的表面垂直的方向上被输入。
但是，对于该结构中的背光单元来说，光学片28是通过使用第一和第二散射片22和24、以及第一和第二棱镜片26和28而实现的，因此提高了制造成本。此外，光学片20会导致背光单元更厚，阻碍了实现薄的LCD设备。
发明内容
因此，为了解决相关技术的问题，本发明的目的是提供一种背光单元和具有该背光单元的LCD设备，该背光单元能够通过采用具有棱镜图案和折射率大于所述棱镜图案的折射层的光学片来降低制造成本并显著地减少LCD设备的厚度。
为了实现这些和其它优点，按照本发明的目的，作为具体和广义的描述，提供了一种背光单元，该背光单元包括：用于发光的灯；用于引导从所述灯发出的光的导光板；用于对从所述导光板入射的光进行全反射的光学片，所述光学片包括第一基膜、从所述第一基膜的一侧延伸到所述第一基膜的另一侧的多个棱镜图案、以及分别形成在相邻的棱镜图案之间的折射层；以及遮光单元，所述遮光单元沿所述光学片的上表面的至少一侧形成，以遮挡透射过对应区域的光，其中，所述折射层的折射率高于所述棱镜图案的折射率，使得透射过所述折射层的光在与所述棱镜图案的界面处被全反射。
所述折射层的折射率与所述棱镜图案的折射率之间的差可以大于0.1。
所述折射层的折射率可以大于1.51，而所述棱镜图案的折射率可以小于1.50。
所述遮光单元可以由黑色墨或灰色墨或白色墨形成，或者所述遮光单元可以由遮光带制成。
在本发明中，可以利用单个光学片以与所述LC板的表面几乎垂直的方式提供光，导致显著地降低了所述LCD设备的厚度及其制造成本。
另外，在本发明中，能够以相对于所述LC板的法线成-10～10°(即，与LC板的表面成80～100°)的光入射角向所述LC板提供光，因而使亮度最大化，由此实现了高质量的图像。
本发明的上述和其它目的、特征、方面和优点将从下面结合附图对本发明的详细描述中变得明显。
附图说明
附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本说明书中且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是示出了根据相关技术的LCD设备的结构的图；
图2是示出了根据相关技术的LCD设备的结构的分解立体图；
图3是示出了根据本发明的LCD设备的结构的立体图；
图4是示出了根据本发明的LCD设备的结构的截面图；
图5A到图5B是示出了根据本发明的背光单元的光学片的结构的图；
图6是示出了被输入到背光单元的导光板的光的路径的概图；
图7是示出了从导光板发出的光的发光角度与亮度之间的关系的图；
图8是示出了被输入到导光板并透射过导光板的光由于背光单元的棱镜片而导致的路径变化的概图；
图9是示出了在根据本发明的光学片处的光的全反射的图；
图10是示出了根据本发明的LCD设备的LC板的结构的图；
图11A到图11D是示出了根据本发明的光学片的变型的图；以及
图12A是示出了在相关技术的背光单元中输出光的光分布和显示了亮度关于发光(光线)角度的曲线图的图，并且图12B是示出了根据本发明的输出光的光分布和显示了亮度关于发光角度的曲线图的图。
具体实施方式
此后，将参照附图来描述根据本发明的LCD设备的背光单元。
图3是示出了根据本发明的具有背光单元110的LCD设备101的图。
如图3所示，根据本发明的LCD设备101可以包括LC板140和背光单元110。背光单元110可以设置在LC板140的下方以向LC板140提供光。
背光单元110可以包括被实现为灯的光源111、用于光源111的壳体112、设置在LC板140下方以使LC板的侧表面与光源111接触以将通过LC板140的侧表面而输入的光导向LC板140的导光板113、设置在导光板113下方以向着LC板140反射入射在导光板113的下侧的光的反射器117、以及设置在导光板113上方并设置有在一个方向上排列的多个棱镜图案以会聚透射过导光板113的光的光学片126。
图4是图3的LCD设备的前视图。此后，将参照图4更加详细地描述根据本发明的LCD设备101。
如图4所示，壳体112设置在导光板113的侧表面处，并且将光源111设置在壳体112中，使得光经由导光板113的侧表面入射到导光板113上。尽管没有示出，但是可以将反射膜涂敷在壳体112的内表面上。因此，从光源111发出的光(即，在从导光板113的侧表面以外的方向发出的光)可以向着导光板113的侧表面反射，由此提高了入射在导光板113上的光的效率。
反射器117可以设置在导光板113的下方。反射器117由具有高反射率的材料制成。如果经由导光板113引导的光入射到导光板114的下表面上，则反射器117对所述光进行反射以将其提供到LC板140。光学片126设置在导光板113的上方以会聚并散射从导光板113输出的光，从而将光提供给LC板140。
背光单元110可以由底盖128固定。背光单元110与LC板140可以通过底盖128和顶盖129装配起来。
相关技术的LCD设备包括两个散射片和两个棱镜片以会聚并同时散射从导光板输出的光，而根据本发明的LCD设备利用单个光学片就可以实现光的会聚和散射，由此可以减少制造成本并且减少背光单元的厚度。
图5A和图5B是示出了根据本发明的光学片的图。
如图5A和图5B所示，光学片126可以包括基膜126a、在基膜126a上从基膜126a的一侧延伸到另一侧的多个棱镜图案126b、和填充在两个相邻的棱镜图案126b之间的空间中的折射层126c。
基膜126a可以由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA：polymethyl-methacrylate)、聚碳酸酯(PC：poly carbonate)等形成，而棱镜图案126b可以由具有低于1.5的折射率的紫外光固化树脂、PC等形成。
棱镜图案126b通过在基膜126a上沉积紫外光固化树脂和PC并接着对沉积的紫外光树脂和PC构图而形成。
这里，棱镜图案126b可以具有与山峰相似的三角形形状的部分。在基膜126a的整个表面上，可以排列从基膜126a的一侧延伸到其另一侧的多个大致等边的三角形。
折射层126c可以由诸如紫外光固化树脂(例如，折射率大于1.51)的具有比棱镜图案126b高的折射率的材料形成，以填充在介于棱镜图案126b之间的各个谷中。各个折射层126c的上表面可以是平坦的。棱镜图案126b与折射层126c中的每一个的折射率都取决于光学片126的尺寸和厚度、棱镜图案126b的角度或形状等。但是，为了在棱镜图案126b的表面上全反射透射过折射层126c的光，折射层126c与棱镜图案126b之间的折射率的差可以优选地大于0.1。
另外，遮光单元127可以形成在折射层126c的上表面的两个侧表面处。各个遮光单元127都沿折射层126c的四个边缘以预定宽度形成，以防止由于光泄漏到对应区域中而导致图像质量劣化。
在本发明中，光学片126可以由棱镜图案126b和折射层126c构成，以实现与使用两个棱镜片和两个散射片相同的效果，这点将参照附图进行更加详细的描述。
图6是示出了LCD设备中被导向导光板113并透射过导光板113的光的路径的概念图。
如图6所示，在从LCD设备的背光单元的光源111发出的光入射在导光板113上之后，入射的光在导光板113的上表面和下表面全反射。此后，如果光按照大于或等于阈值的角度入射在上表面上，则这样的光从导光板113输出以被提供给LC板140。图7示出了在采用如图所示的楔型导光板的情况下响应于发光(光线)角度θ的亮度。
参照图7，透射过导光板113的光的发光角度θ处于基于导光板113的上表面的法线的-80°≤θ≤80°的范围内。但是，亮度在大部分发光角度都较弱，而在大致40°≤θ≤80°的范围内的发光角度被显示为高。特别地，显示出发出的光的亮度在超过约80°的角度θ处最高，这表示透射过导光板113的光通常以大于80°的角度输出。
同时，在相关技术的LCD设备中，通过棱镜片折射从导光板13输出的光以与LC板的表面垂直地提供光。但是，在此情况下，如图8所示，为了使从导光板113输出并在棱镜片的棱镜126a处折射的光与LC板的表面垂直，应当按照与由UV树脂制成并且折射率大约为1.58的棱镜26a成大致24°到32°的范围内的角度从导光板113发射光。
但是，如上所述，由于从导光板13输出的光大部分以大于或等于80°的发光角度输出，因此由棱镜26a折射而入射在LC板上的光的角度并不垂直，这样造成LCD设备的图像质量的劣化。此外，如果导光板13处的发光角度θ大于80°，则从导光板13输出的光实际上未入射在棱镜片上，而是向着棱镜的侧表面行进。即，输出的光向着棱镜片的侧表面行进而未入射在棱镜片上。结果，输出的光没有被提供给LC板，而是入射在背光单元的侧表面上。
为了对从导光板输出的光进行散射以改变入射到棱镜片中的光的入射角，在相关技术的背光单元中的导光板与棱镜片之间采用了散射片，由此解决了上述问题。通常，如果散射片放置在导光板和棱镜片处以对透射过导光板的光进行散射，则光的亮度在大致15°≤θ≤45°的范围内变高，特别地，亮度在大约40°的角度θ处最高。
该角度与大致处于24°到32°的范围内的角度(来自导光板的光的角度)重叠，用以通过棱镜片的棱镜26a对透射过导光板13的光进行折射，以使光与LC板的表面垂直。因此，与不具有散射片的结构相比，该结构可以提高入射到LC板上的光的亮度。但是，在该结构中亮度在由散射片散射的光的大约40°的角度θ处最高，而光按照大约24°到32°的发光角度垂直地入射在LC板上。因此，具有最高亮度的光仍然没有被垂直地提供给LC板，因而降低了光学效率。
在本发明中，如图5所示的光学片126设置在导光板113的上方，以利用单个棱镜片来改善光的会聚，减少制造成本并还使LCD设备的厚度减到最小。
如图9所示，从灯111发出并透射过导光板113的光以相对于导光板113的法线设定的发光角度θ输出，由此被输入到光学片126中。这里，在光学片126的结构中，棱镜图案126b的顶点朝向LC板140对齐，所以光在棱镜图案126c的基准平面处折射以入射在棱镜图案126b上。在棱镜片126b上入射的光在介于棱镜图案126b和折射层126c之间的边界(界面)表面处折射而随后透射过折射层126c，由此在棱镜图案126b的表面处全反射。
由于折射层126c的折射率高于棱镜图案126b的折射率，因此根据斯涅尔定律(Snell’s law)，透射过具有高折射率的折射层126c并入射在棱镜图案126b上的光在介于棱镜图案126b和折射层126c之间的边界表面处全反射。
在相关技术的背光单元中，透射过导光板的光被输入到棱镜片中并接着被折射以被提供给LC板，而在本发明中，透射过导光板的光被输入到光学片126中并接着被棱镜图案126b全反射以提供到LC板140中。
在本发明中，如果以相对于导光板113的法线成大约80°的角度θ发出光，则棱镜图案126b可以具有小于或等于60度的基准平面角度α1和α2，优选地，在57°到60°的范围内。这样，由于将棱镜图案126b的基准平面角度α1和α2设定为57°到60°，被棱镜全反射的光可以垂直地入射在LC板上。
为了在光入射到LC板上时使亮度增加到最大，最优选地将相对于LC板的入射角度设置在相对于法线成-10°到10°的范围内(即，与LC板的表面成80°到100°)。这里，理想的入射角度是0°；但是，由于实际上难以满足这样的角度并且尽管光以-10°～10°的角度入射也可以实现高质量的图像，因此光相对于LC板的入射角度可以优选地设置在相对于法线成-10°到10°的范围内。
本发明将光学片126的三角形棱镜图案126b的基准平面角度α1和α2设置为57°到60°。因此，根据斯涅尔定律，以大约80°的角度通过导光板113发出的光可以在光学片126的棱镜图案126b和折射层126c之间的界面处全反射，由此按照相对于LC板的法线成-10°到10°的角度提供给LC板。
同时，以从基膜126a的一侧延伸到另一侧的等边三角形的形状来实现光学片126的棱镜图案126b；但是，本发明的棱镜图案126b可以不限于该形状。另选地，如果棱镜图案126b可以在与折射层126c的界面处对透射过导光板113的光进行全反射，则可以按照透镜形状或多边形形状(诸如正方形或五角形)来实现棱镜图案126b。
遮光单元127可以沿光学片126的上边缘形成。各个遮光单元127都被构造成防止图像质量的恶化，如在屏幕上产生光点，这是由于被发射到导光板113的侧表面或从导光板113的边缘区域发出的光透射过LC板140的外部区域(即，LC板140的非图像显示区)而产生的。遮光单元127可以沿光学片126的上表面的至少一条线(边缘)形成，以遮挡光透射过对应区域。通过沿光学片126的上表面的至少一侧(优选地是整个外侧)涂敷黑色或灰色墨或白色墨，或者通过将遮光带粘贴到对应区域上，可以形成遮光单元127。
诸如冷阴极荧光灯(CCFL)的荧光灯通常可以用作向导光板113发光的光源111。另选地，可以使用发光二极管(LED)以及荧光灯来实现光源111。作为自发光的光源的LED发出R、G、B单色光，因而在被应用于背光单元时在提供较高的色彩表现特性和降低驱动功率方面具有优势。
在采用LED作为背光单元的光源111之后，当向LC板提供从LED发出的光时，向LC板提供白光而不是直接向其提供单色光。为了使用从LED发出的单色光来形成白光，可以使用发射单色光的LED和磷，可以使用低于红外波段的LED和磷，或者可以将从R、G、和B LED发出的各单色光混合起来。即，在使用LED作为背光单元的光源111之后，将多个LED设置在导光板113的侧表面以将白光或单色光输入到导光板113中。
导光板113可以由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成。当入射在导光板113的一个侧表面或两个侧表面上的光接着以比阈值角度小的角度入射在导光板113内的上表面或下表面上时，这样的光被全反射以从导光板113的一侧前进至其另一侧。另一方面，当光以比阈值角度大的角度入射在导光板113内的上表面或下表面上时，这样的光被输出到外部以由反射器117反射或入射在光学片126上。
附图示出了通常是厚度均匀的平坦形状的导光板113；但是，对此没有限制，可以另选地使用楔型导光板，该楔型导光板的宽度随着距离与光源111相对的区域越来越远(即，在光行进的方向上)而逐渐减小。不定形光斑图案(formless spot pattern)可以形成在导光板113的上表面或下表面上。
该图案可以对入射在导光板113的上表面或下表面上的光进行散射，以使得均匀的光可以透射过导光板113。另外，不定形光斑图案可以形成在导光板113的上表面和下表面两者上。
此外，棱镜可以形成在导光板113的上表面或下表面上。棱镜可以具有三角形、类似于透镜或多边形的区域，以从导光板113的上表面或下表面的一侧延伸到另一侧。因而，由于棱镜形成在导光板113上，与形成不定形光斑图案相比，可以改善光的会聚，使得对提供给LC板140的光学效率可以得到进一步增强。
当棱镜形成在导光板113的上表面或下表面上时，不定形光斑图案可以形成在另一个表面上，即，形成在导光板113的下表面或上表面上。另外，棱镜可以形成在导光板113的上表面和下表面两者上。
同时，反射器117可以设置在导光板113的下表面处。因而，如果棱镜形成在导光板113的下表面上，则棱镜与下导光板117发生接触而被损坏，因此，棱镜可以优选地形成在导光板113的上表面上。
另外，如果棱镜形成在导光板113的上表面或下表面上，则棱镜可以优选地与光学片126的棱镜图案126b延伸的方向垂直地延伸。这样，由于导光板113的棱镜与光学片126的棱镜彼此垂直地形成，所以可以在与LC板140的表面垂直的方向上向LC板提供透射过导光板113并由光学片126全反射的光。
参照图10，LC板140可以包括第一基板150、第二基板145和夹在其间的LC层(未示出)。如果多条选通线156与多条数据线157以矩阵结构排列在第一基板150上以限定多个像素区P，则各个像素区P都设置有薄膜晶体管(TFT)T和电连接到TFT T的像素电极158。选通焊盘与数据焊盘分别形成在选通线156和数据线157的端部，以将选通线156和数据线157连接到外部驱动设备，由此可以经由选通线156和数据线157输入外部信号。
尽管没有示出，但是TFT T可以包括连接到选通线156以使得可以经由选通线156输入外部扫描信号的栅极、形成在栅极上的栅绝缘层、形成在栅绝缘层上并响应于输入到栅极的扫描信号的输入而激活以形成沟道的半导体层、以及形成在半导体层上以在响应于扫描信号而在半导体层上形成沟道时将通过数据线157输入的图像信号施加给像素电极158的源极和漏极。
第二基板145可以包括形成在其上未实际实现图像的非图像显示区(诸如选通线156、数据线157或TFT的形成区)上以防止由于光透射过非图像显示区而使图像质量劣化的黑底146、和形成在像素区内并具有用于表现实际的图像的红色(R)、绿色(R)和蓝色(B)子滤色层的滤色层147。
LC层(在附图中没有示出)位于具有上述结构的第一基板150和第二基板145之间，由此实现LC板140。
如上所述，本发明可以采用单个光学片126而不采用在相关技术中使用的两个棱镜片和两个散射片，因而显著地降低了LCD设备的厚度及其制造成本。
这里，在光学片126的结构中，棱镜图案126b形成在基膜126a上，而折射层126c则通过在棱镜图案126b之间填充具有比棱镜图案126b更高的折射率的材料而形成。因此，在折射层126c处折射的光可以在与棱镜图案126b的界面处全反射，由此提高了光学效率。
但是，光学片可以不限于该结构，而是适用于各种结构。图11A到图11D是示出了各种结构的光学片的图。
如图11A所示，光学片226可以包括第一基膜226a、形成在第一基膜226a上的棱镜图案226b、分别形成在相邻的棱镜图案226b之间的空间中的折射层226c、形成在棱镜图案226b与折射层226c上的第二基膜226d、以及沿第二基膜226d的至少一侧形成在第二基膜226d的一个表面上的遮光单元227。
第一基膜226a与第二基膜226d由诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等的材料形成。棱镜图案226b由诸如紫外光固化树脂、PC等的材料形成，而折射层226c由紫外光固化树脂形成。这里，折射层226c的折射率高于棱镜图案226b的折射率，并且这两个折射率之间的差大于0.1，因此优选地透射过折射层226c并接着入射到棱镜图案226b中的光在折射层226c与棱镜图案226b之间的界面(边界)处被全反射。
图11B所示的光学片226具有从具有图11A的结构的光学片226中排除了第一基膜226a的结构。即，折射层226c形成在第二基膜226d上，而棱镜图案226b则通过在折射层226c之间填充具有比折射层226c更高的折射率的材料而形成。
在具有图11C所示的结构的光学片226中，棱镜图案226b与折射层226c设置在第一基膜226a与第二基膜226d之间，珠子226e分别分布在第一基膜226a和第二基膜226d。珠子226e可以对入射在光学片226上并透射过光学片226的光进行散射，使得可以向LC板提供均匀的光。
另外，第一基膜226a和第二基膜226d可以在其中包含或者在其外部涂敷诸如PMMA、聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA：poly-n-butylmethacrylate)、硅、PC等的散射材料，由此能够进行光散射。
在具有图11D所示的结构的光学片226中，珠子226e(或散射材料)不分布在第一基膜226a处而是分布在第二基膜226d处。另选地，光学片226可以具有这样的结构，即，珠子226e不分布在第二基膜226d处而分布在第一基膜226a处。
如上所述，在本发明中，采用了一个光学片以对透射过导光板的光进行全反射，因此，可以在与LC板的表面垂直的方向上向LC板提供从导光板输出的光。
图12A示出了从相关技术的背光单元的棱镜片输出的光的光分布和显示了亮度关于发光角度的曲线图，并且图12B示出了从根据本发明的背光单元的棱镜片输出的光的光分布和显示了亮度关于发光角度的曲线图。
如图12A所示，在使用两个棱镜片和两个散射片的相关技术的背光单元中，光在相对于LC板的表面的法线成大约-80°和80°的角度处显示了最高的亮度，并且在0°角度显示了第二高的亮度。即，由棱镜片折射的大部分光在具有-80°和80°的角度的方向上行进，并且其余的光在具有0°角度的方向上行进。但是，具有相对于LC板的表面的法线成大约-80°和80°的角度的方向是LC板的侧方向而不是朝向LC板的前表面。因此，在相关技术的背光单元中，大部分光向着背光单元的侧表面行进而不是提供给LC板，由此降低了光学效率。
另一方面，如图12B所示，在本发明中，亮度在0°角附近最高，而在其它区域接近0。这表示在相对于LC板的表面的法线成0°角处提供了由光学片全反射的光，与相关技术相比显著地提高了光学效率。
如上所述，本发明去除了散射片并且在导光板上采用了包括棱镜图案和折射层的光学片以提供透射过导光板并由光学片全反射的光，由此与LC板的表面垂直地向LC板提供光。
同时，上述的LC板和背光单元的具体结构仅仅是说明性的，并不旨在对本发明进行限制。例如，光学片的棱镜图案的基准平面角度可以在两侧相同或不同。另外，如果需要，可以不同地设置棱镜图案的高度或宽度，并且可以将棱镜图案设计成不同形状。换言之，本领域的技术人员可以容易地得到利用本发明的基本概念的LCD设备的其它实施方式或变型。
上述实施方式和优点仅是示例性的，并且不应当被理解为对本公开的限制。本教导可容易地应用于其它类型的装置。本描述旨在是说明性的，并不限制权利要求的范围。许多替换、修改和变型对于本领域技术人员将是明显的。此处描述的示例性实施方式的特征、结构、方法和其它特性可通过各种方式结合以获得附加的和/或可选的示例性实施方式。
由于本发明的特征可通过多种形式来实现而不脱离其特性，应当理解上述实施方式不受限于上述描述的任何细节，除非另有规定，而应在所附权利要求限定的范围内宽泛地进行理解，并且因此落入权利要求的边界和范围内的或落入所述边界和范围的等同物内的全部变化和修改由所附权利要求包含。

Claims (22)

1.一种背光单元，该背光单元包括：
用于发光的灯；
用于引导从所述灯发出的光的导光板；
用于对从所述导光板入射的光进行全反射的光学片，所述光学片包括第一基膜、从所述第一基膜的一侧延伸到所述第一基膜的另一侧的多个棱镜图案、以及分别形成在相邻的棱镜图案之间的折射层；以及
遮光单元，所述遮光单元沿所述光学片的上表面的至少一侧形成，以遮挡透射过对应区域的光，
其中，所述折射层的折射率高于所述棱镜图案的折射率，使得透射过所述折射层的光在与所述棱镜图案的界面处被全反射。
2.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述折射层的折射率与所述棱镜图案的折射率之间的差大于0.1。
3.根据权利要求2所述的背光单元，其中，所述折射层的折射率大于1.51，而所述棱镜图案的折射率小于1.50。
4.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述遮光单元由黑色墨、灰色墨、和白色墨中的一种形成。
5.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述遮光单元由遮光带制成。
6.根据权利要求1所述的背光单元，该背光单元还包括用于对分散在所述第一基膜中的输入光进行散射的散射材料。
7.根据权利要求1所述的背光单元，该背光单元还包括形成在所述棱镜图案和所述折射层上的第二基膜。
8.根据权利要求7所述的背光单元，其中，所述第二基膜包含散射材料。
9.根据权利要求1所述的背光单元，该背光单元还包括形成在所述导光板的上表面和下表面中的至少一个表面上的不定形光斑图案。
10.根据权利要求1所述的背光单元，该背光单元还包括形成在所述导光板的上表面和下表面中的至少一个表面上的棱镜。
11.根据权利要求1所述的背光单元，该背光单元还包括：
形成在所述导光板的上表面和下表面中的至少一个表面上的棱镜；以及
形成在所述导光板的另一个表面上的不定形光斑图案。
12.一种液晶显示设备，该液晶显示设备包括：
用于在其上显示图像的液晶显示板；
用于发光的灯；
用于引导从所述灯发出的光的导光板；
用于将从所述导光板入射的光向所述液晶显示板进行全反射的光学片，所述光学片包括第一基膜、从所述第一基膜的一侧延伸到所述第一基膜的另一侧的多个棱镜图案、以及分别形成在相邻的棱镜图案之间的折射层；以及
遮光单元，所述遮光单元沿所述液晶显示板的边缘区域形成在所述光学片的上表面上，以遮挡透射过对应区域的光，
其中，所述折射层的折射率高于所述棱镜图案的折射率，使得透射过所述折射层的光在与所述棱镜图案的界面处被全反射。
13.一种适用于显示设备的背光的光学片，该光学片包括：
第一基膜；
位于所述第一基膜上的多个棱镜图案，所述棱镜图案从所述第一基膜的一个侧端延伸到所述第一基膜的另一个侧端；
位于所述棱镜图案之间以对入射光进行全反射的折射层，所述折射层的折射率高于所述棱镜图案的折射率以在所述棱镜图案与所述折射层的边界处对透射过所述折射层的光进行全反射；以及
沿着所述光学片的上表面的至少一侧而设置的遮光单元，用以遮挡透射过对应区域的光。
14.根据权利要求13所述的光学片，其中，所述折射层的折射率与所述棱镜图案的折射率之间的差大于0.1。
15.根据权利要求13所述的光学片，其中，所述折射层的折射率大于1.51，而所述棱镜图案的折射率小于1.50。
16.根据权利要求13所述的光学片，该光学片还包括用于对分散在所述第一基膜中的输入光进行散射的散射材料。
17.根据权利要求13所述的光学片，该光学片还包括形成在所述棱镜图案和所述折射层上的第二基膜。
18.根据权利要求17所述的光学片，其中，所述第二基膜包含散射材料。
19.一种制造光学片的方法，该方法包括以下步骤：
提供第一基膜；
在所述第一基膜上形成多个棱镜图案，所述棱镜图案从所述第一基膜的一个侧端延伸到所述第一基膜的另一个侧端；
在所述棱镜图案之间形成折射层以对入射光进行全反射，所述折射层的折射率高于所述棱镜图案的折射率以在所述棱镜图案与所述折射层的边界处对透射过所述折射层的光进行全反射；以及
沿着所述光学片的上表面的至少一侧引入遮光单元，以遮挡透射过对应区域的光。
20.根据权利要求19所述的方法，该方法还包括：将散射材料分散到所述第一基膜中以散射所述入射光。
21.根据权利要求19所述的方法，该方法还包括：在所述棱镜图案和所述折射层上形成第二基膜。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第二基膜包含散射材料。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103018931A (zh) * 2012-12-13 2013-04-03 京东方科技集团股份有限公司 光学装置及显示装置
CN105739164A (zh) * 2014-12-31 2016-07-06 三星Sdi株式会社 液晶显示模块和包括液晶显示模块的液晶显示器
CN105739163A (zh) * 2014-12-31 2016-07-06 三星Sdi株式会社 液晶显示模块和包括液晶显示模块的液晶显示器
CN110824770A (zh) * 2019-11-07 2020-02-21 宁波视睿迪光电有限公司 一种背光模块
CN111033323A (zh) * 2017-08-28 2020-04-17 三星Sdi株式会社 用于改善对比率的光学膜、包含该光学膜的偏光板以及包含上述的液晶显示装置
CN112684625A (zh) * 2019-10-17 2021-04-20 乐金显示有限公司 背光单元和显示装置
CN114442368A (zh) * 2020-11-06 2022-05-06 株式会社Lms 背光单元

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5309111B2 (ja) * 2010-10-29 2013-10-09 富士フイルム株式会社 光拡散フィルム、偏光板、画像表示装置、及び光拡散フィルムの製造方法
KR20120102963A (ko) * 2011-03-09 2012-09-19 한국전자통신연구원 액정표시장치
KR20140004347A (ko) * 2012-07-02 2014-01-13 주식회사 엘엠에스 역프리즘 형태의 광학시트 및 이를 구비한 백라이트 유닛 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치
KR101991100B1 (ko) * 2013-01-09 2019-06-20 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
US20150029749A1 (en) * 2013-07-24 2015-01-29 JEFFREY Alan LAINE Patterned light distribution device wedge (pldw)
JP2015129818A (ja) * 2014-01-06 2015-07-16 パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 液晶表示装置
JP6391387B2 (ja) * 2014-09-24 2018-09-19 キヤノン株式会社 導光ユニット及びそれを用いた照明装置、画像読取装置
KR102257200B1 (ko) * 2014-12-02 2021-05-28 엘지디스플레이 주식회사 프리즘시트 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20180026611A (ko) 2016-09-02 2018-03-13 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그것의 제조 방법
CN106908993A (zh) * 2017-03-06 2017-06-30 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种背光模组和液晶显示设备
KR102533078B1 (ko) * 2017-06-16 2023-05-16 삼성디스플레이 주식회사 광학 부재 및 이를 포함하는 표시 장치
CN109506147B (zh) * 2019-01-03 2024-02-06 华域视觉科技(上海)有限公司 一种光学模组及灯具
CN111665591B (zh) * 2020-06-29 2021-09-03 武汉华星光电技术有限公司 一种导光板、背光模组和液晶显示模组

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050275767A1 (en) * 2004-06-11 2005-12-15 Chi-Jen Huang Flat panel display
CN101097340A (zh) * 2006-06-30 2008-01-02 Lg.菲利浦Lcd株式会社 背光组件和具有背光组件的液晶显示装置
CN101393356A (zh) * 2007-02-22 2009-03-25 乐金显示有限公司 光学片
CN101614910A (zh) * 2008-06-26 2009-12-30 乐金显示有限公司 液晶显示装置
CN101769476A (zh) * 2008-12-30 2010-07-07 乐金显示有限公司 背光单元及包括该背光单元的液晶显示器模块

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2950219B2 (ja) * 1995-10-13 1999-09-20 オムロン株式会社 面光源装置、当該面光源装置を用いた画像表示装置及び当該面光源装置に用いるプリズムアレイ
JPH10246805A (ja) 1997-03-06 1998-09-14 Dainippon Printing Co Ltd 拡散光制御用光学シート、バックライト装置及び液晶表示装置
JP4019886B2 (ja) * 2002-09-30 2007-12-12 オムロン株式会社 光学フィルム、面光源装置及び液晶表示装置
JP4213616B2 (ja) * 2004-03-31 2009-01-21 大日本印刷株式会社 液晶パネル用ベースフィルム、液晶パネル用機能フィルム、機能フィルムの製造方法、および機能フィルムの製造装置
KR100654241B1 (ko) * 2005-12-07 2006-12-06 제일모직주식회사 액정표시장치의 백라이트 유닛용 광확산판
KR100813255B1 (ko) * 2006-06-02 2008-03-13 삼성전자주식회사 고출력 도광판 및 이를 채용한 백라이트 유닛
KR20080013127A (ko) * 2006-08-07 2008-02-13 삼성전자주식회사 백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정표시장치
US8558966B2 (en) * 2008-06-26 2013-10-15 Lg Display Co., Ltd. Liquid crystal display device including back light having improved light concentration efficiency

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050275767A1 (en) * 2004-06-11 2005-12-15 Chi-Jen Huang Flat panel display
CN101097340A (zh) * 2006-06-30 2008-01-02 Lg.菲利浦Lcd株式会社 背光组件和具有背光组件的液晶显示装置
CN101393356A (zh) * 2007-02-22 2009-03-25 乐金显示有限公司 光学片
CN101614910A (zh) * 2008-06-26 2009-12-30 乐金显示有限公司 液晶显示装置
CN101769476A (zh) * 2008-12-30 2010-07-07 乐金显示有限公司 背光单元及包括该背光单元的液晶显示器模块

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103018931A (zh) * 2012-12-13 2013-04-03 京东方科技集团股份有限公司 光学装置及显示装置
US9239508B2 (en) 2012-12-13 2016-01-19 Boe Technology Group Co., Ltd. Optical device and display device with the same
CN105739164A (zh) * 2014-12-31 2016-07-06 三星Sdi株式会社 液晶显示模块和包括液晶显示模块的液晶显示器
CN105739163A (zh) * 2014-12-31 2016-07-06 三星Sdi株式会社 液晶显示模块和包括液晶显示模块的液晶显示器
US10268063B2 (en) 2014-12-31 2019-04-23 Samsung Sdi Co., Ltd. Liquid crystal display module with lenticular lens pattern and liquid crystal display comprising the same
CN105739164B (zh) * 2014-12-31 2020-03-17 三星Sdi株式会社 液晶显示模块和包括液晶显示模块的液晶显示器
CN111033323A (zh) * 2017-08-28 2020-04-17 三星Sdi株式会社 用于改善对比率的光学膜、包含该光学膜的偏光板以及包含上述的液晶显示装置
CN112684625A (zh) * 2019-10-17 2021-04-20 乐金显示有限公司 背光单元和显示装置
CN110824770A (zh) * 2019-11-07 2020-02-21 宁波视睿迪光电有限公司 一种背光模块
CN114442368A (zh) * 2020-11-06 2022-05-06 株式会社Lms 背光单元
CN114442368B (zh) * 2020-11-06 2024-03-29 株式会社Lms 背光单元

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Publication number Publication date
US20110051046A1 (en) 2011-03-03
KR20110023054A (ko) 2011-03-08
KR101331907B1 (ko) 2013-11-22

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