CN102287753B - 光学片和具有该光学片的背光模组及液晶显示器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学片和具有该光学片的背光模组及液晶显示器件。本发明实施例提供了一种光学片，包括：棱镜片支撑部、底部、棱镜形状部和粘接层，所述棱镜片支撑部、所述粘接层、所述底部和所述棱镜形状部由下至上依次层叠设置，所述粘接层由粘接剂和随机分布于所述粘接剂内的真空珠子构成。因此，由于在本实施例中光学片内的真空珠子内部和表面的折射率差异足够大，从而可以提高光学片的扩散效果。这样，光学片不但有聚光功能，而且还兼备了良好的扩散功能，从而可用作复合光片。若将本发明实施例的光学片应用于液晶显示器件，则因光学片兼备聚光功能和扩散功能，因此，可以提高传递至LCD板的光的扩散性，从而提高LCD板的亮度。另外，因光学片还具有扩散功能，因此，无需具备扩散片，从而节省制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其是涉及一种光学片和具有该光学片的背光模组及液晶显示器件。
背景技术
如今，液晶显示器件（Liquid Crystal Display device，LCD）已经广泛地替代了传统的显示器件，背光模组（Back Light Unit，BLU）为液晶显示器件中提供光源的部件，背光模组的好坏很大程度上决定了液晶显示器件的显示品质。
背光模组根据光源的不同设置方式可以分为：将灯设置于液晶板下面的直下式和将灯设置于导光板侧面的侧入式。
如图1所示为现有技术的液晶显示器件的背光模组剖面图，而图2为图1的棱镜片结构剖面图。如图1所示，背光模组100采用侧入式的光源设置方式，其包括光源部110、导光板120、反射片130及光学片140。
光源部110由一个以上的冷阴极萤光灯管（Cold Cathode FluorescentLamp，CCFL）111及光源反射板112构成。此时，冷阴极萤光灯管111产生具备一定波长的光。另外，光源反射板112与冷阴极萤光灯管111隔开并围绕其周围而设，以将冷阴极萤光灯管111所产生的光反射至导光板120一侧，从而增加入射至导光板120的光的量。冷阴极萤光灯管111所产生的光通过光源反射板112及反射片130被反射，而被反射的光均匀扩散至整个导光板120。
另外，光学片140由扩散片141、棱镜片142及保护片143依次层叠而成。扩散片141可以漫射从导光板120入射的光，以使光的亮度分布变均匀。由于在上述棱镜片142的上部面，重复形成有三角柱形状的棱镜，因此棱镜片142可以将经扩散片141扩散的光聚集至与上部的液晶显示板（未图示）垂直的方向。这样，通过棱镜片142的大部分光可以相对于液晶显示板的平面垂直前进，以具备均匀的亮度分布。
最后，设置于棱镜片142上部的保护片143起到保护棱镜片142表面的作用。
具备上述结构的背光模组100可以利用扩散片141扩散或聚集通过导光板120的光，以使亮度变均匀，扩大视角。但是，因通过扩散片141的光的亮度急剧下降，从而为了解决此问题而使用了棱镜片142。如图2所示，在光学片142中，棱镜片142由棱镜片支撑部150、底部151及棱镜形状部152依次层叠而成。
棱镜片142使从扩散片141射出并入射至棱镜片支撑部150的光，通过棱镜片支撑部150、底部151及棱镜形状部152，以向上部折射。
但是，因在通过扩散片141的过程中亮度急剧下降，因此，即使在背光模组中使用了棱镜片142，其提高光的亮度的能力还是非常有限，从而导致液晶显示器件的显示品质仍有待提高。
发明内容
本发明实施例提供了一种光学片和具有该光学片的背光模组及液晶显示器件，以进一步提高液晶显示器件的显示品质。
一方面，本发明实施例提供了一种光学片，包括：棱镜片支撑部、底部、棱镜形状部和粘接层，所述棱镜片支撑部、所述粘接层、所述底部和所述棱镜形状部由下至上依次层叠设置，所述粘接层由粘接剂和随机分布于所述粘接剂内的真空珠子构成，所述棱镜片支撑部或所述底部的热膨胀系数大于所述真空珠子的热膨胀系数，且小于所述粘接层的热膨胀系数；用作所述底部的光学薄膜沿棱镜长度方向的折射率和与棱镜长度垂直的方向的折射率不同，且棱镜长度方向的折射率大。
优选的，本发明实施例中真空珠子的内部为真空状态，而真空珠子周围由硅石、聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲苯胺构成。
优选的，本发明实施例中真空珠子的内部折射率为1.0，而周围部分的折射率在1.4～1.6范围之内。
优选的，本发明实施例中真空珠子的大小大于用于显示的光的波长，且所述真空珠子在所述粘接层内的含量为1～70%。
优选的，本发明实施例中棱镜片支撑部由紫外线固化树脂构成，所述棱镜片支撑部所产生的浊雾度值为2%以上。
优选的，本发明实施例中真空珠子的热膨胀系数小于10-10Ω/℃。
优选的，本发明实施例中棱镜形状部的折射率在1.5～1.6范围之内。
优选的，本发明实施例中底部的折射率在1.5～1.7范围之内，且大于所述棱镜形状部的折射率。
另一方面，本发明实施例还提供了一种光学片，棱镜片支撑部、底部、棱镜形状部和粘接层，所述棱镜片支撑部、所述粘接层、所述底部和所述棱镜形状部由下至上依次层叠设置，所述粘接层由粘接剂和随机分布于所述粘接剂内的真空珠子构成，所述棱镜片支撑部下面还涂布有珠子，所述棱镜片支撑部或所述底部的热膨胀系数大于所述真空珠子的热膨胀系数，且小于所述粘接层的热膨胀系数；用作所述底部的光学薄膜沿棱镜长度方向的折射率和与棱镜长度垂直的方向的折射率不同，且棱镜长度方向的折射率大。
优选的，本发明实施例中真空珠子的内部为真空状态，而周围由硅石、聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲苯胺构成。
优选的，本发明实施例中珠子具有1～10μm的直径。
另一方面，本发明实施例还提供了一种背光模组，包括如上所述的光学片。
另一方面，本发明实施例还提供了一种液晶显示器件，包括：背光模组，所述背光模组包括如上所述的光学片；液晶显示板，配置于所述背光模组的上部。
由于在本实施例中光学片内的真空珠子内部和表面的折射率差异足够大，从而可以提高光学片的扩散效果。这样，光学片不但有聚光功能，而且还兼备了良好的扩散功能，从而可用作复合光片。若将本发明实施例的光学片应用于液晶显示器件，则因光学片兼备聚光功能和扩散功能，因此，可以提高传递至LCD板的光的扩散性，从而提高LCD板的亮度。另外，因光学片还具有扩散功能，因此，无需具备扩散片，从而节省制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术的液晶显示器件的背光模组剖面图；
图2为图1的棱镜片结构剖面图；
图3为本发明实施例提供的一种光学片的结构剖面图；
图4a为具备图3所示光学片的背光模组的结构剖面图；
图4b为具备图4a所示背光模组的液晶显示器件的结构剖面图；
图5为本发明实施例提供的另一种光学片的结构剖面图；
图6a为具备图5所示光学片的背光模组的结构剖面图；
图6b为具备图6a所示背光模组的液晶显示器件的结构剖面图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图3所示为本发明实施例提供的一种光学片的结构剖面图，该光学片300包括棱镜片支撑部301、底部302、棱镜形状部303和粘接层304，具体来说，该光学片300是由棱镜片支撑部301、粘接层304、底部302和棱镜形状部303由下至上依次层叠设置而成，其中粘接层304又由粘接剂305及随机分布于粘接剂305内的真空珠子306构成。
在本实施例中，棱镜片支撑部301可以由紫外线固化树脂构成，而棱镜片支撑部301所产生的浊雾度（haze）值为2%以上，这样可以防止棱镜片支撑部301与下层片接触而产生光干扰现象。
在本实施例中，通过粘接层304来连接棱镜片支撑部301和底部302，因此，本实施例的光学片收到热度及温度等环境的影响较少，另外，底部302还间接连接棱镜支撑部301及棱镜形状部303，因此又提高了光学片300的耐热性和耐弯曲性。而且，由于底部302的存在，可以更加容易形成上述棱镜形状部303。
在本实施例中，对于构成光学片300的各个部件的热膨胀系数可以具有一定的限制，具体来说，它们的热膨胀系数可以满足：真空珠子306<（棱镜片支撑部301或底部302）<粘接层304，这样可以使产品的弯曲性能得到有效改善，此时，真空珠子306的热膨胀系数需要小于10-10Ω/℃，只有这样，才能使各个部件的表面静电化现象达到最小化，因为在制作光学片时并不能消除环境中存在的异物附着现象。
如图3所示，本实施例中粘接层304内的真空珠子306内部为真空状态，真空珠子306的周围由硅石（Silica）、聚甲基丙烯酸甲酯（Poly MethylMethacrylate，PMMA）或聚二甲苯胺（Polydimethylaniline，PDMA）构成，这里所说的“周围”是指真空构成真空珠子本体的部分。另外，较佳地，真空珠子的大小大于用于显示的光的波长，以此来实现扩散。更较佳地，随机分布于粘接层304内的真空珠子306的含量可以在1～70%以内，这里的含量是指真空珠子/（真空珠子+粘接剂）的百分比。
在本实施例中，由于真空珠子306的内部为真空状态，因此真空珠子306的折射率为1.0，而构成真空珠子周围部分的折射率在1.4～1.6范围之内，而且，在本实施例中粘接层304内随机分布了真空珠子306，真空珠子306自身也可以产生0.4～0.5的折射率差异。
作为本发明的一个实施例，形成棱镜结构的棱镜片支撑部301或者棱镜形状部303的折射率在1.5～1.6的范围之内。底部302的折射率在1.5～1.7范围之内，且大于棱镜形状部303的折射率。这样可以使正面的亮度达到最大。
作为本发明的一个实施例，用作上述底部302的光学薄膜沿棱镜长度方向的折射率和与棱镜长度垂直的方向的折射率不同，且棱镜长度方向的折射率大，从而也可以改善产品的弯曲性能。
因此，由于在本实施例中光学片内的真空珠子内部和表面的折射率差异足够大，从而可以提高光学片的扩散效果。这样，光学片不但有聚光功能，而且还兼备了良好的扩散功能，从而可用作复合光片。若将本发明实施例的光学片应用于液晶显示器件，则因光学片兼备聚光功能和扩散功能，因此，可以提高传递至LCD板的光的扩散性，从而提高LCD板的亮度。另外，因光学片还具有扩散功能，因此，无需具备扩散片，从而节省制造成本。
如图4a所示为具备图3所示光学片的背光模组的结构剖面图，该背光模组450包括光源部460、导光板470、反射片480及光学片部490。
由于本实施例中的背光模组是侧入式的，因此光源部460位于背光模组450的侧面，其由一个或多个灯（Lamp）461及围绕灯461的光源反射板462构成。当然，本发明实施例的光源部460也可位于背光模组450的两侧面，或者说采用直下式的设置方式位于导光板下侧等。
在本实施例中，灯461可用电致发光片（Electro Luminescence，EL）、发光二极管（Light Emitting Diode，LED）、热阴极管（Hot Cathode FluorescentLamp，HCFL）、冷阴极萤光灯管（Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL）或外置电极荧光灯（External Electrode Fluorescent Lamp，EEFL）构成。
在本实施例中，光源反射板462可以使灯461所产生的光从导光板470的侧面入射，从而提高光效率。光源反射板462由反射性高的物质构成，而且，还可在其表面涂银（Ag）。
在本实施例中，导光板470将从位于侧面上述光源部460入射的光，均匀导引至上部的LCD板,导光板470应设计成光从侧面入射之后，在临界角以上产生连续的全反射。这里的导光板470一般可以由聚甲基丙烯酸甲酯（PolyMethyl MethAcrylate，PMMA）等透明丙烯酸树脂构成。PMMA的特点是强度高，不易碎，变形少，重量轻，可视光线透过率高。
另外，反射片480位于导光板470的下部，并将来自光源部460的光反射至导光板470的前面。为了提高反射率，这里的反射片480可以在由铝等构成的基本材料之上涂银（Ag），而且，为了防止受热变形还可以涂钛等。
在本实施例中，光学片部490由扩散片491、光学片300及保护片492依次层叠而成。首先，扩散片491扩散或聚集通过导光板470入射的光，以使亮度变均匀，扩大视角。另外，光学片300可以防止光的亮度在通过扩散片491时急剧下降。本实施例中的光学片300具有与图3所对应实施例的光学片相同的结构。保护片492可以起到保护光学片300表面的作用。
如上所述，若将具备本发明实施例的光学片的背光模组应用于液晶显示器件，则因光学片兼备聚光功能和扩散功能，因此，可以提高传递至LCD板的光的扩散性，从而提高LCD板的亮度。另外，因光学片还具有扩散功能，因此，无需具备扩散片，从而节省制造成本。
如图4b所示为具备图4a所示背光模组的液晶显示器件的结构剖面图，该液晶显示器件由液晶显示板（下称“LCD板”）400和背光模组450构成。背光模组450配置于LCD板400的下方，其和图4a对应实施例中的背光模组相同，在此不再赘述。
在本实施例中，LCD板400包括下部偏光薄膜410、与上部偏光薄膜420相隔一定空间结合的上部基板430及下部基板440、及注入于上部基板430和下部基板440之间的液晶层（未图示）。
另外，虽然未图示，在下部基板440上，为了定义像素区域，相隔一定间距沿一个方向排列多个栅极线，而沿与栅极线垂直的方向，相隔一定间距排列多个数据线，而且，在栅极线和数据线相交叉的各像素区域形成像素电极，而在各栅极线和数据线相交叉的部分形成薄膜晶体管（Thin Film Transistor，TFT）。
另外，在本实施例的上部基板430上，还包括：用于阻挡除像素区域之外的部分的光的黑色矩阵层、用于表现颜色的R、G、B滤色器层以及表现图像的共同电极。
在此，薄膜晶体管可具备各种结构。例如，包括从栅极线突出形成的栅电极、形成于配置在前面的栅极绝缘膜和栅电极上侧的栅极绝缘膜之上的活动层、从数据线突出形成的源电极、与源电极相对的漏电极。
在本实施例中，上述像素电极采用铟锡氧化物（indium-tin-oxide，ITO）等光的透过率比较高的透明导电性金属。位于像素电极上的液晶层随从上述薄膜晶体管（TFT）施加的信号配向，而根据液晶层的配向程度调节透过液晶层的光的量，从而表现图像。
上面说明了一般的TN模式液晶显示器件的结构，但本实施例也可应用于包括平面切换方式在内的各种模式液晶显示器件中。
如上所述，由于本发明实施例的液晶显示器件采用了上述背光模组，而该背光模组中的光学片兼备聚光功能和扩散功能，因此，可以提高传递至LCD板的光的扩散性，从而提高LCD板的亮度。另外，因光学片还具有扩散功能，因此，无需具备扩散片，从而节省制造成本。
如图5所示为本发明实施例提供的另一种光学片的结构剖面图，该光学片500包括棱镜片支撑部501、底部502、棱镜形状部503、粘接层504，具体来说，该光学片500是由棱镜片支撑部501、粘接层504、底部502和棱镜形状部503由下至上依次层叠设置而成，其中粘接层504又由粘接剂505及随机分布于粘接剂505内的真空珠子506构成。
在本实施例中，棱镜片支撑部501、底部502、棱镜形状部503和粘接层504与图3对应实施例中相应部件相类似，在此就不再赘述了。所不同的是，本实施例中在棱镜片支撑部501的下部还通过涂层508涂有第二珠子507。
第二珠子507为被硅石（Silica）、聚甲基丙烯酸甲酯（Poly MethylMethacrylate，PMMA）或聚二甲苯胺（Polydimethylaniline，PDMA）填充的珠子。
如上所述，若在光学片500内的粘接层随机分布真空珠子506，且在棱镜片支撑部501的下面涂布第二珠子507，则可进一步提高光学片500的扩散效果。
另外，较佳地，真空珠子506的大小大于用于显示的光的波长，以实现光的扩散，而第二珠子507具有1～10μm的大小。
如上所述，本实施例中的光学片不仅具有聚光功能，而且可以利用真空珠子和第二珠子所兼备的扩散功能，从而起到复合光片的作用。另外，本实施例中的光学片，因棱镜片支撑部和底部通过粘接层粘接，因此，受热和湿度等环境的影响较少。另外，本实施例中的光学片，因除真空珠子之外，还在棱镜片支撑部的下面涂有第二珠子，因此，可最大限度地提高扩散效果。
如图6a所示为具备图5所示光学片的背光模组的结构剖面图，该背光模组650包括光源部660、导光板670、反射片680及光学片部690。
由于本实施例中的背光模组是侧入式的，因此光源部660位于背光模组650的侧面，其由一个或多个灯（Lamp）661及围绕灯661的光源反射板662构成。当然，本发明实施例的光源部660也可位于背光模组650的两侧面，或者说采用直下式的设置方式位于导光板下侧等。
在本实施例中，灯661可用EL、LED、HCFL、CCFL或EEFL构成。
在本实施例中，光源反射板662可以使灯661所产生的光从导光板670的侧面入射，从而提高光效率。光源反射板662由反射性高的物质构成，而且，还可在其表面涂银（Ag）。
在本实施例中，导光板670将从位于侧面上述光源部660入射的光，均匀导引至上部的LCD板,导光板670应设计成光从侧面入射之后，在临界角以上产生连续的全反射。这里的导光板670一般可以由聚甲基丙烯酸甲酯（PolyMethyl MethAcrylate，PMMA）等透明丙烯酸树脂构成。PMMA的特点是强度高，不易碎，变形少，重量轻，可视光线透过率高。
另外，反射片680位于导光板670的下部，并将来自光源部660的光反射至导光板670的前面。为了提高反射率，这里的反射片680可以在由铝等构成的基本材料之上涂银（Ag），而且，为了防止受热变形还可以涂钛等。
在本实施例中，光学片部690由扩散片691、光学片500及保护片692依次层叠而成。首先，扩散片691扩散或聚集通过导光板670入射的光，以使亮度变均匀，扩大视角。另外，光学片500可以防止光的亮度在通过扩散片691时急剧下降。本实施例中的光学片500具有与图5所对应实施例的光学片相同的结构，因此在此不再赘述。保护片692可以起到保护光学片500表面的作用。
如上所述，本实施例背光模组中的光学片不仅具有聚光功能，而且还具备真空珠子和第二珠子的扩散功能。另外，本实施例背光模组中的光学片，因棱镜片支撑部和底部通过粘接层粘接，因此，受热和湿度等环境的影响较少。另外，本实施例背光模组中的光学片，因除真空珠子之外，还在棱镜片支撑部的下面涂有第二珠子，因此，可最大限度地提高扩散效果。
如图6b所示为具备图6a所示背光模组的液晶显示器件的结构剖面图，该液晶显示器件由液晶显示板（下称“LCD板”）400和背光模组650构成。背光模组650配置于LCD板400的下方，其和图6a对应实施例中的背光模组相同，在此不再赘述，而LCD板400和图4b对应实施例中的LCD板相同，也就不再赘述。
因此，若将具备本发明图6a对应实施例中的背光模组应用于液晶显示器件，则因光学片兼备聚光功能和扩散功能，因此，提高传递至LCD板的光的扩散性，从而提高LCD板的亮度。另外，本发明实施例的光学片，因在棱镜片支撑部的下面涂有第二珠子，从而较之只具有真空珠子的情况，进一步提高了扩散功能。另外，因由光学片的真空珠子、第二珠子完成扩散功能，因此，可不具备扩散片。此时，可节省制造费用。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种光学片，其特征在于，所述光学片包括：棱镜片支撑部、底部、棱镜形状部和粘接层，所述棱镜片支撑部、所述粘接层、所述底部和所述棱镜形状部由下至上依次层叠设置，所述粘接层由粘接剂和随机分布于所述粘接剂内的真空珠子构成，所述棱镜片支撑部或所述底部的热膨胀系数大于所述真空珠子的热膨胀系数，且小于所述粘接层的热膨胀系数；所述真空珠子的热膨胀系数小于10-10Ω/°C；所述底部的折射率在1.5～1.7范围之内，且大于所述棱镜形状部的折射率。
2.如权利要求1所述的光学片，其特征在于，所述真空珠子的内部为真空状态，而所述真空珠子周围由硅石、聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲苯胺构成。
3.如权利要求2所述的光学片，其特征在于，所述真空珠子的内部折射率为1.0，而所述真空珠子周围部分的折射率在1.4～1.6范围之内。
4.如权利要求1所述的光学片，其特征在于，所述真空珠子的大小大于用于显示的光的波长，且所述真空珠子在所述粘接层内的含量为1～70%。
5.如权利要求1所述的光学片，其特征在于，所述棱镜片支撑部由紫外线固化树脂构成，所述棱镜片支撑部所产生的浊雾度值为2%以上。
6.如权利要求1所述的光学片，其特征在于，所述棱镜形状部的折射率在1.5～1.6范围之内。
7.如权利要求1所述的光学片，其特征在于，用作所述底部的光学薄膜沿棱镜长度方向的折射率和与棱镜长度垂直的方向的折射率不同，且棱镜长度方向的折射率大。
8.一种光学片，其特征在于，所述光学片包括：棱镜片支撑部、底部、棱镜形状部和粘接层，所述棱镜片支撑部、所述粘接层、所述底部和所述棱镜形状部由下至上依次层叠设置，所述粘接层由粘接剂和随机分布于所述粘接剂内的真空珠子构成，所述棱镜片支撑部的下部涂有第二珠子，所述棱镜片支撑部或所述底部的热膨胀系数大于所述真空珠子的热膨胀系数，且小于所述粘接层的热膨胀系数；所述真空珠子的热膨胀系数小于10-10Ω/°C；所述底部的折射率在1.5～1.7范围之内，且大于所述棱镜形状部的折射率。
9.如权利要求8所述的光学片，其特征在于，所述真空珠子的内部为真空状态，而周围由硅石、聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲苯胺构成。
10.如权利要求9所述的光学片，其特征在于，所述第二珠子具有1～10μm的直径。
11.一种背光模组，其特征在于，包括如权利要求1-10任一所述的光学片。
12.一种液晶显示器件，其特征在于，包括：
背光模组，所述背光模组包括如权利要求1-10任一所述的光学片；
液晶显示板，配置于所述背光模组的上部。
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