CN102472844B - 光学板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合光学板，其特征在于，层叠两个或多个规则排列有微透镜并且透镜间距均为1～30微米的光学板，以防止莫尔现象，并且形成具有不同尺寸透镜的亮度增强板，以使亮度最大化。

Description

光学板

技术领域

本发明涉及一种用于LCD或OLED中的复合光学板。

背景技术

用于LCD(液晶显示屏)中的液晶不是一种自身产生光的发光材料，而是一种光球材料(photosphericmaterial)，来自外部的一些光由该材料进行调制，从而在屏幕上显现图像。因此，LCD器件要求有单独的光源，即背光单元，以便将光照射在LCD板上。能够从液晶模块的后表面辐射光的任何复合体都被称作背光单元(BLU)或背光组件。

根据光源相对于显示屏表面的位置，背光单元(BLU)一般可以分为边缘型BLU和直接型BLU，对于边缘型BLU，将灯安装在液晶板的侧面，从而向液晶层提供光，对于直接型BLU，将灯安装在液晶板的下方，从而直接向液晶层提供光。

根据边缘型BLU，将灯安装在液晶板的侧面，从而通过反射板和导光板向液晶层提供光。因此，边缘型BLU的厚度薄，从而主要用于中小面积的液晶板，诸如笔记本计算机等。

根据直接型BLU，从灯射出的光直接提供给液晶层。因此，直接型BLU能够用于大面积液晶板，并且能够获得高的亮度。所以，直接型背光主要用来制造用于LCDTV的液晶板。

图1是示意图，示出了常规LCD背光单元的结构。

参看图1，所述常规LCD背光单元包括光源10、导光板20、两个扩散片30(第一扩散片用于对来自所述光源的光进行散射，而第二扩散片用于对第一扩散片所散射的光进行散射，以增强所述光的均匀性)、以及亮度增强膜(BEF)40(用于增强所述第一和第二扩散片所散射的光的亮度)。另外，常规LCD背光单元还可以包括反射板50、塑胶框(moldframe，未示出)以及保护片(未示出)。

屏幕图像的质量依赖于边缘型BLU或直接型BLU中产生的光的光学特性。所以，光学板是这样的部件，BLU所发出的光经过该光学板后变得均匀而明亮。

具体说，与其它显示设备相比，LCD具有薄、轻、功耗低以及驱动电压低的优点，因此，LCD已广泛地用在各种工业领域中。然而，为此目的，减少了灯的数目，并且使用了LEDBLU。所以，BLU中的光学板急切地需要扩散和亮度功能上的提高。目前，如图2所示的随机分布有珠体并使用UV树脂形成的增益-扩散板(gain-diffuseplate)用作同时既满足亮度特性又满足扩散特性的光学板。

然而，尽管在持续地进行开发以提高亮度和扩散功能，但所述常规的随机型增益扩散板仍不能满足LCD中低功耗、高亮度和高扩散特性的要求。原因是，由于所述珠体是随机分布的，因此很难根据所述珠体的大小来控制光学特性。所述不利之处是由透镜的填充因子(packingfactor)和垂度(sag，透镜高度/透镜直径)的不可控制性引起的，而所述透镜的堆积因子和垂度对亮度特性和扩散特性而言是最重要的因素。于是，目前要求形状规则的增益扩散板，但大面积的增益扩散板几乎还没有商业化。原因是，形状规则或图形规则的板的使用会使莫尔现象发生，这是LCD板上的重复的周期性所致，这种情况反过来导致LCD板的亮度降低和屏幕图像的不均衡，并且这种情况限制了图形规则的板的应用。

另外，诸如荧光灯、白炽灯等灯泡在家中用作光源。因此光的质量不好，并且由于这些灯泡是在普通使用的交流电频率下工作，因此会造成晃眼，引起使用者眼睛的疲劳。为了减小上述的不利之处，需要一种能够提高灯泡亮度、减小眼睛疲劳并且通过放置在光出口处而防止弱视的光学板。

发明内容

技术问题

因此，本发明提出一种实质性地解决由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题的复合光学板。

本发明要解决的技术问题不限于上述问题，本领域中的技术人员从下面的描述中会清楚地认识到从此前并未提出的任何其它技术问题。

技术方案

本发明的一个目标是，全部或部分地解决至少一个或多个上述问题和/或缺点，并至少提供下面要描述的优点。为了全部或部分地实现至少上述目标，并与本发明的目标一致，如具体实施和概括描述的，提供一种复合光学板，用来通过形状规则的光学板中的透镜的光学设计来防止莫尔图形，并通过形成不同尺寸的光学板透镜使亮度最大化。

在本发明的一个总的方面，提供一种复合光学板，其包括具有多个透镜而形成图形的光学板，其中，任一透镜的中心与相邻透镜的中心之间的距离(透镜间距)大于1微米而小于30微米。

在本发明的另一个总的方面，提供一种复合光学板，其包括两个或多个光学板，其中包括具有多个透镜而形成图形、并且任一透镜的中心与相邻透镜的中心之间的距离(透镜间距)大于1微米而小于30微米的一个或多个光学板。

在本发明的一些示例性实施例中，所述透镜间距可以大于1微米而小于30微米的所述光学板为上板，并且下板的透镜直径与所述上板的透镜直径的比值可以大于2而小于1000。

在本发明的一些示例性实施例中，透镜高度与所述透镜直径的比值可以大于0.3而小于0.6。

在本发明的一些示例性实施例中，透镜图形形成之前所述光学板表面的面积相对于所述透镜图形所占据的面积的比值(填充因子)可以为大于70％而小于95％。

在本发明的又一总的方面，提供一种复合光学板，其包括具有多个透镜而形成图形的光学板，其中，在相邻透镜之间形成分离空间，并且在该分离空间中形成凹曲部。

在本发明的一些示例性实施例中，所述凹曲部为与所述光学板的主体以及与所述透镜的表面相切的圆形或椭圆形。

在本发明的一些示例性实施例中，所述圆的直径或所述椭圆的长轴长度和短轴长度可以为大于0.1微米而小于1000微米。

在本发明的一些示例性实施例中，透镜排列可以为微透镜阵列或双面凸透镜阵列。

在本发明的一些示例性实施例中，所述透镜的水平截面的形状可以为圆形或多角形。

在本发明的一些示例性实施例中，所述透镜的霾可以为大于65％而小于95％。

技术效果

如前面所描述的，本发明的有益效果在于，通过形状规则的光学板中的透镜的光学设计能够防止莫尔现象，并通过形成不同尺寸的透镜能够使亮度最大化。

本发明的另一个有益效果在于，每个光学板上的透镜按规则图形排列并且在透镜之间形成凹曲部，从而消除了亮线、增强了光的扩散和散射，并实现了非常好的光均匀性，由此能够降低薄型LCD的制造成本。

本发明的再一个有益效果在于，通过减少或去除用于光的均匀化的扩散片的数目，以及通过使用霾值大于65％的微透镜阵列来消除亮线，能够降低背光单元的制造成本，能够使背光单元薄化。

附图说明

图1和图2是示意图，示出了现有技术所述的背光单元的结构以及随机方法中的透镜排列；

图3是概念图，示出了本发明所述的复合光学板的基本部分；

图4和图5示出了通过本发明所述的复合光学板去除莫尔现象以及增强亮度；

图6是示意图，示出了本发明的在透镜排列上的不同实施例。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本发明的结构和操作。为了简短清楚起见，省略公知的功能、配置或构造的详细描述，以避免用不必要的细节使本发明的描述费解。

本发明的主题是，提供一种具有透镜的复合光学板，其中所述多个透镜的透镜间距为1～30微米，由此可以消除莫尔现象(moirephenomenon)并使亮度最大化。

图3是概念图，示出了本发明的一个示例性实施例所述的复合光学板的剖面。

复合光学板可以包括一种光学板，在该光学板上排列有透镜间距为1～30微米的透镜。优选地，两个或多个具有规则排列的透镜的光学板层叠起来。然而，所述透镜也可以是不规则排列的。进一步优选地，本示例性实施例描述了一种结构，在该结构中层叠有上板和下板。这里所描述的透镜间距是指任一透镜的中心与相邻透镜的中心之间的距离(P1)。

本发明的所述示例性实施例所述的复合光学板具有上板和下板，该上板和下板上规则排列有透镜，其中，每个光学板的透镜间距优选为1～30微米。如果所述透镜是规则排列的，那么会严重地发生莫尔现象。不过，透镜间距在1～30微米的范围内时会显著地减小莫尔现象，但在其它范围内则不会。

上板100是用于防止莫尔现象的板，并且该上板具有形状规则以及间距规则的透镜，其中，每个透镜110基本上和优选地形成为具有透镜间距1～30微米。

在上板100的下方，放置有具有规则排列的透镜的下板200，其中，该下板的每个透镜210基本上和优选地形成为透镜间距为1～30微米。所述下板的功能是，使本发明所述的复合光学板的亮度特性最大化，其中，形成在下板200上的每个透镜的尺寸优选为上板100上的每个透镜的尺寸的两倍或更大。就是说，优选地，所述上板的透镜直径(A)与所述下板的透镜直径(B)之比(A/B)为2或更大。排列在所述上板和下板上的透镜的垂度(透镜高度/透镜直径)优选为大于0.3但小于0.6。每个板上的透镜优选地形成为填充因子大于70％但小于95％。

具有上板和下板的复合光学板用来获得复合功能，其中，上板用来消除莫尔现象，而下板用来使亮度最大化。就是说，由于规则图形的层叠结构之故，使用本发明所述的复合光学板能够避免莫尔现象，并且能使亮度最大化。因此，所述复合光学板能够用于低功耗的、环保的以及薄型的背光单元。

图4示出了使用本发明所述的复合光学板的基于透镜间距的莫尔现象。就是说，在背光单元上使用各种透镜尺寸的结果是，从该结果证实，当透镜间距小于30微米时，实质上观察不到莫尔现象。

图5示出了使用本发明所述的复合光学板所获得的亮度改善，其中，可以看到，与常规增益扩散板相比亮度增加了约8％，该结果等同于或优于常规棱镜板的结果。所述亮度的提高是本发明所述的复合光学板的层叠结构所致，其中，在本发明所述的复合光学板的层叠结构中，具有互不相同的透镜尺寸的图形规则的光学板层叠起来。

本发明所述的复合光学板中的透镜的规则图形可以设置为各种形状。

参看图6，本发明所述的透镜的规则图形可以形成为各个同样尺寸的透镜的重复排列(在相邻透镜之间没有空间)(参见图3)，或者在相邻透镜之间的空间中可以形成凹曲部。

图6(a)为示意图，示出了根据本发明所述在相邻透镜之间形成有分离空间并且该分离空间形成有凹曲部。在一种情形中，分离空间形成在相邻透镜之间，该分离空间的底部表面(B)是平的，使得从LCD中的背光单元发出的光以较直的方式穿过该底部表面，从而使所述发出的光是非均匀的(亮线)。本发明所述的复合光学板的公开用于消除上述非均匀光(亮线)。就是说，可以做出一个垂直长轴为“a”且水平短轴为“b”的虚构椭圆体，以与第一透镜的接触点(T1)、第二透镜的接触点(T2)以及底部的接触点(T3)接触，其中，所述透镜、所述虚构椭圆体和所述底部之间的空间被填充，以形成通过第一透镜上的接触点、第二透镜上的接触点和底部上的接触点的凹曲部。

如图6(b)和6(c)所示，通过调节形成在透镜之间的所述分离空间中的所述虚构椭圆体的长轴“a”和短轴“b”，本发明所述的弯曲部可以变为球形，并且该长轴和短轴的各自的长度优选地调节在0.1微米～1000微米的范围内。

原因是，如果所述长轴和短轴的各自的长度偏离了所述给定的范围，那么，对透镜所要求的亮度特性实质上就得不到满足，并且霾(haze)也得不到满足。就是说，形成在所述透镜之间的分离空间中的所述虚构椭圆体可以通过调节长轴“a”和短轴“b”的长度而形成虚构球体，并且可以形成通过所述第一透镜、所述第二透镜和所述底部的接触点的凹曲部。

形成在相邻透镜之间的凹曲部具有分散光的作用，正与具有集光特性的凸式结构相反。所以，光的扩散和散射以及光的均匀性能够得到进一步加强。

本发明所述的复合光学板中的透镜的排列可以是微透镜阵列或双面凸透镜阵列。此外，每个透镜的水平截面的形状可以是圆形或多角形。此时，所述透镜的霾优选在65％～95％的范围内，由此，亮线的去除效率可以被最大化。

尽管参考示例性实施例具体示出和描述了本发明，但总的创造性概念不限于上述实施例。本领域中的普通技术人员会理解，在不偏离由下面的权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中做出形式和细节上的各种改变和变型。

工业实用性

本发明的工业实用性在于，使用具有多层结构的复合光学板，能够使莫尔现象最小化，而使亮度最大化。

本发明的另外的工业实用性在于，即使在直接型背光单元中，也能够减少用于光的均匀化的扩散片的数目，并且在实现薄型化的同时能够降低每个单元的制造成本。

Claims (5)

1.一种复合光学板，包括下板和上板；其中，所述上板和所述下板分别包括：透明平板形主体；多个透镜，布置在该主体的表面上以形成规则图案；其中，所述下板的透镜直径与所述上板的透镜直径的比值大于2而小于1000；

其中，在相邻透镜之间形成分离空间，在所述分离空间朝向所述主体的方向形成凹曲部；

其中，任一透镜的中心与相邻透镜的中心之间的距离，即，透镜间距，大于1微米而小于30微米；并且

其中，在所述相邻透镜之间做出一个虚构椭圆体或虚构球体，所述虚构椭圆体或虚构球体与所述相邻透镜和所述主体的底部分别具有接触点T1、T2、T3，所述凹曲部通过所述接触点T1、T2、T3使得所述相邻透镜、虚构椭圆体或虚构球体和该主体的底部之间的空间被填充；

其中，当做出的是虚构椭圆体时，所述虚构椭圆体的在垂直向的与所述主体接触的长轴的长度以及在水平方向上与所述相邻两个透镜接触的短轴的长度大于0.1微米而小于1000微米，或者当做出的是虚构球体时，所述虚构球体的直径的长度为大于0.1微米而小于1000微米。

2.根据权利要求1所述的复合光学板，其特征在于，透镜高度与所述透镜直径的比值大于0.3而小于0.6。

3.根据权利要求1所述的复合光学板，其特征在于，所述多个透镜的与所述主体接触的下表面的面积相对于所述主体的表面积的比值，即，填充因子，为大于70％而小于95％。

4.根据权利要求1所述的复合光学板，其特征在于，所述多个透镜排列为微透镜阵列或双面凸透镜阵列。

5.根据权利要求1所述的复合光学板，其特征在于，所述透镜的水平截面的形状为圆形或多角形。